JP2014185611A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、騒音が増大することなく触媒の早期暖機を行うことができる内燃機関の制御装置を提供することを目的としている。
【解決手段】このため、内燃機関の動力を用いて発電する発電機と、内燃機関の排気ガスを浄化するための触媒と、内燃機関へ供給される吸気量を調整する吸気量調整弁と内燃機関の始動時に触媒の暖機が必要か否かを判定する暖機判定制御部と、を備えた内燃機関の制御装置において、触媒の暖機が必要と判定されたとき、発電機の発電量を増加させる発電量調整制御部と、発電機の発電量が増加されたとき、内燃機関の回転数が目標回転数となるよう、吸気量調整弁を制御する調整弁制御部とを備えている。
【選択図】図１

Description

この発明は内燃機関の制御装置に係り、特に触媒が冷間状態であるとき、触媒を所定の温度まで暖める、つまり暖機する内燃機関の制御装置に関するものである。

従来、内燃機関の制御装置においては、排気管に排気ガス浄化用の触媒が設けられたものが知られている。
この触媒の浄化効果は、触媒の温度が所定の温度となるまで発揮されないため、例えば内燃機関の始動直後においては、排気ガスの浄化が行われないという問題があった。
そこで、下記の特許文献１に開示されるものは、触媒を暖機する制御として、点火手段によって点火プラグにおける点火タイミングを従前の状態より遅らせる点火遅角処理を開始した後に、燃焼室に送り込まれる空気の量を増大させる吸気量増大処理を開始するように前記点火手段及び吸気手段を備えた内燃機関の制御装置が開示されている。
これによれば、触媒は、点火時期の遅延により所謂後燃えが発生し、早期に暖機されるとしている。

特開２００４−１２４８２６号公報

ところで、従来の内燃機関の制御装置において、上記の特許文献１に開示されるものは、触媒の早期暖機を図る目的で触媒に送る空気を多くするために、図４に破線で示す如く、内燃機関の目標回転数を高く設定しており、内燃機関の回転数が触媒の暖機制御を実行しない場合と比較して高くなり、騒音が大きくなるという不都合がある。
また、従来の内燃機関の制御装置においては、燃費向上のため、コントローラを用いてＰＷＭ方式で燃料ポンプを制御し、消費電力を軽減する技術がある。
なお、内燃機関の始動直後、早期触媒活性を目的とし内燃機関の回転数を高くする等の技術（上記の特許文献１参照。）があるが、内燃機関の回転数を高くするとエンジン音が大きくなり騒音に問題があるため、回転ではなくエンジン負荷を大きくして対処したいという要求がある。

この発明は、騒音が増大することなく触媒の早期暖機を行うことができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

そこで、この発明は、上述不都合を除去するために、内燃機関の動力を用いて発電する発電機と、前記内燃機関の排気ガスを浄化するための触媒と、前記内燃機関へ供給される吸気量を調整する吸気量調整弁と前記内燃機関の始動時に前記触媒の暖機が必要か否かを判定する暖機判定制御部と、を備えた内燃機関の制御装置において、前記触媒の暖機が必要と判定されたとき、前記発電機の発電量を増加させる発電量調整制御部と、前記発電機の発電量が増加されたとき、前記内燃機関の回転数が目標回転数となるよう、前記吸気量調整弁を制御する調整弁制御部とを備えたことを特徴とする。

この発明によれば、始動時に触媒の暖機が必要であるとき、発電量調整制御部は、内燃機関に接続された発電機の発電量を増加させ、内燃機関に負荷を与える。
これにより、内燃機関の回転数が、低下することになる。
このとき、調整弁制御部は、内燃機関の回転数が目標回転数となるように吸気量調整弁の開度を増大させる。
上記のように構成すれば、内燃機関の回転数が目標回転数に維持され、騒音の増大が防止され、かつ吸気量を増加させることができるため、内燃機関により燃焼された空気が触媒へ多く送られる。
従って、騒音が増大させること無く、触媒が早期に暖機される。

図１は内燃機関の制御装置の制御用フローチャートである。（実施例） 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） 図３は内燃機関の制御装置のタイムチャートである。（実施例） 図４は内燃機関の回転数と時間との関係におけるこの発明の技術と従来の技術とによる相違を示す図である。（実施例）

以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細に説明する。

図１〜図４はこの発明の実施例を示すものである。
図２において、１は内燃機関の制御装置である。
この内燃機関の制御装置１は、中央処理装置として機能する制御手段２と、前記内燃機関の排気ガスを浄化するための触媒（図示せず）とを備えている。
そして、前記制御手段２の入力側に、図示しないアクセルペダルの踏み込み状態（「操作状態」とも換言できる。）を検出するアクセルペダルセンサ３と、図示しないブレーキペダルの踏み込み状態（「操作状態」とも換言できる。）を検出するブレーキペダルセンサ４と、図示しないサイドブレーキの操作状態を検出するサイドブレーキセンサ５と、内燃機関の回転数を検出するためのクランク角センサ６とを接続している。
また、前記制御手段２の出力側には、前記内燃機関の動力を用いて発電する発電機７と、前記内燃機関へ供給される吸気量を調整するスロットル弁からなる吸気量調整弁８と、燃料タンク内の燃料を内燃機関に送る燃料ポンプ９と、エアコン用のファン１０とを接続している。
前記制御手段２は、前記内燃機関の始動時に前記触媒の暖機が必要か否かを判定する暖機判定制御部１１を備えている。

また、前記内燃機関の制御装置１の制御手段２は、前記触媒の暖機が必要と判定されたとき、前記発電機７の発電量を増加させる発電量調整制御部１２と、前記発電機７の発電量が増加されたとき、前記内燃機関の回転数が目標回転数となるよう、前記吸気量調整弁８を制御する調整弁制御部１３とを備えている。
詳述すれば、前記制御手段２は、図２に示す如く、アイドリングストップ制御部１４と、前記発電量調整制御部１２と、前記調整弁制御部１３と、前記暖機判定制御部１１と、タイマ１５と、メモリ１６とを備えている。

そして、前記制御手段２は、アイドリングストップ制御部１４によるアイドリングストップの履歴の有無によって前記触媒の暖機が必要であるか否かを判定している。
なお、この触媒の暖機が必要であるか否かを判定に際しては、触媒に直接温度センサを取り付け、取り付けた温度センサの検出信号によって触媒の暖機が必要であるか否かを判定することも可能である。
このとき、前記アイドリングストップ制御部１４のアイドリングストップの履歴は、このアイドリングストップ制御部１４が予め設定されるアイドリングストップ条件を満たしたときに、前記内燃機関を停止させるとともに、この状況を前記メモリ１６に記憶している。
また、アイドリングストップ条件としては、例えば、車速が設定値以下であって、前記ブレーキペダルが踏み込まれている、又は、ブレーキ作動状態であり、かつ、触媒が暖機済みであることを条件とすれば良い。
そして、前記内燃機関の制御装置１の制御手段２は、前記アイドリングストップ制御部１４のアイドリングストップの履歴を確認し、アイドリングストップの履歴がある場合に触媒が既に暖機済みであると判断し、逆にアイドリングストップの履歴がない場合には触媒が暖機前であると判断する。

前記制御手段２は、内燃機関の始動状態を判定する際に、前記クランク角センサ６からの検出信号である出力値に基づいて内燃機関の回転数を検出し、内燃機関の回転数の変動を確認する方策を採用している。
しかし、上述した方策以外にも、前記アクセルペダルセンサ３からの検出信号によるアクセルペダルの踏み込み状態、あるいは、前記ブレーキペダルセンサ４からの検出信号によるブレーキペダルの解除状態を検出することによっても、内燃機関の始動状態を判定することが可能である。
そして、前記制御手段２は、前記クランク角センサ６からの検出信号によって、内燃機関の回転数が予め設定される目標回転数に達したか否かも判定している。

また、前記内燃機関の制御装置１の制御手段２は、触媒の暖機が必要と判定されたときに、前記発電量調整制御部１２によって前記発電機７の発電量を増加させるように制御する。
実際には、前記制御手段２は、電気負荷をオフ状態からオン状態へ切り換え、消費電力を増加させる。
このとき、電気負荷としては、前記燃料ポンプ９やエアコン用の前記ファン１０などを駆動する方策がある。
そして、前記発電量調整制御部１２によって前記発電機７の発電量が増加されたときには、電気負荷によって内燃機関の回転数が抑えられるため、前記内燃機関の回転数が、図４の実線で示す如く、低い状態に予め設定した目標回転数となるように、前記調整弁制御部１３によって前記吸気量調整弁８を制御するものである。

これにより、始動時に触媒の暖機が必要であるときに、前記発電量調整制御部１２は、前記内燃機関に接続された前記発電機７の発電量を増加させ、内燃機関に電気負荷を与える。
これにより、前記内燃機関の回転数が、低下することになる。
このとき、前記調整弁制御部１３は、前記内燃機関の回転数が目標回転数となるように前記吸気量調整弁８の開度を増大させる。
上記のように構成すれば、前記内燃機関の回転数が目標回転数に維持され、騒音の増大が防止され、かつ、吸気量を増加させることができるため、内燃機関により燃焼された空気が前記触媒へ多く送られる。
従って、騒音が増大させること無く、触媒が早期に暖機される。

また、前記調整弁制御部１３は、前記発電量調整制御部１２が発電量を増加させた後、前記吸気量調整弁８を制御し吸気量を増大させる構成を備えている。
つまり、前記発電量調整制御部１２が発電量を増加させない場合には、前記調整弁制御部１３によって、前記吸気量調整弁８を制御して吸気量を増大させることはない。
これにより、上記のように構成すれば、前記吸気量調整弁８が発電量の増加前に制御され、前記内燃機関の回転数が目標回転数を超えることを防止できるため、騒音の増大を防止できる。

更に、前記発電量調整制御部１２は、前記内燃機関へ燃料を供給する前記燃料ポンプ９を制御するためのデューティ比を徐々に増大させ、発電量を増大させる構成を備えている。
つまり、前記燃料ポンプ９を制御するためのデューティ比を、例えば８０％から９０％へと徐々に増大させるように調整する。
これにより、上記のように構成すれば、前記燃料ポンプ９の消費電力を徐々に増大させるため、前記内燃機関の回転数が急激に落ち込むことが無くなり、エンジンストールを防止できる。

更にまた、前記内燃機関の制御装置１の制御手段２は、前記タイマ１５によって計測される始動からの経過時間が、図３に示す如く、設定時間以上か否かを判定している。
そして、前記内燃機関の制御装置１の制御手段２は、始動からの経過時間が設定時間以上である場合に、触媒が暖機したものとみなしている。
これにより、設定時間を設定することによって、前記内燃機関の制御装置１の制御手段２による制御時間を徒に長いものとせず、排気ガスの悪化や燃費の悪化の適正に回避している。
追記すれば、前記内燃機関の制御装置１の制御手段２において、前記タイマ１５によって計測される始動制御が開始されると、従来は、図３に１点鎖線で示す如く、一定時間の始動モードにおいてのみデューティ比１００％で前記燃料ポンプ９を制御している。
これに対して、この発明においては、前記タイマ１５によって計測される始動制御が開始された後から経過時間が設定時間以上となるまで、前記燃料ポンプ９をデューティ比１００％で制御している。

次に、図１の前記内燃機関の制御装置１の制御用フローチャートに沿って説明する。

この内燃機関の制御装置１の制御用プログラムがスタート（１０１）すると、触媒の暖機が必要か否かの判断（１０２）に移行する。
この判断（１０２）においては、前記制御手段２が、アイドリングストップ制御部１４によるアイドリングストップの履歴の有無によって前記触媒の暖機が必要であるか否かを判定する。
そして、前記制御手段２は、前記アイドリングストップ制御部１４のアイドリングストップの履歴を確認し、履歴がある場合に触媒が既に暖機済みであると判断し、逆に履歴がない場合には触媒が暖機前であると判断する。
上述の触媒の暖機が必要か否かの判断（１０２）において、判断（１０２）がＮＯの場合には、後述するリターン（１０７）に移行する。
触媒の暖機が必要か否かの判断（１０２）がＹＥＳの場合には、内燃機関が始動しているか否かの判断（１０３）に移行する。
この判断（１０３）においては、前記制御手段２が、前記クランク角センサ６からの検出信号である出力値に基づいて内燃機関の回転数を検出し、内燃機関の回転数の変動を確認する方策や、前記アクセルペダルセンサ３からの検出信号によるアクセルペダルの踏み込み状態、あるいは、前記ブレーキペダルセンサ４からの検出信号によるブレーキペダルの解除状態を検出する方策によって、前記内燃機関の始動状態を判定する。
上述の内燃機関が始動しているか否かの判断（１０３）において、判断（１０３）がＮＯの場合には、リターン（１０７）に移行する。
また、前記内燃機関が始動しているか否かの判断（１０３）がＹＥＳの場合には、内燃機関の回転数が目標回転数に達したか否かの判断（１０４）に移行する。
この判断（１０４）においては、前記制御手段２が、前記クランク角センサ６からの検出信号によって、内燃機関の回転数が予め設定される目標回転数に達したか否かを判定する。
そして、上述の内燃機関の回転数が目標回転数に達したか否かの判断（１０４）において、判断（１０４）がＹＥＳの場合には、リターン（１０７）に移行する。
前記内燃機関の回転数が目標回転数に達したか否かの判断（１０４）がＮＯの場合には、前記発電機７の発電量を増加又は減少させる処理（１０５）に移行する。
この処理（１０５）においては、前記発電量調整制御部１２によって前記発電機７の発電量を制御するものであり、実際には、前記制御手段２は、電気負荷をオフ状態からオン状態へ切り換え、消費電力を増加させる。
このとき、前記発電量調整制御部１２によって前記発電機７の発電量が増加されたときには、電気負荷の増加によって前記内燃機関の回転数が抑えられるため、前記内燃機関の回転数が低い状態に予め設定される目標回転数となるように、前記調整弁制御部１３によって前記吸気量調整弁８を制御している。
上述の前記発電機７の発電量を増加又は減少させる処理（１０５）の後には、前記内燃機関の始動からの経過時間が設定時間以上であるか否かの判断（１０６）に移行する。
この判断（１０６）においては、前記内燃機関の制御装置１の制御手段２によって、前記タイマ１５によって計測される始動からの経過時間が、図３に示す如き設定時間以上か否かを判定し、始動からの経過時間が設定時間以上である場合に、触媒が暖機したものとみなす。
上述の始動からの経過時間が設定時間以上であるか否かの判断（１０６）において、この判断（１０６）がＮＯの場合には、上述した内燃機関の回転数が目標回転数に達したか否かの判断（１０４）に戻る。
始動からの経過時間が設定時間以上であるか否かの判断（１０６）がＹＥＳの場合には、リターン（１０７）に移行する。

なお、この発明は上述実施例に限定されるものではなく、種々の応用改変が可能である。

例えば、この発明の実施例においては、内燃機関の制御装置において、触媒の暖機が必要な場合に、電気負荷のオン動作によって発電機の発電量を増加させる構成としたが、始動後発電禁止、及び／または、発電抑制の制御を行っている車両に採用する特別構成とすることも可能である。
すなわち、始動後発電禁止、及び／または、発電抑制の制御を行っている車両は、燃費向上を目的としている。
このため、触媒の暖機が必要な場合に、つまり触媒活性判定の条件が成立した場合に通常発電を行い、電気負荷を上げて触媒の早期活性化を促し、有害な排出ガスの低減を図る方策とすることも可能である。

１ 内燃機関の制御装置
２ 制御手段
３ アクセルペダルセンサ
４ ブレーキペダルセンサ
５ サイドブレーキセンサ
６ クランク角センサ
７ 発電機
８ 吸気量調整弁
９ 燃料ポンプ
１０ エアコン用のファン
１１ 暖機判定制御部
１２ 発電量調整制御部
１３ 調整弁制御部
１４ アイドリングストップ制御部
１５ タイマ
１６ メモリ

Claims (3)

1. 内燃機関の動力を用いて発電する発電機と、前記内燃機関の排気ガスを浄化するための触媒と、前記内燃機関へ供給される吸気量を調整する吸気量調整弁と前記内燃機関の始動時に前記触媒の暖機が必要か否かを判定する暖機判定制御部と、を備えた内燃機関の制御装置において、前記触媒の暖機が必要と判定されたとき、前記発電機の発電量を増加させる発電量調整制御部と、前記発電機の発電量が増加されたとき、前記内燃機関の回転数が目標回転数となるよう、前記吸気量調整弁を制御する調整弁制御部とを備えたことを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記調整弁制御部は、前記発電量調整制御部が発電量を増加させた後、前記吸気量調整弁を制御し吸気量を増大させることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記発電量調整制御部は、前記内燃機関へ燃料を供給する燃料ポンプを制御するためのデューティ比を徐々に増大させ、前記発電量を増大させることを特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関の制御装置。

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