(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の冷間始動からの運転中に、燃料噴射量を減量補正し、内燃機関の空燃比を理論空燃比よりもリーンな空燃比に制御するためのリーン化補正値を設定するリーン化補正手段と、
内燃機関の回転速度変動を検出する回転速度変動検出手段と、
前記回転速度変動検出手段により検出される回転速度変動に基づいて、前記リーン化補正値を補正するための最終補正値を演算する最終補正手段と、
前記最終補正手段により補正された前記リーン化補正値に基づいて燃料噴射量を補正する燃料噴射量補正手段とを備える内燃機関の制御装置において、
前記最終補正手段は、前記回転速度変動検出手段により検出される回転速度変動に基づいて第１の補正量を算出する第１の補正量算出手段を備え、前記最終補正手段により設定された前回の最終補正値と、前記第１補正量算出手段により算出される第１の補正値とのうち、前記回転速度変動を抑制するいずれか一方の補正値を選択し、前記選択された補正値に基づいて最終補正値を演算するとともに、該最終補正値により前記リーン化補正値を補正することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
内燃機関の回転速度を検出する回転速度検出手段と、
前記回転速度に対する基準値を示す参照回転速度を設定する参照回転速度設定手段とを備え、
前記リーン化補正値は、前記参照回転速度設定手段により設定される参照回転速度と、前記回転速度検出手段により検出される回転速度とに基づいて設定され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】
複数の気筒から構成される内燃機関の制御装置において、
前記回転速度変動検出手段は、前記複数の気筒の各気筒における回転角速度を求め、前記回転角速度のばらつきに基づいて変動を検出する手段であることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか一方に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
内燃機関の回転速度変動を検出する回転速度変動検出手段と、
内燃機関の運転条件に応じて燃焼室内に火花を飛ばすための目標点火時期を遅角側に設定する目標点火時期設定手段と、
前記目標点火時期設定手段により設定される目標点火時期を最終補正値に基づいて補正する最終補正手段と、前記最終補正手段により補正された前記目標点火時期に基づいて内燃機関の制御を行う内燃機関の制御装置において、
前記回転速度変動検出手段により検出される回転速度変動に基づいて前記目標点火時期を補正するための補正値を設定する第２の補正値設定手段を備え、
前記最終補正手段は、前記第２の補正値設定手段により設定される補正値と、
前記最終補正手段により設定された最終補正値の前回値とのうち、前記回転速度変動を抑制するいずれかの補正値を選択し、前記選択された補正値に基づいて最終補正値を設定することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項５】
内燃機関の吸気バルブの開タイミングを可変に設置する可変バルブ機構を備え、
内燃機関の回転速度変動を検出する回転速度変動検出手段と、
前記可変バルブ機構の前記吸気バルブの目標開バルブタイミングを進角側に設定する目標開バルブタイミング設定手段と、
前記目標開バルブタイミング設定手段により設定された目標開タイミングを最終補正値に基づいて補正する最終補正手段と、前記最終補正手段により補正された目標開タイミングに基づいて内燃機関の吸気バルブの制御を行う内燃機関の制御装置において、
前記回転速度変動検出手段により検出される回転速度変動に基づいて前記目標開バルブタイミングを補正するための補正値を設定する第３の補正値設定手段を備え、
前記最終補正手段は、前記第３の補正値設定手段により設定される補正値と、前記最終補正手段により設定された最終補正値の前回値とのうち、前記回転速度変動を抑制するいずれかの補正値を選択し、前記選択された補正値に基づいて最終補正値を設定することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項６】
内燃機関の回転速度変動量に影響を与えるパラメータと、
リーンな空燃比での燃焼を実施するための基本燃料噴射量を設定する基本燃料設定手段と、
内燃機関の回転速度変動量を検出する回転速度変動量検出手段と、
前記回転速度変動量検出手段により検出される内燃機関の回転速度変動量に基づいて、前記基本噴射量設定手段により設定される前記基本燃料噴射量を補正するラフネス補正手段とを備え、
前記回転速度変動量に影響を与えるパラメータの値に基づいて前記回転速度変動量検出手段により検出される内燃機関の回転速度変動量を補正することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項７】
内燃機関の冷始動運転時に触媒早期暖機のために点火時期を遅角する点火時期制御手段と、内燃機関の回転速度を検出する回転速度検出手段と、吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段とのうち、少なくとも１つ以上の手段を備え、
前記回転速度変動量に影響を与えるパラメータは、前記３つの手段のうちいずれか一つ以上に該当することを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
内燃機関の制御装置において、エンジン回転速度のラフネスに基づいて変動を検出し、変動を抑制する制御に係る。
【０００２】
【従来技術】
従来より、定常走行時において燃焼空燃比を理論空燃比よりもリーン限界付近の空燃比にて制御しようとする所謂リーンリミット制御という技術が知られている。一般的に、理論空燃比での燃焼にて内燃機関を制御する場合、燃焼が安定しているため回転速度に大きな変動は生じない。
【０００３】
これに対して、理論空然比よりもリーンな空燃比にて内燃機関を制御すると、リーンな燃焼では、燃料噴射量が少ないことから、理論空燃比での燃焼に比して燃焼が不安定になり易いことが知られている。このため従来のリーンリミット制御では、ドラビリが悪化する直前の回転速度のばらつきを限界値として、回転速度変動がこの限界値を越えないように制御することでリーンな空燃比での制御を実施している。より具体的には、所定のリーン空燃比に制御するために、燃焼が不安定になることを回転速度のばらつきから検出し、検出されたばらつきに応じて燃料噴射量を補正して、目標の回転速度のばらつきとなるように制御する。これにより、所定の回転変動にて制御されるので、空燃比をリーン限界付近に制御することができるという技術である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来のリーンリミット制御では、回転速度の変動量に応じた燃料噴射量の補正値を設定しているため、回転速度変動が生じた際に回転速度変動を抑制しようとして、燃料噴射量の補正量が大きくなる。そのため、燃料噴射量の補正値がハンチングしてしまい、回転速度変動を助長し、ドラビリが悪化する虞がある。そして、このようなドラビリが悪化する問題は、リーンリミット制御のみならず、所定のパラメータに対する補正を回転速度に基づいて実施する制御において生じる問題である。
【０００５】
ところで、近年、燃費とエミッションに対する規制が厳しくなり、この規制に関する要求を満たすための技術が広く研究されている。このため、定常走行時を含むあらゆる運転状態で、エミッションを低減することがこの規制を満たすために重要なファクターとなる。
【０００６】
たとえば、冷間始動の運転状態におけるエミッション低減などは、上記規制を満たす上で重要な技術の一つである。冷間始動の従来技術においては、内燃機関の冷始動時からの運転は、始動性と安定性とを目的として燃料噴射量を増量補正している。しかしながら、このように冷間始動時に、上述の燃料噴射量に対する増量補正を行なってしまうと、内燃機関の空燃比は、理論空燃比よりもリッチな空燃比で燃焼が行われてしまう。
【０００７】
そのため、この燃焼ガスは、燃料成分を多量に含んだ排出ガスとなって、暖機前の触媒を通過することになる。暖機前の触媒は浄化率が低下しているために、上述の増量補正によって燃料成分を多量に含んだ排出ガスは触媒にて十分に浄化されることなく大気に排出されることになり、エミッションが悪化する虞がある。そこで、上述のような背景から、冷始動時のエミッション低減を目的とした技術が要求されている。
【０００８】
しかしながら、燃費とエミッションを低減するためには、冷始動からの運転であっても制御する空燃比を理論空燃比よりもリーンな空燃比に制御することが必要となる。そこで従来では、リーン燃焼によるトルク不足を考慮するため、基準回転速度（実施例では、参照回転速度と記述する）と実回転速度との偏差に基づいて燃料噴射量の減量補正を行うことで、空燃比をリーンとなるように制御していた。
【０００９】
ところが、このような場合に、トルク不足のみを考慮しているためにリーンな燃焼によってドラビリが悪化してしまう虞がある。この場合、回転速度変動に応じてフィードバック的に燃料噴射量を補正をすることが考えられるが、回転速度変動に基づいて燃料噴射量に対する補正を行った場合、回転変動量が大きくなると燃料噴射量の補正量も大きくなることから、この燃料噴射量の補正量が不安定になって回転速度変動を助長するという上述と同様の課題が生じる虞がある。
【００１０】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、ドラビリの悪化を低減することができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
そこで、請求項１の発明によれば、内燃機関の冷間始動からの運転中に、燃料噴射量を減量補正し、内燃機関の空燃比を理論空燃比よりもリーンな空燃比に制御するためのリーン化補正値を設定するリーン化補正手段と、回転速度変動検出手段により検出される回転速度変動に基づいて、リーン化補正値を補正するための最終補正値を演算する最終補正手段と、最終補正手段により補正された最終補正値に基づいて燃料噴射量を補正する燃料噴射量補正手段とを備える内燃機関の制御装置において、前記最終補正手段は、前記回転速度変動検出手段により検出される回転速度変動に基づいて燃料噴射量を算出する第１の補正量算出手段を、最終補正手段により設定された前回の最終補正値と、第１の補正量算出手段により算出される第１の補正値とのうち、前記回転速度変動を抑制するいずれか一方の補正値を選択し、前記選択された補正値に基づいて最終補正値を演算するとともに、該最終補正値により前記リーン化補正値を補正する。
【００１２】
回転速度変動量に基づいて設定される補正値は、例えば、回転速度変動量が大きくなるほど、燃料噴射量をリーン化するための補正から燃焼を安定させる補正値へと変更される。また、回転速度変動量が小さくなるほど、燃料噴射量を減量補正して、燃焼空燃比をリーンにする。この補正のみでは、回転速度変動量のみに基づいて燃料噴射量に対する補正量が設定されるため、燃料噴射量がハンチングし、回転変動を助長する虞がある。
【００１３】
しかしながら、上述の請求項１の発明では、最終補正手段によって上述の不都合を解消するものである。この最終補正手段とは、回転速度変動量に基づく補正値と、前回の最終補正値とを比較して、回転速度変動を抑制する補正量を選択し、選択された補正値に基づいて最終補正値を演算するとともに、該最終補正値によりリーン化補正値を補正するので、内燃機関の制御において、リーン化制御を実施する際にドラビリの悪化を抑制する制御を実施することができる。
【００１４】
すなわち、例えば、回転速度変動量が小さくなると、燃料噴射量を減量してさらにリーン化することができるために、回転速度変動に基づく今回の補正値は、前回の最終補正値より燃料噴射量を減量して更にリーン化する補正値に設定される。このため、前回の最終補正値より今回の補正値のほうが燃料噴射量を小さく補正する値となり、回転速度変動を抑制する補正値として前回の最終補正値が選択される。
【００１５】
一方、回転速度変動量が大きくなると、回転速度変動量に基づく今回の補正値は回転速度変動量を抑制するために燃料噴射量を減量されるのを抑制するために、前回の最終補正値よりも燃料噴射量が増量される補正値が設定される。このため回転速度変動量を抑制するための補正値としては、回転速度変動量に基づく補正値が選択される。
【００１６】
すなわち、回転速度変動量が大きくなると、回転速度変動量に基づく補正値が最終補正値として選択されて、この最終補正値に基づいてリーン化補正値を補正する。そして、回転速度変動量が小さくなると、前回の最終補正値が最終補正値として選択されて、この最終補正値に基づいてリーン化補正値を補正する。故にいずれの場合でも、回転速度変動量を抑制する補正値が最終補正値として設定されるので、燃料噴射量のハンチングを防止して、ドラビリの悪化を抑制する制御を実施することができる。
【００１７】
ところで、リーン化制御を実施するときには、燃焼空燃比をリーンにするため、燃焼トルクがリッチ燃焼に比して減少する。このため、請求項２の発明によれば、請求項１のリーン化補正値としては、回転速度の基準値として設定される参照回転速度と回転速度検出手段により検出される回転速度とに基づいて設定されるのが良い。
【００１８】
これにより、回転速度検出手段により検出される内燃機関の実回転速度が参照回転数と比較されることによって、空燃比をリーン化するのに必要なトルク余裕を考慮して、リーン化補正値を設定することができるので、トルク不足による回転速度の落ち込みを防止することができる。
【００１９】
なお、請求項３の発明によれば、複数の気筒から構成される内燃機関の制御装置において、前記回転速度変動検出手段は、前記複数の気筒の各気筒における回転角速度を求め、前記回転角速度のばらつきに基づいて変動を検出する手段である。
【００２０】
請求項４の発明によれば、内燃機関の回転速度変動を検出する回転速度変動検出手段と、内燃機関の運転条件に応じて燃焼室内に火花を飛ばすための目標点火時期を遅角側に設定する目標点火時期設定手段と、この目標点火時期を最終補正値に基づいて補正する最終補正手段と、この最終補正手段により補正された目標点火時期に基づいて内燃機関の制御を行う内燃機関の制御装置において、回転速度変動検出手段により検出される回転速度変動に基づいて目標点火時期を補正するための補正値を設定する補正値設定手段を備え、最終補正手段は、第２の補正値設定手段により設定される補正値と、この最終補正手段により設定される最終補正値の前回値とのうち、回転速度変動を抑制するいずれかの補正値を選択し、選択された補正値に基づいて最終補正値を設定する。
【００２１】
例えば、内燃機関の冷始動時に触媒の早期暖機制御が実施され、点火時期遅角制御が行われるときには、点火時期の遅角によって燃焼安定性が悪化し、回転速度変動が発生する。このような場合には、請求項４の発明のように、最終補正値としては、回転速度変動を抑制する補正値が選択されるので、点火時期を遅角側に制御する際に、ドラビリ悪化を抑制した制御を実施することができる。
【００２３】
また、可変バルブタイミングシステムにおいては、例えば、吸気バルブの開タイミングを進角すると、燃焼ガスが気筒内に残留するので、燃焼が悪化する。この燃焼の悪化は、回転速度変動を引き起こすために、請求項５の発明のように、内燃機関の吸気バルブの開タイミングを可変に設置する可変バルブ機構を備え、内燃機関の回転速度変動を検出する回転速度変動検出手段と、可変バルブ機構の吸気バルブの目標開バルブタイミングを進角側に設定する目標開バルブタイミング設定手段と、目標開バルブタイミング設定手段により設定された目標開タイミングを最終補正値に基づいて補正する最終補正手段と、最終補正手段により補正された目標開タイミングに基づいて内燃機関の吸気バルブの制御を行う内燃機関の制御装置において、回転速度変動検出手段により検出される回転速度変動に基づいて目標開バルブタイミングを補正するための補正値を設定する第３の補正値設定手段を備え、最終補正手段は、第３の補正値設定手段により設定される補正値と、最終補正手段により設定された最終補正値の前回値とのうち、回転速度変動を抑制するいずれかの補正値を選択し、選択された補正値に基づいて最終補正値を設定する。これにより、吸気バルブの開バルブタイミングを進角側に制御する際に、ドラビリの悪化を抑制しながら制御を実施することが可能となります。
【００２４】
ところで、通常の内燃機関の冷始動時においては、触媒を積極的に昇温させるために、点火時期を遅角して制御している。点火時期を遅角することで、燃焼速度を緩慢にすることができる。燃焼速度が緩慢になると、燃焼行程から排気行程に移行しても、燃焼が行われる。すなわち、排気通路中で燃焼が行われることとなる。この排気通路中で行われる燃焼の燃焼熱を利用することによって、触媒を早期に昇温させることが可能となる。
【００２５】
このような、触媒の早期暖機運転状態に、始動時の空燃比をリーンな燃焼によって制御していると、次のような不都合を生じる可能性が挙げられる。例えば、図１５の実線にて示すように、リーン燃焼の目標空燃比を所定Ａ／Ｆ値とした場合は、燃焼空燃比がリーン側になると回転速度変動が大きくなる。これに対して、図中の点線、一点鎖線にて示すように点火時期が進角側になると、この回転速度変動が大きくなる空燃比が、実線に比してよりリーン側に移行する。このため、触媒早期暖機のための点火時期遅角が、触媒早期暖機終了等により、通常の点火時期に設定されると、燃焼は、点火時期が遅角側で制御されている場合よりも、進角側で制御されている燃焼のほうが安定するために、回転速度変動が小さくなる。
【００２６】
通常、リーン燃焼の目標空燃比を所定Ａ／Ｆ値に制御する場合は、冷始動時なので、空燃比センサ等の空燃比を検出する手段がない場合には、回転変動量に基づいて、燃料噴射補正量を演算する。ところが、上述のように、触媒早期暖機終了等から、回転速度変動が小さくなってしまうと、回転速度変動量に基づいて設定される補正量が、さらに、リーンな空燃比での燃焼を実施する補正量に設定されるため、目標リーン空燃比の所定Ａ／Ｆ値を越えて、さらにリーンな空燃比での燃焼が行われてしまう虞がある。
【００２７】
そこで、本発明では、リーン空燃比での運転時に点火時期が変更されても安定して目標リーン空燃比に制御することができる内燃機関の制御装置を提供すること目的とし、請求項６の発明のように、内燃機関の回転速度変動量に影響を与えるパラメータと、リーンな空燃比での燃焼を実施するための基本燃料噴射量を設定する基本燃料設定手段と、内燃機関の回転速度変動量を検出する回転速度変動量検出手段と、前記回転速度変動量検出手段により検出される内燃機関の回転速度変動量に基づいて、前記基本噴射量設定手段により設定される前記基本燃料噴射量を補正するラフネス補正手段とを備え、前記回転速度変動量に影響を与えるパラメータの値に基づいて前記回転速度変動量検出手段により検出される内燃機関の回転速度変動量を補正する。
【００２８】
これにより、回転速度変動量に影響を与えるパラメータにより、回転速度変動量が変更されても、回転変動量を補正するので、回転変動量に基づいて基本噴射量を補正する場合でも、目標リーン空燃比が更にリーンな空燃比になることが防止される。
【００２９】
また、回転速度変動量に影響を与えるパラメータとしては、請求項７の発明のように、内燃機関の冷始動運転時に触媒早期暖機のために点火時期と、内燃機関の回転速度と、内燃機関に供給される吸入空気量とのうち、少なくとも１つ以上の値に該当する。
【００３０】
特に、触媒早期暖機のための点火時期遅角制御が実施されている運転状態で、かつ、リーン化制御として、例えば、目標空燃比が所定Ａ／Ｆ値となるような制御が実施されている場合において、触媒早期暖機制御が終了した等により点火時期が進角され、回転変動量が小さくなっても回転変動量を補正するので、回転変動量に基づいて設定されるラフネス補正値が、常に所定Ａ／Ｆ値を維持できる補正値として設定される。故に、空燃比が目標空燃比を越えてリーンな空燃比になることが防止される。
【００３１】
また、吸入空気量や回転速度に応じて回転速度変動量を補正しても良く、吸入空気量が大きくなると燃焼が不安定になるため吸入空気量に基づいて回転速度変動量を補正しても良いし、回転速度が大きくなるほど回転速度変動量が大きくなるため回転速度変動に基づいて回転速度変動量を補正しても良い。
【００３２】
【発明の実施の形態】
＜第１の実施の形態＞
以下、この発明を具体化した本実施の形態を図面に従って説明する。図１は、本実施の形態にかかるエンジン制御装置を示す全体構成図である。
【００３３】
図１において、エンジン１は火花点火式の４サイクル４気筒内燃機関からなり、その吸気ポートと排気ポートにはそれぞれ吸気管２と排気管３とが接続されている。吸気管２には、図示しないアクセルペダルに連動するスロットル弁４が設けられると共に、吸入空気の量を検出するためのエアフローメータ５が配設されている。スロットル弁４の開度はスロットルセンサ２０により検出され、同センサ２０によればスロットル全閉の状態も併せて検出される。
【００３４】
エンジン１の気筒を構成するシリンダ６内には図の上下方向に往復動するピストン７が配設され、同ピストン７はコンロッド８を介して図示しないクランク軸に連結されている。ピストン７の上方にはシリンダ６及びシリンダヘッド９にて区画された燃焼室１０が形成され、燃焼室１０は吸気バルブ１１及び排気バルブ１２を介して前記吸気管２及び排気管３に連通している。シリンダ６（ウォータジャケット）には、エンジン冷却水の温度を検出するための水温センサ１７が配設されている。
【００３５】
排気管３には２つの触媒コンバータ１３，１４が配設されており、これら触媒コンバータ１３，１４は、排ガス中のＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘといった三成分を浄化するための三元触媒からなる。上流側の触媒コンバータ１３は、下流側の触媒コンバータ１４に比べてその容量が小さく、エンジン始動直後の暖機が比較的早い、いわゆるスタートキャタリストとしての役割を持つ。なお、上流側の触媒コンバータ１３は、エンジン排気ポート端面から約３００ｍｍ程度の位置に設けられる。
【００３６】
触媒コンバータ１４の上流側には、限界電流式空燃比センサからなるＡ／Ｆセンサ１５が設けられ、同Ａ／Ｆセンサ１５は排ガス中の酸素濃度（或いは、未燃ガス中の一酸化炭素の濃度）に比例して広域で且つリニアな空燃比信号を出力する。また、同触媒コンバータ１４の下流側には、理論空燃比（ストイキ）を境にしてリッチ側とリーン側とで異なる電圧信号を出力するＯ２センサ１６が設けられている。
【００３７】
電磁駆動式のインジェクタ１８には図示しない燃料供給系から高圧燃料が供給され、インジェクタ１８は通電に伴いエンジン吸気ポートに燃料を噴射供給する。本実施の形態では、吸気マニホールドの各分岐管毎に１つずつインジェクタ１８を有するマルチポイントインジェクション（ＭＰＩ）システムが構成されている。シリンダヘッド９に配設された点火プラグ１９は、図示しないイグナイタから供給される点火用高電圧により発火する。
【００３８】
この場合、吸気管上流から供給される新気とインジェクタ１８による噴射燃料とがエンジン吸気ポートにて混合され、その混合気が吸気バルブ１１の開弁動作に伴い燃焼室１０内に流入する。燃焼室１０内に流入した燃料は、点火プラグ１９による点火火花にて着火され、燃焼に供される。
【００３９】
吸気バルブ１１を所定のタイミングで開閉させるための吸気側カム軸２１と、排気バルブ１２を所定のタイミングで開閉させるための排気側カム軸２２とは、図示しないタイミングベルト等を介してクランク軸に駆動連結される。吸気側カム軸２１には油圧駆動式の吸気側可変バルブタイミング機構２３が設けられ、排気側カム軸２２には同じく油圧駆動式の排気側可変バルブタイミング機構２４が設けられている。
【００４０】
吸気側及び排気側可変バルブタイミング機構２３，２４はそれぞれ、吸気側及び排気側カム軸２１，２２とクランク軸との間の相対的な回転位相を調整するための位相調整式可変バルブタイミング機構として設けられ、その動作は図示しないソレノイドバルブによる油圧制御に従い調整される。すなわち、吸気側及び排気側可変バルブタイミング機構２３，２４の制御量に応じて、吸気側及び排気側カム軸２１，２２がクランク軸に対して遅角側或いは進角側に回動し、その動作に合わせて吸気及び排気バルブ１１，１２の開閉時期が遅角側或いは進角側に移行する。
【００４１】
吸気側カム軸２１には、同カム軸２１の回転位置を検出するための吸気側カム位置センサ２５が設けられ、排気側カム軸２２には、同カム軸２２の回転位置を検出するための排気側カム位置センサ２６が設けられている。
【００４２】
電子制御装置（ＥＣＵ）３０は、ＣＰＵ３１、ＲＯＭ３２、ＲＡＭ３３、バックアップＲＡＭ３４等からなるマイクロコンピュータを中心に構成されている。ＥＣＵ３０は、前記したエアフローメータ５、Ａ／Ｆセンサ１５、Ｏ２センサ１６、水温センサ１７、スロットルセンサ２０及びカム位置センサ２５，２６の各々の検出信号を入力し、各検出信号に基づいて吸入空気量Ｑａ、触媒上流側及び下流側の空燃比（Ａ／Ｆ）、エンジン水温Ｔｗ、スロットル開度、カム位置などのエンジン運転状態を検知する。またその他に、ＥＣＵ３０には、７２０°ＣＡ毎にパルス信号を出力する基準位置センサ２７と、より細かなクランク角毎（例えば、３０°ＣＡ毎）にパルス信号を出力する回転角センサ２８とが接続され、ＥＣＵ３０は、これら各センサ２７，２８からのパルス信号を入力して基準クランク位置（Ｇ信号）及びエンジン回転数Ｎｅを検知する。
【００４３】
ＥＣＵ３０は、上記の如く検出した各種のエンジン運転状態に基づき、インジェクタ１８による燃料噴射の制御や、点火プラグ１９による点火時期の制御や、可変バルブタイミング機構２３，２４による吸排気バルブ１１，１２の開閉時期の制御を実施する。
【００４４】
本実施の形態では、以上のような構成において、ＥＣＵ３０が行うリーン化制御プログラムについて、以下で詳細に説明する。まず、図２のフローチャートでは、リーン化制御の実行条件を判定する処理が行われる。このフローチャートは、８ｍｓｅｃ毎に繰り返し起動されるルーチンである。ステップＳ１００にて、リーン化制御を実行するための条件を満たすか否かを判定する。この実行条件判定では、例えば、エンジン１が始動後であること、また、始動後から所定期間未満であること、フィードバック制御オープンであること等、これら全ての条件を満たした場合に、実行条件が成立であると判定される。
【００４５】
ここで、実行条件が成立していないと判定されると、ステップＳ１０４へ進み、リーン化制御実施か否かを示すフラグＦｌｅａｎに、実施しないことを示すべく０を入力して本ルーチンを終了する。一方、ステップＳ１００の実行条件を満たす場合には、ステップＳ１０１以降の処理を実施する。ステップＳ１０１では、エンジンの実回転速度Ｎｅを検出する。同様に、ステップＳ１０２では、始動後の経過時間とエンジン水温Ｔｈｗとに基づいて、図４に示されるマップから参照回転速度ｒｅｆＮｅを呼び出す。なお、参照回転速度ｒｅｆＮｅは、実回転速度Ｎｅに対する基準値であり、リーン化制御を実施するためのトルク余裕を判定するための参照値である。この参照回転速度ｒｅｆＮｅの詳細については、図３のステップＳ１１１とステップＳ１１２にて詳述する。
【００４６】
最後に、ステップＳ１０３にて、リーン化制御を実施するためのフラグＦｌｅａｎに１を入力して本ルーチンを終了する。
【００４７】
続いて、図３のフローチャートを用いてリーン化制御のための燃料噴射量を設定するためのプログラムについて説明する。このプログラムは、エンジン１のクランク軸の回転が１８０°ＣＡ毎に起動されるルーチンである。ステップＳ１１０では、図２のフローチャートで設定されたリーン化制御を実施するか否かを判定するためのフラグＦｌｅａｎが、１であるか否かが判定される。ここで、フラグＦｌｅａｎが０である場合には、ステップＳ１１４へ進む。ステップＳ１１４では、内燃機関の空燃比を理論空燃比よりもリーンな空燃比に制御するために基本燃料噴射量Ｔｐを補正するリーン化補正値ＲＶＣｌｅａｎに０を設定し、ステップＳ１１５に進む。なお、リーン化補正値ＲＶＣｌｅａｎは、初期値として０が入力されている。
【００４８】
一方、ステップＳ１１０にてフラグＦｌｅａｎ＝１であると判定されると、ステップＳ１１１へ進む。ステップＳ１１１では、図２のステップＳ１０１とＳ１０２とで検出されるエンジンの実回転速度Ｎｅと参照回転速度ｒｅｆＮｅとに基づいて、エンジン１のトルク余裕ΔＮｅを演算する。ここで、参照回転速度ｒｅｆＮｅとトルク余裕ΔＮｅとについて説明する。
【００４９】
参照回転速度ｒｅｆＮｅは、リーン化制御を実施する上で実回転速度Ｎｅと比較するための参照値として用いられる。通常、内燃機関のアイドル運転では、吸入空気等を制御することによりエンジン回転速度Ｎｅが所定の目標回転速度Ｎｅｔｇになるように制御される。ところが、リーン化制御では、理論空燃比よりもリーンな燃焼にて制御するために、理論空燃比での燃焼に比してトルクが減少する。
【００５０】
すなわち、エンジン回転速度Ｎｅが落ち込んだ場合、吸入空気量を制御することでは、エンジン回転速度Ｎｅを目標回転速度Ｎｅｔｇに復帰させることができない。そこで、本実施の形態では、トルク余裕ΔＮｅを参照回転速度ｒｅｆＮｅとエンジン回転速度Ｎｅとの偏差として求めることで、トルク余裕ΔＮｅが大きいときは、今回の空燃比を前回の空燃比よりもリーンに制御し、トルク余裕ΔＮｅが小さいと今回の空燃比を前回の空燃比よりもリッチに制御することで、エンジン回転速度Ｎｅを制御するとともに、空燃比をリーン化する制御を実施する。
【００５１】
以下では、再び図３のフローチャートに戻り、上述のリーン化制御についてステップＳ１１２以降の処理について説明する。ステップＳ１１２では、ステップＳ１１１にて演算されたトルク余裕ΔＮｅに基づいてリーン化制御のための基本燃料噴射量に対する補正項ｌｅａｎＩ，ｌｅａｎＰを図５に示すマップ等から呼び出す。この図５のマップでは、トルク余裕ΔＮｅに応じた補正項ｌｅａｎＩ，ｌｅａｎＰが設定されており、例えば、トルク余裕ΔＮｅが＋２０である場合には、ｌｅａｎＩにはｌｅａｎＩ20が、ｌｅａｎＰにはｌｅａｎＰ20が、それぞれ設定される。なお、この補正項ｌｅａｎＩ，ｌｅａｎＰは、数式を用いた演算によって算出されても良い。
【００５２】
つぎに、ステップＳ１１２にて演算された補正項ｌｅａｎＩ，ｌｅａｎＰと、前回のリーン化制御のために設定される燃料噴射量に対するリーン化補正値ＲＶＣｌｅａｎ（ｎ−１）とから、今回のリーン化制御のための燃料噴射量に対するリーン化補正値ＲＶＣｌｅａｎ（ｎ）を算出する。因みに、このリーン化補正値ＲＶＣｌｅａｎ（ｎ）は、トルク余裕ΔＮｅが大きい場合には、初期値０よりも小さな負の値が設定され、トルク余裕ΔＮｅが小さい場合には、略初期値０に設定される値である。そして、ステップＳ１１５では、燃料噴射量ＴＡＵを演算する。燃料噴射量ＴＡＵは、基本噴射量Ｔｐに、リーン化補正値ＲＶＣｌｅａｎ（ｎ）を最終補正値ＦＦＳＴ（ｎ）で補正した値を乗じることにより演算される。
（ＴＡＵ＝Ｔｐ×（１＋ＲＶＣｌｅａｎ（ｎ）×ＦＦＳＴ（ｎ）））
次に、ドラビリ悪化防止のための補正値ＦＳＴ（ｎ）について説明する。通常、リーン燃焼での運転では理論空燃比での運転に比して燃焼が不安定となることが知られている。すなわち、燃費とエミッションを考慮して空燃比をリーンにし続けると燃焼が不安定となることから、エンジン回転速度Ｎｅに変動が生じてしまう。このエンジン回転速度Ｎｅの変動は、ドラビリ悪化の原因であるため、このエンジン回転速度Ｎｅの変動を抑制することが必要となる。
【００５３】
そこで、上述のドラビリ悪化防止のための補正値ＦＳＴ（ｎ）は、リーン化制御によってエンジン回転速度Ｎｅの変動が大きくならないように設定される。以下に図６を用いて詳細に説明する。図６のフローチャートは、１８０°ＣＡ毎に起動されるプログラムである。まず、ステップＳ１２０にて、図２のフローチャートで設定されたリーン化制御を実施するか否かを判定するためのフラグＦｌｅａｎが、１であるか否かが判定される。ここで、フラグＦｌｅａｎが０である場合には、ステップＳ１２８へ進む。ステップＳ１２８では、ドラビリ悪化防止のための補正値ＦＳＴ（ｎ）に１を設定し、本ルーチンを終了する。
【００５４】
一方、ステップＳ１２０にてフラグＦｌｅａｎ＝１であると判定されると、ステップＳ１２１へ進む。ステップＳ１２１では、今回の回転角速度ω（ｎ）を演算する。この回転角速度ω（ｎ）の演算は、従来より知られる方法で良く、例えば、図示しないクランク軸が３０°ＣＡ回転するのに要する時間を演算することによって求められる。そして、この値ω（ｎ）は、ＥＣＵ３０内のＲＡＭ３３に格納される。
【００５５】
つぎに、ステップＳ１２２では、ＲＡＭ３３に格納されている過去の回転角速度ω（ｎ−１），ω（ｎ−４）を呼び出す。ここで、回転角速度ω（ｎ−１）は前回演算された回転角速度であり、回転角速度ω（ｎ−４）は４回前に演算された回転角速度である。ステップＳ１２３，ステップＳ１２４とステップＳ１２５とでは、上述の回転角速度ω（ｎ），ω（ｎ−１），ω（ｎ−４）とからエンジン回転速度Ｎｅの変動量を演算する。まず、ステップＳ１２３の演算では、７２０°ＣＡ間の平均角速度偏差Δωａｖｅを算出し、ステップＳ１２４へ進む。
【００５６】
ステップＳ１２４では、今回の回転角速度ω（ｎ）と前回の回転角速度ω（ｎ−１）との１８０°ＣＡ間の回転角速度偏差Δωを算出する。そして、ステップＳ１２５にて、ステップＳ１２３にて算出された平均角速度偏差Δωａｖｅと１８０°ＣＡ間の回転角速度偏差Δωとに基づいて、エンジンの回転変動量を示す指標としてラフネス検出値Δωｌｅａｎを算出する。図７に示されるタイムチャートでは、１８０°ＣＡ間の回転角速度偏差Δωが図中○にて、平均角速度偏差Δωａｖｅは図中△にて示されている。ラフネス検出指数は、Δωｌｅａｎで表され、この平均角速度偏差Δωａｖｅから１８０°ＣＡ間の回転角速度偏差Δωを差し引いた値であり、この値が大きいときにはエンジンの変動量が大きいことを示し、この値が小さいときにはエンジンの変動量が小さいことを示す指標である。
【００５７】
ステップＳ１２６では、このラフネス検出指数に基づいてラフネスフィードバック補正値Ｋｌｅａｎを設定する。ラフネスフィードバック補正値Ｋｌｅａｎの設定は、例えば、図８に示されるマップにより演算される。図８のマップによれば、ラフネスフィードバック補正値Ｋｌｅａｎは、ラフネス検出指数Δωｌｅａｎが大きいほど、小さな値に設定され、ラフネス検出指数Δωｌｅａｎが小さいほど、大きな値に設定される。このようにして、ラフネスフィードバック補正値Ｋｌｅａｎを設定すると、この値をステップＳ１２７にてＦＳＴ（ｎ）に入力して本ルーチンを終了する。
【００５８】
ところが、上述のラフネス検出指数Δωｌｅａｎに基づいてラフネスフィードバックを行う場合であっても、ドラビリを悪化させてしまう虞がある。例えば、上述のラフネスフィードバック制御では、ラフネス検出指数Δωｌｅａｎに基づいてフィードバック的にラフネスフィードバック補正値Ｋｌｅａｎを設定しているために、ラフネス検出指数Δωｌｅａｎが大きく変動すると、補正項Ｋｌｅａｎも大きく変更されてしまう。ラフネスフィードバック補整量Ｋｌｅａｎは、リーン化補正値ＲＶＣｌｅａｎを補正するためであるため、リーン化補正値ＲＶＣｌｅａｎが大きく変動してしまう。そして、燃料噴射量ＴＡＵは、このリーン化補正値ＲＶＣｌｅａｎに基づいて設定されるため、リーン化補正値ＲＶＣｌｅａｎがハンチングしてしまうことで、燃料噴射量ＴＡＵのハンチングし、ドラビリ悪化を助長する虞がある。  そこで、本実施の形態では、図９のフローチャートに示すプログラムによって、ラフネスフィードバック制御に対するドラビリ悪化防止のための最終的な補正値ＦＦＳＴ（ｎ）を算出し、リーン化補正値ＲＶＣｌｅａｎを補正する。このプログラムは、図示しないクランク軸が１８０°ＣＡ回転する毎に起動されるルーチンである。このプログラムについて以下に説明する。
【００５９】
まず、ステップＳ１３０では、図２のフローチャートで設定されたリーン化制御を実施するか否かを判定するためのフラグＦｌｅａｎが、１であるか否かが判定される。ここで、フラグＦｌｅａｎが０である場合には、そのまま本ルーチンを終了する。一方、フラグＦｌｅａｎが１である場合には、ステップＳ１３１へ進む。ステップＳ１３１では、図６のフローチャートのステップＳ１２７にて設定された今回のドラビリ悪化防止のための補正値ＦＳＴ（ｎ）が呼び出される。続くステップＳ１３２では、前回のドラビリ悪化防止のための最終的な補正値ＦＦＳＴ（ｎ−１）が呼び出される。
【００６０】
そして、ステップＳ１３３では、今回の補正値ＦＳＴ（ｎ）と前回の最終補正値ＦＦＳＴ（ｎ−１）とを比較する。比較した結果、今回の補正値ＦＳＴ（ｎ）のほうが小さいときには、ステップＳ１３５へ進む。ステップＳ１３５では、今回の補正値ＦＳＴ（ｎ）に所定値Ｋｃｓｔを加算したものを最終的な補正値ＦＦＳＴ（ｎ）として、本ルーチンを終了する。一方、前回の最終補正値ＦＦＳＴ（ｎ−１）のほうが小さい場合には、ステップＳ１３４に進む。ステップＳ１３４では、前回の最終補正値ＦＦＳＴ（ｎ−１）に所定値Ｋｃｓｔを加算して今回の最終補正値ＦＦＳＴ（ｎ）とし、本ルーチンを終了する。
【００６１】
以上のように、本実施の形態では、冷間始動時等に空燃比をリーンな燃焼にて制御する場合に、リーン化度合を進行させても、ドラビリ悪化防止のための最終的な補正値ＦＦＳＴ（ｎ）を設定するので、空燃比をリーン化する際にドラビリが悪化されることが抑制される。また、ドラビリが悪化した場合には、ドラビリに応じて設定される補正係数Ｋｌｅａｎが小さな値に設定されるため、この補正係数Ｋｌｅａｎに応じてリーン化補正値ＲＶＣｌｅａｎが補正される。このため、ドラビリが悪化することによって、リーン化された空燃比をリッチに補正する際には、ラフネス検出指数Δωｌｅａｎに応じた補正値ＦＳＴ（ｎ）が最終的な補正値ＦＦＳＴ（ｎ）に設定されるので、リーン化補正値ＲＶＣｌｅａｎは、最終的な補正値ＦＦＳＴ（ｎ）に補正されることにより小さな値になる。つまり、前回の燃料噴射量ＴＡＵによるリーン化された空燃比を大きくリッチに補正することができる。
【００６２】
つぎに、上述のような制御を図１０のタイムチャートを用いて説明する。図１０（ｃ）は、エンジン回転速度を示した図であり、実回転速度Ｎｅと参照回転速度ｒｅｆＮｅとを示したものである。本実施の形態では、実回転速度Ｎｅと参照回転速度ｒｅｆＮｅとの偏差ΔＮｅをトルク余裕として算出し、図１０（ｂ）に示すようなリーン化補正値が小さくなることによって燃料噴射量ＴＡＵが減量補正される。このリーン化補正値ＲＶＣｌｅａｎによって燃料噴射量ＴＡＵが小さくなり、図１０（ａ）に示すように燃焼による空燃比がリーン側へと移行する。従来技術では、図１０（ｄ）のラフネス検出値にのみ応じて最終的な補正値ＦＦＳＴ（ｎ）を設定するので、図１０（ｅ）の点線に示すように基本燃料噴射量Ｔｐに対する補正量がばらつく虞がある。そして、この補正値によって演算される燃料噴射量ＴＡＵは、図１０（ｆ）に示すようにハンチングをし、回転変動を助長する虞がある。
【００６３】
ところが、本実施の形態では、図１０（ｅ）の実線に示すようにラフネス検出値に応じて演算される補正値ＦＳＴ（ｎ）と、前回の最終補正値ＦＦＳＴ（ｎ−１）とを比較して、エンジンのラフネスを抑制する補正値を選択する。このとき、ラフネス検出値に基づいて回転速度の変動が安定していると判断されるときには、前回の最終補正値ＦＦＳＴ（ｎ−１）に所定値Ｋｃｓｔを加算した値が選択される。そして、回転速度変動が増加したときには、ラフネス検出値に応じて設定される補正値ＦＳＴ（ｎ）が最終補正値ＦＦＳＴ（ｎ）として選択される。これにより、図１０（ｆ）の実線に示すように、回転変動が安定しているときには徐々に最終補正値ＦＦＳＴ（ｎ）が大きくなり、１に近づくので、リーン化補正値ＲＶＣｌｅａｎに対する補正が小さくなる。すると、燃料噴射量ＴＡＵが徐々に減量されて空燃比がリーンになる。そして、また、回転変動が発生したときには一気に最終補正値ＦＦＳＴ（ｎ）が小さな値に設定されるので、リーン化補正値ＲＶＣｌｅａｎの絶対値が小さく補正される。従って、リーン化補正値ＲＶＣｌｅａｎによるリーン化補正の影響が小さくなり、その結果、燃料噴射量を増量する制御を実施することができるので、ドラビリを悪化させずに安定して空燃比のリーン化制御を実施することができる。
【００６４】
本実施の形態において、リーン化補正手段は図３のフローチャートのステップＳ１１１乃至ステップＳ１１３に、回転速度変動検出手段は図６のフローチャートのステップＳ１２１乃至ステップＳ１２５に、最終補正手段は図９のフローチャートに、第１の補正量算出手段は図６のフローチャートのステップＳ１２７に、回転速度検出手段は図２のフローチャートのステップＳ１０１に、参照回転速度設定手段は図２のフローチャートのステップＳ１０２に、それぞれ相当し、機能する。
【００６５】
＜第２の実施の形態＞
第１の実施の形態では、冷始動時に行う燃料噴射量をリーンな空燃比にて制御するリーン化制御において、回転速度変動量に基づいた燃料噴射補正について説明した。本実施の形態では、第１の実施の形態の回転速度変動量に基づいた補正方法を用いて、点火時期の補正について説明する。
【００６６】
本実施の形態の概略構成は、第１の実施の形態と同様のため説明を省略する。この構成において、本実施の形態では、点火時期を遅角して制御するような運転状態として、冷始動時の触媒早期暖機の点火時期制御について説明する。触媒早期暖機時の点火時期は、触媒を積極的に昇温させるために点火時期が遅角側に設定される。点火時期を遅角することで、燃焼を緩慢にし排出ガス成分の温度が高温になることで、触媒を早期に暖機することができる。ところで、点火時期を遅角すると燃焼が不安定になることが知られている。そのため、点火時期を遅角させることで、燃焼不安定に起因してエンジン回転速度Ｎｅに変動が生じる。この回転速度Ｎｅの変動量は、ドラビリが悪化するためドライバに違和感を与える原因である。
【００６７】
そこで、本実施の形態では、目標点火時期ＳＡｔｇに対する最終補正を実施する。この最終補正は、回転速度Ｎｅの変動量に応じたラフネス補正値ＲＡＦと、所定の補正値ＣＯＥＦとのうち、回転速度変動を抑制する補正値を選択し、選択した値を、最終補正値ＬＡＣとして設定する。以下では、図１１のフローチャートにしたがって本実施の形態の点火時期制御について説明する。
【００６８】
まず、ステップＳ２００にて、点火時期遅角制御の実行条件が判定される。点火時期遅角制御の実行条件としては、アイドル運転中であること、エンジン冷却水温Ｔｈｗが所定水温以下であること等である。この実行条件を満たさない場合には、本ルーチンを終了する。一方、実行条件を満たすと判定された場合には、ステップＳ２１０へ進む。ステップＳ２１０では、点火時期遅角制御の実行条件を受けて、エンジン運転状態に基づくマップ等により目標点火時期ＳＡｔｇが設定され、ステップＳ２２０へ進む。
【００６９】
ステップＳ２２０では、エンジン回転速度Ｎｅの変動量に基づくマップ等によりラフネス補正値ＲＡＦを演算する。ここで、エンジン回転速度Ｎｅの変動量は、例えば、第１の実施の形態において用いられた図６のフローチャートのステップＳ１２６のラフネス検出値Δωｌｅａｎを算出する方法により演算されても良い。また、この方法以外であってもエンジン回転速度Ｎｅの変動を検出するものであれば良く、ラフネス補正値ＲＡＦは、エンジン回転速度Ｎｅの変動量が大きくなるほど、点火時期を進角側に大きく補正する値が設定される。
【００７０】
そして、ステップＳ２３０にて、このエンジン回転速度Ｎｅの変動量に基づいて演算されるラフネス補正量ＲＡＦと、補正値ＣＯＥＦとを比較することにより、回転速度Ｎｅの変動量を抑制する最終補正値ＬＡＣを設定する。補正値ＣＯＥＦは所定の補正量であり点火時期が遅角側に設定される値となっており、また、最終補正値ＬＡＣについては、ステップＳ２４０とＳ２５０とで後述する。ステップＳ２３０にて、ラフネス補正値ＲＡＦよりも所定の補正値ＣＯＥＦのほうが大きいと判定されると、ステップＳ２４０へ進む。ステップＳ２４０では、最終補正値ＬＡＣに補正値ＣＯＥＦを設定し、ステップＳ２６０へ進む。ステップＳ２６０では、点火時期ＳＡとして、前回の点火時期ＳＡに補正値ＣＯＥＦを加算した値を設定し、本ルーチンを終了する。
【００７１】
一方、ステップＳ２３０にて、ラフネス補正値ＲＡＦのほうが大きいと判定されると、ステップＳ２５０へ進み、最終補正値ＬＡＣにラフネス補正値ＲＡＦを設定してステップＳ２７０へ進む。ステップＳ２７０では、点火時期ＳＡを設定する。点火時期ＳＡの設定は、目標点火時期ＳＡｔｇに最終補正値ＬＡＣを加算した値を設定し、本ルーチンを終了する。
【００７２】
以上のような制御プログラムを、図１２に示すタイムチャートを用いて説明する。図１２のタイムチャートにおいて、図１２（ａ）は、ラフネス相当値としてのエンジン回転速度Ｎｅの変動量である。そして、図１２（ｂ）は、この回転速度Ｎｅの変動量に基づいて設定される最終補正値ＬＡＣである。最終補正値ＬＡＣは、回転速度Ｎｅの変動量が大きくなるまでは補正値ＣＯＥＦが設定され、回転変動Ｎｅの変動量が大きくなると、点火時期が所定値進角する補正量が設定される。そして、図１２（ａ）の補正時に相当する、ラフネス相当値が大きくなると、最終補正値ＬＡＣには、ラフネス相当値に応じて点火時期を大きく進角するラフネス補正値ＲＡＦが設定される。この最終補正値ＬＡＣに基づいて、図１２（ｃ）に示すように、目標点火時期ＳＡｔｇが補正されて、補正後の点火時期ＳＡになる。この補正では、ラフネス相当値が小さいときには徐々に遅角され、ラフネス相当値が大きくなると大きく進角補正される。
【００７３】
以上のように、本実施の形態では、点火時期を直接補正することによって、ドラビリの影響を考慮した制御を実施した。この実施の形態に代えて、図１２（ｄ）に示すような点火時期の制御方法でも良い。図１２（ｄ）は、点火時期ＳＡの遅角側のガードに対して、ラフネス相当値に応じた補正を行う場合を示している。このように点火時期の遅角側のガードが、ラフネス相当値が大きくなると、ガードが大きく進角されるので、回転速度Ｎｅの変動量を抑制することが可能となる。
【００７４】
以上のように、本実施の形態では、ラフネス相当値が大きくなると点火時期を大きく進角させ、ラフネス相当値が小さい場合には徐々に遅角側に設定するので、点火時期をハンチングさせることが防止される。すなわち、点火時期は、ラフネス相当値が大きくなった場合のみ、燃焼が安定する側に点火時期を補正するので、ドラビリの影響を考慮して、適宜触媒早期暖機のための点火時期遅角制御を実施することが可能となる。
【００７５】
なお、本実施の形態では、触媒早期暖機のための点火時期遅角制御について、記述したが、点火時期のノッキング制御に用いても良い。この場合、ラフネス相当値が小さい場合には徐々に進角させて、ラフネス相当値が大きくなった場合には、ラフネス相当値に応じた遅角補正量により点火時期を大きく遅角することで、ノック限界点付近に精度良く制御することができる。
【００７６】
また、本実施の形態において、点火時期ＳＡの演算は、最終補正値ＬＡＣを加算することによって演算したが、乗算でも良い。本実施の形態において、第２の補正値設定手段は図１１のフローチャートのステップＳ２２０に、最終補正手段は図１１のフローチャートのステップＳ２４０，ステップＳ２５０に、目標点火時期設定手段は図１１のフローチャートのステップＳ２１０に、それぞれ相当し、機能する。
【００７７】
＜第３の実施の形態＞
第２の実施の形態では、触媒早期暖機のための点火時期制御について説明したが、本実施の形態では、吸気バルブコントロールタイミングシステム（以下、ＶＣＴと称する。）に、本発明のエンジン回転速度Ｎｅの変動量に応じた制御を適用する。吸気バルブの開タイミングをエンジンの上死点ＴＤＣを越えて進角させると、排気バルブと吸気バルブが同時に開いている状態が長くなる。この状態が長くなると、燃焼室内に残留する燃焼ガスが燃焼室内に再吸入されるという、所謂内部ＥＧＲガスが増加する。内部ＥＧＲガスが増加すると、燃焼が不安定になることが知られている。そこで、本実施の形態では、吸気バルブの進角側への制御について、図１３のフローチャートを用いて説明する。
【００７８】
図１３のフローチャートは、図示しないＶＣＴの開タイミングを設定するための本実施の形態のメインプログラムであり、図示しないクランク角度の１８０°ＣＡ毎に起動されるルーチンである。まず、ステップＳ３００にて、本プログラムの実行条件が成立するか否かが判定される。この実行条件としては、ＶＣＴの開タイミングを可変に設定する運転状態であるか否かである。ここで、実行条件が成立しないと、本ルーチンを終了する。一方、実行条件が成立した場合は、ステップＳ３１０以降の処理へと進む。
【００７９】
ステップＳ３１０では、エンジンの負荷、エンジン回転速度Ｎｅ、エンジン冷却水温Ｔｈｗ等から、運転状態に応じた目標バルブ開タイミングＶＣＴｔｇをマップ等により演算し、ステップＳ３２０へ進む。ステップＳ３２０では、エンジン回転速度Ｎｅの変動量に基づくマップ等によりラフネス補正量を演算する。ここで、エンジン回転速度Ｎｅの変動量は、例えば、第１の実施の形態において用いられた図６のフローチャートのステップＳ１２６のラフネス検出値Δωｌｅａｎを算出する方法により演算されても良く、また、この方法以外であってもエンジン回転速度Ｎｅの変動を検出するものであれば良く、ラフネス補正値ＲＡＦは、エンジン回転速度Ｎｅの変動量が大きくなるほど、バルブ開タイミングＶＣＴを遅角側に大きく補正する値が設定される。
【００８０】
つぎに、ステップＳ３３０では、補正値ＣＯＥＦａとラフネス補正値ＲＡＦａとで、どちらが大きい補正値であるかを判定する。ここで、補正値ＣＯＥＦａは、バルブ開タイミングを徐々に進角するために設定される、一定の値である。この補正値ＣＯＥＦａのほうがラフネス補正値ＲＡＦａよりも大きいと判定されると、ステップＳ３４０へ進む。ステップＳ３４０では、最終補正値ＬＡＣａに補正値ＣＯＥＦａを設定し、ステップＳ３６０へ進む。そして、ステップＳ３６０では、バルブ開タイミングＶＣＴが、前回のバルブ開タイミングＶＣＴに最終補正値ＬＡＣａを加算した値を設定し、本ルーチンを終了する。
【００８１】
一方、ステップＳ３３０にて、補正値ＣＯＥＦａよりもラフネス補正値ＲＡＦａのほうが大きいと判定されると、ステップＳ３４０に進み、最終補正値ＬＡＣａにラフネス補正値ＲＡＦａを設定し、ステップＳ３７０へ進む。ステップＳ３７０では、バルブ開タイミングＶＣＴとして、目標バルブ開タイミングＶＣＴｔｇに最終補正値ＬＡＣａを加算した値を設定し、本ルーチンを終了する。
【００８２】
以上のような制御プログラムを図１４に示すタイムチャートを用いて説明する。図１４のタイムチャートにおいて、図１４（ａ）は、ラフネス相当値としてのエンジン回転速度Ｎｅの変動量である。そして、図１４（ｂ）は、この回転速度Ｎｅの変動量に基づいて設定される最終補正値ＬＡＣａである。最終補正値ＬＡＣａは、回転速度Ｎｅの変動量が大きくなるまでは補正値ＣＯＥＦａが設定され、バルブタイミングが所定値進角する補正量が設定される。そして、図１４（ａ）の補正時に相当する、ラフネス相当値が大きくなる点では、最終補正値ＬＡＣａには、ラフネス相当値に応じてバルブ開タイミングを大きく進角するラフネス補正値ＲＡＦａが設定される。この最終補正値ＬＡＣａに基づいて、図１４（ｃ）に示すように、目標バルブ開タイミングＶＣＴｔｇが補正されて、補正後のバルブ開タイミングＶＣＴになる。この補正では、ラフネス相当値が小さいときには徐々に進角され、ラフネス相当値が大きくなると大きく遅角補正される。
【００８３】
また、図１４（ｄ）は、バルブ開タイミングＶＣＴの進角側のガードに対して、ラフネス相当値に応じた補正を行う場合を示している。このように点火時期の進角側のガードが、ラフネス相当値が大きくなると、ガードが大きく遅角されるので、回転速度Ｎｅの変動量を抑制することが可能となる。
【００８４】
以上のように、本実施の形態では、ラフネス相当値が大きくなるとバルブ開タイミングを大きく遅角させ、ラフネス相当値が小さい場合には徐々に進角側に設定するので、バルブ開タイミングをハンチングさせることが防止される。すなわち、バルブ開タイミングは、ラフネス相当値が大きくなった場合のみ、燃焼が安定する側にバルブ開タイミングを補正するので、ドラビリの影響を考慮して、適宜運転状態に応じたバルブ開タイミングの制御を実施することが可能となる。
【００８５】
なお、本実施の形態では、吸気バルブの進角制御について説明したが、この制御を吸気バルブの遅角制御について適用しても良く、吸気バルブの開タイミングを遅角するとＨＣガスが増加するために、進角側同様に燃焼が不安定になる。この燃焼が不安定になることに対する対策として本実施の形態を適用しても良い。
【００８６】
なお、本実施の形態において、バルブ開タイミングＶＣＴの演算には、最終補正値ＬＡＣａに加算することによって演算したが、乗算によって行っても良い。
【００８７】
本実施の形態において、第２の補正値設定手段は図１３のフローチャートのステップＳ３２０に、最終補正手段は図１３のフローチャートのステップＳ３４０，ステップＳ３５０に、それぞれ相当し、機能する。
【００８８】
＜第４の実施の形態＞
第１乃至３の実施の形態では、回転速度Ｎｅの変動量に基づいて、補正量を設定していた。特に、第１の実施の形態では、リーン化補正値を補正するために回転速度変動量Δωｌｅａｎを用いていた。通常、冷始動時の運転状態では、触媒早期暖機の点火時期遅角制御が実施されている。ところが、この触媒早期暖機制御のための点火時期遅角が、他の要求等により点火時期を進角させた場合に、次のような不都合を生じる可能性がある。
【００８９】
点火時期を進角させると、遅角点火時期にて制御されている燃焼に比して、燃焼が安定する。すると、リーン化補正値を補正するための補正値は回転速度変動量に基づいて、目標の空燃比付近に制御しているため、回転速度変動量が小さくなることによって、空燃比が目標空燃比を越えてさらにリーンな空燃比になってしまう。図１５は、空燃比に対する回転変動量Δωｌｅａｎの関係を示している。この図によれば、斜線で示す直線は、目標空燃比よりも若干リーンな空燃比である。すなわち、リーン化補正値を補正するための補正値は、回転速度変動量に応じて設定されるために、図１５に示すように点火時期が進角すると、空燃比に対する回転速度変動量Δωｌｅａｎの特性が、点火時期ＡＴＤＣ１０°ＣＡを示す曲線から、点線、一点鎖線へと変化する。すなわち、点火時期の進角に伴って、回転速度変動量Δωｌｅａｎが小さくなることから、空燃比が目標空燃比を越えてリーンになっても、回転速度変動量Δωｌｅａｎに基づいて設定される補正値はさらに空燃比がリーンになるように設定されてしまう。
【００９０】
そこで、本実施の形態では、このような不都合を解決するための制御を実施する。本実施の形態において、第１の実施の形態と同一の部分に関しては、説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。図１６に示すフローチャートは、エンジンの回転速度Ｎｅの変動量を演算するフローチャートである。このフローチャートにおいて、第１の実施の形態の図６と同一のステップには、同一の番号を付している。
【００９１】
図１６のフローチャートのステップＳ４００では、点火時期に応じた図１７に示すマップにより回転速度変動量Δωｌｅａｎに対して補正値ｍＡを演算する。図１７のマップによれば、点火時期の遅角量が大きくなると、補正値ｍＡとしては小さな値（基準値１）が設定される。
【００９２】
このようにして、補正値ｍＡが設定されると、ステップＳ４０１へ進み、回転速度変動量Δωｌｅａｎの演算をステップＳ１２３にて演算されるΔωａｖｅと、ステップＳ１２４にて演算されるΔωと、ステップＳ４００にて演算される補正値ｍＡに基づいて演算される。
【００９３】
本実施の形態では、このように補正値ｍＡにより補正されるラフネス検出値Δωｌｅａｎを用いて、リーンな空燃比での燃焼を実施するための基本燃料噴射量を補正するので、点火時期が進角されても目標空燃比を越えて、さらにリーンな空燃比になることが防止される。
【００９４】
つぎに、以上説明した制御について、図１８に示すタイムチャートを用いて説明する。図１８（ｂ）は、エンジン回転速度Ｎｅである。エンジンが始動して所定回転速度を越えると、図１８（ａ）に示す点火時期の遅角量が点火時期遅角制御により図中Ａ点にて目標点火遅角（リタード）量に設定される。ところが、図中Ｂ点にて、例えば、触媒早期暖機が終了することに伴って点火時期が進角され通常の点火時期に設定されると、図１８（ｃ）の点線にて示すように回転速度変動量Δωｌｅａｎが小さくなる。しかしながら、本実施の形態では、このとき点火時期の遅角量に応じて、回転速度変動量Δωｌｅａｎに対する補正を行うための補正値ｍＡを図１７に示すマップにより演算するため、回転速度変動量Δωｌｅａｎが実線にて示される変動量となる。
【００９５】
そして、ドラビリ悪化防止のための補正値ＦＳＴ（ｎ）が、図１８（ｄ）の点線にて示すような、目標空燃比をリーンにする補正値に設定されるのを防止し、ドラビリ悪化防止のための補正値ＦＳＴ（ｎ）が、実線にて示すように目標空燃比を維持するような補正値に設定される。故に、図１８（ｅ）に示すように、空燃比が点線で示すような目標空燃比を越えてさらにリーンになることが防止され、実線にて示すように、精度良く目標空燃比に設定することが可能となる。
【００９６】
なお、本実施の形態においては、点火時期に応じて補正量ｍＡを設定したが、エンジン回転速度変動量Δωｌｅａｎに影響を与えるパラメータであれば、これに限られるものではない。このエンジン回転速度変動量Δωｌｅａｎに影響を与えるパラメータとしては、空気量Ｑやエンジン回転速度Ｎｅ等が挙げられる。例えば、空気量Ｑによって補正値ｍＡを設定する場合には、図１９に示すようなマップにより設定すると良い。このマップによれば、空気量Ｑの増加に伴って大きな補正量が設定される。また、エンジン回転速度Ｎｅによって補正値ｍＡを設定する場合には、図２０に示すようなマップにより設定すると良い。このマップによれば、エンジン回転速度Ｎｅの増加に伴って、小さな補正値ｍＡを設定すると良い。
【００９７】
本実施の形態において、基本燃料設定手段はリーンな空燃比での燃焼を実施するために燃料噴射量を設定する手段に、回転速度変動量検出手段は図１６のフローチャートのステップＳ１２１乃至ステップＳ１２４に、ラフネス補正手段は図１６のフローチャートのステップＳ４０１に、それぞれ相当し機能する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る概略構成図
【図２】第１の実施の形態に係る実行条件判定のためのフローチャート
【図３】第１の実施の形態に係る燃料噴射量演算のためのフローチャート
【図４】第１の実施の形態に係る参照回転速度演算のためのマップ
【図５】第１の実施の形態に係るトルク余裕ΔＮｅに応じて演算されるリーン化補正値のためのマップ
【図６】第１の実施の形態に係るラフネスを検出するためのフローチャート
【図７】第１の実施の形態に係るラフネス検出を説明するためのタイムチャート
【図８】第１の実施の形態に係るラフネス検出値に応じた補正値を設定するためのマップ
【図９】第１の実施の形態に係る最終補正値ＦＦＳＴを演算するためのフローチャート
【図１０】第１の実施の形態を適用した場合のタイムチャート
【図１１】第２の実施の形態に係る点火時期の補正を示すフローチャート
【図１２】第２の実施の形態を適用した場合のタイムチャート
【図１３】第３の実施の形態に係るバルブタイミング設定を示すフローチャート
【図１４】第３の実施の形態を適用した場合のタイムチャート
【図１５】空燃比と回転変動（ラフネス）との関係を示す特性図
【図１６】第４の実施の形態に係るラフネス検出のためのフローチャート
【図１７】第４の実施の形態に係る点火遅角量に応じた補正値ｍＡを演算するためのマップ
【図１８】第４の実施の形態を適用した場合のタイムチャート
【図１９】第４の実施の形態に係る吸入空気量に応じた補正値ｍＡを演算するためのマップ
【図２０】第４の実施の形態に係る回転速度Ｎｅに応じた補正値ｍＡを演算するためのマップ
【符号の説明】
１…内燃機関としてのエンジン、
２…吸気管、
３…排気管、
１９…点火プラグ、
１１…吸気バルブ、
１２…排気バルブ、
１８…インジェクタ、
１９…点火プラグ、
２０…スロットルセンサ、
２７…基準位置センサ、
２８…回転角センサ、
３０…ＥＣＵ。
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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