JP6221837B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、内燃機関の制御装置に関する。

内燃機関では、トルクショック等の発生を抑えるために、点火時期を遅角補正することがある。こうした点火時期の遅角補正は、排気温度の上昇を招くため、排気通路に設けられた触媒が熱害を受けるおそれがある。

そこで、触媒の過剰な温度上昇が懸念されるときには、例えば特許文献１に記載されているように、燃料噴射量を増量補正して燃料の気化熱を増大させることにより、排気温度や触媒温度の上昇を抑える処理が行われる。

特開２００９−１９５２１号公報

ところで、触媒の温度上昇を抑えるためには、増量補正された燃料が、遅角補正された点火の時期までに燃焼室に到達している必要があり、そうした点火時期の遅角補正に対して燃料の増量補正が間に合わない期間が生じると、触媒の温度が一時的ではあるものの、過剰に高くなるおそれがある。

この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、点火時期遅角による触媒の過昇温を抑えることのできる内燃機関の制御装置を提供することにある。

上記課題を解決する内燃機関の制御装置は、点火時期の遅角要求があるときには、その遅角要求に応じた遅角補正量にて点火時期を遅角補正するとともに、点火時期の遅角補正量に応じて燃料噴射量を増量補正する。この制御装置は、点火時期の遅角補正に対して増量補正による燃料噴射量の増量が間に合わないと予測される気筒について、その気筒の点火時期の遅角補正量が上述の遅角要求に応じた遅角補正量よりも少なくなるように制限する。

同構成によれば、点火時期の遅角補正に対して上記増量補正による燃料噴射量の増量が間に合わないと予測される気筒については、その気筒の点火時期の遅角補正量が、遅角要求に応じた遅角補正量よりも少なくなるように制限される。従って、燃料の増量が間に合わない気筒において点火時期の遅角補正による排気温度の上昇が抑えられるようになり、これにより点火時期遅角による触媒の過昇温を抑えることができるようになる。

さらに、同構成では、点火時期の遅角要求に応じた遅角補正量の算出タイミングにて、当該遅角補正量に応じた増量補正後の燃料噴射量を算出するようにしている。従って、遅角補正量が算出された後、予め定められた時間周期が到来した時点で、遅角補正量に応じた増量補正後の燃料噴射量を算出する場合と比較して、より早期に増量補正後の燃料噴射量が算出されるようになる。そのため、点火時期の遅角要求後において、燃料の増量開始タイミングを早めることができるようになり、点火時期の遅角補正に対して燃料の増量補正が間に合わない期間を短くすることができる。従って、点火時期の遅角補正量の制限をより早期に解除することも可能になる。

内燃機関の制御装置の一実施形態について、これが適用される内燃機関の概略構成図。 ＯＴ増量値を算出するときの処理手順を示すフローチャート。 燃料の噴射期間を算出するときの処理手順を示すフローチャート。 点火時期遅角を制限するときの処理手順を示すフローチャート。 比較対象における各気筒での燃料噴射及び点火態様を示すタイミングチャート。 本実施形態における各気筒での燃料噴射及び点火態様を示すタイミングチャート。

以下、内燃機関の制御装置を具体化した一実施形態について、図１〜図６を参照して説明する。
図１に示すように、この制御装置が適用される多気筒のエンジン１は、そのシリンダブロック２に複数のシリンダ３が備えられている（図１には１つのみ図示）。

各シリンダ３内に設けられたピストン４は、コネクティングロッド６を介してクランクシャフト５に連結されている。このコネクティングロッド６によって、ピストン４の往復運動がクランクシャフト５の回転運動へと変換される。クランクシャフト５は、変速段を自動的に切り替える自動変速機１００の入力軸に接続されている。

シリンダブロック２の上部には、シリンダヘッド７が取り付けられている。シリンダ３において、ピストン４の上端とシリンダヘッド７との間には、燃焼室８が形成されている。

燃焼室８には、点火プラグ１１が設けられている。また、燃焼室８に連通する吸気ポート１２及び排気ポート１３には、それぞれ吸気通路１４及び排気通路１５が接続されている。吸気ポート１２には、燃料を噴射するインジェクタ１６が設けられている。

シリンダヘッド７内に設けられた吸気バルブ１７及び排気バルブ１８は、吸気ポート１２及び排気ポート１３をそれぞれ開閉する。
吸気バルブ１７は、吸気側カムシャフト３１の回転に伴って同カムシャフト３１に設けられたカムが回転することにより開閉動作する。排気バルブ１８は、排気側カムシャフト３２の回転に伴って同カムシャフト３２に設けられたカムが回転することにより開閉動作する。

吸気側カムシャフト３１の先端に設けられたタイミングプーリ３３及び排気側カムシャフト３２の先端に設けられたタイミングプーリ３４は、タイミングベルト３５を介してクランクシャフト５に駆動連結されている。クランクシャフト５が２回転すると各タイミングプーリ３３、３４は１回転する。

そして、エンジン１の運転時には、クランクシャフト５の回転力がタイミングベルト３５及び各タイミングプーリ３３、３４を介して吸気側カムシャフト３１及び排気側カムシャフト３２に伝達される。

こうして、吸気バルブ１７及び排気バルブ１８は、クランクシャフト５の回転に同期して、すなわち各ピストン４の往復移動に対応して所定のタイミングで開閉動作する。
また、吸気側カムシャフト３１に設けられたタイミングプーリ３３には、吸気側可変動弁機構（以下、ＩＮ−ＶＶＴ機構という）６０ａが設けられている。このＩＮ−ＶＶＴ機構６０ａが駆動されることで、クランクシャフト５に対する吸気側カムシャフト３１の相対回転位相が変更されて吸気バルブ１７のバルブタイミングが変更される。

また、排気側カムシャフト３２に設けられたタイミングプーリ３４には排気側可変動弁機構（以下、ＥＸ−ＶＶＴ機構という）６０ｂが設けられている。このＥＸ−ＶＶＴ機構６０ｂが駆動されることで、クランクシャフト５に対する排気側カムシャフト３２の相対回転位相が変更されて排気バルブ１８のバルブタイミングが変更される。

吸気通路１４の途中には、吸気脈動を抑えるサージタンク５１が設けられている。サージタンク５１の上流側には、アクセルペダル５２の操作に基づいて開度が変更されるスロットルバルブ５３が設けられている。このスロットルバルブ５３の開度を変更することにより、燃焼室８内に吸入される空気の量が調節される。

点火プラグ１１には、イグナイタ４６から出力される高電圧が供給される。点火プラグ１１の点火タイミングは、イグナイタ４６からの高電圧の出力タイミングにより決定される。

そして、吸気通路１４から供給される吸入空気とインジェクタ１６から噴射される燃料とからなる混合気が点火プラグ１１によって点火されることにより、その混合気は燃焼室８内で燃焼されて機関出力が発生する。この混合気の燃焼により発生する燃焼ガスは排気通路１５に排出される。

排気通路１５の途中には、燃焼室８からの排気（燃焼ガス）を浄化する触媒７０が設けられている。
エンジン１には各種センサが設けられている。

例えばクランクシャフト５の近傍にはクランク角センサ４１が設けられている。このクランク角センサ４１は、クランクシャフト５の回転（クランク角）を検出しており、その検出結果に基づいて機関回転速度ＮＥが検出される。また、吸気側カムシャフト３１の近傍にはカム角センサ４２ａが設けられており、同カム角センサ４２ａ及びクランク角センサ４１の出力信号に基づいて吸気側カムシャフト３１の回転位相が検出され、ひいては吸気バルブ１７のバルブタイミングが検出される。同様に、排気側カムシャフト３２の近傍にはカム角センサ４２ｂが設けられており、同カム角センサ４２ｂ及びクランク角センサ４１の出力信号に基づいて排気側カムシャフト３２の回転位相が検出され、ひいては排気バルブ１８のバルブタイミングが検出される。上記スロットルバルブ５３には、その開度を検出するスロットル開度センサ５４が取り付けられている。また、スロットルバルブ５３の上流側には、エンジン１に吸入される吸入空気量ＧＡに応じた出力が得られるエアフロメータ５６が設けられている。

エンジン１の点火時期制御、燃料噴射量制御、あるいはＩＮ−ＶＶＴ機構及びＥＸ−ＶＶＴ機構の位相制御に基づく吸気バルブ１７及び排気バルブ１８のバルブタイミング制御等といった各種制御は、制御装置８０によって行われる。

制御装置８０は、中央処理制御装置（ＣＰＵ）を備えるマイクロコンピュータを中心として構成されている。例えば制御装置８０には、各種プログラムやマップ等を予め記憶した読出専用メモリ（ＲＯＭ）、ＣＰＵの演算結果等を一時記憶するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）が設けられている。

また、制御装置８０には、演算結果や予め記憶されたデータ等を機関停止後も保存するためのバックアップＲＡＭ、入力インターフェース、出力インターフェース等も設けられている。そして、上記各種センサからの出力信号が入力インターフェースを通じて入力されることにより、エンジン１の運転状態が検出される。

一方、出力インターフェースは、各々対応する駆動回路等を介してインジェクタ１６、イグナイタ４６、ＩＮ−ＶＶＴ機構６０ａ及びＥＸ−ＶＶＴ機構６０ｂの駆動アクチュエータ等に接続されている。そして、制御装置８０は、上記各種センサ等からの信号に基づき、ＲＯＭ内に格納された制御プログラム及び初期データに従い、それらインジェクタ１６、イグナイタ４６、ＩＮ−ＶＶＴ機構６０ａ、及びＥＸ−ＶＶＴ機構６０ｂ等を制御する。

制御装置８０は、機関負荷率ＫＬ（全負荷時の吸入空気量ＧＡに対する現在の吸入空気量ＧＡの割合）や機関回転速度ＮＥ等といった機関運転状態に基づき、点火時期や燃料噴射量を設定する。

ここで、自動変速機１００の変速時に、エンジン１の出力トルクを一時的に低下させると、変速時のトルクショックを抑えることができる。そこで、自動変速機１００の変速時において、制御装置８０は、機関運転状態に基づき設定された点火時期を遅角補正してエンジン１の出力トルクを一時的に低下させるようにしている。

一方で、こうした点火時期の遅角補正は、排気温度の上昇を招きやすく、触媒７０が熱害を受けるおそれがある。そこで、制御装置８０は、触媒７０の過剰な温度上昇が懸念されるときには、燃料噴射量を増量補正して燃料の気化熱を増大させることにより、排気温度や触媒温度の上昇を抑える処理、いわゆるＯＴ増量の処理を実行する。

図２に、ＯＴ増量値の算出処理手順を示す。なお、本処理は、制御装置８０によって所定周期毎に繰り返し実行される。
本処理が開始されると、まず、今回の処理タイミングが、１６ｍｓ（ミリ秒）のタイミングであるか否かが判定される（Ｓ１００）。そして、１６ｍｓのタイミングではないときには（Ｓ１００：ＮＯ）、本処理は、一旦終了される。

一方、１６ｍｓのタイミングであるときには（Ｓ１００：ＹＥＳ）、ＯＴ増量値ＥＯＴの算出が行われる（Ｓ１１０）。このステップＳ１１０では、増量基本値ＯＴＢに要求増量値ＥＫを加算することにより、ＯＴ増量値ＥＯＴが算出される。増量基本値ＯＴＢは、機関負荷率ＫＬや機関回転速度ＮＥ等といった機関運転状態に基づいて設定される値であり、機関運転状態の変化に伴う触媒７０の温度上昇を抑えるための燃料増量補正値である。また、要求増量値ＥＫは、点火時期遅角に伴う触媒７０の温度上昇を抑えるための燃料増量補正値である。

図３に、燃料の噴射期間ＥＴＡＵを算出するときの処理手順を示す。なお、本処理も、制御装置８０によって所定周期毎に繰り返し実行される。
本処理が開始されると、まず、今回の処理タイミングが、８ｍｓ（ミリ秒）のタイミングであるか否かが判定される（Ｓ２００）。そして、８ｍｓのタイミングではないときには（Ｓ２００：ＮＯ）、本処理は、一旦終了される。

一方、８ｍｓのタイミングであるときには（Ｓ２００：ＹＥＳ）、噴射期間ＥＴＡＵの算出が行われる（Ｓ２１０）。このステップＳ２１０では、基本噴射期間ＥＴＡＵＢにＯＴ増量値ＥＯＴが乗算されることにより、ＯＴ増量が反映された噴射期間ＥＴＡＵが算出される。基本噴射期間ＥＴＡＵＢは、機関負荷率ＫＬや機関回転速度ＮＥ等といった機関運転状態に基づき設定された燃料噴射量を噴射するために必要なインジェクタ１６の駆動時間である。このようにして噴射期間ＥＴＡＵが算出されると、本処理は一旦終了される。そして、この噴射期間ＥＴＡＵの間、インジェクタ１６には駆動信号が入力されることにより、ＯＴ増量された燃料がインジェクタ１６から噴射される。

このように、本実施形態では、予め定められた時間周期毎（１６ｍｓ毎）にＯＴ増量値ＥＯＴの算出が行われる。また、予め定められた時間周期毎（８ｍｓ毎）に燃料の噴射期間ＥＴＡＵの算出が行われる。

ところで、触媒７０の温度上昇を抑えるためには、増量補正された燃料が、遅角補正された点火の時期までに燃焼室８に到達している必要があり、そうした点火時期の遅角補正に対して燃料の増量補正が間に合わない期間が生じると、触媒７０の温度が一時的ではあるものの、過剰に高くなるおそれがある。

なお、触媒７０の温度が、一時的であったにせよ過剰に上昇すると、触媒７０の熱劣化が徐々に進行するおそれがある。また、触媒７０の一時的な温度上昇は、触媒７０において急激な温度分布の変化を生じさせるため、触媒７０に強い熱応力が働くおそれもある。

そこで、本実施形態では、そうした点火時期遅角による触媒７０の過昇温を抑えるために、図４に示すごとく、点火時期遅角を制限する処理を行うようにしている。なお、この制限処理は、制御装置８０によって、各気筒の圧縮上死点前９０°ＣＡ毎に実行される。

ちなみに、本実施形態では、圧縮上死点前９０°ＣＡのタイミングは、各気筒において最終点火時期を算出するタイミングにもなっている。
図４に示すように、本処理が開始されると、まず、遅角補正量ＲＲの算出が行われる（Ｓ３００）。この遅角補正量ＲＲは、各種の遅角要求に応じた点火時期の遅角補正量のうちで最も遅角度合の大きい値が、当該遅角補正量ＲＲとして選択される。なお、こうした各種の遅角要求としては、上述した自動変速機１００の変速時におけるトルクショックを抑えるための遅角要求の他にも、例えば燃料カットからの復帰時におけるトルクショックを抑えるための遅角要求や、触媒７０の早期暖機を図るための遅角要求などがある。

次に、遅角補正量ＲＲ等に基づいて上述した要求増量値ＥＫが算出される（Ｓ３１０）。このステップＳ３１０では、例えば、機関回転速度ＮＥ、機関負荷率ＫＬ、及び遅角補正量ＲＲ等に基づいて触媒７０の推定温度が算出される。そして、その推定温度が所定の判定温度を超える場合には、触媒７０の温度を許容温度にまで低下させるために必要な燃料噴射量の増量係数である要求増量値ＥＫが、触媒７０の推定温度などに基づいて算出される。

次に、燃料増量が必要な状態であるか否かが判定される（Ｓ３２０）。このステップＳ３３０では、例えば「０」に近い所定値αよりも遅角補正量ＲＲの絶対値が大きく、点火時期の遅角補正による触媒７０の過度な温度上昇が懸念されるときや、触媒７０の過度な温度上昇が懸念される機関運転状態のときに（例えば高負荷運転時や高回転運転時など）、燃料増量が必要な状態であると判定される。

ステップＳ３２０にて、燃料増量が必要な状態ではないと判定されるときには（Ｓ３２０：ＮＯ）、遅角ガード量ＲＧが設定される（Ｓ３７０）。遅角ガード量ＲＧは、遅角補正量ＲＲが、遅角要求に応じた遅角補正量よりも少なくなるように制限する値であり、上記ステップＳ３００で設定された遅角補正量ＲＲが、遅角ガード量ＲＧとして設定される。

ここで、ステップＳ３７０の処理が実行されるときには、ステップＳ３２０にて燃料増量が必要な状態ではないと判定されているため、遅角補正量ＲＲは「０」、あるいは上記所定値α以下の小さい値となっている。従って、遅角ガード量ＲＧも「０」、あるいは上記所定値α以下の小さい値に設定される。そのため、遅角ガード量ＲＧによって遅角補正量ＲＲが制限されるときには、遅角補正量ＲＲの値が「０」、あるいは上記所定値α以下の小さい値に設定されることになり、実質的には、点火時期の遅角補正が実施されることなく保留されるようになる。

一方、ステップＳ３２０にて、燃料増量が必要な状態であると判定されるときには（Ｓ３２０：ＹＥＳ）、上記ＯＴ増量値ＥＯＴが再計算される（Ｓ３３０）。このステップＳ３３０では、時間周期にて算出されている上記ＯＴ増量値ＥＯＴが、本処理の実行周期、つまり点火時期の遅角要求に応じた遅角補正量ＲＲの算出タイミングであって圧縮上死点前９０°ＣＡのタイミングで実行される本処理の実行周期において再度計算される。同ステップＳ３３０では、上記ステップＳ３１０にて算出された要求増量値ＥＫを上記増量基本値ＯＴＢに加算することにより、ＯＴ増量値ＥＯＴが再計算される。

次に、時間周期にて算出されている上記噴射期間ＥＴＡＵが、本処理の実行周期、つまり点火時期の遅角要求に応じた遅角補正量ＲＲの算出タイミングであって圧縮上死点前９０°ＣＡのタイミングで実行される本処理の実行周期において、再計算される（Ｓ３４０）。このステップＳ３４０では、上記ステップＳ３３０にて再計算されたＯＴ増量値ＥＯＴを上記基本噴射期間ＥＴＡＵＢに乗算することにより、噴射期間ＥＴＡＵが再計算される。

これらステップＳ３３０及びステップＳ３４０の処理により、点火時期の遅角要求に応じた遅角補正量ＲＲの算出タイミングにて、当該遅角補正量ＲＲに応じた増量補正後の燃料噴射量に対応した噴射期間ＥＴＡＵが算出される。

次に、燃料増量の初回であるか、つまりＯＴ増量値ＥＯＴによる燃料増量を初めて実施するか否かが判定される（Ｓ３５０）。そして、燃料増量の初回であるときには（Ｓ３５０：ＹＥＳ）、遅角ガードカウンタＲＣが初期化される（Ｓ３８０）。

このステップＳ３８０で初期化される遅角ガードカウンタＲＣは、点火時期の遅角要求が有る期間内において、点火時期の遅角補正量ＲＲを上記遅角ガード量ＲＧで制限する点火の回数であって、本実施形態では、実質的に、点火時期の遅角を実施することなく保留する回数となっており、以下に説明する原理に基づいた値である。

すなわち、点火時期の遅角要求が生じてから、その遅角要求に応じた燃料のＯＴ増量が開始されるまでの間は、点火時期の遅角補正に対して増量補正による燃料噴射量の増量が間に合わない気筒が生じる。

そこで、本実施形態では、こうした燃料噴射量の増量が間に合わないと予測される気筒において、点火時期の遅角補正量を、遅角要求に応じた遅角補正量よりも少なくなるように制限することにより、上述した触媒７０の過剰な温度上昇を抑えるようにしている。

より詳細には、点火時期の遅角補正に対して増量補正による燃料噴射量の増量が間に合わないと予測される気筒では、遅角補正量ＲＲを遅角ガード量ＲＧにて制限することにより、遅角要求に応じて設定された遅角補正量ＲＲの値を制限するようにしており、実質的には、点火時期の遅角補正を実施することなく保留するようにしている。

そして、点火時期の遅角補正に対して増量補正による燃料噴射量の増量が間に合わないと予測される気筒の数、換言すれば、点火時期の遅角補正に対して増量補正による燃料噴射量の増量が間に合わないと予測される期間内でのエンジン１の点火回数が、上述の遅角ガードカウンタＲＣの初期値として設定される。

なお、こうした遅角ガードカウンタＲＣの初期値は、上記技術思想に基づいて適宜算出することができる。例えば、一例として、次のように算出することも可能である。
すなわち、点火時期の遅角要求後に最初に燃料噴射を開始する気筒について、その燃料噴射開始時期から当該気筒の最終点火時期算出時期（本実施形態では圧縮上死点前９０°ＣＡ）までの間にエンジン１で実施される点火の回数を求めて、その求められた回数を遅角ガードカウンタＲＣの初期値とすることができる。なお、こうした回数は、例えば、以下のようにして算出することができる。

まず、点火時期の遅角要求後に最初に燃料噴射を開始する気筒について、その燃料噴射開始時期から当該気筒の最終点火時期算出時期までの間のクランク角の値である回転角ＣＡＰを求める。次に、この回転角ＣＡＰを各気筒間における点火間隔角度で除した値について、その小数点以下を切り捨てる。そして、その切り捨てた値に余裕代として「１」を加算した値を遅角ガードカウンタＲＣの初期値とする。

例えば、燃料噴射開始時期が「圧縮上死点前５４０°ＣＡ」であって、各気筒間における点火間隔角度が「１２０°ＣＡ」である場合には、「回転角ＣＡＰ」は、「５４０−９０＝４５０」となり、「回転角ＣＡＰを各気筒間における点火間隔角度で除した値」は、「４５０／１２０＝３．７５」となる。そして、「除した値について、その小数点以下を切り捨てた値」は「３」になり、「切り捨てた値に余裕代として「１」を加算した値」は、「３＋１＝４」となる。従って、この一例の場合には、遅角ガードカウンタＲＣの初期値が「４」になる。

こうしてステップＳ３６０にて遅角ガードカウンタＲＣが初期化された後や、ステップＳ３５０にて燃料増量の初回ではないと判定されたとき（Ｓ３５０：ＮＯ）、つまり燃料増量が既に実施されているときや、ステップＳ３７０にて遅角ガード量ＲＧが設定された後には、ステップＳ３８０以降の処理が行われる。

ステップＳ３８０では、遅角補正量ＲＲを遅角ガード量ＲＧで制限する遅角ガードの要求が有るか否かが判定される。このステップＳ３８０では、遅角ガードカウンタＲＣが「０」を超えているとき、つまり点火時期の遅角補正に対して増量補正による燃料噴射量の増量が間に合わないと予測される気筒が存在するときには、遅角ガードの要求が有ると判定される。

そして、遅角ガードの要求が有るときには（Ｓ３８０：ＹＥＳ）、遅角ガード処理が実行される（Ｓ３９０）。このステップＳ３９０では、上述したように、遅角ガード量ＲＧによる遅角補正量ＲＲの制限が実行されることにより、実質的には、点火時期の遅角補正が実施されることなく保留される。

この遅角ガード処理が実行された後、あるいは上記ステップＳ３８０において遅角ガードの要求がないと判定されるときには（Ｓ３８０：ＮＯ）、機関運転状態に基づいて設定される基本点火時期ＥＡＢが遅角補正量ＲＲの分だけ遅角補正されるとともに、他の各種補正も行われて最終点火時期ＥＡＯＰが算出される（Ｓ４００）。

そして、遅角ガードカウンタＲＣの減算処理が行われる（Ｓ４１０）。このステップＳ４１０では、現在の遅角ガードカウンタＲＣの値から「１」が減算されることにより、遅角ガードカウンタＲＣの更新が行われる。こうして更新された遅角ガードカウンタＲＣの値は、点火時期の遅角補正に対して増量補正による燃料噴射量の増量が間に合わないと予測される気筒の残数、換言すれば、点火時期の遅角補正に対して増量補正による燃料噴射量の増量が間に合わないと予測された期間内でのエンジン１の残りの点火回数を表す。

そして、遅角ガードカウンタＲＣの減算処理が行われると、本処理は一旦終了される。
次に、図５及び図６を参照して、上記制限処理の作用を説明する。なお、図５は、上記制限処理を実行しない場合の比較例であり、図６は、上記制限処理を実行した場合の一例である。

また、図５及び図６に示す例では、エンジン１がＶ型６気筒の内燃機関であって、一方のバンクに１番気筒＃１、３番気筒＃３、及び５番気筒＃５が設けられており、他方のバンクに２番気筒＃２、４番気筒＃４、及び６番気筒＃６が設けられている。各気筒間での点火間隔角度は「１２０°ＣＡ」であり、各気筒の点火順序は、「１番気筒＃１→２番気筒＃２→３番気筒＃３→４番気筒＃４→５番気筒＃５→６番気筒＃６」とされている。また、一例として、図６では、増量補正された燃料の噴射開始時期は「圧縮上死点前５４０°ＣＡ」となっている。

また、各気筒において１燃焼サイクル毎に噴射される燃料と、その噴射された燃料の点火時期との対応関係を示すために、「噴射（ｎ）」にて噴射された燃料が、「○（一重丸）」または「◎（二重丸）」で示した点火（ｎ）によって点火されるものとする。例えば、図５に示すように、１番気筒＃１において、時刻ｔ０からの噴射（１）にて噴射が開始された燃料は、時刻ｔ２の「点火（１）」にて点火される。

なお、図５及び図６において、「○（一重丸）」で示す点火は、点火時期が遅角補正されていない点火を示し、「◎（二重丸）」で示す点火は、点火時期が遅角補正されている点火を示す。また、一点鎖線で示す噴射は、増量補正されていない噴射を示し、実線で示す噴射は、遅角補正量ＲＲに応じたＯＴ増量値ＥＯＴにより増量補正されている噴射を示す。

図５に示すように、この比較例では、時刻ｔ１において、点火時期の遅角要求が生じた場合、その後、各気筒では、圧縮上死点前９０°ＣＡ毎に、遅角要求に対応した最終点火時期ＥＡＯＰの算出が行われる。また、先の図２に示したように、１６ｍｓ毎にＯＴ増量値ＥＯＴの算出が行われる。こうした比較例では、上述した制限処理が実行されないため、以下に説明する（Ａ）及び（Ｂ）の不都合が生じる。

（Ａ）図５に示すように、時刻ｔ１において点火時期の遅角要求が生じた後でのＯＴ増量値ＥＯＴの算出は、予め定められた時間周期（１６ｍｓ）が到来した時点で行われる。従って、図５に示す例の場合には、時刻ｔ１以降に最初に１６ｍｓの周期が到来する時刻ｔ３において、点火時期の遅角補正に応じたＯＴ増量値ＥＯＴの算出が行われ、その直後の時刻ｔ４における噴射（７）からＯＴ増量が開始される。このように、予め定められた時間周期（１６ｍｓ）が到来するまでＯＴ増量値ＥＯＴの算出が行われないため、ＯＴ増量の開始が遅くなるという不都合が生じるおそれがある。

一方、上述した制限処理が実行される本実施形態では、図４のステップＳ３３０及びＳ３４０に示したように、各気筒毎の圧縮上死点前９０°ＣＡのタイミングで、ＯＴ増量値ＥＯＴの再計算と噴射期間ＥＴＡＵの再計算が行われる。つまり、予め定められた時間周期（１６ｍｓ）だけではなく、遅角要求に応じた点火時期の遅角補正量ＲＲの算出タイミングにて、当該遅角補正量ＲＲに応じた増量補正後の燃料噴射量が算出される。

従って、図６に示す例では、同じく時刻ｔ１において点火時期の遅角要求が生じた場合、その直後の時刻（ｔ１＋Ａ）における１番気筒＃１での点火時期算出タイミングにおいて、遅角要求に応じた遅角補正量ＲＲに対応するＯＴ増量値ＥＯＴの算出が行われ、その後の時刻（ｔ１＋Ｂ）における噴射（５）からＯＴ増量が開始される。この場合には、図５に示す例と比較して、ＯＴ増量の開始タイミングが２噴射分（すなわち噴射（７）→噴射（６）→噴射（５））早くなり、より早期に燃料の増量が開始される。

なお、各気筒において、圧縮上死点前９０°ＣＡのタイミング毎に、ＯＴ増量値ＥＯＴの再計算と噴射期間ＥＴＡＵの再計算とを行う場合には、その再計算周期は、「１２０°ＣＡ」になる。例えば機関回転速度ＮＥが「３０００ｒｐｍ」の場合、クランクシャフトが「１２０°ＣＡ」回転するのに要する時間は、「約６．７ｍｓ」であるため、１６ｍｓ毎にＯＴ増量値ＥＯＴを算出する場合と比較して、その算出周期は十分に短くなる。ちなみに、圧縮上死点前９０°ＣＡのタイミング毎に、ＯＴ増量値ＥＯＴの再計算と噴射期間ＥＴＡＵの再計算とを行う場合には、機関回転速度ＮＥが高くなるほど、その再計算周期は短くなっていく。

（Ｂ）図５に示すように、時刻ｔ１において点火時期の遅角要求が生じた場合、先に説明したように、時刻ｔ４における１番気筒＃１での噴射（７）からＯＴ増量が開始される。従って、噴射（７）よりも前の噴射、つまり、６番気筒＃６での噴射（６）、５番気筒＃５での噴射（５）、４番気筒＃４での噴射（４）、３番気筒＃３での噴射（３）、２番気筒＃２での噴射（２）、及び１番気筒＃１での噴射（１）では、燃料噴射量が増量されていない。従って、時刻ｔ２における遅角要求後の最初の点火である点火（１）から点火時期の遅角補正を行ってしまうと、それら燃料噴射量が増量されていない各気筒では、遅角補正された点火時期に対して燃料噴射量の増量が間に合わずに不足してしまい、上述したような触媒７０の温度上昇を招くといった不都合が生じるおそれがある。

一方、上述した制限処理が実行される本実施形態では、点火時期の遅角補正に対して燃料噴射量の増量が間に合わないと予測される気筒については、当該気筒の点火時期の遅角補正量ＲＲを遅角ガード量ＲＧにて制限することにより、実質的には、点火時期の遅角補正を実施することなく保留するようにしている。

より具体的には、図６に示す例の場合、時刻ｔ１において点火時期の遅角要求が生じると、その直後の時刻（ｔ１＋Ａ）における１番気筒＃１での点火時期算出タイミングにて、遅角ガードカウンタＲＣの初期化が行われる。これにより、点火時期の遅角補正に対して燃料噴射量の増量が間に合わないと予測される気筒の数、換言すれば、点火時期の遅角補正に対して増量補正による燃料噴射量の増量が間に合わないと予測される期間内でのエンジン１の点火回数が設定される。

そして、時刻（ｔ１＋Ｂ）におけるＯＴ増量の開始時には、遅角ガードカウンタＲＣが「４」にされる。そして、その後、各気筒において点火時期が算出されるタイミング毎に、遅角ガードカウンタＲＣは「１」づつ減算されていき、時刻ｔ５において「０」になる。この時刻（ｔ１＋Ｂ）から時刻ｔ５までの間は、点火時期の遅角補正が制限される期間であり、この遅角制限期間内に点火が行われる１番気筒＃１、２番気筒＃２、３番気筒＃３、及び４番気筒＃４では、点火時期の遅角補正に対して燃料噴射量の増量が間に合わない。そのため、それら点火時期の遅角補正に対して燃料噴射量の増量が間に合わない気筒での点火については、遅角補正量ＲＲに対して遅角ガード処理が実行されることにより、点火時期の遅角補正は実施されることなく保留される。

そして、時刻ｔ５以降の点火（５）では、その点火に先立った噴射（５）にてＯＴ増量が行われており、点火時期の遅角補正に対して燃料噴射量の増量が間に合うようになっている。そのため、時刻ｔ５以降の各気筒における点火については、遅角ガード処理が実行されることなく、遅角要求に応じた遅角補正量ＲＲによる点火時期の遅角補正が実行される。

このように、本実施形態では、点火時期の遅角補正に対して燃料噴射量の増量が間に合わないと予測される気筒については、燃料噴射量の増量が間に合うようになるまで、当該気筒の点火時期の遅角補正は保留される。従って、上述したような触媒７０の温度上昇が抑えられる。

以上説明したように、本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）点火時期の遅角補正量ＲＲに応じて燃料噴射量を増量補正するに際して、点火時期の遅角補正に対して増量補正による燃料噴射量の増量が間に合わないと予測される気筒については、その気筒の点火時期の遅角補正量ＲＲを、遅角要求に応じた遅角補正量ＲＲよりも少なくなるように制限している。

より詳細には、燃料噴射量の増量が間に合わないと予測される気筒については、燃料噴射量の増量が間に合うようになるまで、遅角補正量ＲＲを遅角ガード量ＲＧにて制限することにより、点火時期の遅角補正を保留するようにしている。

従って、燃料の増量が間に合わない気筒において点火時期の遅角補正による排気温度の上昇が抑えられるようになり、これにより点火時期遅角による触媒７０の過昇温を抑えることができるようになり、例えば触媒７０に対する熱害などを抑えることができるようになる。

（２）遅角要求に応じた点火時期の遅角補正量ＲＲの算出タイミングにて、当該遅角補正量ＲＲに応じた増量補正後の燃料噴射量を算出するようにしている。従って、遅角補正量ＲＲが算出された後、予め定められた時間周期が到来した時点で、遅角補正量ＲＲに応じた増量補正後の燃料噴射量を算出する場合と比較して、より早期に増量補正後の燃料噴射量が算出されるようになる。そのため、点火時期の遅角要求後において、燃料の増量開始タイミングを早めることができるようになり、点火時期の遅角補正に対して燃料の増量補正が間に合わない期間を短くすることができる。従って、上述したような点火時期の遅角補正量ＲＲの制限をより早期に解除することも可能になる。

尚、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・上記実施形態では、点火時期の遅角補正量ＲＲを制限するに際して、その値を「０」、あるいは「０」に近い小さい値以下にすることにより、点火時期の遅角を実施することなく保留するようにした。この他、点火時期の遅角補正量ＲＲを制限するに際して、遅角補正量ＲＲの値をそうした「０」または「０」付近の値にするのでなく、少なくともそれら値よりも大きく、かつ遅角要求に応じて求められた遅角補正量ＲＲよりも小さい値にて制限してもよい。この場合でも、点火時期の遅角補正に対して増量補正による燃料噴射量の増量が間に合わないと予測される気筒については、点火時期の遅角補正量ＲＲが、本来の補正量よりも少なくなるため、燃料噴射量に対して点火時期の遅角量が多すぎることによる触媒７０の温度上昇を抑えることができる。

・上述した制限処理の実行タイミングや最終点火時期の算出タイミングは、圧縮上死点前９０°ＣＡであったが、この他のクランク角タイミングに変更してもよい。
・触媒７０の推定温度を機関回転速度ＮＥや機関負荷率ＫＬ等に基づいて算出するようにしたが、機関運転状態に関連する他のパラメータに基づいて触媒７０の推定温度を算出するようにしてもよい。例えば、排気温度を検出する排気温度センサを排気通路１５に設け、その検出される排気温度に基づいて触媒７０の推定温度を算出するようにしてもよい。また、触媒７０の温度を直接検出するようにしてもよい。

１…エンジン、２…シリンダブロック、３…シリンダ、４…ピストン、５…クランクシャフト、６…コンロッド、７…シリンダヘッド、８…燃焼室、１１…点火プラグ、１２…吸気ポート、１３…排気ポート、１４…吸気通路、１５…排気通路、１６…インジェクタ、１７…吸気バルブ、１８…排気バルブ、３１…吸気側カムシャフト、３２…排気側カムシャフト、３３、３４…タイミングプーリ、３５…タイミングベルト、４１…クランク角センサ、４２ａ…カム角センサ、４２ｂ…カム角センサ、４６…イグナイタ、５１…サージタンク、５２…アクセルペダル、５３…スロットルバルブ、５４…スロットル開度センサ、５６…エアフロメータ、６０ａ…吸気側可変動弁機構（ＩＮ−ＶＶＴ機構）、６０ｂ…排気側可変動弁機構（ＥＸ−ＶＶＴ機構）、７０…触媒、８０…制御装置、１００…自動変速機。

Claims (1)

1. 点火時期の遅角要求があるときには、その遅角要求に応じた遅角補正量にて点火時期を遅角補正するとともに、前記遅角補正量に応じて燃料噴射量を増量補正する内燃機関の制御装置であって、
   点火時期の遅角補正に対して前記増量補正による燃料噴射量の増量が間に合わないと予測される気筒について、当該気筒の点火時期の前記遅角補正量が前記遅角要求に応じた遅角補正量よりも少なくなるように制限するとともに、
   前記遅角要求に応じた前記遅角補正量の算出タイミングにて、当該遅角補正量に応じた増量補正後の燃料噴射量を算出する
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。