JP3050680B2 - エンジンの始動時燃料噴射量制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、良好な始動および再始
動性能を得ることのできるエンジンの始動時燃料噴射量
制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】始動時の要求燃料噴射量はエンジンの外
的環境（外気温度、エンジン温度としての冷却水温度、
燃料温度など）に影響されるが、一般的には冷却水温の
みに基づいて設定されている。冷却水温が低い冷態始動
などの場合、吸気ポートなどに付着した燃料が気化し難
いため始動時燃料噴射量は増量される。一方、冷却水温
の比較的高い熱間再始動などでは上記始動時燃料噴射量
は減量される。

【０００３】この種の制御系ではキースイッチを一度Ｏ
ＦＦするとＲＡＭに記憶したデータが消失するため、再
始動時の燃料噴射量は、そのときの冷却水温に基づいて
再度設定されることになる。したがって、例えば始動後
の暖機未完状態でエンジンを停止（キースイッチをＯＦ
Ｆ）し、その後再始動するサイクルを繰返すと空燃比が
過濃になり点火プラグにくすぶり、かぶりが生じ再始動
が極めて困難になる。例えば特開昭６４−８３３０号公
報には、エンジンストール発生直前のエンジン運転状態
に基づいてＲＯＭに予め記憶されている壁面付着燃料量
データを検索し、この壁面付着燃料量を冷却水温度とエ
ンジンストール発生からクランキング開始までの時間と
に基づいてマップ検索した再始動補正係数で補正し、こ
の補正値を冷却水温、クランキング回転数などエンジン
運転状態に応じて設定した始動時燃料噴射量から減算し
て、実際の始動時補正噴射量を設定する技術が開示され
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この先行技術によれ
ば、前回のエンジン始動時の壁面付着量をエンジンスト
ール直前のエンジン運転状態に基づいて設定している
が、エンジンストール後キースイッチをＯＦＦすると、
停止時の壁面付着燃料データ、エンジンストールからク
ランキング開始までの計時データが全て消失してしまう
ため、適正な始動時燃料噴射量が設定されなくなり再始
動が極めて困難になる。

【０００５】したがって、良好な再始動性能を得るため
には、キースイッチをＯＦＦした後も少なくとも一定期
間、ＥＣＵに電源を供給して計時など続行させなければ
ならずバッテリ消費の増大を招く。また、計時用タイマ
が必要であるため部品点数が多くなり製品のコストアッ
プを招く。

【０００６】また、上記先行技術では壁面付着燃料量を
エンジンストール発生直前のエンジン運転状態のみをパ
ラメータとして推定しているが、例えば暖機運転中にエ
ンジンを停止させた後の再始動時に設定する壁面付着燃
料量は、停止時のエンジンが充分暖機されておらず蒸発
分が少ないため前回の始動から停止までの燃料履歴が重
要な因子となる。したがって、停止直前のエンジン運転
状態のみをパラメータとしても残留付着燃料量を的確に
推定することは困難である。

【０００７】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、簡単な構成でキースイッチをＯＦＦした後もＥＣＵ
を駆動させる必要がなく、バッテリ消費の増大を防止す
るとともに部品点数の低減を図り、しかも始動時、再始
動時の残留付着燃料量を的確に推定することのできるエ
ンジンの始動時燃料噴射量制御方法を提供することを目
的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明によるエンジンの始動時燃料噴射量制御方法は、
エンジン始動を判断する手順と、エンジン始動と判断し
た場合、今回の始動時のエンジン温度に基づき始動時基
本噴射量を設定する手順と、読書き可能な不揮発性メモ
リに格納した前回の始動時のエンジン温度と前回の運転
停止時のエンジン温度との差に基づいて前回のエンジン
停止時における残留付着燃料係数をテーブル検索により
推定する手順と、今回の始動時のエンジン温度に基づき
上記残留付着燃料係数に対する温度補償分を設定する手
順と、上記始動時基本噴射量を、上記温度補償分で補正
した残留付着燃料係数で補正して始動時燃料噴射量を設
定する手順とを備えるものである。

【０００９】

【作用】本発明によるエンジンの始動時燃料噴射量制御
方法では、エンジン始動時に、読書き可能な不揮発性メ
モリに格納した前回の始動時のエンジン温度と前回の運
転停止時のエンジン温度との差に基づいてテーブル検索
により前回のエンジン停止時における残留付着燃料係数
を推定する。

【００１０】また、上記残留付着燃料係数に対する今回
の始動時における温度補償分を今回の始動時のエンジン
温度に基づき設定する。

【００１１】そして、エンジン始動時に、このときのエ
ンジン温度に基づいて設定した始動時基本噴射量を、上
記温度補償分で補正した残留付着燃料係数で補正し、始
動時の残留付着燃料量分だけ制限した始動時燃料噴射量
を設定する。

【００１２】前回の始動時のエンジン温度と前回の運転
停止時のエンジン温度とを読書き可能な不揮発性メモリ
に格納したので、このデータがキースイッチをＯＦＦし
た後も消失することがない。また、エンジン温度のみか
ら始動時における残留付着燃料量を推定しているため構
成が簡単になる。

【００１３】さらに、前回の運転時における始動時のエ
ンジン温度と停止時のエンジン温度との差から残留付着
燃料係数を求め、この残留付着燃料係数を今回の始動時
のエンジン温度に基づいて設定した温度補償分で補正し
ているので、この値の中に、前回のエンジン運転時の燃
料履歴、および今回の温度補償が反映される。したがっ
て、例えば暖機未完後の再始動、あるいは熱態再始動で
あっても良好な始動時燃料噴射量を設定することがで
き、特に暖機未完後の再始動にあっては空燃比の過濃を
防止することができる。

【００１４】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明
する。

【００１５】図面は本発明の一実施例を示し、図１は燃
料噴射量設定手順を示すフローチャート、図２は始動時
噴射量設定手順を示すフローチャート、図３はエンジン
制御系の全体概略図、図４は制御装置の回路図、図５は
残留付着燃料係数テーブルの概念図、図６は温度補償分
テーブルの概念図である。

【００１６】［エンジン制御系の構成］図３において、
符号１はエンジン本体で図においては水平対向型エンジ
ンを示す。このエンジン本体１のシリンダヘッド２に形
成された吸気ポート２ａにインテークマニホルド３が連
通され、さらに、このインテークマニホルド３の上流に
エアチャンバ４を介してスロットルチャンバ５が連通さ
れ、このスロットルチャンバ５の上流に吸気管６を介し
てエアクリーナー７が取付けられている。

【００１７】また、上記吸気管６の上記エアクリーナー
７の直下流に、吸入空気量センサ（図においては、熱式
エアフローメータ）８が介装され、上記スロットルチャ
ンバ５に設けられたスロットルバルブ５ａに、スロット
ル開度センサ９ａとスロットルバルブ全閉を検出するア
イドルスイッチ９ｂとが連設されている。

【００１８】さらに、上記スロットルバルブ５ａの上流
側と下流側とを連通するバイパス通路１０に、アイドル
スピ―ドコントロ―ルバルブ（ＩＳＣＶ）１１が介装さ
れている。また、上記インテークマニホルド３の各気筒
の各吸気ポート２ａの直上流側に、インジェクタ１２が
配設されている。また、上記シリンダヘッド２の各気筒
毎に、その先端を燃焼室に露呈する点火プラグ１３が取
付けられ、この点火プラグ１３にイグナイタ３０が接続
されている。

【００１９】また、上記エンジン本体１のシリンダブロ
ック１ａにノックセンサ２０が取付けられるとともに、
このシリンダブロック１ａに形成された冷却水通路（図
示せず）にエンジン温度の一例としての冷却水温を検出
する冷却水温センサ２１が臨まされ、さらに、上記シリ
ンダヘッド２の排気ポート２ｂに連通するエグゾースト
マニホルド２２の集合部にＯ2 センサ２３が臨まされて
いる。尚、符号２４は触媒コンバータである。

【００２０】また、上記シリンダブロック１ａに支承さ
れたクランクシャフト１ｂに、クランクロータ２６が軸
着され、このクランクロータ２６の外周に、所定のクラ
ンク角に対応する突起（あるいはスリット）を検出する
電磁ピックアップなどからなるクランク角センサ２７が
対設され、さらに、上記シリンダヘッド２のカムシャフ
ト１ｃに連設されたカムロータ２８に、電磁ピックアッ
プなどからなるカム角センサ２９が対設されている。

【００２１】［制御装置の回路構成］一方、図４におい
て、符号３１はマイクロコンピュータなどからなる制御
装置（ＥＣＵ）で、ＣＰＵ３２、ＲＯＭ３３、ＲＡＭ３
４、読書き可能な不揮発性メモリであるバックアップＲ
ＡＭ３４ａ、及びＩ／Ｏインターフェース３５がバスラ
イン３６を介して接続され、定電圧回路３７からの所定
の安定化電源が供給される。

【００２２】上記定電圧回路３７は、ＥＣＵリレー３８
のリレー接点を介してバッテリ３９に接続され、このバ
ッテリ３９に、上記ＥＣＵリレー３８のリレーコイルが
キースイッチ４０を介して接続されるとともに、スター
タスイッチ４２を介してスタータモータ４３が接続され
ている。

【００２３】また、上記Ｉ／Ｏインターフェース３５の
入力ポートには、上記各センサ８，９ａ，２０，２１，
２３，２７，２９及びアイドルスイッチ９ｂが接続され
ているとともに、上記バッテリ３９及びスタータスイッ
チ４２の出力端が接続されてバッテリ電圧及びスタータ
スイッチ４２の動作状態がモニタされている。一方、上
記Ｉ／Ｏインターフェース３５の出力ポートには、イグ
ナイタ３０が接続され、さらに、駆動回路４５を介し
て、ＩＳＣＶ１１、インジェクタ１２が接続されてい
る。

【００２４】上記ＲＯＭ３３には制御プログラム、及
び、残留付着燃料係数テーブルＴＢKSTT1 、温度補償分
テーブルＴＢKSTT2 を代表とする各種制御テーブルなど
の固定データが記憶されており、また、上記ＲＡＭ３４
には、上記各センサ類、スイッチ類の出力信号を処理し
た後のデータ、及び上記ＣＰＵ３２で演算処理したデー
タなどが格納されている。また、上記バックアップＲＡ
Ｍ３４ａには、運転領域ごとに空燃比を学習する学習補
正係数ＫBLRC、始動時のエンジン温度としての始動時冷
却水温度ＳＴＡＴＴW 、及び停止時のエンジン温度とし
ての停止時冷却水温度ＬＡＳＴＴW などがストアされて
おり、キースイッチ４０がＯＦＦのときにもデータが保
持されるようになっている。

【００２５】上記ＣＰＵ３２では、ＲＯＭ３３に記憶さ
れている制御プログラムに従い、クランク角センサ２７
からのクランク角信号によりエンジン回転数ＮE を算出
し、このエンジン回転数ＮE と吸入空気量センサ８から
の吸入空気量Ｑa とに基づいて基本燃料噴射量ＴP を求
め、上記Ｏ2 センサ２３からの出力に基づいて、上記基
本燃料噴射量ＴP を空燃比フィードバック補正するとと
もに、各種運転状態パラメータにより増量補正などを加
えて通常時の燃料噴射量Ｔi を演算し、また、エンジン
始動時には、このときの冷却水温ＴW に基づいて設定し
た始動時基本噴射量ＴＳＴＡＴを、前回の運転時におけ
る始動時冷却水温度ＳＴＡＴＴW と停止時冷却水温度Ｌ
ＡＳＴＴW との差に基づいて設定して残留付着燃料係数
ＫＳＴＴ1 、及び、冷却水温ＴW に基づいて設定した温
度補償分により補正して始動時燃料噴射量ＴＳＴＡＴＫ
を演算する。

【００２６】［動作］次に、ＥＣＵ３１による制御動作
を図１および図２のフローチャートに基づき説明する。

【００２７】図１のフローチャートは、燃料噴射量設定
のルーチンであり、所定時間ごとに実行されるもので、
キースイッチ４０をＯＮするとＥＣＵ３１に駆動用電源
が投入され、システムがイニシャライズされる。

【００２８】そして、まず、ステップ（以下「Ｓ」と略
称）１０１で、始動判別をすべくスタータスイッチ４２
の動作状態を検出し、ＯＮの場合始動と判断してＳ１０
２へ進み、ＯＦＦの場合Ｓ１０３へ進む。Ｓ１０３へ進
むとクランク角センサ２７の出力に基づき算出したエン
ジン回転数ＮE が０かを判断し、ＮE ≠０（ＮE ＞０）
の場合エンジン始動後と判断し、通常時制御を行うべく
Ｓ１０４へ進み、次式に基づき燃料噴射量Ｔi を算出し
た後、Ｓ１０９へジャンプする。

【００２９】 Ｔi ←ＴP ×α×ＣＯＥＦ×ＫBLRC＋ＴS ＴP ←Ｋ×Ｑa ／ＮE ＴP ：基本燃料噴射量 α：空燃比フィードバック補正係数 ＣＯＥＦ：冷却水温補正、加減速補正などに係わる各種
増量分補正係数 ＫBLRC：空燃比学習補正係数 ＴS ：電圧補正係数 Ｋ：定数（インジェクタ特性に関する係数） 一方、Ｓ１０３で、ＮE ＝０、すなわちエンジン停止と
判断された場合Ｓ１０２へ進む。

【００３０】Ｓ１０１あるいはＳ１０３からＳ１０２へ
進むと、始動時制御が実行され、Ｓ１０２で始動初期判
別フラグＦ1 を参照し、Ｆ1 ＝０（始動初期）の場合Ｓ
１０５へ進み、Ｆ1 ＝１（始動後２回目以後のルーチ
ン）の場合Ｓ１０８へ進む。なお、この始動初期判別フ
ラグＦ1 はシステムイニシャライズ時にクリアされる。
Ｓ１０５へ進むとバックアップＲＡＭ３４ａに格納した
前回エンジン運転時の始動初期冷却水温ＳＴＡＴＴW(n)
と停止時冷却水温ＬＡＳＴＴW(n)とを読出し、この両冷
却水温ＳＴＡＴＴW(n)，ＬＡＳＴＴW(n)をＲＡＭ３４の
所定アドレスに前回始動初期冷却水温ＳＴＡＴＴW(n-
1)，前回停止時冷却水温ＬＡＳＴＴW(n-1)として格納す
る（ＳＴＡＴＴW(n-1)←ＳＴＡＴＴW(n)，ＬＡＳＴＴW
(n-1)←ＬＡＳＴＴW(n)）。

【００３１】次いで、Ｓ１０６へ進みバックアップＲＡ
Ｍ３４ａに格納されている始動初期冷却水温ＳＴＡＴＴ
W(n)を冷却水温センサ２１で検出した現在の冷却水温Ｔ
W で更新する（ＳＴＡＴＴW(n)←ＴW ）。その後、Ｓ１
０７へ進み始動初期判別フラグＦ1 をセットし（Ｆ1 ←
１）、Ｓ１０８へ進む。

【００３２】そして、Ｓ１０２あるいはＳ１０７からＳ
１０８へ進むと始動時燃料噴射量ＴＳＴＡＴＫ算出のプ
ログラムを実行し（詳細は後述する）、その後、Ｓ１０
９で上記Ｓ１０４で設定した燃料噴射量Ｔi 、あるいは
Ｓ１０８で設定した始動時燃料噴射量ＴＳＴＡＴＫに相
応する噴射時間をタイマセットし、Ｓ１１０で冷却水温
センサ２１で検出した現在の冷却水温ＴW でバックアッ
プＲＡＭ３４ａに格納されている停止時冷却水温ＬＡＳ
ＴＴW(n)を更新し（ＬＡＳＴＴW(n)←ＴW ）、ルーチン
を抜ける。

【００３３】上記停止時冷却水温ＬＡＳＴＴW(n)は、当
該フローチャートが実行される毎に順次書換えられるの
で、ＥＣＵ３１に対する電源投入が遮断されたとき、す
なわち、キースイッチ４０をＯＦＦしエンジンを停止さ
せる直前の値が最終値として保持されることになる。上
記Ｓ１０８で実行される始動時燃料噴射量ＴＳＴＡＴＫ
算出のプログラムは、図２の始動時燃料噴射量設定サブ
ルーチンで示され、まず、Ｓ２０１で冷却水温センサ２
１で検出した冷却水温ＴWに基づき始動時基本噴射量Ｔ
ＳＴＡＴをテーブル検索などから補間計算付きで算出す
る。なお、この始動時基本噴射量ＴＳＴＡＴは冷却水温
ＴWに対応した要求噴射量の総量である。

【００３４】次いで、Ｓ２０２でＲＡＭ３４に格納され
ている前回始動初期冷却水温ＳＴＡＴＴW(n-1)，前回停
止時冷却水温度ＬＡＳＴＴW(n-1)を読出し、この両冷却
水温ＳＴＡＴＴW(n-1)，ＬＡＳＴＴW(n-1)の差ＤＳＴＴ
W （ＤＳＴＴW ＝ＬＡＳＴＴW(n-1)−ＳＴＡＴＴW(n-
1)）に基づきＲＯＭ３３の一連のアドレスに格納されて
いる残留付着燃料係数テーブルＴＢKSTT1 を検索し残留
付着燃料係数ＫＳＴＴ1を設定する。

【００３５】暖機未完の状態でエンジンを停止させた場
合、始動時と停止時の冷却水温ＴWの差は少ないため、
水温差ＤＳＴＴW は小値となる。一方、暖機完了後のエ
ンジン停止であれば上記水温差ＤＳＴＴW は大値を示
す。暖機未完の状態でエンジンを停止した場合冷却水温
ＴW が低くエンジン温度が低いため壁面付着などの残留
付着燃料量は多くなり、また、充分な暖機後のエンジン
停止であれば冷却水温ＴW は高く燃料蒸発率が高くなる
ため残留付着燃料量は少なくなる。図５に示すように上
記残留付着燃料係数テーブルＴＢKSTT1 の各領域には、
水温差ＤＳＴＴWに応じた最適な残留付着燃料係数ＫＳ
ＴＴ１を予め実験などから求めて格納されている。

【００３６】その後、Ｓ２０３へ進み冷却水温センサ２
１で検出した現在の冷却水温ＴW に基づきＲＯＭ３３に
格納されている温度補償分テーブルＴＢKSTT2 を検索し
て温度補償分ＫＳＴＴ2 を推定する。

【００３７】この温度補償分ＫＳＴＴ2 は現在の冷却水
温ＴW に基づき燃料温度、吸気温度、および始動時の燃
料蒸発分など温度による影響を簡易的に推定するもの
で、図６に示すように、上記温度補償分テーブルＴＢKS
TT2 の各領域には、冷却水温ＴW に応じた最適な温度補
償分ＫＳＴＴ2 を予め実験などから求めて格納されてい
る。

【００３８】そして、Ｓ２０４へ進み、上記始動時基本
噴射量ＴＳＴＡＴを、上記温度補償分ＫＳＴＴ2 で補正
した残留付着燃料係数ＫＳＴＴ1 で補正して始動時燃料
噴射量ＴＳＴＡＴＫを設定し（ＴＳＴＡＴＫ←ＴＳＴＴ
1 ×ＴＳＴＴ2 ×ＴＳＴＡＴ）、ルーチンを抜ける。

【００３９】このように、上記始動時噴射量ＴＳＴＡＴ
Ｋが前回運転時の付着燃料履歴を反映する残留付着燃料
係数ＫＳＴＴ１及び今回始動時の温度補償分ＫＳＴＴ2
で制限されているため、始動−停止のサイクルを繰返し
ても空燃比が過濃となることがなく、良好な始動および
再始動性能が得られるばかりか、点火プラグのかぶり、
くすぶりも有効に回避することができる。

【００４０】なお、本実施例ではエンジン温度として冷
却水温を用いているが、エンジン温度を検出できるもの
であれば良く、これに限定されない。

【００４１】

【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
前回の始動時のエンジン温度と前回の運転停止時のエン
ジン温度とを読書き可能な不揮発性メモリに格納したの
で、このデータがキースイッチをＯＦＦした後も消失す
ることがなく、したがって、エンジン停止後には、不揮
発性メモリのバックアップ電源分だけで良く、バッテリ
消費が非常に少く実現できる。また、エンジン始動時に
おける残留付着燃料量を推定しているため構成が簡単に
なる。

【００４２】さらに、前回の始動時のエンジン温度と前
回の運転停止時のエンジン温度との差から残留付着燃料
係数を求め、この残留付着燃料係数を今回の始動時のエ
ンジン温度に基づいて設定した温度補償分で補正し、エ
ンジン温度のみから外気温度、燃料温度、暖機状態など
の温度に係わる情報を簡易的に推定して始動時燃料噴射
量に制限を加えているため、例えば暖機未完後の再始
動、あるいは熱間再始動であっても良好な始動時燃料噴
射量を設定することができ、特に暖機未完後の再始動に
あっては空燃比の過濃を防止し、点火プラグのくすぶ
り、かぶりを有効に回避することができるなど優れた効
果が奏される。

【図面の簡単な説明】

【図１】燃料噴射量設定手順を示すフローチャート

【図２】始動時噴射量設定手順を示すフローチャート

【図３】エンジン制御系の全体概略図

【図４】制御装置の回路図

【図５】残留付着燃料係数テーブルの概念図

【図６】温度補償分テーブルの概念図

【符号の説明】

ＳＴＡＴＴW …前回の運転時における始動時のエンジン
（冷却水）温度 ＴＳＴＡＴ…始動時基本噴射量 ＴW …エンジン（冷却水）温度 ＬＡＳＴＴW …前回の運転時における停止時のエンジン
（冷却水）温度 ＫＳＴＴ1 …残留付着燃料係数 ＫＳＴＴ2 …温度補償分 ＴＳＴＡＴＫ…始動時燃料噴射量

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02D 41/00 - 41/40 F02D 45/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジン始動を判断する手順と、 エンジン始動と判断した場合、今回の始動時のエンジン
   温度に基づき始動時基本噴射量を設定する手順と、 読書き可能な不揮発性メモリに格納した前回の始動時の
   エンジン温度と前回の運転停止時のエンジン温度との差
   に基づいて前回のエンジン停止時における残留付着燃料
   係数をテーブル検索により推定する手順と、今回の 始動時のエンジン温度に基づき上記残留付着燃料
   係数に対する温度補償分を設定する手順と、 上記始動時基本噴射量を、上記温度補償分で補正した残
   留付着燃料係数で補正して始動時燃料噴射量を設定する
   手順とを備えることを特徴とするエンジンの始動時燃料
   噴射量制御方法。