(57)【要約】【課題】本発明は、点火時期をＭＢＴより進角可能な火花点火式内燃機関の点火制御システムにおいて、排気エミッションの低減に好適な技術の提供を課題とする。【解決手段】本発明は、点火時期をＭＢＴより進角させることが可能な内燃機関の点火制御システムにおいて、内燃機関の気筒内の壁面に付着する燃料量を取得し、その付着燃料量が所定量を超えた場合に、点火時期をＭＢＴより進角させることにより、気筒内から排出される未燃燃料量を減少させるようにした。かかる発明によれば、排気浄化装置が未活性状態にある時であっても、内燃機関から大気中へ放出される未燃燃料量を少なくすることが可能となる。【選択図】図１２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
火花点火式内燃機関の点火時期をＭＢＴより進角させる過進角手段と、
前記内燃機関の気筒内の壁面に付着する燃料量を取得する取得手段と、
前記取得手段により取得された付着燃料量が所定量以上である時に前記過進角手段を作動させる制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の点火制御システム。
【請求項２】
請求項１において、前記制御手段は、前記取得手段により取得された付着燃料量が多くなるほど、前記過進角手段による進角量を多くすることを特徴とする内燃機関の点火制御システム。
【請求項３】
請求項１において、前記制御手段は、気筒内における混合気の燃焼終了時期が圧縮上死点近傍となるように前記過進角手段による進角量を決定することを特徴とする内燃機関の点火制御システム。
【請求項４】
請求項１において、前記制御手段は、気筒内の圧力が圧縮上死点近傍で最高値を示すように前記過進角手段による進角量を決定することを特徴とする内燃機関の点火制御システム。
【請求項５】
火花点火式内燃機関の点火時期をＭＢＴより進角させる過進角手段と、
前記内燃機関の気筒内の壁面に付着する燃料量を取得する取得手段と、
前記取得手段により取得された付着燃料量に応じて前記過進角手段による進角量を変更する制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の点火制御システム。
【請求項６】
請求項５において、前記制御手段は、前記取得手段により取得された付着燃料量が多くなるほど前記過進角手段による進角量を多くすることを特徴とする内燃機関の点火制御システム。
【請求項７】
請求項５又は６において、前記制御手段は、気筒内における混合気の燃焼終了時期が圧縮上死点近傍以降となるように、前記過進角手段による進角量を制限することを特徴とする内燃機関の点火制御システム。
【請求項８】
請求項５又は６において、前記制御手段は、気筒内の圧力が圧縮上死点近傍以降で最高値となるように、前記過進角手段による進角量を制限することを特徴とする内燃機関の点火制御システム。    
【請求項９】
火花点火式内燃機関の点火時期をＭＢＴより進角させる過進角手段と、
前記内燃機関の気筒内において混合気の燃焼終了時期が圧縮上死点近傍となるように、前記過進角手段による進角量を決定する制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の点火制御システム。
【請求項１０】
請求項９において、前記制御手段は、気筒内における混合気の燃焼速度を取得し、取得された燃焼速度に基づいて燃焼終了時期が圧縮上死点近傍となる進角量を特定することを特徴とする内燃機関の点火制御システム。
【請求項１１】
請求項１〜１０の何れか一において、前記制御手段は、前記内燃機関の始動が完了する前は、前記過進角手段の作動を禁止することを特徴とする内燃機関の点火制御システム。
【請求項１２】
火花点火式内燃機関の点火時期をＭＢＴより進角させる過進角手段と、
前記内燃機関の始動完了後に前記過進角手段を作動させる制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の点火制御システム。
【請求項１３】
請求項１２において、前記内燃機関の気筒内の壁面に付着する燃料量を取得する取得手段を更に備え、
前記制御手段は、前記取得手段により取得された付着燃料量が多くなるほど、前記過進角手段による進角量を増加させることを特徴とする内燃機関の点火制御システム。
【請求項１４】
請求項１２において、前記制御手段は、気筒内における混合気の燃焼終了時期が圧縮上死点近傍となるように前記過進角手段による進角量を決定することを特徴とする内燃機関の点火制御システム。
【請求項１５】
請求項１２において、前記制御手段は、気筒内の圧力が圧縮上死点近傍で最高値を示すように前記過進角手段による進角量を決定することを特徴とする内燃機関の点火制御システム。
【請求項１６】
請求項１〜１５の何れか一において、前記制御手段は、気筒内で燃焼に供される混合気の空燃比がリーンである時は、前記過進角手段の作動を禁止することを特徴とする内燃機関の点火制御システム。
【請求項１７】
請求項１〜１６の何れか一において、前記制御手段は、前記内燃機関の負荷が所定負荷以上である時は、前記過進角手段の作動を禁止することを特徴とする内燃機関の点火制御システム。
【請求項１８】
請求項１〜１７の何れか一において、前記内燃機関の吸気ポートへ燃料を噴射する燃料噴射弁を更に備え、
前記制御手段は、前記過進角手段を作動させる時は、前記燃料噴射弁の燃料噴射タイミングを吸気行程に同期したタイミングとすることを特徴とする内燃機関の点火制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、火花点火式内燃機関の点火を制御する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、火花点火式の内燃機関において、点火時期をＭＢＴ（Minimum spark advance for Best Torque）より進角させることにより、冷却水の温度上昇を促進し、以て内燃機関
の暖気性を向上させる技術が知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開２０００−２４０５４７号公報
【特許文献２】特開２００６−２４２１０９号公報
【特許文献３】特開平５−３０２５３５号公報
【特許文献４】特開２００６−１１２３２９号公報
【特許文献５】特開平１０−３１８１１１号公報
【特許文献６】特開２００２−１９５１４１号公報
【特許文献７】特開２００６−１１２３６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記した従来の技術は内燃機関の暖気性は考慮しているものの、排気エミッションについては考慮されていないため、排気エミッションの規制強化に適応しきれない可能性がある。
【０００４】
本発明は、上記した実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、点火時期をＭＢＴより進角可能な火花点火式内燃機関の点火制御システムにおいて、排気エミッションの低減に好適な技術の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記した課題を解決するために、点火時期をＭＢＴより進角させることができる内燃機関の点火制御システムにおいて、点火時期をＭＢＴより進角させる技術を用いて、排気エミッションの低減を図るようにした。
【０００６】
内燃機関が冷間状態にある場合のように気筒内の温度（以下、「筒内温度」と略称する）が低い時は、燃料が気筒内の壁面に付着し易い。気筒内の壁面に付着した燃料（以下、「付着燃料」と称する）の大部分は、燃焼に供されることなく未燃のまま気筒内から排出される。その際、内燃機関の排気系に配置された触媒が未活性状態にあると、前記した未燃燃料が触媒において浄化されずに大気中へ放出される。
【０００７】
特に、内燃機関が極低温下で始動された場合は、内燃機関の始動から触媒が活性するまでの期間が長くなるとともに付着燃料の量が増加するため、大気中へ放出される未燃燃料の量が過多となることが懸念される。
【０００８】
これに対し、本願発明者が鋭意の実験及び検証を行った結果、火花点火式の内燃機関において点火時期がＭＢＴより前に進角されると、気筒内から排出される未燃燃料（例えば、ＨＣ）が著しく減少することが見出された。これは、点火時期がＭＢＴより前に進角された場合は、圧縮上死点前に燃焼する混合気の量が増加するため、混合気の燃焼による昇圧・昇温効果がピストンの上昇動作による昇圧・昇温効果に加わって気筒内の圧力（以下、「筒内圧」と略称する）及び筒内温度のピークが高められ、気筒内の壁面に付着した燃料、および／または気筒内の壁面に付着する前の燃料の気化及び燃焼が促進されることに
因ると考えられる。
【０００９】
そこで、上記した課題を解決する第１の手段として、本発明にかかる内燃機関の点火制御システムは、点火時期をＭＢＴより進角させる過進角手段と、内燃機関の気筒内の壁面に付着する燃料量を取得する取得手段と、前記取得手段により取得された付着燃料量が所定量以上である時に前記過進角手段を作動させる制御手段と、を備えるようにした。
【００１０】
かかる構成によれば、付着燃料量が所定量以上となる時に点火時期がＭＢＴより進角されるため、気筒内から排出される未燃燃料を減少させることが可能となる。従って、触媒が未活性状態にある状況下においても、大気中へ放出される未燃燃料が少なくなる。その結果、内燃機関の排気エミッションが低減されることになる。
【００１１】
尚、制御手段は、取得手段により取得された付着燃料量が多くなるほど過進角手段による進角量を多くするようにしてもよい。
【００１２】
本願発明者の知見によれば、点火時期がＭＢＴに対して進角されるほど気筒内から排出される未燃燃料量が少なくなる。このため、付着燃料量が多くなるほど点火時期の進角量が多くされると、付着燃料量が多くなる条件下においても大気中へ放出される未燃燃料量を好適に減少させることができる。
【００１３】
但し、点火時期がＭＢＴから過剰に進角されると、ピストンの上昇動作による昇温・昇圧効果が十分に得られる前に混合気の燃焼が始まるため、燃焼が緩慢となって熱損失が大きくなる。更に、混合気の燃焼によって発生する熱エネルギがピストンの上昇動作を妨げるため、内燃機関のトルクが著しく低下する可能性もある。
【００１４】
これに対し、制御手段は、付着燃料量に応じて点火時期の進角量を変更する場合には、点火時期が所定時期以降となるように進角量を制限するようにしてもよい。
【００１５】
上記した所定時期としては、混合気の燃焼終了時期が圧縮上死点近傍となる点火時期、筒内圧が圧縮上死点近傍でピークとなる点火時期、若しくは筒内温度が圧縮上死点近傍でピークとなる点火時期を例示することができる。
【００１６】
このように過進角手段による点火時期の進角量が制限されると、熱損失の増大やトルクの過剰な低下を抑制しつつ、筒内圧及び筒内圧のピークを可及的に高めることが可能となる。
【００１７】
尚、制御手段は、取得手段により取得された付着燃料量にかかわらず、点火時期が上記した所定時期となるように過進角手段の進角量を決定してもよい。この場合、熱損失の増加やトルクの過剰な低下を抑制し得る範囲内で筒内温度及び筒内圧のピーク値を可及的に高めることができる。その結果、気筒内から排出される未燃燃料量を最小限に抑えることができる。
【００１８】
前記した所定時期は、混合気の燃焼速度に応じて変化する。例えば、点火時期が一定であっても燃焼速度が変化すると、混合気の燃焼終了時のクランク角度が異なる。よって、前記した所定時期は、燃焼速度が速くなるほど遅角されるとともに、燃焼速度が低くなるほど進角されるようにしてもよい。
【００１９】
但し、燃焼速度が一定であっても機関回転数が異なると、燃焼終了時のクランク角度が異なる。このため、所定時期は、燃焼速度と機関回転数との相対関係に基づいて決定されることが好適である。
【００２０】
また、制御手段は、（１）内燃機関が始動完了前の状態にある時、（２）内燃機関で燃焼に供される混合気の空燃比がリーンである時、若しくは（３）内燃機関の負荷が所定負荷より高い時は、過進角手段の作動を禁止するようにしてもよい。
【００２１】
内燃機関の始動完了前に過進角手段が作動すると、着火性の低下やクランキングトルクの増加等が誘発され、内燃機関を速やかに始動させることが困難となる可能性がある。よって、内燃機関が始動完了前の状態にある時は過進角手段の作動を禁止することにより、始動性の低下を抑制することができる。
【００２２】
尚、ここでいう「始動完了」の条件は、完爆の発生であってもよいが、過進角手段による進角量が少ない場合には初爆の発生であってもよい。
【００２３】
気筒内で燃焼に供される混合気の空燃比がリーンである時は、気筒内から排出される未燃燃料量が少なくなる上、排気中の未燃燃料と酸素が触媒で反応して該触媒を活性温度域まで早期に昇温させる。よって、過進角手段が作動されなくとも排気エミッションの低減を図ることができる。
【００２４】
内燃機関の負荷が所定負荷以上である時に、過進角手段が作動すると内燃機関の発生トルクが要求トルクを下回る可能性がある。よって、内燃機関の負荷が所定負荷以上である時は過進角手段の作動を禁止することにより、内燃機関が要求通りのトルクを発生可能となる。
【００２５】
また、燃料噴射弁が吸気ポート内へ燃料を噴射するように構成された内燃機関において、制御手段は、過進角手段を作動させる時は、燃料噴射弁の燃料噴射タイミングを吸気行程に同期したタイミング（吸気同期噴射）としてもよい。
【００２６】
筒内温度が低くなる時は吸気ポート内の温度も低くなると考えられる。筒内温度及び吸気ポート内の温度が低い時に、燃料噴射タイミングが吸気行程と非同期なタイミング（吸気非同期噴射）であると、気筒内の壁面に付着する燃料量に加え、吸気ポートの壁面に付着する燃料量も増加する。
【００２７】
これに対し、過進角手段が作動する時に燃料噴射弁が吸気同期噴射を行うと、気筒内から排出される未燃燃料量を増加させることなく、吸気ポートの壁面に付着する燃料量を減少させることができる。
【００２８】
尚、吸気非同期噴射から吸気同期噴射への切り換えタイミングは、過進角手段の作動開始後であることが望ましい。
【００２９】
吸気同期噴射が行われる時は吸気非同期噴射が行われる時に比べ、吸気ポート内の壁面に付着する燃料が減少するが、気筒内の壁面に付着する燃料が増加し易い。また、過進角手段の作動開始直後は筒内温度が低いため、気筒内の壁面に付着する燃料量が過多になると、全ての付着燃料を気化及び燃焼させることが難しくなる可能性がある。
【００３０】
よって、過進角手段の作動開始と同時に吸気非同期噴射から吸気同期噴射への切り換えが行われると、気筒内から排出される未燃燃料を効果的に減少させることが難しくなる場合がある。
【００３１】
これに対し、吸気非同期噴射から吸気同期噴射への切り換えタイミングが過進角手段の作動開始後に設定されると、筒内温度がある程度上昇した後に吸気非同期噴射から吸気同
期噴射への切り換えが行われることになるため、気筒内の壁面に付着する燃料量が過多になり難いとともに、全ての付着燃料を気化及び燃焼させる易くなる。
【００３２】
従って、過進角手段の作動開始後に吸気非同期噴射から吸気同期噴射への切り換えが行われると、気筒内から排出される未燃燃料を効果的に減少させることができる。
【００３３】
上記した課題を解決するための第２の手段として、本発明にかかる内燃機関の点火制御システムは、点火時期をＭＢＴより進角させる過進角手段と、付着燃料量を取得する取得手段と、取得手段により取得された付着燃料量に応じて過進角手段による進角量を変更する制御手段と、を備えるようにしてもよい。
【００３４】
点火時期がＭＢＴより進角されると、トルクの低下や燃費の悪化が少なからず発生する。このため、付着燃料量が少ない時は点火時期の進角量を極力少なくすることが好ましい。
【００３５】
これに対し、過進角手段による点火時期の進角量が付着燃料量に応じて変更されると、トルクの低下や燃費の悪化を最小限に抑えつつ気筒内から排出される未燃燃料を減少させることが可能となる。
【００３６】
尚、前述したように点火時期の過剰な進角は熱損失の増加やトルクの低下を招くため、第２の手段においても点火時期が所定時期以降となるように進角量が制限されるようにしてもよい。この場合の所定時期としては、混合気の燃焼終了時期が圧縮上死点近傍となる点火時期、筒内圧が圧縮上死点近傍でピークとなる点火時期、或いは筒内温度が圧縮上死点近傍でピークとなる点火時期を例示することができる。
【００３７】
また、制御手段は、（１）内燃機関が始動完了前の状態にある時、（２）内燃機関で燃焼に供される混合気の空燃比がリーンである時、若しくは（３）内燃機関の負荷が所定負荷より高い時は、過進角手段の作動を禁止するようにしてもよい。
【００３８】
更に、内燃機関の燃料噴射弁が吸気ポート内へ燃料を噴射するように構成される場合には、制御手段は、過進角手段を作動させる時に燃料噴射弁の燃料噴射タイミングを吸気行程に同期したタイミングとしてもよい。
【００３９】
上記した課題を解決するための第３の手段として、本発明にかかる内燃機関の点火制御システムは、点火時期をＭＢＴより進角させる過進角手段と、混合気の燃焼終了時期が圧縮上死点近傍となるように過進角手段による進角量を決定する制御手段と、を備えるようにしてもよい。
【００４０】
かかる構成によれば、過進角手段が作動する時は、混合気の燃焼終了時期が必然的に圧縮上死点近傍となる。このため、熱損失の増大やトルクの過剰な低下を抑制しつつ、筒内圧及び筒内温度のピーク値を可及的に高めることができる。よって、気筒内から排出される未燃燃料が最小限に抑えられる。
【００４１】
また、制御手段は、（１）内燃機関が始動完了前の状態にある時、（２）内燃機関で燃焼に供される混合気の空燃比がリーンである時、若しくは（３）内燃機関の負荷が所定負荷より高い時は、過進角手段の作動を禁止するようにしてもよい。
【００４２】
更に、内燃機関の燃料噴射弁が吸気ポート内へ燃料を噴射するように構成される場合には、制御手段は、過進角手段を作動させる時に燃料噴射弁の燃料噴射タイミングを吸気行程に同期したタイミングとしてもよい。
【００４３】
上記した課題を解決するための第４の手段として、本発明にかかる内燃機関の点火制御システムは、点火時期をＭＢＴより進角させる過進角手段と、内燃機関の始動完了後に過進角手段を作動させる制御手段と、を備えるようにしてもよい。
【００４４】
かかる構成によれば、内燃機関の始動が完了する前は過進角手段が作動しなくなる。その結果、点火時期がＭＢＴより進角されることに起因した始動性の低下が抑制される。
【００４５】
尚、過進角手段は、内燃機関の始動が完了した後に必然的に作動されてもよく、或いは付着燃料量が多くなる可能性のある時のみ作動されるようにしてもよい。何れの場合にしても、内燃機関の始動完了から触媒が活性するまでの期間において、内燃機関から大気中へ放出される未燃燃料を極めて少なくすることができる。
【００４６】
気筒内の付着燃料量が多くなる可能性がある場合としては、前述したような取得手段により取得された付着燃料量が所定値を超えた場合に加え、冷却水の温度が低い場合等を例示することができる。
【００４７】
過進角手段による点火時期の進角量は、付着燃料量に応じて変更されるようにしてもよく、或いは点火時期が前述した所定時期となるように決定されてもよい。
【００４８】
また、制御手段は、（１）内燃機関で燃焼に供される混合気の空燃比がリーンである時、若しくは（２）内燃機関の負荷が所定負荷より高い時は、過進角手段の作動を禁止するようにしてもよい。
【００４９】
更に、内燃機関の燃料噴射弁が吸気ポート内へ燃料を噴射するように構成される場合には、制御手段は、過進角手段を作動させる時に燃料噴射弁の燃料噴射タイミングを吸気行程に同期したタイミングとしてもよい。
【発明の効果】
【００５０】
本発明によれば、点火時期をＭＢＴより進角可能な火花点火式内燃機関の点火制御システムにおいて、排気エミッションを好適に低減することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５１】
以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。
【００５２】
＜実施例１＞
先ず、本発明の第１の実施例について図１〜図１５に基づいて説明する。図１は、本発明にかかる内燃機関の点火制御システムの概略構成を示す図である。
【００５３】
図１に示す内燃機関１は、複数の気筒２を有する４ストロークサイクルの火花点火式の内燃機関（ガソリンエンジン）である。内燃機関１の気筒２は、吸気ポート３を介して吸気通路３０に接続されるとともに、排気ポート４を介して排気通路４０に接続されている。
【００５４】
吸気ポート３には、気筒２内へ向かって燃料を噴射する燃料噴射弁５が設けられている。吸気通路３０には、該吸気通路３０内を流通する空気量を制御するスロットル弁６が設けられている。スロットル弁６より下流の吸気通路３０には、該吸気通路３０内の圧力（吸気圧）を測定する吸気圧センサ７が設けられている。スロットル弁６より上流の吸気通路３０には、該吸気通路３０を流れる空気量を測定するエアフローメータ８が設けられている。
【００５５】
一方、排気通路４０には、排気浄化装置９が配置されている。排気浄化装置９は、三元触媒や吸蔵還元型ＮＯｘ触媒等を具備し、所定の活性温度域にある時に排気を浄化する。
【００５６】
また、内燃機関１には、気筒２内に臨む吸気ポート３の開口端を開閉する吸気弁１０と、気筒２内に臨む排気ポート４の開口端を開閉する排気弁１１が設けられている。これら吸気弁１０と排気弁１１は、吸気側カムシャフト１２と排気側カムシャフト１３によりそれぞれ開閉駆動される。
【００５７】
気筒２の上部には、該気筒２内の混合気に点火する点火プラグ１４が配置されている。また、気筒２内にはピストン１５が摺動自在に挿入されている。ピストン１５はコネクティングロッド１６を介してクランクシャフト１７と接続されている。
【００５８】
クランクシャフト１７の近傍には、該クランクシャフト１７の回転角度を検出するクランクポジションセンサ１８が配置されている。更に、内燃機関１には、該内燃機関１を循環する冷却水の温度を測定する水温センサ１９が取り付けられている。
【００５９】
このように構成された内燃機関１には、ＥＣＵ２０が併設されている。ＥＣＵ２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えた電子制御ユニットである。このＥＣＵ２０は、前述した吸気圧センサ７、エアフローメータ８、クランクポジションセンサ１８、及び水温センサ１９等の各種センサと電気的に接続され、各種センサの測定値を入力可能になっている。
【００６０】
ＥＣＵ２０は、前記した各種センサの測定値に基づいて燃料噴射弁５、スロットル弁６、及び点火プラグ１４を電気的に制御する。例えば、ＥＣＵ２０は、気筒２内の壁面に付着する燃料を減少させる付着燃料低減制御を行う。
【００６１】
以下、本実施例における付着燃料低減制御について述べる。
【００６２】
内燃機関１が冷間状態にある場合のように筒内温度が低い時は、燃料が気筒内の壁面に付着し易い。気筒内の壁面に付着した燃料（付着燃料）の大部分は、燃焼に供されることなく未燃のまま気筒内から排出される。その際、排気浄化装置９が活性温度域まで昇温していなければ、前記した未燃燃料が浄化されずに大気中へ放出されることになる。
【００６３】
特に、内燃機関１が極低温下で始動された場合等は、内燃機関１の始動から排気浄化装置９が活性するまでの期間が長くなるとともに付着燃料量が増加するため、大気中へ放出される未燃燃料の量が過多となる虞がある。
【００６４】
これに対し、付着燃料低減制御では、ＥＣＵ２０は、付着燃料量が多くなる時に、点火プラグ１４の作動タイミング（点火時期）をＭＢＴより進角させることにより、付着燃料量を減少させ、以て気筒２内から排出される未燃燃料量を減少させるようにした。
【００６５】
本願発明者の鋭意の実験及び検証によれば、点火時期がＭＢＴより進角された場合は、図２に示されるように、その進角量が増加するほど気筒２内から排出される未燃燃料（ＨＣ）の量が少なくなることが解明された。
【００６６】
このメカニズムについては明確に解明されていないが、凡そ以下のようなメカニズムによると考えられる。
【００６７】
図３は、点火時期がＭＢＴより前に進角（以下、「過進角」と称する）された場合（図
３中のＳＴ１）と、点火時期がＭＢＴに設定された場合（図３中のＳＴ２）と、点火時期が圧縮上死点（ＴＤＣ）に設定された場合（図３中のＳＴ３）との各々において気筒２内の状態を計測した結果を示す図である。図３中の実線は点火時期が過進角された場合、破線は点火時期がＭＢＴに設定された場合、一点破線は点火時期が圧縮上死点（ＴＤＣ）に設定された場合を各々示している。
【００６８】
図３において、点火時期が過進角された場合は、点火時期がＭＢＴに設定された場合及び点火時期が圧縮上死点（ＴＤＣ）に設定された場合に比べ、圧縮上死点前に燃焼される混合気の量が多くなる。このため、混合気の燃焼により発生する熱エネルギのピーク（図３中の熱発生率、発生熱量、及び燃焼質量割合を参照）が圧縮上死点前へシフトする。
【００６９】
よって、混合気の燃焼による昇温・昇圧効果と、ピストンの上昇動作（下死点から上死点へ向かう動作）による圧縮効果との相乗効果により、圧縮行程から膨張行程までの期間における筒内圧及び筒内温度のピーク値が大幅に上昇する。その結果、気筒内の壁面に付着した燃料が気化し、および／または燃料が気筒内の壁面に付着する前に気化して燃焼に供されると考えられる。
【００７０】
そこで、ＥＣＵ２０は、付着燃料量を取得し、取得された付着燃料量が所定量以上である時に点火時期を過進角させるようにした。
【００７１】
尚、付着燃料量の取得方法としては、光学的に液膜の厚さを計測するセンサを気筒２内に配置して実測する方法、導電率を計測するセンサを気筒２内に配置し該センサの計測値を付着燃料量に換算する方法、若しくは内燃機関１の運転条件（以下、「機関運転条件」と略称する）から付着燃料量を推定する方法等を例示することができる。
【００７２】
機関運転条件から付着燃料量を推定する場合は、ＥＣＵ２０は、水温センサ１９の測定値（冷却水温度ｔｈｗ）と、吸気圧センサ７の測定値（吸気圧ｐｍ）と、内燃機関１の始動時から現時点までの積算吸入空気量（ΣＧａ）と、内燃機関１の始動時から現時点までの積算燃料噴射量（ΣＱｉｎｊ）と、燃料噴射量（Ｑｉｎｊ）と、混合気の空燃比（Ａ／Ｆ）との少なくとも一つをパラメータとして付着燃料量を推定するようにしてもよい。
【００７３】
例えば、内燃機関１の始動時（以下、「機関始動時」と略称する）においては、冷却水温度ｔｈｗが気筒２内の壁面温度と略同等であると考えることができる。そして、付着燃料量は、気筒２内の壁面温度が低くなるほど多くなる。よって、ＥＣＵ２０は、機関始動時の冷却水温度ｔｈｗと図４に示すマップとから付着燃料量を推定することができる。
【００７４】
尚、機関始動時の気筒２内の壁面温度は大気の温度と略等しくなるため、内燃機関１が吸気温度センサを備えている場合には機関始動時の冷却水温度ｔｈｗの代わりに吸気温度センサの測定値が利用されてもよい。
【００７５】
ところで、内燃機関１の始動後は、運転時間の経過とともに気筒２内の壁面温度が上昇する。その際の温度上昇量は、気筒２内で燃焼に供された燃料の積算量ΣＱｉｎｊ、言い換えれば気筒２内で燃焼に供された空気の積算量ΣＧａに相関する。よって、ＥＣＵ２０は、機関始動時から現時点までの積算吸入空気量ΣＧａ（又は積算燃料噴射量ΣＱｉｎｊ）と図５に示すマップとから付着燃料量を推定することもできる。
【００７６】
また、付着燃料量は、筒内圧が低くなるほど（言い換えれば、気筒２内の負圧度合いが高くなるほど）少なくなる。筒内圧は、スロットル弁６より下流の吸気圧ｐｍ（例えば、吸気行程時の吸気圧ｐｍ）と相関する。よって、ＥＣＵ２０は、吸気圧ｐｍと図６に示すマップとから付着燃料量を推定することもできる。
【００７７】
また、付着燃料量は、燃料噴射弁５から噴射される燃料量（燃料噴射量Ｑｉｎｊ）が多くなるほど多くなる傾向もある。このため、ＥＣＵ２０は、燃料噴射弁５から噴射される燃料量Ｑｉｎｊと図７に示すマップとから付着燃料量を推定することもできる。
【００７８】
更に、付着燃料量は、混合気の空燃比Ａ／Ｆが低くなるほど多くなる傾向もある。このため、ＥＣＵ２０は、混合気の空燃比Ａ／Ｆと図８に示すマップとから付着燃料量を推定してもよい。
【００７９】
尚、ＥＣＵ２０は、図４〜図８のマップを可能な限り組み合わせることにより、付着燃料量の推定精度を高めることもできる。但し、混合気の空燃比Ａ／Ｆは、燃料噴射量Ｑｉｎｊと相関するため、機関始動時の冷却水温度ｔｈｗ、吸気圧ｐｍ、積算吸入空気量ΣＧａ、及び燃料噴射量Ｑｉｎｊから付着燃料量Ｄｐｆｕｅｌが演算されてもよい。
【００８０】
上記した種々の方法により付着燃料量が取得されると、ＥＣＵ２０は、付着燃料が所定量以上であるか否かを判別する。前記した所定量は、内燃機関１の全気筒２から排出される未燃燃料の総量が規制量を下回るように定められてもよい。
【００８１】
ＥＣＵ２０は、付着燃料量が所定量以上であると判定した場合には、点火プラグ１４の点火時期をＭＢＴより前へ過進角させる。その際の進角量（例えば、ＭＢＴからの進角量）は、気筒２内における混合気の燃焼終了時期が圧縮上死点近傍となるように定められることが好ましい。
【００８２】
本願発明者の実験及び検証により、点火時期がＭＢＴに対して進角されるほど気筒２内から排出される未燃燃料量が減少することがわかっている。但し、点火時期がＭＢＴから過剰に進角されると、以下のような背反が生じる。
【００８３】
（１）点火時期がＭＢＴに対して過剰に進角されると、ピストン１５の上昇動作による昇温・昇圧効果が十分に得られる前に混合気の燃焼が始まるため、燃焼が緩慢となって熱損失が大きくなる。
【００８４】
（２）点火時期がＭＢＴに対して過剰に進角されると、混合気の燃焼によって発生する熱エネルギがピストン１５の上昇動作を妨げるため、内燃機関１のトルクが著しく低下し、ドライバビリティの低下や燃費の悪化を誘発する。
【００８５】
（３）点火時期がＭＢＴに対して過剰に進角されると、ピストン１５とピストンリングとシリンダボア壁面との間の隙間（クレビスボリューム）に入り込む燃料が増加する。クレビスボリュームに入り込んだ燃料は、燃焼に供されることなく気筒２内から排出され易い。このため、点火時期がＭＢＴに対して過剰に進角されると、気筒２内から排出される未燃燃料量が却って増加する可能性がある。
【００８６】
これに対し、混合気の燃焼終了時期が圧縮上死点近傍となるように点火時期の進角量が定められると、上記した背反の過剰な増大を抑制し得る範囲内で、筒内圧及び筒内温度のピークを可及的に高めることができる。その結果、気筒２内から排出される未燃燃料が最小限に抑えられる。
【００８７】
ところで、混合気の燃焼終了時期を圧縮上死点近傍に同期させるためには、混合気の燃焼時間、言い換えれば混合気の燃焼速度を把握する必要がある。混合気の燃焼速度は、筒内温度、気筒２内に充填されたガス量（以下、「筒内ガス量」と略称する）、混合気の空燃比Ａ／Ｆ等の影響を受ける。また、混合気の燃焼終了時期（クランク角度）は、燃焼速
度が一定であっても機関回転数Ｎｅが高くなるほど遅くなるとともに、機関回転数Ｎｅが低くなるほど早くなる。
【００８８】
そこで、ＥＣＵ２０は、筒内温度、筒内ガス量、空燃比Ａ／Ｆ、及び機関回転数Ｎｅに基づいて点火時期の進角量を決定するようにしてもよい。尚、内燃機関１の始動直後（すなわち、暖機運転時）は、冷却水温度ｔｈｗに適した空燃比Ａ／Ｆとなるように燃料噴射量が制御されるため、空燃比Ａ／Ｆは冷却水温度ｔｈｗに相関するといえる。また、筒内温度も冷却水温度ｔｈｗと相関する。
【００８９】
よって、ＥＣＵ２０は、筒内温度、筒内ガス量、及び機関回転数Ｎｅに基づいて点火時期の進角量を定めるようにしてもよい。例えば、ＥＣＵ２０は、図９〜図１１に示すようなマップに基づいて点火時期の進角量を決定してもよい。
【００９０】
図９は、点火時期の進角量と冷却水温度ｔｈｗとの関係を示すマップである。図９のマップにおいて、点火時期の進角量は、冷却水温度ｔｈｗが低くなるほど多くされるとともに、冷却水温度ｔｈｗが高くなるほど少なくされる。
【００９１】
図１０は、点火時期の進角量と筒内ガス量との関係を示すマップである。尚、図１０の例では、筒内ガス量の代わりに内燃機関１の負荷率ＫＬが用いられている。図１０のマップにおいて、点火時期の進角量は、負荷率ＫＬが低くなるほど（筒内ガス量が少なくなるほど）多くされるとともに、負荷率ＫＬが高くなるほど（筒内ガス量が多くなるほど）少なくされる。
【００９２】
図１１は、点火時期の進角量と機関回転数Ｎｅとの関係を示す図である。図１１のマップにおいて、点火時期の進角量は、機関回転数Ｎｅが低くなるほど少なくされるとともに、機関回転数Ｎｅが高くなるほど多くされる。
【００９３】
上記した図９〜図１１に示したようなマップに基づいて点火時期の進角量が決定されると、混合気の燃焼終了時期は内燃機関１の運転状態にかかわらず圧縮上死点近傍となる。その結果、熱損失の増加、トルクの低下、或いは燃費の悪化等を最小限に抑えつつ気筒２内から排出される未燃燃料量を最少にすることが可能となる。
【００９４】
次に、本実施例における付着燃料低減制御の実行手順について図１２及び図１３に沿って説明する。図１２は点火時期の過進角を実行すべきか否かを判定するための過進角実行判定ルーチンを示すフローチャートであり、図１３は点火時期の過進角を行う際の進角量（点火時期）を決定するための進角量決定ルーチンを示すフローチャートである。
【００９５】
図１２及び図１３のルーチンは、予めＥＣＵ２０のＲＯＭに記憶されたルーチンであり、ＥＣＵ２０によって周期的に実行される。また、ＥＣＵ２０が図１２及び図１３のルーチンを実行することにより、本発明にかかる取得手段、過進角手段、及び制御手段が実現される。
【００９６】
先ず、過進角実行判定ルーチンでは、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０１において内燃機関１の始動時であるか否か、例えば図示しないイグニッションスイッチがオンにされたか否か、或いはスタータスイッチがオンにされたか否かを判別する。
【００９７】
Ｓ１０１において肯定判定された場合は、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０２において水温センサ１９の測定値を読み込み、該測定値を機関始動時の冷却水温度ｔｈｗとしてＲＡＭに記憶させる。尚、前記Ｓ１０１において否定判定された場合は、前記Ｓ１０２の処理をスキップしてＳ１０３へ進む。
【００９８】
Ｓ１０３では、ＥＣＵ２０は、吸気圧センサ７の測定値を読み込み、該測定値を筒内圧としてＲＡＭに記憶させる。
【００９９】
Ｓ１０４では、内燃機関１の始動時から現時点までの積算吸入空気量ΣＧａを演算し、演算結果をＲＡＭに記憶させる。尚、Ｓ１０４では、積算吸入空気量ΣＧａの代わりに、内燃機関１の始動時から現時点までの積算燃料噴射量ΣＱｉｎｊが用いられてもよい。
【０１００】
Ｓ１０５では、燃料噴射量Ｑｉｎｊを読み込む。その際の燃料噴射量Ｑｉｎｊは、これから燃料噴射が行われる気筒２の燃料噴射量であってもよく、若しくは既に燃料噴射後であって且つ点火実行前の気筒２の燃料噴射量であってもよい。
【０１０１】
Ｓ１０６では、ＥＣＵ２０は、前記Ｓ１０２〜Ｓ１０５で求められた各種の値と、前述した図４〜図７のマップとを用いて付着燃料量Ｄｐｆｕｅｌを算出する。
【０１０２】
Ｓ１０７では、前記Ｓ１０６で算出された付着燃料量Ｄｐｆｕｅｌが所定量以上であるか否かを判別する。
【０１０３】
Ｓ１０７において肯定判定された場合は、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０８へ進み、過進角実行フラグに“１”をセットする。過進角実行フラグは、予めＲＡＭ等に設定された記憶領域である。
【０１０４】
一方、Ｓ１０７において否定判定された場合は、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０９へ進み、過進角実行フラグに“０”をリセットする。
【０１０５】
次に、図１３の進角量決定ルーチンでは、ＥＣＵ２０は、先ずＳ２０１において過進角実行フラグに“１”がセットされているか否かを判別する。前記Ｓ２０１において否定判定された場合は、ＥＣＵ２０は、本ルーチンの実行を終了する。一方、前記Ｓ２０１において肯定判定された場合は、ＥＣＵ２０は、Ｓ２０２へ進む。
【０１０６】
Ｓ２０２では、ＥＣＵ２０は、水温センサ１９の測定値（冷却水温度）ｔｈｗを読み込む。Ｓ２０３では、ＥＣＵ２０は、内燃機関１の負荷率ＫＬを演算する。Ｓ２０４では、ＥＣＵ２０は、機関回転数Ｎｅを取得する。
【０１０７】
Ｓ２０５では、ＥＣＵ２０は、前記Ｓ２０２〜Ｓ２０４で求められた各種の値と、前述した図９〜図１１のマップとを用いて、混合気の燃焼終了時期が圧縮上死点近傍となる進角量△Ｓａを演算する。
【０１０８】
Ｓ２０６では、ＥＣＵ２０は、前記Ｓ２０５で求められた進角量△Ｓａに基づいて各気筒２の点火時期Ｉｔを決定する。
【０１０９】
以上述べたように点火時期Ｉｔが決定されると、各気筒２における混合気の燃料終了時期が圧縮上死点近傍となる。これにより、筒内圧及び筒内温度のピーク値は、前述した背反が許容範囲に収まる範囲内で最も高くなる。その結果、気筒２内から排出される未燃燃料が好適に減少され、大気中へ放出される未燃燃料量も減少する。
【０１１０】
尚、本実施例では、混合気の燃焼速度や機関回転数Ｎｅを考慮して過進角時の点火時期Ｉｔが決定される例について述べたが、以下のような簡略な方法により過進角時の点火時期Ｉｔが決定されるようにしてもよい。
【０１１１】
ＭＢＴは、図１４に示すように、混合気が燃焼した際の熱発生率が圧縮上死点近傍でピークとなるように決定される。また、熱発生率の波形は、ピークを基準に略対称となる。
【０１１２】
よって、ＥＣＵ２０は、圧縮行程上死点（ＴＤＣ）とＭＢＴとのクランク角度差（図１４中の△Ｉｔ）を求め、圧縮上死点（ＴＤＣ）から前記クランク角度差△Ｉｔの２倍のクランク角（＝△Ｉｔ＊２）が進角された時期（ＴＤＣ−△Ｉｔ＊２）を点火時期Ｉｔとしてもよい（図１５を参照）。このような方法によれば、ＥＣＵ２０の演算負荷を低く抑えつつ混合気の燃焼終了時期を略圧縮上死点近傍にすることができる。
【０１１３】
また、点火時期の過進角は、内燃機関１の負荷が所定負荷より高い時（例えば、加速運転時）には禁止されるようにしてもよい。これは、内燃機関１の負荷が所定負荷より高い時に点火時期の過進角が行われると、内燃機関１が運転者の要求通りのトルクを発生できず、運転者に違和感を与える可能性があるからである。
【０１１４】
＜実施例２＞
次に、本発明にかかる内燃機関の点火制御システムの第２の実施例について図１６に基づいて説明する。ここでは、前述した第１の実施例と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。
【０１１５】
本実施例では、気筒２内で燃焼に供される混合気の空燃比Ａ／Ｆがリーンである時は、点火時期の過進角が禁止される例について述べる。
【０１１６】
気筒２内で燃焼に供される混合気の空燃比がリーンである時は、気筒２内から排出される未燃燃料量が少なくなる上、排気中の未燃燃料と酸素が排気浄化装置９で反応して該排気浄化装置９を活性温度域まで早期に昇温させることができる。また、点火時期の過進角が行われた場合は、混合気の燃焼が通常よりも早期に行われるため、排気温度が低くなり易い。
【０１１７】
よって、混合気の空燃比Ａ／Ｆがリーンである時に点火時期の過進角が禁止されると、排気温度の低下が抑えられるため、排気浄化装置９における未燃燃料と酸素との反応が促進される。その結果、排気浄化装置９が早期に活性するようになる。
【０１１８】
以下、本実施例における付着燃料低減制御の実行手順について図１６に沿って説明する。図１６は過進角実行判定ルーチンを示すフローチャートである。図１６のフローチャートにおいて、前述した第１の実施例の過進角実行判定ルーチン（図１２を参照）と同様の処理には同一の符号が付されている。
【０１１９】
ＥＣＵ２０は、Ｓ１０５の実行後にＳ１１０１へ進み、空燃比Ａ／Ｆを取得する。この空燃比Ａ／Ｆは、エアフローメータ８の測定値と燃料噴射量Ｑｉｎｊとから演算されてもよく、若しくは排気通路４０に取り付けられた空燃比センサ（図示せず）の測定値であってもよい。
【０１２０】
続いて、ＥＣＵ２０は、Ｓ１１０２へ進み、前記Ｓ１１０１で取得された空燃比Ａ／Ｆがリーンであるか否かを判別する。Ｓ１１０２において否定判定された場合は、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０６以降の処理を実行する。一方、Ｓ１１０２において肯定判定された場合は、Ｓ１０９へ進み、過進角実行フラグに“０”をリセットして過進角の実行を禁止する。
【０１２１】
以上述べた実施例によれば、排気浄化装置９を早期に活性させることができるため、排気浄化装置９の浄化能力を利用して排気エミッションの低減を図ることが可能となる。
【０１２２】
＜実施例３＞
次に、本発明にかかる内燃機関の点火制御システムの第３の実施例について説明する。ここでは、前述した第１の実施例と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。
【０１２３】
本実施例では、点火時期の過進角が行われる時の燃料噴射タイミングを最適化する例について述べる。
【０１２４】
内燃機関１の始動時や暖機運転時は、燃料噴射タイミングが各気筒２の吸気行程と非同期なタイミング（吸気非同期噴射）に設定される場合がある。その場合、気筒２内の壁面に加え、吸気ポート３内の壁面にも多くの燃料が付着し易い。吸気ポート３内の壁面に付着した燃料は、吸排気弁１０，１１のバルブオーバーラップ期間に未燃のまま排気通路４０へ流れる可能性がある。
【０１２５】
これに対し、燃料噴射タイミングが各気筒２の吸気行程と同期したタイミング（吸気同期噴射）に設定されると、吸気ポート３内の壁面に付着する燃料量を減少させることができる。尚、吸気ポート３内の壁面に付着する燃料量が減少すると、気筒２内の壁面に付着する燃料量が増加する可能性がある。しかしながら、気筒２内の壁面に付着した燃料は、点火時期の過進角により低減される。
【０１２６】
従って、点火時期の過進角が行われる時に、燃料噴射タイミングが吸気非同期噴射から吸気同期噴射へ切り換えられると、気筒２内の壁面に付着する燃料量に加え、吸気ポート３内の壁面に付着する燃料量も減少させることが可能となる。その結果、内燃機関１の気筒２内から排出される未燃燃料量を一層低減させることが可能となる。
【０１２７】
尚、吸気非同期噴射から吸気同期噴射への切り換えタイミングは、点火時期の過進角が開始される時であってもよいが、点火時期の過進角が開始されてから所定期間後（例えば、１〜２サイクル後）であることが望ましい。
【０１２８】
吸気同期噴射が行われる時は、吸気ポート３内の壁面に付着する燃料が減少する代わりに、気筒２内の壁面に付着する燃料が増加し易い。これに対し、点火時期の過進角が開始された直後は筒内温度（気筒２内の壁面温度や雰囲気温度）が低くなる。このため、気筒２内の壁面に付着する燃料量が増加すると、全ての付着燃料を気化及び燃焼させることが難しくなる。
【０１２９】
そこで、点火時期の過進角が開始されてから所定期間後に燃料噴射タイミングの切り換えが行われれば、燃料噴射タイミング切換時の筒内温度が高くなっているため、吸気ポート３の壁面に付着する分の燃料が気筒２内へ流入しても、略全ての燃料を気化及び燃焼させることが可能となる。
【０１３０】
＜実施例４＞
次に、本発明にかかる内燃機関の点火制御システムの第４の実施例について図１７〜図２０に基づいて説明する。ここでは、前述した第１の実施例と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。
【０１３１】
本実施例では、点火時期の過進角を開始及び終了する時に、点火時期を徐変する例について述べる。
【０１３２】
点火時期の過進角が開始される時に、点火時期が急速に変化すると、燃焼変動やトルク変動を生じる可能性がある。このため、ＥＣＵ２０は、過進角の開始時及び終了時は、点
火時期を徐々に変更するようにした。
【０１３３】
例えば、ＥＣＵ２０は、点火時期の過進角を開始する時は、図１７に示すように、過進角の開始前の点火時期（図１７中の通常時点火時期）から過進角の開始後の点火時期（図１７中の過進角時点火時期）まで、複数回に分けて点火時期を進角させる。
【０１３４】
その際、１回当たりの進角量は、予め規定された固定量であってもよく、通常時点火時期と過進角時点火時期との差に応じて変更される可変値（例えば、差が大きくなるほど多くされる値）であってもよい。
【０１３５】
また、ＥＣＵ２０は、点火時期の過進角を終了する時は、過進角の開始時と同様に、複数回に分けて点火時期を遅角させればよい（図１８を参照）。
【０１３６】
以上述べたように、点火時期の過進角が開始又は終了される時に、点火時期が徐々に変更されると、燃焼変動やトルク変動の発生を抑制することが可能となる。
【０１３７】
尚、図１９に示すように、通常時点火時期と同等のトルクを発生し得る点火時期Ｓｔ１がＭＢＴより前に存在する場合は、ＥＣＵ２０は、過進角を開始する時に点火時期を通常時点火時期から前記点火時期Ｓｔ１へ１回で変更し、その後は前記点火時期Ｓｔ１から過進角時点火時期まで複数回に分けて徐変させるようにしてもよい。
【０１３８】
このような方法によれば、点火時期が通常時点火時期から過進角時点火時期へ移行するまでの所要時間を短縮することができる。更に、点火時期の過進角が終了される場合も同様の方法によって点火時期の切り換えが行われれば、点火時期が過進角時点火時期から通常時点火時期へ早期に復帰することができる。
【０１３９】
また、ＥＣＵ２０は、点火時期を通常時点火時期から過進角時点火時期へ１回で変更するとともに、吸入空気量の調整によりトルク変動を抑制するようにしてもよい。
【０１４０】
例えば、ＥＣＵ２０は、図２０に示すように、点火時期が過進角時点火時期へ変更された時に、現時点（点火時期が通常時点火時期に設定されている時）と同等のトルクを得るために必要な吸入空気量Ｇａ２を特定する。次いで、ＥＣＵ２０は、点火時期を通常時点火時期から過進角時点火時期へ１回で変更すると同時に、吸入空気量が前記吸入空気量Ｇａ２となるようにスロットル弁６を制御する。
【０１４１】
このような方法によれば、点火時期を通常時点火時期から過進角時点火時期へ早期に変更することができるとともに、その際のトルク変動を抑制することができる。更に、点火時期の過進角が終了される場合も同様の方法によって点火時期の切り換え及び吸入空気量の調整が行われれば、トルク変動を抑えつつ、点火時期を過進角時点火時期から通常時点火時期へ早期に復帰させることができる。
【０１４２】
＜実施例５＞
次に、本発明にかかる内燃機関の点火制御システムの第５の実施例について図２１〜図２３に基づいて説明する。ここでは、前述した第１の実施例と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。
【０１４３】
本実施例では、筒内圧のピークが圧縮上死点以降となるように過進角時の点火時期を制限する例について述べる。
【０１４４】
点火時期の過進角が行われた場合は、圧縮行程時のピストン１５上昇途中に混合気が燃
焼する。このため、混合気の燃焼圧によりピストン１５の上昇動作が妨げられ、内燃機関１のトルクが少なからず低下する。
【０１４５】
その際、筒内圧のピークが圧縮上死点より前になると、膨張行程時にピストン１５が受ける圧力の総和（以下、「第１の総圧力」と称する）は、圧縮行程時にピストン１５が受ける圧力の総和（以下、「第２の総圧力」と称する）と同等以下になる可能性がある。
【０１４６】
ところで、内燃機関１の可動部にはフリクションが作用する。よって、内燃機関１が正のトルクを発生するためには、前記第１の総圧力が前記第２の総圧力と上記のフリクションとの総和を上回る必要がある。しかしながら、第１の総圧力が第２の総圧力と同等以下になると、内燃機関１が上記のフリクションに打ち勝つことができなくなるため、該内燃機関１が正のトルクを発生できなくなる場合がある。
【０１４７】
図２１は、筒内圧のピークが圧縮上死点となるように点火時期が設定された場合の筒内圧を測定した結果を示す図である。
【０１４８】
図２１において、第１の総圧力（図２１中の領域Ａの面積に相当）は、第２の総圧力（図２１中の領域Ｂの面積に相当）に比して燃焼ガスの熱膨張分だけ大きくなるとともに、その差（第１の総圧力から第２の総圧力を減算した値）は内燃機関１のフリクションより十分に大きくなる。
【０１４９】
そこで、本実施例の付着燃料低減制御では、ＥＣＵ２０は、筒内圧のピークが圧縮上死点となる点火時期を上限値（以下、「トルク限界点火時期」と称する）として定め、過進角時点火時期を前記トルク限界点火時期以降に制限する。
【０１５０】
具体的には、ＥＣＵ２０は、前述した第１の実施例で述べた進角量決定ルーチン（図１３を参照）により求められた点火時期（以下、「基準点火時期」と称する）と前記トルク限界点火時期とを比較する。
【０１５１】
基準点火時期がトルク限界点火時期より遅い（遅角側）場合は、ＥＣＵ２０は、基準点火時期を過進角時点火時期として過進角を行う。一方、基準点火時期がトルク限界点火時期より早い（進角側）場合は、ＥＣＵ２０は、トルク限界点火時期を過進角時点火時期として過進角を行う。
【０１５２】
尚、前記したトルク限界点火時期は、予め実験的に求められていてもよいが、筒内圧センサを用いて特定されるようにしてもよい。
【０１５３】
筒内圧センサを用いてトルク限界点火時期が特定される場合は、ＥＣＵ２０は、先ず過進角時点火時期を一旦基準点火時期に設定し、その際の筒内圧センサの測定値から筒内圧がピークとなるタイミング（クランク角）を求める。続いて、ＥＣＵ２０は、筒内圧のピークタイミングが圧縮上死点以降であれば基準点火時期による過進角を継続し、該タイミングが圧縮上死点より前であれば過進角時点火時期を基準点火時期より遅角させるようにしてもよい。
【０１５４】
以下、本実施例における付着燃料低減制御の実行手順について図２２に沿って説明する。図２２は進角量決定ルーチンを示すフローチャートである。図２２のフローチャートにおいて、前述した第１の実施例の進角量決定ルーチン（図１３を参照）と同様の処理には同一の符号が付されている。
【０１５５】
進角量決定ルーチンにおいて、ＥＣＵ２０は、Ｓ２０６において点火時期（基準点火時
期）Ｉｔが決定されると、Ｓ２２０１へ進み、前記点火時期（基準点火時期）Ｉｔを過進角時点火時期として過進角を開始する。
【０１５６】
Ｓ２２０２では、ＥＣＵ２０は、筒内圧センサの測定値に基づいて筒内圧がピークとなるタイミング（ピークタイミング）を特定する。
【０１５７】
Ｓ２２０３では、ＥＣＵ２０は、前記Ｓ２２０２で特定されたピークタイミングが圧縮上死点（ＴＤＣ）以降であるか否かを判別する。前記Ｓ２２０３において肯定判定された場合は、ＥＣＵ２０は、前記点火時期（基準点火時期）Ｉｔを過進角時点火時期として過進角を継続する。
【０１５８】
一方、前記Ｓ２２０３において否定判定された場合は、ＥＣＵ２０は、Ｓ２２０４へ進む。Ｓ２２０４では、ＥＣＵ２０は、過進角時点火時期を遅角補正する。その際の補正量は、予め定められた固定値であってもよく、或いは筒内圧のピークタイミングと圧縮上死点ＴＤＣとの差に基づいて変更される可変値（例えば、前記差が大きくなるほど多くされる値）であってもよい。
【０１５９】
ＥＣＵ２０は、前記Ｓ２２０４の処理を実行し終えると、前記Ｓ２２０２以降の処理を再度実行する。すなわち、ＥＣＵ２０は、前記Ｓ２２０３において肯定判定されるまで、過進角時点火時期の遅角補正を繰り返し行うことになる。
【０１６０】
以上述べた実施例によれば、内燃機関１に必要最低限のトルクを発生させつつ、気筒２内から排出される未燃燃料量を減少させることが可能となる。
【０１６１】
尚、本実施例では、内燃機関１の発生トルクのみを考慮して過進角時の点火時期を制限する例について述べたが、これに限られるものではなく、例えば燃焼変動やトルク変動をも考慮して過進角時の点火時期が制限されるようにしてもよい。
【０１６２】
例えば、ＥＣＵ２０は、図２３に示すような燃焼変動の大きさと点火時期との関係に基づいて、燃焼変動が許容限界値以下となる点火時期の範囲のうち最も早い点火時期（以下、「変動限界点火時期」と称する）を求める。そして、ＥＣＵ２０は、基準点火時期とトルク限界点火時期と変動限界点火時期とを比較し、それらの点火時期のうち最も遅い（遅角側）点火時期を過進角時点火時期として定めるようにしてもよい。
【０１６３】
また、ＥＣＵ２０は、筒内圧センサの測定値から燃焼変動率を演算し、その演算結果が所定の閾値以下となるように過進角時点火時期を補正してもよい。この場合、ＥＣＵ２０は、図２４に示すような進角量決定ルーチンに従って過進角時点火時期を決定することができる。
【０１６４】
図２４の進角量決定ルーチンにおいて、ＥＣＵ２０は、Ｓ２２０２において筒内圧のピークタイミングを取得すると、Ｓ２３０１へ進む。Ｓ２３０１では、ＥＣＵ２０は、筒内圧センサの測定値から燃焼変動率を演算する。
【０１６５】
続いて、ＥＣＵ２０は、Ｓ２２０３において、前記Ｓ２２０２で取得された筒内圧のピークタイミングが圧縮上死点以降であるか否かを判別する。Ｓ２２０３において肯定判定された場合は、ＥＣＵ２０は、Ｓ２３０２へ進み、前記Ｓ２３０１で算出された燃焼変動率が閾値以下であるか否かを判別する。
【０１６６】
前記Ｓ２３０２において肯定判定された場合は、ＥＣＵ２０は、過進角時点火時期を補正せずに過進角を継続する。一方、前記Ｓ２２０３又は前記Ｓ２３０２において否定判定
された場合は、ＥＣＵ２０は、Ｓ２２０４において過進角時点火時期の遅角補正を行った後に、前記Ｓ２２０２以降の処理を再度実行する。
【０１６７】
このようにして過進角時点火時期が定められると、燃焼変動やトルクの過剰な低下を抑制しつつ、気筒２内から排出される未燃燃料量を低減させることが可能となる。
【０１６８】
＜実施例６＞
次に、本発明にかかる内燃機関の点火制御システムの第６の実施例について図２５〜図２８に基づいて説明する。ここでは、前述した第１の実施例と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。
【０１６９】
本実施例では、点火時期の過進角が行われる時に、気筒２内の壁面に付着する燃料量（付着燃料量Ｄｐｆｕｅｌ）に応じて点火時期の進角量を可変とする例について述べる。
【０１７０】
点火時期の過進角が行われた場合は、混合気が燃焼した際に発生する熱エネルギのピーク（言い換えれば、熱発生率のピーク）が圧縮上死点より前にシフトするため、内燃機関１のトルク低下や燃費の悪化が少なからず生じる。
【０１７１】
上記したような背反は、点火時期の進角量が多くなるほど顕著となる。よって、付着燃料量Ｄｐｆｕｅｌが少ない時には、点火時期の進角量も少なくすることにより、トルク低下や燃費の悪化を最小限に抑えることが好ましい。
【０１７２】
そこで、本実施例の付着燃料低減制御では、ＥＣＵ２０は、付着燃料量Ｄｐｆｕｅｌが多くなるほど点火時期の進角量を多くするとともに、付着燃料量Ｄｐｆｕｅｌが少なくなるほど点火時期の進角量を少なくするようにした。
【０１７３】
以下、本実施例における付着燃料低減制御の実行手順について図２５に沿って説明する。図２５は、本実施例における進角量決定ルーチンを示すフローチャートである。図２５のフローチャートにおいて、前述した第１の実施例の進角量決定ルーチン（図１３を参照）と同様の処理には同一の符号が付されている。
【０１７４】
図２５の進角量決定ルーチンにおいて、ＥＣＵ２０は、Ｓ２０１において過進角実行フラグに“１”がセットされていると判定した場合に、Ｓ２４０１へ進む。Ｓ２４０１では、ＥＣＵ２０は、前述した第１の実施例の過進角実行判定ルーチン（図１２を参照）で算出された付着燃料量Ｄｐｆｕｅｌを読み込む。
【０１７５】
Ｓ２４０２では、ＥＣＵ２０は、前記付着燃料量Ｄｐｆｕｅｌに基づいて過進角時の点火時期Ｉｔ１を決定する。その際、図２６に示すようなマップに基づいて過進角時の点火時期Ｉｔ１が決定されるようにしてもよい。図２６に示すマップは、各点火時期において除去（気化及び燃焼）可能な付着燃料量を定めたマップであり、予め実験的に求められている。
【０１７６】
このようにして過進角時の点火時期Ｉｔ１が決定されると、点火時期の進角量が必要最小限に抑えられるため、トルクの低下や燃費の悪化を最小限に抑制しつつ気筒２内から排出される未燃燃料量を減少させることが可能となる。
【０１７７】
尚、本実施例の付着燃料低減制御は、前述した第２〜第４の実施例の付着燃料低減制御の少なくとも一つと組み合わせることができる。例えば、気筒２内で燃焼に供される混合気がリーンである時は、点火時期の過進角が禁止されるようにしてもよい。また、点火時期の過進角が行われる時に、燃料噴射タイミングが吸気同期噴射にされてもよい。更に、
点火時期の過進角を開始及び終了する時に、点火時期が徐々に変更されるようにしてもよい。
【０１７８】
本実施例の付着燃料低減制御において、前述した第５の実施例で述べたように過進角時の点火時期が制限されてもよい。すなわち、過進角時の点火時期は、所定の時期以降に制限されるようにしてもよい。
【０１７９】
例えば、図２７に示すように、付着燃料量Ｄｐｆｕｅｌが第１所定量未満である時は点火時期がＭＢＴに固定され、付着燃料量Ｄｐｆｕｅｌが第１所定量以上且つ第２所定量未満である時は点火時期が付着燃料量Ｄｐｆｕｅｌに応じて進角され、更に付着燃料量Ｄｐｆｕｅｌが第２所定量を超えた場合は点火時期が所定時期に固定されるようにしてもよい。
【０１８０】
前記した第１所定量は、前述した第１の実施例で述べた所定量と同量であってもよく、或いは前記所定量より少ない量であってもよい。前記した第２所定量は、前述した図２６のマップにおいて点火時期が前記所定時期に設定された場合に除去可能な付着燃料量に相当する。
【０１８１】
また、前記した所定時期は、（１）基準点火時期と、（２）トルク限界点火時期と、（３）変動限界点火時期とのうちの一つであってもよく、或いは（１）〜（３）の少なくとも２つの点火時期のうち最も遅い点火時期であってもよい。
【０１８２】
このように過進角時の点火時期が制限される場合には、ＥＣＵ２０は、図２８に示すような進角量決定ルーチンに従って、過進角時の点火時期を決定するようにしてもよい。
【０１８３】
図２８の進角量決定ルーチンにおいて、ＥＣＵ２０は、Ｓ２０１において過進角実行フラグに“１”がセットされていると判定した場合は、Ｓ２４０１へ進み、付着燃料量Ｄｐｆｕｅｌの読み込みを行う。
【０１８４】
続いて、ＥＣＵ２０は、Ｓ２５０１へ進み、付着燃料量Ｄｐｆｕｅｌが第１所定量以上であるか否かを判別する。Ｓ２５０１において否定判定された場合（Ｄｐｆｕｅｌ＜第１所定量）は、ＥＣＵ２０は、Ｓ２５０５へ進み、点火時期をＭＢＴに設定する。
【０１８５】
一方、前記Ｓ２５０１において肯定判定された場合（Ｄｐｆｕｅｌ≧第１所定量）は、ＥＣＵ２０は、Ｓ２５０２へ進む。Ｓ２５０２では、ＥＣＵ２０は、付着燃料量Ｄｐｆｕｅｌが第２所定量以下であるか否かを判別する。
【０１８６】
前記Ｓ２５０２において肯定判定された場合（Ｄｐｆｕｌｅ≦第２所定量）は、ＥＣＵ２０は、Ｓ２５０３へ進み、付着燃料量Ｄｐｆｕｅｌと前述した図２６のマップとに基づいて点火時期を決定する。
【０１８７】
この場合、点火時期の進角量は付着燃料量に応じた進角量になるため、トルクの低下や燃費の悪化を最小限に抑えることが可能となる。
【０１８８】
また、前記Ｓ２５０２において否定判定された場合（Ｄｐｆｕｌｅ＞第２所定量）は、ＥＣＵ２０は、Ｓ２５０４へ進み、点火時期を所定時期に固定する。すなわち、ＥＣＵ２０は、（１）基準点火時期と、（２）トルク限界点火時期と、（３）変動限界点火時期とのうちの一つ、或いは（１）〜（３）の少なくとも２つの点火時期のうち最も遅い点火時期を過進角時の点火時期とする。
【０１８９】
この場合、点火時期の過剰な進角が防止されるため、トルクの過剰な低下や燃焼変動の過剰な低下を防止することが可能となる。
【０１９０】
＜実施例７＞
次に、本発明にかかる内燃機関の点火制御システムの第７の実施例について図２９に基づいて説明する。ここでは、前述した第１の実施例と異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。
【０１９１】
本実施例では、内燃機関１の始動完了後に点火時期の過進角が行われる例について述べる。
【０１９２】
点火時期の過進角が行われた場合は、混合気の燃焼圧によりピストン１５の上昇動作が妨げられる。このため、内燃機関１の始動完了前に点火時期の過進角が行われると、ピストン１５の上昇動作を妨げる燃焼圧（以下、「負のトルク」と称する）により、始動装置（例えば、スタータモータやモータジェネレータ等）の作動が妨げられる可能性がある。
【０１９３】
上記したように始動装置の作動が妨げられると、内燃機関１を速やかに始動させることが困難となる上、始動不能に陥る可能性もある。
【０１９４】
これに対し、内燃機関１の始動完了後に点火時期の過進角が行われれば、上記したような問題の発生を防止することができる。
【０１９５】
尚、ここでいう「始動完了」の条件は、完爆の発生であってもよいが、点火時期の進角量が少ない場合は初爆の発生であってもよい。
【０１９６】
以下、本実施例における付着燃料低減制御の実行手順について図２９に沿って説明する。図２９は、本実施例における過進角実行判定ルーチンを示すフローチャートである。図２９のフローチャートにおいて、前述した第１の実施例の過進角実行判定ルーチン（図１２を参照）と同様の処理には同一の符号が付されている。
【０１９７】
ＥＣＵ２０は、Ｓ１０２の実行後にＳ１２０１へ進み、内燃機関１の始動が完了したか否かを判別する。この判別方法としては、クランクポジションセンサ１８の出力信号に基づいて算出される機関回転数Ｎｅが所定回転数以上であることを条件に内燃機関１の始動が完了したと判定する方法を例示することができる。
【０１９８】
前記Ｓ１２０１において肯定判定された場合は、ＥＣＵ２０はＳ１０３以降の処理を実行する。この場合、付着燃料量Ｄｐｆｕｅｌが所定量以上であることを条件に点火時期の過進角が行われることになる。
【０１９９】
一方、前記Ｓ１２０１において否定判定された場合は、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０９へ進み、過進角実行フラグに“０”をリセットする。この場合、付着燃料量Ｄｐｆｕｅｌにかかわらず、点火時期の過進角が禁止される。
【０２００】
以上述べた実施例によれば、内燃機関１の始動完了前に点火時期の過進角が行われることがなくなるため、点火時期の過進角に起因した始動性の低下が防止される。
【０２０１】
尚、本実施例の付着燃料低減制御は、前述した第２〜第６の実施例の付着量低減制御と可能な限り組み合わせることができる。その場合は、点火時期の過進角による種々の背反を最小限に抑えつつ、気筒２内から排出される未燃燃料量を効率的に減少させることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０２０２】
【図１】本発明にかかる内燃機関の点火制御システムの概略構成を示す図である。
【図２】気筒内から排出される未燃燃料（ＨＣ）と点火時期との関係を示す図である。
【図３】点火時期と気筒内の状態との関係を示す図である。
【図４】機関始動時の冷却水温度と付着燃料量との関係を示す図である。
【図５】筒内圧と付着燃料量との関係を示す図である。
【図６】機関始動時からの積算吸入空気量と付着燃料量との関係を示す図である。
【図７】燃料噴射量と付着燃料量との関係を示す図である。
【図８】気筒内で燃焼に供される混合気の空燃比と付着燃料量との関係を示す図である。
【図９】冷却水温度と過進角時の進角量との関係を示す図である。
【図１０】内燃機関の負荷率と過進角時の進角量との関係を示す図である。
【図１１】機関回転数と過進角時の進角量との関係を示す図である。
【図１２】実施例１における過進角実行判定ルーチンを示すフローチャートである。
【図１３】実施例１における進角量決定ルーチンを示すフローチャートである。
【図１４】点火時期がＭＢＴに設定された時の熱発生率とクランク角度との関係を示す図である。
【図１５】点火時期がＭＢＴの２倍進角された時の熱発生率とクランク角との関係を示す図である。
【図１６】実施例２における過進角実行判定ルーチンを示すフローチャートである。
【図１７】点火時期の過進角開始時における点火時期の変更手順を示す図である。
【図１８】点火時期の過進角終了時における点火時期の変更手順を示す図である。
【図１９】点火時期の過進角開始時における点火時期の他の変更手順を示す図である。
【図２０】点火時期の過進角開始時における点火時期の他の変更手順を示す図である。
【図２１】筒内圧のピークが圧縮上死点近傍となるように点火時期が設定された場合の筒内圧を測定した結果を示す図である。
【図２２】実施例５における進角量決定ルーチンを示すフローチャートである。
【図２３】燃焼変動と点火時期との関係を示す図である。
【図２４】実施例５における進角量決定ルーチンの他の例を示すフローチャートである。
【図２５】実施例６における進角量決定ルーチンを示すフローチャートである。
【図２６】点火時期と各点火時期で除去可能な付着燃料量との関係を示す図である。
【図２７】点火時期の進角量に制限が加えられる場合の点火時期と付着燃料量との関係を示す図である。
【図２８】実施例６における進角量決定ルーチンの他の例を示すフローチャートである。
【図２９】実施例７における過進角実行判定ルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０２０３】
１・・・・・内燃機関
２・・・・・気筒
３・・・・・吸気ポート
４・・・・・排気ポート
５・・・・・燃料噴射弁
６・・・・・スロットル弁
７・・・・・吸気圧センサ
８・・・・・エアフローメータ
９・・・・・排気浄化装置
１４・・・・点火プラグ
１５・・・・ピストン
１６・・・・コネクティングロッド
１７・・・・クランクシャフト
１８・・・・クランクポジションセンサ
１９・・・・水温センサ
２０・・・・ＥＣＵ
３０・・・・吸気通路
４０・・・・排気通路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2008133807.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2008133807.tif 000018
【図１７】
2008133807.tif 000019
【図１８】
2008133807.tif 000020
【図１９】
2008133807.tif 000021
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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