JP2013072313A

JP2013072313A - 内燃機関の触媒早期暖機制御装置

Info

Publication number: JP2013072313A
Application number: JP2011210538A
Authority: JP
Inventors: Kazumasa Suehiro; 和雅末廣
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 2011-09-27
Filing date: 2011-09-27
Publication date: 2013-04-22

Abstract

【課題】複数種類の燃料を使用する内燃機関において、点火遅角制御を行なうことができる点火遅角制御条件をより適切に判断する。
【解決手段】始動後時間、エンジン水温、吸気温、大気圧、点火時期について、使用燃料の性状に合わせてそれぞれの判定値を設定し、始動後時間判断部１０１、エンジン水温判断部１０２、吸気温判断部１０３、大気圧判断部１０４、点火時期判断部１０５で、実際に検知された始動後時間、エンジン水温、吸気温、大気圧、点火時期を現在使用中と特定された燃料についての判定値に対して比較した結果として、点火遅角制御条件の成立を判断し、点火遅角制御条件が成立する場合に点火遅角制御部１０８が現在使用燃料の性状に合わせて点火遅角制御を行なう。
【選択図】図２

Description

本発明は内燃機関の排気浄化装置に設置された触媒の早期暖機を制御する触媒早期暖機制御装置に関する。とくに、複数種類の燃料たとえばガソリン等の液体燃料とＣＮＧ（Compressed Natural Gas）等の気体燃料とを使用する内燃機関の触媒早期暖機制御装置に関する。

従来の内燃機関の触媒早期暖機制御装置においては、特許文献１に示されるように、エンジン始動開始後アイドル時において、触媒温度を推定し、推定した触媒温度が触媒暖機完了温度に達した場合に、触媒が活性したと判断して、点火遅角制御および空燃比制御を終了している。

ところで、最近においては、複数種類の燃料たとえばガソリン等の液体燃料とＣＮＧ等の気体燃料とを使用する内燃機関がある。一般的に、ＣＮＧ等の気体燃料はガソリン等の液体燃料よりも安価であるから、なるべくＣＮＧ等の気体燃料を使用するようにすれば、燃費を抑えることができる。そして、ガソリン等の液体燃料とＣＮＧ等の気体燃料のように性状の大きく異なる燃料を用いる内燃機関であっても、始動時に用いる燃料が決められている場合には、上記の制御においても触媒温度を正確に推定することができる。

特開２００７−３２１５９０号公報

特許文献１に示された内燃機関の触媒早期暖機制御装置においては、複数種類の燃料を使用する内燃機関において、燃料の切替を運転者が任意のタイミングで人為的に行なうようにした場合には、適した早期暖機（触媒早期活性化）制御が必ずしも行なわれない不都合がある。すなわち、この触媒早期暖機制御装置においては、使用燃料を単一燃料と想定しているため、複数種類の燃料を使用する内燃機関の場合には、使用燃料によって触媒の温度上昇の度合いが異なるので、触媒温度を正確に推定することができない。このため、使用燃料によっては、触媒が活性化する前に触媒早期暖機制御が終了し、排ガス性能の低下を招いたり、既に触媒が活性したにも関わらず触媒早期暖機制御を続けることで、運転性能や燃費性能の悪化を招く可能性がある。

本発明は上述の課題を解決するためになされたもので、複数種類の燃料を使用する内燃機関において、点火遅角制御を行なうことができる点火遅角制御条件をより適切に判断することができる内燃機関の触媒早期暖機制御装置を提供することを目的とする。

この目的を達成するため、発明の実施態様は、複数種類の燃料を使用燃料とする内燃機関の触媒の暖機を制御する触媒早期暖機制御装置であって、始動後時間、エンジン水温、吸気温、大気圧、点火時期のうちの複数の変数について、上記内燃機関の上記使用燃料として想定した複数種類の燃料の性状に合わせてそれぞれの判定値を設定し、実際の上記内燃機関の状態として検知された上記変数を現在使用中と特定された現在使用燃料についての上記判定値に対して比較した結果として、点火遅角制御条件が成立する場合に、上記現在使用燃料の性状に合わせて点火遅角制御を行なうことを特徴とする。

また、発明の実施態様は、上記点火遅角制御条件が成立する場合であって、触媒活性度判定によって触媒暖機完了が肯定されないときに、上記現在使用燃料の性状に合わせて上記点火遅角制御を行なうことを特徴とする。

また、発明の実施態様は、上記触媒活性度判定によって定められた触媒活性度と上記現在使用燃料の性状に合わせた点火遅角量との関係を示すテーブルを記憶する記憶部と、上記テーブルを検索して上記点火遅角量を算出する点火遅角量算出部とを有することを特徴とする。

また、発明の実施態様は、上記触媒の上流側のＯ_２濃度を検出する上流側酸素センサと、上記触媒の下流側のＯ_２濃度を検出する下流側酸素センサと、上記上流側酸素センサの出力から上記触媒の上流側のリッチリーン反転周期を算出する上流側リッチリーン反転周期算出部と、上記下流側酸素センサの出力から上記触媒の下流側のリッチリーン反転周期を算出する下流側リッチリーン反転周期算出部とを有し、上記触媒活性度判定は、上記触媒の上流側のリッチリーン反転周期と上記触媒の下流側のリッチリーン反転周期との差の絶対値に基づいて行なうことを特徴とする。

また、発明の実施態様は、上記触媒の温度を検知する触媒温度検知装置を有し、上記触媒活性度判定は、上記触媒温度検知装置が検知した上記触媒の温度に基づいて行なうことを特徴とする。

本発明に係る内燃機関の触媒早期暖機制御装置においては、使用燃料の性状に合わせて始動後時間、エンジン水温、吸気温、大気圧、点火時期のうちの複数の変数の判定値を設定しているから、点火遅角制御を行なうことができる点火遅角制御条件をより適切に判断することができ、また現在使用燃料の性状に合わせて点火遅角制御を行なうから、現在使用されている燃料に対して点火遅角量が適切な値となるので、触媒早期暖機制御を適切に行なうことができる。

図１は本発明の実施の形態に係る内燃機関の触媒早期暖機制御装置を有する内燃機関を示す図である。図２は本発明の実施の形態に係る内燃機関の触媒早期暖機制御装置を示すブロック図である。図３は図２に示した触媒早期暖機制御装置の点火遅角制御部を示すブロック図である。図４は触媒活性度と点火遅角量との関係を示すテーブルである。図５は図２に示した触媒早期暖機制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。図６は図３に示した触媒早期暖機制御装置の点火遅角制御部の動作を説明するためのフローチャートである。

（内燃機関の構成）
図１により本発明の実施の形態に係る内燃機関の触媒早期暖機制御装置を有する内燃機関を説明する。内燃機関１はシリンダヘッド３、吸気ポート７、排気ポート８、吸気弁９、排気弁１０、吸気カム軸１１、排気カム軸１２を有する。また、内燃機関１は、点火系として、各気筒毎のイグニションコイル４５を有する。

内燃機関１は、吸気系として、エアクリーナ１３と吸気管１４とサージタンク１６と吸気マニホルド１７とを順次に接続し、吸気ポート７に連通する吸気通路１８を設けている。吸気通路１８にはスロットルバルブ１９を設けている。また、エンジン１は、排気系として、排気マニホルド２０と触媒コンバータ（排気浄化装置）２１と排気管２２とを順次に接続し、排気ポート８に連通する排気通路２３を設けている。触媒コンバータ２１は触媒２４を内蔵している。

内燃機関１は、液体燃料であるガソリンと気体燃料であるＣＮＧとの２種の燃料が供給される。内燃機関１は、液体燃料系として、液体燃料タンク２５を有し、液体燃料タンク２５に液体燃料供給管２９が接続されている。液体燃料供給管２９の他端側は、液体燃料分配管３１に接続している。液体燃料分配管３１には、吸気マニホルド１７に取り付けられた各気筒毎の液体燃料噴射弁３２を接続している。

内燃機関１は、気体燃料系として、気体燃料タンク３８を有し、気体燃料タンク３８に一端側が接続される気体燃料供給管３９を設けている。気体燃料供給管３９の途中には、主止弁４０と減圧弁４１とを設けている。減圧弁４１は、給気通路１８の吸気圧力を導入してＣＮＧを減圧する。気体燃料供給管３９の他端側は、気体燃料分配管４３に接続している。気体燃料分配管４３には、吸気マニホルド１７に取り付けられた各気筒毎の気体燃料噴射弁４４を接続している。気体燃料噴射弁４４は、液体燃料噴射弁３２に近接して吸気マニホルド１７に取り付けられている。

内燃機関１は、制御装置５１を備えている。制御装置５１は、性状の異なる２種の燃料としてガソリンとＣＮＧとを内燃機関１に供給可能とし、内燃機関１の運転中にこれらのガソリンとＣＮＧとを切り替えて供給する多種燃料切替制御を行う作動制御装置５２を備えている。作動制御装置５２はコンピュータによって構成されている。

作動制御装置５２には、液体燃料噴射弁３２と、主止弁４０と、気体燃料噴射弁４４と、イグニションコイル４５とを接続している。また、作動制御装置５２には、吸気温度を検出する吸気温センサ５５と、触媒２４の上流側のＯ_２濃度を検出する上流側酸素センサ５８と、触媒２４の下流側のＯ_２濃度を検出する下流側酸素センサ５９と、エンジン水温を検出するエンジン水温センサ６０と、エンジン回転数を検出するためクランク角を検出するクランク角センサ６２と、吸気カム軸１１（排気カム軸１２）のカム角を検出するカム角センサ６３と、人為操作される燃料切替スイッチ６４とを接続している。

このような内燃機関においては、ガソリンが使用されている状態すなわち液体燃料タンク２５から液体燃料噴射弁３２にガソリンが供給されている状態から、燃料切替スイッチ６４が切り替えられると、ＣＮＧが使用されている状態すなわち気体燃料タンク３８から気体燃料噴射弁４４にＣＮＧが供給されている状態となる。さらに、ＣＮＧが使用されている状態から燃料切替スイッチ６４が切り替えられると、ガソリンが使用されている状態になる。

（触媒早期暖機制御装置の構成）
図２により本発明の実施の形態に係る内燃機関の触媒早期暖機制御装置を説明する。内燃機関の触媒早期暖機制御装置１００は、燃料判断部１０１、始動後時間判断部１０２、エンジン水温判断部１０３、吸気温判断部１０４、大気圧判断部１０５、点火時期判断部１０６、センサ診断結果判断部１０７、点火遅角制御部１０８を有する。触媒早期暖機制御装置１００は作動制御装置５２に設けられている。

燃料判断部１０１は、燃料切替スイッチ６４の出力から燃料としてＣＮＧが使用されているか、ガソリンが使用されているかを判断する。

始動後時間判断部１０２は始動後時間センサ１１１の出力から始動後時間が所定範囲に入っているか否かを判断する。すなわち、始動後時間センサ１１１は始動後時間Ｔstを計測する。また、燃料判断部１０１が燃料としてＣＮＧが使用されていると判断した場合には、ＣＮＧ短始動後時間をＴstLgasとし、ＣＮＧ長始動後時間をＴstHgasとしたとき、始動後時間判断部１０２は始動後時間Ｔstが次式の範囲の値であるか否かを判断する。
ＴstLgas＜Ｔst＜ＴstHgas
また、燃料判断部１０１がガソリンを使用していると判断した場合には、ガソリン短始動後時間をＴstLpetとし、ガソリン長始動後時間をＴstHpetとしたとき、始動後時間判断部１０２は始動後時間Ｔstが次式の範囲の値であるか否かを判断する。
ＴstLpet＜Ｔst＜ＴstHpet

エンジン水温判断部１０３はエンジン水温センサ６０の出力からエンジン水温が所定範囲に入っているか否かを判断する。すなわち、エンジン水温センサ６０はエンジン水温ＷＴを計測する。また、燃料判断部１０１がＣＮＧを使用していると判断した場合には、ＣＮＧ低エンジン水温をＷＴLgasとし、ＣＮＧ高エンジン水温をＷＴHgasとしたとき、エンジン水温判断部１０３はエンジン水温ＷＴが次式の範囲の値であるか否かを判断する。
ＷＴLgas＜ＷＴ＜ＷＴHgas
また、燃料判断部１０１がガソリンを使用していると判断した場合には、ガソリン低エンジン水温をＷＴLpetとし、ガソリン高エンジン水温をＷＴHpetとしたとき、エンジン水温判断部１０３はエンジン水温ＷＴが次式の範囲の値であるか否かを判断する。
ＷＴLpet＜ＷＴ＜ＷＴHpet

吸気温判断部１０４は吸気温センサ５５の出力から吸気温が所定範囲に入っているか否かを判断する。すなわち、吸気温センサ５５は吸気温ＡＴを計測する。また、燃料判断部１０１がＣＮＧを使用していると判断した場合には、ＣＮＧ低吸気温をＷＴLgasとし、ＣＮＧ高吸気温をＷＴHgasとしたとき、吸気温判断部１０４は吸気温ＡＴが次式の範囲の値であるか否かを判断する。
ＡＴLgas＜ＡＴ＜ＡＴHgas
また、燃料判断部１０１がガソリンを使用していると判断した場合には、ガソリン低吸気温をＡＴLpetとし、ガソリン高吸気温をＡＴHpetとしたとき、吸気温判断部１０４は吸気温ＡＴが次式の範囲の値であるか否かを判断する。
ＡＴLpet＜ＡＴ＜ＡＴHpet

大気圧判断部１０５は大気圧センサ１１２の出力から大気圧が所定値以上であるか否かを判断する。すなわち、大気圧センサ１１２は大気圧Ｐatmを計測する。また、燃料判断部１０１がＣＮＧを使用していると判断した場合には、次式のように、大気圧判断部１０５は大気圧ＰatmがＣＮＧ所定大気圧Ｐatmgas以上であるか否かを判断する。
Ｐatm≧Ｐatmgas
また、燃料判断部１０１がガソリンを供給していると判断した場合には、次式のように、大気圧判断部１０５は大気圧Ｐatmがガソリン所定大気圧Ｐatmpet以上であるか否かを判断する。
Ｐatm≧Ｐatmpet

点火時期判断部１０６は点火時期センサ１１３の出力から点火時期が所定点火時期より早いか否かを判断する。すなわち、点火時期センサ１１３は点火時期Ｓtを計測する。また、燃料判断部１０１がＣＮＧを使用していると判断した場合には、次式のように、点火時期判断部１０６は点火時期ＳtがＣＮＧ所定点火時期Ｓtmingasよりも早いか否かを判断する。
Ｓt≧Ｓtmingas
また、燃料判断部１０１がガソリンを使用していると判断した場合には、次式のように、点火時期判断部１０６は点火時期Ｐatmがガソリン所定点火時期Ｓtminpetよりも早いか否かを判断する。
Ｓt≧Ｓtminpet

センサ診断結果判断部１０７は上流側酸素センサ５８、下流側酸素センサ５９の動作を診断するセンサ診断装置１１４の出力から上流側酸素センサ５８、下流側酸素センサ５９が正常に動作しているか否かを判断する。すなわち、センサ診断装置１１４は所定時間ごとに上流側酸素センサ５８、下流側酸素センサ５９の動作を診断する。センサ診断結果判断部１０７はセンサ診断装置１１４の最新の診断結果から上流側酸素センサ５８、下流側酸素センサ５９が正常に動作しているか否かを判断する。

つぎに、図３により点火遅角制御部１０８を説明する。点火遅角制御部１０８は、上流側リッチリーン反転周期算出部１２１、下流側リッチリーン反転周期算出部１２２、周期差絶対値算出部１２３、触媒暖機完了判断部１２４、触媒活性度判定部１２５、記憶部１２６、点火遅角量算出部１２７、点火時期指令部１２８を有する。

上流側リッチリーン反転周期算出部１２１は上流側酸素センサ５８の出力から触媒２４の上流側のＯ_２のリッチリーン反転周期ＴFを算出する。また、下流側リッチリーン反転周期算出部１２２は下流側酸素センサ５９の出力から触媒２４の下流側のＯ_２のリッチリーン反転周期ＴRを算出する。
周期差絶対値算出部１２３はリッチリーン反転周期ＴFとリッチリーン反転周期ＴRとの差の絶対値である周期差絶対値Ｔdaを算出する。
触媒暖機完了判断部１２４は、次式のように、周期差絶対値Ｔdaが所定値Ｔdafin以下であるか否かを判断することにより、触媒２４の暖機が終了したか否かを判断する。
Ｔda≦Ｔdafin

触媒活性度判定部１２５は、周期差絶対値Ｔdaが所定値Ｔdafin以下であると触媒暖機完了判断部１２４が判断したとき、すなわち触媒暖機完了判断部１２４が触媒２４の暖機が終了していないと判断したとき、周期差絶対値Ｔdaに基づいて触媒活性度を判定する。すなわち、触媒活性度判定部１２５は、周期差絶対値Ｔdaに応じて触媒活性度１〜１０を定める。この場合、周期差絶対値Ｔdaが大きい程触媒活性度を高くする。

記憶部１２６には図４のテーブルに示す点火遅角量が触媒活性度１〜１０に対応して記憶されている。ここで、ガソリン遅角量Ａpet、Ｂpet、Ｃpet、Ｄpet、Ｅpet，Ｆpetの大小関係は次式の通りである。
Ａpet＞Ｂpet＞Ｃpet＞Ｄpet＞Ｅpet＞Ｆpet
そして、また、ＣＮＧ遅角量Ａgas、Ｂgas、Ｃgas、Ｄgas、Ｅgas、Ｆgas、Ｇgas、Ｈgasの大小関係は次式の通りである。
Ａgas＞Ｂgas＞Ｃgas＞Ｄgas＞Ｅgas＞Ｆgas＞Ｇgas＞Ｈgas
さらに、ガソリン遅角量Ａpet、Ｂpet、Ｃpet、Ｄpet、Ｅpet、ＦpetとＣＮＧ遅角量Ａgas、Ｂgas、Ｃgas、Ｄgas、Ｅgas、Ｆgasとの大小関係は次式の通りである。
Ａpet＜Ａgas
Ｂpet＜Ｂgas
Ｃpet＜Ｃgas
Ｄpet＜Ｄgas
Ｅpet＜Ｅgas
Ｆpet＜Ｆgas

点火遅角量算出部１２７は、エンジン水温ＷＴに基づいて決定される基本点火時期に対して点火時期を遅らせる量すなわち点火遅角量を図４に示したテーブルを検索して算出する。すなわち、点火遅角量算出部１２７は、燃料判断部１０１の判断および触媒活性度に基づいて点火遅角量を定める。たとえば、燃料判断部１０１がガソリンを使用していると判断しており、触媒活性度判定部１２５が触媒活性度は「４」であると定めた場合には、点火遅角量算出部１２７は点火遅角量を「Ｄpet」とする。

点火時期指令部１２８は点火遅角量算出部１２７が算出した点火遅角量に応じてイグニションコイル４５を制御し、内燃機関１の点火時期を点火遅角量算出部１２８が算出した点火遅角量に応じて指令する。たとえば、点火遅角量算出部１２７が点火遅角量を「Ｄpet」としたときには、点火時期指令部１２８は内燃機関１の点火時期を点火遅角量「Ｄpet」に応じて指令する。

（触媒早期暖機制御装置の動作）
図５、図６により図２、図３に示した触媒早期暖機制御装置の動作すなわち触媒早期暖機制御方法について説明する。
まず、燃料判断部１０１が燃料としてＣＮＧを使用しているか、ガソリンを使用しているかを判断する（ステップＳ１）。

以下、まず燃料判断部１０１が燃料としてＣＮＧを使用していると判断した場合について説明する。
始動後時間判断部１０２が始動後時間Ｔstは次式の範囲の値であるか否かを判断する（ステップＳ２）。
ＴstLgas＜Ｔst＜ＴstHgas
そして、始動後時間Ｔstが上記の範囲の値でないとき、すなわち始動後時間ＴstがＣＮＧ短始動後時間ＴstLgas以下の場合、始動後時間ＴstがＣＮＧ長始動後時間ＴstHgas以上の場合には、燃料がＣＮＧの場合の通常の制御を行なう（ステップＳ９）。

始動後時間Ｔstが上記の範囲の値であるとき、すなわち始動後時間ＴstがＣＮＧ短始動後時間ＴstLgasを超えており、かつ始動後時間ＴstがＣＮＧ長始動後時間ＴstHgas未満の場合には、エンジン水温判断部１０３がエンジン水温ＷＴは次式の範囲の値であるか否かを判断する（ステップＳ３）。
ＷＴLgas＜ＷＴ＜ＷＴHgas
そして、エンジン水温ＷＴが上記の範囲の値でないとき、すなわちエンジン水温ＷＴがＣＮＧ低エンジン水温ＷＴLgas以下の場合、エンジン水温ＷＴがＣＮＧ高エンジン水温ＷＴHgas以上の場合には、燃料がＣＮＧの場合の通常の制御を行なう（ステップＳ９）。

エンジン水温ＷＴが上記の範囲の値であるとき、すなわちエンジン水温ＷＴがＣＮＧ低エンジン水温ＷＴLgasを超えており、かつエンジン水温ＷＴがＣＮＧ高エンジン水温ＷＴHgas未満の場合には、吸気温判断部１０４は吸気温ＡＴが次式の範囲の値であるか否かを判断する（ステップＳ４）。
ＡＴLgas＜ＡＴ＜ＡＴHgas
そして、吸気温ＡＴが上記の範囲の値でないとき、すなわち吸気温ＡＴがＣＮＧ低吸気温ＡＴLgas以下の場合、エンジン水温ＷＴがＣＮＧ高吸気温ＡＴHgas以上の場合には、燃料がＣＮＧの場合の通常の制御を行なう（ステップＳ９）。

吸気温ＡＴが上記の範囲の値であるとき、すなわち吸気温ＡＴがＣＮＧ低吸気温ＡＴLgasを超えており、かつ吸気温ＡＴがＣＮＧ高吸気温ＡＴHgas未満の場合には、大気圧判断部１０５が大気圧ＰatmはＣＮＧ所定大気圧Ｐatmgas以上であるか否かを判断する（ステップＳ５）。そして、大気圧ＰatmがＣＮＧ所定大気圧Ｐatmgas未満である場合には、燃料がＣＮＧの場合の通常の制御を行なう（ステップＳ９）。

大気圧ＰatmがＣＮＧ所定大気圧Ｐatmgas以上である場合には、点火時期判断部１０６は点火時期ＳtがＣＮＧ所定点火時期Ｓtmingasよりも早いか否かを判断する（ステップＳ６）。そして、点火時期ＳtがＣＮＧ所定点火時期Ｓtmingasよりも遅い場合には、燃料がＣＮＧの場合の通常の制御を行なう（ステップＳ９）。

点火時期ＳtがＣＮＧ所定点火時期Ｓtmingasよりも早い場合には、センサ診断結果判断部１０７がセンサ診断装置１１４の出力から上流側酸素センサ５８、下流側酸素センサ５９が正常に動作しているか否かを判断する（ステップＳ７）。そして、上流側酸素センサ５８、下流側酸素センサ５９が正常に動作していない場合には、燃料がＣＮＧの場合の通常の制御を行なう（ステップＳ９）。

上流側酸素センサ５８、下流側酸素センサ５９が正常に動作している場合には、点火遅角制御部１０８の上流側リッチリーン反転周期算出部１２１が上流側リッチリーン反転周期ＴFを算出し、また下流側リッチリーン反転周期算出部１２２が下流側リッチリーン反転周期ＴRを算出し、周期差絶対値算出部１２３が周期差絶対値Ｔdaを算出する（図６のステップＳ２１）。

つぎに、触媒暖機完了判断部１２４が周期差絶対値Ｔdaが所定値Ｔdafin以下であるか否かを判断することにより、触媒２４の暖機が終了したか否かを判断する（ステップＳ２２）。そして、周期差絶対値Ｔdaが所定値Ｔdafinを越えている場合、すなわち触媒２４の暖機が終了したと判断した場合には、燃料がＣＮＧの場合の通常の制御を行なう（ステップＳ２６）。

周期差絶対値Ｔdaが所定値Ｔdafin以下の場合、すなわち触媒２４の暖機が終了していないと判断した場合には、触媒活性度判定部１２５が周期差絶対値Ｔdaに基づいて触媒活性度を定める（ステップＳ２３）。つぎに、点火遅角量算出部１２７が触媒活性度に応じて点火遅角量を算出する（ステップＳ２４）。たとえば、触媒活性度が「４」の場合には、記憶部１２６に記憶された図４に示すテーブルを検索して点火遅角量を「Ｄgas」とする。つぎに、点火時期指令部１２８は点火遅角量算出部１２７が算出した点火遅角量たとえば「Ｄgas」に応じてイグニションコイル４５を制御し、内燃機関１の点火時期を点火遅角量算出部１２５が算出した点火遅角量たとえば「Ｄgas」に応じて指令する（ステップＳ２５）。

つぎに、燃料判断部１０１が燃料としてガソリンを使用していると判断した場合について説明する。
始動後時間判断部１０２が始動後時間Ｔstは次式の範囲の値であるか否かを判断する（ステップＳ１０）。
ＴstLpet＜Ｔst＜ＴstHpet
そして、始動後時間Ｔstが上記の範囲の値でないとき、すなわち始動後時間Ｔstがガソリン短始動後時間ＴstLpet以下の場合、始動後時間Ｔstがガソリン長始動後時間ＴstHpet以上の場合には、燃料がガソリンの場合の通常の制御を行なう（ステップＳ１７）。

始動後時間Ｔstが上記の範囲の値であるとき、すなわち始動後時間Ｔstがガソリン短始動後時間ＴstLpetを超えており、かつ始動後時間Ｔstがガソリン長始動後時間ＴstHpet未満の場合には、エンジン水温判断部１０３がエンジン水温ＷＴは次式の範囲の値であるか否かを判断する（ステップＳ１１）。
ＷＴLpet＜ＷＴ＜ＷＴHpet
そして、エンジン水温ＷＴが上記の範囲の値でないとき、すなわちエンジン水温ＷＴがガソリン低エンジン水温ＷＴLpet以下の場合、エンジン水温ＷＴがガソリン高エンジン水温ＷＴHpet以上の場合には、燃料がガソリンの場合の通常の制御を行なう（ステップＳ１７）。

エンジン水温ＷＴが上記の範囲の値であるとき、すなわちエンジン水温ＷＴがガソリン低エンジン水温ＷＴLpetを超えており、かつエンジン水温ＷＴがガソリン高エンジン水温ＷＴHpet未満の場合には、吸気温判断部１０４は吸気温ＡＴが次式の範囲の値であるか否かを判断する（ステップＳ１２）。
ＡＴLpet＜ＡＴ＜ＡＴHpet
そして、吸気温ＡＴが上記の範囲の値でないとき、すなわち吸気温ＡＴがガソリン低吸気温ＡＴLpet以下の場合、吸気温ＡＴがガソリン高吸気温ＡＴHpet以上の場合には、燃料がガソリンの場合の通常の制御を行なう（ステップＳ１７）。

吸気温ＡＴが上記の範囲の値であるとき、すなわち吸気温ＡＴがガソリン低吸気温ＡＴLpetを超えており、かつ吸気温ＡＴがガソリン高吸気温ＡＴHpet未満の場合には、大気圧判断部１０５が大気圧Ｐatmはガソリン所定大気圧Ｐatmpet以上であるか否かを判断する（ステップＳ１３）。そして、大気圧Ｐatmがガソリン所定大気圧Ｐatmpet未満である場合には、燃料がガソリンの場合の通常の制御を行なう（ステップＳ１７）。

大気圧Ｐatmがガソリン所定大気圧Ｐatmpet以上である場合には、点火時期判断部１０６は点火時期Ｓtがガソリン所定点火時期Ｓtminpetよりも早いか否かを判断する（ステップＳ１４）。そして、点火時期Ｓtがガソリン所定点火時期Ｓtminpetよりも遅い場合には、燃料がガソリンの場合の通常の制御を行なう（ステップＳ１７）。

点火時期Ｓtがガソリン所定点火時期Ｓtminpetよりも早い場合には、センサ診断結果判断部１０７がセンサ診断装置１１４の出力から上流側酸素センサ５８、下流側酸素センサ５９が正常に動作しているか否かを判断する（ステップＳ１５）。そして、上流側酸素センサ５８、下流側酸素センサ５９が正常に動作していない場合には、燃料がガソリンの場合の通常の制御を行なう（ステップＳ１７）。

つぎに、触媒暖機完了判断部１２４が周期差絶対値Ｔdaが所定値Ｔdafin以下であるか否かを判断することにより、触媒２４の暖機が終了したか否かを判断する（ステップＳ２２）。そして、周期差絶対値Ｔdaが所定値Ｔdafinを越えている場合、すなわち触媒２４の暖機が終了したと判断した場合には、燃料がガソリンの場合の通常の制御を行なう（ステップＳ２６）。

周期差絶対値Ｔdaが所定値Ｔdafin以下の場合、すなわち触媒２４の暖機が終了していないと判断した場合には、触媒活性度判定部１２５が周期差絶対値Ｔdaに基づいて触媒活性度を定める（ステップＳ２３）。つぎに、点火遅角量算出部１２７が触媒活性度に応じて点火遅角量を算出する（ステップＳ２４）。たとえば、触媒活性度が「４」の場合には、記憶部１２６に記憶された図４に示すテーブルを検索して点火遅角量を「Ｄpet」とする。つぎに、点火時期指令部１２８は点火遅角量算出部１２７が算出した点火遅角量たとえば「Ｄpet」に応じてイグニションコイル４５を制御し、内燃機関１の点火時期を点火遅角量算出部１２５が算出した点火遅角量たとえば「Ｄpet」に応じて指令する（ステップＳ２５）。

つぎに、点火遅角制御が行なわれている状態で、燃料切替スイッチ６４が切り替えられた場合について説明する。現在使用燃料がＣＮＧであり、ステップＳ１〜Ｓ８の操作が行なわれている状態で、燃料切替スイッチ６４が切り替えられ、現在使用燃料がガソリンとなると、燃料判断部１０１が燃料が切り替えられたと判断し、ステップＳ１、Ｓ１０〜Ｓ１７の操作が行なわれる。また、現在使用燃料がガソリンであり、ステップＳ１、Ｓ１０〜Ｓ１６の操作が行なわれている状態で、燃料切替スイッチ６４が切り替えられ、現在使用燃料がＣＮＧとなると、燃料判断部１０１が燃料が切り替えられたと判断し、ステップＳ１〜Ｓ９の操作が行なわれる。このように、点火遅角制御が行なわれている状態で、燃料切替スイッチ６４が切り替えられた場合には、現在使用燃料の性状に合った始動後時間、エンジン水温、吸気温、大気圧および点火時期の判定値を用いて、点火遅角制御条件の成立を判定する。

（触媒早期暖機制御装置の効果）
このような内燃機関の触媒早期暖機制御装置１００においては、ＣＮＧ、ガソリンの性状に合わせて始動後時間、エンジン水温、吸気温、大気圧、点火時期の判定値（始動後時間判定値、エンジン水温判定値、吸気温判定値、大気圧判定値、点火時期判定値）を設定しているから、点火遅角制御を行なうことができる点火遅角制御条件をより適切に判断することができる。すなわち、現在使用燃料がＣＮＧであるときには、変数の判定値として始動後時間判定値であるＣＮＧ短始動後時間ＴstLgas、ＣＮＧ長始動後時間ＴstHgas、エンジン水温判定値であるＣＮＧ低エンジン水温ＷＴLgas、ＣＮＧ高エンジン水温ＷＴHgas、吸気温判定値であるＣＮＧ低吸気温ＡＴLgas、ＣＮＧ高吸気温ＡＴHgas、大気圧判定値であるＣＮＧ所定大気圧Ｐatmgas、点火時期判定値であるＣＮＧ所定点火時期Ｓtmingasを用いており、一方現在使用燃料がガソリンであるときには、変数の判定値として始動後時間判定値であるガソリン短始動後時間ＴstLpet、ガソリン長始動後時間ＴstHpet、エンジン水温判定値であるガソリン低エンジン水温ＷＴLpet、ガソリン高エンジン水温ＷＴHpet、吸気温判定値であるガソリン低吸気温ＡＴLpet、ガソリン高吸気温ＡＴHpet、大気圧判定値であるガソリン所定大気圧Ｐatmpet、点火時期判定値であるガソリン所定点火時期Ｓtminpetを用いているから、点火遅角制御条件をより適切に判断することができる。

また、触媒暖機完了判断部１２４が周期差絶対値Ｔdaは所定値Ｔdafin以下であるか否かを判断することにより、触媒２４の暖機が終了したか否かを判断して、触媒２４の暖機が終了したと判断した場合には、通常の制御を行なうから、不要な点火遅角制御を行なうことがなく、出力低下や運転性能の悪化を招くことがない。

また、記憶部１２６に記憶されたテーブルの点火遅角量は、使用燃料であるＣＮＧ、ガソリンに応じて定められており、燃料の切替に伴って、現在使用燃料に対して点火遅角量が適切な値となるから、適切に触媒２４を暖機することができる。すなわち、点火遅角量算出部１２７は、記憶部１２６に記憶された図４に示すテーブルにより点火遅角量を算出しており、ガソリン遅角量Ａpet、Ｂpet、Ｃpet、Ｄpet、Ｅpet，ＦpetはＣＮＧ遅角量Ａgas、Ｂgas、Ｃgas、Ｄgas、Ｅgas、Ｆgasよりも小さい。ここで、ＣＮＧの単位当りの熱量はガソリンと比較して８０パーセントほどしかない。１回の燃焼に使われるＣＮＧの重量とガソリンの重量とは同じではないが、組成の違いにより触媒２４を昇温させる性能としては、ガソリンよりもＣＮＧの方が低くなり、触媒２４の暖機完了までの所要時間が長くなる傾向である。したがって、点火遅角量算出部１２７が、図４に示すテーブルにより点火遅角量を算出したときには、適切に触媒２４を暖機することができる。

また、周期差絶対値算出部１２３がリッチリーン反転周期ＴFとリッチリーン反転周期ＴRとの差の絶対値である周期差絶対値Ｔdaを算出し、触媒活性度判定部１２５が周期差絶対値Ｔdaに基づいて触媒活性度を定めるから、触媒２４の活性度と相関のある触媒温度を直接検知できる触媒温度検知装置を備えておらず、しかも燃料の切替があったとしても、触媒活性度を正しく判定することができる。また、触媒温度検知装置が不要であるから、多くに機種に利用することができる。

また、触媒２４の暖機が十分になるほど、触媒２４の上流側のＯ_２のリッチリーン反転周期ＴFは短周期となり、触媒２４の下流側のＯ_２のリッチリーン反転周期ＴRが長周期となる。したがって、触媒２４の暖機が十分になるほど、周期差絶対値Ｔdaが大きくなる。したがって、周期差絶対値Ｔdaに応じて触媒活性度を定めれば、適正に触媒活性度を定めることができる。

また、始動後時間ＴstがＣＮＧ短始動後時間ＴstLgas、ガソリン短始動後時間ＴstLpet以下の場合には、通常の制御を行なうから、オープン制御時に点火遅角制御が行なわれることがない。すなわち、始動開始直後は燃料噴射量が予め設定されるオープン制御となる始動時噴射制御を行なっており、エンジン回転数が所定回転数以上となることを境に、回転数フィードバック（閉ループ制御）による燃料補正を行なう始動後燃料噴射制御を行なっている。そして、始動後時間ＴstがＣＮＧ短始動後時間ＴstLgas、ガソリン短始動後時間ＴstLpet以下の場合には、通常の制御を行なうから、回転数フィードバックによる燃料補正を行なう前に、点火遅角制御が行なわれることがないので、オープン制御を正常に行なうことができる。また、始動後時間ＴstがＣＮＧ長始動後時間ＴstHgas、ガソリン長始動後時間ＴstHpet以上の場合には、通常の制御を行なうから、触媒２４の暖機が十分行なわれたのちにさらに暖機が行なわれることがない。

また、エンジン水温ＷＴがＣＮＧ低エンジン水温ＷＴLgas、ガソリン低エンジン水温ＷＴLpet以下の場合には、通常の制御を行なうから、燃料噴射量が非常に少ないときに点火遅角制御が行なわれることがないので、エンジン制御を正常に行なうことができる。また、エンジン水温ＷＴがＣＮＧ高エンジン水温ＷＴHgas、ガソリン高エンジン水温ＷＴHpet以上の場合には、通常の制御を行なうから、内燃機関が再始動しているときに点火遅角制御が行なわれることがないので、エンジン制御を正常に行なうことができる。

また、吸気温ＡＴがＣＮＧ低吸気温ＡＴLgas、ガソリン低吸気温ＡＴLpet以下の場合には、通常の制御を行なうから、燃料噴射量が非常に少ないときに点火遅角制御が行なわれることがないので、エンジン制御を正常に行なうことができる。また、エンジン水温ＡＴがＣＮＧ高吸気温ＡＴHgas、ガソリン高吸気温ＡＴHpet以上の場合には、通常の制御を行なうから、内燃機関が再始動しているときに点火遅角制御が行なわれることがないので、エンジン制御を正常に行なうことができる。

また、大気圧ＰatmがＣＮＧ所定大気圧Ｐatmgas、ガソリン所定大気圧Ｐatmpet未満である場合には、通常の制御を行なうから、大気圧が低い高地で走行しているときに、点火遅角制御が行なわれて、車両としての走行機能を失うことがなく、走行性を確保することができる。

また、点火時期ＳtがＣＮＧ所定点火時期Ｓtmingas、ガソリン所定点火時期Ｓtminpetよりも遅い場合には、通常の制御を行なうから、既に点火遅角量が十分遅いときには、点火遅角制御が行なわれないから、出力低下や運転性能の悪化を招くことがない。

また、上流側酸素センサ５８、下流側酸素センサ５９が正常に動作していない場合には、通常の制御を行なうから、異常な点火遅角制御すなわち点火遅角量が適正でない点火遅角制御が行なわれることがないので、エンジン制御を正常に行なうことができる。

また、点火遅角制御が行なわれている状態で、燃料切替スイッチ６４が切り替えられた場合には、現在使用燃料の性状に合った始動後時間、エンジン水温、吸気温、大気圧および点火時期の判定値を用いて、点火遅角制御条件の成立を判定するから、触媒２４を暖機している途中で燃料が切替られたとしても、触媒活性不足による排ガス性能の悪化や点火時期過補正による運転性、燃費性能の悪化を防ぐことができる。

（その他の実施の形態）
なお、上述実施の形態においては、気体燃料であるＣＮＧと液体燃料であるガソリンとを使用燃料とする内燃機関の触媒早期暖機制御装置について説明したが、本発明は複数種類の燃料を使用燃料とする内燃機関の触媒早期暖機制御装置に適用することができる。

また、上述実施の形態においては、点火遅角制御条件を判断するための変数として、始動後時間、エンジン水温、吸気温、大気圧および点火時期を用いたが、始動後時間、エンジン水温、吸気温、大気圧、点火時期のうちの複数の変数を用いてもよい。

また、上述実施の形態においては、周期差絶対値Ｔdaに基づいて触媒活性度判定を行ない、点火遅角量を求めたが、触媒２４の温度を検知する触媒温度検知装置を設け、触媒温度検知装置が検知した触媒２４の温度に基づいて触媒活性度判定を行ない、点火遅角量を求めてもよい。

この場合には、触媒２４の活性度と相関のある触媒温度から直接触媒活性度を定めることができるから、燃料の切替があったとしても、触媒活性度を適切に定めることができる。

また、上述実施の形態においては、触媒活性度と点火遅角量との関係を示すテーブルを検索して点火遅角量を算出したが、使用燃料ごとの周期差絶対値Ｔdaと点火遅角量との関係を示す式を用いて演算することにより、点火遅角量を算出してもよい。

また、複数種類の燃料を使用燃料とする内燃機関の触媒の暖機を制御する触媒早期暖機制御装置であって、燃料切替スイッチの出力から現在使用燃料を判断する燃料判断部を有し、始動後時間センサによって計測された始動後時間が上記複数種類の燃料の性状に合わせて設定された始動後時間判定値に対して比較して所定範囲に入るか否かを判断する始動後時間判断部、エンジン水温センサによって計測されたエンジン水温が上記複数種類の燃料の性状に合わせて設定されたエンジン水温判定値に対して比較して所定範囲に入るか否かを判断するエンジン水温判断部、吸気温センサによって計測された吸気温が上記複数種類の燃料の性状に合わせて設定された吸気温判定値に対して比較して所定範囲に入るか否かを判断する吸気温判断部、大気圧センサによって計測された大気圧が上記複数種類の燃料の性状に合わせて設定された大気圧判定値に対して比較して所定範囲に入るか否かを判断する大気圧判断部、点火時期センサによって計測された点火時期が上記複数種類の燃料の性状に合わせて設定された点火時期判定値に対して比較して所定範囲に入るか否かを判断する点火時期判断部のうちの複数の判断部を有し、上記複数の判断部が上記所定範囲に入ると判断したとき、上記現在使用燃料の性状に合わせて点火遅角制御を行なう点火遅角制御部を有していてもよい。

また、上記点火遅角制御部が、上記複数の判断部が上記所定範囲に入ると判断して点火遅角制御条件が成立する場合に、触媒の暖機が完了したか否かを判断する触媒暖機完了判断部を有し、上記触媒暖機完了判断部によって触媒暖機完了が肯定されないときに、上記現在使用燃料の性状に合わせて上記点火遅角制御を行なってもよい。

また、上記点火遅角制御部が、触媒活性度判定によって定められた触媒活性度と上記複数種類の燃料の性状に合わせた点火遅角量との関係を示すテーブルを記憶する記憶部と、上記テーブルを検索して上記点火遅角量を算出する点火遅角量算出部とを有していてもよい。

また、上記触媒の上流側のＯ_２濃度を検出する上流側酸素センサと、上記触媒の下流側のＯ_２濃度を検出する下流側酸素センサとを有し、上記点火遅角制御部が、上記上流側酸素センサの出力から上記触媒の上流側のリッチリーン反転周期を算出する上流側リッチリーン反転周期算出部と、上記下流側酸素センサの出力から上記触媒の下流側のリッチリーン反転周期を算出する下流側リッチリーン反転周期算出部とを有し、上記触媒活性度判定を、上記触媒の上流側のリッチリーン反転周期と上記触媒の下流側のリッチリーン反転周期との差の絶対値に基づいて行なってもよい。

また、上記触媒の温度を検知する触媒温度検知装置を有し、上記点火遅角制御部が、上記触媒活性度判定を、上記触媒温度検知装置が検知した上記触媒の温度に基づいて行なってもよい。

また、複数種類の燃料を使用燃料とする内燃機関の触媒の暖機を制御する触媒早期暖機制御方法であって、始動後時間、エンジン水温、吸気温、大気圧、点火時期のうちの複数の変数について、上記内燃機関の上記使用燃料として想定した複数種類の燃料の性状に合わせてそれぞれの判定値を設定し、実際の上記内燃機関の状態として検知された上記変数を現在使用中と特定された燃料についての上記判定値に対して比較した結果として、点火遅角制御条件が成立する場合に、複数種類の燃料の性状に合わせて点火遅角制御を行なう内燃機関の触媒早期暖機制御方法を行なってもよい。

本発明の範囲は、図示され記載された例示的な実施の形態に限定されるものではなく、本発明が目的とするものと均等な効果をもたらすすべての実施の形態をも含む。さらに、本発明の範囲は、各請求項により画される発明の特徴の組み合わせに限定されるものではなく、すべての開示されたそれぞれの特徴のうち特定の特徴のあらゆる所望する組み合わせによって画されうる。

１…内燃機関、２４…触媒、４５…イグニションコイル、５２…作動制御装置、５５…吸気温センサ、５８…上流側酸素センサ、５９…下流側酸素センサ、６０…エンジン水温センサ、６４…燃料切替スイッチ、１００…内燃機関の触媒早期暖機制御装置、１０１…燃料判断部、１０２…始動後時間判断部、１０３…エンジン水温判断部、１０４…吸気温判断部、１０５…大気圧判断部、１０６…点火時期判断部、１０７…センサ診断結果判断部、１０８…点火遅角制御部、１１１…始動後時間センサ、１１２…大気圧センサ、１１３…点火時期センサ、１１４…センサ診断装置、１２１…上流側リッチチーン反転周期算出部、１２２…下流側リッチチーン反転周期算出部、１２３…周期差絶対値算出部、１２４…触媒暖機完了判断部、１２５…触媒活性度判定部、１２６…記憶部、１２７…点火遅角量算出部、１２８…点火時期指令部

Claims

複数種類の燃料を使用燃料とする内燃機関の触媒の暖機を制御する触媒早期暖機制御装置であって、
始動後時間、エンジン水温、吸気温、大気圧、点火時期のうちの複数の変数について、上記内燃機関の上記使用燃料として想定した複数種類の燃料の性状に合わせてそれぞれの判定値を設定し、
実際の上記内燃機関の状態として検知された上記変数を現在使用中と特定された現在使用燃料についての上記判定値に対して比較した結果として、点火遅角制御条件が成立する場合に、上記現在使用燃料の性状に合わせて点火遅角制御を行なう
ことを特徴とする内燃機関の触媒早期暖機制御装置。
上記点火遅角制御条件が成立する場合であって、触媒活性度判定によって触媒暖機完了が肯定されないときに、上記現在使用燃料の性状に合わせて上記点火遅角制御を行なうことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の触媒早期暖機制御装置。
上記触媒活性度判定によって定められた触媒活性度と上記現在使用燃料の性状に合わせた点火遅角量との関係を示すテーブルを記憶する記憶部と、上記テーブルを検索して上記点火遅角量を算出する点火遅角量算出部とを有す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触媒早期暖機制御装置。
上記触媒の上流側のＯ_２濃度を検出する上流側酸素センサと、上記触媒の下流側のＯ_２濃度を検出する下流側酸素センサと、上記上流側酸素センサの出力から上記触媒の上流側のリッチリーン反転周期を算出する上流側リッチリーン反転周期算出部と、上記下流側酸素センサの出力から上記触媒の下流側のリッチリーン反転周期を算出する下流側リッチリーン反転周期算出部とを有し、
上記触媒活性度判定は、上記触媒の上流側のリッチリーン反転周期と上記触媒の下流側のリッチリーン反転周期との差の絶対値に基づいて行なう
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の内燃機関の触媒早期暖機制御装置。
上記触媒の温度を検知する触媒温度検知装置を有し、
上記触媒活性度判定は、上記触媒温度検知装置が検知した上記触媒の温度に基づいて行なう
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の内燃機関の触媒早期暖機制御装置。