JP6758451B1 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アイドル・オフアイドルといった運転状態に関わらず、車両ばらつきによりフリクションロスが大きな車両に対しても、耐ストール性、ドライバビリティを確保しつつ、触媒の早期活性化を実現する。【解決手段】触媒がライトオフ温度に到達するまでは、アイドル運転時の目標トルクを実現するための目標点火時期が、触媒の早期活性化のための触媒暖機目標点火時期まで点火遅角するように、要求排熱量換算トルクを要求排熱量換算トルク補正値だけ増量補正し、スロットル開度による吸気量を増量させる。アイドル運転からオフアイドル運転に切り替わる場合には、前記要求排熱量換算トルク補正値を記憶し、オフアイドル運転中にも記憶した前記要求排熱量換算トルク補正値を用いて前記要求排熱量換算トルクを演算し、アイドル・オフアイドルという運転状態に関わらず、スロットル開度による吸気量を増量させ、増量したトルク増加分を点火遅角させる。【選択図】図４

Description

本願は、内燃機関の制御装置に関するものである。

内燃機関の排気ガス中の有害成分は、大気汚染の大きな原因の一つになっている。そのため、該有害物質を無害な物質に転換する触媒装置が一般に使用されている。該触媒装置は、触媒が所定の温度に達していない状態では十分に機能しないため、触媒が冷えている状態では、有害物質が処理されることなくそのまま排出されてしまうことになる。このような問題点を解決するため、触媒を早期に活性化させるための触媒暖機制御が従来から各種提案されており、この種の制御装置として、例えば特許文献１、特許文献２、あるいは特許文献３に開示の提案がされている。

特許文献１は、触媒暖機制御として吸気量を通常のアイドル運転時よりも増量させつつ、アイドル時の目標回転数に収束させるように点火時期を遅角側へフィードバック制御する内燃機関の制御装置に関するものである。
また、特許文献２は、機関毎のばらつきにより、点火時期が目標点火時期へ遅角される以前にエンジン回転数がアイドル運転時の目標回転数に収束する場合においては、点火時期を触媒暖機のための目標点火時期まで遅角させるとともに、吸気量を増量側へフィードバック制御する内燃機関の制御装置に関するものである。
特許文献１あるいは特許文献２の開示技術では、何れも点火時期の遅角により触媒へ流れる排気ガスの温度を上昇させることにより、触媒の早期活性化が図られている。

また、特許文献３は、触媒暖機制御として点火時期を遅角するが、出力トルクの変化量あるいは低下量が所定の範囲を超えた場合には、点火時期を進角側に修正するエンジンシステムに関するものである。これにより加速時などの出力トルクを上昇させたい場合の燃焼不良あるいはトルク不足を解消させている。

特開平１１−２１０６０８号公報 特開２００５−２１４０７２号公報 特開平０８−２１８９９５号公報

特許文献１あるいは特許文献２に開示された内燃機関の制御装置によると、アイドル運転時の目標回転数が予め設定されており、その目標回転数へ向けて点火時期あるいは吸気量をフィードバック制御するものであり、例えばアクセルペダルを操作して車両を発進させる場合には、触媒暖機制御を解除して通常のアクセルペダルの操作に応じた内燃機関の制御を行っている。つまり、走行時には、触媒の早期活性化よりも加速不良とならないようにドライバビリティを優先させている。

また、特許文献２では、機関そのもののフリクションロスのばらつきと、触媒へ流れる排気熱の温度を上昇させたい要求量の両方をまとめて吸気量にてフィードバック制御しているため、触媒暖機制御を中断したり終了する際に吸気量の増量を無効化すると、フリクションロスが大きい側へばらついていた場合には、出力トルク不足によるアイドル回転の低下、ドライバビリティ不良が発生してしまう。

また、特許文献３に開示されたエンジンシステムによると、加速時などの出力トルクを上昇させるために点火時期を進角側に修正し、走行時には、触媒の早期活性化よりも加速不良とならないようにドライバビリティを優先させている。

つまり、特許文献１、特許文献２、あるいは特許文献３の技術では、触媒を早期活性化するために点火遅角指令を優先した場合には、出力トルク不足によるアイドル運転時の回転低下あるいは走行時の加速不良が発生することと、出力トルクを確保するために点火進角指令を優先した場合には、触媒へ流れる排気ガスの温度が低下してしまい、触媒活性化までの所要時間が長くなってしまうこと、のトレードオフ関係にある２要素を両立できない課題がある。

本願は、前記のような課題を解決するための技術を開示するものであり、アイドル・オフアイドルといった運転状態に関わらず、車両ばらつきによりフリクションロスが大きな車両に対しても、耐ストール性あるいはドライバビリティを確保しつつ、触媒の早期活性化を実現可能な内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

本願に開示される内燃機関の制御装置は、アクセル開度から求められる吸気制御用要求軸トルク、予め設定されたロストルク、アイドル運転時の回転数フィードバック量、および触媒を早期活性化させるための要求排熱量をトルクに換算した要求排熱量換算トルクから求められる吸気制御用要求燃焼トルクにより、目標スロットル開度を演算する目標スロットル開度演算手段と、
前記アクセル開度から求められる点火制御用要求軸トルク、前記ロストルク、および前記アイドル運転時の回転数フィードバック量から求められる点火制御用要求燃焼トルクを実現するために、ＭＢＴ点火時期からの要求遅角量を求めて目標点火時期を演算する目標点火時期演算手段と、
前記アイドル運転時に、前記目標点火時期が触媒を早期活性させる触媒暖機目標点火時期よりも進角側にある場合には、要求排熱量換算トルク補正値を徐々に増加させて前記要求排熱量換算トルクを増量補正する要求排熱量換算トルク演算手段と、
を備え、
前記目標スロットル開度を開き側に制御し、アイドル運転からオフアイドル運転に切り替わる時点で、前記要求排熱量換算トルク補正値を記憶し、記憶した前記要求排熱量換算トルク補正値を用いて前記要求排熱量換算トルクを演算することを特徴とする。

本願に開示される内燃機関の制御装置によれば、アイドル・オフアイドルといった運転状態に関わらず、車両ばらつきによりロストルクが大きな車両に対しても、耐ストール性あるいはドライバビリティを確保しつつ、触媒の早期活性化を実現することができる。

実施の形態１に係る内燃機関の制御装置により制御されるエンジンを概略的に示す構成図である。 実施の形態１に係る内燃機関の制御装置における目標点火時期と目標スロットル開度の演算手段を示すブロック図である。 実施の形態１に係る内燃機関の制御装置における要求排熱量換算トルクの演算手段を示すブロック図である。 実施の形態１に係る内燃機関の制御装置における点火時期あるいはスロットル開度等の変化を示すタイムチャート図である。 実施の形態１に係る内燃機関の制御装置のハードウエアの一例を示す図である。

以下、本願に係る内燃機関の制御装置の好適な実施の形態について図面を用いて説明する。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る内燃機関の制御装置により制御されるエンジンを概略的に示す構成図である。なお、本実施の形態における内燃機関としては、ガソリン機関のエンジンを搭載した車両の内燃機関を想定している。
図１において、エンジン１の吸気系の上流に、吸入空気流量を調整するために電子的に制御される電子制御式スロットルバルブ２が設けられている。また、電子制御式スロットルバルブ２の開度を測定するスロットル開度センサ３が設けられている。さらに、電子制御式スロットルバルブ２の上流には、吸入空気流量を測定するエアフロセンサ４が設けられており、電子制御式スロットルバルブ２の下流のエンジン１側には、サージタンク５内の圧力を測定する吸気圧センサ６が設けられている。なお、エアフロセンサ４と吸気圧センサ６に関しては、両方とも設けてもよいし、何れか一方のみを設けてもよい。

また、図示は省略するが、電子制御式スロットルバルブ２の通過吸入空気の温度を検出する吸気温センサが、電子制御式スロットルバルブ２の上流もしくはサージタンク５内に設けられている。サージタンク５の下流の吸気通路には、燃料を噴射するインジェクタ７が設けられている。なお、インジェクタ７はエンジン１のシリンダに直接噴射できるように設けてもよい。さらに、エンジン１にはエンジン１のシリンダ内の混合気に点火するための点火コイル８、点火プラグ９が設けられるとともに、エンジン１の回転速度（以下、回転数と称す。）あるいはクランク角位置を検出するクランク角センサ１０が設けられている。クランク角センサ１０は、クランク軸に設けられたプレートのエッジを検出し、エンジン１の回転数あるいはクランク角位置を検出する。

エンジン１の下流の排気通路には、排気ガスの空燃比を測定する空燃比センサ１１が設けられており、更に下流には排気ガスを浄化する触媒１２が設けられている。触媒１２としては、例えば三元触媒、ＮＯＸ吸蔵触媒等が用いられる。何れの触媒１２も排気ガスを浄化するためには、浄化能力を発揮し始めるライトオフ温度よりも高温側に昇温させることが必要である。

また、図示は省略するが、車両にはアクセルペダルとブレーキペダルが設けられ、アクセルペダルの操作量を検出するアクセル開度センサと、ブレーキペダルの操作を検出するブレーキセンサが設けられている。ブレーキセンサとしては、ブレーキペダルの操作量を検出するブレーキストロークセンサ、ブレーキペダルの操作の有無を検出するブレーキスイッチ等が用いられる。

次に、エンジン１の制御手法の一つとして知られているトルクベース制御について簡単に説明する。
トルクベース制御では、エンジンに要求されるトルクの大きさを基準として吸入空気流量、燃料噴射量、点火時期等を制御する。例えば、アクセル開度あるいは回転数に基づいてエンジンが出力すべきトルクの目標値が演算され、この目標トルクが得られるようにエンジンの運転状態が制御される。また、自動変速機、オートクルーズ装置、衝突被害軽減装置といった外部制御システムを搭載した車両では、各外部制御システムからエンジンへの出力要求がトルク値に換算されてエンジン制御装置（ＥＣＵ）内で一元管理され、エンジンのトルク挙動が包括的に制御される。

本実施の形態におけるトルクベース制御では、各制御操作量に対して応答性が異なる二種類の制御、即ち、高速応答トルク制御と低速応答トルク制御を実施することを想定している。前者の高速応答トルク制御は、点火コイル８および点火プラグ９の操作による点火時期によってトルクを制御する。また、後者の低速応答トルク制御は、電子制御式スロットルバルブ２の操作による吸入空気流量によってトルクを制御する。これらの制御は、トルクの応答性だけでなく、制御可能なトルクの出力範囲も異なるため、エンジンの運転状態あるいは車両の走行状態に応じて、各制御操作量が協調的に調整される。

図２では、このトルクベース制御において、実施の形態１に係る内燃機関の制御装置における目標点火時期と目標スロットル開度の演算手段について説明する。
図２において、点火制御用要求軸トルク演算手段２０１では、アクセル開度もしくは図示しない回転数から、点火時期の操作量を制御することにより実現したい点火制御用要求軸トルクが演算され、点火制御用要求燃焼トルク演算手段２０２へ送られる。ここでの軸トルクは、エンジン１のクランク軸での力のモーメントを示す。また、燃焼トルクは、エンジン１のピストンに作用する平均有効圧で表現されたトルク相当量（トルクに対応する圧力）を示す。

点火制御用要求燃焼トルク演算手段２０２には、前記点火制御用要求軸トルクの他に、エンジン１の各種損失トルクの合算値であるロストルクが入力される。損失トルクとしては、機械損失相当のフリクションロストルク、吸気損失相当のポンプロストルク、発電機あるいはエアコンによる補機負荷相当の補機負荷トルク、およびアイドル運転時の目標回転数へ向けた回転数フィードバック制御のうち機差ばらつきの学習値として記憶・保持されたロストルク学習値などが挙げられる。

また、回転数フィードバック制御における回転数フィードバック量も点火制御用要求燃焼トルク演算手段２０２へ送られる。回転数フィードバック量は、目標回転数と実回転数の偏差に応じた、比例制御による回転数フィードバック量（Ｐ項）と、積分制御による回転数フィードバック量（Ｉ項）をそれぞれトルクに相当する値で与えられる。点火制御用要求燃焼トルク演算手段２０２では、これらの入力情報を合算し、点火時期の操作量を制御することで実現したい点火制御用要求燃焼トルクが演算され、目標点火時期演算手段２０３へ送られる。

次に、目標点火時期演算手段２０３では、前記点火制御用要求燃焼トルクの他に、図示しない回転数もしくは吸入空気流量から求まる充填効率を用いて目標点火時期が演算される。一般的に、回転数と充填効率が一定であるとき、エンジン１で発生する燃焼トルクＴＱは点火時期ＩＧの２次関数として近似される。より詳細には、次式（１）に示すように、ＭＢＴ（Minimum Advance for Best Torque）点火時期Ｂを頂点とする２次関数により近似するもので、Ａ、Ｂ、Ｃは回転数と充填効率のマップとして予め設定されている。
ＴＱ＝−Ａ（Ｂ−ＩＧ）^２＋Ｃ・・・（１）
エンジンの運転状態に応じてＡ、Ｂ、Ｃをマップから算出した上で、（１）式の関係から、点火制御用要求燃焼トルクを実現するための目標点火時期が演算される。ここで、運転状態毎のＡ、Ｂ、Ｃの特性として、充填効率が高いほどＭＢＴ時の燃焼トルクに相当するＣ値は大きくなるが、ＭＢＴからの遅角量に応じたトルク低減係数にあたるＡ値も大きくなるため、アイドル運転時よりも充填効率が高くなる走行時にはＭＢＴからの遅角量に対する燃焼トルクの低下量が大きくなる傾向がある。

続いて、吸気制御用要求軸トルク演算手段２０４では、点火制御用要求軸トルク演算手段２０１と同じ構成で、アクセル開度もしくは図示しない回転数からスロットル開度の操作量を制御することにより実現したい吸気制御用要求軸トルクが演算され、吸気制御用要求燃焼トルク演算手段２０５へ送られる。

吸気制御用要求燃焼トルク演算手段２０５には、前記吸気制御用要求軸トルクの他に、前記ロストルクおよび回転数フィードバック量（Ｉ項）が入力される。なお、回転数フィードバック量（Ｐ項）については、吸入空気流量によってトルクを制御する低速応答トルク制御では出力トルクあるいはアイドル回転数がハンチングする懸念があり、エンスト救済などの限定的な条件でのみ入力されるため、ここでは図示しない。また、後述する要求排熱量換算トルクも吸気制御用要求燃焼トルク演算手段２０５へ送られ、これらの入力情報を合算し、スロットル開度の操作量を制御することで実現したい吸気制御用要求燃焼トルクが演算され、目標スロットル開度演算手段２０６へ送られる。

次に、目標スロットル開度演算手段２０６では、前記吸気制御用要求燃焼トルクの他に、図示しない回転数、充填効率、インマニ圧、および空燃比といったエンジン１の運転状態を示す情報が入力され、目標スロットル開度が演算される。具体的には、吸気制御用要求燃焼トルクを出力するための目標充填効率を、現在の運転状態におけるエンジン１の熱効率と相関のある変換係数により算出し、目標充填効率を達成するように、スロットル前後の圧力あるいは吸気温を用いて目標スロットル開口面積を算出し、電子制御式スロットルバルブ２の特性から目標スロットル開度が演算される。ここで、電子制御式スロットルバルブ２からシリンダまでの吸気遅れについてもインマニ圧あるいはサージタンク容積等の情報を用いて補正される。

図２に示す目標点火時期と目標スロットル開度の演算手段の通り、目標スロットル開度を演算する過程にある吸気制御用要求燃焼トルク演算手段２０５でのみ、触媒暖機制御の制御操作量である要求排熱量換算トルクを加算することで、吸入空気流量としては増量しつつ、目標点火時期は点火制御用要求軸トルクを実現するよう点火遅角させている。

次に図３において、実施の形態１に係る内燃機関の制御装置における要求排熱量換算トルクの演算手段について説明する。
要求排熱量換算トルク基準値演算手段３０１では、充填効率と冷却水温を軸としたマップに基づいて、要求排熱量換算トルク基準値が演算される。このマップは、前記フリクションロストルクあるいは補機負荷トルクが適合された標準的なエンジン１を用いて、触媒の温度を上昇させたい要求量から実際に点火時期を遅角させて、マップの格子点毎に適合される。このマップの適合の際には、触媒暖機のために点火時期をどこまで遅角させたいかの要求値である、触媒暖機目標点火時期も計測しておき、触媒暖機目標点火時期演算手段３０２では、充填効率と冷却水温を軸としたマップに基づいて、触媒暖機目標点火時期が演算される。なお、触媒暖機目標点火時期は、点火遅角による失火、あるいは触媒が溶損するほどの高温にならない範囲で遅角側に設定する。

続いて、要求排熱量換算トルク補正値演算手段３０３では、前記触媒暖機目標点火時期と、図２の目標点火時期演算手段２０３にて演算される目標点火時期を入力情報として、要求排熱量換算トルク補正値を演算する。具体的には、目標点火時期が、触媒を早期活性化させるための触媒暖機目標点火時期まで点火遅角するように、要求排熱量換算トルク補正値を徐々に増量側へ補正する。ここで、前記要求排熱量換算トルク基準値のマップを適合したエンジンそのものであれば、要求排熱量換算トルク補正値を増量せずに目標点火時期と触媒暖機目標点火時期は同程度の値となるが、フリクションロストルクが大きいエンジンでは、回転数フィードバックにより吸入空気流量を増量しており、かつ前記（１）式とその運転状態毎のＡ、Ｂ、Ｃの特性より、目標点火時期が触媒暖機制御目標点火時期よりも進角側でアイドル運転時の回転数が安定してしまう。

次に、前記要求排熱量換算トルク基準値と、前記要求排熱量換算トルク補正値は、要求排熱量換算トルク演算手段３０４へ入力され、２つのトルク情報を合算することで要求排熱量換算トルクを演算する。ここで、要求排熱量換算トルク演算手段３０４には、アイドル運転中か走行する意思があるかを識別するアクセル情報、走行中にブレーキ操作により制動したい意思があるかを識別するブレーキ情報が入力される。入力された要求排熱量換算トルク補正値は、アイドル運転中は、増量側への補正量の更新を許可するが、アクセル踏み込み等により走行もしくはノーロードレーシングの運転状態では更新を禁止し、直前のアイドル運転時に更新した値で保持して記憶しておく。これにより、走行中においてもアイドル時に更新した触媒活性化のための要求排熱量換算トルクを用いて吸入空気流量の増量を実現しつつ、目標点火時期は点火制御用要求軸トルクを実現するように点火遅角させることができるため、アイドル・オフアイドルといった運転状態に関わらず、車両ばらつきによりロストルクが大きな車両に対しても、耐ストール性あるいはドライバビリティを確保しつつ、触媒の早期活性化を実現することができる。

また、アイドル運転中に要求排熱量換算トルク補正値を徐々に増量側へ補正することにより、目標点火時期が触媒暖機目標点火時期まで点火遅角した場合には、要求排熱量換算トルク補正値の更新を止めて値を保持することで、不要なスロットル開度の変動を抑えてアイドル回転の安定性を向上させつつ、点火遅角のさせ過ぎによる失火、あるいは触媒が溶損するほどの高温になることを防ぐ。

また、要求排熱量換算トルク演算手段３０４では、走行中にブレーキを踏むことにより制動モードに入った場合には、制動するためのインマニ内の負圧を確保するために、要求排熱量換算トルクを無効化し、図２の吸気制御用要求燃焼トルク演算手段２０５での要求排熱量換算トルクの加算を禁止する。これにより減速意思がある際には安全を優先して出力トルクを落とし、インマニ内の負圧も確保することでブレーキによる制動能力を発揮することができる。特に、標高が高く大気圧が低い環境において、ブレーキ性能を確保するという大きな効果を発揮する。

更に、要求排熱量換算トルク演算手段３０４では、走行中にブレーキを開放することにより制動モードが解除された場合には、要求排熱量換算トルクを、現在の運転状態における要求排熱量換算トルク基準値と、アイドル時に記憶していた要求排熱量換算トルク補正値の合算値まで徐々に増量補正することで触媒暖機制御を再開させる。これにより、触媒の早期活性化を実現しつつ、走行中の急激なトルク増減を抑えたドライバビリティを実現することができる。

また、要求排熱量換算トルク演算手段３０４では、触媒がライトオフ温度に到達した後は、要求排熱量換算トルクを触媒暖機制御が無効化状態となるまで徐々に減量補正する。これにより、急激なエンジン１の運転状態の変化を生じさせずに触媒暖機制御を終了させることができるため、アイドル運転時の耐ストール性、走行時のドライバビリティを損なうことがない。なお、触媒がライトオフ温度に到達したか否かの判断は、図１に図示されない触媒の温度を計測する触媒温度センサで判定したり、エンジン１を始動した後の吸入空気流量の積算値が予め設定した積算量を超えたか否かで判定するなど、手段は様々である。

次に、実施の形態１に係る内燃機関の制御装置を適用した場合における、エンジンの運転状態および各種制御操作量の挙動を説明する。
図４では、実施の形態に係る内燃機関の制御装置を適用した場合における、車速Ｖｓ、回転数Ｎｅ、目標点火時期Ｉｇｔ、回転数フィードバック量（Ｉ項）ＴＱｆｂｉ、回転数フィードバック量（Ｐ項）ＴＱｆｂｐ、要求排熱量換算トルクＴＱｗｕｐ、目標スロットル開度Ｔｈｔの挙動を実線で示したチャート図である。なお、目標点火時期Ｉｇｔ、要求排熱量換算トルクＴＱｗｕｐについては、前記実線をＡで示し、比較のため、触媒暖機制御を実施していない場合の挙動を二重線Ｃで示し、実施の形態１に係る内燃機関の制御装置を適用していない場合の挙動を一点破線Ｂで示している。

回転数Ｎｅは、エンジンの始動とともに急激に上昇し目標回転数Ｎｅｔを大きく超えてピークに達した後、下降に転じる。その後、時刻ｔ１のタイミングでアイドル運転時の回転数フィードバック制御が開始され、回転数Ｎｅを目標回転数Ｎｅｔに収束させるために、回転数フィードバック量（Ｉ項）ＴＱｆｂｉと、回転数フィードバック量（Ｐ項）ＴＱｆｂｐが増減して補正される。
図４は、前記フリクションロストルクが大きく、各回転数フィードバック量が増量側へ補正されている例であり、回転数フィードバック量（Ｉ項）ＴＱｆｂｉは目標スロットル開度Ｔｈｔが開く側に反映され、回転数フィードバック量（Ｐ項）ＴＱｆｂｐは目標点火時期Ｉｇｔが進角する側に反映されている。

回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅｔに対して所定値以内のところまで収束する時刻ｔ２のタイミングでは、回転数フィードバック量（Ｉ項）ＴＱｆｂｉは保持されつつ、回転数フィードバック量（Ｐ項）ＴＱｆｂｐは補正無しの状態にリセットされている。なお、エンジンの完暖状態を経て、回転数フィードバック量（Ｉ項）ＴＱｆｂｉがそのエンジン固有のロストルクのずれであると判定した場合には、回転数フィードバック量（Ｉ項）ＴＱｆｂｉの値をロストルク学習値に反映するため、その学習後の冷機始動時は早期に回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅｔへ収束することになり、時刻ｔ２のタイミングも早期化される。

時刻ｔ２のタイミングで回転数Ｎｅが目標回転数Ｎｅｔへ収束し、エンストあるいは異常な回転吹け上がりの懸念が小さいことを判定してから触媒暖機制御を開始する。触媒暖機制御としては、図示しない充填効率等の情報をもとに、予め設定した要求排熱量換算トルク基準値ＴＱｗｕｐｂまで要求排熱量換算トルクＴＱｗｕｐを徐々に増量する。要求排熱量換算トルクＴＱｗｕｐに連動して目標スロットル開度Ｔｈｔが開き側に制御され目標点火時期Ｉｇｔが遅角側へ制御される。

続いて時刻ｔ２’のタイミングで要求排熱量換算トルク基準値ＴＱｗｕｐｂ分の増量補正が完了する。この時点で、フリクションロストルクが大きい本例では、予め要求排熱量換算トルク基準値ＴＱｗｕｐｂを設定したときと比較して、目標点火時期Ｉｇｔが触媒暖機目標点火時期Ｉｇｔｗｕｐよりも進角側となるため、十分な早期の触媒活性化を実現できない。そこで、時刻ｔ２’のタイミングから要求排熱量換算トルク補正値ＴＱｗｕｐｃを徐々に増量する。この増量は目標点火時期Ｉｇｔが触媒暖機目標点火時期Ｉｇｔｗｕｐに遅角されるまで増量し、目標点火時期Ｉｇｔが触媒暖機目標点火時期Ｉｇｔｗｕｐにまで遅角され、所定時間以上運転状態が安定していることを判定すれば、要求排熱量換算トルク補正値ＴＱｗｕｐｃを保持して記憶しておく。これにより、本実施の形態を適用していない場合の一点破線Ｂに対して、本実施の形態を適用した場合の実線Ａは、目標点火時期Ｉｇｔが触媒暖機目標点火時期Ｉｇｔｗｕｐまで遅角されつつ、目標スロットル開度Ｔｈｔは開き側に制御される。

続いて、時刻ｔ３のタイミングでアクセルを踏み込み、走行を開始する。このとき、運転状態によって変化する要求排熱量換算トルク基準値ＴＱｗｕｐｂに対して、要求排熱量換算トルク補正値ＴＱｗｕｐｃは保持され続けて要求排熱量換算トルクＴＱｗｕｐが演算される。これにより、走行中においてもアイドル時に更新した触媒活性化のための点火遅角を実現しつつ、吸入空気流量を増量させることでアクセル開度などから要求される要求軸トルクを実現することができる。

続いて、時刻ｔ４のタイミングでブレーキを踏み込み、停車に向けて制動を開始する。このとき触媒暖機制御は、触媒がライトオフ温度に到達していなくても一旦中断し、要求排熱量換算トルクＴＱｗｕｐを無効化し、目標スロットル開度Ｔｈｔを閉じ側に制御しつつ、目標点火時期Ｉｇｔを触媒暖機制御を実施していない二重線Ｃと一致するところまで進角側に制御する。これにより、インマニ内の負圧も確保することでブレーキによる制動能力を発揮することができる。ただし、本例では減速のための点火遅角制御あるいは燃料カット制御については図示を省略する。

以上により、触媒暖機制御として吸気量の増量制御と点火時期の遅角制御を、アイドル運転中あるいは走行中に関わらず行う内燃機関の制御装置において、車両ばらつきによりロストルクが大きな車両に対しても、耐ストール性あるいはドライバビリティを確保しつつ、触媒の早期活性化を実現することができる。

ここで、図２により説明した点火制御用要求軸トルク演算手段２０１、点火制御用要求燃焼トルク演算手段２０２、目標点火時期演算手段２０３、吸気制御用要求軸トルク演算手段２０４、吸気制御用要求燃焼トルク演算手段２０５、目標スロットル開度演算手段２０６、および図３により説明した要求排熱量換算トルク基準値演算手段３０１、触媒暖機目標点火時期演算手段３０２、要求排熱量換算トルク補正値演算手段３０３、要求排熱量換算トルク演算手段３０４は、内燃機関の制御装置が有する演算手段である。内燃機関の制御装置５０１は、ハードウエアの一例を図５に示すように、プロセッサ５０２と記憶装置５０３を備えている。記憶装置５０３は図示していないが、ランダムアクセスメモリ等の揮発性記憶装置と、フラッシュメモリ等の不揮発性の補助記憶装置とを具備する。また、フラッシュメモリの代わりにハードディスクの補助記憶装置を具備してもよい。プロセッサ５０２は、記憶装置５０３から入力されたプログラムを実行する。この場合、補助記憶装置から揮発性記憶装置を介してプロセッサ５０２にプログラムが入力される。また、プロセッサ５０２は、演算結果等のデータを記憶装置５０３の揮発性記憶装置に出力してもよいし、揮発性記憶装置を介して補助記憶装置にデータを保存してもよい。

なお、前記実施の形態は一例に過ぎず、本願はかかる特定の実施の形態に限定されるものではなく、本願の要旨の範囲において、他の様々な実施の形態が可能である。前記実施の形態では、要求排熱量換算トルク基準値をマップで与えているが、要求排熱量をトルクに換算せずに、要求トルクから目標充填効率を演算する過程で要求排熱量そのものを与えて制御してもよいし、触媒暖機目標点火時期あるいは予め設定された通常運転時のベース点火時期からの目標遅角量、および現在あるいは予測された熱効率と相関のある係数を用いてトルクへ変換してもよい。また、アイドル運転中とオフアイドル運転中とを区別するように、アクセル情報あるいは回転数によって要求排熱量換算トルク基準値の参照マップを切り替えてもよい。回転数によって切り替える場合は、回転数と充填効率のマップで基準値を与え、冷却水温による係数を乗算する構成にしてもよい。また、アクセル開度によるアイドル運転とオフアイドル運転の判別、ブレーキ情報による制動の判定は、例えば、オートクルーズ装置のようにアクセルペダルあるいはブレーキペダルを操作しない場合には、走行あるいは制動の要求有無を判別する情報として、オートクルーズ装置からの要求トルク情報で代用してもよい。

前記のように、本願には例示的な実施の形態が記載されているが、実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合が含まれるものとする。

１ エンジン、２ 電子制御式スロットルバルブ、３ スロットル開度センサ、４ エアフロセンサ、５ サージタンク、６ 吸気圧センサ、７ インジェクタ、８ 点火コイル、９ 点火プラグ、１０ クランク角センサ、１１ 空燃比センサ、１２ 触媒、２０１ 点火制御用要求軸トルク演算手段、２０２ 点火制御用要求燃焼トルク演算手段、２０３ 目標点火時期演算手段、２０４ 吸気制御用要求軸トルク演算手段、２０５ 吸気制御用要求燃焼トルク演算手段、２０６ 目標スロットル開度演算手段、３０１ 要求排熱量換算トルク基準値演算手段、３０２ 触媒暖機目標点火時期演算手段、３０３ 要求排熱量換算トルク補正値演算手段、３０４ 要求排熱量換算トルク演算手段、５０１ 内燃機関の制御装置、５０２ プロセッサ、５０３ 記憶装置。

Claims (5)

1. アクセル開度から求められる吸気制御用要求軸トルク、予め設定されたロストルク、アイドル運転時の回転数フィードバック量、および触媒を早期活性化させるための要求排熱量をトルクに換算した要求排熱量換算トルクから求められる吸気制御用要求燃焼トルクにより、目標スロットル開度を演算する目標スロットル開度演算手段と、
   前記アクセル開度から求められる点火制御用要求軸トルク、前記ロストルク、および前記アイドル運転時の回転数フィードバック量から求められる点火制御用要求燃焼トルクを実現するために、ＭＢＴ点火時期からの要求遅角量を求めて目標点火時期を演算する目標点火時期演算手段と、
   前記アイドル運転時に、前記目標点火時期が触媒を早期活性させる触媒暖機目標点火時期よりも進角側にある場合には、要求排熱量換算トルク補正値を徐々に増加させて前記要求排熱量換算トルクを増量補正する要求排熱量換算トルク演算手段と、
   を備え、
   前記目標スロットル開度を開き側に制御し、アイドル運転からオフアイドル運転に切り替わる時点で、前記要求排熱量換算トルク補正値を記憶し、記憶した前記要求排熱量換算トルク補正値を用いて前記要求排熱量換算トルクを演算することを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記要求排熱量換算トルク補正値は、前記アイドル運転時の触媒暖機制御により、前記目標点火時期が前記触媒暖機目標点火時期まで点火遅角した場合に、補正が完了したとして値を保持することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記要求排熱量換算トルクは、走行中の負圧確保の要求がある場合に、無効化状態にされることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記要求排熱量換算トルクは、走行中の触媒暖機制御を再開する場合に、前記アイドル運転から前記オフアイドル運転に切り替わる時点で記憶した前記要求排熱量換算トルク補正値を用いて徐々に増量補正することを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記要求排熱量換算トルクは、アイドル運転中とオフアイドル運転中に関わらず、触媒がライトオフ温度に到達した後は無効化状態となるまで徐々に減量補正されることを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の内燃機関の制御装置。

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