WO2012091064A1 - 内燃エンジンの始動制御方法及び始動制御装置 - Google Patents

内燃エンジンの始動制御方法及び始動制御装置 Download PDF

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engine
internal combustion
combustion engine
speed
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肇 安田
佐藤　健一
高橋　秀明
裕賢 村木
糸山　浩之
徹 柴田
進 島崎
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日産自動車株式会社
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Definitions

  • This invention relates to control at the start of an internal combustion engine.
  • JP2007-278073A issued by the Japan Patent Office in 2007 discloses engine control for this purpose.
  • the control includes control of the opening degree of the intake throttle of the internal combustion engine, control of the fuel injection amount, and control of the ignition timing for the injected fuel.
  • the conventional technology prevents the increase in hydrocarbons (HC) in the exhaust gas by suppressing the engine speed after the engine speed reaches the target idle speed and stabilizing the air-fuel ratio at the stoichiometric air-fuel ratio. is doing.
  • the throttle is closed when cranking of the internal combustion engine is started, and the throttle is started to open when the internal combustion engine is completely exploded.
  • the rotation speed of the internal combustion engine at the time of start-up pulsates greatly and draws a large waveform of vertical movement. If the throttle starts to open when the engine rotational speed reaches a predetermined complete explosion speed as in the prior art, the development of the suction negative pressure is delayed due to the subsequent decrease in the rotational speed. A delay in the development of the suction negative pressure leads to a deterioration of the exhaust composition and an increase in fuel consumption.
  • an object of the present invention is to satisfy both the promotion of the development of the intake negative pressure at the start of the internal combustion engine and the securing of the intake air amount necessary for maintaining the idle rotation speed, and the early reduction of the intake negative pressure and the engine rotation speed. It is to stabilize to an appropriate state at the time of idling.
  • the present invention provides a starting control method for a spark ignition type internal combustion engine that includes a combustion chamber and a throttle that adjusts the amount of intake air to the combustion chamber and starts by cranking.
  • the start control method detects the start of cranking of the internal combustion engine, closes the throttle simultaneously with the start of cranking, and sets the engine rotational speed to the target idle after the rotational speed of the internal combustion engine reaches a predetermined target idle rotational speed.
  • the throttle starts to open so that the intake air amount necessary to maintain the rotation speed is supplied to the combustion chamber, and the engine rotation speed reaches the predetermined target idle rotation speed.
  • the ignition timing is retarded so that the engine speed does not increase, and the throttle opening is gradually increased after starting to open from the closed state.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a control apparatus for an internal combustion engine to which the present invention is applied.
  • FIG. 2 is a flowchart illustrating a routine for setting a complete explosion flag and a target arrival flag, which is executed by an engine controller according to the prior art.
  • FIG. 3 is a flowchart for explaining a control routine for ignition timing and throttle opening executed by an engine controller according to the prior art.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a target equivalence ratio calculation routine executed by an engine controller according to the prior art.
  • FIG. FIG. 5 is a flowchart for explaining a fuel injection pulse width calculation routine executed by an engine controller according to the prior art.
  • FIG. 6A-6C are timing charts illustrating the concept of the present invention in comparison with the prior art.
  • FIG. 6A-6C are timing charts illustrating the concept of the present invention in comparison with the prior art.
  • FIG. 6A-6C are timing charts illustrating the concept of the present invention in comparison with the prior art.
  • FIG. 7A-7C are timing charts for explaining the concept of the throttle opening start timing setting based on the number of strokes according to the present invention.
  • FIG. 8A-8D are timing charts for explaining the relationship between the setting of various flags and the change in throttle opening according to the present invention.
  • FIG. 9 is a flow chart for explaining the ignition timing control routine executed by the engine controller according to the present invention.
  • FIG. 10 is a flowchart for explaining a flag setting routine executed by the engine controller according to the present invention.
  • FIG. 11 is a flowchart for explaining a throttle opening control routine executed by the engine controller according to the present invention.
  • FIG. 12A-12C are flowcharts showing an example of throttle control not according to the present invention at the time of starting the internal combustion engine.
  • FIG. 12A-12C are flowcharts showing an example of throttle control not according to the present invention at the time of starting the internal combustion engine.
  • FIG. 13A to 13C are timing charts showing changes in the throttle opening, the suction negative pressure, and the engine speed, which are brought about by the throttle control at the start of the internal combustion engine executed by the engine controller according to the present invention.
  • FIG. 14 is a timing chart showing variations regarding throttle control at the start of the internal combustion engine executed by the engine controller according to the present invention.
  • the vehicle internal combustion engine 1 stores the air adjusted by the throttle 23 in the intake collector 2 and then sucks it into the combustion chamber 5 of each cylinder via the intake manifold 3 and the intake valve 15.
  • the internal combustion engine 1 is a multi-cylinder spark ignition type reciprocating engine.
  • a fuel injector 21 is provided in the intake port 4 of each cylinder.
  • the fuel injector 21 intermittently injects fuel into the intake port 4 at a predetermined timing.
  • the fuel injected into the intake port 4 is mixed with intake air to form an air-fuel mixture.
  • the air-fuel mixture is confined in the combustion chamber 5 by closing the intake valve 15.
  • the air-fuel mixture confined in the combustion chamber 5 of each cylinder is compressed by the rise of the piston 6 provided in each cylinder, and is ignited and burned by the spark plug 14.
  • the gas pressure due to combustion pushes down the piston 6 and causes the piston 6 to reciprocate.
  • the reciprocating motion of the piston 6 is converted into the rotational motion of the crankshaft 7.
  • the combusted gas is discharged to the exhaust passage 8 as exhaust through the exhaust valve 16.
  • the exhaust passage 8 includes an exhaust manifold connected to each cylinder.
  • the exhaust manifold is provided with a first catalyst 9 as a startup catalyst.
  • the exhaust passage 8 reaches under the floor of the vehicle.
  • a second catalyst 10 is provided in the exhaust passage 8 in the lower floor portion.
  • the first catalyst 9 and the second catalyst 10 are each composed of a three-way catalyst, for example.
  • the three-way catalyst can efficiently remove HC, carbon monoxide (CO) and nitrogen oxide (NOx) contained in the exhaust gas simultaneously when the air-fuel ratio is in a narrow range centered on the stoichiometric air-fuel ratio.
  • the operation of the internal combustion engine 1 is controlled by the engine controller 31. Specifically, the engine controller 31 controls the intake air amount of the throttle 23, the fuel injection amount of the fuel injector 21, and the ignition timing of the spark plug 14.
  • the engine controller 31 includes a microcomputer having a central processing unit (CPU), a read only memory (ROM), a random access memory (RAM), and an input / output interface (I / O interface). It is also possible to configure the engine controller 31 with a plurality of microcomputers.
  • CPU central processing unit
  • ROM read only memory
  • RAM random access memory
  • I / O interface input / output interface
  • the engine controller 31 includes an air flow meter 32 for detecting the intake air amount, a crank angle sensor for detecting the reference rotational position and unit angle rotation of the internal combustion engine 1, and an oxygen concentration in the exhaust gas.
  • An oxygen sensor 35 provided upstream of the first catalyst 9 in the exhaust passage 8 to be detected, an accelerator pedal depression amount sensor 42 for detecting the depression amount of the accelerator pedal 41 of the vehicle, and a starter for the vehicle driver to instruct the cranking of the internal combustion engine 1 Signals corresponding to detection values are input from the switch 36 and a water temperature sensor 37 that detects the engine coolant temperature.
  • the crank angle sensor includes a position sensor 33 that detects the rotation of the unit angle of the internal combustion engine 1 and a phase sensor 34 that detects the reference rotational position of the internal combustion engine 1.
  • the engine controller 31 determines the basic fuel injection amount of the fuel injector 21 based on the input signals from these sensors, and forms in the combustion chamber 5 based on the input signals from the oxygen sensor 35 provided upstream of the first catalyst 9.
  • the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is feedback controlled.
  • the catalysts 9 and 10 are activated early and the oxygen sensor 35 is also activated early to realize air-fuel ratio feedback control early. Therefore, the oxygen sensor 35 is heated by the heater immediately after starting.
  • the engine controller 31 determines activation of the oxygen sensor 35 from the input signal from the oxygen sensor 35. The engine controller 31 starts air-fuel ratio feedback control when the oxygen sensor 35 is activated.
  • Catalysts 9 and 10 are not limited to three-way catalysts.
  • a vehicle that operates at a lean air-fuel ratio by supplying an air-fuel mixture that is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio to the combustion chamber 5 in a low-load operation region in order to improve fuel efficiency after the engine is warmed up.
  • the second catalyst 10 is composed of a NOx trap catalyst, and the NOx trap catalyst has a three-way catalyst function.
  • the present invention can also be applied to a vehicle using such a catalyst.
  • the control of the intake air amount of the throttle 23 is performed by the control of the throttle motor 24 that drives the throttle 23.
  • the driver's required torque is input as the depression amount of the accelerator pedal 41.
  • the engine controller 31 determines a target torque based on the depression amount of the accelerator pedal.
  • the engine controller 31 calculates the target intake air amount for realizing the target torque, and outputs a signal corresponding to the target intake air amount to the throttle motor 24, thereby controlling the opening degree of the throttle 23.
  • the internal combustion engine 1 continuously changes the rotational phase difference between the variable valve lift mechanism 26 configured by a multi-node link that continuously changes the valve lift amount of the intake valve 15 and the crankshaft 7 and the intake valve camshaft 25. And a variable valve timing mechanism 27 that advances or retards the opening / closing timing of the intake valve 15.
  • the engine controller 31 performs the following control when the internal combustion engine 1 is started. (1) After the cranking, when the engine rotational speed reaches the target rotational speed during idling, the ignition timing is stepped from a starting ignition timing to a predetermined ignition timing, for example, an ignition timing for promoting catalyst warm-up, Or at least a change speed that is fast enough to prevent the engine speed from jumping; (2) The engine speed is set so that the amount of intake air necessary to maintain the engine speed at the target speed at idling is supplied to the combustion chamber 5 at the timing when the engine speed reaches the target idle speed. The throttle 23 starts to open a predetermined period before the timing at which the target idle rotation speed is reached.
  • the warming of the first catalyst 9 is promoted by the above control. Further, the engine speed increases after the engine speed reaches the target idle speed, and the increase of HC in the exhaust gas is prevented by stabilizing the air-fuel ratio at the stoichiometric air-fuel ratio.
  • FIG. With reference to 2-5, the control of the ignition timing, the throttle opening, and the fuel injection amount at the start of the internal combustion engine 1 according to the above-described prior art will be described, and then the control unique to the present invention will be described.
  • FIG. Reference numeral 2 represents a routine for setting a complete explosion flag and a target idle rotation arrival flag.
  • the engine controller 31 executes this routine at regular intervals, for example, every 100 milliseconds with the ignition switch provided in the vehicle turned on. It is assumed that the engine controller 31 is started when the ignition switch is switched from OFF to ON, and is always in an operating state while the ignition switch is ON.
  • step S1 the engine controller 31 reads the engine speed Ne.
  • the engine speed Ne is calculated based on an input signal from a crank angle sensor constituted by a position sensor 33 and a phase sensor 34.
  • step S2 the engine controller 31 determines a complete explosion flag.
  • the complete explosion speed N0 is a value for determining whether or not the internal combustion engine 1 has completely exploded, and is set to, for example, 1000 revolutions / minute (rpm). If the engine speed Ne has not reached the complete explosion speed N0, the engine controller 31 immediately ends the routine.
  • the engine controller 31 sets the complete explosion flag to 1 in step S4.
  • step S5 the engine controller 31 starts a timer.
  • the timer measures the elapsed time from the timing when the engine rotational speed Ne reaches the complete explosion rotational speed N0, and the timer value TIME is reset to zero as the timer starts.
  • the engine controller 31 ends the routine.
  • step S4 when the complete explosion flag is set to 1 in step S4, the determination in step S2 is affirmed in the next transition routine execution, and as a result, the processing in steps S6-S8 is performed.
  • step S6 the engine controller 31 compares the timer value TIME with the predetermined value DT.
  • the predetermined value DT means a time interval from the timing when the engine speed Ne reaches the complete explosion speed N0 to the timing when the target idle speed NSET is reached.
  • the predetermined value DT is set in advance by experiment or simulation.
  • step S6 Since the timer value TIME immediately after starting the timer is less than the predetermined value DT, the determination in step S6 is negative. In that case, the engine controller 31 increases the timer value TIME under a predetermined increment in step S7.
  • the predetermined increment is a value corresponding to the execution cycle of the routine.
  • the timer value TIME increases with each routine execution.
  • the timer value TIME becomes equal to or greater than the predetermined value DT, and the determination in step S6 changes from negative to positive.
  • the engine controller 31 sets a target idle rotation arrival flag indicating that the target idle rotation speed NSET has been reached to 1 in step S8.
  • the target idle rotation arrival flag is a flag that is initially set to zero when the ignition switch is switched from OFF to ON. After the process of step S7 or S8, the engine controller 31 ends the routine.
  • step S6 it is determined that the engine rotational speed has reached the target idle rotational speed NSET when a time corresponding to the predetermined value DT has elapsed after the internal combustion engine 1 has completely exploded.
  • the engine rotational speed Ne detected by the crank angle sensor it is of course possible to directly compare the engine rotational speed Ne detected by the crank angle sensor with the target idle rotational speed NSET.
  • FIG. Reference numeral 3 denotes a control routine for ignition timing and throttle opening.
  • the engine controller 31 executes this routine when the ignition switch is ON. Subsequent to the second routine, the routine is executed at regular intervals, for example, every 100 milliseconds.
  • step S21 the engine controller 31 determines whether or not the current routine execution timing is immediately after the ignition switch is switched from OFF to ON.
  • step S21 the engine controller 31 takes in the cooling water temperature TW of the internal combustion engine 1 detected by the water temperature sensor 37 as the starting water temperature TWINT in step S22.
  • the engine controller 31 calculates the first ignition timing ADV1 according to the starting water temperature TWINT.
  • the first ignition timing ADV1 is an ignition timing that is optimal for starting the engine, and is calculated here as a value that is greatly advanced from the ignition timing during normal operation.
  • step S23 the engine controller 31 sets the ignition timing command value ADV equal to the calculated first ignition timing ADV1.
  • step S24 an initial value is entered in the throttle target opening tTVO.
  • the initial value is, for example, zero.
  • step S21 determines whether or not the complete explosion flag is 1 in step S25. If the complete explosion flag is not 1, the engine controller 31 sets the ignition timing command value ADV equal to the previous value in step S27. In this way, the ignition timing command value ADV is maintained at the first ignition timing ADV1 until it is determined that the internal combustion engine 1 has completely exploded.
  • step S27 the engine controller 31 sets an initial value of zero to the throttle target opening degree tTVO in step S24 and ends the routine.
  • the ignition timing command value ADV is maintained at the first ignition timing ADV1, and the throttle target opening tTVO is maintained at zero.
  • the engine controller 31 determines whether or not the target idle rotation arrival flag is 1 in step S26. If the target idle rotation arrival flag is not 1, the engine controller 31 sets the ignition timing command value ADV equal to the previous value in step S28. Therefore, even after it is determined that the internal combustion engine 1 has completely exploded, the ignition timing command value ADV is not changed until the timer value TIME reaches the predetermined value DT, in other words, until the engine speed Ne reaches the target idle speed NEST. A value equal to the first ignition timing ADV1 is maintained.
  • step S28 the engine controller 31 calculates the throttle target opening degree tTVO by the following equation (1) in step S29.
  • tTVO tTVO (previous) + ⁇ TVO (1)
  • ⁇ TVO constant value
  • tTVO (previous) previous value of tTVO.
  • TTVO (previous) in the formula (1) is the previous value of the throttle target opening, and the initial value is zero.
  • the predetermined increment ⁇ TVO in the equation (1) is a value that defines the amount of increase in the throttle target opening per predetermined time.
  • the predetermined increment ⁇ TVO is determined so that the throttle target opening degree tTVO reaches the target idle opening degree TVO1 at the timing when the engine speed Ne reaches the target idle speed NSET.
  • the target idle opening TVO1 is a throttle opening corresponding to the minimum intake air amount necessary for the internal combustion engine 1 to generate a torque capable of maintaining the target idle rotational speed NSET.
  • the value of the target idle opening TVO1 is set in advance by experiment or simulation.
  • the engine controller 31 After setting the throttle target opening tTVO in step S29, the engine controller 31 compares the throttle target opening tTVO with the target idle opening TVO1 in step S30.
  • the throttle target opening tTVO does not exceed the target idle opening TVO1 immediately after the determination in step S26 has turned negative for the first time, that is, immediately after the engine speed Ne has reached the target idle speed NEST. In that case, the engine controller 31 ends the routine without performing any further processing.
  • the throttle target opening degree tTVO is increased by a predetermined increment ⁇ TVO every time the routine is executed by executing the process of step S29.
  • the engine controller 31 maintains the throttle target opening tTVO at TVO1 in step S31.
  • the engine controller 31 ends the routine. In the subsequent routine execution, therefore, even if the routine execution is repeated, the throttle target opening degree tTVO is not increased and is maintained at the target idle opening degree TVO1.
  • the engine controller 31 calculates the second ignition timing ADV2 in step S32 according to the cooling water temperature TW of the internal combustion engine 1 detected by the water temperature sensor 37.
  • the second ignition timing ADV2 can be set to, for example, an ignition timing for promoting warm-up of the first catalyst 9 when the internal combustion engine 1 is cold started.
  • the ignition timing on the retard side can be temporarily set. In this way, the second ignition timing ADV2 is calculated as a value retarded from the first ignition timing ADV1.
  • the engine controller 31 sets the ignition timing command value ADV equal to the second ignition timing ADV2.
  • the ignition timing command value ADV is switched stepwise from the first ignition timing ADV1 to the second ignition timing ADV2.
  • step S34 the engine controller 31 maintains the throttle target opening tTVO at the same value as the previous time, that is, TVO1. After the process of step S34, the engine controller 31 ends the routine.
  • the ignition timing command value ADV is switched stepwise to the second ignition timing ADV2.
  • the throttle target opening degree tTVO is maintained at the target idle opening degree TVO1.
  • the ignition timing command value ADV is switched to ADV2 all at once in a stepwise manner, but it is also possible to switch the ignition timing command value ADV at a predetermined change speed within a range in which the engine tilt speed can be prevented from rising.
  • FIG. 4 shows a routine for calculating the target equivalent ratio TFBYA executed by the engine controller 31.
  • the equivalence ratio corresponds to the reciprocal of the air-fuel ratio.
  • the engine controller 31 executes this routine at regular intervals, for example, every 100 milliseconds with the ignition switch turned on. It is assumed that the engine controller 31 is started when the ignition switch is switched from OFF to ON, and is always in an operating state while the ignition switch is ON.
  • step S41 the engine controller 31 determines whether or not the current routine execution timing corresponds to immediately after the ignition switch is switched from OFF to ON.
  • the engine controller 31 calculates an initial value KAS0 of the starting increase correction coefficient in step S42 based on the starting water temperature TWINT that the water temperature sensor 37 appears.
  • the initial value KAS0 of the starting increase correction coefficient is a value that increases as the starting water temperature TWINT decreases.
  • step S43 the engine controller 31 sets the startup increase correction coefficient KAS equal to the initial value KAS0. After the process of step S43, the engine controller 31 performs the process of step S50.
  • step S41 determines whether or not the target idle rotation arrival flag is 1 in step S44.
  • the target idle rotation arrival flag is reset to zero when the ignition switch is turned ON. 2 is a flag set to 1 in step S8.
  • the target idle rotation arrival flag is 1, it means that the engine rotation speed Ne has reached the target idle rotation speed NSET.
  • step S44 determines whether the determination in step S44 is negative. If the determination in step S44 is negative, the engine controller 31 sets the starting increase correction coefficient KAS to the same value as in the previous time in step S45. In this routine, the start-time increase correction coefficient KAS is maintained at the initial value KAS0 until the determination in step S44 becomes affirmative. After the process of step S45, the engine controller 31 performs the process of step S50.
  • step S44 determines in step S46 whether the start-time increase correction coefficient KAS is zero.
  • the starting increase correction coefficient KAS is set to the initial value KAS0 in step S43.
  • the startup increase correction coefficient KAS is set to the initial value KAS0, so the startup increase correction coefficient KAS does not match zero.
  • the engine controller 31 sets the start-time increase correction coefficient KAS by the following equation (2) in step S47.
  • the predetermined reduction rate ⁇ t is a value that determines a decrease per predetermined time of the starting increase correction coefficient KAS, and this value is zero when the starting increase correction coefficient KAS is zero when the suction negative pressure converges to a constant value. As such, it is determined in advance by adaptation.
  • the initial value of KAS (previous), which is the previous value of the starting increase correction coefficient, is KAS0.
  • step S48 the starting increase correction coefficient KAS is compared with zero. If the starting increase correction coefficient KAS becomes a negative value, the process proceeds to step S49, and the starting increase correction coefficient KAS is reset to zero. After the process of step S49, the engine controller 31 performs the process of step S50.
  • step S48 if it is determined in step S48 that the start-time increase correction coefficient KAS is not less than zero, the engine controller 31 performs the process in step S50 without resetting the start-time increase correction coefficient KAS.
  • step S50 the engine controller 31 calculates the water temperature increase correction coefficient KTW based on the cooling water temperature Tw of the internal combustion engine 1 with reference to a map stored in advance in the ROM.
  • the water temperature increase correction coefficient KTW is a value that increases as the cooling water temperature Tw decreases.
  • the engine controller 31 calculates the target equivalent ratio TFBYA by the following equation (3) using the water temperature increase correction coefficient KTW and the start-time increase correction coefficient KAS.
  • the target equivalence ratio TFBYA becomes a value exceeding 1.0 by adding the start-time increase correction coefficient KAS.
  • the start-up increase correction coefficient KAS takes into account the fuel wall flow rate during cold start. As a result, the target equivalent ratio TFBYA becomes a value exceeding 1.0.
  • These corrections are corrections for setting the air-fuel mixture supplied to the combustion chamber 5 to the stoichiometric air-fuel ratio.
  • FIG. Reference numeral 5 denotes a fuel injection pulse width Ti calculation routine executed by the engine controller 31.
  • the engine controller 31 executes this routine at regular intervals, for example, every 100 milliseconds with the ignition switch turned on.
  • FIG. 2 complete explosion flag and target idle rotation arrival flag setting routine
  • FIG. The ignition timing 3 and the throttle opening control routine are executed sequentially.
  • FIG. No. 4 target equivalent ratio TFBYA calculation routine and FIG. 5 is a routine for calculating the fuel injection pulse width Ti of FIG. It is executed in parallel with and independently of routines 2 and 3.
  • the fuel injection pulse width Ti is a value representative of the fuel injection amount of the fuel injector 21.
  • step S61 the engine controller 31 calculates the start-time fuel injection pulse width Ti1 by the following equation (4).
  • Ti1 TST ⁇ KNST ⁇ KTST (4)
  • TST starting basic injection pulse width
  • KNST rotational speed correction coefficient
  • KTST time correction factor
  • step S62 the engine controller 31 determines whether a signal from the air flow meter 32 is input. If no signal is input from the air flow meter 32, the engine controller 31 sets the starting fuel injection pulse width Ti1 to the final fuel injection pulse width Ti in step S65. After the process of step S65, the engine controller 31 ends the routine.
  • step S63 If the signal from the air flow meter 32 is input, the engine controller 31 determines in step S63 that the FIG.
  • the normal fuel injection pulse width Ti2 is calculated by the following equation (5) using the target equivalent ratio TFBYA obtained in the calculation routine of the target equivalent ratio TFBYA of 4.
  • Ti2 (Tp ⁇ TFBYA + Kathos) ⁇ ( ⁇ + ⁇ m ⁇ 1) + Ts (5)
  • Tp basic injection pulse width
  • TFBYA target equivalent ratio
  • Kathos transient correction amount
  • ⁇ air-fuel ratio feedback correction coefficient
  • ⁇ m air-fuel ratio learning value
  • Ts invalid injection pulse width.
  • the transient correction amount Kathos is a known correction amount that is basically calculated based on the engine load, the engine rotation speed, and the temperature of the fuel adhering portion in consideration of the fuel wall flow rate that travels along the wall surface of the intake port 4.
  • the fuel that travels along the wall surface of the intake port 4 of the fuel injection amount arrives at the combustion chamber 5 with a delay. Therefore, this amount is compensated by increasing the fuel injection amount.
  • the basic injection pulse width Tp is calculated by the following equation (6).
  • Tp K ⁇ Qa / Ne (6)
  • Qa the amount of intake air detected by the air flow meter 32.
  • the constant K in Equation (6) is set so that the air-fuel ratio of the air-fuel mixture becomes the stoichiometric air-fuel ratio. While the starting increase correction coefficient KAS is a positive value exceeding zero, the fuel injection amount from the fuel injector 21, that is, the fuel injection pulse width Ti is corrected to be increased.
  • step S64 to S66 the engine controller 31 compares the starting fuel injection pulse width Ti1 with the normal fuel injection pulse width Ti2, sets the larger value as the final fuel injection pulse width Ti, and then ends the routine. .
  • the fuel injection pulse width Ti is moved to the output register, and when the fuel injector 21 in each cylinder reaches a predetermined fuel injection timing, fuel is injected into the intake port 4 over a period defined by the fuel injection pulse width Ti.
  • Fig. Referring to 6A-6C, when the internal combustion engine 1 is stopped, the throttle 23 is at the default opening, and the suction negative pressure is equal to the atmospheric pressure. As soon as the starter switch 36 is turned on, that is, simultaneously with the start of cranking, the throttle 23 is driven to the fully closed position by the throttle motor 24.
  • the fully closed position is an idiomatic term. Actually, a slight amount for preventing the valve body from being caught between the passage and the passage between the throttle 23 and the intake pipe wall around the throttle 23. A predetermined gap is set. Therefore, even if the throttle 23 is in the fully closed position, air is sucked into the combustion chamber 5 through this gap.
  • the timing for opening the throttle 23 is after the actual suction negative pressure becomes a suction negative pressure large enough to promote the vaporization of fuel.
  • This timing is the timing at which the engine rotational speed reaches the target idle rotational speed, and the ignition timing is stepped from the starting ignition timing on the advance side, or at least a predetermined change speed that can prevent the engine rotational speed from rising.
  • the intake air amount necessary to maintain the engine speed at the target idle speed can be supplied to the combustion chamber 5.
  • this timing is too late to obtain the amount of air necessary to maintain the target idle speed, or conversely, it is too early and the suction negative pressure becomes insufficient and the vaporization promoting action is reduced.
  • the timing must be such that nothing happens.
  • this timing is set as the timing at which the suction negative pressure reaches a predetermined value.
  • 6C shows an open demand suction negative pressure threshold value.
  • the opening demand suction negative pressure threshold value is determined in advance by adaptation. In the prior art, it is assumed that the complete explosion flag changes to 1 in step S25 and the open demand suction negative pressure threshold is reached, and the target throttle opening tTVO is increased in step S29 each time the routine is executed thereafter.
  • FIG. 6B at time t21 when the suction negative pressure first reaches the opening demand suction negative pressure threshold, FIG. As shown by the broken line 6A, the throttle 23 starts to open.
  • the actual suction negative pressure decreases toward the atmospheric pressure due to pulsation immediately after time t21.
  • a decrease in the negative suction pressure means an increase in pressure toward the atmospheric pressure.
  • the throttle 23 is opened at the time t21, the subsequent increase in the suction negative pressure is inhibited, and the suction negative pressure is reduced to FIG.
  • the undulation will occur in the vicinity of the open request suction negative pressure threshold. If the suction negative pressure does not further increase beyond the opening demand suction negative pressure threshold, the fuel vaporization is not sufficiently promoted, and an increase in HC that frequently occurs during cold start cannot be suppressed.
  • the actual intake negative pressure develops smoothly thereafter, and the time when the intake air amount necessary to maintain the engine speed at the target idle speed can be supplied, that is, After the cranking starts, the throttle 23 starts to be opened at the time t22 when the actual suction negative pressure reaches the opening request suction negative pressure threshold value for the second time.
  • FIG. in the example of 6B when the throttle 23 starts to be opened from the time t22 when the opening demand suction negative pressure threshold is reached the second time after the cranking starts, FIG.
  • the actual suction negative pressure increases smoothly, and there is no case where the intake air amount necessary to maintain the target idle rotation speed cannot be obtained thereafter.
  • time t22 which is the opening start timing of the throttle 23 in the fully closed position
  • the engine control device counts the number of engine revolutions or the number of strokes from the start of cranking. Then, the actual intake negative pressure develops smoothly and the number of intake times required to maintain the target idle speed is obtained, that is, the actual intake negative pressure becomes the second required intake negative pressure threshold value. It is determined whether or not the opening start timing of the throttle 23 in the fully closed position is reached based on whether or not a predetermined number corresponding to the arrival timing has been reached.
  • the number of strokes is a unit corresponding to a crank angle of 180 ° in a 4-cylinder and 8-cylinder engine, and a crank angle of 120 ° in a 6-cylinder engine.
  • the horizontal axis in the figure is the number of strokes. This is because the stroke is synchronized with the pulsation of the suction negative pressure, which is preferable for the convenience of explanation.
  • the suction negative pressure is located at the top of the pulsation peak of the suction negative pressure at the stroke positions with numbers.
  • the stroke interval corresponds to 1/2 rotation for a 4-cylinder and 8-cylinder engine and 1/3 rotation for a 6-cylinder engine.
  • the engine controller 31 counts the number of strokes from the start of cranking, and opens the throttle 23 when the number of strokes reaches a predetermined number 6.
  • a predetermined number the timing at which the actual suction negative pressure develops smoothly and the amount of intake air necessary for maintaining the target idle rotation speed is obtained, that is, the timing at which the suction negative pressure reaches the opening demand suction negative pressure threshold for the second time.
  • the number of strokes corresponding to is obtained in advance by experiments or simulations.
  • the predetermined number 6 is an example of the predetermined number on the premise of 4 cylinders or 8 cylinders. However, the predetermined number is not limited to six.
  • the engine controller 31 uses a suction negative pressure development start permission flag, a throttle throttle flag, and a throttle control flag.
  • the suction negative pressure development start permission flag shown in 8A is a flag that is reset to zero when it is better not to perform the throttle control according to the present invention for any reason. Normally, the suction negative pressure development start permission flag is initially set to 1 at the time t0 when the ignition key switch is turned on or at the same time when the starter switch 36 is turned on. A suction negative pressure development start permission flag of 1 means that the throttle control according to the present invention is permitted.
  • FIG. The throttle throttle flag shown in 8C is a flag for setting the throttle 23 to the fully closed position immediately after the start of cranking.
  • the throttle throttle flag is initialized to 1 at the same time that the suction negative pressure development start permission flag is initialized to 1.
  • the throttle control flag shown in 8D is a flag for opening the throttle 23.
  • the engine controller 31 measures the number of strokes from the start of cranking, and switches the throttle throttle flag from 1 to zero at time t22 when the measured number of strokes reaches a predetermined number 6, while changing the throttle control flag from the initial value of zero to one. Switch to.
  • the number of strokes corresponds to the number of output fluctuation peaks of the crank angle sensor.
  • the engine controller 31 obtains the number of strokes by counting the number of output fluctuation peaks from the output signal of the crank angle sensor.
  • the engine controller 31 sets the time when the throttle opening reaches the predetermined opening TV01, that is, FIG. In 8B, at time t2 when the throttle opening becomes the predetermined opening TV01, the suction negative pressure development start permission flag and the throttle control flag are respectively switched from 1 to zero.
  • FIG. A throttle control routine executed by the engine controller 31 using the above flags will be described with reference to 9-11.
  • the engine controller 31 has the above-described FIG. The routines 2, 4, and 5 are executed in parallel.
  • FIG. 2 following the routine execution of FIG. 3 instead of FIG. 9 ignition timing control routine, FIG. 10 flag setting routine, FIG. 11 throttle control routines.
  • FIG. 9 is the ignition timing command value calculation routine shown in FIG. This corresponds to the routine 3 in which steps S24, S30, S31, and S34 related to throttle control are deleted.
  • the engine controller 31 controls only the ignition timing of the spark plug 14, and the FIG.
  • the throttle 23 is controlled by routines 11 and 12.
  • FIG. 9 the ignition timing is switched stepwise, but instead of stepwise switching, the ignition timing may be retarded at a sufficiently fast change speed that can prevent the engine speed from rising.
  • FIG. 9 The flag setting routine of FIG. 9 is executed subsequent to the ignition timing calculation routine.
  • step S111 the engine controller 31 determines whether or not the current routine execution timing is immediately after the ignition switch is switched from OFF to ON. If the determination is positive, the engine controller 31 sets the suction negative pressure development start permission flag to 1, the throttle throttle flag to 1, and the throttle control flag to zero in step S112, and then ends the routine. .
  • This process is shown in FIG. This corresponds to the processing at time t0 of 8A-8D.
  • step S111 determines whether the number of strokes from the start of cranking is a predetermined number 6 or more.
  • the engine controller 31 ends the routine without doing anything. If the number of strokes is equal to or greater than the predetermined number 6, the engine controller 31 sets the throttle throttle flag to zero and the throttle control flag to 1 in step S114. This process is shown in FIG. This corresponds to the processing at time t22 of 8A-8D.
  • the engine controller 31 determines whether or not the target throttle opening tTVO has reached the target idle opening TVO1.
  • step S116 the engine controller 31 switches both the suction negative pressure development start permission flag and the throttle control flag to zero in step S116.
  • the throttle throttle flag remains zero. This process is shown in FIG. This corresponds to the processing at time t2 of 8A-8D. After the process of step S116, the engine controller 31 ends the routine.
  • FIG. The throttle control routine of FIG. This is executed following the ten flag setting routine.
  • step S131 the engine controller 31 determines whether or not the suction negative pressure development start permission flag is 1. If the suction negative pressure development start permission flag is 1, the engine controller 31 determines whether or not the normal start mode is set in step S132.
  • the normal start mode means that the internal combustion engine 1 is started at a high temperature. This is the case when the driver performs a start operation immediately after the operation of the internal combustion engine 1 is stopped, or when the internal combustion engine 1 is started in a state of being warmed up due to the remaining heat of the previous operation, such as restart from an idle stop. . In this case, no negative suction pressure development is required. Since this embodiment is intended for a cold start of the internal combustion engine 1 that requires the development of a suction negative pressure, the normal start is performed in step S133 without performing the control according to the present invention in the normal start mode.
  • step S133 the engine controller 31 performs normal control in step S133.
  • the normal control means start control applied in a case where the internal combustion engine 1 does not require warm-up. After the process of step S133, the engine controller 31 ends the routine.
  • step S132 When performing a cold start of the internal combustion engine 1, the determination in step S132 is negative.
  • the engine controller 31 determines whether or not the throttle throttle flag is 1 in step S134. If the throttle throttle flag is 1, the engine controller 31 controls the throttle target opening tTVO to zero, that is, the throttle 23 to the fully closed position in step S135. After the process of step S135, the engine controller 31 ends the routine.
  • step S136 determines the throttle control flag in step S136. If the throttle control flag is not 1, the engine controller 31 immediately ends the routine. If the throttle control flag is 1, the throttle target opening degree tTVO is calculated by the above-described equation (1) in step S137. After the process of step S137, the engine controller 31 ends the routine.
  • FIG. 10 flag setting routine and FIG. 11 is executed by executing the throttle control routine of FIG.
  • the actual suction negative pressure develops smoothly and the intake air amount necessary for maintaining the target idle rotation speed is obtained, that is, the actual suction negative pressure is the second required suction negative.
  • the time t22 corresponding to the timing at which the pressure threshold value is reached can be accurately determined, and the throttle 23 can be opened. As a result, the actual suction negative pressure decreases smoothly after time t22.
  • the engine speed pulsates greatly.
  • the number of strokes from the start of cranking is counted based on the output fluctuation of the crank angle sensor, and the timing for starting to open the throttle 23 is determined based on the number of counts.
  • the output of the crank angle sensor is not used to determine the engine speed itself, but is used to detect the peak of the engine speed due to the pulsation of the internal combustion engine. Therefore, the timing at which the throttle 23 starts to be opened can be determined with higher accuracy than in the case where it is determined depending on the value of the engine speed itself.
  • the number of strokes is counted based on the main force variation of the crank angle sensor.
  • the number of strokes and the number of engine revolutions can be counted by other sensors.
  • Japanese Patent No. 3586975 issued on November 10, 2004 by the Japan Patent Office detects the negative suction pressure using a pressure sensor and opens the throttle when the measured negative suction pressure reaches a predetermined pressure. Is disclosed.
  • the suction negative pressure during cranking varies greatly both in the actual suction negative pressure and the detected value of the suction negative pressure. Relying on the value of the suction negative pressure detected by the pressure sensor as the basis for determining the throttle opening start timing is therefore likely to cause a problem in accuracy.
  • the suction negative pressure during cranking pulsates greatly.
  • the engine controller 31 counts the peak of the suction negative pressure from the output fluctuation of the pressure sensor 38, not the value of the suction negative pressure detected by the pressure sensor 38 provided in the intake collector 2, thereby cranking the internal combustion engine 1. Count the number of strokes and rotations from the start. If the opening start timing of the throttle 23 is determined based on the count number thus obtained, the opening start timing of the throttle 23 can be accurately determined.
  • FIG. Referring to 12A-12C when the throttle 23 is opened stepwise at time t21 when the suction negative pressure first reaches the opening demand suction negative pressure threshold, the suction negative pressure greatly oscillates for a while after that. Is not stable. That is, the vibration of the suction negative pressure after opening the throttle 23 is not only unstable because it is at the start, but also because the negative pressure before opening the throttle 23 is very developed. It was newly found out that this was caused by the influence of how the throttle 23 was opened. Due to the influence of the suction negative pressure vibration, the engine speed greatly oscillates around the target idle speed NSET. As a result, it takes time until the suction negative pressure and the engine rotation speed are stabilized in an appropriate state during idling.
  • step S137 the target throttle opening tTVO is increased by ⁇ TVO every time the routine is executed.
  • FIG. When the target throttle opening degree tTVO reaches the target idle opening degree TVO1 in step S115 of 10, the execution of the subsequent step S137 is stopped by resetting the throttle control flag to zero.
  • the target throttle opening tTVO is the timing at which the actual intake negative pressure develops smoothly and the intake air amount necessary for maintaining the target idle rotation speed is obtained, that is, the actual intake From time t22 when the negative pressure reaches the opening demand suction negative pressure threshold value for the second time, the routine increases by a predetermined increment ⁇ TVO every time the routine is executed.
  • the throttle opening gradually increases from the initial opening TVOini to the target idle opening TVO1.
  • the intake air amount necessary to maintain the engine rotational speed at the target idle rotational speed is supplied to the combustion chamber 5 after the rotational speed of the internal combustion engine 1 reaches the predetermined target idle rotational speed.
  • the opening of the throttle 23 is started before the engine speed reaches the target idle speed.
  • the ignition timing is retarded so that the engine rotation speed does not increase, and the opening of the throttle 23 is started from the closed state.
  • the air intake air amount necessary for maintaining the engine rotation speed at the target idle rotation speed is gradually increased until the opening degree for supplying the combustion chamber 5 is reached.
  • the value of the predetermined increment ⁇ TVO of the throttle opening is set in advance by adaptation.
  • FIG. 14 variations of the throttle control according to the present invention will be described.
  • the target throttle opening tTVO is increased by a predetermined increment ⁇ TVO every time the routine is executed from time t22.
  • the present invention brings about a favorable effect for improving the cold start performance of the internal combustion engine. Therefore, a particularly favorable effect can be obtained in application to a vehicle engine used in various starting environments.

Abstract

　内燃エンジン（１）は吸入空気量を調整するスロットル（２３）を備え、クランキングにより始動する。スタータスイッチ３６がクランキング開始を検出し、クランク角センサ（３３，３４）がエンジンの回転数を検出する。コントローラ（３１）はクランキング開始とともにスロットル（２３）を閉鎖位置に駆動する。コントローラ（３１）はクランキング開始からの内燃エンジン（１）のストローク数または回転数をカウントする。カウント数が所定数に達すると、スロットル（２３）を閉鎖位置から予め定めた目標アイドル開度に向けて徐々に開動することで、吸入負圧と吸入空気量とを早期に適正状態に安定させる。

Description

内燃エンジンの始動制御方法及び始動制御装置
　この発明は、内燃エンジンの始動時の制御に関する。
　火花点火式内燃エンジンをクランキングにより始動する際には、燃料消費を抑制し、好ましい排気組成を得るために、完爆後のエンジンの吹き上がりを抑制して、エンジン回転速度を早期に目標アイドル回転速度へと制御することが望ましい。
　日本国特許庁が２００７年に発行したＪＰ２００７－２７８０７３Ａはこのためのエンジン制御を開示している。制御は具体的には、内燃エンジンの吸気スロットルの開度の制御、燃料噴射量の制御、及び噴射された燃料への点火タイミングの制御からなる。
　従来技術はこの制御を通じて、エンジン回転速度が目標アイドル回転速度に到達した後の吹け上がりを抑制するとともに、空燃比を理論空燃比で安定させることで排気中の炭化水素（ＨＣ）の増加を防止している。
　内燃エンジンの始動時においては、燃料の気化を促進してＨＣの排出を抑制するために、吸入負圧を早期に発達させることが望ましい。そのため、従来技術においては、内燃エンジンのクランキング開始とともにスロットルを閉じ、内燃エンジンが完爆した時点でスロットルを開き始めている。
　しかしながら、始動時の内燃エンジンの回転速度は大きく脈動し、上下動の大きな波形を描く。従来技術のように、エンジン回転速度が所定の完爆速度に達した時点でスロットルを開き始めると、その後の回転速度の低下により吸入負圧の発達に遅れが生じてしまう。吸入負圧の発達の遅れは排気組成の悪化や燃料消費の増加を招く。
　一方、スロットルの開き始めのタイミングが遅いと、アイドル回転速度の維持に必要な吸入空気量を確保できなくなり、始動不良を生じかねない。
　この発明の目的は、したがって、内燃エンジンの始動時の吸入負圧の発達促進と、アイドル回転速度維持に必要な吸入空気量の確保とをともに満足させるとともに、吸入負圧とエンジン回転速度を早期にアイドル時の適正状態に安定させることである。
　以上の目的を達成するために、この発明は燃焼室と、燃焼室への吸入空気量を調整するスロットルとを備え、クランキングにより始動する火花点火式内燃エンジンの始動制御方法を提供する。始動制御方法は、内燃エンジンのクランキング開始を検出し、クランキング開始と同時にスロットルを閉鎖し、内燃エンジンの回転速度が所定の目標アイドル回転速度に達したときより以降、エンジン回転速度を目標アイドル回転速度に維持するのに必要な吸入空気量を燃焼室に供給するように、エンジン回転速度が目標アイドル回転速度に達する以前にスロットルの開動を開始し、エンジン回転速度が所定の目標アイドル回転速度に達したとき、エンジン回転速度が吹け上がることがないように点火タイミングを遅角させ、スロットルの開度を、閉鎖状態から開動を開始した後、漸増させること、を含む。
　この発明の詳細並びに他の特徴や利点は、明細書の以下の記載の中で説明されるとともに、添付された図面に示される。
ＦＩＧ．１はこの発明を適用する内燃エンジンの制御装置の概略構成図である。 ＦＩＧ．２は従来技術によるエンジンコントローラが実行する完爆フラグと目標到達フラグの設定ルーチンを説明するフローチャートである。 ＦＩＧ．３は従来技術によるエンジンコントローラが実行する点火タイミングとスロットル開度の制御ルーチンを説明するフローチャートである。 ＦＩＧ．４は従来技術によるエンジンコントローラが実行する目標当量比の算出ルーチンを説明するフローチャートである。 ＦＩＧ．５は従来技術によるエンジンコントローラが実行する燃料噴射パルス幅の算出ルーチンを説明するフローチャートである。 ＦＩＧＳ．６Ａ－６Ｃはこの発明コンセプトを従来技術と対比しつつ説明するタイミングチャートである。 ＦＩＧＳ．７Ａ－７Ｃはこの発明による、ストローク数に基づくスロットル開動開始タイミング設定のコンセプトを説明するタイミングチャートである。 ＦＩＧＳ．８Ａ－８Ｄはこの発明による各種フラグの設定とスロットル開度変化との関係を説明するタイミングチャートである。 ＦＩＧ．９はこの発明によるエンジンコントローラが実行する点火タイミングの制御ルーチンを説明するフローチャートである。 ＦＩＧ．１０はこの発明によるエンジンコントローラが実行するフラグ設定ルーチンを説明するフローチャートである。 ＦＩＧ．１１はこの発明によるエンジンコントローラが実行するスロットル開度の制御ルーチンを説明するフローチャートである。 ＦＩＧＳ．１２Ａ－１２Ｃは内燃エンジンの始動時のこの発明によらないスロットル制御の一例を示すフローチャートである。 ＦＩＧＳ．１３Ａ－１３Ｃはこの発明によるエンジンコントローラが実行する内燃エンジンの始動時のスロットル制御がもたらす、スロットル開度、吸入負圧、及びエンジン回転速度の変化を示すタイミングチャートである。 ＦＩＧ．１４は、この発明によるエンジンコントローラが実行する内燃エンジンの始動時のスロットル制御に関するバリエーションを示すタイミングチャートである。
　図面のＦＩＧ．１を参照すると、車両用の内燃エンジン１はスロットル２３で調量した空気を吸気コレクタ２に蓄えた後、吸気マニホールド３及び吸気バルブ１５を介して各気筒の燃焼室５に吸入する。内燃エンジン１は多気筒火花点火式の往復動型エンジンで構成される。
　各気筒の吸気ポート４には燃料インジェクタ２１が設けられる。燃料インジェクタ２１は所定のタイミングで燃料を吸気ポート４内に向けて間欠的に噴射供給する。吸気ポート４に噴射された燃料は、吸入空気と混合して混合気を形成する。混合気は吸気バルブ１５を閉じることで燃焼室５内に閉じこめられる。各気筒の燃焼室５内に閉じこめられた混合気は、各気筒に備えるピストン６の上昇によって圧縮され、点火プラグ１４により着火して燃焼する。
　燃焼によるガス圧はピストン６を押し下げ、ピストン６に往復運動をもたらす。ピストン６の往復運動はクランクシャフト７の回転運動へと変換される。燃焼後のガスは排気バルブ１６を介して排気として排気通路８へ排出される。
　排気通路８は各気筒に接続された排気マニホールドを備える。排気マニホールドにはスタートアップ触媒としての第１触媒９が設けられる。排気通路８は車両の床下に至る。床下部分の排気通路８には第２触媒１０が設けられる。
　第１触媒９と第２触媒１０は、例えばいずれも三元触媒で構成される。三元触媒は空燃比が理論空燃比を中心とした狭い範囲にある場合に、排気に含まれるＨＣ、一酸化炭素（ＣＯ）及び窒素酸化物（ＮＯｘ）を同時に効率よく除去できる。
　内燃エンジン１の運転はエンジンコントローラ３１によって制御される。具体的にはエンジンコントローラ３１はスロットル２３の吸入空気量、燃料インジェクタ２１の燃料噴射量、及び点火プラグ１４の点火タイミングを制御する。
　エンジンコントローラ３１は中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏ　インタフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成される。エンジンコントローラ３１を複数のマイクロコンピュータで構成することも可能である。
　上記の制御のために、エンジンコントローラ３１には、吸入空気量を検出するエアフローメータ３２、内燃エンジン１の基準回転位置と単位角度の回転とを検出するクランク角センサ、排気中の酸素濃度を検出する排気通路８の第１触媒９の上流に設けた酸素センサ３５、車両のアクセルペダル４１の踏み込み量を検出するアクセルペダル踏み込み量センサ４２，車両のドライバが内燃エンジン１のクランキングを指示するスタータスイッチ３６、及びエンジン冷却水温を検出する水温センサ３７から、それぞれ検出値に相当する信号が入力される。クランク角センサは、内燃エンジン１の単位角度の回転を検出するポジションセンサ３３と、内燃エンジン１の基準回転位置を検出するフェーズセンサ３４からなる。
　エンジンコントローラ３１はこれらのセンサからの入力信号に基づいて燃料インジェクタ２１の基本燃料噴射量を定めるとともに、第１触媒９の上流に設けた酸素センサ３５からの入力信号に基づいて燃焼室５に形成される混合気の空燃比をフィードバック制御する。
　内燃エンジン１の冷間始動時には触媒９，１０を早期に活性化するとともに、酸素センサ３５をも早期に活性化して空燃比のフィードバック制御を早期に実現することが望ましい。そのため、酸素センサ３５は始動直後からヒータによって加熱される。エンジンコントローラ３１は酸素センサ３５からの入力信号から、酸素センサ３５の活性化を判定する。エンジンコントローラ３１は酸素センサ３５が活性化すると空燃比のフィードバック制御を開始する。
　触媒９と１０は三元触媒に限定されない。例えば、エンジンの暖機完了後の燃費向上のため、低負荷運転領域において理論空燃比よりもリーンな混合気を燃焼室５に供給してリーン空燃比で運転を行う車両がある。こうした車両では、リーン空燃比のもとで多く発生するＮＯｘを吸収する必要がある。そこで、第２触媒１０をＮＯｘトラップ触媒で構成し、ＮＯｘトラップ触媒に三元触媒機能を持たせている。こうした触媒を使用する車両にもこの発明は適用可能である。
　スロットル２３の吸入空気量の制御は、スロットル２３を駆動するスロットルモータ２４の制御によって行われる。ドライバの要求トルクはアクセルペダル４１の踏み込み量として入力される。エンジンコントローラ３１はアクセルペダルの踏み込み量に基づき目標トルクを定める。エンジンコントローラ３１は目標トルクを実現するための目標吸入空気量を計算し、目標吸入空気量に対応する信号をスロットルモータ２４に出力することで、スロットル２３の開度を制御する。
　内燃エンジン１は、吸気バルブ１５のバルブリフト量を連続的に変化させる多節リンクで構成される可変バルブリフト機構２６と、クランクシャフト７と吸気バルブ用カムシャフト２５との回転位相差を連続的に可変制御して、吸気バルブ１５の開閉タイミングを進角または遅角させる可変バルブタイミング機構２７とを備える。
　エンジンコントローラ３１は内燃エンジン１の始動時に下記の制御を行なう。
（１）　クランキング後にエンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度に到達したタイミングで点火タイミングを始動用の点火タイミングから所定の点火タイミング、例えば触媒暖機促進用の点火タイミングへとステップ的に、もしくは少なくともエンジン回転速度の吹け上がりを防止できる十分な速さの変化速度で、遅角し；
（２）　エンジン回転速度が目標アイドル回転速度に到達したタイミングでエンジン回転速度をアイドル時の目標回転速度に保持させるに必要な吸入空気量が燃焼室５に供給されるように、エンジン回転速度が目標アイドル回転速度に到達するタイミングよりも所定期間前にスロットル２３を開き始める。
　以上の制御により、第１触媒９の暖気が促進される。また、エンジン回転速度が目標アイドル回転速度に到達した後の吹け上がりが抑制されるとともに、空燃比を理論空燃比で安定させることで排気中のＨＣの増加防止が図られる。
　このためにエンジンコントローラ３１が実行する制御ルーチンを次に説明する。なお、最初にＦＩＧＳ．２－５を参照して、前記従来技術による、内燃エンジン１の始動時における点火タイミング、スロットル開度、及び燃料噴射量の制御を説明し、その後にこの発明に固有の制御を説明する。
　ＦＩＧ．２は完爆フラグと目標アイドル回転到達フラグの設定ルーチンを示す。エンジンコントローラ３１は、車両が備えるイグニッションスイッチがＯＮの状態でこのルーチンを一定間隔、例えば１００ミリ秒ごと、に実行する。なお、エンジンコントローラ３１はイグニッションスイッチがＯＦＦからＯＮに切り換わることで起動し、イグニッションスイッチがＯＮの間は常に稼働状態にあるものとする。
　ステップＳ１で、エンジンコントローラ３１はエンジン回転速度Ｎｅを読み込む。エンジン回転速度Ｎｅはポジションセンサ３３とフェーズセンサ３４とで構成されたクランク角センサからの入力信号に基づいて算出される。
　ステップＳ２で、エンジンコントローラ３１は完爆フラグを判定する。完爆フラグは内燃エンジン１が完爆しているかどうかを示すフラグであり、イグニッションスイッチがＯＦＦよりＯＮに切り換わると同時にゼロに初期設定される。このため、最初のルーチン実行時には完爆フラグ＝０である。完爆フラグ＝０の場合には、エンジンコントローラ３１はステップＳ３で、エンジン回転速度Ｎｅと完爆回転速度Ｎ０を比較する。完爆回転速度Ｎ０は内燃エンジン１が完爆したかどうかを判定するための値であり、例えば１０００回転／分（ｒｐｍ）とする。エンジン回転速度Ｎｅが完爆回転速度Ｎ０に到達していなければ、エンジンコントローラ３１は直ちにルーチンを終了する。
　一方、エンジン回転速度Ｎｅが完爆回転速度Ｎ０に到達している場合には、すなわち、Ｎｅ≧Ｎ０の場合には、エンジンコントローラ３１はステップＳ４で完爆フラグを１にセットする。
　次のステップＳ５で、エンジンコントローラ３１はタイマを起動する。タイマはエンジン回転速度Ｎｅが完爆回転速度Ｎ０に到達したタイミングからの経過時間を計測するもので、タイマの起動とともにタイマ値ＴＩＭＥがゼロにリセットされる。ステップＳ５の処理の後、エンジンコントローラ３１はルーチンを終了する。
　このようにして、ステップＳ４で完爆フラグが１にセットされると、次回移行のルーチン実行では、ステップＳ２の判定が肯定的に転じ、その結果ステップＳ６－Ｓ８の処理が行なわれる。
　ステップＳ６で、エンジンコントローラ３１はタイマ値ＴＩＭＥを所定値ＤＴと比較する。所定値ＤＴは、エンジン回転速度Ｎｅが完爆回転速度Ｎ０に到達したタイミングから目標アイドル回転速度ＮＳＥＴに到達するタイミングまでの時間間隔を意味する。所定値ＤＴは実験もしくはシミュレーションにより予め設定される。
　タイマを起動した直後のタイマ値ＴＩＭＥは所定値ＤＴ未満であるので、ステップＳ６の判定は否定的となる。その場合には、エンジンコントローラ３１はステップＳ７でタイマ値ＴＩＭＥを所定のインクリメントのもとで増量する。所定のインクリメントはルーチンの実行周期に対応した値とする。
　このようにして、タイマ値ＴＩＭＥはルーチン実行のつど増大する。その結果、タイマ値ＴＩＭＥが所定値ＤＴ以上となり、ステップＳ６の判定が否定的から肯定的に転じる。その場合に、エンジンコントローラ３１はステップＳ８で目標アイドル回転速度ＮＳＥＴに到達したことを示す目標アイドル回転到達フラグを１にセットする。なお、目標アイドル回転到達フラグはイグニッションスイッチのＯＦＦからＯＮへの切り換わりに伴ってゼロに初期設定されるフラグである。ステップＳ７またはＳ８の処理の後、エンジンコントローラ３１はルーチンを終了する。
　以上のように、エンジンコントローラ３１はイグニッションスイッチがＯＦＦからＯＮに転じた直後から、完爆フラグと目標アイドル回転到達フラグの設定ルーチンを一定周期で繰り返し実行することで、内燃エンジン１の完爆と目標アイドル回転速度への到達とを判定し、対応するフラグを設定する。なお、ステップＳ６では、内燃エンジン１が完爆してから所定値ＤＴ相当の時間が経過することで、エンジン回転速度が目標アイドル回転速度ＮＳＥＴに到達したと判定している。しかしながら、この判定に関しては、クランク角センサが検出するエンジン回転速度Ｎｅを目標アイドル回転速度ＮＳＥＴと直接比較することももちろん可能である。
　ＦＩＧ．３は点火タイミング及びスロットル開度の制御ルーチンを示す。エンジンコントローラ３１は、イグニッションスイッチがＯＮの状態でこのルーチンをＦＩＧ．２のルーチンに引き続いて一定間隔、例えば１００ミリ秒ごと、に実行する。
　ステップＳ２１で、エンジンコントローラ３１は今回のルーチン実行タイミングが、イグニッションスイッチがＯＦＦからＯＮへ切り換わった直後であるかどうかを判定する。
　ステップＳ２１の判定が肯定的な場合は、エンジンコントローラ３１はステップＳ２２で、水温センサ３７が検出する内燃エンジン１の冷却水温ＴＷを始動時水温ＴＷＩＮＴとして取り込む。エンジンコントローラ３１は始動時水温ＴＷＩＮＴに応じて第１点火タイミングＡＤＶ１を算出する。第１点火タイミングＡＤＶ１はエンジン始動に最適な点火タイミングであり、ここでは通常運転時の点火タイミングより大幅に進角した値として算出される。
　ステップＳ２３で、エンジンコントローラ３１は点火タイミング指令値ＡＤＶを算出した第１点火タイミングＡＤＶ１に等しく設定する。
　ステップＳ２４ではスロットル目標開度ｔＴＶＯに初期値を入れる。初期値は例えばゼロとする。ステップＳ２４の処理の後、エンジンコントローラ３１はルーチンを終了する。
　一方、ステップＳ２１の判定が否定的な場合は、エンジンコントローラ３１は、ステップＳ２５で完爆フラグが１であるかどうかを判定する。完爆フラグが１でない場合は、エンジンコントローラ３１は、ステップＳ２７で点火タイミング指令値ＡＤＶを前回値に等しく設定する。このようにして、内燃エンジン１が完爆したと判定されるまで、点火タイミング指令値ＡＤＶは第１点火タイミングＡＤＶ１に維持される。
　ステップＳ２７の処理の後、エンジンコントローラ３１は、ステップＳ２４でスロットル目標開度ｔＴＶＯに初期値のゼロを入れてルーチンを終了する。
　このようにして、内燃エンジン１のクランキング開始後、完爆に至るまでの期間においては、点火タイミング指令値ＡＤＶは第１点火タイミングＡＤＶ１に維持され、スロットル目標開度ｔＴＶＯはゼロに維持される。
　一方、ステップＳ２５の判定において、完爆フラグが１の場合は、エンジンコントローラ３１はステップＳ２６で目標アイドル回転到達フラグが１であるかどうかを判定する。目標アイドル回転到達フラグが１でない場合は、エンジンコントローラ３１はステップＳ２８で点火タイミング指令値ＡＤＶを前回値に等しく設定する。したがって、内燃エンジン１が完爆したと判定された後も、タイマ値ＴＩＭＥが所定値ＤＴに達するまで、言い換えればエンジン回転速度Ｎｅが目標アイドル回転速度ＮＥＳＴに達するまでは、点火タイミング指令値ＡＤＶは第１点火タイミングＡＤＶ１に等しい値に維持される。
　ステップＳ２８の処理の後、エンジンコントローラ３１はステップＳ２９でスロットル目標開度ｔＴＶＯを次式（１）により算出する。
　ｔＴＶＯ＝ｔＴＶＯ（前回）＋ΔＴＶＯ　（１）
　ただし、ΔＴＶＯ＝一定値；
　　　　　ｔＴＶＯ（前回）＝ｔＴＶＯの前回値。
　式（１）のｔＴＶＯ（前回）はスロットル目標開度の前回値であり、初期値はゼロである。
　式（１）の所定増分ΔＴＶＯはスロットル目標開度の所定時間当たりの増量分を定めた値である。所定増分ΔＴＶＯは、エンジン回転速度Ｎｅが目標アイドル回転速度ＮＳＥＴに到達するタイミングで、スロットル目標開度ｔＴＶＯが目標アイドル開度ＴＶＯ１に到達するように定められる。ここで、目標アイドル開度ＴＶＯ１は内燃エンジン１が目標アイドル回転速度ＮＳＥＴを維持可能なトルクを発生させるのに必要な最低の吸入空気量に対応するスロットル開度である。目標アイドル開度ＴＶＯ１の値は実験もしくはシミュレーションにより予め設定される。
　ステップＳ２９でスロットル目標開度ｔＴＶＯを設定した後、エンジンコントローラ３１はステップＳ３０でスロットル目標開度ｔＴＶＯと目標アイドル開度ＴＶＯ１を比較する。
　ステップＳ２６の判定が初めて否定的に転じた状態、すなわちエンジン回転速度Ｎｅが目標アイドル回転速度ＮＥＳＴに到達した直後は、スロットル目標開度ｔＴＶＯは目標アイドル開度ＴＶＯ１を超えていない。その場合には、エンジンコントローラ３１はそれ以上の処理を行なうことなくルーチンを終了する。
　次回以降のルーチン実行においては、ステップＳ２９の処理の実行により、ルーチン実行ごとにスロットル目標開度ｔＴＶＯが所定増分ΔＴＶＯずつ増加する。その結果、スロットル目標開度ｔＴＶＯが目標アイドル開度ＴＶＯ１を超過し、ステップＳ３０の判定が肯定的に転じると、エンジンコントローラ３１はステップＳ３１でスロットル目標開度ｔＴＶＯをＴＶＯ１に維持する。ステップＳ３１の処理の後、エンジンコントローラ３１はルーチンを終了する。以後のルーチン実行においては、したがって、ルーチンの実行を重ねてもスロットル目標開度ｔＴＶＯは増量されずに目標アイドル開度ＴＶＯ１に維持される。
　一方、ステップＳ２６の判定において、目標アイドル回転到達フラグが１になると、エンジンコントローラ３１はステップＳ３２で、水温センサ３７が検出する内燃エンジン１の冷却水温ＴＷに応じて第２点火タイミングＡＤＶ２を算出する。第２点火タイミングＡＤＶ２は例えば内燃エンジン１の冷間始動時における第１触媒９の暖機促進用の点火タイミングに設定することができる。あるいは、吸入空気量を急に増大させることでエンジン回転速度がオーバーシュート気味になるのを抑制するために、一時的に遅角側の点火タイミングを設定することもできる。このようにして、第２点火タイミングＡＤＶ２は第１点火タイミングＡＤＶ１より遅角した値として算出される。
　次のステップＳ３３でエンジンコントローラ３１は点火タイミング指令値ＡＤＶを第２点火タイミングＡＤＶ２に等しく設定する。
　以上の処理の結果、エンジン回転速度Ｎｅが目標アイドル回転速度ＮＳＥＴに到達すると同時に、点火タイミング指令値ＡＤＶは第１点火タイミングＡＤＶ１から第２点火タイミングＡＤＶ２へとステップ的に切り換えられる。
　ステップＳ３４で、エンジンコントローラ３１はスロットル目標開度ｔＴＶＯを前回と同じ値、すなわちＴＶＯ１に維持する。ステップＳ３４の処理の後、エンジンコントローラ３１はルーチンを終了する。
　このようにして、エンジン回転速度Ｎｅが目標アイドル回転速度ＮＳＥＴに到達した後は、点火タイミング指令値ＡＤＶが第２点火タイミングＡＤＶ２へとステップ的に切り換えられる。一方、スロットル目標開度ｔＴＶＯは目標アイドル開度ＴＶＯ１に維持される。ここでは、点火タイミング指令値ＡＤＶをステップ的に一気にＡＤＶ２へと切り換えているが、エンジン傾転速度が吹け上がるのを防止できる範囲の所定の変化速度で切り換えるようにすることもできる。
　ＦＩＧ．４はエンジンコントローラ３１が実行する目標当量比ＴＦＢＹＡの算出ルーチンを示す。当量比は空燃比の逆数に相当する。エンジンコントローラ３１は、イグニッションスイッチがＯＮの状態でこのルーチンを一定間隔、例えば１００ミリ秒ごと、に実行する。なお、エンジンコントローラ３１はイグニッションスイッチがＯＦＦからＯＮに切り換わることで起動し、イグニッションスイッチがＯＮの間は常に稼働状態にあるものとする。
　ステップＳ４１で、エンジンコントローラ３１は今回のルーチン実行タイミングが、イグニッションスイッチがＯＦＦからＯＮへ切り換わった直後に相当するかどうかを判定する。
　判定が肯定的な場合には、エンジンコントローラ３１はステップＳ４２で始動時増量補正係数の初期値ＫＡＳ０を、水温センサ３７が現出する始動時水温ＴＷＩＮＴに基づき算出する。始動時増量補正係数の初期値ＫＡＳ０は始動時水温ＴＷＩＮＴが低くなるほど大きくなる値である。
　次のステップＳ４３で、エンジンコントローラ３１は始動時増量補正係数ＫＡＳを初期値ＫＡＳ０に等しく設定する。ステップＳ４３の処理の後、エンジンコントローラ３１はステップＳ５０の処理を行なう。
　一方、ステップＳ４１の判定が否定的な場合には、前回以前のルーチン実行において、イグニッションスイッチが既にＯＮに切り換わっていることを意味する。この場合には、エンジンコントローラ３１はステップＳ４４で、目標アイドル回転到達フラグが１であるかどうかを判定する。目標アイドル回転到達フラグは前述のように、イグニッションスイッチがＯＮに切り換わる際にゼロにリセットされ、ＦＩＧ．２のステップＳ８で１に設定されるフラグである。目標アイドル回転到達フラグが１である場合には、エンジン回転速度Ｎｅが目標アイドル回転速度ＮＳＥＴに達していることを意味する。
　さて、ステップＳ４４の判定が否定的な場合は、エンジンコントローラ３１はステップＳ４５で、始動時増量補正係数ＫＡＳを前回と同じ値に設定する。このルーチンにおいては、ステップＳ４４の判定が肯定に転じるまで始動時増量補正係数ＫＡＳは初期値ＫＡＳ０に維持される。ステップＳ４５の処理の後、エンジンコントローラ３１はステップＳ５０の処理を行なう。
　一方、ステップＳ４４の判定が肯定に転じると、エンジンコントローラ３１はステップＳ４６で始動時増量補正係数ＫＡＳがゼロかどうかを判定する。前述のように内燃エンジン１の始動直後にステップＳ４３で始動時増量補正係数ＫＡＳが初期値ＫＡＳ０に設定される。エンジン回転速度Ｎｅが目標アイドル回転速度ＮＳＥＴに達した直後には、始動時増量補正係数ＫＡＳが初期値ＫＡＳ０に設定されているので、始動時増量補正係数ＫＡＳがゼロと一致することはない。
　この場合には、エンジンコントローラ３１はステップＳ４７で、始動時増量補正係数ＫＡＳを次式（２）により設定する。
　ＫＡＳ＝ＫＡＳ（前回）－Δｔ×ＫＡＳ（前回）　（２）
　ただし、Δｔ＝所定減率、
　　　　　ＫＡＳ（前回）＝前回ルーチン実行時の始動時増量補正係数ＫＡＳの値。
　ここで、所定減率Δｔは始動時増量補正係数ＫＡＳの所定時間当たりの減少分を定める値であり、この値は吸入負圧が一定値に収束するタイミングで始動時増量補正係数ＫＡＳがゼロとなるように、適合により予め定めておく。始動時増量補正係数の前回値であるＫＡＳ（前回）の初期値はＫＡＳ０である。
　目標回転到達フラグが１に達した後に、エンジンコントローラ３１はステップＳ４６とＳ４７の処理を繰り返し行ない、その結果、始動時増量補正係数ＫＡＳは徐々に小さくなってゆく。そこで、ステップＳ４８で始動時増量補正係数ＫＡＳとゼロを比較し、始動時増量補正係数ＫＡＳが負の値になったときにはステップＳ４９に進んで始動時増量補正係数ＫＡＳを０にリセットする。ステップＳ４９の処理の後、エンジンコントローラ３１はステップＳ５０の処理を行なう。
　一方、ステップＳ４８の判定において、始動時増量補正係数ＫＡＳがゼロ以上の値である場合には、エンジンコントローラ３１は始動時増量補正係数ＫＡＳを再設定することなく、ステップＳ５０の処理を行なう。
　ステップＳ５０でエンジンコントローラ３１は水温増量補正係数ＫＴＷをあらかじめＲＯＭに格納されたマップを参照して内燃エンジン１の冷却水温Ｔｗに基づき計算する。水温増量補正係数ＫＴＷは冷却水温Ｔｗが低くなるほど大きくなる値である。
　次のステップＳ５１でエンジンコントローラ３１は水温増量補正係数ＫＴＷと始動時増量補正係数ＫＡＳとを用いて次式（３）により目標当量比ＴＦＢＹＡを算出する。
　ＴＦＢＹＡ＝１＋ＫＴＷ＋ＫＡＳ　（３）
　目標当量比ＴＦＢＹＡは１．０を中心とする値である。内燃エンジン１の暖機完了後であれば、ＴＦＢＹＡ＝１（ＫＴＷ＝０、ＫＡＳ＝０）となる。ＴＦＢＹＡ＝１は理論空燃比の混合気に相当する。内燃エンジン１の冷間始動時には、始動時増量補正係数ＫＡＳが加算されることで目標当量比ＴＦＢＹＡは１．０を超える値となる。始動時増量補正係数ＫＡＳは冷間始動時の燃料壁流量を考慮したものである。結果として、目標当量比ＴＦＢＹＡは１．０を超える値になる。これらの補正は燃焼室５に供給される混合気を理論空燃比とするための補正である。
　ＦＩＧ．５はエンジンコントローラ３１が実行する燃料噴射パルス幅Ｔｉの算出ルーチンを示す。エンジンコントローラ３１は、イグニッションスイッチがＯＮの状態でこのルーチンを一定間隔、例えば１００ミリ秒ごと、に実行する。前述のように、ＦＩＧ．２の完爆フラグと目標アイドル回転到達フラグの設定ルーチンとＦＩＧ．３の点火タイミングとスロットル開度の制御ルーチンとはシークエンシャルに実行される。一方、ＦＩＧ．４の目標当量比ＴＦＢＹＡの算出ルーチンとＦＩＧ．５の燃料噴射パルス幅Ｔｉの算出ルーチンは、ＦＩＧＳ．２と３のルーチンと並行かつ独立して実行される。燃料噴射パルス幅Ｔｉは燃料インジェクタ２１の燃料噴射量を代表する値である。
　ステップＳ６１で、エンジンコントローラ３１は始動時燃料噴射パルス幅Ｔｉ１を次式（４）により算出する。
　Ｔｉ１＝ＴＳＴ×ＫＮＳＴ×ＫＴＳＴ　（４）
　ただし、ＴＳＴ＝始動時基本噴射パルス幅；
　　　　　ＫＮＳＴ＝回転速度補正係数；
　　　　　ＫＴＳＴ＝時間補正係数。
　始動時基本噴射パルス幅ＴＳＴ、回転速度補正係数ＫＮＳＴ、時間補正係数ＫＴＳＴの求め方は公知であるので、詳細な説明は省略する。
　ステップＳ６２で、エンジンコントローラ３１はエアフローメータ３２からの信号が入力しているかどうかを判定する。エアフローメータ３２からの信号が入力していなければ、エンジンコントローラ３１はステップＳ６５で最終の燃料噴射パルス幅Ｔｉに始動時燃料噴射パルス幅Ｔｉ１を設定する。ステップＳ６５の処理の後、エンジンコントローラ３１はルーチンを終了する。
　エアフローメータ３２からの信号が入力している場合は、エンジンコントローラ３１はステップＳ６３で、直前に実行されたＦＩＧ．４の目標当量比ＴＦＢＹＡの算出ルーチンで得た目標当量比ＴＦＢＹＡを用いて次式（５）により通常時の燃料噴射パルス幅Ｔｉ２を算出する。
　Ｔｉ２＝（Ｔｐ×ＴＦＢＹＡ＋Ｋａｔｈｏｓ）×（α＋αｍ－１）＋Ｔｓ　（５）
　ただし、Ｔｐ＝基本噴射パルス幅；
　　　　　ＴＦＢＹＡ＝目標当量比；
　　　　　Ｋａｔｈｏｓ＝過渡補正量；
　　　　　α＝空燃比フィードバック補正係数；
　　　　　αｍ＝空燃比学習値；
　　　　　Ｔｓ＝無効噴射パルス幅。
　過渡補正量Ｋａｔｈｏｓは吸気ポート４の壁面を伝う燃料壁流量を考慮し、基本的にエンジン負荷、エンジン回転速度及び燃料付着部の温度に基づいて算出される公知の補正量である。内燃エンジン１の始動時には燃料噴射量のうち吸気ポート４の壁面を伝う燃料が遅れて燃焼室５に到達するため、その分を燃料噴射量の増量によって補う。
　空燃比フィードバック補正係数α、空燃比学習値αｍ、無効噴射パルス幅Ｔｓの概念と計算方法は公知である。
　基本噴射パルス幅Ｔｐは次式（６）で算出する。
　Ｔｐ＝Ｋ×Ｑａ／Ｎｅ　（６）
　ただし、Ｑａ＝エアフローメータ３２が検出する吸入空気量。
　式（６）の定数Ｋは、混合気の空燃比が理論空燃比となるように設定されている。始動時増量補正係数ＫＡＳがゼロを超える正の値である間は、燃料インジェクタ２１からの燃料噴射量、すなわち燃料噴射パルス幅Ｔｉは増量補正されることとなる。
　ステップＳ６４－Ｓ６６で、エンジンコントローラ３１は始動時燃料噴射パルス幅Ｔｉ１と通常時燃料噴射パルス幅Ｔｉ２を比較し、値の大きい方を最終の燃料噴射パルス幅Ｔｉに設定した後、ルーチンを終了する。
　燃料噴射パルス幅Ｔｉは出力レジスタに移され、各気筒において燃料インジェクタ２１が所定の燃料噴射タイミングになると、燃料噴射パルス幅Ｔｉに規定された期間に渡って吸気ポート４に燃料を噴射する。
　以上説明した、内燃エンジン１の始動時における点火タイミング、スロットル開度、及び燃料噴射量の制御に関して、日本国特許庁が２００７年１０月２５日に公開した前記従来技術ＪＰ２００７－２７８０７３Ａの内容をここに引用により合体する。
　次に内燃エンジン１の始動時に適用されるこの発明に固有のスロットル制御について説明する。
　ＦＩＧＳ．６Ａ－６Ｃを参照すると、内燃エンジン１の停止状態ではスロットル２３はデフォルト開度にあり、吸入負圧は大気圧に等しい。スタータスイッチ３６がＯＮになると同時に、すなわちクランキング開始と同時に、スロットル２３はスロットルモータ２４により全閉位置へと駆動される。ここで、全閉位置は慣用的用語であって、実際には、スロットル２３とスロットル２３周囲の吸気管壁面との間に、弁体が通路との間で噛み込むのを防止するための僅かな所定の隙間が設定されている。そのため、スロットル２３が全閉位置にあってもこの隙間を介して空気は燃焼室５へ吸い込まれる。
　クランキングによる内燃エンジン１のポンピング作用により各気筒の燃焼室５に空気が吸い込まれるので、吸入負圧は脈動しつつ、大気圧から低下して行く。スロットル２３を開くタイミングは、実際の吸入負圧が燃料の気化を促進するのに十分な大きさの吸入負圧となった後である。このタイミングは、エンジン回転速度が目標アイドル回転速度に到達したタイミングで、点火タイミングを進角側の始動用点火タイミングからステップ的に、もしくは少なくともエンジン回転速度が吹け上がるのを防止できる所定の変化速度で、遅角させたときに、エンジン回転速度を目標アイドル回転速度に維持するのに必要な吸入空気量を燃焼室５に供給することができるタイミングである。そして、このタイミングは、遅過ぎて目標アイドル回転速度を維持するのに必要な空気量が得られなくなったり、逆に早過ぎて吸入負圧が不十分となって気化促進作用が低下したりすることがないようなタイミングでなければならない。従来技術ではこのタイミングを吸入負圧が所定の値になったタイミングとして設定しており、所定の値はＦＩＧ．６Ｃには開要求吸入負圧しきい値として示される。開要求吸入負圧しきい値はあらかじめ適合によって定められる。前記従来技術ではステップＳ２５で完爆フラグが１に転じることで開要求吸入負圧しきい値に達すると仮定し、以後のルーチン実行の都度ステップＳ２９で目標スロットル開度ｔＴＶＯを増大させている。
　前記従来技術においては、したがって、ＦＩＧ．６Ｂに示すように吸入負圧が最初に開要求吸入負圧しきい値に到達した時刻ｔ２１で、ＦＩＧ．６Ａの破線に示すようにスロットル２３が開き始める。
　しかしながら、時刻ｔ２１の直後より実吸入負圧は、脈動により大気圧に向けて減少を示す。ここで、吸入負圧の減少は大気圧に向けての圧力上昇を意味する。時刻ｔ２１でスロットル２３を開くと、その後の吸入負圧の増大が阻害され、吸入負圧はＦＩＧ．６Ｃの破線に示すように開要求吸入負圧しきい値の付近で波打つこととなってしまう。吸入負圧が開要求吸入負圧しきい値よりさらに増大しないと、燃料の気化が十分に促進されず、冷間始動時に多く発生するＨＣの増加を抑制できない。
　この発明によるエンジン制御装置は、その後も実吸入負圧が順調に発展し、しかも、エンジン回転速度を目標アイドル回転速度に維持するのに必要な吸入空気量を供給することが可能な時刻、すなわちクランキング開始後、実吸入負圧が２度目に開要求吸入負圧しきい値に到達する時刻ｔ２２のタイミングでスロットル２３を開き始める。このように、例えばＦＩＧ．６Ｂの例においてクランキング開始後２度目に開要求吸入負圧しきい値に到達する時刻ｔ２２から、スロットル２３を開き始めると、ＦＩＧ．６Ｃの実線に示すように、実吸入負圧は順調に増大し、その後も目標アイドル回転速度を維持するのに必要な吸入空気量が得られなくなるようなことがない。
　次に全閉位置のスロットル２３の開動開始タイミングとなる時刻ｔ２２の判定方法を説明する。
　この発明によるエンジン制御装置は、クランキング開始からのエンジン回転数またはストローク数をカウントする。そして、カウント数が、実吸入負圧が順調に発達し、目標アイドル回転速度の維持に必要な吸入空気量が得られるタイミング、すなわち実吸入負圧が２度目に開要求吸入負圧しきい値に到達するタイミング相当の所定数に達したかどうかで、全閉位置のスロットル２３の開動開始タイミングとなったかどうかを判定する。
　ＦＩＧＳ．７Ａ－７Ｃを参照すると、ここではクランキング開始からのストローク数を用いて、実吸入負圧が順調に発達し、目標アイドル回転速度の維持に必要な吸入空気量が得られるタイミング、すなわち実吸入負圧が２度目に開要求吸入負圧しきい値に到達するタイミング、に相当する時刻ｔ２２を判定している。ストローク数は４気筒、８気筒エンジンではクランク角１８０°に相当し、６気筒エンジンではクランク角１２０°に相当する単位である。つまり、４気筒、８気筒エンジンではストローク数の２分の１がエンジン回転数に相当し、６気筒エンジンではクランク角１２０°ではストローク数の３分の１がエンジン回転数に相当する。ストローク数と回転数は常に一定関係にあるので、エンジン回転数とストローク数は相互に代用可能な等価の関係にある。
　この実施例では、図の横軸をストローク数としている。これは、ストロークが吸入負圧の脈動と同期しており、説明の都合上好ましいからである。数字の付されたストローク位置で、吸入負圧は吸入負圧の脈動の山の頂きに位置する。ストローク間隔は、４気筒、８気筒エンジンでは２分の１回転に、６気筒エンジンでは３分の１回転に相当する。
　エンジンコントローラ３１は、クランキング開始からのストローク数をカウントし、ストローク数が所定数６に達した時点で、スロットル２３を開く。所定数として、実吸入負圧が順調に発達し、目標アイドル回転速度の維持に必要な吸入空気量が得られるタイミング、すなわち吸入負圧が２度目に開要求吸入負圧しきい値に到達するタイミング、に相当するストローク数を、実験もしくはシミュレーションによりあらかじめ求めておく。所定数６は４気筒または８気筒を前提とした所定数の例である。ただし、所定数は６に限定されない。
　ＦＩＧＳ．８Ａ－８Ｄを参照すると、この実施形態において、エンジンコントローラ３１は吸入負圧発達始動許可フラグ、スロットル絞りフラグ、スロットル制御フラグを使用する。
　このうち、ＦＩＧ．８Ａに示す吸入負圧発達始動許可フラグは、何らの理由でこの発明によるスロットル制御を行わないほうが良い場合に、ゼロにリセットされるフラグである。通常は、イグニッションキースイッチがＯＮになる時刻ｔ０、あるいはスタータスイッチ３６がオンになると同時、に吸入負圧発達始動許可フラグは１に初期設定される。吸入負圧発達始動許可フラグが１であることは、この発明によるスロットル制御を許可することを意味する。
　ＦＩＧ．８Ｃに示すスロットル絞りフラグは、クランクキング開始直後にスロットル２３を全閉位置にするためのフラグである。スロットル絞りフラグは、吸入負圧発達始動許可フラグを１に初期設定するのと同時に１に初期設定される。
　ＦＩＧ．８Ｄに示すスロットル制御フラグは、スロットル２３を開動するためのフラグである。エンジンコントローラ３１はクランキング開始からのストローク数を計測し、計測したストローク数が所定数６に達した時刻ｔ２２でスロットル絞りフラグを１からゼロに切り換える一方、スロットル制御フラグを初期値のゼロから１に切り換える。ストローク数は、クランク角センサの出力変動のピークの数に相当する。エンジンコントローラ３１はクランク角センサの出力信号から、出力変動のピークの数をカウントすることで、ストローク数を得る。
　また、エンジンコントローラ３１はスロットル開度が所定開度ＴＶ０１となる時刻、すなわちＦＩＧ．８Ｂにおいてはスロットル開度が所定開度ＴＶ０１となる時刻ｔ２に、吸入負圧発達始動許可フラグとスロットル制御フラグをそれぞれ１からゼロに切り換える。
　次に、ＦＩＧＳ．９－１１を参照して、以上のフラグを用いてエンジンコントローラ３１が実行するスロットル制御ルーチンを説明する。エンジンコントローラ３１は、イグニッションスイッチがＯＮの状態で前記従来技術のＦＩＧＳ．２，４，５のルーチンを並行して実行する。また、ＦＩＧ．２のルーチン実行に引き続き、ＦＩＧ．３のルーチンに代えてＦＩＧ．９の点火タイミングの制御ルーチンと、ＦＩＧ．１０のフラグ設定ルーチンと、ＦＩＧ．１１のスロットル制御ルーチンとを実行する。
　ＦＩＧ．９に示す点火タイミング指令値の計算ルーチンは、前記従来技術のＦＩＧ．３のルーチンから、スロットル制御に関するステップＳ２４，Ｓ３０，Ｓ３１，及びＳ３４を削除したものに相当する。エンジンコントローラ３１はこのルーチンにおいては、点火プラグ１４の点火タイミングのみを制御し、ＦＩＧＳ．１１と１２のルーチンでスロットル２３の制御を行なう。なお、ＦＩＧ．９のルーチンも、点火タイミングをステップ的に切り換えているが、ステップ的に切り換える代わりに、エンジン回転速度の吹け上がりを防止できる十分な速さの変化速度で遅角させても良い。
　ＦＩＧ．１０のフラグ設定ルーチンは、ＦＩＧ．９の点火タイミング算出ルーチンに引き続いて実行される。
　ＦＩＧ．１０を参照すると、ステップＳ１１１で、エンジンコントローラ３１は今回のルーチン実行タイミングが、イグニッションスイッチがＯＦＦからＯＮへ切り換わった直後であるかどうかを判定する。判定が肯定的な場合に、エンジンコントローラ３１はステップＳ１１２で、吸入負圧発達始動許可フラグを１に、スロットル絞りフラグを１に、スロットル制御フラグをゼロに、それぞれ設定した後、ルーチンを終了する。この処理がＦＩＧＳ．８Ａ－８Ｄの時刻ｔ０における処理に相当する。
　ステップＳ１１１の判定が否定的な場合は、エンジンコントローラ３１はステップＳ１１３で、クランキング開始からのストローク数が所定数６以上であるかどうかを判定する。
　ストローク数が所定数６未満の場合には、エンジンコントローラ３１は何もおこなわずにルーチンを終了する。ストローク数が所定数６以上の場合には、エンジンコントローラ３１はステップＳ１１４で、スロットル絞りフラグをゼロに、スロットル制御フラグを１に、それぞれ設定する。この処理がＦＩＧＳ．８Ａ－８Ｄの時刻ｔ２２における処理に相当する。
　次のステップＳ１１５で、エンジンコントローラ３１は目標スロットル開度ｔＴＶＯが目標アイドル開度ＴＶＯ１に達したかどうかを判定する。
　判定が否定的な場合は、エンジンコントローラ３１は直ちにルーチンを終了する。
　判定が肯定的な場合は、エンジンコントローラ３１はステップＳ１１６で吸入負圧発達始動許可フラグとスロットル制御フラグをともにゼロに切り換える。スロットル絞りフラグはゼロの状態を維持する。この処理が、ＦＩＧＳ．８Ａ－８Ｄの時刻ｔ２における処理に相当する。ステップＳ１１６の処理の後、エンジンコントローラ３１はルーチンを終了する。
　ＦＩＧ．１１のスロットル制御ルーチンはＦＩＧ．１０のフラグ設定ルーチンに引き続いて実行される。
　ＦＩＧ．１１を参照すると、ステップＳ１３１で、エンジンコントローラ３１は吸入負圧発達始動許可フラグが１かどうかを判定する。吸入負圧発達始動許可フラグが１である場合は、エンジンコントローラ３１は、ステップＳ１３２で通常始動モードであるかどうかを判定する。
　通常始動モードは内燃エンジン１が高温状態で始動することを意味する。内燃エンジン１の運転停止直後にドライバが始動操作を行った場合や、アイドルストップからの再始動など、前回の運転の余熱により暖機された状態で内燃エンジン１の始動が行なわれる場合がこれに当たる。この場合には吸入負圧発達を必要としない。この実施形態では吸入負圧発達を必要とする内燃エンジン１の冷間始動を対象としているため、通常始動モードではこの発明による制御を行なわずに、ステップＳ１３３で通常始動を行なう。
　また、ステップＳ１３１で吸入負圧発達始動許可フラグが１でない場合も、エンジンコントローラ３１は、ステップＳ１３３で通常制御を行なう。通常制御は内燃エンジン１が暖機を必要としないケースで適用される始動制御を意味する。ステップＳ１３３の処理の後、エンジンコントローラ３１はルーチンを終了する。
　内燃エンジン１の冷間始動を行なう場合は、ステップＳ１３２の判定は否定的となる。
　その場合には、エンジンコントローラ３１はステップＳ１３４で、スロットル絞りフラグが１かどうかを判定する。スロットル絞りフラグが１である場合には、エンジンコントローラ３１はステップＳ１３５でスロットル目標開度ｔＴＶＯをゼロ、すなわちスロットル２３を全閉位置に制御する。ステップＳ１３５の処理の後、エンジンコントローラ３１はルーチンを終了する。
　一方、スロットル絞りフラグが１でない場合は、エンジンコントローラ３１はステップＳ１３６でスロットル制御フラグを判定する。スロットル制御フラグが１でない場合には、エンジンコントローラ３１は直ちにルーチンを終了する。スロットル制御フラグが１である場合にはステップＳ１３７でスロットル目標開度ｔＴＶＯを前述の式（１）で計算する。ステップＳ１３７の処理の後、エンジンコントローラ３１はルーチンを終了する。
　ＦＩＧ．１０のフラグ設定ルーチンとＦＩＧ．１１のスロットル制御ルーチンの実行により、ＦＩＧ．８Ａ－８Ｄの実線に示すように、実吸入負圧が順調に発達し、目標アイドル回転速度の維持に必要な吸入空気量が得られるタイミング、すなわち実吸入負圧が２度目に開要求吸入負圧しきい値に到達するタイミンク、に相当する時刻ｔ２２を精度良く判定して、スロットル２３を開き始めることができる。その結果、実吸入負圧は時刻ｔ２２以降、順調に低下する。
　したがって、燃料の気化促進のための吸入負圧の確保と、内燃エンジン１の完爆に適した吸入空気量の確保とを両立することができ、始動時の吸入負圧制御のロバスト性を向上させることができる。
　内燃エンジン１の始動時にはＦＩＧ．７Ｂに示すようにエンジン回転速度が大きく脈動する。この実施形態においては、クランク角センサの出力変動に基づきクランキング開始からのストローク数をカウントし、カウント数によりスロットル２３を開き始めるタイミングを決定している。この制御において、クランク角センサの出力は、エンジン回転速度それ自体を求めるために用いられるのではなく、内燃エンジンの脈動によるエンジン回転速度のピークを検出するために用いられる。したがって、スロットル２３を開き始めるタイミングを、エンジン回転速度それ自体の値に依存して決定する場合と比べて、より高い精度で決定することができる。
　以上説明した実施形態では、クランク角センサの主力変動に基づきストローク数をカウントしている。しかしながら、他のセンサによってもストローク数やエンジン回転数をカウント可能である。圧力センサ３８を用いて内燃エンジン１の吸気圧を検出するケースを、次に説明する。
　日本国特許庁が２００４年１１月１０日に発行した特許第３５８６９７５号は、圧力センサを用いて吸入負圧を検出し、測定した吸入負圧が所定圧に達した時点で基づきスロットルを開く制御を開示している。しかしながら、クランキング時の吸入負圧は、実吸入負圧も吸入負圧の検出値もともに変動が大きい。スロットルの開動開始タイミングの判定根拠を、圧力センサが検出する吸入負圧の値に依存することは、したがって、精度上の問題を生みやすい。
　一方、クランキング時の吸入負圧は大きく脈動する。エンジンコントローラ３１は吸気コレクタ２に設けた圧力センサ３８が検出する吸入負圧の値それ自体ではなく、圧力センサ３８の出力変動から吸入負圧のピークをカウントすることで、内燃エンジン１のクランキング開始からのストローク数や回転数をカウントする。このようにして得られたカウント数に基づきスロットル２３の開動開始のタイミングを判定すれば、スロットル２３の開動開始タイミングを精度良く決定することができる。
　以上のように、クランク角センサの出力変動に代えて、圧力センサ３８の出力変動に基づきストローク数やエンジン回転数をカウントすることが可能である。
　次にＦＩＧＳ．１２Ａ－１２Ｃを参照すると、吸入負圧が最初に開要求吸入負圧しきい値に到達した時刻ｔ２１で、スロットル２３をステップ的に開くと、以後しばらくの期間に渡って吸入負圧が大きく振動して安定しない。つまり、スロットル２３を開いた後の吸入負圧の振動は、単に始動時だから不安定になって生じているのみならず、スロットル２３を開く前の負圧が非常に発達しているために、スロットル２３の開き方の影響を受けて生じている、ということが新たに分かった。この吸入負圧の振動の影響でエンジン回転速度も目標アイドル回転速度ＮＳＥＴを中心に大きく振動する。その結果、吸入負圧とエンジン回転速度がアイドル時の適正な状態に安定するまで時間を要することになる。
　そこで、この発明においては、時刻ｔ２２にスロットル２３を開き始めた後、ＦＩＧ．１１のステップＳ１３７において、目標スロットル開度ｔＴＶＯをルーチン実行ごとにΔＴＶＯずつ増大させている。また、ＦＩＧ．１０のステップＳ１１５で目標スロットル開度ｔＴＶＯが目標アイドル開度ＴＶＯ１に達すると、スロットル制御フラグをゼロにリセットすることで、以後のステップＳ１３７の実行を停止している。
　ＦＩＧＳ．１３Ａ－１３Ｃを参照すると、これらの処理の結果、目標スロットル開度ｔＴＶＯは、実吸入負圧が順調に発達し、目標アイドル回転速度の維持に必要な吸入空気量が得られるタイミング、すなわち実吸入負圧が２度目に開要求吸入負圧しきい値に到達する時刻ｔ２２からルーチン実行ごとに所定増分ΔＴＶＯずつ増大し、結果として初期開度ＴＶＯｉｎｉから目標アイドル開度ＴＶＯ１へとスロットル開度は漸増する。以上を整理すると、内燃エンジン１の回転速度が所定の目標アイドル回転速度に達したときより以降、エンジン回転速度を目標アイドル回転速度に維持するのに必要な吸入空気量を燃焼室５に供給するように、エンジン回転速度が目標アイドル回転速度に達する以前にスロットル２３の開動を開始する。そして、エンジン回転速度が所定の目標アイドル回転速度に達したとき、エンジン回転速度が吹け上がることがないように点火タイミングを遅角させ、スロットル２３の開度を、閉鎖状態から開動を開始した後、エンジン回転速度を目標アイドル回転速度に維持するのに必要気吸入空気量を燃焼室５に供給する開度に達するまで漸増させる。スロットル開度の所定増分ΔＴＶＯの値は、適合により予め設定される。このように、時刻ｔ２２からルーチン実行ごとに所定増分ΔＴＶＯずつスロットル開度を増大させることで、吸入負圧とエンジン回転速度の過渡的振動が抑制され、これらをアイドル時の適正な状態へと早期に安定させることができる。
　ＦＩＧ．１４を参照して、この発明によるスロットル制御のバリエーションを説明する。
　以上説明した実施形態では、目標スロットル開度ｔＴＶＯを時刻ｔ２２からルーチン実行ごとに所定増分ΔＴＶＯずつ増大させている。しかしながら、毎回のルーチン実行においてスロットル開度を増大させる代わりに、数度のルーチン実行ごとに、より大きな増分のもとで目標スロットル開度ｔＴＶＯを増大させることも可能である。
　以上の説明に関して２０１０年１２月２７日を出願日とする日本国における特願２０１０－２９０１９７号、の内容をここに引用により合体する。
　以上、この発明をいくつかの特定の実施例を通じて説明してきたが、この発明は上記の各実施例に限定されるものではない。当業者にとっては、クレームの技術範囲でこれらの実施例にさまざまな修正あるいは変更を加えることが可能である。
　以上のように、この発明は内燃エンジンの冷間始動性能の向上に好ましい効果をもたらす。そのため、多様な始動環境で使用される車両用エンジンへの適用において特に好ましい効果が得られる。
　この発明の実施例が包含する排他的性質あるいは特長は以下のようにクレームされる。

Claims (6)

  1. 　燃焼室（５）と、燃焼室（５）への吸入空気量を調整するスロットル（２３）とを備え、クランキングにより始動する火花点火式内燃エンジン（１）の始動制御方法において：
    　内燃エンジン（１）のクランキング開始を検出し；
    　クランキング開始と同時にスロットル（２３）を閉鎖し；
    　内燃エンジン（１）の回転速度が所定の目標アイドル回転速度に達したときより以降、エンジン回転速度を目標アイドル回転速度に維持するのに必要な吸入空気量を燃焼室（５）に供給するように、エンジン回転速度が目標アイドル回転速度に達する以前にスロットル（２３）の開動を開始し；
    　エンジン回転速度が所定の目標アイドル回転速度に達したとき、エンジン回転速度が吹け上がることがないように点火タイミングを遅角させ；
    　スロットル（２３）の開度を、閉鎖状態から開動を開始した後、漸増させる；
    　内燃エンジン（１）の始動制御方法。
  2. 　スロットル（２３）の開度が、エンジン回転速度を目標アイドル回転速度に維持するのに必要な吸入空気量を燃焼室（５）に供給する開度に達すると、スロットル（２３）の開動を停止する、請求項１の内燃エンジン（１）の始動制御方法。
  3. 　内燃エンジン（１）のクランキング開始からのストローク数または回転数をカウントし、カウント数が所定数に達した時点で、エンジン回転速度が目標アイドル回転速度に達する以前のスロットルの開動を開始するタイミングと判定する、請求項１または２の内燃エンジン（１）の始動制御方法。
  4. 　燃焼室（５）と、燃焼室（５）への吸入空気量を調整するスロットル（２３）とを備え、クランキングにより始動する内燃エンジン（１）の始動制御装置において：
    　内燃エンジン（１）のクランキング開始を検出するセンサ（３６）と；
    　次のようにプログラムされたプログラマブルコントローラ（３１）：
    　クランキング開始と同時にスロットルを閉鎖し；
    　内燃エンジンの回転速度が所定の目標アイドル回転速度に達したときより以降、エンジン回転速度を目標アイドル回転速度に維持するのに必要な吸入空気量を燃焼室（５）に供給するように、エンジン回転速度が目標アイドル回転速度に達する以前にスロットル（２３）の開動を開始し；
    　エンジンの回転速度が所定の目標アイドル回転速度に達したとき、エンジン回転速度が吹け上がることがないように点火タイミングを遅角させ；
    　スロットル（２３）の開度を、閉鎖状態から開動を開始した後、漸増させる；
    　とを備える内燃エンジン（１）の始動制御装置。
  5. 　内燃エンジン（１）の回転速度を検出するクランク角センサ（３３，３４）をさらに備え、コントローラ（３１）はクランク角センサ（３３，３４）の出力信号の脈動に基づきストローク数及び回転数の一方をカウントし、カウント数が所定数に達した場合にスロットル（２３）の開動を開始するタイミングになったことを判定する、ようさらにプログラムされる、請求項４の内燃エンジン（１）の始動制御装置。
  6. 　内燃エンジン（１）の吸入負圧を検出する圧力センサ（３８）を更に備え、コントローラ（３１）は圧力センサ（３８）の出力信号の脈動に基づきストローク数及び回転数の一方をカウントし、カウント数が所定数に達した場合にとスロットル（２３）の開動を開始するタイミングになったことを判定する、ようさらにプログラムされる、請求項４の内燃エンジン（１）の始動制御装置。
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