(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気通路に燃料を噴射供給する手段と、
弁体の一部に切り欠き部を有しこの噴射供給手段の噴孔近くの吸気流を制御可能なバタフライ弁と、
このバタフライ弁をバッテリ電圧の供給を受けて駆動する手段と、
エンジン停止時にこの駆動手段により前記バタフライ弁の開度を中間開度に制御する手段と、
始動クランキング時に前記駆動手段の駆動を禁止して前記バタフライ弁をエンジン停止時に駆動してある前記中間開度に保たせる手段と
を備え、
前記中間開度は、エンジン停止時にデポジットにより前記バタフライ弁とポート壁とのあいだが固着してしまわない開度でありかつ始動クランキング中に燃料壁流量が少なくなる閉じ側の開度である
ことを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項２】
始動クランキング終了より所定のディレイ期間中も前記駆動手段の駆動を禁止して前記バタフライ弁をエンジン停止時に駆動してある前記中間開度に保つことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの制御装置。
【請求項３】
全閉位置を０゜、全開位置を９０゜としたとき前記中間開度は約２５゜以上で約４５゜以下の開度であることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの制御装置。
【請求項４】
前記ディレイ期間の経過後のアイドル時に前記駆動手段により前記バタフライ弁を全閉位置へと駆動することを特徴とする請求項２に記載のエンジンの制御装置。
【請求項５】
前記ディレイ期間の経過後のアイドル時に前記駆動手段により前記バタフライ弁を未燃ＨＣの排出濃度が小さくなる開度へと駆動することを特徴とする請求項２に記載のエンジンの制御装置。
【請求項６】
前記ディレイ期間の経過後のアイドル時に点火時期を前記ディレイ期間中の点火時期より遅角させることを特徴とする請求項４または５に記載のエンジンの制御装置。
【請求項７】
前記駆動手段により前記バタフライ弁が所定のスピードで前記全閉位置へと駆動される場合に、駆動途中のバタフライ弁の開度に応じて点火時期を設定することを特徴とする請求項４に記載のエンジンの制御装置。
【請求項８】
前記駆動手段により前記バタフライ弁が所定のスピードで前記未燃ＨＣの排出濃度が小さくなる開度へと駆動される場合に、駆動途中のバタフライ弁の開度に応じて点火時期を設定することを特徴とする請求項５に記載のエンジンの制御装置。
【請求項９】
排気通路に触媒を備え、この触媒が活性状態となったタイミングより前記駆動手段により前記バタフライ弁を全開位置へと駆動することを特徴とする請求項４または５に記載のエンジンの制御装置。
【請求項１０】
排気通路に触媒を備え、この触媒が活性状態となる前にアイドルスイッチがＯＦＦとなったとき前記駆動手段により前記バタフライ弁を運転条件に応じた開度へと駆動することを特徴とする請求項４または５に記載のエンジンの制御装置。
【請求項１１】
イグニッションスイッチをＯＮからＯＦＦへ切換えた後もアイドル状態を保ちつつ所定の処理を行った後にエンジンを停止させるセルフシャットオフ制御手段を備える場合に、前記エンジン停止時が、前記セルフシャットオフ制御期間中であることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの制御装置。
【請求項１２】
前記駆動手段はステップモータであることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はエンジンの制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
燃焼室内に入る吸気量を制御する弁（たとえばバタフライ弁）を吸気通路に設け、始動クランキング時にこのバタフライ弁を全閉位置にまで駆動して吸気を絞ることにより始動時のノッキングを防止し、完爆した後はディレイ期間後に全開位置に戻すようにしたものが開示されている（特開昭６３−１４３３４９号公報参照）。
【０００３】
また、スロットル弁と燃料噴射弁のあいだの吸気通路に吸気流制御弁としてのバタフライ弁を配置し、アイシングを防止して始動開始時に速やかにバタフライ弁を駆動させるためエンジン停止時にこのバタフライ弁を中間開度に保持させておき、始動クランキング時に全閉位置にまで駆動することにより燃焼室への空気量を制限し、かつ負圧増大による燃料噴霧の霧化促進を図って燃焼作用を良好にするようにしたものが開示されている（特開平８−１０９８３６号公報参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記の吸気量制御弁や吸気流制御弁の駆動手段がバッテリを電源とする電気的手段である場合に、始動クランキング時におけるバッテリ電圧の一時的低下の影響を受けてこの電気的駆動手段が適切に働くことができず、上記の吸気量制御弁や吸気流制御弁を所望の開度にまで駆動できないことがある。
【０００５】
これについて説明すると、冷間始動時のバッテリ電圧は図６に示したように変化する。すなわちスタータスイッチをＯＦＦからＯＮへと切換えてクランキングに入った途端に大電流がスタータモータへと流れるためバッテリ電圧が約８Ｖまで一時的に大きく低下し、完爆したことを確認しスタータスイッチをＯＦＦにしてクランキングを終了させると、バッテリ電圧が既定電圧（約１４Ｖ）へと上昇している。一方、電気的駆動手段にステップモータがあり、このステップモータは規定電圧より低い所定の電圧（たとえば約１０Ｖ）以下では駆動が保証されない。この駆動が保証される最低電圧を駆動保証電圧とすれば、始動クランキング時にはバッテリ電圧がこの駆動保証電圧を下回ってしまう事態が生じ、こうした事態が生じたときには、ステップモータに対して駆動指令を与えても上記のバタフライ弁を望みの開度へと駆動することができない。
【０００６】
そこで本発明は、吸気流制御弁の駆動手段がステップモータ等の電気的手段であるものを対象としてこの電気的駆動手段によりエンジン停止時に吸気流制御弁を中間開度に駆動しておき、始動クランキング時には電気的駆動手段の駆動を禁止して吸気流制御弁をエンジン停止時に駆動してある中間開度に保つことにより、始動クランキング時にバッテリ電圧が駆動保証電圧を下回ってしまう事態に電気的駆動手段を駆動することによる吸気流制御弁開度の制御精度の悪化を回避することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、図１８に示すように、吸気通路に燃料を噴射供給する手段３１と、弁体の一部に切り欠き部を有しこの噴射供給手段３１の噴孔近くの吸気流を制御可能なバタフライ弁３２と、このバタフライ弁３２をバッテリ電圧の供給を受けて駆動する手段３３と、エンジン停止時にこの駆動手段３３により前記バタフライ弁３２の開度を中間開度に制御する手段３４と、始動クランキング時に前記駆動手段３３の駆動を禁止して前記バタフライ弁３２をエンジン停止時に駆動してある前記中間開度に保たせる手段３５とを備え、前記中間開度が、エンジン停止時にデポジットにより前記バタフライ弁３２とポート壁とのあいだが固着してしまわない開度でありかつ始動クランキング中に燃料壁流量が少なくなる閉じ側の開度である。
【０００８】
第２の発明では、第１の発明において始動クランキング終了より所定のディレイ期間中も前記駆動手段３３の駆動を禁止して前記弁手段３２をエンジン停止時に駆動してある前記中間開度に保つ。
【００１０】
第３の発明では、第１の発明において全閉位置を０゜、全開位置を９０゜としたとき前記中間開度が約２５゜以上で約４５゜以下の開度である。
【００１１】
第４の発明では、第２の発明において前記ディレイ期間の経過後のアイドル時に前記駆動手段３３により前記弁手段３２を全閉位置へと駆動する。
【００１２】
第５の発明では、第２の発明において前記ディレイ期間の経過後のアイドル時に前記駆動手段３３により前記弁手段３２を未燃ＨＣの排出濃度が小さくなる開度へと駆動する。
【００１３】
第６の発明では、第４または第５の発明において前記ディレイ期間の経過後のアイドル時に点火時期を前記ディレイ期間中の点火時期より遅角させる。
【００１４】
第７の発明では、第４の発明において前記駆動手段３３により前記弁手段３２が所定のスピードで前記全閉位置へと駆動される場合に、駆動途中の弁手段３２の開度に応じて点火時期を設定する。
【００１５】
第８の発明では、第５の発明において前記駆動手段３３により前記弁手段３２が所定のスピードで前記未燃ＨＣの排出濃度が小さくなる開度へと駆動される場合に、駆動途中の弁手段３２の開度に応じて点火時期を設定する。
【００１６】
第９の発明では、第４または第５の発明において排気通路に触媒を備え、この触媒が活性状態となったタイミングより前記駆動手段３３により前記弁手段３２を全開位置へと駆動する。
【００１７】
第１０の発明では、第４または第５の発明において排気通路に触媒を備え、この触媒が活性状態となる前にアイドルスイッチがＯＦＦとなったとき前記駆動手段３３により前記弁手段３２を運転条件に応じた開度へと駆動する。
【００１８】
第１１の発明では、第１の発明においてイグニッションスイッチをＯＮからＯＦＦへ切換えた後もアイドル状態を保ちつつ所定の処理を行った後にエンジンを停止させるセルフシャットオフ制御手段を備える場合に、前記エンジン停止時が、前記セルフシャットオフ制御期間中である。
【００１９】
第１２の発明では第１の発明において前記駆動手段がステップモータである。
【００２０】
【発明の効果】
始動クランキング中はスタータモータへ大電流が流れてバッテリ電圧が駆動手段の駆動保証電圧より低くなったとき、この期間内に駆動手段により弁手段を駆動しようとしても最適な中間開度へと駆動できないのであるが、第１、第９、第１２の発明によれば、エンジン停止時に最適な中間開度へと予め駆動しておき、始動クランキング中には駆動手段の駆動を禁止してエンジン停止時に駆動してある中間開度を維持させるようにしたので、バッテリ電圧が駆動手段の駆動保証電圧より低くなる始動クランキング時に駆動手段を駆動することによる弁手段の制御精度の低下を防止できる。
【００２１】
クランキングが終了したからといってバッテリ電圧がすぐに規定電圧へと回復するのではなく、所定のディレイ（遅れ）を持って回復するため、このディレイ期間内に駆動手段を駆動しても最適な中間開度へと駆動できないのであるが、第２の発明によれば、この遅れ期間中も駆動手段の駆動を禁止してエンジン停止時に駆動してある中間開度を維持させるようにしたので、バッテリ電圧がステップモータの駆動保証電圧より低くなる遅れ期間中に駆動手段を駆動することによる弁手段の制御精度の低下を防止できる。
【００２２】
第１、第３の発明によれば、エンジン停止中のデポジットによる弁手段の固着の回避と、少ない燃料壁流量のもとでの良好な始動性との両立を図ることができる。
【００２３】
第４、第５の発明によれば、ディレイ期間の経過後に多く排出される未燃ＨＣの排出濃度を低減できる。
【００２４】
第６の発明によれば、ディレイ期間経過後のアイドル時に弁手段の閉じ側へのの駆動により燃焼状態が改善されることに対応して、点火時期を可能な限り遅角させるので、排気温度が上昇し触媒の早期活性化を促進できる。
【００２５】
駆動手段の駆動速度の規制を受けて弁手段が中間開度より全閉位置や未燃ＨＣの排出濃度が小さくなる開度へと一定のスピードをもって駆動される場合に、点火時期だけを一気に全閉位置や未燃ＨＣの排出濃度が小さくなる開度に対応する遅角側の点火時期へと変化させたのでは、点火時期の遅角のしすぎとなりかえって燃焼状態を悪化させてしまうことにもなるが、第７、第８の発明によればこうした点火時期の過遅角を防止できる。
【００２６】
弁手段を全閉位置や未燃ＨＣの排出濃度が小さくなる開度にして触媒の活性化を待つ間に加速が行われた場合にも弁手段をそのまま保持させたのでは吸入空気量を増大させることができず、望みの加速感が得られなくなるが、第１０の発明によればアイドルスイッチがＯＦＦとなることより加速要求のあることを判定し、その加速の程度を表す運転条件に応じた開度へと弁手段を駆動するので、弁手段を全閉位置や未燃ＨＣの排出濃度が小さくなる開度にして触媒の活性化を待つ間に加速が行われた場合であっても、加速要求に即座に応えることができる。
【００２７】
エンジン停止時に駆動手段により弁手段を中間開度へと駆動するに際して、エンジンを停止させた後に弁手段を中間開度へと駆動するのでは、エンジン停止によりバッテリ電圧が駆動手段の駆動保証電圧より低下する場合に弁手段の中間開度への制御精度が低下してしまうのであるが、第１１の発明によれば、アイドル状態が保たれ、したがってバッテリ電圧が駆動手段の駆動保証電圧より高い電圧に保たれるセルフシャットオフ制御期間中に駆動手段を駆動して弁手段を中間開度へと駆動するので、確実に弁手段を中間開度へと駆動できる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
図１において、１はエンジン本体で、その吸気通路２には吸気絞り弁３の下流に位置して燃料噴射弁５が設けられ、コントロールユニット２１からの燃料噴射信号により、運転条件に応じて所定の空燃比となるように、吸気ポートに向けて燃料を噴射する。コントロールユニット２１にはクランク角センサ２２からの回転数信号、エアフローメータ２３からの吸入空気量信号、水温センサ２４からのエンジン水温信号などが入力し、これらに基づいて運転状態を判断しながら条件に応じてリーン空燃比と理論空燃比との制御を行う。
【００２９】
また、触媒１０の上流と下流に設けた酸素センサ２７、２８からの排気中の酸素濃度信号に基づいて理論空燃比の運転時には空燃比のフィードバック制御を行う。この場合、上流側、下流側の各酸素センサ２７、２８とも温度センサ付きのヒータ（図示しない）が付属しており、温度センサからの信号をモニターしながら酸素センサの温度が所定値以下になるとヒータに通電し、所定値に達するとヒータへの通電を停止することによって酸素センサを常に活性状態に保っている。
【００３０】
排気通路９に設置された上記の触媒１０は三元触媒であり、理論空燃比の運転時に最大の転換効率をもって、排気中のＮＯｘの還元とＨＣ、ＣＯの酸化を行う。ただし、触媒は三元触媒に限定されるものでなくＮＯｘ還元触媒などであってもかまわない。
【００３１】
噴射弁５の噴孔のすぐ上流の吸気ポート２ａにはステップモータ７により駆動される吸気流制御弁６を備える。この吸気流制御弁６は、図２に示したように、ステップモータにより回動される弁軸６ａと、この弁軸６ａに支持される楕円板状の弁体６ｂとからなり、弁体６ｂの一部（図２では上方）に切欠き部６ｃを有する。このため、図３にも示したように制御弁６が閉じ側の開度になるほど流路が狭くなり、切欠き部６ｃとポート壁の間に形成される狭い流路を介して強い吸気流を生じさせる。冷間始動時に吸気ポート２ａに噴かれた燃料は、吸気ポート２ａや吸気弁（図示しない）の傘裏部に付着し、ポート壁を伝ってシリンダへと流れ込む（いわゆる燃料壁流を形成する）のであるが、吸気流が強くなるほど燃料噴霧が吹き飛ばされる程度が増すため燃料壁流量が少なくなる。すなわち、吸気流制御弁６は閉じ側の開度になるほど流路を絞ることによって噴射燃料の挙動に影響する吸気流の強さを調整し、これによって燃料壁流量を調整するものである。
【００３２】
そして、吸気流制御弁６を、エンジン停止時も含めて冷間始動時に図４に示したように制御する。吸気流制御弁６の作動を要約すると次の通りである。
【００３３】
〈１〉エンジン停止時：吸気流制御弁を中間開度へと駆動する。
【００３４】
なお、本実施形態ではイグニッションスイッチをＯＮからＯＦＦへと切換えた後もアイドル回転を保った状態でセルフシャットオフ制御を行い、その終了後にマイコンへの供給電源を切るものを対象としている。このためセルフシャットオフ制御期間中にステップモータを駆動して吸気流制御弁を中間開度へと駆動する。これはエンジンが停止してしまうとバッテリ電圧がステップモータの駆動保証電圧より低下することがあるので、これを避けるためである。
【００３５】
〈２〉エンジン始動時：
▲１▼始動クランキング中は、ステップモータの駆動を禁止して吸気流制御弁をエンジン停止時に駆動してある中間開度に保つ。
【００３６】
▲２▼クランキングの終了より所定のディレイ期間中のアイドル状態においてもステップモータの駆動を禁止して吸気流制御弁をエンジン停止時に駆動してある中間開度に保つ。
【００３７】
▲３▼ディレイ期間の経過後のアイドル状態ではステップモータにより吸気流制御弁を全閉位置へと駆動する。このとき触媒の早期活性化を図るためアイドル時の点火時期をディレイ期間中よりも遅角側に補正する。
【００３８】
▲４▼触媒が活性状態になるとステップモータにより吸気流制御弁を全開位置へと駆動する。
【００３９】
さて、エンジン停止時にステップモータにより吸気流制御弁を中間開度に前もって駆動しておき、始動クランキング中にはステップモータの駆動を禁止してエンジン始動時に駆動してある中間開度を保持させるようにした理由は次の通りである。始動クランキング時には吸気流制御弁を燃料壁流量が少なくなる閉じ側の開度にすることが好ましいため、当初は吸気流制御弁を始動クランキング時に全開位置から全閉位置へと駆動することを考え、実験を行ってみたところリッチ失火によるエンストが生じた。そこで、吸気流制御弁の開度が燃料壁流量にどのように影響するかを調べたところ図５に示す結果が得られた。図５より燃料壁流量は吸気流制御弁の開度により大きく変化している。これよりリッチ失火が生じた理由は、吸気流制御弁を全開位置から全閉位置へと素早く動かしたことに起因して燃料壁流量の変化量が大きくなりすぎた点にあると思われる。
【００４０】
一方、始動クランキング時にはバッテリよりスタータモータへと大電流が流れてバッテリ電圧が大きく低下し、このときのバッテリ電圧がステップモータの駆動保証電圧よりも低い値となってしまうため、始動クランキング時に吸気流制御弁を望みの位置に駆動することができない。こうしたバッテリ電圧の駆動保証電圧を下回ってしまうほどの低下を考えると、前回のエンジン停止時より吸気流制御弁を始動クランキング時に最適な中間開度へとあらかじめ駆動しておく必要がある。この場合、始動クランキング時に最適な吸気流制御弁の開度としては図５より燃料壁流量が少なくなる閉じ側が好ましく、燃料壁流量が最低となる開度は全閉位置の近傍にある。しかしながら、吸気流制御弁を全閉位置の近傍にした状態でエンジンを停止してしまうと、吸気流制御弁とポート壁とのあいだがデポジットにより固着してしまい、始動クランキング終了後に吸気流制御弁を動かそうとしても動かすことができない場合がある。したがって、デポジットにより吸気流制御弁が固着してしまわない中間開度であってかつ始動クランキング中になるべく燃料壁流量が少なくなる中間開度へとエンジン停止時にステップモータにより予め駆動しておき、始動クランキング時にはステップモータの駆動を禁止して、エンジン停止時に駆動してある中間開度を維持させるようにしたわけである。
【００４１】
中間開度の具体的数値について実験した結果を次に述べる。クランキング時の開度が４５゜（全閉位置を０゜、全開位置を９０゜とする）程度ではまだエンスト気味であり、クランキング時の開度は約４５゜よりも燃料壁流量が少なくなる側（閉じ側）にしなければならなかった。一方、吸気流制御弁の開度が約２５゜以下でデポジットにより吸気流制御弁がポート壁に張り付いてしまうこともわかった。したがって、本発明ではバラツキを考慮して約３０゜を中間開度に設定している。
【００４２】
次に、クランキングの終了タイミングより一定のディレイ期間中もクランキング中における中間開度をそのまま維持させるようにした理由は次の通りである。クランキングが終了したからといってバッテリ電圧が規定電圧（たとえば１４Ｖ）へとすぐに回復するのではなく、図６に示したようにクランキングの終了より一定の傾きをもって規定電圧へと上昇する。この場合に、スタータスイッチのＯＮからＯＦＦへの切換タイミングを記入したのが図示のＡ点であり、ステップモータの駆動保証電圧（たとえば約１０Ｖ）よりも低い位置にある。したがって、スタータスイッチのＯＮからＯＦＦへの切換タイミング後もバッテリ電圧がステップモータの駆動保証電圧に達するまでの期間ｔ１も引き続きステップモータの駆動を保証できないのであるから、これに合わせて上記期間ｔ１に余裕代を合わせた期間をディレイ期間として設定し、このディレイ期間中もクランキング中における中間開度をそのまま維持させるようにしたものである。
【００４３】
次に、ディレイ期間の経過後に吸気流制御弁を全閉位置へと駆動するのは、次の理由からである。冷間始動直後のアイドル時には未燃ＨＣが多く排出されるので、この未燃ＨＣの浄化を図ることが必要である。この場合、吸気流を強めるほど燃焼状態が改善され、そのぶん未燃ＨＣの排出濃度が低減されるため、始動直後のアイドル時には吸気流制御弁を全閉位置へと駆動することにしたものである。
【００４４】
吸気流制御弁開口率を変えて具体的に測定した未燃ＨＣの排出濃度の実験結果を図７に示す。同図横軸の吸気流制御弁開口率とは、吸気流制御弁の切欠き部６ｃの断面積を吸気流制御弁位置のポート断面積で除した値（％表示とするためさらに１００を乗算）である。同図より本実施形態では全閉近傍開度において吸気流制御弁開口率を未燃ＨＣ濃度が最低となる約２０％に設定している。以降では、未燃ＨＣの排出濃度が最低となる開度を以下、全閉近傍開度という。なお、図４では全閉近傍開度に代えて簡単に全閉位置で示している。
【００４５】
また、吸気流制御弁が全閉近傍開度となっているアイドル時に、触媒活性化のために最適な点火時期を「触媒活性化点火時期」として設定する。クランキング終了後のアイドル状態では触媒の早期活性化を図ることが必要であり、そのためには点火時期を遅角すればよいことが知られている。この場合、未燃ＨＣの低減のため吸気流制御弁を全閉近傍開度にして吸気流を強め燃焼状態を改善させているのであるから、そのぶん点火時期を遅角することができ、これによって排気温度を上昇させることができる。そこで、吸気流制御弁を全閉近傍開度にしたアイドル時に、これに合わせてディレイ期間中のアイドル時より点火時期を遅角側に補正することとしたものである。
【００４６】
なお、完爆後まもない期間であるディレイ期間中にアクセルペダルを踏み込んでの加速が行われることはほとんどないので、ディレイ期間中の点火時期はアイドル時の点火時期である。
【００４７】
また、吸気流制御弁はステップモータの駆動速度に規制されて動くので、全閉近傍開度へと動くのに図４に示したように一定の傾きをもっている。そこで、吸気流制御弁が中間開度から全閉近傍開度へと動く途中においては、点火時期もそのときの吸気流制御弁の開度に応じて設定する（開度が全閉近傍開度に近づくほど点火時期の遅角補正量を大きくしてゆく）。
【００４８】
ついでながら、クランキング時の点火時期はエンジン回転速度により若干変化するもののほぼ一定値である。クランキングの回転速度がたとえば２００〜２５０ｒｐｍと低いときには吸気流制御弁に全開、中間開度の違いはあっても吸入空気量にはほとんど差がないので、クランキング時の点火時期は吸気流制御弁がないとしたときに適合した値でかまわない。また、クランキング時の点火時期をディレイ期間中（アイドル時）の点火時期よりも遅角させているのは過早着火を避けるためである。
【００４９】
コントロールユニット２１で実行されるこの制御内容を、以下のフローチャートにしたがってさらに説明する。
【００５０】
図８は吸気流制御弁の駆動許可判定を行うためのもので、一定時間毎（たとえば１０ｍｓ毎）に実行する。
【００５１】
ステップ１，２ではイグニッションスイッチ、スタータスイッチの信号をみる。イグニッションスイッチがＯＮ状態かつスタータスイッチがＯＮ状態のとき（始動クランキング時）はステップ３に進んで、クランキング時の点火時期を点火時期指示値ＡＤＶとする。この点火時期指示値ＡＤＶの単位は圧縮上死点より進角側に計測したクランク角であるため、この値が大きくなるほど進角側の値であることを表す。クランキング時の点火時期は予め設定している値で、ほぼ一定値である（エンジン回転速度により若干変化する）。
【００５２】
ステップ４では駆動許可フラグ＝０として今回の処理を終了する。駆動許可フラグ＝０のときはステップモータの駆動が許可されない。すなわち、始動クランキング時にはステップモータによる吸気流制御弁の駆動が禁止されるので、吸気流制御弁は前回のエンジン停止時に駆動してある中間開度のままである。
【００５３】
イグニッションスイッチがＯＮ状態かつスタータスイッチがＯＦＦ状態のときはクランキングの終了と判断してステップ２よりステップ５に進み、スタータスイッチのＯＮからＯＦＦへの切換直後（クランキング終了タイミング）かどうかみる。スタータスイッチのＯＮからＯＦＦへの切換直後であれば、ステップ６、７でタイマをゼロにリセットして起動するとともに、アイドル時の点火時期を点火時期指示値ＡＤＶとしたあと、ステップ４の処理を実行する。上記のタイマはディレイ時間（ディレイ期間）を計測するためのものである。アイドル時の点火時期は従来と同じで、そのときの冷却水温とエンジン回転速度に応じた値である。
【００５４】
次回よりステップ５からステップ８に進むことになり、触媒が活性状態にあるかどうかをみる。この触媒活性判定については図９のフローにより説明する。
【００５５】
図９は下流側酸素センサ２８が活性状態にあるかどうかを判定することで代替するものである。これは、下流側酸素センサ２８が活性状態になれば触媒１０も活性状態になったとみなすことができるからである。
【００５６】
図９において、ステップ２１で触媒活性判定済フラグをみる。イグニッションスイッチをＯＦＦからＯＮにしたタイミングでコントロールユニット内のＣＰＵにより各種データの初期化が開始され、このとき触媒活性判定済フラグの値はゼロにリセットされるので、このデータ初期化の後に図９のフローが実行されるときには触媒活性判定済フラグ＝０になっている。このため、ステップ２２、２３に進んで下流側酸素センサ２８へのヒータ通電が行われているかどうか、下流側酸素センサ２８が活性状態にあるかどうかをみる。下流側酸素センサ２８へのヒータ通電が行われておらずかつ下流側酸素センサ２８が活性状態にあるときだけステップ２４に進み、触媒が活性状態になったと判断して触媒活性フラグ（０に初期設定される）＝１とする。
【００５７】
ここで、下流側酸素センサ２８へのヒータ通電が行われている場合に触媒活性判定を行わないようにしたのは次の理由による。ヒータによる加熱が行われている場合には、ヒータによる加熱の影響が大きく、触媒１０の活性判定に誤差が生じるためである。なお、本実施形態では下流側酸素センサ２８が常に活性状態を保つようにヒータの通電制御を行っているためステップ２２が必要となるものである。したがって、ヒータ通電を行わない下流側酸素センサの場合にはステップ２２を省略できる。
【００５８】
なお、酸素センサが活性状態になったかどうかの判定には公知の手法を用いればよい。たとえば酸素センサのセンサ出力が冷間始動時に初期電圧Ｖ０であったものがヒータ加熱による温度上昇とともにセンサ出力が漸増するタイプのものでは、センサ出力が判定レベル（Ｖ０＋ｄＶＲ）以上となったとき酸素センサが活性状態になったと判断する。この逆に、ヒータ加熱による温度上昇とともにセンサ出力が漸減するタイプのものではセンサ出力が判定レベル（Ｖ０−ｄＶＬ）以下となったとき酸素センサが活性状態になったと判断する。
【００５９】
ステップ２５では触媒活性判定を１回だけとするため触媒活性判定済フラグ＝１とする。この触媒活性判定済フラグの１へのセットにより次回からステップ２２以降に進むことができない。
【００６０】
なお、触媒活性判定済フラグや触媒活性フラグの値はメモリ（ＲＡＭ）に格納しておく。
【００６１】
図８に戻り、ステップ８においてメモリに格納されている触媒活性フラグの値が１でないとき（触媒未活性）は、ステップ９に進んでタイマをインクリメントした後、タイマとディレイ時間をステップ１０で比較する。ディレイ時間にはスタースイッチのＯＮからＯＦＦへの切換タイミングよりバッテリ電圧がステップモータの駆動保証電圧に回復するまでの時間に余裕代を加算した値を予め設定している。タイマがディレイ時間と一致する前にはステップモータを駆動しても吸気流制御弁を望みの開度へと制御できないので、ステップ７、４の処理を継続する。
【００６２】
タイマがディレイ時間以上となったときにはステップ１１に進んでバッテリ電圧と所定値を比較する。所定値は前述したステップモータの駆動保証電圧（たとえば約１０Ｖ）である。バッテリ電圧が所定値以下のときは吸気流制御弁を精度よく望みの開度へと制御できないので、ステップ７、４の処理を実行する。
【００６３】
ここで、ステップ１１を設けた理由は次の通りである。ディレイ時間はあくまでバッテリ電圧の立ち上がりを推定するものに過ぎないので、バッテリの特性によっては、ディレイ時間の経過タイミングでも駆動保証電圧に達していない可能性がある。こうした場合に対処するため実際のバッテリ電圧をもモニターすることにより、駆動保証電圧に足りないバッテリ電圧のときにステップモータが駆動されることのないようにする。
【００６４】
バッテリ電圧が所定値を超えると、吸気流制御弁を全閉近傍開度へと駆動するためステップ１２に進んで吸気流制御弁の駆動を許可する（駆動許可フラグ＝１とする）。駆動許可フラグの値はメモリに格納しておく。
【００６５】
一方、触媒活性フラグ＝１（触媒活性状態）のときは吸気流制御弁を全開位置へと駆動するためステップ８よりステップ１２に飛んで吸気流制御弁の駆動を許可する（駆動許可フラグ＝１とする）。
【００６６】
図１０はディレイ時間経過後における開度指令値を演算するためのものである。ステップ３１ではメモリに格納されている駆動許可フラグの値をみる。駆動許可フラグ＝１のときはステップ３２に進み、触媒活性フラグをみる。触媒活性フラグ＝０（触媒未活性）のときはステップ３３でゼロ点学習済フラグをみる。
【００６７】
ここで、ゼロ点学習とは吸気流制御弁が全開位置にあるときのステップモータ位置（正確にはステップモータに与える制御量であるステップ数）を記憶することをいう。これは、吸気流制御弁の取り付け誤差等により吸気流制御弁の全開位置（したがって全閉位置も）にバラツキが生じるので、吸気流制御弁の取り付け誤差等があってもこの影響を受けないようにするためのものである。すなわち、ゼロ点学習を行わないとすれば、次のような事態が生じる。ステップモータに全閉近傍開度を指示しても、取り付けバラツキにより吸気流制御弁が全閉近傍開度より仮に開き側になったとする。このとき、図４に示した中間開度、全閉位置（全閉近傍開度）が不正確となり、これによってクランキング時に吸気流制御弁の閉じ方が不足するぶんだけ燃料壁流量を増加させ、またディレイ期間後には吸気流制御弁の閉じ方が不足するぶんだけ吸気流速が低下して燃焼状態を悪化させてしまう。この逆に、取り付けバラツキにより吸気流制御弁が規定開度（取り付けバラツキがないとしたときの開度）より閉じ側にあったとき、エンジン停止時に吸気流制御弁の閉じ方が大きすぎてデポジットによる固着が生じやすくなり、またディレイ期間後には吸気流制御弁の閉じ方が不適切となって、やはり燃焼状態を悪化させてしまう。こうした不都合がゼロ点学習を行わせることで解消できる。
【００６８】
ゼロ点学習済みかどうかの判定については図１１のフローより説明する。ゼロ点学習は触媒活性完了により吸気流制御弁を全開位置へと駆動した状態で１回行っておけば足りるので、ステップ４１、４２、４３で触媒活性フラグ、ゼロ点学習済フラグ（工場出荷時に０に初期設定）、ステップモータへの開度指令値をみる。触媒活性フラグ＝１（触媒活性完了）、ゼロ点学習済フラグ＝０（未学習）、ステップモータに吸気流制御弁を全開とする指令値が出ているの全てを満足するときだけステップ４４、４５に進み、そのときのステップモータ位置をメモリ（ＲＡＭ）に格納するとともに、ゼロ点学習済フラグ＝１とする。この格納されたゼロ点位置はエンジン停止後も消失しないようにエンジン停止時に不揮発性メモリに移しておき、次回の始動時に用いる。
【００６９】
なお、工場出荷後の最初のエンジン始動時には吸気流制御弁のゼロ点学習が行われていないため、その始動後に一度だけ吸気流制御弁を全開位置へと駆動し、そのときのステップモータ位置（ゼロ点）をコントロールユニットの内部ＲＡＭに記憶する。
【００７０】
なお、吸気流制御弁の実際の開度（正確にはステップモータ位置）を検出するセンサ２７（図１参照）を設けており、ステップモータに吸気流制御弁を全開位置とする指令値が出ているときの、この開度位置センサ２７により検出される実際のステップモータ位置と、上記ゼロ点との差が取り付け誤差を表すので、この誤差が解消される側にステップモータに与えるステップ数を調整することになる。
【００７１】
図１０に戻り、ゼロ点学習済み（ゼロ点学習済みフラグ＝１）であれば、ステップ３４でアイドルスイッチをみる。アイドルスイッチがＯＮであるときはステップ３５で全閉近傍開度を開度指令値とする。この開度指令値により図示しないフローにおいて吸気流制御弁が一定のスピードで全閉近傍開度へと駆動されるので、このときの開度に応じて点火時期指示値ＡＤＶを演算させるためステップ３６で遅角指令フラグ（０に初期設定）＝１とする。この遅角指令フラグの指令を受けての点火時期指令値ＡＤＶの演算については図１２のフローにより説明する。
【００７２】
図１２はクランク角センサ２２からのＲｅｆ信号（４気筒エンジンではクランク角で９０゜毎の信号、６気筒エンジンではクランク角で１２０゜毎の信号）の入力毎に実行する。図１２において、ステップ５１では遅角指令フラグをみる。遅角指令フラグ＝１のときはステップ５２に進んでアイドル時の点火時期ＡＤＶ０を演算する。このアイドル時の点火時期の演算は従来と同じでよく、たとえば、そのときのエンジン水温Ｔｗから図１３を内容とするテーブルを検索してアイドル時の基本点火時期ＡＤＶＴＷを、またそのときのエンジン回転速度Ｎｅから図１４を内容とするテーブルを検索して回転速度補正量ＡＤＶＮＥを演算し、これらを加算した値をアイドル時点火時期ＡＤＶ０として求める。ステップ５３では吸気流制御弁開度（開度位置センサにより検出）から図１５を内容とするテーブルを検索して点火時期の遅角補正量ＨＡＤＶを演算し、ステップ５４においてアイドル時点火時期ＡＤＶ０からこの遅角補正量ＨＡＤＶを差し引いた値を点火時期指示値ＡＤＶとして計算する。図１５のように遅角補正量ＨＡＤＶは吸気流制御弁開度が閉じ側に向かうほど大きくなる値である。これは、吸気流制御弁を閉じるほど吸気流速が速くなって燃焼状態がよくなるので、そのぶん点火時期を遅角補正してやれば、この点火時期の遅角補正により排気温度が上昇して触媒の活性化を促進できるからである。
【００７３】
吸気流制御弁が全閉近傍開度であるときの遅角補正量をＨＡＤＶ１とすれば、ＡＤＶ０よりこのＨＡＤＶ１を差し引いた値が図４に示した触媒活性化点火時期（図では触媒活性化ＡＤＶで略記）である。
【００７４】
図１０に戻り触媒活性完了後（触媒活性フラグ＝１）になるとステップ３２よりステップ３７に進み全開位置を開度指令値とする。触媒活性完了前でゼロ点学習済みでないときにもステップ３２、３３よりステップ３７に進み全開位置を開度指令値とする。この開度指令値で図示しないフローにより吸気流制御弁が今度は一定のスピードで全開位置へと駆動される。このときの開度に応じて点火時期指令値ＡＤＶを演算させるため、ステップ３８において進角が終了していない場合（進角終了フラグ１＝０）に限りステップ３９で進角指令フラグ１（０に初期設定）＝１とする。この進角指令フラグの指示を受けての点火時期指令値ＡＤＶの演算については図１６のフローにより説明する。
【００７５】
図１６においてステップ６１で進角終了フラグ１（０に初期設定）をみる。当初（進角前）は進角終了フラグ１＝０であるので、ステップ６２で進角指令フラグ１をみる。進角指令フラグ１＝１のときはステップ６３でこのステップに進んできたのが初めてかどうかを進角指令フラグ１の値から判断する。進角指令フラグ１が０から１へと切換わったタイミング（つまり初めて）であればステップ６４でアイドル時点火時期ＡＤＶ０を演算する。ステップ６５では点火時期指令値の前回値であるＡＤＶｚとこのアイドル時点火時期ＡＤＶ０を比較する。このタイミングでの点火時期指令値の前回値には触媒活性化点火時期（ＡＤＶ０−ＨＡＤＶ１）が入っているので、ＡＤＶｚ＜ＡＤＶ０となり、したがってステップ６６に進んで、点火時期指令値の前回値であるＡＤＶｚに所定値ＤＡＤＶを加算した値を今回の点火時期指令値ＡＤＶとする（点火時期を前回より進角する）。
【００７６】
次回からはステップ６３よりステップ６４を飛ばしてステップ６５に進むことになる。ＡＤＶｚがＡＤＶ０以上となる直前までステップ６６の処理（進角）を繰り返し、ＡＤＶｚがＡＤＶ０以上となったときステップ６５よりステップ６７に進んでアイドル時点火時期ＡＤＶ０を点火時期指令値ＡＤＶとする。これで触媒活性化点火時期からアイドル時点火時期ＡＤＶ０への進角を終了するためステップ６８で進角終了フラグ１＝１とする。この進角終了フラグ１の１へのセットにより次回はステップ６１よりステップ６９、７０に進み、通常時の点火時期を演算し、これを点火時期指示値ＡＤＶとする。
【００７７】
再び図１０に戻り、触媒未活性状態でかつアイドルスイッチがＯＦＦであるときはステップ３４よりステップ４０に進み、このときはそのときのエンジン回転速度Ｎｅと基本噴射パルス幅Ｔｐ（エンジン負荷相当）に応じた開度を開度指令値とする。アイドルスイッチがＯＦＦになったということは加速要求があると判断され、急加速が行われる場合にまで吸気流制御弁を全閉近傍開度に維持したのでは出力不足が生じる可能性があるため、そのときの加速要求の程度を表すパラメータであるＴｐとＮｅ（運転条件）に応じた開度としたものである（図１７参照）。
【００７８】
この開度指令値で図示しないフローにより吸気流制御弁が一定のスピードで開度指令値（ステップ４０で演算された開度指令値）へと駆動されるので、このときの開度指令値に至る途中の開度に応じて点火時期指令値ＡＤＶを演算させるため、ステップ４１において進角が終了していない場合（進角終了フラグ２＝０）に限りステップ４２で進角指令フラグ２（０に初期設定）＝１とする。この進角指令フラグ２の指令を受けての点火時期指令値ＡＤＶの演算については図１６のフローと同様であるのでその説明は省略する。
【００７９】
ここで、本実施形態の作用を図４を参照しながら説明する。
【００８０】
エンジン停止時にイグニッションスイッチがＯＮよりＯＦＦに切換わった後のセルフシャトオフ制御期間中にコントロールユニット内では予め記憶されているステップモータのゼロ点に基づいて吸気流制御弁の始動クランキング時における最適な中間開度に対応するステップ数（規定ステップ数）が計算され、この規定ステップ数でステップモータが駆動されると、吸気流制御弁が中間開度へと動き、その後にセルフシャトオフ制御によりコントロールユニットへの供給電源が切られる。
【００８１】
その後の再始動クランキング中およびその後の一定のディレイ期間中、ステップモータの駆動が禁止され、そのかん吸気流制御弁がエンジン停止時に駆動してある中間開度に保持される。
【００８２】
クランキング中およびその後のディレイ期間中はバッテリ電圧がステップモータの駆動保証電圧より低くなるので、この期間内にステップモータを駆動してもステップモータにより吸気流制御弁を最適な中間開度へと駆動できないのであるが、このように吸気流制御弁の始動クランキング時における最適な中間開度へと、エンジン停止時に予め駆動しておき、始動クランキング時およびその後のディレイ期間中にステップモータの駆動を禁止してエンジン停止時に駆動してある中間開度を維持させるようにしたので、バッテリ電圧がステップモータの駆動保証電圧より低くなる始動クランキング中およびディレイ期間中にステップモータを駆動することによる吸気流制御弁開度の制御精度の低下を防止できる。
【００８３】
また、エンジン停止時に予め駆動しておく中間開度は、エンジン停止時にデポジットにより吸気流制御弁が固着してしまわない開度でかつ始動クランキング中になるべく燃料壁流量が少なくなる開度であるので、エンジン停止中のデポジットによる吸気流制御弁固着の回避と、少ない燃料壁流量のもとでの良好な始動性との両立を図ることができる。
【００８４】
ディレイ期間が経過するとステップモータの駆動が許可され、ステップモータにより吸気流制御弁が中間開度より全閉近傍開度へと駆動され、これによって冷間始動直後の未燃ＨＣの排出濃度を最も小さくできる。
【００８５】
また、始動直後には、吸気流制御弁の全閉近傍開度への駆動により燃焼状態が改善されることに対応して点火時期を、ディレイ期間中であるアイドル時より可能な限り遅角側に補正するので、排気温度が上昇し触媒の早期活性化を促進できる。
【００８６】
また、ステップモータの駆動速度の規制を受けて吸気流制御弁が中間開度より全閉近傍開度へと一定のスピードをもって駆動される場合に、点火時期だけ一気に全閉近傍開度に対応する遅角側の点火時期へと変化させたのでは、点火時期の遅角のしすぎとなりかえって燃焼状態を悪化させてしまうことにもなるが、本実施形態では吸気流制御弁が中間位置より全閉近傍開度へと一定のスピードをもって駆動されるのに対応して、その駆動途中の吸気流制御弁開度に合わせて点火時期の遅角補正量を演算させるので、点火時期の過遅角を防止できる。
【００８７】
そして、吸気流制御弁を全閉近傍開度にしてのアイドル状態が続きやがて触媒が活性状態になったと判定されると、吸気流制御弁が全開位置へと駆動される。
【００８８】
また、吸気流制御弁を全閉近傍開度にして触媒の活性化を待つ間に加速が行われた場合に吸気流制御弁をそのままに保持させたのでは吸入空気量を増大させることができず望みの加速感が得られなくなるが、この場合に本実施形態ではアイドルスイッチがＯＦＦとなることより加速要求のあることを判定したとき、その加速の程度を表す運転条件（Ｎｅ、Ｔｐ）に応じた開度へと吸気流制御弁が駆動されるので、吸気流制御弁を全閉近傍開度にして触媒の活性化を待つ間に加速が行われた場合であっても即座に加速要求に応えることができる。
【００８９】
また、上記のエンジン停止時に吸気流制御弁を中間開度へと駆動するに際して、コントロールユニットへの供給電源を切りエンジンを停止させた後にステップモータにより吸気流制御弁を中間開度へと駆動するのでは、エンジン停止によりバッテリ電圧がステップモータの駆動保証電圧より低下する場合にステップモータにより吸気流制御弁を中間開度へと精度よく駆動することができない。これに対して、本実施形態によれば、アイドル回転状態が保たれ、したがってバッテリ電圧がステップモータの駆動保証電圧より高い電圧に保たれるセルフシャットオフ制御の期間中にステップモータを駆動して吸気流制御弁を中間開度へと駆動するようにしているので、確実に吸気流制御弁を中間開度へと駆動できる。
【００９０】
実施形態では、下流側酸素センサが活性状態となったとき触媒が活性状態となったと判定する場合で説明したが、これに限られるものでない。エンジン水温や油温等を検出し、この検出値に基づいて触媒温度(あるいは触媒出口温度)を推定し、その推定結果に基づいて触媒が活性状態になったかどうかを判定してもかまわない。触媒温度(あるいは触媒出口温度)を温度センサにより直接的に検出し、この検出値に基づいて触媒が活性状態になったかどうかを判定することができる。
【００９１】
実施形態では燃料噴射がＭＰＩ（マルチポイントインジェクション）方式である場合で説明したが、ＳＰＩ（シングルポイントインジェクション）方式である場合にも本発明を適用できる。燃料噴射弁出口のすぐ上流位置に吸気流制御弁を設けた場合で説明したが、両者の位置関係はこれに限定されるものでなく、燃料噴射弁出口の下流位置に吸気流制御弁を設けてもかまわない。
【００９２】
実施形態ではディレイ期間の経過後に吸気流制御弁を全閉近傍開度へと駆動して未燃ＨＣの排出濃度が最低となるようにした場合で説明したが、これに限られるものでなく、始動直後における未燃ＨＣの排出濃度が最低となる付近、すなわち全閉近傍開度を中心として所定の幅を持たせた開度内であればよい。また全閉位置であってもかまわない。
【００９３】
実施形態ではバッテリ電圧の供給を受けて吸気流制御弁を駆動する手段がステップモータである場合で説明したが、これに限られない。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態の制御システム図。
【図２】吸気流制御弁の平面図。
【図３】図１の要部拡大図。
【図４】吸気流制御弁のエンジン停止時および冷間始動時の作動タイミングチャート。
【図５】吸気流制御弁開度に対する燃料壁流量の特性図。
【図６】バッテリ電圧の始動からの変化波形図。
【図７】吸気流制御弁開口率に対する未燃ＨＣの排出濃度の特性図。
【図８】吸気流制御弁の駆動許可を説明するためのフローチャート。
【図９】触媒活性判定を説明するためのフローチャート。
【図１０】ディレイ期間経過後の開度指令値の演算を説明するためのフローチャート。
【図１１】ゼロ点学習を説明するためのフローチャート。
【図１２】点火時期指令値の演算を説明するためのフローチャート。
【図１３】アイドル時の水温に対する基本点火時期の特性図。
【図１４】回転速度補正量の特性図。
【図１５】点火時期の遅角補正量の特性図。
【図１６】点火時期指令値の演算を説明するためのフローチャート。
【図１７】運転条件に応じた吸気流制御弁開度の特性図。
【図１８】第１の発明のクレーム対応図。
【符号の説明】
１  エンジン
２  吸気通路
５  燃料噴射弁
６  吸気流制御弁
７  ステップモータ
２１  コントロールユニット
２５  イグニッションスイッチ
２６  スタータスイッチ
【図１】
0004234289.tif 000002
【図２】
0004234289.tif 000003
【図３】
0004234289.tif 000004
【図４】
0004234289.tif 000005
【図５】
0004234289.tif 000006
【図６】
0004234289.tif 000007
【図７】
0004234289.tif 000008
【図８】
0004234289.tif 000009
【図９】
0004234289.tif 000010
【図１０】
0004234289.tif 000011
【図１１】
0004234289.tif 000012
【図１２】
0004234289.tif 000013
【図１３】
0004234289.tif 000014
【図１４】
0004234289.tif 000015
【図１５】
0004234289.tif 000016
【図１６】
0004234289.tif 000017
【図１７】
0004234289.tif 000018
【図１８】
0004234289.tif 000019