JP3780766B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の制御装置に関し、詳細には機関アイドル運転時に機関回転数を目標回転数に制御する内燃機関の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
機関アイドル運転時に機関回転数を所定の目標回転数に維持する制御装置が一般に知られている。
例えば、この種の制御装置の例としては特開平５−２２２９９７号公報に記載されたものがある。同公報の装置は、機関始動後のアイドル運転時に機関回転数が予め定めた目標回転数に一致するように、機関吸入空気量と点火時期とをフィードバック制御することにより、アイドル回転数を一定に維持するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、機関始動時、特に機関の冷間始動時には燃焼の悪化が生じやすく機関回転数が不安定になる場合がある。
例えば、機関吸気ポートに燃料を噴射する燃料噴射弁を備えた機関では、機関冷間始動時には噴射された燃料が、低温のため気化せずに液体のまま吸気ポート壁面に付着して気化燃料の濃度が不十分になる場合がある。特に、揮発性の低い燃料（重質燃料）を使用した場合には、機関冷間始動時には燃料の気化が不十分になり、実際に気筒内に吸入される気化燃料の量が減少するため、気筒内の混合気の空燃比のリーン化による燃焼の悪化が生じ易い。このような場合には、特開平５−２２２９９７号公報の装置のように吸入空気量による回転数制御を行っていると、燃焼の悪化の程度が増大し機関回転数が更に不安定になる場合がある。
【０００４】
すなわち、吸入空気量による回転数制御では燃焼が悪化して機関回転数が低下すると、吸入空気量を増大して回転数を上昇させるためにスロットル弁開度を増大する操作が行われる。ところが、燃料の気化が不十分な状態でスロットル弁開度を増大すると、スロットル弁下流側の吸気管負圧が低下（絶対圧力が上昇）するため、吸気ポート壁面に付着した燃料は更に気化しにくくなり混合気の空燃比は更にリーン化してしまい、燃焼の悪化が増幅される場合が生じるのである。
【０００５】
本願出願人は、上記問題を解決するために既に特願平１１−９８８９７号で、機関始動時の回転数をスロットル弁開度（機関吸入空気量）を調整することにより制御するとともに、機関燃焼悪化が生じた場合にはスロットル弁開度調整による回転数制御を停止して機関点火時期調整による回転数制御に切り換える制御装置を提案している。
【０００６】
同公報の装置では機関始動時のピーク回転数や回転変動等に基づいて機関燃焼状態の悪化を判断し、悪化が生じている場合にはスロットル弁開度調整による回転数制御を停止して、機関点火時期調整による回転数制御または燃料噴射量増量による回転数制御への切り換えを行うことにより燃焼悪化時にも機関回転数を目標回転数に維持することを可能としている。
【０００７】
しかし、機関に供給する燃料を増量すると機関の燃料消費量が増大するのみならず、排気中の未燃ＨＣ、ＣＯ成分が増大して機関の排気性状が悪化する問題が生じる。このため、機関燃焼悪化時に燃料増量による回転数制御を実施した場合には、機関の燃焼が安定した後できるだけ早い時期に燃料増量を停止することが好ましい。ところが、上記出願では機関燃焼悪化を判断して燃料増量を行っているものの、燃料増量の停止タイミング、すなわち機関燃焼が安定したことの判断についてはなにも考慮されていない。
【０００８】
このため、上記出願の装置では機関の燃焼が安定した後も不必要な燃料増量が行われる可能性があり、排気性状の悪化を生じるおそれがある。
本発明は、上記問題に鑑み機関アイドル運転中に機関の燃焼が悪化した場合に燃料増量を実施して機関回転数を目標回転数に維持する場合に、機関の燃焼が安定したことを適切に判断して燃料増量を停止することにより、機関燃料消費量の増大と機関排気性状の悪化を防止可能な内燃機関の制御装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明によれば、機関アイドル運転中に、機関回転数に応じて機関吸入空気量をフィードバック制御する吸気量回転数制御により機関回転数を予め定めた目標回転数に制御し、前記吸気量回転数制御実施中に吸気量回転数制御によっては機関回転数を目標回転数に制御できないと判断される場合には吸気量回転数制御から、機関回転数に応じて機関点火時期をフィードバック制御することにより機関回転数を目標回転数に制御する点火時期回転数制御に切り換えて機関回転数を目標回転数に制御し、更に前記点火時期回転数制御実施中に、点火時期回転数制御によっては機関回転数を目標回転数に制御できないと判断される場合には、点火時期回転数制御に加えて機関に供給する燃料量を増量することにより機関回転数を目標回転数に制御する燃料増量制御を行う、内燃機関の制御装置において、更に、前記燃料増量制御実施中に前記点火時期回転数制御における点火時期フィードバック補正量が予め定めた所定値以下になったときには前記燃料増量制御を停止する、内燃機関の制御装置が提供される。
【００１０】
すなわち、請求項１の発明では燃料増量制御中に点火時期フィードバック補正量が所定値以下まで低下した場合には燃料増量制御を中止する。点火時期回転数制御では、燃焼が悪化して回転数が低下すると点火時期を進角させて回転を上昇させるために点火時期フィードバック補正量は増大する。このフィードバック補正量が上限値付近まで増大して、それ以上点火時期を進角させることによっては回転数を上昇できなくなると点火時期回転数制御を実行したままで燃料増量が行われる。この場合、燃焼の悪化が継続しているとフィードバック補正量はそのまま大きな値に維持されるが、機関の燃焼が改善されるとフィードバック補正量は徐々に低下する。このため、燃料増量制御実施中にフィードバック補正量がある程度まで低下した場合には、フィードバック補正量に再度増大する余地が生じるため点火時期回転数制御に余裕が生じる。このため、燃料増量制御実施中に点火時期フィードバック補正量が充分低い値まで低下した場合には、燃料増量を停止しても点火時期回転数制御のみで回転数を目標回転数に維持可能になる。本発明では点火時期回転数制御のフィードバック補正量が所定値まで低下した場合には、点火時期回転数制御のみによりアイドル回転数を目標回転数に維持可能であると判断し燃料増量制御を停止する。これにより、燃料増量制御による機関燃料消費量の増大と排気性状の悪化とが防止される。
【００１１】
請求項２に記載の発明によれば、更に、前記点火時期フィードバック補正量が予め定めた所定値以下になった状態が予め定めた所定時間継続するまで前記燃料増量制御を継続し、前記所定時間継続後に前記燃料増量制御を停止する、請求項１に記載の内燃機関の制御装置が提供される。
すなわち、請求項２の発明では燃料増量制御実施中に点火時期フィードバック補正量が所定値以下に低下した状態が生じても直ちには燃料増量制御を停止しないで、フィードバック補正量が低下した状態が所定時間継続したときに初めて燃料増量制御を停止する。燃焼の悪化が生じた場合には、燃料増量制御中も機関回転数が変動する場合があり、点火時期フィードバック補正量もこの回転変動に応じて増減する。このため、燃焼の悪化が改善されていない場合でも点火時期フィードバック補正量が短時間低下する場合が生じる可能性がある。このように、フィードバック補正量の変動により一時的にフィードバック補正量が所定値以下になった場合に、燃焼状態が改善されていないにもかかわらず燃料増量制御を停止すると、機関回転数が不安定になり再度燃料増量制御を開始する必要が生じる場合がある。本発明では、フィードバック補正量が所定時間継続して低い値に維持された場合にのみ燃料増量制御を停止するようにしているため、燃料増量制御は燃焼状態が改善された場合にのみ停止されるようになり、燃焼状態の悪化が続いているにもかかわらず誤って燃料増量制御が停止される事態が防止される。
【００１２】
請求項３に記載の発明によれば、更に、機関冷却水温度を検出するとともに、前記燃料増量制御実施中に、前記点火時期回転数制御における点火時期フィードバック補正量が予め定めた所定値以下であり、かつ機関始動時からの冷却水温度の上昇幅が予め定めた所定値以上になったときに前記燃料増量制御を停止する、請求項１に記載の内燃機関の制御装置が提供される。
【００１３】
すなわち、請求項３の発明では、点火時期フィードバック補正量が所定値以下になり、しかも機関始動時から機関冷却水温度が所定幅以上上昇した場合には燃料増量制御を停止する。機関冷却水温度が所定幅以上上昇したことは、機関始動時から機関の各部分に冷却水温度上昇分に相当する熱量が与えられたことを意味する。このため、気筒や吸気ポート温度も機関始動時から所定量以上上昇しており、燃料の気化状態も改善していると考えられる。従って、機関始動時から所定幅以上冷却水温度が上昇した場合には燃料増量制御を停止しても燃焼の悪化は生じない。これにより、本発明では簡易に燃料増量制御の停止時期を判断することが可能となっている。
【００１４】
請求項４に記載の発明によれば、更に、予め定めた空燃比フィードバック制御条件が成立したときに、機関排気通路に配置された空燃比センサ出力に基づいて機関空燃比をフィードバック制御する空燃比フィードバック制御を開始するとともに、前記燃料増量制御実施中に、前記点火時期回転数制御における点火時期フィードバック補正量が予め定めた所定値以下であり、かつ前記空燃比フィードバック制御が開始されたときに前記燃料増量制御を停止する、請求項１に記載の内燃機関の制御装置が提供される。
【００１５】
すなわち、請求項４の発明では、点火時期フィードバック補正量が所定値以下になり、しかも空燃比フィードバック制御が開始されたときに燃料増量制御を停止する。空燃比フィードバック制御は、例えば機関排気通路に配置された空燃比センサの温度が上昇して空燃比に対応した信号を出力可能となったときに開始される。空燃比フィードバック制御が開始されると、機関の燃料噴射量は機関燃焼空燃比が目標空燃比に一致するようにフィードバック制御される。従って、空燃比フィードバック制御が開始されると機関燃焼空燃比のリーン化は解消されるため燃料増量制御を実施する必要はなくなる。本発明では、空燃比フィードバック制御が開始されたときに燃料増量制御を停止することにより、燃料増量制御の停止時期が適切に判断されるため、機関燃料消費量の増大や機関排気性状の悪化が防止される。
【００１６】
請求項５に記載の発明によれば、機関アイドル運転中に、機関回転数に応じて機関吸入空気量をフィードバック制御する吸気量回転数制御により機関回転数を予め定めた目標回転数に制御し、前記吸気量回転数制御実施中に吸気量回転数制御によっては機関回転数を目標回転数に制御できないと判断される場合には吸気量回転数制御から、機関回転数に応じて機関点火時期をフィードバック制御することにより機関回転数を目標回転数に制御する点火時期回転数制御に切り換えて機関回転数を目標回転数に制御し、更に前記点火時期回転数制御実施中に、点火時期回転数制御によっては機関回転数を目標回転数に制御できないと判断される場合には、点火時期回転数制御に加えて機関に供給する燃料量を増量することにより機関回転数を目標回転数に制御する燃料増量制御を行う、内燃機関の制御装置において、更に、機関始動後の機関吸入空気量の積算値を算出するとともに、前記燃料増量制御実施中に、前記機関始動後の吸入空気量積算値が予め定めた所定値に到達したときには前記燃料増量制御を停止する、内燃機関の制御装置が提供される。
【００１７】
すなわち、請求項５の発明では、機関始動後の吸入空気量の積算値が所定値に到達したときに燃料増量制御を停止する。機関に吸入される空気量は、機関で燃焼により発生する熱量に対応している。従って、始動後に機関に吸入された空気量の積算値は始動後機関で発生した熱量の合計値を表すパラメータとして使用できる。機関始動後、機関で所定量の熱量が発生した場合には気筒や吸気ポート温度の温度も上昇しており燃料の気化状態も改善していると考えられ、燃料増量制御を停止しても点火時期回転数制御或いは吸気量回転数制御で充分に回転数を目標回転数に維持することが可能である。このため、機関始動後の吸入空気量積算値が所定値に到達したときに燃料増量制御を停止することにより、燃料増量制御の停止時期が適切に判断されるため、機関燃料消費量の増大や機関排気性状の悪化が防止される。
【００２０】
請求項６に記載の発明によれば、機関アイドル運転中に、機関回転数に応じて機関吸入空気量をフィードバック制御する吸気量回転数制御により機関回転数を予め定めた目標回転数に制御し、前記吸気量回転数制御実施中に吸気量回転数制御によっては機関回転数を目標回転数に制御できないと判断される場合には吸気量回転数制御から、機関回転数に応じて機関点火時期をフィードバック制御することにより機関回転数を目標回転数に制御する点火時期回転数制御に切り換えて機関回転数を目標回転数に制御し、更に前記点火時期回転数制御実施中に、点火時期回転数制御によっては機関回転数を目標回転数に制御できないと判断される場合には、点火時期回転数制御に加えて機関に供給する燃料量を増量することにより機関回転数を目標回転数に制御する燃料増量制御を行う、内燃機関の制御装置において、更に、前記燃料増量制御実施中に、前記点火時期回転数制御における点火時期フィードバック補正量が予め定めた所定値以下であり、かつ前記目標回転数と現在の機関回転数との差及び現在の機関回転数の変化率とが予め定めた安定条件を満足する場合には前記燃料増量制御を停止する、内燃機関の制御装置が提供される。
【００２１】
すなわち、請求項６の発明では点火時期フィードバック補正量が所定値以下になり、しかも機関の運転状態が所定の安定条件を満足する場合に燃料増量制御を停止する。点火時期フィードバック補正量は機関回転数の変動に応じて増減するため、燃焼悪化時の機関回転数変動により点火時期フィードバック補正量が一時的に所定値以下になる場合も生じる。このため、フィードバック補正量のみに基づいて燃料増量制御を停止していると、燃焼が改善されていないにもかかわらず燃料増量制御が停止されてしまう場合が生じる可能性がある。本発明では、点火時期フィードバック補正量が所定値以下になった場合には、現在の機関回転数と目標回転数との偏差、及び現在の機関回転数の変化率とから現在機関が所定の安定状態で運転されているか否か、すなわち燃料増量制御を停止しても回転数制御が可能な運転領域で運転されているか否かを判定し、所定の安定状態で運転されている場合にのみ燃料増量制御を停止する。例えば、目標回転数との偏差が正であり（すなわち、現在の機関回転数が目標回転数より低く）、かつ機関回転数の変化率が負（すなわち機関回転数が低下中）であるような場合にはたとえ点火時期フィードバック補正量が所定値より低下していても燃焼の悪化程度が大きく機関の運転が安定しない。このため、このような場合には燃料点火時期フィードバック補正量が低下していても燃料増量制御を継続する。これにより、燃料増量制御は燃焼状態が改善された場合にのみ停止されるようになり、燃焼状態の悪化が続いているにもかかわらず誤って燃料増量制御が停止される事態が防止される。
【００２２】
請求項７に記載の発明によれば、前記燃料増量制御を停止する際には、燃料増量分を時間とともに、徐々にゼロまで減少させる、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置が提供される。
すなわち、請求項７の発明では請求項１から請求項６において、燃料増量制御を停止する際には徐々に燃料増量分を減少させ、通常の燃料噴射量に戻すようにしている。これにより、燃料噴射量の急激な変化によるトルク変動が発生することが防止される。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は本発明を自動車用内燃機関に適用した場合の全体構成を示す概略図である。図１において、１は内燃機関本体、２は機関１の吸気通路に設けられたサージタンク、２ａはサージタンク２と各気筒の吸気ポートを接続する吸気マニホルド、１６はサージタンク２の上流側の吸気通路に配置されたスロットル弁、７は機関１の各気筒の吸気ポートに加圧燃料を噴射する燃料噴射弁である。
【００２４】
本実施形態では、スロットル弁１６はステッパモータ等のアクチュエータ１６ａを備えており、後述するＥＣＵ１０から入力する制御信号に応じた開度をとる形式のものが使用されている。すなわち、本実施形態のスロットル弁１６としては、運転者のアクセルペダル操作量とは無関係な開度をとることができる、いわゆる電子制御スロットル弁が用いられている。また、スロットル弁１６にはスロットル弁の動作量（開度）に応じた電圧信号を発生するスロットル開度センサ１７が設けられている。
【００２５】
図１において１１は各気筒の排気ポートを共通の集合排気管１４に接続する排気マニホルド、２０は排気管１４に配置された三元触媒、１３は排気マニホルド１１の排気合流部（三元触媒２０上流側）に配置された上流側空燃比センサ、１５は三元触媒２０下流側の排気管１４に配置された下流側空燃比センサである。三元触媒２０は、流入する排気空燃比が理論空燃比近傍にあるときに排気中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯX の３成分を同時に浄化することができる。空燃比センサ１３、１５は機関通常運転時に機関空燃比が所定の目標空燃比になるように機関への燃料噴射量をフィードバック制御する際の排気空燃比検出に用いられる。
【００２６】
本実施形態では、吸気通路のサージタンク２にはサージタンク内の吸気圧力（絶対圧）に応じた電圧信号を発生する吸気圧センサ３が、また、機関本体１のシリンダブロックのウォータジャケット８には、冷却水の温度に応じたアナログ電圧の電気信号を発生する水温センサ９が設けられている。
なお、上述のスロットル弁開度センサ１７、吸気圧センサ３、水温センサ９及び空燃比センサ１３、１５の出力信号は、後述するＥＣＵ１０のマルチプレクサ内蔵Ａ／Ｄ変換器１０１に入力される。
【００２７】
図１に５、６で示すのは、機関１のカム軸とクランク軸（図示せず）とのそれぞれ近傍に配置されたクランク角センサである。クランク角センサ５は例えばクランク角に換算して７２０°毎に基準位置検出用パルス信号を発生し、クランク角センサ６は、クランク角３０°毎にクランク角検出用パルス信号を発生する。これらクランク角センサ５、６のパルス信号はＥＣＵ１０の入出力インターフェイス１０２に供給され、このうちクランク角センサ６の出力はＥＣＵ１０のＣＰＵ１０３の割込み端子に供給される。ＥＣＵ１０は、クランク角センサ６からのクランク角パルス信号間隔に基づいて機関１の回転数（回転速度）を算出し、種々の制御に使用している。
【００２８】
機関１の電子制御ユニット（ＥＣＵ）１０は、たとえばマイクロコンピュータとして構成され、マルチプレクサ内蔵Ａ／Ｄ変換器１０１、入出力インターフェイス１０２、ＣＰＵ１０３の他に、ＲＯＭ１０４、ＲＡＭ１０５、メインスイッチがオフにされた場合でも記憶保持可能なバックアップＲＡＭ１０６、クロック発生回路１０７等が設けられている。
【００２９】
ＥＣＵ１０は、吸気圧、スロットル弁開度及び機関回転数に基づいて機関１の燃料噴射量制御、点火時期制御等の機関１の基本制御を行う他、本実施形態では、後述するように機関アイドル運転時に機関回転数を目標回転数に維持するアイドル回転数制御を行う。
上記制御を行うため、ＥＣＵ１０は一定時間毎に実行するＡ／Ｄ変換ルーチンにより、吸気圧センサ３からの吸気圧（ＰＭ）信号、スロットル開度センサ１７からのスロットル開度（ＴＡ）信号、水温センサ９からの冷却水温度（ＴＷ）信号をＡ／Ｄ変換して入力している。
【００３０】
また、ＥＣＵ１０の入出力インターフェイス１０２は駆動回路１０８を介して燃料噴射弁７に接続され、燃料噴射弁７からの燃料噴射量、噴射時期を制御している。
更に、ＥＣＵ１０の入出力インターフェイス１０２は、点火回路１１０を介して機関１の各点火プラグ１１１に接続され、機関の点火時期を制御するとともに、駆動回路１１３を介してスロットル弁１６のアクチュエータ１６ａに接続され、アクチュエータ１６ａを駆動してスロットル弁１６開度を制御している。
【００３１】
次に、本実施形態のアイドル回転数制御について説明する。
本実施形態では、ＥＣＵ１０は機関始動後のアイドル運転中、機関回転数を予め定めた目標回転数に維持するアイドル回転数制御を行う。通常、機関始動時（クランキング開始時）には機関の燃料噴射量は冷却水温度と機関回転数とから定まる基本始動時噴射量に吸気温度（大気温度）と大気圧とに応じた補正を加えた量に設定される。そして、クランキング開始後、機関回転数がクランキング回転数より高い所定の回転数（例えば４００ｒｐｍ程度）を越えたあと、（すなわち、各気筒で燃焼が開始され機関が完爆状態になったと判断された後）は燃料噴射量は機関吸入空気量と機関回転数とに応じた基本燃料噴射量に所定の係数を乗じた量に設定される。基本燃料噴射量は、機関燃焼空燃比を理論空燃比に維持するために必要とされる燃料噴射量である。また、上記所定の係数は機関始動時の吸気ポート壁面への噴射燃料の付着や低温による燃料の気化状態の悪化を補償するためのものであり、機関始動時には上記所定の係数は１より大きな値に設定され機関燃焼空燃比は理論空燃比よりリッチ側に設定される。
【００３２】
また、機関始動時には排気通路に配置された排気浄化触媒（図１に２０で示す）の温度は低くなっており、触媒は排気浄化機能を発揮できない。従って、機関始動後は、できるだけ早く触媒温度を活性化温度まで上昇させて触媒による排気浄化を開始する必要がある。このため、通常機関始動時には排気温度を上昇させて短時間で触媒を昇温するために機関点火時期は通常運転時に較べて遅角される。
【００３３】
上記のように、機関始動時の燃料噴射量は種々の要因に応じて適切に設定されるため、本来機関が正常な状態にあれば機関始動後のアイドル運転中には燃焼悪化による回転数変動は生じにくくなっている。しかし、機関が正常であってもアイドル運転時に燃焼悪化による回転数変動が生じる場合がある。例えば、機関に使用する燃料（ガソリン）の性状が異なると始動時の燃焼悪化が生じやすい。機関始動時の燃料噴射量は標準の性状を有する燃料を使用した場合に基づいて設定されている。このため、例えば標準の燃料に較べて揮発性の低い燃料（以下、「重質燃料」と呼ぶ）が機関に使用されると、特に機関冷間始動時には燃焼の悪化が生じる場合がある。すなわち、重質燃料は揮発性が低いため、標準燃料と同量の燃料を噴射した場合でも気化せずに液体のまま吸気ポート壁面に付着する燃料の割合が増加し実際に気筒内に供給される燃料の量は少なくなる。このため、機関の燃焼空燃比が通常よりリーン側にシフトしてしまい、燃焼の悪化による機関回転数の不安定化が生じるのである。
一般に、アイドル運転時の機関回転数の不安定化を防止して機関回転数を所定の目標回転数に維持する方法としては、機関回転数に基づく機関吸入空気量のフィードバック制御（吸気量回転数制御）が行われる。吸気量回転数制御では、機関回転数が目標回転数より低い場合にはスロットル弁１６開度を増大（機関吸入空気量を増大）して回転数を上昇させ、回転数が目標回転数より高い場合にはスロットル弁開度を低減（吸入空気量を低減）して回転数を低下させる回転数に基づくフィードバック制御を行うことにより回転数が目標回転数に維持される。しかし、重質燃料を使用した場合には、吸気量回転数制御では機関の燃焼悪化を抑制できず、アイドル回転数を目標回転数に維持できない場合が生じる。
【００３４】
例えば、重質燃料を使用したために機関始動時に機関の燃焼空燃比がリーン空燃比になり燃焼が悪化したような場合、吸気量回転数制御では燃焼悪化により機関回転数が低下すると回転数を上昇させるためにスロットル弁開度は増大される。ところが、スロットル弁開度を増大するとスロットル弁下流側の吸気通路内負圧が低下（絶対圧が増大）するため、噴射された燃料がますます気化しにくくなる。このため、機関燃焼空燃比は更にリーン方向に移行して燃焼悪化が増大するような場合が生じるのである。
【００３５】
本実施形態では、アイドル回転数制御中に吸気量回転数制御では燃焼の悪化による回転数低下を補償できないと判断されたときには、燃焼悪化の程度に応じて吸気量回転数制御に代えて以下の回転数制御を実施することにより、燃焼悪化時にも機関回転数を目標回転数に正確に維持するようにしている。
▲１▼ 点火時期回転数制御
本実施形態では、吸気量回転数制御では燃焼の悪化によるアイドル回転数低下を補償できないと判断されたときには、まず吸気量回転数制御に代えて点火時期回転数制御を実施する。点火時期回転数制御では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機関回転数を目標回転数に維持する操作が行われる。機関始動後のアイドル運転時には、前述したように触媒暖機のため機関点火時期は遅角されている。一方、重質燃料を使用したような場合には、空燃比のリーン化等のため気筒内混合気の燃焼速度は低下している。このため、機関点火時期を進角させて燃焼速度の低下を補うことにより気筒での出力トルクが増大し、機関回転数は上昇する。
【００３６】
▲２▼ 燃料増量制御
燃焼の悪化が大きく、点火時期回転数制御を実施しても燃焼悪化による回転数低下が補償できない場合には、点火時期回転数制御に加えて燃料増量制御が行われる。燃料増量制御では、燃料噴射量は通常のアイドル運転時より所定量だけ増量される。これにより、重質燃料による気化の悪化を補って充分な気化燃料を気筒に供給することができるようになり、機関回転数が上昇し点火時期回転数制御により回転数を目標回転数に維持することが可能となる。
【００３７】
しかし、燃料噴射量増量は機関燃料消費量の増大を招くのみならず、排気中の未燃ＨＣ、ＣＯ成分等の増大を生じる。機関冷間始動後のアイドル運転時等では排気浄化触媒温度は低くなっており触媒は充分な排気浄化作用を発揮できないため、この状態で燃料増量制御を行うと機関排気性状の悪化が比較的大きくなる問題がある。そこで、燃料増量制御が行われた場合には可能な限り早期に燃料増量制御を停止して、点火時期回転数制御（または吸気量回転数制御）に復帰する必要がある。しかし、このためには燃料増量制御を停止して点火時期回転数制御のみで安定したアイドル回転数制御が可能な状態になっているか否か（燃焼状態が改善されているか否か）を正確に判定する必要がある。
【００３８】
以下に説明する実施形態では、燃焼悪化により燃料増量制御が実施されているときに、点火時期回転数制御のみでアイドル回転数の安定した制御が可能な状態まで燃焼状態が改善されたか否かを正確に判断するとともに、燃焼状態が改善されたときには直ちに燃料増量制御を停止して点火時期回転数制御に復帰するようにしている。これにより、真に必要な場合にのみ燃料増量制御が実行されるようになり、機関燃料消費量の増大や排気性状の悪化が最小限に抑制される。
【００３９】
以下、本発明の燃料増量制御停止操作の実施形態について説明するが、その前に以下の各実施形態に共通のアイドル回転数制御における吸気量回転数制御、点火時期回転数制御及び燃料増量制御の切り換え操作について説明する。
図２、図３及び図４はそれぞれアイドル回転数制御における吸気量回転数制御操作、点火時期回転数制御操作及び燃料増量制御操作を説明するフローチャートである。図２から図４の操作では、機関アイドル運転時にはまず吸気量回転数制御（図２）が行われ、吸気量回転数制御実施中に後述する吸入空気量フィードバック補正量が燃焼悪化のために増大して所定の上限値に到達すると、吸気量回転数制御は停止され、代りに点火時期回転数制御（図３）が実施される。そして、点火時期回転数制御実施中に、後述する点火時期フィードバック補正量が増大して所定の上限値に到達すると、点火時期回転数制御を実施したままで更に燃料増量制御（図４）が実施される。
【００４０】
図２は、吸気量回転数制御操作を説明するフローチャートである。本操作はＥＣＵ１０により一定時間毎に実行されるルーチンにより行われる。
図２の吸気量回転数制御操作では、目標アイドル回転数ＮＥ0 と現在の機関回転数ＮＥとの差ＤＮＥ（＝ＮＥ0 −ＮＥ）、及びＤＮＥの積分値（積算値）ＩＤＮＥ、ＤＮＥの時間変化率ＤＤＮＥを用いて、吸気量フィードバック補正量ＥＱの値が、ＥＱ＝α1 ×ＤＮＥ＋α2 ×ＩＤＮＥ＋α3 ×ＤＤＮＥとして算出され、目標吸入空気量ＱT の値が補正量ＥＱに応じて増減される。すなわち、機関吸入空気量が目標回転数ＮＥ0 と実際の回転数ＮＥとの差ＤＮＥに基づいて比例積分微分（ＰＩＤ）制御される。
【００４１】
すなわち、図２の操作がスタートするとステップ２０１では現在アイドル運転中か否が判定される。本実施形態では、スロットル弁１６開度が所定のアイドル運転開度（例えば全閉）にあるときに現在アイドル運転中と判定される。
ステップ２０１で現在アイドル運転中であるときには、アイドル回転数制御の必要はないため、ステップ２０３で後述する点火時期回転数制御実行フラグＩＮと、燃料増量制御実行フラグＦＮの値を０にセットして直ちに操作を終了する。フラグＩＮとＦＮはそれぞれ点火時期回転数制御と燃料増量制御との実行可否を示すフラグであり、ＩＮの値が１にセットされると点火時期回転数制御（図３）、ＦＮの値が１にセットされると燃料増量制御（図４）が、それぞれ実行される。ＩＮとＦＮの値の初期値はともに０にセットされている。
【００４２】
従って、ステップ２０１で現在機関がアイドル運転中でない場合にはステップ２０７以下の吸気量回転数制御が実施されないのみならず、点火時期回転数制御と燃料増量制御も実施されない。また、後述する吸気量回転数制御実行フラグＣＮの値は変更されないため、次にアイドル運転が行われたときにはＣＮの値が１にセットされていればステップ２０７以下の操作が実行される。
【００４３】
ステップ２０１で現在アイドル運転中であった場合には、次にステップ２０５では吸気量回転数制御実行フラグＣＮの値が１にセットされているか否かが判定される。フラグＣＮの初期値は１（実行）にセットされており、ステップ２１９で吸気量フィードバック補正量ＥＱの値が上限値ＥＱMAX 以上になった場合に０（停止）にセットされる。
【００４４】
ステップ２０５でＣＮ≠１の場合にはステップ２０７以下の吸気量回転数制御は実行せずに直ちに本操作は終了する。また、ＣＮ＝１であった場合には、ステップ２０７で機関回転数ＮＥを読み込み、ステップ２０９では目標回転数ＮＥ0 とＮＥとの差ＤＮＥが、ステップ２１１では差ＤＮＥの積算値ＩＤＮＥ（積分値）が、更にステップ２１３、２１５では差ＤＮＥの時間変化率ＤＤＮＥがそれぞれ算出される。ステップ２１３におけるＤＮＥi-1 は前回操作実行時のＤＮＥの値であり、ステップ２１５で次回の操作実行に備えて更新される。
【００４５】
ステップ２１７では、上記ＤＮＥ、ＩＤＮＥ、ＤＤＮＥの値に基づいて吸気量フィードバック補正量ＥＱの値が、
ＥＱ＝α1 ×ＤＮＥ＋α2 ×ＩＤＮＥ＋α3 ×ＤＤＮＥ
として算出される。α1 、α2 、α3 は、それぞれ比例項係数、積分項係数、微分項係数であり、それぞれ正の一定値とされる。
【００４６】
次いで、ステップ２１９では、上記により算出したフィードバック補正量ＥＱの値が所定の上限値ＥＱMAX 以下か否かが判定される。
フィードバック補正量ＥＱの値は、機関燃焼が悪化して回転数が低くなるほど、すなわちＤＮＥが大きな値になるほど増大する。このため、ＥＱの値は機関燃焼状態の悪化程度を表すパラメータとして使用することができる。すなわち、ＥＱの値がある程度以上大きくなっている場合には吸気量回転数制御では機関回転数を目標回転数にまで上昇させることが困難な程度に機関燃焼状態が悪化していると判定することができる。
【００４７】
図２の操作では、フィードバック補正量ＥＱの値が増大して予め定めた上限値ＥＱMAX に到達した場合（ステップ２１９）には、燃焼状態の悪化が大きく吸気量回転数制御では燃焼の悪化を補償して機関回転数を目標回転数に制御することができないと判断する。ＥＱMAX は機関の形式毎に異なるため、実際には実験等に基づいて設定される値である。この場合には、吸気量回転数制御を中止して点火時期回転数制御を実施することにより回転数を目標回転数に維持する切り換え操作が行われる。すなわち、ステップ２１９でＥＱ＞ＥＱMAX であった場合には、ステップ２２７が実行され、吸気量回転数制御実行フラグＣＮの値は０にセットされ、点火時期回転数制御実行フラグＩＮの値が１にセットされる。これにより、本操作が次に実行されたときには、ステップ２０７以下の吸気量回転数制御は実行されず、代りに点火時期回転数制御（図３）が実行されるようになる。
【００４８】
ステップ２１９でＥＱ≦ＥＱMAX であった場合には、ステップ２２１では、点火時期回転数制御実行フラグＩＮと燃料増量制御実行フラグＦＮの値が０にセットされ、ステップ２２３では機関の目標吸入空気量ＱT の値がＱT ＝ＱCAL ＋ＥＱとして算出され、ステップ２２５では目標吸入空気量ＱT が得られるようにスロットル弁開度が調節される。なお、ＱCAL は基本吸入空気量であり、機関回転数ＮＥとスロットル弁開度とに基づいて予め設定された関係により定まる値である。すなわち、この場合には吸気量回転数制御が実行され、点火時期回転数制御、燃料増量制御は実施されない。
【００４９】
なお、図２の例ではフィードバック補正量ＥＱの値が上限値ＥＱMAX に到達したときに燃焼悪化が大きいと判断して点火時期回転数制御への切り換えを行っているが、フィードバック補正量ＥＱの代りに、例えば機関回転数ＮＥが所定の下限値ＮＥMIN まで低下した場合に燃焼悪化の程度が大きいと判断して点火時期回転数制御への切り換えを行うようにしても良い。
【００５０】
図３は点火時期回転数制御操作を説明するフローチャートである。図３の操作はＥＣＵ１０により一定時間毎（若しくは機関クランク軸一定回転角毎）に実行されるルーチンにより行われる。
図３の操作では、まずステップ３０１で点火時期回転数制御実行フラグＩＮの値が１にセットされているか否かを判断し、ＩＮ＝１の場合にのみステップ３０３以下の操作を実行する。すなわち、図２の点火時期回転数制御操作は、図１の吸気量回転数制御では機関回転数を目標回転数に維持できないと判定された場合にのみ行われる。
【００５１】
ステップ３０３からステップ３１３は、図２のステップ２０７から２１７と同様の操作である。すなわち本操作においても、点火時期フィードバック補正量ＥＡの値が、目標回転数ＮＥ0 と実際の機関回転数ＮＥとの差ＤＮＥと、ＤＮＥの積分値ＩＤＮＥ、変化率ＤＤＮＥ（微分値）を用いて、
ＥＡ＝β1 ×ＤＮＥ＋β2 ×ＩＤＮＥ＋β3 ×ＤＤＮＥ
として比例積分微分（ＰＩＤ）制御により決定される。β1 、β2 、β3 は、それぞれ比例項係数、積分項係数、微分項係数であり、正の一定値とされる。
【００５２】
ここで、点火時期フィードバック補正量ＥＡの値は、吸気量フィードバック補正量ＥＱの値と同様、燃焼悪化の程度を表すパラメータとして使用できる。そこで、図２の例では、点火時期回転数制御実施中にフィードバック補正量ＥＡの値が予め定めた上限値ＥＡMAX に到達した場合には燃焼悪化の程度が大きく点火時期回転数制御のみでは機関回転数を目標回転数に制御できないと判断し、点火時期回転数制御に加えて燃料増量制御を実行する。
【００５３】
すなわち、ステップ３１５ではフィードバック補正量ＥＡが上限値ＥＡMAX まで増大しているか否かを判定し、ＥＡ＞ＥＡMAX の場合にはステップ３１７で燃料増量制御実行フラグＦＮの値を１にセットするとともに、フィードバック補正量ＥＡの値を上限値ＥＡMAX で制限する。そして、ステップ３２１で機関点火時期ＡＯＰ（各気筒の圧縮上死点までのクランク角で表す）をＡＯＰ＝ＥＡCAL ＋ＥＡ−ＥＡＣＡＴとして算出する、そして、ステップ３２３では上記により算出したＡＯＰの値を点火回路１１０にセットして操作を終了する。ＥＡCAL の値は、機関負荷状態（機関１回転当たりの吸入空気量と機関回転数と）に応じて予め設定された関係により定まる基本点火時期である。また、ＥＡＣＡＴは触媒暖機のための点火時期遅角量であり、機関始動操作開始後所定の時間が経過すると予め定めた値から減衰して０になるように変化する値である。
【００５４】
また、ステップ３１５でＥＡ≦ＥＡMAX であった場合には、ＦＮの値は変更せずにステップ３２１を実行する。
上記により、一旦フィードバック補正量が上限値ＥＡMAX に到達すると点火時期回転数制御に加えて燃料増量制御が実行されるようになる。
図４は、燃料増量制御操作を説明するフローチャートである。本操作はＥＣＵ１０により一定時間毎（若しくは機関クランク軸一定回転角毎）に実行されるルーチンにより行われる。図４の操作では、燃料増量制御実行フラグＦＮの値が１にセットされると機関の燃料噴射量が予め定めた燃料噴射補正量ＥＴＡＵだけ増量される。
【００５５】
すなわち、図４ステップ４０１では機関の基本燃料噴射量ＴＡＵCAL が算出される。ＴＡＵCAL は、機関の空燃比を理論空燃比にするのに必要な燃料噴射量であり、機関１回転当たりの吸入空気量と機関回転数とに基づいて予め定めた関係により設定される値である。
そして、ステップ４０３では、燃料増量制御実行フラグＦＮの値が１か否かを判定し、ＦＮ≠１の場合にはステップ４０７に進み、機関の燃料噴射量ＴＡＵが、ＴＡＵ＝ＴＡＵCAL ＋ＰＴＡＵとして算出される。ＰＴＡＵは機関運転状態に応じた補正量である。すなわち、この場合には燃料増量は行われない。
【００５６】
また、ステップ４０３でＦＮ＝１であった場合には、ステップ４０５に進み、機関燃料噴射量ＴＡＵが、ＴＡＵ＝ＴＡＵCAL ＋ＥＴＡＵ＋ＰＴＡＵとして算出される。すなわち機関燃料噴射量はＥＴＡＵだけ増量される。これにより、機関燃焼が点火時期回転数制御のみでは回転数を制御できない程度に悪化した場合でも、機関回転数を上昇させて目標回転数に制御することが可能となる。
【００５７】
図２から図４の制御により、機関燃焼状態の悪化が大きく点火時期回転数制御のみでは回転数を目標回転数に制御できない場合には、図４の燃料増量制御が行われ、回転数は目標回転数に維持されるようになる。しかし、前述したように燃料増量制御は機関燃料消費量の増大や排気性状の悪化を招くため、機関燃焼状態が改善され、点火時期回転数制御のみによっても回転数の制御が可能となった場合には直ちに燃料増量制御を停止することが好ましい。
【００５８】
そこで、以下に説明する各実施形態では、燃料増量制御実施中に機関燃焼状態が改善されたか否かを判定し、燃焼状態が改善されている場合には直ちに燃料増量制御を停止して機関燃料消費量の増大と排気性状の悪化を抑制している。
以下に、本発明の燃料増量制御の停止操作のいくつかの実施形態について説明する。
（１）第１の実施形態
本実施形態では、燃料増量制御実施中に点火時期回転数制御における点火時期フィードバック補正量ＥＡを監視し、ＥＡの値が所定の判定値ＥＡ0 以下に低下した場合には燃料増量制御を停止するようにしている。前述したように、点火時期フィードバック補正量ＥＡは燃焼悪化の程度が大きいほど増大する。このため、フィードバック補正量ＥＡが上限値ＥＡMAX まで増大して、これ以上点火時期を進角することによっては回転数を維持できないと判断された場合には点火時期回転数制御に加えて燃料増量制御が実行される。
【００５９】
燃料増量制御が実行されると、点火時期フィードバック補正量ＥＡはある程度まで減少するが、この状態で燃料増量制御が停止されるとＥＡは再度上限値ＥＡMAX まで増大してしまい、点火時期回転数制御によっては回転数を維持できなくなる。一方、燃料増量制御を実施中に機関が暖機され燃焼状態が改善されるにつれて、点火時期フィードバック補正量ＥＡは減少して行く。この状態で燃料増量制御を停止すると点火時期フィードバック補正量ＥＡは再度上昇するが、燃料増量制御停止前にＥＡがある程度まで低下していれば、燃料増量制御を停止した後もＥＡの値は上限値ＥＡMAX より小さな値になり点火時期回転数制御のみで回転数を維持可能となる。本実施形態では、予め実験等により燃料増量制御を停止しても点火時期回転数制御のみで回転数を維持可能となるフィードバック補正量ＥＡの判定値ＥＡ0 （ＥＡ0 はＥＡMAX より小さい値となる）を決定しておき、燃料増量制御中に点火時期フィードバック補正量ＥＡがこの判定値ＥＡ0 まで低下した場合には燃料増量制御を停止するようにしている。これにより、燃焼状態が改善された後は、点火時期回転数制御のみにより機関回転数が目標回転数に維持されるようになり、機関燃料消費量の増大や排気性状の悪化が抑制される。
【００６０】
図５は、本実施形態の燃料増量制御停止操作を説明するフローチャートである。本操作は、ＥＣＵ１０により一定時間毎に実行されるルーチンにより行われる。
図５において操作がスタートすると、ステップ５０１では現在燃料増量制御が実施中か否かが燃料増量制御実行フラグＦＮの値に基づいて判定され、ＦＮ≠１の場合には、燃料増量制御は実行されていないため、本操作は直ちに終了する。また、ステップ５０１で現在燃料増量制御実施中である場合には、次にステップ５０３で点火時期フィードバック補正量ＥＡの値に基づいて、燃料増量制御を停止すべきか否かが判定される。すなわち、ステップ５０３でＥＡが判定値ＥＡ0 以下に低下していた場合には、燃料増量制御を停止しても点火時期回転数制御のみによって機関回転数の維持が可能であるためステップ５０５に進み燃料増量制御実行フラグＦＮの値を０にセットして操作を終了する。これにより、図４ステップ４０３、４０７で燃料増量制御が停止されるとともに、次回の操作実行時からはステップ５０１の後直ちに操作が終了するようになる。また、ステップ５０３でＥＡ＞ＥＡ0 であった場合には、まだ充分に機関燃焼状態が改善されておらず燃料増量制御を停止すると点火時期回転数制御のみでは回転数を維持することが困難になるため、燃料増量制御実行フラグＦＮの値は１のままに維持して操作を終了する。これにより、図４の操作では燃料の増量が継続される。
（２）第２の実施形態
第１の実施形態では、点火時期フィードバック補正量ＥＡの値が判定値ＥＡ0 以下になると直ちに燃料増量制御を停止しているが、実際には燃焼状態悪化時には回転数が一定せず変動が大きくなる場合がある。回転数が変動すると、それに応じてフィードバック補正量ＥＡの値も増減するため、実際には燃焼状態は充分に改善されていないにもかかわらず短時間フィードバック補正量ＥＡの値が判定値ＥＡ0 より低下してしまう場合がある。このような場合には、ＥＡの値が判定値ＥＡ0 以下になったときに直ちに燃料増量制御を停止すると点火時期回転数制御のみでは回転数を維持できなくなるおそれがある。
【００６１】
そこで、本実施形態では、フィードバック補正量ＥＡが判定値ＥＡ0 以下に低下した場合に直ちに燃料増量制御を停止せず、ＥＡがＥＡ0 以下になった状態が所定の時間継続した場合にのみ燃料増量制御を停止するようにしている。これにより、本来燃料増量制御を停止すべきでない時に誤って燃料増量制御が停止される事態が防止されるようになる。
【００６２】
図６は、本実施形態の燃料増量制御停止操作を説明するフローチャートである。本操作はＥＣＵ１０により一定時間毎に実行される。
図６の操作では、図５の操作と同様、現在燃料増量制御が実行中か否かが判定され（ステップ６０１）、実行中の場合には更に、点火時期フィードバック補正量ＥＡの値が判定値ＥＡ0 以下に低下しているか否かが判定される（ステップ６０３）。そして、ＥＡ≦ＥＡ0 であった場合にはステップ６０５に進み、カウンタＣＴの値を１増大させる。カウンタＣＴの値は、ステップ６０３でＥＡ＞ＥＡ0 であった場合には常にステップ６１１で０にリセットされているため、ステップ６０５におけるＣＴの値はステップ６０３においてＥＡ≦ＥＡ0 が成立した状態が継続した時間に対応する値となる。
【００６３】
ステップ６０７では、ＥＡ≦ＥＡ0 の状態の継続時間が所定時間ＣＴ1 に到達したか否かが判定される。そして、ＥＡ≦ＥＡ0 の状態がＣＴ1 以上継続している場合には、機関燃焼状態は真に改善されており、燃料増量制御を停止しても回転数の維持は可能となっていると判断できるため、ステップ６０９で燃料増量制御実行フラグＦＮの値を０にセットして操作を終了する。これにより、図４では燃料増量制御が停止される。
（３）第３の実施形態
本実施形態では、燃焼改善の程度を判定するパラメータとして機関始動時からの冷却水温度上昇幅を使用する。機関始動時から冷却水温度が或る幅だけ上昇した場合には機関各部の温度も冷却水温度上昇幅に対応した温度だけ上昇している。このため、吸気ポートや気筒内温度も冷却水温度上昇幅に対応した温度だけ上昇しており、それに応じて機関の燃焼状態も改善されていると考えられる。
【００６４】
そこで、本実施形態では機関始動時の冷却水温度ＴＷ0 を記憶しておき、燃料増量制御実施中に機関冷却水温度ＴＷを監視するとともに、始動時からの冷却水温度上昇ＤＴＷ（＝ＴＷ−ＴＷ0 ）が判定値ＤＴＷ1 以上になったときに燃料増量制御を停止する。判定値ＤＴＷ1 は予め始動時の冷却水温度を変えて実際に機関を運転し、燃料増量制御を停止しても点火時期回転数制御のみによって回転数が維持可能となる冷却水温度上昇幅を実測した結果に基づいて設定される。
【００６５】
図７は、本実施形態の燃料増量制御停止操作を説明するフローチャートである。本操作は、ＥＣＵ１０により一定時間毎に実行されるルーチンにより行われる。
図７で操作がスタートすると、ステップ７０１では冷却水温度センサ９で検出された機関冷却水温度ＴＷが読み込まれる。そして、ステップ７０３では今回の操作実行が機関始動操作開始直後のものであるか否かが判定され、今回の操作実行が機関始動操作開始後最初に実施されていた場合には、ステップ７０５に進み、現在の機関冷却水温度ＴＷを機関始動時冷却水温度ＴＷ0 として記憶する。
【００６６】
現在機関始動操作開始直後でない場合には、ステップ７０７に進み、現在燃料増量制御が実行されているか否かが燃料増量制御実行フラグＦＮの値に基づいて判定される。現在燃料増量制御実行中であった場合には、次にステップ７０９に進み、機関始動時からの冷却水温度上昇分ＤＴＷをＤＴＷ＝ＴＷ−ＴＷ0 として算出する。そして、ステップ７１１では冷却水温度上昇幅ＤＴＷが所定の判定値ＤＴＷ1 以上になっているか否かを判定し、ＤＴＷ≧ＤＴＷ1 の場合のみ燃料増量制御実行フラグＦＮの値を０にセットする。
【００６７】
これにより、図４の操作では燃料増量制御が停止され、燃料消費量の増大と排気性状の悪化とが抑制される。
なお、本実施形態では、冷却水温度上昇幅ＤＴＷのみに基づいて燃料増量制御の停止可否を判断しているが、図５と同様に点火時期フィードバック補正量ＥＡの値が所定値ＥＡ0 以下になったか否かを判定し、ＥＡ≦ＥＡ0 とＤＴＷ≧ＤＴＷ1 との２つの条件が成立した時にのみ燃料増量制御を停止するようにしても良い。
（４）第４の実施形態
本実施形態では、燃料増量制御実施中に排気通路に配置した空燃比センサ１３、１５に基づく空燃比フィードバック制御が開始された場合に燃料増量制御を停止する。
【００６８】
本実施形態では機関始動後空燃比センサ１３、１５の温度がセンサの活性化温度まで上昇して空燃比センサ１３、１５の出力が安定すると空燃比フィードバック制御が開始される。空燃比フィードバック制御では、機関燃料噴射量は空燃比センサ１３、１５で検出した機関排気空燃比（機関燃焼空燃比）が所定の目標空燃比（例えば理論空燃比）になるように機関燃料噴射量がフィードバック制御される。
【００６９】
空燃比フィードバック制御が開始されるのは、上述したように排気通路に配置された空燃比センサ１３、１５の温度が充分に上昇して活性化温度に到達したときであり、この場合には機関各部の温度もある程度上昇しているため機関の燃焼状態は改善されている。また、空燃比フィードバック制御が開始されると実際の機関燃焼空燃比が目標空燃比に一致するように燃料噴射量がフィードバック制御されるため、例えば重質燃料の使用により燃焼空燃比がリーン化して燃焼が悪化したような場合には、空燃比フィードバック制御により燃焼空燃比が目標空燃比に一致するまで燃料噴射量が増量され、燃焼状態が適正化されるため燃料増量制御を実施する必要はなくなる。このため、本実施形態では空燃比フィードバック制御が開始された場合には燃料増量制御を停止するようにしている。
【００７０】
図８は、本実施形態の燃料増量制御停止操作を説明するフローチャートである。本操作はＥＣＵ１０により一定時間毎に実行される。
図８において、ステップ８０１では、前述の各実施形態と同様に燃料増量制御実行フラグＦＮの値に基づいて、現在燃料増量制御を実行中か否かが判定される。現在燃料増量制御実行中の場合には、次にステップ８０３に進み空燃比フィードバック制御実行フラグＦＸの値が１（実行）に設定されているか否かが判定される。空燃比フィードバック制御実行フラグＦＸは、別途ＥＣＵ１０により実行されるルーチンにより、空燃比センサ１３、１５の温度が上昇してセンサ出力が安定したときに１（実行）にセットされる。また、フラグＦＸの値が１にセットされると、別途ＥＣＵ１０により実行される空燃比フィードバック制御ルーチンにより機関燃料噴射量は燃焼空燃比が目標空燃比に一致するように制御されるようになる。なお、本実施形態における空燃比フィードバック制御は、特定の形式のものに限定されるわけではなく，機関燃焼空燃比を目標空燃比に一致させるように機関燃料噴射量を制御するものであれば公知のいずれの形式の制御も使用可能である。
【００７１】
本実施形態では、図８ステップ８０３で現在空燃比フィードバック制御実施中（ＦＸ＝１）である場合にはステップ８０５で燃料増量制御実行フラグＦＮの値は０にセットされる。これにより、図４の操作では燃料増量が停止され、機関燃料消費量の増大と排気性状の悪化とが抑制されるようになる。
なお、本実施形態においても空燃比フィードバック制御が開始されたことと、点火時期フィードバック補正量ＥＡの値が判定値ＥＡ0 以下に低下したこととの２つの条件が同時に成立した場合にのみ燃料増量制御を停止するようにしても良い。
（５）第５の実施形態
本実施形態では、機関始動時からの機関吸入空気量の積算値が所定量に到達した場合に機関燃焼状態が改善されたと判断して燃料増量制御を停止する。
【００７２】
機関吸入空気量は機関で生じた燃焼、すなわち機関の熱発生量に対応している。すなわち機関始動時からの機関吸入空気量積算値が大きければ、機関始動時から機関で発生した熱量も大きくなっており、機関各部の温度もそれに応じて上昇しており、機関燃焼状態も改善されていると考えられる。そこで、本実施形態では機関始動時からの吸入空気量積算値を燃焼状態判定のためのパラメータとして使用し、積算値が所定の判定値に到達したときに燃料増量制御を停止する。
【００７３】
図９は、本実施形態の燃料増量制御停止操作を説明するフローチャートである。本操作は、ＥＣＵ１０により一定時間毎に実行される。
図９で操作がスタートすると、ステップ９０１では、吸気圧センサ３で検出された吸気圧力ＰＭと機関回転数ＮＥとに基づいて、予め定めた関係から機関吸入空気量ＤＱ（リットル／分）が算出される。本実施形態では、予め機関吸入空気量と吸入空気量圧力ＰＭと機関回転数ＮＥとの関係が実験により求められており、ＥＣＵ１０のＲＯＭにＰＭとＮＥとを用いた二次元数値テーブルの形で格納されている。ステップ９０１ではこの数値テーブルに基づいてＰＭとＮＥとの値から機関吸入空気量が算出される。
【００７４】
次に、ステップ９０３では、機関始動時からの吸入空気量の積算値ΣＱが、
ΣＱ＝ΣＱ＋Ｋ×ＤＱとして算出される。ここで、Ｋは図９の操作の実行間隔により定まる定数であり、Ｋ×ＤＱは前回本操作実行時から今回本操作実行時までに機関に吸入された空気量を表している。
そして、ステップ９０５では、現在燃料増量制御を実行中か否かが判定され、実行中の場合にはステップ９０７で現在までの機関吸入空気量の積算値ΣＱが所定の判定値Ｑ1 に到達したか否かを判定する。ここで、Ｑ1 は機関燃焼が改善されたと判定できる吸入空気量積算値であり、詳細には実験により設定される。
【００７５】
ステップ９０７で機関始動時からの吸入空気量積算値ΣＱが判定値Ｑ1 に到達している場合には、ステップ９０９で燃料増量制御フラグＦＮの値は０にセットされる。
これにより、図４の操作では燃料増量が停止され、機関燃料消費量の増大と排気性状の悪化とが抑制される。なお、本実施形態においても、機関始動時からの吸入空気量積算値ΣＱが判定値Ｑ1 に到達したことと、点火時期フィードバック補正量ＥＡが所定値ＥＡ0 以下になったこととの両方が成立した場合にのみ燃料増量制御を停止するようにしても良い。
（６）第６の実施形態
本実施形態では、機関始動時からの運転時間が所定の判定値に到達したときに機関燃焼状態が改善されたと判断して燃料増量制御を停止する。機関始動時からの運転時間は機関の発生した熱量に対応しており、運転時間が長くなればそれに応じて機関の発生した熱量も大きくなっているため、機関各部の温度も上昇している。そこで、本実施形態では機関始動時からの運転時間を燃焼状態のパラメータとして使用し、燃料増量制御停止の可否を判定している。
【００７６】
図１０は、本実施形態の燃料増量制御停止操作を説明するフローチャートである。本操作は、ＥＣＵ１０により一定時間毎に実行されるルーチンにより行われる。図１０、ステップ１００１では計時カウンタＣＴの値が１増大される。カウンタＣＴの初期値は０にセットされており、本操作は機関の始動操作開始（クランキング開始）時から一定時間毎に実行される。このため、ＣＴの値は機関始動時からの経過時間（運転時間）に対応した値となる。
【００７７】
次いで、ステップ１００３では現在燃料増量制御を実施中か否かが判定され、実施中であった場合にはステップ１００５でカウンタＣＴの値が所定の判定値ＣＴ2 に到達したか否かが判定される。そして、ＣＴ≧ＣＴ2 であった場合にはステップ１００７で燃料増量制御実行フラグＦＮの値が０にセットされる。
これにより、図４の操作では燃料増量が停止され、機関燃料消費量の増大と排気性状の悪化とが抑制される。なお、上記判定値ＣＴ2 は詳細には実際の機関を用いた実験により設定される。
（７）第７の実施形態
本実施形態では、第１の実施形態と同様に点火時期フィードバック補正量ＥＡが所定値ＥＡ0 以下になったことを燃料増量制御停止可否の判定条件としているが、フィードバック補正量ＥＡが判定値ＥＡ0 以下になっただけでは燃料増量制御を停止せず、更に機関の運転状態が所定の安定条件を満たしている場合にのみ燃料増量制御を停止する。
【００７８】
例えば、フィードバック補正量ＥＡが判定値ＥＡ0 以下になった場合でも、機関回転数が目標回転数より大幅に低く、しかも回転数が徐々に低下しているような場合には燃料増量制御を停止すると点火時期回転数制御のみでは回転数を制御することが困難であるか、或いは制御可能であっても実際の機関回転数を目標回転数に一致させるのに長時間を要する場合がある。
【００７９】
そこで、本実施形態では、フィードバック補正量ＥＡが判定値ＥＡ0 以下になった場合に、更に目標回転数と実際の機関回転数との差ＤＮＥ、及び回転数ＮＥの時間変化率ＤＴＮＥとが所定の安定条件を満たしている場合にのみ燃料増量制御を停止するようにしている。
図１１は、本実施形態の燃料増量制御停止操作を説明するフローチャートである。本操作はＥＣＵ１０により一定時間毎に実行されるルーチンにより行われる。
【００８０】
図１１の操作において、ステップ１１０１から１１０７では、目標回転数ＮＥ0 と現在の回転数ＮＥとの差ＤＮＥ（＝ＮＥ0 −ＮＥ）と回転数ＮＥの時間変化率ＤＴＮＥ（＝ＮＥ−ＮＥi- 1）が算出される。そして、ステップ１１０９では現在燃料増量制御実施中か否かが、またステップ１１１１では図３の操作で設定される点火時期フィードバック補正量ＥＡの値が前述の判定値ＥＡ0 以下になったか否かが判定され、ＦＮ≠１またはＥＡ＞ＥＡ0 であった場合には燃料増量制御実行フラグの値は１のままに保持して操作を終了する。
【００８１】
ステップ１１０９とステップ１１１１でＦＮ＝１、かつＥＡ≦ＥＡ0 であった場合には、次にステップ１１１３とステップ１１１５で現在の機関運転状態が所定の安定条件を満たしているか否かが目標回転数と現在の回転数との差ＤＮＥと回転数の時間変化率ＤＴＮＥとに基づいて判定される。
本実施形態では、ＤＮＥ≦０（ステップ１１１３）とＤＴＮＥ≧−Ｋ2 （ステップ１１１５）（Ｋ2 は正の定数）のいずれか一方の条件を満たしている場合には機関運転状態が安定条件を満たしていると判定される。すなわち、現在の機関回転数が目標回転数ＮＥ0 より高い場合（ＤＮＥ≦０）、もしくは機関回転数の変化率があまり大きな速度で低下中でない場合（ＤＴＮＥ≧−Ｋ2 ）には機関運転状態は安定条件を満たしていると判定され、この場合にはステップ１１１７で燃料増量制御実行フラグＦＮの値は０にセットされる。これにより、燃料増量は停止され、機関燃料消費量の増大と排気性状の悪化とが抑制される。
【００８２】
一方、ステップ１１１３と１１１５でＤＮＥ＞０、かつＤＴＮＥ＜−Ｋ2 であった場合には、現在の機関回転数は目標回転数より低く、しかも機関回転数が比較的大きな速度で低下中であることを意味しているため、点火時期フィードバック補正量ＥＡの値が判定値より小さくなっていても燃料増量制御を停止すると点火時期回転数制御のみでは機関回転数を目標回転数に制御することが困難である可能性がある。このため、この場合には燃料増量制御実行フラグＦＮの値は１に維持したまま操作を終了し、燃料増量制御を継続する。これにより、燃料増量制御の停止により機関回転数が不安定になることが防止される。
（８）第８の実施形態
前述の各実施形態では、それぞれ燃料増量制御の停止可否が適切に判定されるが、図４に示した燃料増量制御操作では、燃料増量制御実行フラグＦＮの値が０にセットされると直ちに燃料増量が停止されるため、実際に機関に供給される燃料量は増量分ＥＴＡＵだけ急激に減少し、燃料量の急変に伴って回転数が一時的に急激に変化する可能性がある。
【００８３】
本実施形態では、前述の各実施形態で燃料増量制御が停止されたとき、すなわち燃料増量制御実行フラグの値が１から０に変化したときに、時間とともに徐々に燃料増量分を０まで減少するようにして急激な回転数変動が生じることを防止する。
図１２は、本実施形態の燃料増量制御操作を説明するフローチャートである。本操作は、図４の操作に代えてＥＣＵ１０により一定時間毎に実行されるルーチンとして行われる。
【００８４】
図１２において、ステップ１２０１は、基本燃料噴射量ＴＡＵCAL の算出操作を示す。ステップ１２０１は図４ステップ４０１と同一の操作である。
ステップ１２０３では燃料増量制御実行フラグの値が１か否かが判定される。ＦＮ＝１の場合には図４の操作と同様、ステップ１２０５で燃料噴射量ＴＡＵは所定の増量分ＥＴＡＵだけ増大される。
【００８５】
また、ステップ１２０３でＦＮ≠１、すなわち燃料増量制御が停止されていた場合には、次にステップ１２０７でフラグＸの値が１か否かが判定される。フラグＸは別途ＥＣＵ１０により実行されるルーチンにより、燃料増量制御実行フラグＦＮの値が１にセットされたときに１にセットされるフラグである。すなわち、フラグＸの値は機関始動後に燃料増量制御が実行されたか否かを表している。ステップ１２０７でＸ≠１、すなわち過去に燃料増量制御が実行されていない場合には、ステップ１２０９が実行され、図４ステップ４０７と同様、燃料噴射量ＴＡＵは、ＴＡＵ＝ＴＡＵCAL ＋ＰＴＡＵとして設定される。
【００８６】
一方、ステップ１２０７でＸ＝１であった場合、すなわち過去に燃料増量制御が実行され、その後燃料増量制御が停止されていた場合には、次にステップ１２１１では、燃料増量分ＥＴＡＵが所定量ΔＥＴＡＵだけ減量される。これにより燃料増量制御停止後、燃料増量分は操作実行毎にΔＥＴＡＵずつ徐々に低減される。また、ステップ１２１１でＥＴＡＵを低減した結果、ＥＴＡＵの値が負になった場合にはステップ１２０５に代えてステップ１２０９が実行される。これにより、燃料増量制御停止後、ＥＴＡＵは０になるまで徐々に減少するようになり、燃料増量制御停止に伴う回転数の急変が防止される。
（９）第９の実施形態
次に、本発明の別の実施形態について説明する。図４または図１２の燃料増量制御では燃料増量制御実施時には燃料増量分ＥＴＡＵの値は点火時期フィードバック補正量とは無関係に設定されていた。しかし、前述したように点火時期フィードバック補正量ＥＡの値は、燃焼状態の悪化程度に対応しており、燃焼状態の悪化程度が少ない場合（フィードバック補正量ＥＡの値が小さい場合）にはそれに応じて燃料増量分を小さく設定しても、回転数を目標回転数に制御することが可能なはずである。そこで、本実施形態では燃料増量制御実施時には点火時期フィードバック補正量のＥＡの値に応じて燃料増量制御における燃料増量分の値を変化させるようにしている。これにより、燃料増量制御における燃料の増量は必要最小限に抑制されるようになり、機関燃料消費量の増大と排気性状の悪化とが最小限に抑制される。
【００８７】
図１３は、図４または図１２に代えて実行される本実施形態の燃料増量制御操作を表すフローチャートである。本操作はＥＣＵ１０により一定時間毎に実行されるルーチンにより行われる。
本操作では、燃料増量制御実施時における燃料噴射量ＴＡＵは、
ＴＡＵ＝ＴＡＵCAL ×（１＋ＲＴＡＵ）＋ＰＴＡＵ
として算出される。すなわち、ＴＡＵCAL ×ＲＴＡＵが図４、図１２の燃料増量制御における燃料増量分ＥＴＡＵに相当する。また、ＲＴＡＵの値は点火時期フィードバック補正量ＥＡの値に応じて設定される。
【００８８】
図１３において操作がスタートすると、ステップ１３０１では基本燃料噴射量ＴＡＵCAL の算出が行われ、ステップ１３０３では燃料増量制御実行フラグＦＮの値が１か否かが判定される。また、ＦＮ≠１の場合にはステップ１３０９で燃料噴射量ＴＡＵの値はＴＡＵ＝ＴＡＵCAL ＋ＰＴＡＵとして設定される。ステップ１３０１、１３０３及びステップ１３０９は図４ステップ４０１、４０３及び４０７と同一の操作である。
【００８９】
一方、ステップ１４０３でＦＮ＝１であった場合、すなわち燃料増量を実施する場合には、本実施形態ではステップ１３０５に進み、点火時期フィードバック補正量ＥＡの値に基づいてＲＴＡＵの値が設定される。
図１４は、本実施形態におけるＲＴＡＵの値の設定を示す図である。本実施形態では、点火時期フィードバック補正量ＥＡの値が正の所定値ＥＡ1 以下の場合にはＲＴＡＵの値は０に設定され、第２の所定値ＥＡ2 （ＥＡ2 ＞ＥＡ 1）より大きい場合には一定値ＲＴＡＵ 1（ＲＴＡＵ1 ＞０）に設定される。また、ＥＡの値がＥＡ1 ≦ＥＡ≦ＥＡ2 の領域では、ＲＴＡＵの値はＥＡの増大とともに０からＲＴＡＵ1 まで直線的に増大するように設定される。
【００９０】
そして、ステップ１３０７では、上記により設定したＲＴＡＵの値を用いて燃料噴射量ＴＡＵが、ＴＡＵ＝ＴＡＵCAL ×（１＋ＲＴＡＵ）＋ＰＴＡＵとして設定される。
これにより、本実施形態では燃料増量制御実施時に燃焼悪化の程度に応じて燃料増量分（ＴＡＵCAL ×ＲＴＡＵ）が設定されるようになり、燃料増量量が必要最小限に抑制されるようになる。
【００９１】
また、例えば図１４のＥＡ1 の値を、第１の実施形態において燃料増量制御を停止する点火時期フィードバック補正量の判定値ＥＡ0 に等しく設定すれば、ＲＴＡＵの値はＥＡの低下とともに徐々に減少し、ＥＡ＝ＥＡ0 となったときに０になるため、燃料増量制御が停止されるときの燃料噴射量の変動がなくなり、燃料増量制御停止に伴う回転数の変動を防止することが可能となる。
【００９２】
【発明の効果】
各請求項に記載の発明によれば、機関アイドル運転中に機関の燃焼が悪化した場合に燃料増量を実施する場合に、機関の燃焼が安定したことを適切に判断して燃料増量を停止することができるため、機関燃料消費量の増大と機関排気性状の悪化とを最小限に抑制することが可能となる共通の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を自動車用内燃機関に適用した場合の実施形態の概略構成を説明する図である。
【図２】アイドル回転数制御操作を説明するフローチャートである。
【図３】アイドル回転数制御操作を説明するフローチャートである。
【図４】燃料増量制御操作を説明するフローチャートである。
【図５】燃料増量制御停止操作の一実施形態を説明するフローチャートである。
【図６】燃料増量制御停止操作の別の実施形態を説明するフローチャートである。
【図７】燃料増量制御停止操作の別の実施形態を説明するフローチャートである。
【図８】燃料増量制御停止操作の別の実施形態を説明するフローチャートである。
【図９】燃料増量制御停止操作の別の実施形態を説明するフローチャートである。
【図１０】燃料増量制御停止操作の別の実施形態を説明するフローチャートである。
【図１１】燃料増量制御停止操作の別の実施形態を説明するフローチャートである。
【図１２】燃料増量制御操作の図４とは異なる実施形態を説明するフローチャートである。
【図１３】燃料増量制御操作の図４、図１２とは異なる実施形態を説明するフローチャートである。
【図１４】図１３の操作に用いる変数の設定を示す図である。
【符号の説明】
１…内燃機関本体
５、６…クランク角センサ
１０…電子制御ユニット（ＥＣＵ）
１６…電子制御スロットル弁
１１０…点火回路
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の制御装置に関し、詳細には機関アイドル運転時に機関回転数を目標回転数に制御する内燃機関の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
機関アイドル運転時に機関回転数を所定の目標回転数に維持する制御装置が一般に知られている。
例えば、この種の制御装置の例としては特開平５−２２２９９７号公報に記載されたものがある。同公報の装置は、機関始動後のアイドル運転時に機関回転数が予め定めた目標回転数に一致するように、機関吸入空気量と点火時期とをフィードバック制御することにより、アイドル回転数を一定に維持するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、機関始動時、特に機関の冷間始動時には燃焼の悪化が生じやすく機関回転数が不安定になる場合がある。
例えば、機関吸気ポートに燃料を噴射する燃料噴射弁を備えた機関では、機関冷間始動時には噴射された燃料が、低温のため気化せずに液体のまま吸気ポート壁面に付着して気化燃料の濃度が不十分になる場合がある。特に、揮発性の低い燃料（重質燃料）を使用した場合には、機関冷間始動時には燃料の気化が不十分になり、実際に気筒内に吸入される気化燃料の量が減少するため、気筒内の混合気の空燃比のリーン化による燃焼の悪化が生じ易い。このような場合には、特開平５−２２２９９７号公報の装置のように吸入空気量による回転数制御を行っていると、燃焼の悪化の程度が増大し機関回転数が更に不安定になる場合がある。
【０００４】
すなわち、吸入空気量による回転数制御では燃焼が悪化して機関回転数が低下すると、吸入空気量を増大して回転数を上昇させるためにスロットル弁開度を増大する操作が行われる。ところが、燃料の気化が不十分な状態でスロットル弁開度を増大すると、スロットル弁下流側の吸気管負圧が低下（絶対圧力が上昇）するため、吸気ポート壁面に付着した燃料は更に気化しにくくなり混合気の空燃比は更にリーン化してしまい、燃焼の悪化が増幅される場合が生じるのである。
【０００５】
本願出願人は、上記問題を解決するために既に特願平１１−９８８９７号で、機関始動時の回転数をスロットル弁開度（機関吸入空気量）を調整することにより制御するとともに、機関燃焼悪化が生じた場合にはスロットル弁開度調整による回転数制御を停止して機関点火時期調整による回転数制御に切り換える制御装置を提案している。
【０００６】
同公報の装置では機関始動時のピーク回転数や回転変動等に基づいて機関燃焼状態の悪化を判断し、悪化が生じている場合にはスロットル弁開度調整による回転数制御を停止して、機関点火時期調整による回転数制御または燃料噴射量増量による回転数制御への切り換えを行うことにより燃焼悪化時にも機関回転数を目標回転数に維持することを可能としている。
【０００７】
しかし、機関に供給する燃料を増量すると機関の燃料消費量が増大するのみならず、排気中の未燃ＨＣ、ＣＯ成分が増大して機関の排気性状が悪化する問題が生じる。このため、機関燃焼悪化時に燃料増量による回転数制御を実施した場合には、機関の燃焼が安定した後できるだけ早い時期に燃料増量を停止することが好ましい。ところが、上記出願では機関燃焼悪化を判断して燃料増量を行っているものの、燃料増量の停止タイミング、すなわち機関燃焼が安定したことの判断についてはなにも考慮されていない。
【０００８】
このため、上記出願の装置では機関の燃焼が安定した後も不必要な燃料増量が行われる可能性があり、排気性状の悪化を生じるおそれがある。
本発明は、上記問題に鑑み機関アイドル運転中に機関の燃焼が悪化した場合に燃料増量を実施して機関回転数を目標回転数に維持する場合に、機関の燃焼が安定したことを適切に判断して燃料増量を停止することにより、機関燃料消費量の増大と機関排気性状の悪化を防止可能な内燃機関の制御装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明によれば、機関アイドル運転中に、機関回転数に応じて機関吸入空気量をフィードバック制御する吸気量回転数制御により機関回転数を予め定めた目標回転数に制御し、前記吸気量回転数制御実施中に吸気量回転数制御によっては機関回転数を目標回転数に制御できないと判断される場合には吸気量回転数制御から、機関回転数に応じて機関点火時期をフィードバック制御することにより機関回転数を目標回転数に制御する点火時期回転数制御に切り換えて機関回転数を目標回転数に制御し、更に前記点火時期回転数制御実施中に、点火時期回転数制御によっては機関回転数を目標回転数に制御できないと判断される場合には、点火時期回転数制御に加えて機関に供給する燃料量を増量することにより機関回転数を目標回転数に制御する燃料増量制御を行う、内燃機関の制御装置において、更に、前記燃料増量制御実施中に前記点火時期回転数制御における点火時期フィードバック補正量が予め定めた所定値以下になったときには前記燃料増量制御を停止する、内燃機関の制御装置が提供される。
【００１０】
すなわち、請求項１の発明では燃料増量制御中に点火時期フィードバック補正量が所定値以下まで低下した場合には燃料増量制御を中止する。点火時期回転数制御では、燃焼が悪化して回転数が低下すると点火時期を進角させて回転を上昇させるために点火時期フィードバック補正量は増大する。このフィードバック補正量が上限値付近まで増大して、それ以上点火時期を進角させることによっては回転数を上昇できなくなると点火時期回転数制御を実行したままで燃料増量が行われる。この場合、燃焼の悪化が継続しているとフィードバック補正量はそのまま大きな値に維持されるが、機関の燃焼が改善されるとフィードバック補正量は徐々に低下する。このため、燃料増量制御実施中にフィードバック補正量がある程度まで低下した場合には、フィードバック補正量に再度増大する余地が生じるため点火時期回転数制御に余裕が生じる。このため、燃料増量制御実施中に点火時期フィードバック補正量が充分低い値まで低下した場合には、燃料増量を停止しても点火時期回転数制御のみで回転数を目標回転数に維持可能になる。本発明では点火時期回転数制御のフィードバック補正量が所定値まで低下した場合には、点火時期回転数制御のみによりアイドル回転数を目標回転数に維持可能であると判断し燃料増量制御を停止する。これにより、燃料増量制御による機関燃料消費量の増大と排気性状の悪化とが防止される。
【００１１】
請求項２に記載の発明によれば、更に、前記点火時期フィードバック補正量が予め定めた所定値以下になった状態が予め定めた所定時間継続するまで前記燃料増量制御を継続し、前記所定時間継続後に前記燃料増量制御を停止する、請求項１に記載の内燃機関の制御装置が提供される。
すなわち、請求項２の発明では燃料増量制御実施中に点火時期フィードバック補正量が所定値以下に低下した状態が生じても直ちには燃料増量制御を停止しないで、フィードバック補正量が低下した状態が所定時間継続したときに初めて燃料増量制御を停止する。燃焼の悪化が生じた場合には、燃料増量制御中も機関回転数が変動する場合があり、点火時期フィードバック補正量もこの回転変動に応じて増減する。このため、燃焼の悪化が改善されていない場合でも点火時期フィードバック補正量が短時間低下する場合が生じる可能性がある。このように、フィードバック補正量の変動により一時的にフィードバック補正量が所定値以下になった場合に、燃焼状態が改善されていないにもかかわらず燃料増量制御を停止すると、機関回転数が不安定になり再度燃料増量制御を開始する必要が生じる場合がある。本発明では、フィードバック補正量が所定時間継続して低い値に維持された場合にのみ燃料増量制御を停止するようにしているため、燃料増量制御は燃焼状態が改善された場合にのみ停止されるようになり、燃焼状態の悪化が続いているにもかかわらず誤って燃料増量制御が停止される事態が防止される。
【００１２】
請求項３に記載の発明によれば、更に、機関冷却水温度を検出するとともに、前記燃料増量制御実施中に、前記点火時期回転数制御における点火時期フィードバック補正量が予め定めた所定値以下であり、かつ機関始動時からの冷却水温度の上昇幅が予め定めた所定値以上になったときに前記燃料増量制御を停止する、請求項１に記載の内燃機関の制御装置が提供される。
【００１３】
すなわち、請求項３の発明では、点火時期フィードバック補正量が所定値以下になり、しかも機関始動時から機関冷却水温度が所定幅以上上昇した場合には燃料増量制御を停止する。機関冷却水温度が所定幅以上上昇したことは、機関始動時から機関の各部分に冷却水温度上昇分に相当する熱量が与えられたことを意味する。このため、気筒や吸気ポート温度も機関始動時から所定量以上上昇しており、燃料の気化状態も改善していると考えられる。従って、機関始動時から所定幅以上冷却水温度が上昇した場合には燃料増量制御を停止しても燃焼の悪化は生じない。これにより、本発明では簡易に燃料増量制御の停止時期を判断することが可能となっている。
【００１４】
請求項４に記載の発明によれば、更に、予め定めた空燃比フィードバック制御条件が成立したときに、機関排気通路に配置された空燃比センサ出力に基づいて機関空燃比をフィードバック制御する空燃比フィードバック制御を開始するとともに、前記燃料増量制御実施中に、前記点火時期回転数制御における点火時期フィードバック補正量が予め定めた所定値以下であり、かつ前記空燃比フィードバック制御が開始されたときに前記燃料増量制御を停止する、請求項１に記載の内燃機関の制御装置が提供される。
【００１５】
すなわち、請求項４の発明では、点火時期フィードバック補正量が所定値以下になり、しかも空燃比フィードバック制御が開始されたときに燃料増量制御を停止する。空燃比フィードバック制御は、例えば機関排気通路に配置された空燃比センサの温度が上昇して空燃比に対応した信号を出力可能となったときに開始される。空燃比フィードバック制御が開始されると、機関の燃料噴射量は機関燃焼空燃比が目標空燃比に一致するようにフィードバック制御される。従って、空燃比フィードバック制御が開始されると機関燃焼空燃比のリーン化は解消されるため燃料増量制御を実施する必要はなくなる。本発明では、空燃比フィードバック制御が開始されたときに燃料増量制御を停止することにより、燃料増量制御の停止時期が適切に判断されるため、機関燃料消費量の増大や機関排気性状の悪化が防止される。
【００１６】
請求項５に記載の発明によれば、機関アイドル運転中に、機関回転数に応じて機関吸入空気量をフィードバック制御する吸気量回転数制御により機関回転数を予め定めた目標回転数に制御し、前記吸気量回転数制御実施中に吸気量回転数制御によっては機関回転数を目標回転数に制御できないと判断される場合には吸気量回転数制御から、機関回転数に応じて機関点火時期をフィードバック制御することにより機関回転数を目標回転数に制御する点火時期回転数制御に切り換えて機関回転数を目標回転数に制御し、更に前記点火時期回転数制御実施中に、点火時期回転数制御によっては機関回転数を目標回転数に制御できないと判断される場合には、点火時期回転数制御に加えて機関に供給する燃料量を増量することにより機関回転数を目標回転数に制御する燃料増量制御を行う、内燃機関の制御装置において、更に、機関始動後の機関吸入空気量の積算値を算出するとともに、前記燃料増量制御実施中に、前記機関始動後の吸入空気量積算値が予め定めた所定値に到達したときには前記燃料増量制御を停止する、内燃機関の制御装置が提供される。
【００１７】
すなわち、請求項５の発明では、機関始動後の吸入空気量の積算値が所定値に到達したときに燃料増量制御を停止する。機関に吸入される空気量は、機関で燃焼により発生する熱量に対応している。従って、始動後に機関に吸入された空気量の積算値は始動後機関で発生した熱量の合計値を表すパラメータとして使用できる。機関始動後、機関で所定量の熱量が発生した場合には気筒や吸気ポート温度の温度も上昇しており燃料の気化状態も改善していると考えられ、燃料増量制御を停止しても点火時期回転数制御或いは吸気量回転数制御で充分に回転数を目標回転数に維持することが可能である。このため、機関始動後の吸入空気量積算値が所定値に到達したときに燃料増量制御を停止することにより、燃料増量制御の停止時期が適切に判断されるため、機関燃料消費量の増大や機関排気性状の悪化が防止される。
【００２０】
請求項６に記載の発明によれば、機関アイドル運転中に、機関回転数に応じて機関吸入空気量をフィードバック制御する吸気量回転数制御により機関回転数を予め定めた目標回転数に制御し、前記吸気量回転数制御実施中に吸気量回転数制御によっては機関回転数を目標回転数に制御できないと判断される場合には吸気量回転数制御から、機関回転数に応じて機関点火時期をフィードバック制御することにより機関回転数を目標回転数に制御する点火時期回転数制御に切り換えて機関回転数を目標回転数に制御し、更に前記点火時期回転数制御実施中に、点火時期回転数制御によっては機関回転数を目標回転数に制御できないと判断される場合には、点火時期回転数制御に加えて機関に供給する燃料量を増量することにより機関回転数を目標回転数に制御する燃料増量制御を行う、内燃機関の制御装置において、更に、前記燃料増量制御実施中に、前記点火時期回転数制御における点火時期フィードバック補正量が予め定めた所定値以下であり、かつ前記目標回転数と現在の機関回転数との差及び現在の機関回転数の変化率とが予め定めた安定条件を満足する場合には前記燃料増量制御を停止する、内燃機関の制御装置が提供される。
【００２１】
すなわち、請求項６の発明では点火時期フィードバック補正量が所定値以下になり、しかも機関の運転状態が所定の安定条件を満足する場合に燃料増量制御を停止する。点火時期フィードバック補正量は機関回転数の変動に応じて増減するため、燃焼悪化時の機関回転数変動により点火時期フィードバック補正量が一時的に所定値以下になる場合も生じる。このため、フィードバック補正量のみに基づいて燃料増量制御を停止していると、燃焼が改善されていないにもかかわらず燃料増量制御が停止されてしまう場合が生じる可能性がある。本発明では、点火時期フィードバック補正量が所定値以下になった場合には、現在の機関回転数と目標回転数との偏差、及び現在の機関回転数の変化率とから現在機関が所定の安定状態で運転されているか否か、すなわち燃料増量制御を停止しても回転数制御が可能な運転領域で運転されているか否かを判定し、所定の安定状態で運転されている場合にのみ燃料増量制御を停止する。例えば、目標回転数との偏差が正であり（すなわち、現在の機関回転数が目標回転数より低く）、かつ機関回転数の変化率が負（すなわち機関回転数が低下中）であるような場合にはたとえ点火時期フィードバック補正量が所定値より低下していても燃焼の悪化程度が大きく機関の運転が安定しない。このため、このような場合には燃料点火時期フィードバック補正量が低下していても燃料増量制御を継続する。これにより、燃料増量制御は燃焼状態が改善された場合にのみ停止されるようになり、燃焼状態の悪化が続いているにもかかわらず誤って燃料増量制御が停止される事態が防止される。
【００２２】
請求項７に記載の発明によれば、前記燃料増量制御を停止する際には、燃料増量分を時間とともに、徐々にゼロまで減少させる、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置が提供される。
すなわち、請求項７の発明では請求項１から請求項６において、燃料増量制御を停止する際には徐々に燃料増量分を減少させ、通常の燃料噴射量に戻すようにしている。これにより、燃料噴射量の急激な変化によるトルク変動が発生することが防止される。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は本発明を自動車用内燃機関に適用した場合の全体構成を示す概略図である。図１において、１は内燃機関本体、２は機関１の吸気通路に設けられたサージタンク、２ａはサージタンク２と各気筒の吸気ポートを接続する吸気マニホルド、１６はサージタンク２の上流側の吸気通路に配置されたスロットル弁、７は機関１の各気筒の吸気ポートに加圧燃料を噴射する燃料噴射弁である。
【００２４】
本実施形態では、スロットル弁１６はステッパモータ等のアクチュエータ１６ａを備えており、後述するＥＣＵ１０から入力する制御信号に応じた開度をとる形式のものが使用されている。すなわち、本実施形態のスロットル弁１６としては、運転者のアクセルペダル操作量とは無関係な開度をとることができる、いわゆる電子制御スロットル弁が用いられている。また、スロットル弁１６にはスロットル弁の動作量（開度）に応じた電圧信号を発生するスロットル開度センサ１７が設けられている。
【００２５】
図１において１１は各気筒の排気ポートを共通の集合排気管１４に接続する排気マニホルド、２０は排気管１４に配置された三元触媒、１３は排気マニホルド１１の排気合流部（三元触媒２０上流側）に配置された上流側空燃比センサ、１５は三元触媒２０下流側の排気管１４に配置された下流側空燃比センサである。三元触媒２０は、流入する排気空燃比が理論空燃比近傍にあるときに排気中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯX の３成分を同時に浄化することができる。空燃比センサ１３、１５は機関通常運転時に機関空燃比が所定の目標空燃比になるように機関への燃料噴射量をフィードバック制御する際の排気空燃比検出に用いられる。
【００２６】
本実施形態では、吸気通路のサージタンク２にはサージタンク内の吸気圧力（絶対圧）に応じた電圧信号を発生する吸気圧センサ３が、また、機関本体１のシリンダブロックのウォータジャケット８には、冷却水の温度に応じたアナログ電圧の電気信号を発生する水温センサ９が設けられている。
なお、上述のスロットル弁開度センサ１７、吸気圧センサ３、水温センサ９及び空燃比センサ１３、１５の出力信号は、後述するＥＣＵ１０のマルチプレクサ内蔵Ａ／Ｄ変換器１０１に入力される。
【００２７】
図１に５、６で示すのは、機関１のカム軸とクランク軸（図示せず）とのそれぞれ近傍に配置されたクランク角センサである。クランク角センサ５は例えばクランク角に換算して７２０°毎に基準位置検出用パルス信号を発生し、クランク角センサ６は、クランク角３０°毎にクランク角検出用パルス信号を発生する。これらクランク角センサ５、６のパルス信号はＥＣＵ１０の入出力インターフェイス１０２に供給され、このうちクランク角センサ６の出力はＥＣＵ１０のＣＰＵ１０３の割込み端子に供給される。ＥＣＵ１０は、クランク角センサ６からのクランク角パルス信号間隔に基づいて機関１の回転数（回転速度）を算出し、種々の制御に使用している。
【００２８】
機関１の電子制御ユニット（ＥＣＵ）１０は、たとえばマイクロコンピュータとして構成され、マルチプレクサ内蔵Ａ／Ｄ変換器１０１、入出力インターフェイス１０２、ＣＰＵ１０３の他に、ＲＯＭ１０４、ＲＡＭ１０５、メインスイッチがオフにされた場合でも記憶保持可能なバックアップＲＡＭ１０６、クロック発生回路１０７等が設けられている。
【００２９】
ＥＣＵ１０は、吸気圧、スロットル弁開度及び機関回転数に基づいて機関１の燃料噴射量制御、点火時期制御等の機関１の基本制御を行う他、本実施形態では、後述するように機関アイドル運転時に機関回転数を目標回転数に維持するアイドル回転数制御を行う。
上記制御を行うため、ＥＣＵ１０は一定時間毎に実行するＡ／Ｄ変換ルーチンにより、吸気圧センサ３からの吸気圧（ＰＭ）信号、スロットル開度センサ１７からのスロットル開度（ＴＡ）信号、水温センサ９からの冷却水温度（ＴＷ）信号をＡ／Ｄ変換して入力している。
【００３０】
また、ＥＣＵ１０の入出力インターフェイス１０２は駆動回路１０８を介して燃料噴射弁７に接続され、燃料噴射弁７からの燃料噴射量、噴射時期を制御している。
更に、ＥＣＵ１０の入出力インターフェイス１０２は、点火回路１１０を介して機関１の各点火プラグ１１１に接続され、機関の点火時期を制御するとともに、駆動回路１１３を介してスロットル弁１６のアクチュエータ１６ａに接続され、アクチュエータ１６ａを駆動してスロットル弁１６開度を制御している。
【００３１】
次に、本実施形態のアイドル回転数制御について説明する。
本実施形態では、ＥＣＵ１０は機関始動後のアイドル運転中、機関回転数を予め定めた目標回転数に維持するアイドル回転数制御を行う。通常、機関始動時（クランキング開始時）には機関の燃料噴射量は冷却水温度と機関回転数とから定まる基本始動時噴射量に吸気温度（大気温度）と大気圧とに応じた補正を加えた量に設定される。そして、クランキング開始後、機関回転数がクランキング回転数より高い所定の回転数（例えば４００ｒｐｍ程度）を越えたあと、（すなわち、各気筒で燃焼が開始され機関が完爆状態になったと判断された後）は燃料噴射量は機関吸入空気量と機関回転数とに応じた基本燃料噴射量に所定の係数を乗じた量に設定される。基本燃料噴射量は、機関燃焼空燃比を理論空燃比に維持するために必要とされる燃料噴射量である。また、上記所定の係数は機関始動時の吸気ポート壁面への噴射燃料の付着や低温による燃料の気化状態の悪化を補償するためのものであり、機関始動時には上記所定の係数は１より大きな値に設定され機関燃焼空燃比は理論空燃比よりリッチ側に設定される。
【００３２】
また、機関始動時には排気通路に配置された排気浄化触媒（図１に２０で示す）の温度は低くなっており、触媒は排気浄化機能を発揮できない。従って、機関始動後は、できるだけ早く触媒温度を活性化温度まで上昇させて触媒による排気浄化を開始する必要がある。このため、通常機関始動時には排気温度を上昇させて短時間で触媒を昇温するために機関点火時期は通常運転時に較べて遅角される。
【００３３】
上記のように、機関始動時の燃料噴射量は種々の要因に応じて適切に設定されるため、本来機関が正常な状態にあれば機関始動後のアイドル運転中には燃焼悪化による回転数変動は生じにくくなっている。しかし、機関が正常であってもアイドル運転時に燃焼悪化による回転数変動が生じる場合がある。例えば、機関に使用する燃料（ガソリン）の性状が異なると始動時の燃焼悪化が生じやすい。機関始動時の燃料噴射量は標準の性状を有する燃料を使用した場合に基づいて設定されている。このため、例えば標準の燃料に較べて揮発性の低い燃料（以下、「重質燃料」と呼ぶ）が機関に使用されると、特に機関冷間始動時には燃焼の悪化が生じる場合がある。すなわち、重質燃料は揮発性が低いため、標準燃料と同量の燃料を噴射した場合でも気化せずに液体のまま吸気ポート壁面に付着する燃料の割合が増加し実際に気筒内に供給される燃料の量は少なくなる。このため、機関の燃焼空燃比が通常よりリーン側にシフトしてしまい、燃焼の悪化による機関回転数の不安定化が生じるのである。
一般に、アイドル運転時の機関回転数の不安定化を防止して機関回転数を所定の目標回転数に維持する方法としては、機関回転数に基づく機関吸入空気量のフィードバック制御（吸気量回転数制御）が行われる。吸気量回転数制御では、機関回転数が目標回転数より低い場合にはスロットル弁１６開度を増大（機関吸入空気量を増大）して回転数を上昇させ、回転数が目標回転数より高い場合にはスロットル弁開度を低減（吸入空気量を低減）して回転数を低下させる回転数に基づくフィードバック制御を行うことにより回転数が目標回転数に維持される。しかし、重質燃料を使用した場合には、吸気量回転数制御では機関の燃焼悪化を抑制できず、アイドル回転数を目標回転数に維持できない場合が生じる。
【００３４】
例えば、重質燃料を使用したために機関始動時に機関の燃焼空燃比がリーン空燃比になり燃焼が悪化したような場合、吸気量回転数制御では燃焼悪化により機関回転数が低下すると回転数を上昇させるためにスロットル弁開度は増大される。ところが、スロットル弁開度を増大するとスロットル弁下流側の吸気通路内負圧が低下（絶対圧が増大）するため、噴射された燃料がますます気化しにくくなる。このため、機関燃焼空燃比は更にリーン方向に移行して燃焼悪化が増大するような場合が生じるのである。
【００３５】
本実施形態では、アイドル回転数制御中に吸気量回転数制御では燃焼の悪化による回転数低下を補償できないと判断されたときには、燃焼悪化の程度に応じて吸気量回転数制御に代えて以下の回転数制御を実施することにより、燃焼悪化時にも機関回転数を目標回転数に正確に維持するようにしている。
▲１▼ 点火時期回転数制御
本実施形態では、吸気量回転数制御では燃焼の悪化によるアイドル回転数低下を補償できないと判断されたときには、まず吸気量回転数制御に代えて点火時期回転数制御を実施する。点火時期回転数制御では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機関回転数を目標回転数に維持する操作が行われる。機関始動後のアイドル運転時には、前述したように触媒暖機のため機関点火時期は遅角されている。一方、重質燃料を使用したような場合には、空燃比のリーン化等のため気筒内混合気の燃焼速度は低下している。このため、機関点火時期を進角させて燃焼速度の低下を補うことにより気筒での出力トルクが増大し、機関回転数は上昇する。
【００３６】
▲２▼ 燃料増量制御
燃焼の悪化が大きく、点火時期回転数制御を実施しても燃焼悪化による回転数低下が補償できない場合には、点火時期回転数制御に加えて燃料増量制御が行われる。燃料増量制御では、燃料噴射量は通常のアイドル運転時より所定量だけ増量される。これにより、重質燃料による気化の悪化を補って充分な気化燃料を気筒に供給することができるようになり、機関回転数が上昇し点火時期回転数制御により回転数を目標回転数に維持することが可能となる。
【００３７】
しかし、燃料噴射量増量は機関燃料消費量の増大を招くのみならず、排気中の未燃ＨＣ、ＣＯ成分等の増大を生じる。機関冷間始動後のアイドル運転時等では排気浄化触媒温度は低くなっており触媒は充分な排気浄化作用を発揮できないため、この状態で燃料増量制御を行うと機関排気性状の悪化が比較的大きくなる問題がある。そこで、燃料増量制御が行われた場合には可能な限り早期に燃料増量制御を停止して、点火時期回転数制御（または吸気量回転数制御）に復帰する必要がある。しかし、このためには燃料増量制御を停止して点火時期回転数制御のみで安定したアイドル回転数制御が可能な状態になっているか否か（燃焼状態が改善されているか否か）を正確に判定する必要がある。
【００３８】
以下に説明する実施形態では、燃焼悪化により燃料増量制御が実施されているときに、点火時期回転数制御のみでアイドル回転数の安定した制御が可能な状態まで燃焼状態が改善されたか否かを正確に判断するとともに、燃焼状態が改善されたときには直ちに燃料増量制御を停止して点火時期回転数制御に復帰するようにしている。これにより、真に必要な場合にのみ燃料増量制御が実行されるようになり、機関燃料消費量の増大や排気性状の悪化が最小限に抑制される。
【００３９】
以下、本発明の燃料増量制御停止操作の実施形態について説明するが、その前に以下の各実施形態に共通のアイドル回転数制御における吸気量回転数制御、点火時期回転数制御及び燃料増量制御の切り換え操作について説明する。
図２、図３及び図４はそれぞれアイドル回転数制御における吸気量回転数制御操作、点火時期回転数制御操作及び燃料増量制御操作を説明するフローチャートである。図２から図４の操作では、機関アイドル運転時にはまず吸気量回転数制御（図２）が行われ、吸気量回転数制御実施中に後述する吸入空気量フィードバック補正量が燃焼悪化のために増大して所定の上限値に到達すると、吸気量回転数制御は停止され、代りに点火時期回転数制御（図３）が実施される。そして、点火時期回転数制御実施中に、後述する点火時期フィードバック補正量が増大して所定の上限値に到達すると、点火時期回転数制御を実施したままで更に燃料増量制御（図４）が実施される。
【００４０】
図２は、吸気量回転数制御操作を説明するフローチャートである。本操作はＥＣＵ１０により一定時間毎に実行されるルーチンにより行われる。
図２の吸気量回転数制御操作では、目標アイドル回転数ＮＥ0 と現在の機関回転数ＮＥとの差ＤＮＥ（＝ＮＥ0 −ＮＥ）、及びＤＮＥの積分値（積算値）ＩＤＮＥ、ＤＮＥの時間変化率ＤＤＮＥを用いて、吸気量フィードバック補正量ＥＱの値が、ＥＱ＝α1 ×ＤＮＥ＋α2 ×ＩＤＮＥ＋α3 ×ＤＤＮＥとして算出され、目標吸入空気量ＱT の値が補正量ＥＱに応じて増減される。すなわち、機関吸入空気量が目標回転数ＮＥ0 と実際の回転数ＮＥとの差ＤＮＥに基づいて比例積分微分（ＰＩＤ）制御される。
【００４１】
すなわち、図２の操作がスタートするとステップ２０１では現在アイドル運転中か否が判定される。本実施形態では、スロットル弁１６開度が所定のアイドル運転開度（例えば全閉）にあるときに現在アイドル運転中と判定される。
ステップ２０１で現在アイドル運転中であるときには、アイドル回転数制御の必要はないため、ステップ２０３で後述する点火時期回転数制御実行フラグＩＮと、燃料増量制御実行フラグＦＮの値を０にセットして直ちに操作を終了する。フラグＩＮとＦＮはそれぞれ点火時期回転数制御と燃料増量制御との実行可否を示すフラグであり、ＩＮの値が１にセットされると点火時期回転数制御（図３）、ＦＮの値が１にセットされると燃料増量制御（図４）が、それぞれ実行される。ＩＮとＦＮの値の初期値はともに０にセットされている。
【００４２】
従って、ステップ２０１で現在機関がアイドル運転中でない場合にはステップ２０７以下の吸気量回転数制御が実施されないのみならず、点火時期回転数制御と燃料増量制御も実施されない。また、後述する吸気量回転数制御実行フラグＣＮの値は変更されないため、次にアイドル運転が行われたときにはＣＮの値が１にセットされていればステップ２０７以下の操作が実行される。
【００４３】
ステップ２０１で現在アイドル運転中であった場合には、次にステップ２０５では吸気量回転数制御実行フラグＣＮの値が１にセットされているか否かが判定される。フラグＣＮの初期値は１（実行）にセットされており、ステップ２１９で吸気量フィードバック補正量ＥＱの値が上限値ＥＱMAX 以上になった場合に０（停止）にセットされる。
【００４４】
ステップ２０５でＣＮ≠１の場合にはステップ２０７以下の吸気量回転数制御は実行せずに直ちに本操作は終了する。また、ＣＮ＝１であった場合には、ステップ２０７で機関回転数ＮＥを読み込み、ステップ２０９では目標回転数ＮＥ0 とＮＥとの差ＤＮＥが、ステップ２１１では差ＤＮＥの積算値ＩＤＮＥ（積分値）が、更にステップ２１３、２１５では差ＤＮＥの時間変化率ＤＤＮＥがそれぞれ算出される。ステップ２１３におけるＤＮＥi-1 は前回操作実行時のＤＮＥの値であり、ステップ２１５で次回の操作実行に備えて更新される。
【００４５】
ステップ２１７では、上記ＤＮＥ、ＩＤＮＥ、ＤＤＮＥの値に基づいて吸気量フィードバック補正量ＥＱの値が、
ＥＱ＝α1 ×ＤＮＥ＋α2 ×ＩＤＮＥ＋α3 ×ＤＤＮＥ
として算出される。α1 、α2 、α3 は、それぞれ比例項係数、積分項係数、微分項係数であり、それぞれ正の一定値とされる。
【００４６】
次いで、ステップ２１９では、上記により算出したフィードバック補正量ＥＱの値が所定の上限値ＥＱMAX 以下か否かが判定される。
フィードバック補正量ＥＱの値は、機関燃焼が悪化して回転数が低くなるほど、すなわちＤＮＥが大きな値になるほど増大する。このため、ＥＱの値は機関燃焼状態の悪化程度を表すパラメータとして使用することができる。すなわち、ＥＱの値がある程度以上大きくなっている場合には吸気量回転数制御では機関回転数を目標回転数にまで上昇させることが困難な程度に機関燃焼状態が悪化していると判定することができる。
【００４７】
図２の操作では、フィードバック補正量ＥＱの値が増大して予め定めた上限値ＥＱMAX に到達した場合（ステップ２１９）には、燃焼状態の悪化が大きく吸気量回転数制御では燃焼の悪化を補償して機関回転数を目標回転数に制御することができないと判断する。ＥＱMAX は機関の形式毎に異なるため、実際には実験等に基づいて設定される値である。この場合には、吸気量回転数制御を中止して点火時期回転数制御を実施することにより回転数を目標回転数に維持する切り換え操作が行われる。すなわち、ステップ２１９でＥＱ＞ＥＱMAX であった場合には、ステップ２２７が実行され、吸気量回転数制御実行フラグＣＮの値は０にセットされ、点火時期回転数制御実行フラグＩＮの値が１にセットされる。これにより、本操作が次に実行されたときには、ステップ２０７以下の吸気量回転数制御は実行されず、代りに点火時期回転数制御（図３）が実行されるようになる。
【００４８】
ステップ２１９でＥＱ≦ＥＱMAX であった場合には、ステップ２２１では、点火時期回転数制御実行フラグＩＮと燃料増量制御実行フラグＦＮの値が０にセットされ、ステップ２２３では機関の目標吸入空気量ＱT の値がＱT ＝ＱCAL ＋ＥＱとして算出され、ステップ２２５では目標吸入空気量ＱT が得られるようにスロットル弁開度が調節される。なお、ＱCAL は基本吸入空気量であり、機関回転数ＮＥとスロットル弁開度とに基づいて予め設定された関係により定まる値である。すなわち、この場合には吸気量回転数制御が実行され、点火時期回転数制御、燃料増量制御は実施されない。
【００４９】
なお、図２の例ではフィードバック補正量ＥＱの値が上限値ＥＱMAX に到達したときに燃焼悪化が大きいと判断して点火時期回転数制御への切り換えを行っているが、フィードバック補正量ＥＱの代りに、例えば機関回転数ＮＥが所定の下限値ＮＥMIN まで低下した場合に燃焼悪化の程度が大きいと判断して点火時期回転数制御への切り換えを行うようにしても良い。
【００５０】
図３は点火時期回転数制御操作を説明するフローチャートである。図３の操作はＥＣＵ１０により一定時間毎（若しくは機関クランク軸一定回転角毎）に実行されるルーチンにより行われる。
図３の操作では、まずステップ３０１で点火時期回転数制御実行フラグＩＮの値が１にセットされているか否かを判断し、ＩＮ＝１の場合にのみステップ３０３以下の操作を実行する。すなわち、図２の点火時期回転数制御操作は、図１の吸気量回転数制御では機関回転数を目標回転数に維持できないと判定された場合にのみ行われる。
【００５１】
ステップ３０３からステップ３１３は、図２のステップ２０７から２１７と同様の操作である。すなわち本操作においても、点火時期フィードバック補正量ＥＡの値が、目標回転数ＮＥ0 と実際の機関回転数ＮＥとの差ＤＮＥと、ＤＮＥの積分値ＩＤＮＥ、変化率ＤＤＮＥ（微分値）を用いて、
ＥＡ＝β1 ×ＤＮＥ＋β2 ×ＩＤＮＥ＋β3 ×ＤＤＮＥ
として比例積分微分（ＰＩＤ）制御により決定される。β1 、β2 、β3 は、それぞれ比例項係数、積分項係数、微分項係数であり、正の一定値とされる。
【００５２】
ここで、点火時期フィードバック補正量ＥＡの値は、吸気量フィードバック補正量ＥＱの値と同様、燃焼悪化の程度を表すパラメータとして使用できる。そこで、図２の例では、点火時期回転数制御実施中にフィードバック補正量ＥＡの値が予め定めた上限値ＥＡMAX に到達した場合には燃焼悪化の程度が大きく点火時期回転数制御のみでは機関回転数を目標回転数に制御できないと判断し、点火時期回転数制御に加えて燃料増量制御を実行する。
【００５３】
すなわち、ステップ３１５ではフィードバック補正量ＥＡが上限値ＥＡMAX まで増大しているか否かを判定し、ＥＡ＞ＥＡMAX の場合にはステップ３１７で燃料増量制御実行フラグＦＮの値を１にセットするとともに、フィードバック補正量ＥＡの値を上限値ＥＡMAX で制限する。そして、ステップ３２１で機関点火時期ＡＯＰ（各気筒の圧縮上死点までのクランク角で表す）をＡＯＰ＝ＥＡCAL ＋ＥＡ−ＥＡＣＡＴとして算出する、そして、ステップ３２３では上記により算出したＡＯＰの値を点火回路１１０にセットして操作を終了する。ＥＡCAL の値は、機関負荷状態（機関１回転当たりの吸入空気量と機関回転数と）に応じて予め設定された関係により定まる基本点火時期である。また、ＥＡＣＡＴは触媒暖機のための点火時期遅角量であり、機関始動操作開始後所定の時間が経過すると予め定めた値から減衰して０になるように変化する値である。
【００５４】
また、ステップ３１５でＥＡ≦ＥＡMAX であった場合には、ＦＮの値は変更せずにステップ３２１を実行する。
上記により、一旦フィードバック補正量が上限値ＥＡMAX に到達すると点火時期回転数制御に加えて燃料増量制御が実行されるようになる。
図４は、燃料増量制御操作を説明するフローチャートである。本操作はＥＣＵ１０により一定時間毎（若しくは機関クランク軸一定回転角毎）に実行されるルーチンにより行われる。図４の操作では、燃料増量制御実行フラグＦＮの値が１にセットされると機関の燃料噴射量が予め定めた燃料噴射補正量ＥＴＡＵだけ増量される。
【００５５】
すなわち、図４ステップ４０１では機関の基本燃料噴射量ＴＡＵCAL が算出される。ＴＡＵCAL は、機関の空燃比を理論空燃比にするのに必要な燃料噴射量であり、機関１回転当たりの吸入空気量と機関回転数とに基づいて予め定めた関係により設定される値である。
そして、ステップ４０３では、燃料増量制御実行フラグＦＮの値が１か否かを判定し、ＦＮ≠１の場合にはステップ４０７に進み、機関の燃料噴射量ＴＡＵが、ＴＡＵ＝ＴＡＵCAL ＋ＰＴＡＵとして算出される。ＰＴＡＵは機関運転状態に応じた補正量である。すなわち、この場合には燃料増量は行われない。
【００５６】
また、ステップ４０３でＦＮ＝１であった場合には、ステップ４０５に進み、機関燃料噴射量ＴＡＵが、ＴＡＵ＝ＴＡＵCAL ＋ＥＴＡＵ＋ＰＴＡＵとして算出される。すなわち機関燃料噴射量はＥＴＡＵだけ増量される。これにより、機関燃焼が点火時期回転数制御のみでは回転数を制御できない程度に悪化した場合でも、機関回転数を上昇させて目標回転数に制御することが可能となる。
【００５７】
図２から図４の制御により、機関燃焼状態の悪化が大きく点火時期回転数制御のみでは回転数を目標回転数に制御できない場合には、図４の燃料増量制御が行われ、回転数は目標回転数に維持されるようになる。しかし、前述したように燃料増量制御は機関燃料消費量の増大や排気性状の悪化を招くため、機関燃焼状態が改善され、点火時期回転数制御のみによっても回転数の制御が可能となった場合には直ちに燃料増量制御を停止することが好ましい。
【００５８】
そこで、以下に説明する各実施形態では、燃料増量制御実施中に機関燃焼状態が改善されたか否かを判定し、燃焼状態が改善されている場合には直ちに燃料増量制御を停止して機関燃料消費量の増大と排気性状の悪化を抑制している。
以下に、本発明の燃料増量制御の停止操作のいくつかの実施形態について説明する。
（１）第１の実施形態
本実施形態では、燃料増量制御実施中に点火時期回転数制御における点火時期フィードバック補正量ＥＡを監視し、ＥＡの値が所定の判定値ＥＡ0 以下に低下した場合には燃料増量制御を停止するようにしている。前述したように、点火時期フィードバック補正量ＥＡは燃焼悪化の程度が大きいほど増大する。このため、フィードバック補正量ＥＡが上限値ＥＡMAX まで増大して、これ以上点火時期を進角することによっては回転数を維持できないと判断された場合には点火時期回転数制御に加えて燃料増量制御が実行される。
【００５９】
燃料増量制御が実行されると、点火時期フィードバック補正量ＥＡはある程度まで減少するが、この状態で燃料増量制御が停止されるとＥＡは再度上限値ＥＡMAX まで増大してしまい、点火時期回転数制御によっては回転数を維持できなくなる。一方、燃料増量制御を実施中に機関が暖機され燃焼状態が改善されるにつれて、点火時期フィードバック補正量ＥＡは減少して行く。この状態で燃料増量制御を停止すると点火時期フィードバック補正量ＥＡは再度上昇するが、燃料増量制御停止前にＥＡがある程度まで低下していれば、燃料増量制御を停止した後もＥＡの値は上限値ＥＡMAX より小さな値になり点火時期回転数制御のみで回転数を維持可能となる。本実施形態では、予め実験等により燃料増量制御を停止しても点火時期回転数制御のみで回転数を維持可能となるフィードバック補正量ＥＡの判定値ＥＡ0 （ＥＡ0 はＥＡMAX より小さい値となる）を決定しておき、燃料増量制御中に点火時期フィードバック補正量ＥＡがこの判定値ＥＡ0 まで低下した場合には燃料増量制御を停止するようにしている。これにより、燃焼状態が改善された後は、点火時期回転数制御のみにより機関回転数が目標回転数に維持されるようになり、機関燃料消費量の増大や排気性状の悪化が抑制される。
【００６０】
図５は、本実施形態の燃料増量制御停止操作を説明するフローチャートである。本操作は、ＥＣＵ１０により一定時間毎に実行されるルーチンにより行われる。
図５において操作がスタートすると、ステップ５０１では現在燃料増量制御が実施中か否かが燃料増量制御実行フラグＦＮの値に基づいて判定され、ＦＮ≠１の場合には、燃料増量制御は実行されていないため、本操作は直ちに終了する。また、ステップ５０１で現在燃料増量制御実施中である場合には、次にステップ５０３で点火時期フィードバック補正量ＥＡの値に基づいて、燃料増量制御を停止すべきか否かが判定される。すなわち、ステップ５０３でＥＡが判定値ＥＡ0 以下に低下していた場合には、燃料増量制御を停止しても点火時期回転数制御のみによって機関回転数の維持が可能であるためステップ５０５に進み燃料増量制御実行フラグＦＮの値を０にセットして操作を終了する。これにより、図４ステップ４０３、４０７で燃料増量制御が停止されるとともに、次回の操作実行時からはステップ５０１の後直ちに操作が終了するようになる。また、ステップ５０３でＥＡ＞ＥＡ0 であった場合には、まだ充分に機関燃焼状態が改善されておらず燃料増量制御を停止すると点火時期回転数制御のみでは回転数を維持することが困難になるため、燃料増量制御実行フラグＦＮの値は１のままに維持して操作を終了する。これにより、図４の操作では燃料の増量が継続される。
（２）第２の実施形態
第１の実施形態では、点火時期フィードバック補正量ＥＡの値が判定値ＥＡ0 以下になると直ちに燃料増量制御を停止しているが、実際には燃焼状態悪化時には回転数が一定せず変動が大きくなる場合がある。回転数が変動すると、それに応じてフィードバック補正量ＥＡの値も増減するため、実際には燃焼状態は充分に改善されていないにもかかわらず短時間フィードバック補正量ＥＡの値が判定値ＥＡ0 より低下してしまう場合がある。このような場合には、ＥＡの値が判定値ＥＡ0 以下になったときに直ちに燃料増量制御を停止すると点火時期回転数制御のみでは回転数を維持できなくなるおそれがある。
【００６１】
そこで、本実施形態では、フィードバック補正量ＥＡが判定値ＥＡ0 以下に低下した場合に直ちに燃料増量制御を停止せず、ＥＡがＥＡ0 以下になった状態が所定の時間継続した場合にのみ燃料増量制御を停止するようにしている。これにより、本来燃料増量制御を停止すべきでない時に誤って燃料増量制御が停止される事態が防止されるようになる。
【００６２】
図６は、本実施形態の燃料増量制御停止操作を説明するフローチャートである。本操作はＥＣＵ１０により一定時間毎に実行される。
図６の操作では、図５の操作と同様、現在燃料増量制御が実行中か否かが判定され（ステップ６０１）、実行中の場合には更に、点火時期フィードバック補正量ＥＡの値が判定値ＥＡ0 以下に低下しているか否かが判定される（ステップ６０３）。そして、ＥＡ≦ＥＡ0 であった場合にはステップ６０５に進み、カウンタＣＴの値を１増大させる。カウンタＣＴの値は、ステップ６０３でＥＡ＞ＥＡ0 であった場合には常にステップ６１１で０にリセットされているため、ステップ６０５におけるＣＴの値はステップ６０３においてＥＡ≦ＥＡ0 が成立した状態が継続した時間に対応する値となる。
【００６３】
ステップ６０７では、ＥＡ≦ＥＡ0 の状態の継続時間が所定時間ＣＴ1 に到達したか否かが判定される。そして、ＥＡ≦ＥＡ0 の状態がＣＴ1 以上継続している場合には、機関燃焼状態は真に改善されており、燃料増量制御を停止しても回転数の維持は可能となっていると判断できるため、ステップ６０９で燃料増量制御実行フラグＦＮの値を０にセットして操作を終了する。これにより、図４では燃料増量制御が停止される。
（３）第３の実施形態
本実施形態では、燃焼改善の程度を判定するパラメータとして機関始動時からの冷却水温度上昇幅を使用する。機関始動時から冷却水温度が或る幅だけ上昇した場合には機関各部の温度も冷却水温度上昇幅に対応した温度だけ上昇している。このため、吸気ポートや気筒内温度も冷却水温度上昇幅に対応した温度だけ上昇しており、それに応じて機関の燃焼状態も改善されていると考えられる。
【００６４】
そこで、本実施形態では機関始動時の冷却水温度ＴＷ0 を記憶しておき、燃料増量制御実施中に機関冷却水温度ＴＷを監視するとともに、始動時からの冷却水温度上昇ＤＴＷ（＝ＴＷ−ＴＷ0 ）が判定値ＤＴＷ1 以上になったときに燃料増量制御を停止する。判定値ＤＴＷ1 は予め始動時の冷却水温度を変えて実際に機関を運転し、燃料増量制御を停止しても点火時期回転数制御のみによって回転数が維持可能となる冷却水温度上昇幅を実測した結果に基づいて設定される。
【００６５】
図７は、本実施形態の燃料増量制御停止操作を説明するフローチャートである。本操作は、ＥＣＵ１０により一定時間毎に実行されるルーチンにより行われる。
図７で操作がスタートすると、ステップ７０１では冷却水温度センサ９で検出された機関冷却水温度ＴＷが読み込まれる。そして、ステップ７０３では今回の操作実行が機関始動操作開始直後のものであるか否かが判定され、今回の操作実行が機関始動操作開始後最初に実施されていた場合には、ステップ７０５に進み、現在の機関冷却水温度ＴＷを機関始動時冷却水温度ＴＷ0 として記憶する。
【００６６】
現在機関始動操作開始直後でない場合には、ステップ７０７に進み、現在燃料増量制御が実行されているか否かが燃料増量制御実行フラグＦＮの値に基づいて判定される。現在燃料増量制御実行中であった場合には、次にステップ７０９に進み、機関始動時からの冷却水温度上昇分ＤＴＷをＤＴＷ＝ＴＷ−ＴＷ0 として算出する。そして、ステップ７１１では冷却水温度上昇幅ＤＴＷが所定の判定値ＤＴＷ1 以上になっているか否かを判定し、ＤＴＷ≧ＤＴＷ1 の場合のみ燃料増量制御実行フラグＦＮの値を０にセットする。
【００６７】
これにより、図４の操作では燃料増量制御が停止され、燃料消費量の増大と排気性状の悪化とが抑制される。
なお、本実施形態では、冷却水温度上昇幅ＤＴＷのみに基づいて燃料増量制御の停止可否を判断しているが、図５と同様に点火時期フィードバック補正量ＥＡの値が所定値ＥＡ0 以下になったか否かを判定し、ＥＡ≦ＥＡ0 とＤＴＷ≧ＤＴＷ1 との２つの条件が成立した時にのみ燃料増量制御を停止するようにしても良い。
（４）第４の実施形態
本実施形態では、燃料増量制御実施中に排気通路に配置した空燃比センサ１３、１５に基づく空燃比フィードバック制御が開始された場合に燃料増量制御を停止する。
【００６８】
本実施形態では機関始動後空燃比センサ１３、１５の温度がセンサの活性化温度まで上昇して空燃比センサ１３、１５の出力が安定すると空燃比フィードバック制御が開始される。空燃比フィードバック制御では、機関燃料噴射量は空燃比センサ１３、１５で検出した機関排気空燃比（機関燃焼空燃比）が所定の目標空燃比（例えば理論空燃比）になるように機関燃料噴射量がフィードバック制御される。
【００６９】
空燃比フィードバック制御が開始されるのは、上述したように排気通路に配置された空燃比センサ１３、１５の温度が充分に上昇して活性化温度に到達したときであり、この場合には機関各部の温度もある程度上昇しているため機関の燃焼状態は改善されている。また、空燃比フィードバック制御が開始されると実際の機関燃焼空燃比が目標空燃比に一致するように燃料噴射量がフィードバック制御されるため、例えば重質燃料の使用により燃焼空燃比がリーン化して燃焼が悪化したような場合には、空燃比フィードバック制御により燃焼空燃比が目標空燃比に一致するまで燃料噴射量が増量され、燃焼状態が適正化されるため燃料増量制御を実施する必要はなくなる。このため、本実施形態では空燃比フィードバック制御が開始された場合には燃料増量制御を停止するようにしている。
【００７０】
図８は、本実施形態の燃料増量制御停止操作を説明するフローチャートである。本操作はＥＣＵ１０により一定時間毎に実行される。
図８において、ステップ８０１では、前述の各実施形態と同様に燃料増量制御実行フラグＦＮの値に基づいて、現在燃料増量制御を実行中か否かが判定される。現在燃料増量制御実行中の場合には、次にステップ８０３に進み空燃比フィードバック制御実行フラグＦＸの値が１（実行）に設定されているか否かが判定される。空燃比フィードバック制御実行フラグＦＸは、別途ＥＣＵ１０により実行されるルーチンにより、空燃比センサ１３、１５の温度が上昇してセンサ出力が安定したときに１（実行）にセットされる。また、フラグＦＸの値が１にセットされると、別途ＥＣＵ１０により実行される空燃比フィードバック制御ルーチンにより機関燃料噴射量は燃焼空燃比が目標空燃比に一致するように制御されるようになる。なお、本実施形態における空燃比フィードバック制御は、特定の形式のものに限定されるわけではなく，機関燃焼空燃比を目標空燃比に一致させるように機関燃料噴射量を制御するものであれば公知のいずれの形式の制御も使用可能である。
【００７１】
本実施形態では、図８ステップ８０３で現在空燃比フィードバック制御実施中（ＦＸ＝１）である場合にはステップ８０５で燃料増量制御実行フラグＦＮの値は０にセットされる。これにより、図４の操作では燃料増量が停止され、機関燃料消費量の増大と排気性状の悪化とが抑制されるようになる。
なお、本実施形態においても空燃比フィードバック制御が開始されたことと、点火時期フィードバック補正量ＥＡの値が判定値ＥＡ0 以下に低下したこととの２つの条件が同時に成立した場合にのみ燃料増量制御を停止するようにしても良い。
（５）第５の実施形態
本実施形態では、機関始動時からの機関吸入空気量の積算値が所定量に到達した場合に機関燃焼状態が改善されたと判断して燃料増量制御を停止する。
【００７２】
機関吸入空気量は機関で生じた燃焼、すなわち機関の熱発生量に対応している。すなわち機関始動時からの機関吸入空気量積算値が大きければ、機関始動時から機関で発生した熱量も大きくなっており、機関各部の温度もそれに応じて上昇しており、機関燃焼状態も改善されていると考えられる。そこで、本実施形態では機関始動時からの吸入空気量積算値を燃焼状態判定のためのパラメータとして使用し、積算値が所定の判定値に到達したときに燃料増量制御を停止する。
【００７３】
図９は、本実施形態の燃料増量制御停止操作を説明するフローチャートである。本操作は、ＥＣＵ１０により一定時間毎に実行される。
図９で操作がスタートすると、ステップ９０１では、吸気圧センサ３で検出された吸気圧力ＰＭと機関回転数ＮＥとに基づいて、予め定めた関係から機関吸入空気量ＤＱ（リットル／分）が算出される。本実施形態では、予め機関吸入空気量と吸入空気量圧力ＰＭと機関回転数ＮＥとの関係が実験により求められており、ＥＣＵ１０のＲＯＭにＰＭとＮＥとを用いた二次元数値テーブルの形で格納されている。ステップ９０１ではこの数値テーブルに基づいてＰＭとＮＥとの値から機関吸入空気量が算出される。
【００７４】
次に、ステップ９０３では、機関始動時からの吸入空気量の積算値ΣＱが、
ΣＱ＝ΣＱ＋Ｋ×ＤＱとして算出される。ここで、Ｋは図９の操作の実行間隔により定まる定数であり、Ｋ×ＤＱは前回本操作実行時から今回本操作実行時までに機関に吸入された空気量を表している。
そして、ステップ９０５では、現在燃料増量制御を実行中か否かが判定され、実行中の場合にはステップ９０７で現在までの機関吸入空気量の積算値ΣＱが所定の判定値Ｑ1 に到達したか否かを判定する。ここで、Ｑ1 は機関燃焼が改善されたと判定できる吸入空気量積算値であり、詳細には実験により設定される。
【００７５】
ステップ９０７で機関始動時からの吸入空気量積算値ΣＱが判定値Ｑ1 に到達している場合には、ステップ９０９で燃料増量制御フラグＦＮの値は０にセットされる。
これにより、図４の操作では燃料増量が停止され、機関燃料消費量の増大と排気性状の悪化とが抑制される。なお、本実施形態においても、機関始動時からの吸入空気量積算値ΣＱが判定値Ｑ1 に到達したことと、点火時期フィードバック補正量ＥＡが所定値ＥＡ0 以下になったこととの両方が成立した場合にのみ燃料増量制御を停止するようにしても良い。
（６）第６の実施形態
本実施形態では、機関始動時からの運転時間が所定の判定値に到達したときに機関燃焼状態が改善されたと判断して燃料増量制御を停止する。機関始動時からの運転時間は機関の発生した熱量に対応しており、運転時間が長くなればそれに応じて機関の発生した熱量も大きくなっているため、機関各部の温度も上昇している。そこで、本実施形態では機関始動時からの運転時間を燃焼状態のパラメータとして使用し、燃料増量制御停止の可否を判定している。
【００７６】
図１０は、本実施形態の燃料増量制御停止操作を説明するフローチャートである。本操作は、ＥＣＵ１０により一定時間毎に実行されるルーチンにより行われる。図１０、ステップ１００１では計時カウンタＣＴの値が１増大される。カウンタＣＴの初期値は０にセットされており、本操作は機関の始動操作開始（クランキング開始）時から一定時間毎に実行される。このため、ＣＴの値は機関始動時からの経過時間（運転時間）に対応した値となる。
【００７７】
次いで、ステップ１００３では現在燃料増量制御を実施中か否かが判定され、実施中であった場合にはステップ１００５でカウンタＣＴの値が所定の判定値ＣＴ2 に到達したか否かが判定される。そして、ＣＴ≧ＣＴ2 であった場合にはステップ１００７で燃料増量制御実行フラグＦＮの値が０にセットされる。
これにより、図４の操作では燃料増量が停止され、機関燃料消費量の増大と排気性状の悪化とが抑制される。なお、上記判定値ＣＴ2 は詳細には実際の機関を用いた実験により設定される。
（７）第７の実施形態
本実施形態では、第１の実施形態と同様に点火時期フィードバック補正量ＥＡが所定値ＥＡ0 以下になったことを燃料増量制御停止可否の判定条件としているが、フィードバック補正量ＥＡが判定値ＥＡ0 以下になっただけでは燃料増量制御を停止せず、更に機関の運転状態が所定の安定条件を満たしている場合にのみ燃料増量制御を停止する。
【００７８】
例えば、フィードバック補正量ＥＡが判定値ＥＡ0 以下になった場合でも、機関回転数が目標回転数より大幅に低く、しかも回転数が徐々に低下しているような場合には燃料増量制御を停止すると点火時期回転数制御のみでは回転数を制御することが困難であるか、或いは制御可能であっても実際の機関回転数を目標回転数に一致させるのに長時間を要する場合がある。
【００７９】
そこで、本実施形態では、フィードバック補正量ＥＡが判定値ＥＡ0 以下になった場合に、更に目標回転数と実際の機関回転数との差ＤＮＥ、及び回転数ＮＥの時間変化率ＤＴＮＥとが所定の安定条件を満たしている場合にのみ燃料増量制御を停止するようにしている。
図１１は、本実施形態の燃料増量制御停止操作を説明するフローチャートである。本操作はＥＣＵ１０により一定時間毎に実行されるルーチンにより行われる。
【００８０】
図１１の操作において、ステップ１１０１から１１０７では、目標回転数ＮＥ0 と現在の回転数ＮＥとの差ＤＮＥ（＝ＮＥ0 −ＮＥ）と回転数ＮＥの時間変化率ＤＴＮＥ（＝ＮＥ−ＮＥi- 1）が算出される。そして、ステップ１１０９では現在燃料増量制御実施中か否かが、またステップ１１１１では図３の操作で設定される点火時期フィードバック補正量ＥＡの値が前述の判定値ＥＡ0 以下になったか否かが判定され、ＦＮ≠１またはＥＡ＞ＥＡ0 であった場合には燃料増量制御実行フラグの値は１のままに保持して操作を終了する。
【００８１】
ステップ１１０９とステップ１１１１でＦＮ＝１、かつＥＡ≦ＥＡ0 であった場合には、次にステップ１１１３とステップ１１１５で現在の機関運転状態が所定の安定条件を満たしているか否かが目標回転数と現在の回転数との差ＤＮＥと回転数の時間変化率ＤＴＮＥとに基づいて判定される。
本実施形態では、ＤＮＥ≦０（ステップ１１１３）とＤＴＮＥ≧−Ｋ2 （ステップ１１１５）（Ｋ2 は正の定数）のいずれか一方の条件を満たしている場合には機関運転状態が安定条件を満たしていると判定される。すなわち、現在の機関回転数が目標回転数ＮＥ0 より高い場合（ＤＮＥ≦０）、もしくは機関回転数の変化率があまり大きな速度で低下中でない場合（ＤＴＮＥ≧−Ｋ2 ）には機関運転状態は安定条件を満たしていると判定され、この場合にはステップ１１１７で燃料増量制御実行フラグＦＮの値は０にセットされる。これにより、燃料増量は停止され、機関燃料消費量の増大と排気性状の悪化とが抑制される。
【００８２】
一方、ステップ１１１３と１１１５でＤＮＥ＞０、かつＤＴＮＥ＜−Ｋ2 であった場合には、現在の機関回転数は目標回転数より低く、しかも機関回転数が比較的大きな速度で低下中であることを意味しているため、点火時期フィードバック補正量ＥＡの値が判定値より小さくなっていても燃料増量制御を停止すると点火時期回転数制御のみでは機関回転数を目標回転数に制御することが困難である可能性がある。このため、この場合には燃料増量制御実行フラグＦＮの値は１に維持したまま操作を終了し、燃料増量制御を継続する。これにより、燃料増量制御の停止により機関回転数が不安定になることが防止される。
（８）第８の実施形態
前述の各実施形態では、それぞれ燃料増量制御の停止可否が適切に判定されるが、図４に示した燃料増量制御操作では、燃料増量制御実行フラグＦＮの値が０にセットされると直ちに燃料増量が停止されるため、実際に機関に供給される燃料量は増量分ＥＴＡＵだけ急激に減少し、燃料量の急変に伴って回転数が一時的に急激に変化する可能性がある。
【００８３】
本実施形態では、前述の各実施形態で燃料増量制御が停止されたとき、すなわち燃料増量制御実行フラグの値が１から０に変化したときに、時間とともに徐々に燃料増量分を０まで減少するようにして急激な回転数変動が生じることを防止する。
図１２は、本実施形態の燃料増量制御操作を説明するフローチャートである。本操作は、図４の操作に代えてＥＣＵ１０により一定時間毎に実行されるルーチンとして行われる。
【００８４】
図１２において、ステップ１２０１は、基本燃料噴射量ＴＡＵCAL の算出操作を示す。ステップ１２０１は図４ステップ４０１と同一の操作である。
ステップ１２０３では燃料増量制御実行フラグの値が１か否かが判定される。ＦＮ＝１の場合には図４の操作と同様、ステップ１２０５で燃料噴射量ＴＡＵは所定の増量分ＥＴＡＵだけ増大される。
【００８５】
また、ステップ１２０３でＦＮ≠１、すなわち燃料増量制御が停止されていた場合には、次にステップ１２０７でフラグＸの値が１か否かが判定される。フラグＸは別途ＥＣＵ１０により実行されるルーチンにより、燃料増量制御実行フラグＦＮの値が１にセットされたときに１にセットされるフラグである。すなわち、フラグＸの値は機関始動後に燃料増量制御が実行されたか否かを表している。ステップ１２０７でＸ≠１、すなわち過去に燃料増量制御が実行されていない場合には、ステップ１２０９が実行され、図４ステップ４０７と同様、燃料噴射量ＴＡＵは、ＴＡＵ＝ＴＡＵCAL ＋ＰＴＡＵとして設定される。
【００８６】
一方、ステップ１２０７でＸ＝１であった場合、すなわち過去に燃料増量制御が実行され、その後燃料増量制御が停止されていた場合には、次にステップ１２１１では、燃料増量分ＥＴＡＵが所定量ΔＥＴＡＵだけ減量される。これにより燃料増量制御停止後、燃料増量分は操作実行毎にΔＥＴＡＵずつ徐々に低減される。また、ステップ１２１１でＥＴＡＵを低減した結果、ＥＴＡＵの値が負になった場合にはステップ１２０５に代えてステップ１２０９が実行される。これにより、燃料増量制御停止後、ＥＴＡＵは０になるまで徐々に減少するようになり、燃料増量制御停止に伴う回転数の急変が防止される。
（９）第９の実施形態
次に、本発明の別の実施形態について説明する。図４または図１２の燃料増量制御では燃料増量制御実施時には燃料増量分ＥＴＡＵの値は点火時期フィードバック補正量とは無関係に設定されていた。しかし、前述したように点火時期フィードバック補正量ＥＡの値は、燃焼状態の悪化程度に対応しており、燃焼状態の悪化程度が少ない場合（フィードバック補正量ＥＡの値が小さい場合）にはそれに応じて燃料増量分を小さく設定しても、回転数を目標回転数に制御することが可能なはずである。そこで、本実施形態では燃料増量制御実施時には点火時期フィードバック補正量のＥＡの値に応じて燃料増量制御における燃料増量分の値を変化させるようにしている。これにより、燃料増量制御における燃料の増量は必要最小限に抑制されるようになり、機関燃料消費量の増大と排気性状の悪化とが最小限に抑制される。
【００８７】
図１３は、図４または図１２に代えて実行される本実施形態の燃料増量制御操作を表すフローチャートである。本操作はＥＣＵ１０により一定時間毎に実行されるルーチンにより行われる。
本操作では、燃料増量制御実施時における燃料噴射量ＴＡＵは、
ＴＡＵ＝ＴＡＵCAL ×（１＋ＲＴＡＵ）＋ＰＴＡＵ
として算出される。すなわち、ＴＡＵCAL ×ＲＴＡＵが図４、図１２の燃料増量制御における燃料増量分ＥＴＡＵに相当する。また、ＲＴＡＵの値は点火時期フィードバック補正量ＥＡの値に応じて設定される。
【００８８】
図１３において操作がスタートすると、ステップ１３０１では基本燃料噴射量ＴＡＵCAL の算出が行われ、ステップ１３０３では燃料増量制御実行フラグＦＮの値が１か否かが判定される。また、ＦＮ≠１の場合にはステップ１３０９で燃料噴射量ＴＡＵの値はＴＡＵ＝ＴＡＵCAL ＋ＰＴＡＵとして設定される。ステップ１３０１、１３０３及びステップ１３０９は図４ステップ４０１、４０３及び４０７と同一の操作である。
【００８９】
一方、ステップ１４０３でＦＮ＝１であった場合、すなわち燃料増量を実施する場合には、本実施形態ではステップ１３０５に進み、点火時期フィードバック補正量ＥＡの値に基づいてＲＴＡＵの値が設定される。
図１４は、本実施形態におけるＲＴＡＵの値の設定を示す図である。本実施形態では、点火時期フィードバック補正量ＥＡの値が正の所定値ＥＡ1 以下の場合にはＲＴＡＵの値は０に設定され、第２の所定値ＥＡ2 （ＥＡ2 ＞ＥＡ 1）より大きい場合には一定値ＲＴＡＵ 1（ＲＴＡＵ1 ＞０）に設定される。また、ＥＡの値がＥＡ1 ≦ＥＡ≦ＥＡ2 の領域では、ＲＴＡＵの値はＥＡの増大とともに０からＲＴＡＵ1 まで直線的に増大するように設定される。
【００９０】
そして、ステップ１３０７では、上記により設定したＲＴＡＵの値を用いて燃料噴射量ＴＡＵが、ＴＡＵ＝ＴＡＵCAL ×（１＋ＲＴＡＵ）＋ＰＴＡＵとして設定される。
これにより、本実施形態では燃料増量制御実施時に燃焼悪化の程度に応じて燃料増量分（ＴＡＵCAL ×ＲＴＡＵ）が設定されるようになり、燃料増量量が必要最小限に抑制されるようになる。
【００９１】
また、例えば図１４のＥＡ1 の値を、第１の実施形態において燃料増量制御を停止する点火時期フィードバック補正量の判定値ＥＡ0 に等しく設定すれば、ＲＴＡＵの値はＥＡの低下とともに徐々に減少し、ＥＡ＝ＥＡ0 となったときに０になるため、燃料増量制御が停止されるときの燃料噴射量の変動がなくなり、燃料増量制御停止に伴う回転数の変動を防止することが可能となる。
【００９２】
【発明の効果】
各請求項に記載の発明によれば、機関アイドル運転中に機関の燃焼が悪化した場合に燃料増量を実施する場合に、機関の燃焼が安定したことを適切に判断して燃料増量を停止することができるため、機関燃料消費量の増大と機関排気性状の悪化とを最小限に抑制することが可能となる共通の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を自動車用内燃機関に適用した場合の実施形態の概略構成を説明する図である。
【図２】アイドル回転数制御操作を説明するフローチャートである。
【図３】アイドル回転数制御操作を説明するフローチャートである。
【図４】燃料増量制御操作を説明するフローチャートである。
【図５】燃料増量制御停止操作の一実施形態を説明するフローチャートである。
【図６】燃料増量制御停止操作の別の実施形態を説明するフローチャートである。
【図７】燃料増量制御停止操作の別の実施形態を説明するフローチャートである。
【図８】燃料増量制御停止操作の別の実施形態を説明するフローチャートである。
【図９】燃料増量制御停止操作の別の実施形態を説明するフローチャートである。
【図１０】燃料増量制御停止操作の別の実施形態を説明するフローチャートである。
【図１１】燃料増量制御停止操作の別の実施形態を説明するフローチャートである。
【図１２】燃料増量制御操作の図４とは異なる実施形態を説明するフローチャートである。
【図１３】燃料増量制御操作の図４、図１２とは異なる実施形態を説明するフローチャートである。
【図１４】図１３の操作に用いる変数の設定を示す図である。
【符号の説明】
１…内燃機関本体
５、６…クランク角センサ
１０…電子制御ユニット（ＥＣＵ）
１６…電子制御スロットル弁
１１０…点火回路
Claims (7)
- 機関アイドル運転中に、機関回転数に応じて機関吸入空気量をフィードバック制御する吸気量回転数制御により機関回転数を予め定めた目標回転数に制御し、
前記吸気量回転数制御実施中に吸気量回転数制御によっては機関回転数を目標回転数に制御できないと判断される場合には吸気量回転数制御から、機関回転数に応じて機関点火時期をフィードバック制御することにより機関回転数を目標回転数に制御する点火時期回転数制御に切り換えて機関回転数を目標回転数に制御し、
更に前記点火時期回転数制御実施中に、点火時期回転数制御によっては機関回転数を目標回転数に制御できないと判断される場合には、点火時期回転数制御に加えて機関に供給する燃料量を増量することにより機関回転数を目標回転数に制御する燃料増量制御を行う、内燃機関の制御装置において、
更に、前記燃料増量制御実施中に前記点火時期回転数制御における点火時期フィードバック補正量が予め定めた所定値以下になったときには前記燃料増量制御を停止する、内燃機関の制御装置。 - 更に、前記点火時期フィードバック補正量が予め定めた所定値以下になった状態が予め定めた所定時間継続するまで前記燃料増量制御を継続し、前記所定時間継続後に前記燃料増量制御を停止する、請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
- 更に、機関冷却水温度を検出するとともに、前記燃料増量制御実施中に、前記点火時期回転数制御における点火時期フィードバック補正量が予め定めた所定値以下であり、かつ機関始動時からの冷却水温度の上昇幅が予め定めた所定値以上になったときに前記燃料増量制御を停止する、請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
- 更に、予め定めた空燃比フィードバック制御条件が成立したときに、機関排気通路に配置された空燃比センサ出力に基づいて機関空燃比をフィードバック制御する空燃比フィードバック制御を開始するとともに、前記燃料増量制御実施中に、前記点火時期回転数制御における点火時期フィードバック補正量が予め定めた所定値以下であり、かつ前記空燃比フィードバック制御が開始されたときに前記燃料増量制御を停止する、請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
- 機関アイドル運転中に、機関回転数に応じて機関吸入空気量をフィードバック制御する吸気量回転数制御により機関回転数を予め定めた目標回転数に制御し、
前記吸気量回転数制御実施中に吸気量回転数制御によっては機関回転数を目標回転数に制御できないと判断される場合には吸気量回転数制御から、機関回転数に応じて機関点火時期をフィードバック制御することにより機関回転数を目標回転数に制御する点火時期回転数制御に切り換えて機関回転数を目標回転数に制御し、
更に前記点火時期回転数制御実施中に、点火時期回転数制御によっては機関回転数を目標回転数に制御できないと判断される場合には、点火時期回転数制御に加えて機関に供給する燃料量を増量することにより機関回転数を目標回転数に制御する燃料増量制御を行う、内燃機関の制御装置において、
更に、機関始動後の機関吸入空気量の積算値を算出するとともに、前記燃料増量制御実施中に、前記機関始動後の吸入空気量積算値が予め定めた所定値に到達したときには前記燃料増量制御を停止する、内燃機関の制御装置。 - 機関アイドル運転中に、機関回転数に応じて機関吸入空気量をフィードバック制御する吸気量回転数制御により機関回転数を予め定めた目標回転数に制御し、
前記吸気量回転数制御実施中に吸気量回転数制御によっては機関回転数を目標回転数に制御できないと判断される場合には吸気量回転数制御から、機関回転数に応じて機関点火時期をフィードバック制御することにより機関回転数を目標回転数に制御する点火時期回転数制御に切り換えて機関回転数を目標回転数に制御し、
更に前記点火時期回転数制御実施中に、点火時期回転数制御によっては機関回転数を目標回転数に制御できないと判断される場合には、点火時期回転数制御に加えて機関に供給する燃料量を増量することにより機関回転数を目標回転数に制御する燃料増量制御を行う、内燃機関の制御装置において、
更に、前記燃料増量制御実施中に、前記点火時期回転数制御における点火時期フィードバック補正量が予め定めた所定値以下であり、かつ前記目標回転数と現在の機関回転数との差及び現在の機関回転数の変化率とが予め定めた安定条件を満足する場合には前記燃料増量制御を停止する、内燃機関の制御装置。 - 前記燃料増量制御を停止する際には、燃料増量分を時間とともに、徐々にゼロまで減少させる、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の内燃機関の制御装置。
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