(57)【要約】【課題】効率的且つ効果的にＮＯｘの排出を抑制する。【解決手段】車両１０において、ＥＣＵ１００は、ＮＯｘ低減処理を実行する。当該処理において、カーナビゲーション装置３００、ＮＯｘセンサ４００、外気温センサ５００、オゾンセンサ６００及び車載時計７００等から得られる自車位置並びに車両１０の周囲の環境及び施設に関する情報等に基づいて（i）車両１０の周囲における大気環境が大気汚染物質によって汚染され易い状態にある、（ii）車両１０の周囲に、ＮＯｘに対する耐性の低い、例えば子供、高齢者又は病人等を含むＮＯｘ抑制対象者が存在する、或いは（iii）車両１０の周囲において大気汚染物質が高濃度である等、ＮＯｘの排出を抑制すべき旨が判別された場合には、点火時期遅角制御が実行され、点火時期が基準となる点火時期に対し常に一定量遅角される。【選択図】図３
2008202470.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関を備えた車両において該内燃機関を制御する内燃機関の制御装置であって、
前記車両における、ＮＯｘの排出可否に対応付けられた所定種類の走行条件を特定する特定手段と、
前記特定された走行条件に基づいて前記ＮＯｘの排出を抑制すべきか否かの判別を行う判別手段と、
前記ＮＯｘの排出を抑制すべき旨の前記判別が行われた場合に、前記ＮＯｘの排出量が少なくとも相対的に減少するように前記内燃機関を制御する制御手段と
を具備することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記特定手段は、前記走行条件として、前記車両を含む所定の範囲内における交通の状態、現在時刻及び気温を少なくとも特定し、
前記判別手段は、前記特定された交通の状態、現在時刻及び気温が、予め大気汚染を進行させ易いものとして規定された第１の条件を満たす場合に、前記ＮＯｘの排出を抑制すべき旨の判別を行う
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】
前記特定手段は、前記走行条件として、前記車両を含む所定の範囲内におけるＮＯｘ抑制対象者の存在状態を少なくとも特定し、
前記判別手段は、前記特定された存在状態が、予め前記所定の範囲内に前記ＮＯｘ抑制対象者が存在するものとして規定された第２の条件を満たす場合に、前記ＮＯｘの排出を抑制すべき旨の判別を行う
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記特定手段は、前記走行条件として、前記車両を含む所定の範囲内における大気汚染物質の濃度、及び大気汚染に関する報知情報の発令状態のうち少なくとも一方を特定し、
前記判別手段は、前記特定された少なくとも一方が、予め大気汚染の度合いが高いものとして規定された第３の条件を満たす場合に、前記ＮＯｘの排出を抑制すべき旨の判別を行う
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記内燃機関は、混合気に対し点火を行うための点火装置を備えており、
前記制御手段は、前記ＮＯｘの排出を抑制すべき旨の判別が行われた場合に、前記点火に係る点火時期が基準となる該点火時期に対し遅角されるように前記点火装置を制御する
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記内燃機関は、少なくとも高負荷時において前記内燃機関の出力が向上するように吸気弁および排気弁のうち少なくとも一方の開閉時期を変化させることが可能な可変動弁装置を備えており、
前記制御手段は、前記ＮＯｘの排出を抑制すべき旨の判別が行われた場合に、前記高負荷時における前記可変動弁装置の作動を禁止する
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記内燃機関は、燃料の噴射が可能な噴射装置を備えており、
前記制御手段は、前記ＮＯｘの排出を抑制すべき旨の判別が行われた場合に、前記噴射に係る噴射量が理論空燃比に対応する基準噴射量に対し増加しないように前記噴射装置を制御する
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の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、例えばＮＯｘ（窒素酸化物）の排出量を抑制するための、内燃機関の制御装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の装置として、内燃機関を停止するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示されたハイブリッド電気自動車（以下、「従来の技術」と称する）によれば、ハイブリッド車両において、車両の現在位置が大気汚染防止強化地域内であると判断された場合に、内燃機関を停止しモータ走行を行うことによって、大気汚染が確実に防止されるとされている。また、バッテリの残存容量の設定下限容量値が、車両を駆動し得る最低容量よりも所要の容量だけ大きな値に設定されているため、大気汚染を防止しつつ、走行能力が担保されるとされている。
【０００３】
【特許文献１】特許第３０９２４０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の技術は、内燃機関の他に動力源を有するハイブリッド車両のみにおいて有効であり、動力源として内燃機関のみを有する車両においては、内燃機関の停止は即ち車両の停止を招くため、実践は困難である。また、バッテリの充電状態によっては当然ながらモータ走行が不可能となる場合もあり、大気汚染防止強化地域であっても内燃機関を停止させ得ないといった状況は、十分に起こり得る。また、このような大気汚染防止強化地域として設定された地域以外であっても、大気汚染の防止を図るべき状況は多々生じ得るし、このような大気汚染の防止以外の観点として、例えば高齢者や疾患者等にとっては、実際の大気汚染の有無或いは規模はさておき大気汚染物質の存在自体が好ましくない。従って、従来の技術は、実質的にみれば、大気汚染物質の排出を抑制すべき場合の極一部において、且つ限られた条件の中で、大気汚染物質の排出が抑制されるに過ぎない。即ち、従来の技術には、大気汚染物質の排出が全く不十分であり、実質的に顕著な効果を有し得ないという技術的な問題点がある。
【０００５】
本発明は上述した問題点に鑑みてなされたものであり、効率的且つ効果的に大気汚染物質、とりわけＮＯｘの排出を抑制し得る内燃機関の制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決するため、本発明に係る内燃機関の制御装置は、内燃機関を備えた車両において該内燃機関を制御する内燃機関の制御装置であって、前記車両における、ＮＯｘの排出可否に対応付けられた所定種類の走行条件を特定する特定手段と、前記特定された走行条件に基づいて前記ＮＯｘの排出を抑制すべきか否かの判別を行う判別手段と、前記ＮＯｘの排出を抑制すべき旨の前記判別が行われた場合に、前記ＮＯｘの排出量が少なくとも相対的に減少するように前記内燃機関を制御する制御手段とを具備することを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る「内燃機関」とは、例えば複数の気筒を有し、例えば吸気管又は吸気ポート等の吸気系に、或いは気筒内の燃焼室に直接噴射される例えばガソリン等の燃料を含む混合気を燃焼せしめると共に、係る燃焼に伴う爆発力を、例えばピストン、コネクティングロッド及びクランク軸等を適宜介して動力とし取り出すことが可能に構成された機関を包括する概念であり、例えば２サイクル或いは４サイクルレシプロエンジン等を指す。
【０００８】
本発明に係る内燃機関の制御装置によれば、その動作時には、例えばＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等として構成される特定手段によって、例えば、車両の現在位置（以下、適宜「自車位置」と称する）、及び車両の周囲（自車位置を含んでもよいし、自車の走行経路の周辺であってもよいし、自車位置を含む所定の範囲であってもよい）における、大気汚染の状態、大気汚染の生じ易さの度合い、若しくは高齢者や疾患者等大気汚染物質に対する耐性の低い者の、存在の有無及び規模等を含んでなる存在状態、外気温、風向、風量、気圧若しくは湿度等の各種環境条件、現在の時刻若しくは時間帯、又は大気汚染に関連する各種の警報若しくは注意報の発令状況（例えば、自車位置との発令地域との位置関係）等を含んだ広い概念としての、車両におけるＮＯｘの排出可否に対応付けられた走行条件が特定される。
【０００９】
尚、本発明における「特定」とは、例えば、何らかの検出手段を介して直接的に若しくは間接的に情報、データ若しくは信号等として検出すること、予め然るべき記憶手段等に記憶されたマップ等から該当する数値を選択する若しくはそのような選択を介して推定すること、それら検出された情報、データ若しくは信号、又は選択若しくは推定された数値等に基づいて、予め設定されたアルゴリズム、計算式若しくは論理式等に従って導出又は推定すること、或いはこのように検出、選択、推定若しくは導出された値等を情報、データ、若しくは信号等として取得すること等を包括する広い概念である。
【００１０】
一方、このように車両の走行条件が特定されると、例えばＥＣＵ等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等として構成される条件判別手段により、この特定された走行条件に基づいてＮＯｘの排出を抑制すべきか否か（即ち、排出ガス中のＮＯｘ量を低減すべきか否か）が判別される。
【００１１】
ここで、ＮＯｘは、実質的にはその発生自体に既に何らの利益も存在しないから、「ＮＯｘの排出を抑制すべきか否か」とは、厳密に言えば内燃機関の動作機関の全てとなり得るが、そのような趣旨を踏まえつつ、本発明に係る内燃機関の制御装置では特に、上述した車両の走行条件に鑑み、車両の性能（顕著には動力性能）を可及的に或いは最低限担保しつつ、内燃機関を、基準となる運転条件（例えば、何らＮＯｘの排出の可否が勘案されない状況下に相当する運転条件）の下で作動させることに優先して、ＮＯｘの排出を抑制し得る運転条件で作動せしめるべきものとして客観的に且つ合理的に判断されるか否かを表す概念である。このような概念の範囲内において、「ＮＯｘの排出を抑制すべきか否か」とは、例えば、特定された走行条件が、例えば、自車位置又は車両の周囲において大気が著しく汚染されている、周囲に大気汚染物質に対する耐性の低い者が存在する、或いは車両から排出されるＮＯｘが大気の汚染に著しく影響する環境条件が整っている等といった条件に該当するか、或いはそのような条件を表しているか否か等の形態を採り得る。
【００１２】
本発明に係る内燃機関の制御装置によれば、その動作時には、このようにしてＮＯｘの排出を抑制すべき旨の判別がなされた場合に、例えばＥＣＵ等の各種処理ユニット、各種コントローラ或いはマイコン装置等各種コンピュータシステム等として構成される制御手段により、ＮＯｘの排出量が少なくとも相対的に減少するように内燃機関が制御される。
【００１３】
ここで、「ＮＯｘの排出量が少なくとも相対的に減少するように」とは、少なくとも何らこの種のＮＯｘ抑制に係る制御がなされない場合と比較して幾らかなりともＮＯｘが減少すればよい趣旨であり、車両が走行中である場合、内燃機関の運転条件は絶えず変化し得ることに鑑みれば、必ずしもＮＯｘの絶対的な排出量の減少を伴わずともよい趣旨である。但し、係る制御手段の動作概念としては、無論ＮＯｘの絶対的な排出量が減少するように内燃機関が制御されてもよい。即ち、大気汚染や大気汚染物質に対する耐性の低い者への配慮を優先し、車両を停止させない範囲でその走行性能を顕著に低下させてもよい。
【００１４】
この際、ＮＯｘの排出量を低下させるべく行われる内燃機関の制御の態様は、ＮＯｘを上述したように少なくとも相対的に減少せしめ得る限りにおいて限定されず、例えば点火時期の遅角制御等ＮＯｘ抑制の効果を有する旨が公知である各種の制御が採用されてもよいし、より単純な態様として、燃料の噴射量を相対的に少なくしてもよい。
【００１５】
このように、本発明に係る内燃機関の制御装置によれば、車両の走行停止を伴うことなくＮＯｘの排出量を減少させることによって、フレキシブルに大気汚染物質の排出を抑制することが可能となる。この際、例えば大気汚染防止強化地域に車両が存在する等といった極限定された状況に限らず、大気汚染物質の排出の抑制が顕著に且つ切実に望まれる数多の状況下において、即ち実践上十分に効果が得られる程度に高頻度でＮＯｘの排出量を減少せしめることが可能であり、効率的且つ効果的にＮＯｘの排出を抑制することが可能となるのである。
【００１６】
本発明に係る内燃機関の制御装置の一の態様では、前記特定手段は、前記走行条件として、前記車両を含む所定の範囲内における交通の状態、現在時刻及び気温を少なくとも特定し、前記判別手段は、前記特定された交通の状態、現在時刻及び気温が、予め大気汚染を進行させ易いものとして規定された第１の条件を満たす場合に、前記ＮＯｘの排出を抑制すべき旨の判別を行う。
【００１７】
この態様によれば、特定手段は、走行条件の少なくとも一部として、車両を含む所定の範囲（例えば、車両を周囲半径○○ｋｍ等といった範囲）における、例えば、交通量、平均速度、渋滞等交通集中の有無或いは当該交通集中の規模等を適宜含む概念としての交通の状態、現在時刻及び気温を少なくとも特定する。判別手段は、この特定された交通の状態、現在時刻及び気温が第１の条件を満たす場合にＮＯｘの排出を抑制すべき旨の判別を行う。
【００１８】
ここで、「第１の条件」とは、例えば、地表部分が上層部分と較べて低温となる、大気逆転層が発生しているとみなし得る又は発生すると予測される条件、或いはＮＯｘとＨＣ（炭化水素）とが光化学反応を起こすことによりオゾンやアルデヒド等の光化学オキシダントが生成される現象としての光化学スモッグが発生しているとみなし得る又は発生すると予測される条件等を含み、大気汚染を進行させ易い条件（大気環境を汚染する又は人体に悪影響を及ぼし得るものとして規定される大気汚染物質の濃度上昇を招き易い（或いは、濃度を上昇させ易い）条件を含む）を包括する概念である。
【００１９】
このような第１の条件を満たすか否かに係る判別の基準は、例えば、予め実験的に、経験的に、理論的に或いはシミュレーション等に基づいて、少なくとも実践上の不具合（例えば、当該第１の条件を満たさないにもかかわらず満たしている旨の判断が頻繁に下される、或いは逆に当該第１の条件を満たしているにもかかわらず満たさない旨の判断が頻繁に下されるといった不具合等、また大気環境を重視する観点からは後者がより問題の程度が大きい）を顕在化させない程度に正確に判別を行い得るもの等として例えば然るべきアルゴリズムや数式或いは数値等として設定されていてもよい。この際、正確性を保ちつつより簡便な判別を実現し得る一態様として、第１の条件を規定する各要素を、上述した如く設定される基準値や基準状態等と比較してもよい。
【００２０】
尚、特定手段における例えば物理的、機械的、機構的又は電気的な構成は何ら限定されず、特定手段は、第１の走行条件に含まれる各要素に応じて設けられた夫々相互に異なるハードウェア構成を有する手段の集合体であってもよい。或いは上述した「特定」の概念に鑑みれば、特定手段は、上述した概念により規定される交通の状態を検出可能な、例えばカーナビゲーション装置、ＧＰＳ（Global Positioning System）等を利用した測位システム、或いは電波ビーコンや光ビーコン等の各種ビーコンから発せされるＶＩＣＳ（Vehicle Information and Communication System）情報を検出可能に構成されたＶＩＣＳ対応カーナビゲーション装置、現在時刻を検出可能な車載用の時計、及び外気温を検出可能な外気温センサ等の各種検出手段から、これら各情報又は情報に対応するデータを例えば電気信号等として取得可能な各種コントローラやＥＣＵ等のコンピュータシステムであってもよい。
【００２１】
この態様によれば、大気汚染が進行し易い状況においてＮＯｘの排出が抑制されるため、効果的である。
【００２２】
本発明に係る内燃機関の制御装置の他の態様では、前記特定手段は、前記走行条件として、前記車両を含む所定の範囲内におけるＮＯｘ抑制対象者の存在状態を少なくとも特定し、前記判別手段は、前記特定された存在状態が、予め前記所定の範囲内に前記ＮＯｘ抑制対象者が存在するものとして規定された第２の条件を満たす場合に、前記ＮＯｘの排出を抑制すべき旨の判別を行う。
【００２３】
この態様によれば、特定手段は、走行条件の少なくとも一部として、車両を含む所定の範囲（例えば、車両を周囲半径○○ｋｍ等といった範囲）における、ＮＯｘ抑制対象者の存在状態を少なくとも特定する。ここで、「ＮＯｘ抑制対象者」とは、ＮＯｘを含む大気汚染物質に対する肉体的な又は精神的な耐性が相対的に低い者、言い換えれば、成人の健常者と較べて、ＮＯｘの排出を抑制することの恩恵をより多く享受し得る者を包括する概念であり、例えば、幼児、児童、精神疾患者、身体障害者、入院患者及び在宅患者を含む各種疾患者或いは高齢者等を含む趣旨である。また、このようなＮＯｘ抑制対象者の「存在状態」とは、存在しているか否かの二値状態、その存在の規模等といった定量的な段階的又は連続的且つ定量的な状態を包括する概念である。
【００２４】
一方、判別手段は、この特定された存在状態が第２の条件を満たす場合にＮＯｘの排出を抑制すべき旨の判別を行う。ここで、「第２の条件」とは、当該範囲内にＮＯｘ抑制対象者が存在するものとして規定された条件を包括する概念であり、実際にそのような範囲内におけるＮＯｘ抑制対象者の正確な数を把握することは困難であることに鑑みれば、好適な一態様として、実践上ＮＯｘの排出を抑制すべきと判断され得る程度に多数の、或いはその多寡によらずＮＯｘに対する耐性の著しく低いＮＯｘ抑制対象者が存在しているとみなし得る条件等を好適に含む趣旨である。即ち、判別手段は、当該範囲内にＮＯｘ抑制対象者が存在すると判断される場合の少なくとも一部において、当該判別を行ってもよい。
【００２５】
このようなＮＯｘ抑制対象者の存在状態を特定するに際した特定手段の例えば物理的、機械的、機構的又は電気的な構成は何ら限定されず、特定手段は、例えばカーナビゲーション装置等を介し取得され得る、自車位置を含む所定の範囲における、幼稚園、保育園、養護学校及び小中学校等の各種学校、身体障害者施設、精神疾患者施設、病院、医院及びホスピス等の各種医療施設、並びにケアプラザ及び老人ホーム等の高齢者用施設等といった、ＮＯｘ抑制対象者の存在に対応付け得る各種の施設の有無や規模等の情報或いはデータ等として存在状態を特定してもよい。この際、このような施設が存在している旨をもって、第２の条件が満たされる旨の判断が下されてもよい。
【００２６】
この態様によれば、ＮＯｘ抑制対象者に対するＮＯｘの悪影響を相対的に低減し得るため、実践上有益である。
【００２７】
本発明に係る内燃機関の制御装置の他の態様では、前記特定手段は、前記走行条件として、前記車両を含む所定の範囲内における大気汚染物質の濃度、及び大気汚染に関する報知情報の発令状態のうち少なくとも一方を特定し、前記判別手段は、前記特定された少なくとも一方が、予め大気汚染の度合いが高いものとして規定された第３の条件を満たす場合に、前記ＮＯｘの排出を抑制すべき旨の判別を行う。
【００２８】
この態様によれば、特定手段は、走行条件の少なくとも一部として、車両を含む所定の範囲（例えば、車両を周囲半径○○ｋｍ等といった範囲）における、例えばＮＯｘやオゾン等といった大気汚染物質の濃度、及び光化学スモッグ等を含む大気汚染に関する注意報や警報等を含む概念としての報知情報の発令状態のうち少なくとも一方、好適な一形態として両方を特定する。尚、「発令状態」とは、好適な一態様として、発令されているか否かの二値的な状態を採ってもよい。判別手段は、この特定された少なくとも一方が、第３の条件を満たす場合に、ＮＯｘの排出を抑制すべき旨の判別を行う。
【００２９】
ここで、「第３の条件」とは、予め大気汚染の度合いが高いものとして規定された条件を包括する概念であり、判別手段は、好適な一態様として、例えばこれら大気汚染物質の濃度が例えば環境基準等として設定された基準値を超えている或いは超えているとみなし得る場合や、光化学スモッグ又は各種大気汚染に関する注意報又は警報が発令されている或いは発令されることが確実であるような場合等に、第３の条件が満たされる旨の判断を下してもよい。
【００３０】
尚、特定手段における例えば物理的、機械的、機構的又は電気的な構成は何ら限定されず、特定手段は、車載可能なＮＯｘセンサやオゾンセンサ等の各種検出手段からＮＯｘ濃度やオゾン濃度の測定結果をデータとして取得してもよいし、大気測定局等のインフラ設備から自車周辺のＮＯｘ濃度やオゾン濃度の測定結果を信号やデータ等として取得してもよいし、例えばカーナビゲーション装置、や前述したＶＩＣＳ情報の一部として、注意報や警報の発令地域に関する情報を取得してもよい。無論、これら複数の態様を併せ持っていてもよい。
【００３１】
この態様によれば、大気が相対的にみて激しく汚染されている場合に、ＮＯｘの排出により大気の汚染を助長することが防止され得、実践上有益である。
【００３２】
本発明に係る内燃機関の制御装置の他の態様では、前記内燃機関は、混合気に対し点火を行うための点火装置を備えており、前記制御手段は、前記ＮＯｘの排出を抑制すべき旨の判別が行われた場合に、前記点火に係る点火時期が基準となる該点火時期に対し遅角されるように前記点火装置を制御する。
【００３３】
この態様によれば、内燃機関には混合気に対し点火を行う火花点火装置等の点火装置が備わり、制御手段は、この点火に係る点火時期を基準となる点火時期に対し遅角させることによりＮＯｘの排出量を効果的に減少せしめることが可能である。
【００３４】
尚、ここで述べられる「基準となる点火時期」とは、例えば機関回転数と負荷（負荷率、アクセル開度又はスロットル開度等により代替的に表されてもよい）とに対応付けられて、例えば予めマップ等として記憶されてなる点火時期等を含み、更にはこのような点火時期に対しＮＯｘの排出量低減とは異なる観点、例えばノッキングの発生を抑制するための又は収束させるための遅角制御がなされた状態における点火時期を含む趣旨である。この際、点火時期の遅角量は、点火時期の遅角により気筒内部の燃焼温度を低下せしめ、ＮＯｘの生成量を抑制することが可能であることに鑑みれば、特に限定されない。例えば点火時期の遅角量は、予め実験的に、経験的に、理論的に又はシミュレーション等に基づいて、例えば上述した大気汚染物質の濃度の上昇し易さ、弱者までの距離、或いは大気汚染の度合い等に対応付けられる形で、或いは例えば全くの固定値として、その時点で抑制すべきＮＯｘの排出量を満たしつつ点火時期の遅角によるエネルギーロスを可及的に抑制し得るように定められていてもよい。
【００３５】
本発明に係る内燃機関の制御装置の他の態様では、前記内燃機関は、少なくとも高負荷時において前記内燃機関の出力が向上するように吸気弁および排気弁のうち少なくとも一方の開閉時期を変化させることが可能な可変動弁装置を備えており、前記制御手段は、前記ＮＯｘの排出を抑制すべき旨の判別が行われた場合に、前記高負荷時における前記可変動弁装置の作動を禁止する。
【００３６】
この態様によれば、内燃機関には例えばＶＶＴ（Variable Valve Timing）、或いはそれに類似する各種の可変動弁装置が備わり、少なくとも高負荷時において出力が向上するように吸排気弁の少なくとも一方の開閉時期を可変とすることが可能に構成される。尚、可変動弁装置の物理的、機械的、機構的又は電気的な構成は、少なくとも吸排気弁の少なくとも一方の開閉時期を変化させ得る限りにおいて何ら限定されず、例えば、吸気側カム軸及び排気側カム軸のうち少なくとも一方における、クランク軸の回転位相に対する相対的な回転位相を、例えばオイル等の作動液の液圧に応じて変化させることが可能な構成、例えばカム軸に同期して回転可能なベーンロータを液圧に応じて進角側又は遅角側に回転させる構成を有していてもよいし、或いはカム軸にヘリカルギア又はヘリカルスプライン等を適宜介して連結される、カム軸方向に往復運動可能な軸体或いはピストン等を、液圧を駆動源とするアクチュエータ等によって駆動せしめ、それらの往復運動をカム軸の回転運動に変換せしめる構成であってもよい。或いは作動液の液圧とは異なり、少なくとも一方のカム軸又はカムをクランク軸に対し相対的に進角又は遅角することが可能な電動アクチュエータ等を含んで構成された、所謂カムバイワイヤと称されるような電動駆動機構であってもよい。
【００３７】
このような可変動弁装置を介した高負荷時の出力向上制御は、例えば、高回転高負荷時において吸排気弁のバルブオーバラップ量を拡大し、慣性吸気を促進して燃焼ガスの排出効率を向上させる、或いは低中回転高負荷時において吸排気弁のバルブオーバラップ量を縮小し、可及的に大量の新気を導入して爆発力を得る等といった各種態様を採る。これら出力向上を目的とした高負荷時のバルブタイミングの制御は、内部ＥＧＲ量の減少、或いは燃焼温度の上昇を招くから、相対的にみてＮＯｘの排出量を増加させ易い制御と言える。
【００３８】
この態様によれば、ＮＯｘの排出を抑制すべき旨の判別が行われた場合に、このような高負荷時における可変動弁装置の作動が禁止される。従って、上記例で言えば、低中回転高負荷時において吸排気弁のバルブオーバラップ量は相対的に拡大し、内部ＥＧＲが促進されて燃焼温度が低下することによりＮＯｘの排出量が低下する。或いは高回転高負荷時においてバルブオーバラップ量が縮小され、吸排気効率が相対的に低下することによってＮＯｘの排出量が低下する。高負荷時に出力向上を目的として可変動弁装置を制御する場合、燃焼温度が上昇してＮＯｘの排出量は増加するから、高負荷時に如何なる制御態様を採ろうとも、可変動弁装置の作動が禁止されることによって、幾らかなりともＮＯｘの排出量は減少する。
【００３９】
従って、この態様によれば、上述した点火時期と同様に、ＮＯｘの排出を抑制すべき場合に車両を走行可能に維持したままＮＯｘの排出量を低下させることができ、実践上有益である。
【００４０】
本発明に係る内燃機関の制御装置の他の態様では、前記内燃機関は、燃料の噴射が可能な噴射装置を備えており、前記制御手段は、前記ＮＯｘの排出を抑制すべき旨の判別が行われた場合に、前記噴射に係る噴射量が理論空燃比に対応する基準噴射量に対し増加しないように前記噴射装置を制御する。
【００４１】
この態様によれば、内燃機関には燃料の噴射が可能な噴射装置が備わり、制御手段は、この噴射に係る噴射量が理論空燃比に対応する基準噴射量に対し増加しないよう噴射装置を制御することにより、ＮＯｘの排出量を効果的に減少せしめることが可能である。
【００４２】
ここで、「理論空燃比に対応する基準噴射量」とは、好適な一形態として理論空燃比が得られる噴射量を含み、内燃機関の実際の運転時において通常の空燃比制御に供される理論空燃比近傍の空燃比に整合した噴射量をも含んでなる概念であり、別の側面から見れば、高負荷時等、定性的に見て燃費よりも出力が優先され易い状況において通常設定され得る、理論空燃比よりも明らかに低い空燃比、即ちリッチ側の空燃比に対応する噴射量を含まない概念である。即ち、このような趣旨としての基準噴射量に対し噴射量が増加しないように噴射装置を制御する際の好適な一形態としては、空燃比は概ね理論空燃比近傍或いはそれよりもリーン側の値を逸脱しないように、即ち、端的に言えば過渡期間であっても空燃比がリッチ側の空燃比にシフトしないように噴射量に制限が加えられる。
【００４３】
このように、空燃比として理想的には理論空燃比が採用される場合（希薄燃焼運転が採用される場合は除き）、三元触媒等の各種触媒コンバータにおける排気の浄化効率は最大又はそれと同程度に高くなるから、実践上ＮＯｘの排出量は可及的に抑制された状態となる。即ち、この態様によれば、ＮＯｘの排出を抑制すべき場合に、迅速に且つ効果的にＮＯｘの排出量を減少させることができる。
【００４４】
本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施形態から明らかにされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
＜発明の実施形態＞
以下、図面を参照して、本発明の好適な各種実施形態について説明する。
＜第１実施形態＞
＜実施形態の構成＞
始めに、図１を参照して、本発明に係る車両１０の構成について説明する。ここに、図１は、車両１０において、特に本発明に係る内燃機関の制御装置に関連する部分の構成を概念的に表してなるブロック図である。
【００４６】
図１において、車両１０は、ＥＣＵ１００、エンジン２００、カーナビゲーション装置３００、ＮＯｘセンサ４００、外気温センサ５００、オゾンセンサ６００及び車載時計７００を備える。
【００４７】
ＥＣＵ１００は、図示せぬＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等を備え、図１の各要素を制御可能に構成されると共に、本発明に係る「内燃機関の制御装置」の一例として機能するように構成された電子制御ユニットである。ＥＣＵ１００は、ＲＯＭに格納される制御用のプログラムに従って、後述するＮＯｘ低減処理を実行することが可能に構成されている。
【００４８】
エンジン２００は、不図示の車両の動力源たるガソリンエンジンであり、本発明に係る「内燃機関」の一例である。ここで、図２を参照し、エンジン２００の詳細な構成について説明する。ここに、図２は、エンジン２００の模式図である。尚、図２において、図１と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
【００４９】
エンジン２００は、気筒２０１内において燃焼室に点火プラグ（符号省略）の一部が露出してなる点火装置２０２による点火動作を介して混合気を燃焼せしめると共に、係る燃焼による爆発力に応じて生じるピストン２０３の往復運動を、コネクティングロッド２０４を介してクランクシャフト２０５の回転運動に変換することが可能に構成されている。このクランクシャフト２０５の近傍には、クランクシャフト２０５の回転状態を表すクランク角を検出するためのクランクポジションセンサ２０６が設置されている。クランクポジションセンサ２０６は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、ＥＣＵ１００は、クランクポジションセンサ２０６によって検出されたクランク角に基づいてピストン２０３の位置を把握し、点火装置２０２による点火時期等を制御することが可能に構成されている。また、ＥＣＵ１００は、クランクポジションセンサ２０６によって検出されたクランク角を時間処理することによって、エンジン２００の機関回転数Ｎｅを算出することが可能に構成されている。
【００５０】
エンジン２００において、外部から吸入された空気（即ち、吸入空気）は、吸気管２０７を通過する過程においてエアクリーナ２０８により不純物が濾過される。エアクリーナ２０８の後段には、ホットワイヤ式のエアフローメータ２０９が設置されており、吸入空気の質量流量（以下、適宜「吸入空気量」と称する）を直接検出することが可能に構成されている。このエアフローメータ２０９は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された吸入空気量は、ＥＣＵ１００によって常に、或いは一定又は不定の周期で把握される構成となっている。
【００５１】
吸気管２０７におけるエアフローメータ２０９の下流側には、気筒２０１内部へ流入する吸入空気の量を調節するスロットルバルブ２１０が配設されている。スロットルバルブ２１０の開度たるスロットル開度は、スロットルポジションセンサ２１１によって検出され、スロットルポジションセンサ２１１と電気的に接続されたＥＣＵ１００によって絶えず、或いは一定又は不定の周期で把握される構成となっている。また、このスロットル開度は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されたスロットルバルブモータ２１２によって可変に制御される構成となっている。
【００５２】
一方、運転者による不図示のアクセルペダルの踏み込み量は、不図示のアクセルポジションセンサによって検出され、アクセルポジションセンサと電気的に接続されたＥＣＵ１００により把握される構成となっている。ＥＣＵ１００は、通常、係るアクセルポジションセンサによって検出されたアクセルペダルの踏み込み量に応じたスロットル開度が得られるようにスロットルバルブモータ２１２の駆動制御を介してスロットルバルブ２１０を制御している。但し、スロットルバルブ２１０は、スロットルバルブモータ２１２によって駆動される電子制御式のスロットルバルブであり、スロットル開度は、ＥＣＵ１００の制御により、運転者の意思（即ち、アクセルペダルの踏み込み量）とは無関係に可変に制御され得る。
【００５３】
吸気管２０７から連なる吸気ポート（符号省略）には、インジェクタ２１３が設置されている。インジェクタ２１３は、吸気ポートに燃料たるガソリンを噴射することが可能に構成された電子制御式の燃料噴射装置である。燃料は、燃料タンク２１４に貯留されており、低圧ポンプ２１６の作用によりデリバリパイプ２１５を介してインジェクタ２１３に圧送供給されている。インジェクタ２１３は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、ＥＣＵ１００によって制御される駆動デューティ比に応じた量の燃料を吸気ポート内に噴射することが可能に構成される。インジェクタ２１３から噴射された燃料は、吸気ポートにおいて吸入空気と混合され、前述した混合気となる。尚、燃料を噴射する噴射手段の形態は、図３に例示するような所謂吸気ポートインジェクタの構成を採らずともよく、例えば、低圧ポンプ２１６によって圧送される燃料の圧力を更に高圧ポンプによって昇圧せしめ、高温高圧の気筒２０１内部へ燃料を直接噴射することが可能に構成された、所謂直噴インジェクタ等の形態を有していてもよい。
【００５４】
気筒２０１内部と吸気ポートとは、吸気バルブ２１７の開閉によってその連通状態が制御されている。気筒２０１内部で燃焼した混合気たる排気は、吸気バルブ２１７の開閉に連動して開閉する排気バルブ２１８を通過し、排気ポート（符号省略）に排出される構成となっている。排気ポートは排気管２１９に連通しており、排気ポートを通過した排気は、排気管２１９及び排気管２１９に設置された三元触媒２２１等を介して車両１０の車外へ排出される。尚、三元触媒２２１は、エンジン２００から排出されるＣＯ（一酸化炭素）、ＨＣ（炭化水素）、及びＮＯｘ（窒素酸化物）を夫々浄化することが可能に構成された触媒である。
【００５５】
一方、排気管２１９には、エンジン２００における燃料の燃焼に際した空燃比を検出することが可能な空燃比センサ２２０が設置されており、検出された空燃比は、空燃比センサ２２０と電気的に接続されたＥＣＵ１００によって絶えず或いは一定又は不定の周期で把握される構成となっている。また、気筒２０１を収容するシリンダブロックにおけるウォータジャケット内には、ＬＬＣ（Long Life Coolant）等エンジン２００の冷却水の温度を検出するための水温センサ２２２が配設されている。更に、シリンダブロックには、シリンダブロックにおけるブロック振動を検出することが可能に構成されたノックセンサ２２３が設置されている。ノックセンサ２２３及び水温センサ２２２は、夫々ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出されたエンジン２００の冷却水温及びブロック振動の強度を表す信号は、ＥＣＵ１００に供給される構成となっている。
【００５６】
吸気バルブ２１７の開弁特性のうち、リフト量と作用角は、基本的にクランクシャフ２０５に連動して回転する吸気カムシャフト２２４に回転可能に設けられた断面視楕円形状を有する吸気カム２２５のカムプロフィールに応じて一義に決定される。一方、エンジン２００において、吸気カム２２５の開閉特性（即ち、バルブタイミング）は、吸気カムシャフト２２４に接続された吸気側ＶＶＴコントローラ２２６によって可変に制御される構成となっている。吸気側ＶＶＴコントローラ２２６の構成は、公知のＶＶＴ機構と同等であってよく、その詳細な図示説明は省略するが、例えば、吸気側ＶＶＴコントローラ２２６は、クランクシャフト２０５と一体に回転するハウジングと、当該ハウジング内に回動可能に構成されたロータとを備える。この際、当該ロータ外周部分に設けられた複数のベーンによって区画される進角室及び遅角室に適宜作動液が供給されることにより、ロータがハウジング内部を進角側又は遅角側に回動する。その結果、ロータと一体に回転する吸気カムシャフト２２４が、クランクシャフト２０５の回転位相に対し相対的に進角側又は遅角側に回転し、吸気カム２２５のバルブタイミングが変化する。吸気側ＶＶＴコントローラ２２６は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、上述した作動液の供給態様等を含む吸気側ＶＶＴコントローラ２２６の動作は、ＥＣＵ１００によって上位に制御される構成となっている。
【００５７】
排気バルブ２１８の開弁特性のうち、リフト量と作用角は、基本的にクランクシャフ２０５に連動して回転する排気カムシャフト２２７に回転可能に設けられた断面視楕円形状を有する吸気カム２２８のカムプロフィールに応じて一義に決定される。一方、エンジン２００において、排気カム２２８の開閉特性（即ち、バルブタイミング）は、排気カムシャフト２２７に接続された排気側ＶＶＴコントローラ２２９によって可変に制御される構成となっている。排気側ＶＶＴコントローラ２２９の構成は、公知のＶＶＴ機構と同等であってよく、その詳細な図示説明は省略するが、例えば、排気側ＶＶＴコントローラ２２９は、クランクシャフト２０５と一体に回転するハウジングと、当該ハウジング内に回動可能に構成されたロータとを備える。この際、当該ロータ外周部分に設けられた複数のベーンによって区画される進角室及び遅角室に適宜作動液が供給されることにより、ロータがハウジング内部を進角側又は遅角側に回動する。その結果、ロータと一体に回転する排気カムシャフト２２７が、クランクシャフト２０５の回転位相に対し相対的に進角側又は遅角側に回転し、排気カム２２８のバルブタイミングが変化する。排気側ＶＶＴコントローラ２２９は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、上述した作動液の供給態様等を含む排気側ＶＶＴコントローラ２２９の動作は、ＥＣＵ１００によって上位に制御される構成となっている。
【００５８】
図１に戻り、カーナビゲーション装置３００は、車両１０に搭載され、例えば車両１０の位置情報、車両１０の周辺の道路情報（例えば、道路種別、道路幅、車線数、制限速度及び道路形状等）、車両１０の周囲に設置された各種施設の情報、渋滞情報及び環境情報等各種ナビゲーション情報を取得可能に構成された装置である。カーナビゲーション装置３００は、ナビゲーション処理装置３１０、ＧＰＳアンテナ３２０、ＶＩＣＳアンテナ３３０及び無線通信装置３４０を備える。
【００５９】
ナビゲーション処理装置３１０は、ＥＣＵ１００と電気的に接続され、カーナビゲーション装置３００の動作全体を制御することが可能に構成された制御ユニットである。ナビゲーション処理装置３１０は、ＧＰＳアンテナ３２０、ＶＩＣＳアンテナ３３０及び無線通信装置３４０を介して取得された情報を解析し、後述するＮＯｘ低減処理の実行過程においてＥＣＵ１００に対し必要な情報をデータとして供給することが可能に構成されている。
【００６０】
ＧＰＳアンテナ３２０は、ＧＰＳ衛星から供給されるＧＰＳ信号を受信することが可能に構成された通信手段である。ＧＰＳアンテナ３２０を介して得られたＧＰＳ信号は、ナビゲーション処理装置３１０により車両１０の位置情報に変換される。
【００６１】
ＶＩＣＳアンテナ３３０は、道路上にインフラ設備として設置された電波ビーコン及び光ビーコンから、主として交通情報を含むＶＩＣＳ情報に関するデータを取得することが可能に構成された通信手段である。ＶＩＣＳアンテナ３３０を介して得られたＶＩＣＳ情報に関するデータは、ナビゲーション処理装置３１０により道路情報に変換される。
【００６２】
無線通信装置３４０は、大気測定局や大気質常時測定局等によって測定される大気中のＮＯｘ濃度やオゾン濃度に関するデータ、更には、光化学スモッグ注意報や光化学スモッグ警報等、その都度適宜発令される大気汚染に関連する各種報知情報の発令状態を表す環境情報に関するデータを、これら各種測定局や各種放送局等から無線通信を介して取得することが可能に構成された通信手段である。無線通信装置３４０を介して得られたこの種のデータは、ナビゲーション処理装置３１０により環境情報に変換される。
【００６３】
ＮＯｘセンサ４００は、車両１０の現在位置におけるＮＯｘ濃度を検出することが可能に構成されたセンサである。ＮＯｘセンサ４００は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出されたＮＯｘ濃度はＥＣＵ１００にＮＯｘ濃度データとして供給される構成となっている。
【００６４】
外気温センサ５００は、車両１０の現在位置における外気温を検出することが可能に構成されたセンサである。外気温センサ５００は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された外気温はＥＣＵ１００に外気温データとして供給される構成となっている。
【００６５】
オゾンセンサ６００は、車両１０の現在位置におけるオゾン濃度を検出することが可能に構成されたセンサである。オゾンセンサ６００は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出されたオゾン濃度はＥＣＵ１００にオゾン濃度データとして供給される構成となっている。
【００６６】
車載時計７００は、現在の時刻を検出することが可能に構成された時計である。車載時計７００は、ＥＣＵ１００と電気的に接続されており、検出された現在時刻はＥＣＵ１００に時刻データとして供給される構成となっている。
【００６７】
＜実施形態の動作＞
ここで、図３を参照し、本実施形態の動作として、ＥＣＵ１００により実行されるＮＯｘ低減処理の詳細について説明する。ここに、図３は、ＮＯｘ低減処理のフローチャートである。
【００６８】
図３において、ＥＣＵ１００は始めに、車両１０の周囲における大気環境が大気汚染物質によって汚染され易い状態にあるか否か（車両１０の周囲において大気汚染物質が高濃度となり易い状態であるか否かを含む概念である）を規定する第１フラグの設定に係る第１判定処理を実行する（ステップＳ１００）。尚、第１判定処理については後述する。第１判定処理を経ると、ＥＣＵ１００は、第１判定処理の結果、第１フラグがオフに設定されたか否かを判別する（ステップＳ１０）。第１フラグは、大気環境が汚染され易い状態である旨の判別がなされた場合にオンに設定され、そうでない場合にオフに設定されるフラグである。
【００６９】
第１フラグがオンに設定された場合（ステップＳ１０：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、処理をステップＳ１４に移行し、点火装置２０２における混合気への点火時期が、基準点火時期に対し常時一定量遅角されるように点火時期遅角制御を実行する。一方、第１フラグがオフに設定された場合（ステップＳ１０：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、ＮＯｘ抑制対象者の存在状態を規定する第２フラグの設定に係る第２判定処理を実行する（ステップＳ２００）。尚、第２判定処理については後述する。第２判定処理を経ると、ＥＣＵ１００は、第２判定処理の結果、第２フラグがオフに設定されたか否かを判別する（ステップＳ１１）。第２フラグは、車両１０の周囲にＮＯｘ抑制対象者が存在すると判断される場合にオンに設定され、存在しないと判断される場合にオフに設定されるフラグである。
【００７０】
第２フラグがオンに設定された場合（ステップＳ１１：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、処理をステップＳ１４に移行し、点火時期遅角制御を実行すると共に、第２フラグがオフに設定された場合（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は更に、車両１０の周囲において大気汚染物質が高濃度であるか否かを規定する第３フラグの設定に係る第３判定処理を実行する（ステップＳ３００）。尚、第３判定処理については後述する。第３判定処理を経ると、ＥＣＵ１００は、第３判定処理の結果、第３フラグがオフに設定されたか否かを判別する（ステップＳ１２）。第３フラグは、大気汚染物質の濃度が高い場合に（即ち、本発明に係る「大気汚染の度合いが高い」場合の一例）オンに設定され、そうでない場合にオフに設定されるフラグである。
【００７１】
第３フラグがオンに設定された場合（ステップＳ１２：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、処理をステップＳ１４に移行し、点火時期遅角制御を実行すると共に、第３フラグがオフに設定された場合（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、例えば、予め設定された点火時期マップからその時点のエンジン２００の機関回転数ＮＥとアクセル開度（即ち、負荷）とに対応する点火時期の値を選択して点火時期として設定する通常の点火時期制御を実行する（ステップＳ１３）。ステップＳ１３又はステップＳ１４に係る処理が実行されると、処理はステップＳ１００に戻され、一連の処理が繰り返される。
【００７２】
ここで、図４を参照し、ステップＳ１００の第１判定処理の詳細について説明する。ここに、図４は、第１判定処理のフローチャートである。
【００７３】
図４において、ＥＣＵ１００は、ナビゲーション処理装置３１０から、自車位置に関する情報、及び車両１０の周囲の渋滞或いは混雑状況等（即ち、本発明に係る「交通の状態」の一例）に関する情報を取得する（ステップ１０１）。既に述べたように、ナビゲーション処理装置３２０は、ＧＰＳアンテナ３２０を介して得られるＧＰＳ信号から自車位置に関する情報を取得し、またＶＩＣＳアンテナ３３０を介して得られるＶＩＣＳ信号から渋滞に関する情報を取得することが可能である。
【００７４】
次に、ＥＣＵ１００は、車載時計７００から現在時刻を取得し（ステップＳ１０２）、また外気温センサ５００から外気温を取得する（ステップＳ１０３）。尚、ステップＳ１０１乃至ステップＳ１０３に係る処理において、本発明に係る「車両の走行条件」の一例が取得される。
【００７５】
ＥＣＵ１００は、これら各種情報の取得が終了すると、車両１０の周囲における大気環境が、光化学スモッグの発生を招き易い状態にあるか否かを判別する（ステップＳ１０４）。具体的にステップＳ１０４に係る処理では、自車位置から半径５ｋｍ以内に渋滞区間が存在し、且つ現在時刻が午前８時から午後６時の間であって、更に外気温が２４℃以上であるか否かが判別される。これらの条件が全て満たされる場合（ステップＳ１０４：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、第１フラグをオンに設定して（ステップＳ１０７）、第１判定処理を終了する。
【００７６】
一方、光化学スモッグが発生し易い状態にない場合（ステップＳ１０４：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は更に、車両１０の周囲における大気環境が、大気逆転層によって汚染され易い状態にあるか否かを判別する（ステップＳ１０５）。具体的にステップＳ１０５に係る処理では、自車位置から半径５ｋｍ以内に混雑区間又は渋滞区間が存在し、現在時刻が早朝の時間帯（例えば、午前３時から午前７時）に該当し、且つ外気温が１５℃以下であるか否かが判別される。これらの条件が全て満たされる場合（ステップＳ１０５：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、第１フラグをオンに設定して（ステップＳ１０７）、第１判定処理を終了する。
【００７７】
他方、ステップＳ１０５に係る判別処理の結果、大気環境が汚染され易い状態にない場合（ステップＳ１０５：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、第１フラグをオフに設定し（ステップＳ１０６）、第１判定処理を終了する。
【００７８】
以上説明したように、第１判定処理においては、車両１０の周囲における大気環境が、光化学スモッグの発生を招き易い状態にある、或いは大気逆転層によって汚染され易い状態にある場合に、大気環境が汚染され易い旨の（或いは大気汚染物質の濃度を上昇させ易い旨の）判別がなされ、第１フラグがオンに設定される。尚、ここでは自車位置から半径５ｋｍが、車両１０の周囲として大気環境の推定範囲とされているが、「車両１０の周囲」の定義は、特に限定されず、例えば自車位置から半径１ｋｍの範囲であっても１０ｋｍの範囲であってもよい。また、自車位置からどの程度の範囲を対象とするかは、例えばその都度ドライバからの入力により設定可能であってもよいし、ＥＣＵ１００が、自車位置が属する地域性等に鑑みてその都度個別具体的に設定してもよい。また、必ずしも車両１０を中心とした範囲でなくてもよい。
【００７９】
次に、図５を参照し、ステップＳ２００に係る第２判定処理の詳細について説明する。ここに、図５は、第２判定処理のフローチャートである。
【００８０】
図５において、ＥＣＵ１００は、ナビゲーション処理装置３１０から、自車位置に関する情報及び車両１０の周囲の施設情報を取得する（ステップＳ２０１）。尚、ナビゲーション処理装置３１０は、予めＨＤＤ（Hrad Disk Drive）等の大容量記憶装置に、各種の施設に関する情報が記述された各種の地図データを保持しており、ＧＰＳアンテナ３２０を介して得られる自車位置のデータに基づいて、車両１０の周囲の施設に関する情報をＥＣＵ１００に供給することが可能である。
【００８１】
次に、ＥＣＵ１００は、自車位置から半径５ｋｍ以内に、幼稚園、保育園、養護学校及び小中学校等の各種学校、身体障害者施設、精神疾患者施設、病院、医院及びホスピス等の各種医療施設、並びにケアプラザ及び老人ホーム等の高齢者用施設等といった、ＮＯｘ抑制対象者の存在に対応付け得る各種の施設が存在するか否かを判別する（ステップＳ２０２）。
【００８２】
このような施設が存在する場合（ステップＳ２０２：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、第２フラグをオンに設定し（ステップＳ２０３）、このような施設が自車位置から半径５ｋｍ以内に存在しない場合（ステップＳ２０２：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、第２フラグをオフに設定して（ステップＳ２０４）、第２判定処理を終了する。
【００８３】
このように、第２判定処理においては、車両１０の周囲に、ＮＯｘ抑制対象者が存在すると高い確率で判定し得る各種の施設が存在する場合に、第２フラグがオンに設定される。尚、ここでは自車位置から半径５ｋｍが車両１０の周囲としてＮＯｘ抑制対象者に対応する施設の検出範囲とされているが、「車両１０の周囲」の定義は、特に限定されず、例えば自車位置から半径１ｋｍの範囲であっても１０ｋｍの範囲であってもよい。また、自車位置からどの程度の範囲を対象とするかは、例えばその都度ドライバからの入力により設定可能であってもよいし、ＥＣＵ１００が、自車位置が属する地域性等に鑑みてその都度個別具体的に設定してもよい。また、必ずしも車両１０を中心とした範囲でなくてもよい。
【００８４】
次に、図６を参照し、ステップＳ３００に係る第３判定処理の詳細について説明する。ここに、図６は、第３判定処理のフローチャートである。
【００８５】
図６において、ナビゲーション処理装置３１０から、自車位置に関する情報を取得する（ステップＳ３０１）。次に、ＥＣＵ１００は、ナビゲーション処理装置３１０から、光化学スモッグ等大気環境汚染に関する警報又は注意報の発令状態に関する情報、及び大気測定局等により測定される各測定ポイントにおけるＮＯｘ濃度及びオゾン濃度に関する情報を取得する（ステップＳ３０２）。尚、該当する測定ポイントが存在しない、或いは該当する測定ポイントにおける当該濃度に関する有意な情報が得られない場合、ステップＳ３０３に係る判別処理はスキップされ、処理はステップＳ３０４に移行される。
【００８６】
これらの情報を取得すると、ＥＣＵ１００は、自車位置が係る警報又は注意報の発令地域に属するか否かを判別する（ステップＳ３０２）。当該発令地域に属する旨の判別がなされた場合（ステップＳ３０２：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、処理をステップＳ３０７に移行し、第３フラグをオンに設定して第３判定処理を終了する。一方、当該発令地域に属さない旨の判別がなされた場合、或いは大気環境汚染に関する警報又は注意報が発令されていない場合（ステップＳ３０２：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、自車位置から半径５ｋｍ以内の測定ポイントにおいて大気測定局により測定されたＮＯｘ濃度又はオゾン濃度が大気環境基準値（例えば、０．０６ｐｐｍ）未満であるか否かを判別する（ステップＳ３０３）。これらの濃度が大気環境基準値以上である場合（ステップＳ３０３：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、処理をステップＳ３０７に移行して第３フラグをオンに設定し、第３判定処理を終了する。
【００８７】
一方、これらの濃度が大気環境基準値未満である場合（ステップＳ３０３：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、ＮＯｘセンサ４００及びオゾンセンサ６００から自車位置におけるＮＯｘ濃度及びオゾン濃度を取得する（ステップＳ３０４）と共に、自車位置における当該濃度が前述した大気環境基準値未満であるか否かを判別する（ステップＳ３０５）。自車位置における当該濃度が大気環境基準値以上である場合（ステップＳ３０５：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、第３フラグをオンに設定し（ステップＳ３０７）、また当該濃度が大気環境基準値未満である場合（ステップＳ３０５：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、第３フラグをオフに設定して（ステップＳ３０６）、第３判定処理を終了する。
【００８８】
このように、第３判定処理では、車両１０の周囲における大気環境が、既に実践上無視し得ない程度に汚染されている、或いは汚染されることが確実であるような場合を含む概念としての、大気汚染の度合いが高い場合に、第３フラグがオンに設定される。尚、ここでは自車位置から半径５ｋｍが、車両１０の周囲として例えば大気測定局の測定ポイントの検出範囲とされているが、「車両１０の周囲」の定義は、特に限定されず、例えば自車位置から半径１ｋｍの範囲であっても１０ｋｍの範囲であってもよい。また、自車位置からどの程度の範囲を対象とするかは、例えばその都度ドライバからの入力により設定可能であってもよいし、ＥＣＵ１００が、自車位置が属する地域性等に鑑みてその都度個別具体的に設定してもよい。また、必ずしも車両１０を中心とした範囲でなくてもよい。同様に、これら濃度との比較に供される基準値は、必ずしも大気環境基準値のように行政上規定され得る数値でなくてもよい。
【００８９】
本実施形態に係るＮＯｘ低減処理は、これら第１、第２及び第３判定処理のいずれかにおいてフラグがオンに設定された場合、即ち大気環境が汚染され易い状態にある場合、車両１０の周囲にＮＯｘ抑制対象者が存在するとみなされる場合、或いは大気汚染が実践上無視し得ない程度に進行しているような場合等、ＮＯｘの排出を抑制すべきものとして規定される状況、或いは不定期に訪れるＮＯｘの排出を顕著に低減すべき状況等を含む各種の状況において、点火時期遅角制御が実行される。点火時期遅角制御により点火時期が遅角された場合、点火時期はステップＳ１３に係る通常の点火時期制御に係る点火時期と較べて常に遅角されるから、エンジン２００の気筒内における燃焼温度が低下してＮＯｘの生成が抑制され、最終的にＮＯｘの排出量が減少する。即ち、このような状況においてＮＯｘの排出量を減少させることによって、大気環境或いはＮＯｘ抑制対象者を大気汚染物質から保護することが可能となる。この際、車両１０は点火時期が遅角されるのみであり、要求出力が満たされるか否かは別として、少なくともその走行は阻害されない。このように、本実施形態によれば、効果的且つ効果的にＮＯｘの排出が抑制されるのである。
＜第２実施形態＞
ＮＯｘの排出量を抑制する手法としては、第１実施形態に係る点火時期遅角制御以外にも考えられる。ここで、図７を参照し、このような本発明の第２実施形態に係るＮＯｘ低減処理について説明する。ここに、図７は、第２実施形態に係るＮＯｘ低減処理のフローチャートである。尚、同図において、図３と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
【００９０】
図７において、第１判定処理（ステップＳ１００）、第２判定処理（ステップＳ２００）及び第３判定処理（ステップＳ３００）を適宜経て、第１フラグ、第２フラグ又は第３フラグのいずれかがオンに設定された場合（即ち、ステップＳ１０：ＮＯ、ステップＳ１１：ＮＯ、或いはステップＳ１２：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、吸気側ＶＶＴコントローラ２２６及び排気側ＶＶＴコントローラ２２９の高負荷領域での作動を禁止する（ステップＳ２１）。即ち、エンジン２００が高負荷領域で動作している場合、ＥＣＵ１００は、これらＶＶＴコントローラを制御上停止させる。一方、これらフラグがいずれもオフに設定される場合、吸気バルブ２１７及び排気バルブ２１８のバルブタイミングは通常のバルブタイミング制御に従って可変に制御される（ステップＳ２０）。尚、本実施形態では、吸気及び排気のいずれもバルブタイミングを制御可能であるが、ＶＶＴコントローラは例えば吸気側にのみ設置されていてもよく、この場合、吸気バルブ２１７のバルブタイミングのみが可変に制御される。
【００９１】
ここで、通常のバルブタイミング制御がなされる場合、ＥＣＵ１００は、高負荷領域では基本的に燃費の向上よりも出力の向上を優先する。例えば、機関回転数ＮＥが相応に高い高回転高負荷時においては、吸排気弁のバルブオーバラップ量が拡大されるようにＶＶＴコントローラが制御され、慣性吸気を促進して燃焼ガスの排出効率を向上させることによって出力向上が図られる。また、高回転領域でない低中回転領域における高負荷時においては、吸排気弁のバルブオーバラップ量が縮小され、可及的に大量の新気を導入して出力向上が図られる。即ち、これら出力向上を目的とした高負荷時のバルブタイミングの制御は、内部ＥＧＲ量の減少、或いは燃焼温度の上昇を招き、相対的にみてＮＯｘの排出量が増加し易い。
【００９２】
そこで、このように高負荷時におけるＶＶＴコントローラの作動が禁止されることによって、例えば低中回転高負荷時において吸排気弁のバルブオーバラップ量が相対的に拡大し、内部ＥＧＲが促進されて燃焼温度が低下することによりＮＯｘの排出量が低下する。或いは高回転高負荷時においてバルブオーバラップ量が縮小され、吸排気効率が相対的に低下することによってＮＯｘの排出量が低下する。尚、上述した制御はバルブタイミング制御の一例であるが、エンジン２００が高負荷状態にある場合に、出力向上を目的としてＶＶＴコントローラが制御される場合、燃焼温度が上昇してＮＯｘの排出量は増加するから、このようにＶＶＴコントローラの制御を介したバルブタイミング制御を禁止することによって、ＮＯｘの排出量は低下する。
【００９３】
このように、第２実施形態によれば、点火時期遅角制御を行うことなく、ＮＯｘの排出量を減少させることが可能である。
＜第３実施形態＞
ＮＯｘの排出量を抑制する手法としては、第１及び第２実施形態に係る点火時期遅角制御及びＶＶＴの作動禁止制御以外にも考えられる。ここで、図８を参照し、このような本発明の第３実施形態に係るＮＯｘ低減処理について説明する。ここに、図８は、第３実施形態に係るＮＯｘ低減処理のフローチャートである。尚、同図において、図３と重複する箇所には同一の符号を付してその説明を適宜省略することとする。
【００９４】
図８において、第１判定処理（ステップＳ１００）、第２判定処理（ステップＳ２００）及び第３判定処理（ステップＳ３００）を適宜経て、第１フラグ、第２フラグ又は第３フラグのいずれかがオンに設定された場合（即ち、ステップＳ１０：ＮＯ、ステップＳ１１：ＮＯ、或いはステップＳ１２：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、インジェクタ２１３の噴射量制御を介してエンジン２００の空燃比の変化を制限する（ステップＳ３１）。一方、これらフラグがいずれもオフに設定される場合、ＥＣＵ１００は、通常の空燃比フィードバック制御に従って、インジェクタ２１３を介した燃料の噴射量を制御する（ステップＳ３０）。
【００９５】
ここで、通常、エンジン２００では、空燃比センサ２２０により検出される排気空燃比に基づいて、空燃比がストイキ空燃比（概ね１４．６程度）近傍に収束するように、空燃比フィードバック制御が行われている。然るに、上述した高負荷領域等、顕著に出力が要求される運転領域では、このようなストイキ空燃比に対しよりリッチ側の空燃比（例えば、１２〜１３程度）の下で燃焼が行われる。一方、三元触媒２２１における排気の浄化効率は、理論空燃比近傍において最適化されるため、このようにリッチ側の空燃比に従って燃焼が行われる場合、三元触媒２２１の排気浄化効率は相対的に低下し、ＮＯｘの浄化効率も低下する。
【００９６】
ステップＳ３１に係る処理ではこの点に鑑み、エンジン２００の運転条件によらず、空燃比が概ねストイキ空燃比近傍に制限される。このため、ＮＯｘの排出量は、一時的にしろリッチ側空燃比に従った燃焼形態を採る場合と較べて相対的に減少する。このように、第３実施形態によれば、点火時期遅角制御を行うことなく、また、バルブタイミングの制御を行うことなく、ＮＯｘの排出量を減少させることが可能である。
【００９７】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う内燃機関の制御装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る車両において、特に本発明に係る内燃機関の制御装置に関連する部分の構成を概念的に表してなるブロック図である。
【図２】図１の車両に備わるエンジンの模式図である。
【図３】図１の車両においてＥＣＵにより実行されるＮＯｘ低減処理のフローチャートである。
【図４】図３のＮＯｘ低減処理において実行される第１判定処理のフローチャートである。
【図５】図３のＮＯｘ低減処理において実行される第２判定処理のフローチャートである。
【図６】図３のＮＯｘ低減処理において実行される第３判定処理のフローチャートである。
【図７】本発明の第２実施形態に係るＮＯｘ低減処理のフローチャートである。
【図８】本発明の第３実施形態に係るＮＯｘ低減処理のフローチャートである。
【符号の説明】
【００９９】
１０…車両、１００…ＥＣＵ、２００…エンジン、３００…カーナビゲーション装置、３１０…ナビゲーション処理装置、３２０…ＧＰＳアンテナ、３３０…ＶＩＣＳアンテナ、３４０…無線通信装置、４００…ＮＯｘセンサ、５００…外気温センサ、６００…オゾンセンサ、７００…車載時計。
【図１】
2008202470.tif 000003
【図２】
2008202470.tif 000004
【図３】
2008202470.tif 000005
【図４】
2008202470.tif 000006
【図５】
2008202470.tif 000007
【図６】
2008202470.tif 000008
【図７】
2008202470.tif 000009
【図８】
2008202470.tif 000010