JP2000220495A - 内燃機関の吸気制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 始動時に吸気通路を閉鎖する内燃機関におい
て、機関の始動不良が発生しない範囲でスロットル弁の
全閉保持時間をできるだけ長くする。 【解決手段】 吸気通路内に設けられた電子制御スロッ
トル弁によって内燃機関の運転状態に応じた空気量が供
給される内燃機関の吸気制御装置において、イグニッシ
ョンスイッチのオン時にスロットル弁を全閉位置に制御
しておき、この後の機関の始動時に機関の積算回転数と
機関の排気量、及び、機関の回転速度に応じた体積効率
のパラメータによって機関に消費された空気量を求め、
この消費空気量がスロットル弁の下流側の容積分の空気
に等しくなったか否かを判定する。そして、スロットル
弁の下流側の容積分の空気が機関に消費されたと判定し
た時にスロットル弁を所定開度まで開弁させる。この結
果、機関が始動不良を起こすことなくスムーズに始動し
てエミッションを低減することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関の吸気制御
装置に関し、特に、アクセルペダルの踏込量とは独立に
開度が設定される電子制御スロットル弁を用いた内燃機
関における機関始動時の吸気制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、車両に搭載された内燃機関の回転
数の制御は、運転席の足元に設置されたアクセルペダル
の踏込量によって行われていた。即ち、従来の内燃機関
には、その吸気通路にこのアクセルペダルにワイヤで接
続されたスロットル弁があり、アクセルペダルが踏み込
まれると、ワイヤを介してこのスロットル弁の開度が大
きくなって内燃機関への吸入空気量（以後吸気量と記
す）が増し、これに伴って燃料量も増えるので機関回転
数が増大するようになっている。

【０００３】一方、近年、コンピュータの発達に伴い、
内燃機関の回転数を電子的に最適に制御しようとする電
子制御式の内燃機関が実用化されている。このような内
燃機関の電子制御化としては、例えば、燃料噴射量制
御、点火時期制御、吸排気弁の開弁時期の制御等が先行
しており、これらに続いてスロットル弁の電子制御も実
用段階に入っている。スロットル弁の開度を電子制御す
る内燃機関では、アクセルペダルの踏込量に関係なくス
ロットル弁の開度を設定することができる。

【０００４】このため、電子制御スロットル弁を使用し
て機関の始動時に吸気通路を閉じることにより、始動時
の吸気量を減少させると共に、吸気管負圧を高めて燃料
の気化促進を図ることが提案されている（例えば、特開
昭６１−９６１４７号公報、特開昭６３−１５０４４５
号公報等）。これは、電子制御式の内燃機関では各燃焼
室近傍の吸気通路内に燃料噴射弁が装着されているため
に、始動時に燃料が十分に微粒化しないことがあり、こ
のときに始動性が悪化するのを防止するためである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
公報に記載の技術では、燃料の気化促進によりエミッシ
ョン低減（未燃焼ＨＣの排出抑制）効果が得られるが、
スロットル弁を全閉にした状態で機関の始動を行うの
で、スロットル弁の下流側の空気が無くなった後に吸気
量不足となり、機関の始動性が悪化するという問題点が
あった。これを防止するためには、スロットル弁の下流
側の空気が無くなった後はスロットル弁を開いて空気を
導入しなければならないが、このスロットル弁を開くタ
イミングの制御が適切に行われていなければやはり同じ
ような問題が発生する。特に、大気圧の大小や機関のフ
リクション等の条件のばらつきによって吸気量不足が発
生することが多いという問題点があった。

【０００６】そこで、本発明は、始動時に吸気通路を閉
鎖して吸気管負圧を高め、燃料の微粒化を図るようにし
た電子制御スロットル弁を備えた内燃機関において、機
関の始動時にスロットル弁を全閉にした後に適切なタイ
ミングでスロットル弁を開弁させることにより、機関の
吸気量不足による始動不良が発生しない範囲でスロット
ル弁の全閉状態を保持することができ、エミッションの
低減と始動性の向上の両立を図ることができる吸気制御
装置を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明の特徴は、以下に第１から第９の発明として示され
る。第１の発明の構成上の特徴は、モータによって開閉
駆動され、開度センサによって開度が検出される電子制
御開閉弁を吸気通路内に備え、この電子制御開閉弁の開
度によって内燃機関の運転状態に応じた空気量が供給さ
れる内燃機関の吸気制御装置において、内燃機関のイグ
ニッションスイッチがオンにされた時に、電子制御開閉
弁を全閉位置に制御する開閉弁の全閉制御手段と、開閉
弁が全閉状態になった機関の始動時に、開閉弁の下流側
の容積分の空気が消費されたか否かを判定する空気消費
量の判定手段と、開閉弁の下流側の容積分の空気が消費
されたと判定した時に、開閉弁を所定開度まで開弁させ
る開弁手段とを設けたことにある。

【０００８】第１の発明では、電子制御開閉弁を適切な
タイミングで開弁制御できるので、機関の吸気量不足に
よる始動不良が発生しない範囲でスロットル弁の全閉状
態を保持することができ、エミッション低減と始動性向
上の両立を図ることができる。第２の発明の構成上の特
徴は、第１の発明において、空気消費量の判定手段によ
る開閉弁の下流側の容積分の空気が消費されたことの判
定を、機関の燃焼室に吸入された吸気量の積算値が開閉
弁の下流側の容積分の空気分に到達した時にすることに
ある。

【０００９】第３の発明の構成上の特徴は、第２の発明
において、機関の燃焼室に吸入された吸気量の積算値
を、燃焼室容積、機関回転数、及び機関回転数に対応し
た体積効率によって算出することにある。第４の発明の
構成上の特徴は、第３の発明において、機関の燃焼室に
吸入された吸気量の積算値を、吸気の温度によって補正
することにある。

【００１０】第２から第４の発明では、電子制御開閉弁
を開弁する吸気量の積算値を正確に計測することができ
る。第５の発明の構成上の特徴は、第１の発明におい
て、空気消費量の判定手段による開閉弁の下流側の容積
分の空気が消費されたことの判定を、機関が始動されて
からの経過時間が、規定時間に到達した時に行うことに
ある。

【００１１】第５の発明では、機関のクランキングが開
始されてから規定時間が経過すると必ず電子制御開閉弁
が開弁される。第６の発明の構成上の特徴は、第１の発
明において、空気消費量の判定手段による開閉弁の下流
側の容積分の空気が消費されたことの判定を、開閉弁の
下流側の吸気通路内に設けられた圧力センサの検出値が
所定値未満に到達した時に行うことにある。

【００１２】第６の発明では、吸気管内の圧力が所定値
未満になると必ず電子制御開閉弁が開弁される。第７の
発明の構成上の特徴は、第１の発明において、更に、機
関の回転数を検出する機関回転数検出手段と、機関の始
動時に機関の回転数の落ち込みが発生したか否かを判定
する回転数の落ち込み判定手段とを設け、回転数の落ち
込みが発生した場合に、開閉弁の下流側の容積分の空気
が消費される前でも開弁手段が開閉弁を所定開度まで開
弁させることにある。

【００１３】第８の発明の構成上の特徴は、第７の発明
において、更に、機関の水温を検出する水温検出手段を
設け、回転数の落ち込み判定手段による機関の落ち込み
が発生したと判定する機関の回転数の偏差を、水温が低
い程大きく設定したことにある。第８の発明では、始動
時に機関回転数の落ち込みが発生した場合は開閉弁が開
弁されるので、機関がストールしない。

【００１４】第９の発明の構成上の特徴は、第１７又は
８の何れかの発明において、開弁手段が開閉弁を段階的
に所定開度まで開弁させることにある。第９の発明で
は、開閉弁の急激な開弁によるショックが発生しない。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下添付図面を用いて本発明の実
施形態を具体的な実施例に基づいて詳細に説明する。図
１には本発明の一実施例の吸気制御装置を備えた電子制
御燃料噴射式の多気筒内燃機関１が概略的に示されてい
る。図１において、内燃機関１の吸気通路２には図示し
ないエアクリーナの下流側にスロットル弁３が設けられ
ており、このスロットル弁３の軸の一端にはこのスロッ
トル弁３を駆動するアクチュエータであるスロットルモ
ータ４が設けられており、他端にはスロットル弁３の開
度を検出するスロットル開度センサ５が設けられてい
る。即ち、この実施例のスロットル弁３はスロットルモ
ータ４によって開閉駆動される電子制御スロットル（以
後、単に電子スロットルと記す）である。電子スロット
ルでは、スロットル弁３の開度指令値が入力された時
に、スロットルモータ４がこの指令値に応答してスロッ
トル弁３を指令開度に追従させる。

【００１６】吸気通路２のスロットル弁３の上流側には
大気圧センサ１８があり、下流側にはサージタンク６が
ある。このサージタンク６内には吸気の圧力を検出する
圧力センサ７が設けられている。更に、サージタンク６
の下流側には、各気筒毎に燃料供給系から加圧燃料を吸
気ポートへ供給するための燃料噴射弁８が設けられてい
る。スロットル開度センサ５の出力と圧力センサ７の出
力は、マイクロコンピュータを内蔵したＥＣＵ（エンジ
ン・コントロール・ユニット）１０に入力される。

【００１７】また、内燃機関１のシリンダブロックの冷
却水通路９には、冷却水の温度を検出するための水温セ
ンサ１１が設けられている。水温センサ１１は冷却水の
温度に応じたアナログ電圧の電気信号を発生する。排気
通路１２には、排気ガス中の３つの有害成分ＨＣ，Ｃ
Ｏ，ＮＯｘを同時に浄化する三元触媒コンバータ（図示
せず）が設けられており、この触媒コンバータの上流側
の排気通路１２には、空燃比センサの一種であるＯ₂ セ
ンサ１３が設けられている。Ｏ₂ センサ１３は排気ガス
中の酸素成分濃度に応じて電気信号を発生する。これら
水温センサ１１及びＯ₂ センサ１３の出力はＥＣＵ１０
に入力される。

【００１８】更に、このＥＣＵ１０には、アクセルペダ
ル１４に取り付けられてアクセル踏込量を検出するアク
セル開度センサ１５からのアクセルペダルの踏込量信号
（アクセル開度信号）、バッテリ１６に接続されたイグ
ニッションスイッチ１７からのキー位置信号（アクセサ
リ位置、オン位置、スタータ位置）、リングギヤ２３の
回転数を検出する回転数センサ２１からの機関回転数Ｎ
ｅや、油温センサ２２からの潤滑油の温度が入力され
る。このリングギヤ２３は機関１の始動時にスタータ１
９によって回転させられる。

【００１９】従来の内燃機関では、一般に直流直巻モー
タから構成されるスタータ１９はイグニッションスイッ
チ１７がスタータ位置にされた時にオンするスタータス
イッチを介してバッテリ１６に接続されている。従っ
て、イグニッションスイッチ１７がオンされ、その後に
イグニッションスイッチ１７がスタータ位置にされた時
にスタータ１９が起動されて機関１が起動する。そし
て、機関１が稼働を開始すると、ＥＣＵ１０が通電され
てプログラムが起動し、各センサからの出力を取り込
み、スロットル弁３を開閉するスロットルモータ４や燃
料噴射弁８、或いはその他のアクチュエータを制御す
る。ＥＣＵ１０には、各種センサからのアナログ信号を
ディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器が含まれ、各種
センサからの入力ディジタル信号や各アクチュエータを
駆動する信号が出入りする入出力インタフェース１０
１、演算処理を行うＣＰＵ１０２、ＲＯＭ１０３やＲＡ
Ｍ１０４等のメモリや、クロック１０５等が設けられて
おり、これらはバス１０６で相互に接続されている。Ｅ
ＣＵ１０の構成については公知であるので、これ以上の
説明を省略する。

【００２０】一方、この実施例では、スタータ１９が直
接バッテリ１６に接続されておらず、スタータ駆動回路
２０を介してバッテリ１６に接続されている。そして、
このスタータ駆動回路２０は、ＥＣＵ１０からのスター
タ信号ＳＴが入力されないとスタータ１９をバッテリ１
６に接続しないようになっている。この実施例では、機
関１の始動時にスロットル弁３を一時的に閉弁して吸気
通路２を閉塞し、スロットル弁３の下流側に負圧を発生
させて機関の始動性を向上させている。一方、機関１が
停止している時には、スロットル弁３は全閉位置にはな
く、僅かに開いている。従って、機関１が停止している
状態では、スロットル弁３の吸気通路２内は大気圧にな
っている。従って、機関１を始動させる時には、スロッ
トルモータ４を駆動してスロットル弁３を全閉位置に制
御する必要がある。この実施例では、この機関１の始動
時のスロットル弁３の全閉制御において、スロットル弁
３が全閉になってからスタータ１９を回転させる。

【００２１】このため、ＥＣＵ１０には、前述のように
イグニッションスイッチ１７からのキー位置信号とスロ
ットル開度センサ５からのスロットル開度信号が入力さ
れている。そして、この実施例では、ＥＣＵ１０からの
スタータ信号ＳＴがスタータ駆動回路２０に入力される
のは、ＥＣＵ１０にイグニッションスイッチ１７からの
スタータ位置信号と、スロットル開度センサ５からのス
ロットル全閉信号が共に入力された時である。

【００２２】ここで、前述のような実施例における機関
１の始動時に全閉にされたスロットル弁３を開弁する制
御の手順について、いくつかの実施例をフローチャート
を用いて説明する。なお、以下に説明する実施例では、
前述のようにイグニッションスイッチ１７がオンされた
後は、スロットル弁３が全閉位置になってからスタータ
信号ＳＴがスタータ駆動回路２０に出力されてスタータ
１９が稼働するが、この制御は本発明の主旨ではないの
で、イグニッションスイッチ１７のオンからスタータ１
９の稼働までの動作はその説明を簡略化してある。

【００２３】図２は機関１の始動時に全閉にされたスロ
ットル弁３を開弁する制御の手順の第１の実施例を示す
フローチャートであり、このルーチンは所定時間毎、例
えば、数ｍｓ毎に実行される。まず、ステップ２０１で
はイグニッションスイッチ１７がオンされたか否か、即
ち、ＥＣＵ１０にイグニッションスイッチ１７からオン
位置信号が入力されたか否かを判定する。イグニッショ
ンスイッチ１７がオンになっていない時にはこのままこ
のルーチンを終了する。一方、ステップ２０１でイグニ
ッションスイッチ１７がオンされたと判定した時にはス
テップ２０２に進む。

【００２４】ステップ２０２ではスロットル弁３がスロ
ットルモータ４により始動時の全閉位置に制御される。
そして、次のステップ２０３では、機関１が始動動作中
か否かを検出する。即ち、スタータ１９が稼働している
か否かを検出する。スタータ１９が未だ稼働していな時
にはこのルーチンを終了し、スタータ１９が稼働してい
る時には機関１も稼働しているのでステップ２０４に進
む。

【００２５】続くステップ２０４では機関１の回転速度
を検出する。そして、次のステップ２０５では検出した
機関１の回転速度を基にして、ＥＣＵ１０のＲＯＭ１０
３に予め記憶されている機関回転速度マップより空気消
費量計算に使用する体積効率ηｖを算出する。体積効率
ηｖは燃焼室の体積に対してどれだけの割合の空気が吸
入されたかを示すものであり、機関回転数が大きくなる
ほど小さな値となる。このようにして体積効率ηｖを算
出した後は、ステップ２０６において機関１の始動開始
後の機関１の１回転毎に消費空気量を算出し、これを積
算して機関始動後に燃焼室に吸入された空気量（積算消
費空気量）Ｕを算出する。ところで、内燃機関はそのク
ランク軸が１回転した時にその半分の気筒が吸入行程を
行うので、１回転で消費する空気量は機関１の排気量Ｖ
ｄの半分である。従って、機関１が始動してから燃焼室
内に吸入する空気量Ｕは、機関１の１回転毎に機関１の
排気量Ｖｄの半分を乗算し、その値に体積効率ηｖを乗
算した値（ηｖ×Ｖｄ×１／２）を積算したものであ
る。これを式で表すと、 機関始動後に燃焼室に吸入された空気量Ｕ＝Σ（ηｖ×Ｖｄ×１／２）… となる。この空気量Ｕは吸気温度によって補正しても良
い。

【００２６】続くステップ２０７では式で表される機
関始動後に燃焼室に吸入された空気量Ｕが、吸気通路２
のスロットル弁３の下流側の容積Ｖvol 以上になったか
否かを判定する。そして、Ｖvol ＞Ｕの場合は、吸気通
路２のスロットル弁３の下流側の容積Ｖvol だけの空気
量が未だ消費されていないと判定してこのままこのルー
チンを終了する。一方、ステップ２０７の判定がＶvol
≦Ｕの場合は、吸気通路２のスロットル弁３の下流側の
容積内にある空気量を全て消費したと判定してステップ
２０８に進む。ステップ２０８ではスロットル弁３を始
動全閉位置から所定開度まで開弁してこのルーチンを終
了する。

【００２７】図３は機関１の始動時に全閉にされたスロ
ットル弁３を開弁する制御の手順の第２の実施例を示す
フローチャートを示している。このルーチンも所定時間
毎、例えば、数ｍｓ毎に実行される。第２の実施例の制
御は、図２で説明した第１の実施例のスロットル弁３を
開弁する制御手順に、始動時の機関１の回転数が急落し
た時の制御を追加したものである。従って、第２の実施
例の制御手順の説明においては、第１の実施例と異なる
部分のみ説明する。

【００２８】第２の実施例では、図２で説明した第１の
実施例のステップ２０１からステップ２０７までの制御
手順のうち、ステップ２０４がステップ３０１に変更さ
れている以外は第１の実施例と同じである。第１の実施
例ではステップ２０４において機関回転速度を検出して
いたが、第２の実施例ではステップ２０４に代わるステ
ップ３０１において、機関回転速度を検出すると共に、
機関の温度として機関の水温を検出している。即ち、第
２の実施例のステップ２０１からステップ２０７までの
制御手順は、第１の実施例のステップ２０１からステッ
プ２０７の制御手順に、水温検出が加わっただけであ
る。

【００２９】第１の実施例では、ステップ２０７におい
て機関始動後に燃焼室に吸入された空気量Ｕが吸気通路
２のスロットル弁３の下流側の容積Ｖvol 以上になった
か否かを判定し、Ｖvol ＞Ｕの場合はこのままこのルー
チンを終了していた。一方、第２の実施例では、ステッ
プ２０７においてＶvol ＞Ｕとなった時はステップ３０
２に進む。ステップ３０２では、ＥＣＵ１０のＲＯＭ１
０３に記憶された水温マップから機関回転速度の落ち込
み率ΔＮＥdownの判定値Ｋを算出する。

【００３０】機関回転速度の落ち込み率ΔＮＥdownは所
定期間内の機関回転速度ＮＥの落ち込みの程度を判定す
るものである。所定期間内の機関回転速度ＮＥの落ち込
みの程度は、機関の水温が低い程大きいので、その判定
値Ｋの値は機関の水温が低いほど大きくする必要があ
る。図４はこのＥＣＵ１０のＲＯＭ１０３に記憶された
水温マップの一例を示すものである。このマップから分
かるように、機関水温が高いほど、機関回転速度の落ち
込み率ΔＮＥdownの判定値Ｋは小さく設定されている。

【００３１】このようにして機関回転速度の落ち込み率
ΔＮＥdownの判定値Ｋを算出した後は、ステップ３０３
において実際の機関回転速度の落ち込み率ΔＮＥdownが
ステップ３０２で算出した判定値Ｋ以上か否かを判定す
る。そして、ステップ３０３においてΔＮＥdown＜Ｋの
場合はこのままこのルーチンを終了するが、ステップ３
０３においてΔＮＥdown≧Ｋの場合はステップ２０８に
進み、スロットル弁３を始動全開位置から開弁してこの
ルーチンを終了する。また、ステップ２０７の判定がＶ
vol ≦Ｕの場合は第１の実施例と同じであり、吸気通路
２のスロットル弁３の下流側の容積内にある空気量を全
て消費したと判定してステップ２０８に進み、スロット
ル弁３を始動全閉位置から所定開度まで開弁してこのル
ーチンを終了する。

【００３２】図５は図２，図３で説明した第１、第２の
実施例の始動時に全閉にされたスロットル弁３を開弁す
る制御の手順における、イグニッションスイッチ１７の
オン信号、ＥＣＵ１０からのスタータ信号ＳＴ、スロッ
トル弁３の開度であるスロットル開度ＴＡ、機関回転速
度ＮＥ、および、始動後に機関１に消費された空気量Ｕ
の推移を時間の経過と共に示すタイムチャートである。

【００３３】まず、第１の実施例の制御手順についてこ
のタイムチャートを用いて説明する。ステップ２０１で
イグニッションスイッチ１７がオンされたことが判定さ
れると、時刻Ｔにおけるオン信号がハイレベルになる。
イグニッションスイッチ１７がオンされると、ステップ
２０２の制御によってスロットルモータ４によってスロ
ットル弁３が閉じられ、スロットル開度ＴＡが低下す
る。時刻Ｔ１においてスロットル弁３が全閉になると、
スタータ信号ＳＴがＥＣＵ１０からスタータ駆動回路２
０に出力され、スタータ１９が回転して機関１がクラン
キング中となる。この時、ステップ２０３からステップ
２０４に進み、ステップ２０４からステップ２０６の手
順で始動開始後の積算回転数ΣＮＥが算出される。

【００３４】この後の時刻Ｔ２は機関１の始動を示して
おり、機関１の回転速度はその後実線ＮＭで示すように
上昇し、所定回転速度まで上昇した後に僅かに低下して
安定する。時刻Ｔ２以降は常に機関１に消費された空気
量Ｕが算出され続ける。第１の実施例ではこの後の時刻
Ｔ４においてＶvol ＝Ｕとなるので、ステップ２０８の
制御により、スロットル弁３が始動全閉位置から開弁さ
れ、スロットル開度ＴＡが所定開度、例えば、アイドル
開度まで大きくなる。

【００３５】一方、第２の実施例は、時刻Ｔ２で始動し
た機関１の回転数がその後、破線ＡＢで示すように低下
し、時刻Ｔ３で機関回転速度の落ち込み率ΔＮＥdownが
判定値Ｋ以上になった場合を想定している。第２の実施
例ではこの場合、ステップ３０３の制御によってスロッ
トル弁３が開弁され、スロットル開度ＴＡが破線ＴＤで
示すように所定開度まで大きくなる。なお、時刻Ｔ３に
おいてはスロットル弁３を一気に所定開度まで開弁して
も良いが、一点鎖線ＴＳで示すように、スロットル弁３
を段階的に所定開度まで開弁しても良い。

【００３６】以上説明したように、第１の実施例では、
機関始動後の機関１の積算回転数ΣＮＥと体積効率ηｖ
と機関１の排気量を使用して、吸気通路２のスロットル
弁３の下流側の容積内にある空気量を全て消費した場合
には、始動時に全閉にされたスロットル弁３が開弁され
るので、機関の吸気量不足による始動不良が発生しない
範囲でスロットル弁３を全閉に保持することができる。
この結果、エミッションの低減と始動性向上の両立を図
ることができる。

【００３７】また、第２の実施例の制御では第１の実施
例の制御の効果に加えて、第１の実施例において吸気通
路２のスロットル弁３の下流側の容積内にある空気量を
全て消費していない場合でも、機関１の回転速度が急激
に低下した場合には、機関１に始動不良が発生しないよ
うに始動時に全閉にされたスロットル弁３が開弁される
ので、機関のフリクションが高い場合等にも機関の始動
時のストールや始動不良が防止される。

【００３８】図６は機関１の始動時に全閉にされたスロ
ットル弁３を開弁する制御の手順の第３の実施例を示す
フローチャートを示している。このルーチンも所定時間
毎、例えば、数ｍｓ毎に実行される。第３の実施例の制
御は、始動時に全閉にされたスロットル弁３を機関１の
始動開始から所定時間が経過した時に開弁するものであ
る。

【００３９】まず、ステップ６０１ではイグニッション
スイッチ１７がオンされたか否かを判定する。イグニッ
ションスイッチ１７がオンになっていない時にはこのま
まこのルーチンを終了する。一方、ステップ６０１でイ
グニッションスイッチ１７がオンされたと判定した時に
はステップ６０２に進む。ステップ６０２ではスロット
ル弁３がスロットルモータ４により始動時の全閉位置に
制御される。そして、次のステップ６０３では、機関１
が始動動作中か否かを検出する。即ち、スタータ１９が
稼働しているか否かを検出する。スタータ１９が未だ稼
働していな時にはこのルーチンを終了し、スタータ１９
が稼働している時には機関１も稼働しているのでステッ
プ６０４に進む。

【００４０】続くステップ６０４では機関１のスロット
ル弁３の下流側の容積、機関水温、潤滑油温、大気圧の
条件を読み込み、これらの条件に応じてスロットル弁開
度を全閉状態に保持する保持時間Ｔclose を算出する。
この保持時間Ｔclose は、図８(a) に示すように、大気
圧が大きいほど長く、また、図８(b) に示すように、水
温または油温が高いほど短く設定される。そして、次の
ステップ６０５では機関１の始動開始後の経過時間ΣＴ
Ｍを算出する。

【００４１】ステップ６０５で機関１の始動開始後の経
過時間ΣＴＭを算出した後は、ステップ６０６におい
て、この機関１の始動開始後の経過時間ΣＴＭと、ステ
ップ６０４で算出したスロットル弁３を全閉状態に保持
する時間Ｔclose との大小を比較する。そして、ΣＴＭ
＜Ｔclose の場合はこのままこのルーチンを終了する
が、ΣＴＭ≧Ｔclose となった時はステップ６０７に進
む。ステップ６０７ではスロットル弁３を始動全閉位置
から所定開度まで開弁してこのルーチンを終了する。

【００４２】第４の実施例の制御は、図６で説明した第
３の実施例のスロットル弁３を開弁する制御手順に、始
動時の機関１の回転数が急落した時の制御を追加したも
のである。従って、第４の実施例の制御手順の説明にお
いては、第３の実施例と異なる部分のみ説明する。第４
の実施例では、イグニッションスイッチ１７がオンされ
た後に、機関１の仕様や環境条件に応じてスロットル弁
３を全閉状態に保持する時間Ｔclose を算出する制御
と、機関１が始動した後の経過時間ΣＴＭを算出してこ
の経過時間ΣＴＭとスロットル弁３を全閉状態に保持す
る時間Ｔclose とを比較する制御については第３の実施
例と全く同じである。従って、図６で説明した第３の実
施例のステップ６０１からステップ６０６までの制御手
順は第４の実施例でも同じであるので、同じ制御手順に
は第３の実施例のステップ番号と同じステップ番号を付
してその説明を省略する。

【００４３】第３の実施例では、ステップ６０６におい
てΣＴＭ＜Ｔclose の場合はこのままこのルーチンを終
了していた。一方、第４の実施例では、ステップ６０６
においてΣＴＭ＜Ｔclose の場合はこのルーチンを終了
せずにステップ７０１に進む。ステップ７０１では、Ｅ
ＣＵ１０のＲＯＭ１０３に記憶された水温マップ（図４
に一例が示されるもの）から機関回転速度の落ち込み率
ΔＮＥdownの判定値Ｋを算出する。

【００４４】このようにして機関回転速度の落ち込み率
ΔＮＥdownの判定値Ｋを算出した後は、ステップ７０２
において実際の機関回転速度の落ち込み率ΔＮＥdownが
ステップ７０１で算出した判定値Ｋ以上か否かを判定す
る。そして、ステップ７０２においてΔＮＥdown＜Ｋの
場合はこのままこのルーチンを終了するが、ΔＮＥdown
≧Ｋの場合はステップ６０７に進み、スロットル弁３を
始動全開位置から所定開度まで開弁してこのルーチンを
終了する。また、ステップ６０６の判定がΣＴＭ≧Ｔcl
ose の場合は第３の実施例と同じであり、吸気通路２の
スロットル弁３の下流側の容積内にある空気量を全て消
費したと判定してステップ６０７に進み、スロットル弁
３を始動全閉位置から所定開度まで開弁してこのルーチ
ンを終了する。

【００４５】図９は図６，図７で説明した第３、第４の
実施例の始動時に全閉にされたスロットル弁３を開弁す
る制御の手順における、イグニッションスイッチ１７の
オン信号、ＥＣＵ１０からのスタータ信号ＳＴ、スロッ
トル弁３の開度であるスロットル開度ＴＡ、機関回転速
度ＮＥ、および、始動後の経過時間の推移を時間の経過
と共に示すタイムチャートである。

【００４６】まず、第３の実施例の制御手順についてこ
のタイムチャートを用いて説明する。ステップ６０１で
イグニッションスイッチ１７がオンされたことが判定さ
れると、時刻Ｔにおけるオン信号がハイレベルになる。
イグニッションスイッチ１７がオンされると、ステップ
６０２の制御によってスロットルモータ４によってスロ
ットル弁３が閉じられ、スロットル開度ＴＡが低下す
る。時刻Ｔ１においてスロットル弁３が全閉になると、
スタータ信号ＳＴがＥＣＵ１０からスタータ駆動回路２
０に出力され、スタータ１９が回転して機関１がクラン
キング中となる。この時、ステップ６０３からステップ
６０４に進み、スロットル弁３を全閉状態に保持する保
持時間Ｔclose が算出される。

【００４７】この後の時刻Ｔ２は機関１の始動を示して
おり、機関１の回転速度はその後実線ＮＭで示すように
上昇し、所定回転速度まで上昇した後に僅かに低下して
安定する。時刻Ｔ２以降は常に経過時間が算出され続け
る。第３の実施例ではこの後の時刻Ｔ４においてＴclos
e ＝ΣＴＭとなるので、ステップ６０７の制御により、
スロットル弁３が始動全閉位置から開弁され、スロット
ル開度ＴＡが所定開度、例えば、アイドル開度まで大き
くなる。

【００４８】一方、第４の実施例では、時刻Ｔ２で始動
した機関１の回転数がその後、破線ＡＢで示すように低
下し、時刻Ｔ３で機関回転速度の落ち込み率ΔＮＥdown
が判定値Ｋ以上になった場合を想定している。第４の実
施例ではこの場合、ステップ７０２の制御によってスロ
ットル弁３が開弁され、スロットル開度ＴＡが破線ＴＤ
で示すように所定開度まで大きくなる。なお、時刻Ｔ３
においてはスロットル弁３を一気に所定開度まで開弁し
ても良いが、一点鎖線ＴＳで示すように、スロットル弁
３を段階的に所定開度まで開弁しても良い。

【００４９】以上説明したように、第３の実施例では、
機関１の仕様や環境条件に応じてスロットル弁３を全閉
状態に保持する時間Ｔclose を算出し、機関１の始動後
の経過時間ΣＴＭがこの保持時間Ｔclose 以上になった
時には、始動時に全閉にされたスロットル弁３が開弁さ
れるので、機関の吸気量不足による始動不良が発生しな
い範囲でスロットル弁３を全閉に保持することができ
る。この結果、エミッションの低減と始動性向上の両立
を図ることができる。

【００５０】また、第４の実施例の制御では第３の実施
例の制御の効果に加えて、第３の実施例において機関１
の始動後の経過時間ΣＴＭがスロットル弁の全閉保持時
間Ｔclose に達していない場合でも、機関１の回転速度
が急激に低下した場合には、機関１に始動不良が発生し
ないように始動時に全閉にされたスロットル弁３が開弁
されるので、機関のフリクションが高い場合等にも機関
の始動時のストールや始動不良が防止される。

【００５１】図１０は機関１の始動時に全閉にされたス
ロットル弁３を開弁する制御の手順の第５の実施例を示
すフローチャートを示している。このルーチンも所定時
間毎、例えば、数ｍｓ毎に実行される。第５の実施例の
制御は、始動時に全閉にされたスロットル弁３を機関１
のストッロル弁３の下流側の吸気圧力が所定値未満にな
った時に開弁するものである。

【００５２】まず、ステップ１００１ではイグニッショ
ンスイッチ１７がオンされたか否かを判定する。イグニ
ッションスイッチ１７がオンになっていない時にはこの
ままこのルーチンを終了する。一方、ステップ１００１
でイグニッションスイッチ１７がオンされたと判定した
時にはステップ１００２に進む。ステップ１００２では
スロットル弁３がスロットルモータ４により始動時の全
閉位置に制御される。そして、次のステップ１００３で
は、機関１が始動動作中か否かを検出する。即ち、スタ
ータ１９が稼働しているか否かを検出する。スタータ１
９が未だ稼働していな時にはこのルーチンを終了し、ス
タータ１９が稼働している時には機関１も稼働している
のでステップ１００４に進む。

【００５３】続くステップ１００４では機関１のサージ
タンク５の吸気圧Ｐが圧力センサ７によって検出し、次
のステップ１００５では、サージタンク内の吸気圧Ｐが
規定圧力Ｐref とを比較する。そして、Ｐ≧Ｐref の場
合はこのままこのルーチンを終了するが、Ｐ＜Ｐref と
なった時はステップ１００７に進む。ステップ１００７
ではスロットル弁３を始動全閉位置から所定開度まで開
弁してこのルーチンを終了する。

【００５４】図１１は図１０で説明した第３、第５の実
施例の始動時に全閉にされたスロットル弁３を開弁する
制御の手順における、イグニッションスイッチ１７のオ
ン信号、ＥＣＵ１０からのスタータ信号ＳＴ、スロット
ル弁３の開度であるスロットル開度ＴＡ、機関回転速度
ＮＥ、および、吸気管圧力Ｐの推移を時間の経過と共に
示すタイムチャートである。

【００５５】ステップ１００１でイグニッションスイッ
チ１７がオンされたことが判定されると、時刻Ｔにおけ
るオン信号がハイレベルになる。イグニッションスイッ
チ１７がオンされると、ステップ１００２の制御によっ
てスロットルモータ４によってスロットル弁３が閉じら
れ、スロットル開度ＴＡが低下する。時刻Ｔ１において
スロットル弁３が全閉になると、スタータ１９が回転し
て機関１がクランキング中となる。この後、ステップ１
００３からステップ１００４に進み、サージタンク６内
の吸気管圧力Ｐを検出する。

【００５６】時刻Ｔ２は機関１の始動を示しており、機
関１の回転速度はその後実線ＮＭで示すように上昇し、
所定回転速度まで上昇した後に僅かに低下して安定す
る。時刻Ｔ２以降は常に吸気管圧力Ｐが検出され続け
る。第５の実施例ではこの後の時刻ＴＰにおいてＰ＝Ｐ
ref となるので、ステップ10０6 の制御により、スロッ
トル弁３が始動全閉位置から開弁され、スロットル開度
ＴＡが僅かな開度だけ大きくなる。

【００５７】以上説明したように、第５の実施例では、
機関１の始動後のサージタンク６内の吸気圧Ｐを検出
し、この吸気圧Ｐが基準値Ｐref まで低下した時には、
始動時に全閉にされたスロットル弁３が開弁されるの
で、機関の吸気量不足による始動不良が発生しない範囲
でスロットル弁３を全閉に保持することができる。この
結果、エミッションの低減と始動性向上の両立を図るこ
とができる。

【００５８】なお、以上の実施例では、内燃機関の吸気
通路の閉鎖を電子制御スロットル弁３により行うものに
ついて説明を行ったが、電子制御スロットル弁３の代わ
りに、電子制御される吸気制御弁が吸気通路に別に設け
られているものについても本発明を有効に適用すること
ができる。

【００５９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の内燃機関
の吸気制御装置によれば、始動時に閉弁制御されたスロ
ットル弁を適切なタイミングで開制御できるので、機関
の吸気量不足による始動不良が発生しない範囲で、スロ
トル弁の全閉状態を保持することができ、エミッション
低減と始動性の向上の両立を図ることができる。また、
機関のフリクションが高く、見掛け上の吸気量が不足し
て機関回転数が落ち込むような場合でも始動不良を抑制
することができるという効果がある。

【００６０】また、本発明の制御によれば、始動時に適
切なタイミングでスロットル弁を開くことができるの
で、安定した燃焼を保持したまま機関の吸気量を増加さ
せることができ、機関の始動時にスムーズな始動を得る
ことができて始動時間を短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の吸気制御装置が搭載された
電子制御式多気筒内燃機関の構成を示す構成図である。

【図２】本発明の始動時の電子制御スロットル弁の制御
の手順の第１の実施例を示すフローチャートである。

【図３】本発明の始動時の電子制御スロットル弁の制御
の手順の第２の実施例を示すフローチャートである。

【図４】図３のフローチャートで使用する機関回転速度
の落ち込み率の判定値の水温に応じた値の変化を示す特
性図である。

【図５】図２，図３の制御手順におけるイグニッション
スイッチのオン位置信号とスタータ位置信号、スタータ
へのスタータ信号、スロットル開度、機関回転速度、及
び機関に消費された空気量の推移を時間と共に示したタ
イムチャートである。

【図６】本発明の始動時の電子制御スロットル弁の制御
の手順の第３の実施例を示すフローチャートである。

【図７】本発明の始動時の電子制御スロットル弁の制御
の手順の第４の実施例を示すフローチャートである。

【図８】図６，図７のフローチャートで使用するスロッ
トル弁の閉弁保持時間の大気圧と水温または油温に対す
る変化を示す特性図である。

【図９】図６，図７の制御手順におけるイグニッション
スイッチのオン位置信号とスタータ位置信号、スタータ
へのスタータ信号、スロットル開度、機関回転速度、及
び機関始動後の経過時間の推移を時間と共に示したタイ
ムチャートである。

【図１０】本発明の始動時の電子制御スロットル弁の制
御の手順の第５の実施例を示すフローチャートである。

【図１１】図１０の制御手順におけるイグニッションス
イッチのオン位置信号とスタータ位置信号、スタータへ
のスタータ信号、スロットル開度、機関回転速度、及び
吸気管圧力の推移を時間と共に示したタイムチャートで
ある。

【符号の説明】

２…吸気通路 ３…スロットル弁 ４…スロットルモータ ５…スロットル開度センサ ６…サージタンク ７…圧力センサ １０…ＥＣＵ １１…水温センサ １４…アクセルペダル １７…イグニッションスイッチ １９…スタータ ２０…スタータ駆動回路 ２１…回転数センサ

フロントページの続き (72)発明者 金丸 昌宣 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 Ｆターム(参考） 3G065 CA05 CA12 DA04 EA01 FA01 GA01 GA05 GA10 GA26 GA27 GA41 GA43 GA46 KA36 3G084 BA05 CA01 DA10 DA34 EA07 EA11 EB08 EC03 FA02 FA07 FA10 FA20 FA33 FA36 3G301 JA00 JA21 JA31 KA01 LA03 LC03 NA04 NA08 NB15 NC02 NE16 NE23 PA01Z PA07Z PA09Z PA10Z PA11Z PA14Z PD03A PE01Z PE08Z PF03Z PF16Z

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータによって開閉駆動され、開度セン
   サによって開度が検出される電子制御開閉弁を吸気通路
   内に備え、この電子制御開閉弁の開度によって内燃機関
   の運転状態に応じた空気量が供給される内燃機関の吸気
   制御装置であって、 内燃機関のイグニッションスイッチがオンにされた時
   に、前記電子制御開閉弁を全閉位置に制御する開閉弁の
   全閉制御手段と、 前記開閉弁が全閉状態になった機関の始動時に、前記開
   閉弁の下流側の容積分の空気が消費されたか否かを判定
   する空気消費量の判定手段と、 前記開閉弁の下流側の容積分の空気が消費されたと判定
   した時に、前記開閉弁を所定開度まで開弁させる開弁手
   段と、を備えることを特徴とする内燃機関の吸気制御装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の内燃機関の吸気制御装
   置において、前記空気消費量の判定手段による前記開閉
   弁の下流側の容積分の空気が消費されたことの判定が、
   機関の燃焼室に吸入された吸入空気量の積算値が前記開
   閉弁の下流側の容積分の空気分に到達した時になされる
   ことを特徴とする内燃機関の吸気制御装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の内燃機関の吸気制御装
   置において、前記機関の燃焼室に吸入された吸入空気量
   の積算値は、燃焼室容積、機関回転数、及び機関回転数
   に対応した体積効率によって算出されることを特徴とす
   る内燃機関の吸気制御装置。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の内燃機関の吸気制御装
   置において、前記機関の燃焼室に吸入された吸入空気量
   の積算値が、吸入空気の温度によって補正されることを
   特徴とする内燃機関の吸気制御装置。
5. 【請求項５】 請求項１に記載の内燃機関の吸気制御装
   置において、前記空気消費量の判定手段による前記開閉
   弁の下流側の容積分の空気が消費されたことの判定が、
   前記機関が始動されてからの経過時間が、規定時間に到
   達した時になされることを特徴とする内燃機関の吸気制
   御装置。
6. 【請求項６】 請求項１に記載の内燃機関の吸気制御装
   置において、前記空気消費量の判定手段による前記開閉
   弁の下流側の容積分の空気が消費されたことの判定が、
   前記開閉弁の下流側の吸気通路内に設けられた圧力セン
   サの検出値が所定値未満に到達した時になされることを
   特徴とする内燃機関の吸気制御装置。
7. 【請求項７】 請求項１に記載の内燃機関の吸気制御装
   置において、 機関の回転数を検出する機関回転数検出手段と、 機関の始動時に機関の回転数の落ち込みが発生したか否
   かを判定する回転数の落ち込み判定手段とを更に備え、 回転数の落ち込みが発生した場合に、前記開弁手段が、
   前記開閉弁の下流側の容積分の空気が消費される前で
   も、前記開閉弁を前記所定開度まで開弁させることを特
   徴とする内燃機関の吸気制御装置。
8. 【請求項８】 請求項７に記載の内燃機関の吸気制御装
   置において、 機関の水温を検出する水温検出手段を更に備え、 前記回転数の落ち込み判定手段による機関の落ち込みが
   発生したと判定する機関の回転数の偏差が、水温が低い
   程大きく設定されていることを特徴とする内燃機関の吸
   気制御装置。
9. 【請求項９】 請求項１，７又は８の何れか１項に記載
   の内燃機関の吸気制御装置において、前記開弁手段が前
   記開閉弁を段階的に前記所定開度まで開弁させることを
   特徴とする内燃機関の吸気制御装置。