(57)【要約】【課題】  希薄燃焼運転が可能な内燃機関を燃費が更に向上するように制御することができる内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】  気筒内の混合気の空燃比をリーン空燃比とした希薄燃焼運転が可能であると共に、排気通路の排気ガスの少なくとも一部を吸気通路へ流入させる排気再循環を実施する手段を備えている内燃機関の制御装置であって、上記内燃機関の始動後の予め定めた第一の期間においては上記排気再循環を実施せずに気筒内の混合気の空燃比を理論空燃比とした運転が行われ（ステップ１０１）、同第一の期間の終了後の予め定めた第二の期間においては上記排気再循環を実施しつつ気筒内の混合気の空燃比を理論空燃比とした運転が行われ（ステップ１０５）、同第二の期間の終了後に希薄燃焼運転が行われるようにする（ステップ１０９）、内燃機関の制御装置を提供する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気筒内の混合気の空燃比をリーン空燃比とした希薄燃焼運転が可能であると共に、排気通路の排気ガスの少なくとも一部を吸気通路へ流入させる排気再循環を実施する手段を備えている内燃機関の制御装置であって、
上記内燃機関の始動後、上記希薄燃焼運転が行われる前に暖機が必要な場合には、上記排気再循環を実施しつつ気筒内の混合気の空燃比を理論空燃比とした運転を行うようにする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
気筒内の混合気の空燃比をリーン空燃比とした希薄燃焼運転が可能であると共に、排気通路の排気ガスの少なくとも一部を吸気通路へ流入させる排気再循環を実施する手段を備えている内燃機関の制御装置であって、
上記内燃機関の始動後の予め定めた第一の期間においては上記排気再循環を実施せずに気筒内の混合気の空燃比を理論空燃比とした運転が行われ、該第一の期間の終了後の予め定めた第二の期間においては上記排気再循環を実施しつつ気筒内の混合気の空燃比を理論空燃比とした運転が行われ、該第二の期間の終了後に希薄燃焼運転が行われるようにする、内燃機関の制御装置。
【請求項３】
上記第一の期間と第二の期間の少なくとも一方の終了が、上記内燃機関の暖機状態に応じて決定されることを特徴とする、請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
上記内燃機関の暖機状態が、機関冷却水温度と吸気ポート内壁面温度の少なくとも一方を基準に判定される、請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
少なくとも上記第二の期間の終了が、機関冷却水温度と吸気ポート内壁面温度の少なくとも一方を基準に決定される、請求項４に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
上記第一の期間は、機関冷却水温度が予め定めた基準冷却水温度以上となった時に終了され、上記第二の期間は、吸気ポート内壁面温度が予め定めた基準内壁面温度以上となった時に終了される、請求項４に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
上記第二の期間は、外気温度が低いほど長くされる、請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
点火時期の遅角制御を実施する手段を更に備えていると共に、
上記排気再循環を実施する手段は、排気通路と吸気通路とを連通させる排気再循環通路と、該排気再循環通路を通る排気ガスの流量を調整する制御弁とを有していて、
上記排気再循環を実施しつつ気筒内の混合気の空燃比を理論空燃比とした運転を行う時に上記遅角制御が実施される場合には、点火時期の遅角量が多いほど上記排気再循環通路を通る排気ガスの流量が少なくされる、請求項１から７の何れか一項に記載の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、内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等に搭載される内燃機関として、酸素過剰状態の混合気（所謂、リーン空燃比の混合気）の燃焼を可能とした内燃機関、すなわち希薄燃焼式内燃機関（リーンバーンエンジン）が公知である（例えば、特許文献１参照）。このような内燃機関では、上記リーン空燃比の混合気を燃焼させて（すなわち、希薄燃焼を行って）機関を運転することにより燃費の向上が図られる。
【０００３】
したがって、上記のような内燃機関においては出来るだけ希薄燃焼を行って機関を運転するようにすることが望ましいのであるが、機関の冷間始動時においては、充分に暖機される前に希薄燃焼を行おうとすると吸入空気の温度が低いこと等が原因で燃焼が悪化し、その結果としてトルク変動を生じてしまう場合がある。このため、従来、冷間始動時には最初は混合気の空燃比を理論空燃比として機関を運転するようにし、その後充分に暖機が行われたと判定された時点で希薄燃焼による機関運転（すなわち、希薄燃焼運転）に切り替えるようにしている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１８０８８５号公報
【特許文献２】特開２００３−３０１７３８号公報
【特許文献３】特開平１０−２７４９８７号公報
【特許文献４】特開平８−２８３１１号公報
【特許文献５】特開平１１−２００９０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、この場合、希薄燃焼運転への切り替えまでは燃費の向上効果が得られないため、上記切り替えまでの時間が長くなると燃費の向上効果が低減してしまう恐れがある。本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、その目的は、希薄燃焼運転が可能な内燃機関を燃費が更に向上するように制御することができる内燃機関の制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に記載された内燃機関の制御装置を提供する。
【０００７】
請求項１に記載の発明は、気筒内の混合気の空燃比をリーン空燃比とした希薄燃焼運転が可能であると共に、排気通路の排気ガスの少なくとも一部を吸気通路へ流入させる排気再循環を実施する手段を備えている内燃機関の制御装置であって、上記内燃機関の始動後、上記希薄燃焼運転が行われる前に暖機が必要な場合には、上記排気再循環を実施しつつ気筒内の混合気の空燃比を理論空燃比とした運転を行うようにする内燃機関の制御装置を提供する。
【０００８】
上記希薄燃焼運転が可能な内燃機関では、燃費向上の観点からは出来るだけ希薄燃焼運転を行うようにすることが望ましい。しかしながら、冷間始動時等において充分に暖機される前に希薄燃焼運転を行おうとすると燃焼が悪化し、その結果としてトルク変動を生じてしまう場合がある。このため、従来、冷間始動時には最初は混合気の空燃比を理論空燃比として機関を運転するようにし、その後充分に暖機が行われたと判定された時点で希薄燃焼運転に切り替えるようにしているのであるが、ただ単に混合気の空燃比を理論空燃比として機関を運転するだけでは暖機に時間がかかり、燃費向上効果が低減されてしまう場合がある。
【０００９】
これに対し、請求項１に記載の発明では、上記内燃機関の始動後、上記希薄燃焼運転が行われる前に暖機が必要な場合には、上記排気再循環を実施しつつ気筒内の混合気の空燃比を理論空燃比とした運転が行われるようになっている。一般に上記排気再循環を実施すると燃焼の悪化が生じやすくなるが、ここでは、気筒内の混合気の空燃比が理論空燃比とされるので上記排気再循環を実施しても燃焼の悪化を生ずる可能性は低くなる。そして、上記排気再循環が実施されると、外気よりも暖かい排気ガスが吸気通路に流入させられるので暖機を促進することができる。
【００１０】
この結果、希薄燃焼運転を開始する時期は、従来に比べて（すなわち、機関始動から希薄燃焼運転を開始するまでの間、上記排気再循環を実施せずに気筒内の混合気の空燃比を理論空燃比とした運転を行う場合に比べて）、早くすることができる。そしてこれにより、燃費を向上することが可能となる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、気筒内の混合気の空燃比をリーン空燃比とした希薄燃焼運転が可能であると共に、排気通路の排気ガスの少なくとも一部を吸気通路へ流入させる排気再循環を実施する手段を備えている内燃機関の制御装置であって、上記内燃機関の始動後の予め定めた第一の期間においては上記排気再循環を実施せずに気筒内の混合気の空燃比を理論空燃比とした運転が行われ、該第一の期間の終了後の予め定めた第二の期間においては上記排気再循環を実施しつつ気筒内の混合気の空燃比を理論空燃比とした運転が行われ、該第二の期間の終了後に希薄燃焼運転が行われるようにする、内燃機関の制御装置を提供する。
【００１２】
請求項２に記載の発明のようにすれば、機関の燃焼を悪化させずに暖機を促進することが出来るので、機関の始動後より早い時期に上記希薄燃焼運転への切り替えが可能となり、その結果として燃費を更に向上することができる。
【００１３】
すなわち、請求項２に記載の発明では、上記内燃機関の始動後の予め定めた第一の期間においては上記排気再循環を実施せずに気筒内の混合気の空燃比を理論空燃比とした運転が行われるようになっている。つまり、機関始動直後においては機関が冷間状態にあって燃焼の悪化が生じやすいので、燃焼悪化要因となり得る上記排気再循環を実施せず、また気筒内の混合気の空燃比も理論空燃比として、燃焼の悪化が生じるのを抑制するようになっている。
【００１４】
また、上記第一の期間の終了後の予め定めた第二の期間においては上記排気再循環を実施しつつ気筒内の混合気の空燃比を理論空燃比とした運転が行われるようになっている。上述したように上記排気再循環を実施すると燃焼の悪化が生じやすくなるが、ここでは気筒内の混合気の空燃比が理論空燃比とされる上に、上記第一の期間の終了後であるため機関はある程度暖められており、上記排気再循環を実施しても燃焼の悪化が生じ難くされている。そして、上記排気再循環が実施されると、外気よりも暖かい排気ガスが吸気通路に流入させられるので暖機を促進することができる。
【００１５】
この結果、上記第二の期間を終了して希薄燃焼運転を開始する時期は、従来に比べて（すなわち、機関始動から希薄燃焼運転を開始するまでの間、上記排気再循環を実施せずに気筒内の混合気の空燃比を理論空燃比とした運転を行う場合に比べて）、早くすることができる。そしてこれにより、燃費を向上することが可能となる。
【００１６】
請求項３に記載の発明では請求項２に記載の発明において、上記第一の期間と第二の期間の少なくとも一方の終了が、上記内燃機関の暖機状態に応じて決定されるようになっている。
請求項３に記載の発明のようにして上記期間の終了を上記内燃機関の暖機状態に応じて決定するようにすると、運転の切り替えを適切な時期に行わせるようにすることができる。
【００１７】
請求項４に記載の発明では請求項３に記載の発明において、上記内燃機関の暖機状態が、機関冷却水温度と吸気ポート内壁面温度の少なくとも一方を基準に判定されるようになっている。
請求項４に記載の発明のようにすることによって、上記内燃機関の暖機状態が容易且つ正確に判定することができる。
【００１８】
請求項５に記載の発明では請求項４に記載の発明において、少なくとも上記第二の期間の終了が、機関冷却水温度と吸気ポート内壁面温度の少なくとも一方を基準に決定されるようになっている。
【００１９】
請求項５に記載の発明のようにすることにより、少なくとも上記第二の期間の終了が暖機状態に応じて決定されるようになる。そしてこれにより、上記希薄燃焼運転への切り替えを適切な時期に行わせるようにすることができる。
【００２０】
請求項６に記載の発明では請求項４に記載の発明において、上記第一の期間は、機関冷却水温度が予め定めた基準冷却水温度以上となった時に終了され、上記第二の期間は、吸気ポート内壁面温度が予め定めた基準内壁面温度以上となった時に終了されるようになっている。
【００２１】
請求項６に記載の発明のようにすると、上記第一の期間及び上記第二の期間の終了が暖機状態に応じて決定されるようになる。そしてこの結果、上記希薄燃焼運転への切り替えを適切な時期に行わせるようにすることができる。
【００２２】
そして、特に請求項６に記載の発明では、上記第二の期間は、吸気ポート内壁面温度が予め定めた基準内壁面温度以上となった時に終了されるようになっている。また、燃料が吸気ポート内へ噴射される内燃機関の場合には、吸気ポート内壁面の温度が低い時には同内壁面に付着する燃料量が増加する傾向があり、このことも燃焼の悪化や、それに伴うトルク変動の発生の一因となる。したがって、このような内燃機関を制御する場合においては、請求項６に記載の発明のようにして上記基準内壁面温度を適切に設定すれば、上記希薄燃焼運転への切り替えをより適切な時期に行わせて燃焼の悪化が生ずるのをより確実に抑制することができる。
【００２３】
請求項７に記載の発明では請求項２に記載の発明において、上記第二の期間は、外気温度が低いほど長くされるようになっている。
外気温度が低いほど、暖機に要する時間は長くなる。したがって、請求項７に記載の発明のように、外気温度が低いほど上記排気再循環を実施しつつ気筒内の混合気の空燃比を理論空燃比とした運転が行われる上記第二の期間を長くすることにより、上記希薄燃焼運転への切り替えを適切な時期に行わせて燃焼の悪化が生ずるのを抑制することができる。
【００２４】
請求項８に記載の発明では請求項１から７の何れか一項に記載の発明において、点火時期の遅角制御を実施する手段を更に備えていると共に、上記排気再循環を実施する手段は、排気通路と吸気通路とを連通させる排気再循環通路と、該排気再循環通路を通る排気ガスの流量を調整する制御弁とを有していて、上記排気再循環を実施しつつ気筒内の混合気の空燃比を理論空燃比とした運転を行う時に上記遅角制御が実施される場合には、点火時期の遅角量が多いほど上記排気再循環通路を通る排気ガスの流量が少なくされるようになっている。
【００２５】
一般に点火時期を遅角すると燃焼が不安定になり、燃焼の悪化が生じやすくなる。そして、この傾向は点火時期の遅角量が多いほど顕著になる。また、上記排気再循環を実施する場合において再循環される排気ガス量が多いほど燃焼の悪化は生じやすくなる（つまり換言すれば、再循環される排気ガス量が少ないほど燃焼の悪化は生じ難くなる）。したがって、請求項８に記載の発明のように、点火時期の遅角量が多いほど上記排気再循環通路を通る排気ガスの流量を少なくすることにより、上記排気再循環を実施しつつ気筒内の混合気の空燃比を理論空燃比とした運転を行う時に燃焼が悪化するのを抑制することができる。
【発明の効果】
【００２６】
各請求項に記載の発明は、希薄燃焼が可能な内燃機関を燃費が更に向上するように制御することができるという共通の効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態の内燃機関の制御装置を適用した内燃機関の全体構成を示す説明図である。なお、図示した内燃機関は、ポート噴射タイプのガソリンエンジンであるが、本発明は、例えば、直噴タイプ（燃焼室に燃料を直接噴射するタイプ）のガソリンエンジンにも適用可能である。
【００２８】
図１において、１は機関本体、２はシリンダブロック、３はシリンダヘッド、４はピストン、５は燃焼室、６は燃料噴射弁、６ａは点火栓、７は吸気弁、８は吸気ポート、９は排気弁、１０は排気ポートを示している。シリンダブロック２には内燃機関を冷却するための冷却水の温度Ｔｃを検出する冷却水温センサ１４が取り付けられている。
【００２９】
吸気ポート８は吸気枝管１１を介してサージタンク１２に接続されている。サージタンク１２は吸気管１３を介してエアクリーナ１８へと連結される。吸気管１３内には、ステップモータ１９によって駆動されるスロットル弁２０が配置される。また、スロットル弁２０上流の吸気管１３には、燃焼室５に吸入される空気（吸気）の流量を検出するためのエアーフローメータ２１が配置される。
【００３０】
一方、排気ポート１０は、排気枝管２２及び排気管２４を介して触媒２５を内蔵したケーシング２６へと連結される。排気枝管２２には、空燃比センサ２７ａが取り付けられている。一方、ケーシング下流の排気管２８にも、空燃比センサ２７ｂが取り付けられている。
【００３１】
また、図１に示されているように、上記排気管２４と吸気管１３のスロットル弁２０より下流側の部分とが排気再循環通路２９を介して互いに連結される。排気再循環通路２９内には、ステップモータ３０によって駆動される排気再循環制御弁３１が配置される。そして、これら排気再循環通路２９と排気再循環制御弁３１とによって排気通路の排気ガスの一部を吸気通路へ流入させる排気再循環（以下、ＥＧＲ）を実施することができる。また、ＥＧＲ制御弁３１を制御することによってＥＧＲ通路２９を通る排気ガスの流量を調整することができる。すなわち、再循環させる排気ガスの量を調整することができる。一方、燃料噴射弁６は燃料供給管３３を介して燃料ポンプ３５に接続されている。
【００３２】
電子制御ユニット４０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス４１により互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）４２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）４３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）４４、入力ポート４５、および、出力ポート４６を具備する。冷却水温センサ１４、エアーフローメータ２１、及び、空燃比センサ２７ａ、２７ｂの出力信号は、それぞれ、対応するＡＤ変換器４７を介して入力ポート４５に入力される。
【００３３】
アクセルペダル５０には、その踏込量に比例した出力電圧を発生するトルクセンサ５１が接続される。トルクセンサ５１の出力電圧は対応するＡＤ変換器４７を介して入力ポート４５に入力される。また、入力ポート４５にはクランクシャフトが、例えば、１５°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ５２が接続される。一方、出力ポート４６は対応する駆動回路４８を介して燃料噴射弁６、点火栓６ａ、スロットル弁制御用ステップモータ１９、及び、ＥＧＲ制御弁制御用ステップモータ３０に接続され、これらの作動は電子制御ユニット４０によって制御される。
【００３４】
そして、図１に示した内燃機関は、酸素過剰状態の混合気（所謂、リーン空燃比の混合気）の燃焼を可能とした内燃機関、すなわち希薄燃焼式内燃機関（リーンバーンエンジン）である。したがって、リーン空燃比の混合気を燃焼させて（すなわち、希薄燃焼を行って）運転することが可能であり、また、そうすることによって燃費の向上を図ることができる。
【００３５】
ところで、上記のような希薄燃焼式内燃機関においては、出来るだけ希薄燃焼を行って機関を運転するようにして燃費の向上を図るようにすることが望ましい。しかしながら、機関の冷間始動時等において、充分に暖機される前に希薄燃焼を行おうとすると吸入空気の温度が低いこと等が原因で燃焼が悪化し、その結果としてトルク変動を生じてしまう場合がある。特に、本実施形態の場合のように燃料が吸気ポート８内へ噴射される場合には、吸気ポート８の内壁面の温度が低い冷間始動時には同内壁面に付着する燃料量が増加する傾向があり、このことも燃焼の悪化や、それに伴うトルク変動の発生の一因となる。
【００３６】
そして以上のようなことから、従来は、冷間始動時には最初は混合気の空燃比を理論空燃比として機関を運転するようにし、その後充分に暖機が行われたと判定された時点で希薄燃焼による機関運転（すなわち、希薄燃焼運転）に切り替えるようにしている。
【００３７】
ところが、この場合、希薄燃焼運転への切り替えまでは燃費の向上効果が得られないため、ただ単に混合気の空燃比を理論空燃比として機関を運転して暖機に時間がかかると、上記切り替えまでの時間が長くなって燃費の向上効果が低減してしまう恐れがある。そこで、本実施形態では、機関の始動時において以下で説明するような制御を行って暖機を促進し、機関の始動後より早い時期に上記希薄燃焼運転への切り替えが可能となるようにして燃費を更に向上できるようにしている。
【００３８】
図２は、本実施形態において機関始動時に実施される制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。この制御ルーチンは機関の始動と共にスタートされる。本制御ルーチンがスタートすると、まずステップ１０１において上記ＥＧＲを実施せずに気筒内の混合気の空燃比を理論空燃比とした運転が行われる。そして、ステップ１０３に進み、予め定めた第一の期間が終了したか否か、すなわち、機関の始動後、予め定めた第一の期間が経過したか否かが判定される。
【００３９】
ステップ１０３において上記第一の期間がまだ終了していないと判定された場合には、ステップ１０１に戻り、上記ＥＧＲを実施しないで気筒内の混合気の空燃比を理論空燃比とした運転が継続される。一方、ステップ１０３において上記第一の期間が終了したと判定された場合には、ステップ１０５に進み、上記ＥＧＲを実施しつつ気筒内の混合気の空燃比を理論空燃比とした運転が行われる。
【００４０】
続くステップ１０７においては、上記第一の期間の終了後の予め定めた第二の期間が終了したか否か、すなわち、上記第一の期間の終了後、予め定めた第二の期間が経過したか否かが判定される。ステップ１０７において上記第二の期間がまだ終了していないと判定された場合には、ステップ１０５に戻り、上記ＥＧＲを実施しつつ気筒内の混合気の空燃比を理論空燃比とした運転が継続される。一方、ステップ１０７において上記第二の期間が終了したと判定された場合には、ステップ１０９に進み、上記希薄燃焼運転が開始されて本制御ルーチンが終了される。
【００４１】
以上のように、本実施形態では、内燃機関の始動後の予め定めた第一の期間においては上記ＥＧＲを実施せずに気筒内の混合気の空燃比を理論空燃比とした運転が行われ、同第一の期間の終了後の予め定めた第二の期間においては上記ＥＧＲを実施しつつ気筒内の混合気の空燃比を理論空燃比とした運転が行われ、同第二の期間の終了後に希薄燃焼運転が行われるようになっている。
【００４２】
ここで、上記内燃機関の始動後の予め定めた第一の期間においては上記ＥＧＲを実施せずに気筒内の混合気の空燃比を理論空燃比とした運転が行われるようになっているが、これは、機関が冷間状態にあって燃焼の悪化の生じやすい機関始動直後においては、燃焼悪化要因となり得る上記ＥＧＲを実施せず、また気筒内の混合気の空燃比も理論空燃比として、燃焼の悪化が生じるのを抑制するためである。
【００４３】
また、上記第一の期間の終了後の予め定めた第二の期間においては上記ＥＧＲを実施しつつ気筒内の混合気の空燃比を理論空燃比とした運転が行われるようになっているが、これは、外気よりも暖かい排気ガスを吸気通路に流入させて暖機を促進するためである。この第二の期間では上記ＥＧＲが実施されるが、上記第一の期間の終了後であるため機関はある程度暖められており、また、気筒内の混合気の空燃比が理論空燃比とされるので上記ＥＧＲを実施しても燃焼の悪化を生ずる可能性は低く抑えることができる。
【００４４】
そして、以上のようなことから、本実施形態によれば機関の燃焼を悪化させずに暖機を促進することができる。そしてこれにより、上記第二の期間を終了して希薄燃焼運転を開始する時期を従来に比べて（すなわち、機関始動から希薄燃焼運転を開始するまでの間、上記ＥＧＲを実施せずに気筒内の混合気の空燃比を理論空燃比とした運転を行う場合に比べて）早くすることができ、その結果燃費を向上することが可能となる。
【００４５】
また、以上の説明からも明らかであるように、上記第一の期間は、上記ＥＧＲを実施せずに気筒内の混合気の空燃比を理論空燃比とした運転が継続される期間であり、また、このような運転をその期間継続することによって上記ＥＧＲを実施するようにしても燃焼の悪化が生じなくなる程度に暖機がなされる期間である。上記第一の期間は、このような趣旨に基づいて実験等により定められた所定時間Ｓ１とされ得る。すなわち、この場合、機関の始動後、上記所定時間Ｓ１が経過した時に上記第一の期間が終了したとされる。
【００４６】
あるいは、機関冷却水の温度Ｔｃを基準として、同温度Ｔｃが予め定めた基準冷却水温度Ｔｃ１となった時に上記第一の期間が終了したと判定するようにしても良い。すなわち、この場合には上記第一の期間の終了が内燃機関の暖機状態に応じて決定され、その内燃機関の暖機状態が機関冷却水温度Ｔｃを基準に判定されていると言える。更に、吸気ポート８の内壁面の温度Ｔｗを基準として、同温度Ｔｗが予め定めた基準内壁面温度Ｔｗ１以上となった時に上記第一の期間が終了したと判定するようにしても良い。この場合には上記第一の期間の終了が内燃機関の暖機状態に応じて決定され、その内燃機関の暖機状態が吸気ポート内壁面温度Ｔｗを基準に判定されていると言える。なお、吸気ポート内壁面温度Ｔｗを基準とする場合には、吸気ポート８に温度センサを設けて上記内壁面温度Ｔｗを直接検出するようにしても良いが、吸気ポート内壁面温度Ｔｗと機関冷却水温度Ｔｃとの関係（例えば、機関冷却水温度ＴｃがＴｃ１である時には吸気ポート内壁面温度ＴｗはＴｗ１である等）を予め求めておき、機関冷却水温度Ｔｃに基づいて吸気ポート内壁面温度Ｔｗを推定するようにしても良い。
【００４７】
また、上記第二の期間は、上記ＥＧＲを実施しつつ気筒内の混合気の空燃比を理論空燃比とした運転が継続される期間であり、また、このような運転をその期間継続することによって上記希薄燃焼運転を実施するようにしても燃焼の悪化が生じなくなる程度に暖機がなされる期間である。上記第二の期間は、このような趣旨に基づいて実験等により定められた所定時間Ｓ２とされ得る。すなわち、この場合、上記第一の期間の終了後、上記所定時間Ｓ２が経過した時に上記第二の期間が終了したとされる。
【００４８】
あるいは、上述した第一の期間の場合と同様に、機関冷却水の温度Ｔｃを基準として、同温度Ｔｃが予め定めた基準冷却水温度Ｔｃ２以上となった時に上記第二の期間が終了したと判定するようにしても良い。この場合には上記第二の期間の終了が内燃機関の暖機状態に応じて決定され、その内燃機関の暖機状態が機関冷却水温度Ｔｃを基準に判定されていると言える。更に、吸気ポート８の内壁面の温度Ｔｗを基準として、同温度Ｔｗが予め定めた基準内壁面温度Ｔｗ２以上となった時に上記第二の期間が終了したと判定するようにしても良い。この場合には、上記第二の期間の終了が内燃機関の暖機状態に応じて決定され、その内燃機関の暖機状態が吸気ポート内壁面温度Ｔｗを基準に判定されていると言える。また、この場合には上述したように、吸気ポート８に温度センサを設けて上記内壁面温度Ｔｗを直接検出するようにしても良いが、吸気ポート内壁面温度Ｔｗと機関冷却水温度Ｔｃとの関係を予め求めておき、機関冷却水温度Ｔｃに基づいて吸気ポート内壁面温度Ｔｗを推定するようにしても良い。
【００４９】
上記第一の期間や第二の期間の終了を上記機関冷却水温度Ｔｃや吸気ポート内壁面温度Ｔｗを基準にして決定するようにすると、上記第一の期間や第二の期間の終了が機関の暖機状態に応じて決定されるようになる。換言すれば、上述したＥＧＲを実施しつつ気筒内の混合気の空燃比を理論空燃比とした運転へ切り替える時期や上記希薄燃焼運転へ切り替える時期が機関の暖機状態に応じて決定されるようになる。そしてこの結果、これらの運転の切り替えを燃焼の悪化の生じない適切な時期に行わせるようにすることができる。
【００５０】
また上述したように、本実施形態の場合のように燃料が吸気ポート８内へ噴射される場合には、吸気ポート内壁面の温度が低い時には同内壁面に付着する燃料量が増加する傾向があり、このことも燃焼の悪化や、それに伴うトルク変動の発生の一因となる。したがって、このような内燃機関を制御する場合において、上記第一の期間や第二の期間の終了を上記吸気ポート内壁面温度Ｔｗを基準にして決定するようにすれば、上記基準内壁面温度Ｔｗ１、Ｔｗ２を適切に設定することにより、上述した運転の切り替えをより適切な時期に行わせて燃焼の悪化が生ずるのをより確実に抑制することができる。
【００５１】
一方、上記第一の期間や第二の期間の終了を時間（経過時間）を基準にして決定する場合には、外気温度が低いほど上記第一の期間や第二の期間を長くするようにしても良い。この場合、例えば上述した所定時間Ｓ１やＳ２が外気温度が低いほど長くされる。外気温度が低いほど、暖機に要する時間は長くなるので、このようにすることによって上述した運転の切り替えを適切な時期に行わせて燃焼の悪化が生ずるのを抑制することができる。
【００５２】
なお、上記第一の期間や第二の期間の終了を上記機関冷却水温度Ｔｃや吸気ポート内壁面温度Ｔｗを基準にして決定する場合には、通常、外気温度が低いほど上記第一の期間や第二の期間が長くなる。
【００５３】
図３は、上述したような図２の制御ルーチンで示される始動時制御を実施した場合のＥＧＲ制御弁開度θｅ、空燃比Ａ／Ｆ、吸気ポート内壁面温度Ｔｗ、機関冷却水温度Ｔｃの経時変化の一例である（この場合の経時変化は実線で示されている）。この例では、機関冷却水温度Ｔｃが基準冷却水温度Ｔｃ１以上となった時に上記第一の期間が終了され、吸気ポート内壁面温度Ｔｗが基準内壁面温度Ｔｗ２以上となった時に上記第二の期間が終了されるようになっている。より詳細には、機関冷却水温度Ｔｃが温度Ｔｃ２である時に吸気ポート内壁面温度Ｔｗが上記温度Ｔｗ２になることが予め実験等により確認されており、実際には機関冷却水温度Ｔｃが上記温度Ｔｃ２以上となった時に、吸気ポート内壁面温度Ｔｗが基準内壁面温度Ｔｗ２以上となったとされて上記第二の期間が終了されるようになっている。
【００５４】
時刻ｔ０に機関が始動されると機関冷却水温度Ｔｃは次第に上昇して時刻ｔ１において基準冷却水温度Ｔｃ１に到達し、上記第一の期間が終了する。すなわち、時刻ｔ０から時刻ｔ１までが上記第一の期間である。図３に示されているように、この間はＥＧＲ制御弁３１を閉じた状態で（すなわち、上記ＥＧＲを実施せずに）、気筒内の混合気の空燃比Ａ／Ｆを理論空燃比とした運転が実施されている。
【００５５】
時刻ｔ１になると、ＥＧＲ制御弁３１が開き始める。すなわち上記ＥＧＲが開始される。これにより暖機が促進され、特に吸気ポート内壁面温度Ｔｗの上昇が促進される。時刻ｔ２において機関冷却水温度Ｔｃが温度Ｔｃ２に到達し、これによって吸気ポート内壁面温度Ｔｗが基準内壁面温度Ｔｗ２になったとされて上記第二の期間が終了する。すなわち、時刻ｔ１から時刻ｔ２までが上記第二の期間である。図３に示されているようにこの例では、この間、ＥＧＲ制御弁３１の開度θｅが次第に大きくされ、上記ＥＧＲが実施されている。また、気筒内の混合気の空燃比Ａ／Ｆは理論空燃比とされて運転が実施されている。
【００５６】
時刻ｔ２になると上記第二の期間が終了し、上記空燃比Ａ／Ｆが増大せしめられて希薄燃焼運転に切り替えられる。図３に示されているようにこの例では、時刻ｔ２に希薄燃焼運転に切り替えられるとＥＧＲ制御弁３１が閉じられ、上記ＥＧＲが停止されるようになっている。
【００５７】
また図３には、従来の制御が行われた場合（すなわち、機関始動から希薄燃焼運転を開始するまでの間、上記ＥＧＲを実施せずに気筒内の混合気の空燃比を理論空燃比とした運転を行う場合）が点線で示されている（実線と点線が重なる部分については実線のみが示されている）。この例では従来の制御が実施された場合、時刻ｔ３において吸気ポート内壁面温度Ｔｗが上記基準内壁面温度Ｔｗ２となり（すなわち、機関冷却水温度Ｔｃが対応する基準冷却水温度Ｔｃ３となり）、希薄燃焼運転への切り替えが行われている。
【００５８】
なお、機関冷却水温度Ｔｃの経時変化は、従来の制御が実施された場合と上述したような図２の制御ルーチンで示される始動時制御が実施された場合とでほぼ同じことから、これらの各場合において吸気ポート内壁面温度Ｔｗと機関冷却水温度Ｔｃとの関係は異なっている。つまり、図３の例では、上述したような図２の制御ルーチンで示される始動時制御が実施された場合には、機関冷却水温度Ｔｃが上記温度Ｔｃ２である時に吸気ポート内壁面温度Ｔｗが上記温度Ｔｗ２であるが、従来の制御が実施された場合には、機関冷却水温度Ｔｃが上記温度Ｔｃ３である時に吸気ポート内壁面温度Ｔｗが上記温度Ｔｗ２である。
【００５９】
上述したように、図３に示されている例では従来の制御が実施された場合には時刻ｔ３において希薄燃焼運転への切り替えが行われる。これに対して、上述したような図２の制御ルーチンで示される始動時制御が実施された場合には、時刻ｔ２において希薄燃焼運転への切り替えが行われる。つまり、上述したような図２の制御ルーチンで示される始動時制御が実施された場合には、従来の制御が実施された場合に比べて時刻ｔ２とｔ３の時間差の分だけ早期に希薄燃焼運転への切り替えを行うことができる。そしてその結果、燃費の向上を図ることができる。
【００６０】
なお、他の実施形態では、例えば機関始動時の機関冷却水温度Ｔｃが上記基準冷却水温度Ｔｃ１未満であること（もしくは、機関始動時の吸気ポート内壁面温度Ｔｗが上記基準内壁面温度Ｔｗ１未満であること）を上記第一の期間の設定条件とし、この設定条件が成立しない場合には、上記第一の期間が設定されないようになっていても良い。すなわち、この場合には、機関始動時の機関冷却水温度Ｔｃが上記基準冷却水温度Ｔｃ１以上である場合（もしくは、機関始動時の吸気ポート内壁面温度Ｔｗが上記基準内壁面温度Ｔｗ１以上である場合）には、上記ＥＧＲを実施せずに気筒内の混合気の空燃比を理論空燃比とした運転が行われず、機関始動直後に上記ＥＧＲを実施しつつ気筒内の混合気の空燃比を理論空燃比とした運転が行われる。
【００６１】
更に、例えば、機関始動時の吸気ポート内壁面温度Ｔｗが上記基準内壁面温度Ｔｗ２未満であることを上記第二の期間の設定条件とし、この設定条件が成立しない場合には、上記第二の期間が設定されないようになっていても良い。すなわち、この場合には、機関始動時の吸気ポート内壁面温度Ｔｗが上記基準内壁面温度Ｔｗ２以上である場合には、上記ＥＧＲを実施しつつ気筒内の混合気の空燃比を理論空燃比とした運転が行われず、機関始動直後に希薄燃焼運転が行われる。換言すれば、この実施形態では、上記内燃機関の始動後、上記希薄燃焼運転が行われる前に暖機が必要な場合には、上記排気再循環を実施しつつ気筒内の混合気の空燃比を理論空燃比とした運転を行うようになっている。
【００６２】
上記第一の期間の設定条件及び第二の期間の設定条件を考慮した場合の始動時制御の制御ルーチンを示すフローチャートを図４に示す。これまでの説明から理解されると思われるので、このフローチャートで示される制御ルーチンについての詳細な説明は省略するが、この制御ルーチンは図２に示された制御ルーチンと同様、機関の始動と共にスタートされる。
【００６３】
また、本制御ルーチンがスタートすると、まずステップ２００において上記第一の期間の設定条件が成立しているか否かが判定され、上記第一の期間の設定条件が成立していると判定された場合にはステップ２０１に進み、上記第一の期間の設定条件が成立していないと判定された場合にはステップ２０４に進むようになっている。そして、ステップ２０４に進んだ場合には、そこで上記第二の期間の設定条件が成立しているか否かが判定され、上記第二の期間の設定条件が成立していると判定された場合にはステップ２０５に進み、上記第二の期間の設定条件が成立していないと判定された場合にはステップ２０９に進むようになっている。なお、本制御ルーチンのステップ２０１、２０３、２０５、２０７、２０９における制御は、それぞれ図２に示された制御ルーチンのステップ１０１、１０３、１０５、１０７、１０９における制御と同様である。
【００６４】
次に本発明の更に他の実施形態について説明する。この実施形態は図１に示したような構成において実施され得るもので、上述した実施形態と共通する部分を多く有しており、それら共通する部分については原則として説明を省略する。
【００６５】
本実施形態では、排気系に設けられた触媒２５を迅速に昇温して活性化させるために機関の始動後に点火時期の遅角制御が実施されるようになっている。このような点火時期の遅角制御が実施されると、一般に燃焼が不安定になり、燃焼の悪化が生じやすくなる。そして、この傾向は点火時期の遅角量が多いほど顕著になる。一方、上記ＥＧＲを実施する場合においては、再循環される排気ガス量が多いほど燃焼の悪化は生じやすくなる（つまり換言すれば、再循環される排気ガス量が少ないほど燃焼の悪化は生じ難くなる）。
【００６６】
このようなことから、本実施形態では上述した制御（すなわち、図２や図４の制御ルーチンで示されるような制御）を実施する場合に、上記ＥＧＲを実施しつつ気筒内の混合気の空燃比を理論空燃比とした運転が行われる時に上記遅角制御が実施される場合には、点火時期の遅角量が多いほど再循環される排気ガス量が少なくされるようになっている。そして、このようにすることで上記ＥＧＲを実施しつつ気筒内の混合気の空燃比を理論空燃比とした運転を行う時に燃焼が悪化するのを抑制することができる。
【００６７】
図５は、本実施形態において、再循環される排気ガス量を点火時期の遅角量に応じて調整するために実施される制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。この制御ルーチンによる制御は、上記ＥＧＲを実施しながらの気筒内の混合気の空燃比を理論空燃比とした運転が開始される時にスタートされ、同運転が終了される時にストップされる。すなわち、図２の制御ルーチンのステップ１０５の制御及び図４の制御ルーチンのステップ２０５の制御が実施されている間だけ実施される。
【００６８】
本制御ルーチンがスタートすると、まずステップ３０１において上記点火時期の遅角制御が実施されているか否かが判定される。ステップ３０１において上記点火時期遅角制御の実施中ではないと判定された場合には本制御ルーチンは一旦終了し再度始めから繰り返される。一方、上記点火時期遅角制御の実施中であると判定された場合にはステップ３０３に進む。
【００６９】
ステップ３０３では、上記点火時期遅角制御における点火時期遅角量に応じてＥＧＲ制御弁開度θｅの補正量θｅｃが算出される。ここで、この補正量θｅｃは、点火時期遅角量とそれに応じた適切な補正量θｅｃとの関係を予め求めてマップにしておき、これに基づいて求めるようにする。なお、本実施形態では点火時期遅角量が多いほど、補正量θｅｃは大きくなるようになっている。
【００７０】
ステップ３０３で上記補正量θｅｃが算出されるとステップ３０５に進む。ステップ３０５では、補正後のＥＧＲ制御弁開度θｏｃが算出される。ここで、この補正後のＥＧＲ制御弁開度θｏｃは、点火時期の遅角が行われていない場合のＥＧＲ制御弁開度θｅｂから上記補正量θｅｃを減算することによって求められる（θｏｃ＝θｅｂ−θｅｃ）。
【００７１】
ステップ３０５で上記補正後のＥＧＲ制御弁開度θｏｃが算出されるとステップ３０７に進み、ＥＧＲ制御弁開度θｅが上記開度θｏｃに制御されて本制御ルーチンは一旦終了する（その後、再度始めから繰り返される）。
【００７２】
以上の説明から明らかなように、この制御ルーチンによる制御を実施すると、点火時期の遅角量が多いほど上記排気再循環通路を通る排気ガスの流量が少なくされる（すなわち、再循環される排気ガス量が少なくされる）。そして、このようにすることで上記ＥＧＲを実施しつつ気筒内の混合気の空燃比を理論空燃比とした運転を行う時に燃焼が悪化するのを抑制することができる。
【００７３】
なお、別の実施形態では上記点火時期遅角制御における点火時期遅角量に応じてＥＧＲ制御弁開度θｅの補正係数θｅｋを求めるようにし、この補正係数θｅｋを上記点火時期の遅角が行われていない場合のＥＧＲ制御弁開度θｅｂに乗算して上記補正後ＥＧＲ制御弁開度θｏｃを求めるようにしても良い（θｏｃ＝θｅｂ・θｅｋ）。この場合、上記補正係数θｅｋは、点火時期遅角量とそれに応じた適切な補正係数θｅｋとの関係を予め求めてマップにしておき、これに基づいて求めるようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】図１は、本発明の一実施形態の内燃機関の制御装置を適用した内燃機関の全体構成を示す説明図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態の内燃機関の制御装置において機関始動時に実施される制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図３】図３は、図２の制御ルーチンで示される制御を実施した場合のＥＧＲ制御弁開度θｅ、空燃比Ａ／Ｆ、吸気ポート内壁面温度Ｔｗ、機関冷却水温度Ｔｃの経時変化の一例を示している。
【図４】図４は、本発明の他の実施形態の内燃機関の制御装置において機関始動時に実施される制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図５】図５は、再循環される排気ガス量を点火時期の遅角量に応じて調整するために実施される制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７５】
１    機関本体
６    燃料噴射弁
８    吸気ポート
１４    冷却水温センサ
２９    排気再循環通路（ＥＧＲ通路）
３１    排気再循環制御弁（ＥＧＲ制御弁）
４０    電子制御ユニット
【図１】
2006275014.tif 000003
【図２】
2006275014.tif 000004
【図３】
2006275014.tif 000005
【図４】
2006275014.tif 000006
【図５】
2006275014.tif 000007