JPH0771304A

JPH0771304A - 内燃機関の制御装置

Info

Publication number: JPH0771304A
Application number: JP6018540A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Oi; 康広大井; Michio Furuhashi; 道雄古橋; Hiroyuki Sawamoto; 広幸澤本; Hidemi Onaka; 英巳大仲; Hiroshi Tanaka; 比呂志田中; Kenichi Harada; 健一原田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1993-06-29
Filing date: 1994-02-15
Publication date: 1995-03-14

Abstract

(57)【要約】【目的】空燃比のフィードバック制御を開始する時期
を、機関始動時の機関水温により可変にすることによ
り、実際の内燃機関の暖機状態応じてより正確な空燃比
フィードバック制御を開始させるようにすることを目的
とする。【構成】始動後の内燃機関の温度を測定する内燃機関
の制御装置において、始動時の冷却水の温度を測定する
冷却水温測定手段と、始動時からの吸入空気量相当値の
積算値を演算する演算手段と、上記冷却水温と上記吸入
空気量相当値の積算値とから内燃機関の温度状態を推定
する推定手段とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は始動開始後の機関温度を
測定する内燃機関の制御装置に関し、更に詳しくは、始
動時の冷却水の温度を測定する冷却水温測定手段と、始
動時からの吸入空気量相当値の積算値を演算する演算手
段とを備えた内燃機関の制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】実開昭６３−２６７４８号公報には、排
気系に二次空気を供給して触媒の暖機を促進すると共
に、暖機後は空燃比のフィードバック制御を行う内燃機
関において、触媒が十分暖機されている場合には二次空
気の供給を停止して、空燃比のフィードバック制御を行
い、触媒の過熱、フィードバック制御の開始遅れによる
エミッションの悪化を防止することを目的として、排気
系に空燃比センサを設け、このセンサからの出力によっ
て空燃比のフィードバック制御を行い、一方で、触媒の
温度を検出し、触媒が暖機状態に達したか否かを判定し
て、触媒が暖機している場合には、二次空気の供給を停
止しかつ空燃比のフィードバック制御を開始するように
している。この場合において、内燃機関の温度を、始動
時からの積算吸入空気量から推定していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、冷却水温、
即ち機関の温度は始動時の内燃機関の状態に応じて変化
するが、上述の従来技術においては、始動時の状態が考
慮されていないので、空燃比のフィードバック制御の開
始を判断する積算吸入空気量の所定値が固定されている
ため内燃機関が実際に暖機されていても暖機されていな
いと判断し、フィードバックが開始されずにエミッショ
ンの悪化をもたらすという問題があった。

【０００４】そこで、本発明は、空燃比のフィードバッ
ク制御を開始する時期すなわち機関の暖機状態を機関始
動時の機関水温により可変にすることにより、実際の内
燃機関の暖機状態に応じてより正確な空燃比フィードバ
ック制御を開始させるようにすることを課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の課題を達成するた
めに、請求項１に記載の発明によると、始動後の内燃機
関の温度を測定する内燃機関の制御装置において、始動
時の冷却水の温度を測定する冷却水温測定手段と、始動
時からの吸入空気量相当値の積算値を演算する演算手段
と、上記冷却水温と上記吸入空気量相当値の積算値とか
ら内燃機関の温度状態を推定する推定手段とを備える内
燃機関の制御装置が提供される。

【０００６】請求項２に記載の発明によると、始動後の
内燃機関の温度を測定する内燃機関の制御装置におい
て、始動時の冷却水の温度を測定する冷却水温測定手段
と、始動時からの吸入空気量相当値の積算値を演算する
演算手段と、上記冷却水温と上記吸入空気量相当値の積
算値とから内燃機関の空燃比のフィードバック制御の開
始時期を算出する算出手段とを備える内燃機関の制御装
置が提供される。

【０００７】請求項３に記載の発明によると、内燃機関
の排気系に設けられた触媒を通電加熱するための通電加
熱式触媒を備えた内燃機関の制御装置において、始動時
の冷却水の温度を測定する冷却水温測定手段と、始動時
からの吸入空気量相当値の積算値を演算する演算手段
と、上記冷却水温と上記吸入空気量相当値の積算値とか
ら通電加熱式触媒の通電終了時期を算出する算出手段と
を備える内燃機関の制御装置が提供される。

【０００８】請求項４に記載の発明によると、冷却水温
と吸入空気量相当値の積算値とに加え、バッテリの電圧
状態からも通電加熱式触媒の通電終了時期を算出するこ
とを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の制御装置が
提供される。請求項５に記載の発明によると、始動後の
内燃機関の温度を測定する内燃機関の制御装置におい
て、始動時の冷却水の温度を測定する冷却水温測定手段
と、始動時からの吸入空気量相当値の積算値を演算する
演算手段と、上記冷却水温と上記吸入空気量相当値の積
算値とから暖機時の燃料増量係数を算出する算出手段と
を備える内燃機関の制御装置が提供される。

【０００９】請求項６に記載の発明によると、排気ガス
の一部を排気系から吸気系に再循環させる排気ガス再循
環装置を具備する内燃機関の制御装置において、始動時
の冷却水の温度を測定する冷却水温測定手段と、始動時
からの吸入空気量相当値の積算値を演算する演算手段
と、上記冷却水温と上記吸入空気量相当値の積算値とか
ら前記排気ガス再循環装置による排気ガス再循環の開始
時期を算出する算出手段とを備える内燃機関の制御装置
が提供される。

【００１０】

【作用】本願の発明によると、機関始動時の水温により
空燃比のフィードバック制御の開始時期を変更している
ので、特に機関冷間時から始動した場合、機関が暖機状
態に達し、また触媒が活性温度に達しているにもかかわ
らず、空燃比のフィードバック制御が開始されないため
に生じる、燃費の悪化、エミッションの悪化を防止する
ことができる。また、機関冷間時のエミッション（特に
ＣＯエミッション）を低減できるので二次空気装置がな
くても冷間ＣＯエミッション規制を達成できコスト低減
になる。更にまた、従来のように機関水温がある一定値
になった時にフィードバック制御を開始している場合に
比べ、始動後、水温センサが異常状態になった時でも積
算吸入空気量或いは負荷の積算値が始動時水温で設定さ
れた所定値を越えた時点で空燃比のフィードバック制御
が開始され、エミッションの悪化を防止できる。

【００１１】請求項３に記載の発明によると、通電加熱
式触媒の発熱量及び排気ガスからの受熱量に応じた制御
が行われるので、例えば、使用者がバッテリの誤配線を
行った場合、或いは誤ったバッテリ（例えば２４Ｖのも
の）を組付けた場合等において、通電加熱式触媒が過加
熱されたり、焼損したりするのを防止することができ
る。

【００１２】請求項３又は請求項４に記載の発明による
と、積算吸入空気量（ＴＧＡ）の判定値（ＴＧＡＧＲ
Ｄ）を機関始動時の水温（ＴＨＷＳＴ）によって可変と
しているので、最適な触媒暖機制御を行うことができ、
通電停止時における触媒到達温度のばらつきを小さくす
ることができる。請求項５に記載の発明によると、暖機
燃料増量係数を積算吸入空気量の相当値及び始動時の冷
却水温で算出しているので、実際の燃焼状態に応じた燃
料増量値の設定が可能となる。請求項６に記載の発明に
よると、排気ガス再循環（ＥＧＲ）制御の開始時期が機
関の始動状態と暖機の程度に応じて最適に制御される。

【００１３】

【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の実施例に
ついて詳細に説明する。図１に本発明の実施例１のフロ
ーチャートを示す。ステップ１００において、機関の始
動状態（ＸＳＴＥＦＩ）を判定し、始動前（ＸＳＴＥＦ
Ｉ＝１）の時は、ステップ１０１において機関の水温
（ＴＨＷ）を読み込み、ステップ１０２において始動時
水温（ＴＨＷ）により設定されたフィードバック開始判
定用吸入空気量の積算値（ＫＦＢＧＡＣ）を、下記に示
すようなマップより求め、その値をセットする。即ち下
記の表１は、始動時水温（ＴＨＷ）に対するフィードバ
ック開始判定用の吸入空気量積算値（ＫＦＢＧＡＣ）を
実験等により求めたマップを示すものである。

【００１４】

【表１】

【００１５】機関始動後は、ステップ１０３において、
フューエルカット中であるか否かを判定し（ＸＦＣ）、
フューエルカット中である場合（ＸＦＣ＝１）は、ステ
ップ１０７に進み吸入空気量の積算を行なわず、そのま
まルーチンを終了する。その結果、吸入空気量の積算値
（ＧＡＣｉ）はフューエルカット前の値を保持する（Ｇ
ＡＣｉ＝ＧＡＣｉ−１）。即ち、フューエルカット中は
吸入空気量の積算を行わないことにより、実際に燃焼に
寄与した空気量だけの積算になるため暖機状態の推定を
より一層確実なものとしている。

【００１６】フューエルカット中でない場合は、ステッ
プ１０４において、吸入空気量の積算する（ＧＡＣｉ＝
ＧＡＣｉ−１＋ＧＡ）。ここで、ＧＡは単位時間（１秒
間）当りの吸入空気量（ｇ）である。ステップ１０５に
おいて、吸入空気量の積算値（ＧＡＣｉ）を、始動時に
セットしたフィードバック開始判定用の吸入空気量積算
値（ＫＦＢＧＡＣ）と比較する。吸入空気量の積算値が
フィードバック開始判定用の吸入空気量積算値を越えて
いる場合（ＧＡＣｉ≧ＫＦＢＧＡＣ）は、機関暖機後で
あると判断し、ステップ１０６において空燃比のフィー
ドバック制御を開始する。一方、吸入空気量の積算値が
フィードバック開始判定用の吸入空気量積算値を越えて
いない場合（ＧＡＣｉ＜ＫＦＢＧＡＣ）は、ステップ１
０８において、空燃比のフィードバック制御を開始しな
い。

【００１７】尚、フィードバック開始判定用の吸入空気
量積算値は始動時水温が高い程小さくする。図２に本発
明の実施例２のフローチャートを示す。実施例１と相違
する点のみを説明する。空燃比のフィードバック制御に
関しての判定を、機関の負荷の積算値、即ち機関１回転
当りの吸入空気量の積算値により行う実施例である。

【００１８】始動前である場合（ＸＳＴＥＦＩ＝１）
は、ステップ１０１において機関の水温（ＴＨＷ）を読
み込み、ステップ１１２において始動時水温（ＴＨＷ）
により設定されたフィードバック開始判定用の機関１回
転当りの吸入空気量の積算値（ＫＦＢＧＮＣ）を、下記
の表２に示すマップより求め、その値をセットする。即
ち、表２は、始動時水温（ＴＨＷ）に対するフィードバ
ック開始判定用の機関１回転当りの吸入空気量の積算値
（ＫＦＢＧＡＣ）を実験等により求めたマップである。

【００１９】

【表２】

【００２０】機関始動後で、フューエルカット中である
場合（ＸＦＣ＝１）は、ステップ１１７において、機関
１回転当りの吸入空気量の積算値（ＧＮＣｉ）はフュー
エルカット前の値を保持する（ＧＮＣｉ＝ＧＮＣｉ−
１）。フューエルカット中でない場合は、ステップ１１
４において、機関１回転当りの吸入空気量ＧＮ（ｇ／ｒ
ｅｖ）を積算する（ＧＮＣｉ＝ＧＮＣｉ−１＋ＧＮ）。
そして、ステップ１１５において、機関１回転当りの吸
入空気量の積算値（ＧＮＣｉ）を、始動時にセットした
フィードバック開始判定用の機関１回転当りの吸入空気
量積算値（ＫＦＢＧＮＣ）と比較する。機関１回転当り
の吸入空気量の積算値がフィードバック開始判定用の機
関１回転当りの吸入空気量積算値を越えている場合（Ｇ
ＮＣｉ≧ＫＦＢＧＮＣ）は、機関暖機後であると判断
し、ステップ１０６において空燃比のフィードバック制
御を開始する。一方、機関１回転当りの吸入空気量の積
算値がフィードバック開始判定用の機関１回転当りの吸
入空気量積算値を越えていない場合（ＧＮＣｉ＜ＫＦＢ
ＧＮＣ）は、ステップ１０８において、空燃比のフィー
ドバック制御を開始しない。

【００２１】以上に説明したように、実施例１又は２で
は、機関の水温により空燃比のフィードバック制御の開
始時期を変更しているので、特に機関冷間時から始動し
た場合、機関が暖機状態に達し、また触媒が活性温度に
達しているにもかかわらず、空燃比のフィードバック制
御が開始されないために生じる、燃費の悪化、エミッシ
ョンの悪化を防止することができる。また、機関冷間時
のエミッション（特にＣＯエミッション）が低減できる
ので二次空気供給装置なしでも冷間時のＣＯエミッショ
ン規制を達成できコスト低減になる。更にまた、従来の
ように機関水温がある一定値以上の場合に空燃比のフィ
ードバック制御を開始している場合に比べ、始動後、水
温センサが所定温度以上を検出した時でも積算吸入空気
量或いは負荷の積算値が始動時水温で設定された所定値
を越えなければ、フィードバック制御を開始しないこと
により、エミッションの悪化を防止できるという効果が
ある。

【００２２】図３は、２つの通電加熱式触媒を並列に配
置した構成例を示す。並列な２つの排気通路には、それ
ぞれの触媒アッセンブリ１，２が設けられ、それらの上
流側には更に通電加熱式触媒３，４がそれぞれ設けられ
る。機関の電子制御装置（ＥＣＵ）５のポート６ないし
リレー７を制御することにより、バッテリ８及びオルタ
ネータ９から通電加熱式触媒３，４への電力供給が制御
され、各通電加熱式触媒３，４への通電が行なわれる。

【００２３】図４はこのような通電加熱式触媒３，４へ
の電力供給を制御するためのフローチャートである（実
施例３）を示す。ベースルーチン（ＢＥＨＣ）が開始さ
れると、まずステップ２０１において、排気系への二次
空気供給を実行するための前提条件が満たされているか
否か、即ち、フラグＸＡＩＲＥＸ＝１であるか否かが判
定される。フラグＸＡＩＲＥＸは、図示しない二次空気
制御ルーチンで実行され、始動時の水温が所定の範囲内
で、且つ所定の始動モードを抜けている場合に、二次空
気供給を実行するための前提条件が満たされたものと判
定される。

【００２４】このような二次空気供給を実行するための
前提条件が満たされた場合（ＸＡＩＲＥＸ＝１）は、ス
テップ２０２において、始動後の積算吸入空気量の所定
値（ＴＧＡｍａｘ）を、始動時の機関の水温（ＴＨＷ）
及びバッテリ電圧（ＢＡＴ）のテーブルから求める。図
５は、始動時の機関の水温（ＴＨＷ）及びバッテリ電圧
（ＢＡＴ）から始動後の積算吸入空気量の所定値（ＴＧ
Ａｍａｘ）を求める場合のマップである。また、図６は
通電加熱式触媒３，４への通電時間を求める場合のマッ
プである。

【００２５】通電加熱式触媒３，４への供給電力は電源
電圧（バッテリ電圧）によってほぼ決まる。即ち、機関
の運転条件が一定である場合は、排気ガスからの受熱量
は一定であり、触媒が活性温度に到達するまでの時間は
バッテリ電圧によって決まる。機関運転条件が一定（例
えば燃料噴射状態を一定に放置）での前記時間は始動後
の積算吸入空気量（ＴＧＡ）の所定値（ＴＧＡｍａｘ）
によって代用でき、例えばレーシング或いは即発進等の
ように、機関運転条件が変化しても、排気ガスからの所
定の受熱量はＴＧＡｍａｘで得られる。

【００２６】図５に示すように、バッテリ電圧が高い時
は、ＴＧＡｍａｘを相対的に小さくし、バッテリ電圧が
低い時は、ＴＧＡｍａｘを相対的に大きくする。また、
水温が高い時は、ＴＧＡｍａｘを相対的に小さくし、水
温が低い時は、ＴＧＡｍａｘを相対的に大きくする。ま
た、バッテリ電圧が１６Ｖ以上である時は、通電加熱式
触媒への通電を禁止している。これは何らかの原因で別
の電源が通電加熱式触媒に直列に接続された時等のよう
に、通電加熱式触媒に不用意な高電圧が印加された場合
に生ずる電気的負荷を軽減し、通電加熱式触媒を保護す
るためのフェイルセーフのためである。

【００２７】図４のステップ２０３において、始動後の
積算吸入空気量（ＴＧＡ）が所定値（ＴＧＡｍａｘ）を
越えているか否か、即ち機関が所定の空気量を消費して
いるか否かを判別する。消費していない場合（ＴＧＡ＜
ＴＧＡｍａｘ）は、ステップ２０４において、始動後の
経過時間（ＣＡＳＴ１）が所定値、例えば１０秒間を越
えているか否かを判定する。所定値以下の場合（ＣＡＳ
Ｔ１≦１０）は、ステップ２０５において、通電加熱式
触媒への通電を実施する（ＹＥＨＣ←１）。

【００２８】なお、ステップ２０４において、始動後の
経過時間の所定値（ＣＡＳＴ１）を可変とする場合にお
いては、図６に示すマップに基づいて、通電時間を求め
る。即ち、図６に示すように、バッテリ電圧が高い時
は、通電時間を相対的に短くし、バッテリ電圧が低い時
は、通電時間を相対的に長くする。また、水温が高い時
は、通電時間を相対的に短くし、水温が低い時は、通電
時間を相対的に長くする。バッテリ電圧が１６Ｖ以上で
ある時は、前述と同様の理由で、通電加熱式触媒への通
電を禁止する。

【００２９】ステップ２０１、ステップ２０３、及びス
テップ２０４において、条件を満たさない場合は、ステ
ップ２０６において、通電加熱式触媒への通電を停止し
（ＹＥＨＣ←０）、このルーチンを終了する（ＥＱ
Ｕ）。図７は通電加熱式触媒への電力供給を制御するた
めの他の実施例（実施例４）に係るフローチャートであ
る。この実施例では、図４で述べた実施例３における始
動後積算吸入空気量（ＴＧＡ）を始動後積算燃料量（Ｔ
ＧＦ）に置き換えたものである。したがって、図４のフ
ローチャートと異なる部分のみ説明する。

【００３０】まずステップ２０１において、排気系への
二次空気供給を実行するための前提条件が満たされてい
るか否かが判定され、二次空気供給の前提条件が満たさ
れている場合（ＸＡＩＲＥＸ＝１）、ステップ２１１に
おいて、通電加熱式触媒への通電が行われているか否か
を判定し、通電が行われていない場合（ＹＥＨＣ＝０）
は、ステップ２１２において、始動後の積算燃料量の所
定値（ＴＧＦｍａｘ）を、図示しない、始動時の機関の
水温（ＴＨＷ）及びバッテリ電圧（ＢＡＴ）のテーブル
から求める。始動後の積算燃料量の所定値（ＴＧＦｍａ
ｘ）は、図５に示した始動後の積算吸入空気量の所定値
（ＴＧＡｍａｘ）を求めるマップと同様のマップにより
求めることができる。

【００３１】なお、ステップ２１１において、通電加熱
式触媒への通電が行われている場合（ＹＥＨＣ＝１）
は、ステップ２１２における上記のようなテーブルサー
チを実行しないで、次のステップ２１３に移る。即ち、
通電加熱式触媒への通電直前の積算吸入空気量の所定値
（即ち、ＴＨＷ及びＢＡＴから求めたもの）が維持され
る。

【００３２】ステップ２１３において、始動後の積算燃
料量（ＴＧＦ）が所定値（ＴＧＦｍａｘ）を越えている
か否か、即ち機関が所定の燃料量を消費しているか否か
を判別する。消費していない場合（ＴＧＦ＜ＴＧＦｍａ
ｘ）は、ステップ２０４に進み、図４の場合と同様の制
御を行う。通電加熱式触媒への通電制御を図４〜図７で
説明した実施例３及び４のように行うと、通電加熱式触
媒の発熱量及び排気ガスからの受熱量に応じた制御が行
われるので、例えば、使用者がバッテリの誤配線を行っ
た場合、或いは誤ったバッテリ（例えば２４Ｖのもの）
を組付けた場合等において、通電加熱式触媒が過加熱さ
れたり、焼損したりするのを防止することができる。

【００３３】図８は、通電加熱式触媒への電力供給を制
御するための更に他の実施例（実施例５）に係るフロー
チャートである。この実施例では、積算吸入空気量（Ｔ
ＧＡ）の判定値（ＴＧＡＧＲＤ）を機関始動時の水温
（ＴＨＷＳＴ）によって可変し、通電加熱式触媒への通
電時間を可変にし、最適な触媒暖機制御を行うことで通
電停止時における触媒の到達温度のばらつきを小さくす
るものである。

【００３４】ベースルーチン（ＢＥＨＣ）が開始される
と、まずステップ３０１において、機関の始動状態（Ｘ
ＳＴＥＦＩ）を判定し、始動前（ＸＳＴＥＦＩ＝１）の
時は、ステップ３０２において機関の水温（ＴＨＷ）を
読み込み、始動時の水温をＴＨＷＳＴとする。機関始動
後は、ステップ３０３において、排気系への二次空気供
給を実行するための前提条件が満たされているか否か、
即ち、フラグＸＡＩＲＥＸ＝１であるか否かが判定され
る。二次空気供給の前提条件が満たされた場合（ＸＡＩ
ＲＥＸ＝１）は、ステップ３０４において、始動時機関
水温（ＴＨＷＳＴ）によって、始動後の積算吸入空気量
（ＴＧＡ）の判定値（ＴＧＡＧＲＤ）を算出する。

【００３５】図９は始動時機関水温（ＴＨＷＳＴ）によ
って始動後の積算吸入空気量の判定値（ＴＧＡＧＲＤ）
を算出するマップである。また、図１０は機関始動後の
触媒温度（低温始動時及び高温始動時）、吸入空気量の
積算値及び車速の時間的変化を示したものである。始動
時の水温が低い場合、触媒の活性化温度に到達するのに
必要なエネルギが大きいので、図１０に示すように、通
電加熱式触媒への通電時間を長く（Ｔ１）設定する必要
がある。逆に、始動時の水温が高い場合、少ないエネル
ギで触媒の活性化温度に到達するので通電加熱式触媒へ
の通電時間を短く（Ｔ２）設定してよい。

【００３６】ステップ３０５において、始動後の積算吸
入空気量（ＴＧＡ）が所定の判定値（ＴＧＡＧＲＤ）に
到達したか否か、即ち機関が所定の空気量を消費してい
るか否かを判別する。消費していない場合（ＴＧＡ＜Ｔ
ＧＡＧＲＤ）は、ステップ３０６において、始動後の経
過時間（ＣＡＳＴ１）が所定値、例えば１０秒間を越え
ていないかを判定する。所定値以下の場合（ＣＡＳＴ１
≦１０）は、ステップ３０７において、通電加熱式触媒
への通電を実施する（ＹＥＨＣ←１）。

【００３７】ステップ３０３、ステップ３０５、及びス
テップ３０６において、条件を満たさない場合は、ステ
ップ３０８において、通電加熱式触媒への通電を停止し
（ＹＥＨＣ←０）、このルーチンを終了する（ＥＮ
Ｄ）。このように図８のフローチャートでは、積算吸入
空気量（ＴＧＡ）の判定値（ＴＧＡＧＲＤ）を機関始動
時の水温（ＴＨＷＳＴ）によって可変としているので、
最適な触媒暖機制御を行うことができ、通電停止時にお
ける触媒到達温度のばらつきを小さくすることができ
る。

【００３８】図１１は積算吸入空気量によって暖機時の
燃料増量係数を求めるルーチン（実施例６）のフローチ
ャートである。このルーチンは１２８ms毎に実行される
もので、まず、ステップ４０１において機関の運転状
態、例えば機関回転数（ＮＥ）、吸入空気量（ＧＡ）、
機関冷却水温（ＴＨＷ）等を検知する。次にステップ４
０２では、機関の始動状態を判定し、始動状態（ＸＳＴ
ＥＦＩ＝１）にある時は、機関冷却水温（ＴＨＷ）を基
に、ステップ４０６において暖機時の燃料増量係数の初
期値（ＦＷＬＩ）を、更にステップ４０７において暖機
完了時の積算吸入空気量（ＫＴＣＧＡ）をそれぞれ算出
する。これらの値は、それぞれ図１２及び図１３に示し
た、機関冷却水温（ＴＨＷ）に対する暖機燃料増量係数
初期値（ＦＷＬＩ）及び暖機完了時積算吸入空気量（Ｋ
ＴＣＧＡ）の特性を表したマップより求める。ステップ
４０８において積算吸入空気量（ＣＧＡ）をクリアし
て、ステップ４０９に進む。

【００３９】ステップ４０２において機関が始動後の状
態である（ＸＳＴＥＦＩ＝０）と判定されたときは、ス
テップ４０３において次式のように吸入空気の積算を行
う。ＣＧＡｉ＝ＣＧＡｉ−１＋ＧＡステップ４０３においてオーバーフローしたとき、即ち
積算吸入空気量（ＣＧＡ）が暖機完了時の積算吸入空気
量（ＫＴＣＧＡ）を越えたときは、ステップ４０５にお
いて、積算吸入空気量の値を当該値にガードし（ＣＧＡ
ｉ＝￥ＦＦＦＦ）、ステップ４０９へ進む。ステップ４
０３においてオーバーフローしないときはそのままステ
ップ４０９へ進む。

【００４０】ステップ４０９では、次式のように、積算
吸入空気量の暖機完了までの到達度を始動時にセットし
た暖機燃料増量係数初期値（ＦＷＬＩ）にかけて、暖機
燃料増量係数（ＦＷＬ）を算出し、ルーチンを抜ける。ＦＷＬ＝ＦＷＬＩ×（ＫＴＣＧＡ−ＣＧＡ）／ＫＴＣＧ
Ａこのとき、ＫＴＣＧＡ−ＣＧＡは最小値を０で制限す
る。

【００４１】以上のようなルーチンでもって、積算吸入
空気量（ＣＧＡ）の増加に伴って暖機燃料増量係数（Ｆ
ＷＬ）を減少していくように暖機時の燃料増量を設定す
ることで実際の機関の燃焼状態に応じた燃料増量値の設
定が可能となる。また、図１１に示したルーチンでは、
ステップ４０３において始動時以外は常に吸入空気量の
積算を行っているが、図１のルーチンにおけるステップ
１０３，１０７と同様に、フューエルカット中のときは
吸入空気量の積算を行わないようにするとより正確な暖
機燃料増量係数（ＦＷＬ）を求めることができる。ま
た、暖機燃料増量係数（ＦＷＬ）＝０となった時点、即
ち理論空燃比となった時点でも、安定した燃焼が得られ
るので、このルーチンによる制御において、暖機燃料増
量係数（ＦＷＬ）が０となった時間で空燃比のフィード
バック制御を開始するようにしてもよい。

【００４２】図１４〜図１７は、本発明の実施例７であ
って、排気ガスの一部を排気系から吸気系に再循環させ
る排気ガス再循環（ＥＧＲ）装置を具備する内燃機関の
制御装置において、積算吸入空気量によってＥＧＲ制御
の開示時期を算出する実施例を示す。

【００４３】まず、図１４はこのような制御を行うＥＧ
Ｒ装置を具備する内燃機関の全体を示す概略図である。
図１４において、１０はエンジン本体、１１はエアーク
リーナ、１２はエアーフローメータ、１３はスロットル
バルブ、１４は吸気通路、１５はサージタンク、１６は
吸気弁、１７は排気弁、１８は排気通路、１９はＥＧＲ
通路、２０はＥＧＲバルブ、２１はＥＧＲ用負圧調整
弁、２２はＥＧＲ用三方負圧切換弁、２３はＥＧＲ制御
用コンピュータ、２４はエンジン冷却水温センサであ
る。吸入空気はエアークリーナ１１、エアーフローメー
タ１２、スロットルバルブ１３、サージタンク１５を通
って吸気弁１６から内燃機関の燃焼室に吸入される。排
気ガスは排気弁１７から排気通路１８を介して排気され
るが、排気ガスの一部は排気通路１８からＥＧＲ通路１
９を通り、ＥＧＲバルブ２０を経てサージタンク１５の
上流の吸気通路１４にＥＧＲガスとして流入する。

【００４４】典型的なＥＧＲ装置では、ＥＧＲバルブ２
０はダイアフラム方式であり、スロットルボディに設け
られた負圧の立ち上がりの違う２つのポートからの負圧
が、ＥＧＲ用負圧調整弁２１によって調圧されてＥＧＲ
バルブ２０のダイアフラムに圧力を及ぼすことによりＥ
ＧＲバルブ２０を制御し、ＥＧＲガスの流量を制御して
いる。また、２つのポートのうち、スロットルバルブ１
３の動作に伴う立ち上がりの早い方の負圧経路にＥＧＲ
用三方負圧切換弁２１を設置する。このＥＧＲ用三方負
圧切換弁２１は非通電状態で大気開放され、通電状態で
ポートよりの負圧を伝達するようになっている。したが
って、ＥＧＲガスの流れを強制的に遮断しようとする際
は、ＥＧＲ用三方負圧切換弁２１を非通電状態として、
ＥＧＲ用負圧調整弁２１側のポートを大気開放すること
で、ＥＧＲバルブ２０を閉じて、ＥＧＲガスの吸気側へ
の流れを強制的に遮断する。

【００４５】制御用コンピュータ２３には、エンジン回
転数（ＮＥ）、吸入空気量（ＧＡ）、スロットルバルブ
開度（θｔｈ）、温度センサ２４で検出したエンジン冷
却水温等の信号が入力され、これらの信号に基づいてエ
ンジン運転状態に応じた点火時期、燃料噴射量等の基本
的な制御と共に、負圧切換弁２２に信号を送り、ＥＧＲ
ガスのＯＮ，ＯＦＦの制御を行う。燃焼室の壁温がある
温度以上になった時をＥＧＲガス制御を行う開始時期と
するが、燃焼室壁温の推定値としては、エンジン冷却水
温センサ２４で検出したエンジン冷却水温と吸入空気量
相当値の積算値とから算出する。即ち、燃焼室壁温は、
始動時のエンジン冷却水温を初期値とし、温度上昇分は
流入する発熱量、即ち吸入空気量の積算値に依存するも
のと考える。

【００４６】したがって、この実施例では、図１５に示
すように、一例として始動時の水温により燃焼が安定す
るまでの積算吸入空気量をマップでもち、始動時に、Ｅ
ＧＲ制御開始積算吸入空気量を算出するものとした。即
ち、図１５において、横軸は始動時の水温、縦軸はＥＧ
Ｒ制御開始積算吸入空気量を示す。

【００４７】図１６は積算吸入空気量によってＥＧＲバ
ルブ２０を制御するルーチン（実施例７）のフローチャ
ートである。まず、ステップ５０１において機関の運転
状態、例えば機関回転数（ＮＥ）、吸入空気量（Ｇ
Ａ）、スロットルバルブ開度（θｔｈ）等を検知する。
次に、ステップ５０２では、機関の始動状態を判定し、
始動状態にあるとき（ＸＳＴＥＦＩ＝１）にある時は、
ステップ５０５において積算吸入空気量ＣＧＡのカウン
タをクリアし、ステップ５０６において図１５に示した
マップにより始動時冷却水温を基にＥＧＲ制御開始積算
吸入空気量（ＫＣＧＡＥＧＲ）を算出し、ステップ５０
７においてＥＧＲ制御用負圧切換弁（ＥＧＲＶＳＶ）２
２をＯＦＦとしてルーチンを抜ける。

【００４８】ステップ５０２において機関の始動時でな
い時は、ステップ５０３において、積算吸入空気量（Ｃ
ＧＡ）とＥＧＲ制御開始積算吸入空気量（ＫＣＧＡＥＧ
Ｒ）とを比較し、ＣＧＡの方が小さい場合は燃焼がいま
だ安定していないものと判断し、ステップ５０７におい
てＥＧＲ制御用負圧切換弁（ＥＧＲＶＳＶ）をＯＦＦと
してルーチンを抜ける。ステップ５０３において積算吸
入空気量（ＣＧＡ）がＥＧＲ制御開始積算吸入空気量
（ＫＣＧＡＥＧＲ）に等しいか又は大きい場合は、ＥＧ
Ｒガスを吸気系へ供給しても十分燃焼が安定するものと
判断し、ステップ５０４においてＥＧＲ制御用負圧切換
弁（ＥＧＲＶＳＶ）をＯＮとし、ＥＧＲバルブ２０（図
１４）を開いてＥＧＲ制御を開始する。

【００４９】また、本実施例では、図１７に示すよう
に、１２８ms毎に吸入空気量（ＧＡ）を積算するものと
し、オーバフローしないように最大（ＭＡＸ）値でガー
ドしている。即ち、図１７において、ステップ６０１に
おいて積算吸入空気量（ＣＧＡ）がＭＡＸ値に達してい
ない場合は、ステップ６０２において吸入空気量（Ｇ
Ａ）を積算し、ステップ６０１においてＭＡＸ値に達し
た場合はその時の積算吸入空気量、即ちＫＣＧＡＥＧＲ
を保持する。

【００５０】以上のように、実施例７によれば、機関の
始動状態および暖機過程に応じてＥＧＲ制御の開始時期
を最適とできるため、特に低温始動時の排気特性を改善
できる（特に，Ｎｏｘの排出を低減できる）。なお、図
１４に示した実施例では負圧制御方式のＥＧＲバルブ２
０を用いたが、他方式のＥＧＲバルブを用いた場合でも
同様の効果が得られる。又、ＥＧＲ制御開始積算吸入空
気量（ＫＣＧＡＥＧＲ）を上記の制御では図１５に示す
ように始動時水温による一次元マップとしたが、転負荷
よりも高負荷又は低回転よりも高回転の方が燃焼変動が
起きにくいので、負荷や回転数による補正を加えたマッ
プを作成することも可能である。

【００５１】以上、本発明の添付図面を参照して実施例
について詳細に説明したが、本発明は上記の実施例に限
定されるものではなく、本発明の精神ないし範囲内にお
いて種々の形態、変形、修正等が可能であることに留意
すべきである。

【００５２】

【発明の効果】本願の発明によると、機関始動時の水温
により空燃比フィードバック制御の開始時期を変更して
いるので、燃費の悪化やエミッションの悪化を低コスト
で防止することができる。請求項３に記載の発明による
と、通電加熱式触媒の発熱量及び排気ガスからの受熱量
に応じた制御が行われるので、通電加熱式触媒が過度に
加熱されたり、焼損したりするのを有効に防止すること
ができる。

【００５３】請求項３又は請求項４に記載の発明による
と、積算吸入空気量（ＴＧＡ）の判定値（ＴＧＡＧＲ
Ｄ）を機関始動時の水温（ＴＨＷＳＴ）によって可変と
しているので、通電停止時における触媒到達温度を一定
にすることができる。請求項５に記載の発明によると、
積算吸入空気量（ＣＧＡ）の相当値を始動時の冷却水温
とで暖機燃料増量係数（ＦＷＬ）を設定しているので、
実際の機関の燃焼状態に応じた燃料増量値の設定が可能
で、燃費や暖機特性を良好にすることができる。

【００５４】請求項６に記載の発明によると、排気ガス
再循環（ＥＧＲ）制御の開始時期が機関の始動状態およ
び暖機の過程に応じて最適に制御できるため、特に低温
始動時の排気ガス特性の改善（特にＮｏｘの低減）を図
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１に係るフローチャートであ
る。

【図２】図１に類似する本発明の実施例２に係るフロー
チャートである。

【図３】２つの通電加熱式触媒を並列に配置した構成例
を示す。

【図４】通電加熱式触媒への電力供給を制御するための
フローチャートである（実施例３）を示す。

【図５】始動時の機関の水温（ＴＨＷ）及びバッテリ電
圧（ＢＡＴ）から始動後の積算吸入空気量の所定値（Ｔ
ＧＡｍａｘ）を求める場合のマップである。

【図６】始動時の機関の水温（ＴＨＷ）及びバッテリ電
圧（ＢＡＴ）から通電加熱式触媒への通電時間を求める
場合のマップである。

【図７】本発明の実施例４に係るフローチャートであ
る。

【図８】通電加熱式触媒への電力供給を制御するための
更に他の実施例（実施例５）に係るフローチャートであ
る。

【図９】始動時機関水温（ＴＨＷＳＴ）によって始動後
の積算吸入空気量の判定値（ＴＧＡＧＲＤ）を算出する
マップである。

【図１０】機関始動時の温度条件による触媒の温度変
化、積算吸入空気量の変化、及び車速の変化を示す図で
ある。

【図１１】積算吸入空気量によって暖機時の燃料増量係
数を求めるルーチン（実施例６）のフローチャートであ
る。

【図１２】機関冷却水温（ＴＨＷ）に対する暖機時の燃
料増量係数の初期値（ＦＷＬＩ）の特性を表したマップ
である。

【図１３】機関冷却水温（ＴＨＷ）に対する暖機完了時
の積算吸入空気量（ＫＴＣＧＡ）の特性を表したマップ
である。

【図１４】実施例７を実施するＥＧＲ装置を具備する内
燃機関の概略図である。

【図１５】始動時の水温よりＥＧＲ制御開始積算吸入空
気量を求めるマップである。

【図１６】積算吸入空気量によってＥＧＲバルブを制御
するルーチン（実施例７）のフローチャートである。

【図１７】積算吸入空気量をＭＡＸ値にガードするフロ
ーチャートである。

【符号の説明】

１，２…触媒アッセンブリ３，４…通電加熱式触媒５…電子制御装置（ＥＣＵ）７…リレー８…バッテリ９…オルタネータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｆ０２Ｍ 25/07 ５５０Ｈ (72)発明者大仲英巳愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者田中比呂志愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者原田健一愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】始動後の内燃機関の温度を測定する内燃
機関の制御装置において、始動時の冷却水の温度を測定
する冷却水温測定手段と、始動時からの吸入空気量相当
値の積算値を演算する演算手段と、上記冷却水温と上記
吸入空気量相当値の積算値とから内燃機関の温度状態を
推定する推定手段とを備える内燃機関の制御装置。
【請求項２】始動後の内燃機関の温度を測定する内燃
機関の制御装置において、始動時の冷却水の温度を測定
する冷却水温測定手段と、始動時からの吸入空気量相当
値の積算値を演算する演算手段と、上記冷却水温と上記
吸入空気量相当値の積算値とから内燃機関の空燃比のフ
ィードバック制御の開始時期を算出する算出手段とを備
える内燃機関の制御装置。
【請求項３】内燃機関の排気系に設けられた触媒を通
電加熱するための通電加熱式触媒を備えた内燃機関の制
御装置において、始動時の冷却水の温度を測定する冷却
水温測定手段と、始動時からの吸入空気量相当値の積算
値を演算する演算手段と、上記冷却水温と上記吸入空気
量相当値の積算値とから通電加熱式触媒の通電終了時期
を算出する算出手段とを備える内燃機関の制御装置。
【請求項４】冷却水温と吸入空気量相当値の積算値と
に加え、バッテリの電圧状態からも通電加熱式触媒の通
電終了時期を算出することを特徴とする請求項３に記載
の内燃機関の制御装置。
【請求項５】始動後の内燃機関の温度を測定する内燃
機関の制御装置において、始動時の冷却水の温度を測定
する冷却水温測定手段と、始動時からの吸入空気量相当
値の積算値を演算する演算手段と、上記冷却水温と上記
吸入空気量相当値の積算値とから暖機時の燃料増量係数
を算出する手段とを備える内燃機関の制御装置。
【請求項６】排気ガスの一部を排気系から吸気系に再
循環させる排気ガス再循環装置を具備する内燃機関の制
御装置において、始動時の冷却水の温度を測定する冷却
水温測定手段と、始動時からの吸入空気量相当値の積算
値を演算する演算手段と、上記冷却水温と上記吸入空気
量相当値の積算値とから前記排気ガス再循環装置による
排気ガス再循環の開始時期を算出する算出手段とを備え
る内燃機関の制御装置。