CN103282632B - 内燃发动机的起动控制方法及起动控制装置 - Google Patents

Abstract

内燃发动机（1）具有调整吸入空气量的节气门（23），利用曲轴起动进行起动。在曲轴起动开始的同时对节气门（23）进行检测，曲轴转角传感器（33、34）检测发动机的转速。控制器（31）在曲轴起动开始的同时将节气门（23）向关闭初始位置驱动，在规定的定时使节气门（23）从初始位置打开。通过基于曲轴起动开始时的温度和大气压中的一个或两个设定初始位置，从而使吸入负压和吸入空气量最优化。

Description

内燃发动机的起动控制方法及起动控制装置

技术领域

本发明涉及内燃发动机起动时的控制。

背景技术

在利用曲轴起动使火花点火式内燃发动机起动时，为了抑制燃料消耗，得到期望的排气成分，优选抑制完全爆燃后的发动机转速的窜高，将发动机转速尽快地控制为目标怠速转速。

日本专利局2007年发行的JP2007—278073A公开了用于实现上述目的的发动机控制。具体地说，该控制由内燃发动机的进气节气门开度的控制、燃料喷射量的控制、以及对喷射燃料的点火定时的控制构成。

现有技术通过该控制，抑制发动机转速在达到目标怠速转速后的窜高，并且通过将空燃比稳定为理论空燃比，而防止排气中的碳氢化合物(HC)的增加。

发明内容

在内燃发动机起动时，为了促进燃料的气化而抑制碳氢化合物(HC)的排出，优选尽快地发展吸入负压。由此，在现有技术中，与内燃发动机的曲轴起动开始同时地，将节气门开闭，在内燃发动机完全爆燃的时刻将节气门打开。

在内燃发动机起动时，在吸入负压发展的同时，必须确保维持怠速转速所需的吸入空气量。与内燃发动机的曲轴起动对应的摩擦阻力因温度不同而变化。如果摩擦阻力增大，则维持怠速转速所需的发动机扭矩也增大。另外，内燃发动机吸入空气的空气密度因大气压不同而变化，给实际的吸入空气量带来影响。更具体地说，空气密度因低处和高处而不同。

这样，在内燃发动机曲轴起动中所需的吸入空气量，无法避免受到曲轴起动开始时的发动机温度和大气压或海拔高度的影响。换言之，如果如现有技术所示，使曲轴起动中的节气门开度保持在包含关闭位置在内的固定位置，则由于起动条件不同，很难使吸入负压的发展和吸入空气量的确保同时满足。

因此，本发明的目的是实现节气门控制，通过该控制，可以不受温度或气压条件的影响，始终以最佳的平衡满足内燃发动机起动时吸入负压的发展促进和维持怠速转速所需量的空气供给。

为了实现上述目的，本发明提供一种内燃发动机的起动控制方法，该内燃发动机具有调整吸入空气量的节气门，利用曲轴起动进行起动。该控制方法包含：对内燃发动机的曲轴起动开始进行检测，对内燃发动机曲轴起动开始时的温度和大气压中的一个或两个进行检测，基于曲轴起动开始时的发动机温度和大气压中的一个或两个设定初始开度，在曲轴起动开始时将节气门开度控制为初始开度，在曲轴起动开始后的规定打开定时，使节气门从初始开度打开。

本发明的详细内容及其他特征或优点，在下述的说明书中进行说明，并且在附图中示出。

附图说明

图1是使用本发明的内燃发动机的控制装置的概略结构图。

图2是说明根据现有技术的发动机控制器所执行的完全爆燃标识和目标到达标识的设定程序的流程图。

图3是说明根据现有技术的发动机控制器所执行的点火定时和节气门开度的控制程序的流程图。

图4是说明根据现有技术的发动机控制器所执行的目标当量比计算程序的流程图。

图5是说明根据现有技术的发动机控制器所执行的燃料喷射脉冲宽度计算程序的流程图。

图6是说明根据本发明的发动机控制器所执行的点火定时的控制程序的流程图。

图7是说明根据本发明的发动机控制器所执行的标识设定程序的流程图。

图8是说明根据本发明的发动机控制器所执行的节气门开度控制程序的流程图。

图9是表示节气门初期开度TVOini的对应图特性的图。

图10A—10C是表示根据本发明的发动机控制器所执行的内燃发动机起动时的节气门控制带来的发动机转速、空燃比及节气门开度的变化和起动时水温的关系的时序图。

图10D—10F是表示根据本发明的发动机控制器所执行的内燃发动机起动时的节气门控制带来的吸入负压、发动机扭矩及燃料喷射量的变化和起动时水温的关系的时序图。

图11A—11C是表示根据本发明的发动机控制器所执行的内燃发动机起动时的节气门控制带来的发动机转速、空燃比及节气门开度的变化和曲轴起动开始时的大气压的关系的时序图。

图11D—11F是表示根据本发明的发动机控制器所执行的内燃发动机起动时的节气门控制带来的吸入负压、发动机扭矩及燃料喷射量的变化和曲轴起动开始时的大气压的关系的时序图。

具体实施方式

参照附图1，车辆用四冲程内燃发动机1，在将利用节气门23调节后的空气贮存在进气集气管2后，经由进气岐管3及进气阀15吸入各气缸的燃烧室5内。内燃发动机1由多气缸火花点火式往复运动型发动机构成。

在各气缸的进气口4上设置有燃料喷射器21。燃料喷射器21以规定的定时将燃料向进气口4内间歇地进行喷射供给。向进气口4喷射的燃料与吸入空气混合而形成混合气体。通过关闭进气阀15而将混合气体封入燃烧室5内。通过各气缸所具有的活塞6的上升，对封入各气缸的燃烧室5内的混合气体进行压缩，利用火花塞14进行点火而燃烧。

通过燃烧产生的气压下压活塞6，使活塞6进行往复运动。活塞6的往复运动变换为曲轴7的旋转运动。燃烧后的气体经由排气阀16，作为排气向排气通路8排出。

排气通路8具有与各气缸连接的排气歧管。在排气歧管中设置有作为起动催化剂的第1催化剂9。排气通路8延伸至车辆的地板。在地板部分的排气通路8中设置有第2催化剂10。

第1催化剂9和第2催化剂10例如都由三元催化剂构成。在空燃比处于以理论空燃比为中心的较窄的范围内的情况下，三元催化剂可以有效地将排气中所包含的HC、一氧化碳(CO)及氮氧化物(NOx)同时去除。

内燃发动机1的运转通过发动机控制器31控制。具体而言，发动机控制器31对节气门23的吸入空气量、燃料喷射器21的燃料喷射量及火花塞14的点火定时进行控制。

发动机控制器31由微型计算机构成，该微型计算机具有中央运算装置(CPU)、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)及输入输出接口(I/O接口)。也可以由多个微型计算机构成发动机控制器31。

为了进行上述控制，从下述传感器向发动机控制器31输入与各自的检测值相当的信号，这些传感器包括：空气流量计32，其检测吸入空气量；曲轴转角传感器，其检测内燃发动机1的基准旋转位置和单位角度的旋转；氧传感器35，其设置在排气通路8的第1催化剂9的上游，检测排气中的氧浓度；加速器踏板踏入量传感器42，其检测车辆的加速器踏板41的踏入量；起动开关36，车辆驾驶员利用该起动开关36指示内燃发动机1的曲轴起动；水温传感器37，其检测发动机冷却水的温度；以及压力传感器38，其检测吸入空气的压力。曲轴转角传感器由位置传感器33和相位传感器34构成，该位置传感器33检测内燃发动机1的单位角度的旋转，该相位传感器34检测内燃发动机1的基准旋转位置。

发动机控制器31基于来自这些传感器的输入信号，确定燃料喷射器21的基本燃料喷射量，并且基于来自设置在第1催化剂9的上游的氧传感器35的信号，对在燃烧室5内形成的空燃比进行反馈控制。

在冷起动内燃发动机1时，期望尽快将催化剂9、10活性化，并且，尽快将氧传感器35也活性化，从而较早实现空燃比的反馈控制。因此，氧传感器35在刚起动之后被加热器加热。发动机控制器31根据来自氧传感器35的输入信号，判定氧传感器35的活性化。如果氧传感器35活性化，则发动机控制器31开始空燃比的反馈控制。

催化剂9和10并不限定于三元催化剂。例如，存在下述车辆，即，为了提高完成发动机暖机后的燃油效率，在低负载运转区域中，将比理论空燃比稀的混合气体向燃烧室5供给，而以较稀的空燃比进行运转。在这种车辆中，需要吸收在较稀的空燃比条件下产生的较多的NOx。因此，第2催化剂10由NOx捕集催化剂构成，使NOx捕集催化剂具有三元催化剂功能。本发明也适用于使用这种催化剂的车辆。

节气门23的吸入空气量的控制，通过驱动节气门23的节气门电动机24的控制进行。驾驶员的要求扭矩作为加速器踏板41的踏入量输入。发动机控制器31基于加速器踏板的踏入量确定目标扭矩。发动机控制器31通过对用于实现目标扭矩的目标吸入空气量进行计算，将与目标吸入空气量对应的信号向节气门电动机24输出，从而对节气门23的开度进行控制。

内燃发动机1具有：可变阀升程机构26，其由使进气阀15的阀升程量连续地变化的多连杆构成；以及可变阀定时机构27，其连续地可变控制曲轴7和进气阀用凸轮轴25的旋转相位差，使进气阀15的开闭定时提前或延迟。

发动机控制器31在起动内燃发动机1时进行下述的控制。

(1)在曲轴起动后，在发动机转速达到怠速时的目标转速的定时，将点火定时从起动用点火定时阶跃地向规定的点火定时、例如催化剂暖机促进用点火定时延迟，或以至少可以防止发动机转速窜高的足够快的变化速度延迟；

(2)为了在发动机转速达到目标怠速转速的定时，向燃烧室5供给使发动机转速保持怠速时的目标转速所需的吸入空气量，比发动机转速达到目标怠速转速的定时提前规定期间，开始打开节气门23。

通过上述控制，促进第1催化剂9的暖机。另外，抑制发动机转速在达到目标怠速转速后窜高，并且，通过将空燃比稳定为理论空燃比，防止排气中的HC的增加。

下面，说明为此而发动机控制器31执行的控制程序。此外，首先参照图2至图5，说明上述现有技术的起动内燃发动机1时的点火定时、节气门开度及燃料喷射量的控制，然后说明本发明特有的控制。

图2是表示完全爆燃标识和目标怠速旋转达到标识的设定程序。在车辆所具有的点火开关为ON的状态下，发动机控制器31以一定间隔、例如每100毫秒执行该程序。另外，通过将点火开关从OFF切换为ON，发动机控制器31起动，在点火开关为ON的期间始终处于工作状态。

在步骤S1中，发动机控制器31读入发动机转速Ne。发动机转速Ne基于来自曲轴转角传感器的输入信号计算出，该曲轴转角传感器由位置传感器33和相位传感器34构成。

在步骤S2中，发动机控制器31判定完全爆燃标识。完全爆燃标识是表示内燃发动机1是否完全爆燃的标识，点火开关或起动开关从OFF切换成ON的同时初始设定为零。因此，在第一次执行程序时，完全爆燃标识＝0。在完全爆燃标识＝0的情况下，发动机控制器31在步骤S3中，对发动机转速Ne和完全爆燃转速N0进行比较。完全爆燃转速N0是用于判定内燃发动机1是否完全爆燃的值，例如设为1000转/分钟(rpm)。如果发动机转速Ne没有达到完全爆燃转速N0，则发动机控制器31立即结束程序。

另一方面，在发动机转速Ne达到完全爆燃转速N0的情况下，即，Ne≥N0的情况下，发动机控制器31在步骤S4中将完全爆燃标识设置为1。

然后，在步骤S5，发动机控制器31起动定时器。定时器对从发动机转速Ne达到完全爆燃转速N0的定时后的经过时间进行测量，定时器起动的同时，将定时器值TIME重置为零。进行步骤S5的处理后，发动机控制器31结束程序。

如上所述，如果在步骤S4中完全爆燃标识被设置为1，则下一次进行的程序执行中，步骤S2的判定转为否定，其结果进行步骤S6至S8的处理。

在步骤S6中，发动机控制器31对定时器值TIME和规定值DT进行比较。规定值DT是指发动机转速Ne从达到完全爆燃转速N0的定时开始至达到目标怠速转速NSET的定时为止的时间间隔。规定值DT通过实验或模拟预先设定。

定时器刚起动之后的定时器值TIME小于规定值DT，因此步骤S6的判定为否定。在该情况下，在步骤S7中发动机控制器31以规定的增量增加定时器值TIME。规定的增量是与程序的执行周期对应的值。

由此，定时器值TIME随着程序的执行增大。其结果，定时器值TIME大于或等于规定值DT，步骤S6的判定从否定转到肯定。在该情况下，在步骤S8中，发动机控制器31将目标怠速旋转达到标识设置为1，表示达到了目标怠速转速NSET。此外，目标怠速旋转到达标识的初始值为0。换言之，目标怠速旋转达到标识伴随点火开关或起动开关的从OFF向ON的切换，复位为零。进行步骤S7或S8的处理后，发动机控制器31结束程序。

如上所示，发动机控制器31在点火开关从OFF刚刚转到ON之后开始，通过以一定周期反复执行完全爆燃标识和目标怠速旋转达到标识的设定程序，判定出内燃发动机1达到完全爆燃和目标怠速转速后，设定对应的标识。此外，在步骤S6中，内燃发动机1完全爆燃后经过了与规定值DT相当的时间，由此判定为发动机转速达到目标怠速转速NSET。但是，关于该判定，当然也可以直接对曲轴转角传感器检测出的发动机转速Ne和目标怠速转速NSET进行比较。

图3表示点火定时及节气门开度的控制程序。在点火开关为ON的状态下，发动机控制器31在图2的程序之后以一定间隔、例如每100毫秒执行该程序。

在步骤S21中，发动机控制器31判定此次的程序执行定时是否是点火开关刚刚从OFF切换成ON之后。

在步骤S21的判定为肯定的情况下，在步骤S22中，发动机控制器31将水温传感器37检测出的内燃发动机1的冷却水温TW作为起动时水温TWINT而读取。发动机控制器31计算出与起动时水温TWINT对应的第1点火定时ADV1。第1点火定时ADV1是对发动机起动来说最佳的点火定时，在这里，作为比通常运转时的点火定时大幅提前的值而计算出。

在步骤S23中，发动机控制器31将点火定时指令值ADV设定为与计算出的第1点火定时ADV1相等。

在步骤S24中，使节气门目标开度tTVO为初始值。初始值例如设为零。进行步骤S24的处理后，发动机控制器31结束程序。

另一方面，在步骤S21的判定为否定的情况下，在步骤S25中，发动机控制器31判定完全爆燃标识是否是1。在完全爆燃标识不是1的情况下，在步骤S27中，发动机控制器31将点火定时指令值ADV设定为与前次值相等。由此，直至判定为内燃发动机1进行了完全爆燃为止，点火定时指令值ADV维持第1点火定时ADV1。

进行步骤S27的处理后，在步骤S24中，发动机控制器31使节气门目标开度tTVO为初始值即零后，结束程序。

由此，内燃发动机1的曲轴起动开始后，直至达到完全爆燃为止的期间内，点火定时指令值ADV维持为第1点火定时ADV1，节气门目标开度tTVO维持为零。

另一方面，在步骤S25的判定中，完全爆燃标识为1的情况下，在步骤S26中，发动机控制器31判定目标怠速旋转达到标识是否是1。在目标怠速旋转达到标识不是1的情况下，在步骤S28中，发动机控制器31将点火定时指令值ADV设定为与前次值相等。因此，即使判定出内燃发动机1完全爆燃之后，直至定时器值TIME达到规定值DT为止，换言之，直至发动机转速Ne达到目标怠速转速NSET为止，点火定时指令值ADV维持为与第1点火定时ADV1相等的值。

进行步骤S28的处理后，在步骤S29中，发动机控制器31通过下式(1)计算出节气门目标开度tTVO。

tTVO＝tTVO(前次)+△TVO(1)

其中，△TVO＝恒定值；

tTVO(前次)＝tTVO的前次值。

式(1)的tTVO(前次)是节气门目标开度的前次值，初始值为零。

式(1)的规定增量△TVO是确定节气门目标开度每隔规定时间的增加量的值。规定增量△TVO设定为，在发动机转速Ne达到目标怠速转速NSET的定时，节气门目标开度tTVO达到目标怠速开度TVO1。在这里，目标怠速开度TVO1是为了产生内燃发动机1能够维持目标转速NSET的扭矩而所需的最低吸入空气量对应的节气门开度。目标怠速开度TVO1的值通过实验或模拟预先设定。

在步骤S29中设定节气门目标开度tTVO之后，在步骤S30中，发动机控制器31对节气门目标开度tTVO和目标怠速开度TVO1进行比较。

在步骤S26的判定第一次转到否定的状态，即，发动机转速Ne刚刚达到目标怠速转速NSET之后，节气门目标开度tTVO低于目标怠速开度TVO1。在该情况下，发动机控制器31不进行其他处理而结束程序。

在下一次及以后程序的执行中，通过执行步骤S29的处理，随着每次的程序执行，节气门目标开度tTVO增加规定增量△TVO。其结果，节气门目标开度tTVO超过目标怠速开度TVO1，如果在步骤S30的判定中为肯定，则在步骤S31中，发动机控制器31将节气门目标开度tTVO维持为TVO1。进行步骤S31的处理后，发动机控制器31结束程序。因此，在之后的程序执行中，即使重复程序的执行，节气门目标开度tTVO也不会增加，而是维持为目标怠速开度TVO1。

另一方面，在步骤S26的判定中，如果目标怠速旋转达到标识成为1，则在步骤S32中，发动机控制器31对应于水温传感器37检测出的内燃发动机1的冷却水温TW而计算第2点火定时ADV2。第2点火定时ADV2例如可以设定为内燃发动机1冷起动时的第1催化剂9的暖机促进用点火定时。或者，为了抑制由于急剧加大吸入空气量而发动机转速产生过冲的倾向，可以临时设定为延迟侧的点火定时。由此，第2点火定时ADV2作为比第1点火定时ADV1延迟的值而计算出。

在下面的步骤S33中，发动机控制器31将点火定时指令值ADV设定为与第2点火定时ADV2相等。

进行以上的处理的结果，发动机转速Ne达到目标转速NSET的同时，点火定时指令值ADV从第1点火定时ADV1阶跃地切换至第2点火定时ADV2。

在步骤S34中，发动机控制器31将节气门目标开度tTVO维持为与前次值相同、即维持为TVO1。进行步骤S34的处理后，发动机控制器31结束程序。

由此，发动机转速Ne达到目标转速NSET后，点火定时指令值ADV阶跃地切换至第2点火定时ADV2。另一方面，节气门目标开度tTVO维持为目标怠速开度TVO1。在这里，点火定时指令值ADV阶跃地直接切换至ADV2，但也可以以能够防止发动机转速窜高的范围内的规定变化速度进行切换。

图4表示发动机控制器31执行的目标当量比TFBYA的计算程序。当量比相当于空燃比的倒数。在点火开关ON的状态下发动机控制器31以一定间隔、例如每100毫秒执行该程序。此外，发动机控制器31通过点火开关从OFF切换成ON而起动，在点火开关ON的期间内始终处于工作状态。

在步骤S41中，发动机控制器31判定此次的程序执行定时是否相当于点火开关刚从OFF切换至ON之后。

在判定为肯定的情况下，在步骤S42中，发动机控制器31基于水温传感器37示出的起动时水温TWINT，计算起动时增量修正系数的初始值KAS0。起动时增量修正系数的初始值KAS0是起动时水温TWINT越小则越大的值。

在下面的步骤S43中，发动机控制器31将起动时增量修正系数KAS设定为与初始值KAS0相等。进行步骤S43的处理后，发动机控制器31进行步骤S50的处理。

另一方面，步骤S41的判定为否定的情况，是指在上一次或之前的程序执行中，点火开关已经切换至ON。在该情况下，在步骤S44中，发动机控制器31判定目标怠速旋转达到标识是否是1。目标怠速旋转达到标识如上所述，是在点火开关切换为ON时重置为零，在图2的步骤S8中设定为1的标识。目标怠速旋转达到标识为1的情况，是指发动机转速Ne达到了目标怠速转速NSET。

并且，在步骤S44的判定为否定的情况下，在步骤S45中，发动机控制器31将起动时增量修正系数KAS设置为与前次值相同的值。在该程序中，直至步骤S44的判定为肯定为止，起动时增量修正系数KAS维持为初始值KAS0。进行步骤S45的处理后，发动机控制器31进行步骤S50的步骤。

另一方面，如果步骤S44的判定为肯定，则在步骤S46中，发动机控制器31判定起动时增量修正系数KAS是否是零。如上所述，在内燃发动机1刚起动后，在步骤S43中，起动时增量修正系数KAS设定为初始值KAS0。在发动机转速Ne刚达到目标怠速转速NSET后，由于起动时增量修正系数KAS设定为初始值KAS0，因此起动时增量修正系数KAS不会与零一致。

在该情况下，在步骤S47中，发动机控制器31通过下式(2)设定起动时增量修正系数KAS。

KAS＝KAS(前次)－△t×KAS(前次)(2)

其中，△t＝规定减少率，

KAS(前次)＝上一次程序执行时的起动时增量修正系数KAS的值。

在这里，规定减少率△t是确定起动时增量修正系数KAS每隔规定时间的减少量的值，该值适当地预先设置，以使得在吸入负压收敛到一个恒定值的定时，起动时增量修正系数KAS成为零。起动时增量修正系数的前次值即KAS(前次)的初始值是KAS0。

目标怠速旋转达到标识为1后，发动机控制器31反复进行步骤S46和S47的处理，其结果，起动时增量修正系数KAS逐渐变小。因此，在步骤S48中，对起动时增量修正系数KAS和零进行比较，如果起动时增量修正系数KAS成为负值，则进入步骤S49，将起动时增量修正系数KAS重置为0。进行步骤S49的处理后，发动机控制器31进行步骤S50的处理。

另一方面，在步骤S48的判定中，在起动时增量修正系数KAS为大于或等于零的值的情况下，发动机控制器31不重新设定起动时增量修正系数KAS，而进行步骤S50的处理。

在步骤S50中，发动机控制器31参照预先存储在ROM中的对应图，基于内燃发动机1的冷却水温Tw计算水温增量修正系数KTW。水温增量修正系数KTW是冷却水温Tw越低而越大的值。

在下面的步骤S51中，发动机控制器31利用水温增量修正系数KTW和起动时增量修正系数KAS，通过下式(3)计算目标当量比TFBYA。

TFBYA＝1+KTW+KAS(3)

目标当量比TFBYA是以1.0为中心的值。如果完成了内燃发动机1的暖机，则成为TFBYA＝1(KTW＝0、KAS＝0)。TFBYA＝1相当于理论空燃比的混合气体。在冷起动内燃发动机1时，由于增加起动时增量修正系数KAS，因而目标当量比TFBYA成为超过1.0的值。起动时增量修正系数KAS是考虑了冷起动时的燃料壁流量的值。其结果，目标当量比TFBYA成为超过1.0的值。这些修正是用于将供给至燃烧室5的混合气体设为理论空燃比的修正。

图5表示发动机控制器31所执行的燃料喷射脉冲宽度Ti的计算程序。在点火开关为ON的状态下，发动机控制器31以一定间隔、例如每100毫秒执行该程序。图2的完全爆燃标识和目标怠速旋转达到标识的设定程序、和图3的点火定时和节气门开度的控制程序顺序执行。另一方面，图4的目标当量比TFBYA的计算程序和图5的燃料喷射脉冲宽度Ti的计算程序，与图2和图3的程序并行且独立地执行。燃料喷射脉冲宽度Ti是代表燃料喷射器21的燃料喷射量的值。

在步骤S61中，发动机控制器31通过下式(4)计算燃料喷射脉冲宽度Ti。

Ti1＝TST×KNST×KTST(4)

其中，TST＝起动时基本喷射脉冲宽度；

KNST＝转速修正系数；

KTST＝时间修正系数。

起动时基本喷射脉冲宽度TST、转速修正系数KNST、时间修正系数KTST的计算方法是公知的，因此，省略详细的说明。

在步骤S62中，发动机控制器31判定是否存在来自空气流量计32的信号输入。如果没有来自空气流量计32的信号输入，则在步骤S65中，发动机控制器31将起动时燃料喷射脉冲宽度Ti1设定为最终的燃料喷射脉冲宽度Ti。进行步骤S65的处理后，发动机控制器31结束程序。

在存在来自空气流量计32的信号输入的情况下，在步骤S63中，发动机控制器31使用在上一次执行的图4的目标当量比TFBYA的计算程序中得到的目标当量比TFBYA，通过下式(5)计算通常时的燃料喷射脉冲宽度Ti2。

Ti2＝(Tp×TFBYA+Kathos)×(α+αm－1)+Ts(5)

其中，Tp＝基本喷射脉冲宽度；

TFBYA＝目标当量比；

Kathos＝过渡修正量；

α＝空燃比反馈修正系数；

αm＝空燃比学习值；

Ts＝无效喷射脉冲宽度。

过渡修正量Kathos是考虑了沿着进气口4的壁面的燃料壁流量，基本上基于发动机负载、发动机转速及燃料附着部的温度进行计算的公知的修正量。在起动内燃发动机1时，燃料喷射量中的沿着进气口4的壁面的燃料延迟到达燃烧室5，因此，通过燃料喷射量的增量，补偿与此相对应的量。

空燃比反馈修正系数α、空燃比学习值αm、无效喷射脉冲宽度Ts的概念和计算方法是公知的。

通过下式(6)计算基本喷射脉冲宽度Tp。

Tp＝K×Qa/Ne(6)

其中，Qa＝由空气流量计32检测出的吸入空气量。

设定式(6)的常数K，使混合气体的空燃比成为理论空燃比。在起动时增量修正系数KAS为大于零的正值的期间，来自燃料喷射器21的燃料喷射量、即燃料喷射脉冲宽度Ti被增量修正。

在步骤S64至S66中，发动机控制器31对起动时燃料喷射脉冲宽度Ti1和通常时燃料喷射脉冲宽度Ti2进行比较，将值大的一方设为最终的燃料喷射脉冲宽度Ti后，结束程序。

燃料喷射脉冲宽度Ti转至输出寄存器，在各气缸中，如果燃料喷射器21成为规定的燃料喷射定时，则在规定的期间内以燃料喷射脉冲宽度Ti向进气口4喷射燃料。

关于以上说明的起动内燃发动机1时的点火定时、节气门开度及燃料喷射量的控制，在这里，引用并合并了日本特许厅2007年10月25日公开的上述现有技术JP2007-278073A的内容。

下面，说明在起动内燃发动机1时使用的本发明特有的节气门控制。

在前述现有技术中，使从曲轴起动开始至完全爆燃的期间的节气门保持在全闭位置等固定位置。在这里，全闭位置是惯用技术用语，实际上，在节气门23和节气门23周围的进气管壁面之间设定规定的间隙。由此，即使节气门23位于全闭位置，空气也会经由该间隙被吸入燃烧室5中。

如果使节气门23从曲轴起动开始总是保持在固定位置，则由于大气压及发动机温度的影响，不会得到最佳吸入空气量。下面具体地说明其原因。

考虑将曲轴起动时的节气门23的开度固定在假设的某个基准温度的情况。如果曲轴起动开始时的发动机温度比基准温度低，则发动机的摩擦阻力变大，维持怠速旋转所需的发动机扭矩增大。维持怠速旋转所需的吸入空气量也随之增加。

另外，如果车辆从低处移动至高处，则大气压降低。如果曲轴起动时的节气门23的开度不变，则节气门23实质上成为开度减小状态。在该情况下，与低处相比吸入负压发展，但同时地，吸入空气量比低处减少。

在使发动机1的曲轴起动时的节气门开度保持在包含全闭位置在内的固定位置的情况下，如上述所示，内燃发动机1的起动性无法避免受到曲轴起动开始时的大气压和发动机温度的影响。

为了在曲轴起动开始时产生比大气压低的吸入负压，首先将节气门23关闭。将此时的节气门23的开度称为节气门23的“初始开度”本发明通过将节气门23的初始开度与曲轴起动开始时的大气压和发动机温度相对应而设定为不同的值，从而排除这些因素的影响。

参照图6—10，对包含本发明的发动机控制器31执行的上述控制在内的内燃发动机1的起动控制进行说明。

发动机控制器31在点火开关为ON的状态下，在前述现有技术的图2的完全爆燃标识和目标怠速旋转到达标识的设定程序执行之后，取代图3的程序，执行图6的点火定时控制程序、图7的标识设定程序、图8的节气门控制程序。另一方面，与前述现有技术相同地，图4的目标当量比TFBYA的计算程序和图5的燃料喷射脉冲宽度Ti的计算程序，相对于图2的程序并行且彼此独立地执行。

图6所示的点火定时指令值计算程序，相当于从前述现有技术的图3的程序中将与节气门控制有关的步骤S24、S30、S31及S34删除后的程序。发动机控制器31在该程序中仅对点火火花塞14的点火定时进行控制，在图7和图8的程序中进行节气门23的控制。

图7的标识设定程序在图6的点火定时计算程序之后执行。

参照图7，在步骤S111中，发动机控制器31判定本次的程序执行定时是否在点火开关刚从OFF切换为ON之后。在判定为肯定的情况下，发动机控制器31在步骤S112中将吸入负压发展起动许可标识设定为1、将节气门节流标识设定为1、将节气门控制标识设定为0，然后结束程序。

在步骤S111的判定为否定的情况下，发动机控制器31在步骤S113中判定从曲轴起动开始后的行程次数是否大于或等于规定数6。

在行程次数不足规定数6的情况下，发动机控制器31直接结束程序。在行程次数大于或等于规定数6的情况下，发动机控制器31在步骤S114中将节气门节流标识设定为0、将节气门控制标识设定为1。

在这里，对将行程次数与规定数6进行对比的意义进行说明。

在起动时，优选节气门23在实际的吸入负压成为对促进燃料气化来说充分大小的吸入负压，并且得到维持目标怠速转速所需的吸入空气量的时刻打开。将此时的吸入负压称为打开要求吸入负压阈值。前述现有技术通过在图3的步骤S25中完全爆燃标识变换为1而推测达到打开要求吸入负压阈值，在步骤S29中使目标节气门开度tTVO增大。但是，曲轴起动时的吸入负压较大地脉动，即使吸入负压增大至打开要求吸入负压阈值，之后吸入负压也会减小。在这里，吸入负压的减小是指向大气压的压力上升。

如果在该定时将进气节气门23打开，则妨碍之后的吸入负压的发展，吸入负压在打开要求吸入负压阈值附近会产生波动。如果吸入负压与打开要求吸入负压阈值相比未进一步增大，则燃料的气化不充分，无法抑制在冷起动时经常产生的HC的增加。

为了不妨碍吸入负压的发展，将实际的吸入负压成为对促进燃料气化来说充分大小的吸入负压，并且得到维持目标怠速转速所需的吸入空气量的定时，视为吸入负压在曲轴起动开始后第2次达到打开要求吸入负压阈值的定时，优选将该定时作为使节气门23打开的定时。假设对4气缸或8气缸发动机应用该定时，换算为曲轴起动开始后的行程次数而设定的值为规定数6。

将与吸入负压第2次到达打开要求吸入负压阈值的定时相应的行程次数作为规定数，通过实验或模似而预先求出。因此，规定数并不限定于6。

在下面的步骤S115中，发动机控制器31判定目标节气门开度tTVO是否达到目标怠速开度TVO1。

在判定为否定的情况下，发动机控制器31立即结束程序。

在判定为肯定的情况下，发动机控制器31在步骤S116中将吸入负压发展起动许可标识和节气门控制标识同时切换为0。节气门节流标识维持0的状态。

通过上述程序的执行，节气门23直至从曲轴起动开始后的行程次数达到规定数6之前不开始打开，如果行程次数达到6，则开始打开。

图8的节气门控制程序在图7的标识设定程序之后执行。

参照图8，在步骤S131中，发动机控制器31判定吸入负压发展起动许可标识是否为1。在吸入负压发展起动许可标识为1的情况下，发动机控制器31在步骤S132中判定是否为通常起动模式。

通常起动模式是指内燃发动机1在高温状态下起动。在内燃发动机1的运转停止之后驾驶员进行起动操作的情况、或者怠速停止后的再次起动等利用上次运转的余热进行暖机的状态下进行内燃发动机1的起动的情况相当于该模式。在该情况下，无需吸入负压的发展。由于本发明以需要吸入负压发展的内燃发动机1的冷起动作为对象，因此在通常起动模式下，不进行本发明的控制，在步骤S133中进行通常起动。

在步骤S131中吸入负压发展起动许可标识不为1的情况下，发动机控制器31在步骤S133中也进行通常起动。通常起动是指在内燃发动机1无需暖机的情况下使用的起动控制，在步骤S133的处理后，发动机控制器31结束程序。

在进行内燃发动机1的冷起动的情况下，步骤S132的判定成为否定。

在该情况下，发动机控制器31在步骤S134中判定节气门节流标识是否为1。在节气门节流标识为1的情况下，发动机控制器31进行步骤S141及其后的处理。

另一方面，在节气门节流标识为0的情况下，发动机控制器31在步骤S136中判定节气门控制标识。在节气门控制标识为1的情况下，在步骤S137中利用前述式(1)计算节气门目标开度tTVO。在步骤S137的处理之后，发动机控制器31结束程序。

在步骤S141中，发动机控制器31判定初始开度设定完成标识是否为1。初始开度设定完成标识的初始值为0。换言之，初始开度设定完成标识伴随点火开关或起动开关从OFF切换为ON而复位为零。

在初始开度设定完成标识为0的情况下，发动机控制器31在步骤S142—144中设定节气门23的初始开度。也就是说，在步骤S142中，根据在曲轴起动开始时由水温传感器37检测出的冷却水温度(下面称为起动时水温)TWINT、和在曲轴起动开始时由压力传感器38检测出的大气压Pa，参照图9所示内容的对应图对节气门23的初始开度TVOini进行设定。起动时水温TWINT作为代表起动时的发动机温度的值而使用。

在曲轴起动开始时的集气管2内保持为大气压Pa。因此，在曲轴起动开始时，压力传感器38检测出的压力也与大气压Pa相等。这样，由于使用用于检测进气压力的压力传感器38对曲轴起动开始时的大气压Pa进行检测，因此无需另外设置用于检测大气压的专用压力传感器。

参照图9，对应图的特性设定为，在大气压Pa一定的情况下，起动时水温TWINT越高，节气门23的初始开度TVOini越小，在起动时水温TWINT最高的情况下成为全闭位置。将起动时水温TWINT最低的情况作为默认开度。起动时水温TWINT越低，内燃发动机1的摩擦阻力越大，起动性能越恶化。通过伴随起动时水温TWINT降低而使节气门23的初始开度TVOini增大，从而使曲轴起动中的吸入空气量增加，可以抵抗摩擦阻力而使发动机产生的扭矩增大。

另一方面，对应图的特性设为，在起动时冷却水温度TWINT一定的情况下，大气压Pa越低，节气门23的初始开度TVOini越大。在大气压Pa较低的高处，与大气压Pa较高的低处相比，空气密度减小，实际的吸入空气量减少。其结果，发动机产生的扭矩减小，起动性能恶化，为了补偿实际吸入空气量的减少，在大气压Pa较低的高处，通过使节气门23的初始开度TVOini增大，使吸入空气量增加，从而防止发动机产生的扭矩减小。

压力传感器38安装在进气集气管2中，检测发动机起动后的吸入负压。由于刚开始曲轴起动之前进气集气管2内为大气压，因此在曲轴起动开始时刻，压力传感器38检测出的压力与大气压相等。

作为确定节气门23的初始开度TVOini的参数，可以取代起动时水温TWINT，而使用曲轴起动开始时的发动机油温或曲轴起动开始时的传动装置油温。由于大气压是大气的空气密度的代表值，因此也可以直接检测空气密度。

通过上述程序的执行，直至从曲轴起动开始后的行程次数达到规定数6的期间的节气门23的初始开度TVOini，与起动时水温TWINT和大气压Pa相对应而设定。

下面，参照图10A—10F和图11A—11F，对执行图6—8的程序带来的作用进行说明。

图10A—10F表示内燃发动机1冷起动时的发动机转速、空燃比、节气门开度、吸入负压、发动机扭矩及燃料喷射量。在这些图中，实线表示将图6—8的程序用于常温起动的情况，单点划线表示在低温起动中执行图6—8的程序的情况。虚线表示不应用本发明而将起动时的节气门开度固定的情况。横轴表示从曲轴起动开始后的经过时间。

此外，常温起动和低温起动均是与内燃发动机1的冷起动有关的命名，根据曲轴起动开始时的发动机温度而区分。曲轴起动开始时的发动机温度以大气温度为基准。准确地说，常温起动是指常温下的内燃发动机1的冷起动，低温起动是指低温下的内燃发动机1的冷起动。在如内燃发动机1的运转停止之后的再次起动这种内燃发动机1在利用上次运转时的余热进行暖机后的状态下再次起动的情况下，如前述所示，与冷起动区分开而称为通常起动模式。

在常温起动时，在图8的步骤S142中，参照图9的对应图，从起动时水温TWINT求出的节气门23的初始开度TVOini，如图10C的实线所示，设定为相对较小的值。由此，如图10D所示，可以充分地促进吸入负压的发展，得到适于喷射燃料的气化促进的效果。另外，通过使初始开度TVOini成为较小的值，可以将吸入空气量控制为适合于完全爆燃的吸入空气量。其结果，如图10A所示，可以抑制超过目标怠速转速的窜高，如图10F所示，可以减少起动所需的燃料喷射量。并且，将实际的吸入负压成为对促进燃料气化来说充分大小的吸入负压，并且得到维持目标怠速转速所需的吸入空气量的定时，视为吸入负压第2次达到打开要求吸入负压阈值的定时，将使节气门23打开的定时设定为该定时，从而如图10B所示，可以防止空燃比的过度稀化。

另一方面，在低温起动时，在图8的步骤S142中，基于图9的对应图，将节气门23的初始开度TVOini如图10C的单点划线所示，设定为比常温起动时大的值。在低温起动时，内燃发动机1的摩擦阻力增大，起动性能恶化。在该情况下，如图10E所示，由于通过使节气门23的初始开度TVOini增大，使曲轴起动中的吸入空气量增加，从而使发动机扭矩从初爆开始增大，因此抵抗摩擦阻力而确保内燃发动机1的平滑起动。

如果初始开度TVOini较大，则吸入负压难以发展。由于喷射燃料的气化通过吸入负压的发展而被促进，因此在低温起动时，如图10B所示，与常温起动时相比喷射燃料的气化促进效果较小，空燃比的稀化防止效果也受到限定。但如图中的虚线所示，在该情况下，与不使用本发明而在初爆之前使节气门23从默认开度打开的情况相比，对于吸入空气压力的发展也产生一定的较佳效果。

图11A—11F表示内燃发动机1的起动时的发动机转速、空燃比、节气门开度、吸入负压、发动机扭矩及燃料喷射量。在这些图中，实线表示将图6—8的程序用于在大气压较高的低处起动的情况，单点划线表示将图6—8的程序用于在大气压较低的高处起动的情况。虚线表示不应用本发明而将起动时的节气门开度固定的情况。横轴表示从曲轴起动开始后的经过时间。

在大气压较高的低处起动时，在图8的步骤S142中，参照图9的对应图，从起动时水温Tini求出的节气门23的初始开度TVOini，如图11C的实线所示，设定为相对较小的值。由此，如图11D所示，可以促使吸入负压的充分发展，得到对喷射燃料的气化促进较佳的效果。另外，通过使初始开度TVOini成为较小的值，可以将吸入空气量控制为适合于完全爆燃的吸入空气量。其结果，如图11A所示，可以抑制超过目标怠速转速的窜高，如图11F所示，可以减少起动所需的燃料喷射量。并且，将实际的吸入负压成为对促进燃料气化来说充分大小的吸入负压，并且得到维持目标怠速转速所需的吸入空气量的定时，视为吸入负压第2次达到打开要求吸入负压阈值的定时，将使节气门23打开的定时设定为该定时，如图11B所示，可以防止空燃比的过度稀化。

另一方面，在大气压较低的高处起动时，在图8的步骤S142中，基于图9的对应图，使节气门23的初始开度TVOini如图11C的单点划线所示，设定为比低处起动时大的值。在大气压Pa较低的高处，空气密度比大气压Pa较高的低处小，实际的吸入空气量减少。其结果，发动机扭矩减小，起动性能恶化。与之相对，如果使节气门23的初始开度TVOini增大，则吸入空气量从初爆后增加，可以补偿由于空气密度而引起的吸入空气量的实际上的减少。其结果，阻止发动机扭矩的减小，确保内燃发动机1的平滑起动。

如果初始开度TVOini较大，则吸入负压难以发展。由于喷射燃料的气化通过吸入负压的发展而被促进，因此在低温起动时，如图11B所示，与常温起动相比喷射燃料的气化促进效果变小，空燃比的稀化防止效果也受到限定。但如图中的虚线所示，即使在该情况下，如果与不使用本发明而在初爆之前使节气门23从默认开度打开的情况相比，对于吸入空气压力的发展，也可以得到一定的较佳效果。

通过上述控制，可以不受温度及气压影响而始终以最佳的平衡同时实现内燃发动机1冷起动时的吸入负压的发展促进、和维持怠速转速所需量的空气供给。在该实施方式中，将作为内燃发动机1起动时的发动机温度的起动时水温TWINT和大气压Pa这两者作为参数而设定初始开度TVOini。但仅基于起动时水温TWINT和大气压Pa中的一个而设定初始开度TVOini，也可以得到相应的效果。

关于以上的说明，在这里引用申请日为2010年12月27日的日本特愿2010-290176号的内容并进行合并。

上面通过几个特定的实施例说明对本发明进行了说明，但本发明并不限定于上述各实施例。对于本领域技术人员来说，可以在权利要求的技术范围内，对这些实施例进行各种修正或变更。

工业实用性

如上所述，本发明在内燃发动机的冷起动性能的提高方面，能够实现良好的效果。因此，应用在各种起动环境下使用的车辆用发动机时，尤其能够实现良好的效果。

本发明的实施例中所包含的排他性性质或特征，如权利要求书所述。

Claims (6)

1.一种内燃发动机(1)的起动控制方法，该内燃发动机通过曲轴起动而起动，具有调整吸入空气量的节气门(23)，其特征在于，

在该内燃发动机(1)的起动控制方法中，

对内燃发动机(1)的曲轴起动开始进行检测；

对内燃发动机(1)曲轴起动开始时的大气压进行检测；

基于曲轴起动开始时的大气压，设定与预先确定的目标怠速开度相比位于缩小侧的初始开度；

在曲轴起动开始时将节气门开度控制为初始开度；以及

在曲轴起动开始后的规定打开定时，将节气门(23)从初始开度向目标怠速开度打开，并且，大气压越高，初始开度设定为越小的值。

2.根据权利要求1所述的内燃发动机(1)的起动控制方法，

曲轴起动开始时的发动机温度越高，初始开度设定为越小的值。

3.根据权利要求1所述的内燃发动机(1)的起动控制方法，

对从内燃发动机(1)曲轴起动开始后的行程次数或转速进行计数，并且规定的打开定时设定为计数数值达到规定数的定时。

4.根据权利要求3所述的内燃发动机(1)的起动控制方法，

预先设定规定数，使得之后实际进气负压发展，并且得到维持规定的目标怠速转速所需的吸入空气量。

5.根据权利要求4所述的内燃发动机(1)的起动控制方法，

判定起动后的内燃发动机(1)的转速是否达到所述的目标怠速转速，在判定为肯定的情况下，使点火定时延迟。

6.一种内燃发动机(1)的起动控制装置，该内燃发动机通过曲轴起动而起动，具有调整吸入空气量的节气门(23)，其特征在于，

该控制装置具有：

对内燃发动机(1)的曲轴起动开始进行检测的传感器(36)；

对内燃发动机(1)曲轴起动开始时的大气压进行检测的传感器(38)；以及

可编程控制器(31)，其被编程为：

基于曲轴起动开始时的大气压，设定与预先确定的目标怠速开度相比位于缩小侧的初始开度；

在曲轴起动开始时将节气门开度控制为初始开度；以及

在曲轴起动开始后的规定的打开定时，将节气门(23)从初始开度向目标怠速开度打开，并且，大气压越高，初始开度设定为越小的值。