(57)【要約】【課題】機関回転速度を早期に安定させることのできる内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】この装置は、内燃機関の排気通路に設けられた排気浄化触媒の早期暖機を図るために、吸入空気量を強制増量するとともに点火時期を強制遅角する触媒暖機制御を実行する。また、内燃機関のアイドル運転時に機関回転速度を目標回転速度に収束させるために、点火時期をフィードバック制御する回転速度制御を実行する。フィードバック制御のフィードバックゲインＢを吸入空気量に基づいて設定する（Ｓ４０３，Ｓ４０７，Ｓ４０８）。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関排気通路に設けられた排気浄化触媒の早期暖機を図るべく吸入空気量を強制増量するとともに点火時期を強制遅角する触媒暖機制御と、機関アイドル運転時に機関回転速度を目標回転速度に収束させるべく点火時期をフィードバック制御する回転速度制御とを実行する内燃機関の制御装置において、
前記フィードバック制御の制御ゲインを前記内燃機関の吸入空気量に基づいて設定する設定手段を備える
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、
前記回転速度制御は前記触媒暖機制御の実行が停止されていることを条件に実行され、
前記設定手段は、前記吸入空気量に基づく前記制御ゲインの設定を、前記触媒暖機制御の実行停止後の所定期間に限り実行する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の内燃機関の制御装置において、
前記設定手段は、前記制御ゲインとして、吸入空気量が多いときほど大きい値を設定する
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載の内燃機関の制御装置において、
前記設定手段は、前記触媒暖機制御の実行停止時における実際の吸入空気量と前記触媒暖機制御が実行されなかったと仮定した場合の吸入空気量との差に基づいて前記制御ゲインの初期値を求め、該初期値を前記触媒暖機制御の実行停止時における前記制御ゲインとして設定するとともに、その後において前記制御ゲインを時間経過に伴い徐々に減少させる
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項５】
請求項４に記載の内燃機関の制御装置において、
前記設定手段は、所定期間おきに前記制御ゲインに予め定めた減衰係数を乗算することによって同制御ゲインを徐々に減少させる
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項６】
請求項２〜５のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置において、
当該制御装置は、触媒暖機制御の実行停止に際して前記吸入空気量の強制増量を解除するタイミングと前記点火時期の強制遅角を解除するタイミングとの間にディレイ期間が設定されてなり、
前記設定手段は、前記ディレイ期間と同ディレイ期間の後とで前記制御ゲインの設定態様が異なる
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気浄化触媒の早期暖機を図るための触媒暖機制御と機関回転速度の安定化を図るための点火時期フィードバック制御とを実行する内燃機関の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
通常、内燃機関の排気通路には排気を浄化するための排気浄化触媒が設けられており、この排気浄化触媒はその床温が所定温度以上になったとき（排気浄化触媒の暖機が完了したとき）に十分な排気浄化機能を発揮するようになる。そこで従来、内燃機関が始動されたときに、排気浄化触媒の早期暖機を図るために、吸入空気量を増量補正するとともに点火時期を遅角補正するといった触媒暖機制御を実行するものが知られている。こうした触媒暖機制御を実行することにより、排気浄化触媒を通過する排気が有する単位時間あたりの熱量が増加するようになり、同排気浄化触媒の床温が速やかに上昇するようになる。その結果、排気浄化触媒による排気浄化機能が早期に発揮されるようになって、排気性状の悪化抑制が図られるようになる。
【０００３】
一方、内燃機関が始動されたとき、特にその冷間において始動されたときには混合気の燃焼状態が悪化しやすく、同内燃機関の出力軸の回転速度（機関回転速度）の不安定化を招きやすい。そして、そうした機関回転速度の不安定化は内燃機関の始動性能の低下や振動の増大などの不都合を招く一因となる。そのため従来、そうした不都合の発生を抑えるために、内燃機関の始動直後におけるアイドル運転時において、実際の機関回転速度と目標回転速度とが一致するように内燃機関の点火時期をフィードバック制御するといった制御（回転速度制御）を実行する装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−１７９４３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述した触媒暖機制御の実行時と実行停止時とでは吸入空気量および点火時期が共に大きく異なる量になるために、触媒暖機制御の実行を停止すると、その後において吸入空気量および点火時期が急速に変化するようになる。
【０００５】
内燃機関の吸入空気量が異なると、一定量だけ点火時期を変更した場合における同内燃機関の出力トルクの変化量が異なる量になる。そのため、そうした傾向を考慮することなく点火時期フィードバック制御の制御ゲイン（いわゆるフィードバックゲイン）を予め定めた一定の値とすると、内燃機関の吸入空気量によっては、同フィードバックゲインをもとに設定されるフィードバック補正量が機関回転速度を目標回転速度に収束させるために最適な値にならなくなるおそれがある。
【０００６】
本発明は、そうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、機関回転速度を早期に安定させることのできる内燃機関の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について説明する。
請求項１に記載の発明は、機関排気通路に設けられた排気浄化触媒の早期暖機を図るべく吸入空気量を強制増量するとともに点火時期を強制遅角する触媒暖機制御と、機関アイドル運転時に機関回転速度を目標回転速度に収束させるべく点火時期をフィードバック制御する回転速度制御とを実行する内燃機関の制御装置において、前記フィードバック制御の制御ゲインを前記内燃機関の吸入空気量に基づいて設定する設定手段を備えることをその要旨とする。
【０００８】
上記構成によれば、一定量だけ点火時期を変更した場合における内燃機関の出力トルクの変化量と吸入空気量との関係に応じたかたちでフィードバック制御の制御ゲインを設定することができる。そのため、触媒暖機制御が実行されることから内燃機関のアイドル運転時における吸入空気量が大きく変化する装置において、フィードバック制御の補正量として機関回転速度を目標回転速度に収束させるために適切な値を算出することができるようになり、機関回転速度を早期に安定させることができるようになる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、前記回転速度制御は前記触媒暖機制御の実行が停止されていることを条件に実行され、前記設定手段は、前記吸入空気量に基づく前記制御ゲインの設定を、前記触媒暖機制御の実行停止後の所定期間に限り実行することをその要旨とする。
【００１０】
上記構成によれば、触媒暖機制御の実行が停止された直後、すなわち吸入空気量と点火時期とが大きく変化するために機関回転速度の不要な変動を招き易いときに、吸入空気量の変化に合わせて点火時期を適切に変化させることができ、機関回転速度の不安定化を好適に抑制することができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の内燃機関の制御装置において、前記設定手段は、前記制御ゲインとして、吸入空気量が多いときほど大きい値を設定することをその要旨とする。
【００１２】
触媒暖機制御の実行停止直後においては、吸入空気量が多いときほど、同吸入空気量の減少速度が大きいために、機関回転速度の不要な変動を抑えるためには点火時期の進角速度を大きくすることが望ましい。
【００１３】
この点、上記構成によれば、吸入空気量の減少速度が大きいときほど点火時期の進角速度を大きくすることができ、機関回転速度の不要な変動を的確に抑えることができる。
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の内燃機関の制御装置において、前記設定手段は、前記触媒暖機制御の実行停止時における実際の吸入空気量と前記触媒暖機制御が実行されなかったと仮定した場合の吸入空気量との差に基づいて前記制御ゲインの初期値を求め、該初期値を前記触媒暖機制御の実行停止時における前記制御ゲインとして設定するとともに、その後において前記制御ゲインを時間経過に伴い徐々に減少させることをその要旨とする。
【００１４】
吸入空気量の強制増量の停止に伴う同吸入空気量の減少幅が分かれば、この減少幅に基づいてその後における吸入空気量の推移を精度良く推定することができる。
上記構成によれば、触媒暖機制御の実行停止時における実際の吸入空気量と同触媒暖機制御が実行されなかったと仮定した場合の吸入空気量との差、すなわち上述した減少幅に相当する値に基づいて制御ゲインを設定することにより、触媒暖機制御の実行停止以後における吸入空気量の推移に応じたかたちで制御ゲインを適切に設定することができる。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の内燃機関の制御装置において、前記設定手段は、所定期間おきに前記制御ゲインに予め定めた減衰係数を乗算することによって同制御ゲインを徐々に減少させることをその要旨とする。
【００１６】
触媒暖機制御の実行停止後における吸入空気量の減少速度は、その実行停止直後において最も速く、その後において徐々に遅くなるといったように推移する。
上記構成によれば、予め定めた減衰係数を乗算するといった簡素な構成を通じて、上述した触媒暖機制御の実行停止以後における吸入空気量の減少速度の推移に見合うように制御ゲインを変更することができる。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、請求項２〜５のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置において、当該制御装置は、触媒暖機制御の実行停止に際して前記吸入空気量の強制増量を解除するタイミングと前記点火時期の強制遅角を解除するタイミングとの間にディレイ期間が設定されてなり、前記設定手段は、前記ディレイ期間と同ディレイ期間の後とで前記制御ゲインの設定態様が異なることをその要旨とする。
【００１８】
触媒暖機制御の実行停止に際して、吸入空気量の強制増量のみが解除された状況と吸入空気量の強制増量および点火時期の強制遅角が共に解除された状況とでは、混合気の燃焼状態が異なるために、その状況に見合う制御ゲインも異なる値になる。
【００１９】
この点、上記構成によれば、制御ゲインとして、各状況に見合う適切な値を各別に設定することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明にかかる内燃機関の制御装置を具体化した一実施の形態について説明する。
図１に、本実施の形態にかかる内燃機関の制御装置の概略構成を示す。
【００２１】
同図１に示すように、内燃機関１０の吸気通路１１にはスロットルバルブ１２が設けられている。スロットルバルブ１２には、スロットルモータ１３が連結されている。そして、このスロットルモータ１３の駆動制御を通じてスロットルバルブ１２の開度（スロットル開度ＴＡ）が調節され、これにより吸気通路１１を通じて燃焼室１４内に吸入される空気の量が調節される。また、上記吸気通路１１には燃料噴射バルブ１５が設けられている。この燃料噴射バルブ１５は吸気通路１１内に燃料を噴射する。さらに、内燃機関１０の排気通路１６には排気を浄化するための三元触媒（以下、「排気浄化触媒１７」）が設けられている。
【００２２】
内燃機関１０の燃焼室１４においては、吸入空気と噴射燃料とからなる混合気に対して点火プラグ１８による点火が行われる。この点火動作によって混合気が燃焼してピストン１９が往復移動し、クランクシャフト２０が回転する。そして、燃焼後の混合気は排気として燃焼室１４から排気通路１６に送り出される。内燃機関１０の排気は、上記排気浄化触媒１７を通じて浄化された後に排気通路１６外へと放出される。
【００２３】
本実施の形態の装置は、内燃機関１０（図１）の運転状態を検出するための各種センサを備えている。そうした各種センサとしては、例えばクランクシャフト２０の回転速度（機関回転速度ＮＥ）を検出するためのクランクセンサ３１や、吸気通路１１を通過する吸入空気の量（通路吸気量ＧＡ）を検出するための吸気量センサ３２が設けられている。また、アクセルペダル２１の踏み込み量（アクセル踏み込み量ＡＣ）を検出するためのアクセルセンサ３３や、スロットル開度ＴＡを検出するためのスロットルセンサ３４、内燃機関１０の冷却水の温度（冷却水温ＴＨＷ）を検出するための水温センサ３５等も設けられている。
【００２４】
本実施の形態の装置は、例えばマイクロコンピュータを有して構成される電子制御装置３０を備えている。この電子制御装置３０は、各種センサの検出信号を取り込むとともに各種の演算を行い、その演算結果に基づいてスロットルモータ１３の駆動制御（スロットル制御）や燃料噴射バルブ１５の駆動制御（燃料噴射制御）、点火プラグ１８の作動制御（点火時期制御）等といった各種制御を実行する。
【００２５】
本実施の形態では、燃焼室１４内に吸入される空気の量（吸入空気量）が次のように調節される。すなわち先ず、アクセル踏み込み量ＡＣや機関回転速度ＮＥに基づいて吸入空気量についての制御目標値（目標吸入空気量Ｔｇａ）が算出される。そして、この目標吸入空気量Ｔｇａと実際の吸入空気量が一致するようになるスロットル開度ＴＡに相当する値が同スロットル開度ＴＡについての制御目標値（目標スロットル開度Ｔｔａ）として算出され、同目標スロットル開度Ｔｔａと実際のスロットル開度ＴＡとが一致するようにスロットル制御が実行される。
【００２６】
一方、本実施の形態の燃料噴射制御では、通路吸気量ＧＡに基づいて混合気の空燃比が目標空燃比（基本的に、理論空燃比）になる燃料量（目標燃料噴射量ＴＱ）が求められ、実際の燃料噴射量Ｑが目標燃料噴射量ＴＱと一致するように燃料噴射バルブ１５の駆動が制御される。
【００２７】
他方、本実施の形態の点火時期制御では、機関回転速度ＮＥおよび機関負荷（具体的には、「通路吸気量ＧＡ／機関回転速度ＮＥ」）に基づいてベース点火時期Ｔｂｓｅが算出されるとともに、同ベース点火時期Ｔｂｓｅが各種の補正量によって補正されて目標点火時期Ａｏｐが求められる。そして、この目標点火時期Ａｏｐに基づいて点火プラグ１８の作動が制御される。
【００２８】
ところで、内燃機関１０が始動されたとき、特にその温度が低い状態で始動されたときには混合気の燃焼状態が悪化しやすいために、機関回転速度ＮＥの不安定化を招きやすい。本実施の形態では、そうした機関回転速度ＮＥの不安定化を抑えるために、機関始動直後におけるアイドル運転時において、機関回転速度ＮＥを目標回転速度Ｔｎｅに収束させるための制御（回転速度制御）が実行される。
【００２９】
この回転速度制御では、先ず冷却水温ＴＨＷに基づいて目標回転速度Ｔｎｅが算出される。そして、基本的には、そうした目標回転速度Ｔｎｅと機関回転速度ＮＥとの偏差に基づいて吸入空気量がフィードバック制御される。
【００３０】
図２に、そうした吸入空気量のフィードバック制御において算出されるフィードバック補正量Ｋｇａの算出手順を示す。
先ず、内燃機関１０がアイドル運転状態であること（具体的には、アクセルペダル２１が踏み込まれていないこと（アクセル踏み込み量ＡＣ＝０））を条件に（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）、目標回転速度Ｔｎｅと実際の機関回転速度ＮＥとの偏差ΔＮＥ（＝Ｔｎｅ−ＮＥ）が算出される（ステップＳ１０２）。その後、上記偏差ΔＮＥの積算値ΣΔＮＥが算出されるとともに（ステップＳ１０３）、同偏差ΔＮＥの変化速度ΔΔＮＥ（ΔＮＥ−前回算出されたΔＮＥ）が算出される（ステップＳ１０４）。
【００３１】
そして、予め定められたフィードバックゲインＡ（詳しくは、比例ゲインＡｐ、積分ゲインＡｉ、微分ゲインＡｄ）に基づいて、比例項「Ａｐ×ΔＮＥ」、積分項「Ａｉ×ΣΔＮＥ」、および微分項「Ａｄ×ΔΔＮＥ」が算出されるとともに、それらを加算した値がフィードバック補正量Ｋｇａとして算出される（ステップＳ１０５）。
【００３２】
なお、内燃機関１０がアイドル運転状態でない場合には（ステップＳ１０１：ＮＯ）、フィードバック補正量Ｋｇａとして「０」が設定される（ステップＳ１０６）。
そして、回転速度制御では、こうしたフィードバック補正量Ｋｇａを加算することによって目標吸入空気量Ｔｇａが補正される。
【００３３】
このように吸入空気量のフィードバック制御を実行しても、内燃機関１０の温度がごく低いときや揮発性の低い燃料（重質燃料）が使用されるときなど、燃料の気化状態が悪い状況になると、機関回転速度ＮＥを適切に制御することができなくなる。そのため本実施の形態では、そうした場合における回転速度制御として、吸入空気量をフィードバック制御することに代えて、目標回転速度Ｔｎｅと機関回転速度ＮＥとの偏差に基づく点火時期のフィードバック制御を実行するようにしている。
【００３４】
なお、燃料の気化状態が悪い状況になると、混合気の空燃比が不要にリーンになって内燃機関１０の出力トルクが小さくなるために、同内燃機関１０の始動時における機関回転速度ＮＥのピーク値が小さくなる。この点をふまえて本実施の形態では、燃料の気化状態が悪い状況になったことが、機関始動時における機関回転速度ＮＥのピーク値が所定値より小さいことをもって判断される。そして、燃料の気化状態が悪い状況になったと判断されたときに、回転速度制御として点火時期のフィードバック制御が実行される。
【００３５】
図３に、そうした点火時期のフィードバック制御において算出されるフィードバック補正量Ｋａｏｐの算出手順を示す。
先ず、内燃機関１０がアイドル運転状態であることを条件に（ステップＳ２０１：ＹＥＳ）、目標回転速度Ｔｎｅと実際の機関回転速度ＮＥとの偏差ΔＮＥ（＝Ｔｎｅ−ＮＥ）が算出される（ステップＳ２０２）。その後、上記偏差ΔＮＥの積算値ΣΔＮＥが算出されるとともに（ステップＳ２０３）、同偏差ΔＮＥの変化速度ΔΔＮＥ（ΔＮＥ−前回算出されたΔＮＥ）が算出される（ステップＳ２０４）。
【００３６】
そして、フィードバックゲインＢ（詳しくは、比例ゲインＢｐ、積分ゲインＢｉ、微分ゲインＢｄ）に基づいて、比例項「Ｂｐ×ΔＮＥ」、積分項「Ｂｉ×ΣΔＮＥ」、および微分項「Ｂｄ×ΔΔＮＥ」が算出されるとともに、それらを加算した値がフィードバック補正量Ｋａｏｐとして算出される（ステップＳ２０５）。
【００３７】
なお、内燃機関１０がアイドル運転状態でない場合には（ステップＳ２０１：ＮＯ）、フィードバック補正量Ｋａｏｐとして「０」が設定される（ステップＳ２０６）。
回転速度制御では、こうしたフィードバック補正量Ｋａｏｐが加算されることによって目標点火時期Ａｏｐが補正される。
【００３８】
また、本実施の形態では、排気浄化触媒１７の早期暖機を図るために、吸入空気量を強制的に増量するとともに点火時期を強制的に遅角する触媒暖機制御が実行される。
図４に、触媒暖機制御にかかる処理の実行手順を示す。
【００３９】
同図４に示すように、この処理では先ず、前提条件が成立しているか否かが判断される（ステップＳ３０１）。ここでは、内燃機関１０の始動開始後において初めて以下の条件が共に満たされることをもって前提条件が成立していると判断される。
・内燃機関１０の始動開始時における冷却水温ＴＨＷが所定温度以下であること。
・内燃機関１０の始動開始後において機関回転速度ＮＥがピークを越えたこと。
【００４０】
前提条件が成立すると（ステップＳ３０１：ＹＥＳ）、吸気量フラグがオン操作されて（ステップＳ３０２）、吸入空気量の強制増量が開始される。具体的には、目標吸入空気量Ｔｇａが予め定められた所定量に設定され、同目標吸入空気量Ｔｇａに基づいてスロットル制御が実行される。
【００４１】
そして、吸気量フラグがオン操作された状態で同吸気量フラグがオン操作された後の経過期間が所定期間Ｔ１に達すると（ステップＳ３０３：ＹＥＳ）、点火フラグがオン操作されて（ステップＳ３０４）、点火時期の強制遅角が開始される。具体的には、目標点火時期Ａｏｐが予め定められた所定の時期に設定され、同目標点火時期Ａｏｐに基づいて点火プラグ１８の作動制御が実行される。なお、上記経過期間が所定期間Ｔ１に達したことは、点火プラグ１８による点火動作の実行回数が所定回数（例えば数回）になったことをもって判断される。
【００４２】
このように本実施の形態では、触媒暖機制御の実行開始に際して吸入空気量の強制増量を開始するタイミングと点火時期の強制遅角を開始するタイミングとの間にディレイ期間が設定されている。このディレイ期間を設定したのは次の理由による。吸入空気量を増量するためにスロットル開度ＴＡを大きくした場合、実際に吸入空気量がスロットル開度に見合う量になるまでに若干の遅れがある。そのため、スロットル開度ＴＡを増大させるのと同時にその増大させたスロットル開度に見合う時期まで点火時期を遅角させると、吸入空気量の増量度合いに対する点火時期の遅角度合いが不要に大きくなって内燃機関１０の出力トルクが不足し、機関回転速度ＮＥの不安定化を招いてしまうためである。
【００４３】
点火フラグがオン操作された後、吸気量フラグがオン操作された状態で同吸気量フラグがオン操作された後の経過期間が所定期間Ｔ２（ただし、Ｔ２＞Ｔ１）に達すると（ステップＳ３０５：ＹＥＳ）、吸気量フラグがオフ操作されて（ステップＳ３０６）、吸入空気量の強制増量が停止される。なお、上記経過期間が所定期間Ｔ２に達したことは、吸気量フラグがオン操作された後における通路吸気量ＧＡの積算値が所定値以上になったことをもって判断される。この積算値は別途の処理を通じて算出されている。
【００４４】
さらにその後、吸気量フラグがオフ操作された後の経過期間が所定期間Ｔ３に達すると（ステップＳ３０７：ＹＥＳ）、点火フラグがオフ操作されて（ステップＳ３０８）、点火時期の強制遅角が停止される。なお、上記経過期間が所定期間Ｔ３に達したことは、点火プラグ１８による点火動作の実行回数が所定回数（例えば数回）になったことをもって判断される。
【００４５】
このように本実施の形態では、触媒暖機制御の実行停止に際して吸入空気量の強制増量を解除するタイミングと点火時期の強制遅角を解除するタイミングとの間にディレイ期間が設定されている。このディレイ期間を設定したのは次の理由による。吸入空気量を減少させるためにスロットル開度ＴＡを小さくした場合においても、同スロットル開度ＴＡを大きくした場合と同様に、吸入空気量がスロットル開度に見合う量になるまでに若干の遅れがある。そのため、スロットル開度ＴＡを縮小させるのと同時にその縮小させたスロットル開度に見合う時期まで点火時期を進角させると、吸入空気量の減量度合いに対する点火時期の進角度合いが過度に大きくなって内燃機関１０の出力トルクが不要に大きくなり、機関回転速度ＮＥの不安定化を招いてしまうためである。
【００４６】
なお、本実施の形態では、触媒暖機制御の実行中においては回転速度制御が実行されない。すなわち、触媒暖機制御の実行が停止されていることを条件に回転速度制御は実行される。
【００４７】
ここで、触媒暖機制御の実行が停止されると、その後において吸入空気量が急速に減少するようになるため、機関回転速度ＮＥの不要な変動を抑えるために点火時期が進角側の時期に変更される。触媒暖機制御の実行停止直後においては、吸入空気量が多いときほど同吸入空気量の減少速度が大きいため、機関回転速度ＮＥの不要な変動を的確に抑えるためには点火時期の進角速度を大きくすることが望ましい。
【００４８】
回転速度制御として点火時期のフィードバック制御が実行される場合において、仮にそのフィードバックゲインＢを予め定めた一定の値にすると、触媒暖機制御の実行停止直後において同フィードバックゲインＢをもとに算出されるフィードバック補正量Ｋａｏｐが機関回転速度ＮＥを目標回転速度Ｔｎｅに収束させるために最適な値にならなくなるおそれがある。すなわち、未だ吸入空気量が多く同吸入空気量が急速に減少するときにおいてフィードバック補正量Ｋａｏｐが不足して点火時期の進角速度が不要に遅くなったり、吸入空気量が既に少なく同吸入空気量の減少速度が遅いときにおいてフィードバック補正量Ｋａｏｐが過度に多くなって点火時期の進角速度が不要に早くなったりするおそれがある。
【００４９】
この点をふまえて本実施の形態では、回転速度制御において点火時期のフィードバック制御が実行される場合に、機関回転速度ＮＥの目標回転速度Ｔｎｅへの収束性を高くするために、触媒暖機制御の実行停止後の所定期間にわたり、吸入空気量に基づいてフィードバックゲインＢを可変設定するようにしている。具体的には、吸入空気量が多いときほど、フィードバックゲインＢとして大きい値が設定される。
【００５０】
これにより、触媒暖機制御の実行が停止された直後、すなわち吸入空気量と点火時期とが大きく変化するために機関回転速度の不要な変動を招き易いときに、吸入空気量の減少速度が大きいときほど点火時期の進角速度を大きくするといったように、吸入空気量の変化に合わせて点火時期を適切に変化させることができる。そのため、機関回転速度ＮＥの不要な変動を的確に抑えることができるようになる。
【００５１】
一方、発明者による検討の結果、一定量だけ点火時期を変化させた場合における内燃機関１０の出力トルクの変化量は吸入空気量が多いときほど大きくなることが確認された。本実施の形態では、吸入空気量に基づいてフィードバックゲインＢが設定されるために、一定量だけ点火時期を変更した場合における内燃機関１０の出力トルクの変化量と吸入空気量との関係に応じたかたちでフィードバックゲインを設定することができる。そのため、触媒暖機制御が実行されることから内燃機関１０のアイドル運転時における吸入空気量が大きく変化するとはいえ、フィードバック補正量Ｋａｏｐとして機関回転速度ＮＥを目標回転速度Ｔｎｅに収束させるために適切な値を算出することができるようになり、機関回転速度ＮＥを早期に安定させることができるようになる。
【００５２】
以下、触媒暖機制御の実行停止後の所定期間においてフィードバックゲインＢを算出する処理（ゲイン算出処理）の実行手順について説明する。
図５はゲイン算出処理の実行手順を示すフローチャートであり、同フローチャートに示される一連の処理は、回転速度制御が実行されていることを条件に、所定クランク角毎の処理として電子制御装置３０により実行される。本実施の形態では、このゲイン算出処理が設定手段として機能する。
【００５３】
図５に示すように、この処理では先ず、回転速度制御において点火時期のフィードバック制御の実行が選択されているか否かが判断される（ステップＳ４０１）。
そして、吸入空気量のフィードバック制御の実行が選択されている場合には（ステップＳ４０１：ＮＯ）、以下の処理を実行することなく、本処理は一旦終了される。
【００５４】
一方、点火時期のフィードバック制御の実行が選択されている場合には（ステップＳ４０１：ＹＥＳ）、以下の処理を通じて同フィードバック制御についてのフィードバックゲインＢが設定される。
【００５５】
すなわち先ず、吸気量フラグがオフ操作されて触媒暖機制御の実行が停止され、これに伴って回転速度制御（詳しくは、点火時期のフィードバック制御）の実行が開始されると（ステップＳ４０２：ＹＥＳ）、触媒暖機制御の実行停止時における実際の吸入空気量と同触媒暖機制御が実行されなかったと仮定した場合の吸入空気量との差が算出される。この差としては具体的には、触媒暖機制御の実行停止直前における目標吸入空気量Ｔｇａ（前記所定量）と実行停止時における目標吸入空気量Ｔｇａとの差が算出される。そして、上記差、すなわち吸入空気量の強制増量の停止に伴う同吸入空気量の減少幅に相当する値に基づいて、フィードバックゲインＢについての初期値（前半初期値Ｂｆ（Ｂｆｐ，Ｂｆｉ，Ｂｆｄ）および後半初期値Ｂｒ（Ｂｒｐ，Ｂｒｉ，Ｂｒｄ））がそれぞれ算出される（ステップＳ４０３）。なお電子制御装置３０には、触媒暖機制御の実行停止に伴う吸入空気量の減少に合わせて点火時期を的確に進角させることの可能な前半初期値Ｂｆ（あるいは後半初期値Ｂｒ）と上記差との関係が実験結果などに基づき予め求められて記憶されている。ステップＳ４０３の処理では、上記差に基づいてそうした関係から前半初期値Ｂｆおよび後半初期値Ｂｒが算出される。
【００５６】
その後、算出フラグがオン操作される（ステップＳ４０４）。この算出フラグがオン操作されているときには（ステップＳ４０５：ＹＥＳ）、吸入空気量に基づくフィードバックゲインＢの可変設定が実行される（ステップＳ４０６〜Ｓ４０９）。
【００５７】
そして、吸気量フラグがオフ操作された後の経過期間が前記所定期間Ｔ３になるまでの間、すなわち吸入空気量の強制増量のみが解除された期間においては（ステップＳ４０６：ＹＥＳ）、前記前半初期値Ｂｆ（Ｂｆｐ，Ｂｆｉ，Ｂｆｄ）に基づいてフィードバックゲインＢ（Ｂｐ，Ｂｉ，Ｂｄ）が算出されて、点火時期のフィードバック制御に反映される（ステップＳ４０７）。
【００５８】
具体的には、初期値が算出されたとき、すなわち回転速度制御の実行開始時においては前半初期値ＢｆがフィードバックゲインＢとして設定される。その後、本処理が実行される度に、本処理の前回実行時において算出されたフィードバックゲインＢ（Ｂｐ，Ｂｉ，Ｂｄ）に予め定めた所定の減衰係数Ｋ１（ただし、０＜Ｋ１＜１）を乗算した値（Ｂｐ×Ｋ１，Ｂｉ×Ｋ１，Ｂｄ×Ｋ１）が新たなフィードバックゲインＢ（Ｂｐ，Ｂｉ，Ｂｄ）として設定される。
【００５９】
その後、吸気量フラグがオフ操作された後の経過期間が所定期間Ｔ３になると（ステップＳ４０６：ＮＯ）、すなわち吸入空気量の強制増量および点火時期の強制遅角が共に解除された状態になると、以後において前記後半初期値Ｂｒ（Ｂｒｐ，Ｂｒｉ，Ｂｒｄ）に基づいてフィードバックゲインＢ（Ｂｐ，Ｂｉ，Ｂｄ）が算出されて、点火時期のフィードバック制御に反映される（ステップＳ４０８）。
【００６０】
具体的には、経過期間が所定期間Ｔ３になったとき、すなわち点火フラグがオフ操作されたときには後半初期値ＢｒがフィードバックゲインＢとして設定される。その後、本処理が実行される度に、本処理の前回実行時において算出されたフィードバックゲインＢ（Ｂｐ，Ｂｉ，Ｂｄ）に予め定めた所定の減衰係数Ｋ２（ただし、０＜Ｋ２＜１）を乗算した値（Ｂｐ×Ｋ２，Ｂｉ×Ｋ２，Ｂｄ×Ｋ２）が新たなフィードバックゲイン（Ｂｐ，Ｂｉ，Ｂｄ）として設定される。
【００６１】
このようにしてフィードバックゲインＢを算出する処理（ステップＳ４０６〜Ｓ４０８）は、同フィードバックゲインＢが所定値（具体的には、触媒暖機制御の非実行時において設定される一定値）以下になるまで、繰り返し実行される。
【００６２】
本処理が繰り返し実行されて、フィードバックゲインＢが所定値以下になると（ステップＳ４０９：ＹＥＳ）、算出フラグがオフ操作されて（ステップＳ４１０）、吸入空気量に基づく同フィードバックゲインの可変設定が停止される。そして、以後においては（ステップＳ４０５：ＮＯ）、フィードバックゲインＢとして上記所定値が設定されて（ステップＳ４１１）、同フィードバックゲインＢが点火時期のフィードバック制御に反映される。
【００６３】
なお、前半初期値Ｂｆおよび後半初期値Ｂｒとしては、点火フラグがオフ操作されるタイミングにおいて上述したゲイン算出処理を通じて設定されるフィードバックゲインＢが大きくなることのない値が各別に設定される。
【００６４】
ここで、吸入空気量の強制増量の停止に伴う同吸入空気量の減少幅が分かれば、その後における吸入空気量の推移は精度良く推定することができる。この点、本実施の形態では、吸入空気量の強制増量の停止に伴う同吸入空気量の減少幅に相当する値（前記差）に基づいてフィードバックゲインＢの初期値が求められ、同初期値が触媒暖機制御の実行停止時におけるフィードバックゲインＢとして設定されるとともに、その後において同フィードバックゲインＢが時間経過に伴い徐々に減少する。これにより、触媒暖機制御の実行停止以後における吸入空気量の推移を把握した上で、その把握した推移に応じたかたちでフィードバックゲインＢを適切に設定することができるようになる。
【００６５】
また、触媒暖機制御の実行停止後における吸入空気量の減少速度は、その実行停止直後において最も速く、その後において徐々に遅くなるといったように推移する。これに対し、本実施の形態では、吸入空気量の強制増量のみが解除された状況においてフィードバックゲインＢを徐々に減少させるために、同フィードバックゲインＢに所定期間おきに予め定めた減衰係数Ｋ１が乗算される。これにより、図６に一例を示すように、フィードバックゲインＢの減少速度が、触媒暖機制御の実行停止時において最も速く、且つその後の時間経過に伴って徐々に遅くなるといったように推移するようになる。このように本実施の形態によれば、予め定めた減衰係数Ｋ１を乗算するといった簡素な構成を通じて、上述した触媒暖機制御の実行停止以後における吸入空気量の減少速度の推移に見合うようにフィードバックゲインＢを変更することができる。
【００６６】
触媒暖機制御の実行停止に際して、吸入空気量の強制増量のみが解除された状況と吸入空気量の強制増量および点火時期の強制遅角が共に解除された状況とでは、混合気の燃焼状態が異なるために、その状況に見合うフィードバックゲインＢも異なる値になる。この点、本実施の形態では、触媒暖機制御の実行停止に際して吸入空気量の強制増量を解除するタイミングと点火時期の強制遅角を解除するタイミングとの間に設定されたディレイ期間（図５のステップＳ４０６：ＹＥＳ）と同ディレイ期間の後（同ステップＳ４０６：ＮＯ）とで異なる態様でフィードバックゲインＢが設定される。そのため、フィードバックゲインＢとして各状況に見合う適切な値を各別に設定することができるようになり、それら状況において点火時期を適切に制御することができるようになる。
【００６７】
以下、上述したゲイン算出処理を実行することによる作用について説明する。
図７は、ゲイン算出処理の実行態様の一例を示している。
同図７に示すように、内燃機関１０の始動が開始され（時刻ｔ１）、その後において前提条件が成立すると（時刻ｔ２）、吸気量フラグがオン操作される。これに伴い目標吸入空気量Ｔｇａとして所定量が設定されて、吸入空気量の強制増量が開始される。
【００６８】
その後、吸気量フラグがオン操作されてから所定期間Ｔ１が経過すると（時刻ｔ３）、点火フラグがオン操作される。これに伴い目標点火時期Ａｏｐ（詳しくは、ベース点火時期Ｔｂｓｅ）として所定の時期が設定されて、点火時期の強制遅角が開始される。
【００６９】
そして、吸気量フラグがオン操作されてから所定期間Ｔ２が経過すると（時刻ｔ４）、同吸気量フラグがオフ操作される。これに伴い吸入空気量の強制増量が解除され、目標吸入空気量Ｔｇａとして内燃機関１０の運転状態（アクセル踏み込み量ＡＣや機関回転速度ＮＥ）に見合う値が設定される。
【００７０】
その後においては（時刻ｔ４〜ｔ５）、吸入空気量の強制増量のみが解除された状況となり、フィードバックゲインＢとして、吸気量フラグがオフ操作された後の時間経過に伴って徐々に小さくなる値が前半初期値Ｂｆに基づき設定される。
【００７１】
そして、吸気量フラグがオフ操作されてから所定期間Ｔ３が経過すると（時刻ｔ５）、点火フラグがオフ操作され、これに伴い点火時期の強制遅角が解除される。
その後においては、ベース点火時期Ｔｂｓｅが次のように変更される。すなわち先ず、上記所定期間Ｔ３が経過したときには（時刻ｔ５）、ベース点火時期Ｔｂｓｅが予め定められた所定量（図中にαで示す分）だけ進角側の時期に変更される。そして、その後において所定期間Ｔ４が経過するまでの間にわたってベース点火時期Ｔｂｓｅは同時期で維持される。なお、上記所定期間Ｔ４が経過したことは、点火プラグ１８による点火動作の実行回数が所定回数（例えば数十回）になったことをもって判断される。そして、上記所定期間Ｔ４が経過すると（時刻ｔ６）、その後においてベース点火時期Ｔｂｓｅが所定期間おきに所定量ずつ進角側の時期に変更される。その後、ベース点火時期Ｔｂｓｅが、内燃機関１０の運転状態に見合う値（詳しくは、機関回転速度ＮＥおよび機関負荷に基づき算出される値）より進角側の値になると、その後において同運転状態に基づき算出された値がベース点火時期Ｔｂｓｅとして設定される。
【００７２】
一方、点火時期の強制遅角が解除された後においては（時刻ｔ５以降）、吸入空気量の強制増量および点火時期の強制遅角が共に解除された状況になり、フィードバックゲインＢとして、点火フラグがオフ操作された後の時間経過に伴って徐々に小さくなる値が後半初期値Ｂｒに基づき設定される。
【００７３】
その後、フィードバックゲインＢが所定値以下になると（時刻ｔ７）、吸入空気量に基づくフィードバックゲインＢの可変設定が停止されて、同フィードバックゲインＢとして上記所定値が設定され、このフィードバックゲインＢがフィードバック制御に反映される（時刻ｔ７以降）。
【００７４】
以上説明したように、本実施の形態によれば、以下に記載する効果が得られるようになる。
（１）回転速度制御において点火時期のフィードバック制御が実行される際に、同フィードバック制御のフィードバックゲインＢを吸入空気量に基づいて設定するようにした。そのため、一定量だけ点火時期を変更した場合における内燃機関１０の出力トルクの変化量と吸入空気量との関係に応じたかたちで上記フィードバックゲインＢを設定することができる。したがって、触媒暖機制御が実行されることから内燃機関１０のアイドル運転時における吸入空気量が大きく変化するとはいえ、フィードバック補正量Ｋａｏｐとして機関回転速度ＮＥを目標回転速度Ｔｎｅに収束させるために適切な値を算出することができ、機関回転速度ＮＥを早期に安定させることができるようになる。
【００７５】
（２）吸入空気量に基づくフィードバックゲインＢの可変設定を、触媒暖機制御の実行停止後の所定期間に限り実行するようにした。そのため、触媒暖機制御の実行が停止された直後、すなわち吸入空気量と点火時期とが大きく変化するために機関回転速度ＮＥの不要な変動を招き易いときに、同吸入空気量の変化に合わせて点火時期を適切に変化させることができ、機関回転速度ＮＥの不安定化を好適に抑制することができるようになる。
【００７６】
（３）フィードバックゲインＢとして、吸入空気量が多いときほど大きい値を設定するようにした。そのため、吸入空気量の減少速度が大きいときほど点火時期の進角速度を大きくすることができ、機関回転速度ＮＥの不要な変動を的確に抑えることができる。
【００７７】
（４）触媒暖機制御の実行停止時における実際の吸入空気量と同触媒暖機制御が実行されなかったと仮定した場合の吸入空気量との差に基づいてフィードバックゲインＢの初期値を求め、同初期値を触媒暖機制御の実行停止時におけるフィードバックゲインＢとして設定するとともに、その後において同フィードバックゲインＢを時間経過に伴い徐々に減少させるようにした。そのため、触媒暖機制御の実行停止以後における吸入空気量の推移に応じたかたちでフィードバックゲインＢを適切に設定することができる。
【００７８】
（５）所定期間おきにフィードバックゲインＢに予め定めた減衰係数Ｋ１を乗算することによって同フィードバックゲインＢを徐々に減少させるようにした。そのため、予め定めた減衰係数Ｋ１を乗算するといった簡素な構成を通じて、触媒暖機制御の実行停止以後における吸入空気量の減少速度の推移に見合うようにフィードバックゲインＢを変更することができる。
【００７９】
（６）触媒暖機制御の実行停止に際して吸入空気量の強制増量を解除するタイミングと点火時期の強制遅角を解除するタイミングとの間に設定されたディレイ期間と同ディレイ期間の後とでフィードバックゲインＢを異なる態様で設定するようにした。そのため、フィードバックゲインＢとして、吸入空気量の強制増量のみが解除された状況と吸入空気量の強制増量および点火時期の強制遅角が共に解除された状況とに見合う適切な値を各別に設定することができるようになる。
【００８０】
なお、上記実施の形態は、以下のように変更して実施してもよい。
・目標回転速度Ｔｎｅの設定態様は任意に変更可能である。具体的には、予め定められた所定速度を目標回転速度Ｔｎｅとして設定することや、機関始動時における機関回転速度ＮＥのピーク値に基づいて目標回転速度Ｔｎｅを可変設定することなどが可能である。
【００８１】
・上記実施の形態では、比例ゲインＢｐ、積分ゲインＢｉおよび微分ゲインＢｄの全てを吸入空気量に基づいて可変設定するようにしたが、それらゲインＢｐ，Ｂｉ，Ｂｄのうちのいずれか二つのみを可変設定することや、いずれか一つのみを可変設定するようにしてもよい。
【００８２】
・吸入空気量の強制増量を解除するタイミングと点火時期の強制遅角を解除するタイミングとの間に設定されたディレイ期間と同ディレイ期間の後とでフィードバックゲインＢを同一の態様で設定するようにしてもよい。この場合には、触媒暖機制御の実行停止時における実際の吸入空気量と同触媒暖機制御が実行されなかったと仮定した場合の吸入空気量との差に基づいてフィードバックゲインＢの初期値を比例ゲインＢｐ、積分ゲインＢｉおよび微分ゲインＢｄについてそれぞれ一つずつ求め、同初期値をもとにフィードバックゲインＢを設定すればよい。
【００８３】
・減衰係数Ｋ１，Ｋ２に代えて、フィードバックゲインＢの初期値や、吸気量フラグがオフ操作された後の経過期間、点火フラグがオフ操作された後の経過期間などを設定パラメータとして用いるマップや計算式を電子制御装置３０に予め記憶させておき、同マップや計算式を通じてフィードバックゲインＢを設定することによって、同フィードバックゲインＢを徐々に減少させるようにしてもよい。
【００８４】
・フィードバックゲインＢの初期値を求めることなく、触媒暖機制御の実行停止時における実際の吸入空気量と同触媒暖機制御が実行されなかったと仮定した場合の吸入空気量との差や、吸気量フラグがオフ操作された後の経過期間、点火フラグがオフ操作された後の経過期間などに基づいて、そのときどきのフィードバックゲインＢを設定することもできる。
【００８５】
・フィードバックゲインＢを目標吸入空気量Ｔｇａに基づいて設定することに代えて、内燃機関１０の運転状態に基づき推定される吸入空気量の推定値や通路吸気量ＧＡなど、吸入空気量の他の指標値に基づいてフィードバックゲインＢを設定するようにしてもよい。
【００８６】
・本発明は、触媒暖機制御の実行が停止されていることを条件に回転速度制御が実行される装置に限らず、触媒暖機制御と回転速度制御とが同時期において実行される装置にも適用することができる。
【００８７】
・本発明の吸入空気量に基づいて点火時期のフィードバック制御のフィードバックゲインを設定するとの構成は、触媒暖機制御の実行停止直後の所定期間に限って実行することに限らず、同所定期間以外の期間においても実行することができる。この場合、吸入空気量とフィードバックゲインとの関係は、一定量だけ点火時期を変更した場合の内燃機関の出力トルクと吸入空気量との関係をもとに任意に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明にかかる内燃機関の制御装置を具体化した一実施の形態の概略構成を示す略図。
【図２】吸入空気量のフィードバック制御のフィードバック補正量の算出手順を示すフローチャート。
【図３】点火時期のフィードバック制御のフィードバック補正量の算出手順を示すフローチャート。
【図４】触媒暖機制御処理の実行手順を示すフローチャート。
【図５】ゲイン算出処理の実行手順を示すフローチャート。
【図６】フィードバックゲインの推移の一例を示すタイムチャート。
【図７】ゲイン算出処理の実行態様の一例を示すタイミングチャート。
【符号の説明】
【００８９】
１０…内燃機関、１１…吸気通路、１２…スロットルバルブ、１３…スロットルモータ、１４…燃焼室、１５…燃料噴射バルブ、１６…排気通路、１７…排気浄化触媒、１８…点火プラグ、１９…ピストン、２０…クランクシャフト、２１…アクセルペダル、３０…電子制御装置、３１…クランクセンサ、３２…吸気量センサ、３３…アクセルセンサ、３４…スロットルセンサ、３５…水温センサ。
【図１】
2010007585.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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