JP2008138522A - エンジンの始動時の触媒の早期昇温方法、及びその方法を備えた燃料制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アイドリング時の回転変動を抑制するための点火時期補正量より、燃料の性状を判定し、その判定結果に基づき燃料量を補正する。 始動時においてＩＳＣ空気量への過負担，トルクダウン及びトルク段差を引き起こさないように、点火時期と空燃比を制御し、触媒の早期昇温方法を実現する。
【解決手段】始動後直後は触媒のヒートスポットに火種ができるまで、点火リタード主導で制御し、触媒のヒートスポットに火種が出来たと判断した時点で点火リタード主導からリーン空燃比主導で制御する。また、点火リタード主導から、リーン空燃比主導へ遷移する際は、トルク変動を引き起こさないように、等ＩＳＣ空気量ラインを辿るように遷移制御を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジンの燃料制御装置に関し、始動時に触媒の早期昇温を促進し、未燃焼燃料の排出を抑制する空燃比制御の制御方法に関する。

従来の技術と言えば、特許文献１のように冷間始動時に触媒早期暖機を行うべく、点火時期を遅角させるとともにＩＳＣ開度を通常よりも大きくしていた。シフトレンジがＤレンジ移行時には点火時期を通常側へ移行させ、これにともなうトルク変動は、ＩＳＣ開度を小さくして吸入空気量を減少させて吸収させるようにしていた。

また他の従来技術は、特許文献２のように触媒が活性化するまでに、排気管に２次空気導入口を設定し、酸素を供給することとなっていた。

特開２００２−２６６６８８号公報 特開平１０−１６９４３４号公報

本発明が解決しようとする問題点は、少ないＩＳＣ空気量で触媒の早期昇温を図ることにある。従来の発明においては、点火時期を遅角させることは記載されているが、これは排温を上昇させるためであり、触媒の活性化に必要な酸素の供給は記載されていない。また後者の従来技術では、点火時期を遅角させることが記載されておらず、また排気に２次空気を導入させるだけでは、排気温度を外気の温度で低下させることとなり、昇温の遅れを招きかねない。

本発明は始動後の初期は触媒の火種となるヒートスポットが着火するまでは、点火時期を遅角側、空燃比は通常空燃比とし、排気温度を上昇させ、前記ヒートスポットが点火したと判断した点で点火を通常点火、空燃比をリーン空燃比として、触媒に酸素を供給させる。点火遅角主導から空燃比主導への状態遷移は等ＩＳＣ空気量ラインに沿って行わせる。前記ヒートスポットが着火したか否かの判断は、所定の経過時間，吸入空気量の積算値，計測された触媒温度、または、酸素濃度センサの活性化度合いで判定する。

点火時期の遅角とリーン空燃比を同時に実施しないため、エンジンの出力トルクのダウンが少なく、ＩＳＣ空気量が少なくなる。これに従い、排出される未燃焼ガスが減少し、且つ燃費が向上する。また点火遅角主導から空燃比主導への状態遷移が等ＩＳＣ空気量ラインに沿って行われるため、状態遷移に伴うトルク変動がなく、エンジンの回転変動等が発生しない。

課題を解決するための触媒の早期昇温方法を備えた燃料制御装置は、
点火遅角により、排気管の触媒に排熱を与える手段と、
空燃比をリーン化することで、排気管の触媒に酸素を与える手段と、
を有したエンジンの燃料制御装置において、
エンジン始動後の暖機時の点火時期に通常の点火時期と、
前記通常の点火時期に対して遅角側の点火時期を有し、
エンジン始動後の空燃比に通常の空燃比と前記通常の空燃比に対して、
リーン化した空燃比を有し、
エンジンの始動直後から、触媒の火種となる点が着火したと判断されるまで、
前記遅角側の点火時期と通常の空燃比で運転し、
前記触媒の火種となる点が着火したと判断されてから、
エンジントルクに変動が起こらないように、
前記通常の点火時期と前記リーン化した空燃比で運転する状態に遷移し、
前記触媒が活性化するまで、本状態で運転すること
を特徴とするものである。

以下、本発明の主な実施例を図を用いて説明する。図１は、本発明の対象となる始動時の触媒の早期昇温方法を備えた燃料制御装置の制御ブロックの一例である。ブロック101は、エンジン回転数計算手段のブロックである。エンジンの所定のクランク角度位置に設定されたクランク角度センサの電気的な信号、おもにパルス信号変化の単位時間当たりの入力数をカウントし、演算処理することで、エンジンの単位時間当りの回転数を計算する。ブロック１０２は、前述のブロック１０１で演算されたエンジンの回転数、及びエンジンの吸気管に設置されたセンサより検出された吸気管圧力、またはスロットル弁上流側に設置された空気流量計により計測されたエンジンの吸入空気量等をエンジン負荷として、各領域におけるエンジンの要求する基本燃料を計算する。ブロック１０３は、前述のブロック１０１で演算されたエンジンの回転数、前述のエンジン負荷により、前述のブロック１０２で計算された基本燃料のエンジンの各運転領域における補正係数を計算する。ブロック１０４は、前述のエンジン回転数、及び前述のエンジン負荷によりエンジンの各領域における最適な点火時期をマップ検索等で決定するブロックである。ブロック１０５は、触媒の昇温を促進させるため、始動時の空燃比及び点火時期を後述するタイミング及び制御量で制御する。ブロック１０６は、エンジンのアイドリング回転数を一定に保つためにアイドリング時の目標回転数を設定し、ＩＳＣバルブ制御手段への目標流量及びＩＳＣ点火時期補正量を演算する。また、前述のブロック１０５で始動時の空燃比、及び点火時期が操作された場合の、トルク不足を補うための、始動時の空気量補正も行う。ブロック
１０７は、エンジンの排気管に設定された酸素濃度センサの出力から、エンジンに供給される燃料と空気の混合気が後述する目標空燃比に保たれるように空燃比帰還制御係数を計算する。尚、前述の酸素濃度センサは、実施例では、排気空燃比に対して比例的な信号を出力するものを示しているが、排気ガスが理論空燃比に対して、リッチ側／リーン側の２つの信号を出力するものでも差し支えはない。

ブロック１０８は、前述のエンジン回転数、及び前述のエンジン負荷によりエンジンの各領域における最適な目標空燃比をマップ検索等で決定する。本ブロックで決定された目標空燃比は、前述のブロック１０７の空燃比帰還制御に用いられる。ブロック１０９は、前述のブロック１０２で演算された基本燃料をブロック１０３の基本燃料補正係数，エンジン水温，ブロック１０５の始動時の空燃比制御量及びブロック１０７の空燃比帰還制御係数による補正を施す。ブロック１１０は、前述のブロック１０４でマップ検索された点火時期を、エンジンの状態（過渡もしくは定常）及びブロック１０５の始動時の点火時期制御量で補正を施す。

ブロック１１１〜１１４は、前述のブロック１０９で計算された燃料量をエンジンに供給する燃料噴射手段である。ブロック１１５〜１１８は、前述のブロック１１０で補正されたエンジンの要求点火時期に応じてシリンダに流入した燃料混合気を点火する点火手段である。ブロック１１９は、前述のブロック１０６で計算されたアイドリング時の目標流量となるようにＩＳＣバルブを駆動する手段である。

図２は、本発明の対象となる始動時の触媒の早期昇温方法を備えた燃料制御装置の制御ブロックの他の例である。前述の図１の例と異なるところは、ブロック１０５に触媒温度が入力されている点、及びブロック１０８に後酸素濃度センサが出力されており、触媒後の酸素濃度も空燃比帰還制御に寄与させるようにしている。また、本ブロック内では、触媒前後の酸素濃度センサ出力により、触媒の劣化指標を計算するように構成されている。

図３は、本発明の対象となる始動時の触媒の早期昇温方法を備えた燃料制御装置が制御するエンジン回りの一例を示している。エンジン３０１は、吸入する空気量をスロットル絞り弁３０２，スロットル絞り弁をバイパスして、吸気管３０４へ接続された流路の流路面積を制御し、エンジンのアイドル時の回転数を制御するアイドルスピードコントロールバルブ３０３，吸気管３０４内の圧力を検出する吸気管圧力センサ３０５，エンジンの要求する燃料を供給する燃料噴射弁３０６，エンジンの所定のクランク角度位置に設定されたクランク角度センサ３０７，エンジンのシリンダ内に供給された燃料の混合気に点火する点火栓に、エンジン制御装置３１６の点火信号に基づいて点火エネルギを供給する点火モジュール３０８，エンジンのシリンダブロックに設定されエンジンの冷却水温を検出する水温センサ３０９，エンジンの排気管に設定され排気ガス中の酸素濃度を検出する前酸素濃度センサ３１０，エンジンの排気管のエンジン寄りに設定された前触媒３１１，前記前触媒３１１の内部の温度を計測する触媒温度センサ３１２，エンジンの排気管の後方に設定された後触媒３１３，前触媒３１１と後触媒３１３の中間の排気管に設定された後酸素濃度センサ３１４，エンジンの運転，停止のメインスイッチであるイグニッションキイスイッチ３１５、及びエンジンの各補器類を制御するエンジン制御装置３１６から構成されている。

尚本実施例では、吸気管圧力センサ３０５を設置してエンジンの負荷を計測することとしているが、エンジンの吸入空気量センサをスロットル絞り弁の前方に設置して、吸入空気量を計測し、エンジン負荷としても良い。またエンジンのアイドリング回転数はアイドルスピードコントロールバルブ２０３で制御しているが、スロットル絞り弁２０２をモータ等で制御するものにした場合は、前記アイドルスピードコントロールバルブ２０３は不用となる。

図４は、本発明の対象となる始動時の触媒の早期昇温方法を備えた燃料制御装置の内部構成の一例である。ＣＰＵ４０１の内部にはエンジンに設置された各センサの電気的信号をデジタル演算処理用の信号に変換、及びデジタル演算用の制御信号を実際のアクチュエータの駆動信号に変換するＩ／Ｏ部４０２が設定されており、Ｉ／Ｏ部４０２には、吸入空気量センサ４０３，水温センサ４０４，クランク角センサ４０５，前酸素濃度センサ
４０６，後酸素濃度センサ４０７、触媒温度センサ４０８，吸気管圧力センサ４０９，イグニッションＳＷ４１０が入力されている。ＣＰＵ４０１からの出力信号ドライバ４１１を介して、燃料噴射弁４１２〜４１５，点火コイル４１６〜４１９、及びＩＳＣバルブへのＩＳＣ開度指令値４２０へ出力信号が送られる。

図５は、従来の始動時における触媒早期昇温制御の一例である。チャート５０１は始動時のエンジン回転数挙動、チャート５０２は燃料の始動後増量係数の制御の挙動、チャート５０３は空燃比挙動、チャート５０４は点火時期の制御の挙動、チャート５０６は触媒のヒートスポットの温度上昇の挙動を示している。タイミング５０７より、始動時の触媒早期昇温制御が開始される。前記始動後増量係数は、通常の増量係数５０８に対して、リーン化の増量係数５０９に切り替わる。これにより、前記空燃比はチャート５１０が示すリーン空燃比となる。前記点火時期は、通常の点火時期５１１に対して遅角点火時期512に切り替わる。ＩＳＣ空気量は、通常の空気量５１３に対して、空燃比リーン及び遅角点火時期によるトルクダウンを補うため、チャート５１４に示すように増量される。この例では、従来の触媒早期昇温制御が開始されたタイミング５０７よりトルクダウンによるエンジン回転数低下５１５及びリーン空燃比による排気温度低下で触媒のヒートスポット温度の低下５１６が発生している。

図６は、本発明の対象となる始動時の触媒の早期昇温方法を備えた燃料制御装置始動時における触媒早期昇温制御の一例である。前述の図５の例と同様に、チャート６０１は始動時のエンジン回転数挙動、チャート６０２は燃料の始動後増量係数の制御の挙動、チャート６０３は空燃比挙動、チャート６０４は点火時期の制御の挙動、チャート６０６は触媒のヒートスポットの温度上昇の挙動を示している。タイミング６０７より、始動時の触媒早期昇温制御が開始される。前記点火時期は、通常の点火時期６０８に対して遅角点火時期６０９に切り替わる。次にタイミング６１０で前記始動後増量係数が通常の増量係数６１１に対して、リーン化の増量係数６１２に切り替わる。これにより、前記空燃比はチャート６１３が示すリーン空燃比となる。また前記点火時期は、遅角側点火時期６０９から通常の点火時期６１４へ切り替わる。この例では、触媒早期昇温制御のリーン化と遅角点火を同時に行わないので、トルク低下によるＩＳＣ空気量の増加が少ない（チャート
６１５）。このため、触媒早期昇温制御開始タイミング６０７でのエンジンの回転落ちがなく（チャート６１６）、点火遅角時にリーン空燃比を供給しないため、触媒のヒートスポットの温度低下は発生しない（チャート６１７）。

図７は、本発明の対象となる始動時の触媒の早期昇温方法を備えた燃料制御装置の燃料と空燃比の設定の一例である。チャート７０１は始動時のエンジン回転数挙動、チャート７０２は燃料の始動後増量係数の設定、チャート７０３は点火時期の設定、チャート704はＩＳＣ空気量の設定を示している。タイミング７０５より、始動時の触媒早期昇温制御が開始されると、点火時期は移行期間７０６を持って通常の点火時期７０７から遅角側点火時期７０８へ除々に移行する。ＩＳＣ空気量も同様に増量側７０９へ除々に移行する。次にタイミング７１０で始動後増量係数は、通常の増量係数７１１からリーン化の増量係数７１２に、移行期間７１３を持って移行する。これと同時に点火時期は、遅角側点火時期７０８から通常の点火時期７０７へ除々に移行する。この際点火と空燃比の度合いは、エンジントルクにより定められ、タイミング７１０でトルク変動が発生しないように、遅角側点火時期とリーン化の増量係数を設定する。このことにより、ＩＳＣ空気量はタイミング７１０で変更する必要はない。（領域７１４）始動時の触媒早期昇温制御の終了時は、移行期間７１５を持って、始動後増量係数及びＩＳＣ空気量を通常の値に除々に移行する。

図８は本発明の対象となる始動時の触媒の早期昇温方法の制御の状態遷移の一例である。ライン８０１は等ＩＳＣ空気量ラインを示している。状態８０２は始動時の触媒早期昇温制御の前期であり、遅角点火且つ通常始動後燃料増量係数である。状態８０３は触媒早期昇温制御の後期であり、通常点火且つリーン化始動後燃料増量係数である。触媒早期昇温制御の前期と後期の切換りは、等ＩＳＣ空気量ラインの移行ライン８０４に沿って行われる。

図９は本発明の対象となる始動時の触媒の早期昇温方法の制御の状態遷移の他の例である。前述の図８の例と異なる点は、等ＩＳＣ空気量ライン９０１が極端に変化している点である。この場合は、触媒早期昇温制御の前期の状態９０２から、触媒早期昇温制御の後期の状態９０３へ遷移する際に、まずライン９０４に沿って中間状態９０５へ遷移し、その後ライン９０６に沿って状態９０３へ遷移する。尚、本実施例では、中間状態の設定を１箇所としたが、等ＩＳＣ空気量ラインの状態によっては、複数設定することも有る。

図１０は、前述の図９の燃料と空燃比の設定の一例である。チャート１００１はエンジン回転数、チャート１００２は始動後燃料増量係数の挙動、チャート１００３は点火時期の挙動を示している。タイミング１００４で触媒早期昇温制御の前期から後期へ切り替わる。これに従い移行期間１００５を持って中間状態１００６へ遷移し、その後、移行期間１００８持って触媒早期昇温制御の後期へ遷移する。

図１１は、本発明の対象となる始動時の触媒の早期昇温方法の制御の空燃比切替ロジックの一例である。ブロック１１０１でエンジン水温により通常の始動後の燃料補正量をテーブル検索する。ブロック１１０２でエンジン水温により、リーン化の燃料補正量をテーブル検索する。ブロック１１０３でエンジン水温により通常／リーン切替時の移行量をテーブル検索する。ブロック１１０４でエンジン水温により、通常／リーン切替時の移行インターバルをテーブル検索する。ブロック１１０５で空燃比の通常／リーンの切替判定を行い、その判定値に基づいて前記通常／リーンの燃料補正量をスイッチ１１０６で切り替える。切り替えられた補正量は、ブロック１１０７で移行処理を施す。

図１２は、本発明の対象となる始動時の触媒の早期昇温方法の制御の点火時期切替ロジックの一例である。ブロック１２０１でエンジン水温により通常の始動後の点火時期をテーブル検索する。ブロック１２０２でエンジン水温により遅角側の点火時期をテーブル検索する。ブロック１２０３でエンジン水温により通常／遅角切替時の移行量をテーブル検索する。ブロック１２０４でエンジン水温により、通常／遅角切替時の移行インターバルをテーブル検索する。ブロック１２０５で点火時期の通常／遅角の切替判定を行い、その判定値に基づいて前記通常／遅角の点火時期をスイッチ１２０６切り替える。切り替えられた点火時期は、ブロック１２０７で移行処理を施す。

図１３は本発明の対象となる始動時の触媒の早期昇温方法の、制御の点火時期及び空燃比補正量切替時の移行の一例である。チャート１３０１が点火時期の挙動であり、チャート１３０２が始動後増量係数の挙動である。タイミング１３０３より、始動時の触媒早期昇温制御が開始されると、点火時期は移行量１３０４ずつ、移行インターバル１３０５毎に触媒昇温制御前期の点火時期に移行していく。タイミング１３０６より触媒昇温制御後期になると、始動後増量係数は、移行量１３０７ずつ、移行インターバル１３０８毎に触媒昇温制御後期の始動後増量係数に移行していく。

図１４は本発明の対象となる始動時の触媒の早期昇温方法の、制御の点火時期及び空燃比補正量切替時の移行の他の例である。チャート１４０１が点火時期の挙動であり、チャート１４０２が始動後増量係数の挙動である。前述の図１３と異なるのは、図１３の移行が段階的であったのに対して、本例では、加重平均による滑らかな移行となっている点である。

図１５は、前述の図１１，図１２の移行処理の詳細なブロックの一例である。本ブロックはトリガブロック１５０１により、与えられるインターバル毎に起動される。差分器
１５０２で本ブロックの前回の出力と目標値との差分を計算する。前記差分を比較器1503で０と比較し、差分値が０以下の場合は、スイッチ１５０４とスイッチ１５０５が切り替わり、前回の出力に移行量を加算し、最大値を入力された目標値とする経路により出力値を出力する。前記差分地が０より大きい場合は、前回の出力に移行量を減算し、最小値を入力された目標値とする経路により出力値を出力する。

図１６は、前述の図１１，図１２の移行処理の詳細なブロックの他の例である。本ブロックの出力形態は、前述の図１４の移行挙動となる。ゲイン１６０１で目標値に加重平均重みを乗算する。尚、加重平均重みは１より小さい値である。乗算器１６０２で前回の出力値に（１−加重平均重み）を乗算する。加算器１６０３で前記２ヶの乗算値を加算し、出力する。

図１７は、前述の図１１，図１２の空燃比／点火切替判定の詳細なブロックの一例である。ブロック１７０１でエンジン水温により完爆判定回転数ＰＥＲＦＴをテーブル検索する。ブロック１７０２でエンジン水温により完爆後ディレイ時間ＴＰＥＲＤＬＹをテーブル検索する。ブロック１７０３でエンジン水温により点火遅角時間ＴＲＥＴＤをテーブル検索する。本時間が触媒昇温制御前期の時間となる。ブロック１７０４でエンジン水温によりリーン化時間ＴＬＥＡＮをテーブル検索する。本時間が触媒昇温制御後期の時間となる。比較器１７０５でエンジン回転数が前記完爆判定回転数ＰＥＲＦＴを超えているかを判定する。超えている場合は、タイマ１ １７０６にトリガを与え起動する。比較器1707で前記タイマ１の値が完爆後ディレイ時間ＴＰＥＲＤＬＹを超えているか否かを判定する。超えている場合は、タイマ２ １７０８にトリガを与えて起動し、判定信号１を“１”とする。比較器１７０９で前記タイマ２の値が点火遅角時間ＴＲＥＴＤを超えているか否かを判定する。超えている場合は、タイマ３ １７１０にトリガを与えて起動し、判定信号２を“１”とする。比較器１７１１で前記タイマ３の値がリーン化時間ＴＬＥＡＮを超えているか否かを判定する。超えている場合は、判定信号３を“１”とする。セレクタ決定ブロック１７１２は、前記判定信号１〜３の値の組み合わせで、セレクタを決定する。セレクタが決定されると、スイッチ１７１３を切り替え通常制御，遅角制御（触媒昇温制御前期）及びリーン化制御（触媒昇温制御後期）の何れかを選択し、指令値として出力する。

図１８は、前述の図１１，図１２の空燃比／点火切替判定の詳細なブロックの他の例である。ブロック１８０１でエンジン水温により完爆判定回転数ＰＥＲＦＴをテーブル検索する。ブロック１８０２でエンジン水温により完爆後ディレイ時間ＴＰＥＲＤＬＹをテーブル検索する。ブロック１８０３でエンジン水温により空気量積算値閾値１ QTHRSH1 をテーブル検索する。ブロック１８０４でエンジン水温により空気量積算値閾値２
ＱＴＨＲＳＨ２をテーブル検索する。比較器１８０５でエンジン回転数が前記完爆判定回転数ＰＥＲＦＴを超えているかを判定する。超えている場合は、タイマ１ １８０６にトリガを与え起動する。比較器１８０７で前記タイマ１の値が完爆後ディレイ時間TPERDLYを超えているか否かを判定する。超えている場合は、判定信号１を“１”とし、スイッチ１８０８を切り替えて加算器１８０９、及び遅延器１８１０からなる積算器で吸入空気量Ｑａの積算を開始する。比較器１８１１で前記吸入空気量Ｑａの積算値が、前記空気量積算値閾値１ ＱＴＨＲＳＨ１を超えているか否かを判定する。超えている場合は、判定信号２を“１”とする。比較器１８１２で前記吸入空気量Ｑａの積算値が、前記空気量積算値閾値２ ＱＴＨＲＳＨ２を超えているか否かを判定する。超えている場合は、判定信号３を“１”とする。ブロック１８１３は、前記判定信号１〜３の値の組み合わせで、セレクタを決定する。セレクタが決定されると、スイッチ１８１４を切り替え通常制御，遅角制御（触媒昇温制御前期）及びリーン化制御（触媒昇温制御後期）の何れかを選択し、指令値として出力する。

図１９は、前述の図１１，図１２の空燃比／点火切替判定の詳細なブロックの他の例である。ブロック１９０１でエンジン水温により完爆判定回転数ＰＥＲＦＴをテーブル検索する。ブロック１９０２でエンジン水温により完爆後ディレイ時間ＴＰＥＲＤＬＹをテーブル検索する。ブロック１９０３で触媒劣化指標ＤＣＡＴＩＮＤＸにより触媒温閾値１ ＴＣＡＴＴＨＤ１をテーブル検索する。ブロック１９０４で触媒劣化指標DCATINDXにより触媒温閾値２ ＴＣＡＴＴＨＤ２をテーブル検索する。比較器１９０５でエンジン回転数が前記完爆判定回転数ＰＥＲＦＴを超えているかを判定する。超えている場合は、タイマ１ １９０６にトリガを与え起動する。比較器１９０７で前記タイマ１の値が完爆後ディレイ時間ＴＰＥＲＤＬＹを超えているか否かを判定する。超えている場合は、判定信号１を“１”とする。比較器１９０８で触媒温度ＴＣＡＴが、前記触媒温閾値１ TCATTHD1を超えているか否かを判定する。超えている場合は、判定信号２を“１”とする。比較器
１９０９で触媒温度ＴＣＡＴが、前記触媒温閾値２ ＴＣＡＴＴＨＤ２を超えているか否かを判定する。超えている場合は、判定信号３を“１”とする。ブロック１９１０は、前記判定信号１〜３の値の組み合わせで、セレクタを決定する。セレクタが決定されると、スイッチ１９１１を切り替え通常制御，遅角制御（触媒昇温制御前期）及びリーン化制御（触媒昇温制御後期）の何れかを選択し、指令値として出力する。

図２０は、前述の図１７，図１８，図１９の判定信号３の判定の他の例である。比較器２００１，比較器２００２で酸素濃度センサ信号Ｏ２ＳＩＧが、電圧閾値Ｏ２ＵＰＰＥＲより上によぎったか、もしくは、電圧閾値Ｏ２ＬＯＷＥＲより下によぎったかを判定し、どちらかが成立していた場合は、ＯＲ回路２００３で判定信号３を“１”とする。その後は、他の判定信号と組み合わせてセレクタを設定し、制御を選択する。

図２１は本発明の対象となる始動時の触媒の早期昇温方法を備えた燃料制御装置の制御の詳細なフローチャートの一例である。ステップ２１０１で入力されたクランク角度センサ信号より計算されたエンジン回転数を読み込む。ステップ２１０２ではエンジン負荷
（吸入空気量）を読み込む。ステップ２１０３では前記のエンジン回転数とエンジン負荷より基本燃料量の計算を行う。ステップ２１０４では、触媒早期昇温の為の始動時の空燃比及び点火時期の切替え判定を行う。ステップ２１０５では、前記エンジン回転数とエンジン負荷によりエンジンの充填効率等の補正係数を検索する。ステップ２１０６では、酸素濃度センサの出力信号を読み込み、ステップ２１０７で前記エンジン回転数とエンジン負荷によりエンジンの要求する目標空燃比の検索を行う。ステップ２１０８では前記酸素濃度センサの出力信号、及び前記目標空燃比を基に、空燃比帰還制御係数を計算する。ステップ２１０９では前記充填効率等の補正係数，前記空燃比帰還制御係数、及びステップ２２０５の空燃比切替え判定により、前記基本燃料量の補正を行う。ステップ２１１０では、前記エンジン回転数と前記エンジン負荷により基本点火時期の検索を行う。ステップ２１１１では前記ステップ２１０４の空燃比／点火切り替えの判定に基づいて基本点火時期の修正を行う。ステップ２１１２ではエンジン水温等に基づいて、目標とするアイドル回転数を計算する。ステップ２１１３は、前記目標とするアイドル回転数を保つために必要なＩＳＣ目標流量を計算する。ステップ２１１４では前記ステップ２１１１の基本点火時期の補正量を読み込む。ステップ２１１５では前記基本点火時期の補正量に基づいて
ＩＳＣ始動時空気補正量を計算する。ステップ２１１６では、前記ＩＳＣ始動時空気補正量等により、最終的なＩＳＣ空気量を計算し、ＩＳＣバルブ等に指令値を出力する。

図２２は本発明の対象となる始動時の触媒の早期昇温方法を備えた燃料制御装置の制御の詳細なフローチャートの他の例である。ステップ２２０１で入力されたクランク角度センサ信号より計算されたエンジン回転数を読み込む。ステップ２２０２ではエンジン負荷（吸入空気量）を読み込む。ステップ２２０３では前記のエンジン回転数とエンジン負荷より基本燃料量の計算を行う。ステップ２２０４では、触媒温度センサの出力信号から触媒温を読み込む。ステップ２２０５では、触媒早期昇温の為の始動時の空燃比及び点火時期の切替え判定を行う。ステップ２２０６では、触媒（前触媒）前に設定された酸素濃度センサの出力を読み込む。ステップ２２０７では、触媒（前触媒）後に設定された酸素濃度センサの出力を読み込む。ステップ２２０８では、前記触媒の前後酸素濃度センサの出力信号より、空燃比帰還制御係数を計算する。ステップ２２０９では前記エンジン回転数とエンジン負荷によりエンジンの充填効率等の補正係数を検索する。ステップ２２１０では前記充填効率等の補正係数，前記空燃比帰還制御係数、及びステップ２２０５の空燃比切替え判定により、前記基本燃料量の補正を行う。ステップ２２１１では、前記エンジン回転数と前記エンジン負荷により基本点火時期の検索を行う。ステップ２２１２では前記ステップ２２０５の空燃比／点火切り替えの判定に基づいて基本点火時期の修正を行う。ステップ２２１３では、前記触媒前後の酸素濃度センサ出力に基づいて、触媒の劣化指標を計算する。ステップ２２１４ではエンジン水温等に基づいて、目標とするアイドル回転数を計算する。ステップ２２１５は、前記目標とするアイドル回転数を保つために必要な
ＩＳＣ目標流量を計算する。ステップ２２１６では前記ステップ２２１１の基本点火時期の補正量を読み込む。ステップ２２１７では前記基本点火時期の補正量に基づいてＩＳＣ始動時空気補正量を計算する。ステップ２２１８では、前記ＩＳＣ始動時空気補正量等により、最終的なＩＳＣ空気量を計算し、ＩＳＣバルブ等に指令値を出力する。

図２３は本発明の対象となる始動時の触媒の早期昇温方法の制御の空燃比切替ロジックの詳細なフローチャートの一例である。ステップ２３０１でエンジン水温を読み込む。ステップ２３０２で通常時の始動後燃料補正係数を前記エンジン水温でテーブル検索する。ステップ２３０３でリーン化燃料補正係数を前記エンジン水温でテーブル検索する。ステップ２３０４で空燃比の切り替えの判定がリーン化判定か否かを判断する。リーン化判断であれば、ステップ２３０５でリーン化の燃料補正係数を選択し、そうでない場合は、ステップ２３０６で通常の始動後補正係数を選択する。ステップ２３０７で前記エンジン水温で通常／リーン移行量をテーブル検索する。ステップ２３０８で前記エンジン水温で通常／リーン移行時間をテーブル検索する。ステップ２３０９で、前記選択された燃料補正係数，移行量、及び移行時間で移行処理を行う。

図２４は本発明の対象となる始動時の触媒の早期昇温方法の制御の点火時期切替ロジックの詳細なフローチャートの一例である。ステップ２４０１でエンジン水温を読み込む。ステップ２４０２で通常時の始動後点火時期を前記エンジン水温でテーブル検索する。ステップ２４０３で遅角側点火時期を前記エンジン水温でテーブル検索する。ステップ2404で点火時期の切り替えの判定が遅角判定か否かを判断する。遅角判断であれば、ステップ
２４０５で遅角側点火時期を選択し、そうでない場合は、ステップ２４０６で通常の始動後点火時期を選択する。ステップ２４０７で前記エンジン水温で通常／遅角移行量をテーブル検索する。ステップ２４０８で前記エンジン水温で通常／Ｒ遅角移行時間をテーブル検索する。ステップ２４０９で、前記選択された点火時期，移行量、及び移行時間で移行処理を行う。

図２５は前述の図１５の移行処理の詳細なフローチャートの一例である。本チャートは前述の移行時間毎に与えられるトリガにより、所定インターバルで起動される。ステップ
２５０１で入力された目標値を読み込む。ステップ２５０２で前記目標値と、前回の出力を比較する。ステップ２５０３で前記比較値に基づき、目標値が前回の出力以上か否かを判断する。大きい場合は、ステップ２５０４で前回の出力に移行量を加算し、ステップ
２５０５で加算値が目標値より大きいか否かを判断し、大きい場合は、ステップ２５０６で出力値に目標値を選択する。前記ステップ２５０３で目標値が前回の出力より小さいと判断された場合は、ステップ２５０７で前回の出力から移行量を減算する。ステップ2508で減算値と目標値を比較し、目標値が大きい場合は、ステップ２５０９で出力に目標値を選択する。

図２６は前述の図１６の移行処理の詳細なフローチャートの一例である。ステップ2601で目標値に重みを乗算する。ステップ２６０２で前回の出力値に（１−重み）を乗算する。ステップ２６０３で乗算値同士を加算し、出力する。

図２７は、前述の図１７の空燃比／点火切替判定の詳細なフローチャートの一例である。ステップ２７０１でエンジン水温を読み込む。ステップ２７０２で前記エンジン水温で完爆判定回転数ＰＥＲＦＴをテーブル検索する。ステップ２７０３で前記エンジン水温で完爆後ディレイ時間ＴＰＥＲＤＬＹをテーブル検索する。ステップ２７０４で点火遅角時間ＴＲＥＴＤをテーブル検索する。ステップ２７０５で前記エンジン水温でリーン化時間ＴＬＥＡＮをテーブル検索する。ステップ２７０６でエンジン回転数Ｎｅを読み込む。ステップ２７０７でエンジン回転数Ｎｅが完爆判定回転数ＰＥＲＦＴ以上か否かを判断する。そうでない場合は、ステップ２７０８でタイマ１〜３を初期化する。ＰＥＲＦＴ以上の場合は、ｌステップ２７０９でタイマ１をカウントアップし、ステップ２７１０でタイマ１が完爆後ディレイ時間ＴＰＥＲＤＬＹ以上か否かを判断する。ＴＰＥＲＤＬＹ以上であれば、ステップ２７１１でタイマ２をカウントアップし、ステップ２７１２で判定信号１を“１”とする。ステップ２７１３でタイマ２が点火遅角時間ＴＲＥＴＤ以上か否かを判断する。以上の場合は、ステップ２７１４でタイマ３をカウントアップし、ステップ2715で判定信号２を“１”とする。ステップ２７１６でタイマ３がリーン化時間ＴＬＥＡＮ以上か否かを判断する。以上であれば、ステップ２７１７で判定信号３を“１”とする。その後、ステップ２７１８で前記判定信号１〜３の値から、セレクタを設定し、ステップ
２７１９でセレクタに対応する制御を選択する。

図２８は、前述の図１８の空燃比／点火切替判定の詳細なブロックの一例である。ステップ２８０１でエンジン水温を読み込む。ステップ２８０２で前記エンジン水温で完爆判定回転数ＰＥＲＦＴをテーブル検索する。ステップ２８０３で前記エンジン水温で完爆後ディレイ時間ＴＰＥＲＤＬＹをテーブル検索する。ステップ２８０４で前記エンジン水温で空気量積算値閾値１ ＱＴＨＲＳＨ１をテーブル検索する。ステップ２８０５で前記エンジン水温で空気量積算値閾値２ ＱＴＨＲＳＨ２をテーブル検索する。ステップ2806でエンジン回転数Ｎｅを読み込む。ステップ２８０７でエンジン回転数Ｎｅが完爆判定回転数ＰＥＲＦＴ以上か否かを判断する。そうでない場合は、ステップ２８０８でタイマ１を初期化し、及び空気量積算値をクリアする。ＰＥＲＦＴ以上の場合は、ステップ２８０９でタイマ１をカウントアップし、ステップ２８１０でタイマ１が完爆後ディレイ時間
ＴＰＥＲＤＬＹ以上か否かを判断する。ＴＰＥＲＤＬＹ以上であれば、ステップ２８１１で判定信号１を“１”とし、ステップ２８１２で吸入空気量Ｑａの積算を開始する。ステップ２８１３でＱａの積算値が空気量積算値閾値１ ＱＴＨＲＳＨ１以上か否かを判断する。以上の場合はステップ２８１４で判定信号２を“１”とする。ステップ２８１５で
Ｑａの積算値が空気量積算値閾値２ ＱＴＨＲＳＨ２以上か否かを判断する。以上の場合はステップ２８１６で判定信号３を“１”とする。その後、ステップ２８１７で前記判定信号１〜３の値から、セレクタを設定し、ステップ２８１８でセレクタに対応する制御を選択する。

図２９は、前述の図１９の空燃比／点火切替判定の詳細なブロックの一例である。ステップ２９０１でエンジン水温を読み込む。ステップ２９０２で前記エンジン水温で完爆判定回転数ＰＥＲＦＴをテーブル検索する。ステップ２９０３で前記エンジン水温で完爆後ディレイ時間ＴＰＥＲＤＬＹをテーブル検索する。ステップ２９０４で触媒劣化指標
ＤＣＡＴＩＮＤＸを読み込む。ステップ２９０５で前記触媒劣化指標ＤＣＡＴＩＮＤＸで触媒温度閾値１ ＴＣＡＴＴＨＤ１を検索する。ステップ２９０６で前記触媒劣化指標
ＤＣＡＴＩＮＤＸで触媒温度閾値２ ＴＣＡＴＴＨＤ２を検索する。ステップ２９０７でエンジン回転数Ｎｅを読み込む。ステップ２９０８でエンジン回転数Ｎｅが完爆判定回転数ＰＥＲＦＴ以上か否かを判断する。そうでない場合は、ステップ２９０９でタイマ１を初期化する。ＰＥＲＦＴ以上の場合は、ステップ２９１０でタイマ１をカウントアップし、ステップ２９１１でタイマ１が完爆後ディレイ時間ＴＰＥＲＤＬＹ以上か否かを判断する。ＴＰＥＲＤＬＹ以上であれば、ステップ２９１２で判定信号１を“１”とし、ステップ２９１３で触媒温度ＴＣＡＴを読み込む。ステップ２９１４で触媒温度ＴＣＡＴが前記触媒温度閾値１ ＴＣＡＴＴＨＤ１以上か否かを判断する。以上の場合は、ステップ2915で判定信号２を“１”とする。ステップ２９１６で触媒温度ＴＣＡＴが前記触媒温度閾値２ ＴＣＡＴＴＨＤ２以上か否かを判断する。以上の場合はステップ２９１７で判定信号３を“１”とする。その後、ステップ２９１８で前記判定信号１〜３の値から、セレクタを設定し、ステップ２９１９でセレクタに対応する制御を選択する。

図３０は、前述の図２０の判定信号３の判定を図２７のフローチャートに適用した一例である。ステップ３００１〜ステップ３０１５までは、前述の図２０の例と同じフローである。ステップ３０１６では酸素濃度センサ信号Ｏ２ＳＩＧを読み込む。ステップ3017とステップ３０１８で前記酸素濃度センサ信号Ｏ２ＳＩＧがＯ２ＵＰＰＥＲ以上か、もしくはＯ２ＬＯＷＥＲ以下かを判断する。そうであれば、判定信号３を“１”とする。その後、ステップ３０２０で前記判定信号１〜３の値から、セレクタを設定し、ステップ3021でセレクタに対応する制御を選択する。

本発明の燃料制御装置の制御ブロックの一例。 本発明の燃料制御装置の制御ブロックの他の例。 本発明の燃料制御装置が制御するエンジン回りの一例。 本発明の燃料制御装置の内部構成の一例。 従来の燃料制御装置の触媒早期昇温制御のチャートの一例。 本発明の燃料制御装置の触媒早期昇温制御のチャートの一例。 本発明の燃料制御装置の始動時の燃料と空燃比の設定の一例。 本発明の燃料制御装置の触媒早期昇温制御の状態遷移の一例。 本発明の燃料制御装置の触媒早期昇温制御の状態遷移の他の例。 本発明の前述の図９の燃料と空燃比の設定の一例。 本発明の燃料制御装置の始動時の触媒の早期昇温方法の制御の空燃比切替ロジックの一例。 本発明の燃料制御装置の始動時の触媒の早期昇温方法の制御の点火時期切替ロジックの一例。 本発明の燃料制御装置の始動時の触媒の早期昇温方法の、制御の点火時期及び空燃比補正量切替時の移行の一例。 本発明の燃料制御装置始動時の触媒の早期昇温方法の、制御の点火時期及び空燃比補正量切替時の移行の他の例。 本発明の前述の図１１，図１２の移行処理の詳細なブロックの一例。 本発明の前述の図１１，図１２の移行処理の詳細なブロックの他の例。 本発明の前述の図１１，図１２の空燃比／点火切替判定の詳細なブロックの一例。 本発明の前述の図１１，図１２の空燃比／点火切替判定の詳細なブロックの他の例。 本発明の前述の図１１，図１２の空燃比／点火切替判定の詳細なブロックの他の例。 本発明の前述の図１７，図１８，図１９の判定信号３の判定の他の例。 本発明の燃料制御装置の始動時の触媒の早期昇温方法を備えた燃料制御装置の制御の詳細なフローチャートの一例。 本発明の燃料制御装置の始動時の触媒の早期昇温方法を備えた燃料制御装置の制御の詳細なフローチャートの他の例。 本発明の燃料制御装置の始動時の触媒の早期昇温方法の制御の空燃比切替ロジックの詳細なフローチャートの一例。 本発明の燃料制御装置の始動時の触媒の早期昇温方法の制御の点火時期切替ロジックの詳細なフローチャートの一例。 本発明の前述の図１５の移行処理の詳細なフローチャートの一例。 本発明の前述の図１６の移行処理の詳細なフローチャートの一例。 本発明の前述の図１７の空燃比／点火切替判定の詳細なフローチャートの一例。 本発明の前述の図１８の空燃比／点火切替判定の詳細なブロックの一例。 本発明の前述の図１９の空燃比／点火切替判定の詳細なブロックの一例。 本発明の前述の図２０の判定信号３の判定を図２７のフローチャートに適用した一例。

符号の説明

３０３ アイドルスピードコントロールバルブ
３０８ 点火モジュール
３０９ 水温センサ
３１０ 前酸素濃度センサ
３１１ 前触媒
３１２ 触媒温度センサ
３１５ イグニッションキイスイッチ
３１６ エンジン制御装置
４０１ ＣＰＵ
４０２ Ｉ／Ｏ部
４１１ 出力信号ドライバ
１７１２ セレクタ決定ブロック

Claims (10)

1. エンジン始動後の暖機時の点火時期に通常の点火時期と、
   前記通常の点火時期に対して遅角側の点火時期を有し、
   エンジン始動後の空燃比に通常の空燃比と前記通常の空燃比に対して
   リーン化した空燃比を有し、
   エンジンの始動直後から、触媒の火種となる点が着火したと判断されるまで
   前記遅角側の点火時期と通常の空燃比で運転し、
   前記触媒の火種となる点が着火したと判断されてから、
   エンジントルクに変動が起こらないように、
   前記通常の点火時期と前記リーン化した空燃比で運転する状態に遷移し、
   前記触媒が活性化するまで、本状態で運転すること
   を特徴とした始動時の触媒早期昇温方法、及びその装置。
2. 前記触媒の火種となる点が着火したと判断する手段は、
   エンジンの始動後からの第一の経過時間で判定することを特徴とする
   請求項１記載のエンジンの燃料制御装置。
3. 前記触媒が活性化したと判断する手段は、
   前記触媒の火種となる点が着火したと判断されてから
   第二の経過時間で判定することを特徴とする
   請求項１記載のエンジンの燃料制御装置。
4. 前記触媒の火種となる点が着火したと判断する手段は、
   エンジンの始動後からエンジンの吸入する空気量の積算値を第一の所定の値と比較して判定することを特徴とする
   請求項１記載のエンジンの燃料制御装置。
5. 前記触媒が活性化したと判断する手段は、
   エンジンの始動後からエンジンの吸入する空気量の積算値を第二の所定の値と比較して判定することを特徴とする
   請求項１記載のエンジンの燃料制御装置。
6. 前記触媒が火種となる点が着火したと判断する手段は、
   触媒の温度と予め定める第一の温度閾値を比較することで判定することを特徴とする
   請求項１記載のエンジンの燃料制御装置。
7. 前記触媒が活性化したと判断する手段は、
   触媒の温度と前記第一の温度閾値より高い第二の温度閾値を比較することで判定することを特徴とする
   請求項１記載のエンジンの燃料制御装置。
8. 前記第一又は第二の温度閾値は、
   触媒の劣化指標に基づいて定まることを特徴とする
   請求項６又は７記載のエンジンの燃料制御装置。
9. 前記触媒が活性化したと判断する手段は、
   排気管に具備された酸素濃度センサの出力電圧を所定の閾値と、
   比較することで判定することを特徴とする
   請求項１記載のエンジンの燃料制御装置。
10. 前記エンジントルクの変動が起きないように状態遷移する方法は、
    等ＩＳＣ空気量ラインに沿って点火時期と空燃比を変化させることを特徴とした
    請求項１記載のエンジンの燃料制御装置。

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