JP2000213394A

JP2000213394A - エンジンの始動制御装置

Info

Publication number: JP2000213394A
Application number: JP11016715A
Authority: JP
Inventors: Hideshige Gomi; 秀茂五味; Katsuhiko Sugiura; 勝彦杉浦; Mitsuya Nishiyama; 三屋西山
Original assignee: Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 1999-01-26
Filing date: 1999-01-26
Publication date: 2000-08-02

Abstract

(57)【要約】【課題】冷態始動時における燃料付着による未燃ガス
の排出を抑えることができるエンジンの始動制御装置を
提供する。【解決手段】エンジン１の吸気系に、ガソリンを噴射
する第１インジェクタ１２と、ＣＮＧを噴射する第２イ
ンジェクタ１５とを設ける。エンジン１の暖機状態を水
温センサ３７によって検出し、エンジン１が冷態始動か
ら所定の暖機状態となるまでは第２インジェクタ１５か
らＣＮＧを噴射する。また、エンジン１が所定の暖機状
態となった後には第１インジェクタ１２からガソリンを
噴射する。これによりエンジン冷態時にはＣＮＧが噴射
されるため、燃料が吸入管や燃焼室の内壁に付着するの
が防止され、未燃ガスの発生や大気への排出が抑えられ
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、液体燃料（ガソリ
ン）と気体燃料（圧縮天然ガス、以下、ＣＮＧと略記す
る）とを併用するエンジンにおけるエンジン始動時の制
御に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、燃料噴射式ガソリンエンジンを搭
載した車両では、迅速かつ確実にエンジンがかかるよう
に、冷態始動時に燃料を若干増量するよう燃料噴射量が
制御されている。このような燃料増量の方式としては、
例えば特開平５−４４５２９号公報の内燃エンジンの燃
料供給装置がある。これによれば、各気筒に設けられる
メインインジェクタの他に、冷態時の始動性を向上させ
るためのスタートインジェクタをサージタンクの上流側
に設けることが記載されている。

【０００３】一方、上記スタートインジェクタに代えて
気体燃料（ＣＮＧ）を噴射する技術が特開平５−９８９
９４号公報に記載されている。ここでは、気体燃料と液
体燃料を用いた二元燃料エンジンにおいて、各燃料を別
々の吸入管、吸気弁を介して燃焼室に導くことにより、
それぞれに応じた燃焼特性、トルク特性を得るようにし
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、排気
エミッションの低減対策技術の向上は著しいものがある
が、さらにクリーンなエンジンを実現するためには冷態
始動時の未燃ガスの抑制が不可欠となっている。すなわ
ち、冷態始動時にはエンジンを迅速かつ確実に始動させ
るべくリッチ状態の空燃比でエンジンが駆動されること
が多いが、吸入管等が冷えた状態の場合、その内壁など
に燃料が付着し、未燃ガス、特にハイドロカーボン（Ｈ
Ｃ）が排気側に流出するおそれがある。

【０００５】しかしながら、前者のサブインジェクタを
用いた装置では、サブインジェクタから噴射される燃料
は液体燃料（ガソリン）であり、燃料が吸入管内壁、燃
焼室内壁に付着することは避けられない。すなわち、使
用する燃料が全て液体燃料である以上燃料付着の問題は
避けて通ることはできず、その結果、未燃ガスが排気側
に流出するという問題は解決できなかった。

【０００６】これに対し後者のＣＮＧを用いた二元燃料
エンジンは、冷態時の始動を目的とするものではない
が、ＣＮＧの使用により未燃ガスの問題は液体燃料のみ
のエンジンに比してかなり改善されるものの、各燃料ご
とに吸入管等を設ける必要があり、エンジン構造が複雑
化するという問題があった。

【０００７】本発明の目的は、気体燃料と液体燃料を同
一吸気系に配置するというシンプルな構成でありなが
ら、燃料付着による未燃ガスの排出を抑えることができ
るエンジンの始動制御装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明のエンジンの始動
制御装置は、エンジンの各気筒ごとに設けられ前記エン
ジンに対し液体燃料を噴射供給する液体燃料噴射手段
と、前記液体燃料噴射手段の上流側に設けられ前記エン
ジンに対し気体燃料を噴射供給する気体燃料噴射手段
と、前記エンジンの暖機状態を検出するエンジン暖機状
態検出手段と、前記エンジンが冷態始動から所定の暖機
状態となるまでは前記気体燃料噴射手段から気体燃料を
噴射し前記エンジンが所定の暖機状態となった後には前
記液体燃料噴射手段から液体燃料を噴射する燃料切換手
段とを有することを特徴としている。

【０００９】そしてこれにより、エンジンが冷えている
冷態時には気体燃料噴射手段から気体燃料が噴射される
ため、吸入管内壁や燃焼室内壁等に燃料付着を起こすこ
とがなく、従って、未燃ガスが大気に排出されることが
抑えられる。

【００１０】この場合、前記液体燃料噴射手段から噴射
される液体燃料をガソリンとし、前記気体燃料噴射手段
から噴射される気体燃料を圧縮天然ガスとすることも可
能である。また、前記エンジン暖機状態検出手段として
前記エンジンの水温センサを用いることもできる。

【００１１】また、前記エンジン暖機状態検出手段とし
て前記エンジンの排気温センサを用いることもでき、こ
の場合には、排気系に設けられた触媒の活性状態を検出
して燃料噴射手段の切り換えを行うことができる。従っ
て、触媒がまだ活性温度に達していない時には気体燃料
噴射手段から気体燃料が噴射されるため、未燃ガスが大
気に排出されることが抑えられる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。図１はエンジン制御系の概
略構成図、図２は本発明の一実施の形態であるエンジン
始動制御装置における電子制御系の回路構成図である。

【００１３】本発明のエンジン始動制御装置は、液体燃
料であるガソリンを噴射するインジェクタに加えて、さ
らに、気体燃料であるＣＮＧを噴射する第２のインジェ
クタを設け、それらをエンジンの暖機状態により切り換
えることにより、冷態状態のエンジンをＣＮＧによって
始動し未燃ガスの大気放出を防止しようとするものであ
る。

【００１４】図１において符号１はエンジンであり、こ
のエンジン１のシリンダヘッド１ｃには、吸気ポート２
および排気ポート３が形成されている。また、これらの
ポート２, ３とエンジン１の燃焼室１ａとの間には、吸
気バルブ４および排気バルブ５が設けられており、排気
バルブ５はカム６およびロッカアーム７により、また、
吸気バルブ４は図示しない同様の機構により所定のタイ
ミングにて開閉される。この場合、カム６の回転角度は
カム角センサ３１により検出され、そのデータは後述す
る電子制御装置（ＥＣＵ）４０に送られる。

【００１５】吸気ポート２には吸入管８が連通されてい
る。吸入管８には、吸入空気量を制御するスロットルバ
ルブ（スロットル弁）９が設けられ、このスロットルバ
ルブ９には、さらにスロットル開度を検出するスロット
ル開度センサ３２が取り付けられている。また、スロッ
トルバルブ９の上流側には、エアフローメータ３３が取
り付けられており、大気中の粉塵などを除去するエアク
リーナ１０を介して流入する空気の流量を検出してい
る。

【００１６】シリンダヘッド１ｃには、その先端を燃焼
室１ａに露呈させた点火プラグ１１が設けられている。
また、吸気ポート２の直上流側には、液体燃料であるガ
ソリンをエンジン１に噴射供給する第１インジェクタ
（液体燃料噴射手段）１２が各気筒ごとに設けられてい
る。この第１インジェクタ１２は、燃料フィルタ２７を
取り付けた燃料配管１３を介して燃料タンク１４に連通
されており、規定の圧力に調圧されたガソリンを吸気ポ
ート２に噴射するようになっている。なお、燃料配管１
３には、燃圧レギュレータ２５を介して燃料タンク１４
に連通したリターン通路２６が設けられており、余分な
燃料は適宜燃料タンク１４に戻されるようになってい
る。

【００１７】さらに、当該実施の形態においては、第１
インジェクタ１２の上流側に、気体燃料であるＣＮＧを
エンジン１に噴射供給する第２インジェクタ（気体燃料
噴射手段）１５が設けられている。この第２インジェク
タ１５は、プレッシャレギュレータ１６を介して燃料配
管１７によってＣＮＧボンベ１８に連通されており、規
定の圧力に調圧されたＣＮＧを吸入管８に噴射するよう
になっている。そして、燃料切換手段であるＥＣＵ４０
の働きにより、エンジン冷態時には第２インジェクタ１
５からのＣＮＧ噴射、また、エンジンが暖まったときに
は第１インジェクタ１２からのガソリン噴射というよう
に、両インジェクタ１２, １５が適宜切り換えられる。
なお、図１では第２インジェクタ１５をスロットルバル
ブ９の下流側に配設するようになっているが、スロット
ルバルブ９の上流側であっても良い。

【００１８】シリンダブロック１ｂには、冷却水通路１
９が形成されており、そこにはエンジン暖機状態検出手
段である水温センサ３７が取り付けられている。本発明
のエンジン始動制御装置では、この水温センサ３７によ
ってエンジンの現在の暖機状態を検出し、それに基づい
てインジェクタ１２, １５の切り換えを行うようにして
いる。また、エンジン１のクランクシャフト２０には、
それと対向してクランク角センサ３８が設けられてい
る。クランク角センサ３８は、クランクシャフト２０に
設けた突起２０ａの通過によりクランクシャフト２０の
回転数を検出している。

【００１９】排気ポート３には排気管２１が連通して設
けられており、そこにはＡ／Ｆセンサ（空燃比センサ）
３９が取り付けられている。また、Ａ／Ｆセンサ３９の
下流側には、排気温度を検出する排気温センサ３４、排
気ガスの浄化を行う触媒２２およびマフラー２３が設け
られている。この場合、排気温センサ３４によりエンジ
ン暖機状態や触媒２２の活性状態を知ることができ、水
温センサ３７に代えてこの排気温センサ３４を暖機状態
検出手段として用いることも可能である。なお、水温セ
ンサ３７やクランク角センサ３８、Ａ／Ｆセンサ３９、
排気温センサ３４の検出データはＥＣＵ４０に送られ
る。

【００２０】一方、ＥＣＵ４０は、図２に示したよう
に、ＣＰＵ４１と、ＲＯＭ４２、ＲＡＭ４３およびバッ
クアップ用のＲＡＭ４４、タイマ４５とＩ／Ｏインター
フェース４６がバスライン４７を介して互いに接続され
たマイクロコンピュータと、その周辺回路とから構成さ
れる。そして、Ａ／Ｆセンサ３９や排気温センサ３４等
のセンサ類からの信号を処理し、第１インジェクタ１２
や第２インジェクタ１５等のアクチュエータ類に制御信
号を送出することにより燃料切換手段として作用する。

【００２１】Ｉ／Ｏインターフェース４６には、Ａ／Ｆ
センサ３９とクランク角センサ３８がそれぞれ波形整形
回路４８を介して接続されている。また、エアフローメ
ータ３３と、水温センサ３７、排気温センサ３４は、そ
れぞれＡ／Ｄ変換器４９を介してＩ／Ｏインターフェー
ス４６に接続されている。さらに、Ｉ／Ｏインターフェ
ース４６には、第１インジェクタ１２および第２インジ
ェクタ１５が、駆動回路５０を介して接続されている。

【００２２】ＲＯＭ４２には、制御プログラムおよび各
種制御用固定データが記憶されている。また、ＲＡＭ４
３には、データ処理した後の各センサ類からの入力信号
やスイッチ類への出力信号や、ＣＰＵ４１にて演算処理
したデータが格納される。そして、ＣＰＵ４１では、Ｒ
ＯＭ４２に記憶されている制御プログラムに従い、第１
インジェクタ１２と第２インジェクタ１５の切換制御
や、これらを含めた空燃比制御、点火時期制御等を実行
する。

【００２３】図３は、ＥＣＵ４０における冷態時のエン
ジン始動制御の流れを示すフローチャートである。ＥＣ
Ｕ４０は、車両の運転状態を常時監視しており、各種デ
ータに基づいて第１インジェクタ１２や第２インジェク
タ１５からの燃料噴射を制御している。すなわち、まず
ステップＳ１でエンジンキーが挿入されイグニッション
スイッチ（図示せず）がＯＮされるとＥＣＵ４０が作動
し、ステップＳ２にて水温センサ３７にて検出された現
在のエンジン水温ＴｗがＥＣＵ４０に取り込まれる。

【００２４】次にステップＳ３に進み、読み込んだ現在
のエンジン水温Ｔｗを、ＲＯＭ４２に格納されている切
換判定温度Ｔ_SETと比較する。この切換判定温度Ｔ_SET
は、現在のエンジン水温Ｔｗが、ＣＮＧを噴射した方が
良いか、あるいはガソリンに切り換えるべきかを判断す
る基準温度である。そこで、例えばＴ_SET＝２０℃が設
定されているとすると、現在のエンジン水温Ｔｗが２０
℃以下の場合には、ステップＳ４に進み第２インジェク
タ１５が駆動されルーチンを抜ける。すなわち、エンジ
ン水温Ｔｗが低い冷態時には、第１インジェクタ１２は
休止し第２インジェクタ１５からＣＮＧが噴射される。
これにより、エンジン１はまず気体燃料であるＣＮＧに
よって始動される。従って、吸入管８や燃焼室１ａの内
壁などに燃料が付着することがなく、未燃ガスの大気へ
の排出を防止することが可能となる。

【００２５】一方、現在のエンジン水温Ｔｗが２０℃を
超えている場合には、ステップＳ５に進み第１インジェ
クタ１２が駆動されルーチンを抜ける。すなわち、エン
ジン水温Ｔｗが元々高い場合やＣＮＧ運転により暖機さ
れた場合には、第２インジェクタ１５からのＣＮＧの噴
射が停止され第１インジェクタ１２からガソリンが噴射
される。この場合、エンジン１はガソリンが吸入管８等
の内壁に付着しても影響が少ない温度まで暖機されてい
るため、液体燃料による運転に切り換わっても未燃ガス
の発生は抑えられる。また、排気温度上昇により触媒２
２も活性状態となっているため、排気ガス中のＨＣ等も
効果的に除去される。そしてその後、第１インジェクタ
１２からの燃料噴射量は、例えばＡ／Ｆセンサ３９の検
出値に基づき算出された基本燃料噴射量などにより、Ｅ
ＣＵ４０によって従来より公知の方法にて制御される。

【００２６】このように本発明によるエンジン始動制御
装置では、ＥＣＵ４０によって、ガソリンを噴射する第
１インジェクタ１２とＣＮＧを噴射する第２インジェク
タ１５とを、エンジン水温Ｔｗに基づいて切り換えるよ
うにし、エンジン冷態時にＣＮＧを噴射するようにした
ことにより、冷態時における吸入管８等へのガソリン付
着を防止できる。従って、エンジンの冷態始動時におけ
る未燃ガスの発生およびその大気への排出を防止でき、
さらにクリーンなエンジンを実現することが可能とな
る。

【００２７】なお、当該エンジン１においては、ＣＮＧ
は専ら冷態時のエンジン始動に用いられるため、ガソリ
ンとＣＮＧが噴射される吸入管８を別々にしなくともエ
ンジン１の燃焼特性やトルク特性には悪影響は与えな
い。従って、シンプルな構成にてクリーンなエンジンを
達成することが可能となり、冷態始動時の排気ガス浄化
に要するコスト増を最小限にとどめることが可能とな
る。

【００２８】本発明は前記実施の形態に限定されるもの
ではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能で
あることはいうまでもない。

【００２９】たとえば、前述の実施の形態では、エンジ
ン暖機状態検出手段として水温センサ３７を用い、そこ
で検出したエンジン水温Ｔｗに基づいてインジェクタの
切り換えを行っているが、これに代えて排気温センサ３
４をエンジン暖機状態検出手段として用いることもでき
る。図４は、その場合のＥＣＵ４０におけるエンジン始
動制御の流れを示すフローチャートである。

【００３０】この場合、図４に示したようにステップＳ
１１でイグニッションスイッチがＯＮされるとＥＣＵ４
０が作動し、ステップＳ１２において現在の排気温度Ｔ
ｅが読み込まれる。次に、ステップＳ１３にて、排気温
度に関して設定された切換判定温度Ｔ_SET（例えば３０
０℃）と現在の排気温度Ｔｅとが比較される。そして、
排気温度Ｔｅが切換判定温度Ｔ_SET以下の場合にはステ
ップＳ１４に進んで第２インジェクタ１５よりＣＧＮが
噴射される。また、排気温度Ｔｅが切換判定温度Ｔ_SET
を超えている場合にはステップＳ１５に進んで第１イン
ジェクタ１２によりガソリンが噴射される。

【００３１】このようにエンジン暖機状態検出手段とし
て排気温センサ３４を用いた場合には、この場合、エン
ジン排気温により、エンジンの暖機状態のみならず触媒
２２の活性状態をも加味して切換判定を行うことがで
き、エンジン始動時における排気ガスの浄化をより効果
的に実施することが可能となる。

【００３２】なお、エンジン暖機状態検出手段として水
温センサ３７と排気温センサ３４の両方を用いることも
可能であり、この場合にはエンジン水温Ｔｗと排気温度
Ｔｅのそれぞれを各切換判定温度Ｔ_SETと比較して切換
判定を行う。この際、エンジン水温Ｔｗと排気温度Ｔｅ
の何れか一方が条件を満たした時にインジェクタの切り
換えを行うようにしても良く、また、両者の条件が満た
された時インジェクタを切り換えるようにしても良い。

【００３３】

【発明の効果】液体燃料を噴射する第１インジェクタに
加えて気体燃料を噴射する第２インジェクタとを設け、
これらをエンジン水温や排気温度などから検出されるエ
ンジン暖機状態に基づいて切り換え、エンジン冷態時に
第２インジェクタから気体燃料を噴射するようにしたこ
とにより、冷態時における吸入管等への燃料の付着をな
くし冷態始動時における未燃ガスの大気への排出を防止
することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】エンジン制御系の概略構成図である。

【図２】本発明の一実施の形態であるエンジン始動制御
装置における電子制御系の回路構成図である。

【図３】ＥＣＵにおける冷態時のエンジン始動制御の流
れを示すフローチャートである。

【図４】排気温センサをエンジン暖機状態検出手段とし
て用いた場合のＥＣＵにおけるエンジン始動制御の流れ
を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１エンジン８吸入管９スロットルバルブ（スロットル弁）１２第１インジェクタ（液体燃料噴射手段）１５第２インジェクタ（気体燃料噴射手段）１８ＣＮＧボンベ３４排気温センサ（エンジン暖機状態検出手段）３７水温センサ（エンジン暖機状態検出手段）４０ＥＣＵ（燃料切換手段）Ｔｗエンジン水温Ｔ_SET切換判定温度Ｔｅ排気温度

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者西山三屋東京都新宿区西新宿一丁目７番２号富士重工業株式会社内Ｆターム(参考） 3G092 AA01 AA05 AB02 AB08 AB12 BB11 DE01S DE02S EA08 EA11 EA21 FA18 GA01 GA02 HD01Z HD05Z HE08Z 3G301 HA01 HA22 HA24 JA26 KA01 KA05 LB02 LB05 NA08 NB11 NE00 PA01Z PD02Z PD11Z PE00Z PE01Z PE03Z PE08Z

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンの各気筒ごとに設けられ、前記
エンジンに対し液体燃料を噴射供給する液体燃料噴射手
段と、前記液体燃料噴射手段の上流側に設けられ、前記エンジ
ンに対し気体燃料を噴射供給する気体燃料噴射手段と、前記エンジンの暖機状態を検出するエンジン暖機状態検
出手段と、前記エンジンが冷態始動から所定の暖機状態となるまで
は前記気体燃料噴射手段から気体燃料を噴射し、前記エ
ンジンが所定の暖機状態となった後には前記液体燃料噴
射手段から液体燃料を噴射する燃料切換手段とを有する
ことを特徴とするエンジンの始動制御装置。
【請求項２】請求項１記載のエンジンの始動制御装置
において、前記液体燃料噴射手段から噴射される液体燃
料がガソリンであり、前記気体燃料噴射手段から噴射さ
れる気体燃料が圧縮天然ガスであることを特徴とするエ
ンジンの始動制御装置。
【請求項３】請求項１または２記載のエンジンの始動
制御装置において、前記エンジン暖機状態検出手段が前
記エンジンの水温センサであることを特徴とするエンジ
ンの始動制御装置。
【請求項４】請求項１または２記載のエンジンの始動
制御装置において、前記エンジン暖機状態検出手段が前
記エンジンの排気温センサであることを特徴とするエン
ジンの始動制御装置。