(57)【要約】【課題】触媒の暖機状態の進行程度を示す触媒暖機指標値を簡単に且つ精度良く取得することができ、更に、その触媒暖機指標値に基づいて内燃機関を適切に制御することができる制御装置を提供すること。【解決手段】制御装置は、排気弁開弁時の筒内圧Ｐexoと排気弁開弁時の燃焼室の容積Ｖexoとの積（Ｐexo・Ｖexo）に基いて「排気弁開弁時における燃焼室内のガスの内部エネルギーに相当する量Ｕexoを算出し（ステップ８１０）、燃焼室から排気通路に排出される排ガスの熱エネルギーΔＵに起因する「触媒の温度上昇分」を表す量「第１温度上昇対応量ΔＴａ」を、内部エネルギーに相当する量Ｕexoに基づいて取得する（ステップ８２０）。制御装置は、その第１温度上昇対応量ΔＴａを積算することにより触媒暖機指標値（ＴempC）を取得し（ステップ８３５）、その指標値に基いて機関の制御を行う。【選択図】図８
2010144584.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気通路に排気浄化触媒を有する内燃機関の制御装置であって、
燃焼室の内部の圧力である筒内圧を取得する筒内圧取得手段と、
前記燃焼室に燃料及び空気を含む混合ガスを供給する混合ガス供給手段と、
前記燃焼室に対して設けられている排気弁が膨張行程中に閉弁状態から開弁状態へと変化する排気弁開弁時において前記筒内圧取得手段により取得された筒内圧と同排気弁開弁時における前記燃焼室の容積との積に基いて同排気弁開弁時における前記燃焼室内のガスの内部エネルギーに相当する量を算出するとともに、前記膨張行程において生成された排ガスであって前記燃焼室から前記排気通路に排出される排ガスの熱エネルギーに起因する前記触媒の温度上昇分を表す量である第１温度上昇対応量を前記算出された内部エネルギーに相当する量に基づいて取得する温度上昇対応量取得手段と、
前記取得された第１温度上昇対応量を積算することにより前記触媒の暖機状態の進行程度を示す触媒暖機指標値を取得し、且つ、同取得された触媒暖機指標値に応じて前記機関の運転制御量を変更するとともに同変更された運転制御量に基づいて前記機関を制御する運転制御手段と、
を備えた制御装置。
【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、
前記温度上昇対応量取得手段は、
前記算出された内部エネルギーが大きいほど前記第１温度上昇対応量が大きくなるように同第１温度上昇対応量を取得する制御装置。
【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、
前記温度上昇対応量取得手段は、
前記膨張行程において生成された排ガスに含まれ且つ前記燃焼室から前記排気通路に排出される未燃成分が前記触媒内において酸化されることに起因する前記触媒の温度上昇分を表す量である第２温度上昇対応量を、前記算出された内部エネルギーが大きいほど小さくなるように取得し、
前記運転制御手段は、
前記取得された第１温度上昇対応量と前記取得された第２温度上昇対応量との和を積算することにより前記触媒暖機指標値を取得するように構成された制御装置。
【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、
前記温度上昇対応量取得手段は、
前記燃料に含まれるアルコールの濃度に対応した値をアルコール濃度対応値として取得するアルコール濃度対応値取得手段を含み、同取得されたアルコール濃度対応値により示されるアルコール濃度が高いほど前記第２温度上昇対応量が小さくなるように同第２温度上昇対応量を取得する制御装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の内燃機関の制御装置において、
前記運転制御手段は、
前記触媒暖機指標値によって示される前記触媒の暖機状態の進行程度が進むほど前記排気弁開弁時における前記燃焼室内のガスの内部エネルギーが小さくなるように前記運転制御量を決定する制御装置。
【請求項６】
請求項５に記載の内燃機関の制御装置において、
前記運転制御手段は、前記運転制御量としての前記機関の点火時期を、前記触媒暖機指標値によって示される前記触媒の暖機状態の進行程度が進むほど進角側に移行させるように構成された制御装置。
【請求項７】
請求項５に記載の内燃機関の制御装置において、
前記運転制御手段は、前記運転制御量としての前記膨張行程開始前の時点における前記燃焼室内の既燃ガス量を、前記触媒暖機指標値によって示される前記触媒の暖機状態の進行程度が進むほど減少させるように構成された制御装置。
【請求項８】
請求項５に記載の内燃機関の制御装置において、
前記運転制御手段は、前記運転制御量としての前記排気弁開弁時期を、前記触媒暖機指標値によって示される前記触媒の暖機状態の進行程度が進むほど遅角側に移行させるように構成された制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気通路に排気浄化触媒を有する内燃機関に適用され、その触媒の暖機状態に応じた機関の制御を行う内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、排気通路に三元触媒等の排気浄化触媒（触媒装置、以下、単に「触媒」とも称呼する。）を備える内燃機関が知られている。このような内燃機関に適用される従来の制御装置は、例えば、触媒の温度を推定するとともに、その推定された触媒の温度が「活性温度よりも低い」と判定される場合に点火時期を遅角している。点火時期を遅角すると排ガスの温度が上昇する。その結果、触媒の温度が活性温度に早期に到達するので、未燃物（ＨＣ及びＣＯ等）及び窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出量が低減する。
【０００３】
このような従来の制御装置の一つ（以下、「従来装置」と称呼する。）は、下記の（１）式に示したように、ルックアップテーブルMapＴＣ（ＱＥＬ，ＱｆＬ）を用いて触媒温度ＴＣを推定している。このテーブルMapＴＣは、予め実験により取得されたデータに基いて、触媒温度ＴＣと「ＱＥＬ及びＱｆＬ」との関係を規定したルックアップテーブルである。
【数１】
2010144584.tif 000003
【０００４】
テーブルMapＴＣの一つの引数ＱＥＬは排気損失エネルギーである。即ち、排気損失エネルギーＱＥＬは、下記の（２）式に示したように、「燃料の燃焼による発熱量Ｑｈ」のうちの「図示仕事Ｗｉ」に寄与しないエネルギーである。
【０００５】
【数２】
2010144584.tif 000004
【０００６】
従来装置は、上記（２）式を用いて排気損失エネルギーＱＥＬを求めるために、下記の（３）式に従って「発熱量Ｑｈ」を算出し、下記の（４）式に従って「図示仕事Ｗｉ」を求める。（３）式及び（４）式において、θ１は点火時期、θ２は燃焼終了時のクランク角である。「κ」は燃焼室内のガスの比熱比である。
【数３】
2010144584.tif 000005
【数４】
2010144584.tif 000006
【０００７】
そして、従来装置は、算出された「発熱量Ｑｈ及び図示仕事Ｗｉ」を上記（２）式に適用して、排気損失エネルギーＱＥＬを算出する。
【０００８】
テーブルMapＴＣの他の一つの引数ＱｆＬは排出未燃成分のエネルギーである。より具体的に述べると、排出未燃成分のエネルギーＱｆＬは、燃焼室において燃焼することなく排気通路に排出された燃料（未燃成分）が排気通路にて燃焼することによって発生するエネルギーである。この排出未燃成分のエネルギーＱｆＬは、下記の（５）式に従って求められる。
【数５】
2010144584.tif 000007
【０００９】
上記（５）式において、Ｑｆは燃焼室に供給された燃料が有するエネルギー（燃料エネルギーＱｆ）である。燃料エネルギーＱｆは、燃料の低位発熱量Ｈｕ及び燃料噴射量ｍｆを下記の（６）式に適用することにより求められる。燃料成分が既知であれば低位発熱量Ｈｕも既知である。
【数６】
2010144584.tif 000008
【００１０】
更に、上記（５）式において、Ｑｗは冷却損失エネルギーである。冷却損失エネルギーＱｗは「ウッシーニ（Woschni）の熱伝達モデル」に基いて求められる。ウッシーニの熱伝達モデルは、クランク角θにおける「熱伝達率ｈ（θ）、燃焼室内のガス平均速度ｗ（θ）及び筒内温度Ｔ（θ）」を、筒内圧Ｐ（θ）及び燃焼室容積Ｖ（θ）等に基いて推定し、それらに基いて冷却損失エネルギーＱｗを推定する「実験式からなるモデル」である。
【００１１】
そして、従来装置は、上記（６）式に従って求めた燃料エネルギーＱｆと、ウッシーニの熱伝達モデルに基いて求めた冷却損失エネルギーＱｗと、上記（３）式に従って求めた発熱量Ｑｈと、を上記（５）式に適用することにより、排出未燃成分のエネルギーＱｆＬを求める。
【００１２】
このようにして、従来装置は、排気損失エネルギーＱＥＬ及び排出未燃成分のエネルギーＱｆＬを求め、それらを上記（１）式に適用することにより、触媒温度ＴＣを推定するようになっている（例えば、特許文献１を参照。）。
【特許文献１】特開２００４−１９７７１６号公報
【発明の開示】
【００１３】
しかしながら、上記従来装置によれば、例えば、上記（３）式及び（４）式のように積分計算を実行しなければならないので、制御装置の計算負荷が膨大になる恐れがある。更に、実際には積算処理が繰り返し行われることになるので、「発熱量Ｑｈ及び図示仕事Ｗｉ」等が精度良く求められない恐れもある。加えて、「ウッシーニの熱伝達モデル」に従って求められる「熱伝達率ｈ（θ）、燃焼室内のガス平均速度ｗ（θ）及び筒内温度Ｔ（θ）」等は変化が速いので、精度良く求めることが難しい。従って、冷却損失エネルギーＱｗが精度良く求められない恐れがある。これらの結果、従来装置は、触媒の温度ＴＣを精度良く推定し得ない可能性を有している。
【００１４】
本発明は、上記課題に対処するために成されたものである。本発明の目的の一つは、触媒の暖機状態の進行程度（例えば、触媒の温度）を示す触媒暖機指標値を簡単に且つ精度良く取得することができ、更に、その触媒暖機指標値に基づいて内燃機関を適切に制御することができる制御装置を提供することにある。
【００１５】
具体的に述べると、本発明による内燃機関の制御装置は、排気通路に排気浄化触媒を有する内燃機関に適用され、筒内圧取得手段と、混合ガス供給手段と、温度上昇対応量取得手段と、運転制御手段と、を備える。
【００１６】
筒内圧取得手段は、燃焼室の内部の圧力である筒内圧を取得する。
混合ガス供給手段は、前記燃焼室に「燃料及び空気を含む混合ガス」を供給する。
【００１７】
温度上昇対応量取得手段は、「前記燃焼室に対して設けられている排気弁」が「膨張行程中に閉弁状態から開弁状態へと変化する排気弁開弁時」において前記筒内圧取得手段により取得された筒内圧と、その排気弁開弁時における前記燃焼室の容積と、の「積」に基いて、「前記排気弁開弁時における前記燃焼室内のガスの内部エネルギーに相当する量」を算出する。更に、温度上昇対応量取得手段は、「その膨張行程において生成された排ガスであって前記燃焼室から前記排気通路に排出される排ガス」の熱エネルギーに起因する「前記触媒の温度上昇分を表す量」である「第１温度上昇対応量」を、前記算出された「内部エネルギーに相当する量」に基づいて取得する。
【００１８】
運転制御手段は、「前記取得された第１温度上昇対応量」を積算することにより、前記触媒の暖機状態の進行程度を示す触媒暖機指標値を取得する。更に、運転制御手段は、その取得された触媒暖機指標値に応じて前記機関の運転制御量を変更するとともに、その変更された運転制御量に基づいて機関を制御する。
【００１９】
これによれば、排気弁開弁時における燃焼室内のガスの内部エネルギーに相当する量が、排気弁開弁時における「筒内圧と燃焼室容積との積」に基いて取得される。そして、その内部エネルギーに相当する量に基いて、燃焼室から排出される排ガスの熱エネルギーに依存する触媒の温度上昇分を表す量（第１温度上昇対応量）が取得される。排気弁開弁時における燃焼室内のガスの内部エネルギーに相当する量は、触媒の温度上昇分を表す量（第１温度上昇対応量）と非常に相関が強い。従って、第１温度上昇対応量が精度良く且つ簡単に取得され得る。そして、その第１温度上昇対応量が積算されることにより、触媒の暖機状態の進行程度を示す触媒暖機指標値が取得され、その指標値に応じた機関の制御が実行される。この結果、少ない計算量により触媒暖機指標値を得ることができる。更に、精度良く求めることが困難な「図示仕事Ｗｉ、発熱量Ｑｈ及び冷却損失エネルギーＱｗ等」を個別に算出する必要がないので、精度が良好な触媒暖機指標値を容易に得ることができる。
【００２０】
前記温度上昇対応量取得手段は、「前記算出された内部エネルギーが大きいほど前記第１温度上昇対応量が大きくなるように同第１温度上昇対応量を取得する」ように構成され得る。
【００２１】
ところで、燃焼室から排気通路に排出される排ガスには未燃成分（特に、ＨＣ）が含まれている。この未燃成分は、排気通路を流れて触媒に到達するまでの間に排気通路の熱によって加熱されて酸化する。その結果、その未燃成分の酸化に起因して、触媒に流入するガスの温度は上昇する。しかし、この温度上昇分は触媒の温度の上昇に対して無視できるほど小さい。
【００２２】
これに対し、燃焼室から排気通路に排出された未燃成分のうち「触媒に到達するまでに酸化されなかった未燃成分」は、触媒内において酸化される。この触媒内における未燃成分の酸化反応により発生する熱は、触媒の温度を比較的大きく上昇させる。本発明の制御装置は、この未燃成分の触媒内における酸化反応に起因する触媒の温度上昇分を表す量を第２温度上昇対応量として取得する。但し、第２温度上昇対応量は第１温度上昇対応量に比較して一般に相当小さい。
【００２３】
発明者は、この第２温度上昇対応量も、排気弁開弁時の内部エネルギー（排気弁開弁時における燃焼室内のガスの内部エネルギーに相当する量）に基いて推定することができるとの知見を得た。以下、この点について、図３を参照しながら説明する。図３の実線の曲線Ｃ１は、燃焼室内において相対的に多くの燃料が排気弁開弁時までに燃焼し、その結果、相対的に微量の未燃成分（ＨＣ等）が排気通路に排出される場合の内部エネルギーの変化を示している。一方、破線の曲線Ｃ２は、燃焼室内において相対的に少ない燃料が排気弁開弁時までに燃焼室内にて燃焼し、その結果、相対的に多量の未燃成分（ＨＣ等）が排気通路に排出される場合の内部エネルギーの変化を示している。
【００２４】
この図３のグラフから理解されるように、燃焼室内において「より多くの燃料」が排気弁開弁時までに燃焼するほど、即ち、燃焼室から排気通路へと排出される未燃成分の量が少なくなるほど、燃焼室内において発生する熱量が大きくなり、その結果、排気弁開弁時における内部エネルギーも大きくなる。換言すると、排気弁開弁時における内部エネルギーが大きいほど、排気通路に排出される未燃成分の量は少ない。この排気通路に排出される未燃成分の量が少ないほど、未燃成分の触媒内における酸化反応に起因する触媒の温度上昇分は小さくなる。
【００２５】
従って、
前記温度上昇対応量取得手段は、
「前記膨張行程において生成された排ガスに含まれ且つ前記燃焼室から前記排気通路に排出される未燃成分が前記触媒内において酸化されることに起因する前記触媒の温度上昇分」を表す量である「第２温度上昇対応量」を、前記算出された内部エネルギーが大きいほど小さくなるように取得し、
前記運転制御手段は、
前記取得された第１温度上昇対応量と前記取得された第２温度上昇対応量との和を積算することにより前記触媒暖機指標値を取得するように構成される、
ことが好適である。
これによれば、触媒暖機指標値をより一層精度良く取得することができる。
【００２６】
この場合、前記温度上昇対応量取得手段は、
前記燃料に含まれるアルコールの濃度に対応した値をアルコール濃度対応値として取得するアルコール濃度対応値取得手段を含み、同取得されたアルコール濃度対応値により示されるアルコール濃度が高いほど前記第２温度上昇対応量が小さくなるように同第２温度上昇対応量を取得することが好適である。
【００２７】
燃料のアルコール濃度が相対的に高い燃料の未燃成分が触媒内において酸化した場合の触媒の温度上昇分は、燃料のアルコール濃度が相対的に低い燃料の未燃成分が触媒内において酸化した場合の触媒の温度上昇分よりも小さいからである。
【００２８】
一方、このような制御装置において、
前記運転制御手段は、前記触媒暖機指標値によって示される前記触媒の暖機状態の進行程度が進むほど、前記排気弁開弁時における前記燃焼室内のガスの前記内部エネルギーが小さくなるように前記運転制御量を決定することが望ましい。
【００２９】
より具体的には、前記運転制御手段は、前記運転制御量としての前記機関の点火時期を、前記触媒暖機指標値によって示される前記触媒の暖機状態の進行程度が進むほど進角側に移行させるように構成される。
【００３０】
或いは、前記運転制御手段は、前記運転制御量としての「前記膨張行程（燃焼行程）開始前の時点における前記燃焼室内の既燃ガス（ＥＧＲガス）量」を、前記触媒暖機指標値によって示される前記触媒の暖機状態の進行程度が進むほど減少させるように構成される。
【００３１】
或いは、前記運転制御手段は、前記運転制御量としての前記機関の前記排気弁開弁時期を、前記触媒暖機指標値によって示される前記触媒の暖機状態の進行程度が進むほど遅角側に移行させるように構成される。
【００３２】
このような構成によれば、触媒の暖機状態に応じて機関を制御する（排気弁開弁時における燃焼室内のガスの内部エネルギーを触媒の暖機状態に応じて適切に制御する）ことができるので、触媒の暖機を早期に終了させることができる。更に、「触媒暖機のための制御」を不必要に実行することを回避できるので、機関の燃費が悪化することを回避することがでる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明による内燃機関の制御装置の実施形態について図面を参照しながら説明する。
（構成）
図１は、本発明の実施形態に係る制御装置（以下、単に「制御装置」とも称呼する。）を内燃機関１０に適用したシステムの概略構成を示している。機関１０は、ピストン往復動型・火花点火式・多気筒（４気筒）・４サイクル機関である。なお、図１は、特定の気筒の断面のみを図示しているが、他の気筒も同様な構成を備えている。この機関１０は、燃料にエタノール等のアルコールが含まれていても安定した運転ができるようになっている。
【００３４】
機関１０は、シリンダブロック、シリンダブロックロワーケース及びオイルパン等を含むシリンダブロック部２０と、シリンダブロック部２０の上に固定されるシリンダヘッド部３０と、シリンダブロック部２０に「燃料と空気とを含む混合ガス」を供給するための吸気系統４０と、シリンダブロック部２０から排出された排ガスを外部に放出するための排気系統５０と、を含んでいる。
【００３５】
シリンダブロック部２０は、シリンダ２１、ピストン２２、コンロッド２３及びクランク軸２４を含んでいる。ピストン２２はシリンダ２１内を往復動し、ピストン２２の往復動がコンロッド２３を介してクランク軸２４に伝達され、これによりクランク軸２４が回転するようになっている。シリンダ２１とピストン２２の上面は、シリンダヘッド部３０とともに燃焼室２５を形成している。
【００３６】
シリンダヘッド部３０は、燃焼室２５に連通した吸気ポート３１、吸気ポート３１を開閉する吸気弁３２、吸気弁制御装置３３、燃焼室２５に連通した排気ポート３４、排気ポート３４を開閉する排気弁３５、排気弁制御装置３６、点火プラグ３７、点火プラグ３７に与える高電圧を発生するイグニッションコイルを含むイグナイタ３８、及び、吸気ポート３１内に指示信号に含まれる指示燃料供給量の燃料を噴射するインジェクタ（燃料噴射手段、混合ガス供給手段）３９を備えている。
【００３７】
吸気弁制御装置３３は、駆動信号に応答して吸気弁３２を開閉駆動する電磁機構を備えている。即ち、吸気弁制御装置３３は、吸気弁開弁時期ＩＮＯ及び吸気弁閉弁時期ＩＮＣを自由に変更することができるようになっている。吸気弁制御装置３３によって、吸気弁開弁時期ＩＮＯが排気上死点（吸気上死点）を基準として進角させられるほど（吸気弁３２及び排気弁３５が共に開弁しているバルブオーバーラップ期間が増大するほど）、吸気ポート３１に排出される既燃ガスの量が増大する。従って、その後、吸気弁３２が開弁している期間（ＩＮＯ〜ＩＮＣの期間）において吸気ポート３１を通して燃焼室２５内に流入する既燃ガスの量も増大する。即ち、吸気弁開弁時期ＩＮＯが排気上死点を基準として進角させられるほど、吸気弁閉弁時期ＩＮＣにおいて（従って、燃焼行程開始前の時点において）燃焼室２５内に存在する既燃ガスの量が増大する。この既燃ガスは、「内部残留ガス、筒内残留ガス及び内部ＥＧＲ等」とも称呼される。
【００３８】
排気弁制御装置３６は、吸気弁制御装置３３と同様、駆動信号に応答して排気弁３５を開閉駆動する電磁機構を備えている。即ち、排気弁制御装置３６は、排気弁開弁時期ＥＸＯ及び排気弁閉弁時期ＥＸＣを自由に変更することができるようになっている。
【００３９】
吸気系統４０は、インテークマニホールド４１、吸気管（吸気ダクト）４２、エアフィルタ４３、スロットル弁４４及びスロットル弁アクチュエータ４４ａを備えている。
【００４０】
インテークマニホールド４１は、各気筒の吸気ポート３１に接続されている。より詳細には、インテークマニホールド４１は各吸気ポート３１に接続された複数の枝部４１ａと、それらの枝部が集合したサージタンク部４１ｂと、を備えている。吸気管４２はサージタンク部４１ｂに接続されている。インテークマニホールド４１及び吸気管４２は吸気通路を構成している。エアフィルタ４３は吸気管４２の端部に設けられている。スロットル弁４４は吸気管４２に回動可能に設けられ、回動することにより吸気管４２が形成する吸気通路の開口断面積を変更するようになっている。スロットル弁アクチュエータ（スロットル弁駆動手段）４４ａは、ＤＣモータからなり、駆動信号に応答してスロットル弁４４を回転駆動するようになっている。
【００４１】
排気系統５０は、各気筒の排気ポート３４に連通したエキゾーストマニホールド５１、エキゾーストマニホールド５１の集合部に接続されたエキゾーストパイプ（排気管）５２、及び、三元触媒（排気浄化用の触媒装置、排気浄化触媒）５３を備えている。触媒５３は、エキゾーストパイプ５２に配設されている。排気ポート３４、エキゾーストマニホールド５１及びエキゾーストパイプ５２は、排気通路を構成している。
【００４２】
一方、このシステムは、熱線式エアフローメータ６１、スロットルポジションセンサ６２、クランクポジションセンサ６３、各気筒に設けられた筒内圧センサ６４、冷却水温センサ６５、触媒５３の上流の排気通路に配設された上流側空燃比センサ６６、触媒５３の下流の排気通路に配設された下流側空燃比センサ６７、アクセル開度センサ６８及び電気制御装置７０を備えている。
【００４３】
熱線式エアフローメータ６１は、吸気管４２内を流れる吸入空気の単位時間あたりの質量流量を検出し、質量流量Ｇａを表す信号を出力するようになっている。
スロットルポジションセンサ６２は、スロットル弁４４の開度を検出し、スロットル弁開度ＴＡを表す信号を出力するようになっている。
クランクポジションセンサ６３は、クランク軸２４が１０度回転する毎にパルスを出力するようになっている。クランクポジションセンサ６３から出力されるパルスは機関回転速度ＮＥを表す信号に変換されるようになっている。更に、クランクポジションセンサ６３及び図示しない気筒判別センサ（特定の１つの気筒の圧縮上死点にて１つのパルスを発生するセンサ）からの信号に基いて、各気筒のクランク角θが求められるようになっている。
【００４４】
筒内圧センサ６４は、対応する（即ち、それが配設された）燃焼室２５内のガスの圧力（筒内圧）を検出し、筒内圧Ｐ（＝Ｐｃ）を表す信号を出力するようになっている。各気筒の筒内圧Ｐはクランク角が微小角度Δθだけ変化する毎に電気制御装置７０により取得され、その筒内圧Ｐが取得された気筒のクランク角θとともに後述するＲＡＭ７３に筒内圧Ｐ（θ）の形式にて格納されて行く。
【００４５】
上流側空燃比センサ６６及び下流側空燃比センサ６７は、触媒５３の上下流の空燃比を検出し、その上下流の空燃比を表す信号をそれぞれ出力するようになっている。
アクセル開度センサ６８は、運転者によって操作されるアクセルペダル８１の操作量を検出し、アクセルペダル８１の操作量Accpを表す信号を出力するようになっている。
【００４６】
電気制御装置７０は、互いにバスで接続された「ＣＰＵ７１、ＲＯＭ７２、ＲＡＭ７３、及び、図示しないイグニッション・キー・スイッチがオン位置にあるときデータを書き込むことが可能であり且つイグニッション・キー・スイッチの位置に拘らず書き込まれたデータを保持するバックアップＲＡＭ７４、並びに、ＡＤコンバータを含むインターフェース７５等」からなるマイクロコンピュータである。インターフェース７５は、前記センサ６１〜６８と接続され、ＣＰＵ７１にセンサ６１〜６８からの信号を供給するようになっている。インターフェース７５は、ＣＰＵ７１の指示に応じて吸気弁制御装置３３、排気弁制御装置３６、各気筒のインジェクタ（燃料噴射弁）３９及びスロットル弁アクチュエータ４４ａ等に駆動信号を送出するとともに、各気筒のイグナイタ３８に点火信号を送出するようになっている。
【００４７】
（制御装置の作動の概要）
図２の（Ａ）は、クランク角に対する筒内圧Ｐの変化を示したグラフである。
図２の（Ｂ）は、クランク角に対する「燃焼室２５内のガスの内部エネルギーＵの変化」を示したグラフである。
【００４８】
これらのグラフにおいて、クランク角０は「圧縮上死点」を示し、クランク角θが負の値である領域は圧縮上死点前（ＢＴＤＣ）を示し、クランク角θが正の値である領域は圧縮上死点後（ＡＴＤＣ）を示す。例えば、「−９０」はクランク角θが圧縮上死点前９０度クランク角であり、「９０」はクランク角θが圧縮上死点後９０度クランク角である。更に、図２の（Ｂ）において、点Ｘincは吸気弁３２が閉弁した時点（実質的な圧縮行程の開始時点である吸気弁閉弁時期ＩＮＣ）を示し、点Ｘexoは排気弁３５が開弁した時点（実質的な排気行程の開始時点である排気弁開弁時期ＥＸＯ）を示す。吸気弁閉弁時期ＩＮＣにおける内部エネルギーＵは吸気弁閉弁時内部エネルギーＵincとも称呼される。排気弁開弁時期ＥＸＯにおける内部エネルギーＵは排気弁開弁時内部エネルギーＵexoとも称呼される。
【００４９】
図２の（Ｂ）に示したように、排気弁３５が開弁したときに燃焼室２５から排気通路に排出される「排ガスのエネルギー」の量（排ガスの熱エネルギー量）は、排気弁開弁時（厳密には、排気弁開弁時期ＥＸＯ直前）における内部エネルギーＵexoと等しい。以下、この排ガスの熱エネルギー量を、排ガスのエネルギーΔＵと表記する。この排ガスのエネルギーΔＵが触媒５３に流入し、触媒５３の温度を上昇させる。触媒５３の温度上昇分（温度上昇量）は、この排ガスのエネルギーΔＵが大きくなるほど大きくなる。
【００５０】
そこで、制御装置は、排ガスのエネルギーΔＵを後述するように推定し、その排ガスのエネルギーΔＵに基いて触媒５３の第１の温度上昇分ΔＴａを取得する。なお、この温度上昇分ΔＴａは、便宜上、「第１温度上昇対応量」とも称呼される。
【００５１】
制御装置は、この「第１温度上昇分ΔＴａ」を、後述するように推定される「第２の温度上昇分ΔＴｂ」とともに積算することによって、触媒５３の暖機状態の進行程度を示す触媒暖機指標値ＴempC（例えば、触媒５３の温度、又は、触媒５３の温度が高いほど大きくなる値）を取得する。第２の温度上昇分ΔＴｂは、燃焼室２５から排気通路に排出された未燃成分（ＨＣ等）が触媒５３内において酸化されることに起因する「触媒の温度上昇分」を表す量である。第２の温度上昇分ΔＴｂは、便宜上、「第２温度上昇対応量」とも称呼される。
【００５２】
そして、制御装置は、このように取得された触媒暖機指標値ＴempCに基づいて、排ガスのエネルギーΔＵを変更するための「機関の運転制御量」を変更する。排ガスのエネルギーΔＵを変更するための「機関の運転制御量」は、例えば、点火時期及び既燃ガス量等であり、以下、「触媒暖機促進制御量」とも称呼される。
【００５３】
＜温度上昇分ΔＴａ（第１温度上昇対応量）の取得原理＞
ここで、制御装置が採用した「温度上昇分ΔＴａ」を取得（推定）するための原理について説明する。この温度上昇分ΔＴａは、上記排ガスのエネルギーΔＵに基いて取得される。よって、先ず、排ガスのエネルギーΔＵの取得原理について説明する。
【００５４】
吸気弁３２が閉弁して燃焼室２５内のガスが圧縮され始めてからの圧縮行程は断熱圧縮過程であると考えることができる。更に、圧縮行程後に燃料が燃焼し始めてから排気弁３５が開弁するまでの膨張行程は断熱膨張過程であると考えることができる。従って、良く知られるように、熱力学の第１法則から下記の（７）式及び（８）式が導き出される。
【００５５】
【数７】
2010144584.tif 000009
【数８】
2010144584.tif 000010
【００５６】
上記（７）式及び上記（８）式において、Ｑは燃焼室２５における熱発生量（累積加熱量）、Ｐは燃焼室２５内の圧力（即ち、筒内圧、燃焼室２５内に存在するガスの圧力）、Ｖは燃焼室２５の容積、θはクランク角、Ｗは燃焼室２５内のガスが外部に対して行う仕事、Ｕは燃焼室２５内のガスの内部エネルギーである。更に、κは燃焼室２５内のガスの比熱比である。
【００５７】
より詳しくは、κは、燃焼室２５に吸入されてから実質的な燃焼が開始するまでの期間において燃焼室２５内に存在するガスの比熱比κ１と、実質的な燃焼が開始してから燃焼室２５から排出されるまでの期間において燃焼室２５内に存在するガスの比熱比κ２と、の平均の比熱比である。ここでは比熱比κに便宜上の一定値（例えば、１．３２）を代入する。なお、比熱比κは燃料のアルコール濃度に応じても変化する。但し、ガソリンの比熱比及びアルコールの比熱比は、例えば、単原子分子や二原子分子等の比熱比に比べて十分に小さい。従って、ガソリンの比熱比及びアルコールの比熱比は実質的に等しいと扱うことができる。
【００５８】
上記（８）式のｄＷ／ｄθはＰ・ｄＶ／ｄθと等しいので、上記（８）式は下記（９）式のように書き直される。
【数９】
2010144584.tif 000011
【００５９】
従って、上記（７）式及び（９）式からｄＱ／ｄθを消去すると、下記の（１０）式が得られる。
【数１０】
2010144584.tif 000012
【００６０】
この（１０）式から下記の（１１）式が得られる。（１１）式において、ｗは既燃ガスの質量、Ｍは既燃ガスの平均分子量（燃焼に供された混合ガスの空燃比が理論空燃比であればＭは当然に定数である。）、Ｒは気体定数（８．３１４ｋＪ／（mol・Ｋ））である。
【数１１】
2010144584.tif 000013
【００６１】
上記（１１）式から、内部エネルギーＵは、燃焼室２５内のガスの圧力（筒内圧）Ｐに比例する（筒内圧Ｐと燃焼室容積Ｖとの積に比例する）と考えることができる。換言すると、内部エネルギーＵは、筒内圧Ｐを取得（測定）することにより簡単に求めることができる。更に、上記（１１）式から、内部エネルギーＵは、排ガスの温度Ｔと量ｗとに比例するので、排ガスの熱エネルギーを示す値であるとも言える。
【００６２】
以上のことから、制御装置は、下記の（１２）式を用いて排気弁開弁時内部エネルギーＵexoを算出し、その排気弁開弁時内部エネルギーＵexoを上記排ガスのエネルギーΔＵとして取得する。（１２）式において、Ｐexoは排気弁開弁時期ＥＸＯにおける筒内圧であり、Ｖexoは排気弁開弁時期ＥＸＯにおける燃焼室２５の容積である。
【数１２】
2010144584.tif 000014
【００６３】
一方、制御装置は第１テーブルMapΔＴａ（ΔＵ）（＝MapΔＴａ）をＲＯＭ７２に格納している。第１テーブルMapΔＴａは、排ガスのエネルギーΔＵと触媒５３の温度上昇分ΔＴａとの関係を予め定めたルックアップテーブルである。第１テーブルMapΔＴａは、実験により予め得られた「排ガスのエネルギーΔＵと温度上昇分ΔＴａとの関係を示すデータ」に基づいて決定される。第１テーブルMapΔＴａによれば、温度上昇分ΔＴａは、排ガスのエネルギーΔＵが大きいほど大きくなるように決定される。そして、制御装置は、上記（１２）式に従って求めた排ガスのエネルギーΔＵを第１テーブルMapΔＴａに適用することにより、温度上昇分ΔＴａを取得する。
【００６４】
＜温度上昇分ΔＴｂ（第２温度上昇対応量）の取得原理＞
次に、制御装置が採用した「温度上昇分ΔＴｂ」を取得（推定）するための原理について説明する。この温度上昇分ΔＴｂは、前述したように、燃焼室２５から排気通路に排出された未燃成分（ＨＣ等）が触媒５３内において酸化されることに起因する「触媒の温度上昇分」を表す量である。
【００６５】
より具体的に述べると、燃焼室２５から排気通路に排出されるガスには未燃成分（特に、ＨＣ）が含まれている。この未燃成分は、排気通路を流れて触媒５３に到達するまでの間に排気通路の熱によって加熱されて酸化する。その結果、その未燃成分の酸化に起因して、触媒５３に流入するガスの温度は温度上昇分ΔＴ１だけ上昇する。しかし、この温度上昇分ΔＴ１は触媒５３の温度の上昇に対して無視できるほど小さい。
【００６６】
一方、燃焼室２５から排気通路に排出された未燃成分のうち触媒５３に到達するまでに酸化されなかった未燃成分は、触媒５３内において酸化される。この触媒５３内における未燃成分の酸化反応により発生する熱は、触媒５３の温度を無視できない程度に上昇させる。この「未燃成分の触媒５３内での酸化に起因する触媒５３の温度上昇分」が、上記温度上昇分ΔＴｂである。但し、一般には、温度上昇分ΔＴｂは温度上昇分ΔＴａに比べて相当に小さい。
【００６７】
この温度上昇分ΔＴｂも、排気弁開弁時内部エネルギーＵexo（＝排ガスのエネルギーΔＵ）に基いて推定することができる。以下、この点について、図３を参照しながら説明する。図３は、図２の（Ｂ）と同様、クランク角に対する「燃焼室２５内のガスの内部エネルギーＵの変化」を示したグラフである。実線の曲線Ｃ１は、燃焼室２５内において相対的に多くの燃料が排気弁開弁時期ＥＸＯまでに燃焼し、その結果、相対的に微量の未燃成分（ＨＣ等）が排気通路に排出される場合の内部エネルギーＵの変化を示している。一方、破線の曲線Ｃ２は、燃焼室２５内において相対的に少ない燃料が排気弁開弁時期ＥＸＯまでに燃焼し、その結果、相対的に多量の未燃成分（ＨＣ等）が排気通路に排出される場合の内部エネルギーＵの変化を示している。
【００６８】
この図３のグラフから理解されるように、燃焼室２５内においてより多くの燃料が排気弁開弁時期ＥＸＯまでに燃焼するほど、即ち、燃焼室２５から排気通路へと排出される未燃成分の量が少なくなるほど、燃焼室２５内において発生する熱量が大きくなり、その結果、排気弁開弁時期ＥＸＯにおける内部エネルギーＵ（排気弁開弁時内部エネルギーＵexo）も大きくなる。換言すると、排気弁開弁時期ＥＸＯにおける内部エネルギーＵ（即ち、排ガスのエネルギーΔＵ）が大きいほど、排気通路に排出される未燃成分の量は少なくなり、従って、触媒５３内における未燃成分の酸化反応に起因する触媒５３の温度上昇分ΔＴｂ（第２温度上昇対応量）は小さくなる。
【００６９】
制御装置は、係る観点に立脚し、上記（１２）式に基いて取得した排ガスのエネルギーΔＵ（即ち、排気弁開弁時内部エネルギーＵexo）に基き、排ガスのエネルギーΔＵが大きいほど温度上昇分ΔＴｂが小さくなるように、温度上昇分ΔＴｂを取得する。
【００７０】
より具体的に述べると、制御装置は第２テーブルMapΔＴｂ（ΔＵ）（＝MapΔＴｂ）をＲＯＭ７２に格納している。第２テーブルMapΔＴｂは、排ガスのエネルギーΔＵと触媒５３の温度上昇分ΔＴｂとの関係を予め定めたルックアップテーブルである。第２テーブルMapΔＴｂは、実験により予め得られた「排ガスのエネルギーΔＵと温度上昇分ΔＴｂとの関係を示すデータ」に基づいて決定される。第２テーブルMapΔＴｂによれば、温度上昇分ΔＴｂは、排ガスのエネルギーΔＵが大きいほど小さくなるように決定される。そして、制御装置は、上記（１２）式に従って求めた排ガスのエネルギーΔＵを第２テーブルMapΔＴｂに適用することにより、温度上昇分ΔＴｂを取得する。
【００７１】
＜触媒暖機指標値ＴempCの取得原理＞
制御装置は、実際には、上述の原理に基づいて取得した「温度上昇分ΔＴａと温度上昇分ΔＴｂ」との和を、機関１０の始動後から各気筒の燃焼が終了する毎に積算することにより、触媒５３の暖機状態の進行程度を示す触媒暖機指標値ＴempCを取得する。即ち、制御装置は、触媒暖機指標値ＴempCを下記の（１３）式に従って求める。なお、制御装置は、機関１０が始動されたとき、その時点の冷却水温ＴＨＷを取得し、その取得した機関始動時の冷却水温ＴＨＷが高いほど大きくなる値を触媒暖機指標値ＴempCの初期値として採用する。
【数１３】
2010144584.tif 000015
【００７２】
＜排ガスのエネルギーΔＵを変更するための運転制御量（触媒暖機促進制御量）＞
次に、触媒暖機促進制御量について説明する。触媒暖機促進制御量は、例えば、点火時期ＳＡ（点火時期の遅角量）、既燃ガス量及び排気弁開弁時期等である。既燃ガス量は、「吸気弁３２と排気弁３５とが共に開弁している期間であるバルブオーバーラップ期間」の長さである「バルブオーバーラップ量ＯＬ」を変更することにより制御され得る。
【００７３】
＜＜点火時期と内部エネルギーＵとの関係＞＞
図４は、点火時期を異なる時期に設定した各場合における「クランク角に対する、燃焼室２５内のガスの内部エネルギーＵの変化」を示したグラフである。図４において、実線は点火時期が最も進角側の第１点火時期である場合（点火遅角量が最小である場合）における内部エネルギーＵを示す。一点鎖線は点火時期が最も遅角側の第２点火時期である場合（点火遅角量が最大である場合）における内部エネルギーＵを示す。破線は点火時期が第１点火時期と第２点火時期との間の点火時期である場合（点火遅角量が中程度である場合）における内部エネルギーＵを示す。
【００７４】
図４から理解されるように、点火時期が進角側に設定されるほど燃焼開始時期が進角側に移行し、その結果、燃焼は早期に終了する。従って、排気弁開弁時期ＥＸＯにおける内部エネルギーＵは、点火時期が遅角されるほど大きくなる。即ち、一点鎖線上の点Ｑ１における内部エネルギーＵが最大となり、破線上の点Ｑ２における内部エネルギーＵが二番目に大きく、実線上の点Ｑ３における内部エネルギーＵが最小となる。従って、制御装置は、触媒５３の暖機が進行するほど（触媒５３の温度が高くなるほど）、点火時期を進角側に移行させる（即ち、機関の負荷及び回転速度により決定される基本点火時期に対する点火遅角量を減少させる）。
【００７５】
＜＜既燃ガス量（又はバルブオーバーラップ量）と内部エネルギーＵとの関係＞＞
図５は、既燃ガス量（既燃ガス量を増減するバルブオーバーラップ量）を異なる量に設定した各場合における「クランク角に対する、燃焼室２５内のガスの内部エネルギーＵの変化」を示したグラフである。前述したように、既燃ガス量はバルブオーバーラップ量ＯＬが大きくなるほど大きくなる。
【００７６】
図５において、実線はバルブオーバーラップ量ＯＬが最小量である場合（既燃ガス量が最小量である場合）における内部エネルギーＵを示す。一点鎖線はバルブオーバーラップ量ＯＬが最大量である場合（既燃ガス量が最大量である場合）における内部エネルギーＵを示す。破線はバルブオーバーラップ量ＯＬが最大量と最小量との間にある場合（既燃ガス量が最大量と最小量との間の中間量である場合）における内部エネルギーＵを示す。
【００７７】
図５から理解されるように、バルブオーバーラップ量ＯＬ（既燃ガス量）が小さくなるほど燃焼速度が大きくなり、燃焼は早期に終了する。従って、排気弁開弁時期ＥＸＯにおける内部エネルギーＵは、バルブオーバーラップ量ＯＬ（既燃ガス量）が増大されるほど大きくなる。即ち、一点鎖線上の点Ｑ１における内部エネルギーＵが最大となり、破線上の点Ｑ２における内部エネルギーＵが二番目に大きく、実線上の点Ｑ３における内部エネルギーＵが最小となる。従って、制御装置は、触媒５３の暖機が進行するほど（触媒５３の温度が高くなるほど）、バルブオーバーラップ量ＯＬ（既燃ガス量）を減少させる。
【００７８】
＜＜排気弁開弁時期ＥＸＯと内部エネルギーＵとの関係＞＞
図６は、排気弁開弁時期ＥＸＯを異なる時期に設定した各場合における「クランク角に対する、燃焼室２５内のガスの内部エネルギーＵの変化」を示したグラフである。図６において、実線は排気弁開弁時期ＥＸＯが最も進角側にある場合（圧縮上死点に最も近い場合）における内部エネルギーＵを示す。一点鎖線は排気弁開弁時期ＥＸＯが最も遅角側にある場合（圧縮上死点から最も遠い場合）における内部エネルギーＵを示す。破線は排気弁開弁時期ＥＸＯが最も進角側にある場合の時期と最も遅角側にある場合の時期との間の時期である場合における内部エネルギーＵを示す。
【００７９】
図６から理解されるように、排気弁開弁時期ＥＸＯが遅角側に移行するほど（即ち、膨張下死点に近づくほど）、燃焼室２５内におけるガスの仕事量が多くなるから、排気弁開弁時期ＥＸＯにおける内部エネルギーＵ（即ち、排ガスのエネルギーΔＵ）は小さくなる。即ち、実線上の点Ｑ１における内部エネルギーＵが最大となり、破線上の点Ｑ２における内部エネルギーＵが二番目に大きく、一点鎖線上の点Ｑ３における内部エネルギーＵが最小となる。従って、制御装置は、触媒５３の暖機が進行するほど（触媒５３の温度が高くなるほど）、排気弁開弁時期ＥＸＯを遅角側に移行させる。以上が、制御装置の作動の概要である。
【００８０】
（実際の作動）
次に、制御装置の実際の作動について説明する。ＣＰＵ７１は、所定時間が経過する毎に図７にフローチャートにより示した「触媒暖機指標値の初期値設定ルーチン」を実行するようになっている。この図７に示したルーチンにより、機関始動時（始動直後）における冷却水温ＴＨＷに基いて、触媒暖機指標値ＴempCの初期値が決定される。
【００８１】
即ち、所定のタイミングになると、ＣＰＵ７１は図７のステップ７００から処理を開始してステップ７１０に進み、現時点が機関１０の始動直後（始動操作がなされ機関１０が始動した直後の時点）であるか否かを判定する。
【００８２】
このとき、現時点が「機関１０の始動直後の時点」であると、ＣＰＵ７１はステップ７１０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ７２０に進み、触媒暖機指標値（触媒温度推定値）ＴempCに「冷却水温ＴＨＷと関数（又はテーブル）ｆとにより決まる値ｆ（ＴＨＷ）」を設定する。関数ｆは、機関１０の始動時における冷却水温ＴＨＷと触媒５３の温度との関係を定める。関数ｆは、実験により予め得られた「機関１０の始動時における冷却水温ＴＨＷと触媒５３の温度との関係を示すデータ」に基づいて決定され、ＲＯＭ７２内に格納されている。関数ｆによれば、触媒暖機指標値ＴempCは、機関１０の始動時における冷却水温ＴＨＷが高いほど大きくなるように決定される。
【００８３】
一方、ＣＰＵ７１がステップ７１０に進んだとき、現時点が「機関１０の始動直後の時点」でなければ、ＣＰＵ７１はステップ７１０にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ７９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。
【００８４】
更に、ＣＰＵ７１は、所定時間が経過する毎に図８にフローチャートにより示した「触媒暖機完了判定ルーチン」を実行するようになっている。従って、所定のタイミングになると、ＣＰＵは図８のステップ８００から処理を開始してステップ８０５に進み、現時点が「何れかの気筒の排気弁３５の状態が閉弁状態から開弁状態へと変化した時点の直後（排気弁開弁直後）であるか否か」を判定する。このとき、現時点が何れかの気筒の排気弁開弁直後でなければ、ＣＰＵ７１はステップ８０５にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ８９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。
【００８５】
一方、ＣＰＵ７１がステップ８０５に進んだ時点が、何れかの気筒の排気弁開弁直後であると、ＣＰＵ７１はそのステップ８０５にて「Ｙｅｓ」と判定し、以下に述べるステップ８１０乃至ステップ８３５の処理を順に行い、その後、ステップ８４０に進む。
【００８６】
ステップ８１０：ＣＰＵ７１は上記（１２）式に従って、排気弁開弁時内部エネルギーＵexoを取得（算出）する。
ステップ８１５：ＣＰＵ７１は、排ガスのエネルギーΔＵ（排気弁開弁時の排ガスのエネルギーΔＵ）として、ステップ８１０にて求めた排気弁開弁時内部エネルギーＵexoを採用する。
【００８７】
ステップ８２０：ＣＰＵ７１は、第１テーブルMapΔＴａ（ΔＵ）に、ステップ８１５において取得した排ガスのエネルギーΔＵを適用することにより、温度上昇分ΔＴａを取得する。この取得された温度上昇分ΔＴａは、排気弁開弁直後の状態にある気筒から排出された排ガス（排ガスの熱エネルギー）による触媒５３の温度上昇分である。第１テーブルMapΔＴａ（ΔＵ）によれば、温度上昇分ΔＴａは、排ガスのエネルギーΔＵが大きいほど大きくなるように決定される。
【００８８】
ステップ８２５：ＣＰＵ７１は、エタノール濃度（アルコール濃度）ＥｔＯＨをバックアップＲＡＭ７４から読み出す。エタノール濃度ＥｔＯＨは、後述するルーチンにより別途取得され、バックアップＲＡＭ７４内に格納されている。
【００８９】
ステップ８３０：ＣＰＵ７１は、第２テーブルMapΔＴｂ（ΔＵ）に、「ステップ８１５において取得した排ガスのエネルギーΔＵ」及び「ステップ８２５にて読み出されたエタノール濃度ＥｔＯＨ」を適用することにより、温度上昇分ΔＴｂを取得する。この取得された温度上昇分ΔＴｂは、「排気弁開弁直後の状態にある気筒から排出された排ガスに含まれる未燃成分のうち触媒５３に流入した未燃成分」が「触媒５３内において酸化されるときに発生する熱」に起因する「触媒５３の温度上昇分」である。第２テーブルMapΔＴｂ（ΔＵ）によれば、温度上昇分ΔＴｂは、排ガスのエネルギーΔＵが大きいほど小さくなるように決定される。更に、第２テーブルMapΔＴｂ（ΔＵ）によれば、温度上昇分ΔＴｂは、エタノール濃度ＥｔＯＨが大きいほど小さくなるように決定される。
【００９０】
ステップ８３５：ＣＰＵ７１は、現時点における触媒暖機指標値ＴempCに、「温度上昇分ΔＴａと温度上昇分ΔＴｂとの和」を加算することによって触媒暖機指標値ＴempCを更新する。即ち、ＣＰＵ７１は、機関１０の始動後から、各気筒において燃焼が終了する毎に「温度上昇分ΔＴａと温度上昇分ΔＴｂとの和」を取得し、その和を積算することにより触媒暖機指標値ＴempCを更新する。
【００９１】
次に、ＣＰＵ７１はステップ８４０に進み、触媒暖機指標値ＴempCが暖機完了閾値（触媒５３の活性温度）ＴempCth以上であるか否かを判定する。現時点が通常の始動直後であるとすると、触媒暖機指標値ＴempCは暖機完了閾値ＴempCthよりも小さい。従って、ＣＰＵ７１は、ステップ８４０にて「Ｎｏ」と判定してステップ８４５に進み、触媒暖機完了フラグ（触媒活性化フラグ）ＸＡＣＴに「０」を設定する。なお、触媒暖機完了フラグＸＡＣＴの値は、機関１０が搭載された車両の図示しないイグニッション・キー・スイッチがオフからオンに変更されたときに実行されるイニシャルルーチンにおいて「０」に設定されるようになっている。その後、ＣＰＵ７１はステップ８９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。
【００９２】
その後、ＣＰＵ７１は図８に示した触媒暖機完了判定ルーチンを繰り返し実行する。従って、触媒暖機指標値ＴempCはステップ８３５の処理によって次第に増大し、所定の時間が経過したとき暖機完了閾値ＴempCthに到達する。このとき、ＣＰＵ７１がステップ８４０の処理を実行すると、ＣＰＵ７１はそのステップ８４０にて「Ｙｅｓ」と判定する。そして、ＣＰＵ７１はステップ８５０に進み、触媒暖機完了フラグＸＡＣＴの値を「１」に設定し、ステップ８９５に進む。
【００９３】
ところで、ＣＰＵ７１は、エタノール濃度推定ルーチンを実行することにより、図８のステップ８２５にて読み出されるエタノール濃度を取得している。図９は、このエタノール濃度推定ルーチンを示すフローチャートである。ＣＰＵ７１は、このエタノール濃度推定ルーチンを、何れかの気筒のクランク角が圧縮上死点後６０度クランク角に到達したときに実行するようになっている。なお、以下において、クランク角が圧縮上死点後６０度クランク角に到達した気筒を「燃焼終了気筒」と称呼する。
【００９４】
従って、何れかの気筒のクランク角が圧縮上死点後６０度クランク角に到達すると、ＣＰＵ７１は図９のステップ９００から処理を開始してステップ９１０に進み、触媒暖機完了フラグＸＡＣＴの値が「１」であるか否かを判定する。後述するように、触媒暖機完了フラグＸＡＣＴの値が「１」であるとき、点火時期はＭＢＴ（Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ａｄｖａｎｃｅ  Ｆｏｒ  Ｂｅｓｔ  Ｔｏｒｑｕｅ）燃焼が発生するような点火時期（即ち、機関が発生するトルクが最大となる点火時期）に設定される。従って、ＣＰＵ７１は、ステップ９１０にて、現時点にて行われている燃焼がＭＢＴ燃焼であるか否かを判定していることになる。
【００９５】
ここで、触媒暖機完了フラグＸＡＣＴの値が「０」であると、ＣＰＵ７１はステップ９１０にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ９９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。これに対し、触媒暖機完了フラグＸＡＣＴの値が「１」であると、ＣＰＵ７１はステップ９１０にて「Ｙｅｓ」と判定し、以下に述べるステップ９２０乃至ステップ９５０の処理を順に行うことにより、エタノール濃度ＥｔＯＨを取得し、そのエタノール濃度ＥｔＯＨをバックアップＲＡＭ７４内に格納する。以下、ステップ９２０乃至ステップ９５０の処理について説明する前に、制御装置が採用した「低位発熱量を用いたエタノール濃度推定原理」について説明する。
【００９６】
低位発熱量は、燃料が単位質量あたりに発生できる熱量である。例えば、ガソリンの低位発熱量は４０（ＭＪ／ｇ）であり、エタノールの低位発熱量は２６（ＭＪ／ｇ）である。従って、低位発熱量は燃料のエタノール（アルコール）濃度に応じて変化する。そこで、制御装置は、以下のようにして低位発熱量に相当する値（低位発熱量を表す値である低位発熱量相当値）を取得し、その低位発熱量相当値に基づいてエタノール（アルコール）濃度ＥｔＯＨを取得（推定）する。
【００９７】
図１０の（Ａ）は、クランク角θに対する筒内圧Ｐの変化の様子を示している。図１０の（Ｂ）は「Ｐ（θ）・Ｖ（θ）κ」の変化の様子を実線により示すとともに、燃焼室２５における熱発生量（発生した熱の積算量、累積加熱量）Ｑを破線により示している。図１０の（Ｃ）は燃焼室２５内のガスの内部エネルギーＵの変化の様子を示している。図１０においても、クランク角０は「圧縮上死点」を示し、クランク角θが負の値である領域は圧縮上死点前（ＢＴＤＣ）を示し、クランク角θが正の値である領域は圧縮上死点後（ＡＴＤＣ）を示す。
【００９８】
図１０の（Ｂ）から、熱発生量Ｑの変化パターン（破線）はＰ（θ）・Ｖ（θ）κの変化パターン（実線）と概ね一致することが理解される。即ち、熱発生量Ｑは、Ｐ（θ）・Ｖ（θ）κに基づいて取得することができる。
【００９９】
ところで、上述したように、低位発熱量は「燃料が単位質量あたりに発生できる熱量」である。そこで、制御装置は、図１１に示したように、一回の燃焼による燃料の熱発生量Ｑに対応する量ΔＰ・Ｖκを算出する。この量ΔＰ・Ｖκは、便宜上、「発熱相当量」と称呼される。
【０１００】
より具体的に述べると、制御装置は、クランク角θが圧縮上死点前θｓ度クランク角（例えば、θｓ＝６０度クランク角）であるときのＰ（θｓ）・Ｖ（θｓ）κを取得する。更に、制御装置は、クランク角θが圧縮上死点後θｅ度クランク角（例えば、θｅ＝４０度クランク角）であるときのＰ（θｅ）・Ｖ（θｅ）κを取得する。その後、制御装置は、それらの差、即ち、Ｐ（θｅ）・Ｖ（θｅ）κからＰ（θｓ）・Ｖ（θｓ）κを減じた値を発熱相当量ΔＰ・Ｖκとして取得する。
【０１０１】
クランク角θが圧縮上死点前θｓ度クランク角である時点は、対象とする燃焼行程（膨張行程）に向う圧縮行程において吸気弁３２及び排気弁３５の両方が閉じた状態にあり且つ点火時期よりも十分に進角した時期である。即ち、混合ガスが何らの熱を発生していない時点である。クランク角θが圧縮上死点後θｅ度クランク角である時点は、対象とする燃焼行程における混合ガスの燃焼が実質的に終了する最も遅い時期よりも遅い所定の時期であり且つ排気弁開弁時期ＥＸＯよりも進角した時期である。
【０１０２】
なお、制御装置は、クランク角θが圧縮上死点前θｓ度クランク角と圧縮上死点後θｅ度クランク角との間にある場合の「Ｐ（θ）・Ｖ（θ）κ」の最大値ＭＡＸと最小値ＭＩＮを取得し、それらの差（ＭＡＸ−ＭＩＮ）を発熱相当量ΔＰ・Ｖκとして取得するように構成されてもよい。
【０１０３】
即ち、制御装置は、少なくとも混合ガスの燃焼開始時（例えば、点火時期、又は、Ｐ・Ｖκが急激な上昇を開始する時点）から燃焼終了時（例えば、点火時期以降においてＰ・Ｖκが減少を開始する時点）までの期間において、混合ガスの燃焼に伴って発生する熱の量である熱発生量に相当する量（発熱相当量）を、ΔＰ・Ｖκに基いて推定（取得）する熱発生量推定手段を備えている。
【０１０４】
更に、制御装置は「発熱相当量ΔＰ・Ｖκ」を、その燃焼に供された燃料の質量に比例する燃料供給量τ（＝後述する最終燃料噴射量Ｆｉを質量に換算した値）により除することにより、低位発熱量に応じた値（低位発熱量相当値）ＬＨＶを推定する。なお、燃料噴射量τはエタノール（アルコール）濃度に応じて変化するが、ガソリンの濃度とエタノールの濃度とは、互いに実質的に等しいと扱っても問題が生じない程度に近い。
【０１０５】
そして、制御装置は、低位発熱量相当値ＬＨＶとエタノール濃度（アルコール濃度）ＥｔＯＨとの関係を定めた「図１２に示したテーブルMapEtOH（ＬＨＶ）」に、「推定された低位発熱量相当値ＬＨＶ」を適用することにより、エタノール濃度ＥｔＯＨを推定する。テーブルMapEtOH（ＬＨＶ）は、実験により予め得られた「低位発熱量相当値ＬＨＶとエタノール濃度ＥｔＯＨとの関係を示すデータ」に基づいて決定され、ＲＯＭ７２内に格納されている。テーブルMapEtOH（ＬＨＶ）によれば、推定された低位発熱量相当値ＬＨＶが大きいほどエタノール濃度ＥｔＯＨは小さい値となるように求められる。以上がエタノール（アルコール）濃度の推定原理である。
【０１０６】
ＣＰＵ７１は、上記エタノール濃度推定原理に基く「図９のステップ９２０乃至ステップ９５０の処理」を実行する。
【０１０７】
ステップ９２０：ＣＰＵ７１は、燃焼終了気筒の直前の燃焼に対する「発熱相当量ΔＰ・Ｖκ」を算出する。即ち、ＣＰＵ７１は、その燃焼終了気筒のクランク角がＢＴＤＣ６０degであるときのＰ（−６０）・Ｖ（−６０）κ＝Ｐ（BTDC60deg）・Ｖ（BTDC60deg）κを取得する。更に、ＣＰＵ７１は、その燃焼終了気筒のクランク角がＡＴＤＣ４０degであるときのＰ（４０）・Ｖ（４０）κ＝Ｐ（ATDC40deg）・Ｖ（ATDC40deg）を取得する。次いで、ＣＰＵ７１は、それらの差（＝Ｐ（４０）・Ｖ（４０）κ−Ｐ（−６０）・Ｖ（−６０）κ）を発熱相当量ΔＰ・Ｖκとして取得する。
【０１０８】
なお、ＣＰＵ７１は、所定の微小なクランク角が経過する毎に、筒内圧Ｐを取得し、その筒内圧Ｐが取得された時点のクランク角θとその取得された筒内圧Ｐとを関連付けるように、その筒内圧Ｐを筒内圧Ｐ（θ）としてＲＡＭ７３に格納している。また、燃焼室容積Ｖとクランク角θとの関係を予め定めたテーブルMapV（θ）がＲＯＭ７２内に格納されている。ＣＰＵ７１は、そのテーブルMapV（θ）とクランク角θとに基づいて燃焼室容積Ｖ（θ）を取得する。そして、ＣＰＵ７１は、ステップ９２０にて、発熱相当量ΔＰ・Ｖκの計算に必要な値をＲＯＭ７２及びＲＡＭ７３から読み出し、上記Ｐ（−６０）・Ｖ（−６０）κ及びＰ（４０）・Ｖ（４０）κを求める。
【０１０９】
ステップ９３０：ＣＰＵ７１は、ステップ９２０にて取得した発熱相当量ΔＰ・Ｖκを燃料供給量τ（＝最終燃料噴射量Ｆｉを質量に換算した値）により除することによって低位発熱量相当値ＬＨＶを取得する。燃料供給量τは、燃焼終了気筒の前記直前の燃焼に供された燃料の質量である。
【０１１０】
ステップ９４０：ＣＰＵ７１は、前述したテーブルMapEtOH（ＬＨＶ）に「ステップ９３０にて算出された低位発熱量相当値ＬＨＶ」を適用することにより、現時点におけるエタノール濃度ＥｔＯＨを取得する。テーブルMapEtOH（ＬＨＶ）によれば、低位発熱量相当値ＬＨＶが大きいほどエタノール濃度ＥｔＯＨは小さくなる。
【０１１１】
ステップ９５０：ＣＰＵ７１は、ステップ９５０にて取得したエタノール濃度ＥｔＯＨをバックアップＲＡＭ７４に格納する。その後、ＣＰＵ７１はステップ９９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。
【０１１２】
以上に説明したように、ＣＰＵ７１は、触媒暖機指標値ＴempCを取得するとともに、触媒暖機指標値ＴempCに基いて触媒暖機完了フラグＸＡＣＴの値を設定する。そして、ＣＰＵ７１は、この触媒暖機指標値ＴempCと触媒暖機完了フラグＸＡＣＴとを用いて機関の運転制御量（触媒暖機促進制御量である、点火時期、バルブオーバーラップ量及び排気弁開弁時期）を以下に述べるように制御する。
【０１１３】
＜点火時期制御＞
ＣＰＵ７１は、燃焼割合を取得し、その取得した燃焼割合に基いて点火時期を制御する。燃焼割合は、機関１０の燃焼状態を示す燃焼状態指標値である。燃焼割合は図示熱量の割合と実質的に等価な値である。図示熱量の割合は、一回の燃焼行程に関して、「燃焼室において燃焼した総ての燃料によって発生した熱のうちピストンに対する仕事に変換された熱の総量Ｑtotalに対する、所定のタイミング（圧縮上死点後クランク角θ）までに同燃焼室において燃焼した燃料によって発生した熱のうちピストンに対する仕事に変換された熱の積算量Ｑsumの割合Ｑsum／Ｑtotal」と定義される。燃焼割合は、「燃焼室において燃焼した総ての燃料のうちピストンに対する仕事に寄与した燃料の総量に対する、所定のタイミング（圧縮上死点後クランク角θ）までに同燃焼室において燃焼した燃料のうちピストンに対する仕事に寄与した燃料の積算量の割合」と定義される。
【０１１４】
このように定義される燃焼割合は図示熱量の割合Ｑsum／Ｑtotalを表す値として推定（取得）される。燃焼割合を「筒内圧センサ６４によって検出された筒内圧Ｐｃ」に基づいて求める手法の詳細は、例えば、特開２００６−１４４６４５号公報に開示されているので、以下、その概略について述べる。
【０１１５】
本例において、燃焼割合は所定のタイミングを表すクランク角θに対応して求められる。クランク角θにおける燃焼割合をＭＦＢθと表す。このクランク角θは圧縮上死点において「０」となり、圧縮上死点から圧縮上死点前に向って進角するほど絶対値が大きくなる負の値をとり、圧縮上死点から圧縮上死点後に向って遅角するほど絶対値が大きくなる正の値をとるように定義される。即ち、燃焼割合ＭＦＢθにおいてθが−θ１度クランク角（＝−θ１°、θ１＞０）であるとき、その燃焼割合ＭＦＢθは「ＢＴＤＣθ１°における燃焼割合」である。燃焼割合ＭＦＢθにおいてθがθ２度クランク角（＝θ２°、θ２＞０）であるとき、その燃焼割合ＭＦＢθは「ＡＴＤＣθ２°における燃焼割合」である。
【０１１６】
図１０の（Ｂ）を参照しながら説明したように、燃焼室２５において発生した熱のうちピストンに対する仕事に寄与した熱の積算量Ｑ（累積加熱量Ｑ）の変化パターンはＰ（θ）・Ｖ（θ）κの変化パターンと概ね一致する。従って、クランク角θにおける燃焼割合ＭＦＢθは、下記の（１４）式により推定される。
【数１４】
2010144584.tif 000016
【０１１７】
（１４）式において、Ｐｃ（θ）は圧縮上死点後クランク角θにおける筒内圧、Ｖ（θ）は圧縮上死点後クランク角θにおける燃焼室２５の容積、κは混合ガスの比熱比である。なお、（１４）式の分母はＭＦＢの１００％に相当する値である。クランク角θｓ（θｓ＜０）は、対象とする燃焼行程（膨張行程）に向う圧縮行程において吸気弁３２及び排気弁３５の両方が閉じた状態にあり且つ点火時期よりも十分に進角した時期（例えば、θｓ＝−６０°、即ち、ＢＴＤＣ６０°）である。クランク角θｅ（θｅ＞０）は、対象とする燃焼行程における燃焼が実質的に終了する最も遅い時期よりも遅い所定の時期且つ排気弁開弁時期よりも進角した時期（例えば、（１４）式においてはθｅ＝６０°、即ち、ＡＴＤＣ６０°）である。
【０１１８】
圧縮上死点後第一クランク角（例えば、８°クランク角）における燃焼割合である「８deg燃焼割合ＭＦＢ８」は、上記（１４）式においてＰｃ（θ）にＰｃ（８°）を代入し、Ｖ（θ）にＶ（８°）を代入することにより取得される。同様に、圧縮上死点後第二クランク角（例えば、１５°クランク角）における燃焼割合である「１５deg燃焼割合ＭＦＢ１５」は、上記（１４）式においてＰｃ（θ）にＰｃ（１５°）を代入し、Ｖ（θ）にＶ（１５°）を代入することにより取得される。
【０１１９】
図１３は、点火時期ＳＡと、８deg燃焼割合ＭＦＢ８（第一燃焼割合）と、機関１０の発生トルク（図示トルク）ＴＲＱと、の関係を示したグラフである。図１３から理解されるように、発生トルクＴＲＱが最大となる８deg燃焼割合ＭＦＢ８は約６０％である（図１３の領域Ａを参照。）。このことから、８deg燃焼割合ＭＦＢ８の目標値である８deg目標燃焼割合ＭＦＢ８tgtを６０％に設定し、実際の８deg燃焼割合ＭＦＢ８が８deg目標燃焼割合ＭＦＢ８tgtに一致するように点火時期ＳＡをフィードバック制御すれば、上述したＭＢＴ燃焼が発生する。
【０１２０】
ただし、ＭＢＴ燃焼を実現しているときの点火時期ＳＡは進角値の大きい点火時期であるから、触媒５３の温度を早期に上昇させることができない。従って、ＣＰＵ７１は、触媒５３の暖機が完了する前の時点においては、点火時期を遅角側の点火時期に設定する。より具体的に述べると、ＣＰＵ７１は、触媒暖機完了フラグＸＡＣＴの値が「０」であるとき、１５deg燃焼割合ＭＦＢ１５を取得するとともに、その１５deg燃焼割合ＭＦＢ１５が１５deg目標燃焼割合ＭＦＢ１５tgt（例えば、３０％）になるように、点火時期をフィードバック制御する。これにより、点火時期ＳＡはＭＢＴ燃焼が行われているときの点火時期よりも遅角側の点火時期となるので、触媒５３の暖機が促進される。一方、ＰＵ７１は、触媒暖機完了フラグＸＡＣＴの値が「１」であるとき、８deg燃焼割合ＭＦＢ８を取得するとともに、その８deg燃焼割合ＭＦＢ８が８deg目標燃焼割合ＭＦＢ８tgt（例えば、５０％〜６０％のうちの適値）になるように、点火時期をフィードバック制御する。
【０１２１】
ＣＰＵ７１は、このような点火時期制御を実現するために、図１４にフローチャートにより示した「点火時期制御ルーチン」を「各気筒のクランク角が圧縮上死点後９０度クランク角に一致したとき」に実行するようになっている。
【０１２２】
従って、各気筒のクランク角が圧縮上死点後９０度クランク角に一致すると、ＣＰＵ７１は図１４のステップ１４００から処理を開始してステップ１４１０に進み、触媒暖機完了フラグＸＡＣＴの値が「１」であるか否かを判定する。いま、機関１０の始動後から十分な時間が経過していないために触媒暖機完了フラグＸＡＣＴの値が「０」であると仮定する。
【０１２３】
この場合、ＣＰＵ７１はステップ１４１０にて「Ｎｏ」と判定してステップ１４２０に進み、クランク角が圧縮上死点後９０度クランク角に一致している気筒についての１５deg燃焼割合ＭＦＢ１５を上記（１４）式に従って取得する。
【０１２４】
次いで、ＣＰＵ７１はステップ１４３０に進み、その１５deg燃焼割合ＭＦＢ１５が１５deg目標燃焼割合ＭＦＢ１５tgtに一致するように点火時期ＳＡをフィードバック制御する。より具体的に述べると、ＣＰＵ７１は、１５deg燃焼割合ＭＦＢ１５が１５deg目標燃焼割合ＭＦＢ１５tgtよりも小さいとき、点火時期ＳＡを微小量ΔＳＡだけ進角する。これに対し、ＣＰＵ７１は、１５deg燃焼割合ＭＦＢ１５が１５deg目標燃焼割合ＭＦＢ１５tgtよりも大きいとき、点火時期ＳＡを微小量ΔＳＡだけ遅角する。その後、ＣＰＵ７１はステップ１４９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。この結果、点火時期ＳＡはＭＢＴに対して相当に遅角側の点火時期となる。よって、排気弁開弁時内部エネルギーＵexo（＝排ガスのエネルギーΔＵ）が増大するから、触媒５３の温度は早期に上昇する。
【０１２５】
その後、機関１０の運転が継続されることにより触媒５３の温度が上昇すると、図８のステップ８４０及びステップ８５０の処理によって触媒暖機完了フラグＸＡＣＴの値が「１」に変更される。この状況において、ＣＰＵ７１が図１４のステップ１４００から処理を開始すると、ＣＰＵ７１はステップ１４１０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１４４０に進み、クランク角が圧縮上死点後９０度クランク角に一致している気筒についての８deg燃焼割合ＭＦＢ８を上記（１４）式に従って取得する。
【０１２６】
次に、ＣＰＵ７１はステップ１４５０に進み、その８deg燃焼割合ＭＦＢ８が８deg目標燃焼割合ＭＦＢ８tgt（例えば、６０％）に一致するように点火時期ＳＡをフィードバック制御する。より具体的に述べると、ＣＰＵ７１は、８deg燃焼割合ＭＦＢ８が８deg目標燃焼割合ＭＦＢ８tgtよりも小さいとき、点火時期ＳＡを微小量ΔＳＡだけ進角する。これに対し、ＣＰＵ７１は、８deg燃焼割合ＭＦＢ８が８deg目標燃焼割合ＭＦＢ８tgtよりも大きいとき、点火時期ＳＡを微小量ΔＳＡだけ遅角する。その後、ＣＰＵ７１はステップ１４９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。この結果、点火時期ＳＡはＭＢＴ近傍の点火時期となる。よって、燃焼効率の良いＭＢＴ燃焼による運転が実現される。
【０１２７】
＜バルブオーバーラップ量ＯＬ及び排気弁開弁時期ＥＸＯの制御＞
ＣＰＵ７１は、所定時間が経過する毎に図１５にフローチャートにより示したルーチンを実行するようになっている。従って、所定のタイミングになると、ＣＰＵ７１はステップ１５００から処理を開始してステップ１５１０に進み、触媒暖機指標値ＴempCとバルブオーバーラップ量ＯＬとの関係を予め定めたテーブルMapＯＬ（ＴempC）に、図８のステップ８３５にて取得されている触媒暖機指標値ＴempCを適用することにより、達成すべきバルブオーバーラップ量ＯＬを決定する。このテーブルMapＯＬ（ＴempC）によれば、触媒暖機指標値Ｔempが大きくなるほどバルブオーバーラップ量ＯＬ（従って、既燃ガス量）は減少するように決定される。但し、触媒暖機指標値Ｔempが最大指標値Ｔｍ（例えば、暖機完了閾値ＴempCth）以上となると、バルブオーバーラップ量ＯＬは一定値に維持される。
【０１２８】
実際には、ＣＰＵ７１はステップ１５１０にて、バルブオーバーラップ量ＯＬを定める「吸気弁開弁時期ＩＮＯ及び排気弁閉弁時期ＥＸＣ」を触媒暖機指標値ＴempCと所定のテーブルとに基いて決定する。そして、ＣＰＵ７１は、その決定した吸気弁開弁時期ＩＮＯにて吸気弁３２を開弁し、その決定した排気弁閉弁時期ＥＸＣにて排気弁３５を閉弁する。
【０１２９】
次に、ＣＰＵ７１はステップ１５２０に進み、触媒暖機指標値ＴempCと排気弁開弁時期ＥＸＯとの関係を予め定めたテーブルMapＥＸＯ（ＴempC）に、図８のステップ８３５にて取得されている触媒暖機指標値ＴempCを適用することにより、達成すべき排気弁開弁時期ＥＸＯを決定する。このテーブルMapＥＸＯ（ＴempC）によれば、触媒暖機指標値Ｔempが大きくなるほど排気弁開弁時期ＥＸＯは遅角側に移行するように決定される。但し、触媒暖機指標値Ｔempが最大指標値Ｔｍ（例えば、暖機完了閾値ＴempCth）以上となると、排気弁開弁時期ＥＸＯは一定値に維持される。そして、ＣＰＵ７１は、その決定した排気弁開弁時期ＥＸＯにて排気弁３５を開弁する。その後、ＣＰＵ７１はステップ１５９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。
【０１３０】
＜燃料噴射制御＞
更に、ＣＰＵは、図１６にフローチャートにより示した燃料噴射ルーチンを任意の気筒のクランク角が吸気上死点前の所定クランク角度（例えば、吸気上死点前９０度クランク角）θｆに一致する毎に繰り返し実行するようになっている。このクランク角が吸気上死点前の所定クランク角θｆに一致して吸気行程を迎える気筒は、以下「燃料噴射気筒」とも称呼される。従って、任意の気筒のクランク角度が上記所定クランク角θｆになると、ＣＰＵ７１は図１６のステップ１６００から処理を開始し、以下に述べるステップ１６１０乃至ステップ１６７０の処理を順に行い、ステップ１６９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【０１３１】
ステップ１６１０：ＣＰＵ７１は、機関回転速度ＮＥ及び吸入空気量Ｇａと筒内吸入空気量Ｍｃとの関係を予め定めたテーブルMapMc（Ｇａ，ＮＥ）に現時点の機関回転速度ＮＥ及び現時点の吸入空気量Ｇａを適用することにより、燃料噴射気筒に吸入される今回の筒内吸入空気量Ｍｃを推定・決定する。なお、筒内吸入空気量Ｍｃは周知の空気モデルにより求められてもよい。
ステップ１６２０：ＣＰＵ７１は、目標空燃比abyfrに理論空燃比stoichを設定する。この理論空燃比stoichは、燃料のエタノール濃度が０体積％である場合（つまり、燃料がガソリンのみからなっている場合）の値（例えば、１４．５）である。
ステップ１６３０：ＣＰＵ７１は、上記筒内吸入空気量Ｍｃを目標空燃比abyfr（即ち、理論空燃比stoich）で除することにより、基本燃料噴射量Fbaseを算出する。
【０１３２】
ステップ１６４０：ＣＰＵ７１は、先に説明した図９のルーチンにより算出されているエタノール濃度ＥｔＯＨをバックアップＲＡＭ７４から読み出す。
【０１３３】
ステップ１６５０：ＣＰＵ７１は、補正係数ｋ（アルコール濃度補正係数）を、エタノール濃度ＥｔＯＨと補正係数ｋとの関係を予め定めたテーブルMapｋにステップ１６４０にて読み込んだエタノール濃度ＥｔＯＨを適用することにより決定する。このMapｋによれば、補正係数ｋは、エタノール濃度ＥｔＯＨが０体積％であるときに１．０であり、エタノール濃度ＥｔＯＨが大きくなるほど大きくなるように決定される。
【０１３４】
ステップ１６６０：ＣＰＵ７１は、基本燃料噴射量Fbaseにステップ１６５０にて求められた補正係数ｋを乗じることにより（基本燃料噴射量Fbaseを補正係数ｋにて補正することにより）最終燃料噴射量Ｆｉを求める。
ステップ１６７０：ＣＰＵ７１は、最終燃料噴射量Ｆｉの燃料（指示燃料供給量）が燃料噴射気筒に対するインジェクタ３９から噴射されるように、そのインジェクタ３９に対して噴射指示を行う。
【０１３５】
以上により、エタノールが全く含まれていない燃料が供給された場合に理論空燃比（目標空燃比abyfr）を得るために必要な基本燃料噴射量Fbaseが補正係数ｋにより補正される。即ち、エタノール濃度ＥｔＯＨが大きくなるほど最終燃料噴射量Ｆｉは大きくなる。
【０１３６】
以上、説明したように、制御装置は、
燃焼室２５の内部の圧力である筒内圧を取得する筒内圧取得手段（筒内圧センサ６４等）、
前記燃焼室２５に燃料及び空気を含む混合ガスを供給する混合ガス供給手段（インジェクタ３９及び図１６のルーチン等）と、
前記燃焼室２５に対して設けられている排気弁３５が膨張行程中に閉弁状態から開弁状態へと変化する排気弁開弁時ＥＸＯにおいて前記筒内圧取得手段により取得された筒内圧（Ｐexo）と同排気弁開弁時ＥＸＯにおける同燃焼室の容積（Ｖexo）との積（Ｐexo・Ｖexo）に基いて同排気弁開弁時における前記燃焼室内のガスの内部エネルギーに相当する量（Ｕexo）を算出するとともに（図８のステップ８１０及びステップ８１５等）、同膨張行程において生成された排ガスであって前記燃焼室から前記排気通路に排出される排ガスの熱エネルギー（ΔＵ）に起因する「前記触媒５３の温度上昇分を表す量である第１温度上昇対応量（ΔＴａ）」を「前記算出された内部エネルギーに相当する量（Ｕexo＝ΔＵ）に基づいて取得する」温度上昇対応量取得手段（図８、特に、ステップ８２０等）と、
前記取得された第１温度上昇対応量（ΔＴａ）を積算することにより前記触媒５３の暖機状態の進行程度を示す触媒暖機指標値（ＴempC）を取得し（図８のステップ８３５）、且つ、同取得された触媒暖機指標値（ＴempC）に応じて前記機関の運転制御量を変更するとともに同変更された運転制御量に基づいて前記機関を制御する運転制御手段（図１４及び図１５のルーチン）と、
を備える。
【０１３７】
従って、少ない計算量により触媒暖機指標値（ＴempC）を得ることができる。更に、精度良く求めることが困難な「図示仕事Ｗｉ、発熱量Ｑｈ及び冷却損失エネルギーＱｗ等」を個別に算出する必要がないので、精度が良好な触媒暖機指標値（ＴempC）を容易に得ることができる。
【０１３８】
加えて、前記温度上昇対応量取得手段は、
「前記膨張行程において生成された排ガスに含まれ且つ前記燃焼室２５から前記排気通路に排出される未燃成分が前記触媒５３内において酸化されることに起因する前記触媒５３の温度上昇分」を表す量である「第２温度上昇対応量（ΔＴｂ）」を、前記算出された内部エネルギーが大きいほど小さくなるように取得し（図８のステップ８１０、ステップ８１５及びステップ８３０等）、
前記運転制御手段は、
前記取得された第１温度上昇対応量ΔＴａと前記取得された第２温度上昇対応量ΔＴｂとの和（ΔＴａ＋ΔＴｂ）を積算することにより前記触媒暖機指標値（ＴempC）を取得するように構成される（図８のステップ８３５等）。
これによれば、未燃成分の触媒５３内における酸化による触媒５３の温度上昇分も考慮されるので、触媒暖機指標値（ＴempC）をより一層精度良く取得することができる。
【０１３９】
更に、前記温度上昇対応量取得手段は、
前記燃料に含まれるアルコールの濃度に対応した値をアルコール濃度対応値（ＥｔＯＨ）として取得するアルコール濃度対応値取得手段（図９のルーチン）。を含み、同取得されたアルコール濃度対応値により示されるアルコール濃度が高いほど前記第２温度上昇対応量が小さくなるように同第２温度上昇対応量ΔＴｂを取得する（図８のステップ８３０）。これにより、エタノール（アルコール）濃度が変化した場合においても、触媒暖機指標値（ＴempC）をより一層精度良く取得することができる。
【０１４０】
本発明は上記実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、上記吸気弁制御装置３３は、指示信号に応答して、カムシャフトとインテークカム（図示せず）との相対回転角度（位相角度）を油圧により調整・制御する周知の構成を備え、吸気弁開弁時期及び吸気弁閉弁時期を変更することができるようになっていてもよい。同様に、上記排気弁制御装置３６は、吸気弁制御装置３３と同様な構成を備え、指示信号に応答して、エキゾーストカムシャフトとエキゾーストカム（図示せず）との相対回転角度（位相角度）を油圧により調整・制御する周知の構成を備え、排気弁開弁時期及び排気弁閉弁時期を変更することができるようになっていてもよい。
【０１４１】
更に、上記制御装置は、点火時期、バルブオーバーラップ量及び排気弁開弁時期のうちの少なくとも１つの運転制御量を、触媒暖機指標値（ＴempC）に応じて変更するように構成されていてもよい。加えて、上記制御装置は、点火時期を触媒暖機指標値（ＴempC）の変化に対して連続的に変更（触媒暖機指標値ＴempCが大きくなるほど点火時期をＭＢＴに向けて進角するように変更）してもよい。
【０１４２】
加えて、上記制御装置は、第２の温度上昇分ΔＴｂを、排ガスのエネルギーΔＵと第２テーブルMapΔＴｂとから求めていたが、最終燃料噴射量Ｆｉ、点火時期ＳＡ及び排気弁開弁時期ＥＸＯをパラメータとして基準内部エネルギーΔＵbaseを求め、その基準内部エネルギーΔＵbaseと排ガスのエネルギーΔＵとの差ｄΔＵと、テーブルMapΔＴｂ’（ｄΔＵ）とから、第２の温度上昇分ΔＴｂを求めるように構成されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１４３】
【図１】本発明の実施形態に係る制御装置が適用される内燃機関の概略図である。
【図２】（Ａ）はクランク角に対する筒内圧を、（Ｂ）はクランク角に対する「燃焼室内のガスの内部エネルギー」の変化を示したグラフである。
【図３】クランク角に対する「燃焼室内のガスの内部エネルギー」の変化を示したグラフである。
【図４】点火時期を異なる時期に設定した各場合における、クランク角に対する「燃焼室内のガスの内部エネルギー」の変化を示したグラフである。
【図５】既燃ガス量（バルブオーバーラップ量）を異なる量に設定した各場合における、クランク角に対する「燃焼室内のガスの内部エネルギー」の変化を示したグラフである。
【図６】排気弁開弁時期を異なる時期に設定した各場合における、クランク角に対する「燃焼室内のガスの内部エネルギー」の変化を示したグラフである。
【図７】図１に示したＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。
【図８】図１に示したＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。
【図９】図１に示したＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。
【図１０】クランク角に対する「（Ａ）筒内圧、（Ｂ）Ｐ・Ｖκ及び（Ｃ）内部エネルギー」の変化の様子を示した図である。
【図１１】クランク角に対する発熱相当量（熱発生量に相当する量）の変化の様子を示した図である。
【図１２】低位発熱量相当値とエタノール濃度との関係を示したグラフ（変換テーブル）である。
【図１３】点火時期と、クランク角が所定のクランク角（ＡＴＤＣ８度クランク角）であるときの燃焼割合と、機関の発生トルクと、の関係を示したグラフである。
【図１４】図１に示したＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。
【図１５】図１に示したＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。
【図１６】図１に示したＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。
【符号の説明】
【０１４４】
１０…内燃機関、２０…シリンダブロック部、２１…シリンダ、２２…ピストン、２４…クランク軸、２５…燃焼室、３０…シリンダヘッド部、３１…吸気ポート、３２…吸気弁、３３…吸気弁制御装置、３４…排気ポート、３５…排気弁、３６…排気弁制御装置、３７…点火プラグ、３８…イグナイタ、３９…インジェクタ、４０…吸気系統、４１…インテークマニホールド、４２…吸気管、４４…スロットル弁、５０…排気系統、５１…エキゾーストマニホールド、５２…エキゾーストパイプ、５３…触媒、６４…筒内圧センサ、６５…冷却水温センサ、７０…電気制御装置、７１…ＣＰＵ、７４…バックアップＲＡＭ（不揮発性メモリ）。
【図１】
2010144584.tif 000017
【図２】
2010144584.tif 000018
【図３】
2010144584.tif 000019
【図４】
2010144584.tif 000020
【図５】
2010144584.tif 000021
【図６】
2010144584.tif 000022
【図７】
2010144584.tif 000023
【図８】
2010144584.tif 000024
【図９】
2010144584.tif 000025
【図１０】
2010144584.tif 000026
【図１１】
2010144584.tif 000027
【図１２】
2010144584.tif 000028
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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