JP2008267295A

JP2008267295A - 内燃機関の制御システム

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Publication number: JP2008267295A
Application number: JP2007112352A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Watanabe; 智渡邊
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-04-20
Filing date: 2007-04-20
Publication date: 2008-11-06
Anticipated expiration: 2027-04-20
Also published as: JP4840240B2

Abstract

【課題】燃料カット時など内燃機関の燃焼室への燃料供給が停止される際に、気筒内の筒内付着燃料が燃焼せずに排出されることによってエミッションが悪化することを抑制する。
【解決手段】点火時期をＭＢＴより前へ進角させることができる内燃機関の制御システムにおいて、燃焼室への燃料供給がカットされる前の燃焼行程において、点火時期をＭＢＴより前へ進角させ、燃焼室における温度上昇のピーク値を上昇させる。これにより、燃料供給がカットされる前に筒内付着燃料をより確実に燃焼させる。
【選択図】図６

Description

本発明は、火花点火式の内燃機関を制御するシステムに関する。

内燃機関のアクセルがＯＦＦされた時などに内燃機関の燃焼室への燃料供給を停止する場合、燃料供給を停止する前に予め点火時期を遅角させることによって、燃料供給の停止によるトルクショックを抑制する制御が行なわれる場合がある。

燃料供給の停止に伴ってこのような制御を行った場合には、燃焼室における温度上昇のピーク値が低下し、燃料供給の停止時に燃焼室内に残存している燃料量が増加してしまう場合があった。そうすると、燃料供給の停止中に、燃焼室に残存していた燃料が未燃成分のＨＣとして排出されてしまうことがあった。また、内燃機関における燃料供給の停止状態からの復帰時に空燃比がリッチ側に移行し、ＨＣの排出量が増加してしまうことがあった。その結果、内燃機関の燃焼室への燃料供給の停止時または停止後においてエミッションが悪化する場合があった。

これに対し、内燃機関の燃焼室への燃料供給を停止した状態から燃料供給を再開するときに、点火時期を遅角するとともに吸入空気量の増量を実施して、ＨＣの触媒コンバータにおける酸化を促進し、ＨＣの排出量の増加を抑制する技術などが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。しかし、この従来技術においては、触媒コンバータにおけるＨＣの浄化効率を上昇させてはいるものの、内燃機関から排出されるＨＣ自体を減少させてはいない。

一方、従来、火花点火式の内燃機関において、点火時期をＭＢＴ（Minimum spark advance for Best Torque）より前へ進角させることにより、冷却水の温度上昇を促進し、以
て内燃機関の暖機性を向上させる技術が知られている（例えば、特許文献２を参照）。しかし、この従来技術においては、内燃機関の暖機性は考慮しているものの、排気エミッションについては考慮されていない。
特開平１１−１０１１５０号公報特開２０００−２４０５４７号公報特開平１１−９３７１９号公報特開平９−３２６０９号公報

本発明は、上記した実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関の燃焼室への燃料供給が停止される場合における、エミッションの悪化を抑制できる技術を提供することである。

本発明は、上記した課題を解決するために、トルクを略最大とできる点火時期であるＭＢＴより前まで点火時期を進角させることができる内燃機関の制御システムにおいて、燃料供給が停止される場合に、点火時期をＭＢＴより前へ進角させ、燃焼室における温度上昇のピーク値を上昇させることを最大の特徴とする。

より詳しくは、火花点火式の内燃機関の点火時期をＭＢＴより前へ進角させる過進角手段と、
前記内燃機関における燃焼室への燃料供給を停止する燃料供給停止手段と、
前記燃料供給停止手段によって前記内燃機関における燃焼室への燃料供給を停止する場合には、前記過進角手段により点火時期をＭＢＴより前へ進角させる燃料停止時過進角制御手段と、
を備えることを特徴とする。

ここで、アクセルがＯＦＦされた時のように、トルクがあまり要求されないような運転状態においては、内燃機関の燃焼室への燃料供給が停止される場合がある。このような場合は燃焼室において燃焼が生じないために、気筒内の壁面に付着した燃料または壁面に付着する前の燃料（以下、これらを総称して「筒内付着燃料」と称する場合もある）が、燃焼に供されることなく未燃のまま排出される場合がある。

その際、内燃機関の排気系に配置された触媒が未活性状態にあると、前記した未燃燃料成分が触媒において浄化されずに大気中へ放出される場合があった。あるいは、燃料供給の停止状態が解除され内燃機関の燃焼室への燃料供給が再開される際に、既に燃料が気筒内の壁面に付着していることから空燃比がリッチ側に移行し、燃焼再開後のＨＣの排出量が増加する場合があった。そうすると、いずれの場合にも、内燃機関の燃焼室への燃料供給の停止制御に伴ってエミッションが悪化する結果を招来する場合があった。

これに対し、本願発明者が鋭意の実験及び検証を行った結果、火花点火式の内燃機関において点火時期がＭＢＴより前へ進角（以下、「過進角」と称する）されると、気筒内から排出される未燃燃料成分（例えば、ＨＣ）が著しく減少することが見出された。

これは、点火時期が過進角された場合は、圧縮上死点前に燃焼する混合気の量が増加するため、混合気の燃焼による昇圧・昇温効果がピストンの上昇動作による昇圧・昇温効果に加わって気筒内の圧力（以下、「筒内圧」とも称する）及び筒内温度のピーク値が高められ、筒内付着燃料の気化及び酸化が促進されることに因ると考えられる。ここで、筒内付着燃料が酸化することにより未燃燃料の量を減少させることができる。また、筒内付着燃料が気化することにより、より酸化し易くすることができるとともに排気浄化触媒における浄化を容易にすることができる。

そこで、本発明に係る内燃機関の制御システムにおいては、内燃機関の燃焼室への燃料供給を停止する場合に、点火時期を過進角させることにより気筒内から排出される未燃燃料成分の低減を図ることとした。これによれば、内燃機関の燃焼室への燃料供給の停止時におけるエミッションの悪化を抑制することができる。

また、本発明においては、前記燃料停止時過進角制御手段は、前記燃料供給停止手段によって前記内燃機関における燃焼室への燃料供給が停止される前に、前記過進角手段により点火時期をＭＢＴより前へ進角させるようにしてもよい。

そうすれば、内燃機関の燃焼室への燃料供給が停止される前の段階で、予め燃焼室の温度上昇のピーク値を上昇させて筒内付着燃料を酸化または気化させておくことができるので、内燃機関の燃焼室への燃料供給が停止された場合に、より確実にＨＣの排出を抑制することができ、より確実にエミッションを低減することができる。

また、本発明においては、前記内燃機関の稼動中に前記燃料供給停止手段によって前記内燃機関における燃焼室への燃料供給を一時的に停止する場合には、前記燃料停止時制御手段は、前記内燃機関の気筒において前記燃料供給が停止される直前の燃焼行程において、前記過進角手段により点火時期をＭＢＴより前へ進角させるようにしてもよい。

例えば、アクセルＯＦＦや、車輌の最高速度リミッタによって、内燃機関の稼働中に一時的に内燃機関の燃焼室への燃料供給が停止する場合には、各気筒において実際に燃料供給が停止される直前の燃焼行程において、点火時期をＭＢＴより前へ進角させる。そうすれば、当該気筒において燃料供給が停止される前に、予め筒内付着燃料を酸化または気化させておくことができる。

また、内燃機関が複数の気筒を有する場合には、全ての気筒に対して、燃料供給が停止される直前の燃焼行程において、点火時期をＭＢＴより前へ進角させるようにしてもよい。また、各気筒に対して、燃料供給が停止される直前の１回の燃焼行程において、点火時期をＭＢＴより前へ進角させるようにしてもよし、直前の燃焼行程を含む複数の燃焼行程において、点火時期をＭＢＴより前へ進角させるようにしてもよい。

また、本発明においては、前記内燃機関の停止動作時において前記燃料供給停止手段によって前記内燃機関における燃焼室への燃料供給を停止する場合には、前記燃料停止時過進角制御手段は、前記内燃機関の停止指令があった後の所定期間に亘り前記過進角手段により点火時期をＭＢＴより前へ進角させた後に、前記燃料供給を停止するようにしてもよい。

ここで、内燃機関を停止させる際には、従来より、ＩＧスイッチＯＦＦと同時に、燃料系、点火系への通電も停止されていたので、内燃機関の停止中または次回の始動時に、気筒内に残存していた筒内付着燃料がＨＣとして排出される場合があった。特に、内燃機関の暖機が完了する前に停止した場合などは、気筒内に残存する筒内付着燃料の量が多いため、次回の内燃機関の始動時におけるＨＣの排出量が多くなる場合があった。

そこで、本発明においては、内燃機関の停止動作時に、燃料停止時過進角制御手段が、内燃機関の停止指令があった後の所定期間に亘り、過進角手段により点火時期をＭＢＴより前へ進角させる制御を継続して、充分に各気筒の燃焼室における温度上昇のピーク値を上昇させることとした。そして、筒内付着燃料を充分に酸化または気化させた後に、内燃機関を停止させることとした。

これによれば、筒内付着燃料を可及的に減少させた状態で内燃機関を停止することができ、次回の内燃機関の始動時または内燃機関の停止中におけるエミッションの悪化を抑制することができる。

なお、本発明における課題を解決するための手段は、可能な限り組み合わせて使用することができる。

本発明によれば、内燃機関の燃焼室への燃料供給が停止される場合におけるエミッションの悪化を、より確実に抑制することができる。

以下、本発明の具体的な実施形態について図に基づいて説明する。

図１は、本実施例における内燃機関の制御システムの概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、複数の気筒２を有する４ストロークサイクルの火花点火式の内燃機関（ガソリンエンジン）である。内燃機関１の気筒２は、吸気ポート３を介して吸気通路３０に接続されるとともに、排気ポート４を介して排気通路４０に接続されている。

吸気ポート３には、気筒２内へ向かって燃料を噴射する燃料噴射弁５が設けられている。吸気通路３０には、該吸気通路３０内を流通する空気量を制御するスロットル弁６が設けられている。スロットル弁６より下流の吸気通路３０には、該吸気通路３０内の圧力（吸気圧）を測定する吸気圧センサ７が設けられている。スロットル弁６より上流の吸気通路３０には、該吸気通路３０を流れる空気量を測定するエアフローメータ８が設けられている。

一方、排気通路４０には、排気浄化装置９が配置されている。排気浄化装置９は、三元触媒や吸蔵還元型ＮＯｘ触媒等を具備し、所定の活性温度域にある時に排気を浄化する。

また、内燃機関１には、気筒２内に臨む吸気ポート３の開口端を開閉する吸気弁１０と、気筒２内に臨む排気ポート４の開口端を開閉する排気弁１１が設けられている。これら吸気弁１０と排気弁１１は、吸気側カムシャフト１２と排気側カムシャフト１３によりそれぞれ開閉駆動される。

気筒２の上部には、該気筒２内の混合気に点火する点火プラグ１４が配置されている。また、気筒２内にはピストン１５が摺動自在に挿入されている。ピストン１５はコネクティングロッド１６を介してクランクシャフト１７と接続されている。

クランクシャフト１７の近傍には、該クランクシャフト１７の回転角度を検出するクランクポジションセンサ１８が配置されている。更に、内燃機関１には、該内燃機関１を循環する冷却水の温度を測定する水温センサ１９が取り付けられている。

このように構成された内燃機関１には、ＥＣＵ２０が併設されている。ＥＣＵ２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えた電子制御ユニットである。このＥＣＵ２０は、前述した吸気圧センサ７、エアフローメータ８、クランクポジションセンサ１８、及び水温センサ１９等の各種センサと電気的に接続され、各種センサの測定値を入力可能になっている。

ＥＣＵ２０は、前記した各種センサの測定値に基づいて燃料噴射弁５、スロットル弁６、点火プラグ１４を電気的に制御する。

ここで、内燃機関１の燃料カット制御について説明する。この燃料カット制御は、内燃機関１の減速時、具体的にはアクセルがＯＦＦされた場合や、車輌の最高速度リミッタが作動した場合などに行なわれる制御であり、トルクを発生させずに機関回転数を低下させるために、ＥＣＵ２０から燃料噴射弁５への燃料噴射指令信号の出力を停止し、気筒２への燃料供給を停止する制御である。

この燃料カット制御を行なった際には、気筒２において燃料が燃焼しないので、燃料カット制御の開始時に気筒２内の壁面に付着していた筒内付着燃料が未燃成分のＨＣとして内燃機関１から排出される場合があった。また、燃料カット制御からの復帰時において気筒２内の壁面の筒内付着燃料によって混合気の空燃比がリッチ側にずれ、排出されるＨＣの量が増加する場合があった。その結果、燃料カット制御中または制御終了直後のエミッションが悪化してしまう場合があった。

また従来、燃料カット制御が行われた際にはトルクが急激に低減してしまうことから、燃料カット制御直前に、点火プラグ１４の点火時期を遅角させる制御を行うことで予めトルクを低減し、燃料カット制御によるトルクショックを回避していた。この場合、点火プラグ１４の点火時期の遅角によって気筒２内の温度上昇のピーク値が低下し、燃料カット制御が開始される時点での筒内付着燃料の量が増加してしまう場合もあった。

一方、本願発明者の鋭意の実験及び検証によれば、点火プラグ１４の点火時期をＭＢＴより進角させることによって、気筒２の筒内圧や、筒内温度などのピーク値を特に上昇させることができることが見出された。

図２は、気筒２における点火時期によって、気筒２内の種々のパラメータとクランク角との関係が変化する様子を示したグラフである。横軸は内燃機関１のクランク角、縦軸は、気筒２内の各パラメータを示す。図２においては、点火プラグ１４の点火がＭＢＴより進角側（以下、「過進角」と称する）の後述するＳＴ１で行われた場合のグラフを実線で、点火がＭＢＴで行われた場合のグラフを破線で、点火が圧縮上死点（ＴＤＣ）で行われた場合のグラフを一点鎖線で示している。

点火時期が過進角された場合は、点火時期がＭＢＴに設定された場合及び点火時期が圧縮上死点（ＴＤＣ）に設定された場合に比べ、圧縮上死点前に燃焼される混合気の量が多くなる。このため、混合気の燃焼により発生する熱エネルギのピーク（図２中の熱発生率、発生熱量、及び燃焼質量割合を参照）が圧縮上死点前へシフトする。

よって、混合気の燃焼による昇温・昇圧効果と、ピストンの上昇動作（下死点から上死点へ向かう動作）による圧縮効果との相乗効果により、圧縮行程から膨張行程までの期間における筒内圧及び筒内温度のピーク値が大幅に上昇する。なお、点火時期のＭＢＴより前への過進角はＥＣＵ２０の指令によって実行されるので、本実施例において過進角手段はＥＣＵ２０を含んで構成される。

本実施例においては、上述の現象を利用して、燃料カット制御を実施する前に内燃機関１の点火時期をＭＢＴよりさらに進角させることにより、気筒２内の温度ピークを上昇させて気筒２内の壁面における筒内付着燃料を酸化または気化させることとした。これにより、燃料カット制御中または制御直後に、筒内付着燃料がＨＣとして排出されてエミッションが悪化することを抑制することとした。

図３には、気筒２における点火時期とトルク及び、筒内最高温度との関係のグラフを示す。横軸は点火プラグ１４の点火時期、縦軸はトルク及び筒内最高温度である。図３から分かるように、内燃機関１で発生するトルクは、点火時期をＭＢＴとした場合が最も大きくなる。点火時期をＭＢＴの前へ進角していくと、トルクは低下していく一方、筒内最高温度は上昇し、ＳＴ１で最高となる。

このように、点火時期をＭＢＴより前まで進角させることにより、燃料カット制御の前に予めトルクを低減させることができ、燃料カット制御に起因するトルクショックを抑制できる。また、筒内最高温度を上昇させることができ、燃料カット制御前に気筒２における筒内付着燃料を予め酸化または気化させることができ、燃料カット制御中または制御後に未燃ＨＣが排出されることを抑制でき、エミッションの悪化を抑制できる。

なお、本実施例において点火時期を過進角させる際の点火時期は、特に、図４に示すような、ＴＤＣにおいて筒内圧が最高になるような点火時期とした。この点火時期は、図３において、筒内最高温度が最も高くなる点火時期であるＳＴ１に相当することが分かっており、点火時期をこのように定めることで、最も効率よく筒内付着燃料を燃料カット前に酸化または気化させることができる。

但し、点火時期を過剰に進角させ、運転状態によって定まる失火限界点火時期（ＳＴＭＦ_Ａ）を超えてしまうと、図３にも示すように失火の危険性が大きくなるので、ＳＴ１
がＳＴＭＦ_Ａより進角側となってしまう運転状態においては、点火時期はＳＴＭＦ_Ａを
越えないように設定するようにしている。図５には、内燃機関１の運転状態とＳＴＭＦ_
Ａとの関係のマップを示す。

次に図６には、本実施例の内燃機関１における各気筒２の燃料カット制御のタイミングと、点火時期をＭＢＴより前に進角させるタイミングとの関係について示す。図中の各気筒２に係る行程の中で、太線で囲まれた燃焼行程において点火時期の過進角が行なわれる。また、白抜き矢印のタイミングで、ＥＣＵ２０から燃料カット指令が出され、黒抜き矢印のタイミングで、各気筒２へ吸気ポート３から導入される燃料が実際にカットされる。

すなわち、本実施例における内燃機関１はポート噴射型内燃機関であるために、気筒２内に導入される燃料が実際にカットされるサイクルの前のサイクルにおける、吸気行程の終期または圧縮行程の始期のタイミングにおいて燃料噴射弁５から吸気ポート３に噴射される燃料がカットされる。そして、各気筒２内に実際に導入される燃料がカットされるタイミングの直前の燃焼行程において、点火時期が過進角される。

これにより、それぞれの気筒２において燃料カットが行なわれる直前の燃焼行程において、それぞれの気筒２の点火プラグ１４の点火時期を過進角させることにより、全部の気筒２において筒内付着燃料を酸化または気化させることができるので、より確実に、ＨＣが排出されてエミッションが悪化することを抑制できる。

図７には、本実施例における点火時期過進角制御ルーチンを示す。本ルーチンは、ＥＣＵ２０のＲＯＭに記憶されたプログラムであり、内燃機関１の稼動中はＥＣＵ２０によって、各気筒２に対して独立に、所定期間毎に実行される。

本ルーチンが実行されると、まずＳ１０１において、燃料カット制御前かどうかが判定される。具体的には、例えばアクセルＯＦＦによる燃料カット制御については、図示しないアクセルポジションセンサの出力信号からアクセルＯＦＦが検出され、且つクランクポジションセンサ１８から機関回転数が所定値以下であることを条件に燃料カット制御前と判定してもよい。また、例えば、最高速度リミッタの作動による燃料カット制御については、車速が１８０ｋｍを超えたことを条件に燃料カット制御前と判定してもよい。ここで、燃料カット制御前でないと判定された場合には、そのまま本ルーチンを一旦終了する。一方、燃料カット制御前であると判定された場合にはＳ１０２に進む。

Ｓ１０２では、ＥＣＵ２０から当該気筒２の燃料噴射弁５に対して燃料カット指令が出される。すなわち、当該気筒２の吸気行程の終期または圧縮行程の始期において、燃料噴射弁５からの燃料噴射が休止されるように設定される。Ｓ１０２の処理が終了するとＳ１０３に進む。

Ｓ１０３においては、当該気筒２において燃料噴射弁５からの燃料噴射が休止された直後の燃焼行程で、点火時期が過進角される。これによって、燃焼室の温度上昇のピーク値が高められ、当該気筒２における筒内付着燃料が確実に酸化または気化する。Ｓ１０３の処理が終了するとＳ１０４に進む。

Ｓ１０４においては、当該気筒２において点火時期が過進角された燃焼行程の直後の排気行程の終期または直後の吸気行程の始期において、吸気弁１０の開弁時に当該気筒２への燃料の導入がないので、実質的に燃料がカットされる。Ｓ１０４の処理が終了すると本ルーチンを一旦終了する。

なお、上記のＳ１０３において過進角が行なわれる燃焼行程は、実質的に当該気筒２において燃焼室に導入される燃料がカットされる直前の燃焼行程に相当する。このように、
本実施例においては、各気筒２において燃料がカットされる直前の燃焼行程において、点火時期を過進角することとした。これによって、燃料カットの実施に伴うトルクショックを抑制するとともに、燃料カットの開始時点で各気筒２の壁面に付着していた燃料が、燃料カット中または燃料カット後にＨＣとして排出されることを抑制できる。その結果、燃料カット中または燃料カット後におけるエミッションの悪化を抑制することができる。上記の点火時期過進角制御ルーチンのＳ１０２の処理を実行するＥＣＵ２０は、本実施例において燃料供給停止手段に相当する。また、Ｓ１０３の処理を実行するＥＣＵ２０は、本実施例において燃料停止時過進角制御手段に相当する。

なお、図６のタイミングチャートにおける各気筒２において、各気筒２の燃料噴射弁５への燃料カット指令は、１回ずつに限る必要はない。すなわち、各気筒２において連続する複数回のサイクルについて燃料カット制御を継続しても構わない。この場合は、各気筒２において実質的な燃料カット制御が開始される直前の燃焼行程において点火時期の過進角を行うようにすればよい。

ところで、上記においては、ポート噴射型の内燃機関において、燃料カット制御が行なわれる場合について説明したが、次に、直噴式の燃料噴射弁を備えた内燃機関において、燃料カット制御がおこなわれる場合について説明する。

図８には、直噴式の燃料噴射弁を備えている場合の、内燃機関１における各気筒２の燃料カット制御のタイミングと、点火時期をＭＢＴより前に進角させるタイミングとの関係について示す。図中の各気筒２に係る行程の中で、太線で囲まれた燃焼行程において点火時期の過進角が行なわれる。また、黒抜き矢印のタイミングで、ＥＣＵ２０から燃料カット指令が出される。なお、この場合は、直噴式の燃料噴射弁を用いているので、燃料カット指令と燃料カットの実施が同じタイミングで行なわれる。

図９には、内燃機関１が直噴式の燃料噴射弁を備えている場合の点火時期過進角制御ルーチン２についてのフローチャートを示す。本ルーチンは、ＥＣＵ２０のＲＯＭに記憶されたプログラムであり、内燃機関１の稼動中はＥＣＵ２０によって各気筒２に対して独立に所定期間毎に実行される。

本ルーチンが実行されると、まずＳ１０１において、燃料カット制御前かどうかが判定される。この処理の内容は、図７で説明した点火時期過進角制御ルーチンにおけるＳ１０１の処理の内容と同じであるので、説明を省略する。ここで、燃料カット制御前でないと判定された場合には、そのまま本ルーチンを一旦終了する。一方、燃料カット制御前であると判定された場合にはＳ２０１に進む。

Ｓ２０１では、当該気筒２において点火時期が過進角された燃焼行程が完了したか否かが判定される。具体的には、当該気筒２の燃焼行程において点火時期の過進角が行なわれた際にそれぞれＯＮされるフラグの値をＥＣＵ２０に読み込むことで判定してもよいし、当該気筒２における点火プラグ１４の作動時期の設定値をＥＣＵ２０に読み込むことで判定してもよい。ここで当該気筒２において点火時期が過進角された燃焼行程が完了していないと判定された場合にはＳ２０３に進む。一方、当該気筒２において点火時期が過進角された燃焼行程が完了したと判定された場合にはＳ２０２に進む。

Ｓ２０２においては、当該気筒２に対して燃料カット制御が実行される。Ｓ２０２の処理が終了すると本ルーチンは一旦終了する。

Ｓ２０３においては、当該気筒２に対して点火時期の過進角が実行される。具体的には当該気筒２において、燃料がカットされる圧縮行程の直前の燃焼行程において、点火時期
がＳＴ１に設定され、点火プラグ１４の点火が実行される。Ｓ２０３の処理が終了すると本ルーチンを一旦終了する。

以上、説明したように、直噴式の燃料噴射弁を備えた例においては、燃料カット制御が行なわれる直前の燃焼行程において、点火時期の過進角を行うこととし、燃料カット制御の実施に伴うトルクショックを抑制するとともに、燃料カット中の筒内付着燃料がＨＣとして排出されることによるエミッションの悪化を抑制できる。

次に、本発明における実施例２について説明する。本実施例においては、内燃機関を停止する際に、点火時期の過進角を実行してから内燃機関１を停止する処理について説明する。なお、本実施例における内燃機関１及び吸排気系、制御系は図１に示したものと同等である。

ここで、例えばアイドル状態から内燃機関１が停止される場合について考える。この場合は、内燃機関１が停止されて点火プラグ１４の作動が停止された時点で各気筒２内の壁面に付着している筒内付着燃料が、次回の内燃機関１の始動時にＨＣとして排出される場合があった。あるいは内燃機関１の始動時における混合気の空燃比が目標値よりもリッチとなってしまう場合があった。これらのいずれの場合にも、内燃機関１の始動時におけるエミッションを悪化させてしまうおそれがあった。特に、内燃機関１が充分に暖機される前に内燃機関１が停止すると、気筒２内に残存する筒内付着燃料の量が多いため、次回の始動時におけるＨＣの排出量がより多くなる問題があった。

そこで、本実施例においては、内燃機関１の停止前には、各気筒２において点火時期の過進角を実行し、各気筒２内の筒内付着燃料をより確実に燃焼させることとした。

図１０には、本実施例における、内燃機関１における各気筒２の燃料カット制御及び、点火時期過進角のタイミングについて示す。即ち、ＩＧスイッチがＯＦＦされた場合にその次に各気筒２において迎える燃焼行程において、燃料の点火時期をＳＴ１に設定して点火時期の過進角を実行する。そして、全ての気筒２の燃焼行程において点火時期の過進角を伴った燃焼が完了した時点で、燃料噴射弁５、点火プラグ１４への通電をＯＦＦして内燃機関１を停止する。

こうすることによって、内燃機関１が停止された後は、内燃機関１の各気筒２内に筒内付着燃料が残存せず、次回の内燃機関１の始動時におけるエミッションを向上させることができる。

図１１には、本実施例における点火時期過進角制御ルーチン３を示す。本ルーチンは、ＥＣＵ２０のＲＯＭに記憶されたプログラムであり、内燃機関１の稼動中はＥＣＵ２０によって所定期間毎に実行される。本ルーチンは気筒毎に独立に実行される必要はない。

本ルーチンが実行されると、まずＳ３０１において、ＩＧスイッチがＯＦＦされたかどうかが判定される。ここで、ＩＧスイッチがＯＮ状態を継続していると判定された場合には、そのまま本ルーチンを一旦終了する。一方、ＩＧスイッチがＯＦＦされたと判定された場合にはＳ３０２に進む。

Ｓ３０２においては冷却水温が所定値以上か否かが判定される。具体的には、冷却水温センサ１９の出力信号をＥＣＵ２０に読み込み、この値から得られた冷却水温を予め定められた所定値と比較することによって判定される。ここで、冷却水温が所定値以上であると判定された場合には、内燃機関１が充分に暖機されているためにそのまま機関停止して
も、気筒２内における筒内付着燃料が十分に少なく、次回の内燃機関１の始動時においてエミッションに影響しないと判断されるので、後述するＳ３０４に進む。一方、冷却水温が所定値より低いと判定された場合には、Ｓ３０３に進む。ここで所定値とは、冷却水温がこれ以上であれば、内燃機関１は充分に暖機されており、そのまま機関停止しても、気筒２内における筒内付着燃料が十分に少なく、次回の内燃機関１の始動時においてエミッションが悪化しないと判断される閾値としての冷却水温であり、予め実験などによって求められる。

Ｓ３０３においては、内燃機関１の全ての気筒２において点火時期の過進角が完了したかどうかが判定される。具体的には、全ての気筒２において点火時期の過進角が完了した際にＯＮされるフラグの値をＥＣＵ２０に読み込むことで判定してもよいし、各気筒２における点火プラグ１４の作動時期の設定値をＥＣＵ２０に読み込むことで判定してもよい。ここで未だ全ての気筒２において点火時期の過進角が完了していないと判定された場合にはＳ３０５に進む。一方、全ての気筒２において点火時期の過進角が既に完了していると判定された場合にはＳ３０４に進む。

Ｓ３０４においては、燃料噴射弁５、点火プラグ１４への通電が停止され内燃機関１が停止される。Ｓ３０４の処理が終了すると本ルーチンは一旦終了する。

Ｓ３０５においては、各気筒２において点火時期の過進角が実行される。具体的には各気筒２の燃焼行程において、点火時期がＳＴ１に設定された上で点火プラグ１４の点火が行なわれる。ここでは、全ての気筒２において点火時期の過進角が完了されるように、順番に各気筒２で点火時期の過進角が１回ずつ行なわれるようにしてもよい。Ｓ３０５の処理が終了すると本ルーチンを一旦終了する。

以上、説明したように、本実施例においては、内燃機関１の停止の前には、各気筒２において点火時期の過進角を行うこととした。これにより、内燃機関１の停止時における各気筒２での筒内付着燃料が次回の内燃機関１の始動時や内燃機関１の停止中にＨＣとして排出されることを抑制でき、エミッションの悪化を抑制することができる。

本発明の実施例における内燃機関及び吸排気系、制御系の概略構成を示す図である。本発明の実施例に係る気筒における点火時期と気筒内の状態との関係を示すグラフである。本発明の実施例に係る気筒における点火時期と内燃機関のトルク及び筒内最高温度との関係を示すグラフである。本発明の実施例に係る気筒におけるクランク角と筒内圧の関係の、点火時期による相違を説明するためのグラフである。本発明の実施例に係る内燃機関の運転状態と失火限界の点火時期との関係を示すマップの基準となるグラフの例である。本発明の実施例１に係る内燃機関における各気筒の燃料カット制御及び、点火時期過進角のタイミングについて示す図である。本発明の実施例１における点火時期過進角制御ルーチンを示すフローチャートである。本発明の実施例１に係る内燃機関における各気筒の燃料カット制御及び、点火時期過進角のタイミングの別の例について示す図である。本発明の実施例１における点火時期過進角制御ルーチン２を示すフローチャートである。本発明の実施例２における内燃機関における機関停止制御及び、点火時期過進角のタイミングについて示す図である。本発明の実施例２における点火時期過進角制御ルーチン３を示すフローチャートである。

符号の説明

１・・・・・内燃機関
２・・・・・気筒
３・・・・・吸気ポート
４・・・・・排気ポート
５・・・・・燃料噴射弁
６・・・・・スロットル弁
７・・・・・吸気圧センサ
８・・・・・エアフローメータ
９・・・・・排気浄化装置
１０・・・・吸気弁
１１・・・・排気弁
１２・・・・吸気側カムシャフト
１３・・・・排気側カムシャフト
１４・・・・点火プラグ
１５・・・・ピストン
１６・・・・コネクティングロッド
１７・・・・クランクシャフト
１８・・・・クランクポジションセンサ
１９・・・・水温センサ
２０・・・・ＥＣＵ
３０・・・・吸気通路
４０・・・・排気通路

Claims

火花点火式の内燃機関の点火時期をＭＢＴより前へ進角させる過進角手段と、
前記内燃機関における燃焼室への燃料供給を停止する燃料供給停止手段と、
前記燃料供給停止手段によって前記内燃機関における燃焼室への燃料供給を停止する場合には、前記過進角手段により点火時期をＭＢＴより前へ進角させる燃料停止時過進角制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御システム。
前記燃料停止時過進角制御手段は、前記燃料供給停止手段によって前記内燃機関における燃焼室への燃料供給が停止される前に、前記過進角手段により点火時期をＭＢＴより前へ進角させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御システム。
前記内燃機関の稼動中に前記燃料供給停止手段によって前記内燃機関における燃焼室への燃料供給を一時的に停止する場合には、前記燃料停止時過進角制御手段は、前記内燃機関の気筒において前記燃料供給が停止される直前の燃焼行程において、前記過進角手段により点火時期をＭＢＴより前へ進角させることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の制御システム。
前記内燃機関の停止動作時において前記燃料供給停止手段によって前記内燃機関における燃焼室への燃料供給を停止する場合には、前記燃料停止時過進角制御手段は、前記内燃機関の停止指令があった後の所定期間に亘り前記過進角手段により点火時期をＭＢＴより前へ進角させた後に、前記燃料供給を停止することを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の制御システム。
前記過進角手段は、前記内燃機関の点火時期をＭＢＴより前であって、前記内燃機関の気筒内の圧力がＴＤＣ付近で最高となる点火時期まで進角させることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の内燃機関の制御システム。