(57)【要約】      （修正有）【課題】エンジン始動からのトルクが不安定な状態で補機負荷投入がなされることに伴うアイドルハンチングを防止し得るエンジンの制御方法を提供すること。【解決手段】アイドル時の目標回転速度に到達したタイミングで点火時期を始動用から触媒暖機促進用へと遅角する手順と、目標回転速度に到達したタイミングで目標回転速度に保持させるに必要な吸入空気量が供給されるように、目標回転速度に到達するタイミングよりも所定期間前にスロットル弁を開き始める手順と、スロットル弁を開き始めるタイミングを起点とし、目標回転速度に到達した後に吸気圧または吸気流速の変化が落ち着くまでのあいだ、燃料噴射量を一時的に増量する手順と、エンジントルクが安定するタイミングまでエンジンへの補機負荷の投入を禁止する手順。【選択図】図１
2007278074.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性状態になって初めて機能する触媒を排気通路に、燃料を噴射する燃料噴射弁を吸気通路にそれぞれ備えるエンジンにおいて、
クランキングからのエンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度に到達したタイミングで点火時期を始動用の点火時期から触媒暖機促進用の点火時期へとステップ的に遅角する点火時期遅角処理手順と、
エンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度に到達したタイミングでエンジン回転速度をアイドル時の目標回転速度に保持させるに必要な吸入空気量が燃焼室に供給されるように、エンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度に到達するタイミングよりも所定期間前にスロットル弁を開き始める吸入空気量供給処理手順と、
前記スロットル弁を開き始めるタイミングを起点とし、エンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度に到達した後に吸気圧または吸気ポートの吸気流速の変化が落ち着くまでのあいだ、前記燃料噴射弁からの燃料噴射量を一時的に増量する燃料噴射量増量処理手順と、
エンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度に到達した後にエンジントルクが安定するタイミングまでエンジンへの補機負荷の投入を禁止し、エンジントルクが安定したところでエンジンへの補機負荷の投入を許可する補機負荷投入禁止・許可処理手順と
を含むことを特徴とするエンジンの制御方法。
【請求項２】
エンジンにより駆動されるオルタネータと、
このオルタネータにより発電される電力を蓄えるバッテリと
を備え、前記エンジンへの補機負荷の投入はこのオルタネータによる発電を行わせることであることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの制御方法。
【請求項３】
前記エンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度に到達した後にエンジントルクが安定するタイミングは、前記エンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度に達した後に吸気圧または吸気ポートの吸気流速の変化が落ち着くタイミングであることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの制御方法。
【請求項４】
空燃比フィードバック制御を行う処理手順を含み、
前記エンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度に到達した後にエンジントルクが安定するタイミングは、この空燃比フィードバック制御の開始時であることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの制御方法。
【請求項５】
アイドル回転速度のフィードバック制御を行う処理手順を含み、
前記エンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度に到達した後にエンジントルクが安定するタイミングは、このアイドル回転速度のフィードバック制御の開始時であることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの制御方法。
【請求項６】
エンジン始動時に前記バッテリーの充電状態が悪い場合に、クランキングからのエンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度に到達したタイミングでの前記始動用の点火時期から触媒暖機促進用の点火時期へのステップ的遅角に代えて、前記始動用の点火時期から触媒暖機促進用の点火時期へと緩やかに遅角させると共に、クランキングからのエンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度に到達したタイミングで前記オルタネータによる発電を行わせることを特徴とする請求項２に記載のエンジンの制御方法。
【請求項７】
活性状態になって初めて機能する触媒を排気通路に、燃料を噴射する燃料噴射弁を吸気通路にそれぞれ備えるエンジンにおいて、
クランキングからのエンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度に到達したタイミングで点火時期を始動用の点火時期から触媒暖機促進用の点火時期へとステップ的に遅角する点火時期遅角手段と、
エンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度に到達したタイミングでエンジン回転速度をアイドル時の目標回転速度に保持させるに必要な吸入空気量が燃焼室に供給されるように、エンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度に到達するタイミングよりも所定期間前にスロットル弁を開き始める吸入空気量供給手段と、
前記スロットル弁を開き始めるタイミングを起点とし、エンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度に到達した後に吸気圧または吸気ポートの吸気流速の変化が落ち着くまでのあいだ、前記燃料噴射弁からの燃料噴射量を一時的に増量する燃料噴射量増量手段と、
エンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度に到達した後にエンジントルクが安定するタイミングまでエンジンへの補機負荷の投入を禁止し、エンジントルクが安定したところでエンジンへの補機負荷の投入を許可する補機負荷投入禁止・許可手段と
を含むことを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項８】
エンジンにより駆動されるオルタネータと、
このオルタネータにより発電される電力を蓄えるバッテリと
を備え、前記エンジンへの補機負荷の投入はこのオルタネータによる発電を行わせることであることを特徴とする請求項７に記載のエンジンの制御装置。
【請求項９】
前記エンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度に到達した後にエンジントルクが安定するタイミングは、前記エンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度に達した後に吸気圧または吸気ポートの吸気流速の変化が落ち着くタイミングであることを特徴とする請求項７に記載のエンジンの制御装置。
【請求項１０】
空燃比フィードバック制御を行う処理手順を含み、
前記エンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度に到達した後にエンジントルクが安定するタイミングは、この空燃比フィードバック制御の開始時であることを特徴とする請求項７に記載のエンジンの制御装置。
【請求項１１】
アイドル回転速度のフィードバック制御を行う処理手順を含み、
前記エンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度に到達した後にエンジントルクが安定するタイミングは、このアイドル回転速度のフィードバック制御の開始時であることを特徴とする請求項７に記載のエンジンの制御装置。
【請求項１２】
エンジン始動時に前記バッテリーの充電状態が悪い場合に、クランキングからのエンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度に到達したタイミングでの前記始動用の点火時期から触媒暖機促進用の点火時期へのステップ的遅角に代えて、前記始動用の点火時期から触媒暖機促進用の点火時期へと緩やかに遅角させると共に、クランキングからのエンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度に到達したタイミングで前記オルタネータによる発電を行わせることを特徴とする請求項８に記載のエンジンの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン（内燃機関）の制御方法及び制御装置、特に冷間始動時の制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷間状態でのクランキングによる完爆後、エンジン回転速度が吹き上がるまでの期間は点火時期を始動用の点火時期とし、エンジン回転速度が吹き上がった後には触媒の活性化を促進させるため、圧縮上死点後の所定クランク角位置まで点火時期をステップ的に遅角させるものがある（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平８−２３２６４５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、特許文献１の技術では、圧縮上死点後の所定クランク角位置まで点火時期をステップ的に遅角させるのに先立ち、ＩＳＣ開度を大きくするなどして吸入空気量を増加させ、点火時期をステップ的に遅角させるタイミングの後ではさらに吸入空気量を増加させるのが好ましいことを提案し、これによってエンジンの吹き上がりが円滑化ないしは迅速化されるとしている。
【０００４】
しかしながら、エンジンの吹き上がりを円滑化ないしは迅速化させるためとはいえ、エンジン回転速度をアイドル時の目標回転速度を超えてまで吹き上がらせることは燃料消費の面からみると、却って燃料を無駄に消費させていることになる。従って、燃費向上の観点からは、冷間始動時といえども、完爆後、エンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度へとオーバーシュートすることなく収束させることのほうが好ましい。
【０００５】
そこで、クランキングからのエンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度に到達したタイミングで点火時期を始動用の点火時期から触媒暖機促進用の点火時期へとステップ的に遅角すると共に、燃費向上の観点より、エンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度に達したタイミングでエンジン回転速度をアイドル時の目標回転速度に保持させるに必要な吸入空気量が燃焼室に供給されるように、スロットル弁位置から燃焼室までの吸入空気量の応答遅れを考慮して、エンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度に到達するタイミングよりも所定期間前のタイミングよりスロットル弁を開き始める構成を考えた。
【０００６】
そしてこの構成で実験してみたところ、もくろみ通りにエンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度に到達した後に、このアイドル時の目標回転速度を超えてエンジン回転速度度が吹き上がることはなくなったのであるが、実際の空燃比が燃焼安定限界を超えてリーン化し、これに起因して、アイドル時の目標回転速度からの回転落ちが生じたりＨＣが増加してしまうことが新たに判明した。
【０００７】
そこでクランキングからのエンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度に到達したタイミングで点火時期を始動用の点火時期から触媒暖機促進用の点火時期へとステップ的に遅角し、エンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度に到達したタイミングでエンジン回転速度をアイドル時の目標回転速度に保持させるに必要な吸入空気量が燃焼室に供給されるように、エンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度に到達するタイミングよりも所定期間前にスロットル弁を開き始め、前記スロットル弁を開き始めるタイミングを起点とし、エンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度に到達した後に吸気圧または吸気ポートの吸気流速の変化が落ち着くまでのあいだ、前記燃料噴射弁からの燃料噴射量を一時的に増量することで、冷間始動時に触媒の暖機促進を図りながら完爆後のエンジン回転速度をアイドル時の目標回転速度に向かって速やかに収束させると共に、エンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度に到達した後にも実際の空燃比が燃焼安定限界を超えてリーン化することのないエンジンの制御方法や制御装置とすることが考えられる。
【０００８】
一方、電源装置であるバッテリの充電のため、オルタネータが設けられており、このオルタネータはエンジンにより駆動されて発電する構成である。現状の制御では、クランキング開始から所定の期間内は、エンジン回転が不安定であるため、オルタネータに対する発電要求があっても、オルタネータによる発電を行わせないようになっている。従って、クランキングの開始から所定の期間経過後にオルタネータが発電を開始するのであるが、オルタネータが発電を開始するということは、エンジンに対しては負荷（補機負荷）が投入されることを意味する。
【０００９】
この場合に、現状の制御によれば、エンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度を超えて吹き上がるようにしているので、オルタネータ負荷がクランキング開始から所定の期間経過後に投入されても、エンジン回転速度が不安定になることはないのであるが、上記のように、より一層の燃費向上のためエンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度を超えて吹き上がらないように構成しているときには、クランキングからのエンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度に到達したタイミングでエンジンに対してオルタネータ負荷が投入されると、エンジン回転速度が波を打って変動する、いわゆるアイドルハンチングを起こす（あるいは回転落ちが大きいときにはエンジンストールに至る可能性もある）ことが考えられる。
【００１０】
そこで本発明は、エンジン始動からのエンジントルクが不安定な状態でエンジンへの補機負荷の投入がなされることに伴うアイドルハンチングやエンジンストールを防止し得るエンジンの制御方法やエンジンの制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、活性状態になって初めて機能する触媒を排気通路に、燃料を噴射する燃料噴射弁を吸気通路（例えば吸気ポート）にそれぞれ備えるエンジンにおいて、クランキングからのエンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度に到達したタイミングで点火時期を始動用の点火時期から触媒暖機促進用の点火時期へとステップ的に遅角し、エンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度に到達したタイミングでエンジン回転速度をアイドル時の目標回転速度に保持させるに必要な吸入空気量が燃焼室に供給されるように、エンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度に到達するタイミングよりも所定期間前にスロットル弁を開き始め、前記スロットル弁を開き始めるタイミングを起点とし、エンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度に到達した後に吸気圧または吸気ポートの吸気流速の変化が落ち着くまでのあいだ、前記燃料噴射弁からの燃料噴射量を一時的に増量し、エンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度に到達した後にエンジントルクが安定するタイミングまでエンジンへの補機負荷の投入を禁止し、エンジントルクが安定したところでエンジンへの補機負荷の投入を許可するように構成する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、始動からのエンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度に到達したタイミングで点火時期を始動用の点火時期から触媒暖機促進用の点火時期へとステップ的に遅角し、エンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度に到達したタイミングでエンジン回転速度をアイドル時の目標回転速度に保持させるに必要な吸入空気量が燃焼室に供給されるように、エンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度に到達するタイミングよりも所定期間前にスロットル弁を開き始めるので、エンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度に到達した後の吹き上がりを抑制しながら早期に排気温度を上昇させることが可能となり、無駄な燃料消費を抑制しつつ触媒活性時間を短くすることができる。
【００１３】
この場合に、エンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度に到達した後も暫くのあいだ吸気圧や吸気ポートの吸気流速がなおも小さくなる側に変化し続けることがあり、この場合には、吸気圧や吸気ポートの吸気流速の変化に伴って吸気ポート壁の燃料壁流量が減少し、その分燃焼室に供給される燃料量が不足し、燃焼室内の混合気の空燃比が燃焼安定限界を超えてリーンとなり、ＨＣの増加やエンジンの回転落ちを招くことになるのであるが、本発明によれば、スロットル弁を開き始めるタイミングを起点とし、エンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度に到達した後に吸気圧または吸気ポートの吸気流速の変化が落ち着くまでのあいだ、燃料噴射弁からの燃料噴射量を一時的に増量するので、エンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度に到達した後に吸気圧や吸気ポートの吸気流速がなおも小さくなる側に変化し続けることがあっても、燃焼室内の混合気の空燃比が燃焼安定限界を超えてリーンとなることを防止できる。この結果、エンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度に到達した後におけるＨＣの増加やアイドル時の目標回転速度からの回転落ちを抑制できる。
【００１４】
また、本発明によれば、エンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度に到達した後にエンジントルクが安定するタイミングまでエンジンへの補機負荷の投入を禁止し、エンジントルクが安定したところでエンジンへの補機負荷の投入を許可するので、エンジントルクが不安定な状態でエンジンへの補機負の荷投入がなされることに伴うアイドルハンチングやエンジンストールを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。図１はエンジンの制御方法の実施に直接使用するエンジンの制御装置の概略構成を示している。
【００１６】
スロットル弁２３により調量される空気は、吸気コレクタ２に蓄えられた後、吸気マニホールド３を介して各気筒の燃焼室５に導入される。燃料は各気筒の吸気ポート４に配置された燃料噴射弁２１より、所定のタイミングで吸気ポート内に向けて間欠的に噴射供給される。吸気ポート４に噴射された燃料は、空気と混合して混合気を作り、この混合気は吸気弁１５を閉じることで燃焼室５内に閉じこめられ、ピストン６の上昇によって圧縮され、点火プラグ１４により着火されて燃焼する。この燃焼によるガス圧がピストン６を押し下げる仕事を行い、このピストン６の往復運動はクランクシャフト７の回転運動へと変換される。燃焼後のガス（排気）は排気弁１６が開いたとき排気通路８へと排出される。
【００１７】
排気通路８のうちマニホールドの集合部に第１触媒９（スタートアップ触媒）を、また車両の床下位置に第２触媒１０を備えている。これら２つの触媒９、１０は、例えばいずれも三元触媒で、三元触媒は排気の空燃比が理論空燃比を中心とした狭い範囲にあるとき、排気に含まれるＨＣ、ＣＯ及びＮＯｘを同時に効率よく除去できる。このため、エアフローメータ３２からの吸入空気量の信号、クランク角センサ（ポジションセンサ３３とフェーズセンサ３４）からの信号が入力されるエンジンコントローラ３１ではこれらの信号に基づいて燃料噴射弁２１からの基本燃料噴射量を定めると共に、第１触媒９の上流に設けたＯ2センサ３５からの信号に基づいて空燃比をフィードバック制御する。
【００１８】
一方、冷間始動時には触媒を早期に活性化すると共に、Ｏ2センサ３５をも早期に活性化して空燃比のフィードバック制御を実行させるため、Ｏ2センサ３５を始動直後よりヒータ（図示しない）によって加熱し、Ｏ2センサ３５の信号をみて、Ｏ2センサ３５が活性化したタイミングで空燃比のフィードバック制御を開始している。
【００１９】
なお、触媒９、１０の構成はこれに限られるものでない。例えば、エンジン暖機完了後の燃費向上のため、低負荷側の運転領域において理論空燃比よりもリーンの空燃比で運転を行うようにしているものでは、リーン運転時に多く発生するＮＯｘを吸収するため、第２触媒１０をＮＯｘトラップ触媒で構成し、このＮＯｘトラップ触媒に三元触媒機能を持たせているが、こうした構成のものでもかまわない。
【００２０】
上記のスロットル弁２３はスロットルモータ２４により駆動される。運転者が要求するトルクはアクセルペダル４１の踏み込み量（アクセル開度）に現れるので、エンジンコントローラ３１ではアクセルセンサ４２からの信号に基づいて目標トルクを定め、この目標トルクを実現するための目標空気量を定め、この目標空気量が得られるようにスロットル弁駆動装置（図示しない）ではスロットルモータ２４を介してスロットル弁２３の開度を制御する。
【００２１】
また、上記吸気弁１５の弁リフト量を連続的に可変制御する多節リンク状の機構で構成される可変バルブリフト機構２６と、クランクシャフト７と吸気弁用カムシャフト２５との回転位相差を連続的に可変制御して、吸気弁１５の開閉タイミングを進遅角する可変バルブタイミング機構２７とを備えている。
【００２２】
さて、冷間状態でのクランキングからのエンジン回転速度が良好に吹き上がるようにすると共に、排気通路８に設けている特に第１触媒９を早期に暖機するため点火時期を遅角させている。この様子を図２を参照しながら４気筒エンジンの場合で具体的に説明する。
【００２３】
まず、現状の制御から説明する。現状では、図２の最上段に一点鎖線で示したように、始動のためスタータスイッチをＯＦＦよりＯＮへと切換えたｔ０のタイミングより、エンジン回転速度は３つの気筒で初回の爆発に対応して変動し、４番目の気筒の爆発でエンジン回転速度が急激に上昇し、ｔ２のタイミングでアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴを横切って吹き上がっている（一点鎖線参照）。そして、エンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴに到達したｔ２のタイミングからは、図２の第５段目に一点鎖線で示したようにアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴを維持できる吸入空気が燃焼室５に導入されるようにスロットル弁開度が所定開度ＴＶＯ１へとステップ的に開かれている。
【００２４】
また、燃料噴射量は、冷間始動当初は噴射燃料の全てが燃焼室５に吸入されるのではなく、噴射燃料量の一部が吸気ポート４壁や吸気弁１５傘裏部に付着し、吸気ポート壁を液状で流れる、いわゆる燃料壁流の形成に使われるため、燃焼室５への燃料供給遅れが発生する。このため、図２の第４段目に一点鎖線で示したように始動当初で吸気ポート壁の燃料壁流として多くが奪われるあいだは余分に燃料を噴射供給しており、燃料壁流の形成に多くが奪われなくなるタイミングより徐々に燃料噴射量を減少させている。
【００２５】
一方、点火時期は現状では、図２の第２段目に一点鎖線で示したように、ｔ０のタイミングより始動用の点火時期である第１点火時期ＡＤＶ１に設定され、ｔ２のタイミングからは第１触媒９の暖機促進を図るため大きく遅角させた第２点火時期ＡＤＶ２へと徐々に切換えられている。
【００２６】
ここで、クランキングからのエンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度に到達するｔ２のタイミングを境にして前と後に分けると、ｔ２の後には、燃費向上の観点からはエンジン回転速度Ｎｅが吹き上がることなくアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴへと速やかに落ち着くことが望ましい。これは、エンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴを超えて吹き上がるとそれだけ燃料消費が増してしまうためである。
【００２７】
また、ｔ２の後には実際の空燃比は理論空燃比に落ち着くことが望ましい。これは、暖機完了後の第１触媒９は理論空燃比を中心とする狭い範囲にあるときだけ有害三成分（ＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ）を同時に浄化できるためである。
【００２８】
そこで、クランキングからのエンジン回転速度Ｎｅがアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴに達したｔ２のタイミングで、図２の第２段目に実線で示したように点火時期を第１点火時期ＡＤＶ１から第２点火時期ＡＤＶ２へとステップ的に遅角すると共に、燃費向上の観点より、エンジン回転速度Ｎｅがアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴに到達したｔ２のタイミングでエンジン回転速度Ｎｅをアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴに保持させるに必要な吸入空気量が燃焼室５に供給されるように、スロットル弁位置から燃焼室５までの吸入空気量の応答遅れを考慮して、図２の第５段目に実線で示したようにエンジン回転速度Ｎｅがアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴに到達するｔ２のタイミングよりも所定期間前のｔ１のタイミングよりスロットル弁２３を開き始める構成を考えた。
【００２９】
そしてこの構成で実験してみたところ、もくろみ通りにエンジン回転速度Ｎｅがアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴに到達した後に、このアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴを超えてエンジン回転速度度が吹き上がることはなくなったのであるが、図２の第６段目に一点鎖線で示したように、実際の空燃比は、エンジン回転速度Ｎｅがアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴに到達するｔ２のタイミングで理論空燃比（ストイキ）となっているものの、その後に燃焼安定限界ラインを超えてリーンとなり、この過度のリーン化によって、図２の第７段目の一点鎖線に示したようにＨＣが増加することが新たに判明した。
【００３０】
この原因は、主に吸気ポート４壁の燃料壁流にあると見当をつけて実験してみたところ、図２の第３段目に示したように、エンジン回転速度Ｎｅがアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴに到達するｔ２のタイミングの後も吸気圧が低下し続けていた。すなわち、吸気ポート壁の燃料壁流量は燃料壁流が流れる部位の圧力（つまり吸気圧）や燃料壁流が流れる部位の吸気流速（吸気ポート４の吸気流速）に依存し、吸気圧が小さくなるほど小さくなる（これは吸気圧が小さくなるほど燃料の気化特性が良くなることによる）特質を、また吸気ポート４の吸気流速が大きくなるほど小さくなる（これは吸気ポート４の吸気流速が大きくなるほど燃料の気化特性が良くなることによる）特質を有するので、吸気圧や吸気ポートの吸気流速が変化している途中にあるｔ２のタイミングでの燃料壁流量よりも、吸気圧や吸気ポートの吸気流速が所定値に落ち付くｔ３のタイミングでの燃料壁流量のほうが小さくなる。燃焼室５に流入する燃料量にはこの燃料壁流量も含まれるので、ｔ２よりｔ３の期間で燃料壁流量が減り続けることは、燃焼室５に流入する燃料量も、この燃料壁流量の減少に合わせて減り続けることを意味し、従って、ｔ２のタイミングで混合気の空燃比が理論空燃比となっていても、燃料壁流量の減少に合わせて実際の空燃比がリーン側へと向かい、燃焼安定限界を超えてリーン化したものと思われる。
【００３１】
そこで本発明は、次の３つの操作を実行する。
【００３２】
〔１〕エンジン回転速度Ｎｅがアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴに到達するｔ２のタイミングからは特に第１触媒９の暖機促進を図りながらエンジン回転速度Ｎｅのアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴを超えての吹き上がりを抑制するために、図２の第２段目に実線で示したように、点火時期をｔ２で第１点火時期（始動用の点火時期）ＡＤＶ１から第２点火時期（触媒暖機促進用の点火時期）ＡＤＶ２へとステップ的に遅角する。こうした点火時期制御は気筒別に実行する。ここで、アイドル時とは、運転者がアクセルペダル４１を踏み込んでいない状態をいう。アイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴは適合値である。
【００３３】
〔２〕ｔ２のタイミングよりエンジン回転速度Ｎｅをアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴに保持させるには、アイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴを保持させるに必要な吸入空気量を燃焼室５に供給することであり、その燃焼室５への空気供給がｔ２のタイミングで完了している必要がある。この場合に、現状のエンジンで吸入空気量を制御するのは、吸気コレクタ２上流の吸気通路に設けられているスロットル弁２３であり、従ってスロットル弁位置から燃焼室５までの吸入空気量の応答遅れを考慮して、図２の第５段目に実線で示したように、ｔ２よりも所定期間前のｔ１のタイミングよりスロットル弁２３を所定値ＴＶＯ１に向けて開き始め、ｔ２のタイミングで所定値ＴＶＯ１に落ち着くようにする。
【００３４】
〔３〕ｔ２での点火時期のステップ遅角によりエンジン回転速度Ｎｅはアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴに落ち着くものの、その直後の吸気圧や吸気ポートの吸気流速の変化に伴う燃料壁流量の減少により空燃比の過度のリーン化が生じ、ＨＣが増大してしまう（あるいはエンジン回転Ｎｅがアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴから却って低下してしまう）ので、このＨＣの増加を防ぐため、図２の第４段目に実線で示したように、スロットル弁２３を開き始めるｔ１のタイミングを起点とし、吸気圧や吸気ポートの吸気流速の変化が収まるｔ３までのあいだ、燃焼室５への燃料壁流量の減少分を補うように燃料噴射量を一時的に増量する。
【００３５】
ここで、現状の燃料噴射制御を前提として、上記〔３〕の操作を実行するため、始動後増量補正係数ＫＡＳを用いる。これについて図３により詳述すると、図３の最上段は図２の最上段と同じである。また、図３の第２段目には上記〔１〕の操作による点火時期の動きを、第４段目には上記〔２〕の操作によるスロットル弁開度の動きを改めて示している。
【００３６】
まず現状では、図３の第３段目に一点鎖線で示したように、スタータスイッチ３６をＯＦＦよりＯＮに切換えるｔ０のタイミングより始動後増量補正係数ＫＡＳとして初期値ＫＡＳ０（図では０．３）を設定し、その後にエンジン回転速度Ｎｅが完爆回転速度Ｎ０に到達したｔ５のタイミングより所定の速度でゼロに向かって減少させている。これに対して本実施形態では、図３の第３段目に実線で示したように、ｔ２のタイミングまで初期値ＫＡＳ０を保持させ、ｔ２のタイミングより所定の速度でゼロに向かって減少させる。すなわち、始動後増量補正係数ＫＡＳを初期値ＫＡＳ０から減少させるタイミングをｔ５よりｔ２まで遅らせる。これによって図３の第３段目にハッチングで示した面積部分が燃料増量分となり、空燃比の燃焼安定限界を超える過度のリーン化を防止できることとなる。
【００３７】
このように、始動後増量補正係数ＫＡＳを初期値ＫＡＳ０から減少させるタイミングをｔ５よりｔ２まで遅らせた（燃料噴射弁からの燃料噴射量を一時的に増量した）ときに得られる実際の空燃比が、理論空燃比となることを確認している。すなわち、燃料噴射弁２１からの燃料噴射量を一時的に増量したときに得られる実際の空燃比が、理論空燃比となるように、始動後増量補正係数ＫＡＳ（燃料噴射弁２１からの燃料噴射量の増量分）を設定している。
【００３８】
ここでは、始動後増量補正係数ＫＡＳをｔ５よりｔ２の間で一定（初期値ＫＡＳ０）とし、その後に直線的に減少させているが、これに限られるものでない。要は、スロットル弁２３を開き始めるｔ５のタイミングを起点とし、エンジン回転速度Ｎｅがアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴに到達したタイミングの後に吸気圧や吸気ポートの吸気流速の変化が落ち着くｔ３のタイミングまでのあいだで、燃料噴射弁２１からの燃料噴射量が一時的に増量されるように始動後増量補正係数ＫＡＳを変化させればよい。
【００３９】
また、始動後増量補正係数ＫＡＳを初期値ＫＡＳ０から減少させるタイミングをｔ５よりｔ２まで遅らせることにより、燃料噴射弁からの燃料噴射量を一時的に増量しているが、これに限られるものでない。例えば、始動後増量補正係数ＫＡＳとは別に新たに増量補正係数を導入し、この増量補正係数によって、スロットル弁２３を開き始めるｔ５のタイミングを起点とし、エンジン回転速度Ｎｅがアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴに達したタイミングの後に吸気圧や吸気ポートの吸気流速の変化が落ち着くｔ３までのあいだ、燃料噴射弁２１からの燃料噴射量を一時的に増量するようにしてもかまわない。
【００４０】
また、図３ではエンジン回転速度Ｎｅが完爆回転速度Ｎ０に到達したｔ５のタイミングを、スロットル弁２３を開き始めるタイミングとしているが、これに限定されるものでもない。
【００４１】
また、上記のように、Ｏ2センサ３５が活性化したタイミングで空燃比のフィードバック制御を開始するのであるが、空燃比のフィードバック制御を開始するタイミングが、エンジン回転速度Ｎｅがアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴに到達したタイミングの後に吸気圧や吸気ポートの吸気流速の変化が落ち着くｔ３のタイミングよりも前にくるようであれば、上記〔３〕の操作を中止して現状の操作に戻すことが好ましい。これは、空燃比のフィードバック制御により実際の空燃比が理論空燃比を中心とした所定のウインドウの幅内に収められ、これによって過度のリーン化を防止できるためである。
【００４２】
エンジンコントローラ３１により実行されるこの制御を以下のフローチャートにより詳述する。
【００４３】
図４は完爆フラグと目標回転到達フラグを設定するためのもので、一定時間毎（例えば１００ｍｓ毎）に実行する。
【００４４】
図４において、ステップ１ではエンジン回転速度Ｎｅを読み込む。エンジン回転速度Ｎｅはクランク角センサ（３３、３４）の信号に基づいて算出されている。
【００４５】
ステップ２では完爆フラグをみる。この完爆フラグはイグニッションスイッチ（図示しない）のＯＦＦよりＯＮへの切換時にゼロに初期設定されるフラグである。このため、当初は完爆フラグ＝０であることよりステップ２からステップ３に進み、エンジン回転速度Ｎｅと完爆回転速度Ｎ０（例えば１０００ｒｐｍ）を比較する。完爆回転速度Ｎ０は適合値である。エンジン回転速度Ｎｅが完爆回転速度Ｎ０に到達していなければそのまま今回の処理を終了する。
【００４６】
ステップ３でエンジン回転速度Ｎｅが完爆回転速度Ｎ０に到達したとき（Ｎｅ≧Ｎ０）にはステップ４に進み、完爆回転速度Ｎ０に到達したことを示すため完爆フラグ＝１とする。
【００４７】
ステップ５ではタイマを起動する（タイマ値ＴＩＭＥ＝０）。このタイマはエンジン回転速度Ｎｅが完爆回転速度Ｎ０に到達したときからの経過時間を計測するためのものである。
【００４８】
上記の完爆フラグ＝１により、次回からはステップ２よりステップ６に進むことになり、ステップ６でタイマ値ＴＩＭＥと所定値ＤＴを比較する。所定値ＤＴは、エンジン回転速度Ｎｅが完爆回転速度Ｎ０に到達したタイミングからアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴに到達するタイミングまでの時間間隔で、予め適合しておく（図３参照）。タイマを起動した当初はタイマ値ＴＩＭＥが所定値ＤＴ未満にあるので、ステップ７に進み、タイマ値ＴＩＭＥを制御周期（１００ｍｓ）の分だけインクリメントする。
【００４９】
ステップ７でのタイマ値ＴＩＭＥのインクリメントを何度か繰り返すと、やがてタイマ値ＴＩＭＥが所定値ＤＴ以上となる。このときにはステップ６よりステップ８に進み、アイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴに到達したことを示すため目標回転到達フラグ（イグニッションスイッチのＯＦＦよりＯＮへの切換時にゼロに初期設定）＝１とする。
【００５０】
図５は点火時期指令値及びスロットル弁目標開度を算出するするためのもので、一定時間毎（例えば１００ｍｓ毎）に、図４のフローに続けて実行する。
【００５１】
図５において、ステップ２１ではイグニッションスイッチのＯＦＦよりＯＮへの切換時であるか否かをみる。イグニッションスイッチのＯＦＦよりＯＮへの切換時であるときにはステップ２２に進み、水温センサ３７により検出される冷却水温ＴＷを始動時水温ＴＷＩＮＴとして取り込み、この始動時水温ＴＷＩＮＴに応じて第１点火時期ＡＤＶ１を算出し、この算出した第１点火時期ＡＤＶ１をステップ２３で点火時期指令値ＡＤＶに移す。第１点火時期ＡＤＶ１は始動に最適な点火時期で、大きく進角側にある。
【００５２】
ステップ２４ではスロットル弁目標開度ｔＴＶＯに初期値（例えばゼロ）を入れる。
【００５３】
イグニッションスイッチのＯＦＦよりＯＮへの切換時のあと、つまりイグニッションスイッチのＯＮ状態になると、ステップ２１よりステップ２５、２６に進む。ステップ２５、２６では完爆フラグと目標回転到達フラグ（いずれのフラグも図４により設定されている）をみる。完爆フラグ＝０であるときにはステップ２７に進みイグニッションスイッチのＯＦＦよりＯＮへの切換時に算出した第１点火時期ＡＤＶ１を維持する。このときもステップ２４の操作を実行する。
【００５４】
完爆フラグ＝１かつ目標回転到達フラグ＝０であるときにはステップ２６よりステップ２８に進み、イグニッションスイッチのＯＦＦよりＯＮへの切換時に算出した第１点火時期ＡＤＶ１を維持する。
【００５５】
ステップ２９ではスロットル弁目標開度ｔＴＶＯを次式により算出する。
【００５６】
ｔＴＶＯ＝ｔＴＶＯ（前回）＋ΔＴＶＯ                  …（１）
ただし、ΔＴＶＯ        ：一定値、
ｔＴＶＯ（前回）：ｔＴＶＯの前回値、
ここで、（１）式の所定値ΔＴＶＯはスロットル弁目標開度の所定時間当たりの増し分を定める値であり、この値は、エンジン回転速度Ｎｅがアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴに到達するタイミングでスロットル弁目標開度ｔＴＶＯが、後述する所定値ＴＶＯ１に到達するように予め定めておく。スロットル弁目標開度の前回値である「ｔＴＶＯ（前回）」の初期値にはゼロを入れておく。
【００５７】
ステップ３０ではスロットル弁目標開度ｔＴＶＯと所定値ＴＶＯ１を比較する。所定値ＴＶＯ１は、目標回転速度ＮＳＥＴを維持するトルクを発生させるのに必要な最低の吸入空気量が流れるときのスロットル弁開度である。所定値ＴＶＯ１は予め適合により求めておく。
【００５８】
今回のエンジン運転時にステップ２９を初めて経験した後ではスロットル弁目標開度ｔＴＶＯは所定値ＴＶＯ１未満であるので今回の処理をそのまま終了する。目標回転到達フラグ＝１となるまではステップ２９の操作を繰り返すことになり、スロットル弁目標開度ｔＴＶＯが徐々に大きくなる。目標回転到達フラグ＝１となる直前でスロットル弁目標開度ｔＴＶＯが所定値ＴＶＯ１以上となる。このときにはステップ３０よりステップ３１に進んでスロットル弁目標開度ｔＴＶＯを前回と同じ値に維持する。
【００５９】
目標回転到達フラグ＝１となったときにはステップ２６よりステップ３２に進み、水温センサ３７により検出されるそのときの冷却水温ＴＷに応じて第２点火時期ＡＤＶ２を算出し、これをステップ３３で点火時期指令値ＡＤＶに移す。
【００６０】
第２点火時期ＡＤＶ２は、冷間始動時における第１触媒９の暖機促進用の点火時期で、第１触媒９の暖機完了後の点火時期よりも遅角側に設定されている。このため、点火時期は図３の第２段目に示したようにエンジン回転速度Ｎｅが目標回転速度ＮＳＥＴに到達するｔ２のタイミングで第１点火時期ＡＤＶ１より第２点火時期ＡＤＶ２へとステップ的に切換わることとなる。
【００６１】
このようにして算出される点火時期指令値ＡＤＶは出力レジスタに移され、実際のクランク角がこの点火時期指令値ＡＤＶと一致したタイミングで点火コイルの一次側電流が遮断される。
【００６２】
また、スロットル弁目標開度ｔＴＶＯを受けるスロット弁駆動装置では、実際のスロットル弁開度がこのスロットル弁目標開度ｔＴＶＯと一致するようにスロットルモータ２４を駆動する。
【００６３】
図６は目標当量比ＴＦＢＹＡを算出するためのもので、一定時間毎（例えば１００ｍｓ毎）に実行する。
【００６４】
図６において、ステップ４１ではイグニッションスイッチのＯＦＦよりＯＮへの切換時であるか否かをみる。イグニッションスイッチのＯＦＦよりＯＮへの切換時であるときにはステップ４２に進み、始動後増量補正係数の初期値ＫＡＳ０を、水温センサ３７により検出される始動時水温ＴＷＩＮＴに応じて算出し、これをステップ４３で始動後増量補正係数ＫＡＳに移す。始動後増量補正係数の初期値ＫＡＳ０は始動時水温ＴＷＩＮＴが低くなるほど大きくなる値である。
【００６５】
イグニッションスイッチのＯＦＦよりＯＮへの切換時のあと、つまりイグニッションスイッチのＯＮ状態になると、ステップ４１よりステップ４４に進む。ステップ４４では目標回転到達フラグをみる（図４により設定されている）。目標回転到達フラグ＝０であるときにはステップ４５に進み始動後増量補正係数ＫＡＳを前回と同じ値（つまり初期値ＫＡＳ０）に維持する。
【００６６】
目標回転到達フラグ＝１になったときにはステップ４４よりステップ４６に進み始動後増量補正係数ＫＡＳとゼロを比較する。目標回転到達フラグ＝１になったタイミングでは始動後増量補正係数ＫＡＳはゼロより大きいため（初期値ＫＡＳ０が入っているので）、ステップ４７に進んで始動後増量補正係数ＫＡＳを次式により算出する。
【００６７】
ＫＡＳ＝ＫＡＳ（前回）−Δｔ×ＫＡＳ（前回）          …（２）
ただし、Δｔ          ：一定値、
ＫＡＳ（前回）：ＫＡＳの前回値、
ここで、（２）式の所定値Δｔは始動後増量補正係数ＫＡＳの所定時間当たりの減少分を定める値であり、この値は吸気圧が一定値に落ち着くｔ３のタイミングでゼロとなるように、適合により予め定めておく。始動後増量補正係数の前回値である「ＫＡＳ（前回）」の初期値はＫＡＳ０である。
【００６８】
目標回転到達フラグ＝１である場合に、ステップ４７の操作を繰り返すと、始動後増量補正係数ＫＡＳが徐々に小さくなってゆく。従って、ステップ４８で始動後増量補正係数ＫＡＳとゼロを比較し、始動後増量補正係数ＫＡＳが負の値になったときにはステップ４９に進んで始動後増量補正係数ＫＡＳ＝０とする。
【００６９】
このようにして、始動後増量補正係数ＫＡＳは、エンジン回転速度Ｎｅがアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴと一致したタイミングより、徐々に小さくなりやがてゼロとなる値である。
【００７０】
現状では、始動後増量補正係数ＫＡＳはエンジン回転速度Ｎｅが完爆回転速度Ｎ０に到達したタイミングより徐々に小さくなるのであるが、本発明では、エンジン回転速度Ｎｅがアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴと一致するタイミングまで初期値を維持し、エンジン回転速度Ｎｅがアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴと一致したタイミングより徐々に小さくなる。
【００７１】
ステップ５０、５１は現状と同じである。すなわち、ステップ５０では水温センサ３７により検出されるそのときの冷却水温Ｔｗに応じて水温増量補正係数ＫＴＷを算出する。水温増量補正係数ＫＴＷは冷却水温Ｔｗが低くなるほど大きくなる値である。
【００７２】
ステップ５１ではこの水温増量補正係数ＫＴＷと、上記の始動後増量補正係数ＫＡＳとを用いて次式により目標当量比ＴＦＢＹＡを算出する。
【００７３】
ＴＦＢＹＡ＝１＋ＫＴＷ＋ＫＡＳ                        …（３）
目標当量比ＴＦＢＹＡは１．０を中心とする値で、エンジンの暖機完了後であれば、ＴＦＢＹＡ＝１（ＫＴＷ＝０、ＫＡＳ＝０）となり、これによって理論空燃比の混合気が得られる。冷間始動時には、上記の始動後増量補正係数ＫＡＳが加わるため目標当量比ＴＦＢＹＡは１．０を超える値となるが、これは燃料壁流量を考慮しているからである。すなわち、冷間始動時に目標当量比ＴＦＢＹＡは１．０を超える値になるものの、エンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴに到達するタイミングより、理論空燃比の混合気が得られることとなる。
【００７４】
図７は燃料噴射パルス幅Ｔｉを算出するためのもので、一定時間毎（例えば１００ｍｓ毎）に、図６のフロートは独立に実行する。このフローは現状と同じである。
【００７５】
図７において、ステップ６１では始動時燃料噴射パルス幅Ｔｉ１を次式により算出する。
【００７６】
Ｔｉ１＝ＴＳＴ×ＫＮＳＴ×ＫＴＳＴ                    …（４）
ただし、ＴＳＴ  ：始動時基本噴射パルス幅、
ＫＮＳＴ：回転速度補正係数、
ＫＴＳＴ：時間補正係数、
これら始動時基本噴射パルス幅ＴＳＴ、回転速度補正係数ＫＮＳＴ、時間補正係数ＫＴＳＴの求め方は周知であるので、詳細な説明は省略する。
【００７７】
ステップ６２ではエアフローメータ３２の出力が入力したか否かをみる。エアフローメータ３２の出力が入力していなければステップ６３、６４を飛ばしてステップ６５に進み、この始動時燃料噴射パルス幅Ｔｉ１を最終の燃料噴射パルス幅Ｔｉに移す。
【００７８】
一方、エアフローメータ３２の出力が入力しているときにはステップ６２よりステップ６３に進み、図６により得ている目標当量比ＴＦＢＹＡを用いて次式により通常時の燃料噴射パルス幅Ｔｉ２を算出する。
【００７９】
Ｔｉ２＝（Ｔｐ×ＴＦＢＹＡ＋Ｋａｔｈｏｓ）×（α＋αｍ−１）×２＋Ｔｓ
…（５）
ただし、Ｔｐ        ：基本噴射パルス幅、
ＴＦＢＹＡ  ：目標当量比、
Ｋａｔｈｏｓ：過渡補正量、
α          ：空燃比フィードバック補正係数、
αｍ        ：空燃比学習値、
Ｔｓ        ：無効噴射パルス幅、
（５）式の基本噴射パルス幅Ｔｐ、過渡補正量Ｋａｔｈｏｓ、空燃比フィードバック補正係数α、空燃比学習値αｍ、無効噴射パルス幅Ｔｓの求め方は周知である。例えば、基本噴射パルス幅Ｔｐは次式により算出される。
【００８０】
Ｔｐ＝Ｋ×Ｑａ／Ｎｅ                                  …（６）
ただし、Ｑａ：エアフローメータ３２より算出される吸入空気量、
（６）式の定数Ｋにより、混合気の空燃比が理論空燃比となるように設定されている。従って、上記の始動後増量補正係数ＫＡＳがゼロを超える正の値である間は、燃料噴射弁２１からの燃料噴射量（燃料噴射パルス幅Ｔｉ）が増量補正されることとなる。
【００８１】
なお、（５）式の過渡補正量Ｋａｔｈｏｓは吸気ポート壁の燃料壁流量を考慮し、基本的にエンジンの負荷、回転速度及び燃料付着部の温度に基づいて算出される値であるので、始動時にはこの過渡補正量Ｋａｔｈｏｓにより、燃料噴射量のうちから吸気ポート壁の燃料壁流として奪われる分だけ燃料噴射量を増量する側に働くと考えられるが、それでも、実験によれば、上記のように空燃比の過度のリーン化を招いたことになる。これは、過渡補正量Ｋａｔｈｏｓの算出に、吸気圧や吸気ポートの吸気流速の変化までは考慮していないためである。
【００８２】
ステップ６４〜６６では始動時燃料噴射パルス幅Ｔｉ１と通常時燃料噴射パルス幅Ｔｉ２とを比較し、値の大きい方を最終の燃料噴射パルス幅Ｔｉとして選択する。
【００８３】
上記の始動後増量補正係数ＫＡＳが燃料噴射に用いられるのは、通常時燃料噴射パルス幅Ｔｉ２が最終の燃料噴射パルス幅Ｔｉとして採用される場合である。すなわち、本実施形態では、図３においてｔ５のタイミング直前においては、始動時燃料噴射パルス幅Ｔｉ１より通常時燃料噴射パルス幅Ｔｉ２のほうが大きくなっていることを前提としている。
【００８４】
このようにして算出された燃料噴射パルス幅Ｔｉは出力レジスタに移され、所定の燃料噴射タイミングになると、このパルス幅Ｔｉの間だけ各気筒の燃料噴射弁２１がシーケンシャルに開かれる。
【００８５】
ここで、本実施形態の作用効果を説明する。
【００８６】
本実施形態（請求項１、７に記載の発明）によれば、クランキングからのエンジン回転速度Ｎｅがアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴに到達したタイミングで点火時期を第１点火時期ＡＤＶ１（始動用の点火時期）から第２点火時期ＡＤＶ２（触媒暖機促進用の点火時期）へとステップ的に遅角し（図５のステップ２６、３２参照）、エンジン回転速度Ｎｅがアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴに到達したタイミングでエンジン回転速度Ｎｅをアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴに保持させるに必要な吸入空気量が燃焼室５に供給されるように、スロットル弁位置から燃焼室５までの吸入空気量の応答遅れを考慮して、エンジン回転速度Ｎｅがアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴに到達するタイミングよりも所定期間ＤＴ前のタイミングｔ１よりスロットル弁２３を開き始めるので（図５のステップ２５、２６、２９、３０、３１参照）、エンジン回転速度Ｎｅがアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴに到達した後の吹き上がりを抑制しながら早期に排気温度を上昇させることが可能となり（図２最下段の実線参照）、無駄な燃料消費を抑制しつつ触媒活性時間を短くすることができる。
【００８７】
この場合に、エンジン回転速度Ｎｅがアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴに到達した後も暫くのあいだ吸気圧や吸気ポート４の吸気流速がなおも小さくなる側に変化し続けることがあり、この場合には、吸気圧や吸気ポート４の吸気流速の変化に伴って吸気ポート壁の燃料壁流量が減少し、その分燃焼室５に供給される燃料量が不足し、燃焼室内の混合気の空燃比が燃焼安定限界を超えてリーンとなり、ＨＣの増加やアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴからの回転落ちを招くことになるのであるが、本実施形態（請求項１、７に記載の発明）によれば、スロットル弁２３を開き始めるタイミングを起点とし、エンジン回転速度Ｎｅがアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴに到達した後に吸気圧または吸気ポート４の吸気流速の変化が落ち着くまでのあいだ、始動後増量補正係数ＫＡＳを用いて、燃料噴射弁２１からの燃料噴射量を一時的に増量するので（図６のステップ４４、４５、５１参照）、エンジン回転速度Ｎｅがアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴに到達した後に吸気圧や吸気ポート４の吸気流速がなおも小さくなる側に変化し続けることがあっても、燃焼室内の混合気の空燃比が燃焼安定限界を超えてリーンとなることを防止できる。この結果、エンジン回転速度Ｎｅがアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴに到達した後におけるＨＣの増加やアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴからの回転落ちを抑制できる（図２第７段目の実線参照）。
【００８８】
第１実施形態では、燃料噴射弁２１からの燃料噴射量を一時的に増量したときに得られる実際の空燃比が、理論空燃比となるように、始動後増量補正係数ＫＡＳを用いて燃料噴射量の増量分を設定する場合で説明したが、燃料噴射弁２１からの燃料噴射量を一時的に増量したときに得られる実際の空燃比が燃焼安定限界を超えないリーン側の空燃比となるように、始動後増量補正係数ＫＡＳを用いて燃料噴射量の増量分を設定するようにすることもできる。燃料噴射弁２１からの燃料噴射量を一時的に増量したときに得られる実際の空燃比が燃焼安定限界を超えないリーン側の空燃比となるようにしたときには、燃料噴射弁２１からの燃料噴射量を一時的に増量したときに得られる実際の空燃比が理論空燃比となるようにするよりも、エンジン出口でのＣＯ、ＨＣを減少させることができる。
【００８９】
第１実施形態に加えて、さらにエンジン回転速度Ｎｅがアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴに到達した後、実際のエンジン回転速度Ｎｅがアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴと一致するように、スロットル弁開度、燃料噴射量、点火時期のいずれか一つを用いてフィードバック制御するようにしてもかまわない。このような構成によれば、エンジン回転速度Ｎｅがアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴに到達した後に、実際の回転速度Ｎｅがハンチングすることがあっても、アイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴへ落ち着かせることができる。
【００９０】
図８は第２実施形態のエンジンの電源装置の概略構成図を示している。
【００９１】
図８に示すように、エンジン１には、ベルト５３（またはチェーン）を介してその動力により作動する発電機としてのオルタネータ５１が設けられている。オルタネータ５１は、エンジンコントローラ３１からの指令信号を受けるＩＣレギュレータ５２により作動し、この指令信号に応じた電力を発生させる。バッテリ５５は、充電及び放電が可能であり、オルタネータ５１が発生させた電力を貯える。オルタネータ５１の発電電力及びバッテリ５３の放電電力は、スタータ５６及びその他の電気部品５７、５８、５９に供給される。この電気部品には、ヘッドライト、空調装置のブロア及びデフォッガ等が含まれる。
【００９２】
エンジンコントローラ３１には、電流センサ６１からのバッテリ５５の充放電電流Ｉｃの信号、イグニッションスイッチ６２からの信号、スタートスイッチ６３からの信号が入力され、エンジンコントローラ３１では、これらの信号に基づいてオルタネータ５１による発電を許可する条件になっているか否かを判定し、オルタネータ５１による発電を許可する条件になっていなければ、オルタネータ５１による発電を禁止し、オルタネータ５１による発電を許可する条件になっているときにはバッテリ５５の実際の充電状態ｒＳＯＣを検出し、その検出した実際の充電状態ｒＳＯＣに応じて、オルタネータ５１の発電電力を可変に制御（発電電圧可変制御）する。
【００９３】
ここで、発電電圧可変制御とは、従来はオルタネータ５１の最大発電電圧である１４Ｖを電圧指令値としてＩＣレギュレータ５２に与えていたところを、所定の許可条件の成立時に限り、例えばバッテリ５５の充電を行う必要がないときに電圧指令値を１４Ｖから１３Ｖへと低下させたり、加速時には発電カットを行う（つまり電圧指令値＝０）などして燃費を向上させる制御である。
【００９４】
さて、現状の制御では、クランキング開始から所定の期間内は、エンジン回転が不安定であるため、オルタネータ５１に対する発電要求があっても、オルタネータ５１による発電を行わせないようになっている。従って、オルタネータ５１に対する発電要求があるときにはクランキングの開始から所定の期間経過後にオルタネータ５１が発電を開始するのであるが、オルタネータ５１が発電を開始するということは、エンジン１に対しては負荷（補機負荷）が投入されることを意味する。
【００９５】
この場合に、現状の制御によれば、エンジン回転速度Ｎｅがアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴを超えて吹き上がるようにしているので、オルタネータ負荷が上記の図２においてｔ２のタイミング以降に投入されても、エンジン回転速度Ｎｅが不安定になることはないのであるが、本発明では、前述の実施形態（第１実施形態）で説明したように、より一層の燃費向上のためエンジン回転速度Ｎｅがアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴを超えて吹き上がらないように構成していることから、図９に示したように、エンジン１に対してオルタネータ負荷がｔ２のタイミング以降に（例えばｔ２のタイミングで）投入されると、図９最上段に実線で示したように、エンジン回転速度Ｎｅが波を打って変動する、いわゆるアイドルハンチングを起こす（あるいは回転落ちが大きいときにはエンジンストールに至る可能性もある）ことが考えられる。
【００９６】
これは、図９最下段に示すように、オルタネータ負荷の投入がエンジン回転速度に対して外乱として作用することになるためで、アイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴ付近に落ち着くのがｔ６のタイミングまで遅れてしまう。なお、図９最下段の一点鎖線はエンジンフリクション負荷の変化を示しており、これにｔ２のタイミングより一定量のオルタネータ負荷が加算されている。
【００９７】
このように、第１実施形態によれば、クランキングからのエンジン回転速度Ｎｅがアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴに到達したタイミングで点火時期を第１点火時期ＡＤＶ１（始動用の点火時期）から第２点火時期ＡＤＶ２（触媒暖機促進用の点火時期）へとステップ的に遅角し、エンジン回転速度Ｎｅがアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴに到達したタイミングでエンジン回転速度Ｎｅをアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴに保持させるに必要な吸入空気量が燃焼室５に供給されるように、スロットル弁位置から燃焼室５までの吸入空気量の応答遅れを考慮して、エンジン回転速度Ｎｅがアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴに達するタイミングよりも所定期間ＤＴ前のタイミングよりスロットル弁２３を開き始めることで、エンジン回転速度Ｎｅがアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴに到達した後の吹き上がりを抑制しながら早期に排気温度を上昇させるようにしているのに、こうした制御途中に、オルタネータ負荷が外乱としてエンジンに投入されたのでは、アイドルハンチングやエンジンストールが生じ得るのである。
【００９８】
そこで第２実施形態では、エンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度に到達した後にエンジントルクが安定するタイミングまでオルタネータ５１による発電（エンジンへの補機負荷の投入）を禁止し、エンジントルクが安定したところでオルタネータ５１による発電を許可する。
【００９９】
なお、以下では、エンジンに投入される補機負荷がオルタネータの場合で説明するが、補機負荷はオルタネータ５１に限られるものでない。例えば、エンジン駆動のエアコン用コンプレッサやパワーウインドウ用油圧ポンプ（いずれも補機負荷）が、図９においてｔ２のタイミングでエンジンに投入されるときにも、アイドルハンチングやエンジンストールが生じ得るので、エンジン回転速度がアイドル時の目標回転速度に到達した後にエンジントルクが安定するタイミングまでエアコン用コンプレッサやパワーウインドウ用油圧ポンプの作動（エンジンへの補機負荷の投入）を禁止し、エンジントルクが安定したところでエアコン用コンプレッサやパワーウインドウ用油圧ポンプの作動を許可するものとする。
【０１００】
ここで、エンジントルクが安定するタイミングは、次の３つのタイミングのいずかである。
【０１０１】
〔４〕エンジン回転速度Ｎｅがアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴに達した後に吸気圧または吸気ポートの吸気流速の変化が落ち着くタイミング
〔５〕空燃比フィードバック制御の開始タイミング
〔６〕アイドル回転速度のフィードバック制御の開始タイミング
ここで、〔４〕のタイミングとするのはエンジン回転速度Ｎｅがアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴに達した後に吸気圧または吸気ポートの吸気流速の変化が落ち着けば、実際の空燃比が理論空燃比に落ち着き、この理論空燃比の状態でオルタネータ負荷が投入されても、エンジン回転速度が不安定となることがないからである。〔５〕のタイミングとするのは、空燃比フィードバック制御によれば実際の空燃比が燃焼効率が最も良い理論空燃比の近傍に保たれ、この状態でのエンジンにオルタネータ負荷が投入されてもエンジン回転速度が不安定とならないからである。〔６〕のタイミングとするのは、アイドル回転速度のフィードバック制御によれば、実際の回転速度Ｎｅがアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴを中心とする所定幅（±ε）を外れて低下したとき、燃料増量されるように働くため、アイドル回転速度のフィードバック制御中であればオルタネータ負荷が投入されてもエンジン回転速度が不安定とならないからである。
【０１０２】
このうち図９には〔４〕の場合を示している。すなわち、図９においてｔ３のタイミングが吸気圧または吸気ポートの吸気流速の変化が落ち着くタイミングである。この結果、第２実施形態では、オルタネータ５１による発電の開始時期をｔ２より所定の期間ＤＴ２遅らせたｔ３のタイミングまでオルタネータ５１による発電を禁止することとなる。そして、ｔ３のタイミングよりオルタネータ５１による発電が開始され、バッテリ５５への充電が行われるため、バッテリ電圧ＶＢが、図９の第４段目に一点鎖線で示したように、ｔ３のタイミングから、要求保持電圧ＶＢ１よりさらに上昇している。ここで、要求保持電圧ＶＢ１とは、点火プラグ１４による点火を適切に保つために最低限維持したいバッテリ電圧のことである。
【０１０３】
エンジンコントローラ３１で実行されるこの制御について以下のフローチャートを参照して詳述する。
【０１０４】
図１０、図１１は発電許可フラグを設定するためのもので、一定時間毎（例えば１００ｍｓｅｃ毎）に実行する。このうち、図１０は上記〔４〕に、図１１は上記〔５〕及び〔６〕に対応するものである。
【０１０５】
まず図１０から説明すると、このフローは基本的に図４のフローと同じである。違うのは、図１０のフローは発電電圧制御にのみ用いられる点である。
【０１０６】
図１０において、ステップ７１ではエンジン回転速度Ｎｅを読み込む。ステップ２では第２完爆フラグをみる。この第２完爆フラグはイグニッションスイッチ６２のＯＦＦよりＯＮへの切換時にゼロに初期設定されるフラグである。このため、当初は第２完爆フラグ＝０であることよりステップ７２からステップ７３に進み、エンジン回転速度Ｎｅと完爆回転速度Ｎ０（例えば１０００ｒｐｍ）を比較する。完爆回転速度Ｎ０は適合値である。エンジン回転速度Ｎｅが完爆回転速度Ｎ０に到達していなければそのまま今回の処理を終了する。
【０１０７】
ステップ７３でエンジン回転速度Ｎｅが完爆回転速度Ｎ０に到達したとき（Ｎｅ≧Ｎ０）にはステップ７４に進み、完爆回転速度Ｎ０に到達したことを示すため第２完爆フラグ＝１とする。
【０１０８】
ステップ７５では第２タイマを起動する（第２タイマ値ＴＩＭＥ２＝０）。この第２タイマはエンジン回転速度Ｎｅが完爆回転速度Ｎ０に到達したときからの経過時間を計測するためのものである。
【０１０９】
上記の第２完爆フラグ＝１により、次回からはステップ７２よりステップ７６に進むことになり、ステップ７６で第２タイマ値ＴＩＭＥ２と、第１所定値ＤＴ及び第２所定値ＤＴ２の合計とを比較する。第１所定値ＤＴは、図４のところで前述したように、エンジン回転速度Ｎｅが完爆回転速度Ｎ０に到達したタイミングからアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴに到達するタイミングまでの時間間隔で、予め適合しておく（図３参照）。第２所定値ＤＴ２は、エンジン回転速度Ｎｅがアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴに到達したタイミング（図９のｔ２）から吸気圧または吸気ポートの吸気流速の変化が落ち着くタイミング（図９のｔ３）までの時間間隔で、これも予め適合しておく（図３参照）。第２タイマを起動した当初は第２タイマ値ＴＩＭＥ２が２つの所定値の合計（ＤＴ＋ＤＴ２）未満にあるので、ステップ７７に進み、第２タイマ値ＴＩＭＥ２を制御周期（１００ｍｓ）の分だけインクリメントする。
【０１１０】
ステップ７７での第２タイマ値ＴＩＭＥ２のインクリメントを何度か繰り返すと、やがて第２タイマ値ＴＩＭＥ２が２つの所定値の合計（ＤＴ＋ＤＴ２）以上となる。このときにはステップ７６よりステップ７８に進み、発電を許可することを示すため第１発電許可フラグ（イグニッションスイッチ６２のＯＦＦよりＯＮへの切換時にゼロに初期設定）＝１とする。
【０１１１】
次に、図１１において、ステップ８１、８２ではイグニッションスイッチ６２、スタータスイッチ６３をみる。イグニッションスイッチ６２がＯＦＦのときや、イグニッションスイッチがＯＮでかつスタータスイッチ６３がＯＮのとき（クランキング時）にはそのまま今回の処理を終了する。
【０１１２】
イグニッションスイッチ６２がＯＮでかつスタータスイッチ６３がＯＦＦのときにクランクキングが終了したと判断し、ステップ８３に進んで空燃比フィードバック制御が実行されているか否かをみる。空燃比フィードバック制御は実際の空燃比が理論空燃比を中心とする所定の幅内に収まるように燃料噴射量をフィードバック補正するものである。冷間始動時にはこの制御を早く開始するほうが触媒９、１０による排気浄化効率が良くなるため、Ｏ2センサ３５をヒータ（図示しない）により加熱しており、Ｏ2センサ３５が活性化したタイミングで空燃比フィードバック制御を開始するようにしている。従って、Ｏ2センサ３５が活性化していれば空燃比フィードバック制御を実行していると判断し、ステップ８４に進んで、発電を許可することを示すため第２発電許可フラグ（イグニッションスイッチ６２のＯＦＦよりＯＮへの切換時にゼロに初期設定）＝１とする。
【０１１３】
Ｏ2センサ３５が活性化していないときにはステップ８３よりステップ８５に進みアイドル回転速度のフィードバック制御が実行されているか否かをみる。アイドル回転速度のフィードバック制御は、アイドルスイッチがＯＮ（アクセル開度がゼロの状態）でありかつエンジン始動より所定の時間が経過したタイミングで開始するようにしているので、アイドルスイッチがＯＮでありかつエンジン始動より所定の時間が経過していれば、アイドル回転速度のフィードバック制御を実行していると判断し、このときもステップ８４に進んで第２発電許可フラグ＝１とする。
【０１１４】
図１２は発電電圧を設定するためのもので、図１０及び図１１のフローに続けて一定時間毎（例えば１００ｍｓｅｃ毎）に実行する。ステップ９１では第１発電許可フラグ（図１０により設定されている）を、ステップ９２では第２発電許可フラグ（図１１により設定されている）をみる。第１発電許可フラグ＝０かつ第２発電許可フラグ＝０であるときにはステップ９３に進み発電電圧＝０とする（つまりオルタネータ５１による発電を禁止する）。
【０１１５】
第１発電許可フラグ＝１であるかまたは第２発電許可フラグ＝１であるときには、ステップ９４〜９８で発電電圧を設定する。すなわち、ステップ９４ではバッテリ５５の充電状態の目標レベルｔＳＯＣを所定値ｔＳＯＣｉに設定する。ステップ９５ではバッテリ５５の実際の充電状態ｒＳＯＣを検出する。実際の充電状態ｒＳＯＣは、バッテリ５５の充放電電流Ｉｃ（充電時には、正の値とし、放電時には、負の値とする。）を積算し、算出した積算値ΣＩｃにより近似する。
【０１１６】
ステップ９６では、検出した実際の充電状態ｒＳＯＣと目標レベルｔＳＯＣとを比較する。バッテリ５５の実際の充電状態ｒＳＯＣが目標レベルｔＳＯＣに達していないときにはバッテリ５５を充電する必要があるので、ステップ９７に進んでオルタネータ５１の発電電圧Ｖｇを比較的に大きな第１所定値ｔＶｇｈに設定する。一方、バッテリ５５の実際の充電状態ｒＳＯＣが目標レベルｔＳＯＣに達しているときにはステップ９６よりステップ９８に進み、オルタネータ５１の発電電圧Ｖｇを、第１所定値ｔＶｇｈよりも小さな第２所定値ｔＶｇｌに設定する。なお、第１所定値ｔＶｇｈ及び第２所定値ｔＶｇｌは、いずれも電気部品の作動状態、すなわち、電気負荷の大きさに応じて増減する。
【０１１７】
このように設定された発電電圧Ｖｇはエンジンコントローラ３１により電圧指令値としてＩＣレギュレータ５２に出力される。
【０１１８】
ここで、第２実施形態の作用効果を説明する。
【０１１９】
これを図９を参照して再び説明すると、現状の制御では、図９においてエンジントルクが安定している状態とはいえないｔ２のタイミングで発電のためオルタネータ負荷がエンジンに投入されることがあり（最下段の実線参照）、これに伴って、アイドルハンチング（あるいはエンジンストール）が生じ得るのであるが（図９最上段のｔ２からの実線参照）、第２実施形態（請求項１、７に記載の発明）によれば、エンジン回転速度Ｎｅがアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴに到達した後にエンジントルクが安定するｔ３のタイミングまでオルタネータ負荷の投入（エンジンへの補機負荷の投入）を禁止し（図１２のステップ９１、９２、９３参照）、エンジントルクが安定したところでオルタネータ負荷の投入を許可するので（図１０のステップ７６、７８、図１１のステップ８３、８４またはステップ８５、８４参照）、図９最上段に一点鎖線で示したように、エンジン回転速度Ｎｅがｔ３のタイミング以降もアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴを維持しており、これにより、エンジントルクが不安定な状態でエンジンへの補機負荷の投入がなされることに伴うアイドルハンチングやエンジンストールを防止できている。
【０１２０】
ところで、エンジン始動時にバッテリ５５の充電状態が悪い場合（例えばイグニッションスイッチ６２をＯＮにした状態でバッテリ電圧ＶＢが要求保持電圧ＶＢ１未満である場合）には、バッテリ電圧ＶＢが不足して点火コイルに十分な電荷がたまらず適切な点火が行われなくなり、エンジン回転速度Ｎｅが不安定に変動したりエンジンストールに至る可能性がある。このような場合、つまりエンジン始動時にバッテリー５５の充電状態が悪い場合には、図９に示したようにクランキングからのエンジン回転速度Ｎｅがアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴに到達したｔ２のタイミングで第１点火時期ＡＤＶ１（始動用の点火時期）から第２点火時期ＡＤＶ２（触媒暖機促進用の点火時期）へとステップ的に遅角するのではなく、図１３に示したように、第１点火時期ＡＤＶ１（始動用の点火時期）から第２点か時期ＡＤＶ２（触媒暖機促進用の点火時期）へと緩やかに遅角させると共に（図１３第２段目の二点鎖線参照）、クランキングからのエンジン回転速度Ｎｅがアイドル時の目標回転速度ＮＳＥＴに到達したタイミングでオルタネータ５１による発電を行わせることが好ましい（第３実施形態）。第１、第２の実施形態において点火時期を第１点火時期ＡＤＶ１より第２点火時期ＡＤＶ２へとステップ的に遅角させるのは後燃えを生じさせて排気温度を高めることにあり、そのためエンジントルクを犠牲にしているのであるから、第３実施形態において点火時期を第１点火時期ＡＤＶ１より第２点火時期ＡＤＶ２へと徐々に遅角させることにより、点火時期を第１、第２の実施形態の場合より進角側に保てばそれだけエンジントルクが増える側となり、このエンジントルクの増加分でオルタネータ負荷の投入に対抗できることとなる。すなわち、第３実施形態（請求項６、１２に記載の発明）によれば、エンジン始動時にバッテリー５５の充電状態が悪い場合においても始動直後のバッテリ５５の電力不足による不適切な点火やその不適切な点火に伴うエンジンストールを防止できる。
【０１２１】
請求項１に記載の点火時期遅角処理手順は、図５のステップ２６、３２、３３により、吸入空気量供給処理手順は図５のステップ２５、２６、２９、３０、３１により、燃料噴射量増量処理手順は図６のステップ４４、４５、５１により、補機負荷投入禁止・許可処理手順は図１２のステップ９１、９２、９３、図１０のステップ７６、７８、図１１のステップ８３、８４またはステップ８５、８４によりそれぞれ果たされている。
【０１２２】
請求項５に記載の点火時期遅角手段の機能は、図５のステップ２６、３２、３３により、吸入空気量供給手段の機能は図５のステップ２５、２６、２９、３０、３１により、燃料噴射量増量手段の機能は図６のステップ４４、４５、５１により、補機負荷投入禁止・許可手段の機能は図１２のステップ９１、９２、９３、図１０のステップ７６、７８、図１１のステップ８３、８４またはステップ８５、８４によりそれぞれ果たされている。
【図面の簡単な説明】
【０１２３】
【図１】本発明の第１実施形態のエンジンの制御装置の概略構成図。
【図２】第１実施形態の作用を現状の制御と比較して説明するための波形図。
【図３】第１実施形態の制御方法を説明するための波形図。
【図４】２つのフラグの設定を説明するためのフローチャート。
【図５】点火時期指令値及びスロットル弁目標開度の算出を説明するためのフローチャート。
【図６】目標当量比の算出を説明するためのフローチャート。
【図７】燃料噴射パルス幅の算出を説明するためのフローチャート。
【図８】第２実施形態のエンジンの電源装置の概略構成図。
【図９】第２実施形態の作用を説明するための波形図。
【図１０】第２実施形態の第１発電許可フラグの設定を説明するためのフローチャート。
【図１１】第２実施形態の第２発電許可フラグの設定を説明するためのフローチャート。
【図１２】第２実施形態の発電電圧の設定を説明するためのフローチャート。
【図１３】第３実施形態の作用を説明するための波形図。
【符号の説明】
【０１２４】
５  燃焼室
９  第１触媒
１４  点火プラグ
２１  燃料噴射弁
２３  スロットル弁
３１  エンジンコントローラ
３３、３４  クランク角センサ
３６  スタータスイッチ
３７  水温センサ
５１  オルタネータ（補機負荷）
５５  バッテリ
【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】
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【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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