JP2008163848A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】触媒の暖機を促進するとともに車両の制動力の不足を回避しながら、出力トルクが過大となることを回避することが可能な内燃機関の制御装置を提供すること。
【解決手段】装置は、触媒の暖機を促進する触媒暖機要求があり且つスロットル弁の下流の負圧を増大させる負圧増大要求がない場合、通常時点火時期θ0を遅角側に補正量Δθ1だけ補正した時期θ0+Δθ1に点火時期を制御するとともにスロットル弁の開度を通常時スロットル弁開度TA0よりも補正量ΔTA1だけ大きい開度TA0+ΔTA1に制御する。装置は、負圧増大要求があると判定されたとき、先ず、スロットル弁の開度を開度TA0+ΔTA1よりも小さい開度TA0+ΔTA2へ切り替える。装置は、スロットル弁の開度を切り替えてから時間Thが経過するまでの間、点火時期を時期θ0+Δθ1に維持し、その後、点火時期を時期θ0+Δθ1よりも進角側の時期θ0に向けて変化させる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、内燃機関の排気通路に配設された触媒の暖機を促進するために点火時期を遅角させる制御を行う内燃機関の制御装置に関する。

従来、吸気通路内のスロットル弁の下流における空気の圧力（スロットル弁下流圧力）と大気圧との差圧を利用することによりブレーキ操作力を増大させて車両の制動力を増大させる制動倍力装置（ブレーキブースタ）を備える車両に搭載された内燃機関に適用され、内燃機関の始動時、排気通路に配設された排ガス浄化用触媒の暖機を促進することによりこの触媒の状態を活性状態とするために燃焼室にて火花を発生させる時期（点火時期）を通常時の点火時期よりも遅角させる制御（点火遅角制御）を行う制御装置が知られている。

点火遅角制御を行う期間においては、点火遅角制御を行わない場合と比較して熱効率が悪化するので同じ量の混合気に対して内燃機関が出力するトルク（出力トルク）は小さくなる。そこで、上記制御装置は、この期間においてスロットル弁の開度（スロットル弁開度）を通常時のスロットル弁開度よりも大きくする。これにより、燃焼室（気筒）内に導入される空気量（筒内空気量）及びその空気量に比例して供給される燃料量が増加するので、点火遅角制御を行う期間中の出力トルクを点火遅角制御を行わない場合の出力トルクに略一致させることができる。

一方、スロットル弁開度が大きくされると、スロットル弁下流圧力は大気圧に近づけられる。従って、上記制御装置においては、点火遅角制御を行っている期間中、ブレーキブースタがブレーキ操作力を十分に増大させることができないために車両の制動力が不足する場合がある。そこで、他の制御装置の一つは、触媒の暖機を促進するために点火遅角制御を行うべき期間中であっても、比較的大きな制動力が要求され得る場合には、スロットル弁開度を通常時のスロットル弁開度とするとともに点火時期を通常時の点火時期とすることにより点火遅角制御の実行を停止するようになっている（特許文献１を参照。）。これにより、車両の制動力が不足することが回避される。
特開２００２−３２７６３９号公報

ところで、点火遅角制御の実行が停止され且つスロットル弁開度が通常時のスロットル弁開度へと減少させられた直後の時点においては吸気通路内のスロットル弁の下流に比較的高い圧力を有する空気が残存しているので、実際の筒内空気量は、スロットル弁の開度が変更されてから遅れを伴ってその開度に応じた量となる。従って、上記従来の制御装置においては、点火遅角制御の実行の停止を開始した直後の時点にて、筒内空気量が過剰となることにより出力トルクが過大となってトルクショック（衝撃力）が発生する虞があった。

本発明は上述した課題に対処するためになされたものであって、その目的は、触媒の暖機を促進するとともに車両の制動力の不足を回避しながら、出力トルクが過大となることを回避することが可能な内燃機関の制御装置を提供することにある。

かかる目的を達成するため本発明に係る内燃機関の制御装置は、
車両に搭載された内燃機関の吸気通路に配設されたスロットル弁と、
所定の駆動指示信号に応じて前記スロットル弁を駆動するスロットル弁駆動手段と、
前記吸気通路内の前記スロットル弁の下流にて発生する負圧であるスロットル弁下流負圧を利用することによりブレーキ操作力を増大させて前記車両の制動力を増大させる制動倍力手段と、
所定の点火指示信号に応じて前記機関の燃焼室に供給される混合気に点火する点火手段と、
前記機関の排気通路に配設された排ガス浄化用触媒と、
前記スロットル弁駆動手段に対して前記駆動指示信号を送信することにより前記スロットル弁の開度を前記機関の運転状態に応じて定まる開度である通常時スロットル弁開度に制御するスロットル弁制御手段と、
前記点火手段に対して前記点火指示信号を送信することにより前記点火手段によって前記混合気に点火する点火時期を前記機関の運転状態に応じて定まる時期である通常時点火時期に制御する点火時期制御手段と、
を備える。

更に、本発明に係る内燃機関の制御装置は、
前記触媒の暖機を促進する触媒暖機要求の有無を判定するとともに、前記スロットル弁下流負圧を増大させる負圧増大要求の有無を判定する要求判定手段を備える。
加えて、前記スロットル弁制御手段は、
前記触媒暖機要求があり且つ前記負圧増大要求がないと判定されたときに前記スロットル弁の開度を前記運転状態に応じて定まる開度であって同一の運転状態の下で前記通常時スロットル弁開度よりも大きくされる開度である点火遅角実行時スロットル弁開度に制御するとともに、同触媒暖機要求及び同負圧増大要求のいずれもがあると判定されたときに同スロットル弁の開度を同運転状態に応じて定まる開度であって同一の運転状態の下で同点火遅角実行時スロットル弁開度よりも小さくされる開度である点火遅角抑制時スロットル弁開度に制御するように構成される。
更に、前記点火時期制御手段は、
前記触媒暖機要求があり且つ前記負圧増大要求がないと判定されたときに前記点火時期を前記運転状態に応じて定まる時期であって同一の運転状態の下で前記通常時点火時期よりも遅角側の時期である点火遅角実行時点火時期に制御するとともに、同触媒暖機要求及び同負圧増大要求のいずれもがあると判定されることにより同触媒暖機要求があり且つ同負圧増大要求がないと判定されていた点火遅角制御実行期間が終了した時点から開始する第１所定期間において同点火時期を同点火遅角実行時点火時期に維持し、且つ、同第１所定期間が経過した後に同点火時期を同運転状態に応じて定まる時期であって同一の運転状態の下で同点火遅角実行時点火時期よりも進角側の時期である点火遅角抑制時点火時期に向けて変化させるように構成される。

これによれば、触媒暖機要求があり且つ負圧増大要求がないと判定されたとき、点火時期は通常時点火時期よりも遅角側の点火遅角実行時点火時期に制御され、スロットル弁開度は通常時スロットル弁開度よりも大きい点火遅角実行時スロットル弁開度に制御される。従って、点火時期が通常時点火時期に制御される場合と比較して、排ガスの温度を比較的高い温度に維持することができる。更に、スロットル弁開度が大きくなるので混合気量が増大する。従って、機関の出力トルクの低下を回避しながら、排ガス浄化用触媒の温度を活性温度に迅速に近づけることができる。この結果、内燃機関から外部へ放出される排ガスを触媒によって早期に浄化する（エミッションを良好にする）ことが可能となる。このように、点火時期が遅角され且つスロットル弁開度が増大されている期間を点火遅角制御実行期間と称呼する。

この点火遅角制御実行期間において、制動力の確保が要求されると、触媒暖機要求及び負圧増大要求のいずれもがあると判定される。この場合、スロットル弁開度は、点火遅角実行時スロットル弁開度よりも小さい点火遅角抑制時スロットル弁開度に制御される。一方、点火時期は、この判定時点（即ち、点火遅角制御実行期間が終了した時点）から開始する第１所定期間において点火遅角実行時点火時期に維持され、第１所定期間が経過した後に点火遅角実行時点火時期よりも進角側の点火遅角抑制時点火時期に向けて変化（進角）させられる。

これにより、触媒暖機要求及び負圧増大要求のいずれもがあると判定される期間において、スロットル弁の開度が点火遅角実行時スロットル弁開度より小さい点火遅角抑制時スロットル弁開度に制御されるので、スロットル弁下流負圧は大きくなる。この結果、制動倍力手段がブレーキ操作力を十分に増大させることができるので、車両の制動力が不足することを回避することができる。

また、スロットル弁の開度が点火遅角実行時スロットル弁開度より小さい点火遅角抑制時スロットル弁開度に変更された直後の期間である第１所定期間においては、実際に燃焼室内に導入される空気量（筒内空気量）が点火遅角抑制時スロットル弁開度に対応する空気量よりも多い。従って、上記構成のように、第１所定期間において点火時期を点火遅角実行時点火時期に維持し、且つ、第１所定期間が経過することによって筒内空気量が点火遅角抑制時スロットル弁開度に対応する空気量に近づいた時点以降において、点火時期を点火遅角抑制時点火時期に向けて進角させることにより、出力トルクが過大となることを回避することができる。

更に、第１所定期間においては、点火時期が点火遅角実行時点火時期に維持されている。従って、この期間において点火時期が点火遅角実行時点火時期よりも進角側の時期に制御される場合と比較して、排ガスの温度をより高い温度に維持することができる。この結果、排ガス浄化用触媒をより一層迅速に暖めることができ、排ガス浄化用触媒の温度を活性温度に迅速に近づけることができる。

この場合、前記スロットル弁制御手段は、
前記触媒暖機要求及び前記負圧増大要求のいずれもがあると判定された場合、前記点火遅角制御実行期間が終了した時点から開始する第２所定期間において前記運転状態に応じて定まる開度であって同一の運転状態の下で前記通常時スロットル弁開度よりも小さくされる開度である点火遅角抑制時初期スロットル弁開度を前記点火遅角抑制時スロットル弁開度として採用するとともに、同第２所定期間が経過した後に同通常時スロットル弁開度を同点火遅角抑制時スロットル弁開度として採用するように構成されることが好適である。

これによれば、点火遅角制御実行期間が終了した時点から開始する第２所定期間においてスロットル弁の開度が通常時スロットル弁開度よりも小さい点火遅角抑制時初期スロットル弁開度に制御される。これにより、スロットル弁の開度が第２所定期間においても通常時スロットル弁開度に制御される場合と比較して、スロットル弁下流負圧は、スロットル弁の開度が通常時スロットル弁開度に相当長い期間維持された場合において到達する負圧に迅速に近づけられる。従って、制動倍力手段の状態を、ブレーキ操作力を十分に増大させることが可能な状態に迅速に近づけることができる。

この場合、上記内燃機関の制御装置は、
前記スロットル弁の下流における前記吸気通路内の圧力であるスロットル弁下流圧力を取得するスロットル弁下流圧力取得手段を備え、
前記スロットル弁制御手段は、
前記第２所定期間の終了時点を前記取得されたスロットル弁下流圧力が所定の閾値圧力まで低下した時点に設定するように構成されることが好適である。

スロットル弁下流圧力が過度に低くなると、筒内空気量が過度に少なくなるので出力トルクが過度に小さくなってしまう虞がある。従って、上記構成のように、スロットル弁下流圧力が上記閾値圧力まで低下した時点以降の時点においてスロットル弁の開度を通常時スロットル弁開度に制御すれば、出力トルクが過度に小さくなることを回避することができる。

また、上記内燃機関の制御装置のいずれかの前記点火時期制御手段は、
前記第１所定期間が経過した後に前記点火時期を前記点火遅角抑制時点火時期に向けて徐々に進角側へ変更するように構成されることが好適である。

点火時期が急変すると、出力トルクは急変する。これにより、トルクショック（運転者に車両が飛び出すように感じさせる衝撃力）が発生する虞がある。従って、上記構成のように、点火時期を徐々に進角側へ変更することにより、出力トルクを徐々に変化させることができるので、トルクショックの発生を抑制することができる。

この場合、前記点火時期制御手段は、
前記内燃機関が出力する出力トルクの増加量に対する前記車両の速度の増加量の比であるトルク速度比を表すパラメータであるトルク速度比パラメータを取得するとともに、前記第１所定期間が経過した後に前記点火時期を前記点火遅角抑制時点火時期に向けて徐々に進角側へ変更する際の点火時期の進角速度を同取得されたトルク速度比パラメータに対応する同トルク速度比が小さくなるほど大きくするように構成されることが好適である。

車両が静止している場合又は車両が極めて小さい速度にて移動している場合（即ち、低車速時）、出力トルクが増加することにより車両の速度（車速）は比較的大きく増加する。従って、低車速時において第１所定期間が経過して点火時期を進角させる際に出力トルクが比較的急に増大すると、トルクショックが発生する虞がある。

一方、車両が比較的大きい速度にて移動している場合（高車速時）、出力トルクが増加しても車速はそれほど増加しない。従って、高車速時においては、第１所定期間が経過して点火時期を進角させる際に出力トルクが比較的急に増大しても、トルクショックが発生しにくい。他方、第１所定期間が経過した時点においては筒内空気量が低下しているから、点火時期を通常時点火時期に速やかに戻すことにより機関の出力トルクが低下している期間を短くすることができる。

従って、上記構成のように、第１所定期間が経過した後の点火時期の進角速度を取得されたトルク速度比パラメータに対応するトルク速度比が小さくなるほど大きくすれば、トルクショックが発生することを抑制しながら機関の出力トルクが低下している期間を短くすることができる。

また、上記内燃機関の制御装置のいずれかは、
前記車両が移動する速度である車速を検出する車速検出手段を備え、
前記要求判定手段は、
前記検出された車速が所定の閾値速度よりも大きいという条件を含む条件が成立したときに前記負圧増大要求があると判定するように構成されることが好適である。

車速が大きくなるほど車両を減速又は停止させるためには大きな制動力が要求される。従って、上記構成のように、車速が上記閾値速度よりも大きいときに負圧増大要求があると判定されれば、比較的大きな制動力が要求される期間においてのみ、上述したスロットル弁下流負圧を増大させるための制御を行うことができる。従って、その他の期間においては、排ガス浄化用触媒の暖機を促進するための制御を行うことができるので、排ガス浄化用触媒をより迅速に暖めることができる。

＜構成＞
以下、本発明による内燃機関の制御装置の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態による内燃機関の制御装置を４サイクル火花点火方式により運転される多気筒（４気筒）内燃機関１０に適用したシステムの概略構成を示している。なお、図１は、特定気筒の断面のみを示しているが、他の気筒も同様な構成を備えている。

この内燃機関１０は、車両に搭載されている。内燃機関１０は、シリンダブロック、図示しないシリンダブロックロワーケース及び図示しないオイルパン等を含むシリンダブロック部２０と、シリンダブロック部２０の上に固定されるシリンダヘッド部３０と、シリンダブロック部２０に混合気（本例では、ガソリン混合気）を供給するための吸気系統４０と、シリンダブロック部２０からの排ガスを外部に放出するための排気系統５０と、を含んでいる。

シリンダブロック部２０は、シリンダ２１、ピストン２２、コンロッド２３及びクランク軸２４を含んでいる。ピストン２２はシリンダ２１内を往復動し、ピストン２２の往復動がコンロッド２３を介してクランク軸２４に伝達され、これによりクランク軸２４が回転するようになっている。シリンダ２１、ピストン２２のヘッド及びシリンダヘッド部３０は、燃焼室（気筒）２５を形成している。

シリンダヘッド部３０は、燃焼室２５に連通した吸気ポート３１、吸気ポート３１を開閉する吸気弁３２、吸気弁３２を駆動するインテークカムシャフトを含むとともにインテークカムシャフトの位相角を連続的に変更する可変吸気タイミング装置３３、可変吸気タイミング装置３３のアクチュエータ３３ａ、燃焼室２５に連通した排気ポート３４、排気ポート３４を開閉する排気弁３５、排気弁３５を駆動するエキゾーストカムシャフトを含むとともにエキゾーストカムシャフトの位相角を連続的に変更する可変排気タイミング装置３６、可変排気タイミング装置３６のアクチュエータ３６ａ、点火プラグ３７、点火プラグ３７に与える高電圧を発生するイグニッションコイルを含むイグナイタ３８及び燃料を吸気ポート３１内に噴射することにより燃焼室２５内に燃料を供給するインジェクタ（燃料噴射手段）３９を備えている。

点火プラグ３７は、火花を発生することにより燃焼室２５に供給される混合気に点火するように配設されている。イグナイタ３８は、後述する電気制御装置８０が後述する点火時期制御手段の機能を達成することにより送信される点火指示信号に応じて、点火プラグ３７により火花を発生させるようになっている。なお、点火プラグ３７及びイグナイタ３８は点火手段を構成している。

吸気系統４０は、各気筒の吸気ポート３１にそれぞれ連通する独立した複数の通路からなるインテークマニホールド４１、インテークマニホールド４１のすべての通路に連通したサージタンク４２、サージタンク４２に一端が接続された吸気ダクト４３、吸気ダクト４３の他端部から下流（サージタンク４２）に向けて順に吸気ダクト４３に配設されたエアフィルタ４４、スロットル弁４５及びスロットル弁駆動手段としてのスロットル弁アクチュエータ４５ａを備えている。なお、吸気ポート３１、インテークマニホールド４１、サージタンク４２及び吸気ダクト４３は、内燃機関１０の外部から取り込んだ空気を気筒内に導入する吸気通路を形成している。

スロットル弁アクチュエータ４５ａはＤＣモータからなる。スロットル弁アクチュエータ４５ａは、後述する電気制御装置８０が後述するスロットル弁制御手段の機能を達成することにより送信される駆動指示信号に応じて、スロットル弁４５を駆動するようになっている。

排気系統５０は、各気筒の排気ポート３４にそれぞれ連通する独立した複数の通路及びそれらの通路を下流にて集合させる集合部からなるエキゾーストマニホールド５１、エキゾーストマニホールド５１の集合部に接続されたエキゾーストパイプ（排気管）５２、エキゾーストパイプ５２に配設（介装）された三元触媒５３（上流側触媒コンバータ又はスタート・キャタリティック・コンバータとも云うが、以下「第１触媒５３」と称呼する。）及び第１触媒５３の下流のエキゾーストパイプ５２に配設（介装）された下流側の三元触媒５４（車両のフロア下方に配設されるので、アンダ・フロア・キャタリティック・コンバータとも云うが、以下「第２触媒５４」と称呼する。）を備えている。なお、排気ポート３４、エキゾーストマニホールド５１及びエキゾーストパイプ５２は、燃焼室２５にて燃料と空気とを含む混合気が燃焼することにより生成された燃焼ガスである排ガスが通過する排気通路を形成している。

第１触媒５３及び第２触媒５４のそれぞれは、排ガス中の酸素を吸蔵するようになっている。更に、第１触媒５３及び第２触媒５４のそれぞれは、排ガス中の燃料の未燃成分と、排ガス中の酸素又は上記吸蔵された酸素と、の反応を促進することにより排ガス中の有害物質を浄化する（排ガスを浄化する）ようになっている。なお、第１触媒５３及び第２触媒５４は、排気浄化用触媒を構成している。

更に、内燃機関１０は、負圧蓄圧部６０を備えている。負圧蓄圧部６０は、バイパス通路６１と、バイパス流量制御弁６２と、負圧導入用メイン通路６３と、負圧導入用サブ通路６４と、制動倍力手段としてのブレーキブースタ６５と、を備えている。

バイパス通路６１は、その一端がスロットル弁４５の上流にて吸気ダクト４３に接続され、他端がサージタンク４２に接続されている。バイパス通路６１は、一定の通路断面積を有し且つバイパス通路６１の上流側端部を含む上流部６１ａと、上流部６１ａと同一の通路断面積であって一定の通路断面積を有し且つバイパス通路６１の下流側端部を含む下流部６１ｂと、上流部６１ａと下流部６１ｂとの間に位置し且つ上流部６１ａ及び下流部６１ｂの通路断面積よりも小さい通路断面積を有する中央部６１ｃと、からなる。

中央部６１ｃには、バイパス通路６１のうちの通路断面積が最小となる部分である絞り部６１ｃ１が形成されている。中央部６１ｃのうちの絞り部６１ｃ１に隣接している部分は、中央部６１ｃの長さ方向にて絞り部６１ｃ１から遠ざかるにつれて通路断面積が徐々に増大している。
このような構成により、バイパス通路６１を空気が通過しているときのバイパス通路６１内の空気の圧力は、絞り部６１ｃ１にて最も低くなる。

更に、バイパス通路６１の上流部６１ａには、バイパス流量制御弁６２が配設されている。バイパス流量制御弁６２は、開閉指示信号に応じて図示しない弁体を駆動することにより、バイパス通路６１を連通状態と遮断状態とに切り替えるようになっている。

負圧導入用メイン通路６３は、その一端がバイパス通路６１の下流部６１ｂに接続され、他端がブレーキブースタ６５に接続されている。負圧導入用メイン通路６３の両端部には、ブレーキブースタ６５からバイパス通路６１へ向かって空気が流れることを許容するとともに、その逆向きへ空気が流れることを阻止する逆止弁がそれぞれ配設されている。

負圧導入用サブ通路６４は、その一端が絞り部６１ｃ１に接続され、他端が負圧導入用メイン通路６３の中央部に接続されている。負圧導入用サブ通路６４の中央部には、負圧導入用メイン通路６３から絞り部６１ｃ１へ向かって空気が流れることを許容するとともに、その逆向きへ空気が流れることを阻止する逆止弁が配設されている。

ブレーキブースタ６５は、一体型真空式の制動倍力装置である。ブレーキブースタ６５は、その内部に図示しない２つの負圧室が形成されている。ブレーキブースタ６５は、負圧室内の空気を負圧導入用メイン通路６３及び負圧導入用サブ通路６４を介してバイパス通路６１へ排出することにより大気圧よりも低い圧力（負圧）を有する空気を負圧室内に蓄えるようになっている。

このような構成により、サージタンク４２内の空気の圧力（スロットル弁下流圧力）が低下すると、ブレーキブースタ６５の負圧室内の圧力は、ほとんど遅れることなくスロットル弁下流圧力に一致する。更に、ブレーキブースタ６５の負圧室内の圧力は、スロットル弁下流圧力よりも低い圧力である絞り部６１ｃ１の空気の圧力に比較的緩慢に近づく。即ち、ブレーキブースタ６５の負圧室内の圧力は、常にサージタンク４２内の空気の圧力以下の圧力に維持される。

更に、ブレーキブースタ６５は、ブレーキペダルＢＰが踏み込まれたとき、一方の負圧室に大気を導入するようになっている。ブレーキブースタ６５は、一方の負圧室内の大気圧と、他方の負圧室内の空気の圧力（負圧）と、の差圧を利用することにより、ブレーキペダルＢＰが踏み込まれる力（ブレーキ操作力）を増大させて車両の制動力を増大させるようになっている。換言すると、ブレーキブースタ６５は、前記他方の負圧室内の負圧が十分に大きくない場合、十分な制動力を発生させるための補助力を発生することができない。

なお、本明細書においては、「スロットル弁下流圧力」を「スロットル弁下流負圧」と呼ぶ場合がある。この場合、「スロットル弁下流負圧が増大する」ことは、「スロットル弁下流圧力が低下する」ことを意味し、「スロットル弁下流負圧が減少する」ことは、「スロットル弁下流圧力が上昇する」ことを意味するものとする。

一方、このシステムは、スロットルポジションセンサ７１、クランクポジションセンサ７２、冷却水温度センサ７３、第１触媒５３の上流の排気通路（本例では、上記エキゾーストマニホールド５１の集合部）に配設された空燃比センサ７４（以下、「上流側空燃比センサ７４」と称呼する。）、第１触媒５３の下流であって第２触媒５４の上流の排気通路に配設された空燃比センサ７５（以下、「下流側空燃比センサ７５」と称呼する。）、アクセル開度センサ７６、車速検出手段としての車速センサ７７及び電気制御装置８０を備えている。

スロットルポジションセンサ７１は、スロットル弁４５の開度（スロットル弁開度）を検出し、スロットル弁開度TAを表す信号を出力するようになっている。
クランクポジションセンサ７２は、クランク軸２４が１０°回転する毎に生じる幅狭のパルスを有するとともにクランク軸２４が３６０°回転する毎に生じる幅広のパルスを有する信号を出力するようになっている。この信号は、エンジン回転速度ＮＥを表す。
冷却水温度センサ７３は、シリンダ２１の側壁内を循環する冷却水の温度（冷却水温度）を検出し、冷却水温度Twを表す信号を出力するようになっている。

上流側空燃比センサ７４は、限界電流式の空燃比センサである。上流側空燃比センサ７４は、検出対象ガス（本例では、第１触媒５３の上流の排ガス）中の酸素濃度及び燃料の未燃成分（例えば、炭化水素）濃度に基づいて上流側空燃比を検出し、上流側空燃比Ａ／Ｆを表す信号を出力するようになっている。

下流側空燃比センサ７５は、起電力式（濃淡電池式）の空燃比センサである。下流側空燃比センサ７５は、検出対象ガス（本例では、第１触媒５３の下流の排ガス）中の酸素濃度に基づいて下流側空燃比を検出し、下流側空燃比Ａ／Ｆを表す信号を出力するようになっている。

アクセル開度センサ７６は、運転者によって操作されるアクセルペダルＡＰの操作量を検出し、アクセルペダルＡＰの操作量（アクセルペダル操作量）Accpを表す信号を出力するようになっている。なお、アクセルペダル操作量Accp及びエンジン回転速度ＮＥは、機関１０の運転状態を表す。

車速センサ７７は、車輪ＷＨの回転に伴って発生する所定の信号を出力するようになっている。後述する電気制御装置８０は、この信号に基づいて車両が移動する速度である車速Ｖを算出するようになっている。なお、本明細書においては、「電気制御装置８０が車速センサ７７により出力された信号に基づいて車速Ｖを算出する」ことを、「車速センサ７７が車速Ｖを検出する」とも言う。

電気制御装置８０は、互いにバスで接続されたＣＰＵ８１、ＣＰＵ８１が実行するルーチン（プログラム）、テーブル（ルックアップテーブル、マップ）及び定数等を予め記憶したＲＯＭ８２、ＣＰＵ８１が必要に応じてデータを一時的に格納するＲＡＭ８３、電源が投入された状態でデータを格納するとともに格納したデータを電源が遮断されている間も保持するバックアップＲＡＭ８４並びにＡＤコンバータを含むインターフェース８５等からなるマイクロコンピュータである。インターフェース８５は、前記センサ７１〜７７と接続され、ＣＰＵ８１にセンサ７１〜７７からの信号を供給するとともに、ＣＰＵ８１の指示に応じて可変吸気タイミング装置３３のアクチュエータ３３ａ、可変排気タイミング装置３６のアクチュエータ３６ａ、イグナイタ３８、インジェクタ３９、スロットル弁アクチュエータ４５ａ及びバイパス流量制御弁６２に指示信号を送信するようになっている。

＜作動の概要＞
次に、上記のように構成された内燃機関の制御装置の作動の概要について説明する。
この制御装置は、第１触媒５３及び第２触媒５４の暖機を促進する触媒暖機要求の有無及びスロットル弁下流負圧を増大させる負圧増大要求の有無をそれぞれ判定し、その判定結果に基づいて、燃焼室２５に供給される混合気に点火プラグ３７により点火する（点火プラグ３７が燃焼室２５にて火花を発生する）時期（点火時期）と、スロットル弁４５の開度（スロットル弁開度）と、を制御する。

より具体的に述べると、制御装置は、冷却水温度Twが所定の閾値温度αよりも低いとき、触媒暖機要求があると判定する。また、制御装置は、車速が所定の閾値速度β２よりも大きいとき、負圧増大要求があると判定する。

制御装置は、触媒暖機要求があり且つ負圧増大要求がない場合、点火時期を同一の運転状態の下で運転状態に応じて定まる通常時点火時期よりも遅角側の点火遅角実行時点火時期に制御するとともに、スロットル弁開度を同一の運転状態の下で運転状態に応じて定まる通常時スロットル弁開度よりも大きい点火遅角実行時スロットル弁開度に制御する。これにより、第１触媒５３及び第２触媒５４の暖機が促進される。この結果、例えば、内燃機関１０の始動後において、内燃機関１０から外部へ放出される排ガスを第１触媒５３（及び第２触媒５４）によって十分に浄化することができない期間を短縮することができる。

加えて、制御装置は、触媒暖機要求がある場合において、負圧増大要求がない状態から負圧増大要求がある状態へ切り替わるとき、先ず、スロットル弁開度を点火遅角実行時スロットル弁開度から点火遅角実行時スロットル弁開度よりも小さい点火遅角抑制時スロットル弁開度へ切り替える。更に、制御装置は、スロットル弁開度を切り替えてから所定期間が経過するまでの間、点火時期を点火遅角実行時点火時期に維持し、その後、点火時期を点火遅角実行時点火時期よりも進角側の点火遅角抑制時点火時期に向けて変化させる。

これにより、実際に燃焼室２５内に導入される空気量（筒内空気量）が点火遅角実行時スロットル弁開度に対応した筒内空気量から減少した後に点火時期が進角側へ変更される。この結果、出力トルクが過大となることを回避することができる。

その後、制御装置は、触媒暖機要求があり且つ負圧増大要求がある限り、点火時期を点火遅角抑制時点火時期に制御するとともに、スロットル弁開度を点火遅角抑制時スロットル弁開度に制御する。これにより、スロットル弁開度が点火遅角実行時スロットル弁開度に制御される場合と比較してスロットル弁下流負圧が増大する。この結果、ブレーキブースタ６５の負圧が導入されるべき負圧室の圧力を十分に低下させることができるので、車両の制動力が不足することを回避することができる。

＜作動の詳細＞
次に、電気制御装置８０の実際の作動について、図２〜図７を参照しながら説明する。

（触媒暖機要求判定）
電気制御装置８０のＣＰＵ８１は、図２にフローチャートにより示した触媒暖機要求判定ルーチンを所定の演算周期（本例では、８ｍｓ）の経過毎に実行するようになっている。なお、図２のルーチンの処理が実行されることは、要求判定手段の機能の一部が達成されることに対応している。

従って、所定のタイミングになると、ＣＰＵ８１は、ステップ２００から処理を開始してステップ２０５に進み、冷却水温度センサ７３により検出された冷却水温度Twを読み込む。次いで、ＣＰＵ８１は、ステップ２１０に進んで上記ステップ２０５にて読み込まれた冷却水温度Twが所定の閾値温度αよりも低いか否かを判定する。

いま、図３に示したように、内燃機関１０が始動されてから運転者がアクセルペダルＡＰを踏み込まないことにより時点t0の直前までの期間において車両が停止し、運転者がアクセルペダルＡＰを踏み込むことにより時点t0にて車速Ｖが第２閾値速度β２を超え、運転者がアクセルペダルＡＰの操作量を変更することにより時点t4にて車速Ｖが第２閾値速度β２より小さい第１閾値速度β１以下となり、更にその後の時点t5にて冷却水温度Twが閾値温度αを超える場合を想定する。
この場合において、先ず、時点t0以前の期間Ａ内の時点から説明を続ける。

この時点では、内燃機関１０が始動された直後であるから、冷却水温度Twは上記閾値温度αよりも低い。従って、ＣＰＵ８１は、ステップ２１０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ２１５に進み、触媒暖機要求フラグＸｄの値を「１」に設定する。

ここで、触媒暖機要求フラグＸｄは、触媒暖機要求の有無を表すフラグであって、その値が「１」であれば触媒暖機要求があり、「０」であれば触媒暖機要求がないことを示す。触媒暖機要求フラグＸｄの値は、このように冷却水温度Twが閾値温度αよりも低いときに「１」に設定され（ステップ２１５を参照。）、後述するように冷却水温度Twが閾値温度α以上であるときに「０」に設定される（後述するステップ２２０を参照。）。
そして、ＣＰＵ８１はステップ２９９に進んで本ルーチンを一旦終了する。

（負圧増大要求判定）
更に、ＣＰＵ８１は、図４にフローチャートにより示した負圧増大要求判定ルーチンを、触媒暖機要求判定ルーチンに続いて実行するようになっている。なお、図４のルーチンの処理が実行されることは、要求判定手段の機能の一部が達成されることに対応している。

従って、触媒暖機要求判定ルーチンの実行が終了すると、ＣＰＵ８１は、ステップ４００から処理を開始してステップ４０５に進み、車速センサ７７により検出された車速Ｖを読み込む。次いで、ＣＰＵ８１は、ステップ４１０に進んで上記ステップ４０５にて読み込まれた車速Ｖが所定の第１閾値速度β１よりも小さいか否かを判定する。

この時点では、車両が停止しているので、車速Ｖは、第１閾値速度β１よりも小さい。従って、ＣＰＵ８１は、ステップ４１０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ４１５に進み、負圧増大要求フラグＸｐの値を「０」に設定する。
ここで、負圧増大要求フラグＸｐは、負圧増大要求の有無を表すフラグであって、その値が「１」であれば負圧増大要求があり、「０」であれば負圧増大要求がないことを示す。負圧増大要求フラグＸｐの値は、このように車速Ｖが第１閾値速度β１よりも小さいときに「０」に設定され（ステップ４１５を参照。）、後述するように車速Ｖが第１閾値速度β１よりも大きい所定の第２閾値速度β２よりも大きいときに「１」に設定される（後述するステップ４３０を参照。）。

そして、ＣＰＵ８１は、ステップ４２０に進んで負圧増大要求時初期化フラグＸｐｉの値を「１」に設定し、ステップ４９９に進んで本ルーチンを一旦終了する。
ここで、負圧増大要求時初期化フラグＸｐｉは、負圧増大要求時の初期設定を行うか否かを表すフラグであって、その値が「１」であれば初期設定を行い、「０」であれば初期設定を行わないことを示す。負圧増大要求時初期化フラグＸｐｉの値は、このように車速Ｖが第１閾値速度β１よりも小さいときに「１」に設定され（ステップ４２０を参照。）、後述する図７のルーチンにて初期設定を完了した後に「０」に設定される（後述する図７のステップ７４０を参照。）。

即ち、この時点においては、触媒暖機要求があり且つ負圧増大要求がないと判定されている。なお、本明細書において、触媒暖機要求があり且つ負圧増大要求がないと判定されている期間は、点火遅角制御実行期間とも呼ばれる。

（スロットル弁開度制御）
更に、ＣＰＵ８１は、図５にフローチャートにより示したスロットル弁開度制御ルーチンを、負圧増大要求判定ルーチンに続いて実行するようになっている。なお、図５のルーチンの処理が実行されることは、スロットル弁制御手段の機能が達成されることに対応している。

従って、負圧増大要求判定ルーチンの実行が終了すると、ＣＰＵ８１は、ステップ５００から処理を開始してステップ５０５に進み、アクセル開度センサ７６により検出されたアクセルペダル操作量Accp（機関１０の負荷）を読み込むとともに、続くステップ５１０にてクランクポジションセンサ７２により検出されたエンジン回転速度ＮＥを読み込む。

次いで、ＣＰＵ８１は、ステップ５１５に進んで、アクセルペダル操作量Accp及びエンジン回転速度ＮＥと基本スロットル弁開度TA0との関係を規定するテーブルMapTA0、上記ステップ５０５にて読み込まれたアクセルペダル操作量Accp及び上記ステップ５１０にて読み込まれたエンジン回転速度ＮＥに基づいて通常時スロットル弁開度としての基本スロットル弁開度TA0を決定する。ここで、テーブルMapTA0は、任意の運転状態の下でこのテーブルMapTA0に基づいて求められる基本スロットル弁開度TA0にスロットル弁開度を制御することにより、機関１０に要求されるトルクを発生するのに必要な量の空気（混合気）が機関１０に供給されるように予め設定されている。

また、以下の説明において、MapX(a,b)と表記されるテーブルは、変数a及び変数bと値Xとの関係を規定するテーブルを意味することとする。また、値XをテーブルMapX(a,b)に基づいて求めるとは、値Xを現時点の変数a及び現時点の変数bと、テーブルMapX(a,b)と、に基づいて求める（決定する）ことを意味することとする。なお、変数は１つであってもよく３つ以上であってもよい。

そして、ＣＰＵ８１は、ステップ５２０に進んで触媒暖機要求フラグＸｄの値が「１」であるか否かを判定する。この時点では、触媒暖機要求フラグＸｄの値は「１」に設定されている。従って、ＣＰＵ８１は、ステップ５２０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ５２５に進み、負圧増大要求フラグＸｐの値が「０」であるか否かを判定する。

この時点では、負圧増大要求フラグＸｐの値は「０」に設定されている。従って、ＣＰＵ８１は、ステップ５２５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ５３０に進み、テーブルMapΔTA1(Accp,NE)に基づいて点火遅角実行時スロットル弁開度補正量ΔTA1を求め、スロットル弁開度補正量ΔTAを求められた点火遅角実行時スロットル弁開度補正量ΔTA1に設定する。ここで、テーブルMapΔTA1は、求められる点火遅角実行時スロットル弁開度補正量ΔTA1が正の値となるように予め設定されている。

次いで、ＣＰＵ８１は、ステップ５３５に進んで上記ステップ５１５にて求められた基本スロットル弁開度TA0に上記ステップ５３０にて求められたスロットル弁開度補正量ΔTAを加えることにより、スロットル弁開度TAを算出（決定）する。この時点にて算出されるスロットル弁開度TAは、機関１０の運転状態に応じて定まる開度であって同一の運転状態の下で通常時スロットル弁開度（即ち、基本スロットル弁開度TA0）よりも補正量ΔTA1だけ大きくされる点火遅角実行時スロットル弁開度（＝TA0+ΔTA1）である。

そして、ＣＰＵ８１は、ステップ５４０に進んで、スロットル弁４５の開度を上記ステップ５３５にて決定されたスロットル弁開度TAに一致させるための駆動指示信号をスロットル弁アクチュエータ４５ａに送信することにより、実際のスロットル弁４５の開度を同決定されたスロットル弁開度TAに制御する。
そして、ＣＰＵ７１はステップ５９９に進んで本ルーチンを一旦終了する。

（点火時期制御）
一方、ＣＰＵ８１は、図６にフローチャートにより示した点火時期制御ルーチンを、特定気筒のクランク角がその気筒の圧縮上死点から所定クランク角度だけ前の角度（例えば、ＢＴＤＣ９０°）に一致する毎に実行するようになっている。ここで、ＢＴＤＣは、圧縮上死点（ＴＤＣ）を原点としクランク軸２４の回転方向と逆方向を正の値とするクランク角である。なお、図６のルーチンの処理が実行されることは、点火時期制御手段の機能が達成されることに対応している。

従って、所定のタイミングになると、ＣＰＵ８１は、ステップ６００から処理を開始してステップ６０５に進み、アクセル開度センサ７６により検出されたアクセルペダル操作量Accpを読み込むとともに、続くステップ６１０にてクランクポジションセンサ７２により検出されたエンジン回転速度ＮＥを読み込む。

次いで、ＣＰＵ８１は、ステップ６１５に進んで、テーブルMapθ0に基づいて通常時点火時期としての基本点火時期θ0を決定する。ここで、テーブルMapθ0は、任意の運転状態の下でこのテーブルMapθ0に基づいて求められる基本点火時期θ0に点火時期（点火プラグ３７が火花を発生する時期）を制御することにより、ノッキングを回避しながら機関の熱効率が最大となるように予め設定されている。なお、本明細書において、点火時期はＢＴＤＣにより表される。

そして、ＣＰＵ８１は、ステップ６２０に進んで触媒暖機要求フラグＸｄの値が「１」であるか否かを判定する。この時点では、触媒暖機要求フラグＸｄの値は「１」に設定されている。従って、ＣＰＵ８１は、ステップ６２０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ６２５に進み、負圧増大要求フラグＸｐの値が「０」であるか否かを判定する。

この時点では、負圧増大要求フラグＸｐの値は「０」に設定されている。従って、ＣＰＵ８１は、ステップ６２５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ６３０に進み、テーブルMapΔθ1(Accp,NE)に基づいて点火遅角実行時点火時期補正量Δθ1を求め、点火時期補正量Δθを求められた点火遅角実行時点火時期補正量Δθ1に設定する。ここで、テーブルMapΔθ1は、求められる点火遅角実行時点火時期補正量Δθ1が負の値（遅角させる値）となるように予め設定されている。

次いで、ＣＰＵ８１は、ステップ６３５に進んで上記ステップ６１５にて求められた基本点火時期θ0に上記ステップ６３０にて求められた点火時期補正量Δθを加えることにより、点火時期θを算出（決定）する。この時点にて算出される点火時期θは、機関１０の運転状態に応じて定まる時期であって同一の運転状態の下で通常時点火時期（即ち、基本点火時期θ0）よりも補正量Δθ1の絶対値だけ遅角側の点火遅角実行時点火時期（＝θ0＋Δθ1）である。

そして、ＣＰＵ８１は、ステップ６４０に進んで、点火プラグ３７が火花を発生する時期を上記ステップ６３５にて決定された点火時期θに一致させるための点火指示信号をイグナイタ３８に送信することにより、実際の点火時期を同決定された点火時期θに制御する。
そして、ＣＰＵ７１はステップ６９９に進んで本ルーチンを一旦終了する。

このような、スロットル弁開度を点火遅角実行時スロットル弁開度（＝TA0+ΔTA1）に制御するとともに、点火時期を点火遅角実行時点火時期（＝θ0＋Δθ1）に制御する状況は、触媒暖機要求フラグＸｄの値が「１」であり、且つ、負圧増大要求フラグＸｐの値が「０」である限り継続する（図５のステップ５２０〜５３５、図６のステップ６２０〜６３５を参照。）。

その後、時点t0になると、車速Ｖが第２閾値速度β２よりも大きくなる。従って、この時点にてＣＰＵ８１が図４の負圧増大要求判定ルーチンの処理を開始してステップ４１０に進んだとき、ＣＰＵ８１は、同ステップ４１０にて「Ｎｏ」と判定してステップ４２５に進む。そして、ＣＰＵ８１は、同ステップ４２５にて車速Ｖが第２閾値速度β２以下であるか否かを判定する。

この時点t0では、車速Ｖは第２閾値速度β２よりも大きい。従って、ＣＰＵ８１は、ステップ４２５にて「Ｎｏ」と判定してステップ４３０に進み、負圧増大要求フラグＸｐの値を「１」に設定した後、図４のルーチンを一旦終了する。

この状態において、ＣＰＵ８１が図５のスロットル弁開度制御ルーチンの実行を開始すると、ＣＰＵ８１は、ステップ５２５に進んだとき、同ステップ５２５にて「Ｎｏ」と判定してステップ５４５に進み、図示しないスロットル弁下流圧力推定ルーチンを実行することにより推定されたスロットル弁下流圧力Pmを読み込む。

なお、このスロットル弁下流圧力推定ルーチンは、ＣＰＵ８１によって所定の演算周期の経過毎に実行されることにより、吸気通路内の空気の挙動を物理法則に従って記述した空気モデルに基づいてスロットル弁４５の下流における吸気通路内の空気の圧力（即ち、スロットル弁下流圧力）Pmを推定するルーチンである。このルーチンは、特開２００３−１８４６１３号公報及び特開２００１−４１０９５号公報等に詳細に開示されているため、本明細書においては詳細な説明を省略する。また、スロットル弁下流圧力Pmは、スロットル弁４５よりも下流の吸気通路に設けた圧力センサにより取得されてもよい。

そして、ＣＰＵ８１は、ステップ５５０に進んで上記ステップ５４５にて読み込まれたスロットル弁下流圧力Pmが所定の閾値圧力γよりも高いか否かを判定する。この時点では、図３に示したように、スロットル弁下流圧力Pmは、ほとんど変化していないので閾値圧力γよりも高い。

従って、ＣＰＵ８１は、ステップ５５０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ５５５に進み、テーブルMapΔTA2(Accp,NE)に基づいて点火遅角抑制時初期スロットル弁開度補正量ΔTA2を求め、スロットル弁開度補正量ΔTAを求められた点火遅角抑制時初期スロットル弁開度補正量ΔTA2に設定する。ここで、テーブルMapΔTA2は、求められる点火遅角抑制時初期スロットル弁開度補正量ΔTA2が負の値となるように予め設定されている。

次いで、ＣＰＵ８１は、ステップ５３５以降のステップに進んで、スロットル弁開度TAを算出するとともにスロットル弁４５の開度を同決定されたスロットル弁開度TAに一致させるための駆動指示信号をスロットル弁アクチュエータ４５ａに送信した後、図５のルーチンを一旦終了する。この時点にて算出されるスロットル弁開度TAは、機関１０の運転状態に応じて定まる開度であって同一の運転状態の下で通常時スロットル弁開度TA0よりも補正量ΔTA2の絶対値だけ小さくされる点火遅角抑制時スロットル弁開度としての点火遅角抑制時初期スロットル弁開度（＝TA0+ΔTA2）である。

このような、スロットル弁開度を点火遅角抑制時初期スロットル弁開度（＝TA0+ΔTA2）に制御する状況は、触媒暖機要求フラグＸｄの値が「１」であり、且つ、負圧増大要求フラグＸｐの値が「１」であり、且つ、スロットル弁下流圧力Pmが所定の閾値圧力γよりも高い限り継続する（図５のステップ５２０，５２５，５４５〜５５５を参照。）。

加えて、ＣＰＵ８１が図６の点火時期制御ルーチンの実行を開始すると、ＣＰＵ８１は、ステップ６２５に進んだとき、同ステップ６２５にて「Ｎｏ」と判定してステップ６４５に進み、負圧増大要求があるとき（負圧増大要求時）の点火時期補正量を決定するため、図７のフローチャートに示したステップ７００に進む。

そして、ＣＰＵ８１は、ステップ７０５に進んで負圧増大要求時初期化フラグＸｐｉの値が「１」であるか否かを判定する。この時点では、負圧増大要求時初期化フラグＸｐｉの値は「１」に設定されている（図４のステップ４２０を参照。）。従って、ＣＰＵ８１は、ステップ７０５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ７１０に進み、負圧増大要求時間τを「０」に設定する。負圧増大要求時間τは、後述するように時間の経過に伴って増大する値であって、負圧増大要求フラグＸｐの値が「０」から「１」へと変化した時点から経過した時間を表す値である。

次いで、ＣＰＵ８１は、ステップ７１５に進んでアクセル開度センサ７６により検出されたアクセルペダル操作量Accpを読み込むとともに、続くステップ７２０にてクランクポジションセンサ７２により検出されたエンジン回転速度ＮＥを読み込む。更に、ＣＰＵ８１は、ステップ７２５に進んで車速センサ７７により検出された車速Ｖを読み込む。

その後、ＣＰＵ８１は、ステップ７３０に進んでテーブルMapTh(Accp,NE)に基づいて点火時期維持時間Thを求め、続くステップ７３５にてテーブルMapTv(Accp,NE,V)に基づいて点火時期変更時間Tvを求める。ここで、テーブルMapTvは、車速Ｖが大きくなるほど求められる点火時期変更時間Tvが短くなるように予め設定されている。

そして、ＣＰＵ８１は、ステップ７４０に進んで負圧増大要求時初期化フラグＸｐｉの値を「０」に設定する。
次いで、ＣＰＵ８１は、ステップ７４５に進んで負圧増大要求時間τが点火時期維持時間Thよりも短いか否かを判定する。この時点では、負圧増大要求時間τは「０」に設定されている。従って、ＣＰＵ８１は、ステップ７４５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ７５０に進み、上記テーブルMapΔθ1(Accp,NE)に基づいて点火遅角実行時点火時期補正量Δθ1を求め、点火時期補正量Δθを求められた点火遅角実行時点火時期補正量Δθ1に設定する。このステップ７５０は、図６のステップ６３０と同じである。従って、点火時期補正量Δθは、ステップ６３０の処理が実行される場合と同じ値に維持される。

次いで、ＣＰＵ８１は、ステップ７５５に進んで負圧増大要求時間τに本ルーチンの前回の実行時点から本ルーチンの今回の実行時点までの時間Δtを加えた値に負圧増大要求時間τを設定することにより負圧増大要求時間τを更新する。

そして、ＣＰＵ８１はステップ７９９を経由して図６のステップ６３５以降のステップに進んで、上記ステップ６１５にて決定された基本点火時期θ0に上記ステップ７５０にて求められた点火時期補正量Δθを加えることにより点火時期θを算出するとともに点火プラグ３７が火花を発生する時期を同算出された点火時期θに一致させるための点火指示信号をイグナイタ３８に送信した後、図６のルーチンを一旦終了する。この時点にて算出される点火時期θは、機関１０の運転状態に応じて定まる時期であって同一の運転状態の下で通常時点火時期θ0よりもクランク角度Δθ1の絶対値だけ遅角側の点火遅角実行時点火時期（＝θ0＋Δθ1）である。

そして、時点t0から点火時期維持時間Thが経過した時点t1になると、負圧増大要求時間τは点火時期維持時間Thと等しくなる。従って、ＣＰＵ８１が図７のルーチンの処理を開始してステップ７４５に進んだとき、ＣＰＵ８１は、同ステップ７４５にて「Ｎｏ」と判定してステップ７６０に進む。そして、ＣＰＵ８１は、同ステップ７６０にて負圧増大要求時間τが点火時期維持時間Thと点火時期変更時間Tvとの和Th+Tvよりも短いか否かを判定する。

この時点では、負圧増大要求時間τは点火時期維持時間Thに等しい。従って、ＣＰＵ８１は、ステップ７６０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ７６５に進み、上記テーブルMapΔθ1(Accp,NE)に基づいて点火遅角実行時点火時期補正量Δθ1を求める。

次いで、ＣＰＵ８１は、ステップ７７０に進んで、時点t1から経過した時間に比例して増加する（進角側に変化する）補正量であって、時点t1であるときに上記ステップ７６５にて求められた点火遅角実行時点火時期補正量Δθ1であり且つ時点t1から時間Th+Tvだけ後の時点t3であるときに「０」になる補正量である「点火時期補正量Δθ」を同ステップ７７０内に示した式に基づいて求める。

次いで、ＣＰＵ８１は、ステップ７５５以降のステップに進んで、負圧増大要求時間τを更新し、上記ステップ６１５にて決定された基本点火時期θ0に上記ステップ７７０にて求められた点火時期補正量Δθを加えることにより点火時期θを算出するとともに点火プラグ３７が火花を発生する時期を同算出された点火時期θに一致させるための点火指示信号をイグナイタ３８に送信した後、図６のルーチンを一旦終了する。

このような点火時期の進角制御は、触媒暖機要求フラグＸｄの値が「１」であり、且つ、負圧増大要求フラグＸｐの値が「１」である限り継続する（図６のステップ６２０、６２５、６４５（図７）及びステップ６３５を参照。）。この結果、点火時期は、通常時点火時期θ0よりも点火遅角実行時点火時期補正量Δθ1の絶対値だけ遅角側の時期（θ0＋Δθ1)から通常時点火時期θ0に向けて時間Tvをかけて徐々に変化（進角）させられる。

そして、時点t2になると、スロットル弁下流圧力Pmが閾値圧力γを下回る。従って、この時点t2にてＣＰＵ８１が図５のルーチンの処理を開始してステップ５５０に進んだとき、ＣＰＵ８１は、同ステップ５５０にて「Ｎｏ」と判定してステップ５６０に進む。そして、ＣＰＵ８１は、同ステップ５６０にてスロットル弁開度補正量ΔTAを「０」に設定する。

次いで、ＣＰＵ８１は、ステップ５３５以降のステップに進んで、スロットル弁開度TAを算出するとともにスロットル弁４５の開度を同算出されたスロットル弁開度TAに一致させるための駆動指示信号をスロットル弁アクチュエータ４５ａに送信した後、図５のルーチンを一旦終了する。この時点にて算出されるスロットル弁開度TAは、機関１０の運転状態に応じて定まる開度であって同一の運転状態の下で上記点火遅角実行時スロットル弁開度（＝TA0+ΔTA1）よりも小さくされる点火遅角抑制時スロットル弁開度としての通常時スロットル弁開度TA0である。

そして、時点t0から時間Th+Tvが経過した時点t3になると、ＣＰＵ８１が図７のルーチンの処理を開始してステップ７６０に進んだとき、ＣＰＵ８１は、同ステップ７６０にて「Ｎｏ」と判定してステップ７７５に進む。そして、ＣＰＵ８１は、同ステップ７７５にて点火時期補正量Δθを「０」に設定する。

次いで、ＣＰＵ８１は、ステップ７５５以降のステップに進んで、負圧増大要求時間τを更新し、上記ステップ６１５にて決定された基本点火時期θ0に上記ステップ７７５にて求められた点火時期補正量Δθを加えることにより点火時期θを算出するとともに点火プラグ３７が火花を発生する時期を同算出された点火時期θに一致させるための点火指示信号をイグナイタ３８に送信した後、図６のルーチンを一旦終了する。この結果、時点ｔ３以降において、点火時期は点火遅角抑制時点火時期（即ち、基本点火時期θ0）に制御される。

そして、時点t4になると、車速Ｖが第１閾値速度β１よりも小さくなる。従って、この時点t4にてＣＰＵ８１が図４の負圧増大要求判定ルーチンの処理を開始してステップ４１０に進んだとき、ＣＰＵ８１は、同ステップ４１０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ４１５以降のステップに進み、負圧増大要求フラグＸｐの値を「０」に設定するとともに負圧増大要求時初期化フラグＸｐｉの値を「１」に設定した後、図４のルーチンを一旦終了する。即ち、この時点においては、再び、触媒暖機要求があり且つ負圧増大要求がないと判定される。

従って、スロットル弁開度は通常時スロットル弁開度TA0よりも補正量ΔTA1だけ大きい点火遅角実行時スロットル弁開度（＝TA0+ΔTA1）に再び制御され、点火時期は通常時点火時期θ0よりも補正量Δθ1の絶対値だけ遅角側の点火遅角実行時点火時期（＝θ0＋Δθ1）に再び制御される。

そして、時点t5になると、冷却水温度Twが閾値温度αよりも高くなる。従って、この時点t5にてＣＰＵ８１が図２の触媒暖機要求判定ルーチンの処理を開始してステップ２１０に進んだとき、ＣＰＵ８１は、同ステップ２１０にて「Ｎｏ」と判定してステップ２２０に進み、触媒暖機要求フラグＸｄの値を「０」に設定する。そして、ＣＰＵ８１はステップ２９９に進んで本ルーチンを一旦終了する。
即ち、この時点においては、触媒暖機要求及び負圧増大要求のいずれもがないと判定される。

このとき、ＣＰＵ８１が図５のスロットル弁開度制御ルーチンの実行を開始すると、ＣＰＵ８１は、ステップ５２０に進んだとき、同ステップ５２０にて「Ｎｏ」と判定してステップ５６０に進み、スロットル弁開度補正量ΔTAを「０」に設定する。

次いで、ＣＰＵ８１は、ステップ５３５以降のステップに進んで、スロットル弁開度TAを算出するとともにスロットル弁４５の開度を同算出されたスロットル弁開度TAに一致させるための駆動指示信号をスロットル弁アクチュエータ４５ａに送信した後、図５のルーチンを一旦終了する。従って、スロットル弁開度は通常時スロットル弁開度TA0に制御される。

加えて、ＣＰＵ８１が図６の点火時期制御ルーチンの実行を開始すると、ＣＰＵ８１は、ステップ６２０に進んだとき、同ステップ６２０にて「Ｎｏ」と判定してステップ６５０に進み、点火時期補正量Δθを「０」に設定する。

次いで、ＣＰＵ８１は、ステップ６３５以降のステップに進んで、点火時期θを算出するとともに点火プラグ３７が火花を発生する時期を同算出された点火時期θに一致させるための点火指示信号をイグナイタ３８に送信した後、図６のルーチンを一旦終了する。従って、点火時期は通常時点火時期θ0に制御される。

このように、図３の時点t0以前の期間Ａ（触媒暖機要求があり且つ負圧増大要求がない場合）においては、点火時期は点火遅角実行時点火時期θ0+Δθ1に制御される。従って、期間Ａにおいて点火時期が基本点火時期（通常時点火時期）θ0に制御される場合と比較して、混合気が燃焼してからピストン２２が下死点に到達するまでの時間は短くなる。即ち、混合気が燃焼した後に燃焼ガス（排ガス）がピストン２２に対して行う仕事は小さくなる。これにより、排ガスの温度を比較的高い温度に維持することができる。この結果、第１触媒５３及び第２触媒５４をより一層迅速に暖めることができ、第１触媒５３及び第２触媒５４の温度を活性温度に迅速に近づけることができる。この結果、例えば、内燃機関１０の始動後において、内燃機関１０から外部へ放出される排ガスを第１触媒５３（及び第２触媒５４）によって十分に浄化することができない期間を短くすることができる。

更に、期間Ａにおいては、スロットル弁開度は通常時スロットル弁開度TA0よりも大きい点火遅角実行時スロットル弁開度（＝TA0+ΔTA1）に制御される。従って、点火時期が遅角されることにより低下する出力トルクを空気量（混合気量）を増大させることにより増大させることができる。

また、触媒暖機要求がある状態において、車速Ｖが第２閾値速度β２よりも大きいという条件が成立することにより負圧増大要求があると判定されると、その判定時点t0からスロットル弁下流圧力Pmが閾値圧力γを下回る時点t2までの期間（図３における期間Ｂ１及び期間Ｂ２）中、スロットル弁４５の開度が通常時スロットル弁開度TA0よりも小さい点火遅角抑制時初期スロットル弁開度（＝TA0＋ΔTA2）に制御される。

従って、スロットル弁４５の開度が通常時スロットル弁開度TA0に制御される場合と比較して、スロットル弁下流圧力Pmは、スロットル弁４５の開度が通常時スロットル弁開度TA0に相当長い期間維持された場合において到達する圧力Pm0に迅速に近づけられる。即ち、スロットル弁下流負圧を迅速に増大させることができる。この結果、ブレーキブースタ６５の状態を、ブレーキ操作力を十分に増大させることが可能な状態に迅速に近づけることができる。従って、車両の制動力が不足することを回避することができる。

なお、期間Ｂ１と期間Ｂ２とを合わせた期間は、第２所定期間とも呼ばれる期間である。また、時点t0においては、触媒暖機要求及び負圧増大要求のいずれもがあると判定される。換言すると、触媒暖機要求があり且つ負圧増大要求がないと判定されていた点火遅角制御実行期間は、この時点t0にて触媒暖機要求及び負圧増大要求のいずれもがあると判定されることにより終了する。

また、触媒暖機要求がある状態において、車速Ｖが第２閾値速度β２よりも大きいという条件が成立することにより負圧増大要求があると判定されると、図３の期間Ｂ１に示したように、その判定時点（時点t0）から第１所定期間（点火時期維持時間Th）が経過する時点t1までの間、点火時期は点火遅角実行時点火時期（＝θ0＋Δθ1）に維持される。そして、時点ｔ１以降において、点火時期は点火遅角抑制時点火時期（本例では通常時点火時期θ0）に向けて時間Tvをかけて徐々に変化させられる。

期間Ｂ１（スロットル弁開度が点火遅角実行時スロットル弁開度（＝TA0+ΔTA1）より小さい点火遅角抑制時初期スロットル弁開度（＝TA0＋ΔTA2）に変更された直後の期間である第１所定期間）においては、実際に燃焼室２５内に導入される空気量が点火遅角抑制時スロットル弁開度（本例では、通常時スロットル弁開度TA0）に対応する空気量よりも大きい。従って、上述したように、期間Ｂ１において点火時期を点火遅角実行時点火時期に維持し、且つ、期間Ｂ１が経過することによって筒内空気量が点火遅角抑制時スロットル弁開度に対応する空気量に近づいた時点以降の期間Ｂ２及び期間Ｂ３（時点t1〜t3)において、点火時期を点火遅角抑制時点火時期（本例では、通常時点火時期θ0）に向けて徐々に進角させることにより、出力トルクが過大となることを回避することができる。更に、期間Ｂ１において点火時期が通常時点火時期θ0に制御される場合と比較して、第１触媒５３及び第２触媒５４をより一層迅速に暖めることができる。

また、期間Ｂ１（第１所定期間）が経過した後に点火時期が点火遅角抑制時点火時期に向けて徐々に進角側へ変更される。これにより、出力トルクを徐々に変化させることができるので、トルクショック（運転者に車両が飛び出すように感じさせる衝撃力）の発生を抑制することができる。

加えて、期間Ｂ１（第１所定期間）が経過した後に点火時期を点火遅角抑制時点火時期に向けて徐々に進角側へ変更する際の点火時期の進角速度は、点火遅角実行時点火時期補正量Δθ1を点火時期変更時間Tvにより除した値Δθ1／Tvである。また、上述したように、テーブルMapTvは、車速Ｖが大きくなるほど求められる点火時期変更時間Tvが短くなるように予め設定されている。

ところで、車両が静止している場合又は車両が極めて小さい速度にて移動している場合、出力トルクが増加することにより車速Ｖは比較的大きく増加する。即ち、出力トルクの増加量に対する車速Ｖの増加量（出力トルクが増加することにより増加する車速Ｖの増加量）の比であるトルク速度比は大きい。一方、車両が比較的大きい速度にて移動している場合、出力トルクが増加することにより車速Ｖは比較的小さく増加する。即ち、トルク速度比は小さい。

このように、車速Ｖは、トルク速度比を表すトルク速度比パラメータであるということができる。従って、テーブルMapTvは、トルク速度比パラメータに対応するトルク速度比が小さくなるほど求められる点火時期変更時間Tvが短くなるように予め設定されている、ということもできる。従って、車速Ｖが大きくなるほど、即ち、トルク速度比が小さくなるほど、進角速度Δθ1／Tvは大きくされる。

これにより、出力トルクの変動が車速の変化となって現れ易い場合には出力トルクが比較的緩慢に増大されるので、トルクショックの発生を回避することができる。一方、出力トルクの変動が車速の変化となって現れ難い場合には出力トルクが比較的迅速に増大されるので、内燃機関１０の出力トルクが低下している期間を短くすることができる。

また、スロットル弁４５の開度が通常時スロットル弁開度TA0よりも小さい点火遅角抑制時初期スロットル弁開度（＝TA0＋ΔTA2）に制御されている状況（期間Ｂ２）において、スロットル弁下流圧力Pmが閾値圧力γを下回る（閾値圧力γまで低下する）と、スロットル弁４５の開度は直ちに通常時スロットル弁開度TA0へと増大させられる。

これにより、スロットル弁下流圧力Pmが過度に低くなることが防止される。即ち、筒内空気量が過度に少なくなることが防止される。この結果、出力トルクが過度に小さくなることを回避することができる。

このように、本実施形態に係る制御装置は、車速Ｖが比較的大きくなることによって車両の減速のために比較的大きな制動力が要求される期間においてのみ、スロットル弁下流負圧を増大させるための制御を行うことができる。従って、その他の期間においては、第１触媒５３及び第２触媒５４の暖機を促進するための制御を行うことができるので、第１触媒５３及び第２触媒５４をより迅速に暖めることができる。

以上、説明したように、本発明による内燃機関の制御装置の実施形態によれば、第１触媒５３及び第２触媒５４の暖機を促進するとともに車両の制動力の不足を回避しながら、出力トルクが過大となることを回避することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、上記実施形態においては、点火遅角抑制時点火時期θ0は、通常時点火時期θ0と等しい時期であったが、点火遅角実行時点火時期θ0+Δθ1よりも進角側の時期である限り通常時点火時期θ0と異なる時期であってもよい。更に、点火遅角抑制時スロットル弁開度TA0も、通常時スロットル弁開度TA0と等しい開度であったが、点火遅角実行時スロットル弁開度TA0+ΔTA1よりも小さい開度である限り通常時スロットル弁開度TA0と異なる開度であってもよい。

また、上記実施形態は、車速センサ７７により検出された車速が閾値速度β２よりも大きいときに負圧増大要求があると判定するように構成されていたが、車両の移動の可否を検出するセンサを備えるとともにそのセンサにより車両が移動していると検出されたときに負圧増大要求があると判定するように構成されていてもよい。

更に、上記実施形態は、触媒暖機要求があり且つ負圧増大要求がないと判定されることにより触媒暖機要求及び負圧増大要求のいずれもがあると判定されていた期間が終了した時点（図３の時点t4）、又は、触媒暖機要求及び負圧増大要求のいずれもがないと判定されることにより触媒暖機要求があり且つ負圧増大要求がないと判定されていた期間が終了した時点（図３の時点t5）にて点火時期を変更する際に、点火時期を徐々に変化させるように構成されていてもよい。

本発明の実施形態に係る内燃機関の制御装置を火花点火式多気筒内燃機関に適用したシステムの概略構成図である。 図１に示したＣＰＵが実行するプログラムであって触媒暖機要求の有無を判定するためのプログラムを示したフローチャートである。 車速、冷却水温度、触媒暖機要求フラグ、負圧増大要求フラグ、スロットル弁開度補正量、点火時期補正量及びスロットル弁下流圧力の変化を示したタイムチャートである。 図１に示したＣＰＵが実行するプログラムであって負圧増大要求の有無を判定するためのプログラムを示したフローチャートである。 図１に示したＣＰＵが実行するプログラムであってスロットル弁開度を制御するためのプログラムを示したフローチャートである。 図１に示したＣＰＵが実行するプログラムであって点火時期を制御するためのプログラムを示したフローチャートである。 図１に示したＣＰＵが実行するプログラムであって負圧増大要求があるときの点火時期補正量を決定するためのプログラムを示したフローチャートである。

符号の説明

１０…内燃機関、２１…シリンダ、２２…ピストン、２４…クランク軸、２５…燃焼室、３０…シリンダヘッド部、３７…点火プラグ、３８…イグナイタ、３９…インジェクタ、４１…インテークマニホールド、４２…サージタンク、４３…吸気ダクト、４５…スロットル弁、４５ａ…スロットル弁アクチュエータ、５２…エキゾーストパイプ、５３…第１触媒、５４…第２触媒、６０…負圧蓄圧部、６１…バイパス通路、６１ａ…上流部、６１ｂ…下流部、６１ｃ…中央部、６１ｃ１…絞り部、６２…バイパス流量制御弁、６３…負圧導入用メイン通路、６４…負圧導入用サブ通路、６５…ブレーキブースタ、７１…スロットルポジションセンサ、７２…クランクポジションセンサ、７３…冷却水温度センサ、７６…アクセル開度センサ、７７…車速センサ。

Claims (6)

1. 車両に搭載された内燃機関の吸気通路に配設されたスロットル弁と、
   所定の駆動指示信号に応じて前記スロットル弁を駆動するスロットル弁駆動手段と、
   前記吸気通路内の前記スロットル弁の下流にて発生する負圧であるスロットル弁下流負圧を利用することによりブレーキ操作力を増大させて前記車両の制動力を増大させる制動倍力手段と、
   所定の点火指示信号に応じて前記機関の燃焼室に供給される混合気に点火する点火手段と、
   前記機関の排気通路に配設された排ガス浄化用触媒と、
   前記スロットル弁駆動手段に対して前記駆動指示信号を送信することにより前記スロットル弁の開度を前記機関の運転状態に応じて定まる開度である通常時スロットル弁開度に制御するスロットル弁制御手段と、
   前記点火手段に対して前記点火指示信号を送信することにより前記点火手段によって前記混合気に点火する点火時期を前記機関の運転状態に応じて定まる時期である通常時点火時期に制御する点火時期制御手段と、
   を備えた内燃機関の制御装置であって、
   前記触媒の暖機を促進する触媒暖機要求の有無を判定するとともに、前記スロットル弁下流負圧を増大させる負圧増大要求の有無を判定する要求判定手段を備え、
   前記スロットル弁制御手段は、
   前記触媒暖機要求があり且つ前記負圧増大要求がないと判定されたときに前記スロットル弁の開度を前記運転状態に応じて定まる開度であって同一の運転状態の下で前記通常時スロットル弁開度よりも大きくされる開度である点火遅角実行時スロットル弁開度に制御するとともに、同触媒暖機要求及び同負圧増大要求のいずれもがあると判定されたときに同スロットル弁の開度を同運転状態に応じて定まる開度であって同一の運転状態の下で同点火遅角実行時スロットル弁開度よりも小さくされる開度である点火遅角抑制時スロットル弁開度に制御するように構成され、
   前記点火時期制御手段は、
   前記触媒暖機要求があり且つ前記負圧増大要求がないと判定されたときに前記点火時期を前記運転状態に応じて定まる時期であって同一の運転状態の下で前記通常時点火時期よりも遅角側の時期である点火遅角実行時点火時期に制御するとともに、同触媒暖機要求及び同負圧増大要求のいずれもがあると判定されることにより同触媒暖機要求があり且つ同負圧増大要求がないと判定されていた点火遅角制御実行期間が終了した時点から開始する第１所定期間において同点火時期を同点火遅角実行時点火時期に維持し、且つ、同第１所定期間が経過した後に同点火時期を同運転状態に応じて定まる時期であって同一の運転状態の下で同点火遅角実行時点火時期よりも進角側の時期である点火遅角抑制時点火時期に向けて変化させるように構成された内燃機関の制御装置。
2. 請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記スロットル弁制御手段は、
   前記触媒暖機要求及び前記負圧増大要求のいずれもがあると判定された場合、前記点火遅角制御実行期間が終了した時点から開始する第２所定期間において前記運転状態に応じて定まる開度であって同一の運転状態の下で前記通常時スロットル弁開度よりも小さくされる開度である点火遅角抑制時初期スロットル弁開度を前記点火遅角抑制時スロットル弁開度として採用するとともに、同第２所定期間が経過した後に同通常時スロットル弁開度を同点火遅角抑制時スロットル弁開度として採用するように構成された内燃機関の制御装置。
3. 請求項２に記載の内燃機関の制御装置であって、
   前記スロットル弁の下流における前記吸気通路内の圧力であるスロットル弁下流圧力を取得するスロットル弁下流圧力取得手段を備え、
   前記スロットル弁制御手段は、
   前記第２所定期間の終了時点を前記取得されたスロットル弁下流圧力が所定の閾値圧力まで低下した時点に設定するように構成された内燃機関の制御装置。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記点火時期制御手段は、
   前記第１所定期間が経過した後に前記点火時期を前記点火遅角抑制時点火時期に向けて徐々に進角側へ変更するように構成された内燃機関の制御装置。
5. 請求項４に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記点火時期制御手段は、
   前記内燃機関が出力する出力トルクの増加量に対する前記車両の速度の増加量の比であるトルク速度比を表すパラメータであるトルク速度比パラメータを取得するとともに、前記第１所定期間が経過した後に前記点火時期を前記点火遅角抑制時点火時期に向けて徐々に進角側へ変更する際の点火時期の進角速度を同取得されたトルク速度比パラメータに対応する同トルク速度比が小さくなるほど大きくするように構成された内燃機関の制御装置。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置であって、
   前記車両が移動する速度である車速を検出する車速検出手段を備え、
   前記要求判定手段は、
   前記検出された車速が所定の閾値速度よりも大きいという条件を含む条件が成立したときに前記負圧増大要求があると判定するように構成された内燃機関の制御装置。

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