特許 7363667 エンジン装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-10-10

(45)【発行日】2023-10-18

(54)【発明の名称】エンジン装置

(51)【国際特許分類】

   F01N 3/18 20060101AFI20231011BHJP

   F02D 41/06 20060101ALI20231011BHJP

   F02D 41/34 20060101ALI20231011BHJP

   F02D 43/00 20060101ALI20231011BHJP

   F02P 5/15 20060101ALI20231011BHJP

   F01N 3/24 20060101ALI20231011BHJP

【ＦＩ】

F01N3/18 D

F02D41/06

F02D41/34

F02D43/00 301B

F02D43/00 301J

F02P5/15 E

F01N3/24 R

【請求項の数】 1

(21)【出願番号】P 2020084298

(22)【出願日】2020-05-13

(65)【公開番号】P2021179189

(43)【公開日】2021-11-18

【審査請求日】2023-04-17

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000017

【氏名又は名称】弁理士法人アイテック国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】市川 晃次

(72)【発明者】

【氏名】安藤 宏和

(72)【発明者】

【氏名】井戸側 正直

(72)【発明者】

【氏名】内田 孝宏

(72)【発明者】

【氏名】今井 創一

(72)【発明者】

【氏名】溝口 紘晶

(72)【発明者】

【氏名】大久保 拓哉

【審査官】畔津 圭介

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－１０５２００（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１８４８６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－９５６２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０１Ｎ ３／１８

Ｆ０２Ｄ ４１／０６

Ｆ０２Ｄ ４１／３４

Ｆ０２Ｄ ４３／００

Ｆ０２Ｐ ５／１５

Ｆ０１Ｎ ３／２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

燃焼室に燃料を噴霧する筒内噴射弁と前記筒内噴射弁から噴霧される燃料に点火可能な点火プラグとを有するエンジンと、
前記エンジンの排気を浄化する浄化触媒を有する浄化装置と、
前記筒内噴射弁による燃料噴射と前記点火プラグによる点火とを制御する制御装置と、
を備えるエンジン装置であって、
前記制御装置は、前記浄化装置の暖機として、前記筒内燃料噴射弁からの最後の燃料噴射を膨張行程で行なう膨張行程噴射と膨張行程の燃料噴射に同期して前記点火プラグにより点火する膨張行程点火とを用いて暖機する膨張行程噴射暖機を実行する際、所定のタイミングで燃料噴射モードが前記膨張行程噴射であることを確定し、その後のタイミングで点火時期を確定するものであり、
前記制御装置は、前記膨張行程噴射暖機を終了したときに、点火時期を確定するタイミングにおいて既に燃料噴射モードが膨張行程噴射で確定しているときには、点火時期として前回の点火時期を保持する、
ことを特徴とするエンジン装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、エンジン装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、この種のエンジン装置としては、燃焼室の内部に燃料を噴射する筒内噴射弁と燃焼室の頂部付近に設置された点火プラグとを有するエンジンを備えるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このエンジン装置では、圧縮行程において筒内噴射弁から燃料噴射を行ない、点火プラグ近傍に成層混合気を形成して成層燃焼を行う燃焼モード運転中にノッキング発生が検出されると、点火時期を遅角する。また、点火時期に応じた燃料噴射時期の遅角量が、基準量より小さい場合には、遅角量に応じて遅角した噴射時期において圧縮行程における燃料噴射を実行する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１８－１３１９４８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述のエンジン装置では、一般的に、排気を浄化する触媒を有する浄化装置を暖機するときには点火時期を遅角し、より多くの熱を浄化装置側に供給することが行なわれ、点火時期として膨張行程が選択される場合もある。この場合、点火をより確実にするために点火に同期して燃料噴射を行なう膨張行程噴射も考えられている。こうした膨張行程噴射では、エンジンの負荷率などから定まる目標燃料噴射量の過半を吸気行程で１回または複数回に分けて燃料噴射し、膨張行程では最後の燃料噴射として行なわれる。このため、燃料噴射モードとして膨張行程噴射を確定するタイミングは、１回目の燃料噴射より前、例えば圧縮上死点（ＴＤＣ：Top Dead Center）より１８０度以上前（例えばＢＴＤＣ２７０（Before TDC ２７０度）のタイミングとなる。一方、点火時期の確定のタイミングは、膨張行程での点火の場合、圧縮上死点より前（例えばＢＴＤＣ９０）でよい。このような場合に、燃料噴射モードを確定するタイミングと点火時期を確定するタイミングとの間で膨張行程噴射の終了が指令されると、燃料噴射は膨張行程噴射で行なわれ、点火は膨張行程で行なわれない場合が生じる。この場合、エンジンの燃焼の安定性を欠いてしまう。

【0005】

本発明のエンジン装置は、膨張行程噴射を終了するときにエンジンの燃焼の安定性が欠けるのを抑制することを主目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明のエンジン装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

【0007】

本発明のエンジン装置は、
燃焼室に燃料を噴霧する筒内噴射弁と前記筒内噴射弁から噴霧される燃料に点火可能な点火プラグとを有するエンジンと、
前記エンジンの排気を浄化する浄化触媒を有する浄化装置と、
前記筒内噴射弁による燃料噴射と前記点火プラグによる点火とを制御する制御装置と、
を備えるエンジン装置であって、
前記制御装置は、前記浄化装置の暖機として、前記筒内燃料噴射弁からの最後の燃料噴射を膨張行程で行なう膨張行程噴射と膨張行程の燃料噴射に同期して前記点火プラグにより点火する膨張行程点火とを用いて暖機する膨張行程噴射暖機を実行する際、所定のタイミングで燃料噴射モードが前記膨張行程噴射であることを確定し、その後のタイミングで点火時期を確定するものであり、
前記制御装置は、前記膨張行程噴射暖機を終了したときに、点火時期を確定するタイミングにおいて既に燃料噴射モードが膨張行程噴射で確定しているときには、点火時期として前回の点火時期を保持する、
ことを特徴とする。

【0008】

本発明のエンジン装置では、浄化装置の暖機として、筒内燃料噴射弁からの最後の燃料噴射を膨張行程で行なう膨張行程噴射と膨張行程の燃料噴射に同期して点火プラグにより点火する膨張行程点火とを用いて暖機する膨張行程噴射暖機を実行する際には、所定のタイミングで燃料噴射モードが膨張行程噴射であることを確定し、その後のタイミングで点火時期を確定する。膨張行程噴射暖機を終了したときに、点火時期を確定するタイミングにおいて既に燃料噴射モードが膨張行程噴射で確定しているときには、点火時期として前回の点火時期を保持する。これにより、燃料噴射モードが膨張行程噴射で確定されたタイミングから点火時期を確定するタイミングまでの間に膨張行程噴射暖機が終了されても、燃料噴射モードが膨張行程噴射のときの点火時期が保持されるから、膨張行程噴射と点火のタイミングがズレることを抑制することができる。この結果、膨張行程噴射を終了するときにエンジンの燃焼の安定性が欠けるのを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の一実施例としてのエンジン装置１０の構成の概略を示す構成図である。

【図2】ＥＣＵ７０により実行される急速暖機点火時期制御の一例を示すフローチャートである。

【図3】対象の気筒とその一つ前の気筒におけるクランク角に対する燃料噴射と点火の様子の一例を示す。

【図4】急速暖機時のエンジン１２の回転数Ｎｅと点火時期Ｔｆの時間変化の一例を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

【実施例】

【0011】

図１は、本発明の一実施例としてのエンジン装置１０の構成の概略を示す構成図である。実施例のエンジン装置１０は、図示するように、エンジン１２と、エンジン１２を制御する電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という）７０とを備える。なお、このエンジン装置１０は、エンジン１２からの動力だけを用いて走行する自動車や、エンジン１２に加えてモータを備えるハイブリッド自動車、エンジン１２からの動力を用いて作動する建設設備などに搭載される。実施例では、エンジン装置１０が自動車に搭載されている場合を想定して説明する。

【0012】

エンジン１２は、ガソリンや軽油などの燃料を用いて吸気・圧縮・膨張・排気の４行程によって動力を出力する内燃機関として構成されている。このエンジン１２は、筒内に燃料を噴射する筒内噴射弁２６と、点火プラグ３０とを有する。筒内噴射弁２６は燃焼室２９の頂部の略中央に配置されており、燃料をスプレー状に噴射する。点火プラグ３０は、筒内噴射弁２６からスプレー状に噴霧される燃料に点火できるように筒内噴射弁２６の近傍に配置されている。エンジン１２は、エアクリーナ２２によって清浄された空気を吸気管２５を介して燃焼室２９に吸入し、吸気行程や圧縮行程において筒内噴射弁２６から１回又は複数回に亘って燃料を噴射し、点火プラグ３０による電気火花によって爆発燃焼させて、そのエネルギによって押し下げられるピストン３２の往復運動をクランクシャフト１６の回転運動に変換する。

【0013】

エンジン１２の燃焼室２９から排気管３３に排出される排気は、一酸化炭素（ＣＯ）や炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）の有害成分を浄化する浄化触媒（三元触媒）３４ａを有する浄化装置３４を介して外気に排出される。

【0014】

ＥＣＵ７０は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭ、データを一時的に記憶するＲＡＭ、入出力ポートを備える。ＥＣＵ７０には、エンジン１２を制御するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。ＥＣＵ７０に入力される信号としては、例えば、クランクシャフト１６の回転位置を検出するクランクポジションセンサ４０からのクランク角θｃｒや、エンジン１２の冷却水の温度を検出する水温センサ４２からの冷却水温Ｔｗ、吸気バルブ２８を開閉するインテークカムシャフトの回転位置および排気バルブ３１を開閉するエキゾーストカムシャフトの回転位置を検出するカムポジションセンサ４４からのカム角θｃｉ，θｃｏを挙げることができる。また、吸気管２５に設けられたスロットルバルブ２４のポジションを検出するスロットルバルブポジションセンサ４６からのスロットル開度ＴＨや、吸気管２５に取り付けられたエアフローメータ４８からの吸入空気量Ｑａ、吸気管２５に取り付けられた温度センサ４９からの吸気温Ｔａ、吸気管２５内の圧力を検出する吸気圧センサ５８からの吸気圧Ｐｉｎも挙げることができる。更に、浄化装置３４の浄化触媒３４ａの温度を検出する温度センサ３４ｂからの触媒温度Ｔｃや、排気管３３に取り付けられた空燃比センサ３５ａからの空燃比ＡＦ、排気管３３に取り付けられた酸素センサ３５ｂからの酸素信号Ｏ２、シリンダブロックに取り付けられてノッキングの発生に伴って生じる振動を検出するノックセンサ５９からのノック信号Ｋｓも挙げることができる。

【0015】

ＥＣＵ７０からは、エンジン１２を制御するための各種制御信号が出力ポートを介して出力されている。ＥＣＵ７０から出力される信号としては、例えば、スロットルバルブ２４のポジションを調節するスロットルモータ３６への駆動制御信号や、筒内噴射弁２６への駆動制御信号、点火プラグ３０への駆動制御信号を挙げることもできる。

【0016】

ＥＣＵ７０は、クランクポジションセンサ４０からのクランク角θｃｒに基づいて、クランクシャフト１６の回転数、即ち、エンジン１２の回転数Ｎｅを演算している。また、ＥＣＵ７０は、エアフローメータ４８からの吸入空気量Ｑａとエンジン１２の回転数Ｎｅとに基づいて、エンジン１２の負荷としての体積効率（エンジン１２の１サイクルあたりの行程容積に対する１サイクルで実際に吸入される空気の容積の比）ＫＬも演算している。

【0017】

こうして構成されるエンジン装置１０では、ＥＣＵ７０は、エンジン１２が目標回転数Ｎｅ＊と目標トルクＴｅ＊とに基づいて運転されるようにエンジン１２の吸入空気量制御や、燃料噴射制御、点火制御を行なう。吸入空気量制御では、ＥＣＵ７０は、エンジン１２の目標トルクＴｅ＊に基づいて目標空気量Ｑａ＊を設定し、吸入空気量Ｑａが目標空気量Ｑａ＊となるように目標スロットル開度ＴＨ＊を設定し、スロットルバルブ２４のスロットル開度ＴＨが目標スロットル開度ＴＨ＊となるようにスロットルモータ３６を制御する。燃料噴射制御では、ＥＣＵ７０は、エンジン１２の回転数Ｎｅと体積効率ＫＬとに基づいて空燃比ＡＦが目標空燃比ＡＦ＊（例えば理論空燃比）となるように筒内噴射弁２６の目標燃料噴射量Ｑｆｄ＊を設定し、筒内噴射弁２６から目標燃料噴射量Ｑｆｄ＊の燃料が１回又は複数回に亘って噴射されるように筒内噴射弁２６を制御する。点火制御では、ＥＣＵ７０は、エンジン１２の回転数Ｎｅと負荷率ＫＬとに基づいて目標点火時期Ｔｆ＊を設定し、目標点火時期Ｔｆ＊で点火が行なわれるようにイグニッションコイル３８を制御する。

【0018】

次に、こうして構成された実施例のエンジン装置１０の動作、特に、浄化装置３４の浄化触媒（三元触媒）３４ａを急速暖機する際の動作について説明する。浄化装置３４の急速暖機は、触媒温度Ｔｃが活性化する温度未満の所定温度以下の条件やアクセルオフの条件が成立しているときに行なわれる。急速暖機は、エンジン１２の始動時の水温Ｔｗが第１所定温度（例えば３５度や４５度など）未満のときには、吸気行程で１回～３回の燃料噴射を行ない、より迅速に触媒暖機を行なってエミッションをよくするために最終の燃料噴射を膨張行程で行なうと共に膨張行程における燃料噴射と同期して点火する膨張行程噴射暖機により行なわれる。一方、エンジン１２の始動時の水温が第１所定温度以上のときには、エミッションを良好に保つために最終の燃料噴射を圧縮行程で行なうと共に膨張行程で点火する圧縮行程噴射暖機により行なわれる。膨張行程噴射暖機では、できる限り点火時期Ｔｆを遅角するように制御される。点火時期Ｔｆを遅角すると、燃焼効率が低下するため、吸入空気量を増やすことによりエンジン１２の回転数Ｎｅを維持する。この結果として、燃焼ガス量が増えるため、エミッション成分の絶対量も増えるが、触媒暖機は促進される。圧縮行程噴射暖機では、エミッションを良好に保持しながら触媒暖機を行なうため、点火時期Ｔｆの遅角量は膨張行程噴射暖機のときに比して小さくなる。実施例では、膨張行程噴射暖機が選択されるか圧縮行程噴射暖機が選択されるかにより、点火時期Ｔｆのベース値としてのベース点火時期Ｔｆｂａｓｅと、エンジン１２の回転数Ｎｅを暖機用回転数Ｎｅｓｅｔ（例えば１３００ｒｐｍや１５００ｒｐｍなど）に保つために点火時期Ｔｆの遅角量を補正するフィードバックの補正値Ｔｋの遅角側ガード値Ｔｆｇｒｄとを変更する。このため、膨張行程噴射暖機のときのベース点火時期Ｔｆｂ１および遅角側ガード値Ｔｆｇ１と圧縮行程噴射暖機のときのベース点火時期Ｔｆｂ２および遅角側ガード値Ｔｆｇ２とを予め定めてマップとして記憶し、膨張行程噴射暖機が選択されたときにはマップからベース点火時期Ｔｆｂ１および遅角側ガード値Ｔｆｇ１をベース点火時期Ｔｆｂａｓｅおよび遅角側ガード値Ｔｆｇｒｄに設定して用い、圧縮行程噴射暖機が選択されたときにはマップからベース点火時期Ｔｆｂ２および遅角側ガード値Ｔｆｇ２をベース点火時期Ｔｆｂａｓｅおよび遅角側ガード値Ｔｆｇｒｄに設定して用いる。なお、膨張行程噴射暖機のときのベース点火時期Ｔｆｂ１としてはＡＴＤＣ２０（After TDC（Top Dead Center：上死点）２０度）やＡＴＤＣ１８などを用いることができ、遅角側ガード値Ｔｆｇ１としては３度や５度などを用いることができる。また、圧縮行程噴射暖機のときのベース点火時期Ｔｆｂ２としては膨張行程噴射暖機のときのベース点火時期Ｔｆｂ１より進角側だあり、例えばＡＴＤＣ１０やＡＴＤＣ１５などを用いることができ、遅角側ガード値Ｔｆｇ２としては３度や５度などを用いることができる。

【0019】

また、急速暖機は、シフトポジションがニュートラルポジション（Ｎポジション）のときとドライブポジション（Ｄポジション）ときに実行される。実施例では、シフトポジションにより上述の第１所定温度を切り替える。即ち、シフトポジションにより膨張行程噴射暖機を選択するか圧縮行程噴射暖機を選択するかを判定するエンジン１２の始動時の水温Ｔｗが第１所定温度を切り替えるのである。例えば、Ｎポジションのときには第１所定温度として４５度を用い、Ｄポジションのときには第１所定温度として３５度を用いるものとし、Ｎポジションのときの方がＤポジションのときに比して膨張行程噴射暖機が選択しやすいようにしてもよい。

【0020】

急速暖機が標高の高い高地で行なわれるときには、空気密度が小さくなることからエンジン１２の出力トルクが低下するため、膨張行程噴射暖機と圧縮行程噴射暖機のいずれの場合にもベース点火時期Ｔｆｂａｓｅを進角側に補正する。

【0021】

次に、急速暖機の際の点火時期について説明する。図２は、浄化装置３４の急速暖機の際にＥＣＵ７０により実行される急速暖機点火時期制御の一例を示すフローチャートである。以下では、膨張行程噴射暖機が選択されているときを想定して説明する。

【0022】

急速暖機点火時期制御が実行されると、ＥＣＵ７０は、先ず、エンジン１２の回転数Ｎｅを入力する処理（ステップＳ１００）と、点火時期Ｔｆから第１レート値Ｔｒｔ１を加えた値を新たな点火時期Ｔｆとして計算（確定）する処理（ステップＳ１１０）とを、エンジン１２の回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｅｒｅｆ以上に至るまで（ステップＳ１２０）、繰り返す。急速暖機では、先ず、吸入空気量を増加してエンジン１２の回転数Ｎｅを暖機用回転数Ｎｅｓｅｔ（例えば１３００ｒｐｍや１５００ｒｐｍなど）に上昇させると同時に点火時期をゆっくりと遅角するのである。したがって、第１レート値Ｔｒｔ１は、エンジン１２の回転数Ｎｅの上昇を阻害しない程度の値を用いるのが好ましい。また、所定回転数Ｎｅｒｅｆは、暖機用回転数Ｎｅｓｅｔより若干小さい値を用いることができる。また、繰り返し頻度は、点火時期Ｔｆの計算（確定）を繰り返し頻度であり、例えば、４気筒エンジンの場合にはクランク角１８０度毎の頻度となり、６気筒エンジンの場合にはクランク角１２０度毎の頻度となる。以下の繰り返し処理でも同様である。

【0023】

エンジン１２の回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｅｒｅｆ以上に至って暖機用回転数Ｎｅｓｅｔ（例えば１３００ｒｐｍや１５００ｒｐｍなど）程度になると、点火時期Ｔｆから第２レート値Ｔｒｔ２を加えた値を新たな点火時期Ｔｆとして計算（確定）する処理（ステップＳ１３０）を、点火時期Ｔｆとベース点火時期Ｔｆｂａｓｅとの差分が閾値Ｔｆｒｅｆ１以下になるまで繰り返す。この処理はエンジン１２の回転数Ｎｅを暖機用回転数Ｎｅｓｅｔを保持しながら点火時期Ｔｆをベース点火時期Ｔｆｂａｓｅにする処理となる。第２レート値Ｔｒｔ２は、エンジン１２の回転数Ｎｅを暖機用回転数Ｎｅｓｅｔを保持することができる程度の値であり、第１レート値Ｔｒｔ１より大きな値を用いることができる。閾値Ｔｆｒｅｆ１は、第２レート値Ｔｒｔ２やこれより若干小さい値を用いることができる。ベース点火時期Ｔｂａｓｅは、上述したように、膨張行程噴射暖機が選択されているときにはベース点火時期Ｔｆｂ１が用いられ、圧縮行程噴射暖機が選択されているときにはベース点火時期Ｔｆｂ２が用いられる。

【0024】

ステップＳ１４０で肯定的判定がなされると、膨張行程噴射暖機（あるいは圧縮行程噴射暖機）が開始される。膨張行程噴射暖機では、対象の気筒のクランク角が点火時期Ｔｆに至る直前に筒内噴射弁２６からスプレー状に燃料噴射が行なわれ、点火時期Ｔｆに至ったときに点火プラグ３０から点火される。なお、点火時期Ｔｆの計算は、ＢＴＤＣ９０（Before TDC ９０度）などに開始される。

【0025】

こうして膨張行程噴射暖機（あるいは圧縮行程噴射暖機）が開始されると、暖機終了移行条件が成立するまでエンジン１２の回転数Ｎｅに基づく点火時期Ｔｆのフィードバック制御を繰り返す（ステップＳ１５０～Ｓ１９０）。暖機終了移行条件としては、触媒温度Ｔｃが活性化する温度以上である条件やエンジン１２の冷却水温Ｔｗが第２所定温度（例えば７０度など）以上である条件、積算吸入空気量が所定量以上である条件、アクセルオンとされた条件などのうちのいずれか一つあるいは複数が成立したときとすることができる。フィードバック制御の繰り返し頻度は、上述したように点火時期Ｔｆの計算（確定）を繰り返し頻度である。フィードバック制御では、先ず、エンジン１２の回転数Ｎｅを入力し（ステップＳ１５０）、エンジン１２の回転数Ｎｅと暖機用回転数Ｎｅｓｅｔとの差分（Ｎｅ－Ｎｅｓｅｔ）に対して比例項と積分項とによるフィードバックの補正値Ｔｋを計算し（ステップＳ１６０）、補正値Ｔｋを遅角側ガード値Ｔｆｇｒｄによりガードする（ステップＳ１７０）。目標回転数Ｎｅ＊は、暖機用回転数Ｎｅｓｅｔ（例えば１３００ｒｐｍや１５００ｒｐｍなど）である。遅角側ガード値Ｔｆｇｒｄは、膨張行程噴射暖機が選択されているときには遅角側ガード値Ｔｆｇ１が用いられ、圧縮行程噴射暖機が選択されているときに遅角側ガード値Ｔｆｇ２が用いられる。そして、ベース点火時期Ｔｆｂａｓｅに補正値Ｔｋを加えて点火時期Ｔｆを計算（確定）する（ステップＳ１８０）。例えば、ベース点火時期ＴｆｂａｓｅをＡＴＤＣ２０とし遅角側ガード値Ｔｆｇｒｄを５度とすれば、点火時期ＴｆはＡＴＤＣ２５までの範囲内で計算（確定）される。

【0026】

ステップＳ１９０で暖機終了移行条件が成立していると判定したときには、点火時期Ｔｆから第３レート値Ｔｒｔ３を減じた値を新たな点火時期Ｔｆとして計算（確定）する処理（ステップＳ２００）を点火時期Ｔｆが終了判定点火時期Ｔｆｅｎｄに至るまで（ステップＳ２１０）、繰り返す。即ち、エンジン１２の回転数Ｎｅを暖機用回転数Ｎｅｓｅｔで保持した状態で点火時期Ｔｆが終了判定点火時期Ｔｆｒｅｆ２に至るように比較的迅速に進角するのである。第３レート値Ｔｒｔ３は、比較的迅速に進角させる必要から、第２レート値Ｔｒｔ２より大きな値を用いるのが好ましい。終了判定点火時期Ｔｆｅｎｄは、例えばＴＤＣやＴＤＣ近傍の値を用いることができる。なお、フィードバックの補正値Ｔｋについては値０にクリアされる。

【0027】

点火時期Ｔｆが終了判定点火時期Ｔｆｅｎｄに至ると、膨張行程噴射（あるいは圧縮行程噴射）を終了する。続いて、燃料噴射モードが膨張行程噴射で確定しているか否かを判定し（ステップＳ２２０）、燃料噴射モードが膨張行程噴射で確定していると判定したときには点火時期Ｔｆとして前回の点火時期Ｔｆを保持する（ステップＳ２３０）。燃料噴射モードは吸気行程における１回目の燃料噴射より前のタイミング（例えばＢＤＴＣ２７０など）で確定され、点火時期Ｔｆは圧縮上死点（ＴＤＣ）より若干前のタイミング（例えばＢＴＤＣ９０など）により計算（確定）される。このため、点火時期Ｔｆが終了判定点火時期Ｔｆｒｅｆ２に至ることにより、燃料噴射モードが確定するタイミングと点火時期Ｔｆの計算（確定）のタイミングとの間に膨張行程噴射が終了した場合には、膨張行程噴射に同期して点火が行なわれない場合が生じる。この場合、実施例では、前回の点火時期Ｔｆを保持するから、膨張行程噴射に同期した点火を行なうことができる。図３に、対象の気筒とその一つ前の気筒におけるクランク角に対する燃料噴射と点火の様子の一例を示す。なお、図３では、ＢＴＤＣ９０などをＢ９０などと略し、ＡＴＤＣ９０などをＡ９０などと略している。また、図３中、ハッチングされた四角は燃料噴射を意味しており、ハッチングされた四角の上の下向きの太矢印は点火を意味している。この例では、エンジン１２としては４気筒を想定しており、燃料噴射モードの確定タイミングとして吸気行程を開始するＢＤＴＣ２７０を用い、点火時期Ｔｆの計算（確定）のタイミングとしてＢＴＤＣ９０を用い、膨張行程噴射の開始時期の計算のタイミングとしてＴＤＣを用いた。また、この例では、１回目の燃料噴射を吸気行程で行ない、２回目の燃料噴射を圧縮行程で行ない、３回目の燃料噴射（最終の燃料噴射）を膨張行程で行なうものとした。図示するように、膨張行程噴射の終了が対象の気筒の燃料噴射確定タイミングであるＢＴＤＣ２７０の後であって点火時期の計算（確定）のタイミングであるＢＴＤＣ９０の前（ＢＴＤＣ２７０からＢＴＤＣ９０の間）に行なわれた場合を考えると、点火時期Ｔｆを一つ前の気筒の点火時期Ｔｆ（前回値）とすることにより膨張行程噴射に同期して点火することができるのが解る。

【0028】

次に、点火時期Ｔｆから第４レート値Ｔｒｔ４を減じた値を新たな点火時期Ｔｆとして計算（確定）する処理（ステップＳ２４０）を、点火時期Ｔｆと急速暖機の終了後に設定される目標点火時期Ｔｆ＊との差分が閾値Ｔｆｒｅｆ２未満に至るまで（ステップＳ２５０）、繰り返す。即ち、エンジン１２の回転数Ｎｅを暖機用回転数Ｎｅｓｅｔで保持した状態で点火時期Ｔｆが除変により目標点火時期Ｔｆ＊に至るように進角するのである。第４レート値Ｔｒｔ４は、除変により進角させる必要から、第３レート値Ｔｒｔ３より小さい値が用いられる。

【0029】

ステップＳ２２０で燃料噴射モードが膨張行程噴射で確定していない、即ち、通常噴射などで確定していると判定したときには、前回の点火時期Ｔｆを保持することなく、点火時期Ｔｆから第４レート値Ｔｒｔ４を減じた値を新たな点火時期Ｔｆとして計算（確定）する処理（ステップＳ２４０）を、点火時期Ｔｆと急速暖機の終了後に設定される目標点火時期Ｔｆ＊との差分が閾値Ｔｆｒｅｆ２未満に至るまで（ステップＳ２５０）、繰り返す。

【0030】

図４は、急速暖機時のエンジン１２の回転数Ｎｅと点火時期Ｔｆの時間変化の一例を示す説明図である。図４の点火時期Ｔｆでは下方側を遅角側として上方側を進角側として示した。急速暖機の実行条件が成立した時間Ｔ１では、エンジン１２の回転数Ｎｅを暖機用回転数Ｎｅｓｅｔに上昇させると同時に点火時期Ｔｆを第１レート値Ｔｒｔ１を用いたレート処理で遅角する処理を開始する。エンジン１２の回転数Ｎｅが暖機用回転数Ｎｅｓｅｔに至った時間Ｔ２では、エンジン１２の回転数Ｎｅを暖機用回転数Ｎｅｓｅｔで保持しながら点火時期Ｔｆを第２レート値Ｔｒｔ２を用いたレート処理で比較的迅速に遅角する処理を開始する。点火時期Ｔｆがベース点火時期Ｔｆｂａｓｅまで遅角した時間Ｔ３から暖機終了移行条件が成立する時間Ｔ４までは、エンジン１２の回転数Ｎｅに基づく点火時期Ｔｆのフィードバック制御が行なわれる。暖機終了移行条件が成立する時間Ｔ４では、エンジン１２の回転数Ｎｅを暖機用回転数Ｎｅｓｅｔで保持しながら点火時期Ｔｆを第３レート値Ｔｒｔ３を用いたレート処理で比較的迅速に進角する処理を開始する。そして、点火時期Ｔｆが終了判定点火時期Ｔｆｒｅｆ２に至った時間Ｔ５では、膨張行程噴射（あるいは圧縮行程噴射）を終了し、点火時期Ｔｆを第４レート値Ｔｒｔ４を用いたレート処理で除変させて急速暖機の終了後に設定される目標点火時期Ｔｆ＊とする処理を開始する。このとき、エンジン１２の回転数Ｎｅは急速暖機の終了後に設定される目標回転数Ｎｅ＊となるように調整される。図３では、浄化装置３４の暖機が完了したことにより終了する場合を想定し、エンジン１２の回転数Ｎｅをアイドル回転数となるようにした。点火時期Ｔｆが目標点火時期Ｔｆ＊に至った時間Ｔ６で急速暖機が完全に終了し、エンジン１２からアクセル開度に応じたトルクを出力する通常の点火時期Ｔｆとなる。

【0031】

以上説明した実施例のエンジン装置１０では、膨張行程噴射を終了したときに、燃料噴射モードが膨張行程噴射で確定していると判定したときには点火時期Ｔｆとして前回の点火時期Ｔｆを保持する。これにより、最後の膨張行程噴射に同期して点火することができる。この結果、膨張行程噴射を終了するときに、膨張行程噴射に同期して点火されないことにより生じ得るエンジンの燃焼の安定性が欠ける事象が生じるのを抑制することができる。

【0032】

もとより、エンジン１２の回転数Ｎｅが暖機用回転数Ｎｅｓｅｔに至った以降はエンジン１２の回転数Ｎｅと暖機用回転数Ｎｅｓｅｔとの差分を用いて得られるフィードバックの補正値Ｔｋをベース点火時期Ｔｆｂａｓｅに加えて点火時期Ｔｆを計算するから、膨張行程噴射暖機を行なうときでもエンジン１２の回転数Ｎｅを安定させながら点火時期Ｔｆの遅角した状態を保持することができる。また、点火時期Ｔｆをベース点火時期Ｔｆｂａｓｅより遅角させることができるから、より迅速に浄化装置３４を暖機することができる。しかも、遅角側ガード値Ｔｆｇｒｄでガードするから、必要以上に点火時期Ｔｆを遅角させることを抑止することができる。

【0033】

さらに、実施例のエンジン装置１０では、膨張行程噴射暖機を終了するときには、点火時期Ｔｆを比較的迅速に終了判定点火時期Ｔｆｅｎｄに至るように除変し、その後、点火時期Ｔｆを比較的ゆっくりと急速暖機の終了後に設定される目標点火時期Ｔｆ＊になるように除変する。これにより、膨張行程噴射暖機をスムースに終了させることができると共に点火時期Ｔｆを急速暖機の終了後の目標点火時期Ｔｆ＊とする際の点火時期Ｔｆの急変を抑制することができる。

【0034】

実施例のエンジン装置１０では、急速暖機の完了による終了の際に燃料噴射モードが膨張行程噴射で確定していると判定したときには点火時期Ｔｆとして前回の点火時期Ｔｆを保持するものとした。しかし、膨張行程噴射暖機から圧縮行程噴射暖機に切り替えるために膨張行程噴射暖機を終了する際に燃料噴射モードが膨張行程噴射で確定していると判定したときには点火時期Ｔｆとして前回の点火時期Ｔｆを保持するものとしてもよい。

【0035】

実施例のエンジン装置１０は、例えば後段に自動変速機を備える自動車に搭載されるものとしたり、走行用の動力を出力するモータと共にハイブリッド自動車に搭載されるものとしてもよい。

【0036】

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、エンジン１２が「エンジン」に相当し、浄化装置３４が「浄化装置」に相当し、ＥＣＵ７０が「制御装置」に相当する。

【0037】

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。

【0038】

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

【産業上の利用可能性】

【0039】

本発明は、エンジン装置の製造産業などに利用可能である。

【符号の説明】

【0040】

１０ エンジン装置、１２ エンジン、１６ クランクシャフト、２２ エアクリーナ、２４ スロットルバルブ、２５ 吸気管、２６ 筒内噴射弁、３４ｂ 温度センサ、２８ 吸気バルブ、２９ 燃焼室、３０ 点火プラグ、３１ 排気バルブ、３２ ピストン、３３ 排気管、３４ 浄化装置、３４ａ 浄化触媒、３５ａ 空燃比センサ、３５ｂ 酸素センサ、３６ スロットルモータ、３８ イグニッションコイル、４０ クランクポジションセンサ、４２ 水温センサ、４４ カムポジションセンサ、４６ スロットルバルブポジションセンサ、４８ エアフローメータ、４９ 温度センサ、５８ 吸気圧センサ、５９ ノックセンサ、７０ 電子制御ユニット。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】