专利名称：内燃机的控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种内燃机的控制装置，特别是涉及一种对进行怠速停止的内燃机的再起动进行控制的内燃机控制装置。
背景技术：
近年来，为了降低内燃机的燃料消耗量，降低排出气体的排出量，实施怠速停止的车辆有增加的倾向。为了实施怠速停止，提出了各种在车辆停止中内燃机为怠速状态时，自动停止内燃机，在发动时自动再起动内燃机的技术。
怠速停止中，如果内燃机的再起动耗费时间，便导致车辆的发动动作迟于驾驶者的发动意思，驾驶性能恶化。因此，在怠速停止控制中，迅速流畅地再起动内燃机很重要。
另外，在使用起动电动机等起动内燃机，进行内燃机的再起动的怠速停止系统中，在起动时需要大量电能，再起动时有可能因电池电源的电能不足，而发生电气负荷暂时无法工作的状况。另外，增大了电池的负荷，加速了电池的恶化。
因此，提出了在多气缸的4冲程直接喷射火花点火发动机中，在停止中的内燃机的膨胀行程的气缸中进行燃料喷射，燃料喷射之后进行点火，利用通过燃烧所产生的转矩的再起动方法(例如专利文献1)。
但是专利文献1中所公布的以往技术，没有进行对为了满足逐年益发严格的排气限制，而最为重要的起动时的排气降低的讨论。
关于内燃机的起动时的排气性能的提高，有人提出了在内燃机的空燃比控制装置中，为了防止内燃机的再起动时的排气恶化特别是NOx的恶化，而暂时提高再起动时的空燃比浓度进行修正的控制方法(例如专利文献2)
专利文献1特开平11-125136号公报；专利文献2特开2000-104588号公报。
内燃机的起动，由内燃机自身因燃烧所产生的转矩，以及电动机旋转转矩(起动助力量)的总和决定，如果转矩总和值超过给定值，就能够起动内燃机。
但是专利文献2中所示的以往技术中，在为了提高再起动时的排气性能而修正了空燃比时，没有考虑到通过该空燃比的修正，导致燃烧中所产生的转矩发生变动。该以往技术中，即使进行空燃比修正，由于电动机的起动助力量也保持一定值，因此导致起动性能偏差。例如，如果通过空燃比的修正使得内燃机中的产生转矩减少，就会导致用来起动内燃机的转矩不足，起动时间增长，有变为无法起动的状态的可能性。
发明内容
本发明鉴于以上问题，目的在于提供一种实现起动时的排气降低与起动性能的两全，实现消耗能量最佳的再起动的内燃机控制装置。
本发明的内燃机的控制装置，是一种具有为了内燃机的起动而向曲轴供给旋转转矩的电动机的内燃机控制装置，具有检测出设置在上述内燃机的排气通道中的排气净化装置的状态的排气净化装置状态检测机构；以及起动助力控制机构，其在再起动上述内燃机时，根据上述排气净化装置状态检测机构所检测出的上述排气净化装置的状态，设定上述电动机的起动助力量。
本发明的内燃机的控制装置，是一种具有为了内燃机的起动而向曲轴供给旋转转矩的电动机的内燃机控制装置，具有控制上述内燃机的空燃比的空燃比控制机构；检测出设置在上述内燃机的排气通道中的排气净化装置的状态的排气净化装置状态检测机构；以及起动助力控制机构，其在再起动上述内燃机时，根据上述排气净化装置状态检测机构所检测出的上述排气净化装置的状态，设定上述内燃机的空燃比，根据该空燃比设定上述电动机的起动助力量。
本发明的内燃机的控制装置，是一种具有为了内燃机的起动而向曲轴供给旋转转矩的电动机的内燃机控制装置，具有控制上述内燃机的点火时期的点火时期控制机构；检测出设置在上述内燃机的排气通道中的排气净化装置的状态的排气净化装置状态检测机构；以及起动助力控制机构，其在再起动上述内燃机时，根据上述排气净化装置状态检测机构所检测出的上述排气净化装置的状态，设定上述内燃机的点火时期，根据该点火时期设定上述电动机的起动助力量。
本发明的内燃机控制装置，最好让上述排气净化装置状态检测机构，检测出上述排气净化装置的氧捕捉量与上述排气净化装置的温度中的至少一方。
本发明的内燃机控制装置，最好让上述起动助力控制机构所设定的上述电动机的起动助力量，是电动机的产生转矩量，或电动机的转矩产生时间中的至少一方。
使用本发明的控制装置的内燃机，最好具有能够向内燃机的燃烧室内直接喷射燃料的燃料供给机构，在再起动时，向上述内燃机的膨胀行程或压缩行程的气缸内进行燃料喷射。
本发明的内燃机控制装置，最好进一步让上述起动助力控制机构，根据上述内燃机的内燃机停止时间、内燃机水温的信息，修正上述起动助力量。
本发明的内燃机控制装置，最好进一步让上述起动助力控制机构，根据上述内燃机的停止时的曲柄位置的信息，修正上述起动助力量。
通过本发明，根据内燃机的排气性能净化装置的状态，设定电动机的起动助力量，因此能够实现一种实现了内燃机的起动时的排气性能提高与起动性能的均一化的两全，使得起动时所消耗的能量最佳化的起动装置。
另外，通过使内燃机的起动中所使用的转矩最佳化，由于进行必要的最小限度的起动助力，因此不消耗剩余的电能，就能够提高燃烧消耗率性能，并减轻电池等电动机的电源的负荷。
图1为使用本发明的内燃机控制装置的一实施方式(实施方式1)的内燃机的全体结构图。
图2为表示基于图1的内燃机控制装置的从起动到停止的一系列控制概要的流程图。
图3为详细说明图1的实施方式1的起动控制的流程图。
图4为使用本发明的内燃机控制装置的一实施方式(实施方式2)的内燃机的全体结构图。
图5为详细说明图4的实施方式2的起动控制的流程图。
图6为表示起动时的空燃比与所产生的燃烧转矩之间的关系的图。
图7(a)、(b)为表示基于触媒状态差异的起动时的燃烧转矩与电动机转矩之间的关系的曲线图。
图8为详细显示图1的实施方式1的起动助力控制部的方框图。
图9为详细显示图4的实施方式2的起动助力控制部的方框图。
图中1-内燃机，2-气缸，3-活塞，4-燃料喷射阀，5-燃烧室，6-火花塞，11-节流阀，12-曲轴，15-起动电动机，17-电动机，18-触媒，20-吸入空气量传感器，21-触媒温度传感器，22-空燃比传感器，23-曲柄角传感器，24-水温传感器，100-发动机控制单元(ECU)，101-输入输出部，102-燃料控制部，103-点火控制部，110-停止控制部，120-起动控制部，121-触媒状态检测部，122-起动助力控制部，123-空燃比控制部，124-点火时期控制部，125-发动机状态检测部，126-起动助力控制部。
具体实施例方式
对照附图对使用本发明的内燃机控制装置的实施方式进行说明。
图1为具有本发明的一实施方式的控制装置的内燃机的全体结构图，内燃机1例如为安装在汽车中的4冲程发动机，具有多个气缸2。
另外，图1中虽然只示出了单个的气缸2，但其他气缸2也是同样的结构。以下的说明中，有时将内燃机1记录为发动机1。内燃机1的气缸2的数目为3、4、6、8等，分别称作3气缸、4气缸、6气缸、8气缸。
气缸2内设有活塞3，活塞3与气缸2协动，划定燃烧室5。
内燃机1构成为缸内喷射内燃机构，通过设置在各个气缸中的燃料喷射阀4，向燃烧室5直接喷射燃料，通过火花塞6对所喷射的燃料与燃烧室5内的空气的混合气体进行点火。
这里，还可以采用将燃料喷射阀4安装在吸气通道7中，预先将燃料与空气混合起来吸入到燃烧室5内的内燃机。
内燃机1具有将活塞3的往返运动作为旋转运动传递给曲轴12的连杆13与曲柄臂14。
内燃机1中，设有在燃烧室5与吸气通道7之间进行开闭的吸气阀9，以及在燃烧室5与排气通道8之间进行开闭的排气阀10。
吸气通道7中，设有调整吸气量的电制式的节流阀11，与测量吸入空气量的吸入空气量传感器20。
排气通道8中，设有作为用来对燃烧室5所排出的排气进行净化的排气净化装置的触媒18、输出对应于触媒18的内部温度的信号的触媒温度传感器21、以及通过排气中的氧浓度来检测空燃比的空燃比传感器22。
内燃机1中，设有经图示省略的齿轮机构对曲轴12进行来自外部的旋转驱动的起动电动机15。另外，起动电动机15，使用能够通过所供给的电流或电压的控制，对曲轴12的旋转(起动)的速度进行控制的电动机，另外，也可以采用一般所使用的不进行电流·电压控制，只进行供给能量的开·关控制的电动机。
另外，还可以通过其他的起动机构，在曲轴12的四周安装例如经传送带机构16将旋转能量传递给曲轴12的电动机17。
另外，内燃机1中设有输出对应于曲轴12的旋转角度的信号的曲柄角传感器23，以及输出对应于发动机水温的信号的水温传感器24。另外，曲柄角传感器23最好能够像电动机的旋转控制中所使用的旋转分解器那样，能够测量曲轴12的旋转方向以及逆旋转方向的旋转角度。
作为内燃机1的控制装置，设有发动机控制单元(ECU)100。ECU100采用由微处理器、RAM、ROM(图示省略)等周边装置所构成的微计算机式。
ECU100，由吸入空气量传感器20、触媒温度传感器21、空燃比传感器22、曲柄角传感器23、以及水温传感器24通过输入输出部101输入传感器信号，按照ROM中所记录的计算机程序进行为了控制内燃机1的运转状态的各种必要处理。ECU100所进行的基本处理，有燃料控制、点火时期控制。
因此，ECU100的基本构成包括输入输出部101、燃料控制部102、点火控制部103。
燃料控制部102、根据通过吸入空气量传感器20所测量的吸入空气量与曲柄角传感器23所测量的曲柄角所计算出的发动机转数，控制燃料喷射阀4的燃料喷射量，使得设置在排气通道8中的空燃比传感器22所测量的空燃比变为给定的空燃比。点火控制部103控制火花塞6的点火时期。
ECU100为了包括自动再起动的怠速停止的控制，具有停止控制部110与起动控制部120。
输入输出部101在怠速停止控制中，进行将来自为了内燃机1的起动·停止·工作而检测出必要的状态的传感器的信号，输入给ECU100的输入处理，以及用来对作为为了内燃机1的起动·停止·工作所必需的机器的燃料喷射阀4、火花塞6、节流阀11、起动电动机15、电动机17等进行驱动控制的输出处理。
停止控制部110，根据基于燃料控制部102或点火控制部103的燃料喷射阀4、火花塞6、节流阀11的指令值，控制内燃机1的停止。
起动控制部(再起动控制部)120，在内燃机1的起动时(再起动时)，运算对燃料喷射阀4、火花塞6、节流阀11的指令值，控制内燃机1的燃烧，同时，运算对起动电动机15、电动机17的指令值，进行起动助力量的控制，包括触媒状态检测部121与起动助力控制部122。
触媒状态检测部121根据触媒温度传感器21或空燃比传感器22的信号，检测出触媒18的活性状态或触媒内气体环境，进行触媒18的排气净化功能的检测，或根据内燃机1的运转状态推定触媒18的活性状态或触媒内气体环境，进行触媒18的排气净化功能的推定。
起动助力控制部122，在内燃机1的起动(再起动)时，根据触媒状态检测部121所检测出的触媒状态，计算出对起动电动机15或电动机17所指令的起动助力量。也即，起动助力控制部122根据作为排气净化装置的触媒18的状态，确定起动电动机15、电动机17的起动助力量。
接下来，对本实施方式的控制装置的起动控制的控制流程进行说明。
在说明起动控制的控制流程之前，使用图2的处理流程对内燃机1中的从起动到停止的一系列动作概要进行说明。
内燃机1的起动与停止，由ECU100的起动控制部120与停止控制部110执行处理。另外，ECU100中，通过本处理之外的处理流程进行内燃机1的停止·起动的判断，根据其停止请求或起动请求进行起动控制或停止控制。
停止请求或再起动请求，根据触媒温度传感器21、空燃比传感器22、水温传感器24或未图示的起动开关、车速传感器、燃料压力传感器、制动开关、变速器或齿轮位置传感器、制动负压传感器、吸气温度传感器、电气负荷开关(表示空调、头灯、散热器风扇等电气负荷的使用状况)、电池电压等信息来判断。
例如，在车辆为停车中，内燃机为预热状态、制动器操作状态且没有踏踩油门的空转状态时，判断为停止请求。
在从该空转状态开始，例如进行了制动解除、踏踩油门踏板的操作、换档操作等与车辆的起动有关的操作时，或者在发动机水温的下降或上升、制动器负压的降低、触媒温度的降低、燃压的降低、电气负荷的增加等内燃机1或车辆的状态有变化时，判断为再起动请求。
也即，图2所示的从内燃机1的停止到起动的一系列处理流程，实现了在车辆的停车时停止内燃机1，在车辆发动前再起动内燃机1的怠速停止。
首先，通过驾驶者的起动开关操作等，驱动开始电动机15或电动机17，起动内燃机1(步骤S10)，变为发动机工作状态(步骤S20)。
该内燃机1的工作中，进行停止请求的有无的判断(步骤S40)。在没有内燃机的停止请求的情况下，继续通常驾驶控制(步骤S30)，接下来内燃机1变为工作状态(步骤S20)，再次判断内燃机停止的有无。
在有内燃机停止请求的情况下，实施停止控制(步骤S50)。停止控制(步骤S50)，停止燃料供给或停火，停止内燃机1的燃烧。此时，可以实施让内燃机1的旋转完全停止时的曲轴12的停止位置，停止在适于再起动的位置上等曲轴停止位置控制。
停止了旋转的内燃机1，变为发动机休止状态(步骤S60)，进行等待，直到判断有再起动请求。此时，曲轴12的停止位置信息与各个气缸的行程信息，即使在内燃机1为休止状态(步骤S60)下也保持，继续保持到切断ECU100的电源。
接下来，内燃机1进行再起动请求有无的判断(步骤S70)。在没有再起动请求的情况下，继续维持休止状态(步骤S60)，再次判断再起动请求的有无(步骤S70)。
在有再起动请求的情况下，实施起动控制(步骤S80)，迅速再起动内燃机1。该起动控制(步骤S80)的处理内燃将在后面详细说明。起动控制(步骤S80)结束之后，再次变为发动机工作状态(步骤S20)，等待停止请求。
接下来，对照图3的处理流程，对在内燃机1的休止状态(步骤S60)中有再起动请求的情况下所执行的起动控制(步骤S80)进行说明。
起动控制(步骤S80)，是通过ECU100的起动控制部120的触媒状态检测部121与起动助力控制部122所执行的处理。
如果判断有再起动请求，便开始起动控制(步骤S81)，首先检测出触媒状态(步骤S82)。
触媒状态检测(步骤S82)中，为了求出表示触媒18的状态的触媒18的活性化程度，或触媒内的空燃比，而检测或推定出触媒18的内部温度或氧捕捉量。触媒18的内部温度可以使用触媒温度传感器21检测，触媒18的氧捕捉量可以使用空燃比传感器22检测，另外，触媒18的内部温度或氧捕捉量，例如还可以象特开2000-104588号公报中所示的发动机的空燃比控制装置，或特开2001-173504号公报中所示的触媒温度推定装置那样，根据ECU100中内燃机1的运转状态来进行推定。
通过检测或推定出触媒18的温度，来检测出激活触媒18，对燃烧室5所排出的HC、CO、NOx等有害物质的进行净化的功能，到了某种程度。
另外，通过检测或推定触媒18的氧捕捉量，来检测出触媒内的空燃比是哪一个程度的还原气体环境(富余)还是氧化气体环境(贫乏)。该触媒状态检测(步骤S82)，可以通过实施起动控制(步骤S80)之前的发动机休止状态(步骤S60)预先实施。
之后，实施起动助力控制(步骤S86)，根据前面所检测出的触媒状态，决定起动助力量，指令起动电动机15或电动机17实施起动时的旋转助力。此时，起动助力量可以是电动机所产生的转矩量或电动机的转矩产生时间中的任一个。关于起动助力量的运算方法，将在后面详细说明。
最后，实施起动助力，同时通过开始燃料喷射与点火，产生燃烧，如果满足发动机的转数变为给定值以上等给定条件，判断起动结束，便结束起动控制(步骤S87)。
例如，在起动开始的早期产生燃烧，基于燃烧的旋转转矩与基于电动机的起动助力的旋转转矩组合起来，提高起动性能的燃烧起动的情况下，对在起动开始，或在休止状态(步骤S60)中变为膨胀行程的气缸的燃料喷射或点火所引起的燃烧开始的同时，通过起动电动机15或电动机17开始对应于触媒状态的起动助力的旋转。
接下来，对休止状态(步骤S60)中变为压缩行程的气缸，以及休止状态(步骤S60)中变为吸气行程的气缸顺次实施燃料喷射与点火，继续燃烧，提高内燃机1的转数。之后，如果内燃机1的转数超过给定值(例如600rpm)，或内燃机1的转数的上升斜率超过给定值，就判断内燃机1的起动完成，完成起动助力，结束起动助力控制(步骤S86)。
对照图4对本发明的控制装置以及使用该控制装置的内燃机的另一实施方式(实施方式2)进行说明。另外，图4中给与图1相对应的部分，标注与图1中标注的符号相同的符号，省略其说明。
ECU100的输入输出部101在怠速停止控制中，进行将来自为了内燃机1的起动·停止·工作而检测出必要的状态的传感器的信号，输入给ECU100的输入处理，以及用来对作为为了内燃机的起动·停止·工作所必需的机器的燃料喷射阀4、火花塞6、节流阀11、起动电动机15、电动机17等进行驱动控制的输出处理。
起动控制部120，在内燃机1的起动时，运算对燃料喷射阀4、火花塞6、节流阀11的指令值，控制内燃机1的燃烧，同时，运算起动电动机15、电动机17的指令值，进行起动助力量的控制，包括触媒状态检测部121、空燃比控制部123、点火时期控制部124、发动机状态检测部125、以及起动助力控制部126。
触媒状态检测部121，与上述实施方式一样，根据触媒温度传感器21或空燃比传感器22的信号，检测或推定出触媒18的活性状态或触媒内气体环境，进行触媒18的排气净化功能的检测。
空燃比控制部123，根据触媒状态检测部121所检测出的触媒状态，求出用来提高起动时的排气性能的燃料空燃比，运算对用来实现该燃烧空燃比的燃料喷射阀4、节流阀11的指令值。
点火时期控制部124，根据触媒状态检测部121所检测出的触媒状态，求出用来提高起动时的排气性能的点火时期，运算对火花塞6的指令值。
发动机状态检测部125，检测或推定出内燃机休止状态的时间、发动机水温、曲轴的停止位置、内燃机1的旋转负荷，检测出使得内燃机1起动时的燃烧中所产生的转矩或起动时的旋转负荷，也即内燃机1的起动时的起动性能偏差的要因。
这里，发动机水温使用水温传感器24检测，曲轴的停止位置使用曲柄角传感器23检测。另外，内燃机1的旋转负荷，例如可以使用在内燃机1的停止过程中检测出发动机转数的下降斜率，该斜率越大旋转负荷就越大的推定方法。
起动助力控制部126，根据空燃比控制部123所求出的燃烧空燃比、点火时期控制部124所求出的点火时期、发动机状态检测部125所检测出的内燃机休止状态时间、发动机水温、曲轴的停止位置、内燃机1的旋转负荷，在内燃机1的起动时，计算出对起动电动机15或电动机17所指令的起动助力量。
接下来，对照图5对本实施方式中的起动控制的处理流程进行说明。起动控制(图2的步骤S80)，是由ECU100的起动控制部120内的触媒状态检测部121、空燃比控制部123、点火时期控制部124、发动机状态检测部125、以及起动助力控制部126所执行的处理。
如果在内燃机1的休止状态(图2的步骤S60)中有再起动请求，便开始起动控制(步骤S81)，首先进行触媒状态的检测(步骤S82)与发动机状态的检测(步骤S85)。
触媒状态检测(步骤S82)，如上述的实施方式1一样，求出表示触媒18的内部温度或氧捕捉量。
发动机状态检测(步骤S85)，检测出内燃机休止状态(图2的步骤S60)的时间、发动机水温、曲轴的停止位置、以及内燃机1的旋转负荷，作为发动机状态。通过检测出发动机水温与内燃机1的旋转负荷，求出用于内燃机1的起动所必需的转矩量。
内燃机1的起动时所供给的旋转转矩，是燃烧所产生的转矩与供给电动机的转矩的总和。
因此，如果得知用来提高排气性能的燃烧控制所产生的旋转转矩，就能够计算出必须供给电动机的起动助力的转矩量。
例如，在发动机水温较低的情况下，或旋转负荷较大的情况下，内燃机1的起动所需要的转矩增大，如果由排气性能所决定的燃烧转矩中没有变化，就增加由电动机供给的起动助力的转矩。
另外，内燃机休止状态时间或曲轴的停止位置，对起动开始早期使用燃烧的燃烧起动的燃烧所产生的旋转转矩产生影响。因此为了抑制起动性能的偏差，对应于内燃机休止状态时间或曲轴的停止位置，控制电动机的起动助力的转矩。
例如，在内燃机休止状态的时间较长，燃烧室5的气缸内压力与内燃机1的停止后相比有下降的情况下，或在曲轴的停止位置，位于起动开始早期的燃烧所能够产生的转矩较小的位置中的情况下，由于起动时通过燃烧所能够供给的转矩较小，因此增加由电动机所供给的转矩，补充起动所需要的旋转转矩。触媒状态检测(步骤S82)或发动机状态检测(步骤S85)，也可以在实施起动控制之前的发动机休止状态下预先实施。
接下来，根据前面所检测出的触媒状态，计算起动时的燃烧空燃比与点火时期的修正值(步骤S83)(步骤S84)。修正值的运算方法，例如在通过触媒状态检测(步骤S82)检测出触媒18内的氧捕捉量为缺乏的情况下，为了对触媒18内的氧捕捉量进行化学计量，将燃烧空燃比暂时修正到富余侧，或将点火时期修正到滞后角侧。关于该燃烧空燃比或点火时期的修正量的计算方法，还可以使用特开2000-104588号公报中所示的方法等其他方式。
接下来，进行起动助力控制(步骤S86)，根据前面所检测出的燃烧空燃比或点火时期的修正量，或发动机状态检测(步骤S85)所检测出的发动机状态，决定指令给起动电动机15或电动机17起动助力量。
此时，起动助力控制(步骤S86)所计算出的起动助力量，可以是电动机所产生的转矩量或电动机的转矩产生时间中的任一个。关于起动助力量的运算方法，将在后面详细说明。
最后，实施起动助力，同时通过开始燃料喷射与点火，产生燃烧，如果满足发动机的转数变为给定值以上等给定条件，判断起动结束，便结束起动控制(步骤S87)。
例如，在起动开始的早期产生燃烧，提高起动性能的燃烧起动的情况下，对在起动开始或在休止状态中变为膨胀行程的气缸，在开始按照由触媒状态所决定的燃料喷射量与点火时期开始燃烧的同时，通过起动电动机15或电动机17开始对应于燃烧空燃比、点火时期、发动机状态的起动助力。
接下来，对内燃机休止状态中变为压缩行程的气缸，以及在内燃机休止状态中变为吸气行程的气缸，根据由触媒状态所决定的运算值，顺次实施燃料喷射与点火，同时，通过根据燃烧空燃比、点火时期、发动机状态所计算出的起动助力量，实施通过起动电动机15或电动机17的起动助力。
该对应于触媒状态的燃烧控制、燃烧空燃比、点火时期、对应于发动机状态的电动机控制，在其他的气缸中也顺次实施，通过这样，继续燃烧，提高内燃机1的转数。之后，如果内燃机1的转数超过给定值(例如600rpm)，或内燃机1的转数的上升斜率超过给定值，就判断内燃机1的起动完成，完成起动助力，结束起动助力控制(步骤S86)。
接下来，对照图6～图9对起动控制部120所计算的、指令给起动电动机15或电动机17的起动助力量的运算方法进行说明。
起动控制部120所运算的起动助力量，表示内燃机1的起动时所供给的能力，表示起动电动机15或电动机17所产生的转矩量，或产生转矩的时间。
在通过起动电动机15或电动机17给予内燃机1的电动机旋转转矩，与内燃机1的燃烧所产生的燃烧转矩的总和为给定值以上时，能够进行内燃机1的起动。
为了降低内燃机1的起动时的排气，需要进行对应于给排气性能的影响最大的触媒18的状态的燃烧控制。例如，在起动时触媒18内贫乏的情况下，为了降低排气，需要将燃烧空燃比修正为富余。但是，该燃烧空燃比的修正，使得燃烧所产生的转矩变动。
图6中可以得知，在为了降低排气而将起动时的燃烧空燃比从A点修正到富余侧的B点的情况下，随之燃烧所产生的转矩减少。此时，为了成功起动，进而得到与A点同样的起动性能，需要通过电动机的旋转转矩对因燃烧空燃比的修正所减少的燃烧转矩部分进行补充。
与此相反，在触媒18内富余的情况下，为了降低再起动时的排气，需要将燃烧空燃比从A点修正到C点贫乏侧，随之所减少的燃烧转矩部分，必须通过电动机来补偿。
进而，点火时期也一样，在触媒18内富余的情况下，为了降低再起动时的排气，需要将点火时期从A点修正到B点超前角侧，使得排气特性贫乏，因该点火时期的修正所减少的燃烧转矩部分，必须通过电动机的旋转转矩来补充。
与此相反，在触媒18内贫乏的情况下，需要将点火时期从A点修正到C点滞后角侧，使得排气特性富余，降低再起动时的排气，因该点火时期的修正所减少的燃烧转矩部分，必须通过电动机的旋转转矩来补充。
也即，根据触媒18的状态，由于起动时的燃烧所产生的转矩发生变动，因此为了让起动成功，并且消除起动性能的偏差，需要通过电动机对燃烧控制的变更而变动的燃烧转矩部分进行补充。
例如，如图7(a)所示，在起动时的触媒18内的气体环境为贫乏的情况下，用来提高排气性能的燃烧控制的变更，导致燃烧所产生的转矩减少。此时，如果基于电动机的起动助力量保持一定，相对内燃机1的起动所需要的转矩，燃烧与电动机所提供的转矩便会不足与过剩，从而在起动性能中产生偏差。
本发明中，如图7(b)所示，再起动时对应于基于触媒状态的燃烧控制的变更，修正电动机的起动助力量。通过该电动机的起动助力的修正，使得内燃机1的起动时由燃烧与电动机所供给的转矩，相对起动所需要的转矩为最佳，起动性能不被起动时的触媒状态所左右，变得均匀。
电动机的起动助力的运算(起动助力控制部122的起动助力的运算)，在实施方式1中，例如图8所示，将通过触媒温度修正部122B根据表示触媒18的状态的触媒温度所计算出的起动助力量的修正值，与通过氧捕捉量修正部122C根据氧捕捉量所计算出的起动助力量的修正值，相加给基于默认起动助力量设定部122A的既定的电动机助力值，计算出起动助力量。这里，起动助力的修正值，触媒温度越低就计算的越大，氧捕捉量越是过多或过少就计算的越大。
实施方式2中，不直接根据触媒状态求出起动助力量，而是根据触媒状态(触媒温度与氧捕捉量)暂时求出起动时的燃烧空燃比或点火时期，根据该燃烧控制参数计算出起动时的转矩变动之后，再计算出对电动机的起动助力。这里，起动助力的修正值，起动时的空燃比被修正的越偏富余侧或贫乏侧，就计算的越大，点火时期被修正的越偏超前角侧或滞后角侧，就计算的越大。
实施方式2中，起动助力控制部126如图9所示，具有默认起动助力量设定部126A、根据触媒温度与氧捕捉量计算起动时的燃烧空燃比与点火时期的修正量的燃烧空燃比·点火时期修正量计算部126B、根据燃烧空燃比·点火时期修正量计算部126B所计算出的起动时空燃比计算出起动助力量的修正值的空燃比对应的修正值计算部126C、根据燃烧空燃比·点火时期修正量计算部126B所计算出的起动时点火时期计算出起动助力量的修正值的点火时期对应的修正值计算部126D、以及对应内燃机的旋转负荷计算起动助力量的修正值的旋转负荷对应的修正值计算部126E，通过将各个修正值计算部126B～126E所计算出的修正值的合计，相加给基于默认起动助力量设定部126A的既定的电动机助力值，计算出起动助力量。
另外，起动助力量也可以根据发动机状态进行修正。发动机状态是指内燃机休止状态时间、发动机水温、曲柄停止位置、旋转负荷等。关于内燃机休止状态时间，内燃机休止状态时间越长，燃烧室5的气缸内压力与内燃机1刚刚停止时相比就越低。如果燃烧室5的气缸内压力下降，在起动开始早期进行燃烧的燃烧起动的情况下，能够通过起动时的燃烧所供给的转矩就减小。
因此，在内燃机休止状态时间较长的情况下，增加通过电动机所供给的起动助力量。
关于发动机水温，发动机水温越低，内燃机1的旋转负荷就越大。一旦旋转负荷增大，内燃机就变得难以旋转，因此为了起动停止的内燃机1，就需要更大的转矩。
所以，由于燃烧所产生的转矩因排气性能提高上的要求而无法变更，因此在旋转负荷增大的情况下，增加基于电动机的起动助力量。
另外，在起动开始早期进行燃烧的燃烧起动的情况下，发动机水温越高，燃烧室5中所填充的空气密度就越小，燃烧所产生的转矩减小。因此发动机水温越高，就越增加起动助力量。
曲柄停止位置，表示在起动开始早期使用燃烧的燃烧起动中，燃烧室5内的空气量也即燃烧所产生的转矩量。
因此，在曲柄停止在空气量较少的位置中的情况下，由于燃烧所产生的转矩较小，因此增加基于电动机的起动助力量。也即，根据内燃机1的停止时的曲柄位置，修正起动助力量。
另外，关于旋转负荷，如果旋转负荷较大，内燃机就变得难以旋转，因此如果要起动停止的内燃机1，需要更大的转矩。所以，由于燃烧所产生的转矩因排气性能提高上的要求而无法变更，因此在旋转负荷增大的情况下，增加基于电动机的起动助力量。
另外，起动助力量还可以根据电池的状态来决定。例如，在电池处于恶化状态的情况下，如果为了在起动时通过电动机产生大转矩而使用大功率，与没有恶化的电池相比，电压降低(瞬间降低)增大。如果电压降低增大，就会给车载机器带来坏影响。
因此，在电池处于恶化状态的情况下，可以通过降低所产生的转矩量，延长转矩产生时间，来进行减小电压降低量的起动助力的修正。通过该起动助力量的修正，使得瞬间降低的幅度减小，从而能够减少对车载机器的坏影响，另外还能够延迟电池的恶化过程。
另外，还可以对应于内燃机休止状态中所判断的再起动请求的种类，变更起动助力量。
例如在再起动请求通过驾驶者的换档操作等关于发动的动作所判断的情况下，需要马上发动车辆。也即与通过发动以外的条件判断起动请求的情况相比，需要提高排气性能，同时满足对起动时间等起动性能的要求。
因此，在再起动请求通过驾驶者的换档操作等关于发动的动作所判断的情况下，进行增大起动助力量的修正。通过该起动助力的修正，能够进行提高了排气性能的起动，而不会使得起动性能也即驾驶性能恶化。
作为本发明的应用例，可以将实施内燃机的起动控制装置设置在柴油机中，另外还可以用于以LPG等作为燃料的气体燃料发动机中。
下面对本发明的效果进行概括。
(1)由于根据排气净化装置的状态设定起动助力量，因此即使在为了降低排气而变更了内燃机的控制的情况下，也不会降低内燃机的起动性能，能够实现一种排气降低与起动性能的两全的起动。
(2)通过根据排气净化装置状态检测机构所检测出的排气净化装置的状态，设定内燃机的点火时期，能够降低排气，进而，通过根据点火时期设定电动机的起动助力量，能够实现一种不会降低内燃机的起动性能，而实现了排气降低与起动性能的两全的起动。
(3)由于根据排气净化装置的状态，设定起动助力量，因此即使在为了降低排气而变更了内燃机的燃烧控制，通过燃烧起动给起动性能带来很大影响的起动开始早期的燃烧所产生的转矩发生了变化的情况下，也不会降低内燃机的起动性能，能够实现一种排气降低与起动性能的两全的起动。
(4)另外，由于上述电动机的起动助力量，根据上述内燃机的内燃机停止时间、内燃机水温、停止时的曲柄位置等内燃机的详细来设定，因此即使在起动开始初期的燃烧所产生的转矩发生了变化的情况下，也不会降低内燃机的起动性能，能够实现一种排气降低与起动性能的两全的起动。
(5)由于根据内燃机的水温设定起动助力量，因此即使在内燃机的起动的旋转负荷发生了变动的情况下，也不会降低内燃机的起动性能，能够实现一种排气降低与起动性能的两全的起动。
(6)由于根据内燃机停止时的曲柄位置设定起动助力量，因此即使在起动开始初期的燃烧所产生的转矩发生了变化的情况下，也不会降低内燃机的起动性能，能够实现一种实现了排气降低与起动性能的两全的起动。
权利要求
1.一种内燃机的控制装置，具有为了内燃机的起动而向曲轴供给旋转转矩的电动机，其特征在于，具有排气净化装置状态检测机构，其检测出设置在上述内燃机的排气通道中的排气净化装置的状态；以及起动助力控制机构，其在再起动上述内燃机时，根据上述排气净化装置状态检测机构所检测出的上述排气净化装置的状态，设定上述电动机的起动助力量。
2.一种内燃机的控制装置，具有为了内燃机的起动而向曲轴供给旋转转矩的电动机，其特征在于，具有空燃比控制机构，其控制上述内燃机的空燃比；排气净化装置状态检测机构，其检测出设置在上述内燃机的排气通道中的排气净化装置的状态；以及起动助力控制机构，其在再起动上述内燃机时，根据上述排气净化装置状态检测机构所检测出的上述排气净化装置的状态，设定上述内燃机的空燃比，根据该空燃比设定上述电动机的起动助力量。
3.一种内燃机的控制装置，具有为了内燃机的起动而向曲轴供给旋转转矩的电动机，其特征在于，具有点火时期控制机构，其控制上述内燃机的点火时期；排气净化装置状态检测机构，其检测出设置在上述内燃机的排气通道中的排气净化装置的状态；以及起动助力控制机构，其在再起动上述内燃机时，根据上述排气净化装置状态检测机构所检测出的上述排气净化装置的状态，设定上述内燃机的点火时期，根据该点火时期设定上述电动机的起动助力量。
4.如权利要求1～3中的任一个所述的内燃机控制装置，其特征在于上述排气净化装置状态检测机构，检测出上述排气净化装置的氧捕捉量与上述排气净化装置的温度中的至少一方。
5.如权利要求1～3中的任一个所述的内燃机控制装置，其特征在于上述起动助力控制机构所设定的上述电动机的起动助力量，是电动机的产生转矩量，或电动机的转矩产生时间中的至少一方。
6.如权利要求1～3中的任一个所述的内燃机控制装置，其特征在于上述内燃机，具有能够向上述内燃机的燃烧室内直接喷射燃料的燃料供给机构，在再起动时，向上述内燃机的膨胀行程或压缩行程的气缸内进行燃料喷射。
7.如权利要求1～3中的任一个所述的内燃机控制装置，其特征在于上述起动助力控制机构，根据上述内燃机的内燃机停止时间、内燃机水温的信息，修正上述起动助力量。
8.如权利要求1～3中的任一个所述的内燃机控制装置，其特征在于上述起动助力控制机构，根据上述内燃机的停止时的曲柄位置的信息，修正上述起动助力量。
全文摘要
本发明的目的在于提供一种能够实现起动时的排气性能的提高与起动性能的两全的再起动。将基于电动机的起动助力的起动助力量，根据表示触媒状态的触媒温度、触媒内的氧捕捉量、表示燃烧控制的变更的燃烧空燃比、点火时期、甚至发动机停止期间、发动机水温、曲柄停止位置、旋转负荷等发动机状态，设定为适当值。
文档编号F02N11/00GK1904330SQ20061010601
公开日2007年1月31日 申请日期2006年7月19日 优先权日2005年7月25日
发明者鹈殿直嗣, 冈田隆, 大须贺稔, 大津英一 申请人:株式会社日立制作所