JP2004339952A - 内燃機関の始動装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】機関始動時に残留ガスが機関外に排出されるのを抑制する。
【解決手段】機関を始動させるためにクランクシャフトをまず目標逆転量だけ逆転させ次いで正転させる。クランクシャフトが逆転されると、クランクシャフトが正転されているときの吸気行程に相当するクランク角範囲において燃焼室から吸気通路内にガスが逆流し、クランクシャフトが正転されているときの排気行程に相当するクランク角範囲において排気通路から燃焼室内にガスが逆流する。従って、排気通路内の残留ガスXが燃焼室内に吸い込まれ、燃焼室内の残留ガスXが吸気通路内に排出される(B)。次いで、吸気通路内の残留ガスが空気と共に燃焼室内に吸入され、燃焼室17内で燃焼される(C)。目標逆転量を、少なくとも一つの気筒において排気通路から燃焼室内にガスが逆流し次いで燃焼室から吸気通路内に逆流するように、即ち450°クランク角よりも大きく設定する。
【選択図】 図8
【解決手段】機関を始動させるためにクランクシャフトをまず目標逆転量だけ逆転させ次いで正転させる。クランクシャフトが逆転されると、クランクシャフトが正転されているときの吸気行程に相当するクランク角範囲において燃焼室から吸気通路内にガスが逆流し、クランクシャフトが正転されているときの排気行程に相当するクランク角範囲において排気通路から燃焼室内にガスが逆流する。従って、排気通路内の残留ガスXが燃焼室内に吸い込まれ、燃焼室内の残留ガスXが吸気通路内に排出される(B)。次いで、吸気通路内の残留ガスが空気と共に燃焼室内に吸入され、燃焼室17内で燃焼される(C)。目標逆転量を、少なくとも一つの気筒において排気通路から燃焼室内にガスが逆流し次いで燃焼室から吸気通路内に逆流するように、即ち450°クランク角よりも大きく設定する。
【選択図】 図8
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の始動装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
機関を始動させるために、クランクシャフトをスタータモータにより、まず逆転させ、次いで正転させるようにした内燃機関が公知である(特許文献1,2参照)。即ち、この内燃機関では、機関を始動すべきときにはまず逆方向にクランキングが行われ、次いで正方向にクランキングが行われる。このようにすると機関始動に必要なトルクが低減される。
【0003】
【特許文献1】
特開2000−303938号公報
【特許文献2】
特開平7−71350号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、正方向であれ逆方向であれ、クランキングが行われると、吸気通路内、燃焼室内、及び排気通路内にガス流れが生ずることになる。ところが、機関が停止されているときの燃焼室内及び触媒上流の排気通路内には未燃HCなどを含む残留ガスが存在しており、またこのときの吸気通路、燃焼室、及び触媒上流の排気通路の壁面には未燃HCが付着している場合がある。このため、クランキングが行われると、未燃HCを含む残留ガスが機関外に排出される恐れがある。排気通路内に触媒が配置されているといっても、機関始動時に触媒が活性化しているとは限らない。上述の特許文献1,2ではこの問題点について何ら示唆していない。
【0005】
そこで本発明の目的は、機関始動時に残留ガスが機関外に排出されるのを抑制することができる内燃機関の始動装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために1番目の発明によれば、機関を始動させるためにクランクシャフトをまず目標逆転量だけ逆転させ次いで正転させるようにした内燃機関の始動装置において、クランクシャフトが逆転されると、クランクシャフトが正転されているときの吸気行程に相当するクランク角範囲において吸気弁が開弁しながらピストンが上昇することにより燃焼室から吸気通路内にガスが逆流するようになっており、内燃機関が複数の気筒を備え、全ての気筒において燃焼室内のガスが吸気通路内に逆流するように、前記目標逆転量を設定している。
【0007】
また、前記課題を解決するために2番目の発明によれば、機関を始動させるためにクランクシャフトをまず目標逆転量だけ逆転させ次いで正転させるようにした内燃機関の始動装置において、クランクシャフトが逆転されると、クランクシャフトが正転されているときの吸気行程に相当するクランク角範囲において吸気弁が開弁しながらピストンが上昇することにより燃焼室から吸気通路内にガスが逆流すると共に、クランクシャフトが正転されているときの排気行程に相当するクランク角範囲において排気弁が開弁しながらピストンが下降することにより排気通路から燃焼室内にガスが逆流するようになっており、少なくとも一つの気筒において排気通路から燃焼室内にガスが逆流し次いで燃焼室から吸気通路内に逆流するように、前記目標逆転量を設定している。
【0008】
また、3番目の発明によれば1又は2番目の発明において、吸気通路内に逆流されたガスが吸気通路の空気流入端から排出されないように、前記目標逆転量を設定している。
【0009】
また、4番目の発明によれば3番目の発明において、吸気弁から吸気通路の空気流入端までの吸気通路の容積が少なくとも、排気弁から触媒までの排気通路の容積、又は吸気弁から触媒までの燃焼室及び排気通路の容積とほぼ等しくされている。
【0010】
また、5番目の発明によれば1又は2番目の発明において、吸気通路内に配置されたエアクリーナが炭化水素を一時的に蓄えるための炭化水素蓄積剤を備えている。
【0011】
また、6番目の発明によれば1又は2番目の発明において、スロットル弁と吸気弁間の吸気通路内に炭化水素を一時的に蓄えるためのキャニスタがパージ制御弁を介して連通されており、クランクシャフトが逆転されているときにはスロットル弁を閉弁しかつパージ制御弁を開弁してこのとき吸気通路内に逆流されたガスをキャニスタに導くようにしている。
【0012】
また、7番目の発明によれば1又は2番目の発明において、吸気通路内の圧力が予め定められた許容値を越えないように、クランクシャフトが逆転されているときのスロットル弁開度を制御している。
【0013】
また、8番目の発明によれば1又は2番目の発明において、クランクシャフトが逆転されているときに、吸気通路内又は燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射作用又は点火栓による点火作用を行うようにしている。
【0014】
また、9番目の発明によれば8番目の発明において、クランクシャフトが逆転されているときに燃料噴射作用を行うか否か及び点火作用を行うか否かを機関暖機状態に基づいて決定している。
【0015】
また、10番目の発明によれば8番目の発明において、クランクシャフトが逆転されているときに燃料噴射作用を行うべきときには、吸気弁又は排気弁が開弁しているときに燃料噴射作用を行うようにしている。
【0016】
また、11番目の発明によれば1又は2番目の発明において、逆転されているときのクランクシャフトの回転速度が予め定められた許容速度を越えないようにクランクシャフトを逆転させている。
【0017】
また、12番目の発明によれば11番目の発明において、クランクシャフトを正転又は逆転させるための電気モータを具備し、逆転されているときのクランクシャフトの回転速度が前記許容速度を越えないように電気モータを制御している。
【0018】
また、13番目の発明によれば11番目の発明において、クランクシャフトが逆転されているときに、吸気通路内又は燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射作用と、点火栓による点火作用とのうち少なくとも一方を行うと共に、このときのクランクシャフトの回転速度が前記許容速度を越えないように、燃料噴射作用又は点火作用を制御している。
【0019】
また、14番目の発明によれば1又は2番目の発明において、クランクシャフトが逆転されているときに、一部の気筒において点火栓による点火作用を行い、残りの気筒において点火作用を禁止するようにしている。
【0020】
また、15番目の発明によれば1又は2番目の発明において、前記目標逆転量を機関始動すべきときの機関温度に基づいて設定している。
【0021】
また、16番目の発明によれば1又は2番目の発明において、排気通路内に排気絞り弁を配置し、クランクシャフトが逆転されているときに排気絞り弁を閉弁するようにしている。
【0022】
なお、本明細書において特に断らない限り、「上流」及び「下流」はクランクシャフトが正転されているときのガス流れに関して用いられる。
【0023】
【発明の実施の形態】
図1は本発明を4気筒4ストローク筒内直接噴射火花点火式内燃機関に適用した場合を示している。しかしながら、4気筒以外の一つ又は複数の気筒を有する機関、2ストローク機関、吸気通路内に燃料を噴射するポート噴射式機関、又は圧縮着火式機関に本発明を適用することもできる。
【0024】
図1を参照すると、機関本体1の各気筒1aはそれぞれ対応する吸気枝管2を介してサージタンク3に連結され、サージタンク3は吸気ダクト4を介してエアクリーナ5に連結される。吸気ダクト4内にはステップモータ6により駆動されるスロットル弁7が配置される。これら吸気枝管2、サージタンク3、吸気ダクト4、及びエアクリーナ5は吸気通路を構成している。また、各気筒1aは排気マニホルド8及び排気管9を介して触媒10を収容したケーシング11に連結され、ケーシング11は排気管9aに連結される。これら排気マニホルド8、排気管9,9a、及びケーシング11は排気通路を構成している。排気管9内には例えば負圧式のアクチュエータ12により駆動される排気絞り弁13が配置される。この排気絞り弁13は通常は全開状態に保持されている。なお、排気絞り弁13を触媒10下流の排気管内に配置することもできる。また、図1に示される内燃機関では、#1−#3−#4−#2の順で燃焼が行われる。
【0025】
各気筒1aを示す図2を参照すると、14はシリンダブロック、15はシリンダヘッド、16はピストン、17は燃焼室、18は点火栓、19は燃焼室17内に配置された燃料噴射弁、20は一対の吸気ポート、21は一対の吸気弁、22は一対の排気ポート、23は一対の排気弁をそれぞれ示す。
【0026】
各気筒1aの吸気弁21及び排気弁23はそれぞれ対応するカムシャフト上に形成されたそれぞれ対応するカムにより駆動される。本発明による実施例では、図3に示されるように吸気弁21を駆動するためのカムシャフト24がチェーン25を介してクランクシャフト26に常時連結されており、排気弁23を駆動するためのカムシャフト(図示しない)は歯車(図示しない)を介して吸気弁21を駆動するためのカムシャフト24に常時連結されている。従って、クランクシャフト26が回転されると一対のカムシャフトが共に回転され、斯くして吸気弁21及び排気弁23が開閉駆動されることになる。なお、図3において27はカムを示している。
【0027】
再び図1を参照すると、内燃機関1のクランクシャフト26には、クランクシャフト26を強制的に回転させるための、回転速度を調節可能な電気モータ、即ちスタータモータ28が例えば電磁クラッチを介して連結される。このスタータモータ28は正方向及び逆方向に回転可能になっており、一方クランクシャフト26及びカムシャフトも正方向及び逆方向に回転方向になっている。なお、機関の運転中にクランクシャフト26によりスタータモータ28を回転駆動して発電することもできる。更に図1に示されるように、クランクシャフト26には例えばベルト29を介して補機例えばオイルポンプ30が連結される。
【0028】
クランクシャフト26にはロータ31が固定されており、このロータ31には例えば2歯だけ欠歯した34歯の突起が10°間隔で形成されている。これら突起に対面して電磁ピックアップからなるクランク角センサ32が配置される。このクランク角センサ32はロータ31の突起がクランク角センサ32を通過する毎に出力パルスを発生する。欠歯部分がクランク角センサ32と対面したときに例えば1番気筒が圧縮上死点にあるように欠歯部分が形成されており、従って欠歯部分を表す信号が検出されたときにはクランク角が0°CAであることがわかる。このため、順次発生する出力パルスに応じてクランク角を求めることができる。また、欠歯部分を表す信号が出力されてから次にこの信号が出力されるまでの時間、即ちクランクシャフト26が1回転するのに要した時間から機関回転数を求めることができる。
【0029】
図1に示される内燃機関1には、燃料タンク33内で発生した蒸発燃料(炭化水素)を一時的に蓄えるためのキャニスタ34が設けられている。このキャニスタ34は例えば活性炭からなる吸着層35と、吸着層35の一側に設けられた空気室36と、吸着層35の他側に設けられたベーパ室37とを有する。空気室36は大気に連通され、ベーパ室37は一方では燃料タンク33の上部空間に、他方では電磁式のパージ制御弁38を介してスロットル弁7下流の吸気ダクト4にそれぞれ接続されている。
【0030】
パージ制御弁38は機関停止時には閉弁されている。このとき燃料タンク33内で発生した蒸発燃料はベーパ室37を介し吸着層35に到り、吸着層35に吸着される。機関運転時にパージ制御弁38が開弁されると、スロットル弁7下流の吸気ダクト4内に発生する負圧でもって、大気が空気室36から吸着層35内を通過してベーパ室37内に流入し、このとき吸着層35内から蒸発燃料が離脱される。この蒸発燃料は空気と共にパージ制御弁38を介し吸気ダクト4内にパージされる。
【0031】
更に図1に示される内燃機関では、エアクリーナ5の空気流入端5aから吸気弁21までの吸気通路の容積が吸気弁21から触媒10までの燃焼室17及び排気通路の容積とほぼ同じか又はこれよりも大きくされている。なお、空気流入端5aから吸気弁21までの吸気通路の容積を、排気弁23から触媒10までの排気通路の容積とほぼ同じか又はこれよりも大きくするようにしてもよい。
【0032】
電子制御ユニット(ECU)40はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス41によって互いに接続されたROM(リードオンリメモリ)42、RAM(ランダムアクセスメモリ)43、CPU(マイクロプロセッサ)44、電源が常時接続されているB−RAM(バックアップRAM)45、入力ポート46、及び出力ポート47を具備する。機関本体1には機関冷却水温を検出するための水温センサ50が取り付けられ、サージタンク3にはサージタンク3内の圧力を検出するための圧力センサ51が取り付けられる。また、スロットル弁7下流の吸気ダクト4には吸気ダクト4内のHC濃度を検出するためのHC濃度センサ52が取り付けられ、スロットル弁7上流の吸気ダクト4には吸入空気量を検出するためのエアフローメータ53が取り付けられる。アクセルペダル(図示しない)にはアクセルペダルの踏み込み量を検出するための踏み込み量センサ54が取り付けられる。これらセンサ50,51,52,53,54の出力信号は対応するAD変換器48を介して入力ポート46に入力される。更に、入力ポート46には上述したクランク角センサ32と、オンにされていることを表す出力パルスを発生するイグニッション(IG)スイッチ55と、クランクシャフト26が接続される変速機(図示しない)のギアポジションを表す出力パルスを発生するギアポジション(GP)センサ56とが接続される。一方、出力ポート47は対応する駆動回路49を介してステップモータ6、アクチュエータ12、点火栓18、燃料噴射弁19、スタータモータ28、及びパージ制御弁38にそれぞれ接続される。
【0033】
図4はクランク角の変化に対するピストン16の変位(実線)、吸気弁21の開弁時期(白い矢印)、及び排気弁23の開弁時期(ハッチングされた矢印)を示している。図4では1番気筒#1の圧縮上死点を0°クランク角(CA)とし、クランクシャフト26が正転されたときのクランク角で表している。
【0034】
1番気筒#1を例にとって説明すると、クランクシャフト26が正転される場合、図4のAで示されるクランク角範囲即ち吸気行程では、図5(A)に示されるように排気弁23が閉弁しつつ吸気弁21が開弁しながらピストン16が下降することにより吸気ポート20から燃焼室17内にガスが吸入される。続く図4のBで示されるクランク角範囲即ち圧縮行程では、図5(B)に示されるように吸気弁21及び排気弁23が閉弁しながらピストン16が上昇することにより圧縮作用が行われる。続く図4のCで示されるクランク角範囲即ち膨張行程では、図5(C)に示されるように吸気弁21及び排気弁23が閉弁しながらピストン16が下降することにより膨張作用が行われる。続く図4のDで示されるクランク角範囲即ち排気行程では、図5(D)に示されるように吸気弁21が閉弁しつつ排気弁23が開弁しながらピストン16が上昇することにより燃焼室17から排気ポート22内にガスが排出される。これらが順次繰り返される。
【0035】
これに対し、クランクシャフト26が逆転される場合には次のようになる。即ち、これも1番気筒#1を例にとって説明すると、図4のDで示されるクランク角範囲、即ちクランクシャフト26が正転されているときの排気行程に相当するクランク範囲では、図6(D)に示されるように吸気弁21が閉弁しつつが排気弁23が開弁しながらピストン16が下降することにより排気ポート22から燃焼室17内にガスが吸入される。続く図4のCで示されるクランク角範囲、即ちクランクシャフト26が正転されているときの膨張行程に相当するクランク範囲では、図6(C)に示されるように吸気弁21及び排気弁23が閉弁しながらピストン16が上昇することにより圧縮作用が行われる。続く図4のBで示されるクランク角範囲、即ちクランクシャフト26が正転されているときの圧縮行程に相当するクランク範囲では、図6(B)に示されるように吸気弁21及び排気弁23が閉弁しながらピストン16が下降することにより膨張作用が行われる。続く図4のAで示されるクランク角範囲、即ちクランクシャフト26が正転されているときの吸気行程に相当するクランク範囲では、図6(A)に示されるように排気弁23が閉弁しつつ吸気弁21が開弁しながらピストン16が上昇することにより燃焼室17から吸気ポート20内にガスが排出される。これらが順次繰り返される。
【0036】
このように、クランクシャフト26を逆転させると、排気通路内のガスを燃焼室17内に移すことができ、燃焼室17内のガスを吸気通路内に移すことができるのである。
【0037】
そこで本発明による実施例では、図7に示されるようにイグニッションスイッチがオンにされると(矢印X)、機関を始動させるためにクランクシャフト26をまず目標逆転量TREVだけ逆転させ次いで正転させるようにしている。即ち、図8(A)に示されるように機関停止時には、燃焼室17内、排気マニホルド8、及び排気管9内に未燃HCなどを含む残留ガスGが存在している。この状態で機関を始動させるためにクランクシャフト26をまず逆転させると、燃焼室17内、排気マニホルド8、及び排気管9内の残留ガスXが吸気通路内、図8(B)に示される例では吸気枝管2、サージタンク3、及びスロットル弁7下流の吸気ダクト4内に戻される。また、機関停止時に排気マニホルド8、排気管9、燃焼室17、及び吸気通路の内壁面に付着している未燃HCがこのとき生ずるガス流れでもって内壁面から脱離され、吸気通路内に戻される。
【0038】
次いで、クランクシャフト26を正転させると、即ちクランクシャフト26の回転方向を逆方向から正方向に切り替えると、図8(C)に示されるように吸気通路内の残留ガスXは空気と共に燃焼室17内に吸入され、燃焼室17内で燃焼される。従って、機関始動時に未燃HCを含む残留ガスが機関外に排出されるのを抑制することができる。
【0039】
また、このようにクランクシャフト26をまず逆転させ次いで正転させると、機関始動に必要なトルク即ち始動必要トルクが低減される。即ち、機関停止時には、駆動力が与えられなくなったクランクシャフト26がいずれかの気筒の圧縮上死点を越えられなくなると、クランクシャフト26の回転が停止する。このときのクランクシャフト26の角度位置から、機関を始動するためにクランクシャフト26を正方向に回転させようとすると、大きなトルクが必要となる。しかしながら、クランクシャフト26を始動必要トルクが小さいところまで逆転させ、次いで正転させるようにすると、比較的簡単に圧縮上死点を越えることができ、即ち始動必要トルクが小さくなる。次いで、イグニッションスイッチがオフにされるとスタータモータ28によるクランクシャフト26の駆動が停止される。
【0040】
なお、本発明による第1実施例では、クランクシャフト26が逆転されているときには燃料噴射弁19の燃料噴射作用及び点火栓18の点火作用が行われず、次いでクランクシャフト26の正転が開始されると通常のクランキングと同様に、燃料噴射作用及び点火作用が開始される。また、本発明による第1実施例では、クランキング時にはスロットル弁7はわずかばかり開弁しており、パージ制御弁38は全閉にされており、排気絞り弁13は全開にされている。
【0041】
次に、クランクシャフト26をどれだけ逆転させるか、即ちクランクシャフト26の目標逆転量(又は逆転回数、逆転時間、もしくはクランク角)は様々な観点から設定することができる。次にこのことを図9を参照しながら説明する。なお、図9において矢印Yは機関始動を開始すべきときのクランクシャフト26の位置を表している。
【0042】
これまでの説明で明らかなように、クランクシャフト26が逆転されているときに吸気弁21が開弁すると、燃焼室17内の残留ガスが吸気通路内に排出される。
【0043】
図9に示される例では、クランクシャフト26の逆転が開始されると、図9においてW1で示されるように、まず2番気筒#2において燃焼室17から吸気通路への残留ガス排出作用が行われ、次いで4番気筒#4及び3番気筒#3において残留ガス排出作用が順次行われる。次いで図9においてW2で示されるようにクランクシャフト26がほぼ450°CAだけ逆転されると、1番気筒#1において残留ガス排出作用が開始される。
【0044】
従って、全ての気筒において燃焼室17から吸気通路内への残留ガス排出作用が行われるようにするためには、図9において矢印Z1で示されるように、目標逆転量をほぼ450°CAよりも大きく設定する必要があるということになる。
【0045】
これに対し、クランクシャフト26が逆転されているときに排気弁23が開弁すると、排気通路内の残留ガスが燃焼室17内に吸い込まれ、次いで排気弁23が開弁すると吸気通路内に排出される。即ち、一つの気筒において排気弁23が開弁し次いで吸気弁21が開弁すると、排気通路内の残留ガスが燃焼室17を介し吸気通路内に排出される。
【0046】
図9に示される例では、クランクシャフト26の逆転が開始されると、図9においてW3で示されるように、まず1番気筒#1において排気通路から燃焼室17内への残留ガス吸込作用が行われ、次いで図9においてW2で示されるようにクランクシャフト26がほぼ450°CAだけ逆転されると、1番気筒#1において残留ガス排出作用が開始される。
【0047】
従って、少なくとも一つの気筒において排気通路内から吸気通路内への残留ガス排出作用が行われるようにするためには、この場合も図9において矢印Z1で示されるように、目標逆転量をほぼ450°CAよりも大きく設定する必要があるということになる。
【0048】
更に、図9に示される例では、1番気筒#1に続いて、2番気筒#2及び4番気筒#4において排気通路から燃焼室17内への残留ガス吸込作用が順次行われ、次いで図9においてW4で示されるようにクランクシャフト26がほぼ450°CAだけ逆転されると、3番気筒#3において残留ガス吸込作用が開始される。
【0049】
従って、全ての気筒において排気通路内から燃焼室17内への残留ガス吸込作用が行われるようにするためには、この場合も図9において矢印Z1で示されるように、目標逆転量をほぼ450°CAよりも大きく設定する必要があるということになる。
【0050】
一方、図9に示される例では、クランクシャフト26の逆転が開始されると、1番気筒#1、2番気筒#2、4番気筒#4、及び3番気筒#3において排気通路から燃焼室17内への残留ガス吸込作用が順次行われ、次いで図9においてW5で示されるようにクランクシャフト26がほぼ720°CAだけ逆転されると、全ての気筒においてシリンダ容積分だけ排気通路から燃焼室17内に残留ガスが吸い込まれる。
【0051】
或いは、1番気筒#1において排気通路から燃焼室17内への残留ガス吸込作用が行われ、次いで燃焼室17から吸気通路内への残留ガス排出作用が開始された後、クランクシャフト26がほぼ720°CAまで逆転されると、図9においてW4で示されるように1番気筒#1において燃焼室17から吸気通路への残留ガス排出作用が完了する。
【0052】
従って、全ての気筒においてシリンダ容積分だけ排気通路から燃焼室17内への残留ガス吸込作用が行われるようにするためには、又は少なくとも一つの気筒において排気通路内から吸気通路内への残留ガス排出作用が完了されるようにするためには、図9において矢印Z2で示されるように、目標逆転量をほぼ720°CAよりも大きく設定する必要があるということになる。
【0053】
更に、図9に示される例では、クランクシャフト26の逆転が開始されると、まず1番気筒#1において排気通路内から吸気通路内への残留ガス排出作用が行われ、次いで2番気筒#2及び4番気筒#4において排気通路内から吸気通路内への残留ガス排出作用が順次行われる。次いで図9においてW7で示されるようにクランクシャフト26がほぼ990°CAだけ逆転されると、3番気筒#3において吸気通路内への残留ガス排出作用が開始される。
【0054】
従って、全ての気筒において排気通路内から吸気通路内への残留ガス排出作用が行われるようにするためには、図9において矢印Z3で示されるように、目標逆転量をほぼ990°CAよりも大きく設定する必要があるということになる。
【0055】
更に、これらに代えて、燃焼室17、排気マニホルド8、及び排気管9の容積分だけガスが吸気通路内に排出されるように、クランクシャフト26の目標逆転量を設定することもできる。
【0056】
いずれの方法を採るにしても、このようにしてクランクシャフト26の目標逆転量の下限値が設定される。
【0057】
一方、本発明による第1実施例では、吸気通路内に逆流されたガスがエアクリーナ5の空気流入端5aから排出されないように、クランクシャフト26の目標逆転量の上限値を設定している。クランクシャフト26の逆転量を過度に大きくすると、未燃HCを含む残留ガスがエアクリーナ5の空気流入端5aから大気中に漏れ出る恐れがあるからである。
【0058】
本発明による第1実施例では、このようにして設定される上限値と下限値間に目標逆転量が予め設定され、機関を始動させるためにクランクシャフトをまず目標逆転量だけ逆転させ次いで正転させるようにしている。
【0059】
図10は本発明による第1実施例の機関始動制御ルーチンを示している。このルーチンは予め定められた設定時間毎の割り込みによって実行される。
【0060】
図10を参照すると、まずステップ100ではイグニッションスイッチがオンであるか否かが判別される。イグニッションスイッチがオフのときには次いでステップ101に進み、機関回転数NEが予め定められた設定値NE1よりも高いか否かが判別される。NE≦NE1のときには処理サイクルを終了する。
【0061】
イグニッションスイッチがオフからオンに切り替えられたときにはステップ100からステップ102に進み、変速機のギアポジション(GP)がニュートラル(N)又はパーキング(P)であるか否かが判別される。GP=N又はPのとき、即ちクランクシャフト26が車軸に接続されていないときには次いでステップ103に進み、逆転制御ルーチンが実行される。この逆転制御ルーチンは図11に示されている。
【0062】
図11を参照すると、まずステップ110ではスタータモータ28によりクランクシャフト26が逆転される。この場合、クランクシャフト26が逆転されているときにはオイルポンプ30から潤滑油が供給されず、クランクシャフト26やピストン16などに焼き付きが生ずる恐れがある。そこで本発明による実施例では、逆転されているときのクランクシャフト26の回転速度が、焼き付きが生じないように予め定められた許容速度、例えばほぼ400rpmを越えないようにスタータモータ28の回転速度が制御される。
【0063】
続くステップ111ではクランクシャフト26の逆転量REVが目標逆転量TREV以上になったか否かが判別される。クランクシャフト26の逆転量REVが目標逆転量TREV以上になったか否かを判別するためには様々な方法がある。例えば、クランク角センサ32によりクランクシャフト26の逆方向回転角を検出し、この逆方向回転角が目標逆転量TREVに相当する回転角以上になったときにREV≧TREVであると判断することができる。或いは、燃焼室17から吸気通路内にガスが排出されると、ガスがエアフローメータ53を逆方向に通過することから、クランクシャフト26が逆転されているときに通過するガス量をエアフローメータ53により検出し、このガス量が目標逆転量TREVに相当するガス量以上になったときにREV≧TREVであると判断することもできる。
【0064】
REV<TREVのときには再びステップ111に戻り、REV≧TREVになると処理サイクルを終了する。
【0065】
再び図10を参照すると、ステップ103からステップ104に進んで、正転制御が実行される。即ち、スタータモータ28によりクランクシャフト26が正転されると共に、燃料噴射弁19の燃料噴射作用及び点火栓18の点火作用が開始される。
【0066】
次いで、イグニッションスイッチがオンからオフに切り替えられこのときNE>NE1のときには、機関始動が完了したと判断し、ステップ100,101からステップ105に進んで通常制御が実行される。
【0067】
一方、ステップ102においてGP=N又はPでないとき、即ちクランクシャフト26が車軸に接続されているときには、ステップ104にジャンプし、正転制御が実行される。即ち、この場合にはクランクシャフト26を逆転させることなく正転させて機関を始動する。従って、本発明による第1実施例では、機関を始動するためにクランクシャフト26を逆転させた後に正転させるか、逆転させることなく正転させるかを、例えば機関始動すべきときの車両状態に応じて切換可能になっているという見方もできる。
【0068】
次に、本発明による第2実施例を説明する。
【0069】
本発明による第2実施例では、エアクリーナ5の空気流入端と吸気弁21a間の吸気通路内に、HCを一時的に蓄えるHC蓄積剤が配置される。具体的には、図12に示されるようにエアクリーナ5のエレメント5bに例えば活性炭からなるHC吸着剤5cが設けられる。
【0070】
このようにすると、クランクシャフト26を逆転させたときに残留ガスがエアクリーナ5の空気流入端5aから流出しても、残留ガス中に含まれる未燃HCがHC吸着剤5cに吸着され、従って機関外に未燃HCが流出するのを阻止することができる。このため、クランクシャフト26の目標逆転量の上限値をなくすことができ、言い換えるとクランクシャフト26の逆転量が制限されない。なお、HC吸着剤5c内に吸着された未燃HCは次いでクランクシャフト26が正転されたときにHC吸着剤5cを通過する空気によって徐々に離脱され、燃焼室17内で燃焼せしめられる。
【0071】
ところで、上述したように、機関を始動すべきときには燃焼室17及び触媒10上流の排気通路の内壁面に未燃HCが付着している場合があり、このように内壁面に付着している未燃HCの量は機関を始動すべきときの機関温度が低いときほど多くなる。
【0072】
一方、これも上述したように、機関を始動させるためにクランクシャフト26を逆転させて燃焼室17内及び排気通路内にガス流れを生じさせると、これら内壁面から未燃HCが離脱して吸気通路内に戻される。この場合、クランクシャフト26の逆転量が大きくなるにつれて、これら内壁面から離脱する未燃HCが多くなる。
【0073】
そこで本発明による第2実施例では、機関を始動すべきときに機関温度を代表する機関冷却水温THWを検出し、図13に示されるようにこの機関冷却水温THWが低いときほどクランクシャフト26の目標逆転量THWを大きく設定している。この場合の目標逆転量TREVは図13に示されるマップの形で予めROM42内に記憶されている。なお、機関温度を代表する温度には機関潤滑油温度、吸気通路内又は排気通路内のガス温度、大気温度などが挙げられる。
【0074】
更に、本発明による第2実施例では図14に示されるように、クランクシャフト26が逆転されるときに、スロットル弁7の開度θINが全開にされる。このようにすると排気通路内から燃焼室内へ、又は燃焼室内から吸気通路内へ残留ガスが流れやすくなる。
【0075】
次いで、クランクシャフト26が正転されると共に、スロットル弁開度θINは例えばアイドリング運転のためのわずかな開度θINiまで閉弁される。
【0076】
図15は本発明による第2実施例の逆転制御ルーチンを示している。この逆転制御ルーチンは図10に示される機関始動制御ルーチンのステップ103において実行される。
【0077】
図15を参照すると、まずステップ120では図13のマップから目標逆転量TREVが算出される。続くステップ121ではスロットル弁開度θINがFULLにされ、即ちスロットル弁7が全開にされる。続くステップ122ではスタータモータ28によりクランクシャフト26が逆転される。続くステップ123ではクランクシャフト26の逆転量REVが目標逆転量TREV以上になったか否かが判別される。REV<TREVのときには再びステップ123に戻り、REV≧TREVになるとステップ124に進み、スロットル弁開度θINがアイドリング開度θINiにされる。次いで処理サイクルを終了する。
【0078】
本発明による第2実施例のその他の構成及び作用は本発明による第1実施例と同様であるので説明を省略する。
【0079】
次に、図16を参照して本発明による第3実施例を説明する。
【0080】
本発明による第3実施例では、図16に示されるように、クランクシャフト26が逆転されているときにスロットル弁開度θINがゼロにされ、即ちスロットル弁7が全閉にされると共に、パージ制御弁38の開度θPGがFULLにされ、即ちパージ制御弁38が全開にされる。
【0081】
その結果、吸気通路内に逆流された残留ガスがキャニスタ35に導かれ、残留ガス中の未燃HCが吸着層35内に吸着される。従って、残留ガスが未燃HCを除去することができ、本発明による第2実施例と同様にクランクシャフト26の目標逆転量の上限値をなくすことができる。ガソリン機関ではキャニスタを備えているのが一般的であり、従って本発明による第3実施例ではクランクシャフト26の目標逆転量の上限値をなくすために新たな部品又は装置を追加する必要がない。
【0082】
次いで、図16に示されるようにスロットル弁開度θINがアイドリング開度θINiとされ、パージ制御弁開度θPGがゼロまで閉弁され、クランクシャフト26が正転される。
【0083】
図17は本発明による第3実施例の逆転制御ルーチンを示している。この逆転制御ルーチンは図10に示される機関始動制御ルーチンのステップ103において実行される。
【0084】
図17を参照すると、まずステップ130では図13のマップから目標逆転量TREVが算出される。続くステップ131ではスロットル弁開度θINが全閉を表すゼロにされ、パージ制御弁開度θPGが全開を表すFULLにされる。続くステップ132ではスタータモータ28によりクランクシャフト26が逆転される。続くステップ133ではクランクシャフト26の逆転量REVが目標逆転量TREV以上になったか否かが判別される。REV<TREVのときには再びステップ133に戻り、REV≧TREVになるとステップ134に進み、スロットル弁開度θINがアイドリング開度θINiにされ、パージ制御弁開度θPGがゼロにされる。次いで処理サイクルを終了する。
【0085】
本発明による第3実施例のその他の構成及び作用は本発明による第2実施例と同様であるので説明を省略する。
【0086】
次に、図18を参照して本発明による第4実施例を説明する。
【0087】
本発明による第4実施例では、図18に示されるように、クランクシャフト26が逆転されているときにスロットル弁開度θINがわずかな開度θINdにされ、排気絞り弁13の開度θEXがわずかな開度θEXdにされる。このときパージ制御弁38は全閉に維持されており、その結果、燃焼室17内並びに排気絞り弁13上流の排気管9及び排気マニホルド8内の圧力が低くなり、従ってこれらの内壁面に付着している未燃HCが離脱しやすくなる。
【0088】
この場合、燃焼室17と排気絞り弁13間の排気通路内の残留ガスが主として燃焼室17内に吸い込まれ、吸気通路内に排出される。従って、本発明による第4実施例では、エアクリーナ5の空気流入端5aから吸気弁21までの吸気通路の容積が吸気弁21から排気絞り弁13までの燃焼室17及び排気通路の容積とほぼ同じか又はこれよりも大きくなるようにすることもできる。
【0089】
また、クランクシャフト26が逆転されているときに燃焼室17内に吸い込まれた残留ガスは断熱圧縮され(図6(C)参照)、残留ガスの温度が高められた後に、吸気通路内に排出される。その結果、吸気通路内壁面の温度が高められ、吸気通路内壁面に付着している未燃HCも離脱しやすくなる。或いは、特に吸気通路内に燃料を噴射するようにした内燃機関では、クランクシャフト26が正転されたときに燃料の霧化を促進することができる。
【0090】
一方、上述したようにスロットル弁開度θINがわずかな開度θINdに維持されているので、図18に示されるように、時間が経過するにつれて、スロットル弁7と吸気弁21間の吸気通路内圧力PINが次第に高くなる。吸気通路内圧力PINが高くなると、燃焼室17又は排気通路から吸気通路へ残留ガスが流れにくくなるばかりか、吸気ダクト4などが破損する恐れもある。
【0091】
そこで本発明による第4実施例では、図18において矢印XXで示すように、クランクシャフト26が逆転されているときに吸気通路内圧力PINが許容値よりも若干低く定められた設定値PIN1を越えたときにはスロットル弁開度θINを大きくするようにしている。このようにすると、吸気通路内圧力PINが許容上限値PIN1を越えることがない。
【0092】
次いで、図18に示されるようにスロットル弁開度θINがアイドリング開度θINiとされ、排気絞り弁開度θEXが全開を表すFULLまで開弁され、クランクシャフト26が正転される。
【0093】
クランクシャフト26が正転されると、上述したように燃料噴射作用及び点火作用が開始され、燃焼が開始される。この場合、吸気通路から燃焼室17内に流入するガス中には、クランクシャフト26が逆転されない場合よりも、多量のHCが含まれている。従って、クランクシャフト26が逆転され次いで正転されるときの燃料噴射量Q0はクランクシャフト26が逆転されることなく正転される場合よりも、少なくする必要があり、クランクシャフト26の正転が開始されるときの吸気通路内のHC量が多いときほど少なくする必要がある。
【0094】
そこで本発明による第4実施例では、クランクシャフト26の逆転が完了するときの吸気通路内のHC濃度CHCをHC濃度センサ52により検出し、図19に示されるようにHC濃度CHCが高いときほど、クランクシャフト26が正転されるときの燃料噴射量Q0が少なくなるようにしている。なお、この燃料噴射量Q0は図19に示されるマップの形で予めROM42内に記憶されている。
【0095】
なお、吸気通路内のHC量は吸気通路内のガス中の酸素濃度によっても表される。従って、吸気通路内に酸素濃度センサを取り付け、酸素濃度センサの出力に応じてクランクシャフト26が正転されるときの燃料噴射量Q0を設定するようにしてもよい。
【0096】
図20は本発明による第4実施例の逆転制御ルーチンを示している。この逆転制御ルーチンは図10に示される機関始動制御ルーチンのステップ103において実行される。
【0097】
図20を参照すると、まずステップ140ではスロットル弁開度θINがわずかな開度θINdにされ、排気絞り弁開度θEXがわずかな開度θEXdにされる。続くステップ141ではスタータモータ28によりクランクシャフト26が逆転される。続くステップ142ではクランクシャフト26の逆転量REVが予め定められた目標逆転量TREV以上になったか否かが判別される。REV<TREVのときには次いでステップ143に進み、吸気管内圧力PINが上述した設定値PIN1よりも高いか否かが判別される。ここで、吸気管内圧力PINが設定値PIN1よりも高いか否かは圧力センサ51の出力に基づいて判断することもできるし、又はクランクシャフト26の逆転量に基づいて判断することもできる。ステップ143において、PIN≦PIN1のときには再びステップ142に戻り、PIN>PIN1のときにはステップ144に進んでスロットル弁開度θINを例えば小さな一定値Δだけ大きくした後に(θIN=θIN+Δ)、ステップ142に戻る。
【0098】
REV≧TREVになるとステップ142からステップ145に進み、スロットル弁開度θINがアイドリング開度θINiにされ、排気絞り弁開度θEXが全開を表すFULLにされる。続くステップ146では、このときの吸気通路におけるHC濃度CHCに基づき図19のマップから燃料噴射量Q0が算出される。次いで処理サイクルを終了する。次いでクランクシャフト26が正転されると燃料がQ0だけ噴射される。
【0099】
本発明による第4実施例のその他の構成及び作用は本発明による第1実施例と同様であるので説明を省略する。
【0100】
次に、本発明による第5実施例を説明する。
【0101】
これまで述べてきた本発明による各実施例では、クランクシャフト26が逆転されているときに燃料噴射作用及び点火作用が行われない。これに対し、本発明による第5実施例ではクランクシャフト26が逆転されているときに燃料噴射作用と点火作用とのうちいずれか一方又は両方が行われる。この場合、燃料噴射作用を行うか否か及び点火作用を行うか否かは機関暖機状態、即ち例えばクランクシャフト26が逆転されるときの機関冷却水温THWに基づいて決定される。
【0102】
具体的には図21に示されるように、クランクシャフト26が逆転されるときの機関冷却水温THWに応じて定まる機関暖機状態が例えば4つの領域に分割される。
【0103】
その上で、機関冷却水温THWが第1の基準温度T1よりも低い第1の領域Iでは、燃料噴射作用が実行され、点火作用が停止される。機関冷却水温THWが第1の基準温度T1以上でありかつ第2の基準温度T2(≧T1)よりも低い第2の領域IIでは、燃料噴射作用及び点火作用が共に実行される。機関冷却水温THWが第2の基準温度T2以上でありかつ第3の基準温度T3(≧T2)よりも低い第3の領域IIIでは、燃料噴射作用が停止され、点火作用が実行される。機関冷却水温THWが第3の基準温度T3以上である第4の領域IVでは、燃料噴射作用及び点火作用が共に停止される。THW<T2のときに燃料噴射作用が実行され、THW≦T2のときに燃料噴射作用が停止され、T1≦THW<T3のときに点火作用が実行され、THW<T1又はT3≦THWのときに点火作用が停止されるという見方もできる。
【0104】
詳しく説明すると、第1の領域Iでは燃料噴射作用が行われる。このようにすると、燃料が残留ガスと共にまず吸気通路内に逆流され、次いでクランクシャフト26が正転されると燃焼室17内に戻される。即ち、燃焼室17と吸気通路間を往復するガス流れによって燃料の霧化が促進され、機関冷却水温THWが低いときであっても、クランクシャフト26の正転が開始されたときに良好な燃焼を確保することができる。また、このようにすると、燃焼室17内壁面、吸気弁21外周面、及び吸気通路内壁面に堆積している、主として固体炭素からなるいわゆるデポジットを、液滴の形の燃料によって洗い流すこともできる。
【0105】
ここで、クランクシャフト26が逆転されているときに燃料噴射作用を行うべきときには、吸気弁21又は排気弁23が開弁しているときに燃料噴射作用が行われる。吸気弁21又は排気弁23が開弁しているときには燃焼室17内又は吸気通路内に比較的大きなガス流れが生じており、従ってこのとき燃料噴射作用を行えば燃料の霧化を更に促進することができる。
【0106】
一方、第3の領域IIIでは、点火作用が実行される。このようにすると、残留ガス中の未燃HCを燃焼、除去することができる。従って、この場合にクランクシャフト26の目標逆転量を大きく設定しても、エアクリーナ5の空気流入端5aから多量の未燃HCが排出される恐れがない。このため、第3の領域IIIでは他の領域の場合よりもクランクシャフト26の逆転量を大きくしてもよく、言い換えると機関暖機状態に応じてクランクシャフト26の逆転量を変更することができる。
【0107】
また、このように未燃HCの燃焼が行われると、吸気通路内には高温のガスが流入することになる。従って、クランクシャフト26が次いで正転されるとこの高温のガスが燃焼室17内に流入し、斯くして燃料の霧化を促進することができる。
【0108】
本発明による第5実施例では、クランクシャフト26が逆転されているときの膨張作用(図6(B)参照)又は排出作用(図6(A)参照)が行われているときに、点火作用が行われる。このようにすると、燃焼室17から吸気通路内に排出されるガスの温度を高くすることができる。また、燃焼により発生したトルクでもってクランクシャフト26の逆方向の回転速度が急激に上昇されるのを阻止できる。
【0109】
第2の領域IIでは、燃料噴射作用及び点火作用が共に実行される。この場合には、残留ガス中の未燃HCが燃料噴射弁19から噴射された燃料と共に燃焼される。第2の領域IIでは上述した第3の領域IIIよりも機関冷却水温THWが低くなっており、未燃HCが着火しにくくなっている。そこで第2の領域では、燃料噴射作用を行い、未燃HCが燃焼しやすくなるようにしている。この場合にも、第1の領域I及び第3の領域IIIと同様に、燃料の霧化が促進される。
【0110】
第4の領域IVでは、燃料噴射作用及び点火作用が共に停止される。機関冷却水温THWが比較的高い第4の領域IVでは、燃焼室などの内壁面に付着している未燃HCの量が比較的少なく、フリクションも比較的小さいからである。
【0111】
なお、クランクシャフト26が正転されたときに燃焼室17内に流入するガス中の酸素濃度が、このとき燃焼に必要な量よりも少なくならないように、クランクシャフト26が逆転されているときの燃料噴射量又は点火時期が制御される。
【0112】
ところで、機関始動時には燃料噴射量を増量補正するのが一般的である。このようにしているのは、燃料噴射弁19から噴射された燃料の一部が例えば燃焼室17内壁面に付着したまま燃焼せず、噴射燃料のうち燃焼する割合、即ち出力に寄与する割合が低いからである。
【0113】
しかしながら、上述したように第2の領域II及び第3の領域IIIでは点火作用が行われ、クランクシャフト26が正転されたときの燃料の霧化が促進される。従って、この場合には、クランクシャフト26が逆転されることなく正転される場合よりも、クランクシャフト26が正転されるときの燃料噴射量Q0を少なくすることができる。
【0114】
燃料噴射量Q0をどれだけ少なくできるかは、クランクシャフト26が正転されるときに燃料がどの程度霧化されるかに応じて定まり、これはクランクシャフト26が逆転されているときの燃焼状態に依存する。この燃焼状態はクランクシャフト26の逆方向回転速度RNEによって表すことができる。即ち、良好な燃焼が得られたときには逆方向回転速度RNEが高くなり、半失火のときには逆方向回転速度RNEがさほど高くならない。なお、クランクシャフト26が逆転されているときの燃焼状態を、逆方向回転速度RNEの変動量、又は吸気通路内のガス温度もしくは圧力によって表すこともできる。
【0115】
本発明による第5実施例では、クランクシャフト26が正転されるときの燃料噴射量Q0は図22(A)に示されるように、クランクシャフト26の逆転が完了するときの吸気通路内のHC濃度CHCが高いときほど少なくされ、図22(B)に示されるようにクランクシャフト26の逆転が完了するときのクランクシャフト26の逆方向回転速度RNEが高いときほど少なくされる。この燃料噴射量Q0はHC濃度CHC及び逆方向回転速度RNEの関数として図22(C)に示されるマップの形で予めROM42内に記憶されている。
【0116】
図23は本発明による第5実施例の逆転制御ルーチンを示している。この逆転制御ルーチンは図10に示される機関始動制御ルーチンのステップ103において実行される。
【0117】
図23を参照すると、まずステップ150ではこのときの機関冷却水温THWに基づき図21のマップから領域が決定される。続くステップ151ではスタータモータ28によりクランクシャフト26が逆転されると共に、機関冷却水温THWの属する領域に応じて燃料噴射作用及び点火作用が制御される(図21参照))。この場合、クランクシャフト26の逆方向の回転速度が許容速度、例えばほぼ400rpmを越えないように、燃料噴射作用及び点火作用が制御される。
【0118】
続くステップ152ではクランクシャフト26の逆転量REVが目標逆転量TREV以上になったか否かが判別される。REV<TREVのときには再びステップ152に戻り、REV≧TREVになるとステップ153に進む。ステップ153では、クランクシャフト26が次いで正転されるときの燃料噴射量Q0がこのときのHC濃度CHC及び逆方向回転速度RNEに基づき図23のマップから算出される。次いで処理サイクルを終了する。
【0119】
本発明による第5実施例のその他の構成及び作用は本発明による第1実施例と同様であるので説明を省略する。
【0120】
次に、本発明による第6実施例を説明する。
【0121】
上述した本発明による第5実施例では、第2の領域II及び第3の領域IIIにおいて、全ての気筒において点火作用が行われる。しかしながらこのようにすると、燃焼によって、吸気通路内のガス中の酸素濃度が過度に低くなる恐れがあり、クランクシャフト26が次いで正転されたときに燃焼室17内に流入するガス中の酸素濃度が過度に低くなる恐れがある。
【0122】
そこで本発明による第6実施例では、第2の領域II又は第3の領域IIIにおいて、一部の気筒においてのみ点火作用を行い、残りの気筒では点火作用を禁止するようにしている。その結果、クランクシャフト26が次いで正転されたときに良好な燃焼が確保される。
【0123】
この場合、点火作用が行われ燃焼が行われた気筒では、点火作用が行われていない気筒よりも、燃料が霧化しやすくなっている。そこで本発明による第6実施例では、点火作用が行われた気筒における燃料噴射量Q0を、点火作用が行われていない気筒よりも少なく設定している。
【0124】
図24は本発明による第6実施例の逆転制御ルーチンを示している。この逆転制御ルーチンは図10に示される機関始動制御ルーチンのステップ103において実行される。
【0125】
図24を参照すると、まずステップ160ではこのときの機関冷却水温THWに基づき図21のマップから領域が決定される。続くステップ161ではスタータモータ28によりクランクシャフト26が逆転されると共に、機関冷却水温THWの属する領域に応じて燃料噴射作用及び点火作用が制御される(図21参照))。この場合、クランクシャフト26の逆方向の回転速度が許容速度、例えばほぼ400rpmを越えないように、燃料噴射作用及び点火作用が制御される。また、点火作用を行うべきときには、一部の気筒のみで点火作用が行われる。
【0126】
続くステップ162ではクランクシャフト26の逆転量REVが目標逆転量TREV以上になったか否かが判別される。REV<TREVのときには再びステップ162に戻り、REV≧TREVになるとステップ163に進む。ステップ153では、クランクシャフト26が次いで正転されるときの燃料噴射量Q0がこのときのHC濃度CHC及び逆方向回転速度RNEに基づき図23のマップから算出される。次いで処理サイクルを終了する。
【0127】
本発明による第6実施例のその他の構成及び作用は本発明による第5実施例と同様であるので説明を省略する。
【0128】
【発明の効果】
機関始動時に未燃HCが機関外に排出されるのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】内燃機関の全体図である。
【図2】気筒の拡大断面図である。
【図3】吸気弁及びカムシャフトを示す図である。
【図4】クランク角の変化に対するピストンの変位、並びに吸気弁及び排気弁の開弁時期を示す図である。
【図5】クランクシャフトが正転されたときの機関の動作を説明する図である。
【図6】クランクシャフトが逆転されたときの機関の動作を説明する図である。
【図7】本発明による第1実施例を説明するための図である。
【図8】本発明による第1実施例を説明するための図である。
【図9】目標逆転量を説明するための図である。
【図10】本発明による第1実施例の始動制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図11】本発明による第1実施例の逆転制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図12】本発明による第2実施例のエアクリーナの概略拡大図である。
【図13】目標逆転量を示す線図である。
【図14】本発明による第2実施例を説明するための図である。
【図15】本発明による第2実施例の逆転制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図16】本発明による第3実施例を説明するための図である。
【図17】本発明による第3実施例の逆転制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図18】本発明による第4実施例を説明するための図である。
【図19】クランクシャフトが正転されるときの燃料噴射量Q0を示す図である。
【図20】本発明による第4実施例の逆転制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図21】本発明の第5実施例による機関暖機状態の領域を説明するための図である。
【図22】クランクシャフトが正転されるときの燃料噴射量Q0を示す図である。
【図23】本発明による第5実施例の逆転制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図24】本発明による別の実施例の逆転制御ルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
1…機関本体
4…吸気ダクト
8…排気マニホルド
21…吸気弁
23…排気弁
26…クランクシャフト
28…スタータモータ
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の始動装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
機関を始動させるために、クランクシャフトをスタータモータにより、まず逆転させ、次いで正転させるようにした内燃機関が公知である(特許文献1,2参照)。即ち、この内燃機関では、機関を始動すべきときにはまず逆方向にクランキングが行われ、次いで正方向にクランキングが行われる。このようにすると機関始動に必要なトルクが低減される。
【0003】
【特許文献1】
特開2000−303938号公報
【特許文献2】
特開平7−71350号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、正方向であれ逆方向であれ、クランキングが行われると、吸気通路内、燃焼室内、及び排気通路内にガス流れが生ずることになる。ところが、機関が停止されているときの燃焼室内及び触媒上流の排気通路内には未燃HCなどを含む残留ガスが存在しており、またこのときの吸気通路、燃焼室、及び触媒上流の排気通路の壁面には未燃HCが付着している場合がある。このため、クランキングが行われると、未燃HCを含む残留ガスが機関外に排出される恐れがある。排気通路内に触媒が配置されているといっても、機関始動時に触媒が活性化しているとは限らない。上述の特許文献1,2ではこの問題点について何ら示唆していない。
【0005】
そこで本発明の目的は、機関始動時に残留ガスが機関外に排出されるのを抑制することができる内燃機関の始動装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために1番目の発明によれば、機関を始動させるためにクランクシャフトをまず目標逆転量だけ逆転させ次いで正転させるようにした内燃機関の始動装置において、クランクシャフトが逆転されると、クランクシャフトが正転されているときの吸気行程に相当するクランク角範囲において吸気弁が開弁しながらピストンが上昇することにより燃焼室から吸気通路内にガスが逆流するようになっており、内燃機関が複数の気筒を備え、全ての気筒において燃焼室内のガスが吸気通路内に逆流するように、前記目標逆転量を設定している。
【0007】
また、前記課題を解決するために2番目の発明によれば、機関を始動させるためにクランクシャフトをまず目標逆転量だけ逆転させ次いで正転させるようにした内燃機関の始動装置において、クランクシャフトが逆転されると、クランクシャフトが正転されているときの吸気行程に相当するクランク角範囲において吸気弁が開弁しながらピストンが上昇することにより燃焼室から吸気通路内にガスが逆流すると共に、クランクシャフトが正転されているときの排気行程に相当するクランク角範囲において排気弁が開弁しながらピストンが下降することにより排気通路から燃焼室内にガスが逆流するようになっており、少なくとも一つの気筒において排気通路から燃焼室内にガスが逆流し次いで燃焼室から吸気通路内に逆流するように、前記目標逆転量を設定している。
【0008】
また、3番目の発明によれば1又は2番目の発明において、吸気通路内に逆流されたガスが吸気通路の空気流入端から排出されないように、前記目標逆転量を設定している。
【0009】
また、4番目の発明によれば3番目の発明において、吸気弁から吸気通路の空気流入端までの吸気通路の容積が少なくとも、排気弁から触媒までの排気通路の容積、又は吸気弁から触媒までの燃焼室及び排気通路の容積とほぼ等しくされている。
【0010】
また、5番目の発明によれば1又は2番目の発明において、吸気通路内に配置されたエアクリーナが炭化水素を一時的に蓄えるための炭化水素蓄積剤を備えている。
【0011】
また、6番目の発明によれば1又は2番目の発明において、スロットル弁と吸気弁間の吸気通路内に炭化水素を一時的に蓄えるためのキャニスタがパージ制御弁を介して連通されており、クランクシャフトが逆転されているときにはスロットル弁を閉弁しかつパージ制御弁を開弁してこのとき吸気通路内に逆流されたガスをキャニスタに導くようにしている。
【0012】
また、7番目の発明によれば1又は2番目の発明において、吸気通路内の圧力が予め定められた許容値を越えないように、クランクシャフトが逆転されているときのスロットル弁開度を制御している。
【0013】
また、8番目の発明によれば1又は2番目の発明において、クランクシャフトが逆転されているときに、吸気通路内又は燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射作用又は点火栓による点火作用を行うようにしている。
【0014】
また、9番目の発明によれば8番目の発明において、クランクシャフトが逆転されているときに燃料噴射作用を行うか否か及び点火作用を行うか否かを機関暖機状態に基づいて決定している。
【0015】
また、10番目の発明によれば8番目の発明において、クランクシャフトが逆転されているときに燃料噴射作用を行うべきときには、吸気弁又は排気弁が開弁しているときに燃料噴射作用を行うようにしている。
【0016】
また、11番目の発明によれば1又は2番目の発明において、逆転されているときのクランクシャフトの回転速度が予め定められた許容速度を越えないようにクランクシャフトを逆転させている。
【0017】
また、12番目の発明によれば11番目の発明において、クランクシャフトを正転又は逆転させるための電気モータを具備し、逆転されているときのクランクシャフトの回転速度が前記許容速度を越えないように電気モータを制御している。
【0018】
また、13番目の発明によれば11番目の発明において、クランクシャフトが逆転されているときに、吸気通路内又は燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射作用と、点火栓による点火作用とのうち少なくとも一方を行うと共に、このときのクランクシャフトの回転速度が前記許容速度を越えないように、燃料噴射作用又は点火作用を制御している。
【0019】
また、14番目の発明によれば1又は2番目の発明において、クランクシャフトが逆転されているときに、一部の気筒において点火栓による点火作用を行い、残りの気筒において点火作用を禁止するようにしている。
【0020】
また、15番目の発明によれば1又は2番目の発明において、前記目標逆転量を機関始動すべきときの機関温度に基づいて設定している。
【0021】
また、16番目の発明によれば1又は2番目の発明において、排気通路内に排気絞り弁を配置し、クランクシャフトが逆転されているときに排気絞り弁を閉弁するようにしている。
【0022】
なお、本明細書において特に断らない限り、「上流」及び「下流」はクランクシャフトが正転されているときのガス流れに関して用いられる。
【0023】
【発明の実施の形態】
図1は本発明を4気筒4ストローク筒内直接噴射火花点火式内燃機関に適用した場合を示している。しかしながら、4気筒以外の一つ又は複数の気筒を有する機関、2ストローク機関、吸気通路内に燃料を噴射するポート噴射式機関、又は圧縮着火式機関に本発明を適用することもできる。
【0024】
図1を参照すると、機関本体1の各気筒1aはそれぞれ対応する吸気枝管2を介してサージタンク3に連結され、サージタンク3は吸気ダクト4を介してエアクリーナ5に連結される。吸気ダクト4内にはステップモータ6により駆動されるスロットル弁7が配置される。これら吸気枝管2、サージタンク3、吸気ダクト4、及びエアクリーナ5は吸気通路を構成している。また、各気筒1aは排気マニホルド8及び排気管9を介して触媒10を収容したケーシング11に連結され、ケーシング11は排気管9aに連結される。これら排気マニホルド8、排気管9,9a、及びケーシング11は排気通路を構成している。排気管9内には例えば負圧式のアクチュエータ12により駆動される排気絞り弁13が配置される。この排気絞り弁13は通常は全開状態に保持されている。なお、排気絞り弁13を触媒10下流の排気管内に配置することもできる。また、図1に示される内燃機関では、#1−#3−#4−#2の順で燃焼が行われる。
【0025】
各気筒1aを示す図2を参照すると、14はシリンダブロック、15はシリンダヘッド、16はピストン、17は燃焼室、18は点火栓、19は燃焼室17内に配置された燃料噴射弁、20は一対の吸気ポート、21は一対の吸気弁、22は一対の排気ポート、23は一対の排気弁をそれぞれ示す。
【0026】
各気筒1aの吸気弁21及び排気弁23はそれぞれ対応するカムシャフト上に形成されたそれぞれ対応するカムにより駆動される。本発明による実施例では、図3に示されるように吸気弁21を駆動するためのカムシャフト24がチェーン25を介してクランクシャフト26に常時連結されており、排気弁23を駆動するためのカムシャフト(図示しない)は歯車(図示しない)を介して吸気弁21を駆動するためのカムシャフト24に常時連結されている。従って、クランクシャフト26が回転されると一対のカムシャフトが共に回転され、斯くして吸気弁21及び排気弁23が開閉駆動されることになる。なお、図3において27はカムを示している。
【0027】
再び図1を参照すると、内燃機関1のクランクシャフト26には、クランクシャフト26を強制的に回転させるための、回転速度を調節可能な電気モータ、即ちスタータモータ28が例えば電磁クラッチを介して連結される。このスタータモータ28は正方向及び逆方向に回転可能になっており、一方クランクシャフト26及びカムシャフトも正方向及び逆方向に回転方向になっている。なお、機関の運転中にクランクシャフト26によりスタータモータ28を回転駆動して発電することもできる。更に図1に示されるように、クランクシャフト26には例えばベルト29を介して補機例えばオイルポンプ30が連結される。
【0028】
クランクシャフト26にはロータ31が固定されており、このロータ31には例えば2歯だけ欠歯した34歯の突起が10°間隔で形成されている。これら突起に対面して電磁ピックアップからなるクランク角センサ32が配置される。このクランク角センサ32はロータ31の突起がクランク角センサ32を通過する毎に出力パルスを発生する。欠歯部分がクランク角センサ32と対面したときに例えば1番気筒が圧縮上死点にあるように欠歯部分が形成されており、従って欠歯部分を表す信号が検出されたときにはクランク角が0°CAであることがわかる。このため、順次発生する出力パルスに応じてクランク角を求めることができる。また、欠歯部分を表す信号が出力されてから次にこの信号が出力されるまでの時間、即ちクランクシャフト26が1回転するのに要した時間から機関回転数を求めることができる。
【0029】
図1に示される内燃機関1には、燃料タンク33内で発生した蒸発燃料(炭化水素)を一時的に蓄えるためのキャニスタ34が設けられている。このキャニスタ34は例えば活性炭からなる吸着層35と、吸着層35の一側に設けられた空気室36と、吸着層35の他側に設けられたベーパ室37とを有する。空気室36は大気に連通され、ベーパ室37は一方では燃料タンク33の上部空間に、他方では電磁式のパージ制御弁38を介してスロットル弁7下流の吸気ダクト4にそれぞれ接続されている。
【0030】
パージ制御弁38は機関停止時には閉弁されている。このとき燃料タンク33内で発生した蒸発燃料はベーパ室37を介し吸着層35に到り、吸着層35に吸着される。機関運転時にパージ制御弁38が開弁されると、スロットル弁7下流の吸気ダクト4内に発生する負圧でもって、大気が空気室36から吸着層35内を通過してベーパ室37内に流入し、このとき吸着層35内から蒸発燃料が離脱される。この蒸発燃料は空気と共にパージ制御弁38を介し吸気ダクト4内にパージされる。
【0031】
更に図1に示される内燃機関では、エアクリーナ5の空気流入端5aから吸気弁21までの吸気通路の容積が吸気弁21から触媒10までの燃焼室17及び排気通路の容積とほぼ同じか又はこれよりも大きくされている。なお、空気流入端5aから吸気弁21までの吸気通路の容積を、排気弁23から触媒10までの排気通路の容積とほぼ同じか又はこれよりも大きくするようにしてもよい。
【0032】
電子制御ユニット(ECU)40はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス41によって互いに接続されたROM(リードオンリメモリ)42、RAM(ランダムアクセスメモリ)43、CPU(マイクロプロセッサ)44、電源が常時接続されているB−RAM(バックアップRAM)45、入力ポート46、及び出力ポート47を具備する。機関本体1には機関冷却水温を検出するための水温センサ50が取り付けられ、サージタンク3にはサージタンク3内の圧力を検出するための圧力センサ51が取り付けられる。また、スロットル弁7下流の吸気ダクト4には吸気ダクト4内のHC濃度を検出するためのHC濃度センサ52が取り付けられ、スロットル弁7上流の吸気ダクト4には吸入空気量を検出するためのエアフローメータ53が取り付けられる。アクセルペダル(図示しない)にはアクセルペダルの踏み込み量を検出するための踏み込み量センサ54が取り付けられる。これらセンサ50,51,52,53,54の出力信号は対応するAD変換器48を介して入力ポート46に入力される。更に、入力ポート46には上述したクランク角センサ32と、オンにされていることを表す出力パルスを発生するイグニッション(IG)スイッチ55と、クランクシャフト26が接続される変速機(図示しない)のギアポジションを表す出力パルスを発生するギアポジション(GP)センサ56とが接続される。一方、出力ポート47は対応する駆動回路49を介してステップモータ6、アクチュエータ12、点火栓18、燃料噴射弁19、スタータモータ28、及びパージ制御弁38にそれぞれ接続される。
【0033】
図4はクランク角の変化に対するピストン16の変位(実線)、吸気弁21の開弁時期(白い矢印)、及び排気弁23の開弁時期(ハッチングされた矢印)を示している。図4では1番気筒#1の圧縮上死点を0°クランク角(CA)とし、クランクシャフト26が正転されたときのクランク角で表している。
【0034】
1番気筒#1を例にとって説明すると、クランクシャフト26が正転される場合、図4のAで示されるクランク角範囲即ち吸気行程では、図5(A)に示されるように排気弁23が閉弁しつつ吸気弁21が開弁しながらピストン16が下降することにより吸気ポート20から燃焼室17内にガスが吸入される。続く図4のBで示されるクランク角範囲即ち圧縮行程では、図5(B)に示されるように吸気弁21及び排気弁23が閉弁しながらピストン16が上昇することにより圧縮作用が行われる。続く図4のCで示されるクランク角範囲即ち膨張行程では、図5(C)に示されるように吸気弁21及び排気弁23が閉弁しながらピストン16が下降することにより膨張作用が行われる。続く図4のDで示されるクランク角範囲即ち排気行程では、図5(D)に示されるように吸気弁21が閉弁しつつ排気弁23が開弁しながらピストン16が上昇することにより燃焼室17から排気ポート22内にガスが排出される。これらが順次繰り返される。
【0035】
これに対し、クランクシャフト26が逆転される場合には次のようになる。即ち、これも1番気筒#1を例にとって説明すると、図4のDで示されるクランク角範囲、即ちクランクシャフト26が正転されているときの排気行程に相当するクランク範囲では、図6(D)に示されるように吸気弁21が閉弁しつつが排気弁23が開弁しながらピストン16が下降することにより排気ポート22から燃焼室17内にガスが吸入される。続く図4のCで示されるクランク角範囲、即ちクランクシャフト26が正転されているときの膨張行程に相当するクランク範囲では、図6(C)に示されるように吸気弁21及び排気弁23が閉弁しながらピストン16が上昇することにより圧縮作用が行われる。続く図4のBで示されるクランク角範囲、即ちクランクシャフト26が正転されているときの圧縮行程に相当するクランク範囲では、図6(B)に示されるように吸気弁21及び排気弁23が閉弁しながらピストン16が下降することにより膨張作用が行われる。続く図4のAで示されるクランク角範囲、即ちクランクシャフト26が正転されているときの吸気行程に相当するクランク範囲では、図6(A)に示されるように排気弁23が閉弁しつつ吸気弁21が開弁しながらピストン16が上昇することにより燃焼室17から吸気ポート20内にガスが排出される。これらが順次繰り返される。
【0036】
このように、クランクシャフト26を逆転させると、排気通路内のガスを燃焼室17内に移すことができ、燃焼室17内のガスを吸気通路内に移すことができるのである。
【0037】
そこで本発明による実施例では、図7に示されるようにイグニッションスイッチがオンにされると(矢印X)、機関を始動させるためにクランクシャフト26をまず目標逆転量TREVだけ逆転させ次いで正転させるようにしている。即ち、図8(A)に示されるように機関停止時には、燃焼室17内、排気マニホルド8、及び排気管9内に未燃HCなどを含む残留ガスGが存在している。この状態で機関を始動させるためにクランクシャフト26をまず逆転させると、燃焼室17内、排気マニホルド8、及び排気管9内の残留ガスXが吸気通路内、図8(B)に示される例では吸気枝管2、サージタンク3、及びスロットル弁7下流の吸気ダクト4内に戻される。また、機関停止時に排気マニホルド8、排気管9、燃焼室17、及び吸気通路の内壁面に付着している未燃HCがこのとき生ずるガス流れでもって内壁面から脱離され、吸気通路内に戻される。
【0038】
次いで、クランクシャフト26を正転させると、即ちクランクシャフト26の回転方向を逆方向から正方向に切り替えると、図8(C)に示されるように吸気通路内の残留ガスXは空気と共に燃焼室17内に吸入され、燃焼室17内で燃焼される。従って、機関始動時に未燃HCを含む残留ガスが機関外に排出されるのを抑制することができる。
【0039】
また、このようにクランクシャフト26をまず逆転させ次いで正転させると、機関始動に必要なトルク即ち始動必要トルクが低減される。即ち、機関停止時には、駆動力が与えられなくなったクランクシャフト26がいずれかの気筒の圧縮上死点を越えられなくなると、クランクシャフト26の回転が停止する。このときのクランクシャフト26の角度位置から、機関を始動するためにクランクシャフト26を正方向に回転させようとすると、大きなトルクが必要となる。しかしながら、クランクシャフト26を始動必要トルクが小さいところまで逆転させ、次いで正転させるようにすると、比較的簡単に圧縮上死点を越えることができ、即ち始動必要トルクが小さくなる。次いで、イグニッションスイッチがオフにされるとスタータモータ28によるクランクシャフト26の駆動が停止される。
【0040】
なお、本発明による第1実施例では、クランクシャフト26が逆転されているときには燃料噴射弁19の燃料噴射作用及び点火栓18の点火作用が行われず、次いでクランクシャフト26の正転が開始されると通常のクランキングと同様に、燃料噴射作用及び点火作用が開始される。また、本発明による第1実施例では、クランキング時にはスロットル弁7はわずかばかり開弁しており、パージ制御弁38は全閉にされており、排気絞り弁13は全開にされている。
【0041】
次に、クランクシャフト26をどれだけ逆転させるか、即ちクランクシャフト26の目標逆転量(又は逆転回数、逆転時間、もしくはクランク角)は様々な観点から設定することができる。次にこのことを図9を参照しながら説明する。なお、図9において矢印Yは機関始動を開始すべきときのクランクシャフト26の位置を表している。
【0042】
これまでの説明で明らかなように、クランクシャフト26が逆転されているときに吸気弁21が開弁すると、燃焼室17内の残留ガスが吸気通路内に排出される。
【0043】
図9に示される例では、クランクシャフト26の逆転が開始されると、図9においてW1で示されるように、まず2番気筒#2において燃焼室17から吸気通路への残留ガス排出作用が行われ、次いで4番気筒#4及び3番気筒#3において残留ガス排出作用が順次行われる。次いで図9においてW2で示されるようにクランクシャフト26がほぼ450°CAだけ逆転されると、1番気筒#1において残留ガス排出作用が開始される。
【0044】
従って、全ての気筒において燃焼室17から吸気通路内への残留ガス排出作用が行われるようにするためには、図9において矢印Z1で示されるように、目標逆転量をほぼ450°CAよりも大きく設定する必要があるということになる。
【0045】
これに対し、クランクシャフト26が逆転されているときに排気弁23が開弁すると、排気通路内の残留ガスが燃焼室17内に吸い込まれ、次いで排気弁23が開弁すると吸気通路内に排出される。即ち、一つの気筒において排気弁23が開弁し次いで吸気弁21が開弁すると、排気通路内の残留ガスが燃焼室17を介し吸気通路内に排出される。
【0046】
図9に示される例では、クランクシャフト26の逆転が開始されると、図9においてW3で示されるように、まず1番気筒#1において排気通路から燃焼室17内への残留ガス吸込作用が行われ、次いで図9においてW2で示されるようにクランクシャフト26がほぼ450°CAだけ逆転されると、1番気筒#1において残留ガス排出作用が開始される。
【0047】
従って、少なくとも一つの気筒において排気通路内から吸気通路内への残留ガス排出作用が行われるようにするためには、この場合も図9において矢印Z1で示されるように、目標逆転量をほぼ450°CAよりも大きく設定する必要があるということになる。
【0048】
更に、図9に示される例では、1番気筒#1に続いて、2番気筒#2及び4番気筒#4において排気通路から燃焼室17内への残留ガス吸込作用が順次行われ、次いで図9においてW4で示されるようにクランクシャフト26がほぼ450°CAだけ逆転されると、3番気筒#3において残留ガス吸込作用が開始される。
【0049】
従って、全ての気筒において排気通路内から燃焼室17内への残留ガス吸込作用が行われるようにするためには、この場合も図9において矢印Z1で示されるように、目標逆転量をほぼ450°CAよりも大きく設定する必要があるということになる。
【0050】
一方、図9に示される例では、クランクシャフト26の逆転が開始されると、1番気筒#1、2番気筒#2、4番気筒#4、及び3番気筒#3において排気通路から燃焼室17内への残留ガス吸込作用が順次行われ、次いで図9においてW5で示されるようにクランクシャフト26がほぼ720°CAだけ逆転されると、全ての気筒においてシリンダ容積分だけ排気通路から燃焼室17内に残留ガスが吸い込まれる。
【0051】
或いは、1番気筒#1において排気通路から燃焼室17内への残留ガス吸込作用が行われ、次いで燃焼室17から吸気通路内への残留ガス排出作用が開始された後、クランクシャフト26がほぼ720°CAまで逆転されると、図9においてW4で示されるように1番気筒#1において燃焼室17から吸気通路への残留ガス排出作用が完了する。
【0052】
従って、全ての気筒においてシリンダ容積分だけ排気通路から燃焼室17内への残留ガス吸込作用が行われるようにするためには、又は少なくとも一つの気筒において排気通路内から吸気通路内への残留ガス排出作用が完了されるようにするためには、図9において矢印Z2で示されるように、目標逆転量をほぼ720°CAよりも大きく設定する必要があるということになる。
【0053】
更に、図9に示される例では、クランクシャフト26の逆転が開始されると、まず1番気筒#1において排気通路内から吸気通路内への残留ガス排出作用が行われ、次いで2番気筒#2及び4番気筒#4において排気通路内から吸気通路内への残留ガス排出作用が順次行われる。次いで図9においてW7で示されるようにクランクシャフト26がほぼ990°CAだけ逆転されると、3番気筒#3において吸気通路内への残留ガス排出作用が開始される。
【0054】
従って、全ての気筒において排気通路内から吸気通路内への残留ガス排出作用が行われるようにするためには、図9において矢印Z3で示されるように、目標逆転量をほぼ990°CAよりも大きく設定する必要があるということになる。
【0055】
更に、これらに代えて、燃焼室17、排気マニホルド8、及び排気管9の容積分だけガスが吸気通路内に排出されるように、クランクシャフト26の目標逆転量を設定することもできる。
【0056】
いずれの方法を採るにしても、このようにしてクランクシャフト26の目標逆転量の下限値が設定される。
【0057】
一方、本発明による第1実施例では、吸気通路内に逆流されたガスがエアクリーナ5の空気流入端5aから排出されないように、クランクシャフト26の目標逆転量の上限値を設定している。クランクシャフト26の逆転量を過度に大きくすると、未燃HCを含む残留ガスがエアクリーナ5の空気流入端5aから大気中に漏れ出る恐れがあるからである。
【0058】
本発明による第1実施例では、このようにして設定される上限値と下限値間に目標逆転量が予め設定され、機関を始動させるためにクランクシャフトをまず目標逆転量だけ逆転させ次いで正転させるようにしている。
【0059】
図10は本発明による第1実施例の機関始動制御ルーチンを示している。このルーチンは予め定められた設定時間毎の割り込みによって実行される。
【0060】
図10を参照すると、まずステップ100ではイグニッションスイッチがオンであるか否かが判別される。イグニッションスイッチがオフのときには次いでステップ101に進み、機関回転数NEが予め定められた設定値NE1よりも高いか否かが判別される。NE≦NE1のときには処理サイクルを終了する。
【0061】
イグニッションスイッチがオフからオンに切り替えられたときにはステップ100からステップ102に進み、変速機のギアポジション(GP)がニュートラル(N)又はパーキング(P)であるか否かが判別される。GP=N又はPのとき、即ちクランクシャフト26が車軸に接続されていないときには次いでステップ103に進み、逆転制御ルーチンが実行される。この逆転制御ルーチンは図11に示されている。
【0062】
図11を参照すると、まずステップ110ではスタータモータ28によりクランクシャフト26が逆転される。この場合、クランクシャフト26が逆転されているときにはオイルポンプ30から潤滑油が供給されず、クランクシャフト26やピストン16などに焼き付きが生ずる恐れがある。そこで本発明による実施例では、逆転されているときのクランクシャフト26の回転速度が、焼き付きが生じないように予め定められた許容速度、例えばほぼ400rpmを越えないようにスタータモータ28の回転速度が制御される。
【0063】
続くステップ111ではクランクシャフト26の逆転量REVが目標逆転量TREV以上になったか否かが判別される。クランクシャフト26の逆転量REVが目標逆転量TREV以上になったか否かを判別するためには様々な方法がある。例えば、クランク角センサ32によりクランクシャフト26の逆方向回転角を検出し、この逆方向回転角が目標逆転量TREVに相当する回転角以上になったときにREV≧TREVであると判断することができる。或いは、燃焼室17から吸気通路内にガスが排出されると、ガスがエアフローメータ53を逆方向に通過することから、クランクシャフト26が逆転されているときに通過するガス量をエアフローメータ53により検出し、このガス量が目標逆転量TREVに相当するガス量以上になったときにREV≧TREVであると判断することもできる。
【0064】
REV<TREVのときには再びステップ111に戻り、REV≧TREVになると処理サイクルを終了する。
【0065】
再び図10を参照すると、ステップ103からステップ104に進んで、正転制御が実行される。即ち、スタータモータ28によりクランクシャフト26が正転されると共に、燃料噴射弁19の燃料噴射作用及び点火栓18の点火作用が開始される。
【0066】
次いで、イグニッションスイッチがオンからオフに切り替えられこのときNE>NE1のときには、機関始動が完了したと判断し、ステップ100,101からステップ105に進んで通常制御が実行される。
【0067】
一方、ステップ102においてGP=N又はPでないとき、即ちクランクシャフト26が車軸に接続されているときには、ステップ104にジャンプし、正転制御が実行される。即ち、この場合にはクランクシャフト26を逆転させることなく正転させて機関を始動する。従って、本発明による第1実施例では、機関を始動するためにクランクシャフト26を逆転させた後に正転させるか、逆転させることなく正転させるかを、例えば機関始動すべきときの車両状態に応じて切換可能になっているという見方もできる。
【0068】
次に、本発明による第2実施例を説明する。
【0069】
本発明による第2実施例では、エアクリーナ5の空気流入端と吸気弁21a間の吸気通路内に、HCを一時的に蓄えるHC蓄積剤が配置される。具体的には、図12に示されるようにエアクリーナ5のエレメント5bに例えば活性炭からなるHC吸着剤5cが設けられる。
【0070】
このようにすると、クランクシャフト26を逆転させたときに残留ガスがエアクリーナ5の空気流入端5aから流出しても、残留ガス中に含まれる未燃HCがHC吸着剤5cに吸着され、従って機関外に未燃HCが流出するのを阻止することができる。このため、クランクシャフト26の目標逆転量の上限値をなくすことができ、言い換えるとクランクシャフト26の逆転量が制限されない。なお、HC吸着剤5c内に吸着された未燃HCは次いでクランクシャフト26が正転されたときにHC吸着剤5cを通過する空気によって徐々に離脱され、燃焼室17内で燃焼せしめられる。
【0071】
ところで、上述したように、機関を始動すべきときには燃焼室17及び触媒10上流の排気通路の内壁面に未燃HCが付着している場合があり、このように内壁面に付着している未燃HCの量は機関を始動すべきときの機関温度が低いときほど多くなる。
【0072】
一方、これも上述したように、機関を始動させるためにクランクシャフト26を逆転させて燃焼室17内及び排気通路内にガス流れを生じさせると、これら内壁面から未燃HCが離脱して吸気通路内に戻される。この場合、クランクシャフト26の逆転量が大きくなるにつれて、これら内壁面から離脱する未燃HCが多くなる。
【0073】
そこで本発明による第2実施例では、機関を始動すべきときに機関温度を代表する機関冷却水温THWを検出し、図13に示されるようにこの機関冷却水温THWが低いときほどクランクシャフト26の目標逆転量THWを大きく設定している。この場合の目標逆転量TREVは図13に示されるマップの形で予めROM42内に記憶されている。なお、機関温度を代表する温度には機関潤滑油温度、吸気通路内又は排気通路内のガス温度、大気温度などが挙げられる。
【0074】
更に、本発明による第2実施例では図14に示されるように、クランクシャフト26が逆転されるときに、スロットル弁7の開度θINが全開にされる。このようにすると排気通路内から燃焼室内へ、又は燃焼室内から吸気通路内へ残留ガスが流れやすくなる。
【0075】
次いで、クランクシャフト26が正転されると共に、スロットル弁開度θINは例えばアイドリング運転のためのわずかな開度θINiまで閉弁される。
【0076】
図15は本発明による第2実施例の逆転制御ルーチンを示している。この逆転制御ルーチンは図10に示される機関始動制御ルーチンのステップ103において実行される。
【0077】
図15を参照すると、まずステップ120では図13のマップから目標逆転量TREVが算出される。続くステップ121ではスロットル弁開度θINがFULLにされ、即ちスロットル弁7が全開にされる。続くステップ122ではスタータモータ28によりクランクシャフト26が逆転される。続くステップ123ではクランクシャフト26の逆転量REVが目標逆転量TREV以上になったか否かが判別される。REV<TREVのときには再びステップ123に戻り、REV≧TREVになるとステップ124に進み、スロットル弁開度θINがアイドリング開度θINiにされる。次いで処理サイクルを終了する。
【0078】
本発明による第2実施例のその他の構成及び作用は本発明による第1実施例と同様であるので説明を省略する。
【0079】
次に、図16を参照して本発明による第3実施例を説明する。
【0080】
本発明による第3実施例では、図16に示されるように、クランクシャフト26が逆転されているときにスロットル弁開度θINがゼロにされ、即ちスロットル弁7が全閉にされると共に、パージ制御弁38の開度θPGがFULLにされ、即ちパージ制御弁38が全開にされる。
【0081】
その結果、吸気通路内に逆流された残留ガスがキャニスタ35に導かれ、残留ガス中の未燃HCが吸着層35内に吸着される。従って、残留ガスが未燃HCを除去することができ、本発明による第2実施例と同様にクランクシャフト26の目標逆転量の上限値をなくすことができる。ガソリン機関ではキャニスタを備えているのが一般的であり、従って本発明による第3実施例ではクランクシャフト26の目標逆転量の上限値をなくすために新たな部品又は装置を追加する必要がない。
【0082】
次いで、図16に示されるようにスロットル弁開度θINがアイドリング開度θINiとされ、パージ制御弁開度θPGがゼロまで閉弁され、クランクシャフト26が正転される。
【0083】
図17は本発明による第3実施例の逆転制御ルーチンを示している。この逆転制御ルーチンは図10に示される機関始動制御ルーチンのステップ103において実行される。
【0084】
図17を参照すると、まずステップ130では図13のマップから目標逆転量TREVが算出される。続くステップ131ではスロットル弁開度θINが全閉を表すゼロにされ、パージ制御弁開度θPGが全開を表すFULLにされる。続くステップ132ではスタータモータ28によりクランクシャフト26が逆転される。続くステップ133ではクランクシャフト26の逆転量REVが目標逆転量TREV以上になったか否かが判別される。REV<TREVのときには再びステップ133に戻り、REV≧TREVになるとステップ134に進み、スロットル弁開度θINがアイドリング開度θINiにされ、パージ制御弁開度θPGがゼロにされる。次いで処理サイクルを終了する。
【0085】
本発明による第3実施例のその他の構成及び作用は本発明による第2実施例と同様であるので説明を省略する。
【0086】
次に、図18を参照して本発明による第4実施例を説明する。
【0087】
本発明による第4実施例では、図18に示されるように、クランクシャフト26が逆転されているときにスロットル弁開度θINがわずかな開度θINdにされ、排気絞り弁13の開度θEXがわずかな開度θEXdにされる。このときパージ制御弁38は全閉に維持されており、その結果、燃焼室17内並びに排気絞り弁13上流の排気管9及び排気マニホルド8内の圧力が低くなり、従ってこれらの内壁面に付着している未燃HCが離脱しやすくなる。
【0088】
この場合、燃焼室17と排気絞り弁13間の排気通路内の残留ガスが主として燃焼室17内に吸い込まれ、吸気通路内に排出される。従って、本発明による第4実施例では、エアクリーナ5の空気流入端5aから吸気弁21までの吸気通路の容積が吸気弁21から排気絞り弁13までの燃焼室17及び排気通路の容積とほぼ同じか又はこれよりも大きくなるようにすることもできる。
【0089】
また、クランクシャフト26が逆転されているときに燃焼室17内に吸い込まれた残留ガスは断熱圧縮され(図6(C)参照)、残留ガスの温度が高められた後に、吸気通路内に排出される。その結果、吸気通路内壁面の温度が高められ、吸気通路内壁面に付着している未燃HCも離脱しやすくなる。或いは、特に吸気通路内に燃料を噴射するようにした内燃機関では、クランクシャフト26が正転されたときに燃料の霧化を促進することができる。
【0090】
一方、上述したようにスロットル弁開度θINがわずかな開度θINdに維持されているので、図18に示されるように、時間が経過するにつれて、スロットル弁7と吸気弁21間の吸気通路内圧力PINが次第に高くなる。吸気通路内圧力PINが高くなると、燃焼室17又は排気通路から吸気通路へ残留ガスが流れにくくなるばかりか、吸気ダクト4などが破損する恐れもある。
【0091】
そこで本発明による第4実施例では、図18において矢印XXで示すように、クランクシャフト26が逆転されているときに吸気通路内圧力PINが許容値よりも若干低く定められた設定値PIN1を越えたときにはスロットル弁開度θINを大きくするようにしている。このようにすると、吸気通路内圧力PINが許容上限値PIN1を越えることがない。
【0092】
次いで、図18に示されるようにスロットル弁開度θINがアイドリング開度θINiとされ、排気絞り弁開度θEXが全開を表すFULLまで開弁され、クランクシャフト26が正転される。
【0093】
クランクシャフト26が正転されると、上述したように燃料噴射作用及び点火作用が開始され、燃焼が開始される。この場合、吸気通路から燃焼室17内に流入するガス中には、クランクシャフト26が逆転されない場合よりも、多量のHCが含まれている。従って、クランクシャフト26が逆転され次いで正転されるときの燃料噴射量Q0はクランクシャフト26が逆転されることなく正転される場合よりも、少なくする必要があり、クランクシャフト26の正転が開始されるときの吸気通路内のHC量が多いときほど少なくする必要がある。
【0094】
そこで本発明による第4実施例では、クランクシャフト26の逆転が完了するときの吸気通路内のHC濃度CHCをHC濃度センサ52により検出し、図19に示されるようにHC濃度CHCが高いときほど、クランクシャフト26が正転されるときの燃料噴射量Q0が少なくなるようにしている。なお、この燃料噴射量Q0は図19に示されるマップの形で予めROM42内に記憶されている。
【0095】
なお、吸気通路内のHC量は吸気通路内のガス中の酸素濃度によっても表される。従って、吸気通路内に酸素濃度センサを取り付け、酸素濃度センサの出力に応じてクランクシャフト26が正転されるときの燃料噴射量Q0を設定するようにしてもよい。
【0096】
図20は本発明による第4実施例の逆転制御ルーチンを示している。この逆転制御ルーチンは図10に示される機関始動制御ルーチンのステップ103において実行される。
【0097】
図20を参照すると、まずステップ140ではスロットル弁開度θINがわずかな開度θINdにされ、排気絞り弁開度θEXがわずかな開度θEXdにされる。続くステップ141ではスタータモータ28によりクランクシャフト26が逆転される。続くステップ142ではクランクシャフト26の逆転量REVが予め定められた目標逆転量TREV以上になったか否かが判別される。REV<TREVのときには次いでステップ143に進み、吸気管内圧力PINが上述した設定値PIN1よりも高いか否かが判別される。ここで、吸気管内圧力PINが設定値PIN1よりも高いか否かは圧力センサ51の出力に基づいて判断することもできるし、又はクランクシャフト26の逆転量に基づいて判断することもできる。ステップ143において、PIN≦PIN1のときには再びステップ142に戻り、PIN>PIN1のときにはステップ144に進んでスロットル弁開度θINを例えば小さな一定値Δだけ大きくした後に(θIN=θIN+Δ)、ステップ142に戻る。
【0098】
REV≧TREVになるとステップ142からステップ145に進み、スロットル弁開度θINがアイドリング開度θINiにされ、排気絞り弁開度θEXが全開を表すFULLにされる。続くステップ146では、このときの吸気通路におけるHC濃度CHCに基づき図19のマップから燃料噴射量Q0が算出される。次いで処理サイクルを終了する。次いでクランクシャフト26が正転されると燃料がQ0だけ噴射される。
【0099】
本発明による第4実施例のその他の構成及び作用は本発明による第1実施例と同様であるので説明を省略する。
【0100】
次に、本発明による第5実施例を説明する。
【0101】
これまで述べてきた本発明による各実施例では、クランクシャフト26が逆転されているときに燃料噴射作用及び点火作用が行われない。これに対し、本発明による第5実施例ではクランクシャフト26が逆転されているときに燃料噴射作用と点火作用とのうちいずれか一方又は両方が行われる。この場合、燃料噴射作用を行うか否か及び点火作用を行うか否かは機関暖機状態、即ち例えばクランクシャフト26が逆転されるときの機関冷却水温THWに基づいて決定される。
【0102】
具体的には図21に示されるように、クランクシャフト26が逆転されるときの機関冷却水温THWに応じて定まる機関暖機状態が例えば4つの領域に分割される。
【0103】
その上で、機関冷却水温THWが第1の基準温度T1よりも低い第1の領域Iでは、燃料噴射作用が実行され、点火作用が停止される。機関冷却水温THWが第1の基準温度T1以上でありかつ第2の基準温度T2(≧T1)よりも低い第2の領域IIでは、燃料噴射作用及び点火作用が共に実行される。機関冷却水温THWが第2の基準温度T2以上でありかつ第3の基準温度T3(≧T2)よりも低い第3の領域IIIでは、燃料噴射作用が停止され、点火作用が実行される。機関冷却水温THWが第3の基準温度T3以上である第4の領域IVでは、燃料噴射作用及び点火作用が共に停止される。THW<T2のときに燃料噴射作用が実行され、THW≦T2のときに燃料噴射作用が停止され、T1≦THW<T3のときに点火作用が実行され、THW<T1又はT3≦THWのときに点火作用が停止されるという見方もできる。
【0104】
詳しく説明すると、第1の領域Iでは燃料噴射作用が行われる。このようにすると、燃料が残留ガスと共にまず吸気通路内に逆流され、次いでクランクシャフト26が正転されると燃焼室17内に戻される。即ち、燃焼室17と吸気通路間を往復するガス流れによって燃料の霧化が促進され、機関冷却水温THWが低いときであっても、クランクシャフト26の正転が開始されたときに良好な燃焼を確保することができる。また、このようにすると、燃焼室17内壁面、吸気弁21外周面、及び吸気通路内壁面に堆積している、主として固体炭素からなるいわゆるデポジットを、液滴の形の燃料によって洗い流すこともできる。
【0105】
ここで、クランクシャフト26が逆転されているときに燃料噴射作用を行うべきときには、吸気弁21又は排気弁23が開弁しているときに燃料噴射作用が行われる。吸気弁21又は排気弁23が開弁しているときには燃焼室17内又は吸気通路内に比較的大きなガス流れが生じており、従ってこのとき燃料噴射作用を行えば燃料の霧化を更に促進することができる。
【0106】
一方、第3の領域IIIでは、点火作用が実行される。このようにすると、残留ガス中の未燃HCを燃焼、除去することができる。従って、この場合にクランクシャフト26の目標逆転量を大きく設定しても、エアクリーナ5の空気流入端5aから多量の未燃HCが排出される恐れがない。このため、第3の領域IIIでは他の領域の場合よりもクランクシャフト26の逆転量を大きくしてもよく、言い換えると機関暖機状態に応じてクランクシャフト26の逆転量を変更することができる。
【0107】
また、このように未燃HCの燃焼が行われると、吸気通路内には高温のガスが流入することになる。従って、クランクシャフト26が次いで正転されるとこの高温のガスが燃焼室17内に流入し、斯くして燃料の霧化を促進することができる。
【0108】
本発明による第5実施例では、クランクシャフト26が逆転されているときの膨張作用(図6(B)参照)又は排出作用(図6(A)参照)が行われているときに、点火作用が行われる。このようにすると、燃焼室17から吸気通路内に排出されるガスの温度を高くすることができる。また、燃焼により発生したトルクでもってクランクシャフト26の逆方向の回転速度が急激に上昇されるのを阻止できる。
【0109】
第2の領域IIでは、燃料噴射作用及び点火作用が共に実行される。この場合には、残留ガス中の未燃HCが燃料噴射弁19から噴射された燃料と共に燃焼される。第2の領域IIでは上述した第3の領域IIIよりも機関冷却水温THWが低くなっており、未燃HCが着火しにくくなっている。そこで第2の領域では、燃料噴射作用を行い、未燃HCが燃焼しやすくなるようにしている。この場合にも、第1の領域I及び第3の領域IIIと同様に、燃料の霧化が促進される。
【0110】
第4の領域IVでは、燃料噴射作用及び点火作用が共に停止される。機関冷却水温THWが比較的高い第4の領域IVでは、燃焼室などの内壁面に付着している未燃HCの量が比較的少なく、フリクションも比較的小さいからである。
【0111】
なお、クランクシャフト26が正転されたときに燃焼室17内に流入するガス中の酸素濃度が、このとき燃焼に必要な量よりも少なくならないように、クランクシャフト26が逆転されているときの燃料噴射量又は点火時期が制御される。
【0112】
ところで、機関始動時には燃料噴射量を増量補正するのが一般的である。このようにしているのは、燃料噴射弁19から噴射された燃料の一部が例えば燃焼室17内壁面に付着したまま燃焼せず、噴射燃料のうち燃焼する割合、即ち出力に寄与する割合が低いからである。
【0113】
しかしながら、上述したように第2の領域II及び第3の領域IIIでは点火作用が行われ、クランクシャフト26が正転されたときの燃料の霧化が促進される。従って、この場合には、クランクシャフト26が逆転されることなく正転される場合よりも、クランクシャフト26が正転されるときの燃料噴射量Q0を少なくすることができる。
【0114】
燃料噴射量Q0をどれだけ少なくできるかは、クランクシャフト26が正転されるときに燃料がどの程度霧化されるかに応じて定まり、これはクランクシャフト26が逆転されているときの燃焼状態に依存する。この燃焼状態はクランクシャフト26の逆方向回転速度RNEによって表すことができる。即ち、良好な燃焼が得られたときには逆方向回転速度RNEが高くなり、半失火のときには逆方向回転速度RNEがさほど高くならない。なお、クランクシャフト26が逆転されているときの燃焼状態を、逆方向回転速度RNEの変動量、又は吸気通路内のガス温度もしくは圧力によって表すこともできる。
【0115】
本発明による第5実施例では、クランクシャフト26が正転されるときの燃料噴射量Q0は図22(A)に示されるように、クランクシャフト26の逆転が完了するときの吸気通路内のHC濃度CHCが高いときほど少なくされ、図22(B)に示されるようにクランクシャフト26の逆転が完了するときのクランクシャフト26の逆方向回転速度RNEが高いときほど少なくされる。この燃料噴射量Q0はHC濃度CHC及び逆方向回転速度RNEの関数として図22(C)に示されるマップの形で予めROM42内に記憶されている。
【0116】
図23は本発明による第5実施例の逆転制御ルーチンを示している。この逆転制御ルーチンは図10に示される機関始動制御ルーチンのステップ103において実行される。
【0117】
図23を参照すると、まずステップ150ではこのときの機関冷却水温THWに基づき図21のマップから領域が決定される。続くステップ151ではスタータモータ28によりクランクシャフト26が逆転されると共に、機関冷却水温THWの属する領域に応じて燃料噴射作用及び点火作用が制御される(図21参照))。この場合、クランクシャフト26の逆方向の回転速度が許容速度、例えばほぼ400rpmを越えないように、燃料噴射作用及び点火作用が制御される。
【0118】
続くステップ152ではクランクシャフト26の逆転量REVが目標逆転量TREV以上になったか否かが判別される。REV<TREVのときには再びステップ152に戻り、REV≧TREVになるとステップ153に進む。ステップ153では、クランクシャフト26が次いで正転されるときの燃料噴射量Q0がこのときのHC濃度CHC及び逆方向回転速度RNEに基づき図23のマップから算出される。次いで処理サイクルを終了する。
【0119】
本発明による第5実施例のその他の構成及び作用は本発明による第1実施例と同様であるので説明を省略する。
【0120】
次に、本発明による第6実施例を説明する。
【0121】
上述した本発明による第5実施例では、第2の領域II及び第3の領域IIIにおいて、全ての気筒において点火作用が行われる。しかしながらこのようにすると、燃焼によって、吸気通路内のガス中の酸素濃度が過度に低くなる恐れがあり、クランクシャフト26が次いで正転されたときに燃焼室17内に流入するガス中の酸素濃度が過度に低くなる恐れがある。
【0122】
そこで本発明による第6実施例では、第2の領域II又は第3の領域IIIにおいて、一部の気筒においてのみ点火作用を行い、残りの気筒では点火作用を禁止するようにしている。その結果、クランクシャフト26が次いで正転されたときに良好な燃焼が確保される。
【0123】
この場合、点火作用が行われ燃焼が行われた気筒では、点火作用が行われていない気筒よりも、燃料が霧化しやすくなっている。そこで本発明による第6実施例では、点火作用が行われた気筒における燃料噴射量Q0を、点火作用が行われていない気筒よりも少なく設定している。
【0124】
図24は本発明による第6実施例の逆転制御ルーチンを示している。この逆転制御ルーチンは図10に示される機関始動制御ルーチンのステップ103において実行される。
【0125】
図24を参照すると、まずステップ160ではこのときの機関冷却水温THWに基づき図21のマップから領域が決定される。続くステップ161ではスタータモータ28によりクランクシャフト26が逆転されると共に、機関冷却水温THWの属する領域に応じて燃料噴射作用及び点火作用が制御される(図21参照))。この場合、クランクシャフト26の逆方向の回転速度が許容速度、例えばほぼ400rpmを越えないように、燃料噴射作用及び点火作用が制御される。また、点火作用を行うべきときには、一部の気筒のみで点火作用が行われる。
【0126】
続くステップ162ではクランクシャフト26の逆転量REVが目標逆転量TREV以上になったか否かが判別される。REV<TREVのときには再びステップ162に戻り、REV≧TREVになるとステップ163に進む。ステップ153では、クランクシャフト26が次いで正転されるときの燃料噴射量Q0がこのときのHC濃度CHC及び逆方向回転速度RNEに基づき図23のマップから算出される。次いで処理サイクルを終了する。
【0127】
本発明による第6実施例のその他の構成及び作用は本発明による第5実施例と同様であるので説明を省略する。
【0128】
【発明の効果】
機関始動時に未燃HCが機関外に排出されるのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】内燃機関の全体図である。
【図2】気筒の拡大断面図である。
【図3】吸気弁及びカムシャフトを示す図である。
【図4】クランク角の変化に対するピストンの変位、並びに吸気弁及び排気弁の開弁時期を示す図である。
【図5】クランクシャフトが正転されたときの機関の動作を説明する図である。
【図6】クランクシャフトが逆転されたときの機関の動作を説明する図である。
【図7】本発明による第1実施例を説明するための図である。
【図8】本発明による第1実施例を説明するための図である。
【図9】目標逆転量を説明するための図である。
【図10】本発明による第1実施例の始動制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図11】本発明による第1実施例の逆転制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図12】本発明による第2実施例のエアクリーナの概略拡大図である。
【図13】目標逆転量を示す線図である。
【図14】本発明による第2実施例を説明するための図である。
【図15】本発明による第2実施例の逆転制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図16】本発明による第3実施例を説明するための図である。
【図17】本発明による第3実施例の逆転制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図18】本発明による第4実施例を説明するための図である。
【図19】クランクシャフトが正転されるときの燃料噴射量Q0を示す図である。
【図20】本発明による第4実施例の逆転制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図21】本発明の第5実施例による機関暖機状態の領域を説明するための図である。
【図22】クランクシャフトが正転されるときの燃料噴射量Q0を示す図である。
【図23】本発明による第5実施例の逆転制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図24】本発明による別の実施例の逆転制御ルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
1…機関本体
4…吸気ダクト
8…排気マニホルド
21…吸気弁
23…排気弁
26…クランクシャフト
28…スタータモータ
Claims (16)
- 機関を始動させるためにクランクシャフトをまず目標逆転量だけ逆転させ次いで正転させるようにした内燃機関の始動装置において、クランクシャフトが逆転されると、クランクシャフトが正転されているときの吸気行程に相当するクランク角範囲において吸気弁が開弁しながらピストンが上昇することにより燃焼室から吸気通路内にガスが逆流するようになっており、内燃機関が複数の気筒を備え、全ての気筒において燃焼室内のガスが吸気通路内に逆流するように、前記目標逆転量を設定した始動装置。
- 機関を始動させるためにクランクシャフトをまず目標逆転量だけ逆転させ次いで正転させるようにした内燃機関の始動装置において、クランクシャフトが逆転されると、クランクシャフトが正転されているときの吸気行程に相当するクランク角範囲において吸気弁が開弁しながらピストンが上昇することにより燃焼室から吸気通路内にガスが逆流すると共に、クランクシャフトが正転されているときの排気行程に相当するクランク角範囲において排気弁が開弁しながらピストンが下降することにより排気通路から燃焼室内にガスが逆流するようになっており、少なくとも一つの気筒において排気通路から燃焼室内にガスが逆流し次いで燃焼室から吸気通路内に逆流するように、前記目標逆転量を設定した始動装置。
- 吸気通路内に逆流されたガスが吸気通路の空気流入端から排出されないように、前記目標逆転量を設定した請求項1又は2に記載の内燃機関の始動装置。
- 吸気弁から吸気通路の空気流入端までの吸気通路の容積が少なくとも、排気弁から触媒までの排気通路の容積、又は吸気弁から触媒までの燃焼室及び排気通路の容積とほぼ等しくされている請求項3に記載の内燃機関の始動装置。
- 吸気通路内に配置されたエアクリーナが炭化水素を一時的に蓄えるための炭化水素蓄積剤を備えている請求項1又は2に記載の内燃機関の始動装置。
- スロットル弁と吸気弁間の吸気通路内に炭化水素を一時的に蓄えるためのキャニスタがパージ制御弁を介して連通されており、クランクシャフトが逆転されているときにはスロットル弁を閉弁しかつパージ制御弁を開弁してこのとき吸気通路内に逆流されたガスをキャニスタに導くようにした請求項1又は2に記載の内燃機関の始動装置。
- 吸気通路内の圧力が予め定められた許容値を越えないように、クランクシャフトが逆転されているときのスロットル弁開度を制御する請求項1又は2に記載の内燃機関の始動装置。
- クランクシャフトが逆転されているときに、吸気通路内又は燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射作用又は点火栓による点火作用を行うようにした請求項1又は2に記載の内燃機関の始動装置。
- クランクシャフトが逆転されているときに燃料噴射作用を行うか否か及び点火作用を行うか否かを機関暖機状態に基づいて決定する請求項8に記載の内燃機関の始動装置。
- クランクシャフトが逆転されているときに燃料噴射作用を行うべきときには、吸気弁又は排気弁が開弁しているときに燃料噴射作用を行うようにした請求項8に記載の内燃機関の始動装置。
- 逆転されているときのクランクシャフトの回転速度が予め定められた許容速度を越えないようにクランクシャフトを逆転させる請求項1又は2に記載の内燃機関の始動装置。
- クランクシャフトを正転又は逆転させるための電気モータを具備し、逆転されているときのクランクシャフトの回転速度が前記許容速度を越えないように電気モータを制御する請求項11に記載の内燃機関の始動装置。
- クランクシャフトが逆転されているときに、吸気通路内又は燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射作用と、点火栓による点火作用とのうち少なくとも一方を行うと共に、このときのクランクシャフトの回転速度が前記許容速度を越えないように、燃料噴射作用又は点火作用を制御する請求項11に記載の内燃機関の始動装置。
- クランクシャフトが逆転されているときに、一部の気筒において点火栓による点火作用を行い、残りの気筒において点火作用を禁止するようにした請求項1又は2に記載の内燃機関の始動装置。
- 前記目標逆転量を機関始動すべきときの機関温度に基づいて設定した請求項1又は2に記載の内燃機関の始動装置。
- 排気通路内に排気絞り弁を配置し、クランクシャフトが逆転されているときに排気絞り弁を閉弁するようにした請求項1又は2に記載の内燃機関の始動装置。
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