JP2017137838A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＳＳ制御によって内燃機関を再始動させた直後において負荷率の変化率が大きい加速が内燃機関に要求された場合において、過渡ノック及び加速ヘジテーションの両方を招くことがない内燃機関の制御装置を提供する。
【解決手段】点火時期決定手段７０が、理論空燃比より小さい閾値空燃比よりも前記計算空燃比が小さく且つ前記吸気同期量が閾値吸気同期量より大きいという特定条件が成立している場合、前記特定条件が成立していない場合に比べて前記遅角補正量の大きさを小さくする遅角制限制御を実行するように構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、スタートアンドストップ制御を実行する内燃機関の制御装置に関する。

スタートアンドストップ制御（以下、「ＳＳ制御」と称する。）を実行可能な内燃機関（以下、「ＳＳ制御対応内燃機関」と称する場合がある。）を塔載した車両は周知である。ＳＳ制御は、車両が所定の機関運転停止条件を満たしたときに内燃機関の運転を自動的に停止し、且つ、車両が所定の機関運転停止解除条件を満たしたときに内燃機関の運転を自動的に再開する制御である。

一方、内燃機関の加速時に過渡的に発生するノッキング（以下、「過渡ノック」と称する。）を回避するために、所定の条件（過渡ノック発生条件）が成立したときに点火時期を遅角させる点火時期制御も知られている。

特許第４２７６６８０号明細書

ＳＳ制御対応内燃機関では、ＳＳ制御によって運転を停止している間は燃料の噴射が停止される。しかし、運転を停止している間もＳＳ制御対応内燃機関は高温状態を維持する。そのため、ＳＳ制御によってＳＳ制御対応内燃機関の運転を停止すると、ＳＳ制御対応内燃機関の吸気ポートに対する燃料の付着量であるポートウェット量は少なくなる。従って、仮にＳＳ制御によってＳＳ制御対応内燃機関を再始動させたときに「噴射される燃料の量に対する内燃機関に吸入される空気量の比（以下、「計算空燃比」と称する。）」が理論空燃比となるように燃料噴射量を設定していると、吸気ポートに付着する燃料が少ないことに起因して燃焼室内の混合気の実際の空燃比は理論空燃比よりもリーンになる。この場合、アクセルペダルを踏み込むことにより停止状態のＳＳ制御対応内燃機関を再始動させたときに車両の加速が不十分となる所謂加速ヘジテーションが発生し易い。特に燃料が揮発性の低い重質燃料の場合は、吸気ポートにより多くの燃料が付着するので、加速ヘジテーションが発生し易い。そのため、ＳＳ制御対応内燃機関をＳＳ制御によって再始動させるとき（以下、「ＳＳ再始動時」と称する場合がある。）には、計算空燃比が理論空燃比よりもリッチになるように燃料噴射量が増量されている。以下、ＳＳ再始動時において燃料噴射量を増量する制御を、単に、「燃料増量制御」と称する。

ところで吸気ポートに付着した燃料は吸気ポートの熱によって気化し、気化潜熱によって燃焼室内の混合気の温度を低下させる。従って、ＳＳ再始動時に燃料噴射量が増量されると、燃料噴射量が増量されない場合に比べて、燃焼温度が低下する。

さらに、一部のＳＳ制御対応内燃機関では、ＳＳ再始動時に吸気同期噴射制御が実行される。吸気同期噴射制御は、吸気弁の開弁期間と燃料噴射が行われている期間とをオーバーラップさせるように、燃料噴射時期（噴射開始時期及び噴射終了時期）を調整する制御である。吸気同期噴射制御を実行すると、噴射された燃料の多くの部分が、空気と混ざり合った混合気となる前に吸気ポート及びシリンダの内面に付着するので、その燃料の気化潜熱によりシリンダ壁面の温度が低下する。そのため、吸気同期噴射制御を実行することにより、燃焼温度を一層低くすることができる。

このように燃料増量制御及び吸気同期噴射制御が実行されると燃焼温度が低下するので、過渡ノックが発生し難くなる。しかしながら、従来の制御装置は、燃料増量制御及び吸気同期噴射制御が実行されているか否かに関わらず、過渡ノックが発生することが予測される過渡ノック発生条件が成立した場合、点火時期を基本点火時期（例えば、ＭＢＴ）から遅角補正量だけ遅角させている。その結果、特に燃料が重質燃料である場合に燃焼が不安定になり、加速ヘジテーションを招き易くなるという問題があった。なお、過渡ノック発生条件は、内燃機関の負荷の変化率が所定変化率以上であり、前記負荷が所定負荷以上であり、且つ、内燃機関の回転速度が所定回転速度以下である場合に成立する条件である。

本発明は、上述した課題に対処するためになされたものである。即ち、本発明の目的の１つは、ＳＳ制御によって内燃機関を再始動させた直後において負荷率の変化率が大きい加速が内燃機関に要求された場合において、過渡ノック及び加速ヘジテーションの両方を招くことがない内燃機関の制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明の内燃機関の制御装置（７０）は、
内燃機関（１０）を塔載した車両が所定の機関運転停止条件を満たしたときに前記内燃機関の運転を停止させ、且つ、前記車両が所定の機関運転停止解除条件を満たしたときに前記内燃機関を再始動させるスタートアンドストップ制御を実行するように構成された内燃機関の制御装置（７０）であって、
前記スタートアンドストップ制御による前記内燃機関の再始動時に前記内燃機関の吸気ポート（３１）内に噴射される燃料の量である燃料噴射量に対する前記内燃機関に吸入される空気の量の比である計算空燃比が理論空燃比よりも小さいリッチ空燃比となるように燃料噴射量を決定し、その後、前記計算空燃比が徐々に理論空燃比に近づくように前記燃料噴射量を変更する（燃料増量制御を実行する）燃料噴射量制御手段（７０）と、
前記スタートアンドストップ制御による前記内燃機関の再始動時点から、前記内燃機関の吸気弁が開いている期間と前記燃料が噴射されている期間とのオーバーラップ期間の長さに相当する吸気同期量が一定値を維持するか又は徐々に減少するように、少なくとも燃料噴射時期を変更する（吸気同期噴射制御を実行する）吸気同期制御手段（７０）と、
前記燃料噴射量の燃料を前記燃料噴射時期に前記吸気ポート内に噴射する燃料噴射手段（３９）と、
前記内燃機関の負荷及び回転速度に基いて基本点火時期を決定するとともに、前記負荷の変化率が所定変化率以上であり、前記負荷が所定負荷以上であり、且つ、前記回転速度が所定回転速度以下である場合、前記基本点火時期を所定の遅角補正量だけ遅角させることにより最終的な点火時期を決定する点火時期決定手段（７０）と、
前記点火時期にて点火を実行する点火手段（３８）と、
を有する内燃機関の制御装置において、
前記点火時期決定手段が、
理論空燃比より小さい閾値空燃比よりも前記計算空燃比が小さく且つ前記吸気同期量が閾値吸気同期量より大きいという特定条件が成立している場合、前記特定条件が成立していない場合に比べて前記遅角補正量の大きさを小さくする遅角制限制御を実行する（ステップ６５０）ように構成されている。

本発明の内燃機関の制御装置によるスタートアンドストップ制御（ＳＳ制御）によって、内燃機関が再始動後に燃料増量制御及び吸気同期噴射制御を実行すると、実行しない場合と比べて内燃機関の温度が低下する。
そして、前記負荷の変化率が所定変化率以上であり、前記負荷が所定負荷以上であり、且つ、前記回転速度が所定回転速度以下である場合（即ち、過渡ノックが発生しやすい条件が揃っている場合）であっても、燃料増量制御及び吸気同期噴射制御によって内燃機関の温度が（これらの制御を行わない場合と比べて）十分に低温になった場合は、燃料が重質燃料と軽質燃料のいずれであっても、内燃機関が過渡ノックを発生し難くなることが、発明者の実験によって判明した。即ち、このような状況においては、点火プラグの点火時期の遅角補正量を小さくしても、過渡ノックの発生を抑制可能であることが、発明者の実験によって確認された。

さらに、燃料増量制御が行われ且つ点火プラグの点火時期の遅角補正量が小さめに設定されるので、本発明の内燃機関は遅角制御に起因する加速ヘジテーションを抑制可能である。

前記点火時期制御手段が、
前記特定条件が成立している期間において前記遅角補正量をゼロに設定する（ステップ６５０）ように構成されてもよい。

このように構成すれば、制御装置による点火手段の点火時期制御がよりシンプルになる。

上記説明においては、発明の理解を助けるために、実施形態に対応する発明の構成に対して、実施形態で用いた符号を括弧書きで添えているが、発明の各構成要件は、前記符号によって規定される実施形態に限定されるものではない。
本発明の他の目的、他の特徴及び付随する利点は、以下の図面を参照しつつ記述される本発明の実施形態についての説明から容易に理解されるであろう。

本発明の一実施形態に係る内燃機関及び制御装置の全体図である。 内燃機関が運転停止状態から運転を再始動したときの高負荷状態にある内燃機関のスロットルバルブ開度、回転速度、機関負荷率、燃料増量制御による燃料噴射量、吸気同期噴射制御時の燃料の噴射期間と吸引弁の開弁期間のオーバーラップ量、点火プラグの点火時期、及び点火時期の遅角補正量の経時変化を表したグラフである。 内燃機関が運転中であるか否かを判定するための処理を示すフローチャートである。 ＳＳ制御によって内燃機関の運転が停止させられている状態であるか否かを判定するための処理を示すフローチャートである。 ＳＳ制御によって内燃機関を再始動させたときの燃料噴射制御の処理を示すフローチャートである。 ＳＳ制御によって内燃機関を再始動させたときの点火時期制御の処理を示すフローチャートである。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態に係る内燃機関の制御装置（以下、「本制御装置」と称する。）について説明する。
＜構成＞
図１は本制御装置が適用される多気筒（例えば４気筒）内燃機関１０及び制御装置の概略構成を示している。なお、図１は、ある気筒の断面のみを示しているが、他の気筒も同様な構成を備えている。この内燃機関は、図示しない車両の駆動源としてその車両に搭載されている。

この内燃機関１０は、シリンダブロック、シリンダブロックロワーケース及びオイルパン等を含むシリンダブロック部２０と、シリンダブロック部２０の上に固定されるシリンダヘッド部３０と、吸気系統４０と、排気系統５０と、を備えている。吸気系統４０は、シリンダブロック部２０に燃料（例えばガソリン）と空気とからなる混合気を供給する。排気系統５０は、シリンダブロック部２０からの排ガスを外部に放出する。

シリンダブロック部２０は、シリンダ２１、ピストン２２、コンロッド２３及びクランク軸２４を備えている。ピストン２２はシリンダ２１内を往復動し、ピストン２２の往復動がコンロッド２３を介してクランク軸２４に伝達され、これによりクランク軸２４が回転する。シリンダ２１、ピストン２２のヘッド及びシリンダヘッド部３０によって囲まれた空間は燃焼室２５を形成している。

シリンダヘッド部３０は、燃焼室２５に連通した２つの吸気ポート３１（図１では一つのみ図示）、各吸気ポート３１をそれぞれ開閉する２つの吸気弁３２（図１では一つのみ図示）、及び各吸気弁３２をそれらの開弁期間を調整しながら駆動するインテークカムシャフト３３を備えている。さらにシリンダヘッド部３０は、燃焼室２５に連通した２つの排気ポート３４（図１では一つのみ図示）、及び各排気ポート３４をそれぞれ開閉する２つの排気弁３５（図１では一つのみ図示）を備えている。さらにシリンダヘッド部３０は、各排気弁３５を駆動するエキゾーストカムシャフト３６、点火プラグ３７、点火プラグ３７に与える高電圧を発生するイグナイタ３８、及び吸気ポート３１内に設けられたインジェクタ３９、を備えている。

吸気系統４０は、吸気ポート３１の上流側端部に連通したインテークマニホールド４１、インテークマニホールド４１に連通したサージタンク４２、サージタンク４２に一端が接続された吸気ダクト４３、スロットル弁４６及びスロットル弁アクチュエータ４６ａ、を備えている。インテークマニホールド４１、サージタンク４２及び吸気ダクト４３は、内燃機関１０の外部から取り込んだ空気を気筒内に導入する吸気通路を形成している。

排気系統５０は、各排気ポート３４に連通し且つ各排気ポート３４とともに排気通路を形成するエキゾーストマニホールドを含む排気管５１と、排気管５１に配設された三元触媒装置５２と、を備えている。

本制御装置は、クランクポジションセンサ６３、車輪速センサ６５、アクセル開度センサ６６、ブレーキ開度センサ６８及び電気制御装置７０、を備えている。
クランクポジションセンサ６３は、クランク軸２４が所定角度だけ回転する毎に信号を出力する。この信号は、クランク軸２４の１分当たりの回転数を表す内燃機関１０の回転速度ＮＥを取得するために使用される。
車輪速センサ６５は、車両の各車輪の回転速度を表す信号を出力する。各車輪の回転速度の平均値に基いて車速ＳＰＤが取得される。
アクセル開度センサ６６は、運転者によって操作されるアクセルペダル６７の操作量APを検出し、操作量APを表す信号を出力する。
ブレーキ開度センサ６８は、運転者によって操作されるブレーキペダル６９の操作量BPを検出し、操作量BPを表す信号を出力する。

電気制御装置７０（以下、ＥＣＵ７０と称する）は、互いにバスにより接続されたＣＰＵ７１、ＲＯＭ７２、ＲＡＭ７３、バックアップＲＡＭ７４及びインターフェース７５等を有するマイクロコンピュータである。ＲＯＭ７２には、ＣＰＵ７１が実行するプログラム、ルックアップテーブル（マップ）、定数等のデータを保持するようにそれらのデータが予め記憶されている。ＲＡＭ７３は、ＣＰＵ７１の指示に応じてデータを一時的に保持する。バックアップＲＡＭ７４は、内燃機関１０が運転状態にあるときのみならず運転状態にないときもデータを保持する。インターフェース７５は、ＡＤコンバータを含んでいる。

インターフェース７５は、イグニッションスイッチ６０、クランクポジションセンサ６３、輪速センサ６５、アクセル開度センサ６６及びブレーキ開度センサ６８と接続されている。イグニッションスイッチ６０、クランクポジションセンサ６３、車輪速センサ６５、アクセル開度センサ６６及びブレーキ開度センサ６８の出力信号はＣＰＵ７１に対して送信される。さらにインターフェース７５は、ＣＰＵ７１の指示に応じて、インテークカムシャフト３３、エキゾーストカムシャフト３６、イグナイタ３８、インジェクタ３９、及びスロットル弁アクチュエータ４６ａに駆動信号（指示信号）を送出する。なお、周知のようにイグニッションスイッチ６０は、図示を省略したキーの操作によってＯＦＦ位置、ＯＮ位置及びアクセサリー位置の何れかに切換えることが可能である。

＜作動の概要＞
続いて図２を参照しながらＥＣＵ７０のＣＰＵ７１（以下、「ＣＰＵ」と称する。）の作動の概要について説明する。

ＣＰＵは、イグニッションスイッチ６０の操作に基づいて内燃機関１０（以下、機関１０と称する）の運転を開始した後、ＳＳ制御（スタートアンドストップ制御）を実行する。即ち、ＣＰＵは、車両が所定の機関運転停止条件（以下、「停止条件」と称する。）を満たしたときに機関１０（機関１０の運転）を自動的に停止させる。

停止条件は例えば以下の総ての条件が成立したときに成立する。但し、停止条件はこれに限定されない。
（条件１）車速ＳＰＤが第１車速閾値ＳＰＤＨｉｔｈ以下である。
（条件２）ブレーキペダル６９の操作量BPが「０」から「０より大きい値」へと変化した。即ち、ブレーキペダル６９が操作され、車両が制動中である。
（条件３）アクセルペダル６７の操作量APが「０」である。即ち、アクセルペダル６７が操作されておらず、加速要求がない。

さらにＣＰＵは、機関１０が停止している場合に所定の機関運転停止解除条件（以下、「解除条件」と称する。）が成立したときに上記キーによるイグニッションスイッチ６０の操作に基づかずに機関１０を自動的に再始動させる。即ち、停止状態にあった図示しないスタータが作動状態に変更され、そのためクランク軸２４が回転し、これに伴ってピストン２２がシリンダ２１内を上下動する。さらに吸気弁３２及び排気弁３５が開閉動作を開始する。

解除条件は例えば以下の条件の何れか一つが成立したときに成立する。但し、解除条件はこれに限定されない。
（条件４）ブレーキペダル６９の操作量BPが「０」である。即ち、ブレーキペダル６９が操作されておらず、車両が制動中でない。
（条件５）アクセルペダル６７の操作量APが「０」から「０より大きい値」へと変化した。即ち、アクセルペダル６７が操作され、加速要求が発生した。

図２のグラフ（ａ）乃至（ｇ）は、ＳＳ制御によって再始動された機関１０が再始動直後に高負荷状態となったときの機関１０の種々の状態量を示している。（ａ）乃至（ｇ）の各横軸（ｔ）は時間を表している。この例では、時刻ｔ０においてドライバーによってアクセルペダル６７が踏み込まれ、それにより解除条件が成立して機関１０が再始動される。そして、時刻ｔ１は、機関１０の回転速度ＮＥ（以下、「機関回転速度ＮＥ」と称する。）がゼロより大きい所定速度（始動判定速度）ＮＥｓｔ以上となった時刻である。即ち、時刻ｔ１は、解除条件が成立することにより機関１０が再始動されて始動に成功した時刻である。

図２（ａ）に示すように、ドライバーによってアクセルペダル６７が踏み込まれると、ＣＰＵからの指令によって開閉するスロットル弁４６の開度がゼロ（０）から上昇する。なお、この例では時刻ｔ０付近でアクセルペダル６７が踏み込まれ、時刻ｔ５においてアクセルペダル６７の踏み込みが終了する。スロットル弁４６の開度が大きくなると、これに伴って機関１０に設けられたエアフローメータ（図示略）によって検出される吸入空気流量Ｇａの値も上昇する。

時刻ｔ０以降においてスロットル弁４６の開度が相当に大きい値に設定されるため、機関回転速度ＮＥが急上昇する。時刻ｔ５においてアクセルペダル６７の踏み込みが終了すると機関回転速度ＮＥは急激に低下し、その後は次にアクセルペダル６７が踏み込まれるまで回転速度ＮＥは目標アイドル回転速度に近い大きさとなる。

図２（ｃ）に示すように、機関の負荷を示す負荷率ＫＬは時刻ｔ０以降において時刻ｔ３まで上昇し続け、その後、略一定値になる。なお、負荷率ＫＬは下記（１）式により算出される値である。下式において、Ｍｃは筒内吸入空気量であり、ρは空気密度（単位は（ｇ／ｌ））、Ｌは機関１０の排気量（単位は（ｌ））、「４」は機関１０の気筒数である。筒内吸入空気量Ｍｃは、吸入空気量Ｇａ及び機関回転速度ＮＥと、筒内吸入空気量マップ（ルックアップテーブル）とから推定される。

ＫＬ＝（Ｍｃ／（ρ・Ｌ／４））・１００％ …（１）

この例では、時刻ｔ１と時刻ｔ３との間の時点にて、機関１０はその負荷率ＫＬが所定負荷率ＫＬｔｈより高い高負荷状態となる。このように時刻ｔ１と時刻ｔ３との間は、負荷率ＫＬの変化率（単位時間当たりの負荷率ＫＬの変化量）が大きくなることによって、負荷率ＫＬが増大する。しかもこの期間（時刻ｔ１の直後）において機関１０が高負荷状態となる。従って、特別な対策を採らない場合は、時刻ｔ１の直後から時刻ｔ３の間の期間において過渡ノックが発生し易い。

即ち、
（条件Ａ）負荷（負荷率ＫＬ）の変化率（単位時間あたりの変化量）が所定変化率以上であり、
（条件Ｂ）負荷（負荷率ＫＬ）が所定負荷（所定負荷率ＫＬｔｈ）以上であり、且つ、
（条件Ｃ）機関回転速度ＮＥが所定回転速度以下である、
場合、過渡ノックが発生し易い。以下、これらの条件が総て成立する場合、「過渡ノック発生条件」が成立すると表現する。

時刻ｔ５においてアクセルペダル６７の踏み込みが終了すると負荷率ＫＬは急激に低下する。即ち、時刻ｔ５から所定時間が経過すると、機関１０は負荷率ＫＬが所定値以下の低負荷状態となり、時刻ｔ６以降においては次にアクセルペダル６７が踏み込まれるまで負荷率ＫＬはほぼ一定値を維持する。

このように時刻ｔ３から時刻ｔ５までの期間及び時刻ｔ６以降の期間は、機関１０の負荷率ＫＬの変化率が小さい。また、時刻ｔ５から時刻ｔ６の間の期間において負荷率ＫＬの変化率が大きくなるものの、このとき負荷率ＫＬは減少している。従って、時刻ｔ３より後の期間は、時刻ｔ１から時刻ｔ３の間と比べて過渡ノックが発生し難い。

さらに解除条件が成立したときに、ＣＰＵはインジェクタ３９を用いて燃料噴射動作を開始する。図２（ｄ）の縦軸はインジェクタ３９が噴射する燃料の増量値αを示している。増量値αは「１」以上の値であり、前述した計算空燃比が理論空燃比ｓｔｏｉｃｈに一致するために必要とされる基本燃料噴射量Ｆｂに乗算される。即ち、最終的な燃料噴射量Ｆｉは、下記（２）式により算出される。基本燃料噴射量Ｆｂは、筒内吸入空気量Ｍｃ及び機関回転速度ＮＥを基本燃料噴射量マップ（ルックアップテーブル）に適用することにより算出される。

Ｆｉ＝Ｆｂ・α …（２）

いま、筒内吸入空気量がＭｃであるとすると、計算空燃比はＭｃ／（Ｆｂ・α）となるので、下記の（３）式が成立する。従って、増量値αが「１」より大きい範囲において大きくなるほど、計算空燃比は理論空燃比ｓｔｏｉｃｈに対してよりリッチ（小さい値）になる。

Ｍｃ／（Ｆｂ・α）＝（Ｍｃ／Ｆｂ）・（１／α）＝ｓｔｏｉｃｈ／α …（３）

図２（ｄ）に示すように、増量値αは時刻ｔ１において「１」より大きい初期値α０に設定され、その後、時間（燃焼サイクルの回数）とともに減衰し、時刻ｔ７にて「０」に達する。即ち、ＣＰＵは時刻ｔ１から時刻ｔ７に渡って燃料増量制御を実行する。従って、時刻ｔ１から時刻ｔ７まで、計算空燃比は理論空燃比よりもリッチな空燃比となる。時刻ｔ７において増量値αは「０」になるので、計算空燃比は理論空燃比に一致する。

なお、ＣＰＵは、増量値の初期値α０を、時刻ｔ１における機関１０の運転状態（例えば、回転速度ＮＥ、負荷率ＫＬ及び図示を省略した水温センサによって検出される機関１０の冷却水の温度）と増量マップ（ルックアップテーブル）とを用いて算出する。そして、ＣＰＵは、時刻ｔ１以降においてクランク角が７２０°回転する毎に一定量ずつ増量値を減少させる。

図２（ｅ）は、インジェクタ３９の燃料噴射期間（インジェクタ３９の開弁タイミングから閉弁タイミングまでの期間）と吸気弁３２の開弁期間（吸気弁３２の開弁タイミングから閉弁タイミングまでの期間）との関係を示している。機関１０が運転している間、ＣＰＵは各気筒の１回の燃焼サイクルに対して１回の燃料噴射を行う。ある燃焼サイクルにおいて燃料噴射期間と吸気弁３２の開弁期間とがオーバーラップしている場合、グラフは横軸より下方に位置する。そして両者のオーバーラップ量が長くなる程、グラフは横軸から下方へ大きく離れる。グラフが横軸より下方に位置するときの吸気弁３２及びインジェクタ３９の動作制御は吸気同期噴射制御と呼ばれる。さらに、燃料噴射期間と吸気弁３２の開弁期間とのオーバーラップ量は、便宜上、「吸気同期量」とも称される。

ある燃焼サイクルにおいて燃料噴射期間と吸気弁３２の開弁期間とが互いにオーバーラップしていない場合（即ち、吸気弁３２の開弁開始時刻よりも先にインジェクタ３９が燃料噴射動作を終了する場合）、グラフは横軸より上方に位置する。そして両者の乖離期間が長くなる程、グラフは横軸から上方へ大きく離れる。グラフが横軸より上方に位置するときの吸気弁３２及びインジェクタ３９の動作制御は吸気非同期噴射制御と呼ばれる。

ある燃焼サイクルにおいて燃料噴射終了時刻と吸気弁３２の開弁開始時刻が一致しているとき、グラフは横軸上に位置する。

図示するように、ＣＰＵは、時刻ｔ１から時刻ｔ７に渡って吸気同期噴射制御を実行する。具体的には、ＣＰＵは、時刻ｔ１から時刻ｔ４までのオーバーラップ量（吸気同期量）を一定に維持し、時刻ｔ４を経過すると時刻ｔ７までオーバーラップ量を徐々に減少させ、時刻ｔ７において吸気同期噴射制御を終了する。

さらに解除条件が成立すると、ＣＰＵは点火プラグ３７による点火動作を開始する。図２（ｆ）の縦軸は点火時期を示している。この例では時刻ｔ０とほぼ同時に点火動作を開始する。

ＣＰＵは、停止解除条件が成立した時点（時刻ｔ０）から機関回転速度ＮＥが始動判定速度ＮＥｓｔに到達する時点（時刻ｔ１）まで、点火時期を冷却水温に応じた値に固定する始動時点火時期制御を実行する。その後、ＣＰＵは、下記（４）式に基いて点火時期Ａを計算する。なお、点火時期Ａは、圧縮上死点を基準にして定められ、点火時期Ａが圧縮上死点から進角側に離れるほど大きい値として算出される。

Ａ＝Ａｂ＋Ａｋ …（４）

（４）式において、Ａｂは基本点火時期である。ＣＰＵは、負荷率ＫＬ及び機関回転速度ＮＥを基本点火時期マップ（ルックアップテーブル）に適用することにより基本点火時期Ａｂを決定する。一般に、基本点火時期はＭＢＴに設定されている。（４）式において、Ａｋは過渡ノックを回避又は抑制するための遅角補正量である。ＣＰＵは、上述した過渡ノック発生条件が成立したとき（即ち、時刻ｔ１の直後）、遅角補正量Ａｋに初期値Ａｋ０を設定し、その後、燃焼サイクルの回数に応じて一定量ずつ減衰させる。ＣＰＵは、負荷率ＫＬ及び負荷率ＫＬの変化率を遅角補正量マップ（ルックアップテーブル）に適用することにより、初期値Ａｋ０を算出する。なお、遅角補正量Ａｋは負の値（基本点火時期Ａｂを遅角させる値）として規定される。

図２（ｆ）の実線は算出された基本点火時期Ａｂを表している。図２（ｆ）のグラフは縦軸に対して大きくなるほど（上方に向かうほど）より進角したクランク角であることを示す。図２（ｇ）は遅角補正量Ａｋを表している。この図２（ｇ）では、時刻ｔ１において遅角補正量Ａｋの大きさが最大（即ち、初期値Ａｋ０の大きさ）となる。そして燃焼サイクルが更新される毎に一定量ずつ遅角補正量Ａｋは小さくなり、時刻ｔ３（の燃焼サイクル）において遅角補正量Ａｋはゼロとなっている。

従来の制御装置は、ＳＳ制御による再始動後においても（４）式に基いて計算される点火時期にて点火を実行している。従って、時刻ｔ１から時刻ｔ３における点火時期は図２（ｆ）の二点鎖線Ｌ１に示したように推移する。

しかし、図２（ｄ）及び（ｅ）に示されているように、ＣＰＵは、ＳＳ制御による再始動後において燃料増量制御及び吸気同期噴射制御を実行する。燃料増量制御及び吸気同期噴射制御は、前述したように、何れも噴射した燃料の気化潜熱により燃焼温度を低下させる。
加えて、図２（ｄ）から明らかなように、時刻ｔ１と時刻ｔ３との間の増量値αは時刻ｔ３の直後から時刻ｔ７までの間の増量値αと比べて大きい。さらに、図２（ｅ）から明らかなように、時刻ｔ１と時刻ｔ３との間の吸気同期量（燃料噴射期間と吸気弁開弁期間とのオーバーラップ量）は、時刻ｔ４以降における吸気同期量と比べて大きい。
従って、時刻ｔ１と時刻ｔ３との間においては、燃料が揮発性の低い重質燃料と揮発性の高い軽質燃料のいずれであっても、点火時期を大きく遅角しなくても過渡ノックが発生しない程度に燃焼温度が十分に低くなる。

さらに、燃料増量制御がなされているから、仮に、燃料が重質燃料であったとしても、燃焼室内の混合気の空燃比がリーンになりすぎることがないので、加速ヘジテーションは発生し難い。なお、当然のことながら、燃料が軽質燃料であるときは、加速ヘジテーションは発生し難い。

そこで、本制御装置のＣＰＵは、ＳＳ制御による機関１０の再始動後において、上記過渡ノック発生条件が成立したとしても、以下の条件の総てが成立している場合（即ち、「特定条件」が成立している場合）、基本点火時期Ａｂを遅角補正量Ａｋにより遅角しない。その結果、時刻ｔ１から時刻ｔ３における点火時期は図２（ｆ）の実線Ｌ２に示したように推移する。

特定条件は、以下の両方の条件が共に成立するとき成立する条件である。
（条件Ｙ）計算空燃比が、理論空燃比より小さい閾値空燃比よりもリッチである（閾値空燃比より小さい）。
（条件Ｚ）吸気同期量（燃料噴射期間と吸気弁開弁期間とのオーバーラップ量）が閾値吸気同期量より大きい。

さらに、ＳＳ制御を実行する内燃機関では、ＳＳ制御による運転停止期間中も吸気ポート３１は相応の高温状態となる。そのため、運転停止期間中に吸気ポート３１の（燃料の）ポートウェット量は少なくなる。そのためＳＳ制御を実行する内燃機関では、一般的に燃料増量制御が実行される。換言すると、内燃機関がＳＳ制御を実行する場合は、事実上、燃料増量制御を実行する必要がある。
さらに内燃機関１０では、ＳＳ制御中の時刻ｔ０から時刻ｔ１の間を除いた期間において、点火プラグ３７の点火時期を圧縮上死点に対して僅かに遅角させるか又は進角させている。そのため、燃料が重質燃料の場合であっても、燃料を極度に多く増量することなく加速ヘジテーションの発生を防止できる。従って、燃料が重質燃料の場合も軽質燃料の場合も、燃料増量制御において極度に多量の燃料を噴射する必要はない。
そのため本実施形態の内燃機関１０にとっては、燃料増量制御に起因する燃料の増量は、燃費を不必要に悪化させるものではない。

＜具体的作動＞
続いて、ＣＰＵの具体的作動について図３乃至図６のフローチャートを参照しながら説明する。ＣＰＵは、イグニッションスイッチ６０がＯＦＦ位置からＯＮ位置に切り替えられてドライバーによる機関１０の始動が完了すると、これらのフローチャートにより示されたルーチンを繰り返し実行するようになっている。

所定時間が経過する毎にＣＰＵは図３のステップ３００から処理を開始してステップ３１０に進み、機関１０が運転中であるか否かを、自動停止フラグＸの値が「０」であるか否かを判定することにより判定する。自動停止フラグＸはＳＳ制御によって機関１０が自動停止されている場合に「１」に設定される（後述のステップ３５０を参照。）。

自動停止フラグＸの値が「０」である場合（即ち、機関１０が運転中である場合）、ＣＰＵはステップ３１０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ３２０に進み、ＳＳ制御開始条件が成立しているか否かを判定する。例えば、図示を省略した水温センサによって検出された機関１０の冷却水の温度が所定温度以上であるとの条件がＳＳ制御開始条件として設定される。

ＳＳ制御開始条件が成立している場合、ＣＰＵはステップ３２０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ３３０に進み、上述した停止条件が成立しているか否かを判定する。停止条件が成立している場合、ＣＰＵはステップ３３０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ３４０に進み、機関１０の運転を自動的に停止する。即ち、ＣＰＵはイグナイタ３８とインジェクタ３９への指示信号の送信を停止することにより、点火プラグ３７による点火動作及びインジェクタ３９による燃料噴射動作を停止させる。換言すると、ＣＰＵは上記キーの操作に基づかずに機関１０の運転を自動的に停止させる。次に、ＣＰＵはステップ３５０に進み、自動停止フラグＸの値を「１」に設定し、ステップ３９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。

なお、ＣＰＵは、ステップ３１０、ステップ３２０及びステップ３３０の何れかのステップにて「Ｎｏ」と判定した場合、各ステップからステップ３９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。

さらに、所定のタイミングになると、ＣＰＵは図４のステップ４００から処理を開始してステップ４１０に進み、自動停止フラグＸの値が「１」であるか否かを判定する。即ち、ＣＰＵは、ＳＳ制御によって機関１０の運転が停止させられている状態であるか否かを判定する。

自動停止フラグＸの値が「１」であると、ＣＰＵはステップ４１０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ４２０に進み、上述した解除条件が成立しているか否かを判定する。解除条件が成立している場合、ＣＰＵはステップ４２０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ４３０に進み、自動停止フラグＸの値を「０」に設定する。以上のように、自動停止フラグＸの値が「０」と「１」との間で切り替えられる。なお、ＣＰＵは、ステップ４１０及びステップ４２０の何れかのステップにて「Ｎｏ」と判定した場合、各ステップからステップ４９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。

ところで、ＣＰＵは、１燃焼サイクルが経過する毎（７２０°クランク角が経過する毎）に図５のステップ５００から処理を開始してステップ５０５に進み、自動停止フラグＸの値が「０」であるか否かを判定する。自動停止フラグＸの値が「０」でない場合、ＣＰＵはステップ５０５からステップ５９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。

これに対し、自動停止フラグＸの値が「０」である場合、ＣＰＵはステップ５０５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ５１０に進み、機関回転速度ＮＥが始動判定速度ＮＥｓｔ以上であるか否かを判定することにより機関１０の始動（ＳＳ制御による再始動）が完了しているか否かを判定する。このとき、機関１０の始動が完了していなければ、ＣＰＵはステップ５１０にて「Ｎｏ」と判定してステップ５２０に進み、始動時燃料噴射量制御を実行する。具体的には、ＣＰＵは冷却水の温度に基いて決定される量の燃料を、予め定められた燃料噴射時期にて噴射する。その後、ＣＰＵは本ルーチンを一旦終了する。

一方、ＣＰＵがステップ５１０の処理を実行する時点において、機関１０の始動が完了していると、ＣＰＵはステップ５１０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ５１５に進み、現時点が始動完了直後の時点であるか否かを判定する。そして、現時点が始動完了直後の時点であるとＣＰＵはステップ５１５にて「Ｙｅｓ」と判定し、以下に述べるステップ５２５乃至ステップ５５０の処理を順に行い、ステップ５９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。

ステップ５２５：ＣＰＵは、冷却水の温度と増量マップとに基いて燃料増量値の初期値α０を決定し、増量値αをその初期値α０に設定する。
ステップ５３０：ＣＰＵは、冷却水の温度と吸気同期量初期値マップとに基いて吸気同期量の初期値Ｋｄ０を決定し、吸気同期量Ｋｄをその初期値Ｋｄ０に設定する。
ステップ５３５：ＣＰＵは、筒内吸入空気量Ｍｃ及び機関回転速度ＮＥを基本燃料噴射量マップＭａｐＦｂ（Ｍｃ，ＮＥ）に適用することにより基本燃料噴射量Ｆｂを算出する。
ステップ５４０：ＣＰＵは、上記（２）式に従って、燃料噴射量Ｆｉを算出する。
ステップ５４５：ＣＰＵは、燃料噴射量Ｆｉ、吸気同期量Ｋｄ及び機関回転速度ＮＥと、それらと燃料噴射開始時期との関係を定めた噴射開始時期マップｆと、に基いて燃料噴射開始時期Ｔｓｔを決定する。
ステップ５５０：ＣＰＵは、燃料噴射開始時期Ｔｓｔから燃料噴射量Ｆｉの燃料をインジェクタ３９から噴射させるための処理を行う。

ＣＰＵがステップ５１５の処理を実行する時点において、始動完了直後でなければ、ＣＰＵはステップ５１５にて「Ｎｏ」と判定し、以下に述べるステップ５５５乃至ステップ５６５の処理を順に行うことにより増量値α及び吸気同期量Ｋｄを求め、その後、上述したステップ５３５乃至ステップ５５０の処理を行う。

ステップ５５５：ＣＰＵは増量値αの値を一定値ｄαだけ減少させる。
ステップ５６０：ＣＰＵは増量値αの値を「１」以上に制限する。即ち、ステップ５５５の処理の結果、増量値αが「１」未満であると、ＣＰＵは増量値を「１」に設定する。
ステップ５６５：ＣＰＵは、始動完了直後から所定回数の燃焼サイクルが経過するまで、吸気同期量Ｋｄを初期値Ｋｄ０に維持し、その後、１燃焼サイクルが経過する毎に一定量ｄｋだけ減少させる。ＣＰＵは、吸気同期量Ｋｄが「０」以下になると、機関１０の運転状態情報（例えば、回転速度ＮＥ、負荷率ＫＬ及び機関１０の冷却水の温度）とＲＯＭ７２に記憶させてある吸気非同期量マップ（ルックアップテーブル）とを用いて吸気非同期量を別途算出する。

さらに、１燃焼サイクルが経過する毎（７２０°クランク角が経過する毎）にＣＰＵは図６のステップ６００から処理を開始してステップ６０５に進み、自動停止フラグＸの値が「０」であるか否かを判定する。自動停止フラグＸの値が「１」であると、ＣＰＵはステップ６０５にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ６９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。

これに対し、自動停止フラグＸの値が「０」であると、ＣＰＵはステップ６０５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ６１０に進み、始動が完了しているか否か（機関回転速度ＮＥが始動判定速度ＮＥｓｔ以上であるか否か）を判定する。始動が完了していない場合、ＣＰＵはステップ６１０にて「Ｎｏ」と判定してステップ６１５に進み、周知の始動時点火時期制御を実行する。即ち、ＣＰＵは、点火時期を一定の始動時点火時期に設定する。その後、ＣＰＵはステップ６９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。

ＣＰＵがステップ６１０の処理を実行する時点において始動が完了していると、ＣＰＵはステップ６１０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ６２０に進み、現時点が「上述した過渡ノック発生条件（条件Ａ、Ｂ及びＣの総て）が成立した直後」であるか否かを判定する。現時点が過渡ノック発生条件成立直後であると、ＣＰＵはステップ６２０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ６２５に進み、初期値Ａｋ０を上述のように算出し、遅角補正量Ａｋをその初期値Ａｋ０に設定する。なお、初期値Ａｋ０は負の値である。その後、ＣＰＵはステップ６４０に進む。

これに対し、現時点が過渡ノック発生条件成立直後でない場合、ＣＰＵはステップ６２０にて「Ｎｏ」と判定してステップ６３０に進み、遅角補正量Ａｋを正の一定量ｄａｋだけ増大させる。これにより、遅角補正量Ａｋの大きさ（絶対値）は、一定量ｄａｋだけ小さくなる。次いで、ＣＰＵはステップ６３５に進み、遅角補正量Ａｋを「０」以下に制限する。即ち、ステップ６３０の処理の結果、遅角補正量Ａｋが「０」よりも大きいと、ＣＰＵは遅角補正量Ａｋを「０」に設定する。従って、過渡ノック発生条件が成立してから十分な時間が経過すると、遅角補正量Ａｋは「０」になる。その後、ＣＰＵはステップ６４０に進む。

ＣＰＵは、ステップ６４０に進むと、燃料噴射量の増量値αが閾値αｔｈより大きいか否かを判定する。換言すると、ＣＰＵはステップ６４０にて、計算空燃比（＝理論空燃比ｓｔｏｉｃｈ／α）が閾値空燃比（＝理論空燃比ｓｔｏｉｃｈ／αｔｈ）よりもリッチである（小さい）か否かを判定する。

燃料噴射量の増量値αが閾値αｔｈより大きいと、ＣＰＵはステップ６４０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ６４５に進み、吸気同期量Ｋｄが閾値吸気同期量Ｋｄｔｈより大きいか否かを判定する。即ち、ＣＰＵはステップ６４０及びステップ６４５の処理により、上述した特定条件（条件Ｙ及びＺの両方）が成立しているか否かを判定している。

吸気同期量Ｋｄが閾値吸気同期量Ｋｄｔｈより大きい場合、特定条件が成立しているので、ＣＰＵはステップ６４５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ６５０に進み、遅角補正量Ａｋの値を「０」に設定する。従って、特定条件が成立している場合、遅角補正量Ａｋによる点火時期の遅角は禁止される。その後、ＣＰＵは以下に述べるステップ６５５乃至ステップ６６５の処理を順に行い、ステップ６９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。

ステップ６５５：ＣＰＵは、負荷率ＫＬ及び機関回転速度ＮＥを基本点火時期マップＭａｐＡｂ（ＫＬ，ＮＥ）に適用することにより基本点火時期Ａｂを決定する。
ステップ６６０：ＣＰＵは、基本点火時期Ａｂを遅角補正量Ａｋの大きさだけ遅角させて、最終的な点火時期Ａを決定する。
ステップ６６５：ＣＰＵは、圧縮行程にある点火プラグ３７により点火時期Ａにて点火が行われるように、点火処理を行う。

一方、ＣＰＵは、ステップ６４０にて「Ｎｏ」と判定した場合、ステップ６５５に直接進む。同様に、ＣＰＵは、ステップ６４５にて「Ｎｏ」と判定した場合、ステップ６５５に直接進む。従って、この場合、遅角補正量Ａｋが「０」でなければ、遅角補正量Ａｋだけ点火時期が遅角される。

以上、本発明を上記各実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

例えば、図２の時刻ｔ１と時刻ｔ３との間において内燃機関１０が過渡ノック発生条件を満たすときに、ＣＰＵが（ステップ６５０において）遅角補正量Ａｋに１より小さい係数を掛け、この係数を掛けた値及び基本点火時期Ａｂに基づいて点火プラグ３７の点火時期を制御してもよい。
このように内燃機関１０を制御した場合も、燃料の揮発性の良し悪しに拘らず、時刻ｔ１と時刻ｔ３との間において内燃機関１０が過渡ノック及び加速ヘジテーションを発生するおそれを小さくすることが可能である。

内燃機関１０が過渡ノック発生条件を満たす場合の遅角補正量Ａｋをゼロに修正したり、又は、遅角補正量Ａｋに１より小さい係数を掛けたりする期間は、負荷（負荷率ＫＬ）の変化率、負荷（負荷率ＫＬ）の大きさ、及び機関回転速度ＮＥの大きさに基づいて決定すべきである。
従って、負荷（負荷率ＫＬ）の変化率、負荷（負荷率ＫＬ）の大きさ、及び機関回転速度ＮＥの大きさが上記実施形態と異なる場合は、時刻ｔ１と時刻ｔ３との間の期間とは完全には一致しない期間において、遅角補正量Ａｋをゼロに修正したり、又は、遅角補正量Ａｋに１より小さい係数を掛けたりしてもよい。

１０・・・内燃機関、３１・・・吸気ポート、３２・・・吸気弁、３８・・・イグナイタ、３７・・・点火プラグ、３９・・・インジェクタ、６４・・・ノックセンサ、７０・・・電気制御装置（制御装置）、７１・・・ＣＰＵ。

Claims (2)

1. 内燃機関を塔載した車両が所定の機関運転停止条件を満たしたときに前記内燃機関の運転を停止させ、且つ、前記車両が所定の機関運転停止解除条件を満たしたときに前記内燃機関を再始動させるスタートアンドストップ制御を実行するように構成された内燃機関の制御装置であって、
   前記スタートアンドストップ制御による前記内燃機関の再始動時に前記内燃機関の吸気ポート内に噴射される燃料の量である燃料噴射量に対する前記内燃機関に吸入される空気の量の比である計算空燃比が理論空燃比よりも小さいリッチ空燃比となるように燃料噴射量を決定し、その後、前記計算空燃比が徐々に理論空燃比に近づくように前記燃料噴射量を変更する燃料噴射量制御手段と、
   前記スタートアンドストップ制御による前記内燃機関の再始動時点から、前記内燃機関の吸気弁が開いている期間と前記燃料が噴射されている期間とのオーバーラップ期間の長さに相当する吸気同期量が一定値を維持するか又は徐々に減少するように、少なくとも燃料噴射時期を変更する吸気同期制御手段と、
   前記燃料噴射量の燃料を前記燃料噴射時期に前記吸気ポート内に噴射する燃料噴射手段と、
   前記内燃機関の負荷及び回転速度に基いて基本点火時期を決定するとともに、前記負荷の変化率が所定変化率以上であり、前記負荷が所定負荷以上であり、且つ、前記回転速度が所定回転速度以下である場合、前記基本点火時期を所定の遅角補正量だけ遅角させることにより最終的な点火時期を決定する点火時期決定手段と、
   前記点火時期にて点火を実行する点火手段と、
   を有する内燃機関の制御装置において、
   前記点火時期決定手段が、
   理論空燃比より小さい閾値空燃比よりも前記計算空燃比が小さく且つ前記吸気同期量が閾値吸気同期量より大きいという特定条件が成立している場合、前記特定条件が成立していない場合に比べて前記遅角補正量の大きさを小さくする遅角制限制御を実行するように構成された、
   内燃機関の制御装置。
2. 請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記点火時期制御手段が、
   前記特定条件が成立している期間において前記遅角補正量をゼロに設定するように構成された、
   内燃機関の制御装置。
   
   

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