JP5169956B2 - 内燃機関の始動時制御装置 - Google Patents

Description

この発明は内燃機関の始動時制御装置に係り、特に内燃機関に逆回転が発生した際に始動時制御にて対処し、良好な始動性の維持を図る内燃機関の始動時制御装置に関するものである。

内燃機関においては、内燃機関の始動性を良好に維持するために、始動時制御装置を備えたものがある。
そして、この始動時制御装置は、クランクシャフト、あるいはカムシャフトに設けられ、かつ気筒識別用信号を発生する気筒識別用信号発生手段と、この気筒識別用信号発生手段からの気筒識別用信号に応じて燃料噴射量を制御する燃料噴射量制御手段とを備えている。

特開２００６−２３３９１４号公報 特開２００９−２２０２号公報

ところで、従来の内燃機関の始動時制御装置において、内燃機関を搭載する車両、例えばマニュアルトランスミッション（「Ｍ／Ｔ」とも記載する。）車両では、坂道発進に失敗するなどでエンストが発生し、このエンスト後に内燃機関が逆回転した場合には、内燃機関は排気管内に存在していた既燃ガスを吸気管へ戻してしまうことになる。
そして、逆回転が発生した後に、再度、内燃機関を始動するときには、内燃機関はしばらくの間、吸気管内に戻されてしまった既燃ガスを吸入することとなる。
従来、内燃機関の始動時の燃料噴射量（「始動時燃料噴射量」ともいう。）は、クランキング時の回転速度や冷却水温の検出信号で決定していたため、逆回転後の始動時に、吸気中に酸素が十分にないにも関わらず、通常の燃料噴射量に設定されていた。
このような状態では、吸気中に酸素が十分にないため、内燃機関を始動することができないという不都合がある。
また、上記の吸気中に酸素が十分にない状態でクランキングを継続して行い、新気が吸入されるころには、それまで噴射された燃料によりオーバリッチ状態となり、内燃機関の始動が困難になることがあるという不都合がある。

この発明の目的は、内燃機関に逆回転が発生しても、良好な始動性を維持し得る内燃機関の始動時制御装置を実現することにある。

そこで、この発明は、上述不都合を除去するために、クランクシャフト、あるいはカムシャフトに設けられ気筒識別用信号を発生する気筒識別用信号発生手段と、この気筒識別用信号発生手段に応じて燃料噴射量を制御する燃料噴射量制御手段とを備えた内燃機関の始動時制御装置において、前記内燃機関に供給される空気量を制御する空気量制御手段を設け、前記内燃機関の始動時に始動時燃料噴射量と始動時空気量とを制御する始動時制御手段を設け、前記気筒識別用信号発生手段により、前記内燃機関の逆回転を検出した場合には、次回の前記内燃機関の始動時に、前記内燃機関の始動が完了するまで、通常時と比較して、始動時燃料噴射量を減量するとともに始動時空気量を増量するように前記燃料噴射量制御手段と前記空気量制御手段とを制御する機能を前記始動時制御手段に設けたことを特徴とする。

この発明によれば、前記内燃機関に逆回転が発生して吸気管内に溜まった既燃ガスが存在しても、前記始動時制御手段による制御動作によって、始動性を悪化することはない。
これにより、良好な始動性を維持することが可能である。

図１は内燃機関の始動時制御装置の逆回転フラグによる始動時噴射量・始動時空気量の切替制御用フローチャート図である。（実施例） 図２は内燃機関の始動時制御装置の概略システム図である。（実施例） 図３は内燃機関の始動時制御装置の逆回転判定用フローチャートである。（実施例）

以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細に説明する。

図１〜図３はこの発明の実施例を示すものである。
図２において、１は内燃機関の始動時制御装置である。
この内燃機関の始動時制御装置１は、図２に示す如く、入力装置（または「入力信号」とも換言できる。）２と、制御装置（「ＥＣＭ」とも記載する。）３と、出力装置（または「出力信号」とも換言できる。）４とを有している。
つまり、前記内燃機関の始動時制御装置１は、入力装置２側から各種の信号を前記制御装置３に入力し、この制御装置３からの出力信号を前記出力装置４側に出力して、出力装置４側を駆動させている。

前記入力装置２は、以下の機器を備えている。
（１）イグニッション信号を検出するイグニッション信号検出手段５
（２）クランク角を検出するクランク角センサ６
（３）カム角を検出するカム角センサ７
（４）吸気管圧力を検出するプレッシャセンサ８
（５）吸気の温度を検出する吸気音センサ９
（６）ノックを検出するノックセンサ１０
（７）空燃比（「Ａ／Ｆ」ともいう。）を検出してフロント酸素センサとして機能するＡ／Ｆセンサ１１
（８）図示しない触媒下流側の排気ガス中の酸素濃度を検出するリヤ酸素センサ（「リヤＯ２センサ」ともいう。）１２
（９）ジェネレータフィールドモニタ信号を検出するジェネレータフィールドモニタ信号検出手段１３
（１０）スロットル開度を検出するスロットルセンサ１４
（１１）冷却水温度を検出する水温センサ１５
（１２）ストップランプスイッチ（図示せず）のＯＮ・ＯＦＦ状態を検出するストップランプスイッチ検出手段１６
（１３）車速を検出する車速センサ１７

前記制御装置３は、
以下の手段を備えている。
（１）燃料噴射量を制御する燃料噴射量制御手段１８
（２）点火時期を制御する点火時期制御手段１９
（３）ＩＳＣバルブ（「アイドル・スピード・コントロール・バルブ」ともいう。）２０を制御するＩＳＣ制御手段２１
（４）フューエルポンプリレー２２を制御するフューエルポンプリレー制御手段２３
（５）ラジエータファンリレー２４を制御するラジエータファンリレー制御手段２５
（６）キャニスタパージＶＳＶ（「バキューム・スイッチング・バルブ」あるいは「負圧切換弁」ともいう。）２６を制御するキャニスタパージＶＳＶ制御手段２７
（７）前記Ａ／Ｆセンサ１１のＡ／Ｆセンサヒータ２８を制御するＡ／Ｆセンサヒータ制御手段２９
（８）前記リヤ酸素センサ１２のリヤ酸素センサヒータ（「リヤＯ２センサヒータ」ともいう。）３０を制御するリヤ酸素センサヒータ制御手段（「リヤＯ２センサヒータ制御手段」ともいう。）３１
（９）ジェネレータ３２の発電状態を制御するジェネレータ発電制御手段３３
また、前記制御装置３は、フェイルセーフ機能を実施するための手段３４やセルフダイアグノーシス機能を実施するための手段３５をも備えている。

前記出力装置４は、以下の機器を備えている。
（１）前記制御装置３の燃料噴射量制御手段１８に接続するフューエルインジェクタ３６
（２）前記点火時期制御手段１９に接続するイグニッションコイル３７
（３）前記ＩＳＣ制御手段２１に接続するＩＳＣバルブ２０
（４）前記フューエルポンプリレー制御手段２３に接続するフューエルポンプリレー２２
（５）前記ラジエータファンリレー制御手段２５に接続するラジエータファンリレー２４
（６）前記キャニスタパージＶＳＶ制御手段２７に接続するキャニスタパージＶＳＶ２６
（７）前記Ａ／Ｆセンサヒータ制御手段２９に接続するＡ／Ｆセンサ１１のＡ／Ｆセンサヒータ２８
（８）前記リヤ酸素センサヒータ制御手段３１に接続するリヤ酸素センサ１２のリヤ酸素センサヒータ３０
（９）前記ジェネレータ発電制御手段３３に接続するジェネレータ３２

このとき、前記内燃機関の始動時制御装置１は、図２に示す如く、図示しないクランクシャフト、あるいはカムシャフトに設けられ、かつ気筒識別用信号を発生する気筒識別用信号発生手段３８を、前記入力装置２側に備えている。
そして、この気筒識別用信号発生手段３８に応じて前記制御装置３の燃料噴射量制御手段１８が燃料噴射量を制御している。

また、前記内燃機関の始動時制御装置１には、内燃機関に供給される空気量を制御する空気量制御手段３９を設け、内燃機関の始動時に始動時燃料噴射量と始動時空気量とを制御する始動時制御手段４０を設け、前記気筒識別用信号発生手段３８により、前記内燃機関の逆回転を検出したときには、次の始動時燃料噴射量と始動時空気量とを、通常時と比較して、始動時燃料噴射量を減量するとともに始動時空気量を増量するように前記燃料噴射量制御手段１８と前記空気量制御手段３９とを制御する機能を前記始動時制御手段４０に設けている。
詳述すれば、前記空気量制御手段３９は、内燃機関に供給される空気量を制御する機能を有するものであり、前記スロットルセンサ１４からのスロットル開度信号によってスロットルバルブ（図示せず）の開閉状態を把握する一方、このスロットルバルブの開閉制御によって空気量を増減する方策が考えられる。
また、前記始動時制御手段４０は、燃料噴射量の制御に関連する前記燃料噴射量制御手段１８と空気量の制御に関連する前記空気量制御手段３９との両方を制御する。
そして、前記始動時制御手段４０は、通常時と逆回転時との２つの状態において、始動時燃料噴射量と始動時空気量とを夫々異なった値に設定している。
つまり、前記始動時制御手段４０は、通常時の始動時燃料噴射量を「始動時燃料噴射量２」とするとともに、通常時の始動時空気量を「始動時空気量２」とした際に、「始動時燃料噴射量２」及び「始動時空気量２」と、逆回転時の始動時燃料噴射量である「始動時燃料噴射量１」及び逆回転時の始動時空気量である「始動時空気量１」との間で、以下の大小関係となるように設定する。
始動時燃料噴射量１ ＜ 始動時燃料噴射量２
始動時空気量１ ＞ 始動時空気量２
このため、前記気筒識別用信号発生手段３８によって内燃機関の逆回転が検出されると、前記始動時制御手段４０により、始動時燃料噴射量が、前記燃料噴射量制御手段１８を介して、通常時の始動時燃料噴射量２よりも小さい逆回転時の始動時燃料噴射量１に切り替えられるとともに、始動時空気量が、前記空気量制御手段３９を介して、通常時の始動時空気量２よりも大きい逆回転時の始動時空気量１に切り替えられ、前記内燃機関に供給される吸気の空燃比がリーン側に移行することとなり、たとえ前記内燃機関に逆回転が発生して吸気管内に溜まった既燃ガスが存在しても、前記始動時制御手段４０による制御動作によって、始動性を悪化することはなく、良好な始動性が維持される。

次に、作用を説明する。

まず、図３の逆回転判定用フローチャートに沿って説明する。
前記内燃機関の始動時制御装置１の逆回転判定用プログラムがスタート（１０１）すると、前記気筒識別用信号発生手段３８からの信号によって、内燃機関の逆回転が検出されたか否かの判断（１０２）を行う。
つまり、この判断（１０２）においては、前記気筒識別用信号発生手段３８からの気筒識別用の信号のパターンから逆回転を検出する。
そして、この判断（１０２）がＹＥＳの場合、つまり逆回転が検出された場合には、逆回転フラグを「１」とする、言い換えれば逆回転フラグをセットする処理（１０３）に移行し、そのまま後述する逆回転判定用プログラムのエンド（１０６）に移行する。
また、上述の判断（１０２）がＮＯの場合、つまり逆回転が検出されない場合には、始動判定が完了しているか否かの判断（１０４）に移行する。
この判断（１０４）がＹＥＳの場合には、逆回転フラグを「０」、つまり逆回転フラグをリセットする処理（１０５）に移行し、その後に逆回転判定用プログラムのエンド（１０６）に移行する。
なお、上述の逆回転フラグを「０」、つまり逆回転フラグをリセットする処理（１０５）において、電源オン時は逆回転フラグは通常「０」にリセットされる。
エンスト時は、通常そのまま内燃機関を始動するため、電源がオフされることはない。
そのため、エンスト後に逆転し、処理（１０３）にて逆回転フラグがセットされた場合、この逆回転フラグは次の始動時にも「１」にセットされたままとなる。
そして、始動が完了した時点で逆回転フラグはリセットされる。
始動時は、上記の逆回転フラグの値を参照し、逆回転フラグの状態により始動時燃料噴射量と始動時空気量とを、通常時あるいは逆回転時の値に切り替える。
更に、上述の判断（１０４）がＮＯの場合には、そのまま逆回転判定用プログラムのエンド（１０６）に移行する。

また、図１の逆回転フラグによる始動時噴射量・始動時空気量の切替制御用フローチャートに沿って説明する。
前記内燃機関の始動時制御装置１の逆回転フラグによる始動時噴射量・始動時空気量の切替制御用プログラムがスタート（１１１）すると、逆回転フラグが「１」か否かの判断（１１２）を行う。
そして、この判断（１１２）がＹＥＳの場合には、前記始動時制御手段４０によって、始動時燃料噴射量を逆回転時の始動時燃料噴射量１にセットするとともに、始動時空気量を逆回転時の始動時空気量１にセットする処理（１１３）に移行し、その後に、後述する逆回転フラグによる始動時噴射量・始動時空気量の切替制御用プログラムのエンド（１１５）に移行する。
また、上述の判断（１１２）がＮＯの場合には、始動時燃料噴射量を通常時の始動時燃料噴射量２にセットするとともに、始動時空気量を通常時の始動時空気量２にセットする処理（１１４）に移行し、その後に、逆回転フラグによる始動時噴射量・始動時空気量の切替制御用プログラムのエンド（１１５）に移行する。

これにより、クランクシャフト、あるいはカムシャフトに設けられ気筒識別用信号を発生する気筒識別用信号発生手段３８と、この気筒識別用信号発生手段３８に応じて燃料噴射量を制御する燃料噴射量制御手段１８とを備えた内燃機関の始動時制御装置１において、内燃機関に供給される空気量を制御する空気量制御手段３９を設け、内燃機関の始動時に始動時燃料噴射量と始動時空気量とを制御する始動時制御手段４０を設け、前記気筒識別用信号発生手段３８により、内燃機関の逆回転を検出したときには、次の始動時燃料噴射量と始動時空気量とを、通常時と比較して、始動時燃料噴射量を減量するとともに始動時空気量を増量するように前記燃料噴射量制御手段１８と前記空気量制御手段３９とを制御する機能を前記始動時制御手段４０に設けている。
従って、前記内燃機関に逆回転が発生して吸気管内に溜まった既燃ガスが存在しても、前記始動時制御手段３９による制御動作によって、始動性を悪化することはない。
これにより、良好な始動性を維持することが可能である。

なお、この発明は上述実施例に限定されるものではなく、種々の応用改変が可能である。

例えば、この発明の実施例においては、内燃機関の逆回転時に、次の始動時燃料噴射量と始動時空気量とを、通常時と比較して、始動時燃料噴射量を減量するとともに始動時空気量を増量すべく制御する構成としたが、始動時燃料噴射量と始動時空気量との少なくとも一方を制御する特別構成とすることも可能である。
すなわち、内燃機関に供給される吸気の空燃比のリーン化を図る際には、燃料噴射量の減量と空気量の増量とのいずれか一方を行うことにより実現することが可能であるため、燃料噴射量の減量と空気量の増量とのいずれか一方を行うものである。
さすれば、燃料噴射量と空気量とのいずれか一方のみを制御することで、空燃比のリーン化が実現可能であるため、制御手段の記憶容量の軽減に寄与し得る。

また、この発明の実施例においては、通常時の始動時燃料噴射量である「始動時燃料噴射量２」に対して、逆回転時の始動時燃料噴射量を「始動時燃料噴射量１」とするとともに、通常時の始動時空気量である「始動時空気量２」に対して、逆回転時の始動時空気量を「始動時空気量１」とし、夫々１つの設定値を設定して制御を行う構成としたが、２つ以上の設定値を設定して制御する特別構成とすることも可能である。
すなわち、内燃機関においては、機関温度や吸気温度、冷却水温度、外気温度などの種々の温度状態や、高地や平地などによる気圧状態、乗員や貨物などによる重量状態などの種々の状況によって、空燃比が変動するおそれがあり、種々の状況を勘案して、２つ以上の逆回転時の始動時燃料噴射量及び逆回転時の始動時空気量に関する設定値を予め設定するものである。
さすれば、種々の状況に応じて、２つ以上設定される逆回転時の始動時燃料噴射量及び逆回転時の始動時空気量の設定値から該当するものを選択し、選択した設定値によって始動時制御を行うことにより、空燃比を変動のない状態で確実にリーン側に移行させることができ、始動性を良好な状態に維持することが可能である。

１ 内燃機関の始動時制御装置
２ 入力装置（または「入力信号」とも換言できる。）
３ 制御装置（「ＥＣＭ」とも記載する。）
４ 出力装置（または「出力信号」とも換言できる。）
１８ 燃料噴射量制御手段
１９ 点火時期制御手段
２１ ＩＳＣ制御手段
２３ フューエルポンプリレー制御手段
２５ ラジエータファンリレー制御手段
２７ キャニスタパージＶＳＶ制御手段
２９ Ａ／Ｆセンサヒータ制御手段
３１ リヤ酸素センサヒータ制御手段
３３ ジェネレータ発電制御手段
３８ 気筒識別用信号発生手段
３９ 空気量制御手段
４０ 始動時制御手段

Claims (1)

1. クランクシャフト、あるいはカムシャフトに設けられ気筒識別用信号を発生する気筒識別用信号発生手段と、この気筒識別用信号発生手段に応じて燃料噴射量を制御する燃料噴射量制御手段とを備えた内燃機関の始動時制御装置において、前記内燃機関に供給される空気量を制御する空気量制御手段を設け、前記内燃機関の始動時に始動時燃料噴射量と始動時空気量とを制御する始動時制御手段を設け、前記気筒識別用信号発生手段により、前記内燃機関の逆回転を検出した場合には、次回の前記内燃機関の始動時に、前記内燃機関の始動が完了するまで、通常時と比較して、始動時燃料噴射量を減量するとともに始動時空気量を増量するように前記燃料噴射量制御手段と前記空気量制御手段とを制御する機能を前記始動時制御手段に設けたことを特徴とする内燃機関の始動時制御装置。

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