(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気系に触媒装置が装着されアイドル運転時の回転数を目標回転数に制御する内燃機関のアイドル回転数制御装置において、
上記機関が冷態状態で始動された場合は、
上記機関の点火時期を遅角側の冷態状態用の目標点火時期に設定し、
上記機関の実回転数が上記目標回転数を超えた時点以後、その実回転数と目標回転数の回転偏差に応じた点火時期補正値に基づいて算出される今回の点火時期に実点火時期を修正すると共に、上記冷態状態用の目標点火時期に対する実点火時期の点火時期偏差に応じた偏差修正値に基づいて吸気スロットル開度を制御することで、上記点火時期偏差を収束させ、上記機関の回転数を目標回転数にフィードバック制御する点火時期回転数制御を実行し、
その後で、機関空燃比を上記点火時期回転数制御時の機関空燃比からリーン化しながら上記機関の吸入空気量を制御して上記機関の回転数を目標回転数にフィードバック制御する吸気量回転数制御を実行し、
上記吸気量回転数制御は、上記点火時期回転数制御により冷態状態用の目標点火時期と実点火時期との差が所定値以下でかつ上記目標回転数と実回転数との差が所定回転数以下になった後で実行する、
ことを特徴とする内燃機関のアイドル回転数制御装置。
【請求項２】
上記点火時期回転数制御を終了後に、回転数の変動量に対応して該変動を抑制すべく点火時期を制御し、その後に上記吸気量回転数制御を実行することを特徴とする請求項１記載の内燃機関のアイドル回転数制御装置。
【請求項３】
上記吸気量回転数制御中に、回転角速度が許容値以内となる範囲で機関空燃比をリーン化することを特徴とする請求項１記載の内燃機関のアイドル回転数制御装置。
【請求項４】
上記吸気量回転数制御中は、回転数の変動量に対応して該変動を抑制すべく点火時期を制御することを特徴とする請求項１記載の内燃機関のアイドル回転数制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、内燃機関のアイドル回転数を運転状態に応じて制御するアイドル回転数制御装置、特に、内燃機関が暖機促進のための点火時期制御を行うのに応じてアイドル回転数を制御するアイドル回転数制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関はその冷態始動時にアイドル運転の安定化を図ると共に早期に触媒の活性化を図り、排気ガスの浄化性能を確保するよう暖機促進を図る必要がある。
そこで、内燃機関はその冷態状態でのアイドル運転時に、アイドル回転の安定化を図るよう目標アイドル回転数を通常時より高めて設定する。その上で、内燃機関の点火時期を通常の点火時期よりも遅角側に補正することで、排気温度を上昇させ、同時に、内燃機関の吸入空気量を増量させることで、点火時期の遅角側への補正に伴う内燃機関の発生トルクの低下を抑制している。
【０００３】
例えば、図１４に示すアイドル回転数制御装置では、暖機運転時にあると、電子制御式のスロットルバルブ（ＥＴＶ）の開度θｓが時点ｔ１で暖機用の目標初期開度θｓ１に切換えられ、同初期開度は経時的に修正されていく。このスロットルバルブ開度の変化に応じて吸入空気量Ｑａも増減し、エンジン回転数Ｎｅも増減する。始動初期において、エンジン回転数Ｎｅは目標アイドル回転数Ｎｅ１を上回りオーバーシュートし、その後、吸入空気量Ｑａ及び点火時期θｃに相当する目標アイドル回転数Ｎｅ１に収束を始める。
この場合、電子制御式のスロットルバルブは、図１４に示すように、ＥＴＶの開度θｓ指令に応じて同値を保持するようにオープンループ制御される。点火装置は図１４に示すように、点火時期θｃの指令に応じて同値を保持するようにフィードバック制御される。これにより、エンジン回転数Ｎｅが目標アイドル回転数Ｎｅ１に収束し、その変動が修正されることとなる。
【０００４】
なお、暖機運転は内燃機関の暖機完了時ｔ２に定常状態に切換えられ、その際、ＥＴＶの開度θｓが定常時の開度θｓｎに切換えられ、点火時期θｃも、定常時の点火時期θｃｎに段階的に切換えられ、定常時の目標アイドル回転数Ｎｅｎに経時的に切換えられる。
なお、内燃機関のアイドリング運転時に、点火時期を遅角側に補正して排気温度を上昇させ、触媒装置の温度を上昇させて触媒装置の浄化性能を早期に確保するようにし、また、点火時期の遅角側への補正と併せて吸入空気量を増量させることで、点火時期の遅角側への補正に伴う内燃機関の発生トルクの低下や回転数の変動を抑制するようにした内燃機関の制御装置の一例が特開平１０−２９９６３１号公報に開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、内燃機関のアイドル回転数制御装置で用いる電子制御式のスロットルバルブはその開度の制御値θｓが同じでも、スロットルバルブの経年変化や、製品間のばらつきにより、吸入空気量Ｑａにずれが生じやすい。
ところが、図１４に示す従来の内燃機関のアイドル回転数制御装置や、特開平１０−２９９６３１号公報に開示されている内燃機関のアイドル回転数制御装置では、吸入空気量をオープンループ制御している。
【０００６】
このため、特に、吸入空気量Ｑａが減少側（破線参照）にずれΔｑを生じていると、目標の点火時期θｃを修正することで、目標のアイドル回転数Ｎｅをフィードバック制御したとしても、目標の点火時期θｃが進角量（破線参照）にずれ量Δθｃだけ変位することとなってしまう。
このため、目標点火時期θｃの遅角量がずれ量Δθｃだけ小さくなり、不充分となり、排温上昇が不十分となり、触媒の活性化が遅れ、その分、車両の排気ガスの総排出量が増えてしまい、改善が望まれている。
【０００７】
本発明の目的は、スロットルバルブの開度に経年変化や製品間のばらつきによりずれが生じたとしても、暖機時に、吸入空気量と点火時期を共に目標値にフィードバック制御することで、遅角量不足により排温上昇が不十分となり触媒活性化が遅れるということを防止できる内燃機関のアイドル回転数制御装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、請求項１の発明は、排気系に触媒装置が装着されアイドル運転時の回転数を目標回転数に制御する内燃機関のアイドル回転数制御装置において、上記機関が冷態状態で始動された場合は、上記機関の点火時期を遅角側の冷態状態用の目標点火時期に設定し、上記機関の実回転数が上記目標回転数を超えた時点以後、その実回転数と目標回転数の回転偏差に応じた点火時期補正値に基づいて算出される今回の点火時期に実点火時期を修正すると共に、上記冷態状態用の目標点火時期に対する実点火時期の点火時期偏差に応じた偏差修正値に基づいて吸気スロットル開度を制御することで、上記点火時期偏差を収束させ、上記機関の回転数を目標回転数にフィードバック制御する点火時期回転数制御を実行し、その後で、機関空燃比を上記点火時期回転数制御時の機関空燃比からリーン化しながら上記機関の吸入空気量を制御して上記機関の回転数を目標回転数にフィードバック制御する吸気量回転数制御を実行し、上記吸気量回転数制御は、上記点火時期回転数制御により冷態状態用の目標点火時期と実点火時期との差が所定値以下でかつ上記目標回転数と実回転数との差が所定回転数以下になった後で実行する、ことを特徴とする。
このように、冷態始動時は、遅角側の冷態状態用の目標点火時期を設定し、更に実回転数が目標回転数を超えた時点以後、その実回転数と目標回転数の回転偏差に応じた点火時期補正値に基づいて算出される今回の点火時期に実点火時期を修正して機関の回転数を目標回転数にフィードバック制御するので、点火時期を効率良く実現させて早期に排気温を上昇させて触媒装置の昇温を早めることができるし、迅速に機関回転数を目標回転数に収束させることができ機関回転数の吹き上がりを抑制して冷態始動時の未燃燃料の排出も抑制できる。また同時に、冷態状態用の目標点火時期に対する実点火時期の点火時期偏差に応じた偏差修正値に基づいて吸気スロットル開度を制御することで、点火時期偏差を収束させ、機関回転数を目標回転数に迅速に収束させることができる。
そして、その後は、機関空燃比を前記点火時期回転数制御時の機関空燃比からリーン化しながら吸入空気量を制御して機関の回転数を目標回転数にフィードバック制御するので、リーン化により未燃燃料の排出を抑制すると同時に点火時期遅角による触媒昇温効果を効率良く発揮させながらアイドル回転数を安定させることができる。また、上記の如くそれぞれにおいて未燃燃料の排出抑制と触媒昇温とを効率良く実現できる点火時期回転数制御と吸気量回転数制御とを順次行うことで、機関を安定した運転状態に保ったまま未燃燃料の排出抑制と触媒昇温とをより効率良く実現できるし、吸気量回転数制御は、点火時期回転数制御により冷態状態用の目標点火時期と実点火時期との差が所定値以下でかつ目標回転数と実回転数との差が所定回転数以下になった後で実行されるので、点火時期と回転数が共に適切になってから吸気量回転数制御に移行させることができ、遅角された、点火時期により触媒昇温効果を効率良く発揮させながら吸気量制御によりアイドル回転数を安定させることができる。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１記載の内燃機関のアイドル回転数制御装置において、上記点火時期回転数制御を終了後に、回転数の変動量に対応して該変動を抑制すべく点火時期を制御し、その後に上記吸気量回転数制御を実行することを特徴とする。
このように、回転数が安定してから吸気量回転数制御に移行するので、その後の吸気量回転数制御を安定した状態で開始させることができ、点火時期遅角による触媒昇温効果を効率良く発揮させながらアイドル回転数を安定させることができる。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項１記載の内燃機関のアイドル回転数制御装置において、上記空気量回転数制御中に、回転角速度が許容値以内となる範囲で機関空燃比をリーン化することを特徴とする。
このように、機関空燃比をリーン化しながら吸気量回転数制御を実行するので、未燃燃料の排出を効率良く抑制しながら、点火時期遅角による触媒昇温効果も効率良く発揮させることができる。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項１記載の内燃機関のアイドル回転数制御装置において、上記吸気量回転数制御中は、回転数の変動量に対応して該変動を抑制すべく点火時期を制御することを特徴とする。
このように、吸気量回転数制御に加えて回転数の変動量に対応して点火時期を制御するので、吸気量と点火時期とで効果的に回転数を安定させることができるし、点火時期を大きく変更させる必要がないので、点火時期遅角による触媒昇温効果を効率良く発揮させることもできる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施形態としての内燃機関のアイドル回転数制御装置と、同装置を装備する内燃機関としてのエンジン１を示した。
図１に示したエンジン１は車両の駆動源として用いられ、その吸気系及び燃料供給系、点火系はコントローラ２によって制御されている。
【００１６】
エンジン１はシリンダブロック３内に複数の燃焼室４（図１では１つのみ記載した）を備え、同燃焼室４内の図示しないピストンのリニア駆動をクランクシャフト５によって回転力に変換し、図示しない回転駆動系に伝達する。クランクシャフト５にはクランク角センサ６が対設され、クランク角センサ６によりクランク角情報Δθｃをコントローラ２に出力しており、コントローラ２はクランク角情報Δθｃに基きエンジン回転数Ｎｅを導出している。
【００１７】
エンジン１のシリンダヘッド７には燃焼室４を開閉する吸排気弁ｖ１、ｖ２及び点火プラグ９が装着され、各気筒の吸気ポートには燃料噴射弁８が装着される。
この内、燃料噴射弁８には燃料供給系より等圧燃料が供給されており、コントローラ２内の燃料量制御部Ａ１が運転状態より導出した燃料噴射量Ｔｉｎｊ相当のパルス幅の燃料噴射出力Ｄ（Ｔｉｎｊ）を受けて噴射作動をする。
点火系の点火プラグ９は点火回路１１に接続され、点火回路１１はコントローラ２内の点火制御部Ａ２からの点火時期ＩＧＴの信号を受けた際に、同点火時期ＩＧＴに点火出力ＤＩＧＴを点火プラグ９に発し、点火駆動する。
【００１８】
吸気系はエアクリーナ１２からの吸気を電子制御式のスロットルバルブ（以後単にＥＴＶ１３と記す）を装備する吸気管１４を介してサージタンク１５に導き、サージタンク１５の吸気を吸気多岐管１６を介し吸気弁ｖ１の開時に燃焼室４に導くことができる。ＥＴＶ１３はコントローラ２内にスロットル弁駆動部Ａ３を備え、同部Ａ３からの開弁出力Ｐｏｂｊを受けた際に、弁開度を切換えるよう構成されている。
【００１９】
ＥＴＶ１３の回転軸にはスロットル開度センサ１７が装着され、これより発せられるスロットル開度θｓ信号はコントローラ２に入力される。更に、吸気管１４には吸入空気量Ｑａを検出するエアフローセンサ１８が装着され、吸入空気量Ｑａ信号はコントローラ２に入力される。
排気系は排気管１９の途中に触媒コンバータ２１を装着し、同触媒コンバータの上流側に空燃比センサ２２を装備する。空燃比センサ２２の空燃比Ａ／Ｆ信号はコントローラ２に入力される。
触媒コンバータ２１は内部に触媒担体２１１を介し三元触媒を配備し、これにより、排気ガスの空燃比Ａ／Ｆをストイキオに調整し、触媒活性化が成された運転域において、排気ガス中のＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘを無害化処理し、大気中に放出できる。
【００２０】
図１において、コントローラ２はクランク角センサ６よりクランク角情報Δθｃ及びエンジン回転数Ｎｅを、スロットル開度センサ１７よりスロットル開度θｓを、エアフローセンサ１８より吸入空気量Ｑａを、空燃比センサ２２より空燃比Ａ／Ｆを、アクセル開度センサ２３よりアクセルペダル踏込量θａを、シリンダブロック３に装着された水温センサ２４より冷却水の水温ｗｔを、車速センサ２５より車速Ｖｃを、それぞれ入力される。
【００２１】
しかも、コントローラ２のスロットル弁駆動部Ａ３は、定常時において、アクセルペダル開度θａ、車速Ｖｃ、ペダル加減速度ΔＰａ等に応じた通常時弁開度Ｐｏｂｊｎを求め、或いは、冷却水の水温ｗｔ、等に応じた暖機時弁開度Ｐｏｂｊｕを求め、その上で演算された通常時弁開度Ｐｏｂｊｎ、暖機時弁開度Ｐｏｂｊｕ相当の各出力信号Ｄ（Ｐｏｂｊ）をＥＴＶ１３に出力し、吸気量制御処理を行っている。
【００２２】
コントローラ２の燃料量制御部Ａ１は、定常時において、エンジン回転数Ｎｅとアクセルペダル開度θａに応じた基本燃料噴射量Ｔｂを求め、これに水温ｗｔ、加減速Ｖａｃｃ度等の補正値Ｔｗｔ，Ｔａｃｃを加えて燃料噴射量Ｔｉｎｊ（＝Ｔｂ＋Ｔｗｔ＋Ｔａｃｃ）を導出する。その上で、演算された燃料噴射量Ｔｉｎｊ相当の出力信号Ｄ（Ｔｉｎｊ）を燃料噴射弁８に出力し、燃料噴射量制御を行っている。
【００２３】
コントローラ２の点火制御部Ａ２は、定常時において、アクセルペダル開度θａ等に応じた基本点火時期ＩＧＴｂと運転状態に応じた遅角補正値ΔＩＧＴより点火時期ＩＧＴを導出する。その上で、演算された点火時期ＩＧＴ相当の出力信号Ｄ（ＩＧＴ）を点火回路１１を介し点火プラグ９にそれぞれ出力し点火処理を行っている。
このようにコントローラ２は、定常時において、吸気系、燃料供給系、点火系の基本的な周知制御を実行し、ここでは、特に、始動時にアイドル回転数制御手段Ｍ１としても機能する。
【００２４】
コントローラ２のアイドル回転数制御手段Ｍ１はエンジンが冷態状態、即ち、ここでは水温ｗｔが８２℃未満で始動された場合、エンジン１の点火時期ＩＧＴを遅角側に制御してエンジン回転数Ｎｅを目標回転数Ｎｅｏにフィードバック制御する点火時期回転数制御ｍ１を実行する。その後で、コントローラ２はエンジン１の吸入空気量Ｑａを制御してエンジン回転数を目標回転数Ｎｅｏにフィードバック制御する吸気量回転数制御ｍ２を実行する。
【００２５】
この吸気量回転数制御ｍ２は、点火時期回転数制御ｍ１により冷態状態用の目標点火時期（リタード時目標点火時期）ＩＧＴｃと実点火時期ＩＧＴｎとの差が所定値ΔＩＧＴ１（１℃Ａ）以下でかつ目標回転数Ｎｅｏと実回転数Ｎｅｎとの差ΔＮｅが所定回転数ΔＮｅ２（３０ｒｐｍ）以下になった後、１秒後において実行される。
【００２６】
更に、アイドル回転数制御手段Ｍ１は点火時期回転数制御ｍ１中に、目標回転数Ｎｅｏに対する実回転数Ｎｅｎの高さに応じて点火時期を遅角すると同時に、冷態状態用の目標点火時期（リタード時目標点火時期）ＩＧＴｃに対する実点火時期ＩＧＴｎの進角度合に応じて暖機時弁開度（吸気スロットル開度）Ｐｏｂｊを増大修正する。
【００２７】
更に、アイドル回転数制御手段Ｍ１は点火時期回転数制御ｍ１を終了後に、エンジン回転数Ｎｅの変動量に対応して該変動を抑制すべく点火時期ＩＧＴを（リタード時目標点火時期）ＩＧＴｃに制御し、その後に吸気量回転数制御ｍ２を実行する。
更に、アイドル回転数制御手段Ｍ１は吸気量回転数制御ｍ２時に機関空燃比をリーン化する。
更に、アイドル回転数制御手段Ｍ１は吸気量回転数制御中に回転角速度ｄＮｅが許容値±ｄＮｅ以内となる範囲で機関空燃比をリーン化する。
【００２８】
更にアイドル回転数制御手段Ｍ１は吸気量回転数制御ｍ２中に、回転数の変動量に対応して該変動を抑制すべく点火時期ＩＧＴを制御する。
次に、図１の内燃機関のアイドル回転数制御装置の作動を図２の運転状態経時変化特性線図を用い、更に、コントローラ２の各制御処理で用いる図７乃至図１３の各制御ルーチンに沿って説明する。
コントローラ２は図示しないメインスイッチのオンと同時に図７、８のメインルーチンを所定制御サイクル毎に繰り返す。
【００２９】
メインスイッチが時点ｔａでオンし、始動判定が成されると、メインルーチンのステップｓ１に達し、各運転状態を表すデータが取込まれ、ステップｓ２で触媒昇温制御フラグＦＬＧ１がセット（オン）か否か判断する。制御開始時であるとオフでステップｓ３に進み、セットではステップｓ７に進む。ステップｓ３では始動開始条件が満たされているか判定する。
この始動開始条件としては、まず、水温ｗｔが取込まれ、水温相当の始動後所定時間Ｔｓｔが図３の始動後所定時間マップＭａで読取られ、記憶処理される。
【００３０】
次いで、水温ｗｔが下限温度ｗｔ１（例えば、５℃）と上限温度ｗｔ２（例えば、５０℃）の範囲にあることを判定する。
更に、ＥＴＶ１３に対設された図示しないアイドルスイッチがオンでアイドル運転中であることを判定する。
更に、車速Ｖｃが停車判定値（所定値：２、５ｋｍ／ｈ）未満か判定する。更に、エンジン回転数Ｎｅが下限値（例えば、８００ｒｐｍ）と上限値（例えば、２５００ｒｐｍ）の間にあることを始動後所定経過時間Ｔｓｔ(例えば、２秒）後に判定する。
【００３１】
このような始動開始条件が成立するとステップｓ４に、不成立、即ち、暖機終了後や、冷態状態のままでエンジン回転数を過度に上昇させたり走行に入った場合であると、この回の制御を終了する。
ステップｓ４では始動開始当初のエンジン回転数Ｎｅが正常に立上がったかを所定値Ｎｅ１（例えば、８００ｒｐｍ）を一気に上回るか否かで判定し、上回らないとこの回の制御を終了し、そうでないとステップｓ５に進む。ステップｓ５では、始動開始条件が成立していることより触媒昇温制御フラグＦＬＧ１をセットし、ステップｓ６のフェーズ▲１▼、即ち、図２中の時点ｔｂより時点ｔｃ間の冷態始動立上がり域での制御に入り、ここで、点火時期回転数制御ｍ１及び吸気量回転数制御ｍ２を行う。
【００３２】
図９に示すフェーズ▲１▼サブルーチンのステップａ１に達すると、水温ｗｔ相当の目標回転数（アイドル回転数）Ｎｅｏが予め設定されているアイドル回転数マップＭｂ（図４参照）より導出される。同アイドル回転数マップＭｂでは例えば、＋８２℃から−３２℃までの水温ｗｔの降下に沿って上昇するよう目標回転数（アイドル回転数）Ｎｅｏを設定できる。
ステップａ２では水温ｗｔ相当の点火最遅角クリップ値（例えば、１℃Ａ）が予め設定され、ステップａ３では水温ｗｔ相当のリタード時目標点火時期ＩＧＴｃ（設定値であり、図２参照）が予め設定される。
【００３３】
次いでステップａ４に達すると、ここでは空燃比のリーン化係数Ｋrfstrがリーン化係数マップＭｃにより水温ｗｔに応じて設定される。同リーン化係数マップＭｃでは、図５に示すように、例えば、水温ｗｔの上昇に応じて減少するようにリーン化係数Ｋrfstrが設定される。このようなリーン化係数Ｋrfstrは、始動直後増量、暖機増量制御等の通常制御値Ｔｉｎｊに乗算することで空燃比リーン化を図るのに用いられる。ここで、リーン化係数Ｋrfstrは始動後所定回転数を越えた時（１３００ｒｐｍ）に初期値がセットされ、それ以前は１、０に設定する。
【００３４】
次いでステップａ５に達すると、目標回転数Ｎｅｏより実回転数Ｎｅｎを減算した回転偏差ΔＮｅが求められる。この時、実回転数Ｎｅｎが目標回転数Ｎｅｏより大きくなりオーバーシュートしていれば回転偏差ΔＮｅが負の値となる。  ステップａ６では点火時期回転数制御ｍ１に用いるべく、回転偏差ΔＮｅ相当の点火時期補正値の比例項（Ｐ項）Ｐgainmap（ΔＮｅ）が予め設定される図示しないマップにより導出される。回転偏差ΔＮｅが負の値の場合、比例項（Ｐ項）が負となり、遅角に寄与する値となる。
【００３５】
次いで、ステップａ７では回転偏差ΔＮｅ相当の点火時期補正値の積分項（Ｉ項（ｎ））Ｉgainmap（ΔＮｅ）が予め設定される図示しないマップにより導出され、これに前回値Ｉ（ｎ−１）が加算されることにより演算される。
その上でステップａ８では今回の点火時期ＩＧＴが基本点火時期ＩＧＴＢと、比例項（Ｐ項）と、積分項（Ｉ項（ｎ））とを加算することで算出される。この点火時期ＩＧＴ信号を受けた点火回路１１は点火時期ＩＧＴに点火出力ＤＩＧＴで点火プラグ９を点火駆動させ、点火時期フィードバック制御が成される。
【００３６】
次いでステップａ９では、今回の点火時期ＩＧＴが点火最遅角クリップ値（例えば、１℃Ａ）を下回るか否か判断し、下回るとステップａ１０で今回値を点火最遅角クリップ値にクリップし、そうでないと、そのままステップａ１１に進む。
ステップａ１１ではフェーズ▲１▼に時点ｔｂで入った直後の吸気量回転数制御ｍ２で用いる始動直後開度（吸気スロットル開度）Ｐｏｂｊｓを演算する。ここでは予め設定される始動直後開度マップＭｄより水温ｗｔ相当値として設定される。始動直後開度マップＭｄでは、図６に示すように、水温ｗｔの上昇に応じて始動直後開度Ｐｏｂｊｓが大きく設定される。
【００３７】
ステップａ１２ではステップａ３で求めた水温ｗｔ相当のリタード時目標点火時期ＩＧＴｃより実点火時期ＩＧＴｎを減算して偏差ΔＩＧＴを求め、ステップａ１３に進む。
ステップａ１３では、点火時期の偏差ΔＩＧＴを排除（収束させる）するに必要なＥＴＶ１３の開度の偏差修正加算値ＥＴＶＡＤＤを導出する。ここでは予め設定される偏差修正値マップ（図示せず）より対応値を求め、ステップａ１４に進む。
【００３８】
ステップａ１４では今回のＥＴＶ開度増大量ＥＴＶＲＴＤ（ｎ）を前回値ＥＴＶＲＴＤ（ｎ−１）に偏差修正加算値ＥＴＶＡＤＤを加算して演算する。その上で、ステップａ１５では今回のＥＴＶ開度Ｐｏｂｊをステップａ１１で求めた始動直後開度（吸気スロットル開度）Ｐｏｂｊｓに今回のＥＴＶ開度増大量ＥＴＶＲＴＤ（ｎ）を加算して求め、同ＥＴＶ開度Ｐｏｂｊに現開度をフィードバック制御し、メインルーチンにリターンする。
【００３９】
このように、フェーズ▲１▼において、点火時期回転数制御ｍ１により目標回転数Ｎｅｏと実回転数Ｎｅｎの回転偏差ΔＮｅが大きいほど点火時期ＩＧＴを大きく修正して回転偏差ΔＮｅを目標値側に応答性良く収束させるようにフィードバック制御が成される。その上で、吸気量回転数制御ｍ２によりリタード時目標点火時期ＩＧＴｃと実点火時期ＩＧＴｎとの偏差ΔＩＧＴを吸収すべく、今回のＥＴＶ開度Ｐｏｂｊを求め、ＥＴＶ１３にＥＴＶ開度出力Ｄ（Ｐｏｂｊ）を出力して、ＥＴＶ開度Ｐｏｂｊに切換え駆動させ、遅角による回転低下を修正するように図２のＥＴＶ開度Ｐｏｂｊ線に沿った増加傾向でフィードバック制御がなされる。
【００４０】
このように、冷態始動時は先ず点火時期ＩＧＴを遅角側であるリタード時目標点火時期ＩＧＴｃに制御し（ステップａ２、３）、エンジン回転数Ｎｅを目標回転数（アイドル回転数）Ｎｅｏにフィードバック制御するので、早期に排気温を上昇させて触媒コンバータ２１の三元触媒の昇温を早め、触媒活性化による排気ガス中のＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘの無害化を早期に達成できるし、応答性良くエンジン回転数Ｎｅを目標回転数Ｎｅｏに制御できエンジン回転の吹き上がりを抑制して冷態始動時の未燃燃料の排出も抑制できる。しかも、時点ｔｂの後は、ＥＴＶ１３のＥＴＶ開度Ｐｏｂｊを求めて吸入空気量Ｑａを制御してエンジン回転数Ｎｅを目標回転数Ｎｅｏにフィードバック制御するので、点火時期遅角による触媒昇温効果を効率良く発揮させながらアイドル回転数Ｎｅｏの低下を抑制して安定させることができる。
【００４１】
メインルーチンのステップｓ７に達すると、ここではフェーズ▲１▼の処理が継続中か否か判定し、処理が終了しないとステップｓ８側に、終了するステップｓ１１に進む。
ステップｓ８では目標回転数Ｎｅｏより実回転数Ｎｅｎを減算した回転偏差ΔＮｅが求められ、ステップｓ９に進む。
【００４２】
ステップｓ９ではフェーズ▲１▼よりフェーズ２（図２参照）への切換え条件が満たされるか否か判定し、満たされないと、上述の始動開始条件が満たされているかを判定するステップａ１２に進み、切換え条件が満たされるとステップs１０に進む。
【００４３】
ステップｓ９において、フェーズ▲２▼への切換え条件を判定する。ここでは回転偏差ΔＮｅが回転下限値ΔＮｅ１（−１００ｒｐｍ：オーバーシュート時）と回転上限値ΔＮｅ２（３０ｒｐｍ）の間にある。更に、冷態状態用の目標点火時期（リタード時目標点火時期）ＩＧＴｃと実点火時期ＩＧＴｎとの差が所定値ΔＩＧＴ１（１℃Ａ）以下になった後、Ｔα（０．１）秒経過した状態にあるのを判定する。
【００４４】
これに代えて、始動後Ｔ１秒を経過し、且つ、回転偏差ΔＮｅが回転上限値ΔＮｅ２（３０ｒｐｍ）未満で、且つ、冷態状態用の目標点火時期（リタード時目標点火時期）ＩＧＴｃと実点火時期ＩＧＴｎとの差が所定値ΔＩＧＴ１（１℃Ａ）未満の状態が所定時間（適宜設定）Ｔα’経過した状態にあるのを判定してもよい。
以上、点火時期及び回転数が目標値側に収束することでフェーズ▲１▼が完了し、フェーズ▲２▼への切換え条件が満たされ、ステップｓ１０に進む。
【００４５】
図１０に示すフェーズ▲２▼サブルーチンのステップｂ１に達すると、フィードバック制御であった点火時期回転数制御ｍ１をリセットし、今回の点火時期を遅角時の目標値ＩＧＴｃに固定する。
更に、ステップｂ２では、フィードバック制御であった吸気量回転数制御ｍ２をリセットし、最新のフェーズ▲１▼での最終値であるＥＴＶ１３の開度Ｐｏｂｊを今回のＥＴＶ開度として固定する。
【００４６】
ステップｂ３では、平均回転数Ｎｅｆを前々回、前回、今回の各回転数データを用い、（Ｎｅ（ｎ−２）＋Ｎｅ（ｎ−１）＋Ｎｅ（ｎ））／３として演算する。更に、ステップａ１と同様に最新の目標回転数Ｎｅｏ（水温相当）を求める。その上で、これらの内の大側の値と実回転数Ｎｅ（ｎ）の偏差ΔＮｅを求める。なお、これにより回転変動と、目標回転数Ｎｅｏ（水温相当）を共に考慮した制御ができる。その上で、ここでの偏差ΔＮｅ相当の点火変調ゲインδ（図示しないゲインマップで設定）を設定し、同ゲインを遅角時の目標点火時期ＩＧＴｃに乗算して変調処理が成され、最新の目標点火時期ＩＧＴ（＝ＩＧＴｃ×δ）が算出される。この際、回転安定化を確保するため、進角１５℃Ａ、遅角−２℃Ａの範囲の補正制限が設定され、メインルーチンにリターンする。
【００４７】
メインルーチンのステップｓ１１に達すると、ここではフェーズ▲２▼の処理中か否か判定し、処理中ではステップｓ１３側に、処理中でないとステップｓ１５進む。
ステップｓ１３では所定時間、ここでは０、３秒の経過を待ち、その間はステップｓ１２に進み、経過後はステップｓ１４のフェーズ▲３▼の制御に進む。
【００４８】
図１１に示すフェーズ▲３▼サブルーチンのステップｃ１に達すると、今回の点火時期ＩＧＴを遅角時目標値ＩＧＴｃに設定する。更に、ステップｃ２では、ステップｂ３の制御処理と同様に、回転偏差ΔＮｅに基づき最新の目標点火時期ＩＧＴ（＝ＩＧＴｃ×δ）が算出され、同目標点火時期ＩＧＴに点火駆動処理がされる。
【００４９】
ステップｃ３に達すると、クランク角センサ６からのクランク角信号Δθｃを基に、同値の時系列データよりクランク軸５の回転角速度Δθｃを求め、更に同値を微分して回転角加速度θａｃｃを算出する。次いで、ステップｃ４で回転角加速度θａｃｃが所定値である失火判定加速度Δθｃ１を下回るか否か判定し、ステップｃ５で現在のリタード処理では失火がない場合にステップｃ６に、現在のリタード処理では失火するとステップｃ７に進みリーン限界制御に進む。
【００５０】
ここで失火することよりステップｃ７に達すると、ステップａ４で求めていた空燃比のリーン化係数（Ｋrfstr）の前回値Ｋrfstr（ｎ−１）を取込み、これにリッチ化加算値β１を加算して今回のリーン化係数Ｋrfstr（ｎ）を演算し、逆に、失火がないことよりステップｃ６に達すると、ステップａ４で求めていたリーン化係数の前回値Ｋrfstr（ｎ−１）よりリーン化減算値β２を減算して今回のリーン化係数Ｋrfstr（ｎ）を演算し、それぞれステップｃ８に進む。
【００５１】
ステップｃ８ではステップｃ６、ｃ７の角加速度リーン化係数（Ｋrfstr）にリーン化のための補正係数γを乗算して燃料補正係数Ｋａｃｃを演算し、同燃料補正係数Ｋａｃｃで修正した燃料噴射出力Ｄ（Ｔｉｎｊ）で燃料噴射弁８を駆動する。
次いで、ステップｃ９では空燃比リーン化時ＥＴＶ補正量ＥＴＶＬＥＡＮをリーン化係数（Ｋrfstr）相当の値として設定する。
【００５２】
次いで、ステップｃ１０に達すると、ここでは目標回転数Ｎｅｏより実回転数Ｎｅｎを減算した回転偏差ΔＮｅが求められる。ステップｃ１１に達すると、回転偏差ΔＮｅを排除するに必要なＥＴＶ１３の開度偏差修正値ΔＥＴＶＦＢを導出する。ここでは予め設定される開度偏差修正値マップ（図示せず）より回転偏差ΔＮｅに応じた増加修正値ΔＥＴＶＦＢｍａｐ（ΔＮｅ）をＥＶＴ回転Ｆ／Ｂ補正値として演算し、ステップｃ１２に進む。
【００５３】
ステップｃ１２ではフェーズ▲３▼突入時のＥＴＶ１３の開度Ｐｏｂｊａにステップｃ９でのリーン化時ＥＴＶ補正量ＥＴＶＬＥＡＮ（ｎ）とステップｃ１１でのＥＶＴ回転Ｆ／Ｂ補正値ΔＥＴＶＦＢを加算して今回のＥＴＶ開度Ｐｏｂｊを演算し、メインルーチンにリターンする。
メインルーチンのステップｓ１５に達すると、ここではフェーズ▲３▼の処理中か否か判定し、処理中ではステップｓ１６側に、処理中でないとステップｓ１８進む。
【００５４】
ステップｓ１６ではフェーズ▲３▼よりフェーズ４（図２参照）への切換え条件が満たされるか否か判定し、満たされないと始動開始条件が満たされているかを判定するステップａ１２に、切換え条件が満たされるとフェーズ▲４▼の処理を行うステップs１７に進む。
ステップｓ１６でのフェーズ４への切換え条件は、リーン化係数（Ｋrfstr）が目標値（リーン化制限値：例えば１５、５）となり、所定時間経過（０、３秒）したかを判断する。ここで目標値はＮＯｘの排出量が増えない範囲で、ＨＣの増加をも抑えることを考慮して、適宜設定される。
【００５５】
図１２に示すフェーズ▲４▼サブルーチンのステップｄ１に達すると、ここでは点火制御をフェーズ３のステップｃ１、ｃ２と同様に処理する。ステップｄ２ではＥＴＶ１３の開度θｓ制御をフェーズ▲３▼のステップｃ３以下の処理と同様に処理される。
ステップｄ３ではステップｃ６、ｃ７で求めた、リーン化係数（Ｋrfstr）をリーン化制限値｛ここでは０、９５（Ａ／Ｆ：１５、５）｝とし、燃料制御を行い、メインルーチンにリターンする。
【００５６】
メインルーチンのステップｓ１８に達すると、ここではフェーズ▲４▼の処理中か否か判定し、処理中でないとステップｓ１９に、処理中ではステップｓ１２側に進む。ステップｓ１２では上述の始動開始条件が満たされていると今回の制御を終了し、満たされていない、即ち、上述の始動開始条件を離脱しているとステップｓ１９のフェーズ▲５▼の処理に進む。
図１３に示すフェーズ５サブルーチンのステップｅ１に達すると、ＥＴＶ１３の開度制御を回転数フィードバック制御より通常制御へ戻す。
【００５７】
ステップｅ２では点火制御を空気量の動きを模擬した行程毎の２段階テーリングで通常制御に戻す。
ステップｅ３では空燃比リーン化係数を１制御行程毎に所定勾配で順次１、０側に戻し、メインルーチンに戻る。
メインルーチンのステップｓ２０に達すると、ここではフェーズ▲５▼の処理中か否か判定し、処理が終了しないとそのままこの回の制御を終了し、フェーズ▲５▼の処理が終了ではステップｓ２１に達し、そこで始動開始条件が成立した時点でオンされていた触媒昇温制御フラグＦＬＧ１をリセットし、この回の制御を終了する。
【００５８】
上述の様に、図１のアイドル回転数制御装置は点火時期回転数制御ｍ１中において目標点火時期ＩＧＴに収束すると同時に目標回転数Ｎｅｏにも収束した（ステップａ１乃至ａ１０）後で吸気量回転数制御ｍ２（ステップａ１１乃至ａ１５）を実行するので、点火時期と回転数が共に適切になってから吸気量回転数制御ｍ２に移行させることができ、遅角された点火時期ＩＧＴｃにより触媒昇温効果を効率良く発揮させながら吸気量制御によりアイドル時の目標回転数Ｎｅｏを安定させることができる。
【００５９】
点火時期回転数制御ｍ１中は、目標回転数Ｎｅｏに対する実回転数Ｎｅｎの高さに応じて点火時期ＩＧＴを遅角すると同時に、冷態状態用の目標点火時期ＩＧＴｃに対する実点火時期ＩＧＴｎの進角度合ΔＩＧＴに応じて始動直後開度（吸気スロットル開度）Ｐｏｂｊｓを増大させるので（ステップａ１１乃至ａ１５）、今後に予測される点火時期遅角量に応じて吸気スロットル開度を増大させることになるので、点火時期遅角による出力低下を吸気量制御により応答性良く補償でき、安定した運転状態を保ちながら点火時期を効果的に遅角できる。
【００６０】
点火時期回転数制御ｍ１において、回転数の変動量に対応して該変動を抑制すべく点火時期を制御し（ステップａ１０）、その後に回転数が安定してから吸気量回転数制御ｍ２（ステップａ１２乃至ａ１５）を実行するので、吸気量回転数制御ｍ２を安定した状態で開始させることができ、点火時期遅角による触媒昇温効果を効率良く発揮させながらアイドル時の目標回転数Ｎｅｏを安定させることができる。
【００６１】
点火時期回転数制御ｍ１を終了後に、機関空燃比Ａ／Ｆをリーン化（フェーズ▲３▼の制御でステップｃ２からｃ７）しながら、吸気量回転数制御ｍ２（ステップｃ１０乃至ｃ１２）を実行するので、未燃燃料の排出を効率良く抑制しながら、点火時期遅角による触媒昇温効果も効率良く発揮させることができる。
回転角速度Δθｃが許容値以内となる範囲でリーン化しながら吸気量回転数制御ｍ２に移行するので、未燃燃料の排出を効率良く抑制しながら、点火時期遅角による触媒昇温効果も効率良く発揮させることができる。
【００６２】
吸気量回転数制御ｍ２中は、エンジン回転数Ｎｅの変動量ΔＮｅに対応して該変動を抑制すべく点火時期ＩＧＴを制御するとした場合（ステップａ５からステップａ１０）には、吸気量回転数制御ｍ２に加えてエンジン回転数Ｎｅの変動量ΔＮｅに対応して点火時期ＩＧＴを制御するので、吸気量と点火時期とで効果的に回転数Ｎｅを安定させることができるし、点火時期ＩＧＴを大きく変更させる必要がないので、点火時期遅角による触媒昇温効果を効率良く発揮させることもできる。
【００６３】
【発明の効果】
以上のように、請求項１の発明によれば、冷態始動時は、遅角側の冷態状態用の目標点火時期を設定し、更に実回転数が目標回転数を超えた時点以後、その実回転数と目標回転数の回転偏差に応じた点火時期補正値に基づいて算出される今回の点火時期に実点火時期を修正して機関の回転数を目標回転数にフィードバック制御するので、点火時期を効率良く実現させて早期に排気温を上昇させて触媒装置の昇温を早めることができるし、迅速に機関回転数を目標回転数に収束させることができ機関回転数の吹き上がりを抑制して冷態始動時の未燃燃料の排出も抑制できる。また同時に、冷態状態用の目標点火時期に対する実点火時期の点火時期偏差に応じた偏差修正値に基づいて吸気スロットル開度を制御することで、点火時期偏差を収束させ、機関回転数を目標回転数に迅速に収束させることができる。
そして、その後は、機関空燃比を前記点火時期回転数制御時の機関空燃比からリーン化しながら吸入空気量を制御して機関の回転数を目標回転数にフィードバック制御するので、リーン化により未燃燃料の排出を抑制すると同時に点火時期遅角による触媒昇温効果を効率良く発揮させながらアイドル回転数を安定させることができる。また、上記の如くそれぞれにおいて未燃燃料の排出抑制と触媒昇温とを効率良く実現できる点火時期回転数制御と吸気量回転数制御とを順次行うことで、機関を安定した運転状態に保ったまま未燃燃料の排出抑制と触媒昇温とをより効率良く実現できるし、吸気量回転数制御は、点火時期回転数制御により冷態状態用の目標点火時期と実点火時期との差が所定値以下でかつ目標回転数と実回転数との差が所定回転数以下になった後で実行されるので、点火時期と回転数が共に適切になってから吸気量回転数制御に移行させることができ、遅角された、点火時期により触媒昇温効果を効率良く発揮させながら吸気量制御によりアイドル回転数を安定させることができる。
【００６６】
請求項２の発明は、回転数が安定してから吸気量回転数制御に移行するので、その後の吸気量回転数制御を安定した状態で開始させることができ、点火時期遅角による触媒昇温効果を効率良く発揮させながらアイドル回転数を安定させることができる。
【００６８】
請求項３の発明は、回転が変動しない範囲で機関空燃比をリーン化しながら吸気量回転数制御に移行するので、未燃燃料の排出を効率良く抑制できると同時に触媒昇温効果を維持しながらアイドル回転数を安定させることができる。
【００６９】
請求項４の発明は、吸気量回転数制御に加えて回転数の変動量に対応して点火時期を制御するので、吸気量と点火時期とで効果的に回転数を安定させることができるし、点火時期を大きく変更させる必要がないので、点火時期遅角による触媒昇温効果を効率良く発揮させることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の適用された内燃機関のアイドル回転数制御装置を装備したエンジン及び制御系の全体概略構成図である。
【図２】図１のアイドル回転数制御装置の運転状態での経時的変化特性線図である。
【図３】図１のアイドル回転数制御装置で用いる水温−始動後所定時間マップの特性線図である。
【図４】図１のアイドル回転数制御装置で用いる水温−目標回転数マップの特性線図である。
【図５】図１のアイドル回転数制御装置で用いる水温−リーン化係数マップの特性線図である。
【図６】図１のアイドル回転数制御装置で用いる水温−ＥＴＶ開度マップの特性線図である。
【図７】図１のアイドル回転数制御装置で用いるメインルーチンの上部フローチャートである。
【図８】図１のアイドル回転数制御装置で用いるメインルーチンの下部フローチャートである。
【図９】図１のアイドル回転数制御装置で用いるフェーズ▲１▼サブルーチンのフローチャートである。
【図１０】図１のアイドル回転数制御装置で用いるフェーズ▲２▼サブルーチンのフローチャートである。
【図１１】図１のアイドル回転数制御装置で用いるフェーズ▲３▼サブルーチンのフローチャートである。
【図１２】図１のアイドル回転数制御装置で用いるフェーズ▲４▼サブルーチンのフローチャートである。フローチャートである。
【図１３】図１のアイドル回転数制御装置で用いるフェーズ▲５▼サブルーチンのフローチャートである。
【図１４】従来のアイドル回転数制御装置の運転状態での経時的変化特性線図である。
【符号の説明】
１              エンジン
２              コントローラ
８              燃料噴射弁
９              点火プラグ
１１            点火回路
２１            触媒コンバータ
ｍ１            点火時期回転数制御
ｍ２            吸気量回転数制御
Δθｃ          クランク角情報
Ａ１            燃料量制御部
Ａ２            点火制御部
Ｄ（Ｔｉｎｊ）  燃料噴射出力
ＩＧＴ          点火時期
Ｎｅ            エンジン回転数
Ｎｅｏ          目標エンジン回転数
Ｔｉｎｊ        燃料噴射量
Ｑａ            吸入空気量
【図１】
0004410454.tif 000002
【図２】
0004410454.tif 000003
【図３】
0004410454.tif 000004
【図４】
0004410454.tif 000005
【図５】
0004410454.tif 000006
【図６】
0004410454.tif 000007
【図７】
0004410454.tif 000008
【図８】
0004410454.tif 000009
【図９】
0004410454.tif 000010
【図１０】
0004410454.tif 000011
【図１１】
0004410454.tif 000012
【図１２】
0004410454.tif 000013
【図１３】
0004410454.tif 000014
【図１４】
0004410454.tif 000015