JP2823856B2 - エンジンの電子燃料噴射装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、エンジンのクランキング開始時が検出され
たとき所定の始動燃料を供給するようにしたエンジンの
電子燃料制御装置に関するものである。 （従来の技術） 従来より、エンジンのシリンダが吸入する空気量を正
確に求めることが試みられている（例えば特願昭60−25
4071号参照）。 このようなエンジンにおいても、クランキング開始時
点からの始動時の燃料制御は、クランキング開始時にス
ロットル弁下流に存在する多量の空気のために、スロッ
トル弁上流に空気流量計を有していても真の吸気充填量
が演算できないため、クランキング開始信号に基づいて
エンジン状態を示す信号と環境状態を示す信号等により
一律に設定しているのが現状である。 （発明が解決しようとする課題） ところが、上記のようにクランキング時の燃料制御を
一律に設定していると、エンジンのクランキングによる
吸気充填効率の変化に対応していないので、始動に失敗
すると、再始動が困難になる。つまり、クランキング開
始時はスロットル弁下流に存在する多量の空気が燃料室
に供給され、その後、実際に燃焼室に吸入される空気が
スロットル弁を通過する空気に対応するまで、スロット
ル弁下流に存在する空気が漸減供給されるのに対し、燃
料供給量が一律であると、クランキング初期において空
燃比が相対的にリーンとなり、また、クランキング後期
においては空燃比が相対的にリッチとなり、空燃比が不
適性となるため、始動が困難になるものである。 本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、クラ
ンキング時、空気量の減少変化ないし吸気充填効率の変
化（低下）に対応させて燃料量を減少させて、供給空気
量に対応する適性な燃料供給量とすることで、始動性の
向上を図ることを目的とする。 （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明は、スロットル弁
下流に存在する空気量に関連し、クランキングの過程に
発生する吸気サイクル毎の充填効率の漸減に対応して供
給燃料を減量していくものである。 具体的に、本発明の解決手段は、エンジンのクランキ
ング開始時を検出する始動検出手段を備え、該始動検出
手段によってクランキング開始時が検出されたとき所定
の始動燃料を供給するようにしたエンジンの電子燃料噴
射装置であって、上記始動燃料の初期値をクランキング
開始時におけるスロットル弁下流の吸気容積に応じた値
に設定するとともに、その後の始動燃料を、スロットル
弁を通過する吸入空気量に応じた燃料量まで吸気回路の
増加に伴い減少させるように設定する燃料供給量設定手
段を有するものとする。 （作用） これにより、本発明では、クランキング時、始動燃料
の初期値を基準に、始動燃料が、スロットル弁を通過す
る吸入空気量に応じた燃料が供給されるまで吸気回数の
増加に伴い、始動燃料が徐々に減少するので、実際に燃
焼室に吸入される空気量に応じた燃料が供給されること
になる。 （実施例） 以下、本発明の実施例を図面に沿って説明する。 第１図はエンジンの吸入空気量を検出するエアフロー
メータ（空気流量センサ）を用いた燃料噴射装置の一般
的な構成を示す図である。第１図において、１はエアク
リーナ、２はエナフローメータ、３はエンジンの吸入空
気量を制御するスロットル弁、４はサージタンク、５は
吸気マニホールドである。また、６は図示しないカムに
より駆動される吸気弁、７はシリンダ（気筒）を示す。
図では簡略化のため、エンジンの１気筒部分だけが示さ
れているが、実際には複数気筒で構成される。８は各気
筒毎に取り付けられたインジェクタであり、９はインジ
ェクタ８の燃料噴射量を各シリンダ７に吸入される空気
量に対して所定の空燃比（A/F）となるよう制御する電
子制御ユニットである。 この電子制御ユニット９は、エアフロメーター２、ク
ランク角センサ10およびエンジン冷却水温センサ11の各
出力信号に基づき燃料噴射量を設定する燃料供給量設定
手段101と、該燃料供給量設定手段101の出力信号を受
け、設定された燃料噴射量に対応するパルス幅の燃料噴
射パルスを、クランク角センサ10の出力信号に同期して
インジェクタ８に出力する燃料噴射制御手段102とを有
する。 また、電子制御ユニット９は、始動スイッチ12の出力
信号に基づいてエンジンのクランキング開始時を検出す
る始動検出手段103を備え、該始動検出手段103によって
クランキング開始時が検出されたとき、燃料供給量設定
手段101が所定の始動燃料を設定するようにしている。
すなわち、上記燃料供給量設定手段101が、始動燃料の
初期値をクランキング開始時におけるスロットル弁３下
流の吸気容積に応じた値に設定するとともに、その後の
始動燃料を、スロットル弁３を通過する吸入空気量に応
じた燃料量まで吸気回数の増加に伴い減少させるよう設
定する。しかして、燃料供給量設定手段101にて設定さ
れた始動燃料量に基づき、燃料噴射制御手段102が、ス
ロットル弁３を通過する吸入空気量に応じた燃料量が供
給されるまで、インジェクタ８に燃料噴射パルスを出力
する。 次に、実施例の動作を説明する前に、動作原理につい
て説明する。 まず、TDC間を１サイクルとしてｎサイクル目の事象
を扱うものとして次のように定義する。 また、この場合の定数として次のものが必要である。 このような場合、ｎサイクル目にシリンダに吸入され
る空気量Ｅ（ｎ）は次のようになる。 Ｅ（ｎ）＝ρｏ・｛Ｐ（ｎ）・Vh/ti（ｎ）｝・ηｖ・｛1/T（ｎ）｝ ……（１）式 ここでηｖは体積効率であり次式で示される。 ηｖ＝｛ε／（ε−１）｝・〔１−｛Pr（ｎ）／（Ｐ（ｎ）｝ ・（1/ε）・｛ti（ｎ）/tr（ｎ）｝〕 ……（２）式 次にｎサイクル目のスロットル弁下流通路容積Vsの空
気量の増分はエアフローメーターの計測する空気量平均
値Ａ（ｎ）からシリンダ吸入空気量Ｅ（ｎ）差し引いた
ものであるから、 ρｏ・〔｛Ｐ（ｎ）−Ｐ（ｎ−１）｝・Vs/ti（ｎ）〕＝ ｛Ａ（ｎ）−Ｅ（ｎ）｝・Ｔ（ｎ） ……（３）式 （１），（２）式からＰ（ｎ）について解くと、 Ｐ（ｎ）＝｛（ε−１）／ε｝・｛ti（ｎ）／ρｏ・Vh｝・Ｔ（ｎ） ・Ｅ（ｎ）＋｛Pr（ｎ）／ε｝・｛tr（ｎ）/ti（ｎ）｝ ……（４）式 （ｎ−１）サイクル目のとき（４）式は次式となる。 Ｐ（ｎ−１）＝｛（ε−１）／ε｝・｛ti（ｎ−１）／ρｏ・Vh｝ ・Ｔ（ｎ−１）・Ｅ（ｎ−１） ＋｛Pr（ｎ−１）／ε｝・｛tr（ｎ−１）/ti（ｎ−１）｝ ……（５）式 （４），（５）式を（３）式へ代入して整理すると、空
気量Ｅ（ｎ）は次のようになる。 Ｅ（ｎ）＝〔（Va/Vh）・（１−ε^-1） ／｛１＋（Vs/Vh）・（１＋ε^-1）｝〕 ・｛Ｔ（ｎ−１）/T（ｎ）｝・Ｅ（ｎ−１）＋ 〔1/｛１＋（Vs/Vh）・（１−ε^-1）｝〕・Ａ（ｎ） ＋〔1/｛１＋（Va/Vh）・（１−ε^-1）｝〕・（ρｏ・Vs/ε） ・〔｛Pr（ｎ−１）・tr（ｎ−１）/ti（ｎ−１）｝ −｛Pr（ｎ）・tr（ｎ）/ti（ｎ）｝〕 ……（６）式 TDC間のサイクルでの温度変化率、排圧変化率は、空気
量Ａ（ｎ）,P（ｎ）,E（ｎ）、周期Ｔ（ｎ）などに比し
て十分小さいので、（６）式では、ti（ｎ−１）≒ti
（ｎ）、tr（ｎ−１）≒tr（ｎ）、Pr（ｎ−１）≒Pr
（ｎ）となり、３項目が無視できる。従って、（６）式
は次の（７）式に近似できる。 Ｅ（ｎ）＝Ｋ・｛Ｔ（ｎ−１）/T（ｎ）｝・Ｅ（ｎ−１） ＋（１−Ｋ）・Ａ（ｎ） ……（７）式 ただし、Ｋ＝｛（Vs/Vh・（１−ε^-1）｝ ／｛１＋（Vs/Vh）・（１−ε^-1）｝ で、これはエンジンによって定まる定数である。 従って、シリンダに吸入される空気量Ｅ（ｎ）は、こ
の定数Ｋとエアフローメータの計測する空気量平均値Ａ
（ｎ）とエンジン回転周期Ｔ（ｎ）とから得られること
が（７）式によって示されている。 次に、シリンダ吸入空気量Ｅ（ｎ）の代わりに充填効
率CEに着目すると、これは下記の式（８）で表わせるか
ら、これを（７）式へ代入して（９）式を得る。 CE（ｎ）＝｛Ｅ（ｎ）・Ｔ（ｎ）｝／（Vh・ρｏ） ……（８）式 CE（ｎ）＝Ｋ・CE（ｎ−１）＋（１−Ｋ）・Ａ（ｎ）・Ｔ（ｎ）・ＫA ……（９）式 （ただし、ＫA＝１（Vh・ρｏ）） この（９）式において、クランキング開始直後第１回目
の噴射量を次の関係式に基づいて演算し、 CE（１）＝1.0、Ｋ＝1.0、CE（１−１）＝CE（０）＝
1.0 第２回目以降、順次噴射量の決定を に基づいて行なう。 次いで、電子制御ユニット９の動作を第２図ないし第
４図に示したフローチャートにより説明する。 第２図はメインルーチンで、キーオン後（電源投入
後）、ステップS501で初期化が行なわれる。ステップS5
02でエンスト処理を行なった後、ステップS503でエンス
ト判定が行なわれ、エンスト状態ならばステップS502へ
戻ってエンスト状態が解除されるまでステップS502及び
S503がくり返される。エンスト状態でなければステップ
S504で始動スイッチ11の状態により始動判定を行ない、
始動時と判定された場合はステップS505で水温に基づく
始動パルス幅τ_STを求めてステップS503に戻る。始動時
と判定されなかった場合はステップS506で暖機係数など
諸補正係数Ｃを計算してステップS503に戻る。以後、エ
ンジン運転中はステップS503以下の処理を繰り返し行な
う。 第３図は1ms毎の割込処理ルーチンで、ステップS601
でエアフローメータ２の出力信号をA/D変換して電圧値V
iを得る。次にステップS602で電圧値Viより流量Qiを、
記憶された変換テーブルの索引により求める。ステップ
S603では1ms毎の流量値Qiを積算しその結果を「Ｓ」と
してセーブするとともに、積算回路を「ｉ」としてセー
ブする。尚、ステップS604及びS605はAFS信号以外のア
ナログ入力である冷却水温信号をA/D変換するステップ
である。 第４図はクランク角信号のTDC毎の割込処理ルーチン
であり、ステップS701でTDC間の周期Ｔ（ｎ）を計測す
る。ステップS702では第３図の1ms割込処理ルーチンで
積算した空気量「Ｓ」を積算回数「ｉ」で除してTDC間
の平均空気量Ａ（ｎ）を求め、その後、これらの値S,i
をリセットする。 それから、ステップS703でクランキング状態にあるか
否かの始動判定を行い、始動時の場合はステップS704へ
進み、初回目であるか否かを判定し、初回目（クランキ
ング開始時）であれば、エンジンの吸気系はすべて大気
圧となっているので、ステップS705で充填効率は100％
であるから、CE（ｎ）＝1.0とし、ステップS707へ進
む。 また、ステップS703の判定で始動時以外の場合あるい
はステップS704の判定で初回目でない場合は、ステップ
S706で上記（９）式に関連した演算を行い、ステップS7
07に進む。 ステップS707では基本パルス幅の演算すなわち、 τ_Ｂ＝Ｅ（ｎ）・ＫF を行う。ただし、ＫFはインジェクタの吐出量特性によ
り決まる定数である。 次にステップS708では、補正を行って、噴射パルス幅
τを求める。すなわち、 τ＝τ_Ｂ・Ｃ（Ｃは定数） それから、ステップS709で再度始動判定を行い、始動
時であれば、ステップS711に進む。なお、ステップS709
の始動判定は、本例ではクランキング時にTDC信号毎に
噴射を行うように構成しているので、それを実行するた
めに行われるようになっている。ステップS711ではパル
ス幅τをタイマにセットする。次にステップS712では今
回のCE（ｎ）及びＴ（ｎ）を次回のTDC割込時のCE（ｎ
−１）及びＴ（ｎ−１）としてそれぞれセットする。 また、ステップS709の判定で、始動時でなければ、ス
テップS710を経て、ステップS711へ進む。ステップS710
は同時噴射の場合で、TDC割込２回に１回の割合で全気
筒に噴射するため、奇偶判定を行なう処理である。 このような制御を行うことにより、エンジンにはクラ
ンキング開始後の第１回目の噴射を含め、それ以降始動
が完了するまでの間も、クランキングによるエンジン回
転数の上昇、及び吸気回数の増加に伴う充填効率の変化
に対して、燃料噴射量が適切に制御され、その結果、始
動性が著しく向上する。 また、ステップS706における（９）式には、Ｋの値
に、スロットル弁３下流の容積Vs、エンジンの単シリン
ダ当りの容積Vh、圧縮比εのデータを含むため、スロッ
トル弁３からクランキング時に供給される吸入空気量も
エアフローメータ２によって得られるデータＡ（ｎ）を
用いて、正確に実際のエンジンの充填効率を始動時にも
求めることができる。 （発明の効果） 本発明は上記のように構成したから、クランキング開
始時点からの始動時にも実際に燃焼室に吸入される空気
量に応じた燃料量を供給することができ、始動性の向上
を図ることができる。

【図面の簡単な説明】 図面は本発明の実施例を示すもので、第１図はエンジン
の電子燃料噴射装置の全体構成図、第２図〜第４図はそ
れぞれ電子制御ユニットの処理の流れを示すフローチャ
ートである。 ２……エアフローメータ、９……電子制御ユニット、10
1……燃料供給量設定手段、103……始動検出手段。

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．エンジンのクランキング開始時を検出する始動検出
   手段を備え、該始動検出手段によってクランキング開始
   時が検出されたとき所定の始動燃料を供給するようにし
   たエンジンの電子燃料噴射装置であって、上記始動燃料
   の初期値をクランキング開始時におけるスロットル弁下
   流の吸気容積に応じた値に設定するとともに、その後の
   始動燃料を、スロットル弁を通過する吸入空気量に応じ
   た燃料量まで吸気回数の増加に伴い減少させるよう設定
   する燃料供給量設定手段を有することを特徴とするエン
   ジンの電子燃料噴射装置。