JP2010138795A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】機関始動時の点火時期の遅角制御から進角制御に移行するに際して、機関回転速度の過度の上昇を抑制することができる。
【解決手段】機関始動に際して、点火時期をアイドル点火時期に対して遅角側に設定する遅角制御を実行するとともに、該制御の実行中に、機関回転速度NEがアイドル目標回転速度NEidle以下となり且つそれらの偏差ΔNEが所定値ΔNEstpx以上となることをもって該制御を停止して、点火時期をそのときの点火時期に対して進角側に設定する進角制御を実行する。また、そのときの冷却水温THWが所定温度THW1以上である場合には、機関回転速度NEが所定の回転速度NEcut以上となることをもって燃料噴射を停止する。更に、そのときの冷却水温THWが所定温度THW1以上である場合にはそうでない場合に比べて、遅角制御を停止するための上記所定値ΔNEstpxを大きく設定する。
【選択図】図5

Description

本発明は、機関始動に際して、点火時期を制御する内燃機関の制御装置に関する。
従来、この種の内燃機関の制御装置としては、例えば特許文献1に記載のものがある。特許文献1に記載のものも含め、従来一般の制御装置では、機関始動に際して、機関回転速度の過度の上昇を抑制すべく、例えば機関回転速度NEが上昇して始動判定回転速度NEstrt以上となると、点火時期を機関のアイドル点火時期に対して遅角側に設定する点火時期の遅角制御を実行するようにしている。
また、点火時期の遅角制御の実行中に、機関回転速度の過度の低下を抑制すべく、機関回転速度NEが低下してアイドル目標回転速度NEidle以下となり且つそれらの偏差ΔNE(=NEidle−NE)が所定値ΔNEstp以上となることをもって当該遅角制御を停止して、点火時期をそのときの点火時期に対して進角側に設定する点火時期の進角制御を実行するものがある。
ここで、従来は、点火時期の遅角制御を停止するための上記所定値ΔNEstpを、通常の機関始動、すなわち機関温度が比較的低い状態に合わせて設定している(例えばΔNEstp〜数十rpm)。また、点火時期の進角制御における進角度合も、通常の機関始動、すなわち機関温度が比較的低い状態に合わせて設定している。
一方、機関が自動停止されている状態から、再始動指令に基づいて機関の再始動を行うものがある。機関の再始動時には、機関温度が比較的高く、機関のフリクションが小さいことから、上述した点火時期の遅角制御が実行されていても機関回転速度NEが過度に上昇することがある。そこで、再始動に際しては、機関回転速度NEが、上記アイドル目標回転速度NEidleよりも大きい所定の回転速度NEhg以上となることをもって燃料噴射を停止する、いわゆる燃料カット制御を行うことにより機関回転速度NEの過度の上昇を抑制することが考えられる。
特開2001―304084号公報
ところで、再始動を行う内燃機関の制御装置にあって、再始動時には、燃料噴射が再開されると、直前の燃料噴射の停止の影響により、機関回転速度NEが低下しやすくなる。ここで、点火時期の遅角制御を停止するための上記所定値ΔNEstpは、機関温度が比較的低いときに合わせて小さく設定されている。このことから、機関回転速度NEがアイドル目標回転速度NEidle以下となり且つそれらの偏差ΔNEが上記所定値ΔNEstp以上となることで、不要に早い段階から点火時期の遅角制御が停止されて、機関出力を増大すべく点火時期の進角制御が実行されることとなる。このため、再始動時には、不要に早い段階から機関出力が増大されることに起因して機関回転速度NEが過度に上昇するといった問題が生じるおそれがある。
また、不要に早い段階から点火時期の遅角制御が停止されない場合であっても、同様の問題が生じるおそれはある。すなわち、進角制御における進角度合は、機関温度が比較的低いときに合わせて大きく設定されている。このため、再始動時には、機関温度に対して進角度合が過度に大きいことに起因して機関回転速度NEが過度に上昇するといった問題が生じるおそれがある。
従って、いずれの場合であれ、点火時期の遅角制御から進角制御に移行するに際して、機関回転速度が過度に上昇するといった問題が生じるおそれがある。
尚、こうした問題は、再始動を行う内燃機関の制御装置に限られるものではなく、機関始動に際して、点火時期を機関のアイドル点火時期に対して遅角側に設定する点火時期の遅角制御を実行するとともに、当該遅角制御の実行中に、機関回転速度がアイドル目標回転速度以下となり且つそれらの乖離度合が所定度合以上となることをもって当該遅角制御を停止して、点火時期をそのときの点火時期に対して進角側に設定する点火時期の進角制御を実行するものであれば、概ね共有して生じ得るものである。
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、機関始動時の点火時期の遅角制御から進角制御に移行するに際して、機関回転速度の過度の上昇を抑制することのできる内燃機関の制御装置を提供することにある。
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
(1)請求項1に記載の発明は、機関始動に際して、点火時期を機関のアイドル点火時期に対して遅角側に設定する点火時期の遅角制御を実行するとともに、当該遅角制御の実行中に、機関回転速度がアイドル目標回転速度以下となり且つそれらの乖離度合が所定度合以上となることをもって当該遅角制御を停止して、点火時期をそのときの点火時期に対して進角側に設定する点火時期の進角制御を実行する点火時期制御手段と、機関始動に際して、そのときの機関温度が所定温度以上である場合には、機関回転速度が所定の回転速度以上となることをもって燃料噴射を停止する燃料噴射制御手段と、を備える内燃機関の制御装置において、前記点火時期制御手段は、機関始動に際して、そのときの機関温度が前記所定温度以上である場合にはそうでない場合に比べて、前記遅角制御を停止するための前記所定度合を大きく設定することをその要旨としている。
機関温度が高いときには低いときに比べて機関のフリクションが小さいことから、機関始動時に、機関温度が高いときには、機関回転速度が過度に上昇しやすい。これに対して上記構成によれば、燃料噴射制御手段を通じて、機関始動に際して、そのときの機関温度が所定温度以上である場合に、機関回転速度が所定の回転速度以上となることをもって燃料噴射が停止されるため、機関回転速度の過度の上昇を抑制することができる。
ところで、上記燃料噴射制御手段を備える構成にあっては、燃料噴射が停止されているときに機関回転速度が上記所定の回転速度未満となって燃料噴射が再開されると、直前の燃料噴射の停止の影響により、機関回転速度が低下しやすくなる。ここで、点火時期の遅角制御を停止するための上記所定度合が、機関温度が比較的低いときに合わせて小さく設定されていると、不要に早い段階から点火時期の遅角制御が停止されて、機関出力を増大すべく点火時期の進角制御が実行されることとなる。このため、機関温度が比較的高いときには、不要に早い段階から機関出力が増大されることに起因して機関回転速度が過度に上昇するといった問題が生じるおそれがある。
この点、上記構成によれば、機関温度が比較的高いときに、不要に早い段階から点火時期の遅角制御が停止される頻度、すなわち機関出力を増大するための点火時期の進角制御が実行される頻度を低くすることができる。これにより、点火時期の遅角制御を停止するための上記所定度合がそのときの機関温度に対して過度に小さく設定されることに起因して機関回転速度が過度に上昇することを抑制することができるようになる。従って、機関始動時の点火時期の遅角制御から進角制御に移行するに際して、機関回転速度の過度の上昇を抑制することができるようになる。
(2)請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の内燃機関の制御装置において、前記点火時期制御手段は、機関始動に際して、そのときの機関温度が前記所定温度以上であるときにはそうでないときに比べて、前記進角制御における進角度合を小さく設定することをその要旨としている。
点火時期の遅角制御の後に行われる進角制御における進角度合が、機関温度が比較的低いときに合わせて大きく設定されていると、機関回転速度が過度に上昇するといった問題が生じるおそれがある。
この点、上記構成によれば、機関始動に際して、そのときの機関温度が高いときには、これに合わせて、進角制御における進角度合が小さく設定される。これにより、進角制御における進角度合がそのときの機関温度に対して過度に大きく設定されることに起因して機関回転速度が過度に上昇することを抑制することができるようになる。
(3)請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の内燃機関の制御装置において、前記点火時期制御手段は、前記遅角制御を停止するための前記所定度合に応じて前記進角制御における進角度合を設定することをその要旨としている。
点火時期の遅角制御を停止するための上記所定度合と、同遅角制御の後に行われる進角制御における進角度合とは共に、機関出力の増減度合、すなわち機関回転速度の変化度合に寄与するものである。従って、上記構成によるように、点火時期制御手段を通じて、遅角制御を停止するための上記所定度合に応じて進角制御における進角度合を設定することとすれば、機関回転速度の過度の上昇を的確に抑制することができるようになる。
(4)請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の発明は、請求項4に記載の発明によるように、前記点火時期制御手段は、当該遅角制御の実行中に、機関回転速度が目標回転速度以下となり且つそれらの偏差が所定値以上となることをもって当該遅角制御を停止して点火時期の進角制御を実行するものであって、機関始動に際して、そのときの機関温度が前記所定温度以上であるときにはそうでないときに比べて、前記遅角制御を停止するための前記所定値を大きく設定するといった態様をもって具体化することができる。
(5)請求項5に記載の発明は、機関始動に際して、点火時期を機関のアイドル点火時期に対して遅角側に設定する点火時期の遅角制御を実行するとともに、当該遅角制御の実行中に、機関回転速度がアイドル目標回転速度以下となり且つそれらの乖離度合が所定度合以上となることをもって当該遅角制御を停止して、点火時期をそのときの点火時期に対して進角側に設定する点火時期の進角制御を実行する点火時期制御手段を備える内燃機関の制御装置において、前記点火時期制御手段は、機関始動に際して、そのときの機関温度が高いときには低いときに比べて、前記進角制御における進角度合を小さく設定することをその要旨としている。
点火時期の遅角制御の後に行われる進角制御における進角度合が、機関温度が比較的低いときに合わせて大きく設定されていると、機関回転速度が過度に上昇するといった問題が生じるおそれがある。
この点、上記構成によれば、機関始動に際して、そのときの機関温度が高いときには、これに合わせて、進角制御における進角度合が小さく設定される。これにより、進角制御における進角度合がそのときの機関温度に対して過度に大きく設定されることに起因して機関回転速度が過度に上昇することを抑制することができるようになる。従って、機関始動時の点火時期の遅角制御から進角制御に移行するに際して、機関回転速度の過度の上昇を抑制することができるようになる。
(6)請求項6に記載の発明は、請求項5に記載の内燃機関の制御装置において、機関始動に際して、そのときの機関温度が所定温度以上である場合に、機関回転速度が所定の回転速度以上となることをもって燃料噴射を停止する燃料噴射制御手段を備えるものであり、前記点火時期制御手段は、そのときの機関温度が前記所定温度以上であるときにはそうでないときに比べて、前記進角制御における進角度合を小さく設定することをその要旨としている。
機関温度が高いときには低いときに比べて機関のフリクションが小さいことから、機関始動時に、機関温度が高いときには、機関回転速度が過度に上昇しやすい。これに対して上記構成によれば、燃料噴射制御手段を通じて、機関始動に際して、そのときの機関温度が所定温度以上である場合に、機関回転速度が所定の回転速度以上となることをもって燃料噴射が停止されるため、機関回転速度の過度の上昇を抑制することができる。
ところで、上記燃料噴射制御手段を備える構成にあっては、燃料噴射が停止されているときに機関回転速度が上記所定の回転速度未満となって燃料噴射が再開されると、直前の燃料噴射の停止の影響により、機関回転速度が低下しやすくなる。このため、より早い段階から点火時期の遅角制御が停止されて点火時期の進角制御が実行されることとなる。ここで、点火時期の進角制御における進角度合が、機関温度が比較的低いときに合わせて大きく設定されていると、機関温度が比較的高いときには、機関出力が過度に増大されることに起因して機関回転速度が過度に上昇するといった問題が生じるおそれがある。
この点、上記構成によれば、機関温度が比較的高いときに、点火時期の進角制御が実行されたとしても、当該進角制御における進角度合が比較的小さく設定されることから、機関出力の過度の増大を抑制することができる。これにより、機関回転速度が過度に上昇することを抑制することができるようになる。
(7)請求項7に記載の発明は、請求項6に記載の内燃機関の制御装置において、前記点火時期制御手段は、前記進角制御における進角度合に応じて前記遅角制御を停止するための前記所定度合を設定することをその要旨としている。
点火時期の遅角制御の後に行われる進角制御における進角度合と、同遅角制御を停止するための上記所定度合とは共に、機関出力の増減度合、すなわち機関回転速度の変化度合に寄与するものである。従って、上記構成によるように、点火時期制御手段を通じて、進角制御における進角度合に応じて遅角制御を停止するための上記所定度合を設定することとすれば、機関回転速度の過度の上昇を的確に抑制することができるようになる。
(8)請求項5〜請求項7のいずれか一項に記載の発明は、請求項8に記載の発明によるように、前記点火時期制御手段は、当該遅角制御の実行中に、機関回転速度が目標回転速度以下となり且つそれらの偏差が所定値以上となることをもって当該遅角制御を停止して点火時期の進角制御を実行するものであって、機関始動に際して、そのときの機関温度が前記所定温度以上であるときにはそうでないときに比べて、前記遅角制御を停止するための前記所定値を大きく設定するといった態様をもって具体化することができる。
<第1実施形態>
以下、図1〜図7を参照して、本発明に係る内燃機関の制御装置を、所定の条件が成立したときに自動停止、再始動する機能を有する車載ガソリンエンジン(以下、「エンジン」)2として具体化した第1実施形態について説明する。
図1に、エンジン2の概略構成及びその制御装置のブロック図を示す。
同図に示すように、エンジン2の各シリンダ4内にはピストン6が往復動可能に設けられており、このピストン6の頂面と、シリンダ4の内壁面及びシリンダヘッド8の下面とによって燃焼室10が区画形成されている。燃焼室10には吸気通路12及び排気通路14が接続されており、これら各通路12,14はそれぞれ吸気バルブ16及び排気バルブ18によって開閉される。
吸気通路12に設けられたサージタンク12aの上流側には、スロットルモータ20bにより駆動されるスロットルバルブ20が設けられている。そして、スロットルモータ20bの駆動制御(以下、「スロットル開度制御」)を通じてスロットルバルブ20の開度(以下、「スロットル開度」)TAが調節され、これにより吸気通路12を通じて燃焼室10に導入される吸入空気量が調節される。また、吸気通路12においてサージタンク12aの下流にある各気筒の吸気ポート12bには、燃焼室10側に向けて燃料噴射可能な燃料噴射弁24が設けられている。そして、燃料噴射弁24の駆動制御(以下、「燃料噴射制御」)を通じて燃料噴射量及び燃料噴射時期が調節される。また、シリンダヘッド8には、燃焼室10内において噴射燃料と吸入空気との混合気に対して火花点火を行うための点火プラグ26が設けられている。点火プラグ26にはイグナイタ27が接続されており、点火プラグ26はイグナイタ27から高電圧が印可されることにより作動する。そして、イグナイタ27の作動制御(以下、「点火時期制御」)を通じて点火時期が調節される。
こうした構成において、吸気カム16aにより吸気バルブ16が開弁されることにより燃料噴射弁24から噴射された燃料と吸気とが混合気となって燃焼室10内に供給される。そしてその後、点火上死点近傍にて点火プラグ26により混合気に対して点火が行われることで混合気が燃焼するとともにその燃焼圧によりピストン6が押し下げられる。そしてその後、排気カム18aにより排気バルブ18が開弁されることにより燃焼後の混合気が排気として排気通路14に排出される。
車両には、マイクロコンピュータを有して構成されてエンジン2の運転制御を行う電子制御装置(以下、「ECU」)30が設けられている。ECU30を通じて、エンジン2のスロットル開度制御、燃料噴射制御、点火時期制御等の各種制御が行われる。ECU30には、エンジン2に設けられた各種センサからの検出信号が入力される。すなわち、エンジン2には、機関出力軸であるクランクシャフト32の回転速度(以下、「機関回転速度」)NEを検出する機関回転速度センサ32a、吸入空気量GAを検出するための吸入空気量センサ22が設けられている。また、アクセルペダル28の踏み込み量であるアクセル開度ACCPを検出するアクセル開度センサ28a、スロットル開度TAを検出するスロットル開度センサ20aが設けられている。また、燃焼室10から排出される排気の空燃比A/Fを検出する空燃比センサ34、エンジン2の冷却水の温度(以下、「冷却水温THW」)を検出する水温センサ36等が設けられている。
また、ECU30は、エンジン2に対する始動指令が出力されたときにスタータモータ(図示略)を駆動してエンジン2を始動させる。また、所定の条件が成立したときに、エンジン2の自動停止・再始動制御を実行する。
自動停止・再始動制御では、例えばブレーキが踏み込まれており、且つ車両が停止している状態が所定期間Δt継続しているといった所定の機関停止条件が成立したときに、燃料噴射を停止してエンジン2を自動的に停止させる。また、エンジン2が自動停止されているときに、例えばブレーキの踏み込まれている状態が解除されたといった所定の機関始動条件が成立したときには、エンジン2に対して機関始動指令が出力されたとしてスタータモータを駆動してエンジン2を自動的に再始動させる。ここで、機関回転速度NEが始動判定回転速度NEstrt(例えば400rpm)以上となるとスタータモータの駆動が停止される。尚、エンジン2を自動停止させるための所定の機関停止条件やエンジン2を自動始動させるための所定の機関始動条件はこれに限られるものではなく、例えばこれに加えてシフトポジション等に基づいて機関停止条件や機関始動条件を設定することも可能である。
また、点火時期制御では、機関始動に際して、機関回転速度NEの過度の上昇を抑制すべく、機関回転速度NEが上昇して始動判定回転速度NEstrt以上となると、点火時期θを、機関のアイドル点火時期θidleに対して遅角側に設定する点火時期の遅角制御を実行する。
また、この遅角制御の実行中に、機関回転速度NEの過度の低下を抑制すべく、機関回転速度NEが低下してアイドル目標回転速度NEidle(例えば、800rpm)以下となり且つそれらの偏差ΔNE(=NEidle−NE)が所定値ΔNEstp以上となることをもって当該遅角制御を停止して、点火時期をそのときの点火時期θに対して進角側に設定する点火時期の進角制御を実行する。
ここで、機関の再始動時には、機関温度が比較的高く、機関のフリクションが小さいことから、上述した点火時期の遅角制御が実行されていても機関回転速度NEが過度に上昇することがある。
そこで、本実施形態では、機関始動に際して、冷却水温THWが所定温度THW1以上であるときには、上述したように、機関回転速度NEが、上記アイドル目標回転速度NEidleよりも大きい燃料噴射停止回転速度NEcut(例えば1000rpm)以上となることをもって燃料噴射を停止する、いわゆる燃料カット制御を行うようにしている。これにより、機関回転速度NEの過度の上昇を抑制するようにしている。
ところで、燃料噴射制御において機関回転速度NEが上記燃料噴射停止回転速度NEcut以上となって燃料カット制御が行われているときに、機関回転速度NEが燃料噴射停止回転速度NEcut未満となって燃料噴射が再開されると、直前の燃料噴射の停止の影響により、機関回転速度NEが低下しやすくなる。ちなみに、こうした機関回転速度NEの低下度合は、燃料カット制御が行われない場合に比べて大きなものとなる。ここで、点火時期の遅角制御を停止するための上記所定値ΔNEstpが、機関温度が比較的低いときに合わせて小さく設定されていると、不要に早い段階から点火時期の遅角制御が停止されて、機関出力を増大すべく点火時期の進角制御が実行されることとなる。このため、例えば再始動時のように機関温度が比較的高いときには、不要に早い段階から機関出力が増大されることに起因して機関回転速度NEが過度に上昇するといった問題が生じるおそれがある。
更に、点火時期の遅角制御の後に行われる進角制御における進角度合Δθが、機関温度が比較的低いときに合わせて大きく設定されていると、機関回転速度NEが過度に上昇するといった問題が生じるおそれがある。
そこで、本実施形態では、機関始動に際して、そのときの冷却水温THWが所定温度THW1以上である場合にはそうでない場合に比べて、点火時期の遅角制御を停止するための所定値ΔNEstpxを大きく設定するようにしている。また、ECU30を通じて、機関始動に際して、そのときの冷却水温THWが所定温度THW1以上であるときにはそうでないときに比べて、進角制御における進角度合Δθxを小さく設定するようにしている。これらにより、機関始動時の点火時期の遅角制御から進角制御に移行するに際して、機関回転速度NEの過度の上昇を抑制することができる。
次に、図2を参照して、アイドル時におけるスロットル開度制御について説明する。
尚、図2は、アイドル時におけるスロットル開度制御の処理手順を示すフローチャートであり、この一連の処理は、機関始動指令が出力された後、ECU30を通じて、所定の周期毎に繰り返し実行される。
同図に示すように、この一連の処理では、まず、機関回転速度NEが始動判定回転速度NEstrt未満であるか否かを判断する(ステップS101)。ここで、機関回転速度NEが始動判定回転速度NEstrt未満である場合には(ステップS101:「YES」)、始動判定がなされていないとして、次に、目標スロットル開度TAtrgを所定開度TA1に設定する(ステップS102)。
一方、機関回転速度NEが始動判定回転速度NEstrt以上である場合には(ステップS101:「NO」)、始動判定がなされたとして、次に、機関回転速度NEがアイドル目標回転速度NEidle(例えば、800rpm)に一致するように、目標スロットル開度TAtrgを設定する(ステップS103)。
こうして目標スロットル開度TAtrgを設定すると、次に、スロットル開度TAが目標スロットル開度TAtrgに一致するようにスロットルモータ20bを駆動して(ステップS104)、この一連の処理を一旦終了する。
次に、図3を参照して、アイドル時における燃料噴射制御について説明する。
尚、図3は、アイドル時における燃料噴射制御の処理手順を示すフローチャートであり、この一連の処理は、機関始動指令が出力された後、ECU30を通じて、所定の周期毎に繰り返し実行される。
同図に示すように、この一連の処理では、まず、機関回転速度NEが始動判定回転速度NEstrt未満であるか否かを判断する(ステップS201)。ここで、機関回転速度NEが始動判定回転速度NEstrt未満である場合には(ステップS201:「YES」)、始動判定がなされていないとして、次に、そのときの冷却水温THW、補機駆動状態に基づいて目標燃料噴射量Qtrgを設定する(ステップS202)。すなわち、冷却水温THWが低いときほど、補機負荷が大きいときほど、目標燃料噴射量Qtrgが大きな値として設定される。
一方、機関回転速度NEが始動判定回転速度NEstrt以上である場合には(ステップS201:「NO」)、始動判定がなされたとして、次に、そのときの冷却水温THWが所定温度THW1未満であるか否かを判断する(ステップS203)。ここで、冷却水温THWが所定温度THW1未満である場合には(ステップS203:「YES」)、次に、そのときのスロットル開度TAに基づいて目標燃料噴射量Qtrgを設定する(ステップS204)。すなわち、スロットル開度TAが大きいほど目標燃料噴射量Qtrgが大きな値として設定される。
一方、冷却水温THWが所定温度THW1以上である場合には(ステップS203:「NO」)、次に、そのときの機関回転速度NEが燃料噴射停止回転速度NEcut(>アイドル目標回転速度NEidle)以上であるか否かを判断する(ステップS205)。そしてこの結果、機関回転速度NEが燃料噴射停止回転速度NEcut以上である場合には(ステップS205:「YES」)、燃料噴射を停止して(ステップS206)、この一連の処理を一旦終了する。このように、機関始動に際して、そのときの冷却水温THWが所定温度THW1以上である場合に、機関回転速度NEが燃料噴射停止回転速度NEcut以上となることをもって燃料噴射を停止することにより、機関回転速度NEの過度の上昇を抑制することができる。
他方、上記ステップS205の判断処理において、機関回転速度NEが燃料噴射停止回転速度NEcut未満である場合には(ステップS205:「NO」)、先のステップS204に移行する。
上記ステップS202、S204において目標燃料噴射量Qtrgを設定すると、次に、燃料噴射量Qが目標燃料噴射量Qtrgに一致するように燃料噴射弁24を駆動して(ステップS207)、この一連の処理を一旦終了する。
次に、図4を参照して、アイドル時における点火時期制御について説明する。
尚、図4は、アイドル時における点火時期制御の処理手順を示すフローチャートであり、この一連の処理は、機関始動指令が出力された後、ECU30を通じて、所定の周期毎に繰り返し実行される。
同図に示すように、この一連の処理では、まず、機関回転速度NEが始動判定回転速度NEstrt未満であるか否かを判断する(ステップS301)。ここで、機関回転速度NEが始動判定回転速度NEstrt未満である場合には(ステップS301:「YES」)、始動判定がなされていないとして、次に、目標点火時期θtrgをアイドル点火時期θidleよりも進角側の所定時期θ1に設定する(ステップS302)。
一方、機関回転速度NEが始動判定回転速度NEstrt以上である場合には(ステップS301:「NO」)、始動判定がなされたとして、次に、点火時期の遅角制御の停止条件が成立しているか否かを判断する(ステップS303)。ここで、遅角制御の停止条件が成立していることは、上述したように、機関回転速度NEが低下してアイドル目標回転速度NEidle以下となり且つそれらの偏差ΔNE(=NEidle−NE)が所定値ΔNEstpx以上となることをもって判断する。また、本実施形態では、これに加えて、遅角制御が開始されていから所定期間Δtが経過していることをもって判断する。上記ステップS303の判断処理において、遅角制御の停止条件が成立していない場合には(ステップS303:「NO」)、次に、目標点火時期θtrgをアイドル点火時期θidleよりも遅角側の所定時期θ2に設定する(ステップS304)。すなわち、それまで上記ステップS302による進角制御の処理が実行されていたのであれば、進角制御が停止されて遅角制御が開始される。また、既に上記ステップS304による遅角制御の処理が実行されているのであれば、引き続き遅角制御が継続される。
一方、遅角制御の停止条件が成立している場合には(ステップS303:「YES」)、次に、目標点火時期θtrgをそのときの目標点火時期θtrgよりも所定度合Δθxだけ進角側に設定する(ステップS305)。すなわち、それまで上記ステップS304による遅角制御の処理が実行されていたのであれば、遅角制御が停止されて進角制御が開始される。また、既に上記ステップS305による進角制御の処理が実行されているのであれば、引き続き進角制御が継続される。この進角制御では、目標点火時期θtrgが所定周期毎にΔθxずつ進角されることとなる。
上記ステップS302、S304、S305において目標点火時期θtrgを設定すると、次に、点火時期θが目標点火時期θtrgに一致するようにイグナイタ27を作動して(ステップS306)、この一連の処理を一旦終了する。
次に、図5を参照して、点火時期の遅角制御を停止するための上記所定値ΔNEstpxの設定処理について説明する。
尚、図5は、上記所定値ΔNEstpxを設定するためのフローチャートであり、この一連の処理は、ECU30を通じて、点火時期の遅角制御の実行中に所定の周期毎に繰り返し実行される。
同図に示すように、この一連の処理では、まず、冷却水温THWが上記所定温度THW1未満であるか否かを判断する(ステップS401)。ここで、冷却水温THWが上記所定温度THW1未満である場合には(ステップS401:「YES」)、次に、上記所定値ΔNEstpxを第1の所定値ΔNEstp1に設定して(ステップS402)、この一連の処理を一旦終了する。
一方、冷却水温THWが上記所定温度THW1以上である場合には(ステップS401:「NO」)、冷却水温THWが比較的高いときに、不要に早い段階から点火時期の遅角制御が停止される頻度を低くすべく、次に、上記所定値ΔNEstpxを第1の所定値ΔNEstp1よりも大きい第2の所定値ΔNEstp2(>ΔNEstp1)に設定して(ステップS403)、この一連の処理を一旦終了する。
次に、図6を参照して、点火時期の進角制御における上記所定度合Δθxの設定処理について説明する。
尚、図6は、上記所定度合Δθxを設定するためのフローチャートであり、この一連の処理は、ECU30を通じて、点火時期の進角制御の実行中に繰り返し実行される。
同図に示すように、この一連の処理では、まず、冷却水温THWが上記所定温度THW1未満であるか否かを判断する(ステップS501)。ここで、冷却水温THWが上記所定温度THW1未満である場合には(ステップS501:「YES」)、次に、上記所定度合Δθxを第1の所定度合Δθ1に設定して(ステップS502)、この一連の処理を一旦終了する。
一方、冷却水温THWが上記所定温度THW1以上である場合には(ステップS501:「NO」)、進角制御における進角度合Δθxがそのときの冷却水温THWに対して過度に大きく設定されないように、次に、上記所定度合Δθxを第2の所定度合Δθ2(<Δθ1)に設定して(ステップS503)、この一連の処理を一旦終了する。
ここで、点火時期の遅角制御を停止するための上記所定値ΔNEstpxと、遅角制御の後に行われる進角制御における進角度合Δθxとは共に、機関出力の増減度合、すなわち機関回転速度NEの変化度合に寄与するものである。このため、これら上記所定値ΔNEstpx及び上記所定度合Δθxをそれぞれ独立に設定するのではなく、実験等を通じて、上記所定度合Δθxを所定値ΔNEstpxに応じて設定するようにしている。
次に、図7のタイミングチャートを参照して、上記点火時期制御の実行にともなう機関回転速度NEの推移の一例について説明する。
尚、図7(a)では、例えば冷間始動時のように冷却水温THWが所定温度THW1よりも低い場合の一例が示されている。また、図7(b)では、再始動時のように冷却水温THWが所定温度THW1よりも高い場合の一例が示されている。
まずは、図7(a)に示すように、時刻t1において機関始動指令が出力されることでスタータモータが駆動され、燃料噴射が行われるようになると、機関回転速度NEが上昇するようになる。このとき、機関出力が増大しやすいように、点火時期はアイドル点火時期θidleよりも進角側の所定時期θ1とされる。そして、時刻t2において、機関回転速度NEが始動判定回転速度NEstrtを上回ると、機関出力の過度の増大を抑えるように、点火時期は、アイドル点火時期θidleよりも遅角側の所定時期θ2とされる。そしてその後の時刻t3から時刻t4の期間においては、機関回転速度NEが燃料噴射停止回転速度NEcutを上回ることとなるが、冷却水温THWが所定温度THW1よりも低いことから、燃料カット制御が実行されることはない。そして、点火時期の遅角制御が開始された時刻t2から所定期間Δtが経過した時刻t5において、遅角制御が停止されて、進角制御が開始されることとなる。ここでは、冷却水温THWが所定温度THW1よりも低いことから、進角制御における進角度合Δθxは第1の所定度合Δθ1に設定される。
次に、図7(b)に示すように、時刻t11において機関始動指令が出力されることでスタータモータが駆動され、燃料噴射が行われるようになると、機関回転速度NEが上昇するようになる。このとき、点火時期はアイドル点火時期θidleよりも進角側の所定時期θ1とされる。そして、時刻t12において、機関回転速度NEが始動判定回転速度NEstrtを上回ると、点火時期は、アイドル点火時期θidleよりも遅角側の所定時期θ2とされる。そしてその後の時刻t13から時刻t14の期間においては、冷却水温THWが所定温度THW1よりも高い状態であり、機関回転速度NEが燃料噴射停止回転速度NEcutを上回ることから、燃料カット制御が実行されることとなる。時刻t14において燃料カット制御が停止されて燃料噴射が再開されると、燃料カット制御の影響により機関回転速度NEが大きく低下することとなる。ただしこの場合、冷却水温THWが所定温度THW1よりも高いことから、点火時期の遅角制御を停止するための上記所定値ΔNEstpxが第1の所定値ΔNEstp1よりも大きい第2の所定値ΔNEstp2に設定されている。このため、機関回転速度NEが低下してアイドル目標回転速度NEidleから第1の所定値ΔNEstp1を減じた所定回転速度NE1(=NEidle−ΔNEstp1)を下回っても、点火時期の遅角制御が停止されることはない。そして、点火時期の遅角制御が開始された時刻t12から所定期間Δtが経過した時刻t16において、遅角制御が停止されて、進角制御が開始されることとなる。ここでは、冷却水温THWが所定温度THW1よりも高いことから、進角制御における進角度合Δθxは、上記第1の所定度合Δθ1よりも小さい第2の所定度合Δθ2に設定される。
仮に、冷却水温THWが所定温度THW1よりも高いにもかかわらず、点火時期の遅角制御を停止するための上記所定値ΔNEstpxを第1の所定値ΔNEstp1に設定すると、機関回転速度NEは図7(b)に一点鎖線にて示すように推移することとなる。すなわちこの場合には、時刻t15において機関回転速度NEが上記所定回転速度NE1を下回ると、遅角制御が停止されて進角制御が開始されることとなる。このため、不要に早い段階から点火時期の遅角制御が停止される、すなわち機関出力を増大するための点火時期の進角制御が実行されることとなり、機関回転速度NEが過度に上昇することとなる。しかもここでは、進角制御における進角度合Δθxが上記第1の所定度合Δθ1に設定されることから、機関回転速度NEは一層過度に上昇することとなる。
以上説明した本実施形態に内燃機関の制御装置によれば、以下に示す作用効果が得られるようになる。
(1)ECU30を通じて、機関始動に際して、点火時期をアイドル点火時期θidleに対して遅角側に設定する点火時期の遅角制御を実行することとした。また、当該遅角制御の実行中に、機関回転速度NEがアイドル目標回転速度NEidle以下となり且つそれらの偏差ΔNE(=NEidle−NE)が所定値ΔNEstpx以上となることをもって当該遅角制御を停止して、点火時期をそのときの点火時期に対して進角側に設定する点火時期の進角制御を実行することとした。また、機関始動に際して、そのときの冷却水温THWが所定温度THW1以上である場合には、機関回転速度NEが燃料噴射停止回転速度NEcut以上となることをもって燃料噴射を停止することとした。更に、機関始動に際して、そのときの冷却水温THWが所定温度THW1以上である場合にはそうでない場合に比べて、遅角制御を停止するための所定値ΔNEstpxを大きく設定することとした。これにより、冷却水温THWが比較的高いときに、不要に早い段階から点火時期の遅角制御が停止される頻度、すなわち機関出力を増大するための点火時期の進角制御が実行される頻度を低くすることができる。このため、点火時期の遅角制御を停止するための上記所定値ΔNEstpxがそのときの冷却水温THWに対して過度に小さく設定されることに起因して機関回転速度NEが過度に上昇することを抑制することができるようになる。従って、機関始動時の点火時期の遅角制御から進角制御に移行するに際して、機関回転速度NEの過度の上昇を抑制することができる。
(2)ECU30を通じて、機関始動に際して、そのときの冷却水温THWが所定温度THW1以上であるときにはそうでないときに比べて、進角制御における進角度合Δθxを小さく設定することとした。これにより、機関始動に際して、そのときの冷却水温THWが高いときには、これに合わせて、進角制御における進角度合Δθxが小さく設定される。このため、進角制御における進角度合Δθxがそのときの冷却水温THWに対して過度に大きく設定されることに起因して機関回転速度NEが過度に上昇することを抑制することができる。
(3)ECU30を通じて、遅角制御を停止するための所定値ΔNEstpxに応じて進角制御における進角度合Δθxを設定することとした。これにより、機関回転速度の過度の上昇を的確に抑制することができる。
<第2実施形態>
以下、本発明に係る内燃機関の制御装置の第2実施形態について説明する。
先の第1実施形態では、機関始動に際して、そのときの冷却水温THWが所定温度THW1以上である場合にはそうでない場合に比べて、点火時期の遅角制御を停止するための所定値ΔNEstpxを大きく設定するとともに、進角制御における進角度合Δθxを小さく設定することとした。これに対して、本実施形態では、点火時期の遅角制御を停止するための所定値ΔNEstpについてはこれを固定値(上記第1の所定値ΔNEstp1)として設定する点が先の第1実施形態と相違している。
前述したように、燃料噴射が停止されているときに機関回転速度NEが燃料噴射停止回転速度NEcut未満となって燃料噴射が再開されると、直前の燃料噴射の停止の影響により、機関回転速度NEが低下しやすくなる。このため、より早い段階から点火時期の遅角制御が停止されて点火時期の進角制御が実行されることとなる。ここで、点火時期の進角制御における進角度合Δθxが、機関温度が比較的低いときに合わせて大きく設定されていると、機関温度が比較的高いときには、機関出力が過度に増大されることに起因して機関回転速度NEが過度に上昇するといった問題が生じるおそれがある。
そこで、本実施形態では、ECU30を通じて、機関始動に際して、そのときの冷却水温THWが所定温度THW1以上であるときにはそうでないときに比べて、進角制御における進角度合Δθxを小さく設定するようにしている。これにより、機関回転速度NEが過度に上昇することを抑制することができる。
以上説明した本実施形態に内燃機関の制御装置によれば、以下に示す作用効果が得られるようになる。
(1)ECU30を通じて、機関始動に際して、点火時期を機関のアイドル点火時期θidleに対して遅角側に設定する点火時期の遅角制御を実行することとした。また、当該遅角制御の実行中に、機関回転速度NEがアイドル目標回転速度NEidle以下となり且つそれらの偏差ΔNE(=NEidle−NE)が所定値ΔNEstp3以上となることをもって当該遅角制御を停止して、点火時期をそのときの点火時期に対して進角側に設定する点火時期の進角制御を実行することとした。更に、機関始動に際して、そのときの冷却水温THWが所定温度THW1以上であるときにはそうでないときに比べて、進角制御における進角度合Δθxを小さく設定することとした。これにより、進角制御における進角度合Δθxがそのときの冷却水温THWに対して過度に大きく設定されることに起因して機関回転速度NEが過度に上昇することを抑制することができる。従って、点火時期の遅角制御から進角制御に移行するに際して、機関回転速度NEの過度の上昇を抑制することができる。
尚、本発明にかかる内燃機関の制御装置は、上記実施の形態にて例示した構成に限定されるものではなく、これを適宜変更した例えば次のような形態として実施することもできる。
・上記各実施形態では、ポート噴射型のエンジン2について例示したが、本発明に係る内燃機関はこれに限られるものではなく、燃料噴射弁から燃焼室内に燃料を直接噴射する筒内噴射型のものであってもよいし、ポート噴射用の燃料噴射弁と筒内噴射用の燃料噴射弁との双方を備えるものであってもよい。
・上記各実施形態では、遅角制御が実行されてから所定期間Δtが経過したことをもって遅角制御を停止することとしているが、本発明に係る点火時期の遅角制御の停止条件において必須の構成ではなく、これを割愛することもできる。
・上記各実施形態では、機関回転速度NEがアイドル目標回転速度NEidle以下となり且つそれらの偏差ΔNE(=NEidle−NE)が所定値ΔNEstpx(第2実施形態ではΔNEstp1)以上となることをもって当該遅角制御を停止するようにしている。しかしながら、点火時期の遅角制御の停止条件はこれに限られるものではなく、他に例えば、機関回転速度NEとアイドル目標回転速度NEidleとの比(=NEidle/NE)が所定値以上となることをもって遅角制御を停止するようにしてもよい。要するに、遅角制御の実行中に、機関回転速度NEがアイドル目標回転速度NEidle以下となり且つそれらの乖離度合が所定度合以上となることをもって遅角制御を停止するものであればよい。
・上記第1実施形態では、点火時期の遅角制御の実行中において、所定の周期毎に冷却水温THWを読み込むとともに、同冷却水温THWに応じて遅角制御を停止するための所定値ΔNEstpx、及び進角制御における進角度合Δθxを所定の周期毎に設定するようにしている。もっとも、機関始動時には機関温度が急激に変化することはないことから、機関始動の開始直前や開始直後において一度だけ冷却水温THWを読み込むとともに、同冷却水温THWに応じて上記所定値ΔNEstpx及び上記進角度合Δθxを設定するようにしてもよい。また、上記第2実施形態についても同様にして、機関始動の開始直前や開始直後において一度だけ冷却水温THWを読み込むとともに、同冷却水温THWに応じて上記進角度合Δθxを設定するようにしてもよい。
・上記第1実施形態では、実験等を通じて、まずは、点火時期の遅角制御を停止するための上記所定値ΔNEstpxを設定し、同設定された所定値ΔNEstpxに応じて、進角制御における上記所定度合Δθxを設定するようにしている。しかしながら、本発明に係る点火時期制御手段はこれに限られるものではなく、これに代えて、まずは、進角制御における上記所定度合Δθxを設定し、同設定された所定度合Δθxに応じて、点火時期の遅角制御を停止するための上記所定値ΔNEstpxを設定するようにしてもよい。また、上記所定値ΔNEstpxと上記所定度合Δθxとをそれぞれ独立に設定するようにしてもよい。
・上記第1実施形態によるように、機関始動に際して、そのときの冷却水温THWが所定温度THW1以上であるときにはそうでないときに比べて、進角制御における進角度合Δθxを小さく設定することが、機関回転速度NEが過度に上昇することを抑制する上では望ましい。しかしながら、本発明に係る点火時期制御手段はこれに限られるものではなく、機関始動に際して、そのときの冷却水温THWが所定温度THW1以上である場合にはそうでない場合に比べて、遅角制御を停止するための所定度合を大きく設定するものであれば、進角制御における進角度合を固定値として設定してもよい。
・上記各実施形態では、冷却水温THWに基づいて機関温度を把握するようにしているが、機関温度を把握することができるものであれば、これを任意の手段に変更することができる。
・上記各実施形態では、通常の始動、いわゆるキー始動時と再始動とを区別することなく、機関始動に際して、そのときの機関温度が所定温度以上である場合にはそうでない場合に比べて、遅角制御を停止するための所定度合を大きく設定することとしている。或いは、機関始動に際して、そのときの機関温度が高いときには低いときに比べて、進角制御における進角度合を小さく設定することとしている。しかしながら、本発明に係る点火時期制御手段は、これに限られるものではなく、他に例えば、再始動時に限って、上記所定度合或いは上記進角度合を機関温度に応じて可変設定するようにしてもよい。すなわち、キー始動時には、本発明を適用しないようにしてもよい。
・上記各実施形態では、所定の条件が成立したときに自動停止、再始動する機能を有するエンジン2について例示したが、本発明に係る内燃機関はこれに限られるものではなく、こうした自動停止、再始動機能を有していない内燃機関に対しても本発明を適用することができる。この場合であっても、上記実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
要するに、機関始動に際して、そのときの機関温度が所定温度以上である場合にはそうでない場合に比べて、遅角制御を停止するための所定度合を大きく設定するものであればよい。
或いは、機関始動に際して、そのときの機関温度が高いときには低いときに比べて、進角制御における進角度合を小さく設定するものであればよい。
本発明の第1実施形態に係る内燃機関の制御装置について、エンジン及びその制御装置のブロック図。 同実施形態のアイドル時におけるスロットル開度制御の処理手順を示すフローチャート。 同実施形態のアイドル時における燃料噴射制御の処理手順を示すフローチャート。 同実施形態のアイドル時における点火時期制御の処理手順を示すフローチャート。 同実施形態における点火時期の遅角制御を停止するための所定値を設定する処理手順を示すフローチャート。 同実施形態の点火時期の進角制御における所定度合を設定する処理手順を示すフローチャート。 同実施形態の点火時期制御の実行にともなう機関回転速度の推移の一例を示すタイミングチャートであって、(a)冷却水温が所定温度よりも低い場合、(b)冷却水温が所定温度よりも高い場合の一例を示すタイミングチャート。
符号の説明
2…エンジン、4…シリンダ、6…ピストン、8…シリンダヘッド、10…燃焼室、12…吸気通路、12a…サージタンク、12b…吸気ポート、14…排気通路、16…吸気バルブ、16a…吸気カム、18…排気バルブ、18a…排気カム、20…スロットルバルブ、20a…スロットル開度センサ、20b…スロットルモータ、22…吸入空気量センサ、24…燃料噴射弁、26…点火プラグ、27…イグナイタ、28…アクセルペダル、28a…アクセル開度センサ、30…ECU(燃料噴射制御手段)、32…クランクシャフト、32a…機関回転速度センサ、34…空燃比センサ、36…水温センサ。

Claims (8)

  1. 機関始動に際して、点火時期を機関のアイドル点火時期に対して遅角側に設定する点火時期の遅角制御を実行するとともに、当該遅角制御の実行中に、機関回転速度がアイドル目標回転速度以下となり且つそれらの乖離度合が所定度合以上となることをもって当該遅角制御を停止して、点火時期をそのときの点火時期に対して進角側に設定する点火時期の進角制御を実行する点火時期制御手段と、
    機関始動に際して、そのときの機関温度が所定温度以上である場合には、機関回転速度が所定の回転速度以上となることをもって燃料噴射を停止する燃料噴射制御手段と、
    を備える内燃機関の制御装置において、
    前記点火時期制御手段は、機関始動に際して、そのときの機関温度が前記所定温度以上である場合にはそうでない場合に比べて、前記遅角制御を停止するための前記所定度合を大きく設定する
    ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
  2. 請求項1に記載の内燃機関の制御装置において、
    前記点火時期制御手段は、機関始動に際して、そのときの機関温度が前記所定温度以上であるときにはそうでないときに比べて、前記進角制御における進角度合を小さく設定する
    ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
  3. 請求項2に記載の内燃機関の制御装置において、
    前記点火時期制御手段は、前記遅角制御を停止するための前記所定度合に応じて前記進角制御における進角度合を設定する
    ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
  4. 請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置において、
    前記点火時期制御手段は、当該遅角制御の実行中に、機関回転速度が目標回転速度以下となり且つそれらの偏差が所定値以上となることをもって当該遅角制御を停止して点火時期の進角制御を実行するものであって、機関始動に際して、そのときの機関温度が前記所定温度以上であるときにはそうでないときに比べて、前記遅角制御を停止するための前記所定値を大きく設定する
    ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
  5. 機関始動に際して、点火時期を機関のアイドル点火時期に対して遅角側に設定する点火時期の遅角制御を実行するとともに、当該遅角制御の実行中に、機関回転速度がアイドル目標回転速度以下となり且つそれらの乖離度合が所定度合以上となることをもって当該遅角制御を停止して、点火時期をそのときの点火時期に対して進角側に設定する点火時期の進角制御を実行する点火時期制御手段を備える内燃機関の制御装置において、
    前記点火時期制御手段は、機関始動に際して、そのときの機関温度が高いときには低いときに比べて、前記進角制御における進角度合を小さく設定する
    ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
  6. 請求項5に記載の内燃機関の制御装置において、
    機関始動に際して、そのときの機関温度が所定温度以上である場合に、機関回転速度が所定の回転速度以上となることをもって燃料噴射を停止する燃料噴射制御手段を備えるものであり、
    前記点火時期制御手段は、そのときの機関温度が前記所定温度以上であるときにはそうでないときに比べて、前記進角制御における進角度合を小さく設定する
    ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
  7. 請求項6に記載の内燃機関の制御装置において、
    前記点火時期制御手段は、前記進角制御における進角度合に応じて前記遅角制御を停止するための前記所定度合を設定する
    ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
  8. 請求項5〜請求項7のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置において、
    前記点火時期制御手段は、当該遅角制御の実行中に、機関回転速度が目標回転速度以下となり且つそれらの偏差が所定値以上となることをもって当該遅角制御を停止して点火時期の進角制御を実行するものであって、機関始動に際して、そのときの機関温度が前記所定温度以上であるときにはそうでないときに比べて、前記遅角制御を停止するための前記所定値を大きく設定する
    ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
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