JP6237734B2 - 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する。

従来、トルクダウンなどを行うために点火時期を遅角する内燃機関が知られている。このような内燃機関では、点火時期が遅角されると、排気温度が上昇するため、排気通路に設けられる触媒が過熱されるおそれがある。そこで、点火時期を遅角する際に燃料噴射量を増量することにより、触媒の過熱を抑制する内燃機関が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。この内燃機関において、燃料噴射量が増量された場合には、燃料の気化熱によって排気や触媒の温度上昇を抑制することが可能である。

特開２０１３−２４９７９２号公報

ここで、上記のような内燃機関において、燃料を噴射した後に、点火時期の遅角要求がされた場合には、燃料の増量が間に合わないため、触媒の過熱を抑制するためには、点火遅角の実施を遅らせる必要がある。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、触媒の過熱を抑制しながら、点火時期の遅角を早期に行うことが可能な内燃機関の制御装置を提供することである。

本発明による内燃機関の制御装置は、燃焼室内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁と、燃焼室に設けられる点火装置と、排気通路に設けられる触媒とを備え、正規噴射に加えて追加噴射することが可能な内燃機関に適用されるものである。内燃機関の制御装置は、圧縮上死点前の所定のクランク角度で点火時期を算出する点火時期算出手段と、所定の時間間隔で燃料の噴射量を算出するとともに、所定のクランク角度で燃料の噴射量を算出する噴射量算出手段とを備える。そして、内燃機関の制御装置は、所定の時間間隔で算出された噴射量の燃料が正規噴射された後に、点火時期算出手段により算出される点火時期が遅角されることに起因して、所定のクランク角度で算出される噴射量が増量された場合に、その増量分の燃料を点火前に追加噴射させるように構成されている。

このように構成することによって、圧縮上死点前の所定のクランク角度で、点火時期および燃料噴射量を算出することにより、点火時期が遅角された場合にその遅角量に応じて増量された噴射量を算出することができる。そして、正規噴射時に噴射された燃料に対する増量分だけ点火前に追加噴射させることにより、触媒の過熱を抑制しながら、点火時期の遅角を早期に行うことができる。すなわち、所定の時間間隔で算出される正規噴射時の噴射量に点火遅角による増量分が反映されるのを待つことなく、点火時期の遅角が要求されると、その点火遅角による増量分を追加噴射させることができるので、点火遅角を早期に行うことができる。

上記内燃機関の制御装置において、１サイクルでの燃料の噴射回数の上限が設定されており、内燃機関の運転状態が、点火時期が遅角されると噴射量が増量される触媒過熱警戒領域である場合に、噴射回数の上限を増やすように構成されていてもよい。

このように構成すれば、触媒過熱警戒領域である場合に、追加噴射を行うことが可能な状態にすることができる。

上記内燃機関の制御装置において、内燃機関の運転状態が、点火時期が遅角されると噴射量が増量される触媒過熱警戒領域である場合に、追加噴射のタイミングを所定のクランク角度に設定するようにしてもよい。

このように構成すれば、触媒過熱警戒領域である場合に、圧縮上死点前の所定のクランク角度で算出される点火時期が遅角され、その遅角量に応じた噴射量が算出されたときに、遅角による増量分を追加噴射させることができる。

上記内燃機関の制御装置において、所定の時間間隔で算出される噴射量に、点火時期の遅角に起因する増量分が含まれている場合には、その増量分を含む燃料を正規噴射させて追加噴射を行わないように構成されていてもよい。

このように構成すれば、噴射回数が多くなるのを抑制することができる。

本発明の内燃機関の制御装置によれば、触媒の過熱を抑制しながら、点火時期の遅角を早期に行うことができる。

本発明の一実施形態によるＥＣＵが適用される内燃機関の一例を示した概略構成図である。 ＥＣＵの構成を示したブロック図である。 内燃機関の運転状態が触媒過熱警戒領域であるか否かを判定するためのマップである。 内燃機関における燃料噴射および点火態様の一例を示したタイミングチャートである。 ＥＣＵによる燃料噴射量の設定手順の一例を説明するためのフローチャートである。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。なお、本実施形態では、車両に搭載される内燃機関を制御するＥＣＵに本発明を適用した場合について説明する。

−内燃機関−
まず、図１を参照して、ＥＣＵ１００により制御される内燃機関１の概略構成について説明する。

内燃機関１は、図１に示すように、シリンダブロック１０と、シリンダブロック１０の上部に設けられるシリンダヘッド１１とを備えている。この内燃機関１は、たとえば直噴型の直列４気筒ガソリンエンジンである。なお、図１では、４気筒のうちの１つのみを示している。

シリンダブロック１０には４つのシリンダボア１０ａが形成され、各シリンダボア１０ａ内に往復移動可能にピストン１２が設けられている。ピストン１２には、コネクティングロッド１２ａを介して出力軸であるクランクシャフト１３が連結されている。コネクティングロッド１２ａは、ピストン１２の往復運動をクランクシャフト１３の回転運動に変換する機能を有する。クランクシャフト１３にはシグナルロータ１３ａが取り付けられ、シグナルロータ１３ａの近傍にはクランクポジションセンサ１１６が設けられている。

シリンダボア１０ａ内におけるピストン１２とシリンダヘッド１１との間には燃焼室１４が形成されている。燃焼室１４には、吸気通路２０および排気通路３０が接続されている。吸気通路２０には、吸入空気を濾過するエアクリーナ２１、および、吸入空気量を調整するためのスロットルバルブ２２などが配置されている。スロットルバルブ２２は、スロットルモータ２２ａによって駆動される。排気通路３０には、排気中の有害物質を浄化するための三元触媒３１などが配置されている。

シリンダヘッド１１には、燃焼室１４と吸気通路２０とを連通または遮断する吸気バルブ１５ａが設けられるとともに、燃焼室１４と排気通路３０とを連通または遮断する排気バルブ１５ｂが設けられている。また、シリンダヘッド１１には、燃焼室１４内に燃料を直接噴射するインジェクタ（燃料噴射弁）１６と、点火プラグ１７とが設けられている。この点火プラグ１７の点火時期は、イグナイタ１７ａによって調整される。

そして、インジェクタ１６には図示省略した燃料タンクから燃料が供給されており、インジェクタ１６から燃焼室１４に燃料が直接噴射されることにより、燃焼室１４内で空気と燃料とが混合された混合気が形成される。この混合気は点火プラグ１７にて点火されて燃焼・爆発する。このときに生じた燃焼ガスによりピストン１２が往復動されることにより、クランクシャフト１３が回転されて内燃機関１の駆動力（出力トルク）が得られる。なお、この内燃機関１では、吸気行程と圧縮行程と燃焼行程と排気行程とからなる１サイクル中においてインジェクタ１６からの燃料噴射を複数回行うことが可能である。

−ＥＣＵ−
次に、図２および図３を参照して、内燃機関１を制御するＥＣＵ１００について説明する。

ＥＣＵ１００は、図２に示すように、ＣＰＵ１０１と、ＲＯＭ１０２と、ＲＡＭ１０３と、バックアップＲＡＭ１０４と、入力インターフェース１０５と、出力インターフェース１０６とを備えている。なお、ＥＣＵ１００は、本発明の「点火時期算出手段」および「噴射量算出手段」の一例であり、ＣＰＵ１０１がＲＯＭ１０２に記憶されたプログラムを実行することによりこれらが実現される。

ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２に記憶された各種制御プログラムやマップなどに基づいて演算処理を実行する。ＲＯＭ１０２には、各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップなどが記憶されている。ＲＡＭ１０３は、ＣＰＵ１０１による演算結果や各種センサの検出結果などを一時的に記憶するメモリである。バックアップＲＡＭ１０４は、イグニッションをオフする際に保存すべきデータなどを記憶する不揮発性のメモリである。

入力インターフェース１０５には、内燃機関１の冷却水温を検出する水温センサ１１０、吸入空気量を検出するエアフロメータ１１１、吸入空気の温度を検出する吸気温センサ１１２、排気中の酸素濃度を検出するＯ₂センサ１１３、アクセルペダルの操作量（踏込量）を検出するためのアクセルポジションセンサ１１４、スロットルバルブ２２の開度を検出するためのスロットルポジションセンサ１１５、および、クランクシャフト１３の回転位置を検出するクランクポジションセンサ１１６などが接続されている。

出力インターフェース１０６には、インジェクタ１６、イグナイタ１７ａおよびスロットルモータ２２ａなどが接続されている。

そして、ＥＣＵ１００は、各種センサの検出結果などに基づいて、スロットル開度（吸入空気量）、燃料噴射量および点火時期などを制御することにより、内燃機関１の運転状態を制御可能に構成されている。

また、内燃機関１では１サイクル中に複数回の燃料噴射が可能であり、ＥＣＵ１００では、内燃機関１の単位時間あたりの回転数（以下、単に「回転数」という）に応じて１サイクル中における燃料噴射の許可回数（上限）が設定されている。具体的には、内燃機関１の回転数が大きくなるほど、１サイクル中における燃料噴射の許可回数が小さくなっている。内燃機関１の回転数と燃料噴射の許可回数との関係の一例を以下の表１に示す。なお、この許可回数は、１サイクル中に燃料噴射を許可できる回数であり、１サイクル中に実際に燃焼噴射される回数ではない。

また、１サイクル中に複数回の燃料噴射を行う一例としては、圧縮上死点前３００°ＣＡ（Crank Angle；クランク角度）の時点で正規噴射を行い、圧縮上死点前１５０°〜１２０°ＣＡの時点で追加噴射を行うものがある。この追加噴射は、吸気バルブ１５ａが閉弁した後に確定した空気量を用いて燃料噴射量を調整するためのものである。

ここで、車両に搭載される変速機（図示省略）の変速時などに、ＥＣＵ１００が点火時期を遅角することにより、内燃機関１の出力トルクを一時的に低下させる場合がある。このように、内燃機関１がトルクダウンされると、変速時の変速ショックを抑えることが可能である。

しかしながら、内燃機関１の点火時期が遅角された場合には、排気温度が上昇するため、内燃機関１の運転状態によっては三元触媒３１が過熱されるおそれがある。このため、内燃機関１の運転状態が触媒過熱警戒領域（触媒ＯＴ領域）であるときに、点火時期を遅角する場合に、燃料噴射量を増量することにより、燃料の気化熱を増大させて排気や三元触媒３１の温度上昇を抑制するようになっている。すなわち、触媒過熱警戒領域とは、点火時期を遅角すると三元触媒３１の過熱が予測される領域であり、三元触媒３１の過熱を抑制するために、点火時期が遅角される場合に燃料噴射量が増量される領域である。具体的には、触媒過熱警戒領域は、図３に示すように、内燃機関１の回転数および負荷率をパラメータとするマップにおける高回転高負荷の領域である。

−触媒過熱抑制制御−
次に、図３を参照して、本実施形態のＥＣＵ１００による触媒過熱抑制制御について説明する。

ＥＣＵ１００は、内燃機関１の運転状態が触媒過熱警戒領域であるか否かを判断するように構成されている。触媒過熱警戒領域であるか否かは、内燃機関１の回転数および負荷率をパラメータとするマップ（図３参照）を用いて判断される。なお、負荷率は、内燃機関１への最大吸入空気量に対する現在の運転状態における吸入空気量の割合であり、たとえば、吸入空気量および内燃機関１の回転数に基づいて算出される。また、図３に示すマップは、たとえばＲＯＭ１０２に記憶されている。

そして、ＥＣＵ１００は、内燃機関１が触媒過熱警戒領域である場合に、１サイクル中における燃料噴射の許可回数を１つ増やすように構成されている。たとえば、内燃機関１の回転数が３６００ｒｐｍ以上の場合において、通常時（触媒過熱警戒領域ではない場合）に１回であった許可回数が、触媒過熱警戒領域である場合には２回に設定される。このため、触媒過熱警戒領域である場合に、内燃機関１の回転数が高い場合（上記表１における３６００ｒｐｍ以上の場合）であっても、追加噴射を行うことが可能になる。

また、ＥＣＵ１００は、燃料噴射の許可回数を増やした後に、前回同じ気筒の噴射回数が通常時の許可回数を超えているか否かを判定し、超えていると判定した場合に許可回数を元に戻すように構成されている。たとえば、触媒過熱警戒領域であり、許可回数が１つ増やされた後において、内燃機関１の回転数が３６００ｒｐｍ以上の場合に、所定の気筒で燃料噴射が２回行われると、その所定の気筒の次サイクルでは許可回数が１回に戻される。なお、所定の気筒が２回燃料を噴射した後から、許可回数が１回に戻されるまでの間では、許可回数が増やされたままであり、他の気筒が２回燃料を噴射することが可能である。すなわち、同じ気筒で通常時の許可回数を超えた燃料噴射を連続して行わないようになっている。

さらに、ＥＣＵ１００は、内燃機関１が触媒過熱警戒領域である場合に、追加噴射の噴射開始時期を圧縮上死点前９０°ＣＡに設定するように構成されている。なお、圧縮上死点前９０°ＣＡは、各気筒における点火時期を最終的に算出するタイミングであり、本発明の「所定のクランク角度」の一例である。すなわち、通常時であれば、圧縮上死点前１５０°〜１２０°ＣＡである追加噴射の噴射開始時期を、触媒過熱警戒領域であれば、圧縮上死点前９０°ＣＡまで遅角するようになっている。

一方、ＥＣＵ１００は、所定の時間間隔毎に１サイクルにおける燃料噴射量を算出するように構成されている。この所定の時間間隔は、予め設定された時間間隔であり、たとえば８ｍｓである。燃料噴射量は、ストイキとなるベース値に対して増量値が加算されることによって算出される。また、増量値は、基本増量値と補正増量値とが加算されて算出される。なお、基本増量値は、内燃機関１の回転数および負荷率などに基づいて算出され、補正増量値は、点火時期の遅角量などに基づいて算出される。

また、ＥＣＵ１００は、各気筒における圧縮上死点前９０°ＣＡ毎に、その気筒の点火時期を算出するとともに、１サイクルにおける燃料噴射量を算出するように構成されている。

ここで、所定の時間間隔で算出される燃料噴射量と、圧縮上死点前９０°ＣＡで算出される燃料噴射量とは、それぞれの算出タイミングにおいて内燃機関１の運転状態が同じである場合に、それらの燃料噴射量が同じ値になる。一方、所定の時間間隔で算出される燃料噴射量と、圧縮上死点前９０°ＣＡで算出される燃料噴射量とは、それぞれの算出タイミングにおいて内燃機関１の運転状態が異なる場合に、運転状態に応じた燃料噴射量が算出されるため、それらの燃料噴射量が異なる値になる。すなわち、算出タイミングが異なることにより、内燃機関１の運転状態が異なっている場合に、算出される燃料噴射量の値が異なるものになる。

たとえば、点火遅角が要求されていないときには、所定の時間間隔で算出される燃料噴射量、および、圧縮上死点前９０°ＣＡで算出される燃料噴射量は、点火遅角に起因する補正増量値がゼロである。そして、点火遅角が要求されることにより、圧縮上死点前９０°ＣＡで算出される点火時期が遅角された場合には、その時点（圧縮上死点前９０°ＣＡ）で点火遅角に起因する補正増量値を含む燃料噴射量が算出される。このため、点火時期が遅角された場合には、その遅角量に応じて増量された燃料噴射量をすぐに算出することが可能である。その後、点火遅角が要求された状態で、所定の時間間隔の制御周期が到来すると、点火遅角に起因する補正増量値を含む燃料噴射量が算出される。

［燃料噴射および点火態様の一例］
次に、図４を参照して、触媒過熱警戒領域であるときに点火時期が遅角された場合の制御の一例について説明する。なお、以下では、第１気筒＃１、第３気筒＃３、第４気筒＃４および第２気筒＃２の順に点火される過程において、内燃機関１の運転状態が触媒過熱警戒領域になった後に、点火時期が遅角される場合について説明する。また、燃料が噴射される際における燃料噴射量の設定手順の詳細については後述する。

まず、図４の時点ｔ１では、所定の時間間隔（たとえば８ｍｓ）の制御周期が到来することにより、１サイクルにおける燃料噴射量が算出される。このとき、内燃機関１の運転状態は通常時のものであり、点火時期も遅角されていない。このため、算出される燃料噴射量の増量値は、基本増量値だけであり、点火遅角に起因する補正増量値がゼロである。

次に、時点ｔ２（第１気筒＃１の圧縮上死点前３００°ＣＡ）では、第１気筒＃１において、所定の時間間隔で算出された燃料が正規噴射される。すなわち、時点ｔ１で算出された噴射量の燃料が噴射される。

その後、時点ｔ３において、内燃機関１の運転状態が触媒過熱警戒領域になると、各気筒の追加噴射の噴射開始時期が遅角される。たとえば、第１気筒＃１では、通常時に時点ｔ４（圧縮上死点前１５０°〜１２０°ＣＡ）であった追加噴射の噴射開始時期が、時点ｔ７（圧縮上死点前９０°ＣＡ）まで遅角される。また、１サイクル中における燃料噴射の許可回数が１つ増加される。なお、内燃機関１が触媒過熱警戒領域であるか否かは、内燃機関１の回転数および負荷率に基づいて判断される。

また、時点ｔ５では、所定の時間間隔の制御周期が到来することにより、１サイクルにおける燃料噴射量が算出される。このとき算出される燃料噴射量の増量値は、時点ｔ１のときと同様に、基本増量値だけであり、点火遅角に起因する補正増量値がゼロである。

次に、時点ｔ６（第３気筒＃３の圧縮上死点前３００°ＣＡ）では、第３気筒＃３において、所定の時間間隔で算出された燃料が正規噴射される。すなわち、時点ｔ５で算出された噴射量の燃料が噴射される。

そして、時点ｔ７（第１気筒＃１の圧縮上死点前９０°ＣＡ）では、第１気筒＃１の点火時期が算出される。このとき、トルクダウンのために点火遅角が要求されることにより、遅角された点火時期が算出される。また、１サイクルにおける燃料噴射量が算出される。このとき算出される燃料噴射量の増量値には、基本増量値に加えて、点火遅角に起因する補正増量値が含まれている。すなわち、圧縮上死点前９０°ＣＡで、点火時期が遅角されると、その点火遅角に応じた補正増量値が加算された燃料噴射量が算出される。そして、追加噴射の噴射開始時期が圧縮上死点前９０°ＣＡに遅角されているため、時点ｔ７で算出した燃料噴射量と時点ｔ２で正規噴射した燃料噴射量との差分（点火遅角に起因する増量分）が追加噴射される。

その後、時点ｔ８では、第１気筒＃１において点火が行われる。なお、この点火時期は、時点ｔ７で算出された点火時期であって、遅角された点火時期である。また、点火される混合気中には、時点ｔ２で正規噴射された燃料と、時点ｔ７で追加噴射された燃料とが含まれている。つまり、混合気中の燃料には、点火遅角に起因する増量分が含まれている。

次に、時点ｔ９では、所定の時間間隔の制御周期が到来することにより、１サイクルにおける燃料噴射量が算出される。このとき、点火遅角が要求されているため、算出される燃料噴射量の増量値には、基本増量値に加えて、点火遅角に起因する補正増量値が含まれている。すなわち、所定の時間間隔毎に算出される燃料噴射量が、点火遅角に起因する増量分を反映した状態になる。

そして、時点ｔ１０（第４気筒＃４の圧縮上死点前３００°ＣＡ）では、第４気筒＃４において、所定の時間間隔で算出された燃料が正規噴射される。すなわち、時点ｔ９で算出され、点火遅角に起因する増量分が含まれる噴射量の燃料が噴射される。

また、時点ｔ１１（第３気筒＃３の圧縮上死点前９０°ＣＡ）では、第３気筒＃３の点火時期が算出される。このとき、点火遅角が要求されており、遅角された点火時期が算出される。また、１サイクルにおける燃料噴射量が算出される。このとき算出される燃料噴射量の増量値には、基本増量値に加えて、点火遅角に起因する補正増量値が含まれている。すなわち、点火遅角に応じた補正増量値が加算された燃料噴射量が算出される。そして、追加噴射の噴射開始時期が圧縮上死点前９０°ＣＡに遅角されているため、時点ｔ１１で算出した燃料噴射量と時点ｔ６で正規噴射した燃料噴射量との差分（点火遅角に起因する増量分）が追加噴射される。

その後、時点ｔ１２では、第３気筒＃３において点火が行われる。なお、この点火時期は、時点ｔ１１で算出された点火時期であって、遅角された点火時期である。また、点火される混合気中には、時点ｔ６で正規噴射された燃料と、時点ｔ１１で追加噴射された燃料とが含まれている。つまり、混合気中の燃料には、点火遅角に起因する増量分が含まれている。

次に、時点ｔ１３では、所定の時間間隔の制御周期が到来することにより、１サイクルにおける燃料噴射量が算出される。このとき、点火遅角が要求されているため、算出される燃料噴射量の増量値には、時点ｔ９と同様に、基本増量値に加えて、点火遅角に起因する補正増量値が含まれている。

そして、時点ｔ１４（第２気筒＃２の圧縮上死点前３００°ＣＡ）では、第２気筒＃２において、所定の時間間隔で算出された燃料が正規噴射される。すなわち、時点ｔ１３で算出され、点火遅角に起因する増量分が含まれる噴射量の燃料が噴射される。

また、時点ｔ１５（第４気筒＃４の圧縮上死点前９０°ＣＡ）では、第４気筒＃４の点火時期が算出される。このとき、点火遅角が要求されており、遅角された点火時期が算出される。また、１サイクルにおける燃料噴射量が算出される。このとき算出される燃料噴射量の増量値には、基本増量値に加えて、点火遅角に起因する補正増量値が含まれている。ここで、第４気筒＃４では、時点ｔ１０での正規噴射時に、点火遅角に起因する増量分が噴射されているため、追加噴射を行わないようになっている。

その後、時点ｔ１６では、第４気筒＃４において点火が行われる。なお、この点火時期は、時点ｔ１５で算出された点火時期であって、遅角された点火時期である。また、点火される混合気中には、時点ｔ１０で正規噴射された燃料（点火遅角に起因する増量分を含む燃料）が含まれている。

また、時点ｔ１７（第２気筒＃２の圧縮上死点前９０°ＣＡ）では、第２気筒＃２の点火時期が算出される。このとき、点火遅角が要求されており、遅角された点火時期が算出される。また、１サイクルにおける燃料噴射量が算出される。このとき算出される燃料噴射量の増量値には、基本増量値に加えて、点火遅角に起因する補正増量値が含まれている。ここで、第２気筒＃２では、時点ｔ１４での正規噴射時に、点火遅角に起因する増量分が噴射されているため、追加噴射を行わないようになっている。

その後、時点ｔ１８では、第２気筒＃２において点火が行われる。なお、この点火時期は、時点ｔ１７で算出された点火時期であって、遅角された点火時期である。また、点火される混合気中には、時点ｔ１４で正規噴射された燃料（点火遅角に起因する増量分を含む燃料）が含まれている。

［燃料噴射量の設定］
次に、図５を参照して、本実施形態のＥＣＵ１００による燃料噴射量の設定手順の一例について説明する。本実施形態のＥＣＵ１００では、上記したように、所定の時間間隔（たとえば８ｍｓ）毎に１サイクルにおける燃料噴射量を算出するとともに、各気筒における圧縮上死点前９０°ＣＡ毎に１サイクルにおける燃料噴射量を算出するようになっている。なお、以下のフローは、内燃機関１の運転状態が触媒過熱警戒領域であるときに繰り返し行われる。また、以下の各ステップはＥＣＵ１００により実行される。

まず、図５のステップＳ１において、燃料噴射を実行するタイミングであるか否かが判断される。たとえば、クランク角度が各気筒の圧縮上死点前３００°または９０°ＣＡの場合に、燃料噴射を実行するタイミングであると判断される。そして、燃料噴射を実行するタイミングである場合には、ステップＳ２に移り、燃料噴射を実行するタイミングではない場合には、リターンに移る。

次に、ステップＳ２において、所定の時間間隔（たとえば８ｍｓ）毎に算出される燃料噴射量と、圧縮上死点前９０°ＣＡ毎に算出される燃料噴射量とのうち大きい方が選択される。なお、ステップＳ１において圧縮上死点前９０°ＣＡであった場合には、所定の時間間隔で算出される燃料噴射量と、その時点（圧縮上死点前９０°ＣＡ）で算出される燃料噴射量とのうち大きい方が選択される。また、ステップＳ１において圧縮上死点前３００°ＣＡであった場合には、所定の時間間隔で算出される燃料噴射量と、他の気筒の圧縮上死点前９０°ＣＡで算出された燃料噴射量とのうち大きい方が選択される。

たとえば、第４気筒＃４の圧縮上死点前９０°ＣＡ（図４の時点ｔ１５）であれば、所定の時間間隔（時点ｔ１３）で算出された燃料噴射量と、その時点（時点ｔ１５）で算出された燃料噴射量とのうち大きい方が選択される。また、第４気筒＃４の圧縮上死点前３００°ＣＡ（時点ｔ１０）であれば、所定の時間間隔（時点ｔ９）で算出された燃料噴射量と、第１気筒＃１の圧縮上死点前９０°ＣＡ（時点ｔ７）で算出された燃料噴射量とのうち大きい方が選択される。

次に、ステップＳ３において、追加噴射であるか否かが判断される。たとえば、クランク角度が圧縮上死点前９０°ＣＡの場合に、追加噴射であると判断される。そして、追加噴射ではない場合、すなわち正規噴射である場合には、ステップＳ４に移り、追加噴射である場合には、ステップＳ５に移る。

そして、ステップＳ４では、インジェクタ１６がＥＣＵ１００によって制御されることにより、正規噴射が行われる（たとえば、図４の時点ｔ６、ｔ１０およびｔ１４）。具体的には、ステップＳ２で選択された燃料噴射量の燃料が噴射される。その後、リターンに移る。

その一方、追加噴射である場合（ステップＳ３：Yes）には、ステップＳ５において、正規噴射時に点火遅角に起因する増量分が含まれているか否かが判断される。たとえば、正規噴射時の燃料噴射量に比べてステップＳ２で選択された燃料噴射量が大きい場合には、正規噴射時に点火遅角に起因する増量分が含まれていないと判断される。そして、正規噴射時に点火遅角に起因する増量分が含まれていない場合には、ステップＳ６に移り、正規噴射時に点火遅角に起因する増量分が含まれている場合には、ステップＳ７に移る。

そして、ステップＳ６では、インジェクタ１６がＥＣＵ１００によって制御されることにより、点火遅角に起因する増量分が追加噴射される（たとえば、図４の時点ｔ７およびｔ１１）。なお、点火遅角に起因する増量分は、ステップＳ２で選択された燃料噴射量と正規噴射時の燃料噴射量との差である。その後、リターンに移る。

また、ステップＳ７では、追加噴射が行われない（たとえば、図４の時点ｔ１５およびｔ１７）。その後、リターンに移る。

−効果−
本実施形態では、上記のように、点火時期を圧縮上死点前９０°ＣＡで算出し、かつ、燃料噴射量を所定の時間間隔で算出するとともに、燃料噴射量を圧縮上死点前９０°ＣＡで算出するように構成されている。そして、所定の時間間隔で算出された噴射量の燃料が正規噴射された後に、内燃機関１の運転状態が触媒過熱警戒領域であるときに、点火時期が遅角されることに起因して、圧縮上死点前９０°ＣＡで算出される噴射量が増量された場合に、その増量分の燃料を点火前に追加噴射させるようになっている。

このように構成することによって、圧縮上死点前９０°ＣＡで、点火時期および燃料噴射量を算出することにより、点火時期が遅角された場合にその遅角量に応じて増量された噴射量を算出することができる。すなわち、最終的に点火時期が確定した後に、その点火時期の遅角量に応じた燃料噴射量を算出することができる。そして、正規噴射時に噴射された燃料に対する増量分だけ点火前に追加噴射させることにより、三元触媒３１の過熱を抑制しながら、点火時期の遅角を早期に行うことができる。すなわち、所定の時間間隔で算出される正規噴射時の噴射量に点火遅角による増量分が反映されるのを待つことなく、点火時期の遅角が要求されると、その点火遅角による増量分を追加噴射させることができるので、点火遅角を早期に行うことができる。

また、本実施形態では、内燃機関１の運転状態が触媒過熱警戒領域である場合に、燃料噴射の許可回数を増やすことによって、内燃機関１の回転数が高い場合（たとえば３６００ｒｐｍ以上の場合）であっても、追加噴射を行うことができる。

また、本実施形態では、内燃機関１の運転状態が触媒過熱警戒領域である場合に、追加噴射のタイミングを圧縮上死点前９０°ＣＡまで遅らせることによって、圧縮上死点前９０°ＣＡで算出される点火時期が遅角され、その遅角量に応じた噴射量が算出されたときに、遅角による増量分を追加噴射させることができる。

また、本実施形態では、所定の時間間隔で算出される噴射量に、点火時期の遅角に起因する増量分が含まれている場合には、その増量分を含む燃料を正規噴射させて追加噴射を行わないことによって、噴射回数が多くなるのを抑制することができる。

また、本実施形態では、燃料噴射の許可回数を増やした後に、前回同じ気筒の噴射回数が通常時の許可回数を超えている場合に許可回数を元に戻すことによって、同じ気筒で通常時の許可回数を超えた燃料噴射を連続して行わないようにすることができる。これにより、インジェクタ１６の制御装置（ＥＤＵ）が過熱されるのを抑制することができる。

−他の実施形態−
なお、今回開示した実施形態は、すべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、本発明の技術的範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

たとえば、本実施形態では、燃焼室１４に燃料を直接噴射するインジェクタ１６が設けられる例を示したが、これに限らず、燃焼室に燃料を直接噴射するインジェクタに加えて、ポート噴射するインジェクタが設けられていてもよい。

また、本実施形態では、内燃機関１が直列４気筒ガソリンエンジンである例を示したが、これに限らず、内燃機関は、気筒数がいくつであってもよく、Ｖ型エンジンや水平対向型エンジンであってもよい。また、内燃機関の燃料がガソリン以外であってもよい。

また、本実施形態では、所定のクランク角度の一例として圧縮上死点前９０°ＣＡを示したが、これに限らず、所定のクランク角度が圧縮上死点前９０°ＣＡ以外の値であってもよい。

また、本実施形態では、所定の時間間隔の一例として８ｍｓを示したが、これに限らず、所定の時間間隔が１６ｍｓなどのその他の値であってもよい。

また、本実施形態では、圧縮上死点前３００°ＣＡで正規噴射を行う例を示したが、これに限らず、圧縮上死点前３００°ＣＡ以外のタイミングで正規噴射を行うようにしてもよい。

また、本実施形態では、内燃機関１の回転数および負荷率に基づいて、触媒過熱警戒領域であるか否かを判断する例を示したが、これに限らず、排気温度などのその他のパラメータに基づいて、触媒過熱警戒領域であるか否かを判断するようにしてもよい。

本発明は、トルクダウンなどを行うために点火時期を遅角する内燃機関を制御する内燃機関の制御装置に利用可能である。

１ 内燃機関
１４ 燃焼室
１６ インジェクタ（燃料噴射弁）
１７ 点火プラグ（点火装置）
３０ 排気通路
３１ 三元触媒（触媒）
１００ ＥＣＵ（内燃機関の制御装置）

Claims (4)

1. 燃焼室内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁と、前記燃焼室に設けられる点火装置と、排気通路に設けられる触媒とを備え、正規噴射に加えて追加噴射することが可能な内燃機関に適用される内燃機関の制御装置であって、
   圧縮上死点前の所定のクランク角度で点火時期を算出する点火時期算出手段と、
   所定の時間間隔で燃料の噴射量を算出するとともに、前記所定のクランク角度で燃料の噴射量を算出する噴射量算出手段とを備え、
   前記所定の時間間隔で算出された噴射量の燃料が正規噴射された後に、前記点火時期算出手段により算出される点火時期が遅角されることに起因して、前記所定のクランク角度で算出される噴射量が増量された場合に、その増量分の燃料を点火前に追加噴射させるように構成されていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、
   １サイクルでの燃料の噴射回数の上限が設定されており、
   前記内燃機関の運転状態が、点火時期が遅角されると噴射量が増量される触媒過熱警戒領域である場合に、前記噴射回数の上限を増やすように構成されていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
3. 請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記内燃機関の運転状態が、点火時期が遅角されると噴射量が増量される触媒過熱警戒領域である場合に、追加噴射のタイミングを前記所定のクランク角度に設定することを特徴とする内燃機関の制御装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置において、
   前記所定の時間間隔で算出される噴射量に、点火時期の遅角に起因する増量分が含まれている場合には、その増量分を含む燃料を正規噴射させて追加噴射を行わないように構成されていることを特徴とする内燃機関の制御装置。

Images