JP2011196231A - 内燃機関の触媒ヒータ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の気筒休止運転時に触媒ヒータの消費電力を抑制する内燃機関の触媒ヒータ制御装置を提供することを課題とする。
【解決手段】気筒を休止させる気筒休止運転も行う内燃機関において、内燃機関の排気通路に配設される触媒装置を加熱する触媒ヒータ２２を制御する触媒ヒータ制御装置１であって、気筒休止運転から通常運転に復帰する復帰タイミングを予測する復帰タイミング予測手段３１ｄと、触媒装置の触媒温度を検出する触媒温度検出手段１７と、気筒休止運転中に低下した触媒温度を少なくとも活性化温度まで触媒ヒータ２２によって昇温させるために必要な加熱時間を演算する加熱時間演算手段３１ｅと、復帰タイミングよりも加熱時間だけ早い通電開始タイミングを設定する通電開始タイミング設定手段３１ｅを備え、通電開始タイミングからの一期間だけ触媒ヒータ２２への通電を行うことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、気筒を休止させる気筒休止運転も行う内燃機関において、内燃機関の排気通路に配設される触媒装置を加熱する触媒ヒータを制御する内燃機関の触媒ヒータ制御装置に関する。

内燃機関には、低負荷運転時やアイドリング時などに、気筒を休止させる気筒休止運転を行うものがある。このように気筒を休止することにより、燃料の消費を抑えて燃費の向上を図ることができる。また、内燃機関の排気通路には、排気ガスに含まれる有害成分（例えば、ＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ）を浄化するために、三元触媒などの触媒からなる触媒装置が設けられている。このような触媒は、高温状態でのみ活性化し、触媒温度が活化性温度以上で排気ガスに対して浄化性能を発揮する。

気筒休止運転が長時間続くと、休止する気筒における弁停止によって高温の排気ガスが触媒装置に流れないので、触媒温度が低下する。そのため、気筒休止運転が終了し、弁停止が解除されて排気ガスが触媒装置に流れても、触媒温度が活性化温度になるまでに時間を要し、その間、浄化性能が発揮されない。そこで、触媒装置にヒータを装備し、図５に示すように、弁停止中は、触媒ヒータへの通電のＯＮ／ＯＦＦを繰り返し行い、触媒ヒータによって触媒温度を活性化温度に保持する（特許文献１参照）。

特開２０００−１７９３３１号公報 特開２００９−１５６１０８号公報

上記のように触媒ヒータの通電を繰り返し行うと、気筒休止運転（弁停止）が長時間になるほど、触媒ヒータへの通電回数が多くなる。その結果、消費電力が大きい触媒ヒータへの通電時間が気筒休止期間に比例して長くなり、気筒休止期間における触媒ヒータによる消費電力が非常に増大する。

そこで、本発明は、内燃機関の気筒休止運転時に触媒ヒータの消費電力を抑制する内燃機関の触媒ヒータ制御装置を提供することを課題とする。

本発明に係る内燃機関の触媒ヒータ制御装置は、気筒を休止させる気筒休止運転も行う内燃機関において、内燃機関の排気通路に配設される触媒装置を加熱する触媒ヒータを制御する触媒ヒータ制御装置であって、内燃機関が気筒休止運転から通常運転に復帰する復帰タイミングを予測する復帰タイミング予測手段と、触媒装置の触媒温度を検出する触媒温度検出手段と、気筒休止運転中に低下した触媒温度を少なくとも活性化温度まで触媒ヒータによって昇温させるために必要な加熱時間を演算する加熱時間演算手段と、復帰タイミング予測手段で予測した復帰タイミングよりも加熱時間演算手段で演算した加熱時間だけ早い通電開始タイミングを設定する通電開始タイミング設定手段を備え、通電開始タイミング設定手段で設定した通電開始タイミングからの一期間だけ触媒ヒータへの通電を行うことを特徴とする。

この内燃機関の触媒ヒータ制御装置では、内燃機関における気筒休止運転中、復帰タイミング予測手段によって気筒休止運転から通常運転に復帰する復帰タイミングを予測する。また、触媒ヒータ制御装置では、触媒温度検出手段によって触媒装置における触媒温度を検出する。そして、触媒ヒータ制御装置では、復帰タイミング予測手段で気筒休止運転の復帰タイミングを予測すると、加熱時間演算手段によって気筒休止運転中に低下した触媒温度を少なくとも活性化温度まで触媒ヒータによって昇温させるために必要な加熱時間を演算し、通電開始タイミング設定手段によって復帰タイミングよりも加熱時間だけ早い通電開始タイミングを設定する。さらに、触媒ヒータ制御装置では、その通電開始タイミングになると、通電開始タイミングから復帰タイミングまでの一期間だけ触媒ヒータへの通電を行う。この気筒休止運転中の触媒ヒータへの一度の通電によって、気筒休止運転から通常運転に復帰するころには触媒装置の触媒温度が活性化温度になり、通常運転に復帰するときには触媒装置で排気ガスに対して浄化性能を発揮できる。このように、内燃機関の触媒ヒータ制御装置では、気筒休止運転からの復帰タイミングを予測し、その復帰タイミングを基準として一度だけ触媒ヒータに通電することにより、気筒休止運転中の触媒ヒータへの通電時間を短縮でき、気筒休止運転中の触媒ヒータによる消費電力を抑制できる。また、触媒ヒータ制御装置では、触媒温度を少なくとも活性化温度まで昇温させるために必要な加熱時間を演算し、復帰タイミングよりも加熱時間だけ早い通電開始タイミングで通電を開始することにより、気筒休止運転から復帰するときには触媒温度が活性化温度になっており、触媒装置における浄化性能を十分に発揮できる。

本発明に係る内燃機関の触媒ヒータ制御装置は、気筒を休止させる気筒休止運転も行う内燃機関において、内燃機関の排気通路に配設される触媒装置を加熱する触媒ヒータを制御する触媒ヒータ制御装置であって、内燃機関が気筒休止運転から通常運転に復帰する復帰タイミングを予測する復帰タイミング予測手段と、触媒装置の触媒温度を検出する触媒温度検出手段と、気筒休止運転中に低下した触媒温度を少なくとも活性化温度まで触媒ヒータによって昇温させるために必要な加熱時間を演算する加熱時間演算手段と、復帰タイミング予測手段で予測した復帰タイミングよりも加熱時間演算手段で演算した加熱時間だけ早い通電開始タイミングを設定する通電開始タイミング設定手段を備え、通電開始タイミング設定手段で設定した通電開始タイミングから触媒温度検出手段で検出した触媒温度が活性化温度に達するまでの一期間だけ触媒ヒータへの通電を行うことを特徴とする。

この内燃機関の触媒ヒータ制御装置では、上記の触媒ヒータ制御装置と同様に、気筒休止運転から通常運転に復帰する復帰タイミングを予測し、気筒休止運転中に低下した触媒温度を少なくとも活性化温度まで触媒ヒータによって昇温させるために必要な加熱時間を演算し、復帰タイミングよりも加熱時間だけ早い通電開始タイミングを設定する。また、触媒ヒータ制御装置では、触媒温度検出手段によって触媒装置における触媒温度を検出する。そして、触媒ヒータ制御装置では、気筒休止運転中に通電開始タイミングになると、通電開始タイミングから触媒温度の検出値が活性化温度に達するまでの一期間だけ触媒ヒータへの通電を行う。この気筒休止運転中の触媒ヒータへの一度の通電によって、触媒装置の触媒温度が確実に活性化温度になり、通常運転に復帰するときには触媒装置で排気ガスに対して浄化性能を発揮できる。この内燃機関の触媒ヒータ制御装置でも、上記の触媒ヒータ制御装置と同様の効果が得られる。

上記したように従来技術では、触媒が外気温度と平衡状態にある期間に、触媒ヒータのＯＮ／ＯＦＦを繰り返し行い、無駄に電力を消費する。しかし、本発明では、触媒が外気温度と平衡状態となったときには、予測した復帰タイミングに基づいて設定した通電開始タイミングまで触媒ヒータをＯＦＦ（非通電）しておき、通電開始タイミングから一度だけ触媒ヒータをＯＮ（通電）するだけなので、無駄に電力を消費することなく、高い節電効果が得られる。

本発明は、気筒休止運転からの復帰タイミングを予測し、その復帰タイミングを基準として一度だけ触媒ヒータに通電することにより、気筒休止運転中の触媒ヒータによる消費電力を抑制できる。

本実施の形態に係るエンジン制御装置（気筒休止機能）の構成図である。 本実施の形態に係る気筒休止運転中の弁状態、触媒ヒータへの通電状態、触媒温度の時間変化の一例である。 第１の実施の形態に係るエンジン制御ＥＣＵにおける処理の流れを示すフローチャートである。 第２の実施の形態に係るエンジン制御ＥＣＵにおける処理の流れを示すフローチャートである。 従来の気筒休止運転中の弁状態、触媒ヒータへの通電状態、触媒温度の時間変化の一例である。

以下、図面を参照して、本発明に係る内燃機関の触媒ヒータ制御装置の実施の形態を説明する。なお、各図において同一又は相当する要素については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

本実施の形態では、本発明に係る内燃機関の触媒ヒータ制御装置を、４気筒のガソリンエンジンを搭載した車両のエンジン制御装置に適用する。本実施の形態に係るガソリンエンジンの排気通路には、三元触媒からなる触媒装置が配設されており、触媒装置には触媒ヒータが装備されている。本実施の形態に係るエンジン制御装置は、気筒休止機能を有しており、低負荷運転時やアイドリング時などに、４気筒の中の一部又は全部の気筒を休止させる。なお、基本的には、全部の気筒が休止することを想定しており、気筒休止運転中、触媒装置に排気ガスが流れ込まず、三元触媒による浄化性能を発揮させる必要がない。したがって、気筒休止運転中は触媒温度が三元触媒の活性化温度になっている必要はなく、気筒休止運転から通常運転に復帰するときに触媒温度が三元触媒の活性化温度になっていればよい。本実施の形態には、２つの形態があり、第１の実施の形態が気筒休止運転中に通電開始タイミングから触媒温度が活性化温度を超えるまでの一期間だけ触媒ヒータへの通電を行う形態であり、第２の実施の形態が気筒休止運転中に通電開始タイミングから復帰タイミングまでの一期間だけ触媒ヒータへの通電を行う形態である。

図１及び図２を参照して、第１の実施の形態に係るエンジン制御装置１Ａ（特に、気筒休止機能）について説明する。図１は、本実施の形態に係るエンジン制御装置（気筒休止機能）の構成図である。図２は、本実施の形態に係る気筒休止運転中の弁状態、触媒ヒータへの通電状態、触媒温度の時間変化の一例である。

エンジン制御装置１Ａの気筒休止機能では、気筒休止運転中の触媒ヒータの通電制御も行う。この触媒ヒータ通電制御では、気筒休止運転中に、自車両が加速開始するタイミングを予測するとともに低下した触媒温度から少なくとも活性化温度まで触媒ヒータによって昇温するために必要な加熱時間を演算し、加速開始タイミングから加熱時間だけ早い通電開始タイミングから触媒温度が活性化温度に達するまでの一期間だけ触媒ヒータに通電する。

エンジン制御装置１における気筒休止機能に必要な構成としては、クランク角度センサ１０、アクセル開度センサ１１、車速センサ１２、車間距離センサ１３、照度センサ１４、傾斜センサ１５、ドライバ状態センサ１６、触媒温度センサ１７、第１〜第４気筒吸気ソレノイド２０_Ｉ１〜２０_Ｉ４、第１〜第４気筒排気ソレノイド２０_Ｅ１〜２０_Ｅ４、第１〜第４インジェクタ２１_１〜２１_４、触媒ヒータ２２及びエンジン制御ＥＣＵ[Electronic Control Unit]３０Ａ（フューエルカット要求・弁停止要求処理３１ａ、ソレノイド駆動処理３１ｂ、フューエルカット処理３１ｃ、車両加速予測処理３１ｄ、ヒータ通電開始タイミング決定処理３１ｅ、触媒ヒータ駆動処理３１ｆ）を備えている。

なお、本実施の形態では、触媒温度センサ１７が特許請求の範囲に記載する触媒温度検出手段に相当し、車両加速予測処理３１ｄが特許請求の範囲に記載する復帰タイミング予測手段に相当し、ヒータ通電開始タイミング決定処理３１ｅが特許請求の範囲に記載する加熱時間演算手段及び通電開始タイミング設定手段に相当する。

クランク角度センサ１０は、エンジンのクランクシャフトの回転角度（クランク角度）を検出するセンサである。クランク角度センサ１０では、クランク角度を検出し、その検出値をエンジン制御ＥＣＵ３０Ａに送信する。

アクセル開度センサ１１は、ドライバによるアクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度）を検出するセンサである。アクセル開度センサ１１では、アクセル開度を検出し、その検出値をエンジン制御ＥＣＵ３０Ａに送信する。

車速センサ１２は、自車両の車速を検出するセンサである。車速センサ１２では、車速を検出し、その検出値をエンジン制御ＥＣＵ３０Ａに送信する。

車間距離センサ１３は、自車両と自車両前方の他車両との車間距離を検出するセンサである。車間距離センサ１３としては、例えば、ミリ波レーダやレーザレーダなどのレーザ、ステレオカメラとその撮像画像の画像処理装置がある。車間距離センサ１３では、レーザ情報あるいは画像情報から自車両前方の他車両の有無を判定し、前方に他車両が存在する場合にはその他車両との車間距離を演算し、その自車両前方の他車両の有無や車間距離などの情報をエンジン制御ＥＣＵ３０Ａに送信する。

照度センサ１４は、自車両周囲の照度を検出するセンサである。照度センサ１４では、自車両周囲の照度を検出し、その検出値をエンジン制御ＥＣＵ３０Ａに送信する。

傾斜センサ１５は、自車両が走行中の道路の傾斜度を検出するセンサである。傾斜センサ１５では、傾斜度を検出し、その検出値をエンジン制御ＥＣＵ３０Ａに送信する。

ドライバ状態センサ１６は、加速する際に特徴的になるドライバの状態を検出するセンサである。このドライバ状態としては、例えば、ステアリングホイールに対するドライバの把持力（加速の際にドライバはステアリングホイールを強く把持する傾向があるから）、ドライビングポジション（加速の際にドライバは頭部を前方に移動させる傾向があるから）、視線方向（加速の際にドライバは前方の比較的遠方を注視する傾向があるから）がある。したがって、ドライバ状態センサ１６としては、これらの各状態を検出するための手段である。ドライバ状態センサ１６では、ドライバの状態を検出し、その検出値をエンジン制御ＥＣＵ３０Ａに送信する。

触媒温度センサ１７は、触媒装置における三元触媒の温度を検出するセンサである。触媒温度センサ１７では、触媒温度を検出し、その検出値をエンジン制御ＥＣＵ３０Ａに送信する。

第１〜第４気筒吸気ソレノイド２０_Ｉ１〜２０_Ｉ４は、各気筒の吸気弁の開閉を制御するためのソレノイドである。各気筒の吸気ソレノイド２０_Ｉ１〜２０_Ｉ４は、エンジン制御ＥＣＵ３０Ａからの指令によってバッテリ（図示せず）からソレノイド駆動用電源（図示せず）に通電され、その通電状態に応じて吸気弁を開閉する。特に、各気筒の吸気ソレノイド２０_Ｉ１〜２０_Ｉ４は、ソレノイド駆動用電源に保持電流が維持されている間、吸気弁を閉じた状態で維持する。

第１〜第４気筒排気ソレノイド２０_Ｅ１〜２０_Ｅ４は、各気筒の排気弁の開閉を制御するためのソレノイドである。第１〜第４気筒排気ソレノイド２０_Ｅ１〜２０_Ｅ４は、上記の第１〜第４気筒吸気ソレノイド２０_Ｉ１〜２０_Ｉ４と同様のものなので、説明を省略する。

第１〜第４インジェクタ２１_１〜２１_４は、各気筒のインテークマニホールド又はシリンダ内に燃料を噴射する装置である。各気筒のインジェクタ２１_１〜２１_４は、エンジン制御ＥＣＵ３０Ａからの指令に応じて所定量の燃料を噴射したりあるいは燃料の噴射を停止する。

触媒ヒータ２２は、触媒装置の三元触媒を加熱するためのヒータである。触媒ヒータ２２では、エンジン制御ＥＣＵ３０Ａからの指令によってバッテリから通電され、通電状態に応じて三元触媒を加熱する。

エンジン制御ＥＣＵ３０Ａは、ＣＰＵ[Central Processing Unit]３１Ａや各種メモリなどからなる電子制御ユニットであり、エンジン制御装置１Ａを統括制御する。エンジン制御ＥＣＵ３０Ａは、気筒休止機能に関する各種アプリケーションプログラムをＣＰＵ３１Ａで実行することによってフューエルカット要求・弁停止要求処理３１ａ、ソレノイド駆動処理３１ｂ、フューエルカット処理３１ｃ、車両加速予測処理３１ｄ、ヒータ通電開始タイミング決定処理３１ｅ、触媒ヒータ駆動処理３１ｆを行う。

フューエルカット要求・弁停止要求処理３１ａについて説明する。フューエルカット要求・弁停止要求処理３１ａでは、クランク角度センサ１０で検出したクランク角度やアクセル開度センサ１１で検出したアクセル開度に基づいて車両の低負荷運転状態やアイドリング状態などを判断し、気筒休止制御を実行するか否かを判定する。そして、通常運転中に気筒休止制御を実行すると判定した場合、フューエルカット要求・弁停止要求処理３１ａでは、休止する気筒の組み合わせ（基本的には全部の気筒）を設定し、その休止する気筒の組み合わせの情報を含むフューエルカット要求をフューエルカット処理３１ｃに出力するとともに、弁停止要求をソレノイド駆動処理３１ｂ及び触媒ヒータ駆動処理３１ｆに出力する。気筒休止運転中に気筒休止制御を終了すると判定した場合、フューエルカット要求・弁停止要求処理３１ａでは、フューエルカット終了要求をフューエルカット処理３１ｃに出力するとともに、弁停止終了要求をソレノイド駆動処理３１ｂ及び触媒ヒータ駆動処理３１ｆに出力する。

この判定方法としては従来の様々な方法が適用可能であり、例えば、通常運転中にアクセル開度の検出値に基づいてアクセルＯＦＦと判断し（ドライバによる加速要求がない）かつクランク角度の検出値に基づいてエンジン回転数が所定回転数以上（エンジンが低回転状態でない）と判断した場合に気筒休止制御実行と判定し、気筒休止運転中にアクセル開度の検出値に基づいてアクセルＯＮ（ドライバによる加速要求があり）と判断した場合に気筒休止制御終了と判定する。

ソレノイド駆動処理３１ｂについて説明する。ソレノイド駆動処理３１ｂでは、フューエルカット要求・弁停止要求処理３１ａから弁停止要求が出力された場合、休止する各気筒の吸気ソレノイド２０_Ｉのソレノイド駆動用電源と排気ソレノイド２０_Ｅのソレノイド駆動用電源に通電し、その吸気ソレノイド２０_Ｉによって吸気弁を閉じるとともにその排気ソレノイド２０_Ｅによって排気弁を閉じる（弁停止）。また、ソレノイド駆動処理３１ｂでは、フューエルカット要求・弁停止要求処理３１ａから弁停止終了要求が出力された場合、休止していた各気筒についても吸気ソレノイド２０_Ｉのソレノイド駆動用電源と排気ソレノイド２０_Ｅのソレノイド駆動用電源に通常の通電制御を行い、その吸気ソレノイド２０_Ｉによって吸気弁を開閉制御するとともにその排気ソレノイド２０_Ｅによって排気弁を開閉制御する。

フューエルカット処理３１ｃについて説明する。フューエルカット処理３１ｃでは、フューエルカット要求・弁停止要求処理３１ａからフューエルカット要求が出力された場合、休止する各気筒のインジェクタ２１に停止指令を出して燃料の噴射を停止する（フューエルカット）。また、フューエルカット処理３１ｃでは、フューエルカット要求・弁停止要求処理３１ａからフューエルカット終了要求が出力された場合、休止していた各気筒についてもインジェクタ２１に通常の指令を出して燃料噴射制御する。

車両加速予測処理３１ｄについて説明する。車両加速予測処理３１ｄでは、気筒休止運転中、車速センサ１２で検出した車速、車間距離センサ１３で検出した自車両前方の他車両との車間距離、照度センサ１４で検出した自車両周囲の照度、傾斜センサ１５で検出した走行中の道路の傾斜度、ドライバ状態センサ１６で検出したドライバの状態に基づいて、自車両が所定時間後に加速するか否かを予測し、加速予測フラグ（加速予測の有無）、加速予測フラグで加速予測が有りと設定されている場合には予測加速度と加速開始するまでの時間（加速開始タイミング）をヒータ通電開始タイミング決定処理３１ｅに出力する。この予測された加速開始タイミングは、ドライバがアクセルペダルの踏み込みを開始するタイミングであり、気筒休止運転から通常運転に復帰するタイミングに相当する。

この予測方法の一例を簡単に説明する。ドライバが加速を開始するときは前方の他車両との車間距離が大きい場合、周囲が明るい場合、坂路を走行中の場合、ドライバがステアリングホイールをしっかりと握っている場合など、ドライバが加速しやすい状況がある。そこで、学習段階では、車両走行中の車速の変化から加速を検出する毎に、その加速直前の所定期間の予測パラメータ（例えば、車速、車間距離、照度、傾斜度、ドライバ状態）の検出値をその加速情報に対応付けて蓄積し、その加速毎の予測パラメータの組をクラスタリング（例えば、クラスとしては加速度が１〜５（ｍ／ｓ^２）で３〜５秒以内に加速するクラス、加速度が１〜５（ｍ／ｓ^２）で１〜２秒以内に加速するクラス、加速度が６〜１０（ｍ／ｓ^２）で３〜５秒以内に加速するクラス、加速度が６〜１０（ｍ／ｓ^２）で１〜２秒以内に加速するクラス）する。そして、予測段階では、予測パラメータについての現在の検出値と学習によって得られた各クラスの予測パラメータの学習値をそれぞれ比較し、予測パラメータについての現在の検出値があるクラスの予測パラメータの学習値に類似する場合には所定時間後に加速すると予測し、そのクラスに応じて予測加速度と加速開始するまでの時間を設定する。この予測では、ドライバ認証を行い、ドライバ毎に行うとよい。この予測方法については、特開２００９−２９２４３７号公報に詳細に開示されている。

なお、加速を予測するための予測パラメータについては、上記した以外のものでも適用可能であり、例えば、自車両前方の他車両との相対速度、天候、障害物の有無、時刻がある。また、予測方法についても、上記以外の他の方法によって予測してもよい。

ヒータ通電開始タイミング決定処理３１ｅについて説明する。ヒータ通電開始タイミング決定処理３１ｅでは、車両加速予測処理３１ｄからの加速予測フラグで加速予測有りと設定されている場合、触媒ヒータ２２の性能に基づいて、触媒温度センサ１７で検出された現在の触媒温度から少なくとも三元触媒の活性化温度まで昇温させるために必要な加熱時間を演算する。この加熱時間は、現在の触媒温度と活性化温度との差が大きいほど長くなり、現在の触媒温度が活性化温度以上の場合には０である。ここでは、三元触媒の活性化温度まで昇温させるための加熱時間でもよいが、活性化温度よりも少し高い余裕を持たせた温度まで昇温させるための加熱時間でもよい。

ヒータ通電開始タイミング決定処理３１ｅでは、車両加速予測処理３１ｄからの加速開始するまでの時間（加速開始タイミング）よりもその加熱時間だけ早いタイミングを演算し、その演算したタイミングを通電開始タイミングとして決定する。そして、ヒータ通電開始タイミング決定処理３１ｅでは、通電開始タイミングを触媒ヒータ駆動処理３１ｆに出力する。ちなみに、加熱時間が０の場合、通電開始タイミングは加速開始タイミングとなり、気筒休止運転中に触媒ヒータ２２の通電は行われない。なお、通電開始タイミングの決定や加熱時間の演算には、車両加速予測処理３１ｄからの予測加速度を考慮してもよい。

触媒ヒータ駆動処理３１ｆについて説明する。触媒ヒータ駆動処理３１ｆでは、ヒータ通電開始タイミング決定処理３１ｅから通電開始タイミングを入力すると、通電開始タイミングになったか否かを判定する。そして、通電開始タイミングになった場合、触媒ヒータ駆動処理３１ｆでは、触媒ヒータ２２への通電を開始する。この通電中、触媒ヒータ駆動処理３１ｆでは、フューエルカット要求・弁停止要求処理３１ａからの弁停止終了要求を入力すると、触媒温度センサ１７からの現在の触媒温度が三元触媒の活性化温度を超えたか否かを判定する。触媒温度が活性化温度を超えている場合、触媒ヒータ駆動処理３１ｆでは、触媒ヒータ２２への通電を終了する。

図２には、このエンジン制御装置１Ａにおいて気筒休止運転（弁停止）を行った場合の触媒ヒータ２２への通電状態と触媒温度の時間変化を示している。触媒温度は、弁停止中、高温の排気ガスが触媒装置に流れ込まないので、温度が徐々に低下し、やがて所定温度で平衡状態になる（つまり、触媒が外気温度と平衡状態になる）。この弁停止中に、自車両が加速すると予測されると、予測された加速開始タイミングを基準として通電開始タイミングＳＴが決定され、その通電開始タイミングＳＴになると触媒ヒータ２２への通電が開始される。この通電によって、触媒ヒータ２２が触媒装置の三元触媒を加熱し、触媒温度が上昇する。そして、実際にドライバがアクセルＯＮ（加速開始）して弁停止が解除されるタイミングＥＴ（予測された加速開始タイミングあたり）において、触媒温度が活性化温度を超えており、触媒ヒータ２２への通電が終了する。このように、弁停止中の触媒ヒータ２２への通電は、弁停止が解除される直前の一期間（ＳＴ〜ＥＴ）だけ行われる。

図１を参照して、エンジン制御装置１Ａにおける気筒休止機能の動作について説明する。特に、エンジン制御ＥＣＵ３０Ａにおける気筒休止機能の処理について図３のフローチャートに沿って説明する。図３は、第１の実施の形態に係るエンジン制御ＥＣＵにおける処理の流れを示すフローチャートである。エンジン制御ＥＣＵ３０Ａでは図３の処理を繰り返し行っている。

クランク角度センサ１０では、一定時間毎に、クランク角度を検出し、その検出値をエンジン制御ＥＣＵ３０Ａに送信している。アクセル開度センサ１１では、一定時間毎に、アクセル開度を検出し、その検出値をエンジン制御ＥＣＵ３０Ａに送信している。

車速センサ１２では、一定時間毎に、自車両の車速を検出し、その検出値をエンジン制御ＥＣＵ３０Ａに送信している。車間距離センサ１３では、一定時間毎に、自車両前方の他車両を検出し、他車両を検出できた場合にその他車両との車間距離を演算し、その車間距離情報などをエンジン制御ＥＣＵ３０Ａに送信している。照度センサ１４では、一定時間毎に、自車両周囲の照度を検出し、その検出値をエンジン制御ＥＣＵ３０Ａに送信している。傾斜センサ１５では、一定時間毎に、走行中の道路の傾斜度を検出し、その検出値をエンジン制御ＥＣＵ３０Ａに送信している。ドライバ状態センサ１６では、一定時間毎に、加速する際に特徴的になるドライバの状態を検出し、その検出値をエンジン制御ＥＣＵ３０Ａに送信している。

触媒温度センサ１７では、一定時間毎に、触媒装置の三元触媒の温度を検出し、その検出値をエンジン制御ＥＣＵ３０Ａに送信している。

エンジン制御ＥＣＵ３０Ａでは、クランク角度とアクセル開度に基づいてフューエルカット及び弁停止実行（気筒休止制御実行）判定処理を行い（Ｓ１）、実行すると判定した場合にはフューエルカット要求及び弁停止要求を出力する（Ｓ２）。Ｓ２にてフューエルカット要求及び弁停止要求を出力しなかった場合、エンジン制御ＥＣＵ３０Ａでは、今回の処理を終了する。

Ｓ２にてフューエルカット要求及び弁停止要求を出力した場合、エンジン制御ＥＣＵ３０Ａでは、休止する各気筒の吸気ソレノイド２０_Ｉによって吸気弁を閉じかつ排気ソレノイド２０_Ｅによって排気弁を閉じるとともに、インジェクタ２１による燃料噴射を停止する（Ｓ３）。これによって、排気通路の触媒装置には、高温の排気ガスが流れ込まない。そのため、触媒装置の三元触媒の温度が、徐々に、低下する。

気筒休止運転中（弁停止中）、エンジン制御ＥＣＵ３０Ａでは、予測パラメータ（車速、前方車両との車間距離、周囲の照度、道路の傾斜度、ドライバ状態）についての現在の検出値と学習によって得られた各クラスの予測パラメータの学習値をそれぞれ比較して自車両の加速予測処理を行い（Ｓ４）、所定時間後に加速するか否かを予測する（Ｓ５）。Ｓ５にて所定時間後の加速を予測できない場合、エンジン制御ＥＣＵ３０Ａでは、Ｓ４の処理に戻って、加速予測処理を再度行う。なお、走行中、エンジン制御ＥＣＵ３０Ａでは、自車両の加速を検出する毎に、その加速直前の所定期間の予測パラメータをその加速情報に対応付けて蓄積し、その予測パラメータの組をクラスタリングしている。

Ｓ５にて所定時間後（加速開始タイミング）に加速すると予測した場合、エンジン制御ＥＣＵ３０Ａでは、触媒ヒータ２２によって現在の触媒温度から少なくとも三元触媒の活性化温度まで昇温させるために必要な加熱時間を演算し、加速開始タイミングよりも加熱時間だけ早い通電開始タイミングを決定する（Ｓ６）。そして、エンジン制御ＥＣＵ３０Ａでは、通電開始タイミングになると、触媒ヒータ２２への通電を開始する（Ｓ７）。通電開始後、触媒ヒータ２２では、触媒装置の三元触媒を加熱する。これによって、低下していた触媒温度は、徐々に、上昇する。

エンジン制御ＥＣＵ３０Ａでは、アクセル開度などに基づいてフューエルカット及び弁停止終了（気筒休止制御解除）判定処理を行い、終了すると判定した場合にはフューエルカット終了要求及び弁停止終了要求を出力する（Ｓ８）。Ｓ８にてフューエルカット終了要求及び弁停止終了要求を出力しなかった場合、エンジン制御ＥＣＵ３０Ａでは、再度、フューエルカット及び弁停止終了判定処理を行う。

ドライバがアクセルＯＮして、Ｓ８にてフューエルカット終了要求及び弁停止終了要求を出力した場合、エンジン制御ＥＣＵ３０Ａでは、休止していた各気筒について、吸気ソレノイド２０_Ｉによって吸気弁の通常の開閉制御を行うとともに排気ソレノイド２０_Ｅによって排気弁の通常の開閉制御を行い、インジェクタ２１による通常の燃料噴射制御を行う（Ｓ９）。これによって、排気通路の触媒装置には、高温の排気ガスが流れ込む。

エンジン制御ＥＣＵ３０Ａでは、触媒温度が三元触媒の活性化温度を超えたか否かを判定する（Ｓ１０）。Ｓ１０にて触媒温度が活性化温度を超えていないと判定した場合、エンジン制御ＥＣＵ３０Ａでは、触媒ヒータ２２への通電を継続し、Ｓ１０に戻って、再度判定する。Ｓ１０にて触媒温度が活性化温度を超えたと判定した場合、エンジン制御ＥＣＵ３０Ａでは、触媒ヒータ２２への通電を終了する（Ｓ１１）。これによって、触媒ヒータ２２では、触媒装置の三元触媒への加熱を終了する。

このエンジン制御装置１Ａによれば、気筒休止運転中に加速開始タイミング（すなわち、気筒休止運転から通常運転への復帰タイミング）を予測し、その加速開始タイミングを基準とした一度だけ触媒ヒータ２２に通電することにより、気筒休止運転中の触媒ヒータ２２への通電時間を短縮でき、気筒休止運転中の触媒ヒータ２２による消費電力を抑制できる。

さらに、エンジン制御装置１Ａによれば、触媒温度を少なくとも活性化温度まで昇温させるために必要な加熱時間を演算し、加速開始タイミングよりも加熱時間だけ早い通電開始タイミングで通電を開始することにより、気筒休止運転から復帰するときには触媒温度が活性化温度になっており、触媒装置（三元触媒）による浄化性能を十分に発揮できる。

図１を参照して、第２の実施の形態に係るエンジン制御装置１Ｂ（特に、気筒休止機能）について説明する。エンジン制御装置１Ｂは、第１の実施の形態に係るエンジン制御装置１Ａと比較すると、気筒休止運転中に通電開始タイミングから加速開始タイミング（復帰タイミング）までの一期間だけ触媒ヒータに通電する点だけが異なる。ここでは、第１の実施の形態に係るエンジン制御装置１Ａのエンジン制御ＥＣＵ３０Ａと処理が異なるエンジン制御ＥＣＵ３０Ｂについてのみ説明する。

エンジン制御ＥＣＵ３０Ｂは、ＣＰＵ３１Ｂや各種メモリなどからなる電子制御ユニットであり、エンジン制御装置１Ｂを統括制御する。エンジン制御ＥＣＵ３０Ｂは、気筒休止機能に関する各種アプリケーションプログラムをＣＰＵ３１Ｂで実行することによってフューエルカット要求・弁停止要求処理３１ａ、ソレノイド駆動処理３１ｂ、フューエルカット処理３１ｃ、車両加速予測処理３１ｄ、ヒータ通電開始タイミング決定処理３１ｅ、触媒ヒータ駆動処理３１ｇを行う。ここでは、第１の実施の形態に係るエンジン制御ＥＣＵ３０Ａにおける触媒ヒータ駆動処理３１ｆと処理が異なる触媒ヒータ駆動処理３１ｇについてのみ説明する。

触媒ヒータ駆動処理３１ｇについて説明する。触媒ヒータ駆動処理３１ｇでは、ヒータ通電開始タイミング決定処理３１ｅから通電開始タイミングを入力すると、通電開始タイミングになったか否かを判定する。そして、通電開始タイミングになった場合、触媒ヒータ駆動処理３１ｇでは、触媒ヒータ２２への通電を開始する。この通電中、触媒ヒータ駆動処理３１ｇでは、フューエルカット要求・弁停止要求処理３１ａからの弁停止終了要求を入力すると、車両加速予測処理３１ｄで予測した加速開始タイミングになったか否かを判定する。加速開始タイミングになった場合、触媒ヒータ駆動処理３１ｇでは、触媒ヒータ２２への通電を終了する。

なお、触媒ヒータ駆動処理３１ｇでは、予測した加速開始タイミングで判定するのではなく、フューエルカット要求・弁停止要求処理３１ａからの弁停止終了要求を入力すると（すなわち、実際に、アクセルＯＮし、気筒休止運転から通常運転に復帰するタイミングで）、触媒ヒータ２２への通電を終了するようにしてもよい。また、触媒ヒータ駆動処理３１ｇでは、フューエルカット要求・弁停止要求処理３１ａからの弁停止終了要求の入力に関係なく、触媒ヒータ２２への通電中に車両加速予測処理３１ｄで予測した加速開始タイミングになったか否かを判定し、加速開始タイミングになった場合には触媒ヒータ２２への通電を終了するようにしてもよい。

図１を参照して、エンジン制御装置１Ｂにおける気筒休止機能の動作について説明する。特に、エンジン制御ＥＣＵ３０Ｂにおける気筒休止機能の処理について図４のフローチャートに沿って説明する。図４は、第２の実施の形態に係るエンジン制御ＥＣＵにおける処理の流れを示すフローチャートである。エンジン制御ＥＣＵ３０Ｂでは図４の処理を繰り返し行っている。

各センサ１０，１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７では、第１の実施の形態で説明した同様の動作を行っている。また、エンジン制御ＥＣＵ３０Ｂでは、Ｓ２１〜Ｓ２９の処理については、第１の実施の形態で説明したエンジン制御ＥＣＵ３０ＡにおけるＳ１〜Ｓ９と同様の処理を行っている。

Ｓ２９でフューエルカットと弁停止を解除すると、エンジン制御ＥＣＵ３０Ｂでは、加速開始タイミングになったか否かを判定する（Ｓ３０）。Ｓ３０にて加速開始タイミングになっていないと判定した場合、エンジン制御ＥＣＵ３０Ｂでは、触媒ヒータ２２への通電を継続し、Ｓ３０に戻って、再度判定する。Ｓ３０にて加速開始タイミングになったと判定した場合、エンジン制御ＥＣＵ３０Ｂでは、触媒ヒータ２２への通電を終了する（Ｓ３１）。これによって、触媒ヒータ２２では、触媒装置の三元触媒への加熱を終了する。

このエンジン制御装置１Ｂは、第１の実施の形態に係るエンジン制御装置１Ａと同様の効果を有する。

以上、本発明に係る実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されることなく様々な形態で実施される。

例えば、本実施の形態では４気筒のガソリンエンジンの車両に適用したが、気筒数については他の気筒数の車両にも適用可能であり、内燃機関についてもガソリンエンジン以外の内燃機関の車両や内燃機関とモータを備えるハイブリッド車両にも適用可能である。

また、本実施の形態では各気筒の吸気弁と排気弁の開閉制御をソレノイドを用いてを行う構成したが、可変バルブタイミング機構などの他の手段を用いてもよい。

また、本実施の形態では触媒として三元触媒を用いた場合に適用しているが、所定の活性化温度で浄化性能を発揮する他の触媒を用いた場合にも適用可能である。

なお、気筒休止運転が短時間しか行われない場合、触媒温度がそれほど低下せず、活性化温度未満にならない場合や活性化温度を少し下回る程度（高温の排気ガスが流れ始めると直ぐに活性化温度になる程度）の場合もある。そのような場合、触媒ヒータに通電する必要はない。そこで、気筒休止運転が継続する時間が所定時間以上の場合だけ、予測した復帰タイミング（加速開始タイミング）から加熱時間だけ早い通電開始タイミングからの一期間だけ触媒ヒータに通電するようにすればよい。この所定時間は、気筒休止運転中に触媒温度が外気温度と平衡するまで低下するのにかかる予測時間であり、実験などによって予め設定すればよい。

１Ａ，１Ｂ…エンジン制御装置、１０…クランク角度センサ、１１…アクセル開度センサ、１２…車速センサ、１３…車間距離センサ、１４…照度センサ、１５…傾斜センサ、１６…ドライバ状態センサ、１７…触媒温度センサ、２０_Ｉ１〜２０_Ｉ４…第１〜第４気筒吸気ソレノイド、２０_Ｅ１〜２０_Ｅ４…第１〜第４気筒排気ソレノイド、２１_１〜２１_４…第１〜第４気筒インジェクタ、２２…触媒ヒータ、３０Ａ，３０Ｂ…エンジン制御ＥＣＵ、３１Ａ，３１Ｂ…ＣＰＵ、３１ａ…フューエルカット要求・弁停止要求処理、３１ｂ…ソレノイド駆動処理、３１ｃ…フューエルカット処理、３１ｄ…車両加速予測処理、３１ｅ…ヒータ通電開始タイミング決定処理、３１ｆ，３１ｇ…触媒ヒータ駆動処理。

Claims (2)

1. 気筒を休止させる気筒休止運転も行う内燃機関において、前記内燃機関の排気通路に配設される触媒装置を加熱する触媒ヒータを制御する触媒ヒータ制御装置であって、
   前記内燃機関が気筒休止運転から通常運転に復帰する復帰タイミングを予測する復帰タイミング予測手段と、
   前記触媒装置の触媒温度を検出する触媒温度検出手段と、
   気筒休止運転中に低下した触媒温度を少なくとも活性化温度まで前記触媒ヒータによって昇温させるために必要な加熱時間を演算する加熱時間演算手段と、
   前記復帰タイミング予測手段で予測した復帰タイミングよりも前記加熱時間演算手段で演算した加熱時間だけ早い通電開始タイミングを設定する通電開始タイミング設定手段
   を備え、
   前記通電開始タイミング設定手段で設定した通電開始タイミングから前記復帰タイミングまでの一期間だけ前記触媒ヒータへの通電を行うことを特徴とする内燃機関の触媒ヒータ制御装置。
2. 気筒を休止させる気筒休止運転も行う内燃機関において、前記内燃機関の排気通路に配設される触媒装置を加熱する触媒ヒータを制御する触媒ヒータ制御装置であって、
   前記内燃機関が気筒休止運転から通常運転に復帰する復帰タイミングを予測する復帰タイミング予測手段と、
   前記触媒装置の触媒温度を検出する触媒温度検出手段と、
   気筒休止運転中に低下した触媒温度を少なくとも活性化温度まで前記触媒ヒータによって昇温させるために必要な加熱時間を演算する加熱時間演算手段と、
   前記復帰タイミング予測手段で予測した復帰タイミングよりも前記加熱時間演算手段で演算した加熱時間だけ早い通電開始タイミングを設定する通電開始タイミング設定手段
   を備え、
   前記通電開始タイミング設定手段で設定した通電開始タイミングから前記触媒温度検出手段で検出した触媒温度が前記活性化温度に達するまでの一期間だけ前記触媒ヒータへの通電を行うことを特徴とする内燃機関の触媒ヒータ制御装置。

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