JP2006526735A - 未燃炭化水素を含む有害ガス排出低減のための自動車エンジンの始動制御方法 - Google Patents

未燃炭化水素を含む有害ガス排出低減のための自動車エンジンの始動制御方法 Download PDF

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Abstract

【課題】本発明は、エンジンの始動から１〜３回のエンジンサイクルが作動する過程において各シリンダ内への燃料噴射がスキップされるようにして、燃料の噴射されないシリンダの内部温度をピストンによる圧縮熱で予熱させるとともに、このようにシリンダの内部温度を一定の温度に加熱した後、各シリンダの内部に正常的な燃料噴射が行われるようにすることにより、自動車エンジンの初期始動またはアイドルストップ後の再始動の際に、燃料の不完全燃焼により発生する未燃炭化水素の排出量を低減させることができるようにした、自動車エンジンの始動制御方法を開示する。
【解決手段】本発明の方法は、エンジンが始動または再始動状態であるか否かを判断する段階と、前記エンジンが始動または再始動状態であると判断された場合、前記シリンダの所定の点火順序に従って点火とスキップが交互に行われる、燃料スキップサイクルを少なくとも１回以上繰り返す段階とを含む。

Description

本発明は、未燃炭化水素を含む有害ガスの排出を低減させるための自動車エンジンの始動制御方法に係り、さらに詳しくは、自動車エンジンの初期始動またはアイドルストップ後の再始動の際に、エンジンの始動から１〜３回のエンジンサイクルが作動する過程で各シリンダ内部への燃料噴射がスキップ(Skip)されるようにして、燃料が噴射されないシリンダの内部をピストンによる圧縮熱で予め加熱させ、シリンダの内部温度を一定の温度にした後、各シリンダの内部に正常的な燃料噴射が行われるようにすることによって、自動車エンジンの初期始動の際、またはアイドルストップ後の再始動の際に、燃料の不完全燃焼により発生する未燃炭化水素を含む有害ガスの排出量を低減させることができるようにした、未燃炭化水素を含む有害ガスの排出低減のための自動車エンジンの始動制御方法に関する。
一般に、自動車に使用されるガソリンエンジンは、ガソリンと空気の混合気をシリンダ内で圧縮し、圧縮された混合気を電気スパークで点火および燃焼させ、混合気の燃焼によって発生する爆発力でピストンを往復動させるようにした、いわゆるスパーク点火式往復動型内燃機関である。又、ディーゼルエンジンの場合は、シリンダの内部で約２０倍程度の容積比で空気を圧縮し、燃焼室の温度を５００〜７００℃程度に昇温させた後、ガソリンより気化性が劣り、また気化器で容易に気化され難い灯油、軽油または重油などの石油燃料を、この高温高圧の空気中に噴射させ、燃料が自発的に点火および燃焼するようにした、いわゆる圧縮着火式往復動型内燃機関である。
前述のように、自動車に使用されるガソリンエンジンとディーゼルエンジンは、その着火方式に多少の差異はあるが、４気筒または６気筒などからなる各シリンダの内部に要求される出力に応じて混合気または石油燃料を適正の割合で噴射させることにより、各シリンダの燃焼室で燃料が順次燃焼するようにし、このような燃料の燃焼による爆発力により、ピストンと連結されたクランク軸を回転させて動力を得ることができるようにした内燃機関であるという点において、ほぼ類似の構造を有する。
従って、それぞれのエンジンは、シリンダの内部で燃料の燃焼が円滑に行われるとき、自動車の出力とエンジンの性能が増大するうえ、自動車エンジンから排出される有害排出ガスの量を減らすことができる。
このように、自動車エンジンのシリンダで発生する燃料の燃焼は、自動車の走行時のように、シリンダが十分加熱された状態では比較的円滑に行われるが、自動車エンジンの初期始動、すなわち、冷間始動時のように、シリンダの内壁およびエンジンを構成する各部品の温度が低下している状態では、シリンダの内部で燃料の燃焼が円滑に行われなくなる。これにより、排出ガスのうち、燃料混合比との関係が比較的少なく、かつ燃焼室の低い温度による不完全燃焼（不発；Misfire）に大きく影響される未燃炭化水素（ＨＣ）を含んだ有害ガスの排出量が自動車エンジンの始動初期に急激に増加するという問題があった。
特に、最近のエンジンは、その始動性の改善を目的として吸気弁が閉となっているとき、弁の背面に向かって燃料を速やかにかつ連続的に噴射させることができるように多量の燃料が液体状態でポート側に存在することになるが、吸気弁が開きながらシリンダ内に流入する液体状態の燃料が、シリンダの低い内壁温度のため、早く気化できず、大部分が圧縮上死点の近傍でピストンヘッド部と衝突することにより、自動車エンジンの始動性に悪い影響を及ぼすのみならず、冷たいシリンダの内壁に凝縮されている燃料の一部は、燃料が点火（ガソリンエンジン）および着火（ディーゼルエンジン）された後、気化を開始することにより、不完全燃焼による未燃炭化水素（ＨＣ）の排出量を大幅に増加させるという問題があった。さらに、気化した燃料蒸気の一部が冷たいシリンダの内壁に再凝縮する現象が発生する場合には、未燃炭化水素を含む有害ガスの排出量が深刻なレベルまで上昇するという問題もあった。
なお、最近、自動車の急速な普及に伴い出退勤時間帯だけでなく、ほぼ全ての時間にわたって交通渋滞が発生することにより、自動車エンジンの始動後、又は、自動車の出発後間もない時間が経過した時に、信号や交通渋滞などの各種要因によって自動車が頻繁に停止することになるが、大部分の高燃費自動車には、自動車の停止後３〜５秒が経過するとエンジンを自動的に停止させるアイドルストップ(Idle-stop)システムが設置され、無駄な燃料の浪費を防止することができるようになっているので、このようなシステムが設置されている高燃費自動車であるほど、エンジンに十分な加熱が行われていない状態で再始動を行う場合には、冷間始動状態が持続的に反復されるので、未燃炭化水素を含む有害ガスの排出による大気汚染をさらに加重させる結果をもたらすという問題があった。
本発明は、前記従来技術の問題点を解決するために案出されたもので、その目的は、自動車エンジンの初期始動またはアイドルストップ後の再始動の際に、エンジンの始動から１〜３回のエンジンサイクルが作動する過程で各シリンダ内部への燃料噴射がスキップされるようにして、燃料が噴射されないシリンダの内部をピストンによる圧縮熱で予め加熱させ、シリンダの内部温度を一定の温度に上昇させた後、各シリンダの内部に正常的な燃料噴射が行われるようにすることによって、自動車エンジンの初期始動の際、またはアイドルストップ後の再始動の際に、燃料の不完全燃焼により発生する未燃炭化水素を含む有害ガスの排出量を低減させることができるようにする、未燃炭化水素を含む有害ガスの排出低減のための自動車エンジンの始動制御方法を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明によれば、複数個のシリンダを有し、前記複数個のシリンダは、所定の点火順序に従って点火されることで正常サイクルを成す自動車エンジンの始動制御方法において、（ａ）エンジンが始動または再始動状態であるか否かを判断する段階と、（ｂ）前記段階(a)で前記エンジンが始動または再始動状態であると判断された場合、前記シリンダの所定の点火順序に従って点火とスキップが交互に行われる燃料スキップサイクルを少なくとも１回以上繰り返す段階と、を含むことを特徴とする自動車エンジンの始動制御方法が提供される。
前記スキップは、前記シリンダへの燃料供給を中断することによって行われることを特徴とする。
又、前記所定の点火順序は、点火およびスキップのいずれか一方から始まることを特徴とする。
さらに、前記燃料スキップサイクルは、１回〜３回繰り返されることが好ましい。
以下、本発明を好適な実施形態を通じて詳細に説明する。
本発明の核心となる事項は、エンジンの停止状態から始動を行う場合、または、アイドルストップシステムによるエンジンの自動停止の後に再始動を行う場合に、エンジンの点火がシリンダの点火順序に従って点火とスキップとを交互に行い、燃料が噴射されない燃焼室の壁面温度をピストンによる圧縮熱による予熱によって上昇させることにより、燃料が噴射されたとき、完全燃焼になるべく誘導することにある。
したがって、前記の予熱によってエンジンを十分加熱させ、冷間始動状態を排除することにより、不完全燃焼による未燃炭化水素（ＨＣ）を含んだ有害ガスの排出量を低減させることができる。
また、本発明は、エンジンの始動／再始動状態を判断する段階と、点火とスキップが交互に行われる燃料スキップサイクル段階とに分けられる。
前記始動または再始動状態の判断は、シリンダの内部に燃料を噴射させるための燃料噴射弁、または、シリンダ内部の燃料を燃焼させるための点火プラグの作動情報に基づいて行うことができる。
もし、前記判断段階でエンジンが始動または再始動の状態であると判断された場合には、エンジンを加熱するための燃料スキップサイクル段階に進入する。
一般的に、自動車のエンジンは、直列エンジン、Ｖ型エンジン、対向型エンジンに区分されている。このような区分は、エンジンシリンダの配列形態によるものであり、直列エンジンは、全てのシリンダがクランク軸に沿って一直線状に並列されているものであり、Ｖ型エンジンは、２組に分けられて相互Ｖ字形状を呈しながらクランク軸に沿って並列されているものであり、対向型エンジンは、前記Ｖ型エンジンよりさらにシリンダ間の角度が大きく開き１８０°を成して対向配列されているものである。
図１〜図３は、直列エンジン、Ｖ型エンジン、対向型エンジンの概念図であって、図中の数字はエンジンのシリンダ番号を表示する。
図１の直列エンジンのシリンダ番号は、エンジンを斜め上方から見たとき、エンジンの出力側を基準にして遠隔所から昇り順に定められる。
図２のＶ型エンジンのシリンダ番号は、エンジンを斜め上方から見たとき、エンジンの出力側を基準に左組の遠隔所から昇り順に定められた後、同じく右組の遠隔所から前記左組の最後番号の次番から昇り順に定められる。
図３の対向型エンジンのシリンダ番号は、図２のＶ型エンジンと同様の順序で定められる。
前記燃料スキップサイクル段階は、正常サイクルにおいてエンジンの有する固有の点火順序で、点火とスキップを交互にして構成させるものである。
例えば、６気筒直列エンジンの点火順序が１−５−３−６−２−４であれば、燃料スキップサイクルの点火は１−Ｓ−３−Ｓ−２−ＳまたはＳ−５−Ｓ−６−Ｓ−４の順で行われる。ここで、「Ｓ」は燃料を噴射しない燃料噴射スキップを意味する。
つまり、スキップは、点火と交互に行なわれればよいため、１番目のシリンダでスキップまたは点火を選択し、残りのシリンダを点火順序にしたがってスキップと点火が交互に配列されるようにすればよい。
また、前記燃料スキップサイクルを少なくとも１回以上行い、さらに、エンジンの十分な加熱のために１回〜３回行なうことが好ましい。
前記スキップは、シリンダに燃料の供給を中断することにより行なわれる。
したがって、スキップが行われるシリンダは、点火が行なわれるシリンダから供給される動力または始動モータの駆動力によって、ピストンの空気吸入、圧縮、膨張、排気の運動によって燃焼室の壁面温度を上昇させる役割をする。
前述のように燃料スキップサイクルの複数回終了後には、各エンジンの固有点火順序による正常的な燃焼が行なわれるようにする。
次の表１は、エンジンの種類による正常サイクルの点火順序と、その点火順序による燃料スキップサイクルの点火順序をまとめたものである。
前記表１に記載した以外のエンジンに対しても、同様の方法により燃料スキップサイクルの点火順序を定めることができる。
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施例を挙げて詳細に説明する。
本実施例では、４気筒直列エンジンを使用した。
図４は、本発明の制御方法に適用される実験装置を示す概略図、図５は本発明の制御方法を示すフローチャート、図６〜図９は各冷却水の温度条件下で燃料スキップサイクルを適用させた結果を示すグラフ、図１０は本発明の制御方法に係る未燃炭化水素の排出低減効果を示すグラフである。
まず、本発明のために使用される実験装置は、図４に示すように、４気筒ガソリンエンジンの初期始動およびアイドルストップによる再始動の特性を分析するために、エンジン１０自体で運転ができるように動力系との連結軸を分離させた状態で、燃料タンク１２から燃料供給管１３を経て各シリンダ１１の内部に燃料を噴射させるための燃料噴射弁１４、およびシリンダ１１の内部に噴射された燃料を燃焼させるための点火プラグ１５の作動を、当該スイッチ１７、１８と連結されるＥＣＵ２１（Electronic Control Unit；電子制御ユニット）によって制御されるようにした。なお、本実験に使用されたガソリンエンジンの主要事項は、次の表２に記載されている通りである。
また、各シリンダ１１への燃料噴射タイミングを感知することができるように吸、排気弁を作動させるためのカム軸１９にエンコーダ２０（Ｋｏｙｏ Ｃｏ．，３６０ｐｐｒ）を設置してクランク軸の回転角度２°毎に、すなわち、カム軸１９の回転角度１°毎にエンコーダ２０から１つのパルスが生成されるようにし、このように生成されたパルスが周波数−電圧変換器２６(FV Converter)を介してデータ収集装置(Data acquisition system)２９に入力されるようにすることにより、入力されたデータに基づいてＥＣＵ２１で各シリンダ１１への燃料噴射タイミングを感知して当該燃料噴射弁１４と点火プラグ１５の作動を選択的に制御するようにした。
また、本発明の始動制御方法による実験条件に一貫性を与えるために、全ての実験は、エンジン１０の第４シリンダ１１ｄの吸入上死点で行なわれるようにし、シリンダ１１内部の圧力は、第４シリンダ１１ｄに設置したスパークプラグ形態の圧電型圧力センサ２３（Ｋｉｓｔｌｅｒ、６０５２＆６５１７Ａ）から測定されたデータ値が増幅器(Charge amplifier)２５を介してデータ収集装置２９に入力されるようにすることによりその圧力を測定可能とした。又、エンジン１０の点火タイミング、燃料噴射タイミングおよび空燃比は任意に調整せず、冷却水の温度は、自動車の初期始動、すなわち、冷間始動の際、またはアイドルストップによる再始動の際、などの状況に符合するように冷却水温度調節装置（図示せず）を用いて３０℃、５０℃、７０℃および９０℃に調節した。
さらに、エンジン１０の始動および再始動の際に、排気マニホールド１６から排出される未燃炭化水素は、第４シリンダ１１ｄと連結された排気マニホールド１６に未燃炭化水素の排出濃度をリアルタイムで測定することができるＦＲＦＩＤ(Fast Response Flame Ionization Detector)のサンプリング検針棒(FID probe)２４を挿入して測定した。又、未燃炭化水素の排出特性に対する測定遅延を最小化させるために、排気弁システムから検針棒２４の先端までの距離が５０ｍｍとなるようにし、第４シリンダ１１ｄ内の未燃炭化水素の変化特性を分析するために、スパークプラグ形態のサンプリング検針棒を当該シリンダ１１ｄに装着して実験を行った。
さらに、排気マニホールド１６の後端部には、排出ガスの空燃比を測定するための空燃比センサ２２としてＵＥＧＯ(Universal Exhaust Gas Oxygen)センサを設置し、それぞれの前記検針棒２４と前記センサ２２から入力された信号も当該増幅器２７、２８を介してデータ収集装置２９に入力されるようにした。
図５は、前記実験装置のＥＣＵ２１にプログラミングされ、本発明に係る自動車エンジンの始動制御方法を行なうためのフローチャートを示す。図５を参照すると、自動車エンジンの初期始動、すなわち、冷間始動の際、または自動車の走行中にアイドルストップ状況が発生してエンジン１０の作動が停止した状態で、エンジン１０の再始動が行なわれるアイドルストップ後の再始動の際、ＥＣＵ２１でエンジン１０の始動および再始動状態を把握する段階（Ｓ−０）を経て、エンコーダ２０を含むそれぞれのセンサ２２、２３、２４と、当該変換器２６を含む増幅器２５、２７、２８、およびデータ収集装置２９を作動可能な状態にセットするセッティング段階（Ｓ−１）を経ることになる。
このようにＥＣＵ２１によるセッティング段階（Ｓ−１）を経ると同時に、エンジン１０の停止状態でクランク軸を一定の速度以上に回転させうるように始動モータ（図示せず）が作動することにより、クランク軸が回転を開始し、これによりクランク軸とタイミングベルトまたはタイミングギヤで連結された吸／排気弁のカム軸１９がクランク軸と共に回転することにより、最初吸入上死点に位置していた第４シリンダ１１ｄのピストンが下降して吸入行程を始めながら、第１シリンダ１１ａの爆発行程、第２シリンダ１１ｂの排気行程および第３シリンダ１１ｃの圧縮行程の条件が造成されることを基点にして、第１、第３、第４、第２シリンダの順に爆発行程が行われる一般的なエンジンサイクルが作動することになる。
本発明の実施例は、前記の一般的エンジンサイクルの作動過程において各シリンダ１１内部への燃料噴射がスキップされるようにすることにより、燃料が噴射されないシリンダ１１の燃焼室の温度を、ピストンによる空気の圧縮熱で予め上昇させることができるようにし、このため、シリンダ１１の燃焼室壁面の冷却領域が混合気または石油燃料に及ぼす影響を最小化することができるようにすることによって、エンジン１０の初期始動の際、または、アイドルストップ後の再始動の際に、生ずる燃料の不完全燃焼による未燃炭化水素を含む有害ガスの排出量を低減させることができるようにした。
これのために、前記セッティング段階（Ｓ−１）を経た後は、カム軸１９の回転に従ってエンコーダ２０から発生したパルスが周波数−電圧変換器２６を介してデータ収集装置２９に入力されたデータ値をＥＣＵ２１で演算処理して第１シリンダ１１ａの燃料噴射タイミングを判断すると同時に、第１シリンダ１１ａへの燃料噴射タイミングに該当する時点で、当該燃料噴射弁１４および点火プラグ１５と連結されたスイッチ１７、１８をＥＣＵ２１がオフ(OFF)させることにより、第１シリンダ１１ａへの燃料噴射および燃料の燃焼が行われないようにする第１スキップ段階（Ｓ−２）を経る。これにより、第１シリンダ１１ａの内部で燃料の燃焼が発生する代わりに、ピストンによる空気の圧縮熱で第１シリンダ１１ａの燃焼室の温度が一定の温度だけ上昇する。
前記の第１スキップ段階（Ｓ−２）を経た後は、カム軸１９の回転によってエンコーダ２０から発生したパルスが周波数−電圧変換器２６を介してデータ収集装置２９に入力されたデータ値をＥＣＵ２１で演算処理し、第３シリンダ１１ｃの燃料噴射タイミングを判断すると同時に、第３シリンダ１１ｃへの燃料噴射タイミングに該当する時点で、該当燃料噴射弁１４および点火プラグ１５と連結されたスイッチ１７、１８をＥＣＵ２１がオン(ON)させることにより、第３シリンダ１１ｃへの燃料噴射および燃料の燃焼が行われるようにする第１燃料噴射段階（Ｓ−３）を経る。これにより、エンジン１０を作動させるための初期駆動力が発生する。
前記の第１燃料噴射段階（Ｓ−３）を経た後は、カム軸１９の回転によってエンコーダ２０から発生したパルスが周波数−電圧変換器２６を介してデータ収集装置２９に入力されたデータ値をＥＣＵ２１で演算処理し、第４シリンダ１１ｄの燃料噴射タイミングを判断すると同時に、第４シリンダ１１ｄへの燃料噴射タイミングに該当する時点で、当該燃料噴射弁１４および点火プラグ１５と連結されたスイッチ１７、１８をＥＣＵ２１がオフさせることにより、第４シリンダ１１ｄへの燃料噴射および燃料の燃焼が行われないようにする第２スキップ段階（Ｓ−４）を経る。これにより、第４シリンダ１１ｄの内部で燃料の燃焼が発生する代わりに、ピストンによる空気の圧縮熱で第４シリンダ１１ｄの燃焼室の温度が一定の温度だけ上昇する。
前記の第２スキップ段階（Ｓ−４）を経た後は、カム軸１９の回転によってエンコーダ２０から発生したパルスが周波数−電圧変換器２６を介してデータ収集装置２９に入力されたデータ値をＥＣＵ２１で演算処理し、第２シリンダ１１ｂの燃料噴射タイミングを判断すると同時に、第２シリンダ１１ｂへの燃料噴射タイミングに該当する時点で、該当燃料噴射弁１４および点火プラグ１５と連結されたスイッチ１７、１８をＥＣＵ２１がオンさせることにより、第２シリンダ１１ｂへの燃料噴射および燃料の燃焼が行われるようにする第２燃料噴射段階（Ｓ−５）を経る。これにより、第１燃料噴射段階（Ｓ−３）と共にエンジン１０を作動させるための追加的な駆動力が発生することになる。
前記のように前記第１スキップ段階（Ｓ−２）〜第２燃料噴射段階（Ｓ−５）からなる燃料スキップサイクルＳＣを、自動車エンジンの初期始動、すなわち、冷間始動またはアイドルストップ後の再始動によるセッティング段階（Ｓ−１）から１回〜３回にわたって行うことにより、第１シリンダ１１ａと第４シリンダ１１ｄの燃焼室の温度がピストンによる空気の圧縮熱によって一定の温度だけ上昇するようにした後、前記ＥＣＵ２１を介して各シリンダ１１の内部に一般的なエンジンサイクルと同様の正常的な燃料の噴射および燃焼が発生するようにした構成でなる。
前述した構成でなる本発明に係る始動制御方法を、一般のエンジンサイクルに適用させた場合に示現する未燃炭化水素の排出低減効果を確認するために、各冷却水の温度別に正常的な燃料噴射条件であるノースキップ(No-skip)サイクルと、本発明による１回の燃料スキップサイクル（ＳＣ）、および３回の燃料スキップサイクル（ＳＣ）を適用させ、未燃炭化水素の排出濃度を測定した結果を図６〜図９のグラフで示した。
図６は冷却水温度３０℃の条件、すなわち自動車エンジンの初期（冷間）始動と類似の条件下で一般的な始動（０スキップ）と本発明のスキップ始動（１スキップ、３スキップ）による未燃炭化水素（ＨＣ）の排出濃度を比較分析した結果である。図６によれば、始動後約１秒間は空燃比の変化が大きく現れる過渡区間であることを分かり、以後若干の変動を経て当量比(Equivalence ratio)が約１．６から１．４に段々減少していることを分かる。
また、一般的な始動条件（０スキップ）の下では、始動後１秒〜１．５秒間の区間で排気マニホールド１６から排出される未燃炭化水素の濃度が、シリンダ１１の内部で発生した不完全燃焼によって最高１３０，０００ｐｐｍ程度非常に高く現れており、それ以後からはエンジン１０の継続的な稼動によるシリンダ１１内壁の温度上昇により未燃炭化水素の排出濃度が最高２０，０００ｐｐｍ〜１０，０００ｐｐｍ程度のレベルに減少していることを分かる。
ところが、本発明による燃料スキップサイクルを１回適用させた場合（１スキップ）は、始動後１秒〜１．５秒間の区間で排気マニホールド１６から排出される未燃炭化水素の濃度が１５，０００ｐｐｍ〜１０，０００ｐｐｍ程度のレベルに低減し、２秒後からは未燃炭化水素の排出濃度が正常始動条件より低い数値を示しており、特に本発明による燃料スキップサイクルを３回にわたって適用させた場合（３スキップ）は、始動後、排気マニホールド１６から排出される未燃炭化水素の濃度が前記２つの条件よりさらに低い１０，０００ｐｐｍ以下のレベルを示していることを分かる。
次の図７は、冷却水温度５０℃の条件、すなわち自動車が出発してしばらく経過し、アイドルストップがかけられた後、再始動が行われる場合と類似の条件下で一般的な始動（０スキップ）と本発明のスキップ始動（１スキップ、３スキップ）による未燃炭化水素の排出濃度を比較分析した結果である。図７によれば、始動後約０．８秒間は空燃比の変化が大きく現れる過渡区間であることを分かり、以後若干の変動を経て当量比が約１．５から１．３に段々減少していることを分かる。
また、一般的な始動条件（０スキップ）の下では、始動後１秒〜１．５秒間の区間で排気マニホールド１６から排出される未燃炭化水素の濃度が、シリンダ１１の内部で発生した不完全燃焼によって５０，０００ｐｐｍ〜２０，０００ｐｐｍ程度のレベルであり、それ以後からはエンジン１０の継続的な稼動によるシリンダ１１内壁の温度上昇により未燃炭化水素の排出濃度が最高１５，０００ｐｐｍ〜１０，０００ｐｐｍ程度のレベルに減少していることを分かる。
ところが、本発明による燃料スキップサイクル（ＳＣ）を１回適用させた場合（１スキップ）は、始動後１．２秒から排気マニホールド１６を通じて排出される未燃炭化水素の濃度が１０，０００ｐｐｍ程度のレベルであって、正常始動条件より低い数値を示しており、特に、本発明による燃料スキップサイクルを３回にわたって適用させた場合（３スキップ）は、排気マニホールド１６から排出される未燃炭化水素の濃度は若干の変動特性を示しているが、始動後１．７秒からは正常始動条件より格段に低い１０，０００ｐｐｍ以下のレベルを示していることを分かる。
図８は、冷却水温度７０℃の条件、すなわち自動車が出発してある程度の距離を走行した後、アイドルストップがかけられた後の再始動が行われた場合と類似の条件下で一般的な始動（０スキップ）と本発明のスキップ始動（１スキップ、３スキップ）による未燃炭化水素の排出濃度を比較分析した結果である。図８によれば、始動後約０．８秒間は空燃比の変化が大きく現れる過渡区間であることを分かり、以後若干の変動を経て当量比が約１．５から１．３に段々減少していることを分かる。
また、一般的な始動条件（０スキップ）の下では、始動後１秒〜２．５秒間の区間で排気マニホールド１６から排出される未燃炭化水素の濃度が、３０，０００ｐｐｍ〜１５，０００ｐｐｍ程度のレベルを示しており、それ以後からは未燃炭化水素の排出濃度が最高１７，０００ｐｐｍ〜１０，０００ｐｐｍ程度のレベルに減少していることを分かり、本発明による燃料スキップサイクルを１回適用させた場合（１スキップ）においても、始動後１．５秒〜３秒間の区間には排気マニホールド１６から排出される未燃炭化水素の濃度が、３０，０００ｐｐｍ〜１５，０００ｐｐｍ程度のレベルを示し、正常的な始動条件と比較するとき未燃炭化水素の排出濃度低減効果が多少微々たるものであるが、本発明による燃料スキップサイクルを３回にわたって適用させた場合（３スキップ）、排気マニホールド１６から排出される未燃炭化水素の濃度は若干の変動特性を示しているが、始動後１．４秒からは１０，０００ｐｐｍ以下のレベルであって、正常始動の時より格段に低く現れていることを分かる。
図９は、冷却水温度９０℃の条件、すなわち自動車が出発してエンジンが十分ウォームアップされた状態でアイドルストップがかけられた後、再始動が行われた場合と類似の条件下で一般的な始動（０スキップ）と本発明のスキップ始動（１スキップ、３スキップ）による未燃炭化水素の排出濃度を比較分析した結果である。図９によれば、始動後約０．９秒間は空燃比の変化が大きく現れる過渡区間であることを分かり、以後若干の変動を経て当量比が約１．６から１．３に段々減少していることを分かる。
また、一般的な始動条件（０スキップ）の下では、始動後１秒〜３秒間の区間で排気マニホールド１６から排出される未燃炭化水素の濃度が、３０，０００ｐｐｍ〜２０，０００ｐｐｍ程度のレベルを示しており、それ以後からは未燃炭化水素の排出濃度が最高１７，０００ｐｐｍ〜１０，０００ｐｐｍ程度のレベルに減少していることを分かり、本発明による燃料スキップサイクルを１回適用させた場合（１スキップ）は、始動後２秒〜３．５秒間の区間で排気マニホールド１６から排出される未燃炭化水素の濃度が２５，０００ｐｐｍ〜１０，０００ｐｐｍ程度のレベルであって、正常的な一般始動条件と比較するとき若干の低減効果だけを示しているが、本発明による燃料スキップサイクルを３回にわたって適用させた場合（３スキップ）、排気マニホールド１６から排出される未燃炭化水素の濃度は若干の変動特性を示しているが、始動後１．４秒からは６，０００ｐｐｍ以下のレベルであって、正常始動の時より格段に低く現れていることを分かる。
前述のように正常的な燃料噴射条件であるノースキップ(No-skip)サイクルと、本発明に係る燃料スキップサイクルを冷却水の各温度別に適用させ未燃炭化水素の排出濃度を測定した結果をまとめて示した図１０のグラフから分かるように、冷却水の温度が３０℃のときは、一般的な始動（０スキップ）の時と比較して、本発明の燃料スキップサイクルを１回適用させた場合（１スキップ）には、未燃炭化水素の排出量が約３８％程度に減少し、３回の燃料スキップサイクルを適用させた場合（３スキップ）には、未燃炭化水素の排出量が約６３．８％程度と大幅に減少することを分かる。
また、冷却水の温度が５０℃のときは、一般的な始動（０スキップ）の時と比較して、１回の燃料スキップサイクルを適用させた場合（１スキップ）には約３２％、３回の燃料スキップサイクルを適用させた場合（３スキップ）には約３８．７％程度に未燃炭化水素の排出量が減少し、冷却水の温度が７０℃のときは、一般的な始動の時と比較して、１回の燃料スキップサイクルを適用させた場合（１スキップ）には、未燃炭化水素の排出量が殆ど減少していないが、３回の燃料スキップサイクルを適用させた場合（３スキップ）には、未燃炭化水素の排出量が約４８％程度に大幅減少することを分かる。また、冷却水の温度が９０℃のときは、１回の燃料スキップサイクルを適用させた場合（１スキップ）には、約４６％減少であり、３回の燃料スキップサイクルを適用させた場合（３スキップ）には、約５７％程度の減少であって、正常的な始動の時と比較するとき未燃炭化水素の排出量が大幅に減少することを分かる。
また、本発明において、前記燃料スキップサイクル（ＳＣ）を自動車エンジンの始動初期から１回〜３回に限って適用させる理由は、未燃炭化水素（ＨＣ）の排出低減効果と自動車エンジンの始動遅延を同時に考慮した結果であり、前記燃料スキップサイクルを自動車エンジンの始動初期から少なくとも１回適用させなければ、一般的な正常始動と比べて未燃炭化水素の排出低減効果を得ることができない。また、燃料スキップサイクルを４回以上適用させる場合は、未燃炭化水素の排出低減効果と、自動車エンジンの始動遅延の両面を同時に考慮するとき好ましくない。したがって前記燃料スキップサイクルの適用回数は、自動車エンジンの始動初期から最少１回から最多３回程度に制限することが好ましい。
以上の説明において、本発明に係る始動制御方法を、４気筒ガソリンエンジンに適用させて第１シリンダ１１ａと第４シリンダ１１ｄに燃料スキップを行う例を採択しているが、第２シリンダ１１ｂと第３シリンダ１１ｃに燃料スキップを適用させる場合にも同一の作用効果を得ることができる。又、３気筒、６気筒のガソリンエンジンの場合は、そのシリンダの個数が異なるだけで、３気筒および６気筒シリンダの一般的な爆発順序に合わせて、本発明の始動制御方法に従って各シリンダへの燃料噴射がスキップされるようにすれば、本発明と同一の作用効果を得ることができ、さらに、３気筒、４気筒および６気筒のディーゼルエンジンの場合も、ディーゼルエンジンを構成する各シリンダ内部への燃料噴射のみを本スキップ式に適用させる場合にも、本発明と同一の作用効果を得ることができる。このことは、本発明の属する技術分野で通常の知識を有する者に周知慣用の事実である。
（走行試験モードテストの結果）
以下、本発明の自動車エンジン始動制御方法を適用させて行った走行試験モードテストの結果を詳細に説明する。
本試験は、米国、ヨーロッパ、日本、韓国などで規定している自動車の走行試験モードに合わせて本発明をテストしたものである。
自動車の走行試験モードには、米国のＦＴＰ７２とＦＴＰ７５、ヨーロッパのＥＣＥ／ＥＧ、および日本の東京１１−、１０−ｍｏｄｅなどがある。
米国のＦＴＰ７２とＦＴＰ７５モードは、１回試験当たり１サイクルで試験が完了し、走行距離は１２．１ｋｍ、１７．９ｋｍであり、平均走行速度は３１〜３４ｋｍ／ｈ程度であり、最高速度は９１．２ｋｍ／ｈである。試験実施中の空回転比率は１７．９％を占めているが、一時停止の時間が短いため、空回転停止機能を適用する場合、燃料節減効果および排出ガス低減効果があまり大きくない。
これに対し、ヨーロッパのＥＣＥ／ＥＧと日本の東京１１−、１０−ｍｏｄｅの場合には、１回試験当たり４回の試験サイクルを繰り返すという特徴がある。
ヨーロッパのＥＣＥ／ＥＧの場合、１サイクルの走行距離が１．０ｋｍ区間で非常に短く、平均走行速度が１８．７ｋｍ／ｈ、最高速度が５０ｋｍ／ｈであって、米国のＦＴＰモードに比べて運転速度が遅い。
反面、試験時間の間に空回転が占める比率は３１％であって、他の試験モードに比べて最も大きい空回転期間を有している。
日本の東京１１−、１０−ｍｏｄｅの場合には、１サイクルの走行距離が１．０と０．７ｋｍ、平均速度は３０．６ｋｍ／ｈ、１７．７ｋｍ／ｈであり、最高速度は６０ｋｍ／ｈ、４０ｋｍ／ｈである。１回の試験期間中に空回転が占める比率はそれぞれ２１．７％、２６.７％である。これらそれぞれの試験モードの特徴を下記の表３に示した。
[ＣＶＳ７５試験サイクル]
前記ＦＴＰ７５試験サイクルは、米国ロサンゼルスの朝出勤時間に米国で測定した代表的な自動車運転速度パターンを示しており、３つの試験区間から構成されている。
第１区間は、０〜５０５秒間の冷却運転区間(cold phase)であり、第２区間は、安定区間(stabilized phase)であり、５０５〜１，３７２秒間試験する区間である。その後、１０分間エンジンを停止させた後、第３区間(hot phase)が１，９７２〜２，４７７秒間行われる。
自動車の試験は、室内温度２０〜３０℃の試験室で１２時間以上駐車した以後に行われる。エンジン始動後、直ちに規定走行速度に合わせて走行試験を行う。
第１区間である冷却区間では、自動車エンジンの排出ガスは、第１バックに捕集され、安定区間が始まる５０５秒からエンジンを停止する１，３７１秒までの排出ガスは、第２バックに捕集される。その後、１０分間停止した後エンジン再始動と同時に５０５秒間第３区間が始まるが、この区間で排出される排出ガスは第３バックに捕集される。
前記第１バックと第２バックは、排出ガスプローブ(gas probe)がバック内に２０分以上露出してはならないという規定によって、第２区間が終わると同時に直ちに分析が行われ、第３バックの排出ガスの分析は第３区間が終わると同時に行われる。
上の３つのバックから分析された排出ガスの代表的な公害物質であるＨＣ、ＣＯとＮＯＸの重量和は、走行距離当たりの排出量で表示する。
次の表４は、米連邦およびカリフォルニア地域のＦＴＰ７５試験サイクルによる自動車排出ガス許容基準を示している。
ＣＶＳ７５モードの走行特性は、韓国で採用されているが、韓国の都心走行パターンとは実際上相当の差異があるので、韓国環境部では米国のＦＴＰ７５の規定モードを採用して適用している。
ＣＶＳ７５は、５０５秒間の冷区間(Cold phase)、８６７秒間の安定区間(Stabilized phase)、１０分間停止、５０５秒間熱区間(Hot phase)から構成されている。
ＣＶＳ７５試験法で測定した車両の条件は、基本(Base)車両、ＨＣ吸収器(HC Adsorber)付き車両と、本発明のＡＳＧ(Auto Stop and Go)システム付き制御モード１車両である。上の各条件別車両の測定結果を、次の表５に示す。
前記３種の試験車両である基本車両、ＨＣ吸収器付き車両、ＡＳＧシステム付き制御モード１の車両は、ＣＶＳ７５基準による排出ガス許容値、すなわち、ＣＯ（２．１１ｇ／ｋｍ以下）、ＮＯＸ（０．１９ｇ／ｋｍ以下）、ＮＭＨＣ（０．０６２ｇ／ｋｍ以下）の基準に全て満足して韓国内で運行可能な車両として確認された。
ここで、前記ＡＳＧ付き制御モード１車両は、アイドルストップ機能が作動し、再始動の際にエンジンの４つのシリンダのうち２つのシリンダに３サイクルの間燃料噴射をスキップする条件である。
この車両の場合には、再始動の際に、ＨＣやＣＯなどが多量発生し、ＮＭＨＣの規制値を満足することが相当難しい条件でもあったが、再始動の際に３サイクルの燃料噴射スキップ機能によって、ＨＣの発生があまり大きくなかったことを分かる。
基本車両を基準とするとき、ＨＣ吸収器付き車両は、ＣＯとＮＭＨＣが６％、４％程度多く排出され、燃費も３％程度低く現れるなど、ＨＣ吸収器付き車両のメリットが全く現れていない。
なお、ＡＳＧ付き制御モード１車両は、基本車両と比べて、ＮＯＸは同一の水準、ＮＭＨＣは９％多く発生することを示している。
しかし、燃費は基本車両対比４．４％向上された。
さらに、ＣＶＳ７５の場合、試験区間でアイドル機能によって停止する時間が非常に短いため、アイドルストップの効果が大きく現れていないが、韓国の都心における運転条件は、ＣＶＳ７５の場合より信号によって車両が停止する場合のアイドルストップ時間が相当長いため、実際の燃費向上の効果はこれよりもっと大きいものと予想される。
図１１〜図１６は、表５の結果値を各測定値別に比較したグラフである。
図１１のＣＯ測定値比較グラフによれば、基本車両とＨＣ吸収器付き車両の場合には、Ｐｈ１でＣＯ排出が最も多く、Ｐｈ２でＣＯ排出が少ない一方、ＡＳＧ付き制御モード１車両の場合には、Ｐｈ２でＣＯ排出が最も多く、Ｐｈ１でＣＯ排出が最も少ない。
ＡＳＧ付き制御モード１の特徴は、アイドル区間でエンジンの始動を中止し、アイドル区間が終わって車両の加速が行われる時点で再始動により運転されるので、再始動の際に、ＥＣＵで始動の確実性確保のために、過濃の混合気を供給するべく燃料を多く噴射することになる。
この際、触媒では、触媒温度が十分高い条件にあるとしても、浄化領域から外れているので、浄化が殆ど不可能になってＣＯの排出はその調整が難しくなる。
したがって、ＡＳＧ付き制御モード１車両の場合には、ＣＯの排出が他の条件の場合より多くならざるを得ない。しかし、試験車両の種類別に測定したＣＯ測定値は、ＣＶＳ７５のＣＯ排出許容値である２．１１ｇ／ｋｍ以下を全て満足している。
図１２は、各試験車両別に測定したＮＯＸの測定値を比較したものである。全体的に、Ｐｈ１でＮＯＸの排出が最も多く、Ｐｈ２でＮＯＸの排出が最も少なく、ＣＶＳ７５のＮＯＸ排出許容値である０．１９ｇ／ｋｍ以下を全て満足している。
図１３は、各試験車両別に測定したＮＭＨＣの測定値を比較したものである。全体的に、Ｐｈ１でＮＭＨＣの排出が最も多く、Ｐｈ２でＮＭＨＣの排出が最も少ないが、ＡＳＧ付き車両は、Ｐｈ３でＮＭＨＣの排出が最も少ない。
ＮＭＨＣはエンジンのウォームアップの度合いと最も関連のある排出ガスであるが、ＡＳＧ付き制御モード１車両の場合には、アイドル区間では常時、エンジンの停止および再始動を行うので、他の車両条件に比べてウォームアップされる区間に差異があって異なる排出特性を示している。
なお、全車両の条件が、ＣＶＳ７５のＮＭＨＣ排出許容値である０．０６２ｇ／ｋｍ以下を全て満足している。
図１４は、各試験車両別に測定したＣＯ２の測定値を比較したものである。全体的に、Ｐｈ１でＣＯ２の排出が最も多く、Ｐｈ３でＣＯ２の排出が最も少ない。
ＣＯ２はエンジンの燃費と直接的な関連のある排出ガスであるが、ＡＳＧ付制御モード１の場合は、アイドル区間では常時、エンジンを停止および再始動を行うので、他の車両条件と比べて最も向上された燃費特性を示している。ＣＶＳ７５モードでは、ＣＯ２に対する規制値はない。
図１５では、各試験車両の燃費(F.E.：Fuel Economy)とＣＯ２の測定値を比較しているグラフである。ＡＳＧ付き制御モード１車両の場合、基本車両と比べて、燃費は約４．４％向上し、ＣＯ２は５％程度低減するという効果があった。
これに対し、ＨＣ吸収器付き車両の場合、基本車両と比べて、燃費は２．６％低下し、ＣＯ２は２．８％増加する特性を示し、ＨＣ吸収器付着の効果を得ることができなかった。
図１６は、各試験車両の排出ガス測定値をＣＶＳ７５の自動車排出ガス許容値を比較して示したグラフである。
ＣＯの場合、排出許容値が２．１１ｇ／ｋｍであるが、基本車両の場合は０．３０ｇ／ｋｍ、ＨＣ吸収器付き車両の場合は０．３２ｇ／ｋｍ、ＡＳＧ付き制御モード１車両の場合は１．４６ｇ／ｋｍであって、排出許容値を十分通過していることを示している。
ＮＯＸの場合も排出許容値が０．１９ｇ／ｋｍ以下であるが、基本車両の場合は０．１１ｇ／ｋｍ、ＨＣ吸収器付き車両の場合には０．０６ｇ／ｋｍ、ＡＳＧ付き制御モード１車両の場合は０．１１ｇ／ｋｍであって、やはり排出許容値を十分通過していることを示している。
ＮＭＨＣの場合、排出許容値が０．０６２ｇ／ｋｍ以下であるが、基本車両の場合、０．０５５ｇ／ｋｍ、ＨＣ吸収器付き車両の場合、０．０５７ｇ／ｋｍ、 ＡＳＧ付き制御モード１車両の場合、０．０６０ｇ／ｋｍであって、ほぼ排出許容値とのマージンなしで通過していることを示している。
韓国CVS７５の試験規定によれば、新車認証以外の車両検査は、欠陥確認検査を受けるように義務付している。この規定により実施した各試験車両の場合、いずれもCVS７５の排出許容値を全て通過して運行許可を受けたのである。
特に、ＡＳＧ付き制御モード１車両の場合、基本車両と比べて約４．４％の燃費向上があったが、実際の都心走行の際には、これより２〜３倍程度の燃費向上が予想される良い結果を得た。
(ＥＣＥ１５＋ＥＵＣＥ試験サイクル)
次に、ＥＣＥ／ＥＧサイクルは、都心で行われる運転者の運転形態に基づいて作られた運転速度パターンである。
ＥＣＥ試験サイクルは、ベルギー、デンマーク、フランス、ドイツ、英国、グリース、アイルランド、イタリア、ルクセンブルク、オランダ、ポルトガルおよびスペインで適用されている。試験サイクルは、室内温度２０〜３０℃の試験室で１２時間以上駐車した自動車エンジンを始動して４０秒間ウォームアップ時間経過の後に試験を開始する。
このサイクルは、サイクル走行距離１．０１３ｋｍの走行パターンを４回繰り返して１サイクルを終了する。試験区間の間、排出ガスは同一のサンプルバックに捕集され、分析が行われる。
最近、自動車試験モードがＥＣＥ／ＥＧモードからＥＣＥ１５＋ＥＵＤＣモードに変更されたが、このＥＣＥ１５＋ＥＵＤＣモードは、ＥＣＥ／ＥＧ試験モードに高速モードが追加され、総１１ｋｍの走行距離から構成されており、ＥＵＲＯ３の試験モードとして適用されている。
次の表６はＥＣＥ／ＥＧ試験サイクルによる自動車排出ガス許容基準を示している。
ＥＣＥ１５＋ＥＵＤＣモードは、ＣＶＳ７５モードの空回転比率１７．９％と比べて３１％の空回転比率を有する。
空回転時間は、１番目のサイクルの場合には、１１秒、２１秒、２１秒の空回転区間を有し、２番目のサイクルから４番目のサイクルまでは１８秒、２１秒、２１秒の空回転区間を有している。
したがって、空回転区間における時間が、空回転停止機能の排出ガスおよび燃費向上の効果を有するものと判断した。次の表７はＥＣＥ１５＋ＥＵＤＣモードによって求めた車両試験結果を示す。
この試験は、認証試験として行われたが、同一の試験を２回連続的に行って各回数別測定値が互いに３％以内の範囲に存在する場合、試験が信頼性の範囲内で行われたと判断する非常に信頼性の高い試験であるといえる。
図１７〜図２２は表７の結果値を各測定値別に比較したグラフである。
Ｐｈ１は都心走行パターンを示しており、Ｐｈ２は高速道路走行パターンを示している。試験車両の測定結果値は、主にＰｈ１の結果に主眼点をおいて観察する必要がある。また、各測定値は、排出ガスの場合,ｇ／ｋｍで表わすが、自動車排出ガスの許容値は、ＣＯの場合、３０ｇ／ｔｅｓｔ、ＨＣ＋ＮＯＸの場合、８ｇ／ｔｅｓｔで表わしている。
図１７のＣＯ測定値比較グラフによれば、基本条件とＡＳＧ付き制御モード０と制御モード１の場合にはＰｈ１でＣＯの排出が多く、Ｐｈ２でＣＯの排出が少ない反面、ＨＣ吸収器付きの場合には、Ｐｈ２でＣＯの排出が多く、Ｐｈ１でＣＯの排出が少ない。
ＡＳＧ付き制御モード０と制御モード１の特徴は、アイドル区間においてエンジンの始動を中止し、アイドル区間が終わって加速が行われる時点で再始動して運転されるので、再始動の際にＥＣＵで始動の確実性確保のために、過濃の混合気を供給するべく燃料を多く噴射することになる。
この際、触媒では、触媒温度が十分高い条件にあるとしても、浄化領域から外れているので、浄化がほぼ不可能になり、ＣＯの排出はその調整が難しくなる。
したがって、ＡＳＧ付き制御モード０と制御モード１の場合には、ＣＯの排出が他の条件の場合より多くならざるを得ない。
図１８は、各試験車両別に測定したＮＯＸの測定値を比較したものである。全体的に、ＮＯＸの排出はＰｈ１で最も多く、Ｐｈ２で最も少ない。
図１９は、各試験車両別に測定したＮＭＨＣの測定値を比較したものである。全体的に、ＮＭＨＣの排出はＰｈ１で最も多く、Ｐｈ２で最も少ない。
Ｐｈ１におけるＮＭＨＣの排出量を比較すると、基本車両の場合、０．６４ｇ／ｋｍと最も多く排出しており、ＡＳＧ付き制御モード０の場合、０．６２４ｇ／ｋｍ、ＡＳＧ付き制御モード１の場合、０．６０５ｇ／ｋｍ、ＨＣ吸収器付きの場合、０．２９３と最も少ないＮＭＨＣが排出されている。ＥＣＥ１５＋ＥＵＤＣモードは、ＣＶＳ７５モードよりアイドル区間の時間が長いのでアイドルストップによる排出ガスの低減効果が大きく現れていることを分かる。
図２０は、各試験車両別に測定したＣＯ２の測定値を比較したものである。Ｐｈ１におけるＣＯ２の排出量を比較すると、ＨＣ吸収器付き車両の場合、２８７ｇ／ｋｍと最も多く排出しており、基本車両では２６５．８ｇ／ｋｍ、ＡＳＧ付き制御モード０の場合、２３９．５ｇ／ｋｍであり、ＡＳＧ付き制御モード１の場合には２３３．９ｇ／ｋｍと最も少ないＣＯ２を排出している。この場合もやはり、ＥＣＥ１５＋ＥＵＤＣモードがＣＶＳ７５モードより長いアイドル区間の時間を有するので、アイドルストップにより排出ガスの中でもＣＯ２の排出低減効果が大きく現れていることを分かる。
図２１は、各試験車両の燃費とＣＯ２の測定値を比較したものである。ＡＳＧ付き制御モード１の場合には、基本車両に比べて、燃費は約６．１％向上し、ＣＯ２は６．６％程度低減するという効果があった。
また、ＡＳＧ付き制御モード０の場合には、基本車両と比べて、燃費は約３．３％向上し、ＣＯ２は５．７％程度低減するという効果があった。これに対し、ＨＣ吸収器付き車両は、基本車両に比べて、燃費は４．１％、ＣＯ２は１５．３％悪くなる特性を示し、ＨＣ吸収器の効果がＮＭＨＣの低減には大きく影響するが、燃費の向上およびＣＯ２排出低減効果は全く現れていないことを分かる。
図２２は、各試験車両の排出ガス測定値をＥＣＥ１５＋ＥＵＤＣの自動車排出ガス許容値を比較して示すグラフである。
ＣＯの場合、排出許容値が３０ｇ／ｔｅｓｔであるが、基本車両の場合には１５．８２ｇ／ｔｅｓｔ、ＨＣ吸収器付き車両の場合、１０．７２ｇ／ｔｅｓｔ、ＡＳＧ付き制御モード１の場合、２７．２９ｇ／ｔｅｓｔであって、排出許容値を十分通過していることを示している。
ところが、ＡＳＧ付き制御モード０の場合には、ＣＯの排出量が４８．７４ｇ／ｔｅｓｔであって、許容値より多く排出しているため、規制値を満足していない。ＡＳＧ付き制御モード０は、アイドル区間でアイドルストップした後再始動の際に、燃料噴射スキップのない一般再始動モードを適用したものである。
このことから判断するとき、再始動の際に燃料噴射スキップが適用されなければ規定モードにおける自動車排出ガス許容値を満足することができないことを確認することができた。
ＨＣ＋ＮＯＸの場合には、排出許容値が８ｇ／ｔｅｓｔ以下であるが、基本車両の場合、４．８２２ｇ／ｔｅｓｔ、ＨＣ吸収器付き車両の場合、２．２７ｇ／ｔｅｓｔ、ＡＳＧ付き制御モード０の場合、５．７５ｇ／ｔｅｓｔ、ＡＳＧ付き制御モード１の場合には５．３２ｇ／ｔｅｓｔであって、排出許容値を十分通過していることを示している。
(モーダルテスト)
ＥＣＥ１５＋ＥＵＤＣモード認証試験と比べて、信頼性はやや劣るが、時間当たり排出ガスの程度を分析することが可能なモーダル試験(Modal test)がある。
このモーダル試験の測定値は、試験区間において全ての排出ガスを１秒毎に測定してその結果を出力することができるため、走行モードの各運転区間で発生する排出ガスの特性を分析することができるという利点がある。
モーダル試験の方法で、基本車両、ＡＳＧ付き制御モード２とＡＳＧ付き制御モード３の試験を行った。その結果を表８に示した。
前記制御モード２は、冷却水温度が６５℃以上のときからアイドルストップ機能が作動した後再始動の際に、３サイクルの間、燃料噴射をスキップする条件であり、制御モード３は、制御モード２と同様に作動を行うが、ＥＣＥ１５＋ＥＵＤＣモードでＰｈ１を構成している４つのサイクルのうち１番目のサイクルでアイドルストップ機能が作動するようにした制御モードである。
図２３〜図２９は、表８の結果値を各測定値別に比較したグラフである。
表８の基本車両の測定値が、表７とは相当異なる結果を示していることを分かる。
これは、基本車両と関連した試験の際に使用する燃料や、試験時の車両の状態などが作用して排出ガス量および燃費に影響を及ぼすためである。したがって、試験時の基本車両の試験測定結果が変わると、これと関連する車両試験も新しく測定しなければならないという難しさがある。
本モーダル試験のときに、基本車両の試験を３回行ってデータの信頼性を確保するために努力したが、この３回の試験結果が表８の基本車両の結果とは相当異なるため、関連するＡＳＧ付き制御モード２と同制御モード３の試験を新たに行った。
制御モード２は、冷却水温度６５℃を基準にしてＡＳＧ機能が作動するようにしたモードであるが、ＥＣＥ１５＋ＥＵＤＣモードでＰｈ１を構成している４つのサイクルのうち、ほぼ３番目のサイクルからＡＳＧ機能が作動することになる。
制御モード３は、Ｐｈ１を構成している４つのサイクルのうち１番目のサイクルでＡＳＧ機能が作動し、２番目のサイクルではＡＳＧ機能が作動せず、３番目のサイクルからＡＳＧ機能が再作動する制御モードである。
図２３のＣＯ測定値比較グラフによれば、基本条件とＡＳＧ付き制御モード２の条件は、Ｐｈ１を構成する４つのサイクルのうち、最初２つのサイクルを同一の方法で運転する領域であるが、ＣＯの排出量は相当な差を示している。反面、制御モード３の場合には、Ｐｈ１の２番目のサイクルのみを除いて残りの３つのサイクルでＡＳＧ機能を作動している場合であるが、ＣＯの排出は他の場合と比べて最も多く排出していることを分かる。
図２４は、各試験車両別に測定したＮＯＸの測定値を比較したものである。制御モード２が最も少ないＮＯＸを排出しており、基本車両と比べてＮＯＸの排出低減効果が現れていることを分かる。
図２５は、各試験車両別に測定したＮＭＨＣの測定値を比較したものである。ＮＭＨＣの排出量は相当重要な意味を有するが、制御モード２が最も少ないＮＭＨＣを排出しており、基本車両と比べてＮＭＨＣの排出低減効果が大きく現れている。これに対し、制御モード３の場合には、基本車両に比べてむしろ多くのＮＭＨＣを排出している特徴を示している。
Ｐｈ１におけるＮＭＨＣの排出量を比較すると、ＡＳＧ付き制御モード３の場合は０．７５ｇ／ｋｍと最も多いＮＭＨＣを排出しており、基本車両の場合は０．５９５ｇ／ｋｍを排出しており、ＡＳＧ付き制御モード２の場合は０．５２０ｇ／ｋｍと最も少ないＮＭＨＣを排出している。
ＡＳＧ付き制御モード２の場合、基本車両と比べて約１２．６％のＮＭＨＣ低減効果が現れた。
図２６は、各試験車両別に測定したＣＯ２の測定値を比較したものである。
Ｐｈ１におけるＣＯ２の排出量を比較すると、基本車両の場合には２８２．４ｇ／ｋｍ、ＡＳＧ付き制御モード２の場合には２６７．７ｇ／ｋｍであり、ＡＳＧ付き制御モード３の場合には２５５．１ｇ／ｋｍと最も少ないＣＯ２を排出している。この場合もやはり、ＥＣＥ１５＋ＥＵＤＣモードがＣＶＳ７５モードより長いアイドル区間の時間を有するため、アイドルストップにより排出ガスの中でもＣＯ２の排出低減効果が大きく現れていることを分かる。
図２７は、各試験車両の燃費の測定値を比較したものである。図２７を参照すると、Ｐｈ２における燃費低減効果は殆ど現れない反面、Ｐｈ１における燃費改善効果は全体燃費効果に大きな影響を与えていることをよく示している。ＡＳＧ付き制御モード３の場合が、他の２つの場合より大きい燃費効果を示していることを分かる。
図２８は、各試験車両の燃費とＣＯ２の測定値を比較したものである。ＡＳＧ付き制御モード２の場合、基本車両に比べて燃費は約２．５％向上し、ＣＯ２は２．９％程度低減するという効果があった。また、ＡＳＧ付き制御モード３の場合には、基本車両と比べて燃費は約４．２％向上し、ＣＯ２は５．２％程度低減するという効果があった。
図２９は、各試験車両の排出ガス測定値をＥＣＥ１５＋ＥＵＤＣの自動車排出ガス許容値を参考にして示したグラフである。
ＣＯの場合、排出許容値が３０ｇ／ｔｅｓｔであるが、基本車両の場合には８．２６ｇ／ｔｅｓｔ、ＡＳＧ付き制御モード２の場合、１５．１９ｇ／ｔｅｓｔ、ＡＳＧ付き制御モード３の場合、２３．１ｇ／ｔｅｓｔであって、排出許容値を十分通過していることを示している。
ＨＣ＋ＮＯＸの場合には、排出許容値が８ｇ／ｔｅｓｔ以下であるが、基本車両の場合、４．４２５ｇ／ｔｅｓｔ、ＡＳＧ付き制御モード２の場合、３．９５５ｇ／ｔｅｓｔ、ＡＳＧ付き制御モード３の場合には５．４０６ｇ／ｔｅｓｔであって、排出許容値を十分通過していることを示している。
基本車両と制御モード２車両とを相互比較してみれば、制御モード２の場合、基本車両に比べてＮＯＸは１１．１％、ＮＭＨＣは１０．２％、ＣＯ２は２．９％、燃費は２．５％向上する、満足な結果を示している。
但し、ＣＯの場合には、排出ガス許容値３０ｇ／ｔｅｓｔの約５０％程度しか排出しないが、基本車両に比べては８３％程度多い量を排出し、これについての改善を考えなければならない。
これに対し、基本車両と制御モード３を相互比較してみれば、制御モード３の場合、ＣＯ、ＮＯＸ、ＮＭＨＣは基本車両に比べて多い排出量を示し、ＣＯ２は５．２％、燃費は４．２％向上する結果を示した。
この結果により、向後、ＡＳＧ制御モードは、冷却水の温度と連係した燃料噴射スキップ制御モードを採用することが、大気環境を改善しかつ燃費を向上させることができる、最適の制御モード２の適用がなによりも有効なことと確認することができた。
上述したように、本発明に係る未燃炭化水素を含む有害ガスの排出低減のための自動車エンジン始動制御方法は、自動車エンジンの初期始動の際、またはアイドルストップ後の再始動の際に、エンジンの始動から１〜３回のエンジンサイクルが作動する過程で各シリンダ内部への燃料噴射がスキップ式で行われるようにして、燃料の噴射されないシリンダの内部をピストンによる圧縮熱で予め加熱させ、シリンダの内部温度を一定の温度にした後、各シリンダの内部に正常的な燃料噴射が行われるようにすることによって、エンジンの性能を向上させるとともに、自動車エンジンの初期始動の際、またはアイドルストップ後の再始動の際に、燃料の不完全燃焼により発生する未燃炭化水素を含んだ有害ガスの排出量を低減させることによって有害ガスによる大気汚染の大なる要因を低減させる効果を奏する。
直列エンジンの概略図である。 Ｖ型エンジンの概略図である。 対向型エンジンの概略図である。 本発明の制御方法に適用される実験装置を示す概略図である。 本発明の制御方法を示すフローチャートである。 冷却水温度３０℃の条件下で燃料スキップサイクルを適用させた結果を示すグラフである。 冷却水温度５０℃の条件下で燃料スキップサイクルを適用させた結果を示すグラフである。 冷却水温度７０℃の条件下で燃料スキップサイクルを適用させた結果を示すグラフである。 冷却水温度９０℃の条件下で燃料スキップサイクルを適用させた結果を示すグラフである。 本発明の制御方法による未燃炭化水素の排出低減効果を示すグラフである。 ＣＶＳ７５試験モードでＣＯ測定値を比較したグラフである。 ＣＶＳ７５試験モードでＮＯＸ測定値を比較したグラフである。 ＣＶＳ７５試験モードでＮＭＨＣ測定値を比較したグラフである。 ＣＶＳ７５試験モードでＣＯ２測定値を比較したグラフである。 ＣＶＳ７５試験モードでＦ.Ｅ.とＣＯ２測定値を比較したグラフである。 ＣＶＳ７５試験モードで排出ガス測定値と許容値を比較したグラフである。 ＥＣＥ１５＋ＥＵＤＣ試験モードでＣＯ測定値を比較したグラフである。 ＥＣＥ１５＋ＥＵＤＣ試験モードでＮＯＸ測定値を比較したグラフである。 ＥＣＥ１５＋ＥＵＤＣ試験モードでＮＭＨＣ測定値を比較したグラフである。 ＥＣＥ１５＋ＥＵＤＣ試験モードでＣＯ２測定値を比較したグラフである。 ＥＣＥ１５＋ＥＵＤＣ試験モードでＦ.Ｅ.とＣＯ２測定値を比較したグラフである。 ＥＣＥ１５＋ＥＵＤＣ試験モードで排出ガス測定値と許容値を比較したグラフである。 モーダル試験モードでＣＯ測定値を比較したグラフである。 モーダル試験モードでＮＯＸ測定値を比較したグラフである。 モーダル試験モードでＮＭＨＣ測定値を比較したグラフである。 モーダル試験モードでＣＯ２測定値を比較したグラフである。 モーダル試験モードでＦ.Ｅ.測定値を比較したグラフである。 モーダル試験モードでＦ.Ｅ.とＣＯ２測定値を比較したグラフである。 モーダル試験モードで排出ガス測定値と許容値を比較したグラフである。
符号の説明
１０：エンジン
１１：シリンダ
１２：燃料タンク
１３：燃料供給管
１４：燃料噴射弁
１５：点火プラグ
１６：排気マニホールド
１７：弁スイッチ
１８：プラグスイッチ
１９：カム軸
２０：エンコーダー
２１：ＥＣＵ
２２：空燃比センサ
２３：圧電型圧力センサ
２４：検針棒
２５、２７、２８：増幅器
２６：変換器
２９：データ収集装置
Ｓ−１：セッティング段階
Ｓ−２：第１スキップ段階
Ｓ−３：第１燃料噴射段階
Ｓ−４：第２スキップ段階
Ｓ−５：第２燃料噴射段階
ＳＣ：燃料スキップサイクル

Claims (4)

  1. 複数個のシリンダを有し、前記複数個のシリンダは、所定の点火順序に従って点火されることで正常サイクルを成す自動車エンジンの始動制御方法において、
    （ａ）エンジンが始動または再始動状態であるか否かを判断する段階と、
    （ｂ）前記段階(ａ)で前記エンジンが始動または再始動状態であると判断された場合、前記シリンダの所定の点火順序に従って点火とスキップが交互に行われる燃料スキップサイクルを少なくとも１回以上繰り返す段階と、
    を含むことを特徴とする自動車エンジンの始動制御方法。
  2. 前記スキップは、前記シリンダへの燃料供給を中断することによって行われることを特徴とする、請求項１記載の自動車エンジンの始動制御方法。
  3. 前記所定の点火順序は、点火およびスキップのいずれか一方から始まることを特徴とする請求項１記載の自動車エンジンの始動制御方法。
  4. 前記燃料スキップサイクルは、１回〜３回繰り返されることを特徴とする、請求項１記載の自動車エンジンの始動制御方法。
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