(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関に燃料噴射量を供給する燃料供給手段と、
前記内燃機関で要求される要求燃料噴射量を算出する要求燃料量演算手段と、
前記内燃機関の各種運転パラメータに応じて前記燃料供給手段にて現時点で供給可能な最大燃料噴射量を燃料噴射量制限値として算出する燃料制限値演算手段と、
前記要求燃料量演算手段で算出された前記要求燃料噴射量が前記燃料制限値演算手段で算出された前記燃料噴射量制限値を越えたときには、前記要求燃料噴射量が前記燃料噴射量制限値を下回るよう前記内燃機関に供給される空気量を制限制御する空気量制御手段とを具備し、
前記空気量制御手段は、前記要求燃料噴射量が前記燃料噴射量制限値を所定期間以上続けて越えたときには、前記内燃機関への空気量の制限制御を開始し、前記内燃機関への空気量の制限制御を実行、停止、そして、再度の実行と順次繰返す際の停止期間が所定期間より短いときには、前記要求燃料噴射量が前記燃料噴射量制限値を越えると直ちに前記制限制御を開始することを特徴とする内燃機関用制御装置。
【請求項２】
前記燃料制限値演算手段は、前記燃料噴射量制限値を少なくとも前記内燃機関の機関回転速度またはバッテリ電圧に基づき算出することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用制御装置。
【請求項３】
前記燃料噴射量制限値は、前記要求燃料噴射量との比較に際してヒステリシス特性を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関用制御装置。
【請求項４】
前記空気量制御手段は、前記内燃機関の吸気通路に配設されたスロットルバルブのスロットル開度を制御指令値に基づきアクチュエータを介して変更自在な電子スロットル制御機構であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用制御装置。
【請求項５】
前記空気量制御手段は、前記内燃機関の吸気バルブのリフト量を制御指令値に基づきアクチュエータを介して変更自在な可変バルブリフティング制御機構であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関から排出される排気ガスの空燃比（Ａ／Ｆ）を適切に維持する内燃機関用制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内燃機関に燃料噴射量を供給する燃料供給系における一構成要素として燃料ポンプが用いられている。燃料ポンプの燃料ポンプ吐出量〔ｌ／ｈ：リットル毎時〕は、図７に一般的な特性図を示すように、バッテリ電圧〔Ｖ：ボルト〕が高くなるほど多くなり、また、バッテリ電圧が同じであっても「丸黒塗」記号にて示す耐久前と、「四角黒塗」記号にて示す耐久後とでは機械的な劣化等によって低下することが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
図７の特性図によれば、この燃料ポンプの最低作動電圧は１１〔Ｖ〕であり、内燃機関の運転状態に応じて要求される最大要求燃料噴射量は約１５０〔ｌ／ｈ〕である。ここで、耐久前の燃料ポンプ吐出量では、バッテリ電圧が変動し最低作動電圧近くまで低くなったとしても、最大要求燃料噴射量と最低作動電圧とで囲まれた図７に示す「斜線領域」を越えている。このため、内燃機関に対して最大要求燃料噴射量を供給することができ、内燃機関から排出される排気ガスの空燃比を理論空燃比近傍にフィードバック制御することが可能である。
【０００４】
ところで、耐久後の燃料ポンプ吐出量は、バッテリ電圧が変動し約１１．８〔Ｖ〕以下と低くなると、図７に「二重斜線（網目）領域」にて示すように、最大要求燃料噴射量以下となっている。すると、この「二重斜線領域」では内燃機関に対して最大要求燃料噴射量を供給することができなくなり、即ち、燃料噴射量が不足となり、結果として、内燃機関から排出される排気ガスの空燃比がリーンになってしまうという不具合があった。
【０００５】
また、インジェクタ（燃料噴射弁）についても同様で、バッテリ電圧の変動や耐久劣化度合いによっては、最大要求燃料噴射量を供給することができなくなり、空燃比制御のための燃料噴射量が不足となるという不具合があった。
【０００６】
そこで、この発明はかかる不具合を解決するためになされたもので、内燃機関で要求される最大要求燃料噴射量が供給不能となったときにも、内燃機関から排出される排気ガスの空燃比を理論空燃比近傍にフィードバック制御可能であり、かつ最大要求燃料噴射量が供給可能なときには通常のフィードバック制御を実施可能な内燃機関用制御装置の提供を課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の内燃機関用制御装置によれば、燃料制限値演算手段にて内燃機関の各種運転パラメータに応じて現時点で燃料供給手段にて供給可能な最大燃料噴射量が燃料噴射量制限値として設定され、この燃料噴射量制限値を要求燃料量演算手段で算出された要求燃料噴射量が越えたときには、空気量制御手段によって要求燃料噴射量が燃料噴射量制限値を下回るよう内燃機関に供給される空気量が制限制御される。つまり、燃料供給系が能力不足になると内燃機関から排出される排気ガスの空燃比がリーンとなるため、この際には、要求燃料噴射量が燃料噴射量制限値を下回るよう内燃機関に供給される空気量が制限制御される。これにより、燃料供給系が能力不足となった際にも内燃機関から排出される排気ガスの空燃比が理論空燃比近傍に制御可能となる。
また、前記空気量制御手段は、要求燃料噴射量が燃料噴射量制限値を所定期間以上続けて越えたときには、内燃機関への空気量の制限制御を開始するものであるから、要求燃料噴射量が燃料噴射量制限値を確実に越えたときに始めて内燃機関への空気量の制限制御が実行されるため、この制御の信頼性が向上される。
そして、前記空気量制御手段では、内燃機関への空気量の制限制御が実行され、停止され、そして、再度の実行と順次繰返される際の停止期間が所定期間より短いとき、即ち、内燃機関への空気量の制限制御がつい最近実行されているときには、間違いなく燃料供給系が能力不足に陥っているとして、要求燃料噴射量が燃料噴射量制限値を越えると直ちに内燃機関への空気量の制限制御が開始され、これにより、内燃機関から排出される排気ガスの空燃比が理論空燃比から大きく逸脱することが抑制される。
【０００８】
請求項２の内燃機関用制御装置における燃料制限値演算手段では、燃料噴射量制限値が少なくとも内燃機関の機関回転速度またはバッテリ電圧に基づき算出される。つまり、現在の燃料供給系における能力は、バッテリ電圧等に基づき変動され、リーンに対する余裕度は機関回転速度によるため、これらのパラメータが考慮されることで適切な燃料噴射量制限値が算出される。
【０００９】
請求項３の内燃機関用制御装置では、燃料噴射量制限値が要求燃料噴射量との比較に際してヒステリシス特性を有しており、要求燃料噴射量が燃料噴射量制限値を越えるときと、要求燃料噴射量が燃料噴射量制限値以下となるときとでは、燃料噴射量制限値にヒステリシス分が考慮された大きさの違いがある。これにより、要求燃料噴射量が燃料噴射量制限値近傍で増減する際の制御の安定性が確保される。
【００１０】
請求項４の内燃機関用制御装置は、空気量制御手段を内燃機関の吸気通路に配設されたスロットルバルブのスロットル開度が制御指令値に基づきアクチュエータを介して変更自在な電子スロットル制御機構とするものである。このため、燃料供給系が能力不足となった際、電子スロットル制御機構によって内燃機関に供給される空気量が制限制御されることで、内燃機関から排出される排気ガスの空燃比を理論空燃比近傍に維持することが可能となる。
【００１１】
請求項５の内燃機関用制御装置は、空気量制御手段を内燃機関の吸気バルブに配設されそのリフト量が制御指令値に基づきアクチュエータを介して変更自在な可変バルブリフティング制御機構とするものである。このため、燃料供給系が能力不足となった際、可変バルブリフティング制御機構によって内燃機関に供給される空気量が制限制御されることで、内燃機関から排出される排気ガスの空燃比を理論空燃比近傍に維持することが可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。
【００１５】
図１は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関用制御装置が適用されたダブルオーバヘッドカム式内燃機関（エンジン）及びその周辺機器を示す概略構成図である。
【００１６】
図１において、複数のシリンダからなる内燃機関１には吸気通路２と排気通路３とが接続されている。吸気通路２には上流側のエアクリーナ４から導入された吸気量ＧＮを検出するエアフローメータ５、スロットルバルブ６、このスロットルバルブ６のスロットル開度ＴＡを検出するスロットル開度センサ７、インジェクタ（燃料噴射弁）８が配設されている。このスロットルバルブ６には、アクセルペダル（図示略）の踏込量等に基づきアクチュエータとしての電動モータ９の駆動によってそのスロットル開度を開閉自在な周知の電子スロットル機構が配設されている。
【００１７】
また、インジェクタ８には燃料供給系として燃料タンク１１内の燃料ポンプ１２が接続されている。この燃料ポンプ１２によって燃料がインジェクタ８に圧送される。このインジェクタ８における燃圧（燃料の圧力）ＦＰは、インジェクタ８近傍に配設された燃圧センサ１３によって検出される。また、車載バッテリ（図示略）からのバッテリ電圧は、後述のＥＣＵ３０の入出力回路３５内に組込まれたＡ／Ｄ変換器（図示略）によって計測される。
【００１８】
そして、排気通路３には内燃機関１から排出される排気ガスの空燃比に応じたリニアな空燃比信号ＶＯＸ１を出力する空燃比センサ１５、三元触媒１６、その下流側には三元触媒１６を通過した排気ガスの酸素濃度が理論空燃比に対してリッチ側またはリーン側にあるかに応じた電圧信号ＶＯＸ２を出力する酸素（Ｏ２）センサ１７が配設されている。この三元触媒１２には白金やロジウム等の触媒成分とセリウムやランタン等の添加物が担持され、排気ガスが活性化された三元触媒１６を通過することでその中の有害成分であるＣＯ（一酸化炭素）、ＨＣ（炭化水素）、ＮＯx （窒素酸化物）等が浄化される。
【００１９】
また、内燃機関１のクランクシャフト２１にはクランク角信号θ1 を出力するクランクポジションセンサ２２が配設されている。そして、内燃機関１の吸気バルブ２３のカムシャフト２４には周知の油圧駆動式の可変バルブリフティング制御機構（Variable Valve Lifting control mechanism：以下、『ＶＶＬ』と記す）２５が接続されている。このＶＶＬ２５はその作動油の油圧を調整制御するアクチュエータとして油圧制御バルブ（Oil-flow Control Valve：以下、『ＯＣＶ』と記す）２７によって内燃機関１のカムシャフト２４を吸気バルブ２３の軸方向に駆動させ、吸気バルブ２３のリフト量を変更することで、その開閉タイミング及び吸気量を制御する。なお、本実施例では内燃機関１の排気バルブ２８のカムシャフト２９にはＶＶＬは接続されていない。また、クランクシャフト２１とカムシャフト２４，２９との間の駆動力伝達系、ＯＣＶ２７に内燃機関１から作動油を圧送するオイルポンプやその油路は省略されている。
【００２０】
エアフローメータ５からの吸気量信号ＧＮ、スロットル開度センサ７からのスロットル開度信号ＴＡ、燃圧センサ１３からの燃圧信号ＦＰ、電圧センサ１４からのバッテリ電圧ＶＢ、空燃比センサ１５からの空燃比信号ＶＯＸ１、酸素センサ１７からの電圧信号ＶＯＸ２、クランクポジションセンサ２１からのクランク角信号θ1 等の各種センサ信号がＥＣＵ（Electronic Control Unit:電子制御ユニット）３０に入力されている。
【００２１】
ＥＣＵ３０は、周知の各種演算処理を実行する中央処理装置としてのＣＰＵ３１、制御プログラムや制御マップ等を格納したＲＯＭ３２、各種データを格納するＲＡＭ３３、Ｂ／Ｕ（バックアップ）ＲＡＭ３４等を中心に論理演算回路として構成され、各種センサからの検出信号を入力すると共に各種アクチュエータに制御信号を出力する入出力回路３５等に対しバス３６を介して接続されている。
【００２２】
ＥＣＵ３０にてクランクポジションセンサ２２からのクランク角信号θ1 に基づき機関回転速度ＮＥ、ＯＣＶ２７に対する制御Ｄuty ＤＶ等が算出される。また、ＥＣＵ３０には空燃比センサ１５からの空燃比信号ＶＯＸ１が入力され、排気ガスの空燃比が検出され混合気のリッチ／リーン判定が実行される。そして、ＥＣＵ３０にてリッチからリーンに反転したとき及びリーンからリッチに反転したときは燃料噴射量ＴＡＵを増減すべく、空燃比フィードバック補正係数であるＦＡＦ値を階段状に大きく変化（スキップ）させると共に、リッチまたはリーンのときにはＦＡＦ値を徐々に増減させる周知の空燃比フィードバック制御が実行される。
【００２３】
また、ＥＣＵ３０では機関回転速度ＮＥと吸気量ＧＮにより基本燃料噴射量が求められ、この基本燃料噴射量に対しＦＡＦ値等による補正を行って最終燃料噴射量ＴＡＵが求められ、インジェクタ８にて所定の噴射タイミングでの燃料噴射が実行される。そして、ＥＣＵ３０にて燃圧センサ１３によって検出された燃圧ＦＰ等に基づき燃料ポンプ１２からの燃料ポンプ吐出量が制御される。
【００２４】
次に、本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関用制御装置で使用されているＥＣＵ３０内のＣＰＵ３１におけるスロットル制御の処理手順を示す図２のフローチャートに基づき、図３及び前述の図７を参照して説明する。ここで、図３は図２の処理に対応する各種制御量等の遷移状態を示すタイムチャートである。なお、このスロットル制御ルーチンは所定時間毎にＣＰＵ３１にて繰返し実行される。
【００２５】
図２において、まず、ステップＳ１０１で、燃料噴射量制限値が算出される。この燃料噴射量制限値は、図７に示すように、燃料ポンプ（図示略）の耐久後における燃料ポンプ吐出量〔ｌ／ｈ〕と、内燃機関１の運転状態に応じた最大要求燃料噴射量〔ｌ／ｈ〕と、このときのバッテリ電圧〔Ｖ〕とに基づき算出され、図７に示す「斜線領域」内の燃料ポンプ吐出量の上限値として表わされる。更に、この燃料噴射量制限値は内燃機関１の機関回転速度により増減される。つまり、リーン余裕の大きな低回転速度域では、燃料噴射量制限値が大きくされ、リーン余裕の小さな高回転速度域では、燃料噴射量制限値が小さくされる。
【００２６】
次にステップＳ１０２に移行して、このときの内燃機関１の運転状態に応じた要求燃料噴射量がステップＳ１０１で算出された燃料噴射量制限値を越えているかが判定される。ステップＳ１０２の判定条件が成立、即ち、要求燃料噴射量が燃料噴射量制限値を越え多いとき（図３の時刻ｔ0 、時刻ｔ3 ）にはステップＳ１０３に移行し、ディレイカウンタがインクリメントされる。なお、ディレイカウンタはインクリメント開始されたのち途中でリセットされない限り、後述の所定値αを越え所定値（車両の特性に適合させ予め設定された最大値）まで本ルーチン実行毎にインクリメントされる。
【００２７】
次にステップＳ１０４に移行して、ディレイカウンタが所定値αを越えているかが判定される。ステップＳ１０４の判定条件が成立、即ち、ディレイカウンタが所定値αを越え大きいときにはステップＳ１０５に移行し、出力制限実行フラグが「ＯＮ（オン）」とされる（図３の時刻ｔ1 ）。なお、この出力制限実行フラグは初期設定で「ＯＦＦ（オフ）」とされている。次にステップＳ１０６に移行して、ステップＳ１０５で出力制限実行フラグが「ＯＮ」とされているため、内燃機関１に対する出力制限としてスロットル閉制御処理が実行される。
【００２８】
このスロットル閉制御では、要求燃料噴射量がステップＳ１０１で算出された燃料噴射量制限値を越え、即ち、燃料供給系における能力を越えているため要求燃料噴射量が燃料噴射量制限値を下回るよう、周知の電子スロットル機構におけるスロットルバルブ６のスロットル開度ＴＡが電動モータ９にて閉側に制御され、内燃機関１に供給される空気量が制限制御される。これにより、排気ガスの空燃比が、三元触媒１６でＣＯ、ＨＣ、ＮＯx の３成分が同時に高い浄化率の得られる理論空燃比前後の狭い「空燃比ウインド」と称する領域内に入るよう制御可能となる。次にステップＳ１０７に移行して、ディレイキャンセルカウンタが「初期値（車両の特性に適合させ予め設定された最大値）」にセットされ（図３の時刻ｔ1 〜時刻ｔ2 ）、本ルーチンを終了する。
【００２９】
一方、ステップＳ１０４の判定条件が成立せず、即ち、ディレイカウンタが所定値α以下と小さいときにはステップＳ１０８に移行し、ディレイキャンセルカウンタが「０（零）」より大きいかが判定される。ステップＳ１０８の判定条件が成立、即ち、ディレイキャンセルカウンタが「０」以外の値であるときには、この判定時刻のほぼ直前にて一旦、スロットル閉制御処理が実行されており、今回はディレイ時間を設ける必要がないとして直ちに上述のステップＳ１０５に移行し、出力制限実行フラグが「ＯＮ」とされる（図３の時刻ｔ3 ）。そして、ステップＳ１０６で、同様に、スロットル閉制御処理が実行されたのちステップＳ１０７で、ディレイキャンセルカウンタが「初期値」にセットされ（図３の時刻ｔ3 以降）、本ルーチンを終了する。
【００３０】
一方、ステップＳ１０２の判定条件が成立せず、即ち、要求燃料噴射量が燃料噴射量制限値以下と少ないときにはステップＳ１０９に移行する。ステップＳ１０９では、出力制限実行フラグが「ＯＮ」、かつ要求燃料噴射量がステップＳ１０１で算出された燃料噴射量制限値からヒステリシス特性を備えるためヒステリシス分として設定されている所定値ΔＨを減算した値を越え多いかが判定される。ステップＳ１０９の判定条件が成立するときには上述のステップＳ１０３に移行し、以下、同様の処理が実行される。
【００３１】
一方、ステップＳ１０９の判定条件が成立せず、即ち、出力制限実行フラグが「ＯＦＦ」、または要求燃料噴射量が燃料噴射量制限値から所定値を減算した値以下と少ないときにはステップＳ１１０に移行する。ステップＳ１１０では、ディレイカウンタが「０」にリセットされたのちステップＳ１１１に移行し、出力制限実行フラグが「ＯＦＦ」にセットされる（図３の時刻ｔ2 〜時刻ｔ3 ）。次にステップＳ１１２に移行して、スロットル通常制御処理が実行される。
【００３２】
このスロットル通常制御では、要求燃料噴射量がステップＳ１０１で算出された燃料噴射量制限値を下回っており、電子スロットル機構におけるスロットルバルブ６のスロットル開度ＴＡがＥＣＵ３０からの指令値であるドライバ要求スロットル開度に追従するよう電動モータ９にて制御される。これにより、排気ガスの空燃比が理論空燃比前後の「空燃比ウインド」領域内に入るよう制御される。次にステップＳ１１３に移行して、ディレイキャンセルカウンタがデクリメントされ（図３の時刻ｔ2 〜時刻ｔ3 ）、本ルーチンを終了する。なお、ディレイキャンセルカウンタは「０」より小さくならないようガードされている。
【００３３】
一方、ステップＳ１０８の判定条件が成立せず、即ち、ディレイキャンセルカウンタが「０」であるとき（図３の時刻ｔ0 〜時刻ｔ1 ）には、上述のステップＳ１１１に移行し、以下、同様の処理が実行される。
【００３４】
次に、本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関用制御装置で使用されているＥＣＵ３０内のＣＰＵ３１におけるスロットル制御の処理手順の第１の変形例を示す図４のフローチャートに基づいて説明する。なお、このスロットル制御ルーチンは所定時間毎にＣＰＵ３１にて繰返し実行される。ここで、上述の実施例におけるスロットル制御ルーチンと同様の処理については、その対応するステップ番号を記載し、その詳細な説明を省略する。
【００３５】
図４において、ステップＳ２０１〜ステップＳ２０６については、上述の実施例におけるステップＳ１０１〜ステップＳ１０６にそれぞれ対応している。また、ステップＳ２０７〜ステップＳ２１０については、上述の実施例におけるステップＳ１０９〜ステップＳ１１２にそれぞれ対応している。
【００３６】
つまり、この第１の変形例では、上述の実施例における燃料噴射量制限値に対するヒステリシス分としての所定値ΔＨが考慮され、かつ、ディレイカウンタが用いられているが、ディレイキャンセルカウンタを用いることなく簡略化されている。このため、上述の実施例におけるスロットル制御ルーチンとの相違点としては、スロットル通常制御処理からスロットル閉制御処理に移行する際に、ディレイカウンタが所定値αを越え大きくなるまでのディレイ時間が常に設定されることである。
【００３７】
次に、本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関用制御装置で使用されているＥＣＵ３０内のＣＰＵ３１におけるスロットル制御の処理手順の第２の変形例を示す図５のフローチャートに基づいて説明する。なお、このスロットル制御ルーチンは所定時間毎にＣＰＵ３１にて繰返し実行される。ここで、上述の実施例におけるスロットル制御ルーチンと同様の処理については、その対応するステップ番号を記載し、その詳細な説明を省略する。
【００３８】
図５において、ステップＳ３０１〜ステップＳ３０４については、上述の実施例におけるステップＳ１０１、ステップＳ１０２、ステップＳ１０５、ステップＳ１０６にそれぞれ対応している。また、ステップＳ３０５〜ステップＳ３０７については、上述の実施例におけるステップＳ１０９、ステップＳ１１１、ステップＳ１１２にそれぞれ対応している。
【００３９】
つまり、この第２の変形例では、上述の実施例における燃料噴射量制限値に対するヒステリシス分としての所定値ΔＨが考慮されているが、ディレイカウンタ及びディレイキャンセルカウンタを用いることなく簡略化されている。このため、上述の実施例におけるスロットル制御ルーチンとの相違点としては、要求燃料噴射量が燃料噴射量制限値を越えると直ちにスロットル通常制御処理からスロットル閉制御処理に移行され、こののち、要求燃料噴射量が燃料噴射量制限値からヒステリシス分を減算した値以下となるとスロットル閉制御処理からスロットル通常制御処理に戻されることである。
【００４０】
次に、本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関用制御装置で使用されているＥＣＵ３０内のＣＰＵ３１におけるスロットル制御の処理手順の第３の変形例を示す図６のフローチャートに基づいて説明する。なお、このスロットル制御ルーチンは所定時間毎にＣＰＵ３１にて繰返し実行される。
【００４１】
図６において、ステップＳ４０１〜ステップＳ４０３については、上述の実施例におけるステップＳ１０１、ステップＳ１０２、ステップＳ１０６にそれぞれ対応している。また、ステップＳ４０４については、上述の実施例におけるステップＳ１１２に対応している。
【００４２】
つまり、この第３の変形例では、上述の実施例における燃料噴射量制限値に対するヒステリシス分が考慮されておらず、かつディレイカウンタ及びディレイキャンセルカウンタを用いることなく簡略化されている。更に、燃料噴射量制限値に対するヒステリシス分が考慮されていない。このため、上述の実施例におけるスロットル制御ルーチンとの相違点としては、要求燃料噴射量が燃料噴射量制限値を越えると直ちにスロットル通常制御処理からスロットル閉制御処理に移行され、こののち、要求燃料噴射量が燃料噴射量制限値以下となると直ちにスロットル閉制御処理からスロットル通常制御処理に戻されることである。
【００４３】
このように、上記実施例及び第１の変形例乃至第３の変形例の内燃機関用制御装置は、内燃機関１に燃料噴射量を供給するインジェクタ８、燃料ポンプ１２、ＥＣＵ３０等にて達成される燃料供給手段と、内燃機関１で要求される要求燃料噴射量を算出するＥＣＵ３０にて達成される要求燃料量演算手段と、内燃機関１の各種運転パラメータに応じて前記燃料供給手段にて現時点で供給可能な最大燃料噴射量を燃料噴射量制限値として算出するＥＣＵ３０にて達成される燃料制限値演算手段と、前記要求燃料量演算手段で算出された要求燃料噴射量が前記燃料制限値演算手段で算出された燃料噴射量制限値を越えたときには、要求燃料噴射量が燃料噴射量制限値を下回るよう内燃機関１に供給される空気量を制限制御するＥＣＵ３０等にて達成される空気量制御手段とを具備するものである。
【００４４】
つまり、内燃機関１の各種運転パラメータに応じて現時点で供給可能な最大燃料噴射量が燃料噴射量制限値として設定され、この燃料噴射量制限値を要求燃料噴射量が越えると燃料供給系の能力不足によって内燃機関１から排出される排気ガスの空燃比がリーンとなる。したがって、この際には、要求燃料噴射量が燃料噴射量制限値を下回るよう内燃機関１に供給される空気量が制限制御される。これにより、燃料供給系が能力不足となった際にも内燃機関１から排出される排気ガスの空燃比を理論空燃比近傍に制御することが可能となる。
【００４５】
また、上記実施例及び第１の変形例乃至第３の変形例の内燃機関用制御装置のＥＣＵ３０にて達成される燃料制限値演算手段は、燃料噴射量制限値をバッテリ電圧ＶＢに基づき算出するものである。つまり、図７に示すように、燃料ポンプ１２の燃料ポンプ吐出量はバッテリ電圧をパラメータとして変動している。このため、現在のバッテリ電圧が考慮されることで適切な燃料噴射量制限値を求めることができる。
【００４６】
そして、上記実施例、第１の変形例及び第２の変形例の内燃機関用制御装置は、燃料噴射量制限値が要求燃料噴射量との比較に際してヒステリシス特性を有している。つまり、図３に示すように、要求燃料噴射量が燃料噴射量制限値を越えてスロットル通常制御処理からスロットル閉制御処理に移行するときと、要求燃料噴射量が燃料噴射量制限値以下となりスロットル閉制御処理からスロットル通常制御処理に戻るときにはヒステリシス分として所定値ΔＨが設けられている。これにより、要求燃料噴射量が燃料噴射量制限値近傍で増減する際の制御の安定性を確保することができる。
【００４７】
更に、上記実施例及び第１の変形例乃至第３の変形例の内燃機関用制御装置の空気量制御手段は、内燃機関１の吸気通路２に配設されたスロットルバルブ６のスロットル開度ＴＡをＥＣＵ３０からの制御指令値に基づき電動モータ９を介して変更自在な電子スロットル制御機構とするものである。このため、電子スロットル制御機構を搭載している内燃機関１にあっては、何ら追加構成等を考慮することなく、燃料供給系が能力不足となった際には、図３にドライバ要求スロットル開度に対して実スロットル開度として示すように、内燃機関１への空気量の制限制御が実行されることで、内燃機関１から排出される排気ガスの空燃比を理論空燃比近傍に維持することができる。
【００４８】
加えて、上記実施例及び第１の変形例の内燃機関用制御装置の空気量制御手段は、要求燃料噴射量が燃料噴射量制限値を所定期間以上続けて越えたときには、内燃機関１への空気量の制限制御を開始するものである。つまり、図３の時刻ｔ1 に示すように、ディレイカウンタが所定値αを越えたときには、内燃機関１への空気量の制限制御としてＥＣＵ３０にてスロットル閉制御処理が開始される。これにより、要求燃料噴射量が燃料噴射量制限値を確実に越えたときに始めて内燃機関１への空気量の制限制御されることとなり、スロットル通常制御処理からスロットル閉制御処理への移行する際の信頼性を向上することができる。
【００４９】
また、上記実施例の内燃機関用制御装置の空気量制御手段は、内燃機関１への空気量の制限制御を実行、停止、そして、再度の実行と順次繰返す際の停止期間が所定期間より短いときには、要求燃料噴射量が燃料噴射量制限値を越えると直ちに制限制御を開始するものである。つまり、停止期間が図３の時刻ｔ2 〜時刻ｔ3 であり、ディレイキャンセルカウンタが「初期値（車両の特性に適合させ予め設定された最大値）」にセットされたのちデクリメントされて「０」となるまでの所定期間より短いときには、図３の時刻ｔ3 に示すように、要求燃料噴射量が燃料噴射量制限値を越えるとＥＣＵ３０によるスロットル通常制御処理から直ちに、スロットル閉制御処理とされ内燃機関１に供給される空気量の制限制御が開始される。このため、内燃機関１への空気量の制限制御がつい最近実行されたようなときには、燃料供給系が能力不足に陥っているとして、要求燃料噴射量が燃料噴射量制限値を越えるような状況になると直ちに、内燃機関１への空気量の制限制御に移行される。これにより、内燃機関１から排出される排気ガスの空燃比が理論空燃比から大きく逸脱することを抑制することができる。
【００５０】
ところで、上記実施例及び第１の変形例乃至第３の変形例では、空気量制御手段を達成するため内燃機関に供給される空気量を制限制御するスロットル閉制御処理が実行されており、このスロットル閉制御処理では電子スロットル制御機構が用いられているが、本発明を実施する場合には、これに限定されるものではなく、ＶＶＬ（可変バルブリフティング制御機構）２５を用いたり、また、両者を併用することで同様に、内燃機関に供給される空気量を制限制御することができ、内燃機関１から排出される排気ガスの空燃比を理論空燃比近傍に維持することができる。
【００５１】
また、上記実施例及び第１の変形例乃至第３の変形例では、内燃機関の各種運転パラメータとしてバッテリ電圧に基づき燃料噴射量制限値を算出しているが、本発明を実施する場合には、これに限定されるものではなく、例えば、そのときの燃料供給系における燃料ポンプの劣化度合い、使用燃料の燃料性状等を考慮して求めれば、より実用的なシステムを構築することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関用制御装置が適用された内燃機関及びその周辺機器を示す概略構成図である。
【図２】  図２は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関用制御装置で使用されているＥＣＵにおけるスロットル制御の処理手順を示すフローチャートである。
【図３】  図３は図２の処理に対応する各種制御量等の遷移状態を示すタイムチャートである。
【図４】  図４は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関用制御装置で使用されているＥＣＵにおけるスロットル制御の処理手順の第１の変形例を示すフローチャートである。
【図５】  図５は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関用制御装置で使用されているＥＣＵにおけるスロットル制御の処理手順の第２の変形例を示すフローチャートである。
【図６】  図６は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関用制御装置で使用されているＥＣＵにおけるスロットル制御の処理手順の第３の変形例を示すフローチャートである。
【図７】  図７は一般的な内燃機関の燃料供給系における燃料ポンプの燃料ポンプ吐出量をバッテリ電圧をパラメータとして耐久前及び耐久後にて示す特性図である。
【符号の説明】
１  内燃機関
２  吸気通路
６  スロットルバルブ
８  インジェクタ（燃料噴射弁）
９  電動モータ（アクチュエータ）
１２  燃料ポンプ
１３  燃圧センサ
２３  吸気バルブ
２５  ＶＶＬ（可変バルブリフティング制御機構）
３０  ＥＣＵ（電子制御ユニット）
【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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