(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
始動時に吸気通路を閉鎖し、吸気管負圧を高めた状態で燃料噴射を行う、電子制御開閉弁を備えた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全て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全て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。
【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全て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。
【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。
【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。
【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全て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。
【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全て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。
【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全て消費される前でも、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。
【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。
【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。
【請求項１０】
請求項５に記載の内燃機関の吸気制御装置において、前記規定時間が、機関水温、油温、及び大気圧の少なくとも１つの条件に基づい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。
【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、始動時に吸気通路を閉鎖し、吸気管負圧を高めた状態で燃料噴射を行う、電子制御開閉弁を備えた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全て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全て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全て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全て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全て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全て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。
第１０の発明の構成上の特徴は、第５の発明において、規定時間が、機関水温、油温、及び大気圧の少なくとも１つの条件に基づいて補正されることにある。第１０の発明では、規定時間が機関水温、油温、及び大気圧等に応じて適切なものとなる。
【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，ＣＯ，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Ｎｅ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１９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１０１、演算処理を行うＣＰＵ１０２、ＲＯＭ１０３やＲＡＭ１０４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。ＥＣＵ１０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１６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１９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ＲＯＭ１０３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Ｖｄ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）…▲１▼
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▲１▼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３０２に進む。ステップ３０２では、ＥＣＵ１０のＲＯＭ１０３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３０３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を始動全閉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Ｖｖｏｌ  ≦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Ｔ０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２０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ΣＴＭ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、ＥＣＵ１０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≧Ｔｃｌｏｓｅ  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Ｔ０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２０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Ｔｃｌｏｓｅ  ＝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を圧力センサ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１００３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＝Ｐｒｅｆ  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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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