JP4803133B2 - 内燃機関回転制御装置 - Google Patents

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回転制御装置に関する。

内燃機関に設けられた排気浄化用触媒暖機のために点火時期大幅遅角制御を実行すると共に、触媒暖機中の内燃機関安定運転のために吸入空気量をフィードバック制御する制御装置が知られている（例えば特許文献１，２参照）。

これらの制御装置では点火時期は基本的には大幅遅角状態を維持している。特に特許文献１では吸入空気量制御実行中に回転変動が生じた場合には補助的に点火時期を調節しているが、点火時期を大幅遅角状態に制御していることには変わりはない。

排気浄化用触媒暖機のための点火時期大幅遅角制御中に点火時期制御にて目標回転数を維持し、回転数低下が生じた場合に点火時期大幅遅角状態と超リタード燃焼を解除する制御装置が知られている（例えば特許文献３参照）。

排気浄化用触媒暖機のための点火時期大幅遅角制御中に回転数低下が生じた場合に点火時期大幅遅角状態を解除して、点火を進角側に調節して回転低下を抑制する技術が提案されている（例えば特許文献４参照）。
特開２００３−２９３８３３号公報（第５−８頁、図９−１２） 特開２００６−１８３５１４号公報（第６−７頁、図２−３） 特開２００７−３２３７７号公報（第６頁、図５） 特開２００７−３２３７９号公報（第８−９頁、図９−１０）

特許文献１は、吸入空気量による回転数フィードバック制御を実行している際に点火時期にて回転変動を抑制するための技術であり、大きく回転数が低下した場合に対する対処については記載がない。しかも回転変動により常に点火時期が変化することから、点火時期大幅遅角状態であっても、触媒暖機に適切な状態であるとは限らず、エミッションの悪化を招くおそれがある。

特許文献３では、触媒暖機中であっても回転低下が生じた場合には、以後、点火時期の大幅遅角を停止してしまうので、エミッションの悪化を招くおそれが高い。
特許文献４では、あくまでも回転数制御は吸入空気量の調節にて行い、回転数低下初期において吸入空気量制御では対応できないので、回転数低下毎に点火時期の大幅遅角を停止し点火時期を進角させて出力トルクの立ち上がりを早めている。このように常に目標回転数からの回転数低下時には点火時期大幅遅角の停止と点火時期進角とを実行している。このため排気浄化用触媒暖機中に内燃機関が不安定となるような低回転数に低下していないのにもかかわらず、頻繁に点火時期の大幅遅角停止と進角とが生じることになる。このためエミッションの悪化を招くおそれがある。

このように従来は排気浄化用触媒暖機中におけるの内燃機関運転安定性とエミッション悪化防止との両方に十分に対処しているとは言えない。
本発明は、排気浄化用触媒暖機中におけるの内燃機関運転安定性とエミッション悪化防止との両方に対処できる内燃機関回転制御装置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に記載の内燃機関回転制御装置は、車両用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回転制御装置であって、内燃機関の回転数を検出する内燃機関回転数検出手段と、内燃機関の安定運転のための安定運転下限回転数を設定する安定運転下限回転数設定手段と、前記内燃機関回転数検出手段にて検出される回転数が前記安定運転下限回転数設定手段にて設定されている安定運転下限回転数より低下した場合には、点火時期制御により内燃機関の回転数を前記安定運転下限回転数より高く設定されている暖機中要求回転数へ持ち上げる低回転時点火時期制御手段と、前記低回転時点火時期制御手段の点火時期制御により内燃機関の回転数が前記暖機中要求回転数まで持ち上がった場合には、点火時期を排気浄化用触媒暖機のための点火時期大幅遅角へ戻す点火時期大幅遅角復帰手段と、前記低回転時点火時期制御手段の点火時期制御により内燃機関の回転数が前記暖機中要求回転数まで持ち上がった場合には、吸入空気量制御により内燃機関の回転数を前記暖機中要求回転数に制御する吸入空気量制御手段とを備え、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、ブレーキアシストに対して不足する吸気管負圧を回避するように負荷に応じて設定されているブレーキアシスト用下限回転数が前記安定運転下限回転数より高い領域では、前記安定運転下限回転数の代わりに前記ブレーキアシスト用下限回転数を、前記低回転時点火時期制御手段の点火時期制御開始の判定に用いることを特徴とする。

低回転時点火時期制御手段にて、回転数を回復させるために行う点火時期制御が開始されるのは、内燃機関の回転数が安定運転下限回転数より低下した場合である。この安定運転下限回転数よりも暖機中要求回転数は高く設定されている。したがって内燃機関の回転数が暖機中要求回転数の近傍に存在すれば、回転数に変動が生じても点火時期に影響はなく排気浄化用触媒暖機のための点火時期大幅遅角状態は維持される。

しかも低回転時点火時期制御手段にて、内燃機関の回転数が安定運転下限回転数より低下したことにより開始された点火時期制御により、内燃機関の回転数が暖機中要求回転数へ持ち上がった後は、点火時期大幅遅角復帰手段が排気浄化用触媒暖機のための点火時期大幅遅角状態へ戻す。

このように内燃機関の回転数が持ち上げられて十分に安定した運転状態となると、この後は点火時期は排気浄化用触媒暖機のための点火時期大幅遅角状態へ戻されるので、排気浄化用触媒暖機を適切に継続することができる。このためエミッションの悪化を防止することができる。

しかも点火時期大幅遅角復帰手段が点火時期大幅遅角へ点火時期を戻す過程においても戻した後においても、吸入空気量制御手段は吸入空気量制御により内燃機関の回転数を暖機中要求回転数に制御している。したがって内燃機関の回転は安定した状態に維持されて、回転数が大きく低下して内燃機関の運転が不安定化するのを防止できる。

このようにして排気浄化用触媒暖機中におけるの内燃機関運転安定性とエミッション悪化防止との両方に対処できる。
また、同構成のようにブレーキアシストを実行している車両用内燃機関の場合、上記ブレーキアシスト用下限回転数を、上述のごとく安定運転下限回転数と共に制御に反映させることができる。このことにより、排気浄化用触媒暖機中におけるの内燃機関運転安定性とエミッション悪化防止との両方に対処できると共に、更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２に記載の内燃機関回転制御装置では、請求項１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、前記筒内燃料供給システムは点火時期大幅遅角制御時には吸気行程と圧縮行程とでそれぞれ燃料噴射を実行することを特徴とする。

このように排気浄化用触媒暖機中に吸気行程と圧縮行程とでそれぞれ燃料噴射を実行する場合、すなわち弱成層燃焼を実行している場合には、内燃機関の燃焼性悪化が生じやすく、このことにより内燃機関の回転数が安定運転下限回転数より低下しやすい傾向にある。しかし本発明のごとく構成することにより、排気浄化用触媒暖機中におけるの内燃機関運転安定性とエミッション悪化防止との両方に効果的に対処できるようになる。

［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４２が配置されている。この触媒コンバータ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の運転履歴から推定計算して、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。尚、後述する排気浄化用触媒暖機時には燃料噴射方式としてこの弱成層燃焼モードが選択される。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回転数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の触媒暖機時エンジン回転状態判定処理について説明する。本処理が開始されると、まず排気浄化用触媒暖機のための点火時期大幅遅角制御時か否かが判定される（Ｓ１０２）。ここで図４に示すタイミングチャートのごとく、ドライバーの始動操作によりエンジン回転が上昇して（ｔ０〜）始動完了（ｔ１）となる。この始動完了時に、エンジン運転履歴から推定計算されている排気浄化用触媒の触媒床温が低いとＥＧ−ＥＣＵ１６は触媒暖機処理に入り、点火時期大幅遅角制御を開始する。このように点火時期大幅遅角制御時になると（Ｓ１０２でyes）、水温センサ１９にて検出されているエンジン冷却水温ＴＨＷや上記触媒床温に基づいて後述するごとくの暖機中要求回転数ＮＥｃａｔ及び安定運転下限回転数Ｌｎｅが設定される（Ｓ１０４）。

次に大幅遅角復帰フラグＦｄｅｌがＯＦＦか否かが判定される（Ｓ１０６）。ここでＥＧ−ＥＣＵ１６の起動時での初期設定では大幅遅角復帰フラグＦｄｅｌ＝ＯＦＦであるので（Ｓ１０６でyes）、次に点火時期フィードバック開始フラグＦａｄｖがＯＦＦか否かが判定される（Ｓ１０８）。ここでＥＧ−ＥＣＵ１６の起動時での初期設定では点火時期フィードバック開始フラグＦａｄｖ＝ＯＦＦであるので（Ｓ１０８でyes）、次にエンジン回転数センサ２４にて検出されているエンジン回転数ＮＥが、ステップＳ１０４で設定した安定運転下限回転数Ｌｎｅより低いか否かが判定される（Ｓ１１０）。この安定運転下限回転数Ｌｎｅは、エンジン２が安定運転状態を継続するための回転数の最低ラインを示すものである。ＮＥ≧Ｌｎｅであれば（Ｓ１１０でno）、このまま一旦本処理を出る。

以後、点火時期大幅遅角制御時（Ｓ１０２でyes）の状態が継続し、ＮＥ≧Ｌｎｅである限り（Ｓ１１０でno）、上述したごとくの処理が繰り返される（図４：ｔ１〜ｔ２）。この期間はＦｄｅｌ＝ＯＦＦ及びＦａｄｖ＝ＯＦＦの状態が維持される。

燃焼悪化や何らかの強い回転抵抗等が生じなければ、エンジン回転数ＮＥはほぼ暖機中要求回転数ＮＥｃａｔ近傍に存在するので、この暖機中要求回転数ＮＥｃａｔより低く設定されている安定運転下限回転数Ｌｎｅよりもエンジン回転数ＮＥは低くなることはない。したがって点火時期大幅遅角制御時（Ｓ１０２でyes）である限り、上述したごとくの処理が繰り返される。

点火時期フィードバック開始フラグＦａｄｖと大幅遅角復帰フラグＦｄｅｌとが共にＯＦＦであることにより、触媒暖機時エンジン回転制御処理（図３）においては、Ｆａｄｖ＝ＯＮか否かが判定される（Ｓ１５２）が、ここではnoと判定され、更にＦｄｅｌ＝ＯＮか否かが判定される（Ｓ１５６）。ここでもnoと判定される。したがってこのまま図３の処理を出ることになるので、触媒暖機時エンジン回転制御処理（図３）では実質的な処理は行われない。このため点火時期は、排気浄化用触媒暖機のための大幅遅角状態に維持され、吸入空気量を調節しているスロットル開度ＴＡは排気浄化用触媒暖機用の開度に固定されている。

燃焼悪化やその他の原因で点火時期大幅遅角制御時にエンジン回転数ＮＥが安定運転下限回転数Ｌｎｅよりも低くなると（図２：Ｓ１１０でyes、図４：ｔ２）、次に点火時期フィードバック開始フラグＦａｄｖにＯＮを設定し（Ｓ１１２）、大幅遅角復帰フラグＦｄｅｌにＯＦＦを設定する（Ｓ１１４）。こうして一旦本処理を出る。

このように点火時期フィードバック開始フラグＦａｄｖ＝ＯＮとなることにより、触媒暖機時エンジン回転制御処理（図３）においてステップＳ１５２にてyesと判定されるようになる。このことにより暖機中要求回転数ＮＥｃａｔを目標として点火時期フィードバック制御が実行される（Ｓ１５４）。この場合、エンジン回転数ＮＥを、安定運転下限回転数Ｌｎｅから暖機中要求回転数ＮＥｃａｔに持ち上げる必要があるため、点火時期の大幅遅角は停止されて進角側へ制御されることになる。こうしてエンジン回転数ＮＥは低下状態から上昇を開始してゆく（図４：ｔ２〜）。

このように点火時期フィードバック開始フラグＦａｄｖ＝ＯＮ、大幅遅角復帰フラグＦｄｅｌ＝ＯＦＦとなった後、触媒暖機時エンジン回転状態判定処理（図２）の次の制御周期では、まずステップＳ１０２にて点火時期大幅遅角制御時であるか否かが判定される。図３のステップＳ１５４の点火時期フィードバック制御は点火時期大幅遅角制御内での一時的な処理である。したがって進角中であってもステップＳ１０２でyesとされて、暖機中要求回転数ＮＥｃａｔ及び安定運転下限回転数Ｌｎｅの設定（Ｓ１０４）の後、ステップＳ１０６ではyesであるが、ステップＳ１０８ではnoと判定される。

したがって次にエンジン回転数ＮＥが暖機中要求回転数ＮＥｃａｔ以上か否かが判定される（Ｓ１１６）。ここで暖機中要求回転数ＮＥｃａｔは前述したごとく安定運転下限回転数Ｌｎｅよりも高いので、点火時期フィードバック制御（図３：Ｓ１５４）によりエンジン回転数ＮＥが上昇して暖機中要求回転数ＮＥｃａｔに到達するまではＮＥ＜ＮＥｃａｔ（Ｓ１１６でno）であり、このまま一旦本処理を出る。

以後、点火時期大幅遅角制御時であって（Ｓ１０２でyes）、ＮＥ＜ＮＥｃａｔ（Ｓ１１６でno）である限り、触媒暖機時エンジン回転状態判定処理（図２）ではフラグＦａｄｖ，Ｆｄｅｌに変化はない。

点火時期フィードバック制御（図３：Ｓ１５４）によりエンジン回転数ＮＥが上昇して暖機中要求回転数ＮＥｃａｔに到達するとＮＥ≧ＮＥｃａｔ（図２：Ｓ１１６でyes）、点火時期フィードバック開始フラグＦａｄｖにＯＦＦが設定される（Ｓ１１８）。そして大幅遅角復帰フラグＦｄｅｌにＯＮが設定される（Ｓ１２０）。

このことにより触媒暖機時エンジン回転制御処理（図３）のステップＳ１５２にてno、ステップＳ１５６にてyesと判定されるようになる。このため点火時期を大幅遅角状態に復帰する処理が開始される（Ｓ１５８）。このことにより点火時期は排気浄化用触媒暖機のための点火時期大幅遅角制御に戻される（ｔ３〜）。ただし本実施の形態では下に述べるスロットル開度ＴＡによる吸入空気量制御との応答性の違いを考慮して、瞬時でなく徐々に点火時期を大幅遅角状態に復帰させる。

同時に暖機中要求回転数ＮＥｃａｔを目標として吸入空気量フィードバック制御が開始される（Ｓ１６０）。ここではスロットル開度ＴＡの調節によりエンジン回転数ＮＥが暖機中要求回転数ＮＥｃａｔに維持されるように吸入空気量制御がなされる。

このように点火時期の大幅遅角化と同時に吸入空気量フィードバック制御が行われるが、この場合の吸入空気量は増量されるとは限らない。点火時期フィードバック制御開始から大幅遅角への完全復帰まで（ｔ２〜ｔ４）に、回転数低下の原因となっていた燃焼悪化やその他の原因が解消されていれば、吸入空気量は増量しない場合もあり、逆に低減される場合もある。

図５の例はエンジン回転数ＮＥと負荷率ＫＬとによる２次元空間において、エンジン運転状態が位置Ｐｓに存在する状態から、安定運転下限回転数Ｌｎｅよりもエンジン回転数ＮＥが低下して位置Ｐｘとなった場合を示している。この場合、点火時期フィードバック制御（Ｓ１５４）により位置Ｐｓに戻るベクトルと、点火時期大幅遅角復帰及び吸入空気量フィードバック制御により位置Ｐｓから位置Ｐｙに向かうベクトルとが生じる。この結果、最終的なエンジン２の到達運転状態は位置Ｐｅとなる。尚、図５の(Ａ)は点火時期進角から点火時期大幅遅角へ戻すまでの期間（図４：ｔ２〜ｔ４）に、燃焼悪化やその他の原因がほとんど解消されていない場合の例である。(Ｂ)は燃焼悪化やその他の原因が少し解消されている場合の例であり、スロットル開度ＴＡによる吸入空気量の増加は少なく、位置Ｐｅは位置Ｐｓに近い位置である。(Ｃ)は燃焼悪化やその他の原因がほぼ完全に解消されている場合の例であり、スロットル開度ＴＡによる吸入空気量の増加はほとんど無く、位置Ｐｅは位置Ｐｓにほぼ一致している。いずれも最終の運転状態位置Ｐｅは暖機中要求回転数ＮＥｃａｔ上となるように制御されている。

以後、点火時期大幅遅角制御時であれば（Ｓ１０２でyes）、Ｆｄｅｌ＝ＯＮであるので（Ｓ１０６でno）、ＮＥ＜Ｌｎｅか否かが判定される（Ｓ１１０）。再度、エンジン回転数ＮＥが安定運転下限回転数Ｌｎｅよりも低くならなければ（Ｓ１１０でno）、フラグＦａｄｖ，Ｆｄｅｌの変更はない。したがって触媒暖機時エンジン回転制御処理（図３）のステップ１５２でno、ステップＳ１５６でyesと判定されて、排気浄化用触媒暖機のための点火時期大幅遅角制御（Ｓ１５８）と吸入空気量フィードバック制御（Ｓ１６０）とが継続する。

もし、再度、燃焼悪化やその他の原因でエンジン回転数ＮＥが安定運転下限回転数Ｌｎｅよりも低くなれば（Ｓ１１０でyes）、点火時期フィードバック開始フラグＦａｄｖにＯＮが設定され（Ｓ１１２）、大幅遅角復帰フラグＦｄｅｌにＯＦＦが設定される（Ｓ１１４）。したがって上述したごとく再度、点火時期フィードバック（図３：Ｓ１５４）が実行される。そしてエンジン回転数ＮＥが暖機中要求回転数ＮＥｃａｔに上昇すると（図２：１１６でyes）、Ｆａｄｖ＝ＯＦＦ（Ｓ１１８）、Ｆｄｅｌ＝ＯＮ（Ｓ１２０）とされる。このことで排気浄化用触媒暖機のための点火時期大幅遅角制御の復帰（図３：Ｓ１５８）と吸入空気量フィードバック制御（図３：Ｓ１６０）とが実行されることになる。尚、図４のタイミングチャートは、エンジン運転中にエンジン回転数ＮＥが安定運転下限回転数Ｌｎｅよりも低くなるのは１度である例を示している。

そして排気浄化用触媒の触媒昇温が十分に上昇したと判断されると、点火時期大幅遅角制御は終了する（図２：Ｓ１０２でno）ので、点火時期フィードバック開始フラグＦａｄｖをＯＦＦとし（Ｓ１２２）、大幅遅角復帰フラグＦｄｅｌをＯＦＦとする（Ｓ１２４）。このことにより触媒暖機時エンジン回転制御処理（図３）のステップ１５２でno、ステップＳ１５６でnoと判定されて、実質的な触媒暖機時エンジン回転制御処理は終了し、以後は、暖機完了後のエンジン回転制御に移行する（ｔ５〜）。

上述した構成において、請求項との関係は、エンジン回転数センサ２４が内燃機関回転数検出手段に相当する。ＥＧ−ＥＣＵ１６が安定運転下限回転数設定手段、低回転時点火時期制御手段、点火時期大幅遅角復帰手段及び吸入空気量制御手段に相当する。触媒暖機時エンジン回転状態判定処理（図２）のステップＳ１０４が安定運転下限回転数設定手段としての処理に、ステップＳ１１０〜Ｓ１１４及び触媒暖機時エンジン回転制御処理（図３）のステップＳ１５２，Ｓ１５４が低回転時点火時期制御手段としての処理に相当する。触媒暖機時エンジン回転状態判定処理（図２）のステップＳ１１６〜Ｓ１２０及び触媒暖機時エンジン回転制御処理（図３）のステップＳ１５６，Ｓ１５８が点火時期大幅遅角復帰手段としての処理に相当する。触媒暖機時エンジン回転状態判定処理（図２）のステップＳ１１６〜Ｓ１２０及び触媒暖機時エンジン回転制御処理（図３）のステップＳ１５６，Ｓ１６０が吸入空気量制御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）．触媒暖機時エンジン回転制御処理（図３）のステップＳ１５４にて点火時期制御が開始されてエンジン回転数ＮＥを復活させるのは、エンジン回転数ＮＥが安定運転下限回転数Ｌｎｅより低下した場合である。この安定運転下限回転数Ｌｎｅよりも暖機中要求回転数ＮＥｃａｔは高い位置に設定されている。したがってエンジン回転数ＮＥが暖機中要求回転数ＮＥｃａｔの近傍に存在すれば、点火時期に影響はなく排気浄化用触媒暖機のための点火時期大幅遅角状態は維持される。

しかもエンジン回転数ＮＥが安定運転下限回転数Ｌｎｅより低下した後、点火時期制御によりエンジン回転数ＮＥが暖機中要求回転数ＮＥｃａｔへ持ち上がった後は、排気浄化用触媒暖機のための点火時期大幅遅角状態へ戻している。このようにエンジン回転数ＮＥが持ち上げられて十分に安定した運転状態となると、この後は点火時期は排気浄化用触媒暖機のための点火時期大幅遅角へ戻されるので、排気浄化用触媒暖機を継続することができる。このためエミッションの悪化を防止することができる。

更にこのように点火時期大幅遅角へ点火時期を戻す過程あるいは戻した後に、吸入空気量制御によりエンジン回転数ＮＥを暖機中要求回転数ＮＥｃａｔに制御している。したがってエンジン回転数ＮＥは安定した状態に維持されて、エンジン回転数ＮＥが大きく低下してエンジン２の運転状態が不安定化するのを防止できる。

このようにして排気浄化用触媒暖機中におけるのエンジン運転安定性とエミッション悪化防止との両方に対処できる。
（ロ）．本実施の形態では、吸気行程と圧縮行程とでそれぞれ燃料噴射を実行する弱成層燃焼を排気浄化用触媒暖機時に実行している。この弱成層燃焼では、燃焼性悪化が生じやすく、このことによりエンジン回転数ＮＥが安定運転下限回転数Ｌｎｅより低下しやすい傾向にある。しかし、触媒暖機時エンジン回転状態判定処理（図２）及び触媒暖機時エンジン回転制御処理（図３）の処理により、排気浄化用触媒暖機中におけるのエンジン運転安定性とエミッション悪化防止との両方に効果的に対処できる。

［実施の形態２］
本実施の形態では触媒暖機時エンジン回転状態判定処理（図２）の変わりに図６に示す触媒暖機時エンジン回転状態判定処理が実行される。他の構成は前記実施の形態１と同じであるので図１，３も参照して説明する。

触媒暖機時エンジン回転状態判定処理（図６）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のための点火時期大幅遅角制御時か否かが判定される（Ｓ２０２）。本処理は図２のステップＳ１０２と同じ処理である。点火時期大幅遅角制御時であれば（Ｓ２０２でyes）、次に水温センサ１９にて検出されているエンジン冷却水温ＴＨＷや触媒床温に基づいて暖機中要求回転数ＮＥｃａｔ、安定運転下限回転数Ｌｎｅ及びブレーキアシスト用下限回転数Ｌｘが設定される（Ｓ２０４）。このステップＳ２０４にて設定される暖機中要求回転数ＮＥｃａｔ及び安定運転下限回転数Ｌｎｅについては図２にて説明したごとくである。ここではブレーキアシスト用下限回転数Ｌｘが設定される点が図２のステップＳ１０４と異なる。このブレーキアシスト用下限回転数Ｌｘは、図７に示すエンジン回転数ＮＥと負荷率ＫＬとによる２次元空間において、ラインＬｘ（ＫＬ）にて表すごとく負荷率ＫＬにより異なる。

図７においてブレーキアシスト用下限回転数Ｌｘが示すラインＬｘ（ＫＬ）は、ブレーキアシストに対して不足する吸気管負圧領域の境界を示している。尚、このラインＬｘ（ＫＬ）は、燃焼状態の悪化により生じるエンジン不安定領域と燃焼良好な安定領域との間を分ける境界ラインとはほぼ平行のラインである。実際には燃焼悪化限界はラインＬｘ（ＫＬ）よりも、負荷率ＫＬついては大きい側、エンジン回転数ＮＥについては小さい側に存在する。したがってラインＬｘ（ＫＬ）よりも図示左上の領域（低負荷率側及び高回転数側）では、ブレーキアシストに対する吸気負圧レベルは十分になると共に、燃焼性も十分に良好となる。したがって触媒暖機時エンジン回転制御処理（図３）にて行われるステップＳ１５４の処理は、エンジン回転数ＮＥの持ち上げと共に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。

尚、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。又、吸気圧ＰＩＭを用いる場合も、吸入空気量センサが備えられている場合には、検出された吸入空気量とエンジン回転数ＮＥとから吸気圧ＰＩＭを推定しても良い。

ステップＳ２０４にて暖機中要求回転数ＮＥｃａｔ、安定運転下限回転数Ｌｎｅ及びブレーキアシスト用下限回転数Ｌｘが設定されると、次に大幅遅角復帰フラグＦｄｅｌがＯＦＦか否かが判定される（Ｓ２０６）。ここでＥＧ−ＥＣＵ１６の起動時での初期設定では大幅遅角復帰フラグＦｄｅｌ＝ＯＦＦであるので（Ｓ２０６でyes）、次に点火時期フィードバック開始フラグＦａｄｖがＯＦＦか否かが判定される（Ｓ２０８）。ここでＥＧ−ＥＣＵ１６の起動時での初期設定では点火時期フィードバック開始フラグＦａｄｖ＝ＯＦＦであるので（Ｓ２０８でyes）、次にエンジン回転数センサ２４にて検出されているエンジン回転数ＮＥが、式１を満足するか否かが判定される（Ｓ２１０）。

［式１］ ＮＥ ＜ Ｍａｘ（ Ｌｎｅ，Ｌｘ(ＫＬ) ）
ここで演算子Ｍａｘ（）は括弧内の数値の大きい方を抽出するものである。したがってステップＳ２１０では、安定運転下限回転数ＬｎｅとラインＬｘ（ＫＬ）から求められるブレーキアシスト用下限回転数Ｌｘとの内、大きい方を抽出し、この抽出した値よりもエンジン回転数ＮＥの値が小さいか否かが判定される。図７に示したごとく、安定運転下限回転数Ｌｎｅが表す水平ラインと、ラインＬｘ（ＫＬ）との交点よりも図示左側では ＮＥ＜Ｌｎｅを判定することになり、交点よりも右側ではＮＥ＜Ｌｘ（ＫＬ）を判定することになる。尚、交点では、いずれでも良いが例えばＮＥ＜Ｌｎｅを判定することとする。

ここでＮＥ≧Ｍａｘ（Ｌｎｅ，Ｌｘ(ＫＬ)）であれば（Ｓ２１０でno）、このまま一旦本処理を出る。
以後、点火時期大幅遅角制御時（Ｓ２０２でyes）の状態が継続し、ＮＥ≧Ｍａｘ（Ｌｎｅ，Ｌｘ(ＫＬ)）である限り（Ｓ２１０でno）、上述したごとくの処理が繰り返される。

燃焼悪化や何らかのより強い回転抵抗等が生じなければ、ＮＥ≧Ｍａｘ（Ｌｎｅ，Ｌｘ(ＫＬ)）の範囲において、エンジン回転数ＮＥはほぼ暖機中要求回転数ＮＥｃａｔ近傍に存在する。したがって点火時期大幅遅角制御時（Ｓ２０２でyes）である限り、上述したごとくの処理が繰り返される。

このように点火時期フィードバック開始フラグＦａｄｖと大幅遅角復帰フラグＦｄｅｌとが共にＯＦＦであることにより、触媒暖機時エンジン回転制御処理（図３）においては、ステップＳ１５２でno、ステップＳ１５６でnoと判定される。したがって触媒暖機時エンジン回転制御処理（図３）では実質的な処理は行われないので、点火時期は排気浄化用触媒暖機のための大幅遅角状態に維持され、吸入空気量を調節しているスロットル開度ＴＡは排気浄化用触媒暖機用の開度に固定されている。

燃焼悪化やその他の原因で点火時期大幅遅角制御時に、ＮＥ＜Ｍａｘ（Ｌｎｅ，Ｌｘ(ＫＬ)）となると（図６：Ｓ２１０でyes）、次に点火時期フィードバック開始フラグＦａｄｖにＯＮを設定し（Ｓ２１２）、大幅遅角復帰フラグＦｄｅｌにＯＦＦを設定する（Ｓ２１４）。こうして一旦本処理を出る。

図７の(Ａ)の例は、Ｌｎｅ＞Ｌｘ(ＫＬ)の領域にてＮＥ＜Ｌｎｅとなった場合(位置Ｒｘ)を示し、(Ｂ)の例は、Ｌｎｅ＜Ｌｘ(ＫＬ)の領域にてＮＥ＜Ｌｘとなった場合(位置Ｒｘ)を示している。

このように点火時期フィードバック開始フラグＦａｄｖ＝ＯＮとなることにより、触媒暖機時エンジン回転制御処理（図３）においてステップＳ１５２にてyesと判定されて、暖機中要求回転数ＮＥｃａｔを目標として点火時期フィードバック制御が実行される（Ｓ１５４）。この場合、点火時期大幅遅角制御時ではあるが、点火時期の大幅遅角は停止して進角側に制御され、このことによりエンジン回転数ＮＥは上昇を開始する。

このように点火時期フィードバック開始フラグＦａｄｖ＝ＯＮ、大幅遅角復帰フラグＦｄｅｌ＝ＯＦＦとなった後、次の制御周期時に点火時期大幅遅角制御時か否かが判定される（Ｓ２０２）。ここで点火時期大幅遅角制御時であれば（Ｓ２０２でyes）、暖機中要求回転数ＮＥｃａｔ、安定運転下限回転数Ｌｎｅ及びブレーキアシスト用下限回転数Ｌｘの設定（Ｓ２０４）の後、ステップＳ２０６ではyesであるが、ステップＳ２０８ではnoと判定される。

したがって次にエンジン回転数ＮＥが暖機中要求回転数ＮＥｃａｔ以上か否かが判定される（Ｓ２１６）。ここでは暖機中要求回転数ＮＥｃａｔからのエンジン回転数ＮＥの低下によりＮＥ＜Ｍａｘ（Ｌｎｅ，Ｌｘ(ＫＬ)）となったので、点火時期フィードバック制御（図３：Ｓ１５４）によりエンジン回転数ＮＥが上昇して暖機中要求回転数ＮＥｃａｔに到達するまではＮＥ＜ＮＥｃａｔ（Ｓ２１６でno）である。このため、このまま一旦本処理を出る。

以後、点火時期大幅遅角制御時であって（Ｓ２０２でyes）、ＮＥ＜ＮＥｃａｔ（Ｓ２１６でno）である限り、触媒暖機時エンジン回転状態判定処理（図６）ではフラグＦａｄｖ，Ｆｄｅｌに変化はない。

点火時期フィードバック制御（図３：Ｓ１５４）によりエンジン回転数ＮＥが上昇して図７の位置Ｒｓで示すごとく暖機中要求回転数ＮＥｃａｔに到達すると（Ｓ２１６でyes）、点火時期フィードバック開始フラグＦａｄｖにＯＦＦが設定される（Ｓ２１８）。そして大幅遅角復帰フラグＦｄｅｌにＯＮが設定される（Ｓ２２０）。

このことにより触媒暖機時エンジン回転制御処理（図３）のステップＳ１５２にてno、ステップＳ１５６にてyesと判定されるようになる。このため点火時期を大幅遅角状態に復帰する処理が開始される（Ｓ１５８）。このことにより点火時期は排気浄化用触媒暖機のための点火時期大幅遅角制御に戻される。

同時に暖機中要求回転数ＮＥｃａｔを目標として吸入空気量フィードバック制御が開始される（Ｓ１６０）。
このように点火時期の大幅遅角化と同時に吸入空気量フィードバック制御が行われるが、この場合の吸入空気量についても前記実施の形態１にて説明したごとく増量されるとは限らない。点火時期フィードバック制御開始から大幅遅角への完全復帰までに、回転数低下の原因となっていた燃焼悪化やその他の原因が解消されていれば、吸入空気量は増量しない場合もあり、逆に低減される場合もある。図７の(Ａ)及び(Ｂ)の例は、吸入空気量の増加（位置Ｒｙへのベクトル）が行われ、結果として、エンジン運転状態は位置Ｒｅに到達している。

以後、点火時期大幅遅角制御時であれば（Ｓ２０２でyes）、Ｆｄｅｌ＝ＯＮであるので（Ｓ２０６でno）、ＮＥ＜Ｍａｘ（Ｌｎｅ，Ｌｘ(ＫＬ)）か否かが判定される（Ｓ２１０）。再度、ＮＥ＜Ｍａｘ（Ｌｎｅ，Ｌｘ(ＫＬ)）とならなければ（Ｓ２１０でno）、フラグＦａｄｖ，Ｆｄｅｌの変更はない。したがって触媒暖機時エンジン回転制御処理（図３）のステップ１５２でno、ステップＳ１５６でyesと判定されて、排気浄化用触媒暖機のための点火時期大幅遅角制御（Ｓ１５８）と吸入空気量フィードバック制御（Ｓ１６０）とが継続する。

もし、再度、燃焼悪化やその他の原因でＮＥ＜Ｍａｘ（Ｌｎｅ，Ｌｘ(ＫＬ)）となれば（Ｓ２１０でyes）、点火時期フィードバック開始フラグＦａｄｖにＯＮが設定され（Ｓ２１２）、大幅遅角復帰フラグＦｄｅｌにＯＦＦが設定される（Ｓ２１４）。したがって上述したごとく再度、点火時期フィードバック（図３：Ｓ１５４）が実行される。そしてエンジン回転数ＮＥが暖機中要求回転数ＮＥｃａｔに上昇すると（図６：２１６でyes）、Ｆａｄｖ＝ＯＦＦ（Ｓ２１８）、Ｆｄｅｌ＝ＯＮ（Ｓ２２０）とされる。このことにより排気浄化用触媒暖機のための点火時期大幅遅角制御の復帰（図３：Ｓ１５８）と吸入空気量フィードバック制御（図３：Ｓ１６０）とが実行されることになる。

そして排気浄化用触媒の触媒昇温が十分に上昇したと判断されると、点火時期大幅遅角制御は終了する（図６：Ｓ２０２でno）ので、点火時期フィードバック開始フラグＦａｄｖをＯＦＦとし（Ｓ２２２）、大幅遅角復帰フラグＦｄｅｌをＯＦＦとする（Ｓ２２４）。このことにより触媒暖機時エンジン回転制御処理（図３）のステップ１５２でno、ステップＳ１５６でnoと判定されて、実質的な触媒暖機時エンジン回転制御処理は終了し、以後は、暖機完了後のエンジン回転制御に移行する。

上述した構成において、請求項との関係は、エンジン回転数センサ２４が内燃機関回転数検出手段に相当する。ＥＧ−ＥＣＵ１６が安定運転下限回転数設定手段、低回転時点火時期制御手段、点火時期大幅遅角復帰手段及び吸入空気量制御手段に相当する。触媒暖機時エンジン回転状態判定処理（図６）のステップＳ２０４が安定運転下限回転数設定手段としての処理に、ステップＳ２１０〜Ｓ２１４及び触媒暖機時エンジン回転制御処理（図３）のステップＳ１５２，Ｓ１５４が低回転時点火時期制御手段としての処理に相当する。触媒暖機時エンジン回転状態判定処理（図６）のステップＳ２１６〜Ｓ２２０及び触媒暖機時エンジン回転制御処理（図３）のステップＳ１５６，Ｓ１５８が点火時期大幅遅角復帰手段としての処理に相当する。触媒暖機時エンジン回転状態判定処理（図６）のステップＳ２１６〜Ｓ２２０及び触媒暖機時エンジン回転制御処理（図３）のステップＳ１５６，Ｓ１６０が吸入空気量制御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２によれば、以下の効果が得られる。
（イ）．前記実施の形態１の（イ）及び（ロ）の効果を生じる。
（ロ）．ブレーキアシスト用下限回転数Ｌｘを、前記式１により安定運転下限回転数Ｌｎｅに反映させることにより、上述したごとく排気浄化用触媒暖機中におけるのエンジン運転安定性とエミッション悪化防止との両方に対処できると共に、更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１，２では、排気浄化用触媒暖機時には、吸気行程と圧縮行程との両方にて燃料噴射する弱成層燃焼が実行されたが、これ以外の燃料噴射方式の場合を実行しても良い。この場合でも触媒暖機時エンジン回転状態判定処理（図２、又は図６）及び触媒暖機時エンジン回転制御処理（図３）の処理により、排気浄化用触媒暖機中におけるのエンジン運転安定性とエミッション悪化防止との両方に効果的に対処できる。

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が実行する触媒暖機時エンジン回転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回転制御処理のフローチャート。 実施の形態１における処理の一例を示すタイミングチャート。 実施の形態１における処理の一例を示す２次元空間説明図。 実施の形態２のＥＧ−ＥＣＵが実行する触媒暖機時エンジン回転状態判定処理のフローチャート。 実施の形態２における処理の一例を示す２次元空間説明図。

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、１２…吸気管、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、４４…イグニッションシステム、４４ａ…点火プラグ。

Claims (2)

1. 車両用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回転制御装置であって、
   内燃機関の回転数を検出する内燃機関回転数検出手段と、
   内燃機関の安定運転のための安定運転下限回転数を設定する安定運転下限回転数設定手段と、
   前記内燃機関回転数検出手段にて検出される回転数が前記安定運転下限回転数設定手段にて設定されている安定運転下限回転数より低下した場合には、点火時期制御により内燃機関の回転数を前記安定運転下限回転数より高く設定されている暖機中要求回転数へ持ち上げる低回転時点火時期制御手段と、
   前記低回転時点火時期制御手段の点火時期制御により内燃機関の回転数が前記暖機中要求回転数まで持ち上がった場合には、点火時期を排気浄化用触媒暖機のための点火時期大幅遅角へ戻す点火時期大幅遅角復帰手段と、
   前記低回転時点火時期制御手段の点火時期制御により内燃機関の回転数が前記暖機中要求回転数まで持ち上がった場合には、吸入空気量制御により内燃機関の回転数を前記暖機中要求回転数に制御する吸入空気量制御手段とを備え、
   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、ブレーキアシストに対して不足する吸気管負圧を回避するように負荷に応じて設定されているブレーキアシスト用下限回転数が前記安定運転下限回転数より高い領域では、前記安定運転下限回転数の代わりに前記ブレーキアシスト用下限回転数を、前記低回転時点火時期制御手段の点火時期制御開始の判定に用いる
   ことを特徴とする内燃機関回転制御装置。
2. 請求項１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、前記筒内燃料供給システムは点火時期大幅遅角制御時には吸気行程と圧縮行程とでそれぞれ燃料噴射を実行することを特徴とする内燃機関回転制御装置。

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