JPS5848736A

JPS5848736A - 内燃機関の始動制御方法

Info

Publication number: JPS5848736A
Application number: JP56137309A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Sato; 康夫佐藤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1981-09-01
Filing date: 1981-09-01
Publication date: 1983-03-22

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、内燃機関の始動制御方法に係り、特に、燃料
蒸気圧が低く、気化潜熱が大きい、アルコール醇の低温
始動性が悪い燃料を主燃料として用いる内燃機関に適用
するに好適なエンジン始動時及び始動後の所定期間にお
ける、ガンリン等の低温始動性の曳い燃料を補助燃料と
して供給する際の内燃機関の始動制御方法の改良に関す
る。

近年、ガソリン等の化石燃料′の枯渇に伴ない、アルコ
ール等の他の燃料が注目されている。このアルコールは
、ガソリンに比べて、燃料蒸気圧が低（、気化潜熱が大
きいため、例えば、内燃機関の燃料として用いる場合に
は、エンジン始動時及び始動後の所定期間は、ガソリン
を補助燃料として供給するようにして、内燃機関の始動
性を高めることが行なわれている。しかしながら従来は
、クランキングと同時に主燃料と補助燃料を共に供給し
、主燃料単独でも運転可能に至った時点で、補助燃料の
供給を停止するようにしていたため、クランキング開始
から主燃料着火迄の主燃料が燃焼に寄与せず、無駄に供
給されることになり、総合的な燃費が悪化する。更に、
燃料蒸気圧が低く、気化潜熱の大きい主燃料を補助燃料
と同時に供給していたため、補助燃料が燃焼してシリン
ダ壁温が上昇する時間が著しく遅らされることになり、
主燃料タンクの時間が長（なって、必要以上の補助燃料
を供給しなければ、主燃料が着火可能な状態とならない
。このよ５に、主燃料と補助燃料を同時にエンジンに供
給するのは、燃料経済性からも、暖機時間の短縮からも
問題点が多いものであった。

本発明は、前記従来の欠点を解消するべくなされ友もの
で、最良の燃焼状態を保持して、短時間で主燃料単独運
転に切り替えせしめると共に、無駄な主燃料及び−助燃
料の供給を防止することができる内燃機関の始動制御方
法を提供することを目的とする。

本発明は、低温始動性の悪い燃料を主燃料として用いる
内燃機関の始動制御方法において、エンジン始動時及び
始動後の所定期間は、低温始動性の良い燃料を補助燃料
として供給するに際して、排気温度に応じて、補助燃料
と主燃料を交互に供給するようにして、前記目的を達成
したものである。

又、前記排気温度が第１の所定温度以下である時は、補
助燃料のみを供給しＪ前記第１の所定温度以上となつ九
時は、補助燃料の供給を停止して主燃料を供給すると共
に、主燃料を供給することによって一排気■度が低下し
てきた場合には、排気温度が上昇する迄、−主燃料の供
給を停止して補助燃料を供給し、更に、排気温度が第２
の所定温度以下となった時は、主燃料のみを供給するよ
うにしたものである。

以下図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する
。

本実施例は、本発明を電子制御燃料噴射装置を備えた内
燃機関に適用したもので、第１図に示す如＜、吸気絞り
弁１２によって制御されているエンジン１０の吸入空気
量を検出する丸めのエアフローメータ１４と、エンジン
始動時にスタータ信号を発生するスタータ１６と、エン
ジンブロック１８に配置され、エンジン冷却水温に応じ
てオン時間が変化するオンオフ信号（以下ＴＺＳ信号と
称する）を発生するバイメタル式接点２０と、同じくエ
ンジンブロック１Ｂに配設され、エンジン冷却水温に応
じ九冷却水瀉信号を発生する冷却水濡センサ２２と、エ
ンジン回転に応じて点火信号を発生する点火コイル２４
と、エンジン１０の吸気ボートにアルコール等の主燃料
２８を噴射するための、主燃料タンク３０、主燃料通路
−３２、主燃料ポンプ３４、主燃料フィルタ３６、主燃
料噴射弁３８、主燃料調圧弁４０からなる主燃料噴射系
２６と、同じくエンジン１０の吸気マニホルド４２内に
エンジン等の補助燃料４６を噴射する九めの、補助燃料
タンク４８、補助燃料通路５０、補助燃料ポンプ５２、
補助燃料′フィルタ５４、補助燃料噴射弁５６、補助燃
料調圧弁５８からなる補助燃料噴射系４４と、エンジン
１０の燃焼室６０内における混合気の燃焼によって形成
された排気ガスが流入する排気マニホルド６２に配設さ
れた、排気温度を検出する排気温度センサ６４と、通常
運転時は、エンジンの吸入空気量とエンジン回転数に応
じて主燃料噴射時間を算出し、前記主燃料ポンプ３４を
回転させると共に、主燃料噴射弁３８に主燃料噴射信号
を出力し、一方、エンジン始動時及び始動毅の所定期間
における、排気温度が第１の所定温度以下である時は、
前記補助燃料ポンプ５２を回転させて補助燃料噴射弁５
６に補助燃料噴射信号を出力し、前記第１の所定温度以
上となった時は、補助燃料の噴射を停止して、前記主燃
料ポンプ３４を回転させて主燃料噴射弁３８に主燃料噴
射信号を出力する゛と共に、主燃料を噴射することによ
って排気温度が低下してきた場合には、排気温度が上昇
する迄、主燃料の噴射を停止して補助燃料噴射弁５６に
補助燃料噴射信号を出力し、更に、排気温度が第２の所
定温度以上となった時は、主燃料噴射弁３８に主燃料噴
射信号を出力するデジタル電子制御回路６６とから構成
されている。

前記バイメタル式接点２０は、第２図に示す如（、バイ
メタル２０ａ１ヒートコイル２０ｂ１及び接点２０ｃか
ら構成されており、スタータ１６がオンとなると同時に
前記デジタル電子制御回路６６から通電されると、ＩＮ
の方向圧電流が流れ、ヒートコイル２０ｂが赤熱する。

従って、バイメタル２０ｍも加熱されることになって、
ついには、バイメタル２０ｍが反転し、接点２０ｅを開
くことになる。そして、その時の時間は、第３図に示す
ように、バイメタル式接点２０を叡り囲んでいるエンジ
ン冷却水温Ｔ’、によって決定され、低温になるほど時
間が長（なる、第４図は、第３図中のＸ”Ｃにおける接
点２０ｃ出力、即ち、ＴＺ８　信号の様子を示したもの
で、スタータ１６がオンになっていても、最大ｙ秒の時
間しか得られないことが明らかである。

前記デジタル電子制御回路６６は、第５図に詳細に示す
如く、前記スタータ１６出力のスタータ信号、前記バイ
メタル式接点２０出力の〒ｚＳ信号、及び、点火コイル
２４出力の点火信号等のデジタル信号を入力するための
、バッファ機能を有する入力インターフェース回路６８
と、前記冷却水温センサ２２及び排気温度センサ６４出
力のアナログ信号をデジタル信号に変換するための、マ
ルチプレクサ機能を有するアナログ−デジタル変換器７
０と、中央演算処理回路７２と、リードオンリーメモリ
７４と、ランダムアクセスメモリ７６と、演算結果全所
定のタイミングで主燃料ポンプ３４及び主燃料噴射弁３
８に出力する第１の出力インターフェース回路７８と、
同じく演算結果を所定のタイミングで前記補助燃料ポン
プ５２及び補助燃料噴射弁５６に出力する第２の出力イ
ンターフェース回路８０とから構成されている。

第を図において、８２はバッテリ、８４は点火スイッチ
、８６は電源装置である。

以下作用を説明するＯ主燃料２８は、主燃料タンク３０
から、主燃料通路３２を介して主燃料ポンプ３４で加圧
され、主燃料フィルタ３６を通って、主燃料調圧弁４０
で決定された圧力で、主燃料噴射弁３８より吸気ボート
に供給され、燃焼室６０で燃焼され、排気マニホルド６
２より排気ガスとして排出される。一方、補助燃料４６
は、補助燃料夕／り４８から、補助燃料通路５０を介し
て補助燃料ポンプ５２で加圧され、補助燃料フィルタ５
４を通って、補助燃料調圧弁５８で決定された圧力で、
補助燃料噴射弁５６より吸気マニホルド４２に供給され
る。デジタル電子制御回路６６には、点火コイル２４か
らの点火信号、スタータ１６出力のスタータ信号、二ｙ
ジンブロック１８に配設されたバイメタル式接点２０、
冷却水温センサ２２等の出力が取り入れられ、排気マニ
ホルド６２に配設された排気温度センサ６４の出力信号
を比較判断して、主燃料噴射弁３８と補助燃料噴射弁５
６とをそれぞれ独立に駆動するように、制御信号を出力
する。

具体的・には、第６図に示す如（、まずエンジン始動の
ために点火スイッチ８４をオンとすると電源が投入され
、回路が動き出す（ステップ１００）＃すると、冷却水
温センサ２２出力のエンジン冷却水温Ｔ、が読み込まれ
（ステップ１０１）、このエンジン冷却水１１Ｔｖ　と
アルコール等の主燃料の始動限界温度〒ａとの比較が行
なわれる（ステップ１０２）、この主燃料始動限界温度
Ｔαは、第７図に示すような、外気温度と主燃料（アル
コール）の始動時間（実ＩＩＡ）或いは補助燃料（ガソ
リン）の始動時間（破ＪＩＢ）の関係から選定されてお
り、例えば、＋１０℃付近が単独始動の限界一度として
設定されている。今、エンジン冷却水１１’ｒｖが主燃
料始動限界温度Ｔαより大である場合には、主燃料のみ
による始動が可能であり、補助燃料を供給する必要がな
いので、クランキング時アルコール噴射（ステップ１０
３）が行なわれると共に、完爆饅も、通常のエンジンの
吸入空気量とエンジン回転数等に応じたアルコール噴射
が継続される（ステップ１０４）。又、何らかの原因に
より、エンジンが停止した場合は、エンジン回転数Ｎ＠
を判定することによって（ステップ１０５）、最初のス
テップ１００に戻ることとなる（ステップ１０６）。

一方、ステップ１０２の判定で、エンジン冷却水温！、
が主燃料始動限界温度Ｔｇ　より小である場合には、補
助燃料を噴射する必要があるので、クランキング時カッ
リン噴射が行なわれる（ステップ１０７）。このクラン
−キング時ガソリン噴射は、詳細には、第８図に示す如
く、バイメタル式接点２０出力のＴＺＳ信号に応じて、
最大噴射時間を制御するようにされており、カニボンに
よる点火プラグの（すぶりを防止するようにされている
。即ち、まず、ステップ２０１でスタータ１６の作動を
確認し、スタータ１６が作動している場合には、バイメ
タル式接点２０への通電を行なう（ステップ２０３）、
次いで、バイメタル式接点２０出力の、前出第３図及び
第４図に示したようなＴＺＳ信号Ｖを入力しくステップ
２０４）、ＴＺ８信号信号対応して、ガソリンを噴射す
るか（ステップ２０６）、或いは、ガソリンの噴射を停
止する（ステップ２０７）。当然スタータ１６が作動し
ていない場合は、バイメタル式接点２０への通電は行な
わない（ステップ２０２）。

クランキング時にガソリンを噴射してエンジンが始動し
、スタータ１６をオフにした時点で、エンジン回転数Ｎ
ｏの判定を行ない（２ステツプ１０８）エンジンが停止
し次場合には、再びステップ１０１から繰り返す。一方
、エンジンが正常に回転している場合には、排気温度セ
ンサ６４出力の排気温度Ｔ・１を入力する（ステップ１
０９）、再始動時等、エンジンがある程度暖機されてお
り、この時点で既に排気温度Ｔ・１が、第２の所定温度
Ｔβ（通常は４００〜５００℃）より大である場合には
、ステップ１０４に移行し、通常のアルコール噴射を行
なう（ステップ１１０）。一方、排気温度Ｔｅｌが第２
の所定温ｇＴβより小である場合には、排気■［Ｔ・１
をメモリＡにストアした後（ステップ１１１）、点火信
号に同期した始動時のガソリン噴射を行なう（ステップ
１１２）。具体的には、第９図に示す如く、エンジン冷
却水温Ｔ、を入力し九後（ステップ３０１）、第１０図
に示すような、エンジン冷却水温Ｔｙ　と噴射割合ａの
特性表管用いて、最適な噴射を行なうべく噴射割合ｇを
読み出しくステップ３０２）、点火信号（ＩＧＩ）を入
力する（ステップ３０３）。点火信号ＩＱ、の入力と共
に時間計側を開始しくステップ３０４）、次の点火信号
（ＩＧ＊）を入力して（ステップ３０５）、時間計測を
停止する（ステップ３０６）。この点火周期をｔ（ｉｇ
）として（ステップ−３０７）、噴射割合αを乗じてガ
ソリン噴射時間ｔ（ｉｎｊ）を決定しくステップ３０８
　）’、ガソリンの噴射を開始して（ステップ３０９　
）　、　　ｔ（ｉｎｊ）時間経過した時点で、ガソリン
の噴射を停止する（ステップ３１０）。

この時の動作を第１１図に示す。点火信号のＩＱ。

からＩＧ、迄の点火周期時間ｔ　（Ｉｇ）に噴射割合ぽ
を乗じることによって求められるガソリン噴射時間ｔ（
ｔｍｊ）は、点火信号ＩＧｔの入力と同時に補助燃料噴
射弁５６に通電されることとなり、１点火周期分遅れて
ガソリンが噴射されることになるが、非常に速（ζ現象
であるので、エンジン性能上特に問題は生じない。

ステップ１１２で、このように点火信号に同期して適量
のガソリンが噴射された後は、エンジン回転の有無を判
定しくステップ１１３）、エンジンが停止している場合
は、リターンに戻り（ステップ１０６）、エンジンが正
常に回転している場合には、メモリムと第１の所定温度
Ｔ７の判定を行い（ステップ１１４）、メモリＡが小で
ある場合には、ステップ１０９に戻って、排気温度Ｔ０
１の入力から繰り返し、一方、メモリＡが大となるとガ
ソリンの噴射を停止する（ステップ１１５）。

前記の第１の所定温度Ｔ７は、アルコールが着火し易い
ように、ある程度迄、シリンダ壁温を上昇させる九めに
設定するもので、通常は、１００〜２００℃に設定され
ている。ガソリンの噴射を停止すると同時に（ステップ
１１５）、点火信号に同期して、アルコールを噴射する
（ステップ１１６）。

この点火信号に同期したアルコール噴射の詳細は、ガソ
リンの場合と同様であるので説明は省略する。

点火信号に同期してアルコールを噴射し友後は、再び排
気温度Ｔ＠雪を入力しくステップ１１７）、排気一度丁
幻をメモリＢにストアして（ステップ１１８）、エンジ
ン回転の判定を行なった後に（ステップ１１９）、メモ
リムとメモリＢの比較を行な５（ステップ１２０）。こ
の比較は、アルコールが着大しているか否かの判定を行
なうためのもので、第１２図に示す如（、空気過剰率が
１で排気温度の最大値があることを利用して、アルコー
ルを噴射して排気温度が低下してきた場合にハ、今タア
ルコールの気化が不十分で、燃焼に寄与する空燃比が希
薄であると判断する。従って、とのｉｔではエンジンが
停止してしまうので、メモリＡ＞Ｂである場合には、ア
ルコールの噴射を停止する（ステップ１２１）。一方、
アルコールの気化が十分で燃焼が良好に行なわれている
場合には、排気温度が上昇するため、メモリＢの方が大
となるので、メモリの入れ替え（ステップ１２２）を行
ないながら、点火信号と同期したアルコールの噴射を継
続する（ステップ１１６）。

ステップ１２１でアルコールの噴射を停止した後は、点
火信号に同期したガソリンの噴射を再開しくステップ１
２２）、排気温度〒・１の入力（ステップ１２３）、排
気温度ＴｅｌのメモリＣへのストア（ステップ１２４）
、エンジン回転判定（ステップ１２Ｓ）を経て、メモリ
ＢとメモリＣの大小関係を判定しくステップ１２６）、
メモリＣが小である場合には、メモリの入れ替えを行な
い（ステップ１２７）っつ、ガソリンを噴射し続け、メ
モリＣがメモリーより大になると、ガソリンの噴射を停
止して（ステラ７１２７）、再びステップ１１６に戻っ
て、点火信号に同期したアルコールの噴射を行ない、ア
ルコールの噴射のみで４正常な運転が町ｔＩｐ、になる
ように、ガソリンの噴射とアルコールの噴射を交互に繰
り返すものである。

以上のような一連の動作を時間を追って示し念のが第１
３図である。クランキングを開始すると、バイメタル式
接点２ｏに制御源れた噴射時間でガソリンが噴射され、
完爆（時刻ｙ）して、スタータ１６をオフにすると、点
火信号に同期したガソリンの間欠噴射に切り替えられ、
排気温度も上昇していく、予め設定された第１の所定温
度↑ｒに排気一度が達すると（時刻り、アルコールの間
欠噴射に切り替わり、排気温度が下降した場合（時刻ａ
）は、再びガソリン噴射になり、排気温度が上昇すると
（時刻ｂ）、又、アルコールが噴射される。このように
、温度下降点（時刻ｃ５＠）と、温度上昇点（時刻ｄ、
ｆ）でガソリンとアルコール噴射を切り替え、最終的に
はアルコールのみの運転が可能となるものである。

伺、前記実施例においては、排気温度センサが排気マニ
ホルドに配設されていたが、排気温度センサの配設位置
はこれに限定されず、シリンダヘッド、排気ボート等の
排気系に配設することも可能である。

前記実施例においては、本発明が、主燃料をアルコール
とし、補助燃料をガソリンとする内燃機関に適用されて
いたが、本発明の適用範囲はこれに限定されない。

又、前記実施例においては、本発明が、電子制御燃料噴
射装置を備え九内燃機関に適用されていたが、本発明の
適用範囲はこれに限定されない。

以上説明した通り、本発明によれば、極低温時において
も排気温度を考慮することによって、最適な燃焼状態を
得ることができ、最短時間及び最低燃料量で、低温始動
性の悪い燃料を主燃料として用いている内燃機関の始動
を完了することが可能になるという優れた効果を有する
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る始動制御方法が採用された電子
制御燃料噴射装置の実施例を備えた内−機関を示す、一
部ブロック線図を含む断面図、第２図は、前記実施例に
おけるバイメタル式接点の構成を示す断面図、第３図は
、前記バイメタル式接点罠おけるエンジン冷却水温と接
点が開く迄の通電時間の関係を示す線図、第４図は、同
じく、スタータ信号とＴＺ８　信号の関係を示す線図、
第５図は、前記実施例におけるデジタル電子制御回路の
回路構成を示すブロック線図、第６図は、前記実施例に
おける全体の動作を示す流れ図、第７図は、補助燃料で
あるガンリンと主燃料であるアルコールにおける外気温
度と始動時間の関係を示す線図、第８図は、前記実施例
におゆるクランキング制御を示す流れ図、第９図は、前
記実施例における点火信号に同期した噴射制御を示す流
れ図、第１０図は、前記点火信号に同期した噴射制御に
おいて用いられている、エンジン冷却水温と噴射割合の
関係を示す線図、第１１図は、同じく同期噴射のタイム
チャートを示すＩＩｒ！ＩＩ、　！１２図は、前記実施
例において利用されている、空気過剰率と排気流度の関
係を示す線図、第１３図は、前記実施例における動作状
聾の一例を示す線図である。１０・・エンジン、１６・・・スタータ、２６・・・主
燃料噴射系、２８・・・主燃料（アルコール）、３０・
・・主燃料夕／り、３４・・・主燃料ボン１．３８・・
・主燃料噴射弁、４４・・・補助燃料噴射系、４６・・
・補助燃料（ガソリン）、４８・・・補助燃料タンク、
５２・・・補助燃料ボンダ、５６・・・補助燃料噴射弁
、６２・・・排気マニホルド、６４・・・排気温度セン
サ、６６・・・デジタル電子制御回路。代理人　　高　矢　　　論（ほか１名）ｖｙｔ図第　７　図砦　８　図め　ｌｌ　　図ｉ！ｂ１２　　図ａｌ−半第　１３　　図簀Ｗ　　”燥

Claims

【特許請求の範囲】

（１）低温始動性の悪い燃料を主燃料として用いる内燃
機関において、エンジン始動時及び効動後の所定期間は
、低温始動性の良い燃料を補助燃料として供給するに際
して、排気温度に応じて、補助燃料と主燃料を交互に供
給するようにしたことを特徴とする内燃機関の始動制御
方法〇り）前記排気温度が第１の所定温度以下である時
は、補助燃料のみを供給し、前記第１の所定温度以上と
なった時は、補助燃料の供給を停止して主燃料を供給す
ると共に、主燃料を供給することＫよって排気温度が低
下してきた場合には、排気温度が上昇する迄、主燃料の
供給を停止して補助燃料を供給し、更に、排気温度が第
２の所定温度以上となった時は、主燃料のみを供給する
ようにし九特許請求の範囲第１項に記載の内燃機関の始
動制御方法。