JP2000064890A - エンジン制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 始動時において速やかに圧縮気筒の気筒順に
燃料噴射を行うことができるエンジン制御装置を提供す
る。 【解決手段】 クランク角センサ１０と、各気筒の気筒
内圧力Ｐ＃１〜Ｐ＃４を個別に検出する筒内圧センサ１
１と、クランク角センサ１０によりエンジン始動時から
検出されたクランク進角毎にクランク角センサ１０によ
り気筒内圧力Ｐ＃１〜Ｐ＃４をサンプリングする筒内圧
サンプリング手段（ステップ２）と、これによりサンプ
リングされた気筒内圧力Ｐ＃１〜Ｐ＃４を圧縮気筒とし
て判別できるしきい値Ｐａと比較し、このしきい値Ｐａ
よりも大きい場合に、その気筒を始動時における最初の
圧縮気筒として判別する圧縮気筒判別手段（ステップ３
〜１１）と、上記最初の圧縮気筒から数えて３番目に圧
縮気筒となる気筒から順に個別に燃料を噴射させる燃料
噴射手段（ステップ１２）を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、エンジン制御装
置に係るものであり、特に、エンジン始動時において全
気筒に燃料を噴射する斉時噴射を廃止することができる
エンジン制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般にエンジンがスタータモータにより
回転されている始動開始直後の燃料噴射を行う場合に、
どの気筒が吸気行程になっているかが判別できないため
に全ての気筒に斉時に燃料を噴射する技術が特開昭６０
−３４５６号公報で知られている。また、クランク角度
が２回転する間に１パルスを出力する気筒判別センサを
設けて、気筒判別センサの出力を確認した後に吸気行程
となる気筒から燃料を噴射する方法も考えられる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、斉時噴射を
行う時に排気上死点となっている気筒に関しては吸排気
弁のオーバーラップ時期と重なっている事から、吸気管
に噴射した燃料が排気管に直接漏出するため、排気ガス
特性が悪化する問題がある。

【０００４】一方、従来はエンジン始動後に供給された
燃料に確実に着火しエンジンが自立運転可能となるトル
クを発生する完爆状態となった事をエンジン回転数で推
定していたが、完爆状態となった気筒が判別できれば始
動時に供給される着火を容易とするための濃い空燃比
（例えばＡ／Ｆ＝１１程度）からエンジンの自立運転を
維持するための空燃比（例えばＡ／Ｆ＝１４程度）に速
やかに移行できる。

【０００５】一方、気筒判別を待ち吸気行程となる気筒
から燃料を順次に噴射する場合には、最大クランク角で
２回転待たなければならず始動からエンジンの自立運転
に移行するまでの時間にばらつきを生じてしまい、始動
性の悪化を印象づけるという問題がある。そこで、本発
明は始動時に気筒を早期に判別する事により、始動性を
悪化させることなく、始動後速やかに圧縮気筒の気筒順
に燃料噴射を行う順次噴射を行うことでき、さらに、燃
料噴射弁が各気筒内に直接燃料を供給する燃料直接噴射
型のエンジンにも適用でき、また、エンジンが自立運転
を始めた後に速やかに始動時と異なる適正な空燃比等を
選択することができるエンジン制御装置を提供するもの
である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に記載した発明においては、燃料を吸気イ
ンテークマニホールド（例えば、吸気マニホールド４）
に噴射するポート噴射型エンジンに適用されるエンジン
制御装置において、クランク位置検出手段（例えば、ク
ランク角センサ１０）と、各気筒の気筒内圧力（例え
ば、Ｐ＃１〜Ｐ＃４）を個別に検出する筒内圧検出手段
（例えば、筒内圧センサ１１）と、クランク位置検出手
段によりエンジン始動時から検出されたクランク進角毎
に筒内圧検出手段により気筒内圧力をサンプリングする
筒内圧サンプリング手段（例えば、ステップ２）と、筒
内圧サンプリング手段によりサンプリングされた気筒内
圧力を圧縮気筒として判別できるしきい値（例えば、圧
力Ｐａ）と比較し、このしきい値よりも大きい場合に、
その気筒を始動時における最初の圧縮気筒として判別す
る圧縮気筒判別手段（例えば、ステップ３〜１１）と、
上記最初の圧縮気筒から数えて３番目に圧縮気筒となる
気筒から順に個別に燃料を噴射させる燃料噴射手段（例
えば、ステップ１２）を設けたことを特徴とする。

【０００７】筒内圧サンプリング手段により、エンジン
始動時から各気筒内圧力をサンプリングし、圧縮気筒判
別手段によりいずれかの気筒が最初の圧縮気筒として判
別されると、この気筒から数えて３番目の圧縮気筒（次
の次の圧縮気筒）から順番に燃料を噴射する順次噴射を
行う。このように最初の圧縮気筒から数えて３番目の圧
縮気筒から順次噴射を行うことで吸気弁が開く前に燃料
を噴射することが可能となる。即ち、最初の圧縮気筒か
ら数えて２番目の圧縮気筒（次の圧縮気筒）から順次噴
射を行なうようにすると、既に吸気弁が開いた状態とな
っている場合が多く、この状態で燃料を噴射すると燃料
吸入量が過剰となるのである。したがって、吸気行程に
入る前に燃料を噴射できる最初の気筒は最初の圧縮気筒
から数えて３番目の圧縮気筒なのである。

【０００８】請求項２に記載した発明においては、燃料
直接噴射型エンジンに適用されるエンジン制御装置にお
いて、クランク位置検出手段と、各気筒の気筒内圧力を
個別に検出する筒内圧検出手段と、クランク位置検出手
段によりエンジン始動時から検出されたクランク進角毎
に筒内圧検出手段により気筒内圧力をサンプリングする
筒内圧サンプリング手段と、筒内圧サンプリング手段に
よりサンプリングされた気筒内圧力を圧縮気筒として判
別できるしきい値と比較し、このしきい値よりも大きい
場合に、その気筒を始動時における最初の圧縮気筒とし
て判別する圧縮気筒判別手段と、上記最初の圧縮気筒か
ら数えて２番目に圧縮気筒となる気筒から順に個別に燃
料を噴射させる燃料噴射手段を設けたことを特徴とす
る。

【０００９】筒内圧サンプリング手段により、エンジン
始動時から各気筒内圧力をサンプリングし、圧縮気筒判
別手段によりいずれかの気筒が最初の圧縮気筒として判
別されると、この気筒から数えて２番目の圧縮気筒から
順番に燃料を噴射する順次噴射を行う。燃料直接噴射型
エンジンでは、気筒内に燃料を直接噴射するので噴射し
てから燃焼までの時間が短いため、吸気が完了し、か
つ、圧縮行程に入る気筒に対して燃料を噴射しても十分
に間に合うため、最初の圧縮気筒から数えて２番目の圧
縮気筒から順次噴射を行うことが可能となる。

【００１０】請求項３に記載した発明においては、点火
気筒の気筒内圧力をサンプリングする点火気筒サンプリ
ング手段（例えば、ステップ１３）と、この点火気筒サ
ンプリング手段によってサンプリングされた点火気筒内
圧力（例えば、圧力Ｐｉ）と自立運転に至ったと判別で
きるしきい値（例えば、圧力Ｐｂ）とを比較し、点火気
筒内圧力がこのしきい値よりも大きい場合には通常時と
判別し、しきい値よりも小さい場合には始動時と判別す
る運転状況判別手段（例えば、ステップ１４）と、運転
状況判別手段によって通常時と判断された場合には上記
燃料噴射手段によって通常時における空燃比等で燃料を
噴射し、運転状況判別手段によって始動時と判断された
場合には上記燃料噴射手段によって始動時における空燃
比等で燃料を噴射する空燃比調整手段（例えば、ステッ
プ１５、１６）を備えていることを特徴とする。

【００１１】点火気筒サンプリング手段によって点火気
筒内圧力をサンプリングし、運転状況判別手段によって
自立運転に至った通常時であると判別された場合には、
空燃比調整手段により調整された通常時の空燃比等で燃
料噴射手段によって燃料が噴射され、運転状況判別手段
によって始動時と判断された場合には、空燃比調整手段
により調整された始動時の空燃比等で燃料噴射手段によ
って燃料が噴射される。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態を図面
と共に説明する。図１に示すのは、燃料を吸気インテー
クマニホールドに噴射するポート噴射型４気筒エンジン
を示すものである。同図において、エンジン１には吸気
ダクト２、スロットル弁３及び吸気マニホールド４を介
して空気が吸入される。吸気マニホールド４の分岐部に
は各気筒毎に燃料噴射弁５が設けられている。燃料噴射
弁５は、ソレノイドに通電されて開弁し、通電停止され
て閉弁する電磁式燃料噴射弁であって、コントロールユ
ニット６から出力される駆動パルス信号により通電制御
され、図示しない燃料ポンプから圧送されてプレッシャ
ーレギュレータにより所定の圧力調整された燃料を間欠
的に噴射供給する。

【００１３】エンジン１の各燃焼室にはそれぞれ点火プ
ラグ７が設けられており、この点火プラグ７によって火
花点火して混合気を着火燃焼させる。そして、エンジン
１からは排気マニホールド、キャタライザ等を経て排気
が排出される。ここで、点火プラグ７には、イグニッシ
ョン回路８の点火コイルにより発生した高電圧がディス
トリビュータを介して順次分配され、これによって、各
気筒毎に点火が実行される。

【００１４】コントロールユニット６はＣＰＵ、ＲＯ
Ｍ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄ変換器、入出力インターフェイスを
含んで構成される周知のマイクロコンピュータを備え、
各種のセンサからの入力信号を受け、この入力信号に基
づいて前記燃料噴射弁による燃料噴射量を制御すると共
に点火プラグ７による点火時期を制御する。また、クラ
ンクシャフト９にはクランク角センサ（クランク角位置
検出手段）１０が設けられている。このクランク角セン
サ１０は、クランクシャフト９の１回転につき、３６０
回のクランク信号を出力すると共に４回のＴＤＣ（上下
死点）信号を出力するものである。なお、このエンジン
１には気筒判別信号を出力するセンサは設けられていな
い。そして、各点火プラグ７には、筒内圧センサ（筒内
圧検出手段）１１が設けられている。

【００１５】この筒内圧センサ１１は実開昭６３−１７
４３２号公報等に開示されているように、点火プラグ７
の座金として形成され圧電素子によって各気筒の筒内圧
力を相対圧として検出するものである。尚、特開平４−
８１５５７号公報に開示されているように、センサ部を
直接燃焼部に臨ませるタイプのものでもよい。また、ス
ロットル弁３にはこのスロットル弁３の開度を検出する
スロットルセンサ３ａが付設されている。

【００１６】ここで、コントロールユニット６による順
次噴射を行うための制御は図２に基づくフローチャート
により行われる。スタータモータがＯＮになり（ステッ
プ（図中ではＳとする）１）、筒内圧センサ１１による
気筒内圧力のサンプリングが開始される（ステップ
２）。このサンプリングは、クランク角センサ１０によ
り検出された所定クランク角度毎（例えば１５度毎）に
全ての気筒の気筒内圧力が読み込まれることによってな
される。

【００１７】次に、＃１気筒の気筒内圧力Ｐ＃１がしき
い値Ｐａと比較される（ステップ３）。ここで、このし
きい値Ｐａは、図３に示すように、始動時において圧縮
行程に入っている気筒（以下、圧縮気筒という）として
判別できる圧力（例えば、６〜７ｋｇ／ｃｍ²）であ
る。＃１気筒の気筒内圧力Ｐ＃１がしきい値Ｐａより大
きい場合には、＃１気筒が圧縮気筒として判別され（ス
テップ４）、この＃１気筒が圧縮気筒として気筒判別が
終了する（ステップ１１）。一方、＃１気筒の気筒内圧
力Ｐ＃１がしきい値Ｐａより小さい場合には、次に、＃
２気筒の気筒内圧力Ｐ＃２がしきい値Ｐａと比較される
（ステップ５）。

【００１８】＃２気筒の気筒内圧力Ｐ＃２がしきい値Ｐ
ａより大きい場合には、＃２気筒が圧縮気筒として判別
され（ステップ６）、この＃２気筒が圧縮気筒として気
筒判別が終了する（ステップ１１）。また、＃２気筒の
気筒内圧力Ｐ＃２がしきい値Ｐａより小さい場合には、
次に、＃３気筒の気筒内圧力Ｐ＃３がしきい値Ｐａと比
較される（ステップ７）。＃３気筒の気筒内圧力Ｐ＃３
がしきい値Ｐａより大きい場合には、＃３気筒が圧縮気
筒として判別され（ステップ８）、この＃３気筒が圧縮
気筒として気筒判別が終了する（ステップ１１）。＃３
気筒の気筒内圧力Ｐ＃３がしきい値Ｐａより小さい場合
には、次に、＃４気筒の気筒内圧力Ｐ＃４がしきい値Ｐ
ａと比較される（ステップ９）。

【００１９】＃４気筒の気筒内圧力Ｐ＃４がしきい値Ｐ
ａより大きい場合には、＃４気筒が圧縮気筒として判別
され（ステップ１０）、この＃４気筒が圧縮気筒として
気筒判別が終了する（ステップ１１）。＃４気筒の気筒
内圧力Ｐ＃４がしきい値Ｐａより小さい場合には、再度
ステップ３に戻り同様の操作を繰り返す。

【００２０】このようにして、特定の気筒が圧縮気筒と
判断されると、この気筒から数えて３番目に圧縮気筒と
なる気筒から順に適正なタイミング、適正な噴射量で燃
料が噴射され、順次噴射がなされる（ステップ１２）。
ここで、上記順次噴射を行う場合には、シフトレジスタ
ー等を用いることによってＴＤＣを検知してこの順番に
燃料を噴射すればよい。

【００２１】したがって、このように最初の圧縮気筒か
ら数えて３番目の気筒から順次噴射を行うことにより、
吸気弁が開く前に燃料を噴射することが可能となる。即
ち、最初の圧縮気筒から数えて２番目の圧縮気筒から順
次噴射を行なうようにすると、既に吸気弁が開いた状態
となっている場合が多く、この状態で燃料を噴射する
と、吸入される空気と共に必要以上の燃料が吸い込まれ
燃料吸入量が過剰となるのである。以上のように制御す
る結果、適正な燃料を噴射できる最初の圧縮気筒から順
に順次噴射を行うことができるため、斉時噴射を行った
場合に比較して、始動性を損ねることなくエミッション
の発生を抑えることができる。

【００２２】図５に示すように、＃１→＃３→＃４→＃
２の爆発順序をもつエンジンにおいて実験したところ、
始動直後に＃３気筒を圧縮気筒と判別し、＃３気筒から
数えて３番目の圧縮気筒である＃２気筒から順次噴射を
行うと、最長でクランク角１８０度の進角で順次噴射に
入れることとなる（図５中Ｘで示す）。よって、ある気
筒が圧縮気筒に入るまで待ってから順次噴射を行う場合
に最長で７２０度の進角を必要とした（図５中Ｙで示
す）ことと比較して、約１／２の時間で順次噴射に入れ
るようになった。

【００２３】ここで、上記説明はポート噴射型のエンジ
ンに付いて述べたが、燃料直接噴射型のエンジンについ
ても適用することができる。ただし、この場合には、上
記ステップ１２において、順次噴射を開始するタイミン
グが、上記ポート噴射型のエンジンとは異なり圧縮気筒
と判別された気筒から数えて２番目の圧縮気筒からとな
っている。

【００２４】即ち、燃料噴射から燃焼までの時間が短い
燃料直接噴射型エンジンにあっては、吸気が完了し、か
つ、圧縮行程に入る最初の気筒、つまり圧縮気筒の次に
圧縮気筒になる気筒に燃料を噴射することが可能だから
である。このように最初の圧縮気筒（＃３気筒）から数
えて２番目の圧縮気筒（＃４気筒）から順次噴射を行う
ことができるため、燃料直接噴射型エンジンにおいて
も、その特性を特性を考慮して始動性を損ねることなく
エミッションの規制をクリアすることができる。

【００２５】次に、コントロールユニットにより、エン
ジン自立運転時と始動時とにおいて最適な空燃比を選択
するための制御は図４に示すフローチャートにより行わ
れる。まず、点火気筒の気筒内圧力をサンプリングする
（ステップ１３）。このサンプリングはシフトレジスタ
ー等によりＴＤＣ毎に出力される信号によって割り込み
をかけて実行するものであり、点火気筒についてなされ
る。

【００２６】次に、最初に点火する点火気筒の気筒内圧
力Ｐｉと、図３に示すように、自立運転に至ったと判別
できるしきい値Ｐｂ（完爆圧力）とを比較する（ステッ
プ１４）。点火気筒の気筒内圧力Ｐｉがしきい値Ｐｂよ
りも小さい場合には、始動時と判別され始動時の空燃比
等（空燃比、燃料量、及び、点火時期）のままで燃料噴
射がなされる（ステップ１５）。具体的には、自立運転
時よりもリッチな状態で燃料噴射がなされる。ここで、
このしきい値となる完爆圧力Ｐｂは例えば、１５Ｋｇ／
ｃｍ²程度である。

【００２７】一方、点火気筒の気筒内圧力Ｐｉがしきい
値Ｐｂ以上である場合には、自立運転時と判別され、始
動時よりもリーンな通常時の空燃比等で、燃料噴射がな
される（ステップ１６）。これにより、始動時には始動
時に適した空燃比等で、またエンジン自立運転時におい
ては、始動時とは異なる適正な空燃比等を選択すること
ができる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明してきたように、請求項１に記
載した発明によれば、燃料を吸気インテークマニホール
ドに噴射するポート噴射型エンジンに適用されるエンジ
ン制御装置において、筒内圧サンプリング手段により、
エンジン始動時から各気筒内圧力をサンプリングし、圧
縮気筒判別手段によりいずれかの気筒が最初の圧縮気筒
として判別されると、この気筒から数えて３番目の圧縮
気筒から順番に燃料を噴射する順次噴射を行うことがで
きる。したがって、適正な燃料を噴射できる最初の圧縮
気筒から順に、始動後速やかに順次噴射を行うことがで
きるため、始動性を損ねることなくエミッション規制を
クリアすることができるという効果がある。

【００２９】請求項２に記載した発明によれば、燃料直
接噴射式エンジンにおいて、筒内圧サンプリング手段に
より、エンジン始動時から各気筒内圧力をサンプリング
し、圧縮気筒判別手段によりいずれかの気筒が最初の圧
縮気筒として判別されると、この気筒から数えて２番目
の圧縮気筒から順番に燃料を噴射する順次噴射を行うこ
とができる。したがって、吸気が完了し、かつ、圧縮行
程に入る最初の気筒に、速やかに燃料を噴射することが
可能となるため、適正な燃料を噴射できる最初の圧縮気
筒から順に順次噴射を行うことができ、燃料直接噴射型
エンジンの特性を考慮し、始動性を損ねることなくエミ
ッション規制をクリアすることができるという効果があ
る。

【００３０】請求項３に記載した発明によれば、点火気
筒サンプリング手段によって点火気筒内圧力をサンプリ
ングし、運転状況判別手段によって自立運転に至った通
常時であると判別された場合には、空燃比調整手段によ
り調整された通常時の空燃比等で燃料噴射手段によって
燃料が噴射され、運転状況判別手段によって始動時と判
断された場合には、空燃比調整手段により調整された始
動時の空燃比等で燃料噴射手段によって燃料が噴射され
る。したがって、エンジン自立運転時においては、始動
時とは異なる適正な空燃比を選択することができるとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施形態の概略説明図である。

【図２】 この発明の実施形態の順次噴射をするための
フローチャート図である。

【図３】 燃焼気筒の気筒内圧力を示すグラフ図であ
る。

【図４】 この発明の実施形態の始動時とエンジン自立
運転時とを判別して最適な燃料噴射状況とするためのフ
ローチャート図である。

【図５】 始動時からの各気筒内圧力の変化を示すグラ
フ図である。

【符号の説明】

１ エンジン ４ 吸気マニホールド（吸気インテークマニホールド） ６ コントロールユニット ９ クランクシャフト １０ クランク角センサ（クランク位置検出手段） １１ 筒内圧センサ（筒内圧検出手段） Ｐ＃１〜Ｐ＃４ 気筒内圧力 Ｐａ 圧縮気筒と判別されるしきい値 Ｐｂ 自立運転に至ったと判別されるしきい値 Ｐｉ 点火気筒内圧力 Ｓ３〜Ｓ１１ 圧縮気筒判別手段 Ｓ２ 筒内圧サンプリング手段 Ｓ１２ 燃料噴射手段 Ｓ１３ 点火気筒サンプリング手段 Ｓ１４ 運転状況判別手段 Ｓ１５、Ｓ１６ 空燃比調整手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 島崎 勇一 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 中野 賢至 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 澤村 和同 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 加藤 裕明 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 安部 賢二 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 Ｆターム(参考） 3G084 AA00 AA03 BA00 BA09 BA13 BA15 CA01 DA09 DA10 EA05 FA21 FA38 3G301 HA01 HA04 HA06 JA00 JA21 KA01 LB02 LB04 MA01 MA06 MA19 NA08 NB03 PC01Z PE03Z PE05Z

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料を吸気インテークマニホールドに噴
   射するポート噴射型エンジンに適用されるエンジン制御
   装置において、クランク位置検出手段と、各気筒の気筒
   内圧力を個別に検出する筒内圧検出手段と、クランク位
   置検出手段によりエンジン始動時から検出されたクラン
   ク進角毎に筒内圧検出手段により気筒内圧力をサンプリ
   ングする筒内圧サンプリング手段と、筒内圧サンプリン
   グ手段によりサンプリングされた気筒内圧力を圧縮気筒
   として判別できるしきい値と比較し、このしきい値より
   も大きい場合に、その気筒を始動時における最初の圧縮
   気筒として判別する圧縮気筒判別手段と、上記最初の圧
   縮気筒から数えて３番目に圧縮気筒となる気筒から順に
   個別に燃料を噴射させる燃料噴射手段を設けたことを特
   徴とするエンジン制御装置。
2. 【請求項２】 燃料直接噴射型エンジンに適用されるエ
   ンジン制御装置において、クランク位置検出手段と、各
   気筒の気筒内圧力を個別に検出する筒内圧検出手段と、
   クランク位置検出手段によりエンジン始動時から検出さ
   れたクランク進角毎に筒内圧検出手段により気筒内圧力
   をサンプリングする筒内圧サンプリング手段と、筒内圧
   サンプリング手段によりサンプリングされた気筒内圧力
   を圧縮気筒として判別できるしきい値と比較し、このし
   きい値よりも大きい場合に、その気筒を始動時における
   最初の圧縮気筒として判別する圧縮気筒判別手段と、上
   記最初の圧縮気筒から数えて２番目に圧縮気筒となる気
   筒から順に個別に燃料を噴射させる燃料噴射手段を設け
   たことを特徴とするエンジン制御装置。
3. 【請求項３】 点火気筒の気筒内圧力をサンプリングす
   る点火気筒サンプリング手段と、この点火気筒サンプリ
   ング手段によってサンプリングされた点火気筒内圧力と
   自立運転に至ったと判別できるしきい値とを比較し、点
   火気筒内圧力がこのしきい値よりも大きい場合には通常
   時と判別し、しきい値よりも小さい場合には始動時と判
   別する運転状況判別手段と、運転状況判別手段によって
   通常時と判断された場合には上記燃料噴射手段によって
   通常時における空燃比等で燃料を噴射し、運転状況判別
   手段によって始動時と判断された場合には上記燃料噴射
   手段によって始動時における空燃比等で燃料を噴射する
   空燃比調整手段を備えていることを特徴とする請求項１
   または請求項２に記載のエンジン制御装置。