JP4168273B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、空燃比制御性を改善した内燃機関の制御装置に関するものである。

一般に、内燃機関に使用される燃料の燃料性状は様々であり、燃料性状によって燃料噴射弁から噴射される燃料の蒸発特性（気化性）が異なる。このため、燃料の蒸発特性の差が吸気ポート内壁面等に付着する燃料量（ウエット量）の差として現れやすい暖機完了前には、燃料噴射弁の燃料噴射量が同じでも、燃料性状によるウエット量の相違によって気筒内の混合気の実空燃比が目標空燃比からずれてしまうことがある。

この対策として、特許文献１（特開２０００−３５６１６３号公報）に記載されているように、暖機運転中に筒内圧センサで検出した筒内圧に基づいて図示平均有効圧を算出し、この図示平均有効圧を判定値と比較して燃料の蒸発特性（リード蒸気圧）を判定し、その判定結果に応じて燃料噴射量を補正するようにしたものがある。

また、特許文献２（特開平９−１５８７７４号公報）に記載されているように、始動後の所定期間のエンジン回転速度の積算値に基づいて燃料性状を判定し、その判定結果に応じて燃料噴射量を補正するようにしたものがある。

更に、特許文献３（特開２００２−９７９８３号公報）に記載されているように、アイドル運転時の目標回転速度と実回転速度との偏差に基づいて燃料性状を判定し、その判定結果に応じて燃料噴射量を補正するようにしたものがある。
特開２０００−３５６１６３号公報（第４頁等） 特開平９−１５８７７４号公報（第４頁等） 特開２００２−９７９８３号公報（第３頁等）

しかし、上記特許文献１では、図示平均有効圧に基づいて燃料性状（リード蒸気圧）を判定するため、触媒早期暖機のための点火時期遅角制御等、燃料性状以外の要因で図示平均有効圧が変化した場合に、燃料性状を精度良く判定することができず、燃料噴射量の補正精度（空燃比の補正精度）が低下してしまう。しかも、高価な筒内圧センサを設ける必要があるため、コストアップする。

また、上記特許文献２、３では、エンジン回転速度に基づいて燃料性状を判定するため、補機類（例えばパワーステアリングのポンプ）の負荷入力等、燃料性状以外の要因で回転変動が発生した場合に、燃料性状を精度良く判定することができず、燃料噴射量の補正精度（空燃比の補正精度）が低下してしまう。

しかも、従来の一般的な空燃比制御システムでは、始動直後で空燃比センサの活性前は、空燃比センサで実空燃比を精度良く検出することができないため、実空燃比に基づいた空燃比フィードバック制御を行うことができない。

これらの理由から、従来の空燃比制御システムでは、始動直後に燃料性状の影響等によって実空燃比が目標空燃比からずれた場合に、実空燃比を速やかに目標空燃比に戻すことができず、その間、燃焼状態が悪化して、アイドル回転の低下や排気エミッションの悪化を招いてしまう可能性がある。

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、従って本発明の目的は、始動直後から空燃比を精度良く制御することができ、アイドル回転安定性や排気エミッションを向上させることができる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に、本発明の請求項１に記載の内燃機関の制御装置は、アイドル運転時に燃焼状態の情報に基づいて実図示トルク算出手段により実図示トルクを算出すると共に、アイドル運転時に供給物理量の情報に基づいて基準空燃比図示トルク算出手段により基準空燃比における基準空燃比図示トルクを算出し、実図示トルクと基準空燃比図示トルクとに基づいて推定空燃比算出手段により少なくとも空燃比センサの活性前の実空燃比の推定値（以下「推定空燃比」という）を算出するようにしたものである。

アイドル運転時は、車両駆動系を駆動しないため、燃焼状態の情報に基づいて実図示トルクを算出することができ、この実図示トルクは、気筒内で実際に燃焼した混合気の実空燃比を精度良く反映したパラメータとなる。従って、実図示トルクと基準空燃比図示トルクとを用いれば、実空燃比と基準空燃比との関係を求めることができ、その関係から実空燃比を推定することができる（つまり、推定空燃比を算出することができる）。このようにすれば、始動直後で空燃比センサの活性前から推定空燃比をリアルタイムに算出することができる。その結果、始動直後から推定空燃比に基づいた空燃比制御（燃料噴射量制御）を行うことが可能となり、始動直後に燃料性状の影響等によって実空燃比が目標空燃比からずれた場合でも、始動直後から空燃比を精度良く補正することができ、アイドル回転安定性や排気エミッションを向上させることができる。しかも、筒内圧センサ等の新たなセンサを設ける必要がなく、低コストで実現できる。

この場合、実図示トルクの具体的な算出方法としては、請求項２のように、機関回転速度と機関温度の情報（例えば冷却水温）とに基づいて機械摩擦損失を算出し、吸気管圧力に基づいてポンピング損失を算出すると共に、補機類の作動状態に基づいて外部負荷トルクを算出し、機械摩擦損失とポンピング損失と外部負荷トルクとを足し合わせて実図示トルクを求めるようにしても良い。アイドル運転時は、内部損失トルク（機械摩擦損失とポンピング損失）と、外部負荷トルク（エアコンのコンプレッサ等の補機類の負荷トルク）とを足し合わせたものが実図示トルクとなる。従って、請求項２のようにすれば、機械摩擦損失、ポンピング損失、外部負荷トルクを、それぞれ精度良く算出して、これらを足し合わせた実図示トルクを精度良く算出することができる。

また、基準空燃比図示トルクの具体的な算出方法としては、請求項３のように、吸入空気量と機関回転速度とに基づいて基準空燃比且つ基準点火時期における基準図示トルクを算出すると共に、実点火時期に基づいて図示トルクに対する該実点火時期の点火時期効率（以下「実点火時期効率」という）を算出し、基準図示トルクを実点火時期効率で補正して基準空燃比図示トルクを求めるようにしても良い。

点火時期効率は、基準点火時期のときの図示トルクの大きさを基準にして、点火時期に対応する図示トルクの大きさを相対的に表す無次元パラメータである。従って、基準空燃比且つ基準点火時期における基準図示トルクを実点火時期効率（実点火時期の点火時期効率）で補正することで、基準空燃比且つ実点火時期における基準空燃比図示トルクを求めることができる。これにより、現在の運転条件、つまり、実図示トルクと同じ運転条件（吸入空気量、機関回転速度、点火時期が同じ条件）で、基準空燃比図示トルクを算出することができる。

更に、推定空燃比の具体的な算出方法としては、請求項４のように、実図示トルクと基準空燃比図示トルクとに基づいて図示トルクに対する実空燃比の空燃比効率（以下「実空燃比効率」という）を算出し、該実空燃比効率に基づいて推定空燃比を算出するようにしても良い。

空燃比効率は、基準空燃比のときの図示トルクの大きさを基準にして、空燃比に対応する図示トルクの大きさを相対的に表す無次元パラメータである。従って、実図示トルクと基準空燃比図示トルクとを用いれば、実空燃比効率（実空燃比の空燃比効率）を求めることができ、この実空燃比効率を用いて、空燃比効率のマップ（図２参照）等により実空燃比効率応じた推定空燃比（実空燃比の推定値）を逆算することができる。

また、請求項５のように、アイドル運転時や空燃比センサの活性前に推定空燃比に基づいて目標空燃比を実現するように燃料噴射量を補正するようにしても良い。このようにすれば、始動直後で空燃比センサの活性前から推定空燃比に基づいて目標空燃比を実現するように燃料噴射量を制御することができるので、始動直後に燃料性状の影響等によって実空燃比が目標空燃比からずれた場合でも、実空燃比を速やかに目標空燃比に収束させることができる。

一般に、アイドル運転時は、アイドル回転速度制御（いわゆるＩＳＣ）を実行して、実機関回転速度が目標アイドル回転速度に一致するように吸入空気量をフィードバック制御するが、燃料性状の影響等によって実空燃比がリーンとなって機関回転速度が低下しているときに、吸入空気量が増量補正されると、実空燃比が更にリーン方向に変化して、燃焼状態が更に悪化してしまう可能性がある。

この対策として、請求項６のように、推定空燃比に応じて吸入空気量のフィードバック制御を制限又は停止するようにしても良い。このようにすれば、推定空燃比がリーンになっているときに、吸入空気量のフィードバック制御を制限又は停止することができるので、吸入空気量のフィードバック制御による燃焼状態の悪化を未然に防止することができる。

この場合、請求項７のように、吸入空気量のフィードバック制御が制限又は停止されているときに、実機関回転速度が目標アイドル回転速度に一致するように点火時期をフィードバック制御するようにしても良い。このようにすれば、吸入空気量のフィードバック制御を制限又は停止しているときでも、点火時期のフィードバック制御により実機関回転速度を目標アイドル回転速度に制御することができる。

また、請求項８、９のように、空燃比センサの活性後に該空燃比センサで検出した実空燃比と推定空燃比とを比較して該推定空燃比の補正量を学習し、その補正量を推定空燃比の算出に反映するようにしても良い。このようにすれば、空燃比センサで検出した実空燃比を基準にして推定空燃比を補正して推定空燃比の誤差をキャンセルすることができ、制御システムの経時変化や製造ばらつき等の影響を受けずに、推定空燃比を精度良く算出することができる。

ところで、始動直後で暖機完了前の所定期間は、燃料性状（燃料の蒸発特性）の差が最も現れやすく、燃料性状に応じて気筒内に吸入される混合気の実空燃比が変化するため、始動直後の所定期間における推定空燃比（実空燃比の推定値）は、燃料性状を精度良く反映したパラメータとなる。

この点に着目して、請求項１０、１１のように、始動直後の所定期間における推定空燃比に基づいて使用燃料の燃料性状を判定するようにしても良い。このように、燃料性状と密接な関係にある始動直後の推定空燃比に基づいて燃料性状を判定すれば、従来のように点火時期遅角制御や回転変動等の影響を受けることがなく、燃料性状を精度良く判定することができる。

この場合、請求項１２のように、始動直後の所定期間における推定空燃比のピーク値、該推定空燃比と目標空燃比との偏差のピーク値又は積算平均値のいずれかに基づいて燃料性状を判定するようにすると良い。始動直後の所定期間は、燃料性状が重質なほど（燃料の蒸発性が低いほど）、推定空燃比がリーン方向に変化するため、始動直後の所定期間における推定空燃比のピーク値、該推定空燃比と目標空燃比との偏差のピーク値や積算平均値は、いずれも燃料性状の重質度合を精度良く反映したパラメータとなり、これらのパラメータを用いれば、燃料性状を精度良く判定することができる。

また、請求項１３のように、推定空燃比に基づいて目標空燃比を実現するように燃料噴射量を補正する場合には、始動直後の所定期間における燃料補正比率に基づいて燃料性状を判定するようにしても良い。この場合、推定空燃比に応じて燃料補正比率が変化するため、始動直後の所定期間における燃料補正比率も、燃料性状を精度良く反映したパラメータとなる。従って、始動直後の所定期間における燃料補正比率を用いれば、燃料性状を精度良く判定することができる。

この場合、請求項１４のように、始動直後の所定期間における燃料補正比率のピーク値又は積算平均値に基づいて燃料性状を判定するようにすると良い。始動直後の所定期間は、燃料性状が重質なほど（燃料の蒸発性が低いほど）、推定空燃比がリーン方向に変化して、燃料補正比率が大きくなるため、始動直後の所定期間における燃料補正比率のピーク値や積算平均値は、いずれも燃料性状の重質度合を精度良く反映したパラメータとなり、これらのパラメータを用いれば、燃料性状を精度良く判定することができる。

ところで、暖機完了前の加減速時には、燃料噴射量が急増又は急減して、噴射燃料のうち吸気ポートの内壁面等に付着するウエット量が蒸発量に対して急増又は急減するため、気筒内に吸入される燃料量（実際に燃焼に寄与する燃料量）が一時的に不足又は過剰となって、ドライバビリティが悪化する可能性がある。

そこで、請求項１５のように、燃料性状と機関温度の情報とに基づいて加減速時の燃料噴射量を補正するようにしても良い。燃料性状や機関温度に応じて燃料の蒸発特性が変化してウエット量が変化するため、燃料性状と機関温度の情報（例えば冷却水温）とに基づいて加減速時の燃料噴射量を補正すれば、加減速時のウエット量の挙動に応じて燃料噴射量を増量補正又は減速補正することができ、加減速時に気筒内に吸入される燃料量（実際に燃焼に寄与する燃料量）を適正に制御することができ、ドライバビリティを向上させることができる。

尚、請求項６では、推定空燃比に応じて吸入空気量のフィードバック制御を制限又は停止するようにしたが、請求項１６のように、燃料性状に応じて吸入空気量のフィードバック制御を制限又は停止するようにしても良い。このようにしても、請求項６と同様の効果を得ることができる。更に、請求項１７のように、吸入空気量のフィードバック制御が制限又は停止されているときに、実機関回転速度が目標アイドル回転速度に一致するように点火時期をフィードバック制御するようにしても良い。これにより、請求項７と同様の効果を得ることができる。

以下、本発明を吸気ポート噴射式のエンジンに適用した実施例１〜１３を説明する。

本発明の実施例１を図１乃至図７に基づいて説明する。まず、図１に基づいてエンジン制御システム全体の概略構成を説明する。内燃機関であるエンジン１１の吸気管１２の最上流部には、エアクリーナ１３が設けられ、このエアクリーナ１３の下流側に、吸入空気量を検出するエアフローメータ１４が設けられている。このエアフローメータ１４の下流側には、ＤＣモータ等によって開度調節されるスロットルバルブ１５とスロットル開度を検出するスロットル開度センサ１６とが設けられている。

更に、スロットルバルブ１５の下流側には、サージタンク１７が設けられ、このサージタンク１７には、吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサ１８が設けられている。また、サージタンク１７には、エンジン１１の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド１９が設けられ、各気筒の吸気マニホールド１９の吸気ポート近傍に、それぞれ燃料を噴射する燃料噴射弁２０が取り付けられている。また、エンジン１１のシリンダヘッドには、各気筒毎に点火プラグ２１が取り付けられ、各点火プラグ２１の火花放電によって筒内の混合気に着火される。

一方、エンジン１１の排気管２２には、排出ガス中のＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘ等を浄化する三元触媒等の触媒２３が設けられ、この触媒２３の上流側に、排出ガスの空燃比（以下「Ａ／Ｆ」と表記する）を検出するＡ／Ｆセンサ２４が設けられている。

また、エンジン１１のシリンダブロックには、冷却水温を検出する冷却水温センサ２５や、エンジン１１のクランク軸が一定クランク角（例えば３０℃Ａ）回転する毎にパルス信号を出力するクランク角センサ２６が取り付けられている。このクランク角センサ２６の出力信号に基づいてクランク角やエンジン回転速度が検出される。

これら各種センサの出力は、エンジン制御回路（以下「ＥＣＵ」と表記する）２７に入力される。このＥＣＵ２７は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された各種のエンジン制御プログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて燃料噴射弁２０の燃料噴射量や点火プラグ２１の点火時期を制御する。

ところで、始動直後の暖機完了前には、燃料噴射弁２０の燃料噴射量が同じでも、燃料性状（燃料の蒸発特性）の影響で気筒内に吸入される混合気の実Ａ／Ｆが目標Ａ／Ｆからずれてしまうことがある。

そこで、ＥＣＵ２７は、アイドル運転時に、燃焼状態の情報（エンジン回転速度、冷却水温、吸気管圧力等）に基づいて実図示トルクを算出すると共に、供給物理量の情報（吸入空気量、点火時期等）に基づいて基準Ａ／Ｆ（例えば理論Ａ／Ｆ＝１４．７）における基準Ａ／Ｆ図示トルクを算出し、実図示トルクと基準Ａ／Ｆ図示トルクとに基づいて実Ａ／Ｆの推定値（以下「推定Ａ／Ｆ」という）を算出する。そして、この推定Ａ／Ｆに基づいて目標Ａ／Ｆを実現するように燃料噴射量を補正する。

また、ＥＣＵ２７は、アイドル運転時に、アイドル回転速度制御（いわゆるＩＳＣ）を実行して、実エンジン回転速度が目標アイドル回転速度に一致するように吸入空気量をフィードバック（以下「Ｆ／Ｂ」と表記する）制御するが、燃料性状の影響等によって実Ａ／Ｆがリーンとなってエンジン回転速度が低下しているときに、吸入空気量が増量補正されると、実Ａ／Ｆが更にリーン方向に変化して、燃焼状態が更に悪化してしまう可能性がある。この対策として、ＥＣＵ２７は、推定Ａ／Ｆに応じてＩＳＣのＦ／Ｂゲインを変化させて吸入空気量のＦ／Ｂ制御を制限する又はＦ／Ｂ制御を停止する。

更に、ＥＣＵ２７は、Ａ／Ｆセンサ２４の活性後に、Ａ／Ｆセンサ２４で検出した実Ａ／Ｆと推定Ａ／Ｆとを比較して推定Ａ／Ｆの学習補正値Ｋを学習し、その学習補正値Ｋを推定Ａ／Ｆの算出に反映する。
以下、これらの各機能（推定Ａ／Ｆ算出、燃料噴射量補正、吸入空気量制御制限、推定Ａ／Ｆ学習補正）について具体的に説明する。

［推定Ａ／Ｆ算出］
図２に示すように、ＥＣＵ２７は、アイドル運転時に、実図示トルクを次のようにして算出する。まず、エンジン回転速度と冷却水温（又は油温）とをパラメータとする機械摩擦損失のマップを検索して、現在のエンジン回転速度と冷却水温（又は油温）とに応じた機械摩擦損失を算出する。この機械摩擦損失のマップは、予め、実験データ、設計データ等に基づいて設定され、ＥＣＵ２７のＲＯＭに記憶されている。

また、吸気管圧力をパラメータとするポンピング損失のマップを検索して、現在の吸気管圧力に応じたポンピング損失を算出する。このポンピング損失のマップは、予め、実験データ、設計データ等に基づいて設定され、ＥＣＵ２７のＲＯＭに記憶されている。

更に、エンジン１１の動力で駆動される補機類（エアコンのコンプレッサ、オルタネータ、パワーステアリングのポンプ等）の現在の作動状態に基づいて外部負荷トルクを算出する。

この後、機械摩擦損失とポンピング損失と外部負荷トルクとを足し合わせて実図示トルクを求める。この機能が特許請求の範囲でいう実図示トルク算出手段としての役割を果たす。

一方、ＥＣＵ２７は、アイドル運転時に、基準Ａ／Ｆ図示トルクを次のようにして算出する。まず、吸入空気量とエンジン回転速度とをパラメータとする基準図示トルクのマップを検索して、現在の吸入空気量とエンジン回転速度とに応じた基準図示トルクを算出する。この基準図示トルクは、基準Ａ／Ｆ（例えば理論Ａ／Ｆ＝１４．７）且つ基準点火時期（例えばＭＢＴ）における図示トルクであり、基準図示トルクのマップは、予め、実験データ、設計データ等に基づいて設定され、ＥＣＵ２７のＲＯＭに記憶されている。尚、ＭＢＴ（Minimum advance for the Best Torque ）は、トルク・燃料消費率が最良となる点火時期である。

また、吸入空気量とエンジン回転速度とをパラメータとするＭＢＴのマップを検索して、現在の吸入空気量とエンジン回転速度とに応じたＭＢＴを算出する。このＭＢＴのマップは、予め、実験データ、設計データ等に基づいて設定され、ＥＣＵ２７のＲＯＭに記憶されている。

ＭＢＴの算出後、ＭＢＴと実点火時期との差（ＭＢＴからの遅角量）を算出し、このＭＢＴからの遅角量に応じた実点火時期効率を算出する。

ここで、点火時期効率は、点火遅角量が図示トルクに及ぼす影響を評価するための無次元パラメータであり、図２に示すように、ＭＢＴからの遅角量に応じてマップにより設定され、ＭＢＴからの遅角量が０のときに図示トルクが最大になることから、ＭＢＴからの遅角量が０のときに点火時期効率＝１に設定される。つまり、点火時期効率は、ＭＢＴからの遅角量が０のときの図示トルクの大きさを「１」とし、これを基準にして、ＭＢＴからの遅角量に対応する図示トルクの大きさを相対的に表すものである。点火時期効率のマップは、予め、実験データ、設計データ等に基づいて設定され、ＥＣＵ２７のＲＯＭに記憶されている。

実点火時期効率を算出する場合は、点火時期効率のマップを検索して、現在のＭＢＴと実点火時期との差（ＭＢＴからの遅角量）に応じた実点火時期効率を算出する。

この後、基準図示トルクに実点火時期効率を乗算して基準Ａ／Ｆ図示トルクを求める。これにより、現在の運転条件、つまり、実図示トルクと同じ運転条件（吸入空気量、エンジン回転速度、点火時期が同じ条件）で、基準Ａ／Ｆにおける基準Ａ／Ｆ図示トルクを算出する。この機能が特許請求の範囲でいう基準空燃比図示トルク算出手段としての役割を果たす。

以上のようにして、実図示トルクと基準Ａ／Ｆ図示トルクを算出した後、実図示トルクを基準Ａ／Ｆ図示トルクで除算してトルク比率を求めて、それを実Ａ／Ｆ効率とし、この実Ａ／Ｆ効率に応じた推定Ａ／Ｆを算出する。

ここで、Ａ／Ｆ効率は、Ａ／Ｆが図示トルクに及ぼす影響を評価するための無次元パラメータであり、図２に示すように、Ａ／Ｆに応じてマップにより設定され、Ａ／Ｆが理論Ａ／Ｆ（１４・７）のときにＡ／Ｆ効率＝１に設定される。つまり、Ａ／Ｆ効率は、Ａ／Ｆ＝１４・７のときの図示トルクの大きさを「１」とし、これを基準にして、Ａ／Ｆに対応する図示トルクの大きさを相対的に表すものである。Ａ／Ｆ効率のマップは、予め、実験データ、設計データ等に基づいて設定され、ＥＣＵ２７のＲＯＭに記憶されている。

推定Ａ／Ｆを算出する場合は、実図示トルクと基準Ａ／Ｆ図示トルクとから求めた実Ａ／Ｆ効率を用いて、Ａ／Ｆ効率のマップにより実Ａ／Ｆ効率に応じたＡ／Ｆを逆算し、それを推定Ａ／Ｆとする。この機能が特許請求の範囲でいう推定空燃比算出手段としての役割を果たす。

尚、推定Ａ／Ｆの算出方法は、適宜変更しても良く、アイドル運転時に、燃焼状態の情報（エンジン回転速度、冷却水温又は油温、吸気管圧力、補機類の作動状態等）に基づいて実図示トルクを算出すると共に、供給物理量の情報（吸入空気量、点火時期、燃料噴射量、目標Ａ／Ｆ等）に基づいて基準Ａ／Ｆ図示トルクを算出し、実図示トルクと基準Ａ／Ｆ図示トルクとに基づいて推定空燃比を算出すれば良い。

［燃料噴射量補正］
図３に示すように、ＥＣＵ２７は、アイドル運転時に、燃料噴射量を次のようにして算出する。まず、吸入空気量、エンジン回転速度、冷却水温（又は油温）、目標Ａ／Ｆ等に基づいてベース燃料噴射量を算出する。そして、目標Ａ／Ｆを推定Ａ／Ｆ（図２の方法で算出した推定Ａ／Ｆ）で除算して燃焼寄与燃料比率（燃料噴射弁２０から噴射された燃料のうち実際に燃焼に寄与している燃料の比率）を求めた後、この燃焼寄与燃料比率でベース燃料噴射量を除算して補正することで、目標Ａ／Ｆを実現する最終燃料噴射量を求める。この機能が特許請求の範囲でいう燃料噴射量補正手段としての役割を果たす。尚、この推定Ａ／Ｆに基づいた燃料噴射量補正は、次に説明するように吸入空気量のＦ／Ｂ制御を制限して点火時期Ｆ／Ｂ制御を実行した場合に、推定Ａ／Ｆが所定値よりもリーンでトルクが回復しないときに、実行するようにしても良い。

［吸入空気量制御制限］
図４に示すように、ＥＣＵ２７は、アイドル運転時に、ＩＳＣ（アイドル回転速度制御）を次のようにして行う。実エンジン回転速度と目標アイドル回転速度との偏差に基づいて今回のＦ／Ｂ更新量を算出し、このＦ／Ｂ更新量に後述するＦ／Ｂゲインを乗算した値を、前回のＦ／Ｂ補正量に加算して最終的なＦ／Ｂ補正量を求める。
Ｆ／Ｂ補正量＝Ｆ／Ｂ補正量（前回値）＋Ｆ／Ｂ更新量×Ｆ／Ｂゲイン

これにより、実エンジン回転速度が目標アイドル回転速度に一致するように吸入空気量をＦ／Ｂ制御する。この機能が特許請求の範囲でいうアイドル吸入空気量制御手段としての役割を果たす。

その際、Ｆ／Ｂゲインは、推定Ａ／ＦをパラメータとするＦ／Ｂゲインのマップを検索して、現在の推定Ａ／Ｆに応じたＦ／Ｂゲインを算出する。このＦ／Ｂゲインのマップは、推定Ａ／Ｆが第１の所定値（例えば１６）及びそれよりもリッチの領域では、Ｆ／Ｂゲインが「１」に固定されるが、推定Ａ／Ｆが第１の所定値よりもリーンの領域では、推定Ａ／Ｆがリーンになるに従ってＦ／Ｂゲインが徐々に小さくなり、推定Ａ／Ｆが第２の所定値（例えば２０）よりもリーンの領域では、Ｆ／Ｂゲインが「０」に固定されるように設定されている。

これにより、推定Ａ／Ｆが第１の所定値よりもリーンになるに従ってＦ／Ｂ更新量が徐々小さくなって吸入空気量のＦ／Ｂ速度が徐々に遅くなり、更に、推定Ａ／Ｆが第２の所定値よりもリーンになるとＦ／Ｂ更新量が０になって吸入空気量のＦ／Ｂ制御が停止される。この機能が特許請求の範囲でいう吸入空気量制御制限手段としての役割を果たす。その後、燃料噴射量補正により推定Ａ／Ｆが第２の所定値よりもリッチになったときに、吸入空気量のＦ／Ｂ制御が再開される。

また、ＥＣＵ２７は、吸入空気量のＦ／Ｂ制御が制限又は停止されているとき（つまり、推定Ａ／Ｆが第１の所定値よりもリーンのとき）に、実エンジン回転速度が目標アイドル回転速度に一致するように点火時期をＦ／Ｂ制御する。この機能が特許請求の範囲でいうアイドル点火時期制御手段としての役割を果たす。尚、吸入空気量のＦ／Ｂ制御が停止されているとき（つまり、推定Ａ／Ｆが第２の所定値よりもリーンのとき）だけ、点火時期のＦ／Ｂ制御を実行するようにしても良い。

［推定Ａ／Ｆ学習補正］
ＥＣＵ２７は、推定Ａ／Ｆを次のようにして学習補正する。図５に示すように、Ａ／Ｆセンサ２４の活性後に、Ａ／Ｆセンサ２４で検出した実Ａ／Ｆを推定Ａ／Ｆ（図２の方法で算出した推定Ａ／Ｆ）で除算して学習補正値Ｋを求め、この学習補正値Ｋを推定Ａ／Ｆに乗算して推定Ａ／Ｆを補正し、最終的な推定Ａ／Ｆを求める。

更に、図６に示す学習補正値Ｋのマップにおいて、現在のエンジン運転状態（例えばエンジン回転速度と冷却水温又は油温）が、いずれの運転領域であるかを判定する。この学習補正値Ｋのマップは、エンジン回転速度と冷却水温又は油温とをパラメータとする複数の運転領域に区分され、各運転領域毎に、それぞれ学習補正値Ｋが記憶されている。そして、今回求めた学習補正値Ｋで該当する運転領域の学習補正値Ｋを更新する。

一方、Ａ／Ｆセンサ２４の活性前に推定Ａ／Ｆを算出する場合には、図６に示す学習補正値Ｋのマップを検索して、現在のエンジン運転状態（例えばエンジン回転速度と冷却水温又は油温）に対応する運転領域の学習補正値Ｋのマップを読み込み、この学習補正値Ｋを推定Ａ／Ｆ（図２の方法で算出した推定Ａ／Ｆ）に乗算して推定Ａ／Ｆを補正し、最終的な推定Ａ／Ｆを求める。この機能が特許請求の範囲でいう学習補正手段としての役割を果たす。

従来の空燃比制御システムでは、始動直後でＡ／Ｆセンサの活性前は、Ａ／Ｆセンサ出力（実Ａ／Ｆ）に基づいた空燃比Ｆ／Ｂ制御を行うことができないため、図７のタイムチャートに示すように、始動直後に燃料性状の影響等によって実Ａ／Ｆが目標Ａ／Ｆ（例えば１４．７）からずれた場合に、実Ａ／Ｆを速やかに目標Ａ／Ｆに戻すことができず、その間、燃焼状態が悪化して、アイドル回転の低下や排気エミッションの悪化を招いてしまう可能性がある。

これに対して、本実施例１では、アイドル運転時に、実図示トルクと基準Ａ／Ｆ図示トルクとを算出し、両者の関係から求めた実Ａ／Ｆ効率から推定Ａ／Ｆ（実Ａ／Ｆの推定値）を算出するようにしたので、始動直後でＡ／Ｆセンサ２４の活性前から推定Ａ／Ｆをリアルタイムに算出することができる。その結果、図７のタイムチャートに示すように、始動直後から推定Ａ／Ｆに基づいて目標Ａ／Ｆ（例えば１４．７）を実現するように燃料噴射量を補正することが可能となり、始動直後に燃料性状の影響等によって実Ａ／Ｆが目標Ａ／Ｆからずれた場合でも、始動直後から燃料噴射量を精度良く補正することができて、実Ａ／Ｆを速やかに目標Ａ／Ｆに収束させることができ、アイドル回転安定性や排気エミッションを向上させることができる。しかも、筒内圧センサ等の新たなセンサを設ける必要がなく、低コストの要求も満たすことができる。

また、燃料性状の影響等によって実Ａ／Ｆがリーンとなってエンジン回転速度が低下しているときに、ＩＳＣにより吸入空気量が増量補正されると、実Ａ／Ｆが更にリーン方向に変化して、燃焼状態が更に悪化してしまう可能性があるが、本実施例１では、推定Ａ／Ｆが第１の所定値よりもリーンになるに従って吸入空気量のＦ／Ｂゲインを小さくしてＦ／Ｂ速度を遅くし、更に、推定Ａ／Ｆが第２の所定値よりもリーンのときに吸入空気量のＦ／Ｂゲインを０にしてＦ／Ｂ制御を停止するようにしたので、アイドル運転時に、吸入空気量のＦ／Ｂ制御による燃焼状態の悪化を未然に防止することができる。

尚、本実施例１では、推定Ａ／Ｆがリーンになるに従ってＦ／Ｂゲインが徐々に小さくなるようにしたが、推定Ａ／Ｆが所定値よりもリーンになったときにＦ／Ｂゲインをそれまでよりも小さい値（固定値）又は０切り換えるようにしても良い。

更に、本実施例１では、吸入空気量のＦ／Ｂ制御が制限又は停止されているときに、実エンジン回転速度が目標アイドル回転速度に一致するように点火時期をＦ／Ｂ制御するようにしたので、吸入空気量のＦ／Ｂ制御を制限又は停止しているときでも、点火時期のＦ／Ｂ制御により実エンジン回転速度を目標アイドル回転速度に制御することができる。

また、本実施例１では、Ａ／Ｆセンサ２４の活性後に、Ａ／Ｆセンサ２４で検出した実Ａ／Ｆと推定Ａ／Ｆとを比較して推定Ａ／Ｆの学習補正値Ｋを学習し、Ａ／Ｆセンサ２４の活性前に推定Ａ／Ｆを算出する場合に、学習補正値Ｋで推定Ａ／Ｆを補正して、最終的な推定Ａ／Ｆを求めるようにしたので、Ａ／Ｆセンサ２４で検出した実Ａ／Ｆを基準にして推定Ａ／Ｆを補正して推定Ａ／Ｆの誤差をキャンセルすることができ、制御システムの経時変化や製造ばらつき等の影響を受けずに、推定Ａ／Ｆを精度良く算出することができる。

前記実施例１では、推定Ａ／Ｆに応じてＩＳＣ（アイドル回転速度制御）のＦ／Ｂゲインを変化させて吸入空気量のＦ／Ｂ制御を制限又は停止するようにしたが、図８に示す本発明の実施例２では、推定Ａ／Ｆに応じてＩＳＣのＦ／Ｂ補正量の上限ガード値及び下限ガード値を変化させて吸入空気量のＦ／Ｂ制御を制限又は停止するようにしている。

図８に示すように、本実施例２では、推定Ａ／Ｆをパラメータとする上限ガード値のマップを検索して、現在の推定Ａ／Ｆに応じた上限ガード値を算出する。この上限ガード値のマップは、推定Ａ／Ｆが第１の所定値（例えば１６）及びそれよりもリッチの領域では、上限ガード値が所定値（例えば２）に固定されるが、推定Ａ／Ｆが第１の所定値よりもリーンの領域では、推定Ａ／Ｆがリーンになるに従って上限ガード値が徐々に０に近くなり、推定Ａ／Ｆが第２の所定値（例えば２０）よりもリーンの領域では、上限ガード値が「０」に固定されるように設定されている。

更に、推定Ａ／Ｆをパラメータとする下限ガード値のマップを検索して、現在の推定Ａ／Ｆに応じた下限ガード値を算出する。この下限ガード値のマップは、推定Ａ／Ｆが第１の所定値（例えば１６）及びそれよりもリッチの領域では、下限ガード値が所定値（例えば−２）に固定されるが、推定Ａ／Ｆが第１の所定値よりもリーンの領域では、推定Ａ／Ｆがリーンになるに従って下限ガード値が徐々に０に近くなり、推定Ａ／Ｆが第２の所定値（例えば２０）よりもリーンの領域では、下限ガード値が「０」に固定されるように設定されている。

そして、今回演算したＦ／Ｂ補正量を上限ガード値及び下限ガード値でガード処理して最終的なＦ／Ｂ補正量を求める。これにより、推定Ａ／Ｆが第１の所定値よりもリーンになるに従ってＦ／Ｂ補正量が０に近くなり、更に、推定Ａ／Ｆが第２の所定値よりもリーンになるとＦ／Ｂ補正量が０になって吸入空気量のＦ／Ｂ制御が停止される。その後、燃料噴射量補正により推定Ａ／Ｆが第２の所定値よりもリッチになったときに、吸入空気量のＦ／Ｂ制御が再開される。

また、吸入空気量のＦ／Ｂ制御が制限又は停止されているとき（つまり、推定Ａ／Ｆが第１の所定値よりもリーンのとき）に、実エンジン回転速度が目標アイドル回転速度に一致するように点火時期をＦ／Ｂ制御する。尚、吸入空気量のＦ／Ｂ制御が停止されているとき（つまり、推定Ａ／Ｆが第２の所定値よりもリーンのとき）だけ、点火時期のＦ／Ｂ制御を実行するようにしても良い。

以上説明した本実施例２のようにしても、アイドル運転時に、吸入空気量のＦ／Ｂ制御による燃焼状態の悪化を未然に防止しながら、点火時期のＦ／Ｂ制御により実エンジン回転速度を目標アイドル回転速度に制御することができる。

尚、本実施例２では、推定Ａ／Ｆがリーンになるに従って上限ガード値及び下限ガード値が徐々に０に近くなるようにしたが、推定Ａ／Ｆが所定値よりもリーンになったときに上限ガード値及び下限ガード値をそれまでよりも０に近い値（固定値）又は０切り換えるようにしても良い。

ところで、始動直後で暖機完了前の所定期間は、燃料性状（燃料の蒸発特性）の差が最も現れやすく、燃料性状に応じて気筒内に吸入される混合気の実Ａ／Ｆが変化するため、始動直後の所定期間における推定Ａ／Ｆ（実Ａ／Ｆの推定値）は、燃料性状を精度良く反映したパラメータとなる。この点に着目して、図９に示す本発明の実施例３では、始動直後の所定期間における推定Ａ／Ｆのピーク値に基づいて使用燃料の燃料性状を判定するようにしている。

具体的には、図９に示すように、まず、前記実施例１（図２参照）と同じ方法で推定Ａ／Ｆを算出する。この後、燃料性状の判定マップを用いて、始動直後の所定期間（例えば始動完了の１秒後から２０秒後までの期間）における推定Ａ／Ｆのピーク値に応じて燃料性状を判定する。この機能が特許請求の範囲でいう燃料性状判定手段としての役割を果たす。

始動直後の所定期間は、燃料性状が重質なほど（燃料の蒸発性が低いほど）、推定Ａ／Ｆがリーン方向に変化して、推定Ａ／Ｆのピーク値が大きくなるため、図９の燃料性状の判定マップは、推定Ａ／Ｆのピーク値が第１の所定値（例えば１６）及びそれよりもリッチの領域では、燃料性状の重質度合が標準であると判定され、推定Ａ／Ｆのピーク値が第１の所定値よりもリーンの領域では、推定Ａ／Ｆのピーク値がリーンになるに従って燃料性状の重質度合が徐々に高くなり、推定Ａ／Ｆのピーク値が第２の所定値（例えば２０）よりもリーンの領域では、燃料性状の重質度合が最も高いレベルであると判定されるように設定されている。

以上説明した本実施例３では、燃料性状と密接な関係にある始動直後の所定期間の推定Ａ／Ｆに基づいて燃料性状を判定するようにしたので、従来のように点火時期遅角制御や回転変動等の影響を受けることがなく、燃料性状を精度良く判定することができる。

前記実施例３では、始動直後の所定期間における推定Ａ／Ｆのピーク値に応じて燃料性状を判定するようにしたが、図１０に示す本発明の実施例４では、始動直後の所定期間における推定Ａ／Ｆと目標Ａ／Ｆとの偏差のピーク値に応じて燃料性状を判定するようにしている。

具体的には、図１０に示すように、まず、前記実施例１（図２参照）と同じ方法で推定Ａ／Ｆを算出した後、この推定Ａ／Ｆと目標Ａ／Ｆとの偏差を算出する。この後、燃料性状の判定マップを用いて、始動直後の所定期間（例えば始動完了の１秒後から２０秒後までの期間）における推定Ａ／Ｆと目標Ａ／Ｆとの偏差のピーク値（以下単に「推定Ａ／Ｆの偏差ピーク値」という）に応じて燃料性状を判定する。

始動直後の所定期間は、燃料性状が重質なほど（燃料の蒸発性が低いほど）、推定Ａ／Ｆがリーン方向に変化して、推定Ａ／Ｆと目標Ａ／Ｆとの偏差が大きくなるため、図１０の燃料性状の判定マップは、推定Ａ／Ｆの偏差ピーク値が第１の所定値（例えば１）以下の領域では、燃料性状の重質度合が標準であると判定され、推定Ａ／Ｆの偏差ピーク値が第１の所定値よりも大きい領域では、推定Ａ／Ｆの偏差ピーク値が大きくなるに従って燃料性状の重質度合が徐々に高くなり、推定Ａ／Ｆの偏差ピーク値が第２の所定値（例えば５）よりも大きい領域では、燃料性状の重質度合が最も高いレベルであると判定されるように設定されている。

尚、図１０の括弧内に示すように、燃料性状の判定を簡易化して、推定Ａ／Ｆの偏差ピーク値が所定値（例えば３）よりも大きいか否かによって燃料性状が重質であるか否かを判定するようにしても良い。

以上説明した本実施例４のようにしても燃料性状を精度良く判定することができる。

図１１に示す本発明の実施例５では、始動直後の所定期間における推定Ａ／Ｆと目標Ａ／Ｆとの偏差の積算平均値に応じて燃料性状を判定するようにしている。

具体的には、図１１に示すように、まず、前記実施例１（図２参照）と同じ方法で推定Ａ／Ｆを算出した後、この推定Ａ／Ｆと目標Ａ／Ｆとの偏差を算出する。この後、始動直後の所定期間（例えば始動完了の１秒後から２０秒後までの期間）における推定Ａ／Ｆと目標Ａ／Ｆとの偏差の積算平均値（以下単に「推定Ａ／Ｆの偏差積算平均値」という）を算出した後、燃料性状の判定マップを用いて、始動直後の所定期間における推定Ａ／Ｆの偏差積算平均値に応じて燃料性状を判定する。

始動直後の所定期間は、燃料性状が重質なほど（燃料の蒸発性が低いほど）、推定Ａ／Ｆがリーン方向に変化して、推定Ａ／Ｆと目標Ａ／Ｆとの偏差の積算平均値が大きくなるため、図１１の燃料性状の判定マップは、推定Ａ／Ｆの偏差積算平均値が第１の所定値（例えば１）以下の領域では、燃料性状の重質度合が標準であると判定され、推定Ａ／Ｆの偏差積算平均値が第１の所定値よりも大きい領域では、推定Ａ／Ｆの偏差積算平均値が大きくなるに従って燃料性状の重質度合が徐々に高くなり、推定Ａ／Ｆの偏差積算平均値が第２の所定値（例えば３）よりも大きい領域では、燃料性状の重質度合が最も高いレベルであると判定されるように設定されている。

尚、図１１の括弧内に示すように、燃料性状の判定を簡易化して、推定Ａ／Ｆの偏差積算平均値が所定値（例えば２）よりも大きいか否かによって燃料性状が重質であるか否かを判定するようにしても良い。

以上説明した本実施例５のようにしても燃料性状を精度良く判定することができる。

図１２に示す本発明の実施例６では、推定Ａ／Ｆに基づいて目標Ａ／Ｆを実現するように燃料噴射量を補正する場合に、始動直後の所定期間における燃料補正比率のピーク値に基づいて燃料性状を判定するようにしている。

具体的には、図１２に示すように、まず、前記実施例１の図３と同じ方法で推定Ａ／Ｆに基づいて目標Ａ／Ｆを実現するようにベース燃料噴射量を補正して最終燃料噴射量を求めた後、この最終燃料噴射量をベース燃料噴射量で除算して燃料補正比率を求める。この後、燃料性状の判定マップを用いて、始動直後の所定期間（例えば始動完了の１秒後から２０秒後までの期間）における燃料補正比率のピーク値に応じて燃料性状を判定する。

始動直後の所定期間は、燃料性状が重質なほど（燃料の蒸発性が低いほど）、推定Ａ／Ｆがリーン方向に変化して、燃料補正比率が大きくなるため、図１２の燃料性状の判定マップは、燃料補正比率が第１の所定値（例えば１．１）以下の領域では、燃料性状の重質度合が標準であると判定され、燃料補正比率が第１の所定値よりも大きい領域では、燃料補正比率が大きくなるに従って燃料性状の重質度合が徐々に高くなり、燃料補正比率が第２の所定値（例えば１．５）よりも大きい領域では、燃料性状の重質度合が最も高いレベルであると判定されるように設定されている。

尚、図１２の括弧内に示すように、燃料性状の判定を簡易化して、燃料補正比率が所定値（例えば１．３）よりも大きいか否かによって燃料性状が重質であるか否かを判定するようにしても良い。

以上説明した本実施例６のようにしても燃料性状を精度良く判定することができる。

図１３に示す本発明の実施例７では、始動直後の所定期間における燃料補正比率の積算平均値に基づいて燃料性状を判定するようにしている。

具体的には、図１３に示すように、まず、前記実施例６（図１２参照）と同じ方法で燃料補正比率を算出した後、始動直後の所定期間（例えば始動完了の１秒後から２０秒後までの期間）における燃料補正比率の積算平均値を算出する。この後、燃料性状の判定マップを用いて、始動直後の所定期間における燃料補正比率の積算平均値に応じて燃料性状を判定する。

始動直後の所定期間は、燃料性状が重質なほど（燃料の蒸発性が低いほど）、推定Ａ／Ｆがリーン方向に変化して、燃料補正比率の積算平均値が大きくなるため、図１３の燃料性状の判定マップは、燃料補正比率の積算平均値が第１の所定値（例えば１．０５）以下の領域では、燃料性状の重質度合が標準であると判定され、燃料補正比率の積算平均値が第１の所定値よりも大きい領域では、燃料補正比率の積算平均値が大きくなるに従って燃料性状の重質度合が徐々に高くなり、燃料補正比率の積算平均値が第２の所定値（例えば１．３）よりも大きい領域では、燃料性状の重質度合が最も高いレベルであると判定されるように設定されている。

尚、図１３の括弧内に示すように、燃料性状の判定を簡易化して、燃料補正比率の積算平均値が所定値（例えば１．２）よりも大きいか否かによって燃料性状が重質であるか否かを判定するようにしても良い。
以上説明した本実施例７のようにしても燃料性状を精度良く判定することができる。

尚、前記各実施例３〜７では、前記実施例１（図２参照）と同じ方法で算出した推定Ａ／Ｆ（又は該推定Ａ／Ｆに基づいた燃料補正比率）に基づいて燃料性状を判定するようにしたが、推定Ａ／Ｆの算出方法は、前記実施例１の方法に限定されず、適宜変更しても良い。

前記各実施例３〜７では、実図示トルクと基準Ａ／Ｆ図示トルクとに基づいて算出した推定Ａ／Ｆに基づいて燃料性状を判定するようにしたが、図１４に示す本発明の実施例８では、実図示トルクと基準Ａ／Ｆ図示トルクとのトルク比率に基づいて、直接、燃料性状を判定するようにしている。

具体的には、図１４に示すように、まず、前記実施例１（図２参照）と同じ方法で実図示トルクと基準Ａ／Ｆ図示トルクとを算出した後、実図示トルクを基準Ａ／Ｆ図示トルクで除算してトルク比率を求める。この後、燃料性状の判定マップを用いて、始動直後の所定期間（例えば始動完了の１秒後から２０秒後までの期間）におけるトルク比率のピーク値に応じて燃料性状を判定する。

始動直後の所定期間は、燃料性状が重質なほど（燃料の蒸発性が低いほど）、実Ａ／Ｆがリーン方向に変化して、実図示トルクが小さくなり、実図示トルクと基準空燃比図示トルクとのトルク比率のピーク値が小さくなるため、図１４の燃料性状の判定マップは、トルク比率のピーク値が第１の所定値（例えば０．９）以上の領域では、燃料性状の重質度合が標準であると判定され、トルク比率のピーク値が第１の所定値よりも小さい領域では、トルク比率のピーク値が小さくなるに従って燃料性状の重質度合が徐々に高くなり、トルク比率のピーク値が第２の所定値（例えば０．７）よりも小さい領域では、燃料性状の重質度合が最も高いレベルであると判定されるように設定されている。

尚、図１４の括弧内に示すように、燃料性状の判定を簡易化して、トルク比率のピーク値が所定値（例えば０．８）よりも小さいか否かによって燃料性状が重質であるか否かを判定するようにしても良い。
以上説明した本実施例８のようにしても燃料性状を精度良く判定することができる。

前記実施例８では、始動直後の所定期間におけるトルク比率のピーク値に基づいて燃料性状を判定するようにしたが、図１５に示す本発明の実施例９では、始動直後の所定期間におけるトルク比率の積算平均値に基づいて燃料性状を判定するようにしている。

具体的には、図１５に示すように、まず、前記実施例８（図１４参照）と同じ方法でトルク比率を算出した後、始動直後の所定期間（例えば始動完了の１秒後から２０秒後までの期間）におけるトルク比率の積算平均値を算出する。この後、燃料性状の判定マップを用いて、始動直後の所定期間におけるトルク比率の積算平均値に応じて燃料性状を判定する。

始動直後の所定期間は、燃料性状が重質なほど（燃料の蒸発性が低いほど）、実Ａ／Ｆがリーン方向に変化して、実図示トルクが小さくなり、実図示トルクと基準空燃比図示トルクとのトルク比率の積算平均値が小さくなるため、図１５の燃料性状の判定マップは、トルク比率の積算平均値が第１の所定値（例えば０．９５）以上の領域では、燃料性状の重質度合が標準であると判定され、トルク比率の積算平均値が第１の所定値よりも小さい領域では、トルク比率の積算平均値が小さくなるに従って燃料性状の重質度合が徐々に高くなり、トルク比率の積算平均値が第２の所定値（例えば０．８）よりも小さい領域では、燃料性状の重質度合が最も高いレベルであると判定されるように設定されている。

尚、図１５の括弧内に示すように、燃料性状の判定を簡易化して、トルク比率の積算平均値が所定値（例えば０．９）よりも小さいか否かによって燃料性状が重質であるか否かを判定するようにしても良い。
以上説明した本実施例９のようにしても燃料性状を精度良く判定することができる。

尚、前記各実施例８、９では、実図示トルクと基準Ａ／Ｆ図示トルクとのトルク比率に基づいて燃料性状を判定するようにしたが、実図示トルクと基準Ａ／Ｆ図示トルクとのトルク偏差に基づいて燃料性状を判定するようにしても良い。

ところで、暖機完了前の加減速時には、燃料噴射量が急増又は急減して、噴射燃料のうち吸気ポートの内壁面等に付着するウエット量が蒸発量に対して急増又は急減するため、気筒内に吸入される燃料量（実際に燃焼に寄与する燃料量）が一時的に不足又は過剰となって、ドライバビリティが悪化する可能性がある。

そこで、図１６に示す本発明の実施例１０では、燃料性状や機関温度に応じて燃料の蒸発特性が変化してウエット量が変化することを考慮して、加速時及び減速時に、燃料性状と機関温度の情報（冷却水温又は油温）とをパラメータする過渡時燃料補正率のマップを検索して、燃料性状と機関温度の情報（冷却水温又は油温）とに応じた過渡時燃料補正率を算出する。そして、この過渡時燃料補正率を用いて、加速時には燃料噴射量を増量補正し、減速時には燃料噴射量を減量補正するようにしている。

尚、図１６の過渡時燃料補正率のマップでは、燃料性状を標準と重質の２段階に区分したが、燃料性状を３段階以上に区分しても良い。また、燃料補正率の代わりに、燃料付着率や燃料蒸発率を求めて、この燃料付着率や燃料蒸発率を用いて、加速時及び減速時の燃料噴射量を補正するようにしても良い。

以上説明した本実施例１０では、加速時及び減速時に、燃料性状と機関温度の情報（冷却水温又は油温）とに応じた過渡時燃料補正率を用いて燃料噴射量を補正するようにしたので、加減速時のウエット量の挙動に応じて燃料噴射量を増量補正又は減速補正することができて、加減速時に気筒内に吸入される燃料量（実際に燃焼に寄与する燃料量）を適正に制御することができ、ドライバビリティを向上させることができる。

前記実施例１では、アイドル運転時に、推定Ａ／Ｆに応じて吸入空気量のＦ／Ｂ制御を制限又は停止するようにしたが、図１７に示す本発明の実施例１１では、アイドル運転時（但し、暖機運転中のみ）に、燃料性状に応じて吸入空気量のＦ／Ｂ制御を制限又は停止するようにしている。

本実施例１１では、図１７に示すように、暖機運転中（例えば冷却水温が６０℃以下のとき）に、燃料性状（重質度合）をパラメータとするＦ／Ｂゲインのマップを検索して、燃料性状に応じたＦ／Ｂゲインを算出する。このＦ／Ｂゲインのマップは、燃料性状の重質度合が標準の領域では、Ｆ／Ｂゲインが「１」に固定されるが、燃料性状の重質度合が標準よりも高い領域では、燃料性状の重質度合が高くなるに従ってＦ／Ｂゲインが徐々に小さくなり、燃料性状の重質度合が最も高いレベルの領域では、Ｆ／Ｂゲインが「０」に固定されるように設定されている。

これにより、燃料性状の重質度合が高くなるに従ってＦ／Ｂ更新量が徐々小さくなって吸入空気量のＦ／Ｂ速度が徐々に遅くなり、更に、燃料性状の重質度合が最も高いレベルになるとＦ／Ｂ更新量が０になって吸入空気量のＦ／Ｂ制御が停止される。

また、吸入空気量のＦ／Ｂ制御が制限又は停止されているとき（つまり、燃料性状の重質度合が標準よりも高いとき）に、実エンジン回転速度が目標アイドル回転速度に一致するように点火時期をＦ／Ｂ制御する。尚、吸入空気量のＦ／Ｂ制御が停止されているとき（つまり、燃料性状の重質度合が最も高いレベルのとき）だけ、点火時期のＦ／Ｂ制御を実行するようにしても良い。

以上説明した本実施例１１のようにしても、アイドル運転時に、吸入空気量のＦ／Ｂ制御による燃焼状態の悪化を未然に防止しながら、点火時期のＦ／Ｂ制御により実エンジン回転速度を目標アイドル回転速度に制御することができる。

尚、本実施例１１では、燃料性状の重質度合が高くなるに従ってＦ／Ｂゲインが徐々に小さくなるようにしたが、燃料性状の重質度合が所定レベルよりも高くなったときにＦ／Ｂゲインをそれまでよりも小さい値（固定値）又は０切り換えるようにしても良い。

前記実施例１１では、アイドル運転時（但し、暖機運転中のみ）に、燃料性状に応じてＦ／Ｂゲインを変化させて吸入空気量のＦ／Ｂ制御を制限又は停止するようにしたが、図１８に示す本発明の実施例１２では、アイドル運転時（但し、暖機運転中のみ）に、燃料性状に応じてＦ／Ｂ補正量の上限ガード値及び下限ガード値を変化させて吸入空気量のＦ／Ｂ制御を制限又は停止するようにしている。

本実施例１２では、図１８に示すように、燃料性状（重質度合）をパラメータとする上限ガード値のマップを検索して、燃料性状に応じた上限ガード値を算出する。この上限ガード値のマップは、燃料性状の重質度合が標準の領域では、上限ガード値が所定値（例えば２）に固定されるが、燃料性状の重質度合が標準よりも高い領域では、燃料性状の重質度合が高くなるに従って上限ガード値が徐々に０に近くなり、燃料性状の重質度合が最も高いレベルの領域では、上限ガード値が「０」に固定されるように設定されている。

更に、燃料性状（重質度合）をパラメータとする下限ガード値のマップを検索して、燃料性状に応じた下限ガード値を算出する。この下限ガード値のマップは、燃料性状の重質度合が標準の領域では、下限ガード値が所定値（例えば−２）に固定されるが、燃料性状の重質度合が標準よりも高い領域では、燃料性状の重質度合が高くなるに従って下限ガード値が徐々に０に近くなり、燃料性状の重質度合が最も高いレベルの領域では、下限ガード値が「０」に固定されるように設定されている。

そして、今回演算したＦ／Ｂ補正量を上限ガード値及び下限ガード値でガード処理して最終的なＦ／Ｂ補正量を求める。これにより、燃料性状の重質度合が高くなるに従ってＦ／Ｂ補正量が０に近くなり、更に、燃料性状の重質度合が最も高いレベルになるとＦ／Ｂ補正量が０になって吸入空気量のＦ／Ｂ制御が停止される。

また、吸入空気量のＦ／Ｂ制御が制限又は停止されているとき（つまり、燃料性状の重質度合が標準よりも高いとき）に、実エンジン回転速度が目標アイドル回転速度に一致するように点火時期をＦ／Ｂ制御する。尚、吸入空気量のＦ／Ｂ制御が停止されているとき（つまり、燃料性状の重質度合が最も高いレベルのとき）だけ、点火時期のＦ／Ｂ制御を実行するようにしても良い。

以上説明した本実施例１２のようにしても、アイドル運転時に、吸入空気量のＦ／Ｂ制御による燃焼状態の悪化を未然に防止しながら、点火時期のＦ／Ｂ制御により実エンジン回転速度を目標アイドル回転速度に制御することができる。

尚、本実施例１２では、燃料性状の重質度合が高くなるに従って上限ガード値及び下限ガード値が徐々に０に近くなるようにしたが、燃料性状の重質度合が所定レベルよりも高くなったときに上限ガード値及び下限ガード値をそれまでよりも０に近い値（固定値）又は０切り換えるようにしても良い。

次に、図１９及び図２０を用いて本発明の実施例１３を説明する。
本実施例１３では、例えばアイドル運転時に、図１９に示すＡ／Ｆ判定プログラムを所定周期で実行して、Ａ／Ｆセンサ２４が活性状態であるか否かを判定し（ステップ１０１）、Ａ／Ｆセンサ２４の活性前であれば、前記実施例１（図２参照）と同じ方法で算出した推定Ａ／Ｆ又はその他の方法で算出した推定Ａ／Ｆを、実Ａ／Ｆとして採用する（ステップ１０２）。一方、Ａ／Ｆセンサ２４の活性後であれば、Ａ／Ｆセンサ２４で検出した検出Ａ／Ｆを、実Ａ／Ｆとして採用する（ステップ１０３）。

そして、図２０に示すように、燃料噴射量を次のようにして算出する。まず、吸入空気量、エンジン回転速度、冷却水温（又は油温）、目標Ａ／Ｆ等に基づいてベース燃料噴射量を算出する。そして、目標Ａ／Ｆを実Ａ／Ｆ（図１９のＡ／Ｆ判定プログラムで採用した実Ａ／Ｆ）で除算して燃焼寄与燃料比率（燃料噴射弁２０から噴射された燃料のうち実際に燃焼に寄与している燃料の比率）を求めた後、この燃焼寄与燃料比率でベース燃料噴射量を除算して補正することで、目標Ａ／Ｆを実現する最終燃料噴射量を求める。

尚、Ａ／Ｆセンサ２４の活性後は、実Ａ／Ｆが目標Ａ／Ｆに一致するように燃料噴射量をＦ／Ｂ制御する空燃比Ｆ／Ｂ制御を実行するようにしても良い。

以上説明した実施例１３では、Ａ／Ｆセンサ２４の活性前に、推定Ａ／Ｆを実Ａ／Ｆとして採用し、この実Ａ／Ｆに基づいて目標Ａ／Ｆを実現するように燃料噴射量を補正するようにしたので、始動直後に燃料性状の影響等によって実Ａ／Ｆが目標Ａ／Ｆからずれた場合でも、始動直後でＡ／Ｆセンサ２４の活性前から燃料噴射量を精度良く補正することができ、実Ａ／Ｆを速やかに目標Ａ／Ｆに収束させることができる。

尚、上記各実施例１〜１３では、本発明を吸気ポート噴射式のエンジンに適用したが、これに限定されず、本発明を筒内噴射式のエンジンに適用しても良い。

本発明の実施例１におけるエンジン制御システム全体の概略構成図である。 実施例１の推定Ａ／Ｆ算出を説明するためのブロック図である。 実施例１の燃料噴射量補正を説明するためのブロック図である。 実施例１の吸入空気量制御制限を説明するためのブロック図である。 実施例１の推定Ａ／Ｆ学習補正を説明するためのブロック図である。 実施例１の学習補正値Ｋのマップを概念的に示す図である。 実施例１の実行例を示すタイムチャートである。 実施例２の吸入空気量制御制限を説明するためのブロック図である。 実施例３の燃料性状判定を説明するためのブロック図である。 実施例４の燃料性状判定を説明するためのブロック図である。 実施例５の燃料性状判定を説明するためのブロック図である。 実施例６の燃料性状判定を説明するためのブロック図である。 実施例７の燃料性状判定を説明するためのブロック図である。 実施例８の燃料性状判定を説明するためのブロック図である。 実施例９の燃料性状判定を説明するためのブロック図である。 実施例１０の過渡時燃料補正率のマップを概念的に示す図である。 実施例１１の吸入空気量制御制限を説明するためのブロック図である。 実施例１２の吸入空気量制御制限を説明するためのブロック図である。 実施例１３のＡ／Ｆ判定プログラムの処理の流れを示すフローチャートである。 実施例１３の燃料噴射量補正を説明するためのブロック図である。

符号の説明

１１…エンジン（内燃機関）、１２…吸気管、１４…エアフローメータ、１５…スロットルバルブ、１８…吸気管圧力センサ、２０…燃料噴射弁、２１…点火プラグ、２２…排気管、２４…Ａ／Ｆセンサ、２５…冷却水温センサ、２６…クランク角センサ、２７…ＥＣＵ（実図示トルク算出手段，基準空燃比図示トルク算出手段，推定空燃比算出手段，燃料噴射量補正手段，アイドル吸入空気量制御手段，吸入空気量制御制限手段，アイドル点火時期制御手段，学習補正手段，燃料性状判定手段）

Claims (17)

1. アイドル運転時に燃焼状態の情報に基づいて実図示トルクを算出する実図示トルク算出手段と、
   アイドル運転時に内燃機関への供給物理量の情報に基づいて基準空燃比における基準空燃比図示トルクを算出する基準空燃比図示トルク算出手段と、
   前記実図示トルクと前記基準空燃比図示トルクとに基づいて少なくとも空燃比センサの活性前の実空燃比の推定値（以下「推定空燃比」という）を算出する推定空燃比算出手段と
   を備えていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記実図示トルク算出手段は、機関回転速度と機関温度情報とに基づいて機械摩擦損失を算出し、吸気管圧力に基づいてポンピング損失を算出すると共に、補機類の作動状態に基づいて外部負荷トルクを算出し、前記機械摩擦損失と前記ポンピング損失と前記外部負荷トルクとを足し合わせて前記実図示トルクを求めることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記基準空燃比図示トルク算出手段は、吸入空気量と機関回転速度とに基づいて基準空燃比且つ基準点火時期における基準図示トルクを算出すると共に、実点火時期に基づいて図示トルクに対する該実点火時期の点火時期効率（以下「実点火時期効率」という）を算出し、前記基準図示トルクを前記実点火時期効率で補正して前記基準空燃比図示トルクを求めることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記推定空燃比算出手段は、前記実図示トルクと前記基準空燃比図示トルクとに基づいて図示トルクに対する実空燃比の空燃比効率（以下「実空燃比効率」という）を算出し、該実空燃比効率に基づいて前記推定空燃比を算出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
5. アイドル運転時に前記推定空燃比に基づいて目標空燃比を実現するように燃料噴射量を補正する燃料噴射量補正手段を備えていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
6. アイドル運転時に実機関回転速度が目標アイドル回転速度に一致するように吸入空気量をフィードバック制御するアイドル吸入空気量制御手段と、
   前記推定空燃比に応じて吸入空気量のフィードバック制御を制限又は停止する吸入空気量制御制限手段とを備えていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
7. 前記吸入空気量制御制限手段により吸入空気量のフィードバック制御が制限又は停止されているときに、実機関回転速度が目標アイドル回転速度に一致するように点火時期をフィードバック制御するアイドル点火時期制御手段を備えていることを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の制御装置。
8. 空燃比センサの活性後に該空燃比センサで検出した実空燃比と前記推定空燃比とを比較して該推定空燃比の補正量を学習し、その補正量を推定空燃比の算出に反映する学習補正手段を備えていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
9. 少なくとも空燃比センサの活性前に実空燃比の推定値（以下「推定空燃比」という）を算出する推定空燃比算出手段と、
   前記空燃比センサの活性後に該空燃比センサで検出した実空燃比と前記推定空燃比とを比較して該推定空燃比の補正量を学習し、その補正量を推定空燃比の算出に反映する学習補正手段とを備えていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
10. 始動直後の所定期間における前記推定空燃比に基づいて使用燃料の燃料性状を判定する燃料性状判定手段を備えていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
11. 少なくとも空燃比センサの活性前に実空燃比の推定値（以下「推定空燃比」という）を算出する推定空燃比算出手段と、
    始動直後の所定期間における前記推定空燃比に基づいて使用燃料の燃料性状を判定する燃料性状判定手段を備えていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
12. 前記燃料性状判定手段は、始動直後の所定期間における前記推定空燃比のピーク値、該推定空燃比と目標空燃比との偏差のピーク値又は積算平均値のいずれかに基づいて前記燃料性状を判定することを特徴とする請求項１０又は１１に記載の内燃機関の制御装置。
13. 前記推定空燃比に基づいて目標空燃比を実現するように燃料噴射量を補正する燃料噴射量補正手段を備え、
    前記燃料性状判定手段は、始動直後の所定期間における燃料補正比率に基づいて前記燃料性状を判定することを特徴とする請求項１０又は１１に記載の内燃機関の制御装置。
14. 前記燃料性状判定手段は、始動直後の所定期間における燃料補正比率のピーク値又は積算平均値に基づいて前記燃料性状を判定することを特徴とする請求項１３に記載の内燃機関の制御装置。
15. 前記燃料性状判定手段で判定した燃料性状と機関温度の情報とに基づいて加減速時の燃料噴射量を補正する過渡時燃料噴射量補正手段を備えていることを特徴とする請求項１０乃至１４のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
16. アイドル運転時に実機関回転速度が目標アイドル回転速度に一致するように吸入空気量をフィードバック制御するアイドル吸入空気量制御手段と、
    前記燃料性状判定手段で判定した燃料性状に応じて吸入空気量のフィードバック制御を制限又は停止する吸入空気量制御制限手段とを備えていることを特徴とする請求項１０乃至１５のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
17. 前記吸入空気量制御制限手段により吸入空気量のフィードバック制御が制限又は停止されているときに、実機関回転速度が目標アイドル回転速度に一致するように点火時期をフィードバック制御するアイドル点火時期制御手段を備えていることを特徴とする請求項１６に記載の内燃機関の制御装置。

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