(57)【要約】【課題】内燃機関の冷間始動の場合に、触媒を早期に活性化させるために、点火時期を遅角させて排気ガス温度を上昇させることがあるが、空燃比がリーンである場合には、運転状態が不安定にならないように遅角を一時的に保持するが、そうすると触媒の温度上昇が鈍るという不具合が生じた。【解決手段】内燃機関が、排気系に排気ガスを浄化する触媒と空燃比を検出する空燃比検出手段とを備えてなり、点火時期を現在の遅角量に所定量を加算した合計遅角量により目標点火時期まで遅角する内燃機関の点火時期制御方法であって、空燃比検出手段により空燃比を検出し、検出した空燃比がリーンである場合に現在の遅角量に加算する加算量を空燃比がリッチな場合の加算量より少なく、かつ現在の遅角量が多いほど少なくして点火時期の合計遅角量を所定間隔を置いて算出し、算出した合計遅角量により点火時期を遅角する構成である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関が、排気系に排気ガスを浄化する触媒と空燃比を検出する空燃比検出手段とを備えてなり、点火時期を現在の遅角量に所定量を加算した合計遅角量により目標点火時期まで遅角する内燃機関の点火時期制御方法であって、
空燃比検出手段により空燃比を検出し、
検出した空燃比がリーンである場合に現在の遅角量に加算する加算量を空燃比がリッチな場合の加算量より少なく、かつ現在の遅角量が多いほど少なくして点火時期の合計遅角量を所定間隔を置いて算出し、
算出した合計遅角量により点火時期を遅角する内燃機関の点火時期制御方法。
【請求項２】
空燃比がリーンである場合の加算量は、水温が低いほど少なくする請求項１記載の内燃機関の点火時期制御方法。
【請求項３】
空燃比検出手段が、空燃比センサであり、
空燃比がリーンである場合の加算量は、空燃比がリーンであるほど少なくする請求項１又は２記載の内燃機関の点火時期制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、触媒の活性化を加速する内燃機関の点火時期制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両に搭載される内燃機関、エンジンは、冷間始動時には、排気ガスを浄化するための触媒を早期に活性化させるために、点火時期を遅角して、高温の排気ガスを排出するようにしている。このように、点火時期を遅角させる運転の場合に、空燃比がリーンであると、燃焼が不安定になることがある。例えば、特許文献１に記載のものでは、空燃比がリーンであることを検出した場合には、点火時期の遅角量を、空燃比がリッチである場合の遅角量の約１／５にして、燃焼が不安定になることを抑制している。
【特許文献１】特許第２８６７７４７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、このような構成のものであると、空燃比がリッチである場合とリーンである場合とで点火時期が変化するものとなる。この結果、エンジンの運転状態が不安定になる場合が生じた。また、空燃比がリーンである場合に、リッチである場合に比較して点火時期の遅角量が少なくなるために、リーンである運転状態が長いと、点火時期を遅角することによる効果が低くなった。したがって、点火時期を遅角しているにもかかわらず、触媒の温度が上がらず、触媒の活性化が遅れる、といった不具合を生じることとなった。
【０００４】
そこで本発明は、このような不具合を解消することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
すなわち、本発明の内燃機関の点火時期制御方法は、内燃機関が、排気系に排気ガスを浄化する触媒と空燃比を検出する空燃比検出手段とを備えてなり、点火時期を現在の遅角量に所定量を加算した合計遅角量により目標点火時期まで遅角する内燃機関の点火時期制御方法であって、空燃比検出手段により空燃比を検出し、検出した空燃比がリーンである場合に現在の遅角量に加算する加算量を空燃比がリッチな場合の加算量より少なく、かつ現在の遅角量が大きいほど少なくして点火時期の合計遅角量を所定間隔を置いて算出し、算出した合計遅角量により点火時期を遅角することを特徴とする。
【０００６】
このような構成によれば、空燃比がリーンである場合においても、点火時期を合計遅角量により遅角させることになる。この場合に、合計遅角量は、現在の遅角量に加算する加算量を空燃比がリッチな場合のものより少なく、しかも現在の遅角量が大きいほど少なくしているので、燃焼状態が低下することを抑制することが可能である。しかも、空燃比がリーンである場合であっても、点火時期を所定間隔で徐々に遅角させることにより、この間も排気ガスの温度を高くしている。その結果、触媒を早期に暖機することを促進するものとなる。
【０００７】
このような構成において、空燃比がリーンである場合の加算量は、具体的には、水温が低いほど少なくするものが好ましい。また、空燃比検出手段が、空燃比センサである構成にあっては、空燃比がリーンである場合の加算量は、空燃比がリーンであるほど少なくするものが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、以上説明したような構成であり、空燃比がリーンである場合においても、合計遅角量を空燃比がリッチな場合に比較して少なくすることにより、点火時期を遅角させることができる。したがって、燃焼が不安定になることを抑制しながら、点火時期を早期に目標点火時期に到達させることができ、排気ガスの温度を高くして触媒の暖機つまり活性化を促進することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
【００１０】
図１に概略的に示したエンジン１００は、自動車用の火花点火式４サイクル４気筒のもので、その吸気系１には図示しないアクセルペダルに応動して開閉するスロットルバルブ２が配設され、その下流側にはサージタンク３が設けられている。サージタンク３に連通する一方の端部近傍には、さらに燃料噴射弁４が設けてあり、その燃料噴射弁４を、電子制御装置５により制御するようにしている。燃焼室６を形成するシリンダヘッド７には、吸気弁８及び排気弁９が配設されるとともに、火花を発生するスパークプラグ１０が取り付けてある。また排気系１１には、排気ガス中の酸素濃度を測定するための空燃比検出手段を構成するＯ2 センサ１２が、図示しないマフラに至るまでの管路に配設された触媒である三元触媒１３の上流の位置に取り付けられている。なお、図１にあっては、エンジン１００の１気筒の構成を代表して図示している。
【００１１】
エンジン１００の運転状態を検出して制御する電子制御装置５は、中央演算処理装置１４と、記憶装置１５と、入力インターフェース１６と、出力インターフェース１７とを具備してなるマイクロコンピュータシステムを主体に構成されている。入力インターフェース１６には、サージタンク３内の圧力すなわち吸気管圧力を検出するための吸気圧センサ１８から出力される吸気圧信号ａ、エンジン１００の回転状態を検出するためのカムポジションセンサ１９から出力される気筒判別信号Ｇ１とクランク角度基準位置信号Ｇ２とエンジン回転数信号ｂ、車速を検出するための車速センサ２０から出力される車速信号ｃ、スロットルバルブ２の開閉状態を検出するためのアイドルスイッチ２１から出力されるＩＤＬ信号ｄ、エンジン１００の冷却水温を検出するための水温センサ２２から出力される水温信号ｅ、上記したＯ2 センサ１２から出力される電流信号ｈ等が入力される。一方、出力インターフェース１７からは、燃料噴射弁４に対して燃料噴射信号ｆが、またスパークプラグ１０に対してイグニションパルスｇが出力されるようになっている。
【００１２】
電子制御装置５には、吸気圧センサ１８から出力される吸気圧信号ａとカムポジションセンサ１９から出力される回転数信号ｂとを主な情報とし、エンジン１００の運転状態に応じて決まる各種の補正係数で基本噴射時間（基本噴射量）を補正して燃料噴射弁開成時間すなわちインジェクタ最終通電時間Ｔを決定し、その決定された通電時間により燃料噴射弁４を制御して、エンジン負荷に応じた燃料を吸気系１に噴射させるためのプログラムが内蔵してある。また、このようにエンジン１００の燃料噴射を制御する一方、触媒１３を早期に活性化させるために、点火時期を現在の遅角量に加算量を加算した合計遅角量により目標点火時期まで遅角するものであって、Ｏ2 センサ１２により空燃比を検出し、検出した空燃比がリーンである場合に現在の遅角量に加算する加算量を空燃比がリッチな場合の加算量より少なく、かつ現在の遅角量が大きいほど少なくして点火時期の合計遅角量を所定間隔を置いて算出し、算出した合計遅角量により点火時期を遅角する点火時期制御プログラムが、電子制御装置５に内蔵してある。
【００１３】
図２のフローチャートを交えて、この点火時期制御プログラムの動作を説明する。なお、この点火時期制御プログラムは、所定間隔を置いて繰り返し実行されるものである。具体的には、各気筒の点火時期毎に、この点火時期制御プログラムを実行して、現在の遅角量に加算する加算量を算出するものである。また、遅角された点火時期が、目標点火時期に達した時点で、この点火時期制御プログラムの実行は中止する。
【００１４】
まずステップＳ１において、水温センサ２２から出力される水温信号ｅに基づいて冷却水温を検出する。次に、ステップＳ２において、Ｏ2 センサ１２から出力される電流信号ｈに基づいて、空燃比がリーンであるか否かを判定する。この判定において、空燃比をリーンと判定した場合は、ステップＳ３に進む。
【００１５】
ステップＳ３において、現在の合計遅角量及び検出した冷却水温に応じてリーン時の加算量、リーン加算量を決定する。リーン加算量は、後述するリッチ加算量より少なく、かつ冷却水温と実際に点火時期を遅角させる遅角量つまり現在の遅角量とに基づいて、その代表的なものがリーン加算量マップにして設定してある。リーン加算量マップに設定されていない加算量については、補間計算により設定する。具体的には、加算量は、冷却水温が高いほど多く、したがって冷却水温が低いほど少なく設定するとともに、実際に点火時期を遅角させる遅角量つまりこの時点における合計遅角量が多いほど少なく設定する。
【００１６】
一方、ステップＳ２において、空燃比がリッチであると判定した場合は、ステップＳ４において、現在の合計遅角量及び検出した水温に応じてリッチ時の加算量、リッチ加算量を決定する。このリッチ加算量は、所定の量に固定してあるものであってよい。また、リッチ加算量は、リーン加算量と同様に、水温が高いほど多く、現在の合計遅角量が多いほど少なく設定するものであってよく、同じ水温である場合は、リーン加算量より多く設定されるものである。
【００１７】
ステップＳ５では、決定した加算量をこの時点の、つまり現在の遅角量に加算して合計遅角量を算出する。算出された合計遅角量が新しい現在の遅角量になる。そして、ステップＳ６において、算出した合計遅角量により点火時期を遅角する。
【００１８】
以上の構成において、触媒１３が活性していないがＯ2センサ１２は活性しており、空燃比フィードバック制御を実行する低温始動の際には、制御は、ステップＳ１及びステップＳ２を実行し、始動増量などで噴射される燃料量が多く空燃比がリッチである場合は、ステップＳ４において空燃比がリッチである場合のリッチ加算量を決定し、そのリッチ加算量を現在の遅角量に加算した合計遅角量により点火時期を遅角する（ステップＳ５及びステップＳ６）。したがって、点火時期を大きく遅角でき、排気ガス温度を高温にすることができる。この結果、触媒１３の温度が上昇し、その活性化を促進することができる。
【００１９】
これに対して、空燃比がそれまでのリッチからリーンになった場合は、ステップＳ１〜ステップＳ３を実行し、続いてステップＳ５及びステップＳ６を実行して点火時期を遅角する。つまりエンジン１００の運転状態が比較的安定しにくい、空燃比がリーンである場合にあっても、各気筒の点火時期毎に現在の遅角量に加算するリーン加算量を算出して、そのリーン加算量と現在の加算量との合計遅角量とに基づいて、点火時期が停滞することなく徐々に増加する遅角量で遅角される。したがって、空燃比がリーンである運転状態であっても、排気ガスの温度は、徐々にではあるが上昇し、触媒１３の温度を上昇させる。この場合に、リーン加算量は、リッチ加算量に比較して少なく設定されているが、空燃比がリーンである場合に点火時期の遅角量を増加せずにその時点の遅角量に保持する場合に比較して、格段に早期に触媒１３の温度を上昇させることができる。
【００２０】
これにより、低温始動の場合で、かつ空燃比がリーンである場合においても、エンジン１００の運転状態を不安定にさせる、つまり燃焼状態を低下させることなく、早期に触媒１３を活性化させることができるものである。したがって、低温始動の場合であっても、排気ガスのエミッションを早期に低減することができる。
【００２１】
また、例えば冷却水温が同じである場合においても、現在の合計遅角量が多いほど遅角量の加算量を少なく設定していることにより、点火時期の遅角制御が進んで合計遅角量が増加するほど加算量は少なくなり、大幅に点火時期が遅角することを抑制している。つまり、この点火時期の遅角制御において、空燃比がリーンである運転状態を繰り返す毎、つまり目標点火時期に近づくに伴って、遅角量の加算量が少なくなるようにしている。このため、点火時期の遅角制御が進むにしたがって、遅角量の増加率が低くなる。したがって、空燃比がリーンである運転状態で点火時期の遅角制御が進んで大量の遅角を行っている状態において、燃焼の急激な低下を防止するものである。
【００２２】
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。
【００２３】
上述の実施形態にあっては、空燃比検出手段としてＯ2センサ１２を用いるものを説明したが、空燃比の変化を直線的に連続して検出することができる空燃比センサを使用するものであってもよい。このように、空燃比センサを使用する実施形態にあっては、上述の実施形態におけるリーン加算量の設定に対して、さらに、空燃比がリーンであるほど加算量が少なくなるように設定するものである。つまりリーン加算量は、空燃比がリッチである場合の加算量より少なく、現在の遅角量つまり現在の合計遅角量が大きいほど少なく、冷却水温が低いほど少なく、かつ空燃比がリーンであるほど少なくして、マップより設定するものである。
【００２４】
そして、図３に示すように、制御は、冷却水温を検出するとともに空燃比を検出し（ステップＳ２１）、検出した空燃比に基づいて空燃比がリーンであるかリッチであるかを判定し（ステップＳ２２）、リーンであると判定した場合は、上述したマップを、現在の合計遅角量と検出した冷却水温と空燃比つまりリーンの度合いとに基づいてマップを検索してリーン加算量を決定する（ステップＳ２３）ものである。ステップＳ２２において、空燃比がリッチであると判定した場合は、上述の実施形態と同じく現在の合計遅角量及び検出した冷却水温に応じてリッチ時のリッチ加算量を決定する（ステップＳ２４）。そして、加算量が決定した後は、上述の実施形態と同じく、合計遅角量を算出し（ステップＳ２５）、算出した合計遅角量により点火時期を遅角するものである（ステップＳ２６）。
【００２５】
このように、空燃比が変化する状態を連続的に検出できる構成にして、空燃比がリーンであるほど加算量を少なくすることにより、点火時期の遅角による燃焼状態の低下を、より精密に抑制することができる。
【００２６】
なお、この場合に、リーン加算量を設定する変数としての冷却水温を省略するものであってもよい。つまり、この他の実施形態にあっては、空燃比を連続して検知することができるので、冷却水温の如何にかかわらず燃焼状態が低下している状態を確実に把握することができる。したがって、冷却水温が低い場合に、燃焼状態が低下しないように加算量を少なくしなくとも、リーンである空燃比に基づいて加算量を少なくする設定により対応することができる。
【００２７】
その他、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施形態のエンジンの概略構成を示す構成説明図。
【図２】同実施形態の制御手順を示すフローチャート。
【図３】本発明の他の実施形態の制御手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００２９】
５…電子制御装置
１１…排気系
１２…Ｏ2センサ
１３…触媒
１４…中央演算装置
１５…記憶装置
１６…入力インターフェース
１７…出力インターフェース
【図１】
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【図２】
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【図３】
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