JP6103247B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、内燃機関の制御装置に関する。

内燃機関では、トルクショック等の発生を抑えるために、点火時期を遅角補正することがある。こうした点火時期の遅角補正は、排気温度の上昇を招くため、排気通路に設けられた触媒が熱害を受けるおそれがある。

そこで、触媒の過剰な温度上昇が懸念されるときには、例えば特許文献１に記載されているように、燃料噴射量を増量補正して燃料の気化熱を増大させることにより、排気温度や触媒温度の上昇を抑える処理が行われる。

特開２００９−１９５２１号公報

ところで、触媒の温度上昇を抑えるためには、増量補正された燃料が、遅角補正された点火の時期までに燃焼室に到達している必要がある。
ここで、例えば遅角要求に基づく実際の点火時期の遅角は速やかに実行することができるものの、増量補正された燃料を噴き切るにはある程度の期間が必要になる。また、点火時期を遅角する場合には、その点火時期遅角に先立って燃料を増量しておく必要がある。

そのため、場合によっては、点火時期の遅角補正に対して燃料噴射量の増量が間に合わない状態が生じ、触媒の温度が一時的ではあるものの、過剰に高くなるおそれがある。
なお、燃料噴射量が多くなる高負荷運転時や、クランク角速度が速くなる高回転運転時には、要求された燃料を噴き切るのに要する期間、つまり燃料の噴射期間（一般的に、燃料の噴射期間はクランク角で制御される）が長くなるため、上述したような状態が特に起きやすくなる。

この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、点火時期遅角による触媒の過昇温を抑えることのできる内燃機関の制御装置を提供することにある。

上記課題を解決する内燃機関の制御装置は、点火時期の遅角要求があるときには、その遅角要求に応じた遅角補正量にて点火時期を遅角補正するとともに、点火時期の遅角補正量に応じて燃料噴射量を増量補正する。この制御装置は、点火時期の遅角補正に対して増量補正による燃料噴射量の増量が間に合わないと予測される気筒について、その気筒の点火時期の遅角補正量が上述の遅角要求に応じた遅角補正量よりも少なくなるように制限する。

同構成によれば、点火時期の遅角補正に対して上記増量補正による燃料噴射量の増量が間に合わないと予測される気筒については、その気筒の点火時期の遅角補正量が、遅角要求に応じた遅角補正量よりも少なくなるように制限される。従って、燃料の増量が間に合わない気筒において点火時期の遅角補正による排気温度の上昇が抑えられるようになり、これにより点火時期遅角による触媒の過昇温を抑えることができるようになる。

なお、燃料の噴射期間が長くなるほど、「点火時期の遅角補正に対して増量補正による燃料噴射量の増量が間に合わないと予測される気筒」は増えるため、点火時期の遅角補正量を制限する気筒は、例えば燃料の噴射期間等に基づいて求めることができる。

内燃機関の制御装置の一実施形態について、これが適用される内燃機関の概略構成図。 点火時期遅角を制限するときの処理手順を示すフローチャート。 各気筒での燃料噴射及び点火態様を示すタイミングチャート。

以下、内燃機関の制御装置を具体化した一実施形態について、図１〜図３を参照して説明する。
図１に示すように、この制御装置が適用される多気筒のエンジン１は、そのシリンダブロック２に複数のシリンダ３が備えられている（図１には１つのみ図示）。

各シリンダ３内に設けられたピストン４は、コネクティングロッド６を介してクランクシャフト５に連結されている。このコネクティングロッド６によって、ピストン４の往復運動がクランクシャフト５の回転運動へと変換される。クランクシャフト５は、変速段を自動的に切り替える自動変速機１００の入力軸に接続されている。

シリンダブロック２の上部には、シリンダヘッド７が取り付けられている。シリンダ３において、ピストン４の上端とシリンダヘッド７との間には、燃焼室８が形成されている。

燃焼室８には、点火プラグ１１が設けられている。また、燃焼室８に連通する吸気ポート１２及び排気ポート１３には、それぞれ吸気通路１４及び排気通路１５が接続されている。吸気ポート１２には、燃料を噴射するインジェクタ１６が設けられている。

シリンダヘッド７内に設けられた吸気バルブ１７及び排気バルブ１８は、吸気ポート１２及び排気ポート１３をそれぞれ開閉する。
吸気バルブ１７は、吸気側カムシャフト３１の回転に伴って同カムシャフト３１に設けられたカムが回転することにより開閉動作する。排気バルブ１８は、排気側カムシャフト３２の回転に伴って同カムシャフト３２に設けられたカムが回転することにより開閉動作する。

吸気側カムシャフト３１の先端に設けられたタイミングプーリ３３及び排気側カムシャフト３２の先端に設けられたタイミングプーリ３４は、タイミングベルト３５を介してクランクシャフト５に駆動連結されている。クランクシャフト５が２回転すると各タイミングプーリ３３、３４は１回転する。

そして、エンジン１の運転時には、クランクシャフト５の回転力がタイミングベルト３５及び各タイミングプーリ３３、３４を介して吸気側カムシャフト３１及び排気側カムシャフト３２に伝達される。

こうして、吸気バルブ１７及び排気バルブ１８は、クランクシャフト５の回転に同期して、すなわち各ピストン４の往復移動に対応して所定のタイミングで開閉動作する。
また、吸気側カムシャフト３１に設けられたタイミングプーリ３３には、吸気側可変動弁機構（以下、ＩＮ−ＶＶＴ機構という）６０ａが設けられている。このＩＮ−ＶＶＴ機構６０ａが駆動されることで、クランクシャフト５に対する吸気側カムシャフト３１の相対回転位相が変更されて吸気バルブ１７のバルブタイミングが変更される。

また、排気側カムシャフト３２に設けられたタイミングプーリ３４には排気側可変動弁機構（以下、ＥＸ−ＶＶＴ機構という）６０ｂが設けられている。このＥＸ−ＶＶＴ機構６０ｂが駆動されることで、クランクシャフト５に対する排気側カムシャフト３２の相対回転位相が変更されて排気バルブ１８のバルブタイミングが変更される。

吸気通路１４の途中には、吸気脈動を抑えるサージタンク５１が設けられている。サージタンク５１の上流側には、アクセルペダル５２の操作に基づいて開度が変更されるスロットルバルブ５３が設けられている。このスロットルバルブ５３の開度を変更することにより、燃焼室８内に吸入される空気の量が調節される。

点火プラグ１１には、イグナイタ４６から出力される高電圧が供給される。点火プラグ１１の点火タイミングは、イグナイタ４６からの高電圧の出力タイミングにより決定される。

そして、吸気通路１４から供給される吸入空気とインジェクタ１６から噴射される燃料とからなる混合気が点火プラグ１１によって点火されることにより、その混合気は燃焼室８内で燃焼されて機関出力が発生する。この混合気の燃焼により発生する燃焼ガスは排気通路１５に排出される。

排気通路１５の途中には、燃焼室８からの排気（燃焼ガス）を浄化する触媒７０が設けられている。
エンジン１には各種センサが設けられている。

例えばクランクシャフト５の近傍にはクランク角センサ４１が設けられている。このクランク角センサ４１は、クランクシャフト５の回転（クランク角）を検出しており、その検出結果に基づいて機関回転速度ＮＥが検出される。また、吸気側カムシャフト３１の近傍にはカム角センサ４２ａが設けられており、同カム角センサ４２ａ及びクランク角センサ４１の出力信号に基づいて吸気側カムシャフト３１の回転位相が検出され、ひいては吸気バルブ１７のバルブタイミングが検出される。同様に、排気側カムシャフト３２の近傍にはカム角センサ４２ｂが設けられており、同カム角センサ４２ｂ及びクランク角センサ４１の出力信号に基づいて排気側カムシャフト３２の回転位相が検出され、ひいては排気バルブ１８のバルブタイミングが検出される。上記スロットルバルブ５３には、その開度を検出するスロットル開度センサ５４が取り付けられている。また、スロットルバルブ５３の上流側には、エンジン１に吸入される吸入空気量ＧＡに応じた出力が得られるエアフロメータ５６が設けられている。

エンジン１の点火時期制御、燃料噴射量制御、あるいはＩＮ−ＶＶＴ機構及びＥＸ−ＶＶＴ機構の位相制御に基づく吸気バルブ１７及び排気バルブ１８のバルブタイミング制御等といった各種制御は、制御装置８０によって行われる。

制御装置８０は、中央処理制御装置（ＣＰＵ）を備えるマイクロコンピュータを中心として構成されている。例えば制御装置８０には、各種プログラムやマップ等を予め記憶した読出専用メモリ（ＲＯＭ）、ＣＰＵの演算結果等を一時記憶するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）が設けられている。

また、制御装置８０には、演算結果や予め記憶されたデータ等を機関停止後も保存するためのバックアップＲＡＭ、入力インターフェース、出力インターフェース等も設けられている。そして、上記各種センサからの出力信号が入力インターフェースを通じて入力されることにより、エンジン１の運転状態が検出される。

一方、出力インターフェースは、各々対応する駆動回路等を介してインジェクタ１６、イグナイタ４６、ＩＮ−ＶＶＴ機構６０ａ及びＥＸ−ＶＶＴ機構６０ｂの駆動アクチュエータ等に接続されている。そして、制御装置８０は、上記各種センサ等からの信号に基づき、ＲＯＭ内に格納された制御プログラム及び初期データに従い、それらインジェクタ１６、イグナイタ４６、ＩＮ−ＶＶＴ機構６０ａ、及びＥＸ−ＶＶＴ機構６０ｂ等を制御する。

制御装置８０は、機関負荷率ＫＬ（全負荷時の吸入空気量ＧＡに対する現在の吸入空気量ＧＡの割合）や機関回転速度ＮＥ等といった機関運転状態に基づき、点火時期や燃料噴射量を設定する。

ここで、自動変速機１００の変速時に、エンジン１の出力トルクを一時的に低下させると、変速時のトルクショックを抑えることができる。そこで、自動変速機１００の変速時において、制御装置８０は、機関運転状態に基づき設定された点火時期を遅角補正してエンジン１の出力トルクを一時的に低下させるようにしている。

一方で、こうした点火時期の遅角補正は、排気温度の上昇を招きやすく、触媒７０が熱害を受けるおそれがある。そこで、制御装置８０は、点火時期の遅角補正により、触媒７０の過剰な温度上昇が懸念されるときには、燃料噴射量を増量補正して燃料の気化熱を増大させることにより、排気温度や触媒温度の上昇を抑える処理、いわゆるＯＴ増量の処理を実行する。

ここで、点火時期の遅角要求に基づく実際の点火時期の遅角は、速やかに実行することができるものの、増量補正された燃料を噴き切るにはある程度の期間が必要になる。また、点火時期を遅角する場合には、その点火時期遅角に先立って燃料を増量しておく必要がある。そのため、場合によっては、点火時期の遅角補正に対して燃料噴射量の増量が間に合わない状態が生じ、触媒７０の温度が一時的ではあるものの、過剰に高くなるおそれがある。なお、触媒７０の温度が、一時的であったにせよ過剰に上昇すると、触媒７０の熱劣化が徐々に進行するおそれがある。また、触媒７０の一時的な温度上昇は、触媒７０において急激な温度分布の変化を生じさせるため、触媒７０に強い熱応力が働くおそれもある。

ちなみに、燃料噴射量が多くなる高負荷運転時や、クランク角速度が速くなる高回転運転時には、要求された燃料を噴き切るのに要する期間、つまり燃料の噴射期間（一般的に、燃料の噴射期間はクランク角で制御される）が長くなる。そのため、そうした機関運転状態では、上述したような状態、つまり点火時期の遅角補正に対して燃料噴射量の増量が間に合わない状態が特に起きやすくなる。

そこで、本実施形態では、そうした点火時期遅角による触媒７０の過昇温を抑えるために、図２に示すごとく、点火時期遅角を制限する処理を行うようにしている。なお、この制限処理は、制御装置８０によって、各気筒の圧縮上死点前９０°ＣＡ毎に実行される。

ちなみに、本実施形態では、圧縮上死点前９０°ＣＡのタイミングは、各気筒において最終点火時期が算出されるタイミングにもなっている。
本処理が開始されると、まず、自動変速機１００の変速時における遅角要求が有るか否かが判定される（Ｓ１００）。ここでは、例えば点火時期の遅角要求量ＲＲがシフト時遅角要求量ＲＲＳと等しいか、つまりシフト時遅角要求量ＲＲＳが点火時期の遅角要求量ＲＲとして設定されているか否かが判定される。

シフト時遅角要求量ＲＲＳは、各種の遅角要求のうちで、上述した自動変速機１００の変速時におけるトルクショックを抑えるための遅角要求に応じた点火時期遅角量である。
なお、こうした各種の遅角要求としては、他にも、燃料カットからの復帰時におけるトルクショックを抑えるための遅角要求や、触媒７０の早期暖機を図るための遅角要求などがある。また、遅角要求量ＲＲは、点火時期を遅角補正する遅角補正量に相当する値であり、各種の遅角要求に応じた点火時期遅角量のうちで最も遅角度合の大きい値が、当該遅角要求量ＲＲとして選択される。

ステップＳ１００にて、変速時の遅角要求が無いと判定されるときには（Ｓ１００：ＮＯ）、ステップＳ２００にて、遅角保留実行回数ＤＬＹが「０」に設定されて、本処理は、一旦終了される。この遅角保留実行回数ＤＬＹとは、点火時期の遅角要求が有る期間内において、点火時期の遅角を実施することなく保留した回数のことである。

一方、ステップＳ１００にて、変速時の遅角要求が有ると判定されるときには（Ｓ１００：ＹＥＳ）、遅角保留実行回数ＤＬＹが「０」であるか否かが判定される（Ｓ１１０）。

そして、遅角保留実行回数ＤＬＹが「０」であるとき（Ｓ１１０：ＹＥＳ）、つまり変速時の遅角要求が有る状態で、点火時期の遅角を保留した履歴が一度もないときには、ステップＳ１２０以降の処理が実行される。

ステップＳ１２０では、遅角要求量ＲＲに基づいて必要増量値ＥＫが算出される。ここでは、機関回転速度ＮＥ、機関負荷率ＫＬ、及び遅角要求量ＲＲ等に基づいて触媒７０の推定温度が算出される。そして、その推定温度が所定の判定温度を超える場合には、触媒７０の温度を許容温度にまで低下させるために必要な燃料噴射量の増量係数である必要増量値ＥＫが、触媒７０の推定温度などに基づいて算出される。

次に、必要増量値ＥＫや他の増量要求値などに基づき、燃料噴射量の基本値が補正されることにより、本処理での算出対象になっている１つの気筒の１回分の燃料噴射量ＱＥが算出される（Ｓ１３０）。この燃料噴射量ＱＥには、必要増量値ＥＫが反映されているため、当該燃料噴射量ＱＥは、上述したＯＴ増量処理を実行するときの増量された燃料噴射量となっている。

次に、燃料噴射量ＱＥに基づいて燃料の噴射期間ＥＴＡＵが算出される（Ｓ１４０）。
このステップＳ１４０では、各種パラメータに基づき、燃料噴射量ＱＥに相当する量の燃料をインジェクタ１６から噴射するために必要な時間が算出され、その算出された噴射時間が、クランクシャフト５の回転角度に変換されることにより、噴射期間ＥＴＡＵが算出される。こうした燃料噴射量に対応した噴射期間の算出は周知であって、適宜の態様で実施することができる。以下、そうした噴射期間の算出について、一例を説明する。

まず、燃料噴射量に対応する噴射時間［μｓ（マイクロ秒）］は、次式（１）から求めることができる。

噴射時間←｛増量係数×（燃料密度×インジェクタ流量×燃圧補正係数×空気密度×燃焼室容積×充填効率）／目標空燃比｝＋無効噴射時間 …（１）

なお、上記の増量係数とは、上述した必要増量値ＥＫや他の増量要求値を統合した係数であって、燃料噴射量の基本値を増量補正する係数である。

こうして求められた燃料の噴射時間は、機関回転速度ＮＥに基づき、次式（２）及び次式（３）にて噴射期間［ＣＡ（クランク角）］に変換することができる。

クランクシャフトの角速度［ＣＡ／μｓ］←（３６０［ＣＡ］×機関回転速度［ｒｐｍ］）／（６０［ｓｅｃ／ｍｉｎ］×１００００００［μｓ／ｓｅｃ］） …（２）

噴射期間［ＣＡ］←クランクシャフトの角速度［ＣＡ／μｓ］×噴射時間［μｓ］ …（３）

次に、算出された噴射期間ＥＴＡＵに応じて遅角保留設定回数ＭＳＫが算出される（Ｓ１５０）。この遅角保留設定回数ＭＳＫは、点火時期の遅角要求が有る期間内において、点火時期の遅角を実施することなく保留する回数のことであり、以下に説明する原理に基づいた値である。

すなわち、点火時期の遅角要求が生じたときに、既に燃料噴射が終了している気筒、または燃料噴射が実行されている最中の気筒では、点火時期の遅角補正に見合った燃料噴射量の増量は、次回の燃料噴射から反映される。

従って、それら燃料噴射が終了している気筒や燃料噴射が実行されている最中の気筒は、点火時期の遅角補正に対して増量補正による燃料噴射量の増量が間に合わない気筒であると予測することができる。

そこで、本実施形態では、こうした燃料噴射量の増量が間に合わないと予測される気筒において、点火時期の遅角補正量を、遅角要求に応じた遅角補正量よりも少なくなるように制限することにより、上述した触媒７０の過剰な温度上昇を抑えるようにしている。

より詳細には、点火時期の遅角補正に対して増量補正による燃料噴射量の増量が間に合わないと予測される気筒では、燃料噴射量の増量が間に合うようになるまで、遅角要求に応じて設定された遅角要求量ＲＲの値を、「０」に制限するようにしており、実質的には、点火時期の遅角補正を実施することなく保留するようにしている。

そして、点火時期の遅角補正に対して増量補正による燃料噴射量の増量が間に合わないと予測される気筒の数、換言すれば、点火時期の遅角補正に対して増量補正による燃料噴射量の増量が間に合わないと予測される期間内でのエンジン１の点火回数が、上述の遅角保留設定回数ＭＳＫに設定される。

例えば、直列４気筒エンジンの場合には、各気筒間での点火間隔が１８０°ＣＡとなっている。そして、燃料の噴射終了時期を「圧縮上死点前２４０°ＣＡ」と仮定する。ちなみに、物理的には、吸気下死点（圧縮上死点前１８０°ＣＡ）までは燃料を燃焼室内に噴射することが可能である。

この場合において、噴射期間ＥＴＡＵが１８０°ＣＡ以下の場合には、遅角保留設定回数ＭＳＫを「２」に設定することにより、点火時期の遅角補正に対して増量補正による燃料噴射量の増量が間に合わないと予測される気筒での点火時期の遅角補正が適切に保留される。

また、噴射期間ＥＴＡＵが１８０°ＣＡを超えており且つ３６０°ＣＡ以下の場合には、遅角保留設定回数ＭＳＫを「３」に設定することにより、点火時期の遅角補正に対して増量補正による燃料噴射量の増量が間に合わないと予測される気筒での点火時期の遅角補正が適切に保留される。

また、噴射期間ＥＴＡＵが３６０°ＣＡを超えており且つ５４０°ＣＡ以下の場合には、遅角保留設定回数ＭＳＫを「４」に設定することにより、点火時期の遅角補正に対して増量補正による燃料噴射量の増量が間に合わないと予測される気筒での点火時期の遅角補正が適切に保留される。

そして、噴射期間ＥＴＡＵが５４０°ＣＡを超えており且つ最大噴射可能期間以下の場合には、遅角保留設定回数ＭＳＫを「５」に設定することにより、点火時期の遅角補正に対して増量補正による燃料噴射量の増量が間に合わないと予測される気筒での点火時期の遅角補正が適切に保留される。なお、最大噴射可能期間とは、物理的に燃料噴射を行うことが可能な最大期間のことであり、例えば１つの気筒について、燃料噴射に先立って行われた吸気バルブ１７の開弁動作が終了した時点、つまり吸気バルブ１７の閉弁時期から燃料噴射の終了時期までの間の期間がこれに相当する。一例として、１つの点火に利用される新気の吸入が「圧縮上死点前８４０°ＣＡ」で完了し、その新気に対する燃料噴射が「圧縮上死点前２４０°ＣＡ」で終了する場合、最大噴射可能期間は、「８４０−２４０＝６００°ＣＡ」になる。

ちなみに、噴射期間ＥＴＡＵが最大噴射可能期間を超えている場合には、燃料噴射が物理的に不可能なため、例えば遅角要求量ＲＲを本来の値よりも小さくなるように制限し、これに併せて噴射期間ＥＴＡＵが最大噴射可能期間以下にまで短縮されるようにしてもよい。

なお、このように、予め定められた噴射期間の範囲毎に遅角保留設定回数ＭＳＫを予め設定しておく以外にも、例えば以下のようにして、遅角保留設定回数ＭＳＫを設定することが可能である。

すなわち噴射期間ＥＴＡＵは、機関回転速度ＮＥや機関負荷率ＫＬに応じて変化するため、そうした機関回転速度ＮＥや機関負荷率ＫＬ等をパラメータとした設定マップを構築しておき、その設定マップから遅角保留設定回数ＭＳＫを求めるようにしてもよい。

こうして噴射期間ＥＴＡＵに応じた遅角保留設定回数ＭＳＫの算出が行われた後、あるいは上記ステップＳ１１０にて、遅角保留実行回数ＤＬＹが「０」ではないと判定されるときには（Ｓ１１０：ＮＯ）、遅角保留実行回数ＤＬＹが遅角保留設定回数ＭＳＫ以上であるか否かが判定される（Ｓ１６０）。

そして、遅角保留実行回数ＤＬＹが遅角保留設定回数ＭＳＫに満たない場合には（Ｓ１６０：ＮＯ）、点火時期の遅角補正に対して増量補正による燃料噴射量の増量が間に合わないと予測される気筒が存在していると判断され、この場合には、上述したように遅角要求量ＲＲは「０」に設定されて（Ｓ１７０）、点火時期の遅角が保留される。

そして、遅角保留実行回数ＤＬＹに「１」が加算されることにより当該遅角保留実行回数ＤＬＹは更新され（Ｓ１８０）、本処理は、一旦終了される。
一方、上記ステップＳ１６０にて、遅角保留実行回数ＤＬＹが遅角保留設定回数ＭＳＫ以上であると判定されるときには（Ｓ１６０：ＹＥＳ）、点火時期の遅角補正に対して増量補正による燃料噴射量の増量が全気筒において間に合うようになったと判断される。そして、この場合には、それまで「０」に制限されていた遅角要求量ＲＲの値として、シフト時遅角要求量ＲＲＳの値が設定されることにより（Ｓ１９０）、遅角要求に応じた点火時期の遅角が実施される。

そして、遅角保留実行回数ＤＬＹは「０」にリセットされて（Ｓ２００）、本処理は、一旦終了される。
次に、図３を参照して、上記制限処理による作用を説明する。なお、図３に示す例はあくまでも一例である。

まず、エンジン１は直列４気筒の内燃機関であって、各気筒間での点火間隔は「１８０°ＣＡ」、燃料の噴射終了時期は、「圧縮上死点前２４０°ＣＡ」、増量補正された燃料の噴射期間ＥＴＡＵは「４８０°ＣＡ」の場合を想定している。また、各気筒の点火順序は、「１番気筒＃１→３番気筒＃３→４番気筒＃４→２番気筒＃２」となっている。また、吸気バルブ１７の開弁時期は「圧縮上死点前３６０°ＣＡ」であり、吸気バルブ１７の閉弁時期は「圧縮上死点前１２０°ＣＡ」である場合を想定している。

また、各気筒において１燃焼サイクル毎に噴射される燃料と、その噴射された燃料の点火時期との対応関係を示すために、「噴射期間（ｎ）」にて噴射された燃料が、「○」で示した点火（ｎ）によって点火されるものとする。例えば、１番気筒＃１において、時刻ｔ１から噴射が開始されて「噴射期間（５）」内に噴射供給された燃料は、時刻ｔ５の「点火（５）」によって点火される。

図３に示すように、時刻ｔ０において、変速時の遅角要求が生じると、その後、各気筒では、圧縮上死点前９０°ＣＡ毎に、遅角要求に対応した最終点火時期の算出や、上記制限処理の実行が行われる。また、時刻ｔ０〜時刻ｔ１の期間内に燃料噴射量の増量計算が行われ、時刻ｔ１以降では、ＯＴ増量が実行されることにより、各気筒では、遅角要求量ＲＲに応じた燃料噴射量の増量が行われる。

ここで、例えば、時刻ｔ１において、遅角要求後の最初の点火である点火（１）が１番気筒＃１において実施される場合、ここで点火される燃料は、時刻ｔ１よりも前の時期に噴射が終了している燃料であって、ＯＴ増量が実行されていない燃料である。従って、点火（１）での点火時期を遅角補正してしまうと、遅角補正された点火時期に対して燃料噴射量の増量が不足してしまう。

また、例えば、時刻ｔ２において、遅角要求後の２番目の点火である点火（２）が３番気筒＃３において実施される場合、ここで点火される燃料も、時刻ｔ１よりも前の時期に噴射が終了している燃料であって、ＯＴ増量が実行されていない燃料である。従って、点火（２）での点火時期を遅角補正してしまうと、遅角補正された点火時期に対して燃料噴射量の増量が不足してしまう。

また、例えば、時刻ｔ３において、遅角要求後の３番目の点火である点火（３）が４番気筒＃４で実施される場合、ここで点火される燃料は、時刻ｔ１において既に燃料噴射の実行中であった燃料（時刻ｔ１よりも前の時期に噴射が開始されている噴射期間（３）で噴射された燃料）であり、ＯＴ増量が実行されていない燃料である。従って、点火（３）での点火時期を遅角補正してしまうと、遅角補正された点火時期に対して燃料噴射量の増量が不足してしまう。

また、例えば、時刻ｔ４において、遅角要求後の４番目の点火である点火（４）が実施される場合、ここで点火される燃料も、時刻ｔ１において既に燃料噴射の実行中であった燃料（時刻ｔ１よりも前の時期に噴射が開始されている噴射期間（４）で噴射された燃料）であり、ＯＴ増量が実行されていない燃料である。従って、点火（４）での点火時期を遅角補正してしまうと、遅角補正された点火時期に対して燃料噴射量の増量が不足してしまう。

この点、本実施形態では、上述したごとく、遅角補正された点火時期に対して燃料噴射量の増量が不足してしまうことを抑えるために、上述の制限処理が実行される。そのため、例えば図３に示す一例の場合には、噴射期間ＥＴＡＵが３６０°ＣＡであるため、遅角保留設定回数ＭＳＫは「４」に設定される。従って、点火時期の遅角要求がなされた後の最初の点火である１番気筒＃１での点火（１）、点火時期の遅角要求がなされた後の２番目の点火になる３番気筒＃３での点火（２）、点火時期の遅角要求がなされた後の３番目の点火になる４番気筒＃４での点火（３）、点火時期の遅角要求がなされた後の４番目の点火になる２番気筒＃２での点火（４）では、遅角要求量ＲＲが「０」に設定される。これにより、点火（１）、点火（２）、点火（３）、及び点火（４）では、点火時期の遅角補正が保留される。

そして、点火時期の遅角要求がなされた後の５番目の点火になる、時刻ｔ５での１番気筒＃１における点火（５）から、点火時期の遅角補正が開始される。この点火（５）以降において点火される気筒では、ＯＴ増量処理によって増量された燃料に対して点火が行われる。例えば、１番気筒＃１の点火（５）において点火される燃料は、ＯＴ増量処理によって増量された燃料量に基づき算出された噴射期間（５）（時刻ｔ１〜時刻ｔ３の期間）おいて噴射された燃料であり、遅角補正された点火時期に対して燃料増量が間に合っている燃料である。従って、点火（５）以降の点火では、点火時期の遅角補正に伴うＯＴ増量の効果が十分に得られ、その結果、触媒７０の過剰な温度上昇が適切に抑えられるようになる。

以上説明したように、本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）点火時期の遅角要求量ＲＲに応じて燃料噴射量を増量補正するに際して、点火時期の遅角補正に対して増量補正による燃料噴射量の増量が間に合わないと予測される気筒については、その気筒の点火時期の遅角要求量ＲＲを、遅角要求に応じた遅角要求量ＲＲよりも少なくなるように制限している。

より詳細には、燃料噴射量の増量が間に合わないと予測される気筒については、燃料噴射量の増量が間に合うようになるまで、遅角要求量ＲＲを「０」に制限することにより、点火時期の遅角補正を保留するようにしている。

従って、燃料の増量が間に合わない気筒において点火時期の遅角補正による排気温度の上昇が抑えられるようになり、これにより点火時期遅角による触媒７０の過昇温を抑えることができるようになり、例えば触媒７０に対する熱害などを抑えることができるようになる。

（２）燃料の噴射期間ＥＴＡＵに応じて点火時期の遅角補正を制限する回数、つまり上記遅角保留設定回数ＭＳＫを設定するようにしている。従って、点火時期の遅角補正に対して増量補正による燃料噴射量の増量が間に合わない気筒を適切に予測することができる。

尚、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・上記実施形態では、点火時期の遅角要求量ＲＲを制限するに際して、その値を「０」にすることにより、点火時期の遅角を実施することなく保留するようにした。この他、点火時期の遅角要求量ＲＲを制限するに際して、遅角要求量ＲＲの値を「０」にするのでなく、少なくとも遅角要求に応じて求められた遅角要求量ＲＲよりも少なくなるように制限してもよい。この場合でも、点火時期の遅角補正に対して増量補正による燃料噴射量の増量が間に合わないと予測される気筒については、点火時期の遅角要求量ＲＲが、本来の補正量よりも少なくなるため、燃料噴射量に対して点火時期の遅角量が多すぎることによる触媒７０の温度上昇を抑えることができる。

・種々の要因により噴射期間ＥＴＡＵを十分に確保することができない場合には、上記態様で算出された噴射期間ＥＴＡＵを噴射可能な期間にまで短縮し、その短縮された噴射期間に応じて遅角要求量ＲＲを制限するようにしてもよい。この場合には、短くされた噴射期間に応じて遅角要求量ＲＲも少なくされるため、噴射期間の短縮によるＯＴ増量効果の減少を、遅角要求量ＲＲの制限によって補うことができる。従って、この場合にも、点火時期遅角による触媒７０の過昇温を抑えることができる。

例えば、各気筒の圧縮上死点前９０°ＣＡで計算される最終点火時期算出タイミングから、即時に増量された燃料噴射を開始したとしても、その最初の１回目の噴射については、噴射可能な最大期間は８１０°ＣＡになる。そのため、噴射期間ＥＴＡＵを十分に確保することができない一例として、噴射期間ＥＴＡＵが８１０°ＣＡを超える値に設定された場合等を挙げることができる。

・自動変速機１００の変速スケジュール、機関回転速度ＮＥ、機関負荷率ＫＬ等から変速時の遅角要求を予測する。そして、変速時の遅角要求がまもなく発生すると予測されたときには、点火時期の遅角に先立って、燃料噴射量の増量処理（上記ＯＴ増量処理）を開始するようにしてもよい。この場合には、点火時期の遅角が行われるときには、すでに燃料が増量されているため、これによっても点火時期遅角による触媒７０の過昇温を抑えることができる。

・変速時の遅角要求があるときに、点火時期の遅角要求量ＲＲを制限するようにしたが、その他の遅角要求があるときに、点火時期の遅角要求量ＲＲを制限するようにしてもよい。この場合でも、点火時期遅角による触媒７０の過昇温を抑えることができる。

・上述した制限処理の実行タイミングや最終点火時期の算出タイミングは、圧縮上死点前９０°ＣＡであったが、この他のタイミングに変更してもよい。
・触媒７０の推定温度を機関回転速度ＮＥや機関負荷率ＫＬ等に基づいて算出するようにしたが、機関運転状態に関連する他のパラメータに基づいて触媒７０の推定温度を算出するようにしてもよい。例えば、排気温度を検出する排気温度センサを排気通路１５に設け、その検出される排気温度に基づいて触媒７０の推定温度を算出するようにしてもよい。また、触媒７０の温度を直接検出するようにしてもよい。

・エンジン１は、吸気ポート１２内に燃料を噴射する、いわゆるポート噴射型のエンジンであった。この他、燃焼室８内に直接燃料を噴射する、いわゆる筒内噴射型のエンジンの場合でも、上記実施形態と同様な問題が起こり得る。そのため、そうした筒内噴射型のエンジンにおいても、上述した制限処理を実行することにより、上記実施形態に準じた作用効果を得ることができる。

１…エンジン、２…シリンダブロック、３…シリンダ、４…ピストン、５…クランクシャフト、６…コンロッド、７…シリンダヘッド、８…燃焼室、１１…点火プラグ、１２…吸気ポート、１３…排気ポート、１４…吸気通路、１５…排気通路、１６…インジェクタ、１７…吸気バルブ、１８…排気バルブ、３１…吸気側カムシャフト、３２…排気側カムシャフト、３３、３４…タイミングプーリ、３５…タイミングベルト、４１…クランク角センサ、４２ａ…カム角センサ、４２ｂ…カム角センサ、４６…イグナイタ、５１…サージタンク、５２…アクセルペダル、５３…スロットルバルブ、５４…スロットル開度センサ、５６…エアフロメータ、６０ａ…吸気側可変動弁機構（ＩＮ−ＶＶＴ機構）、６０ｂ…排気側可変動弁機構（ＥＸ−ＶＶＴ機構）、７０…触媒、８０…制御装置、１００…自動変速機。

Claims (1)

1. 点火時期の遅角要求があるときには、その遅角要求に応じた遅角補正量にて点火時期を遅角補正するとともに、前記遅角補正量に応じて燃料噴射量を増量補正する内燃機関の制御装置であって、
   点火時期の遅角補正に対して前記増量補正による燃料噴射量の増量が間に合わないと予測される気筒について、当該気筒の点火時期の前記遅角補正量が前記遅角要求に応じた遅角補正量よりも少なくなるように制限する
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。