内燃机启动控制装置.pdf

一种内燃机启动控制装置，在发动机运行中，根据通过爆震控制设定的爆震极限点火时期(或点火时期的延迟量)来算出燃料的辛烷值，在燃料的辛烷值处于预定的自点火发生区域时，通过可变阀定时装置(36)使发动机启动时的进气阀(35)的闭阀定时比通常延迟，而执行使发动机启动时的混合气的实际压缩比比通常低的启动时实际压缩比降低控制，由此使发动机启动时的混合气的实际压缩比降低到不发生自点火的程度。由此，即使在向发动机(11)供给容易自点火的燃料的情况下，在发动机启动时防止发生混合气的压缩导致的自点火。

1、  一种内燃机启动控制装置，其特征在于，具有：
自点火程度判断部，判断自点火程度，该自点火程度表示供给到内燃机的燃料的自点火发生容易度的程度；和
启动时实际压缩比降低控制部，在由上述自点火程度判断部判断的自点火程度处于预定区域时，执行使内燃机启动时的混合气的实际压缩比比通常低的启动时实际压缩比降低控制。

2、  如权利要求1所述的内燃机启动控制装置，其特征在于，
上述启动时实际压缩比降低控制部，通过使内燃机启动时的进气阀的闭阀定时比通常延迟，来执行上述启动时实际压缩比降低控制。

3、  如权利要求2所述的内燃机启动控制装置，其特征在于，
上述启动时实际压缩比降低控制部，在上述启动时实际压缩比降低控制时，根据内燃机的温度、冷却水温度、进气温度和油温之中至少1个温度信息，设定上述进气阀的闭阀定时。

4、  如权利要求2所述的内燃机启动控制装置，其特征在于，
上述启动时实际压缩比降低控制部，在上述启动时实际压缩比降低控制时，根据由上述自点火程度判断部判断的自点火程度，设定上述进气阀的闭阀定时。

5、  如权利要求1～4任一项所述的内燃机启动控制装置，其特征在于，
具备禁止启动部，该禁止启动部在由上述自点火程度判断部判断的自点火程度超过预定的禁止启动判断值时，禁止内燃机启动。

6、  如权利要求5所述的内燃机启动控制装置，其特征在于，
上述禁止启动部，根据内燃机的温度、冷却水温度、进气温度和油温之中至少1个温度信息，设定上述禁止启动判断值。

7、  如权利要求1～4任一项所述的内燃机启动控制装置，其特征在于，
作为燃料的自点火程度，使用燃料的辛烷值、燃料的酒精浓度或者内燃机的爆震强度或爆震频率。

8、  如权利要求2所述的内燃机启动控制装置，其特征在于，
作为燃料的自点火程度，使用燃料的辛烷值和内燃机的温度信息的至少1个来进行判断，
上述启动时实际压缩比降低控制部，在内燃机的温度信息为预定温度以上时，只根据燃料的辛烷值来设定上述进气阀的闭阀定时，在燃料的辛烷值为预定值以下时，只根据内燃机的温度信息来设定上述进气阀的闭阀定时。

内燃机启动控制装置
技术领域
本发明涉及一种对内燃机启动时的控制方法进行了改善的内燃机启动控制装置。
背景技术
通常，内燃机由于燃料特性(例如辛烷值)的不同而发生爆震的点火时期变化。在此，爆震是如下现象：在混合气通过火花塞的点火而燃烧、火炎蔓延时，由于该燃烧的热和压力，远离火花塞的部分的混合气自点火，而产生不良的振动。
因此，存在如专利文献1(日本特开平9-158819号公报)所记载的那样的技术，在内燃机完全燃烧后的预定期间内，基于根据爆震传感器的输出信号求出的爆震强度来判断燃料的辛烷值，并对应于该辛烷值来调整点火时期，而防止爆震。
而且，存在如专利文献2(日本特开2003-184615号公报)所记载的那样的技术，为一种在内燃机完全燃烧之后根据爆震传感器的输出信号来修正点火时期并进行学习的系统，其中，在判断为向燃料箱供给燃料的情况下，通过加快更新点火时期的学习值，由此在被供给了燃料特性不同的燃料的情况下，迅速控制为与燃料特性相应的适当的点火时期，而防止爆震。
专利文献1：日本特开平9-158819号公报(第2页等)
专利文献2：日本特开2003-184615号公报(第4页等)
通常，在内燃机开始启动时，即使节流阀开度较小，充满在节流阀下游侧的稳压箱等进气通路内的空气被吸入到气缸内，所以与高负荷时(节流阀开度大时)一样、气缸内填充空气量变大。而且，近年来为了提高燃料消费率，具有提高内燃机的压缩比(活塞在下止点和上止点时的燃烧室的容积比)的倾向，因此具有在内燃机启动时进一步提高混合气的实际压缩比的倾向。而且，随着近年来的汽车市场的全球化，所供给的燃料的特性也各种各样，有可能被供给辛烷值比以往低而容易自点火的燃料。当向内燃机供给容易自点火的燃料时，在如上述那样的混合气的实际压缩比变高的启动时，由于混合气的压缩在点火之前可能发生自点火，而产生不良的振动。
但是，上述现有技术(专利文献1、2的技术)是防止内燃机运行中(启动后)的爆震的技术，并不是防止内燃机启动时的自点火的技术。假设使用现有技术，即使在内燃机启动时根据燃料的辛烷值而对点火时期进行延迟修正，也不能防止由于混合气的压缩而在点火之前发生的自点火。
发明内容
本发明是考虑上述问题而进行的，因此，本发明的目的在于提供一种内燃机启动控制装置，即使在对内燃机供给了容易自点火的燃料的情况下，也能够防止启动时的自点火。
为了实现上述目的，在发明的一例中，通过自点火程度判断部对供给到内燃机的燃料的自点火发生容易度的程度(以下称为“自点火程度”)进行判断，通过启动时实际压缩比降低控制部执行启动时实际压缩比降低控制，该启动时实际压缩比降低控制为：在判断的自点火程度处于预定区域时，使内燃机启动时的混合气的实际压缩比比通常低。
在该构成中，在燃料的自点火程度(例如辛烷值)处于预定区域时，通过执行使内燃机启动时的混合气的实际压缩比比通常低的启动时实际压缩比降低控制，由此能够使启动时的混合气的实际压缩比降低到不发生自点火的程度。例如，预定区域是在内燃机启动时可能发生混合气的压缩导致的自点火的区域。由此，即使在向内燃机供给了容易自点火的燃料的情况下，也能够防止在启动时发生混合气的压缩导致的自点火，并能够防止启动时的自点火导致的不良的振动。
启动时实际压缩比降低控制，例如也可以通过使内燃机启动时的进气阀的闭阀定时比通常延迟，由此执行启动时实际压缩比降低控制。如果使进气阀的闭阀定时延迟，则能够使气缸内填充空气量减少，而使混合气的实际压缩比降低。
在这种情况下，也可以在启动时实际压缩比降低控制时，根据内燃机的温度、冷却水温度、进气温度和油温之中的至少一个，来设定进气阀的闭阀定时。内燃机的温度越高、混合气的温度越高，越容易发生自点火。另一方面，内燃机的温度越低、内燃机的润滑油的粘性越大，摩擦力增大而启动所需要的燃烧压力越大。因此，如果根据内燃机的温度或其替代信息(冷却水温度、进气温度或油温)来设定进气阀的闭阀定时，则对应于内燃机的温度升高、容易发生自点火，来将进气阀的闭阀定时延迟而使混合气的实际压缩比降低，能够提高自点火的防止效果，并且，对应于内燃机的温度降低、启动所需要的燃烧压力增大，来将进气阀的闭阀定时提前而使气缸内填充空气量增加，能够增大燃烧压力。
并且，也可以在启动时实际压缩比降低控制时，根据燃料的自点火程度来设定进气阀的闭阀定时。如此，由于燃料的自点火程度增高、容易发生自点火，因此将进气阀的闭阀定时延迟而使混合气的实际压缩比降低，能够提高自点火的防止效果，因此能够防止使混合气的实际压缩比所需以上地降低(使气缸内填充空气量降低)，并能够将启动时实际压缩比降低控制导致的启动性的下降抑制到最小限度。
而且，也可以在燃料的自点火程度超过预定的禁止启动判断值时，禁止内燃机的启动。如此，在燃料的自点火程度超过禁止启动判断值时，判断为即使在内燃机的可启动范围内使混合气的实际压缩比降低、也不能够防止自点火，即判断为当使混合气的实际压缩比降低到能够防止自点火的程度时、内燃机不能启动，而能够禁止内燃机的启动。
在这种情况下，也可以根据内燃机的温度、冷却水温度、进气温度和油温之中至少1个，来设定禁止启动判断值。根据内燃机的温度，在内燃机能够启动的实际压缩比的范围内、能够防止自点火的燃料的自点火程度的区域变化，因此，如果根据内燃机的温度或其替代信息(冷却水温度、进气温度或油温)来设定禁止启动判断值，则根据内燃机的温度，对应于在内燃机能够启动的实际压缩比的范围内、能够防止自点火的燃料的自点火程度的区域变化的情况，使禁止启动判断值变化而能够适当地设定禁止内燃机启动的自点火程度的区域。
附图说明
图1是本发明一个实施例中的发动机控制系统整体的概略构成图。
图2是说明启动时实际压缩比降低控制程序的处理的流程的流程图。
图3是概念地表示禁止启动判断值K的映像的一例的图。
图4是概念地表示进气阀闭阀定时的映像的一例的图。
具体实施方式
以下，说明将为了实施本发明的最优方式具体化了的一个实施例。
首先，根据图1说明发动机控制系统整体的概略构成。
在作为内燃机的发动机11的进气管12的最上游部设置有空气过滤器13，在该空气过滤器13的下游侧设置有检测吸入空气量的空气流量计14。在该空气流量计14的下游侧设置有通过电机15进行开度调节的节流阀16、和检测该节流阀16的开度(节流阀开度)的节流阀开度传感器17。
并且，在节流阀16的下游侧设置有稳压箱18，在该稳压箱18上设置有检测进气管压力的进气管压力传感器19。而且，在稳压箱18上设置有将空气导入发动机11的各气缸内的进气歧管20，在各气缸的进气歧管20的进气口附近分别安装有喷射燃料的燃料喷射阀21。而且，在发动机11的气缸盖上，对每个气缸安装有火花塞22，通过各火花塞22的火花放电使气缸内的混合气点火。
在储存燃料的燃料箱30内设置有汲取燃料的燃料泵31。从该燃料泵31排出的燃料通过燃料配管32被送到输油管33中，并从该输油管33分配到各气缸的燃料喷射阀21中。
而且，在发动机11上设置有使进气阀35的阀定时(开闭定时)变化的电动式可变阀定时装置36，通过该可变阀定时装置36能够从发动机启动前使进气阀35的阀定时变化。
另一方面，在发动机11的排气管23上设置有检测废气的空燃比或浓/稀等的废气传感器24(空燃比传感器、氧传感器等)，在该废气传感器24的下游侧设置有净化废气的三元催化剂等的催化剂25。
而且，在发动机11的气缸体上安装有检测冷却水温度的冷却水温度传感器26、检测爆震振动的爆震传感器29。而且，在曲轴27的外周侧安装有在曲轴27每旋转预定曲轴角时输出脉冲信号的曲轴角传感器28，根据该曲轴角传感器28的输出信号来检测曲轴角或发动机转速。
这些各种传感器的输出被输入到控制电路(以下记为“ECU”)34。该ECU34由微型计算机为主体构成，通过执行存储在内置的ROM(存储介质)中的各种发动机控制程序，由此根据发动机运行状态来控制燃料喷射阀21的燃料喷射量或火花塞22的点火时期。
此时，ECU34将在发动机运行中根据爆震传感器29的输出信号求出的爆震强度或爆震频率等与判断值进行比较，而判断是否发生了爆震，并根据该判断结果执行修正点火时期的爆震控制。在该爆震控制中，在检测出爆震时，对点火时期进行延迟修正而抑制爆震，在没有检测出爆震时，对点火时期进行提前修正，由此在能够抑制爆震的范围内尽可能提前点火时期，而控制为与燃料特性(例如辛烷值)相对应的适当的点火时期(爆震极限点火时期)。
而且，ECU34对应于由该爆震控制设定的爆震极限点火时期(或点火时期的延迟量)，而根据映像等算出燃料的辛烷值(自点火程度)，并将该辛烷值存储在ECU34的备用RAM(未图示)等的可擦写的非易失性存储器(即使在ECU34的电源切断时也保持存储数据的可擦写存储器)中。该功能起到自点火程度判断部的作用。通常，由于燃料的辛烷值越低越容易发生燃料的自点火，因此辛烷值成为燃料自点火发生容易度的程度的信息。
另外，燃料的辛烷值的判断方法也可以适当改变，例如，也可以基于根据爆震传感器29的输出信号求出的爆震强度或爆震频率，来判断燃料的辛烷值。而且，也可以基于通过火花塞22的电极而检测出的离子电流，来判断燃料的辛烷值。或者，也可以基于检测气缸内压力的气缸内压力传感器的输出信号，来判断燃料的辛烷值。
而且，ECU34通过执行后述的图2的启动时实际压缩比降低控制程序，在燃料的辛烷值处于预定的自点火发生区域(在发动机启动时可能发生混合气的压缩导致的自点火的区域)时，通过执行使发动机启动时的混合气的实际压缩比比通常低的启动时实际压缩比降低控制，由此使发动机启动时的混合气的实际压缩比降低到不发生自点火的程度。在本实施例的启动时实际压缩比降低控制中，通过可变阀定时装置36使进气阀35的闭阀定时比通常延迟，由此使气缸内填充空气量减少而使混合气的实际压缩比降低。
以下，说明ECU34执行的图2的启动时实际压缩比降低控制程序的处理内容。
图2所示的启动时压缩比降低控制程序，在点火开关(未图示)接通后以预定周期执行，起到启动时实际压缩比降低控制部的作用。当启动本程序时，首先在步骤101中，判断是否是发动机启动完成前(即、发动机启动前或发动机启动中)。
在该步骤101中，在判断为是发动机启动完成前的情况下，前进到步骤102，判断是否已检测了燃料的辛烷值(在上次的发动机运行中是否检测了燃料的辛烷值)，在判断为未检测燃料的辛烷值的情况下，不执行步骤103以后的处理，结束本程序。
另一方面，在上述步骤102中，在判断为已检测了燃料的辛烷值的情况下，前进到步骤103，参照图3的禁止启动判断值K的映像，算出对应于当前冷却水温度的禁止启动判断值K。在此，禁止启动判断值K被设定为，在发动机能够启动的范围内能够防止自点火的燃料的辛烷值的下限值或比其稍高的值。
通常，根据发动机温度，在发动机能够启动的实际压缩比的范围内能够防止自点火的燃料的辛烷值的区域变化，因此，图3的映像被设定为，根据冷却水温度(发动机温度的替代信息)而使禁止启动判断值K变化。由此，根据发动机温度，对应于在发动机能够启动的实际压缩比的范围内能够防止自点火的燃料的辛烷值的区域变化的情况，使禁止启动判断值K变化，而适当地设定禁止发动机11启动的燃料的辛烷值的区域。
另外，也可以根据冷却水温度以外的发动机温度替代信息(例如油温或进气温度等)，来算出禁止启动判断值K。或者，也可以根据发动机温度来算出禁止启动判断值K。
之后，前进到步骤104，判断燃料的辛烷值是否比禁止启动判断值K高，在判断为燃料的辛烷值比禁止启动判断值K高的情况下，判断为在能够启动的实际压缩比的范围内能够防止自点火，并前进到步骤105，参照图4所示的进气阀35的闭阀定时的映像，算出与燃料的辛烷值和冷却水温度相对应的启动时的进气阀35的闭阀定时。
在此，图4的进气阀35的闭阀定时的映像被设定为：燃料的辛烷值越低，越延迟进气阀35的闭阀定时，并且，冷却水温度(发动机温度的替代信息)越高，越延迟进气阀35的闭阀定时。由此，被设定为：在燃料的辛烷值和冷却水温度处于自点火发生区域(在发动机启动时可能发生自点火的区域)时，通过使发动机启动时的进气阀35的闭阀定时比通常延迟，由此执行使气缸内填充空气量减少、而使混合气的实际压缩比降低的启动时实际压缩比降低控制。
而且，对应于燃料的辛烷值降低、容易发生自点火，来延迟进气阀35的闭阀定时而使混合气的实际压缩比降低，而提高自点火的防止效果。并且，对应于发动机温度升高、容易发生自点火，来延迟进气阀35的闭阀定时而使混合气的实际压缩比降低，而提高自点火的防止效果，并且，对应于发动机温度降低、启动时所需要的燃烧压力增大，来提前进气阀35的闭阀定时而使气缸内填充空气量增加，而增大燃烧压力。
另外，也可以根据冷却水温度以外的发动机温度替代信息(例如油温或进气温度等)和燃料的辛烷值，来算出进气阀35的闭阀定时。或者，也可以根据发动机温度和燃料的辛烷值，来算出进气阀35的闭阀定时。
如此，在设定了启动时的进气阀35的闭阀定时之后，前进到步骤106并控制可变阀定时装置36，以便成为所设定的进气阀35的闭阀定时。由此，在燃料的辛烷值和冷却水温度处于自点火发生区域时，使发动机启动时的进气阀35的闭阀定时比通常延迟，而执行使实际压缩比降低的启动时实际压缩比降低控制，使发动机启动时的混合气的实际压缩比降低到不发生自点火的程度。
另一方面，在上述步骤104中，在判断为燃料的辛烷值为禁止启动判断值K以下的情况下，判断为即使在可启动的范围内使实际压缩比降低也不能防止自点火(即、当使混合气的实际压缩比降低到不能防止自点火的程度时，不能启动发动机11)，前进到步骤107并禁止发动机11的启动，并且，点亮设置在驾驶席的仪表板上的警告灯37，或者在驾驶席的仪表板的警告显示部(未图示)上进行警告显示，警告驾驶者正在供给辛烷值异常低的燃料(即使在可启动的范围内使实际压缩比降低也不能防止自点火的燃料)。在这种情况下，步骤103、104的处理起到禁止启动部的作用。
在以上说明的本实施例中，在燃料的辛烷值处于自点火发生区域(在发动机启动时可能发生自点火的区域)时，使发动机启动时的进气阀35的闭阀定时比通常延迟，而执行使实际压缩比降低的启动时实际压缩比降低控制，因此能够使发动机启动时的混合气的实际压缩比降低到不发生自点火的程度。由此，即使向发动机供给容易自点火的燃料的情况下，在发动机启动时也能够防止发生混合气的压缩导致的自点火，并能够防止发动机启动时的自点火导致的不良的振动。
而且，在本实施例中，在启动时实际压缩比降低控制时，对应于燃料的辛烷值越低或者发动机温度越高、越容易发生自点火，来提前进气阀35的闭阀定时而使混合气的实际压缩比降低，而提高自点火的防止效果，因此能够防止混合气的实际压缩比所需以上地降低(使气缸内填充进气量减少)，并能够将启动时实际压缩比降低控制导致的启动性降低抑制为最小限度。
另外，在上述实施例中，在启动时实际压缩比降低控制时，根据燃料的辛烷值和发动机温度信息(发动机温度或其替代信息)两者，来设定进气阀35的闭阀定时，但是，例如在发动机温度信息为预定值以上时，可以只根据燃料的辛烷值来设定进气阀35的闭阀定时，或者在燃料的辛烷值为预定值以下时，可以只根据发动机温度信息来设定进气阀35的闭阀定时。
而且，在上述实施例中，使用燃料的辛烷值作为燃料的自点火程度(自点火发生容易度的程度)，但是不限于此，作为燃料的自点火程度，例如也可以使用爆震强度或爆震频率，或者使用燃料的酒精浓度。
而且，在上述实施例中，使进气阀35的闭阀定时变化而执行启动时实际压缩比降低控制(使启动时的混合气的实际压缩比降低的控制)，但是，例如在具备使进气阀35的提升量变化的可变阀提升装置的系统中，也可以使进气阀35的提升量变化而执行启动时实际压缩比降低控制。或者，在具备使发动机11的活塞的上止点或下止点的位置变化而使发动机11的压缩比(活塞在下止点和上止点时的燃烧室的容积比)变化的可变压缩比装置的系统中，也可以使发动机11的压缩比变化而执行实际压缩比降低控制。