(57)【要約】【課題】  燃料オクタン価に応じて適切な排気系温度上昇抑制を行う。【解決手段】  内燃機関１００の各気筒に設けた燃料噴射弁１１０Ｈと１１０Ｌとから高オクタン価ガソリンと低オクタン価ガソリンとを任意の供給割合で噴射する。燃料の供給割合（オクタン価）に応じて点火時期を遅角するとともに、燃料を増量して排気系温度の過度の上昇を防止する際に、燃料増量によりリッチ空燃比失火が生じる場合にはフュエルカットを実行し、機関排気系の過熱と失火との両方を防止する。【選択図】      図１
2005155339.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料のオクタン価に応じて機関点火時期を遅角するとともに、点火時期の遅角量に応じて機関への燃料供給量を増大補正することにより排気系温度を予め定めた上限値以下に維持する内燃機関の制御装置において、
機関の失火と関連するパラメータの値が予め定めた失火条件に相当する限界値になったときに機関への燃料供給を停止するとともに、燃料オクタン価に応じて前記パラメータの限界値を変更する、内燃機関の制御装置。
【請求項２】
燃料のオクタン価に応じて機関点火時期を遅角するとともに、点火時期の遅角量に応じて機関への燃料供給量を増大補正することにより排気系温度を予め定めた上限値以下に維持する内燃機関の制御装置において、
前記増大補正後の量の燃料を機関に供給した場合に機関に失火が生じるか否かを判断し、失火が生じると判断される場合には機関への燃料供給を停止する、内燃機関の制御装置。
【請求項３】
燃料のオクタン価に応じて機関点火時期を遅角するとともに、点火時期の遅角量に応じて機関への燃料供給量を増大補正することにより排気系温度を予め定めた上限値以下に維持する内燃機関の制御装置において、
前記点火時期遅角量に基づいて、機関への燃料供給量増大により機関に失火を生じることなく排気系温度を前記上限値以下に維持可能な最大機関吸入空気量を算出するとともに、機関吸入空気量を前記最大機関吸入空気量以下に制限する、内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記内燃機関は、オクタン価の異なる少なくとも２種類の燃料を任意の供給割合で機関に供給可能であり、かつ機関運転中に前記供給割合を変更可能な内燃機関であり、燃料のオクタン価に代えて前記燃料の供給割合に応じて機関点火時期を遅角する、請求項１から３のいずれか１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】
本発明は内燃機関の制御装置に関し、詳細には使用燃料のオクタン価が変動する内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般にガソリンエンジンでは、燃料のオクタン価が低下するにつれてノックが生じやすくなる。通常、ガソリンエンジンではオクタン価の低い燃料を使用する場合には、標準オクタン価の燃料を使用した場合に最適な性能を得られる点火時期に対して、オクタン価に応じた量だけ点火時期を遅角してノックの発生を防止することが行われる。
【０００３】
ところが、ガソリンエンジンでは点火時期を遅延させるほど排気温度が上昇する。このため、上記のようにノック防止を目的として点火時期を遅角した場合、高負荷運転時などに排気温度上昇のために排気系の各部の温度が過度に上昇し、排気系部品の耐久性が低下する場合が生じる。
【０００４】
そこで、排気温度が上昇する領域では機関への燃料噴射量を増量し空燃比を低下（リッチ化）することにより、排気系の温度を予め定めた温度（例えば、排気系部品の信頼性を維持できる上限温度）以下に維持することが行われる。
【０００５】
この種の燃料増量による排気温度制御を行う機関の例としては、例えば特許文献１に記載されたものがある。
同文献の機関では、排気系の過熱を燃料増量により防止すべき運転領域では、燃料のオクタン価に応じて燃料噴射量を増量することによって、燃料のオクタン価の変動にかかわらず燃料増量分を適正化して、排気系の過熱や過剰な増量による燃費の悪化を防止している。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−５００８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の排気浄化装置では、燃料のオクタン価に応じて燃料噴射量を増量を決定しているため、点火時期の遅角による排気系温度上昇が大きいほど、言い換えれば燃料のオクタン価が低いほど燃料の増量分を大きくする必要がある。
【０００８】
ところが、燃料のオクタン価が低くなるほど排気系温度抑制のための燃料増量分を増大していると、低オクタン価燃料使用時、特に、排気温度の高くなる運転状態では燃料の増量により燃焼室内の混合気が過濃化してしまい失火限界に到達してしまう場合がある。
【０００９】
例えば、市販のハイオクガソリンとレギュラーガソリン程度のオクタン価の差ではこのような事態は生じ難いが、オクタン価のかなり高い高オクタン価ガソリンとオクタン価のかなり低い低オクタン価ガソリンのようにオクタン価の大きく異なる複数種類の燃料を任意の供給割合で機関に供給する燃料供給装置を備え、機関運転中に機関の運転条件、或いは他の適宜な条件に応じて燃料供給割合を変更することにより、機関に供給する燃料全体としてのオクタン価を機関運転条件に応じて変更するような場合には、使用燃料のオクタン価の変化幅も大きくなる。
【００１０】
このため、最もオクタン価が低下したような場合の高負荷運転時等には、燃料増量により排気系温度を抑制しようとすると燃料を大幅に増量する必要が生じ、燃焼室内でリッチ空燃比失火が発生する問題が生じるのである。
一旦機関にリッチ空燃比失火が発生すると、未燃ガスが排気系で爆発的に燃焼するアフターファイアなどが生じたり、未燃ガスの排出による排気性状の悪化が生じる問題がある。
【００１１】
本発明は上記問題に鑑み、燃料オクタン価に応じて点火時期の遅角を行う内燃機関において、低オクタン価燃料使用時にもリッチ空燃比失火の発生を生じることなく過度な排気系温度の上昇を防止可能な内燃機関の制御装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１に記載の発明によれば、燃料のオクタン価に応じて機関点火時期を遅角するとともに、点火時期の遅角量に応じて機関への燃料供給量を増大補正することにより排気系温度を予め定めた上限値以下に維持する内燃機関の制御装置において、
機関の失火と関連するパラメータの値が予め定めた失火条件に相当する限界値になったときに機関への燃料供給を停止するとともに、燃料オクタン価に応じて前記パラメータの限界値を変更する、内燃機関の制御装置。
【００１３】
すなわち、請求項１の発明では例えば機関の失火と関連するパラメータ、例えば燃料供給量、機関吸入空気量、点火時期などのいずれかのパラメータが失火が生じる限界値になったときにフュエルカットを行い機関への燃料供給を停止する。ところが、失火が生じるパラメータの値（限界値）は燃料のオクタン価に応じて異なってくる。本発明では、失火パラメータの限界値を燃料のオクタン価に応じて変更するようにしたことにより、燃料オクタン価の変化にかかわらず、失火を生じることなく排気系温度の過度な上昇を防止することが可能となる。
【００１４】
請求項２に記載の発明によれば、燃料のオクタン価に応じて機関点火時期を遅角するとともに、点火時期の遅角量に応じて機関への燃料供給量を増大補正することにより排気系温度を予め定めた上限値以下に維持する内燃機関の制御装置において、前記増大補正後の量の燃料を機関に供給した場合に機関に失火が生じるか否かを判断し、失火が生じると判断される場合には機関への燃料供給を停止する、内燃機関の制御装置が提供される。
【００１５】
すなわち、請求項２の発明では燃料増量により排気系温度上昇を抑制する場合に、排気系温度を上限値以下に維持するのに必要な量の燃料を現在の運転状態の機関に供給した場合に失火が生じるか否かを判断し、失火が生じる場合にはフュエルカットを行い機関への燃料供給を停止する。これにより、燃料オクタン価が低く、排気系温度抑制のために大幅な燃料増量が必要となる場合にはフュエルカットが行われるようになり、失火が防止されるとともに排気系の過熱が防止される。
【００１６】
請求項３に記載の発明によれば、燃料のオクタン価に応じて機関点火時期を遅角するとともに、点火時期の遅角量に応じて機関への燃料供給量を増大補正することにより排気系温度を予め定めた上限値以下に維持する内燃機関の制御装置において、前記点火時期遅角量に基づいて、機関への燃料供給量増大により機関に失火を生じることなく排気系温度を前記上限値以下に維持可能な最大機関吸入空気量を算出するとともに、機関吸入空気量を前記最大機関吸入空気量以下に制限する、内燃機関の制御装置が提供される。
【００１７】
すなわち、請求項の発明では燃料供給量の増大により失火が生じないように機関吸入空気量を制限する。燃料供給量は機関吸入空気量（機関負荷）とともに増大し、点火時期遅角による排気温度上昇も機関吸入空気量とともに大きくなる。また、この排気温度上昇を抑制するためには更に燃料を増量しなければならず、燃料の増量分も機関吸入空気量とともに増大し、機関吸入空気量がある程度以上増大すると失火限界まで燃料を増量しなければ排気系の温度を所定値以下に維持することができなくなる。
【００１８】
そこで、本発明では機関吸入空気量が、燃料増量により失火を生じることなく排気系温度を上限値以下に維持可能な値（最大機関吸入空気量）以上には増大しないようにする。これにより、機関の失火を生じることなく排気系の過熱を防止することが可能となる。
【００１９】
なお、機関吸入空気量の制限は、例えば専用のアクチュエータを備え、アクセルペダルとは独立して動作可能なスロットル弁（いわゆる電子制御スロットル弁）を備えた機関では、アクセル開度（アクセルペダルの踏み込み量）から目標スロットル弁開度を算出する際に目標スロットル弁開度を補正し、アクセル開度が全開（１００パーセント）のときの目標スロットル弁開度を上記最大機関吸入空気量に相当するスロットル弁開度となるように、アクセル開度とスロットル弁開度との関係を設定することにより実施することができる。
【００２０】
請求項３に記載の発明によれば、前記内燃機関は、オクタン価の異なる少なくとも２種類の燃料を任意の供給割合で機関に供給可能であり、かつ機関運転中に前記供給割合を変更可能な内燃機関であり、燃料のオクタン価に代えて前記燃料の供給割合に応じて機関点火時期を遅角する、請求項１から３のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置が提供される。
【００２１】
すなわち、請求項４の発明では、オクタン価の異なる２種以上の燃料を機関運転中に、例えば機関運転状況に応じて供給割合を変えて機関に供給する。このため、機関に供給される燃料のオクタン価は機関運転中に、運転状況に応じて変化する。
【００２２】
例えば、請求項１から請求項３の発明では燃料のオクタン価に応じて機関遅角量を設定する際に燃料オクタン価を知る必要がある。機関運転中に燃料オクタン価を検出する方法としては、例えば機関運転中に点火時期を徐々に進角させてノックが生じた点火時期を特定し、この点火時期と機関の運転状態とから予め定めた関係に基づいて燃料のオクタン価を推測する方法をとることも可能である。
【００２３】
しかし、機関運転中に燃料オクタン価が変化するような場合には、オクタン価を検出するために点火時期を頻繁に変更することは機関性能や排気性状の悪化を招く可能性がある。
【００２４】
本発明では、複数燃料の供給割合から全体としての燃料のオクタン価を簡易に算出することができる。これにより、本発明では比較的燃料オクタン価変化の頻度が高いような場合にも簡易かつ迅速に排気系温度抑制のための制御を行うことが可能となる。
【発明の効果】
【００２５】
各請求項に記載の発明によれば、燃料オクタン価に応じて点火時期の遅角を行う内燃機関において、低オクタン価燃料使用時にもリッチ空燃比失火の発生を生じることなく過度な排気系の温度上昇を防止することができるという共通の効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、添付図面を用いて本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明を自動車用内燃機関に適用した実施形態の概略構成を示す図である。
【００２７】
図１において、１００は車両用内燃機関、１１０Ｈ、１１０Ｌは内燃機関１の各気筒内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁を示す。本実施形態では、各気筒に燃料噴射弁１１０Ｈと１１０Ｌとが１つずつ設けられている。すなわち、図１の例では４気筒ガソリン機関が使用されているため、燃料噴射弁１１０Ｈと１１０Ｌとがそれぞれ４つずつ、合計８つの燃料噴射弁が設けられている。
【００２８】
後述するように、燃料噴射弁１１０Ｈは各気筒に高オクタン価ガソリンを供給する高オクタン価ガソリン用噴射弁、１１０Ｌは各気筒に低オクタン価ガソリンを供給する低オクタン価ガソリン用燃料噴射弁とされている。高オクタン価ガソリン用噴射弁１１０Ｈと低オクタン価ガソリン用噴射弁１１０Ｌは、それぞれ高オクタン価ガソリン用デリバリパイプ２０Ｈと低オクタン価ガソリン用デリバリパイプ２０Ｌに接続されており、デリバリパイプ２０Ｈ、２０Ｌ内の燃料を各気筒にそれぞれ噴射する。
【００２９】
なお、図１の実施形態では各気筒にそれぞれ高オクタン価ガソリン用燃料噴射弁１１０Ｈと低オクタン価ガソリン用燃料噴射弁１１０Ｌとを個別に設けているが、デリバリパイプ２０Ｈと２０Ｌとを単一の筒内燃料噴射弁に接続し、燃料噴射弁供給前に、或いは燃料噴射弁供給後に燃料噴射弁内で、所定割合の高オクタン価ガソリンと低オクタン価燃料とを混合するようにしても良い。
【００３０】
また、高オクタン価ガソリン用燃料噴射弁と低オクタン価ガソリン用燃料噴射弁との一方、若しくは両方を通常のポート燃料噴射弁として、各気筒の吸気ポートに配置するようにしても良い。
【００３１】
図１において、１１Ｈ、１１Ｌで示すのは機関１の燃料タンクである。本実施形態では、性状の異なる２つの燃料油を燃料噴射弁１１０Ｈと１１０Ｌとから機関に噴射するために、それぞれの燃料タンクを別個に設けている。図１の例では高オクタン価ガソリンと低オクタン価ガソリンとを使用する場合を示しているが、本実施形態では、オクタン価の異なる２種類のガソリンの他、ガソリンと他の種類の液体燃料等を使用することが可能である。
【００３２】
図１において、燃料タンク１１Ｈには高オクタン価ガソリンが、１１Ｌには低オクタン価ガソリンがそれぞれ貯留されている。高オクタン価ガソリンと低オクタン価ガソリンとは、それぞれ外部からタンク１１Ｈと１１Ｌとに別々に補給するようにしても良いし、例えば車両上で分離膜などの適宜な手段を用いて市販のガソリンを高オクタン価成分を多く含むガソリンと低オクタン価成分を多く含むガソリンとに分離することにより生成することも可能である。
【００３３】
燃料タンク１１Ｈと１１Ｌとに貯留された燃料は、吐出容量制御機構を備えた燃料噴射ポンプ２１Ｈ、２１Ｌにより昇圧され、個別の燃料供給配管２５Ｈ、２５Ｌを介して燃料噴射弁１１０Ｈ、１１０Ｌに供給され、それぞれの燃料噴射弁から機関１００の各気筒燃焼室に噴射される。
【００３４】
すなわち、本実施形態では、高オクタン価ガソリンと低オクタン価ガソリンとは、互いに独立した供給経路を通って気筒に供給され、それぞれの燃料噴射弁の燃料噴射量を個別に制御することにより、機関に供給する高オクタン価ガソリンと低オクタン価ガソリンとの供給割合を任意に設定することができる。
【００３５】
図１に３０で示すのは機関１００の電子制御ユニット（ＥＣＵ）である。本実施形態では、ＥＣＵ３０は、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、演算ユニット（ＣＰＵ）及び入出力ポートを双方向性バスで接続した公知の構成のマイクロコンピュータとして構成され、例えば機関の各気筒の点火時期、各気筒への燃料噴射量などの基本制御を行っている他、本実施形態では、後述するように機関負荷に応じて供給する高オクタン価ガソリンと低オクタン価ガソリンとの比率（供給割合）を設定したり、機関の点火時期遅角量を両ガソリンの供給割合に応じて設定する点火時期制御を行う。また、ＥＣＵ３０は点火時期の遅角量と機関運転状態に応じて機関の燃料噴射量を増量し、点火時期遅角による排気温度上昇により排気系温度が予め定めた上限温度を超えないようにする、排気温度制御を行う。
なお、本実施形態の排気温度制御については後に詳述する。
【００３６】
これらの制御のため、ＥＣＵ３０の出力ポートは、図示しない駆動回路を介して各気筒の燃料噴射弁１１０Ｈ、１１０Ｌに接続されそれぞれの燃料噴射弁の燃料噴射量を制御している他、図示しない点火回路を介して各気筒の点火プラグ（図示せず）に接続され、機関の点火時期を制御している。また、ＥＣＵ３０の入力ポートには、燃料タンク１１Ｈ、１１Ｌに設けられた燃料残量センサ１２Ｈ、１２Ｌから、それぞれタンク１１Ｈ内の高オクタン価ガソリンの残量とタンク１１Ｌ内の低オクタン価ガソリンの残量とが入力されているほか、回転数センサ３３から機関１の回転数が、機関吸気通路に設けられたエアフローメータ３５から機関の吸入空気量が、また、アクセルペダル（図示せず）近傍に配置したアクセル開度センサ３７からアクセル開度（運転者のアクセルペダル踏み込み量）が、それぞれ入力されている。
【００３７】
なお、本実施形態では機関の吸気通路にはアクセルペダルとは機械的に連結されておらず、独立したアクチュエータにより操作されるスロットル弁（電子制御スロットル弁）（図示せず）が設けられている。ＥＣＵ３０はアクセル開度センサ３７から入力したアクセル開度を予め定めた関係に基づいてスロットル弁開度に換算し、電子制御スロットル弁のアクチュエータを駆動して算出した開度（目標スロットル弁開度）になるようにスロットル弁を制御している。
【００３８】
本実施形態では、ＥＣＵ３０は機関負荷条件（例えば機関１回転当たりの吸入空気量と機関回転数）に応じて予め定めた関係に基づいて機関に供給する高オクタン価ガソリンと低オクタン価ガソリンとの合計量と供給割合とを設定する。例えば機関が高負荷で運転されるような場合には、ＥＣＵ３０は負荷が低い場合に較べて高オクタン価ガソリンの供給割合を増大させる。これにより、機関に供給される燃料の全体としてのオクタン価が上昇するため、点火時期を最大出力点火時期近くまで十分に進角させた運転を行い機関出力を増大させることが可能となる。
【００３９】
また、機関の低温時や高速低負荷運転時などでは、低オクタン価ガソリンの供給割合を増大させる。これにより、燃料のオクタン価が低下し燃料の着火性が向上するため燃焼が安定し機関排気性状も向上するようになる。
【００４０】
更に、本実施形態のように個別の燃料タンクから高オクタン価ガソリンと低オクタン価ガソリンとを供給している場合、燃料残量のバランスをとるために機関の運転状態にかかわらず、残量が多い方の燃料の供給割合を増大しなければならない場合がある。このため、高負荷運転時などでも機関にオクタン価の低い燃料が供給される場合も生じてしまう。
【００４１】
一方、燃料のオクタン価が低下するとノックが生じやすくなるため、オクタン価の低下に応じて機関の点火時期を遅角してノックの発生を防止する必要がある。ところが、機関の点火時期を遅角すると気筒内での混合気の燃焼時期が遅くなるため、既燃ガスの温度が低下するまえに排気弁から気筒外に排出されるようになる。このため点火時期を遅角するほど排気温度は上昇するようになる。
【００４２】
一方、排気温度が過度に上昇すると排気系の各部の耐久性が低下するため、排気系部品保護のため、排気温度の上昇を制限して、排気系の温度を各部品の耐久性に問題を生じない或る上限温度以下に維持する必要がある。そこで、本実施形態では機関の運転状態と点火時期の遅角量とに応じて機関に供給する燃料を増量し、機関での燃焼空燃比を低下（リッチ化）することにより排気温度の上昇を抑制している。燃料の増量分は、他の条件が同一であれば点火時期の遅角量が大きいほど、言い換えれば燃料のオクタン価が低下するほど増大する。
【００４３】
通常であれば、上記のように点火時期遅角量に応じて燃料を増量することにより排気系温度は効果的に上限温度以下に維持される。
ところが、機関の運転条件と燃料のオクタン価とによっては問題が生じる場合がある。例えば、機関が高負荷で運転されていながら、燃料残量バランスを調節するために低オクタン価ガソリンの割合が増大され、燃料オクタン価が低下したような場合には、燃料増量によって排気温度を低下させようとすると失火が生じる場合があるのである。
【００４４】
機関が高負荷で運転されている場合には、通常でも空燃比はやや低く設定され（燃料が増量され）、排気温度も高くなっている。これに加えて燃料のオクタン価の低下幅が大きいとノック抑制のために点火時期も大きく遅角され、排気温度は更に上昇する。このように大幅な排気温度上昇を燃料増量で抑制しようとすると、かなりの増量を行う必要が生じるが、もともと高負荷運転時には空燃比は低く設定されているため、更に大幅な燃料増量を行うと、空燃比が過度に低下（リッチ化）してしまいリッチ空燃比失火が生じる問題が生じる。
【００４５】
一旦失火が生じると、未燃ガスの排気系への排出、燃焼により更に排気系の温度が上昇したり、極端な場合には排気系での未燃ガスの爆発的な燃焼によるバックファイアが生じ、排気系に障害を生じる可能性がある。
【００４６】
このため、本実施形態では以下に説明する方法でリッチ空燃比失火が生じることを防止しつつ排気系温度の上昇を抑制している。
以下、本発明における排気系温度上昇抑制操作のいくつかの実施形態について説明する。
【００４７】
（１）第１の実施形態
本実施形態では、排気系温度上昇抑制のための燃料増量により機関に失火が生じるか否かを判断し、失火が生じると判断される場合にはフュエルカットを行うことにより燃料増量によらず排気系温度を低下させている。
【００４８】
すなわち、機関の運転領域が排気系温度上昇抑制のための燃料増量により失火が生じる領域に入る毎にフュエルカットが行われる結果、機関は上記の運転領域外で運転されるようになり、機関にリッチ空燃比失火を生じることなく排気系温度を上限値以下に維持することが可能となる。
【００４９】
図２は、本実施形態の上述した排気温度抑制操作を説明するフローチャートである。本操作は、ＥＣＵ３０により所定時間毎に実行されるルーチンとして行われる。
【００５０】
図２の操作が開始されるとステップ２０１では、現在の燃料における高オクタン価燃料と低オクタン価燃料との供給割合ＦＲ（例えば全燃料に占める低オクタン価燃料の割合）が読み取られる。燃料供給割合は、ＥＣＵ３０により別途実行される図示しない操作により、機関負荷（機関１回転当たりの吸入空気量）と機関回転数とに基づいて予め定められた関係に基づいて決定されるか、或いは燃料の残量バランス調整上必要とされる供給割合に決定される。
【００５１】
次いで、ステップ２０３では上記により求めた燃料供給割合ＦＲと、機関回転数、機関負荷とに基づいて基本遅角量ＲＦＲが算出される。
基本遅角量ＲＦＲは、燃料の標準オクタン価（標準供給割合）と現在の燃料オクタン価（燃料供給割合ＦＲ）との相違により定まるノック防止のための最適遅角量であり、実際の機関を用いた実験に基づいて予め求められている。本実施形態では、基本遅角量ＲＦＲは機関回転数、機関負荷、燃料供給割合ＦＲをパラメータとする３次元数値マップの形でＥＣＵ３０のＲＯＭに格納されている。基本遅角量ＲＦＲは、機関回転数、負荷が同一であれば燃料オクタン価が低下するほど大きな値となる。
【００５２】
ステップ２０３で基本遅角量ＲＦＲ算出後、ステップ２０５では、ノック学習値ＲＧＫＮが読み込まれる。
ここで、ノック学習値ＲＧＫＮは、ノック防止のための基本遅角量ＲＦＲの補正量である。基本遅角量は、標準運転状態において燃料オクタン価の変動に応じて定まる遅角量であり、機関が標準運転状態で運転されている場合にはノック防止と機関性能維持とに最適な遅角量となっている。しかし、例えば大気圧や気温、湿度などの運転状態が標準運転状態から変化すると最適な遅角量もそれに応じて変化する。
【００５３】
そこで、ＥＣＵ３０は機関の実際の運転中に、例えば図示しないノックセンサを用いてノックの発生を監視しており、基本遅角量付近の実際にノックが生じる点火時期を検出し、検出した点火時期と基本遅角量との差をノック学習値ＲＧＫＮとして記憶している。
【００５４】
ステップ２０７は最終遅角量ＲＦＩＮの算出を示す。最終遅角量はノック学習値で基本遅角量を補正した値（ＲＦＩＮ＝ＲＦＲ＋ＲＧＫＮ）として算出され、機関の実際の点火時期遅角量はステップ２０７で算出された最終遅角量ＲＦＩＮに設定される。
【００５５】
次いで、ステップ２０９では上記により算出した最終遅角量ＲＦＩＮに基づいて、排気系温度をかく排気系部品の許容温度である上限温度以下に維持するために最小限必要な燃料増量値ＥＦＯＴＰを算出する。増量値ＥＦＴＰＯは予め実験などにより求められており、最終遅角量ＲＦＩＮ、機関回転数、負荷をパラメータとした３次元数値マップの形でＥＣＵ３０のＲＯＭに格納されている。ステップ２０９では、ステップ２０７で算出されたＲＦＩＮと現在の機関回転数、負荷とを用いてこの数値マップから燃料増量値ＥＦＯＴＰが算出される。
【００５６】
ステップ２１１と２１３とは、ステップ２０９で算出した増量値ＥＦＯＴＰの燃料を機関に供給した場合にリッチ空燃比失火が生じるか否かの判定操作を示している。
【００５７】
すなわち、ステップ２１１では、現在の機関回転数と負荷とに基づいてリッチ空燃比失火が生じる燃料供給量が予め実験により求めた関係に基づいて算出され、この失火が生じる燃料供給量に相当する燃料増量限界値ＥＦｍａｘが算出される。
そして、ステップ２１３では、ステップ２０９で算出した増量値ＥＦＯＴＰが上記燃料増量限界値ＥＦｍａｘを超えているか否かが判断される。
【００５８】
ステップ２１３でＥＦＯＴＰ≦ＥＦｍａｘであった場合にはＥＦＯＴＰの増量を行っても失火が生じるおそれはないのでステップ２１５以下を実行せず、ステップ２２３で後述するフュエルカット予告フラグＥＸＦの値を０にセットして今回の操作を終了する。
【００５９】
一方ＥＦＯＴＰ＞ＥＦｍａｘであった場合には、算出されたＥＦＯＴＰの値だけ燃料を増量すると失火が生じるため、ステップ２１５に進み増量値ＥＦＯＴＰの値を上限値ＥＦｍａｘに制限して、フュエルカット予告フラグＥＸＦの値を１にセットしてステップ２１７に進む。
【００６０】
フュエルカット予告フラグＥＸＦは、フュエルカットが実行される可能性が高い運転状態か否かを表すフラグであり、フュエルカット予告フラグが１にセットされた状態ではステップ２１５で燃料増量値ＥＦＯＴＰが上限値で制限されているため失火は生じないものの排気系の過熱が生じてフュエルカットが行われる可能性が極めて高い。そこで、本実施形態ではフュエルカット予告フラグＥＸＦが１にセットされると運転席に設置した警告灯を点灯して、フュエルカットが行われる可能性があることを運転者に報知するようにしている。
【００６１】
ステップ２１５でフュエルカット予告フラグＥＸＦを１にセットした後ステップ２１７では、現在の排気系代表温度ＴＭＰが算出される。
代表温度ＴＭＰは、排気系の各部の温度を代表する温度であり、現在の排気系温度から算出される。排気系の部品温度は排気系温度に応じて上昇する。ここで、排気系温度がＥＸＴ、排気系部品温度がＴＭＰであるとき、単位時間当たりの排気系温度上昇ΔＴＭＰは、排気系温度と排気系部品温度との差に比例すると考えられる。
【００６２】
従って、現在の排気系代表温度ＴＭＰは、ＴＭＰ＝ΔＴＭＰ＋ＴＭＰi-1として与えられる。ここで、ＴＭＰi-1は単位時間前の排気系代表温度、ΔＴＭＰは、ΔＴＭＰ＝Ｋ×（ＥＸＴ−ＴＭＰi-1）として表される（Ｋは定数）。
【００６３】
ここで、排気系温度ＥＸＴは、予め現在の回転数、負荷、点火時期遅角量、機関空燃比（増量値）を用いた数値マップの形でＥＣＵ３０のＲＯＭに格納されている。
【００６４】
ＥＣＵ３０は、排気系代表温度の適宜な初期値（例えば大気温度）を用いて機関始動時から排気系温度ＥＸＴとΔＴＭＰを算出し、このΔＴＭＰを積算することにより現在の排気系部品代表温度ＴＭＰを算出している。
【００６５】
ステップ２１９では上記により算出した現在の代表温度ＴＭＰが、予め定めた許容温度ＴＭＰｍａｘを超えたか否かが判断され、ＴＭＰ＞ＴＭＰｍａｘとなった場合にはステップ２２１でフュエルカットが実行される。
【００６６】
すなわち、本実施形態では単に排気系温度が上限値を越えたか否かのみでなく、更に排気系温度の上昇により実際の排気系の部品温度ＴＭＰが許容値を超えたか、すなわち実際に排気系の過熱が生じたか否かを判断し、過熱が生じた場合にのみフュエルカットを実行するようにしている。
これにより、本実施形態では実際の排気系過熱を確実に防止しながらフュエルカットが実行される頻度を低減している。
【００６７】
なお、本実施形態では上記のように実際の排気系の部品温度ＴＭＰが許容値を越えたか否かに基づいてフュエルカット実行の可否を決定している（ステップ２１９、２２１）が、回転数、フュエルカット、遅角量、空燃比等から算出される排気系温度ＥＸＴが、所定の上限値を越えた場合には直ちにフュエルカットを実行するようにすることも可能である。
本操作により、低オクタン価燃料使用による点火時期遅角時にも、失火が生じるのを防止しながら機関排気系温度を抑制することが可能となる。
【００６８】
（２）第２の実施形態
次に図３を用いて排気温度抑制操作の第２の実施形態について説明する。
本実施形態では、現在の点火時期遅角量で運転した場合に、失火を生じることなく排気系温度を許容値以下に維持することが可能な最大機関吸入空気量ＧＡｍａｘ（グラム／秒）を予め算出し、機関の実際の吸入空気量ＧＡがＧＡｍａｘを越えた場合にはフュエルカットを実行するようにしている。
【００６９】
機関排気系温度は、機関負荷が大きいほど、すなわち機関吸入空気量が大きいほど高くなる。このため、点火時期遅角運転時に排気系温度を許容値以下に維持するためには点火時期遅角量が大きいほど、また機関吸入空気量が大きいほど空燃比を低下させて排気系温度を下げる必要がある。
【００７０】
このため、点火時期の遅角量が定まると排気系温度を許容値以下に維持するのに必要とされる空燃比は機関吸入空気量の関数となる。従って、点火時期の遅角量が定まると空燃比がリッチ空燃比失火限界以下になる機関吸入空気量（最大機関吸入空気量）が定まる。本実施形態では、点火時期遅角量に基づいて、上記の最大機関吸入空気量を求めておき、実際の機関吸入空気量がこの最大機関吸入空気量を越えたときにフュエルカットを行うようにして、失火が生じるのを防止しながら排気系温度を許容温度以下に維持している。
【００７１】
図３は、本実施形態の排気温度抑制操作を具体的に説明するフローチャートである。本操作はＥＣＵ３０により所定時間毎に実行されるルーチンとして行われる。
【００７２】
図３で操作が開始されると、ステップ３０１では燃料供給割合ＦＲが読み込まれ、ステップ３０３ではノック学習値ＲＧＫＮが読み込まれる。供給割合ＦＲ及びノック学習値ＲＧＫＮは、図２の実施形態で説明したものとそれぞれ同一である。
そして、本実施形態ではステップ３０５で供給割合ＦＲとノック学習値ＲＧＫＮを用いて直接最大機関吸入空気量ＧＡｍａｘを算出する。
【００７３】
前述したように、最大機関吸入空気量ＧＡｍａｘは、リッチ空燃比失火を生じることなく排気系各部の温度を許容値ＴＭＰｍａｘ以下に維持することが可能な機関吸入空気量の上限値であり、機関点火時期遅角量の関数となる。
【００７４】
ここで、図２の例で説明したように機関最終点火時期遅角量ＲＦＩＮは、基本遅角量ＲＦＲとノック学習値ＲＧＫＮとの和となる。
また、基本遅角量ＲＦＲは燃料オクタン価（すなわち燃料供給割合ＦＲ）により定まり、ノック学習値ＲＧＫＮは実際の運転状態に応じて定められる。そこで、本実施形態では、予め燃料供給割合ＦＲとノック学習値ＲＧＫＮの各値を用いて最終遅角量ＲＦＲを算出し、更に各ＲＦＲにおける最大機関吸入空気量ＧＡｍａｘを算出して、燃料供給割合ＦＲとノック学習値ＲＧＫＮとをパラメータとした２次元数値マップの形でＥＣＵ３０のＲＯＭに格納してある。ステップ３０５では、現在のＦＲとＲＧＫＮとの値を用いてこの数値マップから最大機関吸入空気量ＧＡｍａｘを求めている。
【００７５】
次いでステップ３０７では、エアフローメータ３５から現在の機関吸入空気量ＧＡが読み込まれ、ステップ３０９ではＧＡが最大機関吸入空気量ＧＡｍａｘを越えたか否かが判定される。
【００７６】
ステップ３０９でＧＡ＞ＧＡｍａｘである場合には、リッチ空燃比失火が生じる可能性があるため、ステップ３１１に進みフュエルカットを実行する。これにより、本実施形態では点火時期を燃料オクタン価に応じて遅角させる場合に、燃料増量により排気系温度を許容温度以下に維持しながらリッチ空燃比失火が生じることが防止される。
【００７７】
（３）第３の実施形態
次に、排気温度抑制操作の第３の実施形態について説明する。
本実施形態では、現在の燃料増量値ＥＦＯＴＰに対して失火が生じる点火時期（失火限界点火時期）ＥＡＭＩＳをもとめ、現実の点火時期ＥＡＯＰが失火限界点火時期ＥＡＭＩＳより遅角側になった場合にはフュエルカットを実行する。
【００７８】
すなわち、本実施形態においても現在の点火時期遅角量ＲＦＩＮから定まる点火時期で混合気に着火可能な空燃比以上に燃料が増量された場合にフュエルカットが行われる。
図４は、本実施形態の排気温度抑制操作を説明するフローチャートである。本操作はＥＣＵ３０により所定時間毎に実行される。
【００７９】
図４の操作では、まずステップ４０１で燃料増量値ＥＦＯＴＰが算出される。増量値ＥＦＯＴＰの算出は、別途ＥＣＵ２０により行われる図示しない操作により、図２で説明したと同一の方法で行われる。
【００８０】
そして、ステップ４０３では燃料増量値ＥＦＯＴＰに対する失火限界点火時期ＥＡＭＩＳが算出される。失火限界点火時期ＥＡＭＩＳは予め実験により求められており、機関回転数、負荷と燃料増量値ＥＦＯＴＰとをパラメータとした３次元数値マップの形でＥＣＵ３０のＲＯＭに格納されている。
【００８１】
ステップ４０３で失火限界点火時期ＥＡＭＩＳを算出後、ステップ４０５では機関の実際の点火時期ＥＡＯＰが算出される。点火時期ＥＡＯＰは、標準オクタン価の燃料を用いた場合の最適点火時期から最終遅角量ＲＦＩＮだけ遅角した値となる。なお、最終遅角量ＲＦＩＮは、図２で説明したと同一の方法で別途算出される。
【００８２】
そして、ステップ４０７では、実際の点火時期ＥＡＯＰと失火限界点火時期ＥＡＭＩＳが比較され、ＥＡＯＰ＜ＥＡＭＩＳであった場合、すなわち実際の点火時期ＥＡＯＰが失火限界点火時期ＥＡＭＩＳより遅角側にある場合にはステップ４０９でフュエルカットが実行される。
【００８３】
（４）第４の実施形態
次に排気温度抑制操作の第４の実施形態について説明する。
前述の第２の実施形態（図３）では、現在の点火時期遅角量で運転した場合に、失火を生じることなく排気系温度を許容値以下に維持することが可能な最大機関吸入空気量ＧＡｍａｘ（グラム／秒）を予め算出し、機関の実際の吸入空気量ＧＡがＧＡｍａｘを越えた場合にはフュエルカットを実行することにより失火を防止していた。
【００８４】
本実施形態においても、算出した最大機関吸入空気量ＧＡｍａｘの値に基づいて排気温度抑制操作をおこなうが、第２の実施形態のように実際の吸入空気量ＧＡがＧＡｍａｘを越えたときにフュエルカットを実施することにより実際の吸入空気量ＧＡをＧＡｍａｘを以下に制限するのではなく、フュエルカットを行わずに実際の吸入空気量ＧＡをＧＡｍａｘ以下に制限する点が前述の第２の実施形態と相違している。
【００８５】
例えば、本実施形態の機関（図１）は運転者のアクセルペダル操作とは無関係な開度をとることができる電子制御スロットル弁を備えている。しかし、本実施形態では電子制御スロットル弁を備えているため、スロットル弁開度は自由に設定できる。通常、電子制御スロットル弁は、スロットル弁開度ＴＨＡがアクセル開度ＡＣＣＰに比例した値になるように制御される。しかし、本実施形態では上記最大機関吸入空気量ＧＡｍａｘを算出後、現在の運転状態（吸気温度、機関回転数）において機関吸入空気量がＧＡｍａｘとなるスロットル弁開度を算出し、アクセル開度１００パーセント時のスロットル弁開度がこの最大機関吸入空気量ＧＡｍａｘを与えるスロットル弁開度になるようにアクセル開度とスロットル弁開度との関係を補正する。
【００８６】
これにより、実際の機関吸入空気量ＧＡは最大機関吸入空気量ＧＡｍａｘを越えないように制限されることになり、フュエルカットを行うことなく機関のリッチ空燃比失火が防止される。
【００８７】
図５は、上記した本実施形態の排気温度抑制操作を具体的に説明するフローチャートである。本操作はＥＣＵ３０により所定時間毎に実行される。
【００８８】
図５の操作では、まずステップ５０１で燃料の供給割合ＦＲが、ステップ５０３でノック学習値ＲＧＫＮが読み込まれ、ステップ５０５では供給割合ＦＲとノック学習値ＲＧＫＮを用いて直接最大機関吸入空気量ＧＡｍａｘを算出する。
【００８９】
前述したように、最大機関吸入空気量ＧＡｍａｘは、リッチ空燃比失火を生じることなく排気系各部の温度を許容値ＴＭＰｍａｘ以下に維持することが可能な機関吸入空気量の上限値であり、図５ステップ５０１から５０５のＧＡｍａｘ算出操作は、図３ステップ３０１から３０５の操作と同一である。
【００９０】
上記により最大機関吸入空気量ＧＡｍａｘ算出後、ステップ５０７では現在の機関運転状態に基づいて、機関吸入空気量がＧＡｍａｘとなるスロットル弁開度ＴＨαを算出する。機関吸入空気量は気温、気圧などの条件が同一であれば機関回転数とスロットル弁開度とにより定まる。本実施形態では、気温、気圧等の標準状態において各機関回転数における機関吸入空気量とスロットル弁開度との関係を求めてあり、ＥＣＵ３０のＲＯＭにスロットル弁開度の値を機関回転数と機関吸入空気量とをパラメータとした２次元数値マップの形で格納してある。
【００９１】
ステップ５０７では、この数値マップを現在の吸気温度と大気圧とで補正することにより、現在の機関回転数において機関吸入空気量がＧＡｍａｘとなるスロットル弁開度ＴＨαを算出している。
ステップ５０７でＴＨα算出後、ステップ５０９では現在のアクセル開度Ａβがアクセル開度センサ３７から、また現在のスロットル弁開度ＴＨβが機関スロットル弁近傍に配置された図示しないスロットル弁開度センサから、それぞれ読み込まれる。
【００９２】
そして、ステップ５１１では、スロットル弁開度補正係数Ｋ１が、
Ｋ１＝（ＷＯＴ−ＴＨβ）／（ＴＨα−ＴＨβ）
として算出される。ここで、ＷＯＴは全開（１００パーセント開度）時のスロットル弁開度である。
【００９３】
そして、ステップ５１３ではアクセル開度に基づいて目標スロットル弁開度を設定する際に、上記スロットル弁開度補正係数Ｋ１を用いたスロットル弁開度補正が実行される。
【００９４】
図６は、ステップ５１３で実行されるＫ１を用いたスロットル弁開度補正を説明する図である。
図６において、横軸はアクセル開度ＡＣＣＰを、縦軸はスロットル弁開度ＴＨＡを表している。
また、縦軸のＷＯＴは全開時のスロットル弁開度、ＴＨαは上記したＧＡｍａｘ相当のスロットル弁開度、ＴＨβは現在のスロットル弁開度を、それぞれ示している。
一方、横軸のＡＦは全開時（アクセルペダルを一杯に踏み込んだ状態）におけるアクセル開度を、Ａβは現在の（スロットル弁開度ＴＨβに対応する）アクセル開度を、それぞれ示している。
【００９５】
通常、ＥＣＵ３０はスロットル弁開度ＴＨＡをアクセル開度ＡＣＣＰに比例した値として、図６に実線で示すようにＴＨＡとＡＣＣＰとの関係を設定している。すなわち、通常であればスロットル弁開度ＴＨＡは、ＴＨＡ＝ＡＣＣＰ×（ＷＯＴ／ＡＦ）として算出される。
【００９６】
一方、本実施形態ではＫ１を用いたスロットル弁開度補正が実行されると、スロットル弁開度ＴＨＡは現在のスロットル弁開度ＴＨβとアクセル開度Ａβ、及び補正係数Ｋ１を用いて、
【００９７】
ＴＨＡ＝β＋（ＡＣＣＰ−Ａβ）×（ＷＯＴ／ＡＦ）×Ｋ１
として設定されるようになる。
これにより、Ｋ１が算出されると次回のスロットル弁開度ＴＨＡ算出時には、図６に点線で示すアクセル開度ＡＣＣＰとスロットル弁開度ＴＨＡとの関係に基づいて目標スロットル弁開度が設定されるようになり、アクセル開度全開（ＡＦ）時のスロットル弁開度はＴＨαとなる。このため、最大スロットル弁開度はＴＨαに制限されるため、機関吸入空気量ＧＡは上限値ＧＡｍａｘ以下に維持されるようになる。
【００９８】
なお、本実施形態では電子制御スロットル弁を用いて機関最大吸入空気量を制限しているが、アクセルペダルと機械式リンク機構で接続された通常のスロットル弁においても、スロットル弁の最大開度を制限する可動ストッパを設け、このストッパ位置をＧＡｍａｘの値に応じて移動させることにより、本実施形態と同様な操作が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本発明を自動車用内燃機関に適用した場合の実施形態の概略構成を説明する図である。
【図２】本発明の排気系温度抑制制御操作の第１の実施形態を説明するフローチャートである。
【図３】本発明の排気系温度抑制制御操作の第２の実施形態を説明するフローチャートである。
【図４】本発明の排気系温度抑制制御操作の第３の実施形態を説明するフローチャートである。
【図５】本発明の排気系温度抑制制御操作の第５の実施形態を説明するフローチャートである。
【図６】図５のアクセル開度とスロットル弁開度との関係を説明する図である。
【符号の説明】
【０１００】
１１Ｈ…高オクタン価ガソリン用燃料タンク
１１Ｌ…低オクタン価ガソリン用燃料タンク
３０…電子制御ユニット（ＥＣＵ）
１００…内燃機関本体
１１０Ｈ…高オクタン価ガソリン用燃料噴射弁
１１０Ｌ…低オクタン価ガソリン用燃料噴射弁
【図１】
2005155339.tif 000003
【図２】
2005155339.tif 000004
【図３】
2005155339.tif 000005
【図４】
2005155339.tif 000006
【図５】
2005155339.tif 000007
【図６】
2005155339.tif 000008