JP3552575B2 - 内燃機関の吸気制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の吸気制御装置に関し、特に、機関の始動時に電子制御スロットル弁の閉弁制御が行われると共に、始動困難時には燃焼室内の未燃焼燃料の掃気制御が行われる内燃機関の吸気制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、コンピュータの発達に伴い、内燃機関の回転数を電子的に最適に制御しようとする電子制御式の内燃機関が実用化されている。このような内燃機関の電子制御化としては、例えば、燃料噴射量制御、点火時期制御、吸排気弁の開弁時期の制御等が先行しており、これらに続いてスロットル弁の電子制御も実用段階に入っている。スロットル弁の開度を電子制御する内燃機関では、アクセルペダルの踏込量に関係なくスロットル弁の開度を設定することができる。
【０００３】
このため、電子制御スロットル弁を使用して機関の始動時に吸気通路を閉じることにより、始動時の吸気量を減少させると共に、吸気管負圧を高めて燃料の気化促進を図ることが提案されている。これは、電子制御式の内燃機関では各燃焼室近傍の吸気通路内に燃料噴射弁が装着されているために、始動時に燃料が十分に微粒化しないことがあり、このときに始動性が悪化するのを防止するためである。
【０００４】
一方、電子制御燃料噴射式の内燃機関において、機関の冷間始動時等に機関がなかなか始動せず、過大な燃料噴射によって始動不良を起こした場合に、クランキングは継続させたままで燃料噴射を停止し、燃焼室内の未燃焼燃料を掃気して始動性を向上させる技術がある。この掃気制御の技術は、例えば、特開平５−２３１２１３号公報や特開平５−３２１７１４号公報に開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、機関の始動時の燃料の気化促進のためにスロットル弁を始動時に閉弁制御する内燃機関に前述の掃気制御技術を適用しようとすると、スロットル弁が閉じられたままで掃気制御を行うことになり、掃気が十分に行えずに始動不良が解消しないという問題点があった。
【０００６】
そこで、本発明は、電子制御開閉弁が吸気通路に設けられた多気筒内燃機関であって機関の始動時に電子制御開閉弁の閉弁制御を行い、かつ、機関の始動不良時には掃気制御を行うものにおいて、始動時の電子制御開閉弁の閉弁制御と始動不良時の掃気制御の両立を図ることができ、機関の始動性の向上、及びエミッション悪化の防止を実現することができる内燃機関の吸気制御装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成する本発明の第１の形態は、吸気通路に電子制御開閉弁を備え、内燃機関の始動時に開閉弁を全閉位置に制御する始動時の閉弁制御を行う内燃機関の吸気制御装置において、クランキング中の燃料噴射を停止して燃焼室内の未燃焼燃料の掃気を実行する掃気手段と、掃気が実行されている時には開閉弁の始動時の閉弁制御を停止する始動時の閉弁制御停止手段と、掃気が実行されている時の機関回転数を監視し、掃気実行中に機関回転数が基準値を越えて増大した時には、掃気手段と始動時の閉弁制御停止手段の動作を停止して開閉弁の始動時の閉弁制御を再開する始動時の閉弁制御再開手段とを設けたことを特徴としている。
【０００８】
前記目的を達成する本発明の第２の形態は、吸気通路に電子制御開閉弁を備え、内燃機関の始動時に開閉弁を全閉位置に制御する始動時の閉弁制御を行う内燃機関の吸気制御装置において、クランキング中の燃料噴射時に、大気圧、大気圧補正係数、機関の補機の動作状態の運転状態パラメータを読み込み、読み込んだ運転状態パラメータに基づいて機関アイドル時のＩＳＣ流量の学習値を補正して機関のＩＳＣ流量を算出し、算出したＩＳＣ流量を流すＩＳＣ開度に開閉弁の開度を設定する開度設定手段と、クランキング時間を計数し、その計数値が所定値を越えた時に、クランキング中の燃料噴射を停止して、燃焼室内の未燃焼燃料の掃気を実行する掃気手段と、掃気が実行されている時には開閉弁の始動時の閉弁制御を停止して、開閉弁の開度をＩＳＣ開度以上に開く始動時の閉弁制御停止手段と、掃気が実行されている時の機関回転数を監視し、掃気実行中に機関回転数が基準値を越えて増大した時には、掃気手段と始動時の閉弁制御停止手段の動作を停止して、開閉弁の始動時の閉弁制御を再開し、開閉弁の開度をＩＳＣ開度に設定する始動時の閉弁制御再開手段とを設けたことを特徴としている。
【０００９】
第１の形態において、更に、機関のクランキング時間を検出するクランキング時間検出手段を設け、このクランキング時間検出手段の計数値が所定値を越えた時に掃気手段が動作するようにすることができる。
第１又は第２の形態において、始動時の閉弁制御停止手段は、始動時の閉弁制御を中止する際に、開閉弁を全開状態にすることができる。
【００１０】
本発明の第１の形態によれば、機関の始動時に電子制御開閉弁の閉弁制御を行う内燃機関であって、始動不良時に掃気制御を実行し、掃気制御実行中においても点火が継続している状態において、スロットル弁を開いた状態で機関が始動してしまった場合でも、機関回転数が基準値まで増大した時にスロットル弁の閉弁制御が再開されるので、機関回転数が暴走することなく機関を始動させることができる。
本発明の第２の形態によれば、機関の始動時に電子制御開閉弁の閉弁制御を行う内燃機関であって、始動不良時に掃気制御を実行し、掃気制御実行中においても点火が継続している状態において、スロットル弁を開いた状態で機関が始動してしまった場合でも、機関回転数が基準値まで増大した時に掃気が停止されると共に、開閉弁の開度がＩＳＣ開度に設定されるので、機関回転数が暴走することなく機関を始動させることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下添付図面を用いて本発明の実施形態を具体的な実施例に基づいて詳細に説明する。
図１には本発明の一実施例の吸気制御装置を備えた電子制御燃料噴射式の多気筒内燃機関１が概略的に示されている。図１において、内燃機関１の吸気通路２には図示しないエアクリーナの下流側にスロットル弁３が設けられている。このスロットル弁３の軸の一端にはこのスロットル弁３を駆動するアクチュエータであるスロットルモータ４が設けられており、他端にはスロットル弁３の開度を検出するスロットル開度センサ５が設けられている。即ち、この実施例のスロットル弁３は、アクセルペダル１４の開度をアクセル開度センサ１５で検出し、その開度や機関に取り付けられた電子制御機器の各制御信号と合わせて後述するＥＣＵ（エンジン・コントロール・ユニット）１０で最適なスロットル開度を決定し、スロットルモータ４によって開閉駆動される電子制御スロットル（以後、単に電子スロットルと記す）に組み込まれたものである。電子スロットルでは、スロットル弁３の開度指令値がＥＣＵ１０から入力された時に、スロットルモータ４がこの指令値に応答してスロットル弁３を指令開度に追従させる。
【００１２】
吸気通路２のスロットル弁３の上流側には大気圧センサ１８があり、下流側にはサージタンク６がある。このサージタンク６内には吸気の圧力を検出する圧力センサ７が設けられている。更に、サージタンク６の下流側には、各気筒毎に燃料供給系から加圧燃料を吸気ポートへ供給するための燃料噴射弁８が設けられている。スロットル開度センサ５の出力と圧力センサ７の出力は、マイクロコンピュータを内蔵したＥＣＵ１０に入力される。
【００１３】
また、内燃機関１のシリンダブロックの冷却水通路９には、冷却水の温度を検出するための水温センサ１１が設けられている。水温センサ１１は冷却水の温度に応じたアナログ電圧の電気信号を発生する。排気通路１２には、排気ガス中の３つの有害成分ＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘを同時に浄化する三元触媒コンバータ（図示せず）が設けられており、この触媒コンバータの上流側の排気通路１２には、空燃比センサの一種であるＯ２ センサ１３が設けられている。Ｏ２ センサ１３は排気ガス中の酸素成分濃度に応じて電気信号を発生する。これら水温センサ１１及びＯ２ センサ１３の出力はＥＣＵ１０に入力される。
【００１４】
更に、このＥＣＵ１０には、アクセル開度センサ１５からのアクセルペダルの踏込量信号（アクセル開度信号）、バッテリ１６に接続されたイグニッションスイッチ１７からのキー位置信号（アクセサリ位置、オン位置、スタータ位置）、クランクシャフトの一端に取り付けられたクランクシャフトタイミングプーリと一体型のタイミングロータ２４に近接した設けられたクランク位置センサ２１からの上死点信号ＴＤＣや所定角度毎のクランク角信号ＣＡや、油温センサ２２からの潤滑油の温度が入力される。また、クランクシャフトの他端に設けられたリングギヤ２３は機関１の始動時にスタータ１９によって回転させられる。
【００１５】
機関回転数Ｎｅは、所定クランク角信号ＣＡの間隔（時間）を計測することにより得られる。タイミングロータ２４には信号歯２５が設けられており、上死点の検出用に２枚の欠歯部２６を備えた３４歯となっている。クランク位置センサ２１は電磁ピックアップから構成することができ、１０°毎のクランク回転信号を出力する。クランク位置センサ２１は欠歯部２６の箇所の信号を検出することにより、正確な上死点を検出することができる。また、内燃機関の燃料噴射が実行される気筒は、このクランク位置センサ２１からの信号と、図示しないカム位置センサからの信号により判別することができる。
【００１６】
従来の内燃機関では、一般に直流直巻モータから構成されるスタータ１９はイグニッションスイッチ１７がスタータ位置にされた時にオンするスタータスイッチを介してバッテリ１６に接続されている。従って、イグニッションスイッチ１７がオンされ、その後にイグニッションスイッチ１７がスタータ位置にされた時にスタータ１９が起動されて機関１が始動する。そして、機関１が稼働を開始すると、ＥＣＵ１０が通電されてプログラムが起動し、各センサからの出力を取り込み、スロットル弁３を開閉するスロットルモータ４や燃料噴射弁８、或いはその他のアクチュエータを制御する。ＥＣＵ１０には、各種センサからのアナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器が含まれ、各種センサからの入力ディジタル信号や各アクチュエータを駆動する信号が出入りする入出力インタフェース１０１、演算処理を行うＣＰＵ１０２、ＲＯＭ１０３やＲＡＭ１０４等のメモリや、クロック１０５等が設けられており、これらはバス１０６で相互に接続されている。ＥＣＵ１０の構成については公知であるので、これ以上の説明を省略する。
【００１７】
一方、この実施例では、スタータ１９が直接バッテリ１６に接続されておらず、スタータ駆動回路２０を介してバッテリ１６に接続されている。そして、このスタータ駆動回路２０は、ＥＣＵ１０からのスタータ信号ＳＴが入力されないとスタータ１９をバッテリ１６に接続しないようになっている。
この実施例では、機関１の始動時にスロットル弁３を一時的に閉弁して吸気通路２をほぼ閉塞し、スロットル弁３の下流側に負圧を発生させて機関の始動性を向上させている。一方、機関１が停止している時には、スロットル弁３は全閉位置にはなく、僅かにあいている。従って、機関１が停止している状態では、スロットル弁３の吸気通路２内は大気圧になっている。
【００１８】
従って、機関１を始動させる時には、スロットルモータ４を駆動してスロットル弁３を全閉位置に制御する必要がある。なお、ここでいうスロットル弁３の全閉位置３は、スロットル弁３と吸気通路２とが衝突した状態ではなく、僅かに隙間が開いている位置のことであり、この実施例では、この隙間は最小限の空気流量が流れる程度の隙間である。このため、ＥＣＵ１０には、前述のようにイグニッションスイッチ１７からのキー位置信号とスロットル開度センサ５からのスロットル開度信号が入力されている。
【００１９】
ここで、以上のように構成された機関１の始動時に、ＥＣＵ１０が実行するスロットル弁３の駆動制御の手順、および燃料の噴射制御について、その実施例を図２から図５、及び図７のフローチャートを用いて説明する。
図２は電子制御スロットル弁３の閉制御を実行するフラグＦＴＨＶＣの設定手順を示すフローチャートである。図２に示すルーチンは機関１の始動時にのみイニシャルルーチンにおいて所定時間毎、例えば、数ｍｓ毎に実行される。
【００２０】
この制御では、まずステップ２０１において図１で説明した水温センサ１１によって検出された機関水温ＴＨＷを読み込む。続くステップ２０２では、この水温が所定温度Ａ℃〜Ｂ℃の範囲にあるか否かを判定する。水温ＴＨＷがこの範囲にない時にはステップ２０４に進み、スロットル弁閉制御実行フラグＦＴＨＶＣを“０”にしてこのルーチンを終了する。一方、水温ＴＨＷがこの範囲に入っている時にはステップ２０３に進み、スロットル弁閉制御実行フラグＦＴＨＶＣを“１”にしてこのルーチンを終了する。このスロットル弁閉制御実行フラグＦＴＨＶＣは“１”の時に、スロットル弁の閉弁制御が行われることを示す。
【００２１】
なお、この実施例では、水温ＴＨＷがごく低温のＡ℃未満と、ごく高温のＢ℃を越えた温度においてはスロットル弁閉制御実行フラグＦＴＨＶＣを“０”にして、スロットル弁閉制御を実行しないようにしているが、これは現時点における機関の始動性の信頼性を高めるためであり、コストをかけて制御精度を高めるようにすれば、始動時のスロットル弁閉制御は、機関の水温条件に無関係に実行することも可能である。
【００２２】
このようにして機関１の始動時に水温ＴＨＷがＡ≦ＴＨＷ≦Ｂの範囲にある時に“１”に設定されるスロットル弁閉制御実行フラグＦＴＨＶＣは、機関１が始動してから所定時間後にリセットされる。スロットル弁閉制御実行フラグＦＴＨＶＣのリセット時間は、例えば、スロットル弁を閉弁した時のスロットル弁下流側の空気量が機関の始動後になくなる時間を考慮して設定することができる。この制御を図３に示すフローチャートを用いて説明する。図３に示すルーチンも機関１の始動時にのみイニシャルルーチンにおいて所定時間毎、例えば、数ｍｓ毎に実行される。
【００２３】
この制御では、まず、ステップ３０１において機関回転数Ｎｅを読み込む。機関回転数Ｎｅは図１に示したクランク位置センサ２１からのクランク位置信号から算出することができるものである。続くステップ３０２ではステップ３０１で読み込んだ機関回転数Ｎｅが設定回転数Ｎｅｓ以上か否か、例えば４００ｒｐｍ以上か否かを判定する。機関回転数Ｎｅが設定回転数Ｎｅｓ未満の時は、機関１が未だ始動していないと判定してステップ３０３に進み、始動後経過時間カウンタＣＮＴの値をクリアしてこのルーチンを終了する。
【００２４】
一方、ステップ３０２において、機関回転数Ｎｅが設定回転数Ｎｅｓ以上の場合は機関１が始動したと判定してステップ３０４に進み、始動後経過時間カウンタＣＮＴの値を１だけインクリメントしてステップ３０５に進む。ステップ３０５では始動後経過時間カウンタＣＮＴの値が所定時間を示す基準計数値Ｃに達したか否かを判定する。そして、始動後経過時間カウンタＣＮＴの値が基準計数値Ｃに達していない時はこのままこのルーチンを終了し、始動後経過時間カウンタＣＮＴの値が基準計数値Ｃに達した時はステップ３０６に進んでスロットル弁閉制御実行フラグＦＴＨＶＣを“０”にしてこのルーチンを終了する。このようにして、機関１の始動時に“１”になっていたスロットル弁閉制御実行フラグＦＴＨＶＣは、機関１が始動してから所定時間が経過すると“０”に設定される。
【００２５】
図４は図１のように構成された内燃機関１における掃気制御実行フラグＦＳＣＶの設定手順を示すフローチャートである。図４に示すルーチンも機関１の始動時にのみイニシャルルーチンにおいて所定時間毎、例えば、数ｍｓ毎に実行される。掃気制御は、イグニッションスイッチ１７のオンによりスロットル弁３が全閉にされた後に、スタータ１９によってクランキングされたが、なかなか始動しない場合に実行される。即ち、掃気制御は、機関１の冷間始動時等にクランキングを長時間に渡って続けても機関１がなかなか始動しない場合に、燃料噴射弁８から噴射され続けた燃料量が過度に燃焼室に溜まってしまい、かえって始動が困難になったり、溜まった燃料に着火して過度の燃焼が起こるのを防止するものであり、燃料噴射弁８からの燃料噴射を停止して燃焼室内の未燃焼燃料を掃気して始動性を向上させるものである。この実施例における掃気制御実行フラグＦＳＣＶは、“１”に設定された時に燃料噴射弁８からの燃料の噴射を停止するものとする。
【００２６】
掃気制御実行フラグＦＳＣＶの設定においては、まず、ステップ４０１でクランキング中か否かを判定する。クランキング中でない場合はステップ４０２に進み、掃気制御実行フラグＦＳＣＶが既に“１”であるか否かを判定する。この判定はクランキングを続けても機関１が始動始動しない場合に、イグニッションスイッチ１７が一度スタータ位置から戻された場合を考慮したものである。即ち、最初のクランキング中に掃気制御実行フラグＦＳＣＶが“１”にされた場合には、この後に再度イグニッションスイッチ１７がスタータ位置にされる場合を考慮して、後述するクランキングの継続時間Ｔｃ の値をクリアしないようにしたものである。従って、ステップ４０２でＦＳＣＶ＝“１”と判定した場合はこのままこのルーチンを終了する。
【００２７】
一方、ステップ４０２でＦＳＣＶ＝“０”と判定した場合はクランキングが未だ行われていないと判定してステップ４０３に進み、クランキング時間カウンタの値をクリアしてクランキングの継続時間Ｔｃを０にする。そして、続くステップ４０４において、掃気制御実行フラグＦＳＣＶの値を“０”にしてこのルーチンを終了する。
【００２８】
また、ステップ４０１で機関１がクランキング中であると判定した場合はステップ４０５に進み、クランキング時間カウンタを用いてクランキングの継続時間Ｔｃを算出してステップ４０６に進む。ステップ４０６ではクランキングの継続時間Ｔｃの値が基準時間ＭＮ以上になったか否かを判定する。この基準時間ＭＮは、例えば、クランキングが開始されてから機関が始動するまでに一般に要する時間の最も遅い時間より大きくなるように定められる。ステップ４０６でＴｃ＜ＭＮの時はステップ４０４に進んで掃気制御実行フラグＦＳＣＶの値を“０”にしてこのルーチンを終了するが、ステップ４０６でＴｃ≧ＭＮの時はステップ４０７に進む。
【００２９】
ステップ４０７ではクランキングの継続時間Ｔｃの値が、前述の基準時間ＭＮに最大掃気継続時間Ｌを加えた掃気終了時間ＭＸより大きくなったか否かを判定する。このステップ４０７における判定は、掃気制御が所定時間Ｌだけ継続したら掃気制御を打ち切るためのものである。即ち、掃気制御実行フラグＦＳＣＶの値を“０”に戻すタイミングを決定するものである。よって、ステップ４０７において、Ｔｃ≦ＭＸの場合はステップ４０８に進んで掃気制御実行フラグＦＳＣＶの値を“１”にしてこのルーチンを終了するが、Ｔｃ＞ＭＸとなった場合にはステップ４０４に進み、掃気制御実行フラグＦＳＣＶの値を“０”にしてこのルーチンを終了する。
【００３０】
このように、この実施例では、機関１のクランキングが行われた際に、機関１が始動せず、クランキングの継続時間ＴｃがＭＮ≦Ｔｃ≦ＭＸの間だけ掃気制御が実行される。
なお、図４で説明した掃気制御実行フラグＦＳＣＶの設定手順は、図２で説明したように、水温ＴＨＷがごく低温のＡ℃未満と、ごく高温のＢ℃を越えた温度においてはスロットル弁閉制御実行フラグＦＴＨＶＣを“０”にして、スロットル弁閉制御を実行しないようにした実施例に対応するものである。一方、前述のように、始動時のスロットル弁の閉弁制御を機関の水温条件に無関係に実行する場合には、掃気制御実行フラグＦＳＣＶの設定手順に、機関の水温ＴＨＷがごく低温の時、例えば、Ａ℃未満の時にのみ掃気制御実行フラグＦＳＣＶを“１”に設定する条件を加えても良い。
【００３１】
図５は機関１の始動時の電子制御スロットル弁３の開度設定の手順の第１の実施例を示すフローチャートである。図５に示すルーチンは所定時間毎、例えば、数ｍｓ毎に実行される。なお、第１の実施例では、スロットル弁３の全閉位置における隙間を、ＩＳＣ（アイドル速度制御）流量が流れる程度の隙間として説明する。
【００３２】
第１の実施例では、まず、ステップ５０１においてスロットル弁閉制御実行フラグＦＴＨＶＣの値と、掃気制御実行フラグＦＳＣＶの値とを読み込む。続くステップ５０２ではスロットル弁閉制御実行フラグＦＴＨＶＣの値が“１”か否かを判定する。
ステップ５０２でスロットル弁閉制御実行フラグＦＴＨＶＣの値が“０”であると判定した場合は、機関１の始動が完了していると判定してステップ５０３に進む。ステップ５０３では通常の算出式によって通常のＩＳＣ流量ＩＳＣＮを計算する。通常の算出式とは、ＩＳＣ流量の学習値を、水温による補正値、始動時のＩＳＣ流量の補正値、エアコンディショナのオン／オフによる補正値、電気負荷の有無による補正値、パワーステアリングの動作による補正値等で補正するための式である。続くステップ５０４ではステップ５０３で算出した通常のＩＳＣ流量ＩＳＣＮに応じたスロットル弁開度θｔｈｖ をスロットル弁開度θｔｈとして設定してこのルーチンを終了する。機関１の始動が完了している際の制御は本発明の主旨ではないので、これ以上の説明を省略する。
【００３３】
一方、ステップ５０２においてスロットル弁閉制御実行フラグＦＴＨＶＣの値が“１”であると判定した場合は、機関１の始動時であると判定してステップ５０５に進む。ステップ５０５では機関１の燃焼室に吸気が吸い込まれている状態で燃料の噴射を開始したか否かを判定する。
そして、燃焼室に吸気が吸い込まれてはいるが、燃料の噴射が未だ行われていない時にはステップ５０６に進む。ステップ５０６では最小のＩＳＣ流量ＩＳＣｍｉｎ を流すスロットル弁開度θｔｈ１ をスロットル弁開度θｔｈとして設定し、このルーチンを終了する。
【００３４】
一方、ステップ５０５で燃料噴射を開始したと判定した場合はステップ５０７に進む。ステップ５０７ではＥＣＵ１０のＲＡＭ１０４に格納されているアイドル時のＩＳＣ流量の学習値ＩＳＣＧ、大気圧センサ１８によって検出された大気圧ＡＰ、ＥＣＵ１０のＲＯＭ１０３に格納されている大気圧補正計数ＡＨ、エアコン（空気調和装置）や電気負荷等の機関１に搭載された補機の運転状態パラメータを読み込み、この運転状態パラメータに基づいてアイドル時のＩＳＣ流量の学習値ＩＳＣＧを補正してＩＳＣ流量ＩＳＣＨを算出する。
【００３５】
次のステップ５０８ではステップ５０７で算出したＩＳＣ流量ＩＳＣＨを流すスロットル弁開度θｔｈ２ をスロットル弁開度θｔｈとして設定してステップ５０９に進む。
ステップ５０９ではステップ５０１で読み込んだ掃気制御実行フラグＦＳＣＶの値が“１”か否かを判定する。掃気制御実行フラグＦＳＣＶの値が“０”である場合は掃気制御は実行されていないと判定してこのルーチンを終了する。一方、ステップ５１０で掃気制御実行フラグＦＳＣＶの値が“１”である場合は掃気制御は実行されていると判定してステップ５１０に進む。
【００３６】
ステップ５１０では掃気制御時にスロットル弁３の開度が大きくなって大量の吸気が燃焼室側に流れるように、スロットル弁開度θｔｈに大きな開度θｔｈｏ を設定する。この開度θｔｈｏ はスロットル弁３を全開にする開度とすることができる。このように、本発明では始動時にスロットル弁の閉弁制御が行われる機関１において、機関１が始動せずに掃気制御が実行される時には、スロットル弁の閉弁制御を停止してスロットル弁が大きく開弁されるので、掃気制御がスムーズに実行される。
【００３７】
図６は第１の実施例におけるスタータ信号、スロットル弁閉制御実行フラグＦＴＨＶＣ、燃料噴射、掃気実行フラグＦＳＣＶ、機関始動後カウンタＣＮＴ、機関回転数Ｎｅ、ＩＳＣ流量、及び、スロットル弁開度θｔｈの推移を示すタイムチャートである。
スロットル弁閉制御実行フラグＦＴＨＶＣが“１”の状態の時に、時刻Ｔ０でスタータ信号の値が１になって機関１が始動状態となると、この時点では燃料の噴射が実行されていないので、スロットル弁開度θｔｈは第１の開度θｔｈ１ に設定される。その後、時刻Ｔ１までのクランキング中は、スロットル弁３が略全閉の開度θｔｈ１ のまま必要最小限のＩＳＣ流量ＩＳＣｍｉｎ が流れる。
【００３８】
機関１のクランキング中の時刻Ｔ１において燃料噴射が行われると、アイドル時のＩＳＣ流量の学習値ＩＳＣＧがＲＡＭ１０４から読み出されて機関１の運転状態パラメータで補正されてＩＳＣ流量ＩＳＣＨが計算される。そして、このＩＳＣ流量ＩＳＣＨを流すためのスロットル弁３の開度θｔｈが開度θｔｈ２ に設定される。
【００３９】
この状態で機関１が正常に始動する時は、時刻Ｔ１の後に所定時間クランキングが続行された後に機関の回転数Ｎｅ が実線で示すように増大し始める。この後の時刻Ｔ２において機関回転数Ｎｅ が所定回転数Ｎｅｓに達すると、機関始動後カウンタＣＮＴがカウントを開始する。この状態ではスロットル弁３が開度θｔｈ２ のままＩＳＣ流量ＩＳＣＨが流れる。この後、時刻Ｔ３において機関始動後カウンタＣＮＴが所定値Ｃに達すると、スロットル弁閉制御実行フラグＦＴＨＶＣが“０”にされ、ＩＳＣ流量は通常の算出式で計算され、スロットル弁開度θｔｈは、算出された通常のＩＳＣ流量に応じたスロットル弁開度θｔｈｖ に設定され、それに応じたＩＳＣ流量ＩＳＣＮが流れる。
【００４０】
一方、スロットル弁３の開度θｔｈが開度θｔｈ２ に設定された燃料の噴射状態において機関１が正常に始動しない時は、時刻Ｔ１の後も点線Ｆで示すように、クランキングが続行され、機関の回転数Ｎｅ は増大しない。この状態では、クランキングが開始された時刻Ｔ０から基準時間ＭＮが経過した時刻Ｔ０＋ＭＮにおいて掃気実行フラグＦＳＣＶが“１”になる。第１の実施例では、掃気実行フラグＦＳＣＶが“１”になると、燃料噴射が破線で示すように停止されると共に、燃焼室内の点火プラグの点火カットが実行される。
【００４１】
このように、時刻Ｔ０＋ＭＮにおいて掃気実行フラグＦＳＣＶが“１”になって掃気制御が実行される掃気モードになると、スロットル弁開度θｔｈの値が破線で示すように開度θｔｈｏ に設定される。この開度θｔｈｏ はスロットル弁３を全開にする開度、あるいはそれに近い開度である。この結果、時刻Ｔ０＋ＭＮ以後においてＩＳＣ流量として破線で示す多量の吸気量ＩＳＣＯが流れる。この掃気モードは、掃気制御が所定時間Ｌだけ継続した時刻Ｔ０＋ＭＸに打ち切られる（ここで、ＭＸ＝ＭＮ＋Ｌである）。
【００４２】
掃気モードの終了後は、スロットル弁開度θｔｈは元の開度θｔｈ２ に戻され、通常の制御が実行される。このように、この実施例では、機関の始動時のスロットル弁閉制御の実行中に掃気制御が行われる時は、スロットル弁３が一時的に全開状態になるので、掃気制御が損なわれることがない。
図７は機関１の始動時の電子制御スロットル弁３の開度設定の手順の第２の実施例を示すフローチャートである。図７に示すルーチンも所定時間毎、例えば、数ｍｓ毎に実行される。第１の実施例では、掃気実行フラグＦＳＣＶが“１”に設定されると、燃料噴射が停止されると共に燃焼室内の点火プラグによる点火も停止されていた。一方、図７に示す第２の実施例では、掃気実行フラグＦＳＣＶが“１”に設定されると、燃料噴射は停止されるが、燃焼室内の点火プラグの点火カットは行われない。
【００４３】
従って、第２の実施例では、掃気モード中に燃焼室内の空燃比が適正になった時点で点火によって燃焼室内の燃料に着火し、機関１が始動することがある。このような場合、掃気モードではスロットル弁３が全開、或いは全開に近い状態まで開いているので、機関回転数Ｎｅが急激に上昇してしまう可能性がある。第２の実施例は、この掃気モード中の機関１の始動による機関回転数Ｎｅの過度の上昇を防止するものである。
【００４４】
このため、第２の実施例においては、図５においてステップ４０１から４０８で説明した掃気実行フラグＦＳＣＶの設定手順の後に、機関回転数Ｎｅの過度の上昇を防止する手順を追加している。従って、図７に示すフローチャートのステップ４０１から４０８の手順は図５で説明したフローチャートと全く同じであるので、ここではその説明を省略する。
【００４５】
第２の実施例では、ステップ４０８で掃気実行フラグＦＳＣＶが“１”に設定された後に、ステップ７０１において機関回転数Ｎｅを読み込む。そして、続くステップ７０２において、機関回転数Ｎｅが基準回転数Ｎｅｒｅｆ以上になったか否かを判定する。機関回転数Ｎｅが基準回転数Ｎｅｒｅｆ未満の場合は機関が始動していないと判定してこのままこのルーチンを終了する。一方、ステップ７０２において機関回転数Ｎｅが基準回転数Ｎｅｒｅｆ以上となった場合は機関が始動したと判定してステップ７０３に進み、掃気実行フラグＦＳＣＶを“０”に設定して掃気モードを打ち切る。この制御により、掃気モード中に機関が始動したとしても、機関回転数Ｎｅが過度に上昇するおそれがない。
【００４６】
図８は第２の実施例におけるスタータ信号、スロットル弁閉制御実行フラグＦＴＨＶＣ、燃料噴射、掃気実行フラグＦＳＣＶ、機関始動後カウンタＣＮＴ、機関回転数Ｎｅ、ＩＳＣ流量、及び、スロットル弁開度θｔｈの推移を示すタイムチャートである。
時刻Ｔ０から時刻Ｔ０＋ＭＮまでのスタータ信号、スロットル弁閉制御実行フラグＦＴＨＶＣ、燃料噴射状態、掃気実行フラグＦＳＣＶ、機関回転数Ｎｅ、ＩＳＣ流量、及び、スロットル開度θｔｈは、第１の実施例と全く同じである。そして、第１の実施例では、時刻Ｔ０＋ＭＮの後、機関回転数Ｎｅが増大しないために、時刻Ｔ０＋ＭＸまで掃気モードが継続されていた。
【００４７】
ところが、第２の実施例では、時刻Ｔ０＋ＭＮから所定時間Ｒの経過後の掃気モード中に機関１が始動してしまい、破線Ｓで示すように機関回転数Ｎｅが増大し、時刻ＴＳにおいて機関回転数Ｎｅが基準回転数Ｎｅｒｅｆに達している。このまま掃気モードが継続されると、機関回転数Ｎｅは二点鎖線Ｕで示すように過度に増大するおそれがあるので、第２の実施例では、時刻ＴＳの時点で掃気実行フラグＦＳＣＶが“０”に設定される。
【００４８】
このように、第２の実施例では、掃気実行フラグＦＳＣＶが“１”になって掃気制御が実行される掃気モード中に機関１が始動した場合には、スロットル弁開度θｔｈの値が開度θｔｈｏ から開度θｔｈ２ に戻されるので、ＩＳＣ流量も元の流量ＩＳＣＨに戻ることになり、機関の回転数Ｎｅ は破線Ｖで示すように増大しなくなる。
【００４９】
以上のように、本発明では実施例において説明したように、機関の始動時にスロットル弁の閉弁制御を行う多気筒内燃機関において掃気制御が実行される場合には、スロットル弁の閉弁制御が一時的に解除されるので、掃気制御がスムーズに行われることになり、スロットル弁の閉弁制御による機関の始動性の向上及びエミッション悪化の防止と、掃気制御を両立させることができる。
【００５０】
なお、以上説明した実施例では、内燃機関の吸気通路の閉鎖を電子制御スロットル弁３により行うものについて説明を行ったが、電子制御スロットル弁３の代わりに、電子制御される吸気制御弁が吸気通路に別に設けられているものについても本発明を有効に適用することができる。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の内燃機関の吸気制御装置によれば、電子制御開閉弁が吸気通路に設けられた多気筒内燃機関であって機関の始動時に電子制御開閉弁の閉弁制御を行うものにおいて、掃気制御の実行時にはスロットル弁の閉弁制御を一時的に解除するようにしたので、スロットル弁の閉弁制御による機関の始動性の向上及びエミッション悪化の防止と、掃気制御を両立させることができるという効果がある。
また、掃気制御実行中に機関回転数が基準値まで増大した時には、掃気が停止されると共に、開閉弁の開度がＩＳＣ開度に設定されるので、機関回転数が暴走することなく機関を始動させることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の吸気制御装置が搭載された電子制御式多気筒内燃機関の構成を示す構成図である。
【図２】スロットル弁の閉制御を実行するフラグの設定手順を示すフローチャートである。
【図３】スロットル弁の閉制御を実行するフラグのリセットを示すフローチャートである。
【図４】掃気制御実行フラグの設定手順を示すフローチャートである。
【図５】本発明の始動時の電子制御スロットル弁の開度設定の手順の第１の実施例の手順を示すフローチャートである。
【図６】第１の実施例におけるスタータ信号、スロットル弁閉制御実行フラグ、燃料噴射状態、掃気実行フラグ、機関始動後カウンタ、機関回転数、ＩＳＣ流量、及びスロットル弁開度の推移を示すタイムチャートである。
【図７】本発明の始動時の電子制御スロットル弁の開度設定の手順の第２の実施例の手順を示すフローチャートである。
【図８】第２の実施例におけるスタータ信号、スロットル弁閉制御実行フラグ、燃料噴射状態、掃気実行フラグ、機関始動後カウンタ、機関回転数、ＩＳＣ流量、及びスロットル弁開度の推移を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
２…吸気通路
３…スロットル弁
４…スロットルモータ
５…スロットル開度センサ
８…燃料噴射弁
１０…ＥＣＵ
１７…イグニッションスイッチ
１８…大気圧センサ
１９…スタータ
２０…スタータ駆動回路
２１…クランク位置センサ
２３…リングギヤ
２４…タイミングロータ
２５…信号歯
２６…欠歯部
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の吸気制御装置に関し、特に、機関の始動時に電子制御スロットル弁の閉弁制御が行われると共に、始動困難時には燃焼室内の未燃焼燃料の掃気制御が行われる内燃機関の吸気制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、コンピュータの発達に伴い、内燃機関の回転数を電子的に最適に制御しようとする電子制御式の内燃機関が実用化されている。このような内燃機関の電子制御化としては、例えば、燃料噴射量制御、点火時期制御、吸排気弁の開弁時期の制御等が先行しており、これらに続いてスロットル弁の電子制御も実用段階に入っている。スロットル弁の開度を電子制御する内燃機関では、アクセルペダルの踏込量に関係なくスロットル弁の開度を設定することができる。
【０００３】
このため、電子制御スロットル弁を使用して機関の始動時に吸気通路を閉じることにより、始動時の吸気量を減少させると共に、吸気管負圧を高めて燃料の気化促進を図ることが提案されている。これは、電子制御式の内燃機関では各燃焼室近傍の吸気通路内に燃料噴射弁が装着されているために、始動時に燃料が十分に微粒化しないことがあり、このときに始動性が悪化するのを防止するためである。
【０００４】
一方、電子制御燃料噴射式の内燃機関において、機関の冷間始動時等に機関がなかなか始動せず、過大な燃料噴射によって始動不良を起こした場合に、クランキングは継続させたままで燃料噴射を停止し、燃焼室内の未燃焼燃料を掃気して始動性を向上させる技術がある。この掃気制御の技術は、例えば、特開平５−２３１２１３号公報や特開平５−３２１７１４号公報に開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、機関の始動時の燃料の気化促進のためにスロットル弁を始動時に閉弁制御する内燃機関に前述の掃気制御技術を適用しようとすると、スロットル弁が閉じられたままで掃気制御を行うことになり、掃気が十分に行えずに始動不良が解消しないという問題点があった。
【０００６】
そこで、本発明は、電子制御開閉弁が吸気通路に設けられた多気筒内燃機関であって機関の始動時に電子制御開閉弁の閉弁制御を行い、かつ、機関の始動不良時には掃気制御を行うものにおいて、始動時の電子制御開閉弁の閉弁制御と始動不良時の掃気制御の両立を図ることができ、機関の始動性の向上、及びエミッション悪化の防止を実現することができる内燃機関の吸気制御装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成する本発明の第１の形態は、吸気通路に電子制御開閉弁を備え、内燃機関の始動時に開閉弁を全閉位置に制御する始動時の閉弁制御を行う内燃機関の吸気制御装置において、クランキング中の燃料噴射を停止して燃焼室内の未燃焼燃料の掃気を実行する掃気手段と、掃気が実行されている時には開閉弁の始動時の閉弁制御を停止する始動時の閉弁制御停止手段と、掃気が実行されている時の機関回転数を監視し、掃気実行中に機関回転数が基準値を越えて増大した時には、掃気手段と始動時の閉弁制御停止手段の動作を停止して開閉弁の始動時の閉弁制御を再開する始動時の閉弁制御再開手段とを設けたことを特徴としている。
【０００８】
前記目的を達成する本発明の第２の形態は、吸気通路に電子制御開閉弁を備え、内燃機関の始動時に開閉弁を全閉位置に制御する始動時の閉弁制御を行う内燃機関の吸気制御装置において、クランキング中の燃料噴射時に、大気圧、大気圧補正係数、機関の補機の動作状態の運転状態パラメータを読み込み、読み込んだ運転状態パラメータに基づいて機関アイドル時のＩＳＣ流量の学習値を補正して機関のＩＳＣ流量を算出し、算出したＩＳＣ流量を流すＩＳＣ開度に開閉弁の開度を設定する開度設定手段と、クランキング時間を計数し、その計数値が所定値を越えた時に、クランキング中の燃料噴射を停止して、燃焼室内の未燃焼燃料の掃気を実行する掃気手段と、掃気が実行されている時には開閉弁の始動時の閉弁制御を停止して、開閉弁の開度をＩＳＣ開度以上に開く始動時の閉弁制御停止手段と、掃気が実行されている時の機関回転数を監視し、掃気実行中に機関回転数が基準値を越えて増大した時には、掃気手段と始動時の閉弁制御停止手段の動作を停止して、開閉弁の始動時の閉弁制御を再開し、開閉弁の開度をＩＳＣ開度に設定する始動時の閉弁制御再開手段とを設けたことを特徴としている。
【０００９】
第１の形態において、更に、機関のクランキング時間を検出するクランキング時間検出手段を設け、このクランキング時間検出手段の計数値が所定値を越えた時に掃気手段が動作するようにすることができる。
第１又は第２の形態において、始動時の閉弁制御停止手段は、始動時の閉弁制御を中止する際に、開閉弁を全開状態にすることができる。
【００１０】
本発明の第１の形態によれば、機関の始動時に電子制御開閉弁の閉弁制御を行う内燃機関であって、始動不良時に掃気制御を実行し、掃気制御実行中においても点火が継続している状態において、スロットル弁を開いた状態で機関が始動してしまった場合でも、機関回転数が基準値まで増大した時にスロットル弁の閉弁制御が再開されるので、機関回転数が暴走することなく機関を始動させることができる。
本発明の第２の形態によれば、機関の始動時に電子制御開閉弁の閉弁制御を行う内燃機関であって、始動不良時に掃気制御を実行し、掃気制御実行中においても点火が継続している状態において、スロットル弁を開いた状態で機関が始動してしまった場合でも、機関回転数が基準値まで増大した時に掃気が停止されると共に、開閉弁の開度がＩＳＣ開度に設定されるので、機関回転数が暴走することなく機関を始動させることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下添付図面を用いて本発明の実施形態を具体的な実施例に基づいて詳細に説明する。
図１には本発明の一実施例の吸気制御装置を備えた電子制御燃料噴射式の多気筒内燃機関１が概略的に示されている。図１において、内燃機関１の吸気通路２には図示しないエアクリーナの下流側にスロットル弁３が設けられている。このスロットル弁３の軸の一端にはこのスロットル弁３を駆動するアクチュエータであるスロットルモータ４が設けられており、他端にはスロットル弁３の開度を検出するスロットル開度センサ５が設けられている。即ち、この実施例のスロットル弁３は、アクセルペダル１４の開度をアクセル開度センサ１５で検出し、その開度や機関に取り付けられた電子制御機器の各制御信号と合わせて後述するＥＣＵ（エンジン・コントロール・ユニット）１０で最適なスロットル開度を決定し、スロットルモータ４によって開閉駆動される電子制御スロットル（以後、単に電子スロットルと記す）に組み込まれたものである。電子スロットルでは、スロットル弁３の開度指令値がＥＣＵ１０から入力された時に、スロットルモータ４がこの指令値に応答してスロットル弁３を指令開度に追従させる。
【００１２】
吸気通路２のスロットル弁３の上流側には大気圧センサ１８があり、下流側にはサージタンク６がある。このサージタンク６内には吸気の圧力を検出する圧力センサ７が設けられている。更に、サージタンク６の下流側には、各気筒毎に燃料供給系から加圧燃料を吸気ポートへ供給するための燃料噴射弁８が設けられている。スロットル開度センサ５の出力と圧力センサ７の出力は、マイクロコンピュータを内蔵したＥＣＵ１０に入力される。
【００１３】
また、内燃機関１のシリンダブロックの冷却水通路９には、冷却水の温度を検出するための水温センサ１１が設けられている。水温センサ１１は冷却水の温度に応じたアナログ電圧の電気信号を発生する。排気通路１２には、排気ガス中の３つの有害成分ＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘを同時に浄化する三元触媒コンバータ（図示せず）が設けられており、この触媒コンバータの上流側の排気通路１２には、空燃比センサの一種であるＯ２ センサ１３が設けられている。Ｏ２ センサ１３は排気ガス中の酸素成分濃度に応じて電気信号を発生する。これら水温センサ１１及びＯ２ センサ１３の出力はＥＣＵ１０に入力される。
【００１４】
更に、このＥＣＵ１０には、アクセル開度センサ１５からのアクセルペダルの踏込量信号（アクセル開度信号）、バッテリ１６に接続されたイグニッションスイッチ１７からのキー位置信号（アクセサリ位置、オン位置、スタータ位置）、クランクシャフトの一端に取り付けられたクランクシャフトタイミングプーリと一体型のタイミングロータ２４に近接した設けられたクランク位置センサ２１からの上死点信号ＴＤＣや所定角度毎のクランク角信号ＣＡや、油温センサ２２からの潤滑油の温度が入力される。また、クランクシャフトの他端に設けられたリングギヤ２３は機関１の始動時にスタータ１９によって回転させられる。
【００１５】
機関回転数Ｎｅは、所定クランク角信号ＣＡの間隔（時間）を計測することにより得られる。タイミングロータ２４には信号歯２５が設けられており、上死点の検出用に２枚の欠歯部２６を備えた３４歯となっている。クランク位置センサ２１は電磁ピックアップから構成することができ、１０°毎のクランク回転信号を出力する。クランク位置センサ２１は欠歯部２６の箇所の信号を検出することにより、正確な上死点を検出することができる。また、内燃機関の燃料噴射が実行される気筒は、このクランク位置センサ２１からの信号と、図示しないカム位置センサからの信号により判別することができる。
【００１６】
従来の内燃機関では、一般に直流直巻モータから構成されるスタータ１９はイグニッションスイッチ１７がスタータ位置にされた時にオンするスタータスイッチを介してバッテリ１６に接続されている。従って、イグニッションスイッチ１７がオンされ、その後にイグニッションスイッチ１７がスタータ位置にされた時にスタータ１９が起動されて機関１が始動する。そして、機関１が稼働を開始すると、ＥＣＵ１０が通電されてプログラムが起動し、各センサからの出力を取り込み、スロットル弁３を開閉するスロットルモータ４や燃料噴射弁８、或いはその他のアクチュエータを制御する。ＥＣＵ１０には、各種センサからのアナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器が含まれ、各種センサからの入力ディジタル信号や各アクチュエータを駆動する信号が出入りする入出力インタフェース１０１、演算処理を行うＣＰＵ１０２、ＲＯＭ１０３やＲＡＭ１０４等のメモリや、クロック１０５等が設けられており、これらはバス１０６で相互に接続されている。ＥＣＵ１０の構成については公知であるので、これ以上の説明を省略する。
【００１７】
一方、この実施例では、スタータ１９が直接バッテリ１６に接続されておらず、スタータ駆動回路２０を介してバッテリ１６に接続されている。そして、このスタータ駆動回路２０は、ＥＣＵ１０からのスタータ信号ＳＴが入力されないとスタータ１９をバッテリ１６に接続しないようになっている。
この実施例では、機関１の始動時にスロットル弁３を一時的に閉弁して吸気通路２をほぼ閉塞し、スロットル弁３の下流側に負圧を発生させて機関の始動性を向上させている。一方、機関１が停止している時には、スロットル弁３は全閉位置にはなく、僅かにあいている。従って、機関１が停止している状態では、スロットル弁３の吸気通路２内は大気圧になっている。
【００１８】
従って、機関１を始動させる時には、スロットルモータ４を駆動してスロットル弁３を全閉位置に制御する必要がある。なお、ここでいうスロットル弁３の全閉位置３は、スロットル弁３と吸気通路２とが衝突した状態ではなく、僅かに隙間が開いている位置のことであり、この実施例では、この隙間は最小限の空気流量が流れる程度の隙間である。このため、ＥＣＵ１０には、前述のようにイグニッションスイッチ１７からのキー位置信号とスロットル開度センサ５からのスロットル開度信号が入力されている。
【００１９】
ここで、以上のように構成された機関１の始動時に、ＥＣＵ１０が実行するスロットル弁３の駆動制御の手順、および燃料の噴射制御について、その実施例を図２から図５、及び図７のフローチャートを用いて説明する。
図２は電子制御スロットル弁３の閉制御を実行するフラグＦＴＨＶＣの設定手順を示すフローチャートである。図２に示すルーチンは機関１の始動時にのみイニシャルルーチンにおいて所定時間毎、例えば、数ｍｓ毎に実行される。
【００２０】
この制御では、まずステップ２０１において図１で説明した水温センサ１１によって検出された機関水温ＴＨＷを読み込む。続くステップ２０２では、この水温が所定温度Ａ℃〜Ｂ℃の範囲にあるか否かを判定する。水温ＴＨＷがこの範囲にない時にはステップ２０４に進み、スロットル弁閉制御実行フラグＦＴＨＶＣを“０”にしてこのルーチンを終了する。一方、水温ＴＨＷがこの範囲に入っている時にはステップ２０３に進み、スロットル弁閉制御実行フラグＦＴＨＶＣを“１”にしてこのルーチンを終了する。このスロットル弁閉制御実行フラグＦＴＨＶＣは“１”の時に、スロットル弁の閉弁制御が行われることを示す。
【００２１】
なお、この実施例では、水温ＴＨＷがごく低温のＡ℃未満と、ごく高温のＢ℃を越えた温度においてはスロットル弁閉制御実行フラグＦＴＨＶＣを“０”にして、スロットル弁閉制御を実行しないようにしているが、これは現時点における機関の始動性の信頼性を高めるためであり、コストをかけて制御精度を高めるようにすれば、始動時のスロットル弁閉制御は、機関の水温条件に無関係に実行することも可能である。
【００２２】
このようにして機関１の始動時に水温ＴＨＷがＡ≦ＴＨＷ≦Ｂの範囲にある時に“１”に設定されるスロットル弁閉制御実行フラグＦＴＨＶＣは、機関１が始動してから所定時間後にリセットされる。スロットル弁閉制御実行フラグＦＴＨＶＣのリセット時間は、例えば、スロットル弁を閉弁した時のスロットル弁下流側の空気量が機関の始動後になくなる時間を考慮して設定することができる。この制御を図３に示すフローチャートを用いて説明する。図３に示すルーチンも機関１の始動時にのみイニシャルルーチンにおいて所定時間毎、例えば、数ｍｓ毎に実行される。
【００２３】
この制御では、まず、ステップ３０１において機関回転数Ｎｅを読み込む。機関回転数Ｎｅは図１に示したクランク位置センサ２１からのクランク位置信号から算出することができるものである。続くステップ３０２ではステップ３０１で読み込んだ機関回転数Ｎｅが設定回転数Ｎｅｓ以上か否か、例えば４００ｒｐｍ以上か否かを判定する。機関回転数Ｎｅが設定回転数Ｎｅｓ未満の時は、機関１が未だ始動していないと判定してステップ３０３に進み、始動後経過時間カウンタＣＮＴの値をクリアしてこのルーチンを終了する。
【００２４】
一方、ステップ３０２において、機関回転数Ｎｅが設定回転数Ｎｅｓ以上の場合は機関１が始動したと判定してステップ３０４に進み、始動後経過時間カウンタＣＮＴの値を１だけインクリメントしてステップ３０５に進む。ステップ３０５では始動後経過時間カウンタＣＮＴの値が所定時間を示す基準計数値Ｃに達したか否かを判定する。そして、始動後経過時間カウンタＣＮＴの値が基準計数値Ｃに達していない時はこのままこのルーチンを終了し、始動後経過時間カウンタＣＮＴの値が基準計数値Ｃに達した時はステップ３０６に進んでスロットル弁閉制御実行フラグＦＴＨＶＣを“０”にしてこのルーチンを終了する。このようにして、機関１の始動時に“１”になっていたスロットル弁閉制御実行フラグＦＴＨＶＣは、機関１が始動してから所定時間が経過すると“０”に設定される。
【００２５】
図４は図１のように構成された内燃機関１における掃気制御実行フラグＦＳＣＶの設定手順を示すフローチャートである。図４に示すルーチンも機関１の始動時にのみイニシャルルーチンにおいて所定時間毎、例えば、数ｍｓ毎に実行される。掃気制御は、イグニッションスイッチ１７のオンによりスロットル弁３が全閉にされた後に、スタータ１９によってクランキングされたが、なかなか始動しない場合に実行される。即ち、掃気制御は、機関１の冷間始動時等にクランキングを長時間に渡って続けても機関１がなかなか始動しない場合に、燃料噴射弁８から噴射され続けた燃料量が過度に燃焼室に溜まってしまい、かえって始動が困難になったり、溜まった燃料に着火して過度の燃焼が起こるのを防止するものであり、燃料噴射弁８からの燃料噴射を停止して燃焼室内の未燃焼燃料を掃気して始動性を向上させるものである。この実施例における掃気制御実行フラグＦＳＣＶは、“１”に設定された時に燃料噴射弁８からの燃料の噴射を停止するものとする。
【００２６】
掃気制御実行フラグＦＳＣＶの設定においては、まず、ステップ４０１でクランキング中か否かを判定する。クランキング中でない場合はステップ４０２に進み、掃気制御実行フラグＦＳＣＶが既に“１”であるか否かを判定する。この判定はクランキングを続けても機関１が始動始動しない場合に、イグニッションスイッチ１７が一度スタータ位置から戻された場合を考慮したものである。即ち、最初のクランキング中に掃気制御実行フラグＦＳＣＶが“１”にされた場合には、この後に再度イグニッションスイッチ１７がスタータ位置にされる場合を考慮して、後述するクランキングの継続時間Ｔｃ の値をクリアしないようにしたものである。従って、ステップ４０２でＦＳＣＶ＝“１”と判定した場合はこのままこのルーチンを終了する。
【００２７】
一方、ステップ４０２でＦＳＣＶ＝“０”と判定した場合はクランキングが未だ行われていないと判定してステップ４０３に進み、クランキング時間カウンタの値をクリアしてクランキングの継続時間Ｔｃを０にする。そして、続くステップ４０４において、掃気制御実行フラグＦＳＣＶの値を“０”にしてこのルーチンを終了する。
【００２８】
また、ステップ４０１で機関１がクランキング中であると判定した場合はステップ４０５に進み、クランキング時間カウンタを用いてクランキングの継続時間Ｔｃを算出してステップ４０６に進む。ステップ４０６ではクランキングの継続時間Ｔｃの値が基準時間ＭＮ以上になったか否かを判定する。この基準時間ＭＮは、例えば、クランキングが開始されてから機関が始動するまでに一般に要する時間の最も遅い時間より大きくなるように定められる。ステップ４０６でＴｃ＜ＭＮの時はステップ４０４に進んで掃気制御実行フラグＦＳＣＶの値を“０”にしてこのルーチンを終了するが、ステップ４０６でＴｃ≧ＭＮの時はステップ４０７に進む。
【００２９】
ステップ４０７ではクランキングの継続時間Ｔｃの値が、前述の基準時間ＭＮに最大掃気継続時間Ｌを加えた掃気終了時間ＭＸより大きくなったか否かを判定する。このステップ４０７における判定は、掃気制御が所定時間Ｌだけ継続したら掃気制御を打ち切るためのものである。即ち、掃気制御実行フラグＦＳＣＶの値を“０”に戻すタイミングを決定するものである。よって、ステップ４０７において、Ｔｃ≦ＭＸの場合はステップ４０８に進んで掃気制御実行フラグＦＳＣＶの値を“１”にしてこのルーチンを終了するが、Ｔｃ＞ＭＸとなった場合にはステップ４０４に進み、掃気制御実行フラグＦＳＣＶの値を“０”にしてこのルーチンを終了する。
【００３０】
このように、この実施例では、機関１のクランキングが行われた際に、機関１が始動せず、クランキングの継続時間ＴｃがＭＮ≦Ｔｃ≦ＭＸの間だけ掃気制御が実行される。
なお、図４で説明した掃気制御実行フラグＦＳＣＶの設定手順は、図２で説明したように、水温ＴＨＷがごく低温のＡ℃未満と、ごく高温のＢ℃を越えた温度においてはスロットル弁閉制御実行フラグＦＴＨＶＣを“０”にして、スロットル弁閉制御を実行しないようにした実施例に対応するものである。一方、前述のように、始動時のスロットル弁の閉弁制御を機関の水温条件に無関係に実行する場合には、掃気制御実行フラグＦＳＣＶの設定手順に、機関の水温ＴＨＷがごく低温の時、例えば、Ａ℃未満の時にのみ掃気制御実行フラグＦＳＣＶを“１”に設定する条件を加えても良い。
【００３１】
図５は機関１の始動時の電子制御スロットル弁３の開度設定の手順の第１の実施例を示すフローチャートである。図５に示すルーチンは所定時間毎、例えば、数ｍｓ毎に実行される。なお、第１の実施例では、スロットル弁３の全閉位置における隙間を、ＩＳＣ（アイドル速度制御）流量が流れる程度の隙間として説明する。
【００３２】
第１の実施例では、まず、ステップ５０１においてスロットル弁閉制御実行フラグＦＴＨＶＣの値と、掃気制御実行フラグＦＳＣＶの値とを読み込む。続くステップ５０２ではスロットル弁閉制御実行フラグＦＴＨＶＣの値が“１”か否かを判定する。
ステップ５０２でスロットル弁閉制御実行フラグＦＴＨＶＣの値が“０”であると判定した場合は、機関１の始動が完了していると判定してステップ５０３に進む。ステップ５０３では通常の算出式によって通常のＩＳＣ流量ＩＳＣＮを計算する。通常の算出式とは、ＩＳＣ流量の学習値を、水温による補正値、始動時のＩＳＣ流量の補正値、エアコンディショナのオン／オフによる補正値、電気負荷の有無による補正値、パワーステアリングの動作による補正値等で補正するための式である。続くステップ５０４ではステップ５０３で算出した通常のＩＳＣ流量ＩＳＣＮに応じたスロットル弁開度θｔｈｖ をスロットル弁開度θｔｈとして設定してこのルーチンを終了する。機関１の始動が完了している際の制御は本発明の主旨ではないので、これ以上の説明を省略する。
【００３３】
一方、ステップ５０２においてスロットル弁閉制御実行フラグＦＴＨＶＣの値が“１”であると判定した場合は、機関１の始動時であると判定してステップ５０５に進む。ステップ５０５では機関１の燃焼室に吸気が吸い込まれている状態で燃料の噴射を開始したか否かを判定する。
そして、燃焼室に吸気が吸い込まれてはいるが、燃料の噴射が未だ行われていない時にはステップ５０６に進む。ステップ５０６では最小のＩＳＣ流量ＩＳＣｍｉｎ を流すスロットル弁開度θｔｈ１ をスロットル弁開度θｔｈとして設定し、このルーチンを終了する。
【００３４】
一方、ステップ５０５で燃料噴射を開始したと判定した場合はステップ５０７に進む。ステップ５０７ではＥＣＵ１０のＲＡＭ１０４に格納されているアイドル時のＩＳＣ流量の学習値ＩＳＣＧ、大気圧センサ１８によって検出された大気圧ＡＰ、ＥＣＵ１０のＲＯＭ１０３に格納されている大気圧補正計数ＡＨ、エアコン（空気調和装置）や電気負荷等の機関１に搭載された補機の運転状態パラメータを読み込み、この運転状態パラメータに基づいてアイドル時のＩＳＣ流量の学習値ＩＳＣＧを補正してＩＳＣ流量ＩＳＣＨを算出する。
【００３５】
次のステップ５０８ではステップ５０７で算出したＩＳＣ流量ＩＳＣＨを流すスロットル弁開度θｔｈ２ をスロットル弁開度θｔｈとして設定してステップ５０９に進む。
ステップ５０９ではステップ５０１で読み込んだ掃気制御実行フラグＦＳＣＶの値が“１”か否かを判定する。掃気制御実行フラグＦＳＣＶの値が“０”である場合は掃気制御は実行されていないと判定してこのルーチンを終了する。一方、ステップ５１０で掃気制御実行フラグＦＳＣＶの値が“１”である場合は掃気制御は実行されていると判定してステップ５１０に進む。
【００３６】
ステップ５１０では掃気制御時にスロットル弁３の開度が大きくなって大量の吸気が燃焼室側に流れるように、スロットル弁開度θｔｈに大きな開度θｔｈｏ を設定する。この開度θｔｈｏ はスロットル弁３を全開にする開度とすることができる。このように、本発明では始動時にスロットル弁の閉弁制御が行われる機関１において、機関１が始動せずに掃気制御が実行される時には、スロットル弁の閉弁制御を停止してスロットル弁が大きく開弁されるので、掃気制御がスムーズに実行される。
【００３７】
図６は第１の実施例におけるスタータ信号、スロットル弁閉制御実行フラグＦＴＨＶＣ、燃料噴射、掃気実行フラグＦＳＣＶ、機関始動後カウンタＣＮＴ、機関回転数Ｎｅ、ＩＳＣ流量、及び、スロットル弁開度θｔｈの推移を示すタイムチャートである。
スロットル弁閉制御実行フラグＦＴＨＶＣが“１”の状態の時に、時刻Ｔ０でスタータ信号の値が１になって機関１が始動状態となると、この時点では燃料の噴射が実行されていないので、スロットル弁開度θｔｈは第１の開度θｔｈ１ に設定される。その後、時刻Ｔ１までのクランキング中は、スロットル弁３が略全閉の開度θｔｈ１ のまま必要最小限のＩＳＣ流量ＩＳＣｍｉｎ が流れる。
【００３８】
機関１のクランキング中の時刻Ｔ１において燃料噴射が行われると、アイドル時のＩＳＣ流量の学習値ＩＳＣＧがＲＡＭ１０４から読み出されて機関１の運転状態パラメータで補正されてＩＳＣ流量ＩＳＣＨが計算される。そして、このＩＳＣ流量ＩＳＣＨを流すためのスロットル弁３の開度θｔｈが開度θｔｈ２ に設定される。
【００３９】
この状態で機関１が正常に始動する時は、時刻Ｔ１の後に所定時間クランキングが続行された後に機関の回転数Ｎｅ が実線で示すように増大し始める。この後の時刻Ｔ２において機関回転数Ｎｅ が所定回転数Ｎｅｓに達すると、機関始動後カウンタＣＮＴがカウントを開始する。この状態ではスロットル弁３が開度θｔｈ２ のままＩＳＣ流量ＩＳＣＨが流れる。この後、時刻Ｔ３において機関始動後カウンタＣＮＴが所定値Ｃに達すると、スロットル弁閉制御実行フラグＦＴＨＶＣが“０”にされ、ＩＳＣ流量は通常の算出式で計算され、スロットル弁開度θｔｈは、算出された通常のＩＳＣ流量に応じたスロットル弁開度θｔｈｖ に設定され、それに応じたＩＳＣ流量ＩＳＣＮが流れる。
【００４０】
一方、スロットル弁３の開度θｔｈが開度θｔｈ２ に設定された燃料の噴射状態において機関１が正常に始動しない時は、時刻Ｔ１の後も点線Ｆで示すように、クランキングが続行され、機関の回転数Ｎｅ は増大しない。この状態では、クランキングが開始された時刻Ｔ０から基準時間ＭＮが経過した時刻Ｔ０＋ＭＮにおいて掃気実行フラグＦＳＣＶが“１”になる。第１の実施例では、掃気実行フラグＦＳＣＶが“１”になると、燃料噴射が破線で示すように停止されると共に、燃焼室内の点火プラグの点火カットが実行される。
【００４１】
このように、時刻Ｔ０＋ＭＮにおいて掃気実行フラグＦＳＣＶが“１”になって掃気制御が実行される掃気モードになると、スロットル弁開度θｔｈの値が破線で示すように開度θｔｈｏ に設定される。この開度θｔｈｏ はスロットル弁３を全開にする開度、あるいはそれに近い開度である。この結果、時刻Ｔ０＋ＭＮ以後においてＩＳＣ流量として破線で示す多量の吸気量ＩＳＣＯが流れる。この掃気モードは、掃気制御が所定時間Ｌだけ継続した時刻Ｔ０＋ＭＸに打ち切られる（ここで、ＭＸ＝ＭＮ＋Ｌである）。
【００４２】
掃気モードの終了後は、スロットル弁開度θｔｈは元の開度θｔｈ２ に戻され、通常の制御が実行される。このように、この実施例では、機関の始動時のスロットル弁閉制御の実行中に掃気制御が行われる時は、スロットル弁３が一時的に全開状態になるので、掃気制御が損なわれることがない。
図７は機関１の始動時の電子制御スロットル弁３の開度設定の手順の第２の実施例を示すフローチャートである。図７に示すルーチンも所定時間毎、例えば、数ｍｓ毎に実行される。第１の実施例では、掃気実行フラグＦＳＣＶが“１”に設定されると、燃料噴射が停止されると共に燃焼室内の点火プラグによる点火も停止されていた。一方、図７に示す第２の実施例では、掃気実行フラグＦＳＣＶが“１”に設定されると、燃料噴射は停止されるが、燃焼室内の点火プラグの点火カットは行われない。
【００４３】
従って、第２の実施例では、掃気モード中に燃焼室内の空燃比が適正になった時点で点火によって燃焼室内の燃料に着火し、機関１が始動することがある。このような場合、掃気モードではスロットル弁３が全開、或いは全開に近い状態まで開いているので、機関回転数Ｎｅが急激に上昇してしまう可能性がある。第２の実施例は、この掃気モード中の機関１の始動による機関回転数Ｎｅの過度の上昇を防止するものである。
【００４４】
このため、第２の実施例においては、図５においてステップ４０１から４０８で説明した掃気実行フラグＦＳＣＶの設定手順の後に、機関回転数Ｎｅの過度の上昇を防止する手順を追加している。従って、図７に示すフローチャートのステップ４０１から４０８の手順は図５で説明したフローチャートと全く同じであるので、ここではその説明を省略する。
【００４５】
第２の実施例では、ステップ４０８で掃気実行フラグＦＳＣＶが“１”に設定された後に、ステップ７０１において機関回転数Ｎｅを読み込む。そして、続くステップ７０２において、機関回転数Ｎｅが基準回転数Ｎｅｒｅｆ以上になったか否かを判定する。機関回転数Ｎｅが基準回転数Ｎｅｒｅｆ未満の場合は機関が始動していないと判定してこのままこのルーチンを終了する。一方、ステップ７０２において機関回転数Ｎｅが基準回転数Ｎｅｒｅｆ以上となった場合は機関が始動したと判定してステップ７０３に進み、掃気実行フラグＦＳＣＶを“０”に設定して掃気モードを打ち切る。この制御により、掃気モード中に機関が始動したとしても、機関回転数Ｎｅが過度に上昇するおそれがない。
【００４６】
図８は第２の実施例におけるスタータ信号、スロットル弁閉制御実行フラグＦＴＨＶＣ、燃料噴射、掃気実行フラグＦＳＣＶ、機関始動後カウンタＣＮＴ、機関回転数Ｎｅ、ＩＳＣ流量、及び、スロットル弁開度θｔｈの推移を示すタイムチャートである。
時刻Ｔ０から時刻Ｔ０＋ＭＮまでのスタータ信号、スロットル弁閉制御実行フラグＦＴＨＶＣ、燃料噴射状態、掃気実行フラグＦＳＣＶ、機関回転数Ｎｅ、ＩＳＣ流量、及び、スロットル開度θｔｈは、第１の実施例と全く同じである。そして、第１の実施例では、時刻Ｔ０＋ＭＮの後、機関回転数Ｎｅが増大しないために、時刻Ｔ０＋ＭＸまで掃気モードが継続されていた。
【００４７】
ところが、第２の実施例では、時刻Ｔ０＋ＭＮから所定時間Ｒの経過後の掃気モード中に機関１が始動してしまい、破線Ｓで示すように機関回転数Ｎｅが増大し、時刻ＴＳにおいて機関回転数Ｎｅが基準回転数Ｎｅｒｅｆに達している。このまま掃気モードが継続されると、機関回転数Ｎｅは二点鎖線Ｕで示すように過度に増大するおそれがあるので、第２の実施例では、時刻ＴＳの時点で掃気実行フラグＦＳＣＶが“０”に設定される。
【００４８】
このように、第２の実施例では、掃気実行フラグＦＳＣＶが“１”になって掃気制御が実行される掃気モード中に機関１が始動した場合には、スロットル弁開度θｔｈの値が開度θｔｈｏ から開度θｔｈ２ に戻されるので、ＩＳＣ流量も元の流量ＩＳＣＨに戻ることになり、機関の回転数Ｎｅ は破線Ｖで示すように増大しなくなる。
【００４９】
以上のように、本発明では実施例において説明したように、機関の始動時にスロットル弁の閉弁制御を行う多気筒内燃機関において掃気制御が実行される場合には、スロットル弁の閉弁制御が一時的に解除されるので、掃気制御がスムーズに行われることになり、スロットル弁の閉弁制御による機関の始動性の向上及びエミッション悪化の防止と、掃気制御を両立させることができる。
【００５０】
なお、以上説明した実施例では、内燃機関の吸気通路の閉鎖を電子制御スロットル弁３により行うものについて説明を行ったが、電子制御スロットル弁３の代わりに、電子制御される吸気制御弁が吸気通路に別に設けられているものについても本発明を有効に適用することができる。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の内燃機関の吸気制御装置によれば、電子制御開閉弁が吸気通路に設けられた多気筒内燃機関であって機関の始動時に電子制御開閉弁の閉弁制御を行うものにおいて、掃気制御の実行時にはスロットル弁の閉弁制御を一時的に解除するようにしたので、スロットル弁の閉弁制御による機関の始動性の向上及びエミッション悪化の防止と、掃気制御を両立させることができるという効果がある。
また、掃気制御実行中に機関回転数が基準値まで増大した時には、掃気が停止されると共に、開閉弁の開度がＩＳＣ開度に設定されるので、機関回転数が暴走することなく機関を始動させることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の吸気制御装置が搭載された電子制御式多気筒内燃機関の構成を示す構成図である。
【図２】スロットル弁の閉制御を実行するフラグの設定手順を示すフローチャートである。
【図３】スロットル弁の閉制御を実行するフラグのリセットを示すフローチャートである。
【図４】掃気制御実行フラグの設定手順を示すフローチャートである。
【図５】本発明の始動時の電子制御スロットル弁の開度設定の手順の第１の実施例の手順を示すフローチャートである。
【図６】第１の実施例におけるスタータ信号、スロットル弁閉制御実行フラグ、燃料噴射状態、掃気実行フラグ、機関始動後カウンタ、機関回転数、ＩＳＣ流量、及びスロットル弁開度の推移を示すタイムチャートである。
【図７】本発明の始動時の電子制御スロットル弁の開度設定の手順の第２の実施例の手順を示すフローチャートである。
【図８】第２の実施例におけるスタータ信号、スロットル弁閉制御実行フラグ、燃料噴射状態、掃気実行フラグ、機関始動後カウンタ、機関回転数、ＩＳＣ流量、及びスロットル弁開度の推移を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
２…吸気通路
３…スロットル弁
４…スロットルモータ
５…スロットル開度センサ
８…燃料噴射弁
１０…ＥＣＵ
１７…イグニッションスイッチ
１８…大気圧センサ
１９…スタータ
２０…スタータ駆動回路
２１…クランク位置センサ
２３…リングギヤ
２４…タイミングロータ
２５…信号歯
２６…欠歯部
Claims (4)
- 吸気通路に電子制御開閉弁を備え、内燃機関の始動時に前記開閉弁を全閉位置に制御する始動時の閉弁制御を行う内燃機関の吸気制御装置において、
クランキング中の燃料噴射を停止して燃焼室内の未燃焼燃料の掃気を実行する掃気手段と、
掃気が実行されている時には前記開閉弁の始動時の閉弁制御を停止する始動時の閉弁制御停止手段と、
掃気が実行されている時の機関回転数を監視し、掃気実行中に機関回転数が基準値を越えて増大した時には、前記掃気手段と前記始動時の閉弁制御停止手段の動作を停止して前記開閉弁の始動時の閉弁制御を再開する始動時の閉弁制御再開手段と、を設けたことを特徴とする内燃機関の吸気制御装置。 - 請求項１に記載の内燃機関の吸気制御装置であって、更に、機関のクランキング時間を検出するクランキング時間検出手段を備え、このクランキング時間検出手段の計数値が所定値を越えた時に、前記掃気手段が動作することを特徴とする内燃機関の吸気制御装置。
- 請求項２又は３に記載の内燃機関の吸気制御装置であって、前記始動時の閉弁制御停止手段は、始動時の閉弁制御を中止する際に、前記開閉弁を全開状態にすることを特徴とする内燃機関の吸気制御装置。
- 吸気通路に電子制御開閉弁を備え、内燃機関の始動時に前記開閉弁を全閉位置に制御する始動時の閉弁制御を行う内燃機関の吸気制御装置において、
クランキング中の燃料噴射時に、大気圧、大気圧補正係数、機関の補機の動作状態の運転状態パラメータを読み込み、読み込んだ運転状態パラメータに基づいて機関アイドル時のＩＳＣ流量の学習値を補正して機関のＩＳＣ流量を算出し、算出したＩＳＣ流量を流すＩＳＣ開度に前記開閉弁の開度を設定する開度設定手段と、
前記クランキング時間を計数し、その計数値が所定値を越えた時に、クランキング中の燃料噴射を停止して、燃焼室内の未燃焼燃料の掃気を実行する掃気手段 と、
掃気が実行されている時には前記開閉弁の始動時の閉弁制御を停止して、前記開閉弁の開度を前記ＩＳＣ開度以上に開く始動時の閉弁制御停止手段と、
掃気が実行されている時の機関回転数を監視し、掃気実行中に機関回転数が基準値を越えて増大した時には、前記掃気手段と前記始動時の閉弁制御停止手段の動作を停止して、前記開閉弁の始動時の閉弁制御を再開し、前記開閉弁の開度を前記ＩＳＣ開度に設定する始動時の閉弁制御再開手段と、を設けたことを特徴とする内燃機関の吸気制御装置。
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