JP2008157142A - エンジンの制御方法及び制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】重質燃料の使用時においても始動直後のエンジンストールや不快な振動を防止し得るエンジンの制御方法を提供する。
【解決手段】アイドル時の目標回転速度に到達した時点で点火時期を始動用から触媒暖機促進用へとステップ的に遅角する処理手順と、アイドル時の目標回転速度に到達した時点でアイドル時の目標回転速度に保持させるに必要な吸入空気量が燃焼室に供給されるように、アイドル時の目標回転速度に到達する時点よりも所定期間前にスロットル弁を開き始める処理手順と、スロットル弁を開き始める時点を起点とし、アイドル時の目標回転速度に到達した後に吸気圧または吸気流速の変化割合が所定範囲内になるまでのあいだ、燃料噴射量を一時的に増量する処理手順と、前記触媒暖機促進用の点火時期を使用燃料の燃料性状に応じて設定する処理手順とをエンジンコントローラ（３１）が含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジン（内燃機関）の制御方法及び制御装置、特に冷間始動時の制御に関する。

冷間状態でのクランキングによる完爆後、エンジン回転速度が吹き上がるまでの期間は点火時期を始動用の点火時期とし、エンジン回転速度が吹き上がった後には触媒の活性化を促進させるため、圧縮上死点後の所定クランク角位置まで点火時期をステップ的に遅角させるものがある（特許文献１参照）。
特開平８−２３２６４５号公報

ところで、特許文献１の技術では、圧縮上死点後の所定クランク角位置まで点火時期をステップ的に遅角させるのに先立ち、ＩＳＣ開度を大きくするなどして吸入空気量を増加させ、点火時期をステップ的に遅角させるタイミングの後ではさらに吸入空気量を増加させるのが好ましいことを提案し、これによってエンジンの吹き上がりが円滑化ないしは迅速化されるとしている。

しかしながら、エンジンの吹き上がりを円滑化ないしは迅速化させるためとはいえ、エンジン回転速度をアイドル時の目標回転速度を超えてまで吹き上がらせることは燃料消費の面からみると、却って燃料を無駄に消費させていることになる。従って、燃費向上の観点からは、冷間始動時といえども、完爆後、エンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度へとオーバーシュートすることなく収束させることのほうが好ましい。

そこで、クランキングからのエンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度に到達したタイミングで点火時期を始動用の点火時期から触媒暖機促進用の点火時期へとステップ的に遅角すると共に、燃費向上の観点より、エンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度に達したタイミングでエンジン回転速度をアイドル時の目標回転速度に保持させるに必要な吸入空気量が燃焼室に供給されるように、スロットル弁位置から燃焼室までの吸入空気量の応答遅れを考慮して、エンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度に到達するタイミングよりも所定期間前のタイミングよりスロットル弁を開き始める構成を考えた。

そしてこの構成で実験してみたところ、もくろみ通りにエンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度に到達した後に、このアイドル時の目標回転速度を超えてエンジン回転速度が吹き上がることはなくなったのであるが、実際の空燃比が燃焼安定限界を超えてリーン化し、これに起因して、アイドル時の目標回転速度からの回転落ちが生じたりＨＣが増加してしまうことが新たに判明した。

そこでクランキングからのエンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度に到達したタイミングで点火時期を始動用の点火時期から触媒暖機促進用の点火時期へとステップ的に遅角し、エンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度に到達したタイミングでエンジン回転速度をアイドル時の目標回転速度に保持させるに必要な吸入空気量が燃焼室に供給されるように、エンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度に達するタイミングよりも所定期間前にスロットル弁を開き始め、前記スロットル弁を開き始めるタイミングを起点とし、エンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度に達した後に吸気圧または吸気ポートの吸気流速の変化割合が所定範囲内になるまでのあいだ、前記燃料噴射弁からの燃料噴射量を一時的に増量することで、冷間始動時に触媒の暖機促進を図りながら完爆後のエンジン回転速度をアイドル時の目標回転速度に向かって速やかに収束させると共に、エンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度に到達した後にも実際の空燃比が燃焼安定限界を超えてリーン化することのないエンジンの制御方法や制御装置とすることが考えられる。

このものにおいて、使用燃料の燃料性状を考慮していないのでは、例えば、触媒暖機促進用の点火時期と、燃料噴射弁からの燃料噴射量の増量分とを軽質用に設定している場合に、使用燃料の燃料性状が重質であるときに、使用燃料の燃料性状が軽質であるときより燃焼状態が不安定になることから、クランキングからのエンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度に到達した直後に不安定な回転速度に伴う不快な振動が生じたり、はなはだしい場合にはエンジンストールに至ってしまう可能性がある。

そこで本発明は、冷間始動時に触媒の暖機促進を図りながら完爆後のエンジン回転速度をアイドル時の目標回転速度に向かって速やかに収束させると共に、エンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度に到達した後にも実際の空燃比が燃焼安定限界を超えてリーン化することがなく、さらに重質燃料の使用時においても始動直後のエンジンストールや不快な振動を防止し得るエンジンの制御方法や制御装置を提供することを目的とする。

本発明は、活性状態になって初めて機能する触媒を排気通路に、燃料を噴射する燃料噴射弁を吸気通路（例えば吸気ポート）にそれぞれ備えるエンジンにおいて、クランキングからのエンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度に到達したタイミングで点火時期を始動用の点火時期から触媒暖機促進用の点火時期へとステップ的に遅角し、エンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度に到達したタイミングでエンジン回転速度をアイドル時の目標回転速度に保持させるに必要な吸入空気量が燃焼室に供給されるように、エンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度に達するタイミングよりも所定期間前にスロットル弁を開き始め、前記スロットル弁を開き始めるタイミングを起点とし、エンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度に達した後に吸気圧または吸気ポートの吸気流速の変化割合が所定範囲内になるまでのあいだ、前記燃料噴射弁からの燃料噴射量を一時的に増量すると共に、前記触媒暖機促進用の点火時期を、燃料性状検出手段により検出される使用燃料の燃料性状に応じて設定するように構成する。

本発明によれば、始動からのエンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度に到達したタイミングで点火時期を始動用の点火時期から触媒暖機促進用の点火時期へとステップ的に遅角し、エンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度に到達したタイミングでエンジン回転速度をアイドル時の目標回転速度に保持させるに必要な吸入空気量が燃焼室に供給されるように、エンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度に達するタイミングよりも所定期間前にスロットル弁を開き始めるので、エンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度に到達した後の吹き上がりを抑制しながら早期に排気温度を上昇させることが可能となり、無駄な燃料消費を抑制しつつ触媒活性時間を短くすることができる。

この場合に、エンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度に到達した後も暫くのあいだ吸気圧や吸気ポートの吸気流速がなおも小さくなる側に変化し続けることがあり、この場合には、吸気圧や吸気ポートの吸気流速の変化に伴って吸気ポート壁の燃料壁流量が減少し、その分燃焼室に供給される燃料量が不足し、燃焼室内の混合気の空燃比が燃焼安定限界を超えてリーンとなり、ＨＣの増加やエンジンの回転落ちを招くことになるのであるが、本発明によれば、スロットル弁を開き始めるタイミングを起点とし、エンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度に到達した後に吸気圧または吸気ポートの吸気流速の変化割合が所定範囲内になるまでのあいだ、燃料噴射弁からの燃料噴射量を一時的に増量するので、エンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度に到達した後に吸気圧や吸気ポートの吸気流速がなおも小さくなる側に変化し続けることがあっても、燃焼室内の混合気の空燃比が燃焼安定限界を超えてリーンとなることを防止できる。この結果、エンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度に到達した後におけるＨＣの増加やアイドル時の目標回転速度からの回転落ちを抑制できる。

また、本発明によれば、使用燃料の燃料性状を検出する燃料性状検出手段を備え、前記触媒暖機促進用の点火時期を、この燃料性状検出手段により検出される使用燃料の燃料性状に応じて設定する、例えば燃料性状検出手段により検出される使用燃料の燃料性状が重質であるときには、前記燃料性状検出手段により検出される使用燃料の燃料性状が軽質であるときより、前記触媒暖機促進用の点火時期を進角側に設定するので、使用燃料の燃料性状による燃焼安定度に合わせた触媒暖機促進用点火時期の設定が可能となり、重質燃料の使用時においても始動直後のエンジンストールや不快な振動を防止できる。

以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。図１はエンジンの制御方法の実施に直接使用するエンジンの制御装置の概略構成を示している。

スロットル弁２３により調量される空気は、吸気コレクタ２に蓄えられた後、吸気マニホールド３を介して各気筒の燃焼室５に導入される。燃料は各気筒の吸気ポート４に配置された燃料噴射弁２１より、所定のタイミングで吸気ポート内に向けて間欠的に噴射供給される。吸気ポート４に噴射された燃料は、空気と混合して混合気を作り、この混合気は吸気弁１５を閉じることで燃焼室５内に閉じこめられ、ピストン６の上昇によって圧縮され、点火プラグ１４により着火されて燃焼する。この燃焼によるガス圧がピストン６を押し下げる仕事を行い、このピストン６の往復運動はクランクシャフト７の回転運動へと変換される。燃焼後のガス（排気）は排気弁１６が開いたとき排気通路８へと排出される。

排気通路８のうちマニホールドの集合部に第１触媒９（スタートアップ触媒）を、また車両の床下位置に第２触媒１０を備えている。これら２つの触媒９、１０は、例えばいずれも三元触媒で、三元触媒は排気の空燃比が理論空燃比を中心とした狭い範囲にあるとき、排気に含まれるＨＣ、ＣＯ及びＮＯｘを同時に効率よく除去できる。このため、エアフローメータ３２からの吸入空気量の信号、クランク角センサ（ポジションセンサ３３とフェーズセンサ３４）からの信号が入力されるエンジンコントローラ３１ではこれらの信号に基づいて燃料噴射弁２１からの基本燃料噴射量を定めると共に、第１触媒９の上流に設けたＯ₂センサ３５からの信号に基づいて空燃比をフィードバック制御する。

一方、冷間始動時には触媒を早期に活性化すると共に、Ｏ₂センサ３５をも早期に活性化して空燃比のフィードバック制御を実行させるため、Ｏ₂センサ３５を始動直後よりヒータ（図示しない）によって加熱し、Ｏ₂センサ３５の信号をみて、Ｏ₂センサ３５が活性化したタイミングで空燃比のフィードバック制御を開始している。

なお、触媒９、１０の構成はこれに限られるものでない。例えば、エンジン暖機完了後の燃費向上のため、低負荷側の運転領域において理論空燃比よりもリーンの空燃比で運転を行うようにしているものでは、リーン運転時に多く発生するＮＯｘを吸収するため、第２触媒１０をＮＯｘトラップ触媒で構成し、このＮＯｘトラップ触媒に三元触媒機能を持たせているが、こうした構成のものでもかまわない。

上記のスロットル弁２３はスロットルモータ２４により駆動される。運転者が要求するトルクはアクセルペダル４１の踏み込み量（アクセル開度）に現れるので、エンジンコントローラ３１ではアクセルセンサ４２からの信号に基づいて目標トルクを定め、この目標トルクを実現するための目標空気量を定め、この目標空気量が得られるようにスロットル弁駆動装置（図示しない）ではスロットルモータ２４を介してスロットル弁２３の開度を制御する。

また、上記吸気弁１５の弁リフト量を連続的に可変制御する多節リンク状の機構で構成される可変バルブリフト機構２６と、クランクシャフト７と吸気弁用カムシャフト２５との回転位相差を連続的に可変制御して、吸気弁１５の開閉タイミングを進遅角する可変バルブタイミング機構２７とを備えている。

さて、冷間状態でのクランキングからのエンジン回転速度が良好に吹き上がるようにすると共に、排気通路８に設けている特に第１触媒９を早期に暖機するため点火時期を遅角させている。この様子を図２を参照しながら４気筒エンジンの場合で具体的に説明する。

まず、現状の制御から説明する。現状では、図２の最上段に一点鎖線で示したように、始動のためスタータスイッチをＯＦＦよりＯＮへと切換えたｔ０のタイミングより、エンジン回転速度は３つの気筒で初回の爆発に対応して変動し、４番目の気筒の爆発でエンジン回転速度が急激に上昇し、ｔ２のタイミングでアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴを横切って吹き上がっている（一点鎖線参照）。そして、エンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴに到達したｔ２のタイミングからは、図２の第５段目に一点鎖線で示したようにアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴを維持できる吸入空気が燃焼室５に導入されるようにスロットル弁開度が所定開度ＴＶＯ１へとステップ的に開かれている。

また、燃料噴射量は、冷間始動当初は噴射燃料の全てが燃焼室５に吸入されるのではなく、噴射燃料量の一部が吸気ポート４壁や吸気弁１５傘裏部に付着し、吸気ポート壁を液状で流れる、いわゆる燃料壁流の形成に使われるため、燃焼室５への燃料供給遅れが発生する。このため、図２の第４段目に一点鎖線で示したように始動当初で吸気ポート壁の燃料壁流として多くが奪われるあいだは余分に燃料を噴射供給しており、燃料壁流の形成に多くが奪われなくなるタイミングより徐々に燃料噴射量を減少させている。

一方、点火時期は現状では、図２の第２段目に一点鎖線で示したように、ｔ０のタイミングより始動用の点火時期である第１点火時期ＡＤＶ１に設定され、ｔ２のタイミングからは第１触媒９の暖機促進を図るため大きく遅角させた第２点火時期ＡＤＶ２へと徐々に切換えられている。

ここで、クランキングからのエンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度に到達するｔ２のタイミングを境にして前と後に分けると、ｔ２の後には、燃費向上の観点からはエンジン回転速度Ｎｅが吹き上がることなくアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴへと速やかに落ち着くことが望ましい。これは、エンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴを超えて吹き上がるとそれだけ燃料消費が増してしまうためである。

また、ｔ２の後には実際の空燃比は理論空燃比に落ち着くことが望ましい。これは、暖機完了後の第１触媒９は理論空燃比を中心とする狭い範囲にあるときだけ有害三成分（ＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ）を同時に浄化できるためである。

そこで、クランキングからのエンジン回転速度Ｎｅがアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴに達したｔ２のタイミングで、図２の第２段目に実線で示したように点火時期を第１点火時期ＡＤＶ１から第２点火時期ＡＤＶ２へとステップ的に遅角すると共に、燃費向上の観点より、エンジン回転速度Ｎｅがアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴに到達したｔ２のタイミングでエンジン回転速度Ｎｅをアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴに保持させるに必要な吸入空気量が燃焼室５に供給されるように、スロットル弁位置から燃焼室５までの吸入空気量の応答遅れを考慮して、図２の第５段目に実線で示したようにエンジン回転速度Ｎｅがアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴに到達するｔ２のタイミングよりも所定期間前のｔ１のタイミングよりスロットル弁２３を開き始める構成を考えた。

そしてこの構成で実験してみたところ、もくろみ通りにエンジン回転速度Ｎｅがアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴに到達した後に、このアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴを超えてエンジン回転速度度が吹き上がることはなくなったのであるが、図２の第６段目に一点鎖線で示したように、実際の空燃比は、エンジン回転速度Ｎｅがアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴに到達するｔ２のタイミングで理論空燃比（ストイキ）となっているものの、その後に燃焼安定限界ラインを超えてリーンとなり、この過度のリーン化によって、図２の第７段目の一点鎖線に示したようにＨＣが増加することが新たに判明した。

この原因は、主に吸気ポート４壁の燃料壁流にあると見当をつけて実験してみたところ、図２の第３段目に示したように、エンジン回転速度Ｎｅがアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴに到達するｔ２のタイミングの後も吸気圧が低下し続けていた。すなわち、吸気ポート壁の燃料壁流量は燃料壁流が流れる部位の圧力（つまり吸気圧）や燃料壁流が流れる部位の吸気流速（吸気ポート４の吸気流速）に依存し、吸気圧が小さくなるほど小さくなる（これは吸気圧が小さくなるほど燃料の気化特性が良くなることによる）特質を、また吸気ポート４の吸気流速が大きくなるほど小さくなる（これは吸気ポート４の吸気流速が大きくなるほど燃料の気化特性が良くなることによる）特質を有するので、吸気圧や吸気ポートの吸気流速が変化している途中にあるｔ２のタイミングでの燃料壁流量よりも、吸気圧や吸気ポートの吸気流速が所定値に落ち付くｔ３のタイミングでの燃料壁流量のほうが小さくなる。燃焼室５に流入する燃料量にはこの燃料壁流量も含まれるので、ｔ２よりｔ３の期間で燃料壁流量が減り続けることは、燃焼室５に流入する燃料量も、この燃料壁流量の減少に合わせて減り続けることを意味し、従って、ｔ２のタイミングで混合気の空燃比が理論空燃比となっていても、燃料壁流量の減少に合わせて実際の空燃比がリーン側へと向かい、燃焼安定限界を超えてリーン化したものと思われる。

そこで本発明は、次の３つの操作を実行する。

〔１〕エンジン回転速度Ｎｅがアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴに到達するｔ２のタイミングからは特に第１触媒９の暖機促進を図りながらエンジン回転速度Ｎｅのアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴを超えての吹き上がりを抑制するために、図２の第２段目に実線で示したように、点火時期をｔ２で第１点火時期（始動用の点火時期）ＡＤＶ１から第２点火時期（触媒暖機促進用の点火時期）ＡＤＶ２へとステップ的に遅角する。こうした点火時期制御は気筒別に実行する。ここで、アイドル時とは、運転者がアクセルペダル４１を踏み込んでいない状態をいう。アイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴは適合値である。

〔２〕ｔ２のタイミングよりエンジン回転速度Ｎｅをアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴに保持させるには、アイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴを保持させるに必要な吸入空気量を燃焼室５に供給することであり、その燃焼室５への空気供給がｔ２のタイミングで完了している必要がある。この場合に、現状のエンジンで吸入空気量を制御するのは、吸気コレクタ２上流の吸気通路に設けられているスロットル弁２３であり、従ってスロットル弁位置から燃焼室５までの吸入空気量の応答遅れを考慮して、図２の第５段目に実線で示したように、ｔ２よりも所定期間前のｔ１のタイミングよりスロットル弁２３を所定値ＴＶＯ１に向けて開き始め、ｔ２のタイミングで所定値ＴＶＯ１に落ち着くようにする。

〔３〕ｔ２での点火時期のステップ遅角によりエンジン回転速度Ｎｅはアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴに落ち着くものの、その直後の吸気圧や吸気ポートの吸気流速の変化に伴う燃料壁流量の減少により空燃比の過度のリーン化が生じ、ＨＣが増大してしまう（あるいはエンジン回転Ｎｅがアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴから却って低下してしまう）ので、このＨＣの増加を防ぐため、図２の第４段目に実線で示したように、スロットル弁２３を開き始めるｔ１のタイミングを起点とし、吸気圧や吸気ポートの吸気流速の変化が収まるｔ３までのあいだ、燃焼室５への燃料壁流量の減少分を補うように燃料噴射量を一時的に増量する。

ここで、現状の燃料噴射制御を前提として、上記〔３〕の操作を実行するため、始動後増量補正係数ＫＡＳを用いる。これについて図３により詳述すると、図３の最上段は図２の最上段と同じである。また、図３の第２段目には上記〔１〕の操作による点火時期の動きを、第４段目には上記〔２〕の操作によるスロットル弁開度の動きを改めて示している。

まず現状では、図３の第３段目に一点鎖線で示したように、スタータスイッチ３６をＯＦＦよりＯＮに切換えるｔ０のタイミングより始動後増量補正係数ＫＡＳとして初期値ＫＡＳ０（図では０．３）を設定し、その後にエンジン回転速度Ｎｅが完爆回転速度Ｎ０に到達したｔ５のタイミングより所定の速度でゼロに向かって減少させている。これに対して本実施形態では、図３の第３段目に実線で示したように、ｔ２のタイミングまで初期値ＫＡＳ０を保持させ、ｔ２のタイミングより所定の速度でゼロに向かって減少させる。すなわち、始動後増量補正係数ＫＡＳを初期値ＫＡＳ０から減少させるタイミングをｔ５よりｔ２まで遅らせる。これによって図３の第３段目にハッチングで示した面積部分が燃料増量分となり、空燃比の燃焼安定限界を超える過度のリーン化を防止できることとなる。

このように、始動後増量補正係数ＫＡＳを初期値ＫＡＳ０から減少させるタイミングをｔ５よりｔ２まで遅らせた（燃料噴射弁からの燃料噴射量を一時的に増量した）ときに得られる実際の空燃比が、理論空燃比となることを確認している。すなわち、燃料噴射弁２１からの燃料噴射量を一時的に増量したときに得られる実際の空燃比が、理論空燃比となるように、始動後増量補正係数ＫＡＳ（燃料噴射弁２１からの燃料噴射量の増量分）を設定している。

ここでは、始動後増量補正係数ＫＡＳをｔ５よりｔ２の間で一定（初期値ＫＡＳ０）とし、その後に直線的に減少させているが、これに限られるものでない。要は、スロットル弁２３を開き始めるｔ５のタイミングを起点とし、エンジン回転速度Ｎｅがアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴに到達したタイミングの後に吸気圧や吸気ポートの吸気流速の変化が落ち着く（吸気圧や吸気ポートの吸気流速の変化割合が所定範囲内になる）ｔ３のタイミングまでのあいだで、燃料噴射弁２１からの燃料噴射量が一時的に増量されるように始動後増量補正係数ＫＡＳを変化させればよい。

また、始動後増量補正係数ＫＡＳを初期値ＫＡＳ０から減少させるタイミングをｔ５よりｔ２まで遅らせることにより、燃料噴射弁からの燃料噴射量を一時的に増量しているが、これに限られるものでない。例えば、始動後増量補正係数ＫＡＳとは別に新たに増量補正係数を導入し、この増量補正係数によって、スロットル弁２３を開き始めるｔ５のタイミングを起点とし、エンジン回転速度Ｎｅがアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴに達したタイミングの後に吸気圧や吸気ポートの吸気流速の変化が落ち着くｔ３までのあいだ、燃料噴射弁２１からの燃料噴射量を一時的に増量するようにしてもかまわない。

また、図３ではエンジン回転速度Ｎｅが完爆回転速度Ｎ０に到達したｔ５のタイミングを、スロットル弁２３を開き始めるタイミングとしているが、これに限定されるものでもない。

また、上記のように、Ｏ₂センサ３５が活性化したタイミングで空燃比のフィードバック制御を開始するのであるが、空燃比のフィードバック制御を開始するタイミングが、エンジン回転速度Ｎｅがアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴに到達したタイミングの後に吸気圧や吸気ポートの吸気流速の変化が落ち着くｔ３のタイミングよりも前にくるようであれば、上記〔３〕の操作を中止して現状の操作に戻すことが好ましい。これは、空燃比のフィードバック制御により実際の空燃比が理論空燃比を中心とした所定のウインドウの幅内に収められ、これによって過度のリーン化を防止できるためである。

エンジンコントローラ３１により実行されるこの制御を以下のフローチャートにより詳述する。

図４は完爆フラグと目標回転到達フラグを設定するためのもので、一定時間毎（例えば１００ｍｓ毎）に実行する。

図４において、ステップ１ではエンジン回転速度Ｎｅを読み込む。エンジン回転速度Ｎｅはクランク角センサ（３３、３４）の信号に基づいて算出されている。

ステップ２では完爆フラグをみる。この完爆フラグはイグニッションスイッチ（図示しない）のＯＦＦよりＯＮへの切換時にゼロに初期設定されるフラグである。このため、当初は完爆フラグ＝０であることよりステップ２からステップ３に進み、エンジン回転速度Ｎｅと完爆回転速度Ｎ０（例えば１０００ｒｐｍ）を比較する。完爆回転速度Ｎ０は適合値である。エンジン回転速度Ｎｅが完爆回転速度Ｎ０に到達していなければそのまま今回の処理を終了する。

ステップ３でエンジン回転速度Ｎｅが完爆回転速度Ｎ０に到達したとき（Ｎｅ≧Ｎ０）にはステップ４に進み、完爆回転速度Ｎ０に到達したことを示すため完爆フラグ＝１とする。

ステップ５ではタイマを起動する（タイマ値ＴＩＭＥ＝０）。このタイマはエンジン回転速度Ｎｅが完爆回転速度Ｎ０に到達したときからの経過時間を計測するためのものである。

上記の完爆フラグ＝１により、次回からはステップ２よりステップ６に進むことになり、ステップ６でタイマ値ＴＩＭＥと所定値ＤＴを比較する。所定値ＤＴは、エンジン回転速度Ｎｅが完爆回転速度Ｎ０に到達したタイミングからアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴに到達するタイミングまでの時間間隔で、予め適合しておく（図３参照）。タイマを起動した当初はタイマ値ＴＩＭＥが所定値ＤＴ未満にあるので、ステップ７に進み、タイマ値ＴＩＭＥを制御周期（１００ｍｓ）の分だけインクリメントする。

ステップ７でのタイマ値ＴＩＭＥのインクリメントを何度か繰り返すと、やがてタイマ値ＴＩＭＥが所定値ＤＴ以上となる。このときにはステップ６よりステップ８に進み、アイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴに到達したことを示すため目標回転到達フラグ（イグニッションスイッチのＯＦＦよりＯＮへの切換時にゼロに初期設定）＝１とする。

図５は点火時期指令値及びスロットル弁目標開度を算出するするためのもので、一定時間毎（例えば１００ｍｓ毎）に、図４のフローに続けて実行する。

図５において、ステップ２１ではイグニッションスイッチのＯＦＦよりＯＮへの切換時であるか否かをみる。イグニッションスイッチのＯＦＦよりＯＮへの切換時であるときにはステップ２２に進み、水温センサ３７により検出される冷却水温ＴＷを始動時水温ＴＷＩＮＴとして取り込み、この始動時水温ＴＷＩＮＴに応じて第１点火時期ＡＤＶ１を算出し、この算出した第１点火時期ＡＤＶ１をステップ２３で点火時期指令値ＡＤＶに移す。第１点火時期ＡＤＶ１は始動に最適な点火時期で、大きく進角側にある。

ステップ２４ではスロットル弁目標開度ｔＴＶＯに初期値（例えばゼロ）を入れる。

イグニッションスイッチのＯＦＦよりＯＮへの切換時のあと、つまりイグニッションスイッチのＯＮ状態になると、ステップ２１よりステップ２５、２６に進む。ステップ２５、２６では完爆フラグと目標回転到達フラグ（いずれのフラグも図４により設定されている）をみる。完爆フラグ＝０であるときにはステップ２７に進みイグニッションスイッチのＯＦＦよりＯＮへの切換時に算出した第１点火時期ＡＤＶ１を維持する。このときもステップ２４の操作を実行する。

完爆フラグ＝１かつ目標回転到達フラグ＝０であるときにはステップ２６よりステップ２８に進み、イグニッションスイッチのＯＦＦよりＯＮへの切換時に算出した第１点火時期ＡＤＶ１を維持する。

ステップ２９ではスロットル弁目標開度ｔＴＶＯを次式により算出する。

ｔＴＶＯ＝ｔＴＶＯ（前回）＋ΔＴＶＯ …（１）
ただし、ΔＴＶＯ ：一定値、
ｔＴＶＯ（前回）：ｔＴＶＯの前回値、
ここで、（１）式の所定値ΔＴＶＯはスロットル弁目標開度の所定時間当たりの増し分を定める値であり、この値は、エンジン回転速度Ｎｅがアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴに到達するタイミングでスロットル弁目標開度ｔＴＶＯが、後述する所定値ＴＶＯ１に到達するように予め定めておく。スロットル弁目標開度の前回値である「ｔＴＶＯ（前回）」の初期値にはゼロを入れておく。

ステップ３０ではスロットル弁目標開度ｔＴＶＯと所定値ＴＶＯ１を比較する。所定値ＴＶＯ１は、目標回転速度ＮＳＥＴを維持するトルクを発生させるのに必要な最低の吸入空気量が流れるときのスロットル弁開度である。所定値ＴＶＯ１は予め適合により求めておく。

今回のエンジン運転時にステップ２９を初めて経験した後ではスロットル弁目標開度ｔＴＶＯは所定値ＴＶＯ１未満であるので今回の処理をそのまま終了する。目標回転到達フラグ＝１となるまではステップ２９の操作を繰り返すことになり、スロットル弁目標開度ｔＴＶＯが徐々に大きくなる。目標回転到達フラグ＝１となる直前でスロットル弁目標開度ｔＴＶＯが所定値ＴＶＯ１以上となる。このときにはステップ３０よりステップ３１に進んでスロットル弁目標開度ｔＴＶＯを前回と同じ値に維持する。

目標回転到達フラグ＝１となったときにはステップ２６よりステップ３２に進み、水温センサ３７により検出されるそのときの冷却水温ＴＷに応じて第２点火時期ＡＤＶ２を算出し、これをステップ３３で点火時期指令値ＡＤＶに移す。

第２点火時期ＡＤＶ２は、冷間始動時における第１触媒９の暖機促進用の点火時期で、第１触媒９の暖機完了後の点火時期よりも遅角側に設定されている。このため、点火時期は図３の第２段目に示したようにエンジン回転速度Ｎｅが目標回転速度ＮＳＥＴに到達するｔ２のタイミングで第１点火時期ＡＤＶ１より第２点火時期ＡＤＶ２へとステップ的に切換わることとなる。

このようにして算出される点火時期指令値ＡＤＶは出力レジスタに移され、実際のクランク角がこの点火時期指令値ＡＤＶと一致したタイミングで点火コイルの一次側電流が遮断される。

また、スロットル弁目標開度ｔＴＶＯを受けるスロット弁駆動装置では、実際のスロットル弁開度がこのスロットル弁目標開度ｔＴＶＯと一致するようにスロットルモータ２４を駆動する。

図６は目標当量比ＴＦＢＹＡを算出するためのもので、一定時間毎（例えば１００ｍｓ毎）に実行する。

図６において、ステップ４１ではイグニッションスイッチのＯＦＦよりＯＮへの切換時であるか否かをみる。イグニッションスイッチのＯＦＦよりＯＮへの切換時であるときにはステップ４２に進み、始動後増量補正係数の初期値ＫＡＳ０を、水温センサ３７により検出される始動時水温ＴＷＩＮＴに応じて算出し、これをステップ４３で始動後増量補正係数ＫＡＳに移す。始動後増量補正係数の初期値ＫＡＳ０は始動時水温ＴＷＩＮＴが低くなるほど大きくなる値である。

イグニッションスイッチのＯＦＦよりＯＮへの切換時のあと、つまりイグニッションスイッチのＯＮ状態になると、ステップ４１よりステップ４４に進む。ステップ４４では目標回転到達フラグをみる（図４により設定されている）。目標回転到達フラグ＝０であるときにはステップ４５に進み始動後増量補正係数ＫＡＳを前回と同じ値（つまり初期値ＫＡＳ０）に維持する。

目標回転到達フラグ＝１になったときにはステップ４４よりステップ４６に進み始動後増量補正係数ＫＡＳとゼロを比較する。目標回転到達フラグ＝１になったタイミングでは始動後増量補正係数ＫＡＳはゼロより大きいため（初期値ＫＡＳ０が入っているので）、ステップ４７に進んで始動後増量補正係数ＫＡＳを次式により算出する。

ＫＡＳ＝ＫＡＳ（前回）−Δｔ×ＫＡＳ（前回） …（２）
ただし、Δｔ ：一定値、
ＫＡＳ（前回）：ＫＡＳの前回値、
ここで、（２）式の所定値Δｔは始動後増量補正係数ＫＡＳの所定時間当たりの減少分を定める値であり、この値は吸気圧が一定値に落ち着く（吸気圧の変化割合が所定範囲内になる）ｔ３のタイミングでゼロとなるように、適合により予め定めておく。始動後増量補正係数の前回値である「ＫＡＳ（前回）」の初期値はＫＡＳ０である。

目標回転到達フラグ＝１である場合に、ステップ４７の操作を繰り返すと、始動後増量補正係数ＫＡＳが徐々に小さくなってゆく。従って、ステップ４８で始動後増量補正係数ＫＡＳとゼロを比較し、始動後増量補正係数ＫＡＳが負の値になったときにはステップ４９に進んで始動後増量補正係数ＫＡＳ＝０とする。

このようにして、始動後増量補正係数ＫＡＳは、エンジン回転速度Ｎｅがアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴと一致したタイミングより、徐々に小さくなりやがてゼロとなる値である。

現状では、始動後増量補正係数ＫＡＳはエンジン回転速度Ｎｅが完爆回転速度Ｎ０に到達したタイミングより徐々に小さくなるのであるが、本発明では、エンジン回転速度Ｎｅがアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴと一致するタイミングまで初期値を維持し、エンジン回転速度Ｎｅがアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴと一致したタイミングより徐々に小さくなる。

ステップ５０、５１は現状と同じである。すなわち、ステップ５０では水温センサ３７により検出されるそのときの冷却水温Ｔｗに応じて水温増量補正係数ＫＴＷを算出する。水温増量補正係数ＫＴＷは冷却水温Ｔｗが低くなるほど大きくなる値である。

ステップ５１ではこの水温増量補正係数ＫＴＷと、上記の始動後増量補正係数ＫＡＳとを用いて次式により目標当量比ＴＦＢＹＡを算出する。

ＴＦＢＹＡ＝１＋ＫＴＷ＋ＫＡＳ …（３）
目標当量比ＴＦＢＹＡは１．０を中心とする値で、エンジンの暖機完了後であれば、ＴＦＢＹＡ＝１（ＫＴＷ＝０、ＫＡＳ＝０）となり、これによって理論空燃比の混合気が得られる。冷間始動時には、上記の始動後増量補正係数ＫＡＳが加わるため目標当量比ＴＦＢＹＡは１．０を超える値となるが、これは燃料壁流量を考慮しているからである。すなわち、冷間始動時に目標当量比ＴＦＢＹＡは１．０を超える値になるものの、エンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴに到達するタイミングより、理論空燃比の混合気が得られることとなる。

図７は燃料噴射パルス幅Ｔｉを算出するためのもので、一定時間毎（例えば１００ｍｓ毎）に、図６のフロートは独立に実行する。このフローは現状と同じである。

図７において、ステップ６１では始動時燃料噴射パルス幅Ｔｉ１を次式により算出する。

Ｔｉ１＝ＴＳＴ×ＫＮＳＴ×ＫＴＳＴ …（４）
ただし、ＴＳＴ ：始動時基本噴射パルス幅、
ＫＮＳＴ：回転速度補正係数、
ＫＴＳＴ：時間補正係数、
これら始動時基本噴射パルス幅ＴＳＴ、回転速度補正係数ＫＮＳＴ、時間補正係数ＫＴＳＴの求め方は周知であるので、詳細な説明は省略する。

ステップ６２ではエアフローメータ３２の出力が入力したか否かをみる。エアフローメータ３２の出力が入力していなければステップ６３、６４を飛ばしてステップ６５に進み、この始動時燃料噴射パルス幅Ｔｉ１を最終の燃料噴射パルス幅Ｔｉに移す。

一方、エアフローメータ３２の出力が入力しているときにはステップ６２よりステップ６３に進み、図６により得ている目標当量比ＴＦＢＹＡを用いて次式により通常時の燃料噴射パルス幅Ｔｉ２を算出する。

Ｔｉ２＝（Ｔｐ×ＴＦＢＹＡ＋Ｋａｔｈｏｓ）×（α＋αｍ−１）×２＋Ｔｓ
…（５）
ただし、Ｔｐ ：基本噴射パルス幅、
ＴＦＢＹＡ ：目標当量比、
Ｋａｔｈｏｓ：過渡補正量、
α ：空燃比フィードバック補正係数、
αｍ ：空燃比学習値、
Ｔｓ ：無効噴射パルス幅、
（５）式の基本噴射パルス幅Ｔｐ、過渡補正量Ｋａｔｈｏｓ、空燃比フィードバック補正係数α、空燃比学習値αｍ、無効噴射パルス幅Ｔｓの求め方は周知である。例えば、基本噴射パルス幅Ｔｐは次式により算出される。

Ｔｐ＝Ｋ×Ｑａ／Ｎｅ …（６）
ただし、Ｑａ：エアフローメータ３２より算出される吸入空気量、
（６）式の定数Ｋにより、混合気の空燃比が理論空燃比となるように設定されている。従って、上記の始動後増量補正係数ＫＡＳがゼロを超える正の値である間は、燃料噴射弁２１からの燃料噴射量（燃料噴射パルス幅Ｔｉ）が増量補正されることとなる。

なお、（５）式の過渡補正量Ｋａｔｈｏｓは吸気ポート壁の燃料壁流量を考慮し、基本的にエンジンの負荷、回転速度及び燃料付着部の温度に基づいて算出される値であるので、始動時にはこの過渡補正量Ｋａｔｈｏｓにより、燃料噴射量のうちから吸気ポート壁の燃料壁流として奪われる分だけ燃料噴射量を増量する側に働くと考えられるが、それでも、実験によれば、上記のように空燃比の過度のリーン化を招いたことになる。これは、過渡補正量Ｋａｔｈｏｓの算出に、吸気圧や吸気ポートの吸気流速の変化までは考慮していないためである。

ステップ６４〜６６では始動時燃料噴射パルス幅Ｔｉ１と通常時燃料噴射パルス幅Ｔｉ２とを比較し、値の大きい方を最終の燃料噴射パルス幅Ｔｉとして選択する。

上記の始動後増量補正係数ＫＡＳが燃料噴射に用いられるのは、通常時燃料噴射パルス幅Ｔｉ２が最終の燃料噴射パルス幅Ｔｉとして採用される場合である。すなわち、本実施形態では、図３においてｔ５のタイミング直前においては、始動時燃料噴射パルス幅Ｔｉ１より通常時燃料噴射パルス幅Ｔｉ２のほうが大きくなっていることを前提としている。

このようにして算出された燃料噴射パルス幅Ｔｉは出力レジスタに移され、所定の燃料噴射タイミングになると、このパルス幅Ｔｉの間だけ各気筒の燃料噴射弁２１がシーケンシャルに開かれる。

ここで、本実施形態の作用効果を説明する。

本実施形態（請求項１、８に記載の発明）によれば、クランキングからのエンジン回転速度Ｎｅがアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴに到達したタイミングで点火時期を第１点火時期ＡＤＶ１（始動用の点火時期）から第２点火時期ＡＤＶ２（触媒暖機促進用の点火時期）へとステップ的に遅角し（図５のステップ２６、３２参照）、エンジン回転速度Ｎｅがアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴに到達したタイミングでエンジン回転速度Ｎｅをアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴに保持させるに必要な吸入空気量が燃焼室５に供給されるように、スロットル弁位置から燃焼室５までの吸入空気量の応答遅れを考慮して、エンジン回転速度Ｎｅがアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴに達するタイミングよりも所定期間ＤＴ前のタイミングｔ１よりスロットル弁２３を開き始めるので（図５のステップ２５、２６、２９、３０、３１参照）、エンジン回転速度Ｎｅがアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴに到達した後の吹き上がりを抑制しながら早期に排気温度を上昇させることが可能となり（図２最下段の実線参照）、無駄な燃料消費を抑制しつつ触媒活性時間を短くすることができる。

この場合に、エンジン回転速度Ｎｅがアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴに到達した後も暫くのあいだ吸気圧や吸気ポート４の吸気流速がなおも小さくなる側に変化し続けることがあり、この場合には、吸気圧や吸気ポート４の吸気流速の変化に伴って吸気ポート壁の燃料壁流量が減少し、その分燃焼室５に供給される燃料量が不足し、燃焼室内の混合気の空燃比が燃焼安定限界を超えてリーンとなり、ＨＣの増加やアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴからの回転落ちを招くことになるのであるが、本実施形態（請求項１、８に記載の発明）によれば、スロットル弁２３を開き始めるタイミングを起点とし、エンジン回転速度Ｎｅがアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴに到達した後に吸気圧または吸気ポート４の吸気流速の変化が落ち着く（吸気圧または吸気ポートの吸気流速の変化割合が所定範囲内になる）までのあいだ、始動後増量補正係数ＫＡＳを用いて、燃料噴射弁２１からの燃料噴射量を一時的に増量するので（図６のステップ４４、４５、５１参照）、エンジン回転速度Ｎｅがアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴに到達した後に吸気圧や吸気ポート４の吸気流速がなおも小さくなる側に変化し続けることがあっても、燃焼室内の混合気の空燃比が燃焼安定限界を超えてリーンとなることを防止できる。この結果、エンジン回転速度Ｎｅがアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴに到達した後におけるＨＣの増加やアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴからの回転落ちを抑制できる（図２第７段目の実線参照）。

さて、上記の実施形態（第１実施形態）では、使用燃料の燃料性状が重質であるのかそれとも軽質であるのかを考慮していない。ここで、燃料性状が重質であるとは、低温で蒸発する燃料成分（炭化水素）が相対的に少なく高温で蒸発する燃料成分が相対的に多いものを、燃料性状が軽質であるとは、低温で蒸発する燃料成分（炭化水素）が相対的に多く高温で蒸発する燃料成分が相対的に少ないものをいう。揮発性に関係するこの燃料性状はエンジンの始動性に大きく影響することが知られている。

このため、触媒暖機促進用の点火時期である上記の第２点火時期ＡＤＶ２（図５のステップ３２参照）と、燃料噴射弁２１からの燃料噴射量の増量分を定めている始動後増量補正係数ＫＡＳ（図６のステップ４１〜４９参照）とを軽質用に設定している場合に、使用燃料の燃料性状が重質であるときには、使用燃料の燃料性状が軽質であるときより揮発性が悪い分だけ燃焼状態が不安定になることから、クランキングからのエンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度に到達した直後に不安定な回転速度に伴う不快な振動が生じたりはなはだしい場合にはエンジンストールに至ってしまうことが考えられる（図８最上段、図１０最上段、図１１最上段の実線参照）。

そこで第２、第３、第４、第５、第６の各実施形態では、重軽質センサ（燃料性状検出手段）により使用燃料の燃料性状が重質であるのかそれとも軽質であるのかを検出し、触媒暖機促進用の点火時期である第２点火時期ＡＤＶ２を、この重軽質センサにより検出される使用燃料の燃料性状に応じ、例えば使用燃料の燃料性状が重質であるときには、使用燃料の燃料性状が軽質であるときより触媒暖機促進用の点火時期である第２点火時期ＡＤＶ２を進角側に設定する。具体的には次のようにする。

〈１〉第２実施形態：
図８第２段目、図９第２段目に示したように、燃料性状が軽質であるときにはｔ２のタイミングで第１点火時期ＡＤＶ１より実線で示す軽質燃料用第２点火時期ＡＤＶ２ｌ（第２点火時期）へとステップ的に遅角するのに対し、燃料性状が重質であるときにはｔ２のタイミングで第１点火時期ＡＤＶ１より破線で示す重質燃料用第２点火時期ＡＤＶ２ｈ（第２点火時期）へとステップ的に遅角する。これによって第２点火時期が重質燃料の使用時には軽質燃料の使用時よりも進角されるようにする。

また、図９第３段目に示したように、燃料性状が軽質であるときにはｔ０のタイミングよりｔ２のタイミングまで軽質燃料用初期値ＫＡＳ０ｌを始動後増量補正係数ＫＡＳとして設定し、ｔ２のタイミングからは始動後増量補正係数ＫＡＳを所定のスピードで減少させ、ｔ３のタイミングで始動後増量補正係数ＫＡＳをゼロとする（実線参照）のに対して、燃料性状が重質であるときにはｔ５のタイミングで軽質燃料用初期値ＫＡＳ０ｌから重質燃料用初期値ＫＡＳ０ｈへと大きくし、ｔ５のタイミングよりｔ２のタイミングまで重質燃料用初期値ＫＡＳ０ｈを始動後増量補正係数ＫＡＳとして設定し、ｔ２のタイミングからは始動後増量補正係数ＫＡＳを所定のスピードで減少させ、ｔ３より遅いタイミングで始動後増量補正係数ＫＡＳをゼロとする（二点鎖線参照）。これによって重質燃料の使用時には軽質燃料の使用時よりも燃料噴射弁２１からの燃料噴射量の増量分が増量されるようにする。重質燃料の使用時に燃料噴射弁２１からの燃料噴射量の増量分を増量する理由は、重質燃料の使用時には、軽質燃料の使用時より燃料の揮発性が悪い分だけ吸気ポート壁（あるいは吸気弁傘裏部）の燃料壁流量が大きくなり、これにより燃焼室５内に導入される供給燃料量が少なくなり、燃焼室内空燃比が理論空燃比よりもリーン側にずれて燃焼状態が不安定となるので、軽質燃料相当の燃焼室内空燃比が得られるようにするためである。

ここで、図８は第１実施形態の図２と、図９は第１実施形態の図３と対応するものである。

〈２〉第３実施形態：
図１０第２段目に示したように、燃料性状が軽質であるときにはｔ２のタイミングで第１点火時期ＡＤＶ１より実線で示す軽質燃料用第２点火時期ＡＤＶ２ｌへとステップ的に遅角するのに対し、燃料性状が重質であるときにはｔ６のタイミングで第１点火時期ＡＤＶ１より破線で示す重質燃料用第２点火時期ＡＤＶ２ｈへとステップ的に遅角する。すなわち、重質燃料の使用時には所定のディレイ時間ｔＤＬＹを設け、第２実施形態に対して第１点火時期ＡＤＶ１から重質燃料用第２点火時期ＡＤＶ２ｈへと切換えるタイミングをｔ２のタイミングよりｔ６のタイミングまで遅らせる。

〈３〉第４実施形態：
図１１第２段目に示したように、燃料性状が軽質であるときにはｔ２のタイミングで第１点火時期ＡＤＶ１より軽質燃料用第２点火時期ＡＤＶ２ｌへとステップ的に遅角するのに対し（実線参照）、燃料性状が重質であるときにはｔ２のタイミングより所定のスピードで緩やかに遅角し、図１０と同じｔ６のタイミングで重質燃料用第２点火時期ＡＤＶ２ｈとなるようにする（破線参照）。

ここで、点火時期の第１点火時期ＡＤＶ１から第２点火時期ＡＤＶ２（燃料性状が軽質であるときにはＡＤＶ２ｌ、燃料性状が重質であるときにはＡＤＶ２ｈ）への遅角時に第３実施形態において所定のディレイ時間ｔＤＬＹを設けたり、第４実施形態において所定のスピードで緩やかに遅角させる理由は、エンジン始動直後のようにエンジン回転速度の上昇中で吸気ポート壁（あるいは吸気弁傘裏部）の燃料壁流変化の大きいところで点火時期を第１点火時期ＡＤＶ１から第２点火時期ＡＤＶ２へとステップ的に遅角させたのでは、特に重質燃料の使用時に燃焼安定性が悪いためにエンジンストールを生じがちとなるので、これを避けるためである。

〈４〉第５実施形態：
第２実施形態に対してさらに目標空燃比を次のように設定する。図１２最下段に示したように、燃料性状が軽質であるときには目標空燃比が理論空燃比（図では「ストイキ」と略記）となるようにする（実線参照）のに対して、燃料性状が重質であるときにはｔ２のタイミングより目標空燃比を燃焼安定限界を超えない範囲で理論空燃比よりリーン側の値とする（破線参照）。すなわち、燃料性状が重質であるときには燃料噴射弁２１からの燃料噴射量を一時的に増量したときに得られる実際の空燃比が、燃焼安定限界を超えないリーン側の空燃比となるように、燃料噴射弁２１からの燃料噴射量の増量分を定めている始動後増量補正係数ＫＡＳを設定する。ただし、ｔ２のタイミングでステップ的に目標空燃比を変化させるのではなく、徐々に変化させる。このように、リーン側の空燃比とする理由は、重質燃料の使用時には軽質燃料の使用時より第２点火時期ＡＤＶ２を進角側に設定する分だけ後燃えが不良となりＨＣが悪化するので、これを避けるためである。

ここで、目標空燃比が理論空燃比のとき目標当量比ＴＦＢＹＡは１．０である。目標空燃比を理論空燃比よりリーン側の値とするとき、目標当量比ＴＦＢＹＡは１．０より大きな値となる。

〈５〉第６実施形態：
第５実施形態に対してさらにアイドル時の目標回転速度を次のように設定する。図１３最上段に示したように、燃料性状が軽質であるときにはクランキングからのエンジン回転速度がｔ２のタイミングでアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴに到達した後もそのアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴを一定に保つだけである（実線参照）のに対して、燃料性状が重質であるときにはよりアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴをｔ２のタイミングで、所定値ΔＮだけアップする（破線参照）。ただし、ｔ２のタイミングでステップ的にアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴを上昇させるのではなく、徐々に上昇させる。このようにアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴを所定値ΔＮアップする理由は、第５実施形態により目標空燃比をリーン側の空燃比としたとき、それだけ燃焼状態が不安定になるので、これを避けるためである。

エンジンコントローラ３１により実行されるこれら５つの実施形態の制御のうち、第２実施形態の制御を以下のフローチャートにより詳述する。なお、第３〜第６の実施形態のフローチャートによる詳細な説明は省略する。

図１４、図１５（Ａ）、図１５（Ｂ）は第２実施形態のフローチャートで、このうち図１４点火時期指令値及びスロットル弁目標開度を算出するための、また図１５（Ａ）、図１５（Ｂ）は目標当量比を算出するためのものである。図１４は第１実施形態の図５と、図１５（Ａ）、図１５（Ｂ）は第１実施形態の図６と置き換わるものである。第１実施形態の同一部分には同一のステップ番号を付している。

第１実施形態と相違する部分を主に説明すると、図１４においてステップ５１では重質フラグをみる。重質フラグ＝０は軽質燃料が使用されていることを、これに対して重質フラグ＝１は重質燃料が使用されていることを表す。重質フラグの設定は、エンジンコントローラ３１によりイグニッションスイッチのＯＦＦからＯＮへの切換時に重軽質センサ（燃料性状検出手段）からの検出信号に基づいて行われる。図示していない重軽質センサは公知で、例えば燃料タンク内の燃料を吐出する燃料供給ポンプ下流の燃料供給通路に設けられている（特開平９−５３４９２号公報参照）。

重質フラグ＝０であるとき（軽質燃料の使用時）には、ステップ５２に進み、水温センサ３７により検出されるそのときの冷却水温ＴＷに応じて軽質燃料用第２点火時期ＡＤＶ２ｌを算出し、これをステップ５３で点火時期指令値ＡＤＶに移す。一方、重質フラグ＝１であるとき（重質燃料の使用時）には、ステップ５１よりステップ５４に進み、水温センサ３７により検出されるそのときの冷却水温ＴＷに応じて重質燃料用第２点火時期ＡＤＶ２ｈを算出し、これをステップ５５で点火時期指令値ＡＤＶに移す。同じ冷却水温ＴＷで比較すると、重質燃料用第２点火時期ＡＤＶ２ｈのほうが軽質燃料用第２点火時期ＡＤＶ２ｌよりも遅角側に設定されている。

図１５（Ａ）において、ステップ４１でイグニッションスイッチのＯＦＦよりＯＮへの切換時であるときにはステップ７１に進み、始動後増量補正係数の軽質燃料用初期値ＫＡＳ０ｌを、水温センサ３７により検出される始動時水温ＴＷＩＮＴに応じて算出し、これをステップ７２で始動後増量補正係数ＫＡＳに移す。

ステップ７３では重質フラグをみる。重質フラグ＝０であるとき（軽質燃料の使用時）には、ステップ４４〜４６、７４、４８、４９に進み、第１実施形態と同様の操作（図６のステップ４４〜４９）を実行する。第１実施形態と相違するのは、ステップ７４のみであり、ここでは、始動後増量補正係数ＫＡＳを次式により算出する。

ＫＡＳ＝ＫＡＳ（前回）−Δｔ１×ＫＡＳ（前回） …（７）
ただし、Δｔ１ ：一定値、
ＫＡＳ（前回）：ＫＡＳの前回値、
ここで、（７）式の所定値Δｔ１は始動後増量補正係数ＫＡＳの所定時間当たりの減少分を定める値であり、軽質燃料用に適合しておく。

重質フラグ＝１であるとき（重質燃料の使用時）にはステップ７３よりステップ７５に進み完爆フラグをみる。完爆フラグ＝０（完爆回転速度Ｎ０に到達する前）であるときにはステップ７６に進み、始動後増量補正係数ＫＡＳを前回と同じ値（つまり軽質燃料用初期値ＫＡＳ０ｌ）に維持する。

完爆フラグ＝１（完爆回転速度Ｎ０に到達後）になると、ステップ７５より図１５（Ｂ）に進む。図１５（Ｂ）においてステップ７７では目標到達フラグをみる。目標到達フラグ＝０（完爆回転速度Ｎ０に到達後、アイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴに到達する前）であるときにはステップ７８に進み、始動後増量補正係数の重質燃料用初期値ＫＡＳ０ｈを、水温センサ３７により検出される始動時水温ＴＷＩＮＴに応じて算出し、これをステップ７９で始動後増量補正係数ＫＡＳに移す。同じ始動時水温ＴＷＩＮＴで比較すると、重質燃料用初期値ＫＡＳ０ｈのほうが軽質燃料用初期値ＫＡＳ０ｌよりも大きい側に設定されている。

目標到達フラグ＝１（アイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴに到達後）になったときにはステップ７７よりステップ８０に進み始動後増量補正係数ＫＡＳとゼロを比較する。目標回転到達フラグ＝１になったタイミングでは始動後増量補正係数ＫＡＳはゼロより大きいため（重質燃料用初期値ＫＡＳ０ｈが入っているので）、ステップ８０に１んで始動後増量補正係数ＫＡＳを次式により算出する。

ＫＡＳ＝ＫＡＳ（前回）−Δｔ２×ＫＡＳ（前回） …（８）
ただし、Δｔ２ ：一定値、
ＫＡＳ（前回）：ＫＡＳの前回値、
ここで、（８）式の所定値Δｔ２は始動後増量補正係数ＫＡＳの所定時間当たりの減少分を定める値であり、重質燃料用に適合しておく。簡単には、軽質燃料用に適合している所定値Δｔ１に等しくしてもかまわない。始動後増量補正係数の前回値である「ＫＡＳ（前回）」の初期値はＫＡＳ０である。

目標回転到達フラグ＝１である場合に、ステップ８１の操作を繰り返すと、始動後増量補正係数ＫＡＳが徐々に小さくなってゆく。従って、ステップ８２で始動後増量補正係数ＫＡＳとゼロを比較し、始動後増量補正係数ＫＡＳが負の値になったときにはステップ８３に進んで始動後増量補正係数ＫＡＳ＝０とする。

このようにして、始動後増量補正係数ＫＡＳは、エンジン回転速度Ｎｅがアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴと一致したタイミングより、徐々に小さくなりやがてゼロとなる値である。

ここで、第２実施形態の作用効果を説明する。

第２実施形態（請求項１、２、８、９に記載の発明）によれば、重軽質センサ（燃料性状検出手段）を備え、第２点火時期ＡＤＶ２（触媒暖機促進用の点火時期）を、この重軽質センサにより検出される使用燃料の燃料性状に応じて設定、例えば図８第２段目、図９の第２段目に示したように、使用燃料の燃料性状が重質であるとき（重質燃料の使用時）には、使用燃料の燃料性状が軽質であるとき（軽質燃料の使用時）より、第２点火時期ＡＤＶ２を進角側に設定するので（図１４のステップ５１、５２、５４参照）、第１実施形態の作用効果に加えて、使用燃料の燃料性状による燃焼安定度に合わせた第２点火時期の設定が可能となり、重質燃料の使用時においても始動直後のエンジンストールや不快な振動を防止できる（図８最上段においてｔ２からの破線参照）。

第２実施形態（請求項３、１０に記載の発明）によれば、燃料噴射弁２１からの燃料噴射量の増量分を定めている始動後増量補正係数ＫＡＳを軽質用に設定している場合に、重軽質センサにより検出される使用燃料の燃料性状が重質であるとき、図９の第３段目に二点鎖線で示したように、燃料噴射弁２１からの燃料噴射量の増量分を定めている始動後増量補正係数ＫＡＳを増加するので、第１点火時期ＡＤＶ１から第２点火時期ＡＤＶ２への遅角時に軽質燃料相当の燃焼室内空燃比が得られることとなり、これにより、重質燃料使用時におけるエンジン始動直後のエンジンストールをさらに防止できる。

エンジン始動直後のようにエンジン回転速度の上昇中で吸気ポート壁（あるいは吸気弁傘裏部）の燃料壁流変化の大きいところで点火時期を第１点火時期ＡＤＶ１から第２点火時期ＡＤＶ２へとステップ的に遅角させたのでは、特に重質燃料の使用時に燃焼安定性が悪いためにエンジンストールを生じがちとなるのであるが、第３実施形態（請求項４、１１に記載の発明）によれば、重軽質センサにより検出される使用燃料の燃料性状が重質であるとき、図１０の第２段目に破線で示したように、点火時期を第１点火時期ＡＤＶ１から第２点火時期ＡＤＶ２へとステップ的に遅角するに際して、所定のディレイ時間ｔＤＬＹを設けているので、第２実施形態の作用効果に加えて、エンジン回転速度の上昇中で吸気ポート壁の燃料壁流変化の大きいところでの点火時期のステップ遅角を避けることができ、確実にエンジン始動直後のエンジンストールを防止できる。

同様に、エンジン始動直後のようにエンジン回転速度の上昇中で吸気ポート壁の燃料壁流変化の大きいところで点火時期を第１点火時期ＡＤＶ１から第２点火時期ＡＤＶ２へとステップ的に遅角させたのでは、特に重質燃料の使用時に燃焼安定性が悪いためにエンジンストールを生じがちとなるのであるが、第４実施形態（請求項５、１２に記載の発明）によれば、重軽質センサにより検出される使用燃料の燃料性状が重質であるとき、図１１の第２段目に破線で示したように、点火時期を第１点火時期ＡＤＶ１から第２点火時期ＡＤＶ２へと徐々に遅角させるので、第２実施形態の作用効果に加えて、エンジン回転速度の上昇中で吸気ポート壁の燃料壁流変化の大きいところでの点火時期のステップ遅角を避けることができ、確実にエンジン始動直後のエンジンストールを防止できる。

重質燃料の使用時には、軽質燃料の使用時より第２点火時期ＡＤＶ２を進角側に設定する分だけ後燃えが不良となりＨＣが悪化するのであるが（図１２の最下段においてｔ２からの実線参照）、第５実施形態（請求項６、１３に記載の発明）によれば、重軽質センサにより検出される使用燃料の燃料性状が重質であるとき、図１２の第６段目に破線で示したように、燃料噴射弁２１からの燃料噴射量を一時的に増量したときに得られる実際の空燃比が、燃焼安定限界を超えないリーン側の空燃比となるように、燃料噴射弁２１からの燃料噴射量の増量分を定めている始動後増量補正係数ＫＡＳ設定するので、第２実施形態の作用効果に加えて、後燃えが良くなり、これにより重質燃料の使用時に軽質燃料の使用時より第２点火時期ＡＤＶ２を進角側に設定する場合でもＨＣの悪化を防止できる（図１２の最下段においてｔ２からの破線参照）。

第６実施形態（請求項７、１４に記載の発明）によれば、重軽質センサにより検出される使用燃料の燃料性状が重質であるとき、図１３の最上段に破線で示したように、クランキングからのエンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度到ＮＳＥＴに達したタイミングでアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴを所定値ΔＮだけ上昇させるので、第５実施形態の作用効果に加えて、燃料噴射弁２１からの燃料噴射量を一時的に増量したときに得られる実際の空燃比が、燃焼安定限界を超えないリーン側の空燃比となるようにしていても、アイドル時の吸入空気量が増えて燃焼状態を安定させることができる。また、排ガスボリュームのアップにより触媒の暖機性能が向上する。

実施形態に加えて、さらにエンジン回転速度Ｎｅがアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴに到達した後、実際のエンジン回転速度Ｎｅがアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴと一致するように、スロットル弁開度、燃料噴射量、点火時期のいずれか一つを用いてフィードバック制御するようにしてもかまわない。このような構成によれば、エンジン回転速度Ｎｅがアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴに到達した後に、実際の回転速度Ｎｅがハンチングすることがあっても、アイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴへ落ち着かせることができる。

請求項１に記載の点火時期遅角処理手順は、図５のステップ２６、３２、３３により、吸入空気量供給処理手順は図５のステップ２５、２６、２９、３０、３１により、燃料噴射量増量処理手順は図６のステップ４４、４５、５１により、触媒暖機促進用点火時期設定処理手順は図１４のステップ５１〜５５によりそれぞれ果たされている。

請求項８に記載の点火時期遅角手段の機能は、図５のステップ２６、３２、３３により、吸入空気量供給手段の機能は図５のステップ２５、２６、２９、３０、３１により、燃料噴射量増量手段の機能は図６のステップ４４、４５、５１により、触媒暖機促進用点火時期設定手段の機能は図１４のステップ５１〜５５によりそれぞれ果たされている。

本発明の第１実施形態のエンジンの制御装置の概略構成図。 第１実施形態の作用を現状の制御と比較して説明するための波形図。 第１実施形態の制御方法を説明するための波形図。 ２つのフラグの設定を説明するためのフローチャート。 点火時期指令値及びスロットル弁目標開度の算出を説明するためのフローチャート。 目標当量比の算出を説明するためのフローチャート。 燃料噴射パルス幅の算出を説明するためのフローチャート。 第２実施形態の作用を説明するための波形図。 第２実施形態の制御方法を説明するための波形図。 第３実施形態の作用を説明するための波形図。 第４実施形態の作用を説明するための波形図。 第５実施形態の作用を説明するための波形図。 第６実施形態の作用を説明するための波形図。 第２実施形態の点火時期指令値及びスロットル弁目標開度の算出を説明するためのフローチャート。 第２実施形態の目標当量比の算出を説明するためのフローチャート。 第２実施形態の目標当量比の算出を説明するためのフローチャート。

符号の説明

５ 燃焼室
９ 第１触媒
１４ 点火プラグ
２１ 燃料噴射弁
２３ スロットル弁
３１ エンジンコントローラ
３３、３４ クランク角センサ
３６ スタータスイッチ
３７ 水温センサ

Claims (14)

1. 活性状態になって初めて機能する触媒を排気通路に、燃料を噴射する燃料噴射弁を吸気通路にそれぞれ備えるエンジンにおいて、
   クランキングからのエンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度に到達したタイミングで点火時期を始動用の点火時期から触媒暖機促進用の点火時期へとステップ的に遅角する点火時期遅角処理手順と、
   エンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度に到達したタイミングでエンジン回転速度をアイドル時の目標回転速度に保持させるに必要な吸入空気量が燃焼室に供給されるように、エンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度に達するタイミングよりも所定期間前にスロットル弁を開き始める吸入空気量供給処理手順と、
   前記スロットル弁を開き始めるタイミングを起点とし、エンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度に達した後に吸気圧または吸気ポートの吸気流速の変化割合が所定範囲内になるまでのあいだ、前記燃料噴射弁からの燃料噴射量を一時的に増量する燃料噴射量増量処理手順と
   を含むと共に、
   使用燃料の燃料性状を検出する燃料性状検出手段を備え、
   前記触媒暖機促進用の点火時期を、この燃料性状検出手段により検出される使用燃料の燃料性状に応じて設定する触媒暖機促進用点火時期設定処理手順
   を含むことを特徴とするエンジンの制御方法。
2. 使用燃料の燃料性状は重質であるのかそれとも軽質であるのかであり、
   前記燃料性状検出手段により検出される使用燃料の燃料性状が重質であるときには、前記燃料性状検出手段により検出される使用燃料の燃料性状が軽質であるときより、前記触媒暖機促進用の点火時期を進角側に設定することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの制御方法。
3. 前記燃料噴射弁からの燃料噴射量の増量分を軽質用に設定している場合に、前記燃料性状検出手段により検出される使用燃料の燃料性状が重質であるとき、前記燃料噴射弁からの燃料噴射量の増量分を増加することを特徴とする請求項２に記載のエンジンの制御方法。
4. 前記燃料性状検出手段により検出される使用燃料の燃料性状が重質であるとき、点火時期を前記始動用の点火時期から前記触媒暖機促進用の点火時期へとステップ的に遅角するに際して、所定のディレイ時間を設けることを特徴とする請求項２に記載のエンジンの制御方法。
5. 前記燃料性状検出手段により検出される使用燃料の燃料性状が重質であるとき、点火時期を前記始動用の点火時期から前記触媒暖機促進用の点火時期へとステップ的に遅角するのではなく、点火時期を前記始動用の点火時期から前記触媒暖機促進用の点火時期へと徐々に遅角させることを特徴とする請求項２に記載のエンジンの制御方法。
6. 前記燃料性状検出手段により検出される使用燃料の燃料性状が重質であるとき、前記燃料噴射弁からの燃料噴射量を一時的に増量したときに得られる実際の空燃比が、燃焼安定限界を超えないリーン側の空燃比となるように、前記燃料噴射弁からの燃料噴射量の増量分を設定することを特徴とする請求項２に記載のエンジンの制御方法。
7. 前記燃料性状検出手段により検出される使用燃料の燃料性状が重質であるとき、クランキングからのエンジン回転速度が前記アイドル時の目標回転速度に到達したタイミングでアイドル時の目標回転速度を上昇させることを特徴とする請求項６に記載のエンジンの制御方法。
8. 活性状態になって初めて機能する触媒を排気通路に、燃料を噴射する燃料噴射弁を吸気通路にそれぞれ備えるエンジンにおいて、
   クランキングからのエンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度に到達したタイミングで点火時期を始動用の点火時期から触媒暖機促進用の点火時期へとステップ的に遅角する点火時期遅角手段と、
   エンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度に到達したタイミングでエンジン回転速度をアイドル時の目標回転速度に保持させるに必要な吸入空気量が燃焼室に供給されるように、エンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度に達するタイミングよりも所定期間前にスロットル弁を開き始める吸入空気量供給手段と、
   前記スロットル弁を開き始めるタイミングを起点とし、エンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度に達した後に吸気圧または吸気ポートの吸気流速の変化割合が所定範囲内になるまでのあいだ、前記燃料噴射弁からの燃料噴射量を一時的に増量する燃料噴射量増量手段と
   を含むと共に、
   使用燃料の燃料性状を検出する燃料性状検出手段を備え、
   前記触媒暖機促進用の点火時期を、この燃料性状検出手段により検出される使用燃料の燃料性状に応じて設定する触媒暖機促進用点火時期設定手段
   を含むことを特徴とするエンジンの制御装置。
9. 使用燃料の燃料性状は重質であるのかそれとも軽質であるのかであり、
   前記燃料性状検出手段により検出される使用燃料の燃料性状が重質であるときには、前記燃料性状検出手段により検出される使用燃料の燃料性状が軽質であるときより、前記触媒暖機促進用の点火時期を進角側に設定することを特徴とする請求項８に記載のエンジンの制御装置。
10. 前記燃料噴射弁からの燃料噴射量の増量分を軽質用に設定している場合に、前記燃料性状検出手段により検出される使用燃料の燃料性状が重質であるとき、前記燃料噴射弁からの燃料噴射量の増量分を増加することを特徴とする請求項９に記載のエンジンの制御装置。
11. 前記燃料性状検出手段により検出される使用燃料の燃料性状が重質であるとき、点火時期を前記始動用の点火時期から前記触媒暖機促進用の点火時期へとステップ的に遅角するに際して、所定のディレイ時間を設けることを特徴とする請求項９に記載のエンジンの制御装置。
12. 前記燃料性状検出手段により検出される使用燃料の燃料性状が重質であるとき、点火時期を前記始動用の点火時期から前記触媒暖機促進用の点火時期へとステップ的に遅角するのではなく、点火時期を前記始動用の点火時期から前記触媒暖機促進用の点火時期へと徐々に遅角させることを特徴とする請求項９に記載のエンジンの制御装置。
13. 前記燃料性状検出手段により検出される使用燃料の燃料性状が重質であるとき、前記燃料噴射弁からの燃料噴射量を一時的に増量したときに得られる実際の空燃比が、燃焼安定限界を超えないリーン側の空燃比となるように、前記燃料噴射弁からの燃料噴射量の増量分を設定することを特徴とする請求項９に記載のエンジンの制御装置。
14. 前記燃料性状検出手段により検出される使用燃料の燃料性状が重質であるとき、クランキングからのエンジン回転速度が前記アイドル時の目標回転速度に到達したタイミングでアイドル時の目標回転速度を上昇させることを特徴とする請求項１３に記載のエンジンの制御装置。