JP4844522B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、内燃機関の運転状態を制御する制御装置に関し、特に、内燃機関の始動時に吸入空気量、点火時期等の制御を行う制御装置に関する。

従来、例えば特許文献１（特開平５−１９５８５５号公報）に開示されているように、内燃機関のアイドル運転時に点火時期を制御する構成とした制御装置が知られている。この種の従来技術による内燃機関の制御装置は、アイドル運転時の機関回転数を検出しつつ、その検出結果に応じて点火時期を進角または遅角させる。

これにより、従来技術では、機関回転数がアイドル時の目標回転数となるようにフィードバック制御する。また、従来技術では、点火時期だけでなく、吸入空気量を補正することによっても機関回転数を制御するようにしている。

特開平５−１９５８５５号公報

上述した従来技術では、アイドル運転時に点火時期等を制御することにより、機関回転数のフィードバック制御を行う構成としている。この場合、内燃機関においては、始動時にも点火時期の補正等を行うことにより、機関回転数を目標回転数までスムーズに上昇させたいという要求がある。

しかしながら、例えば内燃機関の温度が低い冷間始動時などには、従来技術のような点火時期の補正を行うと、機関回転数が目標回転数に向けて上昇する途中で単位時間当たりの上昇率が変化することがある。このような上昇率の変化は、例えば運転者からみて２段階の加速として感じられるため、始動時の運転フィーリング（回転数の吹上がり感）を悪化させるという問題がある。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、内燃機関の始動時に機関回転数の上昇率を安定させることができ、運転フィーリングを向上させることが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。

第１の発明は、内燃機関の吸入空気量を変化させる空気量可変手段と、
内燃機関の機関回転数に応じた信号を出力する回転信号出力手段と、
前記回転信号出力手段の出力信号を用いて前記機関回転数の単位時間当たりの変化に対応する加速度パラメータを算出する回転変化算出手段と、
内燃機関が始動してから少なくとも前記機関回転数が定常状態となるまでの間に、前記機関回転数と前記加速度パラメータとに応じて前記空気量可変手段を駆動し、吸入空気量を補正する空気量補正手段と、
前記空気量補正手段によって吸入空気量が補正されたときに、当該補正量と前記機関回転数とに応じて内燃機関の点火時期を補正する点火時期補正手段と、
を備えることを特徴とする。

第２の発明によると、前記空気量補正手段は、前記加速度パラメータが小さくなるにつれて、前記吸入空気量を減少方向に補正する減少補正量を増やす構成とし、前記点火時期補正手段は、前記減少補正量が増えるにつれて、点火時期を進角方向に補正する進角補正量を増やす構成としている。

第３の発明によると、前記空気量補正手段は、前記機関回転数が低くなるにつれて、前記吸入空気量を減少方向に補正する減少補正量を増やす構成とし、前記点火時期補正手段は、前記減少補正量が増えるにつれて、点火時期を進角方向に補正する進角補正量を増やす構成としている。

第４の発明は、内燃機関の吸入空気量を変化させる空気量可変手段と、
内燃機関の機関回転数に応じた信号を出力する回転信号出力手段と、
前記回転信号出力手段の出力信号を用いて前記機関回転数の単位時間当たりの変化に対応する加速度パラメータを算出する回転変化算出手段と、
内燃機関が始動してから少なくとも前記機関回転数が定常状態となるまでの間に、前記機関回転数と前記加速度パラメータとに応じて前記空気量可変手段を駆動し、吸入空気量を補正する空気量補正手段と、
内燃機関の点火時期が設定されるときに、前記加速度パラメータを減少させないような点火時期の設定可能範囲を上限値及び下限値として与える点火時期範囲設定手段と、
点火時期が前記上限値と前記下限値との間に収まるように当該点火時期を補正する点火時期補正手段と、
を備えることを特徴とする。

第５の発明によると、前記点火時期補正手段は、前記上限値と前記下限値との差分である点火時期の設定可能範囲が最低必要範囲よりも狭いときに、点火時期の上限値を増大させる範囲拡張手段を備える構成としている。

第１の発明によれば、例えば冷間始動時や重質燃料の使用時などに、機関回転数が上昇し難い場合には、この状態が機関回転数や加速度パラメータに反映される。内燃機関が始動してから機関回転数が安定するまでの間において、このような状態が生じたときには、空気量補正手段によって吸入空気量を補正することができる。

この場合、空気量補正手段は、機関回転数と加速度パラメータとに応じて吸入空気の補正量を決定し、吸入空気量を減少方向に補正することにより、吸気負圧を増大させることができる。この結果、減圧沸騰効果等によって噴射燃料の気化が促進されるので、混合気の空燃比をリッチ側に補正することができ、機関回転数を円滑に上昇させることができる。また、例えば軽質燃料等が原因で機関回転数が想定以上に上昇した場合には、空気量補正手段によって吸入空気量を増大させる補正を行うこともできる。

一方、点火時期補正手段は、空気量補正手段による吸入空気の補正量と、機関回転数とに応じて点火時期を進角または遅角させることにより、吸入空気の補正によるトルクの変化を打消すことができる。この結果、内燃機関の始動時には、空気量補正手段によって機関回転数を上昇させつつ、点火時期補正手段によって機関回転数の上昇率に変曲点が生じるのを抑えることができる。従って、例えば冷間始動時や重質燃料の使用時にも、機関回転数の上昇率を安定させ、機関回転数を段差なくスムーズに上昇させることができる。これにより、２段加速等を回避して運転フィーリングを向上させることができる。

第２の発明によれば、加速度パラメータが小さいときには、混合気の空燃比がリーンであるためにトルクが不足していると判断することができる。このため、空気量補正手段は、加速度パラメータが小さくなるにつれて、吸入空気量を減少方向に補正し、吸気負圧を増大させることができる。この結果、減圧沸騰効果等によって噴射燃料の気化を促進し、混合気の空燃比をリッチ側に補正することができ、機関回転数をスムーズに上昇させることができる。

また、吸入空気の減少補正量が大きい場合には、その分だけトルクが低下することになる。この場合、点火時期補正手段は、吸入空気の減少補正量が増えるにつれて、点火時期を進角方向に補正することができる。これにより、点火時期を進角した分だけトルクを増大させることができ、吸入空気の補正によるトルクの低下を補償することができる。

第３の発明によれば、内燃機関の冷間始動時や重質燃料の使用時等において、機関回転数が低いときには、噴射燃料の気化を促進し、その燃焼状態を改善するのが好ましい。このため、空気量補正手段は、機関回転数が低くなるにつれて、吸入空気量を減少方向に補正し、吸気負圧を増大させることができる。この結果、第２の発明と同様に、噴射燃料の気化を促進し、機関回転数をスムーズに上昇させることができる。このとき、点火時期補正手段は、点火時期を進角方向に補正することにより、吸入空気の補正によるトルクの低下を補償することができる。

第４の発明によれば、空気量補正手段は、第１の発明と同様に、機関回転数と加速度パラメータとに応じて、吸入空気量を補正することができ、これによって機関回転数を円滑に上昇させることができる。一方、点火時期範囲設定手段は、加速度パラメータを減少させないような点火時期の設定可能範囲を上限値及び下限値として与えることができる。そして、点火時期補正手段は、これらの上限値と下限値との間に点火時期が収まるように、点火時期を補正することができる。

即ち、ある時点での加速度パラメータに応じて上限値と下限値が定められたときに、点火時期がこれらの上限値と下限値との間に収まるように補正を行えば、次回の加速度パラメータを前回の加速度パラメータ以上の大きさに保持することができる。この結果、内燃機関の始動時には、空気量補正手段によって機関回転数を上昇させつつ、点火時期補正手段によって機関回転数の上昇率に変曲点が生じるのを抑えることができる。従って、例えば冷間始動時や重質燃料の使用時にも、機関回転数の上昇率を安定させ、運転フィーリングを向上させることができる。

第５の発明によれば、点火時期とトルクとの関係を示す特性線において、最大トルクを与えるＭＢＴに近い領域では、点火時期に対するトルクの変化が小さくなる。このため、点火時期の補正によってトルクを変化させようとすると、より広い点火時期の設定可能範囲が必要となる場合がある。

そこで、範囲拡張手段は、点火時期の設定可能範囲が最低必要範囲よりも狭いときに、点火時期の上限値を増大させる。これにより、点火時期をＭＢＴに近い領域で制御する場合には、必要に応じて点火時期の設定可能範囲を拡張することができる。このため、点火時期補正制御を行うときには、点火時期の設定可能範囲を十分に確保することができ、所望のトルクを安定的に得ることができる。

実施の形態１．
［実施の形態１の構成］
以下、図１乃至図５を参照しつつ、本発明の実施の形態１について説明する。まず、図１は、実施の形態１のシステム構成を説明するための全体構成図を示している。本実施形態のシステムは、多気筒型の内燃機関１０を備えている。また、内燃機関１０の各気筒１２内には、ピストン１４がそれぞれ往復動可能に設けられている。これらのピストン１４は、各気筒１２内に燃焼室１６をそれぞれ形成している。また、各ピストン１４は、内燃機関１０のクランク軸１８に連結されている。

各気筒１２には、内燃機関１０の吸入空気が流通する吸気通路２０と、排気ガスが流通する排気通路２２とが接続されている。また、吸気通路２０には、吸入空気の流量（吸入空気量）を検出するエアフローメータ２４と、空気量可変手段としてのスロットルバルブ２６とが設けられている。スロットルバルブ２６は、例えば電子制御式のバルブによって構成され、アクセル開度等に基づいてスロットルモータ２８により駆動される。そして、スロットルバルブ２６は、エアフローメータ２４の下流側で吸気通路２０を開，閉し、吸気通路２０を流れる吸入空気の流量を変化させるものである。

また、吸気通路２０には、スロットルバルブ２６の下流に位置して、吸気ポートに燃料を噴射する燃料噴射弁３０が配置されている。一方、各気筒１２には、燃焼室１６内の混合気に点火する点火プラグ３２が設けられている。また、各気筒１２には、吸気通路２０を燃焼室１６に対して開，閉する吸気バルブ３４と、排気通路２２を燃焼室１６に対して開，閉する排気バルブ３６とが設けられている。

また、内燃機関１０には、回転信号出力手段としての回転センサ３８が設けられている。この回転センサ３８は、クランク軸１８の回転に同期した信号（内燃機関１０の機関回転数Ｎeに対応した信号）を出力するものである。

また、本実施の形態のシステムは、内燃機関１０の運転状態を制御するためのＥＣＵ(Electronic Control Unit)４０を備えている。ＥＣＵ４０は、例えばＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶回路を備えたマイクロコンピュータによって構成されている。そして、ＥＣＵ４０の入力側には、上述したエアフローメータ２４、回転センサ３８等に加えて、内燃機関１０の冷却水温度を検出する水温センサ、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ、排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサ等を含むセンサ系統が接続されている。

ＥＣＵ４０の出力側には、スロットルモータ２８、燃料噴射弁３０、点火プラグ３２等を含めて各種のアクチュエータが接続されている。そして、ＥＣＵ４０は、内燃機関１０の運転状態をセンサ系統によって検出しつつ、各アクチュエータを駆動することによって運転制御を行う。

この場合、ＥＣＵ４０は、運転者のアクセル開度等に応じてスロットルバルブ２６を開，閉し、その開度に応じて吸気通路２０に流入する吸入空気量をエアフローメータ２４によって検出する。そして、吸入空気量等に応じて燃料噴射量を演算し、この演算結果に応じた量の燃料を燃料噴射弁３０から噴射させる。

また、ＥＣＵ４０は、内燃機関１０の運転状態等に応じて各気筒１２の点火時期を可変に設定する。そして、回転センサ３８の出力信号を用いてクランク軸１８の回転角（クランク角）を検出し、このクランク角が所望の点火時期となったときには、点火プラグ３２によって点火を行う。また、内燃機関１０の始動時には、以下に示すように、ＥＣＵ４０によって始動時の制御が実施される。

（始動時の制御）
まず、図２は、始動時の機関回転数、スロットル開度、点火時期及び吸気管圧を示すタイムチャートである。一般に、内燃機関１０の冷間始動時等には、噴射燃料が気化し難いために、機関回転数Ｎeが円滑に上昇しないことがある。この状態を、単に点火時期の補正等により改善しようとしても、図２(a)中に細線で示す比較例のように、機関回転数Ｎeの上昇率が途中で変化する変曲点が生じ、運転フィーリングが悪化し易い。

このため、本実施の形態では、図２中の(b),(c)に示すように、内燃機関１０が始動されてから少なくとも機関回転数Ｎeが定常状態（例えば、アイドル回転数に達した状態）となるまでの間に、後述の空気量補正制御と、点火時期補正制御とを実行する。これにより、本実施の形態では、図２(a)中に太線で示すように、始動時の機関回転数Ｎeを円滑に上昇させつつ、変曲点が生じるのを回避することができる。

また、これらの補正制御には、クランク軸１８の回転数（機関回転数Ｎe）と、クランク軸１８が回転するときの角加速度Ｗsとが用いられる。このため、ＥＣＵ４０は、回転センサ３８の出力信号を用いて、機関回転数Ｎeと角加速度Ｗsとを算出する。ここで、角加速度Ｗsとは、クランク軸１８の回転速度の変動状態を表すものであり、例えば特開２００４−９２６０３号公報等に記載された公知の方法によって算出される。

本実施の形態では、機関回転数Ｎeの単位時間当たりの変化を表す加速度パラメータの一例として、角加速度Ｗsを用いている。なお、本発明における加速度パラメータは、角加速度Ｗsに限定されるものではない。次に、個々の補正制御について説明する。

（空気量補正制御）
空気量補正制御の目的は、主として、機関回転数Ｎeをスムーズに上昇させることである。このため、空気量補正制御では、機関回転数Ｎeと、角加速度Ｗsとを用いて予め設定されたマップデータを参照し、適切な空気補正量Ａd(Ｗs,Ｎe)を算出する。そして、制御時点での吸入空気量が空気補正量Ａd(Ｗs,Ｎe)の分だけ補正されるように、スロットルモータ２８を駆動し、スロットルバルブ２６の開度を調整する（図２(b)参照）。

図３は、上述した空気補正量Ａd(Ｗs,Ｎe)のマップデータのうち、吸入空気量を減少方向に補正するときに用いられる減少補正量のマップデータを示している。なお、空気補正量Ａd(Ｗs,Ｎe)のマップデータは、ＥＣＵ４０に予め記憶されている。

この図３に示すように、空気補正量（減少補正量）Ａd(Ｗs,Ｎe)は、機関回転数Ｎeが低くなるにつれて、増大するように設定されている。何故なら、内燃機関の冷間始動時や重質燃料の使用時等において、機関回転数Ｎeが低いときには、噴射燃料の気化を促進し、その燃焼状態を改善するのが好ましい。

このため、空気量補正制御では、スロットルバルブ２６を絞ることにより、吸入空気量を前記空気補正量Ａd(Ｗs,Ｎe)分だけ減少させ、吸気負圧を増大させることができる。この結果、減圧沸騰効果等によって噴射燃料の気化を促進し、混合気の空燃比をリッチ側に補正することができ、機関回転数Ｎeを円滑に上昇させることができる。

また、空気補正量Ａd(Ｗs,Ｎe)は、角加速度Ｗsが小さくなるにつれて、増大するように設定されている。ここで、角加速度Ｗsは、一般的に知られているように、内燃機関のトルクの指標となるものである。このため、角加速度Ｗsが小さいときには、混合気の空燃比がリーンであるためにトルクが不足していると判断し、空気補正量Ａd(Ｗs,Ｎe)に対応する分だけスロットルバルブ２６を絞る。この結果、前述したように、減圧沸騰効果等によって噴射燃料の気化を促進し、機関回転数Ｎeを円滑に上昇させることができる。

（点火時期補正制御）
点火時期補正制御の目的は、主として、空気量補正制御によって生じるトルク変動を抑えることである。内燃機関のトルクは、吸入空気量によって補正するよりも、点火時期によって補正した方が、より精密な補正を行うことができる。このため、点火時期補正制御は、空気量補正制御によって機関回転数Ｎeを上昇させるときに、上昇率に変曲点が生じないように、トルク変動をより精密に補正する。

具体的に述べると、点火時期補正制御では、空気補正量Ａd(Ｗs,Ｎe)と、機関回転数Ｎeとを用いて予め設定されたマップデータを参照し、点火時期補正量ＳＡr(Ｎe,Ａd)を算出する。そして、制御時点での点火時期を、点火時期補正量ＳＡr(Ｎe,Ａd)の分だけ補正する（図２(c)参照）。

図４は、上述した点火時期補正量ＳＡr(Ｎe,Ａd)のマップデータのうち、点火時期を進角方向に補正するときに用いられる進角補正量のマップデータを示している。なお、点火時期補正量ＳＡr(Ｎe,Ａd)のマップデータは、ＥＣＵ４０に予め記憶されている。また、このマップデータは、例えば空気補正量Ａd(Ｗs,Ｎe)と、機関回転数Ｎeと、点火時期の補正を開始してからの時間とに応じて、各時点での点火時期補正量ＳＡr(Ｎe,Ａd)が設定される３次元マップとなっている。

この図４中の(1)と(3)（または(2)と(4)）を比較すると判るように、点火時期補正量（進角補正量）ＳＡr(Ｎe,Ａd)は、空気補正量Ａd(Ｗs,Ｎe)が大きくなるにつれて、増大するように設定されている。何故なら、空気補正量Ａd(Ｗs,Ｎe)が大きい場合には、スロットルバルブ２６が補正によって大きく絞られており、その分だけトルクが低下することになる。

このため、点火時期補正制御では、空気補正量Ａd(Ｗs,Ｎe)に応じて点火時期補正量ＳＡr(Ｎe,Ａd)を増大させ、点火時期を進角側に補正する。これにより、点火時期を進角した分だけトルクを増大させることができ、吸入空気の補正によるトルクの低下を補償することができる。この結果、空気量補正制御によって生じるトルクの変化を点火時期補正制御によって打消すことができ、機関回転数Ｎeが上昇しているときに、その上昇率に変曲点が生じるのを抑えることができる。

また、図４中の(1)と(2)（または(3)と(4)）を比較すると判るように、点火時期補正量ＳＡr(Ｎe,Ａd)は、機関回転数Ｎeが低いほど、増大するように設定されている。この場合、機関回転数Ｎeが低いときには、トルクが不足し易いので、点火時期を進角させることによってトルクを増大させることができる。

［実施の形態１を実現するための具体的な処理］
図５は、本実施の形態のシステム動作を実現するために、ＥＣＵ４０が実行するルーチンのフローチャートである。なお、図５に示すルーチンは、一定の時間毎に繰返し実行されるものとする。

まず、ＥＣＵ４０は、ステップ１００において、空気量補正制御と点火時期補正制御とを実行するための条件が成立しているか否かを判定する。この条件の一例としては、内燃機関１０を始動してから機関回転数Ｎeが定常状態（例えば、アイドル回転数に達した状態）となる前であるか否か、などである。そして、ステップ１００で「ＹＥＳ」と判定したときには、ステップ１０２に移る。また、ステップ１００で「ＮＯ」と判定したときには、空気量補正制御と点火時期補正制御とを行うことなく、リターンする。

次に、ステップ１０２では、回転センサ３８の出力信号を用いて、機関回転数Ｎeと、角加速度Ｗsとを演算する。また、ステップ１０４では、これらの機関回転数Ｎeと角加速度Ｗsとを用いて図３のマップデータを参照することにより、空気補正量Ａd(Ｗs,Ｎe)を取得する。そして、ステップ１０６では、スロットルモータ２８によってスロットルバルブ２６の開度を調整し、吸入空気量を空気補正量Ａd(Ｗs,Ｎe)の分だけ補正する。

次に、ステップ１０８では、機関回転数Ｎeと、空気補正量Ａd(Ｗs,Ｎe)とを用いて図４のマップデータを参照することにより、点火時期補正量ＳＡr(Ｎe,Ａd)を取得する。そして、ステップ１１０では、点火時期を点火時期補正量ＳＡr(Ｎe,Ａd)分だけ補正し、その後にリターンする。

上述したように、本実施の形態によれば、例えば冷間始動時や重質燃料の使用時などに、機関回転数が上昇し難い場合には、この状態が機関回転数Ｎeや角加速度Ｗsに反映される。内燃機関１０が始動してから機関回転数が安定するまでの間において、このような状態が生じたときには、空気量補正制御によって吸入空気量を補正することができる。

この場合、空気量補正制御では、機関回転数Ｎeと角加速度Ｗsとに応じて空気補正量Ａd(Ｗs,Ｎe)を決定することができ、この空気補正量Ａd(Ｗs,Ｎe)に応じて機関回転数を円滑に上昇させることができる。また、例えば軽質燃料等が原因で機関回転数が想定以上に上昇した場合にも、空気量補正制御によって同様の補正を行うことができる。

一方、点火時期補正制御では、空気補正量Ａd(Ｗs,Ｎe)と、機関回転数Ｎeとに応じて点火時期を進角または遅角させることにより、吸入空気の補正によるトルクの変化を打消すことができる。この結果、内燃機関１０の始動時には、空気量補正制御によって機関回転数を上昇させつつ、点火時期補正制御によって機関回転数の上昇率に変曲点が生じるのを抑えることができる。従って、例えば冷間始動時や重質燃料の使用時にも、機関回転数の上昇率を安定させ、機関回転数を段差なくスムーズに上昇させることができる。これにより、２段加速等を回避して運転フィーリングを向上させることができる。

実施の形態２．
次に、図６乃至図９を参照しつつ、本発明の実施の形態２による内燃機関の制御装置について説明する。なお、本実施の形態では、前記実施の形態１（図１）と同様のシステム構成を用いている。

［実施の形態２の特徴部分］
（点火時期の上限値と下限値の設定）
本実施の形態では、実施の形態１と同様の空気量補正制御を実行する。しかし、点火時期補正制御では、角加速度Ｗsに応じて点火時期の設定可能範囲を定める構成としている。即ち、点火時期補正制御では、角加速度Ｗsに応じてマップデータを参照することにより、点火時期の上限値Ｌut（Ｗs）と下限値Ｌi（Ｗs）とをそれぞれ設定する。

そして、点火時期補正制御では、通常の点火時期制御によって設定される点火時期が上限値Ｌut（Ｗs）と下限値Ｌi（Ｗs）との間に収まるように、点火時期を補正する。ここで、上限値Ｌut（Ｗs）と下限値Ｌi（Ｗs）とは、角加速度Ｗsを減少させないような点火時期の設定可能範囲を与えるものである。

即ち、ある時点での角加速度Ｗs1に応じて上限値Ｌut（Ｗs1）と下限値Ｌi（Ｗs1）が定められたときに、点火時期が上限値Ｌut（Ｗs1）と下限値Ｌi（Ｗs1）との間に収まるように補正を行えば、次回の角加速度Ｗs2を、前回の角加速度Ｗs1以上の大きさに保持することができる。

図６は、上述した上限値Ｌut（Ｗs）のマップデータを示している。このマップデータは、例えば実験等によって求められ、ＥＣＵ４０に予め記憶されている。また、下限値Ｌi（Ｗs）は、ある時点の角加速度に対して次回の角加速度が、少なくとも所定の増加分ΔＷだけ増えるような値として算出される。

この場合、ＥＣＵ４０は、ある時点の角加速度Ｗsに対して、予め記憶された増加分ΔＷを加算することにより、次回の角加速度下限値Ｗs′（＝Ｗs＋ΔＷ）を求める。そして、この角加速度下限値Ｗs′を与えるような点火時期を、下限値Ｌi（Ｗs）として設定するものである。

このように、本実施の形態による点火時期補正制御では、角加速度Ｗsを減少させないような上限値Ｌut（Ｗs）と下限値Ｌi（Ｗs）とを用いて、点火時期を常に適切な範囲に保持することができる。これにより、角加速度Ｗsをスムーズに増大させることができる。このため、点火時期補正制御によって角加速度Ｗsが急変したり、これに伴って機関回転数Ｎeの上昇率やトルクに段差が生じるのを回避することができる。

（設定可能範囲の拡張）
また、本実施の形態では、上限値Ｌut（Ｗs）と下限値Ｌi（Ｗs）とによって定められる点火時期の設定可能範囲が狭い場合に、必要に応じて上限値Ｌut（Ｗs）を増大させ、設定可能範囲を拡張させる構成としている。図７は、内燃機関のトルクと点火時期との関係を示す特性線Ｌ上に、点火時期の設定可能範囲を記載したものである。

この図７から判るように、トルクの特性線Ｌは、最大トルクを与えるＭＢＴよりも進角側において、点火時期がＭＢＴに近づくにつれて増大している。しかし、特性線Ｌの勾配は、点火時期がＭＢＴに近づくにつれて緩やかになっている。つまり、ＭＢＴに近い領域では、点火時期に対するトルクの変化が小さくなるから、点火時期の補正によってトルクを変化させようとすると、より広い点火時期の設定可能範囲が必要となる場合がある。

このため、点火時期補正制御では、個々の上限値Ｌut（Ｗs）において最低限必要となる設定可能範囲を、最低必要範囲Ｄw(Ｌut)として算出する。図８は、ＥＣＵ４０に予め記憶された最低必要範囲Ｄw(Ｌut)のマップデータを示している。

そして、下限値Ｌi（Ｗs）に最低必要範囲Ｄw(Ｌut)を加算した加算値（Ｌi＋Ｄw）が上限値Ｌut（Ｗs）よりも大きいときには、この加算値（Ｌi＋Ｄw）を新たな上限値ＬＵ（以下、最終上限値ＬＵと称す）として設定する。即ち、ＥＣＵ４０は、点火時期の設定可能範囲が最低必要範囲Ｄw(Ｌut)よりも狭いときに、上限値Ｌut（Ｗs）を最終上限値ＬＵに置換える。そして、通常の点火時期制御によって設定される点火時期が、下限値Ｌi（Ｗs）と最終上限値ＬＵとの間に収まるように、点火時期を補正するものである。

これにより、点火時期をＭＢＴに近い領域で制御する場合には、図７中に点線で示すように、必要に応じて点火時期の設定可能範囲を拡張することができる。このため、点火時期補正制御を行うときには、点火時期の設定可能範囲を十分に確保することができ、所望のトルクを安定的に得ることができる。

［実施の形態２を実現するための具体的な処理］
図９は、本実施の形態のシステム動作を実現するために、ＥＣＵ４０が実行するルーチンのフローチャートである。なお、図９に示すルーチンは、一定の時間毎に繰返し実行されるものとする。

まず、ステップ２００〜２０６では、実施の形態１のステップ１００〜１０６と同様の処理を行う。そして、ステップ２０８では、角加速度Ｗsを用いて図６のマップデータを参照することにより、上限値Ｌut（Ｗs）を取得する。また、ステップ２１０では、前述したように、角加速度Ｗsを用いて、次回の角加速度が少なくとも所定の増加分ΔＷだけ増えるように、下限値Ｌi（Ｗs）を算出する。

次に、ステップ２１２では、上限値Ｌut（Ｗs）を用いて図８のマップデータを参照することにより、最低必要範囲Ｄw(Ｌut)を取得する。そして、ステップ２１４では、下限値Ｌi（Ｗs）と最低必要範囲Ｄw(Ｌut)との加算値（Ｌi＋Ｄw）が上限値Ｌut（Ｗs）よりも大きいか否かを判定する。

ステップ２１４で「ＹＥＳ」と判定したときには、上限値Ｌut（Ｗs）によって定められる点火時期の設定可能範囲が、最低必要範囲Ｄw(Ｌut)よりも狭くなっている。このため、ステップ２１６では、加算値（Ｌi＋Ｄw）を最終上限値ＬＵとして設定し、設定可能範囲を拡張する。

一方、ステップ２１４で「ＮＯ」と判定したときには、上限値Ｌut（Ｗs）によって定められる点火時期の設定可能範囲が十分に広い。このため、ステップ２１８では、上限値Ｌut（Ｗs）を最終上限値ＬＵとして設定する。

そして、ステップ２２０では、通常の点火時期制御によって設定される点火時期が最終上限値ＬＵと下限値Ｌi（Ｗs）との間に収まるように、点火時期を補正し、その後にリターンする。

このように、本実施の形態によれば、点火時期補正制御を行うときには、角加速度Ｗsを減少させないような点火時期の設定可能範囲を上限値Ｌut（Ｗs）及び下限値Ｌi（Ｗs）として得ることができる。そして、点火時期補正制御では、これらの上限値Ｌut（Ｗs）と下限値Ｌi（Ｗs）との間に点火時期が収まるように、点火時期を補正することができる。この結果、点火時期に応じて角加速度Ｗsをスムーズに増大させることができる。

従って、空気量補正制御によって機関回転数を上昇させつつ、点火時期補正制御によって機関回転数の上昇率に変曲点が生じるのを抑えることができ、実施の形態１とほぼ同様の作用効果を得ることができる。

なお、前記実施の形態１，２では、図５及び図９中のステップ１０２，２０２が回転変化算出手段の具体例を示し、ステップ１０４，１０６，２０４，２０６が空気量補正手段の具体例を示している。また、実施の形態２では、図９中のステップ２０８，２１０が請求項１における点火時期範囲設定手段の具体例を示し、ステップ２１２〜２１６が請求項２における範囲拡張手段の具体例を示している。また、ステップ２２０は、請求項１における点火時期補正手段の具体例を示している。

また、実施の形態では、加速度パラメータとして角加速度Ｗsを用いるものとした。しかし、本発明の加速度パラメータは、機関回転数またはトルクの単位時間当たりの変化を表すものであればよく、角加速度Ｗsに限定されるものではない。即ち、本発明では、加速度パラメータとして、例えば単位時間当たりの機関回転数の変化量、単位時間当たりのトルクの変化量等を用いる構成としてもよい。

本発明の実施の形態１によるシステム構成を示す全体構成図である。 内燃機関の始動時における機関回転数、スロットル開度、点火時期及び吸気管圧を示すタイムチャートである。 空気補正量のマップデータを示す説明図である。 点火時期補正量のマップデータを示す説明図である。 本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。 本発明の実施の形態２において、点火時期の上限値のマップデータを示す説明図である。 内燃機関のトルクと点火時期との関係を示す特性線と、点火時期の設定可能範囲とを示す説明図である。 点火時期の最低必要範囲のマップデータを示す説明図である。 本発明の実施の形態２において実行されるルーチンのフローチャートである。

符号の説明

１０ 内燃機関
１２ 気筒
１４ ピストン
１６ 燃焼室
１８ クランク軸
２０ 吸気通路
２２ 排気通路
２４ エアフローメータ
２６ スロットルバルブ（空気量可変手段）
２８ スロットルモータ
３０ 燃料噴射弁
３２ 点火プラグ
３４ 吸気バルブ
３６ 排気バルブ
３８ 回転センサ（回転信号出力手段）
４０ ＥＣＵ
Ｗs 角加速度（加速度パラメータ）
Ｎe 機関回転数
Ａd(Ｗs,Ｎe) 空気補正量
ＳＡr(Ｎe,Ａd) 点火時期補正量
Ｌut（Ｗs） 上限値
Ｌi（Ｗs） 下限値
Ｄw(Ｌut) 最低必要範囲
ＬＵ 最終上限値

Claims (2)

1. 内燃機関の吸入空気量を変化させる空気量可変手段と、
   内燃機関の機関回転数に応じた信号を出力する回転信号出力手段と、
   前記回転信号出力手段の出力信号を用いて前記機関回転数の単位時間当たりの変化に対応する加速度パラメータを算出する回転変化算出手段と、
   内燃機関が始動してから少なくとも前記機関回転数が定常状態となるまでの間に、前記機関回転数と前記加速度パラメータとに応じて前記空気量可変手段を駆動し、吸入空気量を補正する空気量補正手段と、
   内燃機関の点火時期が設定されるときに、前記加速度パラメータを減少させないような点火時期の設定可能範囲を上限値及び下限値として与える点火時期範囲設定手段と、
   点火時期が前記上限値と前記下限値との間に収まるように当該点火時期を補正する点火時期補正手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記点火時期補正手段は、前記上限値と前記下限値との差分である点火時期の設定可能範囲が最低必要範囲よりも狭いときに、点火時期の上限値を増大させる範囲拡張手段を備えてなる請求項１に記載の内燃機関の制御装置。

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