JP4698554B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関し、特に、内燃機関の排気系に設けられた触媒の活性化と、ブレーキブースタへの負圧の供給を実行する内燃機関の制御装置に関する。

従来の内燃機関の制御装置として、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。この内燃機関には、クランクシャフトによって駆動される負圧ポンプが連結されており、負圧ポンプの吸込口は、吸込側切替弁を介して、大気または負圧タンクに接続されている。また、負圧ポンプの吐出口は、吐出側切替弁を介して、オイルパンまたは空気タンクに接続されている。また、内燃機関の排気管には、排ガスを浄化するための触媒が設けられており、空気タンクは、排気管の触媒よりも上流側に接続されている。また、負圧タンクには、ブレーキの制動力を負圧により増大させるためのブレーキブースタが接続されている。

この制御装置では、通常、吸込側切替弁により、吸込口を負圧タンクに接続するとともに、吐出側切替弁により、吐出口をオイルパンに接続する。これにより、負圧ポンプから、負圧タンクを介してブレーキブースタに負圧が供給される。また、空気タンク内の圧力が所定の圧力よりも低いときに、吸込口を大気に接続するとともに、吐出口を空気タンクに接続し、空気タンク内に空気を蓄える。そして、暖機運転中において、空気タンク内の空気が、排ガスとともに触媒に供給されることにより、触媒内での酸化反応が促進され、それに伴い発生する熱により触媒の温度が上昇することによって、触媒は速やかに活性化される。

しかし、この制御装置では、空気タンク内の圧力が所定の圧力よりも低い場合、空気タンク内に空気が蓄えられるまで、負圧ポンプの吸込口が大気に接続されるので、その間、負圧タンク内に負圧を供給することができない。その結果、負圧ポンプが負圧タンクに再度、接続されるまでにブレーキが操作されると、負圧が不足し、ブレーキの制動力が不足するおそれがある。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、触媒の早期の活性化と、ブレーキの十分な制動力の確保を両立することができる内燃機関の制御装置を提供することを目的としている。

特開２００４−７６６８３号公報

上記の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、内燃機関３の排気系（実施形態における（以下、本項において同じ）排気管５）に設けられ、内燃機関３から排出された排ガスを浄化するための触媒１３と、内燃機関３の吸気系（吸気管４）を介して内燃機関３に吸入される吸入空気量を変更するための吸入空気量変更手段（スロットル弁８）と、吸気系から導入した負圧によってブレーキの制動力を増大させるためのブレーキブースタ１０と、ブレーキブースタ１０内の圧力をブレーキブースタ圧力（ゲージ圧ＰＢＧＭ）として検出する圧力検出手段（マスターバッグ圧センサ２５、ＥＣＵ２）と、触媒１３を活性化するために、検出されたブレーキブースタ圧力が所定の第１しきい値（第１所定値ＰＢＥＸＦＩＲＥ）よりも小さいときに、吸入空気量変更手段を介して、吸入空気量を増大側に制御する吸入空気量制御手段（ＥＣＵ２、図７のステップ４６，４９）と、ブレーキブースタ圧力が所定の第２しきい値（第２所定値ＰＢＤＣＬＴＬ）よりも大きいときに、ブレーキブースタ１０に負圧を供給する負圧供給手段（負圧ポンプ１２）と、を備え、吸入空気量制御手段は、負圧供給手段によるブレーキブースタ１０への負圧の供給中、ブレーキブースタ圧力が第１しきい値以上の場合でも、ブレーキブースタ圧力の減少度合（圧力減少量ＤＰＢ）が所定値ＤＰＢＥＸＦＩＲＥよりも大きいときには、吸入空気量の増大制御を実行することを特徴とする。

この内燃機関の制御装置によれば、吸気系から負圧を導入するブレーキブースタ内の圧力が第１しきい値よりも小さいときに、吸入空気量制御手段により吸入空気量変更手段を介して、燃焼室に吸入される吸入空気量が増大側に制御される。それに伴い、排ガスの量も増大し、より多くの排ガスが排気系に設けられた触媒に供給されることにより、触媒を速やかに活性化することができる。

また、ブレーキブースタ圧力が第１しきい値よりも小さいことを条件として、吸入空気量を増大側に制御するので、このような吸入空気量の増大制御を行っても、ブレーキブースタ内の負圧の不足を回避でき、それにより、ブレーキの制動力を十分に確保することができる。

また、ブレーキブースタ圧力が第２しきい値よりも大きいときには、負圧供給手段によりブレーキブースタに負圧が供給される。これにより、ブレーキブースタ内に負圧が確実に補充されるので、吸入空気量制御手段によって吸入空気量が増大側に制御され、吸気系内の圧力が増大しても、ブレーキブースタ内に負圧を十分に確保し、ブレーキの制動力を十分に確保することができる。

さらに、負圧供給手段によるブレーキブースタへの負圧の供給中、ブレーキブースタ圧力が第１しきい値よりも大きい場合であっても、ブレーキブースタ圧力の減少度合が所定値よりも大きいときには、吸入空気量が増大側に制御される。このように、ブレーキブースタ圧力の減少度合が所定値よりも大きく、負圧の供給によりブレーキブースタ圧力が実際に低下していることを確認した上で、吸入空気量の増大制御を行うので、ブレーキブースタ内の負圧の不足を回避しながら、より早いタイミングで吸入空気量を増大側に制御でき、それにより、触媒をより早期に活性化することができる。

以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。図１および図２は、本発明による内燃機関の制御装置（以下、単に「制御装置」という）１を、内燃機関（以下「エンジン」という）３とともに示している。

エンジン３は、車両（図示せず）に搭載された例えば４気筒（１気筒のみ図示）タイプのガソリンエンジンであり、各気筒のピストン３ａとシリンダヘッド３ｂとの間に燃焼室３ｃが形成されている。また、シリンダヘッド３ｂには、吸気管４および排気管５が接続されるとともに、燃焼室３ｃに臨むように燃料噴射弁（以下「インジェクタ」という）６および点火プラグ７が取り付けられている。

エンジン３のクランクシャフト３ｄには、クランク角センサ２１が設けられている。このクランク角センサ２１は、マグネットロータ２１ａおよびＭＲＥピックアップ２１ｂで構成されている。クランク角センサ２１は、クランクシャフト３ｄの回転に伴い、いずれもパルス信号であるＣＲＫ信号およびＴＤＣ信号をＥＣＵ２へ出力する。

ＣＲＫ信号は、所定のクランク角（例えば３０°）ごとに出力される。ＥＣＵ２は、このＣＲＫ信号に基づき、エンジン３の回転数（以下「エンジン回転数」という）ＮＥを求める。ＴＤＣ信号は、各気筒のピストン３ａが吸気行程開始時のＴＤＣ（上死点）付近の所定クランク角度位置にあることを表す信号であり、４気筒タイプの本例では、クランク角１８０°ごとに出力される。

また、エンジン３の本体には、水温センサ２２および大気圧センサ２３が取り付けられている。水温センサ２２は、エンジン３の本体内を循環する冷却水の温度であるエンジン水温ＴＷを検出し、大気圧センサ２３は大気圧ＰＡを検出する。これらの検出信号は、ＥＣＵ２に送られる。

吸気管４内にはスロットル弁８が設けられている。また、このスロットル弁８にはスロットルアクチュエータ８ａが連結されており、ＥＣＵ２は、エンジン３の運転状態に応じ、スロットルアクチュエータ８ａを介してスロットル弁８の開度（以下「スロットル弁開度」という）ＴＨを制御することにより、エンジン３の吸入空気量を制御する。また、スロットル弁開度ＴＨは、スロットル弁開度センサ２４によって検出され、その検出信号は、ＥＣＵ２に出力される。

吸気管４のスロットル弁８よりも下流側には、負圧導入管９を介してブレーキブースタ１０が接続されている。ブレーキブースタ１０はゴム製の円形のダイヤフラムなどによって構成されている。また、ブレーキブースタ１０には、吸気管４から負圧が供給され、供給されたブレーキブースタ１０内の負圧によって、運転者が操作したブレーキペダル１１のペダル踏込み力が増幅されることにより、ブレーキの制動力が増大する。

また、負圧導入管９の途中には、逆止弁９ａが設けられており、この逆止弁９ａにより、吸気管４側への負圧の逆流が防止される。また、ブレーキブースタ１０には、負圧供給管９ｂを介して、電動式の負圧ポンプ１２が接続されている。この負圧ポンプ１２は、ＥＣＵ２による制御により駆動されることによって、負圧供給管９ｂを介して、ブレーキブースタ１０に負圧を供給する。また、負圧供給管９ｂにも逆止弁９ａが設けられており、これにより、負圧ポンプ１２側への負圧の逆流が防止される。

また、ブレーキブースタ１０にはマスターバッグ圧センサ２５が設けられており、このマスターバッグ圧センサ２５は、ブレーキブースタ１０内の圧力を絶対圧（以下「マスターバッグ圧」という）ＰＢＡＭとして検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。

また、吸気管４のスロットル弁８よりも下流側には、吸気圧センサ２６が設けられている。吸気圧センサ２６は、吸気管４内の圧力を絶対圧（以下「吸気圧」という）ＰＢＡとして検出し、その検出信号はＥＣＵ２に送られる。

一方、排気管５には、上流側から順に、ＬＡＦセンサ２７および触媒１３が設けられている。ＬＡＦセンサ２７は、排ガス中の酸素濃度をリニアに検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。ＥＣＵ２は、この酸素濃度に基づいて、燃焼室３ｃに供給される混合気の当量比ＫＡＣＴを算出する。また、エンジン３から排出された排ガスは、触媒１３を通過する際、その内部での酸化反応により浄化され、触媒１３は、酸化反応に伴って発生する熱により加熱される。

また、ＥＣＵ２には、アクセル開度センサ２８からアクセルペダル１１の操作量（以下「アクセル開度」という）ＡＰを表す検出信号が、車速センサ２９から車両の速度（以下「車速」という）ＶＰを表す検出信号がそれぞれ送られる。また、ＥＣＵ２には、エンジン３を始動するためのイグニッションスイッチ３０が接続されている。

一方、ＥＣＵ２は、本実施形態において、圧力検出手段および吸入空気量制御手段を構成するものであり、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭおよび入出力インターフェースなどからなるマイクロコンピュータ（いずれも図示せず）で構成されている。前述した各種のセンサ２１〜２９からの検出信号は、それぞれＥＣＵ２に入力され、入力インターフェースでＡ／Ｄ変換や成形がなされた後、ＣＰＵに入力される。ＣＰＵは、これらの入力信号に応じ、ＲＯＭに記憶された制御処理などに従って、各種の演算処理を実行する。

図３は、ＥＣＵ２により実行されるエンジン３の制御処理を示している。この処理は、ＴＤＣ信号に同期して実行される。この処理では、まず、ステップ１において、エンジン３の運転状態に応じ、燃焼室３ｃに供給される混合気の当量比ＫＡＣＴを制御する。具体的には、スロットル弁開度ＴＨおよびエンジン回転数ＮＥなどに応じて、目標当量比ＫＣＭＤを算出する。そして、スロットル弁開度ＴＨが後述する目標開度ＴＨ＿ｃｍｄになるように制御するとともに、当量比ＫＡＣＴが目標当量比ＫＣＭＤになるように、インジェクタ６の燃料噴射量を制御する。

次いで、ステップ２において点火時期制御処理を実行し、点火プラグ７の点火時期Ｉｇ＿ｌｏｇを決定した後、本処理を終了する。

図４は、このステップ２において実行される点火時期Ｉg＿ｌｏｇの制御処理を示している。この処理は、ＴＤＣ信号に同期して実行される。この処理では、まず、エンジン始動フラグＦ＿ＥＮＧＳＴＡＲＴが「１」であるか否かを判別する（ステップ１１）。

このエンジン始動フラグＦ＿ＥＮＧＳＴＡＲＴは、図示しない判定処理において、エンジン回転数ＮＥおよびイグニッションスイッチ３０の出力信号に応じて、エンジン３の始動中、すなわちクランキング中であるときに「１」にセットされるものである。

このステップ１１の答がＹＥＳで、エンジン始動中のときには、点火時期Ｉｇ＿ｌｏｇを、始動時用の点火時期Ｉｇ＿ｃｒｋに設定し（ステップ１２）、本処理を終了する。一方、上記ステップ１１の答がＮＯで、エンジン始動がすでに終了しているときには、暖機実行フラグＦ＿ＦＩＲＥＯＮが「１」であるか否かを判別する（ステップ１３）。この暖機実行フラグＦ＿ＦＩＲＥＯＮは、後述するＦ＿ＦＩＲＥＯＮ設定処理において、触媒１３を活性化するための触媒１３の暖機制御を実行すべきと判定されたときに「１」にセットされる。

この答がＹＥＳで、触媒１３の暖機制御を実行するときには、点火時期の触媒暖機用値Ｉｇ＿ｆｉｒｅを算出する（ステップ１４）。この触媒暖機用値Ｉｇ＿ｆｉｒｅは、具体的には、次式（１）〜（３）の応答指定型制御アルゴリズムにより算出される。

上記式（１）において、Ｉｇ＿ｆｉｒｅ＿ｂａｓｅは、所定の触媒暖機用の基準点火時期（例えばＢＴＤＣ５°）を表し、Ｋｒｃｈ＿ｉｇ、Ｋａｄｐ＿ｉｇは、所定の到達則ゲインおよび適応則ゲインをそれぞれ表している。また、σ＿ｉｇは、式（２）のように定義される切換関数である。同式（２）において、ｐｏｌｅ＿ｉｇは、−１＜ｐｏｌｅ＿ｉｇ＜０の関係が成立するように設定される切換関数設定パラメータであり、Ｅｎｆｉｒｅは、式（３）により算出される追従誤差である。式（３）において、ＮＥ＿ｆｉｒｅは、所定の触媒暖機用の目標回転数（例えば１８００ｒｐｍ）である。以上の制御アルゴリズムにより、触媒暖機用値Ｉｇ＿ｆｉｒｅは、エンジン回転数ＮＥを上記触媒暖機用の目標回転数ＮＥ＿ｆｉｒｅに収束させるとともに、排ガスの熱容量を高めることができるような遅角側の値として算出される。

次いで、算出した触媒暖機用値Ｉｇ＿ｆｉｒｅを点火時期Ｉｇ＿ｌｏｇとして設定し（ステップ１５）、本処理を終了する。

一方、前記ステップ１３の答がＮＯで、触媒１３の暖機制御を実行しないときには、通常運転時用の点火時期制御を実行し（ステップ１６）、エンジン回転数ＮＥおよび吸気圧ＰＢＡなどに応じて、通常運転時用の点火時期Ｉｇ＿ｌｏｇを算出し、本処理を終了する。

図５は、触媒１３の暖機制御処理を示している。この処理は、所定の時間間隔で実行される。この処理では、まず、暖機実行フラグＦ＿ＦＩＲＥＯＮ、急速暖機フラグＦ＿ＥＸＦＩＲＥおよびポンプ駆動フラグＦ＿ＶＰＭＰを設定し（ステップ２１〜２３）、後述する吸入空気量制御処理において、吸入空気量を制御する（ステップ２４）とともに、後述する負圧ポンプ制御処理を実行し（ステップ２５）、本処理を終了する。

図６は、上記ステップ２１で実行される暖機実行フラグＦ＿ＦＩＲＥＯＮの設定処理を示している。この処理では、まず、エンジン始動フラグＦ＿ＥＮＧＳＴＡＲＴが「１」であるか否かを判別する（ステップ３１）。この答がＹＥＳで、エンジン始動中のときには、暖機実行カウンタの値（以下「カウンタ値」という）ＣＦＩＲＥＯＮを「０」にリセットする（ステップ３２）とともに、暖機実行フラグを「０」にリセットし（ステップ３３）、本処理を終了する。

一方、上記ステップ３１の答がＮＯで、エンジン始動がすでに終了しているときには、アクセル開度ＡＰが所定値ＡＰＲＥＦよりも小さいか否かを判別する（ステップ３４）とともに、車速ＶＰが所定値ＶＰＲＥＦよりも小さいか否かを判別する（ステップ３５）。これらのいずれかの答がＮＯのときには、上記ステップ３２および３３を経て、本処理を終了する一方、いずれもＹＥＳのときには、車両の運転状態が、触媒１３の暖機制御を実行すべき運転状態であるとして、カウンタ値ＣＦＩＲＥＯＮをインクリメントし（ステップ３６）、カウンタ値ＣＦＩＲＥＯＮが所定値ＣＲＥＦ以上か否かを判別する（ステップ３７）。

この答がＮＯのときには、触媒１３の暖機制御を実行するために、暖機実行フラグＦ＿ＦＩＲＥＯＮを「１」にセットし（ステップ３８）、本処理を終了する。一方、上記ステップ３７の答がＹＥＳで、暖機制御の開始時から所定値ＣＲＥＦに相当する時間が経過したときには、暖機制御を終了すべきとして、前記ステップ３２および３３に進み、暖機実行フラグＦ＿ＦＩＲＥＯＮを「０」にリセットした後、本処理を終了する。

図７は、図５のステップ２２で実行される急速暖機フラグＦ＿ＥＸＦＩＲＥの設定処理を示している。この処理では、まず、マスターバッグ圧ＰＢＡＭから大気圧ＰＡを減算し、ゲージ圧ＰＢＧＭを算出する（ステップ４１）。

次いで、算出したゲージ圧ＰＢＧＭが、第２所定値ＰＢＤＣＬＴＬ（第２しきい値）（例えば−３００ｍｍＨｇ）よりも大きいか否かを判別する（ステップ４２）。この答がＹＥＳで、ブレーキブースタ１０内の負圧が小さいときには、負圧ポンプ１２を作動させるものとして、ポンプ駆動フラグＦ＿ＶＰＭＰを「１」にセットする（ステップ４３）。これにより、後述する負圧ポンプ制御処理において負圧ポンプ１２が駆動され、ブレーキブースタ１０内に負圧が供給される。また、後述する触媒１３の急速暖機制御は行わないものとして、急速暖機フラグＦ＿ＥＸＦＩＲＥを「０」にリセットし（ステップ４４）、本処理を終了する。

一方、上記ステップ４２の答がＮＯで、ブレーキブースタ１０内の負圧が大きいときには、暖機実行フラグＦ＿ＦＩＲＥＯＮが「１」であるか否かを判別する（ステップ４５）。この答がＮＯで、触媒１３の暖機制御の実行中でないときには、上記ステップ４４を経て、本処理を終了する。一方、ステップ４５の答がＹＥＳで、触媒１３の暖機制御を実行中のときには、ゲージ圧ＰＢＧＭが、第１所定値ＰＢＥＸＦＩＲＥ（第１しきい値）よりも小さいか否かを判別する（ステップ４６）。 この第１所定値ＰＢＥＸＦＩＲＥは、前述した第２所定値ＰＢＤＣＬＴＬよりも小さな値（例えば−４００ｍｍＨｇ）に設定されている。

このステップ４６の答がＹＥＳで、ゲージ圧ＰＢＧＭが第１所定値ＰＢＥＸＦＩＲＥよりも小さいときには、ブレーキブースタ１０内に十分な負圧が確保されているとして、触媒１３の急速暖機を実行するために、急速暖機フラグＦ＿ＥＸＦＩＲＥを「１」にセットし（ステップ４９）、本処理を終了する。一方、上記ステップ４６の答がＮＯで、ゲージ圧ＰＢＧＭが第１所定値ＰＢＥＸＦＩＲＥ以上のときには、ゲージ圧の前回値ＰＢＧＭＺと今回値ＰＢＧＭとの差（ＰＢＧＭＺ−ＰＢＧＭ）を、圧力減少量ＤＰＢとして算出する（ステップ４７）。

次いで、算出した圧力減少量ＤＰＢが所定値ＤＰＢＥＸＦＩＲＥ（例えば３０ｍｍＨｇ）よりも大きいか否かを判別する（ステップ４８）。この答がＮＯのときには、前記ステップ４４を経て、本処理を終了する。一方、このステップ４８の答がＹＥＳで、ゲージ圧ＰＢＧＭの減少速度が大きいときには、ステップ４９に進み、触媒１３の急速暖機を実行するものとして急速暖機フラグＦ＿ＥＸＦＩＲＥを「１」にセットし、本処理を終了する。

このように、ゲージ圧ＰＢＧＭが第１所定値ＰＢＥＸＦＩＲＥ以上の場合でも、圧力減少量ＤＰＢが所定値ＤＰＢＥＸＦＩＲＥよりも大きく、負圧ポンプ１２による負圧の供給によりゲージ圧ＰＢＧＭが確実に低下しているときに、触媒１３の急速暖機を行うことによって、負圧の不足を回避しながら、より早いタイミングで触媒暖機を行うことができる。

図８は、図５の前記ステップ２３で実行されるポンプ駆動フラグＦ＿ＶＰＭＰの設定処理を示している。この処理では、まず、ポンプ駆動フラグＦ＿ＶＰＭＰが「１」であるか否かを判別する（ステップ５１）。

この答がＮＯのときには、ゲージ圧ＰＢＧＭが所定の駆動判定用のしきい値ＶＰＭＰＯＮ（例えば−３００ｍｍＨｇ）以上であるか否かを判別する（ステップ５２）。このしきい値ＶＰＭＰＯＮは、前述した第２所定値ＰＢＤＣＬＴＬよりも小さく且つ第１所定値ＰＢＥＸＦＩＲＥよりも大きな値に設定されている。この答がＮＯで、ＰＢＧＭ＜ＶＰＭＰＯＮのときには本処理を終了する一方、ＹＥＳで、ＰＢＧＭ≧ＶＰＭＰＯＮのときには、負圧ポンプ１２を駆動すべきとして、ポンプ駆動フラグＦ＿ＶＰＭＰを「１」にセットし（ステップ５３）、本処理を終了する。

一方、上記ステップ５１の答がＹＥＳで、負圧ポンプ１２が作動中のときには、ゲージ圧ＰＢＧＭが所定の停止判定用のしきい値ＶＰＭＰＯＦＦ（例えば−４００ｍｍＨｇ）以下か否かを判別する（ステップ５４）。このしきい値ＶＰＭＰＯＦＦは、前述した第１所定値ＰＢＥＸＦＩＲＥよりも小さな値に設定されている。この答がＮＯで、ＰＢＧＭ＞ＶＰＭＰＯＦＦのときには、本処理を終了し、負圧ポンプ１２の駆動を継続する一方、ＹＥＳで、ＰＢＧＭ≦ＶＰＭＰＯＦＦのときには、負圧ポンプ１２を停止すべきとして、ポンプ駆動フラグＦ＿ＶＰＭＰを「０」にリセットし（ステップ５５）、本処理を終了する。

以上のような制御処理により、ＶＰＭＰＯＮ≦ＰＢＧＭ≦ＶＰＭＰＯＦＦという関係が維持されるとともに、ブレーキブースタ１０への負圧の供給中における負圧ポンプ１２の作動・停止のハンチングが防止される。

図９は、図５の前記ステップ２４で実行される吸入空気量制御処理を示している。この処理は、ＴＤＣ信号に同期して実行される。この処理では、まず、エンジン始動フラグＦ＿ＥＮＧＳＴＡＲＴが「１」であるか否かを判別する（ステップ６１）。

この答がＹＥＳで、エンジン始動中のときには、ステップ６２に進み、スロットル弁８の目標開度ＴＨ＿ｃｍｄの始動時用値ＴＨ＿ｓｔを、エンジン水温ＴＷに応じ、図１０に示すテーブルを検索することによって、算出する。このテーブルでは、始動時用値ＴＨ＿ｓｔは、エンジン水温ＴＷが第１所定水温ＴＷＲＥＦ１よりも高い範囲では、エンジン水温ＴＷが低いほど、より大きい値に設定されるとともに、ＴＷ≦ＴＷＲＥＦ１の範囲では、所定値ＴＨｒｅｆに設定されている。これは、低水温時には、エンジン３のフリクションが大きいので、それに対応するためである。

次いで、算出した始動時用値ＴＨ＿ｓｔを目標開度ＴＨ＿ｃｍｄとして設定し（ステップ６３）、本処理を終了する。

一方、上記ステップ６１の答がＮＯのときには、暖機実行フラグＦ＿ＦＩＲＥＯＮが「１」であるか否かを判別する（ステップ６４）。この答がＹＥＳのときには、ステップ６５を実行し、目標開度の触媒暖機用値ＴＨ＿ｆｉｒｅを算出する。そして、算出した触媒暖機用値ＴＨ＿ｆｉｒｅを目標開度ＴＨ＿ｃｍｄとして設定し（ステップ６６）、本処理を終了する。

一方、上記ステップ６４の答がＮＯで、暖機制御の実行中でないときには、通常運転時用の吸入空気量制御処理を実行し（ステップ６７）、アクセル開度ＡＰなどに応じて目標開度ＴＨ＿ｃｍｄを設定した後、本処理を終了する。

図１１は、図９のステップ６５で実行される目標開度の触媒暖機用値ＴＨ＿ｆｉｒｅの算出処理を示している。この処理は、ＴＤＣ信号に同期して実行される。この処理では、まず、触媒暖機用値ＴＨ＿ｆｉｒｅの基本値に相当する吸気量基本値ＩＭＴＷＸを、エンジン水温ＴＷに応じ、図１２に示すテーブルを検索することによって、算出する（ステップ７１）。このテーブルでは、吸気量基本値ＩＭＴＷＸは、エンジン水温ＴＷが第２所定水温ＴＷＲＥＦ２以下の範囲では、一定の値に設定され、第２所定水温ＴＷＲＥＦ２よりも高い範囲では、より小さな一定の値に階段状に設定されている。

次に、暖機中水温補正値ＩＴＷＦを、エンジン水温ＴＷに応じ、図１３に示すテーブルを検索することによって、算出する（ステップ７２）。このテーブルでは、暖機中水温補正値ＩＴＷＦは、基本的に、エンジン水温ＴＷが大きいほど、より小さな値に設定されている。

次いで、流量学習係数ＫＩＦＲＥＦを算出する（ステップ７３）。この流量学習係数ＫＩＦＲＥＦは、図示しない算出処理において算出されるものであり、触媒１３の暖機制御の実行中は、ほぼ値１．０に設定される。

次いで、触媒暖機用吸気量ＩＦＩＲＥＢＳを算出する（ステップ７４）。図１４は、触媒暖機用吸気量ＩＦＩＲＥＢＳの算出処理を示している。この処理はＴＤＣ信号に同期して実行される。この処理では、まず、急速暖機フラグＦ＿ＥＸＦＩＲＥが「１」であるか否かを判別する（ステップ８１）。

この答がＮＯで、急速暖機制御ではなく、触媒１３の通常の暖機制御（以下、単に「通常暖機制御」という）を実行するときには、通常暖機制御用の経時補正係数ＫＭＦＩＲＥＸを、図６の処理でカウントしたカウンタ値ＣＦＩＲＥＯＮに応じ、図１５に示すテーブルを検索することによって、算出する（ステップ８２）。このテーブルでは、経時補正係数ＫＭＦＩＲＥＸは、基本的に、カウンタ値ＣＦＩＲＥＯＮが大きいほど、すなわち、触媒１３の暖機制御の開始時からの経過時間が大きいほど、より大きな値に設定されている。

次いで、水温補正係数ＫＴＷＦＩＲＥＸを、エンジン水温ＴＷに応じ、図１６に示すテーブルを検索することによって、算出する（ステップ８３）。このテーブルでは、水温補正係数ＫＴＷＦＩＲＥＸは、エンジン水温ＴＷが第３所定水温ＴＷＲＥＦ３以下の範囲では一定の値に、第３所定水温ＴＷＲＥＦ３よりも高い第４所定水温ＴＷＲＥＦ４以上の範囲ではより低い一定の値に設定されている。また、水温補正係数ＫＴＷＦＩＲＥＸは、第３所定水温ＴＷＲＥＦ３と第４所定水温ＴＷＲＥＦ４の間では、エンジン水温ＴＷが高いほどより小さな値に設定されている。

次に、インギア判定フラグＦ＿ＡＴＮＰＡＣが「１」であるか否かを判別する（ステップ８４）。このインギア判定フラグＦ＿ＡＴＮＰＡＣは、図示しない判定処理において、シフトレバー（図示せず）がＮまたはＰレンジにあると判定されたときに「１」にセットされるものである。

この答がＮＯで、シフトレバーがＮまたはＰレンジ以外にあるインギア時のときには、インギア時補正係数ＫＩＤＲＦＩＲＥＸを、エンジン水温ＴＷに応じ、図１７に示すテーブルを検索することによって、算出し（ステップ８５）、ステップ９１に進む。このテーブルでは、インギア時補正係数ＫＩＤＲＦＩＲＥＸは、エンジン水温ＴＷが第５所定水温ＴＷＲＥＦ５以下の範囲ではほぼ一定の値に、それ以外の範囲ではエンジン水温ＴＷが大きいほどより大きな値に設定されている。

一方、上記ステップ８４の答がＹＥＳで、シフトレバーがＮまたはＰレンジにあるときには、インギア時補正係数ＫＩＤＲＦＩＲＥＸを「１」に設定し（ステップ９０）、ステップ９１に進む。

一方、前記ステップ８１の答がＹＥＳで、触媒１３の急速暖機制御（以下、単に「急速暖機制御」という）を実行するときには、前記ステップ８２〜８５と同様にして、ステップ８６〜８９を実行し、それぞれの所定のテーブル（図示せず）から、急速暖機制御用の経時補正係数ＫＭＦＩＲＥＸ、水温補正係数ＫＴＷＦＩＲＥＸおよびインギア時補正係数ＫＩＤＲＦＩＲＥＸを算出する。これらの補正係数は、前述した通常暖機制御用の補正係数と同様の傾向で且つそれらよりも大きな値に設定されている。

次いで、ステップ９１において、次式（４）により、スロットル弁８の目標開度の暫定値ＩＦＩＲＥ＿ＴＭＰを算出する。
ＩＦＩＲＥ＿ＴＭＰ ← ＫＩＦＲＥＦ・ＫＩＤＲＦＩＲＥＸ
×ＩＭＴＷＸ＋ＩＴＷＦ）
×［１＋（ＫＴＷＦＩＲＥＸ−１）×ＫＭＦＩＲＥＸ］
−ＩＭＴＷＸ ‥‥（４）
この式（４）により、暫定値ＩＦＩＲＥ＿ＴＭＰは、急速暖機制御時には、通常暖機制御時よりも大きな値に算出され、それにより、吸入空気量が増大側に制御される。

次いで、エンジン始動後タイマのタイマ値ＴＭＡＳＣＲが、所定時間ＴＭＳＦＩＲ（例えば１０ｍｓｅｃ）よりも大きいか否かを判別する（ステップ９２）。この答がＮＯで、エンジン始動後、所定時間ＴＭＳＦＩＲが経過していないときには、暫定値ＩＦＩＲＥ＿ＴＭＰのリミット処理を実行する。具体的には、暫定値ＩＦＩＲＥ＿ＴＭＰが、所定の下限値ＩＦＩＲＥＳＴＬＸ以下か否かを判別し（ステップ９３）、その答がＮＯのときには、暫定値ＩＦＩＲＥ＿ＴＭＰを触媒暖機用吸気量ＩＦＩＲＥＢＳとして設定し（ステップ９４）、本処理を終了する

一方、上記ステップ９３の答がＹＥＳのときには、下限値ＩＦＩＲＥＳＴＬＸを暫定値ＩＦＩＲＥ＿ＴＭＰとして設定し（ステップ９５）、上記ステップ９４を経て、本処理を終了する。

一方、前記ステップ９２の答がＹＥＳで、ＴＭＡＳＣＲ＞ＴＭＳＦＩＲのときには、上記ステップ９４を経て、本処理を終了する。

図１１に戻り、上述した触媒暖機用吸気量ＩＦＩＲＥＢＳを、触媒暖機用値ＴＨ＿ｆｉｒｅとして設定し（ステップ７５）、本処理を終了する。

図１８は、図５のステップ２６で実行される負圧ポンプ制御処理を示している。この処理では、ポンプ駆動フラグＦ＿ＶＰＭＰが「１」であるか否かを判別する（ステップ１０１）。この答がＹＥＳのときには、負圧ポンプ１２を駆動することによりブレーキブースタ１０に負圧を供給し（ステップ１０２）、本処理を終了する一方、ＮＯのときには、負圧ポンプ１２を停止し（ステップ１０３）、本処理を終了する。

以上のように、本実施形態の制御装置１によれば、触媒１３の暖機制御の実行中、ゲージ圧ＰＢＧＭが第１所定値ＰＢＥＸＦＩＲＥよりも小さいとき（ステップ４６：ＹＥＳ）には、急速暖機制御を行う（ステップ４９）ことによって、吸入空気量が増大側に制御される。それに伴い、排ガスの量も増大し、より多量の排ガスが触媒１３に供給されることにより、触媒１３を速やかに活性化することができる。また、ゲージ圧ＰＢＧＭが第１所定値ＰＢＥＸＦＩＲＥよりも小さいことを条件として、急速暖機制御を実行するので、吸入空気量を増大させても、ブレーキブースタ１０内の負圧の不足を回避でき、それにより、ブレーキの制動力を十分に確保することができる。

また、ゲージ圧ＰＢＧＭが第２所定値ＰＢＤＣＬＴＬよりも大きいとき（ステップ４２：ＹＥＳ）には、負圧ポンプ１２によりブレーキブースタ１０に負圧が供給される。これにより、ブレーキブースタ１０内に負圧が確実に補充されるので、急速暖機制御を実行しても、ブレーキブースタ１０内に負圧を十分に確保し、制動力を十分に確保することができる。

また、負圧ポンプ１２による負圧の供給中、ゲージ圧ＰＢＧＭが第１所定値ＰＢＥＸＦＩＲＥ以上（ステップ４６：ＮＯ）であっても、圧力減少量ＤＰＢが所定値ＤＰＢＥＸＦＩＲＥよりも大きい（ステップ４８：ＹＥＳ）ことを条件として、急速暖機制御を実行する。したがって、ブレーキブースタ１０内の負圧の不足を回避しながら、より早いタイミングで急速暖機制御を実行でき、それにより、触媒１３をより早期に活性化することができる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、負圧供給手段として、電動式の負圧ポンプを用いているが、これに限定されることなく、例えばエンジン３により駆動される機械式のポンプを用いてもよい。また、本発明は、船外機のような船舶推進機用エンジンを含む、様々な産業用の内燃機関に用いることができる。その他、細部の構成を、本発明の趣旨の範囲内で適宜、変更することが可能である。

本発明による制御装置およびエンジンなどを示す概略構成図である。 制御装置の一部を示す図である。 エンジンの制御処理を示すフローチャートである。 点火時期制御処理を示すフローチャートである。 触媒暖機制御処理を示すフローチャートである。 暖機実行フラグを設定する制御処理を示すフローチャートである。 急速暖機フラグを設定する制御処理を示すフローチャートである。 ポンプ駆動フラグを設定する制御処理を示すフローチャートである。 吸入空気量制御処理を示すフローチャートである。 図９の処理で用いるスロットル弁開度の始動時用値ＴＨ＿ｓｔを設定するためのテーブルを示している。 スロットル弁開度の触媒暖機用値ＴＨ＿ｆｉｒｅを算出するための制御処理を示すフローチャートである。 図１１の処理で用いる吸気量基本値ＩＭＴＷＸを設定するためのテーブルを示している。 図１１の処理で用いる暖機中水温補正値ＩＴＷＦを設定するためのテーブルを示している。 触媒暖機用吸気量ＩＦＩＲＥＢＳ算出処理を示すフローチャートである。 図１４の処理で用いる経時補正係数ＫＭＦＩＲＥＸを設定するためのテーブルを示している。 図１４の処理で用いる水温補正係数ＫＴＷＦＩＲＥＸを設定するためのテーブルを示している。 図１４の処理で用いるインギア時補正係数ＫＩＤＲＦＩＲＥＸを設定するためのテーブルを示している。 負圧ポンプ制御処理を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 制御装置
２ ＥＣＵ（圧力検出手段、吸入空気量制御手段）
３ 内燃機関
４ 吸気管（吸気系）
５ 排気管（排気系）
８ スロットル弁（吸入空気量変更手段）
１０ ブレーキブースタ
１２ 負圧ポンプ（負圧供給手段）
１３ 触媒
２５ マスターバッグ圧センサ（圧力検出手段）
ＰＢＧＭ ゲージ圧（ブレーキブースタ圧力）
ＰＢＥＸＦＩＲＥ 第１所定値（所定の第１しきい値）
ＰＢＤＣＬＴＬ 第２所定値（所定の第２しきい値）
ＤＰＢ 圧力減少量（ブレーキブースタ圧力の減少度合）
ＤＰＢＥＸＦＩＲＥ 所定値

Claims (1)

1. 内燃機関の排気系に設けられ、前記内燃機関から排出された排ガスを浄化するための触媒と、
   前記内燃機関の吸気系を介して前記内燃機関に吸入される吸入空気量を変更するための吸入空気量変更手段と、
   前記吸気系から導入した負圧によってブレーキの制動力を増大させるためのブレーキブースタと、
   当該ブレーキブースタ内の圧力をブレーキブースタ圧力として検出する圧力検出手段と、
   前記触媒を活性化するために、前記検出されたブレーキブースタ圧力が所定の第１しきい値よりも小さいときに、前記吸入空気量変更手段を介して、吸入空気量を増大側に制御する吸入空気量制御手段と、
   前記ブレーキブースタ圧力が所定の第２しきい値よりも大きいときに、前記ブレーキブースタに負圧を供給する負圧供給手段と、を備え、
   前記吸入空気量制御手段は、前記負圧供給手段による前記ブレーキブースタへの負圧の供給中、前記ブレーキブースタ圧力が前記第１しきい値以上の場合でも、前記ブレーキブースタ圧力の減少度合が所定値よりも大きいときには、吸入空気量の前記増大制御を実行することを特徴とする内燃機関の制御装置。

Images