【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、点火時期の遅角による排気温度の上昇により触媒の早期活性化を図るエンジンの点火時期制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、エンジン冷態始動時には、排気温度を上昇させて触媒を早期に活性化させるため、点火時期を通常の進角値よりも遅角側に補正する技術が知られている。例えば、特開２０００−２５７４７９号公報には、触媒温度が活性温度に対応する所定温度よりも低い場合に点火時期を遅角補正することで、触媒を早期活性化させる技術が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−２５７４７９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、触媒温度を直接の制御パラメータとして点火時期を遅角補正する技術では、触媒温度を検出するための触媒温度センサが必要となってコスト上昇を招くといった問題がある。また、触媒温度を直接検出しない場合においても、排気温度センサにより検出した排気温度に基づいて触媒温度を推定する等の処理が必要となり、処理が複雑化して演算負荷が増大するばかりでなく、触媒温度の推定誤差により、遅角補正量や遅角補正期間が必要以上に大きくなり、燃費悪化や排気温度の過剰上昇を招く虞がある。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、触媒温度センサや排気温度センサを用いることなく演算負荷を抑えた的確な点火時期制御を実現し、システムコストを低減すると共に適正な点火遅角量及び遅角補正期間を与えて過剰な遅角補正を回避することのできるエンジンの点火時期制御装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、点火時期を遅角補正して排気温度を上昇させ、排気系に介装した触媒を早期活性化させるエンジンの点火時期制御装置において、エンジン始動後のアイドル時、上記触媒を早期活性化させるための点火遅角量と、この点火遅角量による遅角補正期間とを、エンジン温度に基づいて設定する点火遅角設定手段と、エンジン始動後のアイドル時、上記遅角補正期間が経過するまでの間、上記点火遅角量により点火時期を遅角補正する点火時期制御手段とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
請求項２記載の発明は、上記点火時期制御手段は、上記遅角補正期間が経過した後、上記点火遅角量を零となるまで漸次的に減少させることを特徴とする。
【０００８】
すなわち、請求項１記載の発明は、エンジン始動後のアイドル時、触媒を早期活性化させるための点火遅角量と、この点火遅角量による遅角補正期間とを、エンジン温度に基づいて設定し、遅角補正期間が経過するまでの間、点火遅角量により点火時期を遅角補正することで、触媒温度センサや排気温度センサを用いることなく演算負荷を抑えた的確な点火時期制御を実現し、システムコストを低減すると共に適正な点火遅角量及び遅角補正期間を与えて過剰な遅角補正を回避する。
【０００９】
その際、請求項２記載の発明のように、遅角補正期間が経過した後は、点火遅角量を零となるまで漸次的に減少させることが望ましく、遅角補正を解除した後の点火時期へ円滑に繋げて点火時期の急変によるショックの発生を防止し、点火時期制御性を向上することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１〜図７は本発明の実施の一形態に係わり、図１はエンジン系の全体図、図２は電子制御系の回路構成図、図３は点火時期制御ルーチンのフローチャート、図４は点火遅角量設定ルーチンのフローチャート、図５は点火遅角量テーブルの説明図、図６は点火遅角解除時間テーブルの説明図、図７は点火時期制御状態を示すタイムチャートである。
【００１１】
先ず、図１に基づいてエンジンの全体構成について説明する。同図において、符号１はエンジンであり、本形態においては水平対向型４気筒ガソリンエンジンを示す。このエンジン１のシリンダブロック１ａの左右両バンクには、シリンダヘッド２がそれぞれ設けられ、各シリンダヘッド２に吸気ポート２ａと排気ポート２ｂとが形成されている。
【００１２】
エンジン１の吸気系としては、シリンダヘッド２の各吸気ポート２ａにインテークマニホルド３が連通され、このインテークマニホルド３に、各気筒の吸気通路が集合するエアチャンバ４を介して、アクセルペダルに連動するスロットル弁５ａが介装されたスロットルチャンバ５が連通されている。更に、スロットルチャンバ５の上流側に吸気管６を介してエアクリーナ７が取り付けられ、エアクリーナ７がエアインテークチャンバ８に連通されている。
【００１３】
また、吸気管６には、スロットル弁５ａをバイパスするバイパス通路９が接続され、このバイパス通路９に、アイドル時にその弁開度によって該バイパス通路９を流れるバイパス空気量を調整することでアイドル回転数を制御するアイドル回転数制御弁（ＩＳＣ弁）１０が介装されている。
【００１４】
また、インテークマニホルド３の各気筒の吸気ポート２ａの直上流側に、インジェクタ１１が配設され、燃料供給路１２を介して燃料タンク１３に連通されている。燃料タンク１３には、インタンク式の燃料ポンプ１４が設けられており、燃料ポンプ１４からの燃料が、燃料供給路１２に介装された燃料フィルタ１５を経てインジェクタ１１及びプレッシャレギュレータ１６に圧送され、プレッシャレギュレータ１６から燃料タンク１３にリターンされてインジェクタ１１への燃料圧力が所定の圧力に調圧される。
【００１５】
また、シリンダヘッド２の各気筒毎に、先端の放電電極を燃焼室に露呈する点火プラグ１７が取り付けられ、この点火プラグ１７に、イグナイタ１９を内蔵するイグニッションコイル１８が接続されている。
【００１６】
一方、エンジン１の排気系としては、シリンダヘッド２の各排気ポート２ｂに連通するエキゾーストマニホルド２０の集合部に排気管２１が連通され、この排気管２１に触媒コンバータ２２が介装されてマフラ２３に連通されている。
【００１７】
ここで、エンジン運転状態を検出するためのセンサ類について説明する。吸気管６のエアクリーナ７の直下流には、ホットワイヤ或いはホットフィルム等を用いた熱式の吸入空気量センサ２４が介装され、また、スロットルチャンバ５に設けられたスロットル弁５ａに、スロットル弁５ａの開度を検出するためのスロットル開度センサ２５が連設されている。
【００１８】
また、エンジン１のシリンダブロック１ａにノックセンサ２６が取り付けられると共に、シリンダブロック１ａの左右バンクを連通する冷却水通路２７に冷却水温センサ２８が臨まされている。更に、触媒コンバータ２２の上流にＯ２センサ２９が配設されている。
【００１９】
また、エンジン１のクランクシャフト３０に軸着するクランクロータ３１の外周に、クランク角を検出するためのクランク角センサ３２が対設され、更に、クランクシャフト３０に対して１／２回転するカムシャフト３３に連設するカムロータ３４に、現在の燃焼行程気筒、燃料噴射対象気筒や点火対象気筒を判別するための気筒判別センサ３５が対設されている。
【００２０】
次に、エンジン１を制御する電子制御系の構成について説明する。インジェクタ１１、イグナイタ１９，ＩＳＣ弁１０等のアクチュエータ類に対する制御量の演算や制御信号の出力、すなわち、燃料噴射制御、点火時期制御、アイドル回転数制御等のエンジン制御は、図２に示す電子制御装置（ＥＣＵ）４０によって実行される。
【００２１】
ＥＣＵ４０は、ＣＰＵ４１、ＲＯＭ４２、ＲＡＭ４３、バックアップＲＡＭ４４、カウンタ・タイマ群４５、及びＩ／Ｏインターフェイス４６がバスラインを介して互いに接続されるマイクロコンピュータを中心として構成され、各部に安定化電源を供給する定電圧回路４７、Ｉ／Ｏインターフェイス４６に接続される駆動回路４８及びＡ／Ｄ変換器４９等の周辺回路が内蔵されている。
【００２２】
尚、カウンタ・タイマ群４５は、フリーランカウンタ、気筒判別センサ信号（気筒判別パルス）の入力計数用カウンタ等の各種カウンタ、燃料噴射用タイマ、点火用タイマ、定期割り込みを発生させるための定期割り込み用タイマ、クランク角センサ信号の入力間隔計時用タイマ、及びシステム異常監視用のウオッチドッグタイマ等の各種タイマを便宜上総称するものであり、その他、各種のソフトウエアカウンタ・タイマが用いられる。
【００２３】
定電圧回路４７は、２回路のリレー接点を有する電源リレー５０の第１のリレー接点を介してバッテリ５１に接続されると共に、直接、バッテリ５１に接続されており、イグニッションスイッチ５２がＯＮされて電源リレー５０の接点が閉になるとＥＣＵ４０内の各部へ電源を供給する一方、イグニッションスイッチ５２のＯＮ，ＯＦＦに拘らず、常時、バックアップＲＡＭ４４にバックアップ用の電源を供給する。更に、バッテリ５１には、燃料ポンプリレー５３のリレー接点を介して燃料ポンプ１４が接続されている。尚、電源リレー５０の第２のリレー接点には、バッテリ５１から各アクチュエータに電源を供給するための電源線が接続されている。
【００２４】
Ｉ／Ｏインターフェイス４６の入力ポートには、イグニッションスイッチ５２、ノックセンサ２６、クランク角センサ３２、気筒判別センサ３５、及び、車速を検出するための車速センサ３６等が接続されており、更に、Ａ／Ｄ変換器４９を介して、吸入空気量センサ２４、スロットル開度センサ２５、冷却水温センサ２８、及びＯ２センサ２９等が接続されると共に、バッテリ電圧ＶＢが入力されてモニタされる。
【００２５】
一方、Ｉ／Ｏインターフェイス４６の出力ポートには、電源リレー５０及び燃料ポンプリレー５３の各リレーコイル、ＩＳＣ弁１０、及び、インジェクタ１１等が駆動回路４８を介して接続されると共に、イグナイタ１９が接続されている。
【００２６】
ＣＰＵ４１では、ＲＯＭ４２に記憶されている制御プログラムに従って、Ｉ／０インターフェイス４６を介して入力されるセンサ・スイッチ類からの検出信号、及びバッテリ電圧等を処理し、ＲＡＭ４３に格納される各種データ、及びバックアップＲＡＭ４４に格納されている各種学習値データ，ＲＯＭ４２に記憶されている固定データ等に基づき、燃料噴射量、点火時期、ＩＳＣ弁１０に対する駆動信号のデューティ比等を演算し、燃料噴射制御、点火時期制御、アイドル回転数制御等のエンジン制御を行う。
【００２７】
このようなエンジン制御において、ＥＣＵ４０は、エンジン始動後のアイドル時、点火時期を遅角補正して排気温度を上昇させ、触媒の早期活性化を図るための排気温度上昇制御を実行する。この排気温度上昇制御においては、排気温度センサや触媒温度センサを用いることなく、エンジン温度を代表するエンジン冷却水温に基づいて適正な点火遅角量を設定すると共に、この点火遅角量による遅角補正期間を、エンジン温度を代表するエンジン冷却水温に基づいて適正な期間に設定する。
【００２８】
すなわち、触媒温度センサや排気温度センサを用いることなく、エンジン温度を代表するエンジン冷却水温に基づいて適正な点火遅角量及び遅角補正期間を設定することで、演算負荷の軽減とシステムコストの低減とを達成すると共に、的確な点火時期制御により、必要以上の点火遅角を防止して触媒が十分に活性化するに適正な期間だけ点火遅角補正を行い、過剰な点火遅角補正による燃費の悪化や排気温度の過剰な温度上昇を回避する。
【００２９】
そして、点火遅角量による遅角補正期間が経過した後は、点火遅角量を零となるまで漸次的に減少させて排気温度上昇制御を解除した後の点火時期にスムーズに繋げ、点火時期の急変によるショックの発生を未然に回避して点火時期制御性を向上させる。
【００３０】
すなわち、ＥＣＵ４０は、本発明に係る点火遅角設定手段、点火時期制御手段の機能を有し、具体的には、図３及び図４に示すルーチンにより各手段の機能を実現する。以下、ＥＣＵ４０による点火時期制御に係わる処理について、図３及び図４のフローチャートを用いて説明する。
【００３１】
図３は、システムがイニシャライズされた後、所定周期毎に実行される点火時期制御ルーチンであり、先ず、ステップＳ１０１で、現在の運転状態がエンジン始動後であるか或いはエンジン始動時であるかを判断する。エンジン始動後であるか否かは、例えば、エンジン回転数がエンジン完爆回転数（例えば、５００ｒｐｍ）以上の状態が所定時間（例えば、数ｓｅｃ）以上継続したか否かにより判断する。
【００３２】
そして、現在の運転状態がエンジン始動時である場合には、ステップＳ１０１からステップＳ１０２へ進んで始動時点火時期制御を実行し、ルーチンを抜ける。始動時点火時期制御は、エンジン始動時にはエンジン状態が不安定なため、点火時期を所定のタイミング（例えば、ＢＴＤＣ１０°ＣＡ）に固定する固定点火時期制御である。
【００３３】
一方、ステップＳ１０１において、現在の運転状態がエンジン始動後と判断された場合には、ステップＳ１０１からステップＳ１０３へ進み、エンジン回転数ＮＥと、エンジン負荷の一例としての基本燃料噴射量を定める基本燃料噴射パルス幅Ｔｐとに基づいて基本点火時期テーブルＴＡＤＶＢを補間計算付で参照し、基本点火時期ＡＤＶＢを設定する（ＡＤＶＢ←ＴＡＤＶＢ（Ｔｐ，ＮＥ））。基本点火時期テーブルＴＡＤＶＢに格納されている基本点火時期ＡＤＶＢは、進角値として与えられ、予めシミュレーション或いは実験等により、エンジン負荷を表す基本燃料噴射パルス幅Ｔｐとエンジン回転数ＮＥとをパラメータとする制御領域毎に求められた適正な点火時期が、ＲＯＭ４２にテーブルとしてメモリされている。
【００３４】
その後、ステップＳ１０４へ進み、ノックセンサ２６からの出力により検出されるノック発生の有無に応じて点火時期を遅角／進角補正するためのノック補正値ＡＤＶＫを設定する。次いで、ステップＳ１０５で、基本点火時期ＡＤＶＢにノック補正値ＡＤＶＫを加算してノック補正すると共に、点火時期の遅角により排気温度を上昇させて触媒を早期活性化させるための点火遅角量ＤＩＴをマイナス項として与えて遅角補正し、最終的な点火時期ＡＤＶを設定する（ＡＤＶ←ＡＤＶＢ＋ＡＤＶＫ−ＤＩＴ）。そして、ステップＳ１０６で、点火時期ＡＤＶを点火タイマにセットしてルーチンを抜ける。
【００３５】
以上の点火時期ＡＤＶにおける点火遅角量ＤＩＴは、図４に示す点火遅角量設定ルーチンによって設定される。次に、この点火遅角量設定ルーチンについて説明する。
【００３６】
点火遅角量設定ルーチンは、所定時間毎に実行され、先ず、ステップＳ２０１において、現在の運転状態が始動後アイドルか否かを判断する。例えば、エンジン回転数がエンジン完爆回転数（例えば、５００ｒｐｍ）以上の状態が所定時間（例えば、数ｓｅｃ）以上継続したエンジン始動後であって、車速がゼロ且つスロットル弁全閉のとき、始動後アイドルと判断する。
【００３７】
そして、現在の運転状態が始動後アイドルでない場合には、ステップＳ２０１からステップＳ２０２へ進んで点火遅角量ＤＩＴを０とし（ＤＩＴ←０；補正無し）、ステップＳ２０３で初期設定フラグＦＩＮＩをクリアして（ＦＩＮＩ←０；イニシャル値）ルーチンを抜ける。初期設定フラグＦＩＮＩは、エンジン始動後アイドルとなったとき、点火遅角量ＤＩＴが設定されているか否かを示すためのフラグであり、ＦＩＮＩ＝０で点火遅角量ＤＩＴが未設定、ＦＩＮＩ＝１で点火遅角量ＤＩＴが設定済みであることを示す。
【００３８】
一方、ステップＳ２０１において、現在の運転状態が始動後アイドルであると判断されたときには、ステップＳ２０１からステップＳ２０４へ進み、初期設定フラグＦＩＮＩがセット（ＦＩＮＩ＝１）されているか否かを調べる。そして、ＦＩＮＩ＝１であり、既に点火遅角量ＤＩＴが設定されている場合には、ステップＳ２０４からステップＳ２０８へジャンプし、ＦＩＮＩ＝０であり、点火遅角量ＤＩＴが未設定である場合には、ステップＳ２０４からステップＳ２０５へ進む。
【００３９】
ステップＳ２０５では、エンジン温度としてのエンジン冷却水温Ｔｗに基づき点火遅角量テーブルＴＢＬＤＩＴを補間計算付で参照し、点火遅角量ＤＩＴを設定する（ＤＩＴ←ＴＢＬＤＩＴ（Ｔｗ））。点火遅角量テーブルＴＢＬＤＩＴに格納されている点火遅角量ＤＩＴは、予めシミュレーション或いは実験等により、エンジン温度としてのエンジン冷却水温Ｔｗをパラメータとする領域毎に、点火時期遅角により排気温度を上昇させて触媒を早期に活性化させるに適正な点火遅角量を求め、ＲＯＭ４２にテーブルとしてメモリされているものである。
【００４０】
図５に示すように、点火遅角量テーブルＴＢＬＤＩＴは、エンジン冷却水温Ｔｗが低い低温領域では、点火遅角量ＤＩＴを大きくし、エンジン冷却水温Ｔｗが高くなる程、点火遅角量ＤＩＴが小さくなる特性を有しており、所定温度以上の高温領域では、ＤＩＴ＝０（遅角補正無し）に設定されている。従って、実質的に点火時期の遅角補正が行われる領域は、エンジン冷却水温Ｔｗから触媒温度が低く触媒未活性と推定される領域である。
【００４１】
ステップＳ２０５に続くステップＳ２０６では、エンジン温度としてのエンジン冷却水温Ｔｗに基づき点火遅角解除時間テーブルＴＢＬＴＤＩを補間計算付で参照し、点火遅角量ＤＩＴによる遅角補正期間を定める点火遅角解除時間ＴＤＩを設定する（ＴＤＩ←ＴＢＬＴＤＩ（Ｔｗ））。点火遅角解除時間テーブルＴＢＬＴＤＩに格納されている点火遅角解除時間ＴＤＩは、排気系や触媒の熱容量、熱伝達特性を考慮したシミュレーション或いは実験等により、エンジン温度としてのエンジン冷却水温Ｔｗをパラメータとする領域毎に、エンジン冷却水温Ｔｗに基づき設定した点火遅角量ＤＩＴによる排気温度の適正な強制温度上昇期間を求め、ＲＯＭ４２にテーブルとしてメモリされているものである。
【００４２】
図６に示すように、点火遅角解除時間テーブルＴＢＬＴＤＩは、エンジン冷却水温Ｔｗが低い低温領域では、点火遅角量ＤＩＴが大きくなることに対応して点火遅角解除時間ＴＤＩを長くすることで触媒の早期活性化を促進し、エンジン冷却水温Ｔｗが高くなる程、点火遅角量ＤＩＴが小さくなることに対応して点火遅角解除時間ＴＤＩを短くし、過補正による触媒温度の過剰な上昇を防止可能な特性に設定されている。所定温度以上の高温領域では、ＴＤＩ＝０（遅角補正実行期間零）であり、実質的に点火時期の遅角補正が行われる期間は、エンジン冷却水温Ｔｗから触媒が十分に活性化したと判断されるまでの期間となる。
【００４３】
点火遅角解除時間ＴＤＩは、本形態においては、ダウンタイマのカウント処理により計時され、ステップＳ２０６で点火遅角解除時間ＴＤＩを設定した後、ステップＳ２０７へ進んで初期設定フラグＦＩＮＩをセットし（ＦＩＮＩ←１）、ステップＳ２０８で点火遅角解除時間ＴＤＩが０に達した否かを調べる。その結果、ＴＤＩ＞０の場合には、ステップＳ２０８からステップＳ２０９へ進んで、ダウンタイマにより点火遅角解除時間ＴＤＩをカウントダウンし（ＴＤＩ←ＴＤＩ−１）、ルーチンを抜ける。
【００４４】
その後、ダウンタイマのカウントダウンによりＴＤＩ＝０となり、点火遅角量ＤＩＴによる遅角補正期間が点火遅角解除時間ＴＤＩに達すると、ステップＳ２０８からステップＳ２１０へ進み、点火遅角量ＤＩＴが０になっているか否かを調べる。点火遅角解除時間ＴＤＩが０となった当初は、ＤＩＴ＞０であるため、ステップＳ２１０からステップＳ２１１へ進み、点火遅角量ＤＩＴを設定値ΔＤＩＴだけ減少させ（ＤＩＴ←ＤＩＴ−ΔＤＩＴ）、ルーチンを抜ける。そして、点火遅角量ＤＩＴがＤＩＴ＝０に達したとき、ステップＳ２１０からルーチンを抜け、実質的に点火時期遅角制御から点火時期通常制御に復帰する。
【００４５】
すなわち、図７に示すように、エンジン始動後アイドル状態となったとき、点火遅角量ＤＩＴがエンジン冷却水温Ｔｗに基づいて設定され、点火時期が遅角補正されて排気温度の強制上昇により触媒の早期活性化が図られる。そして、点火遅角量ＤＩＴによる遅角補正期間がエンジン冷却水温Ｔｗに基づいて設定した点火遅角解除時間ＴＤＩに達したとき、点火遅角量ＤＩＴがゼロになって遅角補正無しの状態となるまでの間、ルーチン実行周期毎（演算周期毎）に点火遅角量ＤＩＴが設定値ΔＤＩＴずつ漸次的に減少される。設定値ΔＤＩＴは、点火遅角量ＤＩＴによる遅角補正を解除する際の点火時期の急変によるショックを防止するに適正な値に設定されており、点火時期の繋がりをスムースなものとして点火時期制御性を向上することができる。
【００４６】
すなわち、エンジン始動後アイドルの運転状態において、エンジン冷却水温Ｔｗに基づき触媒温度が低く触媒未活性と推定されるときには、エンジン冷却水温Ｔｗにより推定される触媒の未活性状態に応じた適切な点火遅角量ＤＩＴにより排気温度が上昇され、且つ、点火遅角解除時間ＴＤＩにより点火遅角量ＤＩＴによる排気温度の適正な強制温度上昇期間が与えられることで、触媒温度を適切且つ早期に上昇させることができる。
【００４７】
従って、排気温度センサや触媒温度センサを用いることなく、点火遅角による的確な排気温度上昇制御によって触媒を早期活性化することができ、排気エミッションを改善することができる。これにより、部品点数の低減によるシステムコストの低減と演算負荷の軽減とを達成すると共に的確な点火時期制御を実現し、過剰な点火遅角量による燃費悪化や必要以上の遅角補正期間による触媒温度の過剰な温度上昇を防止し、信頼性の高いシステムとすることができる。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、触媒温度センサや排気温度センサを用いることなく演算負荷を抑えた的確な点火時期制御を実現し、システムコストを低減すると共に適正な点火遅角量及び遅角補正期間を与えて過剰な遅角補正を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】エンジン系の全体図
【図２】電子制御系の回路構成図
【図３】点火時期制御ルーチンのフローチャート
【図４】点火遅角量設定ルーチンのフローチャート
【図５】点火遅角量テーブルの説明図
【図６】点火遅角解除時間テーブルの説明図
【図７】点火時期制御状態を示すタイムチャート
【符号の説明】
１ エンジン
４０ 電子制御装置（点火遅角設定手段、点火時期制御手段）
Ｔｗ エンジン冷却水温（エンジン温度）
ＡＤＶ 点火時期
ＤＩＴ 点火遅角量
ＴＤＩ 点火遅角解除時間（遅角補正期間）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an ignition timing control device for an engine that activates a catalyst early by increasing an exhaust gas temperature due to a retarded ignition timing.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, at the time of cold start of an engine, a technique of correcting the ignition timing to a retard side from a normal advance value in order to raise the exhaust temperature and activate the catalyst early is known. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-257479 discloses a technique in which the catalyst is activated early by retarding the ignition timing when the catalyst temperature is lower than a predetermined temperature corresponding to the activation temperature.
[0003]
[Patent Document 1]
JP 2000-257479 A
[Problems to be solved by the invention]
However, the technique of retarding the ignition timing by using the catalyst temperature as a direct control parameter has a problem in that a catalyst temperature sensor for detecting the catalyst temperature is required, resulting in an increase in cost. Further, even when the catalyst temperature is not directly detected, processing such as estimating the catalyst temperature based on the exhaust gas temperature detected by the exhaust gas temperature sensor is required, which not only complicates the processing and increases the calculation load but also increases the catalyst load. Due to the error in estimating the temperature, the retard correction amount and the retard correction period become unnecessarily large, which may lead to deterioration of fuel efficiency and excessive rise in exhaust gas temperature.
[0005]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and realizes accurate ignition timing control with a reduced computational load without using a catalyst temperature sensor or an exhaust gas temperature sensor, thereby reducing system cost and achieving an appropriate ignition retard amount. It is another object of the present invention to provide an ignition timing control device for an engine which can avoid an excessive retard correction by giving a retard correction period.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an invention according to claim 1 is an ignition timing control device for an engine, in which an ignition timing is retarded to increase an exhaust gas temperature and a catalyst interposed in an exhaust system is quickly activated. At idle after starting, ignition retard setting means for setting an ignition retard amount for early activation of the catalyst and a retard correction period based on the ignition retard amount based on the engine temperature; and At a later idle time, an ignition timing control means for retarding the ignition timing with the ignition retard amount until the retard correction period elapses is provided.
[0007]
The invention according to claim 2 is characterized in that the ignition timing control means gradually decreases the ignition retard amount after the delay correction period has elapsed until the ignition retard amount becomes zero.
[0008]
That is, according to the first aspect of the present invention, at the time of idling after the engine is started, the ignition retard amount for activating the catalyst early and the retard correction period based on the ignition retard amount are set based on the engine temperature. Until the retard correction period elapses, the ignition timing is retarded by the ignition retard amount, so that accurate ignition timing control with a reduced computational load without using a catalyst temperature sensor or an exhaust temperature sensor can be performed. The present invention reduces the system cost and provides an appropriate ignition retard amount and retard correction period to avoid excessive retard correction.
[0009]
In this case, it is desirable that the ignition retard amount is gradually reduced until the ignition retard amount becomes zero after the retard correction period elapses, and the ignition after the retard correction is cancelled. It is possible to prevent the occurrence of a shock due to a sudden change of the ignition timing by smoothly connecting to the timing, and to improve the ignition timing controllability.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 to 7 relate to an embodiment of the present invention. FIG. 1 is an overall view of an engine system, FIG. 2 is a circuit configuration diagram of an electronic control system, FIG. 3 is a flowchart of an ignition timing control routine, and FIG. FIG. 5 is a flowchart of an ignition retard amount setting routine, FIG. 5 is an explanatory diagram of an ignition retard release time table, and FIG. 7 is a time chart showing an ignition timing control state.
[0011]
First, the overall configuration of the engine will be described with reference to FIG. In the figure, reference numeral 1 denotes an engine, which in this embodiment is a horizontally opposed four-cylinder gasoline engine. Cylinder heads 2 are provided in both left and right banks of a cylinder block 1a of the engine 1, respectively. An intake port 2a and an exhaust port 2b are formed in each cylinder head 2.
[0012]
As an intake system of the engine 1, an intake manifold 3 is communicated with each intake port 2a of a cylinder head 2, and the intake manifold 3 is interlocked with an accelerator pedal via an air chamber 4 in which intake passages of respective cylinders are gathered. The throttle chamber 5 in which the throttle valve 5a is interposed communicates. Further, an air cleaner 7 is attached to the upstream side of the throttle chamber 5 via an intake pipe 6, and the air cleaner 7 is connected to the air intake chamber 8.
[0013]
A bypass passage 9 that bypasses the throttle valve 5a is connected to the intake pipe 6, and the amount of bypass air flowing through the bypass passage 9 is adjusted in accordance with the valve opening during idling. An idle speed control valve (ISC valve) 10 for controlling the number is interposed.
[0014]
An injector 11 is disposed immediately upstream of the intake port 2 a of each cylinder of the intake manifold 3, and communicates with a fuel tank 13 via a fuel supply path 12. The fuel tank 13 is provided with an in-tank type fuel pump 14, and the fuel from the fuel pump 14 is pumped to the injector 11 and the pressure regulator 16 via a fuel filter 15 interposed in the fuel supply path 12. Then, the pressure is returned from the pressure regulator 16 to the fuel tank 13 and the fuel pressure to the injector 11 is adjusted to a predetermined pressure.
[0015]
In addition, an ignition plug 17 that exposes a discharge electrode at the tip to the combustion chamber is attached to each cylinder of the cylinder head 2, and an ignition coil 18 containing an igniter 19 is connected to the ignition plug 17.
[0016]
On the other hand, as an exhaust system of the engine 1, an exhaust pipe 21 is communicated with a collection portion of an exhaust manifold 20 which communicates with each exhaust port 2 b of the cylinder head 2, and a catalyst converter 22 is interposed in the exhaust pipe 21 and a muffler 23 is provided. Is communicated to.
[0017]
Here, sensors for detecting the engine operating state will be described. Immediately downstream of the air cleaner 7 in the intake pipe 6, a thermal intake air amount sensor 24 using a hot wire or a hot film is interposed, and a throttle valve 5 a provided in the throttle chamber 5 is provided with a throttle valve 5 a. A throttle opening sensor 25 for detecting the opening of 5a is provided in series.
[0018]
A knock sensor 26 is attached to the cylinder block 1a of the engine 1, and a cooling water temperature sensor 28 faces a cooling water passage 27 that communicates the left and right banks of the cylinder block 1a. Further, an O2 sensor 29 is provided upstream of the catalytic converter 22.
[0019]
A crank angle sensor 32 for detecting a crank angle is provided on an outer periphery of a crank rotor 31 which is axially mounted on a crank shaft 30 of the engine 1. A cylinder discriminating sensor 35 for discriminating a current combustion stroke cylinder, a fuel injection target cylinder, and an ignition target cylinder is provided opposite to a cam rotor 34 connected to 33.
[0020]
Next, the configuration of an electronic control system that controls the engine 1 will be described. The calculation of control amounts for actuators such as the injector 11, the igniter 19, and the ISC valve 10 and the output of control signals, that is, engine control such as fuel injection control, ignition timing control, and idle speed control are performed by electronic control shown in FIG. This is executed by the device (ECU) 40.
[0021]
The ECU 40 is composed mainly of a microcomputer in which a CPU 41, a ROM 42, a RAM 43, a backup RAM 44, a counter / timer group 45, and an I / O interface 46 are connected to each other via a bus line, and supplies a stabilized power to each unit. A peripheral circuit such as a constant voltage circuit 47, a driving circuit 48 connected to the I / O interface 46, and an A / D converter 49 is built in.
[0022]
The counter / timer group 45 includes various counters such as a free-run counter, a counter for counting the input of a cylinder discrimination sensor signal (cylinder discrimination pulse), a fuel injection timer, an ignition timer, and a periodic interrupt for generating a periodic interrupt. For convenience, various timers such as a timer for inputting a crank angle sensor signal, a timer for measuring an input interval of a crank angle sensor signal, and a watchdog timer for monitoring a system abnormality are used, and various other software counters and timers are used.
[0023]
The constant voltage circuit 47 is connected to the battery 51 via the first relay contact of the power supply relay 50 having two relay contacts, and is also directly connected to the battery 51, and when the ignition switch 52 is turned on. When the contact of the power supply relay 50 is closed, power is supplied to each unit in the ECU 40, and on the other hand, backup power is always supplied to the backup RAM 44 regardless of whether the ignition switch 52 is ON or OFF. Further, the fuel pump 14 is connected to the battery 51 via a relay contact of the fuel pump relay 53. A power supply line for supplying power from the battery 51 to each actuator is connected to the second relay contact of the power supply relay 50.
[0024]
The input port of the I / O interface 46 is connected to an ignition switch 52, a knock sensor 26, a crank angle sensor 32, a cylinder discrimination sensor 35, a vehicle speed sensor 36 for detecting a vehicle speed, and the like. The intake air amount sensor 24, the throttle opening sensor 25, the cooling water temperature sensor 28, the O2 sensor 29, and the like are connected via the / D converter 49, and the battery voltage VB is input and monitored.
[0025]
On the other hand, to the output port of the I / O interface 46, the relay coils of the power supply relay 50 and the fuel pump relay 53, the ISC valve 10, the injector 11 and the like are connected via a drive circuit 48, and the igniter 19 is connected. It is connected.
[0026]
The CPU 41 processes the detection signals from the sensors and switches and the battery voltage and the like input via the I / O interface 46 according to the control program stored in the ROM 42, and various data stored in the RAM 43, Based on various learning value data stored in the backup RAM 44, fixed data stored in the ROM 42, and the like, a fuel injection amount, an ignition timing, a duty ratio of a drive signal for the ISC valve 10, and the like are calculated, and fuel injection control and ignition are performed. It performs engine control such as timing control and idle speed control.
[0027]
In such an engine control, when idling after the engine is started, the ECU 40 performs an exhaust gas temperature increase control for retarding the ignition timing to increase the exhaust gas temperature and to perform early activation of the catalyst. In this exhaust temperature rise control, an appropriate ignition retard amount is set based on the engine cooling water temperature representing the engine temperature without using an exhaust temperature sensor or a catalyst temperature sensor, and the ignition retard amount is controlled by the ignition retard amount. The correction period is set to an appropriate period based on the engine cooling water temperature representing the engine temperature.
[0028]
That is, without using a catalyst temperature sensor or an exhaust temperature sensor, by setting an appropriate ignition retard amount and a retard correction period based on the engine cooling water temperature representing the engine temperature, the calculation load can be reduced and the system cost can be reduced. In addition to achieving a reduction in ignition timing, accurate ignition timing control prevents ignition retard more than necessary and performs ignition retard correction only for a proper period to activate the catalyst sufficiently. Avoid deterioration of fuel efficiency and excessive rise in exhaust gas temperature.
[0029]
After the ignition delay correction period based on the ignition retard amount has elapsed, the ignition retard amount is gradually reduced until it becomes zero, and the ignition timing is smoothly connected to the ignition timing after the exhaust temperature rise control is released, and the ignition timing is reduced. In this way, it is possible to prevent the occurrence of a shock due to a sudden change in the ignition timing and improve the controllability of the ignition timing.
[0030]
That is, the ECU 40 has the functions of the ignition retard setting means and the ignition timing control means according to the present invention. Specifically, the functions of each means are realized by the routines shown in FIGS. Hereinafter, a process related to the ignition timing control by the ECU 40 will be described with reference to the flowcharts of FIGS. 3 and 4.
[0031]
FIG. 3 is an ignition timing control routine executed at predetermined intervals after the system is initialized. First, in step S101, it is determined whether the current operating state is after the engine is started or when the engine is started. to decide. Whether or not the engine has been started is determined, for example, based on whether or not the state where the engine speed is equal to or higher than the engine complete explosion speed (eg, 500 rpm) has continued for a predetermined time (eg, several seconds).
[0032]
If the current operating state is the time when the engine is started, the process proceeds from step S101 to step S102 to execute the ignition timing control at the time of starting, and exits from the routine. The starting ignition timing control is a fixed ignition timing control that fixes the ignition timing to a predetermined timing (for example, BTDC10 ° CA) because the engine state is unstable when the engine is started.
[0033]
On the other hand, if it is determined in step S101 that the current operating state is after the start of the engine, the process proceeds from step S101 to step S103, in which the engine speed NE and the basic fuel that determines the basic fuel injection amount as an example of the engine load are determined. The basic ignition timing ADVB is set with reference to the basic ignition timing table TADVB with interpolation calculation based on the injection pulse width Tp (ADVB ← TADVB (Tp, NE)). The basic ignition timing ADVB stored in the basic ignition timing table TADVB is given as an advance value, and the parameters include the basic fuel injection pulse width Tp representing the engine load and the engine speed NE by simulation or experiment in advance. The proper ignition timing obtained for each control area is stored in the ROM 42 as a table.
[0034]
Thereafter, the process proceeds to step S104, and a knock correction value ADVK for retarding / advancing the ignition timing is set according to the presence or absence of knock detected by the output from knock sensor 26. Next, at step S105, the knock correction is performed by adding the knock correction value ADVK to the basic ignition timing ADVB, and the ignition retard amount DIT for raising the exhaust gas temperature by retarding the ignition timing to activate the catalyst early is determined. It is given as a negative term to correct the retardation, and the final ignition timing ADV is set (ADV ← ADVB + ADVK−DIT). Then, in step S106, the ignition timing ADV is set in the ignition timer, and the routine exits.
[0035]
The ignition retard amount DIT at the above ignition timing ADV is set by the ignition retard amount setting routine shown in FIG. Next, the ignition retard amount setting routine will be described.
[0036]
The ignition retard amount setting routine is executed at predetermined time intervals. First, in step S201, it is determined whether or not the current operating state is idle after starting. For example, when the engine speed is equal to or higher than the complete explosion engine speed (e.g., 500 rpm) for a predetermined time (e.g., several seconds) or more after the engine is started, and the vehicle speed is zero and the throttle valve is fully closed, the engine starts. Judgment after the idle.
[0037]
If the current operating state is not the idle after starting, the process proceeds from step S201 to step S202, where the ignition retard amount DIT is set to 0 (DIT ← 0; no correction), and the initialization flag FINI is cleared in step S203. Exit (FINI ← 0; initial value) routine. The initial setting flag FINI is a flag for indicating whether or not the ignition retard amount DIT is set when the engine becomes idle after the engine is started, and the ignition retard amount DIT is not set when FINI = 0 and FINI = 1 indicates that the ignition retard amount DIT has been set.
[0038]
On the other hand, when it is determined in step S201 that the current operating state is idle after starting, the process proceeds from step S201 to step S204, and it is determined whether or not the initialization flag FINI is set (FINI = 1). If FINI = 1 and the ignition retard amount DIT has already been set, the process jumps from step S204 to step S208, and if FINI = 0 and the ignition retard amount DIT has not been set. Proceeds from step S204 to step S205.
[0039]
In step S205, the ignition retard amount DIT is set by referring to the ignition retard amount table TBLDIT with interpolation calculation based on the engine coolant temperature Tw as the engine temperature (DIT ← TBLDIT (Tw)). The ignition retardation amount DIT stored in the ignition retardation amount table TBLDIT increases the exhaust gas temperature by the ignition timing retardation for each region in which the engine cooling water temperature Tw as the engine temperature is used as a parameter by a simulation or an experiment in advance. Thus, an appropriate ignition retard amount for activating the catalyst early is obtained and stored in the ROM 42 as a table.
[0040]
As shown in FIG. 5, in the ignition retard amount table TBLDIT, the ignition retard amount DIT is increased in a low temperature region where the engine coolant temperature Tw is low, and the ignition retard amount DIT decreases as the engine coolant temperature Tw increases. DIT = 0 (no retard angle correction) in a high temperature region above a predetermined temperature. Therefore, the region where the ignition timing is retarded substantially is the region where the catalyst temperature is low and the catalyst is estimated to be inactive from the engine cooling water temperature Tw.
[0041]
In step S206 following step S205, the ignition retard release time table TBLTDI is referenced with interpolation calculation based on the engine coolant temperature Tw as the engine temperature, and the ignition retard release time that determines the retard correction period based on the ignition retard amount DIT. TDI is set (TDI ← TBLTDI (Tw)). The ignition retard release time TDI stored in the ignition retard release time table TBLTDI is determined by a simulation or experiment in consideration of the heat capacity and heat transfer characteristics of the exhaust system and the catalyst. An appropriate forced temperature rise period of the exhaust gas temperature based on the ignition retard amount DIT set based on the engine cooling water temperature Tw is obtained for each area, and stored in the ROM 42 as a table.
[0042]
As shown in FIG. 6, the ignition retard release time table TBLTDI is obtained by increasing the ignition retard release time TDI in response to the increase of the ignition retard amount DIT in a low temperature region where the engine coolant temperature Tw is low. The early activation of the catalyst is promoted, and the ignition retard release time TDI is shortened in response to the decrease in the ignition retard amount DIT as the engine cooling water temperature Tw increases, and the catalyst temperature excessively increases due to overcorrection. Is set to a characteristic that can prevent In a high temperature region equal to or higher than the predetermined temperature, TDI = 0 (the retard correction execution period is zero), and it is assumed that the catalyst has been sufficiently activated from the engine coolant temperature Tw during the period in which the retard correction of the ignition timing is substantially performed. It is a period until it is determined.
[0043]
In the present embodiment, the ignition retard release time TDI is measured by the count processing of the down timer. After the ignition retard release time TDI is set in step S206, the process proceeds to step S207 to set the initial setting flag FINI (FINI). ← 1) In step S208, it is checked whether the ignition retard release time TDI has reached 0. As a result, if TDI> 0, the process proceeds from step S208 to step S209, in which the down-timer counts down the ignition retard release time TDI (TDI ← TDI-1), and exits the routine.
[0044]
Thereafter, TDI becomes 0 by the countdown of the down timer, and when the retard correction period based on the ignition retard amount DIT reaches the ignition retard release time TDI, the process proceeds from step S208 to step S210, and the ignition retard amount DIT becomes zero. Check if it is. When the ignition delay release time TDI becomes 0 at the beginning, since DIT> 0, the process proceeds from step S210 to step S211 to reduce the ignition delay amount DIT by the set value ΔDIT (DIT ← DIT−ΔDIT), and the routine Through. When the ignition retard amount DIT reaches DIT = 0, the routine exits from step S210 and substantially returns from the ignition timing retard control to the normal ignition timing control.
[0045]
That is, as shown in FIG. 7, when the engine enters an idle state after the engine is started, the ignition retard amount DIT is set based on the engine coolant temperature Tw, the ignition timing is retarded, and the exhaust gas temperature is forcibly increased. Early activation. Then, when the retard correction period based on the ignition retard amount DIT reaches the ignition retard release time TDI set based on the engine coolant temperature Tw, the ignition retard amount DIT becomes zero, and there is no retard correction. Until the above, the ignition retard amount DIT is gradually reduced by the set value ΔDIT in each routine execution cycle (each calculation cycle). The set value ΔDIT is set to an appropriate value to prevent a shock due to a sudden change in the ignition timing when canceling the retard correction by the ignition retard amount DIT, and the ignition timing control is performed by making the connection of the ignition timing smooth. Performance can be improved.
[0046]
That is, in the idling operation state after the engine is started, when the catalyst temperature is estimated to be low and the catalyst is inactive based on the engine cooling water temperature Tw, an appropriate ignition delay corresponding to the inactive state of the catalyst estimated by the engine cooling water temperature Tw. The exhaust gas temperature is raised by the angular amount DIT, and a proper forced temperature rising period of the exhaust temperature by the ignition retard amount DIT is given by the ignition retard release time TDI, so that the catalyst temperature is raised appropriately and early. Can be.
[0047]
Therefore, the catalyst can be activated at an early stage by an accurate exhaust gas temperature rise control by the ignition retard without using an exhaust gas temperature sensor or a catalyst temperature sensor, and the exhaust emission can be improved. As a result, the system cost and the calculation load are reduced by reducing the number of parts, and accurate ignition timing control is realized. The fuel consumption is deteriorated due to the excessive ignition retard amount, and the catalyst is required due to the excessive retard correction period. Excessive temperature rise can be prevented, and a highly reliable system can be provided.
[0048]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to realize accurate ignition timing control with a reduced calculation load without using a catalyst temperature sensor or an exhaust gas temperature sensor, to reduce the system cost and to set the proper ignition retard amount and retard time. By providing an angle correction period, excessive retard correction can be avoided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall view of an engine system. FIG. 2 is a circuit configuration diagram of an electronic control system. FIG. 3 is a flowchart of an ignition timing control routine. FIG. 4 is a flowchart of an ignition retard amount setting routine. FIG. 6 is an explanatory diagram of an ignition retard release time table. FIG. 7 is a time chart showing an ignition timing control state.
1 Engine 40 electronic control unit (ignition retard setting means, ignition timing control means)
Tw Engine coolant temperature (engine temperature)
ADV Ignition timing DIT Ignition delay amount TDI Ignition retard release time (retard correction period)
