JP2005337201A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料圧力が機関運転状態に応じた要求燃料圧力よりも高い場合に、混合気の空燃比がリッチになってエミッションが悪化するのを抑制する。
【解決手段】エンジン１１は、燃焼室１７への吸入空気の流量を調整するスロットルバルブ１８と、通電により開弁し、かつ高圧燃料ポンプ３７から圧送された燃料を燃焼室１７に噴射供給して混合気を形成する電磁式燃料噴射弁３３とを備える。電子制御装置６１は、エンジン１１の運転状態に応じた要求燃料噴射量に対応する燃料噴射弁３３の要求通電時間が、その燃料噴射弁３３の動作を保証する最小通電時間よりも低くなるのを制限する。高圧燃料ポンプ３７から燃料噴射弁３３への燃料圧力がエンジン１１の運転状態に応じた要求燃料圧力よりも高い状態で上記要求通電時間の制限が行われるときに、その制限に伴い生ずる燃料噴射量の増量に応じて、スロットルバルブ１８を開き側に駆動して吸入空気量を増量させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電磁式燃料噴射弁を開弁させることにより、燃料ポンプから圧送された燃料を燃焼室に噴射供給するようにした内燃機関に適用される制御装置に関するものである。

一般的な筒内噴射内燃機関では機関運転状態に応じた要求燃料噴射量が算出される。一方で、燃料ポンプから燃料が電磁式燃料噴射弁に圧送される。そして、上記要求燃料噴射量に対応する要求通電時間にわたって通電が行われて燃料噴射弁が開弁される。この開弁に伴い、燃料が内燃機関の燃焼室へ噴射供給され、吸気通路を通じて燃焼室に吸入される空気と混ざり合って混合気となる。こうした内燃機関では、吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射式内燃機関よりも高い圧力の燃料が燃料ポンプから燃料噴射弁に圧送されて、その燃料噴射弁から燃焼室に噴射される。このように高圧の燃料を噴射するのは、燃料の分散性を向上させるためである。

また、燃料の噴射圧は機関運転状態に応じて可変制御される。この制御に際しては、燃料ポンプに要求される要求燃料圧力が機関運転状態に基づいて算出される。そして、実際の燃料圧力が要求燃料圧力に一致するように燃料ポンプが制御される。

ところで、燃料噴射弁には、個々の噴射特性として精度の高い噴射性能を保証する最小通電時間が存在し、その特性が燃料噴射の制御精度に大きな影響を及ぼす。すなわち、燃料噴射弁の要求通電時間が最小通電時間よりも長い領域では、要求通電時間と燃料噴射量とが比例関係を維持し高い制御精度が得られる。しかし、要求通電時間が最小通電時間よりも短くなる領域では、燃料噴射弁におけるコイルや磁気回路の製造ばらつき等により燃料噴射量のばらつきを招く。

これに対しては、要求通電時間が最小通電時間以下である領域では、要求通電時間を最小通電時間に制限することが行われている（例えば、特許文献１参照）。この制限により、燃料噴射弁は常に最小通電時間以上の通電時間にて駆動されることとなり、燃料噴射弁の噴射特性のばらつきに起因する制御精度の低下が解消される。
特開平８−１６５９７２号公報

ところが、実際の燃料圧力が要求燃料圧力よりも高い場合、燃料噴射弁の要求通電時間が最小通電時間以下である領域では、機関運転状態に応じた要求燃料噴射量よりも多くの燃料が燃焼室に噴射供給され、このことが次に示す新たな問題を引き起こす。

すなわち、燃料圧力を低下させるような機関運転状態の変化が上記内燃機関で起こったとき、要求燃料圧力については、その機関運転状態の変化に応じて瞬時に低下する。しかし、実際の燃料圧力は急には要求燃料圧力まで下がらない。これは、実際の燃料圧力は燃料の噴射によって下がるためである。従って、要求燃料圧力が低い値に切り替わってから実際の燃料圧力が切替え後の要求燃料圧力に一致するまでの期間は、実際の燃料圧力が要求燃料圧力よりも高い状態となる。その結果、この期間は意図しているよりも多くの燃料が噴射されてしまい、空燃比が理論空燃比よりも濃い状態（リッチ）となり、エミッションの悪化を招くおそれがある。

この不具合については、燃料噴射弁の要求通電時間が短くされることである程度対処可能である。しかし、この効果は、要求通電時間が最小通電時間よりも長い領域でしか得られない。要求通電時間が最小通電時間以下である領域では、その最小通電時間に制限されるため、このように制限された領域では上記空燃比がリッチになる不具合を解消することが困難である。なお、上記特許文献１は、最小通電時間に制限された領域での出力特性を適正にしようとするものであり、上記問題について対策を講じたものではないため、上記と同様の問題が起こる。

本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、燃料圧力が機関運転状態に応じた要求燃料圧力よりも高い場合に、混合気の空燃比がリッチになってエミッションが悪化するのを抑制する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。

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に記載の発明では、燃焼室への吸入空気の流量を調整する吸入空気量調整手段と、通電により開弁し、かつ燃料ポンプから圧送された燃料を、前記吸入空気の流入した前記燃焼室に噴射供給して混合気を形成する電磁式燃料噴射弁とを備える内燃機関に用いられ、機関運転状態に応じた要求燃料噴射量に対応する前記燃料噴射弁の要求通電時間が、同燃料噴射弁の動作を保証する最小通電時間よりも低くなるのを制限する通電時間制限手段を備える内燃機関の制御装置において、前記燃料ポンプから前記燃料噴射弁への燃料圧力が機関運転状態に応じた要求燃料圧力よりも高い状態で前記通電時間制限手段による制限が行われるときに、その制限に伴い生ずる燃料噴射量の増量に応じて、前記吸入空気量調整手段による吸入空気量を増量させる空気量増量手段を備えている。

上記の構成によれば、内燃機関では吸入空気の流量が吸入空気量調整手段によって調整される。また、通電により電磁式燃料噴射弁が開弁されると、その開弁に伴い、燃料ポンプから圧送された燃料が燃焼室に噴射供給される。この燃料と前記吸入空気とが混ざり合って混合気が形成される。

ところで、こうした内燃機関の運転状態が変化して、燃料ポンプに要求される要求燃料圧力が低下した場合、実際の燃料圧力は急激には低下しない。そのため、要求燃料圧力が低下してから実際の燃料圧力が要求燃料圧力に一致するまでの期間は、実際の燃料圧力が要求燃料圧力よりも高い状態となり、意図しているよりも多くの燃料が噴射されて空燃比がリッチになるおそれがある。

これに対しては、燃料噴射量が減少されることである程度の対処が可能である。しかし、燃料噴射弁の要求通電時間が、その燃料噴射弁の動作を保証する最小通電時間以下となった場合には、通電時間制限手段により要求通電時間が最小通電時間に制限される。このように制限された領域では、上記空燃比がリッチになる不具合を解消することが困難である。

この点、請求項１に記載の発明では、前記のように実際の燃料圧力が機関運転状態に応じた要求燃料圧力よりも高い状態で要求通電時間が制限されるときには、空気量増量手段によって吸入空気量調整手段が制御され、上記要求通電時間の制限に伴い増加する燃料噴射量に応じて吸入空気量が増量される。この吸入空気の増量により混合気の空燃比が希薄となる。その結果、増量が行われない場合に比べて空燃比のリッチの度合いが小さくなり、エミッションの悪化が抑制される。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、前記吸入空気量調整手段は吸気通路に設けられ、かつスロットル開度を変化させることにより前記吸入空気量を調整するスロットルバルブを含み、前記空気量増量手段は、前記通電時間制限手段による制限が行われるときの前記混合気の空燃比を基準とし、これよりも希薄側の所定空燃比を実現すべく前記スロットルバルブに要求される要求スロットル開度を最小スロットル開度とするとともに、そのときの要求スロットル開度が前記最小スロットル開度よりも閉じ側の値になるのを制限することにより、前記吸入空気量を増量させるものであるとする。

また、請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の発明において、前記空気量増量手段における前記所定空燃比は理論空燃比であるとする。
上記請求項２に記載の発明によれば、吸入空気量の増量に際し、実際の燃料圧力が機関運転状態に応じた要求燃料圧力よりも高い状態で要求通電時間が制限されるときの混合気の空燃比が基準とされる。この基準よりも希薄側の所定空燃比を実現するための要求スロットル開度が最小スロットル開度とされる。この所定空燃比としては、例えば、請求項３に記載の発明によるように理論空燃比としてもよい。そして、そのときの要求スロットル開度が最小スロットル開度よりも閉じ側の値であると、要求スロットル開度が最小スロットル開度に制限される。このように要求スロットル開度が制限された状態では、要求スロットル開度は制限されない場合よりも開き側の値となり、スロットルバルブが開き側に駆動され、燃焼室への吸入空気の流量が増量される。従って、この増量によって混合気の空燃比が希薄となり、上記請求項１に記載の発明の効果が確実なものとなる。

請求項４に記載の発明では、請求項２又は３に記載の発明において、前記空気量増量手段は、前記要求燃料圧力及び前記最小通電時間に基づき要求燃料噴射量を求め、同要求燃料噴射量の燃料が含まれる混合気を前記所定空燃比とするための吸入空気量を要求空気量として算出するとともに、同要求空気量を前記燃焼室に吸入させるべく前記スロットルバルブに要求される要求スロットル開度を前記最小スロットル開度として算出するものであるとする。

上記の構成によれば、空気量増量手段では、燃料圧力と最小通電時間とに基づいて要求燃料噴射量が求められる。この量の燃料が含まれる混合気を所定空燃比とするための吸入空気量が要求空気量として算出される。そして、この要求空気量を燃焼室に吸入させるためにスロットルバルブに要求される要求スロットル開度が算出される。そのため、算出した要求スロットル開度を最小スロットル開度とすることで、上記要求スロットル開度の制限に用いられる最小スロットル開度を確実に算出することができる。

＜第１実施形態＞
以下、本発明を具体化した第１実施形態について、図１〜図４を参照して説明する。
図１に示すように、車両には、内燃機関としてガソリンエンジン（以下、単にエンジンという）１１が搭載されている。エンジン１１は、複数の気筒（シリンダ）１２を有するシリンダブロック１３を備えている。各シリンダ１２内にはピストン１４が往復動可能に収容されている。各ピストン１４は、コネクティングロッド１５を介し、エンジン１１の出力軸であるクランクシャフト１６に連結されている。各ピストン１４の往復運動は、コネクティングロッド１５によって回転運動に変換された後、クランクシャフト１６に伝達される。

シリンダ１２毎の燃焼室１７には、吸入空気量調整手段としてのスロットルバルブ１８、サージタンク１９、吸気マニホルド２１等を有する吸気通路２２が接続されている。エンジン１１の外部の空気は、吸気通路２２の各部を順に通過して燃焼室１７に取り込まれる。スロットルバルブ１８は、吸気通路２２のサージタンク１９よりも上流に回動可能に設けられており、ステップモータ等のアクチュエータ２３によって駆動される。アクチュエータ２３は、運転者によるアクセルペダル２４の踏込み操作等に応じて作動し、スロットルバルブ１８を回動させる。吸気通路２２を流れる吸入空気量は、スロットルバルブ１８の回動角度（スロットル開度）に応じて変化する。

また、燃焼室１７には、排気マニホルド２５、触媒コンバータ２６等を有する排気通路２７が接続されている。燃焼室１７で生じた燃焼ガス（排気）は、排気通路２７の各部を順に通ってエンジン１１の外部へ排出される。

エンジン１１には、吸気通路２２及び燃焼室１７間を開閉する吸気バルブ２８と、排気通路２７及び燃焼室１７間を開閉する排気バルブ２９とがシリンダ１２毎に往復動可能に設けられている。各吸気バルブ２８は、クランクシャフト１６に連動して回転する吸気カムシャフト３１等によって駆動される。また、各排気バルブ２９は、クランクシャフト１６に連動して回転する排気カムシャフト３２等によって駆動される。

エンジン１１には、電磁式の燃料噴射弁３３が各シリンダ１２に対応して取付けられている。各燃料噴射弁３３は共通のデリバリパイプ３４に接続されており、同デリバリパイプ３４内の燃料が各燃料噴射弁３３に分配供給される。

車両には、デリバリパイプ３４を通じて各燃料噴射弁３３に燃料を供給するための燃料供給装置３５が設けられている。燃料供給装置３５は、低圧燃料ポンプ３６及び高圧燃料ポンプ３７を備えている。低圧燃料ポンプ３６は電動モータ（図示略）によって駆動され、燃料タンク３８内の燃料を、フィルタ３９を通じて吸引し吐出する。この吐出された燃料は高圧燃料ポンプ３７へ圧送される。

高圧燃料ポンプ３７内では、プランジャ（図示略）がエンジン１１によって往復動されて、燃料が吸入及び加圧される。また、電磁弁（図示略）が加圧行程中の最適なタイミングで閉じられることにより、必要な燃料が吐出されて上記デリバリパイプ３４へ圧送される。燃料の吐出量の調整は、電磁弁の閉弁時期を制御することによって行われる。

なお、図１中の４１は、低圧燃料ポンプ３６から吐出された燃料の圧力が所定値以上になると開弁して、その燃料を燃料タンク３８に戻すための圧力調節弁である。
そして、前記のようにして燃料が供給された各燃料噴射弁３３に対する通電を制御してこれらを開閉させることにより、燃料噴射弁３３から高圧の燃料が各燃焼室１７へ噴射される。このときの燃料噴射量は、燃料噴射弁３３の通電時間、すなわち開弁時間によって決まる。そして、燃料噴射弁３３から噴射された燃料は、燃焼室１７内に流入した上記吸入空気と混ざり合って混合気となる。

エンジン１１には点火プラグ４２が各シリンダ１２に対応して取付けられている。点火プラグ４２は、イグナイタ４３からの点火信号に基づいて駆動される。点火プラグ４２には、点火コイル４４から出力される高電圧が印加される。そして、前記混合気は点火プラグ４２の火花放電によって着火され、爆発・燃焼する。このときに生じた高温高圧の燃焼ガスによりピストン１４が往復動され、クランクシャフト１６が回転されてエンジン１１の駆動力（出力トルク）が得られる。

車両には、エンジン１１の運転状態を含む車両各部の状態を検出するために各種センサが設けられている。例えば、クランクシャフト１６の近傍には、そのクランクシャフト１６が一定角度回転する毎にパルス状の信号を発生するクランク角センサ５１が設けられている。クランク角センサ５１の信号は、クランクシャフト１６の回転角度であるクランク角や、単位時間当りのクランクシャフト１６の回転速度であるエンジン回転速度ＮＥの算出等に用いられる。

スロットルバルブ１８の近傍には、スロットル開度を検出するスロットルセンサ５２が設けられている。吸気通路２２内のスロットルバルブ１８よりも上流には、吸入空気量を検出するためのエアフロメータ５３が設けられている。また、デリバリパイプ３４には、その内部の燃料圧力を検出する燃圧センサ５４が設けられている。車室内には、運転者によるアクセルペダル２４の踏込み量（アクセル踏込み量）を検出するアクセルセンサ５５が設けられている。

前述した各種センサ５１〜５５等の検出値に基づき、エンジン１１の各部を制御するために、マイクロコンピュータを中心として構成された電子制御装置６１が設けられている。電子制御装置６１では、中央処理装置（ＣＰＵ）が、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）に記憶されている制御プログラムや初期データに従って演算処理を行い、その演算結果に基づいて各種制御を実行する。ＣＰＵによる演算結果は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）において一時的に記憶される。

電子制御装置６１が行う制御としては、例えば燃料噴射制御、点火時期制御、スロットルバルブ１８の開閉制御等が挙げられる。
燃料噴射制御では、エンジン回転速度ＮＥ等のエンジン１１の運転状態に基づき要求燃料噴射圧が算出される。燃圧センサ５４によって検出される実際の燃料圧力がこの要求燃料噴射圧に一致するように、高圧燃料ポンプ３７における電磁弁の閉弁時期が制御される。この制御により高圧燃料ポンプ３７の吐出量が調整され、デリバリパイプ３４内の燃料圧力、すなわち燃料噴射弁３３の燃料噴射圧が調節される。

また、エンジン回転速度ＮＥ、エンジン負荷等に基づいて、燃料噴射時期及び燃料噴射量が算出される。ここで、燃料噴射量は、混合気の空燃比を所定の値とするために必要な燃料の量である。空燃比とは、混合気中の空気と燃料との重量比である。算出された燃料噴射量、上記要求燃料噴射圧等に基づいて、その燃料噴射量分の燃料を噴射し得る燃料の噴射時間が算出される。そして、上記燃料噴射時期にて指示される所定の時期から、上記噴射時間が経過するまでの間、燃料噴射弁３３に通電される。この通電によって燃料噴射弁３３が開弁し、同燃料噴射弁３３から上記要求燃料噴射圧の燃料が燃焼室１７に噴射される。

また、上記点火時期制御に際しては、各種センサによって検出されるエンジン１１の状態に最適な点火時期が演算される。この演算に際しては、例えば基準となる点火時期（固定進角度）に基本進角度及び各種補正進角度が加算され、その加算結果が最終的な点火時期とされる。

固定進角度は予め設定された一定の値であり、例えば圧縮上死点の直前の値である。基本進角度は、点火時期をエンジン負荷、エンジン回転速度ＮＥ等に応じた時期にするために用いられるものであり、例えばマップを参照して求められる。各種補正進角度は、点火時期をエンジン１１の運転状態に適した時期に補正するために用いられるものであり、例えば各センサからの信号をもとに求められる。

そして、クランク角センサ５１の信号に基づき算出したクランク角が上記点火時期になるとイグナイタ４３に点火信号が出力される。イグナイタ４３は点火信号に基づき点火コイル４４の一次電流を断続する。この断続により点火コイル４４の二次コイルに高電圧が発生し、点火プラグ４２に点火する。そして、前記混合気は点火プラグ４２の点火に伴う火花放電によって着火されて燃焼する。

スロットルバルブ１８の開閉制御では、アクセル踏込み量を含むエンジン１１の各種運転状態に基づき要求スロットル開度ＴＡが算出される。こうして算出される要求スロットル開度ＴＡは、アクセル踏込み量が大きくなるほど大きな値になる。そして、スロットルセンサ５２によって検出される実際のスロットル開度が要求スロットル開度ＴＡに一致するようにアクチュエータ２３に対する通電が制御される。

ここで、上記燃料噴射制御においては、図３（Ａ）に示すように、エンジン負荷の減少に従って吸入空気量が減少する。これに伴い、燃料噴射弁３３に要求される燃料噴射量（要求燃料噴射量）が減少し、要求される通電時間（要求通電時間ＴＡＵ）が短くなる。この要求通電時間ＴＡＵが、個々の噴射特性として精度の高い噴射性能を保証する最小通電時間ＴＡＵｍｉｎ以下となる領域では、本来ならば図３（Ｂ）において二点鎖線で示すようにエンジン負荷の減少に伴い要求通電時間ＴＡＵも減少する。しかし、本実施形態では同図３（Ｂ）において実線で示すように、エンジン負荷が減少しても要求通電時間ＴＡＵは最小通電時間ＴＡＵｍｉｎに制限される。

具体的には、要求通電時間ＴＡＵと最小通電時間ＴＡＵｍｉｎとの大小関係が比較され、要求通電時間ＴＡＵが最小通電時間ＴＡＵｍｉｎよりも長い領域では、その要求通電時間ＴＡＵにわたって燃料噴射弁３３への通電が行われる。この通電により、要求通電時間ＴＡＵと燃料噴射量とが比例関係を維持し高い制御精度が得られる。

これに対し、要求通電時間ＴＡＵが最小通電時間ＴＡＵｍｉｎ以下である領域では、要求通電時間ＴＡＵが最小通電時間ＴＡＵｍｉｎに設定される。こうした制限を行うのは、要求通電時間ＴＡＵについて最小通電時間ＴＡＵｍｉｎ以下の領域では、燃料噴射弁３３におけるコイルや磁気回路の製造ばらつき等により燃料噴射量がばらつき、燃料噴射の制御精度に大きな影響を及ぼすからである。上記制限により、燃料噴射弁３３が常に最小通電時間ＴＡＵｍｉｎ以上の要求通電時間ＴＡＵにて駆動されることとなり、燃料噴射弁３３の噴射特性の上記ばらつきに起因する制御精度の低下が解消される。

反面、燃料噴射弁３３の要求通電時間ＴＡＵが最小通電時間ＴＡＵｍｉｎ以下である領域では、エンジン１１の運転状態に応じた要求燃料噴射量よりも多くの燃料が燃焼室１７に噴射供給される。その結果、こうした過剰な量の燃料噴射により、要求通電時間ＴＡＵが最小通電時間ＴＡＵｍｉｎに制限されているときには、エンジン１１の出力トルクが意図しているよりも大きくなるおそれがある。

そこで、第１実施形態では、こうした不具合を、点火時期を遅角させることで抑制するようにしている。次に、この点火時期を算出する手順について、図２のフローチャートを参照して説明する。

電子制御装置６１は、先ずステップ１００において、要求通電時間ＴＡＵが最小通電時間ＴＡＵｍｉｎ以下であるかどうかを判定し、この判定条件が満たされている（ＴＡＵ≦ＴＡＵｍｉｎ）と、ステップ１１０において最小通電時間ＴＡＵｍｉｎを要求通電時間ＴＡＵとして設定する。このようにして、要求通電時間ＴＡＵを最小通電時間ＴＡＵｍｉｎに制限する処理を行う。

続いて、ステップ１２０，１３０において、そのときのエンジン１１の運転状態から、運転者がアクセル操作を通じてエンジン１１に要求している出力トルク（要求トルクＴｒｅｑ）を算出する処理を行う。ステップ１２０では、エアフロメータ５３によって検出される吸入空気量と、クランク角センサ５１の信号から算出したエンジン回転速度ＮＥとに基づき、所定のマップを参照して、又は所定の演算式に従って負荷率ＫＬを算出する。負荷率ＫＬは、エンジン１１が採り得る最大エンジン負荷に対する現在のエンジン負荷の割合を示す値である。なお、負荷率ＫＬの算出に際しては、エアフロメータ５３による検出値に代えて、スロットル開度、アクセル踏込み量、吸気圧等、吸入空気量に関係するパラメータを用いてもよい。ステップ１３０では、負荷率ＫＬに基づき、所定のマップを参照して、又は所定の演算式に従って要求トルクＴｒｅｑを算出する。

次に、ステップ１４０において、実際にエンジン１１が発生している出力トルク（発生トルクＴｏｕｔ）を算出する。ここで、一般的には、要求通電時間ＴＡＵが長くなって燃料の噴射時間が長くなるに従い発生トルクＴｏｕｔが増加するが、要求通電時間ＴＡＵがある値よりも長くなると、それ以上発生トルクＴｏｕｔが増加しなくなる。この傾向は、エンジン回転速度ＮＥに応じて異なる。こうした点を考慮して、要求通電時間ＴＡＵ及びエンジン回転速度ＮＥに基づき発生トルクＴｏｕｔを算出する。なお、ステップ１１０の処理により、要求通電時間ＴＡＵが最小通電時間ＴＡＵｍｉｎに制限されていることから、そのときの吸入空気量の吸入空気が含まれる混合気を理論空燃比にするための噴射量よりも多くの燃料が噴射され、その分、発生トルクＴｏｕｔは上記要求トルクＴｒｅｑよりも大きくなる。ここで、理論空燃比とは、燃料を完全に酸化させるのに必要な酸素量を過不足なく含んだ混合気の空燃比値である。

そして、ステップ１５０において、上記ステップ１４０での発生トルクＴｏｕｔからステップ１３０での要求トルクＴｒｅｑを減算することで、要求トルクＴｒｅｑに対する発生トルクＴｏｕｔのずれ量ΔＴを算出する。このようにして、燃料噴射弁３３の要求通電時間ＴＡＵを制限したことにより生ずる発生トルクＴｏｕｔの増加量を求める。

続いて、ステップ１６０において、前記ずれ量ΔＴ分の発生トルクＴｏｕｔを低下させるために必要な点火時期の点火遅角量ｄａｏｐを算出する。この算出に際しては、例えば図４に示すマップを参照する。このマップでは、ずれ量ΔＴが少ないときには点火遅角量ｄａｏｐが少なく、ずれ量ΔＴの増加に伴い点火遅角量ｄａｏｐが比例して増加するように、ずれ量ΔＴと点火遅角量ｄａｏｐとの関係が予め規定されている。そして、ずれ量ΔＴに対応する点火遅角量ｄａｏｐをこのマップから割り出す。

次に、ステップ１７０において、上記点火遅角量ｄａｏｐを反映した点火時期を算出する。すなわち、固定進角度に基本進角度及び各種補正進角度を加算することにより最終的な点火時期を算出することについては既に説明したが、この各種補正進角度の１つとして点火遅角量ｄａｏｐを用いる。そして、ステップ１７０の処理を経た後に、点火時期算出ルーチンを終える。また、上記ステップ１００の判定条件が満たされていないとき、すなわち、要求通電時間ＴＡＵが最小通電時間ＴＡＵｍｉｎよりも長いときには、前述したステップ１１０〜１７０の一連の処理を行うことなく、点火時期算出ルーチンを終える。従って、この場合には要求通電時間ＴＡＵは最小通電時間ＴＡＵｍｉｎによる制限を受けない。

こうして算出された点火時期は、別のルーチンにおいて、イグナイタ４３に点火信号を出力する時期として用いられる。点火遅角量ｄａｏｐが反映されていない点火時期が用いられた場合には、エンジン１１から要求トルクＴｒｅｑに近い発生トルクＴｏｕｔが発生する。また、点火遅角量ｄａｏｐが反映された点火時期が用いられた場合には、その点火時期の遅角に伴ってエンジン１１の発生トルクＴｏｕｔが減少し、要求トルクＴｒｅｑに近づく。

以上詳述した第１実施形態によれば、次の効果が得られる。
（１）要求通電時間ＴＡＵが最小通電時間ＴＡＵｍｉｎによって制限されている領域（ステップ１００，１１０）では、点火時期を遅角するようにしている（ステップ１７０）。このため、燃料圧力の高い状態のもとで要求通電時間ＴＡＵが最小通電時間ＴＡＵｍｉｎに制限されることによって、要求トルクＴｒｅｑよりも大きな発生トルクＴｏｕｔが発生するものの、前記点火時期の遅角によって発生トルクＴｏｕｔを低下させて要求トルクＴｒｅｑに近づけることができる。その結果、要求トルクＴｒｅｑよりも大きな発生トルクＴｏｕｔに起因するドライバビリティの低下を抑制することができる。

（２）発生トルクＴｏｕｔ及び要求トルクＴｒｅｑをエンジン１１の運転状態に基づいてそれぞれ算出し（ステップ１２０〜１４０）、要求トルクＴｒｅｑに対する発生トルクＴｏｕｔのずれ量ΔＴを算出している（ステップ１５０）。そして、このずれ量ΔＴに基づき点火遅角量ｄａｏｐを求め（ステップ１６０）、点火時期に反映させている（ステップ１７０）。そのため、点火時期を過不足なく適正に遅角させて、発生トルクＴｏｕｔを要求トルクＴｒｅｑに確実に近づけることができる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明を具体化した第２実施形態について、図５及び図６を参照して説明する。第２実施形態は、エンジン１１の運転状態の変化により燃料圧力が変化する場合を前提とする点で、同燃料圧力が一定であることを前提とする第１実施形態と大きく異なっている。

ここで、例えば、車両が走行している状態では、実際の燃料圧力が要求燃料圧力に一致するように、高圧燃料ポンプ３７における電磁弁の閉弁時期が制御されている。一方、エンジン１１のアイドル状態では、車両走行時よりも要求燃料圧力が低くなる。そのため、例えば、図６（Ａ）のタイミングｔ１で、車両が走行している状態から、運転者のアクセルペダル２４を戻す操作によってアイドル状態に切り替わる等、燃料圧力を低下させるようなエンジン運転状態の変化が起こった場合、要求燃料圧力については、二点鎖線で示すように、そのエンジン運転状態の変化に応じて瞬時に低下する。しかし、実際の燃料圧力は、図６（Ａ）において実線で示すように急には要求燃料圧力まで下がってこない。これは、実際の燃料圧力は燃料が噴射される（消費される）ことによって下がるためであり、燃料圧力は徐々に低下して要求燃料圧力に近づいてゆく。従って、要求燃料圧力が低い値に切り替わった時点（タイミングｔ１）から実際の燃料圧力が切替え後の要求燃料圧力に一致する時点（タイミングｔ３）までの期間は、実際の燃料圧力が要求燃料圧力よりも高い状態となる。その結果、この期間は意図しているよりも多くの燃料が噴射されてしまい、空燃比が理論空燃比よりも濃い状態（リッチ）となり、エミッションの悪化を招くおそれがある。

一方、上記タイミングｔ１でのアクセルペダル２４を戻す操作に応じて、スロットルバルブ１８が閉じ方向へ回動する。この回動により、図６（Ｂ）において実線で示すように、タイミングｔ１以降吸気圧が次第に低くなり、吸入空気量が減少してくる。これに伴い要求通電時間ＴＡＵが短くなってゆき、図６（Ｃ）において二点鎖線で示すように、タイミングｔ１以降、上記吸入空気量に対応する要求燃料噴射量も次第に減ってくる。そのため、この要求燃料噴射量の減少により上記リッチの度合いを多少は軽減される。

しかし、燃料噴射弁３３には最小通電時間ＴＡＵｍｉｎが設定されているため、減少する要求燃料噴射量が、最小通電時間ＴＡＵｍｉｎと実際の燃料圧力とによって決まる最小燃料噴射量よりも少なくなることはない。なお、最小通電時間ＴＡＵｍｉｎは機械的に決まる特定の値であるため、最小燃料噴射量は実質的には実際の燃料圧力によって決まる。ここで、上記のようにアクセルペダル２４を戻す操作に応じて実際の燃料圧力が徐々に低下することから、最小燃料噴射量もまた図６（Ｃ）において一点鎖線で示すようにタイミングｔ１以降徐々に減少してゆく。そして、要求燃料噴射量は、タイミングｔ２で最小燃料噴射量まで低下すると、その後は最小通電時間ＴＡＵｍｉｎの制限がなければ図６（Ｃ）において二点鎖線で示すように最小燃料噴射量よりも少なくなるところ、上記最小通電時間ＴＡＵｍｉｎの制限により最小燃料噴射量と合致し、同最小燃料噴射量の低下とともに減少する。従って、このように要求燃料噴射量が最小燃料噴射量に制限されている期間には、本来の要求燃料噴射量（制限無）よりも多くの量の燃料が噴射されることとなり、上記空燃比がリッチになる不具合を解消することが困難である。

そこで、第２実施形態では、空燃比のリッチの度合いを軽くする、又は所定の空燃比に近づけるべく、要求スロットル開度ＴＡを開き側の値にして、より多くの空気が吸入されるようにしている。次に、この要求スロットル開度を算出する手順について、図５のフローチャートを参照して説明する。

電子制御装置６１は、先ずステップ２００において、要求通電時間ＴＡＵが最小通電時間ＴＡＵｍｉｎ以下であるかどうかを判定する。この判定条件が満たされている（ＴＡＵ≦ＴＡＵｍｉｎ）と、ステップ２１０において最小通電時間ＴＡＵｍｉｎを要求通電時間ＴＡＵとして設定する。このようにして要求通電時間ＴＡＵを最小通電時間ＴＡＵｍｉｎに制限する処理を行う。

次に、ステップ２２０，２３０において、要求スロットル開度ＴＡについて、最小通電時間ＴＡＵｍｉｎと相関関係のある値である最小スロットル開度ＴＡｍｉｎを算出する。最小スロットル開度ＴＡｍｉｎは、実際の燃料圧力がエンジン１１の運転状態に応じた要求燃料圧力よりも高い状態で、要求通電時間ＴＡＵが最小通電時間ＴＡＵｍｉｎに制限されるときの混合気の空燃比を基準とし、これよりも希薄側の所定空燃比を実現するための要求スロットル開度である。ここで、要求通電時間ＴＡＵが制限されるときには要求されているよりも長い時間燃料噴射弁３３に通電されて、必要とするよりも多くの燃料が噴射される。そのため、上記基準となる混合気の空燃比は理論空燃比よりも濃い値となる。所定空燃比は、上述したように基準の空燃比よりも希薄側の空燃比である。この条件を満たす空燃比として、第２実施形態では理論空燃比が所定空燃比として設定されている。

ステップ２２０では、要求通電時間ＴＡＵ（最小通電時間ＴＡＵｍｉｎ）と要求燃料圧力とに基づき要求空気量を算出する。ここで、一般には最小通電時間ＴＡＵｍｉｎと要求燃料圧力とから要求燃料噴射量が一義的に決まる。所定空燃比は上述したように理論空燃比である。従って、この要求燃料噴射量の燃料と吸入空気とからなる混合気を理論空燃比とするために必要な空気量（要求空気量）を計算等によって求めることが可能である。

ステップ２３０では、上記要求空気量とエンジン回転速度ＮＥとに基づき、そのときのエンジン回転速度ＮＥで要求空気量の吸入空気を吸入させるためにスロットルバルブ１８に要求される要求スロットル開度ＴＡを算出し、これを上記最小スロットル開度ＴＡｍｉｎとする。この算出に際しては、例えば、要求空気量及びエンジン回転速度ＮＥと、最小スロットル開度ＴＡｍｉｎとの関係を予め規定したマップを参照する。

次に、ステップ２４０において、そのときの要求スロットル開度ＴＡが上記ステップ２３０での最小スロットル開度ＴＡｍｉｎ以下であるかどうかを判定する。この判定条件が満たされている（ＴＡ≦ＴＡｍｉｎ）と、ステップ２５０において最小スロットル開度ＴＡｍｉｎを要求スロットル開度ＴＡとして設定し、その後にスロットル開度算出ルーチンを終了する。また、ステップ２４０の判定条件が満たされていない（ＴＡ＞ＴＡｍｉｎ）と、ステップ２５０の処理を行うことなく、スロットル開度算出ルーチンを終了する。この場合には、要求スロットル開度ＴＡは最小スロットル開度ＴＡｍｉｎによる制限を受けない。このようにして、要求スロットル開度ＴＡが最小スロットル開度ＴＡｍｉｎ以下になるのを制限する。

なお、ステップ２００の判定条件が満たされていないとき、すなわち、要求通電時間ＴＡＵが最小通電時間ＴＡＵｍｉｎよりも長いときには、前述したステップ２１０〜２５０の一連の処理を行うことなくスロットル開度算出ルーチンを終える。この場合には、要求通電時間ＴＡＵは最小通電時間ＴＡＵｍｉｎによる制限を受けない。

上述したスロットル開度算出ルーチンにおいては、ステップ２００，２１０の処理が通電時間制限手段に相当し、ステップ２２０〜２５０の処理が空気量増量手段に相当する。
こうして算出された要求スロットル開度ＴＡは、別のルーチンにおいてアクチュエータ２３への指令値として用いられる。図６におけるタイミングｔ２〜ｔ３の期間では、最小スロットル開度ＴＡｍｉｎに制限された要求スロットル開度ＴＡが用いられ、制限されない場合よりもスロットルバルブ１８が開き側に駆動される。スロットル開度に応じた吸気圧は、制限が行われない場合には図６（Ｂ）において二点鎖線で示すように変化するところ、制限が行われることにより同図６（Ｂ）において実線で示すように変化する。タイミングｔ２〜ｔ３の期間においては、制限が行われることにより、行われない場合よりも吸気圧が高くなって吸入空気量が多くなり、空燃比が希薄になる。

以上詳述した第２実施形態によれば、次の効果が得られる。
（３）実際の燃料圧力がエンジン１１の運転状態に応じた要求燃料圧力よりも高い状態で要求通電時間ＴＡＵの制限が行われるとき（ステップ２００，２１０）に、その制限に伴う要求燃料噴射量の増量に応じて吸入空気量を増量させるようにしている（ステップ２２０〜２５０）。そのため、要求通電時間ＴＡＵの制限により過剰に燃料が噴射されるものの、上記吸入空気量の増量によって混合気の空燃比を希薄にすることができる。この希薄により、増量が行われない場合に比べて空燃比のリッチの度合いを小さくし、エミッションの悪化を抑制することができる。

（４）吸入空気量の増量に際し、実際の燃料圧力がエンジン１１の運転状態に応じた要求燃料圧力よりも高い状態で要求通電時間ＴＡＵが制限されるときの混合気の空燃比を基準とし、この基準よりも希薄側の所定の空燃比を実現するための要求スロットル開度ＴＡを最小スロットル開度ＴＡｍｉｎとしている（ステップ２００〜２３０）。そして、そのときの要求スロットル開度ＴＡが最小スロットル開度ＴＡｍｉｎよりも閉じ側の値であると、要求スロットル開度ＴＡを最小スロットル開度ＴＡｍｉｎに制限するようにしている（ステップ２４０，２５０）。このため、制限された要求スロットル開度に従ってスロットルバルブ１８を開き側に駆動することにより、燃焼室１７に吸入される空気の流量を増量させることができる。従って、この増量によって混合気の空燃比を希薄とし、上記（３）の効果を確実なものとすることができる。

（５）要求燃料圧力及び最小通電時間ＴＡＵｍｉｎに基づき要求燃料噴射量を求め、この要求燃料噴射量の燃料が含まれる混合気を理論空燃比とするための吸入空気量を要求空気量として算出する（ステップ２２０）。そして、この要求空気量を燃焼室１７に吸入させるためにスロットルバルブ１８に要求される要求スロットル開度ＴＡを算出している（ステップ２３０）。そのため、算出した要求スロットル開度ＴＡを最小スロットル開度ＴＡｍｉｎとすることで、上記（４）の要求スロットル開度ＴＡの制限に用いられる最小スロットル開度ＴＡｍｉｎを確実に算出することができる。

なお、本発明は次に示す別の実施形態に具体化することができる。
・第２実施形態における所定空燃比は、要求通電時間ＴＡＵが最小通電時間ＴＡＵｍｉｎに制限されるときの空燃比よりも希薄側の空燃比である。従って、この条件を満たす範囲内であれば、所定空燃比を理論空燃比とは異なる値に適宜変更してもよい。

・図４のマップ構造を、「ずれ量ΔＴが多いときには少ないときよりも点火遅角量ｄａｏｐが多くなる」という条件を満たす範囲内で適宜変更可能である。例えば、ずれ量ΔＴが採り得る領域を複数に分け、上記条件を満たすように領域毎に点火遅角量ｄａｏｐを設定してもよい。

・吸入空気量調整手段は、燃焼室１７への吸入空気量を調整できるものであればよい。従って、この機能を果たすものであれば、スロットルバルブ１８とは異なる構成を採用してもよい。例えば、スロットルバルブ１８を迂回した状態で吸気通路２２に繋がるバイパス通路を設けるとともに、同通路を流れる空気の流量を調整するバルブを設け、このバルブの開度を開き側にすることにより吸入空気量を増量させるようにしてもよい。

本発明を具体化した第１実施形態についてその構成を示す略図。 点火時期を算出する手順を示すフローチャート。 （Ａ）はエンジン負荷と吸入空気量との関係、（Ｂ）はエンジン負荷と要求燃料噴射量（要求通電時間）との関係、（Ｃ）はエンジン負荷と点火時期との関係をそれぞれ示す特性図。 点火遅角量ｄａｏｐの決定に用いられるマップのマップ構造を示す略図。 本発明を具体化した第２実施形態において、要求スロットル開度を算出する手順を示すフローチャート。 （Ａ）は燃料圧力の変化の態様、（Ｂ）は吸気圧の変化の態様、（Ｃ）は要求燃料噴射量の変化の態様をそれぞれ示すタイムチャート。

符号の説明

１１…ガソリンエンジン（内燃機関）、１７…燃焼室、１８…スロットルバルブ（吸入空気量調整手段）、２２…吸気通路、３３…燃料噴射弁、３７…高圧燃料ポンプ、６１…電子制御装置（通電時間制限手段、空気量増量手段）、ＴＡ…要求スロットル開度、ＴＡｍｉｎ…最小スロットル開度、ＴＡＵ…要求通電時間、ＴＡＵｍｉｎ…最小通電時間。

Claims (4)

1. 燃焼室への吸入空気の流量を調整する吸入空気量調整手段と、通電により開弁し、かつ燃料ポンプから圧送された燃料を、前記吸入空気の流入した前記燃焼室に噴射供給して混合気を形成する電磁式燃料噴射弁とを備える内燃機関に用いられ、
   機関運転状態に応じた要求燃料噴射量に対応する前記燃料噴射弁の要求通電時間が、同燃料噴射弁の動作を保証する最小通電時間よりも短くなるのを制限する通電時間制限手段を備える内燃機関の制御装置において、
   前記燃料ポンプから前記燃料噴射弁への実際の燃料圧力が機関運転状態に応じた要求燃料圧力よりも高い状態で前記通電時間制限手段による制限が行われるときに、その制限に伴い生ずる燃料噴射量の増量に応じて、前記吸入空気量調整手段による吸入空気量を増量させる空気量増量手段を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記吸入空気量調整手段は吸気通路に設けられ、かつスロットル開度を変化させることにより前記吸入空気量を調整するスロットルバルブを含み、
   前記空気量増量手段は、前記通電時間制限手段による制限が行われるときの前記混合気の空燃比を基準とし、これよりも希薄側の所定空燃比を実現すべく前記スロットルバルブに要求される要求スロットル開度を最小スロットル開度とするとともに、そのときの要求スロットル開度が前記最小スロットル開度よりも閉じ側の値になるのを制限することにより、前記吸入空気量を増量させるものである請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記空気量増量手段における前記所定空燃比は理論空燃比である請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記空気量増量手段は、前記要求燃料圧力及び前記最小通電時間に基づき要求燃料噴射量を求め、同要求燃料噴射量の燃料が含まれる混合気を前記所定空燃比とするための吸入空気量を要求空気量として算出するとともに、同要求空気量を前記燃焼室に吸入させるべく前記スロットルバルブに要求される要求スロットル開度を前記最小スロットル開度として算出するものである請求項２又は３に記載の内燃機関の制御装置。

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