JP2012112323A - 火花点火式内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】始動直後の燃料カットからの復帰時における再度の吹き上がりを効果的に抑制し、回転数を目標回転数へ速やかに収束させる。
【解決手段】内燃機関の始動直後に回転数Ｎｅが始動判定回転数より高い閾値を上回った際に吹き上がりを抑制すべく燃料カットを行い、燃料カットからの復帰後に吹き上がりを抑制すべく点火時期の遅角制御を行う。特に、前記燃料カット中の回転数の低下速度を検知し、検知した回転数の低下速度が速くなるにつれ点火時期の遅角制御における遅角量を小さな値に設定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両等に用いられる火花点火式内燃機関の始動時制御を行う火花点火式内燃機関の制御装置に関する。

従来より、内燃機関の始動時において回転数が吹き上がることを防止すべく、始動直後に回転数が始動判定回転数を所定回転数以上上回った際に所定期間燃料カットを行う制御が行われてきているが、この燃料カットからの復帰時において、エアフローメータの計測値よりも実空気量が多い、燃料噴射量に始動時増量分が含まれトルクが発生しやすい、等の要因により再度吹き上がりが発生することがある。

特に、信号等で車両が停止し、所定の停止条件が満たされたと判定された際に内燃機関の運転を自動的に停止させるとともに、発進時に内燃機関を自動的に再始動させるアイドルストップ制御を行う場合においては、再始動時においてクラッチを直ちに接続するので、回転数が安定しない場合には車両の挙動がぐらつくという問題がより顕著である。

ここで、始動直後の吹き上がり直後の回転数の低下を受けて点火時期の進角制御が行われることにより、上述したように再度発生する吹き上がりが大きくなってしまうという不具合の発生を防ぐにあたって、再度燃料カット制御を行うと、回転数の低下が大きすぎ、回転数の収束が速やかでなくなるという別の不具合の発生が懸念される。そこで、始動直後の燃料カットからの復帰時における再度の吹き上がりを効果的に抑制し、回転数を速やかに収束させるための制御の一例として、始動直後に所定期間だけ点火時期の可変制御を禁止する制御を行うことが考えられている（例えば、特許文献１を参照）。

しかし、特許文献１記載の制御は、単に燃料カットからの復帰時における再度の吹き上がりを促進する要因となる点火時期の進角制御を禁止しているのみであり、吹き上がりを積極的に抑制するためのものではない。

そこで、始動直後の燃料カットからの復帰時における再度の吹き上がりをより効果的に抑制できる制御が要望されている。

特開２０１０−１７４７０７号公報

本発明は以上の点に着目し、内燃機関の始動直後の燃料カットからの復帰後に再度吹き上がりが発生することを抑制し、回転数を目標回転数へより速やかに収束させることを目的とする。

すなわち本発明に係る火花点火式内燃機関の制御装置は、内燃機関の始動直後に回転数が始動判定回転数より高い閾値を上回った際に吹き上がりを抑制すべく燃料カットを行い、前記燃料カットからの復帰後に吹き上がりを抑制すべく点火時期の遅角制御を行うことを特徴とする。

このような制御装置によれば、燃料カットからの復帰後に点火時期の遅角制御を行うことにより、燃料カットからの復帰後において回転数が不必要に増大する、すなわち吹き上がることを有効に防ぎ、より速やかに回転数を目標回転数に収束させることができる。ここで、本発明において、「始動判定回転数」とは、内燃機関が完爆状態となったと判定する基準となる回転数を示す概念である。

特に、前記燃料カット中の回転数の低下速度を検知し、検知した回転数の低下速度が速くなるにつれ前記点火時期の遅角制御における遅角量を小さな値に設定するものであれば、個体差や補機の状況によって異なるフリクションを加味した上で遅角量を設定できるので、さらに速やかに回転数を目標回転数に収束させることができる。

本発明の火花点火式内燃機関の制御装置によれば、内燃機関の始動直後の燃料カットからの復帰後に再度吹き上がりが発生することを抑制し、回転数を目標回転数へより速やかに収束させるようにすることができる。

本発明の一実施形態に係る内燃機関の概略構成説明図。 同実施形態の制御手順を示すフローチャート。 同実施形態に係る作用説明図。

本発明の一実施形態を図１〜図３を参照しつつ説明する。

内燃機関１００は、自動車用の火花点火式のもので、複数の気筒を有する。図１には、その１気筒の構成を代表して図示している。

この内燃機関１００の吸気系１には、電子スロットルバルブ２が配設され、その下流側にはサージタンク３が設けられている。サージタンク３の下流には、燃料噴射弁４が取り付けられている。燃焼室５を形成するシリンダヘッド６には、吸気弁７及び排気弁８が配設されるとともに、火花を発生する点火プラグ９が装着されている。電子スロットルバルブ２、燃料噴射弁４、及び点火プラグ９は、電子制御装置１０により制御される。電子スロットルバルブ２の開度は、通常、図示しないアクセルペダルの操作量（踏度）に応じて制御されるが、アイドリング時等、アクセルペダルの操作量とは無関係に制御されることもある。

この内燃機関１００の排気系１１には、図示しないマフラに至るまでの排気管路１２に触媒である三元触媒１３が配設されている。この三元触媒１３より上流側には、三元触媒１３の上流側における空燃比または酸素濃度に応じた出力信号を電子制御装置１０に出力する空燃比センサ１４を設けている。一方、三元触媒１３より下流側には、三元触媒１３中の酸素濃度に応じた信号を電子制御装置１０に出力するリアＯ₂センサ１５を設けている。

電子制御装置１０は、図１に概略的に示すように、ＣＰＵ１０ａ、ＲＡＭ１０ｂ、ＲＯＭ１０ｃ、フラッシュメモリ１０ｄ、Ｉ／Ｏインタフェース１０ｅ等を包有するマイクロコンピュータシステムである。Ｉ／Ｏインタフェース１０ｅには、空気流量を検出するためのエアフローメータ２１から出力される空気流量信号ａ、車速を検出する車速センサ２２から出力される車速信号ｂ、回転数Ｎｅを検出する回転数センサ２３から出力される回転数信号ｃ、電子スロットルバルブ２の開度を検出するスロットルポジションセンサ２４から出力されるスロットル開度信号ｄ、吸気通路２内の吸気圧を検出する圧力センサ２５から出力される吸気圧信号ｅ、吸気通路２内の吸気温を検出する吸気温センサ２６から出力される吸気温信号ｆ、冷却水温を検出する水温センサ２７から出力される水温信号ｇ、空燃比センサ１４から出力される空燃比信号ｈ、リアＯ₂センサ１５から出力される電圧信号ｉ等が入力される。また、Ｉ／Ｏインタフェース１０ｅからは、電子スロットルバルブ２に対してスロットルバルブ開閉信号ｐ、燃料噴射弁４に対して燃料噴射信号ｑ、点火プラグ９（のイグニッションコイル）に対して点火信号ｒ等を出力する。

各種制御用のプログラムは、ＲＯＭ１０ｃ又はフラッシュメモリ１０ｄに格納されており、そのプログラムがＲＡＭ１０ｂに読み込まれＣＰＵ１０ａによって解読される。ＣＰＵ１０ａは、内燃機関１００の運転制御に必要な各種信号ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈ，ｉをＩ／Ｏインタフェース１０ｅを介して取得し、それら信号が示す情報に基づいて吸入空気量や要求燃料噴射量、点火時期等を演算する。そして、演算結果に対応した各種制御信号ｐ，ｑ，ｒをＩ／Ｏインタフェース１０ｅを介して印加する。

この電子制御装置１０は、信号等で車両が停止し、所定の停止条件が満たされたと判定された際に内燃機関１００の運転を自動的に停止させるとともに、発進時に内燃機関１００を自動的に再始動させるアイドルストップ制御として周知の制御を行う。

また、本実施形態では、電子制御装置１０は、内燃機関１００の始動時及びその直後において、回転数センサ２３が検知した回転数Ｎｅが始動判定回転数より高い第１の閾値Ｎｅ₁を上回った際に燃料カットを行い、燃料カット中に回転数センサ２３が検知した回転数の単位時間当たりの変化量として燃料カット中の回転数の低下速度を検出し、燃料カットからの復帰時に吹き上がりを抑制すべく点火時期を遅角する制御を行う。すなわち、電子制御装置１０及び回転数センサ２３が協働して本発明の制御装置として機能する。ここで、点火時期の遅角量は、前記回転数Ｎｅの低下速度に対応させて遅角量テーブルに記憶している、そして、この遅角量は、前記回転数Ｎｅの低下速度が大きくなるにつれ小さな値となるようにしている。ここで、回転数Ｎｅが始動判定回転数より高い第１の閾値Ｎｅ₁を上回った際に始動時燃料カットを行うための始動時燃料カット制御プログラム、及びこの始動時燃料カット制御プログラムによる制御は、従来周知のものであるので詳細な説明は省略するが、始動時燃料カットからの復帰の条件は、燃料カット制御を開始した後所定時間が経過すること、又は回転数Ｎｅが所定の第２の閾値Ｎｅ₂以下となることのいずれかを満たすことである。

以下、始動時燃料カットからの復帰直後の制御を行うための燃料カット復帰後制御プログラムが行う処理の手順をフローチャートである図２を参照しつつ以下に述べる。

まず、始動時燃料カットからの復帰条件を満たしているかを判定する（Ｓ１）。始動時燃料カットからの復帰条件を満たしている場合には、次いで、回転数Ｎｅが目標回転数、具体的にはアイドル回転数Ｎｅ₀より高い第３の閾値Ｎｅ₃以上であるか否かを判定する（Ｓ２）。回転数Ｎｅが前記第３の閾値Ｎｅ₃以上である場合には、点火時期の遅角制御を行う（Ｓ３）。この点火時期の遅角制御を開始した後、所定時間が経過するか、又は回転数Ｎｅがアイドル回転数Ｎｅ₀より高く前記第３の閾値Ｎｅ₃より低い第４の閾値Ｎｅ₄以下となるまで点火時期の遅角制御を継続し（Ｓ４）、その後、点火時期を通常点火時期に向けて徐変させる制御を行う（Ｓ５）。

すなわち、始動時燃料カットからの復帰が行われた直後の図３の時刻ｔ₁において、回転数Ｎｅがアイドル回転数Ｎｅ₀より高い第３の閾値Ｎｅ₃を上回っている場合に、電子制御装置１０は、ステップＳ１→Ｓ２→Ｓ３→Ｓ４→Ｓ５の制御を順次行う。換言すれば、図３の時間帯Ｔ₂において、予め検知した燃料カット時の回転数低下速度に対応した遅角量だけ点火時期を遅角させる制御を所定時間が経過するか、又は回転数Ｎｅが図示しない第４の閾値Ｎｅ₄以下となるまでの間行い、その後点火時期を通常点火時期に向けて徐変させ、通常のアイドル運転に移行する。このとき、図３の二点鎖線に示すような従来の制御を行った場合と比較して、点火時期を遅角させてトルクを低下させることにより、回転数Ｎｅがより速やかにアイドル回転数Ｎｅ₀に収束する。

以上に述べたように、本実施形態に係る制御によれば、始動直後の燃料カットからの復帰後回転数Ｎｅが第３の閾値Ｎｅ₃を上回る場合に点火時期の遅角制御を行うことにより、燃料カットからの復帰後において回転数Ｎｅが不必要に増大する、すなわち吹き上がることを有効に防ぎ、より速やかに回転数Ｎｅをアイドル回転数Ｎｅ₀に収束させることができる。また、本実施形態では、アイドルストップ制御を行い、再始動時においてクラッチを直ちに接続するが、回転数Ｎｅを速やかにアイドル回転数Ｎｅ₀に収束させることができるので、回転数Ｎｅが安定しない場合に車両の挙動がぐらつくという不具合の発生を防止又は抑制することができる。そして、吹き上がりを防ぐことによって、吹き上がりにより燃料を無駄に消費することも防ぐことができるので、燃費の向上を図ることができる。

また、燃料カット中の回転数Ｎｅの低下速度を検知し、検知した回転数Ｎｅの低下速度が速くなるにつれ前記点火時期の遅角制御における遅角量を小さな値に設定しているので、内燃機関１００の個体差や補機の状況によって異なるフリクションを加味した上で遅角量を設定でき、さらに速やかに回転数Ｎｅをアイドル回転数Ｎｅ₀に収束させることができる。

なお、本発明は上述した実施形態に限られない。

例えば、上述した実施形態では、燃料カット中の回転数の低下速度が速くなるにつれ遅角量を小さな値に設定しているが、燃料カット中の回転数の低下速度に関わらず一定量だけ点火時期を遅角するようにしてもよく、また、遅角量を燃料カット中の回転数の低下速度以外の運転状態に対応させてもよい。

また、アイドルストップ制御を行わない内燃機関の制御装置に本発明を適用してももちろんよい。

その他、本発明の趣旨を損ねない範囲で種々に変形してよい。

４…燃料噴射弁
９…点火プラグ
１０…電子制御装置
２３…回転数センサ

Claims (2)

1. 内燃機関の始動直後に回転数が始動判定回転数より高い閾値を上回った際に吹き上がりを抑制すべく燃料カットを行い、
   前記燃料カットからの復帰後に吹き上がりを抑制すべく点火時期の遅角制御を行うことを特徴とする火花点火式内燃機関の制御装置。
2. 前記燃料カット中の回転数の低下速度を検知し、
   検知した回転数の低下速度が速くなるにつれ前記点火時期の遅角制御における遅角量を小さな値に設定する請求項１記載の火花点火式内燃機関の制御装置。

Images