(57)【要約】【課題】内燃機関の点火制御装置において、内燃機関の冷却水温度に応じた点火時期制御を行い、どの温度領域でも良好な始動性を維持することを可能とし、また、常温時には、点火時期を進角させてトルクを向上し、また、始動時の燃料噴射量を低減し、さらに、ＨＣ（炭化水素）の排出量を低減することにある。【解決手段】内燃機関が始動状態であると判定されたときに、冷却水温度が第一設定温度よりも高く且つ該第一設定温度よりも高く設定された第二設定温度よりも低い場合の点火進角値を、冷却水温度が第一設定温度以下あるいは第二設定温度以上の場合の点火進角値よりも進角した値に設定する制御手段を設けている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多気筒用の内燃機関のカム角を検出するカム角検出手段を設け、前記内燃機関のクランク角を検出するクランク角検出手段を設け、このクランク角検出手段により検出されたクランク角信号に応答した固定点火信号を出力して点火時期を制御する内燃機関の点火制御装置において、前記内燃機関の冷却水温度を検出する水温検出手段を設け、前記内燃機関が始動状態であるか否かを検出する始動状態検出手段を設け、前記内燃機関の各気筒の点火時期を制御する点火時期制御部と、前記始動状態検出手段により前記内燃機関が始動状態であると判定する始動時判定部と、前記カム角検出手段と前記クランク角検出手段とにより前記内燃機関の各気筒を判別する気筒判別部と、前記始動時判定部により前記内燃機関が始動状態であると判定したときに、前記水温検出手段により検出された冷却水温度が第一設定温度よりも高く且つ該第一設定温度よりも高く設定された第二設定温度よりも低い場合の点火進角値を、前記水温検出手段により検出された冷却水温度が前記第一設定温度以下あるいは前記第二設定温度以上の場合の点火進角値よりも進角した値に設定する点火進角設定部とが備えられた制御手段を設けたことを特徴とする内燃機関の点火制御装置。
【請求項２】
前記クランク角検出手段は、一つのクランク角センサからなることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の点火制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記気筒判別部により気筒判別した後に、点火制御を開始し、二点火目からこの点火制御を実施することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の点火制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の点火制御装置に係り、特に電磁式の気筒判定用のカム角センサを装備した内燃機関において、安定した始動性を確保する内燃機関の点火制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関においては、内燃機関の運転状態に応じて最適な点火時期を制御する点火制御装置が備えられている。また、内燃機関には、カム角検出手段として、電磁式の気筒判定用のカム角センサを装備しているものや、光学式の気筒判定用のカム角センサを装備しているものがある。電磁式の気筒判定用のカム角センサは、磁力を利用し、回転するカム軸のカム角を検出して気筒判定用の信号を出力するものである。光学式の気筒判定用のカム角センサは、光を利用し、回転するカム軸のカム角を検出して気筒判定用の信号を出力するものである。
【０００３】
内燃機関の点火制御装置にあっては、始動モード中の点火時期が、始動時の急激なエンジン回転速度の変化により実点火時期がずれないように、ソフト点火（演算点火）ではなく、ハード点火（固定点火）を用いるのが一般的であり、カム角センサからの信号と、回転するクランク軸のクランク角を検出するクランク角検出手段であるクランク角センサからの信号とを取り入れ、この信号に応答した固定点火信号を出力するものがある。
【０００４】
また、気筒判定用のカム角センサには、コスト面から、光学式よりも電磁式が採用されることが多い。この電磁式の気筒判定用カム角センサの場合は、該カム角センサ又はクランク角センサの信号の矩形波の特定のエッジ（例えば５℃Ａ：ＢＴＤＣ（上死点前）（以下、「５ＢＴ」という））の検出時に、ハード点火するように制御している。
【０００５】
更に、内燃機関においては、厳しい排ガス規制に対応するために、始動時のＨＣ（炭化水素）の排出を低減する必要がある。このため、内燃機関の始動時の燃料噴射量を低減することが最も有効であり、この手段として、始動モード中のハード点火を、現状の５ＢＴから２０℃Ａ：ＢＴＤＣ（２０ＢＴ）以上に進角し、始動時のトルクを向上させる方法が、最も効果的であることが、最近の実験結果で分かった。
【０００６】
また、従来、内燃機関の点火制御装置には、内燃機関の始動時に、機関温度に対応して、第１のクランク角センサからのクランクパルスと第２のクランク角センサからのクランクパルスとを、選択的に切り換え制御してバックアップ制御手段に与え、バックアップ制御中でも、機関温度に対応した点火制御を行うものがある。
また、内燃機関の点火制御装置には、内燃機関の始動時に、内燃機関の運転状態に応じて、演算された点火時期信号と、この点火時期信号をバックアップする固定点火時期信号とを併用し、機関温度が高いときには、演算された点火時期信号を使用して始動性を向上するものがある。
【特許文献１】特開平６−１７７３０号公報
【特許文献２】特開平６−２１３１２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、従来、内燃機関の点火制御装置においては、極低温及び極高温での始動性を考慮すると、始動モード中の点火時期は、ＴＤＣ（上死点）付近でなければならず、始動時の冷却水温度により始動モード中の点火時期を切り替える要求が発生し、このため、始動モード中の点火時期の切り替えは、ソフト点火（演算点火）で実施していたが、実点火時期がずれてしまうという不都合があった。
【０００８】
また、電磁式の気筒判定用のカム角センサを用いる場合で、始動モード中の点火を、始動時の冷却水温度により切り替える技術は存在するが、全てがソフト点火（演算点火）によるものであり、ハード点火（固定点火）に切り替える技術が要望されていた。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明は、多気筒用の内燃機関のカム角を検出するカム角検出手段を設け、前記内燃機関のクランク角を検出するクランク角検出手段を設け、このクランク角検出手段により検出されたクランク角信号に応答した固定点火信号を出力して点火時期を制御する内燃機関の点火制御装置において、前記内燃機関の冷却水温度を検出する水温検出手段を設け、前記内燃機関が始動状態であるか否かを検出する始動状態検出手段を設け、前記内燃機関の各気筒の点火時期を制御する点火時期制御部と、前記始動状態検出手段により前記内燃機関が始動状態であると判定する始動時判定部と、前記カム角検出手段と前記クランク角検出手段とにより前記内燃機関の各気筒を判別する気筒判別部と、前記始動時判定部により前記内燃機関が始動状態であると判定したときに、前記水温検出手段により検出された冷却水温度が第一設定温度よりも高く且つ該第一設定温度よりも高く設定された第二設定温度よりも低い場合の点火進角値を、前記水温検出手段により検出された冷却水温度が前記第一設定温度以下あるいは前記第二設定温度以上の場合の点火進角値よりも進角した値に設定する点火進角設定部とが備えられた制御手段を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
この発明の内燃機関の点火制御装置は、内燃機関が始動状態であると判定したときに、冷却水温度が第一設定温度よりも高く且つ該第一設定温度よりも高く設定された第二設定温度よりも低い場合の点火進角値を、冷却水温度が第一設定温度以下あるいは第二設定温度以上の場合の点火進角値よりも進角した値に設定することから、内燃機関の始動時に、内燃機関の冷却水温度に応じた点火時期制御を行うことができ、どの温度領域でも良好な始動性を維持することが可能となり、また、常温時には、点火時期を常温時以外の時よりも進角させて、トルクを向上し、また、始動時の燃料噴射量を低減し、さらに、ＨＣ（炭化水素）の排出量を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
この発明は、内燃機関の始動時に、ＨＣ（炭化水素）の排出量を低減する目的を、冷却水温度状態によって固定点火の進角を適正に設定して実現するものである。
以下、図面に基づいてこの発明の実施例を詳細且つ具体的に説明する。
【実施例】
【００１２】
図１〜図３は、この発明の実施例を示すものである。
【００１３】
図３において、２は車両（図示せず）に搭載される多気筒用としての４気筒（♯１、♯２、♯３、♯４）の内燃機関、４はシリンダブロック、６はシリンダヘッド、８はシリンダヘッドカバー、１０はシリンダ、１２はピストン、１４はコンロッド、１６は燃焼室、１８はウォータジャケットである。
【００１４】
シリンダヘッド６には、各気筒毎で、吸気ポート２０と排気ポート２２とが形成されているとともに、吸気ポート２０の吸気口２４と排気ポート２２の排気口２６とを夫々開閉する吸気弁２８と排気弁３０とが設けられている。
【００１５】
また、シリンダヘッド６には、点火制御装置３２の点火プラグ３４が設けられている。この点火プラグ３４には、シリンダヘッドカバー８に取り付けられたイグニションコイル（ＤＬＩ）３６が接続している。この点火制御装置３２は、４気筒（♯１、♯２、♯３、♯４）の内燃機関２において、点火を、第１気筒（♯１）、第３気筒（♯３）、第４気筒（♯４）、第２気筒（♯２）の順で行うものである。また、イグニションコイル（ＤＬＩ）３６は、４気筒（♯１、♯２、♯３、♯４）に対応して、図２に示す如く、４個（ＩＧＴ１♯１、ＩＧＴ２♯２、ＩＧＴ３♯３、ＩＧＴ４♯４）設けられている。
【００１６】
シリンダヘッド６には、吸気ポート２０に連通する吸気通路３８を形成する吸気マニホルド４０が連結されているとともに、排気ポート２２に連通する排気通路４２を形成する排気マニホルド４４が連結されている。吸気通路３８の上流側には、図示しないが、スロットルバルブが設けられる。
【００１７】
燃焼室１６には、燃料噴射制御装置４６によって燃料が噴射される。この燃料噴射制御装置４６は、吸気弁２８側に指向して吸気マニホルド４０の噴射弁取付部４８に取り付けられた燃料噴射弁５０を有している。
【００１８】
この燃料噴射弁５０は、制御手段（ＥＣＵ）５２に連絡し、この制御手段５２によって作動制御される。
【００１９】
制御手段５２には、燃料噴射弁５０の他に、前記各イグニションコイル（ＤＬＩ）３６である図２のＩＧＴ１♯１、ＩＧＴ２♯２、ＩＧＴ３♯３、ＩＧＴ４♯４と、内燃機関２のカム軸（図示せず）のカム角を検出するカム角検出手段である電磁式のカム角センサ５４と、内燃機関２のクランク軸（図示せず）のクランク角を検出するクランク角検出手段である一つのクランク角センサ５６と、シリンダブロック４のウォータジャケット１８の冷却水温度を検出する水温検出手段である水温センサ５８と、内燃機関２が始動状態であるか否かを検出する始動状態検出手段であるスタートスイッチ６０と、スタータ６２とが連絡している。カム角センサ５４及びクランク角センサ５６は、気筒判別信号を検出するセンサとして用いられるものである。
【００２０】
また、制御手段５２には、内燃機関２の各気筒の点火時期を制御する点火時期制御部５２Ａと、スタートスイッチ６０により内燃機関２が始動状態であると判定する始動時判定部５２Ｂと、カム角センサ５４とクランク角センサ５６とからの検出信号により内燃機関２の各気筒を判別する気筒判別部５２Ｃと、スタートスイッチ６０により内燃機関２が始動状態であると判定されたときに、水温センサ５８により検出された冷却水温度が第一設定温度（ＸＴＷＬ）よりも高く且つ該第一設定温度（ＸＴＷＬ）よりも高く設定された第二設定温度（ＸＴＷＨ）よりも低い場合（第一設定温度（ＸＴＷＬ）＜冷却水温度（始動時水温）＜第二設定温度（ＸＴＷＨ））の点火進角値を、水温センサ５８により検出された冷却水温度が前記第一設定温度（ＸＴＷＬ）以下あるいは前記第二設定温度（ＸＴＷＨ）以上の場合（ＸＴＷＬ≧冷却水温度（始動時水温）、冷却水温度（始動時水温）≦冷却水温度（始動時水温））の点火進角値よりも進角した値に設定する点火進角設定部５２Ｄとが備えられている。
【００２１】
これにより、制御手段５２は、基本的に、クランク角センサ５６により検出されたクランク角信号に応答した固定点火（ハード点火）信号を出力し点火時期を制御するものである。
【００２２】
また、制御手段５２は、気筒判別部５２Ｃにより気筒判別した後に、点火制御を開始し、二点火目からこの点火制御を実施するものである（図２（Ａ）、（Ｂ）で示す）。
【００２３】
次に、この実施例の作用を、図１のフローチャート及び図２のタイムチャートに基づいて説明する。
【００２４】
始動モード時の点火制御のプログラムがスタートすると（ステップ１０２）、内燃機関２の始動後に、クランク角の５ＢＴ（５℃Ａ：ＢＴＤＣ）を検出し（図２（Ａ）、（Ｂ）のＰ１で示す）（ステップ１０４）、そして、二回目のクランク角の５ＢＴ（５℃Ａ：ＢＴＤＣ）の検出により、気筒判別を行い（図２（Ａ）、（Ｂ）のＰ２で示す）、この気筒判定が完了した後、一点火目か否かを判断する（ステップ１０６）。
【００２５】
このステップ１０６が、ＹＥＳの場合には、点火気筒（図２では、気筒♯１）に、即時に通電を開始し（図２（Ａ）、（Ｂ）のＰ２で示す）（ステップ１０８）、この点火気筒に時間ＸＴ１だけ通電後に（図２（Ａ）、（Ｂ）のＰ３で示す）、点火制御を開始する（ステップ１１０）。
【００２６】
そして、常温か否か、つまり、ＸＴＷＬ＜始動時水温＜ＸＴＷＨか否かを判断する（ステップ１１２）。
【００２７】
このステップ１１２が、ＸＴＷＬ＜始動時水温＜ＸＴＷＨで、ＹＥＳの場合には、図２（Ａ）に示す如く、次の点火気筒に（図２（Ａ）では、気筒♯３）、クランク角ＸＳＴ１で通電を開始し（図２（Ａ）のＰ４で示す。６５ＢＴ）（ステップ１１４）、点火制御の実施として、クランク角ＸＡＤＶ１（３５ＢＴ）で、ハード点火（固定点火）を行い（図２（Ａ）のＰ５で示す）（ステップ１１６）、プログラムをリターンする（ステップ１１８）。
【００２８】
しかし、前記ステップ１１２が、ＸＴＷＬ＜始動時水温＜ＸＴＷＨ以外で、つまり、ＸＴＷＬ≧始動時水温、又は、ＸＴＷＨ≦始動時水温で、ＮＯの場合には、図２（Ｂ）に示す如く、次の点火気筒（図２（Ｂ）では、気筒♯３）に、クランク角ＸＳＴ２で通電を開始し（図２（Ｂ）のＰ５で示す。３５ＢＴ）（ステップ１２０）、点火制御の実施として、クランク角ＸＡＤＶ２で（５ＢＴ）、ハード点火を行い（図２（Ｂ）のＰ６で示す）（ステップ１２２）、プログラムをリターンする（ステップ１１８）。
【００２９】
一方、前記ステップ１０６が、ＮＯの場合には、ＸＴＷＬ＜始動時水温＜ＸＴＷＨか否かを判断する（ステップ１２４）。
【００３０】
このステップ１２４がＹＥＳの場合は、点火気筒（図２（Ａ）では、気筒♯３）に、クランク角ＸＳＴ１で通電を開始し（図２（Ａ）のＰ４で示す。６５ＢＴ）（ステップ１２６）、点火制御の実施として、クランク角ＸＡＤＶ１（３５ＢＴ）で、ハード点火を行い（図２（Ａ）のＰ５で示す）（ステップ１２８）、プログラムをリターンする（ステップ１１８）。
【００３１】
しかし、前記ステップ１２４がＮＯの場合には、点火気筒（図２（Ｂ）では、気筒♯３）に、クランク角ＸＳＴ２で通電を開始し（図２（Ｂ）のＰ５で示す。３５ＢＴ）（ステップ１３０）、点火制御の実施として、クランク角ＸＡＤＶ２で（５ＢＴ）、ハード点火を行い（図２（Ｂ）のＰ６で示す）（ステップ１３２）、プログラムをリターンする（ステップ１１８）。
【００３２】
即ち、この実施例においては、始動モード中に、ハード点火の切り替えを実施し、常温（ＸＴＷＬ＜始動時水温＜ＸＴＷＨ）では、クランク角ＸＡＤＶ１に制御し、一方、常温以外（ＸＴＷＬ≧冷却水温度（始動時水温）、ＸＴＷＨ≦冷却水温度（始動時水温））では、クランク角ＸＡＤＶ２に制御することにより、始動モード中の急激なエンジン回転速度が変化しても、ハード点火による「実点火時期がずれない」というメリットを活かし、「全温度域での良好な始動性を維持すること」、「常温での始動時の点火時期の進角によるトルクの向上により、始動時噴射量を減少し、ＨＣ（炭化水素）の排出を低減させること」を、同時に実現するものである（ここで、ＸＡＤＶ１＞ＸＡＤＶ２の関係がある。）。
【００３３】
このクランク角ＸＡＤＶ１、ＸＡＤＶ２は、ハード点火のために、クランク角センサ５６のエッジ角度（１０℃Ａ毎等）と同じ設定にする必要がある。また、クランク角ＸＡＤＶ１、ＸＡＤＶ２の通電開始のクランク角ＸＳＴ１、ＸＳＴ２も、同様な設定とする必要がある。つまり、この実施例においては、ＸＡＤＶ１＝３５ＢＴ、ＸＡＤＶ２＝５ＢＴ、ＸＳＴ１＝６５ＢＴ、ＸＳＴ２＝３５ＢＴに設定している。
【００３４】
この点火制御装置（システム）３２は、気筒判定に、カム角センサ５４とクランク角センサ５６とからの両方の信号を用い、始動モード中のハード点火として、従来、イグニションコイル３６への通電開始には、クランク角センサ５６の３５ＢＴエッジを用いるとともに、点火には、クランク角センサ５６の５ＢＴエッジを用いていた。また、始動モード中の通電開始のクランク角、点火時期のセットは、クランク角センサ５６の５ＢＴエッジの検出時に実施している。このクランク角センサ５６の５ＢＴエッジは、１０℃Ａ毎である。
【００３５】
ＸＴＷＬ＜始動時水温＜ＸＴＷＨの場合には、図２（Ａ）に示す如く、二つ目のクランク角センサ５６の５ＢＴエッジの検出により、気筒判別が完了するが、ここで、即時に、点火気筒のイグニションコイル３６に通電を開始し、ある設定時間ＸＴ１だけ通電後に、点火制御をする（つまり、一点火目は、始動時の噴射燃料がシリンダ１０内に到達していないので、クランク角センサ５６の３５ＢＴエッジで点火する必要はないが、シリンダ１０内の残留ガス燃焼のために、点火させる）。そして、次の点火気筒のクランク角センサ５６の６５ＢＴエッジで通電を開始し、クランク角センサ５６の３５ＢＴエッジで点火させる。以降、これを、始動モードの終了まで継続する。
【００３６】
一方、ＸＴＷＬ＜始動時水温＜ＸＴＷＨ以外（極低温、極高温）の場合には、図３（Ｂ）に示す如く、二つ目のクランク角センサ５６の５ＢＴエッジの検出により、気筒判別が完了する。ここで、即時に、点火気筒のイグニションコイル３６に通電を開始し、ある設定時間ＸＴ１だけ通電後に、点火制御をする（つまり、一点火目は、始動時燃料がシリンダ１０内に到達していないので、クランク角センサ５６の３５ＢＴエッジで点火する必要はないが、シリンダ１０内の残留ガス燃焼のために、点火させる）。そして、次の点火気筒のクランク角センサ５６の３５ＢＴエッジで通電を開始し、クランク角センサ５６の５ＢＴエッジで点火させる。以降、これを、始動モードの終了まで継続する。
【００３７】
よって、始動モード中の点火を、気筒判定完了後、一点火目は、ＴＤＣ（上死点）付近で点火し（図２（Ａ）の（Ｂ）のＰ３で示す）、二点火目以降は、始動時水温により切り替えることから、極低温及び極高温では、ＴＤＣ付近で点火し、安定した始動性を確保し、常温（ＸＴＷＬ＜始動時水温＜ＸＴＷＨ）では、２０℃Ａ：ＢＴＤＣ以上の進角をすることで、トルクを向上し、始動時噴射量を減量し、始動時のＨＣ（炭化水素）を低減することが可能である。また、始動モード中の点火切り替えは、ソフト点火（演算点火）で実施するのではなく、ハード点火（固定点火）で実施することから、実点火時期が始動モード中の急激なエンジン回転速度の変化によりずれることがなく、点火切り替えを実施しても、安定した始動性を得ることができる。
【００３８】
この結果、制御手段５２には、内燃機関２の各気筒の点火時期を制御する点火時期制御部５２Ａと、スタートスイッチ６０により内燃機関２が始動状態であると判定する始動時判定部５２Ｂと、カム角センサ５４とクランク角センサ５６とからの検出信号により内燃機関２の各気筒を判別する気筒判別部５２Ｃと、スタートスイッチ６０により内燃機関２が始動状態であると判定されたときに、水温センサ５８により検出された冷却水温度が第一設定温度（ＸＴＷＬ）よりも高く且つ該第一設定温度（ＸＴＷＬ）よりも高く設定された第二設定温度（ＸＴＷＨ）よりも低い場合（第一設定温度（ＸＴＷＬ）＜冷却水温度（始動時水温）＜第二設定温度（ＸＴＷＨ））の点火進角値を、水温センサ５８により検出された冷却水温度が前記第一設定温度（ＸＴＷＬ）以下あるいは前記第二設定温度（ＸＴＷＨ）以上の場合（ＸＴＷＬ≧冷却水温度（始動時水温）、冷却水温度（始動時水温）≦冷却水温度（始動時水温））の点火進角値よりも進角した値に設定する点火進角設定部５２Ｄとが備えられていることから、内燃機関２の始動時に、内燃機関２の冷却水温度に応じた点火時期制御を行うことができ、どの温度領域でも良好な始動性を維持することが可能となり、また、常温時には、点火時期を常温時以外の時よりも進角させて、トルクを向上し、また、始動時の燃料噴射量を低減し、さらに、ＨＣ（炭化水素）の排出量を低減することができる。
【００３９】
また、クランク角検出手段としては、一つのクランク角センサ５６としたことにより、冷却水温度に応じた二つの固定点火時期を設定するのに、一つのクランク角センサ５６を使用するだけで実現するので、点火制御装置３２のシステムの簡素化を図ることができる。
【００４０】
更に、制御手段５２は、気筒判別部５２Ｃにより気筒判別した後に、点火制御を開始し、二点火目からこの点火制御を実施することから、噴射燃料が確実に燃焼室１６内に到達する二点火目から実施するので、確実な点火制御を行わせることができる。
【００４１】
なお、この発明は、内燃機関の始動時においても、始動時温度を、例えば、高温域と中温域と低温域とに区分けし、これら各域に合った固定点火の進角の値を備えておくことにより、より細かな点火時期制御を実施することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
内燃機関の始動時に適正なハード点火による進角値に設定することを、他のエンジンにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】点火制御のフローチャートである。
【図２】点火制御のタイムチャートである。
【図３】点火制御装置のシステム構成図である。
【符号の説明】
【００４４】
２  内燃機関
４  シリンダブロック
６  シリンダヘッド
１０  シリンダ
１６  燃焼室
３２  点火制御装置
３４  点火プラグ
３６  イグニションコイル
４６  燃料噴射装置
５０  燃料噴射弁
５２  制御手段
５４  カム角センサ
５６  クランク角センサ
５８  水温センサ
６０  スタートスイッチ
６２  スタータ
【図１】
2005214125.tif 000003
【図２】
2005214125.tif 000004
【図３】
2005214125.tif 000005