(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気経路に配設された排出ガス浄化用の触媒と、前記内燃機関の運転状態に基づいて点火時期を演算する点火時期演算手段と、前記内燃機関の運転状態に基づいて燃料噴射量を演算する燃料噴射量演算手段と、前記触媒の暖機状態を検出する暖機状態検出手段と、機関始動後、前記暖機状態検出手段により前記触媒の暖機完了が検出されるまで前記触媒を早期暖機する触媒早期暖機制御を実行する触媒早期暖機制御手段とを備え、
前記触媒早期暖機制御手段は、触媒早期暖機制御開始から前記点火時期を遅角補正することで前記触媒の昇温を促進する第１の触媒昇温手段と、触媒早期暖機制御の途中で前記触媒がＣＯ、ＨＣ成分の酸化反応を促進できる状態まで暖機された時点から前記燃料噴射量を増減補正する噴射ディザ制御を行うことで前記触媒を更に昇温させる第２の触媒昇温手段とを有することを特徴とする内燃機関制御装置。
【請求項２】
前記触媒早期暖機制御手段は、触媒早期暖機制御開始からの経過時間を計時するタイマを有し、その計時時間が所定時間に達したときに前記第１の触媒昇温手段による点火遅角制御から前記第２の触媒昇温手段による噴射ディザ制御に切り替えることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関制御装置。
【請求項３】
前記暖機状態検出手段は、前記触媒の温度又は触媒温度を反映した温度情報を検出する温度センサを有し、
前記触媒早期暖機制御手段は、前記温度センサの出力信号に基づいて触媒温度が所定温度に達したと判定したときに前記第１の触媒昇温手段による点火遅角制御から前記第２の触媒昇温手段による噴射ディザ制御に切り替えることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関制御装置。
【請求項４】
前記触媒早期暖機制御手段は、前記第１の触媒昇温手段による点火遅角制御から前記第２の触媒昇温手段による噴射ディザ制御に切り替える際にその切替えの前後で前記点火遅角制御と前記噴射ディザ制御とを重複させる切替期間を設定し、この切替期間内において点火遅角量を徐々に減衰させながら噴射ディザ量を徐々に増加させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の内燃機関制御装置。
【請求項５】
前記触媒早期暖機制御手段は、触媒早期暖機制御を終了する際に噴射ディザ量を徐々に減衰させることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の内燃機関制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、機関始動後、排出ガス浄化用の触媒を早期に活性温度にまで温度上昇させる触媒早期暖機制御を行うようにした内燃機関制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、車両に搭載されている排出ガス浄化用の三元触媒は、排出ガス中の有害成分（ＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘ）を高温状態下で酸化／還元反応させて無害化するものであり、その排出ガス浄化能力を有効に発揮させるためには、触媒の温度を活性温度（一般的には３００〜３５０℃）まで上昇させる必要がある。従って、エンジン始動後に触媒温度が活性温度に上昇するまでは、排出ガス浄化能力が低く、排出ガス中の有害成分の排出量が多くなり、エミッションが悪化する。
【０００３】
この問題を解決するために、近年、エンジン始動後に触媒を早期暖機するために、始動時のエンジン冷却水温が低いときに触媒早期暖機制御を実行するようにしたものがある。ここで、触媒早期暖機制御は、例えば特開昭６０−８８８７０号公報に示すように、エンジンの点火時期を遅角し、同時にアイドル回転数を上昇させることにより、排出ガス温度を上昇させて、触媒温度を早期に活性温度に上昇させたり、或は、特開平４−３０８３１１号公報に示すように、燃料噴射量をジグザグ状に増減補正する噴射ディザ制御を行い、触媒内でＨＣ，ＣＯの酸化反応を増加させて、その酸化反応による発熱で触媒を内部から加熱するようにしたものがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、点火遅角制御による触媒早期暖機では、点火遅角によりエンジントルクが低下するため、ドライバビリティに悪影響を及ぼす欠点がある。しかも、排出ガスの熱で触媒を暖機するため、触媒暖機時間を短くするには、アイドル回転数を上昇させて、排出ガス量を増加させなければならず、触媒早期暖機中のエミッションや燃費を悪化させる欠点がある。
【０００５】
一方、噴射ディザ制御による触媒早期暖機では、触媒内でＨＣ，ＣＯの酸化反応を促進し、その反応熱で触媒を暖機するため、触媒が冷えた状態では、触媒内でＨＣ，ＣＯの酸化反応が促進されず、触媒の温度上昇が遅れて、触媒早期暖機中のエミッションが悪化する欠点がある。
【０００６】
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、従ってその目的は、触媒早期暖機制御中のエミッションやドライバビリティを向上させながら、触媒暖機時間を短くすることができる内燃機関制御装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１の内燃機関制御装置は、内燃機関の排気経路に配設された排出ガス浄化用の触媒と、前記内燃機関の運転状態に基づいて点火時期を演算する点火時期演算手段と、前記内燃機関の運転状態に基づいて燃料噴射量を演算する燃料噴射量演算手段と、前記触媒の暖機状態を検出する暖機状態検出手段と、機関始動後、前記暖機状態検出手段により前記触媒の暖機完了が検出されるまで前記触媒を早期暖機する触媒早期暖機制御を実行する触媒早期暖機制御手段とを備え、前記触媒早期暖機制御手段は、触媒早期暖機制御開始から前記点火時期を遅角補正することで前記触媒の昇温を促進する第１の触媒昇温手段と、触媒早期暖機制御の途中で前記触媒がＣＯ、ＨＣ成分の酸化反応を促進できる状態まで暖機された時点から前記燃料噴射量を増減補正する噴射ディザ制御を行うことで前記触媒を更に昇温させる第２の触媒昇温手段とを有する。
【０００８】
この構成では、触媒早期暖機制御を、最初は点火遅角制御で行い、途中で噴射ディザ制御に切り替えて行う。つまり、始動直後の触媒が冷えた状態では、触媒内でのＨＣ，ＣＯの酸化反応が起こりにくいので、触媒温度がある程度上昇するまで、点火遅角制御による触媒早期暖機を行い、排出ガスの熱で触媒を暖機する。これにより、触媒温度がある程度上昇すれば、触媒内でＨＣ，ＣＯの酸化反応が次第に促進されるようになるので、その時点で、点火遅角制御による触媒早期暖機から噴射ディザ制御による触媒早期暖機に切り替え、触媒内でのＨＣ，ＣＯの酸化反応の発熱で触媒を内部から効率良く暖機する。
【０００９】
この場合、点火遅角制御から噴射ディザ制御への切替えタイミングは、以下に説明する請求項２又は３の方法で決めれば良い。
即ち、請求項２では、前記触媒早期暖機制御手段は、触媒早期暖機制御開始からの経過時間を計時するタイマを有し、その計時時間が所定時間に達したときに前記第１の触媒昇温手段による点火遅角制御から前記第２の触媒昇温手段による噴射ディザ制御に切り替える。つまり、触媒早期暖機制御開始後の時間の経過に伴って点火遅角制御によって触媒が暖機され、触媒温度が上昇するので、触媒早期暖機制御開始からの経過時間がある程度の時間になれば、触媒温度は触媒内でＨＣ，ＣＯの酸化反応が発生する温度に上昇しているものと推定される。従って、触媒内でＨＣ，ＣＯの酸化反応が促進される温度に上昇するまでの時間を“所定時間”に設定し、触媒早期暖機制御開始からの経過時間が“所定時間”に達したときに点火遅角制御から噴射ディザ制御へ切り替えることで、その切替えタイミングが適切なものとなる。
【００１０】
また、請求項３では、前記暖機状態検出手段は、前記触媒の温度又は触媒温度を反映した温度情報を検出する温度センサを有し、前記触媒早期暖機制御手段は前記温度センサの出力信号に基づいて触媒温度が所定温度に達したと判定したときに前記第１の触媒昇温手段による点火遅角制御から前記第２の触媒昇温手段による噴射ディザ制御に切り替える。
【００１１】
前述した請求項２のタイマ計時時間による切替えでは、始動時の触媒温度によって“所定時間”経過後の触媒温度が異なってくるため、点火遅角制御から噴射ディザ制御への切替え直後の噴射ディザ制御による暖機効果が始動時の触媒温度によって変動するが、請求項３では、触媒温度を直接又は間接的に判定して、触媒温度が所定温度に達したときに、点火遅角制御から噴射ディザ制御へ切り替えるので、切替え直後の噴射ディザ制御による暖機効果が始動時の触媒温度の影響を受けなくなり、安定した暖機効果が得られる。
【００１２】
また、請求項４では、前記触媒早期暖機制御手段は、前記第１の触媒昇温手段による点火遅角制御から前記第２の触媒昇温手段による噴射ディザ制御に切り替える際にその切替えの前後で前記点火遅角制御と前記噴射ディザ制御とを重複させる切替期間を設定し、この切替期間内において点火遅角量を徐々に減衰させながら噴射ディザ量を徐々に増加させる。
【００１３】
つまり、触媒暖機効果を高めるために点火遅角量を大きくした状態から、点火時期を急激に進角側に戻すと、エンジントルクの変動が大きくなり、ドライバビリティに悪影響を及ぼす。また、噴射ディザ制御への切替え当初から噴射ディザ量（噴射増減量）を大きくした場合でも、エンジントルクの変動が大きくなり、ドライバビリティに悪影響を及ぼす。この点、上記請求項４のように、切替え時に点火遅角量を徐々に減衰させながら噴射ディザ量を徐々に増加させると、切替え時のエンジントルクの変動が抑えられ、ドライバビリティが向上する。
【００１４】
更に、請求項５では、前記触媒早期暖機制御手段は、触媒早期暖機制御を終了する際に噴射ディザ量を徐々に減衰させる。これにより、触媒早期暖機制御終了時のエンジントルクの変動も抑えられる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施形態を図１乃至図８に基づいて説明する。まず、図１に基づいてエンジン制御システム全体の概略構成を説明する。内燃機関であるエンジン１１の吸気管１２の最上流部には、エアクリーナ１３が設けられ、このエアクリーナ１３の下流側に吸気温度Ｔａｍを検出する吸気温センサ１４が設けられ、この吸気温センサ１４の下流側にスロットルバルブ１５とスロットル開度ＴＨを検出するスロットル開度センサ１６とが設けられている。更に、スロットルバルブ１５の下流側には、吸気管圧力ＰＭを検出する吸気管圧力センサ１７が設けられ、この吸気管圧力センサ１７の下流側にサージタンク１８が設けられている。このサージタンク１８には、エンジン１１の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド１９が接続され、この吸気マニホールド１９の各気筒の分岐管部にそれぞれ燃料を噴射するインジェクタ２０ａ〜２０ｄが取り付けられている。
【００１６】
また、エンジン１１には各気筒毎に点火プラグ２１が取り付けられ、各点火プラグ２１には、点火回路２２で発生した高圧電流がディストリビュータ２３を介して供給される。このディストリビュータ２３には、７２０℃Ａ（クランク軸２回転）毎に例えば２４個のパルス信号を出力するクランク角センサ２４が設けられ、このクランク角センサ２４の出力パルス間隔によってエンジン回転数ＮＥを検出するようになっている。また、エンジン１１には、エンジン冷却水温ＴＨＷを検出する水温センサ３８が取り付けられている。
【００１７】
一方、エンジン１１の排気ポート（図示せず）には、排気マニホールド２５を介して排気管２６（排気通路）が接続され、この排気管２６の途中に、排出ガス中の有害成分（ＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘ等）を低減させる三元触媒等の触媒２７が設けられている。この触媒２７の上流側には、排出ガスの空燃比に応じたリニアな空燃比信号を出力する空燃比センサ２８が設けられ、また、触媒２７の下流側には、排出ガス中の空燃比がリッチかリーンかによって出力が反転する酸素センサ２９が設けられている。
【００１８】
上述した各種のセンサの出力は電子制御回路３０内に入力ポート３１を介して読み込まれる。電子制御回路３０は、マイクロコンピュータを主体として構成され、ＣＰＵ３２、ＲＯＭ３３、ＲＡＭ３４、バックアップＲＡＭ３５等を備え、後述するように各種センサ出力から得られたエンジン運転状態パラメータを用いて燃料噴射量ＴＡＵや点火時期Ｉｇ等を演算し、その演算結果に応じた信号を出力ポート３６からインジェクタ２０ａ〜２０ｄや点火回路２２に出力する。
【００１９】
更に、この電子制御回路３０は、図２に示すプログラムを実行することで、エンジン始動後に触媒２７を早期暖機する触媒早期暖機制御手段としても機能し、更にこの触媒早期暖機制御手段（触媒早期暖機制御期間）は、触媒早期暖機制御開始から点火時期を遅角補正することで触媒２７の昇温を促進する第１の触媒昇温手段（点火遅角制御期間）と、触媒早期暖機制御期間の途中から燃料噴射量をジグザグ状に増減補正する噴射ディザ制御を行うことで触媒２７を更に昇温させる第２の触媒昇温手段（噴射ディザ制御期間）とに区分される。
【００２０】
以下、図２に示す触媒早期暖機制御ルーチンの処理の流れを説明する。本ルーチンは、一定時間毎（例えば４０ｍｓ毎）に実行され、まずステップ１０１で、水温センサ３８から読み込んだエンジン冷却水温ＴＨＷが所定の完全暖機温度Ｔ２以下か否か（つまり触媒早期暖機制御が必要か否か）を判定する。ここで、完全暖機温度Ｔ２は、エンジン１１及び触媒２７の双方が完全暖機したと判断される温度であり、例えばＴ２＝６０℃である。もし、エンジン冷却水温ＴＨＷが完全暖機温度Ｔ２より低ければ、ステップ１０２に進み、エンジン冷却水温ＴＨＷが所定の暖機制御下限温度Ｔ１以上か否かを判定する。ここで、暖機制御下限温度Ｔ１は、触媒早期暖機制御実行時にドライバビリティに悪影響を与えない下限温度であり、例えばＴ１＝２０℃である。
【００２１】
もし、エンジン冷却水温ＴＨＷ≧Ｔ１であれば、ステップ１０３に進み、エンジン始動が完了しているか否かをエンジン回転数ＮＥ≧５００ＲＰＭであるか否かで判定する。もし、始動完了であれば、ステップ１０４に進み、始動後の触媒早期暖機時間を計時する始動後経過時間カウンタＣＳＴＡをインクリメントし、次のステップ１０５で、始動後経過時間カウンタＣＳＴＡが第１の所定時間αに到達したか否かを判定する。ここで、第１の所定時間αは、始動後の点火遅角制御による触媒２７の暖機によって触媒２７内でＣＯ，ＨＣ成分が効率良く酸化反応できる状態に暖機されるまでに必要な点火遅角制御時間である。
【００２２】
もし、始動後経過時間カウンタＣＳＴＡが所定時間αに到達していなければ、ステップ１０６に進み、第１の触媒昇温手段許可フラグＦＬＧ１を点火遅角制御実行を示す「１」にセットして、点火遅角制御を実行／継続し、本ルーチンを終了する。
【００２３】
その後、始動後経過時間カウンタＣＳＴＡが第１の所定時間αに到達した時点で、噴射ディザ制御による触媒暖機が効果的になる触媒温度に到達したと判断して、ステップ１０５からステップ１０７へ進み、第１の触媒昇温手段許可フラグＦＬＧ１を点火遅角制御終了を示す「０」にセットし、点火遅角制御を終了する。そして、次のステップ１０８で、始動後経過時間カウンタＣＳＴＡが第２の所定時間βに到達したか否かを判定する。ここで、第２の所定時間βは、噴射ディザ制御により触媒温度が活性化温度に上昇するのに必要な始動後の経過時間（触媒早期暖機制御の実行時間）であり、上記ステップ１０８の処理が特許請求の範囲でいう暖機状態検出手段として機能する。
【００２４】
もし、始動後経過時間カウンタＣＳＴＡが第２の所定時間βに到達していなければ、ステップ１０８からステップ１０９に進み、第２の触媒昇温手段許可フラグＦＬＧ２を噴射ディザ制御実行を示す「１」にセットして、噴射ディザ制御を実行／継続し、本ルーチンを終了する。その後、始動後経過時間カウンタＣＳＴＡが第２の所定時間βに到達した時点で、触媒温度が活性化温度に到達したと判断して、ステップ１０８からステップ１１０に進み、第２の触媒昇温手段許可フラグＦＬＧ２を噴射ディザ制御終了を示す「０」にセットして噴射ディザ制御を終了し、続くステップ１１１で、始動後経過時間カウンタＣＳＴＡのオーバーフロー防止処理（ＣＳＴＡ←β＋１）を行い、本ルーチンを終了する。
【００２５】
一方、前述したステップ１０１で、エンジン冷却水温ＴＨＷが完全暖機温度Ｔ２以上と判定されると、エンジン１１及び触媒２７の双方が完全暖機していると判断して、ステップ１１２に進み、上記ステップ１１１と同じく、始動後経過時間カウンタＣＳＴＡのオーバーフロー防止処理を行い、続くステップ１１４，１１５で、第１の触媒昇温手段許可フラグＦＬＧ１及び第２の触媒昇温手段許可フラグＦＬＧ２を共に「０」にリセットして触媒早期暖機制御を禁止し、本ルーチンを終了する。要するに、始動前のエンジン停止時間が短い場合等、エンジン１１や触媒２７が既に暖まった状態で始動される場合には、触媒早期暖機制御が不要若しくは暖機時間を短縮できるので、エンジン冷却水温ＴＨＷを所定の完全暖機温度Ｔ２と比較し、ＴＨＷ≧Ｔ２の時に触媒早期暖機制御を禁止することで、エミッション、ドライバビリティ、燃費を向上するものである。
【００２６】
また、前記ステップ１０２，１０３のいずれかで「Ｎｏ」と判定された場合、つまり、エンジン冷却水温ＴＨＷが暖機制御下限温度Ｔ１（＝２０℃）より低い場合、又はエンジン回転数ＮＥ＜５００ＲＰＭである場合には、いずれもエンジン回転が不安定で、触媒早期暖機制御を行うとドライバビリティに悪影響を及ぼすので、ステップ１１３に進み、始動後経過時間カウンタＣＳＴＡをリセットし、続くステップ１１４，１１５で、第１の触媒昇温手段許可フラグＦＬＧ１及び第２の触媒昇温手段許可フラグＦＬＧ２を共に「０」にリセットして触媒早期暖機制御を禁止し、本ルーチンを終了する。
【００２７】
次に、最終燃料噴射量ＴＡＵを演算する図３の燃料噴射量演算ルーチンの処理の流れを説明する。本ルーチンは１８０℃Ａ毎（各気筒の上死点毎）に実行され、特許請求の範囲でいう燃料噴射量演算手段として機能する。本ルーチンの処理が開始されると、まずステップ１２１，１２２で、エンジン回転数ＮＥと吸気管圧力ＰＭを読み込み、次のステップ１２３で、第２の触媒昇温手段許可フラグＦＬＧ２が噴射ディザ制御実行を示す「１」にセットされているか否かを判定する。もし、ＦＬＧ２＝１であれば、ステップ１２４に進み、ディザ係数ＫＤＩＴをエンジン冷却水温ＴＨＷに対応してＲＯＭ３３に記憶されたマップより算出する。この場合、ディザ係数ＫＤＩＴは０〜０．１までの範囲で、エンジン冷却水温ＴＨＷが高くなるほど大きな値をとるように設定されている。これは、空燃比に対応する失火領域がエンジン冷却水温ＴＨＷが低い時ほど広いため、低温時は空燃比を理論空燃比より大きくリッチ側／リーン側に振ることができないが、エンジン冷却水温ＴＨＷが高くなると、空燃比を低温時に比べて大きく振ることができるためである。
【００２８】
そして、次のステップ１２５で、特定条件が成立するか否かを判定する。ここで、特定条件とは、理論空燃比（λ＝１）よりリッチ側に燃料噴射量を設定する高負荷域若しくは高回転域、又は、燃焼の安定しない低回転域若しくは低負荷域でないことである。この特定条件が成立すると、ステップ１２６に進み、ディザ係数ＫＤＩＴを補正するディザ補正量ＫＮＥ，ＫＰＭをそれぞれエンジン回転数ＮＥに対応したマップ及び吸気管圧力ＰＭに対応したマップより算出する。これらのマップはＲＯＭ３３に記憶されている。
【００２９】
以上のようにしてステップ１２６で、ディザ補正量ＫＮＥ，ＫＰＭを算出すると、ステップ１２７に進み、前回空燃比をリッチ側に振ったかリーン側に振ったかを表すディザ確認フラグＲＦＬＧが「１」にセットされているか否かを判定する。このディザ確認フラグＲＦＬＧが「１」にセットされているとき即ち前回空燃比がリーン側に振られた場合には、ステップ１２８に進み、今回はリッチ側に空燃比を設定するように、最終ディザ係数ＴＤｉｔをディザ係数ＫＤＩＴとディザ補正量ＫＮＥ，ＫＰＭを用いて次式により算出する。
ＴＤｉｔ＝１＋ＫＤＩＴ×ＫＮＥ×ＫＰＭ
この後、ステップ１２９で、ディザ確認フラグＲＦＬＧを「０」に反転して、ステップ１３３に進む。
【００３０】
一方、上記ステップ１２７で、ディザ確認フラグＲＦＬＧが「０」にリセットされている場合、即ち前回空燃比がリッチ側に振られた場合には、ステップ１３０に進み、今回はリーン側に空燃比を設定するように、最終ディザ係数ＴＤｉｔをディザ係数ＫＤＩＴとディザ補正量ＫＮＥ，ＫＰＭを用いて次式により算出する。
ＴＤｉｔ＝１−ＫＤＩＴ×ＫＮＥ×ＫＰＭ
この後、ステップ１３１で、ディザ確認フラグＲＦＬＧを「１」に反転して、ステップ１３３に進む。
【００３１】
また、前述したステップ１２３又は１２５のいずれかで「Ｎｏ」と判定された場合、すなわち第２の触媒昇温手段許可フラグＦＬＧ２が「０」にリセットされ、噴射ディザ制御が禁止されている場合、又は特定条件が成立しない場合には、ステップ１３２に進み、最終ディザ補正係数ＴＤｉｔを「１」に設定した後、ステップ１３３に進む。
【００３２】
そして、このステップ１３３では、エンジン回転数ＮＥ及び吸気管圧力ＰＭと基本燃料噴射量ＴＰとの関係を規定する二次元マップより現在のＮＥ，ＰＭに応じた基本燃料噴射量ＴＰを算出する。この後、ステップ１３４で、最終燃料噴射量ＴＡＵを、基本燃料噴射量ＴＰ、最終ディザ係数ＴＤｉｔ、基本燃料噴射量補正係数ＦＣ及び無効噴射時間ＴＶを用いて次式により算出して、本ルーチンを終了する。
ＴＡＵ＝ＴＰ×ＴＤｉｔ×ＦＣ＋ＴＶ
【００３３】
次に、最終点火時期ＡＥＳＡを演算する図４の点火時期演算ルーチンの処理の流れを説明する。本ルーチンは１８０℃Ａ毎（各気筒の上死点毎）に実行され、特許請求の範囲でいう点火時期演算手段として機能する。本ルーチンの処理が開始されると、まずステップ１４１，１４２で、エンジン回転数ＮＥと吸気管圧力ＰＭを読み込み、続くステップ１４３で、第１の触媒昇温手段許可フラグＦＬＧ１が点火遅角制御実行を示す「１」にセットされているか否かを判定する。この第１の触媒昇温手段許可フラグＦＬＧ１が「１」にセットされている場合には、ステップ１４４に進み、遅角量ＫＲＥＴをエンジン冷却水温ＴＨＷに対応してＲＯＭ３３に記憶されたマップより算出する。この場合、遅角量ＫＲＥＴは０〜１０℃Ａまでの範囲で、エンジン冷却水温ＴＨＷが高くなるにほど大きな値をとるように設定されている。
【００３４】
そして、次のステップ１４５では、遅角量ＫＲＥＴを補正するための補正量ＫＲＮＥ，ＫＲＰＭをそれぞれエンジン回転数ＮＥに対応したマップと吸気管圧力ＰＭに対応したマップより算出する。なお、これらのマップはＲＯＭ３３に記憶されている。この後、ステップ１４６で、最終遅角量ＡＲＥＴを遅角量ＫＲＥＴと補正量ＫＲＮＥ，ＫＲＰＭを用いて次式により算出して、ステップ１４７に進む。
ＡＲＥＴ＝ＫＲＥＴ×ＫＲＮＥ×ＫＲＰＭ
【００３５】
一方、前述したステップ１４３で、第１の触媒昇温手段許可フラグＦＬＧ１が「０」と判定されたときには、ステップ１４９に進み、最終遅角量ＡＲＥＴを０として補正を禁止し、ステップ１４７に進む。
【００３６】
次のステップ１４７で、エンジン回転数ＮＥと吸気管圧力ＰＭの二次元マップより現在のＮｅ，ＰＭに対応する基本点火時期ＡＢＡＳＥを算出する。この後、ステップ１４８で、最終点火時期ＡＥＳＡを基本点火時期ＡＢＡＳＥ、基本点火時期補正量Ｃ、最終遅角量ＡＲＥＴを用いて次式より算出し、本ルーチンを終了する。
ＡＥＳＥ＝ＡＢＡＳＥ＋Ｃ−ＡＲＥＴ
ここで、最終点火時期ＡＥＳＡはＢＴＤＣ（上死点前）の角度で表される。
【００３７】
図３のフローチャートで説明した燃料噴射制御の動作を図５のタイムチャート（４気筒エンジンの例）に基づいて説明する。信号Ａは１８０℃Ａ毎（クランク角センサ２４から３０℃Ａ毎に出力されるパルス信号の６パルス毎）に発生するクランク位置信号であり、各気筒の上死点（ＴＤＣ）で発生する。信号Ｂ〜Ｅはそれぞれ第１、第３、第４及び第２気筒に設けたインジェクタ２０ａ，２０ｃ，２０ｄ，２０ｂを駆動させる噴射パルス信号であり、図３の燃料噴射演算ルーチンは信号Ａの入力毎に起動される。
【００３８】
例えば、図５の時刻ｅで図３の燃料噴射演算ルーチンが起動されたと仮定すると、時刻ｅより数マイクロ秒経過後（燃料噴射演算ルーチン終了後）にステップ１３４で算出された最終燃料噴射量ＴＡＵに相当する噴射信号が第３気筒（信号Ｂ）のインジェクタ２０ｃに出力される。同様に、時刻ｇで起動された燃料噴射演算ルーチンで算出された最終燃料噴射量ＴＡＵは第４気筒用である。そして、第１、第３、第４、第２の気筒の順で最終燃料噴射量ＴＡＵはリーン側、リッチ側に交互に振られる。
【００３９】
この例では、１噴射毎に噴射量をリッチ側、リーン側に交互に振っているが、複数噴射毎にリッチ側、リーン側に振っても良い。また、所定噴射毎に燃料噴射量をリーン側、リッチ側に振るのではなく、所定時間ごとに燃料噴射量をリーン側、リッチ側に振ったりしても良い。
【００４０】
このように燃料噴射量をリッチ／リーンに振るこで触媒を早期暖機する噴射ディザ制御は、燃料噴射量を燃焼毎に増減させて空燃比を理論空燃比に対してリッチ側とリーン側に振ることでリッチ燃焼とリーン燃焼とを繰り返し、リッチ燃焼により一酸化炭素（ＣＯ）を発生し、リーン燃焼により酸素（Ｏ2 ）を発生する。そして、このように発生させた一酸化炭素と酸素は、触媒２７の触媒作用により次式に示す酸化反応を行い、熱（Ｑ）を発生する。
２ＣＯ＋Ｏ2 ＝２ＣＯ2 ＋Ｑ
この酸化反応によって発生する熱（Ｑ）で触媒２７内を通る排出ガス温度が上昇し、触媒２７の暖機が促進される。
【００４１】
以上説明した触媒早期暖機制御の流れを図６のタイムチャートを用いて説明する。図６に示すように、始動（この場合、エンジン冷却水温２５℃にて始動）後、走行した場合を想定する。始動によりエンジン回転数が上昇し、所定回転数（５００ＲＰＭ）に達すると始動完了する。
【００４２】
始動完了後、経過時間カウンタＣＳＴＡを積算していき、触媒温度が点火遅角制御によりＡ点に達すると推定される時間αまでの間、第１の触媒昇温手段許可フラグＦＬＧ１を点火遅角制御実行を示す「１」にセットして、その間を点火遅角制御する。その後、始動から時間αが経過し、噴射ディザ制御するのに適した温度まで触媒２７が暖機されたと推定されるときに、第１の触媒昇温手段許可フラグＦＬＧ１を「０」にリセットして、第１の触媒昇温手段（点火遅角制御）を禁止し、第２の触媒昇温手段許可フラグＦＬＧ２を噴射ディザ制御実行を示す「１」にセットして、噴射ディザ制御による触媒２７の暖機に切り替える。
【００４３】
その後、噴射ディザ制御による暖機により触媒温度がＢ点（活性化温度）に到達すると推定される時間βまで噴射ディザ制御を続け、触媒２７が完全活性すると推定されるＢ点つまりＣＳＴＡ≧βとなったときに、第２の触媒昇温手段許可フラグＦＬＧ２を「０」にリセットして、第２の触媒昇温手段（噴射ディザ制御）を禁止する。その後は、通常の点火時期制御で通常の燃料噴射制御を行う。
【００４４】
以上説明した第１の実施形態の効果について、従来技術と比較して図７を用いて説明する。図７において、▲１▼は上記実施形態の触媒早期暖機制御を示し、▲２▼は始動後に噴射ディザ制御のみを行う従来の触媒早期暖機制御を示し、▲３▼は触媒早期暖機制御を全く行わない場合を示している。
【００４５】
始動後に噴射ディザ制御のみを行う従来の触媒早期暖機制御▲２▼では、触媒早期暖機制御を全く行わない▲３▼と比較して、Ａ点より触媒の昇温は早くなる。しかし始動後からＡ’点までの間は、触媒の温度が低いため、噴射ディザ制御しても触媒内で排出ガス中のＣＯ，ＨＣの酸化反応が促進されず、逆に未反応のまま排気管のテールパイプより排出され、その間はエミッションが悪化してしまう。
【００４６】
この点、上記実施形態によれば、触媒２７の温度が低い間は、エミッションに悪影響を及ぼす噴射ディザ制御を行わず、点火遅角制御で触媒２７を早期暖機し、触媒２７内でＣＯ，ＨＣが酸化反応し易くなる温度まで触媒２７の温度を素早く昇温させ（Ａ点）、排気管２６から排出される排出ガス中のＨＣ，ＮＯｘ等の有害ガス成分を低減する。
【００４７】
その後、触媒２７の温度がＣＯ，ＨＣの酸化反応を促進する温度になって始めて噴射ディザ制御を開始し、触媒２７内でのＨＣ，ＣＯの酸化反応の発熱で触媒２７を内部から効率良く暖機する。このように、触媒早期暖機制御の途中で点火遅角制御から噴射ディザ制御へ切り替えれば、エンジントルク低下を招く点火遅角を必要最小限の時間に抑えることができ、ドライバビリティも向上できる。
【００４８】
ところで、点火遅角制御による触媒暖機効果を高めるために点火遅角量を大きくした状態から、点火時期を急激に進角側に戻すと、エンジントルクの変動が大きくなり、ドライバビリティに悪影響を及ぼす。また、噴射ディザ制御への切替え当初から噴射ディザ量（噴射増減量）を大きくした場合でも、エンジントルクの変動が大きくなり、ドライバビリティに悪影響を及ぼす。
【００４９】
この欠点を解消する手段として、点火遅角制御から噴射ディザ制御に切り替える際にその切替えの前後で点火遅角制御と噴射ディザ制御とを重複させる切替期間を設定し、この切替期間内において点火遅角量を徐々に減衰させながら噴射ディザ量を徐々に増加させると、切替え時のエンジントルクの変動が抑えられ、ドライバビリティが向上する。
【００５０】
以下、これを具体化した第２の実施形態を図８乃至図１１に基づいて説明する。まず、第２の実施形態の触媒早期暖機制御の概要を図８に示すタイムチャートを用いて説明する。すなわち、触媒２７内でＣＯ，ＨＣが酸化反応し易くなる温度（Ａ点）に触媒２７を暖機するのに必要と考えられる始動後経過時間カウンタＣＳＴＡの判断時間αの前後にそれぞれ時間β２，α２を設けて、このα２＋β２を切替期間とし、この切替期間内において点火遅角量を徐々に減衰させながら噴射ディザ量を徐々に増加させることで、点火遅角制御から噴射ディザ制御へスムーズに切り替え、ドライバビリティやエミッションの悪化を防止する。
【００５１】
このような切替えを行うため、第１の触媒昇温手段許可フラグＦＬＧ１は、（α＋α２）点で「０」にリセットし、第２の触媒昇温手段許可フラグＦＬＧ２は、（α−β２）点で「１」にセットする。そして、点火遅角量ＫＲＥＴは（α−β２）点にて減衰させ始め、（α＋α２）点にてゼロとするように変化させる。一方、噴射ディザ係数ＫＤＩＴは（α−β２）点にて徐々に増加させ始め、（α＋α２）点にて通常の補正値になるように設定する。
【００５２】
また、この第２の実施形態では、噴射ディザ制御終了時のエンジントルクの変動も抑えて、ドライバビリティを更に向上させるために、触媒２７が完全活性する温度（Ｂ点）に触媒２７を暖機するのに必要と考えられる始動後経過時間カウンタＣＳＴＡの判断時間βの直前にβ３の時間を設けて、このβ３の間に徐々にディザ係数ＫＤＩＴを減衰させ、βにてゼロとするように設定する。つまり、目標となる触媒活性化温度と経過時間で推定する温度との偏差が小さくなるに従って、徐々に噴射ディザ量を減衰させ、ドライバビリティを向上させる。
【００５３】
以下、この第２の実施形態の具体的な制御の流れを図９乃至図１１のフローチャートを用いて説明する。図９は、第１の実施形態で用いた図２の触媒早期暖機制御ルーチンの変更点を示す。ステップ１０５ａで、始動後時間経過カウンタＣＳＴＡが（α−β２）以上経過しているか否かを判定し、経過していなければ、ステップ１１６に進み、第１の触媒昇温手段許可フラグＦＬＧ１を「１」にセットし、続くステップ１１７で、第２の触媒昇温手段許可フラグＦＬＧ２を「０」にリセットする。これにより、ＣＳＴＡ＜（α−β２）のときは点火遅角制御のみを実行する。
【００５４】
その後、始動後時間経過カウンタＣＳＴＡが（α−β２）に達すると、ステップ１０５ａからステップ１０５ｂに進み、第２の触媒昇温手段許可フラグＦＬＧ２を「１」にセットして、噴射ディザ制御を開始する。このとき、第１の触媒昇温手段許可フラグＦＬＧ１は上記ステップ１１６の処理により「１」にセットされたままで、点火遅角制御も継続して行われる。そして、次のステップ１０５ｃで、始動後時間経過カウンタＣＳＴＡが（α＋α２）以上経過しているか否かを判定し、経過していなければ、以降の処理を行わずに、本ルーチンを終了する。これにより、始動後時間経過カウンタＣＳＴＡが（α＋α２）経過するまで、点火遅角制御と噴射ディザ制御とが重複して行われ、その後、ＣＳＴＡ≧（α＋α２）になった時点で、ステップ１０５ｃからステップ１０７に進み、第１の触媒昇温手段許可フラグＦＬＧ１を「０」にリセットして点火遅角制御を終了し、以後、噴射ディザ制御のみを実行する。
【００５５】
この噴射ディザ制御は、触媒２７の温度が活性化温度に上昇するのに必要な時間βになるまで行われ、ＣＳＴＡ≧βになった時点で、ステップ１０８からステップ１１０に進み、第２の触媒昇温手段許可フラグＦＬＧ２を噴射ディザ制御終了を示す「０」にセットして噴射ディザ制御を終了し、続くステップ１１１で、始動後経過時間カウンタＣＳＴＡのオーバーフロー防止処理（ＣＳＴＡ←β＋１）を行い、本ルーチンを終了する。
【００５６】
一方、図１０は第２の実施形態の燃料噴射量演算ルーチンの主要部であり、図３との変更点について説明する。ステップ１２５で、特定条件が成立すれば、ステップ１２５ａに進み、始動後経過時間カウンタＣＳＴＡが（α＋α２）以上経過しているか否かを判定する。もし、ＣＳＴＡ＜（α＋α２）であれば、ステップ１２６に進み、ディザ係数ＫＤＩＴを補正するディザ補正量ＫＮＥ，ＫＰＭをそれぞれエンジン回転数ＮＥに対応したマップ及び吸気管圧力ＰＭに対応したマップによって算出する。
【００５７】
この後、ＣＳＴＡ≧（α＋α２）になった時点で、ステップ１２５ｂに進み、ＣＳＴＡ＜（β−β３）であるか否かを判定し、ＣＳＴＡ＜（β−β３）であれば、ステップ１２５ｄに進み、（α２＋β２）時間の間に実行される燃料噴射量算出回数Ｘを次式により算出する。
Ｘ＝（α２＋β２）／Ｔ１８０
ここで、Ｔ１８０はクランク軸が１８０℃Ａ回転するのに要する時間である（単位はＣＳＴＡと同じとする）。
【００５８】
そして、次のステップ１２５ｄで、現在の噴射ディザ係数ＫＤＩＴを燃料噴射量算出回数Ｘで除算してディザ係数増加値Ｋ２を求める。この後、ステップ１２５ｆで、現在の噴射ディザ係数ＫＤＩＴに前記ディザ係数増加値Ｋ２を加算してステップ１２６へ進む。このような処理の繰り返しにより、噴射ディザ係数ＫＤＩＴは徐々に増加し、急激に大きな値を加算することを避ける。
【００５９】
その後、ＣＳＴＡ≧（β−β３）になった時点で、ステップ１２５ｂからステップ１２５ｇに進み、β３をＴ１８０で除算することでβ間での燃料噴射量算出回数Ｘ２を求め、続くステップ１２５ｈで、現在の噴射ディザ係数ＫＤＩＴを燃料噴射量算出回数Ｘ２で除算してディザ係数減衰値Ｋ３を求める。この後、ステップ１２５ｉで、現在の噴射ディザ係数ＫＤＩＴから前記ディザ係数減衰値Ｋ３を減算してステップ１２６へ進む。このような処理の繰り返しにより、噴射ディザ係数ＫＤＩＴは徐々に小さくなり、β時間が経過したときに噴射ディザ係数ＫＤＩＴはゼロとなる。
【００６０】
一方、図１１は第２の実施形態の点火時期演算ルーチンの主要部であり、図４との変更点のみを説明する。ステップ１４６で、最終遅角量ＡＲＥＴを遅角量ＫＲＥＴと補正量ＫＲＮＥ，ＫＲＰＭを用いて算出した後、ステップ１４６ａに進み、始動後時間経過カウンタＣＳＴＡが（α−β２）以上経過しているか否かを判定し、経過していなければ、ステップ１４７に進み、エンジン回転数ＮＥと吸気管圧力ＰＭの二次元マップより現在のＮｅ，ＰＭに対応する基本点火時期ＡＢＡＳＥを算出する。
【００６１】
その後、ＣＳＴＡ≧（α−β２）になった時点で、ステップ１４６ｂに進み、図１０の燃料噴射量演算ルーチンで説明したのと同様に、（α２＋β２）間の点火時期算出回数Ｘを求め、続くステップ１４６ｃで、現在の遅角量ＡＲＥＴを点火時期算出回数Ｘで除算して遅角量減衰値Ｋ１を求め、本ルーチン実行毎にその時点の遅角量ＡＲＥＴから遅角量減衰値Ｋ１を減算していく（ステップ１４６ｄ）。このような処理により、徐々に遅角量ＡＲＥＴを減らし、始動後経過時間が（α＋α２）になったときに、遅角量ＡＲＥＴがゼロとなるようする。
【００６２】
以上説明した第１及び第２の両実施形態では、始動後の経過時間を始動後時間経過カウンタＣＳＴＡでカウントし、始動後の経過時間によって触媒２７の温度を推定して点火遅角制御から噴射ディザ制御への切替えを行うようにした。しかし、このような時間を基準にした切替えでは、始動時の触媒温度によって“所定時間”経過後の触媒温度が異なってくるため、点火遅角制御から噴射ディザ制御への切替え直後の噴射ディザ制御による暖機効果が始動時の触媒温度によって変動することは避けられない。
【００６３】
そこで、図１２に示す第３の実施形態では、触媒２７に、触媒温度を検出する触媒温度センサ４０を取り付け、この触媒温度センサ４０の出力信号から触媒温度を判定し、触媒温度が図６のＡ点（つまり触媒２７内でＨＣ，ＣＯの酸化反応が促進される温度）になったときに点火遅角制御から噴射ディザ制御へ切り替え、その後、触媒温度が図６のＢ点（つまり触媒２７が完全に活性化する温度）になったときに噴射ディザ制御を終了する。
【００６４】
この第３の実施形態では、触媒温度センサ４０により検出した触媒温度が所定温度（Ａ点）に達したときに、点火遅角制御から噴射ディザ制御へ切り替えるので、切替え直後の噴射ディザ制御による暖機効果が始動時の触媒温度の影響を受けなくなり、安定した暖機効果が得られる利点がある。しかも、触媒温度センサ４０により検出した触媒温度が所定温度（Ｂ点）に達したときに、噴射ディザ制御を終了するので、始動時の触媒温度の影響を受けずに、触媒早期暖機を過不足なく行うことができる。
【００６５】
この第３の実施形態においても、前記第２の実施形態のように、点火遅角制御から噴射ディザ制御に切り替える際にその切替えの前後で点火遅角制御と噴射ディザ制御とを重複させる切替期間を設定し、この切替期間内において点火遅角量を徐々に減衰させながら噴射ディザ量を徐々に増加させるようにしても良い。また、噴射ディザ制御を終了する際に噴射ディザ量を徐々に減衰させるようにしても良い。この場合、遅角量ＡＲＥＴの減衰と噴射ディザ係数ＫＤＩＴの増加／減衰は、目標とする触媒温度Ａ点，Ｂ点と触媒温度センサ４０により検出した触媒温度との偏差に応じて減衰値や増加値を変化させれば良い。
【００６６】
以上説明した第３の実施形態では、触媒温度を触媒温度センサ４０により直接検出するようにしたが、触媒温度を反映した温度情報、例えばエンジン冷却水温、排気温度、空燃比センサ２８や酸素センサ２９の素子温度やヒータ温度等を検出する各種の温度センサ（水温センサ３８、排気温度センサ、素子温度センサ、ヒータ温度センサ等）の出力信号に基づいて触媒温度を間接的に検出するようにしても良い。
【００６７】
また、第１及び第２の両実施形態において、点火遅角制御から噴射ディザ制御への切替えタイミングと噴射ディザ制御の終了タイミングを決めるための所定時間α，βを始動時のエンジン冷却水温に応じて補正するようにしても良い。このようにすれば、始動後の経過時間に基づく触媒温度の推定を精度良く行うことができる。
【００６８】
尚、上記各実施形態では、噴射ディザ制御中には、切替期間を除いて点火遅角制御を禁止するようにしたが、噴射ディザ制御中にエンジントルク変動を抑えることを狙って、噴射ディザがリッチ側に振れるときに点火時期を遅角補正するようにしても良い。
【００６９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の請求項１の構成によれば、触媒早期暖機制御を、最初は点火遅角制御で行い、途中で噴射ディザ制御に切り替えて行うので、触媒の温度上昇に応じて最適な暖機方法に切り替えながら触媒を効率良く暖機することができ、触媒早期暖機制御中のエミッションやドライバビリティを向上させながら、触媒暖機時間を短くすることができる。
【００７０】
また、請求項２では、点火遅角制御から噴射ディザ制御への切替えタイミングをタイマ制御で決めるようにしたので、切替えタイミングの制御を簡単に行うことができる。
【００７１】
また、請求項３では、触媒温度を温度センサにより直接又は間接的に検出し、触媒温度が所定温度に達したときに、点火遅角制御から噴射ディザ制御へ切り替えるようにしたので、切替え直後の噴射ディザ制御による暖機効果が始動時の触媒温度の影響を受けずに済み、安定した暖機効果を得ることができる。
【００７２】
また、請求項４では、点火遅角制御から噴射ディザ制御に切り替える際にその切替えの前後で点火遅角制御と前記噴射ディザ制御とを重複させる切替期間を設定し、この切替期間内において点火遅角量を徐々に減衰させながら噴射ディザ量を徐々に増加させるようにしたので、切替え時のエンジントルクの変動を抑えることができて、ドライバビリティを更に向上することができる。
【００７３】
更に、請求項５では、触媒早期暖機制御（噴射ディザ制御）を終了する際に噴射ディザ量を徐々に減衰させるようにしたので、触媒早期暖機制御終了時のエンジントルクの変動も抑えることができて、ドライバビリティ向上に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示すエンジン制御システム全体の概略構成図
【図２】第１の実施形態で用いる触媒早期暖機制御ルーチンの処理の流れを示すフローチャート
【図３】第１の実施形態で用いる燃料噴射量演算ルーチンの処理の流れを示すフローチャート
【図４】第１の実施形態で用いる点火時期演算ルーチンの処理の流れを示すフローチャート
【図５】噴射信号と各気筒の行程の順序を示すタイムチャート
【図６】第１の実施形態による触媒早期暖機制御を行った場合の挙動を説明するタイムチャート
【図７】第１の実施形態の触媒早期暖機制御による効果を説明するタイムチャート
【図８】本発明の第２の実施形態による触媒早期暖機制御を行った場合の挙動を説明するタイムチャート
【図９】第２の実施形態で用いる触媒早期暖機制御ルーチンの主要部の処理の流れを示すフローチャート
【図１０】第２の実施形態で用いる燃料噴射量演算ルーチンの主要部の処理の流れを示すフローチャート
【図１１】第２の実施形態で用いる点火時期演算ルーチンの主要部の処理の流れを示すフローチャート
【図１２】本発明の第２の実施形態を示すエンジン制御システム全体の概略構成図
【符号の説明】
１１…エンジン（内燃機関）、１５…スロットルバルブ、２０ａ〜２０ｄ…インジェクタ、２４…クランク角センサ、２６…排気管、２７…触媒、２８…空燃比センサ、２９…酸素センサ、３０…電子制御回路（触媒早期暖機制御手段，第１の触媒昇温手段，第１の触媒昇温手段，点火時期演算手段，燃料噴射量演算手段，暖機状態検出手段）、３８…水温センサ、４０…触媒温度センサ（温度センサ，暖機状態検出手段）。
【図１】
0003821241.tif 000002
【図２】
0003821241.tif 000003
【図３】
0003821241.tif 000004
【図４】
0003821241.tif 000005
【図５】
0003821241.tif 000006
【図６】
0003821241.tif 000007
【図７】
0003821241.tif 000008
【図８】
0003821241.tif 000009
【図９】
0003821241.tif 000010
【図１０】
0003821241.tif 000011
【図１１】
0003821241.tif 000012
【図１２】
0003821241.tif 000013