(57)【要約】【課題】内燃機関の制御装置において、触媒温度を精度良く推定して、正確に排気系を保護することにある。【解決手段】制御手段（３１）は、回転数検出手段（３２）により検出された機関回転数及び機関負荷検出手段（３５）により検出された機関負荷に基づいて触媒温度を推定する触媒温度推定手段（３１Ａ）と、スロットルバルブ（１３）のスロットル開度を制御するスロットル開度制御手段（３１Ｂ）とを備え、触媒温度推定手段（３１Ａ）により推定された触媒温度が予め設定された設定値を超えた場合に、スロットル開度制御手段（３１Ｂ）により内燃機関（１）がアイドリング運転状態になるようにスロットルバルブ（１３）を開閉制御する。【選択図】図１
2012002163.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気通路に配置されたスロットルバルブを設け、前記内燃機関の排気通路に配置された触媒を設け、前記内燃機関の機関回転数を検出する機関回転数検出手段を設け、前記内燃機関の機関負荷を検出する機関負荷検出手段を設け、前記機関回転数検出手段により検出された機関回転数及び前記機関負荷検出手段により検出された機関負荷に基づいて前記内燃機関を制御する制御手段を設けた内燃機関の制御装置において、前記制御手段は、前記機関回転数検出手段により検出された機関回転数及び前記機関負荷検出手段により検出された機関負荷に基づいて触媒温度を推定する触媒温度推定手段と、前記スロットルバルブのスロットル開度を制御するスロットル開度制御手段とを備え、前記触媒温度推定手段により推定された触媒温度が予め設定された設定値を超えた場合に、前記スロットル開度制御手段により前記内燃機関がアイドリング運転状態になるように前記スロットルバルブを開閉制御することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、車速を検出する車速検出手段に連絡し、前記触媒温度推定手段で、前記車速検出手段により検出された車速から走行風量を推定するとともに、この推定された走行風量による触媒温度降下分を減算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】
前記制御手段は、前記内燃機関への燃料供給を停止する燃料カット手段を備え、前記触媒温度推定手段で、前記燃料カット手段により燃料供給が停止されている時間を計測するとともに、この計測された時間から算出される触媒温度上昇分を加算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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の制御装置に係り、特に機関回転数及び機関負荷に基づいて触媒温度を推定する内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両の内燃機関においては、排ガス中に有害物質（ＣＯ、ＨＣ、ＮＯｘ）が含まれており、この有害物質を大気中に排出させないように、排気系に触媒を設けている。
そして、電子的な制御装置において、回転数検出手段により検出された機関回転数及び負荷検出手段により検出された機関負荷に基づいて内燃機関を制御し、排気系の過熱を防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−１８４３９６号公報
【０００４】
特許文献１に係るエンジンの空吹かし制御装置は、車両停止中にアクセルペダルが踏み込まれた時に、エンジンの空吹かしを回避させ、排気系の異常過熱を防止するものである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従来、上記の特許文献１に係る制御においては、車両が停止しており、また、内燃機関と駆動輪とが非連動の状態であることが前提となっており、この状態の時に、アクセルペダルの踏込み状態が所定時間を経過した場合に、内燃機関の出力を制御するスロットルバルブを電子的制御によって閉じる側に動作し、これにより、内燃機関の運転状態をアイドリング状態にすることで、排気系統の異常過熱による損傷や劣化を防止している。
しかしながら、アクセルペダルの踏込み時間のみを判断要因として制御するため、実際に排気系が異常な程過熱されているのか、正確には判断できていない。
また、アクセルペダルを断続的に踏み込みしてスロットルバルブを開閉動作した場合に、予め設定された設定時間を経過しないため、その制御が機能せず、排気系の異常過熱による損傷や劣化を発生させてしまうという不都合があった。
【０００６】
そこで、この発明の目的は、触媒温度を精度良く推定して、正確に排気系を保護できる内燃機関の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、内燃機関の吸気通路に配置されたスロットルバルブを設け、前記内燃機関の排気通路に配置された触媒を設け、前記内燃機関の機関回転数を検出する機関回転数検出手段を設け、前記内燃機関の機関負荷を検出する機関負荷検出手段を設け、前記機関回転数検出手段により検出された機関回転数及び前記機関負荷検出手段により検出された機関負荷に基づいて前記内燃機関を制御する制御手段を設けた内燃機関の制御装置において、前記制御手段は、前記機関回転数検出手段により検出された機関回転数及び前記機関負荷検出手段により検出された機関負荷に基づいて触媒温度を推定する触媒温度推定手段と、前記スロットルバルブのスロットル開度を制御するスロットル開度制御手段とを備え、前記触媒温度推定手段により推定された触媒温度が予め設定された設定値を超えた場合に、前記スロットル開度制御手段により前記内燃機関がアイドリング運転状態になるように前記スロットルバルブを開閉制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
この発明の内燃機関の制御装置は、触媒温度を精度良く推定し、この推定された触媒温度が設定値を超えた場合には内燃機関をアイドリング状態にし、正確に排気系を保護できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は触媒温度を推定するフローチャートである。（実施例）
【図２】図２は内燃機関の制御装置のシステム構成図である。（実施例）
【発明を実施するための形態】
【００１０】
この発明は、正確に排気系を保護する目的を、触媒温度を精度良く推定し、この推定された触媒温度が設定値を超えた場合には内燃機関をアイドリング状態にして実現するものである。
【実施例】
【００１１】
図１、図２は、この発明の実施例を示すものである。
図２において、１は車両に搭載される内燃機関としてのデュアル式の内燃機関、２はシリンダブロックである。このシリンダブロック２には、クランク軸３と、一対の一側シリンダヘッド４Ａ・他側シリンダヘッド４Ｂとが取り付けられる。
この一側シリンダヘッド４Ａ・他側シリンダヘッド４Ｂには、吸気系において、吸気マニホルド５が取り付けられる。この吸気マニホルド５は、一側シリンダヘッド４Ａ・他側シリンダヘッド４Ｂに接続される一側吸気マニホルド管６Ａ・他側吸気マニホルド管６Ｂと、この一側吸気マニホルド管６Ａ・他側吸気マニホルド管６Ｂが上流側で集合する吸気集合管７と、この吸気集合管７の上流側のサージタンク８とを備えている。
このサージタンク８には、吸気マニホルド５と共に吸気通路９を形成する吸気管１０が接続している。この吸気管１０の上流端には、エアクリーナ１１が取り付けられている。
吸気管１０のサージタンク８側の内部には、電子制御式で、スロットルバルブアクチュエータ１２により動作されるスロットルバルブ１３が配置されている。
【００１２】
また、一側シリンダヘッド４Ａ・他側シリンダヘッド４Ｂには、排気系において、排気マニホルド１４が取り付けられる。この吸気マニホルド１４は、一側シリンダヘッド４Ａ・他側シリンダヘッド４Ｂに接続される一側排気マニホルド管１５Ａ・他側排気マニホルド管１５Ｂと、この一側排気マニホルド管１５Ａ・他側排気マニホルド管１５Ｂが下流側で集合する排気集合管１６とを備えている。
この排気集合管１６の下流端には、上流側触媒１７を備えた上流側触媒コンバータ１８が設けられている。この上流側触媒コンバータ１８には、吸気マニホルド１４とともに排気通路１９を形成する排気管２０が接続している。この排気管２０には、下流側触媒２１を備えた下流側触媒コンバータ２２とマフラ２３とが順次に設けられている。
【００１３】
一側吸気マニホルド管６Ａ・他側吸気マニホルド管６Ｂには、一側燃料噴射弁２４Ａ・他側燃料噴射弁２４Ｂが取り付けられている。この一側燃料噴射弁２４Ａ・他側燃料噴射弁２４Ｂには、燃料タンク２５内に開口する燃料供給管２６が接続している。この燃料供給管２６の途中には、燃料ポンプ２７が設けられている。
一側排気マニホルド管１５Ａと吸気側集合管７とは、排気還流管２８で連結している。この排気還流管２８の途中には、ＥＧＲ弁２９が設けられている。
一側シリンダヘッド４Ａ・他側シリンダヘッド４Ｂには、一側点火プラグ３０Ａ・他側点火プラグ３０Ｂが取り付けられている。
【００１４】
スロットルバルブアクチュエータ１２と、一側燃料噴射弁２４Ａ・他側燃料噴射弁２４Ｂと、燃料ポンプ２７と、ＥＧＲ弁２９とは、内燃機関１に制御装置を構成する制御手段（ＥＣＵ）３１に連絡している。
また、この制御手段３１には、シリンダブロック２に取り付けられてクランク軸３のクランク角を機関回転数として検出可能な回転数検出手段として機能するクランク角センサ３２と、一側点火プラグ３０Ａ・他側点火プラグ３０Ｂが接続する点火コイル３３に接続された点火調整器３４と、吸入空気量を検知するように吸気管１０に取り付けられて吸入空気量を機関負荷（率）として検出する機関負荷検出手段として機能するエアフロメータ３５と、スロットルバルブ１３のスロットル開度を検知するスロットル開度センサ３６と、触媒としての上流側触媒１７の温度を検知するように上流側触媒コンバータ１８に取り付けられて所定条件の適合中に用いられる触媒温度センサ３７とが連絡している。
更に、この制御手段３１には、アクセルペダル３８の踏み込み状態を検出するアクセル開度センサ３９と、車速を検知する車速検出手段４０とが連絡している。
更にまた、制御手段３１は、機関回転数及び機関負荷（率）から触媒温度上昇分（勾配）を算出するマップＭを備えている。このマップＭは、内燃機関１や車両の緒元（排気量、内燃機関１の形状、触媒７の性質等）によって触媒温度上昇分（勾配）が異なることから、調査を行った上で触媒温度上昇分（勾配）を変更可能なものであり、機関回転数及び機関負荷（率）の低下に伴って触媒温度上昇分（勾配）が低くなるように設定される。
【００１５】
制御手段３１は、回転数検出手段としてのクランク角センサ３２により検出された機関回転数及び負荷検出手段としてのエアフロメータ３５により検出された吸入空気量からの機関負荷に基づいて触媒温度を推定する触媒温度推定手段３１Ａと、スロットルバルブ１３のスロットル開度を制御するスロットル開度制御手段３１Ｂとを備え、触媒温度推定手段３１Ａにより推定された触媒温度（推定触媒温度）が予め設定された設定値（触媒許容温度）を超えた場合に、スロットル関度制御手段３１Ｂにより内燃機関１がアイドリング運転状態になるようにスロットルバルブ１３を開閉制御する。この場合、エアフロメータ３５により検出された吸入空気量は、制御手段３１によって内燃機関１にかかる機関負荷（率）を演算処理するために用いられる。また、制御手段３１は、常時、機関回転数と機関負荷（率）の計測を行い、触媒温度上昇分（勾配）の推定式を用いて推定触媒温度を算出する。
また、制御手段３１は、触媒温度推定手段３１Ａで、車速検出手段４０により検出された車速から走行風量を推定し、この推定された走行風量による触媒温度降下分（勾配）を減算する。このように、排気系の温度変位を予測するために、走行風による冷却状態等を考慮することで、さらに排気系の温度変位の精度を高めることが可能となる。
更に、制御手段３１は、減速時に所定条件が成立すると内燃機関１への燃料供給を停止する燃料カット（Ｆ／Ｃ）手段３１Ｃと、時間を計測するタイマ３１Ｄと備え、触媒温度推定手段３１Ａで、燃料カット手段３１Ｃにより燃料供給が停止されている時間を計測し、この計測された時間から算出される触媒温度上昇分（勾配）を加算する。このように、排気系の温度変位を予測するために、減速時の燃料カット（Ｆ／Ｃ）の実施中の温度上昇を算出させることで、さらに排気系の温度変位の精度を高めることが可能となる。
【００１６】
次に、この実施例に係る制御を、触媒温度推定ルーチンを含む触媒温度減少ルーチンで実行される図１のフローチャートに基づいて説明する。この触媒温度減少ルーチンは、排気系の過熱原因となる内燃機関１の運転状態のパラメータを基に、触媒温度の上昇を推定し、触媒温度が設定値を超えた場合には触媒温度を下げるものである。
図１に示すように、制御手段３１のプログラムがスタートすると（ステップＡ０１）、先ず、触媒温度推定ルーチンが開始され、推定触媒温度（ｎ）を、
推定触媒温度（ｎ）＝推定触媒温度（ｎ−１）＋触媒温度上昇分（勾配）
で算出する（ステップＡ０２）。
上記の触媒温度上昇分（勾配）は、図２の制御手段３１内のマップＭで求められる。
そして、車速（Ｖｓ）が零（０）か否かを判断する（ステップＡ０３）。
このステップＡ０３がＮＯの場合には、推定触媒温度を、
推定触媒温度＝推定触媒温度（ｎ）−走行風温度降下分（勾配）
で算出する（ステップＡ０４）。つまり、このステップＡ０４では、触媒温度を推定するにあたって、走行風量による温度降下分を減算する。
ここで、走行風温度降下分（勾配）は、
走行風温度降下分（勾配）＝走行風量（車速換算）×冷却温度分（勾配）
で求められる。
前記ステップＡ０３がＹＥＳの場合、又は前記ステップＡ０４の処理後は、燃料カット（Ｆ／Ｃ）中か否かを判断する（ステップＡ０５）。
このステップＡ０５がＹＥＳの場合には、推定触媒温度を、
推定触媒温度＝推定触媒温度（ｎ）＋燃料カット（Ｆ／Ｃ）温度上昇分（勾配）
で算出する（ステップＡ０６）。つまり、このステップＡ０６では、燃料カットによる温度上昇分を加算する。
ここで、燃料カット（Ｆ／Ｃ）温度上昇分（勾配）は、
燃料カット（Ｆ／Ｃ）温度上昇分（勾配）＝燃料カット（Ｆ／Ｃ）起動時間×上昇温    度分（勾配）
で求められる。
前記ステップＡ０５がＮＯの場合、又は前記ステップＡ０６の処理後は、この触媒温度推定ルーチンを終了する。
そして、推定触媒温度＜設定値（触媒許容温度）か否かを判断する（ステップＡ０７）。つまり、このステップＡ０７では、推定触媒温度が設定値（触媒許容温度）以下か否かを判断する。
このステップＡ０７がＮＯで、推定触媒温度が設定値（触媒許容温度）を超えている場合には、スロットル開度＞空気量要求開度か否かを判断する（ステップＡ０８）。
このステップＡ０８がＹＥＳの場合には、スロットル開度が空気量要求開度（アイドリング空気量となるスロットル開度）となるように（スロットル開度＝空気量要求開度）、スロットルバルブ１３を閉じるように制御する（ステップＡ０９）。これにより、内燃機関１が、アイドリング状態に制御され、排気系の温度が低下される。
一方、前記ステップＡ０７がＹＥＳで、推定触媒温度が設定値（触媒許容温度）以下の場合には、スロットル開度を制御せず、プログラムをリターンする（ステップＡ１０）。
また、前記ステップＡ０８がＮＯの場合、又は前記ステップＡ０９の処理後は、プログラムをリターンする（ステップＡ１０）。
【００１７】
この結果、この実施例においては、制御手段３１の触媒温度推定手段３１Ａにより推定された触媒温度が予め設定された設定値を超えた場合に、スロットル開度制御手段３１Ｂにより内燃機関１がアイドリング運転状態になるようにスロットルバルブを開閉制御することから、従来で、アクセルペダルの踏込みを検出して、排気系の許容温度を超えることを防止していたのに比べて、内燃機関１の機関回転数及び機関負荷から触媒温度を推定するので、触媒温度を精度よく推定することができ、正確に排気系を保護することができる。
また、制御手段３１の触媒温度推定手段３１Ａでは、車速検出手段４０により検出された車速から走行風量を推定し、この推定された走行風量による触媒温度降下分を減算することから、触媒温度を精度よく推定することができる。
更に、制御手段３１の触媒温度推定手段３１Ａでは、燃料カット手段３１Ｃにより燃料供給が停止されている時間を計測し、この計測された時間から算出される触媒温度上昇分を加算することにより、触媒温度を精度よく推定することができる。
【００１８】
なお、実施例においては、触媒温度を例に挙げているが、内燃機関の発熱による熱劣化や破損のおそれがある部位の温度上昇勾配と限界値とを予め調査することによって、触媒以外の他の部品にも対処可能である。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
この発明に係る内燃機関の制御装置を、各種車両に適用可能である。
【符号の説明】
【００２０】
１  内燃機関
３  クランク軸
９  吸気通路
１３  スロットルバルブ
１７  上流側触媒（触媒）
１９  排気通路
３１  制御手段
３１Ａ  触媒温度推定手段
３１Ｂ  スロットル開度制御手段
３１Ｃ  燃料カット（Ｆ／Ｃ）手段
３１Ｄ  タイマ
３２  クランク角センサ（機関回転数検出手段）
３５  エアフロメータ（機関負荷検出手段）
４０  車速検出手段
【図１】
2012002163.tif 000003
【図２】
2012002163.tif 000004