JPH0988564A - 内燃機関制御装置 - Google Patents

内燃機関制御装置

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JPH0988564A
JPH0988564A JP7238056A JP23805695A JPH0988564A JP H0988564 A JPH0988564 A JP H0988564A JP 7238056 A JP7238056 A JP 7238056A JP 23805695 A JP23805695 A JP 23805695A JP H0988564 A JPH0988564 A JP H0988564A
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catalyst
control
temperature
warm
injection
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大治 磯部
Kenichi Sago
謙一 佐合
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02PIGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
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  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 触媒早期暖機制御中のエミッションやドライ
バビリティを向上させながら、触媒暖機時間を短くす
る。 【解決手段】 始動完了後、経過時間カウンタCSTA
を積算していき、触媒温度が点火遅角制御によりA点
(触媒内でCO,HCが酸化反応し易くなる温度)に達
すると推定される時間αまで点火遅角制御により触媒を
暖機する。その後、始動から時間αが経過し、噴射ディ
ザ制御するのに適した温度に暖機されたと推定されると
きに、点火遅角制御を終了し、噴射ディザ制御による触
媒の暖機に切り替える。その後、噴射ディザ制御による
暖機により触媒温度がB点(活性化温度)に到達すると
推定される時間βまで噴射ディザ制御を続け、経過時間
カウンタCSTAが上記時間βに達したときに噴射ディ
ザ制御(触媒早期暖機制御)を終了する。その後は、通
常の点火時期制御で通常の燃料噴射制御を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、機関始動後、排出
ガス浄化用の触媒を早期に活性温度にまで温度上昇させ
る触媒早期暖機制御を行うようにした内燃機関制御装置
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、車両に搭載されている排出ガス
浄化用の三元触媒は、排出ガス中の有害成分(HC,C
O,NOx)を高温状態下で酸化/還元反応させて無害
化するものであり、その排出ガス浄化能力を有効に発揮
させるためには、触媒の温度を活性温度(一般的には3
00〜350℃)まで上昇させる必要がある。従って、
エンジン始動後に触媒温度が活性温度に上昇するまで
は、排出ガス浄化能力が低く、排出ガス中の有害成分の
排出量が多くなり、エミッションが悪化する。
【0003】この問題を解決するために、近年、エンジ
ン始動後に触媒を早期暖機するために、始動時のエンジ
ン冷却水温が低いときに触媒早期暖機制御を実行するよ
うにしたものがある。ここで、触媒早期暖機制御は、例
えば特開昭60−88870号公報に示すように、エン
ジンの点火時期を遅角し、同時にアイドル回転数を上昇
させることにより、排出ガス温度を上昇させて、触媒温
度を早期に活性温度に上昇させたり、或は、特開平4−
308311号公報に示すように、燃料噴射量をジグザ
グ状に増減補正する噴射ディザ制御を行い、触媒内でH
C,COの酸化反応を増加させて、その酸化反応による
発熱で触媒を内部から加熱するようにしたものがある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、点火遅
角制御による触媒早期暖機では、点火遅角によりエンジ
ントルクが低下するため、ドライバビリティに悪影響を
及ぼす欠点がある。しかも、排出ガスの熱で触媒を暖機
するため、触媒暖機時間を短くするには、アイドル回転
数を上昇させて、排出ガス量を増加させなければなら
ず、触媒早期暖機中のエミッションや燃費を悪化させる
欠点がある。
【0005】一方、噴射ディザ制御による触媒早期暖機
では、触媒内でHC,COの酸化反応を促進し、その反
応熱で触媒を暖機するため、触媒が冷えた状態では、触
媒内でHC,COの酸化反応が促進されず、触媒の温度
上昇が遅れて、触媒早期暖機中のエミッションが悪化す
る欠点がある。
【0006】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たものであり、従ってその目的は、触媒早期暖機制御中
のエミッションやドライバビリティを向上させながら、
触媒暖機時間を短くすることができる内燃機関制御装置
を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項1の内燃機関制御装置は、内燃機関
の排気経路に配設された排出ガス浄化用の触媒と、前記
内燃機関の運転状態に基づいて点火時期を演算する点火
時期演算手段と、前記内燃機関の運転状態に基づいて燃
料噴射量を演算する燃料噴射量演算手段と、前記触媒の
暖機状態を検出する暖機状態検出手段と、機関始動後、
前記暖機状態検出手段により前記触媒の暖機完了が検出
されるまで前記触媒を早期暖機する触媒早期暖機制御を
実行する触媒早期暖機制御手段とを備え、前記触媒早期
暖機制御手段は、触媒早期暖機制御開始から前記点火時
期を遅角補正することで前記触媒の昇温を促進する第1
の触媒昇温手段と、触媒早期暖機制御の途中から前記燃
料噴射量を増減補正する噴射ディザ制御を行うことで前
記触媒を更に昇温させる第2の触媒昇温手段とを有す
る。
【0008】この構成では、触媒早期暖機制御を、最初
は点火遅角制御で行い、途中で噴射ディザ制御に切り替
えて行う。つまり、始動直後の触媒が冷えた状態では、
触媒内でのHC,COの酸化反応が起こりにくいので、
触媒温度がある程度上昇するまで、点火遅角制御による
触媒早期暖機を行い、排出ガスの熱で触媒を暖機する。
これにより、触媒温度がある程度上昇すれば、触媒内で
HC,COの酸化反応が次第に促進されるようになるの
で、その時点で、点火遅角制御による触媒早期暖機から
噴射ディザ制御による触媒早期暖機に切り替え、触媒内
でのHC,COの酸化反応の発熱で触媒を内部から効率
良く暖機する。
【0009】この場合、点火遅角制御から噴射ディザ制
御への切替えタイミングは、以下に説明する請求項2又
は3の方法で決めれば良い。即ち、請求項2では、前記
触媒早期暖機制御手段は、触媒早期暖機制御開始からの
経過時間を計時するタイマを有し、その計時時間が所定
時間に達したときに前記第1の触媒昇温手段による点火
遅角制御から前記第2の触媒昇温手段による噴射ディザ
制御に切り替える。つまり、触媒早期暖機制御開始後の
時間の経過に伴って点火遅角制御によって触媒が暖機さ
れ、触媒温度が上昇するので、触媒早期暖機制御開始か
らの経過時間がある程度の時間になれば、触媒温度は触
媒内でHC,COの酸化反応が発生する温度に上昇して
いるものと推定される。従って、触媒内でHC,COの
酸化反応が促進される温度に上昇するまでの時間を“所
定時間”に設定し、触媒早期暖機制御開始からの経過時
間が“所定時間”に達したときに点火遅角制御から噴射
ディザ制御へ切り替えることで、その切替えタイミング
が適切なものとなる。
【0010】また、請求項3では、前記暖機状態検出手
段は、前記触媒の温度又は触媒温度を反映した温度情報
を検出する温度センサを有し、前記触媒早期暖機制御手
段は前記温度センサの出力信号に基づいて触媒温度が所
定温度に達したと判定したときに前記第1の触媒昇温手
段による点火遅角制御から前記第2の触媒昇温手段によ
る噴射ディザ制御に切り替える。
【0011】前述した請求項2のタイマ計時時間による
切替えでは、始動時の触媒温度によって“所定時間”経
過後の触媒温度が異なってくるため、点火遅角制御から
噴射ディザ制御への切替え直後の噴射ディザ制御による
暖機効果が始動時の触媒温度によって変動するが、請求
項3では、触媒温度を直接又は間接的に判定して、触媒
温度が所定温度に達したときに、点火遅角制御から噴射
ディザ制御へ切り替えるので、切替え直後の噴射ディザ
制御による暖機効果が始動時の触媒温度の影響を受けな
くなり、安定した暖機効果が得られる。
【0012】また、請求項4では、前記触媒早期暖機制
御手段は、前記第1の触媒昇温手段による点火遅角制御
から前記第2の触媒昇温手段による噴射ディザ制御に切
り替える際にその切替えの前後で前記点火遅角制御と前
記噴射ディザ制御とを重複させる切替期間を設定し、こ
の切替期間内において点火遅角量を徐々に減衰させなが
ら噴射ディザ量を徐々に増加させる。
【0013】つまり、触媒暖機効果を高めるために点火
遅角量を大きくした状態から、点火時期を急激に進角側
に戻すと、エンジントルクの変動が大きくなり、ドライ
バビリティに悪影響を及ぼす。また、噴射ディザ制御へ
の切替え当初から噴射ディザ量(噴射増減量)を大きく
した場合でも、エンジントルクの変動が大きくなり、ド
ライバビリティに悪影響を及ぼす。この点、上記請求項
4のように、切替え時に点火遅角量を徐々に減衰させな
がら噴射ディザ量を徐々に増加させると、切替え時のエ
ンジントルクの変動が抑えられ、ドライバビリティが向
上する。
【0014】更に、請求項5では、前記触媒早期暖機制
御手段は、触媒早期暖機制御を終了する際に噴射ディザ
量を徐々に減衰させる。これにより、触媒早期暖機制御
終了時のエンジントルクの変動も抑えられる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明の第1の実施形態を
図1乃至図8に基づいて説明する。まず、図1に基づい
てエンジン制御システム全体の概略構成を説明する。内
燃機関であるエンジン11の吸気管12の最上流部に
は、エアクリーナ13が設けられ、このエアクリーナ1
3の下流側に吸気温度Tamを検出する吸気温センサ1
4が設けられ、この吸気温センサ14の下流側にスロッ
トルバルブ15とスロットル開度THを検出するスロッ
トル開度センサ16とが設けられている。更に、スロッ
トルバルブ15の下流側には、吸気管圧力PMを検出す
る吸気管圧力センサ17が設けられ、この吸気管圧力セ
ンサ17の下流側にサージタンク18が設けられてい
る。このサージタンク18には、エンジン11の各気筒
に空気を導入する吸気マニホールド19が接続され、こ
の吸気マニホールド19の各気筒の分岐管部にそれぞれ
燃料を噴射するインジェクタ20a〜20dが取り付け
られている。
【0016】また、エンジン11には各気筒毎に点火プ
ラグ21が取り付けられ、各点火プラグ21には、点火
回路22で発生した高圧電流がディストリビュータ23
を介して供給される。このディストリビュータ23に
は、720℃A(クランク軸2回転)毎に例えば24個
のパルス信号を出力するクランク角センサ24が設けら
れ、このクランク角センサ24の出力パルス間隔によっ
てエンジン回転数NEを検出するようになっている。ま
た、エンジン11には、エンジン冷却水温THWを検出
する水温センサ38が取り付けられている。
【0017】一方、エンジン11の排気ポート(図示せ
ず)には、排気マニホールド25を介して排気管26
(排気通路)が接続され、この排気管26の途中に、排
出ガス中の有害成分(CO,HC,NOx等)を低減さ
せる三元触媒等の触媒27が設けられている。この触媒
27の上流側には、排出ガスの空燃比に応じたリニアな
空燃比信号を出力する空燃比センサ28が設けられ、ま
た、触媒27の下流側には、排出ガス中の空燃比がリッ
チかリーンかによって出力が反転する酸素センサ29が
設けられている。
【0018】上述した各種のセンサの出力は電子制御回
路30内に入力ポート31を介して読み込まれる。電子
制御回路30は、マイクロコンピュータを主体として構
成され、CPU32、ROM33、RAM34、バック
アップRAM35等を備え、後述するように各種センサ
出力から得られたエンジン運転状態パラメータを用いて
燃料噴射量TAUや点火時期Ig等を演算し、その演算
結果に応じた信号を出力ポート36からインジェクタ2
0a〜20dや点火回路22に出力する。
【0019】更に、この電子制御回路30は、図2に示
すプログラムを実行することで、エンジン始動後に触媒
27を早期暖機する触媒早期暖機制御手段としても機能
し、更にこの触媒早期暖機制御手段(触媒早期暖機制御
期間)は、触媒早期暖機制御開始から点火時期を遅角補
正することで触媒27の昇温を促進する第1の触媒昇温
手段(点火遅角制御期間)と、触媒早期暖機制御期間の
途中から燃料噴射量をジグザグ状に増減補正する噴射デ
ィザ制御を行うことで触媒27を更に昇温させる第2の
触媒昇温手段(噴射ディザ制御期間)とに区分される。
【0020】以下、図2に示す触媒早期暖機制御ルーチ
ンの処理の流れを説明する。本ルーチンは、一定時間毎
(例えば40ms毎)に実行され、まずステップ101
で、水温センサ38から読み込んだエンジン冷却水温T
HWが所定の完全暖機温度T2以下か否か(つまり触媒
早期暖機制御が必要か否か)を判定する。ここで、完全
暖機温度T2は、エンジン11及び触媒27の双方が完
全暖機したと判断される温度であり、例えばT2=60
℃である。もし、エンジン冷却水温THWが完全暖機温
度T2より低ければ、ステップ102に進み、エンジン
冷却水温THWが所定の暖機制御下限温度T1以上か否
かを判定する。ここで、暖機制御下限温度T1は、触媒
早期暖機制御実行時にドライバビリティに悪影響を与え
ない下限温度であり、例えばT1=20℃である。
【0021】もし、エンジン冷却水温THW≧T1であ
れば、ステップ103に進み、エンジン始動が完了して
いるか否かをエンジン回転数NE≧500RPMである
か否かで判定する。もし、始動完了であれば、ステップ
104に進み、始動後の触媒早期暖機時間を計時する始
動後経過時間カウンタCSTAをインクリメントし、次
のステップ105で、始動後経過時間カウンタCSTA
が第1の所定時間αに到達したか否かを判定する。ここ
で、第1の所定時間αは、始動後の点火遅角制御による
触媒27の暖機によって触媒27内でCO,HC成分が
効率良く酸化反応できる状態に暖機されるまでに必要な
点火遅角制御時間である。
【0022】もし、始動後経過時間カウンタCSTAが
所定時間αに到達していなければ、ステップ106に進
み、第1の触媒昇温手段許可フラグFLG1を点火遅角
制御実行を示す「1」にセットして、点火遅角制御を実
行/継続し、本ルーチンを終了する。
【0023】その後、始動後経過時間カウンタCSTA
が第1の所定時間αに到達した時点で、噴射ディザ制御
による触媒暖機が効果的になる触媒温度に到達したと判
断して、ステップ105からステップ107へ進み、第
1の触媒昇温手段許可フラグFLG1を点火遅角制御終
了を示す「0」にセットし、点火遅角制御を終了する。
そして、次のステップ108で、始動後経過時間カウン
タCSTAが第2の所定時間βに到達したか否かを判定
する。ここで、第2の所定時間βは、噴射ディザ制御に
より触媒温度が活性化温度に上昇するのに必要な始動後
の経過時間(触媒早期暖機制御の実行時間)であり、上
記ステップ108の処理が特許請求の範囲でいう暖機状
態検出手段として機能する。
【0024】もし、始動後経過時間カウンタCSTAが
第2の所定時間βに到達していなければ、ステップ10
8からステップ109に進み、第2の触媒昇温手段許可
フラグFLG2を噴射ディザ制御実行を示す「1」にセ
ットして、噴射ディザ制御を実行/継続し、本ルーチン
を終了する。その後、始動後経過時間カウンタCSTA
が第2の所定時間βに到達した時点で、触媒温度が活性
化温度に到達したと判断して、ステップ108からステ
ップ110に進み、第2の触媒昇温手段許可フラグFL
G2を噴射ディザ制御終了を示す「0」にセットして噴
射ディザ制御を終了し、続くステップ111で、始動後
経過時間カウンタCSTAのオーバーフロー防止処理
(CSTA←β+1)を行い、本ルーチンを終了する。
【0025】一方、前述したステップ101で、エンジ
ン冷却水温THWが完全暖機温度T2以上と判定される
と、エンジン11及び触媒27の双方が完全暖機してい
ると判断して、ステップ112に進み、上記ステップ1
11と同じく、始動後経過時間カウンタCSTAのオー
バーフロー防止処理を行い、続くステップ114,11
5で、第1の触媒昇温手段許可フラグFLG1及び第2
の触媒昇温手段許可フラグFLG2を共に「0」にリセ
ットして触媒早期暖機制御を禁止し、本ルーチンを終了
する。要するに、始動前のエンジン停止時間が短い場合
等、エンジン11や触媒27が既に暖まった状態で始動
される場合には、触媒早期暖機制御が不要若しくは暖機
時間を短縮できるので、エンジン冷却水温THWを所定
の完全暖機温度T2と比較し、THW≧T2の時に触媒
早期暖機制御を禁止することで、エミッション、ドライ
バビリティ、燃費を向上するものである。
【0026】また、前記ステップ102,103のいず
れかで「No」と判定された場合、つまり、エンジン冷
却水温THWが暖機制御下限温度T1(=20℃)より
低い場合、又はエンジン回転数NE<500RPMであ
る場合には、いずれもエンジン回転が不安定で、触媒早
期暖機制御を行うとドライバビリティに悪影響を及ぼす
ので、ステップ113に進み、始動後経過時間カウンタ
CSTAをリセットし、続くステップ114,115
で、第1の触媒昇温手段許可フラグFLG1及び第2の
触媒昇温手段許可フラグFLG2を共に「0」にリセッ
トして触媒早期暖機制御を禁止し、本ルーチンを終了す
る。
【0027】次に、最終燃料噴射量TAUを演算する図
3の燃料噴射量演算ルーチンの処理の流れを説明する。
本ルーチンは180℃A毎(各気筒の上死点毎)に実行
され、特許請求の範囲でいう燃料噴射量演算手段として
機能する。本ルーチンの処理が開始されると、まずステ
ップ121,122で、エンジン回転数NEと吸気管圧
力PMを読み込み、次のステップ123で、第2の触媒
昇温手段許可フラグFLG2が噴射ディザ制御実行を示
す「1」にセットされているか否かを判定する。もし、
FLG2=1であれば、ステップ124に進み、ディザ
係数KDITをエンジン冷却水温THWに対応してRO
M33に記憶されたマップより算出する。この場合、デ
ィザ係数KDITは0〜0.1までの範囲で、エンジン
冷却水温THWが高くなるほど大きな値をとるように設
定されている。これは、空燃比に対応する失火領域がエ
ンジン冷却水温THWが低い時ほど広いため、低温時は
空燃比を理論空燃比より大きくリッチ側/リーン側に振
ることができないが、エンジン冷却水温THWが高くな
ると、空燃比を低温時に比べて大きく振ることができる
ためである。
【0028】そして、次のステップ125で、特定条件
が成立するか否かを判定する。ここで、特定条件とは、
理論空燃比(λ=1)よりリッチ側に燃料噴射量を設定
する高負荷域若しくは高回転域、又は、燃焼の安定しな
い低回転域若しくは低負荷域でないことである。この特
定条件が成立すると、ステップ126に進み、ディザ係
数KDITを補正するディザ補正量KNE,KPMをそ
れぞれエンジン回転数NEに対応したマップ及び吸気管
圧力PMに対応したマップより算出する。これらのマッ
プはROM33に記憶されている。
【0029】以上のようにしてステップ126で、ディ
ザ補正量KNE,KPMを算出すると、ステップ127
に進み、前回空燃比をリッチ側に振ったかリーン側に振
ったかを表すディザ確認フラグRFLGが「1」にセッ
トされているか否かを判定する。このディザ確認フラグ
RFLGが「1」にセットされているとき即ち前回空燃
比がリーン側に振られた場合には、ステップ128に進
み、今回はリッチ側に空燃比を設定するように、最終デ
ィザ係数TDitをディザ係数KDITとディザ補正量
KNE,KPMを用いて次式により算出する。 TDit=1+KDIT×KNE×KPM この後、ステップ129で、ディザ確認フラグRFLG
を「0」に反転して、ステップ133に進む。
【0030】一方、上記ステップ127で、ディザ確認
フラグRFLGが「0」にリセットされている場合、即
ち前回空燃比がリッチ側に振られた場合には、ステップ
130に進み、今回はリーン側に空燃比を設定するよう
に、最終ディザ係数TDitをディザ係数KDITとデ
ィザ補正量KNE,KPMを用いて次式により算出す
る。 TDit=1−KDIT×KNE×KPM この後、ステップ131で、ディザ確認フラグRFLG
を「1」に反転して、ステップ133に進む。
【0031】また、前述したステップ123又は125
のいずれかで「No」と判定された場合、すなわち第2
の触媒昇温手段許可フラグFLG2が「0」にリセット
され、噴射ディザ制御が禁止されている場合、又は特定
条件が成立しない場合には、ステップ132に進み、最
終ディザ補正係数TDitを「1」に設定した後、ステ
ップ133に進む。
【0032】そして、このステップ133では、エンジ
ン回転数NE及び吸気管圧力PMと基本燃料噴射量TP
との関係を規定する二次元マップより現在のNE,PM
に応じた基本燃料噴射量TPを算出する。この後、ステ
ップ134で、最終燃料噴射量TAUを、基本燃料噴射
量TP、最終ディザ係数TDit、基本燃料噴射量補正
係数FC及び無効噴射時間TVを用いて次式により算出
して、本ルーチンを終了する。 TAU=TP×TDit×FC+TV
【0033】次に、最終点火時期AESAを演算する図
4の点火時期演算ルーチンの処理の流れを説明する。本
ルーチンは180℃A毎(各気筒の上死点毎)に実行さ
れ、特許請求の範囲でいう点火時期演算手段として機能
する。本ルーチンの処理が開始されると、まずステップ
141,142で、エンジン回転数NEと吸気管圧力P
Mを読み込み、続くステップ143で、第1の触媒昇温
手段許可フラグFLG1が点火遅角制御実行を示す
「1」にセットされているか否かを判定する。この第1
の触媒昇温手段許可フラグFLG1が「1」にセットさ
れている場合には、ステップ144に進み、遅角量KR
ETをエンジン冷却水温THWに対応してROM33に
記憶されたマップより算出する。この場合、遅角量KR
ETは0〜10℃Aまでの範囲で、エンジン冷却水温T
HWが高くなるにほど大きな値をとるように設定されて
いる。
【0034】そして、次のステップ145では、遅角量
KRETを補正するための補正量KRNE,KRPMを
それぞれエンジン回転数NEに対応したマップと吸気管
圧力PMに対応したマップより算出する。なお、これら
のマップはROM33に記憶されている。この後、ステ
ップ146で、最終遅角量ARETを遅角量KRETと
補正量KRNE,KRPMを用いて次式により算出し
て、ステップ147に進む。 ARET=KRET×KRNE×KRPM
【0035】一方、前述したステップ143で、第1の
触媒昇温手段許可フラグFLG1が「0」と判定された
ときには、ステップ149に進み、最終遅角量ARET
を0として補正を禁止し、ステップ147に進む。
【0036】次のステップ147で、エンジン回転数N
Eと吸気管圧力PMの二次元マップより現在のNe,P
Mに対応する基本点火時期ABASEを算出する。この
後、ステップ148で、最終点火時期AESAを基本点
火時期ABASE、基本点火時期補正量C、最終遅角量
ARETを用いて次式より算出し、本ルーチンを終了す
る。 AESE=ABASE+C−ARET ここで、最終点火時期AESAはBTDC(上死点前)
の角度で表される。
【0037】図3のフローチャートで説明した燃料噴射
制御の動作を図5のタイムチャート(4気筒エンジンの
例)に基づいて説明する。信号Aは180℃A毎(クラ
ンク角センサ24から30℃A毎に出力されるパルス信
号の6パルス毎)に発生するクランク位置信号であり、
各気筒の上死点(TDC)で発生する。信号B〜Eはそ
れぞれ第1、第3、第4及び第2気筒に設けたインジェ
クタ20a,20c,20d,20bを駆動させる噴射
パルス信号であり、図3の燃料噴射演算ルーチンは信号
Aの入力毎に起動される。
【0038】例えば、図5の時刻eで図3の燃料噴射演
算ルーチンが起動されたと仮定すると、時刻eより数マ
イクロ秒経過後(燃料噴射演算ルーチン終了後)にステ
ップ134で算出された最終燃料噴射量TAUに相当す
る噴射信号が第3気筒(信号B)のインジェクタ20c
に出力される。同様に、時刻gで起動された燃料噴射演
算ルーチンで算出された最終燃料噴射量TAUは第4気
筒用である。そして、第1、第3、第4、第2の気筒の
順で最終燃料噴射量TAUはリーン側、リッチ側に交互
に振られる。
【0039】この例では、1噴射毎に噴射量をリッチ
側、リーン側に交互に振っているが、複数噴射毎にリッ
チ側、リーン側に振っても良い。また、所定噴射毎に燃
料噴射量をリーン側、リッチ側に振るのではなく、所定
時間ごとに燃料噴射量をリーン側、リッチ側に振ったり
しても良い。
【0040】このように燃料噴射量をリッチ/リーンに
振るこで触媒を早期暖機する噴射ディザ制御は、燃料噴
射量を燃焼毎に増減させて空燃比を理論空燃比に対して
リッチ側とリーン側に振ることでリッチ燃焼とリーン燃
焼とを繰り返し、リッチ燃焼により一酸化炭素(CO)
を発生し、リーン燃焼により酸素(O2 )を発生する。
そして、このように発生させた一酸化炭素と酸素は、触
媒27の触媒作用により次式に示す酸化反応を行い、熱
(Q)を発生する。 2CO+O2 =2CO2 +Q この酸化反応によって発生する熱(Q)で触媒27内を
通る排出ガス温度が上昇し、触媒27の暖機が促進され
る。
【0041】以上説明した触媒早期暖機制御の流れを図
6のタイムチャートを用いて説明する。図6に示すよう
に、始動(この場合、エンジン冷却水温25℃にて始
動)後、走行した場合を想定する。始動によりエンジン
回転数が上昇し、所定回転数(500RPM)に達する
と始動完了する。
【0042】始動完了後、経過時間カウンタCSTAを
積算していき、触媒温度が点火遅角制御によりA点に達
すると推定される時間αまでの間、第1の触媒昇温手段
許可フラグFLG1を点火遅角制御実行を示す「1」に
セットして、その間を点火遅角制御する。その後、始動
から時間αが経過し、噴射ディザ制御するのに適した温
度まで触媒27が暖機されたと推定されるときに、第1
の触媒昇温手段許可フラグFLG1を「0」にリセット
して、第1の触媒昇温手段(点火遅角制御)を禁止し、
第2の触媒昇温手段許可フラグFLG2を噴射ディザ制
御実行を示す「1」にセットして、噴射ディザ制御によ
る触媒27の暖機に切り替える。
【0043】その後、噴射ディザ制御による暖機により
触媒温度がB点(活性化温度)に到達すると推定される
時間βまで噴射ディザ制御を続け、触媒27が完全活性
すると推定されるB点つまりCSTA≧βとなったとき
に、第2の触媒昇温手段許可フラグFLG2を「0」に
リセットして、第2の触媒昇温手段(噴射ディザ制御)
を禁止する。その後は、通常の点火時期制御で通常の燃
料噴射制御を行う。
【0044】以上説明した第1の実施形態の効果につい
て、従来技術と比較して図7を用いて説明する。図7に
おいて、は上記実施形態の触媒早期暖機制御を示し、
は始動後に噴射ディザ制御のみを行う従来の触媒早期
暖機制御を示し、は触媒早期暖機制御を全く行わない
場合を示している。
【0045】始動後に噴射ディザ制御のみを行う従来の
触媒早期暖機制御では、触媒早期暖機制御を全く行わ
ないと比較して、A点より触媒の昇温は早くなる。し
かし始動後からA’点までの間は、触媒の温度が低いた
め、噴射ディザ制御しても触媒内で排出ガス中のCO,
HCの酸化反応が促進されず、逆に未反応のまま排気管
のテールパイプより排出され、その間はエミッションが
悪化してしまう。
【0046】この点、上記実施形態によれば、触媒27
の温度が低い間は、エミッションに悪影響を及ぼす噴射
ディザ制御を行わず、点火遅角制御で触媒27を早期暖
機し、触媒27内でCO,HCが酸化反応し易くなる温
度まで触媒27の温度を素早く昇温させ(A点)、排気
管26から排出される排出ガス中のHC,NOx等の有
害ガス成分を低減する。
【0047】その後、触媒27の温度がCO,HCの酸
化反応を促進する温度になって始めて噴射ディザ制御を
開始し、触媒27内でのHC,COの酸化反応の発熱で
触媒27を内部から効率良く暖機する。このように、触
媒早期暖機制御の途中で点火遅角制御から噴射ディザ制
御へ切り替えれば、エンジントルク低下を招く点火遅角
を必要最小限の時間に抑えることができ、ドライバビリ
ティも向上できる。
【0048】ところで、点火遅角制御による触媒暖機効
果を高めるために点火遅角量を大きくした状態から、点
火時期を急激に進角側に戻すと、エンジントルクの変動
が大きくなり、ドライバビリティに悪影響を及ぼす。ま
た、噴射ディザ制御への切替え当初から噴射ディザ量
(噴射増減量)を大きくした場合でも、エンジントルク
の変動が大きくなり、ドライバビリティに悪影響を及ぼ
す。
【0049】この欠点を解消する手段として、点火遅角
制御から噴射ディザ制御に切り替える際にその切替えの
前後で点火遅角制御と噴射ディザ制御とを重複させる切
替期間を設定し、この切替期間内において点火遅角量を
徐々に減衰させながら噴射ディザ量を徐々に増加させる
と、切替え時のエンジントルクの変動が抑えられ、ドラ
イバビリティが向上する。
【0050】以下、これを具体化した第2の実施形態を
図8乃至図11に基づいて説明する。まず、第2の実施
形態の触媒早期暖機制御の概要を図8に示すタイムチャ
ートを用いて説明する。すなわち、触媒27内でCO,
HCが酸化反応し易くなる温度(A点)に触媒27を暖
機するのに必要と考えられる始動後経過時間カウンタC
STAの判断時間αの前後にそれぞれ時間β2,α2を
設けて、このα2+β2を切替期間とし、この切替期間
内において点火遅角量を徐々に減衰させながら噴射ディ
ザ量を徐々に増加させることで、点火遅角制御から噴射
ディザ制御へスムーズに切り替え、ドライバビリティや
エミッションの悪化を防止する。
【0051】このような切替えを行うため、第1の触媒
昇温手段許可フラグFLG1は、(α+α2)点で
「0」にリセットし、第2の触媒昇温手段許可フラグF
LG2は、(α−β2)点で「1」にセットする。そし
て、点火遅角量KRETは(α−β2)点にて減衰させ
始め、(α+α2)点にてゼロとするように変化させ
る。一方、噴射ディザ係数KDITは(α−β2)点に
て徐々に増加させ始め、(α+α2)点にて通常の補正
値になるように設定する。
【0052】また、この第2の実施形態では、噴射ディ
ザ制御終了時のエンジントルクの変動も抑えて、ドライ
バビリティを更に向上させるために、触媒27が完全活
性する温度(B点)に触媒27を暖機するのに必要と考
えられる始動後経過時間カウンタCSTAの判断時間β
の直前にβ3の時間を設けて、このβ3の間に徐々にデ
ィザ係数KDITを減衰させ、βにてゼロとするように
設定する。つまり、目標となる触媒活性化温度と経過時
間で推定する温度との偏差が小さくなるに従って、徐々
に噴射ディザ量を減衰させ、ドライバビリティを向上さ
せる。
【0053】以下、この第2の実施形態の具体的な制御
の流れを図9乃至図11のフローチャートを用いて説明
する。図9は、第1の実施形態で用いた図2の触媒早期
暖機制御ルーチンの変更点を示す。ステップ105a
で、始動後時間経過カウンタCSTAが(α−β2)以
上経過しているか否かを判定し、経過していなければ、
ステップ116に進み、第1の触媒昇温手段許可フラグ
FLG1を「1」にセットし、続くステップ117で、
第2の触媒昇温手段許可フラグFLG2を「0」にリセ
ットする。これにより、CSTA<(α−β2)のとき
は点火遅角制御のみを実行する。
【0054】その後、始動後時間経過カウンタCSTA
が(α−β2)に達すると、ステップ105aからステ
ップ105bに進み、第2の触媒昇温手段許可フラグF
LG2を「1」にセットして、噴射ディザ制御を開始す
る。このとき、第1の触媒昇温手段許可フラグFLG1
は上記ステップ116の処理により「1」にセットされ
たままで、点火遅角制御も継続して行われる。そして、
次のステップ105cで、始動後時間経過カウンタCS
TAが(α+α2)以上経過しているか否かを判定し、
経過していなければ、以降の処理を行わずに、本ルーチ
ンを終了する。これにより、始動後時間経過カウンタC
STAが(α+α2)経過するまで、点火遅角制御と噴
射ディザ制御とが重複して行われ、その後、CSTA≧
(α+α2)になった時点で、ステップ105cからス
テップ107に進み、第1の触媒昇温手段許可フラグF
LG1を「0」にリセットして点火遅角制御を終了し、
以後、噴射ディザ制御のみを実行する。
【0055】この噴射ディザ制御は、触媒27の温度が
活性化温度に上昇するのに必要な時間βになるまで行わ
れ、CSTA≧βになった時点で、ステップ108から
ステップ110に進み、第2の触媒昇温手段許可フラグ
FLG2を噴射ディザ制御終了を示す「0」にセットし
て噴射ディザ制御を終了し、続くステップ111で、始
動後経過時間カウンタCSTAのオーバーフロー防止処
理(CSTA←β+1)を行い、本ルーチンを終了す
る。
【0056】一方、図10は第2の実施形態の燃料噴射
量演算ルーチンの主要部であり、図3との変更点につい
て説明する。ステップ125で、特定条件が成立すれ
ば、ステップ125aに進み、始動後経過時間カウンタ
CSTAが(α+α2)以上経過しているか否かを判定
する。もし、CSTA<(α+α2)であれば、ステッ
プ126に進み、ディザ係数KDITを補正するディザ
補正量KNE,KPMをそれぞれエンジン回転数NEに
対応したマップ及び吸気管圧力PMに対応したマップに
よって算出する。
【0057】この後、CSTA≧(α+α2)になった
時点で、ステップ125bに進み、CSTA<(β−β
3)であるか否かを判定し、CSTA<(β−β3)で
あれば、ステップ125dに進み、(α2+β2)時間
の間に実行される燃料噴射量算出回数Xを次式により算
出する。 X=(α2+β2)/T180 ここで、T180はクランク軸が180℃A回転するの
に要する時間である(単位はCSTAと同じとする)。
【0058】そして、次のステップ125dで、現在の
噴射ディザ係数KDITを燃料噴射量算出回数Xで除算
してディザ係数増加値K2を求める。この後、ステップ
125fで、現在の噴射ディザ係数KDITに前記ディ
ザ係数増加値K2を加算してステップ126へ進む。こ
のような処理の繰り返しにより、噴射ディザ係数KDI
Tは徐々に増加し、急激に大きな値を加算することを避
ける。
【0059】その後、CSTA≧(β−β3)になった
時点で、ステップ125bからステップ125gに進
み、β3をT180で除算することでβ間での燃料噴射
量算出回数X2を求め、続くステップ125hで、現在
の噴射ディザ係数KDITを燃料噴射量算出回数X2で
除算してディザ係数減衰値K3を求める。この後、ステ
ップ125iで、現在の噴射ディザ係数KDITから前
記ディザ係数減衰値K3を減算してステップ126へ進
む。このような処理の繰り返しにより、噴射ディザ係数
KDITは徐々に小さくなり、β時間が経過したときに
噴射ディザ係数KDITはゼロとなる。
【0060】一方、図11は第2の実施形態の点火時期
演算ルーチンの主要部であり、図4との変更点のみを説
明する。ステップ146で、最終遅角量ARETを遅角
量KRETと補正量KRNE,KRPMを用いて算出し
た後、ステップ146aに進み、始動後時間経過カウン
タCSTAが(α−β2)以上経過しているか否かを判
定し、経過していなければ、ステップ147に進み、エ
ンジン回転数NEと吸気管圧力PMの二次元マップより
現在のNe,PMに対応する基本点火時期ABASEを
算出する。
【0061】その後、CSTA≧(α−β2)になった
時点で、ステップ146bに進み、図10の燃料噴射量
演算ルーチンで説明したのと同様に、(α2+β2)間
の点火時期算出回数Xを求め、続くステップ146c
で、現在の遅角量ARETを点火時期算出回数Xで除算
して遅角量減衰値K1を求め、本ルーチン実行毎にその
時点の遅角量ARETから遅角量減衰値K1を減算して
いく(ステップ146d)。このような処理により、徐
々に遅角量ARETを減らし、始動後経過時間が(α+
α2)になったときに、遅角量ARETがゼロとなるよ
うする。
【0062】以上説明した第1及び第2の両実施形態で
は、始動後の経過時間を始動後時間経過カウンタCST
Aでカウントし、始動後の経過時間によって触媒27の
温度を推定して点火遅角制御から噴射ディザ制御への切
替えを行うようにした。しかし、このような時間を基準
にした切替えでは、始動時の触媒温度によって“所定時
間”経過後の触媒温度が異なってくるため、点火遅角制
御から噴射ディザ制御への切替え直後の噴射ディザ制御
による暖機効果が始動時の触媒温度によって変動するこ
とは避けられない。
【0063】そこで、図12に示す第3の実施形態で
は、触媒27に、触媒温度を検出する触媒温度センサ4
0を取り付け、この触媒温度センサ40の出力信号から
触媒温度を判定し、触媒温度が図6のA点(つまり触媒
27内でHC,COの酸化反応が促進される温度)にな
ったときに点火遅角制御から噴射ディザ制御へ切り替
え、その後、触媒温度が図6のB点(つまり触媒27が
完全に活性化する温度)になったときに噴射ディザ制御
を終了する。
【0064】この第3の実施形態では、触媒温度センサ
40により検出した触媒温度が所定温度(A点)に達し
たときに、点火遅角制御から噴射ディザ制御へ切り替え
るので、切替え直後の噴射ディザ制御による暖機効果が
始動時の触媒温度の影響を受けなくなり、安定した暖機
効果が得られる利点がある。しかも、触媒温度センサ4
0により検出した触媒温度が所定温度(B点)に達した
ときに、噴射ディザ制御を終了するので、始動時の触媒
温度の影響を受けずに、触媒早期暖機を過不足なく行う
ことができる。
【0065】この第3の実施形態においても、前記第2
の実施形態のように、点火遅角制御から噴射ディザ制御
に切り替える際にその切替えの前後で点火遅角制御と噴
射ディザ制御とを重複させる切替期間を設定し、この切
替期間内において点火遅角量を徐々に減衰させながら噴
射ディザ量を徐々に増加させるようにしても良い。ま
た、噴射ディザ制御を終了する際に噴射ディザ量を徐々
に減衰させるようにしても良い。この場合、遅角量AR
ETの減衰と噴射ディザ係数KDITの増加/減衰は、
目標とする触媒温度A点,B点と触媒温度センサ40に
より検出した触媒温度との偏差に応じて減衰値や増加値
を変化させれば良い。
【0066】以上説明した第3の実施形態では、触媒温
度を触媒温度センサ40により直接検出するようにした
が、触媒温度を反映した温度情報、例えばエンジン冷却
水温、排気温度、空燃比センサ28や酸素センサ29の
素子温度やヒータ温度等を検出する各種の温度センサ
(水温センサ38、排気温度センサ、素子温度センサ、
ヒータ温度センサ等)の出力信号に基づいて触媒温度を
間接的に検出するようにしても良い。
【0067】また、第1及び第2の両実施形態におい
て、点火遅角制御から噴射ディザ制御への切替えタイミ
ングと噴射ディザ制御の終了タイミングを決めるための
所定時間α,βを始動時のエンジン冷却水温に応じて補
正するようにしても良い。このようにすれば、始動後の
経過時間に基づく触媒温度の推定を精度良く行うことが
できる。
【0068】尚、上記各実施形態では、噴射ディザ制御
中には、切替期間を除いて点火遅角制御を禁止するよう
にしたが、噴射ディザ制御中にエンジントルク変動を抑
えることを狙って、噴射ディザがリッチ側に振れるとき
に点火時期を遅角補正するようにしても良い。
【0069】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の請求項1の構成によれば、触媒早期暖機制御を、最初
は点火遅角制御で行い、途中で噴射ディザ制御に切り替
えて行うので、触媒の温度上昇に応じて最適な暖機方法
に切り替えながら触媒を効率良く暖機することができ、
触媒早期暖機制御中のエミッションやドライバビリティ
を向上させながら、触媒暖機時間を短くすることができ
る。
【0070】また、請求項2では、点火遅角制御から噴
射ディザ制御への切替えタイミングをタイマ制御で決め
るようにしたので、切替えタイミングの制御を簡単に行
うことができる。
【0071】また、請求項3では、触媒温度を温度セン
サにより直接又は間接的に検出し、触媒温度が所定温度
に達したときに、点火遅角制御から噴射ディザ制御へ切
り替えるようにしたので、切替え直後の噴射ディザ制御
による暖機効果が始動時の触媒温度の影響を受けずに済
み、安定した暖機効果を得ることができる。
【0072】また、請求項4では、点火遅角制御から噴
射ディザ制御に切り替える際にその切替えの前後で点火
遅角制御と前記噴射ディザ制御とを重複させる切替期間
を設定し、この切替期間内において点火遅角量を徐々に
減衰させながら噴射ディザ量を徐々に増加させるように
したので、切替え時のエンジントルクの変動を抑えるこ
とができて、ドライバビリティを更に向上することがで
きる。
【0073】更に、請求項5では、触媒早期暖機制御
(噴射ディザ制御)を終了する際に噴射ディザ量を徐々
に減衰させるようにしたので、触媒早期暖機制御終了時
のエンジントルクの変動も抑えることができて、ドライ
バビリティ向上に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態を示すエンジン制御シ
ステム全体の概略構成図
【図2】第1の実施形態で用いる触媒早期暖機制御ルー
チンの処理の流れを示すフローチャート
【図3】第1の実施形態で用いる燃料噴射量演算ルーチ
ンの処理の流れを示すフローチャート
【図4】第1の実施形態で用いる点火時期演算ルーチン
の処理の流れを示すフローチャート
【図5】噴射信号と各気筒の行程の順序を示すタイムチ
ャート
【図6】第1の実施形態による触媒早期暖機制御を行っ
た場合の挙動を説明するタイムチャート
【図7】第1の実施形態の触媒早期暖機制御による効果
を説明するタイムチャート
【図8】本発明の第2の実施形態による触媒早期暖機制
御を行った場合の挙動を説明するタイムチャート
【図9】第2の実施形態で用いる触媒早期暖機制御ルー
チンの主要部の処理の流れを示すフローチャート
【図10】第2の実施形態で用いる燃料噴射量演算ルー
チンの主要部の処理の流れを示すフローチャート
【図11】第2の実施形態で用いる点火時期演算ルーチ
ンの主要部の処理の流れを示すフローチャート
【図12】本発明の第2の実施形態を示すエンジン制御
システム全体の概略構成図
【符号の説明】
11…エンジン(内燃機関)、15…スロットルバル
ブ、20a〜20d…インジェクタ、24…クランク角
センサ、26…排気管、27…触媒、28…空燃比セン
サ、29…酸素センサ、30…電子制御回路(触媒早期
暖機制御手段,第1の触媒昇温手段,第1の触媒昇温手
段,点火時期演算手段,燃料噴射量演算手段,暖機状態
検出手段)、38…水温センサ、40…触媒温度センサ
(温度センサ,暖機状態検出手段)。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F02D 43/00 301 F02D 43/00 301H 301B F02P 5/15 ZAB F02P 5/15 ZABE

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内燃機関の排気経路に配設された排出ガ
    ス浄化用の触媒と、 前記内燃機関の運転状態に基づいて点火時期を演算する
    点火時期演算手段と、前記内燃機関の運転状態に基づい
    て燃料噴射量を演算する燃料噴射量演算手段と、前記触
    媒の暖機状態を検出する暖機状態検出手段と、機関始動
    後、前記暖機状態検出手段により前記触媒の暖機完了が
    検出されるまで前記触媒を早期暖機する触媒早期暖機制
    御を実行する触媒早期暖機制御手段とを備え、 前記触媒早期暖機制御手段は、触媒早期暖機制御開始か
    ら前記点火時期を遅角補正することで前記触媒の昇温を
    促進する第1の触媒昇温手段と、触媒早期暖機制御の途
    中から前記燃料噴射量を増減補正する噴射ディザ制御を
    行うことで前記触媒を更に昇温させる第2の触媒昇温手
    段とを有することを特徴とする内燃機関制御装置。
  2. 【請求項2】 前記触媒早期暖機制御手段は、触媒早期
    暖機制御開始からの経過時間を計時するタイマを有し、
    その計時時間が所定時間に達したときに前記第1の触媒
    昇温手段による点火遅角制御から前記第2の触媒昇温手
    段による噴射ディザ制御に切り替えることを特徴とする
    請求項1に記載の内燃機関制御装置。
  3. 【請求項3】 前記暖機状態検出手段は、前記触媒の温
    度又は触媒温度を反映した温度情報を検出する温度セン
    サを有し、 前記触媒早期暖機制御手段は、前記温度センサの出力信
    号に基づいて触媒温度が所定温度に達したと判定したと
    きに前記第1の触媒昇温手段による点火遅角制御から前
    記第2の触媒昇温手段による噴射ディザ制御に切り替え
    ることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関制御装
    置。
  4. 【請求項4】 前記触媒早期暖機制御手段は、前記第1
    の触媒昇温手段による点火遅角制御から前記第2の触媒
    昇温手段による噴射ディザ制御に切り替える際にその切
    替えの前後で前記点火遅角制御と前記噴射ディザ制御と
    を重複させる切替期間を設定し、この切替期間内におい
    て点火遅角量を徐々に減衰させながら噴射ディザ量を徐
    々に増加させることを特徴とする請求項1乃至3のいず
    れかに記載の内燃機関制御装置。
  5. 【請求項5】 前記触媒早期暖機制御手段は、触媒早期
    暖機制御を終了する際に噴射ディザ量を徐々に減衰させ
    ることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の
    内燃機関制御装置。
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