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CN104838103A - 内燃机的运转控制装置以及方法 - Google Patents

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CN104838103A
CN104838103A CN201280077490.4A CN201280077490A CN104838103A CN 104838103 A CN104838103 A CN 104838103A CN 201280077490 A CN201280077490 A CN 201280077490A CN 104838103 A CN104838103 A CN 104838103A
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glow plug
internal combustion
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warm
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辻本健一
森岛彰纪
沼田义贵
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Abstract

本发明涉及一种内燃机的运转控制装置以及方法。在依据本发明而实施的内燃机的运转控制方法中，在有必要实施排气净化装置(17)的暖机的情况下，在与排气净化装置相比靠上游侧的排气通道(25a)中将第二电热塞(26b)加热至燃料的点火温度以上，并且向排气通道添加燃料且使其点火并燃烧，其中，在判断为分别有必要实施排气净化装置以及内燃机(10)的暖机的情况下，与实施排气净化装置的暖机相比而先将面对内燃机的燃烧室(10a)的第一电热塞(16)加热至预定温度并开始实施内燃机的暖机，并且在排气净化装置成为与该暖机开始判断温度(TCL)相比而较低的电热塞通电开始温度(TCM)以上时开始实施第二电热塞的加热。

Description

内燃机的运转控制装置以及方法
技术领域
本发明涉及一种能够抑制从压缩点火式的内燃机被排出的排气中所含有的HC与CO等的运转控制装置以及方法。
背景技术
近年来，为了应对针对于内燃机的严格的排气限制，需要在内燃机启动时促进排气净化装置的活性化、或在内燃机的运转过程中维持其活性状态。因此，在专利文献1等中提出了在与排气净化装置相比靠上游侧的排气通道中组装了排气加热装置的内燃机。该排气加热装置通过在排气过程中生成加热气体，并将所生成的该加热气体供给至下游侧的排气净化装置，从而促进排气净化装置的活性化或维持活性状态。因此，排气加热装置通常具有：通过对燃料进行加热而使该燃料点火从而生成加热气体的电热塞(以下，将其记载为排气电热塞)、与朝向该排气电热塞喷射燃料的燃料添加阀。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012-107634号公报
专利文献2：日本特开2007-64164号公报
发明内容
发明所要解决的课题
为了减少来自内燃机的排气中所含的HC与CO的量，从而通常在排气净化装置中组装有氧化催化转换器。为了使该氧化催化转换器针对HC与CO而发挥净化功能，从而需要使氧化催化转换器成为其活性化温度(例如150℃)以上。因此，在氧化催化转换器处于非活性状态的情况下，要求其迅速且有效地进行活性化。然而，特别是在内燃机的冷启动时等，由于来自内燃机的排气温度较低、且空燃比处于过浓倾向，因此使用上述的排气加热装置较为困难。
作为减少排气中所含有的HC与CO的量的其他的方法，已知一种实施如专利文献2所公开的、所谓的余辉(afterglow)控制。其为通过在内燃机启动之后也继续对被配置于内燃机的气缸中的电热塞(以下，将其记载为缸内电热塞)持续加热，从而提高燃料的点火和燃烧性能，进而减少来自内燃机的排气中所含的HC与CO的方法。
本发明的发明者们企图获得如下的系统的构筑，该系统使该余辉控制与上述的排气加热装置组合，从而即使在内燃机的冷启动时也能够减少被排出到车外的排气中所含的HC与CO的量。然而，在仅使这些技术单纯地组合的情况下辨明了如下的情况，即，针对缸内电热塞以及排气电热塞的电力消耗量增大，从而对于其他辅助机械类部件的供给电力不足、或者为了对发电机进行驱动而会招致耗油率的恶化。
本发明的目的在于，提供一种能够对缸内电热塞以及排气电热塞的消耗电量进行抑制，并且尤其是即使在内燃机的冷启动时，也能够将排气中所含的HC与CO等抑制在最小限度的运转控制装置以及方法。
用于解决课题的方法
本发明的第一方式具备：燃料喷射阀，其向压缩点火式的内燃机的燃烧室中喷射燃料；缸内电热塞，其以面对所述内燃机的燃烧室的方式而配置，并用于促进从所述燃料喷射阀被喷射到所述燃烧室中的燃料的点火和燃烧；内燃机暖机参数取得单元，其取得与所述内燃机的暖机的必要性的有无相关的参数；内燃机暖机判断单元，其将由该内燃机暖机参数取得单元所取得的参数与预先设定的内燃机暖机判断参数进行比较，并对所述内燃机的暖机的必要性的有无进行判断；排气净化装置，其被配置在导入有来自所述内燃机的排气的排气通道中；燃料添加阀，其向与所述排气净化装置相比靠上游侧的排气通道中添加燃料，排气电热塞，其被配置于与该燃料添加阀相比靠下游侧的所述排气通道中，并用于使从该燃料添加阀被添加到所述排气通道中的燃料点火并燃烧；催化剂温度取得单元，其取得被组装于所述排气净化装置中的催化转换器的温度；催化剂暖机判断单元，其将由该催化剂温度取得单元所取得的所述催化转换器的温度与预先设定的催化剂暖机判断温度进行比较，并对所述催化转换器的暖机的必要性的有无进行判断；控制单元，其根据所述内燃机暖机判断单元以及催化剂暖机判断单元的判断结果而分别对所述燃料喷射阀和燃料添加阀的工作、以及缸内电热塞和排气电热塞的通电正时进行控制，在于所述内燃机暖机判断单元以及催化剂暖机判断单元中分别判断为有必要实施暖机的情况下，将所述内燃机暖机判断参数设定为对应于低于所述催化剂暖机判断温度的温度，以使得与向所述排气电热塞的通电开始相比而先对所述缸内电热塞开始实施通电，所述内燃机的运转控制装置的特征在于，所述控制单元包括排气电热塞通电开始判断单元，所述排气电热塞通电开始判断单元将由所述催化剂温度取得单元所取得的所述催化转换器的温度与预先设定的排气电热塞加热开始判断温度进行比较，并对所述排气电热塞的通电开始正时进行判断，所述排气电热塞加热开始判断温度以对应于高于所述内燃机暖机判断参数的温度且低于所述催化剂暖机判断温度的温度的方式而设定。
在本发明中，由于在内燃机刚刚启动之后排气净化装置的催化转换器的温度较低，因此处于催化转换器的净化性能较低的状态。因此，在该状态下，实施使用了针对缸内电热塞的通电的余辉控制，能够有效地降低HC与CO。然而，在催化转换器的温度上升并达到了活性温度附近的情况下，与持续实施余辉控制相比，通过排气加热装置而对催化转换器进行加热并实施由催化转换器进行的净化能够以更低的电力消耗量而高效地对HC、CO进行净化。
在基于本发明的第一实施方式而构成的内燃机的运转控制装置中，也可以采用如下方式，即，还具备取得排气电热塞的温度的排气电热塞温度取得单元，在内燃机暖机判断单元判断出内燃机的暖机结束的情况下、或由排气电热塞温度取得单元所取得的排气电热塞的温度变为了燃料的点火温度以上的情况下，控制单元结束向缸内电热塞的通电。
还具备取得流过排气通道的排气流量的排气流量取得单元，控制单元还包括，将排气电热塞加热开始判断温度补正为较高以使得由该排气流量取得单元所取得的排气流量越多则对于排气电热塞的通电开始正时越延迟的单元。
本发明的第二方式提供一种内燃机的运转控制方法，具备：(a)取得与内燃机的暖机的必要性的有无相关的参数的步骤；(b)将在该(a)的步骤中所取得的参数与预先设定的内燃机暖机判断参数进行比较并对所述内燃机的暖机的必要性的有无进行判断的步骤；(c)在于该(b)的步骤中判断为有必要实施所述内燃机的暖机的情况下，将以面对所述内燃机的燃烧室的方式而配置的缸内电热塞加热至预定温度的步骤；(d)在所述缸内电热塞变为了预定温度以上的情况下向所述燃烧室喷射燃料且使该燃料点火并燃烧的步骤；(e)取得排气净化装置的催化转换器的温度的步骤，其中，所述排气净化装置的催化转换器被配置在导入有来自所述内燃机的排气的排气通道中，(f)将在该(e)的步骤中所取得的所述催化转换器的温度与预先设定的催化剂暖机判断温度进行比较并对所述催化转换器的暖机的必要性的有无进行判断的步骤；(g)在于该(f)的步骤中判断出有必要实施所述催化转换器的暖机的情况下，在与所述排气净化装置相比靠上游侧的排气通道处对排气电热塞进行加热的步骤；(h)在所述排气电热塞变为了燃料的点火温度以上的情况下，向所述排气通道添加燃料并通过所述排气电热塞而使该燃料点火并燃烧的步骤，所述内燃机的运转控制方法的特征在于，在分别于所述(b)的步骤以及所述(f)的步骤中判断为有必要实施暖机的情况下，将所述内燃机暖机判断参数设为对应于低于所述催化剂暖机判断温度的温度，以使得与所述(g)以及(h)的步骤相比而先执行所述(c)以及(d)的步骤，在所述(g)的步骤中，包括将在所述(e)的步骤中所取得的所述催化转换器的温度与预先设定的排气电热塞加热开始判断温度进行比较并对所述排气电热塞加热步骤的开始正时进行判断的步骤，所述排气电热塞加热开始判断温度以对应于高于所述内燃机暖机判断参数的温度且低于所述催化剂暖机判断温度的温度的方式而设定。
在基于本发明的第二方式而构成的内燃机的运转控制方法中，也可以采用如下方式，即，在于(b)的步骤中取得了所述内燃机的暖机已结束的判断结果的情况下、或于(g)的步骤中所述排气电热塞变为了燃料的点火温度以上的情况下，使(c)的步骤结束。
也可以采用如下方式，即，(c)的步骤的结束正时在(h)的步骤的开始正时之后。
还具备如下步骤：(i)取得流过排气通道的排气流量的步骤；(j)将排气电热塞加热开始判断温度补正为较高，以使得在该(i)的步骤中所取得的排气流量越多则(g)的步骤中的排气电热塞的加热开始正时越延迟的步骤。
发明效果
根据本发明，通过使对于缸内电热塞以及排气电热塞的通电期间部分重复，从而能够抑制电力消耗量。并且，能够在从向排气电热塞进行通电起至实际上催化转换器上升至活性温度为止的期间内，通过余辉控制而对排气中所含的HC、CO的量进行抑制。
在内燃机的暖机结束、或排气电热塞变为了燃料的点火温度以上的情况下，通过结束对于缸内电热塞的通电，从而能够抑制由于余辉控制而引起的电力消耗量的增大。
在向排气通道添加燃料之后结束对于缸内电热塞的通电的情况下，在向排气电热塞进行通电并实际上催化转换器上升至活性温度为止的期间内，能够有效地灵活运用余辉控制。
通过将排气电热塞加热开始判断温度补正为较高以使得流过排气通道的排气流量越多则对于排气电热塞的通电开始正时越延迟，从而能够避免对于排气电热塞的无谓的电力消耗。
附图说明
图1为将本发明应用于搭载有压缩点火式的内燃机的车辆上的一个实施方式的系统概念图。
图2为图1所示的实施方式中的主要部分的控制框图。
图3为模式化地表示在图1所示的实施方式中缸内电热塞以及排气电热塞的通电正时与燃料的添加正时之间的关系的时序图。
图4A为将图1所示的实施方式中的排气加热顺序与图4B一起表示的流程图。
图4B为将图1所示的实施方式中的排气加热顺序与图4A一起表示的流程图。
图5为表示图4A所示的标记复位的子程序的详细内容的流程图。
具体实施方式
参照图1～图5对将本发明应用于搭载了压缩点火式的多气缸内燃机的车辆上的一个实施方式详细地进行说明。然而，本发明并不仅限于这种实施方式，能够根据所要求的特殊性能而自由地对其结构进行改变。
在图1中模式化地示出了本实施方式中的发动机系统的主要部分，在图2中概要性地示出了该主要部分的控制框图。另外，在图1中除了用于发动机10的进气排气的气门机构和消音器，还省略了作为该发动机10的辅助机械的一般的排气涡轮式增压器与EGR装置等。此外，还希望注意的是，为了发动机10的顺利的运转而所需的各种传感器类部件中的一部分也适当地进行了省略。
发动机10为，通过使作为燃料的轻油从燃料喷射阀11直接喷射到处于压缩状态的燃烧室10a内，从而使该轻油自然点火的自动点火式的多气缸内燃机。
从燃料喷射阀11被供给至燃烧室10a内的燃料的量以及喷射正时基于由驾驶员实施的加速踏板12的踩踏量与车辆的运转状态并通过ECU(Electronic Control Unit：电子控制单元)13而被控制。加速踏板12的踩踏量通过加速器开度传感器14而被检测出，并且该检测信息被输入至ECU13，且为了对从燃料喷射阀11所喷射的燃料的喷射量等进行设定而被使用。
本发明中的作为控制单元的ECU13具有：运转状态判断部13a，其根据来自该加速器开度传感器14与后文叙述的各种传感器类等的信息而对车辆的运转状态进行判断；燃料喷射设定部13b；燃料喷射阀驱动部13c。燃料喷射设定部13b根据运转状态判断部13a中的判断结果而对从燃料喷射阀11喷射的燃料的喷射量与喷射正时进行设定。燃料喷射阀驱动部13c对燃料喷射阀11的动作进行控制，以使由燃料喷射设定部13b所设定的量的燃料在所设定的正时从燃料喷射阀11被喷射。
在形成有分别面对燃烧室10a的进气口15a以及排气口15b的气缸盖15上，组装有未图示的气门机构。上文所述的燃料喷射阀11也与本发明的作为第一电热塞的缸内电热塞16一起被组装于该气缸盖15上。
用于在发动机10的冷启动时使从燃料喷射阀11被喷射至燃烧室10a中的燃料点火的缸内电热塞16，经由ECU13的暖机判断部13d以及缸内电热塞驱动部13e而与未图示的车载的电源连接。
ECU13的暖机判断部13d分别对发动机10的暖机的必要性的有无、与后文叙述的排气净化装置17的暖机的必要性的有无进行判断。因此，在气缸体18中作为本发明中的内燃机暖机参数取得单元而安装有水温传感器19，且该水温传感器19对流通于被形成在该气缸体18中的水套18a内的冷却水的温度TW进行检测并将检测结果向ECU13输出。缸内电热塞驱动部13e根据该暖机判断部13d的判断结果来切换对于缸内电热塞16的通电以及非通电。更加具体而言，在冷却水温TW在预先设定的暖机要求判断温度TWL以下、例如50℃以下的情况下，暖机判断部13d判断为有必要实施发动机10的暖机，并通过缸内电热塞驱动部13e而使对于缸内电热塞16的通电开始进行。即，该暖机要求判断温度TWL相当于本发明中的内燃机暖机判断参数。此外在冷却水温TW在预先设定的暖机结束判断温度TWH以上、例如80℃以上的情况下，判断为不需要实施发动机10的暖机，并通过缸内电热塞驱动部13e而使对于缸内电热塞16的通电停止。
如此，虽然在本实施方式中作为与内燃机的暖机的必要性的有无相关的参数而采用了冷却水温TW，然而作为该参数也可以采用发动机机油的温度。
在以与进气口15a连通的方式而与气缸盖15连结、并与进气口15a一起形成进气通道20a的吸气管20中组装有节气门22，该节气门22用于经由节气门致动器21而对进气通道20a的开度进行调节。此外，在与节气门22相比靠上游侧的吸气管20上安装有空气流量计23，该空气流量计23对流过进气通道20a的进气的流量进行检测并将检测结果向ECU13输出。
ECU13还具有节气门开度设定部13f与节气门驱动部13g。节气门开度设定部13f根据上文所述的运转状态判断部13a中的判断结果而对节气门22的开度进行设定。节气门驱动部13g对节气门致动器21的动作进行控制，以使节气门22成为由节气门开度设定部13f所设定的开度。
在活塞18b进行往返运动的气缸体18中，安装有曲轴转角传感器24，该曲轴转角传感器24对经由连接棒18c而连结有活塞18b的曲轴18d的旋转相位、即曲轴转角进行检测，并将检测结果向ECU13输出。ECU13的运转状态判断部13a基于来自该曲轴转角传感器24的信息而实时地掌握曲轴18d的旋转相位与发动机旋转速度等。
在以与排气口15b连通的方式而与气缸盖15连结并且与排气口15b一起形成排气通道25a的排气管25上，从其上游侧依次配置有排气加热装置26与上文所述的排气净化装置17。
用于将由于燃烧室10a内的混合气体的燃烧而生成的有害物质无害化的本实施方式中的排气净化装置17包括：DOC(Diesel Oxidation Catalyst：柴油机氧化催化器)17a、DPF(Diesel Particulate Filter：柴油机微粒滤清器)17b、NSR(NOX Storage-Reduction：氮氧化物储存还原)催化转换器17c。虽然这些部件沿着排气通道25a而从其上游侧依次被配置，然而关于排气净化装置17的结构，还能够适当地采用本实施方式以外的众所周知的结构。在DOC17a与DPF17b之间的排气通道25a上组装有排气温度传感器27，且排气温度传感器27对用于取得NSR催化转换器17c的床层温度TC的排气温度TE进行检测并将检测结果向ECU13输出。即，本实施方式中的排气温度传感器27与上文所述的空气流量计23一起作为本发明中的催化剂温度取得单元而发挥作用。ECU13的暖机判断部13d根据来自该排气温度传感器27以及空气流量计23的信息来对NSR催化转换器17c的床层温度TC进行推断并对排气净化装置17的暖机的必要性的有无进行判断。基本上，在判断为催化剂床层温度TC在本发明中的与催化剂暖机判断温度对应的NSR催化转换器17c的暖机开始判断温度TCL以下、例如在180℃以下的情况下，则判断为有必要实施排气净化装置17的暖机。另外，根据排气温度TE以及排气流量而对催化剂床层温度TC进行推断的方法为众所周知的方法，并能够基于DPF17b与NSR催化转换器17c等的比热与热传导率等而由ECU13连续地进行计算。在该情况下，能够通过对流过与NSR催化转换器17c相比靠下游侧的排气通道25a的排气的排气温度一并进行检测，从而更高精度地对催化剂床层温度TC进行推断。
如上文所述，虽然在本实施方式中，基于排气温度TE以及排气流量而对催化剂床层温度TC进行了推断，然而也可以在NSR催化转换器17c中安装直接对NSR催化转换器17c的床层温度TC进行检测的催化剂温度传感器。在该情况下，显然不需要设置上述的排气温度传感器27。
被配置于与排气净化装置17相比靠上游侧的排气通道25a中的排气加热装置26为，用于对从发动机10被导入到排气净化装置17的排气进行加热并实施排气净化装置17的迅速的活性化以及活性状态的保持的装置。本实施方式中的排气加热装置26具备燃料添加阀26a、和作为本发明的第一电热塞的排气电热塞26b。
燃料添加阀26a的基本结构与通常的燃料喷射阀11相同，通过对通电时间进行控制，从而将任意的量的燃料以任意的时间间隔并以脉冲状而供给至排气通道25a。从燃料添加阀26a被供给至排气通道25a的燃料的每一次的量基于包括进入空气量等在内的车辆的运转状态，通过ECU13的燃料添加设定部13h而被设定。根据空气流量计23的输出而取得与进入空气量相关的信息。更加具体而言，燃料添加设定部13h根据目标催化剂加热温度TCH与催化剂温度TC之差，而对应当向排气通道25a添加的燃料量进行计算，其中，所述目标催化剂加热温度TCH为与上文所述的催化剂暖机开始判断温度TCL相比而被设定得较高的温度，所述催化剂温度TC为根据通过排气温度传感器27而被检测出的当前的排气温度TE而被推断出的温度。并且，根据来自空气流量计23的与进入空气量相关的信息，以使该燃料成为预先设定的预定的空燃比的方式而对从燃料添加阀26a喷射的燃料的喷射周期进行设定。
ECU13的燃料添加阀驱动部13i以使由燃料添加设定部13h所设定的量的燃料成为预定的空燃比的方式，而对燃料添加阀26a的驱动期间与驱动周期进行控制。在该情况下，燃料添加阀26a的动作实施至从开始进行燃料添加起所累计的燃料添加量达到由燃料添加设定部13h所设定的燃料添加量为止。
用于使从燃料添加阀26a添加到排气通道25a中的燃料点火的本发明的作为第二电热塞的排气电热塞26b经由ECU13的暖机判断部13d以及排气电热塞驱动部13j而与未图示的车载电源连接。
通常情况下，在有必要实施排气净化装置17的暖机的情况下，在成为应当从燃料添加阀26a向排气通道25a添加燃料、并使该燃料通过排气电热塞26b而点火燃烧的运转状态的时间点，开始对排气电热塞26b实施通电。并且，在排气电热塞26b的发热部的温度升温至能够使从燃料添加阀26a添加到排气通道25a中的燃料稳定地点火并燃烧的温度(以下，将该温度记载为目标电热塞加热温度)TGO以上之后，从燃料添加阀26a向排气通道25a添加燃料。
然而，在暖机判断部13d判断为有必要同时实施发动机10的暖机与排气净化装置17的暖机的情况下，首先，优先实施发动机10的暖机处理。并且，在催化剂温度TC升温至与在发动机10的暖机结束的时间点流通于排气净化装置17的排气的一般温度相比而稍低的温度(以下，将该温度记载为电热塞通电开始温度)TCM以上的时间点，开始实施使用排气加热装置26而进行的排气净化装置17的暖机处理。即，以迟于发动机10的暖机处理的方式来执行使用排气加热装置26而实施的排气净化装置17的暖机处理，并在发动机10的暖机处理结束后，结束使用排气加热装置26而进行的排气净化装置17的暖机处理。
使用图3而模式化地对这样的控制顺序进行说明，在时刻t0处，为了实施发动机10的暖机处理而开始对缸内电热塞16实施通电，从而执行发动机10的暖机处理。接下来，由于在时刻t1处催化剂温度TC达到了电热塞通电开始温度TCM，从而为了实施由排气加热装置26所实施的排气净化装置17的暖机而开始对排气电热塞26b实施通电。并且，在排气电热塞26b达到了目标电热塞加热温度TGO的时刻t2处停止对缸内电热塞16实施通电，从而结束发动机10的暖机处理。同时，开始从燃料添加阀26a向排气通道25a添加燃料，并执行由排气加热装置26所实施的排气净化装置17的暖机直至催化剂温度TC达到目标催化剂加热温度TCH的时刻t3为止。虽然从时刻t1至时刻t2成为了同时对两个电热塞16、26b供给电力的状态，但这些状态显然会根据车辆的运转状态而发生变化。
因此，上述的本实施方式中的电热塞通电开始温度TCM相当于本发明中的排气电热塞加热开始判断温度，并且暖机判断部13d也作为对排气电热塞26b的通电开始正时进行判断的排气电热塞通电开始判断单元而发挥作用。
实施这样的控制的理由如下所述。即，由于在发动机10的刚刚冷启动之后，组装于排气净化装置17中的DOC17a与NSR催化转换器17c处于非活性状态，因此优选为在发动机10侧降低排气中含有的HC与CO的量。当随着发动机10的暖机的进行而使流通于排气通道25a中的排气温度上升时，从耗油率的这一点考虑，优选为使用排气净化装置17来净化排气。在该情况下，如果持续实施对于缸内电热塞16的通电则电力消耗量会较多，结果会导致耗油率恶化。因此，在作为电热塞通电开始温度TCM而升温至例如100℃左右的阶段下开始对排气电热塞26b实施通电，在冷却水温TW升温至80℃以上的阶段下切断对于缸内电热塞16的通电。由此，能够在抑制消耗电力的同时实施效率较高的暖机。
另外，通过空气流量计23而检测到的进入空气量、即排气流量越多，则排气电热塞26b的发热部越会较强程度地被冷却，从而燃料的点火性能会恶化。因此，在本实施方式中，排气流量越多，则将上文所述的电热塞通电开始温度TCM补正得越高，并使排气加热装置26的动作延迟。即，本实施方式中的空气流量计23也作为用于取得流通于排气通道25a中的排气流量的排气流量取得单元而发挥作用。
在排气电热塞26b中组装有对该发热部的温度进行检测并将检测结果向ECU13输出的公知的电热塞温度传感器28。排气电热塞驱动部13j根据来自电热塞温度传感器28的检测信息来控制对于排气电热塞26b的通电量，并使排气电热塞26b升温至目标电热塞加热温度TGO以上。
ECU13的运转状态判断部13a对是否处于应当从燃料添加阀26a向排气通道25a添加燃料、并使该燃料通过排气电热塞26b而点火燃烧的运转状态进行判断。这样的运转状态一般属于怠速运转时等那样的加速器开度为0％的状态、或发动机10的低旋转低负载运转时。即，运转状态判断部13a在加速器开度传感器14的开度例如为5％以下且发动机转速在预先设定的值以下的情况下，会判断为处于应当向排气通道25a添加燃料、并使该燃料点火燃烧的运转状态。
ECU13为公知的单片微型处理器，其包括通过未图示的数据总线而被相互连接的CPU、ROM、RAM、非易失性存储器以及输入输出接口等。该ECU13基于来自上文所述的传感器14、19、24、27、28以及空气流量计23等的检测信号来实施预定的运算处理，以顺利地实施发动机10的运转。并且，根据预先设定的程序来对燃料喷射阀11、缸内电热塞16、节气门致动器21、燃料添加阀26a、排气电热塞26b等的动作进行控制。
从进气通道20a被供给至燃烧室10a内的进气与从燃料喷射阀11被喷射至燃烧室10a内的燃料形成混合气体。并且，通常在即将到达活塞18b的压缩上止点之前进行自然点火并燃烧，并且由此而生成的排气会以通过排气净化装置17而被进行了无害化的状态从排气管25被排出到大气中。
根据4A、图4B、图5所示的流程图而对这种基于本实施方式而进行的催化剂暖机顺序进行说明。
首先在S11的步骤中对基于由排气温度传感器27所检测出的排气温度TE而推断出的催化剂温度TC是否在上文所述的暖机开始判断温度TCL以下进行判断。在此，在判断为催化剂温度TC在暖机开始判断温度TCL以下、即有必要对排气净化装置17进行加热并使其活性化的情况下，向S12的步骤转移并对是否设定了发动机暖机标记进行判断。由于最初未设定发动机暖机标记，因此向S13的步骤转移，并且接下来对通过水温传感器19而检测出的冷却水温TW是否低于上文所述的暖机要求判断温度TWL进行判断。在此，在判断为冷却水温TW低于暖机要求判断温度TWL、即有必要实施发动机10的暖机的情况下，向S14的步骤转移。并且，对缸内电热塞16进行通电，并在对缸内电热塞16进行加热且设定了发动机暖机标记之后，向S15的步骤转移。
如此，即使在有必要实施排气净化装置17暖机的状态下，但在同时需要实施发动机10的暖机的情况下，也会对缸内电热塞16通电而优先实施发动机10的暖机。其结果为，与使排气加热装置26进行动作的情况相比，能够对从处于低温状态的发动机10向排气通道25a排出的排气中所含有的HC与CO等的量进行抑制。
在此前的S12的步骤中判断为设定有发动机暖机标记的情况下也向S15的步骤转移，并对催化剂温度TC是否在此前的电热塞通电开始温度TCM以上进行判断。在此，在判断为催化剂温度TC在电热塞通电开始温度TCM以上、即由排气加热装置26所实施的排气的加热有效的情况下，向S16的步骤转移。此外，在此前的S13的步骤中判断为冷却水温TW在暖机要求判断温度TWL以上、即无需对发动机10进行暖机的情况下，也向S16的步骤转移。
在S16的步骤中，对是否处于能够向排气通道25a添加燃料并使该燃料点火的运转状态进行判断。在此，在判断为处于能够向排气通道25a添加燃料并使该燃料点火的运转状态的情况下，向S17的步骤转移并对是否设定了催化剂暖机标记进行判断。由于最初未设定催化剂暖机标记，因此向S18的步骤转移并对排气电热塞26b进行通电，且在对排气电热塞26b进行加热并设定了催化剂暖机标记之后，向S19的步骤转移。在此前的S17的步骤中判断为设定了催化剂暖机标记的情况下也向S19的步骤转移，并对处于通电状态的排气电热塞26b是否升温至燃料进行点火并燃烧的目标电热塞加热温度TGO以上进行判断。在此，在判断为排气电热塞26b的温度TG在目标电热塞加热温度TGO以上、即能够向排气通道25a添加燃料的情况下，对在S20的步骤中是否设定了发动机暖机标记进行判断。在此，在判断为设定了发动机暖机标记的情况下，向S21的步骤转移并将缸内电热塞16设为非通电状态，并且在对发动机暖机标记进行了复位之后，向S22的步骤转移。在此前的S20的步骤中判断为未设定发动机暖机标记的情况下也向S22的步骤转移，并开始实施从燃料添加阀26a向排气通道25a的燃料添加。由此，将点火并燃烧而成为高温的排气向排气净化装置17引导，从而促进了排气净化装置17的暖机。
以此方式，通过在排气电热塞26b的温度TG成为目标电热塞加热温度TGO以上的情况下停止对缸内电热塞16实施通电，从而能够高效地抑制排气中所含有的HC与CO等的排出。并且，能够抑制随着同时对两个电热塞16、26b的通电而导致的电力消耗。
后续于上述的S22的步骤，在S23的步骤中对是否设定了添加标记进行判断。由于最初未设定添加标记，因此在S24的步骤中设定了添加标记之后向S25的步骤转移。此外，在S23的步骤中判断为设定了添加标记的情况下也向S25的步骤转移，并对催化剂温度TC是否在目标催化剂加热温度TCH以上进行判断。在此，在判断为催化剂温度TC在目标催化剂加热温度TCH以上、即排气净化装置17的暖机已结束的情况下，向S26的步骤转移并结束从燃料添加阀26a添加燃料，且停止对排气电热塞26b实施通电。同时，在分别对催化剂暖机标记及添加标记进行了复位之后，返回S11的步骤而重复执行上述处理。
在此前的S25的步骤中判断为催化剂温度TC未达到目标催化剂加热温度TCH、即有必要进一步继续从燃料添加阀26a添加燃料的情况下，返回至S11的步骤并重复执行上文所述的处理。
另一方面，在此前的S19的步骤中判断为排气电热塞26b的温度TG未达到目标电热塞加热温度TGO、即即使向排气通道25a添加燃料也无法持续地点火并燃烧的情况下，向S27的步骤转移。并且，对冷却水温TW是否在暖机结束判断水温TWH以上进行判断，在此，在判断为冷却水温TW在暖机结束判断温度TWH以上、即发动机10的暖机已结束的情况下，向S26a的步骤转移。在此，对是否设定了发动机暖机标记进行判断，并且在此判断为设定了发动机暖机标记的情况下，向S29的步骤转移。在此，在停止对缸内电热塞16实施通电并且对发动机暖机标记进行了复位之后，返回S11的步骤。
在S27的步骤中判断为冷却水温TW未达到暖机结束判断温度TWH、即发动机10的暖机尚未结束的情况下，返回至S11的步骤并重复执行上文所述的处理。同样地，在S26a的步骤中判断为设定了发动机暖机标记的情况下也返回至S11的步骤。
在此前的S16的步骤中判断为并未处于能够向排气通道25a添加燃料并使该燃料点火的运转状态的情况下，返回S11的步骤并重复执行上述的处理。同样地，在S15的步骤中判断为催化剂温度TC未达到电热塞通电开始温度TCM、即与使排气加热装置26进行工作相比使用缸内电热塞16来削减HC与CO等效率更高的情况下，也返回至S11的步骤。
另一方面，在此前的S11的步骤中判断为催化剂温度TC高于暖机开始判断温度TCL、即没有必要实施排气净化装置17的暖机处理的情况下，转移至S30的标记复位的子程序。
图5中示出了该子程序的详细情况，首先在S301的步骤中对是否设定了添加标记进行判断。在此判断为设定了添加标记的情况下，在S302的步骤中结束从燃料添加阀26a添加燃料，并且停止对排气电热塞26b实施通电。并且，对处于设定状态的全部标记(发动机暖机标记、催化剂暖机标记、添加标记)进行复位而结束处理。
在S301的步骤中判断为未设定添加标记的情况下，向S303的步骤转移并对此次是否设定了催化剂暖机标记进行判断。在此判断为设定了催化剂暖机标记的情况下，向S304的步骤转移并停止对排气电热塞26b实施通电，且对催化剂暖机标记进行复位而结束处理。
在S303的步骤中判断为设定了催化剂暖机标记的情况下，向S305的步骤转移并对是否设定了发动机暖机标记进行判断。在此判断为设定了发动机暖机标记的情况下，向S306的步骤转移并停止对缸内电热塞16实施通电，且对发动机暖机标记进行复位而结束处理。
另外，本发明为仅根据其权利要求书中所记载的事项而被解释的发明，在上述的实施方式中，在所记载的事项以外，还能够进行本发明的概念中所包含的全部的改变与修正。即，上述的实施方式中的全部事项并非用于对本发明进行限定的事项，包括与本发明无直接关系的全部结构在内，本发明可根据其用途与目的等而进行任意改变。
符号说明
10：发动机；
10a：燃烧室；
11：燃料喷射阀；
13：ECU；
13a：运转状态判断部；
13d：暖机判断部；
13e：缸内电热塞驱动部；
13i：燃料添加阀驱动部；
13j：排气电热塞驱动部；
16：缸内电热塞；
17：排气净化装置；
17c：NSR催化转换器；
19：水温传感器；
23：空气流量计；
25：排气管；
25a：排气通道；
26：排气加热装置；
26a：燃料添加阀；
26b：排气电热塞；
27：排气温度传感器；
28：电热塞温度传感器；
TW：冷却水温；
TWL：暖机要求判断温度；
TWH：暖机结束判断温度；
TC：催化剂温度；
TCL：暖机开始判断温度；
TCH：目标催化剂加热温度；
TGO：目标电热塞加热温度；
TCM：电热塞通电开始温度。

Claims (7)

1.一种内燃机的运转控制装置，具备：
燃料喷射阀，其向压缩点火式的内燃机的燃烧室中喷射燃料；
第一电热塞，其以面对所述内燃机的燃烧室的方式而配置，并用于促进从所述燃料喷射阀被喷射到所述燃烧室中的燃料的点火和燃烧；
内燃机暖机参数取得单元，其取得与所述内燃机的暖机的必要性的有无相关的参数；
内燃机暖机判断单元，其将由该内燃机暖机参数取得单元所取得的参数与预先设定的内燃机暖机判断参数进行比较，并对所述内燃机的暖机的必要性的有无进行判断；
排气净化装置，其被配置在导入有来自所述内燃机的排气的排气通道中；
燃料添加阀，其向与所述排气净化装置相比靠上游侧的排气通道中添加燃料，
第二电热塞，其被配置于与该燃料添加阀相比靠下游侧的所述排气通道中，并用于使从该燃料添加阀被添加到所述排气通道中的燃料点火并燃烧；
催化剂温度取得单元，其取得被组装于所述排气净化装置中的催化转换器的温度；
催化剂暖机判断单元，其将由该催化剂温度取得单元所取得的所述催化转换器的温度与预先设定的催化剂暖机判断温度进行比较，并对所述催化转换器的暖机的必要性的有无进行判断；
控制单元，其根据所述内燃机暖机判断单元以及催化剂暖机判断单元的判断结果而分别对所述燃料喷射阀和燃料添加阀的工作、以及第一电热塞和第二电热塞的通电正时进行控制，
在于所述内燃机暖机判断单元以及催化剂暖机判断单元中分别判断为有必要实施暖机的情况下，将所述内燃机暖机判断参数设定为对应于低于所述催化剂暖机判断温度的温度，以使得与向所述第二电热塞的通电开始相比而先对所述第一电热塞开始实施通电，
所述内燃机的运转控制装置的特征在于，
所述控制单元包括第二电热塞通电开始判断单元，所述第二电热塞通电开始判断单元将由所述催化剂温度取得单元所取得的所述催化转换器的温度与预先设定的第二电热塞加热开始判断温度进行比较，并对所述第二电热塞的通电开始正时进行判断，
所述第二电热塞加热开始判断温度以对应于高于所述内燃机暖机判断参数的温度且低于所述催化剂暖机判断温度的温度的方式而设定。
2.如权利要求1所述的内燃机的运转控制装置，其特征在于，
还具备取得所述第二电热塞的温度的第二电热塞温度取得单元，在所述内燃机暖机判断单元判断出所述内燃机的暖机结束的情况下、或由第二电热塞温度取得单元所取得的所述第二电热塞的温度变为了燃料的点火温度以上的情况下，所述控制单元结束向所述第一电热塞的通电。
3.如权利要求1或权利要求2所述的内燃机的运转控制装置，其特征在于，
还具备取得流过所述排气通道的排气流量的排气流量取得单元，所述控制单元还包括，将所述第二电热塞加热开始判断温度补正为较高以使得由该排气流量取得单元所取得的排气流量越多则对于所述第二电热塞的通电开始正时越延迟的单元。
4.一种内燃机的运转控制方法，具备：
(a)取得与内燃机的暖机的必要性的有无相关的参数的步骤；
(b)将在该(a)的步骤中所取得的参数与预先设定的内燃机暖机判断参数进行比较并对所述内燃机的暖机的必要性的有无进行判断的步骤；
(c)在于该(b)的步骤中判断为有必要实施所述内燃机的暖机的情况下，将以面对所述内燃机的燃烧室的方式而配置的第一电热塞加热至预定温度的步骤；
(d)在所述第一电热塞变为了预定温度以上的情况下向所述燃烧室喷射燃料且使该燃料点火并燃烧的步骤；
(e)取得排气净化装置的催化转换器的温度的步骤，其中，所述排气净化装置的催化转换器被配置在导入有来自所述内燃机的排气的排气通道中，
(f)将在该(e)的步骤中所取得的所述催化转换器的温度与预先设定的催化剂暖机判断温度进行比较并对所述催化转换器的暖机的必要性的有无进行判断的步骤；
(g)在于该(f)的步骤中判断出有必要实施所述催化转换器的暖机的情况下，在与所述排气净化装置相比靠上游侧的排气通道处对第二电热塞进行加热的步骤；
(h)在所述第二电热塞变为了燃料的点火温度以上的情况下，向所述排气通道添加燃料并通过所述第二电热塞而使该燃料点火并燃烧的步骤，
所述内燃机的运转控制方法的特征在于，
在分别于所述(b)的步骤以及所述(f)的步骤中判断为有必要实施暖机的情况下，将所述内燃机暖机判断参数设为对应于低于所述催化剂暖机判断温度的温度，以使得与所述(g)以及(h)的步骤相比而先执行所述(c)以及(d)的步骤，
在所述(g)的步骤中，包括将在所述(e)的步骤中所取得的所述催化转换器的温度与预先设定的第二电热塞加热开始判断温度进行比较并对所述第二电热塞加热步骤的开始正时进行判断的步骤，所述第二电热塞加热开始判断温度以对应于高于所述内燃机暖机判断参数的温度且低于所述催化剂暖机判断温度的温度的方式而设定。
5.如权利要求4所述的内燃机的运转控制方法，其特征在于，
在于所述(b)的步骤中取得了所述内燃机的暖机已结束的判断结果的情况下、或于所述(g)的步骤中所述第二电热塞变为了燃料的点火温度以上的情况下，使所述(c)的步骤结束。
6.如权利要求4或权利要求5所述的内燃机的运转控制方法，其特征在于，
所述(c)的步骤的结束正时在所述(h)的步骤的开始正时之后。
7.如权利要求4至权利要求6的任意一项所述的内燃机的运转控制方法，其特征在于，
还具备如下步骤：
(i)取得流过所述排气通道的排气流量的步骤；
(j)将所述第二电热塞加热开始判断温度补正为较高，以使得在该(i)的步骤中所取得的排气流量越多则所述(g)的步骤中的所述第二电热塞的加热开始正时越延迟的步骤。
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