(57)【要約】【課題】冷却水温がそれほど上昇せず筒内温度のみが上昇した状態での再始動がなされた場合には、初期進角量が低水温で設定されるため筒内温度に対して過進角となる。【解決手段】エンジン冷却水温に基づいて始動時の点火時期を演算する。このとき、始動時の筒内温度が冷却水温に比較して大であるホットリスタート時には前記始動時の点火時期を遅角補正する。これにより、筒内温度が上昇しているにもかかわらず冷却水温の変化が少ないときの点火時期の過進角を回避して、適切な点火時期を設定することが可能となる。【選択図】        図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン冷却水温に基づいて始動時の点火時期を演算する点火時期演算手段を備えた火花点火式エンジンにおいて、
前記点火時期演算手段を、始動時の筒内温度が冷却水温に比較して大であるホットリスタート時には前記始動時の点火時期を遅角補正するように構成したことを特徴とするエンジンの点火時期制御装置。
【請求項２】
前記点火時期演算手段は、ホットリスタート時に、エンジン回転数と冷却水温に基づいて演算した点火時期を遅角補正する請求項１に記載のエンジンの点火時期制御装置。
【請求項３】
エンジン冷却水温に基づいて始動時の点火時期を演算する点火時期演算手段を備えた火花点火式エンジンにおいて、
前記点火時期演算手段には、始動時の点火時期を補正する係数KCRADVを備えた補正演算式を設定し、前記KCRADVは、始動時の筒内温度が冷却水温に比較して大であるホットリスタート時には非ホットリスタート時よりも前記始動時の点火時期を遅角方向に補正するように設定したことを特徴とするエンジンの点火時期制御装置。
【請求項４】
前記点火時期演算手段は、ホットリスタート時に、エンジン回転数と冷却水温に基づいて演算した点火時期に補正係数KCRADVを適用して遅角補正する請求項３に記載のエンジンの点火時期制御装置。
【請求項５】
前記点火時期演算手段は、非ホットリスタート時には、係数KCRADVを、始動後の燃焼回数の増大に伴い遅角方向に補正する請求項３に記載のエンジンの点火時期制御装置。
【請求項６】
前記点火時期演算手段は、非ホットリスタート時には、係数KCRADVを、始動後の燃焼回数が基準値を超えたときに遅角方向に補正する請求項３に記載のエンジンの点火時期制御装置。
【請求項７】
前記点火時期演算手段は、非ホットリスタート時には、係数KCRADVを、始動後の燃焼回数が基準値を超えたのち所定の変化分ずつ遅角方向に補正する請求項３に記載のエンジンの点火時期制御装置。
【請求項８】
前記点火時期演算手段は、係数KCRADVをホットリスタート時の遅角補正量として設定した値（KCRADVIN#）を限度して補正する請求項５から請求項７の何れかに記載のエンジンの点火時期制御装置。
【請求項９】
前記点火時期演算手段は、始動時の冷却水温が始動前の運転停止時の冷却水温よりも高く、かつ前回運転時の始動後の燃焼回数が所定の基準値以上であるときにホットリスタートと判定する請求項１または請求項３に記載のエンジンの点火時期制御装置。
【請求項１０】
前記エンジンは火花点火式多気筒エンジンであって、気筒位置を判定する気筒判定手段と、各気筒の吸気通路毎に設けられる燃料噴射弁と、前記始動検出手段および気筒判定手段からの信号に基づき、始動開始後の最初の気筒判定時に当該気筒毎もしくは気筒グループ毎に、気筒判定時期に同期して燃料を噴射する噴射制御手段とを備える請求項１または請求項３に記載のエンジンの点火時期制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は火花点火式エンジンの点火時期制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
火花点火式エンジンの点火時期制御装置として、特許文献１に示されるようなものが知られている。点火時期制御は一般にエンジン回転数と冷却水温をパラメータとして制御されるが、前記従来技術では始動後の筒内温度変化を考慮して、水温に基づいて定めた基本点火時期を、初爆後の経過時間が増大するほど進角量が減少するように補正処理を行っている。これは筒内温度上昇に伴い最適点火時期が変化するにもかかわらず、冷却水温は筒内温度変化にすぐには追従しないため最適点火時期からのずれが生じるという不都合に対応するものである。
【０００３】
【特許文献１】特開2001-82302号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来技術は始動の当初に冷却水温を用いて定めた基本進角値を初爆からの経過時間にしたがって補正しているため、再始動時には必ずしも適切な点火時期にならないという問題がある。すなわち、始動完爆直後のストールやエンジン停止操作後の再始動時など、冷却水温がそれほど上昇せず筒内温度のみが上昇した状態での再始動がなされた場合には、初期進角量が低水温で設定されるため筒内温度に対して過進角となってしまう。
【０００５】
【発明の概要】
本発明では、エンジン冷却水温に基づいて始動時の点火時期を演算する。このとき、始動時の筒内温度が冷却水温に比較して大であるホットリスタート時には前記始動時の点火時期を遅角補正する。これにより、筒内温度が上昇しているにもかかわらず冷却水温の変化が少ないときの点火時期の過進角を回避して、適切な点火時期を設定することが可能となる。
【０００６】
ホットリスタートは、冷却水温と筒内温度を直接検出することでも判定できるが、始動時の冷却水温が始動前の運転停止時の冷却水温よりも高く、かつ前回運転時の始動後の燃焼回数が所定の基準値以上であることを条件として判定することもできる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。この実施形態は、始動クランキング時に気筒判定し、当該判定気筒あるいは気筒群の吸気行程あるいは排気行程に同期して燃料を噴射供給するようにしたシーケンシャル燃料噴射方式の多気筒エンジンを前提としている。
【０００８】
図１は、本実施形態に係る４ストローク型ガソリンエンジンの概略構成を示している。図において、エンジン２の吸気管３には吸入空気量を検出するエアフローメータ４およびスロットルバルブ５が設けられ、気筒６付近の吸入ポート７には燃料噴射弁８が設けられている。燃料噴射弁８は、各気筒宛て設けられている。燃料噴射弁８には図示しない燃料供給系統により一定圧力で燃料が供給され、その開弁時間に応じた量の燃料を噴射するように構成されている。コントローラ１により演算される燃料噴射量は、前記燃料噴射弁８の開弁時間に相当する噴射パルス幅として算出される。
【０００９】
９はクランクシャフト１０の回転角度およびエンジン回転数を検出するためのクランク角センサであり、パルス状のPOS信号とREF信号を出力する。POS信号はクランクシャフト１０の単位回転角度毎に、例えば1度周期で出力され、REF信号はクランクシャフト１０の予め設定された基準位置で出力される。１１はカムシャフト１２の回転位置を検出するカム位置センサであり、カムシャフト１２が予め設定された回転位置となったときにパルス状のPAHSE信号を出力する。１３はイグニッションスイッチであり、そのスタータ接点のＯＮに伴いコントローラ１は点火コイル１４に所定のタイミングでイグニッション信号を供給すると共に図示しないスタータモータを駆動する。１５はエンジン温度の代表値として冷却水温を検出する水温センサ、１６は排気中の酸素濃度を検出する酸素センサである。
【００１０】
コントローラ１はマイクロコンピュータおよびその周辺装置から構成され、運転状態信号として前記エアフローメータ４からの吸入空気量信号、クランク角センサ９からの回転数信号、水温センサ１５からの水温信号、酸素センサ１６からの酸素濃度信号等が入力し、これらに基づき燃料噴射量および点火制御量の演算を行う。
【００１１】
図２は、前記コントローラ１の燃料噴射制御および点火制御に係る機能をブロック図として表したものである。クランキング判定部ａでは、前記イグニッションスイッチ１３からのスタータ信号およびイグニッション信号に基づき、クランキング開始を判定する。気筒判定部ｂでは、前記カム位置センサ１１からのPHASE信号とクランク角センサ９からのPOS信号とにより、エンジン２のある気筒がどの行程にあるかの気筒判定を行う。回転数生成部ｃでは、前記POS信号またはREF信号の発生周期からエンジン回転数を算出する。噴射パルス幅演算部ｄでは、基本的な噴射パルス幅を吸入空気量と回転数によってテーブル検索等により決定し、これを水温信号や酸素濃度信号により補正して所期の空燃比で運転されるように噴射量指令値を決定する。駆動信号出力部ｅは前記噴射量指令値に基づいて燃料噴射弁８の駆動信号を出力する。噴射開始時期演算部ｆは、噴射終了時期管理で噴射を行う場合は、この噴射パルス幅とエンジン回転数から噴射開始時期を算出し、前記駆動信号出力部ｅによる燃料噴射弁８の駆動タイミングを管理する。点火信号演算部ｇは、回転数生成部ｃからのPOS信号またはREF信号による回転数を用いて点火時期と通電角を演算し、点火信号出力部ｈは、前記REF信号およびPOS信号を参照しながら、前記演算された点火時期および通電角に従って点火コイルに一次電流を出力する。
【００１２】
次に、図３以下に示した流れ図に基づいて、まず前記構成下での始動時の燃料噴射制御について説明する。図３、４は、前記コントローラ１により周期的に実行される始動制御の処理ルーチンを表し、図５前記始動制御による点火時期等の状態を経時的に表したタイミング図である。流れ図中の符号Ｓは処理ステップを表している。
【００１３】
図３において、まずステップ１にてイグニッションスイッチの状態を調べる。イグニッションスイッチがOFFのとき、またはONからOFFにされたときには、始動時点火時期の補正係数KCRADVを１に初期化して今回の処理を終了する。イグニッションスイッチがONのときはステップ２以下の始動時点火時期設定処理に移る。ステップ2では、始動時の基本点火時期の設定及びホットリスタート条件か否かの判定を図４に示した処理により実行する。
【００１４】
図4において、ステップ１では始動時の冷却水温TWINTを読み込み、冷却水温に応じた基本点火時期をテーブル検索により設定する。前記テーブルは冷却水温に対して一般的な点火時期特性を付与するもので、水温が低いときほど点火時期が進角するように設定されている。次いで、ステップ２にてホットリスタートか否かの判定を行う。ここでいうホットリスタートとは、コールドスタート時に比較して冷却水温がほとんど上昇していないものの、ある程度の燃焼履歴により筒内温度が上昇している状態での再始動時である。この判定では、前回の運転がストールやエンジン停止操作等により停止されたときの冷却水温TWNKOと今回始動時のTWINTを比較し、TWINTがTWNKOよりも低いとき、または前回運転時の燃焼回数が基準値未満であるときには非ホットリスタートとし（ステップ3）、TWNKO≧TWINTかつ前回燃焼回数が基準値以上のときにはホットリスタートであると判定する（ステップ４）。燃焼回数は始動完爆後の点火信号の個数やエンジン回転数から算出し、コントローラに記憶しておく。燃焼回数の判定基準値は、例えば点火時期の補正が必要となるような筒内温度変化を生じる燃焼回数をエンジンに応じて予め調べておき、その結果をコントローラに記憶しておく。
【００１５】
図３において、前記判定結果に応じて、非ホットリスタートであるときには、まずステップ６にて始動後の燃焼回数REFCNTSを基準値KCRADV1#と比較し、REFCNTS≧KCRADV1#のときは、以後１００ｍｓが経過する毎に補正係数KCRADVから所定の微小変化量DKCRADV#を減じたものを新たにKCRADVとして更新した後、ステップ４の始動時点火時期TADVMを設定する処理に移る。前記KRADVの減少補正は所定の遅角補正値KCRADVIN#（ただし、１＞KCRADVIN#≧０）を下限値として実行される。ステップ６にてREFCNTS＜KCRADV1#のときはKCRADVの補正をせずにステップ４に移る。
【００１６】
ステップ２にてホットリスタートと判定された場合には、ステップ３にて補正係数KCRADVに前記遅角補正値KCRADVIN#を代入したのちステップ４に移る。
【００１７】
ステップ4では、水温テーブルから読み込んだ始動時基本点火時期に回転数補正と前記係数KCRADVによる補正を施して始動時点火時期TADVMを算出する。水温テーブルは既述したように低水温ほど進角する特性の基本点火時期を与える。回転数補正についても一般的な補正であり、回転上昇するほど基本点火時期を進角方向に補正する。
【００１８】
補正係数KCRADVは、非ホットリスタート時は当初1のままであり、前記基本点火時期を回転数で補正した通常の点火時期設定により始動が行われるが、燃焼回数がREFCNTSを超えるとKCRADVが漸減するため筒内温度上昇に応じて点火時期が遅角方向に補正される。これによりコールドスタート時の始動後の筒内温度上昇に対応した適切な点火時期設定がなされる。これに対して、ホットリスタート時はKCRADVIN#により始動の当初から点火時期が遅角方向に補正される。これにより始動当初から筒内温度が高い状態においても適切な点火時期が得られる。このようにして、筒内温度状態にかかわらずトルク最高点で運転させることができる。なお、ホットスタート時すなわちエンジンが暖機完了して冷却水温が十分に上昇した状態での始動時には、前述したようなホットリスタート時の補正を行う必要はなく、冷却水温−基本点火時期のテーブルにより、始動の当初から筒内温度状態に対応した点火時期が得られる。
【００１９】
図5に本制御のタイミングチャートを示す。図中の実線で示した点火時期特性は非ホットリスタート判定時を示しており、始動後に燃焼室内温度が上昇し要求点火時期が遅角化することに対応して、筒内温度の代替パラメータとして燃焼回数をカウントし、所定値以上となった場合は点火時期補正係数KCRADVを徐々に小さくして点火時期を遅らせてゆく。破線はホットリスタート判定時の特性であり、点火時期はKCRADVIN#によりあらかじめ基本点火時期よりも遅角化した設定値となる。なお図において符号IGN、StartSWは、それぞれイグニッションスイッチ、スタータスイッチであり、１はON状態、0はOFF状態を示している。
【００２０】
前記本実施形態が前提とするエンジンのように、エミッション低減のために始動からシーケンシャル噴射を行い供給燃料量を適切にした場合には、前述のようにして点火時期も適切に設定することによりその効果を最大限に発揮させることができる。すなわち、空燃比がリッチであるほど要求点火時期は遅角するため、逆に進角することにより同一トルクに対しては空燃比をリーンとすることができ、つまりMBTで点火することができれば必要最小限の燃料で始動に必要なトルクを得ることができるからである。
【００２１】
前記実施形態では、ホットリスタート判定を冷却水温変化と燃焼履歴から判定するようにしているが、エンジンコントロールユニットがエンジンストール中も通電されている場合には、ソーク時間タイマにより燃焼室内温度を推定することによってホットリスタート判定をすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るエンジンの概略構成図。
【図２】前記実施形態のコントローラの機能を表すブロック図。
【図３】前記コントローラにより実行される始動時点火時期制御の第１の流れ図。
【図４】前記コントローラにより実行される始動時点火時期制御の第２の流れ図。
【図５】前記始動時制御の通常水温制御時のタイミング図。
【符号の説明】
１    コントローラ
２    エンジン
３    吸気管
４    エアフローメータ
５    スロットルバルブ
６    気筒
７    吸入ポート
８    燃料噴射弁
９    クランク角センサ
１０    クランクシャフト
１１    カム位置センサ
１２    カムシャフト
１３    イグニッションスイッチ
１４    点火コイル
１５    水温センサ
１６    酸素センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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