CN104937247B - 火花点火式发动机的催化剂早期暖机控制装置 - Google Patents

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Abstract

一种火花点火式发动机的催化剂早期暖机控制装置，在设置在排气通道的催化剂装置处于未活性状态时，使吸入空气量相对于在相同运转状态下该催化剂装置处于活性状态时的吸入空气量增量，而且使点火时期延迟至超越压缩上止点。以成为发动机的旋转阻力的外部负荷越低则相对于压缩上止点的延迟量越大的方式设定点火时期。设定排气门的开阀开始时期，以便在所述外部负荷低于指定的基准负荷时，在基于在所述点火时期被点火的混合气在膨胀行程中燃烧而产生的假定排气门维持在闭阀状态时的气缸内压力达到高峰前，使排气门开始开阀。

Description

火花点火式发动机的催化剂早期暖机控制装置
技术领域
本发明涉及火花点火式发动机的催化剂早期暖机控制装置，属于内然机的排放对策的技术领域。
背景技术
自以往，在火花点火式发动机中，为了使设置在排气通道中的催化剂装置实现早期活性化，有时会采用称作AWS(Accelerated Warm-up System(早期暖机系统))的技术。该AWS为如下的技术：在例如发动机的冷机启动的紧后等，在所述催化剂装置处于未活性状态时，使吸入空气量相对于在相同运转状态(例如怠速运转)下该催化剂装置处于活性状态时的吸入空气量增量，而且使点火时期延迟至超越压缩上止点，从而使混合气迟燃于膨胀行程中，由此提高排气温度进而增大排气热量，促进所述催化剂装置的暖机(例如参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利公开公报特开2007-321590号
在AWS的执行中，由于点火时期被延迟至超越压缩上止点，因此混合气在膨胀行程中燃烧，气缸内压力或每一曲柄角单位的热产生量亦即热产生率(dQ/dθ)在膨胀行程的后半部分上升。由于该时期与用于开闭排气道的排气门的开始开阀的时期重叠，因此，在排气门开阀时，从气缸流出到排气道的扫气能(blowdown energy)提高。其结果，存在如下问题：排气通道内的排气脉动的振幅增大，排气系统的放射音增大，排气噪音变大。
为了应对这样的问题，可考虑减少吸入空气量，降低发动机转速。但这样做，会导致排气热量减少，催化剂装置的早期活性化效果下降。
发明内容
本发明的目的在于提供一种火花点火式发动机的催化剂早期暖机控制装置，在AWS的执行中能够维持催化剂装置的早期活性化效果且能够抑制排气噪音。
作为解决上述问题的一技术方案，本发明是一种火花点火式发动机的催化剂早期暖机控制装置，在设置在排气通道的催化剂装置处于未活性状态时，使吸入空气量相对于在相同运转状态下该催化剂装置处于活性状态时的吸入空气量增量，而且使点火时期延迟至超越压缩上止点，该控制装置包括：点火时期设定装置，以成为发动机的旋转阻力的外部负荷越低则相对于压缩上止点的延迟量越大的方式设定点火时期；排气开阀时期设定装置，设定排气门的开阀开始时期，以便在所述外部负荷低于指定的基准负荷时，在基于在所述点火时期设定装置所设定的点火时期被点火的混合气在膨胀行程中燃烧而产生的假定排气门维持在闭阀状态时的气缸内压力达到高峰前，使排气门开始开阀；其中，所述点火时期设定装置以如下的方式设定点火时期，即：在所述外部负荷低于所述基准负荷时，假定排气门维持在闭阀状态时的气缸内压力的高峰在膨胀行程中并且在压缩上止点后126～140°CA之间到来。
作为解决上述问题的另一技术方案，本发明是一种火花点火式发动机的催化剂早期暖机控制装置，在设置在排气通道的催化剂装置处于未活性状态时，使吸入空气量相对于在相同运转状态下该催化剂装置处于活性状态时的吸入空气量增量，而且使点火时期延迟至超越压缩上止点，该控制装置包括：点火时期设定装置，以成为发动机的旋转阻力的外部负荷越低则相对于压缩上止点的延迟量越大的方式设定点火时期；排气开阀时期设定装置，设定排气门的开阀开始时期，以便在所述外部负荷低于指定的基准负荷时，在基于在所述点火时期设定装置所设定的点火时期被点火的混合气在膨胀行程中燃烧而产生的每一单位曲柄角的热产生量亦即热产生率达到高峰前，使排气门开始开阀；其中，所述点火时期设定装置以如下的方式设定点火时期，即：在所述外部负荷低于所述基准负荷时，所述热产生率的高峰在膨胀行程中并且在压缩上止点后126～140°CA之间到来。
本发明的上述目的、特征及其他的目的、特征以及优点，基于以下的详细记载和附图图示得以明了。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式所涉及的火花点火式发动机的简略结构图。
图2是表示多孔型喷射器、活塞、以及火花塞的详细结构的立体图。
图3的(a)是活塞顶面的俯视图，(b)是活塞的A-A线向视剖面图。
图4是表示压缩行程中的燃料喷射状态的侧视图。
图5的(a)是用于说明燃料喷射紧后的燃烧室内的情况的模式图，(b)是用于说明之后的情况的模式图。
图6是表示所述发动机的排气系统的排气上游部的俯视图。
图7是所述排气上游部的放大俯视图。
图8是所述发动机的控制系统图。
图9是AWS执行中的燃料喷射时期、点火时期、进排气门的开阀时期及闭阀时期的时间图。
图10是AWS执行中的发动机转速及点火时期的时间图。
图11的(a)是使排气门的开阀时期叠加于点火时期的延迟量为ATDC16°CA、ATDC26°CA、以及ATDC36°CA时的AWS执行中的气缸内压力的时间图而成的图，(b)是放大了其中的膨胀行程后半部分而成的图。
图12是涉及本发明的第二实施方式的火花点火式发动机的图，其中，(a)是使排气门的开阀时期叠加于点火时期的延迟量为ATDC16°CA、ATDC26°CA、以及ATDC36°CA时的AWS执行中的热产生率的时间图而成的图，(b)是放大了其中的膨胀行程后半部分而成的图。
具体实施方式
以下，根据附图说明本发明的实施方式。
〈第一实施方式〉
(1)整体结构
如图1所示，本发明所涉及的发动机E是直列四气缸(参照图6)的火花点火式发动机，其具有将曲轴1转动自如地予以支撑的气缸体2、以及设置在气缸体2的上部的气缸盖3，四个气缸4被设置于所述的气缸体2及气缸盖3。
各气缸4中收容有经由连杆5而连结于曲轴1的活塞6。在活塞6的上方形成有燃烧室7。在气缸盖3的下表面针对每一气缸4而形成有燃烧室7的顶壁部8。顶壁部8是从中央部分延伸至气缸盖3的下端的进气侧倾斜面8a和排气侧倾斜面8b相向而形成的屋脊型。进气道9在进气侧倾斜面8a上开口，排气道10在排气侧倾斜面8b上开口。进气道9及排气道10在气缸4侧分支为两个(参照图6)，在各者上分别设有用于开闭进气道9的进气门16以及用于开闭排气道10的排气门17。即，每一个气缸4设有两个进气门16及两个排气门17。
多孔型喷射器(燃料喷射阀)11以指向斜下方的方式设置在进气侧倾斜面8a的下端部。该多孔型喷射器11连接于燃料供应系统12，通过由燃料供应系统12接收来自发动机控制单元(ECU)13(参照图8)的脉冲信号，从而在该接收信号的时期将与脉冲宽度对应的量的燃料直接喷射到燃烧室7。有关该多孔型喷射器11的详细结构，在后面叙述。
在各气缸4的顶壁部8的中央部分设置有火花塞14。火花塞14固定于气缸盖3，电极14a(参照图2)面临于燃烧室7内。火花塞14连接于点火电路15，通过由点火电路15接收来自ECU13的控制信号，从而在该接收信号的时期使电极14a放出电火花而点火。
在各气缸4的两个进气门16及两个排气门17上分别设置有挺杆单元18，19。挺杆单元18、19通过被设置在气缸盖3上的未图示的气门传动机构的进气门用凸轮20及排气门用凸轮21，而与发动机的旋转连动地被驱动。
更详细而言，气门传动机构具有设有所述进气门用凸轮20及排气门用凸轮21的未图示的进气凸轮轴及排气凸轮轴、以及进气VVT120及排气VVT121(参照图8)。进气凸轮轴及排气凸轮轴经由链条等而与曲轴1连结并被旋转驱动。
进气VVT120及排气VVT121是通过变更曲轴1与进气凸轮轴及排气凸轮轴之间的相位差而变更进气门16及排气门17的配气相位的装置。进气VVT120及排气VVT121对应于来自ECU13的控制信号而变更进气门16及排气门17的配气相位。
本实施方式中，进气VVT120及排气VVT121在将进气门16及排气门17的开阀期间及升程量、亦即气门特性(valve profile)分别维持在一定的状态下，分别变更进气门16及排气门17的开阀时期IVO、EVO及闭阀时期IVC、EVC(参照图9)。
本实施方式中，进气门16及排气门17的开阀期间是指在气门的升程期间中且在气门的开阀开始侧及闭阀结束侧去除了气门升程的坡度平缓的部分(平地部)的区域，进气门16及排气门17的开阀时期及闭阀时期是指所述开阀期间的开阀开始时期及闭阀结束时期。例如，在平地部的高度为0.2mm的情况下，气门升程量增大至或减少至0.2mm的时期分别为开阀时期及闭阀时期。
进气歧管的独立进气管22连接于各进气道9。在独立进气管22的进气上游侧具备用于调节吸入空气量的节流阀28(参照图8)。节流阀28按照来自ECU13的控制信号来变更开度。此外，排气歧管的独立排气管23连接于各排气道10。
下面，参照图6，说明该发动机E的排气系统的结构。如图6所示，该发动机E以进气系统位于车辆前后方向的前侧而排气系统位于车辆前后方向的后侧的方式横置于车辆前部。变速器T结合于该发动机E的气缸列方向的一端，通过所述的发动机E和变速器T构成动力传动系。变速器T是具有未图示的变矩器和变速齿轮机构的自动变速器(AT)。即，本实施方式所涉及的车辆是AT车辆。此处，由于变矩器是连结于曲轴1的重量件，因此对于发动机E而言其是成为旋转阻力的外部负荷。
四个气缸从变速器的相反侧按第一气缸4a、第二气缸4b、第三气缸4c、第四气缸4d的顺序布置，并且以第一气缸4a、第三气缸4c、第四气缸4d、第二气缸4b的顺序，使进气、压缩、膨胀、排气的各行程错开一个行程地予以进行。
连接于排气行程彼此不连续的第一气缸4a和第四气缸4d的第一独立排气管23a和第四独立排气管23d分别向车辆后方延伸后汇流，从而形成第一汇流管24a。同样，连接于排气行程彼此不连续的第二气缸4b和第三气缸4c的第二独立排气管23b和第三独立排气管23c分别向车辆后方延伸后汇流，从而形成第二汇流管24b。第一汇流管24a和第二汇流管24b弯曲后汇流，从而形成单一的汇合管25。即，该发动机E的排气系统是被称作4-2-1排气的结构。
而且，如图7所示，催化剂装置26连接于汇合管25的排气下游侧，单一的排气管27连接于催化剂装置26的排气下游侧。虽未图示，但排气管27向车辆后方延伸，并且在其途中的位置设置有消声器等。催化剂装置26为三元催化剂，是特别在发动机E的冷机时实现HC及CO的净化的装置。因此，催化剂装置26设置在该发动机E的排气系统的排气较上游侧。
不过，由于该发动机E的排气系统是通过排气脉动而实现气缸4a～4d的扫气的系统，因此，从排气道10的气缸侧的开口至催化剂装置26的距离被设定为比较长的值。因此，催化剂装置26通过排气气体温度来暖机便变得困难，有必要进行用于催化剂装置26的活性化的AWS。
此外，为了实现发动机E的轻型化，所述各独立排气管23a～23d、各汇流管24a、24b、汇合管25、以及排气管27分别由例如不锈钢制的薄壁的钢管制成。因此，该发动机E的排气系统的放射音容易产生，有必要作出抑制排气噪音的对策。
另外，所述各独立排气管23a～23d(独立排气管23)、各汇流管24a、24b、汇合管25、以及排气管27分别相当于本发明的排气通道。
下面，参照图2，说明多孔型喷射器11的结构。如图2所示，该喷射器11以远端的喷射面11a指向斜下方的方式设置，并且朝着处于压缩上止点附近的活塞6的顶面30喷射多个(图中的例子为六个)燃料喷雾Ga～Gf。
如喷射面详细图所示，喷射面11a上形成有六个喷口40a～40f。具体而言，在喷射面11a的第一级中央形成有第一喷口40a，在第二级左右两侧形成有第二喷口40b及第三喷口40c，在第三级左右两端形成有第四喷口40d及第五喷口40e，在第四级中央形成有第六喷口40f。
各喷口40的直径是例如为0.1mm程度的极小直径。基于该喷口40的直径及朝向，来决定从各喷口40的燃料喷射量或燃料喷射方向。具体而言，来自第一喷口40a的第一喷雾Ga在最上方朝中央方向喷射，来自第二喷口40b的第二喷雾Gb及来自第三喷口40c的第三喷雾Gc在第一喷雾Ga的下方朝左右方向喷射，来自第四喷口40d的第四喷雾Gd及来自第五喷口40e的第五喷雾Ge在第二喷雾Gb及第三喷雾Gc的下方朝左右方向喷射，来自第六喷口40f的第六喷雾Gf在最下方朝中央方向喷射。此外，第一喷雾Ga以燃料不会附着于火花塞14的电极14a的方式朝比电极14a更下方喷射。
基于这样的结构，多孔型喷射器11朝着斜下方而向气缸内均匀地喷射多个燃料喷雾Ga～Gf。因此，在通常运转时的均质燃烧时，燃料遍布于气缸内整体，能够使混合气有效地燃烧。此外，如后所述，在AWS的执行中，通过恰当地控制喷射时期，能够在气缸内生成弱层形状态。此处，弱层形状态是指气缸内的混合气在火花塞14周围(更详细而言，在其电极14a的周围)相对地较浓而在该较浓的混合气的周围为相对地稀薄的状态(气缸内混合气的弱层形化)。
下面，参照图3，说明活塞6的结构。如图3所示，本实施方式所涉及的活塞6在活塞顶面30具备对应于前述的燃烧室7的屋脊型的顶壁部8而同样为屋脊形状的凸起部31。即，凸起部31具有沿着曲轴10方向相向地形成的进气侧倾斜面31a及排气侧倾斜面31b。
在比凸起部31更靠进气侧及更靠排气侧设有作为活塞顶面30的基准面的进气侧水平面部32及排气侧水平面部33。各水平面部32、33上形成有与进气门16及排气门17对应的进气门凹坑32a及排气门凹坑33a(参照图2)。
在凸起部31的中央形成有在俯视下呈大致圆形的凹状腔34。该凹状腔34具有形成为大致半球面状的内周面35和形成为大致水平面状的底面36，在活塞6位于上止点附近时，形成以火花塞14的电极14a为中心的大致球状的燃烧空间。通过该大致球状的燃烧空间，能够提供一种压缩比极高的发动机。
如图3的(a)所示，在进气侧倾斜面31a形成有承受燃料喷雾的承受面37。该承受面37由俯视下呈大致长圆形状的凹部构成。通过形成承受面37，如图3的(b)所示，凹状腔34的进气侧上端部34a位于比排气侧上端部34b更下方。因此，从喷射器11喷射的第一喷雾Ga易于进入凹状腔34内而难以流出。
如图3的(a)所示，在去除了凹状腔34的进气侧倾斜面31a与排气侧倾斜面31b之间的凸起部31的棱线上形成有上面部38、38。该上面部38、38由活塞外周侧较低的倾斜面来构成。通过该上面部38、38，即使在活塞6位于上止点时，也会在燃烧室7上部形成连通进气侧与排气侧的连通空间。
(2)AWS的基本动作
下面，参照图9，说明发动机E的冷机时的运转状态。即，在例如发动机E的冷机启动紧后等，通过催化剂温度传感器SW5(参照图8)等测出催化剂装置26还未被暖机而催化剂装置26处于未活性状态时，通过ECU13执行AWS(Accelerated Warm-up System)。AWS是一种如下的技术：在催化剂装置26处于未活性状态时，通过使吸入空气量相对于在相同运转状态(例如怠速运转)下该催化剂装置26处于活性状态时的吸入空气量增量，而且使点火时期延迟至超越压缩上止点，从而使混合气迟燃于膨胀行程中，由此，增大排气气体温度进而增大排气热量(热通量)，促进所述催化剂装置26的暖机。
在AWS的执行中，多孔型喷射器11由ECU13控制，以便在每一循环，以进气行程一次压缩行程一次共两次，将燃料分割为两部分来喷射。
具体而言，如图9所示，在以进气行程的开始点为0°CA(“°CA”表示曲柄角)的情况下，喷射器11在进气行程后期的指定时期T1(例如150～170°CA)开始第一阶段喷射，在压缩行程后期的指定时期T2(例如300～320°CA)开始第二阶段喷射。各次的燃料喷射量以所述两次的燃料喷射量之和能够实现理论空然比(A/F＝14.7)的方式设定。
通过如此在恰当的时期将燃料分割为两部分来喷射，从而在气缸内形成弱层形状态。即，通过进气行程中的第一阶段喷射，使燃料早期地在气缸内气化雾化，之后通过压缩行程中的第二阶段喷射，在火花塞14周围形成燃料浓度浓的浓混合气的层。
此外，在AWS的执行中，火花塞14基于ECU的控制而在大幅度超越了压缩上止点(TDC)的时期点火。即，点火时期被设为超越压缩上止点而移至膨胀行程的延迟角(延迟)。另外，如后所述，点火时期基于发动机E的外部负荷的大小(高低)而被变更。图9表示了点火时期被设定在膨胀行程初期的指定时期T3(例如375～400°CA)的情形。
通过如此使点火时期延迟，发动机E的燃烧能的大部分被变换为热能(即，变换为下推活塞6的功的比例减少)，排气损失增大。其结果，排气气体温度增大进而排气热量增大，促进催化剂装置26的暖机。因此，催化剂装置26早期地被活性化，排气气体的净化早期地被开始。而且，本实施方式中，由于使点火时期延迟至大幅度(例如如图11以实线所例示般为36°CA)超越压缩上止点，因此混合气后燃于膨胀行程中，从而更进一步地使排气气体温度增高进而使排气热量增高，增大催化剂装置26的早期活性化效果。
此外，在AWS的执行中，节流阀28由ECU13控制，以使吸入空气量相对于在相同的怠速运转下催化剂装置26处于活性状态时的吸入空气量增量。由此，即使点火时期延迟至超越压缩上止点，也能够维持扭矩及发动机旋转。此外，由于排气气体量增量，因此能够增大排气热量。
此外，若延迟点火时期，则有可能导致燃烧状态不稳定，不能切实地使燃烧进行。但是，本实施方式中，通过恰当地控制燃料喷射时期来使气缸内的混合气实现弱层形化，因此，即使点火时期被大幅度延迟，也能够获得稳定的燃烧状态。
具体而言，在进气行程中的第一阶段喷射中，来自向最下方喷射的第六喷口40f的第六喷雾Gf被设定为不会到达气缸内的侧壁面(缸套)而进入到活塞顶面30的凹状腔34。这样，由于向最下方喷射的第六喷雾Gf到达活塞顶面30，因此能够防止燃料附着于气缸内温度最低的气缸内的侧壁面的下部。因此，能够促进进气行程中的燃料的气化雾化，抑制排气气体中所含的未燃成分亦即HC(Raw HC)。
另一方面，在压缩行程中的第二阶段喷射中，如图4所示，来自向最上方喷射的第一喷口40a的第一喷雾Ga被设定为进入到活塞顶面30的凹状腔34，更具体而言为朝向凹状腔34的内周面35。此外，来自第二喷口40b及第三喷口40c的第二喷雾Gb及第三喷雾Gc被设定为朝向比凹状腔34更近的进气侧倾斜面31a，更具体而言为朝向承受面37。撞击承受面37后而气势变弱的第二喷雾Gb及第三喷雾Gc在第一喷雾Ga通过后所产生的负压的作用下，被吸入到凹状腔34内。
下面，参照图5，来说明该吸入现象。如图5的(a)所示，第一喷雾Ga以朝向凹状腔34的大致半球面状的内周面35的方式被喷射。因此，如图5的(b)所示，第一喷雾Ga被引导到所述内周面35的圆弧状倾斜面35a，圆滑且良好地向上方转换方向，而往火花塞14(顶壁部8)。
另一方面，如图5的(a)所示，第二喷雾Gb及第三喷雾Gc以朝向承受面37的方式被喷射。因此，第二喷雾Gb及第三喷雾Gc撞击承受面37而气势变弱，在承受面37的上方飘动。此处，由于在第一喷雾Ga通过后产生吸向凹状腔34内的负压，因此，如图5的(b)所示，第二喷雾Gb及第三喷雾Gc基于该负压而被吸入到凹状腔34内。
这样，由于第一喷雾Ga进入到凹状腔34内再加上第二喷雾Gb及第三喷雾Gc被吸入到凹状腔34内，因此，更多的燃料便位于火花塞14周围，其结果，燃料浓度浓的浓混合气便较多地存在于火花塞14周围。
另外，由于第二喷雾Gb及第三喷雾Gc被喷射到相对于进气侧倾斜面31a进一步凹陷的承受面37，因此能够抑制从进气侧倾斜面31a的泄漏，切实地使之被吸入到凹状腔34内。
(3)控制系统
如图8所示，本实施方式所涉及的车辆(AT车辆)中，设置有用于检测发动机水温的发动机水温传感器SW1、用于检测发动机转速的发动机转速传感器SW2、用于检测曲轴1的转角的曲柄角传感器SW3、用于检测有无驾驶员的加速操作(加速踏板的踩踏)及加速操作量(加速踏板的踩踏量)的加速器位置传感器SW4、用于检测催化剂装置26的温度的催化剂温度传感器SW5。ECU13与上述的各种传感器SW1～SW5彼此电连接。
ECU13众所周知是由CPU、ROM、RAM等构成的微处理器，相当于本发明的点火时期设定装置、排气开阀时期设定装置、喷射时期设定装置、以及外部负荷减低装置。
ECU13基于从设置于车辆的所述各种传感器SW1～SW5输入的各种信息，控制发动机E的通常运转(均质燃烧)，此外，在发动机E的冷机启动时，且在催化剂装置26处于未活性状态时执行用于实现催化剂装置26的早期活性化的AWS。
为了执行AWS，ECU13与燃料供应系统12、点火电路15、节流阀28、空调(更具体而言为其压缩机)101、交流发电机102、油泵103、进气VVT120、排气VVT121彼此电连接，向上述的各种机器输出控制信号。此处，空调101、交流发电机102、以及油泵103等辅机是经由皮带等而连结于曲轴1从而被驱动的机器，因此，对于发动机E而言是成为旋转阻力的外部负荷。
(4)本实施方式的特征
下面，参照图9～图11，说明本实施方式的特征。图9是AWS执行中的燃料喷射时期、点火时期、进排气门的开阀时期IVO和EVO及闭阀时期IVC和EVC的时间图；图10是AWS执行中的发动机转速及点火时期的时间图；图11的(a)是使排气门17的开阀时期EVO叠加于点火时期的延迟量为ATDC(压缩上止点后)16°CA、26°CA、以及36°CA时的AWS执行中的气缸内压力的时间图而成的图，图11的(b)是放大了其中的膨胀行程后半部分而成的图。
此外，图11的(a)及图11的(b)的时间图表示假定膨胀行程中使排气门17维持在闭阀状态时的气缸内压力的变化(波形)。该特性预先通过实验求出，其数据被存储于ECU13。
如前所述，ECU13在AWS的执行中，使点火时期延迟至超越压缩上止点，因此，混合气在膨胀行程中燃烧，气缸内压力上升至膨胀行程后半而达到高峰。该时期与排气门17的开阀开始时期EVO重叠，因此，在排气门17开阀时从气缸4流出到排气道10的扫气能变高。其结果，独立排气管23a～23d、汇流管24a、24b、以及汇合管25内的排气脉动的振幅变大，排气系统的放射音增大，排气噪音变大。若为了应对这样的问题而使吸入空气量减少，降低发动机转速，则会导致排气热量减少，使催化剂装置26的早期活性化效果下降。
为此，为了维持催化剂装置26的早期活性化效果并且抑制排气噪音，ECU13在AWS的执行中，以发动机E的外部负荷越低则相对于压缩上止点的延迟量越大的方式设定点火时期，并且在所述外部负荷低于指定的基准负荷时，以假定膨胀行程中使排气门17维持在闭阀状态时的气缸内压力随着在所述的所设定的点火时期被点火的混合气在膨胀行程中的燃烧而上升从而达到高峰之前使排气门17开始开阀的方式设定排气门17的开阀开始时期EVO，相反，在所述外部负荷高于所述基准负荷时，以所述气缸内压力达到高峰后使排气门17开始开阀的方式设定排气门17的开阀开始时期EVO。
如图10所示，ECU13在发动机E的启动时且在完爆后的怠速运转时执行AWS指定时间。在该AWS的执行中，若ECU13为了使点火时期延迟(延迟角度)至超越压缩上止点(TDC)，而控制节流阀28但不增加吸入空气量，则与不进行这样的点火时期的延迟时相比，会导致扭矩下降，发动机转速下降。而且，如以箭头所表示的从图中的虚线向实线的变化那样，ECU13以发动机E的外部负荷越低则相对于压缩上止点的延迟量越大的方式设定点火时期，因此，所述外部负荷越低则发动机转速越大幅下降。此外，图中的虚线表示点火时期的延迟量为ATDC(压缩上止点后)16°CA的情形，实线表示点火时期的延迟量为ATDC36°CA的情形。
如图9所示，本实施方式中，进气门16及排气门17的开阀期间亦即从进气门16及排气门17的开阀时期IVO及EVO至闭阀时期IVC及EVC的期间，被设定得较大。特别是在AWS的执行中，进气VVT120及排气VVT121由ECU13控制，来设置包含排气上止点(720°CA)的进气门16及排气门17双方打开的重叠期间。而且此时，相对于排气上止点的进气门16的开阀时期IVO的提前角量被设定为大于相对于排气上止点的排气门17的闭阀时期EVC的延迟角量。其结果，排气气体亦即内部EGR气体大量地排出到进气系统，因此，为了确保新鲜空气量，节流阀28的开度增大。因此，泵气损失降低，从而能够提高燃料经济性。
具体而言，如图9所示，在AWS的执行中，进气门16的开阀时期IVO被设定在排气行程的后半部分的大致中间的时期，闭阀时期IVC被设定在压缩行程的前半部分的大致中间的时期。另一方面，排气门17的开阀时期EVO被设定在膨胀行程中期或后期的指定时期T4(例如470～490°CA)，闭阀时期EVC被设定在进气行程初期的指定时期T5(例如0～10°CA)。这样，排气门17的开阀时期EVO相对于膨胀下止点(BDC)较大地被提前。
本实施方式中，发动机E的外部负荷是基于空调101、交流发电机102、以及油泵103的驱动的程度或接通/关闭等而可能会变化的负荷。本实施方式中，在空调101为接通且交流发电机102处于最高发电状态(用于在交流发电机102内产生磁场的励磁线圈的电流值被设定为最大值的状态)并且油泵103处于最高驱动状态(油泵排出工作油的排出压力被设定为最大值的状态)时，外部负荷为最高，在空调101为关闭且交流发电机102处于最低发电状态(所述励磁线圈的电流值被设定为最小值的状态)并且油泵103处于最低驱动状态(所述工作油的排出压力被设定为最小值的状态)时，外部负荷为最低。ECU13在外部负荷为最高时，控制点火电路15，使点火时期的延迟量为ATDC(压缩上止点后)16°CA(参照图11)，在外部负荷为最低时，同样地控制点火电路15，使点火时期的延迟量为ATDC36°CA(参照图11)。
如图11的(a)及图11的(b)所示，点火时期的延迟量为ATDC16°CA时(点划线)，气缸内压力在大约ATDC90°CA时达到高峰，点火时期的延迟量为ATDC36°CA时(实线)，气缸内压力在大约ATDC140°CA时达到高峰。此外，实线时的情形和点划线的情形的吸入空气量及燃料喷射量被调节为大致相同。如前所述，发动机E的外部负荷越低，则ECU13使相对于压缩上止点的点火时期的延迟量越大。即，发动机E的外部负荷越低(实线与点划线的比较)，气缸内压力达到高峰的时期越迟，该峰值变低。
本实施方式中，基准负荷是指：在外部负荷为最高时气缸内压力达到高峰的时期(ATDC90°CA)与外部负荷为最低时气缸内压力达到高峰的时期(ATDC140°CA)之间的时期，气缸内压力达到高峰时的外部负荷。本实施方式中，如图11所示，其是点火时期的延迟量为ATDC26°CA时的外部负荷(虚线)。该外部负荷(基准负荷)是前述的外部负荷为最高的状态与外部负荷为最低的状态之间的值时的外部负荷，是空调101的接通/关闭状态、交流发电机102的发电状态、以及油泵103的驱动状态为指定的组合时达成的外部负荷。
如图11的(a)及图11的(b)所示，在点火时期的延迟量为ATDC36°CA时(实线)亦即在外部负荷为最低时，ECU13将排气门17的开阀开始时期EVO设定为比气缸内压力达到高峰的ATDC140°CA更前的ATDC126°CA(BBDC54°CA)。此时，由于气缸内压力的峰值低，而且在气缸内压力达到高峰之前，排气门17开始开阀，因此，排气门17开阀时的扫气能较低。因此，排气脉动的振幅较小，排气噪音并不会那么大。
在点火时期的延迟量为ATDC16°CA时(点划线)亦即在外部负荷为最高时，ECU13将排气门17的开阀开始时期EVO设定在ATDC126°CA(BBDC54°CA)。该开阀开始时期EVO(＝ATDC126°CA)为比气缸内压力达到高峰时的ATDC90°CA更迟的时期。此时，由于点火时期的延迟量小，因此，即使气缸内压力的峰值变高，但由于在气缸内压力达到高峰之后，排气门17开始开阀，因此，排气门17开阀时的扫气能较低，排气噪音被抑制。
此外，在点火时期的延迟量为ATDC26°CA时(虚线)亦即在外部负荷为最低时与最高时之间的基准负荷时，也是由ECU13将排气门17的开阀开始时期EVO设定为ATDC126°CA(BBDC54°CA)。该开阀开始时期EVO(＝ATDC126°CA)为与气缸内压力达到高峰时的ATDC125°CA接近(大致一致)的时期。
此外，由于外部负荷低时，气缸内压力达到高峰的时期迟，因此，ECU13无需使排气门17的开阀开始时期EVO提前那么大的角度也能够使之设定在比气缸内压力的高峰更前。此外，由于外部负荷高时，气缸内压力达到高峰的时期早，因此，ECU13无需使排气门17的开阀开始时期EVO延迟那么大的角度也能够使之设定在比气缸内压力的高峰更后。
(5)作用等
如上所述，本实施方式所涉及的火花点火式发动机的催化剂早期暖机控制装置，在设置在汇合管25与排气管27之间的催化剂装置26处于未活性状态时，使吸入空气量相对于在相同的怠速运转下催化剂装置26处于活性状态时的吸入空气量增量，而且使点火时期延迟至超越压缩上止点，该控制装置中，采用了以下的特征结构。
即，包括ECU13，该ECU13以发动机E的外部负荷越低则相对于压缩上止点的延迟量越大的方式设定点火时期，并且设定排气门17的开阀开始时期EVO，以便在发动机E的外部负荷低于基准负荷时(例如在空调101为关闭、交流发电机102为最低发电状态、以及油泵103为最低驱动状态时)，在基于在前述的所设定的点火时期被点火的混合气在膨胀行程中燃烧而产生的假定排气门17维持在闭阀状态时的气缸内压力达到高峰之前，使排气门17开始开阀。
根据该结构，由于发动机E的外部负荷越低，维持发动机的旋转所需的扭矩越低，因此，能够增大相对于压缩上止点的点火时期的延迟量。因此，发动机E的外部负荷越低，基于混合气在膨胀行程中的燃烧而产生的气缸内压力达到高峰的时期越迟，该峰值变低。
而且，在发动机E的外部负荷低于基准负荷时，由于在所述气缸内压力达到高峰之前，排气门17开始开阀(参照图11的“延迟36°CA”)，因此，此后还要燃烧的混合气被排出到独立排气管23a～23d、汇流管24a、24b、以及汇合管25，从而使排气气体温度增高进而使排气热量切实地增高，使催化剂装置26切实地活性化。另一方面，有关排气噪音，由于外部负荷低，因而点火时期的延迟量大，因此，气缸内压力的峰值低，而且在气缸内压力达到高峰之前，排气门17开始开阀，因此，排气门17开阀时的扫气能较低，排气噪音并不会那么大。即，能够兼顾催化剂活性化和排气噪音。
如上所述，根据本实施方式，能够提供一种在AWS的执行中能够维持催化剂装置26的早期活性化效果且能够抑制排气噪音的火花点火式发动机的催化剂早期暖机控制装置。
本实施方式中，ECU13以在所述的所设定的点火时期的气缸内的混合气在火花塞14周围相对地较浓的方式来设定将燃料直接喷射到气缸内的多孔型喷射器11的喷射时期(参照图9的“第一级段喷射”及“第二阶段喷射”)。
根据该结构，在AWS的执行中，即使点火时期被大幅度延迟，燃烧状态也不会变得不稳定，混合气能够稳定地且切实地燃烧。
本实施方式中，ECU13设定排气门17的开阀开始时期EVO，以便在发动机E的外部负荷高于基准负荷时(例如在空调101为接通、交流发电机102为最高发电状态、以及油泵103为最高驱动状态时)，在基于在前述的所设定的点火时期被点火的混合气在膨胀行程中燃烧而产生的气缸内压力达到高峰之后，使排气门17开始开阀。
根据该结构，在发动机E的外部负荷高于基准负荷时，由于点火时期的延迟量小，因此虽然气缸内压力的峰值高，但由于在气缸内压力达到高峰之后，排气门17开始开阀(参照图11的“延迟16°CA”)，因此，排气门17开阀时的扫气能较低，排气噪音得以抑制。另一方面，有关催化剂的活性化，与发动机E的外部负荷低于基准负荷时相比，点火时期的延迟量小，因此，虽然排气气体温度相对地下降，但点火时期仍然被延迟至超越压缩上止点，由于排气气体温度增高进而排气热量增大，因此催化剂装置26的早期活性化效果得以充分地维持。即，此情况下也能够兼顾催化剂活性化和排气噪音。
此外，在所述实施方式中，排气门17的开阀开始时期EVO被设定为ATDC126°CA(BBDC54°CA)，但本发明并不限于此，其也可以根据例如气缸内压力达到高峰的时期等进行种种变更。例如，作为较理想的例子，也可在ATDC120°CA(BBDC60°CA)～ATDC140°CA(BBDC40°CA)的范围内，设定各种所述开阀开始时期EVO。
另外，在所述实施方式中，不依外部负荷的大小而将排气门17的开阀开始时期EVO始终设定为ATDC126°CA(BBDC54°CA)，但本发明并不限于此，其也可以根据外部负荷的大小来进行种种变更，以便在外部负荷低于基准负荷时，使排气门17的开阀开始时期EVO在气缸内压力的高峰之前到来，并且在外部负荷高于基准负荷时，使排气门17的开阀开始时期EVO在气缸内压力的高峰之后到来。例如，作为较理想的例子，也可在ATDC120°CA(BBDC60°CA)～ATDC140°CA(BBDC40°CA)的范围内，设定各种所述开阀开始时期EVO。
此外，在所述实施方式中，车辆为AT车辆，但本发明并不限于此，其也可以是变速器T为手动变速器(MT)的MT车辆。此时，由于成为重量件的变矩器未连结于曲轴1，因此，发动机E的外部负荷与AT车辆相比，总的来说变低，在AWS的执行中，能够进一步加大点火时期的延迟量。
另外，ECU13也可以为了使例如排气门17的开阀开始时期EVO在气缸内压力的高峰之前到来，而控制空调101、交流发电机102、以及油泵103的驱动的程度或接通/关闭等，将发动机E的外部负荷强制性地减至低于基准负荷。此时，ECU13相当于本发明的外部负荷减低装置。
根据该结构，能够有意识地延迟及降低气缸内压力的高峰。其结果，能够根据情况将排气门17的开阀开始时期EVO设定在气缸内压力的高峰之前，容易地兼顾催化剂活性化和排气噪音。
此外，在排气门17的开阀开始时期EVO被设定在气缸内压力的高峰之前的情况下，ECU13也可以以如下的方式来设定排气门17的开阀开始时期EVO，即：使每一气缸4的两个排气门17的开阀开始时期EVO不同，并且在假定排气门17维持在闭阀状态时的气缸内压力达到高峰之前，使开阀开始时期较早的排气门17开始开阀。此时，ECU13相当于本发明的排气开阀时期设定装置。
根据该结构，由于每一气缸4的两个排气门17在彼此不同的时期开始开阀，因此，能够使排出到排气道10的排气气体的气流产生紊乱，进而搅动独立排气管23a～23d内、汇流管24a、24b内、以及汇合管25内的排气气体，促进这些管内中的后燃。因此，在与催化剂装置26更接近的部位处的后燃得以实现，从而在催化剂活性化这一点上更为有利。
〈第二实施方式〉
下面，说明本发明的第二实施方式。不过，图1～图10所示的部分是与第一实施方式同样的部分，取代图11而表示在图12的部分与第一实施方式不同，因此，仅对该部分加以说明而省略其他部分的说明。
图12的(a)是使排气门17的开阀时期EVO叠加于点火时期的延迟量为ATDC(压缩上止点后)16°CA、26°CA、以及36°CA时的AWS执行中的热产生率的时间图而成的图，图12的(b)是放大了其中的膨胀行程后半部分而成的图。
此外，图12的(a)及图12的(b)的时间图表示每一单位曲柄角的热产生量亦即热产生率(dQ/dθ)的变化(波形)。该特性预先通过实验求出，其数据被存储于ECU13。
通过比较图11与图12可知，假定膨胀行程中排气门17维持在闭阀状态时的气缸内压力与热产生率(dQ/dθ)成为彼此同样的波形。因此，该第二实施方式是将所述第一实施方式的气缸内压力置换为热产生率的实施方式。
即，第二实施方式所涉及的火花点火式发动机的催化剂早期暖机控制装置，在设置在汇合管25与排气管27之间的催化剂装置26处于未活性状态时，使吸入空气量相对于在相同的怠速运转下催化剂装置26处于活性状态时的吸入空气量增量，而且使点火时期延迟至超越压缩上止点，该控制装置中，采用了以下的特征结构。
包括ECU13，该ECU13以发动机E的外部负荷越低则相对于压缩上止点的延迟量越大的方式设定点火时期，并且设定排气门17的开阀开始时期EVO，以便在发动机E的外部负荷低于基准负荷时(例如在空调101为关闭、交流发电机102为最低发电状态、以及油泵103为最低驱动状态时)，在基于在前述的所设定的点火时期被点火的混合气在膨胀行程中燃烧而产生的每一单位曲柄角的热产生量亦即热产生率(dQ/dθ)达到高峰之前，使排气门17开始开阀。
而且，ECU13设定排气门17的开阀开始时期EVO，以便在发动机E的外部负荷高于基准负荷时(例如在空调101为接通、交流发电机102为最高发电状态、以及油泵103为最高驱动状态时)，在基于在前述的所设定的点火时期被点火的混合气在膨胀行程中燃烧而产生的热产生率达到高峰之后，使排气门17开始开阀。
此外，在排气门17的开阀开始时期EVO被设定在热产生率的高峰之前的情况下，ECU13也可以以如下的方式来设定排气门17的开阀开始时期EVO，即：使每一气缸4的两个排气门17的开阀开始时期EVO不同，并且在所述热产生率达到高峰之前，使开阀开始时期较早的排气门17开始开阀。
以上所说明的本发明总结如下。
本发明的一方面是一种火花点火式发动机的催化剂早期暖机控制装置，在设置在排气通道的催化剂装置处于未活性状态时，使吸入空气量相对于在相同运转状态下该催化剂装置处于活性状态时的吸入空气量增量，而且使点火时期延迟至超越压缩上止点，该控制装置包括：点火时期设定装置，以成为发动机的旋转阻力的外部负荷越低则相对于压缩上止点的延迟量越大的方式设定点火时期；排气开阀时期设定装置，设定排气门的开阀开始时期，以便在所述外部负荷低于指定的基准负荷时，在基于在所述点火时期设定装置所设定的点火时期被点火的混合气在膨胀行程中燃烧而产生的假定排气门维持在闭阀状态时的气缸内压力达到高峰前，使排气门开始开阀。
根据本发明，发动机的外部负荷(例如交流发电机、油泵、空调等辅机类以及在AT车辆的情况下的变矩器等)越低，维持旋转所需的扭矩越低，因此，能够增大相对于压缩上止点的点火时期的延迟量。因此，在吸入空气量及燃料喷射量为相同的情况下，发动机的外部负荷越低，基于混合气在膨胀行程中的燃烧而产生的气缸内压力达到高峰的时期越迟，该峰值变低。
而且，在发动机的外部负荷低于指定的基准负荷时，由于在所述气缸内压力达到高峰之前，排气门开始开阀，因此，此后还要燃烧的混合气被排出到排气通道，从而使排气气体温度增高进而使排气热量切实地增高，使催化剂装置切实地活性化。另一方面，有关排气噪音，由于外部负荷低，因而点火时期的延迟量大，因此，气缸内压力的峰值低，而且在气缸内压力达到高峰之前，排气门开始开阀，因此，排气门开阀时的扫气能较低，排气噪音并不会那么大。即，能够兼顾催化剂活性化和排气噪音。
如上所述，根据本发明，能够提供一种在AWS的执行中能够维持催化剂装置的早期活性化效果且能够抑制排气噪音的火花点火式发动机的催化剂早期暖机控制装置。
此外，外部负荷低时，气缸内压力的高峰的到来迟，因此，无需使排气门的开阀开始时期提前那么大的角度也能够使之设定在气缸内压力的高峰之前。
本发明中较为理想的是，还包括：燃料喷射阀，将燃料直接喷射到气缸内；喷射时期设定装置，以所述点火时期设定装置所设定的点火时期的气缸内的混合气在火花塞的周围相对地较浓的方式设定所述燃料喷射阀的喷射时期。
根据该结构，即使点火时期被大幅度延迟，燃烧状态也不会变得不稳定，混合气能够稳定地且切实地燃烧。
本发明中较为理想的是，所述排气开阀时期设定装置以在所述外部负荷高于所述基准负荷时且在所述气缸内压力达到高峰后使排气门开始开阀的方式设定排气门的开阀开始时期。
根据该结构，在发动机的外部负荷高于所述基准负荷时，由于点火时期的延迟量小，因此虽然气缸内压力的峰值高，但由于在气缸内压力达到高峰之后，排气门开始开阀，因此，排气门开阀时的扫气能较低，排气噪音得以抑制。另一方面，有关催化剂的活性化，与发动机的外部负荷低于所述基准负荷时相比，点火时期的延迟量小，因此，虽然排气气体温度相对地下降，但点火时期仍然被延迟至超越压缩上止点，排气气体温度增高进而排气热量增大，因此催化剂装置的早期活性化效果得以充分地维持。即，此情况下也能够兼顾催化剂活性化和排气噪音。
此外，外部负荷高时，气缸内压力的高峰的到来早，因此，无需使排气门的开阀开始时期延迟那么大的角度也能够使之设定在气缸内压力的高峰之后。
本发明中较为理想的是，还包括：外部负荷减低装置，强制性地减低所述外部负荷。
根据该结构，能够有意识地延迟及降低气缸内压力的高峰。其结果，能够根据情况将排气门的开阀开始时期设定在气缸内压力的高峰之前，容易地兼顾催化剂活性化和排气噪音。
本发明中较为理想的是，一个气缸设置有多个所述排气门，所述排气开阀时期设定装置以如下的方式设定排气门的开阀开始时期，即：使所述多个排气门的开阀开始时期不同，并且在假定排气门维持在闭阀状态时的气缸内压力达到高峰前，使开阀开始时期较早的排气门开始开阀。
根据该结构，多个排气门在彼此不同的时期开始开阀，因此，能够使排出到排气道的排气气体的气流产生紊乱，进而搅动排气通道内的排气气体，促进排气通道中的后燃。因此，在与催化剂装置更接近的部位处的后燃得以实现，从而在催化剂活性化这一点上更为有利。
本发明的另一方面也是一种火花点火式发动机的催化剂早期暖机控制装置，在设置在排气通道的催化剂装置处于未活性状态时，使吸入空气量相对于在相同运转状态下该催化剂装置处于活性状态时的吸入空气量增量，而且使点火时期延迟至超越压缩上止点，该控制装置包括：点火时期设定装置，以成为发动机的旋转阻力的外部负荷越低则相对于压缩上止点的延迟量越大的方式设定点火时期；排气开阀时期设定装置，设定排气门的开阀开始时期，以便在所述外部负荷低于指定的基准负荷时，在基于在所述点火时期设定装置所设定的点火时期被点火的混合气在膨胀行程中燃烧而产生的每一单位曲柄角的热产生量亦即热产生率达到高峰前，使排气门开始开阀。
根据本发明，发动机的外部负荷(例如交流发电机、油泵、空调等辅机类以及在AT车辆的情况下的变矩器等)越低，维持旋转所需的扭矩越低，因此，能够增大相对于压缩上止点的点火时期的延迟量。因此，在吸入空气量及燃料喷射量为相同的情况下，发动机的外部负荷越低，基于混合气在膨胀行程中的燃烧而产生的每一单位曲柄角的热产生量亦即热产生率(dQ/dθ)达到高峰的时期越迟，该峰值变低。
而且，在发动机的外部负荷低于指定的基准负荷时，由于在所述热产生率达到高峰之前，排气门开始开阀，因此，此后还要燃烧的混合气被排出到排气通道，从而使排气气体温度增高进而使排气热量切实地增高，使催化剂装置切实地活性化。另一方面，有关排气噪音，由于外部负荷低，因而点火时期的延迟量大，因此，热产生率的峰值低，而且在热产生率达到高峰之前，排气门开始开阀，因此，排气门开阀时的扫气能较低，排气噪音并不会那么大。即，能够兼顾催化剂活性化和排气噪音。
如上所述，根据本发明，能够提供一种在AWS的执行中能够维持催化剂装置的早期活性化效果且能够抑制排气噪音的火花点火式发动机的催化剂早期暖机控制装置。
此外，外部负荷低时，热产生率的高峰的到来迟，因此，无需使排气门的开阀开始时期提前那么大的角度也能够使之设定在热产生率的高峰之前。
本发明中较为理想的是，所述排气开阀时期设定装置以在所述外部负荷高于所述基准负荷时且在所述热产生率达到高峰后使排气门开始开阀的方式设定排气门的开阀开始时期。
根据该结构，在发动机的外部负荷高于所述基准负荷时，由于点火时期的延迟量小，因此虽然热产生率的峰值高，但由于在热产生率达到高峰之后，排气门开始开阀，因此，排气门开阀时的扫气能较低，排气噪音得以抑制。另一方面，有关催化剂的活性化，与发动机的外部负荷低于所述基准负荷时相比，点火时期的延迟量小，因此，虽然排气气体温度相对地下降，但点火时期仍然被延迟至超越压缩上止点，排气气体温度增高进而排气热量增大，因此催化剂装置的早期活性化效果得以充分地维持。即，此情况下也能够兼顾催化剂活性化和排气噪音。
此外，外部负荷高时，热产生率的高峰的到来早，因此，无需使排气门的开阀开始时期延迟那么大的角度也能够使之设定在热产生率的高峰之后。
本发明中较为理想的是，还包括：外部负荷减低装置，强制性地减低所述外部负荷。
根据该结构，能够有意识地延迟及降低热产生率的高峰。其结果，能够根据情况将排气门的开阀开始时期设定在热产生率的高峰之前，容易地兼顾催化剂活性化和排气噪音。
本发明中较为理想的是，每一气缸设置有多个所述排气门，所述排气开阀时期设定装置以如下的方式设定排气门的开阀开始时期，即：使所述多个排气门的开阀开始时期不同，并且在所述热产生率达到高峰前，使开阀开始时期较早的排气门开始开阀。
根据该结构，多个排气门在彼此不同的时期开始开阀，因此，能够使排出到排气道的排气气体的气流产生紊乱，进而搅动排气通道内的排气气体，促进排气通道中的后燃。因此，在与催化剂装置更接近的部位处的后燃得以实现，从而在催化剂活性化这一点上更为有利。
本申请以2013年1月16日提出的日本专利申请2013-005230号为基础，其内容包含在本申请中。
为了表述本发明，在上述说明中，参照附图并通过实施方式恰当且充分地说明了本发明，但应该认识到，只要是本领域技术人员，便能够容易地变更及/或改良上述实施方式。因此，只要本领域技术人员所实施的变更形态或改良形态未脱离发明内容部分中所记载的本发明的权利范围，则应该解释为这样的变更形态或改良形态包含在发明内容部分中所记载的本发明的权利范围内。
产业上的可利用性
本发明涉及在AWS的执行中能够维持催化剂装置的早期活性化效果且能够抑制排气噪音的火花点火式发动机的催化剂早期暖机控制装置，因此其能够有助于内燃机的排放对策。

Claims (10)

1.一种火花点火式发动机的催化剂早期暖机控制装置，其特征在于，
在设置在排气通道的催化剂装置处于未活性状态时，使吸入空气量相对于在相同运转状态下该催化剂装置处于活性状态时的吸入空气量增量，而且使点火时期延迟至超越压缩上止点，该控制装置包括：
点火时期设定装置，以成为发动机的旋转阻力的外部负荷越低则相对于压缩上止点的延迟量越大的方式设定点火时期；
排气开阀时期设定装置，设定排气门的开阀开始时期，以便在所述外部负荷低于指定的基准负荷时，在基于在所述点火时期设定装置所设定的点火时期被点火的混合气在膨胀行程中燃烧而产生的假定排气门维持在闭阀状态时的气缸内压力达到高峰前，使排气门开始开阀；其中，
所述点火时期设定装置以如下的方式设定点火时期，即：在所述外部负荷低于所述基准负荷时，假定排气门维持在闭阀状态时的气缸内压力的高峰在膨胀行程中并且在压缩上止点后126～140℃A之间到来。
2.根据权利要求1所述的火花点火式发动机的催化剂早期暖机控制装置，其特征在于包括：
燃料喷射阀，将燃料直接喷射到气缸内；
喷射时期设定装置，以所述点火时期设定装置所设定的点火时期的气缸内的混合气在火花塞的周围相对地较浓的方式设定所述燃料喷射阀的喷射时期。
3.根据权利要求1所述的火花点火式发动机的催化剂早期暖机控制装置，其特征在于：
所述排气开阀时期设定装置以在所述外部负荷高于所述基准负荷时且在所述气缸内压力达到高峰后使排气门开始开阀的方式设定排气门的开阀开始时期。
4.根据权利要求1所述的火花点火式发动机的催化剂早期暖机控制装置，其特征在于包括：
外部负荷减低装置，强制性地减低所述外部负荷。
5.根据权利要求1所述的火花点火式发动机的催化剂早期暖机控制装置，其特征在于，一个气缸设置有多个所述排气门，
所述排气开阀时期设定装置以如下的方式设定排气门的开阀开始时期，即：使所述多个排气门的开阀开始时期不同，并且在假定排气门维持在闭阀状态时的气缸内压力达到高峰前，使开阀开始时期较早的排气门开始开阀。
6.一种火花点火式发动机的催化剂早期暖机控制装置，其特征在于，
在设置在排气通道的催化剂装置处于未活性状态时，使吸入空气量相对于在相同运转状态下该催化剂装置处于活性状态时的吸入空气量增量，而且使点火时期延迟至超越压缩上止点，该控制装置包括：
点火时期设定装置，以成为发动机的旋转阻力的外部负荷越低则相对于压缩上止点的延迟量越大的方式设定点火时期；
排气开阀时期设定装置，设定排气门的开阀开始时期，以便在所述外部负荷低于指定的基准负荷时，在基于在所述点火时期设定装置所设定的点火时期被点火的混合气在膨胀行程中燃烧而产生的每一单位曲柄角的热产生量亦即热产生率达到高峰前，使排气门开始开阀；其中，
所述点火时期设定装置以如下的方式设定点火时期，即：在所述外部负荷低于所述基准负荷时，所述热产生率的高峰在膨胀行程中并且在压缩上止点后126～140℃A之间到来。
7.根据权利要求6所述的火花点火式发动机的催化剂早期暖机控制装置，其特征在于包括：
燃料喷射阀，将燃料直接喷射到气缸内；
喷射时期设定装置，以所述点火时期设定装置所设定的点火时期的气缸内的混合气在火花塞的周围相对地较浓的方式设定所述燃料喷射阀的喷射时期。
8.根据权利要求6所述的火花点火式发动机的催化剂早期暖机控制装置，其特征在于：
所述排气开阀时期设定装置以在所述外部负荷高于所述基准负荷时且在所述热产生率达到高峰后使排气门开始开阀的方式设定排气门的开阀开始时期。
9.根据权利要求6所述的火花点火式发动机的催化剂早期暖机控制装置，其特征在于包括：
外部负荷减低装置，强制性地减低所述外部负荷。
10.根据权利要求6所述的火花点火式发动机的催化剂早期暖机控制装置，其特征在于：
每一气缸设置有多个所述排气门，
所述排气开阀时期设定装置以如下的方式设定排气门的开阀开始时期，即：使所述多个排气门的开阀开始时期不同，并且在所述热产生率达到高峰前，使开阀开始时期较早的排气门开始开阀。
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