(57)【要約】【課題】例えば内燃機関の始動時等において、空気の供給を適切に行うことが可能とする。【解決手段】内燃機関の制御装置（６）は、内燃機関の燃焼室に空気を吸入させる吸気系（１７等）と、空気の流量を変化させる流量変化弁（１６）と、内燃機関の始動時に、吸気系における、流量変化弁の開度を吸気系における負圧状態を解消可能な所定開度に近づけるように、流量変化弁を制御する制御手段（６）と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃焼室に空気を吸入させる吸気系と、
前記吸気系における、前記空気の流量を変化させる流量変化弁と、
前記内燃機関の始動時に、前記流量変化弁の開度を、前記吸気系における負圧状態を解消可能な所定開度に近づけるように、前記流量変化弁を制御する制御手段と、
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】
前記吸気系は、（i）外気から前記内燃機関に前記空気を取り入れる吸気管、（ii）取り入れた前記空気を蓄えるサージタンク、（iii）蓄えられた前記空気を前記燃焼室へ吸入させる吸気ポート、（iv）前記吸気ポートに備えられた吸気弁を更に備え、
前記流量変化弁は、前記吸気管に備えられた、電子スロットル弁を含み、
前記制御手段は、前記電子スロットル弁の開度を、前記吸気弁が閉弁した際の前記サージタンク内の負圧状態を解消可能な所定開度に近づけるように、前記電子スロットル弁を制御す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。
【請求項３】
前記制御手段は、（i）前記空気の流量の積分値が所定閾値より大きくなった場合、又は、（ii）ドライバによる前記内燃機関を駆動する駆動指示を検知した場合、前記ドライバのアクセル開度に基づいて、前記流量変化弁を制御す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。
【請求項４】
前記内燃機関の回転数を測定する測定手段と、
前記内燃機関におけるクランクの角度に対応した点火時期に、前記燃焼室で点火を行う点火手段とを更に備え、
前記制御手段は、（i）前記内燃機関における燃焼状態を良好にさせるために、前記点火時期を基準タイミングと比較して遅角させて、前記点火を行うように前記点火手段を制御する、又は、（ii）前記回転数の変動を低減させるために、前記点火時期を前記基準タイミングと比較して進角させて、前記点火を行うように前記点火手段を制御することを特徴とする請求項１から３のうちのいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記燃焼室へ吸入させる燃料を噴射する噴射手段を更に備え、
前記制御手段は、前記燃料の噴射の度に、最適な空燃比に対応される、所定の噴射量だけ前記燃料を噴射するように、前記噴射手段を制御することを特徴とする請求項１から４のうちのいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
ホットワイヤ方式に基づいて、前記空気の流量を測定するエアーフローメータと、
前記内燃機関におけるクランクの角度に対応した点火時期に、前記燃焼室で点火を行う点火手段と、
前記燃焼室へ吸入させる燃料を噴射する噴射手段と、
前記内燃機関の回転数を測定する測定手段と、を更に備え、
前記制御手段は、（i）測定された前記空気の流量に基づいて、最適な空燃比に対応される所定の噴射量だけ前記燃料を噴射するように、前記噴射手段を制御すると共に、（ii）測定された前記回転数に基づいて、所定の前記点火時期で、前記点火を行うように前記点火手段を制御することを特徴とする請求項１から５のうちのいず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、例えば内燃機関に供給される空気の流量を制御する内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１等では、内燃機関の停止時に、次回の再始動まで、吸気系の各種の弁を閉じる側に制御し、吸気系を負圧状態にする技術について記載されている。具体的には、内燃機関の停止時に、電子スロットル弁等の吸気系の各種の弁を閉じる側に制御することで、次回の再始動の際の空気の流量（所謂、空気の挙動）を、要求される燃料の噴射量に適合可能な技術について記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１４３９３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した特許文献１等では、内燃機関の停止時に、吸気系の各種の弁が閉じる側に制御されているため、内燃機関の次回の再始動の際に、内燃機関の燃焼室へ吸入される空気量を大きくすることができないため、触媒の暖機を迅速に行うことが困難となってしまうという技術的な問題点が生じる。加えて、上述した特許文献１等では、内燃機関の停止時に、吸気系の各種の弁が閉じる側に制御されているため、内燃機関の次回の再始動の際に、例えば電子スロットル弁に付着する不純物の付着量に、空気の流量は、大きく影響し、不純物の付着量のばらつき、又は過渡的な空気量のばらつきを適切に補償することが困難となってしまうという技術的な問題点も生じる。
【０００５】
そこで本発明は、上記の問題点に鑑みなされたものであり、例えば内燃機関の始動時等において、空気の供給を適切に行うことが可能な内燃機関の制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、内燃機関の燃焼室に空気を吸入させる吸気系（吸気通路）と、前記吸気系における、前記空気の流量を変化させる流量変化弁（電子スロットル弁）と、前記内燃機関の始動時に、前記流量変化弁の開度を、前記吸気系における負圧状態を解消可能な所定開度に近づけるように、前記流量変化弁を制御する制御手段と、を備える。
【０００７】
本発明に係る内燃機関の制御装置によれば、吸気系（所謂、吸気通路）を介して、内燃機関の燃焼室に空気を吸入させ、例えば電子スロットル弁等の流量変化弁の開度に基づいて、この吸気系における空気の流量を変化させる。特に、本発明では、制御手段の制御下で、内燃機関の始動時に、流量変化弁の開度が、吸気系における負圧状態を解消可能な所定開度に近づけられる。
【０００８】
一般的に、空燃比の制御は、大別される３つの変数に対する、協調制御に基づいて、実現することが可能である。即ち、３つの変数とは、（i）燃焼室へ吸入される空気の流量、（ii）燃焼室へ吸入される燃料の噴射量、及び（iii）燃焼室で点火が行われる点火時期である。特に、本発明では、制御手段の制御下で、例えば内燃機関の始動の際に、流量変化弁の開度が、吸気系における負圧状態を解消可能な所定開度に近づけられるので、流量変化弁の開度が、例えば、ほぼ全開等の相対的に大きな開度に近づけられる。従って、１つめの変数である（i）燃焼室へ吸入される空気の流量が、略一定になると推定可能である。言い換えると、気筒内におけるピストンの停止位置に無関係に、吸気管の圧力の変動がないため（即ち、吸入空気量が同じため）、空気の流量（所謂、空気の挙動）が、毎回のサイクルにおいて略同一と推定可能である。従って、制御手段の制御下で、残りの２つの変数、即ち、（ii）燃焼室へ吸入される燃料の噴射量、及び（iii）燃焼室で点火が行われる点火時期を、入力情報とした自動制御が行われるので、適切な空燃比の制御を、簡便、適切、且つ高精度に実現することが可能である。
【０００９】
加えて、本発明では、制御手段の制御下で、内燃機関の始動の際に、流量変化弁の開度が、吸気系における負圧状態を解消可能な所定開度に近づけられるので、流量変化弁の開度が、例えば、ほぼ全開等の相対的に大きな開度に近づけられる。従って、この所定開度の流量変化弁に付着する、外気からの埃や塵等の不純物に影響される度合いを顕著に低減することが可能であるので、空気の流量が、この不純物に影響される度合いを顕著に低減することが可能である。具体的には、流量変化弁の開度が所定開度として、全開にされている場合、ある一定量の不純物に対する影響の度合いは、流量変化弁の開度が半分の開度にされている場合における一定量の不純物に対する影響の度合いと比較して、略２分の１に低減させることが可能である。以上の結果、流量変化弁に付着される不純物に影響される度合いを顕著に低減させた、適切な空燃比の制御を、簡便、適切、且つ高精度に実現することが可能である。
【００１０】
また、上述したように、本発明では、制御手段の制御下で、内燃機関の始動の際に、流量変化弁の開度を、吸気系における負圧状態を解消可能な所定開度に近づけられるので、流量変化弁の開度が、例えば、ほぼ全開等の相対的に大きな開度に近づけられる。従って、流量変化弁の開度が、例えば、ほぼ全閉等の相対的に小さな開度に近づけられる場合と比較して、多量の空気を燃焼室に吸入させることが可能である。従って、内燃機関の始動の際に、空燃比の最適な制御に基づいて、多量の空気に対応して、多量の燃料を噴射することができ、相対的に多量の燃料を燃焼させ、多量の熱を発生させることが可能である。この結果、内燃機関の排気系に有される触媒に多量の熱を与えることが可能であるので、触媒は、当該触媒の反応温度に、より迅速に到達することができ、触媒の排気に対する浄化作用の迅速化、所謂、触媒の暖機性の迅速化を実現することが可能である。
【００１１】
以上の結果、例えば始動時や、始動直後や、暖機過程の際に、内燃機関の吸気系が過渡状態である場合の、空気の流量のばらつきや、不確定性に殆ど又は完全に影響されない、適切な空燃比の制御を、迅速且つ高精度に実現することが可能である。従って、流量変化弁の開度が、吸気系における負圧状態を解消可能な所定開度に近づけられることによって、例えば始動の際の、内燃機関の高精度な制御を実現可能であり、ひいては、迅速且つ適切なドライバビリティを実現することが可能である。ここに、本発明に係る「ドライバビリティ」とは、ドライバの運転操作に対して、適切且つ迅速に対応してトルクを出力可能な理想的な内燃機関、若しくは、内燃機関のアイドル運転状態において、所定のトルクを定常的、且つ連続的に出力可能な理想的な内燃機関を意味する。具体的には、ドライバビリティは、エンスト（所謂、想定外のエンジンストップ）が、殆ど又は完全にないことによって推定することも可能である。
【００１２】
本発明に係る内燃機関の制御装置の一の態様では、前記吸気系は、（i）外気から前記内燃機関に前記空気を取り入れる吸気管、（ii）取り入れた前記空気を蓄えるサージタンク、（iii）蓄えられた前記空気を前記燃焼室へ吸入させる吸気ポート、（iv）前記吸気ポートに備えられた吸気弁を更に備え、前記流量変化弁は、前記吸気管に備えられた、電子スロットル弁を含み、前記制御手段は、前記電子スロットル弁の開度を、前記吸気弁が閉弁した際の前記サージタンク内の負圧状態を解消可能な所定開度に近づけるように、前記電子スロットル弁を制御する。
【００１３】
この態様によれば、制御手段の制御下で、流量変化弁の一例である、電子スロットル弁の開度が、例えばドライバーによるアクセル開度に対応され、吸気弁が閉弁した際のサージタンク内の負圧状態を解消可能な所定開度に近づけられることによって、燃焼室へ吸入される空気の流量が、吸気系における負圧状態が殆ど又は完全に存在しないように、調整される。従って、この所定開度の流量変化弁に付着する、外気からの埃や塵等の不純物に影響される度合いを顕著に低減することが可能であるので、空気の流量が、この不純物に影響される度合いを顕著に低減することが可能である。以上の結果、流量変化弁に付着される不純物に影響される度合いを顕著に低減させた、適切な空燃比の制御を、簡便、適切、且つ高精度に実現することが可能である。
【００１４】
本発明に係る内燃機関の制御装置の他の態様では、前記制御手段は、（i）前記空気の流量の積分値が所定閾値より大きくなった場合、又は、（ii）ドライバによる前記内燃機関を駆動する駆動指示を検知した場合、前記ドライバのアクセル開度に基づいて、前記流量変化弁を制御する。
【００１５】
この態様によれば、（i）内燃機関の始動の際に、流量変化弁の開度が所定開度に近づけられる流量変化弁の開度の制御と、（ii）ドライバのアクセル開度に基づく、流量変化弁の通常制御とを、触媒の暖機性、又は、ドライバによる駆動指示に基づいて、高精度に切り替えることが可能である。
【００１６】
本発明に係る内燃機関の制御装置の他の態様では、前記内燃機関の回転数を測定する測定手段と、前記内燃機関におけるクランクの角度に対応した点火時期に、前記燃焼室で点火を行う点火手段とを更に備え、前記制御手段は、（i）前記内燃機関における燃焼状態を良好にさせるために、前記点火時期を基準タイミングと比較して遅角させて、前記点火を行うように前記点火手段を制御する、又は、（ii）前記回転数の変動を低減させるために、前記点火時期を前記基準タイミングと比較して進角させて、前記点火を行うように前記点火手段を制御する。
【００１７】
この態様によれば、制御手段の制御下で、点火手段は、点火時期を基準タイミングと比較して遅角させて、点火を行う。ここに、本発明に係る基準タイミングとは、例えば一定運転や、アイドル運転等の定常運転において、適切なトルクを発生可能な基準となる点火時期を意味する。この結果、内燃機関における燃焼状態を良好にさせ、炭化水素の酸化を促進させ、炭化水素等の有害な排出ガスの発生を顕著に低減させることが可能である。
【００１８】
或いは、制御手段の制御下で、点火手段は、点火時期を基準タイミングと比較して進角させて、点火を行う。この結果、内燃機関の回転数や、内燃機関のクランク軸で発生するトルクの変動を低減させ、ひいては、目標となる回転数である目標回転数に迅速に到達することが可能である。
【００１９】
以上の結果、例えば始動時や、始動直後や、暖機過程の際に、内燃機関の吸気系が過渡状態である場合の、空気の流量のばらつきや、不確定性に殆ど又は完全に影響されない、適切な空燃比の制御を、迅速且つ高精度に実現することが可能である。従って、流量変化弁の開度が吸気系における負圧状態を解消可能な所定開度に近づけられることによって、例えば始動の際の、内燃機関の高精度な制御を実現可能であり、ひいては、迅速且つ適切なドライバビリティや、炭化水素等の有害な排出ガスの顕著な低減を実現することが可能である。
【００２０】
本発明に係る内燃機関の制御装置の他の態様では、前記燃焼室へ吸入させる燃料を噴射する噴射手段を更に備え、前記制御手段は、前記燃料の噴射の度に、最適な空燃比に対応される、所定の噴射量だけ前記燃料を噴射するように、前記噴射手段を制御する。
【００２１】
この態様によれば、例えば内燃機関の始動時において、１噴射毎に最適な燃料の噴射量を制御する場合、燃焼室へ吸入される燃料の噴射量は高精度に制御される。加えて、上述したように流量変化弁の開度が吸気系における負圧状態を解消可能な所定開度に近づけられるので、燃焼室へ吸入される空気の流量が、略一定になると推定可能である。従って、制御手段の制御下で、燃焼室で点火が行われる点火時期を、入力情報とした自動制御が行われるので、適切な空燃比の制御を、簡便、適切、且つ高精度に実現することが可能である。
【００２２】
本発明に係る内燃機関の制御装置の他の態様では、ホットワイヤ方式に基づいて、前記空気の流量を測定するエアーフローメータと、前記内燃機関におけるクランクの角度に対応した点火時期に、前記燃焼室で点火を行う点火手段と、前記燃焼室へ吸入させる燃料を噴射する噴射手段と、前記内燃機関の回転数を測定する測定手段と、を更に備え、前記制御手段は、（i）測定された前記空気の流量に基づいて、最適な空燃比に対応される所定の噴射量だけ前記燃料を噴射するように、前記噴射手段を制御すると共に、（ii）測定された前記回転数に基づいて、所定の前記点火時期で、前記点火を行うように前記点火手段を制御する。
【００２３】
この態様によれば、制御手段の制御下で、エアーフローメータ、測定手段、点火手段、及び、噴射手段を備える内燃機関の始動時において、流量変化弁の開度が、吸気系における負圧状態を解消可能な所定開度に近づけられる。
【００２４】
仮に、流量変化弁の開度が吸気系における負圧状態を解消可能な所定開度に近づけられることなく、エアーフローメータを通過する空気の流量に基づいて、適切な空燃比制御を実現するように、開度が変化される場合、高精度に、内燃機関の燃焼室に吸入される空気の流量を推定することは技術的に困難となってしまう。何故ならば、始動時には、エアーフローメータを通過する空気の流量は、内燃機関の燃焼室に吸入される空気の流量より小さいためである。
【００２５】
これに対して、この態様によれば、制御手段の制御下で、エアーフローメータ、測定手段、点火手段、及び、噴射手段を備える内燃機関の始動時において、流量変化弁の開度が、吸気系における負圧状態を解消可能な所定開度に近づけられる。従って、負圧状態が殆ど又は完全に存在しない吸気系においてより高精度に測定され、推定された空気の流量、及び、所定の噴射量に基づいて、最適な空燃比をより確実に実現する。加えて、測定された回転数、及び、所定の点火時期に基づいて、目標回転数に迅速に到達することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。
【００２７】
（１）車両の基本構成
先ず、図１を参照して、本実施形態に係る内燃機関の制御装置を搭載した車両の基本構成について説明する。ここに、図１は、本実施形態に係る内燃機関の制御装置を搭載した車両の基本構成を図式的に示した模式図である。尚、本実施形態に係る内燃機関の制御装置を搭載した車両は、＃１気筒「１ａ」から＃４気筒（不図示）までの四つの気筒が一列に並べられた、いわゆる直列四気筒のレシプロ式内燃機関（以下、適宜「エンジン」と称す）１のトルクをクランク軸２のクランク角速度（以下、適宜「角速度」と称す）の変化量に基づいて推定する。エンジン１は例えば自動車の走行用駆動源として使用される。
【００２８】
図１に示されるように、本実施形態に係る内燃機関の制御装置を搭載した車両は、エンジン１、クランク軸２、クランク角検出装置３、クランク角センサ５、エンジンコントロールユニット６、記憶装置７、インジェクタ８、点火プラグ９、ピストン１０、コンロッド１１、吸気弁１２、排気弁１３、排気ポート１３ａ、吸気ポート１４、サージタンク１５、電子スロットル弁１６、吸気管１７、及び、ＡＦＭ（Air Flow Meter）１８を備えて構成されている。
【００２９】
エンジン１には、ピストン１０からの運動エネルギーを、コンロッド１１を介して伝達されるクランク軸２の回転位置（クランク角）を検出するためのクランク角検出装置３が設けられている。クランク角検出装置３は、クランク軸２と一体回転するロータ（不図示）と、そのロータの外周と対向するように配置されたクランク角信号出力手段としてのクランク角センサ５とを備えている。ロータの外周には周方向に一定の間隔、例えば３０°間隔で凸部（不図示）が設けられており、クランク角センサ５はそれらの凸部の検出に応答して所定の検出信号を出力する。ロータの外周にはクランク軸２の回転位置の判別のための切欠等の基準位置指示部（不図示）が設けられている。クランク角センサ５はその基準位置指示部の検出時に固有の基準検出信号を出力する。
【００３０】
クランク角センサ５の出力信号はエンジンコントロールユニット６（以下、適宜「ＥＣＵ：Engine Control Unit」（即ち、本発明に係る制御手段の一具体例）と称す）に導かれる。ＥＣＵ６はマイクロプロセッサを有するコンピュータユニットであり、その記憶装置７が記憶する各種のエンジン制御プログラムを実行することにより不図示の燃料噴射弁等を操作してエンジン１の運転状態を制御する。記憶装置７はＲＯＭ、ＳＲＡＭ、ＲＡＭ等の半導体メモリにより構成される。ＥＣＵ６はクランク角センサ５から出力される基準検出信号を基準として凸部の検出信号の個数をカウントすることによりクランク角を判別する。また、ＥＣＵ６はクランク角センサ５から出力される検出信号の時間間隔を検出することによりクランク角速度（又は、エンジン１の回転数）を判別する。これにより、ＥＣＵ６はクランク角速度を算出する算出手段として機能する。
【００３１】
ＥＣＵ６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄ変換器及び入出力インタフェイスなどを有している。ＥＣＵ６は、各種センサから供給される検出信号に基づいて制御処理や各種の判定処理を行う。ＥＣＵ６は、その記憶装置７が記憶するトルク推定のためのプログラムを実行することにより、本発明における制御手段として機能する。内燃機関の気筒内に、所定量の燃料を噴射させるために、ＥＣＵ６には、例えばインジェクタ８等の燃料の噴射手段が接続されている。内燃機関の始動時に、燃料に点火するために、ＥＣＵ６には点火プラグ９が接続されている。その他にも、ＥＣＵ６には、排気ガス中の空燃比に対応した信号を出力するＡ／Ｆセンサ等の各種のセンサが接続されるが、それらの図示は省略した。
【００３２】
記憶装置７には、各種の制御を行うための所定マップが格納されている。
【００３３】
エンジン１の吸気系は、図示しない外気を取り込むためのエアダクトから、ＡＦＭ（Air Flow Meter）１８、並びに、電子スロットル弁１６を経由して吸気管１７からサージタンク１５へ流れ、更に吸気ポート１４を経由して、気筒１ａ内の燃焼室へ吸気されるように構成されている。吸気ポート１４には、吸気ポート１４を開閉する吸気弁１２が設けられている。
【００３４】
他方、エンジン１の排気系は、排気ガスが、気筒１ａ内の燃焼室から排気ポート１３ａ、図示しない排気管、排気ガスの浄化のための触媒、及びマフラーを経由して、大気中へ排出されるように構成されている。排気ポート１３ａには、排気ポート１３ａを開閉する排気弁１３が設けられている。
【００３５】
（２）電子スロットル弁の全開側制御
次に、図２から図４を参照して、本実施形態に係る、電子スロットル弁の開度を全開側に近づける電子スロットル弁の全開側制御について説明する。ここに、本実施形態に係る「全開側に近づける」とは、電子スロットル弁の開度を、殆ど又は完全に全開することを意味してよい。或いは、「全開側に近づける」とは、完全に全開した位置を基準とした許容範囲内にある開度を意味するようにしてもよい。
【００３６】
（２−１）基本原理
先ず、図２及び図３を参照して、本実施形態に係る、電子スロットル弁の開度を全開側に近づける電子スロットル弁の全開側制御の基本原理について説明する。ここに、図２は、本実施形態に係る、電子スロットル弁の全開側制御における、各種のパラメータの時間軸上の変化を示したグラフ（図２（ａ）から図２（ｅ））である。図３は、本実施形態に係る、吸気管の圧力の時間軸上の変化を示したグラフである。尚、図２（ａ）から図２（ｅ）中の実線は、本実施形態に係る各種のパラメータの時間軸上の変化を示し、点線は、比較例に係る各種のパラメータの時間軸上の変化を示す。
【００３７】
図２（ａ）に示されるように、本実施形態では、ＥＣＵ６の制御下で、内燃機関の始動時において、電子スロットル弁１６の開度が、全開に近づけられる。従って、図２（ｂ）に示されるように、吸気管の圧力を、例えば大気圧に近づけることが可能である。加えて、図２（ｃ）に示されるように、本実施形態では、ＥＣＵ６の制御下で、点火プラグ９による点火時期が、最大のトルクを発生可能な点火時期（所謂、ＭＢＴ）と比較して、遅角側へ変化される。この結果、図２（ｄ）の実線に示されるように、内燃機関に供給される空気の総量、所謂、積算空気量を、後述される比較例と比べて、大きくすることが可能である。加えて、この結果、図２（ｅ）の実線に示されるように、後述される比較例と比べて、内燃機関の目標回転数に、より迅速に到達することが可能である。
【００３８】
仮に、図２（ａ）の点線で示されるように、内燃機関の始動時において、電子スロットル弁１６の開度が、全閉に近づけられた場合、図２（ｂ）の点線に示されるように、吸気管の圧力は、内燃機関のクランク軸が回転するにつれて、減少し、負圧状態の度合いが大きくなる。よって、図２（ｄ）の点線に示されるように、内燃機関に供給される空気の総量（積算空気量）が、本実施形態と比べて、小さくなってしまうと共に、図２（ｅ）の点線に示されるように、本実施形態と比べて、内燃機関の目標回転数に到達すること遅延してしまう。
【００３９】
これに対して、本実施形態によれば、ＥＣＵ６の制御下で、内燃機関の始動時において、電子スロットル弁１６の開度が、全開に近づけられる。従って、例えば吸気系における負圧状態が殆ど又は完全に存在しないため、空燃比の制御を実現するために大別した３つの変数のうち、１つめの変数である（i）燃焼室へ吸入される空気の流量が、略一定になると推定可能である。言い換えると、気筒内におけるピストンの停止位置に無関係に、吸気管の圧力の変動がないため（即ち、吸入空気量が同じため）、空気の流量（所謂、空気の挙動）が、毎回のサイクルにおいて略同一と推定可能である。この結果、ＥＣＵ６の制御下で、残りの２つの変数、即ち、（ii）燃焼室へ吸入される燃料の噴射量、及び（iii）燃焼室で点火が行われる点火時期に対してのみ、協調制御が行われるので、適切な空燃比の制御を、簡便、適切、且つ高精度に実現することが可能である。このように適切な空燃比の制御が高精度に行われる結果、（i）例えばアイドル運転中にアクセルが踏まれアクセル開度を大きくされること等のドライバーによる吸気量の突破的な変動（所謂、人的な外乱）、若しくは、（ii）例えばエアコンの起動等の補機類による吸気量の突破的な変動（所謂、機械的な外乱）によって引き起こされる影響を、殆ど又は完全に無くすことが可能である。尚、本実施形態では、空燃比の制御のための変数は、３つとしたが、３つ以上でもよい。例えば可変動弁機構を採用した内燃機関においては、上述した３つの変数以外にも、バルブリフト量等の他の変数を採用してもよい。
【００４０】
また、上述したように、ＥＣＵ６の制御下で、内燃機関の始動の際に、電子スロットル弁１６の開度が全開に近づけられることによって、燃焼室へ吸入される空気の流量が、吸気系における負圧状態が殆ど又は完全に存在しないように、調整されるので、吸気系に負圧状態が存在する場合と比較して、多量の空気を燃焼室に吸入させることが可能である。従って、空燃比の最適な制御に基づいて、多量の空気に対応して、多量の燃料を噴射することができ、多量の燃料の燃焼の結果、多量の熱を発生させることが可能である。この結果、内燃機関の排気系に有される触媒に多量の熱を与えることが可能であるので、当該触媒の反応温度に、より迅速に到達することができ、触媒の排気に対する浄化作用の迅速化、所謂、触媒の暖機性を迅速化させることが可能である。
【００４１】
また、上述したように、ＥＣＵ６の制御下で、電子スロットル弁１６の開度が、ドライバーによるアクセル開度に対応される、所定開度に近づけられることによって、燃焼室へ吸入される空気の流量が、吸気系における負圧状態が殆ど又は完全に存在しないように、調整される。従って、この所定開度の電子スロットル弁に付着する、外気からの埃や塵等の不純物に影響される度合いを顕著に低減することが可能であるので、空気の流量が、この不純物に影響される度合いを顕著に低減することが可能である。具体的には、電子スロットル弁の開度が所定開度として、全開にされている場合、ある一定量の不純物に対する影響の度合いは、電子スロットル弁の開度が半分の開度にされている場合における一定量の不純物に対する影響の度合いと比較して、略２分の１に低減させることが可能である。以上の結果、電子スロットル弁に付着される不純物に影響される度合いを顕著に低減させた、適切な空燃比の制御を、簡便、適切、且つ高精度に実現することが可能である。
【００４２】
詳細には、図３に示されるように、本実施形態においては、内燃機関の始動時において、電子スロットル弁１６の開度が、全開に近づけられるため、吸気管の圧力が、負圧状態になることが殆ど又は完全にない。従って、内燃機関の１サイクル目や２サイクル目において吸気される吸気量（図３中の「吸気１」及び「吸気２」を参照）に基づいて、多量の空気に対応される多量の燃料の燃焼によって、多量の熱を触媒に与えることが可能である。特に、本実施形態では、内燃機関の最初の燃焼、所謂、初爆が完了したタイミング（図３中の「Ｐ１」を参照）で、電子スロットル弁の開度の通常の制御、即ち、ドライバによるアクセル開度に対応した電子スロットル弁の開度の制御に切り替えてもよい。或いは、本実施形態では、触媒が、当該触媒の反応温度に、到達したタイミング（図３中の「Ｐ２」を参照）で、上述した電子スロットル弁の開度の通常の制御に切り替えてもよい。尚、図３では、内燃機関の始動時において、電子スロットル弁１６の開度が、全閉に近づけられ、吸気管の圧力が、内燃機関のクランク軸が回転するにつれて、減少し、負圧状態の度合いが大きくなり、外気からの埃や塵等の不純物が付着しやすい比較例が２種類、示されている。具体的には、比較例２では、内燃機関の「始動時１」において、電子スロットル弁１６の開度が、全閉に近づけられた比較例１よりも、電子スロットル弁１６の開度を、全閉に近づける時期が早いため（図３中の「始動時２」を参照）、吸気管の圧力の減少の度合いが大きい。
【００４３】
加えて、本実施形態によれば、ＥＣＵ６の制御下で、内燃機関の始動時において、点火プラグ９による点火時期が、最大のトルクを発生可能な点火時期（ＭＢＴ）と比較して、遅角側へ変化される。この結果、内燃機関における燃焼状態を良好にさせ、炭化水素等の有害な排出ガスの発生を顕著に低減させることが可能である。尚、ＥＣＵ６の制御下で、点火手段は、点火時期を進角させて、点火が行われた場合、内燃機関の回転数や、内燃機関のクランク軸で発生するトルクの変動を低減させ、ひいては、目標となる回転数である目標回転数に迅速に到達することも可能である。
【００４４】
以上の結果、例えば始動時や、始動直後や、暖機過程の際に、内燃機関の吸気系が過渡状態である場合の、空気の流量のばらつきや、不確定性に殆ど又は完全に影響されない、適切な空燃比の制御を、迅速且つ高精度に実現することが可能である。従って、流量変化弁の開度が全開に近づけられることによって、例えば始動の際の、内燃機関の高精度な制御を実現可能であり、ひいては、迅速且つ適切なドライバビリティや、炭化水素等の有害な排出ガスの顕著な低減を実現することが可能である。
【００４５】
（２−２）動作原理
次に、図４を参照して、本実施形態に係る、電子スロットル弁の開度を全開側に近づける電子スロットル弁の全開側制御の動作原理について説明する。ここに、図４は、本実施形態に係る、電子スロットル弁の開度を全開側に近づける電子スロットル弁の全開側制御処理の流れを示したフローチャートである。
【００４６】
特に、本実施形態では、ＥＣＵ６の制御下で、内燃機関の始動時において、点火プラグ９による点火時期が、一定のエンジン回転数及び一定の空気量の条件下で最大のトルクを発生可能な点火時期（所謂、ＭＢＴ）と比較して、遅角側へ変化されることが好ましい。この結果、内燃機関における燃焼状態を良好にさせ、炭化水素等の有害な排出ガスの発生を顕著に低減させることが可能である。尚、この電子スロットル弁の全開側制御処理は、ＥＣＵ６によって、例えば、数十μ秒、又は数μ秒等の所定の周期で繰り返し実行される。
【００４７】
図４に示されるように、ＥＣＵ６の制御下で、内燃機関において、内燃機関を始動するスタートモータは、駆動開始されている、即ち、スタートモータの起動スイッチは「Ｏｎ」であるか否かが判定される（ステップＳ１０１）。ここで、内燃機関を始動するスタートモータは、駆動開始されている場合（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ６の制御下で、電子スロットル弁の開度が全開側に近づけられているか否かを示すフラグが、「Ｏｆｆ」であるか否かが判定される（ステップＳ１０２）。尚、本実施形態では、フラグが、「Ｏｆｆ」の場合、内燃機関において、電子スロットル弁の開度が全開側に近づけられていないことを意味し、他方、フラグが、「Ｏｎ」の場合、内燃機関において、電子スロットル弁の開度が全開側に近づけられていることを意味することとする。上述したステップＳ１０２の判定の結果、フラグが、「Ｏｆｆ」であると判定される場合（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ６の制御下で、電子スロットル弁の開度「θ」が全開側に近づけられている所定開度「θｃ」になるように駆動される（ステップＳ１０３）。この所定開度「θｃ」は、吸気管における圧力が負圧状態にならないように、理論的、実験的、経験的、又は、シミュレーション等に基づいて、個別具体的に規定される開度である。
【００４８】
次に、ＥＣＵ６の制御下で、電子スロットル弁の開度が全開側に近づけられているか否かを示すフラグが、「Ｏｎ」に設定される（ステップＳ１０４）。
【００４９】
次に、ＥＣＵ６の制御下で、電子スロットル弁の開度を全開側に近づける電子スロットル弁の全開側制御の終了時期になったか否かが判定される（ステップＳ１０５）。尚、この電子スロットル弁の全開側制御の終了時期は、例えば、内燃機関に供給される空気の総量、所謂、積算空気量が、所定の閾値に到達したタイミング、又は、内燃機関がアイドル状態（所謂、ニュートラル状態）から、走行状態（所謂、ドライブ状態）に切り替わったタミングでよい。或いは、この電子スロットル弁の全開側制御の終了時期は、上述したように、内燃機関の最初の燃焼、所謂、初爆が完了したタイミングでもよいし、触媒が、当該触媒の反応温度に、到達したタイミングでもよい。このステップＳ１０５における判定の結果、電子スロットル弁の開度を全開側に近づける電子スロットル弁の全開側制御の終了時期になったと判定される場合（ステップＳ１０５：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ６の制御下で、電子スロットル弁の開度「θ」が、通常の開度「θｔ」となるように制御される（ステップＳ１０６）。この通常の開度「θｔ」は、ドライバによるアクセル開度に対応した電子スロットル弁の開度である。
【００５０】
次に、ＥＣＵ６の制御下で、内燃機関が始動時であるか否かが判定される（ステップＳ１０７）。ここで、内燃機関が始動時である場合（ステップＳ１０７：Ｙｅｓ）、ＥＣＵ６の制御下で、電子スロットル弁の開度が全開側に近づけられているか否かを示すフラグが、「Ｏｆｆ」に設定される（ステップＳ１０８）。他方、内燃機関が始動時でない場合（ステップＳ１０７：Ｎｏ）、ステップＳ１０８は省略される。
【００５１】
他方、上述したステップＳ１０１の判定の結果、内燃機関を始動するスタートモータは、駆動開始されていない場合（ステップＳ１０１：Ｎｏ）、又は、上述したステップＳ１０２の判定の結果、フラグが、「Ｏｆｆ」であると判定されない場合（ステップＳ１０２：Ｎｏ）、上述したように、ＥＣＵ６の制御下で、電子スロットル弁の開度を全開側に近づける電子スロットル弁の全開側制御の終了時期になったか否かが判定される（ステップＳ１０５）。
【００５２】
他方、上述したステップＳ１０５における判定の結果、電子スロットル弁の開度を全開側に近づける電子スロットル弁の全開側制御の終了時期になったと判定されない場合（ステップＳ１０５：Ｎｏ）、本実施形態に係る、電子スロットル弁の開度を全開側に近づける電子スロットル弁の全開側制御は終了される。
【００５３】
（３）他の実施形態  
次に、図５を参照して、他の本実施形態について説明する。ここに、図５は、一及び他の実施形態に係る内燃機関における吸気系を図式的に示した一及び他の概念図（図５（ａ）及び図５（ｂ））である。
【００５４】
一の実施形態では、図５（ａ）に示されるように、上述したＥＣＵ６の制御下で、内燃機関の始動時において、電子スロットル弁１６の開度が、全開に近づけられる。従って、例えば吸気系における負圧状態が殆ど又は完全に存在しないため、空燃比の制御を実現するための３つの変数のうち、１つめの変数である燃焼室へ吸入される空気の流量が、略一定になると推定可能である。
【００５５】
他の実施形態では、図５（ｂ）に示されるように、ＥＣＵ６の制御下で、内燃機関の始動時において、電子スロットル弁１６に加えて、吸気管１４と大気とを連通させる補助吸気管１４ａに備えられた補助弁１６ａの開度が、全開に近づけられるようにしてもよい。従って、吸気系における負圧状態の発生を、より確実に抑制することが可能である。
【００５６】
仮に、電子スロットル弁１６に加えて、補助弁１６ａの開度が、ＡＦＭ１７を通過する空気の流量に基づいて、適切な空燃比制御を実現するように変化される場合、高精度に、気筒１ａに吸入される空気の流量を推定することは技術的に困難となってしまう。何故ならば、一般的に、内燃機関の始動時では、サージタンク１５中の空気が、最初に気筒１ａに吸入され燃料と共に燃焼される。よって、サージタンク１５よりも上流側に存在する空気の流量は、気筒１ａに吸入される空気の流量より小さいので、ＡＦＭ１７を通過する空気の流量に基づいて、気筒１ａに吸入される空気の流量を推定することは技術的に困難となってしまうからである。
【００５７】
これに対して、他の実施形態では、ＥＣＵ６の制御下で、内燃機関の始動時において、電子スロットル弁１６に加えて、補助吸気管１４ａに備えられた補助弁１６ａの開度が、全開に近づけられる。従って、吸気系における負圧状態が殆ど又は完全に存在しないことを前提として、気筒１ａに吸入される空気の流量をより高精度に推定し、適切な空燃比制御をより的確に実現することが可能である。
【００５８】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う内燃機関の制御装置及び方法もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本実施形態に係る内燃機関の制御装置を搭載した車両の基本構成を図式的に示した模式図である。
【図２】本実施形態に係る、電子スロットル弁の全開側制御における、各種のパラメータの時間軸上の変化を示したグラフ（図２（ａ）から図２（ｅ））である。
【図３】本実施形態に係る、吸気管の圧力の時間軸上の変化を示したグラフである。
【図４】本実施形態に係る、電子スロットル弁の開度を全開側に近づける電子スロットル弁の全開側制御処理の流れを示したフローチャートである。
【図５】一及び他の実施形態に係る内燃機関における吸気系を図式的に示した一及び他の概念図（図５（ａ）及び図５（ｂ））である。
【符号の説明】
【００６０】
１  エンジン
１ａ  各気筒
２  クランク軸
５  クランク角センサ
６  エンジンコントロールユニット
７  記憶装置
８  インジェクタ
９  点火プラグ
１０  ピストン
１１  コンロッド
１２  吸気弁
１３  排気弁
１３ａ  排気ポート
１４  吸気ポート
１５  サージタンク
１６  電子スロットル弁
１７  吸気管
１８  ＡＦＭ（Air Flow Meter）
【図１】
2008069710.tif 000003
【図２】
2008069710.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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