JPH0687656U - 内燃機関の始動補助装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】機関の始動性を改善する。 【構成】吸気絞り弁４下流部からコレクタ５の下流端に
かけて仕切板５ａを配設し、コレクタ５の内部を機関１
の第１〜第３気筒までの各吸気マニホールド６と連通す
る第１容器５Ａと、第４〜第６気筒までの各吸気マニホ
ールド６と連通する第２容器５Ｂとに２分割し、第１容
器５Ａと第２容器５Ｂとを連通させる連通部５ｂを前記
仕切板５ａに設け、該連通部５ｂを開閉する開閉弁５ｃ
を設ける。そして、機関停止中及び機関始動時に、開閉
弁５ｃを開弁することにより、第１容器５Ａと第２容器
５Ｂとを連通させ、燃料噴射弁７から漏洩する燃料によ
り形成される過濃混合気を該２つの容器内に拡散させて
平均化・希薄化を図る。これにより、機関１の始動性の
悪化を抑制することができる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、内燃機関の始動性を改善する始動補助装置に関する。詳しくは、燃 料噴射弁から機関吸気系へ漏洩する燃料により、始動時空燃比が過濃化して始動 性が悪化するのを防止できる内燃機関の始動補助装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来より機関始動時には通常運転時に比べて燃料噴射量を増量補正して混合気 濃度を高めることにより、始動に適した混合気を機関に供給するようにして、機 関の始動性の向上を図っている。 つまり、図８に示すＡ〜Ｂの範囲の如く始動が短時間で完了するように、始動 時の燃料噴射量を通常運転時に較べ増量補正しているが、燃料を噴射供給する電 子制御式の燃料噴射弁を吸気ポートに備えたものにあっては、概略以下のように して始動時の燃料噴射量を増量している。

【０００３】 例えば、キースイッチのスタート信号を受け、すなわち、クランキング時に次 式により求められる始動時燃料噴射パルス幅CSP_1LNの信号が燃料噴射弁に送られ 、該信号に応じて燃料噴射弁は開弁駆動されて、吸気ポート内に燃料を所定量噴 射する。 CSP_1LN＝CSP_1LNTWK ×Ｋ_LN×Ｋ_LT 但し、CSP_1LN：始動時燃料噴射パルス幅 CSP_1LNTWK ：始動時基本燃料噴射パルス幅 Ｋ_LN：回転速度補正係数 Ｋ_LT：時間補正係数 前記始動時基本燃料噴射パルス幅CSP_1LNTWK は、機関温度に応じて予め設定記 憶されている燃料噴射パルス幅、回転速度補正係数Ｋ_LNはクランキング回転速度 に応じて予め設定記憶されている変数、時間補正係数Ｋ_LTはクランキング時間に 応じて予め設定記憶されている変数である。

【０００４】 この場合、上記始動時燃料噴射パルス幅CSP_1LNは、時間経過と共に小さくなり 、所定時間経過後には通常運転時の燃料噴射パルス幅CSP₁となる。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

ところが、上記のような補正により始動条件に応じた最適な混合気を機関に供 給したとしても、実際に機関運転停止後、比較的短時間後に再始動を行なおうと すると、再始動が困難な場合があった。 つまり、通常であれば機関が温められているので、ガソリンの霧化促進等によ り始動性は改善される方向であるのに、それにも拘らず始動性が悪化するという 問題があった。したがって、かかる始動不良の原因を解明して、直ちにかかる不 具合を対策する必要があった。

【０００６】 そこで、本願出願人らは、種々研究を重ね、機関暖機後における始動不良が、 以下の原因により発生することを解明した。 すなわち、機関運転時にその燃焼熱によって温められた燃料噴射弁は比較的高 温となるために、機関停止後においても暫くの間、燃料噴射弁は高温に維持され ているため、燃料噴射弁の各部は微小に熱変形している。特に、燃料噴射弁内部 から燃料が漏洩するのを防止する弁座部（シート部）にあっては、微小な熱変形 でもその影響を受けて、燃料のシール性が低下し易い。

【０００７】 さらに、機関運転停止後に燃料噴射弁上流に保持される燃料も同様に高温とな るため、当該燃料は密度が低下（粘性が低下）し、そのため燃料の弁座部からの 漏洩に対して厳しい状態となっている。 これら燃料噴射弁の弁座部からの燃料の漏洩に対して敏感な各要因が重なりあ って、機関停止後において燃料噴射弁から燃料が漏洩することとなる。そして、 当該漏洩燃料は、機関の熱を受けて温められている吸気マニホールド内において 気化され、その内部に極めてリッチな（飽和状態の）混合気を形成することとな る。かかる漏洩燃料量は、図７に示すように、機関温度が高く、運転停止時間が 長い程、多くなるという傾向を示す。

【０００８】 かかる状態で再始動を行なうと、機関の燃焼室に導入される混合気は、通常の 始動時増量による元来リッチな混合気にプラスして、前記漏洩燃料による極めて リッチな混合気が付加されることとなるため、図８において破線で示したように 、リッチ側始動限界を越えた空燃比となる場合があり、機関を始動させることが 困難になるのである。特に、機関温度が常温（２５°Ｃ）以上での始動、すなわ ち、前記吸気ポート内に漏洩した燃料の気化が活発化する条件での始動において は、その度合いが増し、始動不良は極めて顕著なものとなる。

【０００９】 本考案は、上記の実情に鑑みなされたもので、機関運転停止から次の始動まで の間に燃料噴射弁から漏洩する漏洩燃料による吸入混合気の過濃化を抑制するた めに、始動に際し機関の燃焼室に連通する１気筒当たりの吸気系容積を増大させ るようにして、該過濃混合気の希薄化を図り、機関の始動性を改善することがで きる内燃機関の始動補助装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

このため、本考案にかかる内燃機関の始動補助装置は図１に示すように、燃料 噴射弁により燃料を吸気系に噴射供給する燃料噴射装置を備えた内燃機関におい て、機関始動時或いは機関運転停止中の少なくとも一方のときに、吸気系路に介 装される吸気絞り弁の下流側において機関燃焼室に連通する１気筒当たりの吸気 系容積を増大させる吸気系容積増大手段を含んで構成した。

【００１１】

【作用】

かかる構成を備える本考案では、機関始動時或いは機関運転停止中の少なくと も一方のときに、吸気系容積増大手段により、機関燃焼室に連通する前記吸気絞 り弁の下流側吸気系容積を増大させる。これにより、機関運転停止から次の始動 までの間に燃料噴射弁から漏洩する漏洩燃料による過濃混合気が、前記増大され た吸気系容積内に拡散することになるため、当該過濃混合気を希薄化することが できるので、機関の始動性を改善することができる。

【００１２】

【実施例】

以下に、本考案にかかる実施例を図面に基づいて説明する。 第１の実施例の構成を示す図２において、機関１の吸気通路２には吸入空気流 量を検出するエアフローメータ３及びアクセルペダルと連動して吸入空気流量を 制御する吸気絞り弁４が設けられ、その下流部に吸気の気筒分配性向上のための 或いは共鳴容器としてのコレクタ５が、さらにその下流側には各気筒に吸気を導 く吸気マニホールド６が設けられる。そして、当該吸気マニホールドには、気筒 毎に燃料を噴射供給する電磁式の燃料噴射弁７が設けられる。

【００１３】 また、図２において図示しないディストリビュータには、クランク角センサ９ が内蔵されており、該クランク角センサ９から機関回転と同期して出力されるク ランク単位角信号を一定時間カウントして、又は、クランク基準角信号の周期を 計測して機関回転速度Ｎを検出する。かかるクランク角センサ９の出力信号は、 コントロールユニット20へ入力される。

【００１４】 なお、図２に示すように、キースイッチ８が図示しない車室内に設けられ、当 該キースイッチ８がＯＮ信号位置８ｂからスタート信号位置８ｃにキーが移動さ れると、機関始動要求信号がコントロールユニット20へ送られるようになってい る。なお、図中ＯＮ信号位置８ｂからＯＦＦ信号位置８ａにキーが移動されると 機関停止信号が、コントロールユニット20へ出力されるようになっている。

【００１５】 ここで、図２における前記コレクタ５の詳細な構成について、その横断面を示 す図３に基づいて説明する。 図３に示すように、前記吸気絞り弁４下流部からコレクタ５の下流端にかけて 仕切板５ａが配設されており、当該仕切板５ａは、前記コレクタ５の内部を機関 １の第１気筒から第３気筒までの各吸気マニホールド６と連通する第１容器５Ａ と、第４気筒から第６気筒までの各吸気マニホールド６と連通する第２容器５Ｂ とに２分割している。

【００１６】 なお、当該仕切板５ａには、前記第１容器５Ａと第２容器５Ｂとを連通させる 連通部５ｂが設けられ、該連通部５ｂには、前記第１容器５Ａと第２容器５Ｂ管 を連通・遮断可能に開閉駆動される開閉弁５ｃが設けられている。 当該開閉弁５ｃは、コントロールユニット20からの信号を受け、作動するよう に構成されている。

【００１７】 ところで、前記仕切板５ａ、連通部５ｂ、開閉弁５ｃは、機関の全運転領域で 高い充填効率を得て出力増大を図るためのもので、つまり、低速回転域において 、前記開閉弁５ｃを閉弁することで、見かけ上の吸気管長を長く（脈動周波数を 小さく）設定し充填効率を高めて低速トルクを増大させる一方、高速域において は、前記開閉弁５ｃを開弁することにより、吸気管長を短く（脈動周波数を大き く）設定し充填効率を高めて出力増大を図るためのものである。しかしながら、 本考案においては、後述するように、かかる開閉弁５ｃ、第１容器５Ａ及び第２ 容器５Ｂが始動補助装置をも構成する。

【００１８】 なお、前記燃料噴射弁７は、マイクロコンピュータを内蔵したコントロールユ ニット20からの噴射パルス信号によって開弁駆動され、所定の燃料量に調量され て機関１に燃料を噴射供給するものであるが、前述したように、機関運転停止後 において、その弁座部等から燃料が漏洩する場合があるため、その結果前記吸気 マニホールド６、コレクタ５内等に過濃な混合気が形成され、始動不良を招くこ とになる。ところで、この傾向は各気筒に燃料噴射弁を備えた場合、全ての燃料 噴射弁について均一に発生するわけではなく、燃料噴射弁毎の製造精度のバラツ キや、機関温度の偏りの影響を受け燃料噴射弁毎の温度条件のバラツキ等により 、特定の燃料噴射弁の燃料漏洩量が多くなる可能性が高い。特に、本実施例のよ うに、前記コレクタ５の内部が仕切板５ａにより第１容器５Ａと、第２容器５Ｂ とに２分割され、開閉弁５ｃが閉弁されて１気筒当たりの吸気系容積が半減され るものにおいては、その傾向がより顕著になり、前記特定の燃料噴射弁を含む側 の容器内の混合気濃度が、極端に濃くなる可能性が高い。勿論、燃料噴射弁７の 弁座部の加工精度を向上させることにより、該燃料漏洩を防止することも考えら れるが、既に高い加工精度で製造されている燃料噴射弁の弁座部等の加工精度を 更に向上させるのは非常に困難なことであると共に、このような更なる加工精度 の向上には、大幅な加工コストの増大（加工時間の大幅な増大、高精度な加工が 可能な極めて高価な加工装置の導入等）が伴うため、本考案では、簡単な構成の 始動補助装置により、始動性不良を抑制する。

【００１９】 つまり、本考案にかかる開閉弁５ｃ、第１容器５Ａ及び第２容器５Ｂからなる 始動補助装置は、コントロールユニット20からの信号に基づき、図４、図５に示 すフローチャートの如く作動される。 図４のフローチャートは、機関停止時のフローを示し、ステップ１（図では、 Ｓ１と記してある。以下、同様）では、機関運転停止したか否かを判断する。当 該判断は、前記キースイッチ８のＯＮ信号位置８ｂからＯＦＦ信号位置８ａにキ ーが移動されたことに伴い発せられる機関停止信号がコントロールユニット20に 入力されたこと、或いはクランク角センサ９により機関回転速度Ｎがゼロとなっ たこと等を検出することで判断することができるが、機関停止が判断できれば他 の如何なる方法であって構わない。

【００２０】 ステップ２では、かかる機関停止信号の入力に応じて、前記開閉弁５ｃを開弁 する。 そして、本フローを終了する。 したがって、機関運転停止時には、前記開閉弁５ｃは開弁状態となる。 そして、機関始動時には、図５に示す機関始動時のフローに基づき機関１の始 動が行われる。

【００２１】 つまり、ステップ11では、機関スタート信号が入力されたか否かを判断する。 当該判断は、前記キースイッチ８のＯＮ信号位置８ｂからスタート信号位置８ｃ にキーが移動されたことに伴い発せられる機関始動要求信号がコントロールユニ ット20に入力されたことにより判断される。 ステップ12では、コントロールユニット20から前記開閉弁５ｃに、前記機関始 動要求信号が入力されている間、開弁信号が送られて開閉弁５ｃが開弁維持され る。かかる開弁動作は、勿論、所定時間或いは所定の機関回転速度に達するまで 維持されるようにすることもできる。

【００２２】 そして、ステップ13では、開閉弁５ｃを閉弁して本フローを終了し、その後は 、別ルーチンにより通常の開閉弁５ｃの開閉制御（前述したような充填効率を高 めるための機関回転速度Ｎに応じた開閉制御）を行なうようになっている。 このように、第１の実施例では、機関停止中、及び機関始動時に開閉弁５ｃを 開弁することにより、第１容器５Ａと第２容器５Ｂとが連通されるので、例えば 、第１容器５Ａ側に属する気筒に漏洩量大なる燃料噴射弁７が設置されていた場 合に、過濃混合気を第１容器５Ａ内に留めずに、第２容器５Ｂ側にも拡散させる ことができるので、第１容器５Ａ側に過濃混合気が形成されるのを防止でき、第 １容器５Ａと第２容器５Ｂ内の混合気濃度が平均化され希薄化されることとなる 。このため、過濃混合気が吸引されることによる機関１の始動性の悪化を抑制す ることができる。

【００２３】 なお、機関始動時のみに開閉弁５ｃを開弁させるようにしても、例えば、第１ 容器５Ａ側の漏洩量大なる燃料噴射弁７が設置された気筒には、過濃混合気の他 に第２容器５Ｂ側からの新気が吸入されることになるので、混合気の過濃化を抑 制することができる。したがって、第１の実施例では、機関停止中、及び機関始 動時に開閉弁５ｃを開弁するようになしたが、機関停止中のみ、或いは機関始動 時のみに開閉弁５ｃを開弁させるようにしても、機関１の始動性を改善すること ができ、延いては始動性不良による排気組成の悪化を防止することができる。

【００２４】 つぎに、第２の実施例について説明する。 第２の実施例は、図６（Ａ）に示すように、吸気干渉の少ない４気筒機関に適 用したもので、第１の実施例における前記仕切板５ａを設けない代わりに、前記 コレクタ５に隣接する拡張容器10が設けられ、該拡張容器10と前記コレクタ５と はその連通部10ａに介装される開閉弁10ｂの開閉により連通・遮断自由に構成さ れている。ここにおいて、前記開閉弁10ｂ及び拡張容器10が本考案にかかる始動 補助装置を構成する。ところで、前記開閉弁10ｂ及び拡張容器10は、第１の実施 例における仕切板５ａ、連通部５ｂ、開閉弁５ｃと同様に、機関の全運転領域で 高い充填効率を得て出力増大を図るために、つまり、低速回転域において、前記 開閉弁10ｂを開弁することで、見かけ上の吸気管長を長く（脈動周波数を小さく ）設定し充填効率を高めて低速トルクを増大させる一方、高速域においては、前 記開閉弁10ｂを閉弁することにより、吸気管長を短く（脈動周波数を大きく）設 定し充填効率を高めて出力増大を図ることもできる。

【００２５】 なお、コントロールユニット20が行う当該開閉弁10ｂの停止時及び始動時にお ける開閉制御は、第１の実施例における開閉弁５ｃの制御内容と同様である。 つまり、機関停止時に、該開閉弁10ａを開弁しておくと共に、始動時にも該開 閉弁10ａを開弁させることで、前記拡張容器10内の新気とコレクタ５内の過濃混 合気とが混合されることとなるので、該過濃混合気が希薄化される。これにより 、機関１の始動性が改善されることになる。

【００２６】 なお、第２の実施例においても、第１の実施例同様、機関停止時、或いは機関 始動時の何れか一方において、前記開閉弁10ｂを開弁させるようにしても良いの は勿論である。また、拡張容器10をコレクタ５に隣接させて設けたが、該コレク タ５を各吸気マニホールド６に、或いは絞り弁４の下流側吸気通路２に取付ける ようにしても良いことは自明である。なお、第２の実施例において気筒数を４気 筒として説明したがこれに限るものでもない。ところで、前記各実施例では、各 開閉弁５ｃ、開閉弁10ｂを電子制御により開閉させるようになしたが、勿論、開 閉弁10ｂを代表にして示す図６（Ｂ）のように（開閉弁５ｃであっても同様であ る）、開閉弁10ｂと、ダイアフラム11に連結されて図中左右方向に移動するシャ フト11ａとを、リンク10ｃを介して連結し、該ダイヤフラム11を、大気圧におい て前記開閉弁10ｂが開弁し且つ所定の吸気負圧が生じたときに閉弁させるように 構成しても、スタータ回転時等は吸気負圧が小さく略大気圧力となるため、前述 同様に該開閉弁10ｂの開閉制御を行うことができる。

【００２７】 さらに、予め燃料の漏洩量を予測しておいて、始動時に該漏洩燃料量分を始動 時増量から減量するようにすることと前記各実施例とを組み合わせることで、よ り始動性を改善させることができるのは自明である。なお、漏洩燃料量が小であ ることを検出したときには、該制御を行わないようにするのも自明である。

【００２８】

【考案の効果】

以上説明してきたように、本考案によれば、機関始動時に、吸気系容積増大手 段により、吸気絞り弁の下流側において機関燃焼室に連通する１気筒当たりの吸 気系容積を増大させるようになしたので、機関運転停止から次の始動までの間に 燃料噴射弁から漏洩する漏洩燃料による混合気の過濃化を抑制することができ、 機関の始動性を改善することができ、延いては始動性不良による排気組成の悪化 を防止することができる。さらに、本考案によれば、既に高い加工精度が要求さ れている燃料噴射弁の弁座部等の加工精度を更に向上させる必要がなくなるため に、該加工精度の向上に伴う大幅な加工コストの増大を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案にかかる構成を示すブロック図

【図２】本考案の第１の実施例にかかる全体構成を示す
図

【図３】本考案の第１の実施例にかかる始動補助装置の
コレクタ５の詳細図

【図４】同上実施例にかかる始動補助装置の機関運転停
止時における制御内容を示すフローチャート

【図５】同上実施例にかかる始動補助装置の機関運転始
動時における制御内容を示すフローチャート

【図６】（Ａ）は、第２の実施例にかかる始動補助装置
のコレクタ５及び拡張容器10の詳細図。（Ｂ）は、開閉
弁10ｂの作動を制御する制御弁11の説明図。

【図７】機関温度と、機関停止時間（放置時間）と、漏
洩燃料量との関係を示す図

【図８】漏洩燃料が、始動時増量と始動完了時間との関
係に与える影響を示す図

【符号の説明】

１ 機関 ４ 吸気絞り弁 ５ コレクタ ５Ａ 第１容器 ５Ｂ 第２容器 ５ａ 仕切板 ５ｂ 連通部 ５ｃ 開閉弁 ６ 吸気マニホールド ２０ コントロールユニット

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】燃料噴射弁により燃料を吸気系に噴射供給
   する燃料噴射装置を備えた内燃機関において、 機関始動時或いは機関運転停止中の少なくとも一方のと
   きに、吸気系路に介装される吸気絞り弁の下流側におい
   て機関燃焼室に連通する１気筒当たりの吸気系容積を増
   大させる吸気系容積増大手段を含んで構成したことを特
   徴とする内燃機関の始動補助装置。