(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気系に排気浄化用の触媒を備えた火花点火式内燃機関において、
前記触媒の昇温のために、機関温度及び機関回転速度に基づき設定した遅角補正量に応じて点火時期を遅角補正する遅角補正手段と、
点火時期が遅角リミッタを超えないように制限する遅角制限手段と、
前記遅角補正手段によって前記点火時期が遅角補正されるときに、前記遅角補正手段による点火時期の遅角補正量に応じて前記遅角リミッタをより遅角側に変更する遅角リミッタ変更手段と、
前記遅角リミッタ変更手段による前記遅角補正量に応じた前記遅角リミッタの変更を、最終限界リミッタで制限する遅角リミッタ変更制限手段と、
を含んで構成されることを特徴とする火花点火式内燃機関の点火時期制御装置。
【請求項２】
前記遅角補正手段が、機関温度が高く、かつ、機関回転速度が高いほど、点火時期をより遅角させるように、前記遅角補正量を設定することを特徴とする請求項１記載の火花点火式内燃機関の点火時期制御装置。
【請求項３】
前記火花点火式内燃機関が、吸気バルブの開特性を変更する可変動弁機構を備え、
前記遅角補正手段による点火時期の遅角補正に対応させて、前記吸気バルブの開特性を補正すべく前記可変動弁機構を制御する開特性補正手段と、
該開特性補正手段における目標の開特性と実際の開特性との差異に基づいて、前記遅角補正手段による点火時期の遅角補正量を修正する遅角補正量修正手段と、
を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の火花点火式内燃機関の点火時期制御装置。
【請求項４】
前記開特性補正手段が、前記吸気バルブの閉時期を吸気下死点付近とすべく前記可変動弁機構を制御することを特徴とする請求項３記載の火花点火式内燃機関の点火時期制御装置。
【請求項５】
前記遅角補正量修正手段が、前記吸気バルブの閉時期が下死点から離れているときほど、前記遅角補正量を縮小することを特徴とする請求項４記載の火花点火式内燃機関の点火時期制御装置。
【請求項６】
前記遅角補正手段による点火時期の遅角補正量が減少し、点火時期が進角変化するときに、点火毎の点火時期の進角変化量が変化量リミッタを超えないように制限する進角変化制限手段を設けたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の火花点火式内燃機関の点火時期制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、火花点火式内燃機関において、排気浄化用触媒の昇温のために点火時期を遅角補正する点火時期制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、内燃機関の運転状態に応じて設定される最遅角点火時期を遅角側のガードとして点火時期を制御する点火時期制御装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００６−１３２４２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、冷機始動直後に排気浄化用触媒の温度を早期に上昇させるために、点火時期を遅角補正することがあるが、前記遅角側のガード（遅角リミッタ）による制限は、過剰な遅角補正による出力低下や燃焼安定性の低下を回避することを目的として設定されるのに対し、前記触媒昇温のための遅角補正は、出力や燃焼安定性よりも触媒昇温を優先する処理であるため、前記遅角リミッタによって触媒昇温のための遅角補正量が制限されてしまい、これによって、充分な昇温効果が得られなくなる場合があった。
【０００４】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、触媒昇温のための点火時期の遅角補正が過剰に制限されることで昇温効果が低下してしまうことを回避できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
そのため請求項１記載の発明は、触媒の昇温のために、機関温度及び機関回転速度に基づき設定した遅角補正量に応じて点火時期を遅角補正するときに、前記遅角補正量に応じて遅角リミッタをより遅角側に変更すると共に、前記遅角補正量に応じた前記遅角リミッタの変更を、最終限界リミッタで制限するようにした。
上記発明によると、触媒の昇温のために点火時期を遅角補正するときに、遅角補正量を機関温度及び機関回転速度に基づき設定することで、触媒の暖機性能と機関の燃焼安定度の確保を図り、更に、触媒昇温のための遅角補正量が変化すると、これに連動して遅角リミッタを変更することで、昇温のための遅角要求が遅角リミッタによって過剰に制限されることがないようにする。更に、遅角リミッタの変更は、最終限界リミッタで制限され、触媒昇温のための要求があるとしても、最終限界リミッタ（例えば、失火限界）を超える遅角補正は禁止される。
【０００６】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、機関温度が高く、かつ、機関回転速度が高いほど、点火時期をより遅角させるように、前記遅角補正量を設定するようにした。
【０００７】
請求項３記載の発明は、請求項１又２記載の発明において、火花点火式内燃機関が、吸気バルブの開特性を変更する可変動弁機構を備え、触媒昇温のための点火時期の遅角補正に対応させて、前記吸気バルブの開特性を補正すべく前記可変動弁機構を制御すると共に、前記吸気バルブの開特性を補正するときの目標の開特性と実際の開特性との差異に基づいて、触媒昇温のための点火時期の遅角補正量を修正するようにした。
【０００８】
上記発明によると、吸気バルブの開特性を変更することで、点火時期をより遅角できるようにするが、遅角限界を拡大するための目標開特性に実際の開特性が収束していない過渡状態においては、所期の遅角補正が行えないので、目標の開特性と実際の開特性との差異に応じて触媒昇温のための点火時期の遅角補正量を修正する。
請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記吸気バルブの閉時期を吸気下死点付近とすべく可変動弁機構を制御するようにした。
【０００９】
上記発明によると、触媒昇温のために点火時期を遅角補正する場合に、吸気バルブの開特性を変更する可変動弁機構を制御することによって、吸気バルブの閉時期を吸気下死点付近とし、実圧縮比を増加させて燃焼速度を高め、点火時期の遅角限界を拡大する。
請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、吸気バルブの閉時期が下死点から離れているときほど、前記遅角補正量を縮小するようにした。
上記発明によると、吸気バルブの閉時期が下死点から離れるほど、燃焼安定度を維持できる遅角代が小さくなるので、吸気バルブの閉時期が吸気下死点から離れるほど、遅角補正量を縮小する。
請求項６記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１つに記載の発明において、触媒昇温のための点火時期の遅角補正量が減少し、点火時期が進角変化するときに、点火毎の点火時期の進角変化量が変化量リミッタを超えないように制限するようにした。
【００１０】
上記発明によると、触媒昇温のために点火時期を遅角補正量が急減し、点火時期が急激に進角すると、機関の出力トルクが急変するので、係る出力トルクの急変を回避すべく、点火毎の点火時期の進角変化量が変化量リミッタを超えないように制限し、点火時期の進角速度を抑制する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に本発明の実施の形態を説明する。
図１は、実施形態における車両用の火花点火式内燃機関のシステム構成図である。
図１において、内燃機関１０１の吸気管１０２には、スロットルモータ１０３ａでスロットルバルブ１０３ｂを開閉する電子制御スロットル装置１０４が介装され、該電子制御スロットル装置１０４及び下流の吸気バルブ１０５を介して、燃焼室１０６内に空気が吸入される。
【００１２】
また、各気筒の吸気バルブ１０５上流側の吸気ポート１３０には、燃料噴射弁１３１が設けられる。
前記燃料噴射弁１３１には、所定圧に調整された燃料が供給され、エンジンコントロールモジュール（ＥＣＭ）１１４から送られる噴射パルス信号の噴射パルス幅（開弁時間）に比例する量の燃料を噴射する。
【００１３】
そして、燃焼室１０６内の混合気は、点火プラグ１５１による火花点火によって着火燃焼する。
前記点火プラグ１５１には、それぞれパワートランジスタ内蔵式イグニッションコイル１５２が直付けされており、前記エンジンコントロールモジュール１１４から前記パワートランジスタのオン・オフを制御する点火制御信号を出力することで、各気筒の点火時期が制御される。
【００１４】
本実施形態において、点火時期制御装置は、前記エンジンコントロールモジュール１１４，点火プラグ１５１，パワートランジスタ内蔵式イグニッションコイル１５２によって構成される。
尚、燃料噴射弁１３１が燃焼室１０６内に直接燃料を噴射する筒内直接噴射式の燃料噴射装置とすることができる。
【００１５】
燃焼室１０６内の燃焼排気は、排気バルブ１０７を介して排出され、フロント触媒コンバータ１０８及びリア触媒コンバータ１０９（排気浄化用触媒）で浄化された後、大気中に放出される。
尚、排気浄化用触媒として、フロント触媒コンバータ１０８及びリア触媒コンバータ１０９の２つを備える構成に限定されず、触媒を１つだけ備える機関であっても良い。
【００１６】
また、前記フロント触媒コンバータ１０８及びリア触媒コンバータ１０９は、三元触媒方式のものであるが、酸化触媒や、排気微粒子のトラップ機能を備えた触媒であっても良い。
前記排気バルブ１０７は、排気側カムシャフト１１０に設けられたカム１１１によって一定の開特性（最大バルブリフト量，バルブ作動角及びバルブタイミング）を保って開閉駆動される。
【００１７】
一方、吸気バルブ１０５の開特性は、可変動弁機構としての可変リフト機構１１２及び可変バルブタイミング機構１１３によって可変とされる。
前記可変リフト機構１１２は、吸気バルブ１０５の最大バルブリフト量をバルブ作動角と共に連続的に可変とする機構であって、最大バルブリフト量を増大（減少）変化させるとこれに伴ってバルブ作動角も同時に増大（減少）変化させる機構である。
【００１８】
また、可変バルブタイミング機構１１３は、クランクシャフト１２０に対して後述する吸気バルブ駆動軸３の回転位相を変化させることで、吸気バルブ１０５のバルブ作動角の中心位相を連続的に進遅角変化させる機構である。
マイクロコンピュータを内蔵するエンジンコントロールモジュール１１４は、予め記憶されたプログラムに従った演算処理によって、燃料噴射弁１３１，パワートランジスタ内蔵式イグニッションコイル１５２，電子制御スロットル装置１０４，可変リフト機構１１２及び可変バルブタイミング機構１１３に制御信号を出力する。
【００１９】
尚、内燃機関１０１の燃料噴射量・点火時期を制御するユニットと、可変リフト機構１１２及び可変バルブタイミング機構１１３によって吸気バルブ１０５の開特性を制御するユニットとを個別に備えることができる。
前記エンジンコントロールモジュール１１４には、各種センサからの検出信号が入力される。
【００２０】
前記各種センサとしては、内燃機関１０１の吸入空気量（質量流量）Ｑを検出するホットワイヤ式のエアフローセンサ１１５、車両の運転者が操作するアクセルペダルの開度を検出するアクセルセンサ１１６、クランクシャフト１２０に支持させたシグナルプレートに設けた被検出部を検出することで、単位クランク角毎に単位クランク角信号ＰＯＳを出力するクランク角センサ１１７、スロットルバルブ１０３ｂの開度ＴＶＯを検出するスロットルセンサ１１８、内燃機関１０１の冷却水温度ＴＷ（機関温度）を検出する水温センサ１１９、後述する吸気バルブ駆動軸３に支持されたシグナルプレートに設けた被検出部を検出することで、前記吸気バルブ駆動軸３の基準回転位置毎にカム信号を出力するカムセンサ１３２、スロットルバルブ１０３ｂ下流の吸気管内圧（吸気バルブ上流圧）を検出する吸気圧センサ１３６、前記フロント触媒コンバータ１０８の上流側に配置され、排気中の酸素濃度から空燃比を検出する空燃比センサ１３７などが設けられている。
【００２１】
更に、スタートスイッチ１３５のオン・オフ信号が前記エンジンコントロールモジュール１１４に入力される。
前記単位クランク角信号ＰＯＳは、内燃機関１０１の気筒間における行程位相差（点火間隔）に相当するクランク角度（４気筒で１８０°ＣＡ）毎に歯抜けを生じるように、シグナルプレート上の前記被検出部が設定されており、前記単位クランク角信号ＰＯＳの歯抜け位置を、単位クランク角信号ＰＯＳの出力周期に基づいて検出することで、前記行程位相差毎の基準クランク角位置ＲＥＦを検出することができるようになっている。
【００２２】
そして、前記カムセンサ１３２からのカム信号と、前記基準クランク角位置ＲＥＦとの位相差から、前記可変バルブタイミング機構１１３によるバルブタイミング（作動角の中心位相）の進遅角量が検出される。
また、内燃機関１０１の回転速度ＮＥは、前記基準クランク角位置ＲＥＦの検出間隔時間に基づいて算出される。
【００２３】
図２は、前記可変リフト機構１１２の構造を示す斜視図である。但し、可変リフト機構１１２は、図２に示した構造のものに限定されない。
本実施形態の内燃機関１０１は、各気筒に一対の吸気バルブ１０５がそれぞれ設けられており、これら吸気バルブ１０５の上方に、前記クランクシャフト１２０によって回転駆動される吸気バルブ駆動軸３が気筒列方向に沿って回転可能に支持されている。
【００２４】
前記吸気バルブ駆動軸３には、吸気バルブ１０５のバルブリフタ１０５ａに当接して吸気バルブ１０５を開閉駆動する揺動カム４が相対回転可能に外嵌されている。
前記吸気バルブ駆動軸３と揺動カム４との間に、吸気バルブ１０５の作動角及び最大バルブリフト量を連続的に変更するための可変リフト機構１１２が設けられている。
尚、図２では、一対の吸気バルブ１０５について、一方にのみ可変リフト機構１１２を図示し、他方については図示を省略してある。
【００２５】
前記吸気バルブ駆動軸３の一端部には、クランクシャフト１２０に対する前記吸気バルブ駆動軸３の回転位相を変化させることにより、吸気バルブ１０５の作動角の中心位相を連続的に変更する可変バルブタイミング機構１１３が配設されている。
前記可変リフト機構１１２は、図２及び図３に示すように、吸気バルブ駆動軸３に偏心して固定的に設けられる円形の駆動カム１１と、この駆動カム１１に相対回転可能に外嵌するリング状リンク１２と、吸気バルブ駆動軸３と略平行に気筒列方向へ延びる制御軸１３と、この制御軸１３に偏心して固定的に設けられた円形の制御カム１４と、この制御カム１４に相対回転可能に外嵌すると共に、一端がリング状リンク１２の先端に連結されたロッカアーム１５と、このロッカアーム１５の他端と揺動カム４とに連結されたロッド状リンク１６と、を有している。
【００２６】
前記制御軸１３は、モータ１７によりギア列１８を介して回転駆動されるが、制御軸１３と一体的に設けられるストッパ１３ａが固定側に当接することで、予め設定された最小リフト位置・最小作動角位置に相当する角度位置でそれ以上のリフト・作動角減少側への回動が制限されるようになっている。
尚、制御軸１３を油圧式のアクチュエータで回転駆動させることが可能で、制御軸１３を回転させるアクチュエータは、モータ１７等の電動アクチュエータに限定されない。
【００２７】
上記の構成により、クランクシャフト１２０に連動して吸気バルブ駆動軸３が回転すると、駆動カム１１を介してリング状リンク１２がほぼ並進移動すると共に、ロッカアーム１５が制御カム１４の軸心周りに揺動し、ロッド状リンク１６を介して揺動カム４が揺動して吸気バルブ１０５が開閉駆動される。
また、前記モータ１７を駆動制御して制御軸１３の回転角度を変化させることにより、ロッカアーム１５の揺動中心となる制御カム１４の軸心位置が変化して揺動カム４の姿勢が変化する。
【００２８】
これにより、吸気バルブ１０５の作動角の中心位相が略一定のままで、吸気バルブ１０５の作動角及び最大バルブリフト量が連続的に変化する。
エンジンコントロールモジュール１１４には、前記制御軸１３の角度位置を検出する角度センサ１３３からの検出信号が入力され、目標バルブリフト量に対応する目標角度位置に前記制御軸１３を回動させるべく、前記角度センサ１３３の検出結果に基づいて前記モータ１７の通電操作量をフィードバック制御する。
【００２９】
次に、前記可変バルブタイミング機構１１３の構成を、図４に基づいて説明する。
本実施形態では、可変バルブタイミング機構１１３として、ベーン式の可変バルブタイミング機構を採用しているが、ベーン式に限定されるものではなく、例えば電磁リターダを用いたものなど公知の種々の機構を採用できる。
図４に示す可変バルブタイミング機構１１３は、クランクシャフト１２０によりタイミングチェーンを介して回転駆動されるカムスプロケット５１（タイミングスプロケット）と、吸気バルブ駆動軸３の端部に固定されてカムスプロケット５１内に回転自在に収容された回転部材５３と、該回転部材５３をカムスプロケット５１に対して相対的に回転させる油圧回路５４と、カムスプロケット５１と回転部材５３との相対回転位置を所定位置で選択的にロックするロック機構６０とを備えている。
【００３０】
前記カムスプロケット５１は、外周にタイミングチェーン（又はタイミングベルト）が噛合する歯部を有する回転部（図示省略）と、該回転部の前方に配置されて前記回転部材５３を回転自在に収容するハウジング５６と、該ハウジング５６の前後開口を閉塞するフロントカバー，リアカバー（図示省略）とから構成される。
前記ハウジング５６は、前後両端が開口形成された円筒状を呈し、内周面には、横断面台形状を呈し、それぞれハウジング５６の軸方向に沿って設けられる４つの隔壁部６３が９０°間隔で突設されている。
【００３１】
前記回転部材５３は、前記吸気バルブ駆動軸３の前端部に固定されており、円環状の基部７７の外周面に９０°間隔で４つのベーン７８ａ，７８ｂ，７８ｃ，７８ｄが設けられている。
前記第１〜第４ベーン７８ａ〜７８ｄは、それぞれ断面が略逆台形状を呈し、各隔壁部６３間の凹部に配置され、前記凹部を回転方向の前後に隔成し、ベーン７８ａ〜７８ｄの両側と各隔壁部６３の両側面との間に、進角側油圧室８２と遅角側油圧室８３とを構成する。
【００３２】
前記ロック機構６０は、ロックピン８４が、回転部材５３の最大遅角側の回動位置において係合孔（図示省略）に係入するようになっている。
前記油圧回路５４は、進角側油圧室８２に対して油圧を給排する第１油圧通路９１と、遅角側油圧室８３に対して油圧を給排する第２油圧通路９２との２系統の油圧通路を有し、この両油圧通路９１，９２には、供給通路９３とドレン通路９４ａ，９４ｂとがそれぞれ通路切り換え用の電磁切換弁９５を介して接続されている。
【００３３】
前記供給通路９３には、オイルパン９６内の油を圧送する機関駆動のオイルポンプ９７が設けられている一方、ドレン通路９４ａ，９４ｂの下流端がオイルパン９６に連通している。
前記第１油圧通路９１は、回転部材５３の基部７７内に略放射状に形成されて各進角側油圧室８２に連通する４本の分岐路９１ｄに接続され、第２油圧通路９２は、各遅角側油圧室８３に開口する４つの油孔９２ｄに接続される。
【００３４】
前記電磁切換弁９５は、内部のスプール弁体が各油圧通路９１，９２と供給通路９３及びドレン通路９４ａ，９４ｂとを相対的に切り換え制御するようになっている。
前記エンジンコントロールモジュール１１４は、前記電磁切換弁９５を駆動する電磁アクチュエータ９９に対する通電のオン・オフを、デューティ制御信号に基づいて制御する。
【００３５】
例えば、電磁アクチュエータ９９にデューティ比０％の制御信号（ＯＦＦ信号）を出力すると、オイルポンプ４７から圧送された作動油は、第２油圧通路９２を通って遅角側油圧室８３に供給されると共に、進角側油圧室８２内の作動油が、第１油圧通路９１を通って第１ドレン通路９４ａからオイルパン９６内に排出される。
従って、遅角側油圧室８３の内圧が高、進角側油圧室８２の内圧が低となって、回転部材５３は、ベーン７８ａ〜７８ｂを介して最大遅角側に回転し、この結果、吸気バルブ１０５の開期間（開時期及び閉時期）が遅くなり、バルブオーバーラップが縮小する。
【００３６】
一方、電磁アクチュエータ９９にデューティ比１００％の制御信号（ＯＮ信号）を出力すると、作動油は、第１油圧通路９１を通って進角側油圧室８２内に供給されると共に、遅角側油圧室８３内の作動油が第２油圧通路９２及び第２ドレン通路９４ｂを通ってオイルパン９６に排出され、遅角側油圧室８３が低圧になる。
このため、回転部材５３は、ベーン７８ａ〜７８ｄを介して進角側へ最大に回転し、これによって、吸気バルブ１０５の開期間（開時期及び閉時期）が早くなり、バルブオーバーラップが拡大する。
【００３７】
ここで、前記エンジンコントロールモジュール１１４による触媒昇温制御を説明する。
前記エンジンコントロールモジュール１１４は、冷機始動直後にフロント触媒コンバータ１０８及びリア触媒コンバータ１０９（排気浄化用触媒）の温度を早期に上昇させ、活性温度への到達時間を短くすることで、排気エミッションを低下させるべく、点火時期を遅角補正する触媒昇温制御を行う。
【００３８】
図５のブロック図は、触媒昇温のための点火時期の遅角補正制御のメイン処理を示すブロック図である。
尚、本実施形態では、触媒昇温のための点火時期の遅角補正制御を、ＦＩＲと表記する場合がある。
まず、制御許可条件判定部Ａ００１では、前記遅角補正制御の許可条件が成立しているか否かを判断する。
【００３９】
制御許可条件判定部Ａ００１における判定結果は、バルブタイミング操作部Ａ００２及び点火遅角量演算部Ａ００３に出力される。
前記バルブタイミング操作部Ａ００２（開特性補正手段）では、許可条件が成立している場合には、吸気バルブ１０５の閉時期ＩＶＣを吸気下死点付近に制御すると共に、そのときの実際の閉時期ＩＶＣを前記点火遅角量演算部Ａ００３に出力する。
【００４０】
前記バルブタイミング操作部Ａ００２が、前記吸気バルブ１０５の閉時期ＩＶＣを吸気下死点付近に変更する場合には、触媒昇温のための点火時期の遅角補正が行われない通常時に比べて制御速度（ゲイン）を小さくし、閉時期ＩＶＣが徐々に変化するようにして、急激なバルブタイミングの変化によって内燃機関の運転安定性が低下することを回避する。
【００４１】
前記点火遅角量演算部Ａ００３では、前記制御許可条件判定部Ａ００１において許可条件が成立していると判断された場合に、前記実際の閉時期ＩＶＣ，機関回転速度ＮＥ，冷却水温度ＴＷなどに基づいて、触媒を昇温させるための点火時期の遅角補正量ＦＩＲＴＤを演算する。
前記点火遅角量演算部Ａ００３で演算された遅角補正量ＦＩＲＴＤは、遅角補正部（減算部）Ａ００４に出力され、ここで、基本点火時期（基本点火進角値）から前記遅角補正量ＦＩＲＴＤを減算することで、点火時期を遅角補正する（遅角補正手段）。
【００４２】
本実施形態において、点火時期は、圧縮上死点からの進角角度で示され、点火時期がプラスの角度で示される場合には、圧縮上死点よりも前で点火時期が行われ、点火時期がマイナスの角度で示される場合には、圧縮上死点よりも後で点火時期が行われることを示し、基本点火時期から遅角補正量ＦＩＲＴＤを減算することで、遅角補正量ＦＩＲＴＤだけ点火時期が遅れることになる。
【００４３】
そして、点火時期を遅らせることで排気温度が上がり、フロント触媒コンバータ１０８及びリア触媒コンバータ１０９（排気浄化用触媒）の昇温が図られる。
前記基本点火時期は、機関負荷、機関回転速度、冷却水温度、アイドル・非アイドルの別などの運転条件に応じて設定され、更に、ノッキングの発生時に遅角させるノッキング補正分を含めて前記基本点火時期とすることができる。
【００４４】
ここで、前記制御許可条件判定部Ａ００１における遅角補正制御の許可条件の判断を詳細に説明する。
本実施形態では、下記条件が全て成立している場合に、遅角補正制御を許可するものとする。
（１）始動時水温≧所定温度
（２）アイドル運転時
（３）スタートスイッチのオンを経験し、かつ、スタートスイッチがオフ
始動時水温≧所定温度
（４）スタートスイッチがオンからオフに切り替わってから所定時間経過
（５）機関回転速度が所定範囲内
（６）可変動弁機構が正常
（７）機関発生総熱量＜所定値
前記（１）〜（７）の各条件は、以下のような理由で、遅角補正制御の許可条件に含められる。
【００４５】
低水温時（冷機時、暖機中）は燃焼安定度が悪く、点火時期を遅角すると失火が発生するので、上記条件（１）によって、低水温時（冷機時、暖機中）で燃焼安定度が悪いときには、触媒昇温のための遅角補正を禁止するものであり、前記所定値は、遅角補正を行っても燃焼安定性を確保できる温度領域の最低温度に基づいて設定される。
また、走行時に点火時期を遅角すると、機関の出力が低下して運転性が低下するので、条件（２）によって、アイドル時（車両停止時、スロットル全閉時）に点火時期を遅角させ、非アイドル時（車両走行時、スロットル開時）に点火時期の遅角を禁止し、触媒昇温のための遅角補正によって運転性能が低下することを回避する。
【００４６】
また、始動時（クランキング中）は、燃焼安定度が悪く、点火時期を遅角すると失火が発生するので、上記条件（３）によって、始動時（クランキング中）で燃焼安定度が悪いときには、触媒昇温のための遅角補正を禁止する。
更に、始動直後（クランキング終了直後）も燃焼安定度が悪く、点火時期を遅角すると失火が発生するので、上記条件（４）によって、始動直後（クランキング終了直後）で燃焼安定度が悪いときには、触媒昇温のための遅角補正を禁止するものであり、前記所定時間は、燃焼安定度が点火時期の遅角補正に耐え得るようになるまでの時間であって、実機検証やシミュレーションによって予め設定される。
【００４７】
また、機関回転速度ＮＥが低いと耐エンスト性が低下し、機関回転速度ＮＥが高いとアイドル運転状態ではないので、上記条件（５）によって、アイドル時であっても点火時期の遅角補正によってエンストする可能性がある低回転領域では、触媒昇温のための遅角補正を禁止し、また、機関回転速度ＮＥがアイドル回転を超える高い領域でも、触媒昇温のための遅角補正を禁止する。
【００４８】
また、吸気バルブ１０５の開特性を可変とする可変動弁機構としての可変リフト機構１１２及び可変バルブタイミング機構１１３が正常に動作しない場合には、吸気バルブ１０５の開特性を遅角補正制御時の目標に制御できず、そのまま点火時期を遅角補正すると、機関の燃焼安定度が低下するので、上記条件（６）によって、可変リフト機構１１２及び可変バルブタイミング機構１１３が正常であるときに触媒昇温のための遅角補正を許可する。
【００４９】
また、フロント触媒コンバータ１０８及びリア触媒コンバータ１０９（排気浄化用触媒）の昇温が完了した後は、点火時期の遅角を継続する必要性がなく、点火時期の遅角補正をそれ以上に継続すると燃費が悪化するので、上記条件（７）によって、触媒に与えられた熱量を機関の発生熱量から推定し、機関の発生総熱量（触媒に与えられた熱量）が触媒昇温に充分な量以上になったときに、触媒昇温のための遅角補正を停止させる。
【００５０】
従って、上記条件（７）における所定値は、触媒を活性温度付近にまで昇温させるのに必要な熱量として、実機検証やシミュレーションから設定され、前記機関の発生総熱量は、例えば、燃料噴射量の積算値から求められる。
尚、遅角補正制御の許可条件を上記の（１）〜（７）に限定するものではなく、上記（１）〜（７）のうちの一部が成立しているときに遅角補正制御を許可させることができ、また、上記（１）〜（７）以外の条件の付加・置換が可能である。
【００５１】
前記バルブタイミング操作部Ａ００２では、前述のような許可条件が成立している場合には、吸気バルブ１０５の閉時期ＩＶＣを吸気下死点付近に制御することで、点火時期をより遅角補正できるようにし、触媒昇温効果を高めるようにする。
即ち、吸気バルブ１０５の閉時期ＩＶＣを吸気下死点付近に制御すると、実圧縮比が増加して燃焼速度が早くなり、点火時期を遅角しても燃焼安定性を確保できるため、閉時期ＩＶＣが吸気下死点からずれている場合に比べて、点火時期をより遅角させることができる。
【００５２】
従って、前記点火遅角量演算部Ａ００３では、吸気バルブ１０５の閉時期ＩＶＣが前記バルブタイミング操作部Ａ００２によって吸気下死点付近に制御されていることを前提に、点火時期の遅角補正量を算出する。
図６のブロック図は、前記点火遅角量演算部Ａ００３の詳細を示す。
まず、基本遅角量演算部Ｂ１０１では、そのときの機関回転速度ＮＥ及び冷却水温度ＴＷ（機関温度）から、基本遅角補正量ＦＲＢＡＳＥＦを算出する。
【００５３】
前記基本遅角補正量ＦＲＢＡＳＥＦは、触媒の暖機性能と機関の燃焼安定度とから設定されるものであり、具体的には、冷却水温度ＴＷが高いほど、機関回転速度ＮＥが高いほど、より点火時期を遅角させるべく、より大きな値に設定される。
前記基本遅角補正量ＦＲＢＡＳＥＦは、機関回転速度ＮＥ及び冷却水温度ＴＷを軸とするマップから検索して設定させることができる他、機関回転速度ＮＥ及び冷却水温度ＴＷを変数とする演算式に基づいて算出させることができ、更には、機関回転速度ＮＥと冷却水温度ＴＷとの一方に基づき設定された遅角補正量を、他方に基づいて設定した補正係数で補正し、該補正結果を前記基本遅角補正量ＦＲＢＡＳＥＦとすることができる。
【００５４】
一方、減算処理部Ｂ１０２では、そのときの吸気バルブ１０５の閉時期ＩＶＣと、点火時期の遅角補正時における目標閉時期ＩＶＣ（吸気下死点付近）との偏差を演算する。
前記吸気バルブ１０５の閉時期ＩＶＣの実際値は、センサで検出されるそのときのバルブリフト量と作動角の中心位相（開期間の中心位置）とから求めることができる。
絶対値演算部Ｂ１０３では、前記減算処理部Ｂ１０２で算出した偏差の絶対値ＥＲＲＶＬＴを算出する。
【００５５】
補正係数演算部Ｂ１０４では、前記絶対値ＥＲＲＶＬＴに基づいて、前記基本遅角補正量ＦＲＢＡＳＥＦを補正するための補正係数ＨＯＳＶＬを算出する。
前記補正係数ＨＯＳＶＬは、前記絶対値ＥＲＲＶＬＴが０であれば、１に設定され、前記絶対値ＥＲＲＶＬＴが大きくなるほど１よりも小さい値に設定され、前記絶対値ＥＲＲＶＬＴが閾値以上になると、ＨＯＳＶＬ＝０に保持される。
【００５６】
前記補正係数ＨＯＳＶＬは、乗算部Ｂ１０５（遅角補正量修正手段）において、前記基本遅角補正量ＦＲＢＡＳＥＦに乗算され、その結果が、遅角補正量ＦＩＲＴＤ００として出力される。
即ち、そのときの吸気バルブ１０５の閉時期ＩＶＣが、点火時期の遅角補正時における目標閉時期ＩＶＣ（吸気下死点付近）に一致している場合には、基本遅角補正量ＦＲＢＡＳＥＦ＝遅角補正量ＦＩＲＴＤ００となるが、そのときの吸気バルブ１０５の閉時期ＩＶＣと、点火時期の遅角補正時における目標閉時期ＩＶＣ（吸気下死点付近）との偏差の絶対値ＥＲＲＶＬＴが大きくなるほど、基本遅角補正量ＦＲＢＡＳＥＦが縮小されて遅角補正量ＦＩＲＴＤ００が設定される。
【００５７】
前述のように、吸気バルブ１０５の閉時期ＩＶＣが吸気下死点付近であるときに、点火時期の遅角代を最も大きくでき、下死点から離れるほど、燃焼安定度を維持できる遅角代が小さくなるので、吸気バルブ１０５の閉時期ＩＶＣが吸気下死点から離れるほど、基本遅角補正量ＦＲＢＡＳＥＦを縮小補正する。
従って、例えば、点火時期の遅角補正時における目標閉時期ＩＶＣ（吸気下死点付近）に実際の閉時期ＩＶＣが近づきつつある過渡応答中に、点火時期が過剰に遅角補正されることを防止できると共に、点火時期の遅角補正時における目標閉時期ＩＶＣ（吸気下死点付近）に実際の閉時期ＩＶＣが一致するようになれば、点火時期を最大限に遅角させることができる。
【００５８】
尚、本実施形態では、触媒昇温のための遅角補正を行うときに、吸気バルブ１０５の閉時期ＩＶＣが吸気下死点付近に制御したが、この他、吸気バルブ１０５のリフト量を小さくしたり、開時期ＩＶＯを遅角したりすることで、吸気流速の増大を図り、以って、遅角許容代の増大を図ることができ、この場合も、実際のリフト量・開時期ＩＶＯと目標値との偏差から、補正係数ＨＯＳＶＬを設定させることで、同様な効果が得られる。
【００５９】
また、吸気バルブ１０５の閉時期ＩＶＣ、開時期ＩＶＯ、リフト量のうちの複数を、遅角許容代を増大させる目標に向けて制御させることができる。
前記乗算部Ｂ１０５から出力される前記遅角補正量ＦＩＲＴＤ００は、切替部Ｂ１０６の２つの入力端子の一方に入力され、切替部Ｂ１０６の他方の入力端子には、固定値である０．０が入力される。
【００６０】
前記切替部Ｂ１０６は、前記制御許可条件判定部Ａ００１において遅角補正制御を許可する判定が下されると、前記遅角補正量ＦＩＲＴＤ００を出力し、前記制御許可条件判定部Ａ００１において遅角補正制御を許可しないと判定されると、０．０を出力する。
即ち、遅角補正制御が許可される条件であれば、点火時期を遅角補正すべく遅角補正量ＦＩＲＴＤ００をそのまま出力し、遅角補正制御が許可されない条件であれば、点火時期の遅角補正を禁止すべく遅角補正量ＦＩＲＴＤ００として０．０を出力する。
【００６１】
前記切替部Ｂ１０６からの出力は、変化量リミッタ部Ｂ１０７に入力される。
前記変化量リミッタ部Ｂ１０７（進角変化制限手段）は、点火毎の遅角補正量ＦＩＲＴＤの変化量を基準値以下に制限し、遅角補正量ＦＩＲＴＤの急激な変化による機関出力の急変を回避するものである。
特に、機関（触媒）の暖機が進み、水温が上昇してくると、遅角補正量ＦＩＲＴＤは急激に減少し、結果、点火時期が進角方向に急変し、機関の出力を急増させてしまうことになるので、前記変化量リミッタ部Ｂ１０７によって遅角補正量ＦＩＲＴＤの減少速度を制限し、以って、点火時期の進角方向への変化速度を抑制することで、機関の出力が急増することを防止する。
【００６２】
前記変化量リミッタ部Ｂ１０７における具体的な処理は、今回の点火制御時での遅角補正量ＦＩＲＴＤと前回の点火制御時での遅角補正量ＦＩＲＴＤとの偏差の絶対値が前記基準値を超える場合、遅角補正量ＦＩＲＴＤの減少変化時であれば、前回の点火制御時での遅角補正量ＦＩＲＴＤから前記基準値を減算した結果を今回の遅角補正量ＦＩＲＴＤとし、遅角補正量ＦＩＲＴＤの増大変化時であれば、前回の点火制御時での遅角補正量ＦＩＲＴＤに前記基準値を加算した結果を今回の遅角補正量ＦＩＲＴＤとする。
【００６３】
前記変化量リミッタ部Ｂ１０７で変化速度が制限された後の遅角補正量ＦＩＲＴＤが、前記遅角補正部Ａ００４に出力され、ここで、基本点火時期（基本点火進角値）から前記遅角補正量ＦＩＲＴＤを減算することで、点火時期が遅角補正される。
更に、遅角補正量ＦＩＲＴＤによる減算補正が施された後の点火時期は、遅角リミッタを超えないように制限され、該遅角リミッタによって必要に応じて制限処理が施された後の点火時期に基づいて、実際の点火制御が行われるようになっている。
【００６４】
図７のブロック図は、前記遅角リミッタによる点火時期の遅角制限処理を示す。
図７において、遅角リミッタ処理部Ｃ２０１（遅角制限手段）には、前記遅角補正部Ａ００４から出力される点火時期（点火進角値）と、遅角リミッタＡＤＶＲＭＸＦＩとが入力され、前記遅角補正部Ａ００４から出力される点火時期（点火進角値）が、遅角リミッタＡＤＶＲＭＸＦＩよりも小さい場合には、遅角リミッタＡＤＶＲＭＸＦＩを最終的な点火時期（点火進角値）として出力することで、遅角リミッタＡＤＶＲＭＸＦＩよりも点火時期が遅れることがないようにする。
【００６５】
前記遅角リミッタＡＤＶＲＭＸＦＩは、点火時期と同様に、圧縮上死点からの進角角度で示され、遅角リミッタ値設定部Ｃ２０２（遅角リミッタ変更手段）で設定される。
前記遅角リミッタ値設定部Ｃ２０２では、下式に従って、遅角リミッタＡＤＶＲＭＸＦＩを算出する。
ＡＤＶＲＭＸＦＩ＝max（ＡＤＶＲＭＸ＃、min（ＡＤＶＲＭＸ０＃−ＦＩＲＴＤ，ＡＤＶＲＭＸＦＩ（n-1）+ＡＤＶＬＭＴ＃））
上式において、ＡＤＶＲＭＸ＃は、遅角リミッタの最小限界値（最終限界リミッタ）であり、如何なる場合もこれを超えての遅角は許容できない値であり、また、ＡＤＶＲＭＸ０＃は基本遅角リミッタであり、これらの最小限界値ＡＤＶＲＭＸ＃及び基本遅角リミッタＡＤＶＲＭＸ０＃は、固定値であっても良いし、機関負荷・機関回転速度・冷却水温度などの運転条件から可変に設定させることができる。
【００６６】
また、ＦＩＲＴＤは、前記遅角補正量であり、触媒昇温のための遅角補正制御の許可条件が成立しているときには、触媒昇温のための要求遅角量がセットされ、触媒昇温のための遅角補正制御の許可条件が成立していない場合には、０がセットされる。
更に、ＡＤＶＲＭＸＦＩ（n-1）は、遅角リミッタＡＤＶＲＭＸＦＩの前回値（前回点火制御時の値）であり、ＡＤＶＬＭＴ＃は進角変化リミッタである。
【００６７】
ここで、基本遅角リミッタＡＤＶＲＭＸ０＃から前記遅角補正量ＦＩＲＴＤを減算することで、触媒昇温のための遅角補正制御の許可条件が成立しているときには、前記遅角補正量ＦＩＲＴＤ分だけ遅角限界が拡大され、触媒昇温のための遅角補正が、前記基本遅角リミッタＡＤＶＲＭＸ０＃で制限されることで、充分な昇温効果が得られなくなってしまうことを回避する。
【００６８】
前記基本遅角リミッタＡＤＶＲＭＸ０＃は、過剰な遅角補正による出力低下や燃焼安定性の低下を回避することを目的として設定されるのに対し、前記触媒昇温のための遅角補正は、出力等よりも触媒昇温を優先する処理であるため、前記触媒昇温のための遅角補正時には、前記遅角補正量ＦＩＲＴＤで遅角補正された点火時期が前記基本遅角リミッタＡＤＶＲＭＸ０＃よりも小さくなって、基本遅角リミッタＡＤＶＲＭＸ０＃を遅角限界とすると、触媒昇温のための遅角補正を充分に実現できない。
【００６９】
そこで、点火時期の遅角補正量ＦＩＲＴＤだけ、基本遅角リミッタＡＤＶＲＭＸ０＃をより遅角側に修正することで、遅角補正された点火時期が、遅角リミッタＡＤＶＲＭＸＦＩを超えて遅角側にならないようにするものである（図８参照）。
従って、基本遅角リミッタＡＤＶＲＭＸ０＃を遅角補正量ＦＩＲＴＤに応じて変更することで、触媒昇温のための遅角補正を要求通りに行わせて、遅角補正による触媒昇温効果を得ることができる一方、触媒昇温のための遅角補正を行わない場合には、前記基本遅角リミッタＡＤＶＲＭＸ０＃を遅角限界とすることで、過剰な遅角による出力の低下などを回避できる。
【００７０】
また、上式では、遅角補正量ＦＩＲＴＤで補正された基本遅角リミッタＡＤＶＲＭＸ０＃と、ＡＤＶＲＭＸＦＩ（n-1）+ＡＤＶＬＭＴ＃との小さい方を選択するが、これは、遅角補正量ＦＩＲＴＤの減少速度が速いと、遅角リミッタＡＤＶＲＭＸＦＩの進角方向への変化が速くなり、結果、遅角リミッタＡＤＶＲＭＸＦＩで制限された後の点火時期の進角変化が速くなり、機関出力の急変を招くためであり、遅角補正量ＦＩＲＴＤの減少による遅角リミッタＡＤＶＲＭＸＦＩの進角方向への変化を、点火毎にＡＤＶＬＭＴ＃以内に制限する（進角変化制限手段）。
【００７１】
これにより、遅角補正量ＦＩＲＴＤの減少速度が速くなっても、これに伴って点火時期が急に進角されて、機関出力が急変することを回避できる。
更に、上式では、最小限界値ＡＤＶＲＭＸ＃と、min（ＡＤＶＲＭＸ０＃−ＦＩＲＴＤ，ＡＤＶＲＭＸＦＩ（n-1）+ＡＤＶＬＭＴ＃）との大きい方を選択する。
即ち、最小限界値ＡＤＶＲＭＸ＃は、点火時期の進角値の最小限界であり、たとえ触媒昇温のための遅角補正時であっても、前記最小限界値ＡＤＶＲＭＸ＃（最終限界リミッタ）を超えて遅角されることがないようにしてある（遅角リミッタ変更制限手段）。
【００７２】
従って、触媒昇温のための遅角補正が大きくなっても、最小限界値ＡＤＶＲＭＸ＃を超えて遅角されてしまうことを防止でき、過剰遅角による燃焼安定性の低下（失火）などの発生を回避できる。
尚、上記実施形態では、遅角補正量ＦＩＲＴＤで基本遅角リミッタＡＤＶＲＭＸ０＃を修正したが、触媒昇温のための遅角補正を行うときには、触媒昇温時に専用の基本遅角リミッタＡＤＶＲＭＸ０＃に切り換えるようにし、下式に従って遅角リミッタＡＤＶＲＭＸＦＩを算出させるようにすることができる。
【００７３】
ＡＤＶＲＭＸＦＩ＝max（ＡＤＶＲＭＸ＃、min（ＡＤＶＲＭＸ０＃，ＡＤＶＲＭＸＦＩ（n-1）+ＡＤＶＬＭＴ＃））
前記触媒昇温時に専用の基本遅角リミッタＡＤＶＲＭＸ０＃は、固定値であっても良いし、機関回転速度ＮＥ、冷却水温度ＴＷなどの運転条件から可変に設定させることができ、触媒昇温時には、遅角リミッタＡＤＶＲＭＸＦＩ＝最小限界値ＡＤＶＲＭＸ＃とすることも可能である。
【００７４】
また、前記ＡＤＶＲＭＸ＃や、ＡＤＶＲＭＸＦＩ（n-1）+ＡＤＶＬＭＴ＃による制限を省略させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】実施形態における車両用内燃機関のシステム図。
【図２】実施形態における可変リフト機構の詳細を示す斜視図。
【図３】前記可変リフト機構の作動角変更機構を示す断面図。
【図４】実施形態における可変バルブタイミング機構の詳細を示す断面図。
【図５】実施形態における触媒昇温のための点火時期の遅角補正制御のメイン処理を示すブロック図。
【図６】実施形態における点火遅角量の演算処理を示すブロック図。
【図７】実施形態における点火時期の遅角リミッタ処理を示すブロック図。
【図８】実施形態における遅角リミッタと遅角補正量との相関を示すタイムチャート。
【符号の説明】
【００７６】
１０１…内燃機関、１０５…吸気バルブ、１０８…フロント触媒コンバータ（排気浄化用触媒）、１０９…リア触媒コンバータ（排気浄化用触媒）、１１２…可変リフト機構（可変動弁機構）、１１３…可変バルブタイミング機構（可変動弁機構）、１１４…エンジンコントロールモジュール、１５１…点火プラグ、１５２…パワートランジスタ内蔵式イグニッションコイル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0004849475.tif 000006
【図６】
0004849475.tif 000007
【図７】
0004849475.tif 000008
【図８】
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