(57)【要約】      （修正有）【課題】触媒の温度が活性温度まで上昇する以前に運転者の要求によりアクセル開度が頻繁に変化する場合において、空燃比の乱れを抑制する。【解決手段】内燃機関の排気系に配置した三元触媒が活性温度に達している状態にあるか否かを判断する判断手段と、運転者によるアクセル操作量を検出する検出手段と、前記検出手段で検出したアクセル操作量に対応してスロットルバルブの開度を制御する制御手段とを備え、前記判断手段が、前記三元触媒が活性温度に達していないと判断した場合に、前記制御手段が、アクセル操作量の変化量に対するスロットルバルブの開度の変化量を、前記三元触媒が活性温度に達していると判断した場合よりも小さくする制御を実施する制御装置を内燃機関に備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気系に配置した触媒が活性温度に達している状態にあるか否かを判断する判断手段と、
運転者によるアクセル操作量を検出する検出手段と、
前記検出手段で検出したアクセル操作量に対応してスロットルバルブの開度を制御する制御手段と
を備えた内燃機関の制御装置であって、
前記判断手段が、前記触媒が活性温度に達していない状態にあると判断した場合に、
前記制御手段が、アクセル操作量の変化量に対するスロットルバルブ開度の変化量を、前記触媒が活性温度に達していると判断した場合よりも小さくする制御を実施することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の起動時の制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気系には、排気ガス中の有害物質の浄化を図るべく触媒が配設されている。この触媒は、温度が活性温度に上昇するまでは排気ガスの浄化機能を十分に発揮しない。そのため、触媒の温度を速やかに上昇させるための制御が行われている。具体的には、触媒の温度が活性温度に上昇するまでの間、空燃比を理論空燃比よりリーン側に維持しつつ、燃料の噴射タイミングを遅角させることにより、多くの未燃酸素及び未燃燃料が触媒に達するようにして、触媒内でこれら未燃酸素と未燃燃料とを反応させて触媒を加熱する（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
ところで、触媒の温度が活性温度に上昇する以前であっても、図４における時刻ｔ1までの期間のように、運転者の要求によりスロットルバルブの開度が頻繁に増減することがあり得る。すると、同図の実線に示すように、吸入空気量も頻繁に変動し、空燃比が振動的に乱れる。触媒が活性化していない状態でこのような空燃比の乱れが発生すると、有害物質を浄化しきれなかった排気ガスが外部に放出されてしまうという不具合が起こり得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−３４３９１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は以上の点に着目し、触媒の温度が活性温度に達する以前の段階における排気ガスの悪化を抑制することを所期の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
すなわち本発明の内燃機関の制御装置は、内燃機関の排気系に配置した触媒が活性温度に達している状態にあるか否かを判断する判断手段と、運転者によるアクセル操作量を検出する検出手段と、前記検出手段で検出したアクセル操作量に対応してスロットルバルブの開度を制御する制御手段とを備えた内燃機関の制御装置であって、前記判断手段が、前記触媒が活性温度に達していない状態にあると判断した場合に、前記制御手段が、アクセル操作量の変化量に対するスロットルバルブ開度の変化量を、前記触媒が活性温度に達していると判断した場合よりも小さくする制御を実施することを特徴とする。
【０００７】
このようなものであれば、触媒が活性化していない段階において、触媒に流入する燃焼ガスの空燃比が振動的に乱れることを予防できる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、触媒の温度が活性温度に達する以前の段階における排気ガスの悪化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態に係る内燃機関の概略構成説明図。
【図２】同実施形態におけるスロットル開度マップである触媒活性化時用マップ及び触媒非活性化時用マップを示す図。
【図３】同実施形態の制御手順を示すフローチャート。
【図４】同実施形態におけるアクセル操作量、スロットルバルブの開度及び空燃比の経時変化を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
【００１１】
内燃機関１００は、自動車用の火花点火式のもので、複数の気筒を有する。図１には、その１気筒の構成を代表して図示している。
【００１２】
この内燃機関１００の吸気系１には、電子スロットルバルブ２が配設され、その下流側にはサージタンク３が設けられている。サージタンク３の下流には、燃料噴射弁４が取り付けられている。燃焼室５を形成するシリンダヘッド６には、吸気弁７及び排気弁８が配設されるとともに、火花を発生する点火プラグ９が装着されている。電子スロットルバルブ２、燃料噴射弁４、及び点火プラグ９は、電子制御装置１０により制御される。電子スロットルバルブ２の開度は、通常、アクセルペダルの操作量（踏度）に応じて制御されるが、アイドリング時等、アクセルペダルの操作量とは無関係に制御されることもある。
【００１３】
この内燃機関１００の排気系１１には、図示しないマフラに至るまでの排気管路１２に触媒である三元触媒１３が配設され、排気ガス中の酸素濃度に応じた信号を電子制御装置１０に出力するＯ2センサ１４が取り付けてある。
【００１４】
電子制御装置１０は、ＣＰＵ１０ａ、ＲＡＭ１０ｂ、ＲＯＭ１０ｃ、フラッシュメモリ１０ｄ、Ｉ／Ｏインタフェース１０ｅ等を包有するマイクロコンピュータシステムである。Ｉ／Ｏインタフェース１０ｅには、吸気系１を構成するサージタンク３内の圧力を検出する吸気圧センサ１５から出力される吸気圧信号ａ、回転数を検出する回転数センサ１６から出力される回転数信号ｂ、車速を検出する車速センサ１７から出力される車速信号ｃ、電子スロットルバルブ２の開度状態を検出するスロットルセンサ１８から出力される開度信号ｄ、内燃機関１００の温度としてのエンジンの冷却水温を検出する水温センサ１９から出力される水温信号ｅ、アクセルペダルの操作量を検出するアクセルセンサ２０から出力されるアクセル操作量信号ｆ、ブレーキペダルの操作量を検出するブレーキセンサ２１から出力されるブレーキ操作量信号ｇ、排気系１１を流通する排気ガス中の酸素濃度を検出するＯ2センサ１４からの電圧信号ｈ等が入力される。また、Ｉ／Ｏインタフェース１０ｅからは、電子スロットルバルブ２に対してその開閉を行うための開度制御信号ｐが、燃料噴射弁４に対して演算された燃料噴射時間に対応する開弁駆動信号ｑが、点火プラグ９に対して点火信号ｒが、それぞれ出力される。各種制御用のプログラムはＲＯＭ１０ｃ又はフラッシュメモリ１０ｄに格納されており、そのプログラムがＲＡＭ１０ｂに読み込まれＣＰＵ１０ａによって解読される。電子制御装置１０は、当該プログラムに従い、燃料噴射量及び噴射時期の制御、点火時期の制御、その他各種の制御を実施する。
【００１５】
また、電子制御装置１０には、アクセル操作量θに対応してスロットルバルブ２の開度ＴＡを制御するためのプログラムが内蔵してある。具体的には、所定時間ごとにアクセル操作量θを検出することによりアクセル操作量θの単位時間当たりの変化量（以下、アクセル開速度ｄθ／ｄｔと称する）を算出し、算出したアクセル開速度ｄθ／ｄｔをパラメータとしてスロットル開度マップを参照することによりスロットルバルブ２の開度ＴＡの単位時間当たりの変化量（以下、スロットルバルブ２の開速度ｄＴＡ／ｄｔと称する）を決定して、その開速度ｄＴＡ／ｄｔに従ってスロットルバルブ２の開度ＴＡを変化させる制御を繰り返し行う。ここで、アクセル開速度ｄθ／ｄｔは、前回検出したアクセル操作量θ1と今回検出したアクセル操作量θとの差に基づき算出する。
【００１６】
電子制御装置１０は、内燃機関１００の冷間始動時において、三元触媒１３の温度を速やかに上昇させるための制御を行う。例えば、三元触媒１３の温度が活性温度に上昇するまでの間、空燃比を理論空燃比よりリーン側に維持しつつ、燃料の噴射タイミングを遅角させることにより、多くの未燃酸素及び未燃燃料が三元触媒１３に達するようにして、三元触媒１３内でこれら未燃酸素と未燃燃料とを反応させて三元触媒１３を加熱する。
【００１７】
しかして本実施形態では、三元触媒１３が活性温度に達していない状態にあると判断された場合、アクセル開速度ｄθ／ｄｔの変化に対するスロットルバルブ２の開速度ｄＴＡ／ｄｔを、三元触媒１３が活性温度に達している状態におけるそれよりも小さくするようにしている。
【００１８】
本実施形態では、水温信号ｅが示す内燃機関１００の冷却水温が所定の閾値を下回っているときに、三元触媒１３が活性温度に達していない状態にあるものとみなす。
【００１９】
そして、三元触媒１３が活性温度に達していない状態にあるものとみなした場合には、スロットル開度マップとして、図２の破線に示す触媒非活性化時用マップを採用する。一方、三元触媒１３が活性温度に達している状態にあるものとみなした場合には、スロットル開度マップとして、同図の実線に示す触媒活性化時用マップを採用する。図２に示す例では、アクセル開速度ｄθ／ｄｔが所定値（ｄθ／ｄｔ）thを上回っている範囲において、触媒非活性化時用マップに基づくスロットルバルブ２の開速度ｄＴＡ／ｄｔが、触媒活性化時用マップに基づくスロットルバルブ２の開速度ｄＴＡ／ｄｔと比較して低くなっている。
【００２０】
以下、図３に示すフローチャートを参照しつつ、電子制御装置１０がプログラムに従い実行する処理の手順を述べる。このプログラムは、イグニッションスイッチがＯＮとなってから所定時間が経過するごとに実行される。
【００２１】
まず、アクセル操作量θを検出し（ステップＳ１）、今回検出したアクセル操作量θと前回検出したアクセル操作量θ-1との差に基づきアクセル開速度ｄθ／ｄｔを算出する（ステップＳ２）。次いで、三元触媒１３が活性温度に達している状態にあるか否かを判定する（ステップＳ３）。具体的には、前述したように、冷却水温が所定の閾値以上であるか否かを判定する。三元触媒１３が活性温度に達している状態にあるならば、すなわち冷却水温が所定の閾値以上であるならば、触媒活性化時用マップに基づきスロットルバルブ２の開速度ｄＴＡ／ｄｔを決定する（ステップＳ４）。一方、三元触媒１３が活性温度に達していない状態にあるならば、すなわち冷却水温が所定の閾値を下回っているならば、触媒非活性化時用マップに基づきスロットルバルブ２の開速度ｄＴＡ／ｄｔを決定する（ステップＳ５）。そして、決定したスロットルバルブ２の開速度ｄＴＡ／ｄｔに従いスロットルバルブ２の開度ＴＡを変化させ（ステップＳ６）、前回検出したアクセル操作量θ-1として、今回検出したアクセル操作量θを記憶する（ステップＳ７）。
【００２２】
すなわち、本実施形態では、アクセルセンサ２０が、運転者によるアクセル操作量θを検出する検出手段となる。また、電子制御装置１０が、内燃機関１００の排気系１１に配置した三元触媒１３が活性温度に達している状態にあるか否かを判断する判断手段、及び前記検出手段で検出したアクセル操作量θに対応してスロットルバルブ２の開度ＴＡを制御する制御手段となる。そして、水温センサ１９、アクセルセンサ２０及び電子制御装置１０が協働して本発明の制御装置として機能する。
【００２３】
本実施形態に係る内燃機関１００のスロットルバルブ２の制御方法によれば、図４における時刻ｔ1以前の時刻では、三元触媒１３が活性温度に達していない状態にあるので、触媒非活性化時用マップに基づきスロットルバルブ２の開度ＴＡの制御が行われる。従って、図４の破線に示すようにスロットルバルブ２の開度ＴＡの変化はアクセル操作量θの変化と比較して緩やかなものとなり、空燃比の変化も、図４の破線に示すように、従来の制御方法を採用した場合と比較して穏やかなものとなる。つまり、本実施形態によれば、三元触媒１３が完全に活性化していない期間に空燃比を安定させ、空燃比の乱れに伴う排気ガスの浄化効率の低下を抑制することができる。
【００２４】
なお、本発明は以上に述べた実施形態に限らない。
【００２５】
例えば、触媒活性化時用マップ及び触媒非活性化時用マップを用意する代わりに、スロットル開度マップを一つだけ用意し、触媒が活性温度に達していない状態にあると判断された場合には、前記スロットル開度マップに基づいて決定されるスロットルバルブ開度に対してなまし処理を加える、あるいは、前記スロットル開度マップを検索するためのキーとなるアクセル操作量に対して予めなまし処理を加えるという演算処理を実行するようにしてもよい。なまし処理では、スロットルバルブ開度の移動平均を算出してこの移動平均値にスロットルバルブを操作する、あるいは、アクセル操作量の移動平均を算出してこの移動平均値に対応したスロットルバルブ開度をスロットル開度マップから決定する。
【００２６】
また、上述した実施形態では、内燃機関の冷却水温が所定の閾値を下回る場合に触媒が活性温度に達していない状態にあると判断するようにしていたが、触媒の温度を直接検出し触媒温度信号を出力する触媒温度センサを設け、触媒温度信号が示す触媒の温度が所定の閾値を下回る場合に触媒が活性状態にないと判断するようにしてもよい。さらには、内燃機関が始動してから所定時間経過した後に触媒が活性温度に達するものとみなす、すなわち内燃機関が始動してから所定時間経過するまでは触媒が活性温度に達していないと判断するようにしてもよい。
【００２７】
その他、本発明の趣旨を損ねない範囲で種々に変更してよい。
【符号の説明】
【００２８】
２…スロットルバルブ
１０…電子制御装置（判断手段、制御手段）
１３…三元触媒（触媒）
１８…スロットルセンサ
１９…水温センサ
２０…アクセルセンサ（検出手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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