JP6142468B2 - 内燃機関の触媒保護装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の触媒保護装置に関する。

内燃機関（エンジン）には、排気ガスを浄化するための排気浄化触媒（以下、単に、触媒ということがある）を備えるものがある。しかし、高温の排気ガス等で、触媒が過度に加熱されると浄化能力が低下することがある。排気浄化触媒の浄化能力を良好に保つため、燃料噴射量を増量して燃料の気化熱により排気の温度を低下させ、触媒を冷却する技術が用いられることがある。この場合の燃料の増量を、ＯＴ（Ｏｖｅｒ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ）増量と呼ぶ。ＯＴ増量により増量される燃料の量をＯＴ増量値と呼ぶ。

特許文献１には、内燃機関の稼動状態に基づいて算出される現在温度がＯＴ判定温度を上回ったときにＯＴ増量値を算出して、触媒の過熱を防ぐ技術が開示されている。ここで、過大なＯＴ増量値は、排出されるＨＣ（炭化水素）やＣＯ（一酸化炭素）の増大を招くおそれがあり、また、燃費の面でも不利となる。このため、特許文献１では、補正係数を算出し、この補正係数で補正されたＯＴ増量値に基づいて燃料噴射を行っている。補正係数の算出には、ＯＴ判定温度が反映されている。

特開２０１１−２２０２１４号公報

しかしながら、前記特許文献１では、補正係数の算出にＯＴ判定温度が用いられていることから、ＯＴ増量値を過度に低減することになり、その結果、十分に触媒を冷却することができない可能性があった。

そこで、本明細書開示の触媒保護装置は、ＯＴを回避することができる範囲内で適切にＯＴ増量値を低減することを課題とする。

本明細書開示の内燃機関の触媒保護装置は、内燃機関の排気系に設けられた排気浄化触媒と、前記排気浄化触媒の現在の床温を取得する床温取得手段と、前記内燃機関の運転条件に基づいて前記内燃機関の運転状態が定常状態である場合における前記排気浄化触媒の温度である定常床温を取得する定常床温取得手段と、前記現在の床温が所定の判定値を上回っている場合に、前記内燃機関の燃料噴射量の増量を実行する噴射量増量手段と、を備え、前記噴射量増量手段は、前記内燃機関の運転状態に基づいて得られるベース増量値を、前記現在の床温と、前記定常床温と、前記判定値よりも低い値に設定された狙い床温とに基づいて得られる補正係数によって補正することで得られるＯＴ増量値と、前記内燃機関が、点火時期遅角制御がされていることに起因するＯＴを回避するために、遅角ベース増量値を補正係数によって補正することで得られる遅角ＯＴ増量値と、を加算した実行ＯＴ増量値を算出し、当該実行ＯＴ増量値の増量を実行する。

補正係数を算出するときに、判定値よりも低い値に設定された狙い床温を採用することにより、過度の燃料噴射量の低減を回避し、ベース増量値を適切に低減することができる。前記狙い床温は、前記ベース増量値による噴射増量を継続したときに収束する床温とすることができる。

ベース増量値は、内燃機関の稼動状態に即した値を採用することができる。例えば、内燃機関の回転数と吸入空気量（負荷）から算出される値をベース増量値として採用することができる。また、内燃機関が点火時期遅角制御を行っている場合は、その遅角制御に起因する触媒温度の上昇を抑制すべく、遅角増量を行うことがある。この遅角増量に対しても補正係数による補正を行うことが望ましいが、瞬時増量判定が行われたときは、触媒の保護を優先して遅角増量の低減を回避して十分な燃料噴射量を確保する。

前記補正係数は、前記現在の床温と前記狙い床温との差分と、前記定常床温と前記狙い床温との差分の比、とすることができる。

床温を１℃低減するために導入される増量値を算出することにより適切な増量値を決定することができる。

前記噴射量増量手段は、前記内燃機関が点火時期遅角制御をされたときに、遅角ベース増量値と前記補正係数とを参酌して得られる遅角ＯＴ増量値を加味した前記噴射量の増量を実行することができる。

また、前記噴射量増量手段は、前記排気浄化触媒を排気流通方向に沿って区分けした領域毎に算出されるＯＴ増量値を加味した前記噴射量の増量を実行することができる。

本明細書開示の触媒保護装置によれば、ＯＴを回避することができる範囲内で適切にＯＴ増量値を低減することができる。

図１は実施例の触媒保護装置を適用したエンジンを例示する模式図である。 図２は実施例の触媒保護装置を例示する機能ブロック図である。 図３は触媒における前端側及び中央部を示す説明図である。 図４は実施例の触媒保護装置の制御の一例を示すフロー図である。 図５はエンジンの回転数及びエンジン負荷からベース増量値を算出するマップの一例を示した図である。 図６は実施例の触媒保護装置における各値の時間的変化の一例を示すタイムチャートである。 図７は実施例における収束温度とＯＴ増量値との関係を比較例とともに示した説明図である。 図８は実施例におけるＯＴ増量値と床温推移の関係を比較例とともに示した説明図である。 図９はＯＴ増量値と、前端側床温及び中央部床温の推移との関係を示した説明図である。 図１０は触媒中央部における補正係数の算出について説明する図面である。 図１１は遅角ベース増量値を算出するマップの一例である。 図１２は各ＯＴ判定フラグの状態とＯＴ増量措置の対応を示す説明図である。

図面を用いて、本発明の実施例について説明する。

初めに、内燃機関の触媒保護装置（以下、単に、触媒保護装置という）の構成について説明する。図１は実施例に係る触媒保護装置を適用した内燃機関を例示する模式図である。

図１に示すように、エンジンはＥＣＵ（Ｅｎｇｉｎｅ Ｃｏｎｔｏｒｏｌ Ｕｎｉｔ）２、エンジン本体４、クランクシャフト６、クランク角度センサ７、燃料噴射弁８、吸気センサ９、排気浄化触媒（以下、単に、触媒ということがある）１０、吸気管１２、排気管１４、及び点火プラグ１６を備える。

エンジン本体４には、燃料噴射弁８、吸気管１２、排気管１４及び点火プラグ１６が設けられている。クランク角度センサ７は、エンジン本体４の気筒に設けられ、クランクシャフト６のクランク角度を検出する。燃料噴射弁８及び吸気センサ９は、吸気管１２に設けられている。燃料噴射弁８は燃料を噴射する。吸気センサ９は、吸気管１２を通ってエンジン本体４に吸入される吸入空気量を検出する。触媒１０は排気系、具体的に、排気管１４に設けられており、エンジン本体４が排出する排気ガスを浄化する。ＥＣＵ２は、クランク角度センサ７により検出されたクランク角度、吸気センサ９により検出された吸入空気量を取得する。またＥＣＵ２は燃料噴射弁８による燃料の噴射、点火プラグ１６による点火を制御する。

図２は実施例に係る燃料噴射制御装置を例示する機能ブロック図である。図２に示すように、ＥＣＵ２は、回転数検出手段１８、床温取得手段２０、ベース増量値算出手段２２、比較手段２３、補正手段２４、及び噴射量増量手段２６として機能する。床温取得手段２０は、床温取得手段及び定常床温取得手段として機能する。具体的に、床温取得手段２０は、触媒１０の現在の床温を取得するとともに、内燃機関の運転条件に基づいてその運転状態の定常状態における触媒１０の温度である定常床温を取得する。また、ＥＣＵ２は、所定の判定値、すなわち、ＯＴ判定温度の値を保持しており、現在温度とＯＴ判定温度とを比較して、ＯＴ増量が必要であるか否かを判断する。また、狙い床温の値も保持している。狙い床温については、後に詳述する。

図３を参照すると、触媒１０は、排気流通方向に区分けされている。具体的に、排気流通方向の上流側に位置する前端側と、その前端側の下流側に隣接する中央部とに区分けされている。ただし、前端側や中央部は、隔壁等により厳密に区画されている必要はなく、区分けされた領域として認識されていればよい。噴射量増量手段２６は、触媒１０を排気流通方向に沿って区分けした領域毎に算出されるＯＴ増量値を加味した噴射量の増量を実行する。

回転数検出手段１８は、クランク角度センサ７により検出されたクランク角度を取得し、クランク角度に基づいて回転数を検出する。床温取得手段２０は、吸気センサ９により検出された吸入空気量、及び回転数検出手段１８により検出された回転数に基づいて、触媒１０の定常床温、及び触媒１０の現在の床温を取得する。定常床温とは、ある吸入空気量と回転数とにおいて内燃機関が運転された場合、すなわち、運転状態が定常状態である場合に、触媒１０の床温が収束する温度のことである。現在温度は、例えば収束温度に基づき、なまし処理により求められる。

ベース増量値算出手段２２は、吸入空気量及び回転数に基づき、燃料噴射弁８が噴射すべき燃料のベースとなるベース増量値を算出する。ベース増量値は、例えば、図５に示すマップを参照して取得される。すなわち、ベース増量値は、エンジン回転数と負荷から取得される。また、図３に示す触媒の前端側や中央部といった部分毎に取得することもできる。さらに、図１１に示すように遅角制御に対応したベース増量値（遅角増量ベース値）を取得することもできる。比較手段２３は、定常床温、現在の床温、ＯＴ判定温度を比較し、大小関係を判断する。また比較手段２３は、図４に示したフロー図に含まれるステップにおける大小関係を判断する。

補正手段２４は、床温取得手段２０により取得された定常温度、及び現在の床温に基づいて、ベース増量値算出手段２２により算出されたベース増量値の補正を行う。具体的に、ＯＴ判定温度（判定値）よりも低い値に設定された狙い床温の値を反映させて算出される補正係数を用いてベース増量値を補正し、補正増量値を取得する。

噴射量増量手段２６は、最終的なＯＴ増量値として、ベース増量値又は補正増量値のいずれかの増量値を選択する。噴射量増量手段２６が決定したＯＴ増量値だけ増量された燃料が、燃料噴射弁から噴射される。詳しくは後述する。

次に実施例に係る触媒保護装置の制御の一例を、図４に示すフロー図を参照しつつ説明する。触媒保護装置の制御は、ＥＣＵ２によって主体的に行われる。

まず、ステップＳ１において、収束温度がＯＴ判定温度よりも高いか否かを判断する。この条件が充足されていない状態は、ＯＴ増量制御が必要となる状態ではないからである。ステップＳ１の処理はＹｅｓと判断されるまで繰り返し行われる。収束温度は図６に示すように時刻ｔ１においてアクセル開度の上昇に対応して立ち上がる。そして、現在の床温は、時間遅れを伴って定常床温に近づいていく。

ステップＳ１でＹｅｓと判断したときは、ステップＳ２へ進む。ステップＳ２では、第１ベース増量値を取得する。第１ベース増量値は、図５に例示されるマップによって取得される。すなわち、第１ベース増量値は、エンジンの回転数及びエンジン負荷から取得される。ここで、第１ベース増量値は、図３に示す触媒１０の前端側の状態を考慮したベース増量値である。

ステップＳ２に引き続き行われるステップＳ３では、第１補正係数算出条件が充足されているか否かを判断する。ここで、第１補正係数は、現在の床温と、狙い床温とに基づいて得られる。具体的に、現在の床温と狙い床温との差分と、定常床温と狙い床温との差分の比を求める以下の式１で算出される。第１補正係数は、第１ベース増量値を低減するための係数である。

式１
第１補正係数＝（現在の床温−狙い床温）／（定常温度−狙い床温）

狙い床温は、ＯＴ判定温度よりも低い値に設定されており、その意義は、第１ベース増量値による噴射増量を継続したときに収束する床温である。このように、第１補正係数は、第１ベース増量値を導入することの影響が加味される。これにより、過度にベース増量値が減量されることが抑制され、ＯＴが回避される。

ステップＳ３では、このような第１補正係数算出条件が成立しているか否かを判断する。具体的に、（現在の床温−狙い温度）≧０かつ（定常温度−狙い温度）＞０の算出許可条件が充足されているか否かを判断する。この算出許可条件が充足されない場合、算出される値は、ベース増量値を低減する値として不適切なものとなることを考慮したものである。ステップＳ３でＹｅｓと判断したときは、ステップＳ４へ進み、ステップＳ４において、第１補正係数算出許可フラグをＯＮとする。そして、ステップＳ５へ進む。一方、ステップＳ３でＮｏと判断したときは、ステップＳ４を経ることなくステップＳ５へ進む。

ステップＳ５では、前端側ＯＴ判定フラグがＯＮとなっているか否かを判断する。すなわち、図６に示す現在の床温が上昇してＯＴ判定温度を越えたか否かを判断する。図６を参照すると時刻ｔ２において現在の床温がＯＴ判定温度を越えるため、この時点でＯＴ判定フラグがＯＮとされる。ステップＳ５でＹｅｓと判断したときは、ステップＳ６へ進む。ステップＳ５でＮｏと判断したときはステップＳ８へ進む。ステップＳ８については、後に説明する。

ステップＳ６では、第１補正係数算出許可フラグがＯＮであるか否かを判断する。ステップＳ４を経ている場合は、Ｙｅｓ判定がされることになる。ステップＳ６でＹｅｓと判断したときは、ステップＳ７へ進む。ステップＳ７では、式１により第１補正係数を算出する。

一方、ステップＳ５及びステップＳ６でＮｏと判断したときはステップＳ８へ進む。ステップＳ８では、第１補正係数として１を採用する。これは、増量実行値に対するフェールセーフの観点から採用される措置である。例えば、種々の原因により第１補正係数＞１となるような場合、ベース増量値をさらに増量することになり、過大な増量が実行されることになる。これを回避すべく、第１補正係数として１を採用している。第１補正係数として１が採用されると、ベース増量値の同値がそのまま出力されることになり、触媒の冷却が行われ、触媒が保護される。

ステップＳ７、Ｓ８に引き続き行われるステップＳ９では、
０≦第１補正係数≦１
の条件が充足されているか否かの判断を行う。ステップＳ９でＹｅｓと判断したときはステップＳ１０へ進む。ステップＳ１０では、式２により、第１ＯＴ増量値を算出する。第１ＯＴ増量値は、補正増量値に相当する。

式２
第１ＯＴ増量値＝第１補正係数×第１ＯＴ増量値

一方、この範囲を逸脱しており、ステップＳ９でＮｏと判断したときは、ステップＳ１１へ進む。ステップＳ１１では、第１補正係数として１を設定する。この結果、第１ＯＴ増量値として、第１ベース増量値と同値が算出される。例えば、装置の制御系に起因して正確な値が算出されなかったような場合であってもベース増量値の噴射量は確保され、触媒が保護される。

ステップＳ１１までの処理で、触媒１０の前端側に対するＯＴ増量値の算出が完了する。ここまでの処理で触媒保護装置の制御とすることもできる。すなわち、本実施例では、引き続いて触媒１０の中央部の冷却を行う処理、遅角制御に対応して冷却を行う処理が行われるが前端側を代表させて最終的なＯＴ増量値を決定し、燃料噴射を行うようにしてもよい。

ここで、ステップＳ１０で算出された第１ＯＴ増量値を最終的なＯＴ増量値として燃料噴射を行った場合の温度の挙動を比較例とともに図６乃至図８を参照しつつ説明する。

図６中、比較例１は、ベース増量値のままの値で燃料噴射が行われる例である。すなわち、ベース増量値に対する低減措置は取られていない。比較例２は、式３を用いて補正係数が算出された例である。

式３
補正係数＝（現在の床温−ＯＴ判定温度）／（定常温度−ＯＴ判定温度）

比較例１は、ベース増量値のまま噴射されるため、その噴射量が過大となることがある。この結果、実温度が必要以上に下がりＣＯ排出量が増大する懸念がある。

比較例２は、ベース増量値から低減する量が過大となり、増量不足となって、ＯＴ温度よりも上昇することが懸念される。この現象について図７、図８を参照して説明する。比較例２は、式３によって算出される補正係数を用いている。式３にはＯＴ判定温度が組み込まれている。このため、図７に示すように、特に、温度が低い増量制御初期において冷却が不足する。図８を参照すると、実施例では、床温がＯＴ判定温度に到達した直後にＯＴ増量値がほぼ垂直に立ち上がる。これに対し、比較例２では、ＯＴ増量値は徐々に増加するため、ＯＴ判定温度を越えて床温が上昇してしまうことがある。

このように、実施例の触媒保護装置では、補正係数を算出する際にＯＴ判定温度よりも低い狙い床温を用いているので適切なＯＴ増量値を算出することができる。

引き続き、ステップＳ１２以下の処理について説明する。ステップＳ１２からステップＳ２０までの処理により触媒１０の中央部に対するＯＴ増量値の算出を行っている。なお、中央部に対するＯＴ増量値を算出するときも前端部に対するＯＴ増量値を算出するときと同様の第１ベース増量値を用いる。触媒１０の中央部に対する増量分（第２ＯＴ増量値）は、図９に示すように、最終的には、第１ＯＴ増量値に加算される（ステップＳ３０）。第２ＯＴ増量値は例えば、Ｆ／Ｃ（Fuel Cut）制御が行われたような場合の急激な温度上昇に対応するものとして算出される。

ステップＳ１２では、第２補正係数算出条件が充足されているか否かを判断する。ここで、第２補正係数は、以下の式４で算出され、第１ベース増量値を低減するための係数である。

式４
第２補正係数＝
（中央部現在床温−中央部ＯＴ判定温度）／（定常温度−狙い床温）

狙い床温は、第１補正係数を算出したときと同様の値であり、ＯＴ判定温度よりも低い値に設定されており、その意義は、第１ベース増量値による噴射増量を継続したときに収束する床温である。このように、第１補正係数は、第１ベース増量値を導入することの影響が加味される。これにより、過度にベース増量値が減量されることが抑制され、ＯＴが回避される。

中央部現在床温を得るために、図１０に示す中央部現在床温算出基準値を算出する。この中央部現在床温算出基準値は、前端側における現在の床温を加工して得ている。具体的に、中央部現在床温算出基準値は、前端側における現在の床温が前端側に対するＯＴ判定温度に到達した後は、現在の床温をそのＯＴ判定温度でガードさせた値となっている。中央部現在床温は、中央部現在床温算出基準値になまし処理を行うことにより得られる。中央部現在床温をこのように規定する理由は、以下の理由による。すなわち、前端側においてＯＴ判定され、前端側に対するＯＴ増量が行われる場合、前端側の現在の床温は、ＯＴ判定温度から狙い床温に向かって低下する。しかしながら、ＯＴ増量が行われた後に実床温がどのような速度で狙い床温に向かって収束するのかを把握することは困難である。そこで、増量実行中は、越えることが許容されない高温側の限界条件となるＯＴ判定温度へ向かってなました値を利用して中央部現在床温を規定する。

中央部ＯＴ判定温度は、狙い床温に対し、触媒材料の酸化熱α℃分低い値に設定されている。触媒１０の中央部は、例えば、Ｆ／Ｃが行われたとき床温が上昇する。この上昇分を見込んでＯＴ判定温度を設定する趣旨である。

ステップＳ１２では、このような第２補正係数算出条件が成立しているか否かを判断する。具体的に、（中央部現在床温−中央部ＯＴ判定温度）≧０かつ（定常床温−狙い床温）＞０の算出許可条件が充足されているか否かを判断する。この算出許可条件が充足されない場合、算出される値は、ベース増量値を低減するする値として不適切なものとなることを考慮したものである。ステップＳ１２でＹｅｓと判断したときは、ステップＳ１３へ進み、ステップＳ１３において、第２補正係数算出許可フラグをＯＮとする。そして、ステップＳ１４へ進む。一方、ステップＳ１２でＮｏと判断したときは、ステップＳ１３を経ることなくステップＳ１４へ進む。

ステップＳ１４では、中央部ＯＴ判定フラグがＯＮとなっているか否かを判断する。すなわち、図１０に示す中央部現在床温がＯＴ判定温度を越えたか否かを判断する。ステップＳ１４でＹｅｓと判断したときは、ステップＳ１５へ進む。ステップＳ１４でＮｏと判断したときはステップＳ１７へ進む。ステップＳ１７については、後に説明する。

ステップＳ１５では、第２補正係数算出許可フラグがＯＮであるか否かを判断する。ステップＳ１３をへている場合は、Ｙｅｓ判定がされることになる。ステップＳ１５でＹｅｓと判断したときは、ステップＳ１６へ進む。ステップＳ１６では、式４により第２補正係数を算出する。

一方、ステップＳ１４及びステップＳ１５でＮｏと判断したときはステップＳ１７へ進む。ステップＳ１７では、第２補正係数として１を採用する。これは、増量実行値に対するフェールセーフの観点から採用される措置である。例えば、種々の原因により第２補正係数＞１となるような場合、ベース増量値をさらに増量することになり、過大な増量が実行されることになる。これを回避すべく、第２補正係数として１を採用している。第２補正係数として１が採用されると、ベース増量値の同値がそのまま出力されることになり、触媒の冷却が行われ、触媒が保護される。

ステップＳ１６、Ｓ１７に引き続き行われるステップＳ１８では、
０≦第２補正係数≦１
の条件が充足されているか否かの判断を行う。ステップＳ１８でＹｅｓと判断したときはステップＳ１９へ進む。ステップＳ１９では、式５により、第２ＯＴ増量値を算出する。第２ＯＴ増量値は、補正増量値に相当する。

式５
第２ＯＴ増量値＝第２補正係数×第１ＯＴ増量値

一方、この範囲を逸脱しており、ステップＳ１８でＮｏと判断したときは、ステップＳ２０へ進む。ステップＳ１１では、第２補正係数として１を設定する。この結果、第２ＯＴ増量値として、第１ベース増量値と同値が算出される。例えば、装置の制御系に起因して正確な値が算出されなかったような場合であってもベース増量値の噴射量は確保され、触媒が保護される。

ステップＳ１２〜ステップＳ２０までの処理で、触媒１０の中央部に対するＯＴ増量値の算出が完了する。

つぎに、ステップＳ２１以降の処理について説明する。ステップＳ２１ステップＳ２８までの処理により、遅角制御に対応対応したＯＴ増量値の算出を行っている。

まず、ステップＳ２１において遅角ＯＴ増量要求の有無について判断する。ＥＣＵ２は、エンジンの点火時期遅角制御が行われているか否か、さらに遅角量についての情報を取得することができる。これらの情報に基づいて遅角ＯＴ増量要求があると判断したときはステップＳ２２へ進む。一方、遅角ＯＴ増量要求がない場合は、ステップＳ２８へ進む。

ステップＳ２２では、第２ベース増量値を取得する。この第２ベース増量値は、遅角ベース増量値であり、図１１に例示するマップを参照して取得する。ステップＳ２２に引き続き行われるステップＳ２３では、遅角ＯＴ増量値を算出する。遅角ＯＴ増量値は、式６により算出する。なお、遅角ＯＴ増量値を低減するための補正係数として第１補正係数を用いているが、他の補正係数を用いることもできる。

式６
遅角ＯＴ増量値＝第１補正係数×第２ベース増量値

ステップＳ２４では、遅角ＯＴ増量値が第２ベース増量値よりも大きいか否かを判断する。そして、ステップＳ２４でＹｅｓと判断したときは、ステップＳ２５へ進み、遅角ＯＴ増量値として、第２ベース増量値を採用する。すなわち、取り得る値の最大値を第２ベース増量値として第２ベース増量値によるガードをかける。その後、ステップＳ２６へ進む。ステップＳ２４でＮｏと判断したときは、ステップＳ２５を経ることなくステップＳ２６へ進む。

ステップＳ２６では、瞬時ＯＴフラグが立っているか否か、すなわち、触媒表面の保護が必要であるとして瞬時増量判定が行われるか否かの判断が行われる。例えば、遅角量が大きく、触媒表面が高温となることを回避すべき場合である。ステップＳ２６でＹｅｓと判断したときは、ステップＳ２７へ進む。ステップＳ２７では、遅角ＯＴ増量値として、第２ベース増量値を採用する。すなわち、遅角ベース増量値を選択し、補正は実施しない。低減措置は、燃料を減量することになるため、冷却効果が低減する。瞬時増量判定が行われ、瞬時ＯＴフラグが立っている場合は、十分な燃料を噴射して触媒を冷却する。これにより、触媒１０の劣化を抑制することができる。その後、ステップＳ２８へ進む。一方、ステップＳ２６でＮｏと判断したときは、ステップＳ２７を経ることなく、ステップＳ２８へ進む。

ステップＳ２８では、実行ＯＴ増量値として、ステップＳ１０で算出した第１ＯＴ増量値に遅角ＯＴ増量値を加算する。すなわち、噴射量増量手段２６は、内燃機関が点火時期遅角制御をされたときに、遅角ベース増量値と補正係数とを参酌して得られる遅角ＯＴ増量値を加味した噴射量の増量を実行する。

ステップＳ２９では、中央部ＯＴ判定フラグが立っており、かつ、前端側ＯＴ判定フラグが立っているか否かを判断する。ステップＳ２９でＹｅｓと判断したときは、ステップＳ３０へ進む。ステップＳ３０では、ステップＳ２８で算出した実行ＯＴ増量値にステップＳ１９で算出した第２ＯＴ増量値が加算され、最終的な実行ＯＴ増量値とされる。一方、ステップＳ２９でＮｏと判断したときは、処理はリターンとなる。すなわち、触媒１０の中央部に対する増量値は、中央部と前端部双方のＯＴ判定フラグが立ったときにのみ加算させる。

触媒１０の中央部は、前端側の排気流通方向下流側に位置している。このため、前端側の床温がＯＴ判定温度に達していない場合、中央部の床温は、即座に上昇することはないといえる。このような場合にＯＴ増量を行うことは無駄な燃料の噴射となり、λ１領域等へ影響を及ぼすことが懸念される。そこで、中央部と前端部双方のＯＴ判定フラグが立ったときにのみ加算させる。

このように、噴射量増量手段２６は、触媒１０を排気流通方向に沿って区分けした領域毎に算出されるＯＴ増量値を加味した前記噴射量の増量を実行する。

以上、触媒保護装置の制御の一例について説明した。触媒保護装置は、内燃機関の稼動状態、触媒１０の床温状態に応じて、種々の措置を採ることが可能である。図１２は、各ＯＴ判定フラグの状態と触媒保護装置が取り得るＯＴ増量措置の対応を示す説明図である。

図１２中、（Ａ）は、瞬時ＯＴフラグ、前端側ＯＴ判定フラグ及び中央部ＯＴ判定フラグのいずれもがＯＮとなった状態である。この状態では、遅角ＯＴ増量、前端側ＯＴ増量及び中央部ＯＴ増量の全ての措置が取られる。このとき、遅角ＯＴ増量として、増量ベース値が採用される。これは、瞬時ＯＴ増量判定フラグがＯＮであることに鑑み、触媒の冷却を優先させたものである。一方、前端側ＯＴ増量及び中央部ＯＴ増量として、それぞれ補正増量値が採用される。これにより、ＨＣやＣＯの排出が抑制され、燃費の悪化が抑制される。

図１２中、（Ｂ）は、瞬時ＯＴフラグがＯＦＦであり、前端側ＯＴ判定フラグ及び中央部ＯＴ判定フラグがＯＮとなった状態である。この状態では、遅角ＯＴ増量、前端側ＯＴ増量及び中央部ＯＴ増量の全ての措置が取られる。このとき、遅角ＯＴ増量として、前端側ＯＴ増量や中央部ＯＴ増量と同様に、補正増量値が採用される。これは、瞬時ＯＴ増量判定フラグがＯＦＦであることに鑑み、ＨＣやＣＯの排出抑制、燃費の悪化抑制を優先させたものである。

図１２中、（Ｃ）は、瞬時ＯＴフラグ及び前端側ＯＴ判定フラグがＯＮであり、中央部ＯＴ判定フラグがＯＦＦとなった状態である。この状態では、遅角ＯＴ増量及び前端側ＯＴ増量が行われ、中央部ＯＴ増量は行われない。このとき、遅角ＯＴ増量として、増量ベース値が採用される。これは、瞬時ＯＴ増量判定フラグがＯＮであることに鑑み、触媒の冷却を優先させたものである。一方、前端側ＯＴ増量として、補正増量値が採用される。これにより、ＨＣやＣＯの排出が抑制され、燃費の悪化が抑制される。中央部ＯＴ増量が行われないのは、中央部ＯＴ判定フラグがＯＦＦだからである。

図１２中、（Ｄ）は、瞬時ＯＴフラグ及び中央部ＯＴ判定フラグがＯＦＦであり、前端側ＯＴ判定フラグがＯＮとなった状態である。この状態では、遅角ＯＴ増量及び前端側ＯＴ増量が行われ、中央部ＯＴ増量は行われない。このとき、遅角ＯＴ増量として、前端側ＯＴ増量と同様に、補正増量値が採用される。これは、瞬時ＯＴ増量判定フラグがＯＦＦであることに鑑み、ＨＣやＣＯの排出抑制、燃費の悪化抑制を優先させたものである。中央部ＯＴ増量が行われないのは、中央部ＯＴ判定フラグがＯＦＦだからである。

図１２中、（Ｅ）は、瞬時ＯＴフラグ及び中央部ＯＴ判定フラグがＯＮであり、前端側ＯＴ判定フラグがＯＦＦとなった状態である。この状態では、遅角ＯＴ増量及び前端側ＯＴ増量が行われ、中央部ＯＴ増量は行われない。このとき、遅角ＯＴ増量及び前端側ＯＴ増量として、増量ベース値が採用される。遅角ＯＴ増量として増量ベース値が採用されるのは、瞬時ＯＴ増量判定フラグがＯＮであることに鑑み、触媒の冷却が優先させるからである。前端側ＯＴ増量として増量ベース値が採用されるのは、前端側ＯＴフラグがＯＦＦのときは、低減係数を算出することができないため、ＯＴが発生しないように安全を考慮したものである。中央部ＯＴ判定フラグがＯＮであるにもかかわらず、中央部ＯＴ増量が行われないのは、以下の理由による。中央部ＯＴ判定温度は、前端側ＯＴ判定温度よりも小さい値に設定されている。このため、中央部の現在床温が中央部ＯＴ判定温度を越え、中央部ＯＴフラグがＯＮとなっていても、前端側ＯＴフラグがＯＦＦの場合は、中央部の床温が即座に上昇するおそれは少ないと考えられる。そこで、このような場合は、中央ＯＴ増量を行わない。これにより、前端側が過度にリッチになったり、理論空燃比λ＝１である領域からの乖離したりすることが抑制される。また、排気流通方向上流側の領域における床温の過度の低下が抑制される。

図１２中、（Ｆ）は、瞬時ＯＴフラグがＯＦＦであり、前端側ＯＴ判定フラグ及び中央部ＯＴフラグがＯＮとなった状態である。この状態では、遅角ＯＴ増量及び前端側ＯＴ増量が行われ、中央部ＯＴ増量は行われない。このとき、遅角ＯＴ増量及び前端側ＯＴ増量として、増量ベース値が採用される。遅角ＯＴ増量として増量ベース値が採用されるのは、瞬時ＯＴ増量判定フラグがＯＮであることに鑑み、触媒の冷却が優先させるからである。前端側ＯＴ増量として増量ベース値が採用されるのは、前端側ＯＴフラグがＯＦＦのときは、低減係数を算出することができないため、ＯＴが発生しないように安全を考慮したものである。中央部ＯＴ増量が行われないのは、中央部ＯＴ判定フラグがＯＦＦだからである。

図１２中、（Ｇ）は、瞬時ＯＴフラグ及び前端側ＯＴ判定フラグがＯＦＦであり、中央部ＯＴフラグがＯＮとなった状態である。この状態では、いずれのＯＴ増量措置も行われない。遅角ＯＴ増量、前端側ＯＴ増量が行われないのは、それぞれ瞬時ＯＴフラグ、前端側ＯＴ判定フラグがＯＦＦだからである。中央部ＯＴ判定フラグがＯＮであるにもかかわらず、中央部ＯＴ増量が行われないのは、上記と同様の理由による。すなわち、中央部の現在の床温が中央部ＯＴ判定温度を越え、中央部ＯＴフラグがＯＮとなっていても、前端側ＯＴフラグがＯＦＦの場合は、中央部の温度が即座に上昇するおそれは少ないと考えられるためである。これにより、前端側が過度にリッチになったり、理論空燃比λ＝１である領域からの乖離したりすることが抑制される。また、排気流通方向上流側の領域における床温の過度の低下が抑制される。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

ＥＣＵ ２
エンジン本体 ４
クランクシャフト ６
クランク角度センサ ７
燃料噴射弁 ８
吸気センサ ９
排気浄化触媒 １０
吸気管 １２
排気管 １４
点火プラグ １６
回転数検出手段 １８
床温取得手段 ２０
ベース増量値算出手段 ２２
比較手段 ２３
補正手段 ２４
噴射量増量手段 ２６

Claims (9)

1. 内燃機関の排気系に設けられた排気浄化触媒と、
   前記排気浄化触媒の現在の床温を取得する床温取得手段と、
   前記内燃機関の運転条件に基づいて前記内燃機関の運転状態が定常状態である場合における前記排気浄化触媒の温度である定常床温を取得する定常床温取得手段と、
   前記現在の床温が所定の判定値を上回っている場合及び前記内燃機関が、点火時期遅角制御がされている場合に、前記内燃機関の燃料噴射量の増量を実行することができる噴射量増量手段と、
   を備え、
   前記噴射量増量手段は、前記現在の床温が所定の判定値を上回っている場合に、前記内燃機関の運転状態に基づいて得られるベース増量値を、前記現在の床温と、前記定常床温と、前記判定値よりも低い値に設定された狙い床温とに基づいて得られる補正係数によって補正することで得られるＯＴ増量値と、前記内燃機関が、点火時期遅角制御がされているときに、遅角ベース増量値を補正係数によって補正することで得られる遅角ＯＴ増量値と、を加算した実行ＯＴ増量値を算出し、当該実行ＯＴ増量値の増量を実行する内燃機関の触媒保護装置。
2. 前記噴射量増量手段は、前記点火時期遅角制御が実行されることで、前記排気触媒の表面が高温となり、前記排気触媒の表面保護が必要であるとの瞬時増量判定が行われた場合は、前記補正係数にかかわらず前記遅角ＯＴ増量値として前記遅角ベース増量値を選択する請求項１に記載の内燃機関の触媒保護装置。
3. 内燃機関の排気系に設けられた排気浄化触媒と、
   前記排気浄化触媒の現在の床温を取得する床温取得手段と、
   前記内燃機関の運転条件に基づいて前記内燃機関の運転状態が定常状態である場合における前記排気浄化触媒の温度である定常床温を取得する定常床温取得手段と、
   前記現在の床温が所定の判定値を上回っている場合に、前記内燃機関の燃料噴射量の増量を実行する噴射量増量手段と、
   を備え、
   前記噴射量増量手段は、前記排気浄化触媒を排気流通方向に沿って区分けした領域毎に、前記内燃機関の運転状態に基づいて得られるベース増量値を、前記現在の床温と、前記定常床温と、前記判定値よりも低い値に設定された狙い床温とに基づいて得られる補正係数によって補正することで得られるＯＴ増量値を算出し、前記領域毎に算出された前記ＯＴ増量値を加算して前記燃料噴射量の増量を実行する内燃機関の触媒保護装置。
4. 前記狙い床温は、前記ベース増量値による噴射増量を継続したときに収束する床温とした請求項１乃至３のいずれか一項に記載の内燃機関の触媒保護装置。
5. 前記ベース増量値を補正する前記補正係数は、前記現在の床温と前記狙い床温との差分と、前記定常床温と前記狙い床温との差分の比、とした請求項１乃至３のいずれか一項に記載の内燃機関の触媒保護装置。
6. 前記噴射量増量手段は、前記区分けした領域のうち、予め定められた基準領域と、当該予め定められた基準領域の排気流通方向上流側の領域のうち、少なくとも１つの領域の増量要否判断の結果に基づいて前記基準領域に対する増量値を加算するか否かの判定を行い、当該判定の結果に基づいた燃料噴射を行う請求項３に記載の内燃機関の触媒保護装置。
7. 前記噴射量増量手段は、前記区分けした領域のうち、予め定められた基準領域と、当該予め定められた基準領域の排気流通方向上流側において隣接する領域の双方において共に燃料噴射増量が必要であると判断したときに前記基準領域に対する増量値を加算する燃料噴射を行う請求項３に記載の内燃機関の触媒保護装置。
8. 前記床温取得手段は、前記区分けした領域毎に判定値が設定され、前記区分けした領域のうち、予め定められた基準領域及び当該予め定められた基準領域よりも排気流通方向上流側に位置する領域に対し、領域毎に設定された前記判定値をそれぞれ用い、それぞれ増量値を算出するときに、前記排気流通方向上流側に位置する領域に対して設定された判定値に基づいて、前記基準領域における床温を取得する請求項３、６、７のいずれか一項に記載の内燃機関の触媒保護装置。
9. 前記噴射量増量手段は、前記区分けされた領域のうち、予め定められた基準領域に対し、当該予め定められた基準領域よりも排気流通方向上流側に位置する領域に設定された判定値よりも小さい値を判定値として設定し、前記領域毎の現在温度と前記領域毎に設定された判定値とを比較して、前記領域毎に燃料噴射増量の要否を判断する請求項３、６乃至８のいずれか一項に記載の内燃機関の触媒保護装置。

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