JPH06117298A

JPH06117298A - 内燃機関の始動時燃料噴射制御装置

Info

Publication number: JPH06117298A
Application number: JP26614992A
Authority: JP
Inventors: Shigeki Miyashita; 茂樹宮下
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1992-10-05
Filing date: 1992-10-05
Publication date: 1994-04-26
Anticipated expiration: 2018-04-14
Also published as: JP3396495B2

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は内燃機関の始動時燃料噴射制御装置
に関し、各気筒の空燃比を適正に制御してエミッション
を向上させることを目的とする。【構成】気筒順序検出手段Ｍ１は、内燃機関Ｍ２の始
動直後に混合気を吸入する気筒順序を検出する。減量補
正手段Ｍ３は、上記気筒順序検出手段で検出した気筒順
序を基に吸入行程が始動直後から遅い気筒ほど燃料噴射
量を減量補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の始動時に各
気筒の増量噴射量を制御する内燃機関の始動時燃料噴射
制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、特開昭６０−６９２４７号公
報に記載の如く、始動時に各気筒の停止位置を判別し、
この停止位置に応じて複数の燃料噴射弁の噴射順序及び
噴射時期を設定することにより、各気筒に最初の吸気行
程から適正量の燃料を的確に供給する燃料噴射制御装置
がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来装置では始
動時の噴射順序及び噴射時期を可変設定しているが、燃
料噴射量は可変設定していない。しかし、始動直後はス
ロットルバルブが閉じているとスロットルバルブから吸
気バルブまでの間の圧力が大気圧から徐々に負圧となる
ため、始動直後最初に混合気を吸入する気筒の吸気充填
率が大で、次に混合気を吸入する気筒の吸気充填率は徐
々に小さくなり、燃料噴射量が一定の場合始動直後、遅
い順番で吸入行程を迎える気筒ほど空燃比がリッチとな
るという問題点があった。また始動直後、非同期噴射を
行なう場合、始動直後最初に吸気を行なう気筒には他の
気筒で霧化された燃料がインテークマニホールドを回込
んで吸入され、始動直後、遅い順番で吸入行程を迎える
気筒ほど空燃比がリーンとなるという問題点があった。

【０００４】本発明は上記の点に鑑みなされたもので、
始動直後に混合気を吸入する気筒順序に応じて燃料噴射
量を増減補正することにより、各気筒の空燃比を適正に
制御してエミッションを向上させる内燃機関の始動時燃
料噴射制御装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】図１（Ａ），（Ｂ）は本
発明の原理図を示す。

【０００６】図１（Ａ）において、気筒順序検出手段Ｍ
１は、内燃機関Ｍ２の始動直後に混合気を吸入する気筒
順序を検出する。

【０００７】減量補正手段Ｍ３は、上記気筒順序検出手
段で検出した気筒順序を基に吸入行程が始動直後から遅
い気筒ほど燃料噴射量を減量補正する。

【０００８】また、図１（Ｂ）において、非同期噴射手
段Ｍ４は、始動直後に非同期燃料噴射を行なう。霧化度
合検出手段Ｍ５は、噴射された燃料の霧化度合を検出す
る。増量補正手段Ｍ６は、上記霧化度合検出手段で霧化
状態と判断したときには吸入行程が始動直後から遅い気
筒ほど燃料噴射量を増量補正する。

【０００９】

【作用】本発明においては、吸入行程が始動直後から遅
いほど燃料噴射量を減量補正することにより、吸入行程
が始動直後から遅いほど吸気充填率が小さくなるために
生じるリッチ傾向が補償される。

【００１０】また燃料の霧化が速い機関状態では吸入行
程が始動直後から遅いほど燃料噴射量を増量補正するこ
とにより、吸入行程が始動直後から遅いほど霧化燃料が
他の気筒に回込んで生じるリーン傾向が補償される。

【００１１】

【実施例】図２は本発明の一実施例の構成図を示す。同
図中、本実施例は内燃機関１１として４気筒４サイクル
火花点火式内燃機関（エンジン）に本発明を適用した例
を示している。このエンジン３１は後述するマイクロコ
ンピュータ２１によって制御される。

【００１２】図２において、エアクリーナ２２の下流側
にはスロットルバルブ１９を介してサージタンク２３が
設けられている。エアクリーナ２２の近傍には吸気温を
検出する吸気温センサ２４が取付けられ、またスロット
ルバルブ１９には、スロットルバルブ１９の開度を検出
するスロットル開度センサ２５が取付けられている。ま
た、サージタンク２３にはダイヤフラム式の圧力センサ
２６が取付けられている。

【００１３】また、スロットルバルブ１９を迂回し、か
つ、スロットルバルブ１９の上流側と下流側とを連通す
るバイパス通路２７が設けられ、そのバイパス通路２７
の途中にソレノイドによって開弁度が制御されるアイド
ル・スピード・コントロール・バルブ（ＩＳＣＶ）２８
が取付けられている。このＩＳＣＶ２８に流れる電流を
デューティ比制御して開弁度を制御し、これによりバイ
パス通路２７に流れる空気量を調節することにより、ア
イドリング回転数が目標回転数に制御される。サージタ
ンク２３はインテークマニホルド２９及び吸気ポート３
０を介してエンジン３１の燃焼室３２に連通されてい
る。インテークマニホルド２９内に一部が突出するよう
各気筒毎に独立して燃料噴射弁２０が配設されており、
この燃料噴射弁２０でインテークマニホルド２９を通る
空気流中に燃料１６が噴射される。

【００１４】燃焼室３２は排気ポート３３及びエキゾー
ストマニホルド３４を介して触媒装置３５に連通されて
いる。また、３６は点火プラグで、一部が燃焼室３２に
突出するように設けられている。また、３７はピストン
で、図中、上下方向に往復運動する。

【００１５】イグナイタ３８は高電圧を発生し、この高
電圧をディストリビュータ３９により各気筒の点火プラ
グ３６へ分配供給する。回転角センサ４０はディストリ
ビュータ３９のシャフトの回転を検出して例えば３０℃
Ａ毎にエンジン回転信号をマイクロコンピュータ２１へ
出力する。

【００１６】また、４１は水温センサで、エンジンブロ
ック４２を貫通して一部がウォータジャケット内に突出
するように設けられており、エンジン冷却水の水温を検
出して水温センサ信号（ＴＨＷ）を出力する。更に、４
３は酸素濃度検出センサ（Ｏ ₂センサ）で、その一部で
エキゾーストマニホルド３４を貫通突出するように配置
され、触媒装置３５に入る前の排気ガス中の酸素濃度を
検出する。

【００１７】また、燃料タンク１５の下部には燃料温セ
ンサ４４が設けられており、これにより燃料１６の温度
が測定される。燃料タンク１５の上部にはベーパ通路４
５が設けられ、そのベーパ通路４５はベーパ流量計４６
を介してキャニスタ４７に連通されている。

【００１８】燃料タンク１５で発生したベーパはベーパ
流量計４６によりその流量が測定された後、キャニスタ
４７に流れ込む。このベーパ流量計４６はベーパの流量
に応動して回転する回転部４８が取付けられ、その回転
部４８にはシグナルロータ（図示せず）が取付けられて
いる。

【００１９】また、４９はベーパ流量センサで、ベーパ
流量計４６のハウジング部に設けられており、回転部４
８のシグナルロータがベーパ流量センサ４９を横切った
時に高電圧となり、離れると低電圧となる（すなわち、
回転部４８の１回転毎に１回高電圧となる）ベーパ流量
検出信号を発生してマイクロコンピュータ２１へ送出す
る。

【００２０】他方、キャニスタ４７に吸着されたベーパ
は、パージ通路４７ａを介してインテークマニホルド２
９に吸入される。パージ通路４７ａにはオリフィス（図
示せず）が設けられているため、インテークマニホルド
２９の負圧が燃料タンク１５に直接かかることはない。
このパージ通路４７ａの途中に設けられたパージコント
ロールバルブ５１は、ソレノイドに流れる電流を調整す
ることにより開弁度が調整され、パージ通路４７ａを流
れるパージ流量を調節する。

【００２１】また、８１は気筒判別センサであり、例え
ばカムシャフトに対向する２つのホール素子より構成さ
れ、この２つのホール素子は互いに１８０℃Ａ位相がず
れ、７２０℃Ａを１周期とした２つの気筒判別パルスを
出力する。この気筒判別パルスは“０，１”で１番気筒
が爆発行程、“１，１”で３番気筒が爆発行程、“１，
０”で２番気筒が爆発行程、“０，０”で４番気筒が爆
発行程夫々を指示しており、マイクロコンピュータ２１
へ送出される。

【００２２】本実施例の動作を制御するマイクロコンピ
ュータ２１は図３に示す如きハードウェア構成とされて
いる。同図中、図２と同一構成部分には同一符号を付
し、その説明を省略する。図３において、マイクロコン
ピュータ２１は中央処理装置（ＭＰＵ）５３、処理プロ
グラムを格納したリード・オンリ・メモリ（ＲＯＭ）５
４、作業領域として使用されるランダム・アクセス・メ
モリ（ＲＡＭ）５５、エンジン停止後もデータを保持す
るバックアップＲＡＭ５６、ＭＰＵ５３へそのマスター
クロックを供給するクロック発生器５７を有し、これら
を双方向のバスライン５８を介して互いに接続すると共
に、入出力ポート５９、入力ポート６０、出力ポート６
１〜６４に夫々接続した構成とされている。

【００２３】また、マイクロコンピュータ２１はフィル
タ６５及びバッファ６６を直列に介して取り出した圧力
センサ２６からの圧力検出信号と、バッファ６７を介し
て取り出した吸気温センサ２４からの吸気温検出信号
と、バッファ６８を介して取り出した水温センサ信号
（ＴＨＷ）と、バッファ６９を介して取り出した燃料温
センサ４４からの燃料温検出信号と、バッファ７９を介
して取り出したスロットル開度センサ２５からのスロッ
トル開度信号（ＴＡ）とをマルチプレクサ７０で選択出
力し、これをＡ／Ｄ変換器７１でディジタル信号に変換
した後、入出力ポート５９を介してバスライン５８へ送
出する構成とされている。なお、上記のフィルタ６５
は、圧力センサ２６の出力検出信号中に含まれる、吸気
管圧力の脈動成分を除去するためのフィルタである。

【００２４】これにより、マルチプレクサ７０の各入力
検出信号はＭＰＵ５３の制御の下に順次マルチプレクサ
７０により選択出力された後、Ａ／Ｄ変換器７１でディ
ジタル信号に変換された後、ＲＡＭ５５に記憶される。
従って、ＭＰＵ５３、マルチプレクサ７０、Ａ／Ｄ変換
器７１、入出力ポート５９は、燃料温センサ４４等から
の検出信号を所定時間毎にサンプリングするサンプリン
グ手段として作用する。

【００２５】また、マイクロコンピュータ２１はＯ₂セ
ンサ４３からの酸素濃度検出信号をバッファ７２を介し
てコンパレータ７３に入力し、ここで波形整形して入力
ポート６０に供給すると共に、波形整形回路７４により
回転角センサ４０及びベーパ流量センサ４９及び気筒判
別センサ８１夫々からの各検出信号を波形整形した信号
とを夫々入力ポート６０に供給する。

【００２６】更に、マイクロコンピュータ２１は駆動回
路７５〜７８を有しており、出力ポート６１からの信号
を駆動回路７５を介してイグナイタ３８へ供給し、出力
ポート６２からの信号をダウンカウンタを備えた駆動回
路７６を介して燃料噴射弁２０へ供給し、出力ポート６
３からの信号を駆動回路７７を介してＩＳＣＶ２８へ供
給し、そして出力ポート６４からの出力信号を駆動回路
７８を介してパージコントロールバルブ５１へ供給する
構成とされている。

【００２７】図４は始動時非同期噴射ルーチンのフロー
チャートを示す。このルーチンは例えば２０ｍｓｅｃ毎
に割込み実行される。

【００２８】図４において、ステップＳ１では始動状態
か否かを判別して始動状態でなければ処理を終了し、始
動状態ならばステップＳ２で非同期噴射フラグがリセッ
トされているかどうかにより初回噴射が終了したかどう
かを判別して初回噴射が終了していれば処理を終了す
る。なお、非同期噴射フラグは始動時にセットされてい
る。

【００２９】ここで初回噴射が終了してなければステッ
プＳ３でスロットル開度信号ＴＡに応じて図５（Ａ）に
示すマップを参照し、各気筒の吸気充填率補正係数ｋａ
₍₁₎〜ｋａ₍₄₎を算出する。ここで（）内は各気筒
の点火順序つまり吸入順序を表わしている。図５（Ａ）
のマップはスロットル開度ＴＡが小さい程、始動直後に
遅い順番で吸入行程を迎える気筒の充填率が徐々に小さ
くなるのを補正するために遅い順番で吸入行程を迎える
気筒の吸気充填率補正係数を小さくしている。次に、ス
テップＳ４で水温センサ信号ＴＨＷに応じて図５（Ｂ）
に示すマップを参照し、各気筒の水温補正係数ｋｂ₍₁₎
〜ｋｂ₍₄₎を算出する。図５（Ｂ）のマップは、冷却水
温が高い程、燃料の霧化が速く他の気筒に回込む燃料量
が増加するために遅い順番で吸入行程を迎える気筒ほど
水温補正係数を大きくしている。

【００３０】次にステップＳ５でバックアップＲＡＭ５
６に格納されている燃料性状学習値に応じて図５（Ｃ）
に示すマップを参照し、各気筒の燃料性状補正係数ｋｃ
₍₁₎〜ｋｃ₍₄₎を算出する。図５（Ｃ）のマップは燃料
性状が重質となる程、燃料の霧化が遅く他の気筒に回込
む燃料量が減少するために遅い順番で吸入行程を迎える
気筒ほど燃料性状補正係数を小さくしている。

【００３１】次にステップＳ６でバックアップＲＡＭ５
６に格納されているデポジット量に応じて図５（Ｄ）に
示すマップを参照し、各気筒のデポジット補正係数ｋｄ
₍₁₎〜ｋｄ₍₄₎を算出する。図５（Ｄ）のマップは冷却
水温が高い程、燃料の霧化が遅く他の気筒に回込む燃料
量が減少するために遅い順番で吸入行程を迎える気筒ほ
どデポジット補正係数を小さくしている。

【００３２】この後、ステップＳ７では気筒判別信号か
ら各気筒の現在の行程を判別し、ステップＳ８で気筒毎
に次式を用いて非同期燃料噴射量を算出する。

【００３３】ＴＡＵ_(i)＝ｋａ_(i)・ｋｂ_(i)・ｋｃ
_(i)・ｋｄ_(i)・Ｔｂ但し、ｉは１〜４で各気筒の点火順序を表わし、Ｔｂは
基準非同期燃料噴射量である。

【００３４】次にステップＳ９で非同期燃料噴射量ＴＡ
Ｕ₍₁₎〜ＴＡＵ₍₄₎夫々だけ各気筒の非同期燃料噴射を
実行し、ステップＳ１０で次回より同期噴射を行なうた
めに非同期噴射フラグをリセットして処理を終了する。

【００３５】ここで、図６に、燃料噴射タイミングを実
線で示し、点火タイミングを矢印で示す如く、従来の非
同期噴射パターンでは１番（＃１）〜４番（＃４）の各
気筒の非同期燃料噴射時間つまり非同期燃料噴射量が同
一であったのに対し、スロットル開度ＴＡ，燃料性状，
デポジット量夫々が同一の場合で水温ＴＨＷが低いとき
は４番気筒，２番気筒，１番気筒，３番気筒の吸入順序
に従って非同期燃料噴射量が減少し、また水温ＴＨＷが
高いときは、４番気筒，２番気筒，１番気筒，３番気筒
の吸入順序に従って非同期燃料噴射量が増大する。

【００３６】このように、吸入行程が始動直後から遅い
ほど燃料噴射量を減量補正することにより、吸入行程が
始動直後から遅いほど吸気充填率が小さくなるために生
じるリッチ傾向が補償され、また、燃料の霧化が速い運
転状態では吸入行程が始動直後から遅いほど燃料噴射量
を増量補正することにより、吸入行程が始動直後から遅
いほど霧化燃料が他の気筒に回込んで生じるリーン傾向
が補償され、始動直後の各気筒の空燃比を適正に制御で
き、エミッションが向上する。

【００３７】

【発明の効果】上述の如く、内燃機関の始動時燃料噴射
制御装置によれば、始動直後に混合気を吸入する気筒順
序に応じて燃料噴射量が増減補正され、各気筒の空燃比
を適正に制御してエミッションを向上し、実用上きわめ
て有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理図である。

【図２】本発明の一実施例の構成図である。

【図３】マイクロコンピュータのブロック図である。

【図４】始動時非同期噴射ルーチンのフローチャートで
ある。

【図５】補正係数マップを示す図である。

【図６】本発明の動作説明用の始動パターンである。

【符号の説明】

Ｍ１気筒順序検出手段Ｍ２内燃機関Ｍ３減量補正手段Ｍ４非同期噴射手段Ｍ５霧化度合検出手段Ｍ６増量補正手段２１マイクロコンピュータ２５スロットル開度センサ３１エンジン３８イグナイタ４１水温センサ８１気筒判別センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｆ０２Ｄ 45/00 ３６４Ｋ 7536−3Ｇ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の気筒毎の燃料噴射量を制御す
る独立燃料噴射弁を有する内燃機関の始動時燃料噴射制
御装置において、始動直後に混合気を吸入する気筒順序を検出する気筒順
序検出手段と、上記気筒順序検出手段で検出した気筒順序を基に吸入行
程が始動直後から遅い気筒ほど燃料噴射量を減量補正す
る減量補正手段を有することを特徴とする内燃機関の始
動時燃料噴射制御装置。
【請求項２】内燃機関の気筒毎の燃料噴射量を制御す
る独立燃料噴射弁を有する内燃機関の始動時燃料噴射制
御装置において、始動直後に混合気を吸入する気筒順序を検出する気筒順
序検出手段と、始動直後に非同期燃料噴射を行なう非同期噴射手段と、噴射された燃料の霧化度合を検出する霧化度合検出手段
と、上記霧化度合検出手段で霧化状態と判定したときには吸
入行程が始動直後から遅い気筒ほど燃料噴射量を増量補
正する増量補正手段を有することを特徴とする内燃機関
の始動時燃料噴射制御装置。