JP2006194147A - 内燃機関の制御装置および制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】エミッションの悪化の抑制および始動性の低下の抑制を図ることができる内燃機関の制御装置および制御方法を提供すること。
【解決手段】内燃機関の始動時における目標点火時期を取得し（ステップＳＴ１０１）、クランキングの開始が判断されると（ステップＳＴ１０２）、点火時期を進角側に進角制御し、内燃機関の空燃比をリーン側にシーン制御し（ステップＳＴ１０３）、取得された機関回転数からクランキング後の１サイクル目の終了が判断されると（ステップＳＴ１０４、ステップＳＴ１０５）、点火時期を遅角側に遅角制御し（ステップＳＴ１０６）、点火時期が目標点火時期となるまで、排気温度に応じた点火時期の進角方向への進角補正を行う（ステップＳＴ１０８、ステップＳＴ１０９、ステップＳＴ１１０）。
【選択図】 図２

Description

この発明は、内燃機関の制御装置および制御方法に関し、更に詳しくは、始動手段により内燃機関を始動させる際に、少なくとも点火手段の点火時期を制御する制御装置および制御方法に関する。

一般に、乗用車、トラックなどの車両に搭載されるガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどの内燃機関は、始動手段であるスタータを備える。この内燃機関の始動時には、このスタータにより内燃機関のクランクシャフトを一定回転数まで回転させる、すなわちクランキングを行う。そして、スタータによりクランキングが行われ、内燃機関のクランクシャフトが一定回転の状態で、各気筒内の混合ガスが爆発燃焼することで、クランクシャフトに回転力（回転トルク）が与えられ、この内燃機関が始動する。

この内燃機関の始動時には、燃焼室から排気経路に排気される排気ガスに有害物質、特にＨＣが多く含まれている。ここで、内燃機関の排気経路には、ＨＣを酸化させる浄化装置が設けられている。従って、排気ガスがこの浄化装置を通過することで、排気ガス中のＨＣが酸化され、すなわち排気ガスを処理し、この排気経路から大気に排気されるＨＣ量を低減することができる。しかしながら、内燃機関の始動時、特に冷間始動時では、浄化装置の温度が上昇していない。この浄化装置の浄化触媒は、温度の上昇に応じて活性化するもとであるため、十分な処理能力を得ることができない。つまり、内燃機関の始動時には、多くのＨＣが排気経路から大気に排気され、エミッションが悪化する虞があった。

そこで、従来の内燃機関においては、内燃機関の始動時に点火手段である点火プラグの点火時期を内燃機関の始動時における通常点火時期に対して大幅な遅角側とすることで、排気経路から大気に排気されるＨＣ量を低減し、エミッションの悪化を抑制する技術が提案されている。例えば、特許文献１に示す従来の内燃機関の制御装置においては、始動から所定時間が経過するまでは、点火プラグの点火時期のリタード制御（遅角制御）を行うことで触媒活性を図り、その後冷却水温度が所定温度に上昇するまでの期間（内燃機関の暖機運転期間）では、空燃比をリーン側となるように空燃比制御を行うことでＨＣ量，ＣＯ量の抑制を図るものである。

特開平８−２３２７４５号公報

しかしながら、上記特許文献１に示すような従来の内燃機関においては、クランキング直後、すなわち各気筒のうちいずれかの気筒が初爆すると機関回転数がクランキングによる機関回転数よりも上昇するが、各気筒のサイクル数が進行すると機関回転数が低下し続け、混合ガスが爆発燃焼により発生する回転力では、クランクシャフトを回転することができなくなり、内燃機関が停止する虞がある。つまり、内燃機関の始動性が低下する虞がある。これは、通常、内燃機関の始動時、吸気経路のスロットルバルブはほぼ閉弁、すなわちスロットル絞りが行われており、吸気経路から各気筒内に吸気される吸入空気量は少量となり、筒内の充填効率が低下するためである。つまり、内燃機関を始動させる際に、点火プラグの点火時期が遅角制御されていると、クランクシャフトに与えられる回転力が小さくなり、機関回転数が低下する。なお、クランキング直後に機関回転数が上昇するのは、クランキング直後の筒内には、スロットルバルブから各気筒までの容積の空気が吸気されるため、筒内の充填効率が上昇するからである。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、エミッションの悪化の抑制および始動性の低下の抑制を図ることができる内燃機関の制御装置および制御方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明では、始動手段により内燃機関を始動する際に、点火手段の点火時期を制御する点火時期制御手段を有する内燃機関の制御装置であって、前記始動手段によるクランキング後から所定サイクルまでは、前記内燃機関の始動時における目標点火時期に対して点火時期を進角側に設定し、前記所定サイクル後は、前記点火時期を前記目標点火時期に対して遅角側に設定することを特徴とする。

また、この発明では、上記内燃機関の制御装置において、上記所定サイクルは、前記始動手段によるクランキング後の１サイクル目であることを特徴とする。

また、この発明では、始動手段により内燃機関を始動する際に、点火手段の点火時期を制御する内燃機関の制御方法において、前記始動手段によるクランキング後から所定サイクルまでは、前記内燃機関の始動時における目標点火時期に対して点火時期を進角側に設定する手順と、前記所定サイクル後は、前記点火時期を前記目標点火時期に対して遅角側に設定する点順と、を含むことを特徴とする。

これら発明によれば、クランキング後から所定サイクルまでは、各気筒の点火手段の点火時期を目標点火時期に対して進角側に設定する。つまり、クランキング直後の機関回転数は、従来の内燃機関の制御装置のようにクランキング後から点火時期を遅角制御した場合と比較して、大幅に上昇する。従って、所定サイクル後に点火時期を目標点火時期に対して遅角側に設定することで内燃機関の各気筒のサイクル数が増加するにつれて機関回転数が低下しても、機関回転数の低下開始時における機関回転数が高いため、クランキング後の任意のサイクル数における機関回転数が低くなることを抑制することができる。つまり、クランキング後から、機関回転数が各気筒によりクランクシャフトに与えられる回転力によってはこのクランクシャフトの回転を維持することができない機関回転数となるまでのサイクル数を増やすことができる。

また、クランキング後から所定サイクルまでは、燃焼温度が低いため、点火時期を変更しても排気経路に排気される排気ガスに含まれるＨＣ量はほとんど変化しない。従って、クランキング後から所定サイクルまでは、点火時期を目標点火時期に対して進角側に設定しても、排気経路から大気に排気されるＨＣ量が増加することはない。

さらに、所定サイクル後に点火時期を目標点火時期に対して遅角側に設定することで、排気経路に排気される排気ガスの排気温度をクランキング後の早い時期に上昇することができ、ＨＣを酸化させる浄化触媒を早い時期に活性化することができる。従って、浄化触媒の活性化により、排気経路から大気に排気されるＨＣ量を低減することができる。

また、この発明では、上記内燃機関の制御装置において、前記目標点火時期の遅角側に設定した点火時期を目標点火時期となるまで繰り返し進角側に進角補正することを特徴とする。

また、この発明では、上記内燃機関の制御装置において、前記内燃機関から排気される排気ガスの排気温度を検出する排気温度検出手段をさらに備え、前記進角補正は、前記検出された排気温度に応じて前記排気ガスに含まれるＨＣの酸化が促進される点火時期とすることを特徴とする。

これらの発明では、目標点火時期の遅角側に設定された点火時期を一定に維持せず、例えばＨＣの酸化が促進されるＨＣ酸化促進領域内で点火時期を繰り返し進角側に進角補正する。つまり、所定サイクル後のサイクル数の増加に伴う排気経路に排気される排気ガスの排気温度の上昇を維持しつつ、点火時期を進角側に進角補正することを繰り返す。従って、点火時期は、所定サイクル後のサイクル数の増加に伴って目標点火時期に近づく。これにより、浄化装置の活性化を維持しつつ、所定サイクル後のサイクル数の増加に伴う機関回転数の低下を抑制することができる。

また、この発明では、上記内燃機関の制御装置において、前記始動手段により内燃機関を始動する際に当該内燃機関の空燃比を制御する空燃比制御手段をさらに備え、前記空燃比が前記始動手段によるクランキング後から前記内燃機関の始動完了までリーン側に設定されていることを特徴とする。

この発明によれば、空燃比制御手段は、クランキング後から内燃機関の始動完了までの機関の空燃比を少なくともリーン側に設定し、排気経路に排気される排気ガスに含まれる酸素量を増加させる。従って、浄化装置により排気ガスに含まれるＨＣを酸化しやすくすることができる。これにより、排気経路から大気に排気されるＨＣ量をさらに低減することができる

または、排気経路に排気される排気ガスに含まれる酸素量を増加することで、ＨＣ酸化促進領域の範囲が広がるため、進角補正において点火時期をさらに進角側にすることができる。これにより、所定サイクル後のサイクル数の増加に伴う機関回転数の低下をさらに抑制することができる。

また、この発明では、上記内燃機関の制御装置において、前記内燃機関に供給される燃料供給量を制御する燃料供給量制御手段と、前記内燃機関に吸気される吸入空気量を制御する吸入空気量制御手段とをさらに備え、少なくとも前記点火時期が前記目標点火時期よりも遅角側に設定されている間は、前記吸入空気量および前記燃料噴射量を増加することを特徴とする。

この発明によれば、点火時期が目標点火時期に対して遅角側に設定されている間は、吸入空気量および燃料噴射量を増加し、各気筒によりクランクシャフトに与えられる回転力を増加させる。これにより、所定サイクル後のサイクル数の増加に伴う機関回転数の低下をさらに抑制することができる。

この発明にかかる内燃機関の制御装置および制御方法は、エミッションの悪化の抑制および始動性の低下の抑制を図ることができる。

以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記の実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの或いは実質的に同一のものが含まれる。

図１は、実施例１にかかる内燃機関の構成例を示す図である。同図に示すように、この発明にかかる内燃機関１−１は、ガソリンエンジンなどである内燃機関本体１０と、吸気経路２０と、燃料供給装置３０と、排気経路４０と、この内燃機関１の運転制御を行うＥＣＵ（Engine Control Unit）５０と、スタータ６０とにより構成されている。なお、７０はクランクシャフトであり、７１はこのクランクシャフトのクランク角度に基づいて、内燃機関１−１の機関回転数および各気筒１１のサイクル数を検出し、後述するＥＣＵ５０に出力するクランク角度センサである。また、８０はアクセルペダルであり、８１はこのアクセルペダル８０のアクセル開度を検出し、後述するＥＣＵ５０に出力するアクセルペダルセンサである。

内燃機関本体１０には、吸気経路２０が接続されており、この吸気経路２０を介して、外部から空気および燃料がこの内燃機関本体１０の各気筒１１に導入される。また、内燃機関本体１０には、排気経路４０が接続されており、この排気経路４０を介して、内燃機関本体１０の各気筒１１から排気された排気ガスが外部に排気される。

この内燃機関本体１０の各気筒１１は、それぞれピストン１２およびコンロッド１３と、点火プラグ１４と、バルブ装置１５とにより構成されている。ここで、気筒ごとに燃焼室Ａが形成されている。この各燃焼室Ａは、それぞれ吸気ポート１６ａに接続されており、この吸気ポート１６ａが吸気経路２０に接続されている。また、気筒ごとの燃焼室Ａは、それぞれ排気ポート１６ｂに接続されており、この排気ポート１６ｂがそれぞれ排気通路４０に接続されている。

ピストン１２は、コンロッド１３に回転自在に支持されている。このコンロッド１３は、１つのクランクシャフト７０に回転自在に支持されている。つまり、クランクシャフト７０は、気筒ごとの燃焼室Ａ内の吸入空気と燃料との混合ガスが燃焼することにより、ピストン１２が気筒１１内を往復運動することで回転するものである。

バルブ装置１５は、それぞれ吸気バルブ１５ａおよび排気バルブ１５ｂの開閉を行うものである。このバルブ装置１５は、吸気バルブ１５ａと、排気バルブ１５ｂと、インテークカムシャフト１５ｃと、エキゾーストカムシャフト１５ｄとにより構成されている。吸気バルブ１５ａは、吸気ポート１６ａと気筒ごとの燃焼室Ａとの間に配置され、インテークカムシャフト１５ｃが回転することにより、吸気ポート１５ａと気筒ごとの燃焼室Ａとの連通を繰り返し行うものである。つまり、吸気バルブ１５ａは、吸気経路２０と各気筒１１との連通を行うものである。また、排気バルブ１５ｂは、気筒ごとの燃焼室Ａと排気ポート１６ｂとの間に配置され、エキゾーストカムシャフト１５ｄが回転することにより、気筒ごとの燃焼室Ａと排気ポート１６ｂとの連通を繰り返し行うものである。つまり、排気バルブ１５ｄは、各気筒１１と排気経路４０との連通を行うものである。

吸気経路２０は、エアクリーナー２１と、吸気通路２２と、エアフロメータ２３と、スロットルバルブ２４とにより構成されている。エアクリーナー２１により、粉塵が除去された空気は、吸気通路２２を介して、内燃機関本体１０の各気筒１１に導入される。エアフロメータ２３は、この内燃機関本体１０に導入、すなわち吸気される空気の吸入空気量を検出し、後述するＥＣＵ５０に出力するものである。スロットルバルブ２４は、アクチュエータ２４ａにより駆動されることで、内燃機関本体１０の各気筒１１に吸気される吸入空気量を調整するものである。このスロットルバルブ２４の開度の制御、すなわちバルブ開度制御は、後述するＥＣＵ５０により行われる。

燃料供給装置３０は、内燃機関１−１に燃料を供給するものであり、燃料噴射弁３１と、燃料通路３２と、図示しない燃料ポンプと、図示しない燃料タンクとにより構成されている。燃料噴射弁３１は、各気筒１１と連通する吸気経路２０の吸気通路２２に設けられている。この燃料噴射弁３１には、図示しない燃料ポンプが駆動することで、燃料通路３２を介して、図示しない燃料タンクに貯留されていた燃料が圧送される。燃料噴射弁３１の燃料噴射量や噴射タイミングなどの制御、すなわち噴射制御は、後述するＥＣＵ５０により行われる。なお、この燃料噴射弁３１は、各気筒１１内に設けられていても良い。

排気経路４０は、浄化装置４１と、排気通路４２とにより構成されている。内燃機関本体１０から排気された排気ガスは、排気通路４２を介して浄化装置４１に導入され、この浄化装置４１により有害物質が浄化された後、外部に排気される。浄化装置４１は、少なくとも、排ガスに含まれる有害物質のうちＨＣを浄化、すなわち酸化し、無害な物質にするものである。なお、浄化装置４１より上流側の排気通路４２には、この排気通路４２に排気される排気ガスの空燃比を検出し、後述するＥＣＵ５０に出力するＡ／Ｆセンサ４３と、この排気通路４２に排気される排気ガスの排気温度を検出し、後述するＥＣＵ５０に出力する排気温度センサ４４とが設けられている。

ＥＣＵ５０は、この発明にかかる内燃機関１−１の制御装置であり、この内燃機関１−１を運転制御するものである。このＥＣＵ５０は、内燃機関１−１が搭載された図示しない車両の各所に取り付けられたセンサから、各種入力信号が入力される。具体的には、クランクシャフト７０に取り付けられた角度センサ７１により検出された機関回転数およびサイクル数、エアフロメータ２３により検出された吸入空気量、Ａ／Ｆセンサ４３により検出された排気ガスの空燃比に基づいた内燃機関１−１の空燃比、排気温度センサ４４により検出された排気ガスの排気温度などがある。ＥＣＵ５０は、これら入力信号および記憶部５３に記憶されている各種マップに基づいて各種出力信号を出力する。具体的には、スロットルバルブ２４のバルブ開弁制御を行うバルブ開度信号、燃料噴射弁３１の噴射制御を行う噴射信号、点火プラグ１４の点火制御を行う点火信号などの出力信号などがある。

具体的に、このＥＣＵ５０は、上記入力信号や出力信号の入出力を行う入出力ポート（Ｉ／Ｏ）５１と、処理部５２と、燃料噴射量マップ、点火時期マップなどの各種マップなどを格納する記憶部５３とにより構成されている。処理部５２は、点火プラグの点火時期を制御する点火時期制御手段である点火時期制御部５４と、内燃機関１−１に吸入される吸入空気量をスロットルバルブ２４のバルブ開度により制御する吸入空気量制御手段である吸入空気量制御部５５と、内燃機関１−１に供給される燃料供給量を燃料噴射弁３１から吸気経路に噴射される燃料の噴射量により制御する燃料供給量制御手段である燃料供給量制御部５６とを有するものである。この処理部５２は、メモリおよびＣＰＵ（Central Processing Unit）により構成され、後述する内燃機関１−１の制御方法などに基づくプログラムをメモリにロードして実行することにより、内燃機関１−１の制御方法などを実現させるものであっても良い。また、記憶部５３は、フラッシュメモリ等の不揮発性のメモリ、ＲＯＭ（Read Only Memory）のような読み出しのみが可能な揮発性のメモリあるいはＲＡＭ（Random Access Memory）のような読み書きが可能な揮発性のメモリ、あるいはこれらの組み合わせにより構成することができる。また、この発明では、内燃機関１−１の制御方法をＥＣＵ５０により実現させるが、これに限定されるものではなく、このＥＣＵ５０とは個別に形成された制御装置により実現しても良い。

スタータ６０は、始動手段であり、モータなどにより構成されている。このスタータ６０は、運転者の内燃機関１−１の始動意志により、スタータスイッチ６１がＯＮされると、通電が行われ駆動するものである。スタータ６０は、クランクシャフト７０と連結されており、駆動することでこのクランクシャフト７０を一定回転数まで回転させる。つまり、スタータ６０は、内燃機関１−１を一定の機関回転数まで回転させるものである。

次に、実施例１にかかる内燃機関１−１の制御装置であるＥＣＵ５０の動作について説明する。図２は、実施例１にかかる内燃機関の制御装置の動作フローを示す図である。図３は、サイクル数と、機関回転数、点火時期、排気温度との関係を示す図である。図４は、点火時期マップの一例を示す図である。

まず、図２に示すように、ＥＣＵ５０の処理部５２の点火時期制御部５４は、内燃機関１−１の始動時における目標点火時期を取得する（ステップＳＴ１０１）。この目標点火時期は、内燃機関１−１の仕様に基づいて予め設定され、記憶部５３に記憶されているものである。ここで、目標点火時期は、例えば内燃機関１−１がアイドリング状態で運転制御されている際における点火時期などである。

次に、処理部５２の点火時期制御部５４は、クランキングが開始されているか否かを判断する（ステップＳＴ１０２）。ここで、スタータ６０は、スタータスイッチ６１がＯＮされることで、内燃機関１−１のクランキングを開始する。従って、点火時期制御部５４は、例えばクランキングスイッチ６１がＯＮされたか否かを判断することで、クランキングの開始を判断する。なお、処理部５２の点火時期制御部５４は、クランキングが開始されていないと判断すると、このステップＳＴ１０２を繰り返す。

次に、処理部５２の点火時期制御部５４は、クランキングが開始されていると判断すると、点火時期を目標点火時期に対して進角側に設定し、点火プラグの進角制御を行う。また、点火時期制御部５４によりクランキングが開始されていると判断すると、空燃比制御手段である処理部５２の燃料供給量制御部５６および吸入空気量制御部５５は、内燃機関１−１の空燃比、すなわち各気筒１１の燃焼室Ａ内の空燃比を理論空燃比に対してリーン側に設定し、空燃比のリーン制御を行う（ステップＳＴ１０３）。点火時期制御部５４は、例えば図３に示すように、目標点火時期をピストン上死点におけるクランク角度とした際に、各気筒１１の点火プラグ１４がピストン上死点よりも５度手前（５ＢＴＤＣ）で点火するように点火時期を設定し、点火プラグ１４を点火させる。

燃料供給量制御部５６および／または吸入空気量制御部５５は、例えば内燃機関１−１の始動時に吸入空気量制御部５５によるスロットルバルブ２４のバルブ開度が一定の場合は、燃料供給量制御部５６は、このバルブ開度に対応する吸入空気量に基づいて内燃機関１−１の空燃比が理論空燃比に対してリーン側となる燃料供給量を設定し、燃料噴射弁３１から設定された燃料供給量に基づく燃料噴射量の燃料を噴射する。なお、内燃機関１−１の始動時に燃料供給量制御部５６による燃料噴射弁３１の燃料噴射量が一定の場合は、吸入空気量制御部５５は、この燃料噴射量に対応する燃料供給量に基づいて内燃機関１−１の空燃比が理論空燃比に対してリーン側となる吸入空気量を設定し、スロットルバルブ２４を吸入空気量に基づくバルブ開度に変更する。

従って、内燃機関１−１の空燃比は、後述する点火時期が目標点火時期に到達するまで、すなわちクランキング後から内燃機関１−１の始動完了まで、空燃比制御手段によりリーン側に常に設定される。従って、空燃比制御手段により内燃機関１−１の空燃比が理論空燃比に設定されている場合と比較して、各燃焼室Ａから排気経路４０に排気される排気ガスに含まれる酸素量を増加することができる。これにより、排気経路４０の浄化装置４１は、図示しない浄化触媒により排気ガスに含まれるＨＣをより酸化することができ、排気経路４０から大気に排気されるＨＣ量を低減することができ、エミッションの悪化を抑制することができる。

次に、処理部５２の点火時期制御部５４は、図２に示すように、機関回転数を取得する（ステップＳＴ１０４）。つまり、角度センサ７１により検出され、ＥＣＵ５０に出力された機関回転数を取得する。ここで、クランキングにより一定となっている内燃機関１−１の機関回転数は、この内燃機関１−１の各気筒１１うちいずれかの気筒１１の燃焼室Ａ内の混合ガスが爆発燃焼することで上昇する。従って、機関回転数を取得するのは、機関回転数の上昇により、内燃機関１−１のクランキング後、すなわち内燃機関１−１のクランクシャフトが混合気の爆発燃焼により与えられた回転力によって回転していることを判断するためである。

次に、処理部５２の点火時期制御部５４は、気筒ごとにクランキング後の１サイクル目が終了したか否かを判断する（ステップＳＴ１０５）。つまり、気筒ごとに燃焼室Ａ内の混合気がクランキング状態で最初に爆発燃焼したか否かを判断する。例えば、上述のように、クランキング状態から燃焼室Ａ内の混合気が爆発燃焼することで、機関回転数がクランキングによる一定の機関回転数よりも上昇するため、上記取得された機関回転数が所定の機関回転数以上であるかで判断しても良い。

図３に示すように、点火時期制御部５４は、気筒１１の１サイクル目には既に点火時期を進角側に設定しているため、クランキング直後の機関回転数は、従来の内燃機関の制御装置のようにクランキング直後から点火時期を遅角制御した場合（同図のＡ（一点鎖線））と比較して、大幅に上昇する。ここで、例えば、各気筒１１の点火時期を各気筒１１が１サイクル目を終了した後、すなわち所定サイクル後に目標点火時期に対して遅角側に設定し一定に維持した場合（同図のＬ（点線））における機関回転数は、内燃機関１−１の各気筒１１のサイクル数が増加するにつれて低下する（同図のＫ（点線））が、この機関回転数の低下開始時における機関回転数が従来の内燃機関（同図のＡ（一点鎖線））と比較して高くなる。つまり、クランキング後から、機関回転数が各気筒１１によりクランクシャフト７０に与えられる回転力によっては、このクランクシャフト７０の回転を維持することができない機関回転数となるまでのサイクル数を増やすことができる。これにより、各気筒１１によりクランクシャフト７０に与えられる回転力によって、このクランクシャフト７０の回転を維持することができる期間を長くすることができるので、内燃機関１−１の始動性の低下を抑制することができる。

また、クランキング後の１サイクル目における各気筒１１の燃焼室Ａ内の燃焼ガスの燃焼温度は低く、この１サイクル目の点火時期を変更しても排気経路４０に排気される排気ガスに含まれるＨＣ量はほとんど変化しない。従って、クランキング後の１サイクル目は、点火時期を目標点火時期に対して進角側に設定しても、排気経路４０から大気に排気されるＨＣ量が増加することはない。これにより、エミッションの悪化を抑制することができる。

次に、処理部５２の点火時期制御部５４は、図２に示すように、１サイクル目が終了していると判断すると、点火時期を目標点火時期に対して遅角側に設定する（ステップＳＴ１０６）。点火時期制御部５４は、例えば図３に示すように、目標点火時期をピストン上死点におけるクランク角度とした際に、各気筒１１の１サイクルにおいて各点火プラグ１４がピストン上死点よりも１５度（１５ＡＴＤＣ）後で点火するように点火時期を設定し、点火プラグ１４を点火させる。つまり、所定サイクル後である２サイクル目以降における点火時期を目標点火時期に対して遅角側に設定し、点火時期の遅角制御を行う。

ここで、例えば、２サイクル目以降の点火時期を目標点火時期に対して遅角側に設定し一定に維持した場合（図３のＬ（点線））における排気経路４０に排気される排気ガスの排気温度は、図４に示すように、気筒１１のサイクル数が２サイクル目、３サイクル目、４サイクル目…と進行すると、点火時期が目標点火時期の際に気筒１１のサイクル数が進行する場合と比較して大幅に上昇することができる（図３のＭ（点線））。つまり、排気温度は、点火時期が目標点火時期に対して遅角側であると、クランキング後の早い時期に上昇することができる。従って、この排気経路４０の浄化装置の図示しない浄化触媒をクランキング後の早い時期に活性化することができる。従って、浄化触媒の活性化、すなわち浄化装置４０の処理能力の上昇により、排気経路４０から大気に排気されるＨＣ量を低減することができ、エミッションの悪化を抑制することができる。

次に、処理部５２の点火時期制御部５４は、図２に示すように、設定されている点火時期が目標点火時期に到達しているか否かを判断する（ステップＳＴ１０７）。つまり、後述する点火時期の進角補正により、進角側に補正された点火時期が目標点火時期に到達しているか否かを判断する。なお、気筒１１の１サイクル目が終了している場合は、排気経路４０に排気ガスが排気されているため、空燃比制御手段である燃料供給量制御部５６および／または吸入空気量制御部５５は、Ａ／Ｆセンサ４３により検出された排気ガスの空燃比に基づいて、内燃機関１−１の空燃比が理論空燃比に対してリーン側となるように燃料供給量および／または吸入空気量を設定しても良い。

次に、処理部５２の点火時期制御部５４は、設定されている点火時期が目標点火時期に到達していないと判断すると、排気ガスの排気温度を取得する（ステップＳＴ１０８）。具体的には、排気温度センサ４４により検出された排気ガスの排気温度を取得する。

次に、処理部５２の点火時期制御部５４は、上記取得された排気温度に応じて進角補正量を算出する（ステップＳＴ１０９）。ここで、この進角補正量は、この進角補正量に基づいて進角方向に補正された点火時期に点火プラグが点火した際に、取得された排気温度に応じて排気ガスに含まれるＨＣが浄化触媒による酸化が促進されるように算出される。例えば、記憶部５３に予め排気温度と点火時期とに基づく点火時期マップを記憶しておく。この点火時期マップは、図４に示すように、排気ガスに含まれるＨＣの酸化を促進することができるＨＣ酸化促進領域が設定されている。点火時期処理部５４は、この点火時期マップを取得し、この点火時期マップと取得した排気温度とに基づいて、進角補正により補正された点火時期がＨＣ酸化促進領域内に入る進角補正量を算出する。ここで、内燃機関１−１の空燃比をリーン側に制御することで、この点火時期マップのＨＣ酸化促進領域が広がるため、進角補正量を増加することができ、点火時期をさらに進角方向に補正することができる。これにより、所定サイクル後のサイクル数の増加に伴う機関回転数の低下をさらに抑制することができ、内燃機関１−１の始動性の低下をさらに抑制することができる。なお、この点火時期マップのＨＣ酸化促進領域は、内燃機関１−１の冷却水温度によっても変化するものである。従って、排気温度とともに冷却水温度を取得して、この取得した排気温度、冷却水温度、点火時期マップに基づいて進角補正量を算出しても良い。

次に、処理部５２の点火時期制御部５４は、図２に示すように、算出された進角補正量に基づいて点火時期を進角方向へ補正し、点火時期の進角補正制御を行う（ステップＳＴ１１０）。そして、点火時期制御部５４は、進角補正された点火時期が目標点火時期に到達しているか否かを判断する（ステップＳＴ１０７）。処理部５２の点火時期制御部５４は、進角補正された点火時期が目標点火時期に到達していないと判断すると、再度排気温度を取得し（ステップＳＴ１０８）、取得した排気温度に応じて進角補正量を算出し（ステップＳＴ１０９）、算出された進角補正量に基づいて点火時期を進角方向へ補正し（ステップＳＴ１１０）、進角補正された点火時期が目標点火時期となり、実施例１にかかる内燃機関１−１の動作が終了するまで、上記動作（ステップＳＴ１０８〜ステップＳＴ１１０）を繰り返す。つまり、目標点火時期の遅角側に設定した点火時期を目標点火時期に到達するまで繰り返し進角側に進角補正する。

以上のように、実施例１にかかる内燃機関１−１の制御装置は、所定サイクル後である２サイクル目以降の点火時期を目標点火時期に対して遅角側に設定した後、この点火時期が目標点火時期となるまで繰り返し進角補正を行う（図３のＣ（実線））。ここで、点火時期を進角補正すると、２サイクル目以降の点火時期を目標点火時期に対して遅角側に設定し一定に維持した場合（同図のＭ（点線））と比較して、サイクル数の増加に伴って上昇する排気温度の上昇幅が低減するが、所定サイクル後のサイクル数の増加に伴う排気温度の上昇は維持されている。この排気温度の上昇を維持しつつ、点火時期を取得された排気温度に応じて排気ガスに含まれるＨＣが浄化触媒による酸化が促進されるように進角方向に補正する。従って、点火時期は、所定サイクル後のサイクル数の増加に伴って目標点火時期に近づくため、浄化装置の活性化を維持しつつ、所定サイクル後のサイクル数の増加に伴う機関回転数の低下を抑制することができる（同図のＢ（実線））。これにより、エミッションの悪化を抑制できるとともに始動性の低下を抑制することができる。

図５は、実施例２にかかる内燃機関の制御装置の動作フローを示す図である。図６は、サイクル数と、機関回転数、吸入空気量、燃料供給量、空燃比との関係を示す図である他の変速比固定手段の断面図である。実施例２にかかる内燃機関１−２は、図１に示すように、実施例１にかかる内燃機関１−１とその基本的構成が同一である。なお、上述のように、実施例２にかかる内燃機関１−１は、図１に示す内燃機関１−１とその基本的構成は、同一であるためその説明は省略する。

次に、実施例２にかかる内燃機関１−２の制御装置の動作について説明する。なお、この実施例２にかかる内燃機関１−２の制御装置の基本的動作は、図２に示す実施例１の内燃機関１−１の制御装置であるＥＣＵ５０の基本的動作とほぼ同様であるため、簡略して説明する。

まず、図５に示すように、ＥＣＵ５０の処理部５２の点火時期制御部５４は、内燃機関１−１の始動時における目標点火時期を取得する（ステップＳＴ２０１）。次に、点火時期制御部５４は、クランキングが開始されているか否かを判断する（ステップＳＴ２０２）。なお、処理部５２の点火時期制御部５４は、クランキングが開始されていないと判断すると、このステップＳＴ２０２を繰り返す。

次に、処理部５２の点火時期制御部５４は、クランキングが開始されていると判断すると、点火時期を目標点火時期に対して進角側に設定し、点火プラグの進角制御を行う。また、点火時期制御部５４によりクランキングが開始されていると判断すると、空燃比制御手段である処理部５２の燃料供給量制御部５６および吸入空気量制御部５５は、内燃機関１−１の空燃比、すなわち各気筒１１の燃焼室Ａ内の空燃比を理論空燃比に対してリーン側に設定し、空燃比のリーン制御を行う（ステップＳＴ２０３）。

次に、処理部５２の点火時期制御部５４は、機関回転数を取得する（ステップＳＴ２０４）。次、点火時期制御部５４は、気筒ごとにクランキング後の１サイクル目が終了したか否かを判断する（ステップＳＴ２０５）。次に、点火時期制御部５４は、図２に示すように、１サイクル目が終了していると判断すると、点火時期を目標点火時期に対して遅角側に設定する（ステップＳＴ２０６）。

次に、空燃比制御手段である処理部５２の燃料供給量制御部５６および吸入空気量制御部５５は、内燃機関の空燃比１−１がリーン側に一定に維持されたまま、吸入空気量増加および燃料供給量増加の制御を行う（ステップＳＴ２０７）。燃料供給量制御部５６および吸入空気量制御部５５は、例えば、内燃機関１−１の空燃比を理論空燃比に対してリーン側の任意の空燃比（図６のＨ（実線））に維持しつつ、吸入空気量および燃料供給量を増加設定し（同図のＦ，Ｇ（実線））、スロットルバルブ２４をこの設定された吸入空気量に基づくバルブ開度に変更するとともに燃料噴射弁３１からこの設定された燃料供給量に基づく燃料噴射量を噴射する。

次に、処理部５２の点火時期制御部５４は、図５に示すように、サイクル数ｎを取得する（ステップＳＴ２０８）。つまり、角度センサ７１により検出され、ＥＣＵ５０に出力された気筒１１のサイクル数を取得する。次に、点火時期制御部５４は、取得されたサイクル数ｎが目標サイクル数Ｎとなったか否かを判断する（ステップＳＴ２０９）。この目標サイクル数Ｎとは、内燃機関１−１の始動完了、すなわち点火時期を目標点火時期としても、各気筒１１によりクランクシャフト７０に与えられる回転力によって、クランクシャフト７０の回転を維持できるサイクル数である。

次に、処理部５２の点火時期制御部５４は、取得されたサイクル数ｎが目標サイクル数Ｎとなっていないと判断すると、再度吸入空気量増加および燃料供給量増加の制御を行い（ステップＳＴ２０７）、取得されたサイクル数ｎが目標サイクル数Ｎとなり、実施例２にかかる内燃機関１−２の動作が終了するまで、上記動作（ステップＳＴ２０７、ステップＳＴ２０８）を繰り返す。つまり、取得されたサイクル数ｎが目標サイクル数Ｎとなるまで、内燃機関１−１の空燃比をリーン側の任意の空燃比（図６のＨ（実線））に維持しつつ、吸入空気量および燃料供給量の増加設定を続け、吸入空気量増加および燃料供給量増加の制御をし続ける。

以上のように、実施例２にかかる内燃機関１−２の制御装置は、点火時期が目標点火時期よりも遅角側に設定されている間、すなわち２サイクル目から目標サイクルまでは、吸入空気量および前記燃料噴射量を増加する（同図のＦ，Ｇ（実線））。従って、２サイクル目以降の点火時期を目標点火時期に対して遅角側に設定し一定に維持した場合と比較して各気筒１１によりクランクシャフト７０に与えられる回転力を増加させることができる。これにより、所定サイクル後のサイクル数の増加に伴う機関回転数の低下を抑制することができる（同図のＥ（実線））。これにより、上記実施例１にかかる内燃機関１−１の制御装置と同様に、エミッションの悪化を抑制できるとともに始動性の低下を抑制することができる。

なお、上記実施例２では、吸入空気量の増加をスロットルバルブ２４により行っているがこれに限定されるものではない。例えば、バルブ装置１５に吸気バルブ１５ａのリフト量を可変させる、すなわち吸入空気量を増加することができる吸気バルブリフト量可変手段を追加し、点火時期が目標点火時期よりも遅角側に設定されている間までの吸入空気量の増加をこの吸気バルブ１５ａにより行っても良い。

また、実施例２において、内燃機関１−２の始動時における目標機関回転数を設定し、吸入空気量増加および燃料供給量増加の制御により、機関回転数が目標回転数に到達した場合は、吸入空気量増加および燃料供給量増加を停止、あるいは現在の吸入空気量および燃料供給量に維持しても良い。

また、実施例２においては、所定サイクル後からサイクル数が目標サイクル数となるまで、点火時期を目標点火時期よりも遅角側に設定し一定に維持しているが、これに限定されるものではない。例えば、上記実施例１と同様に、排気温度を取得し、この排気温度に基づいて点火時期を進角補正しても良い。

また、上記実施例１，２においては、内燃機関１−１，１−２の空燃比は、クランキング後から点火時期が目標点火時期に到達するまで、あるいはクランキング後からサイクル数が目標サイクル数となるまでに理論空燃比に対してリーン側に設定されていれば良い。従って、クランキング後から点火時期が目標点火時期に到達するまで、あるいはクランキング後からサイクル数が目標サイクル数となるまでに、内燃機関１−１，１−２の空燃比が変化しても良い。

また、上記実施例１，２においては、所定サイクルをクランキング直後の１サイクル目としたがこれに限定されるものではない。許容される排気経路４０に排気される排気ガスに含まれるＨＣ量を考慮して、所定サイクルをクランキング後の２サイクル目以降としても良い。なお、２サイクル目以降は、各気筒１１の燃焼室Ａ内の燃焼ガスの燃焼温度が徐々に上昇し、点火時期を変更することで排気経路４０に排気される排気ガスに含まれるＨＣ量の変化に影響を与えるため、所定サイクルはクランキング後１０サイクル目までとすることが好ましい。

以上のように、この発明にかかる内燃機関の制御装置および制御方法は、始動手段により内燃機関を始動する際に、点火手段の点火時期を制御する点火時期制御手段を有する内燃機関の制御装置および制御方法に有用であり、特に、エミッションの悪化を抑制できるとともに始動性の低下を抑制することができる。

実施例１にかかる内燃機関の構成例を示す図である。 実施例１にかかる内燃機関の制御装置の動作フローを示す図である。 サイクル数と、機関回転数、点火時期、排気温度との関係を示す図である。 点火時期マップの一例を示す図である。 実施例２にかかる内燃機関の制御装置の動作フローを示す図である。 サイクル数と、機関回転数、吸入空気量、燃料供給量、空燃比との関係を示す図である。

符号の説明

１−１，１−２ 内燃機関
１０ 内燃機関本体
１１ 気筒
１４ 点火プラグ（点火手段）
２０ 吸気経路
２３ エアフロメータ
２４ スロットルバルブ
３０ 燃料供給装置
３１ 燃料噴射弁
４０ 排気経路
４１ 浄化装置
４４ 排気温度センサ
５０ ＥＣＵ
５１ 入出力ポート
５２ 処理部
５３ 記憶部
５４ 点火時期制御部（点火時期制御手段）
５５ 吸入空気量制御部（吸入空気量制御手段）
５６ 燃料供給量制御部（燃料供給量制御手段）
６０ スタータ（始動手段）
６１ スタータスイッチ
Ａ 燃焼室

Claims (7)

1. 始動手段により内燃機関を始動する際に、点火手段の点火時期を制御する点火時期制御手段を有する内燃機関の制御装置であって、
   前記始動手段によるクランキング後から所定サイクルまでは、前記内燃機関の始動時における目標点火時期に対して点火時期を進角側に設定し、
   前記所定サイクル後は、前記点火時期を前記目標点火時期に対して遅角側に設定することを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記目標点火時期の遅角側に設定した点火時期を目標点火時期となるまで繰り返し進角側に進角補正することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記内燃機関から排気される排気ガスの排気温度を検出する排気温度検出手段をさらに備え、
   前記進角補正は、前記検出された排気温度に応じて前記排気ガスに含まれるＨＣの酸化が促進される点火時期とすることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記始動手段により内燃機関を始動する際に当該内燃機関の空燃比を制御する空燃比制御手段をさらに備え、
   前記空燃比が前記始動手段によるクランキング後から前記内燃機関の始動完了までリーン側に設定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
5. 所定サイクルは、前記始動手段によるクランキング後の１サイクル目であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
6. 前記内燃機関に供給される燃料供給量を制御する燃料供給量制御手段と、
   前記内燃機関に吸気される吸入空気量を制御する吸入空気量制御手段と、
   をさらに備え、少なくとも前記点火時期が前記目標点火時期よりも遅角側に設定されている間は、前記吸入空気量および前記燃料噴射量を増加することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
7. 始動手段により内燃機関を始動する際に、点火手段の点火時期を制御する内燃機関の制御方法において、
   前記始動手段によるクランキング後から所定サイクルまでは、前記内燃機関の始動時における目標点火時期に対して点火時期を進角側に設定する手順と、
   前記所定サイクル後は、前記点火時期を前記目標点火時期に対して遅角側に設定する点順と、
   を含むことを特徴とする内燃機関の制御方法。

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