JP4412000B2 - 内燃機関の制御装置及び内燃機関の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の制御装置及び内燃機関の制御方法に関し、特に、機関が始動する際の排気性能の改善及び機関の始動性の向上を実現可能な内燃機関の制御装置及び内燃機関の制御方法に関する。

特開平８−２３２７４５号公報（特許文献１）には、始動から所定時間が経過するまでの期間では、点火時期のリタード制御によって触媒活性を図る一方、その後の冷却水温度が所定温度に上昇するまでの期間では、空燃比のリーン化によるＨＣ、ＣＯ量の抑制を図る技術が開示されている。この技術においては、暖機運転中に、空燃比のリーン化制御と点火時期のリタード制御とを並行して行わせると、本来点火時期を比較的大きくリタードできる条件であるにも関わらず、空燃比のリーン化によってリタード量が抑制されることになってしまい、同様に、空燃比を大きくリーン化させてＨＣ，ＣＯ量の抑制が図れる条件下では、点火時期のリタードによってリーン化が抑制されることになってしまい、結果的に暖機時の排気性能の改善代が大きく低下してしまうという問題を解決しようとしている。

特開２００１−３０４０８４号公報（特許文献２）には、エンジンの温間始動時においては、エンジンの始動時におけるエンジン回転速度の過上昇を抑制すべく、その始動時から所定期間、点火時期を遅角制御し、その後、点火時期を徐々に進角させる技術が開示されている。

特開２００２−１６８１６８号公報（特許文献３）には、内燃機関を冷機始動した際の点火時期の遅角によるエンジン回転数の急激な低下を防止し得て、ストールを回避するために、内燃機関の冷機始動後のアイドル運転時に点火時期が通常よりも遅角側の目標点火時期になるよう制御している際に、エンジン回転数検出手段の検出するエンジン回転数が、内燃機関のエンジン冷却水温度により定められる目標エンジン回転数からこの目標エンジン回転数保持のための第１の設定回転数よりも大きい第２の設定回転数を越える回転数域に降下した場合には、通常の目標点火時期に向かって通常の進角変化率よりも大きい第１の進角変化率により進角させるよう制御する技術が開示されている。

特開平８−２３２７４５号公報 特開２００１−３０４０８４号公報 特開２００２−１６８１６８号公報

排気性能の改善と、出力トルクの低下の抑制が高いレベルで両立できることが望まれている。
本発明の目的は、機関が始動する際の排気性能の改善及び機関の始動性の向上を実現可能な内燃機関の制御装置及び内燃機関の制御方法を提供することである。

本発明の内燃機関の制御装置は、内燃機関の始動の際に機関パラメータを制御する内燃機関の制御装置であって、前記内燃機関の初爆からの筒内吸入空気量の積算値が、スロットルバルブから吸気バルブまでの空間に存在する空気量となるまでの期間である第１所定期間は、点火時期が遅角側に設定されるとともに、筒内の空燃比がリーンに設定され、前記第１所定期間の後は、前記第１所定期間までの運転状態に比べてトルク重視の運転状態に切り替えられることを特徴としている。

本発明によれば、始動初爆から数サイクルまでの間の排気特性の悪化を防止しつつ、内燃機関の始動性の悪化（ストールを含む）を防止することができる。

本発明の内燃機関の制御装置において、前記遅角側に設定された点火時期は、概ねＡＴＤＣ１５°であることを特徴としている。

本発明の内燃機関の制御装置において、前記第１所定期間は、前記初爆の時点からの筒内吸入空気量の積算値が所定値になる時期に対応していることを特徴としている。

本発明の内燃機関の制御装置において、前記所定値は、前記内燃機関の始動前におけるスロットル弁から吸気バルブまでの空間に存在する空気量に対応した値であることを特徴としている。

本発明によれば、吸気系に残留する空気の消費に伴い吸入空気量が減少するが、トルク重視の運転状態に切り替えられることにより、内燃機関の始動性の悪化（ストールを含む）を防止することができる。

本発明の内燃機関の制御装置において、前記第１所定期間は、前記内燃機関の始動条件毎に予め設定された時間に対応する期間であることを特徴としている。

本発明の内燃機関の制御装置において、前記第１所定期間は、前記内燃機関の排気温度が予め設定された温度になる時期に対応していることを特徴としている。

本発明の内燃機関の制御装置において、前記第１所定期間は、前記内燃機関の回転数が予め設定された値になる時期に対応していることを特徴としている。

本発明の内燃機関の制御装置において、前記第１所定期間は、前記内燃機関の燃焼サイクルが概ね１０サイクルに対応していることを特徴としている。

本発明の内燃機関の制御装置において、前記トルク重視の運転状態とは、前記点火時期を進角させることであることを特徴としている。

本発明の内燃機関の制御装置において、前記トルク重視の運転状態とは、筒内吸入空気量を増加させることであることを特徴としている。

本発明の内燃機関の制御装置において、前記トルク重視の運転状態とは、空燃比をリッチ側にすることであることを特徴としている。

本発明の内燃機関の制御装置において、前記第１所定期間よりも長い第２所定期間の後は、前記第１所定期間から前記第２所定期間までの運転状態に比べて、ＨＣ排出量の抑制重視の運転状態に切り替えられることを特徴としている。

本発明の内燃機関の制御装置において、前記ＨＣ排出量の抑制重視の運転状態とは、前記点火時期を遅角させることであることを特徴としている。

本発明の内燃機関の制御装置において、前記ＨＣ排出量の抑制重視の運転状態とは、筒内吸入空気量を減少させることであることを特徴としている。

本発明の内燃機関の制御装置において、前記ＨＣ排出量の抑制重視の運転状態とは、空燃比をリーン側にすることであることを特徴としている。

本発明の内燃機関の制御方法は、（ａ）内燃機関の初爆からの筒内吸入空気量の積算値が、スロットルバルブから吸気バルブまでの空間に存在する空気量となるまでの期間である第１所定期間は、前記内燃機関の始動直後より筒内及び排気ポートにてＨＣ酸化反応が促進されるように、点火時期を遅角側に設定するとともに、筒内の空燃比をリーンに設定するステップと、（ｂ）前記第１所定期間の後は、前記第１所定期間までの運転状態に比べて、トルク重視の運転状態が行われるステップとを備えたことを特徴としている。

従来、冷間始動時に、点火時期を遅角させ、又は空燃比をリッチ側に変化させることにより排気ガス浄化触媒の昇温を促進するとともに、ラフネス制御によりトルク変動（ラフネス）を安定化させる技術が知られている（例えば特開平１１−２８０５１８号公報）。
冷間始動時では、触媒が暖まっていないために、ＨＣ、ＣＯがテールパイプエミッションとして大量に排出される。そこで、点火時期の大幅遅角による触媒の暖機を促進させることを行う。
本発明では、始動初爆より大幅点火遅角とともにＡ／Ｆリーン化により、触媒暖機のみならず、筒内・排気管内でのＨＣ・ＣＯの後燃えにより２サイクル目からのエンジン出ガスを極端に減少させることを可能にする。それにともなう冷間始動時に点火時期の遅角による出力トルクが低下することに対し、簡便な方法で出力トルクを防ぐことを可能としたものである。

本発明の内燃機関の制御装置によれば、機関が始動する際の排気性能の改善及び機関の始動性の向上を実現することができる。

以下、本発明の内燃機関の制御装置の一実施形態につき図面を参照しつつ詳細に説明する。

図１に示すように、自動車に備えられたガソリンエンジン（以下、エンジンという）１１のシリンダブロック１２内には、ピストン１３が往復移動可能に設けられている。このピストン１３は、コンロッド１４を介してエンジン１１の出力軸であるクランクシャフト１５に連結されている。そして、ピストン１３の往復移動は、コンロッド１４によってクランクシャフト１５の回転へと変換されるようになっている。また、シリンダブロック１２には、エンジン１１の冷却水温を検出するための水温センサ１６が設けられている。

上記シリンダブロック１２の上端には、シリンダヘッド１７が設けられている。シリンダヘッド１７とピストン１３との間には燃焼室１８が設けられている。シリンダヘッド１７には燃焼室１８に臨むように点火プラグ１９が設けられている。燃焼室１８は吸気ポート２０を介して吸気通路２１に接続されるとともに、排気ポート２２を介して排気通路２３に接続されている。吸気通路２１において、その上流部分にはエアクリーナ２４が設けられ、その下流には吸入空気量を調整するためのスロットルバルブ２５が設けられている。また、吸気通路２１においてスロットルバルブ２５の下流には吸入空気量の脈動を抑制するためのサージタンク２６が設けられ、同サージタンク２６から延びるインテークマニホールド２７が各燃焼室１８の吸気ポート２０に接続されている。また、インテークマニホールド２７の下流端には、燃料を前記吸気ポート２０に向けて噴射する燃料噴射弁３７が設けられている。

シリンダヘッド１７には吸気バルブ２８及び排気バルブ２９が摺動可能に貫通支持されている。吸気ポート２０と燃焼室１８とは吸気バルブ２８により連通・遮断され、排気ポート２２と燃焼室１８とは排気バルブ２９により連通・遮断されるようになっている。

上記シリンダブロック１２の下部には前記クランクシャフト１５の回転速度を検出するための回転数センサ３０が設けられている。

さらに、エンジン１１の近傍にはスタータモータ３４が設けられ、同スタータモータ３４はイグニションキーの操作に基づくスタートスイッチ３５のＯＮ動作に基づいて回転してエンジン１１の始動時にクランキングを行うようになっている。

上記のように構成されたエンジン１１の運転時には、自動車の室内に設けられたアクセルペダルが踏込操作されると、その踏み込み量に応じてスロットルバルブ２５の開度が調節され、エンジン１１の吸入空気量が調整されるようになる。また、エンジン１１の吸気行程中に燃料噴射弁３７による燃料噴射が行われ、燃焼室１８内には燃料と空気との燃料混合気が導入され、同燃料混合気に対し点火プラグ１９によって点火が行われる。そして、燃焼室１８内の燃料混合気が点火されて燃焼すると、このときの燃焼エネルギーによりピストン１３が往復移動してエンジン１１が駆動される。また、燃焼室１８内で燃焼した後のガスは、排気行程において排気バルブ２９が開弁されると、排気として排気ポート２２及び排気通路２３を介してエンジン１１の外部に送り出されるようになる。

続いて、こうした車両において、上記エンジン１１の制御を司る同車両の制御系の構成について、同図１に基づき説明する。

本実施形態にかかる車両では、上記の制御系として役割を司る電子制御装置（ＥＣＵ）４０を備えている。このＥＣＵ４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭ及びタイマー等を備える算術論理演算回路として構成されており、イグニションキーの操作に基づくイグニションスイッチ３６のＯＮ動作に基づいて各種の制御処理を実行するようになっている。ここで、ＲＯＭは各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップ等が記憶されたメモリであり、ＣＰＵはＲＯＭに記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて演算処理を実行する。また、ＲＡＭはＣＰＵでの演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリであり、バックアップＲＡＭはエンジン１１の停止時にその記憶されたデータ等を保存する不揮発性のメモリである。

このように構成されたＥＣＵ４０には、水温センサ１６、回転数センサ３０をはじめとして、車両やエンジン１１の運転状態を検知する各種センサの検出信号が入力される。そして、ＥＣＵ４０は、上記各種センサの検出信号に基づき、燃料噴射、点火などのエンジン１１の運転制御を実行する。

ＥＣＵ４０は、吸気通路２１に設けられた図示しないエアフローメータの検出信号に基づき吸入空気量を求めるとともに、回転数センサ３０の検出信号に基づきエンジン回転速度を求め、さらに、水温センサ１６の検出信号に基づいて冷却水温を求める。ＥＣＵ４０は、これら吸入空気量、エンジン回転速度及び冷却水温に基づいて燃料噴射量を算出するとともに、燃料噴射時期を算出する。そして、ＥＣＵ４０は上記燃料噴射量に基づいて燃料噴射弁３７を駆動制御する。この燃料噴射弁３７の駆動制御により、燃料噴射量に対応した量の燃料が燃料噴射弁３７から各吸気ポート２０内に向けて噴射されるようになる。また、ＥＣＵ４０は、これら吸入空気量、エンジン回転速度及び冷却水温に基づいて点火時期を算出する。そして、ＥＣＵ４０は点火時期に基づき各点火プラグ１９を駆動制御する。この各点火プラグ１９の駆動制御により、各気筒において燃料混合気に点火される。

本発明者による今回の実験の結果、排気性能の改善には、初爆から数サイクルまでの燃焼状態の影響が大きいとの知見が新たに得られた。即ち、始動直後の１点火目（１サイクル目）から点火時期の大幅遅角により排気温度を上昇させるとともに、筒内の空燃比（Ａ／Ｆ）をリーン（酸素過多雰囲気）にすることで、エンジン出ガスＨＣ、ＣＯを極端に減らすことができるというものである。

図３は、エンジンから排出されるエンジン出ガスに含まれるＨＣの時間的変化を示した図である。図３において、横軸は、初爆からの経過時間を示している。図３において、「現状適合値」とは、従来技術による実験結果を示しており、また、「ＨＣ酸化反応促進条件」とは、本実施形態による実験結果を示している。ここで、本実施形態におけるＨＣ酸化反応促進条件とは、筒内のＡ／Ｆ（燃焼に関連するＡ／Ｆ）はリーンであり、点火時期は図４に示されている通りである。即ち、エンジン始動直後の１〜１０サイクルまでの点火時期は、ＡＴＤＣ１５°であり、１１〜４０サイクルまではＡＴＤＣ７°であり、４１サイクル以降はＡＴＤＣ１５°である。上記のように、現状適合値は、本実施形態のような点火時期の大幅遅角制御が行われないと共に、筒内のＡ／Ｆがリーンに設定されない状態での実験結果である。

図３に示すように、現状適合値では、始動直後の数サイクル（始動後１秒以内）に排出されるＨＣの量が非常に多い。そこで、本実施形態では、ＨＣが非常に多い始動直後の数サイクルでは、ＨＣの排出を抑制すべく、点火時期を大幅に遅角させる（上記例ではＡＴＤＣ１５°）とともに、筒内のＡ／Ｆをリーンにしている。これにより、図３に示すように、始動直後の数サイクルでのＨＣの量が大幅に減少した。

しかしながら、このように、初爆当初から、点火時期を大幅に遅角させるとともに筒内のＡ／Ｆをリーンにて燃焼を継続させると、出力トルクを十分に得ることができないという問題がある。以下、この問題を図５を参照して説明する。

図５は、エンジン回転数の時間的変化を示している。図３において、横軸は、初爆からの経過時間を示している。現状適合値は、エンジン始動直後にエンジン回転数が約２５００［ｒｐｍ］程度まで上昇している。これに対して、点火時期の大幅な遅角制御が行われるＨＣ酸化反応促進条件では、現状適合値よりもエンジン回転数の上昇が少なくなっている。これは、大幅な遅角制御がされているため、筒内の燃焼によって生じたエネルギーが、相対的に大きな割合で熱エネルギー（排気温度の上昇）として使用され、運動エネルギー（トルク、動力）としては相対的に小さな割合でしか使用されないためである。

図５において、破線は、上述した、初爆当初からの点火時期の大幅な遅角制御とリーンな状態での燃焼をそのまま継続させると、出力トルクを十分に得ることができない結果としてのエンジン回転数の低下を示している。

このことから、本実施形態では、ＨＣが非常に多い始動直後の数サイクル（図３の現状適合値のピーク参照）において、点火時期を大幅に遅角させるとともに筒内のＡ／Ｆをリーンにして、ＨＣの排出を効果的に抑制し、その後は、図５の破線に示されるような出力トルクの低下を抑制すべく、トルク主体の燃焼状態に切り替える。本例において、トルク主体の燃焼状態とは、点火時期を進角させることである（上記例ではＡＴＤＣ７°）。始動直後の数サイクルを経過した後には、エンジンの雰囲気温度が上昇し、排気温度が上昇していることから未燃ＨＣが十分に燃える。そのため、始動直後の数サイクルを経過した後には、トルク主体の燃焼状態に切り替えても（点火時期を進角させても）、ＨＣの排出量が少ないためである。

ここで、始動直後の数サイクルのＨＣの排出の抑制のための燃焼状態から、トルク主体の燃焼への移行は、最適なタイミングにて行われる必要がある。上記例（図４及び図５）では、１０サイクル目で点火時期の大幅な遅角制御が終了し、１１サイクル目からそれまでの大幅な遅角から進角されている。本実施形態では、この点火時期を大幅な遅角から進角させるタイミング（１０サイクルと１１サイクルの境目）の検出が以下の方法により行われる。

図１において、スロットルボディ（スロットルバルブ２５）から吸気バルブ２８までの空気量が全て消費されるサイクルの次のサイクルより、トルク主体の燃焼に移行させる。エンジン１１の始動前のスロットルバルブ２５が閉じた状態においては、スロットルバルブ２５から吸気バルブ２８までの空間（サージタンク２６を含む）に空気が充填されている。エンジン１１が始動されると、そのエンジン１１の始動前からスロットルバルブ２５から吸気バルブ２８までの空間に充填されていた空気が最初にエンジン１１の筒内に入る。その後、そのスロットルバルブ２５から吸気バルブ２８までの空間に充填された空気の消費が完了すると、所定の開度のスロットルバルブ２５の絞りを経て、エンジン１１の筒内に空気が流入してくる。

即ち、エンジン１１の始動前からスロットルバルブ２５から吸気バルブ２８までの空間に充填されていた空気が最初にエンジン１１の筒内に入るときには、スロットルバルブ２５の絞りを経て流入されているわけではなく、仮想的にスロットルバルブ２５が全開の状態で筒内に空気が流入する。このときに、筒内に流入する空気量は、エンジン１１の始動前からスロットルバルブ２５から吸気バルブ２８までの空間に充填されていた空気の消費が完了した後に、所定の開度のスロットルバルブ２５に対応する絞りを経て筒内に流入する空気量よりも多い。よって、エンジン１１の始動前からスロットルバルブ２５から吸気バルブ２８までの空間に充填されていた空気の消費が行われているサイクルでは、その後にスロットルバルブ２５の絞りを経て流入した空気の消費が行われるサイクルに比べて、高い出力が得られる。

上記のことから、本実施形態では、相対的に高い出力が得られる、エンジン１１の始動前からスロットルバルブ２５から吸気バルブ２８までの空間に充填されていた空気の消費が行われているサイクルでは、点火時期の大幅な遅角制御を行い、その後の相対的に低い出力となる、スロットルバルブ２５の絞りを経て流入した空気の消費が行われるサイクルから、トルク主体の燃焼に移行させる。スロットルバルブ２５の絞りを経て流入した空気の消費が行われるサイクルにおいて、トルク主体の燃焼に移行させないとすると、図５の破線で示すように、エンジン回転数が低下する。このことから、トルク主体の燃焼に移行させて、実線のＨＣ酸化反応促進条件で示すようなエンジン回転数の低下の抑制を実現する。

この場合、エンジン１１の始動前からスロットルバルブ２５から吸気バルブ２８までの空間に充填されていた空気量は、閉じた状態のスロットルバルブ２５からサージタンク２６を含む吸気バルブ２８までの空間の容積に基づいて、予め求めておくことができる。また、筒内での空気の消費量は、エンジン１１の排気量とサイクル数の積として算出されることができる。上記のように、筒内での空気の消費量が、予め求めておいたエンジン１１の始動前からスロットルバルブ２５から吸気バルブ２８までの空間に充填されていた空気量を超えたときに、トルク主体の運転状態に移行される。

上記において、トルク主体の燃焼を実現する手段の一つとして、図４及び図５に示すように、点火時期の進角が挙げられる。本実施形態において、トルク主体の燃焼を実現する手段としては、上記点火時期を進角する方法に限定されずに、Ａ／Ｆ一定でスロットル開度を大きく（空気量を多く）する方法や、Ａ／Ｆをリッチ側にする方法が使用されることができる。なお、出力トルクを調節するために、吸入空気量制御、燃料噴射量制御、又は点火時期制御を行うこと自体は公知であるため、その制御内容についての詳細な説明は省略する。

次に、上記のように、トルク主体の運転が行われた後は、最適なタイミングにて、トルク主体の運転から、ＨＣの排出量を抑制するための運転に移行される。図４及び図５の例では、１１〜４０サイクルまではトルク主体の運転（一例としての点火時期の進角）が行われるが、４１サイクル目からは、ＨＣの排出量を抑制するための運転（一例としての点火時期の遅角）に移行される。その移行のタイミングは、暖機判定により求められることができる。即ち、エンジン１１の機関温度Ｔｅｎｇが予め設定された温度Ｔ１以上になった場合に、トルク主体の運転から、ＨＣの排出量を抑制するための運転に移行される。機関温度の上昇により、エンジン１１のフリクションが小さくなると、トルクが出易くなるため、トルク主体の運転からＨＣの排出量を抑制するための運転に再度切り替えられることができる。

上記において、ＨＣ排出量の抑制のための燃焼を実現する手段の一つとして、図４及び図５に示すように、点火時期の遅角が挙げられる。本実施形態において、ＨＣ排出量の抑制のための燃焼を実現する手段としては、上記点火時期を遅角する方法に限定されずに、Ａ／Ｆ一定でスロットル開度を小さく（空気量を少なく）する方法や、Ａ／Ｆをリーン側にする方法が使用されることができる。なお、ＨＣ排出量の抑制のために、吸入空気量制御、燃料噴射量制御、又は点火時期制御を行うこと自体は公知であるため、その制御内容についての詳細な説明は省略する。

次に、図２及び図６を参照して、本実施形態の動作について説明する。図２に示される動作手順は、予めＥＣＵ４０のＲＯＭに格納されている。

なお、以下では、トルク主体の燃焼を実現する手段の一例として、点火時期の遅角を用いるとともに、ＨＣ排出量の抑制のための燃焼の一例として、点火時期の進角を用いた例で説明するが、この例に限定されないのは上述の通りである。

［ステップＳ１］
まず、ステップＳ１では、ＥＣＵ４０により、エンジン１１の初爆から点火時期の大幅な遅角制御が行われるとともに、筒内のＡ／Ｆがリーンに設定される。図６において、Ｔ０の時点からエンジン１１のクランキングが行われ、Ｔ１の時点にてエンジン１１の初爆が行われる。ＥＣＵ４０では、クランキングが開始されるＴ０の時点から、点火時期が大幅な遅角（上記例ではＡＴＤＣ１５°）に設定されるとともに、Ａ／Ｆがリーンに設定され、初爆の時点Ｔ１から確実に、点火時期の大幅な遅角制御とＡ／Ｆリーンでの燃焼が行われるように制御される。初爆の時点Ｔ１からエンジン１１の回転数が上昇するとともに、排気温度は相対的に急に上昇する。ステップＳ１の次に、ステップＳ２が行われる。

［ステップＳ２］
ステップＳ２では、ＥＣＵ４０により、予め求められていたエンジン１１の始動前におけるスロットルバルブ２５から吸気バルブ２８までの空間に存在する空気量Ｇａ１と、エンジン１１の筒内の燃焼にて消費された空気量の積算値Ｇａとを比較する。その比較の結果、ＧａがＧａ１以上であればステップＳ３に進み、ＧａがＧａ１以上でない場合には、本制御フローはリターンされる。

図６において、Ｔ２までは、エンジン１１の始動前におけるスロットルバルブ２５から吸気バルブ２８までの空間に存在する空気が筒内に流入するため、充填効率（シリンダ内の体積に対する空気量の割合）が高いが、Ｔ２の時点からは、スロットルバルブ２５で流量が絞られた空気が筒内に流入するため、充填効率が急激に落ちている。Ｔ２の時点において、ステップＳ６はＧａがＧａ１以上と判定される。

［ステップＳ３］
ステップＳ３では、ＥＣＵ４０により、点火時期が進角するように制御される。Ｔ２の時点から上記例では、点火時期がＡＴＤＣ７°に設定される。これにより、出力トルク主体の運転に切り替えられ、吸入空気量が減った（充填効率の低下）にもかかわらず（ステップＳ２−Ｙ）、エンジン回転数の低下が抑制される。Ｔ２の時点から、トルク主体の運転に切り替えられることにより、Ｔ２より前の時期と比べて、排気温度の上昇が緩やかになる。ステップＳ３の次には、ステップＳ４が行われる。

［ステップＳ４］
ステップＳ４では、ＥＣＵ４０により、暖機判定が行われる。即ち、エンジン１１の機関温度Ｔｅｎｇが予め設定された温度Ｔ１以上であるか否かが判定される。その判定の結果、ＴｅｎｇがＴ１以上であれば、ステップＳ５に進み、そうでない場合には、本制御フローはリターンされる。Ｔ３の時点にて、ＴｅｎｇがＴ１以上になっている。

［ステップＳ５］
ステップＳ５では、ＥＣＵ４０により、点火時期が遅角するように制御される。即ち、ＴｅｎｇがＴ１以上となったＴ３の時点から、点火時期が大幅遅角制御されている（上記例では、ＡＴＤＣ１５°）。ステップＳ５の次には、本制御フローはリターンされる。

以上のことから、図６の（１）の期間では、点火時期の大幅遅角制御及びＡ／Ｆリーン燃焼が行われ、（２）の期間では、点火時期が進角され、（３）の期間で再度点火時期が大幅遅角制御される。

上記のように、本実施形態の特徴をまとめると以下のようになる。

（１）始動直後より、筒内・排気ポートでＨＣ酸化反応が促進（後燃え）となる点火時期・Ａ／Ｆにする。例えば、始動１点火目より、点火時期の大幅遅角により排気温度を上昇させ、Ａ／Ｆリーン（酸素過多雰囲気）にすることで、エンジン出ガスＨＣ、ＣＯを極端に減らすことができる。

（２）出力トルクの低下が始まる時期、たとえば、始動前のスロットルボディから吸気バルブまでの空気量が全て消費されるサイクルの次のサイクルより、出力トルクを上昇させる。例えば、消費した空気の積算値Ｇａが、始動前のスロットルボディから吸気バルブまでの空気量Ｇａ１より大きくなったときに、出力トルクを向上させるための以下のｉ）〜iii）のいずれかの方法が行われる。
ｉ）点火時期を進角させる。
ii）Ａ／Ｆ一定でスロットル開度を大きく（吸入空気量を多く）する。
iii）Ａ／Ｆをリッチ側にする。
始動前におけるスロットルボディから吸気バルブまでの空気量が全て消費されると、スロットルの絞りにより吸入空気量が低下するため、出力トルクも低下する。そこで、上記ｉ）〜iii）のいずれかの方法が行われることで、出力トルクを大きくする。

（３）エンジンフリクションが小さくなったら、出力トルクを低下させる。例えば、機関温度Ｔｅｎｇ（冷却水温）が所定の温度Ｔ１以上である場合には、ＨＣの排出量を抑制するための以下のｉ）〜iii）のいずれかの方法が行われる。
ｉ）点火時期を遅角させる。
ii）Ａ／Ｆ一定でスロットル開度を小さく（吸入空気量を少なく）する。
iii）Ａ／Ｆをリ−ン側にする。
点火時期を遅角させることにより、排気ガスの温度を上昇させて未燃ＨＣを燃焼を促進させる。吸入空気量を減らすことで、排気ガスの質量自体を減らす。Ａ／Ｆをリーン側にすることで、より多くの酸素が供給されて未燃ＨＣの燃焼が促進される。

なお、上記においては、上記（１）の大幅な遅角制御から、上記（２）のトルク主体の運転への移行タイミングは、充填効率に基づいて求められた例について説明した。この例に限定されずに、上記（１）の大幅な遅角制御から、上記（２）のトルク主体の運転への移行タイミングは、以下のｉ）〜iii）のいずれかの方法が行われることができる。
ｉ）エンジン１１の始動条件（機関温度）毎に、所定時間が定められたマップを有しており、エンジン１１の始動後、当該始動条件に対応する所定時間が経過した時点を、上記移行タイミングとする。
ii）排気温度が予め設定された温度になった時点を、上記移行タイミングとする。
iii）エンジン回転数が予め設定された値になった時点を、上記移行タイミングとする。

本発明の内燃機関の制御装置の一実施形態の概略構成を示す図である。 本発明の内燃機関の制御装置の一実施形態の動作を示すフローチャートである。 本発明の内燃機関の制御装置の一実施形態の効果を説明するためのグラフである。 本発明の内燃機関の制御装置の一実施形態における点火時期とサイクル数との関係を示す図である。 本発明の内燃機関の制御装置の一実施形態の他の効果を説明するためのグラフである。 本発明の内燃機関の制御装置の一実施形態の動作を示すタイムチャートである。

符号の説明

１１ エンジン
１２ シリンダブロック
１３ ピストン
１４ コンロッド
１５ クランクシャフト
１６ 水温センサ
１７ シリンダヘッド
１８ 燃焼室
１９ 点火プラグ
２０ 吸気ポート
２１ 吸気通路
２２ 排気ポート
２３ 排気通路
２４ エアクリーナ
２５ スロットルバルブ
２６ サージタンク
２７ インテークマニホールド
２８ 吸気バルブ
２９ 排気バルブ
３０ 回転数センサ
３４ スタータモータ
３５ スタートスイッチ
３６ イグニッションスイッチ
３７ 燃料噴射弁
４０ ＥＣＵ

Claims (11)

1. 内燃機関の始動の際に機関パラメータを制御する内燃機関の制御装置であって、
   前記内燃機関の初爆からの筒内吸入空気量の積算値が、スロットルバルブから吸気バルブまでの空間に存在する空気量となるまでの期間である第１所定期間は、点火時期が遅角側に設定されるとともに、筒内の空燃比がリーンに設定され、前記第１所定期間の後は、前記第１所定期間までの運転状態に比べてトルク重視の運転状態に切り替えられる
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 請求項１記載の内燃機関の制御装置において、
   前記遅角側に設定された点火時期は、概ねＡＴＤＣ１５°である
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
3. 請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記第１所定期間は、前記内燃機関の燃焼サイクルが概ね１０サイクルに対応している
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記トルク重視の運転状態とは、前記点火時期を進角させることである
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
5. 請求項１から３のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記トルク重視の運転状態とは、筒内吸入空気量を増加させることである
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
6. 請求項１から３のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記トルク重視の運転状態とは、空燃比をリッチ側にすることである
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記第１所定期間よりも長い第２所定期間の後は、前記第１所定期間から前記第２所定期間までの運転状態に比べて、ＨＣ排出量の抑制重視の運転状態に切り替えられる
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
8. 請求項７記載の内燃機関の制御装置において、
   前記ＨＣ排出量の抑制重視の運転状態とは、前記点火時期を遅角させることである
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
9. 請求項７記載の内燃機関の制御装置において、
   前記ＨＣ排出量の抑制重視の運転状態とは、筒内吸入空気量を減少させることである
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
10. 請求項７記載の内燃機関の制御装置において、
    前記ＨＣ排出量の抑制重視の運転状態とは、空燃比をリーン側にすることである
    ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
11. （ａ） 内燃機関の初爆からの筒内吸入空気量の積算値が、スロットルバルブから吸気バルブまでの空間に存在する空気量となるまでの期間である第１所定期間は、前記内燃機関の始動直後より筒内及び排気ポートにてＨＣ酸化反応が促進されるように、点火時期を遅角側に設定するとともに、筒内の空燃比をリーンに設定するステップと、
    （ｂ） 前記第１所定期間の後は、前記第１所定期間までの運転状態に比べて、トルク重視の運転状態が行われるステップと
    を備えたことを特徴とする内燃機関の制御方法。

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