CN104204506A - 内燃机的点火定时控制装置 - Google Patents

Abstract

将内燃机启动时的水温作为启动时水温而存储，在冷机启动后的怠速运转状态下，基于启动时水温计算延迟角量(S)。此时，启动时水温越高，使延迟角量(S)越大，在启动时水温超过规定温度时，启动时水温越高，使延迟角量(S)越小。与该延迟角量(S)同样地，基于当前的水温计算延迟角量(R)，选择两者中较小的一个作为基本延迟角量。

Description

内燃机的点火定时控制装置

技术领域

本发明涉及内燃机的点火定时控制装置，特别地，涉及在冷机启动后的怠速运转时，为了催化剂的尽快活化而将点火定时向延迟角侧校正的技术。

背景技术

已知在内燃机的冷机启动后的怠速运转时，为了使排气温度上升而促进催化剂的活化，将点火定时向延迟角侧校正的技术。例如，在专利文献1中，在冷机启动后的怠速运转时，基于冷却水的水温设定点火定时的延迟角量及延迟角校正期间，具体地说，启动时的水温越低，为了促进排气升温，使延迟角量越大，并且将延迟角校正期间设定得越长。

专利文献1：日本特开2004-116372号公报，图3至图7，段落【0039】至【0045】等

发明内容

但是，如果如上所述启动时的水温越低，使延迟角量及延迟角校正期间越大，则在极低温度启动时这种启动时的水温非常低的情况下，即使是燃烧未稳定的状况，也会使延迟角量和延迟角校正期间增大，使燃烧稳定性恶化。其结果，有可能发生不稳定怠速运转而运转性恶化。另一方面，在冷机启动时的水温较高，即水温接近催化剂活化温度的状况下，由于燃烧比较稳定，因此即使是可以使延迟角量或延迟角校正期间较大的状况，也会使延迟角量或延迟角校正期间较小，如果是这样，则无法实现充分的排气升温效果。

本发明就是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种新型的内燃机的点火定时控制装置，其保证燃烧稳定性，确保良好的运转性，且利用点火定时的延迟角校正促进排气温度的升温，通过催化剂的尽快活化而实现排气性能的提高。

因此，本发明涉及一种内燃机的点火定时控制装置，该内燃机具有：点火装置，其对内燃机的燃烧室内的混合气体进行火花点火；催化剂，其安装在所述内燃机的排气通路中，对在该排气通路内流动的排气气体进行净化；以及水温检测单元，其检测所述内燃机的冷却水的水温，该内燃机的点火定时控制装置具有：点火定时延迟角单元，其在冷机启动后的怠速运转时，为了促进所述催化剂的活化，将所述点火装置的点火定时向延迟角侧校正；以及启动时水温延迟角量计算单元，其根据内燃机启动时的水温即启动时水温，对由所述点火定时延迟角单元延迟的点火定时的延迟角进行计算，该启动时水温延迟角量计算单元，在所述启动时水温小于或等于规定温度时，所述启动时水温越高使所述延迟角量越大，在所述启动时水温超过所述规定温度时，所述启动时水温越高使所述延迟角量越小。即，在本发明中，在启动时水温为规定温度时施加最大的延迟角量，随着启动时水温与该规定温度远离，使延迟角量减小。

这样，在启动时水温比规定温度低的情况下，启动时水温越高，使延迟角量越大，即，冷却时水温越低，使延迟角量越小。因此，在例如极低温度启动时这种启动时的水温非常低的情况下，因为使延迟角量较小，因此可以抑制燃烧稳定性的恶化，确保规定的运转性，并抑制不稳定怠速运转的发生。

此外，在启动时水温为规定温度附近时，由于燃烧稳定，因此可以使其为充分大的延迟角量，从而可以促进排气升温，并利用催化剂的尽快活化实现排气性能的提高。

另一方面，在启动时水温超过规定温度的状况下，启动时水温越高，即越接近催化剂的活化温度，使延迟角越小，因此可以抑制延迟角量过剩的情况，抑制运转性的恶化或燃油效率的恶化。

发明的效果

根据本发明，通过对应于启动时的水温使点火定时的延迟角量适当化，从而保证燃烧稳定性，确保良好的运转性，且促进排气温度的升温，通过催化剂的尽快活化而实现排气性能的提高

附图说明

图1是使用本发明的一个实施方式涉及的点火定时控制装置的内燃机的系统结构图。

图2是表示点火定时的延迟角校正的控制流程的流程图。

图3是表示延迟角量的计算处理的功能框图。

图4是表示在使用本实施例的情况下从冷机启动至怠速运转状态的运转状况的时序图。

具体实施方式

以下，利用图示的实施例说明本发明。图1是表示使用本发明的一个实施例的缸内直喷火花点火式内燃机的系统结构的结构说明图。

在内燃机1的缸体1A中可往复移动地配置活塞2，在形成于活塞2上方的燃烧室3中，经由进气阀(未图示)连接进气通路4，且经由排气阀(未图示)连接排气通路5。在上述进气通路4中，配置检测吸入空气量的空气流量计6，并且配置电子控制节气门阀7，该电子控制节气门阀7利用控制信号，经由致动器8进行开度控制。在排气通路5中，配置排气净化用的催化剂转换器10，并且在其上游侧及下游侧分别配置空燃比传感器11、12。

在燃烧室3的中央顶上部，配置作为点火装置的火花塞14。另外，在燃烧室3的进气通路4侧，配置向该燃烧室3内直接喷射燃料的燃料喷射阀15。向该燃料喷射阀15中，经由高压燃料通路18供给由高压燃料泵16及压力调整器17调整为规定压力的燃料。因此，通过利用控制脉冲对各气缸的燃料喷射阀15进行开阀，从而喷射与该开阀期间对应量的燃料，此外，19是检测燃料压力的燃料压力传感器，20是向上述高压燃料泵16送出燃料的低压燃料泵。

此外，不限于这种缸内直喷型的结构，也可以是向进气口喷射燃料的端口喷射型的结构。

此外，在内燃机1中，设置检测内燃机冷却水的水温的作为水温检测单元的水温传感器21、及检测内燃机动作油的油温的油温传感器24，并且，设置检测曲轴角的曲轴角传感器22。并且，设置检测驾驶者的加速器踏板踏入量的加速器开度传感器23。

上述内燃机1的燃料喷射量、喷射定时、点火定时等，由控制单元25控制。向该控制单元25输入上述各种传感器类的检测信号。控制单元25对应于由这些输入信号检测出的内燃机运转条件决定燃烧方式、即是均质燃烧还是分层燃烧，并且与之相对应，控制电子控制节气门阀7的开度、燃料喷射阀15的燃料喷射定时及燃料喷射量、火花塞14的点火定时等。

并且，在本实施例中，在要求催化剂转换器10的尽快活化的内燃机1刚冷机启动之后的怠速运转状态下，为了促进排气温度及催化剂温度的升温，进行点火定时的延迟角校正。图2是表示在这种刚冷机启动后的怠速运转状态下的点火定时的延迟角校正的控制流程的流程图，该流程存储在上述控制单元25中，以规定的运算周期(例如10ms)反复执行。

在步骤S11中，基于水温传感器21的检测信号等，判定是否是内燃机的冷机启动后的怠速运转状态。如果不是冷机启动后的怠速运转状态，则进入步骤S16，将点火定时的延迟角量，更具体地说将刚冷机启动之后的怠速运转状态下的点火定时的延迟角校正中使用延迟角量设定为“0”，进入后述的步骤S17。

如果是冷机启动后的怠速运转状态，则从步骤S11进入步骤S12，例如使用内燃机停止时设定为0的启动标志F，判定是否为内燃机启动时。在启动标志为0的情况下，判定为内燃机启动时，将上述启动标志F设定为“1”，并且进入步骤S13，基于利用水温传感器21检测出的水温，即内燃机启动时的水温(以下称为启动时水温)，计算点火定时的延迟角量S，将其存储在内置于控制单元25中的RAM等存储装置中。即，仅限于内燃机启动时的一次，从步骤S12进入步骤S13，基于启动时水温计算及存储延迟角量S。

在不是内燃机启动时的情况下，即在启动标志F为1的情况下，从步骤S12进入步骤S14，基于由上述水温传感器21检测出的当前的水温(以下称为当前水温)，计算点火定时的延迟角量R，关于这些延迟角量S、延迟角量R，使用图3及图4而后述。

在步骤S15中，选择基于启动时水温计算出的延迟角量S、与基于当前水温计算出的延迟角量R中较小值的一个，作为在冷机启动后的怠速运转状态下进行延迟角校正的基本延迟角量。

在步骤S17中，判定催化剂供给热量的累计值是否小于或等于预先设定的规定阈值灶(参照图4)。催化剂供给热量的累计值，除了上述由空气流量计6检测出的吸入空气量之外，还根据内燃机负荷或行驶条件等而求出。

如果催化剂供给热量的累计值小于或等于阈值，则判断催化剂转换器10还未活化，进入步骤S18，将在步骤S15中计算出的基本延迟角量作为延迟角量，实施点火定时的延迟角校正。但是，在不是冷机启动后的怠速状态的情况下，由于在步骤S16中延迟角量为0，因此不进行延迟角校正。

如果催化剂供给热量的累计值超过阈值灶，则判断催化剂转换器10为活化状态，进入步骤S19、S20，结束延迟角校正。在这里，在结束延迟角校正的情况下，以一定的比例使延迟角量逐渐减小。具体地说，直至在步骤S19的判断处理中判定延迟角量为0为止，在步骤S20中，以每次规定的和延迟角量而使延迟角量较小。

图3是表示上述步骤S13至S15的控制内容的功能模块图。如该图3(A)所示，在使用启动时水温计算延迟角量S时，在该启动时水温小于或等于规定温度病时，启动时水温越高，使延迟角量S越大，在冷却时水温超过规定温度病时，启动时水温越高，使延迟角量S越小。即，在启动时水温处于规定温度病的附近时，延迟角量S最大，随着从该规定温度病离开，使延迟角量S减小。

此外，如图3(B)所示，使用当前水温计算出的延迟角量R，与上述使用启动时水温计算出的延迟角量S的相对于水温的延迟角量的曲线相同。即，使用相同的控制对应图，分别求出延迟角量S和延迟角量R，在使用当前水温计算延迟角量R时，也在该当前水温小于或等于规定温度病时，当前时水温越高，使延迟角量R越大，在当前时水温超过规定温度病时，当前时水温越高，使延迟角量R越小。即，在当前水温处于规定温度病的附近时，延迟角量R最大，随着从该规定温度病离开，使延迟角量R减小。

并且，如图3(C)所示，在分别求出的延迟角量和S延迟角量R中，选择较小值的一个作为基本延迟角量。

图4是在使用上述的本实施例的控制的情况下，表示从冷机启动向怠速运转状态转换的运转状况的时序图。

在从冷机启动时t0至时刻t1为止的期间，由于由启动时水温得到的延迟角量S比由当前水温得到的延迟角量R更低，因此将由该启动时水温得到的延迟角量S作为基本延迟角量而进行延迟角校正。然后，在时刻t1及以后，由于由当前水温得到的延迟角量R比由启动时水温得到的延迟角量S更低，因此以由该当前水温得到的延迟角量R为基本延迟角量而进行延迟角校正。其结果，在从时刻t1之时刻t2为止的期间，延迟角量逐渐下降。

并且，在时刻t2，如果催化剂供给热量的累计值达到规定的阈值灶(参照图4)，则进行上述步骤S10、S20的延迟角校正的结束处理，以一定的比例(和延迟角量)使延迟角量向0逐渐下降。

更简单地，也可以省略图2的步骤S14及S15的处理，不使用由当前水温得到的延迟角量R，而仅使用由启动时水温得到的延迟角量S求出延迟角量。

关于上述实施例的特征结构及作用效果，如下所示。

[1]对于利用启动时水温计算出的延迟角量S，如果小于或等于规定温度病，则启用时水温越高使其越大，如果与该温度病相比位于高温侧，则启动时水温越高使其越小。因此，在极低温度启动时这种启动时水温小于或等于规定温度病的情况下，通过启动时水温越低使延迟角量越小，从而抑制燃烧稳定性的恶化，确保良好的运转性，可以抑制由不稳定怠速运转的发生导致的运转性的恶化。

此外，在启动时水温为规定温度病的附近的情况下，由于燃烧已经稳定，因此通过使其延迟角增大，从而促进催化剂的尽快活化，可以实现排气性能的提高。

并且，在启动时水温高于规定温度病的情况下，即启动时水温接近催化剂活化温度的情况下，通过启动时水温越高，使延迟角量越小，从而可以抑制由于施加过度的延迟角量导致的运转性的恶化。

根据上述本实施例，通过对应于启动时水温使延迟角量适当化，从而可以同时实现运转性的确保和由排气升温的促进得到的排气性能的提高。并且，通过基于启动时水温设定延迟角量，从而使控制简单化，在此基础上，不会在当前水温上升的同时，使延迟角量过大，也不会由与当前水温对应的过剩的延迟角量的施加引起的运转性的恶化。

[2]选择由启动时水温计算出的延迟角量S和由当前水温计算出的延迟角量R中的较小值的一个作为基本延迟角量。由此，如图4的时刻t1至t2的区间所示，在当前水温超过规定温度病的情况下，即当前水温接近催化剂活化温度的情况下，由于与之相伴而延迟角量下降，因此可以抑制施加过剩的延迟角量，从而可以抑制由施加过剩的延迟角量导致的运转性的恶化和燃油效率的恶化。

[3]作为实现上述[2]的作用效果的具体例，在由当前水温计算延迟角量R时，在当前水温小于或等于规定温度病时，当前水温越高，使延迟角量R越大，在当前水温超过规定温度病时，当前水温越高，使延迟角量R越小。

利用启动时水温计算出的延迟角量S与利用当前水温计算出的延迟角量R，相对于水温的延迟角量的曲线相同。因此，例如可以使图3(A)、(B)所示的控制对应图(表)通用化，使可以同时得到排气性能和运转性的确保的延迟角量的曲线仅为1个即可，可以减轻存储器使用量和运算负荷。

[5]除了吸入空气量之外，还考虑内燃机负荷或行驶条件等，计算向催化剂转换器10供给的热量的累计值，在该累计值达到规定的阈值灶的情况下，判断催化剂已经活化，结束延迟角校正。由此，可以仅供给为了使催化剂活化所需的充分的热量，抑制不需要的点火定时的延迟角。因此，与在催化剂活化后也继续点火定时的延迟角的情况相比较，不会使排气性能恶化，不会由点火定时的延迟角而多余地使运转性恶化。此外，由于不会多余地延长延迟角校正期间，因此也不存在用于对输出降低进行补偿的多余的燃料增量，燃油效率也提高。

[6]此外，在这样使点火定时的延迟角校正结束时，通过以一定的比例(和延迟角量)使延迟角量下降，从而抑制由点火定时的急剧变化引起的冲击的发生，并且可以抑制在催化剂活化前后施加过剩的延迟角量。

Claims (6)

1.一种内燃机的点火定时控制装置，该内燃机具有：

点火装置，其对内燃机的燃烧室内的混合气体进行火花点火；

催化剂，其安装在所述内燃机的排气通路中，对在该排气通路内流动的排气气体进行净化；以及

水温检测单元，其检测所述内燃机的冷却水的水温，

该内燃机的点火定时控制装置具有：

点火定时延迟角单元，其在冷机启动后的怠速运转时，为了促进所述催化剂的活化，将所述点火装置的点火定时向延迟角侧校正；以及

启动时水温延迟角量计算单元，其根据内燃机启动时的水温即启动时水温，对由所述点火定时延迟角单元延迟的点火定时的延迟角进行计算，

该启动时水温延迟角量计算单元，在所述启动时水温小于或等于规定温度时，所述启动时水温越高使所述延迟角量越大，在所述启动时水温超过所述规定温度时，所述启动时水温越高使所述延迟角量越小。

2.根据权利要求1所述的内燃机的点火定时控制装置，具有：

当前水温延迟角量计算单元，其根据由所述水温检测单元检测出的当前水温，计算所述延迟角量；以及

延迟角量选择单元，其选择由所述启动时水温延迟角量计算单元计算出的延迟角量、与由所述当前水温延迟角量计算单元计算出的延迟角量中的较小值的一个，作为由所述点火定时延迟角单元延迟的延迟角量。

3.根据权利要求2所述的内燃机的点火定时控制装置，

所述当前水温延迟角量计算单元，在当前水温小于或等于规定温度时，当前水温越高使所述延迟角量越大，在当前水温超过所述规定温度时，当前水温越高使所述延迟角量越小。

4.根据权利要求2或3所述的内燃机的点火定时控制装置，

由所述启动时水温延迟角计算单元计算出的延迟角量、与由所述当前水温延迟角量计算单元计算出的延迟角量，相对于水温的延迟角量的曲线相同。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的内燃机的点火定时控制装置，

计算向所述催化剂供给的热量的累计值，在该累计值达到规定的阈值的情况下，使由所述点火定时延迟角单元向延迟角侧的校正结束。

6.根据权利要求5所述的内燃机的点火定时控制装置，

在使向所述延迟角侧的校正结束的情况下，以一定的比例使延迟角量逐渐地减小。