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JP2014137020A - Control device and control method of internal combustion engine - Google Patents

Control device and control method of internal combustion engine Download PDF

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JP2014137020A
JP2014137020A JP2013006394A JP2013006394A JP2014137020A JP 2014137020 A JP2014137020 A JP 2014137020A JP 2013006394 A JP2013006394 A JP 2013006394A JP 2013006394 A JP2013006394 A JP 2013006394A JP 2014137020 A JP2014137020 A JP 2014137020A
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JP
Japan
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ignition timing
amount
internal combustion
crank angle
combustion
Prior art date
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Pending
Application number
JP2013006394A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Futoshi Yoshimura
太 吉村
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To further suppress unburned HC during an ignition timing lag operation after a cold start.SOLUTION: A standard deviation σI20 of a crank angle position at which an ion current generating rate per cycle is 20% is obtained for previous 16 times of combustion (S7). If this standard deviation σI20 is smaller than a predetermined threshold σI20 th (S8), then the combustion of an internal combustion engine 1 is regarded as stable, and a lag increment R1 of ignition timing ADV gradually increases (S9). If the standard deviation σI20 is equal to or larger than the threshold σI20 th, then the combustion is regarded as unstable, and the lag increment R1 gradually decreases (S11). Therefore, the ignition timing ADV lags up to a maximum and an exhaust temperature rises up to a maximum in a range in which a combustion stable state nears a limit.

Description

この発明は、冷機始動後に点火時期を遅角させ、排気系の触媒装置の暖機促進を行う内燃機関の制御装置および制御方法に関する。   The present invention relates to a control device and a control method for an internal combustion engine that retards an ignition timing after start-up of a cold engine and promotes warm-up of an exhaust system catalyst device.

内燃機関の冷機始動後に、排気系の触媒装置における触媒が早期に活性化するように、点火時期を遅角させた運転を行うことが知られている。このような遅角運転の際の点火時期遅角量は、内燃機関の不安定化を回避するために、例えば、冷却水温に基づいて可変的に設定される。   It is known to perform an operation in which the ignition timing is retarded so that the catalyst in the exhaust system catalytic device is activated early after the internal combustion engine is cold-started. The ignition timing retard amount during such retard operation is variably set based on, for example, the coolant temperature in order to avoid instability of the internal combustion engine.

特許文献1には、内燃機関の始動後、燃焼状態が安定した段階で点火時期の遅角制御を開始するように、燃焼室内のイオン電流を利用して、内燃機関の安定状態を判別する技術が開示されている。すなわち、特許文献1の装置では、点火プラグを介してイオン電流を検出し、各サイクルで点火からイオン電流消滅までのクランク角期間を測定して、この測定値の例えば8サイクル分の平均値および各測定値の偏差に基づいて、点火時期の遅角を行うか否かを決定している。   Patent Document 1 discloses a technique for determining a stable state of an internal combustion engine using an ionic current in a combustion chamber so that ignition timing retarding control is started when the combustion state is stabilized after the internal combustion engine is started. Is disclosed. That is, in the apparatus of Patent Document 1, an ion current is detected through an ignition plug, a crank angle period from ignition to ion current disappearance is measured in each cycle, and an average value of, for example, eight cycles of this measured value and Whether or not to retard the ignition timing is determined based on the deviation of each measured value.

特開2006−57559号公報JP 2006-57559 A

上記特許文献1の装置では、イオン電流を用いた燃焼安定性の判別に基づいて点火時期の遅角を行うか否かを決定しているに過ぎず、点火時期の遅角量などは、イオン電流の測定値に拘わらず決定されている。従って、燃焼が安定しているとして点火時期の遅角制御が行われている間、必ずしも燃焼安定性の限界まで遅角されている訳ではなく、排気性能の上でなお改善の余地があった。   In the apparatus of Patent Document 1, it is merely determined whether or not to retard the ignition timing based on the determination of the combustion stability using the ionic current. It is determined regardless of the current measurement. Therefore, while the ignition timing is retarded as if combustion is stable, it is not necessarily delayed to the limit of combustion stability, and there is still room for improvement in exhaust performance. .

この発明は、内燃機関の冷機始動後に点火時期を遅角させ、排気系の触媒装置の暖機促進を行う内燃機関の制御装置において、
筒内で発生した熱量に相関した出力を発する燃焼検出手段と、
この燃焼検出手段の出力に基づき各サイクルの燃焼における熱発生割合が所定割合となるクランク角位置を求める所定割合クランク角検出手段と、を備え、
上記の点火時期遅角運転中に、熱発生割合が上記所定割合となるクランク角位置のばらつきが所定のばらつきよりも小さい場合に、点火時期遅角量の増大、筒内の残留ガス量の増大、または空燃比のリーン化を行うことを特徴としている。
The present invention relates to a control device for an internal combustion engine that retards the ignition timing after the cold start of the internal combustion engine and promotes warm-up of the exhaust catalyst device.
Combustion detection means for generating an output correlated with the amount of heat generated in the cylinder;
Predetermined rate crank angle detection means for obtaining a crank angle position at which the heat generation rate in combustion in each cycle becomes a predetermined rate based on the output of the combustion detection means,
During the ignition timing retarding operation, if the variation in the crank angle position at which the heat generation rate is the predetermined rate is smaller than the predetermined variation, the ignition timing retard amount is increased and the residual gas amount in the cylinder is increased. Alternatively, the air-fuel ratio is made lean.

上記構成では、イオン電流検出装置や筒内圧センサなどからなる燃焼検出手段によって、筒内で発生した熱量に相関した出力が得られ、1サイクルの総和(積算値)に対するそれまでの積算値の割合として熱発生割合が得られる。この熱発生割合が所定割合となるクランク角位置は、燃焼安定度に影響の大きい初期燃焼のばらつきによって左右される。従って、このクランク角位置のばらつきが小さければ、燃焼が安定していると判断でき、これに従って、点火時期遅角量の増大、筒内の残留ガス量の増大、または空燃比のリーン化が行われる。   In the above configuration, an output correlated with the amount of heat generated in the cylinder is obtained by the combustion detection means comprising an ion current detection device, an in-cylinder pressure sensor, etc., and the ratio of the integrated value so far to the total (integrated value) of one cycle As a result, a heat generation rate is obtained. The crank angle position at which this heat generation rate becomes a predetermined rate depends on the variation in initial combustion that has a great influence on the combustion stability. Therefore, if the variation in the crank angle position is small, it can be determined that the combustion is stable, and accordingly, the ignition timing retard amount is increased, the residual gas amount in the cylinder is increased, or the air-fuel ratio is made lean. Is called.

例えば点火時期遅角量を増大することで、実際に燃焼が不安定化する限界まで点火時期が遅角することになり、排気ガス温度の最大限の昇温および未燃HCの抑制が図れる。   For example, by increasing the ignition timing retard amount, the ignition timing is retarded to the limit at which combustion becomes actually unstable, and the maximum exhaust gas temperature can be raised and unburned HC can be suppressed.

また、例えばバルブオーバラップの拡大により筒内の残留ガス量を増大することで、冷機状態にある内燃機関の吸気ポートや筒内の温度が高温の残留ガスによって上昇し、燃料の気化が良好となって未燃HCが低減する。   Further, for example, by increasing the amount of residual gas in the cylinder by expanding the valve overlap, the temperature of the intake port of the internal combustion engine in the cold state or the cylinder rises due to high residual gas, and the fuel vaporization is good. As a result, unburned HC is reduced.

また、燃焼が安定している状態では、空燃比のリーン化によって、やはり未燃HCの低減が可能である。   In a state where combustion is stable, the unburned HC can also be reduced by making the air-fuel ratio lean.

この発明に係る内燃機関の制御装置によれば、冷機始動後の点火時期遅角運転中に、実際に燃焼が不安定化しない範囲内で最大限に未燃HCの抑制が図れる。   According to the control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, unburned HC can be suppressed to the maximum extent that the combustion does not actually become unstable during the ignition timing retarding operation after the cold start.

この発明に係る内燃機関の制御装置の一実施例を示す構成説明図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The structure explanatory drawing which shows one Example of the control apparatus of the internal combustion engine which concerns on this invention. 点火時期遅角量の増大を行う第1実施例のフローチャート。The flowchart of 1st Example which increases ignition timing retard amount. 吸気弁開時期の進角を行う第2実施例のフローチャート。The flowchart of 2nd Example which advances the intake valve opening timing. 空燃比のリーン化を行う第3実施例のフローチャート。The flowchart of 3rd Example which makes the air-fuel ratio lean. 熱発生割合が第2の所定割合となるクランク角位置を考慮した第4実施例のフローチャート。The flowchart of 4th Example which considered the crank angle position from which a heat generation rate becomes a 2nd predetermined rate. イオン電流発生割合の特性ならびに20%に対応するクランク角位置I20を示した特性図。The characteristic view which showed the crank angle position I20 corresponding to the characteristic of an ionic current generation | occurrence | production ratio, and 20%. イオン電流発生割合の特性ならびに70%に対応するクランク角位置I70を示した特性図。The characteristic view which showed the crank angle position I70 corresponding to the characteristic of an ionic current generation | occurrence | production ratio, and 70%.

以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、この発明が適用された自動車用内燃機関1のシステム構成を示している。この内燃機関1は、例えば直列4気筒のポート噴射型火花点火式内燃機関であって、各気筒毎に、吸気ポート2へ向けて燃料を噴射する燃料噴射弁3を備えている。また各気筒に設けられた点火プラグ4には、筒内の燃焼圧ないし燃焼温度に相関するイオン電流を検出するイオン電流検出装置5が付設されている。このイオン電流検出装置5は、点火プラグ4自体を検出プローブとして利用するものであり、実際には、イオン電流検出機能付き点火プラグ駆動回路として点火コイルを含む一つのユニットに構成されている。   FIG. 1 shows the system configuration of an automotive internal combustion engine 1 to which the present invention is applied. The internal combustion engine 1 is, for example, an inline 4-cylinder port injection type spark ignition internal combustion engine, and includes a fuel injection valve 3 that injects fuel toward the intake port 2 for each cylinder. The spark plug 4 provided in each cylinder is provided with an ion current detector 5 for detecting an ion current correlated with the in-cylinder combustion pressure or the combustion temperature. The ion current detection device 5 uses the spark plug 4 itself as a detection probe, and is actually configured as a single unit including an ignition coil as an ignition plug drive circuit with an ion current detection function.

また各気筒の燃焼室は、吸気弁6と排気弁7とを具備しているが、吸気弁6は、該吸気弁6の開閉時期(少なくとも開時期)を可変制御できる可変動弁装置8を備えている。この可変動弁装置8および上記の点火プラグ駆動回路は、エンジンコントローラ10によって制御されている。   The combustion chamber of each cylinder includes an intake valve 6 and an exhaust valve 7. The intake valve 6 includes a variable valve device 8 that can variably control the opening / closing timing (at least the opening timing) of the intake valve 6. I have. The variable valve device 8 and the spark plug drive circuit are controlled by the engine controller 10.

上記吸気ポート2に連なる吸気通路11の吸気コレクタ12よりも上流側には、エンジンコントローラ10からの制御信号によって開度が制御される電子制御型スロットル弁13が介装されており、さらにその上流側に、吸入空気量を検出するエアフロメータ14が配設されている。   An electronically controlled throttle valve 13 whose opening is controlled by a control signal from the engine controller 10 is interposed upstream of the intake collector 12 of the intake passage 11 connected to the intake port 2, and further upstream On the side, an air flow meter 14 for detecting the amount of intake air is disposed.

また、排気通路15には、三元触媒からなる触媒装置16が介装されており、その上流側に、空燃比を検出する空燃比センサ17が配置されている。   The exhaust passage 15 is provided with a catalyst device 16 made of a three-way catalyst, and an air-fuel ratio sensor 17 for detecting the air-fuel ratio is disposed upstream of the catalyst device 16.

上記エンジンコントローラ10には、上記のイオン電流検出装置5、エアフロメータ14、空燃比センサ17のほか、機関回転速度を検出するためのクランク角センサ18、冷却水温を検出する水温センサ19、運転者により操作されるアクセルペダルの踏込量を検出するアクセル開度センサ20、等のセンサ類の検出信号が入力されている。エンジンコントローラ10は、これらの検出信号に基づき、燃料噴射弁3による燃料噴射量および噴射時期、点火プラグ4による点火時期、吸気弁6の開閉時期、スロットル弁13の開度、等を最適に制御している。   The engine controller 10 includes the ion current detector 5, the air flow meter 14, the air-fuel ratio sensor 17, the crank angle sensor 18 for detecting the engine speed, the water temperature sensor 19 for detecting the cooling water temperature, and the driver. Detection signals of sensors such as an accelerator opening sensor 20 that detects the amount of depression of the accelerator pedal operated by the are input. Based on these detection signals, the engine controller 10 optimally controls the fuel injection amount and injection timing by the fuel injection valve 3, the ignition timing by the spark plug 4, the opening and closing timing of the intake valve 6, the opening of the throttle valve 13, and the like. doing.

次に、上記内燃機関1の冷機始動直後の制御について説明するが、その前に、図6に基づいてイオン電流発生割合について説明する。点火プラグ4自体を検出プローブとしたイオン電流検出装置5によって検出されるイオン電流は、筒内の燃焼圧ないし燃焼温度に相関し、筒内で発生した熱量を示していると言える。従って、本実施例では、1サイクル中に発生したイオン電流の総和(積算値)を100(%)としたときのそれまでのイオン電流の積算値の割合(%)を、イオン電流発生割合と定義する。このイオン電流発生割合は、図6に示すように、各サイクルの燃焼の進行に伴って増加する。換言すれば、図6に示すイオン電流発生割合の特性は、各サイクルで発生する総熱量の増加特性を、イオン電流の絶対値に拘わらずに燃焼終了時に100(%)となるようにスケーリングしたものとも言える。   Next, the control immediately after the cold engine start of the internal combustion engine 1 will be described. Before that, the ion current generation ratio will be described based on FIG. It can be said that the ion current detected by the ion current detection device 5 using the spark plug 4 itself as a detection probe correlates with the combustion pressure or combustion temperature in the cylinder and indicates the amount of heat generated in the cylinder. Therefore, in this embodiment, when the total (integrated value) of the ionic currents generated in one cycle is 100 (%), the ratio (%) of the integrated value of the ionic currents up to that is expressed as the ionic current generation rate. Define. As shown in FIG. 6, the ion current generation rate increases with the progress of combustion in each cycle. In other words, the characteristics of the ion current generation ratio shown in FIG. 6 are scaled so that the increase characteristic of the total heat generated in each cycle becomes 100 (%) at the end of combustion regardless of the absolute value of the ion current. It can also be said to be a thing.

図6の例では、燃焼のばらつきが比較大きなものとして4つのサイクルでのイオン電流発生割合の特性を例示しているが、本実施例では、イオン電流発生割合が所定割合例えば20%のときのクランク角位置I20(以下、これを「20%燃焼クランク角I20」と呼ぶこととする)でもって、各サイクルの燃焼のばらつきを示す。この閾値となる所定割合は、20%に限られないが、例えば10〜50%の範囲内であることが好ましく、これにより、内燃機関1の燃焼安定度に影響に大きな初期燃焼がどのように発生しているかを的確に評価することができる。そして、上記の20%燃焼クランク角I20のばらつきを評価するために、直近の所定回数例えば16サイクルの燃焼における16個の20%燃焼クランク角I20について標準偏差σI20を求め、この標準偏差σI20が所定の閾値σI20th未満であれば、内燃機関1の燃焼が安定しているものとみなすのである。   In the example of FIG. 6, the characteristics of the ion current generation rate in four cycles are illustrated on the assumption that the variation in combustion is relatively large. However, in this embodiment, the ion current generation rate is a predetermined rate, for example, 20%. The crank angle position I20 (hereinafter referred to as “20% combustion crank angle I20”) indicates the variation in combustion in each cycle. The predetermined ratio serving as the threshold is not limited to 20%, but is preferably in the range of 10 to 50%, for example, and how the initial combustion greatly affects the combustion stability of the internal combustion engine 1. It is possible to accurately evaluate whether it has occurred. Then, in order to evaluate the variation of the 20% combustion crank angle I20, the standard deviation σI20 is obtained for the 16 20% combustion crank angles I20 in the most recent predetermined number of times, for example, 16 cycles of combustion, and the standard deviation σI20 is predetermined. If the threshold value σI is less than 20th, the combustion of the internal combustion engine 1 is regarded as being stable.

図2は、具体的な冷機始動直後の制御の第1実施例を示している。このフローチャートのルーチンは、内燃機関1の始動後、各気筒の燃焼のたびに繰り返し実行されるものであって、ステップ1では、そのときの吸入空気量Qa、機関回転数Ne、冷却水温Tw、直前のサイクルの燃焼における20%燃焼クランク角I20(n)、をそれぞれ読み込む。なお、「n」は、完爆後の燃焼回数つまり内燃機関1全体としてn回目の燃焼サイクルであることを示す。ステップ2では、吸入空気量Qaおよび機関回転数Neに基づき、所定のマップから基本点火時期ADV0を算出する。なお、基本点火時期ADV0は、その値が大きいほど進角側となる。   FIG. 2 shows a first embodiment of the control immediately after starting a specific cold machine. The routine of this flowchart is repeatedly executed every time each cylinder burns after the internal combustion engine 1 is started. In step 1, the intake air amount Qa, the engine speed Ne, the coolant temperature Tw, The 20% combustion crank angle I20 (n) in the combustion of the immediately preceding cycle is read. “N” indicates the number of combustions after the complete explosion, that is, the nth combustion cycle of the internal combustion engine 1 as a whole. In step 2, the basic ignition timing ADV0 is calculated from a predetermined map based on the intake air amount Qa and the engine speed Ne. The basic ignition timing ADV0 is advanced as the value increases.

ステップ3では、冷却水温Twを所定温度Twthと比較する。この所定温度Twthは、触媒装置16の暖機促進のための点火時期遅角制御を行うか否かを決定する閾値となる水温であり、冷却水温Twが所定温度Twth以上であれば、暖機完了とみなしてステップ12へ進み、基本点火時期ADV0をそのまま点火時期ADVとする。   In step 3, the coolant temperature Tw is compared with a predetermined temperature Twth. The predetermined temperature Twth is a water temperature that is a threshold value for determining whether or not to perform ignition timing retardation control for promoting warm-up of the catalyst device 16, and if the cooling water temperature Tw is equal to or higher than the predetermined temperature Twth, Assuming completion, the process proceeds to step 12, and the basic ignition timing ADV0 is set as the ignition timing ADV as it is.

冷機始動で冷却水温Twが所定温度Twth未満であれば、ステップ4へ進み、冷却水温Twに基づいて、基本点火時期遅角量R0を算出する。なお、この基本点火時期遅角量R0は、冷機状態で内燃機関1の燃焼が不安定化しない程度に設定されている。   If the cooling water temperature Tw is lower than the predetermined temperature Twth at the cold start, the process proceeds to step 4 to calculate the basic ignition timing retardation amount R0 based on the cooling water temperature Tw. The basic ignition timing retard amount R0 is set to such an extent that the combustion of the internal combustion engine 1 does not become unstable in the cold state.

ステップ5では、始動後の燃焼回数nが所定回数例えば16回に達したかを判定し、n=16となるまでは、ステップ6へ進んで、基本点火時期ADVから基本点火時期遅角量R0を減算して点火時期ADVとする。つまり、標準偏差σI20の演算に必要な16個のデータが集まるまでは、冷却水温Twに応じた基本点火時期遅角量R0でもって点火時期遅角制御が開始される。   In step 5, it is determined whether the number of combustions after starting n has reached a predetermined number of times, for example, 16 times, and the process proceeds to step 6 until n = 16, and from the basic ignition timing ADV to the basic ignition timing retard amount R0. Is subtracted to obtain the ignition timing ADV. That is, until 16 pieces of data necessary for the calculation of the standard deviation σI20 are collected, the ignition timing retardation control is started with the basic ignition timing retardation amount R0 corresponding to the coolant temperature Tw.

16回の燃焼(例えば4気筒機関では各気筒4回ずつ)が終了して、ステップ5において燃焼回数nが16以上となると、以後は、ステップ5からステップ7へ進む。ステップ7では、直近の16個の20%燃焼クランク角I20(n)のデータを用いて、標準偏差σI20を算出する。そして、ステップ8において、このばらつきを示す標準偏差σI20を所定の閾値σI20thと比較する。なお、上記のデータ数の「16」は一例に過ぎず、適当な個数とすることができる。また、この例では、データのばらつきを評価するために標準偏差を用いているが、他の分散などのばらつきを表すパラメータを用いてもよい。   When 16 combustions (for example, four cylinders each in a four-cylinder engine) are completed and the number of combustions n is 16 or more in step 5, the process proceeds from step 5 to step 7 thereafter. In step 7, the standard deviation σI20 is calculated using the latest 16 20% combustion crank angle I20 (n) data. In step 8, the standard deviation σI20 indicating this variation is compared with a predetermined threshold σI20th. Note that “16” of the number of data described above is merely an example, and can be set to an appropriate number. In this example, the standard deviation is used to evaluate the data variation, but other parameters such as variance may be used.

ステップ8で標準偏差σI20が閾値σI20th未満であれば、内燃機関1の燃焼が安定しているものとみなし、ステップ9へ進んで遅角増加量R1に微小量ΔR1を加える。なお、R1zは、遅角増加量R1の前回値を示す。そして、ステップ10において、点火時期ADVを、「ADV=ADV0−R0−R1」として設定する。つまり、標準偏差σI20に基づいて内燃機関1の燃焼が安定しているものと判断されている間は、遅角増加量R1が徐々に増大していき、最終的な点火時期ADVが徐々に遅角していく。   If the standard deviation σI20 is less than the threshold σI20th in step 8, it is considered that the combustion of the internal combustion engine 1 is stable, and the routine proceeds to step 9, where a minute amount ΔR1 is added to the retard increase amount R1. R1z represents the previous value of the retard increase amount R1. In step 10, the ignition timing ADV is set as “ADV = ADV0−R0−R1”. That is, while it is determined that the combustion of the internal combustion engine 1 is stable based on the standard deviation σI20, the retard increase amount R1 gradually increases and the final ignition timing ADV is gradually delayed. I will horn.

一方、ステップ8で標準偏差σI20が閾値σI20th以上であったら、内燃機関1の燃焼が不安定化しているものとみなし、ステップ11へ進んで、遅角増加量R1として前回値R1zから微小量ΔR1を減じる。ステップ10では、この遅角増加量R1を用いて点火時期ADVの遅角制御が行われる。従って、標準偏差σI20に基づいて内燃機関1が不安定化していると判断されると、遅角増加量R1が徐々に減少していき、最終的な点火時期ADVの基本点火時期ADV0からの遅角量が減少していく。   On the other hand, if the standard deviation σI20 is greater than or equal to the threshold σI20th in step 8, it is considered that the combustion of the internal combustion engine 1 has become unstable, the process proceeds to step 11, and the delay increase amount R1 is a minute amount ΔR1 from the previous value R1z. Reduce. In step 10, retard control of the ignition timing ADV is performed using the retard increase amount R1. Therefore, if it is determined that the internal combustion engine 1 is destabilized based on the standard deviation σI20, the retard increase amount R1 gradually decreases, and the final ignition timing ADV is delayed from the basic ignition timing ADV0. Angular amount decreases.

このように上記実施例では、各燃焼サイクルの初期燃焼の状態をよく表す20%燃焼クランク角I20のばらつき(標準偏差σI20)の判定に基づいて遅角増加量R1の増減が繰り返し行われる結果、内燃機関1の実際の燃焼安定状態が所定の限界付近に保たれるように最大限の点火時期遅角が行われることとなる。従って、内燃機関1の冷機始動後、可能な限りに最大の遅角量でもって点火時期遅角運転がなされ、排気温度の最大限の上昇による触媒の早期活性ならびに後燃えによる未燃HCの抑制が図れる。   As described above, in the above-described embodiment, the retardation increase amount R1 is repeatedly increased and decreased based on the determination of the variation of the 20% combustion crank angle I20 (standard deviation σI20) that well represents the state of the initial combustion in each combustion cycle. The maximum ignition timing retardation is performed so that the actual combustion stable state of the internal combustion engine 1 is maintained near a predetermined limit. Therefore, after the internal combustion engine 1 is cold started, the ignition timing is retarded with the maximum possible retard amount, and the early activation of the catalyst due to the maximum increase in the exhaust temperature and the suppression of unburned HC due to afterburning. Can be planned.

なお、点火時期が変化すると燃焼時期も変化するため、20%燃焼クランク角I20つまり20%のイオン電流発生割合となるクランク角位置そのものは変化するが、ステップ7,8では、その標準偏差σI20(つまり各データのばらつき)を評価するので、点火時期の遅進に影響されることがない。   When the ignition timing changes, the combustion timing also changes. Therefore, the crank angle position itself, which is the 20% combustion crank angle I20, that is, the ionic current generation rate of 20%, changes, but in steps 7 and 8, the standard deviation σI20 ( That is, since the variation of each data) is evaluated, it is not affected by the retard of the ignition timing.

次に、図3は、具体的な冷機始動直後の制御の第2実施例を示している。この実施例は、冷機始動後の点火時期遅角運転中に内燃機関1の燃焼安定状態に応じて吸気弁開時期(換言すればバルブオーバラップ)を制御するようにしたものである。すなわち、点火時期遅角運転中に可変動弁装置8を介して吸気弁開時期を進角させると、バルブオーバラップの拡大により、冷機状態にある内燃機関1の吸気ポート2の温度が残留ガスによって暖められ、燃料壁流が抑制される。また筒内の温度が残留ガスによって上昇するため、燃料の気化が良好となって未燃HCが低減する。さらに、排気行程末期に排気ポートへ排出された未燃HCが吸気側に吸い戻され、これによっても未燃HCが低減する。これらの効果は、触媒が未活性であることから、最終的に外部に排出される未燃HCの抑制の上で特に有効となる。   Next, FIG. 3 shows a second embodiment of the control immediately after the specific cold start. In this embodiment, the intake valve opening timing (in other words, valve overlap) is controlled in accordance with the stable combustion state of the internal combustion engine 1 during the ignition timing retarding operation after the cold start. That is, when the intake valve opening timing is advanced via the variable valve operating device 8 during the ignition timing retarding operation, the temperature of the intake port 2 of the internal combustion engine 1 in the cold state is changed to the residual gas due to the expansion of the valve overlap. The fuel wall flow is suppressed. In addition, since the temperature in the cylinder rises due to the residual gas, fuel vaporization is improved and unburned HC is reduced. Furthermore, unburned HC discharged to the exhaust port at the end of the exhaust stroke is sucked back to the intake side, and this also reduces unburned HC. These effects are particularly effective in suppressing unburned HC that is finally discharged to the outside because the catalyst is inactive.

各ステップの処理は、前述した第1実施例の各ステップの処理と類似しており、ステップ101では、そのときの吸入空気量Qa、機関回転数Ne、冷却水温Tw、直前のサイクルの燃焼における20%燃焼クランク角I20(n)、をそれぞれ読み込む。ステップ102では、吸入空気量Qaおよび機関回転数Neに基づき、基本点火時期ADV0を算出するとともに、所定のマップから可変動弁装置8における基本吸気カム位相進角量VTC0を算出する。この基本吸気カム位相進角量VTC0は、その値が大きいほど吸気弁開時期が進角側となる。   The processing in each step is similar to the processing in each step of the first embodiment described above. In step 101, the intake air amount Qa, the engine speed Ne, the cooling water temperature Tw, and the combustion in the immediately preceding cycle are performed. 20% combustion crank angle I20 (n) is read. In step 102, the basic ignition timing ADV0 is calculated based on the intake air amount Qa and the engine speed Ne, and the basic intake cam phase advance amount VTC0 in the variable valve gear 8 is calculated from a predetermined map. As the basic intake cam phase advance amount VTC0 is larger, the intake valve opening timing is advanced.

ステップ103では、冷却水温Twを所定温度Twthと比較する。冷却水温Twが所定温度Twth以上であれば、ステップ112へ進み、基本点火時期ADV0をそのまま点火時期ADVとする。また可変動弁装置8の吸気カム位相進角量VTCも基本吸気カム位相進角量VTC0のままとする。   In step 103, the coolant temperature Tw is compared with a predetermined temperature Twth. If the coolant temperature Tw is equal to or higher than the predetermined temperature Twth, the routine proceeds to step 112, where the basic ignition timing ADV0 is used as it is as the ignition timing ADV. Further, the intake cam phase advance amount VTC of the variable valve apparatus 8 is also maintained as the basic intake cam phase advance amount VTC0.

冷却水温Twが所定温度Twth未満であれば、ステップ104へ進み、前述したステップ4と同じく、冷却水温Twに基づいて、基本点火時期遅角量R0を算出する。   If the cooling water temperature Tw is lower than the predetermined temperature Twth, the routine proceeds to step 104, and the basic ignition timing retardation amount R0 is calculated based on the cooling water temperature Tw as in step 4 described above.

ステップ105では、始動後の燃焼回数nが所定回数例えば16回に達したかを判定し、n=16となるまでは、ステップ106へ進んで、基本点火時期ADVから基本点火時期遅角量R0を減算して点火時期ADVとし、また、可変動弁装置8の吸気カム位相進角量VTCとして、基本吸気カム位相進角量VTC0を設定する。つまり、標準偏差σI20の演算に必要な16個のデータが集まるまでは、基本点火時期遅角量R0による点火時期遅角運転の間、吸入空気量Qaおよび機関回転数Neから定まる基本吸気カム位相進角量VTC0を維持する。   In step 105, it is determined whether the number of combustions after starting n has reached a predetermined number of times, for example, 16 times, and until n = 16, the routine proceeds to step 106 and the basic ignition timing retard amount R0 from the basic ignition timing ADV. Is set to the ignition timing ADV, and the basic intake cam phase advance amount VTC0 is set as the intake cam phase advance amount VTC of the variable valve apparatus 8. That is, the basic intake cam phase determined from the intake air amount Qa and the engine speed Ne during the ignition timing retarded operation by the basic ignition timing retard amount R0 until 16 data necessary for the calculation of the standard deviation σI20 are collected. The advance amount VTC0 is maintained.

16回の燃焼(例えば4気筒機関では各気筒4回ずつ)が終了して、ステップ105において燃焼回数nが16以上となると、以後は、ステップ105からステップ107およびステップ108へ進む。これらのステップ107,108は、前述したステップ7,8と同様であり、ステップ107では、直近の16個の20%燃焼クランク角I20(n)のデータを用いて、標準偏差σI20を算出する。そして、ステップ108において、このばらつきを示す標準偏差σI20を所定の閾値σI20thと比較する。   When the combustion of 16 times (for example, 4 times for each cylinder in a 4-cylinder engine) is finished and the number of combustions n becomes 16 or more in Step 105, the process proceeds from Step 105 to Step 107 and Step 108. These steps 107 and 108 are the same as steps 7 and 8 described above, and in step 107, the standard deviation σI20 is calculated using the latest 16 20% combustion crank angle I20 (n) data. In step 108, the standard deviation σI20 indicating this variation is compared with a predetermined threshold σI20th.

ステップ108で標準偏差σI20が閾値σI20th未満であれば、内燃機関1の燃焼が安定しているものとみなし、ステップ109へ進んで吸気カム位相フィードバック進角量VTC1の前回値VTC1zに微小量ΔVTC1を加える。そして、ステップ110において、吸気カム位相進角量VTCを、「VTC=VTC0+VTC1」として設定する。つまり、標準偏差σI20に基づいて内燃機関1の燃焼が安定しているものと判断されている間は、吸気カム位相進角量VTCが徐々に増大していき、吸気弁開時期が徐々に進角していく。点火時期ADVは、ステップ106と同じく、基本点火時期ADV0から基本点火時期遅角量R0を減じたものとして設定する。   If the standard deviation σI20 is less than the threshold σI20th in step 108, it is considered that the combustion of the internal combustion engine 1 is stable, and the routine proceeds to step 109 where the minute amount ΔVTC1 is set to the previous value VTC1z of the intake cam phase feedback advance amount VTC1. Add. In step 110, the intake cam phase advance amount VTC is set as “VTC = VTC0 + VTC1”. That is, while it is determined that the combustion of the internal combustion engine 1 is stable based on the standard deviation σI20, the intake cam phase advance amount VTC gradually increases and the intake valve opening timing gradually advances. I will horn. As in step 106, the ignition timing ADV is set as the basic ignition timing ADV0 minus the basic ignition timing retard amount R0.

一方、ステップ108で標準偏差σI20が閾値σI20th以上であったら、内燃機関1の燃焼が不安定化しているものとみなし、ステップ111へ進んで、吸気カム位相フィードバック進角量VTC1として前回値VTC1zから微小量ΔVTC1を減じる。ステップ110では、この吸気カム位相フィードバック進角量VTC1を用いて吸気カム位相進角量VTCが設定される。従って、標準偏差σI20に基づいて内燃機関1が不安定化していると判断されると、吸気カム位相フィードバック進角量VTC1が徐々に減少していき、最終的な吸気弁開時期の進角量VTCが減少していく。   On the other hand, if the standard deviation σI20 is greater than or equal to the threshold σI20th in step 108, it is considered that the combustion of the internal combustion engine 1 has become unstable, and the routine proceeds to step 111 where the intake cam phase feedback advance amount VTC1 is determined from the previous value VTC1z. Decrease minute amount ΔVTC1. In step 110, the intake cam phase feedback advance amount VTC is set using the intake cam phase feedback advance amount VTC1. Accordingly, when it is determined that the internal combustion engine 1 is destabilized based on the standard deviation σI20, the intake cam phase feedback advance amount VTC1 gradually decreases, and the advance amount of the final intake valve opening timing. VTC is decreasing.

このように上記実施例では、冷却水温Twが所定温度Twth未満である間、冷却水温Twに応じた基本点火時期遅角量R0でもって点火時期遅角運転が実行される。そして、この点火時期遅角運転中に、各燃焼サイクルの初期燃焼の状態をよく表す20%燃焼クランク角I20のばらつき(標準偏差σI20)の判定に基づいて吸気カム位相フィードバック進角量VTC1の増減が繰り返し行われる結果、内燃機関1の実際の燃焼安定状態が所定の限界付近に保たれるように吸気弁開時期が最大限に進角する。換言すれば、点火時期遅角制御に併せて、残留ガス量の増加が最大限に実行され、触媒未活性段階での未燃HCの抑制が図れる。   As described above, in the above embodiment, while the coolant temperature Tw is lower than the predetermined temperature Twth, the ignition timing retarding operation is executed with the basic ignition timing retard amount R0 corresponding to the coolant temperature Tw. Then, during this ignition timing retarding operation, the intake cam phase feedback advance amount VTC1 is increased or decreased based on the determination of the variation of the 20% combustion crank angle I20 (standard deviation σI20) that well represents the initial combustion state of each combustion cycle. As a result, the intake valve opening timing is advanced to the maximum so that the actual stable combustion state of the internal combustion engine 1 is maintained near a predetermined limit. In other words, along with the ignition timing retard control, the residual gas amount is increased to the maximum, and unburned HC can be suppressed at the catalyst inactive stage.

また、排気弁7の閉時期の制御により残留ガス量の制御を行うことでも同様の効果が得られるため、排気弁7の閉時期を可変制御できる可変動弁装置を設け、標準偏差σI20の判定に基づいて排気弁閉時期のフィードバック制御(標準偏差σI20が閾値σI20th未満のとき排気弁閉時期を遅角させ、標準偏差σI20が閾値σI20th以上のとき排気弁閉時期を進角させる)を行うようにしてもよい。   Further, since the same effect can be obtained by controlling the amount of residual gas by controlling the closing timing of the exhaust valve 7, a variable valve device capable of variably controlling the closing timing of the exhaust valve 7 is provided to determine the standard deviation σI20. On the basis of the feedback control of the exhaust valve closing timing (when the standard deviation σI20 is less than the threshold σI20th, the exhaust valve closing timing is retarded, and when the standard deviation σI20 is greater than or equal to the threshold σI20th, the exhaust valve closing timing is advanced). It may be.

なお、上記第2実施例では、点火時期遅角量R0は燃焼安定状態によらず一定であるが、第1実施例と同様に、点火時期遅角量R0も燃焼安定状態に応じて増減変化させるようにしてもよい。   In the second embodiment, the ignition timing retard amount R0 is constant regardless of the combustion stable state. However, as in the first embodiment, the ignition timing retard amount R0 also increases or decreases according to the combustion stable state. You may make it make it.

次に、図4は、具体的な冷機始動直後の制御の第3実施例を示している。この実施例は、冷機始動後の点火時期遅角運転中に空燃比のリーン化を併せて行うようにしたものである。内燃機関1の燃焼が安定している状態では、基本的に空燃比をリーンにするほど未燃HCが低減する。   Next, FIG. 4 shows a third embodiment of the control immediately after the specific cold start. In this embodiment, the air-fuel ratio is made leaner during the ignition timing retarding operation after the cold start. In a state in which the combustion of the internal combustion engine 1 is stable, unburned HC decreases basically as the air-fuel ratio becomes leaner.

図4の各ステップの処理は、前述した第1,第2実施例の各ステップの処理と類似しており、ステップ201では、そのときの吸入空気量Qa、機関回転数Ne、冷却水温Tw、直前のサイクルの燃焼における20%燃焼クランク角I20(n)、をそれぞれ読み込む。ステップ202では、吸入空気量Qaおよび機関回転数Neに基づき、基本点火時期ADV0を算出するとともに、燃料噴射弁3の基本燃料噴射量(噴射パルス幅)Tpを算出する。なお、この基本燃料噴射量Tpは、各運転条件の下で理論空燃比となるように設定されている。   The process of each step in FIG. 4 is similar to the process of each step of the first and second embodiments described above. In step 201, the intake air amount Qa, the engine speed Ne, the cooling water temperature Tw, The 20% combustion crank angle I20 (n) in the combustion of the immediately preceding cycle is read. In step 202, the basic ignition timing ADV0 is calculated based on the intake air amount Qa and the engine speed Ne, and the basic fuel injection amount (injection pulse width) Tp of the fuel injection valve 3 is calculated. The basic fuel injection amount Tp is set so as to be the stoichiometric air-fuel ratio under each operating condition.

ステップ203では、冷却水温Twを所定温度Twthと比較する。冷却水温Twが所定温度Twth以上であれば、ステップ212へ進み、基本点火時期ADV0をそのまま点火時期ADVとする。また基本燃料噴射量Tpを燃料噴射量Tiとして設定する。   In step 203, the cooling water temperature Tw is compared with a predetermined temperature Twth. If the cooling water temperature Tw is equal to or higher than the predetermined temperature Twth, the routine proceeds to step 212, where the basic ignition timing ADV0 is used as it is as the ignition timing ADV. The basic fuel injection amount Tp is set as the fuel injection amount Ti.

冷却水温Twが所定温度Twth未満であれば、ステップ204へ進み、前述したステップ4,104と同じく、冷却水温Twに基づいて、基本点火時期遅角量R0を算出する。   If the cooling water temperature Tw is less than the predetermined temperature Twth, the routine proceeds to step 204, and the basic ignition timing retardation amount R0 is calculated based on the cooling water temperature Tw as in steps 4 and 104 described above.

ステップ205では、始動後の燃焼回数nが所定回数例えば16回に達したかを判定し、n=16となるまでは、ステップ206へ進んで、基本点火時期ADVから基本点火時期遅角量R0を減算して点火時期ADVとし、また、基本燃料噴射量Tpを燃料噴射量Tiとして設定する。つまり、標準偏差σI20の演算に必要な16個のデータが集まるまでは、基本点火時期遅角量R0による点火時期遅角運転の間、空燃比を理論空燃比に維持する。   In step 205, it is determined whether the number of combustions after starting n has reached a predetermined number of times, for example, 16 times. The process proceeds to step 206 until n = 16, and the basic ignition timing retard amount R0 from the basic ignition timing ADV. Is set to the ignition timing ADV, and the basic fuel injection amount Tp is set as the fuel injection amount Ti. That is, the air-fuel ratio is maintained at the stoichiometric air-fuel ratio during the ignition timing retarding operation with the basic ignition timing retarding amount R0 until 16 pieces of data necessary for the calculation of the standard deviation σI20 are collected.

16回の燃焼(例えば4気筒機関では各気筒4回ずつ)が終了して、ステップ205において燃焼回数nが16以上となると、以後は、ステップ205からステップ207およびステップ208へ進む。これらのステップ207,208は、前述したステップ7,8と同様であり、ステップ207では、直近の16個の20%燃焼クランク角I20(n)のデータを用いて、標準偏差σI20を算出する。そして、ステップ208において、このばらつきを示す標準偏差σI20を所定の閾値σI20thと比較する。   When the combustion of 16 times (for example, 4 times for each cylinder in a 4-cylinder engine) is completed and the number of combustions n becomes 16 or more in step 205, the process proceeds from step 205 to step 207 and step 208. These steps 207 and 208 are the same as steps 7 and 8 described above, and in step 207, the standard deviation σI20 is calculated using the latest 16 20% combustion crank angle I20 (n) data. In step 208, the standard deviation σI20 indicating this variation is compared with a predetermined threshold σI20th.

ステップ208で標準偏差σI20が閾値σI20th未満であれば、内燃機関1の燃焼が安定しているものとみなし、ステップ209へ進んで目標当量比TFBYAの前回値TFBYAzから微小量ΔTFBYAを減じる。そして、ステップ210において、燃料噴射量Tiを、「Ti=Tp×TFBYA」として設定する。   If the standard deviation σI20 is less than the threshold σI20th in step 208, it is considered that the combustion of the internal combustion engine 1 is stable, and the routine proceeds to step 209, where the minute amount ΔTFBYA is subtracted from the previous value TFBYAz of the target equivalent ratio TFBYA. In step 210, the fuel injection amount Ti is set as “Ti = Tp × TFBYA”.

上記目標当量比TFBYAは、燃料噴射量の補正係数となるものであり、その数値が小さいほど、空燃比がリーンとなる。ここで、図示しない処理により、目標当量比TFBYAは、最大値1から最小値0.9の範囲内に制限される。最大値1は、理論空燃比に相当し、最小値0.9は、空燃比が約16に相当する。   The target equivalent ratio TFBYA is a correction coefficient for the fuel injection amount. The smaller the value, the leaner the air-fuel ratio. Here, the target equivalence ratio TFBYA is limited to a range from the maximum value 1 to the minimum value 0.9 by processing not shown. The maximum value 1 corresponds to the theoretical air fuel ratio, and the minimum value 0.9 corresponds to an air fuel ratio of about 16.

つまり、標準偏差σI20に基づいて内燃機関1の燃焼が安定しているものと判断されている間は、ステップ210の処理により空燃比が徐々にリーン化していく。点火時期ADVは、ステップ206と同じく、基本点火時期ADV0から基本点火時期遅角量R0を減じたものとして設定する。   That is, while it is determined that the combustion of the internal combustion engine 1 is stable based on the standard deviation σI20, the air-fuel ratio is gradually made lean by the process of step 210. As in step 206, the ignition timing ADV is set as the basic ignition timing ADV0 minus the basic ignition timing retard amount R0.

一方、ステップ208で標準偏差σI20が閾値σI20th以上であったら、内燃機関1の燃焼が不安定化しているものとみなし、ステップ211へ進んで、目標当量比TFBYAとして前回値TFBYAzに微小量ΔTFBYAを加える。ステップ210では、この目標当量比TFBYAを基本燃料噴射量Tpに乗じて燃料噴射量Tiが設定される。従って、標準偏差σI20に基づいて内燃機関1が不安定化していると判断されると、それまでリーン化していた空燃比が理論空燃比に近付いていく。   On the other hand, if the standard deviation σI20 is greater than or equal to the threshold σI20th in step 208, it is considered that the combustion of the internal combustion engine 1 has become unstable, and the routine proceeds to step 211, where the minute value ΔTFBYA is set to the previous value TFBYAz as the target equivalent ratio TFBYA. Add. In step 210, the fuel injection amount Ti is set by multiplying the basic fuel injection amount Tp by the target equivalent ratio TFBYA. Therefore, if it is determined that the internal combustion engine 1 is destabilized based on the standard deviation σI20, the lean air / fuel ratio approaches the stoichiometric air / fuel ratio.

このように上記実施例では、冷却水温Twが所定温度Twth未満である間、冷却水温Twに応じた基本点火時期遅角量R0でもって点火時期遅角運転が実行される。そして、この点火時期遅角運転中に、各燃焼サイクルの初期燃焼の状態をよく表す20%燃焼クランク角I20のばらつき(標準偏差σI20)の判定に基づいて燃料噴射量Tiがフィードバック制御される結果、内燃機関1の実際の燃焼安定状態が所定の限界付近に保たれる範囲内で最大限に空燃比がリーン化される。これにより、触媒未活性段階での未燃HCの抑制が図れる。   As described above, in the above embodiment, while the coolant temperature Tw is lower than the predetermined temperature Twth, the ignition timing retarding operation is executed with the basic ignition timing retard amount R0 corresponding to the coolant temperature Tw. Then, during this ignition timing retarding operation, the result of feedback control of the fuel injection amount Ti based on the determination of the variation (standard deviation σI20) of the 20% combustion crank angle I20 that well represents the initial combustion state of each combustion cycle The air-fuel ratio is leaned to the maximum within a range in which the actual combustion stable state of the internal combustion engine 1 is maintained near a predetermined limit. As a result, unburned HC can be suppressed at the catalyst inactive stage.

なお、上記第3実施例では、点火時期遅角量R0は燃焼安定状態によらず一定であるが、第1実施例と同様に、点火時期遅角量R0も燃焼安定状態に応じて増減変化させるようにしてもよい。   In the third embodiment, the ignition timing retardation amount R0 is constant regardless of the stable combustion state. However, as in the first embodiment, the ignition timing retardation amount R0 also increases or decreases depending on the stable combustion state. You may make it make it.

次に、図5は、具体的な冷機始動直後の制御の第4実施例を示している。この実施例は、第1実施例と同様に燃焼安定状態に応じて点火時期ADVをさらに遅角させる一方、この遅角により燃焼の終わりが過度に遅くなる場合には、それ以上点火時期ADVを遅角させずに、上記第2実施例と同様に吸気弁開時期の進角により未燃HCの抑制を行うようにしたものである。   Next, FIG. 5 shows a fourth embodiment of the control immediately after the specific cold start. In this embodiment, as in the first embodiment, the ignition timing ADV is further retarded in accordance with the stable combustion state. On the other hand, when the end of combustion is excessively delayed due to this retardation, the ignition timing ADV is further increased. Without retarding, unburned HC is suppressed by the advance of the intake valve opening timing as in the second embodiment.

上記のように燃焼の終わりが過度に遅くなっているか否かを評価するために、本実施例では、図7に示すように、熱発生割合を示すイオン電流発生割合が比較的大きな第2の所定割合例えば70%のときのクランク角位置I70(以下、これを「70%燃焼クランク角I70」と呼ぶこととする)を求め、これを所定の閾値I70thと比較する。つまり所定の閾値となるクランク角位置I70thよりも進角側であるか遅角側であるかを判別する。上記のイオン電流発生割合は、70%に限られないが、少なくとも、燃焼安定状態の評価のための初期燃焼に対応した第1の所定割合(例えば上記の20%)よりは大きな値に設定され、例えば60%〜90%の範囲内に設定される。上記の閾値I70thは、例えば、排気弁7が開く前に燃焼が終了するように設定される。   In order to evaluate whether or not the end of the combustion is excessively delayed as described above, in this embodiment, as shown in FIG. 7, the second ion ion generation rate indicating the heat generation rate is relatively large. A crank angle position I70 (hereinafter referred to as “70% combustion crank angle I70”) at a predetermined ratio, for example, 70% is obtained and compared with a predetermined threshold value I70th. That is, it is determined whether the position is on the advance side or the retard side with respect to the crank angle position I70th that is a predetermined threshold value. The ionic current generation ratio is not limited to 70%, but is set to a value that is at least larger than a first predetermined ratio (for example, 20% described above) corresponding to initial combustion for evaluation of the combustion stable state. For example, it is set within a range of 60% to 90%. The threshold value I70th is set, for example, so that combustion ends before the exhaust valve 7 is opened.

図5のステップ301では、そのときの吸入空気量Qa、機関回転数Ne、冷却水温Tw、直前のサイクルの燃焼における20%燃焼クランク角I20(n)および70%燃焼クランク角I70、をそれぞれ読み込む。ステップ302では、吸入空気量Qaおよび機関回転数Neに基づき、基本点火時期ADV0を算出するとともに、所定のマップから可変動弁装置8における基本吸気カム位相進角量VTC0を算出する。   In step 301 of FIG. 5, the intake air amount Qa, engine speed Ne, cooling water temperature Tw, 20% combustion crank angle I20 (n) and 70% combustion crank angle I70 in the previous cycle combustion are read. . In step 302, the basic ignition timing ADV0 is calculated based on the intake air amount Qa and the engine speed Ne, and the basic intake cam phase advance amount VTC0 in the variable valve gear 8 is calculated from a predetermined map.

ステップ303では、冷却水温Twを所定温度Twthと比較する。冷却水温Twが所定温度Twth以上であれば、ステップ316へ進み、基本点火時期ADV0をそのまま点火時期ADVとする。また可変動弁装置8の吸気カム位相進角量VTCも基本吸気カム位相進角量VTC0のままとする。   In step 303, the coolant temperature Tw is compared with a predetermined temperature Twth. If the cooling water temperature Tw is equal to or higher than the predetermined temperature Twth, the process proceeds to step 316, and the basic ignition timing ADV0 is set as the ignition timing ADV as it is. Further, the intake cam phase advance amount VTC of the variable valve apparatus 8 is also maintained as the basic intake cam phase advance amount VTC0.

冷却水温Twが所定温度Twth未満であれば、ステップ304へ進み、前述したステップ4等と同じく、冷却水温Twに基づいて、基本点火時期遅角量R0を算出する。   If the cooling water temperature Tw is lower than the predetermined temperature Twth, the routine proceeds to step 304, and the basic ignition timing retardation amount R0 is calculated based on the cooling water temperature Tw as in step 4 and the like described above.

ステップ305では、前述したステップ5等と同じく、始動後の燃焼回数nが所定回数例えば16回に達したかを判定し、n=16となるまでは、ステップ306へ進んで、基本点火時期ADVから基本点火時期遅角量R0を減算して点火時期ADVとし、また、可変動弁装置8の吸気カム位相進角量VTCとして、基本吸気カム位相進角量VTC0を設定する。つまり、標準偏差σI20の演算に必要な16個のデータが集まるまでは、基本点火時期遅角量R0による点火時期遅角運転を継続し、かつ、吸入空気量Qaおよび機関回転数Neから定まる基本吸気カム位相進角量VTC0を維持する。   In step 305, as in step 5 and the like described above, it is determined whether the number of combustions n after starting has reached a predetermined number of times, for example, 16 times, and the process proceeds to step 306 until n = 16 and the basic ignition timing ADV is reached. Then, the basic ignition timing retard amount R0 is subtracted to obtain the ignition timing ADV, and the basic intake cam phase advance amount VTC0 is set as the intake cam phase advance amount VTC of the variable valve system 8. That is, until 16 pieces of data necessary for the calculation of the standard deviation σI20 are collected, the ignition timing retarding operation with the basic ignition timing retarding amount R0 is continued, and the basic determined by the intake air amount Qa and the engine speed Ne. The intake cam phase advance amount VTC0 is maintained.

16回の燃焼(例えば4気筒機関では各気筒4回ずつ)が終了して、ステップ305において燃焼回数nが16以上となると、以後は、ステップ305からステップ307およびステップ308へ進む。これらのステップ307,308は、前述したステップ7,8等と同様であり、ステップ307では、直近の16個の20%燃焼クランク角I20(n)のデータを用いて、標準偏差σI20を算出する。そして、ステップ308において、このばらつきを示す標準偏差σI20を所定の閾値σI20thと比較する。   When the combustion of 16 times (for example, 4 times for each cylinder in a 4-cylinder engine) is completed and the number of combustions n becomes 16 or more in step 305, the process proceeds from step 305 to step 307 and step 308. These steps 307 and 308 are the same as the above-described steps 7 and 8 and the like. In step 307, the standard deviation σI20 is calculated using the latest 16 20% combustion crank angle I20 (n) data. . In step 308, the standard deviation σI20 indicating this variation is compared with a predetermined threshold σI20th.

ステップ308で標準偏差σI20が閾値σI20th未満であれば、内燃機関1の燃焼が安定しているものとみなすことができるが、本実施例では、さらにステップ309へ進み、直前の燃焼における70%燃焼クランク角I70が閾値I70th未満であるか否かを判定する。このステップ309で閾値I70th未満であれば、燃焼の終わりの過度の遅れがないと判断し、ステップ310へ進んで遅角増加量R1の前回値R1zに微小量ΔR1を加える。そして、ステップ311において、点火時期ADVを、「ADV=ADV0−R0−R1」として設定する。つまり、標準偏差σI20に基づいて内燃機関1の燃焼が安定しているものと判断されている間は、燃焼の終わりが過度に遅れていないことを条件として、遅角増加量R1が徐々に増大していき、最終的な点火時期ADVが徐々に遅角していく。   If the standard deviation σI20 is less than the threshold σI20th in step 308, it can be considered that the combustion of the internal combustion engine 1 is stable. In this embodiment, however, the routine further proceeds to step 309, where 70% combustion in the immediately preceding combustion is performed. It is determined whether or not the crank angle I70 is less than the threshold value I70th. If it is less than the threshold value I70th in step 309, it is determined that there is no excessive delay at the end of combustion, and the routine proceeds to step 310, where a minute amount ΔR1 is added to the previous value R1z of the retard increase amount R1. In step 311, the ignition timing ADV is set as “ADV = ADV0−R0−R1”. That is, while it is determined that the combustion of the internal combustion engine 1 is stable based on the standard deviation σI20, the retardation increase amount R1 gradually increases on the condition that the end of combustion is not excessively delayed. The final ignition timing ADV is gradually retarded.

またステップ309で閾値I70th以上であれば、これ以上燃焼を遅らせることができないものと判断し、ステップ312へ進んで、吸気カム位相フィードバック進角量VTC1の前回値VTC1zに微小量ΔVTC1を加える。そして、ステップ311において、吸気カム位相進角量VTCを、「VTC=VTC0+VTC1」として設定する。つまり、70%燃焼クランク角I70が閾値I70th以上である場合には、標準偏差σI20に基づいて内燃機関1の燃焼が安定しているものと判断されている間、点火時期ADVはそれ以上遅角せずに、吸気カム位相進角量VTCが徐々に増大していき、吸気弁開時期が徐々に進角していく。この吸気弁開時期の進角により、前述した第2実施例のように、未燃HCの抑制作用が得られる。   If it is greater than or equal to the threshold value I70th at step 309, it is determined that combustion cannot be delayed any further, and the routine proceeds to step 312, where a minute amount ΔVTC1 is added to the previous value VTC1z of the intake cam phase feedback advance amount VTC1. In step 311, the intake cam phase advance amount VTC is set as “VTC = VTC 0 + VTC 1”. That is, when the 70% combustion crank angle I70 is equal to or greater than the threshold value I70th, the ignition timing ADV is retarded further while it is determined that the combustion of the internal combustion engine 1 is stable based on the standard deviation σI20. Without this, the intake cam phase advance amount VTC gradually increases, and the intake valve opening timing gradually advances. By the advance angle of the intake valve opening timing, the action of suppressing unburned HC is obtained as in the second embodiment described above.

一方、ステップ308で標準偏差σI20が閾値σI20th以上であったら、内燃機関1の燃焼が不安定化しているものとみなすことができるが、本実施例では、この場合もステップ313へ進み、ステップ309と同じく、直前の燃焼における70%燃焼クランク角I70が閾値I70th未満であるか否かを判定する。このステップ313で閾値I70th未満であれば、燃焼の終わりの過度の遅れがないと判断し、ステップ314へ進んで、吸気カム位相フィードバック進角量VTC1として前回値VTC1zから微小量ΔVTC1を減じる。ステップ311では、この吸気カム位相フィードバック進角量VTC1を用いて吸気カム位相進角量VTCが設定される。   On the other hand, if the standard deviation σI20 is greater than or equal to the threshold σI20th in step 308, it can be considered that the combustion of the internal combustion engine 1 has become unstable. In this embodiment, however, the process also proceeds to step 313 and step 309 is performed. Similarly, it is determined whether or not the 70% combustion crank angle I70 in the immediately preceding combustion is less than the threshold value I70th. If it is less than the threshold value I70th in step 313, it is determined that there is no excessive delay at the end of combustion, and the routine proceeds to step 314 where the minute amount ΔVTC1 is subtracted from the previous value VTC1z as the intake cam phase feedback advance amount VTC1. In step 311, the intake cam phase feedback advance amount VTC is set using the intake cam phase feedback advance amount VTC1.

つまり、標準偏差σI20に基づいて内燃機関1が不安定化していると判断されたときに、70%燃焼クランク角I70が閾値I70th未満であれば、不安定化の主たる要因が吸気弁開時期の過度の進角であると考えられるので、吸気カム位相フィードバック進角量VTC1を徐々に減少させていく。   That is, when it is determined that the internal combustion engine 1 is destabilized based on the standard deviation σI20, if the 70% combustion crank angle I70 is less than the threshold value I70th, the main factor of destabilization is the intake valve opening timing. Since it is considered that the advance angle is excessive, the intake cam phase feedback advance amount VTC1 is gradually decreased.

また、ステップ313で閾値I70th以上であれば、ステップ315へ進み、遅角増加量R1として前回値R1zから微小量ΔR1を減じる。ステップ311では、この遅角増加量R1を用いて点火時期ADVの遅角制御が行われる。従って、最終的な点火時期ADVの基本点火時期ADV0からの遅角量が減少していく。   On the other hand, if it is equal to or greater than the threshold value I70th in step 313, the process proceeds to step 315, and the minute amount ΔR1 is subtracted from the previous value R1z as the retardation increase amount R1. In step 311, the retard control of the ignition timing ADV is performed using the retard increase amount R1. Therefore, the amount of retardation of the final ignition timing ADV from the basic ignition timing ADV0 decreases.

つまり、内燃機関1の燃焼が不安定であるときに70%燃焼クランク角I70が閾値I70th以上であれば、内燃機関1の不安定化の主たる要因が点火時期ADVの過度の遅角であると考えられるので、遅角量を徐々に減少させていく。   That is, when the combustion of the internal combustion engine 1 is unstable and the 70% combustion crank angle I70 is equal to or greater than the threshold value I70th, the main factor of instability of the internal combustion engine 1 is an excessive retardation of the ignition timing ADV. Since it is possible, gradually reduce the retard amount.

このように上記実施例では、冷機始動後の点火時期遅角運転中に、各燃焼サイクルの初期燃焼の状態をよく表す20%燃焼クランク角I20のばらつき(標準偏差σI20)の判定および燃焼の終わりをよく表す70%燃焼クランク角I70の閾値I70thとの対比に基づいて、点火時期ADVの遅角量の増減補正と吸気カム位相フィードバック進角量VTC1の増減補正とが適宜に組み合わせて行われる。これにより、各サイクルの燃焼の終わりを過度に遅くせずに、触媒未活性段階での未燃HCの効果的な抑制が図れる。   As described above, in the above embodiment, during the ignition timing retard operation after the cold start, the determination of the variation (standard deviation σI20) of the 20% combustion crank angle I20 that well represents the initial combustion state of each combustion cycle and the end of combustion. Based on the comparison between the 70% combustion crank angle I70 and the threshold value I70th, the correction of the retard amount of the ignition timing ADV and the increase / decrease correction of the intake cam phase feedback advance amount VTC1 are appropriately combined. As a result, it is possible to effectively suppress unburned HC in the catalyst inactive stage without excessively delaying the end of combustion in each cycle.

以上、この発明のいくつかの実施例を説明したが、この発明はこれらの実施例に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。例えば、上記実施例では、イオン電流検出装置5を用いているが、筒内圧センサを用いて筒内で発生した熱量を求めることもできる。また、燃焼安定状態に基づく、点火時期遅角量の増大、筒内の残留ガス量の増大、空燃比のリーン化、は適宜に組み合わせて実行することが可能である。   Although several embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications can be made. For example, in the above embodiment, the ion current detection device 5 is used, but the amount of heat generated in the cylinder can be obtained using an in-cylinder pressure sensor. Further, an increase in the ignition timing retardation amount, an increase in the residual gas amount in the cylinder, and a lean air-fuel ratio based on the stable combustion state can be executed in an appropriate combination.

1…内燃機関
3…燃料噴射弁
4…点火プラグ
5…イオン電流検出装置
8…可変動弁装置
10…エンジンコントローラ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Internal combustion engine 3 ... Fuel injection valve 4 ... Spark plug 5 ... Ion current detection apparatus 8 ... Variable valve operating apparatus 10 ... Engine controller

Claims (5)

内燃機関の冷機始動後に点火時期を遅角させ、排気系の触媒装置の暖機促進を行う内燃機関の制御装置において、
筒内で発生した熱量に相関した出力を発する燃焼検出手段と、
この燃焼検出手段の出力に基づき各サイクルの燃焼における熱発生割合が所定割合となるクランク角位置を求める所定割合クランク角検出手段と、を備え、
上記の点火時期遅角運転中に、熱発生割合が上記所定割合となるクランク角位置のばらつきが所定のばらつきよりも小さい場合に、点火時期遅角量の増大、筒内の残留ガス量の増大、または空燃比のリーン化を行うことを特徴とする内燃機関の制御装置。
In the control device for an internal combustion engine that retards the ignition timing after the cold start of the internal combustion engine and promotes warm-up of the exhaust catalyst device,
Combustion detection means for generating an output correlated with the amount of heat generated in the cylinder;
Predetermined rate crank angle detection means for obtaining a crank angle position at which the heat generation rate in combustion in each cycle becomes a predetermined rate based on the output of the combustion detection means,
During the ignition timing retarding operation, when the variation in crank angle at which the heat generation rate is the predetermined rate is smaller than the predetermined variation, the ignition timing retard amount is increased and the residual gas amount in the cylinder is increased. Or a control device for an internal combustion engine, wherein the air-fuel ratio is made lean.
上記燃焼検出手段がイオン電流検出装置からな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。   2. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the combustion detecting means comprises an ion current detecting device. 上記所定割合が10%〜50%の範囲内に設定されていることを特徴とする請求項1または2に記載の内燃機関の制御装置。   The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein the predetermined ratio is set within a range of 10% to 50%. 上記燃焼検出手段の出力に基づき各サイクルの燃焼における熱発生割合が上記所定割合よりも大きな第2の所定割合となるクランク角位置を求める第2の所定割合クランク角検出手段をさらに備え、
上記の点火時期遅角運転中に、熱発生割合が上記所定割合となるクランク角位置のばらつきが所定のばらつきよりも小さい場合に、
熱発生割合が上記第2の所定割合となるクランク角位置が所定の閾値よりも進角側であれば点火時期遅角量の増大を行い、所定の閾値よりも遅角側であれば残留ガス量の増大を行う、ことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
A second predetermined ratio crank angle detecting means for obtaining a crank angle position at which a heat generation ratio in combustion in each cycle is a second predetermined ratio larger than the predetermined ratio based on the output of the combustion detecting means;
During the ignition timing retarding operation, when the variation in the crank angle position where the heat generation rate becomes the predetermined rate is smaller than the predetermined variation,
If the crank angle position at which the heat generation rate is the second predetermined rate is on the advance side of the predetermined threshold, the ignition timing retard amount is increased, and if the crank angle position is on the retard side of the predetermined threshold, the residual gas The control device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, wherein the amount is increased.
内燃機関の冷機始動後に点火時期を遅角させ、排気系の触媒装置の暖機促進を行う内燃機関の制御方法において、
上記の点火時期遅角運転中に、
筒内で発生した熱量を検出して各サイクルの燃焼における熱発生割合が所定割合となるクランク角位置を求め、
熱発生割合が上記所定割合となるクランク角位置のばらつきが所定のばらつきよりも小さい場合に、点火時期遅角量の増大、筒内の残留ガス量の増大、または空燃比のリーン化を行うことを特徴とする内燃機関の制御方法。
In the control method of an internal combustion engine that retards the ignition timing after the cold start of the internal combustion engine and promotes warm-up of the exhaust catalyst device,
During the above ignition timing retarded operation,
By detecting the amount of heat generated in the cylinder, the crank angle position where the heat generation rate in the combustion of each cycle is a predetermined rate is obtained,
When the variation in the crank angle position at which the heat generation rate becomes the predetermined rate is smaller than the predetermined variation, the ignition timing retard amount is increased, the residual gas amount in the cylinder is increased, or the air-fuel ratio is made lean. A control method for an internal combustion engine.
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