專利名稱：內(nèi)燃機(jī)的控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在規(guī)定的低溫起動(dòng)狀態(tài)下進(jìn)行降低未燃HC的排放量的HC減少控制的火花點(diǎn)火式內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，特別是涉及伴隨于HC減少控制的執(zhí)行的PM(微粒，粒狀物質(zhì))的排放量增大的抑制。
背景技術(shù)：
以往，對(duì)于火花點(diǎn)火式的內(nèi)燃機(jī)，已經(jīng)有在低溫起動(dòng)時(shí)(冷機(jī)起動(dòng)時(shí))進(jìn)行4吏點(diǎn)火時(shí)期比MBT(Minimum spark advance for Best Torque、獲得最大轉(zhuǎn)矩的點(diǎn)火時(shí)期)提前的控制(以下稱之為"過進(jìn)角點(diǎn)火控制")的技術(shù)(例如，參照日本特開2000-240547號(hào)公報(bào))。與點(diǎn)火時(shí)期被設(shè)定成MBT的情況(以下稱之為"MBT控制")相比，利用過進(jìn)角點(diǎn)火控制，能夠通過燃燒室內(nèi)的溫度(峰值溫度)上升來促進(jìn)冷卻水的溫度上升，提高發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的預(yù)熱性。
在低溫起動(dòng)時(shí)，燃燒室內(nèi)的溫度(以下稱之為"氣缸內(nèi)溫度")較低。從而，在進(jìn)氣門上游的進(jìn)氣通路內(nèi)所噴射的燃料易于附著在燃燒室的壁面。這樣附著在燃燒室的壁面的燃料(以下稱之為"氣缸內(nèi)附著燃料，，)的大部分就可能未供于燃燒而作為未燃HC從燃燒室排出。此時(shí)，若設(shè)置于內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)的催化劑的溫度較低，則催化劑處于未激活狀態(tài)，上述未燃HC就可能無法在催化劑中被凈化，而排放到大氣中。
本申請人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如果在這樣的低溫起動(dòng)時(shí)(且濃空燃比氣氛)執(zhí)行過進(jìn)角點(diǎn)火控制，則從燃燒室排出的未燃HC的排放量將明顯減少(參照日本特愿2006-322336)。這被推定為基于以下理由。
即、若執(zhí)行了過進(jìn)角點(diǎn)火控制，則與MBT控制的情況相比，壓縮/膨脹沖程中的燃燒室內(nèi)壓力(以下稱之為"氣缸內(nèi)壓力")的峰值增加，其結(jié)果，氣缸內(nèi)溫度的峰值增加(參照后述的圖3)。
在由于所謂的"起動(dòng)增量"而被調(diào)整成稍微濃的空燃比的燃燒室內(nèi)氣氛下，若氣缸內(nèi)溫度的峰值如此增加了，則會(huì)促進(jìn)處于不足傾向的氧氣和氣缸內(nèi)附著燃料之間的"部分氧化反應(yīng)"(不完全燃燒)。若進(jìn)行了
這種部分氧化反應(yīng)，則基于氣缸內(nèi)附著燃料而產(chǎn)生的未燃HC被轉(zhuǎn)換成CO而從燃燒室排出。根據(jù)以上說明，如果在低溫起動(dòng)時(shí)執(zhí)行過進(jìn)角點(diǎn)火控制，則未燃HC的排放量將明顯減少。
進(jìn)而，本申請人還發(fā)現(xiàn)，通過在低溫起動(dòng)時(shí)除了過進(jìn)角點(diǎn)火控制外，還進(jìn)行以使得在進(jìn)氣門上游的進(jìn)氣通路內(nèi)(進(jìn)氣口 )所噴射的全部的燃料的量在進(jìn)氣門開閥期間內(nèi)被噴射的方式設(shè)定燃料噴射期間的控制(以下稱之為"進(jìn)氣同步噴射控制")，未燃HC的排放量就會(huì)進(jìn)一步減少。這被推定為基于以下理由。此外，下面將進(jìn)氣門開閥期間內(nèi)的燃料噴射稱之為"進(jìn)氣同步噴射"，將進(jìn)氣門開閥之前的燃料噴射稱之為"進(jìn)氣非同步噴射"。
在低溫起動(dòng)時(shí)，除了氣缸內(nèi)溫度外進(jìn)氣口的溫度也較低。從而，除了燃燒室的壁面外，所噴射的燃料還易于附著在進(jìn)氣口的壁面。這樣附著在進(jìn)氣口的壁面的燃料(以下稱之為"進(jìn)氣口附著燃料")也可能未供于燃燒而作為未燃HC從燃燒室被排出。
在這里，若執(zhí)行了進(jìn)氣同步噴射，則在進(jìn)氣通路內(nèi)的空氣經(jīng)由進(jìn)氣口流入燃燒室的狀態(tài)(即、存在空氣流動(dòng)的狀態(tài))下噴射燃料。從而，與執(zhí)行進(jìn)氣非同步噴射的情況相比，就能夠使進(jìn)氣口附著燃料的量顯著減少。其結(jié)果，基于進(jìn)氣口附著燃料而產(chǎn)生的未燃HC的排放量將顯著減少。
另一方面，由于執(zhí)行進(jìn)氣同步噴射，氣缸內(nèi)附著燃料的量有增加的趨勢，其結(jié)果，基于氣缸內(nèi)附著燃料而產(chǎn)生的未燃HC的排放量就會(huì)增加。但是，上述"基于進(jìn)氣口附著燃料而產(chǎn)生的未燃HC的排放量"的減少量顯著大于這種"基于氣缸內(nèi)附著燃料而產(chǎn)生的未燃HC的排放量"的增大量。根據(jù)以上說明，如果在低溫起動(dòng)時(shí)除了過進(jìn)角點(diǎn)火控制外還執(zhí)行進(jìn)氣同步噴射控制，則整體上會(huì)使未燃HC的排放量進(jìn)一步減少。
可是，如上述那樣，已經(jīng)清楚，若在空燃比稍微濃而氧氣不足的燃燒室內(nèi)氣氛下進(jìn)行了氣缸內(nèi)附著燃料的上述部分氧化反應(yīng)(不完全燃燒)，則相反地，就會(huì)生成PM(由微粒、粒狀物質(zhì)、碳煙(Soot)和可溶性有機(jī)成分(SOF)等構(gòu)成)。從而，若通過過進(jìn)角點(diǎn)火控制來促進(jìn)了氣缸內(nèi)附著燃料的上述部分氧化反應(yīng)，則如上述那樣未燃HC的排放量顯著減少，另一方面，PM的排放量會(huì)增加。
PM的排放量如此增加的趨勢，在除了過進(jìn)角點(diǎn)火控制外還執(zhí)行進(jìn)氣同步噴射控制的情況下變得尤其明顯。這被推定為基于如下理由，即作為上述部分氧化反應(yīng)的對(duì)象的氣缸內(nèi)附著燃料的量因進(jìn)氣同步噴射而增加，由此促進(jìn)了部分氧化反應(yīng)。
以上，若執(zhí)行了過進(jìn)角點(diǎn)火控制(以及進(jìn)氣同步噴射控制)(以下亦稱之為"HC減少控制")，就會(huì)產(chǎn)生PM的排放量增大之類的問題。希望對(duì)伴隨于HC減少控制的執(zhí)行的PM排放量的增大進(jìn)行抑制。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種在規(guī)定的低溫起動(dòng)狀態(tài)下進(jìn)行HC減少控制的火花點(diǎn)火式內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，可以抑制伴隨于HC減少控制的執(zhí)行的PM排放量的增大。
本發(fā)明所涉及的火花點(diǎn)火式內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，具備判定單元，判定內(nèi)燃機(jī)是否處于規(guī)定的低溫起動(dòng)狀態(tài)；HC減少單元，在判定為上述內(nèi)燃機(jī)處于上述規(guī)定的低溫起動(dòng)狀態(tài)的情況下，進(jìn)行通過調(diào)整規(guī)定的內(nèi)燃機(jī)控制參數(shù)使上述內(nèi)燃機(jī)的燃燒室內(nèi)的溫度上升來降低未燃HC的排放量的HC減少控制。
作為上述HC減少控制，例如可例舉，僅僅是上述過進(jìn)角點(diǎn)火控制，或者是上述過進(jìn)角點(diǎn)火控制和上述進(jìn)氣同步噴射控制等。此外，在上述規(guī)定的低溫起動(dòng)狀態(tài)下，通常，為了抑制不產(chǎn)生火花的現(xiàn)象使燃燒穩(wěn)定，而將空燃比調(diào)整成比理論空燃比稍微濃的空燃比(所謂起動(dòng)增量)。
本發(fā)明所涉及的火花點(diǎn)火式內(nèi)燃機(jī)的控制裝置的特征在于，具備容許值取得單元，取得與PM的排放量相當(dāng)?shù)闹档娜菰S值；和限制單元，基于上述PM排放量相當(dāng)容許值來進(jìn)行限制上述HC減少控制的執(zhí)行的限制控制。
根據(jù)這一方案，由于基于PM排放量相當(dāng)容許值來限制HC減少控制的執(zhí)行，所以可以在PM的排放量不超過容許值的范圍內(nèi)執(zhí)行HC減
6少控制。即、能夠抑制伴隨于HC減少控制的執(zhí)行的PM排放量的增大。
具體而言，例如，在作為上述HC減少控制而僅僅執(zhí)行上述過進(jìn)角 點(diǎn)火控制的情況下或同時(shí)執(zhí)行上述過進(jìn)角點(diǎn)火控制和上述進(jìn)氣同步噴 射控制等的情況下，作為上述限制控制，可以將上述點(diǎn)火時(shí)期距上述 MBT的提前量設(shè)定得小于基于上述過進(jìn)角點(diǎn)火控制的提前量。
點(diǎn)火時(shí)期距MBT的提前量(以下也簡單地稱之為"提前量")越大， 則氣缸內(nèi)壓力的峰值(進(jìn)而，氣缸內(nèi)溫度的峰值)越增加而越促進(jìn)上述部 分氧化反應(yīng)。其結(jié)果，未燃HC的排放量減少，另一方面，PM的排放 量增加。換言之，如果減少提前量則能夠減少PM的排放量。
從而，在PM的排放量因基于過進(jìn)角點(diǎn)火控制的提前量的增大而要 超過容許值的情況下，如果將提前量設(shè)定得較小，則可以抑制起因于氣 缸內(nèi)溫度的峰值的增加的上述部分氧化反應(yīng)的促進(jìn)來抑制PM的排放 量超過容許值的情況。上述構(gòu)成就基于這種見解。
另外，例如在作為上述限制控制同時(shí)執(zhí)行上述過進(jìn)角點(diǎn)火控制和上 述進(jìn)氣同步噴射控制的情況下，作為上述限制控制，可以取代上述進(jìn)氣
部分(或者全部的量)的方式設(shè)定上述燃料噴射期間。
若如上述那樣執(zhí)行了進(jìn)氣同步噴射，則部分氧化反應(yīng)因作為上述部 分氧化反應(yīng)的對(duì)象的氣缸內(nèi)附著燃料量的增加而被促進(jìn)，其結(jié)果，PM 的排放量增加。換言之，如果減少作為進(jìn)氣同步噴射的對(duì)象的燃料的量， 則能夠減少PM的產(chǎn)生量。
從而，在PM的排放量因過進(jìn)角點(diǎn)火控制+進(jìn)氣同步噴射控制而要 超過容許值的情況下，如果通過將噴射燃料的一部分或者全部的量設(shè)為 進(jìn)氣非同步噴射的對(duì)象而將作為進(jìn)氣同步噴射的對(duì)象的燃料的量設(shè)定 得較小，就可抑制起因于氣缸內(nèi)附著燃料量的增加的上述部分氧化反應(yīng) 的促進(jìn)來抑制PM的排放量超過容許值的情況。上述構(gòu)成基于這種見
在這種情況下，優(yōu)選，上述容許值取得單元構(gòu)成為，根據(jù)基于上述 過進(jìn)角點(diǎn)火控制的距上述MBT的提前量，取得附著在上述燃燒室的壁面的氣缸內(nèi)附著燃料的量的容許值，作為上述PM排放量相當(dāng)容許值； 上述限制單元構(gòu)成為，基于在上述規(guī)定的低溫起動(dòng)狀態(tài)下執(zhí)行了上述進(jìn) 氣同步噴射控制時(shí)預(yù)先取得的上述噴射燃料的量與上述氣缸內(nèi)附著燃 料量的關(guān)系、和上述所取得的氣缸內(nèi)附著燃料量容許值，來決定與上述 氣缸內(nèi)附著燃料量等于上述氣缸內(nèi)附著燃料量容許值時(shí)相對(duì)應(yīng)的上述 進(jìn)氣門開閥期間內(nèi)所噴射的燃料的量，作為進(jìn)氣同步噴射量容許值，并 在上述噴射燃料的全部的量大于上述進(jìn)氣同步噴射量容許值的情況下， 以使得從上述噴射燃料的全部的量中扣除上述進(jìn)氣同步噴射量容許值 后的量的燃料在上述進(jìn)氣門開閥之前被噴射且與上述進(jìn)氣同步噴射量 容許值相等的量的燃料在上述進(jìn)氣門開閥期間內(nèi)被噴射的方式設(shè)定上 述燃料噴射期間。
如上述那樣，由于PM的生成起因于氣缸內(nèi)附著燃料的部分氧化反 應(yīng)，所以氣缸內(nèi)附著燃料量越大則PM的排放量越大。從而，為了將 PM的排放量抑制于容許值以內(nèi)，將氣缸內(nèi)附著燃料的量抑制于某容許 值以內(nèi)即可。即，能夠使用氣缸內(nèi)附著燃料量的容許值作為上述PM排 放量相當(dāng)容許值。在這里，當(dāng)考慮到氣缸內(nèi)溫度越高(進(jìn)而，提前量越 大)則氣缸內(nèi)附著燃料的部分氧化反應(yīng)越被促進(jìn)，則可基于提前量來決 定此氣缸內(nèi)附著燃料量的容許值，并且提前量越大則可以將此氣缸內(nèi)附 著燃料量的容許值決定成越小的值。
另一方面，能夠通過實(shí)驗(yàn)、仿真等預(yù)先取得在低溫起動(dòng)時(shí)執(zhí)行進(jìn)氣 同步噴射控制(噴射燃料的全部的量成為進(jìn)氣同步噴射的對(duì)象)情況下的 噴射燃料的量與氣缸內(nèi)附著燃料量的關(guān)系。從而，能夠基于這一關(guān)系和 上述氣缸內(nèi)附著燃料量的容許值，來決定與氣缸內(nèi)附著燃料量等于該容 許值時(shí)相對(duì)應(yīng)的作為進(jìn)氣同步噴射的對(duì)象的燃料的量(=進(jìn)氣同步噴射 量容許值)。
因而，在噴射燃料的全部的量超過上述進(jìn)氣同步噴射量容許值的情 況下，通過取代上述進(jìn)氣同步噴射控制，而如上述構(gòu)成那樣將從噴射燃 料的全部的量中扣除進(jìn)氣同步噴射量容許值后的量的燃料設(shè)為進(jìn)氣非 同步噴射的對(duì)象，并將與進(jìn)氣同步噴射量容許值相等的量的燃料設(shè)為進(jìn) 氣同步噴射的對(duì)象，可以抑制氣缸內(nèi)附著燃料從其容許值增加的情況， 并抑制PM的排放量超過容許值的情況。
8這樣，在基于提前量取得作為PM排放量相當(dāng)容許值的氣缸內(nèi)附著 燃料量容許值的情況下，具體而言，例如，可以根據(jù)基于上述內(nèi)燃機(jī)的 冷卻水的溫度所獲得的"與點(diǎn)火時(shí)期為MBT的情況(提前量=0)相對(duì)應(yīng) 的上述氣缸內(nèi)附著燃料量容許值的基本值"，和基于提前量所獲得的"上 述氣缸內(nèi)附著燃料量容許值的第1修正值"取得上述氣缸內(nèi)附著燃料量 容許值。
在這里，例如上述冷卻水的溫度越高則越將上述氣缸內(nèi)附著燃料量 容許值的基本值設(shè)定為大的值。這是基于如下理由冷卻水的溫度越高， 則在氣缸內(nèi)附著燃料之中，因蒸發(fā)而供于燃燒的比例越大，在氣缸內(nèi)附 著燃料中，實(shí)際上成為上述部分氧化反應(yīng)的對(duì)象的比例越小(即，PM的 產(chǎn)生量越小)。
另外，例如以提前量越大則氣缸內(nèi)附著燃料量容許值越小的方式設(shè) 定上述第l修正值。這是基于如下理由提前量越大則氣缸內(nèi)溫度的峰 值越高而上述部分氧化反應(yīng)越被促進(jìn)(即，PM的產(chǎn)生量越大)。
進(jìn)而，在將上述氣缸內(nèi)附著燃料量容許值的基本值決定成與上述點(diǎn) 火時(shí)期為上述MBT時(shí)且空燃比為理論空燃比時(shí)相對(duì)應(yīng)的值的情況下， 可以除了基于上述氣缸內(nèi)附著燃料量容許值的基本值以及上述第1修正 值外，還根據(jù)基于上述空燃比所獲得的"上述氣缸內(nèi)附著燃料量容許值 的第2修正值"來取得上述氣缸內(nèi)附著燃料量容許值。
在這里，例如以空燃比從理論空燃比向濃空燃比方向的偏移量越大 則氣缸內(nèi)附著燃料量容許值越小的方式設(shè)定上述第2修正值。這是基于 如下理由空燃比從理論空燃比向濃空燃比方向的偏移量越大，則氣缸 內(nèi)附著燃料量越增加而上述部分氧化反應(yīng)越被促進(jìn)(即，PM的產(chǎn)生量 越大)。


圖1是應(yīng)用了本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的火花點(diǎn)火式內(nèi)燃機(jī)的控制裝 置的內(nèi)燃機(jī)的概略圖。
放量以及PM排放量的關(guān)系的一例的曲線圖。圖3是表示壓縮/膨脹沖程中的氣缸內(nèi)壓力以及氣缸內(nèi)溫度相對(duì)于曲軸 角度的變化的曲線圖。
圖4是表示圖1所示的CPU執(zhí)行的用于執(zhí)行包含PM抑制處理的HC 減少控制的程序的流程圖。
圖5是表示圖1所示的CPU參照的規(guī)定發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和點(diǎn)火時(shí)期距MBT 的提前量的關(guān)系的表的曲線圖。
圖6是表示圖1所示的CPU參照的規(guī)定負(fù)栽率和點(diǎn)火時(shí)期距MBT的 提前量的關(guān)系的表的曲線圖。
圖7是表示圖1所示的CPU參照的規(guī)定冷卻水溫和點(diǎn)火時(shí)期距MBT 的提前量的關(guān)系的表的曲線圖。
圖8是表示圖1所示的CPU參照的規(guī)定冷卻水溫和氣缸內(nèi)附著燃料量 容^午值的基;^值的關(guān)系的表的曲線圖。
圖9是表示圖1所示的CPU參照的規(guī)定提前量和第1修正系數(shù)的關(guān)系 的表的曲線圖。
圖10是表示圖1所示的CPU參照的規(guī)定空燃比和第2修正系數(shù)的關(guān) 系的表的曲線圖。
圖11是表示圖1所示的CPU參照的規(guī)定氣缸內(nèi)附著燃料量容許值和與 進(jìn)氣同步噴射量名L許值相當(dāng)?shù)膰娚淦鞯拈_閥時(shí)間的關(guān)系的表的曲線圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置的實(shí)施方式進(jìn)行說明。
圖l表示將本發(fā)明的實(shí)施方式的控制裝置應(yīng)用于火花點(diǎn)火式多氣缸 (4氣缸)4循環(huán)內(nèi)燃機(jī)10中的系統(tǒng)的概略構(gòu)成。此內(nèi)燃機(jī)IO包括氣缸 體部20,包含氣缸體、氣缸體下殼體以及油底殼等；氣缸蓋部30,被 固定在氣缸體部20之上；進(jìn)氣系統(tǒng)40，用于對(duì)氣缸體部20供給汽油混 合氣；以及排氣系統(tǒng)50，用于將來自氣缸體部20的廢氣排放到外部。氣缸體部20包括氣缸21、活塞22、連桿23以及曲軸24?；钊?2 在氣缸21內(nèi)進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，活塞22的往復(fù)運(yùn)動(dòng)經(jīng)由連桿23被傳遞到 曲軸24，由此使曲軸24旋轉(zhuǎn)。氣缸21和活塞22的頂部與氣缸蓋部30 一起形成燃燒室25。
氣缸蓋部30具備連通到燃燒室25的進(jìn)氣口 31;使進(jìn)氣口 31開 閉的進(jìn)氣門32;對(duì)進(jìn)氣門32進(jìn)行開閉驅(qū)動(dòng)的進(jìn)氣門控制裝置33;連通 到燃燒室25的排氣口 34;使排氣口 34開閉的排氣門35;對(duì)排氣門35 進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的排氣凸輪軸36;火花塞37;包含產(chǎn)生提供給火花塞37的高 電壓的點(diǎn)火線圏的點(diǎn)火器38;以及對(duì)進(jìn)氣口 31內(nèi)噴射燃料的噴射器(燃 料噴射單元)39。
進(jìn)氣門控制裝置33由使用油壓來調(diào)整/控制進(jìn)氣凸輪軸與進(jìn)氣凸輪 (未圖示)的相對(duì)旋轉(zhuǎn)角度(相位角度)的眾所周知的構(gòu)成之一而構(gòu)成，可 以調(diào)整進(jìn)氣門32的開閥時(shí)刻VVT(開閉時(shí)刻)。
進(jìn)氣系統(tǒng)40具備進(jìn)氣管41,包含連通到進(jìn)氣口 31并與進(jìn)氣口 31—起形成進(jìn)氣通路的進(jìn)氣歧管；空氣過濾器42，被設(shè)置于進(jìn)氣管41 的端部；節(jié)氣門43，處于進(jìn)氣管41內(nèi)并使進(jìn)氣通路的開口截面積可變； 以及節(jié)氣門致動(dòng)器43a，由構(gòu)成節(jié)氣門驅(qū)動(dòng)單元的DC電機(jī)組成。
排氣系統(tǒng)50具備連通到排氣口 34的排氣歧管51;被連接到排氣 歧管51的排氣管(exhaust pipe)52;被配設(shè)(安裝)于排氣管52的上游側(cè) 三元催化劑53 ;以及配設(shè)(安裝)于此第1催化劑53下游的排氣管52的 下流側(cè)三元催化劑54。排氣口 34、排氣歧管51以及排氣管52構(gòu)成排 氣通路。
另一方面，此系統(tǒng)具備熱線式氣流計(jì)61、節(jié)氣門位置傳感器62、 進(jìn)氣凸輪旋轉(zhuǎn)角度傳感器63、曲軸位置傳感器64、水溫傳感器65、配 設(shè)于第l催化劑53上游的排氣通路的空燃比傳感器66以及油門開度傳
熱線式氣流計(jì)61對(duì)在進(jìn)氣管41內(nèi)流動(dòng)的進(jìn)氣的每單位時(shí)間的質(zhì)量 流量進(jìn)行檢測，并輸出表示質(zhì)量流量(進(jìn)氣流量)Ga的信號(hào)。節(jié)氣門位置 傳感器62對(duì)節(jié)氣門43的開度進(jìn)行檢測，并輸出表示節(jié)氣門開度TA的信號(hào)。進(jìn)氣凸輪旋轉(zhuǎn)角度傳感器63對(duì)進(jìn)氣凸輪的旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行檢測， 并輸出表示進(jìn)氣門32的開閥時(shí)刻VVT的信號(hào)。曲軸位置傳感器64對(duì) 曲軸24的旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行檢測，并輸出表示發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE的信號(hào)。水 溫傳感器65對(duì)冷卻水溫進(jìn)行檢測，并輸出表示冷卻水溫THW的信號(hào)。
上游側(cè)空燃比傳感器66對(duì)第1催化劑53上游的空燃比進(jìn)行檢測， 并分別輸出表示該空燃比的信號(hào)。油門開度傳感器67對(duì)由駕駛者所操 作的油門踏板81的操作量進(jìn)行檢測，并輸出表示油門踏板81的操作量 Accp的信號(hào)。
電氣控制裝置70是由彼此用總線連接起來的CPU71、預(yù)先存儲(chǔ)了 CPU71執(zhí)行的例程(程序)、表(查找表、映射)以及常數(shù)等的ROM72、 RAM73、備份RAM74、以及包含AD轉(zhuǎn)換器的接口 75等組成的微型 計(jì)算機(jī)。接口 75與上述傳感器61~67連接，對(duì)CPU71供給來自傳感 器61 ~ 67的信號(hào)，并且根據(jù)CPU71的指示將驅(qū)動(dòng)信號(hào)發(fā)送給進(jìn)氣門控 制裝置33、點(diǎn)火器38、噴射器39以及節(jié)氣門致動(dòng)器43a。
(HC減少控制)
接著，對(duì)上述那樣構(gòu)成的內(nèi)燃機(jī)IO的控制裝置(以下稱之為"本裝 置，，)所進(jìn)行的降低未燃HC的排放量的控制(HC減少控制)簡單地進(jìn)行 說明。此外，關(guān)于此HC減少控制，在日本特愿2006-322336中有詳細(xì) 記載。
在低溫起動(dòng)時(shí)，燃燒室內(nèi)的溫度(氣缸內(nèi)溫度)較低。從而，從噴射 器39向進(jìn)氣口 31噴射的燃料易于附著在燃燒室25的壁面。這樣附著 在燃燒室25的壁面的燃料(氣缸內(nèi)附著燃料)的大部分可能未供于燃燒 而作為未燃HC從燃燒室25被排出。而且，在低溫起動(dòng)時(shí)，三元催化 劑53、 54的溫度較低，三元催化劑53、 54處于未激活狀態(tài)。從而，如 上述那樣從燃燒室25排出的未燃HC就會(huì)無法在三元催化劑53、 54中 被凈化而被排放到大氣中。
本裝置為了在規(guī)定的低溫起動(dòng)狀態(tài)(后述)下降低未燃HC的排放量 (以下亦稱之為"HC排放量")，作為HC減少控制執(zhí)行過進(jìn)角點(diǎn)火控 制以及進(jìn)氣同步噴射控制。首先，對(duì)過進(jìn)角點(diǎn)火控制進(jìn)行說明。
12<過進(jìn)角點(diǎn)火控制>
本申請人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過在低溫起動(dòng)時(shí)(且濃空燃比氣氛)，執(zhí)行使
點(diǎn)火時(shí)期比MBT提前的控制(過進(jìn)角點(diǎn)火控制)，末燃HC的排放量(以 下亦稱之為"HC排放量")將明顯減少。下面，參照圖2以及圖3對(duì)這 一情況進(jìn)行說明。
圖2的上方的曲線圖表示低溫起動(dòng)時(shí)且空燃比為濃空燃比情況下的 點(diǎn)火時(shí)期與HC排放量的關(guān)系的一例。如根據(jù)圖2的上方的曲線圖可明 白那樣，越是使點(diǎn)火時(shí)期提前則HC排放量越小。即，若與將點(diǎn)火時(shí)期 設(shè)為MBT的情況(MBT控制)相比執(zhí)行了過進(jìn)角點(diǎn)火控制，則HC排放 量變小。這被推定為是基于以下理由。
圖3是表示壓縮/膨脹沖程中的氣缸內(nèi)壓力以及氣缸內(nèi)溫度相對(duì)于 曲軸角度的變化的曲線圖。如根據(jù)圖3的上方的曲線圖可明白那樣，越 是使點(diǎn)火時(shí)期提前(c — b — a)則氣缸內(nèi)壓力的峰值越是增加。這基于如下 理由越是使點(diǎn)火時(shí)期提前，則在壓縮上止點(diǎn)前燃燒的燃料量越是增加， 并增加與"由活塞22的上升動(dòng)作(從下止點(diǎn)向上止點(diǎn)的動(dòng)作)引起的升壓 作用"重疊的"由燃料燃燒引起的升壓作用"的程度。其結(jié)果，如根據(jù) 圖3的下方的曲線圖可明白那樣，越是使點(diǎn)火時(shí)期提前(c —b —a)則氣缸 內(nèi)溫度的峰值也伴隨于氣缸內(nèi)壓力的峰值的增加而增加。
另一方面，在低溫起動(dòng)時(shí)，為了抑制不產(chǎn)生火花的現(xiàn)象使燃燒穩(wěn)定， 將空燃比調(diào)整成比理論空燃比稍微濃的空燃比(所謂起動(dòng)增量)。這樣， 若在被調(diào)整成稍微濃的空燃比的燃燒室內(nèi)氣氛下氣缸內(nèi)溫度的峰值增 加了，則會(huì)促進(jìn)處于不足傾向的氧氣和氣缸內(nèi)附著燃料之間的"部分氧 化反應(yīng)"(不完全燃燒)。
若進(jìn)行了這種部分氧化反應(yīng)，則基于氣缸內(nèi)附著燃料而產(chǎn)生的未燃 HC就被轉(zhuǎn)換成CO從燃燒室25排出。根據(jù)以上說明，越是使點(diǎn)火時(shí)期 提前(進(jìn)而，氣缸內(nèi)溫度的峰值越是增加)，則上述部分氧化反應(yīng)越是被 促進(jìn)，HC排放量越小。
因此，本裝置在規(guī)定的低溫起動(dòng)狀態(tài)下，作為HC減少控制之一執(zhí) 行過進(jìn)角點(diǎn)火控制。關(guān)于過進(jìn)角點(diǎn)火控制執(zhí)行過程中的點(diǎn)火時(shí)期距MBT的提前量的設(shè)定，在后面進(jìn)行流程圖的說明之際一并說明。 <進(jìn)氣同步噴射控制>
接著，對(duì)進(jìn)氣同步噴射控制進(jìn)行說明。本申請人還發(fā)現(xiàn)，在低溫起 動(dòng)時(shí)，除上述過進(jìn)角點(diǎn)火控制外，還進(jìn)行以使得從噴射器39噴射的燃 料的全部的量在進(jìn)氣門開閥期間內(nèi)被噴射的方式設(shè)定燃料噴射期間的 控制(進(jìn)氣同步噴射控制)，由此，HC排放量進(jìn)一步減少。這被推定為 是基于以下理由。此外，在下面，為了說明上方便，將進(jìn)氣門開岡期間 內(nèi)的燃料噴射稱為"進(jìn)氣同步噴射"，將進(jìn)氣門開閥之前的燃料噴射稱 為"進(jìn)氣非同步噴射"。
在低溫起動(dòng)時(shí)，除氣缸內(nèi)溫度外，進(jìn)氣口31的溫度也較低。因此， 除燃燒室25的壁面外，噴射燃料也易于附著在進(jìn)氣口 31的壁面。這樣 附著在進(jìn)氣口 31的壁面的燃料(進(jìn)氣口附著燃料)也可能未供于燃燒而 作為未燃HC從燃燒室25被排出
在這里，在進(jìn)氣非同步噴射中，在進(jìn)氣門32已關(guān)閉的狀態(tài)(即、不 存在進(jìn)氣氣流的狀態(tài))下噴射燃料，所以噴射燃料比較易于附著在進(jìn)氣 口 31的壁面。相對(duì)于此，在進(jìn)氣同步噴射中，在進(jìn)氣門32已打開的狀 態(tài)(即、存在從進(jìn)氣口 31向燃燒室25內(nèi)流動(dòng)的進(jìn)氣氣流的狀態(tài))下噴射 燃料，所以噴射燃料比較難以附著在進(jìn)氣口 31的壁面。
從而，若執(zhí)行了進(jìn)氣同步噴射，則與執(zhí)行進(jìn)氣非同步噴射的情況相 比，能夠使進(jìn)氣口附著燃料的量顯著減少。其結(jié)果，基于進(jìn)氣口附著燃 料引起的HC排放量顯著減少。
另一方面，由于執(zhí)行進(jìn)氣同步噴射，氣缸內(nèi)附著燃料量存在增加的 趨勢。其結(jié)果，基于氣缸內(nèi)附著燃料引起的HC排放量存在增加的趨勢。 但是，上述"基于進(jìn)氣口附著燃料引起的HC排放量"的減少量明顯比 這種"基于氣缸內(nèi)附著燃料引起的HC排放量"的增大量大。
根據(jù)以上說明，如圖2的上方的曲線圖所示那樣，執(zhí)行進(jìn)氣同步噴 射的情況(參照雙點(diǎn)劃線)，與執(zhí)行進(jìn)氣非同步噴射的情況(參照單點(diǎn)劃線) 相比，在整體上，HC排放量進(jìn)一步減少。因此，本裝置在規(guī)定的低溫起動(dòng)狀態(tài)下，作為HC減少控制之一， 除過進(jìn)角點(diǎn)火控制外原則上還執(zhí)行進(jìn)氣同步噴射控制。在本例中，在進(jìn) 氣同步噴射控制時(shí)，將燃料噴射期間的開始時(shí)期設(shè)定成與進(jìn)氣門32的 開閥時(shí)(從關(guān)閉狀態(tài)變化成打開狀態(tài)的時(shí)間點(diǎn))相等的時(shí)期。
(PM排出的抑制)
已經(jīng)說明了，在低溫起動(dòng)時(shí)，若在稍微濃的空燃比的氣氛下通過過 進(jìn)角點(diǎn)火控制使點(diǎn)火時(shí)期提前，則由于氣缸內(nèi)溫度的峰值的增加，而使 氣缸內(nèi)附著燃料的上述部分氧化反應(yīng)被促進(jìn)，其結(jié)果，HC排放量減少。 但是，已經(jīng)清楚了，相反地，由于此氣缸內(nèi)附著燃料的部分氧化反應(yīng)而 生成了 PM。
即，如圖2的下方的曲線圖所示那樣，若使點(diǎn)火時(shí)期提前，則由于 氣缸內(nèi)溫度的峰值的增加，而使氣缸內(nèi)附著燃料的部分氧化反應(yīng)被促進(jìn) (部分氧化反應(yīng)量增加)，其結(jié)果，PM的排放量(以下亦簡單地稱之為"PM 排放量")增加。
而且，對(duì)于PM排放量，有如下的傾向與執(zhí)行進(jìn)氣非同步噴射的 情況(參照單點(diǎn)劃線)相比，執(zhí)行進(jìn)氣同步噴射的情況(參照雙點(diǎn)劃線)下 的PM排放量變大。這被推定為基于如下理由由于執(zhí)行進(jìn)氣同步噴射， 作為上述部分氧化反應(yīng)的對(duì)象的氣缸內(nèi)附著燃料的量增加，由此，部分 氧化反應(yīng)更加被促進(jìn)(部分氧化反應(yīng)量增加)。
若這樣進(jìn)行了 HC減少控制(過進(jìn)角點(diǎn)火控制+進(jìn)氣同步噴射控制)， 則相反地，PM排放量增大。這就需要抑制PM排放量的增大以使此PM 排放量不超過規(guī)定的容許值(PM容許量，參照圖2的下方的曲線圖)。 為了抑制PM排放量的增大，對(duì)氣缸內(nèi)附著燃料的部分氧化反應(yīng)進(jìn)行抑 制即可(使部分氧化反應(yīng)量減少即可)。
作為用于抑制氣缸內(nèi)附著燃料的部分氧化反應(yīng)的一方法，可以考慮 對(duì)氣缸內(nèi)附著燃料量的增大進(jìn)行抑制。為此，對(duì)作為進(jìn)氣同步噴射的對(duì) 象的燃料的量進(jìn)行限制即可。
因此，本裝置在PM排放量因過進(jìn)角點(diǎn)火控制+進(jìn)氣同步噴射控制 而要超過PM容許量的情況下(在圖2中對(duì)應(yīng)于點(diǎn)火時(shí)期比點(diǎn)A提前的區(qū)域)，取代進(jìn)氣同步噴射控制(即，將噴射燃料的全部的量設(shè)為進(jìn)氣同
步噴射的對(duì)象的控制)，而進(jìn)行如下處理將噴射燃料的一部分從是進(jìn) 氣同步噴射的對(duì)象變更為是進(jìn)氣非同步噴射的對(duì)象，將作為進(jìn)氣同步噴 射的對(duì)象的燃料的量設(shè)定得較小。以下，將這樣的處理稱之為"PM抑 制處理"。
通過執(zhí)行這種PM抑制處理，如圖2中實(shí)線所示那樣，即便在點(diǎn)火 時(shí)期比點(diǎn)A提前的情況下，也能夠?qū)M排放量抑制到PM容許量(參 照圖2的下方的曲線圖)。此外，通過執(zhí)行PM抑制處理，與進(jìn)氣同步 噴射控制執(zhí)行時(shí)相比，HC排放量稍微增大(參照圖2的上方的曲線圖)。 這是基于如下理由雖然通過PM抑制處理而使氣缸內(nèi)附著燃料量減少 并且進(jìn)氣口附著燃料量增加，但是，"基于進(jìn)氣口附著燃料引起的HC 排放量"的增大量比"基于氣缸內(nèi)附著燃料引起的HC排放量"的減少 量明顯大。
以下，參照圖4所示的流程圖"^兌明與包含PM抑制處理的HC減少 控制有關(guān)的CPU71的實(shí)際動(dòng)作。
(實(shí)際動(dòng)作)
CPU71僅僅在規(guī)定的低溫起動(dòng)狀態(tài)已成立的期間，每當(dāng)排氣沖程中 的規(guī)定時(shí)刻到來時(shí)，對(duì)每個(gè)氣缸反復(fù)執(zhí)行圖4所示的用于執(zhí)行包含PM 抑制處理的HC減少控制的程序。
對(duì)于規(guī)定的低溫起動(dòng)狀態(tài)的開始條件，在本例中，是在內(nèi)燃機(jī)剛剛 起動(dòng)以后，冷卻水溫THW小于等于規(guī)定值且發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE已超過第 1旋轉(zhuǎn)速度的時(shí)間點(diǎn)(與所謂完爆相對(duì)應(yīng))成立。此外，還可以將發(fā)動(dòng)機(jī) 轉(zhuǎn)速NE超過比第1旋轉(zhuǎn)速度大的第2旋轉(zhuǎn)速度的情況設(shè)為條件。據(jù)此， 就能夠可靠地抑制伴隨于過進(jìn)角點(diǎn)火控制內(nèi)燃機(jī)反向旋轉(zhuǎn)的事態(tài)的發(fā) 生。
另外，對(duì)于規(guī)定的低溫起動(dòng)狀態(tài)的結(jié)束條件，在本例中，在從內(nèi)燃 機(jī)起動(dòng)起的進(jìn)氣流量Ga的累計(jì)值i:Ga超過規(guī)定值的時(shí)間點(diǎn)成立。這 樣，判定規(guī)定的低溫起動(dòng)狀態(tài)是否成立的單元與上述"判定單元"相對(duì) 應(yīng)。在內(nèi)燃機(jī)剛剛起動(dòng)以后且規(guī)定的低溫起動(dòng)狀態(tài)的開始條件成立前
的階段，例如，僅僅基于冷卻水溫THW來決定火花塞37的點(diǎn)火時(shí)期、 燃料噴射開始時(shí)刻(噴射器39的開岡開始時(shí)期)、以及燃料噴射量(噴射 器39的開閥時(shí)間)。
若規(guī)定的低溫起動(dòng)狀態(tài)的開始條件成立了 ，則CPU71進(jìn)入步驟405， 對(duì)于作為燃料噴射的對(duì)象的氣缸(燃料噴射氣缸)，分別地從水溫傳感器 65取得冷卻水溫THW，從曲軸位置傳感器64取得發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE,根 據(jù)從空氣流量計(jì)61所獲得的進(jìn)氣流量Ga和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE取得負(fù)載率 KL'
接下來，CPU71進(jìn)入步驟410，基于上述所取得的負(fù)載率KL以及 冷卻水溫THW和以KL、 THW為參數(shù)的表MapTAUins，來決定噴射 器39的指示開閥時(shí)間TAUins(相當(dāng)于上述"噴射燃料的全部的量")。 據(jù)此，負(fù)載率KL越大則將指示開閥時(shí)間TAUins設(shè)定成越大的值，冷 卻水溫THW越低則將指示開閥時(shí)間TAUinsi殳定成越大的值。
這里，在決定指示開閥時(shí)間TAUins之際，負(fù)載率KL用來計(jì)算將 空燃比設(shè)為理論空燃比所需要的燃料量，冷卻水溫THW用來計(jì)算為了 將空燃比^1為濃空燃比而應(yīng)當(dāng)追加的燃料量(所謂起動(dòng)增量部分)。冷卻 水溫THW越低則起動(dòng)增量部分被設(shè)定成越大的值(即、空燃比被設(shè)為更 濃的空燃比)。
接下來，CPU71進(jìn)入步驟415，基于上述所取得的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE 以及負(fù)載率KL和以NE、 KL為參數(shù)的表MapMBT來決定MBT，接 下來在步驟420中，基于上述所取得的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE、負(fù)栽率KL以 及冷卻水溫THW和以NE、 KL、 THW為參數(shù)的表MapADV來決定點(diǎn) 火時(shí)期距MBT的提前量ADV。
據(jù)此，利用圖5~圖7所示的特性來決定提前量ADV。即，如圖5 所示那樣，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE越小則將提前量ADV設(shè)定成越小的值。這 是基于如下理由發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE越小則氣缸內(nèi)附著燃料的部分氧化反 應(yīng)可以進(jìn)行下去的時(shí)間越長，所以能夠使點(diǎn)火時(shí)期推遲。
另外，如圖6所示那樣，負(fù)載率KL越大則將提前量ADV設(shè)定成
17越小的值。這是基于如下理由負(fù)載率KL越大則駕駛者越易于察覺到 過進(jìn)角點(diǎn)火控制所引起的內(nèi)燃機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的降低。
另外，如圖7所示那樣，冷卻水溫THW越低則將提前量ADV設(shè) 定成越大的值。這是基于如下理由冷卻水溫THW越低，如上述那樣 空燃比越被設(shè)成更濃的空燃比而使氣缸內(nèi)附著燃料量增大。
接著，CPU71進(jìn)入步驟425，基于上述所取得的冷卻水溫THW和 以THW為參數(shù)的表MapWETlim，來決定氣缸內(nèi)附著燃料量容許值 WETlim的基本值WETlimbase。此基本值WETlimbase是與點(diǎn)火時(shí)期 為MBT的情況(ADV4)且空燃比為理論空燃比(理論配比)的情況相對(duì) 應(yīng)的氣缸內(nèi)附著燃料量容許值WETIim。
在這里，氣缸內(nèi)附著燃料量容許值WETIim與上述"PM排放量相 當(dāng)容許值，，相對(duì)應(yīng)。即，如上述那樣，氣缸內(nèi)附著燃料量越大則PM排 放量越大。從而，為了將PM排放量抑制到PM容許量以內(nèi)，將氣缸內(nèi) 附著燃料量抑制到某容許值以內(nèi)即可。根據(jù)以上說明，能夠使用氣缸內(nèi) 附著燃料量容許值WETlim作為上述"PM排放量相當(dāng)容許值"。
利用圖8所示的特性來決定氣缸內(nèi)附著燃料量容許值的基本值 WETlimbase。即，冷卻水溫THW越高則將基本值WETlimbase i殳定 成越大的值。這是基于如下理由冷卻水溫THW越高，則在氣缸內(nèi)附 著燃料之中，進(jìn)行蒸發(fā)以供于燃燒的比例越大，在氣缸內(nèi)附著燃料中， 實(shí)際成為部分氧化反應(yīng)的對(duì)象的比例則越小(即、PM產(chǎn)生量越小)。
接下來，CPU71進(jìn)入步驟430，基于上述所決定的提前量ADV和 以ADV為參數(shù)的表Mapoc，來決定第l修正系數(shù)oc(與上述"第1修正 值"相對(duì)應(yīng))，第1修正系數(shù)oc是為了根據(jù)基本值WETlimbase來修正 氣缸內(nèi)附著燃料量容許值WETlim而與基本值WETlimbase相乘的系 數(shù)。
利用圖9所示的特性來決定此第l修正系數(shù)oc。即，第l修正系數(shù) oc在提前量ADV為"0"時(shí)被設(shè)定為"1"，并且提前量ADV越大則被 設(shè)定成越小的值。這是基于如下理由提前量ADV越大，則氣缸內(nèi)溫 度的峰值越大，而氣缸內(nèi)附著燃料的部分氧化反應(yīng)越被促進(jìn)(即，PM產(chǎn)生量越大)。
接下來，CPU71進(jìn)入步驟435,基于空燃比A/F和以A/F為參數(shù)的 表MapP來決定第2修正系數(shù)P(與上述"第2修正值"相對(duì)應(yīng))，該 第2修正系數(shù)P是為了根據(jù)基本值WETIimbase來修正氣缸內(nèi)附著燃料 量容許值WETlim而與基本值WETlimbase相乘的系數(shù)。作為空燃比 A/F，使用與在上述所決定的指示開閥時(shí)間TAUins的決定之際被考慮 的起動(dòng)增量部分相應(yīng)從理論空燃比(理論配比)向濃空燃比方向進(jìn)行了偏 移后的值。
利用圖10所示的特性來決定此第2修正系數(shù)P 。即，第2修正系 數(shù)P在空燃比A/F為理論配比時(shí)為"1"，空燃比A/F從理論配比向濃空 燃比方向的偏移量越大則被設(shè)定成越小的值。這是基于如下理由空燃 比A/F從理論配比向濃空燃比方向的偏移量越大，則氣缸內(nèi)附著燃料量 越增加而氣缸內(nèi)附著燃料的部分氧化反應(yīng)越被促進(jìn)(即，PM的產(chǎn)生量越大)。
接著，CPU71進(jìn)入步驟440,通過在氣缸內(nèi)附著燃料量容許值 WETlim的基本值WETlimbase上乘以第1、第2修正系數(shù)a 、 P來決 定氣缸內(nèi)附著燃料量容許值WETlim。據(jù)此，提前量ADV越是從"0" 增大、空燃比A/F從理論配比向濃空燃比方向的偏移量越大，則將氣缸 內(nèi)附著燃料量容許值WETlim設(shè)定成相對(duì)于基本值WETlimbase越向小 的方向修正后的值。
接下來，CPU71進(jìn)入步驟445,基于上述所決定的氣缸內(nèi)附著燃料 量容許值WETlim以及冷卻7JC溫THW和以WETlim、 THW為參數(shù)的 表MapTAUlim來決定容許開閥時(shí)間TAUlim。容許開閥時(shí)間TAUlim 是在上述規(guī)定的低溫起動(dòng)狀態(tài)下執(zhí)行進(jìn)氣同步噴射控制時(shí)與對(duì)應(yīng)于氣 缸內(nèi)附著燃料量與上述所決定的氣缸內(nèi)附著燃料量容許值WETlim相 等的情況的噴射燃料的量(=上述"進(jìn)氣同步噴射量容許值")相當(dāng)?shù)膰娚?器39的開閥時(shí)間。
利用圖11所示的特性來決定容許開岡時(shí)間TAUlim。此特性表示在 及冷卻水溫和氣缸內(nèi)附著燃料量之間的5關(guān)系。能夠通過實(shí)驗(yàn):5真等預(yù)先取得此關(guān)系。據(jù)此，氣缸內(nèi)附著燃料量容許值WETlim越大，冷卻水 溫THW越高則將容許開閥時(shí)間TAUIim設(shè)定成越長的時(shí)間。
接著，CPU71進(jìn)入步驟450，將開閥時(shí)間偏差A(yù)TAU決定為從指示 開閥時(shí)間TAUins中減去容許開閥時(shí)間TAUlim所獲得的時(shí)間。接下來， CPU71進(jìn)入步驟455，判定開閥時(shí)間偏差A(yù)TAU是否為正。首先，對(duì) 判定為"否"的情況(ATAU^O)進(jìn)行說明。
在此情況下，噴射燃料的全部的量對(duì)應(yīng)于上述進(jìn)氣同步噴射量容許 值以下的情況。這就意味著，即便將噴射燃料的全部的量設(shè)為進(jìn)氣同步 噴射的對(duì)象，氣缸內(nèi)附著燃料量也小于等于氣缸內(nèi)附著燃料量容許值 WETlim，從而，PM排放量不超過PM容許量。
在此情況下，CPU71進(jìn)入步驟460，將噴射器39的開閥期間的開 始期間INJs設(shè)定成與進(jìn)氣門32的開閥時(shí)期IVO相同的時(shí)期，并結(jié)束 本程序的處理。即，將噴射燃料的全部的量設(shè)為進(jìn)氣同步噴射的對(duì)象。 據(jù)此，就能夠在PM排放量不超過PM容許量的范圍內(nèi)盡量降低HC排 放量。
接著，對(duì)在步驟455中判定為"是"的情況(厶TAUX))進(jìn)行說明。 在此情況下，噴射燃料的全部的量對(duì)應(yīng)于比上述進(jìn)氣同步噴射量容許值 大的情況。這就意味著，若將噴射燃料的全部的量設(shè)為進(jìn)氣同步噴射的 對(duì)象，則氣缸內(nèi)附著燃料量超過氣缸內(nèi)附著燃料量容許值WETlim， PM 排放量超過PM容許量。
在此情況下，CPU71進(jìn)入步驟465，將噴射器39的開閥期間的開 始時(shí)期INJs設(shè)定成比進(jìn)氣門32的開閥時(shí)期IVO提前了開閥時(shí)間偏差 ATAU的時(shí)期，并結(jié)束本程序的處理。即，從噴射燃料的全部的量扣除 上述進(jìn)氣同步噴射量容許值后的量的燃料被設(shè)為進(jìn)氣非同步噴射的對(duì) 象，與進(jìn)氣同步噴射量容許值相等的量的燃料被設(shè)為進(jìn)氣同步噴射的對(duì) 象。據(jù)此，可以將PM排放量維持于PM容許量的同時(shí)盡量降低HC排 放量。
而且，當(dāng)在步驟460或者465中i殳定的開閥期間的開始時(shí)期INJs 到來時(shí)，CPU71對(duì)上述燃料噴射氣缸的噴射器39進(jìn)行以在步驟410中
20決定的指示開閥時(shí)間TAUins維持開閥狀態(tài)的指示。另外，之后，當(dāng)從 在步驟415中決定的MBT提前了在步驟420中決定的提前量ADV后 得到的時(shí)期到來時(shí)，對(duì)上述燃料噴射氣缸的火花塞37進(jìn)行點(diǎn)火指示。
據(jù)此，當(dāng)在步驟455中判定為"否"的情況下(即，噴射燃料的全 部的量小于等于上述進(jìn)氣同步噴射量容許值的情況下)，除過進(jìn)角點(diǎn)火 控制外還執(zhí)行進(jìn)氣同步噴射控制。另 一方面，當(dāng)在步驟455中判定為"是" 的情況下(即，噴射燃料的全部的量超過上述進(jìn)氣同步噴射量容許值的 情況下)，繼續(xù)進(jìn)行過進(jìn)角點(diǎn)火控制，同時(shí)，取代進(jìn)氣同步噴射控制而 執(zhí)行上述"PM抑制處理"(即，將噴射燃料的一部分設(shè)為進(jìn)氣非同步噴 射的對(duì)象，將剩余的燃料設(shè)為進(jìn)氣同步噴射的對(duì)象的處理)。
僅僅限于上述規(guī)定的低溫起動(dòng)狀態(tài)成立時(shí)執(zhí)行以上所說明的處 理。從而，若上述"規(guī)定的低溫起動(dòng)狀態(tài)的結(jié)束條件"成立了，本裝置 則開始/執(zhí)行通常的燃料噴射控制以及通常的點(diǎn)火時(shí)期控制。在通常的 燃料噴射控制中，例如將噴射燃料的全部的量設(shè)為進(jìn)氣非同步噴射的對(duì) 象，且調(diào)整噴射燃料量以使空燃比與理論配比一致。另外，在通常的點(diǎn) 火時(shí)期控制中，例如執(zhí)行MBT控制(即，將點(diǎn)火時(shí)期設(shè)為MBT的控制)。
進(jìn)而，也可以在"規(guī)定的低溫起動(dòng)狀態(tài)的結(jié)束條件，，成立的時(shí)間 點(diǎn)且三元催化劑53、 54的溫度(特別是三元催化劑53的溫度)尚未達(dá)到 與催化劑的激活狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的溫度的情況下，使點(diǎn)火時(shí)期比MBT滯后 規(guī)定的短期間。據(jù)此，大量未燃HC流入催化劑接受作為發(fā)熱反應(yīng)的氧 化反應(yīng)，由此可以對(duì)催化劑有意識(shí)地進(jìn)行加熱。
在上述實(shí)施方式中，圖4的步驟415、 420、 460對(duì)應(yīng)于上述HC 減少單元，圖4的步驟425、 430、 435、 440對(duì)應(yīng)于上述容許值取得單 元，圖4的步驟455、 465對(duì)應(yīng)于上述限制單元。
如以上所說明的那樣，根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)的控制裝置的實(shí)施方 式，原則上，在規(guī)定的低溫起動(dòng)狀態(tài)(濃空燃比氣氛)下執(zhí)行使點(diǎn)火時(shí)期 比MBT提前的過進(jìn)角點(diǎn)火控制，且執(zhí)行將噴射燃料的全部的量設(shè)為進(jìn) 氣同步噴射的對(duì)象的進(jìn)氣同步噴射控制。據(jù)此，氣缸內(nèi)溫度的峰值增加， 且進(jìn)氣口附著燃料量減少，由此，未燃HC的排放量可以被降低。另一 方面，在PM排放量超過PM容許量的情況下，取代進(jìn)氣同步噴射控制而執(zhí)行PM抑制處理(將噴射燃料的一部分設(shè)為進(jìn)氣非同步噴射的對(duì)象， 將剩余的燃料設(shè)為進(jìn)氣同步噴射的對(duì)象的處理)。據(jù)此，氣缸內(nèi)附著燃 料量減少，作為PM生成原因的氣缸內(nèi)附著燃料的部分氧化反應(yīng)被抑 制。其結(jié)果，PM排放量減少，可以將PM排放量抑制到PM容許量。
本發(fā)明并不限定于上述實(shí)施方式，能夠在本發(fā)明的范圍內(nèi)釆用各 種各樣的變形例。例如，雖然在上述實(shí)施方式中，在PM排放量超過 PM容許量的情況下，繼續(xù)進(jìn)行過進(jìn)角點(diǎn)火控制，同時(shí)，取代進(jìn)氣同步 噴射控制而執(zhí)行將噴射燃料的一部分設(shè)為進(jìn)氣非同步噴射的對(duì)象并將 剩余的燃料設(shè)為進(jìn)氣同步噴射的對(duì)象的處理，但是，也可以是繼續(xù)進(jìn)行 進(jìn)氣同步噴射控制，同時(shí)，執(zhí)行將點(diǎn)火時(shí)期距MBT的提前量設(shè)定得小 于基于過進(jìn)角點(diǎn)火控制的提前量ADV(參照圖4的步驟420)的處理。
據(jù)此，通過抑制氣缸內(nèi)溫度的峰值的增加使氣缸內(nèi)附著燃料的部 分氧化反應(yīng)被抑制。其結(jié)果，能夠抑制PM的排放量超過PM容許量的 情況。在此情況下，例如以容許開閥時(shí)間TAUlim與指示開閥時(shí)間 TAUins相一致的方式，基于指示開閥時(shí)間TAUins、冷卻水溫THW以 及表TAUlim(參照圖ll)來求解氣缸內(nèi)附著燃料量容許值WETIim'，并 基于"WETIim'=WETIimbase oc' . P"之關(guān)系、基本值WETIimbase 以及第2修正系數(shù)P來求解第l修正系數(shù)a，。而且，可以將點(diǎn)火時(shí)期 距MBT的提前量決定成根據(jù)此第1修正系數(shù)oc ，和表Map a (參照圖9) 所獲得的提前量ADV'。
另外，還可以在PM排放量超過PM容許量的情況下，進(jìn)行將噴 射燃料的一部分設(shè)為進(jìn)氣非同步噴射的對(duì)象而將剩余的燃料設(shè)為進(jìn)氣 同步噴射的對(duì)象的處理，并且也執(zhí)行將點(diǎn)火時(shí)期距MBT的提前量設(shè)定 得小于基于過進(jìn)角點(diǎn)火控制的提前量ADV的處理。
另外，雖然在上述實(shí)施方式中，作為HC減少控制執(zhí)行過進(jìn)角點(diǎn) 火控制和進(jìn)氣同步噴射控制，但也可以僅僅執(zhí)行過進(jìn)角點(diǎn)火控制。在此 情況下，在PM排放量超過PM容許量的情況下，可以執(zhí)行將點(diǎn)火時(shí)期 距MBT的提前量設(shè)定得小于基于過進(jìn)角點(diǎn)火控制的提前量ADV的處 理。
另外，雖然在上述實(shí)施方式中，在執(zhí)行PM抑制處理(將噴射燃料的一部分設(shè)為進(jìn)氣非同步噴射的對(duì)象而將剩余的燃料設(shè)為進(jìn)氣同步噴
射的對(duì)象的處理)之際，涉及進(jìn)氣門32的開閥時(shí)期的前后連續(xù)地噴射作
是，也可以將作為進(jìn)氣非同步噴射的對(duì)象的燃料和作為進(jìn)氣同步噴射的 對(duì)象的燃料分開進(jìn)行噴射(分割噴射)。在此情況下，例如將進(jìn)氣非同步 噴射的開閥期間的結(jié)束時(shí)期設(shè)定成在進(jìn)氣門32的開岡時(shí)期之前，將進(jìn) 氣同步噴射的開閥期間的開始時(shí)期設(shè)定成與進(jìn)氣門32的開岡時(shí)期相同 的時(shí)期或者在其之后。
另外，雖然在上述實(shí)施方式中，基于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE、負(fù)載率KL 以及冷卻水溫THW來決定提前量ADV(參照圖4的步驟420),但是， 也可以取代冷卻水溫THW而使用在步驟410中基于冷卻水溫THW計(jì) 算出的燃料的起動(dòng)增量部分來決定提前量ADV。
同樣，雖然基于空燃比A/F來決定第2修正系數(shù)P(參照圖4的步 驟435)，但是，也可以取代空燃比A/F而使用在步驟410中基于冷卻水 溫THW計(jì)算出的燃料的起動(dòng)增量部分來決定第2修正系數(shù)P 。
而且，雖然在上述實(shí)施方式中，通過在氣缸內(nèi)附著燃料量容許值 WETlim的基本值WETlimbase上乘以第1 、第2修正系數(shù)oc 、 P來決 定氣缸內(nèi)附著燃料量容許值WETlim，但是，也可以分別求解具有與第 1、第2修正系數(shù)oc、 p相當(dāng)?shù)娜剂狭康乃降牡?、第2修正值Y、 n， 并通過在氣缸內(nèi)附著燃料量容許值WETlim的基本值WETlimbase上加 上第1、第2修正值y 、 ti來決定氣缸內(nèi)附著燃料量容許值WETlim。
2權(quán)利要求
1.一種火花點(diǎn)火式內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，其中，具備判定單元，判定內(nèi)燃機(jī)是否處于規(guī)定的低溫起動(dòng)狀態(tài)；HC減少單元，在判定為上述內(nèi)燃機(jī)處于上述規(guī)定的低溫起動(dòng)狀態(tài)的情況下，進(jìn)行通過調(diào)整規(guī)定的內(nèi)燃機(jī)控制參數(shù)使上述內(nèi)燃機(jī)的燃燒室內(nèi)的溫度上升來減少未燃HC的排放量的HC減少控制；容許值取得單元，取得與PM的排放量相當(dāng)?shù)闹档娜菰S值；和限制單元，基于上述PM排放量相當(dāng)容許值來進(jìn)行限制上述HC減少控制的執(zhí)行的限制控制。
2. 按照權(quán)利要求1所記載的火花點(diǎn)火式內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，其中，上述HC減少單元構(gòu)成為，進(jìn)行過進(jìn)角點(diǎn)火控制來作為上述HC減 少控制，該過進(jìn)角點(diǎn)火控制是將點(diǎn)火時(shí)期設(shè)定成比獲得最大轉(zhuǎn)矩的點(diǎn)火 時(shí)期亦即MBT提前的時(shí)期的控制。
3. 按照權(quán)利要求2所記載的火花點(diǎn)火式內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，其中，上述HC減少單元構(gòu)成為，除了上述過進(jìn)角點(diǎn)火控制外還進(jìn)行進(jìn)氣 同步噴射控制來作為上述HC減少控制，該進(jìn)氣同步噴射控制是以使得 在進(jìn)氣門上游的進(jìn)氣通路內(nèi)噴射的燃料的全部的量在上述進(jìn)氣門開岡 的期間內(nèi)被噴射的方式設(shè)定燃料噴射期間的控制。
4. 按照權(quán)利要求3所記載的火花點(diǎn)火式內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，其中，上述限制單元構(gòu)成為，取代上述進(jìn)氣同步噴射控制而以使得在上述 進(jìn)氣門開閥之前噴射上述噴射燃料的 一部分的方式設(shè)定上述燃料噴射 期間，來作為上述限制控制。
5. 按照權(quán)利要求4所記載的火花點(diǎn)火式內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，其中，上述容許值取得單元構(gòu)成為，根據(jù)基于上述過進(jìn)角點(diǎn)火控制的距上 述MBT的提前量，取得附著在上述燃燒室的壁面的氣缸內(nèi)附著燃料的 量的容許值，作為上述PM排放量相當(dāng)容許值；上述限制單元構(gòu)成為，基于在上述規(guī)定的低溫起動(dòng)狀態(tài)下執(zhí)行了上 述進(jìn)氣同步噴射控制時(shí)預(yù)先取得的上述噴射燃料的量與上述氣缸內(nèi)附 著燃料量的關(guān)系、和上述所取得的氣缸內(nèi)附著燃料量容許值，來決定與 上述氣缸內(nèi)附著燃料量等于上述氣缸內(nèi)附著燃料量容許值時(shí)相對(duì)應(yīng)的上述進(jìn)氣門開閥期間內(nèi)所噴射的燃料的量，作為進(jìn)氣同步噴射量容許 值，并在上述噴射燃料的全部的量大于上述進(jìn)氣同步噴射量容許值的情 況下，以使得從上述噴射燃料的全部的量中扣除上述進(jìn)氣同步噴射量容 許值后的量的燃料在上述進(jìn)氣門開閥之前被噴射且與上述進(jìn)氣同步噴 射量容許值相等的量的燃料在上述進(jìn)氣門開岡期間內(nèi)被噴射的方式設(shè) 定上述燃料噴射期間。
6. 按照權(quán)利要求5所記載的火花點(diǎn)火式內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，其中，上述容許值取得單元構(gòu)成為，基于上述內(nèi)燃機(jī)的冷卻水的溫度來決 定與上述點(diǎn)火時(shí)期為上述MBT的情況相對(duì)應(yīng)的上述氣缸內(nèi)附著燃料量 容許值的基本值，并且，根據(jù)基于上述過進(jìn)角點(diǎn)火控制的距上述MBT 的提前量來決定上述氣缸內(nèi)附著燃料量容許值的第l修正值，基于上述 氣缸內(nèi)附著燃料量容許值的基本值和上述第l修正值來取得上述氣缸內(nèi) 附著燃料量容許值。
7. 按照權(quán)利要求6所記載的火花點(diǎn)火式內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，其中，上述容許值取得單元構(gòu)成為，將上述氣缸內(nèi)附著燃料量容許值的基 本值決定成與上述點(diǎn)火時(shí)期為上述MBT的情況且空燃比為理論空燃比 的情況相對(duì)應(yīng)的值，并且，基于上述空燃比來決定上述氣缸內(nèi)附著燃料 量容許值的第2修正值，基于上述氣缸內(nèi)附著燃料量容許值的基本值、 上述第l修正值和上述第2修正值來取得上述氣缸內(nèi)附著燃料量容許 值。
8. 按照權(quán)利要求2所記栽的火花點(diǎn)火式內(nèi)燃機(jī)的控制裝置，其中，上述限制單元構(gòu)成為，將上述點(diǎn)火時(shí)期距上述MBT的提前量設(shè)定 得小于基于上述過進(jìn)角點(diǎn)火控制的提前量，來作為上述限制控制。
全文摘要
本發(fā)明在規(guī)定的低溫起動(dòng)狀態(tài)(濃空燃比氣氛)下原則上執(zhí)行使點(diǎn)火時(shí)期比MBT提前的過進(jìn)角點(diǎn)火控制、且執(zhí)行將噴射燃料的全部的量設(shè)為進(jìn)氣同步噴射的對(duì)象的進(jìn)氣同步噴射控制。據(jù)此，由于氣缸內(nèi)溫度的峰值增加、且進(jìn)氣口附著燃料量減少，所以未燃HC的排放量得以降低。但是，在PM排放量要超過PM容許量的情況下，取代進(jìn)氣同步噴射控制而執(zhí)行將噴射燃料的一部分設(shè)為進(jìn)氣非同步噴射的對(duì)象并且將剩余的燃料設(shè)為進(jìn)氣同步噴射的對(duì)象的處理。由此，氣缸內(nèi)附著燃料量減少，作為PM生成原因的氣缸內(nèi)附著燃料的部分氧化反應(yīng)被抑制。其結(jié)果，能夠使PM排放量減少，并將PM排放量抑制到PM容許量。
文檔編號(hào)F02P5/15GK101668943SQ20088001357
公開日2010年3月10日 申請日期2008年2月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月26日
發(fā)明者中山裕介, 森田晃司 申請人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社