(57)【要約】【課題】各気筒の点火時期をそれぞれ設定可能な点火手段を備えた内燃機関の制御装置において、振動を発生させることなく点火時期を遅角して、触媒を暖機することにある。【解決手段】クランクシャフト（１０）は、ピストン（１１）との連結部位に錘（１８）が形成された有錘連結部（１９）と錘（１８）が形成されない無錘連結部（２０）とを備える。制御手段（１５）は、有錘連結部（１９）に対応する気筒（♯１・♯３）の点火時期よりも無錘連結部（２０）に対応する気筒（♯２）の点火時期を遅くするように、点火手段（１４）をそれぞれ制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つの気筒を備え、この気筒にそれぞれ往復動可能に収容されたピストンと、前記気筒内であって前記ピストンに区画形成された燃焼室と、前記ピストンが直列に連結されたクランクシャフトと、前記燃焼室に臨んで配置され前記気筒の点火時期をそれぞれ設定可能な点火手段とを有する内燃機関の制御装置において、前記クランクシャフトは前記ピストンとの連結部位に錘が形成された有錘連結部と錘が形成されない無錘連結部とを備え、前記有錘連結部に対応する気筒の点火時期よりも前記無錘連結部に対応する気筒の点火時期を遅くするように前記点火手段をそれぞれ制御する制御手段を設けたことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記有錘連結部に対応する気筒では、点火時期を前記ピストンの上死点時期よりも早めに設定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の制御装置に係り、特に排気ガスを浄化するための触媒を早期に暖機させる内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関においては、排気ガスを浄化するために、排気系に触媒を設けている。そして、内燃機関の始動時における排気ガスのための触媒暖機を目的として、点火時期の遅延（リタード）と目標空燃比のリーン化を行っているものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１９７６７４号公報
【０００４】
特許文献１に記載の筒内噴射型内燃機関の触媒昇温装置は、触媒の昇温が要求された場合に、内燃機関の空燃比を理論空燃比近傍に設定し圧縮行程中に燃料を噴射するとともに、点火時期を圧縮行程の上死点近傍である第一の所定値に設定し、その後、点火時期を第一の所定値よりも遅角側の第二の所定値まで徐々に遅角するものであって、内燃機関の始動直後で、燃焼室内に吸入される吸気量が少ない一方、残留ガスが多くなるため、燃焼反応が緩慢になり、燃焼が不安定になることを防止するために、始動直後の遅角量を最小限にとどめ、気筒内温度の上昇に応じて徐々に遅角量を増すように制御している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上記の特許文献１では、点火時期を遅延させると、燃焼が不安定となる問題が、上記の原因以外にも、混合気の圧縮比が低下した段階で点火が行われるため、最適な燃焼反応が得られないという原因もあり、特に、この原因によってノッキングのような振動を生じる問題があった。
また、点火時期の遅延（リタード）と目標空燃比のリーン化を行う場合には、燃焼が不安定になることから、エンジン振動が発生し、商品性を悪化させるという問題があった。
更に、図９に示すように、内燃機関を始動して、直ぐに、全ての気筒で点火時期を遅角側に同じように制御した場合に、エンジン回転数が不安定になり、また、振動が大きくなるという不都合があった。
【０００６】
そこで、この発明の目的は、振動を発生させることなく点火時期を遅角して、触媒を暖機することができる内燃機関の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、少なくとも２つの気筒を備え、この気筒にそれぞれ往復動可能に収容されたピストンと、前記気筒内であって前記ピストンに区画形成された燃焼室と、前記ピストンが直列に連結されたクランクシャフトと、前記燃焼室に臨んで配置され前記気筒の点火時期をそれぞれ設定可能な点火手段とを有する内燃機関の制御装置において、前記クランクシャフトは前記ピストンとの連結部位に錘が形成された有錘連結部と錘が形成されない無錘連結部とを備え、前記有錘連結部に対応する気筒の点火時期よりも前記無錘連結部に対応する気筒の点火時期を遅くするように前記点火手段をそれぞれ制御する制御手段を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
この発明の内燃機関の制御装置は、振動を発生させることなく点火時期を遅角して、触媒を暖機することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１はクランクシャフトの斜視図である。（実施例）
【図２】図２は内燃機関の断面図である。（実施例）
【図３】図３は内燃機関の制御装置のシステム構成図である。（実施例）
【図４】図４は点火時期の遅角量と触媒の昇温との関係を示す図である。（実施例）
【図５】図５は内燃機関の制御のフローチャートである。（実施例）
【図６】図６は有錘連結部に対応する気筒（♯１、♯３）の点火時期よりも無錘連結部に対応する気筒（♯２）の点火時期を遅くした場合のタイムチャートである。（実施例）
【図７】図７は全ての気筒で点火時期を同じくした通常の場合のタイムチャートである。（実施例）
【図８】図８は有錘連結部に対応する気筒（♯１、♯３）の点火時期よりも無錘連結部に対応する気筒（♯２）の点火時期を遅くした場合においてエンジン回転数及び振動の変動状態を示すタイムチャートである。（実施例）
【図９】図９は全ての気筒で点火時期を同じくした通常の場合においてエンジン回転数及び振動の変動状態を示すタイムチャートである。（実施例）
【発明を実施するための形態】
【００１０】
この発明は、振動を発生させることなく点火時期を遅角して、触媒を暖機する目的を、クランクシャフトに有錘連結部と無錘連結部とを備え、有錘連結部に対応する気筒の点火時期よりも無錘連結部に対応する気筒の点火時期を遅くするようにして実現するものである。
【実施例】
【００１１】
図１〜図８は、この発明の実施例を示すものである。
図２において、１は車両に搭載される内燃機関、２はシリンダブロック、３はシリンダヘッドである。
内燃機関１は、少なくとも２気筒以上の気筒として、例えば、３つの第１の気筒（♯１）〜第３の気筒（♯３）を直列に備える。このため、シリンダブロック２には、図２、図３に示すように、第１の気筒（♯１）〜第３の気筒（♯３）に対応した３つのシリンダ孔４・４・４が直列に形成されている。
シリンダヘッド３には、図２に示すように、吸気ポート５と排気ポート６とが形成され、また、排気ポート６に連通する排気管７が付設されている。この排気管７には、触媒８が配設されている。
また、図２に示すように、シリンダブロック２には、各シリンダ孔４に対応した各コンロッド９の基端側を取り付けたクランクシャフト１０が回転自在に支持されている。
さらに、シリンダブロック２には、シリンダ孔４内でコンロッド９の先端側に取り付けたピストン１１が往復動可能にそれぞれ収容されている。従って、クランクシャフト１０には、第１の気筒（♯１）〜第３の気筒（♯３）に対応したピストン１１が直列にそれぞれ連結される。
図２、図３に示すように、内燃機関１には、シリンダ孔４内であってピストン１１に区画形成された燃焼室１２がそれぞれ設けられる。
【００１２】
内燃機関１には、以下のように、制御装置１３が設けられる。
この制御装置１３において、内燃機関１には、燃焼室１２・１２・１２に臨ませて配置されて、第１の気筒（♯１）〜第３の気筒（♯３）の点火時期をそれぞれ設定可能な点火手段（点火プラグ）１４・１４・１４がそれぞれ設けられる。この点火手段１４・１４・１４は、シリンダヘッド３の中央部位で且つ長手方向に直列に取り付けられている。
また、点火手段１４・１４・１４は、制御手段（ＥＣＭ）１５に連絡し、この制御手段１５によって制御されて点火時期をそれぞれ所要に設定する。
制御手段１５には、燃料噴射手段１６として、第１の気筒（♯１）〜第３の気筒（♯３）に対応して内燃機関１に取り付けられた３つの燃料噴射弁１７・１７・１７が連絡している。
【００１３】
クランクシャフト１０は、図１に示すように、ピストン１１との連結部位に錘（カウンタウェイト）１８が形成された有錘連結部１９と、錘１８が形成されない無錘連結部２０とを備える。具体的には、クランクシャフト１０において、第１の気筒（♯１）・第３の気筒（♯３）では有錘連結部１９・１９を備える一方、第２の気筒（♯２）では無錘連結部２０を備える。
【００１４】
制御手段１５は、有錘連結部１９・１９に対応する第１の気筒（♯１）・第３の気筒（♯３）の点火時期よりも無錘連結部２０に対応する第２の気筒（♯２）の点火時期を遅くするように、点火手段１４・１４・１４をそれぞれ制御する。
即ち、錘１８が形成された有錘連結部１９・１９と、錘１８が形成されない無錘連結部２０とを備えるクランクシャフト１０を設けた内燃機関１において、有錘連結部１９・１９に対応する第１の気筒（♯１）・第３の気筒（♯３）の点火時期よりも無錘連結部２０に対応する第２の気筒（♯２）の点火時期を遅く（遅角量を大きく）するものである。
これは、より早い触媒昇温を求めて、点火時期を遅延していくにつれて、次第に燃焼が不安定になっていくが、燃焼の安定性を確保できる限界付近の点火時期から、さらに、錘１８が形成されない第２の気筒（♯２）の点火時期のみを遅くすると、燃焼の安定性を確保できなくなってしまうからである。
この燃焼の安定性を確保できる限界付近の点火時期の状態と比較して、錘１８が形成された有錘連結部１９・１９に対応する第１の気筒（♯１）・第３の気筒（♯３）では、点火時期を早めて安定性を確保しつつ、同時に、錘１８が無い第２の気筒（♯２）の点火時期を遅くすることによって、燃焼の安定性を確保しつつ、さらに触媒８の昇温を早めることができる。
点火時期の遅延による触媒８の昇温効果は、図４に示すように、点火時期を遅延するにつれて、加速度的に大きくなる傾向にあるため、この制御を行うと、錘１８が形成された有錘連結部１９・１９に対応する第１の気筒（♯１）・第３の気筒（♯３）の触媒８の昇温効果が薄れるが、錘１８が無い第２の気筒（♯２）の点火時期の大きな遅延による触媒８の昇温効果が、その効果を補い、トータルの触媒８の昇温効果が、より大きくなるものである。
【００１５】
制御手段１５は、計時するタイマ１５Ａを備えるとともに、内燃機関１の冷却水温度をエンジン温度として検出する水温センサ２１と、吸入空気の温度を吸気温として検出する吸気温センサ２２と、外部の圧力を外気圧として検出する外気圧センサ２３と、内燃機関１の回転数をエンジン回転数として検出するエンジン回転数センサ２４と、車両の速度を車速として検出する車速センサ２５と、アクセルペダルの踏み込み状態をアクセル開度として検出するアクセル開度センサ２６とが連絡している。
【００１６】
次に、この実施例の作用を、図５のフローチャートに基づいて説明する。
図５に示すように、制御手段１５においてプログラムがスタートすると（ステップＡ０１）、先ず、内燃機関１の始動時のエンジン水温が所定の範囲内か否かを判断し（ステップＡ０２）、このステップＡ０２がＹＥＳの場合には、内燃機関１の始動時の吸気温が所定の範囲内か否かを判断し（ステップＡ０３）、このステップＡ０３がＹＥＳの場合には、内燃機関１の始動時の外気圧が所定値未満か否かを判断し（ステップＡ０４）、このステップＡ０４がＹＥＳの場合には、エンジン回転数が所定値を超えたか否かを判断し（ステップＡ０５）、このステップＡ０５がＹＥＳの場合には、内燃機関１の始動後の経過時間が所定の範囲内か否かを判断し（ステップＡ０６）、このステップＡ０６がＹＥＳの場合には、車速が所定値未満か否かを判断し（ステップＡ０７）、そして、このステップＡ０７がＹＥＳの場合には、アクセル開度が所定値未満か否かを判断する（ステップＡ０８）。
このステップＡ０８がＹＥＳの場合には、触媒８が冷えていない状態であって、且つ高地ではなく、エンジン回転数がある程度安定した状態であり、クランクシャフト１０において、錘１８の有無によって区分された所定の点火時期まで各気筒毎でテーリング制御、つまり、図６に示すように、有錘連結部１９・１９に対応する第１の気筒（♯１）・第３の気筒（♯３）の点火時期よりも無錘連結部２０に対応する第２の気筒（♯２）の点火時期を遅く、つまり、振動の発生しやすい有錘連結部１９・１９に対応する第１の気筒（♯１）・第３の気筒（♯３）では点火時期を早めるように制御する（ステップＡ０９）。
この場合、点火時期を早める第１の気筒（♯１）・第３の気筒（♯３）では、その点火時期を早める分、燃料噴射量を減少させる一方、点火時期を遅くする第２の気筒（♯２）では、その点火時期を遅くする分、燃料噴射量を増加させることにより、図８に示すように、エンジン回転数を安定させつつ、振動を抑制することができる。
一方、前記ステップＡ０２〜ステップＡ０８において、いずれかのステップでＮＯの場合には、図７に示すように、第１の気筒（♯１）〜第３の気筒（♯３）の全てで、同じ点火時期によって通常の制御を行う（ステップＡ１０）。
そして、前記ステップＡ０９の処理後、又は、前記ステップＡ１０の処理後は、プログラムをリターンする（ステップＡ１１）。
【００１７】
上記の構成によれば、錘１８が形成された有錘連結部１９・１９に対応する第１の気筒（♯１）・第３の気筒（♯３）は、錘１８の無い第２の気筒（♯２）と比較して早期に点火されるため、安定した燃焼反応を得ることができる一方、錘１８の無い第２の気筒（♯２）の点火時期を遅くすることで、触媒８の早期暖機が行われる。このとき、錘１８の無い第２の気筒（♯２）では、燃焼が不安定になるが、錘１８が無いため、振動の振幅が小さく、且つ振動を早く収束でき、これにより、エンジン回転数を安定するとともに、振動を抑制することができる。
【００１８】
また、図６に示すように、制御手段１５は、有錘連結部１９・１９に対応する第１の気筒（♯１）・第３の気筒（♯３）では、点火時期をピストン１１の上死点時期（ＴＤＣ（ＣＡ））よりも早めに設定する。具体的には、有錘連結部１９・１９に対応する第１の気筒（♯１）・第３の気筒（♯３）では、点火時期がＢＴＤＣ５°（ＣＡ）に設定される一方、無錘連結部２０に対応する第２の気筒（♯２）では、点火時期がＡＴＤＣ１０°（ＣＡ）に設定されている。
上記の構成すれば、無錘連結部２０に対応する第２の気筒（♯２）の点火時期を、さらに遅くすることができ、触媒８の暖機効果を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
この発明に係る制御装置を、各種内燃機関に適用可能である。
【符号の説明】
【００２０】
１  内燃機関
２  シリンダブロック
３  シリンダヘッド
４  シリンダ孔
９  コンロッド
１０  クランクシャフト
１１  ピストン
１２  燃焼室
１３  制御装置
１４  点火手段
１５  制御手段
１７  燃料噴射弁
１８  錘
１９  有錘連結部
２０  無錘連結部
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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