JP2005315171A - 内燃機関の制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】 消音機能を有する排気浄化手段をバイパスさせるバイパス通路が設けられた構成において、運転者の加速操作が行われた場合に、加速感を損なうことのない音圧レベルを確保してドライバビリティを向上させることを目的とする。
【解決手段】 ＥＣＵ２０は、車両の運転者により該車両を加速させる加速操作が行われたか否かを判定し、加速操作が行われたと判定した場合（アクセルポジションセンサ１６により検出されたアクセル開度が所定開度以上となった場合）に、バイパス弁１５を制御して排気の流路をバイバス通路１４側とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内燃機関の制御システムに関する。

従来の内燃機関においては、排気を浄化する触媒を２つ設けるとともに、この２つの触媒のうち一方の触媒を迂回させて他方の触媒につながるバイパス通路を設けたものが知られている（例えば、特許文献１）。

このような内燃機関では、内燃機関の負荷や回転数によって前記一方の触媒の温度を推定し、前記一方の触媒の温度が所定温度以上（床温保護域）の場合には、排気の流路をバイパス通路側に制御している。
特開平６−１０６５６号公報 特開平１０−７７８２９号公報

ところで、排気通路に設けられた触媒は、その構造上、消音機能を有するものである。したがって、内燃機関から排出された排気が、最も上流側の触媒（上流側触媒）に流入した（上流側触媒をバイパスしていない）場合と、上流側触媒に流入していない（上流側触媒をバイパスした）場合とでは、音圧レベルが変化することとなる。

これにより、例えば、車両が加速される場合において、上流側触媒の温度が床温保護域にある場合には、音圧レベルが低い状態に保持される場合がある。

また、車両が加速される場合において、加速初期に上流側触媒の温度が床温保護域になく、当該加速の途中において床温保護域に入る場合には、加速途中に音圧レベルが急に変化する可能性がある。

一方で、車両の運転者は、加速時に運転者に作用する慣性力のみでなく、音によっても加速感を感じるため、加速途中の音圧レベルの急な変化は加速感を損なうこととなってしまう。

本発明は、上記したような事情に鑑みてされたものであり、消音機能を有する排気浄化手段をバイパスさせるバイパス通路が設けられた構成において、運転者の加速操作が行われた場合に、加速感を損なうことのない音圧レベルを確保してドライバビリティを向上させることが可能な技術を提供する。

上記目的を達成するため、本発明は以下の構成を採用した。

すなわち、内燃機関の排気通路に設けられ、排気を浄化する第１の排気浄化手段と、
前記第１の排気浄化手段よりも下流の前記排気通路に設けられた第２の排気浄化手段と、
前記第１の排気浄化手段と前記第２の排気浄化手段との間の前記排気通路、及び、前記第１の排気浄化手段より上流の前記排気通路をつなぎ、前記第１の排気浄化手段を迂回するバイパス通路と、
排気の流路を前記第１の排気浄化手段側と前記バイパス通路側との間で切り替える切り
替え手段と、
を備えた内燃機関の制御システムにおいて、
車両の運転者により該車両を加速させる加速操作が行われたか否かを判定する加速操作判定手段と、
前記加速操作判定手段により加速操作が行われたと判定された場合に、前記切り替え手段を制御して排気の流路を前記バイパス通路側とする制御手段と、
をさらに備えることを特徴とする。

運転者により加速操作が行われた場合、排気の流路が第１の排気浄化手段側である場合には、従来の制御では、第１の排気浄化手段が有する消音機能の作用により、運転者は加速操作を行っているにもかかわらず、音で加速感を得ることは困難であった。上記のように構成したことにより、排気の流路が第１の排気浄化手段側である場合であっても、運転者により加速操作が行われた場合には第１の排気浄化手段をバイパスさせることができるので、第１の排気浄化手段での消音機能（消音効果）を抑制することができる。これにより、加速操作に伴った音圧レベルを確保することができる。

また、運転者により加速操作が行われた場合に（加速操作が行われると略同時に）、排気の流路を前記バイパス通路側にすることにより、従来の制御のような、運転者により加速操作が行われている途中で、排気の流路が第１の排気浄化手段側から前記バイパス通路側に切り替わるようなことはないので、加速途中に音圧レベルが急に変化してしまうことを抑制することができる。

したがって、運転者は、例えばアクセルを踏み込む等の加速操作を行った場合において、加速時に運転者に作用する慣性力のみでなく、音によっても加速感を得ることができるようになり、ドライバビリティの向上を実現することが可能となる。

また、上記の構成において、前記第１の排気浄化手段の温度を検出または推定する床温検出手段と、
前記床温検出手段により検出または推定された前記第１の排気浄化手段の温度が所定温度以上であるかどうかを判定する床温判定手段と、
をさらに備え、
前記制御手段は、前記加速操作判定手段により加速操作が行われていないと判定されている場合には、前記床温判定手段により前記第１の排気浄化手段の温度が前記所定温度以上であると判定された場合に前記切り替え手段を制御して排気の流路を前記バイパス通路側に切り替えるとよい。

このように、加速操作が行われていない場合においては、第１の排気浄化手段の保護のために、第１の排気浄化手段が所定温度以上の場合に、排気の流路をバイパス通路側に切り替えるとよい。

また、上記の構成は、以下のように示すこともできる。

すなわち、内燃機関の排気通路に設けられ、排気を浄化する第１の排気浄化手段と、
前記第１の排気浄化手段よりも下流の前記排気通路に設けられた第２の排気浄化手段と、
前記第１の排気浄化手段と前記第２の排気浄化手段との間の前記排気通路、及び、前記第１の排気浄化手段より上流の前記排気通路をつなぎ、前記第１の排気浄化手段を迂回するバイパス通路と、
排気の流路を前記第１の排気浄化手段側と前記バイパス通路側との間で切り替え切える切り替え手段と、
前記第１の排気浄化手段の温度を検出する床温検出手段と、
前記床温検出手段により検出された前記第１の排気浄化手段の温度が所定温度以上であるかどうかを判定する床温判定手段と、
前記床温判定手段により前記第１の排気浄化手段の温度が前記所定温度以上であると判定された場合に、前記切り替え手段を制御して排気の流路を前記バイパス通路側に切り替える制御手段と、
を備えた内燃機関の制御システムであって、
車両の運転者により該車両を加速させる加速操作が行われたか否かを判定する加速操作判定手段をさらに備え、
前記床温判定手段により前記第１の排気浄化手段の温度が前記所定温度よりも低いと判定された場合であっても、前記加速操作判定手段により加速操作が行われたと判定された場合には、前記制御手段は前記切り替え手段を制御して排気の流路を前記バイパス通路側に切り替えることを特徴とする。

また、上記の構成において、車両の走行状態を検出する走行状態検出手段をさらに備え、
前記加速操作判定手段は、前記走行状態検出手段により検出された車両の走行状態に基づいて加速操作が行われたかどうかを判定することも好ましい。

ここで、走行状態検出手段は、車両のアクセル開度を検出するアクセル開度検出手段や、車両のアクセル開度の時間的変化の割合を検出するアクセル開度変化検出手段や、車両の運転者により要求される加速要求を検出する加速要求検出手段などを備えているとよい。

そして、加速操作判定手段は、前記アクセル開度検出手段により検出されたアクセル開度が所定値以上であると判定した場合や、前記アクセル開度変化検出手段により検出されたアクセル開度の時間的変化の割合が所定値以上であると判定した場合に加速操作が行われたと判定するとよい。

運転者は、より速く走りたいという場合には、例えば、アクセルペダルを速く、および／または、深く踏み込むアクセル操作を行う。したがって、加速操作の判定基準となるアクセル開度の所定値や、アクセル開度の時間的変化の割合の所定値とは、このような、運転者のより速く走りたいという意思により行われるアクセル操作に基づいて適宜設定されるとよい。例えば、アクセルの開度が７０％（所定値）以上となった場合に、加速操作が行われたと判定してもよく、および／または、アクセル開度の時間的変化の割合、すなわち、運転者により踏み込まれるアクセルペダルのスピードが所定のスピード（所定値）以上となった場合に、加速操作が行われたと判定してもよい。

また、加速操作判定手段は、加速要求検出手段により運転者による加速要求が検出された場合には、加速要求が検出されない場合よりも、判定基準としているアクセル開度の所定値や、アクセル開度の時間的変化の割合の所定値の値を小さく設定してもよい。

内燃機関１が適用される車両には、例えば、パワーモード，ノーマルモードやエコノミーモードといった、運転者により選択操作可能な設定モード（セレクトモード）を有する自動変速機が設けられている場合がある。このような場合において、セレクトモードがパワーモードに設定されているということは、運転者には、より速く走りたいという（走ろうとする）加速要求が生じていることとなる。（より速く走ろうとする態勢をとったと捉えることができる。）
また、運転者によるアクセル操作の履歴を記憶する手段を備えることで、そのアクセル操作の履歴から、より速く走りたいという加速要求を検出することもできる。

そして、このように運転者による加速要求があった場合（例えば、セレクトモードがパワーモードに設定された場合）には、アクセル開度や、アクセル開度の時間的変化の割合の判定基準値を、加速要求がない場合（例えば、セレクトモードがノーマルモードに設定されている場合）よりも小さく設定する。ここで、加速要求検出手段とは、例えば、自動変速機の設定モードを検出する（セレクトモードがパワーモードに設定されたかどうかを検出する）手段であるとよく、運転者による加速要求が検出された場合とは、パワーモードに設定されたことが検出された場合であるとよい。

これにより、加速要求があった場合には、アクセルペダルの踏み込み量やアクセルペダルを踏み込むスピードが、加速要求がない場合よりも小さい値で、排気の流路がバイパス通路側に切り替わることとなる。したがって、運転者による加速要求があった場合には、より早い時期から排気の流路がバイパス通路側に切り替わっていることとなり、加速操作に伴った音圧レベルをより早い時期から確保することができるようになる。

また、上記の構成において、内燃機関に設けられた過給機により圧縮された吸入空気の圧力を検出する過給圧検出手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記切り替え手段を制御する場合に、前記過給圧検出手段により検出された過給圧に基づいて、前記切り替え手段が排気の流路を切り替える切り替え速さ、および／または、切り替え時期をさらに制御してもよい。

内燃機関に過給機が設けられている場合において、アクセルペダルが踏み込まれることによってアクセル開度が変化する場合には、過給機に応答遅れが生ずる。したがって、この過給機の応答遅れに対して、排気の流路を切り替える切り替え速さを対応させることにより、車両の加速状態に、より対応した音圧レベルを確保する（創出する）ことができる。

なお、上記各構成は、可能な限り組み合わせて採用し得る。

本発明によれば、消音機能を有する排気浄化手段をバイパスさせるバイパス通路が設けられた構成において、運転者の加速操作が行われた場合に、加速感を損なうことのない音圧レベルを確保してドライバビリティを向上させることが可能となる。

以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。

図１は、本発明の実施例１に係る内燃機関としてガソリンエンジンを説明するための概略構成を示す図である。

図１に示す内燃機関１は、吸気行程、圧縮行程、膨張行程（爆発行程）及び排気行程の４サイクルを繰り返して出力を得るガソリンエンジンである。内燃機関１は、その内部に気筒（燃焼室）２を形成する。気筒２で発生する燃料の爆発力（燃焼力）は、ピストン３及びコンロッド４を介してクランクシャフト（図示略）の回転力に変換される。また、気筒２には、吸気通路５の最下流部をなす吸気ポート５Ａと、排気通路６の最上流部をなす排気ポート６Ａとが設けられている。吸気ポート５Ａと気筒２との境界は吸気バルブ７によって開閉される。また、排気ポート６Ａと気筒２との境界は排気バルブ８によって開閉される。

また、各気筒２に対応する吸気ポート５Ａには燃料噴射弁９が備えられている。燃料噴射弁９は、吸気ポート５Ａ内（気筒２に向かう方向）に燃料を適宜の量、適宜のタイミングで噴射供給する電磁駆動式開閉弁である。そして、気筒２に導入された混合気は、適宜のタイミングで点火プラグ１０の発生する電気火花によって点火される。

そして、排気通路６は、気筒２から排出される排気の通路（排気通路）を形成するものであり、排気中に含まれるＨＣ（炭化水素）、ＣＯ（一酸化炭素）、ＮＯｘ（窒素酸化物）等を浄化する排気浄化部１１が設けられている。

排気浄化部１１には、上流から下流に向かって、本発明に係る第１の排気浄化手段を構成するスタートキャタリスト（以下、Ｓ／Ｃという）１２、及び、本発明に係る第２の排気浄化手段を構成するアンダーフロア触媒コンバータ（以下、Ｕ／Ｆという）１３が設けられており、さらに、Ｓ／Ｃ１２の上流の排気通路６からＳ／Ｃ１２を迂回してＵ／Ｆ１３の上流の排気通路６につながるバイバス通路１４が設けられている。

また、排気通路６とバイバス通路１４とがつながる接続部には、内燃機関１から排出される排気の流路を切り替える（排気をＳ／Ｃ１２に流入させるか、Ｓ／Ｃ１２を迂回させてバイパス通路１４に流すかを切り替える）バイパス弁１５が設けられている。図において、バイパス弁１５は、排気通路６とバイバス通路１４とがつながる接続部のうちＳ／Ｃ１２より下流の接続部に設けられているが、これに限らず、Ｓ／Ｃ１２より上流の接続部に設けられるものであってもよい。バイパス弁１５の配設位置は、排気をＳ／Ｃ１２に流入させるか、Ｓ／Ｃ１２を迂回させてバイパス通路１４に流すかを切り替えることができる位置であれば特に限定されるものではない。なお、バイパス弁１５は本発明に係る切り替え手段を構成している。

Ｓ／Ｃ１２は、機関始動後短時間で昇温し触媒活性化温度に到達する（活性状態となる）ように排気通路６のできるだけ機関に近い位置に配置される。これにより、特に機関始動時に機関から多量に放出されるＨＣ、ＣＯ成分を除去することができる。Ｓ／Ｃ１２及びＵ／Ｆ１３は、例えば、三元触媒からなるものである。

また、内燃機関１は、運転者によるアクセルペダル（図示略）の踏込量に応じた信号を出力するアクセルポジションセンサ１６、クランクシャフト（図示略）の回転速度（エンジン回転数）ＮＥに応じた信号を出力する回転速度センサ、及びエンジン１内を循環する冷却水の温度（冷却水温）に応じた信号を出力する水温センサ、吸気通路５を通じて気筒２に導入される空気の流量（吸入空気量）に応じた信号を出力するエアフロメータ等、各種センサを備える。これら各種センサの信号は、内燃機関１を制御するための電子制御ユニット（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ：ＥＣＵ）２０に入力される。

ＥＣＵ２０は、中央処理装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及びバックアップＲＡＭ等からなる論理演算回路を備え、各種センサの信号に基づいて、例えば、内燃機関１の運転状態を検出し、内燃機関１の各種構成要素を統括制御する。

また、ＥＣＵ２０は、一定時間毎に実行すべき基本ルーチンにおいて、各種センサの出力信号の入力、機関回転数の演算、トルクの演算、燃料噴射量の演算、燃料噴射時期の演算などを実行する。基本ルーチンにおいてＥＣＵ２０が入力した各種信号やＥＣＵ２０が演算して得られた各種制御値は、該ＥＣＵ２０のＲＡＭに一時的に記憶される。

更に、ＥＣＵ２０は、各種のセンサやスイッチからの信号の入力、一定時間の経過、或いはクランクポジションセンサからのパルス信号の入力などをトリガとした割り込み処理において、ＲＡＭから各種制御値を読み出し、それら制御値に従って燃料噴射弁９などを制御し、そして、定期的に以下に述べるようなバイパス弁１５の制御（以下、Ｓ／Ｃバイパス制御という）を実行する。

ここで、ＥＣＵ２０は、本発明に係る制御手段，加速操作判定手段，走行状態検出手段，及びアクセル開度変化検出手段を構成している。また、アクセルポジションセンサ１６は本発明に係るアクセル開度検出手段を構成している。

次に、本実施例のＳ／Ｃバイパス制御について説明する。

図２は、内燃機関１の運転状態を機関回転数とトルクとに基づいて表す図であって、機関運転状態に基づいて切り替えられるバイパス弁１５の状態を説明するための図である。本実施例において、ＥＣＵ２０は、図２に示すように、内燃機関１の機関回転数とトルクとに基づいて、バイパス弁１５を切り替えている。

バイパス弁１５の切り替えは、主としてＳ／Ｃ１２の保護のために行われる。これは、内燃機関１から排出される排気の温度が高温となった場合には、Ｓ／Ｃ１２の温度（床温）が上昇し続け、Ｓ／Ｃ１２の床温が過剰に高くなることに起因する熱劣化を生じさせてしまうおそれがあるためである。したがって、内燃機関１から排出される排気の温度が高温となるような機関運転領域においては、排気の流路をバイバス通路１４側として、排気がＳ／Ｃ１２に流入しないようにバイパス弁１５を切り替えるＳ／Ｃバイパス制御が行われる。

内燃機関１から排出される排気の温度が高温となるような機関運転領域とは、図２に示す高回転数・高トルクとなる機関運転領域Ｂに相当するものであり、機関回転数及びトルクが機関運転領域Ｂにある場合には、内燃機関１から排出される排気の流路をバイバス通路１４側として、排気がＳ／Ｃ１２に流入しないようにバイパス弁１５を切り替えるＳ／Ｃバイパス制御がＥＣＵ２０により行われる。以下、排気の流路をバイバス通路１４側として、排気がＳ／Ｃ１２に流入しないように切り替えられたバイパス弁１５の状態を状態Ｙで表すこととする（図１，２参照）。

ここで、ＥＣＵ２０は、本発明に係る床温検出手段及び床温判定手段を構成するもので、機関運転状態に基づいて、Ｓ／Ｃ１２の床温を推定して、Ｓ／Ｃ１２が熱劣化しないように保護するための所定温度に達したかどうかを判定するものである。なお、Ｓ／Ｃ１２の床温を検出する温度センサを設け、当該温度センサの検出結果に基づいてバイパス弁１５を切り替えるものであってもよい。

バイパス弁１５の状態が状態Ｙの場合、内燃機関１から排出された排気は、バイバス通路１４を通ってＵ／Ｆ１３に流入することにより浄化される。

また、図２に示す機関運転領域Ａは、低回転数・低トルクとなる運転領域であり、内燃機関１から排出される排気の温度が高温となってＳ／Ｃ１２の床温が過剰に高くなることに起因する熱劣化を生じさせてしまうおそれがないため、内燃機関１から排出される排気の流路をＳ／Ｃ１２側として排気がＳ／Ｃ１２に流入するようにバイパス弁１５を切り替えるＳ／Ｃバイパス制御がＥＣＵ２０により行われる。以下、排気の流路をＳ／Ｃ１２側として排気がＳ／Ｃ１２に流入するように切り替えられたバイパス弁１５の状態を状態Ｘで表すこととする（図１，２参照）。

さらに、本実施例においてＥＣＵ２０により実行されるＳ／Ｃバイパス制御では、車両の運転者により加速操作が行われた場合には、機関運転状態が機関運転領域Ａにある場合であってもバイパス弁１５を切り替えることを特徴としている。

そして、ＥＣＵ２０は、運転者により操作されたアクセルペダルのアクセル開度が所定開度以上であった場合に、車両の運転者により加速操作が行われたと推定している。したがって、運転者により操作されたアクセル開度が所定開度以上であった場合には、運転者により加速操作が行われたものとして、機関運転状態が機関運転領域Ａにある場合であってもバイパス弁１５を切り替えることとしている。

図３は、アクセル開度とバイパス弁１５との関係を示す図であり、同図（ａ）はアクセル開度を示し、同図（ｂ）はバイパス弁１５の制御を示している。図３（ａ）では、運転者によりアクセルがより強く踏み込まれる前のアクセル開度をＣ、運転者によりアクセルがより強く踏み込まれた場合のアクセル開度をＤで表している。そして、図３（ａ）においては、時間ｄで運転者によりアクセルがより強く踏み込まれ、時間ｅでアクセル開度Ｄに達し、時間ｅから時間ｆまでアクセル開度Ｄの状態が保持されたことを表している。図３（ｂ）はバイパス弁１５の状態を上述した状態Ｘ，Ｙで示している。なお、横軸を時間とし、アクセル開度Ｃ＜アクセル開度Ｄである。また、説明の便宜のため、この時間ｄ，ｅ，ｆにおける機関運転状態を図２において、それぞれａ，ｂ，ｃで表すこととする。

本実施例においては、運転者によりアクセルがより強く踏み込まれた場合であって、図３（ａ）に示すように、アクセル開度Ｃの状態から所定開度αを超えた場合（図３（ａ）では所定開度α以上のアクセル開度Ｄの状態まで移行した場合）、図３（ｂ）に示すように、アクセル開度が所定開度αとなった（または所定開度αを超えた）時間ｇにおいて、バイパス弁１５の状態を状態Ｙに切り替えるものである。

運転者によるアクセル操作により、アクセル開度Ｃの状態からアクセル開度Ｄの状態に移行した場合において、図３に示す時間ｄ〜ｆにおける機関運転状態が図２に示すａ〜ｃに相当する場合には、通常の制御であれば、機関運転状態ａ〜ｃは機関運転領域Ａ内にあるため、バイパス弁１５は状態Ｙに切り替わることはない。機関運転領域Ａでは、バイパス弁１５の状態が状態Ｘにあり、排気がＳ／Ｃ１２に流入する状態となっている。このため、Ｓ／Ｃ１２の消音機能により音圧レベルは低い状態に保たれているが、運転者が所定開度α以上のアクセル操作を行った場合においても、音圧レベルが上がらないと、運転者は音によって加速感を感じることができず、加速感を損なって、ドライバビリティの悪化を招くことが懸念される。

また、運転者が車両のアクセル操作を行っている途中で、機関運転状態が図２に示す機関運転領域Ａから機関運転領域Ｂに移行してバイパス弁１５が切り替わった場合には、アクセル操作中に急に音圧レベルが変わることとなってしまい、加速感を損ないドライバビリティの悪化を招くことが懸念される。

そこで、本実施例のＳ／Ｃバイパス制御では、通常、バイパス弁１５を切り替える必要のない機関運転領域Ａにある場合（床温が過剰に高くなることに起因する熱劣化を生じさせてしまうおそれがない場合）であっても、アクセル開度が所定開度α以上となった場合には、バイパス弁１５の状態を状態Ｙに切り替えて、内燃機関１から排出される排気の流路をバイバス通路１４とし、排気がＳ／Ｃ１２に流入しないようにしている。

このように制御することにより、運転者により、アクセル開度が所定開度α以上となるアクセル操作が行われた場合には、内燃機関１から排出された排気がＳ／Ｃ１２に流入することはないので、Ｓ／Ｃ１２の消音機能により音圧レベルが低い状態となることはなく
、排気をＳ／Ｃ１２に流入させた場合よりも音圧レベルを上げることができ、これによって加速感を得る（感じる）ことができ、ドライバビリティの向上を実現することが可能となる。

また、運転者によりアクセル操作が行われている途中において、機関運転状態が図２に示す機関運転領域Ａから機関運転領域Ｂに移行した場合であっても、アクセル開度が所定開度α以上となるアクセル操作が行われた時点でバイパス弁１５の状態は状態Ｙに切り替わるので、機関運転領域の移行に伴ってバイパス弁１５が切り替わることはなく、バイパス弁１５が切り替わることによる音圧レベルの急な変化が生じることはない。

以下に、ＥＣＵ２０により実行されるＳ／Ｃバイパス制御の具体例について説明する。

まず、ＥＣＵ２０は、機関運転状態を検出し、機関運転状態が図２に示す機関運転領域Ａ，Ｂのうちいずれの領域にあるかを判定する。また、ＥＣＵ２０は、アクセルポジションセンサ１６により検出されたアクセル開度が所定開度α以上であるかどうかを判定する。図２に示すような関係は、予め実験等により導き出してマップ化しておきＲＯＭに記憶させておくとよい。なお、所定開度αは、例えば、アクセル開度７０％と設定しておく。

そして、機関運転状態が機関運転領域Ａにあると判定し、さらに、アクセルポジションセンサ１６により検出されたアクセル開度が所定開度α以上であると判定した場合には、バイパス弁１５の状態を状態Ｙに切り替える。これにより、内燃機関１から排出される排気の流路がバイバス通路１４となり、排気がＳ／Ｃ１２に流入しないようになる。

なお、Ｕ／Ｆ１３が活性状態にない場合であって、排気通路６に他に触媒が設けられていないような場合には、排気エミッションの悪化を招くおそれがあるので、本制御を中止するようにしてもよい。これには、例えば、Ｕ／Ｆ１３の床温を検出する検出手段を設け、Ｕ／Ｆ１３の床温が所定温度（活性化温度）以下の場合には、ＥＣＵ２０はＳ／Ｃバイパス制御を実行しないようにする（Ｕ／Ｆ１３の床温が所定温度以上の場合において、ＥＣＵ２０はＳ／Ｃバイパス制御を実行することとする）とよい。

以上の説明においては、車両の運転者により行われる加速操作について、アクセル開度により判定させるものであったが、アクセル開度の時間的変化の割合、すなわち、運転者により踏み込まれるアクセルペダルのスピード（速さ）により判定するものであってもよい。

アクセルペダルのスピードの検出は、アクセルポジションセンサ１６により検出されたアクセル開度の時間的な変化がＥＣＵ２０により算出されることで行われる。ここで、ＥＣＵ２０はアクセル開度変化検出手段を構成している。

運転者により踏み込まれるアクセルペダルのスピードが、市街地を通常走行する場合にはあり得ないようなスピード（所定値）以上となった場合に、上述したように、バイパス弁１５の状態を状態Ｙに切り替える。これによっても、上述した効果と同様の効果を得ることが可能となる。

上述した実施例１においては、ＥＣＵ２０は、運転者により操作されたアクセルペダルのアクセル開度に基づいて、車両の運転者により加速操作が行われたかどうかを判定していたが、実施例２において、ＥＣＵ２０は、運転者により選択されるセレクトモードに基づいて、車両の運転者により車両を速く走らせたいという加速要求を検出することとしている。そして、ＥＣＵ２０は、運転者により選択されるセレクトモードに基づいて、バイ
パス弁１５が切り替えられる機関運転状態を変化させる（図２に示す機関回転数及びトルクにより表される、バイパス弁１５を切り替える際のしきい値を変化させる）ものである。なお、本実施例に係る内燃機関は、上述した実施例に係る内燃機関１と同様の構成であり、同様の構成部分については同一の符号を付してその説明は省略する。

ここで、運転者により選択されるセレクトモードには、例えば、パワーモード，ノーマルモードやエコノミーモードが設けられている。パワーモードとは加速性を重視したパワー走行用のシフトパターン、エコノミーモードとは燃費を重視したエコノミー走行用のシフトパターン、ノーマルモードとはそれらの中間の通常走行用シフトパターンである。

そして、本実施例では、運転者がパワーモードを選択したことを検出するセンサを設けることにより、運転者による加速要求があったと検出することとしている。ここで、ＥＣＵ２０及び選択されるセレクトモード（パワーモード）を検出するセンサは、本発明に係る加速要求検出手段を構成している。

図４は、本実施例において、内燃機関１の運転状態を機関回転数とトルクとに基づいて表す図であって、機関運転状態に基づいて切り替えられるバイパス弁１５の状態を説明するための図である。

図４において、点線ｈ，実線ｉは、バイパス弁１５を切り替える際のしきい値を表すもので、セレクトモードがノーマルモードの場合には点線ｈが適用され、セレクトモードがパワーモードの場合には実線ｉが適用される。

セレクトモードがノーマルモードの場合に適用される点線ｈは、実施例１で説明した図２の場合と同様、機関運転状態を機関運転領域Ａと機関運転領域Ｂとに分けるものである。また、セレクトモードがパワーモードの場合に適用される実線ｉは、点線ｈよりも低回転数・低トルク側に設けられ、機関運転状態を機関運転領域Ｅと機関運転領域Ｆとに分けるものである。なお、機関運転領域Ｅにおけるバイパス弁１５の状態は実施例１で説明した状態Ｘとなり、機関運転領域Ｆにおけるバイパス弁１５の状態は実施例１で説明した状態Ｙとなる。

そして、運転者により選択・操作されるセレクトモードに基づいて、バイパス弁１５を切り替える際のしきい値、すなわち、点線ｈ及び実線ｉが切り替わる。

本実施例においては、運転者により選択されたセレクトモードがパワーモードの場合には、ノーマルモードの場合よりも低回転数・低トルク側でバイパス弁１５が状態Ｙに切り替わり、排気の流路がバイバス通路１４側となり排気がＳ／Ｃ１２に流入しないようになる。したがって、セレクトモードがパワーモードの場合に、運転者によりアクセルペダルが踏み込まれた場合には、ノーマルモードの場合よりも少ないアクセル踏み込み量でバイパス弁１５が状態Ｙに切り替わり、この時点からさらにアクセルが踏み込まれても、Ｓ／Ｃ１２の消音機能により音圧レベルが低い状態となることはなく、ノーマルモードの場合よりも加速感を得ることができ、ドライバビリティの向上を実現することが可能となる。また、ノーマルモードの場合よりも少ないアクセル踏み込み量でバイパス弁１５を切り替えることにより、運転者の加速の意思に早期に対応することができる。

また、運転者によりアクセル操作が行われている途中において、機関運転状態が図４に示す機関運転領域Ａから機関運転領域Ｂに移行するような場合であっても、セレクトモードがパワーモードに選択されている場合には、実線ｉに基づいてバイパス弁１５が切り替えられるので、ノーマルモードの場合に生じるおそれがあるバイパス弁１５が切り替わることによる音圧レベルの急な変化は生じることがない。

以上の説明では、運転者により選択されるセレクトモードに基づいて、車両の運転者による加速要求を検出したが、運転者により踏み込まれるアクセルペダルの操作履歴から、加速要求を検出するものであってもよい。

すなわち、アクセル操作の履歴が、例えば、市街地を通常走行する場合では、あり得ないような履歴となっている場合に、加速要求があると判定するとよい。このような履歴としては、例えば、所定時間（例えば、１分間）にあるしきい値（例えば、アクセル開度７０％）を１０回超えたという履歴とするとよい。また、アクセルペダルが踏み込まれている状態において、あるしきい値（例えば、アクセル開度７０％）以上の時間が所定時間経過したという履歴としてもよい。

また、自動変速機のシフト位置が、通常走行時に想定されるシフト位置（シフトレンジ）よりも低速用のシフト位置に設定されたような場合、すなわち、通常走行時であれば自動変速機のシフトポジションが４速であるべき運転状態のときに、運転者によりシフトポジションが３速に切り替えられた場合に、運転者による加速要求があったと判定してもよい。

そして、運転者により操作されるアクセルペダルの操作履歴に基づいて、図４を用いて説明したように、バイパス弁１５が切り替えられる機関運転状態を変化させる（機関回転数及びトルクにより表される、バイパス弁１５を切り替える際のしきい値を変化させる）ものであってもよい。これによっても、上述した効果と同様の効果を得ることが可能となる。

実施例３においては、実施例１で説明した内燃機関１が、さらに、過給機を備えるとともに、排気の流路を切り替えるバイパス弁１５の切り替え速さを制御可能に設けたものである。そして、本実施例において、ＥＣＵ２０は、過給機の応答性に応じて、バイパス弁１５の切り替え速さや切り替え時期を制御することを特徴とするものである。

図５は、本発明の実施例３に係る内燃機関の概略構成を示す図である。なお、本実施例に係る内燃機関は、上述した実施例１に係る内燃機関１に過給機３０が設けられたものであり、実施例１と同様の構成部分については同一の符号を付してその説明は省略する。また、本実施例においては、過給機３０より下流の吸気通路５に、過給圧を検出する過給圧センサ３１が設けられている。

図６は、アクセル開度と、過給圧と、バイパス弁１５の状態との関係を示す図であり、同図（ａ）にアクセル開度を示し、同図（ｂ）に過給圧を示し、同図（ｃ）にバイパス弁１５の状態を示している。なお、図６（ｃ）に示すバイパス弁１５の状態Ｘ，Ｙは、実施例１で説明した状態Ｘ，Ｙと同様である。また、図６（ｂ），（ｃ）に示す実線は過給機３０の応答が速い場合を示しており、点線は過給機３０の応答が遅い場合を示している。また、横軸は時間を示し、ｊ〜ｐは時間を示すものとする。

図６に示す時間ｊ〜ｋにおいてアクセル操作が行われてアクセル開度が大きくなった場合、過給圧は、時間ｊ〜ｌ（ｌ＞ｋ）にかけて徐々に上昇することとなる。本実施例では、この過給圧の応答性に基づいて、時間ｌに相当する時間ｍを設定することにより、時間ｊ〜ｍにかけて徐々に、バイパス弁１５の状態を状態Ｘから状態Ｙに切り替えていくものである。

機関運転状態により、過給機３０の応答性は変化する場合があるため、上記の場合より
も応答が遅くなるような場合、すなわち、図６（ｂ）に示す時間ｊ〜ｎ（ｎ＞ｌ）にかけて徐々に過給圧が上昇するような場合には、バイパス弁１５の切り替え時期を遅くさせる。図６（ｃ）に示すように、時間ｊよりも遅い時間ｏでバイパス弁１５の切り替え制御を開始させ、時間ｏ〜ｐ（ｐ＞ｍ）にかけて徐々に、バイパス弁１５の状態を状態Ｘから状態Ｙに切り替える。ここで、バイパス弁１５を徐々に切り替える切り替え制御手段（バイパス弁作動スピード制御手段）として、例えば、ＤＣモータやステッパモータなどを設けるとよい。

このように、アクセル操作を行うことによりアクセル開度が大きくなった場合、過給機３０の応答遅れにより、過給圧はそのアクセル操作（アクセル開度の変化）に対して時間的に遅れて上昇するものである。そして、過給圧の上昇は、排気の流量の変化を伴う。

したがって、過給圧センサ３１により過給圧を検出し、検出された過給圧に基づいてバイパス弁１５の切り替え速さ、および／または、切り替え時期を制御することにより、過給圧の変化に応じて、消音機能を有するＳ／Ｃ１２に流入する排気の量を徐々に減少させていくことができる。

これにより、過給圧の変化に応じて、音圧レベルを変化させることができるようになるので、バイパス弁１５の切り替え速さを変更できない場合よりも、車両の加速状態に、より対応した音圧レベルを創出することができる。したがって、車両の加速状態に、より対応した加速感を得ることができ、ドライバビリティの向上を実現することが可能となる。

また、過給機３０の応答性は、機関回転数と吸入空気量とにより略決まってくるものである。加速のためにアクセルペダルが踏み込まれた状態では、内燃機関は、可能な限りの量の吸入空気をとり込もうとするので、結局、過給機３０の応答（過給圧）は機関回転数で推定することができる。したがって、機関回転数に基づいて、バイパス弁１５の切り替え速さ、および／または、切り替え時期を制御することとしてもよい。また、加速のためにアクセルペダルが踏み込まれたときの機関回転数に応じて過給機３０の応答性もかわってくるので、アクセルペダルを踏み込む直前の機関回転数に基づいて、バイパス弁１５の切り替え速さや、切り替え時期を設定してもよい。

本発明の実施例１に係る内燃機関を説明するための概略構成を示す図。 機関運転状態に基づいて切り替えられるバイパス弁の状態を説明するための図。 アクセル開度とバイパス弁との関係を示す図。 機関運転状態に基づいて切り替えられるバイパス弁の状態を説明するための図。 本発明の実施例３に係る内燃機関を説明するための概略構成を示す図。 アクセル開度と、過給圧と、バイパス弁の状態との関係を示す図。

符号の説明

１ 内燃機関
２ 気筒
３ ピストン
４ コンロッド
５ 吸気通路
５Ａ 吸気ポート
６ 排気通路
６Ａ 排気ポート
７ 吸気バルブ
８ 排気バルブ
９ 燃料噴射弁
１０ 点火プラグ
１１ 排気浄化部
１２ Ｓ／Ｃ
１３ Ｕ／Ｆ
１４ バイバス通路
１５ バイパス弁
１６ アクセルポジションセンサ
２０ ＥＣＵ
３０ 過給機
３１ 過給圧センサ

Claims (7)

1. 内燃機関の排気通路に設けられ、排気を浄化する第１の排気浄化手段と、
   前記第１の排気浄化手段よりも下流の前記排気通路に設けられた第２の排気浄化手段と、
   前記第１の排気浄化手段と前記第２の排気浄化手段との間の前記排気通路、及び、前記第１の排気浄化手段より上流の前記排気通路をつなぎ、前記第１の排気浄化手段を迂回するバイパス通路と、
   排気の流路を前記第１の排気浄化手段側と前記バイパス通路側との間で切り替える切り替え手段と、
   を備えた内燃機関の制御システムにおいて、
   車両の運転者により該車両を加速させる加速操作が行われたか否かを判定する加速操作判定手段と、
   前記加速操作判定手段により加速操作が行われたと判定された場合に、前記切り替え手段を制御して排気の流路を前記バイパス通路側とする制御手段と、
   をさらに備えることを特徴とする内燃機関の制御システム。
2. 前記第１の排気浄化手段の温度を検出または推定する床温検出手段と、
   前記床温検出手段により検出または推定された前記第１の排気浄化手段の温度が所定温度以上であるかどうかを判定する床温判定手段と、
   をさらに備え、
   前記制御手段は、前記加速操作判定手段により加速操作が行われていないと判定されている場合には、前記床温判定手段により前記第１の排気浄化手段の温度が前記所定温度以上であると判定された場合に前記切り替え手段を制御して排気の流路を前記バイパス通路側に切り替えることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御システム。
3. 車両の走行状態を検出する走行状態検出手段をさらに備え、
   前記加速操作判定手段は、前記走行状態検出手段により検出された車両の走行状態に基づいて加速操作が行われたかどうかを判定することを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の制御システム。
4. 前記走行状態検出手段は、車両のアクセル開度を検出するアクセル開度検出手段を備え、
   前記加速操作判定手段は、前記アクセル開度検出手段により検出されたアクセル開度が所定値以上であると判定した場合に加速操作が行われたと判定することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の制御システム。
5. 前記走行状態検出手段は、車両のアクセル開度の時間的変化の割合を検出するアクセル開度変化検出手段を備え、
   前記加速操作判定手段は、前記アクセル開度変化検出手段により検出されたアクセル開度の時間的変化の割合が所定値以上であると判定した場合に加速操作が行われたと判定することを特徴とする請求項３または４に記載の内燃機関の制御システム。
6. 前記走行状態検出手段は、車両の運転者により要求される加速要求を検出する加速要求検出手段を備え、
   前記加速操作判定手段は、前記加速要求検出手段により運転者による加速要求が検出された場合には、加速要求が検出されない場合よりも、判定基準としている前記所定値の値を小さく設定することを特徴とする請求項４または５に記載の内燃機関の制御システム。
7. 内燃機関に設けられた過給機により圧縮された吸入空気の圧力を検出する過給圧検出手
   段をさらに備え、
   前記制御手段は、前記切り替え手段を制御する場合に、前記過給圧検出手段により検出された過給圧に基づいて、前記切り替え手段が排気の流路を切り替える切り替え速さ、および／または、切り替え時期をさらに制御することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の内燃機関の制御システム。

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