(57)【要約】【課題】内燃機関の排気浄化触媒の劣化しているまたは劣化の可能性があると認められた状態において、エミッションの悪化をより確実に抑制できる技術を提供する。【解決手段】内燃機関のトルクを略最大とできる点火時期であるＭＢＴより前まで点火プラグの点火時期を進角させることができる内燃機関の制御システムにおいて、冷間始動時に（Ｓ１０１）、内燃機関の排気浄化触媒が劣化していると認められた場合に（Ｓ１０２）、点火時期をＭＢＴより前へ進角させることにより排気中のＨＣの増大を抑制する（Ｓ１０４）。【選択図】図６
2008267294.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
火花点火式の内燃機関の点火時期をＭＢＴより前へ進角させる過進角手段と、
前記内燃機関の排気通路に設けられ該排気通路を通過する排気を浄化する排気浄化触媒と、
前記排気浄化触媒の浄化能力の劣化または劣化の可能性を判定する浄化能力劣化判定手段と、を備え、
前記浄化能力劣化判定手段が前記排気浄化触媒の浄化能力が劣化しているまたは劣化の可能性があると判定した場合には、前記過進角手段により前記点火時期をＭＢＴより前へ進角させることを特徴とする内燃機関の制御システム。
【請求項２】
前記排気浄化触媒の暖機時において、
前記浄化能力劣化判定手段が前記排気浄化触媒の浄化能力が劣化していると判定した場合には、
前記過進角手段によって、前記点火時期をＭＢＴより前であって、前記内燃機関の気筒内の圧力がＴＤＣ付近で最高となる点火時期まで進角させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御システム。
【請求項３】
前記内燃機関の燃焼室への燃料供給を停止する燃料カット手段をさらに備え、
前記排気浄化触媒の温度が所定温度以上であることが検出されることにより、前記浄化能力劣化判定手段が、所定のリーン雰囲気の状態では前記排気浄化触媒の浄化能力が劣化する可能性があると判定した場合には、
前記燃料カット手段による前記燃焼室への燃料供給の停止を禁止するとともに、前記過進角手段により前記内燃機関の点火時期をＭＢＴより前へ進角させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御システム。
【請求項４】
火花点火式の内燃機関の点火時期をＭＢＴより前へ進角させる過進角手段と、
前記内燃機関の排気通路に設けられ排気通路を通過する排気を浄化する排気浄化触媒と、
前記内燃機関に係る所定の減速状態においては、前記内燃機関の燃焼室への燃料供給を停止する燃料カット手段と、を備え、
前記所定の減速状態において、前記排気浄化触媒が所定温度以上の高温状態である場合には、前記排気浄化触媒の浄化能力の劣化を抑制するために前記燃料カット手段による前記燃焼室への燃料供給の停止を禁止するとともに、前記過進角手段によって前記内燃機関の点火時期をＭＢＴより前へ進角させることを特徴とする内燃機関の制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、火花点火式の内燃機関を制御するシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の内燃機関から排出される排気中の有害成分（例えば、ＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘ）の規制が強化されるに伴い、排気中の有害成分を排気浄化触媒によって浄化する技術が提案されている。ここで、排気浄化触媒としては、代表的なものにＮＯｘの還元と、ＨＣ，ＣＯの酸化処理を同時に処理する三元触媒などを例示できる。
【０００３】
この排気浄化触媒は、経年変化や熱劣化によりその浄化能力が劣化する場合があり、排気浄化触媒の浄化能力が劣化した場合には、排気中のＨＣなどの浄化効率が低下し、内燃機関におけるエミッションが悪化する場合があった。
【０００４】
一方従来、火花点火式の内燃機関において、点火時期を、ＭＢＴ（Minimum spark advance for Best Torque）より前へ進角させることにより、冷却水の温度上昇を促進し、以
て内燃機関の暖機性を向上させる技術が知られている（例えば、特許文献１を参照。）。上記した従来の技術は内燃機関の暖機性は考慮しているものの、内燃機関のエミッションを向上させる点については考慮されていない。
【特許文献１】特開２０００−２４０５４７号公報
【特許文献２】特開２００６−０５７４９４号公報
【特許文献３】特開２００１−０５９４４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記した実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関の排気浄化触媒の劣化または劣化の可能性が認められた状態において、エミッションの悪化をより確実に抑制できる技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記した課題を解決するために、内燃機関におけるトルクが略最大となる点火時期であるＭＢＴより前まで点火時期を進角させることができる内燃機関の制御システムにおいて、内燃機関の排気浄化触媒について劣化または劣化の可能性が検出された場合に、点火時期をＭＢＴより前へ進角させることにより排気中のＨＣの増大を抑制することを最大の特徴とする。
【０００７】
より詳しくは、火花点火式の内燃機関の点火時期をＭＢＴより前へ進角させる過進角手段と、
前記内燃機関の排気通路に設けられ該排気通路を通過する排気を浄化する排気浄化触媒と、
前記排気浄化触媒の浄化能力の劣化または劣化の可能性を判定する浄化能力劣化判定手段と、を備え、
前記浄化能力劣化判定手段が前記排気浄化触媒の浄化能力が劣化しているまたは劣化の可能性があると判定した場合には、前記過進角手段により前記点火時期をＭＢＴより前へ進角させることを特徴とする。
【０００８】
ここで、内燃機関の気筒内の壁面に付着した燃料または付着する前の燃料（以下、これらを総称して「筒内付着燃料」と称する。）が、燃焼に供されることなく未燃のまま気筒
内から排出される場合がある。その際、内燃機関の排気系に配置された排気浄化触媒が経年変化や熱劣化によって浄化能力が低下した状態にあると、前記した未燃燃料成分が触媒において浄化されずに外部に放出される場合があった。その結果、エミッションが悪化する場合があった。
【０００９】
これに対し、本願発明者が鋭意の実験及び検証を行った結果、火花点火式の内燃機関において点火時期がＭＢＴより前へ進角（以下、「過進角」と称する）されると、気筒内から排出される未燃燃料成分（例えば、ＨＣ。以下では単純に「ＨＣ」と略す。）が著しく減少することが見出された。
【００１０】
これは、点火時期が過進角された場合は、圧縮上死点前に燃焼する混合気の量が増加するため、混合気の燃焼による昇圧・昇温効果がピストンの上昇動作による昇圧・昇温効果に加わって気筒内の圧力（以下、「筒内圧」と称する）及び筒内温度のピーク値が高められ、筒内付着燃料、および／または気筒内の壁面に付着する前の燃料の気化及び酸化が促進されることに因ると考えられる。
【００１１】
そこで、本発明に係る内燃機関の制御システムは、内燃機関において排気浄化触媒の浄化能力の劣化しているまたは、劣化の可能性があると判定された場合に、内燃機関の点火時期を過進角させることにより内燃機関から排出されるＨＣの低減を図ることとした。
【００１２】
これによれば、内燃機関の排気浄化触媒の浄化能力が低下した際に、点火時期が過進角されることによって筒内温度のピーク値が高められ、気筒内における筒内付着燃料の酸化または気化が促進されるので、内燃機関から排出されるＨＣの量が低減する。そうすると、排気浄化触媒の浄化能力が低下した場合であっても、排気浄化触媒で浄化されずに外部に放出されるＨＣを低減することができる。その結果、エミッションの悪化を抑制することができる。
【００１３】
また、本発明においては、前記排気浄化触媒の暖機時において、
前記浄化能力劣化判定手段が前記排気浄化触媒の浄化能力が劣化していると判定した場合には、
前記過進角手段によって、前記点火時期をＭＢＴより前であって、前記内燃機関の気筒内の圧力がＴＤＣ付近で最高となる点火時期まで進角させるようにしてもよい。
【００１４】
ここで、冷間時において排気浄化触媒の暖機を行う場合、一般的には内燃機関における点火時期を遅角するとともに吸入空気量を増量する制御が行なわれることが多い。これは、内燃機関から排出されるＨＣが増加したとしてもより早期に排気浄化触媒を暖機させることで、トータルとしての外部へのＨＣの放出量を低減しようとするものである。しかし、このような制御を行った場合、排気浄化触媒の浄化能力が低下した状態においては、暖機による大幅な浄化能力の改善が見込めないため、トータルとしての外部へのＨＣの放出量が却って増加してしまう場合があった。
【００１５】
そこで、本発明においては、排気浄化触媒の暖機時において、浄化能力劣化判定手段が排気浄化触媒の浄化能力が劣化していると判定した場合には、内燃機関の点火時期をＭＢＴより前の点火時期であって、内燃機関の気筒内の圧力がＴＤＣ付近で最高となる点火時期まで進角させることとした。
【００１６】
ここで、内燃機関の点火時期をＭＢＴより前の点火時期であって、内燃機関の気筒内の圧力がＴＤＣ付近で最高となる点火時期まで進角させた場合には、内燃機関の燃焼室温度のピーク値を略最高とすることができることが分かっている。従って、本発明においては、内燃機関から排出されるＨＣの量を最も効率よく低減することができる。
【００１７】
そうすると、排気浄化触媒の浄化能力が低下しており且つ、排気浄化触媒の暖機中という不利な条件でも、排気浄化触媒で浄化されずに外部に放出されるＨＣの量をより確実に低減することができる。
【００１８】
また、本発明によれば、前記内燃機関の燃焼室への燃料供給を停止する燃料カット手段をさらに備え、
前記排気浄化触媒の温度が所定温度以上であることが検出されることにより、前記浄化能力劣化判定手段が、所定のリーン雰囲気の状態では前記排気浄化触媒の浄化能力が劣化する可能性があると判定した場合には、
前記燃料カット手段による前記燃焼室への燃料供給の停止を禁止するとともに、前記過進角手段により前記内燃機関の点火時期をＭＢＴより前へ進角させるようにしてもよい。
【００１９】
ここで、排気浄化触媒が所定温度以上の高温の状態で、例えばアクセルがＯＦＦされたことによって燃料がカットされ、排気浄化触媒の雰囲気がリーンになった場合について考える。このような状態が長時間継続すると排気浄化触媒が高温且つ過酸素濃度の状態となり、触媒中の貴金属においてシンタリングが生じ、排気浄化触媒が劣化する可能性がある。
【００２０】
これを抑制するため、排気浄化触媒が所定温度以上の高温の状態では、従来からアクセルがＯＦＦされた場合にも、燃料カットを禁止して、失火が生じない程度の吸気と燃料とを燃焼室に供給し、燃焼を継続する触媒劣化抑制制御を実施することが多かった。
【００２１】
そして、この場合は、大量の酸素が排気浄化触媒に流入しても劣化が促進されない程度の温度まで排気浄化触媒の温度が低下した時点で、燃料カットを実行することとしていた。また、触媒劣化抑制制御を行う場合には、これと併せて、内燃機関における点火時期はＭＢＴより遅角側に制御して発生トルクを低下させ、減速感が損なわれないようにすることが多かった。
【００２２】
しかし、上記のような、触媒劣化抑制制御と、点火時期をＭＢＴより遅角側にする制御との組合せにおいては、排気浄化触媒の温度が高温に維持される時間が長くなり、燃料カットに移行できる程度まで排気浄化触媒の温度が低下するのに時間がかかるため、燃費の点で不利となる場合があった。また、排気浄化触媒の温度が高温に維持される時間が長くなるので、触媒の劣化抑制の点からも不利となる場合があった。
【００２３】
これに対し、本発明においては、排気浄化触媒の温度が所定温度以上であり、浄化能力劣化判定手段が、アクセルがＯＦＦされた状態などのリーン雰囲気の状態では排気浄化触媒の浄化能力が劣化する可能性があると判定した場合には、内燃機関の燃焼室への燃料供給の停止を禁止するとともに、過進角手段により内燃機関の点火時期をＭＢＴより前へ進角させるようにした
【００２４】
そうすれば、まず燃料カットを禁止することで、大量の酸素が排気浄化装置に流入することを抑制できる。また、内燃機関の点火時期をＭＢＴより前へ進角させることにより排気浄化触媒に流入するＨＣを低減できるとともに、内燃機関における発生トルクを低下させ、且つ排気ガス温度を低下させることができる。従って、運転者に与える減速感を維持できるとともに、排気浄化触媒の温度を速やかに低下させることができる。
【００２５】
そうすると、燃料カットに移行するまでの時間を短縮することができるので、燃費を向上させることができ、より確実に排気浄化触媒の劣化を抑制することができる。なお、上記において所定温度とは、排気浄化触媒がこの温度以上の状態で、大量の酸素が流入する
ことにより、当該排気浄化触媒の浄化能力が劣化するおそれが生じると判断される閾値としての触媒温度であり、予め実験などによって求められる。また、所定のリーン雰囲気とは、燃料カットにより排気の酸素濃度が上昇した状態を意味する。
【００２６】
また、本発明においては、火花点火式の内燃機関の点火時期をＭＢＴより前へ進角させる過進角手段と、
前記内燃機関の排気通路に設けられ排気通路を通過する排気を浄化する排気浄化触媒と、
前記内燃機関に係る所定の減速状態においては、前記内燃機関の燃焼室への燃料供給を停止する燃料カット手段と、を備え、
前記所定の減速状態において、前記排気浄化触媒が所定温度以上の高温状態である場合には、前記排気浄化触媒の浄化能力の劣化を抑制するために前記燃料カット手段による前記燃焼室への燃料供給の停止を禁止するとともに、前記過進角手段によって前記内燃機関の点火時期をＭＢＴより前へ進角させるようにしてもよい。
【００２７】
これによっても、排気浄化触媒が所定温度以上の高温状態で所定の減速状態となった場合に、燃料カットを禁止して、大量の酸素が排気浄化触媒に流入することを抑制できる。また、内燃機関の点火時期をＭＢＴより前へ進角させることにより排気浄化触媒に流入するＨＣを低減できるとともに、発生トルクを低下させ、且つ排気ガス温度を低下させることができる。従って、運転者に与える減速感を維持することができるとともに、排気浄化触媒の温度を速やかに低下させることができる。
【００２８】
なお、ここにおいて所定の減速状態とは、例えばアクセルＯＦＦや、車輌の最高速度リミッタであり、燃料カットを伴う減速状態を意味している。また、所定温度とは、排気浄化触媒がこの温度以上の状態で、大量の酸素が流入することにより、当該排気浄化触媒の浄化能力が劣化するおそれが生じると判断される閾値としての触媒温度であり、予め実験などによって求められる。
【００２９】
なお、本発明における課題を解決するための手段は、可能な限り組み合わせて使用することができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、内燃機関の排気浄化触媒の劣化または劣化の可能性が認められた状態において、エミッションの悪化をより確実に抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の具体的な実施形態について図に基づいて説明する。
【実施例１】
【００３２】
図１は、本実施例における内燃機関の制御システムの概略構成を示す図である。図１に示す内燃機関１は、複数の気筒２を有する４ストロークサイクルの火花点火式の内燃機関（ガソリンエンジン）である。内燃機関１の気筒２は、吸気ポート３を介して吸気通路３０に接続されるとともに、排気ポート４を介して排気通路４０に接続されている。
【００３３】
吸気ポート３には、気筒２内へ向かって燃料を噴射する燃料噴射弁５が設けられている。吸気通路３０には、該吸気通路３０内を流通する空気量を制御するスロットル弁６が設けられている。スロットル弁６より下流の吸気通路３０には、該吸気通路３０内の圧力（吸気圧）を測定する吸気圧センサ７が設けられている。スロットル弁６より上流の吸気通路３０には、該吸気通路３０を流れる空気量を測定するエアフローメータ８が設けられている。
【００３４】
一方、排気通路４０には、排気浄化装置９が配置されている。排気浄化装置９は、三元触媒などの触媒を排気浄化触媒として具備し、所定の活性温度域にある時に排気を浄化する。排気通路４０における排気浄化装置９の上流側には、排気浄化装置９に流入する排気の空燃比を測定する空燃比センサ２１が設けられている。また、排気通路４０における排気浄化装置９の下流側には、排気浄化装置９から排出される排気の酸素濃度を測定するＯ２センサ２２及び、排気浄化装置９から排出される排気の温度を測定することで、排気浄化装置９内の触媒の温度を検出する触媒温度センサ２３が設けられている。
【００３５】
また、内燃機関１には、気筒２内に臨む吸気ポート３の開口端を開閉する吸気弁１０と、気筒２内に臨む排気ポート４の開口端を開閉する排気弁１１が設けられている。これら吸気弁１０と排気弁１１は、吸気側カムシャフト１２と排気側カムシャフト１３によりそれぞれ開閉駆動される。
【００３６】
気筒２の上部には、該気筒２内の混合気に点火する点火プラグ１４が配置されている。また、気筒２内にはピストン１５が摺動自在に挿入されている。ピストン１５はコネクティングロッド１６を介してクランクシャフト１７と接続されている。
【００３７】
クランクシャフト１７の近傍には、該クランクシャフト１７の回転角度を検出するクランクポジションセンサ１８が配置されている。更に、内燃機関１には、該内燃機関１を循環する冷却水の温度を測定する水温センサ１９が取り付けられている。
【００３８】
このように構成された内燃機関１には、ＥＣＵ２０が併設されている。ＥＣＵ２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えた電子制御ユニットである。このＥＣＵ２０は、前述したクランクポジションセンサ１８、水温センサ１９、空燃比センサ２１、Ｏ２センサ２２及び、触媒温度センサ２３等の各種センサと電気的に接続され、各種センサの測定値を入力可能になっている。
【００３９】
ＥＣＵ２０は、前記した各種センサの測定値に基づいて燃料噴射弁５、スロットル弁６、点火プラグ１４を電気的に制御する。
【００４０】
ここで、内燃機関１の冷間始動時における排気浄化装置９の暖機制御について考える。すなわち、内燃機関１の冷間始動時においては、排気浄化装置９の温度も低下しているため、排気浄化装置９内の触媒が活性化しておらず、この状態でＨＣやＮＯxが内燃機関１
から排出されたとしてもこれらを充分に浄化することが困難となる。
【００４１】
従って、内燃機関１の冷間始動時においては、排気浄化装置９を可及的早期に暖機する必要がある。この排気浄化装置９の暖機のために、従来より、内燃機関１の冷間始動時のアイドル運転において、点火プラグ１４の点火時期を遅角させるとともに吸入空気量を増加させる制御が行なわれていた。すなわち、点火プラグ１４の点火時期を遅角させて排気温度を上昇させるとともに排気の量を増加させ、排気浄化装置９に供給する熱エネルギを増加させる制御を行っていた。
【００４２】
次に、経年変化や熱劣化によって排気浄化装置９の浄化能力が劣化している場合について考える。排気浄化装置９の浄化能力が劣化した状態で、上述のように、内燃機関１の冷間始動時のアイドル運転において、点火プラグ１４の点火時期を遅角させるとともに吸入空気量を増加させる制御が行なわれた場合、内燃機関１から排出されるＨＣの量が増加するのに対し、排気浄化装置９の浄化能力は低下しているので、排気浄化装置９で浄化されずに外部に放出されてしまうＨＣの量が増加してしまうおそれがあった。
【００４３】
これに対し、本願発明者が鋭意の実験及び検証を行った結果、火花点火式の内燃機関において点火時期がＭＢＴより前へ進角（以下、「過進角」と称する）されると、気筒内から排出されるＨＣが著しく減少することが見出された。
【００４４】
これは、点火時期が過進角された場合は、圧縮上死点前に燃焼する混合気の量が増加するため、混合気の燃焼による昇圧・昇温効果がピストン１５の上昇動作による昇圧・昇温効果に加わって気筒２内の圧力（以下、「筒内圧」と称する）及び筒内温度のピーク値が高められ、筒内付着燃料、および／または気筒２内の壁面に付着する前の燃料の気化及び酸化が促進されることに因ると考えられる。
【００４５】
図２は、気筒２における点火時期によって、気筒２内の種々のパラメータとクランク角との関係が変化する様子を示したグラフである。横軸は内燃機関１のクランク角、縦軸は、気筒２内の各パラメータを示す。図２においては、点火プラグ１４の点火がＭＢＴより前に進角（以下、「過進角」と称する）側で行われた場合のグラフを実線で、点火がＭＢＴで行われた場合のグラフを破線で、点火が圧縮上死点（ＴＤＣ）で行われた場合のグラフを一点鎖線で示している。
【００４６】
点火時期が過進角された場合は、点火時期がＭＢＴに設定された場合及び点火時期が圧縮上死点（ＴＤＣ）に設定された場合に比べ、圧縮上死点前に燃焼される混合気の量が多くなる。このため、混合気の燃焼により発生する熱エネルギのピーク（図２中の熱発生率、発生熱量、及び燃焼質量割合を参照）が圧縮上死点前へシフトする。
【００４７】
よって、混合気の燃焼による昇温・昇圧効果と、ピストンの上昇動作（下死点から上死点へ向かう動作）による圧縮効果との相乗効果により、圧縮行程から膨張行程までの期間における筒内圧及び筒内温度のピーク値が大幅に上昇する。なお、点火時期のＭＢＴより前への過進角はＥＣＵ２０の指令によって実行されるので、本実施例において過進角手段はＥＣＵ２０を含んで構成される。
【００４８】
本実施例においては、上述の現象を利用して、排気浄化装置９が劣化している場合における内燃機関１の冷間始動時に、内燃機関１の点火時期をＭＢＴよりさらに進角させることにより、内燃機関１から排出されるＨＣの量を低減して、排気浄化装置９で浄化されずに外部に放出されるＨＣの量を低減することとした。
【００４９】
図３には、気筒２における点火時期とトルク及び、筒内最高温度との関係のグラフを示す。横軸は点火プラグ１４の点火時期、縦軸はトルク及び筒内最高温度である。図３から分かるように、内燃機関１で発生するトルクは、点火時期をＭＢＴとした場合が最も大きくなる。点火時期をＭＢＴの前へ進角していくと、トルクは低下していく一方、筒内最高温度は上昇し、ＳＴ１で最高となる。
【００５０】
このように、点火時期をＭＢＴより前まで進角させることにより、筒内最高温度を上昇させることができ、内燃機関１の冷間始動時に内燃機関１から排出されるＨＣの量を低減でき、排気浄化装置９の劣化に起因するエミッションの悪化を抑制できる。
【００５１】
なお、本実施例において点火時期を過進角させる際の目標の点火時期は、特に、図４に示すような、ＴＤＣにおいて筒内圧が最高になるような点火時期とした。この点火時期は、図３において、筒内最高温度が最も高くなる点火時期であるＳＴ１に相当することが分かっており、点火時期をこのように定めることで、最も効率よく内燃機関１から排出されるＨＣの量を低減することができる。
【００５２】
但し、点火時期を過剰に進角させ、運転状態によって定まる失火限界点火時期（ＳＴ２
）を超えてしまうと、失火の危険性が大きくなるので、点火時期が失火限界点火時期（ＳＴ２）より進角側とならないようにする必要がある。また、同様に、点火時期が、運転状態によって定まるノック限界点火時期（ＳＴ３）より進角側となると、ノッキングが発生する危険性が大きくなるので、点火時期がノック限界点火時期より進角側にならないようにする必要がある。従って、本実施例においては、図３の下段のグラフにも示すように、ＳＴ１、ＳＴ２、ＳＴ３をそれぞれ導出し、この３つの点火時期のうち最も遅角側の点火時期まで、点火プラグ１４の点火時期を進角させることとした。図５には、それぞれ、内燃機関１の運転状態とＳＴ１、ＳＴ２、ＳＴ３との関係のマップの基礎となるグラフの例を示す。
【００５３】
次に、図６には、本実施例における触媒劣化時暖機ルーチンについてのフローチャートを示す。本ルーチンは、ＥＣＵ２０のＲＯＭに記憶されたプログラムであり、内燃機関１の稼動中はＥＣＵ２０によって、所定期間毎に実行される。
【００５４】
本ルーチンが実行されると、まずＳ１０１において冷間始動時かどうかが判定される。具体的には、冷却水温センサ１９の出力信号をＥＣＵ２０に読み込み、予め定められた判定温度と比較することによって判定してもよい。Ｓ１０１において冷間始動時でないと判定された場合には、そのまま本ルーチンを一旦終了する。一方、Ｓ１０１において冷間始動時であると判定された場合には、Ｓ１０２に進む。
【００５５】
Ｓ１０２においては、排気浄化装置９の触媒の浄化能力が劣化していると判定済みか否かが判定される。具体的には、排気浄化装置９の上流側の空燃比センサ２１と、排気浄化装置９の下流側のＯ２センサ２２との出力信号から得られる、排気浄化装置９の前後におけるＨＣ濃度の差に基づいて、前回の内燃機関１の運転中において触媒の浄化能力の劣化が検出されていたかどうかによって判定してもよい。ここで、触媒の浄化能力が劣化していると判定済みでないとされた場合には、Ｓ１０３に進む。一方、触媒の浄化能力が劣化していると判定済みであるとされた場合には、Ｓ１０４に進む。
【００５６】
Ｓ１０３においては、内燃機関１における点火プラグ１４の点火時期が遅角されるとともに、吸入空気量が増加される。これにより、排気浄化装置９に排気から供給される熱エネルギを増加させる。すなわち、内燃機関１からのＨＣ排出量を増加させてでも、早期に触媒を暖機する制御を選択する。なお、ここで吸入空気量を制御することによって内燃機関１のアイドル回転数をフィードバック制御し、触媒暖機時に適正な目標アイドル回転数に維持するようにしてもよい。Ｓ１０３の処理が終了すると本ルーチンを一旦終了する。
【００５７】
Ｓ１０４においては、内燃機関１における点火プラグ１４の点火時期をＭＢＴより前まで進角させて、気筒２内の温度のピーク値を高めて、内燃機関１から排出されるＨＣの量自体を減少させる。これにより、排気浄化装置９の触媒の浄化能力が劣化していたとしてもＨＣが排気浄化装置９で浄化されずに外部に放出されることを抑制する。なお、ここでも、点火時期を過進角させるとともに吸入空気量を制御することによって、内燃機関１のアイドル回転数をフィードバック制御し、触媒暖機時に適正な目標アイドル回転数に維持するようにしてもよい。その場合のアイドル回転数は例えば１５００ｒｐｍ程度でもよい。Ｓ１０４の処理が終了すると本ルーチンを一旦終了する。
【００５８】
以上、説明したように、本実施例においては、排気浄化装置９の触媒の浄化能力が劣化したと判定されている場合には、冷間始動時において点火時期をＭＢＴの前まで進角させることとした。これにより、浄化能力が劣化しておりさらに暖機未完了の触媒に導入されるＨＣの量を減少させることができ、外部に排出されるＨＣの量を低減することができる。
【００５９】
なお、本実施例の触媒劣化時暖機ルーチンにおいてＳ１０２の処理を実行するＥＣＵ２０は、本実施例において浄化能力劣化判定手段を構成する。
【実施例２】
【００６０】
次に、本発明の実施例２について説明する。本実施例においては、排気浄化装置の温度が高温の状態で、大量の酸素が流入すると浄化能力が劣化するおそれがあると判断される場合には、アクセルがＯＦＦされたとしてもすぐに燃料カットを行なわず、燃焼室への燃料供給を継続しながら点火時期をＭＢＴより前に進角させて排気温度を低下させる例について説明する。なお、本実施例における内燃機関１及びその吸排気系、制御系は図１に示したものと同等である。
【００６１】
ここで、排気浄化装置９の触媒の温度が高温の状態で、アクセルがＯＦＦされたような場合について考える。このような場合は、そのまま燃料カットを行なうと大量の酸素が排気浄化装置９の触媒に流入するので、触媒中の貴金属がシンタリングを起こすなどの理由で触媒が劣化するおそれがある。そこで、従来このような場合には、内燃機関１の燃焼室への燃料供給を継続して触媒への過剰な酸素流入を抑制しつつ、点火プラグ１４の点火時期を遅角して減速感を得る制御を行なっていた。そして、触媒の温度が徐々に低下した時点で燃料カットを行うこととしていた。
【００６２】
しかし、この従来の制御においては、点火時期の遅角によって排気温度も上昇し、触媒が高温に曝される期間が長くなり、燃料カットを実行できるようになるまでの期間が長くなるおそれがあった。そうすると、燃料カットに移行するまでにおける燃費の観点及び触媒の劣化という観点からも不利となる場合があった。
【００６３】
そこで、本実施例においては、排気浄化装置９の触媒の温度が高温の状態で、アクセルＯＦＦなど燃料カットの要求が生じた場合に、まず、点火プラグ１４の点火時期をＭＢＴより前まで進角させることとした。これにより排気の温度を低下させ、排気浄化装置９の触媒の温度を、大量の酸素が導入されても過剰に昇温しない程度まで低下させてから燃料カットを実行することとした。
【００６４】
そうすれば、アクセルＯＦＦなど燃料カットの要求が生じた場合に、先ず最初に点火プラグ１４の点火時期をＭＢＴより前まで進角させることで、排気の温度を低下させることができ、排気浄化装置９の触媒の温度をより効率的に低下させることができる。また、その際に充分に内燃機関１のトルクを低下させることができ、充分な減速感を得ることができる。
【００６５】
そして、より早期に燃料カットが実行可能な状態にできるので、燃費の向上及び排気浄化装置９の触媒の劣化の抑制の観点からも有利である。
【００６６】
図７には、点火プラグ１４の点火時期と、内燃機関１のトルク及び排気の温度との関係についてのグラフを示す。図に示すように、内燃機関１のトルクについては、点火プラグ１４の点火時期を遅角した場合と同様に、点火プラグ１４の点火時期をＭＢＴより前まで進角させた場合にも低下させることができる。また、排気の温度については、点火プラグ１４の点火時期をＭＢＴより進角させることにより、より低い温度まで低下させることができる。
【００６７】
次に、図８において、本実施例における触媒高温時燃料カットルーチンについてのフローチャートを示す。本ルーチンは、ＥＣＵ２０のＲＯＭに記憶されたプログラムであり、内燃機関１の稼動中はＥＣＵ２０によって、所定期間毎に実行される。
【００６８】
本ルーチンが実行されると、まずＳ２０１において、内燃機関１の機関回転数が所定の直接燃料カット禁止回転数以上か否かが判定される。具体的には、クランクポジションセンサ１８からの出力信号をＥＣＵ２０に読込み、予め定められた直接燃料カット禁止回転数と比較されることによって判定される。ここで、直接燃料カット禁止回転数とは、機関回転数がこれ以上の場合で排気浄化装置９の触媒の温度が後述する直接燃料カット禁止温度以上の場合には、排気浄化装置９の触媒への流入酸素量が多すぎ、触媒が劣化するおそれがあると考えられる閾値の機関回転数であり、予め実験などによって求められる。ここで、機関回転数が直接燃料カット禁止回転数より低いと判定された場合には、Ｓ２０４に進む。一方、機関回転数が直接燃料カット禁止回転数以上であると判定された場合には、Ｓ２０２に進む。
【００６９】
Ｓ２０２においては、排気浄化装置９の触媒の温度が直接燃料カット禁止温度以上か否かが判定される。ここで直接燃料カット禁止温度とは、排気浄化装置９の触媒の温度がこれ以上の場合には、触媒への流入酸素量が多いと触媒が劣化してしまう（逆にいうと、触媒の温度がこれより低い場合には、流入酸素量が多くても触媒が劣化しない）と考えられる閾値としての触媒温度である。ここで、触媒温度が直接燃料カット禁止温度以上と判定された場合にはＳ２０３に進む。触媒温度が直接燃料カット禁止温度より低いと判定された場合にはＳ２０３をスキップしてＳ２０４に進む。
【００７０】
Ｓ２０３においては、点火プラグ１４の点火時期をＭＢＴより前まで進角させる。これにより内燃機関１のトルクを低減させるとともに排気温度を低下させる。Ｓ２０３の処理が終了するとＳ２０４に進む。
【００７１】
Ｓ２０４においては、燃料添加弁５から燃焼室への燃料供給を停止して燃料カットを実施する。Ｓ２０４の処理が終了すると本ルーチンを一旦終了する。
【００７２】
以上、説明したように、本実施例においては、排気浄化装置９の触媒の温度が直接燃料カット禁止温度以上であり、且つ機関回転数が直接燃料カット禁止回転数以上となる場合には、その状態で燃料カットを行うと排気浄化装置９の触媒が劣化する可能性があると判定されるので、点火プラグ１４の点火時期をＭＢＴより前まで進角させることとした。
【００７３】
これにより、排気浄化装置９の触媒の温度が低下して燃料カットに移行する前から、充分な減速感を得ることができる。また、排気浄化装置９の触媒の温度を早期に低下させ、燃料カットにより早期に移行することができるので、燃費及び触媒の劣化の観点からも有利となる。
【００７４】
なお、上記の触媒高温時燃料カットルーチンにおいて、Ｓ２０１及びＳ２０２の処理を実行するＥＣＵ２０は、浄化能力劣化判定手段を構成する。また、Ｓ２０４の処理を実行するＥＣＵ２０は、燃料カット手段を構成する。また、Ｓ２０２における直接燃料カット禁止温度は、本実施例において所定温度に相当する。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の実施例における内燃機関及び吸排気系、制御系の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施例に係る気筒における点火時期と気筒内の状態との関係を示すグラフである。
【図３】本発明の実施例に係る気筒における点火時期と内燃機関のトルク及び筒内最高温度との関係を示すグラフである。
【図４】本発明の実施例に係る気筒におけるクランク角と筒内圧の関係の、点火時期による相違を説明するためのグラフである。
【図５】本発明の実施例に係る内燃機関の運転状態とＴＤＣにおいて筒内圧が最高になるような点火時期、失火限界の点火時期及び、ノック限界の点火時期との関係を示すマップの基準となるグラフの例である。
【図６】本発明の実施例１に係る触媒劣化時暖機ルーチンを示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施例２における点火時期と内燃機関のトルク及び排気温度との関係を示すグラフである。
【図８】本発明の実施例２に係る触媒高温時燃料カットルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７６】
１・・・・・内燃機関
２・・・・・気筒
３・・・・・吸気ポート
４・・・・・排気ポート
５・・・・・燃料噴射弁
６・・・・・スロットル弁
７・・・・・吸気圧センサ
８・・・・・エアフローメータ
９・・・・・排気浄化装置
１０・・・・吸気弁
１１・・・・排気弁
１２・・・・吸気側カムシャフト
１３・・・・排気側カムシャフト
１４・・・・点火プラグ
１５・・・・ピストン
１６・・・・コネクティングロッド
１７・・・・クランクシャフト
１８・・・・クランクポジションセンサ
１９・・・・水温センサ
２０・・・・ＥＣＵ
２１・・・・空燃比センサ
２２・・・・Ｏ２センサ
２３・・・・触媒温度センサ
３０・・・・吸気通路
４０・・・・排気通路
【図１】
2008267294.tif 000003
【図２】
2008267294.tif 000004
【図３】
2008267294.tif 000005
【図４】
2008267294.tif 000006
【図５】
2008267294.tif 000007
【図６】
2008267294.tif 000008
【図７】
2008267294.tif 000009
【図８】
2008267294.tif 000010