JPS592788B2 - 内燃機関用始動制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は内燃機関始動の際機関に供給される空気の量を
制御する始動制御装置に関するものである。

従来の内燃機関においてスタータにより機関を、駆動し
て始動させる際、機関に供給される空気の量を制御する
弁手段が、始動時の最適な位置に必らずしも制（財）さ
れているとは限らず、このため良好な始動性が得られな
い場合があった。

ｆ１陵ば空燃比検出器の出力に基づいて気化器をバイ
パスする補正用空気通路に設けた弁手段の開度を制（財
）し空燃比を制御する空燃圧制（財）装置を有する内燃
機関にあっては、空燃比検出器が機関低温時は適正作動
を行えないこともあり、弁手段の開度で決まる補正用空
気量つまり空燃比乃至機関に供給される空気の量が最適
でないとスムーズな始動が行なえないという問題がある
ことが判った。

本発明は上記点に鑑みてなされたものであり、機関に供
給される吸気量を制（財）する弁手段の開度を検出する
弁開度検出手段を設け、弁開度信号に基づいて弁手段を
始動時における最適な開度に制（財）することにより、
機関の始動性を著しく向上させることを目的としたもの
である。

鯰下本発明を気化器をバイパスする補正用空気の量を制
御する装置に適用した実施例について説明する。

第１図において、１は気化器で、スロットルバルブ１０
により主混合気通路２の通路面積を制（財）して、エア
クリーナ９と内燃機関３の吸気マニホールド４とを連通
させている。

該気化器１は更に前記エアクリーナ９と前記スロットル
バルブ１０の下流とを連通している補正用空気通路１１
と、該通路１１の通路面積を制御する弁手段としてのバ
イパス弁１２と、該バイパス弁１２の開度制御を行なう
例えばパルスモータ等からなる駆動手段８と、前記バイ
パス弁１２が内燃機関３の冷態始動時に要求される空気
を供給できる位置（収後設定位置と呼び、該設定位置は
バイパス弁が全閉位置にある時として説明する）にある
かどうかを検出する弁開度検出手段としての設定位置検
出ｉ５１３−１とを具備している。

５は内燃機関３の排気ガスが排出される排気マニホール
ドで、触媒コンバータ６等の排気浄化装置を介して外気
に排気ガスを排出している。

１は該排気マニホールド５に設けられた二酸化ジルコニ
ウム等の酸素濃度検出器を用いた空燃比検出器で、排気
ガス中の酸素濃度に応じた起電力を発生するもので、特
に理論空燃比付近でステップ状の実力電圧特性を有する
。

１５は、内燃機関の作動状態、例えば内燃機関の温度を
検出する作動状態検出器で、特に前記排気マニホールド
５に設けた空燃比検出器γが適性作動を行なえる活性温
度（約４００℃）に達したかどうかを検出する。

１４は制（財）手段で、設定位置検出器１３−１の他、
空燃比検出器γ及び作動状態検出器１５からの出力によ
り、内燃機関３の正常運転時は排気ガス中の酸素濃度か
ら内燃機関３に供給された混合気の空燃比の大小を判別
し、駆動手段８を介してバイパス弁１２の開度を制御し
て、混合気の空燃比を理論空燃比になるよう制御すると
共に機関停止時には次回の始動用の最適な位置（開度）
にバイパス弁１２を制御する。

この制御を行なう時はもちうん該制（財）手段１４は車
載直流電源１１から電源回路１６を介して電力供給を受
けている。

該電源回路１６はキースイッチ１６−１ （第２図図示
）の投入と同時に前記制御手段１４に電力供給を行ない
、該キースイッチ１６−１の開放時つまり機関停止時に
は、その開放時点から一定時間は前記側（財）手段１４
に電力供給を行なうと同時に前記制御手段１４に位置補
正信号を印加するものである。

次に前記制菌手段１４と電源回路１６の詳細を第２図に
基づき説明する。

１４−４は作動状態検出回路で、抵抗４Ｌ４２，４３、
コンデンサ４４、及び比較器４５から構成され、該比較
器４５の反転入力端子は前記作動状態検出器１５に。

接続され、その非反転入力端子は抵抗４２，４３により
電源１γの電圧を分圧した設定電圧が印加されている。

前記作動状態検出器１５はサーミスタ等から構成され、
内燃機関の温度が高い程、小さい抵抗値を示し、前記設
定電圧は前記空燃比検出器γが適性作動できる温度（約
４００℃）に対応した値に設定しであるため、内燃機関
の温度が上昇して前記作動状態検出器１５の抵抗値と抵
抗４１の抵抗値とにより得られる電源１γの分圧電圧が
設定電圧以下になると、作動状態検出回路１４−４の出
力端子１４−４ａに′°１′″レベルの信号を発生する
。

１４−５は抵抗５１、比較器５４、該比較器５４０反転
入力端子に設定電圧を入力する分圧抵抗５２，５３から
構成される空燃比判別回路で、前記比較器５４の非反転
入力端子は抵抗５１を介して前記空燃比検出器１に接続
されている。

該空燃比検出器１の起電力電圧特性は第３図に示す如く
、理論空燃比（８点で示す）より検出された空燃比が小
さいと大きな電圧を発生し、理論空燃比より大きくなる
とステップ状に減少して小さな電圧を発生する。

分圧抵抗５２゜５３による設定電圧は理論空燃比付近の
空燃比検出器の出力電圧よシはやや低く設定しである。

従って、空燃比検出器γにて検出した混合気の空燃比が
小さく、その出力電圧が高いとき、即ち混合気が濃い時
は空・燃比判別回路１４−５の出力端子１４−５ａに゛
ｌ′°レベルの信号が発生する６１４−６はＮＯＲゲー
ト６１．６２、抵抗６３゜コンデンサ６４から構成され
るパルス発生器であり、該パルス発生器１４−６のパル
ス信号はＮＡＮＤゲート９２の一方の入力端子に印加さ
れ該ＮＡＮＤゲート９２の他の入力端子は前記作動状態
検出回路１４−４に接続されている。

前記作動状態検出回路１４−４の出力端子１４−４ａに
ＩＩ ＩＩ＋ＩＩルの信号が発生している時、即ち内燃
機関の温度が前記空燃比検出器１が適性作動を行なえる
温度に達した時、前記ＮＡＮＤゲート９２は前記パルス
発生５１４−６からのパルス信号をＮＯＲゲート９３，
９４のそれぞれ一方の入力端子に印加する。

前記空燃比判別回路１４−５の出力端子１４−５ａは、
ＮＡＮＤゲート９９の一方の入力端子と、インバータ９
５を介してＮＯＲゲート９１の一方の入力端子にそれぞ
れ接続されている。

該ＮＯＲゲート９１の他の入力端子にはライン１０１を
介して後述する第１のリレー１６−２の出力端子１６−
２ａが接続され、また前記ＮＡＮＤゲート９９の他の入
力端子にはインバータ９０、ライン１０１を介して前記
出力端子１６−２ａが接続されている。

後述するキースイッチ１６−１が投入されている時、前
記出力端子１６−２ａには°°０″レベルの信号が発生
しており、該゛°０°ルベルの信号が前記インバータ９
０により反転されて、“１″レベルの信号が前記ＮＡＮ
Ｄゲート９９の他の入力端子に印加されているため。

前記空燃比判別回路１４−５の出力端子１４−５ａＫ”
ｌ”レベルの信号が発生している時にのみ、前記ＮＯＲ
ゲート９３の他の入力端子に“０゛レベルの信号を印加
し、従って該ＮＯＲゲート９３はその一方の入力端子に
印加されている前記パルス発生５１４−６ レジスタ９６の第１の入力端子Ｏに印加する。

また前記空燃比判別回路１４−５の出力端子１４−５ａ
に°°０″レベルの信号が発生している時は、該“°０
パレベルの信号が前記インバータ９５によシ反転されて
、゛１″レベルの信号が前記ＮＯＲゲート９１の一方の
入力端子に印加されるため、該ＮＯＲゲート９１は前記
ＮＯＲゲート９４の他の入力端子に０”ルベルの信号を
印加し、該ＮＯＲゲート９４はその一方の入力端子に印
加されている前記パルス発生器１４−６からのパルス信
号をインバータ８９を介してＮＯＲゲー１−９１の一方
の入力端子に印加する。

該ＮＯＲゲート・９γの他の入力端子は、設定位置検出
器１３−１、抵抗１３−２、コンデンサ１３−３から成
る設定位置検出手段にインバータ８８を介して接続され
ている。

前Ｇピ設定位置検出器１３−１は前記が設定位置である
全閉状態のときのみ閉成し、それば外は開放している。

従ってＮＯＲゲート９γは、バイパス弁１２が設定位置
にない時その他の入力端子に０′”レベルの信号を受け
ているため、一方の入力端子にパルス信号が到来してお
れば、該パルス信号を前記シフトレジスタ９６の第２の
入力端子Ｐに印加する。

電源回路１６は、２回路スイッチよりなるキースイッチ
１６−１と、第１のリレー１６−２、遅延回路１６−３
そして第２のリレー１６−４から構成されている。

前記第１のリレー１６−２は、前記キースイッチ１６−
１の第２の接点１ｂに接続された第１の固定接点２ａ、
該固定接点２ａに接続される可動片２ｅ、第２．第３の
固定接点２ｂ、２ｃ、そして前記キースイッチ１６−１
の第４の接点１ｄに接続されたリレーコイル２ｄ、固定
接点２ｃに接続された抵抗２ｆｔ２ｇから構成され、キ
ースイッチ１６−１が図中実線で示すように投入される
とリレーコイル２ｄが通電されて可動片２ｅを実線で示
す如く第１及び第２の固定接点２ａと２ｂを結線する。

従ってこのキースイッチ１６−１が投入された時は前述
した如く、該第１のリレー１６−２の出力端子１６−２
ａに”０″レベルの信号を発生する。

前記遅延回路１６−３は、抵抗３ａ、３ｂ、コンデンサ
３ｃ、そしてトランジスタ３ｄから構成され、該トラン
ジスタ３ｄのベースは抵抗３ａを介して前記第２の固定
接点２ｂに接続されている。

従って可動片２ｅが第２の固定接点２ｂに接続されると
、トランジスタ３ｄは導通側（財）され、同時にコンデ
ンサ３ｃも充電される。

第２のリレー１６−４は、第２の接点１ｂと前記トラン
ジスタ３ｄのコレクタ、エミッタ回路の間に接続された
リレーコイル４ｂと、該リレーコイル４ｂにより駆動さ
れて閉成する常開接点４ａとから構成される。

９８は前記シフトレジスタ９６に接線されたスイッチン
グ回路で、抵抗Ｒ１ｔＲ２，Ｒ３，Ｒ４、トランジスタ
Ｔ１ ＋ Ｔ２ ｔＴ３ 、Ｔ４ 、逆起電力吸
収用ダイオードＤ１ｔＤ２ 、Ｄ３ ｐ Ｄ４ から
構成され、該トランジスタＴ１−Ｔ４のそれぞれのコレ
クタ・エミッタ回路にパルスモーク８の界磁コイルＣ１
ｙ Ｃ２ｙ Ｃ３。

Ｃ４が直列接続されている。

次に上記構成になる本発明装置の作動について述べる。

キースイッチ１６−１を投入すると、第１の接点１ａと
第３の接点１ｃが接続され、ケーブル１００を介して、
電源回路１６が側倒手段１４に通電する。

同時に、リレーコイル２ｄが通電され、可動片２ｅが第
２の固定接点２ｂと結合し、トランジスタ３ｄが導通し
、リレーコイル４ｂが通電されて常開接点４ａが閉成さ
れるため、常開接点４ａを介してもクープル１００に電
力供給が行なわれる。

そして内燃機関３の温度が空燃比検出器γの活性温度（
約４００℃）に達していない時、作動状態検出回路１４
−４はその出力端子１４−４ａに′０′”レベルの信号
を発生し、ＮＡＮＤゲート９２は前記パルス発生ｉ５１
４−６からのパル信号を前記ＮＯＲゲー１−９３，９４
に印加しない。

従ってシフトレジスタ９６は、第１．第２の入力端子Ｏ
，Ｐいずれにもパルス信号を受けないため、バイパス弁
１２は開閉いずれの方向にも駆動されない。

次に内燃機関の温度が上昇して、作動状態検出回路１４
−４がその出力端子１４−４ａに“１”レベルの信号を
発生すると、ＮＯＲゲート９３゜９４のそれぞれ一方の
入力端子にパルス発生器１４−６からのパルス信号が印
加される。

そして空燃比判別回路１４−５が空燃比検出器γから信
号を受けて、混合気が濃い状態、即ち空燃比が理論空燃
比よシ小さい状態にあることを検出すると、その出力端
子１４−５ａに゛１″ルへルの信号を発生し、該”１″
レベルの信号は前記ＮＡＮＤゲート９９の一方の入力端
子に印加される。

またその他の入力端子には、前記出力端子１６−２ａに
発生しているＩＩ Ｏｔ！レベルの信号をインバータ９
０により反転したパｌ′″レベルの信号が印加されてい
るため、該ＮＡＮＤゲート９９は前記ＮＯＲゲート９３
の他の入力端子に０”レベルの信号を印加し、そして該
ＮＯＲゲート９３はその一方の入力端子に印加されてい
るパルス信号をシフトレジスタ９６の第１の入力端子Ｏ
に印加する。

第１の入力端子Ｏにパルス信号が入力されると、シフト
レジスタ９６の出力端子Ｑ１ 、Ｑ２ ｔＱａｔ頁、が
順次シフトされ、スイッチング回路９８のトランジスタ
Ｔ１−Ｔ、が順次導逆側（財）され、パルスモータ８の
界磁コイルＣ１〜Ｃ，カ順次通電されて、図中矢印方向
にパルスモータ３が回転し、バイパス弁１２を開く方向
に駆動する。

該バイパス弁１２が開く方向に駆動されることにより、
補正用空気通路１１から供給される空気量が増加し、空
燃比を大きくし、理論空燃比になるよう制御する。

また逆に空燃比判別回路１４−５が空燃比検出器γから
信号を受けて、混合気が薄い状態であること、即ち混合
気の空燃比が理論空燃比より大きい状態にあることを判
別すると、その出力端子１４−５ａに′０”ルベルの信
号を発生し、該ｔｏ Ｏ”レベルの信号はインバータ９
５により反転されて、“１″ルベルの信号がＮＯＲゲー
ト９１の一方の入力端子に印加される。

この時該ＮＯＲゲート９１はＮＯＲゲート９４の他の入
力端子にＩＩ ＯＩＩレベルの信号を印加し、該ＮＯＲ
ゲート９４の一方の入力端子に印加されているパルス発
生器１４−６からのパルス信号をＮＯＲゲート９１の一
方の入力端子にインバータ８９を介して印加する。

そして該ＮＯＲゲート９γの他の入力端子に“Ｏ′”レ
ベルの信号が到来している時、即ちバイパス−９＋１２
が設定位置（全閉位置）になく、設定位置検出器１３−
１が開放している時、該ＮＯＲゲート９γはその一方の
入力端子に印加さレテいるパルス信号をシフトレジスタ
９６の第２の入力端子Ｐに印加する。

該第２の入力端子Ｐにパルス信号が入力されると、その
出力端子回。

ｊ Ｑｓ ｊ Ｑ２ ｊ−Ｃ１が順次シフトされ、
トランジスタＴ４ 、Ｔ３ 、Ｔ２ 。

Ｔ１が順次導逆側（財）され、パルスモータ８の界磁コ
イルＣ４、Ｃ３、Ｃ２、Ｃ１が順次通電されて、図中及
矢印方向にパルスモータ８が回転し、バイパス弁１２が
閉じる方向に１駆動される。

該バイパス弁１２が閉じる方向に駆動されることにより
、補正用空気通路１１から供給される空気量が減少し、
空燃比を小さくし、理論空燃比になるように制（財）す
る。

またＮＯＲゲート９γの他の入力端子に“１′ルベルの
信号が到来している時、即ちバイパス弁が設定位置（全
閉位置→にある時、ＮＯＲゲート９γはパルス信号をシ
フトレジスタ９６の第２の入力端子Ｐに印加することは
なく、バイパス弁１２が全閉位置にあるにもかかわらず
、パルスモータ８が更にバイパス弁１２を閉じる方向に
駆動されるということはないので、バイパス弁１２の破
損やパルスモータ８の焼損という支障は生じない。

次に内燃機関を停止するときの作動について説明する。

キースイッチ１６−１の図中破線で示す如く開放すると
、接点１ａ、１ｃは切り離される。

またリレーコイル２ｄの通電も唾断されるので、可動片
２ｅは破線で示す如く第１及び第３の固定接点２ａ、２
ｃを結合し、第１のリレー１６−２の出力端子１６−２
ａに位置補正信号になる“１゛レベルの信号を発生する
。

遅延回路１６−３のトランジスタ３ｄはキースイッチ１
６−１の開放時点から一定時間コンデンサ３Ｃの放電に
より導通状態が保持される。

従ってケーブル１００は常開接点４ａが閉成状態にある
間電源１γと接続されているため、制（財）手段１４に
キースイッチ１６−１の開放時点つまり機関の停止時か
ら一定時間だけ電力供給を行なう。

そして前述した如く出力端子１６−２ａには１”レベル
の信号が発生しているため、該°′１”ルベルの信号が
他の入力端子に印加されるＮＯＲゲート９１はＮＯＲゲ
ート９４の他の入力端子にｅｌ Ｏ１ルベルの信号を印
加する。

またキースイッチ１６−１を開放した直後は内燃機関の
温度は、該内燃機関の作動時の温度とほとんど同じであ
るから、作動状態検出回路１４−４はその出力端子１４
−４ａに”１″レベルの信号を発生しており、ＮＡＮＤ
ゲート９２はひきつづきパルス発生器１４−６からのパ
ルス信号をＮＯＲゲート９３，９４に印加している。

従って該ＮＯＲゲート９４はパルス信号をＮＯＲゲート
９γの一方の入力端子に印加し、バイパス弁１２が全閉
位置になくその他の入力端子に“０″レベルの信号が印
加されておれば、シフトレジスタ９６の第２の入力端子
Ｐにパルス信号を印加し、前述の如くバイパス弁１２を
閉じる方向に駆動させ、最終的にバイパス弁１２が設定
位置（全閉位置）にまで閉じると設定位置検出器１３−
１が閉じ、ＮＯＲゲート９γの他方の端子は゛１″レベ
ル信号が入力されてゲートを閉じることになりパルスモ
ータ８は停止し、つまりは該バイパス弁１２を設定位置
（全閉位置）に位置させる。

またキースイッチ１６−１を開放した時に、空燃比判別
回路１４−５がその出力・端子１４−５ａに°゛１″１
″１″１″レベルても、ＮＡＮＤゲート９９の他の入力
端子には出力端子１６−２８に発生している゛°１゛ル
ベルの信号ヲインパータ９０により反転された“０″レ
ベルの信号が印加されているため、ＮＯＲゲート９８の
他の入力端子には“１′ルベルの信号が印加されて、パ
ルス信号がシフトレジスタ９６の第１の入力端子Ｏに印
加されることはない。

従って、内燃機関が停止するときは、バイパス弁１２が
常に設定位置に位置させられるため、内燃機関の次回の
始動時においては、常に冷態始動時に要求される空燃比
の混合気を供給することができ、順調な内燃機関の始動
を行なうことができる。

次に本発明の第２実施例を示す第４図について示す。

第４図は電源回路１６の詳細を示すもので、１６−１、
１６−４は第１実施例と同様にキースイッチ及びリレー
を示し、１６−５はキースイッチ１６−１が投入されて
おればケーブル１０１にｔｌ ＯＩ！レベルの信号をそ
して該キースイッチ１６−１が開放されるとケーブル１
０１を介してインバータ９０に位置補正信号である“１
″ルベルの信号を供給する信号回路であり、１６−６は
設定位置検出手段１３に接続され設定位置検出器が閉成
するまで常開接点４ａを閉成すべくリレーコイル４ｂに
通電する遅延回路である。

前記信号回路は、抵抗５ａｙ ５ｂｔ ５ｄ、トランジ
スタ５ｃから構成され、抵抗５ａ、５ｂは第４の接点１
ｄに接続され、キースイッチ１６−１が投入されている
限りトランジスタ５ｃを導通側倒している。

ケーブル１０１は該トランジスタ５ｃのコレクタに接続
されているため、トランジスタ５ｃが導通している間は
ケーブル１０１はＩＩ ＯＩＩレベルの信号が発生して
いる。

遅延回路１６−６は、リレーコイル４ｂに直列接続され
たトランジスタ６ａ、その前段トランジスタ６ｂ。

６ｃと抵抗６ａ、６ｅ、６ｆから構成され、トランジス
タ６ｃのベースは前記設定位置検出手段に接続されてい
る。

次に上記第２実施例の作動を説明する。

キースイッチ１６−１が投入されると、接点１ａ、１ｃ
及びケーブル１００を介して、側倒回路１４に電力供給
する。

この時バイパス−９＋１２が設定位置になく、設定位置
検出器１３−１が開放していると、トランジスタ６ｃは
導通し、トランジスタ６ａも導通するので、リレーコイ
ル４ｂは通電され、常開接点４ａが閉成して、該常開接
点４ａからもケーブル１００を介して制御手段１４に電
力供給を行なう。

そして内燃機関の運転を停止するためにキースイッチ１
６−１を開放すると、接点１ａと１０は切り離されるた
め該接点１ａ、１ｃを介しての電力供給はもはや行なわ
れない。

このキースイッチ１６−１の開放時に、バイパス弁１２
が設定位置である全閉位置にないときは、設定位置検出
１５１３−１は開放しており、トランジスタ６ｃ、６ａ
が導通状態を継続するので、常開接点４ａは閉成状態に
保持されており該常開接点４ａとケーブル１００を介し
て制（財）手段１４に電力供給を行なう。

また前記キースイッチ１６−１の開放時には、トランジ
スタ５ｃは非導通状態に制（財）され、ＮＯＲゲート９
１は位置補正信号である“１゛ルベルの信号が印加され
る。

従って第１実施例で説明した如く、バイパス弁には該位
置補正信号により閉じる方向に移動する。

そしてその設定位置である全閉位置に該バイパス９Ｆ１
２が位置すると、設定位置検出器１３−１は閉成し、ト
ランジスタ６ｃ。

６ａを非導通状態に制（財）するので、常開接点４ａは
開放しケーブル１００を介しての制却手段１４〜の電力
供給は停止される。

よってバイパス弁１２は、エンジン停止時において常に
その設定位置に位置させられるから、内燃機関の再始動
時においては常に始動時に要求される空燃比の混合気を
内燃機関に供給できるので、順調な内燃機関の始動を行
なうことができる。

なお、上述の実施例においては、バイパス弁の設定位置
を全閉位置として説明したが、それ以外の位置を設定位
置としてもよく、その場合はバイパス弁の位置を検出す
るポテンショメータ等からなる位置検出手段と、該位置
検出手段からの信号と前記位置補正信号とに応じてシフ
トレジスタの第１あるいは第２の入力端子にパルス信号
を入力側（財）する手段とを設ければよいことは勿論で
ある。

以上述べたように本発明においては、機関に供給される
空気の量を制御する弁手段と、この弁手段の開度を検出
する弁開度検出手段とを有し、弁開度信号に基づいて機
関始動時における弁開度つまり混合気量乃至は空燃比を
精度よく最適に制御することで、機関の特に冷態時にお
ける始動性が極めて良好となるという優れた効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図は第１
図図示の制御□□手段及び電源回路の電気結線図、第３
図は第１図図示の空燃比検出器の特性図、第４図は本発
明装置の他の実施例のうちの電源回路の電気結線図であ
る。 ３・・・内燃機関、８・・・駆動手段、１２・・・弁手
段としてのバイパス弁、１３−１・・・設定位置検出器
、１４・・・制御手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 内燃機関に供給される空気の量を制御する弁手段と
   、この弁手段の開度を制（２）する駆動手段と、前記弁
   手段の開度を検出する弁開度検出手段と、この弁開度検
   出手段の信号に基づいて前記弁手段の機開始動前の機関
   の停止時に前記弁手段の機関始動時における開度を設定
   し前記駆動手段を介して前記弁手段をこの設定した開度
   に制御する升開度制（財）手段とを備えたことを特徴と
   する内燃機関用始動側（財）装置。