JP4853439B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関に供給する燃料に含まれるアルコール濃度等により変化する同燃料の性状（燃料性状）を判定することができる内燃機関の制御装置に関する。

従来から、一回の燃焼サイクル内における「圧縮行程及び膨張行程」中のクランク角θに対する筒内圧（シリンダ内圧力）Ｐｃ（θ）を検出し、検出した筒内圧Ｐｃ（θ）とクランク角θにおける燃焼室の容積Ｖｃ（θ）とから一回の燃焼サイクル内の燃焼による発熱量を求めるとともに、その求めた発熱量に基づいて燃料性状を判定する装置が知られている（例えば、特許文献１を参照。）。
特開昭６４−８８１５３号公報

しかしながら、上記従来の装置は、機関が通常の運転（燃焼）を開始した後でなければ、燃料性状を判定することができないので、始動時から燃料性状が判定される時点までにおいて燃料量及び／又は点火時期等を燃料性状に応じた適値に設定することができず、始動性、エミッション及び燃費等の悪化を招くという問題がある。

本発明は上記課題に対処するようになされたものである。本発明の目的の一つは、機関の始動時（自走回転を開始する前のクランキング中）に的確且つ迅速に燃料性状を判定することができる内燃機関の制御装置を提供することにある。

本発明の内燃機関の制御装置は、
複数の気筒を有する多気筒内燃機関の各気筒に設けられ同各気筒の内部における圧力を同各気筒の筒内圧として検出する複数の筒内圧センサと、
前記機関を始動させる始動指示信号に応答して同機関をクランキングするクランキング手段と、
前記機関が前記クランキング手段によりクランキングされているとき、同クランキングの開始後に前記複数の気筒の何れかの気筒において同機関を自走回転させるトルクを発生する燃焼である完爆を発生させる前に、前記複数の気筒のうちの一つの気筒である特定気筒において同機関が自走回転することのないトルクを発生するように第１所定燃料量の燃料と第１所定空気量の空気とからなる混合気を形成するとともに同混合気を燃焼させる混合気形成燃焼制御手段と、
前記特定気筒での前記混合気の燃焼において「同混合気に含まれる燃料の単位質量あたりの発熱量」を少なくとも「同特定気筒に設けられた前記筒内圧センサにより検出された同特定気筒の筒内圧」に基づいて取得するとともに、同取得された発熱量に基づいて同燃料の性状を決定する燃料性状決定手段と、
を備える。

これによれば、例えば、運転者による機関始動操作及びハイブリッド車等の自動運転開始指示等に基づく「始動指示信号」に応答して機関がクランキングされる。更に、機関がクランキングされているとき、そのクランキングの開始後に複数の気筒の何れかの気筒において機関を自走回転させるトルクを発生する燃焼（即ち、完爆）を発生させる前に、複数の気筒のうちの一つの気筒である特定気筒（即ち、燃料性状判定用気筒）において、第１所定燃料量の燃料と第１所定空気量の空気とからなる混合気（燃料性状判定用混合気）が形成され、且つ、その混合気が燃焼させられる。

この特定気筒における「第１所定燃料量の燃料と第１所定空気量の空気とからなる混合気の燃焼」により「機関が発生するトルク」は、その機関が「自走回転することのない大きさ」に設定される。換言すると、前記第１所定燃料量及び前記第１所定空気量は、同第１所定燃料量及び同第１所定空気量からなる前記燃料性状判定用混合気が失火することなく燃焼するが、クランキング手段によるクランキングがなければ機関が回転を停止する程度のトルク（自走不能トルク）が発生するように予め設定されている。従って、始動指示信号発生後において機関が自走回転を開始するために必要な「最初の完爆（初爆）」が発生する前に、微小なトルクを発生する燃焼が特定気筒にて発生する。

加えて、その特定気筒における燃焼（前記燃料性状判定用混合気の燃焼）において、燃料性状判定用混合気に含まれる燃料の単位質量あたりの発熱量が「少なくとも特定気筒に設けられた筒内圧センサにより検出される同特定気筒の筒内圧」に基づいて取得される。そして、取得された発熱量に基づいて燃料の性状（例えば、ガソリン燃料中のアルコール濃度等）が決定される。

従って、始動指示信号が発生された直後であって機関が通常の運転を開始する前（即ち、機関が自走回転を開始する始動時における最初の完爆前）の時点において、燃料の性状が判定されるので、機関を実際に始動させる時点（即ち、最初の完爆を発生させる時点）から、燃料の性状に適した機関の制御（例えば、その完爆用の燃料噴射量の制御）を行うことができる。

加えて、燃料性状を判定するための「前記特定気筒における前記燃料性状判定用混合気の燃焼」によって発生するトルクは、機関を自走回転させるトルクよりも小さい。従って、燃料性状を判定するための燃焼に起因して「機関が発生するトルクの変動量が過大になること」を回避することができるので、大きな振動が発生することを回避することができる。

なお、この場合、前記内燃機関の制御装置は、更に
前記燃料の性状が決定された後（即ち、前記特定気筒における前記第１所定燃料量の燃料と前記第１所定空気量の空気とからなる前記混合気の形成及び燃焼がなされた後）、同決定された燃料の性状に応じて始動時燃料噴射量（前記機関が自走回転を開始するための噴射量、完爆用噴射量）を決定し、同決定された始動時燃料噴射量を前記複数の気筒に供給する始動時燃料噴射制御手段を備えることが好適である。

上記本発明の内燃機関の制御装置は、
前記各気筒へ吸入される空気の量を調整することが可能な流量制御弁と、
前記各気筒へ供給される燃料を噴射する燃料噴射手段（例えば。前記各気筒に対して設けられ同各気筒に独立して燃料を噴射する複数の燃料噴射手段）と、
を備え、
前記混合気形成燃焼制御手段は、
前記始動指示信号が検出された時点から前記燃料噴射手段による燃料の噴射を開始しない状態を維持し且つ前記各気筒へ吸入される空気の量が前記第１所定空気量より多くなるように前記流量制御弁を制御するとともに前記複数の筒内圧センサにより検出される複数の筒内圧を監視し、同複数の筒内圧のうち所定時間以上に渡って増大するか又は所定値以上に増大する筒内圧が検出されたとき、同所定時間以上に渡って増大するか又は同所定値以上に増大する筒内圧を検出した筒内圧センサが設けられている気筒が圧縮行程にあると判定し、同圧縮行程にあると判定された気筒が圧縮上死点を迎える時点よりも後の時点にて吸気行程を迎える気筒の一つを前記特定気筒として決定する特定気筒決定手段を含む、
ことが好適である。

これによれば、始動指示信号が検出された時点以降において、燃料の噴射が開始されない状態にて機関はクランキングされる。更に、スロットル弁及び吸気弁等の流量制御弁が制御されることにより各気筒へ吸入される空気の量が前記「第１所定空気量」より多くなる。これにより、始動指示信号の発生後におけるクランキング中に吸気行程を迎える気筒には多量の空気が吸入され、その吸入された空気はその気筒の圧縮行程において大きく圧縮される。従って、その気筒の筒内圧は、その気筒の圧縮行程において連続的に且つ所定値以上にまで増大する。即ち、その気筒の筒内圧は、圧縮行程以外の行程にある他の気筒に比べて急峻に増大する。

そこで、前記特定気筒決定手段は、前記複数の筒内圧センサにより検出される複数の筒内圧を監視し、同複数の筒内圧のうち「所定時間以上に渡って増大する筒内圧」又は「所定値以上に増大する筒内圧」が検出されたとき、その筒内圧（即ち、所定時間以上に渡って増大した筒内圧又は所定値以上に増大した筒内圧）を検出（出力）した「筒内圧センサ」が設けられている気筒が、圧縮行程にあると判定する。従って、始動指示信号が発生した直後に、どの気筒が圧縮行程にあるかを精度良く特定することができる。換言すると、本装置によれば、クランキング開始後において早期に且つ精度良く気筒判別を行うことができる。

また、この気筒判別を行っている時点においては、流量制御弁により各気筒に前記第１所定空気量よりも多い量の空気が吸入される状態となっている。しかしながら、特定気筒には前記第１所定空気量の空気を吸入させる必要がある。そこで、前記特定気筒決定手段は、「前記圧縮行程にあると判定された気筒が圧縮上死点を迎える時点」よりも「後の時点」にて「吸気行程を迎える気筒のうちの一つ」を前記特定気筒として決定する。これによれば、前記気筒判別を行った後であって特定気筒の吸気行程（遅くとも吸気行程の終了時点）までに流量制御弁を制御し、それにより特定気筒の吸入空気量を調整することが可能となるので、特定気筒に第１所定空気量の空気を吸入させることが可能となる。

これらの内燃機関の制御装置は、
前記各気筒へ吸入される空気の量を調整することが可能な流量制御弁と、
前記機関のクランク軸が単位角度だけ回転する毎に信号を発生するクランク角センサと、
前記各気筒へ供給される燃料を噴射する燃料噴射手段（例えば。前記各気筒に対して設けられ同各気筒に独立して燃料を噴射する複数の燃料噴射手段）と、
を備え、
前記混合気形成燃焼制御手段は、
前記始動指示信号が検出された時点から前記燃料噴射手段による燃料の噴射を開始しない状態を維持し且つ前記各気筒へ吸入される空気の量が前記第１所定空気量より多くなるように前記流量制御弁を制御するとともに前記複数の筒内圧センサにより検出される複数の筒内圧を監視することにより同複数の筒内圧センサのうちの一つの筒内圧センサにより検出される筒内圧が極大値となる時点を検出し、同極大値が検出された時点にて前記クランク角センサから発生された信号が、同筒内圧が同極大値となった気筒の圧縮上死点にて同クランク角センサから発生されたクランク角の基準信号であると特定するクランク角基準信号特定手段と、
前記特定されたクランク角の基準信号と前記クランク角センサからの信号とに基づいて前記機関の絶対クランク角を決定し、同絶対クランク角が、前記特定気筒に対して前記第１所定燃料量の燃料を噴射するための予め定められた燃料噴射クランク角と一致したときに前記燃料噴射手段から同特定気筒に対して同第１所定燃料量の燃料が噴射されるように同燃料噴射手段を制御する燃料噴射制御手段と、を含む、
ことが好適である。

この構成によっても、始動指示信号が検出された時点以降において、燃料の噴射が開始されない状態にて機関はクランキングされる。更に、スロットル弁及び吸気弁等の流量制御弁が制御されることにより各気筒へ吸入される空気の量が前記「第１所定空気量」より多くなる。これにより、始動指示信号の発生後におけるクランキング中に吸気行程を迎える気筒には多量の空気が吸入され、その吸入された空気はその気筒の圧縮行程において大きく圧縮される。従って、その気筒の筒内圧は、その気筒の圧縮上死点にて大きな極大値を示す。即ち、その気筒の筒内圧の波形は先鋭的な形状となる。

そこで、前記特定気筒決定手段は、前記複数の筒内圧センサにより検出される複数の筒内圧を監視することにより同複数の筒内圧センサのうちの一つの筒内圧センサにより検出される筒内圧が極大値となる時点を検出する。そして、前記特定気筒決定手段は、そのような極大値が検出された時点にて前記クランク角センサから発生されていた信号が、同筒内圧が極大値となった気筒の圧縮上死点にて同クランク角センサから発生された信号（即ち「クランク角の基準信号」）であると特定する。前述したように、この極大値は大きな値となるので、圧縮行程を迎えている気筒の圧縮上死点を精度良く検出することができる。換言すると、クランク角の基準信号を始動指示信号の発生後に直ちに精度良く決定することができる。

そして、燃料噴射制御手段は、その特定されたクランク角の基準信号と前記クランク角センサからの信号とに基づいて前記機関の絶対クランク角（即ち、何れかの気筒の特定のクランク角（例えば、圧縮上死点）を基準としたクランク角）を決定し、決定された絶対クランク角が、前記特定気筒に対して前記第１所定燃料量の燃料を噴射するための予め定められた燃料噴射クランク角と一致したときに「前記燃料噴射手段から同特定気筒に対して同第１所定燃料量の燃料を噴射するように」前記燃料噴射手段を制御する。従って、特定気筒に第１所定燃料量の燃料を適切に供給することが可能となる。

更に、前記混合気形成燃焼制御手段は、前記クランク角の基準信号が特定されてから前記特定気筒の吸気行程が終了するまでの期間において同特定気筒に吸入される空気の量が前記第１所定空気量となるように前記流量制御弁を制御する吸入空気量減少手段を含む、ことが望ましい。

これによれば、前記決定された特定気筒に前記第１所定空気量の空気を確実に吸入させることができる。

更に、前記混合気形成燃焼制御手段は、前記特定気筒に吸入される空気の量を取得するとともに同取得した空気の量に基づいて前記第１所定燃料量を決定する特定気筒燃料量決定手段を含む、ことが好適である。

これによれば、「機関が自走回転を行うことのないトルク」を発生するための「前記第１所定空気量の空気と前記第１所定燃料量の燃料とからなる前記混合気」を、特定気筒に確実に吸入させることができる。

この場合、前記流量制御弁は、開弁時期及び閉弁時期のうちの少なくとも一方を変更することができるように構成された前記特定気筒の吸気弁であることが好適である。

スロットル弁の開度を変更することにより気筒に吸入される空気の量を変更しようとする場合、スロットル弁開度を変更した時点から気筒に吸入される空気の量が変化するまでには、ある程度の時間を要する。従って、この場合、前記特定気筒は、前述した気筒判別がなされてから相当数のサイクル後の気筒に決定せざるを得ない。

これに対し、吸気弁の開弁時期及び閉弁時期の少なくとも一方を変更することにより気筒に吸入される空気の量を変更すれば、その吸気弁を備える気筒に吸入される空気の量を直ちに変更することができる。従って、上記構成のように、特定気筒の吸気弁の開弁時期及び閉弁時期の少なくとも一方を変更することにより、その特定気筒に吸入される空気の量を調整すれば、前記気筒判別がなされた後に最初に吸気行程を迎える気筒（或は、前記気筒判別がなされた後に比較点短時間のうちに吸気行程を迎える気筒）を、「特定気筒」として決定することも可能となる。この結果、燃料性状をより早期に判定するとともに、機関の最初の完爆時期（機関の自走回転開始時期）を早めることができる。即ち、燃料性状の判定を実施しながら、機関の始動性能を向上することができる。

上記何れかの内燃機関の制御装置は、
前記各気筒に備えられるとともに点火信号に応答して同各気筒の燃焼室内に火花を発生する複数の点火手段を備え、
前記混合気形成燃焼制御手段は、
前記特定気筒に形成された前記第１所定燃料量の燃料と前記第１所定空気量の空気とからなる前記混合気を同特定気筒の圧縮上死点以降の点火時期にて点火して燃焼させるように同特定気筒に備えられている前記点火手段に点火信号を送出するように構成されることが好適である。

混合気を圧縮上死点以降の点火時期にて点火し且つ燃焼させれば、その燃焼により大きなトルクは発生しない。従って、上記構成によれば、燃料性状を判別するための燃焼により機関が発生するトルクを小さくすることができる。その結果、燃料性状を判別するための燃焼に起因して機関が発生するトルクの変動量が大きくなることを回避できるので、機関が大きな振動を発生することを回避することができる。

一方、「前記始動指示信号が検出されたときに流量制御弁を開弁することにより気筒に第１所定空気量よりも多量の空気を吸入させ、それによってクランク角の基準信号の特定を精度良く行う」代わりに、次のような構成を採ることもできる。

即ち、内燃機関の制御装置は、
前記機関のクランク軸が単位角度だけ回転する毎に信号を発生するクランク角センサと、
前記各気筒へ供給される燃料を噴射する燃料噴射手段（例えば。前記各気筒に対して設けられ同各気筒に独立して燃料を噴射する複数の燃料噴射手段）と、
前記各気筒に備えられるとともに点火信号に応答して同各気筒の燃焼室内に火花を発生する複数の点火手段と、
を備え、
前記混合気形成燃焼制御手段は、
前記始動指示信号が検出されたとき前記燃料噴射手段によって前記各気筒に対して一回だけ燃料の噴射を行い、同燃料を含む混合気を同機関の発生するトルクが最大となる最適点火時期よりも進角側の点火時期である過進角点火時期にて点火して燃焼させるように前記点火手段に点火信号を送出するとともに前記複数の筒内圧センサにより検出される筒内圧を監視することにより同複数の筒内圧センサのうちの一つの筒内圧センサにより検出される筒内圧が極大値となる時点を検出し、同極大値が検出された時点にて前記クランク角センサから発生された信号が、同筒内圧が同極大値となった気筒の圧縮上死点にて同クランク角センサから発生されたクランク角の基準信号であると特定するクランク角基準信号特定手段と、
前記特定されたクランク角の基準信号と前記クランク角センサからの信号とに基づいて前記機関の絶対クランク角を決定し、同絶対クランク角が、前記特定気筒に対して前記第１所定燃料量の燃料を噴射するための予め定められた燃料噴射クランク角と一致したときに前記燃料噴射手段から同特定気筒に対して同第１所定燃料量の燃料が噴射されるように同燃料噴射手段を制御する燃料噴射制御手段と、を含む、
ことが好適である。

これによれば、ある気筒において混合気が過進角点火時期にて燃焼され、その燃焼によって発生した多量のガスが、その気筒の圧縮行程において圧縮させられる。従って、その気筒の筒内圧はその気筒の圧縮上死点にて大きな極大値を示す。但し、この燃焼は過進角点火時期に基く微小な燃焼であるので、機関が発生するトルクは極めて小さい。従って、機関のトルク変動に基く振動は殆ど発生しない。

上記特定気筒決定手段は、前記複数の筒内圧センサにより検出される筒内圧を監視することにより同複数の筒内圧センサのうちの一つの筒内圧センサにより検出される筒内圧が極大値となる時点を検出し、同極大値が検出された時点にて前記クランク角センサから発生された信号が、同筒内圧が同極大値となった気筒の圧縮上死点にて同クランク角センサから発生されたクランク角の基準信号であると特定する。前述したように、この極大値は微小な燃焼により生じたガスによって大きな値となるので、圧縮行程を迎えている気筒の圧縮上死点を精度良く検出することができる。換言すると、クランク角の基準信号を始動指示信号の発生後に直ちに精度良く決定することができる。

そして、燃料噴射制御手段は、その特定されたクランク角の基準信号と前記クランク角センサからの信号とに基づいて前記機関の絶対クランク角（即ち、何れかの気筒の特定のクランク角（例えば、圧縮上死点）を基準としたクランク角）を決定し、決定された絶対クランク角が、前記特定気筒に対して前記第１所定燃料量の燃料を噴射するための予め定められた燃料噴射クランク角と一致したときに「前記燃料噴射手段から同特定気筒に対して同第１所定燃料量の燃料を噴射するように」前記燃料噴射手段を制御する。従って、特定気筒に第１所定燃料量の燃料を適切に供給することが可能となる。

以下、本発明の各実施形態に係る内燃機関の制御装置について図面を参照しつつ説明する。
＜第１実施形態＞
（構成）
図１は、本発明の第１実施形態に係る内燃機関の制御装置（以下、「第１制御装置」と称呼することもある。）をピストン往復動型のガソリン燃料・火花点火式多気筒（４気筒）４サイクル内燃機関１０に適用したシステムの概略構成を示している。なお、図１は、特定の気筒の断面のみを図示しているが、他の気筒も同様な構成を備えている。この機関１０は、燃料にエタノール等のアルコールが含まれていても安定した運転ができるようになっている。

この内燃機関１０は、シリンダブロック、シリンダブロックロワーケース及びオイルパン等を含むシリンダブロック部２０と、シリンダブロック部２０の上に固定されるシリンダヘッド部３０と、シリンダブロック部２０に混合気（空気−燃料混合気）を供給するための吸気系統４０と、シリンダブロック部２０からの排ガスを外部に放出するための排気系統５０と、を含んでいる。

シリンダブロック部２０は、シリンダ２１、ピストン２２、コンロッド２３及びクランク軸２４を含んでいる。ピストン２２はシリンダ２１内を往復動し、ピストン２２の往復動がコンロッド２３を介してクランク軸２４に伝達され、これによりクランク軸２４が回転するようになっている。シリンダ２１の壁面及びピストン２２の頂面は、シリンダヘッド部３０とともに燃焼室２５を形成している。

シリンダヘッド部３０は、燃焼室２５に連通した吸気ポート３１、吸気ポート３１を開閉する吸気弁３２、吸気弁３２を開閉駆動する吸気弁駆動装置３３、燃焼室２５に連通した排気ポート３４、排気ポート３４を開閉する排気弁３５、排気弁３５を駆動するエキゾーストカムシャフト３６、点火プラグ３７、イグナイタ３８及び燃料を燃焼室２５内に直接噴射するインジェクタ（燃料噴射手段）３９を備えている。

吸気弁駆動装置３３は、インテークカムシャフトとインテークカム（図示せず）との相対回転角度（位相角度）を油圧により調整・制御する周知の構成を備え、吸気弁３２の開弁時期（吸気弁開弁時期）を指示信号に応答して変更することができるようになっている。本例において、吸気弁の開弁期間（開弁クランク角度幅）は一定である。吸気弁駆動装置３３は吸気弁３２の開弁時期及び閉弁時期を変更することにより、各気筒（各燃焼室２５）に吸入される空気の量を調整する流量制御弁を構成している。イグナイタ３８は、点火プラグ３７に与える高電圧を発生するイグニッションコイルを含み、点火プラグ３７とともに点火手段を構成している。

吸気系統４０は、吸気ポート３１に連通し吸気ポート３１とともに吸気通路を形成するインテークマニホールドを含む吸気管４１、吸気管４１の端部に設けられたエアフィルタ４２、吸気管４１内にあって吸気通路の開口断面積を可変とするスロットル弁４３及びスロットル弁駆動手段（スロットル弁制御手段）を構成するＤＣモータからなるスロットル弁アクチュエータ４３ａを備えている。スロットル弁４３は各気筒（各燃焼室）に吸入される空気の量を調整する流量制御弁を構成している。スロットル弁アクチュエータ４３ａは、目標スロットル弁開度ＴＡｔｇｔを表す駆動信号（指示信号）が与えられたとき、スロットル弁４３の実際の開度ＴＡを目標スロットル弁開度ＴＡｔｇｔに一致させるようになっている。

排気系統５０は、排気ポート３４に連通したエキゾーストマニホールド５１、エキゾーストマニホールド５１に接続されたエキゾーストパイプ（排気管）５２、上流側の三元触媒５３及び下流側の三元触媒５４を備えている。上流側の三元触媒５３は、エキゾーストパイプ５２に配設されている。下流側の三元触媒５４は、上流側の三元触媒５３の下流においてエキゾーストパイプ５２に配設されている。排気ポート３４、エキゾーストマニホールド５１及びエキゾーストパイプ５２は、排気通路を構成している。

一方、このシステムは、熱線式エアフローメータ６１、スロットルポジションセンサ６２、カムポジションセンサ６３、クランク角センサ６４、各気筒に設けられた筒内圧センサ６５、冷却水温センサ６６、第１触媒５３の上流の排気通路に配設された空燃比センサ６７、第１触媒５３の下流であって第２触媒５４の上流の排気通路に配設された空燃比センサ６８及びアクセル操作量センサ６９を備えている。

熱線式エアフローメータ６１は、吸気管４１内を流れる吸入空気の単位時間あたりの質量流量を検出し、質量流量Ｇａを表す信号を出力するようになっている。
スロットルポジションセンサ６２は、スロットル弁４３の開度を検出し、スロットル弁開度ＴＡを表す信号を出力するようになっている。
カムポジションセンサ６３は、第１気筒が圧縮上死点位置に到達したときに一つのパルスを出力するようになっている。なお、本例において、カムポジションセンサ６３は必須ではない。
クランク角センサ６４は、クランク軸２４が１°クランク角（単位回転角度）だけ回転する毎にパルス信号を出力するようになっている。クランク角センサ６４から出力されるパルス信号はクランク角及びエンジン回転速度ＮＥを表す信号に変換されるようになっている。

筒内圧センサ６５は、筒内圧センサ６５が取り付けられた燃焼室２５内の圧力を検出し、その燃焼室２５の筒内圧Ｐｃを表す信号を出力するようになっている。なお、ｎ番気筒（ｎ＝１〜４の整数）に設けられた筒内圧センサ６５により検出された筒内圧をＰｃｎと表す。
冷却水温センサ６６は、機関１０の冷却水温の温度を検出し、冷却水温ＴＨＷを表す信号を出力するようになっている。

上流側空燃比センサ６７及び下流側空燃比センサ６８は、触媒５３の上下流の空燃比を検出し、その上下流の空燃比を表す信号をそれぞれ出力するようになっている。
アクセル操作量センサ６９は、運転者によって操作されるアクセルペダル８１の操作量を検出し、アクセルペダル８１の操作量ＰＡを表す信号を出力するようになっている。

電気制御装置７０は、ＣＰＵ７１、ＲＯＭ７２、ＲＡＭ７３、バックアップＲＡＭ７４、及び、インターフェース７５を含む周知のマイクロコンピュータである。ＣＰＵ７１は、ＲＯＭ７２内に格納されたルーチン（プログラム）を実行するようになっている。ＲＯＭ７２は、ＣＰＵ７１が実行するプログラム、テーブル（ルックアップテーブル、マップ）及び定数等を予め記憶している。ＲＡＭ７３は、ＣＰＵ７１が必要に応じてデータを一時的に格納するメモリである。バックアップＲＡＭ７４は、イグニッション・キー・スイッチ８２がオン位置に移動された状態でデータを格納するとともに、イグニッション・キー・スイッチ８２がオフ位置に移動されている間もデータを保持するようになっている。インターフェース７５は、ＡＤコンバータを含んでいる。

インターフェース７５は、前記センサ６１〜６９と接続され、ＣＰＵ７１にセンサ６１〜６９からの信号を供給するようになっている。インターフェース７５は、ＣＰＵ７１の指示に応じ、各気筒の「吸気弁駆動装置３３及びインジェクタ３９」と、スロットル弁アクチュエータ４３ａ等と、に駆動信号を送出するとともに、各気筒のイグナイタ３８に点火信号を送出するようになっている。

更に、このシステムは前記イグニッション・キー・スイッチ８２と、スタータ８３と、を備えている。

イグニッション・キー・スイッチ８２は、運転者の操作に基づいて、少なくともオフ位置、オン位置及び始動位置の何れかの位置を選択的に取るようになっている。イグニッション・キー・スイッチ８２はインターフェース７５と接続されている。ＣＰＵ７１は、インターフェース７５を通してイグニッション・キー・スイッチ８２の位置信号（オフ位置にあるときのオフ信号、オン位置にあるときのオン信号及び始動位置にあるときのＳＴＡ信号）を入力することができるようになっている。

スタータ８３は、イグニッション・キー・スイッチ８２の位置がオフ位置から始動位置へと変更されたとき（即ち、始動指示信号であるＳＴＡ信号が発生したとき）、ＣＰＵ７１からの指示を受けてクランク軸２４を回転する（クランキングする）ようになっている。即ち、スタータ８３は、機関１０を始動させる始動指示信号に応答して機関１０をクランキングするクランキング手段を構成している。

（制御の概要）
次に、上記のように構成された第１制御装置により行われる内燃機関の制御の概要について説明する。電気制御装置７０のＣＰＵ７１は、イグニッション・キー・スイッチ８２がオフ位置からオン位置又は始動位置に変更されると、図２のフローチャートに示された処理を順に実行する。

ＣＰＵ７１は、ステップ２００から処理を開始し、ステップ２０５に進んで始動指示信号（ＳＴＡ信号）が発生したか否かを監視する。即ち、ＣＰＵ７１は、ステップ２０５にてイグニッション・キー・スイッチ８２の位置が始動位置へと変更されたか否かを判定する。

このとき、運転者によってイグニッション・キー・スイッチ８２の位置が始動位置へと変更されることによりＳＴＡ信号が発生すると、スタータ８３によるクランキングが開始される。このクランキングは、イグニッション・キー・スイッチ８２の位置が始動位置からオン位置へと戻されることによりＳＴＡ信号が消滅するまで継続される。

一方、ＣＰＵ７１はステップ２０５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ２１０に進み、スロットル弁４３の開度（スロットル弁開度）を初期開度ＴＡ０に一致させるように目標スロットル弁開度ＴＡｔｇｔに初期開度ＴＡ０を設定する。本例において、初期開度ＴＡ０はスロットル弁４３の全開の開度である。この結果、スロットル弁アクチュエータ４３ａはスロットル弁４３を駆動し、スロットル弁開度は初期開度ＴＡ０に一致する。

その後、クランキングにより吸気行程を経て圧縮行程に入った何れかの気筒はその気筒内の空気を圧縮する。図３は、クランキングによって第１気筒（ｎ番気筒、ｎ＝１）が最初に圧縮行程に入った例を示している。この場合、第１気筒に設けられた筒内圧センサ６５により検出される第１気筒の筒内圧Ｐｃ１は増大を開始する。このとき、他の気筒（第２〜第４気筒）は圧縮行程以外の行程にあるから、それらの気筒に設けられた筒内圧センサ６５により検出される第２〜第４気筒の筒内圧Ｐｃ２〜Ｐｃ４は増大せず略一定値（大気圧相当の圧力）を維持する。その後、第１気筒は圧縮上死点を経由して膨張行程に入る。但し、この時点では燃料噴射が行われていないので、燃焼は発生しない。

この結果、第１気筒の筒内圧Ｐｃ１は、第１気筒のピストン位置が圧縮上死点となったときに極大値Ｐｃmaxをとり、その後、減少する。第１気筒の筒内圧Ｐｃ１が極大値Ｐｃmaxとなったとき、他の気筒である第２〜第４気筒の筒内圧Ｐｃ２〜Ｐｃ４は当然に極大値Ｐｃmaxより小さい値になっている。

そこで、ＣＰＵ７１は、ステップ２１５にて、各気筒に設けられた筒内圧センサ６５により検出される筒内圧をＰｃｎを監視し、以下のようにして、どの気筒が圧縮行程に入っているか、及び、どの気筒が圧縮行程上死点を迎えたかを判別する。

より具体的に述べると、ＣＰＵ７１はステップ２１５に進んだとき、図４にフローチャートにより示したルーチンの処理をステップ４００から開始する。そして、ＣＰＵ７１はステップ４０５へと進み、第１気筒の筒内圧Ｐｃ１が閾値（所定値）Ｐｃｔｈ以上であり、且つ、筒内圧Ｐｃ１が増大している（即ち、現時点の筒内圧Ｐｃ１が、前回本ルーチンを実行した際に取得しておいた第１気筒の筒内圧Ｐｃ１oldよりも大きい）か否かを判定する。なお、最初に本ルーチンが実行される時点において、前回本ルーチンを実行した際に取得しておいた第ｎ気筒（ｎ＝１〜４の整数）の筒内圧Ｐｃｎold（前回の筒内圧Ｐｃｎold）は、大気圧相当の初期値Ｐｃ０に設定されている。

そして、筒内圧Ｐｃ１が閾値Ｐｃｔｈ以上であり、且つ、筒内圧Ｐｃ１が増大している場合、ＣＰＵ７１はステップ４０５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ４１０に進み、第１気筒用カウンタＣ１の値を「１」だけ増大する。なお、第ｎ気筒用カウンタＣｎの値は、イグニッション・キー・スイッチ８２がオフ位置からオン位置へと変更された時点にて実行されるイニシャルルーチンによって総て「０」にリセットされている。その後、ＣＰＵはステップ４１５に進み、現時点の筒内圧Ｐｃ１を前回の筒内圧Ｐｃ１oldに格納する。

これに対し、筒内圧Ｐｃ１が閾値Ｐｃｔｈ以上でないか、又は、筒内圧Ｐｃ１が増大していない場合、ＣＰＵ７１はステップ４０５にて「Ｎｏ」と判定してステップ４２０に進み、第１気筒用カウンタＣ１の値を「０」に設定する。その後、ＣＰＵ７１はステップ４１５に進み、現時点の筒内圧Ｐｃ１を前回の筒内圧Ｐｃ１oldとして格納する。

次いで、ＣＰＵ７１は、ステップ４２５〜ステップ４４０、ステップ４４５〜ステップ４６０、及び、ステップ４６５〜ステップ４８０のそれぞれにおいて、上述したステップ４０５〜４２０と同様な処理を実行する。

これにより、第ｊ気筒の筒内圧Ｐｃｊ（ｊ＝２〜４の整数）が閾値Ｐｃｔｈ以上であり、且つ、筒内圧Ｐｃｊが増大している場合、第ｊ気筒用カウンタＣｊの値が「１」だけ増大される。これに対し、筒内圧Ｐｃｊが閾値Ｐｃｔｈ以上でないか、又は、筒内圧Ｐｃｊが増大していない場合、第ｊ気筒用カウンタＣｊの値は「０」にリセットされる。

そして、ＣＰＵ７１は、ステップ４８５にて第ｎ気筒用カウンタＣｎ（ｎ＝１〜４の整数）の中から最大値を有するカウンタＣｍを選択し、続くステップ４９０にてカウンタＣｍが所定値Ｃｔｈ以上であるか否かを判定する。このとき、ＣＰＵ７１は、カウンタＣｍが所定値Ｃｔｈ以上でなければステップ４０５に戻り、上述した処理を繰り返す。なお、ＣＰＵ７１は、ステップ４９０にて「Ｎｏ」と判定したとき、所定の時間が経過した後にステップ４０５に戻る。

前述したように、燃焼開始前のクランキング中の圧縮行程にて空気を圧縮している第ｘ気筒の筒内圧Ｐｃｘ（ｘ＝１〜４の整数）は、閾値Ｐｃｔｈ以上の値をとりながら継続的に増大する（図３及び図５の時刻ｔ２〜ｔ３を参照。）。従って、上述の処理により、図５に示したように、そのような第ｘ気筒のカウンタＣｘは増大し続け、所定時間の経過後に所定値Ｃｔｈを超える。また、第ｘ気筒以外の気筒のカウンタＣｙ（ｙはｘ以外の１〜４の整数）は「０」又は「所定値Ｃｔｈよりも相当に小さい値」となる。

このとき、ＣＰＵ７１がステップ４８５の処理を実行すると、ＣＰＵ７１はカウンタＣｘを最大値カウンタＣｍとして選択し、ステップ４９０に進んで「Ｙｅｓ」と判定する。そして、ＣＰＵ７１はステップ４９５に進み、その最大値カウンタＣｍに設定されたカウンタＣｘに対応する第ｘ気筒、即ち、最大値カウンタＣｍに対応する第ｍ気筒（ｍは１〜４の整数のうちの一つ、図３の例においてはｍ＝１）が圧縮行程にあると判定する。次に、ＣＰＵ７１はステップ４９７に進み、気筒判別フラグＸＫの値を「１」に設定する。なお、気筒判別フラグＸＫの値は前記イニシャルルーチンにおいて「０」に設定されている。以上により、現時点において圧縮行程にある気筒が特定できるので、現時点においてどの気筒がどの行程にあるのかについての「気筒判別」が完了する（図３及び図５の時刻ｔ２’を参照。）。その後、ＣＰＵ７１はステップ４９９を経由して、図２のステップ２１５に復帰する。

次に、ＣＰＵはステップ２２０に進み、絶対クランク角を決定する。本例において、絶対クランク角θは、第１気筒の圧縮上死点を基準（０°クランク角）とし、０°〜７２０°クランク角の範囲で繰り返し変化するクランク軸２４の回転角度のことである。４気筒内燃機関１０の場合、点火順序は第１気筒、第３気筒、第４気筒、第２気筒の順であるので、絶対クランク角θが０°（７２０°）、１８０°、３６０°及び５４０°クランク角のとき第１気筒、第３気筒、第４気筒及び第２気筒のピストンがそれぞれ圧縮上死点位置に到達する。なお、絶対クランク角θは、どの気筒の圧縮上死点を基準としてもよく、或は、どの気筒の膨張下死点、排気（吸気）上死点、吸気（圧縮）下死点を基準としてもよい。

このステップ２２０の処理について具体的に述べると、ＣＰＵはステップ２２０に進んだとき、図６にフローチャートにより示したルーチンの処理をステップ６００から開始する。そして、ＣＰＵ７１はステップ６０５へと進み、圧縮行程に入っていると判定された上記第ｍ気筒の現時点の筒内圧Ｐｃｍが前回の筒内圧Ｐｃｍoldより小さいか否かを判定する。

図５に示したように、現時点は気筒判別フラグＸＫが「０」から「１」に変更された時刻ｔ２’の直後であるので、第ｍ気筒の筒内圧Ｐｃｍは増大している。即ち、現時点の筒内圧Ｐｃｍは前回の筒内圧Ｐｃｍoldより大きい。従って、ＣＰＵ７１はステップ６０５にて「Ｎｏ」と判定してステップ６１０に進み、現時点の筒内圧Ｐｃｍを前回の筒内圧Ｐｃｍoldとして格納する。その後、ＣＰＵ７１は所定の時間が経過した後にステップ６０５に戻る。

以降、ステップ６０５及びステップ６１０が繰り返されることにより、現時点の筒内圧Ｐｃｍが前回の筒内圧Ｐｃｍoldより小さくなった否かが監視される。一方、第ｍ気筒のピストンは圧縮上死点位置を迎え、その後、第ｍ気筒は膨張行程に入る。これにより、図５の時刻ｔ３以降に示したように、筒内圧Ｐｃｍは下降し始める。換言すると、筒内圧Ｐｃｍは時刻ｔ３にて極大値Ｐｃmaxを取る。このとき、第ｍ気筒以外の気筒の筒内圧は当然に極大値Ｐｃmaxより小さい値をとっている。

従って、時刻ｔ３直後において、ＣＰＵ７１がステップ６０５に進むと、ＣＰＵ７１はステップ６０５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ６１５に進み、クランク角センサ６４から出力されている最新のパルスが第ｍ気筒の圧縮行程上死点にて出力されたパルスであると決定する。そして、ＣＰＵ７１はステップ６２０に進み、絶対クランク角確定フラグＸＣＡの値を「１」に設定する。その後、ＣＰＵ７１はステップ６９５を経由して図２のステップ２２０に復帰する。なお、絶対クランク角確定フラグＸＣＡの値は前記イニシャルルーチンにおいて「０」に設定されている。

このように、ＣＰＵ７１は、複数の筒内圧センサ６５のうちの一つの筒内圧センサ６５により検出される筒内圧Ｐｃｎが極大値Ｐｃmaxを取る時点ｔ３（「筒内圧Ｐｃｎが極大値Ｐｃmaxを取るとともに、複数の筒内圧センサ６５のうちの他の筒内圧センサ６５により検出される筒内圧Ｐｃｎが極大値Ｐｃmaxよりも低い値である時点ｔ３」とも言える。）を特定する。そして、ＣＰＵ７１は、その特定した時点にて（又は、その時点に最も近い時点）にてクランク角センサ６４から発生されていたパルス信号が、筒内圧Ｐｃｎが極大値Ｐｃmaxとなった気筒の圧縮上死点（又は、同気筒の圧縮上死点に最も近い時点）にてクランク角センサ６４から発生されたパルス信号であると決定する。

ところで、ＣＰＵ７１は図７に示した絶対クランク角算出ルーチンを、クランク角センサ６４がパルス信号を出力する毎に実行するようになっている。即ち、この絶対クランク角算出ルーチンは、クランク角センサ６４のパルス信号による割り込みルーチンである。従って、クランク角センサ６４からパルス信号が発生すると、ＣＰＵ７１はステップ７００から処理を開始してステップ７０５に進み、絶対クランク角確定フラグＸＣＡの値が「１」であるか否かを判定する。

このとき、絶対クランク角確定フラグＸＣＡの値が「１」でなければ、ＣＰＵ７１はステップ７０５にて「Ｎｏ」と判定してステップ７１０に進み、絶対クランク角θを「０」に設定し、ステップ７９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。この結果、始動指示信号（ＳＴＡ信号）が発生した時点から何れかの気筒の圧縮上死点が検出されるまで、絶対クランク角θは０°クランク角に維持される。即ち、始動指示信号（ＳＴＡ信号）が発生してクランキングが開始された後、何れかの気筒の筒内圧Ｐｃが極大値Ｐｃmaxとなることにより絶対クランク角確定フラグＸＣＡの値が「１」に設定される時点まで、絶対クランク角θは０°クランク角に維持される。

一方、ＣＰＵ７１が、この絶対クランク角算出ルーチンを前回実行した時点から今回実行する時点までに絶対クランク角確定フラグＸＣＡの値が「０」から「１」に変更されていると、ＣＰＵ７１はステップ７０５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ７１５に進み、現時点が絶対クランク角確定フラグＸＣＡの値が「０」から「１」に変更された直後であるか否かを判定する。

この場合、現時点は絶対クランク角確定フラグＸＣＡの値が「０」から「１」に変更された直後であるので、ＣＰＵ７１はステップ７１５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ７２０に進み、第ｍ気筒（圧縮行程にあって筒内圧が極大値Ｐｃmaxをとった気筒）に応じた初期値を絶対クランク角θに設定する。なお、本例において、この初期値は、ｍが１のとき０°クランク角、ｍが３のとき１８０°クランク角、ｍが４のとき３６０°クランク角、ｍが２のとき５４０°クランク角である。これにより、絶対クランク角θは、第１気筒の圧縮上死点からのクランク角として定まる。

なお、ＣＰＵ７１がステップ７１５に進んだ時点が「絶対クランク角確定フラグＸＣＡの値が「０」から「１」に変更された直後」でない場合、ＣＰＵ７１はステップ７１５にて「Ｎｏ」と判定してステップ７２５に直接進む。

次に、ＣＰＵ７１はステップ７２５にて絶対クランク角θを１°クランク角だけ増大し、ステップ７３０に進んで、絶対クランク角θが７２０°クランク角と等しいか否かを判定する。そして、絶対クランク角θが７２０°クランク角と等しい場合、ＣＰＵ７１はステップ７３０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ７１０に進み、絶対クランク角θを「０」に設定し、その後、ステップ７９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。

この結果、絶対クランク角確定フラグＸＣＡの値が「１」に設定された時点以降、絶対クランク角θは第１気筒の圧縮上死点にて０°クランク角となり、クランク角センサ６４のパルス信号が発生する毎に１°クランク角ずつ増大する。

他方、ＣＰＵ７１は図２のステップ２２０に続いてステップ２２５に進み、燃料性状を判定するための燃焼を発生させる気筒（即ち、燃料性状判定用気筒（特定気筒））を決定する。より具体的に述べると、現時点までに気筒判別がなされ且つ絶対クランク角θが求められている（第ｍ気筒の圧縮上死点が検出されている）ので、ＣＰＵ７１は、現時点（クランキング開始後に最初に圧縮上死点に到達したと判定された気筒の圧縮上死点到達タイミング）よりも後の時点において吸気行程を開始する気筒のうちの一つであって、現時点からスロットル弁開度を変更（減少）することによって吸入空気量を「狙いとする第１所定空気量」とすることが可能な気筒を「燃料性状判定用気筒」として決定する。本例において、ＣＰＵ７１は、「現時点から略５４０°クランク角が経過した時点にて圧縮上死点を迎える気筒」を燃料性状判定用気筒として決定する。

即ち、図３の例においては、現時点は時刻ｔ３の直後（第１気筒の圧縮上死点直後）であり、ＣＰＵ７１は、時刻ｔ３以降に吸気行程を迎える気筒のうち、現時点から略５４０°クランク角が経過した時点にて圧縮上死点を迎える気筒（即ち、第２気筒）を燃料性状判定用気筒として決定する。この理由は、次の通りである。
・第２気筒の吸気行程は時刻ｔ５から始まる。
・時刻ｔ３直後の時刻ｔ４にて、スロットル弁開度を第１開度（燃料性状判定用開度）ＴＡ１に直ちに変更することにより、スロットル弁下流圧力は時刻ｔ５以前に十分に小さくなる。
・従って、第２気筒の吸入空気量を「第１所定空気量」とすることができる。換言すると、第１気筒に続いて圧縮上死点を迎える第３気筒及び第４気筒に吸入される吸入空気量は、時刻ｔ４にてスロットル弁開度が第１開度に変更されたとしても、第１所定空気量まで低下しない可能性が高い。

次に、ＣＰＵ７１はステップ２３０に進み、スロットル弁開度を第１開度ＴＡ１に一致させるように、目標スロットル弁開度ＴＡｔｇｔに第１開度ＴＡ１を設定する。本例において、第１開度ＴＡ１は初期開度ＴＡ０より小さく、燃料性状判定用気筒（図３の例における第２気筒）に第１所定空気量の空気が吸入されるようにするための予め定められた開度である。この結果、スロットル弁アクチュエータ４３ａはスロットル弁４３を駆動し、スロットル弁開度は第１開度ＴＡ１に一致する。

なお、このステップ２３０は、クランク角の基準信号が特定（決定）されてから（図２のステップ２２０を参照。）、燃料性状判定用気筒の吸気行程が終了するまでの期間において、その燃料性状判定用気筒に吸入される空気の量が第１所定空気量となるように流量制御弁（この場合はスロットル弁４３）を制御する吸入空気量減少手段に相当している。

次に、ＣＰＵ７１はステップ２３５に進み、燃料性状判定用気筒（図３の例における第２気筒）に吸入される空気量（筒内吸入空気量）Ｍｃｍを、燃料性状判定用気筒が圧縮行程を開始した時点から圧縮上死点に至るまでの期間における同気筒の筒内圧Ｐｃｍに基づいて推定する。この筒内吸入空気量Ｍｃｍは前述した「第１所定空気量」に略等しくなっている。

より具体的に述べると、ＣＰＵ７１はステップ２３５に進んだとき、図８にフローチャートにより示したルーチンの処理をステップ８００から開始する。そして、ＣＰＵ７１はステップ８０５へと進み、絶対クランク角θが「燃料性状判定用気筒（第ｍ気筒）の吸気弁が開弁状態から閉弁状態へと変化した直後のクランク角θ１（第１クランク角θ１）」と一致したか否かを監視する。そして、絶対クランク角θが第１クランク角θ１と一致すると、ＣＰＵ７１はステップ８０５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ８１０に進み、現時点の筒内圧Ｐｃｍを第１筒内圧Ｐｃｍ１として格納する。

次いで、ＣＰＵ７１はステップ８１５へと進み、絶対クランク角θが「第１クランク角よりも遅角側のクランク角であって、燃料性状判定用気筒（第ｍ気筒）の圧縮上死点よりも所定角度α°だけ前のクランク角θ２」と一致したか否かを監視する。そして、絶対クランク角θが第２クランク角θ２と一致すると、ＣＰＵ７１はステップ８１５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ８２０に進み、現時点の筒内圧Ｐｃｍを第２筒内圧Ｐｃｍ２として格納する。なお、クランク角θ２は、後述する燃料噴射クランク角θinj（ＢＴＤＣ β°）よりも進角側の角度に定められている。

次に、ＣＰＵ７１はステップ８２５に進んで第１筒内圧と第２筒内圧との差ΔＰｃｍ（ΔＰｃｍ＝Ｐｃｍ２−Ｐｃｍ１）を求め、ステップ８３０に進んで同ステップ８３０のブロック内に示したテーブルMapMc(ΔPcm)と、ステップ８２５にて求めた実際の差ΔＰｃｍと、に基づいて燃料性状判定用気筒（第ｍ気筒）の筒内吸入空気量Ｍｃｍを推定する。なお、テーブルMapMc(ΔPcm)は実験により予め定められＲＯＭ７２内に格納されている。また、このように筒内圧から筒内吸入空気量Ｍｃｍを求める手法の詳細については、例えば、特開平９−５３５０３号公報に開示されている。その後、ＣＰＵ７１はステップ８９５を経由して図２のステップ２３５に復帰する。

次に、ＣＰＵ７１はステップ２４０に進み、燃料性状判定用気筒に対する燃料噴射量ＴＡＵｍを、前記ステップ２３５にて推定した燃料性状判定用気筒の筒内吸入空気量Ｍｃｍと関数ｆとに基づいて決定する。本例において、関数ｆは、筒内吸入空気量Ｍｃｍを理論空燃比stoichにより除する関数である（ＴＡＵｍ＝ｆ（Ｍｃｍ）＝Ｍｃｍ／stoich）。そして、ＣＰＵ７１は、絶対クランク角θが予め定められたクランク角（燃料噴射クランク角θinj）と一致したとき、燃料噴射量ＴＡＵｍの燃料を燃料性状判定用気筒に対して設けられているインジェクタ３９から噴射させる。なお、燃料噴射クランク角θinjは、例えば、燃料性状判定用気筒の圧縮上死点前β°クランク角に定められている。

この結果、燃料性状判定用気筒内には、第１所定燃料量ＴＡＵｍの燃料と第１所定空気量Ｍｃｍの空気とからなる混合気が形成される。このとき、第１所定燃料量ＴＡＵｍ及び第１所定空気量Ｍｃｍは、その混合気が燃焼しても、機関１０が自走回転することのないトルクを発生するように予め定められている。換言すると、上記第１開度ＴＡ１と関数ｆは、上記混合気が燃焼しても、燃料性状判定用気筒において機関１０を自走回転させるような大きさのトルクが発生しないように予め定められている。なお、第１所定燃料量ＴＡＵｍは想定される範囲内において燃焼が難しい難燃燃料（例えば、重質ガソリンやエタノール濃度が高い燃料）が使用されていても燃焼が発生し、且つ、最も燃焼し易い易燃燃料（例えば、軽質ガソリン）が使用されていても発生するトルクが自走トルクを超えないように適合されている。

次に、ＣＰＵ７１はステップ２４５に進み、燃料性状判定用気筒に対する点火時期ＳＡｍを同燃料性状判定用気筒（第ｍ気筒）の筒内吸入空気量Ｍｃｍと関数ｇとに基づいて決定する。但し、本例において、関数ｇは筒内吸入空気量Ｍｃｍに依らず、点火時期ＳＡｍを燃料性状判定用気筒の圧縮上死点後の所定の一定角度（ＡＴＤＣ γ°クランク角）に設定する関数である。そして、ＣＰＵ７１は、燃料性状判定用気筒のクランク角θがＡＴＤＣ γ°クランク角に一致したときに燃料性状判定用気筒において点火が実行されるように、燃料性状判定用気筒に備えられているイグナイタ３８に指示を与える。

次に、ＣＰＵ７１はステップ２５０に進み、絶対クランク角θが、燃料性状判定用気筒の燃焼が終了した直後の絶対クランク角θａ（例えば、燃料性状判定用気筒の圧縮上死点後の１５０°）に一致したか否かを判定する。そして、絶対クランク角θが絶対クランク角θａに一致すると、ＣＰＵ７１はステップ２５０にて「Ｙｅｓ」と判定し、ステップ２５５に進んで燃焼解析を行い、それにより燃料性状を判定する。なお、本例において、燃料性状はアルコール濃度Ｐにより表される。

より具体的に述べると、ＣＰＵ７１は、ステップ２５５において、燃料性状判定用気筒の上記燃焼による総発熱量Ｑsumを下記の（１）式により求める。

上記（１）式は、燃焼により発生した熱のうちピストンに対する仕事に寄与した熱の積算量Ｑの変化パターンがＰｃ（θｍ）Ｖ（θｍ）^κの変化パターンと概ね一致するという知見に基いている。Ｐｃｍ（θｍ）は、着目する気筒（燃料性状判定用気筒、第ｍ気筒）の圧縮上死点を基準としたクランク角θｍにおける「燃料性状判定用気筒の筒内圧」、Ｖ（θｍ）はクランク角θｍにおける「燃料性状判定用気筒の燃焼室２５の容積」、κは「混合ガスの比熱比（例えば、１．３２）」である。クランク角θｓ（θｓ＜０）は、燃焼性状判定気筒の上記燃焼に対する圧縮行程において吸気弁３２及び排気弁３５の両方が閉じた状態にあり且つ点火時期よりも十分に進角した時期（例えば、θｓ＝−３０°、即ち、ＢＴＤＣ ３０°クランク角）である。クランク角θｅ（θｅ＞０）は、燃焼性状判定気筒の上記燃焼が実質的に終了する最も遅い時期よりも遅い所定の時期且つ排気弁開弁時期よりも進角した時期（例えば、θｅ＝９０°、即ち、ＡＴＤＣ ９０°クランク角）である。なお、ＣＰＵ７１は、これらの筒内圧Ｐｃｍ（θｅ）及びＰｃｍ（θｓ）を、燃料性状判定用気筒のクランク角がθｅ及びθｓに一致したときにそれぞれ燃料性状判定用気筒の筒内圧センサ６５から取得し且つＲＡＭ７３に格納しておく。Ｖ（θｓ）及びＶ（θｅ）はＲＯＭ７２内に予め記憶されている。また、上記（１）式におけるＰｃｍ（θｅ）・Ｖｃ（θｅ）^κを、クランク角θｓからクランク角θｅまでの間のＰｃｍ（θｍ）・Ｖｃ（θｍ）^κの最大値に置換してもよい。

更に、ＣＰＵ７１は、上述のようにして求めた総発熱量Ｑsumを、投入した燃料量であるＴＡＵｍにより除することにより、燃料の単位質量あたりの発熱量（＝Ｑsum／ＴＡＵｍ）を求める。即ち、ＣＰＵ７１は、前記燃料性状判定気筒での「第１所定燃料量ＴＡＵｍの燃料と第１所定空気量Ｍｃｍの空気とからなる混合気」の燃焼において、その混合気に含まれる燃料の単位質量あたりの発熱量を、少なくとも同燃料性状特定用気筒に設けられた筒内圧センサ６５により検出された筒内圧Ｐｃに基づいて取得する。そして、ＣＰＵ７１は、この値（即ち、単位質量あたりの発熱量＝Ｑsum／ＴＡＵｍ）と図９に示したテーブルMapP(Qsum／TAUm)とから燃料性状Ｐ（アルコール濃度Ｐ）を求める。なお、本例において燃料密度は燃料性状に依らず略一定であるので、燃料の質量は燃料噴射量ＴＡＵｍに比例するとして扱っている。

次に、ＣＰＵ７１はステップ２５５にて燃料性状判別フラグ（燃焼解析フラグ）ＸＨの値を「１」に設定する（図３の時刻ｔ６を参照。）。

その後、ＣＰＵ７１はステップ２６０に進み、スロットル弁開度を、冷却水温センサ６６により検出される冷却水温ＴＨＷと関数ｈとに基づいて決定される通常開度（第３開度）ｈ（ＴＨＷ）に一致させるように、目標スロットル弁開度ＴＡｔｇｔに通常開度ｈ（ＴＨＷ）を設定する。本例において、通常開度ｈ（ＴＨＷ）は、冷却水温ＴＨＷが低いほど大きくなるように定められる。

この結果、図３の時刻ｔ６に示したように、スロットル弁アクチュエータ４３ａはスロットル弁４３を駆動し、スロットル弁開度は通常開度ｈ（ＴＨＷ）に一致する。従って、実際の吸入空気量を示すスロットル弁下流圧力は増大し、時刻ｔ６以降に吸気行程を迎える気筒には比較的多量（第１所定空気量よりも多い量）の空気が吸入される。

なお、このステップ２６０は、燃料性状判定用気筒における燃料性状判定のための燃焼が終了した後に、各気筒に吸入される空気量を増大する吸入空気量増大手段に相当している。

次に、ＣＰＵ７１は２６５に進み、冷却水温センサ６６により検出される冷却水温ＴＨＷと、燃料性状Ｐと、テーブルMapTAUSTA(THW,P)と、に基づいて始動時燃料噴射量TAUSATAを算出する。このテーブルMapTAUSTA(THW,P)によれば、始動時燃料噴射量TAUSATAは冷却水温ＴＨＷが低いほど大きく、アルコール濃度Ｐが大きいほど大きくなるように決定される。そして、ＣＰＵ７１は、絶対クランク角θが、第Ｌ気筒（Ｌは１〜４の整数）に対して予め定められた所定の絶対クランク角θinjＬに一致する毎に、第Ｌ気筒に対して始動時燃料噴射量TAUSATAの燃料を第Ｌ気筒に設けられているインジェクタ３９から噴射する。

次いで、ＣＰＵ７１はステップ２７０に進み、始動時点火時期ＳＡstaを各気筒の圧縮上死点前の一定値（ＢＴＤＣ ξ°）に設定し、各気筒のクランク角θがＢＴＤＣ ξ°に一致したときに点火が実行されるように、対応する気筒のイグナイタ３８に指示を与える。

この結果、図３の例においては、第３気筒において「比較的多量（スロットル弁開度が通常開度ｈ（ＴＨＷ）であるときに吸入される空気量）の空気」と「始動時燃料噴射量TAUSATAの燃料」とからなる混合気が、圧縮上死点前の始動時点火時期ＳＡstaにて点火され、燃焼する。このとき発生するトルクは機関１０が自走するのに十分なトルクである。従って、燃料は第３気筒において燃焼し、機関１０はこの第３気筒における燃焼（初回の完爆、即ち、初爆）により実質的に始動する。

以上、説明したように、第１制御装置は、機関１０がクランキング手段（スタータ８３）によりクランキングされているとき、そのクランキングの開始後に複数の気筒の何れかの気筒において機関１０を自走回転させるトルクを発生する燃焼（完爆）を発生させる前に、そのクランキングの開始後に最初に圧縮上死点を迎える気筒よりも後の時点にて吸気行程及び圧縮上死点を迎える「前記複数の気筒のうちの一つの気筒である特定気筒（燃料性状判定用気筒）」において、機関１０が自走回転することのないトルクを発生するような「第１所定燃料量ＴＡＵｍの燃料と第１所定空気量Ｍｃｍの空気とからなる混合気（燃料性状判定用混合気）」を形成し、その混合気を圧縮上死点後の点火時期にて火花点火燃焼させる混合気形成燃焼制御手段（図２のステップ２３０乃至ステップ２４５を参照。）を備えている。

更に、第１制御装置は、その特定気筒（燃料性状判定用気筒）での前記燃料性状判定用混合気の燃焼において同混合気に含まれる燃料の単位質量あたりの発熱量を取得するとともに、同取得された発熱量に基づいて同燃料の性状を決定する燃料性状決定手段（図２のステップ２５５及び図９を参照。）を備えている。

従って、例えば、運転者による機関始動操作及びハイブリッド車等の自動運転開始指示等に基づく「始動指示信号（ＳＴＡ信号）」に応答して機関１０がクランキングされ始めたとき、特定気筒（燃料性状判定用気筒）において燃料性状判定用混合気が形成され、且つ、その燃料性状判定用混合気が圧縮行程上死点後の点火時期にて点火・燃焼させられる。

この特定気筒における「燃料性状判定用混合気の燃焼」により「機関が発生するトルク」は、その機関が自走回転することのない大きさである。換言すると、第１所定燃料量ＴＡＵｍと第１所定空気量Ｍｃｍは、それらからなる燃料性状判定用混合気が失火することなく燃焼するが、クランキング手段によるクランキングがなければ機関が回転を停止する程度のトルク（自走不能トルク）が発生するように予め設定されている。従って、始動指示信号発生後において機関が自走回転を開始するために必要な「最初の完爆（初爆）」が発生する前に、微小なトルクを発生する燃焼が燃料性状判定用気筒にて発生する。

加えて、その「燃料性状判定用混合気の燃焼」において、混合気に含まれる燃料の単位質量あたりの発熱量（＝Ｑsum／ＴＡＵｍ）を求め、この発熱量に基いて燃料性状Ｐ（アルコール濃度Ｐ）が求められる。

従って、始動指示信号が発生された直後であって機関１０が通常の運転を開始する前（即ち、機関１０が自走回転を開始する始動時における最初の完爆前）の時点において、燃料の性状が判定されるので、機関を実際に始動させる時点（即ち、最初の完爆を発生させる時点）から、燃料の性状に適した機関の制御（例えば、始動時燃料噴射量TAUSATAの燃料を噴射すること）を行うことができる。

加えて、燃料性状を判定するための「燃料性状判定用混合気の燃焼」によって発生するトルクは、機関１０を自走回転させるトルクよりも小さい。従って、燃料性状を判定するための燃焼に起因して機関１０が発生するトルクの変動量が過大になることを回避することができるので、大きな振動が発生することを回避することができる。

更に、第１制御装置は、
前記各気筒へ吸入される空気の量を調整することが可能な流量制御弁（スロットル弁４３）と、
前記各気筒へ供給される燃料を噴射するように各気筒に対して設けられた燃料噴射手段（複数のインジェクタ３９）と、を備えている。

加えて、第１制御装置は、始動指示信号（ＳＴＡ信号）が検出されたとき燃料の噴射を開始しない状態を維持し、且つ、各気筒へ吸入される空気の量が前記第１所定空気量（Ｍｃｍ相当の空気量）より多くなるように流量制御弁（スロットル弁４３）を制御するようになっている（図２のステップ２１０及び２３０を参照。）。

そして、第１制御装置は、この状態において複数の筒内圧センサ６５により検出される複数の筒内圧を監視し、その複数の筒内圧のうち所定時間以上に渡って増大する筒内圧が検出されたとき（図４のルーチンを参照。）とき、その所定時間以上に渡って増大する筒内圧を検出した筒内圧センサが設けられている気筒が圧縮行程にあると判定し（図４のステップ４８５乃至ステップ４９５を参照。）、その圧縮行程にあると判定された気筒が圧縮上死点を迎える時点よりも後の時点にて吸気行程を迎える気筒の一つを前記燃料性状判定用気筒である特定気筒として決定する特定気筒決定手段（図２のステップ２２５を参照。）を含んでいる。

従って、始動指示信号（ＳＡＴ信号）が検出された時点以降において、燃料の噴射が開始されない状態にて機関１０はクランキングされる。更に、各気筒へ吸入される空気の量が「第１所定空気量」より多くなるので、クランキング開始後に吸気行程を迎える気筒には多量の空気が吸入される。その吸入された空気はその気筒の圧縮行程において大きく圧縮される。従って、その気筒の筒内圧は、その気筒の圧縮行程において連続的に且つ所定値以上にまで増大する（圧縮行程以外の行程にある他の気筒に比べて急峻に増大する）。つまり、係る状態において、圧縮行程に入った気筒の筒内圧の波形は、他の気筒の筒内圧の波形と大きく相違する。従って、第１制御装置は、始動指示信号が発生した直後に、どの気筒が圧縮行程にあるかを精度良く特定することができる。即ち、精度良く気筒判別を行うことができる。

また、燃料性状判定用気筒は、圧縮行程にあると判定された気筒が圧縮上死点を迎える時点よりも後の時点にて吸気行程を迎える気筒のうちの一つに決定される（ステップ２２５を参照。）。従って、気筒判別を行った後であって燃料性状判定用気筒の吸気行程（遅くとも吸気行程の終了時点）までに流量制御弁を制御して燃料性状判定用気筒の吸入空気量を調整（減少）することができる。従って、燃料性状判定用気筒に第１所定空気量Ｍｃｍの空気を吸入させることができる。

更に、第１制御装置は、始動指示信号（ＳＴＡ信号）が検出されたとき燃料の噴射を開始しない状態を維持し且つ各気筒へ吸入される空気の量が前記第１所定空気量より多くなるように前記流量制御弁を制御した状態において、複数の筒内圧センサ６５により検出される複数の筒内圧を監視し、それにより複数の筒内圧センサ６５のうちの一つの筒内圧センサにより検出される筒内圧が極大値Ｐｃmaxとなる時点を検出し（図６のルーチンを参照。）、その極大値Ｐｃmaxが検出された時点（又は同時点に最も近い時点）にてクランク角センサ６４から発生された信号（パルス信号）が、「その筒内圧が極大値Ｐｃmaxとなった気筒の圧縮上死点にてクランク角センサ６４から発生されたクランク角の基準信号である」と特定するクランク角基準信号特定手段（図６のステップ６１５を参照。）を備える。

前述したように、圧縮行程に入った筒内圧の極大値Ｐｃmaxは大きな値となるので、その圧縮行程に入った気筒の圧縮上死点を精度良く検出することができる。換言すると、クランク角の基準信号を始動指示信号の発生後に直ちに精度良く決定することができる。

そして、第１制御装置は、その特定されたクランク角の基準信号と前記クランク角センサからの信号とに基づいて前記機関の絶対クランク角θを決定し（図７のルーチンを参照。）、決定された絶対クランク角θが、燃料性状判定用気筒に対して予め定められた燃料噴射クランク角θinjと一致したときに「燃料性状判定用気筒に対して設けられているインジェクタ３９から第１所定燃料量ＴＡＵｍの燃料を噴射する」燃料噴射制御手段を備える（図２のステップ２４０を参照。）。

この結果、燃料性状判定用気筒内には、第１所定燃料量ＴＡＵｍの燃料と第１所定空気量Ｍｃｍの空気とからなる前記燃料性状判定用混合気が確実に形成される。

また、第１制御装置は、燃料性状判定用気筒（特定気筒）に吸入される空気の量を取得し（図２のステップ２３５及び図８のルーチンを参照。）、その取得した空気の量に基づいて第１所定燃料量ＴＡＵｍを決定する（図２のステップ２４０を参照。）特定気筒燃料量決定手段を含んでいる。これにより、前記「燃料性状判定用混合気」を「燃料性状判定用気筒」内に確実に形成することができる。

更に、第１制御装置は、燃料性状判定用気筒（特定気筒）に形成された燃料性状判定用混合気を、その燃料性状判定用気筒の圧縮上死点以降の点火時期ＳＡｍにて点火して燃焼させるようになっている（図２のステップ２４５を参照。）。従って、燃料性状判定用混合気が圧縮上死点以降の点火時期にて点火されるので、その燃焼により機関１０が発生するトルクは小さい。その結果、機関１０のトルク変動量が大きくなならないので、機関１０が燃料性状を判別するために大きな振動を発生することを回避することができる。

（第１制御装置の変形例）
第１制御装置の変形例は、前記流量制御弁として、スロットル弁４３に代え、吸気弁３２を使用する。即ち、吸気弁駆動装置３３により、少なくとも吸気弁３２の開弁時期及び閉弁時期の一方を変更することにより、以下のように筒内吸入空気量の制御を行う。

（１）始動指示信号であるＳＴＡ信号が発生したとき、目標スロットル弁開度ＴＡｔｇｔに初期開度ＴＡ０（全開の開度）を設定する。この結果、スロットル弁アクチュエータ４３ａはスロットル弁４３を駆動し、スロットル弁４３は全開状態となる。

（２）この状態において、ＣＰＵ７１は、吸気弁駆動装置３３を用いて、各気筒の吸気弁３２を、各気筒の吸気行程に合わせて初期吸気弁開弁時期ＩＯ０にて開弁させるとともに初期吸気弁閉弁時期ＩＣ０にて閉弁させる。初期吸気弁開弁時期ＩＯ０及び初期吸気弁閉弁時期ＩＣ０は、各気筒に最大の空気量が吸入されるように予め定められている。この（１）及び（２）の処理は、図２のステップ２１０以降に相当するタイミングにて行われる。

（３）気筒判別、絶対クランク角θの決定及び燃焼性状判定用気筒が決定されると、ＣＰＵ７１は、吸気弁駆動装置３３を用いて、各気筒の吸気弁３２を、各気筒の吸気行程に合わせて第１吸気弁開弁時期ＩＯ１にて開弁させるとともに第１吸気弁閉弁時期ＩＣ１にて閉弁させる。第１吸気弁開弁時期ＩＯ１及び第１吸気弁閉弁時期ＩＣ１は、各気筒に吸入される空気の量が前記第１所定空気量となるように予め定められている。この（３）の処理は、図２のステップ２３０以降に相当するタイミングにて行われる。なお、スロットル弁４３は全開状態に維持される。この結果、燃料性状判定用気筒の吸入空気量は、直ちに「第１所定空気量」に等しくなる。

（４）燃料性状が判定された後（燃料性状判別フラグＸＨが「１」に設定された後）、ＣＰＵ７１は、吸気弁駆動装置３３を用いて、各気筒の吸気弁３２を、各気筒の吸気行程に合わせて第２吸気弁開弁時期ＩＯ２にて開弁させるとともに第２吸気弁閉弁時期ＩＣ２にて閉弁させる。第２吸気弁開弁時期ＩＯ２及び第２吸気弁閉弁時期ＩＣ２は、各気筒に吸入される空気の量が最大となるように予め定められている。この（４）の処理は、図２のステップ２６０以降に相当するタイミングにて行われる。なお、この段階において、スロットル弁４３は図２のステップ２６０と同様に通常開度ｈ（ＴＨＷ）へと変更させられる。

このように、第１制御装置の変形例は、吸気弁３２の開弁時期及び閉弁時期の少なくとも一方を変更することにより気筒に吸入される空気の量を変更する。従って、気筒判別がなされた後に最初に吸気行程を迎える気筒（或は、気筒判別がなされた後に比較点短時間のうちに吸気行程を迎える気筒）に第１所定空気量の空気を導入させることができる。この結果、第１制御装置の変形例は、気筒判別がなされた後に最初に吸気行程を迎える気筒（或は、気筒判別がなされた後に比較点短時間のうちに吸気行程を迎える気筒）を「燃料性状判定用気筒（特定気筒）」として決定することも可能となる。従って、燃料性状をより早期に判定するとともに、機関１０の最初の完爆時期（機関１０の自走回転開始時期）を早めることができる。即ち、燃料性状の判定を実施しながら、機関１０の始動性能を向上することができる。なお、気筒内に吸入される空気量を変更し得る限りにおいて、吸気弁３２の開弁時期及び閉弁時期の何れか一方は固定された時期であってもよい。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係る内燃機関の制御装置（以下、「第２制御装置」と称呼することもある。）について説明する。第２制御装置のスロットル弁４３は、アクセルペダル８１の操作に連動するようにアクセルペダル８１とワイヤにより接続されている。更に、第２制御装置は、スロットル弁４３をバイパスするバイパス通路と、そのバイパス通路に設けられた周知のアイドルスピードコントロール弁（以下、「ＩＳＣ弁」と称呼する。）と、を備えている。バイパス通路は吸気通路の一部を構成する。ＩＳＣ弁は第２制御装置のＣＰＵ７１からの指示信号に応じて、バイパス通路の開口断面積（従って、吸気通路の総断面積）を変更するようになっている。即ち、ＩＳＣ弁はＣＰＵ７１により設定されたＩＳＣ弁目標開度と一致するように駆動される。

上述した第１制御装置は、始動指示信号（ＳＴＡ信号）が発生すると、スロットル弁４３の開度を初期開度（最大開度）ＴＡ０に一致させることにより、各気筒に吸入される空気量を増大させていた。これに対し、第２制御装置は、始動指示信号（ＳＴＡ信号）が発生すると、スロットル弁４３の開度を変更する代わりに、各気筒に対して微量の燃料を噴射し、同燃料を含む混合気を圧縮している途中にある気筒において「過進角点火時期」にて点火して燃焼させる点において、第１制御装置と相違している。過進角点火時期とは、機関の発生するトルクが最大となる最適点火時期よりも進角側の点火時期のことである。また、このような燃焼を「微小燃焼」とも称呼する。

これにより、始動指示信号（ＳＴＡ信号）が発生した後において各気筒に吸入される空気量が小さくても、何れかの気筒内には微小燃焼により燃焼ガスが生じる。従って、その微小燃焼が発生した気筒の筒内圧は、圧縮上死点に向かうまでの圧縮動作により他の気筒に比べて極めて大きくなる。更に、第２制御装置は、その微小燃焼を「過進角時期」の点火時期にて発生させる。従って、微小燃焼を発生させても、機関１０の発生するトルクの変動量は小さい値に維持される。

以下、第２制御装置の実際の作動について説明する。第２制御装置のＣＰＵ７１は、イグニッション・キー・スイッチ８２がオフ位置からオン位置又は始動位置に変更されると、図１１のフローチャートに示された処理を順に実行する。なお、図１１に示したステップのうち、図２に示したステップと同一のステップには図２のステップに付した符号と同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。

ＣＰＵ７１は、ステップ１１００から処理を開始し、ステップ２０５に進んで始動指示信号（ＳＴＡ信号）が発生したか否かを監視する。このとき、運転者によってイグニッション・キー・スイッチ８２の位置が始動位置へと変更されることによりＳＴＡ信号が発生すると、スタータ８３によるクランキングが開始される。このクランキングは、イグニッション・キー・スイッチ８２の位置が始動位置からオン位置へと戻されることによりＳＴＡ信号が消滅するまで継続される。

始動指示信号（ＳＴＡ信号）が発生すると、ＣＰＵ７１はステップ２０５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１１０５に進み、ＩＳＣ弁の開度（ＩＳＣ弁開度）を初期開度ＩＳＣ０に一致させるようにＩＳＣ弁目標開度に初期開度ＩＳＣ０を設定する。初期開度ＩＳＣ０は、図１２に示したように、全閉（「０」）よりも僅かに大きい開度である。一方、始動操作時においては、アクセルペダル８１は操作されていない。従って、スロットル弁開度は全閉（「０」）である。この結果、クランキングにより気筒に吸入される空気量は僅かな量となる。なお、初期開度ＩＳＣ０は、各気筒に上記第１所定空気量の空気が吸入されるように予め定められている。また、図１２は、クランキング開始後において第１気筒が他の気筒よりも先に圧縮下死点から圧縮上死点に到達する場合の各種値を示したタイムチャートである。

次に、ＣＰＵ７１はステップ１１１０に進み、極めて微量（燃料噴射量ＴＡＵsmall）の燃料を各気筒に設けられているインジェクタ３９から一斉に噴射する。次に、ＣＰＵ７１はステップ１１１５に進み点火時期を過進角点火時期に設定する。過進角点火時期とは機関の発生するトルクが最大となる最適点火時期（ＭＢＴ）よりも進角側の点火時期である。本例において、過進角点火時期は通常の最適点火時期よりも相当に進角側の「圧縮上死点前４５°クランク角」に設定されている。

より具体的に述べると、ＣＰＵ７１は何れかの気筒の筒内圧が低側所定値Ｐcloを超えたか否かを監視し、何れかの筒内圧が低側所定値Ｐcloを超えた時点の直後にて各気筒の点火プラグ３７から一斉に（又は、その低側所定値Ｐcloを超えた筒内圧を検出した筒内圧センサ６５が設けられている気筒のみにおいて）火花を発生させる。この「低側所定値Ｐclo」は、スロットル弁４３が全閉であり且つＩＳＣ弁が初期開度ＩＳＣ０に設定されている状態において、圧縮行程に入った気筒が圧縮上死点前４５°クランク角となったとき、その気筒の筒内圧が到達し得る最小値（又は、その最小値に所定の微小値を加えた値）に設定されている。

なお、燃料噴射から過進角点火時期までに十分に時間がある機関においては、ＣＰＵ７１は何れかの気筒の筒内圧が低側所定値Ｐcloを超えたか否かを監視し、何れかの筒内圧が低側所定値Ｐcloを超えた時点の直後にて、その低側所定値Ｐcloを超えた筒内圧を検出した筒内圧センサ６５が設けられている気筒のみに対して極めて微量（燃料噴射量ＴＡＵsmall）の燃料噴射を行い、その後、その気筒のみにおいて過進角点火時期にて火花を発生させてもよい。

この結果、圧縮行程を迎えている気筒においては、微小燃焼が発生する。従って、その気筒内に既燃ガスが発生するため、その気筒の筒内圧は他の気筒の筒内圧に比べて際立って大きくなる。更に、その既燃ガスはその気筒の圧縮行程が進行するにつれて大きく圧縮される。従って、その気筒の筒内圧は、図１２の時刻ｔ３に示したように、その気筒の圧縮上死点にて大きな極大値を示す（即ち、先鋭的な波形を有する）。

次に、ＣＰＵ７１はステップ２１５において上記気筒判別を行う。なお、第２制御装置においては、この時点より前の時点にて点火を行うための気筒判別が実質的になされているから、ステップ２１５の処理はその気筒判別が確かであったことを確認するための処理となる。

次に、ＣＰＵ７１はステップ２２０に進み、圧縮行程に入っている気筒（微小燃焼を発生させた気筒）の筒内圧Ｐｃが極大値Ｐｃmaxを取る時点を検出することによって、絶対クランク角θを決定する。そして、ＣＰＵ７１は、ステップ２２５に進んで燃料性状判定用気筒を決定する。図１２に示した例においては、第２気筒が燃料性状判定用気筒として決定される。

更に、ＣＰＵ７１はステップ２３５にて燃料性状判定用気筒の筒内吸入空気量Ｍｃｍを推定し、ステップ２４０にて燃料性状判定用気筒に供給する燃料の量（第１所定燃料量ＴＡＵｍ）を決定し、絶対クランク角θが予め定められたクランク角（燃料噴射クランク角θinj）と一致したときに第１所定燃料量ＴＡＵｍの燃料を燃料性状判定用気筒に設けられているインジェクタ３９から噴射する。次いで、ＣＰＵ７１はステップ２４５に進み、燃料性状判定用気筒に対する点火時期ＳＡｍを決定し、燃料性状判定用気筒のクランク角が点火時期ＳＡｍに一致したときに火花を発生させる。

この結果、燃料性状判定用気筒（図１２に例においては第２気筒）にて燃料性状を判定するための燃焼が発生する。この燃焼に供される混合気は、前述した「第１所定燃料量ＴＡＵｍの燃料と第１所定空気量Ｍｃｍの空気とからなる混合気（燃料性状判定用混合気）」である。なお、この時点に至るまで、スロットル弁４３は全閉であり且つＩＳＣ弁の開度は初期開度ＩＳＣ０に維持される。

その後、ＣＰＵ７１はステップ２５０及びステップ２５５にて、燃料性状判定用気筒における燃料性状判定用気筒の燃焼に基いて、燃料の単位質量あたりの発熱量（＝Ｑsum／ＴＡＵｍ）を求め、その単位質量あたりの発熱量に基いて燃料性状Ｐ（アルコール濃度Ｐ）を求める。

次に、ＣＰＵ７１はステップ１１２０に進み、ＩＳＣ弁の開度を冷却水温センサ６６により検出される冷却水温ＴＨＷに応じた通常開度ＩＳＣ（ＴＨＷ）に一致させるように、ＩＳＣ弁目標開度に通常開度ＩＳＣ（ＴＨＷ）を設定する（図１２の時刻ｔ５を参照。）。本例において、通常開度ＩＳＣ（ＴＨＷ）は、冷却水温ＴＨＷが低いほど大きくなるように定められる。

そして、ＣＰＵ７１はステップ２６５及びステップ２７０にて通常の始動時制御を行う。この結果、図１２に示した例においては、第３気筒において最初の完爆が発生し、機関１０は始動する。

以上、説明したように、第２制御装置は、クランク軸２４が単位角度だけ回転する毎に信号を発生するクランク角センサ６４と、各気筒へ供給される燃料を噴射する燃料手段（インジェクタ３９）と、各気筒に備えられるとともに点火信号に応答して火花を発生する点火手段（点火プラグ３７及びイグナイタ３８）と、を備えている。

そして、第２制御装置は、始動指示信号（ＳＴＡ信号）が検出されたとき前記燃料噴射手段によって前記各気筒に対して一回だけ燃料の噴射を行い（図１１のステップ１１１０を参照。）、その燃料を含む混合気を同機関の発生するトルクが最大となる最適点火時期よりも進角側の点火時期である過進角点火時期にて点火して燃焼させるように前記点火手段に点火信号を送出する（図１１のステップ１１１５を参照。）。

更に、第２制御装置は、複数の筒内圧センサ６５により検出される筒内圧Ｐｃを監視することにより「複数の筒内圧センサのうちの一つの筒内圧センサにより検出される筒内圧が極大値Ｐｃmaxとなる時点を検出し、その極大値Ｐｃmaxが検出された時点にてクランク角センサ６４から発生された信号が、「その筒内圧が極大値Ｐｃmaxとなった気筒」の圧縮上死点にて「クランク角センサ６４から発生されたクランク角の基準信号」であると特定する「クランク角基準信号特定手段（図１１のステップ２２０及び図６のルーチンを参照。）」を備えている。

加えて、第２制御装置は、その特定されたクランク角の基準信号とクランク角センサ６４からの信号とに基づいて「機関１０の絶対クランク角θ」を決定し、決定された絶対クランク角θが「燃料性状判定用気筒（特定気筒）に対して第１所定燃料量ＴＡＵｍの燃料を噴射するための予め定められた燃料噴射クランク角θinj」と一致したときに、燃料性状判定用気筒のインジェクタ３９から「第１所定燃料量ＴＡＵｍ」の燃料を噴射させる燃料噴射制御手段（図１１のステップ２４０を参照。）を含む。

これによれば、クランキング開始後、先ず、ある気筒にて混合気が過進角点火時期にて燃焼され、その燃焼によって発生した多量の既燃ガスが、その気筒の圧縮行程において圧縮させられる。従って、その気筒の筒内圧はその気筒の圧縮上死点にて大きな極大値を示す。但し、この燃焼は過進角点火時期に基く微小燃焼であって機関１０が発生するトルクは極めて小さいので、機関１０のトルク変動に基く振動は殆ど発生しない。

更に、複数の筒内圧センサにより検出される筒内圧が監視され、複数の筒内圧センサのうちの一つの筒内圧センサにより検出される筒内圧が極大値Ｐｃmaxとなる時点が検出され、その極大値Ｐｃmaxが検出された時点にてクランク角センサ６４から発生された信号がクランク角の基準信号であると特定される。検出される極大値Ｐｃmaxは既燃ガスの存在により大きな値となるので、圧縮行程を迎えている気筒の圧縮上死点を精度良く検出することができる。換言すると、クランク角の基準信号を始動指示信号の発生後に直ちに精度良く決定することができる。

そして、その特定されたクランク角の基準信号とクランク角センサ６４からの信号とに基づいて絶対クランク角θが決定され、決定された絶対クランク角が第１所定燃料量の燃料を噴射するための予め定められた燃料噴射クランク角と一致したときに、第１所定燃料量の燃料が噴射される。従って、燃料性状判定用気筒に第１所定燃料量の燃料を適切に供給することが可能となる。

以上、説明したように、本発明の各実施形態に係る内燃機関の制御装置によれば、機関１０の始動時に的確且つ迅速に燃料性状を判定することができる。なお、本発明は上記各実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、上記各実施形態におけるインジェクタ３９は、燃料を燃焼室２５内に直接噴射する直噴式インジェクタであったが、これに代え、又は、これに加え、吸気ポート３１に燃料を噴射する吸気ポート噴射式インジェクタであってもよい。

また、各実施形態において、気筒判別は筒内圧の極大値Ｐｃmaxを検出することに基く圧縮上死点の検出前に行われていたが、筒内圧の極大値Ｐｃmaxを検出することに基いて圧縮上死点が検出されたとき、気筒判別（どの気筒がどの行程にあるか）を実行し、それに基いて燃料性状判定用気筒を決定してもよい。更に、クランク角センサ６４は、クランク軸２４が単位回転角度（例えば、１°クランク角）だけ回転する毎にパルス信号を出力するとともに、同単位回転角度よりも大きな所定回転角度（例えば、９０°、１８０°及び３６０°クランク角等）だけクランク軸２４が回転する毎に、そのパルス信号を発生しないように構成されていてもよい。

本発明の第１実施形態に係る制御装置を適用した内燃機関の概略図である。 図１に示したＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。 図１に示した制御装置のクランキング開始後における筒内圧及び制御上の種々の値等を示したタイムチャートである。 図１に示したＣＰＵが実行する気筒判別用ルーチンを示したフローチャートである。 圧縮行程に入った気筒の筒内圧及び制御上の種々の値を示したタイムチャートである。 図１に示したＣＰＵが実行する絶対クランク角決定ルーチン（絶対クランク角特定ルーチン）を示したフローチャートである。 図１に示したＣＰＵが実行する絶対クランク角算出ルーチンを示したフローチャートである。 図１に示したＣＰＵが実行する筒内吸入空気量算出ルーチンを示したフローチャートである。 燃料性状を判定する際に図１に示したＣＰＵが参照するテーブルである。 始動時燃料噴射量を決定する際に図１に示したＣＰＵが参照するテーブルである。 本発明の第２実施形態に係るＣＰＵが実行するルーチンを示したフローチャートである。 第２実施形態に係る制御装置のクランキング開始後における筒内圧及び制御上の種々の値等を示したタイムチャートである。

符号の説明

１０…内燃機関、２０…シリンダブロック部、２１…シリンダ、２２…ピストン、２４…クランク軸、２５…燃焼室、３０…シリンダヘッド部、３１…吸気ポート、３２…吸気弁、３３…吸気弁駆動装置、３４…排気ポート、３５…排気弁、３６…排気弁駆動装置、３７…点火プラグ、３８…イグナイタ、３９…インジェクタ、４０…吸気系統、４１…吸気管、４３…スロットル弁、４３ａ…スロットル弁アクチュエータ、５０…排気系統、６１…熱線式エアフローメータ、６２…スロットルポジションセンサ、６３…カムポジションセンサ、６４…クランク角センサ、６５…筒内圧センサ、６６…冷却水温センサ、６９…アクセル操作量センサ、７０…電気制御装置、７１…ＣＰＵ、８１…アクセルペダル、８２…イグニッション・キー・スイッチ、８３…スタータ。

Claims (8)

1. 複数の気筒を有する多気筒内燃機関の各気筒に設けられ同各気筒の内部における圧力を同各気筒の筒内圧として検出する複数の筒内圧センサと、
   前記機関を始動させる始動指示信号に応答して同機関をクランキングするクランキング手段と、
   前記機関が前記クランキング手段によりクランキングされているとき、同クランキングの開始後に前記複数の気筒の何れかの気筒において同機関を自走回転させるトルクを発生する燃焼である完爆を発生させる前に、前記複数の気筒のうちの一つの気筒である特定気筒において同機関が自走回転することのないトルクを発生するように第１所定燃料量の燃料と第１所定空気量の空気とからなる混合気を形成するとともに同混合気を燃焼させる混合気形成燃焼制御手段と、
   前記特定気筒での前記混合気の燃焼において同混合気に含まれる燃料の単位質量あたりの発熱量を少なくとも同特定気筒に設けられた前記筒内圧センサにより検出された同特定気筒の筒内圧に基づいて取得するとともに、同取得された発熱量に基づいて同燃料の性状を決定する燃料性状決定手段と、
   を備えた内燃機関の制御装置。
2. 請求項１に記載の内燃機関の制御装置であって、
   前記各気筒へ吸入される空気の量を調整することが可能な流量制御弁と、
   前記各気筒へ供給される燃料を噴射する燃料噴射手段と、
   を備え、
   前記混合気形成燃焼制御手段は、
   前記始動指示信号が検出された時点から前記燃料噴射手段による燃料の噴射を開始しない状態を維持し且つ前記各気筒へ吸入される空気の量が前記第１所定空気量より多くなるように前記流量制御弁を制御するとともに前記複数の筒内圧センサにより検出される複数の筒内圧を監視し、同複数の筒内圧のうち所定時間以上に渡って増大するか又は所定値以上に増大する筒内圧が検出されたとき、同所定時間以上に渡って増大するか又は同所定値以上に増大する筒内圧を検出した筒内圧センサが設けられている気筒が圧縮行程にあると判定し、同圧縮行程にあると判定された気筒が圧縮上死点を迎える時点よりも後の時点にて吸気行程を迎える気筒の一つを前記特定気筒として決定する特定気筒決定手段を含む内燃機関の制御装置。
3. 請求項１に記載の内燃機関の制御装置であって、
   前記各気筒へ吸入される空気の量を調整することが可能な流量制御弁と、
   前記機関のクランク軸が単位角度だけ回転する毎に信号を発生するクランク角センサと、
   前記各気筒へ供給される燃料を噴射する燃料噴射手段と、
   を備え、
   前記混合気形成燃焼制御手段は、
   前記始動指示信号が検出された時点から前記燃料噴射手段による燃料の噴射を開始しない状態を維持し且つ前記各気筒へ吸入される空気の量が前記第１所定空気量より多くなるように前記流量制御弁を制御するとともに前記複数の筒内圧センサにより検出される複数の筒内圧を監視することにより同複数の筒内圧センサのうちの一つの筒内圧センサにより検出される筒内圧が極大値となる時点を検出し、同極大値が検出された時点にて前記クランク角センサから発生された信号が、同筒内圧が同極大値となった気筒の圧縮上死点にて同クランク角センサから発生されたクランク角の基準信号であると特定するクランク角基準信号特定手段と、
   前記特定されたクランク角の基準信号と前記クランク角センサからの信号とに基づいて前記機関の絶対クランク角を決定し、同絶対クランク角が、前記特定気筒に対して前記第１所定燃料量の燃料を噴射するための予め定められた燃料噴射クランク角と一致したときに前記燃料噴射手段から同特定気筒に対して同第１所定燃料量の燃料が噴射されるように同燃料噴射手段を制御する燃料噴射制御手段と、を含む、
   内燃機関の制御装置。
4. 請求項３に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記混合気形成燃焼制御手段は、
   前記クランク角の基準信号が特定されてから前記特定気筒の吸気行程が終了するまでの期間において同特定気筒に吸入される空気の量が前記第１所定空気量となるように前記流量制御弁を制御する吸入空気量減少手段を含む、
   内燃機関の制御装置。
5. 請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記混合気形成燃焼制御手段は、
   前記特定気筒に吸入される空気の量を取得するとともに同取得した空気の量に基づいて前記第１所定燃料量を決定する特定気筒燃料量決定手段を含む、
   内燃機関の制御装置。
6. 請求項２乃至請求項５の何れか一項に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記流量制御弁は、開弁時期及び閉弁時期のうちの少なくとも一方を変更することができるように構成された前記特定気筒の吸気弁である内燃機関の制御装置。
7. 請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載の内燃機関の制御装置であって、
   前記各気筒に備えられるとともに点火信号に応答して同各気筒の燃焼室内に火花を発生する複数の点火手段を備え、
   前記混合気形成燃焼制御手段は、
   前記特定気筒に形成された前記第１所定燃料量の燃料と前記第１所定空気量の空気とからなる前記混合気を同特定気筒の圧縮上死点以降の点火時期にて点火して燃焼させるように同特定気筒に備えられている前記点火手段に点火信号を送出するように構成された内燃機関の制御装置。
8. 請求項１に記載の内燃機関の制御装置であって、
   前記機関のクランク軸が単位角度だけ回転する毎に信号を発生するクランク角センサと、
   前記各気筒へ供給される燃料を噴射する燃料噴射手段と、
   前記各気筒に備えられるとともに点火信号に応答して同各気筒の燃焼室内に火花を発生する複数の点火手段と、
   を備え、
   前記混合気形成燃焼制御手段は、
   前記始動指示信号が検出されたとき前記燃料噴射手段によって前記各気筒に対して一回だけ燃料の噴射を行い、同燃料を含む混合気を同機関の発生するトルクが最大となる最適点火時期よりも進角側の点火時期である過進角点火時期にて点火して燃焼させるように前記点火手段に点火信号を送出するとともに前記複数の筒内圧センサにより検出される筒内圧を監視することにより同複数の筒内圧センサのうちの一つの筒内圧センサにより検出される筒内圧が極大値となる時点を検出し、同極大値が検出された時点にて前記クランク角センサから発生された信号が、同筒内圧が同極大値となった気筒の圧縮上死点にて同クランク角センサから発生されたクランク角の基準信号であると特定するクランク角基準信号特定手段と、
   前記特定されたクランク角の基準信号と前記クランク角センサからの信号とに基づいて前記機関の絶対クランク角を決定し、同絶対クランク角が、前記特定気筒に対して前記第１所定燃料量の燃料を噴射するための予め定められた燃料噴射クランク角と一致したときに前記燃料噴射手段から同特定気筒に対して同第１所定燃料量の燃料が噴射されるように同燃料噴射手段を制御する燃料噴射制御手段と、を含む、
   内燃機関の制御装置。

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