エンジン制御装置及びエンジン制御方法
【課題】車両の位置と設定経路との関係に応じて、触媒コンバータの触媒酸素吸蔵量を的確に制御することができるエンジン制御装置を提供する。
【解決手段】ＣＰＵが、制御切り替え情報（車両の位置情報）を用いて、車両が案内予定ルートから第１の距離以上逸脱したか否かを判断し（ステップＳ３２）、逸脱したと判断された場合に、第１の制御から第２の制御に切り替える（ステップＳ３８）ので、車両が設定経路（又はその近傍）を走行している間は、第１の制御により、触媒酸素吸蔵量制御手段が触媒コンバータの触媒酸素吸蔵量を、変化するであろう触媒酸素吸蔵量の変化量を見越して予め変化するように制御することで、今後の車両状態に対応した的確な制御が実現でき、また、車両が設定経路の近傍から外れた位置を走行している間は、第２の制御により、適切でない制御が行われるのを抑制することができる。
【解決手段】ＣＰＵが、制御切り替え情報（車両の位置情報）を用いて、車両が案内予定ルートから第１の距離以上逸脱したか否かを判断し（ステップＳ３２）、逸脱したと判断された場合に、第１の制御から第２の制御に切り替える（ステップＳ３８）ので、車両が設定経路（又はその近傍）を走行している間は、第１の制御により、触媒酸素吸蔵量制御手段が触媒コンバータの触媒酸素吸蔵量を、変化するであろう触媒酸素吸蔵量の変化量を見越して予め変化するように制御することで、今後の車両状態に対応した的確な制御が実現でき、また、車両が設定経路の近傍から外れた位置を走行している間は、第２の制御により、適切でない制御が行われるのを抑制することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエンジン制御装置及びエンジン制御方法に関し、特に混合気を吸気するエンジンおよびエンジンから排出された排気ガスを触媒により浄化する触媒コンバータを備えた車両にて、エンジンを制御するエンジン制御装置及びエンジン制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
大気汚染などによる近年の地球温暖化の防止策の１つとして、車両のエンジンから排出された排気ガス中の有害成分を低減させることが挙げられている。エンジンにて燃焼された排気ガスの中には、さまざまな有害成分が含まれているが、その主なものは、ガソリンの不完全燃焼時により発生されるＣＯ（一酸化炭素）と、減速時などの過濃混合気による失火・不完全燃焼により燃えずに排出されるＨＣ（炭化水素）と、燃焼温度が高いときに空気中の窒素が酸素と結合して発生するＮＯｘ（窒素酸化物）とである。
【０００３】
このような有害成分を低減するには、エンジンに供給される空気と燃料との割合である空燃比を理論空燃比、つまり、燃料が完全燃焼するのに理論上必要な空気量と燃料量との比に近づけるような制御が行われており、たとえば排気ガスに含まれる酸素量に基づいて吸入空気量または燃料量を制御する空燃比制御が行われている。しかし、その空燃比は、通常の負荷の場合、理論空燃比となるように混合気の燃料を制御するが、低負荷の場合、燃料消費率を考慮し、理論空燃比よりも混合気の燃料を少なくしたリーン状態にするのがよく、逆に、高負荷でエンジン出力を高めるには、混合気の燃料を多くしたリッチ状態にする方が望ましい。このため、車両の走行状態によって有害な排気ガスが排出されてしまうので、そのような排気ガスに対して浄化を行うのが触媒装置である。
【０００４】
触媒装置においても、その浄化能力を最大に発揮するには、混合気の空燃比が理論空燃比でないと、化学反応が正常に行われない。このため、たとえば、空燃比が理論空燃比からリッチ側またはリーン側に所定時間継続した場合に、空燃比をリーン側またはリッチ側へ変転させることによって、触媒装置の浄化能力を最大限に維持させることが行われている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００５】
ところで、触媒装置においては、そのような空燃比の変動を吸収するために、酸素吸蔵放出能に優れた触媒が用いられている。このような触媒は、酸素過剰雰囲気での燃焼状態では、酸化反応により過剰の酸素を吸収し、還元雰囲気においては、還元反応により酸素を放出する。この触媒が吸着している酸素の量は、触媒酸素吸蔵量（ＯＳＡ：Oxygen Storage Amount）と呼ばれている。触媒装置の浄化能力を維持するには、排ガス中のＣＯおよびＨＣに対する酸化反応とＮＯｘに対する還元反応とをバランスよく行わせる必要があり、そのためには、ＯＳＡは適度な値に保たれていなければならない。すなわち、車両がある走行状態にあるときに、ＯＳＡが触媒最大酸素吸蔵量または触媒最小酸素吸蔵量の近傍にあったとした場合、空燃比がリッチ状態またはリーン状態への移行に際して行われる酸化還元反応に対して酸素の過不足が発生する可能性があるので、空燃比の変動に対応するには、ＯＳＡは触媒最大酸素吸蔵量の半分の値に保たれているのが好ましい。
【０００６】
しかるに、たとえば、車両が長い坂路を走行する場合のように、混合気のリーンまたはリッチの状態が長い期間継続される場合、ＯＳＡもその間継続して増減していくことになるが、ＯＳＡを常に触媒最大酸素吸蔵量の半分になるように制御していると、リーンまたはリッチ状態への移行時点から酸素の吸蔵または放出が継続できる許容範囲は、触媒最大酸素吸蔵量の半分に制限され、それ以降、触媒装置は、排気ガスの浄化能力を十分発揮できないという問題点があった。そこで本出願人は、今後の車両の走行状態が予め推測できる場合に、その走行状態に応じて触媒装置による排気ガスの高い浄化能力を長く維持することが可能なエンジン制御装置及びエンジン制御方法に関する発明について、先に出願している（特許文献２参照）。
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−３４４６２１号公報
【特許文献２】特開２００７−２５５３９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記特許文献２では、ナビゲーションシステムなどを用いて車両状態予測情報を取得し、これに基づいて車両が今後通過する経路における車両の状態を予測することとしている。しかるに、車両は、予測された経路から外れて走行したり、経路を変更して走行する可能性がある。
【０００９】
このため、エンジン制御装置において、これらの事情が発生した場合に、予測された経路に基づいた制御を続けると、触媒装置による排気ガスの浄化能力を高く維持することができないおそれがある。
【００１０】
そこで本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、車両位置と設定経路との関係に応じて、触媒コンバータの触媒酸素吸蔵量を的確に制御することができるエンジン制御装置及びエンジン制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明のエンジン制御装置は、混合気を吸気するエンジン及び前記エンジンから排気された排気ガスを触媒により浄化する触媒コンバータを備えた車両にて、前記エンジンを制御するものであり、前記車両が今後通過する経路における車両の状態を予測するための車両状態予測情報を取得する情報取得手段からの車両状態予測情報に基づき、前記経路における車速変化量を推定し、前記車速変化量に基づき、所定地点での前記触媒コンバータの推定触媒酸素吸蔵量を算出することにより、前記触媒コンバータの状態を推定する触媒コンバータ状態推定手段と、前記推定触媒酸素吸蔵量に基づき、前記所定地点より前の地点で目標とする前記触媒コンバータの目標触媒酸素吸蔵量を設定し、前記触媒コンバータの現状の触媒酸素吸蔵量が前記目標触媒酸素吸蔵量になるように制御する一の制御と、前記一の制御とは異なる他の制御とのいずれかを実行する触媒酸素吸蔵量制御手段と、前記車両が設定経路から逸脱していたと判断された場合に、前記触媒酸素吸蔵量制御手段の制御を前記一の制御から前記他の制御に切り替える切り替え手段と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
これによれば、切り替え手段は、設定経路から車両が逸脱したと判断された場合に、触媒酸素吸蔵量制御手段の制御を一の制御（触媒コンバータの現状の触媒酸素吸蔵量を、推定触媒酸素吸蔵量に基づいて設定した目標触媒酸素吸蔵量に近づける制御））から当該一の制御とは異なる他の制御に切り替えるので、車両が設定経路（又はその近傍）を走行している間は、触媒酸素吸蔵量制御手段が触媒コンバータの触媒酸素吸蔵量を、変化するであろう触媒酸素吸蔵量の変化量を見越して予め変化するように制御することで、今後の車両状態に対応した的確な制御が実現でき、一方、車両が設定経路の近傍から外れた位置を走行している間は、過度な制御を行わないので、過度な制御による弊害（触媒コンバータの浄化能力を低下させる方向の制御）の発生を抑制することができる。
【００１３】
この場合において、前記切り替え手段は、前記車両が前記設定経路から第１の距離以上逸脱したと判断された場合に、前記触媒酸素吸蔵量制御手段の制御を前記一の制御から前記他の制御に切り替え、前記車両が、前記設定経路から第１の距離以上逸脱した状態から、前記設定経路から前記第１の距離よりも小さい第２の距離以内に入ったと判断された場合に、前記触媒酸素吸蔵量制御手段の制御を、前記他の制御から前記一の制御に切り替えるようにすることができる。ここで、第１の距離としては、車両の位置情報の計測精度（例えばナビゲーションシステムによる位置計測精度）の数倍（例えば３〜４倍）程度とすることができる。また、第２の距離としては、車両の位置情報の計測精度（例えばナビゲーションシステムによる位置計測精度）と同一程度とすることができる。かかる場合には、設定経路（又はその近傍）への復帰後、触媒酸素吸蔵量制御手段の制御が、他の制御から一の制御に切り替えられるので、早期に的確な制御を再開することができる。
【００１４】
また、本発明のエンジン制御装置では、前記切り替え手段は、前記車両が、前記設定経路から第１の距離以上逸脱した状態から、前記設定経路が再設定され、当該新たな設定経路から前記第１の距離よりも小さい第２の距離以内に前記車両が入った状態で所定時間経過した際に、前記触媒酸素吸蔵量制御手段の制御を、前記他の制御から前記一の制御に切り替えるようにすることもできる。かかる場合には、設定経路が再設定された場合、車両の搭乗者は、その新しい設定経路に従わないこともあり、ある一定の間は設定経路を再度外れる可能性もあるので、第２の距離以内に車両が入ったまま所定時間経過した段階（すなわち、搭乗者に、新しい設定経路に沿って目的地に向かう意志があると判断できる段階）で一の制御に切り替えることにより、適切なタイミングで的確な制御を再開することができる。
【００１５】
また、本発明のエンジン制御装置では、前記車両が前記設定経路から前記第１の距離以上逸脱した後の触媒酸素吸蔵量と、前記触媒コンバータの触媒最大酸素吸蔵量との関係に応じて、前記エンジンにより吸気される混合気の空燃比を変更する空燃比変更手段を備えることができる。かかる場合には、車両が設定経路から第１の距離以上逸脱した直後における排気ガスの触媒による浄化効率を向上することができる。
【００１６】
本発明のエンジン制御方法は、混合気を吸気するエンジン及び前記エンジンから排気された排気ガスを触媒により浄化する触媒コンバータを備えた車両にて、前記エンジンを制御する方法であり、前記車両が今後通過する経路における車両の状態を予測するための車両状態予測情報を取得する情報取得手段からの車両状態予測情報に基づき、前記経路における車速変化量を推定し、前記車速変化量に基づき、所定地点での前記触媒コンバータの推定触媒酸素吸蔵量を算出することにより、前記触媒コンバータの状態を推定する推定ステップと、前記推定触媒酸素吸蔵量に基づき、前記所定地点より前の地点で目標とする前記触媒コンバータの目標触媒酸素吸蔵量を設定し、前記触媒コンバータの現状の触媒酸素吸蔵量が前記目標触媒酸素吸蔵量になるように制御する一の制御と、前記一の制御とは異なる他の制御とのいずれかを実行する制御ステップと、前記車両が前記設定経路から逸脱していたと判断された場合に、前記制御ステップの制御を前記一の制御から前記他の制御に切り替える切り替えステップと、を含むことを特徴とする。
【００１７】
これによれば、切り替えステップでは、設定経路から車両が逸脱したと判断された場合に、制御ステップの制御を一の制御（触媒コンバータの現状の触媒酸素吸蔵量を、推定触媒酸素吸蔵量に基づいて設定した目標触媒酸素吸蔵量に近づける制御））から当該一の制御とは異なる他の制御に切り替えるので、車両が設定経路（又はその近傍）を走行している間は、触媒コンバータの触媒酸素吸蔵量を、変化するであろう触媒酸素吸蔵量の変化量を見越して予め変化するように制御することで、今後の車両状態に対応した的確な制御が実現でき、一方、車両が設定経路の近傍から外れた位置を走行している間は、過度な制御を行わないので、過度な制御による弊害（触媒コンバータの浄化能力を低下させる方向の制御）の発生を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、車両の位置と設定経路との関係に応じて、触媒コンバータの触媒酸素吸蔵量を的確に制御することができるエンジン制御装置及びエンジン制御方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
まず、エンジンを制御するエンジン制御システムのシステム構成について説明する。
図１はエンジン制御システムのシステム構成を示すブロック図である。
【００２０】
エンジン制御システムは、エンジン１０およびこれを制御するエンジン制御装置１１を備えている。エンジン１０には、空気および燃料の混合気を吸入する吸気通路１２およびその混合気を燃焼した排気ガスを排出する排気通路１３が設けられており、その排気通路１３の途中には、スタートキャタリスト（ＳＣ）１４およびアンダフロアタイプキャタリスト（ＵＦ）１５が設置されている。
【００２１】
これらのＳＣ１４およびＵＦ１５は、排気ガスを触媒により浄化する触媒コンバータであり、容量の大きなＳＣ１４が主として排気ガスを浄化し、そこで完全に浄化することができなかった排気ガスを容量の小さなＵＦ１５が浄化する構成にしている。
【００２２】
ＳＣ１４の上流側の排気通路１３には、エンジン１０から排出された排気ガスの空燃比を検出する第１の空燃比センサ１６が設けられ、下流側の排気通路１３には、浄化された排気ガスの空燃比を検出する第２の空燃比センサ１７が設けられ、ＳＣ１４には、その触媒床温を検出する温度センサ１８が設けられていて、それぞれの出力は、エンジン制御装置１１に接続されている。これにより、エンジン制御装置１１は、第１の空燃比センサ１６によりＳＣ１４に入る排気ガスの酸素濃度を知ることができ、第２の空燃比センサ１７によりＳＣ１４を出た排気ガスの酸素濃度を知ることができ、温度センサ１８によりＳＣ１４の触媒床温に応じて触媒が最大限酸素を吸蔵できる係数を知ることができる。
【００２３】
エンジン１０の吸気側の吸気通路１２には、エアフローセンサ１９およびインジェクタ２０が設けられており、それぞれエンジン制御装置１１に接続されている。エアフローセンサ１９は、エンジン１０に吸入される空気量を検出する。この空気量に基づき、エンジン制御装置１１は、インジェクタ２０により吸気通路１２に噴射される燃料量を制御し、混合気の空燃比を制御する。また、エンジン１０とＳＣ１４との間の排気通路１３には、エンジン制御装置１１によって制御されるエアインジェクタ２１が設けられている。このエアインジェクタ２１は、エンジン１０から排出された排気ガスに噴射量が制御された空気を送り込むものである。さらに、エンジン制御装置１１には、制御切り替え情報や、今後の車両の状態を予測するための車両状態予測情報が入力されている。制御切り替え情報は、ナビゲーションシステムから得られる設定ルートの情報、車両の現在位置の情報などを含んでいる。また、車両状態予測情報は、ナビゲーションシステムから得られるカーブの情報、下りまたは上りの坂路角度情報などの地図情報、道路交通情報通信システムなどから得られる渋滞、交通規制、信号機などの情報、車車間通信システムから得られる先行する車両の速度情報などを含んでいる。
【００２４】
このようなエンジン制御システムによれば、エンジン制御装置１１は、第１の空燃比センサ１６により検出されたＳＣ１４に入る排気ガスの空燃比と、第２の空燃比センサ１７により検出されたＳＣ１４から出た排気ガスの空燃比とを比較することにより、ＳＣ１４に吸着されているＯＳＡを把握している。エンジン制御装置１１は、車両状態予測情報から車速やトルクが変化して空燃比がどのように変化するか、また、ＳＣ１４のＯＳＡもどのように変化するかを推定し、その推定に基づき、インジェクタ２０を制御して混合気の空燃比を予め制御しておくことで、車速やトルクが変化した後のＳＣ１４のＯＳＡを制御することができる。たとえば、エンジン制御装置１１は、車速やトルクが変化した後のＳＣ１４のＯＳＡを触媒最大酸素吸蔵量付近になるように制御することができる。また、例えばＯＳＡが触媒最大酸素吸蔵量のほぼ半分になるように制御してもよい。
【００２５】
次に、エンジン制御装置１１のハードウェア構成について説明する。
図２はエンジン制御装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
エンジン制御装置１１は、マイクロコンピュータ（マイコン）３０を備え、このマイコン３０は、エンジン制御装置１１内のバス３１に接続されていて、Ｉ／Ｆ（Interface）３２を介して車載ネットワークのような外部の信号ライン３３に接続されている。
【００２６】
マイコン３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３４を有し、ＣＰＵ３４には、ＲＯＭ（Read Only Memory）３５およびＲＡＭ３６がマイコン３０内のバス３７によって相互に接続されている。また、ＣＰＵ３４は、バス３７を介してエンジン制御装置１１のバス３１に接続されている。
【００２７】
ＣＰＵ３４は、エンジン制御装置１１全体を制御する。ＲＡＭ３６には、ＣＰＵ３４が実行するＯＳ（Operating System）のプログラムやアプリケーションプログラムの少なくとも一部が一時的に格納される。また、ＲＡＭ３６には、ＣＰＵ３４の処理に必要な各種データが格納される。ＲＯＭ３５には、ＯＳのプログラムやアプリケーションプログラムなどが格納される。
【００２８】
このアプリケーションプログラムは、エンジン制御装置１１が実行するスタートキャタリスト状態推定処理（ＳＣ状態推定処理）および触媒酸素吸蔵量制御処理（ＯＳＡ制御処理）のためのプログラムなどを含んでいる。
【００２９】
次に、図２のハードウェア構成により実現されるエンジン制御装置１１の機能構成について説明する。
図３はエンジン制御装置の機能構成を示すブロック図である。
【００３０】
エンジン制御装置１１は、切り替え手段としての制御切り替え部３９と、第１の制御部３８と、第２の制御部４３とを備えている。制御切り替え部３９は、ナビゲーションシステムなどから入力される制御切り替え情報に基づいて、第１の制御部３８と第２の制御部４３のいずれを用いてＯＳＡ制御を行うかを決定する。
【００３１】
第１の制御部３８は、図３に示すように、情報取得部４０、スタートキャタリスト状態推定部（ＳＣ状態推定部）４１および触媒酸素吸蔵量制御部（ＯＳＡ制御部）４２を有する。
【００３２】
情報取得部４０は、ナビゲーションシステムなどを用いて車両の位置および経路情報などの車両状態予測情報を取得する。
【００３３】
ＳＣ状態推定部４１は、車両状態予測情報に基づき、車速がどのように変化をするかを表わす車速変化量を予測し、車両が予測通り車速やトルクを変化させて走行した場合にＯＳＡがどのように変化するかを推定する。さらに、ＳＣ状態推定部４１は、第１の空燃比センサ１６および第２の空燃比センサ１７がそれぞれ検出した排気ガスの空燃比からＳＣ１４の今後のＯＳＡを推定し、温度センサ１８が検出したＳＣ１４の触媒床温からＳＣ１４が吸蔵し得る最大のＯＳＡを推定する。
【００３４】
ＯＳＡ制御部４２は、ＳＣ状態推定部４１の推定結果に基づいて、インジェクタ２０により燃料量を予め制御することにより、またはエアインジェクタ２１により排気ガスの酸素量を予め制御することにより、車速やトルクが変化した後のＳＣ１４のＯＳＡを制御する。たとえば、ＯＳＡ制御部４２は、車速やトルクが変化した後のＳＣ１４のＯＳＡが触媒最大酸素吸蔵量のほぼ半分になるように制御する。
【００３５】
すなわち、第１の制御部３８のＳＣ状態推定部４１およびＯＳＡ制御部４２は、具体的には、以下に示すように、今後、車速やトルクが変化した結果、ＯＳＡがどのように変化するかを表わす推定ＯＳＡを算出し、その推定ＯＳＡに応じて現状のＯＳＡを予め変化させておくときの目標値を示す目標ＯＳＡを設定し、現状のＯＳＡが目標ＯＳＡになるようＳＣ１４のＯＳＡを制御している。
【００３６】
次に、第１の制御部３８によるＯＳＡ制御（第１の制御）の概略について説明する。
図４はトルクの変化およびＯＳＡの変化を示す図であって、（Ａ）は予測した車速変化時のトルク変化を示し、（Ｂ）は走行予定地点の推定ＯＳＡの変化を示し、（Ｃ）は走行予定地点の目標ＯＳＡの変化を示している。
【００３７】
まず、図４の（Ａ）において、車両は、現在、平坦地を走行していて、走行予定のＡ地点からＢ地点まで登坂路を走行していくものとする。この場合、図４の（Ａ）に示したように、現地点からＡ地点までは、車速変化量はなくトルクの変化もない。登坂開始のＡ地点からＢ地点までは、車速が低下するので、トルクを増加させることになる。
【００３８】
このような状況のとき、ＳＣ１４のＯＳＡは、図４の（Ｂ）に示したように、現地点からＡ地点まで所定値を維持し、Ａ地点からＢ地点までの登坂路では、トルクを増加させるために、混合気をリッチ状態に制御するはずなので、その場合は、エンジン１０から排出される排気ガスもリッチ状態になって酸素不足状態になることから、ＳＣ１４におけるＯＳＡは低下し、車両がＢ地点に到達するときには、ＯＳＡはΔＯＳＡだけ低下することになる。このため、Ｂ地点では、ＯＳＡの低下により、ＳＣ１４における混合気の空燃比が理論空燃比でなくなってリッチ状態になり、有害成分の酸化反応が起こりにくくなり、触媒による浄化能力が小さくなってしまう。
【００３９】
これに対し、本発明では、Ｂ地点で予めＳＣ１４のＯＳＡが低下することがわかっているならば、図４の（Ｃ）に示したように、ＯＳＡ制御部４２は、現地点の段階で先行してＢ地点の前の経過地点であるＡ地点でのＯＳＡを多くするよう目標ＯＳＡを設定し、その目標ＯＳＡになるよう混合気をリッチ状態に制御し、Ｂ地点に到達したときにＯＳＡが大幅に低下しないようにして、ＳＣ１４の浄化能力が小さくならないようにする。なお、Ａ地点は、トルクが高負荷に切り替わる地点、たとえば上りの坂路の開始地点としてもよいし、Ｂ地点より所定距離だけ離れた地点としてもよい。また、Ｂ地点は、上りの坂路の終了地点としてもよいし、推定ＯＳＡが最小になる地点としてもよい。
【００４０】
次に、ＳＣ状態推定部４１によるＳＣ１４の状態を推定する処理について説明する。
図５はＳＣ状態推定処理を示すフローチャート、図６は車両のカーブ半径に対応する車速の変化を示す図、図７は車速変化に対応する空燃比の変化を示す図、図８は坂路角度に対応する空燃比の変化を示す図、図９はトルクの変化に対応する触媒床温の変化を示す図である。
【００４１】
ＳＣ状態推定部４１は、ＳＣ状態推定処理プログラムにより以下のステップに従って処理を繰り返し実行する。
［ステップＳ１１］ＣＰＵ３４は、車速変化量やトルクの変化を推定するための車両状態予測情報を取得する。この車両状態予測情報は、カーナビゲーションなどを用いて取得された車両の位置および経路情報などである。たとえば、ＣＰＵ３４は、車両が今後通過する一定区間の経路におけるカーブ半径、坂路角度などを取得する。
【００４２】
［ステップＳ１２］ＣＰＵ３４は、ステップＳ１１の処理で取得されたカーブ半径、坂路角度などに応じ、車速変化量を推定する。
ここで、車両は、図６に示したように、カーブ半径が小さくなると減速せざるをえないので、ＣＰＵ３４はその特性のデータを格納しているＲＯＭ３５を参照し、カーブ半径に対応した車速を取得し、この取得された今後の車速と現状の車速との差分から今後の車速変化量を算出する。なお、この現状の車速は、エンジンを制御している電子制御ユニットなどから取得されている。
【００４３】
また、図示はしないが、上りの坂路角度が大きくなると減速するので、その車速変化量を補うようトルクを増加させ、下りの坂路角度が大きくなると加速するので、その車速変化量を補うようトルクを減少させるので、ＣＰＵ３４はその特性のデータを格納しているＲＯＭ３５を参照し、坂路角度に対応した今後の車速変化量を取得することになる。
【００４４】
［ステップＳ１３］ＣＰＵ３４は、ステップＳ１２の処理で算出された今後の車速変化量に応じ、今後の混合気の空燃比の変化量を算出する。
ここで、図７に示したように、加速させる場合、混合気の空燃比が減少してリッチ状態になり、減速させる場合は、混合気の空燃比が増加してリーン状態になるので、ＣＰＵ３４はその特性のデータを格納しているＲＯＭ３５を参照し、今後の加減速による車速変化量に対応した混合気の空燃比を取得し、この取得された今後の混合気の空燃比と、第１の空燃比センサ１６が検出した現状の混合気の空燃比との差分から、今後の混合気の空燃比の変化量を算出する。
【００４５】
なお、上記の説明では、カーブ半径または坂路角度から車速変化量を推定し、その車速変化量から今後の混合気の空燃比の変化量を取得しているが、図８に示したように、上り坂の場合、トルクを増加するため、混合気はリッチ状態に、逆に、下り坂の場合は、リーン状態になるというように坂路角度と空燃比との間には相関関係があるので、坂路角度から直接今後の混合気の空燃比を取得するようにしてもよい。
【００４６】
［ステップＳ１４］ＣＰＵ３４は、ステップＳ１３の処理で算出された今後の混合気の空燃比の変化量に応じて、今後のＯＳＡの変化量（ΔＯＳＡ）を算出する。すなわち、今後の混合気の空燃比の変化量をΔＡ／Ｆとし、触媒吸着酸素係数をＫとすると、ΔＯＳＡは、
ΔＯＳＡ＝ΔＡ／Ｆ×Ｋ
により算出される。たとえば、図４の（Ｂ）に示したように、Ａ地点からＢ地点までの間に変化するであろうＯＳＡのΔＯＳＡが算出される。
【００４７】
［ステップＳ１５］ＣＰＵ３４は、今後のＯＳＡを示す推定ＯＳＡを算出する。すなわち、第１の空燃比センサ１６により検出されたＳＣ１４に入る排気ガスの空燃比と、第２の空燃比センサ１７により検出されたＳＣ１４から出た排気ガスの空燃比とから、現状のＯＳＡが算出されていて、その現状のＯＳＡにステップＳ１４の処理で算出されたΔＯＳＡを加減算することにより、推定ＯＳＡを算出する。
【００４８】
［ステップＳ１６］ＣＰＵ３４は、ステップＳ１２の処理で算出された今後の車速変化量に応じ、今後の車速を実現するために必要とされるトルクを推定する。
［ステップＳ１７］ＣＰＵ３４は、ステップＳ１６の処理で推定されたトルクの増減に対応して、今後、ＳＣ１４の触媒床温がどこまで変化するかをあらわす触媒床温の変化量を取得する。
【００４９】
ここで、図９に示したように、トルクが上昇すると混合気の空燃比の状態がリッチ状態になってそのリッチ状態の混合気が燃焼されて触媒床温も上昇するので、ＣＰＵ３４はその特性のデータを格納しているＲＯＭ３５を参照し、今後のトルクに対応した触媒床温の変化量を取得する。
【００５０】
［ステップＳ１８］ＣＰＵ３４は、今後の触媒床温を算出する。すなわち、温度センサ１８が検出した現状の触媒床温に、ステップＳ１７の処理で取得された今後の触媒床温の変化量を加減算することにより、今後の触媒床温を算出する。
【００５１】
［ステップＳ１９］ＣＰＵ３４は、ステップＳ１８の処理で算出された今後の触媒床温に応じ、今後における最大のＯＳＡである触媒最大酸素吸蔵量（Ｃｍａｘ）を算出する。すなわち、温度センサ１８が検出した現状の触媒床温に基づいて、その温度のときにＳＣ１４が吸蔵し得るＣｍａｘが算出されていて、そのＣｍａｘに今後の触媒床温に対応して変化する係数を乗算し、今後のＣｍａｘを算出する。なお、触媒床温が高くなるとＳＣ１４が吸蔵し得るＣｍａｘは増加するので、温度が高くなるとＳＣ１４は酸素を吸蔵しやすくなる。
【００５２】
以上の処理により、カーナビゲーションなどを用い、車両状態予測情報から車速やトルクがどのように変化するかが推定され、この推定結果に応じて車速変化終了時にＳＣ１４が吸蔵しているはずの推定ＯＳＡが算出される。また、車速変化量に対応するトルクが推定され、このトルクに応じて、今後、触媒床温がどのように変化するかが算出され、変化したときの触媒床温に対応するＣｍａｘが算出される。
【００５３】
次に、ＯＳＡ制御部４２によるＯＳＡを制御する処理について説明する。
図１０はＯＳＡ制御処理を示すフローチャート、図１１はΔＯＳＡと目標ＯＳＡとの関係を示す図である。
【００５４】
ＯＳＡ制御部４２は、ＳＣ状態推定処理の後に、ＯＳＡ制御処理プログラムにより以下のステップに従って処理を実行する。
［ステップＳ２１］ＣＰＵ３４は、推定ＯＳＡがＯＳＡ変動許容範囲の下限値である所定値Ａ１よりも小さいか否かを判定する。推定ＯＳＡが所定値Ａ１よりも小さい場合、処理はステップＳ２２に進み、大きい場合、処理はステップＳ２３に進む。
【００５５】
［ステップＳ２２］ＣＰＵ３４は、推定ＯＳＡが所定値Ａ１よりも小さい場合にはＯＳＡが変動許容範囲を下回ることが推定されるので、速度変化開始時の目標ＯＳＡをＣｍａｘ／２よりも大きく設定する。たとえば、図４の（Ｂ）のＢ地点にてＯＳＡが減少することが推定されるので、ＣＰＵ３４は、図４の（Ｃ）のＡ地点における目標ＯＳＡをＣｍａｘ／２よりも大きく設定する。
【００５６】
ここで、ＯＳＡ制御部４２は、図１１に示したように、推定ＯＳＡがΔＯＳＡだけ低下すれば、速度変化開始時の目標ＯＳＡを上げるよう制御するが、そのときのΔＯＳＡに対応した目標ＯＳＡを、ＣＰＵ３４がΔＯＳＡと目標ＯＳＡとの関係を表わすデータを格納しているＲＯＭ３５から取得する。たとえば、ＣＰＵ３４は、図４の（Ｂ）のＢ地点においてＯＳＡがΔＯＳＡ低下すると推定した場合に、速度変化開始時のＡ地点に到達するまでＯＳＡをどれだけ増やしておくかの目標ＯＳＡを、ΔＯＳＡと目標ＯＳＡとの関係から取得することになる。
【００５７】
［ステップＳ２３］ＣＰＵ３４は、推定ＯＳＡがＯＳＡ変動許容範囲の上限値である所定値Ａ２よりも大きいか否かを判定する。推定ＯＳＡが所定値Ａ２よりも大きい場合、処理はステップＳ２４に進み、小さい場合、処理はステップＳ２５に進む。
【００５８】
［ステップＳ２４］ＣＰＵ３４は、推定ＯＳＡが所定値Ａ２よりも大きい場合、ＯＳＡの増加が推定されるので、目標ＯＳＡをＣｍａｘ／２よりも小さく設定する。
［ステップＳ２５］ＣＰＵ３４は、推定ＯＳＡがＯＳＡ変動許容範囲内に入っているときは、予めＯＳＡを変化させておく必要はないので、目標ＯＳＡをＣｍａｘ／２に設定する。
【００５９】
［ステップＳ２６］ＣＰＵ３４は、現状のＯＳＡが目標ＯＳＡになるようにするため、インジェクタ２０を制御することにより、エンジン１０に吸入される混合気の空燃比を制御して排気ガスの空燃比を制御する。または、エアインジェクタ２１を制御することにより、排気通路１３における排気ガスの空燃比を制御する。このように排気ガスの空燃比を制御することにより、ＳＣ１４のＯＳＡを制御する。
【００６０】
上記のような第１の制御を行うことにより、たとえば、混合気の燃料が少なくて燃費を向上させることができる成層運転が長時間実施したり、フューエルカットが多く実施されたりすることが予めわかっている場合は、現状のＯＳＡを予め減少させるよう混合気の空燃比が制御される。また、たとえば、道路の地形的な要因などでトルクを上昇させる必要性が予めわかっている場合には、それによるＯＳＡの不足に対処するために、ＯＳＡを予め増加させるよう混合気の空燃比が制御される。これにより、ＯＳＡがＳＣ１４で常に保持しておきたい触媒最大酸素吸蔵量の半分の値に最適に制御されることになるのでＳＣ１４の浄化能力を大きくすることできる。
【００６１】
また、エンジン制御装置１１は、上記ＯＳＡ制御に従って制御していて、リッチ状態またはリーン状態が長時間実施されても、予め混合気の空燃比を制御してＯＳＡを所定の目標ＯＳＡになるよう制御しているので、実際の空燃比が理論空燃比より外れる機会が少なくなり、ＳＣ１４を浄化能力の大きな状態に維持することができ、浄化能力が大きくなった分、ＳＣ１４の容量を小さくすることが可能になる。
【００６２】
図３に戻り、第２の制御部４３による制御（第２の制御）は、上記ステップＳ２５と同様の処理を常に行うものであり、より具体的には、ＣＰＵ３４が、目標ＯＳＡをＣｍａｘ／２に設定するというものである。
【００６３】
次に、図１２に基づいて、図３の制御切り替え部３９による第１の制御と第２の制御の切り替え処理につき説明する。
【００６４】
［ステップＳ３０］ＣＰＵ３４は、エンジン制御装置１１において第１の制御を実施しているか否かを判定する。第１の制御を実施している場合、処理はステップＳ３２に進み、第２の制御を実施している場合、処理はステップＳ３４に進む。
【００６５】
［ステップＳ３２］ＣＰＵ３４は、現在地点と、案内予定ルート（設定ルート）の現在地点から最も近い地点との間の距離が、第１の距離より大きいか否かについて判定する。ここで、第１の距離は、車両の測位精度に応じて決定することができる。例えば、車両の測位精度が５０ｍであれば、その３〜４倍程度の１５０〜２００ｍ程度の値を第１の距離に設定することができる。この判定が肯定された場合（すなわち、車両が案内予定ルートから大きく外れている場合）には、ステップＳ３４に進み、否定された場合（すなわち、車両が案内予定ルートに沿って走行していると推定される場合）には、ステップＳ５２に進む。なお、車両が案内予定ルートから第１の距離よりも大きく逸脱する場合としては、例えば、車両の運転者が道を間違えて、目的地までのルートを外れた場合や、地図が間違えていた場合などが想定される。
【００６６】
［ステップＳ３４］ＣＰＵ３４は、現在のＯＳＡとＣｍａｘ／２の差の絶対値が、所定値よりも大きいか否かを判定する。ここで、所定値としては、例えば、触媒最大酸素吸蔵量の２５％程度の値を採用することができる。この判定が肯定された場合（すなわち、現在のＯＳＡがＣｍａｘ／２から大きく乖離している場合）には、ステップＳ３６に進み、否定された場合（すなわち現在のＯＳＡがＣｍａｘ／２付近の値である場合）には、ステップＳ３８に進む。
【００６７】
［ステップＳ３６］ＣＰＵ３４は、現在のＯＳＡがＣｍａｘ／２から大きく乖離している場合、それ以上乖離させないようにするために、リーンバーン制御あるいはリッチスパイク制御を禁止する。この場合、現在のＯＳＡ値がＣｍａｘ／２よりも大きい場合に、リーンバーン制御を禁止し、現在のＯＳＡ値がＣｍａｘ／２よりも小さい場合に、リッチスパイク制御を禁止する。
【００６８】
［ステップＳ３８］ＣＰＵ３４は、第２の制御部４３を用いて前述した第２の制御（目標ＯＳＡをＣｍａｘ／２に設定する制御）を実行する。
【００６９】
［ステップＳ４０］ＣＰＵ３４は、現在地点と、案内予定ルートの現在地点から最も近い地点との間の距離が、第２の距離より小さいか否かについて判定する。ここで、第２の距離は、車両の測位精度に応じて決定することができる。例えば、車両の測位精度が５０ｍであれば、その値（５０ｍ）を第２の距離に設定することができる。この判定が肯定された場合（すなわち、車両が案内予定ルートに沿って走行していると推定される場合）には、ステップＳ５２に進み、否定された場合（すなわち、車両が未だに案内予定ルートを外れていると推定される場合）には、ステップＳ４２に進む。
【００７０】
［ステップＳ４２］ＣＰＵ３４は、ナビゲーションシステムにおいて、案内予定ルートが再設定（リルート）されたか否かを判定する。この判定が肯定された場合には、ステップＳ４４に進み、否定された場合には、ステップＳ４０に戻る。
【００７１】
［ステップＳ４４］ＣＰＵ３４は、タイマーをＯＮにする（計時を開始する）。
【００７２】
［ステップＳ４６］ＣＰＵ３４は、車両が、新たに設定された案内予定ルート内（第２の距離の範囲内）を走行しているか否かを判定する。この判断が肯定された場合ステップＳ５０に進み、否定された場合ステップＳ４８に進む。
【００７３】
［ステップＳ４８］ＣＰＵ３４は、前のステップＳ４６において、車両が新たな案内予定ルートに沿って走行していないと判定しているため、タイマーの計時をＯＦＦにする。
【００７４】
［ステップ５０］ＣＰＵ３４は、タイマーが所定時間計時したか否かを判断する。本ステップは、ナビゲーションシステムにおいて案内予定ルートが新たに設定されたとしても、車両はそのルートに沿って走行しない可能性も高いため、所定時間継続して走行したか否かを判定することにより、車両の搭乗者（運転者）に、そのルートに沿って目的地に向かう意志があるか否かを判断するというものである。この所定時間としては、例えば５分を設定することができる。この判定が肯定された場合には、ステップＳ５２に進み、否定された場合には、ステップＳ４６に戻る。
【００７５】
［ステップ５２］ＣＰＵ３４は、第１の制御部３８を用いて前述した第１の制御を実行する。
【００７６】
これまでの説明から分かるように、本発明における情報取得手段は、情報処理部４０により構成され、本発明における触媒コンバータ状態推定手段は、ＳＣ状態推定部４１により構成され、本発明における触媒酸素吸蔵量制御手段は、ＯＳＡ制御部４２及び第２の制御部４３により構成されている。
【００７７】
以上、詳細に説明したように、本実施形態によると、ＣＰＵ３４が、制御切り替え情報（車両の位置情報）を用いて、車両が案内予定ルートから第１の距離よりも大きく逸脱したか否かを判断し、逸脱したと判断された場合に、触媒酸素吸蔵量制御手段の制御を第１の制御から第２の制御に切り替えるので、車両が設定経路（又はその近傍）を走行している間は、第１の制御により、触媒酸素吸蔵量制御手段が触媒コンバータの触媒酸素吸蔵量を、変化するであろう触媒酸素吸蔵量の変化量を見越して予め変化するように制御することで、今後の車両状態に対応した的確な制御が実現でき、また、車両が設定経路の近傍から外れた位置を走行している間は、過度な制御を行わないので、過度な制御による弊害（触媒コンバータ（１４，１５）の浄化能力を低下させる方向の制御）の発生を抑制することができる。
【００７８】
また、本実施形態によると、案内予定ルートに車両が復帰した直後に、第２の制御から第１の制御に切り替えられるので、早期に的確な制御を再開することができる。
【００７９】
また、本実施形態によると、案内予定ルートが再設定された場合、案内予定ルート（第２の距離の範囲内）に沿って車両が走行した状態で所定時間（例えば５分）経過した段階で第１の制御に切り替えることとしているので、搭乗者に、新しい設定経路に沿って目的地に向かう意志があると推定された適切なタイミングで、的確な制御を再開することができる。
【００８０】
なお、上記実施形態では、第２の制御として、目標ＯＳＡをＣｍａｘ／２に設定する制御を採用した場合について説明したが、これに限らず、その他の制御を採用しても良い。
【００８１】
また、上記実施形態では、案内予定ルートから所定距離逸脱した場合に、制御を切り替える場合について説明したが、これとともに、車両の進行方向が、案内予定ルートから外れる方向に向いている場合にも、制御切り替え部３９は、第１の制御から第２の制御への切り替えを行うこととしても良い。
【００８２】
なお、上記の実施の形態では、車両状態予測情報をナビゲーションシステムを用いて取得しているが、車両と車両との間で互いに通信することができる車車間通信システムにより車両が今後通過する一定区間の経路における、他車の過去の所定期間の平均車速を取得するようにしてもよい。このとき、自車の車速が今後他車の車速に近づくことが推定され、現状の自車の車速と他車の車速との差分から今後の車速変化量を算出することができる。たとえば、他車の車速から今後走行するであろう経路が渋滞していることや信号機などにより自車が今後停車することが予測される場合、車両は現状の状態から減速状態に移行することが予測され、移行前と移行後との車速の差分から今後の車速変化量を算出することができる。また、信号機により停車状態から発車することが予測される場合、車両は停車状態から加速状態に移行することが予測され、移行前と移行後との車速の差分から今後の車速変化量を算出することができる。これらの車速変化量に応じて今後の混合気の空燃比の変化量を算出し、その混合気の空燃比の変化量に応じて今後のΔＯＳＡを算出するようにしてもよい。ここで、所定の状況で実際に算出されたΔＯＳＡが所定回数蓄積された場合には、それらのΔＯＳＡの平均値と今回算出されたΔＯＳＡとの差分を、今回算出されたΔＯＳＡに対して一定割合反映させるようにしてもよい。
【００８３】
上述した実施形態は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】エンジン制御システムのシステム構成を示すブロック図である。
【図２】エンジン制御装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図３】エンジン制御装置の機能構成を示すブロック図である。
【図４】トルクの変化およびＯＳＡの変化を示す図であって、（Ａ）は予測した車速変化時のトルク変化を示し、（Ｂ）は走行予定地点の推定ＯＳＡの変化を示し、（Ｃ）は走行予定地点の目標ＯＳＡの変化を示している。
【図５】ＳＣ状態推定処理を示すフローチャートである。
【図６】車両のカーブ半径に対応する車速の変化を示す図である。
【図７】車速変化に対応する空燃比の変化を示す図である。
【図８】坂路角度に対応する空燃比の変化を示す図である。
【図９】トルクの変化に対応する触媒床温の変化を示す図である。
【図１０】ＯＳＡ制御処理を示すフローチャートである。
【図１１】ΔＯＳＡと目標ＯＳＡとの関係を示す図である。
【図１２】制御切り替え部による制御の切り替え処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８５】
１１ エンジン制御装置
３９ 制御切り替え部
４０ 情報取得部
４１ ＳＣ状態推定部
４２ ＯＳＡ制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明はエンジン制御装置及びエンジン制御方法に関し、特に混合気を吸気するエンジンおよびエンジンから排出された排気ガスを触媒により浄化する触媒コンバータを備えた車両にて、エンジンを制御するエンジン制御装置及びエンジン制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
大気汚染などによる近年の地球温暖化の防止策の１つとして、車両のエンジンから排出された排気ガス中の有害成分を低減させることが挙げられている。エンジンにて燃焼された排気ガスの中には、さまざまな有害成分が含まれているが、その主なものは、ガソリンの不完全燃焼時により発生されるＣＯ（一酸化炭素）と、減速時などの過濃混合気による失火・不完全燃焼により燃えずに排出されるＨＣ（炭化水素）と、燃焼温度が高いときに空気中の窒素が酸素と結合して発生するＮＯｘ（窒素酸化物）とである。
【０００３】
このような有害成分を低減するには、エンジンに供給される空気と燃料との割合である空燃比を理論空燃比、つまり、燃料が完全燃焼するのに理論上必要な空気量と燃料量との比に近づけるような制御が行われており、たとえば排気ガスに含まれる酸素量に基づいて吸入空気量または燃料量を制御する空燃比制御が行われている。しかし、その空燃比は、通常の負荷の場合、理論空燃比となるように混合気の燃料を制御するが、低負荷の場合、燃料消費率を考慮し、理論空燃比よりも混合気の燃料を少なくしたリーン状態にするのがよく、逆に、高負荷でエンジン出力を高めるには、混合気の燃料を多くしたリッチ状態にする方が望ましい。このため、車両の走行状態によって有害な排気ガスが排出されてしまうので、そのような排気ガスに対して浄化を行うのが触媒装置である。
【０００４】
触媒装置においても、その浄化能力を最大に発揮するには、混合気の空燃比が理論空燃比でないと、化学反応が正常に行われない。このため、たとえば、空燃比が理論空燃比からリッチ側またはリーン側に所定時間継続した場合に、空燃比をリーン側またはリッチ側へ変転させることによって、触媒装置の浄化能力を最大限に維持させることが行われている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００５】
ところで、触媒装置においては、そのような空燃比の変動を吸収するために、酸素吸蔵放出能に優れた触媒が用いられている。このような触媒は、酸素過剰雰囲気での燃焼状態では、酸化反応により過剰の酸素を吸収し、還元雰囲気においては、還元反応により酸素を放出する。この触媒が吸着している酸素の量は、触媒酸素吸蔵量（ＯＳＡ：Oxygen Storage Amount）と呼ばれている。触媒装置の浄化能力を維持するには、排ガス中のＣＯおよびＨＣに対する酸化反応とＮＯｘに対する還元反応とをバランスよく行わせる必要があり、そのためには、ＯＳＡは適度な値に保たれていなければならない。すなわち、車両がある走行状態にあるときに、ＯＳＡが触媒最大酸素吸蔵量または触媒最小酸素吸蔵量の近傍にあったとした場合、空燃比がリッチ状態またはリーン状態への移行に際して行われる酸化還元反応に対して酸素の過不足が発生する可能性があるので、空燃比の変動に対応するには、ＯＳＡは触媒最大酸素吸蔵量の半分の値に保たれているのが好ましい。
【０００６】
しかるに、たとえば、車両が長い坂路を走行する場合のように、混合気のリーンまたはリッチの状態が長い期間継続される場合、ＯＳＡもその間継続して増減していくことになるが、ＯＳＡを常に触媒最大酸素吸蔵量の半分になるように制御していると、リーンまたはリッチ状態への移行時点から酸素の吸蔵または放出が継続できる許容範囲は、触媒最大酸素吸蔵量の半分に制限され、それ以降、触媒装置は、排気ガスの浄化能力を十分発揮できないという問題点があった。そこで本出願人は、今後の車両の走行状態が予め推測できる場合に、その走行状態に応じて触媒装置による排気ガスの高い浄化能力を長く維持することが可能なエンジン制御装置及びエンジン制御方法に関する発明について、先に出願している（特許文献２参照）。
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−３４４６２１号公報
【特許文献２】特開２００７−２５５３９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記特許文献２では、ナビゲーションシステムなどを用いて車両状態予測情報を取得し、これに基づいて車両が今後通過する経路における車両の状態を予測することとしている。しかるに、車両は、予測された経路から外れて走行したり、経路を変更して走行する可能性がある。
【０００９】
このため、エンジン制御装置において、これらの事情が発生した場合に、予測された経路に基づいた制御を続けると、触媒装置による排気ガスの浄化能力を高く維持することができないおそれがある。
【００１０】
そこで本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、車両位置と設定経路との関係に応じて、触媒コンバータの触媒酸素吸蔵量を的確に制御することができるエンジン制御装置及びエンジン制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明のエンジン制御装置は、混合気を吸気するエンジン及び前記エンジンから排気された排気ガスを触媒により浄化する触媒コンバータを備えた車両にて、前記エンジンを制御するものであり、前記車両が今後通過する経路における車両の状態を予測するための車両状態予測情報を取得する情報取得手段からの車両状態予測情報に基づき、前記経路における車速変化量を推定し、前記車速変化量に基づき、所定地点での前記触媒コンバータの推定触媒酸素吸蔵量を算出することにより、前記触媒コンバータの状態を推定する触媒コンバータ状態推定手段と、前記推定触媒酸素吸蔵量に基づき、前記所定地点より前の地点で目標とする前記触媒コンバータの目標触媒酸素吸蔵量を設定し、前記触媒コンバータの現状の触媒酸素吸蔵量が前記目標触媒酸素吸蔵量になるように制御する一の制御と、前記一の制御とは異なる他の制御とのいずれかを実行する触媒酸素吸蔵量制御手段と、前記車両が設定経路から逸脱していたと判断された場合に、前記触媒酸素吸蔵量制御手段の制御を前記一の制御から前記他の制御に切り替える切り替え手段と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
これによれば、切り替え手段は、設定経路から車両が逸脱したと判断された場合に、触媒酸素吸蔵量制御手段の制御を一の制御（触媒コンバータの現状の触媒酸素吸蔵量を、推定触媒酸素吸蔵量に基づいて設定した目標触媒酸素吸蔵量に近づける制御））から当該一の制御とは異なる他の制御に切り替えるので、車両が設定経路（又はその近傍）を走行している間は、触媒酸素吸蔵量制御手段が触媒コンバータの触媒酸素吸蔵量を、変化するであろう触媒酸素吸蔵量の変化量を見越して予め変化するように制御することで、今後の車両状態に対応した的確な制御が実現でき、一方、車両が設定経路の近傍から外れた位置を走行している間は、過度な制御を行わないので、過度な制御による弊害（触媒コンバータの浄化能力を低下させる方向の制御）の発生を抑制することができる。
【００１３】
この場合において、前記切り替え手段は、前記車両が前記設定経路から第１の距離以上逸脱したと判断された場合に、前記触媒酸素吸蔵量制御手段の制御を前記一の制御から前記他の制御に切り替え、前記車両が、前記設定経路から第１の距離以上逸脱した状態から、前記設定経路から前記第１の距離よりも小さい第２の距離以内に入ったと判断された場合に、前記触媒酸素吸蔵量制御手段の制御を、前記他の制御から前記一の制御に切り替えるようにすることができる。ここで、第１の距離としては、車両の位置情報の計測精度（例えばナビゲーションシステムによる位置計測精度）の数倍（例えば３〜４倍）程度とすることができる。また、第２の距離としては、車両の位置情報の計測精度（例えばナビゲーションシステムによる位置計測精度）と同一程度とすることができる。かかる場合には、設定経路（又はその近傍）への復帰後、触媒酸素吸蔵量制御手段の制御が、他の制御から一の制御に切り替えられるので、早期に的確な制御を再開することができる。
【００１４】
また、本発明のエンジン制御装置では、前記切り替え手段は、前記車両が、前記設定経路から第１の距離以上逸脱した状態から、前記設定経路が再設定され、当該新たな設定経路から前記第１の距離よりも小さい第２の距離以内に前記車両が入った状態で所定時間経過した際に、前記触媒酸素吸蔵量制御手段の制御を、前記他の制御から前記一の制御に切り替えるようにすることもできる。かかる場合には、設定経路が再設定された場合、車両の搭乗者は、その新しい設定経路に従わないこともあり、ある一定の間は設定経路を再度外れる可能性もあるので、第２の距離以内に車両が入ったまま所定時間経過した段階（すなわち、搭乗者に、新しい設定経路に沿って目的地に向かう意志があると判断できる段階）で一の制御に切り替えることにより、適切なタイミングで的確な制御を再開することができる。
【００１５】
また、本発明のエンジン制御装置では、前記車両が前記設定経路から前記第１の距離以上逸脱した後の触媒酸素吸蔵量と、前記触媒コンバータの触媒最大酸素吸蔵量との関係に応じて、前記エンジンにより吸気される混合気の空燃比を変更する空燃比変更手段を備えることができる。かかる場合には、車両が設定経路から第１の距離以上逸脱した直後における排気ガスの触媒による浄化効率を向上することができる。
【００１６】
本発明のエンジン制御方法は、混合気を吸気するエンジン及び前記エンジンから排気された排気ガスを触媒により浄化する触媒コンバータを備えた車両にて、前記エンジンを制御する方法であり、前記車両が今後通過する経路における車両の状態を予測するための車両状態予測情報を取得する情報取得手段からの車両状態予測情報に基づき、前記経路における車速変化量を推定し、前記車速変化量に基づき、所定地点での前記触媒コンバータの推定触媒酸素吸蔵量を算出することにより、前記触媒コンバータの状態を推定する推定ステップと、前記推定触媒酸素吸蔵量に基づき、前記所定地点より前の地点で目標とする前記触媒コンバータの目標触媒酸素吸蔵量を設定し、前記触媒コンバータの現状の触媒酸素吸蔵量が前記目標触媒酸素吸蔵量になるように制御する一の制御と、前記一の制御とは異なる他の制御とのいずれかを実行する制御ステップと、前記車両が前記設定経路から逸脱していたと判断された場合に、前記制御ステップの制御を前記一の制御から前記他の制御に切り替える切り替えステップと、を含むことを特徴とする。
【００１７】
これによれば、切り替えステップでは、設定経路から車両が逸脱したと判断された場合に、制御ステップの制御を一の制御（触媒コンバータの現状の触媒酸素吸蔵量を、推定触媒酸素吸蔵量に基づいて設定した目標触媒酸素吸蔵量に近づける制御））から当該一の制御とは異なる他の制御に切り替えるので、車両が設定経路（又はその近傍）を走行している間は、触媒コンバータの触媒酸素吸蔵量を、変化するであろう触媒酸素吸蔵量の変化量を見越して予め変化するように制御することで、今後の車両状態に対応した的確な制御が実現でき、一方、車両が設定経路の近傍から外れた位置を走行している間は、過度な制御を行わないので、過度な制御による弊害（触媒コンバータの浄化能力を低下させる方向の制御）の発生を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、車両の位置と設定経路との関係に応じて、触媒コンバータの触媒酸素吸蔵量を的確に制御することができるエンジン制御装置及びエンジン制御方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
まず、エンジンを制御するエンジン制御システムのシステム構成について説明する。
図１はエンジン制御システムのシステム構成を示すブロック図である。
【００２０】
エンジン制御システムは、エンジン１０およびこれを制御するエンジン制御装置１１を備えている。エンジン１０には、空気および燃料の混合気を吸入する吸気通路１２およびその混合気を燃焼した排気ガスを排出する排気通路１３が設けられており、その排気通路１３の途中には、スタートキャタリスト（ＳＣ）１４およびアンダフロアタイプキャタリスト（ＵＦ）１５が設置されている。
【００２１】
これらのＳＣ１４およびＵＦ１５は、排気ガスを触媒により浄化する触媒コンバータであり、容量の大きなＳＣ１４が主として排気ガスを浄化し、そこで完全に浄化することができなかった排気ガスを容量の小さなＵＦ１５が浄化する構成にしている。
【００２２】
ＳＣ１４の上流側の排気通路１３には、エンジン１０から排出された排気ガスの空燃比を検出する第１の空燃比センサ１６が設けられ、下流側の排気通路１３には、浄化された排気ガスの空燃比を検出する第２の空燃比センサ１７が設けられ、ＳＣ１４には、その触媒床温を検出する温度センサ１８が設けられていて、それぞれの出力は、エンジン制御装置１１に接続されている。これにより、エンジン制御装置１１は、第１の空燃比センサ１６によりＳＣ１４に入る排気ガスの酸素濃度を知ることができ、第２の空燃比センサ１７によりＳＣ１４を出た排気ガスの酸素濃度を知ることができ、温度センサ１８によりＳＣ１４の触媒床温に応じて触媒が最大限酸素を吸蔵できる係数を知ることができる。
【００２３】
エンジン１０の吸気側の吸気通路１２には、エアフローセンサ１９およびインジェクタ２０が設けられており、それぞれエンジン制御装置１１に接続されている。エアフローセンサ１９は、エンジン１０に吸入される空気量を検出する。この空気量に基づき、エンジン制御装置１１は、インジェクタ２０により吸気通路１２に噴射される燃料量を制御し、混合気の空燃比を制御する。また、エンジン１０とＳＣ１４との間の排気通路１３には、エンジン制御装置１１によって制御されるエアインジェクタ２１が設けられている。このエアインジェクタ２１は、エンジン１０から排出された排気ガスに噴射量が制御された空気を送り込むものである。さらに、エンジン制御装置１１には、制御切り替え情報や、今後の車両の状態を予測するための車両状態予測情報が入力されている。制御切り替え情報は、ナビゲーションシステムから得られる設定ルートの情報、車両の現在位置の情報などを含んでいる。また、車両状態予測情報は、ナビゲーションシステムから得られるカーブの情報、下りまたは上りの坂路角度情報などの地図情報、道路交通情報通信システムなどから得られる渋滞、交通規制、信号機などの情報、車車間通信システムから得られる先行する車両の速度情報などを含んでいる。
【００２４】
このようなエンジン制御システムによれば、エンジン制御装置１１は、第１の空燃比センサ１６により検出されたＳＣ１４に入る排気ガスの空燃比と、第２の空燃比センサ１７により検出されたＳＣ１４から出た排気ガスの空燃比とを比較することにより、ＳＣ１４に吸着されているＯＳＡを把握している。エンジン制御装置１１は、車両状態予測情報から車速やトルクが変化して空燃比がどのように変化するか、また、ＳＣ１４のＯＳＡもどのように変化するかを推定し、その推定に基づき、インジェクタ２０を制御して混合気の空燃比を予め制御しておくことで、車速やトルクが変化した後のＳＣ１４のＯＳＡを制御することができる。たとえば、エンジン制御装置１１は、車速やトルクが変化した後のＳＣ１４のＯＳＡを触媒最大酸素吸蔵量付近になるように制御することができる。また、例えばＯＳＡが触媒最大酸素吸蔵量のほぼ半分になるように制御してもよい。
【００２５】
次に、エンジン制御装置１１のハードウェア構成について説明する。
図２はエンジン制御装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
エンジン制御装置１１は、マイクロコンピュータ（マイコン）３０を備え、このマイコン３０は、エンジン制御装置１１内のバス３１に接続されていて、Ｉ／Ｆ（Interface）３２を介して車載ネットワークのような外部の信号ライン３３に接続されている。
【００２６】
マイコン３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３４を有し、ＣＰＵ３４には、ＲＯＭ（Read Only Memory）３５およびＲＡＭ３６がマイコン３０内のバス３７によって相互に接続されている。また、ＣＰＵ３４は、バス３７を介してエンジン制御装置１１のバス３１に接続されている。
【００２７】
ＣＰＵ３４は、エンジン制御装置１１全体を制御する。ＲＡＭ３６には、ＣＰＵ３４が実行するＯＳ（Operating System）のプログラムやアプリケーションプログラムの少なくとも一部が一時的に格納される。また、ＲＡＭ３６には、ＣＰＵ３４の処理に必要な各種データが格納される。ＲＯＭ３５には、ＯＳのプログラムやアプリケーションプログラムなどが格納される。
【００２８】
このアプリケーションプログラムは、エンジン制御装置１１が実行するスタートキャタリスト状態推定処理（ＳＣ状態推定処理）および触媒酸素吸蔵量制御処理（ＯＳＡ制御処理）のためのプログラムなどを含んでいる。
【００２９】
次に、図２のハードウェア構成により実現されるエンジン制御装置１１の機能構成について説明する。
図３はエンジン制御装置の機能構成を示すブロック図である。
【００３０】
エンジン制御装置１１は、切り替え手段としての制御切り替え部３９と、第１の制御部３８と、第２の制御部４３とを備えている。制御切り替え部３９は、ナビゲーションシステムなどから入力される制御切り替え情報に基づいて、第１の制御部３８と第２の制御部４３のいずれを用いてＯＳＡ制御を行うかを決定する。
【００３１】
第１の制御部３８は、図３に示すように、情報取得部４０、スタートキャタリスト状態推定部（ＳＣ状態推定部）４１および触媒酸素吸蔵量制御部（ＯＳＡ制御部）４２を有する。
【００３２】
情報取得部４０は、ナビゲーションシステムなどを用いて車両の位置および経路情報などの車両状態予測情報を取得する。
【００３３】
ＳＣ状態推定部４１は、車両状態予測情報に基づき、車速がどのように変化をするかを表わす車速変化量を予測し、車両が予測通り車速やトルクを変化させて走行した場合にＯＳＡがどのように変化するかを推定する。さらに、ＳＣ状態推定部４１は、第１の空燃比センサ１６および第２の空燃比センサ１７がそれぞれ検出した排気ガスの空燃比からＳＣ１４の今後のＯＳＡを推定し、温度センサ１８が検出したＳＣ１４の触媒床温からＳＣ１４が吸蔵し得る最大のＯＳＡを推定する。
【００３４】
ＯＳＡ制御部４２は、ＳＣ状態推定部４１の推定結果に基づいて、インジェクタ２０により燃料量を予め制御することにより、またはエアインジェクタ２１により排気ガスの酸素量を予め制御することにより、車速やトルクが変化した後のＳＣ１４のＯＳＡを制御する。たとえば、ＯＳＡ制御部４２は、車速やトルクが変化した後のＳＣ１４のＯＳＡが触媒最大酸素吸蔵量のほぼ半分になるように制御する。
【００３５】
すなわち、第１の制御部３８のＳＣ状態推定部４１およびＯＳＡ制御部４２は、具体的には、以下に示すように、今後、車速やトルクが変化した結果、ＯＳＡがどのように変化するかを表わす推定ＯＳＡを算出し、その推定ＯＳＡに応じて現状のＯＳＡを予め変化させておくときの目標値を示す目標ＯＳＡを設定し、現状のＯＳＡが目標ＯＳＡになるようＳＣ１４のＯＳＡを制御している。
【００３６】
次に、第１の制御部３８によるＯＳＡ制御（第１の制御）の概略について説明する。
図４はトルクの変化およびＯＳＡの変化を示す図であって、（Ａ）は予測した車速変化時のトルク変化を示し、（Ｂ）は走行予定地点の推定ＯＳＡの変化を示し、（Ｃ）は走行予定地点の目標ＯＳＡの変化を示している。
【００３７】
まず、図４の（Ａ）において、車両は、現在、平坦地を走行していて、走行予定のＡ地点からＢ地点まで登坂路を走行していくものとする。この場合、図４の（Ａ）に示したように、現地点からＡ地点までは、車速変化量はなくトルクの変化もない。登坂開始のＡ地点からＢ地点までは、車速が低下するので、トルクを増加させることになる。
【００３８】
このような状況のとき、ＳＣ１４のＯＳＡは、図４の（Ｂ）に示したように、現地点からＡ地点まで所定値を維持し、Ａ地点からＢ地点までの登坂路では、トルクを増加させるために、混合気をリッチ状態に制御するはずなので、その場合は、エンジン１０から排出される排気ガスもリッチ状態になって酸素不足状態になることから、ＳＣ１４におけるＯＳＡは低下し、車両がＢ地点に到達するときには、ＯＳＡはΔＯＳＡだけ低下することになる。このため、Ｂ地点では、ＯＳＡの低下により、ＳＣ１４における混合気の空燃比が理論空燃比でなくなってリッチ状態になり、有害成分の酸化反応が起こりにくくなり、触媒による浄化能力が小さくなってしまう。
【００３９】
これに対し、本発明では、Ｂ地点で予めＳＣ１４のＯＳＡが低下することがわかっているならば、図４の（Ｃ）に示したように、ＯＳＡ制御部４２は、現地点の段階で先行してＢ地点の前の経過地点であるＡ地点でのＯＳＡを多くするよう目標ＯＳＡを設定し、その目標ＯＳＡになるよう混合気をリッチ状態に制御し、Ｂ地点に到達したときにＯＳＡが大幅に低下しないようにして、ＳＣ１４の浄化能力が小さくならないようにする。なお、Ａ地点は、トルクが高負荷に切り替わる地点、たとえば上りの坂路の開始地点としてもよいし、Ｂ地点より所定距離だけ離れた地点としてもよい。また、Ｂ地点は、上りの坂路の終了地点としてもよいし、推定ＯＳＡが最小になる地点としてもよい。
【００４０】
次に、ＳＣ状態推定部４１によるＳＣ１４の状態を推定する処理について説明する。
図５はＳＣ状態推定処理を示すフローチャート、図６は車両のカーブ半径に対応する車速の変化を示す図、図７は車速変化に対応する空燃比の変化を示す図、図８は坂路角度に対応する空燃比の変化を示す図、図９はトルクの変化に対応する触媒床温の変化を示す図である。
【００４１】
ＳＣ状態推定部４１は、ＳＣ状態推定処理プログラムにより以下のステップに従って処理を繰り返し実行する。
［ステップＳ１１］ＣＰＵ３４は、車速変化量やトルクの変化を推定するための車両状態予測情報を取得する。この車両状態予測情報は、カーナビゲーションなどを用いて取得された車両の位置および経路情報などである。たとえば、ＣＰＵ３４は、車両が今後通過する一定区間の経路におけるカーブ半径、坂路角度などを取得する。
【００４２】
［ステップＳ１２］ＣＰＵ３４は、ステップＳ１１の処理で取得されたカーブ半径、坂路角度などに応じ、車速変化量を推定する。
ここで、車両は、図６に示したように、カーブ半径が小さくなると減速せざるをえないので、ＣＰＵ３４はその特性のデータを格納しているＲＯＭ３５を参照し、カーブ半径に対応した車速を取得し、この取得された今後の車速と現状の車速との差分から今後の車速変化量を算出する。なお、この現状の車速は、エンジンを制御している電子制御ユニットなどから取得されている。
【００４３】
また、図示はしないが、上りの坂路角度が大きくなると減速するので、その車速変化量を補うようトルクを増加させ、下りの坂路角度が大きくなると加速するので、その車速変化量を補うようトルクを減少させるので、ＣＰＵ３４はその特性のデータを格納しているＲＯＭ３５を参照し、坂路角度に対応した今後の車速変化量を取得することになる。
【００４４】
［ステップＳ１３］ＣＰＵ３４は、ステップＳ１２の処理で算出された今後の車速変化量に応じ、今後の混合気の空燃比の変化量を算出する。
ここで、図７に示したように、加速させる場合、混合気の空燃比が減少してリッチ状態になり、減速させる場合は、混合気の空燃比が増加してリーン状態になるので、ＣＰＵ３４はその特性のデータを格納しているＲＯＭ３５を参照し、今後の加減速による車速変化量に対応した混合気の空燃比を取得し、この取得された今後の混合気の空燃比と、第１の空燃比センサ１６が検出した現状の混合気の空燃比との差分から、今後の混合気の空燃比の変化量を算出する。
【００４５】
なお、上記の説明では、カーブ半径または坂路角度から車速変化量を推定し、その車速変化量から今後の混合気の空燃比の変化量を取得しているが、図８に示したように、上り坂の場合、トルクを増加するため、混合気はリッチ状態に、逆に、下り坂の場合は、リーン状態になるというように坂路角度と空燃比との間には相関関係があるので、坂路角度から直接今後の混合気の空燃比を取得するようにしてもよい。
【００４６】
［ステップＳ１４］ＣＰＵ３４は、ステップＳ１３の処理で算出された今後の混合気の空燃比の変化量に応じて、今後のＯＳＡの変化量（ΔＯＳＡ）を算出する。すなわち、今後の混合気の空燃比の変化量をΔＡ／Ｆとし、触媒吸着酸素係数をＫとすると、ΔＯＳＡは、
ΔＯＳＡ＝ΔＡ／Ｆ×Ｋ
により算出される。たとえば、図４の（Ｂ）に示したように、Ａ地点からＢ地点までの間に変化するであろうＯＳＡのΔＯＳＡが算出される。
【００４７】
［ステップＳ１５］ＣＰＵ３４は、今後のＯＳＡを示す推定ＯＳＡを算出する。すなわち、第１の空燃比センサ１６により検出されたＳＣ１４に入る排気ガスの空燃比と、第２の空燃比センサ１７により検出されたＳＣ１４から出た排気ガスの空燃比とから、現状のＯＳＡが算出されていて、その現状のＯＳＡにステップＳ１４の処理で算出されたΔＯＳＡを加減算することにより、推定ＯＳＡを算出する。
【００４８】
［ステップＳ１６］ＣＰＵ３４は、ステップＳ１２の処理で算出された今後の車速変化量に応じ、今後の車速を実現するために必要とされるトルクを推定する。
［ステップＳ１７］ＣＰＵ３４は、ステップＳ１６の処理で推定されたトルクの増減に対応して、今後、ＳＣ１４の触媒床温がどこまで変化するかをあらわす触媒床温の変化量を取得する。
【００４９】
ここで、図９に示したように、トルクが上昇すると混合気の空燃比の状態がリッチ状態になってそのリッチ状態の混合気が燃焼されて触媒床温も上昇するので、ＣＰＵ３４はその特性のデータを格納しているＲＯＭ３５を参照し、今後のトルクに対応した触媒床温の変化量を取得する。
【００５０】
［ステップＳ１８］ＣＰＵ３４は、今後の触媒床温を算出する。すなわち、温度センサ１８が検出した現状の触媒床温に、ステップＳ１７の処理で取得された今後の触媒床温の変化量を加減算することにより、今後の触媒床温を算出する。
【００５１】
［ステップＳ１９］ＣＰＵ３４は、ステップＳ１８の処理で算出された今後の触媒床温に応じ、今後における最大のＯＳＡである触媒最大酸素吸蔵量（Ｃｍａｘ）を算出する。すなわち、温度センサ１８が検出した現状の触媒床温に基づいて、その温度のときにＳＣ１４が吸蔵し得るＣｍａｘが算出されていて、そのＣｍａｘに今後の触媒床温に対応して変化する係数を乗算し、今後のＣｍａｘを算出する。なお、触媒床温が高くなるとＳＣ１４が吸蔵し得るＣｍａｘは増加するので、温度が高くなるとＳＣ１４は酸素を吸蔵しやすくなる。
【００５２】
以上の処理により、カーナビゲーションなどを用い、車両状態予測情報から車速やトルクがどのように変化するかが推定され、この推定結果に応じて車速変化終了時にＳＣ１４が吸蔵しているはずの推定ＯＳＡが算出される。また、車速変化量に対応するトルクが推定され、このトルクに応じて、今後、触媒床温がどのように変化するかが算出され、変化したときの触媒床温に対応するＣｍａｘが算出される。
【００５３】
次に、ＯＳＡ制御部４２によるＯＳＡを制御する処理について説明する。
図１０はＯＳＡ制御処理を示すフローチャート、図１１はΔＯＳＡと目標ＯＳＡとの関係を示す図である。
【００５４】
ＯＳＡ制御部４２は、ＳＣ状態推定処理の後に、ＯＳＡ制御処理プログラムにより以下のステップに従って処理を実行する。
［ステップＳ２１］ＣＰＵ３４は、推定ＯＳＡがＯＳＡ変動許容範囲の下限値である所定値Ａ１よりも小さいか否かを判定する。推定ＯＳＡが所定値Ａ１よりも小さい場合、処理はステップＳ２２に進み、大きい場合、処理はステップＳ２３に進む。
【００５５】
［ステップＳ２２］ＣＰＵ３４は、推定ＯＳＡが所定値Ａ１よりも小さい場合にはＯＳＡが変動許容範囲を下回ることが推定されるので、速度変化開始時の目標ＯＳＡをＣｍａｘ／２よりも大きく設定する。たとえば、図４の（Ｂ）のＢ地点にてＯＳＡが減少することが推定されるので、ＣＰＵ３４は、図４の（Ｃ）のＡ地点における目標ＯＳＡをＣｍａｘ／２よりも大きく設定する。
【００５６】
ここで、ＯＳＡ制御部４２は、図１１に示したように、推定ＯＳＡがΔＯＳＡだけ低下すれば、速度変化開始時の目標ＯＳＡを上げるよう制御するが、そのときのΔＯＳＡに対応した目標ＯＳＡを、ＣＰＵ３４がΔＯＳＡと目標ＯＳＡとの関係を表わすデータを格納しているＲＯＭ３５から取得する。たとえば、ＣＰＵ３４は、図４の（Ｂ）のＢ地点においてＯＳＡがΔＯＳＡ低下すると推定した場合に、速度変化開始時のＡ地点に到達するまでＯＳＡをどれだけ増やしておくかの目標ＯＳＡを、ΔＯＳＡと目標ＯＳＡとの関係から取得することになる。
【００５７】
［ステップＳ２３］ＣＰＵ３４は、推定ＯＳＡがＯＳＡ変動許容範囲の上限値である所定値Ａ２よりも大きいか否かを判定する。推定ＯＳＡが所定値Ａ２よりも大きい場合、処理はステップＳ２４に進み、小さい場合、処理はステップＳ２５に進む。
【００５８】
［ステップＳ２４］ＣＰＵ３４は、推定ＯＳＡが所定値Ａ２よりも大きい場合、ＯＳＡの増加が推定されるので、目標ＯＳＡをＣｍａｘ／２よりも小さく設定する。
［ステップＳ２５］ＣＰＵ３４は、推定ＯＳＡがＯＳＡ変動許容範囲内に入っているときは、予めＯＳＡを変化させておく必要はないので、目標ＯＳＡをＣｍａｘ／２に設定する。
【００５９】
［ステップＳ２６］ＣＰＵ３４は、現状のＯＳＡが目標ＯＳＡになるようにするため、インジェクタ２０を制御することにより、エンジン１０に吸入される混合気の空燃比を制御して排気ガスの空燃比を制御する。または、エアインジェクタ２１を制御することにより、排気通路１３における排気ガスの空燃比を制御する。このように排気ガスの空燃比を制御することにより、ＳＣ１４のＯＳＡを制御する。
【００６０】
上記のような第１の制御を行うことにより、たとえば、混合気の燃料が少なくて燃費を向上させることができる成層運転が長時間実施したり、フューエルカットが多く実施されたりすることが予めわかっている場合は、現状のＯＳＡを予め減少させるよう混合気の空燃比が制御される。また、たとえば、道路の地形的な要因などでトルクを上昇させる必要性が予めわかっている場合には、それによるＯＳＡの不足に対処するために、ＯＳＡを予め増加させるよう混合気の空燃比が制御される。これにより、ＯＳＡがＳＣ１４で常に保持しておきたい触媒最大酸素吸蔵量の半分の値に最適に制御されることになるのでＳＣ１４の浄化能力を大きくすることできる。
【００６１】
また、エンジン制御装置１１は、上記ＯＳＡ制御に従って制御していて、リッチ状態またはリーン状態が長時間実施されても、予め混合気の空燃比を制御してＯＳＡを所定の目標ＯＳＡになるよう制御しているので、実際の空燃比が理論空燃比より外れる機会が少なくなり、ＳＣ１４を浄化能力の大きな状態に維持することができ、浄化能力が大きくなった分、ＳＣ１４の容量を小さくすることが可能になる。
【００６２】
図３に戻り、第２の制御部４３による制御（第２の制御）は、上記ステップＳ２５と同様の処理を常に行うものであり、より具体的には、ＣＰＵ３４が、目標ＯＳＡをＣｍａｘ／２に設定するというものである。
【００６３】
次に、図１２に基づいて、図３の制御切り替え部３９による第１の制御と第２の制御の切り替え処理につき説明する。
【００６４】
［ステップＳ３０］ＣＰＵ３４は、エンジン制御装置１１において第１の制御を実施しているか否かを判定する。第１の制御を実施している場合、処理はステップＳ３２に進み、第２の制御を実施している場合、処理はステップＳ３４に進む。
【００６５】
［ステップＳ３２］ＣＰＵ３４は、現在地点と、案内予定ルート（設定ルート）の現在地点から最も近い地点との間の距離が、第１の距離より大きいか否かについて判定する。ここで、第１の距離は、車両の測位精度に応じて決定することができる。例えば、車両の測位精度が５０ｍであれば、その３〜４倍程度の１５０〜２００ｍ程度の値を第１の距離に設定することができる。この判定が肯定された場合（すなわち、車両が案内予定ルートから大きく外れている場合）には、ステップＳ３４に進み、否定された場合（すなわち、車両が案内予定ルートに沿って走行していると推定される場合）には、ステップＳ５２に進む。なお、車両が案内予定ルートから第１の距離よりも大きく逸脱する場合としては、例えば、車両の運転者が道を間違えて、目的地までのルートを外れた場合や、地図が間違えていた場合などが想定される。
【００６６】
［ステップＳ３４］ＣＰＵ３４は、現在のＯＳＡとＣｍａｘ／２の差の絶対値が、所定値よりも大きいか否かを判定する。ここで、所定値としては、例えば、触媒最大酸素吸蔵量の２５％程度の値を採用することができる。この判定が肯定された場合（すなわち、現在のＯＳＡがＣｍａｘ／２から大きく乖離している場合）には、ステップＳ３６に進み、否定された場合（すなわち現在のＯＳＡがＣｍａｘ／２付近の値である場合）には、ステップＳ３８に進む。
【００６７】
［ステップＳ３６］ＣＰＵ３４は、現在のＯＳＡがＣｍａｘ／２から大きく乖離している場合、それ以上乖離させないようにするために、リーンバーン制御あるいはリッチスパイク制御を禁止する。この場合、現在のＯＳＡ値がＣｍａｘ／２よりも大きい場合に、リーンバーン制御を禁止し、現在のＯＳＡ値がＣｍａｘ／２よりも小さい場合に、リッチスパイク制御を禁止する。
【００６８】
［ステップＳ３８］ＣＰＵ３４は、第２の制御部４３を用いて前述した第２の制御（目標ＯＳＡをＣｍａｘ／２に設定する制御）を実行する。
【００６９】
［ステップＳ４０］ＣＰＵ３４は、現在地点と、案内予定ルートの現在地点から最も近い地点との間の距離が、第２の距離より小さいか否かについて判定する。ここで、第２の距離は、車両の測位精度に応じて決定することができる。例えば、車両の測位精度が５０ｍであれば、その値（５０ｍ）を第２の距離に設定することができる。この判定が肯定された場合（すなわち、車両が案内予定ルートに沿って走行していると推定される場合）には、ステップＳ５２に進み、否定された場合（すなわち、車両が未だに案内予定ルートを外れていると推定される場合）には、ステップＳ４２に進む。
【００７０】
［ステップＳ４２］ＣＰＵ３４は、ナビゲーションシステムにおいて、案内予定ルートが再設定（リルート）されたか否かを判定する。この判定が肯定された場合には、ステップＳ４４に進み、否定された場合には、ステップＳ４０に戻る。
【００７１】
［ステップＳ４４］ＣＰＵ３４は、タイマーをＯＮにする（計時を開始する）。
【００７２】
［ステップＳ４６］ＣＰＵ３４は、車両が、新たに設定された案内予定ルート内（第２の距離の範囲内）を走行しているか否かを判定する。この判断が肯定された場合ステップＳ５０に進み、否定された場合ステップＳ４８に進む。
【００７３】
［ステップＳ４８］ＣＰＵ３４は、前のステップＳ４６において、車両が新たな案内予定ルートに沿って走行していないと判定しているため、タイマーの計時をＯＦＦにする。
【００７４】
［ステップ５０］ＣＰＵ３４は、タイマーが所定時間計時したか否かを判断する。本ステップは、ナビゲーションシステムにおいて案内予定ルートが新たに設定されたとしても、車両はそのルートに沿って走行しない可能性も高いため、所定時間継続して走行したか否かを判定することにより、車両の搭乗者（運転者）に、そのルートに沿って目的地に向かう意志があるか否かを判断するというものである。この所定時間としては、例えば５分を設定することができる。この判定が肯定された場合には、ステップＳ５２に進み、否定された場合には、ステップＳ４６に戻る。
【００７５】
［ステップ５２］ＣＰＵ３４は、第１の制御部３８を用いて前述した第１の制御を実行する。
【００７６】
これまでの説明から分かるように、本発明における情報取得手段は、情報処理部４０により構成され、本発明における触媒コンバータ状態推定手段は、ＳＣ状態推定部４１により構成され、本発明における触媒酸素吸蔵量制御手段は、ＯＳＡ制御部４２及び第２の制御部４３により構成されている。
【００７７】
以上、詳細に説明したように、本実施形態によると、ＣＰＵ３４が、制御切り替え情報（車両の位置情報）を用いて、車両が案内予定ルートから第１の距離よりも大きく逸脱したか否かを判断し、逸脱したと判断された場合に、触媒酸素吸蔵量制御手段の制御を第１の制御から第２の制御に切り替えるので、車両が設定経路（又はその近傍）を走行している間は、第１の制御により、触媒酸素吸蔵量制御手段が触媒コンバータの触媒酸素吸蔵量を、変化するであろう触媒酸素吸蔵量の変化量を見越して予め変化するように制御することで、今後の車両状態に対応した的確な制御が実現でき、また、車両が設定経路の近傍から外れた位置を走行している間は、過度な制御を行わないので、過度な制御による弊害（触媒コンバータ（１４，１５）の浄化能力を低下させる方向の制御）の発生を抑制することができる。
【００７８】
また、本実施形態によると、案内予定ルートに車両が復帰した直後に、第２の制御から第１の制御に切り替えられるので、早期に的確な制御を再開することができる。
【００７９】
また、本実施形態によると、案内予定ルートが再設定された場合、案内予定ルート（第２の距離の範囲内）に沿って車両が走行した状態で所定時間（例えば５分）経過した段階で第１の制御に切り替えることとしているので、搭乗者に、新しい設定経路に沿って目的地に向かう意志があると推定された適切なタイミングで、的確な制御を再開することができる。
【００８０】
なお、上記実施形態では、第２の制御として、目標ＯＳＡをＣｍａｘ／２に設定する制御を採用した場合について説明したが、これに限らず、その他の制御を採用しても良い。
【００８１】
また、上記実施形態では、案内予定ルートから所定距離逸脱した場合に、制御を切り替える場合について説明したが、これとともに、車両の進行方向が、案内予定ルートから外れる方向に向いている場合にも、制御切り替え部３９は、第１の制御から第２の制御への切り替えを行うこととしても良い。
【００８２】
なお、上記の実施の形態では、車両状態予測情報をナビゲーションシステムを用いて取得しているが、車両と車両との間で互いに通信することができる車車間通信システムにより車両が今後通過する一定区間の経路における、他車の過去の所定期間の平均車速を取得するようにしてもよい。このとき、自車の車速が今後他車の車速に近づくことが推定され、現状の自車の車速と他車の車速との差分から今後の車速変化量を算出することができる。たとえば、他車の車速から今後走行するであろう経路が渋滞していることや信号機などにより自車が今後停車することが予測される場合、車両は現状の状態から減速状態に移行することが予測され、移行前と移行後との車速の差分から今後の車速変化量を算出することができる。また、信号機により停車状態から発車することが予測される場合、車両は停車状態から加速状態に移行することが予測され、移行前と移行後との車速の差分から今後の車速変化量を算出することができる。これらの車速変化量に応じて今後の混合気の空燃比の変化量を算出し、その混合気の空燃比の変化量に応じて今後のΔＯＳＡを算出するようにしてもよい。ここで、所定の状況で実際に算出されたΔＯＳＡが所定回数蓄積された場合には、それらのΔＯＳＡの平均値と今回算出されたΔＯＳＡとの差分を、今回算出されたΔＯＳＡに対して一定割合反映させるようにしてもよい。
【００８３】
上述した実施形態は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】エンジン制御システムのシステム構成を示すブロック図である。
【図２】エンジン制御装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図３】エンジン制御装置の機能構成を示すブロック図である。
【図４】トルクの変化およびＯＳＡの変化を示す図であって、（Ａ）は予測した車速変化時のトルク変化を示し、（Ｂ）は走行予定地点の推定ＯＳＡの変化を示し、（Ｃ）は走行予定地点の目標ＯＳＡの変化を示している。
【図５】ＳＣ状態推定処理を示すフローチャートである。
【図６】車両のカーブ半径に対応する車速の変化を示す図である。
【図７】車速変化に対応する空燃比の変化を示す図である。
【図８】坂路角度に対応する空燃比の変化を示す図である。
【図９】トルクの変化に対応する触媒床温の変化を示す図である。
【図１０】ＯＳＡ制御処理を示すフローチャートである。
【図１１】ΔＯＳＡと目標ＯＳＡとの関係を示す図である。
【図１２】制御切り替え部による制御の切り替え処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８５】
１１ エンジン制御装置
３９ 制御切り替え部
４０ 情報取得部
４１ ＳＣ状態推定部
４２ ＯＳＡ制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
混合気を吸気するエンジン及び前記エンジンから排気された排気ガスを触媒により浄化する触媒コンバータを備えた車両にて、前記エンジンを制御するエンジン制御装置であって、
前記車両が今後通過する経路における車両の状態を予測するための車両状態予測情報を取得する情報取得手段からの車両状態予測情報に基づき、前記経路における車速変化量を推定し、前記車速変化量に基づき、所定地点での前記触媒コンバータの推定触媒酸素吸蔵量を算出することにより、前記触媒コンバータの状態を推定する触媒コンバータ状態推定手段と、
前記推定触媒酸素吸蔵量に基づき、前記所定地点より前の地点で目標とする前記触媒コンバータの目標触媒酸素吸蔵量を設定し、前記触媒コンバータの現状の触媒酸素吸蔵量が前記目標触媒酸素吸蔵量になるように制御する一の制御と、前記一の制御とは異なる他の制御とのいずれかを実行する触媒酸素吸蔵量制御手段と、
前記車両が設定経路から逸脱していたと判断された場合に、前記触媒酸素吸蔵量制御手段の制御を前記一の制御から前記他の制御に切り替える切り替え手段と、を備えるエンジン制御装置。
【請求項２】
前記切り替え手段は、
前記車両が前記設定経路から第１の距離以上逸脱したと判断された場合に、前記触媒酸素吸蔵量制御手段の制御を前記一の制御から前記他の制御に切り替え、
前記車両が、前記設定経路から第１の距離以上逸脱した状態から、前記設定経路から前記第１の距離よりも小さい第２の距離以内に入ったと判断された場合に、前記触媒酸素吸蔵量制御手段の制御を、前記他の制御から前記一の制御に切り替えることを特徴とする請求項１に記載のエンジン制御装置。
【請求項３】
前記切り替え手段は、
前記車両が、前記設定経路から第１の距離以上逸脱した状態から、前記設定経路が再設定され、当該新たな設定経路から前記第１の距離よりも小さい第２の距離以内に前記車両が入った状態で所定時間経過した際に、前記触媒酸素吸蔵量制御手段の制御を、前記他の制御から前記一の制御に切り替えることを特徴とする請求項１に記載のエンジン制御装置。
【請求項４】
前記車両が前記設定経路から前記第１の距離以上逸脱した後の触媒酸素吸蔵量と、前記触媒コンバータの触媒最大酸素吸蔵量との関係に応じて、前記エンジンにより吸気される混合気の空燃比を変更する空燃比変更手段を備える請求項１〜３のいずれか一項に記載のエンジン制御装置。
【請求項５】
混合気を吸気するエンジン及び前記エンジンから排気された排気ガスを触媒により浄化する触媒コンバータを備えた車両にて、前記エンジンを制御するエンジン制御方法であって、
前記車両が今後通過する経路における車両の状態を予測するための車両状態予測情報を取得する情報取得手段からの車両状態予測情報に基づき、前記経路における車速変化量を推定し、前記車速変化量に基づき、所定地点での前記触媒コンバータの推定触媒酸素吸蔵量を算出することにより、前記触媒コンバータの状態を推定する推定ステップと、
前記推定触媒酸素吸蔵量に基づき、前記所定地点より前の地点で目標とする前記触媒コンバータの目標触媒酸素吸蔵量を設定し、前記触媒コンバータの現状の触媒酸素吸蔵量が前記目標触媒酸素吸蔵量になるように制御する一の制御と、前記一の制御とは異なる他の制御とのいずれかを実行する制御ステップと、
前記車両が前記設定経路から逸脱していたと判断された場合に、前記制御ステップの制御を前記一の制御から前記他の制御に切り替える切り替えステップと、を含むエンジン制御方法。
【請求項１】
混合気を吸気するエンジン及び前記エンジンから排気された排気ガスを触媒により浄化する触媒コンバータを備えた車両にて、前記エンジンを制御するエンジン制御装置であって、
前記車両が今後通過する経路における車両の状態を予測するための車両状態予測情報を取得する情報取得手段からの車両状態予測情報に基づき、前記経路における車速変化量を推定し、前記車速変化量に基づき、所定地点での前記触媒コンバータの推定触媒酸素吸蔵量を算出することにより、前記触媒コンバータの状態を推定する触媒コンバータ状態推定手段と、
前記推定触媒酸素吸蔵量に基づき、前記所定地点より前の地点で目標とする前記触媒コンバータの目標触媒酸素吸蔵量を設定し、前記触媒コンバータの現状の触媒酸素吸蔵量が前記目標触媒酸素吸蔵量になるように制御する一の制御と、前記一の制御とは異なる他の制御とのいずれかを実行する触媒酸素吸蔵量制御手段と、
前記車両が設定経路から逸脱していたと判断された場合に、前記触媒酸素吸蔵量制御手段の制御を前記一の制御から前記他の制御に切り替える切り替え手段と、を備えるエンジン制御装置。
【請求項２】
前記切り替え手段は、
前記車両が前記設定経路から第１の距離以上逸脱したと判断された場合に、前記触媒酸素吸蔵量制御手段の制御を前記一の制御から前記他の制御に切り替え、
前記車両が、前記設定経路から第１の距離以上逸脱した状態から、前記設定経路から前記第１の距離よりも小さい第２の距離以内に入ったと判断された場合に、前記触媒酸素吸蔵量制御手段の制御を、前記他の制御から前記一の制御に切り替えることを特徴とする請求項１に記載のエンジン制御装置。
【請求項３】
前記切り替え手段は、
前記車両が、前記設定経路から第１の距離以上逸脱した状態から、前記設定経路が再設定され、当該新たな設定経路から前記第１の距離よりも小さい第２の距離以内に前記車両が入った状態で所定時間経過した際に、前記触媒酸素吸蔵量制御手段の制御を、前記他の制御から前記一の制御に切り替えることを特徴とする請求項１に記載のエンジン制御装置。
【請求項４】
前記車両が前記設定経路から前記第１の距離以上逸脱した後の触媒酸素吸蔵量と、前記触媒コンバータの触媒最大酸素吸蔵量との関係に応じて、前記エンジンにより吸気される混合気の空燃比を変更する空燃比変更手段を備える請求項１〜３のいずれか一項に記載のエンジン制御装置。
【請求項５】
混合気を吸気するエンジン及び前記エンジンから排気された排気ガスを触媒により浄化する触媒コンバータを備えた車両にて、前記エンジンを制御するエンジン制御方法であって、
前記車両が今後通過する経路における車両の状態を予測するための車両状態予測情報を取得する情報取得手段からの車両状態予測情報に基づき、前記経路における車速変化量を推定し、前記車速変化量に基づき、所定地点での前記触媒コンバータの推定触媒酸素吸蔵量を算出することにより、前記触媒コンバータの状態を推定する推定ステップと、
前記推定触媒酸素吸蔵量に基づき、前記所定地点より前の地点で目標とする前記触媒コンバータの目標触媒酸素吸蔵量を設定し、前記触媒コンバータの現状の触媒酸素吸蔵量が前記目標触媒酸素吸蔵量になるように制御する一の制御と、前記一の制御とは異なる他の制御とのいずれかを実行する制御ステップと、
前記車両が前記設定経路から逸脱していたと判断された場合に、前記制御ステップの制御を前記一の制御から前記他の制御に切り替える切り替えステップと、を含むエンジン制御方法。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００９−２２１８９７（Ｐ２００９−２２１８９７Ａ）
【公開日】平成２１年１０月１日（２００９．１０．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−６４８６４（Ｐ２００８−６４８６４）
【出願日】平成２０年３月１３日（２００８．３．１３）
【出願人】（０００２３７５９２）富士通テン株式会社 (3,383)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月１日（２００９．１０．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月１３日（２００８．３．１３）
【出願人】（０００２３７５９２）富士通テン株式会社 (3,383)
【Ｆターム（参考）】
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