JP2007239570A - エンジンの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンの制御装置において、排ガスの逆流によるエンジン始動不良を予測し、プラグかぶりを回避させてエンジン始動性を向上することにある。
【解決手段】制御手段は、エンジン停止時に第一酸素濃度検出手段により検出された上流側酸素濃度と第二酸素濃度検出手段により検出された下流側酸素濃度とを取り込んで上流側酸素濃度と下流側酸素濃度との双方共が設定酸素濃度よりも低いか否かを判定する停止時酸素濃度判定手段と、この停止時酸素濃度判定手段により上流側酸素濃度と下流側酸素濃度との双方共が設定酸素濃度よりも低いと判定された場合に、再度、第一酸素濃度検出手段により検出された上流側酸素濃度と第二酸素濃度検出手段により検出された下流側酸素濃度とを取り込み、下流側酸素濃度が上流側酸素濃度よりも高く且つ上流側酸素濃度が排ガス逆流判定値よりも高いときには、排ガスが排気通路を逆流したと判定する逆流判定手段とを備えている。
【選択図】図１

Description

この発明は、エンジンの制御装置に係り、特に排気系統の酸素濃度状態によってエンジンを制御するエンジンの制御装置に関する。

車両のエンジンにおいては、停止時に排ガスが排気系統に滞留しているが、何れかの気筒で吸気弁と排気弁との開状態がオーバラップする時期があり、このように吸気弁と排気弁との開状態がオーバラップした位置では、吸気ポートと排気ポートとが連通した状態になる。そして、この時期にマフラテールから酸素濃度の高い新気が導入されると、排ガスが上流側の排気通路に押し込まれることになる。さらに、この排ガスが燃焼室よりも上流側に流されると、次回のエンジン始動時には、酸素濃度の低い排ガスに対して始動を要求することになり、このため、酸素不足から初爆遅延、乱爆、完爆後のエンジン回転数の落ち込み等の始動不良を招くことになる。また、燃焼室の上流側に滞留する排ガスの質量が多い程、始動不良のレベルが悪くなり、最悪の場合には、始動時の燃料過多によるプラグかぶりによって始動不可になるおそれが生ずる。

従来、エンジン停止時に吸気通路に排ガスが逆流するのを阻止する装置には、掃気用空気を発生する掃気用空気発生手段を設け、この掃気用空気発生手段で発生した掃気用空気を吸気通路に供給する掃気用空気供給通路を設け、エンジン停止時に、吸気通路に掃気用空気を供給して排ガスが逆流することを阻止するものがある。
また、エンジン停止制御装置には、エンジン停止操作を検出したときに、アイドル空気量制御弁を全開にしてエンジン回転数を上昇させ、新気を導入して始動性を向上させるものがある。
更に、エンジン始動制御装置には、圧縮上死点近辺でピストンが停止している気筒がある場合に、この気筒に対して燃料を供給せずに空回しさせることにより、吸気側に残留している排ガスを掃気し、エンジン始動性を向上させるものがある。
特開２００１−２８０１４３号公報 特開２００２−５４４６９号公報 特開２００４−１７６６６７号公報

ところで、従来、エンジンの制御装置においては、排ガスが吸気通路に逆流してから種々対策を講ずることから、プラグかぶりが生ずる等でエンジン始動性を十分に確保することが困難となり、また、その排ガスの逆流を判定するために、特別な専用の検出手段が必要になり、構成が複雑で、高価になるという不都合があった。

そこで、この発明の目的は、排ガスの逆流によるエンジン始動不良を予測し、プラグかぶりを回避させてエンジン始動性を向上するエンジンの制御装置を提供することにある。

この発明は、エンジンの排気通路に触媒を設け、この触媒の上流側の上流側排気通路に上流側酸素濃度を検出する第一酸素濃度検出手段を設け、前記触媒の下流側の下流側排気通路に下流側酸素濃度を検出する第二酸素濃度検出手段を設け、前記第一酸素濃度検出手段により検出された上流側酸素濃度と前記第二酸素濃度検出手段により検出された下流側酸素濃度とを取り込んでこれら酸素濃度状態によって前記エンジンを制御する制御手段を設けたエンジンの制御装置において、前記制御手段は、エンジン停止時に前記第一酸素濃度検出手段により検出された上流側酸素濃度と前記第二酸素濃度検出手段により検出された下流側酸素濃度とを取り込んで前記上流側酸素濃度と前記下流側酸素濃度との双方共が設定酸素濃度よりも低いか否かを判定する停止時酸素濃度判定手段と、この停止時酸素濃度判定手段により前記上流側酸素濃度と前記下流側酸素濃度との双方共が設定酸素濃度よりも低いと判定された場合に、再度、前記第一酸素濃度検出手段により検出された上流側酸素濃度と前記第二酸素濃度検出手段により検出された下流側酸素濃度とを取り込み、前記下流側酸素濃度が前記上流側酸素濃度よりも高く且つ前記上流側酸素濃度が排ガス逆流判定値よりも高いときには、排ガスが前記排気通路を逆流したと判定する逆流判定手段とを備えていることを特徴とする。

この発明のエンジンの制御装置は、エンジン停止時に既存の検出手段により検出した排気系統の酸素濃度状態によって排ガスの逆流を判定することから、排ガスの逆流によるエンジン始動不良を予測し、プラグかぶりを回避させてエンジン始動性を向上し、また、特別な専用の検出手段を不要とし、構成が簡単で、廉価にすることができる。

この発明は、排ガスの逆流（マフラ出口から排気通路上流側へと侵入する新気による押し込み）によるエンジン始動不良を予測し、プラグかぶりを回避させてエンジン始動性を向上するために、エンジン停止時に排気系の酸素濃度状態によって排ガスの逆流を判定して実現するものである。
以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細且つ具体的に説明する。

図１〜図３は、この発明の実施例を示すものである。図３において、１は車載用のエンジン、２はこのエンジン１の制御装置である。このエンジン１には、燃焼室３が形成されているとともに、この燃焼室３に吸気を導く吸気通路４を形成する吸気マニホルド５が設けられ、さらに、燃焼室３から排気を導く排気通路６を形成する排気マニホルド７が設けられている。この排気マニホルド７には、該排気マニホルド７と共働して排気通路６を形成する排気管８が接続している。排気通路６の途中には、エンジン１側から順次に、触媒９とマフラ１０と出口１１を備えたマフラテール１２とが設けられている。排気通路６は、触媒９の上流側の上流側排気通路１３と、触媒９の下流側の下流側排気通路１４とから形成される。
また、排気通路６には、既存の触媒劣化診断排ガスシステムの酸素濃度検出手段として、上流側排気通路１３の上流側酸素濃度を検出する第一酸素濃度検出手段１５と、下流側排気通路１４の下流側酸素濃度を検出する第二酸素濃度検出手段１６とが設けられる。これら第一酸素濃度検出手段１５及び第二酸素濃度検出手段１６は、空燃比センサやＯ２センサ等の検出手段からなるものである。そして、酸素濃度検出手段としてＯ２センサを用いる場合には、Ｏ２センサを直列に二つ配設し、連続通電可能状態でこの二つのＯ２センサを活性化させ、排ガスの逆流の動きを判断可能する。
エンジン１には、該エンジン１内に燃料を噴射する燃料噴射装置１７が設けられている。

第一酸素濃度検出手段１５と第二酸素濃度検出手段１６と燃料噴射装置１７とは、制御手段（ＥＣＭ）１８に連絡している。
この制御手段１８は、第一酸素濃度検出手段１５により検出された上流側酸素濃度と第二酸素濃度検出手段１６により検出された下流側酸素濃度とを取り込んでこれら酸素濃度状態によってエンジン１を制御するものである。また、エンジン１には、スタータモータ１９が設けられている。

制御手段１８は、各種検出手段からの検出信号を取り込んで燃料噴射装置１７を作動してエンジン１への燃料噴射量を調整する燃料噴射量調整手段１８Ａを備えている。
また、制御手段１８は、エンジン停止時に第一酸素濃度検出手段１５により検出された上流側酸素濃度と第二酸素濃度検出手段１６により検出された下流側酸素濃度とを取り込んで上流側酸素濃度と下流側酸素濃度との双方共が設定酸素濃度よりも低いか否かを判定する停止時酸素濃度判定手段１８Ｂを備えている。
更に、制御手段１８は、停止時酸素濃度判定手段１８Ｂにより上流側酸素濃度と下流側酸素濃度との双方共が設定酸素濃度よりも低いと判定された場合に、再度、第一酸素濃度検出手段１５により検出された上流側酸素濃度と第二酸素濃度検出手段１６により検出された下流側酸素濃度とを取り込み、下流側酸素濃度が上流側酸素濃度よりも高く且つ上流側酸素濃度が排ガス逆流判定値よりも高いときには、排ガスが排気通路６を逆流したと判定する逆流判定手段１８Ｃを備えている。
更にまた、制御手段１８は、逆流判定手段１８Ｃにより排ガスが排気通路６を逆流していると判定されたときには、次回のエンジン始動時に気筒内を掃気する掃気始動モード手段１８Ｄを備えている。この掃気始動モード手段１８Ｄは、燃料噴射量調整手段１８Ａと連携して、エンジン始動開始時から設定時間内に燃料噴射をカットする燃料カットモード、あるいは、前記設定時間内に燃料噴射量を通常始動モード時よりも低減する燃料噴射量低減モードの少なくとも一方のモードを実行させる。
また、制御手段１８は、バックアップ電源１８Ｅと計時手段としてのタイマ１８Ｆとを備え、エンジン停止時に設定時間を計測するが、バックアップ電源１８Ｅによりタイマ１８Ｆを起動させておき、適宜、第一酸素濃度検出手段１５及び第二酸素濃度検出手段１６を起動する。

次に、この実施例の作用を、図１のフローチャート及び図２のタイムチャートに基づいて説明する。
制御手段１８においてプログラムがスタートすると（ステップＳ０１）、エンジン停止時か否かを判断し（ステップＳ０２）、エンジン停止時ではなく、このステップＳ０２がＮＯの場合には、この判断を継続する。
エンジン停止時であり、前記ステップＳ０２がＹＥＳの場合には、上流側酸素濃度及び下流側酸素濃度を確認して排気系統内が新気充満状態か排ガス滞留状態かを判断するために、第一酸素濃度検出手段１５により検出される上流側酸素濃度（反応値：Ａ）と第二酸素濃度検出手段１６により検出される下流側酸素濃度（反応値：Ｂ）とを取り込み、実際に検出された上流側酸素濃度（Ａ０）が設定酸素濃度（Ａｓ）よりも低く且つ実際に検出された下流側酸素濃度（Ｂ０）が設定酸素濃度（Ｂｓ）よりも低くなったか否かを判断する（ステップＳ０３）（図２の時間ｔ１で示す）。
このステップＳ０３がＹＥＳの場合には、排ガス滞留状態であり、エンジン停止時で且つ前回の酸素濃度確認後の設定時間（Ｔ）経過し且つエンジン停止後の設定時間（Ｔ０）以内か否かを判断する（ステップＳ０４）。
このステップＳ０４がＹＥＳの場合には、再度、上流側酸素濃度及び下流側酸素濃度を確認し、検出された下流側酸素濃度（Ｂ１）が検出された上流側酸素濃度（Ａ１）よりも大きく、つまり、排ガスの逆流（マフラテール１２の出口１１から酸素濃度の高い外気の侵入による）が生じたと判断し、且つ、この排ガスの逆流が生じた状態が継続し、そして、検出された上流側酸素濃度（Ａ１）が排ガス逆流判定値（Ａｇ）よりも大きく、つまり、排ガスが排気通路６の上流側に押し込まれたことを推測したか否かを判断する（ステップＳ０５）（図２の時間ｔ２で示す）。
このステップＳ０５がＮＯの場合で、例えば、前記検出された下流側酸素濃度（Ｂ１）が前記検出された上流側酸素濃度（Ａ１）よりも大きいことが成立していても、上流側酸素濃度（Ａ１）が排ガス逆流判定値（Ａｇ）よりも小さい場合には、先ず、前記ステップＳ０４に戻し、設定時間（Ｔ）後に、前記ステップＳ０５に移行して、再度、上流側酸素濃度（Ａ１）が排ガス逆流判定値（Ａｇ）よりも大きいことが成立したか否かを判断する。

一方、前記ステップＳ０５がＹＥＳの場合には、排ガスが排気通路６を逆流したと判断し、逆流判定フラグをセット（０→１）する（ステップＳ０６）（図２の時間ｔ３で示す）。
そして、次回のエンジン始動時には、気筒内の掃気のために、燃料噴射前に、つまり、クランキングの開始時から設定時間（Ｔｇ）の間に、エンジン１のクランキング時に燃料噴射を禁止する燃料カットモード、あるいは、燃料噴射量を低減する燃料噴射量低減モードを実行して気筒内を掃気し（ステップＳ０７）、そして、プログラムをエンドとし（ステップＳ０８）、その後、通常の始動時モードに移行する。
前記ステップＳ０３及び前記ステップＳ０４がＮＯの場合には、直ちにプログラムをエンドとする（ステップＳ０８）。ここで、前記ステップＳ０４がＮＯの場合は、上流側酸素濃度（Ａ１）が排ガス逆流判定値（Ａｇ）よりも大きいことが成立するまで繰り返すことになるが、エンジン停止後に、設定時間（Ｔ０）以内に、上流側酸素濃度（Ａ１）が排ガス逆流判定値（Ａｇ）よりも大きいことが成立しなければ排ガスの逆流が無かったとして、直ちに制御を終了するために、プログラムをエンドとし（ステップＳ０８）。

即ち、通常、エンジン停止後は、燃焼室３からマフラテール１２の出口１１までの排気通路６で酸素濃度の低い排ガスが滞留しており、その後、マフラ１０の出口１１から酸素濃度の高い新気が入って来ると、排気通路６の下流側から上流側に酸素濃度が高くなって来る。
そこで、この実施例においては、エンジン停止後、第一酸素濃度検出手段１５及び第二酸素濃度検出手段１６を適宜通電させ、その都度、上流側酸素濃度及び下流側酸素濃度を確認・比較することにより、つまり、新気の動きである酸素濃度の変化により排ガスの逆流を推測し、排ガスの逆流によるエンジン始動不良を予測し、プラグかぶりによる始動性の悪化を回避させることができる。

この結果、制御手段１８は、エンジン停止時に第一酸素濃度検出手段１５により検出された上流側酸素濃度（Ａ０）と第二酸素濃度検出手段１６により検出された下流側酸素濃度（Ｂ０）とを取り込んで上流側酸素濃度（Ａ０）と下流側酸素濃度（Ｂ０）との双方共が設定酸素濃度（Ａｓ、Ｂｓ）よりも低いか否かを判定する停止時酸素濃度判定手段１８Ｂを備えている。また、制御手段１８は、この停止時酸素濃度判定手段１８Ｂにより前記上流側酸素濃度（Ａ０）と前記下流側酸素濃度（Ｂ０）との双方共が設定酸素濃度（Ａｓ、Ｂｓ）よりも低いと判定された場合に、再度、第一酸素濃度検出手段１５により検出された上流側酸素濃度（Ａ１）と第二酸素濃度検出手段１６により検出された下流側酸素濃度（Ｂ１）とを取り込み、前記下流側酸素濃度（Ｂ１）が前記上流側酸素濃度（Ａ１）よりも高く且つ前記上流側酸素濃度（Ａ１）が排ガス逆流判定値（Ａｇ）よりも高いときには、排ガスが排気通路６を逆流したと判定する逆流判定手段１８Ｃを備えている。これにより、エンジン停止時に既存の検出手段１５、１６により検出した排気系統の酸素濃度状態によって排ガスの逆流を判定することから、排ガスの逆流によるエンジン始動不良を予測し、プラグかぶりを回避させてエンジン始動性を向上し、また、特別な専用の検出手段を不要とし、構成が簡単で、廉価にすることができる。

また、制御手段１８は、逆流判定手段１８Ｃにより排ガスが排気通路６を逆流していると判定されたときには、次回のエンジン始動時に気筒内を掃気する掃気始動モード手段１８Ｄを備えている。このように排ガスの逆流を判定することにより、排ガスが逆流状態であることにより起こるであろうエンジン始動性の不良を未然に防ぐことが可能となる。よって、無理にエンジン１を始動させようとスタータモータ１９を回し続けることがなくなるため、無駄な電力を消費することをなくすことができる。

更に、掃気始動モード手段１８Ｄは、エンジン始動開始時から設定時間（Ｔｇ）内に燃料噴射をカットする燃料カットモード、あるいは、設定時間（Ｔｇ）内に燃料噴射量を通常始動モード時よりも低減する燃料噴射量低減モードの少なくとも一方のモードを実行させる。これにより、エンジン始動時の気筒内の掃気を行うには、燃料噴射量装置１７の通常のソフトウェアを変更することで対応することが可能となり、新たなシステムを追加する必要がなく、構成が簡単で、廉価とすることができる。

なお、この発明においては、上述の実施例に限定されず、種々応用改変が可能であることは勿論である。
即ち、エンジン始動時の掃気の際には、燃料カットの他に、燃料噴射タイミングを遅延させる方法を採用することも可能である。
また、計時手段として、制御手段のタイマの代わりに、車載用のタイマを用いることも可能である。

エンジン停止時に既存の検出手段により検出した排気系の酸素濃度状態によって排ガスの逆流を判定することを、他の制御にも適用することができる。

エンジン制御のフローチャートである。 エンジン制御のタイムチャートである。 エンジンの制御装置のシステム構成図である。

符号の説明

１ エンジン
２ エンジンの制御装置
３ 燃焼室
４ 吸気通路
５ 吸気マニホルド
６ 排気通路
７ 排気マニホルド
８ 排気管
９ 触媒
１０ マフラ
１１ 出口
１２ マフラテール
１３ 上流側排気通路
１４ 下流側排気通路
１５ 第一酸素濃度検出手段
１６ 第二酸素濃度検出手段
１７ 燃料噴射装置
１８ 制御手段
１８Ａ 燃料噴射量調整手段
１８Ｂ 停止時酸素濃度判定手段
１８Ｃ 逆流判定手段
１８Ｄ 掃気始動モード手段
１８Ｅ バックアップ電源
１８Ｆ タイマ
１９ スタータモータ

Claims (3)

1. エンジンの排気通路に触媒を設け、この触媒の上流側の上流側排気通路に上流側酸素濃度を検出する第一酸素濃度検出手段を設け、前記触媒の下流側の下流側排気通路に下流側酸素濃度を検出する第二酸素濃度検出手段を設け、前記第一酸素濃度検出手段により検出された上流側酸素濃度と前記第二酸素濃度検出手段により検出された下流側酸素濃度とを取り込んでこれら酸素濃度状態によって前記エンジンを制御する制御手段を設けたエンジンの制御装置において、前記制御手段は、エンジン停止時に前記第一酸素濃度検出手段により検出された上流側酸素濃度と前記第二酸素濃度検出手段により検出された下流側酸素濃度とを取り込んで前記上流側酸素濃度と前記下流側酸素濃度との双方共が設定酸素濃度よりも低いか否かを判定する停止時酸素濃度判定手段と、この停止時酸素濃度判定手段により前記上流側酸素濃度と前記下流側酸素濃度との双方共が設定酸素濃度よりも低いと判定された場合に、再度、前記第一酸素濃度検出手段により検出された上流側酸素濃度と前記第二酸素濃度検出手段により検出された下流側酸素濃度とを取り込み、前記下流側酸素濃度が前記上流側酸素濃度よりも高く且つ前記上流側酸素濃度が排ガス逆流判定値よりも高いときには、排ガスが前記排気通路を逆流したと判定する逆流判定手段とを備えていることを特徴とするエンジンの制御装置。
2. 前記制御手段は、前記逆流判定手段により排ガスが前記排気通路を逆流していると判定されたときには、次回のエンジン始動時に気筒内を掃気する掃気始動モード手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの制御装置。
3. 前記掃気始動モード手段は、エンジン始動開始時から設定時間内に燃料噴射をカットする燃料カットモード、あるいは、前記設定時間内に燃料噴射量を通常始動モード時よりも低減する燃料噴射量低減モードの少なくとも一方のモードを実行させることを特徴とする請求項２に記載のエンジンの制御装置。

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