特許 5726539 排気浄化装置の劣化抑制制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5726539

(24)【登録日】2015年4月10日

(45)【発行日】2015年6月3日

(54)【発明の名称】排気浄化装置の劣化抑制制御装置

(51)【国際特許分類】

   F02P 5/15 20060101AFI20150514BHJP

   B01D 53/86 20060101ALI20150514BHJP

   F02D 41/04 20060101ALI20150514BHJP

   F02D 45/00 20060101ALI20150514BHJP

   F01P 3/20 20060101ALI20150514BHJP

   F01P 7/16 20060101ALI20150514BHJP

【ＦＩ】

   F02P5/15 B

   B01D53/36 B

   F02D41/04 330M

   F02D45/00 312R

   F01P3/20 L

   F01P7/16 505D

【請求項の数】7

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2011-2701(P2011-2701)

(22)【出願日】2011年1月11日

(65)【公開番号】特開2012-145005(P2012-145005A)

(43)【公開日】2012年8月2日

【審査請求日】2013年4月2日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(73)【特許権者】

【識別番号】000004695

【氏名又は名称】株式会社日本自動車部品総合研究所

(74)【代理人】

【識別番号】100121821

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 強

(74)【代理人】

【識別番号】100155789

【弁理士】

【氏名又は名称】栗田 恭成

(74)【代理人】

【識別番号】100139480

【弁理士】

【氏名又は名称】日野 京子

(74)【代理人】

【識別番号】100143063

【弁理士】

【氏名又は名称】安藤 悟

(74)【代理人】

【識別番号】100125575

【弁理士】

【氏名又は名称】松田 洋

(72)【発明者】

【氏名】西川 道夫

(72)【発明者】

【氏名】松本 健雄

(72)【発明者】

【氏名】原 光雄

(72)【発明者】

【氏名】木村 優介

【審査官】 竹下 和志

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−０１９５２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２１５１７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２４２１０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１２１５６１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｄ ４１／００ − ４５／００

Ｆ０２Ｐ ５／１４５ − ５／１５５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

エンジンと、エンジンの排気通路に設けられた排気浄化装置と、エンジンを冷却する冷却装置とを備えるシステムに適用され、
排気温度が、排気熱による前記排気浄化装置の劣化のおそれが生じる所定高温域にあるか否かを判定する劣化判定手段と、
排気温度が、前記所定高温域内に定めた所定の触媒劣化温度まで上昇した場合に燃料増量を実施する燃料増量手段と、
前記劣化判定手段により排気温度が前記所定高温域にあると判定された場合に、前記冷却装置のエンジン冷却性能を向上させる冷却向上処理を実施する冷却制御手段と、
前記冷却向上処理の開始後においてエンジンのシリンダ温度が低下したことを判定する低下判定手段と、
前記冷却制御手段による前記冷却向上処理の開始後であって、かつ前記低下判定手段によりシリンダ温度が低下したと判定された後にエンジンの点火時期を進角させる点火進角手段と、
を備えることを特徴とする排気浄化装置の劣化抑制制御装置。

【請求項2】

エンジンの運転領域として、トルク最大となる最大トルク点火時期で制御可能な最大トルク運転領域を定めておき、
前記冷却向上処理の開始後におけるエンジン運転状態が前記最大トルク運転領域にあるか否かを判定する手段を備え、
前記点火進角手段は、前記冷却向上処理の開始後におけるエンジン運転状態が前記最大トルク運転領域にある場合に、点火時期を前記最大トルク点火時期よりも進角させる請求項１に記載の排気浄化装置の劣化抑制制御装置。

【請求項3】

前記点火進角手段は、排気温度が、前記所定高温域内に定めた所定の判定温度よりも低い場合に点火時期を前記最大トルク点火時期とし、前記所定の判定温度よりも高い場合に点火時期を前記最大トルク点火時期よりも進角させる請求項２に記載の排気浄化装置の劣化抑制制御装置。

【請求項4】

前記冷却制御手段による前記冷却向上処理及び前記点火進角手段による点火進角の実施開始後の排気温度を検出する温度検出手段を備え、
前記燃料増量手段は、前記温度検出手段により検出した排気温度が、前記冷却向上処理の開始温度として予め定めた第１温度よりも高温側の第２温度に達した場合に燃料増量を実施する請求項１乃至３のいずれか一項に記載の排気浄化装置の劣化抑制制御装置。

【請求項5】

前記燃料増量手段による燃料増量を実施する際に、当該燃料増量とともに又は燃料増量の実施後に、前記冷却制御手段による冷却向上処理及び前記点火進角手段による点火進角を実施する請求項１乃至３のいずれか一項に記載の排気浄化装置の劣化抑制制御装置。

【請求項6】

前記冷却装置は、エンジンのシリンダブロックを冷却する第１冷却手段と、シリンダヘッドを冷却する第２冷却手段とを備え、
前記冷却制御手段は、前記劣化判定手段により排気温度が前記所定高温域にあると判定された場合に、前記第２冷却手段によるシリンダヘッドの冷却性能を向上させる請求項１乃至５のいずれか一項に記載の排気浄化装置の劣化抑制制御装置。

【請求項7】

前記冷却装置は、エンジン冷却性能が可変となっており、
前記冷却制御手段は、排気温度に応じた冷却性能によりエンジンを冷却する請求項１乃至６のいずれか一項に記載の排気浄化装置の劣化抑制制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、排気浄化装置の劣化抑制制御装置に関し、詳しくは、エンジンの排気通路に設けられた排気浄化装置が高温の排気によって劣化するのを抑制するための技術に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、エンジンの高負荷運転領域において、排気温度の上昇に起因して排気浄化装置が劣化するのを抑制すべく燃料増量（高負荷増量）を行ったり、排気の吸気系への還流量（ＥＧＲ量）を増加させたりすることが行われている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１には、排気浄化装置としての触媒の温度が所定温度よりも高い場合に、排気還流量を増加させ、その後、所定時間が経過しても触媒床温度が所定温度よりも高い場合に燃料増量を行うことが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第２８６９９０３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、排気還流量の増量によって排気浄化装置の劣化抑制を図る構成とした場合には、高負荷運転時などのように排気が高温になりやすい状況において排気還流量の増量が制限されることがある。この場合、排気浄化装置の保護を図ることができないおそれが生じる。一方、燃料増量については、高負荷運転時にも実施の制限が比較的少なく、排気浄化装置の保護のための処理として有効であると考えられる。

【0005】

ところが、近年、規制強化に伴い、排気浄化装置に要求される耐久性がより厳しくなっている。また、燃費の観点から、燃料増量による排気浄化装置の保護が制限されることも考えられる。その一方で、エンジンの過給ダウンサイジングや走行モード（ＵＳ０６モード）等により高負荷運転の頻度は増えつつあり、高温排気による排気浄化装置の劣化が生じやすくなっている。このようなことから、排気浄化装置の保護のための新たな技術の開発が望まれている。

【0006】

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、燃費悪化を抑制しつつ排気浄化装置を適切に保護することができる排気浄化装置の劣化抑制制御装置を提供することを主たる目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、上記課題を解決するために、以下の手段を採用した。

【0008】

本発明の排気浄化装置の劣化抑制制御装置は、エンジンと、エンジンの排気通路に設けられた排気浄化装置と、エンジンを冷却する冷却装置とを備えるシステムに適用されるものである。また、第１の構成は、排気温度が、排気熱による前記排気浄化装置の劣化のおそれが生じる所定高温域にあるか否かを判定する劣化判定手段と、前記劣化判定手段により排気温度が前記所定高温域にあると判定された場合に、前記冷却装置のエンジン冷却性能を向上させる冷却向上処理を実施する冷却制御手段と、前記冷却制御手段による前記冷却向上処理の開始後にエンジンの点火時期を進角させる点火進角手段と、を備えることを特徴とする。

【0009】

要するに、本構成では、排気高温時において、エンジン冷却性能を高めることでエンジンの耐ノッキング性を向上させることができ、これにより、点火進角が可能となる。また、点火進角を行うことによって排気温度を低下させることができる。さらに、本発明者らによれば、エンジン冷却性能を高めることで、排気浄化装置等の劣化抑制のための燃料増量を行うエンジン運転領域を小さくすることができる（図３参照）。つまり、排気温度時においてエンジン冷却性能を向上させることにより、例えば排気熱による排気浄化装置の劣化抑制のための燃料増量の実施の機会を低減させたり、あるいは当該燃料増量に使用する燃料量を低減させたりすることができる。したがって、本発明によれば、燃費悪化を抑制しつつ排気浄化装置を適切に保護することができる。

【0010】

第２の構成では、前記冷却向上処理の開始後においてエンジンのシリンダ温度が低下したことを判定する低下判定手段を備え、前記点火進角手段は、前記低下判定手段によりシリンダ温度が低下したと判定された後に点火時期を進角させる。

【0011】

エンジンの冷却性能を向上させるべく冷却装置を作動開始してから、エンジンの耐ノッキング性向上の効果が得られる程度までエンジンが冷却されるまでには遅れ時間が生じる。これに鑑み、上記構成とすることにより、点火進角を行う際にノッキングが発生するのを抑制することができる。なお、シリンダ温度の低下判定は、例えば、シリンダヘッドやシリンダブロックの温度を検出することにより行ってもよいし、あるいはエンジン冷却水の温度を検出することにより行ってもよい。また、冷却向上処理を開始してからの経過時間に基づいて行ってもよい。

【0012】

第３の構成では、エンジンの運転領域として、トルク最大となる最大トルク点火時期で制御可能な最大トルク運転領域を定めておき、前記冷却向上処理の開始後におけるエンジン運転状態が前記最大トルク運転領域にあるか否かを判定する手段を備え、前記点火進角手段は、前記冷却向上処理の開始後におけるエンジン運転状態が前記最大トルク運転領域にある場合に、点火時期を前記最大トルク点火時期よりも進角させる。

【0013】

エンジンでは、トルク最大となる最大トルク点火時期（ＭＢＴ点火時期）で点火時期を制御可能なＭＢＴ運転領域と、ノック発生限界まで進角させた点火時期で制御するトレースノック運転領域とがある（図２参照）。上記構成では、現在のエンジン運転状態がＭＢＴ運転領域に属する場合に、上記点火進角手段による点火進角の際には、トルクよりも燃料増量の低減を優先させるべく、点火時期をＭＢＴ点火時期よりも過進角させる。このとき、点火時期の過進角による燃費悪化とエンジン冷却及び点火進角による燃費向上とのバランスを考慮して点火時期を定めるとよい。

【0014】

第４の構成では、前記点火進角手段は、排気温度が、前記所定高温域内に定めた所定の判定温度よりも低い場合に点火時期を前記最大トルク点火時期とし、前記所定の判定温度よりも高い場合に点火時期を前記最大トルク点火時期よりも進角させる。すなわち、この構成では、排気温度が所定高温域にあるとき、排気浄化装置の劣化のおそれが特に高い場合において、点火時期をＭＢＴ点火時期に対して過進角する。この場合、燃費改善を優先するか、それとも排気浄化装置の排気熱からの保護を優先するかを排気浄化装置の環境に応じて選択することができる。

【0015】

本発明は、第５の構成のように、前記所定高温域の少なくとも一部において燃料増量を実施する燃料増量手段を備えるものに適用するとよい。排気熱による排気浄化装置の劣化を抑制すべく、排気高温時において燃料増量を実施することがあるが、燃料増量による場合には燃費が悪化することが懸念される。この点、本発明によれば、所定高温域において上記冷却向上処理及び点火進角を行うため、燃料増量の機会や燃料増量に用いる燃料量を減らすことができる。

【0016】

燃料増量手段を備える構成においては、第６の構成のように、前記冷却制御手段による前記冷却向上処理及び前記点火進角手段による点火進角の実施開始後の排気温度を検出する温度検出手段を備え、前記燃料増量手段は、前記温度検出手段により検出した排気温度が、前記冷却向上処理の開始温度として予め定めた第１温度よりも高温側の第２温度に達した場合に燃料増量を実施するとよい。第６の構成によれば、排気浄化装置の劣化抑制のための燃料増量を実施する前に冷却向上処理及び点火進角を実施することにより、燃料増量の実施の機会をできるだけ少なくすることができ、結果として、燃料増量により燃費が悪化するのをできるだけ抑制することができる。

【0017】

また、燃料増量手段を備える構成としては、第７の構成のように、前記燃料増量手段による燃料増量を実施する際に、当該燃料増量とともに又は燃料増量の実施後に、前記冷却制御手段による冷却向上処理及び前記点火進角手段による点火進角を実施する構成としてもよい。排気熱による排気浄化装置の劣化を抑制するのに際し、冷却向上処理及び点火進角による場合と、燃料増量による場合とでは、後者の方が前者に比べて即効性が高いと考えられる。したがって、上記構成のように、排気高温時においては、まず燃料増量を実施し、燃料増量とともに又は燃料増量の実施後に、冷却向上処理及び点火進角を行うことにより、排気浄化装置の劣化抑制効果をできるだけ早期に得ることができる。

【0018】

第８の構成では、前記冷却装置は、エンジンのシリンダブロックを冷却する第１冷却手段と、シリンダヘッドを冷却する第２冷却手段とを備え、前記冷却制御手段は、前記劣化判定手段により排気温度が前記所定高温域にあると判定された場合に、前記第２冷却手段によるシリンダヘッドの冷却性能を向上させる。

【0019】

エンジンの冷却系としては、エンジンのシリンダヘッドとシリンダブロックとで冷却性能が異なる構成のものがある。このようなエンジン冷却系に本発明を適用するとともに、冷却向上処理として、エンジンのシリンダヘッドを積極的に冷却する構成とすることで、シリンダブロックの冷却による機械損失の増大を抑制しつつ、冷却向上処理による耐ノッキング性の向上をより好適に図ることができる。

【0020】

第９の構成では、前記冷却装置は、エンジンの冷却性能が可変となっており、前記冷却制御手段は、排気温度に応じた冷却性能によりエンジンを冷却する。

【0021】

エンジンの冷却性能を向上した場合、耐ノッキング性を向上できる反面、冷却損失が増加したり、冷却装置においてエンジン冷却性能向上のための動力が必要になったりすることが考えられる。これに鑑み、本構成のように、排気温度に応じて冷却装置によるエンジンの冷却性能を変更することにより、排気熱による排気浄化装置の劣化の抑制と、冷却損失の増加の抑制との両立を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】エンジン制御システムの概要を示す構成図。

【図2】点火時期特性を示す図。

【図3】エンジンの冷却性能とＯＴ増量領域との関係を示す図。

【図4】第１の実施形態の触媒劣化抑制処理の処理手順を示すフローチャート。

【図5】第２点火進角処理の処理手順を示すサブルーチン。

【図6】第１の実施形態の触媒劣化抑制処理の具体的態様を示し、第１冷却向上処理及び第１点火進角処理により排気温度が低下した場合を示す図。

【図7】第１の実施形態の触媒劣化抑制処理の具体的態様を示し、第２冷却向上処理及び第２点火進角処理の開始後に燃料増量補正を実施した場合を示す。

【図8】第２の実施形態の触媒劣化抑制処理の処理手順を示すフローチャート。

【図9】第２の実施形態の触媒劣化抑制処理の具体的態様を示す図。

【図10】他の実施形態のエンジン制御システムの概略を示す構成図。

【図11】他の実施形態のエンジン制御システムの概略を示す構成図。

【図12】他の実施形態のエンジン制御システムの概略を示す構成図。

【図13】他の実施形態のエンジン制御システムの概略を示す構成図。

【発明を実施するための形態】

【0023】

（第１の実施形態）
以下、火花点火式の多気筒ガソリンエンジンを搭載した車両に本発明を具体化した第１の実施形態について図面に基づいて説明する。図１は、本発明における排気浄化装置の劣化抑制装置を搭載したエンジン制御システムの概要を示す構成図である。

【0024】

図１において、エンジン１０は、例えば４気筒エンジンであり、気筒内への吸入空気量を調整する空気量調整手段としてのスロットルバルブ１１や、燃料を噴射供給する燃料噴射手段としてのインジェクタ１２、気筒ごとに設けられた点火プラグ１３に点火火花を発生させる点火手段としてのイグナイタ（図示略）等を備えている。なお、エンジン１０は、インジェクタ１２が吸気ポート近傍に設けられた吸気ポート噴射式であってもよいし、各気筒のシリンダヘッド１４等に設けられた直噴式であってもよい。

【0025】

エンジン１０の排気管１５には、排気の温度を検出する排気温度センサ１６が設けられており、排気温度センサ１６の下流側において、排気浄化装置としての触媒１７が設けられている。触媒１７は例えば三元触媒であり、排気が通過する際に排気中の有害成分等を浄化する。

【0026】

次に、エンジン１０の冷却装置としてのエンジン冷却システム３０の構成について説明する。

【0027】

エンジン１０のシリンダブロック１８やシリンダヘッド１４の内部にはウォータジャケット３１が形成されている。このウォータジャケット３１に冷却水が循環供給されることで、エンジン１０の冷却が行われる。ウォータジャケット３１について本実施形態では、シリンダブロック１８を冷却する第１冷却手段としてのブロック側経路３１Ａと、シリンダヘッド１４を冷却する第２冷却手段としてのヘッド側経路３１Ｂとが設けられている。

【0028】

ブロック側経路３１Ａには冷却水配管等よりなる循環経路３３が接続され、ヘッド側経路３１Ｂには冷却水配管等よりなる循環経路３４が接続されている。これらのうち、シリンダヘッド１４側の循環経路３４には、循環経路３４を通過する冷却水の流量を調整可能な開閉弁３５が設けられている。エンジン１０の入口側（上流側）において２つの循環経路３３，３４は接続されており、その接続点よりも上流側において、冷却水を循環させるためのウォータポンプ３６が設けられている。ウォータポンプ３６は、例えばエンジン１０の回転に伴い駆動される機械式ポンプである。

【0029】

循環経路３３，３４のそれぞれにおいて、エンジン１０の出口側近傍には、ブロック側経路３１Ａ内の冷却水の温度（冷却水温）を検出する水温センサ３２ａ、ヘッド側経路３１Ｂ内の冷却水温を検出する水温センサ３２ｂが設けられている。また、２つの循環経路３３，３４は、エンジン１０の出口側（下流側）で接続されており、その接続部よりも下流側で再び二方に分岐されている。

【0030】

分岐されたうちの一方の循環経路３７にはヒータコア３８が設けられている。ヒータコア３８には、図示しないブロアファンから空調風が送り込まれるようになっており、空調風がヒータコア３８又はその付近を通過することで、ヒータコア３８からの受熱により空調風が加熱され、温風が車室内に供給される。ヒータコア３８又はその付近を通過した冷却水は、循環経路３７を介して再びエンジン１０に戻される。

【0031】

分岐されたうちの他方の循環経路３９は、更に二方に分岐され、その一方の循環経路３９Ａに大気放熱部としてのラジエータ４１が設けられている。ラジエータ４１では、図示しないラジエータファンによって熱放熱が促進されるようになっている。分岐された循環経路３９，３９Ａは、ラジエータ４１の下流側において再び接続されており、その接続部において、冷却水温度に応じて作動することで冷却水の流路を変更するサーモスタット４２が設けられている。冷却水が低温（サーモスタット作動温度未満）であると、ラジエータ４１側への冷却水の流入がサーモスタット４２により阻止され、冷却水はラジエータ４１で放熱されることなく循環経路内を循環する。例えば、エンジン１０の暖機完了前（暖機運転時）には、ラジエータ４１側への冷却水の流入がサーモスタット４２により阻止されることで、ラジエータ４１での冷却水の冷却（放熱）が抑制される。また、冷却水が高温（サーモスタット作動温度以上）になると、ラジエータ４１側への冷却水の流入がサーモスタット４２により許容され、冷却水はラジエータ４１で放熱されつつ循環経路内を循環する。これにより、エンジン運転状態下において冷却水が適温（例えば８０℃程度）で維持される。また、サーモスタット４２は、駆動信号により開閉可能になっており、本実施形態では、サーモスタット開度が大きいほどラジエータ４１側への冷却水流量が多くなるようにしてある。

【0032】

なお、本実施形態において、循環経路３７，３９の二方に分岐される分岐部には、各循環経路への冷却水流量の分配比（流量比）を変更可能な開閉弁４３が設けられている。例えば、車室内の暖房要求が生じている場合には、循環経路３７への流量比が大きくなる側に開閉弁４３の開度を変更することにより暖房要求を満たすようにする。一方、冷却水が高温（例えばサーモスタット作動温度以上）になると、循環経路３９への流量比が大きくなる側に開閉弁４３の開度を変更することにより、ラジエータ４１での冷却水の放熱を促進させる。ただし、開閉弁４３は必ずしも必要でなく、開閉弁４３を設けない構成であってもよい。

【0033】

本制御システムは、エンジン制御の中枢をなすＥＣＵ（電子制御装置）５０を備えており、そのＥＣＵ５０によりエンジン１０の運転に関する各種制御が実施される。すなわち、ＥＣＵ５０は、周知の通りＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等よりなるマイクロコンピュータを主体として構成され、ＲＯＭに記憶された各種の制御プログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じてエンジン１０の各種制御を実施する。本システムでは、エンジン運転状態を検出するための運転状態検出手段として、エンジン回転速度を検出する回転速度センサ５１、吸入空気量や吸気管負圧といったエンジン負荷を検出する負荷センサ５２等を備えており、これら各センサ５１，５２や上述した水温センサ３２ａ，３２ｂ等の各検出信号がＥＣＵ５０に適宜入力される。

【0034】

ＥＣＵ５０は、上述した各種センサから各々検出信号を入力し、それらの各種検出信号に基づいて、スロットルバルブ１１による空気量調整制御や、インジェクタ１２による燃料噴射制御、イグナイタによる点火時期制御等を実施する。上記の各種制御は、基本的には、都度のエンジン運転状態においてエンジン１０が最高効率（最高燃費）となるように適合データ等に基づいて実施される。例えば、点火時期制御については、現在のエンジン運転状態においてトルクが最大となる点火時期であるＭＢＴ点火時期（ＭＢＴ：Minimum Advance for Best Torque）にできるだけ近くなるように、ノック発生限界を超えない範囲で都度設定する。

【0035】

図２は、点火時期特性を示す図である。エンジン１０では、ＭＢＴ点火時期とノック発生限界（トレースノック点火時期）との関係がエンジン運転状態に応じて異なる。具体的には、図２に示すように、ＭＢＴ点火時期がトレースノック点火時期よりも遅角側となるＭＢＴ運転領域Ｓ１と、ＭＢＴ点火時期がＴＫ点火時期よりも進角側となるＴＫ運転領域Ｓ２とがある。これら２つの運転領域Ｓ１，Ｓ２は、それらの境界線Ｌ１に対して低負荷側がＭＢＴ運転領域Ｓ１、高負荷側がＴＫ運転領域Ｓ２となっている。また、ＭＢＴ運転領域Ｓ１については、エンジン回転速度が高くなるほどその領域が高負荷側に広がっている。ＥＣＵ５０は、エンジン１０の出力トルクを最大とする場合、ＭＢＴ運転領域Ｓ１では目標点火時期をＭＢＴ点火時期とし、ＴＫ運転領域Ｓ２では目標点火時期をトレースノック点火時期に設定する。

【0036】

また、燃料噴射制御については、例えば吸入空気量に基づいて基本燃料噴射量を算出し、その基本燃料噴射量に対して、始動後増量補正や暖機増量補正、高負荷増量補正（ＯＴ増量補正）などの各種補正を実施している。ＯＴ増量補正について詳しくは、排気温度が所定の触媒劣化温度（例えば８５０℃）まで上昇した場合に、排気温度を低下させるべく、エンジン１０の回転速度や負荷に応じた燃料増量を実施する。

【0037】

ここで、高温排気による触媒劣化を抑制するための燃料増量やその燃料量は、燃費向上の観点からするとできるだけ少ないのが望ましい。そこで、本実施形態では、エンジン冷却性能を向上させることにより、耐ノッキング性が向上し点火進角が可能になること、及びＯＴ増量補正を実施するＯＴ増量領域が小さくなる（空気過剰率λ＝１で運転可能なエンジン運転領域が広くなる）ことに着目し、排気熱による触媒劣化のおそれが生じる所定高温域において、エンジン冷却システム３０の作動態様を変更することによりエンジン１０の冷却性能を向上させ、その後、エンジン１０の点火時期を進角させることとしている。

【0038】

エンジン冷却性能の向上によるＯＴ増量領域の変化について、図３を用いて詳しく説明する。図３は、エンジン１０の冷却性能とＯＴ増量領域との関係を示す図である。図中、境界線Ｌ１、Ｌ１’は、ＭＢＴ運転領域Ｓ１とＴＫ運転領域Ｓ２との境界線であり、境界線Ｌ３、Ｌ３’は、ＯＴ増量補正を実施しないλ＝１運転領域とＯＴ増量領域との境界線である。これらのうち、Ｌ１、Ｌ３はエンジン冷却性能の向上前を示し、Ｌ１’ 、Ｌ３’はエンジン冷却性能の向上後を示す。また、ＯＴ−ＭＢＴは、ＭＢＴ運転領域Ｓ１においてＯＴ増量を実施するエンジン運転領域を示し、ＯＴ−ＴＫは、ＴＫ運転領域Ｓ２においてＯＴ増量を実施するエンジン運転領域を示す。

【0039】

図３に示すように、ＯＴ増量補正はエンジン高回転かつ高負荷の運転領域で実施される。ここで、エンジン１０の冷却性能を向上させた場合には、図３に示すように、λ＝１運転領域とＯＴ増量領域との境界線がＬ３からＬ３’に移動する。つまり、λ＝１運転領域が大きくなり、ＯＴ増量領域が小さくなる。これにより、ＯＴ増量補正の実施頻度が少なくなり、触媒１７の熱劣化抑制のために用いる燃料量を少なくすることができる。

【0040】

また更に、エンジン冷却性能を向上させた場合には、図３に示すように、ＭＢＴ運転領域Ｓ１とＴＫ運転領域Ｓ２との境界線Ｌ１が高負荷側に移動してＬ１’となる。つまり、ＭＢＴ運転領域Ｓ１が大きくなり、ＴＫ運転領域Ｓ２が小さくなる。これにより、点火時期をＭＢＴ点火時期で制御する機会を増やすことができ、燃費低減効果が得られる。

【0041】

次に、本実施形態の触媒劣化抑制処理について説明する。図４は、触媒劣化抑制処理の処理手順を示すフローチャートである。この処理は、ＥＣＵ５０により所定周期毎に実行される。

【0042】

図４において、ステップＳ１０１では、排気温度Ｔｅｘが第１判定値Ｔ１よりも高いか否かを判定する。ここで、第１判定値Ｔ１は、触媒劣化温度よりも所定温度αだけ低い値に設定してあり、例えば８００℃に設定してある。排気温度Ｔｅｘは、排気温度センサ１６により検出した実測値であってもよいし、エンジン運転状態（エンジン回転速度やエンジン負荷など）に基づいて算出した推定温度であってもよい。あるいは、排気温度センサ１６による実測値及び温度勾配に基づいて算出した所定時間後の予測温度でもよいし、排気温度に代えて、触媒床温の実測値、推定温度及び予測温度のいずれかでもよい。なお、本実施形態では、第１判定値Ｔ１が「第１温度」に相当し、第１判定値Ｔ１よりも高い温度域が「所定高温域」に相当する。

【0043】

ステップＳ１０１がＹＥＳの場合、ステップＳ１０２へ進み、第２フラグＦ２がＯＮか否かを判定する。第２フラグＦ２＝ＯＮでない場合、ステップＳ１０３へ進み、エンジン１０の冷却性能を向上させるべく第１冷却向上処理を実施する。この第１冷却向上処理は、最大冷却性能よりも低い態様でエンジン１０を冷却するものであり、具体的には、
・開閉弁３５の開度を大きくしてヘッド側経路３１Ｂの冷却水流量をΔＱ１だけ増量する
・サーモスタット４２の開度をΔＬ１だけ大きくしてラジエータ４１側への冷却水流量を増加する
の少なくともいずれかを実施することとしている。ここで、ΔＱ１については、ヘッド側経路３１Ｂの冷却水流量が最大とならない範囲で設定され、ΔＬ１については、サーモスタット４２が最大開度Ｌｍｘとならない範囲で設定される。また、ヘッド側経路３１Ｂやラジエータ４１側への冷却水流量の増量に際しては、循環経路３９の流量を増加する側に開閉弁４３の開度を変更するとよい。

【0044】

続くステップＳ１０４では、エンジン１０のシリンダ温度が低下したか否かを判定する。ここでは、水温センサ３２ｂで検出した冷却水温（エンジン出口温度）が判定値ＴＷ１以下であるか否かを判定する。なお、シリンダ温度の低下判定は、冷却水温の低下量が所定値を超えたか否かを判定することにより行ってもよいし、第１冷却向上処理を開始してからの経過時間が所定時間を超えたか否かを判定することにより行ってもよい。また、ヘッド側経路３１Ｂや循環経路において、経路内圧を検出する圧力センサが設けられている場合には、当該圧力センサの検出値に基づいて判定してもよい。このとき、エンジン冷却性能が十分に得られない場合に、ラジエータファンを更に作動させてもよい。

【0045】

ステップＳ１０４がＹＥＳの場合、ステップＳ１０５へ進み、第１点火進角処理を実施する。具体的には、エンジン冷却性能を向上させた後のエンジン運転領域マップ（例えば図３のマップ）を用い、現在のエンジン運転状態がＴＫ運転領域に属する場合には、目標点火時期をトレースノック点火時期とし、ＭＢＴ運転領域に属する場合には、目標点火時期をＭＢＴ点火時期とする。なお、目標点火時期への点火時期制御については、図示しない別ルーチンにより実行される。また、ステップＳ１０５では、第１フラグＦ１をオンにする。

【0046】

ステップＳ１０６では、（１）排気温度Ｔｅｘが第１判定値Ｔ１よりも高い状態が判定時間Ｔｉｍｅ１以上継続したこと、及び（２）排気温度Ｔｅｘが第２判定値Ｔ２よりも高いことの２つの条件が共に成立しているか否かを判定する。ここで、第２判定値Ｔ２は、第１判定値Ｔ１よりも高い温度（例えば、触媒劣化温度又はその近傍）に設定してある。なお、この第２判定値Ｔ２が「所定の判定温度」に相当する。また、ステップＳ１０６では、（１）及び（２）の条件の成否を判定したが、いずれか一方の条件のみを判定する構成としてもよい。ステップＳ１０６がＹＥＳの場合、ステップＳ１０７へ進み、第２フラグＦ２をオンにして一旦本ルーチンを終了する。

【0047】

さて、第２フラグＦ２がオンであり、排気温度Ｔｅｘが第１判定値Ｔ１よりも高温であると、ステップＳ１０１、Ｓ１０２がＹＥＳとなり、ステップＳ１０８へ進み、第２冷却向上処理を実施する。この第２冷却向上処理は、第１冷却向上処理とは異なり、冷却システム３０によるエンジン冷却を最大冷却能力で実施するものである。具体的には、
・開閉弁３５を最大開度にしてヘッド側経路３１Ｂの冷却水流量を最大流量Ｑｍｘにする
・サーモスタット４２の開度を最大開度Ｌ２にしてラジエータ４１側への冷却水流量を増加する
の少なくともいずれかを実施する。

【0048】

続くステップＳ１０９では、第２冷却向上処理によりエンジン１０のシリンダ温度が低下したか否かを判定する。ここでは、例えば、水温センサ３２ｂで検出した冷却水温が判定値ＴＷ２（ＴＷ２＜ＴＷ１）以下であるか否かを判定するか。なお、判定値ＴＷ２について判定値ＴＷ１と同じ温度であってもよい。

【0049】

ステップＳ１０９がＹＥＳの場合、ステップＳ１１０へ進み、第２点火進角処理を実施する。この第２点火進角処理では、冷却性能を向上させた後のエンジン運転領域マップを用い、現在のエンジン運転状態がＴＫ運転領域に属するか、それともＭＢＴ運転領域に属するかに応じて、上記の第１点火進角処理と同じ態様とするか否かを切り替えている。

【0050】

図５は第２点火進角処理の処理手順を示すサブルーチンである。図５において、ステップＳ４１では、現在のエンジン運転状態がＭＢＴ運転領域に属しているか否かを判定する。ステップＳ４１がＮＯの場合、つまりＴＫ運転領域に属している場合にはステップＳ４２へ進み、目標点火時期をトレースノック点火時期として本ルーチンを終了する。一方、ＭＢＴ運転領域に属している場合には、ステップＳ４１がＹＥＳとなり、ステップＳ４３へ進み、目標点火時期をＭＢＴ点火時期よりも進角側として本ルーチンを終了する。

【0051】

図４の説明に戻り、ステップＳ１１１では、排気温度Ｔｅｘが第２判定値Ｔ２（「第２温度」に相当）よりも高い状態が判定時間Ｔｉｍｅ２以上継続しているか否かを判定し、ステップＳ１１１がＹＥＳの場合、ステップＳ１１２へ進み、基本燃料噴射量に対して、触媒保護のための燃料増量補正（ＯＴ増量補正）を実施する。燃料補正量については、エンジン運転状態に基づいて設定しており、具体的には、エンジン回転速度が高いほど又はエンジン負荷が大きいほど燃料補正量を多くする。なお、ここでの燃料増量補正では、補正前における冷却向上処理及び点火進角により、燃料増量分をできるだけ少なくできる。このステップＳ１１２では、第３フラグＦ３をオンにする。

【0052】

排気温度Ｔｅｘが第１判定値Ｔ１以下になると、ステップＳ１０１がＮＯとなりステップＳ１１３へ進む。ステップＳ１１３では、第３フラグＦ３がオンされているか否かを判定し、ステップＳ１１３がＹＥＳの場合、ステップＳ１１４へ進み、ＯＴ増量補正を停止するとともに、第３フラグＦ３をオフにする。また、続くステップＳ１１５では、第１フラグＦ１がオンか否かを判定し、Ｆ１＝ＯＮの場合にはステップＳ１１６へ進み、冷却性能低下処理及び点火遅角を実施する。ここで、冷却性能低下処理としては、第１冷却向上処理及び第１点火進角処理により排気温度Ｔｅｘが第１判定値Ｔ１以下となった場合に、例えば、ヘッド側経路３１Ｂの冷却水流量をΔＱ３だけ減量する処理、サーモスタット４２の開度をΔＬ３だけ小さくする処理などを実施する。このとき、ΔＱ３をΔＱ１よりも小さくするとよく、ΔＬ３をΔＬ１よりも小さくするとよい。また、第２冷却向上処理及び第２点火進角処理の開始後において排気温度Ｔｅｘが第１判定値Ｔ１以下となった場合には、例えば、ヘッド側経路３１Ｂの冷却水流量をΔＱ４（＞ΔＱ３）だけ減量する処理、サーモスタット４２の開度をΔＬ４（＞ΔＬ３）だけ小さくする処理などを実施する。ステップＳ１１６では、第１フラグＦ１及び第２フラグＦ２をオフにし、本ルーチンを終了する。

【0053】

次に、触媒劣化抑制処理の具体的態様を図６及び図７のタイムチャートを用いて説明する。図６は、第１冷却向上処理及び第１点火進角処理により排気温度Ｔｅｘが第１判定値Ｔ１以下になった場合を示し、図７は、第２冷却向上処理及び第２点火進角処理の開始後、更に燃料増量補正を実施した場合を示す。図中、（ａ）はアクセル開度の推移を示し、（ｂ）は排気温度Ｔｅｘの推移を示し、（ｃ）はヘッド側経路３１Ｂの冷却水流量の推移を示し、（ｄ）はエンジン出口温度（水温センサ３２ｂの検出温度）の推移を示し、（ｅ）は点火時期の推移を示し、（ｆ）は燃料増量補正による燃料増加量の推移を示し、（ｇ）は第１フラグＦ１の推移を示す。また、図７中、（ｈ）は第２フラグＦ２の推移を示し、（ｉ）は第３フラグＦ３の推移を示す。

【0054】

図６において、タイミングｔ１１でアクセルペダルが踏み込まれた場合、ノッキングの発生を抑制すべく点火時期が遅角されるとともに、エンジン１０の冷却水流量が増大される。また、アクセル開度大によりエンジン１０の排気温度Ｔｅｘが上昇する。そして、排気温度Ｔｅｘが第１判定値Ｔ１を超えると、そのタイミングｔ１２で、開閉弁３５の開度が大きくなる側に変更されヘッド側経路３１Ｂの冷却水流量が更にΔＱ１だけ増大される（第１冷却向上処理）。また、冷却水流量の増大に伴いエンジン出口温度が判定値ＴＷ１以下になると、そのタイミングｔ１３で点火進角が実施され、第１フラグＦ１がオンされる。このとき、エンジン運転状態がＴＫ運転領域に属する場合には、トレースノック点火時期まで進角され、ＭＢＴ運転領域に属する場合には、ＭＢＴ点火時期まで進角される（第１点火進角処理）。

【0055】

上記の冷却向上処理及び点火進角を実施しない場合には、図６（ｂ）に一点鎖線で示すように排気温度Ｔｅｘが上昇し続けるが、冷却向上処理及び点火進角が実施されることにより、実線で示すように排気温度Ｔｅｘが低下し始める。そして、タイミングｔ１４で排気温度Ｔｅｘが第１判定値Ｔ１以下になると、ヘッド側経路３１Ｂの冷却水流量がΔＱ３（＜ΔＱ１）だけ減量されるとともに、点火遅角が行われる。これにより、排気温度Ｔｅｘが第１判定値Ｔ１近傍で維持される。

【0056】

次に、図７の場合について説明する。図７において、タイミングｔ２１でアクセルペダルが踏み込まれたのに伴い、排気温度Ｔｅｘが上昇して第１判定値Ｔ１を超えると、そのタイミングｔ２２で、開閉弁３５の開度が大きくなる側に変更されヘッド側経路３１Ｂの冷却水流量がΔＱ１だけ増量される（第１冷却向上処理）。この冷却水流量の増量に伴いエンジン出口温度が判定値ＴＷ１以下になると、そのタイミングｔ２３で点火時期が進角される。このとき、エンジン運転状態がＴＫ運転領域に属する場合には、トレースノック点火時期まで進角され、ＭＢＴ運転領域に属する場合には、ＭＢＴ点火時期まで進角される（第１点火進角処理）。

【0057】

第１冷却向上処理及び第１点火進角処理によっても排気温度Ｔｅｘが上昇し続け、排気温度Ｔｅｘが第１判定値Ｔ１よりも高い状態が判定時間Ｔｉｍｅ１以上継続し、かつ第２判定値Ｔ２を超えた状態になると、そのタイミングｔ２４で開閉弁３５が全開とされ、ヘッド側経路３１Ｂの冷却水流量が最大流量Ｑｍｘとされる（第２冷却向上処理）。また、エンジン出口温度が判定値ＴＷ２以下になったタイミングｔ２５で点火時期が更に進角される。このとき、エンジン運転状態がＴＫ運転領域に属する場合には、トレースノック点火時期まで進角され、ＭＢＴ運転領域に属する場合には、ＭＢＴ点火時期を超えて過進角される（第２点火進角処理）。

【0058】

そして、第２冷却向上処理及び第２点火進角処理によっても排気温度Ｔｅｘが低下せず、第２判定値Ｔ２よりも高い状態が判定時間Ｔｉｍｅ２以上継続すると、タイミングｔ２６以降において、基本燃料噴射量に対して燃料増量補正が実施される。これにより、排気温度Ｔｅｘが低下し、第２判定値Ｔ２以下となる。なお、本実施形態では、排気温度Ｔｅｘが第１判定値Ｔ１以下になった場合に燃料増量補正が停止される。ただし、燃料増量補正を停止する排気温度は任意である。

【0059】

ここで、上記の冷却向上処理及び点火進角を実施しない場合には、タイミングｔ２３Ａで排気温度Ｔｅｘが第２判定値Ｔ２を超え、タイミングｔ２３から判定時間Ｔｉｍｅ２が経過した時に燃料増量補正が実施される。これに対し、本実施形態では、上記の冷却向上処理及び点火進角を実施することにより、燃料増量補正の実施期間をできるだけ短くする（実施の機会をできるだけ少なくする）ことができる。

【0060】

以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。

【0061】

排気温度が第１判定値Ｔ１よりも高いか否かを判定し、排気温度が第１判定値Ｔ１よりも高い場合には、排気熱による触媒１７の劣化のおそれが生じる所定高温域にあるとして、エンジン１０の冷却性能を向上させる冷却向上処理を実施するとともに、その冷却向上処理の開始後において、エンジン１０の点火時期を進角させる点火進角処理を実施する構成としたため、排気温度を低下させることができる。これにより、ＯＴ増量補正の実施の機会を低減させたり、ＯＴ増量補正に使用する燃料量を低減させたりすることができる。したがって、燃費悪化を抑制しつつ触媒１７を適切に保護することができる。

【0062】

冷却向上処理の開始後においてエンジン１０のシリンダ温度が低下したか否かを判定し、シリンダ温度が低下したと判定された後に点火時期を進角させる構成としたため、冷却向上処理を開始してから、エンジン１０の耐ノッキング性向上の効果が得られる程度までエンジン１０が冷却されるまでの遅れ時間を考慮して点火進角を実施することができ、ひいては、点火進角を行う際にノッキングが発生するのを抑制することができる。

【0063】

第２点火進角処理において、第２冷却向上処理の開始後のエンジン運転状態がＭＢＴ運転領域にあると判定された場合に、点火時期をＭＢＴ点火時期よりも進角させる構成としたため、触媒１７の曝されている環境に状況に応じて、トルクよりも燃料増量の低減を優先させることができる。また、冷却向上処理の開始後のエンジン運転状態がＭＢＴ運転領域にあると判定された場合、第１点火進角処理では、目標点火時期をＭＢＴ点火時期とし、第２点火進角処理では、目標点火時期をＭＢＴ点火時期よりも過進角させる構成としたため、燃費改善を優先するか、それとも触媒１７の排気熱からの保護を優先するかを触媒１７の環境に応じて切り替えることができる。

【0064】

第２冷却向上処理及び第２点火進角処理の実施開始後の排気温度を検出し、その排気温度が第２判定値Ｔ２よりも高く、かつその状態が所定時間Ｔｉｍｅ２以上継続した場合にＯＴ増量補正を実施する構成としたため、触媒１７の排気熱による劣化を好適に抑制することができる。また特に、本構成では、触媒１７の劣化抑制のための燃料増量を実施する前に冷却向上処理及び点火進角を実施するため、燃料増量の実施の機会をできるだけ少なくすることができ、結果として、燃料増量により燃費が悪化するのをできるだけ抑制することができる。

【0065】

ウォータジャケット３１について、シリンダブロック１８を冷却するブロック側経路３１Ａと、シリンダヘッド１４を冷却するヘッド側経路３１Ｂとが設けられ、冷却向上処理として、ヘッド側経路３１Ｂの冷却水流量を増量する構成としたため、排気高温時において、シリンダヘッド１４を積極的に冷却することができる。これにより、シリンダブロック１８の冷却による機械損失の増大を抑制しつつ、冷却向上処理による耐ノッキング性の向上をより好適に図ることができる。

【0066】

排気温度に応じた冷却性能によりエンジン１０を冷却する構成としたため、より具体的には、第１冷却向上処理と第２冷却向上処理とで異なる冷却性能によりエンジン１０を冷却する構成としたため、排気熱による触媒劣化の抑制と、冷却損失の増加の抑制とをバランスよく行うことができる。

【0067】

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について、上記第１の実施形態との相違点を中心に説明する。上記第１の実施形態では、冷却向上処理及び点火進角を行っても排気温度が所定温度まで低下しない場合に燃料増量補正を実施したが、本実施形態では、排気温度が所定温度を超えた場合には、まず燃料増量補正を実施するとともに、燃料増量補正に併せて冷却向上処理及び点火進角を実施する。この点において上記第１の実施形態と相違する。以下、本実施形態の触媒劣化抑制処理について、図８及び図９を用いて説明する。

【0068】

図８は、本実施形態の触媒劣化抑制処理の処理手順を示すフローチャートである。この処理は、ＥＣＵ５０により所定周期毎に実行される。

【0069】

図８において、ステップＳ３０１では、排気温度Ｔｅｘが第３判定値Ｔ３よりも高いか否かを判定する。この第３判定値Ｔ３は、触媒劣化温度又はその近傍に設定してあり、例えば８５０℃に設定してある。ステップＳ３０１がＹＥＳの場合、ステップＳ３０２へ進み、基本燃料噴射量に対してＯＴ増量補正を実施する。このとき、例えば、エンジン回転速度が高いほど又はエンジン負荷が大きいほど燃料補正量を多くする。また、ステップＳ３０２では、第４フラグＦ４をオンにする。

【0070】

続くステップＳ３０３では、冷却向上処理を実施する。ここでは、
・ヘッド側経路３１Ｂの冷却水流量をΔＱ１１ずつ増量すべく開閉弁３５の開度を大きくする
・ラジエータ４１側への冷却水流量を増加すべくサーモスタット４２の開度をΔＬ１１ずつ大きくする
の少なくともいずれかを実施することとしている。ここで、ΔＱ１１及びΔＬ１は微少量に設定されている。

【0071】

続くステップＳ３０４では、冷却向上処理によりエンジン１０のシリンダ温度が低下したか否かを判定する。ここでは、例えば、水温センサ３２ｂで検出した冷却水温（エンジン出口温度）が判定値ＴＷ１以下であるか否かを判定する。ステップＳ３０４がＹＥＳの場合、ステップＳ３０５へ進み、目標点火時期を所定角度Δθ進角する。この進角制御では、冷却向上処理を開始した後のエンジン運転領域マップを用い、現在のエンジン運転状態がＴＫ運転領域に属する場合にはトレースノック点火時期を限度に点火時期を進角させ、ＭＢＴ運転領域に属する場合にはＭＢＴ点火時期を限度に点火時期を進角させる。なお、エンジン運転状態がＭＢＴ運転領域に属する場合、ＭＢＴ点火時期よりも更に進角させてもよい。

【0072】

ステップＳ３０６では、排気温度Ｔｅｘが第４判定値Ｔ４（例えば、Ｔ４＜Ｔ３）未満か否かを判定し、ステップＳ３０６がＮＯの場合、一旦本ルーチンを終了する。そして、排気温度Ｔｅｘが第４判定値Ｔ４未満となるまでステップＳ３０１〜Ｓ３０６の処理を繰り返し実行し、ステップＳ３０６がＹＥＳになるとステップＳ３０７へ進み、第５フラグＦ５をオンにし、本処理を一旦終了する。

【0073】

さて、排気温度Ｔｅｘが第３判定値Ｔ３以下になると、ステップＳ３０１がＮＯとなり、ステップＳ３０８へ進む。ステップＳ３０８では、第５フラグＦ５がオンか否かを判定し、Ｆ５＝ＯＮの場合にはステップＳ３０９へ進み、ＯＴ増量補正による燃料増量分を減らす。また、ステップＳ３１０では、排気温度Ｔｅｘが第５判定値Ｔ５（例えば、Ｔ５＜Ｔ４）未満か否かを判定し、ステップＳ３１０がＹＥＳの場合、ステップＳ３１１へ進み、ＯＴ増量補正を停止するとともに、冷却性能低下処理及び点火遅角を行う。また、第４フラグＦ４、第５フラグＦ５をオフにし、本ルーチンを終了する。

【0074】

次に、本実施形態の触媒劣化抑制処理の具体的態様を図９のタイムチャートを用いて説明する。図中、（ａ）はアクセル開度の推移を示し、（ｂ）は排気温度Ｔｅｘの推移を示し、（ｃ）はヘッド側経路３１Ｂの冷却水流量の推移を示し、（ｄ）はエンジン出口温度の推移を示し、（ｅ）は点火時期の推移を示し、（ｆ）は燃料増量補正による燃料増加量の推移を示し、（ｇ）は第４フラグＦ４の推移を示し、（ｈ）は第５フラグＦ５の推移を示す。なお、（ｂ）の一点鎖線は、触媒劣化抑制処理を実施しない場合を示し、実線は触媒劣化抑制処理を実施する場合を示す。

【0075】

図９において、タイミングｔ３１でアクセルペダルが踏み込まれ、エンジン１０の排気温度Ｔｅｘが上昇して第３判定値Ｔ３を超えると、そのタイミングｔ３２で燃料増量補正が開始され、第４フラグＦ４がオンされる。また、その後のタイミングｔ３３で、開閉弁３５の開度が大きくなる側に変更され、ヘッド側経路３１Ｂの冷却水流量がΔＱ１１だけ増量される（冷却向上処理）。この冷却水流量の増量に伴い、エンジン出口温度が判定値ＴＷ３以下になると、そのタイミングｔ３４で所定角度Δθだけ点火進角される。排気温度Ｔｅｘが第４判定値Ｔ４よりも低くなるまで冷却水流量がΔＱ１１ずつ増量されるとともに、点火時期がΔθずつ進角され、やがて排気温度Ｔｅｘが第４判定値Ｔ４以下になると、そのタイミングｔ３５で第５フラグＦ５がオンされ、燃料増量分が少なくされる。これにより、排気温度Ｔｅｘが第４判定値Ｔ４近傍で維持される。

【0076】

以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。

【0077】

燃料増量については、触媒劣化抑制の即効性が高いことを考慮し、排気温度が第３判定値Ｔ３を超えた場合に、ＯＴ増量補正を実施するとともに、そのＯＴ増量補正に併せて冷却向上処理及び点火進角を実施する構成としたため、触媒１７の劣化抑制の効果をいち早く得ることができる。また、ＯＴ増量補正のための燃料量を低減させることができる。

【0078】

（他の実施形態）
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施されてもよい。

【0079】

・上記実施形態では、冷却向上処理の開始後、エンジン１０のシリンダ温度が低下したと判定された後に点火進角を実施する構成としたが、冷却向上処理を開始した後であれば、シリンダ温度の低下判定の前において点火進角させる構成としてもよい。

【0080】

・冷却向上処理として、ヘッド側経路３１Ｂの冷却水流量を増量する手段を含む構成としたが、ヘッド側経路３１Ｂとブロック側経路３１Ａとの両方の冷却水流量を増量する手段を含む構成としてもよい。

【0081】

・ウォータジャケット３１について、エンジン１０のシリンダヘッド１４を冷却するヘッド側経路３１Ｂと、シリンダブロック１８を冷却するブロック側経路３１Ａとの２つの経路を設けたが、図１０に示すように、１つの経路１３１としてもよい。

【0082】

・冷却向上処理としては、ヘッド側経路３１Ｂの冷却水流量を増量する、ラジエータ４１側への冷却水流量を増加する構成を例示したが、これらに限定せず、例えば、ウォータポンプ３６について冷却水流量が調整可能な電動式ポンプとし、この電動式ポンプを制御することにより循環経路３３，３４の冷却水流量を増加させる構成としてもよい。あるいは、ラジエータファンを作動させる構成としてもよい。

【0083】

・上記実施形態では、循環経路３４に開閉弁３５を設け、開閉弁３５の開度制御によりヘッド側経路３１Ｂの冷却水流量を調整する構成としたが、開閉弁３５を設けない構成としてもよい。この場合、循環経路３３，３４の流路断面積を異なるものとするとよく、具体的には、循環経路３４の流路断面積を循環経路３３よりも大きくすることで（例えば７：３や８：２）、ヘッド側経路３１Ｂの流量をブロック側経路３１Ａよりも多くなるようにするとよい。

【0084】

・吸気バルブ及び排気バルブの少なくともいずれかのバルブタイミングを変更可能なバルブ可変機構を備えるエンジンにおいて、排気熱による触媒劣化を抑制するための処理として、冷却向上処理と併せて、バルブタイミングを変更することにより内部ＥＧＲ量を増加させる処理を実施し、その後、点火進角させる構成とする。内部ＥＧＲ量を増加した場合には、耐ノッキング性の向上により点火時期をより進角させることが可能となり、その結果、排気温度をより低下させることが可能となる。内部ＥＧＲ量の増加は、例えば、吸気バルブの早開きや、排気バルブの遅閉じにより行うことができる。

【0085】

・図１１に示すように、排気管１５とエンジン１０の吸気管とを繋ぎ排気の一部をエンジン１０の吸気系に還流させるＥＧＲ通路６１を備えるエンジンにおいて、排気熱による触媒劣化を抑制するための処理として、冷却向上処理と併せて、排気の還流量（外部ＥＧＲ量）を増加させる処理を実施し、その後、点火進角させる構成としてもよい。この場合、外部ＥＧＲ量の増大に伴い耐ノッキング性が向上し、これにより点火進角量を更に大きくすることができる。また、例えば図１１に示すように、ＥＧＲ通路６１において、熱交換器としてのＥＧＲクーラ６２を備える構成とし、エンジン冷却性能の向上に際しＥＧＲクーラ６２の冷却性能を向上させることにより外部ＥＧＲ量を更に増加させてもよい。

【0086】

・エンジン１０のシリンダヘッド１４の冷却性能を向上させる構成において、エンジン排気系側よりもエンジン吸気系側をより冷却する構成とする。ノッキングの抑制において有効な吸気側をより冷却することにより、点火進角量をより大きくすることができ、排気温度をより低下させることができる。

【0087】

・図１２に示すように、エンジン１０の出口側と入口側とを繋ぐ循環経路の途中において、ヒータコア３８とラジエータ４１とが配置されている構成に本発明を適用してもよい。この場合、ラジエータ４１側への冷却水の流入がサーモスタット４２により許容された状態において、エンジン１０を通過したエンジン冷却水が、ヒータコア３８を経由してラジエータ４１に流入される。

【0088】

・排気を直接冷却する排気冷却手段を設け、冷却向上処理及び点火進角とともに、排気冷却手段により排気の冷却を実施する構成とする。このとき、例えば図１３に示すように、エンジン吸気系側よりもエンジン排気系側が冷却されるようにエンジン冷却水を循環させる構成とする。具体的には、図１３（ａ），（ｂ）に示すように、ヘッド側経路３１Ｂにおいて、エンジン冷却水を排気側から吸気側に循環させる。また、図１３（ｃ）に示すように、ヘッド側経路として吸気側経路６３Ａと排気側経路６３Ｂとを別に設け、吸気側経路６３Ａよりも排気側経路６３Ｂの冷却水流量が多くなるようにヘッド側経路を構成してもよい。あるいは、図１３（ｄ）に示すように、エンジン冷却水によって排気管又は排気マニホールドを直接冷却するための冷却通路６５を設ける構成としてもよい。

【符号の説明】

【0089】

１０…エンジン、１２…インジェクタ、１３…点火プラグ、１４…シリンダヘッド、１５…排気管、１７…触媒（排気浄化装置）、１８…シリンダブロック、３０…エンジン冷却システム（冷却装置）、３１…ウォータジャケット、３１Ａ…ブロック側経路（第１冷却手段）、３１Ｂ…ヘッド側経路（第２冷却手段）、３３，３４，３７，３９…循環経路、５０…ＥＣＵ（劣化判定手段、冷却制御手段、点火進角手段、低下判定手段、燃料増量手段、温度検出手段）。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】