JP6621787B2

JP6621787B2 - 内燃機関の点火時期制御装置

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Publication number: JP6621787B2
Application number: JP2017202483A
Authority: JP
Inventors: 天翔小林
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2017-10-19
Filing date: 2017-10-19
Publication date: 2019-12-18
Anticipated expiration: 2037-10-19
Also published as: US20190120197A1; US10914279B2; CN109681364A; CN109681364B; JP2019074064A

Description

本発明は、乗り物に搭載された内燃機関の点火時期を制御するための内燃機関の点火時期制御装置に関する。

従来、この種の内燃機関の点火時期制御装置として、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。この点火時期制御装置では、車両の動力源としての内燃機関の冷間始動時、内燃機関の排ガス浄化用の触媒を活性化するために点火時期を所定の遅角側のタイミングに設定すると、それにより、車両が内燃機関の振動に応じて共振する場合があるため、この共振を抑制するために、内燃機関の点火時期が次のようにして設定される。

すなわち、所定の遅角側のタイミングに点火時期を設定した場合において、内燃機関の始動からの燃焼回数が何回目であるときに、車両が共振するような内燃機関の回転数域である共振回転数域に内燃機関の回転数のピークが入るのかは、予め知ることができる。従来の点火時期制御装置では、この点に着目し、例えば、内燃機関の始動の開始から１回目及び２回目の燃焼のための点火時期が、上記の遅角側のタイミングよりも進角側に設定される。これにより、内燃機関の始動中に、内燃機関の回転数が共振回転数域を通過する時間を短縮することによって、車両の共振を抑制するようにしている。

特開２０１５−１１３７７４号公報

上述したように、従来の点火時期制御装置では、内燃機関の始動中、車両の共振を抑制するために、点火時期を常に進角側に設定しているにすぎない。このため、例えば内燃機関の始動中、１回目の燃焼により内燃機関の回転数が十分に上昇せずに、そのピークが共振回転数域に入ることにより、内燃機関の回転数が共振回転数域にある時間が全体的に長くなることによって、車両の共振を適切に抑制することができないおそれがある。特に、１回目の燃焼による内燃機関の振動は比較的大きい傾向にあるため、上記の不具合はより顕著になる。また、進角側への点火時期の設定が１回目の燃焼用のものから連続的に行われるため、例えば、内燃機関の完爆直後に、２回目以後の燃焼により内燃機関の回転数が過度に大きく吹き上がるおそれがある。

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、内燃機関の始動中、内燃機関の回転数が共振回転数域にある時間を短縮できることによって、乗り物の内燃機関との共振を適切に抑制することができるとともに、内燃機関の完爆直後に内燃機関の回転数が吹き上るのを抑制することができる内燃機関の点火時期制御装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、車両（実施形態における（以下、本項において同じ）車両Ｖ）に搭載された内燃機関３の点火時期を制御するための内燃機関３の点火時期制御装置１であって、内燃機関３の始動中に実行される複数回の燃焼のための複数の点火時期ＩＧＬＯＧを設定する点火時期設定手段（ＥＣＵ２、図２）を備え、点火時期設定手段は、複数の点火時期ＩＧＬＯＧのうち、先行側の点火時期ＩＧＬＯＧである先行点火時期を、先行点火時期による燃焼によって上昇する内燃機関の回転数（エンジン回転数ＮＥ）のピークが、内燃機関の回転に伴う振動によって車両Ｖが共振する所定の共振回転数域ＺＮＲを下回るように、所定の基準点火時期ＩＧＭＢＴよりも遅角側に設定し、先行点火時期の後続側の点火時期ＩＧＬＯＧである後続点火時期を、後続点火時期による燃焼によって上昇する内燃機関の回転数のピーク、及び当該ピークから落ち込んだ内燃機関の回転数のボトムが、共振回転数域ＺＮＲを超えるように、先行点火時期よりも進角側に設定すること（図２のステップ６、７、８Ａ、８Ｂ、８Ｄ、８Ｅ、図４）を特徴とする。

この構成によれば、内燃機関の始動中に実行される内燃機関の複数回の燃焼のうち、先行側の点火時期である先行点火時期は、先行点火時期による燃焼（以下「先行側燃焼」という）によって上昇する内燃機関の回転数のピークが、車両が共振する所定の共振回転数域ＺＮＲを下回るように、所定の基準点火時期よりも遅角側に設定される。また、先行点火時期の後続側の点火時期である後続点火時期は、後続点火時期による燃焼によって上昇する内燃機関の回転数のピーク、及び当該ピークから落ち込んだ内燃機関の回転数のボトムが、共振回転数域を超えるように、先行点火時期よりも進角側に設定される。これにより、内燃機関の始動中、先行側燃焼に起因する内燃機関の回転数のピークを、共振回転数域よりも低く抑えるとともに、先行側燃焼よりも後の燃焼により、内燃機関の回転数をさらに上昇させ、共振回転数域を迅速に通過させることによって、内燃機関の回転数が共振回転数域にある時間を短縮でき、ひいては、車両の共振を適切に抑制することができる。

また、前述した従来の点火時期制御装置と異なり、内燃機関の始動中、点火時期を１回目の燃焼用のものから連続的に進角側に設定するのではなく、遅角側への先行点火時期の設定により先行側燃焼を緩慢にした後に、進角側への後続点火時期の設定を行うので、内燃機関の完爆直後に内燃機関の回転数が吹き上がるのを抑制することができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の内燃機関の点火時期制御装置１において、内燃機関３の温度を表す温度パラメータ（エンジン水温ＴＷ）を取得する温度パラメータ取得手段（水温センサ１２）をさらに備え、基準点火時期ＩＧＭＢＴは、内燃機関３の最大の出力トルクが得られる最適点火時期に設定されており、点火時期設定手段は、取得された温度パラメータで表される内燃機関３の温度が高いほど、基準点火時期ＩＧＭＢＴに対して先行点火時期をより遅角側に設定する（図２のステップ６、７、図３）ことを特徴とする。

この構成によれば、基準点火時期が、内燃機関の最大の出力トルクが得られる最適点火時期に設定されている。また、取得された温度パラメータで表される内燃機関の温度が高いほど、前記先行点火時期がより遅角側に設定される。これにより、内燃機関の始動中、内燃機関の温度が高くなることで内燃機関のフリクションが低くなるほど、前述した先行側燃焼をより緩慢にすることができるので、内燃機関の温度に応じて、内燃機関の完爆直後における内燃機関の回転数の吹き上がりを適切に抑制することができる。また、内燃機関の始動中、内燃機関の温度が低いほど、先行点火時期の遅角度合いを小さくし、上記のように設定された基準点火時期に先行点火時期を近づけることができるので、遅角側への先行点火時期の設定による先行側燃焼の悪化を抑制することができる。

請求項３に係る発明は、請求項２に記載の内燃機関３の点火時期制御装置１において、点火時期設定手段は、温度パラメータで表される内燃機関３の温度が高いほど、先行点火時期を徐々により遅角側に設定する（図２のステップ６、７、図３）ことを特徴とする。

この構成によれば、温度パラメータで表される内燃機関の温度が高いほど、先行点火時期が徐々により遅角側に設定される。これにより、先行点火時期を、内燃機関の温度に応じてきめ細かく遅角側に設定できるので、内燃機関の停止／始動が繰り返された場合において、内燃機関の温度が若干、変化したようなときに、それに応じて先行点火時期を大きく変化させずに済み、ひいては、内燃機関の始動時のフィーリングを向上させることができる。それに加え、請求項２に係る発明による上述した効果、すなわち、内燃機関の完爆直後における内燃機関の回転数の吹き上がりの適切な抑制と、先行側燃焼の悪化の抑制とを、適切に両立させることができる。

前記目的を達成するために、請求項４に係る発明は、車両（実施形態における（以下、本項において同じ）車両Ｖ）に搭載された内燃機関３の燃焼のための点火時期を制御するための内燃機関３の点火時期制御装置１であって、内燃機関３の始動中、１回目の点火時期ＩＧＬＯＧを、当該１回目の点火時期ＩＧＬＯＧによる燃焼によって上昇する内燃機関の回転数（エンジン回転数ＮＥ）のピークが、内燃機関の回転に伴う振動によって車両Ｖが共振する所定の共振回転数域ＺＮＲを下回るように、所定の基準点火時期ＩＧＭＢＴよりも遅角側に設定し、２回目の点火時期ＩＧＬＯＧを、当該２回目の点火時期ＩＧＬＯＧによる燃焼によって上昇する内燃機関の回転数のピーク、及び当該ピークから落ち込んだ内燃機関の回転数のボトムが、共振回転数域ＺＮＲを超えるように、設定された１回目の点火時期ＩＧＬＯＧよりも進角側に設定する点火時期設定手段（ＥＣＵ２、図２のステップ６、７、８Ａ、８Ｂ、８Ｄ、８Ｅ）を備えることを特徴とする。

この構成によれば、内燃機関の始動中、１回目の点火時期が、当該１回目の点火時期による燃焼によって上昇する内燃機関の回転数のピークが、内燃機関の回転に伴う振動によって車両が共振する所定の共振回転数域を下回るように、所定の基準点火時期よりも遅角側に設定される。また、２回目の点火時期が、当該２回目の点火時期による燃焼によって上昇する内燃機関の回転数のピーク、及び当該ピークから落ち込んだ内燃機関の回転数のボトムが、共振回転数域を超えるように、設定された１回目の点火時期よりも進角側に設定される。これにより、請求項１に係る発明と同様、内燃機関の始動中、１回目の燃焼に起因する内燃機関の回転数のピークを、共振回転数域よりも低く抑え、２回目の燃焼により、内燃機関の回転数をさらに上昇させ、共振回転数域を迅速に通過させることによって、内燃機関の回転数が共振回転数域にある時間を短縮でき、ひいては、車両の共振を適切に抑制することができる。また、内燃機関の始動中、点火時期を１回目から連続的に進角側に設定するのではなく、１回目の点火時期の遅角側への設定により内燃機関の燃焼を緩慢にした後に、進角側への点火時期の設定を行うので、内燃機関の完爆直後に内燃機関の回転数が吹き上がるのを抑制することができる。

本発明の実施形態による点火時期制御装置を、これが適用された内燃機関と、この内燃機関が搭載された車両とともに概略的に示す図である。図１の点火時期制御装置のＥＣＵによって実行される処理を示すフローチャートである。図２の処理で用いられるマップの一例を示す図である。内燃機関の始動中に図２に示す処理を実行した場合における、（ａ）内燃機関の回転数の推移を、（ｂ）車両の前後加速度を、それぞれ示すタイミングチャートである。第１比較例による内燃機関の始動開始から完爆直後における、（ａ）内燃機関の回転数の推移を、（ｂ）車両の前後加速度を、それぞれ示すタイミングチャートである。第２比較例による内燃機関の始動開始から完爆直後における、（ａ）内燃機関の回転数の推移を、（ｂ）車両の前後加速度を、それぞれ示すタイミングチャートである。

以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態による点火時期制御装置１を適用した内燃機関（以下「エンジン」という）３を、概略的に示している。点火時期制御装置１は、後述するＥＣＵ２や、各種のセンサを備えている。エンジン３は、例えば４組の気筒及びピストン（いずれも図示せず）を有する周知のガソリンエンジンであり、車両Ｖに動力源として搭載されている。エンジン３には、気筒ごとに、燃焼室（図示せず）が画成されるとともに、燃焼室内の混合気を点火するための点火プラグ４が設けられている（１つのみ図示）。点火プラグ４は、イグナイタ（図示せず）を介してＥＣＵ２に接続されており、その点火時期は、ＥＣＵ２からの駆動信号が点火プラグ４に入力されることによって、制御される。

また、エンジン３のシリンダヘッド（図示せず）には、気筒内に吸気を導入するための吸気通路５が接続されており、吸気通路５には、上流側から順に、気筒内に吸入される吸入空気量を制御するためのスロットル弁や、燃料噴射弁（いずれも図示せず）が設けられている。エンジン３のクランクシャフト（図示せず）には、エンジン３を始動するためのスタータ（図示せず）が連結されている。スロットル弁の開度、燃料噴射弁の噴射動作、及びスタータの動作は、ＥＣＵ２により制御される。エンジン３の始動中には、スロットル弁の開度、燃料噴射弁の燃料噴射量及び燃料噴射時期はそれぞれ、始動用の所定開度、所定噴射量及び所定噴射時期にそれぞれ制御される。この場合のエンジン３の始動には、後述する運転者による能動的な始動と、自動停止からの再始動が含まれる。

また、エンジン３のクランクシャフトにはクランク角センサ１１が、エンジン３のシリンダブロック（図示せず）には水温センサ１２が、それぞれ設けられている。クランク角センサ１１は、マグネットロータおよびＭＲＥピックアップで構成されており、クランクシャフトの回転に伴い、いずれもパルス信号であるＣＲＫ信号及びＴＤＣ信号をＥＣＵ２に入力する。ＣＲＫ信号は、所定クランク角（例えば１０゜）ごとに入力され、ＥＣＵ２は、このＣＲＫ信号に基づき、エンジン３の回転数（以下「エンジン回転数」という）ＮＥを算出する。また、ＴＤＣ信号は、いずれかの気筒においてピストン（図示せず）が吸気行程の開始時の上死点よりも若干、手前の所定のクランク角位置にあることを表す信号である。

上記の水温センサ１２（温度パラメータ取得手段）は、例えばサーミスタなどで構成されており、エンジン３を冷却する冷却水の温度（以下「エンジン水温」という）ＴＷを検出し、その検出信号をＥＣＵ２に入力する。また、吸気通路５の上記のスロットル弁よりも下流側には、吸気圧センサ１３が設けられている。吸気圧センサ１３は、例えば半導体圧力センサなどで構成されており、吸気通路５内の絶対圧である吸気圧ＰＢＡを検出し、その検出信号をＥＣＵ２に入力する。さらに、ＥＣＵ２には、アクセル開度センサ１４、車速センサ１５、イグニッションスイッチ１６、及びブレーキスイッチ１７が接続されている。

上記のアクセル開度センサ１４は、車両Ｖのアクセルペダルの操作量（以下「アクセル開度」という）ＡＰを、車速センサ１５は車両Ｖの速度（以下「車速」という）ＶＰを、それぞれ検出し、これらの検出信号はＥＣＵ２に入力される。また、イグニッションスイッチ１６は、運転者により車両Ｖのパワースイッチ（図示せず）がオンされているときにはＯＮ信号を、オフされているときにはＯＦＦ信号を、ＥＣＵ２に入力する。ブレーキスイッチ１７は、運転者により車両Ｖのブレーキペダル（図示せず）が踏み込まれているときにＯＮ信号を、踏み込まれていないときにＯＦＦ信号を、ＥＣＵ２に入力する。

ＥＣＵ２（点火時期設定手段）は、Ｉ／Ｏインターフェース、ＣＰＵ、ＲＡＭ及びＲＯＭなどから成るマイクロコンピュータで構成されており、上述した各種のセンサ１１〜１５からの検出信号及び各種のスイッチ１６及び１７からの出力信号に応じ、ＲＯＭに記憶された制御プログラムに従って、各種の制御処理を実行する。

この制御処理には、エンジン３のアイドル運転を自動的に停止（アイドルストップ）するためのアイドルストップ制御処理が含まれている。このアイドルストップ制御処理では、所定のアイドルストップ条件が成立しているときに、前記燃料噴射弁の噴射動作が停止されることによって、エンジン３が自動停止される。このアイドルストップ条件には、検出された車速ＶＰが値０よりも高い所定車速（例えば５ｋｍ／ｈ）よりも低いことや、アクセル開度ＡＰが値０であること、ブレーキスイッチ１７からＯＮ信号が入力されていることなどの所定の条件が含まれ、これらのすべての条件が成立しているときに、エンジン３が自動停止される。また、この自動停止中、ブレーキスイッチ１７の出力信号がＯＦＦ信号に切り替わったことなどによってアイドルストップ条件が成立しなくなったときに、ＥＣＵ２によりスタータや、燃料噴射弁、点火プラグ４の動作が制御されることによって、エンジン３が再始動される。

次に、図２を参照しながら、ＥＣＵ２によって実行されるエンジン３の始動中に点火時期を制御するための処理について説明する。エンジン３では、その始動の開始から１回目及び２回目の燃焼のための点火時期ＩＧＬＯＧを、後述する基準点火時期ＩＧＭＢＴに設定した場合に、エンジン水温ＴＷの条件によっては、１回目の燃焼に起因するエンジン回転数ＮＥのピークが後述する所定の共振回転数域ＺＮＲ（図４〜図６参照）に入ることで、エンジン３の振動に応じた車両Ｖの共振が大きくなったり、また、エンジン３の完爆直後にＮＥが所定のアイドル回転数ＮＥＩＤＬ（図４〜図６参照。例えば１０００ｒｐｍ）を超えて大きく吹き上がったりすることが、実験により明らかになった。本処理では、このような不具合を抑制するために、エンジン３の始動中における点火時期が、後述するようにして制御される。また、本処理は、前記ＴＤＣ信号の発生に同期して繰り返し実行される。

まず、図２のステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）では、始動制御中フラグＦ＿ＳＴＡＲＴが「１」であるか否かを判別する。この始動制御中フラグＦ＿ＳＴＡＲＴは、後述するステップ３以降のエンジン３を始動するための点火時期制御（以下「始動用の点火時期制御」という）の実行中であるときに、「１」に設定されるものである。この場合のエンジン３の始動には、運転者によるパワースイッチのオン操作に伴う始動と、上述したエンジン３の自動停止からの再始動が含まれ、始動制御中フラグＦ＿ＳＴＡＲＴは、イグニッションスイッチ１６の出力信号がＯＮ信号に切り替わったときや、エンジン３の自動停止中にアイドルストップ条件が成立しなくなったとき、すなわち、エンジン３の始動を開始する時に、始動用の点火時期制御を実行するために「１」に設定される。

上記ステップ１の答えがＹＥＳ（Ｆ＿ＳＴＡＲＴ＝１）のとき、すなわち、始動用の点火時期制御の実行中であるときには、初回制御完了フラグＦ＿１ｓｔＤＯＮＥが「１」であるか否かを判別する（ステップ３）。この初回制御完了フラグＦ＿１ｓｔＤＯＮＥは、エンジン３の始動の開始後、本処理による１回目の燃焼のための点火時期の制御が完了したことを「１」で表すものであり、イグニッションスイッチ１６の出力信号がＯＮ信号に切り替わったときや、エンジン３の自動停止中にアイドルストップ条件が成立しなくなったとき、すなわち、エンジン３の始動の開始時に「０」にリセットされる。

上記ステップ３の答えがＮＯ（Ｆ＿１ｓｔＤＯＮＥ＝０）のとき、すなわち、エンジン３の始動開始後、本処理による１回目の始動用の点火時期制御がまだ完了していないときには、初回制御完了フラグＦ＿１ｓｔＤＯＮＥを「１」に設定し（ステップ４）、検出されたエンジン水温ＴＷが第１所定温度ＴＷ１（例えば４０℃）以上であるか否かを判別する（ステップ５）。

このステップ５の答えがＹＥＳ（ＴＷ≧ＴＷ１）のときには、エンジン水温ＴＷに基づき、図３に示す所定のマップを検索することによって、第１点火時期ＩＧＬＯ１を算出する（ステップ６）。このマップでは、第１点火時期ＩＧＬＯ１は、同じ高さのエンジン水温ＴＷに対して、後述する基準点火時期ＩＧＭＢＴよりも遅角側の値に設定されている。具体的には、図３に示すように、第１点火時期ＩＧＬＯ１は、エンジン水温ＴＷが上記の第１所定温度ＴＷ１のときに、所定値ＩＧＲＥＦに設定され、ＴＷ１よりも高く、かつ、第２所定温度ＴＷ２（例えば７０℃）よりも低い範囲（ＴＷ１＜ＴＷ＜ＴＷ２）では、エンジン水温ＴＷが高いほど、徐々により大きくなるように、すなわち徐々に遅角側の値になるように設定されており、第２所定温度ＴＷ２以上の範囲（ＴＷ≧ＴＷ２）では、所定の一定値ＩＧＣＥＲに設定されている。その理由については後述する。

上記ステップ６に続くステップ７では、算出された第１点火時期ＩＧＬＯ１に点火時期ＩＧＬＯＧを設定し、後述するステップ９に進む。

一方、前記ステップ５の答えがＮＯで、エンジン水温ＴＷが第１所定温度ＴＷ１よりも低いときには、エンジン水温ＴＷに基づき、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、エンジン３の始動用の基準点火時期ＩＧＭＢＴを算出する（ステップ８Ａ）。この基準点火時期ＩＧＭＢＴは、エンジン３の最大の出力トルクが得られる最適な点火時期であり、上記のマップは、基準点火時期ＩＧＭＢＴを実験などにより予め求め、エンジン水温ＴＷに基づいてマップ化したものである。次いで、点火時期ＩＧＬＯＧを算出された基準点火時期ＩＧＭＢＴに設定し（ステップ８Ｂ）、後述するステップ９に進む。

以上のように、エンジン３の始動の開始直後で、本処理の１回目の実行時、点火時期ＩＧＬＯＧは、エンジン水温ＴＷが第１所定温度ＴＷ１以上のときには、第１点火時期ＩＧＬＯ１に設定され、ＴＷ＜ＴＷ１のときには、基準点火時期ＩＧＭＢＴに設定される。また、ステップ７、ステップ８Ｂ、又は、後述するステップ８Ｅにより点火時期ＩＧＬＯＧが設定されると、このＩＧＬＯＧに基づく駆動信号が点火プラグ４に入力され、それにより、点火プラグ４の点火時期が、ＩＧＬＯＧになるように制御される。

一方、前記ステップ４の実行により初回制御完了フラグＦ＿１ｓｔＤＯＮＥが「１」に設定された後には、それにより前記ステップ３の答えがＹＥＳになり、その場合には、エンジン水温ＴＷが前記第２所定温度ＴＷ２以上であるか否かを判別する（ステップ８Ｃ）。この答えがＮＯ（ＴＷ＜ＴＷ２）のときには、前記ステップ８Ａ以降を実行する一方、ＹＥＳで、ＴＷ≧ＴＷ２のときには、エンジン水温ＴＷに基づき、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、第２点火時期ＩＧＬＯ２を算出する（ステップ８Ｄ）。このマップでは、第２点火時期ＩＧＬＯ２は、エンジン水温ＴＷが高いほど、より遅角側の値になるように設定されており、同じ高さのＴＷに対して、前記第１点火時期ＩＧＬＯ１よりも進角側で、かつ、基準点火時期ＩＧＭＢＴよりも遅角側の値に設定されている。

次いで、算出された第２点火時期ＩＧＬＯ２に点火時期ＩＧＬＯＧを設定し（ステップ８Ｅ）、ステップ９に進む。

以上により、本処理の２回目以後の実行時には、点火時期ＩＧＬＯＧは、ＴＷ＜ＴＷ２のときには基準点火時期ＩＧＭＢＴに設定され（ステップ８Ａ、８Ｂ）、ＴＷ≧ＴＷ２のときには第２点火時期ＩＧＬＯ２に設定される（ステップ８Ｄ、８Ｅ）。これにより、エンジン３の始動中、２回目以降の燃焼のための点火時期ＩＧＬＯＧは、ＴＷ≧ＴＷ１のときに第１点火時期ＩＧＬＯ１に設定される１回目の燃焼のためのＩＧＬＯＧよりも進角側に設定される。

また、ステップ７、８Ｂ又は８Ｅに続くステップ９では、始動用の点火時期制御の所定の終了条件が成立したか否かを判別する。この終了条件は、エンジン回転数ＮＥが前記アイドル回転数ＮＥＩＤＬよりも低い所定回転数（例えば５００ｒｐｍ）に達したときに、エンジン３が完爆したとして、成立したと判別される。ステップ９の答えがＮＯで、終了条件が成立していないときには、そのまま今回の本処理を終了する。

一方、上記ステップ９の答えがＹＥＳで、終了条件が成立したときには、始動用の点火時期制御を終了するために、始動制御中フラグＦ＿ＳＴＡＲＴを「０」にリセットする（ステップ１０）とともに、初回制御完了フラグＦ＿１ｓｔＤＯＮＥを「０」にリセットし（ステップ１１）、今回の本処理を終了する。このステップ１０の実行により始動制御中フラグＦ＿ＳＴＡＲＴが「０」にリセットされた後には、前記ステップ１の答えがＮＯになり、その場合には、前記ステップ３以降をスキップし、本処理を終了する。

また、図４（ａ）及び（ｂ）は、エンジン３の始動中、図２に示す処理により点火時期ＩＧＬＯＧを設定した場合におけるエンジン回転数ＮＥ及び車両Ｖの前後加速度ＶＧの推移の一例をそれぞれ示しており、より具体的には、エンジン水温ＴＷが第１所定温度ＴＷ１以上の場合におけるＮＥ及びＶＧの推移を、それぞれ示している。図４（ａ）及び（ｂ）の横軸はいずれも時間を示している。また、上記の車両Ｖの前後加速度ＶＧは、エンジン３の振動に応じた車両Ｖの共振による前後方向の加速度（振動加速度）であり、図４（ｂ）では、前方への加速度を（＋）で、後方への加速度を（−）でそれぞれ表している。さらに、図４（ａ）において、ＮＲ１及びＮＲ２はそれぞれ、前記共振回転数域ＺＮＲを規定する所定の第１及び第２共振回転数であり（ＮＲ２＞ＮＲ１）、この共振回転数域ＺＮＲは、エンジン３の振動に応じた車両Ｖの共振が誘発されるエンジン回転数ＮＥの領域である。

図２を参照して説明したように、エンジン３の始動開始から１回目の燃焼のための点火時期ＩＧＬＯＧを設定する場合（ステップ３：ＮＯ）において、エンジン水温ＴＷが第１所定温度ＴＷ１以上のとき（ステップ５：ＹＥＳ）には、点火時期ＩＧＬＯＧは、第１点火時期ＩＧＬＯ１に設定され（ステップ７）、それにより、基準点火時期ＩＧＭＢＴよりも遅角側に設定される。これにより、エンジン３の始動中、この１回目の燃焼が緩慢になることにより、エンジン回転数ＮＥの上昇が抑えられることによって、図４（ａ）に示すように、１回目の燃焼に起因するＮＥのピークは、共振回転数域ＺＮＲを下回る（時点ｔ１）。

また、エンジン３の始動開始から２回目以後の燃焼のための点火時期ＩＧＬＯＧが、ＴＷ＜ＴＷ２のときには基準点火時期ＩＧＭＢＴに設定され（ステップ３：ＹＥＳ、ステップ８Ｃ：ＮＯ、ステップ８Ａ、８Ｂ）、ＴＷ≧ＴＷ２のときには第２点火時期ＩＧＬＯ２に設定され（ステップ３：ＹＥＳ、ステップ８Ｃ：ＹＥＳ、ステップ８Ｄ、８Ｅ）、それにより、いずれの場合にも、上記の１回目の燃焼用の点火時期ＩＧＬＯＧよりも進角側に設定される。このように設定された点火時期ＩＧＬＯＧを用いた２回目の燃焼によって、エンジン回転数ＮＥは、さらに上昇し、共振回転数域ＺＮＲを迅速に通過し、超えるとともに、そのピークが落ち込んだとき（時点ｔ２）に、ＺＮＲを超えた状態になる。そして、３回目以後の燃焼が行われるのに伴い、エンジン回転数ＮＥが前記所定回転数に達するのに伴い、終了条件が成立したとして（ステップ９：ＹＥＳ）、始動用の点火時期制御が終了される（ステップ１０、ステップ１：ＮＯ）。

ここで、前記図３に示すマップにおける第１点火時期ＩＧＬＯ１の設定について説明する。第１点火時期ＩＧＬＯ１は、エンジン３の始動中、図４を参照して説明したようにエンジン回転数ＮＥが推移するように、実験などにより、予め設定されている。この場合、図２及び図３を参照して説明したように、第１点火時期ＩＧＬＯ１は、エンジン水温ＴＷに応じて設定され、エンジン水温ＴＷが、第１所定温度ＴＷ１以上で、かつ第２所定温度ＴＷ２よりも低いときには、ＴＷが高いほど、より遅角側の値になるように、設定される。これにより、１回目の燃焼用の点火時期ＩＧＬＯＧが、ＴＷが高いほど、より遅角側に設定される。これは、エンジン水温ＴＷが高いほど、エンジン３のフリクションがより小さくなることによって、エンジン回転数ＮＥがアイドル回転数ＮＥＩＤＬを超えて大きく吹き上がりやすくなるため、これを適切に抑制すべく、１回目の燃焼をより緩慢にするためである。

さらに、ＴＷ１＜ＴＷ＜ＴＷ２のときに、エンジン水温ＴＷが高いほど、第１点火時期ＩＧＬＯ１がより徐々に遅角側の値になるように設定されているのは、エンジン３の停止／始動が繰り返された場合において、ＴＷが若干、変化したようなときに、それに応じて１回目の燃焼用の点火時期ＩＧＬＯＧを大きく変化させないようにするためである。また、エンジン水温ＴＷが第２所定温度ＴＷ２以上のときには、第１点火時期ＩＧＬＯ１は、より遅角側の一定値ＩＧＣＥＲに設定される。これは、この場合には、エンジン水温ＴＷが比較的高いことにより、エンジン回転数ＮＥがより吹き上がりやすい状態にあるため、これを確実に抑制するためである。

さらに、エンジン水温ＴＷが第１所定温度ＴＷ１よりも低いとき（ステップ５：ＮＯ）には、１回目の燃焼用の点火時期ＩＧＬＯＧは、基準点火時期ＩＧＭＢＴに設定される（ステップ８Ａ、８Ｂ）。これは、この場合には、１回目の燃焼用のＩＧＬＯＧをＩＧＭＢＴに設定しても、エンジン３のフリクションが比較的大きいことによって、エンジン回転数ＮＥが共振回転数域ＺＮＲを下回るためである。

上述したＴＷがＴＷ１よりも低い場合におけるＩＧＭＢＴへの１回目の燃焼用のＩＧＬＯＧの設定の理由は、２回目以後の燃焼用のＩＧＬＯＧを、ＴＷがＴＷ２よりも低いときにＩＧＭＢＴに設定することについても、同様に当てはまる。また、２回目以後の燃焼用の点火時期ＩＧＬＯＧを、ＴＷ≧ＴＷ２のときに、ＩＧＭＢＴよりも遅角側の第２点火時期ＩＧＬＯ２に設定するのは、この場合には、エンジン水温ＴＷが比較的高いことにより、エンジン回転数ＮＥがより吹き上がりやすい状態にあるため、これを確実に抑制するためである。

これまでに説明した点火時期ＩＧＬＯＧの設定によって、本実施形態によれば、図４（ｂ）に示すように、エンジン３の始動中、車両Ｖの共振の度合いを表す前後加速度ＶＧの振幅の最大値ＡＭＡＸは、比較的小さくなっており、その結果、ＶＧは比較的短い時間でほぼ値０に収束する。また、図４（ａ）に示すように、エンジン３の始動中、エンジン回転数ＮＥが最も高いときのＮＥとアイドル回転数ＮＥＩＤＬとの差ＤＮＥは、比較的小さくなっている。

一方、図５（ａ）及び（ｂ）は、第１比較例によるエンジン回転数ＮＥ’及び車両Ｖの前後加速度ＶＧ’の推移をそれぞれ示しており、この第１比較例は、本実施形態と比較して、エンジン３の始動中に、エンジン３の始動開始から１回目及び２回目の燃焼用の点火時期をいずれも、より遅角側の第１点火時期ＩＧＬＯ１に設定した点が異なっている。

第１比較例では、エンジン３の始動中、上記のように点火時期が設定されることによって、図５（ａ）に示すように、１回目の燃焼に起因するエンジン回転数ＮＥ’のピークは、共振回転数域ＺＮＲを下回る（時点ｔ３）ものの、２回目の燃焼に起因するエンジン回転数ＮＥ’のピークが落ち込んだとき（時点ｔ４）に、ＮＥ’が共振回転数域ＺＮＲに入るため、その分、ＮＥ’がＺＮＲにある時間が、本実施形態の場合よりも長くなる。その結果、図５（ｂ）に示すように、エンジン３の始動中、車両Ｖの前後加速度ＶＧ’の振幅の最大値ＡＭＡＸ’は、本実施形態の場合のそれＡＭＡＸよりも大きくなっており、その結果、ＶＧ’がほぼ値０に収束するのに、比較的長い時間がかかる。

また、図６（ａ）及び（ｂ）は、第２比較例によるエンジン回転数ＮＥ’’及び車両Ｖの前後加速度ＶＧ’’の推移をそれぞれ示しており、この第２比較例は、本実施形態と比較して、エンジン３の始動中に、エンジン３の始動開始から１回目及び２回目の燃焼用の点火時期をいずれも、基準点火時期ＩＧＭＢＴに設定した点が異なっている。

第２比較例では、エンジン３の始動中、上記のように点火時期が設定されることによって、図６（ａ）に示すように、２回目の燃焼に伴ってエンジン回転数ＮＥ’’が共振回転数域ＺＮＲを迅速に通過するものの、１回目の燃焼に起因するエンジン回転数ＮＥ’’のピークがＺＮＲに入る（時点ｔ５）ため、その分、ＮＥ’’がＺＮＲにある時間が、本実施形態の場合よりも長くなる。その結果、図６（ｂ）に示すように、エンジン３の始動中、車両Ｖの前後加速度ＶＧ’’の振幅の最大値ＡＭＡＸ’’は、本実施形態の場合のそれＡＭＡＸよりも大きくなっており、その結果、ＶＧ’’がほぼ値０に収束するのに、比較的長い時間がかかる。さらに、点火時期を、１回目の燃焼用のものから連続的に基準点火時期ＩＧＭＢＴに設定するため、エンジン回転数ＮＥ’’は、アイドル回転数ＮＥＩＤＬを超えて過度に大きく吹き上がり、エンジン回転数ＮＥ’’が最も高いときのＮＥ’’とＮＥＩＤＬとの差ＤＮＥ’’は、本実施形態の場合のそれＤＮＥよりも大きくなる。

以上のように、本実施形態によれば、エンジン３の始動中、基準点火時期ＩＧＭＢＴに点火時期ＩＧＬＯＧを設定したと仮定した場合におけるエンジン３の複数回の燃焼のうち、エンジン回転数ＮＥのピークが共振回転数域ＺＮＲに入るような１回目の燃焼のためのＩＧＬＯＧ（以下「先行点火時期」という）が、ＩＧＭＢＴよりも遅角側に設定され（図２のステップ７）、２回目の燃焼のためのＩＧＬＯＧ（以下「後続点火時期」という）が、ＮＥのピークがＺＮＲを超えるように、設定された先行点火時期よりも進角側に設定される（ステップ８Ｂ又は８Ｅ）。

より具体的には、図４を参照して説明したように、エンジン回転数ＮＥのピークが共振回転数域ＺＮＲを下回るように、先行点火時期が設定され、また、ＮＥのピークがＺＮＲを超えるとともに、ＮＥがピークから落ち込んだときにＺＮＲを超えるように、後続点火時期が設定される。以上により、１回目の燃焼に起因するエンジン回転数ＮＥのピークを共振回転数域ＺＮＲよりも低く抑え、２回目の燃焼により、ＮＥがＺＮＲを迅速に通過し、その後にＺＮＲに落ち込むのが回避されることによって、ＮＥがＺＮＲにある時間を適切に短縮でき、ひいては、エンジン３の振動に応じた車両Ｖの共振を適切に抑制することができる。特に、エンジン３の始動開始から１回目の燃焼によるエンジン３の振動は比較的大きい傾向にあるため、上記の車両Ｖの共振を適切に抑制できるという効果を、より有効に得ることができる。

また、エンジン３の始動中、上記の遅角側への先行点火時期の設定によって、１回目の燃焼を緩慢にした後に、進角側への後続点火時期の設定を行うので、エンジン３の完爆直後にエンジン回転数ＮＥが吹き上がるのを抑制することができる。

さらに、基準点火時期ＩＧＭＢＴが、エンジン３の最大の出力トルクが得られる最適点火時期に設定されており、検出されたエンジン水温ＴＷが高いほど、ＩＧＭＢＴに対して先行点火時期がより遅角側に設定される（ステップ６、７、図３）。これにより、エンジン３の始動中、エンジン水温ＴＷが高くなることでエンジン３のフリクションが低くなるほど、１回目の燃焼をより緩慢にすることができるので、ＴＷに応じて、エンジン３の完爆直後におけるエンジン回転数ＮＥの吹き上がりを適切に抑制することができる。また、エンジン３の始動中、エンジン水温ＴＷが低いほど、先行点火時期の遅角度合いを小さくし、上記のように設定された基準点火時期ＩＧＭＢＴに先行点火時期を近づけることができるので、遅角側への先行点火時期の設定による１回目の燃焼の悪化を抑制することができる。

さらに、この場合、エンジン水温ＴＷが高いほど、先行点火時期が徐々により遅角側に設定される。これにより、先行点火時期を、エンジン水温ＴＷに応じてきめ細かく遅角側に設定できるので、エンジン３の停止／始動が繰り返された場合において、ＴＷが若干、変化したようなときに、それに応じて先行点火時期を大きく変化させずに済み、ひいては、エンジン３の始動時のフィーリングを向上させることができる。点火時期制御装置１が適用されたエンジン３では、自動停止／再始動が実行されるため、その停止／始動が比較的、多く繰り返される傾向にあるので、特に有用である。それに加え、上述した効果、すなわち、エンジン３の完爆直後におけるエンジン回転数ＮＥの吹き上がりの適切な抑制と、１回目の燃焼の悪化の抑制とを、適切に両立させることができる。

なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、エンジン３の始動中、基準点火時期ＩＧＭＢＴに点火時期ＩＧＬＯＧを設定したと仮定した場合におけるエンジン３の複数回の燃焼のうち、エンジン回転数ＮＥのピークが共振回転数域ＺＮＲに入るような先行側の燃焼が、エンジン３の始動開始から１回目の燃焼となるエンジン３に、本発明を適用しているが、この先行側の燃焼が内燃機関の始動開始から２回目や３回目など、他の適当な回数の燃焼となる内燃機関に、本発明を適用してもよい。

また、実施形態では、エンジン３の温度を表す温度パラメータとして、エンジン水温ＴＷを用いているが、他の適当なパラメータ、例えば、内燃機関の潤滑油の温度などを用いてもよい。さらに、実施形態では、本発明における先行点火時期を、エンジン水温ＴＷに基づいて算出した第１点火時期ＩＧＬＯ１に設定しているが、ステップ８Ａと同様に基準点火時期ＩＧＭＢＴを一旦、算出するとともに、算出されたＩＧＭＢＴを、ＴＷに基づいて算出した遅角補正項ＣＯＲＥＴで遅角側に補正することによって、算出（設定）してもよい。このことは、第２点火時期ＩＧＬＯ２への後続点火時期の設定についても同様に当てはまる。また、点火時期ＩＧＬＯＧの設定に、エンジン水温ＴＷに加えて、他の適当なパラメータを用いてもよいことは、もちろんである。

また、実施形態では、エンジン水温ＴＷが第１所定温度ＴＷ１よりも低いときに、先行点火時期すなわち１回目の燃焼用の点火時期ＩＧＬＯＧを、基準点火時期ＩＧＭＢＴに設定しているが、他のエンジンについて、その冷却水の温度が第１所定温度ＴＷ１よりも低く、かつ１回目の燃焼用の点火時期を基準点火時期に設定したときに、１回目の燃焼による回転数のピークが共振回転数域に入るような場合には、冷却水の温度が第１所定温度ＴＷ１よりも低いときにも、１回目の燃焼用の点火時期を第１点火時期ＩＧＬＯ１に設定してもよい。すなわち、前記ステップ５のエンジン水温ＴＷの判別は、エンジンに応じて省略可能である。

このことは、２回目の燃焼用の点火時期ＩＧＬＯＧすなわち後続点火時期の設定についても、同様に当てはまる。すなわち、実施形態では、エンジン水温ＴＷが第２所定温度ＴＷ２よりも低いときに、後続点火時期を基準点火時期ＩＧＭＢＴに設定しているが、他のエンジンについて、その冷却水の温度が第２所定温度ＴＷ２よりも低く、かつ後続点火時期を基準点火時期に設定したときに、エンジンの完爆直後にエンジン回転数が大きく吹き上がるような場合には、冷却水の温度が第２所定温度ＴＷ２よりも低いときにも、後続点火時期を第２点火時期ＩＧＬＯ２に設定してもよい。

これとは逆に、他のエンジンの冷却水温が第２所定温度ＴＷ２以上の場合において、後続点火時期を基準点火時期ＩＧＭＢＴに設定したときに、エンジンの完爆直後にエンジン回転数が吹き上がらないような場合には、冷却水の温度が第２所定温度ＴＷ２以上のときにも、２回目以降の燃焼用の点火時期ＩＧＬＯＧを、基準時期ＩＧＭＢＴに設定してもよい。すなわち、前記ステップ８Ｃのエンジン水温ＴＷの判別は、エンジンに応じて省略可能である。あるいは、上記のいずれの場合にも、前述した本発明の目的を達成できるのであれば、後続点火時期を他の適当なタイミングに設定してもよいことは、もちろんである。

さらに、実施形態では、点火時期ＩＧＬＯＧの設定を、マップ検索によって行っているが、他の適当な手法、例えばモデル式を用いた算出によって行ってもよい。また、実施形態では、本発明による点火時期制御装置１を、車両Ｖの動力源であるエンジン３に適用しているが、動力源ではない内燃機関に適用してもよい。さらに、実施形態では、エンジン３は、ガソリンエンジンであるが、ディーゼルエンジンでもよい。また、実施形態では、本発明における乗り物は、車両Ｖであるが、船舶などでもよい。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。

Ｖ車両（乗り物）
１点火時期制御装置
２ＥＣＵ（点火時期設定手段）
３エンジン
１２水温センサ（温度パラメータ取得手段）
ＴＷエンジン水温（温度パラメータ）
ＩＧＬＯＧ点火時期
ＩＧＭＢＴ基準点火時期
ＺＮＲ共振回転数域

Claims

車両に搭載された内燃機関の点火時期を制御するための内燃機関の点火時期制御装置であって、
前記内燃機関の始動中に実行される複数回の燃焼のための複数の点火時期を設定する点火時期設定手段を備え、
当該点火時期設定手段は、
前記複数の点火時期のうち、先行側の点火時期である先行点火時期を、当該先行点火時期による燃焼によって上昇する前記内燃機関の回転数のピークが、当該内燃機関の回転に伴う振動によって前記車両が共振する所定の共振回転数域を下回るように、所定の基準点火時期よりも遅角側に設定し、前記先行点火時期の後続側の点火時期である後続点火時期を、当該後続点火時期による燃焼によって上昇する前記内燃機関の回転数のピーク、及び当該ピークから落ち込んだ前記内燃機関の回転数のボトムが、前記共振回転数域を超えるように、前記先行点火時期よりも進角側に設定することを特徴とする内燃機関の点火時期制御装置。
前記内燃機関の温度を表す温度パラメータを取得する温度パラメータ取得手段をさらに備え、
前記基準点火時期は、前記内燃機関の最大の出力トルクが得られる最適点火時期に設定されており、
前記点火時期設定手段は、前記取得された温度パラメータで表される前記内燃機関の温度が高いほど、前記基準点火時期に対して前記先行点火時期をより遅角側に設定することを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関の点火時期制御装置。
前記点火時期設定手段は、前記温度パラメータで表される前記内燃機関の温度が高いほど、前記先行点火時期を徐々により遅角側に設定することを特徴とする、請求項２に記載の内燃機関の点火時期制御装置。
車両に搭載された内燃機関の燃焼のための点火時期を制御するための内燃機関の点火時期制御装置であって、
前記内燃機関の始動中、１回目の点火時期を、当該１回目の点火時期による燃焼によって上昇する前記内燃機関の回転数のピークが、当該内燃機関の回転に伴う振動によって前記車両が共振する所定の共振回転数域を下回るように、所定の基準点火時期よりも遅角側に設定し、２回目の点火時期を、当該２回目の点火時期による燃焼によって上昇する前記内燃機関の回転数のピーク、及び当該ピークから落ち込んだ前記内燃機関の回転数のボトムが、前記共振回転数域を超えるように、前記設定された１回目の点火時期よりも進角側に設定する点火時期設定手段を備えることを特徴とする内燃機関の点火時期制御装置。