JP2017194006A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【解決手段】この内燃機関の制御装置は、推定触媒温度ＴＣＥが所定の閾値温度ＴＣｔｈ以上であるか否かを判定する過昇温判定処理を実行する触媒過昇温判定手段と、点火遅角要求が発生した場合に点火時期を所定量遅角させる点火時期制御手段と、基本燃料噴射量Ｆｂａｓｅを決定する基本燃料噴射量決定手段と、推定触媒温度ＴＣＥが閾値温度ＴＣｔｈ以上であると判定された場合、所定の燃料増量値Ｋａによって基本燃料噴射量Ｆｂａｓｅを増大させる燃料噴射量補正処理を行う燃料噴射量算出手段と、を備える。本制御装置は、点火時期の遅角要求が発生したとき、触媒過昇温判定手段に直ちに過昇温判定処理を実行させ且つ燃料噴射量算出手段に直ちに燃料噴射量補正処理を実行させるように構成される。【効果】これによれば、点火遅角後の排気ガス温度の上昇による急激な触媒の過昇温を抑え、触媒の溶損を回避することができる。【選択図】図４

Description

本発明は、点火時期の遅角制御により触媒が過昇温となると判定したときに燃料噴射量を増量して、触媒の溶損を防止する内燃機関の制御装置に関する。

排気ガスを浄化するための排気浄化装置（以下、単に「触媒」とも称呼する。）を備えた内燃機関において、高温の排気ガスにより触媒が過昇温状態となり、浄化能力の低下及び触媒の溶損等が発生することがある。従来から、触媒が過昇温状態となる虞があるときは、燃料噴射量を増量して未燃燃料を内燃機関の排気系統に供給し、触媒を冷却するＯＴＰ（Over Temperature Protection）増量制御が知られている。

例えば、ＯＴＰ増量制御が実行される場合としては、点火時期の遅角制御によって排気ガスの温度が上昇する場合が挙げられる。そこで、従来の制御装置の一つ（以下、「従来装置」とも称呼する。）は、触媒温度を推定し、その推定した触媒温度が所定の閾値温度（以下、「過昇温判定温度」とも称呼する。）を超えたと判定したときに、上記ＯＴＰ増量制御を実行するようになっている（例えば、特許文献１を参照。）。

特開２０１３−２４９７９２号公報

しかしながら、従来装置によれば、点火時期を遅角させる制御は、内燃機関の１サイクル毎にその点火タイミングに反映される。一方、触媒温度の推定及び推定された触媒温度が過昇温判定温度以上であるか否かの判定（過昇温判定処理）、並びに燃料噴射量の増量値算出処理は、第１時間（例えば、１６ｍｓ）が経過する毎に実行される。更に、上記燃料噴射量の増量値によって燃料噴射量を増大させる燃料噴射量補正処理は、第２時間（例えば、８ｍｓ）が経過する毎に実行される。その結果、点火時期の遅角が実行されるタイミングからＯＴＰ増量制御による燃料噴射量の増量のタイミングが遅れ、触媒が過昇温になる虞がある。機関回転速度が高いときには点火サイクルが短くなるので、更に触媒が過昇温になり易い。

本発明は上記問題に対処するために為されたものである。即ち、本発明の目的の一つは、点火遅角後の排気ガス温度の上昇による急激な触媒の過昇温を抑え、触媒の溶損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。

そこで、本発明の内燃機関の制御装置（以下、「本発明装置」とも称呼する。）は、排気通路に触媒（５３）が配設され、燃焼室（２５）に供給される混合気に含まれる燃料を噴射する燃料噴射弁（３８）と、前記混合気を点火する点火装置（３７）と、を備える内燃機関（１０）に適用される。

本発明装置は、前記触媒の温度を前記機関の運転状態パラメータに基づいて推定するとともに、前記推定された触媒の温度（ＴＣＥ）が所定の閾値温度（ＴＣｔｈ）以上であるか否かを判定する「過昇温判定処理」を実行する触媒過昇温判定手段（図５のルーチン）と、
点火時期の遅角要求が発生した場合に前記機関の運転状態パラメータに基づいて決定される基本点火時期（Ａｂａｓｅ）を所定の遅角量（Ａｄ）だけ遅角させた点火時期（Ａｉｇ）にて前記混合気の点火を行うように前記点火装置を制御する点火時期制御手段（図３のルーチン）と、
前記混合気の空燃比を理論空燃比に一致させるために必要な前記燃料噴射弁から噴射される燃料の量を前記機関の運転状態パラメータに基づいて基本燃料噴射量（Ｆｂａｓｅ）として決定する基本燃料噴射量決定手段（ステップ７１０乃至ステップ７３０）と、
前記「過昇温判定処理」によって前記推定された触媒の温度が前記閾値温度以上であると判定された場合（ステップ５５０：Ｙｅｓ）、所定の燃料増量値（Ｋａ）によって前記基本燃料噴射量を増大させる「燃料噴射量補正処理」を行う燃料噴射量算出手段（ステップ７６０）と、
を備える。

ところで、点火時期の遅角要求が発生していない通常運転時においては、触媒の溶損の虞は少ない。

この場合、本発明装置の前記触媒過昇温判定手段は一定の第１時間が経過する毎に前記「過昇温判定処理」を実行し且つ前記燃料噴射量算出手段は一定の第２時間が経過する毎に前記「燃料噴射量補正処理」を実行する。

ところが、点火時期の遅角要求が発生すると、排気ガス温度が急激に上昇し、触媒が過昇温状態となり溶損する虞がある。

そこで、本発明装置は、前記点火時期の遅角要求が発生したとき（ステップ３２５：Ｙｅｓ、ステップ３３０）、前記触媒過昇温判定手段に前記第１時間が経過する前であっても直ちに前記「過昇温判定処理」を実行させ（図５のルーチン）且つ前記燃料噴射量算出手段に前記第２時間が経過する前であっても直ちに前記「燃料噴射量補正処理」を実行させる（ステップ７６０）。

これによれば、従来、個別のタイミングにて実行されていた過昇温判定処理と、燃料噴射量補正処理とを直ちに実行させることにより、点火遅角要求時点から点火遅角に伴う燃料の増量値が反映された燃料噴射量が算出される時点までの時間を極力短くすることができる。よって、点火遅角要求時点から増量された燃料噴射量が実際の燃料噴射に反映されるまでの時間を従来装置より短縮することができる。その結果、点火遅角後の排気ガス温度の上昇による急激な触媒の過昇温を抑え、触媒の溶損を回避することができる。

上記説明においては、発明の理解を助けるために、実施形態に対応する発明の構成に対して、実施形態で用いた符号を括弧書きで添えているが、発明の各構成要件は、前記符号によって規定される実施形態に限定されるものではない。本発明の目的、他の特徴及び付随する利点は、以下の図面を参照しつつ記述される本発明の実施形態についての説明から容易に理解されるであろう。

図１は、本発明の実施形態に係る内燃機関の制御装置を適用した内燃機関の概略構成図である。 図２は、図１に示した内燃機関の制御装置における点火遅角要求発生時の点火遅角要求フラグ、点火遅角量、推定触媒温度、触媒過昇温判定フラグ、燃料噴射量及び触媒温度の時間推移（タイミングチャート）を示した図である。 図３は、図１に示した内燃機関の制御装置のＣＰＵが実行する「点火時期遅角制御ルーチン」を示したフローチャートである。 図４は、図１に示した内燃機関の制御装置のＣＰＵが実行する「即時燃料増量制御ルーチン」を示したフローチャートである。 図５は、図１に示した内燃機関の制御装置のＣＰＵが実行する「触媒温度推定・過昇温判定ルーチン」を示したフローチャートである。 図６は、図１に示した内燃機関の制御装置のＣＰＵが実行する「燃料増量値算出ルーチン」を示したフローチャートである。 図７は、図１に示した内燃機関の制御装置のＣＰＵが実行する「燃料噴射量算出ルーチン」を示したフローチャートである。 図８は、本発明の実施形態の変形例に係る燃料増量値算出方法を説明するためのルックアップテーブルであり、図８（Ａ）は点火遅角時の温度上昇量を算出するためのテーブル、図８（Ｂ）は温度上昇を補償する目標空燃比を算出するためのテーブルである。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態に係る内燃機関の制御装置（以下、「本制御装置」と称呼する。）について説明する。

（構成）
図１は、この制御装置を４サイクル火花点火式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、他の気筒も同様の構成となっている。

この内燃機関１０は、シリンダブロック部２０と、シリンダブロック部２０の上部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からの排気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及びクランクシャフト２４を含んでいる。
シリンダ２１のボア壁面、ピストン２２の冠面及びシリンダヘッド部３０の下面は燃焼室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３３、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３６、点火プラグ、イグニッションコイル及びイグナイタを含む点火装置３７及び燃料噴射弁３８を備えている。

点火装置３７は、その点火プラグが燃焼室２５に露出するようにしてシリンダヘッド部３０に配設されている。点火装置３７は電子制御装置７０から送出される信号に従って点火プラグから火花を発生させるようになっている。

燃料噴射弁３８は、吸気ポート３１に配設されている。燃料噴射弁３８は、電子制御装置７０から送出される信号に従って燃料を吸気ポート３１に噴射するようになっている。

吸気系統４０は、吸気ポート３１に連通し吸気ポート３１とともに吸気通路を形成するインテークマニホールドを含む吸気管４１及び吸気管４１内にあって吸気通路の開口断面積を可変とするスロットルバルブ４２を備えている。
スロットルバルブ４２は、ＤＣモータからなるスロットルバルブアクチュエータ４２ａにより吸気管４１内で回転駆動され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に一端が接続された複数の枝部を含むエキゾーストマニホールド５１、各エキゾーストマニホールド５１の枝部の他端であってすべての枝部が集合している集合部に接続された排気管５２、排気管５２に配設された上流側触媒５３、及び上流側触媒５３よりも下流の排気管５２に配設された下流側触媒５４を備えている。排気ポート３４、エキゾーストマニホールド５１及び排気管５２は、排気通路を構成している。

上流側触媒５３及び下流側触媒５４のそれぞれは、白金等の貴金属からなる活性成分を担持する三元触媒装置（排気浄化装置）である。各触媒は、各触媒に流入するガスの空燃比が理論空燃比であるとき、ＨＣ及びＣＯ等の未燃成分を酸化するとともに窒素酸化物（ＮＯｘ）を還元する機能を有する。この機能は触媒機能とも称呼される。更に、各触媒は、酸素を吸蔵（貯蔵）する酸素吸蔵能を有し、空燃比が理論空燃比から偏移したとしても、未燃成分及び窒素酸化物を浄化することができる。

近年、貴金属の価格高騰により触媒に担持される貴金属の量が削減されてきている。そこで、近年の触媒は従来と同様の暖機性能を確保するために、触媒の壁厚を薄くして熱容量を小さくしている。ところが、触媒の熱容量を小さくすることにより、触媒の温度は排気ガスの温度変化の影響を受け易くなる。例えば、排気ガスが急激に高温になると触媒の温度も急激に上昇してしまう。従って、近年の触媒は、従来の触媒よりも過昇温状態になり易く、触媒溶損が起こり易い。

一方、本制御装置は、エアフローメータ６１、スロットルポジションセンサ６２、カムポジションセンサ６３、クランクポジションセンサ６４、水温センサ６５、空燃比センサ６６、及びアクセル開度センサ６７を備えている。

エアフローメータ６１は、吸気管４１内を流れる吸入空気の質量流量Ｇａに応じた信号を出力するようになっている。
スロットルポジションセンサ６２は、スロットルバルブ４３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。

カムポジションセンサ６３は、インテークカムシャフトが９０°回転する毎に（即ち、クランクシャフト２４が１８０°回転する毎に）１つのパルスを有する信号（Ｇ２信号）を発生するようになっている。

クランクポジションセンサ６４は、クランクシャフト２４が１０°回転する毎に狭幅のパルスを有するとともにクランクシャフト２４が３６０°回転する毎に広幅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、後述する電子制御装置７０によって機関回転速度ＮＥ（内燃機関１０の回転速度）に変換される。

水温センサ６５は、内燃機関１０の冷却水の温度を検出し、冷却水温ＴＨＷを表す信号を出力するようになっている。

空燃比センサ６６は、排気通路であってエキゾーストマニホールド５１の枝部の集合部又はその集合部よりも下流側に配設されている。空燃比センサ６６は、限界電流式の酸素濃度センサである。空燃比センサ６６は、「被検出ガス」の空燃比Ａ／Ｆに応じた電圧である出力値Ｖａｂｙｆｓを出力するようになっている。

アクセル開度センサ６７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Ａｃｃｐを表す信号を出力するようになっている。

電子制御装置（ＥＣＵ）７０は、互いにバス接続されたＣＰＵ７１、ＣＰＵ７１が実行するプログラム、ルックアップテーブル（マップ、関数）及び定数等を予め記憶したＲＯＭ７２、ＣＰＵ７１が必要に応じてデータを一時的に格納するＲＡＭ７３、及び、バックアップＲＡＭ７４並びにＡ／Ｄコンバータを含むインタフェース７５等からなるマイクロコンピュータである。

電子制御装置７０は、カムポジションセンサ６３及びクランクポジションセンサ６４からの信号に基づいて、基準気筒（例えば、第１気筒）の圧縮上死点を基準とした絶対クランク角度ＣＡを取得する。この絶対クランク角度ＣＡは、基準気筒の圧縮上死点において「０°クランク角度」に設定され、クランクシャフト２４の回転角度に応じて７２０°クランク角度まで増大し、その時点にて再び０°クランク角度に設定される。

インタフェース７５は、前記センサ６１乃至６７と接続され、ＣＰＵ７１にセンサ６１乃至６７からの信号を伝送するようになっている。更に、インタフェース７５は、ＣＰＵ７１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、点火装置３７、燃料噴射弁３８及びスロットルバルブアクチュエータ４２ａ等に駆動信号（指示信号）を送出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本制御装置の作動の概要について図２のタイムチャートを参照しながら説明する。

図２に示した例においては、本制御装置は、時刻ｔ１にて点火遅角要求フラグＸＲＴＤの値を「０」から「１」に変更する。この点火遅角要求フラグＸＲＴＤは、その値が「０」のとき点火遅角要求がないことを示し、その値が「１」のとき点火遅角要求があることを示す。点火遅角要求は、点火時期を「ＭＢＴ（Minimum advance for Best Torque） に設定されている基本点火時期」から遅角することの要求である。本制御装置は、例えば、車両１０の変速機にダウンシフトを実行させる際に点火遅角要求を発生して点火時期を遅角させ、以て、エンジントルクを一時的に低下させることによって変速ショックを低減させる。

ところが、点火時期が遅角されると（点火遅角制御が行われると）排気ガス温度Ｔｅｘが上昇する。排気ガス温度Ｔｅｘの上昇に伴って、触媒５３が過昇温状態となると触媒５３が溶損してしまう虞があるので、これを防止するために燃料噴射弁３８から噴射される燃料を増量する燃料増量制御が実行される。燃料を増量することにより燃料の気化熱を用いて触媒を冷却することができるからである。

本制御装置は、点火を実行する毎に点火時期を演算している。即ち、本制御装置は、クランク角が１８０°（１８０°ＣＡ）回転する毎に（クランク角に同期して）点火時期を演算している。従って、本制御装置は、時刻ｔ１にて点火遅角要求が発生すると、その直後の点火がなされる時刻ｔ２までに点火遅角量を「０」から所定量（本例においては、クランク角２°）にまで増大させることにより、点火時期を遅角させる。

ところで、従来の制御装置は、一定の第１時間（例えば、１６ｍｓ）が経過する毎に「触媒温度を推定するための演算（即ち、推定触媒温度ＴＣＥの更新）及び推定触媒温度ＴＣＥが過昇温判定温度ＴＣｔｈ以上となったか否かの判定（以下、「過昇温判定処理」と称呼する。）」を行うように構成されている。なお、推定触媒温度ＴＣＥは、筒内吸入空気量Ｍｃ（１回の吸気行程において１つの気筒に吸入される空気量）、機関回転速度ＮＥ及び点火時期遅角量Ａｄ等に基づいて推定される。

更に、従来の制御装置は、第２時間（例えば、８ｍｓ）が経過する毎に「所定の燃料増量値（増量係数）によって燃料噴射量を増大させる燃料噴射量の算出（以下、「燃料噴射量補正処理」と称呼する。）」を行うように構成されている。そして、従来の制御装置は、過昇温判定処理により推定触媒温度ＴＣＥが過昇温判定温度ＴＣｔｈ以上となったと判定した場合に過昇温判定フラグＸＣＯＴの値を「１」に設定し、過昇温判定フラグＸＣＯＴの値が「１」である場合に燃料噴射量補正処理のタイミングが到来したときに燃料噴射量Ｆｉを増量するようになっている。

従って、図２に破線により示したように、時刻ｔ２にて点火時期が遅角され、実際の触媒の温度Ｔｃａｔが時刻ｔ２の直後において過昇温判定温度ＴＣｔｈ以上となったとしても、過昇温判定フラグＸＣＯＴの値は「時刻ｔ１から第１時間経過後の時刻ｔ４」において漸く「１」に設定される。更に、「時刻ｔ４から第２時間経過後の時刻ｔ５」において燃料噴射量Ｆｉが増量される。その結果、燃料噴射量Ｆｉの増量が遅れるので、実際の触媒の温度Ｔｃａｔは過昇温判定温度ＴＣｔｈを大きく超えてしまう。

これに対し、本制御装置は、点火遅角要求が発生した直後でない場合（即ち、点火遅角要求フラグＸＲＴＤの値が「０」から「１」に変化した直後でない場合）には、従来の制御装置と同様のタイミングにて、「過昇温判定処理」及び「燃料噴射量補正処理」を実行させる。一方、本制御装置は、点火遅角要求が発生した直後である場合（即ち、点火遅角要求フラグＸＲＴＤの値が「０」から「１」に変化した直後の場合）には、「過昇温判定処理」及び「燃料噴射量補正処理」を直ちに実行させるように構成されている。

この結果、図２において実線により示したように、時刻ｔ１において推定触媒温度ＴＣＥが更新され、次いで、推定触媒温度ＴＣＥが過昇温判定温度ＴＣｔｈ以上となったと判定されることにより過昇温判定フラグＸＣＯＴの値が「１」に設定される。そして、直ちに、燃料増量値の演算及び燃料噴射量Ｆｉの演算がなされるので、燃料噴射量Ｆｉは時刻ｔ１以降において直ちに増量される。よって、実際の触媒の温度Ｔｃａｔが過昇温判定温度ＴＣｔｈを大きく超えてしまうことを回避することができる。

（実際の作動）
次に、上記のように構成された空燃比制御装置の実際の作動について説明する。

なお、以下に説明する「点火時期遅角制御ルーチン」において点火遅角要求フラグＸＲＴＤの値が「０」から「１」に変化した直後でない場合、「触媒温度推定・触媒過昇温判定ルーチン」（サブルーチンＡ）及び「燃料増量値（増量係数）算出ルーチン」（サブルーチンＢ）は一定の第１時間（１６ｍｓ）が経過する毎に実行され、「燃料噴射量算出ルーチン」（サブルーチンＣ）は一定の第２時間（８ｍｓ）が経過する毎に実行されるようになっている。

＜点火時期遅角制御＞
前述したように、点火時期の遅角は、例えば、ダウンシフト時に実行される。以下に、ダウンシフト時の点火時期遅角制御の実際の作動を説明する。

ＣＰＵ７１は機関１０の任意の気筒のクランク角度ＣＡがその気筒の圧縮上死点前の所定角度に達したときに図３にフローチャートにより示した「点火時期遅角制御ルーチン」をその気筒に対して実行するようになっている。

機関１０の特定の気筒のクランク角度ＣＡが前述の所定角度に達すると、ＣＰＵ７１は図３のステップ３００から処理を開始してステップ３０５に進み、ＲＯＭ７２に格納された「機関回転速度ＮＥと、機関負荷ＫＬと、基本点火時期Ａｂａｓｅと、の関係を規定したルックアップテーブルＭａｐ１（ＮＥ，ＫＬ）」に実際の機関回転速度ＮＥと、機関負荷ＫＬとを適用して基本点火時期Ａｂａｓｅを取得する。

次いで、ＣＰＵ７１はステップ３１０に進み、ＲＯＭ７２に格納された「機関回転速度ＮＥと、図示しない変速機の入力軸回転速度ＮＴと、ギヤ比ρと、基準遅角量Ａｄｂと、の関係を規定したルックアップテーブルＭａｐ２（ＮＥ，ＮＴ，ρ）」に実際の機関回転速度ＮＥと、変速機の入力軸回転速度ＮＴと、ギヤ比ρとを適用して基準遅角量Ａｄｂを算出する。

次いで、ＣＰＵ７１はステップ３１５に進み、変速機の入力軸回転速度ＮＴと機関回転速度ＮＥとの回転速度差ΔＮ（＝ＮＴ−ＮＥ）を算出し、その差ΔＮに基づいて補正係数ｋを算出する。なお、補正係数ｋは回転速度差ΔＮが大きいほど大きい値であり、「０」から「１」の間で変化する値となるように算出される。補正係数ｋは、関数ｆ（ＮＴ−ＮＥ）に基づいて演算されてもよいし、ＲＯＭ７２に格納された変速機の入力軸回転速度ＮＴ、機関回転速度ＮＥ、及び補正係数ｋとの関係を規定するルックアップテーブルを参照して取得されてもよい。

次いで、ＣＰＵ７１はステップ３２０に進み、ステップ３１０にて取得された基準遅角量Ａｄｂにステップ３１５にて取得された補正係数ｋを乗じることによって遅角量Ａｄを算出し（Ａｄ＝ｋ・Ａｄｂ）、ステップ３２５に進んで遅角量Ａｄが「０」より大きいか否かを判定する。

遅角量Ａｄが「０」より大きい場合、ＣＰＵ７１はステップ３２５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ３３０に進み、点火遅角要求フラグＸＲＴＤの値を「１」に設定してステップ３４０に進む。一方、遅角量Ａｄが「０」以下である場合、ＣＰＵ７１はステップ３２５にて「Ｎｏ」と判定してステップ３３５に進み、点火遅角要求フラグＸＲＴＤの値を「０」に設定してステップ３４０に進む。

次いで、ＣＰＵ７１はステップ３０５にて取得された基本点火時期Ａｂａｓｅからステップ３２０にて取得された遅角量Ａｄを減ずることによって点火時期Ａｉｇを算出し（Ａｉｇ＝Ａｂａｓｅ−Ａｄ）、ステップ３４５に進んで点火を実行しステップ３９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。

＜即時燃料増量制御＞
ＣＰＵ７１は機関１０の任意の気筒のクランク角度ＣＡがその気筒の圧縮上死点前の所定のクランク角度（例えば、ＢＴＤＣ９０°ＣＡ）に達したときに図４にフローチャートにより示した「即時燃料増量制御ルーチン」をその気筒に対して実行するようになっている。

任意の気筒のクランク角度が上記所定クランク角度に達すると、ＣＰＵ７１は図４のステップ４００から処理を開始してステップ４１０に進み、点火時期の遅角要求が発生した直後か否か（点火遅角要求フラグＸＲＴＤの値が「０」から「１」に変化した直後であるか否か）を判定する。よって、点火遅角要求フラグＸＲＴＤの値が「０」から「１」に変化した直後ではない場合、ＣＰＵ７１はステップ４１０にて「Ｎｏ」と判定してステップ４９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。従って、サブルーチンＡ、Ｂ及びＣは即時にコールされない。即ち、サブルーチンＡ及びＢは１６ｍｓ毎に実行され、サブルーチンＣは８ｍｓ毎に実行される。

＜触媒温度推定・触媒過昇温判定＞
一方、点火遅角要求フラグＸＲＴＤの値が「０」から「１」に変化した直後である場合、ＣＰＵ７１はステップ４１０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ４２０に進み、「触媒温度推定・触媒過昇温判定ルーチン」（サブルーチンＡ、即ち、「過昇温判定処理」）を実行するようになっている。従って、ＣＰＵ７１はステップ５００を経由してステップ５１０に進み、現時点が機関１０の始動直後であるか否かを判定する。現時点が機関１０の始動直後である場合、ＣＰＵ７１は、ステップ５１０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ５２０に進む。

ＣＰＵ７１は、ステップ５２０にて、「始動時冷却水温ＴＨＷＳと触媒温度ＴＣＥとの関係」を予め定めた始動時触媒温度推定関数ｆ（ＴＨＷＳ）に、現時点における冷却水温ＴＨＷＳを適用することにより、現時点における触媒の温度ＴＣＥを取得（推定）する。始動時触媒温度推定関数ｆ（ＴＨＷＳ）において、触媒の温度ＴＣＥは、始動時冷却水温ＴＨＷＳが増大するにつれて増大するように定められている。

次いで、ＣＰＵ７１はステップ５３０に進む。ＣＰＵ７１は、ステップ５３０にて、「筒内吸入空気量Ｍｃと、機関回転速度ＮＥと、排気ガス温度Ｔｅｘと、の関係」を予め定めた排気ガス温度ＴｅｘについてのルックアップテーブルＭａｐＴｅｘ（Ｍｃ，ＮＥ）に現時点における筒内吸入空気量Ｍｃ及び機関回転速度ＮＥを適用することにより、現時点における排気ガス温度Ｔｅｘを取得（推定）する。

次いで、ＣＰＵ７１はステップ５４０に進む。ＣＰＵ７１は、ステップ５４０にて下記（１）式に従って推定触媒温度ＴＣＥを更新・取得する。下記（１）式において、αは「０」よりも大きく且つ「１」よりも小さい定数を、ＴＣＥ（ｋ）は更新される前の推定触媒温度ＴＣＥを、ＴＣＥ（ｋ＋１）は更新された後の推定触媒温度ＴＣＥを表す。

ＴＣＥ（ｋ＋１）＝α・ＴＣＥ（ｋ）＋（１−α）・Ｔｅｘ …（１）

ステップ５４０の処理を実行した後、ＣＰＵ７１はステップ５５０に進んで、推定触媒温度ＴＣＥが過昇温判定温度ＴＣｔｈ以上であるか否かを判定する。推定触媒温度ＴＣＥが過昇温判定温度ＴＣｔｈ以上である場合、ＣＰＵ７１はステップ５５０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ５６０に進み、触媒過昇温フラグＸＣＯＴの値を「１」に設定してステップ５９５に進み、図４のステップ４３０に進む。一方、推定触媒温度ＴＣＥが過昇温判定温度ＴＣｔｈ未満である場合、ＣＰＵ７１はステップ５５０にて「Ｎｏ」と判定してステップ５７０に進み、触媒過昇温フラグＸＣＯＴの値を「０」に設定してステップ５９５に進み、図４のステップ４３０に進む。

これに対し、現時点が機関１０の始動直後ではない場合、ＣＰＵ７１はステップ５１０にて「Ｎｏ」と判定してステップ５３０に直接進む。よって、機関１０が始動されてから十分な時間が経過すると、ＣＰＵ７１はステップ５２０の処理を行うことなく触媒の温度ＴＣＥを取得することになる。

＜燃料増量値（増量係数）算出＞
ＣＰＵ７１はステップ４３０に進むと、図６にフローチャートにより示した「燃料増量値（増量係数）算出ルーチン」（サブルーチンＢ、即ち、「所定の燃料増量値」の算出処理）を実行するようになっている。従って、ＣＰＵ７１はステップ６００を経由してステップ６１０に進み、触媒過昇温フラグＸＣＯＴの値が「１」であるか否かを判定する。

触媒過昇温フラグＸＣＯＴの値が「１」である場合、ＣＰＵ７１はステップ６１０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ６２０に進み、点火遅角量Ａｄ及びアクセル操作量Ａｃｃｐを取得する。

次いで、ＣＰＵ７１はステップ６３０に進むと、ＲＯＭ７２に格納された「点火遅角量Ａｄと、アクセル操作量Ａｃｃｐと、燃料噴射量についての増量係数Ｋａと、の関係を規定するルックアップテーブルＭａｐＫａ（Ａｄ，Ａｃｃｐ）」に、ステップ６２０にて取得した点火遅角量Ａｄと、アクセルペダル操作量Ａｃｃｐとを適用することにより、増量係数Ｋａ（所定の燃料増量値）を算出する。このテーブルによれば、増量係数Ｋａは「１」以上の値であり、点火遅角量Ａｄが大きいほど大きくなり、アクセルペダル操作量Ａｃｃｐが大きいほど大きくなるように求められる。次いで、ＣＰＵ７１はステップ６９５に進み、図４のステップ４４０に進む。

これに対し、触媒過昇温フラグＸＣＯＴの値が「０」である場合、ＣＰＵ７１はステップ６１０にて「Ｎｏ」と判定してステップ６４０に進み、増量係数Ｋａを「１」に設定してステップ６９５に進み、図４のステップ４４０に進む。

＜燃料噴射量算出＞
ＣＰＵ７１はステップ４４０に進むと、図７にフローチャートにより示した「燃料噴射量算出ルーチン」（サブルーチンＣ、即ち、「基本燃料噴射量決定処理」及び「燃料噴射量補正処理」）を実行するようになっている。従って、ＣＰＵ７１はステップ７００を経由してステップ７１０に進み、クランクポジションセンサ６４からの出力信号により得られる機関回転速度ＮＥと、エアフローメータ６１により計測された吸入空気量Ｇａと、ルックアップテーブルＭａｐＭｃ（ＮＥ，Ｇａ）と、に基づいて、今回吸気行程を迎える気筒（以下、「燃料噴射気筒」とも称呼する。）に吸入される吸入空気量（筒内吸入空気量）Ｍｃ（ｋ）を算出する。

なお、筒内吸入空気量Ｍｃ（ｋ）は機関１０の吸気通路における空気の挙動をモデル化した周知の空気量推定モデル（空気モデル）を用いて求められてもよい。筒内吸入空気量Ｍｃ（ｋ）は算出される毎に機関１０の絶対クランク角度に対応付けされながらＲＡＭ７３に格納されていく。

次いで、ＣＰＵ７１はステップ７２０に進み、目標空燃比ａｂｙｆｒに理論空燃比ｓｔｏｉｃｈ（例えば、１４．７）を設定する。

次いで、ＣＰＵ７１はステップ７３０に進み、筒内吸入空気量Ｍｃ（ｋ）を目標空燃比ａｂｙｆｒ（この場合、理論空燃比ｓｔｏｉｃｈ）により除することによって、基本燃料噴射量Ｆｂａｓｅを求める。この基本燃料噴射量Ｆｂａｓｅは、機関１０の空燃比を目標空燃比ａｂｙｆｒに一致させるためのフィードフォワード量である。

次いで、ＣＰＵ７１はステップ７４０に進み、ステップ６３０にて算出した増量係数Ｋａが「１」より大きいか否かを判定する。増量係数Ｋａが「１」より大きい場合、ＣＰＵ７１はステップ７４０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ７５０に進み、フィードバック補正量ＤＦｉを「０」に設定してステップ７６０に進む。一方、増量係数Ｋａが「１」以下である場合、ＣＰＵは「Ｎｏ」と判定してステップ７６０に直接進む。

ＣＰＵ７１は、ステップ７６０にて基本燃料噴射量Ｆｂａｓｅに別途実行されるルーチンによって算出されるフィードバック補正量ＤＦｉを加えるとともに、増量係数Ｋａを乗ずることにより最終燃料噴射量（最終燃料供給量）Ｆｉを求める。次いで、ＣＰＵ７１はステップ７７０に進み、最終燃料噴射量Ｆｉの燃料を噴射するための噴射指示信号を燃料噴射気筒に対して設けられている燃料噴射弁３８に対して送出してステップ７９５に進み、図４のステップ４９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。

以上、説明したように、本制御装置は、点火時期の遅角要求が発生したとき（ステップ３２５：Ｙｅｓ、ステップ３３０）、触媒過昇温判定手段に第１時間（例えば、１６ｍｓ）が経過する前であっても直ちに「過昇温判定処理」を実行させ（図５のルーチン）且つ燃料噴射量算出手段に第２時間（例えば、８ｍｓ）が経過する前であっても直ちに「燃料噴射量補正処理」を実行させる（ステップ７６０）ように構成される。これによれば、点火遅角要求時点から、増量された燃料噴射量が実際の燃料噴射に反映されるまでの時間を従来装置より短縮することができる。その結果、点火遅角後の排気ガス温度の上昇による急激な触媒の過昇温を抑え、触媒の溶損を回避することができる。

＜その他の実施形態＞
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。

上記実施形態においては、点火遅角時の燃料増量に際し、燃料の増量係数Ｋａを算出し、基本燃料噴射量Ｆｂａｓｅに増量係数Ｋａを乗ずることにより、燃料噴射量を算出したが、これに代えて、燃料増量に際し、目標空燃比を理論空燃比ｓｔｏｉｃｈよりも小さく（リッチに）することにより、燃料を増量してもよい。

この場合、ＣＰＵ７１は、図８（Ａ）に示したように、ＲＯＭ７２に格納された「点火遅角量Ａｄと、機関回転速度ＮＥと、理論空燃比ｓｔｏｉｃｈにて機関１０を運転しているときに点火遅角量Ａｄにて点火遅角させたときの温度上昇量ΔＴと、の関係を規定するルックアップテーブルＭａｐΔＴ（Ａｄ，ＮＥ）」に、要求された点火遅角量Ａｄと、取得された機関回転速度ＮＥとを適用して、理論空燃比ｓｔｏｉｃｈにて機関１０を運転しているときの温度上昇量ΔＴを算出する。このテーブルによれば、温度上昇量ΔＴは、点火遅角量Ａｄが大きいほど大きくなり、機関回転速度ＮＥが高いほど大きくなるように求められる。

次いで、ＣＰＵ７１は、図８（Ｂ）に示したように、ＲＯＭ７２に格納された「温度上昇量ΔＴと、機関回転速度ＮＥと、温度上昇量ΔＴを補償する（キャンセルする）ことを可能とする目標空燃比ａｂｙｆｒと、の関係を規定するルックアップテーブルＭａｐａｂｙｆｒ（ΔＴ，ＮＥ）」に、算出された温度上昇量ΔＴと、取得された機関回転速度ＮＥとを適用して、目標空燃比ａｂｙｆｒを算出する。このテーブルによれば、目標空燃比ａｂｙｆｒは、温度上昇量ΔＴが大きいほど小さくなり、機関回転速度ＮＥが高いほど小さくなるように求められる。

そして、算出された目標空燃比ａｂｙｆｒを図７のルーチン（ステップ７２０）に適用するとともにステップ７４０の増量係数Ｋａを「１」に設定することにより、点火遅角制御時の燃料噴射量Ｆｉを算出することができる。

上記実施形態においては、触媒温度推定に際し、ステップ５３０にて「筒内吸入空気量Ｍｃと、機関回転速度ＮＥと、排気ガス温度Ｔｅｘと、の関係」を予め定めた排気ガス温度ＴｅｘについてのルックアップテーブルＭａｐＴｅｘ（Ｍｃ，ＮＥ）を用いて排気ガス温度Ｔｅｘを取得（推定）していた。

そこで、更に点火遅角量Ａｄを考慮して、点火遅角量Ａｄとの関係を予め定めた排気ガス温度ＴｅｘについてのルックアップテーブルＭａｐＴｅｘ（Ｍｃ，ＮＥ，Ａｄ）に現時点における筒内吸入空気量Ｍｃ、機関回転速度ＮＥ及び点火遅角量Ａｄを適用することにより、現時点における排気ガス温度Ｔｅｘを取得（推定）してもよい。これによれば、点火時期の遅角による排気ガスの温度上昇をより正確に反映させることができる。

１０…内燃機関、２０…シリンダブロック部、２１…シリンダ、２２…ピストン、２４…クランクシャフト、２５…燃焼室、３０…シリンダヘッド部、３１…吸気ポート、３２…吸気弁、３４…排気ポート、３５…排気弁、３７…点火装置、３８…燃料噴射弁、４１…吸気管、４２…スロットルバルブ、５２…排気管、５３…上流側触媒、６１…エアフローメータ、６２…スロットルポジションセンサ、６４…クランクシャフトセンサ、６５…水温センサ、６６…空燃比センサ、６７…アクセル開度センサ、７０…電子制御装置（ＥＣＵ）、７１…ＣＰＵ、７２…ＲＯＭ。

Claims (1)

1. 排気通路に触媒が配設され、燃焼室に供給される混合気に含まれる燃料を噴射する燃料噴射弁と、前記混合気を点火する点火装置と、を備える内燃機関に適用され、
   前記触媒の温度を前記機関の運転状態パラメータに基づいて推定するとともに、前記推定された触媒の温度が所定の閾値温度以上であるか否かを判定する過昇温判定処理を実行する触媒過昇温判定手段と、
   点火時期の遅角要求が発生した場合に前記機関の運転状態パラメータに基づいて決定される基本点火時期を所定の遅角量だけ遅角させた点火時期にて前記混合気の点火を行うように前記点火装置を制御する点火時期制御手段と、
   前記混合気の空燃比を理論空燃比に一致させるために必要な前記燃料噴射弁から噴射される燃料の量を前記機関の運転状態パラメータに基づいて基本燃料噴射量として決定する基本燃料噴射量決定手段と、
   前記過昇温判定処理によって前記推定された触媒の温度が前記閾値温度以上であると判定された場合、所定の燃料増量値によって前記基本燃料噴射量を増大させる燃料噴射量補正処理を行う燃料噴射量算出手段と、
   を備え、
   前記触媒過昇温判定手段は一定の第１時間が経過する毎に前記過昇温判定処理を実行し且つ前記燃料噴射量算出手段は一定の第２時間が経過する毎に前記燃料噴射量補正処理を実行する、
   内燃機関の制御装置において、
   前記点火時期の遅角要求が発生したとき、前記触媒過昇温判定手段に前記第１時間が経過する前であっても直ちに前記過昇温判定処理を実行させ且つ前記燃料噴射量算出手段に前記第２時間が経過する前であっても直ちに前記燃料噴射量補正処理を実行させる、
   内燃機関の制御装置。
   

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