JPH11229927A - エンジンの燃料噴射制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】エンジン冷機時における始動性を向上させる。 【解決手段】本発明に係るエンジンの燃料噴射制御装置
28は、スターターモータースイッチ48のＯＮ操作に連動
してＯＮになるクランキングスイッチ44と、エンジンの
冷機始動時に上記クランキングスイッチ44のＯＮ動作に
連動して非同期噴射を行わせるように構成された制御手
段（演算部30）とを備えてなることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、始動性の向上を目
指したエンジンの燃料噴射制御装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】燃料噴射式のエンジンでは、クランク軸
やカム軸等の回転軸の回転角度が角度センサーにより検
出されるようになっており、検出された回転角度信号が
ＣＰＵ等の制御手段に入力され、この制御手段が上記回
転角度信号に同期するように燃料噴射タイミングや燃料
噴射量、ならびに点火タイミングを設定する。

【０００３】また、上記回転角度信号を基にエンジンの
回転速度が演算され、回転速度によってエンジンが始動
領域にあるか否かが判断される。そして、始動時には、
始動に適した燃料噴射タイミングと燃料噴射量と点火タ
イミングが設定される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記角
度センサーは、クランク軸等の回転軸に設けられた被検
出回転体（フライホイール等）の外周部の動きを、上記
被検出回転体の近傍に固定されたピックアップコイル等
の検出部が検出するように構成されており、その回転角
度信号の出力は被検出回転体の周速度に比例するため、
回転軸の回転速度が高い時なら問題ないが、始動時のよ
うに回転軸の回転速度が極めて低い時には充分な信号出
力が得られず、始動不良に繋がるおそれがあった。

【０００５】回転角度信号の出力を大きくするには被検
出回転体の外径を大きくして周速度を上げればよいが、
そうすると被検出回転体が大きなスペースを取るのでエ
ンジンのコンパクト化が図れなくなる。また、被検出回
転体の外径が小さくても角度センサーの感度を上げれば
回転角度信号の出力を大きくできるが、これによりクラ
ンキング時のノイズ等を拾って誤動作を起こし、かえっ
て始動を妨げてしまう場合がある。

【０００６】しかも、このように回転角度信号を基準に
して燃料噴射や点火の制御を行う場合は、角度センサー
の設置数や感度によって回転角度（回転速度）の判断基
準が変わるため、例えば始動時と通常運転時とで同一の
検出条件を得ることができない。また、回転速度基準で
は、最初の点火に対し、その前後でしか燃料を噴射する
ことができないため、充分な始動性を得るという点では
満足できるものではなかった。

【０００７】なお、点火については、通常は始動性向上
のために制御手段の動作とは無関係に点火を行えるよう
に制御されているが、燃料噴射については、制御手段の
製造コストおよび回路面での都合により、制御手段が動
作した段階で演算が終了し、噴射が開始される構成とな
っている。このため、始動時においては、先ず点火がな
され、次に燃料が噴射されるという具合であり、しかも
燃料が充分に霧化される前に点火されるので、初爆が発
生するのはクランク軸が少なくとも半回転してからとな
り、始動性の面では好ましくなかった。

【０００８】本発明は、上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、エンジン冷機時における始動性
を向上させることのできるエンジンの燃料噴射制御装置
を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係るエンジンの燃料噴射制御装置は、請求
項１に記載したように、スターターモータースイッチの
ＯＮ操作に連動してＯＮになるクランキングスイッチ
と、エンジンの冷機始動時に上記クランキングスイッチ
のＯＮ動作に連動して非同期噴射を行わせるように構成
された制御手段とを備えてなることを特徴とする。

【００１０】また、同じく目的を達成するため、本発明
に係るエンジンの燃料噴射制御装置は、請求項２に記載
したように、前記非同期噴射によりエンジンが始動しな
かった場合は、その始動経歴を記憶手段に記憶させ、次
回のエンジン始動時には上記記憶手段の記憶を照合し、
非同期噴射による始動不能の経歴がある場合は同期噴射
を行わせるように前記制御手段を構成した。

【００１１】請求項１のように構成されたエンジンの燃
料噴射制御装置では、エンジン始動の際、スターターモ
ータースイッチがＯＮになると同時にクランキングスイ
ッチがＯＮになり、このＯＮ動作に連動して制御手段が
非同期噴射を行わせる。

【００１２】これによれば、角度センサーからの回転角
度信号に同期して行われる最初の点火に対し、回転角度
信号との同期を待つことなく燃料が噴射されるので、最
初の点火よりも先に最初の燃料噴射が行われ、その燃料
が充分に霧化してから最初の点火が行われるので、始動
性が大きく向上する。

【００１３】しかも、角度センサーからの回転角度信号
とは無関係に最初の燃料噴射が行われるため、回転角度
信号の出力の弱い始動時においてもインジェクターの誤
動作等が起きず、良好な始動性がもたらされる。

【００１４】また、請求項２のように構成されたエンジ
ンの燃料噴射制御装置によれば、非同期噴射によっても
エンジンが始動しなかった場合は、その始動経歴が記憶
手段に記憶される。そして、次回の始動時には記憶手段
に非同期噴射による始動不能の経歴が記憶されているた
め、制御手段がこれを照合して同期噴射を行わせる。こ
のため、非同期噴射の反復に起因する燃料の過剰供給に
より失火に陥るような事態が起こらなくなり、始動性が
劣化しにくくなる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る
燃料噴射制御装置が適用されたエンジン１と、その吸気
装置２を示す縦断面図である。

【００１６】エンジン１は、例えば複数の気筒を持つ燃
料噴射式の４サイクルレシプロ機関であり、各シリンダ
ーボア３内に挿入されたピストン４がコンロッド５でク
ランク軸６に連結されている。シリンダーボア３の上部
は燃焼室７とされ、その中央部に図示しない点火プラグ
が設けられるとともに、外部から吸気ポート９と排気ポ
ート10が連通している。吸気ポート９は吸気バルブ11に
より開閉され、排気ポート10は排気バルブ12により開閉
される構成である。なお、排気ポート10には排気管13が
接続される。

【００１７】さらに、エンジン１には、クランク軸６の
回転角度を検出するクランク角度センサー15と、エンジ
ン温度（冷却水温度等）を検出するエンジン温度センサ
ー16が設けられている。

【００１８】一方、吸気装置２は、大容量のサージタン
ク18と、このサージタンク18から延びてエンジン１の各
吸気ポートに繋がる複数のインテークパイプ19と、サー
ジタンク18の入口側に設けられたスロットルボディー20
と、このスロットルボディー20の入口側に接続された吸
入管21とを備えて構成されている。また、各インテーク
パイプ19の先端部には燃料噴射用のインジェクター22が
設けられる。

【００１９】スロットルボディー20にはスロットルバル
ブ23が設置され、このスロットルバルブ23の開度はエン
ジン１の操作者（エンジン１が搭載されている車両や船
舶の操縦者）が図示しないスロットル装置を操作するこ
とにより設定される。なお、スロットルバルブ23には開
度検出用のスロットルセンサー24が併設され、サージタ
ンク18には吸気温度検出用の吸気温度センサー25が設け
られている。

【００２０】エンジン１の運転時には、エンジン１の吸
気負圧により新気が吸入管21とスロットルボディー20を
経てサージタンク18に流入し、各インテークパイプ19に
均等に分散する。そして、インテークパイプ19の最下流
部においてインジェクター22から新気に燃料が噴射さ
れ、新気は混合気となってエンジン１に供給される。

【００２１】図２は、エンジン１に設けられた本発明に
係る燃料噴射制御装置の構成を示すブロック図である。
この燃料噴射制御装置28は、コントロールユニット29を
備えており、その内部には小形のＣＰＵ等を用いた演算
部30と共に、回転検出部31、バルブ開度判定部32、シフ
ト位置判定部33、燃料噴射制御部34、モード判定部35、
温度検出部36、不揮発性メモリー37、タイマー（カウン
ター）38、表示制御部39といった回路要素が多数収容さ
れ、さらに３つのＡ／Ｄコンバーター40，41，42が内蔵
されている。なお、演算部30は請求項１に記載した制御
手段として機能し、不揮発性メモリー37は請求項２に記
載した記憶手段として機能する。

【００２２】また、燃料噴射制御装置28の構成要素とし
て、コントロールユニット29の外部に設けられるものに
は、前述したクランク角度センサー15、エンジン温度セ
ンサー16、インジェクター22、スロットルセンサー24、
吸気温度センサー25の他に、シフトポジションセンサー
43とクランキングスイッチ44とＬＥＤ45やブザー等の表
示手段が挙げられる。

【００２３】この燃料噴射制御装置28において、クラン
ク角度センサー15により検出されたクランク軸６の回転
角度信号は、Ａ／Ｄコンバーター40を経て回転検出部31
に出力され、ここでクランク軸６の回転速度が求められ
る。この回転速度と回転角度信号のデータはモード判定
部35に出力され、さらにモード判定部35から演算部30に
出力される。モード判定部35では、回転速度や回転角度
信号のテンポに基づきエンジン１が始動領域および動作
領域（図３参照）のいずれにあるかが判断され、演算部
30に伝達される。

【００２４】また、スロットルセンサー24により検出さ
れたスロットルバルブ23の動きは、Ａ／Ｄコンバーター
41を経てバルブ開度判定部32に出力され、ここでスロッ
トルバルブ23の開度が判定される。そのデータはバルブ
開度判定部32からモード判定部35と演算部30に出力され
る。

【００２５】さらに、シフトポジションセンサー43によ
り検出されたシフト位置（車両や船舶の前進と後進の切
替位置等）はシフト位置判定部33に出力され、ここでシ
フトポジションが判定される。そのデータはシフト位置
判定部33から演算部30に出力される。

【００２６】一方、エンジン温度センサー16と吸気温度
センサ25により検出された温度データは、Ａ／Ｄコンバ
ーター42を経て温度検出部36に出力され、ここでエンジ
ン温度と吸気温度が求められ、そのデータが演算部30と
燃料噴射制御部34に出力される。

【００２７】また、クランキングスイッチ44は、エンジ
ン１始動用のスターターモーター47を起動させるスター
ターモータースイッチ48のＯＮ，ＯＦＦ操作に連動して
ＯＮ，ＯＦＦ動作するスイッチである。この実施形態で
は、例えばクランキングスイッチ44として、大きな電圧
変動を感知してＯＮになる電圧変動感知スイッチが用い
られており、これがスターターモーター47と電源（12Ｖ
バッテリー）49との間に設けられたスターターリレー50
の駆動側とスターターモータースイッチ48との間に結線
されている。

【００２８】このため、スターターモータースイッチ48
がＯＮになると、スターターリレー50の駆動側とスター
ターモータースイッチ48との間で起こる大きな電圧変動
を感知してクランキングスイッチ44がＯＮになり、この
ＯＮ動作が演算部30に出力される。

【００２９】なお、クランキングスイッチ44は必ずしも
電圧変動感知スイッチでなくてもよく、その設置場所も
上記の場所に限定されることはない。要するに、スター
ターモータースイッチ48のＯＮ，ＯＦＦ操作に連動して
ＯＮ，ＯＦＦ動作するスイッチであればよい。

【００３０】一方、不揮発性メモリー37とタイマー38と
表示制御部39は演算部30に接続され、ＬＥＤ45等の表示
手段は表示制御部39に接続されている。

【００３１】エンジン１の運転時において、演算部30
は、エンジン１の運転諸条件に基づいて、即ち前述のよ
うに各センサー15，16，24，25，43から入力されるクラ
ンク軸回転速度、エンジン温度、スロットルバルブ開
度、吸気温度、シフトポジションといったデータ類に基
づいてエンジン１の吸入空気量や空気密度等を演算し、
それに見合う量の燃料をインジェクター22に噴射させ
る。また、クランク軸６の回転角度から点火タイミング
を演算し、点火プラグに点火させる。

【００３２】また、演算部30は、エンジン１の冷機始動
を行う際は、前記クランキングスイッチ44のＯＮ動作に
連動してインジェクター22に非同期噴射を行わせるよう
にプログラムされている。

【００３３】図３は、エンジン１の始動時におけるバッ
テリー電圧とスターターモーター47への印加電流とエン
ジン１の回転速度との関係を示すとともに、燃料噴射信
号Ａ、点火信号Ｂ、クランク軸６の回転角度信号Ｃのタ
イミング関係を示し、さらにクランキングスイッチ44と
スターターモータースイッチ48のＯＮ，ＯＦＦ状況を示
したものである。

【００３４】ここに示すように、エンジン１を始動させ
るべくスターターモータースイッチ48がＯＮになると、
同時にクランキングスイッチ44もＯＮになる。そして演
算部30は、エンジン１が冷機状態にある場合にのみ、ク
ランキングスイッチ44のＯＮ動作に連動させて最初の燃
料噴射信号Ａａと次の燃料噴射信号Ａｂを発信させる。
この燃料噴射信号ＡａとＡｂに伴い、インジェクター22
から燃料が噴射される。

【００３５】初期の２つの燃料噴射信号ＡａとＡｂは、
クランク角度センサー15からの回転角度信号Ｃ１，Ｃ
２，…との同期を待たずに発信されるため、この信号Ａ
ａ，Ａｂに基づいて行われる燃料噴射は非同期噴射とな
る。また、初期の燃料噴射信号Ａａ，Ａｂの後に続く燃
料噴射信号Ａ１，Ａ２，…は、それぞれ回転角度信号Ｃ
１，Ｃ２，…に同期して発信されるため、これらの信号
Ａ１，Ａ２，…に基づいて行われる燃料噴射は同期噴射
となる。

【００３６】一方、点火信号Ｂ１，Ｂ２，…は、それぞ
れ回転角度信号Ｃ１，Ｃ２，…に同期して発信される。
これに対し、初期の２つの燃料噴射信号Ａａ，Ａｂは上
述のように最初の回転角度信号Ｃ１の発信を待つことな
く発信されるため、結果として最初の点火よりも先に最
初の燃料噴射が行われ、その燃料が充分に霧化してから
点火が行われるので、初爆が発生するのが概ねクランク
軸６が半回転するまでの間となり、エンジン１の始動性
が飛躍的に向上する。

【００３７】なお、ここでは初期の燃料噴射信号がＡａ
とＡｂの２回に設定されているが、最初の回転角度信号
Ｃ１よりも早く発信できるのであれば２回以上、あるい
は１回のみとしてもよく、その回数はエンジン１の気筒
数等に応じて設定する必要がある。

【００３８】さらに、演算部30は、上述の非同期噴射に
よりエンジン１が始動しなかった場合は、その始動経歴
を不揮発性メモリー37に記憶させ、次回のエンジン始動
時には上記始動経歴を判定し、非同期噴射による始動の
記憶がある場合はインジェクター22に同期噴射を行わせ
るようにプログラムされている。

【００３９】したがって、非同期噴射が行われる１回目
の始動時に何らかの理由でエンジン１が始動しなかった
場合は、続く２回目の始動時には非同期噴射が行われ
ず、同期噴射が行われるため、非同期噴射の反復に起因
する燃料の過剰供給により失火に陥るような事態が起こ
らなくなり、始動性の劣化を防止することができる。

【００４０】なお、エンジン１の異常時等には、演算部
30が表示制御部39を操作してＬＥＤ45等の表示手段を動
作させ、異常を知らせるようになっている。

【００４１】図４は、演算部30においてなされる上記制
御の一連の流れをフローチャートで示したものである。
このフローチャートにおいて、各制御ステップはＳ１，
Ｓ２，…で示される。

【００４２】この制御がスタートすると、まずＳ１にお
いて不揮発性メモリー37の記憶内容が照合される。ここ
では、その記憶内容に非同期噴射による始動不能の経歴
があるか否かが判定され、ＮＯならＳ２に進み、エンジ
ン１が冷機状態にあるか否かが判定される。その判断
は、所定のエンジン温度（例えば６０゜Ｃ）を基準にし
て行われる。

【００４３】Ｓ２がＹＥＳならば、つまりエンジン１が
冷機状態にあるならばＳ４に進むが、Ｓ１がＹＥＳ、も
しくはＳ２がＮＯならばＳ３に移行し、通常の同期噴射
が実行される。即ち、図３に示す回転角度信号Ｃ１，Ｃ
２，…に同期して燃料噴射信号Ａ１，Ａ２が発信され、
これに基づいて燃料が噴射される。その後は後述のＳ７
に進む。

【００４４】Ｓ４では、クランキングスイッチ44がＯＮ
であるか否かが判定され、ＯＮ（ＹＥＳ）であればＳ５
に進むが、ＯＦＦ（ＮＯ）であればＳ１に戻り、Ｓ１〜
Ｓ４までのステップが反復される。

【００４５】Ｓ５では、非同期噴射による燃料噴射量が
演算され、Ｓ６で非同期噴射がなされる。ここでは、図
３中に示す初期の燃料噴射信号ＡａとＡｂに基づいて燃
料が噴射される。

【００４６】次のＳ７では、エンジン１が正常に動作を
開始したか否かが判定され（図３中に示す動作領域内か
否かの判定がなされる）、ＹＥＳであればＳ９に進む
が、ＮＯであればＳ８に移行し、記憶手段である不揮発
性メモリー37に非同期噴射による始動不能の経歴が記憶
され、Ｓ１に戻ることになる。そして、このＳ８で記憶
された始動経歴が前述のＳ１で照合される。

【００４７】Ｓ７がＹＥＳであってＳ９に進んだ場合
は、タイマー38によるカウントが開始され、このカウン
トが所定時間（例えばＥ秒）継続されたか否かが判定さ
れる。このＳ９がＹＥＳになればＳ10で不揮発性メモリ
ー37の記憶がリセット（消去）され、制御は終了とな
る。また、Ｓ９がＮＯであればＳ７に戻り、Ｓ７とＳ９
のステップが反復される。

【００４８】以上のように構成された燃料噴射制御装置
28によれば、エンジン１の冷機始動時においては非同期
噴射が行われ、これにより最初の点火よりも先に燃料が
噴射されることになり、その燃料が充分に霧化してから
の点火となるので、クランク軸６が約半回転するまでの
間に初爆を得ることができ、エンジン１の始動性を飛躍
的に向上させることができる。

【００４９】しかも、クランク角度センサー15からの回
転角度信号とは無関係に最初の燃料噴射が行われるた
め、クランク軸６の回転速度が極めて遅いことにより回
転角度信号の出力が弱くなっている始動時においてもイ
ンジェクター22の誤動作が起きることがなく、燃料が確
実に噴射されて良好な始動性がもたらされる。

【００５０】なお、図３に示すように、スターターモー
タースイッチ48のＯＮ操作により起動するスターターモ
ーター47は、その実際の起動までに若干のタイムラグを
伴うため、スターターモーター47の起動タイミングより
もインジェクター22から最初に燃料が噴射されるタイミ
ングの方が早くなる。このため、スターターモーター47
の起動に伴うバッテリー電圧降下の影響をインジェクタ
ー22が受けることがなく、確実に初期の燃料噴射を行う
ことができる。

【００５１】その上、この燃料噴射制御装置28によれ
ば、上記非同期噴射によりエンジン１が始動しなかった
場合は、その始動経歴が不揮発性メモリー37に記憶さ
れ、この始動経歴が照合されて次回の始動時には同期噴
射が行われるため（前記フローチャートのＳ１→Ｓ３の
ステップ参照）、非同期噴射の反復により燃料が過剰供
給されて点火プラグが失火するようなことがなくなり、
始動性の劣化が防止できる。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るエン
ジンの燃料噴射制御装置は、スターターモータースイッ
チのＯＮ操作に連動してＯＮになるクランキングスイッ
チと、エンジンの冷機始動時に上記クランキングスイッ
チのＯＮ動作に連動して非同期噴射を行わせるように構
成された制御手段とを備えてなることを特徴とするた
め、エンジンの冷機始動時においては最初の点火よりも
先に最初の燃料噴射を行わせ、その燃料を充分に霧化さ
せてから点火でき、エンジン始動性を大幅に向上させる
ことができる。

【００５３】また、本発明に係るエンジンの燃料噴射制
御装置は、前記非同期噴射によりエンジンが始動しなか
った場合は、その始動経歴を記憶手段に記憶させ、次回
のエンジン始動時には上記記憶手段の記憶を照合し、非
同期噴射による始動不能の経歴がある場合は同期噴射を
行わせるように前記制御手段を構成したので、非同期噴
射の反復に起因する燃料の過剰供給により失火に陥るよ
うな事態が起こらなくなり、始動性の劣化を防止するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る燃料噴射制御装置が適用されたエ
ンジンと、その吸気装置を示す縦断面図。

【図２】本発明の一実施形態を示す燃料噴射制御装置の
ブロック図。

【図３】エンジン始動時におけるバッテリー電圧とスタ
ーターモーターへの印加電流とエンジン回転速度との関
係を示すとともに、燃料噴射信号、点火信号、回転角度
信号のタイミング関係を示し、さらにクランキングスイ
ッチとスターターモータースイッチのＯＮ，ＯＦＦ状況
を示した線図。

【図４】演算部においてなされる制御の一連の流れをフ
ローチャートで示した図。

【符号の説明】

１ エンジン 28 燃料噴射制御装置 29 コントロールユニット 30 制御手段として機能する演算部 37 記憶手段として機能する不揮発性メモリー 44 スターターモータースイッチ 48 クランキングスイッチ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スターターモータースイッチ48のＯＮ操
   作に連動してＯＮになるクランキングスイッチ44と、エ
   ンジン１の冷機始動時に上記クランキングスイッチ44の
   ＯＮ動作に連動して非同期噴射を行わせるように構成さ
   れた制御手段（30）とを備えてなることを特徴とするエ
   ンジンの燃料噴射制御装置。
2. 【請求項２】 前記非同期噴射によりエンジン１が始動
   しなかった場合は、その始動経歴を記憶手段（37）に記
   憶させ、次回のエンジン始動時には上記記憶手段の記憶
   を照合し、非同期噴射による始動不能の経歴がある場合
   は同期噴射を行わせるように前記制御手段（30）を構成
   した請求項１に記載のエンジンの燃料噴射制御装置。