WO2004018869A1 - 内燃機関の始動制御装置および始動制御方法 - Google Patents

内燃機関の始動制御装置および始動制御方法 Download PDF

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Katsuhiko Miyamoto
Hideo Nakai
Seiji Shiota
Katsuyuki Maeda
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Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha
Mitsubishi Jidosha Engineering Kabushiki Kaisha
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Definitions

  • the present invention relates to an internal combustion engine provided with an exhaust gas purification catalyst, and more particularly, to a start control device and a start control device for achieving early activation of the exhaust gas purification catalyst by retarding the ignition timing at the cold start and It relates to a control method.
  • An air amount control device for an internal combustion engine is described in Japanese Patent Laid-Open Publication No. Hei 6-101546.
  • the amount of retardation of the ignition timing necessary for early activation of the catalyst is calculated based on the operating conditions of the internal combustion engine, and the basic ignition timing is corrected according to the amount of retardation. This raises the temperature of the exhaust and promotes the temperature rise of the catalyst.
  • the amount of intake air correction is increased according to the amount of retardation and the amount of intake air or the opening of the throttle valve, and the torque generated by the internal combustion engine does not retard the ignition timing. It is maintained at the same level.
  • the opening degree of the throttle valve rapidly increases at the cold start of the internal combustion engine, and the negative pressure in the intake pipe decreases, so that the relative vaporization property is reduced. If low fuel is used, the fuel will be more difficult to vaporize. As a result, as shown by the broken line i in FIG. 3, the air-fuel ratio may temporarily become overrun and combustion may become unstable. In particular, In internal combustion engines that make the air-fuel ratio lean because of early temperature rise, the effect of the burn-in becomes significant.
  • the object of the present invention is to suppress the early activation of the exhaust gas purification catalyst and the temporary oblivion of the air-fuel ratio at the cold start of the engine.
  • the start control device for an internal combustion engine includes: an engine rotational speed detecting means; an ignition timing changing means; a valve mechanism installed in an intake pipe to adjust an intake amount; and a control means At the cold start of the engine, after the valve opening degree of the valve mechanism is set to the start opening degree, the valve opening is continued until the engine speed detected by the engine speed detecting means increases to the target speed. The valve opening degree is increased and the ignition timing is retarded by the ignition timing changing means when the engine rotation speed becomes equal to or more than the target rotation speed.
  • the valve opening degree of the valve mechanism is prevented from increasing until the engine speed reaches the target speed.
  • the negative pressure in the intake pipe downstream of the valve mechanism becomes relatively large. For this reason, even if a fuel with relatively low volatility is used, the fuel is promoted to be vaporized by the increased intake pipe negative pressure. As a result, it is possible to prevent the air-fuel ratio from becoming an overrun and to ensure the combustion stability.
  • control means may be configured to:
  • the ignition timing is advanced by the above ignition timing changing means until the number of revolutions increases. According to this configuration, it is possible to promote an increase in the rotational speed of the engine even when a relatively less volatile fuel is used.
  • control means retards the ignition timing by the ignition timing changing means only during a period in which the engine speed is increased to the target rotation speed or more.
  • the ignition timing is retarded gently. For this reason, even when a relatively less volatile fuel is used, it is possible to retard the ignition timing while promoting an increase in engine rotational speed, which leads to an earlier catalyst temperature rise.
  • the control means increases the valve opening and then the ignition timing is changed by the ignition timing changing means. Retard. According to this configuration, combustion stability is further improved.
  • the control means first sets the valve opening degree to the initial opening degree, and then, if the engine rotational speed increases to the start judgment rotational speed or more, the valve opening degree is increased. Increase to the start opening.
  • the evaporation of fuel is promoted by the increase of the negative pressure in the intake pipe on the downstream side of the valve mechanism, and hence the startability of the engine is improved by the good combustion of the fuel. .
  • control means is provided with start-up air-fuel ratio leaning means for leaning the air-fuel ratio at engine start-up.
  • start-up air-fuel ratio leaning means for leaning the air-fuel ratio at engine start-up.
  • the start control method of an internal combustion engine includes an engine speed detection step for detecting the engine speed, an ignition timing change step for changing the ignition timing, and a valve mechanism installed in the intake pipe. And a control step including an intake amount adjustment step for adjusting the intake amount, and the control step controls the valve opening degree of the valve mechanism by the intake amount adjustment step at the cold start of the engine. After the opening degree is set, the valve opening degree is maintained until the engine speed detected by the engine speed detecting step increases to the target speed, and the engine speed is equal to the target speed. When the number is increased, the valve opening degree is increased by the intake amount adjustment step, and the ignition timing is retarded by the ignition timing change step.
  • the valve opening degree of the valve mechanism is prevented from increasing until the engine speed reaches the target speed.
  • the negative pressure in the intake pipe downstream of the valve mechanism becomes relatively large. For this reason, even if a relatively less volatile fuel is used, the fuel is promoted to be vaporized by the increased intake pipe negative pressure. As a result, it is possible to prevent the air-fuel ratio from becoming excessive and to ensure combustion stability.
  • control step advances the ignition timing by the ignition timing changing step until the engine speed increases to the target rotation speed or more. According to this configuration, Even if less fuel is used, the engine speed can be increased.
  • the control step retards the ignition timing by the ignition timing changing step only during a period in which the engine rotational speed is increased to the target rotational speed or more.
  • the ignition timing is delayed gradually. For this reason, even when a fuel having a relatively low volatility is used, it is possible to retard the ignition timing while promoting an increase in the engine rotational speed, thereby accelerating the catalyst temperature rise. It is possible to
  • the control step increases the valve opening in the intake amount adjustment step, and then the ignition is performed.
  • the ignition timing is retarded by the timing change step. According to this configuration, combustion stability is further improved.
  • the control step first sets the valve opening to the initial opening by the intake amount adjustment step, and then the engine speed increases to or above the start judgment speed. For example, the valve opening degree is increased to the start opening degree by the intake amount adjustment step. According to this configuration, fuel evaporation is promoted by the increase of the negative pressure in the intake pipe on the downstream side of the valve mechanism. Therefore, good combustion of the fuel improves engine startability.
  • control step includes a start-up air-fuel ratio linearization step that leans the air-fuel ratio at engine start-up.
  • a start-up air-fuel ratio linearization step that leans the air-fuel ratio at engine start-up.
  • FIG. 1 is a side view of a part of an internal combustion engine schematically showing an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a flow chart for explaining the control method of the internal combustion engine shown in FIG.
  • Fig. 3 is a timing chart for explaining the characteristics of the internal combustion engine shown in Fig. 1.
  • Figure 1 shows a cylinder-injected multi cylinder engine (mu 11 i-cy 1 engine 1) 1.
  • the flow rate of intake air taken in from the air cleaner 2 provided upstream of the intake pipe 5 is measured by the flow meter 3.
  • the measured intake air is guided to the downstream side intake manifold 5 through the electronic throttle valve 4 which is driven to open and close by a step motor etc.
  • this intake air flows into each cylinder (not shown) and burns the in-cylinder injection fuel.
  • Exhaust gas from each cylinder is released from the exhaust manifold 2 to the atmosphere through the exhaust gas purification catalyst 7.
  • the electronically controlled engine 12 which functions as a control means includes a starting fuel injection valve 8, a fuel injection valve (not shown), an ignition timing changing means 15 of the ignition coil, an EGR valve 13 and the like. Control each operation.
  • the fuel injection valve is disposed to inject fuel into the combustion chamber of each cylinder.
  • Figure 3 shows the characteristic curve when a fuel with relatively low volatility is used.
  • Start step 1 of Engine 1 is inserted at step S1.
  • the electronic control unit 1 2 activates the step monitor and so on.
  • the electronic control unit 12 sets the electronic throttle pulp 4 to the almost minimum initial opening necessary for starting the engine 1.
  • step S3 the electronic control unit 1 2 checks whether the engine 1 is cold starting or not based on the detection signal from the coolant temperature sensor 1 1. If it is determined that the coolant temperature is relatively high and it is not at cold start, the control is ended. If the coolant temperature is relatively low and it is determined that the cold start is being performed, the process proceeds to step S4.
  • Step S4 and step S6 described later correspond to the engine rotational speed detection step referred to in the present invention.
  • Step S 4 based on the detection signal from crank angle sensor 10, it is checked by the electronically controlled switch 1 2 whether the engine speed N of engine 1 exceeds the start judgment engine speed N 1. Ru. If the rotational speed N does not exceed the start judgment rotational speed N 1, the process returns to step S 2.
  • step S5 the electronic control unit 12 operates the step motor etc., and as shown by b in FIG. 3, the electronic throttle valve 4 is set to the start opening degree of the engine 1 Do.
  • step S 5 and step S 8 described later correspond to the intake amount adjustment step in the present invention.
  • step S 6 based on the detection signal from crank angle sensor 10, whether or not the number of revolutions N has increased to the target number of revolutions N 2, which is the idle speed of engine 1, is electronically controlled It is checked by unit 1 2. If the number of revolutions N has not increased to the target number of revolutions N 2, the process proceeds to step S 7.
  • step S7 the electronic control unit 1 2 activates the ignition timing changing means 1 5.
  • the rotational speed of the engine 1 is accelerated by advancing the ignition timing of the ignition coil in each cylinder.
  • Step S 7 and step S 9 described later correspond to the ignition timing changing step in the present invention.
  • step S 8 the electronically controlled switch 12 activates the step motor etc.
  • the opening of the electronic throttle valve 4 is increased by a small amount.
  • step S 9 the ignition timing of the ignition coil in each cylinder is retarded by operating the ignition timing changing means 15, and early activation of the exhaust gas purification catalyst 7 is achieved.
  • Steps S 8 and S 9 may be reversed in order from each other.
  • Step S 10 functions as a control termination step to determine whether or not to terminate the above-described start control.
  • Step S10 also has a function to prevent the intake air amount from being increased excessively and combustion fluctuation to occur.
  • step S10 it is checked whether the ignition timing has been retarded to a predetermined target ignition timing that is sufficient for the early activation of the exhaust gas purification catalyst 7.
  • the opening degree of electronic throttle valve 4 reaches the upper limit value set according to the water temperature detected from coolant temperature sensor 11 Whether or not it is checked. If the ignition timing has not been retarded to the target ignition timing and the opening degree of the electronic throttle valve 4 has not reached the upper limit value, the process returns to step S6.
  • the reason why the upper limit value is set based on the output of the coolant temperature sensor 1 1 is that the vaporization characteristics of the fuel differ depending on the coolant temperature.
  • the degree of opening of the electronic throttle valve 4 is set such that the lower the water temperature, the lower the upper limit value.
  • step S 10 When shifting from step S 7 to step S 10, the throttle opening is maintained at the start opening and the ignition timing is It is advanced. For this reason, the determination of step S10 is always "NO", and the process returns to step S6. For this reason, after step S 7 is completed, it is possible to return directly to step S 6 as indicated by the broken line 20.
  • step S 6 After returning to step S 6, it is determined in step S 6 whether or not the rotational speed N has increased to the target rotational speed N 2. If a relatively less volatile fuel is used, Since the rotational speed of the engine 1 is difficult to increase, as shown by h in FIG. 3, the number of revolutions N may repeat inversion near the target number of revolutions N 2. Even in such a case, the ignition timing is retarded only during the period in which the number of revolutions N exceeds the target number of revolutions N 2.
  • the ignition timing is gradually retarded. For this reason, even when a fuel having a relatively low volatility is used, it is possible to retard the ignition timing while promoting an increase in the rotational speed of the engine 1, which makes it possible to accelerate the temperature rise of the catalyst. Can be implemented.
  • engine 1 rapidly increases its rotational speed N due to good combustion of the fuel. For this reason, the time for exceeding the target rotational speed N 2 is earlier, and the target rotational speed N 2 is continuously exceeded. Therefore, in this case, the ignition timing is continuously delayed. For this reason, the ignition timing is retarded sharply as compared to the case of using a fuel having a relatively low vaporizability, and it is possible to accelerate the temperature rise of the catalyst.
  • step S10 the ignition timing is retarded to the target ignition timing, or the opening degree of electronic throttle valve 4 If has reached the upper limit, proceed to step S 1 1.
  • step S11 the increase in the opening of the electronic throttle valve 4 is stopped and the opening at that time is maintained. Then, the control of the present embodiment ends. If the ignition timing is retarded, the intake amount will also be increased to secure the output. If the opening degree of the electronic throttle valve 4 is excessively increased to increase the intake amount, the air-fuel ratio will be equal to one another, which will increase the combustion fluctuation. Therefore, in the present embodiment, by setting the upper limit value to the opening degree of the electronic throttle valve 4 in the step S10, the air-fuel ratio is prevented from being overlapped.
  • the air-fuel ratio at the time of start is not mentioned.
  • the engine in which the air-fuel ratio is linearized in order to achieve an early temperature rise of the catalyst at the time of start-up that is, the engine provided with the start-up air-fuel ratio linearization means
  • the normal fuel with good vaporization property is used at the cold start of the engine 1, it is preferable.
  • the combustion of the fuel rapidly increases the rotational speed of the engine 1 so that the target rotational speed N 2 can be reached. For this reason, as the opening degree of the electronic throttle valve 4 is increased, the internal pressure of the intake pipe 5 downstream of the electronic throttle valve 4 is increased.
  • the air fuel ratio of the engine 1 is prevented from becoming overly linear. For this reason, as shown by e in Fig. 3, even if the fuel injection amount is the same, when the air-fuel ratio is in the lean atmosphere, the air-fuel ratio is relatively ritched. As a result, combustion of the engine 1 is improved and combustion stability is secured.
  • the opening degree of the electronic throttle valve 4 is first set to an initial opening degree smaller than the starting opening degree. Therefore, the increase of the negative pressure in the intake pipe 5 downstream of the electronic throttle valve 4 promotes the vaporization of the fuel. As a result, good combustion of the fuel enhances the startability of the engine 1.
  • the ignition timing changing means 1 5 When the ignition timing changing means 1 5 is activated, the ignition timing of the ignition coil in each cylinder is retarded. Before the ignition timing is retarded, the intake air amount is increased by increasing the opening of the electronic throttle valve 4. This makes it possible to further improve the combustion stability.
  • the stable combustion of the fuel causes the rotational speed of the engine 1 to reach the target rotational speed N 2.
  • the ignition timing of the ignition coil is retarded, activation of the exhaust gas purification catalyst 7 is performed at an early stage. As a result, exhaust gas can be further purified.
  • the present invention is not limited to this embodiment.
  • the ignition timing is advanced if the rotational speed N increases to the target rotational speed N 2 and then falls below the target rotational speed N 2 again.
  • the present invention is not limited thereto. For example, when the number of revolutions N exceeds the target number of revolutions N 2 even once, the advance of the subsequent ignition timing is inhibited or suppressed to activate the catalyst temperature rise. It may be possible to further improve it.
  • the in-cylinder fuel injection type engine has been described.
  • the intake port fuel injection type engine that is, in the intake pipe downstream of the electronic throttle valve, a plurality of fuel injection valves or a single fuel injection valve The same is possible for engines equipped with a carburetor.
  • the intake amount is adjusted by the opening degree of the throttle valve itself.
  • throttle An engine having a main intake passage provided with a valve, a bypass connected in parallel to the main intake passage, and a known idle speed control valve provided on the bypass is provided. Intake may be adjusted by changing the degree of opening of the control valve. Even with these modifications, the same operation and effect as those of the above embodiments can be obtained.
  • the present invention can be applied to internal combustion engines for automobiles and other internal combustion engines that are desired to achieve early activation of the exhaust gas purification catalyst and improvement of fuel combustibility at the time of cold start.

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Abstract

エンジン(1)の冷態始動時に、電子制御ユニット(12)は、電子スロットルバルブ(4)を始動開度に設定した後、クランク角センサ(10)によって検出されたエンジン回転数が目標回転数に増大するまでは、電子スロットルバルブ(4)の開度を保持し、エンジン回転数が目標回転数以上に増大すれば電子スロットルバルブ(4)の開度を増加させると共に、点火時期を遅角させる。

Description

明 細 書 内燃機関の始動制御装置および始動制御方法 技術分野
本発明は排ガス浄化触媒を備えた内燃機関に係 り 、 特に、 冷態始動時に点火時期の遅角による排ガス浄化触媒の早期活 性化と、 燃料の燃焼性向上とを図る始動制御装置および始動 制御方法に関する。
背景技術
日本国の特開平 6 — 1 0 1 4 5 6 号公報に、 内燃機関の空 気量制御装置が記載されている。 この従来例では、 内燃機関 の運転条件に基いて、 '触媒の早期活性化に必要な点火時期の 遅角量が算出され、 かつ、 この遅角量に応じて基本点火時期 が修正される。 これによ り 、 排気温度が高ま り 、 触媒の温度 上昇が促進される。 これと同時に、 上記遅角量と吸入空気量 または絞弁の開度に応じて、 吸入空気の増量補正が行われる こ う して、 内燃機関の発生 トルクが、 点火時期を遅角 しない 場合と同等の レベルに維持される。
し か しなが ら 、 上記従来例は、 内燃機関の冷態始動時に 早々 と絞弁の開度が増加するため、 吸気管内の負圧が減少す る こ とによ り 、 比较的気化性の低い燃料が使用されている と 燃料がさ ら に気化しにく く なる。 その結果、 図 3 に破線 i で 示すよ う に、 空燃比が一時的にオーバー リ ーン (o ve r l e an) となって、 燃焼が不安定化するおそれがある。 特に、 触媒の 早期昇温のために、 空燃比を リ ーン化する内燃機関では、 ォ 一バーリ ーンによる影響が顕著となる。
発明の開示
本発明の 目的は、 エンジンの冷態始動時に、 排ガス浄化触 媒の早期活性化と、 空燃比の一時的なォ バー リ ーンを抑制 する こ とにある。
本発明の内燃機関の始動制御装置は、 エンジン回転数検出 手段と、 点火時期変更手段と、 吸気管に設置されて吸気量を 調整する弁機構と、 制御手段とを含み、 該制御手段は、 ェン ジンの冷態始動時に、 上記弁機構の弁開度を始動開度に設定 した後、 上記エンジン回転数検出手段によって検出されたェ ンジン回転数が目標回転数に増大する まで上記弁開度を保持 し、 上記エンジン回転数が上記目標回転数以上となっ た とき に、 上記弁開度を増加させる と共に、 上記点火時期変更手段 によって点火時期を遅角させる。
この構成によれば、 エンジンの冷態始動時に、 エンジン回 転数が目標回転数に達する までの間、 上記弁機構の弁開度が 増加する こ とが抑制される。 このこ とによ り 、 上記弁機構よ り も下流側の吸気管内の負圧が比較的大き く なる。 このため 比較的気化性の低い燃料が使用 されていても、 その燃料は、 増大した吸気管負圧によっ て、 気化が促進される。 その結果 空燃比がオーバ一リ ーンとなる こ とが防止され、 かつ、 燃焼 安定性が確保される。
例えば上記制御手段は、 上記エンジン回転数が上記目標回 転数以上に増大する までは、 上記点火時期変更手段によ り 点 火時期を進角させる。 この構成によれば、 比較的気化性の低 い燃料が使用されている場合であっ ても、 エンジンの回転速 度増大を促すこ とができる。
例えば上記制御手段は、 上記エンジン回転数が上記目標回 転数以上に増大している期間のみ、 上記点火時期変更手段に よ り 点火時期を遅角させる。 こ の構成によれば、 点火時期の 遅角が緩やかに行われる。 このため、 比較的気化性の低い燃 料が使用 された場合であっ ても、 エ ンジンの回転速度増大を 促しつつ点火時期を遅角させる こ とが可能とな り 、 触媒昇温 の早期化を図る こ とができる。
例えば上記制御手段は、 エンジンの冷態始動時に、 上記ェ ンジン回転数が上記目標回転数以上に増大すれば、 上記弁開 度を増加させてか ら、 上記点火時期変更手段によって点火時 期を遅角させる。 こ の構成によれば、 燃焼安定性が、 よ り一 層向上する。
例えば上記制御手段は、 エンジンの冷態始動時に、 まず上 記弁開度を初期開度に設定し、 その後、 上記エンジン回転数 が始動判定回転数以上に増大すれば、 上記弁開度を上記始動 開度に増加させる。 この構成によれば、 弁機構下流側の吸気 管内の負圧が増大する こ とによ り 、 燃料の気化が促進される このため、 燃料の良好な燃焼によっ て、 エンジンの始動性が 高まる。
例えば上記制御手段は、 エンジンの始動時に空燃比を リ ー ン化する始動時空燃比リ ーン化手段を備えている。 この構成 によれば、 空燃比がオーバー リ ーンとなる こ とが、 さ ら に効 果的に防止され、 燃焼安定性が確保される。 。
本発明の内燃機関の始動制御方法は、 エンジンの回転数を 検出するエンジン回転数検出ステッ プと、 点火時期を変更す る点火時期変更ステッ プと、 吸気管に設置された弁機構によ り 吸気量を調整する吸気量調整ステッ プとを含む制御ステツ プとを有し、 該制御ステッ プは、 エンジンの冷態始動時に、 上記吸気量調整ステッ プによって、 上記弁機構の弁開度を始 動開度に設定した後、 上記エンジン回転数検出ステッ プによ り検出されたエンジン回転数が目標回転数に増大する まで上 記弁開度を保持し、 上記エンジン回転数が上記目標回転数以 上となっ た ときに、 上記吸気量調整ステッ プによって上記弁 開度を増加させる と共に、 上記点火時期変更ステッ プによつ て点火時期を遅角させる。
この構成によれば、 エンジンの冷態始動時に、 エンジン回 転数が目標回転数に達する までの間、 上記弁機構の弁開度が 増加する こ とが抑制される。 この こ とによ り 、 上記弁機構よ り も下流側の吸気管内の負圧が比較的大き く なる。 このため 比較的気化性の低い燃料が使用 されていても、 その燃料は、 増大した吸気管負圧によって、 気化が促進される。 その結果 空燃比がオーバーリ ーンとなる こ とが防止され、 かつ、 燃焼 安定性が確保される。
例えば上記制御ステッ プは、 上記エンジン回転数が上記目 標回転数以上に増大する までは、 上記点火時期変更ステッ プ によ り 点火時期を進角させる。 この構成によれば、 比較的気 化性の低い燃料が使用 されている場合であっても、 エンジン の回転速度増大を促すこ とができる。
例えば上記制御ステッ プは、 上記エンジン回転数が上記目 標回転数以上に増大している期間のみ、 上記点火時期変更ス テツ プによ り 点火時期を遅角させる。 こ の構成によれば、 点 火時期の遅角が緩やかに行われる。 このため、 比較的気化性 の低い燃料が使用 された場合であっても、 エンジンの回転速 度増大を促しつつ点火時期を遅角させる こ とが可能とな り 、 触媒昇温の早期化を図る こ とができる。
例えば上記制御ステッ プは、 エンジンの冷態始動時に、 上 記エンジン回転数が上記目標回転数以上に増大すれば、 上記 吸気量調整ステッ プによって上記弁開度を増加させてか ら、 上記点火時期変更ステッ プによって点火時期を遅角させる。 こ の構成によれば、 燃焼安定性が、 よ り 一層向上する。
例えば上記制御ステッ プは、 エンジンの冷態始動時に、 ま ず上記吸気量調整ステッ プによって上記弁開度を初期開度に 設定し、 その後、 上記エンジン回転数が始動判定回転数以上 に増大すれば、 上記吸気量調整ステッ プによっ て上記弁開度 を上記始動開度に増加させる。 こ の構成によれば、 弁機構下 流側の吸気管内の負圧が増大する こ とによ り 、 燃料の気化が 促進される。 このため、 燃料の良好な燃焼によって、 ェンジ ンの始動性が高まる。
例えば上記制御ステッ プは、 エンジンの始動時に空燃比を リ ーン化する始動時空燃比リ ーン化ステッ プを備えている。 こ の構成によれば、 空燃比がオーバーリ ーンとなる こ とが、 さ ら に効果的に防止され、 燃焼安定性が確保される。 図面の簡単な説明
図 1 は、 本発明の一実施形態を模式的に示す内燃機関の一 部の側面図、
図 2 は、 図 1 に示された内燃機関の制御方法を説明するた めのフ ロ一チヤ一卜、
図 3 は、 図 1 に示された内燃機関の特性を説明するための タイ ムチャー トである。 発明を実施するための最良の形態
以下に本発明の一実施形態について、 図面を参照して説明 する。
図 1 は、 筒内燃料噴射式 (cyl inder inj ect ion of fuel)の 多気筒エンジン (mu 11 i- cy 1 inde r engine) 1 を示している。 このエンジン 1 では、 吸気管 5 の上流に設け られたエアク リ ーナ 2か ら取り 入れた吸気の流量が、 流量計 3 によ り 計測さ れる。 計測された吸気は、 ステッ プモー夕等によ り 開閉駆動 される電子スロ ッ トルバルブ 4 を通って、 下流側の吸気管 5 と してのサージタ ンクゃィ ンレ ツ トマ二ホール ドへ導かれる さ ら に この吸気は、 図示しない各気筒内に流入し、 筒内噴射 燃料を燃焼させる。 各気筒か ら の排気が、 ェキゾ一ス トマ二 ホール ド 6 から、 排ガス浄化触媒 7 を経て大気中へ放出され る。
電子ス ロ ッ トルバルブ 4 の上流側に、 始動用燃料噴射弁 8 が設けられている。 エンジン 1 を稼動させる電子制御ュニッ 卜 1 2 に、 流量計 3 と、 ス ロ ッ トルポジショ ンセンサ 9 と、 ク ラ ンク角センサ 1 0 と、 冷却水温度センサ 1 1 等か ら の検 出信号が入力される。 制御手段と して機能する電子制御ュニ ッ ト 1 2 は、 始動用燃料噴射弁 8 と、 図示しない燃料噴射弁 と、 点火コイ ルの点火時期変更手段 1 5 と、 E G Rバルブ 1 3 等の作動をそれぞれ制御する。 上記燃料噴射弁は、 各気筒 の燃焼室内に燃料を噴射する よ う に配設されている。
次に、 エンジン 1 の制御について、 図 2 に示す制御ステツ プ S Tのフ ローチャー ト と、 図 3 のタイ ムチャー ト に基いて 説明する。 図 3 は、 気化性が比較的低い燃料が使用 された場 合の、 特性曲線を示している。
ステッ プ S 1 でエンジン 1 のスター トスィ ツチが入れられ る。 ステッ プ S 2 では、 電子制御ユニッ ト 1 2 がステッ プモ 一夕等を作動させる。 電子制御ユニッ ト 1 2 は、 図 3 に で 示すよ う に、 電子ス ロ ッ トルパルプ 4 を、 エンジン 1 の起動 に必要なほぼ最小限の初期開度に設定する。
ステッ プ S 3 では、 冷却水温度センサ 1 1 か らの検知信号 によって、 エンジン 1 が冷態始動時であるかど うかが電子制 御ユニッ ト 1 2 によ り チェ ッ ク される。 冷却水温度が比較的 高く て冷態始動時ではない と判定されれば、 制御を終了させ る。 冷却水温度が比較的低く て冷態始動時である と判定され れば、 ステッ プ S 4へ進む。
ステッ プ S 4および後述するステッ プ S 6 は、 この発明で 言う エンジン回転数検出ステッ プに相当する。 ステッ プ S 4 では、 ク ラ ンク角センサ 1 0 か ら の検知信号に基いて、 ェン ジン 1 の回転数 Nが始動判定回転数 N 1 を越えたか どうかが. 電子制御ュニッ 卜 1 2 によってチェ ッ ク される。 回転数 Nが 始動判定回転数 N 1 を越えていなければ、 ステッ プ S 2 に戻 る。
回転数 Nが初爆時の始動判定回転数 N 1 を越えていれば、 ステッ プ S 5 へ進む。 ステップ S 5 では、 電子制御ユニッ ト 1 2 がステッ プモー夕等を作動させる こ とによ り 、 図 3 に b で示すよ う に、 電子ス ロ ッ トルバルブ 4 をエンジン 1 の始動 開度に設定する。 ステッ プ S 5 および後述するステッ プ S 8 は、 この発明で言う 吸気量調整ステッ プに相当する。
ステッ プ S 6 では、 ク ラ ンク角センサ 1 0 か らの検知信号 に基き、 回転数 Nがエンジン 1 のアイ ドル回転速度である 目 標回転数 N 2 まで増大したかどう かが、 電子制御ユニッ ト 1 2 によ り チェ ッ ク される。 回転数 Nが目標回転数 N 2 にまで 増大していなければ、 ステッ プ S 7 へ移行する。
ステッ プ S 7 では、 電子制御ユニッ ト 1 2 が点火時期変更 手段 1 5 を作動させる。 これによ り 、 図 3 に g で示すよ う に 各気筒における点火コイルの点火時期を進角させる こ とによ り 、 エンジン 1 の回転速度上昇を促す。 ステッ プ S 7 および 後述するステッ プ S 9 は、 この発明で言う 点火時期変更ステ ッ プに相当する。
ステッ プ S 6 において、 回転数 Nが目標回転数 N 2 にまで 増加していれば、 ステッ プ S 8 へ進む。 ステッ プ S 8 では、 電子制御ュニッ 卜 1 2 がステッ プモータ等を作動させる こ と によ り 、 図 3 に c で示すよ う に、 電子ス ロ ッ トルバルブ 4 の 開度を少量増加させる。
そののち、 ステッ プ S 9 では、 点火時期変更手段 1 5 を作 動させる こ とによ り 、 各気筒における点火コイ ルの点火時期 を遅角させ、 排ガス浄化触媒 7 の早期活性化を図る。 ステツ プ S 8 およびステッ プ S 9 は、 互いに順序を逆にしても よい , ステッ プ S 1 0 は、 上記始動制御を終了させるか否かを判 定する制御終了ステッ プと して機能する。 ステッ プ S 1 0 は. 過度に吸気量が増大されて燃焼変動が生じる こ とを防止する 機能も有している。 ステッ プ S 1 0 では、 点火時期が排ガス 浄化触媒 7 の早期活性化に十分な所定の 目標点火時期にまで 遅角されたか否かがチェ ッ ク される。
また、 ス ロ ッ トルポジシ ョ ンセンサ 9 の出力に基いて、 電 子ス ロ ッ トルバルブ 4 の開度が、 冷却水温度セ ンサ 1 1 か ら 検出された水温に応じて設定された上限値に達しているか ど う かがチェ ッ ク される。 点火時期が目標点火時期にまで遅角 されていず、 かつ、 電子ス ロ ッ トルバルブ 4 の開度が上限値 に達していなければ、 ステッ プ S 6 へ戻る。
こ こで、 上限値を冷却水温度センサ 1 1 の出力に基いて設 定する理由は、 冷却水温によって燃料の気化特性が異なるか らである。 この実施形態では、 低水温になるほど上限値が低 開度となるよ う に電子ス ロ ッ トルバルブ 4 の開度が設定され る。
ステッ プ S 7 か らステッ プ S 1 0 に移行する場合は、 ス ロ ッ トル開度が始動開度に維持されてお り 、 かつ、 点火時期が 進角 さ れてい る。 こ のため、 ス テッ プ S 1 0 の判定は必ず " N O " とな り 、 ステッ プ S 6 に戻る こ と となる。 こ のため . ステッ プ S 7 が終了 したのち は、 破線 2 0 で示すよう に、 直 接ステッ プ S 6 に戻してもよい。
ステッ プ S 6 に戻ったのち、 再ぴステッ プ S 6 において、 回転数 Nが目標回転数 N 2 まで増加しているかが判定される , 比較的気化性の低い燃料が使用 された場合には、 エンジン 1 の回転速度が上昇しに く いため、 図 3 に hで示すよう に、 回 転数 Nが目標回転数 N 2 近傍で反転を繰 り 返すこ とがある。 このよ う な場合であっても、 回転数 Nが目標回転数 N 2 を越 えている期間のみ、 点火時期の遅角が行われる。
その結果、 点火時期の遅角が緩やかに行われる。 このため 比較的気化性の低い燃料が使用された場合であっ ても、 ェン ジン 1 の回転速度増大を促しつつ点火時期の遅角を行う こ と が可能とな り 、 触媒昇温の早期化を図る こ とができる。
気化性の良い通常燃料が使用 された場合は、 燃料の良好な 燃焼によ り 、 エンジン 1 は急速に回転数 Nが増大する。 この ため、 目標回転数 N 2 を越える時期が早く 、 また、 目標回転 数 N 2 を連続して越える こ と となる。 従っ てこのよ う な場合 には、 連続して点火時期の遅角が行われる。 このため、 比較 的気化性の低い燃料を用いた場合と比べて、 急激に点火時期 が遅角される こ と とな り 、 触媒昇温の早期化を図る こ とがで さる。
ステッ プ S 1 0 において、 点火時期が目標点火時期にまで 遅角されているか、 または、 電子ス ロ ッ トルバルブ 4 の開度 が上限値に達していれば、 ステッ プ S 1 1 へ進む。 ステッ プ S 1 1 では、 電子ス ロ ッ トルバルブ 4 の開度増加が停止され、 そのときの開度が維持される。 そして本実施形態の制御が終 了する。 点火時期が遅角される と、 出力を確保するために吸 気量も増大される こ と となる。 吸気量を増すために電子ス ロ ッ トルバルブ 4 の開度が過度に増大する と、 空燃比がォ一バ 一リ ーンとなる こ とによ り 、 燃焼変動が増大する。 そのため . 本実施形態では、 ステッ プ S 1 0 で電子ス ロ ッ トルバルブ 4 の開度に上限値を設ける こ とによ り 、 空燃比のオーバー リ 一 ンを防止している。
上記実施形態では、 始動時の空燃比について言及していな い。 しか し他の例と して、 始動時に触媒の早期昇温を図るた めに空燃比を リ ーン化するエンジン、 すなわち始動時空燃比 リ ーン化手段を備えたエンジンにおいて、 上記実施形態を適 用すれば、 よ り 一層オーバ一リ ーンを防止する こ とができる 上記実施形態によれば、 エンジン 1 の冷態始動時に気化性 の良い通常燃料が使用 されている場合に、 良好な燃料の燃焼 によって、 エンジン 1 の回転速度が急速に上昇するため、 目 標回転数 N 2 に到達する こ とができる。 このため、 電子ス ロ ッ トルバルブ 4 の開度が増加される こ と によって、 電子ス ロ ッ トルバルブ 4 の下流側の吸気管 5 の内圧が増大する。 これ によって吸気管 5 の負圧が低く なる。 しか し燃料が気化しや すいため、 空燃比がオーバーリ ーンとなる こ とはなく 、 燃焼 安定性を確保する こ とができる。 また、 点火コイ ルの点火時 期が遅角される結果、 排ガス浄化触媒 7 の活性化が早まる。 この こ と によ り、 排ガス浄化触媒 7 の排ガス浄化機能を高め る こ とができる。
他方、 エンジン 1 の冷態始動時に比較的気化性の低い燃料 が使用されている場合には、 良好な燃料の燃焼が行われに く い。 しか し この場合、 点火時期の進角によっ て、 エンジン 1 の回転速度増大が促される。 また、 エンジン 1 の回転速度が 目標回転数 N 2 に到達するまでは、 図 3 に Aで示される区間 は、 電子ス ロ ッ トルバルブ 4 の開度が増加される こ となく 、 ほぼ始動開度に維持される。 このため電子ス ロ ッ トルバルブ 4 よ り も下流側の吸気管 5 の内圧が減少する。 すなわち、 図 3 に dで示すよう に、 吸気管 5 の負圧が増大する。 この こ と によ り 、 燃料の気化性が比較的低く ても、 その気化が促進さ れる こと になる。 その結果、 エンジン 1 の空燃比がオーバ一 リ ーンとなる こ とが回避される。 このため、 図 3 に e で示さ れるよう に、 同一の燃料噴射量であっ ても、 空燃比がリ ーン 雰囲気において、 空燃比が比較的 リ ッチ化する。 この こ と に よ り 、 エンジン 1 の燃焼が良好となっ て、 燃焼安定性が確保 される。
エンジン 1 の冷態始動時には、 電子ス ロ ッ トルバルブ 4 の 開度が、 始動開度よ り も小さ い初期開度に先ず設定される。 このため、 電子ス ロ ッ トルバルブ 4 の下流側の吸気管 5 の負 圧が増大する こ とによ り 、 燃料の気化が促進される。 このた め、 燃料の良好な燃焼によって、 エンジン 1 の始動性が高ま る。
エンジン 1 の回転数 Nが目標回転数 N 2 にまで増加した と き、 点火時期変更手段 1 5 が作動する こ とによって、 各気筒 における点火コイルの点火時期が遅角させられる。 この点火 時期の遅角が行なわれる前に、 電子ス ロ ッ トルバルブ 4 の開 度を増加させる こ とによっ て、 吸入空気量を増大させる。 こ の こ とによ り 、 燃焼安定性をさ ら に向上させる こ とが可能と なる。
上記のよ う に して、 燃料が安定的に燃焼する こ とによ り 、 エンジン 1 の回転速度が目標回転数 N 2 に到達する。 この こ とによ り 、 点火コイルの点火時期が遅角される こ とに伴い、 排ガス浄化触媒 7 の活性化が早期に行われる。 このため排ガ ス をさ ら に浄化させる こ とができる。
本発明はこの実施形態に限定される ものではない。 上記実 施形態では、 回転数 Nが目標回転数 N 2 まで増加した後に、 再び目標回転数 N 2 を下回っ た場合は、 点火時期を進角 して いる。 しか し これに限らず、 例えば、 回転数 Nが目標回転数 N 2 を一回でも越えた場合は、 その後の点火時期の進角を禁 止、 または抑制して、 触媒昇温の活性化をよ り 一層図る よ う に してもよい。
また上記実施形態では、 筒内燃料噴射式エンジンについて 説明したが、 吸気ポー 卜内燃料噴射式エンジン、 すなわち電 子ス ロ ッ トルバルブの下流側の吸気管内に、 複数または単一 の燃料噴射弁や気化器を備えたエンジンにおいても、 同様に 実施する こ とが可能である。
上記各実施形態では、 ス ロ ッ トルバルブ自体の開度によつ て吸気量を調整している。 しかし他の例と して、 ス ロ ッ トル バルブが設け られた主吸気路と、 この主吸気路と並列に接続 された迂回路と、 この迂回路に設けた周知のアイ ドルス ピー ドコ ン ト ロールバルブと を有するエンジンにおいて、 該アイ ドルス ピー ド コ ン ト ロールバルブの開度を変える こ とによつ て、 吸気量を調整してもよい。 これら の変更例でも、 上記各 実施形態と同等の作用効果を奏する こ とができる。 産業上の利用の可能性
本発明は、 自動車用の内燃機関をはじめ と して、 冷態始動 時に排ガス浄化触媒の早期活性化と燃料の燃焼性向上を図る こ とが望まれる内燃機関に適用する こ とができる。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 排ガス浄化触媒を備えた内燃機関、 の始動制御装置で あって、
エ ンジ ン回転数検出手段 ( 1 0 ) と、 点火時期変更手段 ( 1 5 ) と、 吸気管 ( 5 ) に設置されて吸気量を調整する弁 機構 ( 4 ) と、 制御手段 ( 1 2 ) とを含み、
該制御手段 ( 1 2 ) は、 エンジン ( 1 ) の冷態始動時に、 上記弁機構 ( 4 ) の弁開度を始動開度に設定した後、 上記ェ ンジン回転数検出手段 ( 1 0 ) によっ て検出されたエンジ ン 回転数が目標回転数に増大する まで上記弁開度を保持し、 上 記エンジン回転数が上記 目標回転数以上となっ たときに、 上 記弁開度を増加させる と共に、 上記点火時期変更手段 ( 1 5 ) によ って点火時期を遅角させる。
2 . 請求項 1 に記載の内燃機関の始動制御装置であって、 上記制御手段 ( 1 2 ) は、 上記エンジン回転数が上記目標回 転数以上に増大する までは、 上記点火時期変更手段 ( 1 5 ) によ り点火時期を進角させる。
3 . 請求項 1 に記載の内燃機関の始動制御装置であって、 上記制御手段 ( 1 2 ) は、 上記エンジン回転数が上記目標回 転数以上 に増大 してい る期間のみ、 上記点火時期変更手段
( 1 5 ) によ り点火時期を遅角させる。
4 - 請求項 1 に記載の内燃機関の始動制御装置であって、 上記制御手段 ( 1 2 ) は、 エンジン ( 1 ) の冷態始動時に、 上記エンジン回転数が上記目標回転数以上に増大すれば、 上 記弁開度を増加させてか ら、 上記点火時期変更手段 ( 1 5 ) によって点火時期を遅角させる
5 . 請求項 1 に記載の内燃機関の始動制御装置であっ て、 上記制御手段 ( 1 2 ) は、 ェンジン ( 1 ) の冷態始動時に、 まず上記弁開度を初期開度に設定し、 その後、 上記エンジン 回転数が始動判定回転数以上に増大すれば、 上記弁開度を上 記始動開度に増加させる。
6 . 請求項 4 に記載の内燃機関の始動制御装置であっ て、 上記制御手段 ( 1 2 ) は、 ェンジン ( 1 ) の冷態始動時に、 まず上記弁開度を初期開度に設定し、 その後、 上記エンジン 回転数が始動判定回転数以上に増大すれば、 上記弁開度を上 記始動開度に増加させる。
7 . 請求項 1 に記載の内燃機関の始動制御装置であっ て、 上記制御手段 ( 1 2 ) は、 ェンジン ( 1 ) の始動時に空燃比 をリ ーン化する始動時空燃比リ ーン化手段 ( 1 2 ) を備えて いる。
8 . 排ガス浄化触媒を備えた内燃機関、 の始動制御方法で あって、
エンジ ン ( 1 ) の回転数を検出するエンジン回転数検出ス テツ プ ( S 6 ) と、 点火時期を変更する点火時期変更ステツ プ ( S 7 , S 9 ) と , 吸気管 ( 5 ) に設置 さ れた弁機構 ( 4 ) によ り 吸気量を調整する吸気量調整ステッ プ ( S 5 , S 8 ) とを含む制御ステツ プ ( S T ) を備え、
該制御ステッ プ ( S T ) は、 エンジン ( 1 ) の冷態始動時 に、 上記吸気量調整ステツ プ ( S 5 , S 8 ) によって上記弁 機構 ( 4 ) の弁開度を始動開度に設定した後、 上記エンジン 回転数検出ステッ プ ( S 6 ) によ り検出されたエンジン回転 数が目標回転数に増大する まで上記弁開度を保持し、 上記ェ ンジン回転数が上記目標回転数以上となったときに、 上記吸 気量調整ステッ プ ( S 5 , S 8 ) によって上記弁開度を増加 させる と共に、 上記点火時期変更ステッ プ ( S 7 , S 9 ) に よって点火時期を遅角させる。
9 . 請求項 8 に記載の内燃機関の始動制御方法であって、 上記制御ステッ プ ( S T ) は、 上記エンジン回転数が上記 目 標回転数以上に増大する までは、 上記点火時期変更ステッ プ
( S 7 , S 9 ) によって点火時期を進角させる。
1 0 . 請求項 8 .に記載の内燃機関の始動制御方法であっ て 上記制御ステッ プ ( S T ) は、 上記エンジン回転数が上記 目 標回転数以上に増大している期間のみ、 上記点火時期変更ス テツ プ ( S 7 , S 9 ) によ り 点火時期を遅角させる。
1 1 . 請求項 8 に記載の内燃機関の始動制御方法であっ て 上記制御ステッ プ ( S T ) は、 エンジン ( 1 ) の冷態始動時 に、 上記エンジン回転数が上記目標回転数以上に増大すれば 上記吸気量調整ステッ プ ( S 5 , S 8 ) によって上記弁開度 を増加さ せてか ら 、 上記点火時期変更ステ ッ プ ( S 7 , S 9 ) によ って点火時期を遅角させる。
1 2 . 請求項 8 に記載の内燃機関の始動制御方法であっ て 上記制御ステッ プ ( S T ) は、 エンジン ( 1 ) の冷態始動時 に、 まず上記吸気量調整ステッ プ ( S 5 , S 8 ) によって上 記弁開度を初期開度に設定し、 その後、 上記エンジン回転数 が始動判定回転数以上に増大すれば、 上記吸気量調整ステツ プ ( S 5 , S 8 ) によって上記弁開度を上記始動開度に増加 させる。
1 3 . 請求項 1 1 に記載の内燃機関の始動制御方法であつ て、 上記制御ステッ プ ( S T ) は、 エンジン ( 1 ) の冷態始 動時に、 まず上記吸気量調整ステッ プ ( S 5 , S 8 ) によつ て上記弁開度を初期開度に設定し、 その後、 上記エンジン回 転数が始動判定回転数以上に増大すれば、 上記吸気量調整ス テツ フ ( S 5 , S 8 ) によって上記弁開度を上記始動開度に 増加させる。
1 4 . 請求項 8 に記載の内燃機関の始動制御方法であっ て 上記制御ステッ プ ( S T ) は、 エンジン ( 1 ) の始動時に空 燃比を リ ーン化する始動時空燃比リ ーン化ステッ プを備えて いる。
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