JP2000038951A

JP2000038951A - 機械式過給機付エンジンの制御装置

Info

Publication number: JP2000038951A
Application number: JP10205567A
Authority: JP
Inventors: Junzo Sasaki; 潤三佐々木; Keiji Araki; 啓二荒木
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1998-07-21
Filing date: 1998-07-21
Publication date: 2000-02-08
Anticipated expiration: 2018-07-21
Also published as: JP3812156B2

Abstract

(57)【要約】【課題】機械式過給機を利用して触媒未暖機時に吸気
温度を上昇させ、吸入空気量を増加するとともに、筒内
吸気流動を強めて燃焼性を向上し、点火時期のリタード
量の増大、燃焼温度の上昇、排気ガス量の増大等により
触媒の暖機性能を大幅に向上する。【解決手段】点火時期制御手段５２により触媒未暖機
時に点火タイミングを所定量リタードさせるとともに、
クラッチ制御手段５３及びＡＢＶ制御手段５４により触
媒未暖機時には低負荷域でも機械式過給機により過給が
行なわれるように電磁クラッチ２１及び過給機バイパス
弁を制御し、かつ、絞り弁制御手段５６により、気筒別
の独立吸気通路に設けられた絞り弁を触媒未暖機時に通
路を絞る状態に制御するようになっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、吸気通路に機械式
過給機を備えるとともに排気通路に排気ガス浄化用の触
媒を備えたエンジンの制御装置に関し、特に触媒の暖機
促進を図る装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、排気通路に排気ガス浄化用の
触媒を備えたエンジンにおいて、触媒未暖機時に点火時
期をリタードすることにより排気温度を高めて触媒の暖
機促進を図るようにする技術は一般に知られており、機
械式過給機を備えたエンジンにおいて点火時期のリター
ドを行なうようにしたものとしては、特開平９−３１７
５２０号公報に示されるような過給機付エンジンがあ
る。

【０００３】すなわち、この公報に記載の機械式過給機
付エンジンは、エンジンの圧縮比を高くしつつ、バルブ
オーバラップをアイドル時に小、高負荷時に大となるよ
うに可変制御することにより、低回転高負荷時のノッキ
ングを防止する一方、エンジンの圧縮比を低くすること
でノッキングを回避するようにしたものと比べ、冷間時
の燃焼性を高めることができるようにしている。

【０００４】さらにこのエンジンでは、過給機の上流の
第１絞り弁に加えて過給機下流に第２絞り弁を設け、か
つ、この第２絞り弁と過給機との間から排気系に至る二
次空気通路を設けることにより、エンジンの冷間時に過
給機の過給作用を利用して二次空気を排気系に送り、触
媒の活性化を図るようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記公報に記載のエン
ジンでは、触媒が未暖機状態にある冷間時に、点火時期
のリタードと排気系への二次空気の供給とによって暖機
促進が図られているが、より一層暖機を促進するために
は、改善の余地が残されている。

【０００６】すなわち、排気温度を上昇させるために点
火時期のリタード量を大きくするには燃焼性を高めて失
火を抑制することが要求されるが、エンジン始動直後の
冷間アイドル時には、燃料の気化、霧化が悪く、かつ吸
気流速が低いこと等が燃焼性の向上を妨げる要因とな
り、これらの要因が改善されない限り点火時期のリター
ド量を充分に大きくとることが難しい。なお、公報に記
載のエンジンでは過給機下流に第２絞り弁を設け、エン
ジン冷機時に過給機を駆動するとともに第２絞り弁を絞
るようにしているが、これは、過給機直下流から排気系
へ二次空気を導くためのものであり、エンジンの気筒内
での燃焼性向上に寄与するものではない。

【０００７】また、一般にエンジン始動直後の冷間時に
は燃料の気化、霧化が悪いことを見込んで空燃比をかな
りリッチに設定しているが、このようにすると未燃ガス
の排出量が増加し、しかも燃料の気化潜熱による冷却作
用で排気温度の上昇が妨げられる。従って、エミッショ
ン向上及び暖機促進のためには冷間時に空燃比を理論空
燃比付近もしくはそれ以上にリーンにすることが望まし
く、そのためには冷間時の燃料の気化、霧化を促進し、
燃焼性をより一層向上することが望まれる。

【０００８】本発明はこのような事情に鑑み、機械式過
給機を利用して触媒未暖機時に吸気温度を上昇させ、吸
入空気量を増加するとともに、筒内吸気流動を強めて燃
焼性を向上し、点火時期のリタード量を増大させること
による排気温度の上昇、排気ガス量の増大等により触媒
の暖機性能を大幅に向上することができる機械式過給機
付エンジンの制御装置を提供することを目的としてい
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、吸気通路に機械式過給機を備える一方、
排気通路に排気ガス浄化用の触媒を備え、かつ、触媒未
暖機時に点火タイミングを所定量リタードさせるように
なっている機械式過給機付エンジンにおいて、上記機械
式過給機をバイパスする過給機バイパス通路を開閉する
過給機バイパス弁と、この過給機バイパス弁をエンジン
低負荷時において触媒未暖機時に全閉もしくは小開度に
閉じ、触媒暖機時に開くように制御する過給機バイパス
弁制御手段とを設けるとともに、機械式過給機の下流に
おける各気筒毎の独立吸気通路に、触媒未暖機時に通路
を絞る絞り弁を設けたものである。

【００１０】この発明によると、触媒未暖機時に、点火
時期がリタードされるとともに、機械式過給機による過
給が行なわれつつ、各気筒の吸気ポートに近い独立吸気
通路が絞り弁により絞られる。これにより、絞り弁上流
側で過給圧が上昇することにより吸気温度が上昇し、か
つ、吸気の乱流強度が高められ、これらの作用で燃焼性
が向上されることで点火時期のリタード量を大きくする
ことが可能となる。さらに、過給によって充分な空気が
充填され、回転速度を高く維持でき、点火時期をリター
ドすることによる回転速度の低下と、そのために充分な
暖機性が確保できなくなることとを防ぐことができる。
さらに、吸気温度の上昇に伴って燃焼温度、ひいては排
気ガス温度が上昇し、また、過給による吸入空気量の増
加に伴って排気ガス量が増加し、これらの作用と点火時
期のリタード量が大きくされることとにより、排気熱量
が増大し、触媒の暖機が促進される。

【００１１】この発明の装置において、燃焼室に供給す
る混合気の空燃比は触媒未暖機時に１４．０以上とする
ことが好ましい。すなわち、触媒未暖機時に、過給が行
なわれるとともに吸気の乱流強度が高められることによ
り燃料の気化、霧化が良くなり、燃焼性が高められるこ
とから、冷機時の空燃比を従来のようにリッチにせずに
１４．０以上としても燃焼安定性が確保され、これによ
りＨＣ、ＣＯが低減されるとともに、余剰燃料の気化潜
熱による温度低下が避けられて暖機促進に有利となる。
とくに上記空燃比を触媒未暖機時に理論空燃比もしくは
これよりも大きい空燃比とすることがＨＣ、ＣＯの低減
及び暖機促進のために好ましい。

【００１２】さらに好ましい空燃比の制御としては、上
記空燃比を触媒未暖機時に理論空燃比よりも大きいリー
ン空燃比とし、触媒暖機時に略理論空燃比とする。より
具体的には、エンジン始動直後の触媒未暖機時に理論空
燃比よりも大きくて１８以下のリーン空燃比とし、触媒
温度の上昇に伴って理論空燃比に変化させるようにす
る。

【００１３】このようにすれば、暖機促進が図られつ
つ、触媒未活性のときに燃焼室からの排出ガス中のＨ
Ｃ、ＣＯが少なくなり、触媒が活性し始めるとその浄化
作用が有効利用される。

【００１４】また、本発明の装置において、機械式過給
機より下流の吸気通路にインタークーラが設けられてい
る場合は、機械式過給機より下流でインタークーラより
上流の吸気通路とインタークーラより下流で各絞り弁よ
り上流の吸気通路とを接続するインタークーラバイパス
通路と、このインタークーラバイパス通路を開閉するイ
ンタークーラバイパス弁とを設け、触媒未暖機時に上記
インタークーラバイパス通路を開くようにしておけば、
触媒未暖機時にインタークーラで過給気が冷却されるこ
とが避けられる。

【００１５】機械式過給機を駆動状態と停止状態とに切
換えるクラッチを備える場合、このクラッチの作動を制
御する手段により、エンジンの低回転低負荷域では上記
クラッチを触媒未暖機時にオン状態、触媒暖機時にオフ
状態に制御すればよい。

【００１６】また、本発明の装置において、触媒未暖機
時における車両停止状態から走行状態への移行時には、
各気筒毎の独立吸気通路に設けた絞り弁を部分的に開く
ようにすれば、走行状態へ移行する発進時に過給量が増
加することで発進性能が高められる。

【００１７】さらに、触媒未暖機時において車両停止状
態にあるときに、過給機バイパス弁を部分的に開くこと
により機械式過給機の下流側圧力と上流側圧力との差圧
が一定範囲内になるように制御するとともに、触媒未暖
機時において車両停止状態から走行状態への移行時に、
過給機バイパス弁の開度を小さくするようにしておけ
ば、走行状態へ移行する発進時に過給量の増加により発
進性能を高める作用が、より一層強められる。

【００１８】触媒未暖機中の制御としては、触媒暖機状
態に至るまでの間で触媒の温度が上昇するに伴い、各気
筒毎の独立吸気通路の絞り弁の開度を次第に大きくする
とともに、点火時期のリタード量を増大させるようにす
ることも効果的である。このようにすると、触媒温度の
上昇に伴い、過給量が増加されることにより燃焼性が高
められるとともに、それに応じて点火時期のリタード量
が増大されることにより暖機促進作用が強められる。

【００１９】また、本発明の装置において、各気筒毎の
独立吸気通路に設けた絞り弁はエンジン出力調節機能を
有し、かつ、アクセルペダルと機械的に非連動で電気的
に制御されるようになっていてもよく、この場合、アク
セル開度に対する絞り弁開度の特性を触媒未暖機時と触
媒暖機とで相違させて、アクセル開度が所定アクセル開
度以下の領域での絞り弁開度が触媒未暖機時に触媒暖機
時より大きくなるように設定しておくことが好ましい。
とくに、触媒未暖機時において所定アクセル開度以下の
領域では、アクセル開度の増加に対し、絞り弁開度を一
定開度に保持し、かつ、過給機バイパス弁を所定開度か
ら次第に閉じるように設定しておくことが好ましい。

【００２０】このようにすると、過度に過給圧が上昇す
ることが避けられつつ、ある程度は独立吸気通路が絞ら
れた状態で過給が行なわれて、燃焼性向上による排気温
度の上昇、吸気温度の上昇による燃焼温度の上昇、吸入
空気量の増加による排気ガス量の増加等の作用が有効に
発揮され、かつ、絞り弁開度が一定開度に保持されてい
る領域でもアクセル開度に応じて過給機バイパス弁が制
御されることでエンジン出力が調節される。

【００２１】このように絞り弁を制御する場合に、触媒
未暖機時においてアクセル開度の減少に対しては所定ア
クセル開度以下の領域でもアクセル開度に対応して絞り
弁開度を減少させるように設定しておけば、減速時にエ
ンジンブレーキ性能が確保される。

【００２２】また、機械式過給機の上流において吸気通
路の開口面積を調節する開口面積調節手段を備える場
合、上記のような構成に加え、開口面積調節手段を制御
する手段により、触媒未暖機時には触媒暖機時よりも開
口面積調節手段の開度を大きくするようにしておけばよ
い。このようにすると、触媒未暖機時に充分な過給量が
確保される。

【００２３】さらに上記開口面積調節手段として機械式
過給機の上流に吸気通路を絞る上流側絞り弁を設け、ブ
レーキ作動時に一時的に上記上流側絞り弁を閉じるよう
にすれば、ブレーキ作動時には上流側絞り弁と機械式過
給機との間の吸気通路内に負圧が生じるので、これをブ
レーキ作動用として利用することが可能となる。

【００２４】本発明の装置において、エンジン始動初期
を含めた制御としては、クランキングからエンジン回転
数が吹き上がるまでのエンジン始動初期には過給機バイ
パス弁を開くとともに点火時期をアドバンス側に制御
し、その後において触媒未暖機状態にあるときに過給機
バイパス弁を閉じるとともに点火時期をリタード側に制
御するようにしておくことが好ましい。

【００２５】このようにすると、エンジン始動初期は、
過給機での抵抗による駆動ロスが避けられるとともに点
火時期がアドバンス側に制御されることでエンジントル
クが高められ、これらの作用により始動が促進される。
そして、始動後の触媒未暖機時には暖機が促進される状
態に点火時期、過給状態等が変更される。

【００２６】また、増速ギヤ内蔵の機械式過給機を備え
る場合、上記のような構成に加え、アイドル運転状態で
は触媒未暖機時に触媒暖機時よりエンジン回転数が高く
なるように点火時期リタード量を制御することが好まし
い。また、アイドル運転状態での触媒未暖機時に上記ラ
フネスを設定値以下に保つように点火時期リタード量を
制御してもよい。

【００２７】このようにすると、機械式過給機による過
給が行なわれる触媒未暖機時でアイドル運転状態等にあ
るときに、エンジン回転数変動が抑制されることによ
り、機械式過給機の増速ギヤでのバックラッシュによる
騒音が低減される。

【００２８】燃焼室内に直接燃料を噴射するインジェク
タを備えた筒内噴射型エンジンに本発明の装置を適用す
る場合には、上記のような構成に加え、触媒未暖機時
に、燃焼室全体としての空燃比を略理論空燃比としつつ
上記インジェクタからの燃料噴射を吸気行程と圧縮行程
とに分割して行なうようにすると、後に詳述するように
触媒の暖機を促進する作用がより一層高められる。

【００２９】また、本発明が適用される機械式過給機付
エンジンでは、燃焼室から触媒までの距離が近いと高負
荷高回転時等に触媒の温度が上昇し過ぎることが懸念さ
れるので、燃焼室から触媒まである程度の距離をもたせ
るように、エンジンの排気マニホールドに排気管を介し
て触媒を接続しておけはよい。このようにした場合で
も、触媒未暖機時に、上記のように過給が行なわれつつ
絞り弁で独立吸気通路が絞られること等により排気熱量
が増大されるため、比較的短い時間で触媒の暖機が達成
される。

【００３０】また、本発明の装置において、低負荷低回
転域では各気筒毎の独立吸気通路に設けた絞り弁を触媒
暖機後も閉状態とし、かつ、吸気弁と排気弁の開弁期間
をオーバラップさせるようにしておけば、高負荷時に燃
焼室内の残留ガスを掃気する作用が得られることでノッ
キングが抑制され、一方、触媒暖機後に過給が停止され
る低負荷域で、吸気通路側への排気ガスの吹き返しが防
止される。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。

【００３２】図１は本発明が適用される機械式過給機付
エンジンの一例を示している。この図において、エンジ
ン本体１は複数の気筒２（例えば図２に示すように４気
筒）を有し、各気筒２には、そのシリンダボアに挿入さ
れたピストン３の上方に燃焼室４が形成されており、こ
の燃焼室４に吸気ポート５及び排気ポート６が開口して
いる。上記吸気ポート５及び排気ポート６は、吸気弁７
及び排気弁８によってそれぞれ開閉されるようになって
いる。

【００３３】上記燃焼室４の中央部には点火プラグ９が
配設され、そのプラグ先端が燃焼室４内に臨んでいる。
点火プラグ９は点火コイル等からなる点火回路１０に接
続されている。

【００３４】上記エンジン本体１に対し、吸気通路１１
及び排気通路１２が配設されている。上記吸気通路１１
は、上流側の共通吸気通路１３と、その下流に設けられ
たサージタンク１４と、このサージタンク１４から気筒
別に分岐した独立吸気通路１５とを有し、各独立吸気通
路１５の下流端側が吸気ポート５に連通している。

【００３５】上記共通吸気通路１３には機械式過給機２
０が設けられている。この機械式過給機２０は、例えば
リショルム型ポンプからなり、エンジン出力軸によりベ
ルト等の伝動機構を介して駆動されるようになってい
る。上記伝動機構と機械式過給機２０の入力軸との間に
は、機械式過給機２０への駆動力の伝達を断続する電磁
クラッチ２１が設けられている。なお、上記機械式過給
機２０は増速ギヤ（図示せず）を内蔵し、入力軸の回転
が増速ギヤを介してロータ２０ａに伝えられるようにな
っている。

【００３６】上記機械式過給機２０の上流には、モータ
１６により駆動されて開閉作動するスロットル弁１７
（上流側絞り弁）が設けられるとともに、このスロット
ル弁１７をバイパスするＩＳＣ通路１８が設けられ、こ
のＩＳＣ通路１８にＩＳＣバルブ１９が設けられてい
る。上記スロットル弁１７またはＩＳＣバルブ１９によ
り、機械式過給機の上流において吸気通路の開口面積を
調節する開口面積調節手段が構成される。

【００３７】また、機械式過給機２０の下流には過給さ
れた吸気を冷却するためのインタークーラ２２が配置さ
れている。

【００３８】さらに吸気通路１１には、過給機バイパス
通路２３と、インタークーラバイパス通路２６とが設け
られている。上記過給機バイパス通路２３は、少なくと
も機械式過給機２０をバイパスし、図示の例では機械式
過給機２０及びインタークーラ２２をバイパスするよう
に、一端がスロットル弁１７と機械式過給機２０との間
の吸気通路に接続されるとともに、他端がインタークー
ラ２２の下流の吸気通路に接続されている。この過給機
バイパス通路２３の途中に過給機バイパス弁（ＡＢＶ）
２４が設けられており、この過給機バイパス弁２４はモ
ータ２５により駆動されるようになっている。

【００３９】上記インタークーラバイパス通路２６は、
インタークーラ２２をバイパスするように、一端が機械
式過給機２０とインタークーラ２２との間の吸気通路に
接続されるとともに、他端がインタークーラ２２の下流
の吸気通路に接続されている。このインタークーラバイ
パス通路２６の途中には、モータ等のアクチュエータ２
８により駆動されて開閉作動するインタークーラバイパ
ス弁２７が設けられている。

【００４０】吸気通路１１における気筒別の各独立吸気
通路１５には、それぞれ、絞り弁３０が設けられてお
り、図２に示すように、各独立吸気通路１５の絞り弁３
０は連動して作動するようにロッド３１により連結さ
れ、このロッド３１を介してモータ等のアクチュエータ
３２により作動されるようになっている。

【００４１】そして、当実施形態では、上記絞り弁３０
の下流で独立吸気通路１５に続く吸気ポート５が２又に
分岐し、その分岐した２つのポート下流端が燃焼室に開
口し、これらがそれぞれ吸気弁７によって開閉されるよ
うになっている。

【００４２】上記各絞り弁３０は、全閉時に、部分的に
通路壁との間に隙間を有する状態となることにより、吸
気通路を所定最小通路面積に絞るとともに、上記隙間を
通る気流によって燃焼室内にスワールもしくはタンブル
を生成するようになっている。具体的には、図３に示す
ように、上記絞り弁３０の一部、例えば上部が切欠さ
れ、その切欠部分３０ａにより全閉時に通路壁との間に
隙間が形成され、この部分を吸気が流通して燃焼室４内
に主にタンブルが生成されるようになっている。

【００４３】さらに各独立吸気通路１５には、吸気ポー
ト下流側に向けて燃料を噴射するインジェクタ３３が設
けられている。

【００４４】一方、排気通路１２は、各気筒の排気ポー
ト６に連通する排気マニホールド３５とこの排気マニホ
ールド３５の集合部に接続された共通排気通路３６とを
有しており、その共通排気通路３６の途中に排気ガス浄
化用の触媒３８が設けられている。この触媒３８は、排
気ガス中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ等を浄化するもので、望
ましくは、空燃比が理論空燃比よりもリーンな状態にあ
るリーン運転時でもＮＯｘ浄化性能を有するような触媒
が用いられる。

【００４５】この触媒３８の位置は、暖機促進のために
は燃焼室４に近い排気通路上流寄りとする方が有利であ
るが、機械式過給機付エンジンでは高負荷高回転時に排
気温度が上昇し易いので、触媒の過度の温度上昇を避け
て信頼性を確保すべく、燃焼室４からある程度離れたエ
ンジン下方もしくは運転室下方に触媒３８が配置され、
共通排気通路３６の一部をなす排気管３６ａを介して排
気マニホールド３５に接続されている。

【００４６】また、エンジンの制御に必要な各種検出手
段として、吸気通路１１のスロットル弁１７の上流に配
置されて吸入空気量を検出するエアフローセンサ４１、
排気通路の排気マニホールド集合部に配置されて排気ガ
ス中の酸素濃度を検出することにより空燃比を検出する
Ｏ₂ センサ４２、エンジン冷却水の水温を検出する水温
センサ４３、エンジン回転数を検出する回転数センサ４
４、変速機のギヤ段を検出するセンサ４５、アクセル開
度（アクセルペダル踏み込み量）を検出するアクセルセ
ンサ４６等が設けられている。

【００４７】上記各センサ４１〜４６からの信号は制御
ユニット（ＥＣＵ）５０に入力されている。そして、上
記制御ユニット５０から、燃料噴射量を制御する信号が
インジェクタ３３に出力されるとともに、点火時期を制
御する信号が点火回路１０に出力され、また機械式過給
機２０の駆動、停止を制御する信号が電磁クラッチ２１
に出力され、さらに、過給機バイパス弁２４を駆動する
モータ２５と、インタークーラバイパス弁２８のアクチ
ュエータ２８と、絞り弁３０のアクチュエータ３３とに
対してもそれぞれ制御信号が出力されている。なお、ス
ロットル弁１７のモータ１６及びＩＳＣバルブ１９にも
制御ユニット５０から制御信号が出力されている。

【００４８】図４は、図１中に示した制御ユニット５０
の構成を示す機能ブロック図である。この図において制
御ユニット５０は、暖機判定手段５１、点火時期制御手
段５２、クラッチ制御手段５３、ＡＢＶ制御手段（過給
機バイパス弁制御手段）５４、Ｉ／Ｃ（インタークー
ラ）バイパス制御手段５５、絞り弁制御手段５６、スロ
ットル弁制御手段５７及び空燃比制御手段５８を含んで
いる。

【００４９】上記暖機判定手段５１は、例えば水温セン
サ４３で検出されるエンジン水温によって触媒３８の温
度状態を推定し、触媒３８が未暖機か暖機かを判定する
ようになっている。

【００５０】上記点火時期制御手段５２は、点火時期を
運転状態及び温度条件等に応じて制御するもので、触媒
未暖機時には点火時期をＭＢＴより所定量リタードさ
せ、触媒暖機後は運転状態に応じてＭＢＴ等の適正点火
時期に制御するようになっている。

【００５１】上記クラッチ制御手段５３は、電磁クラッ
チ２１のオン、オフを運転状態及び温度条件等に応じて
制御し、また、ＡＢＶ制御手段５４は、過給機バイパス
弁２４を運転状態及び温度条件等に応じて制御するもの
である。これらの手段５３，５４により、触媒暖機後の
通常運転中は、図５に示す各領域Ａ〜Ｃにおいて過給状
態が次のように制御される。すなわち、所定負荷以下か
つ所定回転数以下の低負荷低回転領域Ａでは、電磁クラ
ッチ２１がオフとされることにより過給機２０の駆動が
停止されるとともに過給機バイパス弁２４が開弁状態と
され、所定負荷以下で所定回転数より高回転の領域Ｂで
は電磁クラッチ２１がオンとされることにより過給機駆
動状態とされるが過給機バイパス弁２４が開弁状態に保
たれることにより実質的に過給は行なわれず、所定負荷
より高負荷側の領域Ｃでは電磁クラッチ２１がオンとさ
れるとともに過給機バイパス弁２４が閉じられることに
より過給が行なわれる。

【００５２】一方、触媒未暖機状態にあるときは、上記
低負荷低回転領域Ａでも電磁クラッチ２１がオンとさ
れ、かつ過給機バイパス弁２４が全閉もしくは小開度に
閉じられることにより、過給が行なわれる。この場合
に、後に詳述するように、絞り弁３０の作動に関連し
て、過給機バイパス弁２４の開度が運転状態に応じて制
御されるようになっている。

【００５３】図４中のＩ／Ｃバイパス制御手段５５は、
インタークーラバイパス弁２７を温度条件等に応じて制
御するものであり、触媒未暖機状態にあるときにインタ
ークーラバイパス弁２７を閉じ、触媒暖機後の通常運転
中はインタークーラバイパス弁２７を開くようになって
いる。

【００５４】絞り弁制御手段５６は、各独立吸気通路１
５に設けられた絞り弁３０を運転状態及び温度条件等に
応じて制御するものであり、少なくとも触媒未暖機時に
上記低負荷低回転領域Ａで絞り弁３０を全閉もしくは小
開度にして独立吸気通路１５を絞る状態とするようにな
っている。

【００５５】また、空燃比制御手段５８は、燃焼室４に
供給する混合気の空燃比を運転状態及び温度条件等に応
じて設定し、その設定空燃比に応じてインジェクタ３３
からの燃料噴射量等を制御するものであり、触媒未暖機
時に空燃比（Ａ／Ｆ）を１４．０以上とし、好ましくは
理論空燃比もしくはそれより大、つまり空気過剰率λが
λ≧１のリーン空燃比に制御する。とくに当実施形態で
は触媒暖機促進を図りつつＨＣ、ＣＯを低減するために
好ましい制御として、エンジン始動直後の触媒未暖機時
に理論空燃比よりも大きくて１８以下のリーン空燃比と
し、触媒温度の上昇に伴って理論空燃比に変化させるよ
うにしている。

【００５６】以上のような当実施形態の装置の作用を、
図６を参照しつつ次に説明する。

【００５７】エンジン始動直後における触媒未暖機時に
は、上記低負荷低回転域Ａでも電磁クラッチ２１がオン
とされるとともに、過給機バイパス弁２４が全閉もしく
は小開度に制御されることにより、機械式過給機２０に
よる過給が行なわれる。また、インタークーラバイパス
弁２７が開かれることにより、過給気はインタークーラ
バイパス通路２６を通ってエンジン本体１に送られ、イ
ンタークーラ２２による過給気の冷却が避けられる。そ
して、各独立吸気通路１５の絞り弁３０は小開度に閉じ
られる。

【００５８】この状態では、過給が行なわれつつ絞り弁
３０により気筒別の各独立吸気通路１５が絞られること
により、絞り弁３０の上流側で過給圧力が高くなり、そ
れに応じて吸気温度が上昇し、この吸気温度の上昇に伴
って各気筒の筒内温度も上昇する。

【００５９】また、各気筒２の吸気ポート近傍において
上記絞り弁３０で独立吸気通路１５が絞られることによ
り、燃焼室４に流入する吸気の乱流強度が高められる。
この作用と上記のように過給によって筒内温度が上昇す
る作用とで、始動直後の冷間時（エンジン及び触媒の冷
機時）でも燃焼性が向上される。そして、触媒未暖機時
には排気温度上昇に有効な点火時期のリタードが行なわ
れるが、とくに上記のように燃焼性が向上されることで
点火時期のリタード量を充分に大きくすることができ、
これによって排気温度が高められる。

【００６０】また、上記筒内温度の上昇は、それ自体が
排気温度の上昇をもたらす。また、始動直後の低負荷低
回転時には上記絞り弁３０で独立吸気通路１５が絞られ
ていてもエンジン回転数が低くて吸入行程が時間的に長
いので燃焼室４に吸気が比較的多く流入し得る状態に
り、このため、過給が行なわれると自然吸気エンジンと
比べて吸入空気量が増加し、それに伴って燃焼ガス量が
増加する。この燃焼ガス量の増加は、排気熱量の増加を
もたらす。

【００６１】つまり、過給による筒内温度の上昇並びに
絞り弁３０の作動による乱流強度の増加により燃焼性が
向上されることで可能となった点火時期のリタード量の
増大と、筒内温度の上昇に伴う燃焼温度の上昇と、上記
吸入空気量の増加に伴う燃焼ガス量の増加とが、いずれ
も排気熱量を増大させ、この排気熱量の増大により触媒
３８の暖機が促進される。そして、前述のように高負荷
高回転時に触媒が温度上昇し過ぎることを避けるために
燃焼室４からある程度離れた位置に触媒３８が設けられ
ている場合でも、上記のような作用で触媒３８が早期に
暖機される。

【００６２】エンジン始動後の時間経過に応じた触媒の
温度上昇を、当実施形態のエンジンによる場合と自然吸
気エンジンによる場合とについて示すと図７中の実線及
び破線のようになり、当実施形態のエンジンによる場合
（実線）は、自然吸気エンジンによる場合（破線）と比
べ、触媒が暖機するまでに要する時間が大幅に短縮され
る。

【００６３】また、空燃比は触媒未暖機時に１４．０以
上（好ましくはλ≧１）とし、とくに当実施形態では、
図６に示すように、エンジン始動直後の触媒未暖機時に
理論空燃比よりも大きくて１８以下のリーン空燃比と
し、触媒温度の上昇に伴って理論空燃比に変化させるよ
うにしており、このような空燃比制御により、触媒の暖
機が促進されるとともに、触媒未暖機時のエミッション
が改善される。

【００６４】この作用を、図８を参照しつつ説明する。
図８は、燃焼室内の燃焼温度と、燃焼室から排出された
排気ガス（触媒で浄化される前の排気ガス）に含まれる
ＨＣ、ＣＯ及びＮＯｘの量を、それぞれ、始動直後のエ
ンジンの冷間時（破線）と暖機時（実線）とについて示
したものである。

【００６５】この図のように、暖機時と比べて冷間時は
燃焼温度が低いためＮＯｘは少ないがＨＣ、ＣＯは多く
なる傾向があり、また空燃比との関係では理論空燃比付
近よりリッチ側でリッチになるにつれてＨＣ、ＣＯが増
大する傾向がある。そして、従来の一般的エンジンで
は、始動直後の冷間時に燃料の気化、霧化が悪いことを
見込んで空燃比をかなりリッチ（例えば１３程度もしく
はそれよりリッチ）に設定することにより燃焼安定性の
確保を図っているが、このようにすると図８から明らか
なようにＨＣ、ＣＯが増大し、しかも、余剰燃料の気化
潜熱で排気温度の上昇が妨げられ、触媒暖機性能も悪く
なる。

【００６６】これに対し、当実施形態のエンジンでは、
始動直後の触媒未暖機状態の冷間時に、過給が行なわれ
るとともに独立吸気通路１５の絞り弁３０で乱流強度が
高められることにより燃料の気化、霧化が良くなって燃
焼性が高められることから、始動直後の空燃比を従来よ
りリーンな１４．０以上にしても燃焼安定性が確保さ
れ、これによりＨＣ、ＣＯが低減されるとともに、燃焼
温度が高められて暖機促進に有利となる。とくに、理論
空燃比よりもリーンで１８までの範囲に設定すれば、Ｈ
Ｃ、ＣＯが充分に少なくなり、かつ、燃焼温度がピーク
に近いため暖機が促進される。そして、触媒温度が低く
て浄化作用が殆ど期待できない間は理論空燃比よりもリ
ーンとされるが、触媒温度が次第に上昇すると、完全な
暖機状態になる前でも触媒３８がある程度活性化する温
度に達した時点から、理論空燃比に移行されることによ
り、触媒による浄化作用でＨＣ、ＣＯ等が低減されると
ともに、暖機促進作用がさらに高められることとなる。

【００６７】さらに触媒未暖機時には、図６中に示すよ
うに機械式過給機２０の上流のスロットル弁１７の開度
が触媒暖機時と比べて大きくされ、これにより充分な過
給量が確保されるとともに過給圧力が高められ、前記の
ような吸気温度の上昇によって燃焼温度ひいては排気温
度を高める作用、及び吸入空気量の増加によって燃焼ガ
ス量を増加する作用が有効に得られる。また、アイドル
運転状態におけるエンジン回転数は触媒未暖機時に触媒
暖機時より高くなるように点火時期のリタード量等が制
御され、これにより、機械式過給機２０の駆動による騒
音増大が抑制される。つまり、当実施形態の装置による
と触媒未暖機時にはアイドル運転状態でも機械式過給機
２０が駆動され、アイドル運転時に回転数変動が機械式
過給機２０に伝わると機械式過給機２０の増速ギヤ等の
バックラッシュにより騒音を生じる。これに対し、機械
式過給機２０が駆動される触媒未暖機時にアイドル回転
数を高くしておけば回転数変動が抑制されて上記騒音が
低減される。

【００６８】ところで、触媒未暖機時において車両停止
状態から走行時に移行したときは、独立吸気通路１５の
絞り弁３０の開度及び過給機バイパス弁２４の開度がそ
れぞれ図６中に破線で示すように変更されることによ
り、過給機２０の信頼性及び発進性能が確保される。

【００６９】すなわち、触媒未暖機時において車両停止
状態にあるアイドル運転時には、同図の実線のように絞
り弁３０が全閉もしくはこれに近い小開度で独立吸気通
路１５を絞った状態とされるとともに、この状態で過給
機２０の前後差圧が過度に増大することを避けてシール
部等の信頼性を確保すべく過給機バイパス弁２４は全閉
より多少開かれて、過給気を少しだけリリーフする状態
となっている。この状態から走行状態に移行すると、上
記絞り弁３０がある程度開かれて流通抵抗が低減される
とともに、過給機バイパス弁２４が閉方向に作動されて
過給気のリリーフが抑制されることにより、吸入空気量
が増加し、発進性能が確保される。この場合、過給機バ
イパス弁２４が閉じられると過給圧が上昇する傾向が生
じるが、絞り弁３０が開かれることで過給圧の上昇が低
減されるので過給機２０の前後差圧が過度に増大するこ
とはない。

【００７０】そして、このように吸気量の増加でエンジ
ン出力が高められ、点火時期の進角によってトルクを稼
ぐ必要はないので、走行状態に移行したときにも点火時
期のリタードによる暖機促進作用は維持される。

【００７１】また、触媒暖機状態となった後は、図６中
に示すように、低回転低負荷領域Ａであれば電磁クラッ
チ２１がオフとされるとともに過給機バイパス弁２４が
開かれることにより過給が停止され、高負荷領域Ｃに移
行すれば同図中の二点鎖線のように電磁クラッチ２１が
オンとされるとともに過給機バイパス弁２４が閉じられ
る。そして、触媒暖機状態において過給が行なわれると
きには、インタークーラバイパス弁２７が閉じられるこ
とにより、過給気がインタークーラ２２で冷却される。

【００７２】なお、高負荷時のノッキングを防止するた
め、吸気弁７と排気弁８の開弁期間に所定のオーバラッ
プをもたせておくことにより、高負荷時に機械式過給機
２０による過給を利用して、上記オーバラップの期間に
燃焼室４内の残量排気ガスが掃気されるようにしておく
ことが望ましい。そして、このようにする場合に、上記
絞り弁３０は触媒暖機状態となった後も低負荷域では閉
状態とし、高負荷時に開くようにすればよい。このよう
にすると、触媒暖機状態において過給が停止されている
低負荷域では、絞り弁３０が閉状態とされることで吸気
流速が高められることにより、吸・排気弁の開弁オーバ
ラップ中に吸気系への排気ガス吹き返しが抑制されるこ
ととなる。

【００７３】本発明の制御装置による制御の具体例及び
エンジンの構造等は上記実施形態のものに限定されず、
種々変更可能であり、図９〜図１６に基づいて変更例を
以下に説明する。

【００７４】図９に示す例では、触媒未暖機状態でも触
媒温度の変化に応じて絞り弁３０の開度及び点火時期が
変更されるようにしている。

【００７５】すなわち、触媒未暖機時に、電磁クラッチ
２１がオンとされるとともに過給機バイパス弁２４が全
閉もしくは小開度に制御されることにより、機械式過給
機２０による過給が行なわれることは前述の図６の例と
同様であるが、絞り弁３０は、エンジン始動直後で触媒
温度が低いときには全閉もしくはこれに近い状態とさ
れ、その後、時間経過に伴う触媒温度の上昇につれて次
第に開度が大きくされる。また、点火時期のリタード量
が触媒温度の上昇につれて次第に大きくされる。そし
て、触媒暖機状態に達すれば、例えば図５中の低負荷低
回転域にある場合に、電磁クラッチ２１がオフとされ、
かつ過給バイパス弁２４が開かれるとともに、絞り弁３
０が運転状態に応じた開度に制御され、かつ、点火時期
がＭＢＴ等の運転状態に応じた適正点火時期に制御され
る。

【００７６】この例によると、エンジン始動後に、未暖
機状態でも時間経過に伴ってエンジン温度が上昇するに
つれ、次第に燃料の気化、霧化が行なわれ易くなって、
吸気の乱流強度を徐々に弱めることができるようになる
ので、絞り弁３０の開度が次第に大きくされる。これに
より絞り弁３０での吸気抵抗が軽減されることで出力が
増加する傾向が生じるが、それに見合うだけ点火時期の
リタード量が大きくされることで出力が適度に調整され
る。このようにして未暖機中に触媒温度上昇につれて点
火時期のリタード量が大きくなると、点火時期リタード
による排気温度上昇の効果がより一層高められることと
なる。

【００７７】また、図１０に示す例では、エンジン始動
時のクランキング中とその後の触媒未暖機時とで制御の
仕方を変えている。すなわち、クランキング中は電磁ク
ラッチ２１がオフ、過給機バイパス弁２４が開とされる
ことで過給が停止されるとともに、点火時期がエンジン
出力を高めるに有利なＭＢＴ等に設定され、クランキン
グ終了後の触媒未暖機時には電磁クラッチ２１がオン、
過給機バイパス弁２４が閉とされることで過給が行なわ
れるとともに、点火時期がリタードされるようになって
いる。

【００７８】この例によると、クランキング中は過給機
２０の停止によってエンジンの駆動抵抗が低減されると
ともに、点火時期のリタードが行なわれないことによ
り、エンジンの始動が促進される。そして、始動完了後
に、触媒未暖機状態にある場合は過給機２０の駆動及び
点火時期のリタード等の、暖機促進のため制御が行なわ
れる。

【００７９】独立吸気通路に配置する絞り弁の構造も上
記実施形態に限定されず、例えば図１１に示すように、
気筒別の独立吸気通路を第１通路１５ａと第２通路１５
ｂとに分割し、その各第２通路１５ｂに絞り弁３０´を
設け、この各絞り弁３０´をモータ等のアクチュエータ
３２´で作動するようにしていもよい。

【００８０】この構造による場合も、触媒未暖機時には
機械式過給機（この図には不図示）を駆動して過給を行
なうようにしつつ、上記絞り弁３０´を閉じるようにす
ればよく、こうすることにより、第１通路１５ａのみか
ら過給気が燃焼室に供給されてスワールが生成される。
その他の作用は先の実施形態と同様である。

【００８１】あるいはまた、独立吸気通路１５に設けた
絞り弁３０がエンジン出力調節用のエレキスロットル弁
としての機能を有するようにしておいてもよい。すなわ
ち、気筒別の各独立吸気通路１５に設けた絞り弁３０を
ステップモータ等で駆動して、電気的に制御し得るよう
にし、アクセルペダルと機械的には非連動であるが予め
設定した対応関係に基づきアクセル開度に応じて制御ユ
ニットにより絞り弁開度を制御することにより、エンジ
ン出力を調節することができる。

【００８２】このように独立吸気通路１５の絞り弁３０
をエンジン出力調節用のエレキスロットル弁として利用
する場合、アクセル開度に応じた絞り弁開度の特性は、
触媒未暖機時と触媒暖機時とで図１２（ａ）中の実線と
破線とに示すように相違させて、所定アクセル開度以下
の低負荷領域での絞り弁開度が触媒未暖機時に暖機時よ
り大きくなるように設定しておくことが望ましい。

【００８３】すなわち、触媒暖機時には、図１２（ａ）
中の破線のようにアクセル開度に応じて絞り弁開度が略
リニアに変化するように特性が設定される。一方、触媒
未暖機時には、同図の実線のように、所定アクセル開度
以下の領域で、アクセル開度の増加に対し、絞り弁開度
がこの領域での触媒暖機時の開度より大きい一定開度
（所定アクセル開度に対応する開度）に保持され、所定
アクセル開度より高負荷側の領域では触媒暖機時と同じ
特性となるように設定される。

【００８４】また、このような絞り弁３０の特性に関連
して、過給機バイパス弁２４は図１２（ｂ）に示すよう
に制御される。すなわち、触媒未暖機時には、図１２
（ｂ）中の実線のように、アクセル全閉から所定アクセ
ル開度までの範囲でアクセルの増加に対して過給機バイ
パス弁２４が所定開度から次第に閉じるように設定され
る。なお、触媒暖機時には同図中の破線のように非過給
領域に相当する低アクセル開度側で過給機バイパス弁２
４が開かれる。

【００８５】なお、このように絞り弁３０及び過給機バ
イパス弁２４が制御される場合でも、電磁クラッチ、点
火時期、空燃比等の制御は、前述の図６の例と同様とす
ればよい。また、過給機上流のスロットル弁は予め開度
を大きく設定しておけばよいが、このスロットル弁を省
略してもよい。

【００８６】この制御例によると、触媒未暖機時におい
て走行状態への移行時等に、アイドル状態から次第にア
クセルペダルが踏み込まれている場合に、所定アクセル
開度までは、絞り弁３０が一定開度に保たれることによ
り、過度に過給圧が上昇することが避けられ、かつ、あ
る程度は独立吸気通路１５が絞られた状態で、適度に過
給気が各気筒２の燃焼室４に供給される。従って、過給
が行なわれつつ独立吸気通路１５が絞られることにより
吸気温度が上昇し、吸気の乱流強度が高められ、吸入空
気量の増加によって燃焼ガス量が増加するといった作用
が有効に発揮される。そして、このように絞り弁３０が
一定開度に保たれる領域では、アクセル開度の増加に応
じて過給機バイパス弁２４が所定開度から次第に閉じら
れることによりエンジン出力が調節される。

【００８７】触媒未暖機時に所定アクセル開度以上とな
った場合や、触媒暖機時には、アクセル開度に対応して
絞り弁開度が変化することによりエンジン出力が調節さ
れる。

【００８８】このように絞り弁を制御する場合に、さら
に図１３のように、触媒未暖機時のアクセル開度に対す
る絞り弁開度の特性をアクセル開度が増加するときと減
少するときとで変更し、つまりアクセル開度の増加に対
しては上記のように所定アクセル開度まで絞り弁開度を
一定に保つが、アクセル開度の減少に対しては所定アク
セル開度以下でもスロットル開度がアクセル開度に対応
してリニアに変化するように設定しておくことが好まし
い。このようにすると、減速時にエンジンブレーキ性能
が確保される。

【００８９】図１４は触媒未暖機時におけるアイドル運
転時にエンジン回転数変動を抑制して騒音を低減するた
めの手段の他の例を示し、この例では、触媒未暖機時に
おけるアイドル運転時に騒音低減のためラフネス制御を
行うようにしている。

【００９０】すなわち、本発明では、前述のように触媒
未暖機時にはアイドル運転時でも機械式過給機２０が駆
動されて過給が行われるので、このときにエンジン回転
数変動を生じると機械式過給機２０の増速ギヤ等のバッ
クラッシュにより騒音が生じ易くなり、これに対し、前
記の図６に示す例では触媒未暖機時にアイドル回転数を
高くしているが、図１４に示す例ではさらに、アイドル
運転時にエンジン回転数センサ４４の出力に基づいてそ
の回転数変動（ラフネス）を検出するラフネス検出手段
６１が設けられている。

【００９１】そして、暖機判定手段５１による判定及び
ラフネス検出手段６１による検出に応じて点火時期制御
手段５２により、触媒未暖機時におけるアイドル運転時
に、ラフネスが設定値以上に大きくなると点火時期リタ
ード量を小さくすることでエンジン回転数を高め、ラフ
ネスを抑制するように制御している。なお、クラッチ制
御手段、ＡＢＶ制御手段、Ｉ／Ｃバイパス弁手段、絞り
弁制御手段、スロットル弁制御手段及び空燃比制御手段
等は図４に示す例と同様であるので、図１４においては
図示を省略する。

【００９２】図１５は過給機上流側に設けられているス
ロットル弁１７（図１参照）の制御の別の例を示してい
る。この図において、スロットル弁制御手段５７は、暖
機判定手段５１の判定に応じて触媒未暖機にスロットル
弁１７の開度を大きくするが、ブレーキスイッチ６２が
ＯＮとされたときは上記スロットル弁１７を一時的に閉
じるようになっている。なお、点火時期制御手段、クラ
ッチ制御手段、ＡＶＢ制御手段、Ｉ／過給機バイパス弁
手段、絞り弁制御手段及び空燃比制御手段等は図４に示
す例と同様であるので、図１５においては図示を省略す
る。

【００９３】この例によると、低負荷域でも過給が行わ
れる触媒未暖機時には、充分な過給量を確保するために
過給機上流側のスロットル弁１７の開度が大きくされる
が、触媒未暖機時であってもブレーキスイッチ６２がＯ
Ｎのときには一時的にスロットル弁１７が閉じられるこ
とにより、スロットル弁１７と過給機２０との間の吸気
通路１１内の圧力が低下し、ブレーキ作動用の負圧を得
ることができる。従って、このような制御を行う場合、
スロットル弁１７と過給機２０との間の吸気通路１１
に、マスターバックへ負圧を供給するための通路（図示
せず）を接続しておけばよい。

【００９４】また、図１及び図２に示すエンジンにおい
て、インジェクタ３３は各気筒の吸気ポート近傍の独立
吸気通路１５に設けられているが、図１に二点鎖線で示
すように燃焼室４に臨むようにインジェクタ３３´を設
け、このインジェクタ３３´から直接燃焼室内に燃料を
噴射するようにした筒内噴射式エンジンに本発明の制御
装置を適用することもできる。

【００９５】この場合、上述のような過給機２０、絞り
弁３０、点火時期等の制御に加え、インジェクタ３３´
からの燃料噴射の制御として、触媒未暖機時に、燃焼室
全体の空燃比は略理論空燃比としつつ、図１６に示すよ
うに燃料噴射（噴射パルス）を吸気行程と圧縮行程とに
分割して行なうようにすることが好ましい。

【００９６】このようにすると、触媒未暖機時に、点火
プラグ付近が比較的リッチな混合気、その周囲が比較的
リーンな混合気とされた状態で燃焼が行なわれる。この
ような燃焼により排気温度が高められることは、当発明
者が実験的に確認している。その理由として次のような
ことが推定される。

【００９７】すなわち、上記のような混合気分布状態で
着火が行なわれると、点火プラグ付近のリッチ混合気層
から周囲のリーン混合気層へ燃焼が広がり、その過程で
リッチ混合気層の余剰燃料がリーン混合気層の酸素を奪
いつつ燃焼し、その燃焼が比較的遅い時期まで持続して
所謂後燃え状態になる等の現象により、排気温度が上昇
するものと推測される。

【００９８】そして、触媒未暖機時には、このような分
割噴射による作用と、点火時期をリタードさせるととも
に過給を行ないつつ絞り弁３０を絞ることによる吸気温
度上昇、燃焼性向上、燃焼ガス量増加等の作用が相乗的
に得られることにより、大幅に暖機が促進されることと
なる。

【００９９】

【発明の効果】以上のように本発明は、触媒未暖機時に
点火タイミングを所定量リタードさせるとともに、低負
荷域において触媒未暖機時に機械式過給機により過給が
行なわれるようにすることで、点火時期をリタードして
も充分にエンジン回転速度を維持できる空気量を確保す
るとともに、機械式過給機の下流における各気筒毎の独
立吸気通路に、触媒未暖機時に通路を絞る絞り弁を設け
ているため、触媒暖機時に、絞り弁上流側で過給圧が上
昇することにより吸気温度が上昇し、かつ、絞り弁によ
り吸気の乱流強度が高められて、これらの作用で燃焼性
が向上され、これにより点火時期のリタード量を大きく
し、排気温度を上昇させることが可能になる。その上、
吸気温度の上昇に伴って排気ガス温度が上昇するととも
に、過給による吸入空気量の増加に伴って排気ガス量が
増加し、これらの相乗作用により、充分に触媒の暖機を
促進し、エンジン始動後に暖機状態に達するまでの時間
を大幅に短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用される機械式過給機付エンジンの
一例を示す全体概略図である。

【図２】エンジン本体及び吸・排気系の一部を示す概略
平面図である。

【図３】各独立吸気通路に設けられる絞り弁の拡大図で
ある。

【図４】制御ユニットの機能的構成の一例を示すブロッ
ク図である。

【図５】機械式過給機の制御のための領域設定を示す説
明図である。

【図６】図４に示す制御ユニットにより制御される制御
対象の動作を示すタイムチャートである。

【図７】触媒温度の時間的変化を示すグラフである。

【図８】空燃比と燃焼温度及び排気ガス中のＨＣ、Ｃ
Ｏ、ＮＯｘとの関係を暖機時と冷間時とについて示すグ
ラフである。

【図９】制御動作の別の例を示すタイムチャートであ
る。

【図１０】制御動作のさらに別の例を示すタイムチャー
トである。

【図１１】独立吸気通路及びこれに設けられる絞り弁の
構造の別の例を示す概略平面図である。

【図１２】独立吸気通路に設けた絞り弁がエンジン出力
調節用のエレキスロットル弁としての機能を有するよう
にした場合のアクセル開度と絞り弁開度との関係
（ａ）、及びアクセル開度と過給機バイパス弁の開度と
の関係（ｂ）を、それぞれ触媒未暖機時と触媒暖機時と
について示すグラフである。

【図１３】アクセル開度と絞り弁開度との関係を、触媒
未暖機時におけるアクセル開度増加時とアクセル開度減
少時とについて示すグラフである。

【図１４】点火時期制御手段による制御の別の例を示す
ブロック図である。

【図１５】スロットル弁制御手段による制御の別の例を
示すブロック図である。

【図１６】本発明の制御装置を筒内噴射式エンジンに適
用した場合における触媒未暖機時の燃料噴射の制御の例
を示す図である。

【符号の説明】

１エンジン本体１１吸気通路１２排気通路１５独立吸気通路１７スロットル弁２０機械式過給機２１電磁クラッチ２３過給機バイパス通路２４過給機バイパス弁２６インタークーラバイパス通路２７インタークーラバイパス弁３０絞り弁３３インジェクタ３８触媒５０制御ユニット５１暖機判定手段５２点火時期制御手段５３クラッチ制御手段５４ＡＢＶ制御手段５５Ｉ／Ｃ制御手段５６絞り弁制御手段５７スロットル弁制御手段５８空燃比制御手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ０２Ｂ 33/00 Ｆ０２Ｂ 33/00 Ｆ３Ｇ０９３ 39/12 39/12 ３Ｇ３０１Ｆ０２Ｄ 9/02 ３０５Ｆ０２Ｄ 9/02 ３０５Ｍ 13/02 13/02 Ｈ 23/00 23/00 Ｐ 29/02 29/02 Ｚ 41/02 ３１０ 41/02 ３１０Ｄ 41/06 ３０５ 41/06 ３０５ 45/00 ３１２ 45/00 ３１２Ｂ３１２Ｊ３１２ＲＦ０２Ｐ 5/15 Ｆ０２Ｐ 5/15 ＥＦターム(参考） 3G005 DA08 DA10 EA05 EA19 FA00 FA35 GA02 GA12 GA17 GB04 GB18 GD03 GD07 GD08 GD09 GD11 GD12 GD13 GD16 GD17 GD21 HA02 HA05 HA13 HA19 JA12 JA39 JB02 JB09 JB11 3G022 CA00 CA01 CA02 CA03 CA05 CA06 CA09 DA02 FA06 FA07 GA05 GA06 GA08 GA09 GA12 GA20 3G065 AA03 AA04 AA07 AA11 CA00 DA04 EA01 EA02 EA03 EA05 EA07 EA09 EA10 EA12 FA02 GA05 GA09 GA10 GA12 GA13 GA18 GA29 GA31 GA41 GA43 GA46 HA03 HA05 3G084 BA00 BA05 BA07 BA08 BA09 BA13 BA15 BA17 BA24 CA00 CA01 CA02 CA03 CA07 CA09 DA00 DA10 EA11 EC03 FA00 FA07 FA10 FA19 FA20 FA29 FA34 3G092 AA06 AA18 BA07 BA09 BB02 BB06 DA12 DB02 DB06 DC00 DC01 DF01 DF06 DG07 EA01 EA02 EA04 EA07 EA09 EA11 EA26 EA27 EA28 EA29 FA00 GA01 GA02 GA03 GA04 GA05 GA13 GA16 GA17 GB01 GB10 HA01Z HC04Z HD02Z HD05Z HE02Z HE08Z HF08Z HF12Z HF25Z 3G093 AA01 AA04 AB02 BA00 BA20 CA01 CA03 CA04 CA05 CA06 CA09 CA10 CB05 CB07 DA01 DA05 DA06 DA09 DA11 DA12 DA13 DB06 DB11 EA00 EA04 EA05 EA09 EA13 EA14 FB01 FB02 3G301 HA04 JA00 JA21 KA00 KA01 KA05 KA06 KA07 KA08 KA16 KA23 KA24 KA28 KB00 KB01 LA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】吸気通路に機械式過給機を備える一方、
排気通路に排気ガス浄化用の触媒を備え、かつ、触媒未
暖機時に点火タイミングを所定量リタードさせるように
なっている機械式過給機付エンジンにおいて、上記機械
式過給機をバイパスする過給機バイパス通路を開閉する
過給機バイパス弁と、この過給機バイパス弁をエンジン
低負荷時において触媒未暖機時に全閉もしくは小開度に
閉じ、触媒暖機時に開くように制御する過給機バイパス
弁制御手段とを設けるとともに、機械式過給機の下流に
おける各気筒毎の独立吸気通路に、触媒未暖機時に通路
を絞る絞り弁を設けたことを特徴とする機械式過給機付
エンジンの制御装置。
【請求項２】燃焼室に供給する混合気の空燃比を制御
する空燃比制御手段を備え、上記空燃比を触媒未暖機時
に１４．０以上とすることを特徴とする請求項１記載の
機械式過給機付エンジンの制御装置。
【請求項３】上記空燃比を触媒未暖機時に理論空燃比
もしくはこれよりも大きい空燃比とすることを特徴とす
る請求項２記載の機械式過給機付エンジンの制御装置。
【請求項４】上記空燃比を触媒未暖機時に理論空燃比
よりも大きいリーン空燃比とし、触媒暖機時に略理論空
燃比とすることを特徴とする請求項３記載の機械式過給
機付エンジンの制御装置。
【請求項５】上記空燃比をエンジン始動直後の触媒未
暖機時に理論空燃比よりも大きくて１８以下のリーン空
燃比とし、触媒温度の上昇に伴って理論空燃比に変化さ
せるようにしたことを特徴とする請求項４記載の機械式
過給機付エンジンの制御装置。
【請求項６】機械式過給機より下流の吸気通路にイン
タークーラを設けるとともに、機械式過給機より下流で
インタークーラより上流の吸気通路とインタークーラよ
り下流で各絞り弁より上流の吸気通路とを接続するイン
タークーラバイパス通路と、このインタークーラバイパ
ス通路を開閉するインタークーラバイパス弁とを設け、
触媒未暖機時に上記インタークーラバイパス通路を開く
ようにしたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか
に記載の機械式過給機付エンジンの制御装置。
【請求項７】機械式過給機を駆動状態と停止状態とに
切換えるクラッチと、このクラッチの作動を制御する手
段とを備え、エンジンの低回転低負荷域では上記クラッ
チを触媒未暖機時にオン状態、触媒暖機時にオフ状態に
制御するようにしたことを特徴とする請求項１乃至６の
いずれかに記載の機械式過給機付エンジンの制御装置。
【請求項８】触媒未暖機時において車両停止状態から
走行状態への移行時に、各気筒毎の独立吸気通路に設け
た絞り弁を部分的に開くことを特徴とする請求項１乃至
７のいずれかに記載の機械式過給機付エンジンの制御装
置。
【請求項９】触媒未暖機時において車両停止状態にあ
るときに、過給機バイパス弁を部分的に開くことにより
機械式過給機の下流側圧力と上流側圧力との差圧が一定
範囲内になるように制御するとともに、触媒未暖機時に
おいて車両停止状態から走行状態への移行時に、過給機
バイパス弁の開度を小さくすることを特徴とする請求項
８記載の機械式過給機付エンジンの制御装置。
【請求項１０】触媒暖機状態に至るまでの間で触媒の
温度が上昇するに伴い、各気筒毎の独立吸気通路の絞り
弁の開度を次第に大きくするとともに、点火時期のリタ
ード量を増大させるようにしたことを特徴とする請求項
１乃至９のいずれかに記載の機械式過給機付エンジンの
制御装置。
【請求項１１】各気筒毎の独立吸気通路に設けた絞り
弁はエンジン出力調節機能を有し、かつ、アクセルペダ
ルと機械的に非連動で電気的に制御されるようにし、ア
クセル開度に対する絞り弁開度の特性を触媒未暖機時と
触媒暖機とで相違させて、アクセル開度が所定アクセル
開度以下の領域での絞り弁開度が触媒未暖機時に触媒暖
機時より大きくなるように設定したことを特徴とする請
求項１乃至１０のいずれかに記載の機械式過給機付エン
ジンの制御装置。
【請求項１２】触媒未暖機時において所定アクセル開
度以下の領域では、アクセル開度の増加に対し、絞り弁
開度を一定開度に保持し、かつ、過給機バイパス弁を所
定開度から次第に閉じるように設定したことを特徴とす
る請求項１１記載の機械式過給機付エンジンの制御装
置。
【請求項１３】触媒未暖機時においてアクセル開度の
減少に対しては所定アクセル開度以下の領域でもアクセ
ル開度に対応して絞り弁開度を減少させるように設定し
たことを特徴とする請求項１２記載の機械式過給機付エ
ンジンの制御装置。
【請求項１４】機械式過給機の上流において吸気通路
の開口面積を調節する開口面積調節手段と、この開口面
積調節手段を制御する手段とを設け、触媒未暖機時には
触媒暖機時よりも開口面積調節手段の開度を大きくする
ようにしたことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれ
かに記載の機械式過給機付エンジンの制御装置。
【請求項１５】開口面積調節手段として機械式過給機
の上流に吸気通路を絞る上流側絞り弁を設け、ブレーキ
作動時に一時的に上記上流側絞り弁を閉じることを特徴
とする請求項１４記載の機械式過給機付エンジンの制御
装置。
【請求項１６】クランキングからエンジン回転数が吹
き上がるまでのエンジン始動初期には過給機バイパス弁
を開くとともに点火時期をアドバンス側に制御し、その
後において触媒未暖機状態にあるときに過給機バイパス
弁を閉じるとともに点火時期をリタード側に制御するよ
うにしたことを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか
に記載の機械式過給機付エンジンの制御装置。
【請求項１７】増速ギヤ内蔵の機械式過給機を備える
ものにおいて、アイドル運転状態では触媒未暖機時に触
媒暖機時よりエンジン回転数が高くなるように点火時期
リタード量を制御することを特徴とする請求項１乃至１
６のいずれかに記載の機械式過給機付エンジンの制御装
置。
【請求項１８】増速ギヤ内蔵の機械式過給機を備える
ものにおいて、エンジンのラフネスを検出する手段を設
け、アイドル運転状態での触媒未暖機時に上記ラフネス
を設定値以下に保つように点火時期リタード量を制御す
ることを特徴とする請求項１乃至１６のいずれかに記載
の機械式過給機付エンジンの制御装置。
【請求項１９】燃焼室内に直接燃料を噴射するインジ
ェクタを備え、触媒未暖機時に、燃焼室全体としての空
燃比を略理論空燃比としつつ上記インジェクタからの燃
料噴射を吸気行程と圧縮行程とに分割して行なうように
したことを特徴とする請求項１乃至１８のいずれかに記
載の機械式過給機付エンジンの制御装置。
【請求項２０】エンジンの排気マニホールドに排気管
を介して触媒を接続したことを特徴とする請求項１乃至
１９のいずれかに記載の機械式過給機付エンジンの制御
装置。
【請求項２１】低負荷低回転域では各気筒毎の独立吸
気通路に設けた絞り弁を触媒暖機後も閉状態とし、か
つ、吸気弁と排気弁の開弁期間をオーバラップさせたこ
とを特徴とする請求項１乃至２０のいずれかに記載の機
械式過給機付エンジンの制御装置。