JPS60128959A - エンジンの始動システム - Google Patents

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】 （イ）産業上の利用分野、 本発明は、主として自動車のエンジンの始動システムに
関するものである。

（ロ）従来技術 ガソリンエンジンでは、その始動時にとくに濃厚な混合
気が必要とされるり一ら、その始動システムとしてチョ
ークシステムを装備しているのが普通である。すなわち
、従来ではとくに寒冷時にエンジンを始動する場合など
では、まず運転席のチョークボタンを引いて気化器に介
設しであるチ璽−クバルブを閉じ、ガソリンの吸い出し
量を多くしてシリンダ内に所要の濃い混合気を供給する
ようにしている。しかし、この場合ではチョークボタン
を戻してチョーク解除を行なうタイミングが難しく、ま
たいわゆるチョーク戻し忘れをすると燃料が無駄を生じ
るばかりでなく、エンジンに悲影響を及ぼすことがある
。

そこで、Ｊ：記の手動チロークの欠点を解消すべく、外
気の温度とエンジンの運転状態によって、チョークバル
ブの開度を自動的に制御するオートマチックチョークも
採用されている。これは例えば、チョーク／人ルブ開閉
用のピストンｅ７−ンドにバイメタル式のサーモスタチ
ックコイルを固定し該コイルの付勢力でチョークバルブ
を閉成するようにするとともに、該コイルハウジングに
エフジ−ストマニホールドを介して空気を取り入れる構
成を具備したものであって、空気の温度が低いときはコ
イルの付勢力でチョークバルブを閉じているが、エンジ
ンが始動すると流入空気圧によってチョークバルブが徐
々に開成して行き、さらに暖機運転を続けるとコイルの
付勢力が弛緩しである段階でチョークバルブが全開する
ようになっている。

しかし乍ら、上記オートマチックチョークの場合でもエ
ンジンの始動からフィトリング状態を経て車両を走行可
能な状態にまでエンジンを確実かつ円滑に起動させる必
要から、シリンダにある程度余分に燃料な供給するよう
にシステムを設計しなければならない。つまり、条件の
変化によっても一定の確実性を担保するためには、混合
気は常に必要濃度よりも濃くなるように、またチョーク
バルブは常にある温度まで暖機されないと全開しないよ
うにしなければならないからである。したがって、この
システムではもはや必要でない条件下でもなおチョーク
系が作動している場合がおうおうであり、このため燃料
消費彊を低減することには限界がある。

また上記のチョークシステムでは、いずれにしてもエン
ジンの気化器内にチョークバルブを介設するとともに、
これを手動又は自動操作で円滑に作動、コントロールす
るためのリンク機構等の機械的構成を付帯することが不
可欠となるから、燃料装置系統における構造複雑化を免
れず、エンジン全体としての構造簡易化を図る上で非常
に不都合な問題を招来している。

ところで、補助的な燃料増量手段に関する先行技術とし
て先に出願した特願昭５８−１２９２１？号に示される
ように、コンピュータ等により吐出量を精密に制御する
ことができる電磁ポンプを用いて加速時の燃料増量を行
ない得るようにしたものがある。木発明者は、かかる電
磁ポンプの応用を種々研陳した結果、始動時のエンジン
の運転状態を複数のパターンに分類しておき、各運転状
態毎に冷却水の温度に関連させて前記電磁ポンプを運転
すれば、前述した複雑なチ目−クシステムを廃止するこ
とができ、しかも、その際にスロットルバルブの開度を
もうまく制御するようにすれば、従来のチョークシステ
ムよりも精度が高くきわめて経済的な始動補助を行ない
得ることを見い出した６（ハ）目的 本発明は、このような知見に基づいてなされたもので、
従来の構造複雑なチ目−クシステムを廃止し、燃料装置
系統の構造簡易化を達成することができるようにすると
ともに、冷却水の温度並びに回転状態に基づいてエンジ
ンの始動時にはシリンダに必要かつ十分な燃料を供給し
て始動完爆状態を達成し、これによって一層の燃料節約
を図ることができるようにし、さらにはチョーク系の撤
廃によって予想される問題等をも併せて解消し構造簡易
性と燃費経済性とを究極まで追求できるようにした新し
いエンジンの始動システムを提供することを目前しする
。

（ニ）構成 本発明は、上記目的を達成するために１回転状態検出セ
ンサを介しエンジンの回転状態を判断してそれに応じて
燃料を噴射するよう命令を発するとともに、温度センサ
を介しエンジンの冷却水の温度を感知し該温度に応じて
スロットル弁開度をｍ整するよう命令を発する制御手段
と、この制御手段からの命令に応じ：Ｃ燃料を供給する
燃料増量手段と、同制御手段からの命令に応じてスロッ
トル弁を開閉するスロットル弁開閉手段とを具備するも
のであって、前記制御手段は、エンジンの回転状態から
該エンジンが始動前、クランキング中または始動完爆完
了後のいずれの状態にあるかを判別するとともに、この
判別されたエンジンの状態毎に前記冷却水の温度に関連
させて予め記憶させである供給パターンで前記燃料噴射
手段に燃料供給命令を発し、かつ又、同制御手段は、始
動完爆後ツエンジン回転数がファーストアイドル近傍の
回転数に保持されるべく前記冷却水の温度に関連させて
予め記憶させであるスロットル開度パターンで前記スロ
ットル弁開閉手段に調整命令を発するように構成してな
る。

（ホ）実施例 以下１本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図は、本発明に係るエンジンの始動システムの説明
図であり、同システムは既存の加速燃料増量装置及びア
イドル開度調整装置と一体に構成されている。すなわち
、図中１は自動車用エンジンの気化器、２はこの気化器
１のスロットルバルブ、３はフロート室、４はエンジン
の負荷の大きさを検出する負荷検出手段、５は冷却水の
温度とエンジンの回転数を感知しているとともに前記負
荷検出手段４から出力される信号を処理する制御手段、
６はこの制御手段５に制御されて始動用燃料または加速
用燃料を前記気化器１に供給する燃料噴射手段で、７は
同制御手段５に制御されて気化器１のスロットル弁２を
開閉するスロットル弁開閉手段である。

負荷検出手段４は、スロットル開度に関連させてエンジ
ンがアイドリング状態にある場合にアイドル（８号Ｐ１
を出力するアイドルスイッチ８と、吸気管負圧が１例え
ば−４５０ｍｍＨｇよりも大気寄りの値を示す場合に軽
負荷信号Ｐ２を出力する第１のバキュームスイッチ９と
、吸気管負圧が例えば−３００ｍ＋ｗＨｇよりも大気寄
りの値を示す場合に中負荷信号Ｐ３を出力する第２の）
バキュームスイッチ！Ｏと、吸気管負圧が２例えば−１
５０ｍ＋ｗＩ（ｇよりも大気寄りの値を示す場合に高負
荷信号Ｐ４を出力する第３のバキュームスイッチ１１と
を具備してなる。

制御手段５は、中央演算処理装置１２と、メモリ１３と
、インターフェイス１４．１５とを具備してなる通常の
マイクロコンピュータシステムにより構成され、インタ
ーフェイス１４には、エンジンの冷却系統に付設される
温度センサ３０とエンジンの回転系統に付設される回転
状態検出センサーの１つである回転センサ３１によって
各々検出される冷却水の温度とエンジンの回転数に関す
る情報が入力される。制御手段５は、これによって冷却
水の温度とエンジンの回転数を感知しているとともに、
エンジンの回転数をメモリ１３に記憶させである判別回
転数と比較演算してエンジンの回転状態を具体的に判断
する。３すなわち、例えば回転数が５Ｏｒｐｍ未満のと
きにはエンジンの始動前と、回転数が５０〜５００ｒｐ
ｍのときにはクランキング中と、また回転数が５０Ｏｒ
ｐｍを越えているときにはもはや始動完爆完了後の状態
にあると判別するように構成されている。−力制御手段
５のメモリ１３には、エンジンの冷却水の温度に５ａ連
させてエンジンの回転状態毎に気化器に供給すべき燃料
の供給パターンが予め記憶させである。したがって、制
御手段５の中央演算処理装置１２はエンジンの一回転数
を感知してその回転状態を判別するとともに、この判別
された回転状態についてメモリ１３に記憶されている供
給パターンから同時に感知している冷却水の温度により
適正な燃料吐出量を演算し、該演算結果に基づきインタ
ーフェイス１５を介して前記燃料噴射手段６に各種の燃
料の供給命令−を発信するようにプログラムされている
。

かかる始□動システムプログラムのフローチャート−例
を第２図に示す、すなわち、このプログラムによると、
まずエンジンキーＯＮの状態で前記温度センサ３０１回
転センサ３１からの信号が制御手段５に入力され、その
後継続的に冷却水の温度とエンジンの回転数が感知され
るとともに、エンジン回転数が５Ｏｒｐｍ未満の状態即
ち始動前ｔｙ＞状１ＱではエンジンキーがＯＮにされた
後最初の１回だけ第３図に概念的に示す如き供給パター
ンで始動前の所要の燃料噴射指令０１が発せられる０次
にスタータが起動されてエンジン回転数が５０〜５００
ｒｐｍの状態、即ちクランキング状態になると、第４図
に概念的に示す如き供給パターンで所要のクランキング
時の燃料噴射指令０１が発せられる。そして、エンジン
回転数が５０Ｏｒｐｍを越えると、即ち始動完爆完了状
態に至ると、今度は第５図に１１念的に示す毎き供給パ
ターンで所要の始動完爆後における燃料噴射指令０３が
発せられる。

なお、第３図から第５図に概念的に示した各回転状態で
の供給パターンは、冷却水の温度（シリンダ又は外気の
温度に対応する）条件を変化しながら気化器１に必要十
分な燃料供給量を実験的に調査することにより具体的に
決定され得る。しかし乍ら、例えばエンジン始動時のス
ロットル開度によってその際空燃比が著しく変動するか
ら、それらの諸条件が異なる毎に供給パターンを設定し
なければならない。

また、に記プログラムでは、第２図及び第６図に示すよ
うに、エンジンがクランキング状態から円滑に始動完爆
状態に移行するための手段を具備する。すなわち、クラ
ンキング状態になった場合には完爆状態に至るまで反復
して前記クランキング時の燃料噴射指令０２が発せられ
ることになる。またクランキング状態から前記クランキ
ング時の燃料噴射指令０２後においてエンジンストップ
を起したような場合では、クランキング補助の燃料噴射
指令０４が発せられる。このさい、クランキング補助の
燃料供給は前記始動前の燃料噴射指令０１により供給さ
れた燃料のシリンダ内への吸入量によって異なるが、始
動前と同程度もしくはそれより少量で足りる。

また、制御手段５は、前述の如く、前記インターフェイ
ス１４から冷却水の温度に関する情報が入力され、該冷
却水の温度に関する情報が入力されているとともに、エ
ンジンの始動時には、前記スロットル弁開閉手段７に、
始動完爆後のエンジン回転数がファーストアイドル近傍
の回転数に保持されるようスロットル開度の調整命令を
発する。すなわち、チョークシステムの廃止を前提とし
て構成される本システムでは、エンジン始動時のスロッ
トル開度がチョーク弁の閉成と連動して太きく開成（通
常的１６℃）されるものとは異なり、予め制御手段５の
メモリ１３に前記冷却水の温度に関連させて一定のスロ
ットル開度パターンを記憶してあり、前記演算処理装置
１２はこの開度パターンから前記冷却水の温度に対応す
るスロットル開度を演算し、該演算結果にもとづきイン
ターフェイス１５を介し前記スロットル弁開閉手段７に
調整信号が出力されるようにプログラムされている。エ
ンジンの始動完爆後におけるエンジン回転数をファース
トアイドル近傍の回転数に保持すべく設定されるこのス
ロットル弁２の開度パターンの〜例を第７図に例示的に
示す。すなわち、この開度パターンは従来のスロットル
開度よりも小さい開度領域内で、低温時から冷却水温が
上肩するにつれて小さくなり、ある水温以上で一定とな
る。

なお、本明細書でいうファーストアイドル回転数とは、
低温始動時のエンジンのなめらかな回転を維持するため
、暖機後のアイドル回転数よりも通常若干高く設定され
るところの回転数をいう。

さらに又、制御手段５は、前記インターフェイス１４に
前記負荷検出手段４の各スイッチ８．９、ｌ０１１１か
らの信号Ｐ１．Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４が入力されるようにな
っている。そして、この制御手段５は、前記インターフ
ェイス１４に入力される各信号Ｐ１．Ｐ２、Ｐ３．Ｐ４
を一定時間毎に読み込んで前記メモリ１３に格納すると
ともに、その格納した各回（ｎ回目）の信号Ｐ１．Ｐ２
、Ｐ３、Ｐ４と次回（ｎ＋１回目）の信号ＰＬ、Ｐ２、
Ｐ３、Ｐ４とを比較して加速の程度を判足し、その判定
結果に応じた種類の噴射指令信号、例えば、少量噴射指
令信号Ａ１、中量噴射指令信号Ａ２または多量噴射指令
信号Ａ３のいずれかをインターフェイス１５を介して順
次出力し得るようにプログラムしである。

次に、燃料噴射手段６は、逆止弁１６を有した入口１７
をインレット通路１８を介して前記フロート室３に接続
するとともに出口１９を逆止弁２１を有したアウトレッ
ト通路２２を介して気化器ｌの吸気通路ｌａ内に開口さ
せた電磁式の加速ポンプ２３と、前記制御手段５から供
給される噴射指令信号Ｏｆ、０２、ｏ３．０４ｔｌｌｆ
Ａ１、Ａ２．Ａ３を受信し、これら各信号に対応した速
１ルで前記加速ポンプ２３を駆動するドライバ２４とを
具備してなる。加速ポンプ２３は、ポンプ室２５を形成
するシリンダ２６内にピストン２７を収容し、このピス
トン２７をスプリング２８の付勢力とソレノイド２９の
電磁吸引力とによって進退させてポンプ機能を営み得る
ように構成したものである。また、ドライバ２４は、前
記ソレノイド２９にパルス電圧を印加して前記加速ポン
プ２３のピストン２７を進退させるようにしたもので、
その印加電圧のパルス数又は印加時間を前記噴射指令信
号０１．０２．０３．０４またはＡ１、Ａ２、Ａ３等に
対応させて変化させることによって前記加速ポンプ２３
の燃料吐出着を自在に調節することができるようになっ
ている。

次にスロットル弁開閉手段７は、前記スロットル弁２の
閉止位置を変化させるモータ内蔵のアクチュエータ３２
と、エンジンの運転状態を検出し暖機後のアイドル回転
数が例えば、６５０ｒｐｍに収束する方向に前記アクチ
ュエータ３２をゆっくりとした速度で作動させるアクチ
ュエータ制御機構３３と、前記制御手段５からのスロッ
トル開度調整信号を受信すると、前記アクチュエータ制
御機構３３に作動停止信号Ｃを出すと同時に前記アクチ
ュエータ３２に向けて作動指令信号ｄを出力し、スロッ
トル弁２を所要の開度に速やかに調整するアクチュエー
タ駆動回路機ａ３４とから構成される。すなわち、該ス
ロットル弁開閉手段７は、既存のアイドル開度調整機構
に上記アクチュエータ駆動回路機構３４を付加してなり
、エンジンの始動時には前記制御手段５からのスロット
ル開度調整信号にしたがって前記アクチュエータ３２を
作動し、始動後のアイドル運転状態では前記アクチュエ
ータ制御機構３３が前記アクチュエータ３２を作動して
通常のアイドル開度調整機能を営むように構成されてい
る。

以上のような構成を具備する実施例システムの作動につ
いて説明する。

まず、エンジンの始動時については、エンジンキーをＯ
ＮＬ始動操作をすると、制御手段５はエンジンの回転状
態を自動的に判別すると同時に、そのさいの冷却水の温
度条件から算出してその回路状態で必要とされる燃料噴
射手段６を一時的又は連続的に動作せしめて気化器ｌに
吐出し、シリンダ内に供給することになる。すなわち、
この制御手段５は始動時の温度条件の変化にかかわらず
、始動前、クランキング中及び始動完爆完了後の各段階
毎に、予めメモリ１３に記憶させである供給パターンに
もとすき必要とされる燃料を過不足なくシリンダ内に供
給し、失敗なくエンジンを走行可能な状態にまでウオー
ムアツプする。

このように、エンジンの始動時には各段階毎に必要十分
量の燃料を一時的又は連続的に供給するものであるから
、エンジンは通常１回の始動操作で起動されるが、板金
起動しなくとも、先に述べたようなクランキング補助の
燃料噴射システムを具備するから、燃料を節約して再始
動がなし得る。

モして又、エンジンの始動時には、制御手段５は冷却水
の温度条件と予めメモリ１３の記憶させであるスロット
ル開度パターンとからそのさいの最適なスロットル開度
を演算し、前記スロットル開閉手段７を介しスロットル
弁２の開度を始動完爆後のエンジン回転数がファースト
アイドル近傍の回転数に保持される開度に遠地させるこ
とになる。すなわち、従来のチョークシステムの場合で
はチョーク弁を閉じるとスロットル弁は約１６度程開成
復れるのが普通であるが、もし仮にチョークシステムを
装備しない本システムにおいて、始動時にかかる大きな
スロットル開度をそのまま採用するとすれば、気化器ｌ
内への吸入空気量が増大し、必要な空燃比の濃い混合気
を確保するためには前記燃料噴射手段６からの燃料供給
量をそれに応じて増量しなければならない、これに伴い
前記燃料噴射手段６のソレノイド出力又はシリンダ容量
を増大しなければならず、最小分解能や応答性が悪化す
るという問題を招いたり、前記始動前の燃料供給が完了
するまでに相当の待機時間を要する問題を生じる。しか
るに、沫システムでは。

第７図に例示した如く、チョーク弁による気化器通路１
ａの閉塞がないことを前提として、予め冷却水の温度条
件に応じ始動完爆後のエンジン回転数がファーストアイ
ドル近傍の回転数に保持されるような比較的小さなスロ
ットル開度にスロットル弁２を調整するものであるから
、空気の吸入過多による混合機の稀釈化を防止し、必要
最小限の燃料供給量で始動完爆させることができるとと
もに、完爆後も無用の吹き上りがなく、ただちに略ファ
ーストアイドル状態とされる。

次にエンジンの加速時の作動について説明する。この場
合、制御手段５は前記負荷検出手段４の各スイッチ８．
９．１０．１１からの入力信号の変化から加速の程度を
判定し、該加速程度に応じて例えば３種類の少量噴射指
令信号Ａ１．中量噴射指令信号Ａ２又は多量噴射指令信
号Ａ３のし）ずれかを燃料噴射手段６に出力する。そし
て、燃料噴射手段６は、Ａ１信号を受信した場合には、
例えば４回以下の回数作動して少量の燃料を吐出し、Ａ
２信号を受信した場合には、例えば６〜８回程度作動し
て中量の燃料を吐出し、ざらにＡ３信号を受信した場合
には、例えば１０回以上作動して多量の燃料を吐出する
ようにしておけば、加速程度に応じて気化器１に各々適
合する濃い混合機を供給でき、加速時の運転性能を向上
することができる。

したがって、このようなものであれば既存の加速燃料増
量の装置及びアイドル開度調整機構をそのまま利用し、
これに温度センサ３Ｏと回転センサ３１等を付設すると
ともに、その制御手段５のプログラムを変更するのみで
、元の加速燃Ｓ重量装置及びアイドル開度調整機構の機
能を保有しつつ、従来のチョークシステムを廃止して構
造簡易な始動システムを提供でｉる。そして１本発明に
係る始動システムでは、始動前、クランキング時又は始
動完爆後の各状態を適確に判別し、冷却水の温度を感知
し乍ら、予め記憶されている理想的な供給パターンに従
って気化器ｌに所要の燃料を供給するものであるから、
エンジンの始動ミスのおそれが小さく燃料経済性にも優
れる。加えて。

エンジンの始動時には、同時に始動完爆後におけるエン
ジン回転数がファーストアイドル近傍の回転数に保持さ
れるようにスロットル弁２が制御されるから、始動時に
所要の濃い混合気をつくるために燃料噴射手段６の容量
増大を要せず、この点既存の加速燃料供給用のものをそ
のまま利用することができる等、構造簡易性、コストダ
ウン両面での利点があり、さらに始動完爆後に無駄なア
イドル回転数の増大もないから一層燃料節約に寄与し得
る。

なお、上記の実施例ではエンジンの始動システムを加速
時の加速燃料増量システムと兼用して使用する場合を述
べたが、必ずしも両者を兼用する必要ない。その場合で
も、燃料装置系統には前記燃料噴射手段６を付設するだ
けでよく、従来のように気化器１に介設されるチョーク
バルブや該バルブのための複雑な作動制御装置は、これ
を−切導１．かいこ）−に育り番１かい。

また、上記の実施例では、スロットル弁開閉手段７を暖
機後のアイドル開度調整機構と一体に設ける場合を示し
たが、勿論必要なスロー／　トル弁開閉手段７工ンジン
始動時のスロットル開度調整専用のものとして設けるこ
ともできる。

（へ）効果 以上のように、本発明のエンジンの始動システムを採用
すれば、燃料装置系統から複雑なチョークシステムを撤
廃することができ、構造のいっそうの簡素化が図られる
とともに、チョークシステムのように始動時に燃料の無
駄がなく燃料経済が向上される。また、所定の動作を営
むスロットル弁開閉手段を具備しているので、必要な燃
料噴射手段も小型のもので足り、チョークシステムを廃
止しても既存の燃料系統装置を複雑化することなく、か
つ又、始動完爆後の吹き−ヒリを防止して−・層の燃料
節約が図られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すシステム説明図である
。第２図はこのシステムの制御手段が内蔵するプログラ
ムのフローチャート図である。第３図ないし第５図は制
御手段から燃料噴射手段を介して気化器に吐出される燃
料の供給パターン例を示す図であって、第３図は始動前
の供給パターンを、第４図はクランキング時の供給パタ
ーンを、第５図は始動完爆後の供給パターンを各々示し
ている。第６図は実施例システムが始動ミスした場合に
再始動する場合のエンジン回転数と燃料噴射指令との関
係を対比して示す説明図である。第７図は制御手段から
スロットル弁開閉手段を介して調整されるスローットル
開度パターン例を示す図である。 ｌ・・・％化１１ｊ２．・拳スロットルバルブ４ｅ・・
負荷検出手段　５・争・制御手段６・・・燃料噴射手段 ７＠・Φスロットル弁開閉手段 ３０・Φ・温度センサ　３１１１・・回転センサ代理人
　弁理士　赤澤−博 第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 回転状態検出センサを介しエンジンの回転状態を判断し
   てそれに応じて燃料を噴射するよう命令を発するととも
   に、温度センサ牽介しエンジンの冷却水の温度を感知し
   該温度に応じてスロットル弁開度を調整するよう命令を
   発する制御手段と、この制御手段からの命令に応じて燃
   料を供給する燃料噴射手段と、同制御手段からの命令に
   応じてスロットル弁を開閉するスロットル弁開閉手段と
   を具備するものであって、前記制御手段は、エンジンの
   回転状態から該エンジンが始動前、クランキング中また
   は始動完爆完了後のいずれの状態にあるかを判別すると
   ともに、この判別されたエンジンの状態毎に前記冷却水
   の温度に関連させて予め記憶させである供給パターンで
   前記燃料噴射手段に燃料供給命令を発し、かつ又、同制
   御手段は５、始動完爆後のエンジン回転数が７アースト
   アイドル近傍の回転数に保持されるべく前記冷却水の温
   度に関連させて予め記憶させであるスロットル開度パタ
   ーンで前記スロットル弁開閉手段に調整命令を発するよ
   うに構成しであることを特徴とするエンジンの始動シス
   テム。