JP2009036044A - 内燃機関制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の排気浄化用触媒暖機のための点火時期大幅遅角制御時において内燃機関運転不安定状態から安定した内燃機関運転に適切に戻す。
【解決手段】エンジン回転数と負荷率との２次元空間においてエンジン運転状態が吸入空気量起因不安定化領域(Fa=ON:S124でyes)あるいは燃焼状態起因不安定化領域(Fb=ON:S130でyes)に入ると、各不安定化領域から出る処理を実行する(S128又はS134)。吸入空気量起因不安定化領域から出るにはスロットル開度TAの制御(S128)が実行される。燃焼状態起因不安定化領域から出るには点火時期制御と燃料噴射時期制御と(S134)が実行される。このように排気浄化用触媒暖機のための点火時期大幅遅角時において、不安定化領域により運転不安定化要因を判別して、この不安定化領域に対応した適切な処理を実行しているので、エンジン運転不安定状態から安定した運転状態に適切に戻すことが可能となる。
【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関の排気浄化用触媒暖機のために点火時期大幅遅角制御を実行する内燃機関制御装置に関する。

内燃機関に設けられた排気浄化用触媒を暖機するために点火時期の大幅な遅角処理が行われている（例えば特許文献１，２参照）。このような大幅な点火遅角処理を実行した場合、燃焼性等の問題により内燃機関運転が不安定化して回転数が低下する場合がある。このような内燃機関運転の不安定化に対処して迅速に回転数を回復するために点火時期進角が実行されている。
特開２００７−３２３７７号公報（第６頁、図２） 特開２００７−３２３７９号公報（第４頁、図１）

しかし、このような回転数低下が生じる内燃機関運転不安定化の原因は一律ではない。このため点火時期の進角処理やその他の手法においても、いかなる場合も１つの手法のみでは内燃機関運転不安定化の原因に適切な対応ができない場合があり、早期に安定した運転状態に戻るとは限らない。

本発明は、内燃機関の排気浄化用触媒暖機のための点火時期大幅遅角制御時において内燃機関運転不安定状態から安定した内燃機関運転に適切に戻すことを目的とするものである。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の内燃機関制御装置は、内燃機関の排気浄化用触媒暖機のための点火時期大幅遅角制御時における内燃機関制御装置であって、内燃機関の運転状態を表す複数のパラメータにより表される多次元空間内に、内燃機関の運転不安定化要因毎に不安定化が生じる不安定化領域を設定する内燃機関運転不安定化領域設定手段と、内燃機関の運転状態を検出する内燃機関運転状態検出手段と、前記内燃機関運転状態検出手段にて検出される内燃機関の運転状態が、前記内燃機関運転不安定化領域設定手段にて設定されている全ての不安定化領域以外の領域から、いずれかの不安定化領域に入った場合には、該当不安定化領域に対応した内燃機関安定化処理にて該当不安定化領域から出る処理を実行する領域対応内燃機関安定化処理手段とを備えたことを特徴とする。

このように内燃機関の運転状態を表す複数のパラメータにより表される多次元空間内に運転不安定化要因毎の不安定化領域を設定し、内燃機関の運転状態がこれらの不安定化領域に入った場合には、該当する不安定化領域に対応した内燃機関安定化処理にて不安定化領域から出る処理を実行する。

このように不安定化領域毎に対応した内燃機関安定化処理を実行しているので、不安定から抜け出るための適切な処理が行われることになり、早期に安定した内燃機関運転状態に戻すことができる。従来のごとく、いずれの不安定化領域に対しても一律の処理をしたのでは安定した内燃機関運転に戻すのに遅延が生じるおそれがある。

したがって本発明のごとく処理することにより、内燃機関の排気浄化用触媒暖機のための点火時期大幅遅角制御時において内燃機関運転不安定状態から安定した内燃機関運転に適切に戻すことが可能となる。

請求項２に記載の内燃機関制御装置では、請求項１において、前記領域対応内燃機関安定化処理手段は、前記該当不安定化領域から出る処理を実行するに際して、内燃機関の運転状態が最初に入った不安定化領域を前記該当不安定化領域として該領域に対応した内燃機関安定化処理にて前記該当不安定化領域から出る処理を実行することを特徴とする。

内燃機関の運転状態が不安定化した場合に、この運転状態は、該当する運転不安定化要因に対応した不安定化領域に最初に入る傾向にある。したがって不安定化領域が重複している場合に、内燃機関の運転状態が最初に入った不安定化領域を対象にして内燃機関安定化処理を行うことにより、適切に該当不安定化領域から出る処理を実行することができる。

請求項３に記載の内燃機関制御装置では、請求項１又は２において、前記多次元空間は内燃機関の回転数と負荷とからなる２次元空間であり、前記運転不安定化要因は内燃機関の吸入空気量不足と内燃機関の燃焼状態悪化とであり、前記不安定化領域は内燃機関の吸入空気量不足に起因する運転不安定化を示す吸入空気量起因不安定化領域と内燃機関の燃焼状態悪化に起因する運転不安定化を示す燃焼状態起因不安定化領域とであり、前記領域対応内燃機関安定化処理手段は、前記内燃機関運転状態検出手段にて検出される内燃機関の運転状態が、前記内燃機関運転不安定化領域設定手段にて設定されている吸入空気量起因不安定化領域と燃焼状態起因不安定化領域との両領域以外の領域から、吸入空気量起因不安定化領域と燃焼状態起因不安定化領域とのいずれかの領域に入った場合には、該当領域に対応した内燃機関安定化処理にて該当領域から出る処理を実行することを特徴とする。

このように内燃機関の回転数と負荷とからなる２次元空間内に吸入空気量起因不安定化領域と燃焼状態起因不安定化領域とを設定し、内燃機関の運転状態がこれらの領域に入った場合には、各領域から出る処理を実行する。

すなわち吸入空気量起因不安定化領域から出るには吸入空気量に関連する制御が実行されることで、適切に、安定した内燃機関運転に戻すことができる。燃焼状態起因不安定化領域から出るには燃焼性に関連する制御が実行されることで、適切に、安定した内燃機関運転に戻すことができる。

もしも吸入空気量起因不安定化領域から出るために燃焼性に関連する制御が実行されると、異なる要因にて安定化を実現しようとするため、適切な処理ではなく、安定した内燃機関運転に戻すのに遅延が生じるおそれがある。

この逆も同じであり、燃焼状態起因不安定化領域から出るために吸入空気量に関連する制御が実行されると、異なる要因にて安定化を実現しようとするため、適切な処理ではなく、安定した内燃機関運転に戻すのに遅延が生じるおそれがある。

したがって本発明のごとく処理することにより、内燃機関の排気浄化用触媒暖機のための点火時期大幅遅角制御時において内燃機関運転不安定状態から安定した内燃機関運転に適切に戻すことが可能となる。

請求項４に記載の内燃機関制御装置では、請求項３において、前記領域対応内燃機関安定化処理手段は、内燃機関の運転状態が、前記吸入空気量起因不安定化領域に入った場合には内燃機関安定化処理として内燃機関の吸入空気量を増量することにより前記吸入空気量起因不安定化領域から出ることを特徴とする。

吸入空気量起因不安定化領域から出るための吸入空気量に関連する制御として、吸入空気量の増量を実行することができる。このことにより十分な吸入空気量が内燃機関に供給されて機関出力が上昇する。こうして適切に安定した内燃機関運転に戻すことができる。

請求項５に記載の内燃機関制御装置では、請求項３又は４において、前記領域対応内燃機関安定化処理手段は、内燃機関の運転状態が、前記燃焼状態起因不安定化領域に入った場合には内燃機関安定化処理として内燃機関の点火時期を進角することにより前記燃焼状態起因不安定化領域から出ることを特徴とする。

燃焼状態起因不安定化領域から出るための燃焼性に関連する制御として、点火時期の進角制御を実行することができる。このことにより内燃機関にて燃焼性が良好となり安定した出力となって回転数が上昇する。こうして適切に安定した内燃機関運転に戻すことができる。

請求項６に記載の内燃機関制御装置では、請求項５において、内燃機関は燃焼室内に燃料噴射する筒内燃料供給システムを備え、内燃機関の運転状態が前記燃焼状態起因不安定化領域に入った場合に前記筒内燃料供給システムが圧縮行程で燃料噴射を実行している場合には、前記領域対応内燃機関安定化処理手段は、前記内燃機関安定化処理として、前記点火時期の進角と共に該進角に対応して圧縮行程の燃料噴射時期を進角することを特徴とする。

尚、点火進角に加えて、更に点火進角に対応した圧縮行程燃料噴射時期制御を実行すると、点火時の混合気の状態が良好となる。このため内燃機関にて燃焼性が良好となり安定した出力となって回転数が上昇する。このことで適切に安定した内燃機関運転に戻すことができる。

請求項７に記載の内燃機関制御装置では、請求項３〜６のいずれかにおいて、内燃機関は車両用内燃機関であり、内燃機関の吸気負圧をブレーキアシストに用いると共に、前記燃焼状態起因不安定化領域はブレーキアシストに対しては不足する吸気管負圧の領域と重複して設定されていることを特徴とする。

燃焼状態悪化に起因する運転不安定化に対処してなされる内燃機関安定化処理は、ブレーキアシスト用吸気管負圧を確保する処理とも共通する。したがって上述したごとく燃焼状態起因不安定化領域をブレーキアシストに対して不足する吸気管負圧の領域に重複させることにより、領域対応内燃機関安定化処理手段は内燃機関運転安定化と共に、ブレーキアシスト力の不足も防止することができる。

請求項８に記載の内燃機関制御装置では、請求項３〜７のいずれかにおいて、前記吸入空気量起因不安定化領域は内燃機関の回転数による上限を設けることで設定されていることを特徴とする。

このように吸入空気量起因不安定化領域は、その上限を内燃機関の回転数にて設定することにより、吸入空気量不足か否かを容易に判定することができる。
請求項９に記載の内燃機関制御装置では、請求項１〜８のいずれかにおいて、内燃機関は弱成層燃焼を燃焼形態の１つとしており、前記領域対応内燃機関安定化処理手段は、弱成層燃焼実行中に限って、前記内燃機関運転状態検出手段にて検出される内燃機関の運転状態が、前記内燃機関運転不安定化領域設定手段にて設定されている全ての不安定化領域以外の領域から、いずれかの不安定化領域に入った場合に、該当不安定化領域に対応した内燃機関安定化処理にて該当不安定化領域から出る処理を実行することを特徴とする。

このように、領域対応内燃機関安定化処理手段による安定化処理を弱成層燃焼実行中に限っても良い。特に弱成層燃焼実行中は、不安定化領域に入りやすい内燃機関運転状態であるので、このように弱成層燃焼実行中に限ることにより、制御処理の負荷を低下させることができる。

［実施の形態１］
図１は、上述した発明が適用された車両用内燃機関及びその制御装置のシステム構成図である。ここでは内燃機関としてガソリン式エンジン（以下、「エンジン」と称す）２が用いられている。このエンジン２は筒内噴射型ガソリンエンジンであり、その出力は、エンジン２のクランク軸からトルクコンバータ４及びオートマチックトランスミッション（自動変速機：以下「Ａ／Ｔ」と称す）６を介して、出力軸６ａ側に出力され、最終的に車輪に伝達される。

燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁８による燃料噴射制御、電動モータ１０による吸気管１２に設けられたスロットルバルブ１４の開度制御、その他のエンジン制御は、ＥＧ（エンジン）−ＥＣＵ１６により実行される。この他、ＶＳＣ（ビークルスタビリティコントロール）−ＥＣＵ１８が設けられていることにより、各車輪のブレーキの自動制御も実行されている。

ＥＧ−ＥＣＵ１６は、水温センサ１９からエンジン冷却水温ＴＨＷ、アクセル開度センサ２０からアクセル開度ＡＣＣＰ、車速センサ２１から車速ＳＰＤ、スロットル開度センサ２２からスロットル開度ＴＡ、エンジン回転数センサ２４からエンジン回転数ＮＥを検出している。更にＥＧ−ＥＣＵ１６は、吸気圧センサ２６からサージタンク２８内の吸気圧ＰＩＭ、大気圧センサ３０から大気圧ＰＡ、空燃比センサ３１から排気成分に基づく空燃比Ａ／Ｆ、その他のデータを検出している。上述したセンサ類の代わりに、公知である各種検出原理を採用したセンサ類を適宜選択しても良い。例えば、吸気圧センサ２６の代わりに、吸気管１２に吸入空気量センサを設けてこれにより得られる吸入空気量をエンジン回転数センサ２４により得られるエンジン回転数ＮＥにて除算することにより吸気圧ＰＩＭを算出しても良い。又、大気圧センサ３０により直接的に大気圧ＰＡを測定する以外にも上記吸気圧センサ２６や吸入空気量センサの検出値をもとに大気圧ＰＡを演算しても良い。

ＶＳＣ−ＥＣＵ１８は制動制御等のためにブレーキペダル３２の操作データを検出している。ブレーキペダル３２にはブレーキスイッチ３４が設けられてブレーキペダル３２の踏み込み状態を表す信号をＶＳＣ−ＥＣＵ１８に出力する。尚、ブレーキペダル３２の踏み込み力を増加させる倍力装置としてブレーキブースタ３６が設けられている。ブレーキブースタ３６は、ダイヤフラム３６ａにより区画されて形成された２つの圧力室３６ｂ，３６ｃを有している。この内、第１圧力室３６ｂにはブレーキブースタ圧力センサ３８が設けられ、第１圧力室３６ｂ内のブレーキブースタ圧力ＰＢを検出している。この第１圧力室３６ｂへは、チェック弁３６ｄを介してサージタンク２８からブレーキアシスト用に吸気負圧が供給されている。

上記ブレーキブースタ３６は次のように機能する。すなわちブレーキペダル３２が踏み込まれていないときには、ブレーキブースタ３６内に設けられた負圧制御バルブ３６ｅは第１圧力室３６ｂ内の負圧を第２圧力室３６ｃへ導入している。このため第１圧力室３６ｂと第２圧力室３６ｃとは同じ負圧状態となるので、スプリング３６ｆによりダイヤフラム３６ａはブレーキペダル３２側に押し戻されている。このためダイヤフラム３６ａと連動するプッシュロッド３６ｇはマスタシリンダ３６ｈ内のピストンを押すことはない。

一方、ブレーキペダル３２が踏み込まれると、ブレーキペダル３２に設けられた入力側ロッド３６ｉに連動して負圧制御バルブ３６ｅが第１圧力室３６ｂと第２圧力室３６ｃとの間を遮断するとともに、大気を第２圧力室３６ｃに導入する。このことにより吸気負圧状態の第１圧力室３６ｂと大気圧となった第２圧力室３６ｃとの間に差圧が生じる。このためブレーキペダル３２に対する踏み込み力が倍増されてダイヤフラム３６ａはスプリング３６ｆの付勢力に抗してプッシュロッド３６ｇをマスタシリンダ３６ｈ側に押し込む。このことによりマスタシリンダ３６ｈ内のピストンが押されて制動が行われる。

そしてブレーキペダル３２が戻されると、ブレーキペダル３２に設けられた入力側ロッド３６ｉに連動して負圧制御バルブ３６ｅが第２圧力室３６ｃと外気側との連通を遮断し、第１圧力室３６ｂと第２圧力室３６ｃとの間を連通状態にする。このことにより第２圧力室３６ｃ内に第１圧力室３６ｂから吸気負圧が導入される。このため第１圧力室３６ｂと第２圧力室３６ｃとは同圧となる。したがってダイヤフラム３６ａはスプリング３６ｆの付勢力によりブレーキペダル３２側に移動して、元の非制動状態に戻る。このようにブレーキブースタ３６ではサージタンク２８内の負圧が利用されている。

排気管４０には触媒コンバーター４２が配置されている。この触媒コンバーター４２内に配置された排気浄化用触媒により、エンジン２の燃焼室からの排気を浄化して排出している。ＥＧ−ＥＣＵ１６はこの排気浄化用触媒の触媒床温をエンジン２の運転状態から推定計算して、冷間時である場合にはイグニッションシステム４４を介して排気浄化用触媒暖機のために大幅な点火遅角を実行している。

尚、上述した各ＥＣＵ１６，１８は、マイクロコンピュータを中心として構成されており、内部のＲＯＭに書き込まれているプログラムに応じてＣＰＵが必要な演算処理を実行し、その演算結果に基づいて各種制御を実行している。これらの演算処理結果及び前述のごとく検出されたデータは、ＥＣＵ１６，１８間で必要に応じてデータ交換される。このことによりＥＣＵ１６，１８は相互に連動して制御を実行することが可能となっている。

エンジン２は、燃焼形態が、空燃比あるいは燃料噴射方式が異なる複数のモード（成層燃焼、弱成層燃焼、均質燃焼）の間で切り換えて実行されている。成層燃焼モードが選択されると、燃料は圧縮行程に噴射される。このため燃焼室内において点火プラグ４４ａ近傍の混合気は点火時において部分的に点火可能なリッチな状態となる。この成層燃焼の場合、混合気の平均的な空燃比（Ａ／Ｆ）は理論空燃比（Ａ／Ｆ＝１４．５）よりもリーン（Ａ／Ｆ＝２５〜５０）に設定される。弱成層燃焼モードが選択されると、燃料は吸気行程と圧縮行程との２回に分割して噴射され、空燃比は理論空燃比よりもリーン（Ａ／Ｆ＝２０〜３０）に設定される。この弱成層燃焼では、一部の燃料が吸気行程において噴射されるため、点火時における燃焼室内の空燃比の差は成層燃焼と比較して小さくなる。均質燃焼モードが選択されると、燃料は吸気行程で噴射される。この均質燃焼では、吸気行程で全ての燃料が噴射されるため、点火時における燃焼室内の空燃比は略均一になり、その空燃比は運転状態に応じて理論空燃比、リーン（Ａ／Ｆ＝１５〜２３）、及びリッチ（Ａ／Ｆ＝１１〜１３）に適宜設定される。

次にＥＧ−ＥＣＵ１６が実行する排気浄化用触媒暖機時におけるエンジン安定化制御のフローチャートを図２，３に示す。これらの処理は一定時間周期で繰り返し割り込み実行される。尚、個々の処理内容に対応するフローチャート中のステップを「Ｓ〜」で表す。

図２の不安定状態判定処理について説明する。本処理が開始されると、まず図４に示すごとくのエンジン負荷率ＫＬとエンジン回転数ＮＥとの２次元空間における吸入空気量低下ラインＬａ（一点鎖線）と燃焼悪化ラインＬｂ（二点鎖線）とを設定する（Ｓ１０２）。エンジン負荷率ＫＬはエンジン２の１回転当たりの基準最大吸入空気量に対する実際の吸入空気量の割合（％）であり、吸気圧ＰＩＭ（Ｐａ）とエンジン回転数ＮＥ（ｒｐｍ）とから算出される。尚、エンジン２の負荷としては、このような負荷率以外に、吸気圧ＰＩＭそのものや、吸入空気量センサを設けて検出した吸入空気量（ｇ／ｓ）を用いても良い。

ここで吸入空気量低下ラインＬａは吸入空気量起因不安定化領域におけるエンジン回転数ＮＥによる上限を表している。この吸入空気量起因不安定化領域は、排気浄化用触媒暖機のための点火時期大幅遅角時に、エンジン２の吸入空気量不足に起因してエンジン運転の不安定化を示す領域である。すなわち図４においては吸入空気量低下ラインＬａより下の回転数が小さい部分が吸入空気量起因不安定化領域として設定されている。

燃焼悪化ラインＬｂは、燃焼状態起因不安定化領域における境界ラインを示し、この燃焼状態起因不安定化領域においてエンジン回転数ＮＥについては上限を、負荷率ＫＬについては下限を表している。この燃焼状態起因不安定化領域は、排気浄化用触媒暖機のための点火時期大幅遅角時に、エンジン２の燃焼状態悪化に起因してエンジン運転の不安定化を示す領域である。すなわち図４において燃焼悪化ラインＬｂの右下の部分が燃焼状態起因不安定化領域として設定されている。

尚、これら吸入空気量起因不安定化領域と燃焼状態起因不安定化領域との両領域以外の領域、すなわち通常時に制御される領域を、図４では「安定領域」で示している。
尚、特に燃焼悪化ラインＬｂについては、燃焼状態起因不安定化領域がブレーキアシストに対しては不足する吸気管負圧の領域と重複するように設定してある。燃焼状態起因不安定化領域の境界ラインは、ブレーキアシスト用の吸気管負圧の不足ラインの境界線とほぼ平行したラインである。実際には燃焼悪化の限界は燃焼悪化ラインＬｂよりも、負荷率ＫＬついて大きい側、又はエンジン回転数ＮＥについては小さい側に存在する。本実施の形態では、ブレーキアシスト用吸気管負圧が不足する領域を、燃焼状態起因不安定化領域に重複するように設定している。このことにより燃焼悪化ラインＬｂよりも低負荷率側及び大回転数側では燃焼性も十分であり、ブレーキアシストに対する吸気負圧レベルも十分となる。そして後述するごとく燃焼状態悪化に起因するエンジン運転不安定化に対処してなされる内燃機関安定化処理（図３：Ｓ１３４）は、ブレーキアシスト用吸気管負圧を確保する処理とも共通することになる。

この２つのラインＬａ，Ｌｂはエンジン冷却水温ＴＨＷ（℃）、大気圧ＰＡ（Ｐａ）にて変化する。したがってステップＳ１０２では、ＥＧ−ＥＣＵ１６内に記憶されているこれらエンジン冷却水温ＴＨＷ、大気圧ＰＡをパラメータとするマップから、それぞれの基本ラインを補正して２つのラインＬａ，Ｌｂを算出することになる。尚、アイドル時においては、吸入空気量低下ラインＬａは、アイドル（実際には冷間アイドル）目標回転数より数百ｒｐｍ低い値、例えば２００ｒｐｍ低い値を設定しても良い。

このように２つのラインＬａ，Ｌｂが設定されて図４の２次元空間内での領域分布が決定されると、次にこの２次元空間内における現在のエンジン２の運転状態の位置が算出される（Ｓ１０４）。

そして、この位置算出の結果、前回の制御周期時には安定領域であって、今回の制御周期時に吸入空気量低下ラインＬａから出たか否かが判定される（Ｓ１０６）。すなわち図４に実線にて示すごとくエンジン運転状態位置Ｘｏから位置Ｘａ１又は位置Ｘａ２に移動した場合には、吸入空気量低下ラインＬａから出たと判定される（Ｓ１０６でyes）。この場合には吸入空気量起因不安定化フラグＦａにＯＮを設定し（Ｓ１０８）、一旦本処理を出る。尚、吸入空気量起因不安定化フラグＦａの初期値としてはＥＧ−ＥＣＵ１６の起動時にＯＦＦが設定されている。

図４に実線にて示すごとくエンジン運転状態位置Ｘｏから位置Ｘｂ１又は位置Ｘｂ２に移動した場合には、燃焼悪化ラインＬｂから出ているので、吸入空気量低下ラインＬａから出たとは判定されない（Ｓ１０６でno）。したがって次に前回の制御周期時には安定領域であって今回の制御周期時には燃焼悪化ラインＬｂから出たか否かが判定される（Ｓ１１０）。ここではyesと判定されて、燃焼状態起因不安定化フラグＦｂにＯＮを設定し（Ｓ１１２）、一旦本処理を出る。尚、燃焼状態起因不安定化フラグＦｂの初期値としてはＥＧ−ＥＣＵ１６の起動時にＯＦＦが設定されている。

吸入空気量低下ラインＬａと燃焼悪化ラインＬｂとの交点Ｃを通過して安定領域から出た場合には、吸入空気量起因不安定化か燃焼状態起因不安定化かのいずれかにするかを予め設定しておく。例えば交点Ｃ通過は燃焼状態起因不安定化であると設定しておけば、ステップＳ１０６ではnoであるが、ステップＳ１１０ではyesと判定されて、燃焼状態起因不安定化フラグＦｂにＯＮが設定されることになる（Ｓ１１２）。交点Ｃ通過は吸入空気量起因不安定化であると設定しておけば、ステップＳ１０６ではyesと判定されて、吸入空気量起因不安定化フラグＦａにＯＮが設定されることになる（Ｓ１０８）。

前回が吸入空気量起因不安定化領域内あるいは燃焼状態起因不安定化領域内であり今回が安定領域に入った状態であれば（Ｓ１０６でno、Ｓ１１０でno、Ｓ１１４でyes）、吸入空気量起因不安定化フラグＦａ及び燃焼状態起因不安定化フラグＦｂを２つともＯＦＦに設定する（Ｓ１１６）。

前回も今回も安定領域であったり、前回も今回も安定領域でない場合には（Ｓ１１４でno）、このまま一旦本処理を出る。すなわちフラグＦａ，Ｆｂの状態は変化しない。
次にこの２つのフラグＦａ，Ｆｂの状態に基づいて行われる触媒暖機時エンジン安定化制御処理（図３）について説明する。

本処理が開始されると、まず排気浄化用触媒暖機時の点火大幅遅角実施中か否かが判定される（Ｓ１２２）。ここで点火時期が大幅に遅角されていない場合には（Ｓ１２２でno）、このまま一旦本処理を出る。

排気浄化用触媒暖機のために点火時期が大幅に遅角されている場合には（Ｓ１２２でyes）、次に吸入空気量起因不安定化フラグＦａがＯＮか否かが判定される（Ｓ１２４）。Ｆａ＝ＯＮであれば（Ｓ１２４でyes）、次に吸入空気量ガード中であるか否かが判定される（Ｓ１２６）。吸入空気量起因不安定化フラグＦａがＯＮである場合にはエンジン運転状態を安定領域に戻すために吸入空気量を大きくする必要がある。しかしアイドル時の場合などにおいて、既にアイドル時の吸入空気量上限に到達していれば吸入空気量がこれ以上増加しないようにガードされることになるので（Ｓ１２６でyes）、吸入空気量は増量できず、このまま一旦本処理を出る。

吸入空気量のガード中でなければ（Ｓ１２６でno）、スロットル開度ＴＡの制御によりエンジン２の運転状態を安定領域に戻す処理がなされる（Ｓ１２８）。実際にはスロットル開度ＴＡを増加させることにより行われる。この増加は制御周期毎に一定開度の増加でも良く、制御周期毎に吸入空気量低下ラインＬａと現在のエンジン回転数ＮＥとの差に対応する開度分の増加でも良い。こうして一旦本処理を出る。

Ｆａ＝ＯＦＦであれば（Ｓ１２４でno）、燃焼状態起因不安定化フラグＦｂがＯＮか否かが判定される（Ｓ１３０）。Ｆｂ＝ＯＮであれば（Ｓ１３０でyes）、次に点火時期ガード中であるか否かが判定される（Ｓ１３２）。燃焼状態起因不安定化フラグＦｂがＯＮである場合には大きく遅角されている点火時期を進角側に戻す必要がある。しかし点火時期進角の場合も限界が存在し、この限界を設定している点火時期ガードに到達している場合には点火時期ガード中となるので（Ｓ１３２でyes）、点火時期の進角はできず、このまま一旦本処理を出る。

点火時期ガード中でなければ（Ｓ１３２でno）、点火時期制御とこれに伴う燃料噴射時期制御によりエンジン運転状態を安定領域に戻す処理がなされる（Ｓ１３４）。実際には、点火時期進角とこれに伴う燃料噴射時期進角により行われる。この進角は制御周期毎に一定クランク角度の進角でも良く。制御周期毎に燃焼悪化ラインＬｂと現在の２次元空間上の位置との距離に対応するクランク角度分の進角でも良い。尚、燃料噴射時期の進角は、点火までの期間に燃焼室内での適切な燃料濃度分布状態を確保するために実施される。こうして一旦本処理を出る。

尚、ステップＳ１２８又はステップＳ１３４により安定領域に戻ったエンジン２については、不安定化領域に入る前の制御に戻ることになる。例えば、冷間アイドル制御を実行していた場合には、冷間アイドル目標回転数が実現されるように、スロットル開度ＴＡの制御が行われることになる。

排気浄化用触媒暖機時の点火大幅遅角実施中であっても（Ｓ１２２でyes）、吸入空気量起因不安定化フラグＦａと燃焼状態起因不安定化フラグＦｂとが共にＯＦＦである場合には（Ｓ１２４でno、Ｓ１３０でno）、触媒暖機時エンジン安定化制御処理（図３）では実質的な処理を行わない。

上述した構成において、請求項との関係は、吸気圧センサ２６、エンジン回転数センサ２４及びＥＧ−ＥＣＵ１６の組み合わせが内燃機関運転状態検出手段に相当し、ＥＧ−ＥＣＵ１６が内燃機関運転不安定化領域設定手段及び領域対応内燃機関安定化処理手段に相当する。不安定状態判定処理（図２）のステップＳ１０２が内燃機関運転不安定化領域設定手段としての処理に、ステップＳ１０４〜Ｓ１１２及び触媒暖機時エンジン安定化制御処理（図３）が領域対応内燃機関安定化処理手段としての処理に相当する。

以上説明した本実施の形態１によれば、以下の効果が得られる。
（イ）．図４に示したエンジン回転数ＮＥと負荷（具体的には負荷率ＫＬ）との２次元空間において、吸入空気量低下ラインＬａより下の吸入空気量起因不安定化領域と燃焼悪化ラインＬｂより右下の燃焼状態起因不安定化領域とを設定している。エンジン２の運転状態がこれらの不安定化領域に入った場合には（Ｓ１０６でyes，Ｓ１０８、又はＳ１１０でyes，Ｓ１１２）、各不安定化領域から出る処理を実行する（図３）。

すなわち吸入空気量起因不安定化領域から出るには吸入空気量に関連する制御、ここではスロットル開度ＴＡの制御（Ｓ１２８）が実行されることで、回転上昇を適切に実現でき、安定したエンジン運転に戻すことができる。

燃焼状態起因不安定化領域から出るには燃焼性に関連する制御、ここでは点火時期制御と燃料噴射時期制御とが実行されることで（Ｓ１３４）、燃焼性向上が適切に実現でき、安定したエンジン運転に戻すことができる。

もしも吸入空気量起因不安定化領域から出るためにステップＳ１３４のごとく燃焼性に関連する制御が実行されると十分に吸入空気量が供給されず、安定したエンジン運転に戻すのに遅延が生じたり、不安定状態が改善されないままとなるおそれがある。

この逆も同じであり、燃焼状態起因不安定化領域から出るために、ステップＳ１２８のごとくスロットル開度ＴＡの制御により吸入空気量が増加されると、点火時期や燃料噴射時期が大きく遅角しているままであるので適切な燃焼が行われない。したがって安定したエンジン運転に戻すのに遅延が生じたり、不安定が改善されないままとなるおそれがある。

このように本実施の形態では、排気浄化用触媒暖機のための点火時期大幅遅角時において、上述のごとく不安定化領域により運転不安定化要因を判別して、この不安定化領域に対応した適切な処理を実行しているので、エンジン運転不安定状態から安定した運転状態に適切に戻すことが可能となる。

（ロ）．エンジン運転状態が不安定化した場合に、エンジン運転状態は、該当する運転不安定化要因に対応した不安定化領域に最初に入る傾向にある。したがって図４に示した吸入空気量起因不安定化領域と燃焼状態起因不安定化領域との関係のごとく不安定化領域が重複している場合には、各不安定化領域のラインＬａ，Ｌｂを最初に横切ったことにより、最初に入った不安定化領域を判断している。そしてこの最初に入った不安定化領域を対象にして内燃機関安定化処理を行うことにより、適切に該当不安定化領域から出る処理を実行することができる。

（ハ）．前述したごとく、ブレーキアシストに対して不足する吸気管負圧（吸気圧ＰＩＭ）の領域を燃焼状態起因不安定化領域に重複して設定しているので、エンジン運転状態安定化と共にブレーキアシスト力の不足も防止することができる。

［その他の実施の形態］
（ａ）．前記実施の形態１では不安定状態判定処理（図２）及び触媒暖機時エンジン安定化制御処理（図３）による不安定状態判定とエンジン安定化処理とは、燃焼形態を選ばなかった。しかし特に弱成層燃焼時に図４に示した安定領域から外れやすいことから、弱成層燃焼時に限って図２，３の処理を実行するようにしても良い。

（ｂ）．前記実施の形態１では交点Ｃを通過して安定領域から出た場合には、燃焼状態起因不安定化か吸入空気量起因不安定化かのいずれかの判定となるように予め設定していた。これに代えて、図５に示すごとく、エンジン回転数ＮＥが低下しかつ負荷率ＫＬが増加するような交点Ｃの通過では燃焼状態起因不安定化とし、エンジン回転数ＮＥと負荷率ＫＬとが共に低下するような交点Ｃの通過では吸入空気量起因不安定化としても良い。

実施の形態１の車両用内燃機関及びその制御装置のシステム構成図。 実施の形態１のＥＧ−ＥＣＵが実行する不安定状態判定処理のフローチャート。 同じく触媒暖機時エンジン安定化制御処理のフローチャート。 実施の形態１にて用いられるエンジン負荷率ＫＬとエンジン回転数ＮＥとの２次元空間状態説明図。 その他の実施の形態における不安定状態判定を説明する２次元空間状態説明図。

符号の説明

２…エンジン、４…トルクコンバータ、６…オートマチックトランスミッション、６ａ…出力軸、８…燃料噴射弁、１０…電動モータ、１２…吸気管、１４…スロットルバルブ、１６…ＥＧ−ＥＣＵ、１８…ＶＳＣ−ＥＣＵ、１９…水温センサ、２０…アクセル開度センサ、２１…車速センサ、２２…スロットル開度センサ、２４…エンジン回転数センサ、２６…吸気圧センサ、２８…サージタンク、３０…大気圧センサ、３１…空燃比センサ、３２…ブレーキペダル、３４…ブレーキスイッチ、３６…ブレーキブースタ、３６ａ…ダイヤフラム、３６ｂ，３６ｃ…圧力室、３６ｄ…チェック弁、３６ｅ…負圧制御バルブ、３６ｆ…スプリング、３６ｇ…プッシュロッド、３６ｈ…マスタシリンダ、３６ｉ…入力側ロッド、３８…ブレーキブースタ圧力センサ、４０…排気管、４２…触媒コンバーター、４４…イグニッションシステム、４４ａ…点火プラグ。

Claims (9)

1. 内燃機関の排気浄化用触媒暖機のための点火時期大幅遅角制御時における内燃機関制御装置であって、
   内燃機関の運転状態を表す複数のパラメータにより表される多次元空間内に、内燃機関の運転不安定化要因毎に不安定化が生じる不安定化領域を設定する内燃機関運転不安定化領域設定手段と、
   内燃機関の運転状態を検出する内燃機関運転状態検出手段と、
   前記内燃機関運転状態検出手段にて検出される内燃機関の運転状態が、前記内燃機関運転不安定化領域設定手段にて設定されている全ての不安定化領域以外の領域から、いずれかの不安定化領域に入った場合には、該当不安定化領域に対応した内燃機関安定化処理にて該当不安定化領域から出る処理を実行する領域対応内燃機関安定化処理手段と、
   を備えたことを特徴とする内燃機関制御装置。
2. 請求項１において、前記領域対応内燃機関安定化処理手段は、前記該当不安定化領域から出る処理を実行するに際して、内燃機関の運転状態が最初に入った不安定化領域を前記該当不安定化領域として該領域に対応した内燃機関安定化処理にて前記該当不安定化領域から出る処理を実行することを特徴とする内燃機関制御装置。
3. 請求項１又は２において、前記多次元空間は内燃機関の回転数と負荷とからなる２次元空間であり、前記運転不安定化要因は内燃機関の吸入空気量不足と内燃機関の燃焼状態悪化とであり、前記不安定化領域は内燃機関の吸入空気量不足に起因する運転不安定化を示す吸入空気量起因不安定化領域と内燃機関の燃焼状態悪化に起因する運転不安定化を示す燃焼状態起因不安定化領域とであり、
   前記領域対応内燃機関安定化処理手段は、前記内燃機関運転状態検出手段にて検出される内燃機関の運転状態が、前記内燃機関運転不安定化領域設定手段にて設定されている吸入空気量起因不安定化領域と燃焼状態起因不安定化領域との両領域以外の領域から、吸入空気量起因不安定化領域と燃焼状態起因不安定化領域とのいずれかの領域に入った場合には、該当領域に対応した内燃機関安定化処理にて該当領域から出る処理を実行することを特徴とする内燃機関制御装置。
4. 請求項３において、前記領域対応内燃機関安定化処理手段は、内燃機関の運転状態が、前記吸入空気量起因不安定化領域に入った場合には内燃機関安定化処理として内燃機関の吸入空気量を増量することにより前記吸入空気量起因不安定化領域から出ることを特徴とする内燃機関制御装置。
5. 請求項３又は４において、前記領域対応内燃機関安定化処理手段は、内燃機関の運転状態が、前記燃焼状態起因不安定化領域に入った場合には内燃機関安定化処理として内燃機関の点火時期を進角することにより前記燃焼状態起因不安定化領域から出ることを特徴とする内燃機関制御装置。
6. 請求項５において、内燃機関は燃焼室内に燃料噴射する筒内燃料供給システムを備え、内燃機関の運転状態が前記燃焼状態起因不安定化領域に入った場合に前記筒内燃料供給システムが圧縮行程で燃料噴射を実行している場合には、前記領域対応内燃機関安定化処理手段は、前記内燃機関安定化処理として、前記点火時期の進角と共に該進角に対応して圧縮行程の燃料噴射時期を進角することを特徴とする内燃機関制御装置。
7. 請求項３〜６のいずれかにおいて、内燃機関は車両用内燃機関であり、内燃機関の吸気負圧をブレーキアシストに用いると共に、前記燃焼状態起因不安定化領域はブレーキアシストに対しては不足する吸気管負圧の領域と重複して設定されていることを特徴とする内燃機関制御装置。
8. 請求項３〜７のいずれかにおいて、前記吸入空気量起因不安定化領域は内燃機関の回転数による上限を設けることで設定されていることを特徴とする内燃機関制御装置。
9. 請求項１〜８のいずれかにおいて、内燃機関は弱成層燃焼を燃焼形態の１つとしており、前記領域対応内燃機関安定化処理手段は、弱成層燃焼実行中に限って、前記内燃機関運転状態検出手段にて検出される内燃機関の運転状態が、前記内燃機関運転不安定化領域設定手段にて設定されている全ての不安定化領域以外の領域から、いずれかの不安定化領域に入った場合に、該当不安定化領域に対応した内燃機関安定化処理にて該当不安定化領域から出る処理を実行することを特徴とする内燃機関制御装置。

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