JP2014066202A - エンジンの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンの冷間始動時に燃料を圧縮行程で気筒内に噴射してエンジンを始動する始動モードと、ＡＷＳ作動条件が成立したときは少なくとも一部の燃料を圧縮行程で噴射してエンジンを運転するＡＷＳモードとを行うエンジンの制御装置において、始動モード後に、エンジンが失火したり、エミッションが低下したり、燃費が低下する問題を抑制する。
【解決手段】エンジンの制御装置は、始動モードからＡＷＳモードへの移行時に、少なくとも一部の燃料を圧縮行程で噴射し、且つ点火時期を始動モードよりはリタードするがＡＷＳモードよりもアドバンスしてエンジンを運転するつなぎモードを行うＥＣＵ３０を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、エンジンの制御装置、詳しくは、エンジンの冷間始動時に、燃料を圧縮行程で気筒内に噴射してエンジンを始動する始動モードと、ＡＷＳ作動条件が成立したときは、排気ガス浄化触媒の早期活性化を図るために、少なくとも一部の燃料を圧縮行程で噴射し、且つ点火時期をリタードしてエンジンを運転するＡＷＳモードとを行うエンジンの制御装置に関する。

従来、エンジンの冷間始動時に、燃料を圧縮行程で気筒内に噴射してエンジンを始動する始動モードを行うことが知られている（特許文献１参照）。このような始動モードにより、点火プラグ近傍で理論空燃比に近い空燃比の成層燃焼をさせることができるため、冷間時であっても始動性が向上する、ＨＣの排出量が低減する、燃費が向上する、等の利点が得られる。

また、エンジンの始動時に、ＡＷＳ作動条件が成立したときは排気ガス浄化触媒の早期活性化を図るＡＷＳ（Accelerated Warm-up System）モードを行うことも知られている。ＡＷＳモードは、エンジンの始動時に吸入空気量を増量すると共に点火時期を大幅にリタードさせることにより、高温の排気ガスを多量に排気通路に流して排気ガス浄化触媒の暖機を促進するモードである。ＡＷＳモードでは、少なくとも一部の燃料が圧縮行程で噴射される。これにより、エンジンを失火させることなく点火時期をより大幅にリタードさせることができ、より高温の排気ガスを排気通路に流すことが可能となる。

特開２００５−３０２２８号公報

ところで、前記始動モードから前記ＡＷＳモードへの移行時に、燃料を吸気行程で噴射してエンジンを運転するアイドルモードを行うと、始動モードでは、燃料が圧縮行程で噴射され、アイドルモードでは、燃料が吸気行程で噴射され、ＡＷＳモードでは、少なくとも一部の燃料が圧縮行程で噴射されるので、次のような問題が生じる。

すなわち、圧縮行程噴射は吸気弁及び排気弁が閉じた状態で気筒内に燃料が噴射されるので、噴射した燃料の全てが気筒内に残留するのに対し、吸気行程噴射は吸気弁が開いた状態で気筒内に燃料が噴射されるので、噴射した燃料の一部が気筒外へ流出することがある。その場合に、噴射した燃料のどれだけの量が気筒外へ流出し、どれだけの量がまた気筒内に戻ってくるのかは予測困難である。しかも、冷間始動時であるから、気筒外へ流出した燃料の一部が吸気ポートの壁面等に付着することがあり、気筒内に戻ってくる量の予測がより一層困難である。したがって、始動モードの圧縮行程噴射からアイドルモードの吸気行程噴射に移行したときに、燃料噴射量の調整がうまくいかず、始動モード後に、エンジンが失火したり、エミッションが低下したり、燃費が低下する可能性がある。

そこで、本発明は、エンジンの冷間始動時に、燃料を圧縮行程で気筒内に噴射してエンジンを始動する始動モードと、ＡＷＳ作動条件が成立したときは、排気ガス浄化触媒の早期活性化を図るために、少なくとも一部の燃料を圧縮行程で噴射し、且つ点火時期をリタードしてエンジンを運転するＡＷＳモードとを行うエンジンの制御装置において、始動モード後に、エンジンが失火したり、エミッションが低下したり、燃費が低下する問題を抑制することを目的とする。

前記課題を解決するためのものとして、本発明は、エンジンの冷間始動時に、燃料を圧縮行程で気筒内に噴射してエンジンを始動する始動モードと、ＡＷＳ作動条件が成立したときは、排気ガス浄化触媒の早期活性化を図るために、少なくとも一部の燃料を圧縮行程で噴射し、且つ点火時期をリタードしてエンジンを運転するＡＷＳモードとを行う制御手段を有するエンジンの制御装置であって、前記制御手段は、前記始動モードから前記ＡＷＳモードへの移行時に、少なくとも一部の燃料を圧縮行程で噴射し、且つ点火時期を前記始動モードよりはリタードするが前記ＡＷＳモードよりもアドバンスしてエンジンを運転するつなぎモードを行うことを特徴とするエンジンの制御装置である（請求項１）。

本発明によれば、始動モードからＡＷＳモードへの移行時に、少なくとも一部の燃料を圧縮行程で噴射し、且つ点火時期を始動モードよりはリタードするがＡＷＳモードよりもアドバンスしてエンジンを運転するつなぎモードを行うため、始動モードとつなぎモードとは圧縮行程噴射を含む点で相互に共通し、また、噴射した燃料が気筒内に残留する点で相互に共通する。そのため、始動モードからつなぎモードに移行したときに、燃料噴射量の調整が精度よく行え、始動モード後に、エンジンが失火したり、エミッションが低下したり、燃費が低下する問題が抑制される。

本発明において、好ましくは、前記制御手段は、前記つなぎモード及び前記ＡＷＳモードでは、燃料を２段に分割して噴射し、前記つなぎモードでは、１段目の噴射を吸気行程又は圧縮行程で噴射し、２段目の噴射を１段目の噴射より遅いタイミングで圧縮行程で噴射し、１段目の噴射を圧縮行程から吸気行程に徐々にアドバンスし、前記ＡＷＳモードでは、１段目の噴射を吸気行程で噴射し、２段目の噴射を圧縮行程で噴射する（請求項２）。

この構成によれば、吸気行程噴射を行うことにより、燃焼の安定性が向上する。

本発明において、好ましくは、前記制御手段は、前記始動モードでは、点火時期をＭＢＴとし、前記ＡＷＳモードでは、点火時期を圧縮上死点より所定量リタードした時期とし、前記つなぎモードでは、点火時期をＭＢＴから徐々にリタードする（請求項３）。

この構成によれば、始動モードからつなぎモード、つなぎモードからＡＷＳモードへの移行をスムーズに行うことができる。

本発明において、好ましくは、前記制御手段は、ＡＷＳ作動条件が成立しないときは、前記つなぎモードの後、前記ＡＷＳモードに代えて、燃料を吸気行程で噴射してエンジンを運転するアイドルモードを行う（請求項４）。

この構成によれば、ＡＷＳ作動条件が成立しないときは、始動モードからつなぎモード、つなぎモードからアイドルモードへの移行をスムーズに行うことができる。

本発明において、好ましくは、前記制御手段は、前記アイドルモードでは、燃料を吸気行程のみで噴射し、点火時期をアイドル用点火時期とする（請求項５）。

この構成によれば、アイドルモードでのエンジンの運転が安定する。

本発明において、好ましくは、前記制御手段は、ＡＷＳ作動条件が成立したときは、前記ＡＷＳモードの後、燃料を吸気行程で噴射してエンジンを運転するアイドルモードを行い、前記ＡＷＳ作動条件が成立したときのつなぎモード及び前記ＡＷＳ作動条件が成立しないときのつなぎモードでは、少なくとも一部の燃料を吸気行程で噴射し、その噴射時期を前記アイドルモードの噴射時期よりリタードする（請求項６）。

この構成によれば、吸気行程噴射を行うことにより、燃焼の安定性が向上する。

本発明において、好ましくは、前記制御手段は、前記始動モードでは、燃料を圧縮行程で２段に分割して噴射する（請求項７）。

この構成によれば、エンジンの冷間始動性がより一層向上する。

本発明によれば、エンジンの冷間始動時に、燃料を圧縮行程で気筒内に噴射してエンジンを始動する始動モードと、ＡＷＳ作動条件が成立したときは、排気ガス浄化触媒の早期活性化を図るために、少なくとも一部の燃料を圧縮行程で噴射し、且つ点火時期をリタードしてエンジンを運転するＡＷＳモードとを行うエンジンの制御装置において、始動モード後に、エンジンが失火したり、エミッションが低下したり、燃費が低下する問題を抑制することができる。

本発明の実施形態に係るエンジンの全体構成図である。 前記エンジンのシステム構成図である。 前記エンジンに搭載されたＥＣＵが行う始動時エンジン制御のタイムチャートである。 前記始動時エンジン制御で実行される燃焼形態の説明図である。 前記始動時エンジン制御のフローチャートである。

以下、発明の実施形態を通して本発明を詳しく説明する。

（１）全体構成
図１は、本実施形態に係るエンジンＥの全体構成図であり、図２は、前記エンジンＥのシステム構成図である。本実施形態に係るエンジンＥは気筒内噴射型の火花点火式エンジンである。前記エンジンＥは４気筒エンジンであるが、図１では１つの気筒のみを示し、他の気筒の図示は省略してある。なお、本発明は４気筒エンジンに限定されるものではなく、４気筒以外の多気筒エンジンにも適用可能である。

図１に示すように、エンジンＥの本体部は、シリンダヘッド１とシリンダブロック２とで構成されている。エンジンＥは４気筒４サイクルエンジンであり、第１〜第４の４つの気筒３を備えている。このエンジンＥにおいては、各気筒３が所定の位相差で、吸気、圧縮、膨張、排気の４行程からなるサイクルを繰り返すようになっており、これらのサイクルは、第１気筒、第３気筒、第４気筒、第２気筒の順にクランク角で１８０°（１８０°ＣＡ）の位相差で繰り返される。

各気筒３内にはピストン４が嵌挿され、ピストン４の上方に燃焼室５が形成されている。ピストン４はコネクティングロッド６等を備えた連結機構を介してクランクシャフト７に連結されている。各気筒３の燃焼室５の頂部には点火プラグ８が設けられ、点火プラグ８の先端部は燃焼室５を臨んでいる。燃焼室５の側方には、気筒３内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁９が設けられている。燃料噴射弁９は、ニードル弁及びソレノイドを内蔵し、入力されたパルス信号の入力時期にパルス幅に対応する時間だけ駆動されて開弁し、その開弁時間に応じた量の燃料を噴射する。燃料噴射弁９は、点火プラグ８の先端部の近傍に向けて燃料を噴射するように配置されている。燃料噴射弁９には、電動式の高圧燃料ポンプ２９（図２参照）によって図外の燃料供給通路等を介して燃料が供給され、圧縮行程における気筒３内の圧力よりも高い圧力で燃料を噴射する。なお、高圧燃料ポンプはエンジンＥのクランクシャフト７で駆動される機械式でもよく、また、電動式の高圧燃料ポンプと機械式の高圧燃料ポンプとを併用してもよい。

各気筒３の燃焼室５に対して吸気ポート１０及び排気ポート１１が開口し、両ポート１０、１１にそれぞれ吸気弁１２及び排気弁１３が設けられている。各気筒３の吸気弁１２及び排気弁１３の開閉時期は、各気筒３が所定の位相差で、吸気、圧縮、膨張、排気の４行程からなるサイクルを繰り返すように設定されている。

吸気弁１２は、吸気カム１４によって、クランクシャフト７と同期して所定のタイミングで開閉される。吸気カム１４に対して、吸気バルブタイミング可変機構（ＶＶＴ）１５が設けられている。同様に、排気弁１３は、排気カム１７によって、クランクシャフト７と同期して所定のタイミングで開閉される。排気カム１７に対して、排気バルブタイミング可変機構（ＶＶＴ）１８が設けられている。これらの吸気バルブタイミング可変機構１５及び排気バルブタイミング可変機構１８は、ＥＣＵ（エンジン制御ユニット）３０（図２参照）によって制御される。吸気バルブタイミング可変機構１５及び排気バルブタイミング可変機構１８は、それぞれ、クランクシャフト７と連動するカムプーリとカムシャフトとの間に設けられ、クランクシャフト７に対するカムシャフトの位相を機械的に変更することにより、吸気弁１２及び排気弁１３の開弁期間を一定としつつ所定の角度範囲内で吸気弁１２及び排気弁１３の開弁時期及び閉弁時期を変更する。このような吸気バルブタイミング可変機構１５及び排気バルブタイミング可変機構１８は周知であるからこれ以上の説明は省略する。

吸気ポート１０には、燃料燃焼用の空気を燃焼室５に供給する吸気通路２０が接続されている。吸気通路２０は、燃焼室５に吸入される空気の流れ方向にみて、上流側では単一の共通吸気通路であるが、下流側では分岐し、各分岐吸気通路はそれぞれ対応する気筒３の吸気ポート１０に接続されている。

吸気通路２０の上流側の共通吸気通路には、吸入空気の流れ方向にみて、上流側から順に、吸入空気中のダスト等を除去するエアクリーナ（図示せず）、吸入空気の流量（吸入空気量）を検出するエアフローセンサ（図示せず）、スロットル弁２１を備えたスロットルボディ２２、吸入空気の流れを安定させるサージタンク（図示せず）等が設けられている。

エンジンＥには、燃焼室５内で発生した燃焼ガスすなわち排気ガスをエンジン外（大気中）に排出するための排気通路２５（共通排気通路）が設けられている。排気ガスの流れ方向にみて、排気通路２５の上流端は排気マニホールド２６に接続され、この排気マニホールド２６は、気筒３毎に分岐して各気筒３の排気ポート１１に接続されている。

排気通路２５には、排気ガスを浄化するために、例えば、白金、ロジウム、パラジウム等を含有し、ＨＣ（炭化水素）及びＣＯ（一酸化炭素）を酸化して浄化する酸化触媒と、白金、バリウム等を含有し、ＮＯｘ（窒素酸化物）を還元して浄化する還元触媒とを含む排気ガス浄化触媒を備えた排気ガス浄化装置２８が設けられている。排気ガス浄化触媒は、その温度が活性化温度以上であるときに、触媒作用すなわち排気ガス浄化作用を有効に発揮する。

本実施形態に係る車両には、エンジン水温を検出するためのエンジン水温センサ３１と、エンジン回転数を検出するためのエンジン回転数センサ３２と、クランクシャフト７の回転角を検出するためのクランク角センサ３３と、運転者のアクセル操作（アクセルペダルの踏込み）の有無及びアクセル操作量（アクセルペダルの踏込み量）を検出するためのアクセルポジションセンサ３４と、燃料噴射弁９から噴射される燃料の圧力（燃圧）を検出するための燃圧センサ３５とが設けられており、これらの各種センサ３１〜３５とＥＣＵ３０とが相互に電気的に接続されている。

ＥＣＵ３０は、周知の通り、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成されるマイクロプロセッサであり、本発明の制御手段に相当する。ＥＣＵ３０は、車両に備えられた前記各種センサ３１〜３５から入力される種々の情報に基き、特に、エンジンＥの冷間始動時に、燃料を圧縮行程で気筒３内に噴射してエンジンＥを始動する始動モードを行うと共に、ＡＷＳ作動条件が成立したときは排気ガス浄化触媒の早期活性化を図るＡＷＳモードを行うように、前記吸気バルブタイミング可変機構１５及び排気バルブタイミング可変機構１８の他、点火プラグ８、燃料噴射弁９、及び高圧燃料ポンプ２９に制御信号を出力する。

（２）具体的制御
図３は、前記ＥＣＵ３０が行う始動時エンジン制御のタイムチャートであり、図４は、前記始動時エンジン制御で実行される燃焼形態の説明図である。図３において、エンジン回転数（ｒｐｍ）がゼロから立ち上がる時点ｔ１から所定回転数まで上昇する時点ｔ２までを始動期間、エンジン完爆後エンジン回転数が安定する時点ｔ３以降をアイドル期間、始動期間とアイドル期間との間の時点ｔ２から時点ｔ３までをつなぎ期間とする。

図３に示すように、ＥＣＵ３０は、始動時のエンジン水温及びＡＷＳの作動・非作動に応じて各期間の燃焼形態が異なるように燃料噴射弁９及び点火プラグ８を制御する。

始動時水温が所定の高水温側閾値超のとき（ケース１）は、始動期間中は燃焼形態（ｖｉ）が実行され、つなぎ期間中及びアイドル期間中は燃焼形態（ｉｖ）が実行される。始動時水温が高水温側閾値以下且つ所定の低水温側閾値以上のときでＡＷＳが作動される場合（ケース２）は、始動期間中は燃焼形態（ｉ）が実行され、つなぎ期間中は燃焼形態（ｉｉ）が実行され、次いで時点ｔ３から時点ｔ４までＡＷＳモードが行われた後、アイドル期間中は燃焼形態（ｉｖ）が実行される。ここで、ＡＷＳモード中は燃焼形態（ｉｉｉ）が実行される。始動時水温が高水温側閾値以下且つ低水温側閾値以上のときでＡＷＳが作動されない場合（ケース３）、及び、始動時水温が低水温側閾値未満のとき（ケース４）は、始動期間中は燃焼形態（ｉ）が実行され、つなぎ期間中は燃焼形態（ｖ）が実行され、アイドル期間中は燃焼形態（ｉｖ）が実行される。

ＡＷＳ（Accelerated Warm-up System）は、エンジンＥの始動時に吸入空気量を増量するシステムである。そして、ＡＷＳモードは、例えばエンジンＥの冷間始動時に、スロットル弁２１を開いて吸入空気量を増量すると共に、点火プラグ８の点火時期を大幅にリタード（遅角）させることにより、高温の排気ガスを多量に排気通路２５に流して排気ガス浄化触媒の暖機ひいては活性化を促進する制御である。

所定のＡＷＳ作動条件が成立していると判定されると、ＡＷＳモードが所定時間行われる。本実施形態では、ＡＷＳ作動条件が成立しているか否かの判定は、後述するように、始動期間中に行われる。

ＡＷＳモード中、燃料を圧縮行程で気筒３内に噴射すると、点火プラグ８の先端部の近傍にリッチな混合気が生成するため、失火させることなく点火時期をより大幅にリタードさせることができ、より高温の排気ガスを排気通路２５に流すことが可能となる。したがって、本実施形態においては、ＡＷＳモード中は、排気ガス浄化触媒の暖機ひいては活性化をより促進するために、燃料を圧縮行程で噴射する。

図３に示すケース１（始動時水温が高水温側閾値超の場合）では、エンジン回転数が所定回転（ケース１の完爆回転数）を超えた時点で始動期間からつなぎ期間に移行し、ケース２（始動時水温が高水温側閾値以下且つ低水温側閾値以上のときでＡＷＳが作動される場合）では、エンジン回転数が他の所定回転（ケース２の完爆回転数）を超えた時点で始動期間からつなぎ期間に移行し、ケース３（始動時水温が高水温側閾値以下且つ低水温側閾値以上のときでＡＷＳが作動されない場合）及びケース４（始動時水温が低水温側閾値未満の場合）では、エンジン回転数がさらに他の所定回転（ケース３及び４の完爆回転数）を超えた時点で始動期間からつなぎ期間に移行する。

図３において、燃焼形態（ｖｉ）が実行されるモードを温間時の始動モード、燃焼形態（ｉ）が実行されるモードを冷間時の始動モード、燃焼形態（ｉｉ）が実行されるモードをつなぎモード、燃焼形態（ｖ）が実行されるモードを第２のつなぎモード、燃焼形態（ｉｉｉ）が実行されるモードをＡＷＳモード、燃焼形態（ｉｖ）が実行されるモードをアイドルモードとする。

図４に示すように、燃焼形態（ｉ）では、圧縮行程で燃料が２段に分割噴射され（分割比は５：５）、ＭＢＴ（Minimum advance for Best Torque）で火花点火が行われる。２段分割噴射のうち、１段目の噴射開始時期は、圧縮行程前半から後半の間とされ、２段目の噴射開始時期は、１段目の噴射開始時期よりリタードした圧縮行程後半とされる。

この燃焼形態（ｉ）では、高圧燃料ポンプ２９によって燃料噴射弁９に供給される燃料の圧力（燃圧）は、所定範囲内に調節される。この燃焼形態（ｉ）により、高燃圧で気筒３内に圧縮行程噴射が行われ、冷間時であっても、エンジンＥが低エミッションで燃費よく良好に始動される（冷間時の始動モード）。

燃焼形態（ｉｉ）では、噴射については、１段目の噴射開始時期が圧縮行程から吸気行程後半に向けて徐々に移行され、２段目の噴射開始時期が１段目の噴射開始時期より遅い圧縮行程後半から前記噴射形態（ｉ）の２段目の噴射開始時期よりアドバンスした圧縮行程後半に向けて徐々に移行される。点火については、ＭＢＴから徐々にリタードされる。この燃焼形態（ｉｉ）では、燃圧は、燃焼形態（ｉ）と同様、所定範囲内に調節される。この燃焼形態（ｉｉ）により、つなぎモードが行われ、冷間時であっても、始動モードによって完爆したエンジンＥが始動モード後に、失火したり、エミッションが低下したり、燃費が低下する問題が抑制される。このつなぎモードでは、点火時期は始動モードよりはリタードするがＡＷＳモードよりもアドバンスする。

燃焼形態（ｉｉｉ）では、噴射については、１段目の噴射開始時期が吸気行程後半とされ、２段目の噴射開始時期が前記噴射形態（ｉ）の２段目の噴射開始時期よりアドバンスした圧縮行程後半とされる。点火については、ＡＷＳモード用の点火時期で火花点火が行われる。この燃焼形態（ｉｉｉ）では、燃圧は、燃焼形態（ｉ）、（ｉｉ）と同様、所定範囲内に調節される。この燃焼形態（ｉｉｉ）により、ＡＷＳモードが行われ、高温の排気ガスが気筒３から多量に排気通路２５に排出され、排気ガス浄化触媒の暖機ひいては活性化が促進される。

燃焼形態（ｉｖ）では、吸気行程で燃料が一括噴射され、アイドル用の点火時期で火花点火が行われる。この燃焼形態（ｉｖ）では、燃圧は、燃焼形態（ｉ）、（ｉｉ）、（ｉｉｉ）と比べて、低めに調節される。この燃焼形態（ｉｖ）により、低圧で気筒３内に吸気行程噴射が行われ、混合気の燃焼安定性が向上し、アイドルモード中のエンジン回転数が安定する。

燃焼形態（ｖ）では、噴射については、１段目の噴射開始時期が圧縮行程から吸気行程に向けて徐々に移行され、２段目の噴射開始時期が圧縮行程から同じく吸気行程に向けて徐々に移行される（図４には２段目の噴射開始時期が圧縮行程前半を通過中であることを示している）。点火については、燃焼期間（ｉｖ）と同じく、アイドル用の点火時期で火花点火が行われる。この燃焼形態（ｖ）では、燃圧は、燃焼形態（ｉ）、（ｉｉ）、（ｉｉｉ）と同様、所定範囲内に調節される。この燃焼形態（ｖ）により、第２のつなぎモードが行われ、冷間時であっても、始動モードによって完爆したエンジンＥが始動モード後に、失火したり、エミッションが低下したり、燃費が低下する問題が抑制される。この第２のつなぎモードでは、点火時期は始動モードよりはリタードするがＡＷＳモードよりもアドバンスする。

燃焼形態（ｖｉ）では、圧縮行程で燃料が一括噴射され、通常始動用の点火時期で火花点火が行われる。この燃焼形態（ｖｉ）では、燃圧は、燃焼形態（ｉ）、（ｉｉ）、（ｉｉｉ）、（ｖ）と同様、所定範囲内に調節される。この燃焼形態（ｖｉ）により、高燃圧で気筒３内に圧縮行程噴射が行われ、温間時のエンジンＥ始動が燃費よく良好に行われる（温間時の始動モード）。

ＥＣＵ３０が行う始動時エンジン制御において、ケース１では、燃焼形態（ｖｉ）、（ｉｖ）がこの順に連続して実行される。すなわち、温間時の始動モードと、アイドルモードとが連続して行われる。

ケース２では、燃焼形態（ｉ）、（ｉｉ）、（ｉｉｉ）、（ｉｖ）がこの順に連続して実行される。すなわち、冷間時の始動モードと、つなぎモードと、ＡＷＳモードと、アイドルモードとが連続して行われる。その場合、始動モードで実行される燃焼形態（ｉ）と、つなぎモードで実行される燃焼形態（ｉｉ）と、ＡＷＳモードで実行される燃焼形態（ｉｉｉ）とは、燃料噴射形態が高燃圧及び圧縮行程噴射を含む点で相互に共通する。また、ＡＷＳモードで実行される燃焼形態（ｉｉｉ）と、アイドルモードで実行される燃焼形態（ｉｖ）とは、燃料噴射形態が吸気行程噴射を含む点で相互に共通する。さらに、始動モードから、つなぎモード、ＡＷＳモードに亘って、点火時期がＭＢＴからＡＷＳモード用の点火時期まで徐々にリタードされる。

ケース３及び４では、燃焼形態（ｉ）、（ｖ）、（ｉｖ）がこの順に連続して実行される。すなわち、冷間時の始動モードと、第２のつなぎモードと、アイドルモードとが連続して行われる。その場合、始動モードから、第２のつなぎモード、アイドルモードに亘って、燃料噴射形態が圧縮行程噴射から吸気行程噴射に徐々に移行される。さらに、始動モードから、第２のつなぎモード、アイドルモードに亘って、点火時期がＭＢＴからアイドル用の点火時期に移行される。

次に、図５のフローチャートを参照して、ＥＣＵ３０が行う始動時エンジン制御の動作を説明する。

この始動時エンジン制御は、運転者がイグニッションスイッチをオンにすることによりスタートする。この始動時エンジン制御がスタートすると、ＥＣＵ３０は、ステップＳ１で、前記各種センサ３１〜３５から入力される信号を読み込む。

次いで、ＥＣＵ３０は、ステップＳ２で、始動ゾーンか否かを判定する。具体的に、ＥＣＵ３０は、エンジン回転数センサ３２から入力される情報に基き特定されるエンジン回転数がゼロのときに始動ゾーンと判定する。その結果、始動ゾーンと判定されたときは、ＥＣＵ３０は、高圧燃料ポンプ２９に制御信号を出力して所定範囲内に燃圧を高める。一方、始動ゾーンと判定されないときは、ＥＣＵ３０は、ステップＳ１７に進む。

また、始動ゾーンと判定されたときは、ＥＣＵ３０は、ステップＳ３で、エンジン水温センサ３１から入力される情報に基き特定されるエンジン水温が高水温側閾値以下か否かを判定する。

その結果、エンジン水温が高水温側閾値以下と判定されたときは、ＥＣＵ３０は、ステップＳ４で、燃焼形態（ｉ）を実行する。すなわち、ＥＣＵ３０は、噴射については圧縮行程で分割噴射し、点火についてはＭＢＴで火花点火するように、燃料噴射弁９及び点火プラグ８を制御する（冷間時の始動モード）。一方、エンジン水温が高水温側閾値以下と判定されないときは、ＥＣＵ３０は、ステップＳ１５に進む。

ステップＳ４に次いで、ＥＣＵ３０は、ステップＳ５で、ＡＷＳ作動条件が成立しているか否かを判定する。

その結果、ＡＷＳ作動条件が成立していると判定されたときは、ＥＣＵ３０は、ステップＳ６で、エンジン回転数（Ｎｅ）が所定回転（ケース２の完爆回転数）を超えているか否かを判定する。一方、ＡＷＳ作動条件が成立していると判定されないときは、ＥＣＵ３０は、ステップＳ１２に進む。

ステップＳ６の判定の結果、エンジン回転数が所定回転を超えていると判定されたときは、ＥＣＵ３０は、ステップＳ７で、燃焼形態（ｉｉ）を実行する。すなわち、ＥＣＵ３０は、噴射については始動モードの圧縮行程で分割噴射をＡＷＳモードの吸気行程と圧縮行程とで分割噴射に徐々に移行し、点火については始動モードのＭＢＴから徐々にリタードされるように、燃料噴射弁９及び点火プラグ８を制御する（つなぎモード）。一方、ステップＳ６でエンジン回転数が所定回転を超えていると判定されないときは、ＥＣＵ３０は、ステップＳ４に戻る。

ステップＳ７に次いで、ＥＣＵ３０は、ステップＳ８で、つなぎモードに移行してから所定時間が経過したか否かを判定する。具体的に、ＥＣＵ３０は、つなぎモードに移行してから所定点火分の時間が経過したときに所定時間が経過したと判定する。その結果、つなぎモードに移行してから所定時間が経過したと判定されないときは、ＥＣＵ３０は、ステップＳ７に戻り、つなぎモードに移行してから所定時間が経過したと判定されたときは、ＥＣＵ３０は、ステップＳ９に進む。

ステップＳ９では、ＥＣＵ３０は、燃焼形態（ｉｉｉ）を実行する。すなわち、ＥＣＵ３０は、噴射については吸気行程と圧縮行程とで分割噴射し、点火についてはＡＷＳモード用の点火時期で火花点火するように、燃料噴射弁９及び点火プラグ８を制御する（ＡＷＳモード）。

次いで、ＥＣＵ３０は、ステップＳ１０で、ＡＷＳモードに移行してから所定時間が経過したか否かを判定する。その結果、ＡＷＳモードに移行してから所定時間が経過したと判定されないときは、ＥＣＵ３０は、ステップＳ９に戻り、ＡＷＳモードに移行してから所定時間が経過したと判定されたときは、ＥＣＵ３０は、ステップＳ１１に進む。

ステップＳ１１では、ＥＣＵ３０は、燃焼形態（ｉｖ）を実行する。すなわち、ＥＣＵ３０は、噴射については吸気行程で一括噴射し、点火についてはアイドル用の点火時期で火花点火するように、燃料噴射弁９及び点火プラグ８を制御する（アイドルモード）（ケース２）。

この始動時エンジン制御は、エンジンＥの運転がアイドルモードに移行したことによりエンドとなる。

前記ステップＳ１２では、エンジン回転数（Ｎｅ）が所定回転（ケース３の完爆回転数）を超えているか否かを判定する。その結果、エンジン回転数が所定回転を超えていると判定されたときは、ＥＣＵ３０は、ステップＳ１３で、燃焼形態（ｖ）を実行する。すなわち、ＥＣＵ３０は、噴射については始動モードの圧縮行程で分割噴射をアイドルモードの吸気行程で一括噴射に徐々に移行し（図５のステップＳ１３には２段目の噴射開始時期がまだ圧縮行程にある場合を示している）、点火についてはアイドル用の点火時期で火花点火するように、燃料噴射弁９及び点火プラグ８を制御する（第２つなぎモード）。一方、ステップＳ１２でエンジン回転数が所定回転を超えていると判定されないときは、ＥＣＵ３０は、ステップＳ４に戻る。

次いで、ＥＣＵ３０は、ステップＳ１４で、第２つなぎモードに移行してから所定の待機時間が経過したか否かを判定する。その結果、第２つなぎモードに移行してから所定の待機時間が経過したと判定されないときは、ＥＣＵ３０は、ステップＳ１３に戻り、第２つなぎモードに移行してから所定の待機時間が経過したと判定されたときは、ＥＣＵ３０は、前記ステップＳ１１に進んで、アイドルモードに移行する（ケース３）。

前記ステップＳ１５では、ＥＣＵ３０は、燃焼形態（ｖｉ）を実行する。すなわち、ＥＣＵ３０は、噴射については圧縮行程で一括噴射し、点火については通常始動用の点火時期で火花点火するように、燃料噴射弁９及び点火プラグ８を制御する（温間時の始動モード）。

次いで、ＥＣＵ３０は、ステップＳ１６で、エンジン回転数（Ｎｅ）が所定回転（ケース１の完爆回転数）を超えているか否かを判定する。その結果、エンジン回転数が所定回転を超えていると判定されないときは、ＥＣＵ３０は、ステップＳ１５に戻り、エンジン回転数が所定回転を超えていると判定されたときは、ＥＣＵ３０は、前記ステップＳ１１に進んで、アイドルモードに移行する（ケース１）。

前記ステップＳ１７では、ＥＣＵ３０は、始動ゾーン以外の通常ゾーンのエンジン制御を実行する。すなわち、ＥＣＵ３０は、噴射及び点火について、エンジン回転数及びエンジン負荷に応じて、燃料噴射弁９及び点火プラグ８を可変に制御する。

（３）作用等
以上のように、本実施形態に係るエンジンＥの制御装置は、エンジンＥの冷間始動時に、燃料を圧縮行程で気筒３内に噴射してエンジンＥを始動する始動モード（燃焼形態ｉ）を行うと共に、ＡＷＳ作動条件が成立したとき（ステップＳ５でＹＥＳ）は排気ガス浄化触媒の早期活性化を図るために、少なくとも一部の燃料を圧縮行程で噴射し、且つ点火時期をリタードしてエンジンＥを運転するＡＷＳモード（燃焼形態ｉｉｉ）を行うものであって、次のような特徴的構成を備えている。

まず、ＥＣＵ３０は、始動モード（ステップＳ４）からＡＷＳモード（ステップＳ９）への移行時に、少なくとも一部の燃料を圧縮行程で噴射し、且つ点火時期を始動モードよりはリタードするがＡＷＳモードよりもアドバンスしてエンジンＥを運転するつなぎモード（ステップＳ７）を行うように、燃料噴射弁９及び点火プラグ８を制御する。

本実施形態によれば、始動モードとつなぎモードとは圧縮行程噴射を含む点で相互に共通し、また、噴射した燃料が気筒３内に残留する点で相互に共通する。そのため、始動モードからつなぎモードに移行したときに、燃料噴射量の調整が精度よく行え、始動モード後に、エンジンＥが失火したり、エミッションが低下したり、燃費が低下する問題が抑制される。

本実施形態では、ＥＣＵ３０は、つなぎモード及びＡＷＳモードでは、燃料を２段に分割して噴射し、つなぎモードでは、１段目の噴射を吸気行程又は圧縮行程で噴射し、２段目の噴射を１段目の噴射より遅いタイミングで圧縮行程で噴射し、１段目の噴射を圧縮行程から吸気行程に徐々にアドバンスし、ＡＷＳモードでは、１段目の噴射を吸気行程で噴射し、２段目の噴射を圧縮行程で噴射する。

この構成によれば、吸気行程噴射を行うことにより、燃焼の安定性が向上する。

本実施形態では、ＥＣＵ３０は、始動モードでは、点火時期をＭＢＴとし、ＡＷＳモードでは、点火時期を圧縮上死点より所定量リタードした時期とし、つなぎモードでは、点火時期をＭＢＴから徐々にリタードする。

この構成によれば、始動モードからつなぎモード、つなぎモードからＡＷＳモードへの移行をスムーズに行うことができる。

本実施形態では、ＥＣＵ３０は、ＡＷＳ作動条件が成立しないとき（ステップＳ５でＮＯ）は、第２のつなぎモード（ステップＳ１３）の後、ＡＷＳモードに代えて、燃料を吸気行程で噴射してエンジンを運転するアイドルモードを行う。

この構成によれば、ＡＷＳ作動条件が成立しないときは、始動モードから第２のつなぎモード、第２のつなぎモードからアイドルモードへの移行をスムーズに行うことができる。

本実施形態では、ＥＣＵ３０は、アイドルモードでは、燃料を吸気行程のみで噴射し、点火時期をアイドル用点火時期とする。

この構成によれば、アイドルモードでのエンジンの運転が安定する。

本実施形態では、ＥＣＵ３０は、ＡＷＳ作動条件が成立したときは、ＡＷＳモードの後、燃料を吸気行程で噴射してエンジンを運転するアイドルモードを行い、ＡＷＳ作動条件が成立したときのつなぎモード（ステップＳ７）及びＡＷＳ作動条件が成立しないときの第２のつなぎモード（ステップＳ１３）では、少なくとも一部の燃料を吸気行程で噴射し、その噴射時期をアイドルモードの噴射時期よりリタードする。

この構成によれば、吸気行程噴射を行うことにより、燃焼の安定性が向上する。

本実施形態では、ＥＣＵ３０は、始動モードでは、燃料を圧縮行程で２段に分割して噴射する。

この構成によれば、エンジンＥの冷間始動性がより一層向上する。

さらに、本実施形態に係るエンジンＥの制御装置の作用の説明を続ける。

本実施形態では、ＥＣＵ３０は、ＡＷＳ作動条件が成立していると判定されたときは（ステップＳ５でＹＥＳ）、つなぎモード（ステップＳ７）の後、燃料を圧縮行程で噴射するＡＷＳモード（ステップＳ９）に移行し、ＡＷＳ作動条件が成立していると判定されないときは（ステップＳ５でＮＯ）、第２のつなぎモード（ステップＳ１３）の後、燃料を吸気行程で噴射するアイドルモード（燃焼形態ｉｖ、ステップＳ１１）に移行する。

この構成によれば、ＡＷＳ作動条件が成立していると判定されたとき（ケース２）は、つなぎモード（ステップＳ７）の後、燃料を圧縮行程で噴射するＡＷＳモードが行われる。そのため、つなぎモードとＡＷＳモードとは燃料噴射形態が圧縮行程噴射を含む点で相互に共通し、また、ＡＷＳモード中は、始動モード中やつなぎモード中と同じく、噴射した燃料が気筒３内に残留する。そのため、つなぎモードからＡＷＳモードに移行したとき（時点ｔ３）も、燃料噴射量の調整が精度よく行える。ここで、ＡＷＳモードにおいて、燃料を圧縮行程で気筒３内に噴射すると、点火プラグ８の先端部の近傍にリッチな混合気が生成するため、エンジンＥを失火させることなく点火時期をより大幅にリタードさせることができ、より高温の排気ガスを排気通路２５に流すことが可能となり、排気ガス浄化触媒の暖機をより促進することができる。したがって、つなぎモードからＡＷＳモードに移行したとき（時点ｔ３）に燃料噴射量の調整が精度よく行えることにより、前記のような利点が確実に得られることになる。

一方、ＡＷＳ作動条件が成立していると判定されないとき（ケース３）は、第２のつなぎモード（ステップＳ１３）の後、燃料を吸気行程で噴射するアイドルモードが行われる。待機時間が経過する頃（ステップＳ１４でＹＥＳと判定される頃）には、エンジンＥは暖機されているので、燃料噴射形態が第２のつなぎモードの圧縮行程噴射からアイドルモードの吸気行程噴射に急激に移行しても（時点ｔ３）、失火等することなく、混合気は安定に燃焼する。

本実施形態では、ＥＣＵ３０は、始動モード（燃焼形態ｉ）では、燃料が圧縮行程で２段に分割して噴射され、つなぎモード（燃焼形態ｉｉ）及び第２のつなぎモード（燃焼形態ｖ）では、始動モードの１段目の燃料噴射が圧縮行程から吸気行程に徐々に移行され、ＡＷＳモード（燃焼形態ｉｉｉ）では、燃料が吸気行程及び圧縮行程で噴射され、アイドルモード（燃焼形態ｉｖ）では、燃料が吸気行程のみで噴射されるように燃料噴射弁９を制御する。

この構成によれば、つなぎモード及び第２のつなぎモードでは、始動モードの１段目の燃料噴射が圧縮行程から吸気行程に徐々に移行されるので、エンジンＥの暖機に伴い、つなぎモード中及び第２のつなぎモード中の混合気の燃焼安定性が向上する。また、ＡＷＳモードでは、燃料が吸気行程及び圧縮行程で噴射されるので、エンジンＥの暖機に伴い、ＡＷＳモード中の混合気の燃焼安定性が向上する。また、アイドルモードでは、燃料が吸気行程のみで噴射されるので、エンジンＥの暖機に伴い、アイドルモード中の混合気の燃焼安定性が向上する。加えて、始動モードから、つなぎモード、ＡＷＳモードに亘って変化する燃料噴射時期（ケース２）、及び、始動モードから、第２のつなぎモード、アイドルモードに亘って変化する燃料噴射時期（ケース３）の移行が円滑となる。

本実施形態では、ＥＣＵ３０は、始動モード（燃焼形態ｉ）では、ＭＢＴで点火され、つなぎモード（燃焼形態ｉｉ）では、点火時期がＭＢＴから徐々にリタードされ、ＡＷＳモード（燃焼形態ｉｉｉ）では、圧縮上死点より所定量リタードした時期に点火され、アイドルモード（燃焼形態ｉｖ）では、アイドル用の点火時期で点火されるように点火プラグ８を制御する。

この構成によれば、始動モードでは、ＭＢＴで点火が行われるので、エンジンＥの冷間始動が確実に行われる。加えて、始動モードから、つなぎモード、ＡＷＳモードに亘って変化する点火時期（ケース２）の移行が円滑となる。

なお、前記実施形態では、ＡＷＳモード（燃焼形態ｉｉｉ）の燃料噴射形態を吸気行程と圧縮行程との分割噴射としたが、これに限らず、ＡＷＳモードの燃料噴射形態を圧縮行程のみの分割噴射とし、これに伴い、つなぎモード（燃焼形態ｉｉ）の燃料噴射形態を圧縮行程のみの分割噴射としても構わない。同様に、第２のつなぎモード（燃焼形態ｖ）の燃料噴射形態を圧縮行程のみの分割噴射とすることもできる。

３ 気筒
８ 点火プラグ
９ 燃料噴射弁
２８ 排気ガス浄化装置
２９ 高圧燃料ポンプ
３０ ＥＣＵ（制御手段）
Ｅ エンジン

Claims (7)

1. エンジンの冷間始動時に、燃料を圧縮行程で気筒内に噴射してエンジンを始動する始動モードと、ＡＷＳ作動条件が成立したときは、排気ガス浄化触媒の早期活性化を図るために、少なくとも一部の燃料を圧縮行程で噴射し、且つ点火時期をリタードしてエンジンを運転するＡＷＳモードとを行う制御手段を有するエンジンの制御装置であって、
   前記制御手段は、前記始動モードから前記ＡＷＳモードへの移行時に、少なくとも一部の燃料を圧縮行程で噴射し、且つ点火時期を前記始動モードよりはリタードするが前記ＡＷＳモードよりもアドバンスしてエンジンを運転するつなぎモードを行うことを特徴とするエンジンの制御装置。
2. 請求項１に記載のエンジンの制御装置において、
   前記制御手段は、
   前記つなぎモード及び前記ＡＷＳモードでは、燃料を２段に分割して噴射し、
   前記つなぎモードでは、１段目の噴射を吸気行程又は圧縮行程で噴射し、２段目の噴射を１段目の噴射より遅いタイミングで圧縮行程で噴射し、１段目の噴射を圧縮行程から吸気行程に徐々にアドバンスし、
   前記ＡＷＳモードでは、１段目の噴射を吸気行程で噴射し、２段目の噴射を圧縮行程で噴射することを特徴とするエンジンの制御装置。
3. 請求項１又は２に記載のエンジンの制御装置において、
   前記制御手段は、
   前記始動モードでは、点火時期をＭＢＴとし、
   前記ＡＷＳモードでは、点火時期を圧縮上死点より所定量リタードした時期とし、
   前記つなぎモードでは、点火時期をＭＢＴから徐々にリタードすることを特徴とするエンジンの制御装置。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載のエンジンの制御装置において、
   前記制御手段は、
   ＡＷＳ作動条件が成立しないときは、前記つなぎモードの後、前記ＡＷＳモードに代えて、燃料を吸気行程で噴射してエンジンを運転するアイドルモードを行うことを特徴とするエンジンの制御装置。
5. 請求項４に記載のエンジンの制御装置において、
   前記制御手段は、
   前記アイドルモードでは、燃料を吸気行程のみで噴射し、点火時期をアイドル用点火時期とすることを特徴とするエンジンの制御装置。
6. 請求項５に記載のエンジンの制御装置において、
   前記制御手段は、
   ＡＷＳ作動条件が成立したときは、前記ＡＷＳモードの後、燃料を吸気行程で噴射してエンジンを運転するアイドルモードを行い、
   前記ＡＷＳ作動条件が成立したときのつなぎモード及び前記ＡＷＳ作動条件が成立しないときのつなぎモードでは、少なくとも一部の燃料を吸気行程で噴射し、その噴射時期を前記アイドルモードの噴射時期よりリタードすることを特徴とするエンジンの制御装置。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載のエンジンの制御装置において、
   前記制御手段は、前記始動モードでは、燃料を圧縮行程で２段に分割して噴射することを特徴とするエンジンの制御装置。

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