(57)【要約】【課題】燃料消費量及び排気エミッションを増大させることなく、機関回転数を確実に目標回転数に一致させる。【解決手段】機関始動時に機関回転数があらかじめ定められた目標回転数よりも低いときには、機関回転数を上昇させ又は出力トルクを増大させるために点火時期が進角補正される。点火時期を進角側限界値を越えて進角補正すべきときには、点火時期が進角側限界値に維持される。点火時期があらかじめ定められた時間にわたり進角側限界値に保持されたときには、吸気通路内負圧又は吸気流速を増大させるためにスロットル開度が減少される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関始動時に機関回転数を上昇させ又は出力トルクを増大させるために点火時期を進角補正する補正手段と、点火時期を進角側限界値を越えて進角補正すべきときに点火時期を進角側限界値に維持するガード手段と、点火時期があらかじめ定められた時間にわたり進角側限界値に保持されたときには、吸気通路内負圧又は吸気流速を増大させる吸気制御手段と、を具備した内燃機関の始動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関の始動制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
機関始動時に機関回転数があらかじめ定められた目標回転数よりも低いときには、スロットル開度を増大補正して吸入空気量を増量補正するようにした内燃機関が公知である（特許文献１参照）。吸入空気量を増量補正すると、それに伴って燃料噴射量も増量補正され、したがって機関回転数が上昇する。そこで上述の内燃機関では、機関回転数が目標回転数よりも低いときにスロットル開度を増大補正するようにしている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３２８８３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、一般に、機関始動直前には、スロットル弁と燃焼室との間の吸気通路内に多量の空気が存在しており、大まかに言えば、この多量の空気が燃焼室内に吸入されると空気がスロットル弁を通過し始める。すなわち、機関が始動されても、ただちに空気がスロットル弁を通過するわけではない。したがって、機関始動直後にスロットル開度を増大補正しても吸入空気量を増量補正することは困難である。吸入空気量を増量補正できたとしても、それに伴い燃料噴射量を増大補正すると、燃料消費量が増大し、排気エミッションが増大するというだけでなく、吸気通路内に燃料溜りが形成されるおそれもある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によれば、機関始動時に機関回転数を上昇させ又は出力トルクを増大させるために点火時期を進角補正する補正手段と、点火時期を進角側限界値を越えて進角補正すべきときに点火時期を進角側限界値に維持するガード手段と、点火時期があらかじめ定められた時間にわたり進角側限界値に保持されたときには、吸気通路内負圧又は吸気流速を増大させる吸気制御手段と、を具備した内燃機関の始動制御装置が提供される。
【発明の効果】
【０００６】
燃料消費量及び排気エミッションを増大させることなく、機関回転数を確実に目標回転数に一致させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１を参照すると、１は機関本体、２はシリンダブロック、３はシリンダヘッド、４はピストン、５は燃焼室、６は吸気弁、７は吸気ポート、８は排気弁、９は排気ポート、１０は点火栓をそれぞれ示す。各気筒の吸気ポート７は対応する吸気枝管１１を介してサージタンク１２に連結される。サージタンク１２は吸気ダクト１３を介してエアクリーナ１４に連結される。吸気ダクト１３内にはエアフロメータ１５と、ステップモータ１６によって駆動されるスロットル弁１７とが配置される。また、各吸気ポート７には燃料噴射弁１８が取り付けられる。各燃料噴射弁１８はコモンレール１９に連結され、コモンレール１９は吐出量を制御可能な燃料ポンプ２０を介して燃料タンク２１に連結される。コモンレール１９には燃料圧センサ２２が取り付けられており、コモンレール１９内の燃料圧が目標圧に一致するように燃料ポンプ２０の吐出量が制御される。一方、各気筒の排気ポート９は対応する排気マニホルド２３及び排気管２４を介して触媒２５に連結され、触媒２５は排気管２６に連結される。排気管２４内には空燃比センサ２７が取り付けられる。
【０００８】
電子制御ユニット３０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス３１を介して相互に接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）３２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）３４、入力ポート３５及び出力ポート３６を具備する。機関本体１には機関冷却水温に比例した出力電圧を発生する水温センサ２８が取り付けられる。また、アクセルペダル３９にはアクセルペダル３９の踏込量に比例した出力電圧を発生する負荷センサ４０が接続される。エアフロメータ１５、燃料圧センサ２２、空燃比センサ２７、水温センサ２８及び負荷センサ４０の出力電圧は対応するＡＤ変換器３８を介して入力ポート３６にそれぞれ入力される。さらに、クランク角センサ４１はクランクシャフトが例えば３０°回転する毎に出力パルスを発生し、この出力パルスは入力ポート３６に入力される。ＣＰＵ３４ではこの出力パルスに基づいて機関回転数Ｎｅが算出される。一方、出力ポート３６は対応する駆動回路３８を介して点火栓１０、ステップモータ１６、燃料噴射弁１７、及び燃料ポンプ２０に接続される。
【０００９】
本発明による実施例では、機関始動時に機関回転数Ｎｅがあらかじめ定められた目標回転数ＮｅＴにほぼ一致するように出力トルクが制御され、出力トルクを制御するために点火時期が制御される。この場合の目標回転数ＮｅＴの一例が図２に示されている。図２からわかるように、機関回転数Ｎｅ又は目標回転数ＮｅＴはまず上昇して回転数ピーク値ＮｅＰに到達し、その後下降して或る一定のアイドリング回転数Ｎｅｓｔに落ち着く。ここで、機関始動が開始されてから機関回転数Ｎｅが落ち着くまでの期間ｔＮを回転数過渡期間と称すると、本発明による実施例では、回転数過渡期間ｔＮ中に機関回転数Ｎｅが目標回転数ＮｅＴに一致するように点火時期が制御されるということになる。
【００１０】
次に、本発明による実施例の点火時期制御について簡単に説明する。本発明による実施例では、機関始動を開始すべきときに点火時期ＳＡが基本点火時期ＳＡＢに設定される。この基本点火時期ＳＡＢは、使用されている燃料が基準燃料のときに機関回転数Ｎｅを目標回転数ＮｅＴに一致させるのに必要な点火時期であり、あらかじめ実験により求められてＲＯＭ３２内に記憶されている。
【００１１】
続く回転数過渡期間中において、機関回転数Ｎｅが目標回転数ＮｅＴよりも低いときには点火時期ＳＡが例えば一定値ｓだけ進角され（ＳＡ＝ＳＡ−ｓ）、それによって出力トルクが増大される。例えば、使用されている燃料が基準燃料よりも重質であると機関回転数Ｎｅが目標回転数ＮｅＴよりも低くなり、したがって点火時期ＳＡが進角補正される。
【００１２】
一方、機関回転数Ｎｅが目標回転数ＮｅＴよりも高いときには点火時期ＳＡが一定値ｓだけ遅角され（ＳＡ＝ＳＡ＋ｓ）、それによって出力トルクが減少される。例えば、使用されている燃料が基準燃料よりも軽質であると機関回転数Ｎｅが目標回転数ＮｅＴよりも高くなり、したがって点火時期ＳＡが遅角補正される。
【００１３】
この場合、点火時期を過度に進角補正するとノッキングが生じ、過度に遅角補正すると発生エネルギを機関駆動のために有効に利用できなくなる。そこで本発明による実施例では、点火時期ＳＡが進角側限界値ＡＤＶを越えて進角補正されるときには点火時期ＳＡを進角側限界値ＡＤＶに維持し、点火時期ＳＡが遅角側限界値ＲＴＤを越えて遅角補正されるときには点火時期ＳＡを遅角側限界値ＲＴＤに維持するガード処理を行うようにしている。言い換えると、点火時期ＳＡは進角側限界値ＡＤＶを越えて進角されず、遅角側限界値ＲＴＤを越えて遅角されない。
【００１４】
図３は回転数過渡期間中における点火時期ＳＡの変化の一例を示している。図３に示される例では、点火時期ＳＡが進角補正され、次いで進角側限界値ＡＤＶに達した後は進角側限界値ＡＤＶに維持されている。
【００１５】
ところが、このように点火時期ＳＡが進角側限界値ＡＤＶまでに制限されると、出力トルクの増大が制限されることになる。その結果、図４に示されるように、実際の機関回転数ＮｅＡ’は目標回転数ＮｅＴまで上昇せずあるいは低下するおそれがある。この場合、機関回転数Ｎｅが目標回転数ＮｅＴにほぼ一致しているときの吸気圧（スロットル弁下流の吸気通路内の圧力）Ｐｍを目標吸気圧ＰｍＴと称すると、実際の吸気圧ＰｍＡ’は目標吸気圧ＰｍＴよりも高く、ほぼ大気圧に維持されることになる。
【００１６】
そこで本発明による実施例では、図５に示されるように、点火時期ＳＡがあらかじめ定められた設定時間ｔ１にわたり進角側限界値ＡＤＶに維持されたときには、スロットル開度ＴＡを例えば補正値ｔだけ減少させるようにしている。このようにすると、実際の吸気圧ＰｍＡが低下されすなわち吸気管負圧が大きくなるので、燃料の気化が促進される。また、スロットル弁１７を通過する空気流の流速が高められるので混合気の乱れが促進される。その結果、良好な燃焼が確保されるので出力トルクが増大し、したがって実際の機関回転数ＮｅＡを高めることができる。また、燃料噴射量を増大させることなく出力トルクが増大されるので、燃料消費量及び排気エミッションが増大するのを阻止することができる。
【００１７】
次いで、回転数過渡期間ｔＮが終了すると、図５に示されるようにスロットル開度ＴＡが補正値ｔだけ増大され、すなわち補正前の値に戻される。
【００１８】
この場合、スロットル開度ＴＡの補正値ｔは一定値にすることができる。しかしながら、例えば目標回転数ＮｅＴからの機関回転数Ｎｅの偏差、又は機関運転状態に応じて補正値ｔを変更するようにしてもよい。また、スロットル開度ＴＡを繰り返し補正するようにしてもよい。
【００１９】
図６は本発明による実施例の点火時期制御ルーチンを示しており、このルーチンはあらかじめ定められた設定時間ごとの割り込みによって実行される。
【００２０】
図６を参照すると、まずステップ１００では現在、回転数過渡期間中であるか否かが判別される。現在、回転数過渡期間中でないと判別されたときには処理サイクルを終了する。現在、回転数過渡期間中であると判別されたときには次いでステップ１０１に進み、機関回転数Ｎｅが目標回転数ＮｅＴよりも低いか否かが判別される。Ｎｅ＜ＮｅＴのときには次いでステップ１０２に進み、点火時期ＳＡが例えば一定値ｓだけ進角される。次いでステップ１０４に進む。これに対し、Ｎｅ≧ＮｅＴのときにはステップ１０１からステップ１０３に進み、点火時期ＳＡが一定値ｓだけ遅角される。次いでステップ１０４に進む。ステップ１０４ではガード処理が行われる。次いで処理サイクルを終了する。
【００２１】
図７は本発明による実施例のスロットル開度制御ルーチンを示しており、このルーチンはあらかじめ定められた設定時間ごとの割り込みによって実行される。
【００２２】
図７を参照すると、まずステップ２００では現在、回転数過渡期間中であるか否かが判別される。現在、回転数過渡期間中であると判別されたときには次いでステップ２０１に進み、点火時期ＳＡが設定時間ｔ１にわたり進角側限界値ＡＤＶに維持されているか否かが判別される。点火時期ＳＡが設定時間ｔ１にわたり進角側限界値ＡＤＶに維持されていると判別されたときには次いでステップ２０２に進み、機関回転数Ｎｅが目標回転数ＮｅＴよりも低いか否かが判別される。Ｎｅ＜ＮｅＴであると判別されたときには次いでステップ２０３に進み、フラグＸＴＡがリセットされているか否かが判別される。このフラグＸＴＡはスロットル開度ＴＡの減少補正が行われたときにセットされ（ＸＴＡ＝１）、それ以外はリセットされる（ＸＴＡ＝０）ものである。フラグＸＴＡがリセットされているとき、すなわちスロットル開度ＴＡの減少補正がいまだ行われていないときには次いでステップ２０４に進み、スロットル開度ＴＡを一定値ｔだけ減少させる減少補正が行われる（ＴＡ＝ＴＡ−ｔ）。続くステップ２０５ではフラグＸＴＡがセットされる。次いで処理サイクルを終了する。これに対し、フラグＸＴＡがセットされているとき、すなわちスロットル開度ＴＡの減少補正がすでに行われているときにはステップ２０３から処理サイクルを終了する。
【００２３】
一方、現在、回転数過渡期間中でないと判別されたときにはステップ２００から、点火時期ＳＡが設定時間ｔ１にわたり進角側限界値ＡＤＶに維持されていないと判別されたときにはステップ２０１から、Ｎｅ≧ＮｅＴであると判別されたときにはステップ２０２から、それぞれステップ２０６に進み、フラグＸＴＡがセットされているか否かが判別される。フラグＸＴＡがリセットされていると判別されたときには処理サイクルを終了する。フラグＸＴＡがセットされていると判別されたときには次いでステップ２０７に進み、スロットル開度ＴＡが減少補正前の値に戻される（ＴＡ＝ＴＡ＋ｔ）。続くステップ２０８ではフラグＴＡがリセットされる。次いで処理サイクルを終了する。
【００２４】
上述の実施例では、機関回転数Ｎｅが目標回転数ＮｅＴよりも低いときにスロットル開度ＴＡの減少補正が行われる。しかしながら、例えば出力トルクを求め、出力トルクが目標となる出力トルクよりも低いときにスロットル開度ＴＡの減少補正を行うようにしてもよい。
【００２５】
また、上述の実施例では吸気管負圧又は吸気流速を増大させるために、スロットル開度ＴＡを減少補正するようにしている。しかしながら、例えば吸気弁６の開閉弁時期を制御したり、スロットル弁１７を迂回して流れる空気量を調節するためのアイドルスピード制御弁の開度を制御したり、スロットル弁１７下流の吸気通路内に配置された吸気制御弁の開度を制御するようにしてもよい。この場合、吸気制御弁は燃焼室内に形成されるタンブル又は縦旋回流を制御するタンブル制御弁や、燃焼室内に形成されるスワール又は横旋回流を制御するスワール制御弁から構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】内燃機関の全体図である。
【図２】目標回転数ＮｅＴを示す線図である。
【図３】点火時期の変化の一例を示すタイムチャートである。
【図４】好ましくない例を示すタイムチャートである。
【図５】本発明による実施例を説明するためのタイムチャートである。
【図６】点火時期制御ルーチンを実行するためのフローチャートである。
【図７】スロットル開度制御ルーチンを実行するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００２７】
１    機関本体
１０    点火栓
１３    吸気ダクト
１７    スロットル弁
【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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