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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-12-09
(45)【発行日】2024-12-17
(54)【発明の名称】火花点火式エンジン
(51)【国際特許分類】
F02P 5/15 20060101AFI20241210BHJP
F02D 45/00 20060101ALI20241210BHJP
F02P 5/145 20060101ALI20241210BHJP
F02D 9/02 20060101ALI20241210BHJP
【ＦＩ】
F02P5/15 F
F02D45/00 360Z
F02P5/145 F
F02D9/02 305A
F02D9/02 305E
【請求項の数】
1
(21)【出願番号】P 2021210225
(22)【出願日】2021-12-24
(65)【公開番号】P2023094741
(43)【公開日】2023-07-06
【審査請求日】2023-12-20
(73)【特許権者】
【識別番号】000001052
【氏名又は名称】株式会社クボタ
(74)【代理人】
【識別番号】100087653
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴江 正二
(72)【発明者】
【氏名】伊賀 達介
【審査官】上田 真誠
(56)【参考文献】
【文献】特開平０９－００４４８８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０９－２８０１４９（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許第１００１８１３６（ＵＳ，Ｂ１）
【文献】特開昭５９－１４５３６４（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ０２Ｐ ５／１４５－ ５／１５
Ｆ０２Ｄ ４５／００
Ｆ０２Ｄ ９／０２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
急加速操作検出センサ(１０)を備え、電子制御装置(５)の制御により、急加速操作が検出されない場合には、通常運転処理がなされ、急加速操作が検出された場合には、急加速処理が所要継続期間に亘って実施された後、通常運転処理に移行され、急加速処理では、点火時期の進角度が、通常運転処理よりも大きく設定され、急加速処理の所要継続期間中に経時的に遅角されるように構成され、
メイン吸気通路(１)と、メイン吸気通路(１)のスロットルバルブ(２)と、スロットルバルブ(２)を迂回するバイパス吸気通路(３)と、バイパス吸気通路(３)のＩＳＣバルブ(４)と、ＩＳＣバルブ(４)の開度を調節して、エンジン回転数を制御する電子制御装置(５)を備え、
エンジン温度センサ(６)と大気圧センサ(８)を備え、
検出されたエンジン温度が低い程、ＩＳＣバルブ開度のベース下限値(４ｂ)が全開側に増加(４ｂａ)され、
エンジン温度が所定値を超えるエンジン中高温度領域では、検出された大気圧に基づいて、ベース下限値(４ｂ)が増加補正値(４ｃ)で全開側に増加補正(４ｃａ)され、この増加補正(４ｃａ)では、検出された大気圧が低い程、増加補正値(４ｃ)が全開側に増加(４ｃｂ)され、
エンジン温度が所定値以下のエンジン低温度領域では、増加補正(４ｃａ)が禁止(４ｃｃ)されるように構成されている、ことを特徴とする火花点火式エンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、火花点火式エンジンに関し、詳しくは、急加速運転から通常運転に移行する時のトルクショックを軽減できる火花点火式エンジンに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、急加速運転時に点火時期を進角する火花点火式エンジンがある (例えば、特許文献１参照)。
この種のエンジンでは、進角により加速応答性を高めることができる。
この種のエンジンでは、進角により加速応答性を高めることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開昭５９-１４５３６４号公報(第１１図参照)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上記特許文献のエンジンでは、急加速運転の進角後、通常運転に移行する時に、点火時期を急激に遅角させるため、進角度の急減による出力の低下でトルクショックが発生するおそれがある。
【0005】
本発明の課題は、急加速運転から通常運転に移行する時のトルクショックを軽減できる火花点火式エンジンを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本願発明の主要な構成は、次の通りである。
図１に例示するように、急加速操作検出センサ(１０)を備え、電子制御装置(５)の制御により、図６に例示するように、急加速操作が検出されない場合には、通常運転処理がなされ、急加速操作が検出された場合には、図７に例示するように、急加速処理が所要継続期間に亘って実施された後、通常運転処理に移行され、
急加速処理では、点火時期の進角度が、通常運転処理よりも大きく設定され、図７に例示するように、急加速処理の所要継続期間中に経時的に遅角されるように構成され、
図１に例示するように、メイン吸気通路(１)と、メイン吸気通路(１)のスロットルバルブ(２)と、スロットルバルブ(２)を迂回するバイパス吸気通路(３)と、バイパス吸気通路(３)のＩＳＣバルブ(４)と、ＩＳＣバルブ(４)の開度を調節して、エンジン回転数を制御する電子制御装置(５)を備え、
図１に例示するように、エンジン温度センサ(６)と大気圧センサ(８)を備え、
図３(Ａ)，図４(Ａ)に例示するように、検出されたエンジン温度が低い程、ＩＳＣバルブ開度のベース下限値(４ｂ)が全開側に増加(４ｂａ)され、
図３(Ａ)，図４(Ａ)に例示するように、エンジン温度が所定値を超えるエンジン中高温度領域では、検出された大気圧に基づいて、ベース下限値(４ｂ)が増加補正値(４ｃ)で全開側に増加補正(４ｃａ)され、この増加補正(４ｃａ)では、検出された大気圧が低い程、増加補正値(４ｃ)が全開側に増加(４ｃｂ)され、
図３(Ｂ)，図４(Ａ)に例示するように、エンジン温度が所定値以下のエンジン低温度領域では、増加補正(４ｃａ)が禁止(４ｃｃ)されるように構成されている、ことを特徴とする火花点火式エンジン。
図１に例示するように、急加速操作検出センサ(１０)を備え、電子制御装置(５)の制御により、図６に例示するように、急加速操作が検出されない場合には、通常運転処理がなされ、急加速操作が検出された場合には、図７に例示するように、急加速処理が所要継続期間に亘って実施された後、通常運転処理に移行され、
急加速処理では、点火時期の進角度が、通常運転処理よりも大きく設定され、図７に例示するように、急加速処理の所要継続期間中に経時的に遅角されるように構成され、
図１に例示するように、メイン吸気通路(１)と、メイン吸気通路(１)のスロットルバルブ(２)と、スロットルバルブ(２)を迂回するバイパス吸気通路(３)と、バイパス吸気通路(３)のＩＳＣバルブ(４)と、ＩＳＣバルブ(４)の開度を調節して、エンジン回転数を制御する電子制御装置(５)を備え、
図１に例示するように、エンジン温度センサ(６)と大気圧センサ(８)を備え、
図３(Ａ)，図４(Ａ)に例示するように、検出されたエンジン温度が低い程、ＩＳＣバルブ開度のベース下限値(４ｂ)が全開側に増加(４ｂａ)され、
図３(Ａ)，図４(Ａ)に例示するように、エンジン温度が所定値を超えるエンジン中高温度領域では、検出された大気圧に基づいて、ベース下限値(４ｂ)が増加補正値(４ｃ)で全開側に増加補正(４ｃａ)され、この増加補正(４ｃａ)では、検出された大気圧が低い程、増加補正値(４ｃ)が全開側に増加(４ｃｂ)され、
図３(Ｂ)，図４(Ａ)に例示するように、エンジン温度が所定値以下のエンジン低温度領域では、増加補正(４ｃａ)が禁止(４ｃｃ)されるように構成されている、ことを特徴とする火花点火式エンジン。
【発明の効果】
【0007】
本願発明は、次の効果を奏する。
加速応答性が良好な大進角度の急加速処理から、ノッキング防止性が良好な小進角度の通常運転処理に移行する際、進角度の急減による出力の急低下が回避され、トルクショックが軽減される。
また、ベース下限値(４ｂ)が比較的大きいエンジン低温度領域では、図３(Ｂ)，図４(Ａ)に例示するように、ベース下限値(４ｂ)の増加補正(４ｃａ)が禁止(４ｃｃ)され、過剰に高いエンジン回転を回避する調節を行うことができる。このため、エンジン騒音やギヤシフト時のギヤ鳴りを防止できる。
また、図３(Ｂ)，図４(Ａ)に示すように、ベース下限値(４ｂ)が比較的小さいエンジン中高温領域では、高地運転時に、大気圧に基づいてベース下限値(４ｂ)が増加補正(４ｃａ)され、吸気密度の低下が補われ、不完全燃焼によるエンストが回避される。
加速応答性が良好な大進角度の急加速処理から、ノッキング防止性が良好な小進角度の通常運転処理に移行する際、進角度の急減による出力の急低下が回避され、トルクショックが軽減される。
また、ベース下限値(４ｂ)が比較的大きいエンジン低温度領域では、図３(Ｂ)，図４(Ａ)に例示するように、ベース下限値(４ｂ)の増加補正(４ｃａ)が禁止(４ｃｃ)され、過剰に高いエンジン回転を回避する調節を行うことができる。このため、エンジン騒音やギヤシフト時のギヤ鳴りを防止できる。
また、図３(Ｂ)，図４(Ａ)に示すように、ベース下限値(４ｂ)が比較的小さいエンジン中高温領域では、高地運転時に、大気圧に基づいてベース下限値(４ｂ)が増加補正(４ｃａ)され、吸気密度の低下が補われ、不完全燃焼によるエンストが回避される。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】本発明の実施形態に係る火花点火式エンジンの要部を説明するブロック図である。
【図5】電子制御装置による制御のフローチャートのうち、エンジン始動に関するフローチャート部分である。
【図8】本発明の実施形態に係る火花点火式エンジンの正面図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
【0010】
図９に示すように、このエンジンは、シリンダブロック(１１)と、シリンダブロック(１１)の上部に組み付けられたシリンダヘッド(１２)と、シリンダヘッド(１２)の上部に組み付けられたシリンダヘッドカバー(１３)と、シリンダブロック(１１)の一端に設けられたフランホイールハウジング(１４)と、シリンダブロック(１１)の他端部に設けられた調時伝動装置収容部(１１ｂ)と、シリンダブロック(１１)の下部に組み付けられたオイルパン(１５)を備えている。
シリンダブロック(１１)の上部にはシリンダが収容され、下部のクランクケース(１１ａ)にはクランク軸(１６)が収容されている。図８に示すように、フランホイールハウジング(１４)にはフライホイール(１７)が収容されている。調時伝動装置収容部(１１ｂ)には調時伝動装置が収容されている。
図９、図１０に示すように、クランク軸(１６)の架設方向を前後方向、その一方を前、他方を後として、フランホイールハウジング(１４)はシリンダブロック(１１)の前部、調時伝動装置収容部(１１ｂ)はシリンダブロック(１１)の後部に配置されている。
このエンジンは、吸気装置と、燃料供給装置と、点火装置と、排気装置と、始動装置と、エンジン水冷装置を備えている。
シリンダブロック(１１)の上部にはシリンダが収容され、下部のクランクケース(１１ａ)にはクランク軸(１６)が収容されている。図８に示すように、フランホイールハウジング(１４)にはフライホイール(１７)が収容されている。調時伝動装置収容部(１１ｂ)には調時伝動装置が収容されている。
図９、図１０に示すように、クランク軸(１６)の架設方向を前後方向、その一方を前、他方を後として、フランホイールハウジング(１４)はシリンダブロック(１１)の前部、調時伝動装置収容部(１１ｂ)はシリンダブロック(１１)の後部に配置されている。
このエンジンは、吸気装置と、燃料供給装置と、点火装置と、排気装置と、始動装置と、エンジン水冷装置を備えている。
【0011】
吸気装置は、シリンダに吸気を供給する装置で、吸気上流側から順に、エアクリーナ(図示せず)と、吸気ダクト(図示せず)と、図８、図１０に示すスロットルボディ(１８)と、吸気マニホルド(１９)と、シリンダヘッド(１２)内の吸気ポートを備えている。このエンジンは、自然吸気式であり、過給機は備えていない。
吸気マニホルド(１９)は、シリンダヘッド(１２)に組み付けられ、サージタンクを兼ねている。
吸気マニホルド(１９)は、シリンダヘッド(１２)に組み付けられ、サージタンクを兼ねている。
【0012】
図１に示すように、スロットルボディ(１８)は、吸気量を調量する部品で、吸気マニホルド(１９)に組み付けられている。
スロットルボディ(１８)は、メイン吸気通路(１)と、メイン吸気通路(１)のスロットルバルブ(２)と、スロットルバルブ(２)を迂回するバイパス吸気通路(３)と、バイパス吸気通路(３)のＩＳＣバルブ(４)を備えている。
ＩＳＣバルブはアイドリング・スピード・コントロール・バルブの略称であり、以下、同様にＩＳＣバルブの略称を用いる。
スロットルボディ(１８)は、メイン吸気通路(１)と、メイン吸気通路(１)のスロットルバルブ(２)と、スロットルバルブ(２)を迂回するバイパス吸気通路(３)と、バイパス吸気通路(３)のＩＳＣバルブ(４)を備えている。
ＩＳＣバルブはアイドリング・スピード・コントロール・バルブの略称であり、以下、同様にＩＳＣバルブの略称を用いる。
【0013】
このエンジンでは、図１に示す電子制御装置(５)の制御により、ＩＳＣバルブ(４)の開度を調節して、アイドリング回転数等を制御する。
スロットルバルブ(２)は、メカニカルガバナ(２０)を介してアクセルペダル(２１)から連動される。
電子制御装置(５)は、エンジンの各部品を電子制御する装置で、エンジンＥＣＵが用いられている。ＥＣＵは電子制御ユニットの略称である。
図１に示すように、ＩＳＣバルブ(４)は、バイパス吸気通路(３)を通過するバイパス吸気(３ａ)の流量を調節するバルブで、ニードルバルブが用いられ、ＩＳＣバルブアクチュエータ(４ａ)で駆動される。ＩＳＣバルブアクチュエータ(４ａ)には、ステッピングモータが用いられている。
スロットルバルブ(２)は、メカニカルガバナ(２０)を介してアクセルペダル(２１)から連動される。
電子制御装置(５)は、エンジンの各部品を電子制御する装置で、エンジンＥＣＵが用いられている。ＥＣＵは電子制御ユニットの略称である。
図１に示すように、ＩＳＣバルブ(４)は、バイパス吸気通路(３)を通過するバイパス吸気(３ａ)の流量を調節するバルブで、ニードルバルブが用いられ、ＩＳＣバルブアクチュエータ(４ａ)で駆動される。ＩＳＣバルブアクチュエータ(４ａ)には、ステッピングモータが用いられている。
【0014】
燃料供給装置は、吸気に燃料を噴射して混合気を形成する装置で、図１に示すように、インジェクタ(２２)を備え、インジェクタ(２２)の電磁バルブは、電子制御装置(５)の制御により、所定のタイミングで開閉され、所定の燃料噴射時期に所定量の燃料噴射がなされる。
燃料噴射時期と燃料噴射量は、エンジン回転数、エンジン温度、大気圧、吸気圧、吸気温度から、燃料噴射マップに基づいて、電子制御装置(５)の演算で決定され、適正空燃比の混合気が形成される。
燃料噴射マップは、電子制御装置(５)の記憶部に記憶されている。
インジェクタ(２２)の電磁バルブの開閉のタイミングは、クランク角で指定される。
図８、図１０に示すインジェクタ(２２)は、シリンダヘッド(１２)内の各気筒の吸気ポートに差し込まれている。このエンジンは２気筒であるため、図１０に示すように、インジェクタ(２２)は二本配置されている。
燃料噴射時期と燃料噴射量は、エンジン回転数、エンジン温度、大気圧、吸気圧、吸気温度から、燃料噴射マップに基づいて、電子制御装置(５)の演算で決定され、適正空燃比の混合気が形成される。
燃料噴射マップは、電子制御装置(５)の記憶部に記憶されている。
インジェクタ(２２)の電磁バルブの開閉のタイミングは、クランク角で指定される。
図８、図１０に示すインジェクタ(２２)は、シリンダヘッド(１２)内の各気筒の吸気ポートに差し込まれている。このエンジンは２気筒であるため、図１０に示すように、インジェクタ(２２)は二本配置されている。
【0015】
クランク角は、図１等に示されるクランクポジションセンサ(２３)で検出される。
エンジン回転数は、クランクポジションセンサ(２３)で検出されるクランク角の変化速度により、電子制御装置(５)で演算される。
エンジン温度は、図１等に示されるエンジン温度センサ(６)で検出され、大気圧は大気圧検出装置(８)で検出され、吸気圧は吸気圧センサ(２４)で検出され、吸気温度は吸気温度センサ(７)で検出される。
エンジン温度を検出するエンジン温度センサ(６)には、エンジン冷却水温度センサ(６ａ)を用いているが、これに代えて、エンジンオイル温度センサやシリンダ壁温度センサを用いてもよい。
大気圧検出装置(８)には、吸気経路外に配置された大気圧センサ(８ａ)が用いられているが、これに代えて吸気経路内に配置された吸気圧センサ(２４)で代替させることもできる。すなわち、エンジン始動前、図１に示すキースイッチ(２９)をＯＦＦ位置(２９ａ)からＯＮ位置(２９ｂ)に投入した時に、吸気圧センサ(２４)で吸気経路内の吸気圧を検出すれば、この吸気圧は大気圧と一致するため、その後のエンジン始動時やエンジン運転中も、このエンジン始動前の吸気圧を大気圧と見做すことにより、大気圧に基づく制御を行うことができる。
このエンジンは、４サイクルエンジンで、クランク角の検出のみでは、各シリンダの吸気行程と膨張行程の識別、圧縮行程と排気行程の識別ができないため、図１等に示されるカムポジションセンサ(３１)で動弁カムのカム角を検出し、電子制御装置(５)が各シリンダの燃焼サイクルの行程を識別する。
エンジン回転数は、クランクポジションセンサ(２３)で検出されるクランク角の変化速度により、電子制御装置(５)で演算される。
エンジン温度は、図１等に示されるエンジン温度センサ(６)で検出され、大気圧は大気圧検出装置(８)で検出され、吸気圧は吸気圧センサ(２４)で検出され、吸気温度は吸気温度センサ(７)で検出される。
エンジン温度を検出するエンジン温度センサ(６)には、エンジン冷却水温度センサ(６ａ)を用いているが、これに代えて、エンジンオイル温度センサやシリンダ壁温度センサを用いてもよい。
大気圧検出装置(８)には、吸気経路外に配置された大気圧センサ(８ａ)が用いられているが、これに代えて吸気経路内に配置された吸気圧センサ(２４)で代替させることもできる。すなわち、エンジン始動前、図１に示すキースイッチ(２９)をＯＦＦ位置(２９ａ)からＯＮ位置(２９ｂ)に投入した時に、吸気圧センサ(２４)で吸気経路内の吸気圧を検出すれば、この吸気圧は大気圧と一致するため、その後のエンジン始動時やエンジン運転中も、このエンジン始動前の吸気圧を大気圧と見做すことにより、大気圧に基づく制御を行うことができる。
このエンジンは、４サイクルエンジンで、クランク角の検出のみでは、各シリンダの吸気行程と膨張行程の識別、圧縮行程と排気行程の識別ができないため、図１等に示されるカムポジションセンサ(３１)で動弁カムのカム角を検出し、電子制御装置(５)が各シリンダの燃焼サイクルの行程を識別する。
【0016】
図８、図９に示すように、エンジン冷却水温度センサ(６)は、シリンダヘッド(１２)内のヘッドジャケットの冷却水出口に配置され、図８～図１０に示すように、吸気圧センサ(２４)は吸気温度センサ(７)と一体構造で吸気マニホルド(１９)に配置され、図７に示すように、クランクポジションセンサ(２３)は調時伝動装置収容部(１１ｂ)に配置され、図８～図１０に示すように、カムポジションセンサ(３１)はシリンダヘッド(１３)に配置されている。
【0017】
点火装置は、混合気に点火する装置で、図１に示すように、イグナイタ(２５)と、イグニッションコイル(２６)と、点火プラグ(２７)を備え、電子制御装置(５)の制御により、所定の点火時期に点火プラグ(２７)から火花が飛ばされる。
点火時期は、エンジン回転数、エンジン冷却水温度、大気圧、吸気圧、吸気温度から、点火時期マップに基づいて、電子制御装置(５)の演算により決定される。
点火プラグ(２７)はシリンダヘッドカバー内でシリンダヘッドに取り付けられ、プラグキャップ(図示せず)に嵌合され、図８～図１０に示すイグニッションコイル(２６)は、プラグキャップの上端部に取り付けられ、シリンダヘッドカバー(１３)の上方に配置されている。
このエンジンは２気筒であるため、点火プラグ(２７)は２本配置され、図１０に示すように、イグニッションコイル(２６)も２個配置されている。
点火時期は、エンジン回転数、エンジン冷却水温度、大気圧、吸気圧、吸気温度から、点火時期マップに基づいて、電子制御装置(５)の演算により決定される。
点火プラグ(２７)はシリンダヘッドカバー内でシリンダヘッドに取り付けられ、プラグキャップ(図示せず)に嵌合され、図８～図１０に示すイグニッションコイル(２６)は、プラグキャップの上端部に取り付けられ、シリンダヘッドカバー(１３)の上方に配置されている。
このエンジンは２気筒であるため、点火プラグ(２７)は２本配置され、図１０に示すように、イグニッションコイル(２６)も２個配置されている。
【0018】
排気装置は、シリンダの排気を排出する装置で、排気上流からシリンダヘッド(１２)内の排気ポート、排気マニホルド、排気管、三元触媒、排気マフラを備えている。これらの部品は図面に図示していない。
【0019】
エンジン水冷装置は、エンジンをエンジン冷却水で冷却する装置で、シリンダブロック(１１)内のシリンダジャケットのエンジン冷却水が、シリンダヘッド(１２)内のヘッドジャケットと、ラジエータ(図示せず)と、水ポンプ(２８)を順に介して、シリンダジャケットに循環復帰するように構成されている。
図９，図１０に示すように、水ポンプ(２８)はシリンダブロック(１１)の後部に配置されている。
図９，図１０に示すように、水ポンプ(２８)はシリンダブロック(１１)の後部に配置されている。
【0020】
始動装置は、エンジンを始動するための装置で、図１に示すように、キースイッチ(２９)と、スタータ(３０)を備えている。
キースイッチ(２９)をＯＦＦ位置(２９ａ)から始動位置(２９ｃ)に投入すると、バッテリ(図示せず)からスタータ(３０)に通電がなされ、クランキングによりクランク軸(１６)が駆動される。エンジン回転数が所定のクランキング終了判定値に至ると、スタータ(３０)のピニオンギヤ(図示せず)がクランク軸(１６)のリングギヤ(図示)から離脱し、バッテリからスタータ(３０)への通電も解除され、クランキングが終了する。クランキング終了判定値は、完爆回転数(毎分約１３００回転)に設定されている。
キースイッチ(２９)をＯＦＦ位置(２９ａ)から始動位置(２９ｃ)に投入すると、バッテリ(図示せず)からスタータ(３０)に通電がなされ、クランキングによりクランク軸(１６)が駆動される。エンジン回転数が所定のクランキング終了判定値に至ると、スタータ(３０)のピニオンギヤ(図示せず)がクランク軸(１６)のリングギヤ(図示)から離脱し、バッテリからスタータ(３０)への通電も解除され、クランキングが終了する。クランキング終了判定値は、完爆回転数(毎分約１３００回転)に設定されている。
【0021】
図２(Ａ)に示すように、このエンジンは、エンジン始動時に、電子制御装置(５)の制御により、ＩＳＣバルブ(４)が全開から所定量だけ絞られたクランキング開度で、クランキングがなされることにより、図１に示すＩＳＣバルブ(４)の吸気下流側(１ｂ)に吸気負圧が発生するように構成されている。
このため、吸気負圧で、燃料の気化が促進され、燃料と空気の混合が良好になり、燃焼の改善により、エンジンの始動性が良好になる。
このため、吸気負圧で、燃料の気化が促進され、燃料と空気の混合が良好になり、燃焼の改善により、エンジンの始動性が良好になる。
【0022】
図２(Ａ)(Ｂ)はエンジン始動試験のタイムチャートで、図２(Ａ)は本発明の実施形態のもの、図２(Ｂ)は比較例のものを示している。
図２(Ａ)に示す本発明の実施形態のエンジン始動試験では、ＩＳＣバルブ(４)を全開から所定量だけ絞られたクランキング開度にして、クランキングを行ったため、クランキング中に大きな吸気負圧が発生し、短時間(約２秒)でエンジン回転数がクランキング終了判定値(毎分約１３００回転)に至り、クランキング終了後、所定時間(約５秒)に亘って安定したアイドリング運転が維持されたため、エンジン始動成功と判定し、エンジン運転を強制終了し、エンジン始動試験を終了した。
図２(Ａ)に示す本発明の実施形態のエンジン始動試験では、ＩＳＣバルブ(４)を全開から所定量だけ絞られたクランキング開度にして、クランキングを行ったため、クランキング中に大きな吸気負圧が発生し、短時間(約２秒)でエンジン回転数がクランキング終了判定値(毎分約１３００回転)に至り、クランキング終了後、所定時間(約５秒)に亘って安定したアイドリング運転が維持されたため、エンジン始動成功と判定し、エンジン運転を強制終了し、エンジン始動試験を終了した。
【0023】
一方、図２(Ｂ)に示すように、比較例のエンジン始動試験では、ＩＳＣバルブ(４)を全開のクランキング開度にして、クランキングを行ったため、クランキング中の吸気負圧が小さく、クランキングが長期間(約７秒)続き、クランキング終了後、短時間(約３秒)のアイドリング運転が維持されたが、その直後に失速し、エンジン始動に失敗した。
その後、同様にして行った再始動処理では、短期間(約２秒)のクランキングの後、長期間(１０秒以上)に亘って安定したアイドリング運転が維持されたため、再始動成功と判定した。再始動成功は、最初のエンジン始動処理でエンジン温度が上がったためと考えられる。
このように、比較例では、最初のエンジン始動に失敗したのに対し、実施形態では、最初のエンジン始動でも失敗がなく、実施形態のエンジンの始動性が良好であることが分かる。
その後、同様にして行った再始動処理では、短期間(約２秒)のクランキングの後、長期間(１０秒以上)に亘って安定したアイドリング運転が維持されたため、再始動成功と判定した。再始動成功は、最初のエンジン始動処理でエンジン温度が上がったためと考えられる。
このように、比較例では、最初のエンジン始動に失敗したのに対し、実施形態では、最初のエンジン始動でも失敗がなく、実施形態のエンジンの始動性が良好であることが分かる。
【0024】
図１に示すように、このエンジンは、エンジン温度センサ(６)を備え、検出されたエンジン温度が低い程、ＩＳＣバルブ(４)のクランキング開度が大きく絞られるように構成されている。
このため、エンジン温度が低い程、吸気負圧が大きくなり、エンジンの冷間始動性が良好になる。
このため、エンジン温度が低い程、吸気負圧が大きくなり、エンジンの冷間始動性が良好になる。
【0025】
図１に示すように、このエンジンは、吸気温度センサ(７)を備え、検出された吸気温度が低い程、ＩＳＣバルブ(４)のクランキング開度が大きく絞られるように構成されている。
このため、吸気温度が低い程、吸気負圧が大きくなり、エンジンの冷間始動性が良好になる。
このため、吸気温度が低い程、吸気負圧が大きくなり、エンジンの冷間始動性が良好になる。
【0026】
クランキング開度は、エンジン冷却水温度と吸気温度から、クランキング開度マップに基づいて、電子制御装置(５)の演算で決定される。
クランキング開度マップは、電子制御装置(５)の記憶部に記憶されている。
クランキング開度マップは、電子制御装置(５)の記憶部に記憶されている。
【0027】
このエンジンは、ＩＳＣバルブ(４)のクランキング開度の設定により、クランキング時の吸気量がＩＳＣバルブ(４)の全開時の３０％～７０％となるように構成されている。
クランキング時の吸気量がＩＳＣバルブ(４)の全開時の３０％未満の場合には、吸気が不足し、また、７０％を超える場合には、吸気負圧が不足し、いずれの場合にもエンジン始動の失敗が起こり易くなるが、上記範囲内では失敗が起こり難い。
クランキング時の吸気量がＩＳＣバルブ(４)の全開時の３０％未満の場合には、吸気が不足し、また、７０％を超える場合には、吸気負圧が不足し、いずれの場合にもエンジン始動の失敗が起こり易くなるが、上記範囲内では失敗が起こり難い。
【0028】
図２(Ａ)に示すように、このエンジンは、クランキング終了直後のＩＳＣバルブ(４)のアイドリング開度が、クランキング開度よりも大きくなるように構成されている。
このため、クランキング終了直後のアイドリング運転で吸気量が増加し、アイドリング運転が安定化する。
このため、クランキング終了直後のアイドリング運転で吸気量が増加し、アイドリング運転が安定化する。
【0029】
図１に示すように、このエンジンは、エンジン温度センサ(６)と大気圧センサ(８)を備えている。
図３(Ａ)，図４(Ａ)に示すように、検出されたエンジン温度が低い程、ＩＳＣバルブ開度のベース下限値(４ｂ)が全開側に増加(４ｂａ)される。
図４(Ａ)に示すように、エンジン温度が所定値を超えるエンジン中高温度領域では、検出された大気圧に基づいて、ベース下限値(４ｂ)が増加補正値(４ｃ)で全開側に増加補正(４ｃａ)され、図３(Ｂ)に示すように、この増加補正(４ｃａ)では、検出された大気圧が低い程、増加補正値(４ｃ)が全開側に増加(４ｃｂ)される。
図３(Ｂ)，図４(Ａ)に示すように、エンジン温度が所定値以下のエンジン低温度領域では、増加補正(４ｃａ)が禁止(４ｃｃ)されるように構成されている。
図３(Ａ)，図４(Ａ)に示すように、検出されたエンジン温度が低い程、ＩＳＣバルブ開度のベース下限値(４ｂ)が全開側に増加(４ｂａ)される。
図４(Ａ)に示すように、エンジン温度が所定値を超えるエンジン中高温度領域では、検出された大気圧に基づいて、ベース下限値(４ｂ)が増加補正値(４ｃ)で全開側に増加補正(４ｃａ)され、図３(Ｂ)に示すように、この増加補正(４ｃａ)では、検出された大気圧が低い程、増加補正値(４ｃ)が全開側に増加(４ｃｂ)される。
図３(Ｂ)，図４(Ａ)に示すように、エンジン温度が所定値以下のエンジン低温度領域では、増加補正(４ｃａ)が禁止(４ｃｃ)されるように構成されている。
【0030】
図３(Ａ)，図４(Ａ)に示すように、このエンジンでは、ベース下限値(４ｂ)が比較的大きいエンジン低温度領域では、図３(Ｂ)，図４(Ａ)に示すように、ベース下限値(４ｂ)の増加補正(４ｃａ)が禁止(４ｃｃ)され、過剰に高いエンジン回転を回避する調節を行うことができる。このため、エンジン騒音やギヤシフト時のギヤ鳴りを防止できる。
なお、エンジン低温度領域でベース下限値(４ｂ)を大きくするのは、エンジンオイルの高粘度化でエンジンの内部負荷が高まるため、出力不足によるエンストを回避するためである。
また、図３(Ｂ)，図４(Ａ)に示すように、ベース下限値(４ｂ)が比較的小さいエンジン中高温領域では、高地運転時に、大気圧に基づいてベース下限値(４ｂ)が増加補正(４ｃａ)され、吸気密度の低下が補われ、不完全燃焼によるエンストが回避される。
なお、エンジン中高温領域でベース下限値(４ｂ)を小さくできるのは、エンジンの内部負荷が小さく、出力不足によるエンストが起こり難いためである。
なお、エンジン低温度領域でベース下限値(４ｂ)を大きくするのは、エンジンオイルの高粘度化でエンジンの内部負荷が高まるため、出力不足によるエンストを回避するためである。
また、図３(Ｂ)，図４(Ａ)に示すように、ベース下限値(４ｂ)が比較的小さいエンジン中高温領域では、高地運転時に、大気圧に基づいてベース下限値(４ｂ)が増加補正(４ｃａ)され、吸気密度の低下が補われ、不完全燃焼によるエンストが回避される。
なお、エンジン中高温領域でベース下限値(４ｂ)を小さくできるのは、エンジンの内部負荷が小さく、出力不足によるエンストが起こり難いためである。
【0031】
図３(Ｂ)，図４(Ａ)に示すように、エンジン中高温度領域では、検出されたエンジン温度が低い程、増加補正値(４ｃ)が減少(４ｃｄ)されるように構成されている。
このため、図４(Ａ)に示すように、エンジン温度の低下でベース下限値(４ｂ)が漸増するエンジン中高温度領域では、相反して増加補正値(４ｃ)が漸減し、過剰に高いエンジン回転を回避する調節を行うことができる。
このため、図４(Ａ)に示すように、エンジン温度の低下でベース下限値(４ｂ)が漸増するエンジン中高温度領域では、相反して増加補正値(４ｃ)が漸減し、過剰に高いエンジン回転を回避する調節を行うことができる。
【0032】
図１に示すように、このエンジンは、吸気温度センサ(７)を備えている。
図３(Ａ)，図４(Ａ)に示すように、検出された吸気温度が高い程、ＩＳＣバルブ開度のベース下限値(４ｂ)が全開側に増加(４ｂｂ)されるように構成されている。
このため、吸気密度が比較的低い吸気中高温度領域では、ベース下限値(４ｂ)が増加(４ｂｂ)し、吸気密度の低下が補われ、不完全燃焼によるエンストが回避される。
図３(Ａ)，図４(Ａ)に示すように、検出された吸気温度が高い程、ＩＳＣバルブ開度のベース下限値(４ｂ)が全開側に増加(４ｂｂ)されるように構成されている。
このため、吸気密度が比較的低い吸気中高温度領域では、ベース下限値(４ｂ)が増加(４ｂｂ)し、吸気密度の低下が補われ、不完全燃焼によるエンストが回避される。
【0033】
図１に示すように、このエンジンは、急加速操作検出センサ(１０)を備え、電子制御装置(５)の制御により、図６に示すように、急加速操作が検出されない場合には、通常運転処理がなされ、急加速操作が検出された場合には、図７に示すように、急加速処理が所要継続期間に亘って実施された後、通常運転処理に移行される。
急加速処理では、点火時期の進角度が、通常運転処理よりも大きく設定され、図７に示すように、急加速処理の所要継続期間中に経時的に遅角されるように構成されている。
このため、加速応答性が良好な大進角度の急加速処理から、ノッキング防止性が良好な小進角度の通常運転処理に移行する際、進角度の急減による出力の急低下が回避され、トルクショックが軽減される。
急加速処理では、点火時期の進角度が、通常運転処理よりも大きく設定され、図７に示すように、急加速処理の所要継続期間中に経時的に遅角されるように構成されている。
このため、加速応答性が良好な大進角度の急加速処理から、ノッキング防止性が良好な小進角度の通常運転処理に移行する際、進角度の急減による出力の急低下が回避され、トルクショックが軽減される。
【0034】
急加速処理での点火時期の進角度、継続時間、遅角速度、遅角させる角度は、急加速点火時期マップに基づいて、電子制御装置(５)の演算で決定される。
急加速点火時期マップは、電子制御装置(５)の記憶部に記憶されている。
急加速点火時期マップは、電子制御装置(５)の記憶部に記憶されている。
【0035】
図１に示す急加速操作検出センサ(１０)には、スロットルポジションセンサが用いられており、スロットルバルブ(２)の開弁速度が所定値を超えたことを検出すると、電子制御装置(５)は急加速操作がされたと判定する。
【0036】
電子制御装置(５)による制御の流れについて説明する。
図５に示すように、始動準備処理では、ステップ(Ｓ１)でエンジン冷却水温度と大気圧と吸気温度を読み込み、ステップ(Ｓ２)でＩＳＣバルブ(４)のクランキング開度を決定し、ステップ(Ｓ３)でクランキング時の燃料噴射量と燃料噴射時期と点火時期を決定し、ステップ(Ｓ４)でＩＳＣバルブ(４)をクランキング開度に調節し、始動処理の開始ステップであるステップ(Ｓ５)に進む。
図５に示すように、始動準備処理では、ステップ(Ｓ１)でエンジン冷却水温度と大気圧と吸気温度を読み込み、ステップ(Ｓ２)でＩＳＣバルブ(４)のクランキング開度を決定し、ステップ(Ｓ３)でクランキング時の燃料噴射量と燃料噴射時期と点火時期を決定し、ステップ(Ｓ４)でＩＳＣバルブ(４)をクランキング開度に調節し、始動処理の開始ステップであるステップ(Ｓ５)に進む。
【0037】
図５に示すように、始動処理では、ステップ(Ｓ５)でキースイッチ(２９)が始動位置(２９ａ)か否かを判定(肯定されるまで判定は繰り返される)し、肯定されるとステップ(Ｓ６)でクランキングを開始し、ステップ(Ｓ７)で燃料を噴射すると共に、混合気に点火し、ステップ(Ｓ８)でエンジン回転数を読み込み、ステップ(Ｓ９)でエンジン回転数が所定のクランキング終了判定値に至ったか否かを判定し、肯定されるとステップ(Ｓ１０)でクランキングを終了し、図４に示すクランキング終了後処理の開始ステップであるステップ(Ｓ１３)に進む。
【0038】
ステップ(Ｓ９)の判定が否定されるとステップ(Ｓ１１)で始動失敗の判定時間が経過したか否かを判定し、肯定されるとステップ(Ｓ１２)でクランキングを終了し、再始動のため、始動準備処理の開始ステップであるステップ(Ｓ１)に戻る。ステップ(Ｓ１１)での判定が否定されるとステップ(Ｓ７)に戻る。
【0039】
図６は、クランキング終了後処理のフローチャートである。
図６に示すように、クランキング終了後処理の開始ステップであるステップ(Ｓ１３)でスロットルバルブ(２)の位置を読み込み、ステップ(Ｓ１４)でスロットルバルブ(２)が全閉位置にあるか否かを判定し、肯定されると全閉運転処理の開始ステップであるステップ(Ｓ１５)に進み、否定されると非全閉運転処理の開始ステップであるステップ(Ｓ１８)に進む。
図６に示すように、クランキング終了後処理の開始ステップであるステップ(Ｓ１３)でスロットルバルブ(２)の位置を読み込み、ステップ(Ｓ１４)でスロットルバルブ(２)が全閉位置にあるか否かを判定し、肯定されると全閉運転処理の開始ステップであるステップ(Ｓ１５)に進み、否定されると非全閉運転処理の開始ステップであるステップ(Ｓ１８)に進む。
【0040】
図６に示すように、全閉運転処理(アイドリング運転等の処理)では、ステップ(Ｓ１５)でエンジン冷却水温度と大気圧と吸気温度と吸気圧とエンジン回転数を読み込み、ステップ(Ｓ１６)でアイドリング目標回転数とＩＳＣバルブ(４)のアイドリング運転開度と燃料噴射量と燃料噴射時期と点火時期を決定し、ステップ(Ｓ１７)でＩＳＣバルブ(４)のアイドリング運転開度に調節し、燃料を噴射し、混合気に点火し、クランキング終了後処理の開始ステップであるステップ(Ｓ１３)に戻る。
全閉運転処理では、電子制御装置(５)の制御により、エンジン回転数をアイドリング目標回転数に近づける回転数フィードバック制御が行われる。
全閉運転処理では、電子制御装置(５)の制御により、エンジン回転数をアイドリング目標回転数に近づける回転数フィードバック制御が行われる。
【0041】
図６に示すように、非全閉運転処理(有負荷運転等の処理)では、ステップ(Ｓ１８)でＩＳＣバルブを全開にし、ステップ(Ｓ１９)で急加速操作がされたか否かを判定し、否定されると通常運転処理の開始ステップであるステップ(Ｓ２０)に進み、肯定されると図７に示す急加速処理の開始ステップであるステップ(Ｓ２３)に進む。
【0042】
図６に示すように、通常運転処理では、ステップ(Ｓ２０)でエンジン冷却水温度と大気圧と吸気温度と吸気圧とエンジン回転数を読み込み、ステップ(Ｓ２１)で燃料噴射量と燃料噴射時期と点火時期を決定し、ステップ(Ｓ２２)で燃料を噴射し、混合気に点火し、クランキング終了後処理の開始ステップであるステップ(Ｓ１３)に戻る。
【0043】
図７に示すように、急加速処理では、ステップ(Ｓ２３)で急加速処理の継続時間の計測を開始し、ステップ(Ｓ２４)でエンジン冷却水温度と大気圧と吸気温度と吸気圧とエンジン回転数を読み込み、ステップ(Ｓ２５)で燃料噴射量と燃料噴射時期を決定し、ステップ(Ｓ２６)で急加速処理の最初の点火になるか否を判定し、肯定されるとステップ(Ｓ２７)で点火時期を決定し、この点火時期を記憶し、ステップ(Ｓ２８)で燃料を噴射すると共に、混合気に点火し、ステップ(Ｓ２３)に戻る。
【0044】
ステップ(Ｓ２６)の判定が否定された場合、すなわち急加速処理の２回目以降の点火になる場合には、ステップ(Ｓ２９)で直前の点火から所定の遅角待機時間が経過したか否かを判定し、肯定されるとステップ(Ｓ３０)で記憶した直前の点火時期を読み込むと共に、直前の点火時期から遅角させる角度を読み込み、ステップ(Ｓ３１)で点火時期を決定すると共に、その点火時期を記憶する。決定する点火時期の進角度は、直前の点火時期の進角度から遅角させる角度を減じた値になり、移行する通常運転処理の点火時期の進角度に近づける。ステップ(Ｓ３１)の決定には制限が課され、移行する通常運転処理の点火時期よりも小さい進角度に遅角させることは禁止される。ステップ(Ｓ３１)に続き、ステップ(Ｓ３２)で燃料を噴射すると共に、混合気に点火し、ステップ(Ｓ３３)で急加速処理の所要継続時間が経過したか否かを判定し、否定されるとステップ(Ｓ２３)に戻る。
【0045】
ステップ(Ｓ２９)の判定が否定された場合、すなわち、直前の点火から遅角待ち時間が経過していない場合には、ステップ(Ｓ２７)に進み、決定する点火時期は、直前の点火時期と同じ進角度とする。
【0046】
ステップ(Ｓ３３)の判定が肯定されると、ステップ(Ｓ３４)で急加速処理の継続時間の計測を終了すると共に、計測値をリセットし、通常運転処理の開始ステップであるステップ(Ｓ２０)に戻る。
【符号の説明】
【0047】
(５)…電子制御装置、(１０)…急加速操作検出センサ。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】