JPH11159373A - 内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 始動性向上と始動時のＨＣ排出量低減とを実
現する。 【解決手段】 始動時に燃料噴射を吸気行程で実行する
ことで、吸気ポート等への燃料の付着を少なくする。更
に、始動時モード制御実行条件が成立した時に、ＩＳＣ
バルブのデューティ（開度）を従来よりも小さくしてＩ
ＳＣ流量を低減することで、始動時の吸入空気量を従来
より低減する。吸入空気量を低減すれば、同じ燃料噴射
量でも、混合気を濃い空燃比（リッチ）にすることがで
きるため、吸気行程内のみの燃料噴射でも、始動初期か
ら燃焼室内に十分に濃い混合気を供給することができ、
混合気の空燃比を燃焼可能範囲内にすることができる。
尚、始動時モード制御実行条件としては、スタータのオ
ンから所定期間以内（例えば１サイクル以内）であるこ
と、或は、要求燃料噴射時間が吸気バルブの開弁時間よ
りも長い時、或は始動完了までの期間等が考えられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、始動時の空燃比制
御を改善した内燃機関の空燃比制御装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来より、吸気管に燃料噴射弁を取り付
けた吸気管噴射方式の内燃機関では、一般に、始動時に
吸気非同期噴射、グループ噴射を行い、吸気行程以外の
行程で燃料を噴射して始動するようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、始動時に噴射
した燃料の一部は吸気ポートや吸気バルブに付着するた
め、その分、燃焼室内に吸入される燃料量が要求燃料噴
射量よりも少なくなってしまう。このため、始動初期
は、燃焼室内に吸入された混合気の空燃比が燃焼可能範
囲よりもリーンとなってしまい、混合気が着火せず、始
動性が悪いばかりか、始動時の炭化水素（ＨＣ）排出量
が多くなるという欠点があった。尚、始動完了後は、エ
ンジン温度が高くなるに従って、吸気ポート等に付着し
た燃料が蒸発して燃焼室内に吸入されるため、吸気ポー
ト等に付着する燃料量とそこから蒸発して吸入される燃
料量とがバランスするようになるため、上述した始動初
期のような問題は起こらない。

【０００４】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たものであり、従ってその目的は、始動性向上と始動時
のＨＣ排出量低減とを実現することができる内燃機関の
空燃比制御装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の１つの特徴は、始動時噴射時期制御手段に
よって、始動時に燃料噴射を吸気行程で実行するもので
ある。これにより、噴射した燃料が直接、燃焼室内に吸
入されるようになり、吸気ポート等への燃料の付着が少
なくなって、その分、始動時に従来より多くの燃料が燃
焼室内に供給される。

【０００６】始動時は、一般にエンジン温度が低いた
め、混合気を濃くする（空燃比をリッチにする）必要が
あり、始動完了後よりも多くの燃料が要求される。その
ため、始動時の要求燃料噴射時間が吸気バルブの開弁時
間より長くなることがあり、吸気行程（吸気バルブの開
弁期間）内のみの燃料噴射では、要求される燃料量を噴
射できないことがある。

【０００７】この点を考慮し、スロットルバルブをバイ
パスするバイパス通路を流れる吸入空気の流量（以下
「バイパス空気量」という）を調節するバイパス空気量
調節手段を備えたシステムに本発明を適用する場合に
は、請求項１のように、始動時に燃料噴射を吸気行程で
実行する際に、始動時モード制御手段によって、バイパ
ス空気量調節手段をバイパス空気量を低減する始動時モ
ードで制御するようにすれば良い。つまり、バイパス空
気量を低減すれば、始動時に燃焼室内に吸入する空気量
を低減することができる。吸入空気量を低減すれば、同
じ燃料噴射量でも、混合気を濃い空燃比（リッチ）にす
ることができる。この結果、吸気行程内のみの燃料噴射
でも、始動初期から燃焼室内に十分に濃い混合気を供給
することができて、混合気の空燃比を燃焼可能範囲内に
することができる。これにより、始動時には、最初の点
火タイミングの気筒から混合気を燃焼させることがで
き、始動性を向上できると共に、始動時のＨＣ排出量を
低減することができる。

【０００８】また、燃料噴射弁に供給する燃料の圧力
（以下「燃圧」という）を調節する燃圧調節手段を備え
たシステムに本発明を適用する場合には、請求項２のよ
うに、始動時に燃料噴射を吸気行程で実行する際に、始
動時モード制御手段によって、燃圧調節手段を燃圧を高
める始動時モードで制御するようにすれば良い。つま
り、燃圧を高くすれば、同じ燃料噴射時間でも、多くの
燃料を噴射でき、混合気を十分に濃くすることができ
る。この結果、吸気行程内のみの燃料噴射でも、始動初
期から燃焼室内に十分に濃い混合気を供給することがで
きて、始動時に最初の点火タイミングの気筒から混合気
を燃焼させることができる。

【０００９】また、吸気バルブの開弁時間を調節する開
弁時間調節手段を備えたシステムに本発明を適用する場
合には、請求項３のように、始動時に燃料噴射を吸気行
程で実行する際に、始動時モード制御手段によって開弁
時間調節手段を吸気バルブの開弁時間を長くする始動時
モードで制御するようにすれば良い。つまり、始動時に
吸気バルブの開弁時間（つまり吸気行程の時間）を長く
すれば、その分、始動時の燃料噴射時間を長くすること
ができ、多くの燃料を噴射できる。この結果、吸気行程
内のみの燃料噴射でも、始動初期から燃焼室内に十分に
濃い混合気を供給することができて、始動時に最初の点
火タイミングの気筒から混合気を燃焼させることができ
る。

【００１０】また、燃料噴射弁の噴射孔近傍に噴射燃料
の霧化促進のためのアシストエアを供給するアシストエ
ア供給手段を備えたシステムに本発明を適用する場合に
は、請求項４のように、始動時に燃料噴射を吸気行程で
実行する際に、始動時モード制御手段によってアシスト
エア供給手段をアシストエアの流量を低減する始動時モ
ードで制御するようにすれば良い。つまり、始動時にア
シストエアの流量を低減すれば、始動時に燃焼室内に吸
入する空気量を低減して、混合気を濃い空燃比（リッ
チ）にすることができる。この結果、吸気行程内のみの
燃料噴射でも、始動初期から燃焼室内に十分に濃い混合
気を供給することができて、始動時に最初の点火タイミ
ングの気筒から混合気を燃焼させることができる。

【００１１】上述した始動時モードの制御は、始動完了
まで続けても良いが、請求項５のように、スタータのオ
ンから所定期間又は始動時の要求燃料噴射時間が吸気バ
ルブの開弁時間より長い時に始動時モードの制御を実施
するようにしても良い。つまり、始動時モードの期間を
スタータのオンから所定期間に制限すれば、何らかの原
因で始動できない場合には、通常の制御でも始動を試み
ることができ、システムの信頼性を高めるこができる。
また、始動時の要求燃料噴射時間が吸気バルブの開弁時
間以内であれば、通常の制御でも、始動に必要な燃料量
を吸気行程内で噴射することができるため、始動時の要
求燃料噴射時間が吸気バルブの開弁時間より長い時に始
動時モードの制御を実施するようにすれば、始動時モー
ドの制御の実施期間を必要最小限とすることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】［実施形態（１）］以下、本発明
の実施形態（１）を図１乃至図９に基づいて説明する。
まず、図１に基づいてエンジン制御システム全体の概略
構成を説明する。内燃機関であるエンジン１１の吸気ポ
ート１２に接続された吸気管１３の途中には、スロット
ルバルブ１４が設けられ、このスロットルバルブ１４の
開度ＴＡがスロットル開度センサ１５によって検出され
る。吸気管１３には、スロットルバルブ１４をバイパス
するバイパス通路１６が設けられ、このバイパス通路１
６の途中に、バイパス空気量調節手段であるアイドルス
ピードコントロールバルブ（以下「ＩＳＣバルブ」と表
記する）１７が設けられている。スロットルバルブ１４
の下流側には、吸気管圧力ＰＭを検出する吸気管圧力セ
ンサ１８が設けられ、各気筒の吸気ポート１２の近傍に
は、燃料噴射弁１９が取り付けられている。

【００１３】一方、エンジン１１の排気ポート２０に接
続された排気管２１の途中には、排ガス浄化用の触媒２
２が設置されている。エンジン１１のシリンダブロック
には、冷却水温ＴＨＷを検出する冷却水温センサ２３が
設けられている。エンジン１１のクランク軸２４に嵌着
されたシグナルロータ２５の外周に対向してクランク角
センサ２６が設置され、このクランク角センサ２６から
シグナルロータ２５の回転速度に応じた周波数のパルス
信号ＮＥが出力される。

【００１４】これら各種のセンサの出力は、エンジン制
御回路（以下「ＥＣＵ」と表記する）２７に入力され
る。このＥＣＵ２７は、マイクロコンピュータを主体と
して構成され、各種センサで検出したエンジン運転状態
に応じて、燃料噴射弁１９の燃料噴射量や噴射時期、点
火プラグ２８の点火時期等を制御する。

【００１５】本実施形態（１）では、ＥＣＵ２７は、始
動時に燃料噴射時期を吸気行程に設定する始動時噴射時
期制御手段として機能すると共に、ＩＳＣバルブ１７を
通過するバイパス空気量を低減する始動時モードで制御
する始動時モード制御手段として機能する。

【００１６】ここで、始動時モードの制御の概要を図２
及び図３のタイムチャート（４気筒エンジンの例）を用
いて説明する。図２に示すように、始動時には、気筒判
別後に各気筒の吸気行程で燃料噴射弁１９に噴射パルス
を印加して燃料噴射を吸気行程で実行する。始動時は、
一般にエンジン温度が低いため、混合気を濃くする（空
燃比をリッチにする）必要があり、始動完了後よりも多
くの燃料が要求される。そのため、始動時の要求燃料噴
射時間（噴射パルスの幅）が吸気バルブの開弁時間より
長くなることがあり、吸気行程（吸気バルブの開弁期
間）内のみの燃料噴射では、要求される燃料量を噴射で
きないことがある。始動時の混合気が燃焼可能範囲より
リーンとなると、失火が発生して始動完了が遅れ、始動
性悪化やＨＣ排出量増大を招く。

【００１７】この対策として、図３に示すように、始動
時には、ＩＳＣバルブ１７のデューティ（開度）を従来
よりも小さくして、ＩＳＣバルブ１７を通過する吸入空
気流量（以下「ＩＳＣ流量」という）を従来より低減す
ることで、始動時の吸入空気量を従来より低減する。吸
入空気量を低減すれば、同じ燃料噴射量でも、混合気を
濃い空燃比（リッチ）にすることができる。この結果、
吸気行程内のみの燃料噴射でも、始動初期から燃焼室内
に十分に濃い混合気を供給することができて、混合気の
空燃比を燃焼可能範囲内にすることができる。これによ
り、始動時には、最初の点火タイミングの気筒から混合
気を燃焼させることができ、始動性を向上できると共
に、始動時のＨＣ排出量を低減することができる。

【００１８】この始動時モードの制御は、始動フラグＸ
ＳＴＯＫが「１」、つまり始動中の時に実行され、エン
ジン回転数ＮＥが所定回転数（例えば５００ｒｐｍ）を
越えて始動完了と判定された時に、始動フラグＸＳＴＯ
Ｋが「０」にリセットされて始動時モードの制御が終了
する。但し、始動中（ＸＳＴＯＫ＝１）の状態が続いて
いても、スタータ（図示せず）のオンから例えば１サイ
クル（３６０℃Ａ）経過した時には、始動時モードの制
御を終了して通常の制御に復帰する。

【００１９】尚、図３に示すように、気筒判別センサ
（図示せず）から出力される気筒判別信号Ｇ１，Ｇ２に
よって、＃１気筒の吸気ＴＤＣ（上死点）と＃４気筒の
吸気ＴＤＣを検出して、気筒判別を行い、この気筒判別
結果に基づいて始動時に吸気行程に同期して燃料噴射を
実行する。また、クランク角カウンタＣＣＲＮＫは、ク
ランク角センサ２６から１５℃Ａ毎に出力されるパルス
信号をカウントして、クランク角を検出する。

【００２０】以上説明した制御は、図４及び図５に示す
プログラムに従って、ＥＣＵ２７にて次のように実行さ
れる。図４に示すＩＳＣバルブ制御プログラムは、所定
クランク角毎（例えば３０℃Ａ毎）に繰り返し起動され
る。本プログラムが起動されると、まずステップ１０１
で、クランク角カウンタＣＣＲＮＫの値が０，６，１
２，１８のいずれかに該当するか否か、つまり、いずれ
かの気筒の吸気ＴＤＣであるか否かを判定し、「Ｙｅ
ｓ」であれば、ステップ１０２に進んで、気筒カウンタ
ＣＫＩＴＯＵをインクリメントしてステップ１０３に進
む。一方、上記ステップ１０１で、「Ｎｏ」であれば、
気筒カウンタＣＫＩＴＯＵをインクリメントすることな
くステップ１０３に進む。

【００２１】このステップ１０３では、始動フラグＸＳ
ＴＯＫが「１」であるか否かを判定する。この始動フラ
グＸＳＴＯＫは、始動中か始動完了後かを判別するフラ
グであり、図５に示す始動判定プログラムによって次の
ようにしてセットされる。図５の始動判定プログラムも
所定クランク角毎（例えば３０℃Ａ毎）に繰り返し起動
され、まずステップ１１１で、エンジン回転数ＮＥが所
定回転数（例えば５００ｒｐｍ）を越えたか否かを判定
し、所定回転数以下であれば、始動中と判定してＸＳＴ
ＯＫ＝１にセットし（ステップ１１２）、所定回転数を
越えれば、始動完了と判定してＸＳＴＯＫ＝０にセット
する（ステップ１１３）。この始動フラグＸＳＴＯＫ
は、イグニッションスイッチ（図示せず）のオン時に初
期化処理により「１」にセットされる。

【００２２】図４のステップ１０３〜１０５では、次の
〜の始動時モード制御実行条件が成立しているか否
かを判定する。 始動フラグＸＳＴＯＫ＝１（始動中）であること（ス
テップ１０３） 冷却水温ＴＨＷが所定水温よりも低いこと、つまり冷
間始動であること（ステップ１０４） 気筒カウンタＣＫＩＴＯＵの値が所定値（例えば４）
以下であること、つまりスタータのオンから例えば１サ
イクル以内であること（ステップ１０５）

【００２３】これら〜の条件が全て成立した時に始
動時モード制御実行条件が成立し、いずれか１つでも満
たさない条件があれば、始動時モード制御実行条件が不
成立となる。ここで、始動時の冷却水温ＴＨＷが所定水
温以上の時に始動時モード制御実行条件が不成立となる
理由は、始動時の冷却水温ＴＨＷが所定水温以上であれ
ば、混合気の空燃比が冷間始動の場合より薄くても、混
合気の空燃比が燃焼可能範囲内となるためである。

【００２４】始動時モード制御実行条件が不成立の場
合、つまりステップ１０３〜１０５のいずれかで「Ｎ
ｏ」と判定された場合には、ステップ１０７に進み、図
６の通常制御のマップＭＤＯＰａを検索し、ＩＳＣバル
ブ１７のデューティＤＯＰを冷却水温ＴＨＷに応じて通
常制御のマップＭＤＯＰａから算出して本プログラムを
終了する。このようにして算出されたＩＳＣバルブ１７
のデューティＤＯＰとＩＳＣ流量との関係は、図７に示
されている。

【００２５】一方、始動時モード制御実行条件が成立し
ている場合、つまりステップ１０３〜１０５で全て「Ｙ
ｅｓ」と判定された場合には、ステップ１０６に進み、
図６の始動時モードのマップＭＤＯＰｂを検索し、ＩＳ
Ｃバルブ１７のデューティＤＯＰを冷却水温ＴＨＷに応
じて始動時モードのマップＭＤＯＰｂから算出して、本
プログラムを終了する。始動時モードのマップＭＤＯＰ
ｂの値は、通常制御のマップＭＤＯＰａの値よりも小さ
く設定され、始動時モードのＩＳＣ流量が通常制御時よ
りも少なくなるように設定されている。

【００２６】次に、図８に示す燃料噴射時間算出プログ
ラムの処理内容を説明する。本プログラムは、例えば４
ｍｓ毎に繰り返し起動され、まずステップ１２１で、始
動フラグＸＳＴＯＫ＝０（始動完了）であるか否かを判
定する。もし、ＸＳＴＯＫ＝０（始動完了）であれば、
ステップ１２５に進み、図９の始動完了後のマップＴＡ
ＵＳＴｃを検索し、燃料噴射時間ＴＡＵを冷却水温ＴＨ
Ｗに応じて始動完了後のマップＴＡＵＳＴｃから算出し
て、本プログラムを終了する。

【００２７】一方、ＸＳＴＯＫ＝１（始動中）であれ
ば、ステップ１２２に進み、気筒カウンタＣＫＩＴＯＵ
の値が所定値（例えば４）よりも小さいか否かを判定
し、ＣＫＩＴＯＵ＜所定値であれば、ステップ１２４に
進み、図９の始動時モードのマップＴＡＵＳＴｂを検索
し、燃料噴射時間ＴＡＵを冷却水温ＴＨＷに応じて始動
時モードのマップＴＡＵＳＴｂから算出して、本プログ
ラムを終了する。

【００２８】また、ＣＫＩＴＯＵ≧所定値であれば、ス
テップ１２３に進み、図９の通常制御のマップＴＡＵＳ
Ｔａを検索し、燃料噴射時間ＴＡＵを冷却水温ＴＨＷに
応じて通常制御のマップＴＡＵＳＴａから算出して、本
プログラムを終了する。このような処理により、始動時
の混合気の空燃比を燃焼可能範囲内にする。

【００２９】以上説明した実施形態（１）によれば、始
動時に燃料噴射を吸気行程で実行するようにしたので、
噴射した燃料が直接、燃焼室内に吸入されるようにな
り、吸気ポート１２等への燃料の付着を少なくできて、
その分、始動時に従来より多くの燃料を燃焼室内に供給
することができる。

【００３０】しかも、始動時に、始動時モード制御実行
条件が成立すれば、ＩＳＣバルブ１７のデューティ（開
度）を従来よりも小さくしてＩＳＣ流量を低減し、それ
によって、始動時の吸入空気量を従来より低減するの
で、吸気行程内のみの燃料噴射でも、始動初期から燃焼
室内に十分に濃い混合気を供給することができて、混合
気の空燃比を燃焼可能範囲内にすることができ、始動性
を向上できると共に、始動時のＨＣ排出量を低減するこ
とができる。

【００３１】更に、上記実施形態（１）では、始動時モ
ードの期間をスタータのオン（クランキング開始）から
例えば１サイクルに制限したので、何らかの原因（例え
ば点火プラグ２８の劣化等）で始動できない場合には、
通常の制御でも始動を試みることができ、システムの信
頼性を高めるこができる。

【００３２】尚、始動時モードの期間は１サイクルに限
定されず、１サイクルより長くても短くても良い。例え
ば、気筒カウンタＣＫＩＴＯＵ＜３の時に、ＤＯＰ＝Ｍ
ＤＯＰｂ、ＴＡＵＳＴ＝ＴＡＵＳＴｂとし、気筒カウン
タＣＫＩＴＯＵ≧３の時に、ＤＯＰ＝ＭＤＯＰａ、ＴＡ
ＵＳＴ＝ＴＡＵＳＴａとしても良い。

【００３３】また、始動時モードの期間をタイマで時間
制限するようにしても良い。例えば、クランキング開始
から所定時間未満の時に、ＤＯＰ＝ＭＤＯＰｂ、ＴＡＵ
ＳＴ＝ＴＡＵＳＴｂとし、所定時間以上の時に、ＤＯＰ
＝ＭＤＯＰａ、ＴＡＵＳＴ＝ＴＡＵＳＴａとしても良
い。

【００３４】［実施形態（２）］上記実施形態（１）で
は、ステップ１０６，１０７で、ＩＳＣバルブ１７のデ
ューティＤＯＰを算出する際に、通常制御のマップＭＤ
ＯＰａと始動時モードのマップＭＤＯＰｂを用い、これ
らのマップＭＤＯＰａ，ＭＤＯＰｂを検索して通常制御
及び始動時モードのＩＳＣバルブ１７のデューティＤＯ
Ｐを求めたが、図１０乃至図１２に示す本発明の実施形
態（２）では、始動時モードのＩＳＣバルブ１７のデュ
ーティＤＯＰについても、通常制御のマップＭＤＯＰａ
を用い、そのマップ値を補正係数ＴＨＯＳＥＩ２で補正
することで、始動時モードのＩＳＣバルブ１７のデュー
ティＤＯＰを算出するようにしている。

【００３５】即ち、図１０のＩＳＣバルブ制御プログラ
ムでは、始動時モード制御実行条件が成立すると、ステ
ップ１０８に進み、次式によりＩＳＣバルブ１７のデュ
ーティＤＯＰを算出する。 ＤＯＰ＝ＭＤＯＰａ÷ＴＨＯＳＥＩ２

【００３６】ここで、ＭＤＯＰａは、通常制御のマップ
値であり、前記実施形態（１）の図６と同じ通常制御の
マップを検索して求められる。また、ＴＨＯＳＥＩ２は
補正係数であり、図１２に示すように、気筒カウンタＣ
ＫＩＴＯＵをパラメータとするマップから求められる。
図１２の補正係数ＴＨＯＳＥＩ２の特徴は、クランキン
グ開始から最初の２気筒は、ＭＤＯＰａの補正量を最大
にし（ＩＳＣ流量を最小にし）、その後、１気筒毎（１
８０℃Ａ毎）に補正量を小さくして、５気筒目（１サイ
クル経過後）に補正係数ＴＨＯＳＥＩ２が「１．０」と
なり、補正しない状態となる。上記ステップ１０８以外
の処理は、前記実施形態（１）で説明した図４の処理と
同じである。

【００３７】また、図１１に示す燃料噴射時間算出プロ
グラムでは、まずステップ１３１で、始動フラグＸＳＴ
ＯＫ＝０（始動完了）であるか否かを判定し、ＸＳＴＯ
Ｋ＝０（始動完了）であれば、ステップ１３３に進み、
図９の始動完了後のマップＴＡＵＳＴｃを検索し、燃料
噴射時間ＴＡＵを冷却水温ＴＨＷに応じて始動完了後の
マップＴＡＵＳＴｃから算出して、本プログラムを終了
する。

【００３８】一方、ＸＳＴＯＫ＝１（始動中）であれ
ば、ステップ１３２に進み、燃料噴射時間ＴＡＵを次式
により算出する。 ＴＡＵ＝ＴＡＵＳＴａ×ＴＨＯＳＥＩ１

【００３９】ここで、ＴＡＵＳＴａは通常制御時の燃料
噴射時間であり、前記実施形態（１）の図９と同じ通常
制御のマップを検索して求められる。尚、補正係数ＴＨ
ＯＳＥＩ１，ＴＨＯＳＥＩ２は、いずれも、クランキン
グ開始から５気筒目（１サイクル経過後）に「１．０」
となるが、これよりも前又は後に「１．０」となるよう
にしても良く、補正係数ＴＨＯＳＥＩ１，ＴＨＯＳＥＩ
２の変化パターンは必要に応じて変更しても良い。

【００４０】尚、本実施形態（２）においても、前記実
施形態（１）で説明した図８の燃料噴射時間算出プログ
ラムを用いて燃料噴射時間を算出しても良い。また、前
記実施形態（１）において、上述した図１１の燃料噴射
時間算出プログラムを用いて燃料噴射時間を算出しても
良い。

【００４１】［実施形態（３）］上記実施形態（１），
（２）では、いずれも、始動時モード時にＩＳＣ流量を
低減して吸入空気量を低減することで、混合気の空燃比
をリッチにするようにしたが、図１３乃至図１７に示す
本発明の実施形態（３）では、始動時モードの燃圧を通
常制御時より高めることで、単位時間当たりの燃料噴射
量を多くして、混合気の空燃比をリッチにする。この場
合も、始動時に燃料噴射を吸気行程で実行する。

【００４２】図１４の燃圧制御プログラムにおいても、
ステップ１０１〜１０５の処理は、前記実施形態（１）
で説明した図４のステップ１０１〜１０５の処理と同じ
である。始動時モード制御実行条件が成立すると、ステ
ップ１０９に進み、燃圧Ｐを通常制御時の燃圧Ｐ1 より
高い燃圧Ｐ2 に設定する。一方、始動時モード制御実行
条件が不成立の場合には、ステップ１１０に進み、燃圧
Ｐを通常制御時の燃圧Ｐ1 に設定する。

【００４３】尚、燃料噴射時間ＴＡＵの算出は、図８又
は図１１のいずれかのプログラムを用いれば良い。燃圧
ＰをＰ1 からＰ2 に上昇させる場合には、単位時間当た
りの燃料噴射量が多くなるため、その分、燃料噴射時間
ＴＡＵを短くすることができ、吸気行程内で燃料噴射を
終了することができる。

【００４４】次に、図１５を用いて燃圧を可変するシス
テム（第１例）の構成を説明する。燃料供給系は、燃料
タンク３０内の燃料を燃料ポンプ３１で汲み上げて、燃
料配管３２によりプレッシャレギュレータ３３（燃圧調
節手段）に送り、このプレッシャレギュレータ３３で燃
圧を調整しつつ燃料を燃料配管３４によりデリバリパイ
プ３５に送り、各気筒の燃料噴射弁１９に分配する。こ
の場合、プレッシャレギュレータ３３は２種類の燃圧Ｐ
1 ，Ｐ2 に切換可能に構成され、ＥＣＵ２７からの要求
燃圧に応じてプレッシャレギュレータ３３の燃圧がＰ1
又はＰ2 に切り換えられる。このシステムでは、燃料ポ
ンプ３１の吐出圧Ｐ3 と燃圧Ｐ1 ，Ｐ2との関係はＰ3
≧Ｐ2 ＞Ｐ1 に設定されている。

【００４５】この他にも、燃圧可変システムの構成は種
々の構成が考えられる。例えば、図１６に示す燃圧可変
システム（第２例）では、燃料配管３２に２つのプレッ
シャレギュレータ３６，３７の配管３８，３９を並列に
設けて、その下流側合流部に流路切換弁４０を設け、こ
の流路切換弁４０をＥＣＵ２７からの要求燃圧に応じて
切り換えることで、燃圧を調整するプレッシャレギュレ
ータ３６，３７をいずれか１つに切り換えて、そのプレ
ッシャレギュレータを通して燃料をデリバリパイプ３５
に送るようにしている。この場合、一方のプレッシャレ
ギュレータ３６の調整燃圧がＰ1 で、他方のプレッシャ
レギュレータ３７の調整燃圧がＰ2 である。従って、要
求燃圧がＰ1 の場合には、一方のプレッシャレギュレー
タ３６の配管３８を通して燃料を流し、要求燃圧がＰ2
の場合には、他方のプレッシャレギュレータ３７の配管
３９を通して燃料を流すように流路切換弁４０を切り換
える。この場合、２つのプレッシャレギュレータ３６，
３７と流路切換弁４０とから燃圧調節手段が構成されて
いる。

【００４６】尚、上述した図１６の燃圧可変システムに
おいて、流路切換弁４０は、２本の配管３８，３９の上
流側分岐部に設けても良い。また、２つのプレッシャレ
ギュレータ３６，３７に対応して２つの燃料ポンプを設
け、各燃料ポンプの吐出口をそれぞれ燃料配管を介して
各プレッシャレギュレータ３６，３７に接続するように
しても良い。

【００４７】また、図１７に示す燃圧可変システム（第
３例）では、燃圧調節手段として２台の燃料ポンプ４
１，４２を設け、２台の燃料ポンプ４１，４２の吐出パ
イプ４１ａ，４２ａを共通の燃料配管４３に接続してい
る。この場合、一方の燃料ポンプ４１の吐出圧がＰ1
で、他方の燃料ポンプ４２の吐出圧がＰ2 であり、要求
燃圧がＰ1 の場合には、一方の燃料ポンプ４１を駆動
し、要求燃圧がＰ2 の場合には、他方の燃料ポンプ４２
を駆動するようにしている。

【００４８】尚、燃料ポンプの印加電圧又は供給電流の
調整により吐出圧（ポンプ回転数）を調整できるように
構成すれば、１台の燃料ポンプで複数の要求燃圧に対応
できる。

【００４９】［実施形態（４）］図１８乃至図２０に示
す本発明の実施形態（４）では、吸気バルブの開弁時間
を電気アクチュエータ（開弁時間調節手段）で調節でき
るように構成し、始動時に燃料噴射を吸気行程で実行す
ると共に、始動時モード制御実行条件が成立した時に
（ステップ２０１）、吸気バルブの開弁時間を長くする
（ステップ２０２）。このようにして、吸気バルブの開
弁時間（つまり吸気行程の時間）を長くすれば、その
分、始動時の燃料噴射時間を長くすることができ、多く
の燃料を噴射できる。この結果、吸気行程内のみの燃料
噴射でも、始動初期から燃焼室内に十分に濃い混合気を
供給することができて、始動時に最初の点火タイミング
の気筒から混合気を燃焼させることができる。

【００５０】ここで、図１８のステップ２０１で判定す
る始動時モード制御実行条件としては、次の〜が考
えられる。これら〜の条件は、いずれか１つを単独
で用いても良いし、２以上の条件を組み合わせて用いて
も良い。

【００５１】気筒カウンタＣＫＩＴＯＵの値が所定値
（例えば４）以下であること、つまりスタータのオンか
ら例えば１サイクル以内であること 要求燃料噴射時間が吸気バルブの開弁時間よりも長い
こと（開弁時間はエンジン回転数ＮＥから換算する） 始動フラグＸＳＴＯＫ＝１（始動中）であること 気筒カウンタＣＫＩＴＯＵの値が３又は４であること
（スタータのオンから３気筒目と４気筒目のみ開弁時間
を長くする場合） 気筒カウンタＣＫＩＴＯＵ≧３、且つ始動フラグＸＳ
ＴＯＫ＝１（始動中）であること（３気筒目から始動完
了まで開弁時間を長くする場合） 尚、前記実施形態（１）〜（３）についても、〜の
いずれか１つの条件を単独で用いても良いし、２以上の
条件を組み合わせて用いても良い。

【００５２】［実施形態（５）］図２１及び図２２に示
す実施形態（５）は、燃料噴射弁１９の噴射孔近傍に噴
射燃料の霧化促進のためのアシストエアを供給するアシ
ストエア供給手段４５を備えたシステムに本発明を適用
したものである。本実施形態（５）のアシストエア供給
手段４５は、負圧エア式であり、スロットルバルブ１４
の上流側の空気の一部を燃料噴射弁１９の噴射孔近傍に
導入するアシストエア供給管４６と、このアシストエア
供給管４６の途中に設けられたアシストエア流量制御弁
４７とから構成されている。そして、このアシストエア
流量制御弁４７の開度をＥＣＵ２７により制御すること
で、燃料噴射弁１９の噴射孔近傍に導入するアシストエ
アの流量を制御する。

【００５３】本実施形態（５）においても、ＥＣＵ２７
は、始動時に燃料噴射を吸気行程で実行すると共に、始
動時モード制御実行条件が成立した時に、アシストエア
流量制御弁４７の開度を従来よりも小さくしてアシスト
エア流量を低減する。これにより、始動時の吸入空気量
を従来より低減することができて、吸気行程内のみの燃
料噴射でも、始動初期から燃焼室内に十分に濃い混合気
を供給することができ、混合気の空燃比を燃焼可能範囲
内にすることができ、始動性を向上できると共に、始動
時のＨＣ排出量を低減することができる。

【００５４】尚、始動時のアシストエア流量制御弁４７
の制御特性（アシストエア流量制御特性）は、前記実施
形態（１），（２）で説明したＩＳＣバルブ１７の制御
特性（ＩＳＣ流量制御特性）と同様に設定すれば良い。
本実施形態（５）でも、始動時モード制御実行条件は、
前記実施形態（４）で説明した条件と同じ条件を用いれ
ば良い。

【００５５】［実施形態（６）］上記実施形態（５）で
は、負圧エア式のアシストエア供給手段４５を用いた
が、図２３に示す本発明の実施形態（６）では、加圧エ
ア式のアシストエア供給手段４８を採用している。この
加圧エア式のアシストエア供給手段４８は、エアポンプ
４９と、このエアポンプ４９から吐出されるアシストエ
アを燃料噴射弁１９の噴射孔近傍に導入するアシストエ
ア供給管５０とから構成されている。

【００５６】本実施形態（６）においても、ＥＣＵ２７
は、始動時に燃料噴射を吸気行程で実行すると共に、始
動時モード制御実行条件が成立した時に、エアポンプ４
９の吐出能力を低下させてアシストエア流量を低減す
る。これにより、始動時の吸入空気量を従来より低減す
ることができて、吸気行程内のみの燃料噴射でも、始動
初期から燃焼室内に十分に濃い混合気を供給することが
でき、始動性を向上できると共に、始動時のＨＣ排出量
を低減することができる。

【００５７】尚、始動時のエアポンプ４９の吐出能力の
制御特性（アシストエア流量制御特性）は、前記実施形
態（１），（２）で説明したＩＳＣバルブ１７の制御特
性（ＩＳＣ流量制御特性）と同様に設定すれば良い。

【００５８】本実施形態（６）でも、始動時モード制御
実行条件は、前記実施形態（４）で説明した条件と同じ
条件を用いれば良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態（１）におけるエンジン制御システム
全体の概略構成図

【図２】実施形態（１）の始動時の制御の挙動を説明す
るタイムチャート（その１）

【図３】実施形態（１）の始動時の制御の挙動を説明す
るタイムチャート（その２）

【図４】実施形態（１）のＩＳＣバルブ制御プログラム
の処理の流れを示すフローチャート

【図５】実施形態（１）の始動判定プログラムの処理の
流れを示すフローチャート

【図６】冷却水温ＴＨＷとＩＳＣバルブデューティＤＯ
Ｐとの関係を規定するマップを概念的に示す図

【図７】ＩＳＣバルブデューティＤＯＰとＩＳＣ流量と
の関係を説明する図

【図８】実施形態（１）の燃料噴射時間算出プログラム
の処理の流れを示すフローチャート

【図９】冷却水温ＴＨＷと燃料噴射時間ＴＡＵＳＴとの
関係を規定するマップを概念的に示す図

【図１０】実施形態（２）のＩＳＣバルブ制御プログラ
ムの処理の流れを示すフローチャート

【図１１】実施形態（２）の燃料噴射時間算出プログラ
ムの処理の流れを示すフローチャート

【図１２】気筒カウンタＣＫＩＴＯＵと補正係数ＴＨＯ
ＳＥＩとの関係を規定するマップを概念的に示す図

【図１３】実施形態（３）の始動時の制御の挙動を説明
するタイムチャート

【図１４】実施形態（３）の燃圧制御プログラムの処理
の流れを示すフローチャート

【図１５】実施形態（３）で用いる燃圧可変システム
（第１例）の構成を示す図

【図１６】実施形態（３）で用いる燃圧可変システム
（第２例）の構成を示す図

【図１７】実施形態（３）で用いる燃圧可変システム
（第３例）の構成を示す図

【図１８】実施形態（４）の吸気バルブ開弁時間制御プ
ログラムの処理の流れを示すフローチャート

【図１９】実施形態（４）の始動時の制御の挙動を説明
するタイムチャート

【図２０】吸気／排気バルブの開閉タイミングを示すタ
イムチャート

【図２１】実施形態（５）におけるエンジン制御システ
ム全体の概略構成図

【図２２】実施形態（５），（６）の始動時の制御の挙
動を説明するタイムチャート

【図２３】実施形態（６）におけるエンジン制御システ
ム全体の概略構成図

【符号の説明】

１１…エンジン（内燃機関）、１３…吸気管、１４…ス
ロットルバルブ、１６…バイパス通路、１７…ＩＳＣバ
ルブ（バイパス空気量調節手段）、１９…燃料噴射弁、
２３…冷却水温センサ、２６…クランク角センサ、２７
…ＥＣＵ（始動時噴射時期制御手段，始動時モード制御
手段）、３０…燃料タンク、３１…燃料ポンプ、３３…
プレッシャレギュレータ（燃圧調節手段）、３５…デリ
バリパイプ、３６，３７…プレッシャレギュレータ（燃
圧調節手段）、４０…流路切換弁（燃圧調節手段）、４
１，４２…燃料ポンプ（燃圧調節手段）、４５…アシス
トエア供給手段、４６…アシストエア供給管、４７…ア
シストエア流量制御弁、４８…アシストエア供給手段、
４９…エアポンプ、５０…アシストエア供給管。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｄ 21/10 Ｆ０２Ｄ 21/10 Ｂ 43/00 ３０１ 43/00 ３０１Ｌ ３０１Ｚ Ｆ０２Ｍ 23/04 Ｆ０２Ｍ 23/04 Ｆ 69/00 ３１０ 69/00 ３１０Ｅ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スロットルバルブをバイパスするバイパ
   ス通路を流れる吸入空気の流量（以下「バイパス空気
   量」という）を調節するバイパス空気量調節手段を備え
   た内燃機関の空燃比制御装置において、 始動時に燃料噴射を吸気行程で実行する始動時噴射時期
   制御手段と、 始動時に前記バイパス空気量調節手段を前記バイパス空
   気量を低減する始動時モードで制御する始動時モード制
   御手段とを備えたことを特徴とする内燃機関の空燃比制
   御装置。
2. 【請求項２】 燃料噴射弁に供給する燃料の圧力（以下
   「燃圧」という）を調節する燃圧調節手段を備えた内燃
   機関の空燃比制御装置において、 始動時に燃料噴射を吸気行程で実行する始動時噴射時期
   制御手段と、 始動時に前記燃圧調節手段を前記燃圧を高める始動時モ
   ードで制御する始動時モード制御手段とを備えたことを
   特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
3. 【請求項３】 吸気バルブの開弁時間を調節する開弁時
   間調節手段を備えた内燃機関の空燃比制御装置におい
   て、 始動時に燃料噴射を吸気行程で実行する始動時噴射時期
   制御手段と、 始動時に前記開弁時間調節手段を前記吸気バルブの開弁
   時間を長くする始動時モードで制御する始動時モード制
   御手段とを備えたことを特徴とする内燃機関の空燃比制
   御装置。
4. 【請求項４】 燃料噴射弁の噴射孔近傍に噴射燃料の霧
   化促進のためのアシストエアを供給するアシストエア供
   給手段を備えた内燃機関の空燃比制御装置において、 始動時に燃料噴射を吸気行程で実行する始動時噴射時期
   制御手段と、 始動時に前記アシストエア供給手段を前記アシストエア
   の流量を低減する始動時モードで制御する始動時モード
   制御手段とを備えたことを特徴とする内燃機関の空燃比
   制御装置。
5. 【請求項５】 前記始動時モード制御手段は、スタータ
   のオンから所定期間又は始動時の要求燃料噴射時間が吸
   気バルブの開弁時間より長い時に前記始動時モードの制
   御を実施することを特徴とする請求項１乃至４のいずれ
   かに記載の内燃機関の空燃比制御装置。