(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加速運転の開始条件が成立したことを判定する加速開始判定手段と、
前記加速開始判定手段により加速開始条件の成立が判定されたとき、加速のための燃料増量を行う燃料増量手段とを備えた火花点火式エンジンにおいて、
気筒へ吸入される気体の温度状態を検出するための吸気温度検出手段と、
気筒への気体の吸入量を調節する吸気量調節手段と、
アイドル運転状態において前記吸気温度検出手段による検出温度が設定温度よりも高いときには、検出温度が設定温度以下のときに比べて、気筒への吸気通路の圧力状態が大気圧に近づくように前記吸気量調節手段を制御する吸気量制御手段とを備えていることを特徴とする火花点火式エンジン。
【請求項２】
請求項１において、
吸気量調節手段は、気筒への吸入空気量を調節するものであり、
吸気量制御手段は、アイドル運転状態において吸気温度検出手段による検出温度が設定温度よりも高いときには、検出温度が設定温度以下のときに比べて吸入空気量が多くなりかつ気筒内の空燃比が相対的にリーンな状態になるように、前記吸気量調節手段を制御するものであることを特徴とする火花点火式エンジン。
【請求項３】
請求項２において、
吸気量制御手段は、アイドル運転状態において吸気温度検出手段による検出温度が設定温度よりも高いときに、気筒内の空燃比が理論空燃比よりもリーンになるように吸気量調節手段を制御する一方、前記検出温度が設定温度以下のときには、気筒内の空燃比が略理論空燃比になるように前記吸気量調節手段を制御するものであることを特徴とする火花点火式エンジン。
【請求項４】
請求項１において、
吸気通路へ排気の一部を還流させる排気還流通路が設けられ、
吸気量調節手段は、前記排気還流通路による排気の還流量を調節するものであり、
吸気量制御手段は、暖機後のアイドル運転状態において吸気温度検出手段による検出温度が設定温度よりも高いときには、検出温度が設定温度以下のときに比べて排気の還流量が多くなるように、前記吸気量調節手段を制御するものであることを特徴とする火花点火式エンジン。
【請求項５】
請求項１において、
吸気温度検出手段による検出温度が第１判定温度以下のときに低温状態と判定し、検出温度が該第１判定温度よりも高くかつ第２判定温度以下のときに中温状態と判定し、検出温度が該第２判定温度よりも高いときに高温状態と判定する温度状態判定手段と、
吸気通路へ排気の一部を還流させる排気還流通路とを備え、
吸気量調節手段は、気筒への吸入空気量を調節するとともに、前記排気還流通路による排気の還流量を調節するものであり、
吸気量制御手段は、暖機後のアイドル運転状態において前記温度状態判定手段により中温状態と判定されたときに、低温状態と判定されたときに比べて排気の還流量が多くなるように前記吸気量調節手段を制御するとともに、前記温度状態判定手段により高温状態と判定されたときには、中温状態と判定されたときに比べて吸入空気量が多くなるように該吸気量調節手段を制御するものであることを特徴とする火花点火式エンジン。
【請求項６】
請求項５において、
吸気量制御手段は、温度状態判定手段により高温状態と判定されたときには、排気還流通路による排気の還流が加速運転の初期まで行われるように吸気量調節手段を制御するものであることを特徴とする火花点火式エンジン。
【請求項７】
請求項２〜６のいずれか１つにおいて、
アイドル運転状態において加速開始判定手段により加速開始条件の成立が判定されたとき、吸気充填量の増大によって最初に圧縮圧力の実質的に増大する１番目の気筒の空燃比が所定のリッチ側ガード値を超えないように、燃料増量手段による燃料の増量を規制する燃料増量規制手段を備えていることを特徴とする火花点火式エンジン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加速運転の開始条件が成立したときに燃料増量を行うようにした火花点火式エンジンに関し、特に、加速開始に伴い最初に圧縮圧力の実質的に増大する１番目の気筒におけるプリイグニッション対策に係る。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、火花点火式エンジンが定常運転状態から加速運転に移行するときには、エンジン回転毎の燃料噴射（以下、同期噴射という）とは別に、燃料増量のためにエンジン回転に同期しない燃料噴射（以下、非同期噴射という）が行われる（例えば、特公平７−３３７８３号公報を参照）。すなわち、例えば車両に搭載された多気筒エンジンの場合、定常運転状態では各気筒毎に排気行程の後期から吸気行程にかけてインジェクタにより吸気ポート内に燃料が同期噴射されるが、該車両の運転者によりスロットル弁が開作動されたときには直ちに全気筒について非同期噴射が行われる。これにより、吸入空気量の増大に対して遅れなく全ての気筒への燃料供給量を増加させ、混合気の希薄化を回避して、車両の加速運転性を高めることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、熱効率の向上のためにエンジンを高圧縮比の仕様とし、また燃費低減のためにアイドル運転時の目標エンジン回転速度（以下、単にアイドル回転速度ともいう）をできるだけ低く設定することが行われており、このようにした場合、車両の急発進時等にスロットル弁が大きく開かれた瞬間に、プリイグニッションと呼ばれる異常燃焼（高負荷時の点火後に発生する過早着火とは相違する燃焼）が発生することがある。これは、エンジンの回転速度が低いにもかかわらず、気筒内に多量の混合気が供給され、この混合気が圧縮上死点（TDC）近傍で点火前に自己着火し、一気に燃焼することによると考えられており、その際、通常の火炎伝播に伴う燃焼よりも遙かに大きな圧力上昇が生じるので、運転者に不快感を与えるような大きな異音が発生するものである。
【０００４】
詳しくは、図２２に模式的に示すように、エンジンの気筒内の混合気は圧縮行程終盤の圧力上昇に伴いθａ点で活性化して化学反応（前炎反応）を開始し、発火遅れ期間τabを経てθｂ点で急激な異常燃焼に至る。この際、同図に示すように混合気の自己着火点θｂ（クランク角度）が気筒の圧縮上死点（TDC）に近ければ、近いほど、異常燃焼による圧力上昇の度合いが大きくなり、大きな異音が発生する。
【０００５】
この点について、前記自己着火点θｂは、混合気の空燃比によって変化することは知られている。すなわち、図２３に丸印で示すように、前炎反応の開始点θａ（クランク角度）は空燃比A/F(Air/Fuel Ratio)の希薄化によって進角する傾向にあり、また、同図に棒グラフで示すように、発火遅れ期間τabの（クランク角度）時間間隔は空燃比A/Fが１１くらいのときに最短となるので、同図に三角印で示すように、自己着火点θｂは空燃比A/Fが１２くらいのときに最もＴＤＣに接近する。さらに、前記発火遅れ期間τabの時間間隔は、エンジン回転速度が変わってもあまり変化しないので、発火遅れ期間τabは前記図２２においてエンジン回転速度が低くなるほど短くなり、従って、結局、自己着火点θｂは、アイドル運転状態のときのエンジン回転速度が低いほど、また、加速開始時に混合気の空燃比A/Fが濃くなるほど、ＴＤＣに接近して、異常燃焼による異音が大きくなるという傾向がある。
【０００６】
これに対し、前記従来例のエンジンでは、加速開始時の非同期噴射のタイミングによって混合気の濃度が過度に濃くなる気筒があり、この気筒においてプリイグニッションが誘発されるという問題がある。すなわち、例えば車両の発進時にスロットル弁が全開状態にされると、サージタンク内で暖められた高温の空気が各気筒に供給され、これとともに非同期噴射が行われる。このとき、ちょうど吸気行程にある気筒では、吸気の輸送遅れのために気筒への充填量が最大にはならないにもかかわらず、非同期噴射によって所定量の燃料が追加供給されて、高温かつ過度にリッチな状態になってしまい、プリイグニッションが誘発されることになるのである。
【０００７】
本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、アイドル運転状態から加速運転に移行するときに燃料増量を行うようにした火花点火式エンジンにおいて、アイドル運転状態のときの吸気量の制御に工夫を凝らすことで、加速開始時の燃料増量に起因するプリイグニッションを抑制することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明の解決手段では、気筒への気体の吸入量、即ち外部から供給される空気や排気系から還流される排気を含んだ気体の吸入量を調節する吸気量調節手段を備えるとともに、エンジンがアイドル運転状態になっているときに吸気の温度状態が相対的に高ければ、その分、アイドル安定性が高くなることに着目して、そのときには温度状態が低いときに比べて吸気量を増やすようにした。
【０００９】
具体的に、請求項１の発明では、加速運転の開始条件が成立したことを判定する加速開始判定手段と、該加速開始判定手段により加速開始条件の成立が判定されたとき、加速のための燃料増量を行う燃料増量手段とを備えた火花点火式エンジンを前提とする。そして、気筒へ吸入される気体の温度状態を検出するための吸気温度検出手段と、気筒への気体の吸入量を調節する吸気量調節手段と、アイドル運転状態において前記吸気温度検出手段による検出温度が設定温度よりも高いときには、検出温度が設定温度以下のときに比べて、気筒への吸気通路の圧力状態が大気圧に近づくように前記吸気量調節手段を制御する吸気量制御手段とを備える構成とする。
【００１０】
前記の構成により、エンジンがアイドル運転状態のときに、気筒に吸入される気体の温度状態が設定温度よりも高ければ、設定温度以下のときに比べて、吸気通路の圧力状態が大気圧に近づくように、すなわち、気体の吸入量が相対的に多くなるように、吸気量制御手段により吸気量調節手段が制御される。この状態で車両のスロットル弁が大きく開かれて、加速開始判定手段によりエンジンの加速開始条件の成立が判定されると、燃料増量手段により燃料の増量が行われるが、前記したように気筒へ吸入される気体の量が既にアイドル運転状態において相対的に多くされているので、スロットル弁の開作動時にちょうど吸気行程にある気筒においても充填量の増大の遅れが軽減されることになり、よって、燃料増量による混合気の過濃化を抑えて、プリイグニッションの発生を抑制することができる。
【００１１】
つまり、エンジンがアイドル運転状態のときに吸気温度が高ければ、それだけアイドル安定性が高くなるので、その分、混合気の濃度を低くできることに着目し、加速開始の前に予め吸気量を増やしておくことで、そこからエンジンが加速運転に移行したときの吸気の遅れを軽減して、プリイグニッションを抑制するようにしたものである。
【００１２】
請求項２の発明では、吸気量調節手段を、気筒への吸入空気量を調節するものとし、吸気量制御手段は、アイドル運転状態において吸気温度検出手段による検出温度が設定温度よりも高いときには、検出温度が設定温度以下のときに比べて吸入空気量が多くなりかつ気筒内の空燃比が相対的にリーンな状態になるように、前記吸気量調節手段を制御するものとする。
【００１３】
この構成では、エンジンがアイドル運転状態のときに吸気温度が高ければ、吸気量制御手段による吸気量調節手段の制御によって気筒への吸入空気量が相対的に多くされ、混合気の空燃比が相対的にリーンな状態になる。このことで、エンジンの加速開始時に燃料増量が行われても、混合気の空燃比が過度にリッチな状態になることを抑えて、プリイグニッションの発生を抑制できる。
【００１４】
請求項３の発明では、請求項２の発明における吸気量制御手段を、エンジンのアイドル運転状態において吸気温度検出手段による検出温度が設定温度よりも高いときに、気筒内の空燃比が理論空燃比よりもリーンになるように吸気量調節手段を制御する一方、前記検出温度が設定温度以下のときには、気筒内の空燃比が略理論空燃比になるように前記吸気量調節手段を制御するものとする。
【００１５】
このことで、吸気の温度状態が相対的に低くて、元々、混合気の自己着火し難い状態では、アイドル運転状態のときの混合気の空燃比を略理論空燃比とすることで、三元触媒等による排気浄化性能を最大限に活用することが可能になり、よって、排気中の有害成分を極めて効果的に浄化することができる。
【００１６】
請求項４の発明では、吸気通路へ排気の一部を還流させる排気還流通路を設けるとともに、吸気量調節手段を、前記排気還流通路による排気の還流量を調節するものとし、さらに、吸気量制御手段は、エンジン暖機後のアイドル運転状態において吸気温度検出手段による検出温度が設定温度よりも高いときには、検出温度が設定温度以下のときに比べて排気の還流量が多くなるように、前記吸気量調節手段を制御するものとする。
【００１７】
この構成では、エンジンが暖機後のアイドル運転状態のときに吸気温度が高ければ、吸気量制御手段による吸気量調節手段の制御によって気筒への排気の還流量が相対的に多くされる。このことで、気筒内の混合気は、その空燃比は同じであっても還流排気により希釈されて濃度の低い状態になり、よって、加速開始時のプリイグニッションの発生が抑制できる。尚、エンジン未暖機状態では燃焼安定性の低下幅が大きいので、排気を還流させることは好ましくないが、エンジン未暖機ならば元々、プリイグニッションは起きないので、問題はない。
【００１８】
請求項５の発明では、吸気温度検出手段による検出温度が第１判定温度以下のときに低温状態と判定し、検出温度が該第１判定温度よりも高くかつ第２判定温度以下のときに中温状態と判定し、検出温度が該第２判定温度よりも高いときに高温状態と判定する温度状態判定手段と、吸気通路へ排気の一部を還流させる排気還流通路とを備え、吸気量調節手段は、気筒への吸入空気量を調節するとともに、前記排気還流通路による排気の還流量を調節するものとし、さらに、吸気量制御手段は、暖機後のアイドル運転状態において前記温度状態判定手段により中温状態と判定されたときに、低温状態と判定されたときに比べて排気の還流量が多くなるように前記吸気量調節手段を制御するとともに、前記温度状態判定手段により高温状態と判定されたときには、中温状態と判定されたときに比べて吸入空気量が多くなるように該吸気量調節手段を制御するものとする構成とする。
【００１９】
この構成では、エンジンが暖機後のアイドル運転状態のときに吸気温度のある程度、高い中温状態であれば、吸気温度が低くて元々、プリイグニッションの心配の少ない低温状態に比べて排気の還流量が相対的に多くなるように、吸気量制御手段により吸気量調節手段が制御され、還流排気によって混合気が希釈されて濃度の低い状態になることで、プリイグニッションの発生が抑制される。この際、低温ないし中温状態において混合気の空燃比を略理論空燃比とすれば、三元触媒等による排気浄化性能を最大限に利用して、エミッションを十分に低減することができる。
【００２０】
また、吸気温度のさらに高い高温状態になれば、中温状態と判定されたときに比べて吸入空気量が多くなるように吸気量制御手段により吸気量調節手段が制御され、混合気の空燃比が相対的にリーンな状態になることで、プリイグニッションの発生が抑制される。この際、空燃比がA/F＝１５〜１６の範囲では一時的にＮＯｘの生成量が増大する傾向があるが、このときのＮＯｘの増大は排気の還流によって軽減することができる。
【００２１】
請求項６の発明では、請求項５の発明における吸気量制御手段を、温度状態判定手段により高温状態と判定されたときには、排気還流通路による排気の還流が加速運転の初期まで行われるように吸気量調節手段を制御するものとする。このことで、エンジンの加速運転の初期まで排気の還流が行われることで、プリイグニッションの発生をさらに効果的に抑制できる。
【００２２】
請求項７の発明では、請求項２〜６のいずれか１つの発明において、エンジンがアイドル運転状態のときに、加速開始判定手段により加速開始条件の成立が判定されたとき、吸気充填量の増大によって最初に圧縮圧力の実質的に増大する１番目の気筒の空燃比が所定のリッチ側ガード値を超えないように、燃料増量手段による燃料の増量を規制する燃料増量規制手段を備える構成とする。
【００２３】
この構成では、スロットル弁が開かれてエンジンがアイドル運転状態から加速運転に移行するときに、前記スロットル弁の開作動により吸気の充填量が増大して、最初に圧縮圧力が実質的に増大する１番目の気筒について、当該気筒の空燃比が所定のリッチ側ガード値を超えないように、非同期噴射による燃料の増量が規制される。このことで、該１番目の気筒において混合気が過濃な状態になることがなくなり、よって、プリイグニッションの発生を防止することができる。尚、前記１番目の気筒というのは、通常はスロットル弁の開作動時に排気行程の終期から吸気行程の中期にある気筒である。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基いて説明する。
【００２５】
図１は、本発明の実施形態に係る直列４気筒４サイクルガソリンエンジン１を示す。このエンジン１は、気筒の圧縮比が９．５以上の高圧縮比仕様のものであり、図示しないが、オートマチックトランスミッションを装備した車両に搭載されている。また、このエンジン１は、４つの気筒２，２，…（１つのみ図示する）を有するシリンダブロック３と、該シリンダブロック３の上面に組付けられたシリンダヘッド４と、各気筒２内に往復動可能に嵌装されたピストン５とを備え、前記各気筒２内にはピストン５及びシリンダヘッド３により囲まれて燃焼室６が区画されている。さらに、燃焼室６の上部には点火プラグ７が臨設され、該点火プラグ７はイグナイタ等を含む点火回路８に接続されている。すなわち、このエンジン１は、各気筒２内の燃焼室６に供給される混合気に点火プラグ７により点火するようにした火花点火式エンジンである。
【００２６】
エンジン１の一側（図の左側）の側面には、各気筒２の燃焼室６に吸気、即ち外部から気筒２に導入される新しい空気や排気系からの還流排気等を供給するための吸気通路１０が接続されている。すなわち、この吸気通路１０の下流端が吸気弁９を介して燃焼室６に連通されている一方、吸気通路１０の上流端は空気を濾過するためのエアクリーナ１１に接続されており、このエアクリーナ１１には吸気の温度状態を検出するために外部からの空気の温度状態を検出する吸気温センサ１２が配設されている。また、吸気通路１０には上流側から順に、エンジン１に吸入される吸入空気量を検出するエアフローセンサ１３と、吸気通路１０を絞るスロットル弁１４と、サージタンク１５と、各気筒２毎に独立に燃料を噴射供給する４つのインジェクタ１６，１６，…（図には１つのみ示す）とが配設されている。
【００２７】
前記スロットル弁１４は、図示しないが、車両のアクセルペダルに機械的に連結されていて、該アクセルペダルが車両の運転者により踏み操作されると、その操作量に応じて開かれるようになっている。また、スロットル弁１４にはその開度を検出するポテンショメータ等からなるスロットル開度センサ１７が付設されている。さらに、スロットル弁１４の上下流の吸気通路１０は、ＩＳＣ（Idle Speed Control）用バイパス通路１８により接続されているとともに、このバイパス通路１８にはその断面積を絞るように電磁弁からなるＩＳＣ制御弁１９が設けられている。そして、エンジン１がアイドル運転状態のときには前記ＩＳＣ制御弁１９を開閉するデューティー比（開度）を制御することで、バイパス通路１８による吸気流量を調節して、アイドル運転状態のエンジン１の回転速度（以下、単にアイドル回転速度ともいう）を変更できるようになっている。
【００２８】
一方、エンジン１の反対側の側面（図の右側面）には、各気筒２の燃焼室６から既燃ガス（排気）を排出するための排気通路２０が接続されている。この排気通路２０の上流端は排気弁２１を介して燃焼室６に連通されているとともに、上流側から順に、排気中の酸素濃度を基に混合気の空燃比を検出するためのＯ2センサ２２と、排気を浄化するための三元触媒からなる触媒コンバータ２３とが配設されている。また、前記Ｏ2センサ２２よりも上流側の排気通路２０には、排気の一部を吸気通路１０に還流するための排気還流通路２４（以下ＥＧＲ通路という）が分岐接続されていて、このＥＧＲ通路２４の下流端が前記スロットル弁１４とサージタンク１５との間の吸気通路１０に接続されている。また、ＥＧＲ通路２４の下流端寄りには開度調節可能な電気式の排気還流量調節弁２５（以下ＥＧＲ弁という）が配設されていて、排気通路２４を還流される排気の流量を調節できるようになっている。このＥＧＲ弁２５と前記ＩＳＣ制御弁１９とにより、気筒２への気体の吸入量を調節する吸気量調節手段が構成されている。
【００２９】
また、エンジン１のシリンダブロック３内には、図示しないクランクシャフトの回転角を検出する電磁ピックアップ等からなるクランク角センサ２６が設けられている。このクランク角センサ２６は、クランクシャフトの端部に設けた被検出用プレート２７の外周に対応する箇所に配置され、該被検出用プレート２７がクランクシャフトの回転とともに回転されたとき、その外周部に突設された４つの突起部の通過に応じて、各気筒２毎の上死点位置を０度として、例えば−６度、１０４度、１７４度、２８４度のクランク角位置ににそれぞれ対応するパルス信号を出力する。さらに、前記シリンダブロック３のウォータジャケット（図示せず）に臨設して、冷却水の温度状態を検出する水温センサ２８が設けられている。
【００３０】
前記吸気温センサ１２、エアフローセンサ１３、スロットル開度センサ１７、Ｏ2センサ２２、クランク角センサ２６、水温センサ２８からの各出力信号は、マイクロコンピュータ等により構成されたＥＣＵ（Electronic Control Unit）３０に入力されるようになっている。一方、このＥＣＵ３０からは、点火回路８に対し各気筒２毎に点火時期の制御信号が出力されるとともに、各気筒２毎のインジェクタ１６，１６，…に対して燃料噴射量及び噴射タイミングを制御するためのパルス信号が出力される。また、ＥＣＵ３０からＩＳＣ制御弁１９には、アイドル運転時の空気の吸入量を調節するように制御信号が出力されるとともに、ＥＣＵ３０からＥＧＲ弁２５対しては排気の還流量を調節するように制御信号が出力される。
【００３１】
（ＥＣＵによる制御の概要）
前記ＥＣＵ３０による燃料噴射制御としてエンジン１の定常運転状態では、各センサからの信号に基づいてエンジン１の負荷状態や回転速度を演算し、それらに対応する分量の燃料をインジェクタ１６により、各気筒２毎に排気行程の後期から吸気行程にかけてエンジン回転に同期して噴射させるようにしている（同期噴射）。一方、スロットル弁１４が大きく開かれて、加速開始条件が成立したときには、直ちに全気筒２のインジェクタ１６により加速増量のための燃料噴射（非同期噴射）が行われるようになっている。
【００３２】
具体的に、前記ＥＣＵ３０による制御の概要は図２の機能ブロック図に示されており、このＥＣＵ３０は、エアフローセンサ１３により検出された吸入空気量Airとクランク角センサ２６からのパルス信号に基づいて求められるエンジン回転速度Neとに応じて、各気筒２毎の吸気充填効率ceを演算する充填効率演算部３０ａと、その演算された吸気充填効率ceに対して所定の目標空燃比となるような燃料噴射量を演算する燃料噴射量演算部３０ｂと、その演算された燃料噴射量に相当するパルス信号をインジェクタ１６に出力する同期噴射制御部３０ｃとを備えている。
【００３３】
また、ＥＣＵ３０は、スロットル開度センサ１７により検出されるスロットル開度accelに基づいて、エンジン１の加速運転の開始条件が成立したことを判定する加速開始判定部３０ｄと、該加速開始判定部３０ｄによる判定時にインジェクタ１６に制御信号を出力して、燃料増量のための非同期噴射を行わせる非同期噴射制御部３０ｅとを備えている。
【００３４】
さらに、ＥＣＵ３０は、スロットル開度accel及びエンジン回転速度Neに基づいて、エンジン１がアイドル運転状態になっていることを判定するアイドル判定部３０ｆを備えるとともに、該アイドル判定部３０ｆによりエンジン１がアイドル運転状態であると判定され、かつ前記加速判定部３０ｄにより加速運転の開始条件が成立したと判定されたときには、吸気充填量の増大によって最初に圧縮圧力が実質的に増大する１番目の気筒２において空燃比がリッチ側ガード値を超えないように、スロットル弁１４の開作動のタイミングに応じて非同期噴射による燃料増量を規制する燃料増量規制部３０ｇと、この燃料増量規制部３０ｇによる規制の度合い、即ち前記空燃比のリッチ側ガード値を、エンジン１のアイドル回転速度Neに応じて変更補正するガード値補正部３０ｈとを備えている。
【００３５】
また、ＥＣＵ３０は、ＩＳＣ制御弁１９の開度を調節して、アイドル運転状態のときのエンジン回転速度Neを制御するＩＳＣ制御部３０ｉと、車両の走行状態を判定する走行状態判定部３０ｊと、吸気温センサ１２により検出される空気温度Ｔair及びエンジン水温Ｔwに基づいて、気筒内に流入する吸気の温度状態Ｔair′（検出温度）を推定する吸気温度推定部３０ｋ（吸気温度検出手段）とを備え、さらに、該吸気温度推定部３０ｋにより推定された吸気の温度状態が相対的に高いときに、混合気の空燃比がリーンな状態になるようにＩＳＣ制御弁１９の開度を補正するとともに、前記走行状態判定部３０ｊにより車両が減速走行状態にあると判定されたときには、エンジン１のアイドル運転状態への移行を遅延させるようにＩＳＣ制御弁１９の開度を補正するＩＳＣ開度補正部３０Ｌを備えている。
【００３６】
加えて、ＥＣＵ３０は、前記充填効率演算部３０ａにより演算された吸気充填効率ceとエンジン回転速度Neとに応じて、目標とする排気の還流状態（例えばＥＧＲ率）に対応する基本的な制御量を予め作成されているマップから求めるＥＧＲ制御部３０ｍと、このＥＧＲ制御部３０ｍにより制御されるＥＧＲ弁２５の開度を、吸気温センサ１２による検出値に応じて補正するＥＧＲ開度補正部３０ｎとを備えている。
【００３７】
尚、図示しないが、各気筒２の点火時期はアイドル運転状態ではＴＤＣよりも前（例えばBTDC１０°CA）とされる一方、そこからエンジン１が加速運転に移行したときに、前記１番目の気筒２と、続いて点火が行われる２番目及び３番目の気筒２とにおいてＴＤＣよりも以降（例えばATDC１０°CA）まで遅角され、その後の点火気筒２，２，…では徐々に進角されるようになっている。
【００３８】
（基本的な制御）
以下に、前記ＥＣＵ３０による基本的な制御として、主に燃料噴射制御の手順を図３及び図４に示すフローチャート図に基づいて、具体的に説明する。
【００３９】
まず、図３に示すスタート後のステップＳＡ１において、各種センサからの出力信号を受け入れ、そのうちのクランク角センサ２６からのパルス信号に基づいて現在のエンジン回転速度Neを算出するとともに、スロットル開度センサ１７からの入力信号に基づいて現在のスロットル開度accelを算出する。また、水温センサ２８からの入力信号に基づいて現在のエンジン水温Ｔwを算出し、吸気温センサ１２からの入力信号に基づいて現在の吸気温度Ｔairを算出し、Ｏ2センサからの入力信号に基づいて混合気の空燃比A/Fを算出する。さらに、図示しないが、車両の走行速度を検出する車速センサからの入力信号に基づいて、車速Ｖsを算出する。
【００４０】
続いて、ステップＳＡ２においてエンジン１の暖機が完了しているかどうか、例えばエンジン水温Ｔwが４０°Ｃを超えているかどうか判定し、この判定がＮＯでエンジン未暖機ならばリターンする一方、判定がＹＥＳでエンジン暖機後であれば、ステップＳＡ３に進む。このステップＳＡ３では、車両が停止しているかどうか、即ち例えば車速Ｖsが第１設定車速Ｖ0以上かどうか判定し、この判定がＮＯで車両が走行状態であれば後述のステップＳＡ１２に進む一方、判定がＹＥＳで車両が停止していれば、ステップＳＡ４に進む。
【００４１】
続いて、ステップＳＡ４ではエンジン１がアイドル運転状態かどうか、例えばスロットル開度accelが設定開度accel0以下（accel≦accel0）、即ちスロットル弁１４が略全閉状態になっていて、かつエンジン回転速度Neが所定のアイドル判定回転速度N0（例えば６５０rpm）以下であるかどうか、判定する。この判定がＮＯでアイドル運転状態でなければリターンする一方、判定がＹＥＳでアイドル運転状態であればステップＳＡ５に進んで、詳しくは後述するが、エンジン１が加速運転に移行するときにプリイグニッションを抑制しながら、十分な加速運転性を得られるよう、吸気の温度状態に応じて予め混合気の空燃比やＥＧＲ率を補正するという内容の停車アイドル時補正制御を実行する。
【００４２】
そして、前記ステップＳＡ５に続いて、図４に示すステップＳＡ６では、クランク角センサ２６からのパルス信号に対応してオンオフ切り替えられる回転信号（ＳＧＴ信号）がオンになる時期（Ｌエッジ）であるか否かを判定する。そして、ＳＧＴＬエッジであるＹＥＳならば、ステップＳＡ７に進んで、例えば数ミリ秒毎にカウントアップされるカウンタをリセットする一方、ＳＧＴＬエッジでないＮＯならば、カウンタをリセットせずにステップＳＡ８に進む。
【００４３】
ここで、前記ＳＧＴ信号は、図５に示すように、エンジン１の各気筒２における吸気上死点位置（ＴＤＣ）を０度として、−７６度（７６°ＢＴＤＣのクランク角でオンになり、続いて−６度（６°ＢＴＤＣ）のクランク角でオフに、さらに１０４度（１０４°ＡＴＤＣ）でオン、１７４度（１７４°ＡＴＤＣ）でオフというように交互にオンオフ切り換えられるものである。従って、ＳＧＴＬエッジを検出する毎にカウンタをリセットするようにすれば、カウンタ値に基づいて各気筒２の排気行程の後期から吸気行程中期に至るクランク角位置を正確に検出することができる。ここで、気筒の排気行程や吸気行程の前期、中期及び後期というのは、それぞれ各行程を略３等分したものとすればよい。
【００４４】
前記ステップＳＡ６又はステップＳＡ７に続くステップＳＡ８では、スロットル開度accelの前回値から今回値への増大変化に基づいて、エンジン１の加速運転の開始条件が成立したか否かを判定する。すなわち、スロットル開度accelの変化が小さく加速開始でないＮＯと判定されればリターンする一方、スロットル開度accelが所定量以上、増大変化していて、加速開始であるＹＥＳと判定されればステップＳＡ９に進み、非同期噴射の燃料噴射量に対応するインジェクタ１６の噴射パルス幅を算出する。例えば、図６に示すように予めＥＣＵ３０のＲＯＭに電子的に格納されたマップを参照して、前記カウンタ値に基づいて噴射パルス幅を算出する。
【００４５】
ここで、前記図６のマップにおいては、加速開始条件の成立が判定された後、最初に圧縮圧力が実質的に増大する１番目の気筒に対する非同期噴射の噴射パルス幅が、該１番目の気筒のクランク角位置に対応するカウンタ値に応じて設定されている。具体的には、エンジン１の加速開始判定時点で前記１番目の気筒が排気行程の中期から終盤（例えば７６°ＢＴＤＣ〜６°ＢＴＤＣ）にあるときには、噴射パルス幅は最大値で略一定とされる一方、前記１番目の気筒が排気行程の終盤から吸気行程の中期（例えば６°ＢＴＤＣ〜１０４°ＡＴＤＣ）にあるときには、噴射パルス幅は、前記加速開始判定時点が遅いほど小さくなるように設定されている。言い換えると、非同期噴射の燃料噴射量は、１番目の気筒２における混合気の空燃比が所定のリッチ側ガード値（例えばA/F＝略１６）を超えないように規制されている。
【００４６】
すなわち、仮に非同期噴射による燃料噴射量を一定にしたとすれば、スロットル弁１４が開かれたときに吸気行程にある気筒２において、図７に一例を示すように、混合気の空燃比がスロットル弁１４の開弁時期によって大きく変化してしまう。詳しくは、スロットル弁１４が開かれたときに吸気行程にある気筒２では、同図に実線で示すように、スロットル弁１４の開弁時期が遅いほど（図の右側ほど）気筒への吸気充填量が減少して、気筒内圧力（圧縮ＴＯＰ圧力）が徐々に低下するようになる。このため、その際、非同期噴射のパルス幅が一定であれば、気筒２への吸気充填量が減少するほど、同図に丸印で示すように混合気の空燃比が濃くなってしまうのである。これに対し、前記したように、非同期噴射のパルス幅をクランク角位置に応じて短くなるように設定することで、同図に三角印で示すように空燃比の変化を抑制することができる。
【００４７】
前記ステップＳＡ９に続くステップＳＡ１０では、ステップＳＡ９にて算出された燃料噴射パルス幅をエンジン回転速度Neに応じて補正する。すなわち、前記ステップＳＡ９においてエンジン１の加速開始条件の成立が判定されたとき、そのときのアイドル運転状態のエンジン回転速度Neに基づいて、図８に示すように予めＥＣＵ３０のＲＯＭに電子的に格納されたマップを参照して、噴射パルス幅補正率を求める。そして、この噴射パルス幅補正率を前記ステップＳＡ９で算出した噴射パルス幅に乗算して、最終的な噴射パルス幅を求め、続くステップＳＡ１１においてインジェクタ１６に制御信号を出力して、前記補正後の噴射パルス幅に対応する分量の燃料を非同期噴射させ、しかる後にリターンする。
【００４８】
つまり、エンジン１がアイドル運転状態から加速運転に移行するときに、直ちに燃料の非同期噴射を行って、各気筒２内へ十分な量の混合気を供給するとともに、その際、加速運転に移行する直前のエンジン回転速度Neに応じて、該エンジン回転速度Neが高いほど、燃料の非同期噴射量を増大補正するようにしている。これは、加速開始時に最初に圧縮圧力が実質的に増大する１番目の気筒２に対する空燃比のリッチ側ガード値を、アイドル運転状態のときのエンジン回転速度Neが高いほど、相対的に出力の出るリッチ側の値になるように（出力空燃比Ａ/Ｆ＝１２〜１３のリッチ側空燃比に近づくように）補正するということである。
【００４９】
尚、前記したように加速開始判定と同時に非同期噴射を行うようにした場合、この非同期噴射と基本的な同期噴射とが干渉することも考えられるが、このときには同期噴射のパルス幅に非同期噴射のパルス幅を加算して、同期噴射のみを行うようにすればよい。
【００５０】
前記図４のフローチャート図において、ステップＳＡ８が加速開始判定部３０ｄに対応し、また、ステップＳＡ９〜ＳＡ１１が非同期噴射制御部３０ｅに対応しており、特に、ステップＳＡ９及びステップＳＡ１０は、燃料増量規制部３０ｇ及びガード値補正部３０ｈに対応している。
【００５１】
前記したように、この実施形態では、エンジン１がアイドル運転状態から加速運転に移行するときに、非同期噴射のパルス幅をスロットル弁１４の開作動のタイミングに応じて変更し、加速判定時点の後に最初に圧縮圧力が実質的に増大する１番目の気筒２において混合気の空燃比がリッチ側ガード値を超えないように規制することにより、当該気筒２における自己着火、即ちプリイグニッションの発生を抑制するようにしている。
【００５２】
また、前記非同期噴射のパルス幅を加速開始時のエンジン回転速度Neに基づいて補正することで、該エンジン回転速度Neが高いほど、前記空燃比のリッチ側ガード値が相対的にリッチ側の値になって、当該気筒２の空燃比が相対的にリッチな状態になるように、また反対に、加速開始時のエンジン回転速度Neが低いほど、前記１番目の気筒２の空燃比が相対的にリーンな状態になるようにしている。
【００５３】
すなわち、図９に一例を示すように、アイドル運転状態のときのエンジン回転速度Neが相対的に高いほど、１番目の気筒２における混合気の自己着火点θｂが遅角側に移動し、プリイグニッションの発生する可能性が低くなるとともに、仮に発生したとしてもそのときの圧力上昇の度合いが小さくなって、異音も小さくなる。そこで、例えばエンジン１の補機等の作動中でエンジン回転速度Neが相対的に高いときには、その分、加速開始時の燃料増量を多めにし、十分な量の燃料供給によって１番目の気筒２の空燃比を相対的にリッチな状態とすることで、エンジン出力を高めて、車両の加速性を高めることができる。また、反対に、エンジン回転速度Neが相対的に低いときには、１番目の気筒２の空燃比を相対的にリーンな状態とすることで、プリイグニッションの発生をしっかりと抑制できるものである。
【００５４】
以下に、上述の如きプリイグニッションとエンジン回転速度との関係をより詳しく調べた実験結果について、前記図９の他に図１０及び図１１を参照して説明する。この実験には、実施形態の火花点火式エンジン１と同じく直列４気筒ガソリンエンジンを用い、アイドル運転状態のときのエンジン回転速度Neは、基本的にはNe＝５５０rpmとして、そこからスロットル弁を全開状態になるように開作動させるとともに、混合気の空燃比が所定値（例えば、A/F＝１２くらい）になるように燃料噴射量を調節して、そのときに最初に圧縮圧力が実質的に増大する１番目の気筒において、気筒内圧力の変化を計測したものである。
【００５５】
尚、実験の際の気筒に流入する吸気温度は約９０°Ｃとし、エンジン水温及び油温も約９０°Ｃとした。また、エンジンの各気筒の幾何学的な圧縮比は９．７であるが、有効圧縮比が８．７になるように、吸気弁及び排気弁の開閉作動タイミングをそれぞれ設定した。されに、燃料はオクタン価９１のレギュラーガソリンを用いており、排気の還流は行わないようにした。
【００５６】
まず、前記図９及び図１０に示すように、アイドル運転状態のときのエンジン回転速度Ne（Idle Engine Speed）を５５０〜６５０rpmの範囲で変化させても、混合気の前炎反応開始点θａは殆ど変化しない。これは、気筒内に吸入された混合気が前炎反応を開始するまでの時間が圧縮速度の影響を受けず、主として混合気の温度状態のみに支配されているためと考えられる。一方、発火遅れ期間τabは、エンジン回転速度Neの上昇とともに長くなり、この結果、混合気の自己着火点θｂは、エンジン回転速度Neが高いほど遅角側に移動することになる。
【００５７】
ここで、前記発火遅れ期間τabの時間間隔は、混合気の圧力や濃度に支配されるもので、これらが同一であれば変化せず、発火遅れ期間τabのクランク角度に占める割合はエンジン回転速度Neの上昇に比例して長くなるはずである。しかし、実際には発火遅れ期間τabはエンジン回転速度Neの上昇率以上に長期化する。これは、発火遅れ期間τabの時間間隔が長くなることにより、前炎反応期間（即ち、発火遅れ期間τab）の膨張行程での割合が長くなって、混合気の圧力が低下してしまい、このことによって前炎反応の速度が低下することによると考えられる。
【００５８】
また、図１１は、前記のようにアイドル運転状態のエンジン回転速度Neを変化させたときの、混合気の空燃比A/F（Air/Fuel Ratio）と自己着火点θｂとの関係を示したものである。同図によれば、エンジン回転速度Neの上昇に伴い、自己着火の発生する空燃比A/Fの範囲が狭くなり、さらに自己着火点θｂが最も進角する空燃比A/Fもリッチ側に移動する。このように空燃比がリッチ側に移動するのは、エンジン回転速度Neの上昇に伴い、燃料の気化霧化に要するクランク角期間が長くなるためであ。また、自己着火の発生する空燃比A/Fの範囲が狭くなるのは、前記の如く、回転速度の上昇によって発火遅れ期間τabの時間間隔が長くなるためであると考えられる。
【００５９】
そして、前記図１１において、自己着火点θｂがATDC２０°CA以前のときが、プリイグニッションの発生する目安であると仮定すれば、図に実線で示すようにアイドル運転状態のときのエンジン回転速度Neが５５０rpmのときには、混合気の空燃比A/FがA/F≦１６のときにプリイグニッションが発生してしまうことになる。一方、図に大きめの破線で示すように、アイドル運転状態のときのエンジン回転速度Neが６００rpmのときには、混合気の空燃比A/FがA/F＝１２付近になるまでリッチ化しなければ、プリイグニッションは発生しない。また、エンジン回転速度Neが６５０rpmになれば、実質的に加速開始時にプリイグニッションが発生することはないということである。
【００６０】
従って、アイドル運転状態のときのエンジン回転速度Neが通常は５５０rpmであるとすれば、この状態からエンジンが加速運転に移行するときのプリイグニッションを防止しようとすれば、少なくとも１番目の気筒に対する非同期噴射の燃料噴射量をかなり少なくしなくてはならず、エンジンの加速運転性がある程度低くなることは避けられないが、エンジン回転速度Neが６００rpm以上になっていれば、混合気の空燃比A/FをA/F＝１３くらいまでリッチな状態にすることができ、こうすることで、エンジンの加速運転性を十分に向上させることができる。
【００６１】
尚、排気を浄化する触媒の三元浄化作用をさらに高めるために、エンジン回転速度Neが６００rpm以上のときには混合気の空燃比を略理論空燃比となるように制御するようにしてもよく、これでもエンジンの加速運転性は十分に向上する。また、この実施形態では、アイドル運転状態のときのエンジン回転速度Neが高いほど、非同期噴射による燃料噴射量を増大させて、１番目の気筒２における混合気の空燃比を相対的にリッチな状態にさせるようにしているが、これに限らず、例えば、アイドル運転状態のときのエンジン回転速度Neが設定回転速度（例えば、６００rpm）よりも高いときに、非同期噴射による燃料噴射量を増大させるようにしてもよい。
【００６２】
（車両の減速走行時の制御）
ところで、前記図３のステップＳＡ３において、車両が走行状態であるＮＯと判定されて進んだステップＳＡ１２では、今度は車両が所定の減速中かどうか、即ち例えば車速Ｖsが第２設定車速Ｖ1よりも低く（Ｖs＜Ｖ1）、かつスロットル弁１４が略全閉状態になっているかどうか（accel≦accel0）、判定する。この判定がＮＯのときにはリターンする一方、判定がＹＥＳのときにはステップＳＡ１３に進み、エンジン回転速度Neが予め設定した減速時判定回転速度N1よりも低いかどうか判定する（Ne＜N1）。そして、この判定がＮＯのときにはリターンする一方、判定がＹＥＳであればステップＳＡ１４に進む。
【００６３】
続いて、ステップＳＡ１４において、前記ステップＳＡ４と同様にして、エンジン１がアイドル運転状態かどうか判定する。この判定がＮＯでエンジン１がアイドル運転状態になっていなければ、即ちエンジン１が減速運転の途中であれば、ステップＳＡ１５に進み、車速Ｖs及びスロットル弁１４の閉作動からの経過時間に応じてエンジン回転速度Neを変化させ、減速中のエンジン１のアイドル運転状態への移行が遅れるように、ＩＳＣ制御弁１９の開度を制御する。すなわち、図示しないが、制御マップに従い、車速Ｖsが高いほどエンジン回転速度Neが高くなるように、また、スロットル弁１４が閉じられてからの経過時間が短いほどエンジン回転速度Neが高くなるように、ＩＳＣ制御弁１９の開度を制御する。
【００６４】
こうすることで、図１２に一例を示すように、車両の減速時にエンジン回転速度Neが前記減速時判定回転速度N1まで低下すると、ＩＳＣ制御弁１９が開かれて、エンジン回転速度Neは図に実線で示すように通常よりも高い回転速度とされ、その後、徐々に通常のアイドル回転速度（図例では５５０rpm）まで低下するようになる。言い換えると、エンジン１のアイドル運転状態への移行は、同図に示す遅延時間Δｔだけ遅延されることになる。
【００６５】
一方、前記ステップＳＡ１４における判定結果がＹＥＳで、エンジン１がアイドル運転状態になっていれば、そのときは前記ステップＳＡ５に進んで、停車アイドル時補正制御を実行する。すなわち、車両の走行中であってもエンジン１の回転速度Neがアイドル回転速度N0以下になれば、停車中と同様の制御が行われる。
【００６６】
前記したように、この実施形態では、車両が減速走行状態のときには、引き続いて再度、加速運転状態に移行する可能性が高いので、このときには暫くの間、エンジン１のアイドル運転状態への移行の遅延させて、所定期間、エンジン回転速度Neを相対的に高い状態に維持することにより、減速後の車両の再加速性能を十分に高めることができる。尚、車両の走行状態ではエンジン１のアイドル回転速度そのものを停車状態よりも高く設定するようにしてもよいが、この実施形態のように、減速走行状態のときにのみアイドル運転状態への移行を遅延させるようにしたほうが、燃費の点でより好ましい。
【００６７】
（停車アイドル時補正制御）
次に、本願発明の特徴部分として、前記図３のステップＳＡ５における停車アイドル時補正制御について詳細に説明する。上述したようにこの実施形態の火花点火式エンジン１では、アイドル運転状態から加速運転に移行するときに空気の輸送遅れが生じることを考慮して、特に１番目の気筒２において非同期噴射による燃料増量の度合いをスロットル弁１４の開くタイミングに応じて規制することにより、当該気筒２において混合気が過度に濃い状態になることを回避して、プリイグニッションの発生を抑制するようにしている。
【００６８】
しかしながら、前記のように燃料増量を規制した場合、その分はエンジン１の加速運転性が低下することになるので、できることならば燃料の増量を規制するのではなく、１番目の気筒２における吸気充填量の増大遅れを小さくして、当該気筒２への燃料の増量を十分に行いつつも、混合気が過度に濃くなることは防止するのが好ましい。
【００６９】
このような観点から、この実施形態では、エンジン１がアイドル運転状態のときに各気筒２に吸入される吸気、即ち空気や還流排気の量をできるだけ多くすることで、その状態から加速運転に移行するときに気筒２の吸気充填量を速やかに増大させるようにしている。また、その際、気筒２の温度状態が高いほど、プリイグニッションは発生し易くなるが、一方で燃焼安定性が高くなることに着目し、温度状態に応じて吸入空気量や排気還流量を変更するようにしたものである。
【００７０】
詳しくは、まず、前記図９〜図１１に示したものと同様の実験により、プリイグニッションと吸気の温度状態との関係を調べた結果を図１３及び図１４に示す。両図において、エンジン１がアイドル運転状態のときにその回転速度Ne及び空燃比A/Fを一定に保ちかつエンジン水温Ｔwを略一定に保ちながら、吸気温度Ｔair(Intake Air Temperature)を６０〜９０°Ｃの範囲で変化させたとき、混合気の発火遅れ期間τabは吸気温度によらずに同等となる一方、前炎反応開始点θａは吸気温度Ｔairが高いほど進角するので、混合気の自己着火点θｂは吸気温度Ｔairの上昇に伴い進角することになる。この実験では前記の如くエンジン水温Ｔwを略一定としているので、前記の実験結果からは、吸気温度Ｔairが高いほど、即ち気筒２内に流入する吸気の温度状態Ｔair′が高いほど、プリイグニッションが発生し易いということが分かる。
【００７１】
一方、同じくアイドル運転状態のときに燃料噴射量を略一定に保ちながら、吸入空気量を変化させると、空燃比の変化に伴う燃焼速度の変化や気化潜熱の影響によって、混合気の自己着火点θｂはその空燃比A/Fが１２くらいのときに最もＴＤＣに接近し、それよりもリーンな状態であれば、空燃比A/Fがリーンなほど遅角側に移動するようになる（図２３参照）。
【００７２】
また、同じくアイドル運転状態のときに前記燃料噴射量及び吸入空気量を略一定に保ちながら、排気の還流量を変化させた場合、図１５に示すように、ＥＧＲ率(EGR Ratio)が０％から１５％まで増加したときに、還流の排気によって混合気が希釈されることで、前炎反応開始点θａがやや遅角側に移動するとともに、混合気の希釈化による燃焼速度の低下によって、発火遅れ期間τabが長期化し、この結果、自己着火点θｂはＥＧＲ率が高いほど遅角側に移動することが分かる。
【００７３】
つまり、エンジン１がアイドル運転状態にあるときに、ＩＳＣ制御弁１９ないしＥＧＲ弁２５の制御を補正して、吸入空気量や排気還流量を増大させれば、その状態から加速運転に移行するときに気筒内の混合気を希薄化ないし希釈化し、自己着火点θｂを遅角側に移動させて、これによりプリイグニッションを抑制することができると考えられる。
【００７４】
具体的には、図１６に示すフローのステップＳＢ１において、まず、吸気温度推定部３０ｋにより推定された吸気温度Ｔair′を予め設定した第１判定温度Ｔa0（例えば６０°Ｃ）と比較し、吸気温度Ｔair′が第１判定温度Ｔa0よりも高くＮＯであれば、ステップＳＢ５に進む一方、吸気温度Ｔair′が第１判定温度Ｔa0以下の低温状態でＹＥＳであれば、ステップＳＢ２に進む。このステップＳＢ２では、ＥＧＲ弁２５を略全閉状態とし、続くステップＳＢ３においてＩＳＣ制御弁１９を所定の第１設定開度になるように制御する（ＩＳＣ開度設定１）。
【００７５】
すなわち、図１７に一例を示すような制御マップを参照して、ＩＳＣ制御弁１９の目標開度を求め、この目標開度になるようにＩＳＣ制御弁１９をデューティ制御する。この制御マップは予めＥＣＵ３０のＲＯＭに電子的に格納されていて、補機類の作動していない状態で混合気の空燃比A/Fが略理論空燃比（A/F＝略１４．７）のときにエンジン回転速度Neを略５５０rpmに維持できるように、気筒２内に流入する吸気の温度状態Ｔair′に対応付けてＩＳＣ制御弁１９の開度を設定したものである。続いて、ステップＳＢ４において、気筒２への吸気充填効率ceに基づいて、混合気の空燃比が略理論空燃比になるような燃料噴射量を算出し、しかる後にリターンする。
【００７６】
つまり、アイドル運転状態において吸気温度Ｔair′が低くて、元々、プリイグニッションの心配の少ない低温状態であれば、エンジン回転速度Neをできるだけ低く維持して燃費を低減しながら、混合気の空燃比を略理論空燃比になるように制御して、三元触媒からなる触媒コンバータ２３の排気浄化性能を最大限に活用し、排気中の有害成分であるＣＯ、ＨＣ、ＮＯｘを低減するようにしている。
【００７７】
また、前記ステップＳＡ１においてＮＯと判定して進んだステップＳＡ５において、今度は、気筒２内に流入する吸気温度Ｔair′が予め設定した第２判定温度Ｔa1（例えば８０°Ｃ）よりも高いかどうか判定する。この判定がＮＯで吸気温度Ｔair′が第２判定温度Ｔa1よりも高いときにはステップＳＢ９に進む一方、吸気温度Ｔair′が第２判定温度Ｔa1以下でＹＥＳのとき、即ち吸気の温度状態がある程度、高い中温状態であれば、ステップＳＢ６に進んで、ＥＧＲ弁２５を開くようにする。この際、ＥＧＲ弁２５の開度は、排気の還流によってエンジン１の燃焼安定性が損なわれない範囲で、できるだけ大きくなるように制御する。
【００７８】
すなわち、図１８に一例を示すように排気の還流量を増やしていくと、ＥＧＲ率が上限値（ＥＧＲリミット）を超えたときに、エンジン１の燃焼変動を表す指標である図示平均有効圧力（Ｐｉ）の変動率ΔPi（Ｐｉ変動率）が急増し、失火等が発生するようになる。このＥＧＲリミットと吸気の温度状態との対応関係は図１９のグラフに示すようになり、吸気の温度状態が高いほど燃料の気化霧化が促進されることで、ＥＧＲリミットが大きな値になっている。従って、この実施形態では、吸気温度Ｔair′に対応するＥＧＲ率が前記図１９のグラフのように設定された制御マップを予めＥＣＵ３０のＲＯＭに電子的に格納しておいて、ＥＧＲ弁２５の制御目標開度を吸気温度Ｔair′に基づいて、前記制御マップを参照して制御するようにしている。
【００７９】
そして、続くステップＳＢ７において、前記ステップＳＢ３と同じくＩＳＣ制御弁１９を第１設定開度になるように制御し（ＩＳＣ開度設定１）、続くステップＳＢ８において、気筒２への吸気充填効率ceに基づいて、混合気の空燃比が略理論空燃比になるようにインジェクタ１６による燃料噴射量を算出し、しかる後にリターンする。
【００８０】
つまり、アイドル運転状態において気筒２内に流入する吸気温度Ｔair′がある程度、高くなって、前記低温状態よりもプリイグニッションの起きる可能性が高い中温状態では、ＥＧＲ弁２５を開いて吸気通路１０に排気をできるだけ多く還流させ、この排気により混合気を希釈するようにしている。こうすることで、加速運転へ移行するときに非同期噴射によって燃料を増量しても、そのことによるプリイグニッションの発生を抑制することができる。一方、排気を還流させても混合気の空燃比は略理論空燃比のままなので、アイドル運転状態において排気中の有害成分は三元触媒により効果的に浄化される。
【００８１】
さらに、前記ステップＳＡ５においてＮＯ、即ち吸気温度Ｔair′が第２判定温度Ｔa1よりも高い高温状態であると判定して進んだステップＳＢ９では、前記ステップＳＢ６と同様にＥＧＲ弁２５を開き、続くステップＳＢ１０において、ＩＳＣ制御弁１９を第２設定開度になるように制御する（ＩＳＣ開度設定２）。すなわち、前記図１７の制御マップにおいては、吸気温度Ｔair′が第２判定温度Ｔa1よりも高いときには、該第２版低温度Ｔa1以下のときに比べて、ＩＳＣ制御弁１９の開度が大きくなるように設定されており、混合気の空燃比A/Fが理論空燃比よりもリーンな所定値（例えば、A/F＝１９）にされる。この際、ＩＳＣ制御弁１９の開度は、空燃比A/Fの希薄化によってエンジン１の燃焼安定性が損なわれない範囲で、できるだけ大きくなるように設定されている。
【００８２】
すなわち、図２０に一例を示すように、燃料噴射量に対する吸入空気量を増やして、混合気の空燃比A/Fをリーンな状態にしていくと、前記したＥＧＲリミットと同じように上限値（リーンリミット）を超えたときに、Ｐｉ変動率ΔPiが急増する。一方、前記したように吸気の温度状態が高いほど燃焼安定性は高くなるので、図２１のグラフに示すように、リーンリミットは吸気の温度状態が高いほどよりリーン側に移動する。従って、この実施形態のように、吸気温度Ｔair′が第２判定温度Ｔa1を超えている高温状態では、アイドル運転状態のときに混合気の空燃比A/Fを約１９くらいになるように制御することで、燃焼安定性を損うことなく、吸気充填量を高めることができる。
【００８３】
そして、続くステップＳＢ１１において、気筒２への吸気充填効率ceに基づいて、混合気の空燃比が前記所定値になるように、インジェクタ１６による燃料噴射量を算出し、しかる後にリターンする。
【００８４】
つまり、エンジン１がアイドル運転状態にあって、気筒２内に流入する吸気の温度状態Ｔair′が高い高温状態では、そこから加速運転に移行するときにプリイグニッションの発生する可能性が最も高いので、このときにはアイドル運転状態のときに予め吸入空気量を増大させて、気筒２の空燃比をできるだけーンな状態にすることで、加速開始時に非同期噴射によって燃料を増量しながら、プリイグニッションの発生を抑制できるようにしている。また、アイドル運転状態では混合気の空燃比A/Fが十分にリーンな状態になるので、排気中の有害成分の生成を低減できる。
【００８５】
したがって、この実施形態の火花点火式エンジン１によれば、エンジン１がアイドル運転状態のときに気筒２に吸入される吸気の温度状態に応じて、該気筒２への吸入空気量ないし排気還流量を調節することで、アイドル運転状態におけるエンジン１の燃焼安定性を安定確保しながら、そこから加速運転に移行するときのプリイグニッションの発生を抑制することができる。
【００８６】
しかも、エンジン１がアイドル運転状態から加速運転に移行するときに行われる非同期噴射のパルス幅を、スロットル弁１４の開作動のタイミングに応じて変更し、加速判定の後に最初に圧縮圧力が実質的に増大する１番目の気筒２において混合気の空燃比がリッチ側ガード値を超えないように規制しているので、当該気筒２におけるプリイグニッションの発生を確実に防止することができる。
【００８７】
その際、前記の如く、アイドル運転状態において予め該気筒２への吸入空気量ないし排気還流量を増大させておくことができるので、前記空燃比のガード値はその分、リッチ側の値とすることができる。言い換えると、非同期噴射による燃料増量の規制の度合いを小さくすることができ、これにより、エンジンの加速運転性を高めることができる。
【００８８】
特に、吸気の温度状態が高い高温状態では、アイドル運転状態において混合気の空燃比がかなりリーンな状態になるよう、気筒２への吸入空気量をできるだけ増大させるようにしているので、その状態から加速運転を開始するときには、気筒２への吸入空気量を可及的に速やかに増大させることができ、前記の如き十分な燃料増量とも相俟って、エンジン１の加速運転性を最大限に向上できる。
【００８９】
一方、アイドル運転状態のときの吸気の温度状態が前記高温状態よりは低い中温状態においては、吸気通路１０への排気還流量をできるだけ増大させるようにしており、このときには混合気の空燃比は略理論空燃比とされるので、三元触媒の機能を最大限に発揮させて、排気中の有害成分を極めて効果的に浄化することができる。
【００９０】
前記したようなプリイグニッションの抑制効果は、この実施形態のようにオートマチックトランスミッションを装備した車両に搭載されたエンジン１において特に有効なものである。すなわち、マニュアルトランスミッションを装備した車両の場合は、通常、発進時に運転者がエンジン回転速度をアイドル回転速度よりも高めてから、クラッチを繋ぐことが多いので、元々、プリイグニッションは発生し難い。一方、オートマチックトランスミッションの場合、車両の発進時にはエンジン１がアイドル運転状態から極低回転状態のまま加速運転に移行することになり、このことで、プリイグニッションが発生し易いものだからである。
【００９１】
（他の実施形態）
尚、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の実施形態を包含するものである。すなわち、前記実施形態では、エンジン１の加速開始条件の成立が判定されたときに、その後に最初に圧縮圧力が実質的に増大する１番目の気筒において、非同期噴射による燃料噴射量を加速開始タイミングに応じて規制するようにしているが、この燃料増量の規制は必ずしも行う必要はない。
【００９２】
また、前記実施形態では、気筒２へ吸入される吸気の温度状態を低温、中温又は高温状態に区別して、それぞれ異なる制御を行うようにしているが、これに限らず、例えば、吸気の温度状態が設定温度（例えば６０〜８０°Ｃ）よりも高いときには、それ以下のときに比べて吸入空気量が多くなるようにＩＳＣ制御弁１９を制御したり、或いは排気の還流量が多くなるようにＥＧＲ弁２５を制御したりするようにしてもよい。
【００９３】
さらに、前記実施形態において、エンジン１がアイドル運転状態にあって高温状態と判定されたときには、エンジン１が加速運転に移行したときに１番目の気筒２から２番目ないし３番目の気筒２において点火が行われるまで、ＥＧＲ弁２５を開いた状態にすることが好ましい。このようにすれば、エンジン１の加速運転初期まで排気の還流が行われるようになり、これにより、プリイグニッションの発生を一層、効果的に抑制することができる。
【００９４】
また、前記実施形態では、エンジン１がアイドル運転状態のときに、気筒２に吸入される吸気温度Ｔair′に応じて、ＩＳＣ制御弁１９の開度を段階的に変更するようにしているが（図１７参照）、これに限らず、ＩＳＣ制御弁１９の開度は吸気温度Ｔair′に応じてリニアに変化させるようにしてもよい。さらに、エンジン暖機後において一義的に、吸気温センサ１２により検出される吸気温度Ｔairに応じて、ＩＳＣ制御弁１９の開度を変更するようにしてもよい。
【００９５】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明に係る火花点火式エンジンによると、エンジンがアイドル運転状態のときに、気筒へ吸入される気体、即ち吸気の温度状態が相対的に高ければ、それだけアイドル安定性が高くなることに着目し、このときには吸気の温度状態が相対的に低いときに比べて、吸気量を増大させることにより、エンジンが加速運転に移行するときの吸気の充填遅れを軽減して、プリイグニッションを抑制することができる。
【００９６】
請求項２の発明によると、アイドル運転状態において吸気の温度状態が相対的に高いときには、吸入空気量を相対的に多くして気筒内の空燃比を相対的にリーンな状態にすることで、エンジンの加速開始時に混合気の空燃比が過度にリッチな状態になることを抑えて、プリイグニッションの発生を抑制できる。
【００９７】
請求項３の発明によると、アイドル運転状態において吸気の温度状態が相対的に低くて、元々、混合気の自己着火し難い状態では、吸入空気量を相対的に少なくして、気筒内の空燃比を略理論空燃比に制御することで、三元触媒の排気浄化性能を最大限に活用して、排気中の有害成分を極めて効果的に浄化できる。
【００９８】
請求項４の発明によると、アイドル運転状態において吸気の温度状態が相対的に高いときには、排気の還流量を相対的に多くして混合気を希釈することで、加速開始時のプリイグニッションの発生を抑制できる。
【００９９】
請求項５の発明によると、アイドル運転状態のときの吸気の温度状態を低温、中温又は高温状態に区別し、中温状態では排気の還流によって混合気を希釈することで、アイドル運転中の排気有害成分を極めて効果的に浄化しながら、加速開始時のプリイグニッションの発生を抑制できる一方、最も自己着火の起こりやすい高温状態でも、吸入空気量を増大させることによってプリイグニッションの発生を抑制できる。
【０１００】
請求項６の発明によると、エンジンがアイドル運転状態から加速運転に移行したときに、その加速運転の初期まで排気を還流させることにより、プリイグニッションの発生を一層、効果的に抑制できる。
【０１０１】
請求項７の発明によると、エンジンがアイドル運転状態から加速運転に移行するときに、加速開始判定の後に最初にプリイグニッションの発生が予想される１番目の気筒において、混合気の空燃比が所定のリッチ側ガード値を超えないように燃料増量を規制することで、当該気筒におけるプリイグニッションの発生を確実に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す全体構成図である。
【図２】ＥＣＵによる制御の構成を示す機能ブロック図である。
【図３】主にアイドル運転状態のときのエンジン制御の手順を示すフローチャート図である。
【図４】アイドル運転状態から加速運転に移行するときの非同期噴射の制御手順を示すフローチャート図である。
【図５】１番目の気筒におけるクランク角位置と、スロットル弁の開作動時点と、非同期噴射の噴射タイミングとの対応関係を示す説明図である。
【図６】非同期噴射のパルス幅を、１番目の気筒におけるクランク角位置に対応するように設定したマップの一例を示す図である。
【図７】クランク角位置とスロットル弁の開作動時点との相対位置の変化に対する
１番目の気筒の空燃比の変化の一例を示すグラフ図である。
【図８】アイドル運転状態のときのエンジン回転速度に応じて、非同期噴射のパルス幅を補正するためのマップの一例を示す図である。
【図９】アイドル運転状態のときのエンジン回転速度を変化させて、それぞれ、異常燃焼による気筒内圧力の変化をクランク角に対応づけて示したグラフ図である。
【図１０】アイドル運転状態のときのエンジン回転速度を変化させたときの、前炎反応開始点θａ、発火遅れ期間τab及び自己着火点θｂの変化を示すグラフ図である。
【図１１】アイドル運転状態のときのエンジン回転速度を変化させて、それぞれ、自己着火点θｂと空燃比との対応関係を示すグラフ図である。
【図１２】エンジンのアイドル運転状態への移行を遅延させたときのエンジン回転速度の変化を示す説明図である。
【図１３】吸気の温度状態を変化させて、それぞれ、異常燃焼による気筒内圧力の変化をクランク角に対応づけて示すグラフ図である。
【図１４】吸気の温度状態を変化させたときの、図１０相当図である。
【図１５】ＥＧＲ率を変化させたときの、図１０相当図である。
【図１６】停車アイドル時補正制御の手順を示すフローチャート図である。
【図１７】アイドル運転状態のときのＩＳＣ制御弁の開度を吸気の温度状態に応じて制御するためのマップの一例を示す図である。
【図１８】Ｐｉ変動率とＥＧＲ率との対応関係の一例を示すグラフ図である。
【図１９】ＥＧＲリミットと吸気温度との対応関係の一例を示すグラフ図である。
【図２０】Ｐｉ変動率と混合気の空燃比A/Fとの対応関係の一例を示すグラフ図である。
【図２１】リーンリミットと吸気温度との対応関係の一例を示すグラフ図である。
【図２２】プリイグニッションによって気筒内圧力が異常上昇する様子をクランク角に対応づけて示す説明図である。
【図２３】混合気の空燃比を変化させたときの、前炎反応開始点θａ、発火遅れ期間τab及び自己着火点θｂの変化を示すグラフ図である。
【符号の説明】
１            エンジン
２            気筒
１２          吸気温センサ（吸気温度検出手段）
１９          ＩＳＣ制御弁（吸気量調節手段）
２５          ＥＧＲ弁（吸気量調節手段）
３０          ＥＣＵ
３０ｄ        加速開始判定部（加速開始判定手段）
３０ｅ        非同期噴射制御部（燃料増量手段）
３０ｇ        燃料増量規制部（燃料増量規制手段）
３０ｉ        ＩＳＣ制御部（吸気量制御手段）
３０ｋ        吸気温度推定部（吸気温度検出手段）
３０Ｌ        ＩＳＣ開度補正部（吸気量制御手段）
３０ｍ        ＥＧＲ制御部（吸気量制御手段）
３０ｎ        ＥＧＲ開度補正部（吸気量制御手段）
【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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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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