JP2008057402A - 内燃機関の制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関がレーシング操作された後に、ドライバビリティを良好に保って、アイドリング状態へ移行可能とする。
【解決手段】制御装置が、アクセル開度センサ８でレーシング動作を検出した際に、機関回転数が上昇してから下降している状態で、クランク角度センサ３９で検出した機関回転数が、（目標アイドル回転数＋所定回転数）以下となったときに、検出した機関回転数に基づいて点火時期をフィードバック制御することにより、予め設定された回転数推移線に沿うようにして滑らかに、機関回転数を通常アイドリング回転数へ移行させる制御を実行する。
【選択図】図１

Description

この発明は、内燃機関がレーシング（内燃機関の空吹かし）の動作をされたときに、順調にアイドリング状態へ復帰させるように制御する内燃機関の制御システムに関する。

一般に、自動車のエンジン等として利用される内燃機関では、暖機後のアイドリング時にレーシングの動作が行われた場合に、エンジンの吸入空気量を制御することによって、レーシングにより上昇したエンジンの回転数をアイドリング時のエンジンの回転数に集束させるのが普通である。

従来の内燃機関では、例えば、スロットルバルブを迂回するバイパス通路に流量制御弁を設け、この流量制御弁の開度を電子制御装置で制御可能に構成し、流量制御弁の開度を制御値の学習値に基づいて制御することによって吸入空気量を調節し、アイドリング時のエンジン回転数を制御するよう構成する。

そして、この電子制御装置では、流量制御弁を全開にしてエンジン回転数を制御するレーシングである全開制御を行った後に、アイドリング時のエンジンの回転数に戻すため、エンジン回転数が所定回転数より高い場合に吸入空気量を絞るオープン制御を行って全開制御により上昇したエンジン回転数をすばやくアイドリング時の目標回転数に集束させる。

これと共に、この電子制御装置では、エンジンの全開制御を行った後にエンジン回転数が所定回転数より低い目標回転数に近いエンジン回転数となった場合に、フィードバック制御により吸入空気量を適量に絞る制御を行う。

これにより電子制御装置が前述した全開制御の後にオープン制御をする場合に、調整不良による誤学習で学習値が通常より小さい値になっていてもエンジン回転数が落ち込むことがなく耐ストール性を向上させることができる、アイドル回転数制御方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、内燃機関の吸入空気量を調整することによって、レーシングにより上昇した内燃機関の回転数をアイドリング時の内燃機関の回転数に集束させる制御を行う場合には、内燃機関がレーシング中に回転数が上昇した状態からレーシング直後のスロットルの開度が絞られた状態へ移行した際に、スロットル開度が小さい状態において内燃機関が慣性力で高速回転を維持しようとする作用により吸気負圧が大きくなるので、インテークポート等の内側面部に通常状態で付着していた付着燃料の量が減少する。

このようにしてインテークポート等の内側面部に付着している付着燃料の量が減少した状態となってから、吸入空気量の制御により、スロットル開度を小さくし吸入空気量を絞って内燃機関の回転数をアイドリング時の回転数に集束させるよう運転すると、インテークポート等の内部へ新たに供給された燃料が、インテークポート等の付着燃料がなくなっている内側面部に付着してしまうために燃焼室へ供給される燃料の量が減少し、内燃機関のアイドリング回転数が目標回転数よりも低下してしまい、ドライバビリティが悪化する場合がある。
特開平５−２６３６８１号公報 特開２００３−２５４２１２号公報 特開２００３−２９３８３３号公報

本発明は上述した点に鑑み、内燃機関の運転中にレーシング状態からアイドリング状態へ移行するときに、内燃機関のアイドリング回転数が目標回転数となるように制御してドライバビリティを良好に保つことができるようにする内燃機関の制御システムを新たに提供することを目的とする。

本発明の請求項１に記載の内燃機関の制御システムは、内燃機関の気筒に対応した吸気ポート内に、燃料噴射弁から燃料を噴射する燃料供給装置を備えた内燃機関の制御システムにおいて、燃料供給装置の吸気ポートを通じて気筒へ供給される吸入空気量を調整する空気量調整手段と、内燃機関に装着された点火プラグで点火する点火時期を制御する点火時期調整手段と、内燃機関で空吹かしであるレーシング動作が行われたことを検出するレーシング検出用手段と、内燃機関の機関回転数を検出する機関回転数検出手段と、内燃機関の運転を制御する制御装置と、を有する。

制御装置が、レーシング検出用手段がレーシング動作を行ったことを検出した場合に、レーシング動作によって機関回転数が上昇してから下降する際に、機関回転数検出手段で検出した機関回転数が、通常のアイドリング時の目標アイドル回転数に所定の制御用予備回転数を加算して設定した点火時期制御開始回転数以下となった状態で、機関回転数検出手段により検出された機関回転数を目標アイドル回転数へ移行させるために行う空気量調整手段を利用したフィードバック制御を停止し、機関回転数が一定の低下率で目標アイドル回転数へ移行するように機関回転数検出手段によって検出した機関回転数に基づいて点火時期のフィードバック制御を行う、ことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の制御システムにおいて、制御装置が、予め設定された目標の回転数低下率の指標となる回転数推移線に沿って機関回転数を通常アイドリング回転数へ移行させるように、機関回転数検出手段によって検出した機関回転数に基づいて点火時期をフィードバック制御することを特徴とする。

前述のように構成することにより、内燃機関は、レーシング動作の終了の際に空気量調整手段によって少ない吸入空気量まで絞られた状態で慣性力により高速回転する状態となり、吸気ポート内における壁面付着燃料量が減少するので、目標アイドル回転数に移行してから機関回転数がさらに低下し易い状態となる。このため内燃機関では、レーシング後に機関回転数が目標アイドル回転数に所定の制御用予備回転数を加算して設定した点火時期制御開始回転数まで下降してきたときに、機関回転数に基づく点火時期のフィードバック制御を実行し、一定の回転数低下率に従って機関回転数を低下させるようにして、目標アイドル回転数に移行した後に機関回転数が異常に低下することを抑制してドライバビリティを良好に保つことができる。

本発明の請求項３に記載の内燃機関の制御システムは、内燃機関の気筒に対応した吸気ポート内に、燃料噴射弁から燃料を噴射する燃料供給装置を備えた内燃機関の制御システムにおいて、燃料供給装置の吸気ポートを通じて気筒へ供給される吸入空気量を調整する空気量調整手段と、内燃機関に装着された点火プラグで点火する点火時期を制御する点火時期調整手段と、内燃機関で空吹かしであるレーシング動作が行われたことを検出するレーシング検出用手段と、内燃機関の機関回転数を検出する機関回転数検出手段と、内燃機関の排気ガス空燃比を検出する空燃比検出手段と、内燃機関の運転を制御する制御装置と、を有する。

制御装置が、レーシング検出用手段がレーシング動作を行ったことを検出した場合に、レーシング動作によって機関回転数が上昇してから下降する際に、空気量調整手段を利用したフィードバック制御を停止してから点火時期のフィードバック制御に切り替えて、機関回転数を一定の低下率で目標アイドル回転数の近傍となる状態へ移行させ、空燃比検出手段で検出した空燃比が通常アイドリング時の目標空燃比近傍となる状態を、内燃機関のアイドリング状態が安定していると判断できる時間以上継続していると判定したときに、点火時期の制御量を通常アイドリング時の目標値まで減衰させる制御を開始すると共に、燃料供給装置と空気量調整手段とを用いた吸入空気量による回転数フィードバック制御を開始する、ことを特徴とする。

上述のように構成することにより、内燃機関は、レーシング動作の終了の際に空気量調整手段によって少ない吸入空気量まで絞られた状態で慣性力により高速回転する状態となり、吸気ポート内における壁面付着燃料量が減少するので、目標アイドル回転数の近傍に移行してから機関回転数がさらに低下し易い状態となる。このため内燃機関では、レーシング後に機関回転数が一旦上昇してから下降してきたときに、空気量調整手段を利用したフィードバック制御を停止してから機関回転数に基づく点火時期のフィードバック制御を実行して一定の回転数低下率に従って機関回転数を低下させるようにし、目標アイドル回転数近傍に移行した後に機関回転数が異常に低下することを抑制してドライバビリティを良好に保つことができる。さらに、この内燃機関では、レーシング動作後の内燃機関に対して機関回転数に基づく点火時期のフィードバック制御を実行した後、アイドリング状態が安定してから、点火時期の制御量を通常アイドリング時の目標値まで減衰させる制御を開始すると共に、燃料供給装置と空気量調整手段とを用いた吸入空気量による回転数フィードバック制御を開始することにより、内燃機関を機関回転数に基づく点火時期のフィードバック制御をしている状態から、吸入空気量による回転数フィードバック制御を行う状態へと機関回転数に変動を生じることなく滑らかに移行させることができる。

本発明の内燃機関の制御システムによれば、内燃機関の運転中にレーシング状態からアイドリング状態へ移行するときに、内燃機関のアイドリング回転数が目標回転数となるように制御してドライバビリティを良好に保つことができるようにするという効果がある。

本発明の内燃機関の制御システムに関する実施の形態について、図１乃至図３により説明する。

図１は、内燃機関としてのガソリンエンジンを対象とした内燃機関の制御システムの基本構成を示す概略構成図であり、１は内燃機関である。

この内燃機関１は、燃料供給装置２と、複数の気筒３０ａ〜３０ｄ（本実施の形態では、直列４気筒）を備えた内燃機関本体３と、内燃機関本体３に接続される吸気経路５と、この内燃機関本体３に接続される排気経路６と、内燃機関１の運転を制御する制御装置であるＥＣＵ（Ｅｎｇｉｎｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）７とを有する。

この内燃機関１では、燃料供給装置２により燃料タンク２２内に貯留されている燃料（例えばガソリン）を各気筒３０ａ〜３０ｄに供給する。この燃料供給装置２は、燃料噴射弁２１と、燃料タンク２２と、低圧燃料ポンプ２３と、燃料供給配管とを有する。

この燃料供給装置２では、内燃機関本体３の気筒３０ａ〜３０ｄごとに設けた吸気ポート３７に燃料噴射弁２１を配置する。そして、この燃料供給装置２では、燃料ポンプ２３により加圧された燃料を燃料噴射弁２１から吸気ポート３７内へ噴射する。この燃料噴射弁２１の燃料噴射量（内燃機関１に供給する燃料の燃料供給量）や噴射タイミング等に関する燃料噴射制御は、制御装置であるＥＣＵ７で制御する。

この内燃機関１の内燃機関本体３は、シリンダブロック３１と、このシリンダブロック３１に締結して一体化したシリンダヘッド３２と、気筒３０ａ〜３０ｄごとに設けられるピストン３３及びコンロッド３４と、クランクシャフト３５と、気筒３０ａ〜３０ｄごとに設けられる点火プラグ３６と、バルブ装置４とを有する。

この内燃機関本体３の各気筒３０ａ〜３０ｄには、それぞれピストン３３と、シリンダブロック３１と、シリンダヘッド３２とにより囲まれた燃焼室Ａが形成される。

シリンダヘッド３２には、各気筒３０ａ〜３０ｄの燃焼室Ａに対応して、吸気経路５に接続する吸気ポート３７と、排気経路６に接続する排気ポート３８とを形成する。

各気筒３０ａ〜３０ｄに装着されるピストン３３は、コンロッド３４に回転自在に支受されている。コンロッド３４は、クランクシャフト３５に回転自在に支受されている。

すなわち、内燃機関本体３は、各気筒３０ａ〜３０ｄの燃焼室Ａ内で吸入空気と燃料の混合ガスを燃焼させることによりピストン３３をシリンダブロック３１内で往復運動させ、この往復運動をクランクシャフト３５の回転運動に変換して出力するよう構成する。

内燃機関本体３の各気筒３０ａ〜３０ｄには、点火プラグ３６を配置する。この点火プラグ３６は、点火時期調整手段として機能するＥＣＵ７からの点火信号を受けて点火し、各気筒３０ａ〜３０ｄの燃焼室Ａ内の混合ガスを着火させる。点火プラグ３６の点火タイミング等に関わる点火制御は、制御装置であるＥＣＵ７で行う。

また、内燃機関本体３には、クランクシャフト３５の角度であるクランク角度（ＣＡ）を検出してＥＣＵ７に出力する、機関回転数検出手段として機能するクランク角度センサ３９を配置する。なお、ＥＣＵ７は、このクランク角度センサ３９により検出されたクランク角度から内燃機関１の機関回転数の算出や各気筒３０ａ〜３０ｄにおける気筒の判別を行う。

この内燃機関本体３には、吸気バルブ４１と排気バルブ４２とに開閉動作を行わせるためのバルブ装置４を設ける。このバルブ装置４は、気筒３０ａ〜３０ｄごとに設けられる吸気バルブ４１および排気バルブ４２と、インテークカムシャフト４３と、エキゾーストカムシャフト４４と、吸気バルブタイミング機構４５とを有する。

バルブ装置４の吸気バルブ４１は、吸気ポート３７と燃焼室Ａとの間の開口部分に配置され、インテークカムシャフト４３が回転することにより開閉動作が行われるように構成する。また、バルブ装置４の排気バルブ４２は、排気ポート３８と燃焼室Ａとの間の開口部分に配置され、エキゾーストカムシャフト４４が回転することにより開閉動作が行われるように構成する。

バルブ装置４のインテークカムシャフト４３およびエキゾーストカムシャフト４４は、タイミングチェーンを介してクランクシャフト３５に連結し、このクランクシャフト３５の回転に連動して回転するよう構成する。

バルブ装置４の吸気バルブタイミング機構４５は、インテークカムシャフト４３とクランクシャフト３５との間に配置されている。吸気バルブタイミング機構４５は、連続可変バルブタイミング機構であり、インテークカムシャフト４３の位相を連続的に変化させるものである。

なお、このバルブ装置４は、吸気バルブタイミング機構４５により、吸気バルブ４１の開閉時期を調整するが、これに限定されるものではなく、例えば排気バルブ４２の開閉時期を調整する排気バルブタイミング機構を備えても良い。

また、内燃機関本体３には、動弁機構として、運転状態に応じて吸気バルブ４１と排気バルブ４２とを最適な開閉タイミングに制御する吸気・排気可変動弁機構（ＶＶＴ：Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｖａｌｖｅ Ｔｉｍｉｎｇ−ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ）を設けることが望ましい。

この吸気・排気可変動弁機構は、図示しないが、インテークカムシャフト４３とエキゾーストカムシャフト４４との軸端部にＶＶＴコントローラを装着し、オイルコントロールバルブからの油圧をこのＶＶＴコントローラの進角室及び遅角室に作用させることによりカムスプロケットに対するカムシャフトの位相を変更し、吸気バルブ４１と排気バルブ４２の開閉時期を進角または遅角に設定する。

また、バルブ装置４には、インテークカムシャフト４３の回転位置を検出してＥＣＵ７に出力するためのインテークカムポジションセンサ４６を設ける。

内燃機関本体３の吸気経路５は、外部から空気を吸気し、この吸入された空気を内燃機関本体３の各気筒３０ａ〜３０ｄの燃焼室Ａに導入する。この吸気経路５は、エアクリーナ５１と、エアフロメータ５２と、スロットルバルブ５３と、エアクリーナ５１から各気筒３０ａ〜３０ｄの吸気ポート３７までを連通する吸気通路５４とを有する。

この吸気経路５では、エアクリーナ５１により粉塵が除去された空気を吸気通路５４および吸気ポート３７を介して、各気筒３０ａ〜３０ｄの各燃焼室Ａに導入する。この吸気経路５に設けるエアフロメータ５２は、吸入空気量検出手段であり吸気経路５から吸入され各気筒３０ａ〜３０ｄに導入される吸入空気量を検出し、ＥＣＵ７に出力する。

この吸気経路５に設ける、燃焼室Ａに供給する吸入空気量を調整制御する空気量調整手段として機能するスロットルバルブ５３は、各気筒３０ａ〜３０ｄの燃焼室Ａに導入する吸入空気量を調整する。この空気量調整手段として機能するスロットルバルブ５３は、ステッピングモータなどのアクチュエータ５３ａにより駆動されるよう構成する。この空気量調整手段として機能するスロットルバルブ５３のバルブ開度の制御、すなわちバルブ開度制御は、ＥＣＵ７がアクチュエータ５３ａによってスロットルバルブ５３のバルブ開度を調整することにより行われる。

また、内燃機関本体３に接続される排気経路６は、排気ガス浄化触媒６１と、図示しない消音装置と、各気筒３０ａ〜３０ｄの排気ポート３８から排気ガス浄化触媒６１を介して消音装置までを連通する排気通路６２と、Ａ／Ｆセンサ６３と、Ｏ₂センサ６４とを有する。

排気経路６に設けられる排気ガス浄化触媒６１は、排気通路６２を介して吸入された排気ガスに含まれる有害物質、例えば窒素酸化物（ＮＯｘ）、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）を浄化するものである。排気ガス浄化触媒６１で有害物質が浄化された排気ガスは、排気通路および図示しない消音装置を通って外部に排気される。

排気経路６に設けられるＡ／Ｆセンサ６３は、排気ガスの空燃比にほぼ比例する出力特性を有する空燃比センサ（空燃比検出手段）で構成する。このＡ／Ｆセンサ６３は、排気通路６２のうち排気ガス浄化触媒６１の上流側に配置する。

このＡ／Ｆセンサ６３は、各燃焼室Ａから排気経路６に排気された排気ガスのうち、排気ガス浄化触媒６１に吸入される前の排気ガスの排気ガス空燃比を検出し、ＥＣＵ７に出力する。なお、Ａ／Ｆセンサ６３は、Ｏ₂センサで構成してもよい。

また、ＥＣＵ７は、このＡ／Ｆセンサ６３により検出された排気ガス空燃比に基づいて、吸入された空気と燃料とからなる混合ガスの空燃比、すなわち内燃機関１の空燃比を算出する。

排気経路６に設けられるＯ₂センサ６４は、排気ガス中の酸素濃度を検出する酸素センサ（酸素濃度検出手段）で構成する。このＯ₂センサ６４は、排気通路６２のうち排気ガス浄化触媒６１の下流側に配置する。このＯ₂センサ６４は、各燃焼室Ａから排気経路６に排気された排気ガスのうち、排気ガス浄化触媒６１を通過した後の排気ガスの酸素濃度を検出し、ＥＣＵ７に出力する。

ＥＣＵ７は、内燃機関１を制御して運転するため、車両の各所に取り付けられたセンサから、各種入力信号が入力される。このＥＣＵ７に入力される入力信号には、例えば、クランクシャフト３５に取り付けられたクランク角度センサ３９により検出されたクランク角度、エアフロメータ５２により検出された吸入空気量、レーシング検出用手段として機能するアクセル開度センサ８により検出されたアクセル開度、Ａ／Ｆセンサ６３により検出された排気ガス空燃比、Ｏ₂センサ６４により検出された酸素濃度、車両の走行速度を検出するため車輪の回転軸に設けられた車速センサ（図示せず）から出力された車速を示す信号（車速信号）、ノッキング（ノック振動）を検知するノックセンサから出力された信号などがある。

このＥＣＵ７は、内燃機関１の運転制御のため、上述した入力信号および記憶部７３に格納されている吸入空気量およびアクセル開度に基づいた燃料噴射量マップなどの各種マップに基づいて各種出力信号を出力する。このＥＣＵ７が内燃機関１の運転制御のため出力する出力信号には、例えば、燃料噴射弁２１の燃料噴射制御を行う噴射信号、点火プラグ３６の点火制御を行う点火信号、スロットルバルブ５３のバルブ開度制御を行うバルブ開度信号などがある。

また、ＥＣＵ７は、上述した入力信号や出力信号の入出力を行う入出力部（Ｉ／Ｏ）７１と、処理部７２と、燃料噴射量マップなどの各種マップなどを格納する記憶部７３とを有する。処理部７２は、メモリおよびＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）により構成されている。なお、記憶部７３は、フラッシュメモリ等の不揮発性のメモリ、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）のような読み出しのみが可能なメモリ、あるいはＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）のような読み書きが可能なメモリ、あるいはこれらの組み合わせにより構成することができる。

次に、この内燃機関の制御システムで行う、内燃機関でレーシング動作をさせたときに順調にアイドリング状態へ復帰させるための制御内容について、図２中の（ａ）乃至（ｆ）を参照しながら説明する。

この図２の（ａ）は、内燃機関１の制御状態を、図に向かって左から右へ行くのに従い時間が進む時間軸に対応させて示す線図である。この図２の（ａ）に向かって左側に示す状態では、内燃機関１がアイドリング状態にある。

このアイドリング状態では、ＥＣＵ７が、車速センサで検出した車速がゼロの状態（車両が停止状態）にあることを検知し、アクセル開度センサ８でアクセルペダルが踏まれて操作されていない状態にあること等を検知している。

このＥＣＵ７は、車両が通常のアイドリング状態が継続しているときに、機関回転数検出手段として機能するクランク角度センサ３９により検出されたクランク角度から算出した内燃機関１の機関回転数に基づいて、燃料供給装置２と空気量調整手段としてのスロットルバルブ５３のアクチュエータ５３ａをフィードバック（Ｆ／Ｂ）制御して行う、いわゆる吸入空気量による回転数フィードバック（Ｆ／Ｂ）制御の状態にある。

この通常のアイドリング状態では、図２の（ｂ）の回転数の線図に示すように、内燃機関１の機関回転数が所定の通常アイドリング回転数を保つ状態となっている。

この通常のアイドリング状態では、図２の（ｃ）の回転数によるフィードバック制御における点火時期制御量の線図に示すように、ＥＣＵ７が点火プラグ３６の点火時期を制御して、点火時期制御量が所定の通常値を保つ状態となっている。

この通常のアイドリング状態では、図２の（ｄ）に示すように、吸気圧力が通常のアイドリング状態における通常値を保つ状態となっている。

この通常のアイドリング状態では、図２の（ｅ）に示すように、吸気ポート３７内における壁面付着燃料量（燃料噴射弁２１から噴射された燃料の内、気化せずに吸気ポート３７の内壁面に付着している燃料の量）がアイドリング状態における通常の燃料量を保つ平衡状態となっている。

この通常のアイドリング状態では、図２の（ｆ）に示すように、Ａ／Ｆセンサ６３で検出された排気ガス空燃比が、通常のアイドリング状態における所定の通常範囲内（例えば、ストイキ）で変動する状態を保っている。

次に、運転者がレーシングの操作を行った場合には、図２の（ａ）に向かって線図の中央部に示すように、例えば、アクセル開度が小開度から大開度へと操作されてから大開度から小開度（アイドリング時のアクセル開度状態）へと操作される。なお、この運転者が行うレーシング操作には、車両の停止状態（車速零の状態）であるアイドリング状態で、一時的にアクセルペダルが所要量踏まれてから離される操作（一時的にアクセルが開かれてから閉じられる操作）が行われた場合を含むものとする。

このときＥＣＵ７は、レーシング操作における、例えば図２の（ａ）に示すように、アクセル開度が小開度から大開度へと操作されてから大開度から小開度へ操作されたときの所定時点で、クランク角度センサ３９の検出値から算出した内燃機関１の機関回転数に基づいてスロットルバルブ５３をフィードバック（Ｆ／Ｂ）制御することを停止する。

すると、このレーシング動作の状態では、図２の（ｂ）の回転数の線図に示すように、内燃機関１の機関回転数が、アクセル開度が小開度から大開度へと操作された直後から上昇し、アクセル開度が大開度から小開度へ切り替えられた後の時点で機関回転数が最大となり、その後減少するように推移する。

すなわち、レーシング動作の終了時にスロットルバルブ５３のアクチュエータ５３ａが操作されアクセル開度が大開度から小開度へ切り替えられて吸入空気量がアイドリング時の少ない吸入空気量まで絞られた状態となっても、内燃機関１が慣性力で高速の回転を維持しようとする。

このレーシング動作の状態では、図２（ｃ）の回転数によるフィードバック制御における点火時期制御量の線図に示すように、点火時期調整手段として機能するＥＣＵ７が点火プラグ３６を所定タイミングで点火する制御をして、点火時期制御量が所定の通常値を保つ状態を維持するようフィードバック制御を行う。

このレーシング動作の状態では、図２（ｄ）に示すように、レーシング動作の開始状態（アクチュエータ５３ａが操作されてスロットルバルブ５３が大きく開かれた状態）となると空気の流入抵抗が減少し大量の空気が吸気ポート３７内に供給されて負圧が小さくなる。また、レーシング動作の終了状態（アクチュエータ５３ａが操作されてスロットルバルブ５３が小さく開かれた状態）となると、吸気ポート３７内に供給される空気の流入抵抗が増加し、かつ大量の空気が燃焼室Ａ側へ吸入されるので負圧が大きくなる。

このレーシング動作の状態では、図２（ｅ）に示すように、レーシング動作の開始の際に燃料噴射弁２１から比較的大量の燃料が噴射されるため、吸気ポート３７内における壁面付着燃料量が増加する。

また、レーシング動作の終了状態では、燃料噴射弁２１からアイドリング時における比較的少量の燃料しか噴射されないにもかかわらず、内燃機関１の慣性力で高速回転が維持されるため燃焼室Ａ側へ大量の空気が吸入されるため吸気ポート３７内の負圧が大きくなって壁面付着燃料量が急速に減少する。

このレーシング動作の状態では、図２の（ｆ）に示すように、レーシング動作の開始状態のときに大量の空気が燃焼室Ａ側へ吸入されるので、Ａ／Ｆセンサ６３で検出された排気ガス空燃比が、リーン（酸素過多雰囲気）状態となる。また、レーシング動作の終了状態では、内燃機関１の慣性力で、通常のアイドリング状態での機関回転数よりも高速回転が維持されるため、吸気ポート３７内の壁面付着燃料が燃焼室Ａ側へ入る量が多くなって、Ａ／Ｆセンサ６３で検出された排気ガス空燃比がリッチ状態となる。

次に、レーシング動作を終了してから、内燃機関１の回転数を目標アイドル回転数に移行させる場合には、図２の（ａ）に向かって線図の右側に例示するように、アクセル開度が大開度から小開度（アイドリング時のアクセル開度状態）へと操作された時点から、図２の（ｂ）の回転数の線図に実線で示すように、機関回転数が一旦上昇してから下降する行程で、所定の点火時期制御開始回転数になったときに、ＥＣＵ７は、アイドリング復帰用制御を開始する。

このため、このレーシング動作後に内燃機関の回転数を目標アイドル回転数に移行させる制御では、レーシング動作により機関回転数が一旦上昇してから下降する行程において所定の点火時期制御開始回転数になったことを検出する必要がある。

そこで、このレーシング動作後に内燃機関の回転数を目標アイドル回転数に移行させる制御では、レーシング操作がされた際に機関回転数が一旦上昇してから下降を開始するまでの所定時間が経過するまで待機してから、ＥＣＵ７が、クランク角度センサ３９の検出値から内燃機関１の機関回転数を算出する機関回転数の検出動作を行う。このためＥＣＵ７は、例えば、アクセル開度が大開度から小開度へと操作された時点から２秒以上経過するまで待機してから、クランク角度センサ３９による検出動作を開始する。

ここで、所定の点火時期制御開始回転数は、内燃機関１がレーシング動作により高速回転されたときの慣性力で速く回転される作用が弱まった状態となり、異常に回転数が落ち込むことを防止するためのアイドリング復帰用の制御の開始が手遅れにならない機関回転数に設定する。

このため点火時期制御開始回転数は、通常アイドリング時の機関回転数（目標アイドル回転数）に所定の制御用予備回転数を加算して設定した、吸入空気量による回転数フィードバック（Ｆ／Ｂ）制御で異常に回転数が落ち込みドライバビリティが悪化することを防止可能な限界となる所定機関回転数（目標アイドル回転数＋所定回転数）以上に設定する。

そして、ＥＣＵ７は、レーシング操作後に機関回転数が一旦上昇してから下降を開始するまでの所定時間が経過するまで待機してから、クランク角度センサ３９の検出値から算出した内燃機関１の検出された機関回転数が、検出された機関回転数≦（目標アイドル回転数＋所定回転数）となったことを検出した時点で、点火時期による機関回転数の制御を開始し、内燃機関１の機関回転数を目標アイドル回転数に移行させる。

このレーシング終了時にＥＣＵ７が行う点火時期による機関回転数の制御では、図２の（ｂ）の回転数の線図に破線で示す制御目標回転数推移線に沿って実際の機関回転数が推移するように、ＥＣＵ７が点火プラグ３６の点火時期をフィードバック制御する。

この図２の（ｂ）の回転数の線図に破線で示す制御目標回転数推移線（目標の低下率を設定する回転数推移線）は、通常アイドリング時の機関回転数（目標アイドル回転数）に所定の制御用予備回転数を加算して設定したアイドリング復帰用制御開始の回転数から、通常アイドリング時の機関回転数となるまで一定の低下率で緩やかに回転数が低下するように設定する。すなわち、この制御目標回転数推移線は、アイドリング復帰用制御開始の回転数から通常アイドリング時の機関回転数まで下降する直線状（一定の変化率）に設定する。

この図２の（ｂ）の回転数の線図に破線で示す制御目標回転数推移線に沿うように点火時期による機関回転数の制御を行う場合に、例えばＥＣＵ７は、図２の（ｃ）に実線で示すように、回転数によるフィードバック制御における点火時期制御量を急速に増加させてから緩やかに減少させるように推移させることとなる。すなわち、ＥＣＵ７は、内燃機関本体３に設けた点火プラグ３６の点火時期を所要時間早める（進角側に進める）。

ＥＣＵ７は、このように点火時期を相当量早める制御をすることにより内燃機関１の機関回転数を増加させるので、機関回転数が異常に落ち込むことを回避して滑らかに機関回転数を目標アイドル回転数まで低下させることができる。なお、このレーシング終了時にＥＣＵ７が行う点火時期による機関回転数の制御では、機関回転数が図２の（ｂ）の回転数の線図に破線で示す制御目標回転数推移線より高い場合に、点火時期を所要量遅くする（遅角側に遅らせる）制御を行うことは勿論である。

また、ＥＣＵ７が点火時期を相当量早める制御を行った場合には、機関回転数が急激に低下することがないので、図２の（ｄ）に示すように、レーシング動作の終了状態（アクチュエータ５３ａが操作されてスロットルバルブ５３が小さく開かれた状態）となり負圧が大きくなって回復する途中の状態から、直線的に推移して通常のアイドリング時の吸気圧力へ滑らかに安定して移行させることができる。

よって、ＥＣＵ７が点火時期を相当量早める上述の制御を行った場合には、内燃機関１の機関回転数が増加するので、図２の（ｄ）に想像線で示すように、吸気負圧が急激に減少することを防止できる。

さらに、ＥＣＵ７が点火時期を相当量早める制御を行った場合には、機関回転数が急激に低下することがないので、図２の（ｅ）に示すように、レーシング動作の終了状態（アクチュエータ５３ａが操作されてスロットルバルブ５３が小さく開かれた状態）となり負圧が大きくなって、壁面付着燃料量が最も低下した状態から、直線的に推移して通常のアイドリング時の壁面付着燃料量の平衡状態へ滑らかに安定して移行させることができる。

よって、ＥＣＵ７が点火時期を相当量早める上述の制御を行った場合には、内燃機関１の機関回転数が増加するので、図２の（ｅ）に想像線で示すように、壁面付着燃料量が急激に増大することを防止できる。

従って、ＥＣＵ７が点火時期を相当量早める制御を行った場合には、図２の（ｆ）に示すように、レーシング動作の終了状態（スロットルバルブ５３が小さく開かれた状態）から通常のアイドリング時の機関回転数の状態まで機関回転数が急激に低下することなく徐々に推移して壁面付着燃料量の変動を少なくできるので、排ガス空燃比がリーンになる（酸素濃度が高くなりすぎる）こと（リーンの発生）を抑制できる。

よって、ＥＣＵ７が点火時期を相当量早める上述の制御を行った場合には、図２の（ｆ）に想像線で示すように、Ａ／Ｆリーンが急激に増大することを防止できる。

次に、レーシング終了後にドライバビリティが悪化し内燃機関の回転が停止するのを防止するためＥＣＵ７が点火時期による機関回転数の制御を実行した場合に、ＥＣＵ７は、内燃機関１の機関回転数が目標アイドル回転数近傍に集束したことを検知すると共に、Ａ／Ｆセンサ６３で検出した空燃比が通常アイドリング時の目標空燃比近傍となる状態を検知すると、これらの状態が内燃機関１のアイドリング状態が安定していると判断できる所定時間（例えば２秒）以上継続するかどうかを監視する。

そしてＥＣＵ７は、アイドリング状態が安定していると判断できる時間以上継続していると判定したときに、図２の（ｃ）に実線で示すように、内燃機関１の機関回転数が目標アイドル回転数に集束した時点から所定の期間内に、点火時期制御量を機関回転数に基づいてフィードバック（Ｆ／Ｂ）制御しながら、通常アイドリング時の目標値まで減衰させる。

このためＥＣＵ７は、図２の（ｂ）及び（c）に示すところから分かるように、レーシング終了後に内燃機関１の機関回転数が目標アイドル回転数に移行したとされる時点での点火時期制御量の値から、所定の制御切り替え期間経過後に点火時期制御量の値が通常アイドリング時の目標値（例えば、零）となるように点火時期制御量を直線的に推移させて減少させる。

これと同時に、内燃機関１の機関回転数が目標アイドル回転数に移行した時点からＥＣＵ７は、クランク角度センサ３９の検出値から算出した内燃機関１の機関回転数に基づいて点火プラグ３６スロットルバルブ５３のアクチュエータ５３ａをフィードバック（Ｆ／Ｂ）制御する、いわゆる吸入空気量による回転数フィードバック（Ｆ／Ｂ）制御を開始する。

すなわち、ＥＣＵ７は、点火時期制御量の値を減衰させるため、内燃機関本体３に設けた点火プラグ３６を点火させる時期を遅角側に戻して通常のアイドリング時の状態へ移行させるよう制御する。

このため、点火プラグ３６を点火させる時期を遅角側に戻すのに従って内燃機関１の機関回転数が低下しようとするが、ＥＣＵ７は吸入空気量による回転数フィードバック（Ｆ／Ｂ）制御によって、内燃機関１の機関回転数を所定のアイドル運転時の機関回転数に上げるようにして通常のアイドリング時の機関回転数を保持する。

このような制御を行うことにより、この内燃機関１では、図２の（ｄ）に示すように、通常のアイドリング時の吸気圧力へ集束した時点から、それ以降、吸気負圧の急激な減少を起こすことを回避して、通常のアイドリング時の吸気圧力を維持することができる。

さらに、ＥＣＵ７が点火時期を相当量早める制御を行って後に、内燃機関１の機関回転数が目標アイドル回転数に移行した時点から点火時期制御量を直線的に推移させて減少させると共に吸入空気量による回転数フィードバック（Ｆ／Ｂ）制御を開始した場合には、図２の（ｅ）に示すように、通常のアイドリング時の壁面付着燃料量へ移行した時点以降、壁面付着燃料量の急激な減少を起こすことを回避して通常のアイドリング時の壁面付着燃料量を維持することができる。

また、ＥＣＵ７が点火時期を相当量早める制御を行って後に、内燃機関１の機関回転数が目標アイドル回転数に移行した時点から点火時期制御量を直線的に推移させて減少させると共に吸入空気量による回転数フィードバック（Ｆ／Ｂ）制御を開始した場合には、図２の（ｆ）に想像線で示すようにＡ／Ｆリーンが急激に増大することを防止し、図２の（ｆ）に実線で示すように、通常のアイドリング時の排ガス空燃比を継続して維持することができる。

次に、本実施の形態に関わる内燃機関の制御システムにおいて、内燃機関でレーシング動作をさせたときに順調にアイドリング状態へ復帰させるための制御動作の具体的手順の一例について、図３のフローチャートにより説明する。

この内燃機関の制御システムにおけるレーシング後のアイドリング状態復帰用の制御は、ＥＣＵ７が車速センサで車速が零となっていて車両が停止しており、アイドリング状態にあることを検知している条件で、レーシング操作されたときに、吸入空気量による回転数フィードバック（Ｆ／Ｂ）制御を停止してから、割り込み処理として実行することができる制御である。

このレーシング後のアイドリング状態復帰用の制御では、そのステップＳ１００でＥＣＵ７がアイドリング状態の制御を実行しているときに、レーシング検出用手段として機能するアクセル開度センサ８が開操作されてから閉操作されたことを検知したときからＥＣＵ７が所定時間（例えば、２秒以上）経過するまで待機した後に、クランク角度センサ３９の出力値に基づいて算出した機関回転数が、目標アイドル回転数に所定回転数を加算して設定した所定機関回転数（目標アイドル回転数＋所定回転数）以下か否かを判定する。

そして、ステップＳ１００で、検出した機関回転数が目標アイドル回転数に所定回転数を加算して設定した所定機関回転数を超える（所定機関回転数以下でない）と判定（否定判定）した場合には、メインルーチンへリターンする。

また、ステップＳ１００で、検出した機関回転数が目標アイドル回転数に所定回転数を加算して設定した所定機関回転数以下であると判定（肯定判定）した場合には、内燃機関１が慣性力の影響で回転している状態を脱し、一旦上昇した回転数が下降を開始してアイドリング状態に戻る過程で所定機関回転数に至ったと判断されるので、ステップＳ１０１へ進む。

ステップＳ１０１では、機関回転数が目標アイドル回転数近傍（目標アイドル回転数±所定値）にありかつＡ／Ｆセンサ６３で検出された排気ガス空燃比がアイドリング状態での目標Ａ／Ｆ値近傍（目標Ａ／Ｆ値±所定値）にある状態を、所定時間（内燃機関１のアイドリング状態が安定していると判断できる時間、例えば、２秒）以上継続しているという条件を満足しているか否かを判定する。

そして、ステップＳ１０１では、この条件を満足していないと判定した場合に、ステップＳ１０２へ進み、点火時期による機関回転数の制御を実施し、メインルーチンにリターンする。

この点火時期による機関回転数の制御は、前述したように、図２の（ｂ）の回転数の線図に破線で示す制御目標回転数推移線に沿って実際の機関回転数が推移するように、ＥＣＵ７が点火プラグ３６の点火時期をフィードバック制御するものである。

またステップＳ１０１で、条件を満足していると判定（肯定判定）した場合に、ステップＳ１０３へ進む。このステップＳ１０３で、点火時期による機関回転数の制御を実施中か否かを判定し、点火時期による機関回転数の制御を実施していない（否定判定）と判定したときには、メインルーチンにリターンする。

このステップＳ１０３で、点火時期による機関回転数の制御を実施中と判定（肯定判定）した時点では、内燃機関１の機関回転数が目標アイドル回転数に移行しており、点火時期による機関回転数の制御から吸入空気量による回転数フィードバック制御へ切り替える時期にあたるので、ステップＳ１０４へ進む。

このステップＳ１０４では、レーシング終了後に、内燃機関１の機関回転数が目標アイドル回転数近傍に集束したとされる時点での点火時期制御量から、アイドリング時の通常の点火時期制御量の値まで、所定の制御切り替え期間の間で点火時期制御量を直線的に推移させて減少させるようＥＣＵ７が制御する。

これと同時に、ＥＣＵ７は、クランク角度センサ３９の検出値から算出した内燃機関１の機関回転数に基づいてスロットルバルブ５３のアクチュエータ５３ａ等をフィードバック制御する、いわゆる吸入空気量による回転数フィードバック制御を実施して、メインルーチンへリターンする。

なお、上述した図３に示すレーシング後のアイドリング状態復帰用の制御は、所定短期間の間隔で繰り返されるタイミングごとに一連の制御動作を繰り返すことにより、所要の制御動作を完結できるものである。

なお、本発明は、上述した実施の形態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で、その他種々の構成を採りうることは勿論である。

本発明の実施の形態に係る内燃機関の制御システムの基本構成を模式的に示す概略構成図である。 本発明の実施の形態に係る内燃機関の制御システムで実行する、内燃機関でレーシング動作をさせたときにアイドリング状態へ復帰させるための制御に関わる各動作状態を、（ａ）乃至（ｆ）のそれぞれについて示す説明線図である。 本発明の実施の形態に係る内燃機関の制御システムにおける、内燃機関でレーシング動作をした際に、アイドリング状態へ復帰させるための制御の具体的手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 内燃機関
２ 燃料供給装置
３ 内燃機関本体
４ バルブ装置
７ ＥＣＵ（制御装置）
８ アクセル開度センサ（レーシング検出用手段）
３６ 点火プラグ
３９ クランク角度センサ（機関回転数検出手段）
４５ 吸気バルブタイミング機構
５３ スロットルバルブ（空気量調整手段）
５３ａ アクチュエータ（空気量調整手段）
６３ Ａ／Ｆセンサ（空燃比検出手段）

Claims (3)

1. 内燃機関の気筒に対応した吸気ポート内に、燃料噴射弁から燃料を噴射する燃料供給装置を備えた内燃機関の制御システムにおいて、
   前記燃料供給装置の前記吸気ポートを通じて前記気筒へ供給される吸入空気量を調整する空気量調整手段と、
   前記内燃機関に装着された点火プラグで点火する点火時期を制御する点火時期調整手段と、
   前記内燃機関で空吹かしであるレーシング動作が行われたことを検出するレーシング検出用手段と、
   前記内燃機関の機関回転数を検出する機関回転数検出手段と、
   前記内燃機関のアイドリング時の運転を制御する制御装置と、を有し、
   前記制御装置が、
   前記レーシング検出用手段がレーシング動作を行ったことを検出した場合に、
   レーシング動作によって機関回転数が上昇してから下降する際に、前記機関回転数検出手段で検出した機関回転数が、通常のアイドリング時の目標アイドル回転数に所定の制御用予備回転数を加算して設定した点火時期制御開始回転数以下となった状態で、
   前記機関回転数検出手段により検出された機関回転数を目標アイドル回転数へ移行させるために行う前記空気量調整手段を利用したフィードバック制御を停止し、機関回転数が一定の低下率で目標アイドル回転数へ移行するように前記機関回転数検出手段によって検出した機関回転数に基づいて点火時期のフィードバック制御を行う、
   ことを特徴とする内燃機関の制御システム。
2. 前記制御装置が、予め設定された目標の回転数低下率の指標となる回転数推移線に沿って機関回転数を通常アイドリング回転数へ移行させるように、機関回転数検出手段によって検出した機関回転数に基づいて点火時期をフィードバック制御することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御システム。
3. 内燃機関の気筒に対応した吸気ポート内に、燃料噴射弁から燃料を噴射する燃料供給装置を備えた内燃機関の制御システムにおいて、
   前記燃料供給装置の前記吸気ポートを通じて前記気筒へ供給される吸入空気量を調整する空気量調整手段と、
   前記内燃機関に装着された点火プラグで点火する点火時期を制御する点火時期調整手段と、
   前記内燃機関で空吹かしであるレーシング動作が行われたことを検出するレーシング検出用手段と、
   前記内燃機関の機関回転数を検出する機関回転数検出手段と、
   前記内燃機関の排気ガス空燃比を検出する空燃比検出手段と、
   前記内燃機関のアイドリング時の運転を制御する制御装置と、を有し、
   前記制御装置が、
   前記レーシング検出用手段がレーシング動作を行ったことを検出した場合に、
   レーシング動作によって機関回転数が上昇してから下降する際に、前記空気量調整手段を利用したフィードバック制御を停止してから点火時期のフィードバック制御に切り替えて、機関回転数を一定の低下率で目標アイドル回転数の近傍となる状態へ移行させ、
   前記空燃比検出手段で検出した空燃比が通常アイドリング時の目標空燃比近傍となる状態を、前記内燃機関のアイドリング状態が安定していると判断できる時間以上継続していると判定したときに、
   点火時期の制御量を通常アイドリング時の目標値まで減衰させる制御を開始すると共に、前記燃料供給装置と前記空気量調整手段とを用いた吸入空気量による回転数フィードバック制御を開始する、
   ことを特徴とする内燃機関の制御システム。

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