(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン始動時のクランキング時もしくは最初の燃焼からアイドル回転数に達するまで
の期間において、
点火時期をＭＢＴより所定値以上リタードする手段と、
一燃焼毎に発生する筒内圧を直接的もしくは間接的に検出する手段と、
充填効率とエンジンの回転速度とから筒内圧の燃焼安定限界圧力を算出する手段と、
前記筒内圧と前記燃焼安定限界圧力とに基づいて、前記筒内圧が前記燃焼安定限界圧力に近づくように前記リタード量を増やす側に補正する手段と
を備えたことを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項２】
前記筒内圧を直接的もしくは間接的に検出する手段は、一燃焼毎のクランク角の角速度
に基づいて、筒内圧を推定す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３】
請求項１において、
基準点火時期を演算する手段と、
燃焼回数が増加するに応じて、点火時期のリタード量を更新する手段と
を備えたことを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項４】
請求項１において、
基準点火時期を演算する手段と、
燃焼回数が増加するに応じて、点火時期のリタード量を更新する手段と、
前記燃焼圧もしくは前記角加速度に基づいて、リタード量を演算する手段と
を備えたことを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項５】
請求項２において、
前記筒内圧を直接的もしくは間接的に検出する手段は、
エンジンの慣性トルク及び／又は摩擦トルク分を補正する手段を備えたことを特徴とす
るエンジンの制御装置。
【請求項６】
請求項１において、
燃焼室の温度もしくは作動ガスの温度を間接的に検出する手段を備え、
前記燃焼室の温度に基づいて、リタードの実施を許可する手段を備えたことを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項７】
請求項１において、
初回サイクルは、リタードを実施せず、２サイクル目以降から実施することを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項８】
請求項１において、
前記点火時期をリタードする手段は、
エンジン始動時のクランキング時もしくは最初の燃焼からアイドル回転数に達するまでの期間において、少なくとも５°ＡＴＤＣよりリタードすることを特徴とするエンジンの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの制御装置に関し、特に、始動時の排気低減を図る制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、北米，欧州，国内など、世界各国の自動車用エンジン排気規制強化にともない、エンジン排気の更なる低減が要求されつつある。
【０００３】
従来から、触媒活性化前のＨＣ排出量低減に、点火時期のリタードが有効であることが知られているが、その一方で、リタードを実施することにより、燃焼状態（エンジンの運転状態）が不安定になることも知られている。
【０００４】
特開平８−１２２０９９号公報では、アイドル運転時において、全気筒の平均角加速度と各気筒の平均角加速度の偏差量と所定の敷居値を比較して、点火時期を補正する制御装置が記載されている。
【０００５】
当該発明においては、エンジンがアイドル運転時であることが前提であり、また、統計処理（平均値演算）結果に基づいて点火時期を補正するため、補正速度が遅くなる傾向にある。したがって、上述の如く、初爆の発生からアイドル運転開始までの始動時の極初期に当該発明を適用するのは難しく、したがって、排気低減には至らないものと考える。
【０００６】
その他、特開平９−１００７４１号公報，特開平２−０６４２５２号公報などにも類似の発明が開示されているが、いずれも、前述と同様に、アイドル運転時であることが前提であり、また、統計処理（平均値演算）結果に基づいて点火時期を補正するため、前述の課題を解決するには至らないものと考える。
【０００７】
【特許文献１】特開平８−１２２０９９号公報
【特許文献２】特開平９−１００７４１号公報
【特許文献３】特開平２−０６４２５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
触媒の高性能化および触媒制御の高精度化が進み、エンジンからの排気は、始動時に排出される量が支配的であり、特に、最新の排気規制および今後の排気規制に適合するためには、初爆の発生からアイドル運転開始までの始動時のごく初期における排気低減が重要な課題となってきている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以上の事情に鑑み、本発明では、初爆の発生からアイドル運転開始までの始動時の極初期の排気低減を実現する制御装置を提案するものである。
【００１０】
請求項１では、図１に示されるように、エンジン始動時のクランキング時もしくは最初の燃焼からアイドル回転数に達するまでの期間において、点火時期をＭＢＴより所定値以上リタードする手段を備えたことを特徴とするエンジンの制御装置を提案する。
【００１１】
すなわち、初爆の発生からアイドル運転開始までの始動時の極初期の排気を低減すべく、当該期間において、点火時期をＭＢＴよりリタードさせる手段を、少なくとも、備えるものである。
【００１２】
請求項２では、図２に示されるように、エンジン始動時のクランキング時もしくは最初の燃焼からアイドル回転数に達するまでの期間において、点火時期をＭＢＴより所定値以上リタードする手段と一燃焼毎に発生する筒内圧（燃焼圧）を直接的もしくは間接的に検出する手段と、前記筒内圧（燃焼圧）に基づいて、前記リタード量を補正する手段とを備えた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を提案する。
【００１３】
すなわち、前述したように、リタードを実施すると、燃焼（エンジンの運転状態）が不安定になる。したがって、常に、安定限界までリタードを実施するには、オンボードで安定限界を検出し、リタード量を最適化する機能が必要になる。そこで、エンジン始動時のクランキング時もしくは最初の燃焼からアイドル回転数に達するまでの期間においても、安定限界を検出し、リタード量を適正化するため、一燃焼毎に発生する筒内圧（燃焼圧）を直接的もしくは間接的に検出し、一燃焼毎に、リタード量を補正（適正化）する手段を備えるものである。
【００１４】
請求項３では、図３に示されるように、エンジン始動時のクランキング時もしくは最初の燃焼からアイドル回転数に達するまでの期間において、点火時期をＭＢＴより所定値以上リタードする手段と一燃焼毎に発生する角加速度を検出する手段と、前記角加速度に基づいて、前記リタード量を補正する手段とを備えたことを特徴とする請求項１，２に記載のエンジンの制御装置を提案する。
【００１５】
すなわち、請求項２の説明でも、述べたように、リタードを実施すると、燃焼（エンジンの運転状態）が不安定になる。したがって、常に、安定限界までリタードを実施するには、オンボードで安定限界を検出し、リタード量を最適化する機能が必要になる。そこで、エンジン始動時のクランキング時もしくは最初の燃焼からアイドル回転数に達するまでの期間においても、安定限界を検出し、リタード量を適正化するため、一燃焼毎に発生するエンジンの角加速度を直接的もしくは間接的に検出し、一燃焼毎に、リタード量を補正（適正化）する手段を備えるものである。運動の法則より、燃焼圧と角加速度の間には、相関があることを利用するものである。
【００１６】
請求項４では、図４に示されるように、請求項１〜３において、基準点火時期を演算する手段と、燃焼回数が増加するに応じて、点火時期のリタード量を更新する手段とを備えたことを特徴とするエンジンの制御装置を提案する。
【００１７】
すなわち、例えば、基準点火時期をＭＢＴ近傍の値とし、その後、燃料回数が増加するに応じて、徐々にリタード量を増やしていくものである。すなわち、エンジンの始動性能も考慮して、初爆からもしくは１サイクルまでは、リタード量を比較的小さくし、エンジン回転速度がある程度高くなり、始動性が確立されるに応じて、リタード量を増やしていくものである。
【００１８】
請求項５では、図５に示されるように、請求項１〜４において、基準点火時期を演算する手段と、燃焼回数が増加するに応じて、点火時期のリタード量を更新する手段と前記燃焼圧もしくは角加速度に基づいて、リタード量を演算する手段とを備えたことを特徴とするエンジンの制御装置を提案する。
【００１９】
すなわち、請求項４の説明でも述べたように、例えば、基準点火時期をＭＢＴ近傍の値とし、その後、燃料回数が増加するに応じて、徐々にリタード量を増やしていくが、同時に、一燃焼毎に発生するエンジンの燃焼圧もしくは角加速度を検出し、当該値に基づいて、次回のリタード量を決めるものである。
【００２０】
例えば、燃焼圧もしくは角加速度が比較的大きいときは、燃焼に余裕があると判断し、次回のリタード量を比較的多くする。燃焼圧もしくは角加速度が比較的小さいときは、燃焼に余裕が無くなってきたと判断し、次回のリタード量を比較的小さくするあるいは、点火時期を進角側に戻すなどが考えられる。
【００２１】
請求項６では、図６に示されるように、請求項１〜５において、基準点火時期を演算する手段と、燃焼回数が増加するに応じて、点火時期のリタード量を更新する手段と前記燃焼圧が所定値Ａ以下もしくは角加速度が所定値Ｂ以下となったとき、リタードを停止もしくは点火時期を前記基準値まで戻す手段とを備えたことを特徴とするエンジンの制御装置を提案する。
【００２２】
すなわち、請求項５の説明でも述べたように、燃焼圧もしくは角加速度が所定値より小さいときは、燃焼が不安定になったと判断し、次回のリタード量を今回のリタード量と同じとする、もしくは、確実に安定性を確保するため、基準値まで戻してしまうものである。
【００２３】
請求項７では、図６に示されるように、請求項６において、前記所定値Ａもしくは所定値Ｂは、初爆からの燃焼回数または／かつ回転速度または／かつ燃焼室（シリンダ内）の空気の充填効率に基づいて決める手段を備えたことを特徴とするエンジンの制御装置を提案する。
【００２４】
すなわち、前記の燃焼が不安定と判断する燃焼圧（所定値Ａ）もしくは角加速度（所定値Ｂ）は、初爆からの燃焼回数または／かつ回転速度または／かつ燃焼室（シリンダ内）の空気の充填効率から決めるものである。
【００２５】
初爆からの燃焼回数から決める理由は、請求項４の説明で述べたように、エンジンの始動性能も考慮して、初爆からもしくは１サイクルまでは、安定限界のレベルを比較的、安定側に設定しておき、リタード可能量を少なく設定する。エンジン回転速度がある程度高くなり、始動性が確立されるに応じて、安定限界のレベルを比較的不安定側に設定しておき、リタード可能量を増やしていくものである。
【００２６】
回転速度から決める理由もこれに準じるが、角加速度を用いる場合は、後述するように、エンジンの回転速度が高くなるにつれ、慣性力の影響が大きくなり燃焼状態の検出Ｓ／Ｎ比（感度）が小さくなるため、回転速度に基づいて、所定値Ｂを補正するものである。
【００２７】
充填効率から決める理由は、充填効率によって、発生する燃焼圧（角加速度）が変わるので、それを考慮して、安定限界相当値，所定値Ａ，所定値Ｂを決めるものである。
【００２８】
請求項８では、図６に示されるように、請求項６において、前記更新されるリタード量は、初爆からの燃焼回数または／かつ回転速度または／かつ燃焼室（シリンダ内）の空気の充填効率に基づいて決める手段を備えたことを特徴とするエンジンの制御装置を提案する。
【００２９】
すなわち、請求項７の説明に準じるものである。請求項７では、安定限界相当値を、初爆からの燃焼回数または／かつ回転速度または／かつ燃焼室（シリンダ内）の空気の充填効率から決めたが、請求項８では、リタード量を決めるものである。なお、請求項７と請求項８を組み合わせるのも良い。
【００３０】
請求項９では、図７に示されるように、前記、検出される角加速度から筒内圧を推定する手段を備えたことを特徴とする請求項１〜８に記載のエンジンの制御装置を提案する。
【００３１】
すなわち、請求項３の説明でも述べたように、運動の法則より、燃焼圧と角加速度の間には、相関があることを利用し、角加速度から燃焼圧を求める機能を備えるものである。
【００３２】
請求項１０では、図７に示されるように、請求項９において、前記「角加速度から筒内圧を推定する手段」において、エンジンの慣性トルクまたは／かつ摩擦トルク分を補正する手段を備えたことを特徴とするエンジンの制御装置を提案する。
【００３３】
すなわち、請求項９の説明で述べたように、運動の法則より、理論的には、角加速度から燃焼圧を求めることができる。本請求項では、角加速度と筒内圧を結びつける物理的要因として、エンジンの慣性トルクまたは／かつ摩擦トルク分を考慮することを明記するものである。慣性トルクは、回転速度から求めるのもよい。摩擦トルクは、水温，回転速度などから求めるのもよい。
【００３４】
請求項１１では、図８に示されるように、請求項１〜１０において、燃焼室（シリンダ内）の温度もしくは作動ガスの温度を直接的もしくは間接的に検出する手段を備え、前記燃焼室（シリンダ内）の温度もしくは作動ガスの温度に基づいて、リタードの実施を許可する手段もしくは／かつリタード量を演算する手段を備えたことを特徴とするエンジンの制御装置を提案する。
【００３５】
すなわち、リタードに対する燃焼ロバスト性は、作動ガスの温度に依存することに鑑みてなされたもので、上述の如く、燃焼室（シリンダ内）の温度もしくは作動ガスの温度を直接的もしくは間接的に検出し、その値に基づいて、リタードを実施するか否かを判断、あるいは、リタード量を決めるものである。したがって、より正確には、燃焼室（シリンダ内）の温度もしくは作動ガスの温度は、点火直前の温度が望ましい。なお、燃焼室（シリンダ内）の温度もしくは作動ガスの温度を直接的もしくは間接的に検出する手段としては、エンジン冷却水温，吸気温などが考えられるが、燃焼による発生熱，残留ガスの持つ熱によっても、燃焼室内の温度は上昇するため、モデルを用いて、推定するのもよい。
【００３６】
請求項１２では、図９に示されるように、請求項１〜１０において、初回サイクルは、リタードを実施せず、２サイクル目以降から実施することを特徴とするエンジンの制御装置を提案する。
【００３７】
すなわち、請求項１１の説明で述べたように、リタードに対する燃焼ロバスト性は、作動ガスの温度に依存する。始動時、燃焼室内の温度は、室温から燃焼による発生熱によって急激に上昇する。したがって、燃料による発生熱が得られず燃焼室内の温度が室温相当である１サイクル目は少なくともリタードを実施せず２サイクル目以降からリタードを実施することを明記するものである。なお、２サイクル目でも作動ガスの温度が高くなっていないこともあり得るため、３サイクル目以降からリタードを実施するのもよい。
【００３８】
請求項１３では、図９に示されるように、請求項１〜１２において、前記点火時期をリタードする手段は、エンジン始動時のクランキング時もしくは最初の燃焼からアイドル回転数に達するまでの期間において、少なくとも５°ＡＴＤＣよりリタードすることを特徴とするエンジンの制御装置を提案する。
【００３９】
すなわち、当該期間のＨＣを低減するのに効果的なリタード量を定量的に明記するものである。
【００４０】
請求項１４では、図１０に示されるように、「点火時期もしくはリタード量」と「前記燃焼圧もしくは角加速度」に基づいて、燃料性状を推定する手段を備えたことを特徴とするエンジンの制御装置を提案する。
【００４１】
すなわち、燃料性状（含有ＨＣ種の成分）によって、燃焼速度が変化する。燃焼速度が変化すると燃焼圧もしくは角加速度もそれに応じて変化する。リタードによって、燃料性状に対する燃焼速度への感度は高くなる。したがって、「点火時期もしくはリタード量」と「前記燃焼圧もしくは角加速度」の関係を見ることで、燃料性状を検出することが可能となる。
【発明の効果】
【００４２】
本発明では、初爆の発生からアイドル運転開始までの始動時の極初期において、点火時期をリタードするとともに、一燃焼毎の燃焼圧もしくは角加速度に基づいて、リタード量を決めるので、製品性（安定性）を悪化させずに、当該領域の排気を低減することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
（実施例１）
図１１は本実施例を示すシステム図である。多気筒で構成されるエンジン９において、外部からの空気はエアクリーナ１を通過し、吸気マニホールド４，コレクタ５を経てシリンダー内に流入する。流入空気量は電子スロットル３により調節される。エアフロセンサ２では流入空気量が検出される。クランク角センサ１５では、クランク軸の回転角１゜と燃焼周期毎の信号が出力される。水温センサ１４はエンジンの冷却水温度を検出する。またアクセル開度センサ１３は、アクセル６の踏み込み量を検出し、それによって運転者の要求トルクを検出する。アクセル開度センサ１３，エアフロセンサ２，電子スロットル３に取り付けられたスロットル開度センサ１７，クランク角センサ１５，水温センサ１４のそれぞれの信号はコントロールユニット１６に送られ、これらセンサ出力からエンジンの運転状態を得て、空気量，燃料噴射量，点火時期のエンジンの主要な操作量が最適に演算される。コントロールユニット１６内で演算された燃料噴射量は開弁パルス信号に変換され、燃料噴射弁７に送られる。またコントロールユニット１６で演算された点火時期で点火されるよう駆動信号が点火プラグ８に送られる。噴射された燃料は吸気マニホールドからの空気と混合されエンジン９のシリンダー内に流入し混合気を形成する。吸気弁３１は、可変動弁であり、開弁時期，閉弁時期がそれぞれ制御可能である。混合気は所定の点火時期で点火プラグ８から発生される火花により爆発しその燃焼圧によりピストンを押し下げエンジンの動力となる。爆発後の排気は排気マニホールド１０を経て三元触媒１１に送り込まれる。排気還流管１８を通って排気の一部は吸気側に還流される。還流量はバルブ１９によって制御される。Ａ／Ｆセンサ１２はエンジン９と三元触媒１１の間に取り付けられており、排気中に含まれる酸素濃度に対して線形の出力特性を持つ。排気中の酸素濃度と空燃比の関係はほぼ線形になっており、したがって酸素濃度を検出するＡ／Ｆセンサ１２により空燃比を求めることが可能となる。コントロールユニット１６ではＡ／Ｆセンサ１２の信号から三元触媒１１上流の空燃比を算出し、Ｏ2センサ２０の信号から、三元触媒下流のＯ2濃度もしくはストイキに対してリッチもしくはリーンであるかを算出する。また、両センサの出力を用いて三元触媒１１の浄化効率が最適となるよう燃料噴射量もしくは空気量を逐次補正するＦ／Ｂ制御を行う。また、吸気温センサ２９で、吸気温が、筒内圧（燃焼圧）センサ３０で、筒内圧（燃焼圧）が、それぞれ検出される。
【００４４】
図１２はコントロールユニット１６の内部を示したものである。コントロールユニット１６内にはＡ／Ｆセンサ１２，スロットル弁開度センサ１７，エアフロセンサ２，クランク角センサ１５，水温センサ１４，アクセル開度センサ１３，Ｏ2センサ２０，吸気温センサ２９，筒内圧センサ３０の各センサ出力値が入力され、入力回路２４にてノイズ除去等の信号処理を行った後、入出力ポート２５に送られる。入力ポートの値はＲＡＭ２３に保管され、ＣＰＵ２１内で演算処理される。演算処理の内容を記述した制御プログラムはＲＯＭ２２に予め書き込まれている。制御プログラムに従って演算された各アクチュエータ作動量を表す値はＲＡＭ２３に保管された後、入出力ポート２５に送られる。点火プラグの作動信号は点火出力回路内の一次側コイルの通流時はＯＮとなり、非通流時はＯＦＦとなるＯＮ・ＯＦＦ信号がセットされる。点火時期はＯＮからＯＦＦになる時である。出力ポートにセットされた点火プラグ用の信号は点火出力回路２６で燃焼に必要な十分なエネルギーに増幅され点火プラグに供給される。また燃料噴射弁の駆動信号は開弁時ＯＮ，閉弁時ＯＦＦとなるＯＮ・ＯＦＦ信号がセットされ、燃料噴射弁駆動回路２７で燃料噴射弁を開くに十分なエネルギーに増幅され燃料噴射弁７に送られる。電子スロットル３の目標開度を実現する駆動信号は、電子スロットル駆動回路２８を経て、電子スロットル３に送られる。以下、ＲＯＭ２２に書き込まれる制御プログラムについて述べる。
【００４５】
図１３は制御全体を表したブロック図であり、以下の演算部から構成される。
・  基準点火時期演算部
・  リタード量演算部（図１４）
「基準点火時期演算部」で基準点火時期（Ａｄｖ０）を演算する。Ａｄｖ０はＭＢＴ近傍とするが、その演算方式は、従来よりある一般的なものなので、ここでは詳述しない。例えば、回転速度，充填効率などから求める。「リタード量演算部」では、リタード量（Ｒｔｄ）を求める。筒内圧センサ３０の出力（Ｐ）から燃焼の安定度を検出し、安定限界までリタード量を徐々に増やすものである。
【００４６】
以下に「リタード量演算部」の詳細を述べる。
【００４７】
＜リタード量演算部（図１４）＞
本演算部では、リタード量（Ｒｔｄ）の演算を行う。具体的には図１４に示される。
・  筒内圧センサ３０の検出値から図示平均有効圧（Ｐｉ）を演算する。
・  充填効率（Ｉｔａ＿ｃ）とエンジン回転速度（Ｎｅ）から、テーブルを参照して、安    定限界相当図示平均有効圧（Ｐｉ＿ｕｓ）を求める。充填効率（Ｉｔａ＿ｃ）は、エ    アフロセンサ２から得られ空気量（Ｑａ）と回転速度（Ｎｅ）から求める。充填効率    の演算方式は、従来技術なので、ここでは詳述しない。
・  ＰｉとＰｉ＿ｕｓを比較して、Ｐｉ＞Ｐｉ＿ｕｓのときは、燃焼圧が十分に高く、安    定限界に達していないとし、リタード量更新分（ｄＲｔｄ）を前回リタード補正値に    加えて、最新のリタード量（Ｒｔｄ）とする。一方、Ｐｉ＜Ｐｉ＿ｕｓのときは、燃    焼圧が低く、安定限界に達しているとし、進角量更新分（ｄＡｄｖ）を前回リタード    補正値に加えて、最新のリタード量（Ｒｔｄ）とする。ｄＲｔｄおよびｄＡｄｖは、    Ｎｅから決める。なお、ｄＡｄｖは負の値となる。また、リタード量は、２サイクル    目までは０とする。
【００４８】
ｄＲｔｄおよびｄＡｄｖは、Ｎｅから決めるのは、前述したように、エンジンの始動性能も考慮して、エンジン回転速度が比較的低いときは、リタード量を比較的小さくし、エンジン回転速度がある程度高くなり、始動性が確立されるに応じて、リタード量を増やしていくものである。
【００４９】
また、リタード量を、１サイクル目は０とするのは、同じく前述したように、下記理由による。すなわち、リタードに対する燃焼ロバスト性は、作動ガスの温度に依存する。始動時、燃焼室内の温度は、室温から燃焼による発生熱によって急激に上昇する。したがって、燃料による発生熱が得られず燃焼室内の温度が室温相当である１サイクル目は少なくともリタードを実施せず２サイクル目以降からリタードを実施するものである。なお、２サイクル目でも作動ガスの温度が高くなっていないこともあり得るため、３サイクル目以降からリタードを実施するのもよい。
【００５０】
（実施例２）
実施例２では、筒内圧（燃焼圧）からリタードによる安定限界を検出したが、実施例２では、エンジンのクランク角度信号を用いて検出する。
【００５１】
図１１は本実施例を示すシステム図であり、実施例１と同様であるので詳述はしない。
【００５２】
図１２はコントロールユニット１６の内部を示したものであり、実施例１と同様であるので詳述しない。
【００５３】
図１５は制御全体を表したブロック図であり、以下の演算部から構成される。
・  基準点火時期演算部
・  リタード量演算部（図１６）
「基準点火時期演算部」で基準点火時期（Ａｄｖ０）を演算する。Ａｄｖ０はＭＢＴ近傍とするが、その演算方式は、従来よりある一般的なものなので、ここでは詳述しない。「リタード量演算部」では、リタード量（Ｒｔｄ）を求める。クランク角センサ１５の出力から角加速度を演算し、さらに角加速度から筒内圧（燃焼圧）を推定する。推定した筒内圧（燃焼圧）から燃焼の安定度を検出し、安定限界までリタード量を徐々に増やすものである。
【００５４】
以下に「リタード量演算部」の詳細を述べる。
【００５５】
＜リタード量演算部（図１６）＞
本演算部では、リタード量（Ｒｔｄ）の演算を行う。具体的には図１６に示される。
・  クランク角センサ１５の出力信号から演算される回転速度（Ｎｅ）から角加速度（ｄ
Ｎｅ）を演算する。ｄＮｅに定数Ｋを乗じ、角加速度相当トルク（燃焼圧）を求め、    その後、慣性トルク分（Ｐ＿Ｉ）を引き、摩擦トルク分（Ｐ＿ｆ）を足した値を、図    示平均有効圧推定値（Ｐｉ＿ｅｓｔ）を求める。Ｐ＿Ｉは、Ｎｅからテーブルを参照    して求める。Ｐ＿ｆは、ＮｅとＴｗｎからテーブルを参照して求める。
・  充填効率（Ｉｔａ＿ｃ）とエンジン回転速度（Ｎｅ）から、テーブルを参照して、安    定限界相当図示平均有効圧（Ｐｉ＿ｕｓ）を求める。充填効率（Ｉｔａ＿ｃ）は、エ    アフロセンサ２から得られ空気量（Ｑａ）と回転速度（Ｎｅ）から求める。充填効率    の演算方式は、従来技術なので、ここでは詳述しない。
・  Ｐｉ＿ｅｓｔとＰｉ＿ｕｓを比較して、Ｐｉ＿ｅｓｔ＞Ｐｉ＿ｕｓのときは、燃焼圧    が十分に高く、安定限界に達していないとし、リタード量更新分（ｄＲｔｄ）を前回    リタード補正値に加えて、最新のリタード量（Ｒｔｄ）とする。一方、Ｐｉ＜Ｐｉ＿    ｕｓのときは、燃焼圧が低く、安定限界に達しているとし、進角量更新分（ｄＡｄｖ    ）を前回リタード補正値に加えて、最新のリタード量（Ｒｔｄ）とする。ｄＲｔｄお    よびｄＡｄｖは、Ｎｅから決める。なお、ｄＡｄｖは負の値となる。また、リタード    量は、２サイクル目までは０とする。
【００５６】
ｄＲｔｄおよびｄＡｄｖは、Ｎｅから決めるのは、前述したように、エンジンの始動性能も考慮して、エンジン回転速度が比較的低いときは、リタード量を比較的小さくし、エンジン回転速度がある程度高くなり、始動性が確立されるに応じて、リタード量を増やしていくものである。
【００５７】
また、リタード量を、１サイクル目は０とするのは、同じく前述したように、下記理由による。すなわち、リタードに対する燃焼ロバスト性は、作動ガスの温度に依存する。始動時、燃焼室内の温度は、室温から燃焼による発生熱によって急激に上昇する。したがって、燃料による発生熱が得られず燃焼室内の温度が室温相当である１サイクル目は少なくともリタードを実施せず２サイクル目以降からリタードを実施するものである。なお、２サイクル目でも作動ガスの温度が高くなっていないこともあり得るため、３サイクル目以降からリタードを実施するのもよい。
【００５８】
（実施例３）
実施例１および実施例２では、２サイクル目以降からリタードを実施したが、実施例３では、燃焼室内温度に基づいて、リタードの実施を決定するものである。なお、安定限界は、実施例２と同様に、エンジンのクランク角度信号を用いて検出する。
【００５９】
図１１は本実施例を示すシステム図であり、実施例１と同様であるので詳述はしない。
【００６０】
図１２はコントロールユニット１６の内部を示したものであり、実施例１と同様であるので詳述しない。
【００６１】
図１７は制御全体を表したブロック図であり、以下の演算部から構成される。
・  基準点火時期演算部
・  燃焼室内温度推定演算部（図１８）
・  リタード量演算部（図１９）
「基準点火時期演算部」で基準点火時期（Ａｄｖ０）を演算する。Ａｄｖ０はＭＢＴ近傍とするが、その演算方式は、従来よりある一般的なものなので、ここでは詳述しない。「燃焼室内温度推定値演算部」では、燃焼室内温度推定値（Ｔｃｙｌ）を演算する。「リタード量演算部」では、リタード量（Ｒｔｄ）を求める。クランク角センサ１５の出力から角加速度を演算し、さらに角加速度から筒内圧（燃焼圧）を推定する。推定した筒内圧（燃焼圧）から燃焼の安定度を検出し、安定限界までリタード量を徐々に増やすものである。ただし、リタードを行うか否かは、燃焼室内温度（Ｔｃｙｌ）に基づいて決定する。
【００６２】
以下に「燃焼室内温度推定値演算部」および「リタード量演算部」の詳細を述べる。
【００６３】
＜燃焼室内温度推定値演算部（図１８）＞
本演算部では、燃焼室内温度（Ｔｃｙｌ）の演算を行う。具体的には図１８に示される。燃料噴射量（Ｔｉ）を引数として、マップを参照して、基本発熱量を求める。基本発熱量に、燃焼空燃比補正，点火時期補正を乗じ、さらに、熱容量係数（Ｃ）、熱伝導係数（κ）を乗じて、供給分熱量とする。燃焼空燃比補正係数は、目標空燃比（Ｔｇ＿ＡＦ）を引数としてマップを参照して求める。Ｔｇ＿ＡＦの演算方法は、従来よりある一般的な方法なので、ここでは詳述しない。例えば、エンジン回転速度，充填効率（もしくは目標トルク）など、運転条件を代表するパラメータから求める。点火時期補正係数は、点火時期（Ａｄｖ）を引数としてマップを参照して求める。放熱分は、水温（Ｔｗｎ）を引数としてマップ参照して求める。始動時吸気温（Ｔｈｓ）を燃焼室内温度推定値の初期値とする。その後、燃焼発生毎に、供給分と放熱分の収支演算を行い、燃焼室内温度推定値を更新する。なお各マップ値は、実験から求めるのもよい。
【００６４】
＜リタード量演算部（図１９）＞
本演算部では、リタード量（Ｒｔｄ）の演算を行う。具体的には図１９に示される。
・  クランク角センサ１５の出力信号から演算される回転速度（Ｎｅ）から角加速度（ｄ    Ｎｅ）を演算する。ｄＮｅに定数Ｋを乗じ、角加速度相当トルク（燃焼圧）を求め、    その後、慣性トルク分（Ｐ＿Ｉ）を引き、摩擦トルク分（Ｐ＿ｆ）を足した値を、図    示平均有効圧推定値（Ｐｉ＿ｅｓｔ）を求める。Ｐ＿Ｉは、Ｎｅからテーブルを参照    して求める。Ｐ＿ｆは、ＮｅとＴｗｎからテーブルを参照して求める。
・  充填効率（Ｉｔａ＿ｃ）とエンジン回転速度（Ｎｅ）から、テーブルを参照して、安    定限界相当図示平均有効圧（Ｐｉ＿ｕｓ）を求める。充填効率（Ｉｔａ＿ｃ）は、エ    アフロセンサ２から得られ空気量（Ｑａ）と回転速度（Ｎｅ）から求める。充填効率    の演算方式は、従来技術なので、ここでは詳述しない。
・  Ｐｉ＿ｅｓｔとＰｉ＿ｕｓを比較して、Ｐｉ＿ｅｓｔ＞Ｐｉ＿ｕｓのときは、燃焼圧    が十分に高く、安定限界に達していないとし、リタード量更新分（ｄＲｔｄ）を前回    リタード補正値に加えて、最新のリタード量（Ｒｔｄ）とする。一方、Ｐｉ＜Ｐｉ＿    ｕｓのときは、燃焼圧が低く、安定限界に達しているとし、進角量更新分（ｄＡｄｖ    ）を前回リタード補正値に加えて、最新のリタード量（Ｒｔｄ）とする。ｄＲｔｄお    よびｄＡｄｖは、Ｎｅから決める。なお、ｄＡｄｖは負の値となる。
・  なお、点火時期のリタードは、Ｔｃｙｌ＞Ｔｃｙｌ＿ｒｔｄのが成立したら開始する    。
【００６５】
ｄＲｔｄおよびｄＡｄｖは、Ｎｅから決めるのは、前述したように、エンジンの始動性能も考慮して、エンジン回転速度が比較的低いときは、リタード量を比較的小さくし、エンジン回転速度がある程度高くなり、始動性が確立されるに応じて、リタード量を増やしていくものである。
【００６６】
また、点火時期のリタードは、Ｔｃｙｌ＞Ｔｃｙｌ＿ｒｔｄが成立したら開始するのは、前述したように、下記理由による。すなわち、リタードに対する燃焼ロバスト性は、作動ガスの温度に依存する。始動時、燃焼室内の温度は、室温から燃焼による発生熱によって急激に上昇する。したがって、リタードに対する燃焼ロバスト性が確保される温度に達した状態を意味するＴｃｙｌ＞Ｔｃｙｌ＿ｒｔｄが成立したら、点火時期のリタードを実施するものである。Ｔｃｙｌ＿ｒｔｄは、実験から求めるのがよい。
【００６７】
（実施例４）
実施例４では、点火時期（リタード量）と燃焼圧に基づいて、燃料性状を推定する。図１１は本実施例を示すシステム図であり、実施例１と同様であるので詳述はしない。図１２はコントロールユニット１６の内部を示したものであり、実施例１と同様であるので詳述しない。
【００６８】
図２０は制御全体を表したブロック図であり、以下の演算部から構成される。
・  基準点火時期演算部
・  リタード量演算部（図２１）
・  燃料性状検出部（図２２）
「基準点火時期演算部」で基準点火時期（Ａｄｖ０）を演算する。Ａｄｖ０はＭＢＴ近傍とするが、その演算方式は、従来よりある一般的なものなので、ここでは詳述しない。「リタード量演算部」では、リタード量（Ｒｔｄ）および安定限界到達フラグ（Ｆ＿ｕｓ）を求める。筒内圧センサ３０の出力（Ｐ）から燃焼の安定度を検出し、安定限界までリタード量（Ｒｔｄ）を徐々に増やすものである。また、安定限界に達したらＦ＿ｕｓ＝１とする。「燃料性状検出部」では、Ｆ＿ｕｓ＝１となったとき、すなわち安定限界に達したときの点火時期（リタード量）から燃料性状を検出する。
【００６９】
以下にリタード量演算部」および「燃料性状検出部」の詳細を述べる。
【００７０】
＜リタード量演算部（図２１）＞
本演算部では、リタード量（Ｒｔｄ）の演算を行う。具体的には図２１に示される。
・  筒内圧センサ３０の検出値から図示平均有効圧（Ｐｉ）を演算する。
・  充填効率（Ｉｔａ＿ｃ）とエンジン回転速度（Ｎｅ）から、テーブルを参照して、安    定限界相当図示平均有効圧（Ｐｉ＿ｕｓ）を求める。充填効率（Ｉｔａ＿ｃ）は、エ    アフロセンサ２から得られ空気量（Ｑａ）と回転速度（Ｎｅ）から求める。充填効率    の演算方式は、従来技術なので、ここでは詳述しない。
・  ＰｉとＰｉ＿ｕｓを比較して、Ｐｉ＞Ｐｉ＿ｕｓのときは、燃焼圧が十分に高く、安    定限界に達していないとし、リタード量更新分（ｄＲｔｄ）を前回リタード補正値に    加えて、最新のリタード量（Ｒｔｄ）とする。一方、Ｐｉ＜Ｐｉ＿ｕｓのときは、燃    焼圧が低く、安定限界に達しているとし、安定限界到達フラグ（Ｆ＿ｕｓ）を１とし    て、進角量更新分（ｄＡｄｖ）を前回リタード補正値に加えて、最新のリタード量（    Ｒｔｄ）とする。ｄＲｔｄおよびｄＡｄｖは、Ｎｅから決める。なお、ｄＡｄｖは負    の値となる。また、リタード量は、２サイクル目までは０とする。
【００７１】
ｄＲｔｄおよびｄＡｄｖは、Ｎｅから決めるのは、前述したように、エンジンの始動性能も考慮して、エンジン回転速度が比較的低いときは、リタード量を比較的小さくし、エンジン回転速度がある程度高くなり、始動性が確立されるに応じて、リタード量を増やしていくものである。
【００７２】
また、リタード量を、１サイクル目は０とするのは、同じく前述したように、下記理由による。すなわち、リタードに対する燃焼ロバスト性は、作動ガスの温度に依存する。始動時、燃焼室内の温度は、室温から燃焼による発生熱によって急激に上昇する。したがって、燃料による発生熱が得られず燃焼室内の温度が室温相当である１サイクル目は少なくともリタードを実施せず２サイクル目以降からリタードを実施するものである。なお、２サイクル目でも作動ガスの温度が高くなっていないこともあり得るため、３サイクル目以降からリタードを実施するのもよい。
【００７３】
＜燃料性状検出部（図２２）＞
本演算部では、燃料性状指数（Ｉｎｄ＿ｆ）の演算を行う。具体的には図２２に示される。
・  安定限界到達フラグ（Ｆ＿ｕｓ）が１のときの点火時期（Ａｄｖ）から、テーブルを    参照して、燃料性状指数（Ｉｎｄ＿ｆ）を求める。
【００７４】
燃料性状によって、燃焼速度が変化する。したがって、安定度限界となる点火時期を燃料性状によって変化する。この原理を利用して、上述のごとく、始動時の極初期に燃料性状を検出するものである。ここでは詳述しないが、検出した燃料性状に応じて、エンジンを最適に制御するのもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】請求項１に記載のエンジンの制御装置。
【図２】請求項２に記載のエンジンの制御装置。
【図３】請求項３に記載のエンジンの制御装置。
【図４】請求項４に記載のエンジンの制御装置。
【図５】請求項５に記載のエンジンの制御装置。
【図６】請求項６，７，８に記載のエンジンの制御装置。
【図７】請求項９，１０に記載のエンジンの制御装置。
【図８】請求項１１に記載のエンジンの制御装置。
【図９】請求項１２，１３に記載のエンジンの制御装置。
【図１０】請求項１４に記載のエンジンの制御装置。
【図１１】実施例１〜４におけるエンジン制御システム図。
【図１２】実施例１〜４におけるコントロールユニットの内部を表した図。
【図１３】実施例１における制御全体を表したブロック図。
【図１４】実施例１におけるリタード量演算部を表したブロック図。
【図１５】実施例２における制御全体を表したブロック図。
【図１６】実施例２におけるリタード量演算部を表したブロック図。
【図１７】実施例３における制御全体を表したブロック図。
【図１８】実施例３における燃焼室内温度推定値演算部を表したブロック図。
【図１９】実施例３におけるリタード量演算部を表したブロック図。
【図２０】実施例４における制御全体を表したブロック図。
【図２１】実施例４におけるリタード量演算部を表したブロック図。
【図２２】実施例４における燃料性状検出部を表したブロック図。
【符号の説明】
【００７６】
１  エアクリーナ
２  エアフロセンサ
３  電子スロットル
４，１０  マニホールド
５  コレクタ
６  アクセル
７  燃料噴射弁
８  点火プラグ
９  エンジン
１１  三元触媒
１２  Ａ／Ｆセンサ
１３  アクセル開度センサ
１４  水温センサ
１５  クランク角センサ
１６  コントロールユニット
１７  スロットル開度センサ
１８  排気還流管
１９  バルブ
２０  Ｏ2センサ
２１  コントロールユニット内に実装されるＣＰＵ
２２  コントロールユニット内に実装されるＲＯＭ
２３  コントロールユニット内に実装されるＲＡＭ
２４  コントロールユニット内に実装される各種センサの入力回路
２５  入出力ポート
２６  点火プラグに適切なタイミングで駆動信号を出力する点火出力回路
２７  燃料噴射弁に適切なパルスを出力する燃料噴射弁駆動回路
２８  電子スロットル駆動回路
２９  吸気温センサ
３０  筒内圧センサ
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
0005011086.tif 000020
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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