JP6871838B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、ディーゼル酸化触媒を備えた内燃機関の制御装置に関する。

従来から、排気ガスを浄化する排気浄化装置を備える内燃機関が知られている。特許文献１及び２は、この種の内燃機関を開示する。

特許文献１の排気ガス浄化システムは、酸化触媒の担持体に蓄積される未燃炭化水素ＨＣの量を推定し、該未燃炭化水素ＨＣの蓄積推定量が所定の判定値を超えた時に、炭化水素除去制御を行って、排気ガス温度を昇温させて酸化触媒を活性化し、蓄積された未燃炭化水素ＨＣを酸化除去する構成となっている。

特許文献２の排気浄化装置は、エンジンのアイドリング状態の継続が所定待機時間以上続いた時に、燃料のメイン噴射の１回当たりの噴射量を増加するとともに、メイン噴射直後の燃焼可能なタイミングでアフタ噴射を追加することにより排気ガスを所定温度以上に昇温させる構成となっている。

特開２００４−１０８３２０号公報 特許第４２７６５２５号公報

上記特許文献１の構成は、目標アイドル回転数を上昇させるとともに、多段噴射を行うことによって、排気ガス温度を昇温させている。これにより、オペレータが、回転数が変動することによる違和感を覚えてしまう可能性があるとともに、燃料を余分に消費する原因にもなる。

また、排気浄化システムにおいては、アイドリング状態が継続した場合、排気浄化装置に設けられた酸化触媒に吸着される未燃炭化水素ＨＣの量が徐々に増大する。従って、上記特許文献１及び２の構成においては、例えば、アイドリング状態が長時間続いた後、急加速によって排気ガスが急増した場合、酸化触媒に吸着された未燃炭化水素ＨＣが一気に大量放出される可能性がある。このような場合、未燃炭化水素ＨＣの大量放出によって酸化触媒の温度が上昇し過ぎる可能性があって、このような過昇温による酸化触媒の溶損等の不具合が発生するおそれがあった。

本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その目的は、酸化触媒に吸着する未燃炭化水素ＨＣが一気に大量放出されることを回避できる内燃機関を提供することにある。

課題を解決するための手段及び効果

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。

本発明の観点によれば、酸化触媒を備える内燃機関の制御装置について、以下の構成が提供される。即ち、この内燃機関の制御装置は、要求アクセル開度検出部と、アクセル開度補正部と、アクセル開度制御部と、を備える。前記要求アクセル開度検出部は、要求されたアクセル開度である要求アクセル開度を検出する。前記アクセル開度補正部は、前記内燃機関がローアイドル運転された後に、前記要求アクセル開度検出部で検出された前記要求アクセル開度の変化に対する応答性を低下させるように、前記要求アクセル開度を補正する。前記アクセル開度制御部は、前記アクセル開度補正部により補正された前記要求アクセル開度に基づいて、アクセル開度を制御する。前記アクセル開度補正部は、前記ローアイドル運転の継続時間に応じて、前記要求アクセル開度の補正の有無及び補正の程度の少なくとも何れかを異ならせる。

これにより、ローアイドル運転が継続した後、要求されたアクセル開度の変化に対する応答性を低下させることができるので、アクセル開度が急激に変化することによって排気ガスが急増するのを防止できる。この結果、酸化触媒に吸着された未燃炭化水素が一気に大量放出されることによる酸化触媒の過昇温を回避することができる。また、時間を計測する簡単な処理で、アクセルに関する操作フィーリングの低下を抑制しつつ、酸化触媒の過昇温を効果的に防止することができる。

前記の内燃機関の制御装置においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、この内燃機関の制御装置は、前記酸化触媒に吸着される未燃炭化水素の吸着量を推定する吸着量推定部を備える。前記アクセル開度補正部は、前記吸着量推定部で推定された前記吸着量に応じて、前記要求アクセル開度の補正の有無及び補正の程度の少なくとも何れかを異ならせる。

これにより、酸化触媒への未燃炭化水素の吸着量を考慮することができるので、操作フィーリングを維持しつつ、酸化触媒の過昇温を確実に回避することができる。

前記の内燃機関の制御装置においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、前記アクセル開度補正部は、前記吸着量推定部で推定された前記吸着量が所定未満である場合は、前記内燃機関がローアイドル運転されているときに、前記要求アクセル開度を補正する。前記アクセル開度補正部は、前記吸着量推定部で推定された前記吸着量が所定以上である場合は、前記内燃機関がローアイドル運転されているか否かに関係なく、前記要求アクセル開度を補正する。

未燃炭化水素の吸着量は、酸化触媒の状態や運転条件等により変動する。この点、上記の構成では、推定された未燃炭化水素の吸着量が所定以上である場合には、内燃機関が現在ローアイドル運転されているか否かに関係なく、アクセル開度の急激な変化を抑制することができる。この結果、酸化触媒の過昇温を一層確実に回避することができる。

本発明の一実施形態に係る内燃機関の吸気、排気及び燃料供給の流れを模式的に示す図。 ＥＣＵの構成を示す機能ブロック図。 ローアイドル運転継続時間カウントアップ処理で用いるフローチャート。 アクセルなまし制御で用いるフローチャート。 アクセルなまし制御を示す概念図。 ローアイドル継続時間及びアクセル開度に基づくアクセルなまし率αの算出マップを示す図。 アクセルなまし率βのベースマップ及びローアイドル継続時間補正係数マップを示す図。 第２実施形態のアクセルなまし制御におけるアクセルの変化率制限を示すグラフ。 第２実施形態の状態遷移時間ベースマップを示す図。

次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。初めに、図１及び図２を参照して、内燃機関１００の概要について説明する。図１は内燃機関１００の吸気、排気及び燃料供給の流れを模式的に示す図である。図２は、ＥＣＵ９０の構成を示す機能ブロック図である。

第１実施形態の内燃機関１００は、車両等に搭載されたディーゼルエンジンであって、４つの気筒３０を有する直列４気筒エンジンとして構成されている。この内燃機関１００は、エンジン本体１０と、制御装置であるＥＣＵ（Ｅｎｇｉｎｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）９０と、を備えている。

エンジン本体１０は、外部から空気を吸入する吸気部２と、燃焼室３を有する図略のシリンダと、燃料の燃焼によって燃焼室３内に発生する排気ガスを外部に排出する排気部４と、を主要な構成として備えている。

吸気部２は、吸気の通路である吸気管２１を備える。また、吸気部２は、吸気管２１において吸気が流れる方向の上流側から順に配置された、過給機２２と、スロットル弁２７と、吸気マニホールド２８と、を備える。

吸気管２１は、吸気の通路であって、過給機２２と、スロットル弁２７と、吸気マニホールド２８と、を接続するように構成されている。吸気管２１の内部には、外部から吸入された空気を流すことができる。

過給機２２は、図１に示すように、タービン２３と、シャフト２４と、コンプレッサ２５と、を備えている。シャフト２４の一端はタービン２３と接続され、他端はコンプレッサ２５と接続されている。タービン２３は、排気ガスを利用して回転するように構成されている。シャフト２４を介してタービン２３と連結されているコンプレッサ２５は、タービン２３の回転に伴って回転する。コンプレッサ２５の回転により、図略のエアクリーナにより浄化された空気を圧縮して強制的に吸入することができる。

スロットル弁２７は、ＥＣＵ９０からの制御指令に従って、その開度を調節することにより、吸気通路の断面積を変化させる。これにより、スロットル弁２７を介して、吸気マニホールド２８へ供給する空気量を調整することができる。

吸気マニホールド２８は、吸気管２１から供給された空気をエンジン本体１０のシリンダ数に応じて分配し、それぞれのシリンダの燃焼室３へ供給することができるように構成されている。

なお、過給機２２のコンプレッサ２５の下流側に、過給機２２によって吸入された圧縮空気を冷却水又は流動空気（即ち、風）と熱交換させることで冷却させる図略のインタークーラを設置しても良い。

燃焼室３では、吸気マニホールド２８から供給された空気を圧縮し、高温になった圧縮空気に燃料を噴射することにより、燃料を自然着火燃焼させ、ピストンを押して運動させる。こうして得られた動力は、クランク軸等を介して、動力下流側の適宜の装置へ伝達される。

内燃機関１００には、エンジン本体１０が燃料の燃焼により過熱状態にならないようにするための図略の冷却水循環システムが設けられている。この冷却水循環システムは、冷却水を、エンジン本体１０のシリンダヘッド等に形成された冷却ジャケット（図略）等に還流させ、エンジン本体１０の冷却ジャケット等と熱交換させるように構成されている。

続いて、本実施形態の内燃機関１００において燃料の供給及び噴射を行う構成について簡単に説明する。図１に示すように、内燃機関１００は、燃料を貯留するための燃料タンク８１と、燃料フィルタ８２と、燃料ポンプ８３と、コモンレール８４と、インジェクタ８５と、を備えている。

燃料ポンプ８３によって吸い込まれた燃料は、燃料フィルタ８２を通過し、これにより、燃料に混入しているゴミ及び汚れが取り除かれる。その後、燃料はコモンレール８４へ供給される。コモンレール８４は、高圧で燃料を蓄え、複数のインジェクタ８５に分配して供給する。

インジェクタ８５は、各気筒３０の燃焼室３に燃料を噴射するための燃料噴射バルブ（図略）を備える。燃料噴射バルブがＥＣＵ９０の指示に応じたタイミングで開閉することにより、インジェクタ８５が燃焼室３に燃料を噴射する。ＥＣＵ９０は、内燃機関１００の運転状態、アクセル開度等に応じた燃料噴射量に基づいて、インジェクタ８５内の燃料噴射バルブの開閉を制御する。

燃焼室３で燃料が燃焼することによって発生した排気ガスは、排気部４を介して、燃焼室３からエンジン本体１０の外へ排出される。

排気部４は、排気ガスの通路である排気管４１を備える。また、排気部４は、排気管４１において排気ガスが流れる方向における上流側から順に配置された、排気マニホールド４２と、排気ガス浄化装置であるＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ）６０と、を備えている。

排気管４１は、排気ガスの通路であって、排気マニホールド４２と、ＤＰＦ６０と、を接続するように構成されている。排気管４１の内部に、燃焼室３から排出された排気ガスを流すことができる。

排気マニホールド４２は、各燃焼室３で発生した排気ガスをまとめて、当該排気ガスを過給機２２のタービン２３に供給するように排気管４１へ導く。排気マニホールド４２には、排気ガスの温度を検出する排気ガス温度センサ７１が設けられている。排気ガス温度センサ７１が検出した排気温度はＥＣＵ９０へ出力される。なお、当該排気ガス温度センサ７１を排気マニホールド４２に設ける構成に限定せず、例えば、ＤＰＦ６０の入口に配置しても良い。

また、エンジン本体１０はＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）装置５０を備えており、排気ガスの一部を、図１に示すように、当該ＥＧＲ装置５０を介して吸気側へ還流させることができる。これにより、例えば内燃機関１００の高負荷運転時における最高燃焼温度を下げることができるので、ＮＯｘ（窒素酸化物）の生成量を低減することができる。

ＤＰＦ６０は、図１に示すように、排気管４１の出口に設けられている。ＤＰＦ６０は、細長く形成された略円筒状の中空のケーシングと、酸化触媒（ＤＯＣ：Ｄｉｅｓｅｌ Ｏｘｄａｔｉｏｎ Ｃａｔａｌｙｓｔ）６１と、スートフィルタ６２と、を備えている。

酸化触媒６１及びスートフィルタ６２は、ケーシングの内部に配置されている。また、スートフィルタ６２は、ケーシングの内部で排気ガスが流れる方向において、酸化触媒６１の下流側に配置される。排気管４１からＤＰＦ６０に導入された排気ガスは、スートフィルタ６２により浄化された後、内燃機関１００の外へ排出される。

スートフィルタ６２は、例えばウォールフロー型のフィルタやハニカム構造のフィルタから構成される。スートフィルタ６２は、酸化触媒６１で処理された排気ガスに含まれる粒子状物質（ＰＭ：Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ）を捕集する。

スートフィルタ６２におけるＰＭの堆積量が所定量以上になった場合、スロットル弁２７の開度を調整するとともに、インジェクタ８５からの燃料のアフタ噴射等により排気ガス温度を上昇させ、堆積されたＰＭの強制燃焼によってスートフィルタ６２を再生させる。

酸化触媒６１は、白金等で構成されており、排気ガスに含まれる一酸化炭素、一酸化窒素などの酸化を促進することができる。酸化触媒６１の作用によって、排気ガス中の一酸化窒素は、不安定な二酸化窒素に酸化される。そして、二酸化窒素が一酸化窒素に戻るとき放出された酸素は、下流側のスートフィルタ６２で捕捉されたＰＭの酸化のために供給される。また、酸化触媒６１は、排気ガス中の未燃炭化水素ＨＣの酸化反応を促進することによって当該未燃炭化水素ＨＣを除去する。

一般的に、エンジン本体１０のローアイドル運転時は、排気ガスの温度が低いので、酸化触媒６１の温度が活性化温度に達しない。従って、ローアイドル運転時が継続すると、排気ガス中の未燃炭化水素ＨＣ等の酸化反応が促進されず、当該未燃炭化水素ＨＣが酸化触媒６１に吸着され溜まり込んでいく。

ローアイドル運転が相当の時間継続して未燃炭化水素ＨＣがある程度吸着された後に、急加速等により排気ガスが急増すると、酸化触媒６１に吸着された未燃炭化水素ＨＣが一気に大量放出され、これにより、酸化触媒６１が過昇温して溶損してしまう可能性がある。

この事情を考慮して、本実施形態のＥＣＵ９０は、エンジン本体１０の運転時に、ローアイドル運転中、又は、未燃炭化水素ＨＣの吸着量が所定以上である場合における急加速に対して、オペレータにより操作されたアクセル開度に対する応答性を低下させるように当該アクセル開度を補正している。

図１及び図２に示すＥＣＵ９０は、エンジン本体１０又はその近傍に配置されている。このＥＣＵ９０は公知のコンピュータとして構成されており、主として、各種演算処理や制御を実行するＣＰＵと、記憶部９１としてのＲＯＭ及びＲＡＭと、から構成される。

ＥＣＵ９０は、エンジン本体１０の状態に関する情報を検出する様々なセンサからの検出値に基づいて、エンジン本体１０の回転数、吸気量、燃料噴射量等の情報を得ることができる。

ＥＣＵ９０は、図２に示すように、記憶部９１以外に、ＨＣ吸着量推定部（吸着量推定部）９２と、要求アクセル開度検出部９３と、アクセル開度補正部９４と、アクセル開度制御部９５と、を備える。

記憶部９１は、内燃機関１００の運転の制御に関して、予め設定された様々な情報を記憶している。記憶部９１に記憶される情報としては、例えば、アクセルなまし率αの算出マップ等を挙げることができる。

ＨＣ吸着量推定部９２は、酸化触媒６１に吸着される未燃炭化水素ＨＣの吸着量を推定する。この推定は、例えば以下のような方法で行うことが考えられる。即ち、ＨＣ吸着量推定部９２は、要求アクセル開度検出部９３から検出された要求アクセル開度に基づく内燃機関１００の負荷、及び、図略の回転数検出部から検出された内燃機関１００の回転数等に基づいて内燃機関１００の運転状態を求め、この運転状態に基づいて、内燃機関１００のＨＣ排出量を算出する。そして、ＨＣ吸着量推定部９２は、上記のＨＣ排出量と、酸化触媒６１の温度と、排気ガス温度センサ７１から検出された排気温度等に基づいて、ＨＣの吸着量を求める。ただし、上記のＨＣ排出量は、内燃機関１００の負荷及び回転数に基づくマップにより求めることもできる。また、排気温度は、排気ガス温度センサ７１から取得することに代えて、内燃機関１００の負荷及び回転数に基づくマップにより求めることもできる。

要求アクセル開度検出部９３は、例えば図略のアクセルポジションセンサから構成されており、オペレータが指示するアクセルの開度を検出する。以下の説明では、オペレータの指示等により要求されたアクセルの開度を、要求アクセル開度と呼ぶことがある。

アクセル開度補正部９４は、エンジン本体１０の運転状態に応じて、記憶部９１で記憶されたマップ又は計算式を用いて、要求アクセル開度検出部９３で検出された要求アクセル開度の変化に対する応答性を低下させるように補正して補正値を得る。

アクセル開度制御部９５は、要求アクセル開度検出部９３又はアクセル開度補正部９４から制御用アクセル開度を取得して、インジェクタ８５の燃料噴射バルブの開閉等を制御する。具体的に説明すると、アクセル開度制御部９５は、例えば、アクセル開度補正部９４で要求アクセル開度を補正した場合、補正後の要求アクセル開度に一致するように、実際のアクセル開度を制御する。一方、アクセル開度補正部９４で要求アクセル開度を補正していない場合、当該要求アクセル開度に一致するように、実際のアクセル開度を制御する。

次に、本実施形態のＥＣＵ９０において、ローアイドル運転中に、当該内燃機関１００が搭載された車両のアクセルがオペレータにより操作された場合において、当該アクセル開度に対して行われる補正について説明する。なお、以下の説明においては、アクセル開度の変化に対する応答性を低下させるように補正を行う制御を、アクセルなまし制御と呼ぶことがある。

先ず、ＥＣＵ９０が行う具体的な処理について、図３及び図４を参照して説明する。図３は、ローアイドル運転継続時間カウントアップ処理で用いるフローチャートである。図４は、ローアイドル運転中に加速された時に実行するアクセルなまし制御で用いるフローチャートである。

図３に示すフローは、エンジン本体１０の運転時に常時実行される。このフローがスタートすると、ＥＣＵ９０は先ず、エンジン本体１０の回転数が所定以下であるか否かを判定する（ステップＳ１０１）。

ステップＳ１０１の判断で、回転数が所定より大きい場合は、ＥＣＵ９０は、内燃機関１００がローアイドル運転ではないと判定し、ローアイドル運転の継続時間に対するカウント値をゼロにリセットして（ステップＳ１０２）、ステップＳ１０１に戻る。一方、回転数が所定以下である場合、ＥＣＵ９０は、燃料の噴射量指示値が所定以下であるか否かを判定する（ステップＳ１０３）。

ステップＳ１０３の判断で、燃料の噴射量指示値が所定以下である場合、ＥＣＵ９０は、内燃機関１００がローアイドル運転であると判定し、ローアイドル運転の継続時間のカウント値に１を加算して（ステップＳ１０４）、ステップＳ１０１に戻る。一方、燃料の噴射量指示値が所定より大きい場合、ＥＣＵ９０は、内燃機関１００がローアイドル運転ではないと判定し、上記のカウント値をゼロにリセットして（ステップＳ１０２）、ステップＳ１０１に戻る。

図４に示すフローは、図３のフローと並行して、エンジン本体１０の運転時に常時実行される。このフローがスタートすると、ＥＣＵ９０は先ず、ＨＣ吸着量推定部９２で推定されたＨＣ吸着量が所定の閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ２０１）。

ステップＳ２０１の判断で、ＨＣ吸着量が所定の閾値以上である場合、アクセルなまし制御を実行する必要があることを意味する。そこで、ＥＣＵ９０は、この場合は、アクセルなまし制御を実行する旨を内部処理のために記憶する（ステップＳ２０２）。ただし、ステップＳ２０２の処理は省略しても良い。その後、ＥＣＵ９０は、要求アクセル開度検出部９３で検出された要求アクセル開度がゼロ以外であるか否か等に基づいて、アクセル操作の有無を判定する（ステップＳ２０３）。

ステップＳ２０３の判断で、アクセル操作がある場合、アクセル開度補正部９４は、ローアイドル運転継続時間及び要求アクセル開度等に基づいて、当該要求アクセル開度を補正する（ステップＳ２０４）。その後、アクセル開度制御部９５は、アクセル開度補正部９４で補正された要求アクセル開度を制御用アクセル開度として取得し（ステップＳ２０５）、取得した制御用アクセル開度に基づいて実際のアクセル開度を制御する（ステップＳ２０６）。その後、ステップＳ２０１に戻る。

ステップＳ２０３の判断で、アクセル操作がない場合、アクセル開度を０％とし（ステップＳ２０７）、ステップＳ２０６に進む。

一方、ステップＳ２０１の判断で、ＨＣ吸着量が所定の閾値未満である場合、ＥＣＵ９０は、エンジン本体１０のローアイドル運転の継続時間がカウントアップされているか否か（即ち、ローアイドル運転中であるか否か）を判定する（ステップＳ２０８）。この判定は、図３のフローで説明したカウント値がゼロであるか否かに基づいて行うことができる。

ステップＳ２０８の判断で、ローアイドル運転の継続時間がゼロである場合、アクセルなまし制御を実行する必要がないことを意味する。そこで、ＥＣＵ９０は、この場合は、アクセルなまし制御を実行しない旨を内部処理のために記憶する（ステップＳ２０９）。ただし、ステップＳ２０９の処理は省略しても良い。その後、ＥＣＵ９０は、アクセル操作の有無を判定する（ステップＳ２１０）。

ステップＳ２１０の判断で、アクセル操作がある場合、アクセル開度制御部９５は、要求アクセル開度検出部９３により検出された要求アクセル開度をそのまま制御用アクセル開度として取得する（ステップＳ２１１）。そして、アクセル開度制御部９５は、取得した制御用アクセル開度に基づいて実際のアクセル開度を制御する（ステップＳ２０６）。その後、ステップＳ２０１に戻る。

ステップＳ２１０の判断で、アクセル操作がない場合、ＥＣＵ９０はアクセル開度が０％であるとして（ステップＳ２０７）、ステップＳ２０６に進む。

一方、ステップＳ２０８の判断で、ローアイドル運転中である場合、アクセルなまし制御を実行する必要があるので、上述のステップＳ２０２〜ステップＳ２０７の処理を行う。

以下、上述のフローを実行することによる効果を説明する。図５は、アクセルなまし制御を示す概念図である。

図５は、オペレータが、長時間のローアイドル運転の後のタイミングである時刻ｔ１と、短時間のローアイドル運転の後のタイミングである時刻ｔ２と、において、アクセルを０％から１００％まで急激に開く操作を行った場合の各値の変化をグラフで示している。５つのグラフの横軸は何れも時間であり、時刻は上下のグラフで対応している。

オペレータは、時刻ｔ１において、アクセルを０％から１００％まで急激に開く。この時刻ｔ１では、長時間のローアイドル運転により、酸化触媒６１へのＨＣ吸着量が相当に大きくなっている。

時刻ｔ１での急加速操作において、上記のアクセルなまし制御が行われる。それまで長時間のローアイドル運転が行われていたため、要求アクセル開度の上昇に対して補正後のアクセル開度（制御用アクセル開度）の上昇は鈍く、これに伴って、エンジン回転数の上昇も緩やかである。

従って、酸化触媒６１に対するＨＣ吸着量は、アクセルなまし制御がない場合よりも、ある場合の方が、ゆっくり低下し、これはＨＣの放出が緩やかになっていることを示している。従って、酸化触媒６１の過大な温度上昇が起こらなくなっている。

オペレータは、しばらくした後にアクセルを０％に戻し、時間が少し経過したタイミングである時刻ｔ２において、アクセルを再び１００％まで急激に開く。

この急加速操作に対してもアクセルなまし制御が行われるが、時刻ｔ２までのローアイドル運転は短時間であったため、アクセル開度の補正は実質的に殆ど行われない。従って、制御用アクセル開度は、要求アクセル開度とほぼ同様に変化する。しかしながら、時刻ｔ２では酸化触媒６１に対するＨＣ吸着量が少なかったため、酸化触媒６１の過大な温度上昇は起こらない。

このように、本実施形態のＥＣＵ９０は、オペレータの操作により入力されたアクセル開度を補正することによって、制御用アクセル開度の急激な変化を回避することができる。これにより、排気ガスの急増を回避できるので、酸化触媒６１に吸着された未燃炭化水素ＨＣは、一気に大量放出されずに徐々に放出されることになる。従って、酸化触媒６１の過昇温を回避することができる。

続いて、検出されたアクセル開度を補正する２つの例について、図６及び図７を参照して説明する。

第１の補正の例は、図６に示すアクセルなまし率αを用いるものである。このアクセルなまし率αは、図５の１番上のグラフに示す要求アクセル開度の上昇に対し、上から２番目のグラフにおける制御用アクセル開度の上昇をどれだけ鈍らせるかに対応するものである。アクセルなまし率αが大きくなるほど、制御用アクセル開度の上昇の傾きが水平に近くなる（言い換えれば、上昇が緩やかになる）。

図６に示すアクセルなまし率αの算出マップは、ローアイドル運転継続時間と、要求アクセル開度検出部９３で検出された要求アクセル開度と、に応じてアクセルなまし率αを決定するためのものである。この算出マップは、図６に示すように、ローアイドル運転継続時間と、アクセル開度と、の組合せになまし率αを対応付けた２次元のテーブルとして表現することができる。

図６に示すように、アクセルなまし率αは、ローアイドル運転継続時間が増加するのに従って増大するように、かつ、検出されたアクセル開度が大きくなるのに従って増大するように設定されている。

即ち、ローアイドル運転継続時間が少ない場合、酸化触媒６１に吸着される未燃炭化水素ＨＣの量がまだ少ない可能性が高く、アクセル開度の変化によって、未燃炭化水素ＨＣが大量に放出されるおそれが低い。また、オペレータが操作されたアクセル開度が小さい場合、排気ガスの増加量が限られているので、未燃炭化水素ＨＣが大量に放出される可能性も低い。このような場合、アクセル開度に対するなまし率αを小さい値又はゼロに設定することによって、オペレータにより操作されたアクセル開度に対して速やかに応答するようにすることができる。

一方、ローアイドル運転継続時間が長く、かつ、検出されたアクセル開度が大きい場合、アクセル開度に対するなまし率αを大きく設定することで、制御用アクセル開度が変化する勾配を小さくすることができる。この結果、未燃炭化水素ＨＣが一気に大量放出されることを回避できる。

第２の補正の例は、図７に示すアクセルなまし率β及びローアイドル継続時間補正係数を用いるものである。

図７に示すアクセルなまし率βのベースマップは、エンジン本体１０の目標回転数と、エンジン本体１０の目標負荷率と、に応じてアクセルなまし率βを決定するためのものである。このベースマップは、図７に示すように、目標回転数と、目標負荷率と、の組合せになまし率βを対応付けた２次元のテーブルとして表現することができる。なお、当該目標回転数及び目標負荷率は、要求アクセル開度に基づいて算出することができる。

図７に示すように、アクセルなまし率βは、目標回転数の増加に伴って増大するように、かつ、目標負荷率の増大に伴って増大するように設定されている。

即ち、目標回転数及び目標負荷率が小さい場合、排気ガスの増加量が限られているので、未燃炭化水素ＨＣが大量に放出される可能性が低い。このような場合、アクセル開度に対するなまし率βを小さい値又はゼロに設定することで、自然なアクセル操作感を実現できる。

一方、目標回転数及び目標負荷率が大きい場合、排気ガスの増加量も大きいと考えられる。従って、この場合は、アクセル開度に対するなまし率βを大きく設定することで、制御用アクセル開度の変化勾配を小さくすることができる。この結果、未燃炭化水素ＨＣが一気に大量放出されることを回避できる。

ローアイドル継続時間補正係数は、図７に示すように、ローアイドル継続時間に対応付けて設定することができる。即ち、ローアイドル継続時間が大きければ大きい程、当該ローアイドル継続時間補正係数が大きくなる。

このように、アクセル開度の補正を、排気ガスの増加量を一層よく反映している目標回転数及び目標負荷率に基づいて行うことで、適切な補正を実現することができる。

以上に説明したように、本実施形態のＥＣＵ９０は、酸化触媒６１を備えた内燃機関１００に備えられている。ＥＣＵ９０は、要求アクセル開度検出部９３と、アクセル開度補正部９４と、アクセル開度制御部９５と、を備える。要求アクセル開度検出部９３は、要求アクセル開度を検出する。アクセル開度補正部９４は、内燃機関１００がローアイドル運転された後に、要求アクセル開度検出部９３で検出された要求アクセル開度の上昇に対する応答性を低下させるように、要求アクセル開度を補正する。アクセル開度制御部９５は、アクセル開度補正部９４により補正された要求アクセル開度に基づいて、アクセル開度を制御する。

これにより、ローアイドル運転が継続した後、要求されたアクセル開度の上昇に対する応答性を低下させることができるので、実際のアクセル開度が急激に変化することによって排気ガスが急増するのを防止できる。この結果、酸化触媒６１に吸着された未燃炭化水素ＨＣが一気に大量放出されることによる酸化触媒６１の過昇温を回避することができる。

また、本実施形態のＥＣＵ９０において、アクセル開度補正部９４は、ローアイドル運転の継続時間に応じて、要求アクセル開度の補正の有無及び補正の程度を異ならせる。

これにより、時間を計測する簡単な処理で、アクセルに関する操作フィーリングの低下を抑制しつつ、酸化触媒６１の過昇温を効果的に防止することができる。

また、本実施形態のＥＣＵ９０は、酸化触媒６１に吸着される未燃炭化水素ＨＣの吸着量を推定するＨＣ吸着量推定部９２を備える。アクセル開度補正部９４は、ＨＣ吸着量推定部９２で推定された前記吸着量に応じて、要求アクセル開度の補正の有無を異ならせる。

これにより、酸化触媒６１への未燃炭化水素ＨＣの吸着量を考慮することができるので、操作フィーリングを維持しつつ、酸化触媒６１の過昇温を確実に回避することができる。

また、本実施形態のＥＣＵ９０において、アクセル開度補正部９４は、ＨＣ吸着量推定部９２で推定された吸着量が所定未満である場合は、内燃機関１００がローアイドル運転されているときに、要求アクセル開度を補正する（図４のステップＳ２０１、Ｓ２０８、Ｓ２０２）。アクセル開度補正部９４は、ＨＣ吸着量推定部９２で推定された吸着量が所定以上である場合は、内燃機関１００がローアイドル運転されているか否かに関係なく、要求アクセル開度を補正する（図４のステップＳ２０１、Ｓ２０２）。

即ち、未燃炭化水素ＨＣの吸着量は、酸化触媒６１の状態や運転条件等により変動する。この点、上記の構成では、推定された未燃炭化水素ＨＣの吸着量が所定以上である場合には、内燃機関１００が現在ローアイドル運転されているか否かに関係なく、アクセル開度の急激な変化を抑制することができる。この結果、酸化触媒６１の過昇温を一層確実に回避することができる。

また、上述の第１の補正の例では、ＥＣＵ９０が備える記憶部９１は、アクセル開度補正部９４が用いるなまし率αのマップを記憶する。なまし率αは、ローアイドル運転の継続時間が増大するのに従って増大し、かつ、要求アクセル開度検出部９３で検出されたアクセル開度が増大するのに従って増大するように設定されている。

これにより、ローアイドル運転の継続時間及び検出されたアクセル開度に応じて適切ななまし率αを設定することができる。

また、第２の補正の例では、ＥＣＵ９０が備える記憶部９１は、アクセル開度補正部９４が用いるなまし率βのマップと、時間補正係数のマップと、を記憶する。なまし率βは、要求アクセル開度検出部９３で検出されたアクセル開度に応じた内燃機関１００の目標回転数及び目標負荷率に基づいて設定される。時間補正係数は、ローアイドル運転の継続時間に基づいて設定される。

これにより、内燃機関の運転状態を適切に反映した補正を行うことができる。

次に、第２実施形態を説明する。図８は、第２実施形態のアクセルなまし制御におけるアクセルの変化率制限を示すグラフである。図９は、第２実施形態の状態遷移時間ベースマップを示す図である。なお、本実施形態の説明においては、前述の実施形態と同一又は類似の部材には図面に同一の符号を付し、説明を省略する場合がある。

本実施形態のＥＣＵ９０においては、酸化触媒６１に吸着された未燃炭化水素ＨＣの推定量が所定以上である場合、又は、ローアイドル運転中で、アクセルが操作されたとき、当該アクセル開度の変化率を制限するように、要求アクセル開度に対するアクセルなまし制御を行っている。即ち、オペレータの操作により入力された要求アクセル開度に制御アクセル開度が達する時間を遅らせている。

具体的には、アクセル開度補正部９４は、図８のグラフのａで示すように、要求アクセル開度検出部９３で検出された要求アクセル開度を目標として、所定の状態遷移時間を掛けて直線的に変化する制御用アクセル開度を得るようにアクセル開度を補正する。

上記の状態遷移時間は、例えば、図９に示す状態遷移時間ベースマップ及びローアイドル継続時間補正係数を用いて算出することができる。

図９に示す状態遷移時間ベースマップは、エンジン本体１０の目標回転数と、目標負荷率と、に応じて状態遷移時間を決定するためのものである。この状態遷移時間ベースマップは、図９に示すように、目標回転数と、目標負荷率と、の組合せに状態遷移時間を対応付けた２次元のテーブルとして表現することができる。

図９に示すように、状態遷移時間は、目標回転数の増加に伴って増大するように、かつ、目標負荷率の増大に伴って増大するように設定されている。

即ち、目標回転数及び目標負荷率が小さい場合、排気ガスの増加量が限られているので、未燃炭化水素ＨＣが大量に放出される可能性が低い。このような場合、アクセル開度に対する状態遷移時間を小さい値又はゼロに設定することができる。

一方、目標回転数及び目標負荷率が大きい場合、排気ガスの増加量も大きいと考えられるので、アクセル開度に対する状態遷移時間を大きく設定する。これにより、制御用アクセル開度の変化勾配が小さくなるので、未燃炭化水素ＨＣが一気に大量放出されることを回避できる。

ローアイドル継続時間補正係数は、図９に示すように、ローアイドル継続時間に対応付けて設定することができる。即ち、ローアイドル継続時間が大きければ大きい程、当該ローアイドル継続時間補正係数が大きくなる。

具体的な算出例としては、要求アクセル開度に対応する目標回転数が２０００／ｍｉｎ、目標負荷率が１００％、ローアイドル継続時間が５時間であった場合、図９のマップを参照して、アクセル開度の状態遷移時間は、５×０．５＝２．５秒と計算することができる。即ち、制御用アクセル開度を図８の要求アクセル開度と同様に変化させずに、当該制御用アクセル開度が要求アクセル開度に達するまでの時間を２．５秒遅らせる。

このように、オペレータの操作により入力された要求アクセル開度に対して、エンジン本体１０の制御用アクセル開度の変化率を制限することにより、排気ガスの急増を回避できる。この結果、大量の未燃炭化水素ＨＣが一気に放出されることによる酸化触媒６１の過昇温を防止することができる。

要求アクセル開度に対してどのように補正を行うかは任意であり、例えば、図８のグラフのａに代えて、ｂ又はｃのような曲線的な変化を示すように補正することもできる。図８のｂ又はｃで示す補正は、要求アクセル開度と現在アクセル開度との差を所定の値（なまし値）で除して、現在アクセル開度と加算した値を制御アクセル開度とすることにより実現することができる。このなまし値は、状態遷移時間に応じて定められる。この場合、要求アクセル開度に対する応答性をあまり低下させずに、排気ガスの急増を緩和することができる。

また、要求アクセル開度に対する補正は、図８のグラフのｄで示すように行うこともできる。図８のｄで示す補正は、要求アクセル開度と現在アクセル開度との差に対し、時間に応じて増加するように設定された変化量の関数を乗じて、現在アクセル開度と加算した値を制御アクセル開度とすることにより実現することができる。この変化量の関数は、０以上１以下の値をとり、状態遷移時間が経過した時点で１となるように定められる。

なお、図８の下部のｄの部分で示した式は、変化量の関数を適宜定めることにより、ｄだけでなくａ〜ｃの全てのアクセル開度曲線を実現することができる。

以上に説明したように、本実施形態のＥＣＵ９０は、要求アクセル開度検出部９３で検出されたアクセル開度に達するまでの状態遷移時間と、時間補正係数と、を記憶する記憶部９１を備える。状態遷移時間は、内燃機関１００の目標回転数及び目標負荷率に基づいて設定される。時間補正係数は、ローアイドル運転の継続時間に基づいて設定される。アクセル開度補正部９４は、要求アクセル開度検出部９３で検出されたアクセル開度に対して、状態遷移時間と時間補正係数とに基づく変化率を実現するように、アクセル開度を補正する。

これにより、制御用アクセル開度の変化率を制限することで、酸化触媒６１に吸着された未燃炭化水素ＨＣが一気に大量放出されることを回避することができる。

以上に本発明の好適な実施の形態及び変形例を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。

図２において、ＨＣ吸着量推定部９２を省略することもできる。言い換えれば、図４のフローにおいてステップＳ２０１の判断を省略し、ステップＳ２０８の判断だけでアクセルなまし制御を行うか否かを決定するように変更することもできる。

ＨＣ吸着量推定部９２が推定したＨＣ吸着量の大小に応じて、要求アクセル開度の補正の程度を変化させるように構成することもできる。例えば、図６のマップに代えて、要求アクセル開度とＨＣ吸着量との組合せで決まるようにアクセルなまし率αのマップを定めることが考えられる。

ＥＣＵ９０は、未燃炭化水素ＨＣの推定吸着量が所定以上である場合、又は、ローアイドル運転中において、アクセル開度の変化量が所定以上である場合、上述のアクセルなまし制御を実行し、そうでない場合、実行しないように構成されても良い。

なまし率αは、例えば、アクセル開度の変化量に基づいて設定されても良い。

なまし率β及び状態遷移時間を求めるための目標負荷率の代わりに、燃料噴射量、吸気量等を用いることができる。

要求アクセル開度の補正に関する情報（例えば、なまし率α，β、状態遷移時間、ローアイドル継続時間補正係数等）は、マップ等に代えて、例えば所定の計算式により取得するように変更することもできる。

ＥＣＵ９０は、車両用の内燃機関１００に代えて、他の用途の内燃機関に用いることもできる。

９０ ＥＣＵ（制御装置）
９３ 要求アクセル開度検出部
９４ アクセル開度補正部
９５ アクセル開度制御部
１００ 内燃機関

Claims (3)

1. 酸化触媒を備える内燃機関の制御装置であって、
   要求されたアクセル開度である要求アクセル開度を検出する要求アクセル開度検出部と、
   前記内燃機関がローアイドル運転された後に、前記要求アクセル開度検出部で検出された前記要求アクセル開度の変化に対する応答性を低下させるように、前記要求アクセル開度を補正するアクセル開度補正部と、
   前記アクセル開度補正部により補正された前記要求アクセル開度に基づいて、アクセル開度を制御するアクセル開度制御部と、
   を備え、
   前記アクセル開度補正部は、前記ローアイドル運転の継続時間に応じて、前記要求アクセル開度の補正の有無及び補正の程度の少なくとも何れかを異ならせることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 請求項１に記載の内燃機関の制御装置であって、
   前記酸化触媒に吸着される未燃炭化水素の吸着量を推定する吸着量推定部を備え、
   前記アクセル開度補正部は、前記吸着量推定部で推定された前記吸着量に応じて、前記要求アクセル開度の補正の有無及び補正の程度の少なくとも何れかを異ならせることを特徴とする内燃機関の制御装置。
3. 請求項２に記載の内燃機関の制御装置であって、
   前記アクセル開度補正部は、
   前記吸着量推定部で推定された前記吸着量が所定未満である場合は、前記内燃機関がローアイドル運転されているときに、前記要求アクセル開度を補正し、
   前記吸着量推定部で推定された前記吸着量が所定以上である場合は、前記内燃機関がローアイドル運転されているか否かに関係なく、前記要求アクセル開度を補正することを特徴とする内燃機関の制御装置。

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