(57)【要約】【課題】  車両の挙動制御装置の作動中、急激なトルク変動を抑制するとともに、より広い運転領域までトルク制御を行うことのできる内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】  内燃機関の制御装置は、内燃機関１００の運転状態を制御して車両の速度を自動的に制御するクルーズ制御装置３００を備える。内燃機関の制御装置は、スロットルバルブ１１２の開度ＴＡが所定値以下であり且つ機関回転速度ＮＥが所定値以上であることを条件に燃料カットを実行する。クルーズ制御装置３００からの信号に基づいて開度ＴＡおよび燃料噴射量を制御するとき、燃料カットの実行条件の成立時にこれを無効化してクルーズ制御装置３００からの要求に応じて燃料カットの実行を禁止する。それとともに、クルーズ制御装置３００からの信号に基づいて開度ＴＡおよび燃料噴射量を制御する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車載内燃機関の運転状態を制御して車両の挙動を自動的に制御する挙動制御部を備え、スロットルバルブの開度が所定値以下であり且つ機関回転速度が所定値以上であることを条件に燃料カットを実行する内燃機関の制御装置であって、
前記挙動制御部からの信号に基づいて前記スロットルバルブの開度および燃料噴射量を制御するとき、前記燃料カットの実行条件の成立時にこれを無効化して前記挙動制御部からの要求に応じて前記燃料カットの実行を禁止するとともに、同挙動制御部からの信号に基づいて前記スロットルバルブの開度および燃料噴射量を制御することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
車載内燃機関の発生すべき目標トルクを算出して車両の挙動を自動的に制御する挙動制御部を備え、吸入空気量を調節するスロットルバルブの開度および燃料噴射量を前記目標トルクが得られるように制御するとともに、前記スロットルバルブの開度が所定値以下であり且つ機関回転速度が所定値以上であることを条件に燃料カットを実行する内燃機関の制御装置であって、
前記挙動制御部の算出する目標トルクに基づき前記スロットルバルブの開度および燃料噴射量を制御するとき、前記燃料カットの実行条件の成立時にこれを無効化して同挙動制御部からの要求に応じて前記燃料カットの実行を禁止するとともに、同目標トルクに基づき前記スロットルバルブの開度および燃料噴射量を制御することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項３】
請求項２記載の内燃機関の制御装置において、
前記挙動制御部は、算出する目標トルクの低下量が前記燃料カットの実行に伴うトルクの低下量よりも小さいときに前記燃料カットの実行禁止を要求することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置において、
前記燃料カットの実行禁止中、前記スロットルバルブの開度が内燃機関の失火を抑制することのできる吸入空気量に対応した下限値を下回るときに同スロットルバルブの開度をこの下限値に制限することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項５】
請求項４記載の内燃機関の制御装置において、
前記燃料カットの実行禁止中、前記スロットルバルブの開度が前記下限値に設定されるとき、前記内燃機関の失火を抑制することのできる吸入空気量と実際の吸入空気量との比較に基づき同スロットルバルブの開度または同下限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６】
請求項１〜５のいずれかに記載の内燃機関の制御装置において、
前記燃料カットの実行禁止の継続時間が、内燃機関の失火に起因して車両の搭載する排気触媒の温度が過上昇することを防止することのできる所定時間を超えるときには前記燃料カットの実行禁止を解除することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の挙動を自動的に制御する手段を備える内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、運転者のアクセル操作とは別に車両の挙動を自動的に制御するクルーズ制御やVehicle Stability Control 制御（以下、ＶＳＣ制御という）が行われている。ここで、クルーズ制御とは車両の走行速度を運転者が所望する速度に自動的に維持する制御であり、ＶＳＣ制御とは内燃機関の出力および各車輪に作用する制動力を制御することにより車両の安定性を向上させる制御である。このような車両の挙動制御が行われているときには、それら制御からの要求に応じてスロットルバルブの開度および燃料噴射量が制御される。
【０００３】
例えば、クルーズ制御が行われて車両が目標速度で走行しているとき、急な降坂路に入って速度が大きくなった場合には、スロットルバルブの開度が小さくされるとともに燃料噴射量が減少させられる。これにより、内燃機関の発生するトルクが減少して、速度が目標速度に近付けられる。
【０００４】
ところが、速度が目標速度に近付かない場合にはスロットルバルブが全閉となり、燃料カットの実行条件が成立して燃料カットが実行されることがある。その結果、内燃機関の発生するトルクが急激に低下して速度も急激に小さくなる。そして、速度が目標速度よりも小さくなった場合には、スロットルバルブの開度が大きくされて燃料噴射が行われる。その結果、内燃機関の発生するトルクが急激に上昇して速度も急激に大きくなる。このような燃料カットの実行と停止とが交互に行われると、急激なトルク変動が繰り返し発生することとなるためドライバビリティが悪化する。
【０００５】
そこで、クルーズ制御中に燃料カット実行条件が成立する可能性が高くなった場合には、スロットルバルブの開度を小さくすることを所定位置で停止して、燃料カットの実行条件が成立しないようにするものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に記載のものによれば、燃料カットの実行と停止とが交互に行われることがなくなるため、ドライバビリティの悪化を抑制することができる。
【特許文献１】特開平７−３１５０７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に記載のものにあっては、燃料カットの実行に伴う急激なトルク変動は抑制されるものの、上記所定位置のスロットルバルブ開度での吸入空気量に相当するトルクが発生することとなる。ここで、燃料カットの実行条件が成立しないようにするためには、スロットルバルブの開度を燃料カットの実行条件が成立する開度よりもある程度大きくせざるを得ない。このため、速度を小さくしたい場合であっても、ある程度の大きさのトルクが発生してしまい、それ以上速度を小さくすることができないなど、必ずしも適切なトルク制御が行われているとはいえない。また、スロットルバルブ開度は上記所定位置よりも小さくならないため、この所定位置に相当するトルクが制御し得る最小のトルクとなり、これよりも小さいトルクに基づいて制御を行うことはできない。
【０００７】
本発明はこうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、車両の挙動制御装置の作動中、急激なトルク変動を抑制するとともに、より広い運転領域までトルク制御を行うことのできる内燃機関の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１記載の発明は、車載内燃機関の運転状態を制御して車両の挙動を自動的に制御する挙動制御部を備え、スロットルバルブの開度が所定値以下であり且つ機関回転速度が所定値以上であることを条件に燃料カットを実行する内燃機関の制御装置であって、前記挙動制御部からの信号に基づいて前記スロットルバルブの開度および燃料噴射量を制御するとき、前記燃料カットの実行条件の成立時にこれを無効化して前記挙動制御部からの要求に応じて前記燃料カットの実行を禁止するとともに、同挙動制御部からの信号に基づいて前記スロットルバルブの開度および燃料噴射量を制御することを要旨としている。
【０００９】
上記構成によれば、スロットルバルブの開度が燃料カット実行条件の成立する所定値以下になったとしてもこれを無効化してスロットルバルブの開度が制御され、そのときの吸入空気量に見合った燃料を噴射することができる。ここで、燃料カットの実行条件が成立するスロットルバルブ開度は、スロットルバルブが全閉もしくはそれに近い開度であるが、挙動制御部からの信号に基づいて自動的にスロットルバルブ開度を制御するため、そのような微小な開度においても精密な制御が可能となる。その結果、スロットルバルブの開度が上記所定値以下となるに際して、燃料カットの実行に伴う急激なトルク変動が防止されるとともに、トルク制御を行うことのできる運転領域が同所定値以下の範囲まで拡大するようになる。なお、車両の挙動を自動的に制御する挙動制御部とは、前記クルーズ制御装置やＶＳＣ制御装置等、運転者のアクセル操作とは別に車両の挙動を自動的に制御する手段をいうものとする。
【００１０】
請求項２記載の発明は、車載内燃機関の発生すべき目標トルクを算出して車両の挙動を自動的に制御する挙動制御部を備え、吸入空気量を調節するスロットルバルブの開度および燃料噴射量を前記目標トルクが得られるように制御するとともに、前記スロットルバルブの開度が所定値以下であり且つ機関回転速度が所定値以上であることを条件に燃料カットを実行する内燃機関の制御装置であって、前記挙動制御部の算出する目標トルクに基づき前記スロットルバルブの開度および燃料噴射量を制御するとき、前記燃料カットの実行条件の成立時にこれを無効化して同挙動制御部からの要求に応じて前記燃料カットの実行を禁止するとともに、同目標トルクに基づき前記スロットルバルブの開度および燃料噴射量を制御することを要旨としている。
【００１１】
内燃機関の発生すべき目標トルクを算出してこの目標トルクが得られるように制御を行う、いわゆるトルクデマンドシステムにおいては、挙動制御部は目標トルクを算出してこれを内燃機関の制御装置に送信するだけでよいという利点がある。その反面、挙動制御部がスロットルバルブの開度を監視していないため、目標トルクが小さくなったとき、燃料カットの実行条件が成立しないようにスロットルバルブの開度を大きくしようとしても、目標トルクをどれだけ上昇させればよいか分からないといった問題がある。このため、挙動制御部が目標トルクを上昇させたとしても、燃料カットの実行条件が成立するスロットルバルブ開度に対して、スロットルバルブ開度が小さくなり過ぎる又は大きくなり過ぎることがあり、適切に燃料カットの実行を禁止することが困難である。
【００１２】
この点、請求項２記載の発明の上記構成によれば、挙動制御部から燃料カットの実行を直接禁止する要求が出力されるとともに、目標トルクに基づきスロットルバルブの開度および燃料噴射量が制御されるようになる。その結果、トルクデマンドシステムにおいても、上記請求項１に記載の発明と同様の作用効果を奏することができる。
【００１３】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の内燃機関の制御装置において、前記挙動制御部は、算出する目標トルクの低下量が前記燃料カットの実行に伴うトルクの低下量よりも小さいときに前記燃料カットの実行禁止を要求することを要旨としている。
【００１４】
上記構成によれば、挙動制御部の算出する目標トルクの低下量が燃料カットの実行に伴うトルクの低下量よりも小さいときに燃料カットの実行が禁止されるようになる。従って、挙動制御部の算出する目標トルクの低下量が燃料カットの実行に伴うトルクの低下量以上であるときには、敢えて燃料カットの実行を禁止することなくこれが実行される。その結果、挙動制御部の算出する目標トルクに応じて、燃料カットの実行および禁止を適切に制御することができる。ちなみに、挙動制御部の算出する目標トルクが低下することなく保持若しくは上昇するときにも、燃料カットの実行禁止を要求するようにしてもよい。
【００１５】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置において、前記燃料カットの実行禁止中、前記スロットルバルブの開度が内燃機関の失火を抑制することのできる吸入空気量に対応した下限値を下回るときに同スロットルバルブの開度をこの下限値に制限することを要旨としている。
【００１６】
上記構成によれば、燃料カットの実行禁止中、スロットルバルブの開度が小さくなったときには、スロットルバルブの開度が内燃機関の失火を抑制することのできる吸入空気量に対応した下限値でガードされるようになる。このため、燃料カットの実行条件が成立する微小なスロットルバルブ開度で燃料噴射を行うとき、すなわち内燃機関に失火が生じる可能性の高いときに、スロットルバルブの開度が上記下限値でガードされるようになる。その結果、内燃機関の失火を抑制しつつ、広い運転領域までトルク制御を行うことができる。
【００１７】
請求項５記載の発明は、請求項４記載の内燃機関の制御装置において、前記燃料カットの実行禁止中、前記スロットルバルブの開度が前記下限値に設定されるとき、前記内燃機関の失火を抑制することのできる吸入空気量と実際の吸入空気量との比較に基づき同スロットルバルブの開度または同下限値を補正することを要旨としている。
【００１８】
スロットルバルブの開度と吸入空気量との関係は、スロットルバルブの特性の経時変化等により変化することがある。一方、燃料カットの実行禁止中、スロットルバルブの開度が前記下限値に設定されるときには、吸入空気量が特に少なくなるため吸入空気量を正確に制御することが必要となる。
【００１９】
この点、請求項５記載の発明の上記構成によれば、失火を抑制する上で吸入空気量をより正確に制御することが可能となる。その結果、より広い運転領域までトルク制御を行うことができる。
【００２０】
請求項６記載の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の内燃機関の制御装置において、前記燃料カットの実行禁止の継続時間が、内燃機関の失火に起因して車両の搭載する排気触媒の温度が過上昇することを防止することのできる所定時間を超えるときには前記燃料カットの実行禁止を解除することを要旨としている。
【００２１】
上記構成によれば、内燃機関に失火が生じたとしても、排気触媒の温度が過上昇することを防止することのできる所定時間を超えたときには、燃料カットの実行禁止が解除されるようになる。その結果、燃料カットの実行条件が成立する微小なスロットルバルブ開度で燃料噴射を行うとき、すなわち内燃機関に失火が生じる可能性が高いときであっても、排気触媒の劣化を抑制しつつ、トルク制御を極力継続することができる。
【００２２】
特に、上記構成と併せて上記請求項４又は５記載の構成を備える場合に、上記スロットルバルブ開度の下限値の設定による内燃機関の失火の抑制度合いに応じて、上記所定時間を調整することもできる。このようにすれば、同下限値を内燃機関の失火をある程度許容する値に設定しつつ、これに応じて同所定時間を設定するにより、同下限値をより小さく設定することができる。したがって、こうした構成を採用することにより、より小さなスロットルバルブ開度まで制御を行うことが可能となり、さらに広い運転領域までトルク制御を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明にかかる内燃機関の制御装置を具体化した一実施形態について、図１〜図８を参照して説明する。
図１に示されるように、車両は内燃機関１００、機関制御装置２００、及びクルーズ制御装置３００等を備えている。運転者がアクセル操作を行っているときは、機関制御装置２００がこの操作量および外部負荷等に基づき目標トルクを算出し、内燃機関１００が目標トルクを発生するように制御を行う。一方、クルーズ制御装置３００が作動しているときは、クルーズ制御装置３００の算出する目標トルクに基づいて、機関制御装置２００が内燃機関１００の制御を行う。本実施形態では、クルーズ制御装置３００が作動中の制御を対象とする。
【００２４】
同図１を参照して、本発明にかかる内燃機関の制御装置の概略構成について説明する。
内燃機関１００には、吸気管１１０および排気管１２０が接続されている。吸気管１１０には、吸入空気量を調節するスロットルバルブ１１２及びスロットルバルブ１１２を駆動するモータ１１４が設けられている。スロットルバルブ１１２の開度ＴＡはスロットルセンサ２によって検出される。スロットルバルブ１１２の上流にはエアフロメータ４が設けられており、これにより内燃機関１００の吸入空気量ＱＡが検出される。また、内燃機関１００には回転速度センサ６が設けられており、これにより機関回転速度ＮＥが検出される。
【００２５】
排気管１２０の下流には排気触媒１２２が設けられている。この排気触媒１２２は、内燃機関１００の排気を酸化および還元することにより浄化する。
クルーズ制御装置３００には、運転者により設定された目標速度ＳＰＤＴの信号が速度設定装置１０から入力される。また、クルーズ制御装置３００には、速度センサ８の検出する速度ＳＰＤの信号が入力される。クルーズ制御装置３００は、これら目標速度ＳＰＤＴ及び速度ＳＰＤの各信号に基づいて、目標トルクＴＲＱを算出してこの信号を出力する。ここで、トルクは回転当たりの吸入空気量に比例するため、目標トルクＴＲＱの信号は実際には回転当たりの目標空気量ＫＬＴとして出力される。さらに、クルーズ制御装置３００は、後述する処理に従って燃料カットの実行禁止信号ＦＣＦを出力する。
【００２６】
機関制御装置２００には、上記吸入空気量ＱＡ、スロットルバルブ１１２の開度ＴＡ、機関回転速度ＮＥ、及び目標トルクＴＲＱ（回転当たりの目標空気量ＫＬＴ）の各信号、並びに燃料カットの実行禁止信号ＦＣＦが入力される。機関制御装置２００は、回転当たりの目標空気量ＫＬＴの信号に基づいてスロットルバルブ１１２の目標開度ＴＡＴを算出する。そして、機関制御装置２００は、この目標開度ＴＡＴと上記開度ＴＡの各信号に基づきモータ１１４に駆動信号ＭＤを出力してフィードバック制御を行う。これにより、スロットルバルブ１１２の開度が目標開度ＴＡＴに制御される。また、機関制御装置２００は、吸入空気と燃料との重量比が理論空燃比となるように、上記目標空気量ＫＬＴに基づいて内燃機関１００に燃料噴射信号ＦＩを出力する。一方、上記スロットルバルブ１１２の開度ＴＡが所定値以下であり且つ上記機関回転速度ＮＥが所定値以上であるときには、機関制御装置２００は内燃機関１００に燃料カットの実行信号ＦＣを出力して燃料カットを実行する。
【００２７】
なお、上記クルーズ制御装置３００が車両の挙動を自動的に制御する挙動制御部に相当し、上記機関制御装置２００とクルーズ制御装置３００とを含めて内燃機関の制御装置が構成される。また、上記エアフロメータ４が吸入空気量を測定する手段に相当する。
【００２８】
以下、内燃機関１００を制御する手順について、図２のフローチャートを参照して説明する。このフローチャートに示される一連の処理は、機関制御装置２００により所定の周期をもって繰り返し実行される。ここで、内燃機関１００は、燃料カットの実行条件が成立していることを前提とする。具体的には、スロットルバルブ１１２の開度ＴＡが０．９７７度以下であり且つ機関回転速度ＮＥが１７００ｒｐｍ以上であるものとする。なお、アイドルスイッチを設けて、これによりスロットルバルブ１１２の全閉状態を検出するようにしてもよい。
【００２９】
同図２に示されるように、この一連の処理では、まずクルーズ制御装置３００から燃料カットの実行禁止要求が出力されているか否かが判定される（ステップ１００）。具体的には、この判定処理は図３に示す処理手順により行われる。このフローチャートに示される一連の処理は、クルーズ制御装置３００により所定の周期をもって繰り返し実行される。
【００３０】
同図３に示されるように、まずクルーズ制御装置３００は目標速度と実際の速度との偏差に基づき目標トルクを算出する（ステップ２００）。具体的には、図示しないマップに基づいて、上記目標速度ＳＰＤＴよりも上記速度ＳＰＤが高いときには上記目標トルクＴＲＱ（上記目標空気量ＫＬＴ）を減少させ、目標速度ＳＰＤＴよりも速度ＳＰＤが低いときには目標空気量ＫＬＴを増加させる。例えば、クルーズ制御装置３００が作動中に車両が急な降坂路に入ったときには速度ＳＰＤが上昇するため、目標空気量ＫＬＴが減少させられる。
【００３１】
このようにして目標トルクを算出した後（ステップ２００）、目標トルクの低下量が燃料カットの実行に伴うトルクの低下量以上か否かが判定される（ステップ２１０）。具体的には、今回の目標空気量ＫＬＴと前回の目標空気量ＫＬＴとからその低下量を算出し、この低下量と予め実験等により求められた燃料カット実行時のトルク低下量とが比較される。すなわち、目標速度ＳＰＤＴに対して速度ＳＰＤが大きく、クルーズ制御装置３００が燃料カットの実行に伴うトルク低下を要求しているか否かが判定される。なお、この燃料カット実行時のトルク低下量は、例えば機関回転速度ＮＥに対するマップとして実験等により定めておくことができる。
【００３２】
この判定処理を通じて目標トルクの低下量が燃料カットの実行に伴うトルク低下量以上でない旨判定された場合には（ステップ２１０：ＮＯ）、燃料カットの実行禁止要求が出力される（ステップ２２０）。具体的には、クルーズ制御装置３００から機関制御装置２００に燃料カットの実行禁止信号ＦＣＦが出力される。すなわち、この場合には、クルーズ制御装置３００は燃料カットの実行に伴うトルク低下を要求していないため、燃料カットの実行に伴う急激なトルク変動を防止すべく燃料カットの実行禁止を要求する。なお、目標トルクが保持若しくは上昇するときも、目標トルクの低下量が燃料カットの実行に伴うトルク低下量以上でない旨判断され（ステップ２１０：ＮＯ）、燃料カットの実行禁止要求が出力される（ステップ２２０）。換言すれば、目標トルクの低下量が燃料カットの実行に伴うトルクの低下量よりも小さいときに燃料カットの実行禁止要求が出力される。このようにして燃料カットの実行禁止要求が出力された後、この一連の処理は一旦終了される。
【００３３】
一方、この判定処理を通じて目標トルクの低下量が燃料カットの実行に伴うトルク低下量以上である旨判定された場合には（ステップ２１０：ＹＥＳ）、燃料カットの実行禁止要求が解除される（ステップ２３０）。具体的には、クルーズ制御装置３００から機関制御装置２００への燃料カットの実行禁止信号ＦＣＦの出力が解除される。すなわち、この場合には、クルーズ制御装置３００は燃料カットの実行に伴うトルク低下を要求しているため、燃料カットを実行すべく燃料カットの実行禁止要求を解除する。このようにして燃料カットの実行禁止要求を解除した後、この一連の処理は一旦終了される。
【００３４】
図２にもどり、上記判定処理を通じて燃料カットの実行禁止要求が出力されている旨判定された場合には（ステップ１００：ＹＥＳ）、上記燃料カットの実行禁止が継続する時間が予め設定された所定時間よりも短いか否かが判定される（ステップ１１０）。具体的には、内燃機関１００の燃料カットの実行条件が成立しているときに、燃料カットの実行を禁止する要求がクルーズ制御装置３００から出力され、燃料噴射を継続している時間がカウントされる。そして、内燃機関１００に失火が発生したとき、未燃燃料が排気触媒１２２で燃焼することにより排気触媒１２２の温度が過上昇することを防止することのできる所定時間ＴＥよりも上記燃料カットの実行禁止継続時間（燃料噴射の継続時間）が短いか否かが判定される。ここで、所定時間ＴＥは、排気触媒１２２の温度が過上昇することを抑制することができ且つ燃料カットの実行禁止要求が解除される可能性の高い時間、例えば２０〜３０秒間に設定される。すなわち、車両が急な降坂路に入って燃料カットの実行禁止要求が出力されたとしても、２０〜３０秒間経過すれば急な降坂路を通過することが多いため、それまでに燃料カットの実行禁止要求が解除される可能性が高くなる。なお、初めて燃料カットの実行禁止要求が出力されたときには燃料カットの実行禁止継続時間は「０」であるため、燃料カットの実行禁止が継続する時間が予め設定された所定時間よりも短い旨判断される（ステップ１１０）。
【００３５】
この判定処理を通じて燃料カットの実行禁止が継続する時間が予め設定された所定時間よりも短い旨判定された場合には（ステップ１１０：ＹＥＳ）、スロットルバルブ開度の下限値が設定される（ステップ１２０）。具体的には、まず図４に示されるマップに基づいて、上記機関回転速度ＮＥから失火抑制空気量ＫＬＭが求められる。ここで、失火抑制空気量ＫＬＭは、回転当たりに気筒内に吸入される空気量で定められ、内燃機関１００に失火が生じることを抑制することのできる限界の空気量を表す。機関回転速度ＮＥが高くなるにつれて燃焼可能な時間が短くなるため、機関回転速度ＮＥが高いときほど失火抑制空気量ＫＬＭは大きくなる。なお、機関回転速度ＮＥと失火抑制空気量ＫＬＭとの関係は、予め実験等により求められる。次に、図５に示されるマップに基づいて、この失火抑制空気量ＫＬＭ及び機関回転速度ＮＥからスロットルバルブ１１２の開度の下限値ＴＡＭが求められる。ここで、下限値ＴＡＭは、失火抑制空気量ＫＬＭが得られるスロットルバルブ１１２の開度であり、予め実験等により求められる。
【００３６】
このようにしてスロットルバルブ開度の下限値が設定された後（ステップ１２０）、目標トルクに基づき目標スロットルバルブ開度が設定される（ステップ１３０）。具体的には、図６に示されるマップに基づいて、クルーズ制御装置３００が算出した目標空気量ＫＬＴ及び機関回転速度ＮＥからスロットルバルブ１１２の目標開度ＴＡＴが求められる。ここで、目標開度ＴＡＴは、目標空気量ＫＬＴが得られるスロットルバルブ１１２の開度であり、予め実験等により求められる。
【００３７】
このようにして目標トルクに基づき目標スロットルバルブ開度が設定された後（ステップ１３０）、目標スロットルバルブ開度を補正後の下限値でガードする処理が行われる（ステップ１４０）。具体的には、下式により最終的なスロットルバルブ１１２の目標開度ＴＡＴが求められる。なお、ｍａｘ（ａ，ｂ）は、「ａ」及び「ｂ」の大きい方の値をとることを表す。
ＴＡＴ＝ｍａｘ（ＴＡＴ，ＴＡＭ＋ＴＡＡＤＪ）
ここで、「ＴＡＭ」は上記スロットルバルブ１１２の下限値ＴＡＭである。また、「ＴＡＡＤＪ」は、上記目標空気量ＫＬＴが上記失火抑制空気量ＫＬＭに設定されるとき、上記吸入空気量ＱＡから求められる実際の回転当たり空気量ＫＬと同失火抑制空気量ＫＬＭとの偏差を補正するためのスロットルバルブ開度の補正量である。すなわち、デポジット等によりスロットルバルブ１１２の特性が経時変化することにより、スロットルバルブ１１２の開度ＴＡと吸入空気量ＱＡとの関係が変化するため、常に目標とする失火抑制空気量ＫＬＭが得られるように補正量ＴＡＡＤＪによって上記下限値ＴＡＭを補正する。ここで、目標空気量ＫＬＴが上記失火抑制空気量ＫＬＭに設定されるとき、すなわちスロットルバルブ１１２の目標開度ＴＡＴが下限値ＴＡＭに設定されるときには、吸入空気量が特に少なくなるため吸入空気量を正確に制御する必要がある。このため、特にこのようなときに、失火抑制空気量ＫＬＭと実際の空気量ＫＬとの比較に基づいて、スロットルバルブ１１２の下限値ＴＡＭを補正するようにしている。
【００３８】
この補正量ＴＡＡＤＪは、図７に示される手順により求められる。このフローチャートに示される一連の処理は、上記内燃機関の制御とは別の処理として機関制御装置２００により所定の周期をもって繰り返し実行される。
【００３９】
同図７に示されるように、まず実際の空気量が失火抑制空気量よりも大きいか否かが判定される（ステップ３００）。具体的には、まず上記吸入空気量ＱＡと上記機関回転速度ＮＥとに基づいて実際の回転当たり空気量ＫＬが算出される。次に、この実際の空気量ＫＬが、図５に基づき求められる失火抑制空気量ＫＬＭよりも大きいか否かが判定される。
【００４０】
この判定処理を通じて実際の空気量が失火抑制空気量よりも大きい旨判定された場合には（ステップ３００：ＹＥＳ）、補正量が減少させられる（ステップ３１０）。具体的には、上記補正量ＴＡＡＤＪから所定量が減算され、これが新たな補正量ＴＡＡＤＪとして設定される。ここで、実際の空気量ＫＬが失火抑制空気量ＫＬＭよりも大きいときには、空気量ＫＬを減少させる必要があるため、上記補正量ＴＡＡＤＪが減少させられる。これにより、実際の空気量ＫＬが目標とする失火抑制空気量ＫＬＭに近付くこととなる。
【００４１】
一方、この判定処理を通じて実際の空気量が失火抑制空気量よりも大きくない旨判定された場合には（ステップ３００：ＮＯ）、補正量が減少させられることなく実際の空気量が失火抑制空気量よりも小さいか否かが判定される（ステップ３２０）。具体的には、上記と同様に、実際の回転当たり空気量ＫＬが算出され、この実際の空気量ＫＬが失火抑制空気量ＫＬＭよりも小さいか否かが判定される。
【００４２】
この判定処理を通じて実際の空気量が失火抑制空気量よりも小さい旨判定された場合には（ステップ３２０：ＹＥＳ）、補正量が増加させられる（ステップ３３０）。具体的には、上記補正量ＴＡＡＤＪに所定量が加算され、これが新たな補正量ＴＡＡＤＪとして設定される。ここで、実際の空気量ＫＬが失火抑制空気量ＫＬＭよりも小さいときには、空気量ＫＬを増加させる必要があるため、上記補正量ＴＡＡＤＪが増加させられる。これにより、実際の空気量ＫＬが目標とする失火抑制空気量ＫＬＭに近付くこととなる。このようにして補正量が増加された後、この一連の処理は一旦終了される。なお、実際の空気量ＫＬが失火抑制空気量ＫＬＭに一致しているときには、補正量ＴＡＡＤＪはそのまま維持される。
【００４３】
図２にもどり、上記手順により目標スロットルバルブ開度を補正後の下限値でガードする処理が行われた後（ステップ１４０）、燃料噴射が実行される（ステップ１５０）。具体的には、吸入空気と燃料との重量比が理論空燃比となるように、目標空気量ＫＬＴに基づいて内燃機関１００に燃料噴射信号ＦＩが出力される。これにより、内燃機関１００に燃料カットの実行条件が成立しているときに、クルーズ制御装置３００の算出する目標トルクＴＲＱ（回転当たりの目標空気量ＫＬＴ）に基づいて燃料噴射が実行される。このようにして燃料噴射が実行された後、この一連の処理は一旦終了される。
【００４４】
一方、燃料カットの実行禁止要求が出力されていない旨判定された場合（ステップ１００：ＮＯ）、又は燃料カットの実行禁止が継続する時間が予め設定された所定時間よりも短くない旨判定された場合には（ステップ１１０：ＮＯ）、この一連の処理は一旦終了される。なお、ここでは燃料カットの実行条件が成立していることを前提としているため、燃料カットの実行禁止要求が出力されていない旨判定された場合には燃料カットが実行される。すなわち、この場合はクルーズ制御装置３００が燃料カットの実行に伴うトルク低下を要求しているため、それに従い燃料カットが実行される。また、燃料カットの実行禁止が継続する時間が予め設定された所定時間よりも短くない旨判定された場合は、排気触媒１２２の温度が過上昇するおそれがあるため、この場合も燃料カットが実行される。ここで、上述したように、所定時間ＴＥを２０〜３０秒間に設定するためには、上記スロットルバルブ１１２の下限値ＴＡＭを調整する必要がある。逆にいえば、所定時間ＴＥが経過するまでは内燃機関１００の失火をある程度許容することにより、上記下限値ＴＡＭをより小さく設定することができる。すなわち、このように燃料カットの実行禁止を解除する所定時間ＴＥを設定しない場合には、排気触媒１２２の温度の上昇を抑制するために上記下限値ＴＡＭを大きくせざるを得ない。
【００４５】
以上説明した内燃機関の制御による作用について、図８を参照して従来技術と比較の上説明する。ここでは、クルーズ制御装置が作動中であり、車両が目標速度で走行しているときの制御について示す。なお、本実施形態にかかる内燃機関の制御装置の制御態様を実線で示し、従来技術にかかる内燃機関の制御装置の制御態様を一点鎖線で示す。
【００４６】
同図８に示されるように、はじめ車両は目標速度ＳＰＤＴで走行している。時間Ｔ１において車両は急な降坂路に入り、その後速度が徐々に上昇する。このため、速度を目標速度ＳＰＤＴに近付けるべく、スロットルバルブの開度が徐々に小さくされる。
【００４７】
時間Ｔ２になると、従来技術ではスロットルバルブ開度が燃料カットの実行されるスロットルバルブ開度ＴＡＦＣになることを防止するため、それよりも大きいスロットルバルブ開度ＴＡＦＣＦでスロットルバルブ開度が固定される。これにより、燃料カットの実行に伴う急激なトルク変動を防止することはできるが、その後も速度は徐々に上昇することとなる。これに対して、本実施形態ではスロットルバルブ開度が燃料カットの実行されるスロットルバルブ開度ＴＡＦＣよりも小さくなったとしても燃料カットの実行が禁止されるとともに、クルーズ制御装置の算出する目標トルクに基づきスロットルバルブの開度が制御される。このため、その後は速度ＳＰＤが次第に低下して、時間Ｔ３において速度が目標速度ＳＰＤＴに一致する。
【００４８】
時間Ｔ４において降坂路の傾斜が緩やかになる。従来技術では、スロットルバルブ開度が上記スロットルバルブ開度ＴＡＦＣＦに固定されたままであるが、降坂路の傾斜が緩くなったことにより速度は徐々に低下する。ただし、スロットルバルブ開度を上記スロットルバルブ開度ＴＡＦＣＦよりも小さくすることができないため、速度を目標速度ＳＰＤＴに一致させることができない。これに対して、本実施形態では、引き続きクルーズ制御装置の算出する目標トルクに基づきスロットルバルブの開度が制御されるため、スロットルバルブの開度が若干大きくされ、時間Ｔ５において速度が目標速度ＳＰＤＴに一致する。
【００４９】
＜実施形態の効果＞
以上詳述したように、本実施形態にかかる内燃機関の制御装置によれば、以下に列記するような効果が得られるようになる。
【００５０】
（１）スロットルバルブ１１２の開度ＴＡが燃料カット実行条件の成立する０．９７７度以下になったとしてもこれを無効化してスロットルバルブ１１２の開度ＴＡが制御され、そのときの目標空気量ＫＬＴに見合った燃料を噴射することができる。ここで、燃料カットの実行条件が成立するスロットルバルブ開度は、スロットルバルブ１１２が全閉に近いときの開度であるが、クルーズ制御装置３００が算出する目標トルクＴＲＱ（目標空気量ＫＬＴ）に基づいて自動的にスロットルバルブ開度が制御されるため、そのような微小な開度においても精密な制御が可能となる。その結果、スロットルバルブの開度が０．９７７度以下となるに際して、燃料カットの実行に伴う急激なトルク変動が防止されるとともに、開度が０．９７７度以下の範囲までトルク制御を行うことのできる運転領域が拡大するようになる。
【００５１】
（２）クルーズ制御装置３００の算出する目標トルクの低下量が燃料カットの実行に伴うトルク低下量以上でないときに燃料カットの実行禁止信号ＦＣＦが出力される。その結果、クルーズ制御装置３００の算出する目標トルクに応じて、燃料カットの実行および禁止を適切に制御することができる。
【００５２】
（３）燃料カットの実行禁止中、スロットルバルブ１１２の開度ＴＡが小さくなったときには、スロットルバルブ１１２の開度が内燃機関１００の失火を抑制することのできる失火抑制空気量ＫＬＭに対応した下限値ＴＡＭでガードされるようになる。このため、燃料カットの実行条件が成立する微小なスロットルバルブ開度で燃料噴射を行うとき、すなわち内燃機関１００に失火が生じる可能性の高いときに、スロットルバルブ１１２の開度が上記下限値ＴＡＭでガードされるようになる。その結果、内燃機関１００の失火を抑制しつつ、広い運転領域までトルク制御を行うことができる。
【００５３】
（４）燃料カットの実行禁止中、スロットルバルブ１１２の開度が上記下限値ＴＡＭに設定されるとき、内燃機関１００の失火を抑制することのできる失火抑制空気量ＫＬＭと実際の空気量ＫＬとの比較に基づき同下限値ＴＡＭが補正される。これにより、吸入空気量をより正確に制御することが可能となる。その結果、より広い運転領域までトルク制御を行うことができる。
【００５４】
（５）内燃機関１００に失火が生じたとしても、排気触媒１２２の温度が過上昇することを防止することのできる所定時間ＴＥを超えたときには、燃料カットが実行されるようになる。その結果、燃料カットの実行条件が成立する微小なスロットルバルブ開度で燃料噴射を行うとき、すなわち内燃機関１００に失火が生じる可能性が高いときであっても、排気触媒１２２の劣化を抑制しつつ、トルク制御を極力継続することができる。
【００５５】
特に、上記下限値ＴＡＭの設定による内燃機関１００の失火の抑制度合いに応じて、上記所定時間ＴＥを調整するようにしている。このため、下限値ＴＡＭを内燃機関１００の失火をある程度許容する値に設定しつつ、これに応じて所定時間ＴＥを設定することにより、同下限値ＴＡＭをより小さく設定することができる。したがって、より小さなスロットルバルブ開度まで制御を行うことが可能となり、さらに広い運転領域までトルク制御を行うことができる。
【００５６】
（６）上記所定時間ＴＥは、排気触媒１２２の温度が過上昇することを抑制することができ且つ燃料カットの実行禁止要求が解除される可能性の高い時間、例えば２０〜３０秒間に設定される。すなわち、車両が急な降坂路に入って燃料カットの実行禁止要求が出力されたとしても、２０〜３０秒間経過すれば急な降坂路を通過することが多いため、それまでに燃料カットの実行禁止要求が解除される可能性が高くなる。このため、燃料カットの実行禁止中に燃料カットの実行禁止が解除されること極力回避することができる。
【００５７】
＜変更例＞
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した、例えば次のような形態として実施することもできる。
【００５８】
・上記実施形態では、実際の空気量ＫＬと失火抑制空気量ＫＬＭとが一致するようにスロットルバルブ開度を補正するに際して、スロットルバルブ１１２の下限値ＴＡＭを補正するようにした。これに対して、スロットルバルブ１１２の開度ＴＡを補正するようにしても同様の作用効果を奏することができる。
【００５９】
・上記実施形態では、機関制御装置２００とクルーズ制御装置３００とを別体で構成するようにしたが、これらを一体で構成するようにしてもよい。この場合も、内燃機関の制御装置にはクルーズ制御装置が含まれるものとする。
【００６０】
・上記実施形態では、クルーズ制御装置３００の算出する目標トルクの低下量が燃料カットの実行に伴うトルク低下量以上でないときに燃料カットの実行禁止信号ＦＣＦを出力するようにした。これに対して、目標トルクの低下量が燃料カットの実行に伴うトルクの低下量よりも小さいときに燃料カットの実行禁止信号ＦＣＦを出力するようにしてもよい。すなわち、クルーズ制御装置３００の算出する目標トルクＴＲＱ（目標空気量ＫＬＴ）が保持若しくは上昇するときには、通常燃料カットが実行されることはない。このため、燃料カットが実行される可能性のあるときのみ、燃料カットの実行禁止信号ＦＣＦを出力するようにしてもよい。
【００６１】
・上記実施形態では、吸入空気と燃料との重量比が理論空燃比となるようにスロットルバルブ１１２の開度ＴＡ及び燃料噴射量を制御するようにした。これに対して、例えば理論空燃比よりもリーンな空燃比となる燃焼や、理論空燃比よりもリッチな空燃比となる燃焼を行ってもよい。
【００６２】
・上記実施形態では、内燃機関の発生すべき目標トルクを算出してこの目標トルクが得られるように制御を行う、いわゆるトルクデマンドシステムに本発明を適用するようにしたが、目標速度と実際の速度との偏差に基づいて直接スロットルバルブの開度を調節する内燃機関の制御装置に本発明を適用することもできる。
【００６３】
・上記実施形態では、クルーズ制御装置３００からの要求に応じて燃料カットの実行を禁止するとともに、同クルーズ制御装置３００の算出する目標トルクＴＲＱ（目標空気量ＫＬＴ）に基づきスロットルバルブ１１２の開度ＴＡおよび燃料噴射量を制御するようにした。これに対して、各車輪の速度を監視して内燃機関の出力を自動的に制御するトラクションコントロール制御や、内燃機関の出力および各車輪に作用する制動力を制御して車両の安定性を向上させるＶＳＣ制御からの要求に基づいて、燃料カットの実行禁止およびスロットルバルブ開度の制御を行うこともできる。
【００６４】
要するに、車載内燃機関の運転状態を制御して車両の挙動を自動的に制御する挙動制御部を備え、この挙動制御部からの信号に基づいてスロットルバルブの開度および燃料噴射量を制御する内燃機関の制御装置であれば本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】内燃機関の制御装置の一実施形態について構成を示すブロック図。
【図２】内燃機関の制御について処理手順を示すフローチャート。
【図３】燃料カットの実行禁止要求の判定について処理手順を示すフローチャート。
【図４】機関回転速度と失火抑制空気量との関係を示すマップ。
【図５】失火抑制空気量と機関回転速度とスロットルバルブ開度の下限値との関係を示すマップ。
【図６】目標空気量と機関回転速度と目標スロットルバルブ開度との関係を示すマップ。
【図７】補正値の設定について処理手順を示すフローチャート。
【図８】車両の速度およびスロットルバルブ開度の変化態様を示すタイムチャート。
【符号の説明】
【００６６】
２…スロットルセンサ、４…エアフロメータ、６…回転速度センサ、８…速度センサ、１０…速度設定装置、１００…内燃機関、１１０…吸気管、１１２…スロットルバルブ、１１４…モータ、１２０…排気管、１２２…排気触媒、２００…機関制御装置、３００…クルーズ制御装置。
【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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