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技術 内燃機関の制御装置

出願人 三菱電機株式会社
発明者 門脇正樹
出願日 2019年4月17日 (1年10ヶ月経過) 出願番号 2019-078331
公開日 2020年10月29日 (3ヶ月経過) 公開番号 2020-176536
状態 特許登録済
技術分野 内燃機関の複合的制御 内燃機関に供給する空気・燃料の電気的制御 点火時期の電気的制御
主要キーワード 外部制御システム 低速応答 参照マップ トルク相当量 制御操作量 トルク基準値 機差ばらつき アクセル情報
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (6)

課題

アイドルオフアイドルといった運転状態に関わらず、車両ばらつきによりフリクションロスが大きな車両に対しても、耐ストール性ドライバビリティを確保しつつ、触媒早期活性化を実現する。

解決手段

触媒がライトオフ温度に到達するまでは、アイドル運転時の目標トルクを実現するための目標点火時期が、触媒の早期活性化のための触媒暖機目標点火時期まで点火遅角するように、要求排熱量換算トルクを要求排熱量換算トルク補正値だけ増量補正し、スロットル開度による吸気量を増量させる。アイドル運転からオフアイドル運転切り替わる場合には、前記要求排熱量換算トルク補正値を記憶し、オフアイドル運転中にも記憶した前記要求排熱量換算トルク補正値を用いて前記要求排熱量換算トルクを演算し、アイドル・オフアイドルという運転状態に関わらず、スロットル開度による吸気量を増量させ、増量したトルク増加分を点火遅角させる。

概要

背景

内燃機関排気ガス中の有害成分は、大気汚染の大きな原因の一つになっている。そのため、該有害物質無害物質転換する触媒装置が一般に使用されている。該触媒装置は、触媒が所定の温度に達していない状態では十分に機能しないため、触媒が冷えている状態では、有害物質が処理されることなくそのまま排出されてしまうことになる。このような問題点を解決するため、触媒を早期に活性化させるための触媒暖機制御が従来から各種提案されており、この種の制御装置として、例えば特許文献1、特許文献2、あるいは特許文献3に開示の提案がされている。

特許文献1は、触媒暖機制御として吸気量を通常のアイドル運転時よりも増量させつつ、アイドル時の目標回転数収束させるように点火時期を遅角側へフィードバック制御する内燃機関の制御装置に関するものである。
また、特許文献2は、機関毎のばらつきにより、点火時期が目標点火時期へ遅角される以前にエンジン回転数がアイドル運転時の目標回転数に収束する場合においては、点火時期を触媒暖機のための目標点火時期まで遅角させるとともに、吸気量を増量側へフィードバック制御する内燃機関の制御装置に関するものである。
特許文献1あるいは特許文献2の開示技術では、何れも点火時期の遅角により触媒へ流れる排気ガスの温度を上昇させることにより、触媒の早期活性化が図られている。

また、特許文献3は、触媒暖機制御として点火時期を遅角するが、出力トルクの変化量あるいは低下量が所定の範囲を超えた場合には、点火時期を進角側修正するエンジンシステムに関するものである。これにより加速時などの出力トルクを上昇させたい場合の燃焼不良あるいはトルク不足を解消させている。

概要

アイドル・オフアイドルといった運転状態に関わらず、車両ばらつきによりフリクションロスが大きな車両に対しても、耐ストール性ドライバビリティを確保しつつ、触媒の早期活性化を実現する。触媒がライトオフ温度に到達するまでは、アイドル運転時の目標トルクを実現するための目標点火時期が、触媒の早期活性化のための触媒暖機目標点火時期まで点火遅角するように、要求排熱量換算トルクを要求排熱量換算トルク補正値だけ増量補正し、スロットル開度による吸気量を増量させる。アイドル運転からオフアイドル運転切り替わる場合には、前記要求排熱量換算トルク補正値を記憶し、オフアイドル運転中にも記憶した前記要求排熱量換算トルク補正値を用いて前記要求排熱量換算トルクを演算し、アイドル・オフアイドルという運転状態に関わらず、スロットル開度による吸気量を増量させ、増量したトルク増加分を点火遅角させる。

目的

本願は、前記のような課題を解決するための技術を開示するものであり、アイドル・オフアイドルといった運転状態に関わらず、車両ばらつきによりフリクションロスが大きな車両に対しても、耐ストール性あるいはドライバビリティを確保しつつ、触媒の早期活性化を実現可能な内燃機関の制御装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

アクセル開度から求められる吸気制御要求軸トルク、予め設定されたロストルクアイドル運転時の回転数フィードバック量、および触媒早期活性化させるための要求排熱量トルク換算した要求排熱量換算トルクから求められる吸気制御用要求燃焼トルクにより、目標スロットル開度演算する目標スロットル開度演算手段と、前記アクセル開度から求められる点火制御用要求軸トルク、前記ロストルク、および前記アイドル運転時の回転数フィードバック量から求められる点火制御用要求燃焼トルクを実現するために、MBT点火時期からの要求遅角量を求めて目標点火時期を演算する目標点火時期演算手段と、前記アイドル運転時に、前記目標点火時期が触媒を早期活性させる触媒暖機目標点火時期よりも進角側にある場合には、要求排熱量換算トルク補正値を徐々に増加させて前記要求排熱量換算トルクを増量補正する要求排熱量換算トルク演算手段と、を備え、前記目標スロットル開度を開き側に制御し、アイドル運転からオフアイドル運転切り替わる時点で、前記要求排熱量換算トルク補正値を記憶し、記憶した前記要求排熱量換算トルク補正値を用いて前記要求排熱量換算トルクを演算することを特徴とする内燃機関制御装置

請求項2

前記要求排熱量換算トルク補正値は、前記アイドル運転時の触媒暖機制御により、前記目標点火時期が前記触媒暖機目標点火時期まで点火遅角した場合に、補正が完了したとして値を保持することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の制御装置。

請求項3

前記要求排熱量換算トルクは、走行中の負圧確保の要求がある場合に、補正無しの状態にリセットすることを特徴とする請求項1または2に記載の内燃機関の制御装置。

請求項4

前記要求排熱量換算トルクは、走行中の触媒暖機制御を再開する場合に、前記アイドル運転から前記オフアイドル運転に切り替わる時点で記憶した前記要求排熱量換算トルク補正値を用いて徐々に増量補正することを特徴とする請求項1から3の何れか一項に記載の内燃機関の制御装置。

請求項5

前記要求排熱量換算トルクは、アイドル運転中とオフアイドル運転中に関わらず、触媒がライトオフ温度に到達した後は補正無しの状態まで徐々に減量補正することを特徴とする請求項1から4の何れか一項に記載の内燃機関の制御装置。

技術分野

0001

本願は、内燃機関制御装置に関するものである。

背景技術

0002

内燃機関の排気ガス中の有害成分は、大気汚染の大きな原因の一つになっている。そのため、該有害物質無害物質転換する触媒装置が一般に使用されている。該触媒装置は、触媒が所定の温度に達していない状態では十分に機能しないため、触媒が冷えている状態では、有害物質が処理されることなくそのまま排出されてしまうことになる。このような問題点を解決するため、触媒を早期に活性化させるための触媒暖機制御が従来から各種提案されており、この種の制御装置として、例えば特許文献1、特許文献2、あるいは特許文献3に開示の提案がされている。

0003

特許文献1は、触媒暖機制御として吸気量を通常のアイドル運転時よりも増量させつつ、アイドル時の目標回転数収束させるように点火時期を遅角側へフィードバック制御する内燃機関の制御装置に関するものである。
また、特許文献2は、機関毎のばらつきにより、点火時期が目標点火時期へ遅角される以前にエンジン回転数がアイドル運転時の目標回転数に収束する場合においては、点火時期を触媒暖機のための目標点火時期まで遅角させるとともに、吸気量を増量側へフィードバック制御する内燃機関の制御装置に関するものである。
特許文献1あるいは特許文献2の開示技術では、何れも点火時期の遅角により触媒へ流れる排気ガスの温度を上昇させることにより、触媒の早期活性化が図られている。

0004

また、特許文献3は、触媒暖機制御として点火時期を遅角するが、出力トルクの変化量あるいは低下量が所定の範囲を超えた場合には、点火時期を進角側修正するエンジンシステムに関するものである。これにより加速時などの出力トルクを上昇させたい場合の燃焼不良あるいはトルク不足を解消させている。

先行技術

0005

特開平11−210608号公報
特開2005−214072号公報
特開平08−218995号公報

発明が解決しようとする課題

0006

特許文献1あるいは特許文献2に開示された内燃機関の制御装置によると、アイドル運転時の目標回転数が予め設定されており、その目標回転数へ向けて点火時期あるいは吸気量をフィードバック制御するものであり、例えばアクセルペダルを操作して車両を発進させる場合には、触媒暖機制御を解除して通常のアクセルペダルの操作に応じた内燃機関の制御を行っている。つまり、走行時には、触媒の早期活性化よりも加速不良とならないようにドライバビリティ優先させている。

0007

また、特許文献2では、機関そのもののフリクションロスのばらつきと、触媒へ流れる排気熱の温度を上昇させたい要求量の両方をまとめて吸気量にてフィードバック制御しているため、触媒暖機制御を中断したり終了する際に吸気量の増量を無効化すると、フリクションロスが大きい側へばらついていた場合には、出力トルク不足によるアイドル回転の低下、ドライバビリティ不良が発生してしまう。

0008

また、特許文献3に開示されたエンジンシステムによると、加速時などの出力トルクを上昇させるために点火時期を進角側に修正し、走行時には、触媒の早期活性化よりも加速不良とならないようにドライバビリティを優先させている。

0009

つまり、特許文献1、特許文献2、あるいは特許文献3の技術では、触媒を早期活性化するために点火遅角指令を優先した場合には、出力トルク不足によるアイドル運転時の回転低下あるいは走行時の加速不良が発生することと、出力トルクを確保するために点火進角指令を優先した場合には、触媒へ流れる排気ガスの温度が低下してしまい、触媒活性化までの所要時間が長くなってしまうこと、のトレードオフ関係にある2要素を両立できない課題がある。

0010

本願は、前記のような課題を解決するための技術を開示するものであり、アイドル・オフアイドルといった運転状態に関わらず、車両ばらつきによりフリクションロスが大きな車両に対しても、耐ストール性あるいはドライバビリティを確保しつつ、触媒の早期活性化を実現可能な内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0011

本願に開示される内燃機関の制御装置は、アクセル開度から求められる吸気制御要求軸トルク、予め設定されたロストルク、アイドル運転時の回転数フィードバック量、および触媒を早期活性化させるための要求排熱量トルク換算した要求排熱量換算トルクから求められる吸気制御用要求燃焼トルクにより、目標スロットル開度演算する目標スロットル開度演算手段と、
前記アクセル開度から求められる点火制御用要求軸トルク、前記ロストルク、および前記アイドル運転時の回転数フィードバック量から求められる点火制御用要求燃焼トルクを実現するために、MBT点火時期からの要求遅角量を求めて目標点火時期を演算する目標点火時期演算手段と、
前記アイドル運転時に、前記目標点火時期が触媒を早期活性させる触媒暖機目標点火時期よりも進角側にある場合には、要求排熱量換算トルク補正値を徐々に増加させて前記要求排熱量換算トルクを増量補正する要求排熱量換算トルク演算手段と、
を備え、
前記目標スロットル開度を開き側に制御し、アイドル運転からオフアイドル運転切り替わる時点で、前記要求排熱量換算トルク補正値を記憶し、記憶した前記要求排熱量換算トルク補正値を用いて前記要求排熱量換算トルクを演算することを特徴とする。

発明の効果

0012

本願に開示される内燃機関の制御装置によれば、アイドル・オフアイドルといった運転状態に関わらず、車両ばらつきによりロストルクが大きな車両に対しても、耐ストール性あるいはドライバビリティを確保しつつ、触媒の早期活性化を実現することができる。

図面の簡単な説明

0013

実施の形態1に係る内燃機関の制御装置により制御されるエンジンを概略的に示す構成図である。
実施の形態1に係る内燃機関の制御装置における目標点火時期と目標スロットル開度の演算手段を示すブロック図である。
実施の形態1に係る内燃機関の制御装置における要求排熱量換算トルクの演算手段を示すブロック図である。
実施の形態1に係る内燃機関の制御装置における点火時期あるいはスロットル開度等の変化を示すタイムチャート図である。
実施の形態1に係る内燃機関の制御装置のハードウエアの一例を示す図である。

実施例

0014

以下、本願に係る内燃機関の制御装置の好適な実施の形態について図面を用いて説明する。

0015

実施の形態1.
図1は、実施の形態1に係る内燃機関の制御装置により制御されるエンジンを概略的に示す構成図である。なお、本実施の形態における内燃機関としては、ガソリン機関のエンジンを搭載した車両の内燃機関を想定している。
図1において、エンジン1の吸気系の上流に、吸入空気流量を調整するために電子的に制御される電子制御式スロットルバルブ2が設けられている。また、電子制御式スロットルバルブ2の開度を測定するスロットル開度センサ3が設けられている。さらに、電子制御式スロットルバルブ2の上流には、吸入空気流量を測定するエアフロセンサ4が設けられており、電子制御式スロットルバルブ2の下流のエンジン1側には、サージタンク5内の圧力を測定する吸気圧センサ6が設けられている。なお、エアフロセンサ4と吸気圧センサ6に関しては、両方とも設けてもよいし、何れか一方のみを設けてもよい。

0016

また、図示は省略するが、電子制御式スロットルバルブ2の通過吸入空気の温度を検出する吸気温センサが、電子制御式スロットルバルブ2の上流もしくはサージタンク5内に設けられている。サージタンク5の下流の吸気通路には、燃料噴射するインジェクタ7が設けられている。なお、インジェクタ7はエンジン1のシリンダ直接噴射できるように設けてもよい。さらに、エンジン1にはエンジン1のシリンダ内混合気に点火するための点火コイル8、点火プラグ9が設けられるとともに、エンジン1の回転速度(以下、回転数と称す。)あるいはクランク角位置を検出するクランク角センサ10が設けられている。クランク角センサ10は、クランク軸に設けられたプレートエッジを検出し、エンジン1の回転数あるいはクランク角位置を検出する。

0017

エンジン1の下流の排気通路には、排気ガスの空燃比を測定する空燃比センサ11が設けられており、更に下流には排気ガスを浄化する触媒12が設けられている。触媒12としては、例えば三元触媒NOX吸蔵触媒等が用いられる。何れの触媒12も排気ガスを浄化するためには、浄化能力を発揮し始めるライトオフ温度よりも高温側に昇温させることが必要である。

0018

また、図示は省略するが、車両にはアクセルペダルとブレーキペダルが設けられ、アクセルペダルの操作量を検出するアクセル開度センサと、ブレーキペダルの操作を検出するブレーキセンサが設けられている。ブレーキセンサとしては、ブレーキペダルの操作量を検出するブレーキストロークセンサ、ブレーキペダルの操作の有無を検出するブレーキスイッチ等が用いられる。

0019

次に、エンジン1の制御手法の一つとして知られているトルクベース制御について簡単に説明する。
トルクベース制御では、エンジンに要求されるトルクの大きさを基準として吸入空気流量、燃料噴射量、点火時期等を制御する。例えば、アクセル開度あるいは回転数に基づいてエンジンが出力すべきトルクの目標値が演算され、この目標トルクが得られるようにエンジンの運転状態が制御される。また、自動変速機オートクルーズ装置衝突被害軽減装置といった外部制御システムを搭載した車両では、各外部制御システムからエンジンへの出力要求トルク値に換算されてエンジン制御装置(ECU)内で一元管理され、エンジンのトルク挙動包括的に制御される。

0020

本実施の形態におけるトルクベース制御では、各制御操作量に対して応答性が異なる二種類の制御、即ち、高速応答トルク制御低速応答トルク制御を実施することを想定している。前者の高速応答トルク制御は、点火コイル8および点火プラグ9の操作による点火時期によってトルクを制御する。また、後者の低速応答トルク制御は、電子制御式スロットルバルブ2の操作による吸入空気流量によってトルクを制御する。これらの制御は、トルクの応答性だけでなく、制御可能なトルクの出力範囲も異なるため、エンジンの運転状態あるいは車両の走行状態に応じて、各制御操作量が協調的に調整される。

0021

図2では、このトルクベース制御において、実施の形態1に係る内燃機関の制御装置における目標点火時期と目標スロットル開度の演算手段について説明する。
図2において、点火制御用要求軸トルク演算手段201では、アクセル開度もしくは図示しない回転数から、点火時期の操作量を制御することにより実現したい点火制御用要求軸トルクが演算され、点火制御用要求燃焼トルク演算手段202へ送られる。ここでの軸トルクは、エンジン1のクランク軸での力のモーメントを示す。また、燃焼トルクは、エンジン1のピストンに作用する平均有効圧表現されたトルク相当量(トルクに対応する圧力)を示す。

0022

点火制御用要求燃焼トルク演算手段202には、前記点火制御用要求軸トルクの他に、エンジン1の各種損失トルク合算値であるロストルクが入力される。損失トルクとしては、機械損失相当のフリクションロストルク吸気損失相当のポンプロストルク、発電機あるいはエアコンによる補機負荷相当の補機負荷トルク、およびアイドル運転時の目標回転数へ向けた回転数フィードバック制御のうち機差ばらつき学習値として記憶・保持されたロストルク学習値などが挙げられる。

0023

また、回転数フィードバック制御における回転数フィードバック量も点火制御用要求燃焼トルク演算手段202へ送られる。回転数フィードバック量は、目標回転数と実回転数偏差に応じた、比例制御による回転数フィードバック量(P項)と、積分制御による回転数フィードバック量(I項)をそれぞれトルクに相当する値で与えられる。点火制御用要求燃焼トルク演算手段202では、これらの入力情報を合算し、点火時期の操作量を制御することで実現したい点火制御用要求燃焼トルクが演算され、目標点火時期演算手段203へ送られる。

0024

次に、目標点火時期演算手段203では、前記点火制御用要求燃焼トルクの他に、図示しない回転数もしくは吸入空気流量から求まる充填効率を用いて目標点火時期が演算される。一般的に、回転数と充填効率が一定であるとき、エンジン1で発生する燃焼トルクTQは点火時期IGの2次関数として近似される。より詳細には、次式(1)に示すように、MBT(Minimum Advance for Best Torque)点火時期Bを頂点とする2次関数により近似するもので、A、B、Cは回転数と充填効率のマップとして予め設定されている。
TQ=−A(B−IG)2+C・・・(1)
エンジンの運転状態に応じてA、B、Cをマップから算出した上で、(1)式の関係から、点火制御用要求燃焼トルクを実現するための目標点火時期が演算される。ここで、運転状態毎のA、B、Cの特性として、充填効率が高いほどMBT時の燃焼トルクに相当するC値は大きくなるが、MBTからの遅角量に応じたトルク低減係数にあたるA値も大きくなるため、アイドル運転時よりも充填効率が高くなる走行時にはMBTからの遅角量に対する燃焼トルクの低下量が大きくなる傾向がある。

0025

続いて、吸気制御用要求軸トルク演算手段204では、点火制御用要求軸トルク演算手段201と同じ構成で、アクセル開度もしくは図示しない回転数からスロットル開度の操作量を制御することにより実現したい吸気制御用要求軸トルクが演算され、吸気制御用要求燃焼トルク演算手段205へ送られる。

0026

吸気制御用要求燃焼トルク演算手段205には、前記吸気制御用要求軸トルクの他に、前記ロストルクおよび回転数フィードバック量(I項)が入力される。なお、回転数フィードバック量(P項)については、吸入空気流量によってトルクを制御する低速応答トルク制御では出力トルクあるいはアイドル回転数ハンチングする懸念があり、エンスト救済などの限定的な条件でのみ入力されるため、ここでは図示しない。また、後述する要求排熱量換算トルクも吸気制御用要求燃焼トルク演算手段205へ送られ、これらの入力情報を合算し、スロットル開度の操作量を制御することで実現したい吸気制御用要求燃焼トルクが演算され、目標スロットル開度演算手段206へ送られる。

0027

次に、目標スロットル開度演算手段206では、前記吸気制御用要求燃焼トルクの他に、図示しない回転数、充填効率、インマニ圧、および空燃比といったエンジン1の運転状態を示す情報が入力され、目標スロットル開度が演算される。具体的には、吸気制御用要求燃焼トルクを出力するための目標充填効率を、現在の運転状態におけるエンジン1の熱効率相関のある変換係数により算出し、目標充填効率を達成するように、スロットル前後の圧力あるいは吸気温を用いて目標スロットル開口面積を算出し、電子制御式スロットルバルブ2の特性から目標スロットル開度が演算される。ここで、電子制御式スロットルバルブ2からシリンダまでの吸気遅れについてもインマニ圧あるいはサージタンク容積等の情報を用いて補正される。

0028

図2に示す目標点火時期と目標スロットル開度の演算手段の通り、目標スロットル開度を演算する過程にある吸気制御用要求燃焼トルク演算手段205でのみ、触媒暖機制御の制御操作量である要求排熱量換算トルクを加算することで、吸入空気流量としては増量しつつ、目標点火時期は点火制御用要求軸トルクを実現するよう点火遅角させている。

0029

次に図3において、実施の形態1に係る内燃機関の制御装置における要求排熱量換算トルクの演算手段について説明する。
要求排熱量換算トルク基準値演算手段301では、充填効率と冷却水温を軸としたマップに基づいて、要求排熱量換算トルク基準値が演算される。このマップは、前記フリクションロストルクあるいは補機負荷トルクが適合された標準的なエンジン1を用いて、触媒の温度を上昇させたい要求量から実際に点火時期を遅角させて、マップの格子点毎に適合される。このマップの適合の際には、触媒暖機のために点火時期をどこまで遅角させたいかの要求値である、触媒暖機目標点火時期も計測しておき、触媒暖機目標点火時期演算手段302では、充填効率と冷却水温を軸としたマップに基づいて、触媒暖機目標点火時期が演算される。なお、触媒暖機目標点火時期は、点火遅角による失火、あるいは触媒が溶損するほどの高温にならない範囲で遅角側に設定する。

0030

続いて、要求排熱量換算トルク補正値演算手段303では、前記触媒暖機目標点火時期と、図2の目標点火時期演算手段203にて演算される目標点火時期を入力情報として、要求排熱量換算トルク補正値を演算する。具体的には、目標点火時期が、触媒を早期活性化させるための触媒暖機目標点火時期まで点火遅角するように、要求排熱量換算トルク補正値を徐々に増量側へ補正する。ここで、前記要求排熱量換算トルク基準値のマップを適合したエンジンそのものであれば、要求排熱量換算トルク補正値を増量せずに目標点火時期と触媒暖機目標点火時期は同程度の値となるが、フリクションロストルクが大きいエンジンでは、回転数フィードバックにより吸入空気流量を増量しており、かつ前記(1)式とその運転状態毎のA、B、Cの特性より、目標点火時期が触媒暖機制御目標点火時期よりも進角側でアイドル運転時の回転数が安定してしまう。

0031

次に、前記要求排熱量換算トルク基準値と、前記要求排熱量換算トルク補正値は、要求排熱量換算トルク演算手段304へ入力され、2つのトルク情報を合算することで要求排熱量換算トルクを演算する。ここで、要求排熱量換算トルク演算手段304には、アイドル運転中か走行する意思があるかを識別するアクセル情報、走行中にブレーキ操作により制動したい意思があるかを識別するブレーキ情報が入力される。入力された要求排熱量換算トルク補正値は、アイドル運転中は、増量側への補正量の更新許可するが、アクセル踏み込み等により走行もしくはノーロードレーシングの運転状態では更新を禁止し、直前のアイドル運転時に更新した値で保持して記憶しておく。これにより、走行中においてもアイドル時に更新した触媒活性化のための要求排熱量換算トルクを用いて吸入空気流量の増量を実現しつつ、目標点火時期は点火制御用要求軸トルクを実現するように点火遅角させることができるため、アイドル・オフアイドルといった運転状態に関わらず、車両ばらつきによりロストルクが大きな車両に対しても、耐ストール性あるいはドライバビリティを確保しつつ、触媒の早期活性化を実現することができる。

0032

また、アイドル運転中に要求排熱量換算トルク補正値を徐々に増量側へ補正することにより、目標点火時期が触媒暖機目標点火時期まで点火遅角した場合には、要求排熱量換算トルク補正値の更新を止めて値を保持することで、不要なスロットル開度の変動を抑えてアイドル回転の安定性を向上させつつ、点火遅角のさせ過ぎによる失火、あるいは触媒が溶損するほどの高温になることを防ぐ。

0033

また、要求排熱量換算トルク演算手段304では、走行中にブレーキを踏むことにより制動モードに入った場合には、制動するためのインマニ内の負圧を確保するために、要求排熱量換算トルクを無効化し、図2の吸気制御用要求燃焼トルク演算手段205での要求排熱量換算トルクの加算を禁止する。これにより減速意思がある際には安全を優先して出力トルクを落とし、インマニ内の負圧も確保することでブレーキによる制動能力を発揮することができる。特に、標高が高く大気圧が低い環境において、ブレーキ性能を確保するという大きな効果を発揮する。

0034

更に、要求排熱量換算トルク演算手段304では、走行中にブレーキを開放することにより制動モードが解除された場合には、要求排熱量換算トルクを、現在の運転状態における要求排熱量換算トルク基準値と、アイドル時に記憶していた要求排熱量換算トルク補正値の合算値まで徐々に増量補正することで触媒暖機制御を再開させる。これにより、触媒の早期活性化を実現しつつ、走行中の急激なトルク増減を抑えたドライバビリティを実現することができる。

0035

また、要求排熱量換算トルク演算手段304では、触媒がライトオフ温度に到達した後は、要求排熱量換算トルクを触媒暖機制御が無効化状態となるまで徐々に減量補正する。これにより、急激なエンジン1の運転状態の変化を生じさせずに触媒暖機制御を終了させることができるため、アイドル運転時の耐ストール性、走行時のドライバビリティを損なうことがない。なお、触媒がライトオフ温度に到達したか否かの判断は、図1に図示されない触媒の温度を計測する触媒温度センサで判定したり、エンジン1を始動した後の吸入空気流量の積算値が予め設定した積算量を超えたか否かで判定するなど、手段は様々である。

0036

次に、実施の形態1に係る内燃機関の制御装置を適用した場合における、エンジンの運転状態および各種制御操作量の挙動を説明する。
図4では、実施の形態に係る内燃機関の制御装置を適用した場合における、車速Vs、回転数Ne、目標点火時期Igt、回転数フィードバック量(I項)TQfbi、回転数フィードバック量(P項)TQfbp、要求排熱量換算トルクTQwup、目標スロットル開度Thtの挙動を実線で示したチャート図である。なお、目標点火時期Igt、要求排熱量換算トルクTQwupについては、前記実線をAで示し、比較のため、触媒暖機制御を実施していない場合の挙動を二重線Cで示し、実施の形態1に係る内燃機関の制御装置を適用していない場合の挙動を一点破線Bで示している。

0037

回転数Neは、エンジンの始動とともに急激に上昇し目標回転数Netを大きく超えてピークに達した後、下降に転じる。その後、時刻t1のタイミングでアイドル運転時の回転数フィードバック制御が開始され、回転数Neを目標回転数Netに収束させるために、回転数フィードバック量(I項)TQfbiと、回転数フィードバック量(P項)TQfbpが増減して補正される。
図4は、前記フリクションロストルクが大きく、各回転数フィードバック量が増量側へ補正されている例であり、回転数フィードバック量(I項)TQfbiは目標スロットル開度Thtが開く側に反映され、回転数フィードバック量(P項)TQfbpは目標点火時期Igtが進角する側に反映されている。

0038

回転数Neが目標回転数Netに対して所定値以内のところまで収束する時刻t2のタイミングでは、回転数フィードバック量(I項)TQfbiは保持されつつ、回転数フィードバック量(P項)TQfbpは補正無しの状態にリセットされている。なお、エンジンの完暖状態を経て、回転数フィードバック量(I項)TQfbiがそのエンジン固有のロストルクのずれであると判定した場合には、回転数フィードバック量(I項)TQfbiの値をロストルク学習値に反映するため、その学習後の冷機始動時は早期に回転数Neが目標回転数Netへ収束することになり、時刻t2のタイミングも早期化される。

0039

時刻t2のタイミングで回転数Neが目標回転数Netへ収束し、エンストあるいは異常な回転吹け上がりの懸念が小さいことを判定してから触媒暖機制御を開始する。触媒暖機制御としては、図示しない充填効率等の情報をもとに、予め設定した要求排熱量換算トルク基準値TQwupbまで要求排熱量換算トルクTQwupを徐々に増量する。要求排熱量換算トルクTQwupに連動して目標スロットル開度Thtが開き側に制御され目標点火時期Igtが遅角側へ制御される。

0040

続いて時刻t2’のタイミングで要求排熱量換算トルク基準値TQwupb分の増量補正が完了する。この時点で、フリクションロストルクが大きい本例では、予め要求排熱量換算トルク基準値TQwupbを設定したときと比較して、目標点火時期Igtが触媒暖機目標点火時期Igtwupよりも進角側となるため、十分な早期の触媒活性化を実現できない。そこで、時刻t2’のタイミングから要求排熱量換算トルク補正値TQwupcを徐々に増量する。この増量は目標点火時期Igtが触媒暖機目標点火時期Igtwupに遅角されるまで増量し、目標点火時期Igtが触媒暖機目標点火時期Igtwupにまで遅角され、所定時間以上運転状態が安定していることを判定すれば、要求排熱量換算トルク補正値TQwupcを保持して記憶しておく。これにより、本実施の形態を適用していない場合の一点破線Bに対して、本実施の形態を適用した場合の実線Aは、目標点火時期Igtが触媒暖機目標点火時期Igtwupまで遅角されつつ、目標スロットル開度Thtは開き側に制御される。

0041

続いて、時刻t3のタイミングでアクセルを踏み込み、走行を開始する。このとき、運転状態によって変化する要求排熱量換算トルク基準値TQwupbに対して、要求排熱量換算トルク補正値TQwupcは保持され続けて要求排熱量換算トルクTQwupが演算される。これにより、走行中においてもアイドル時に更新した触媒活性化のための点火遅角を実現しつつ、吸入空気流量を増量させることでアクセル開度などから要求される要求軸トルクを実現することができる。

0042

続いて、時刻t4のタイミングでブレーキを踏み込み、停車に向けて制動を開始する。このとき触媒暖機制御は、触媒がライトオフ温度に到達していなくても一旦中断し、要求排熱量換算トルクTQwupを無効化し、目標スロットル開度Thtを閉じ側に制御しつつ、目標点火時期Igtを触媒暖機制御を実施していない二重線Cと一致するところまで進角側に制御する。これにより、インマニ内の負圧も確保することでブレーキによる制動能力を発揮することができる。ただし、本例では減速のための点火遅角制御あるいは燃料カット制御については図示を省略する。

0043

以上により、触媒暖機制御として吸気量の増量制御と点火時期の遅角制御を、アイドル運転中あるいは走行中に関わらず行う内燃機関の制御装置において、車両ばらつきによりロストルクが大きな車両に対しても、耐ストール性あるいはドライバビリティを確保しつつ、触媒の早期活性化を実現することができる。

0044

ここで、図2により説明した点火制御用要求軸トルク演算手段201、点火制御用要求燃焼トルク演算手段202、目標点火時期演算手段203、吸気制御用要求軸トルク演算手段204、吸気制御用要求燃焼トルク演算手段205、目標スロットル開度演算手段206、および図3により説明した要求排熱量換算トルク基準値演算手段301、触媒暖機目標点火時期演算手段302、要求排熱量換算トルク補正値演算手段303、要求排熱量換算トルク演算手段304は、内燃機関の制御装置が有する演算手段である。内燃機関の制御装置501は、ハードウエアの一例を図5に示すように、プロセッサ502と記憶装置503を備えている。記憶装置503は図示していないが、ランダムアクセスメモリ等の揮発性記憶装置と、フラッシュメモリ等の不揮発性補助記憶装置とを具備する。また、フラッシュメモリの代わりにハードディスクの補助記憶装置を具備してもよい。プロセッサ502は、記憶装置503から入力されたプログラムを実行する。この場合、補助記憶装置から揮発性記憶装置を介してプロセッサ502にプログラムが入力される。また、プロセッサ502は、演算結果等のデータを記憶装置503の揮発性記憶装置に出力してもよいし、揮発性記憶装置を介して補助記憶装置にデータを保存してもよい。

0045

なお、前記実施の形態は一例に過ぎず、本願はかかる特定の実施の形態に限定されるものではなく、本願の要旨の範囲において、他の様々な実施の形態が可能である。前記実施の形態では、要求排熱量換算トルク基準値をマップで与えているが、要求排熱量をトルクに換算せずに、要求トルクから目標充填効率を演算する過程で要求排熱量そのものを与えて制御してもよいし、触媒暖機目標点火時期あるいは予め設定された通常運転時のベース点火時期からの目標遅角量、および現在あるいは予測された熱効率と相関のある係数を用いてトルクへ変換してもよい。また、アイドル運転中とオフアイドル運転中とを区別するように、アクセル情報あるいは回転数によって要求排熱量換算トルク基準値の参照マップを切り替えてもよい。回転数によって切り替える場合は、回転数と充填効率のマップで基準値を与え、冷却水温による係数を乗算する構成にしてもよい。また、アクセル開度によるアイドル運転とオフアイドル運転の判別、ブレーキ情報による制動の判定は、例えば、オートクルーズ装置のようにアクセルペダルあるいはブレーキペダルを操作しない場合には、走行あるいは制動の要求有無を判別する情報として、オートクルーズ装置からの要求トルク情報で代用してもよい。

0046

前記のように、本願には例示的な実施の形態が記載されているが、実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも1つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合が含まれるものとする。

0047

1エンジン、2電子制御式スロットルバルブ、3スロットル開度センサ、4エアフロセンサ、5サージタンク、6吸気圧センサ、7インジェクタ、8点火コイル、9点火プラグ、10クランク角センサ、11空燃比センサ、12触媒、201点火制御用要求軸トルク演算手段、202 点火制御用要求燃焼トルク演算手段、203目標点火時期演算手段、204吸気制御用要求軸トルク演算手段、205 吸気制御用要求燃焼トルク演算手段、206目標スロットル開度演算手段、301 要求排熱量換算トルク基準値演算手段、302触媒暖機目標点火時期演算手段、303 要求排熱量換算トルク補正値演算手段、304 要求排熱量換算トルク演算手段、501内燃機関の制御装置、502プロセッサ、503記憶装置。

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