JP2011226288A - 内燃機関の吸入空気量制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 燃料の増量による冷却が必要な高回転高負荷運転状態にあるときに、燃料噴射量が燃料噴射弁の最大燃料供給量を上回らないように、内燃機関の出力の低下を抑制しながら、吸入空気量を適切に制御し、空燃比を精度良く制御できる内燃機関の吸入空気量制御装置を提供する。
【解決手段】 本発明の内燃機関３の吸入空気量制御装置１は、内燃機関３が、燃料の増量による冷却が必要な所定の高回転高負荷運転状態にあると判定されているときに、燃料噴射弁６から噴射すべき燃料噴射量ＱＩＮＪを、燃料噴射弁６の最大燃料供給量ＱＭＡＸを上回らないように制限するために、吸入空気量ＧＡＩＲを、エンジン回転数ＮＥおよび点火時期ＴＩＧに応じて、減少側に制御する（図１２のステップ３６〜４１）。
【選択図】 図１２

Description

本発明は、内燃機関に吸入される吸入空気量を制御する内燃機関の吸入空気量制御装置に関し、特に、内燃機関が高回転高負荷運転状態にあるときの吸入空気量制御装置に関する。

従来の内燃機関の制御装置として、例えば特許文献１に記載されたものが知られている。この内燃機関は、吸気ポートに燃料を噴射するポート燃料噴射弁を備えている。また、この制御装置では、内燃機関が所定の高回転高負荷運転状態にあるとともに、スロットル弁の開度が所定の基準開度以上のときに、内燃機関に供給される燃料を増量する燃料増量制御が実行される。この場合の燃料増量値は、エンジン回転数が高いほど、また基本燃料噴射量が大きいほど、より大きな値に設定される。このように増量された燃料によって内燃機関や触媒が冷却され、それらの過昇温が防止される。

特開２００４−２２５６１２号公報

しかし、上記のように燃料を増量する場合、もともと燃料噴射量が大きい内燃機関の高回転高負荷運転状態から、さらに燃料を増量することになる。これに対し、従来の制御装置では、燃料増量値をエンジン回転数および基本燃料噴射量に応じて設定するにすぎない。このため、燃料噴射弁の特性などによっては、燃料増量値を含む燃料噴射量が、燃料噴射弁により供給可能な最大燃料量（以下「燃料噴射弁の最大燃料供給量」という）を上回ることで、必要な燃料量を供給できない場合がある。その場合には、触媒などの過昇温を有効に回避できないとともに、燃料と空気との混合気の空燃比が所望の空燃比に対してずれてしまうという問題がある。

例えば、従来技術の内燃機関のように燃料噴射弁がポート噴射タイプの場合には、基本的に、１燃焼サイクル中の任意の期間で燃料噴射を行えるため、比較的余裕をもって燃料を供給できる。これに対し、燃料噴射弁が、内燃機関の気筒内に燃料を直接、噴射する直噴タイプの場合には、燃料の有効な噴射期間が、例えば圧縮行程中に限られ、非常に短くなるため、必要な燃料量を供給できないおそれがある。あるいは、使用する燃料が粗悪で、ノッキングが生じやすい場合には、ノッキングの抑制のために点火時期がより遅角側に制御されることで、触媒などの過昇温が生じやすいことから、それを防止するために燃料増量制御において増量すべき燃料量が大きくなるため、同様の問題が生じやすい。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、内燃機関が燃料の増量による冷却が必要な高回転高負荷運転状態にあるときに、燃料噴射量が燃料噴射弁の最大燃料供給量を上回らないように、内燃機関の出力の低下を抑制しながら、吸入空気量を適切に制御でき、それにより、空燃比を精度良く制御することができる内燃機関の吸入空気量制御装置を提供することを目的とする。

この目的を達成するために、請求項１に係る発明は、燃料噴射弁６から噴射される燃料と気筒３ａに吸入される空気との混合気の空燃比ＡＦが所定の空燃比（実施形態における（以下、本項において同じ）目標空燃比あＦＣＭＤ）になるように制御される内燃機関３において、気筒３ａに吸入される吸入空気量ＧＡＩＲを制御する内燃機関３の吸入空気量制御装置１であって、吸入空気量ＧＡＩＲを調整するための吸入空気量調整装置（スロットル弁１０ａ、吸気リフト可変機構５０、吸気カム位相可変機構６０）と、内燃機関３の回転数（エンジン回転数NE）を検出する回転数検出手段（クランク角センサ２１）と、内燃機関３の点火時期ＴＩＧを取得する点火時期取得手段（ＥＣＵ２）と、内燃機関３が、燃料の増量による冷却が必要な所定の高回転高負荷運転状態にあるか否かを判定する運転状態判定手段（ＥＣＵ２、図８のステップ１３、図１２のステップ３１、３７）と、運転状態判定手段により内燃機関３が所定の高回転高負荷運転状態にあると判定されているときに、燃料噴射弁６から噴射すべき燃料噴射量ＱＩＮＪを、燃料噴射弁６が供給可能な最大燃料供給量ＱＭＡＸを上回らないように制限するために、吸入空気量調整装置により調整される吸入空気量ＧＡＩＲを、検出された内燃機関の回転数および取得された点火時期ＴＩＧに応じて、減少側に制御する吸入空気量減少制御手段（ＥＣＵ２、図１２のステップ３６〜４１）と、を備えることを特徴とする。

この内燃機関の吸入空気量制御装置によれば、気筒に吸入される吸入空気量が吸入空気量調整装置によって調整される。また、内燃機関が、燃料の増量による冷却が必要な所定の高回転高負荷運転状態にあると判定されているときに、吸入空気量が減少側に制御される。この吸入空気量の減少に伴い、混合気の空燃比が所定の空燃比になるように制御されることによって、燃料噴射量が減少するので、燃料噴射量が燃料噴射弁の最大燃料供給量を上回ることがなくなり、それにより、空燃比を所定の空燃比に精度良く制御し、排ガス特性およびドライバビリティを良好に維持することができる。

また、内燃機関の回転数が高いほど、１燃焼サイクルの時間が短くなり、所定の行程期間において燃料噴射弁が供給可能な燃料量が減少することで、燃料噴射弁の最大燃料供給量を燃料噴射量が上回りやすくなるため、吸入空気量を減少させる必要度合がより高くなる。さらに、点火時期が遅角側にあるほど、排ガスの温度が高くなるため、排気通路に触媒が配置されている場合には、触媒の温度が上昇しやすくなることから、その冷却のための燃料増量の要求度合が高くなり、それに応じて吸入空気量を減少させる必要度合がより高くなる。このような観点に基づき、本発明によれば、検出された内燃機関の回転数および取得された点火時期に応じて、吸入空気量の減少制御を行うので、この減少制御を、その必要度合に応じて過不足なく適切に行うことができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の内燃機関３の吸入空気量制御装置１において、吸入空気量調整装置は、内燃機関３の吸気弁８の動作特性を変更する可変動弁機構（吸気リフト可変機構５０、吸気カム位相可変機構６０）であることを特徴とする。

この構成によれば、可変動弁機構により、吸気弁の動作特性、例えば吸気弁の開閉タイミングおよび／またはリフト（最大揚程）を変更することによって、吸入空気量を減少させることができる。また、吸気弁の動作特性が変化すると、内燃機関の有効圧縮比が変化する。このため、吸気弁の動作特性を有効圧縮比が低下する方向に変更することによって、ノッキングを抑制し、それにより点火時期の遅角側への変化を抑制することで、触媒の過熱を抑制することができる。その結果、燃料増量の要求度合が低下し、それに応じて吸入空気量の減少量も低下するので、吸入空気量の減少によるトルク低下を抑制することができる。

請求項３に係る発明は、請求項１に記載の内燃機関３の吸入空気量制御装置１において、吸入空気量調整装置は、可変動弁機構とともに、吸気通路４を絞るためのスロットル弁１０ａを有しており、吸入空気量減少制御手段は、可変動弁機構による吸入空気量ＧＡＩＲの減少制御を実行するとともに、その後、可変動弁機構の作動量（目標吸気カム位相ＣＡＩＮＣＭＤ、目標吸気リフトＬＩＮＣＭＤ）が吸入空気量ＧＡＩＲの減少側の限界値（最遅角値ＣＡＩＮＬＭＴＬ、最小値ＬＩＮＬＭＴＬ）に達したときに、スロットル弁１０ａによる吸入空気量ＧＡＩＲの減少制御を開始することを特徴とする。

この構成によれば、吸入空気量の減少制御を行う際、まず可変動弁機構による減少制御を実行し、その後、可変動弁機構の作動量が吸入空気量の減少側の限界値に達したときに、スロットル弁による減少制御を実行する。このように可変動弁機構による減少制御を優先して実行することにより、トルク低下を抑制しながら吸入空気量を減少させるという請求項２による前述した利点を、最大限に得ることができる。

請求項４に係る発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の内燃機関３の吸入空気量制御装置１において、燃料噴射弁６は、気筒３ａ内に燃料を直接、噴射する筒内燃料噴射弁であることを特徴とする。

筒内燃料噴射弁を用いた場合、１燃焼サイクルにおける燃料の有効な噴射期間は、例えば圧縮行程中に限られるなど、吸気ポートに燃料を噴射するポート燃料噴射弁の場合と比較して、非常に短い。このため、限られた噴射期間において必要な燃料量を確保することが厳しくなり、燃料噴射量が燃料噴射弁の最大燃料供給量を上回りやすくなる。したがって、筒内燃料噴射弁を用いた場合には、本発明による前述した利点を特に効果的に得ることができる。

本発明の吸入空気量制御装置を内燃機関とともに概略的に示す図である。 吸入空気量制御装置の構成を示すブロック図である。 図１の部分拡大図である。 吸気側動弁機構の構成を概略的に示す図である。 吸気リフト可変機構による吸気リフトの特性を示す図である。 吸気カム位相可変機構により吸気カム位相が最遅角値（実線）および最進角値（２点鎖線）に設定されているときの吸気弁のバルブリフト曲線を示す図である。 エンジンの制御処理のメインフローを示すフローチャートである。 吸入空気量の制御処理を示すサブルーチンである。 減速運転時の空気量制御処理を示すサブルーチンである。 図９の処理において加算補正項の基本値の算出に用いられるテーブルである。 大気圧補正係数の算出に用いられるテーブルである。 高負荷運転時の空気量制御処理を示すサブルーチンである。 図１２の処理においてしきい値の算出に用いられるテーブルである。 図１２の処理において（ａ）目標吸気カム位相、（ｂ）目標吸気リフト、および（ｃ）目標スロットル弁開度の設定に用いられるテーブルである 点火時期の制御処理を示すサブルーチンである。 図１５の処理において無負荷吸入空気量の算出に用いられるテーブルである。 図１５の処理において遅角補正量の算出に用いられるテーブルである。 燃料噴射量の制御処理を示すサブルーチンである。 第１変形例による減速運転時の空気量制御処理を示すサブルーチンである。 第２変形例による減速運転時の空気量制御処理を示すサブルーチンである。 図２０の処理において加算補正項の基本値の算出に用いられるテーブルである。 吸気リフトを変化させたときのバルブリフト曲線を示す図である。 吸気弁の閉弁タイミングとポンピングロスとの関係を示す図である。 第３変形例による減速運転時の空気量制御処理を示すサブルーチンである。 図２４の処理において進角補正項の基本値の算出に用いられるテーブルである。 吸気カム位相を変化させたときのバルブリフト曲線を示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図１には、本発明による吸入空気量制御装置１が適用された内燃機関（以下「エンジン」という）３が示されている。このエンジン３は、車両（図示せず）に搭載されたガソリンエンジンであり、例えば４つの気筒３ａ（１つのみ図示）を有している。各気筒３ａのピストン３ｂとシリンダヘッド３ｃとの間には、燃焼室３ｄが形成されている。

シリンダヘッド３ｃには、気筒３ａごとに、吸気通路４および排気通路５が接続されるとともに、燃料噴射弁６および点火プラグ７（図２参照）が取り付けられている。燃料噴射弁６は、気筒３ａ内に燃料を直接、噴射する筒内燃料噴射弁として構成されている。燃料噴射弁６から噴射される燃料噴射量ＱＩＮＪおよび燃料噴射時期は、後述するＥＣＵ２からの制御信号によって制御される。点火プラグ７の点火時期ＴＩＧもまた、ＥＣＵ２からの制御信号によって制御される。

また、各気筒３ａには、一対の吸気弁８、８および一対の排気弁９、９（各１つのみ図示）が設けられている。吸気弁８は吸気側動弁機構４０によって開閉され、排気弁９は排気側動弁機構８０によって開閉される。以下、図３および図４を参照しながら、これらの吸気側動弁機構４０および排気側動弁機構８０について説明する。

吸気側動弁機構４０は、吸気弁８のリフトおよびバルブタイミングを無段階に変更する可変動弁機構で構成されている。なお、本実施形態では、吸気弁８のリフト（以下「吸気リフト」という）は、吸気弁８の最大揚程を表すものとする。

図４に示すように、吸気側動弁機構４０は、吸気カムシャフト４１、吸気カム４２、吸気リフト可変機構５０および吸気カム位相可変機構６０などを備えている。

吸気カムシャフト４１は、吸気カム４２を一体に有し、吸気スプロケットおよびタイミングチェーン（いずれも図示せず）を介して、クランクシャフト３ｅに連結されており、クランクシャフト３ｅが２回転するごとに１回転する。

吸気リフト可変機構５０は、吸気リフトを値０と所定の最大リフトＬＩＮＭＡＸ（図５参照）との間で無段階に変更するものである。その構成は、本出願人が特開２００７−１００５２２号ですでに提案したものと同様であるので、以下、その概略を簡単に説明する。

吸気リフト可変機構５０は、コントロールシャフト５１およびロッカアームシャフト５２と、これらのシャフト５１、５２上に気筒３ａごとに設けられたロッカアーム機構５３と、これらのロッカアーム機構５３を同時に駆動するアクチュエータ７０（図２参照）などを備えている。

このロッカアーム機構５３は、リンク５４ａ、ローラ軸５４ｂ、ローラ５４ｃおよびロッカアーム５５などを備えている。また、アクチュエータ７０は、モータおよび減速ギヤ機構（いずれも図示せず）などを組み合わせたものであり、ＥＣＵ２からの制御信号に応じて、コントロールシャフト５１を回動させることにより、リンク５４ａをローラ軸５４ｂを中心として回動させる。

このリンク５４ａが図４に実線で示すゼロリフト位置にある場合、吸気カムシャフト４１の回転に伴い、吸気カム４２によりローラ５４ｃがロッカアームシャフト５２側に押されると、リンク５４ａは、コントロールシャフト５１を中心として、図４の時計回りに回動する。その際、ロッカアーム５５の案内面５５ａがコントロールシャフト５１を中心とする円弧と一致するような形状を有しているので、バルブスプリングの付勢力により、ロッカアーム５５は図４に示す閉弁位置に保持される。それにより、吸気リフトは値０に保持され、吸気弁８は閉弁状態に保持される。

一方、リンク５４ａがゼロリフト位置から最大リフト位置（図４の２点鎖線で示す位置）側の位置に回動し、保持されている状態では、吸気カム４２の回転により、リンク５４ａがコントロールシャフト５１を中心として図４の時計回りに回動すると、ロッカアーム５５は、バルブスプリングの付勢力に抗しながら、図４に示す閉弁位置から下方に回動し、吸気弁８を開弁する。その際、ロッカアーム５５の回動量すなわち吸気リフトは、リンク５４ａが最大リフト位置に近い位置にあるほど、より大きくなる。

以上の構成により、吸気弁８は、リンク５４ａが最大リフト位置側に近い位置にあるほど、より大きなリフトで開弁する。より具体的には、吸気カム４２の回転中、吸気弁８は、リンク５４ａが最大リフト位置にあるときには、図５に実線で示すバルブリフト曲線に従って開弁し、吸気リフトは最大リフトＬＩＮＭＡＸになる。したがって、この吸気リフト可変機構５０では、アクチュエータ７０を介して、リンク５４ａをゼロリフト位置と最大リフト位置との間で回動させることにより、吸気リフトを値０と所定の最大リフトＬＩＮＭＡＸとの間で無段階に変化させることができる。また、後述する吸気カム位相ＣＡＩＮが同じ場合、吸気リフトが大きいほど、吸気弁８の開弁タイミングは早くなり、閉弁タイミングは遅くなる。

また、吸気リフト可変機構５０には、吸気リフトを検出するためのリフトセンサ２３が設けられている（図２参照）。このリフトセンサ２３は、コントロールシャフト５１の回動角を検出し、それを表す検出信号を吸気リフトＬＩＮとしてＥＣＵ２に出力する

一方、吸気カム位相可変機構６０は、吸気カムシャフト４１のクランクシャフト３ｅに対する相対的な位相（以下「吸気カム位相」という）ＣＡＩＮを無段階に進角側または遅角側に変更するものである。その構成は、本出願人が特開２００５−３１５１６１号公報ですでに提案したものと同様であるので、以下、その概略を簡単に説明する。

この吸気カム位相可変機構６０は、吸気カムシャフト４１の吸気スプロケット側の端部に設けられており、電磁弁６１（図２参照）と、これを介して油圧が供給される進角室および遅角室（いずれも図示せず）などを備えている。この電磁弁６１は、ＥＣＵ２からの制御信号に応じて、進角室および遅角室に供給する油圧を変化させることで、吸気カム位相ＣＡＩＮを所定の最遅角値と最進角値の間で無段階に連続的に変化させる。それにより、吸気弁８のバルブタイミングは、図６に実線で示す最遅角タイミングと２点鎖線で示す最進角タイミングとの間で、無段階に変更される。

一方、吸気カムシャフト４１の吸気カム位相可変機構６０と反対側の端部には、カム角センサ２２（図２参照）が設けられている。このカム角センサ２２は、吸気カムシャフト４１の回転に伴い、パルス信号であるＩＮＣＡＭ信号を所定のカム角（例えば１゜）ごとにＥＣＵ２に出力する。ＥＣＵ２は、このＩＮＣＡＭ信号および後述するＣＲＫ信号に基づき、吸気カム位相ＣＡＩＮを算出する。

一方、排気側動弁機構８０は、通常のカム駆動式のものであり、図３に示すように、回転自在の排気カムシャフト８１と、排気カムシャフト８１に一体に設けられた排気カム８２と、ロッカアームシャフト８３と、ロッカアームシャフト８３に回動自在に支持されるとともに、排気弁９、９の上端にそれぞれ当接する２つのロッカアーム８４、８４（１つのみ図示）などを備えている。

排気カムシャフト８１は、排気スプロケットおよびタイミングチェーン（いずれも図示せず）を介して、クランクシャフト３ｅに連結されており、クランクシャフト３ｅが２回転するごとに１回転する。排気カムシャフト８１が回転すると、ロッカアーム８４、８４が、排気カム８２で押圧され、ロッカアームシャフト８３を中心として回動することにより、排気弁９、９が開閉される。

また、吸気通路４には、上流側から順に、エアフローセンサ２４およびスロットル弁機構１０が設けられている。エアフローセンサ２４は、エンジン３の気筒３ａに吸入される吸入空気量ＧＡＩＲを検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。

スロットル弁機構１０は、スロットル弁１０ａと、これを駆動するＴＨアクチュエータ１０ｂなどで構成されている。スロットル弁１０ａの開度は、ＴＨアクチュエータ１０ｂに供給される電流のデューティ比をＥＣＵ２で制御することによって制御され、それにより、吸入空気量ＧＡＩＲが調整される。

また、スロットル弁１０ａの開度（以下「スロットル弁開度」という）ＴＨは、スロットル弁開度センサ２９によって検出され、その検出信号はＥＣＵ２に出力される。

さらに、エンジン３の排気通路５には、三元触媒３１およびＬＡＦセンサ２８（図２参照）が設けられている。三元触媒３１は、排ガス中のＣＯおよびＨＣを酸化するとともに、ＮＯｘを還元することによって、排ガスを浄化する。

また、ＬＡＦセンサ２８は、理論空燃比よりもリッチなリッチ領域から極リーンまでの広範囲な空燃比の領域において、排気通路５内を流れる排ガス中の酸素濃度をリニアに検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。ＥＣＵ２は、ＬＡＦセンサ２８からの検出信号に基づいて、排ガスの空燃比すなわち混合気の空燃比ＡＦを算出する。

エンジン３のクランクシャフト３ｅには、クランク角センサ２１が設けられている。クランク角センサ２１は、クランクシャフト３ｅの回転に伴い、パルス信号であるＣＲＫ信号およびＴＤＣ信号をＥＣＵ２に出力する。

ＣＲＫ信号は、所定クランク角（例えば３０°）ごとに出力される。ＥＣＵ２は、このＣＲＫ信号に基づき、エンジン３の回転数（以下「エンジン回転数」という）ＮＥを算出する。また、ＴＤＣ信号は、いずれかの気筒３ａにおいてピストン３ｂが吸気行程の開始時の上死点よりも若干、手前の所定のクランク角位置にあることを表す信号であり、本実施形態のようにエンジン３が４気筒の場合には、クランク角１８０゜ごとに出力される。

エンジン３には、水温センサ２５が設けられている。水温センサ２５は、エンジン３のシリンダブロック３ｆ内を循環する冷却水の温度（以下「エンジン水温」という）ＴＷを検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。

また、ＥＣＵ２には、大気圧センサ２６から大気圧ＰＡを表す検出信号が、アクセル開度センサ２７から、車両のアクセルペダル（図示せず）の踏み込み量（以下「アクセル開度」という）ＡＰを表す検出信号が、それぞれ出力される。

ＥＣＵ２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭおよびＩ／Ｏインターフェース（いずれも図示せず）などから成るマイクロコンピュータで構成されている。ＥＣＵ２は、前述した各種のセンサ２１〜２９の検出信号などに応じて、エンジン３の運転状態を判別するとともに、判別した運転状態に応じて、エンジン３の各種の制御処理を実行する。なお、本実施形態では、ＥＣＵ２が、点火時期取得手段、運転状態判定手段、および吸入空気量減少制御手段に相当する。

図７は、ＥＣＵ２で実行されるエンジン３の制御処理のメインフローを示す。本処理は、ＴＤＣ信号の発生に同期して実行される。本処理では、まずステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）において、吸入空気量ＧＡＩＲの制御処理を実行する。次に、点火時期ＴＩＧの制御処理を実行する（ステップ２）とともに、燃料噴射量ＱＩＮＪの制御処理を実行し（ステップ３）、本処理を終了する。

図８は、吸入空気量ＧＡＩＲの制御処理を示すサブルーチンである。本処理では、まずステップ１１において、アクセル開度ＡＰがほぼ０であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳで、ＡＰ≒０のときには、エンジン３が減速運転状態にあるとして、減速運転時の空気量制御処理を実行し（ステップ１２）、本処理を終了する。この減速運転時の空気量制御処理については、後述する。

上記ステップ１１の判別結果がＮＯのときには、エンジン３が高負荷運転状態であるか否かを判別する（ステップ１３）。この判別は、エンジン回転数ＮＥおよび燃料噴射量ＱＩＮＪに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって行われ、ＮＥ値およびＱＩＮＪ値がマップ中の高負荷運転領域にあるときに、高負荷運転状態であると判別される。このステップ１３の判別結果がＹＥＳのときには、高負荷運転時の空気量制御処理を実行し（ステップ１４）、本処理を終了する。この高負荷運転時の空気量制御処理については、後述する。

一方、前記ステップ１３の判別結果がＮＯのときには、通常運転時の空気量制御処理を実行し（ステップ１５）、本処理を終了する。この通常運転時の空気量制御処理では、アクセル開度ＡＰに応じて、スロットル弁開度ＴＨの目標値である目標スロットル弁開度ＴＨＣＭＤを算出する。

また、吸気カム位相ＣＡＩＮの目標値である目標吸気カム位相ＣＡＩＮＣＭＤ、および吸気リフトＬＩＮの目標値である目標吸気リフトＬＩＮＣＭＤを、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに応じ、通常運転時用のそれぞれのマップ（図示せず）を検索することによって設定する。なお、要求トルクＰＭＣＭＤは、エンジン回転数ＮＥおよびアクセル開度ＡＰに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、算出される。

図９は、図８のステップ１２で実行される減速運転時の空気量制御処理を示すサブルーチンである。本処理では、まずステップ２１において、燃料噴射弁６からの燃料の供給を停止するフューエルカット（以下「Ｆ／Ｃ」という）中であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳのときには、加算補正項ＴＨＡＤＤを値０にセットする（ステップ２２）。

次に、スロットル弁開度ＴＨの基本値ＴＨＢに加算補正項ＴＨＡＤＤを加算することによって、目標スロットル弁開度ＴＨＣＭＤを算出し（ステップ２６）、本処理を終了する。この場合には、ＴＨＡＤＤ＝０であるので、目標スロットル弁開度ＴＨＣＭＤは基本値ＴＨＢと等しくなる。なお、この基本値ＴＨＢは、アイドル運転を維持するのに必要な最小限の空気量であり、例えば、エンジン水温ＴＷおよびエアコン（図示せず）などの補機の動作状態に応じて設定される。

一方、ステップ２１の判別結果がＮＯのとき、すなわち、エンジン３が燃料噴射弁６からの燃料の供給を伴う減速運転状態にあるときには、次のステップ２３以降において、燃料噴射量ＱＩＮＪを燃料噴射弁６の最小燃料供給量ＱＭＩＮを下回らないように制限するために、吸入空気量ＧＡＩＲの増大制御を実行する。

まずステップ２３では、エンジン回転数ＮＥに応じ、図１０に示すテーブルを検索することによって、加算補正項ＴＨＡＤＤの基本値ＴＨＡＤＤＢを算出する。このテーブルでは、基本値ＴＨＡＤＤＢは、エンジン回転数ＮＥが所定回転数ＮＥＲＥＦ（例えば１０００ｒｐｍ）未満のときに、所定値（例えば０）に設定されており、所定回転数ＮＥＲＥＦ以上のときには、エンジン回転数ＮＥが高いほど、より大きな値に設定されている。これは、エンジン回転数ＮＥが高いほど、１吸気行程の時間が短く、気筒３ａに空気が入りにくくなるので、それを補償するためである。

次に、大気圧ＰＡに応じ、図１１に示すテーブルを検索することによって、大気圧補正係数ＫＰＡを算出する（ステップ２４）。このテーブルでは、大気圧補正係数ＫＡＰは、大気圧ＰＡが第１所定値ＰＡＲＥＦ１のときに、値１．０に設定され、第１所定値ＰＡＲＥＦ１よりも大きな第２所定値ＰＡＲＥＦ２以上のときに、所定値（例えば０）に設定されており、第１および第２所定値ＰＡＲＥＦ１、ＰＡＲＥＦ２の間では、大気圧ＰＡが低いほど、より大きな値に設定されている。これは、大気圧ＰＡが低いほど、空気の密度が低下し、気筒３ａに吸入される実質的な空気量が減少するので、それを補償するためである。

次いで、算出した基本値ＴＨＡＤＤＢに大気圧補正係数ＫＰＡを乗算することによって、加算補正項ＴＨＡＤＤを算出する（ステップ２５）。次に、前記ステップ２６に進み、スロットル弁開度ＴＨの基本値ＴＨＢに加算補正項ＴＨＡＤＤを加算することによって、目標スロットル弁開度ＴＨＣＭＤを算出し、本処理を終了する。

以上のように、本処理によれば、燃料噴射弁６から燃料が供給されている減速運転状態では、エンジン回転数ＮＥおよび大気圧ＰＡに応じて算出された加算補正項ＴＨＡＤＤが基本値ＴＨＢに加算されることにより、目標スロットル弁開度ＴＨＣＭＤが増大側に補正され、それに応じて吸入空気量ＧＡＩＲが増大側に制御される。

図１２は、図８のステップ１４で実行される高負荷運転時の空気量制御処理を示すサブルーチンである。本処理では、まずステップ３１において、エンジン回転数ＮＥが高回転側の所定回転数ＮＲＥＦＨ（例えば５０００ｒｐｍ）以上であるか否かを判別する。この判別結果がＮＯのときには、エンジン３が高回転域になく、燃料噴射量ＱＩＮＪが燃料噴射弁６により供給可能な最大燃料量（以下「燃料噴射弁６の最大燃料供給量」という）ＱＭＡＸを上回るおそれがないため、吸入空気量ＧＡＩＲの減少制御を行わないものとする。そして、高負荷運転時用の大きな吸入空気量ＧＡＩＲを確保するために、目標吸気カム位相ＣＡＩＮＣＭＤを所定の最進角値ＣＡＩＮＬＭＴＨに設定し（ステップ３２）、目標吸気リフトＬＩＮＣＭＤを所定の最大値ＬＩＮＬＭＴＨに設定する（ステップ３３）とともに、目標スロットル弁開度ＴＨＣＭＤを所定の最大値ＴＨＬＭＴＨに設定し（ステップ３４）、本処理を終了する。

前記ステップ３１の判別結果がＹＥＳで、エンジン３が高回転高負荷運転状態にあるときには、点火時期遅角量ＲＩＧＨを算出する（ステップ３５）。この点火時期遅角量ＲＩＧＨは、例えば、そのときの点火時期ＴＩＧとＭＢＴとの差として求められる。

次に、エンジン回転数ＮＥおよび大気圧ＰＡに応じ、図１３に示すテーブルを検索することによって、燃料噴射量ＱＩＮＪを制限する必要性を判定するための点火時期遅角量ＲＩＧＨのしきい値ＲＨＲＥＦを算出する（ステップ３６）。図１３のテーブルは、平地用（ＰＡ＝ＰＡＮ（例えば７６０ｍｍＨｇ））および高地用（ＰＡ＝ＰＡＨ（例えば４６０ｍｍＨｇ））の２つのテーブルで構成されており、高地用のしきい値ＲＨＲＥＦは、平地用のそれよりも大きな値に設定されている。これは、高地の場合には、空気の密度が低く、気筒に吸入される実質的な吸入空気量がもともと小さいことから、これをさらに減少させる必要度合が低いためである。

また、これらのテーブルでは、しきい値ＲＨＲＥＦは、エンジン回転数ＮＥが高いほど、より小さな値に設定されている。これは、エンジン回転数ＮＥが高いほど、燃料噴射弁６からの燃料噴射に割り当てられる圧縮行程の時間が短くなり、燃料噴射量ＱＩＮＪが燃料噴射弁６の最大燃料供給量ＱＭＡＸを上回りやすくなることから、吸入空気量ＧＡＩＲを減少させる必要度合がより高くなるためである。なお、大気圧ＰＡが上記の値ＰＡＮ、ＰＡＨのいずれにも一致しない場合には、しきい値ＲＨＲＥＦは、補間計算によって算出される。

次に、算出した点火時期遅角量ＲＩＧＨがしきい値ＲＨＲＥＦよりも大きいか否かを判別する（ステップ３７）。この判別結果がＮＯで、ＲＩＧＨ≦ＲＨＲＥＦのときには、点火時期ＴＩＧがそれほど遅角側に制御されていないため、燃料噴射量ＱＩＮＪを制限する必要がないとして、前記ステップ３２〜３４を実行し、高負荷運転時用の大きな吸入空気量ＧＡＩＲを得るようにする。

一方、前記ステップ３７の判別結果がＹＥＳで、ＲＩＧＨ＞ＲＨＲＥＦのときには、点火時期ＴＩＧが遅角側に大きく制御されているため、燃料噴射量ＱＩＮＪを制限すべきであるとして、次のステップ３８以降において、吸入空気量ＧＡＩＲの減少制御を実行する。まずステップ３８では、点火時期遅角量ＲＩＧＨとしきい値ＲＨＲＥＦとの差を、遅角量偏差ΔＲＩＧＨとして算出する。このように算出される遅角量偏差ΔＲＩＧＨは、燃料噴射量ＱＩＮＪを制限する必要度合を表す。

次に、算出した遅角量偏差ΔＲＩＧＨに応じ、図１４（ａ）に示すテーブルを検索することによって、目標吸気カム位相ＣＡＩＮＣＭＤを算出する（ステップ３９）。このテーブルでは、目標吸気カム位相ＣＡＩＮＣＭＤは、遅角量偏差ΔＲＩＧＨが０のときに、最進角値ＣＡＩＮＬＭＴＨに設定され、遅角量偏差ΔＲＩＧＨが増加するにつれて、より遅角側に設定されるとともに、遅角量偏差ΔＲＩＧＨが第１所定値ΔＲ１以上のときには、最遅角値ＣＡＩＮＬＭＴＬに設定されている。このように目標吸気カム位相ＣＡＩＮＣＭＤを遅角側に設定し、吸気弁８を遅閉じとすることで、吸気通路４側への空気の戻り量が大きくなるので、吸入空気量ＧＡＩＲが減少するとともに、有効圧縮比が低下する。

次に、遅角量偏差ΔＲＩＧＨに応じ、図１４（ｂ）に示すテーブルを検索することによって、目標吸気リフトＬＩＮＣＭＤを算出する（ステップ４０）。このテーブルでは、目標吸気リフトＬＩＮＣＭＤは、遅角量偏差ΔＲＩＧＨが第１所定値ΔＲ１以下のときに、最大値ＬＩＮＬＭＴＨに設定され、遅角量偏差ΔＲＩＧＨが増加するにつれて、より小さな値に設定されるとともに、遅角量偏差ΔＲＩＧＨが第２所定値ΔＲ２以上のときには、最小値ＬＩＮＬＭＴＬに設定されている。このように目標吸気リフトＬＩＮＣＭＤを減少させることによって、吸入空気量ＧＡＩＲがさらに減少するとともに、有効圧縮比がさらに低下する。

次に、遅角量偏差ΔＲＩＧＨに応じ、図１４（ｃ）に示すテーブルを検索することによって、目標スロットル弁開度ＴＨＣＭＤを算出し（ステップ４１）、本処理を終了する。このテーブルでは、目標スロットル弁開度ＴＨＣＭＤは、遅角量偏差ΔＲＩＧＨが第２所定値ΔＲ２以下のときに、最大値ＴＨＬＭＴＨに設定され、遅角量偏差ΔＲＩＧＨが増加するにつれて、より小さな値に設定されるとともに、遅角量偏差ΔＲＩＧＨが第３所定値ΔＲ３以上のときには、最小値ＴＨＬＭＴＬに設定されている。このように目標スロットル弁開度ＴＨＣＭＤを減少させることによって、吸入空気量ＧＡＩＲがさらに減少する。

以上のように、本処理では、高回転高負荷運転状態における吸入空気量ＧＡＩＲの減少制御として、点火時期遅角量ＲＩＧＨがしきい値ＲＨＲＥＦを上回ったときに（ΔＲＩＧＨ＞０）、まず吸気カム位相ＣＡＩＮの遅角制御が実行され、その後、遅角量偏差ΔＲＩＧＨが第１所定値ΔＲ１になり、目標吸気カム位相ＣＡＩＮＣＭＤが最遅角値ＣＡＩＮＬＭＴＬに達したときに、吸気リフトＬＩＮの減少制御が開始され、さらにその後、遅角量偏差ΔＲＩＧＨが第２所定値ΔＲ２になり、目標吸気リフトＬＩＮＣＭＤが最小値ＬＩＮＬＭＴＬに達したときに、スロットル弁開度ＴＨの減少制御が開始される。

図１５は、図７のステップ２で実行される点火時期ＴＩＧの制御処理を示すサブルーチンである。本処理では、まずステップ５１において、アクセル開度ＡＰがほぼ０であるか否かを判別する。この判別結果がＮＯで、エンジン３が減速運転状態にないときには、点火時期ＴＩＧの通常制御を実行し（ステップ５２）、本処理を終了する。この通常制御では、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに応じて、点火時期ＴＩＧを算出する。また、ノッキングセンサ（図示せず）の検出結果などから、エンジン３にノッキングが発生していると推定されるときには、ノッキングを抑制するために、点火時期ＴＩＧを遅角側に補正する。

一方、前記ステップ５１の判別結果がＹＥＳで、エンジン３が減速運転状態のときには、前記ステップ２５で算出した加算補正項ＴＨＡＤＤが値０よりも大きいか否かを判別する（ステップ５３）。この判別結果がＹＥＳで、吸入空気量ＧＡＩＲの増大制御中のときには、エンジン回転数ＮＥおよび大気圧ＰＡに応じ、図１６に示すテーブルを検索することによって、無負荷吸入空気量ＧＡＣＮＬを算出する（ステップ５４）。この無負荷吸入空気量ＧＡＣＮＬは、エンジン３での燃焼によって発生するトルクとエンジン３のフリクションが互いに等しく、釣り合っているときの、１吸気行程当たりの吸入空気量に相当する。

図１６のテーブルは、平地用（ＰＡ＝ＰＡＬ）および高地用（ＰＡ＝ＰＡＨ）の２つのテーブルで構成されている。これらのテーブルでは、無負荷吸入空気量ＧＡＣＮＬは、大気圧ＰＡが高いほど、また、エンジン回転数ＮＥが大きいほど、より大きな値に設定されている。なお、大気圧ＰＡが上記の値ＰＡＮ、ＰＡＨのいずれにも一致しない場合には、無負荷吸入空気量ＧＡＣＮＬは、補間計算によって算出される。

次に、実吸入空気量ＧＡＩＲＣＹＬと無負荷吸入空気量ＧＡＣＮＬとの差を、空気量差ΔＧとして算出する（ステップ５５）。なお、実吸入空気量ＧＡＩＲＣＹＬは、１吸気行程当たりに気筒３ａに実際に吸入された空気量であり、エアフローセンサ２４で検出された吸入空気量ＧＡＩＲを積算することによって、算出される。

次いで、空気量差ΔＧが値０よりも大きいか否かを判別する（ステップ５６）。この判別結果がＹＥＳで、ΔＧ＞０のときには、エンジン３のトルクがフリクションよりも大きく、エンジン３から出力が発生しているとして、空気量差ΔＧに応じ、図１７に示すテーブルを検索することによって、遅角補正量ＲＩＧを算出する（ステップ５７）。このテーブルでは、遅角補正量ＲＩＧは、空気量差ΔＧが所定値ΔＧＲＥＦ未満のときには、空気量差ΔＧが大きいほど、より大きな値に設定されており、所定値ΔＧＲＥＦ以上のときには、一定値に設定されている。これは、空気量差ΔＧが大きいほど、エンジン３の出力がより大きいと推定されることから、エンジン３のトルクをより抑制するためである。

次に、前回の点火時期ＴＩＧに遅角補正量ＲＩＧを加算することによって、今回の点火時期ＴＩＧを算出し（ステップ５９）、本処理を終了する。

一方、前記ステップ５３の判別結果がＮＯで、加算補正項ＴＨＡＤＤ≦０のときには、吸入空気量ＧＡＩＲの増大制御が実行されていないため、エンジン３のトルクを抑制する必要がないとして、遅角補正量ＲＩＧを値０に設定した（ステップ５８）後、前記ステップ５９に進む。

また、前記ステップ５６の判別結果がＮＯで、空気量差ΔＧ≦０のときにも、エンジン３のトルクを抑制する必要がないとして、前記ステップ５８において遅角補正量ＲＩＧを値０に設定した後、前記ステップ５９に進む。

以上のように、本処理では、吸入空気量ＧＡＩＲの増大制御中、実吸入空気量ＧＡＩＲＣＹＬが無負荷吸入空気量ＧＡＣＮＬよりも大きく、エンジン３から出力が発生していると推定される場合には、両者の差である空気量差ΔＧに応じて、点火時期ＴＩＧを遅角側に制御する。これにより、エンジン３のトルクを抑制することによって、エンジン３から発生する出力を抑制することができる。

図１８は、図７のステップ３で実行される燃料噴射量ＱＩＮＪの制御処理を示すサブルーチンである。本処理では、まずステップ７１において、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、目標空燃比ＡＦＣＭＤを算出する。

次に、エンジン回転数ＮＥおよび要求トルクＰＭＣＭＤに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、燃料噴射量ＱＩＮＪの基本値ＱＩＮＪＢを算出する（ステップ７２）。次いで、ＬＡＦセンサ２８で検出された空燃比ＡＦが目標空燃比ＡＦＣＭＤになるように、フィードバック制御により空燃比補正係数ＫＡＦを算出する（ステップ７３）。次に、空燃比補正係数ＫＡＦ以外の補正係数Ｋを算出する（ステップ７４）。

次に、基本値ＱＩＮＪＢに空燃比補正係数ＫＡＦおよび補正係数Ｋを乗算することによって、燃料噴射量ＱＩＮＪを算出し（ステップ７５）、本処理を終了する。以上のように燃料噴射量ＱＩＮＪが算出されることによって、空燃比ＡＦが目標空燃比ＡＦＣＭＤになるように制御される。

以上のように、本実施形態によれば、図８および図９の処理において、エンジン３が燃料噴射弁６からの燃料の供給を伴う減速運転状態にあると判定されているときに（ステップ１１：ＹＥＳ、ステップ２１：ＮＯ）、目標スロットル弁開度ＴＨＣＭＤを増大側に補正することによって、吸入空気量ＧＡＩＲを増大側に制御する。これに伴い、空燃比ＡＦが目標空燃比ＡＦＣＭＤになるように制御されることで、燃料噴射量ＱＩＮＪが増大するので、燃料噴射量ＱＩＮＪが燃料噴射弁６の最小燃料供給量ＱＭＩＮを下回ることがなくなる。その結果、空燃比ＡＦを精度良く制御でき、排ガス特性およびドライバビリティを良好に維持することができる。

また、吸入空気量ＧＡＩＲを増大させるための目標スロットル弁開度ＴＨＣＭＤの加算補正項ＴＨＡＤＤを、大気圧ＰＡおよびエンジン回転数ＮＥに応じて算出する。したがって、燃料噴射量ＱＩＮＪが最小燃料供給量ＱＭＩＮを下回らないようにしながら、吸入空気量ＧＩＡＲを過不足なく適切に増大させることができ、それにより、無駄なエンジン３の出力や燃料の消費を防止することができる。

また、本実施形態では、燃料噴射弁６が筒内燃料噴射弁として構成されていることで、燃料噴射量ＱＩＮＪが燃料噴射弁６の最小燃料供給量ＱＭＩＮを下回りやすいので、上述した利点を特に効果的に得ることができる。

さらに、図１５の点火時期ＴＩＧの制御処理において、吸入空気量ＧＡＩＲの増大制御中、実吸入空気量ＧＡＩＲＣＹＬと無負荷吸入空気量ＧＡＣＮＬとの空気量差ΔＧが値０を超えているときに（ステップ５６：ＹＥＳ）、点火時期ＴＩＧを遅角させる。これにより、吸入空気量ＧＡＩＲの増大制御によって燃料噴射量ＱＩＮＪを増大させた場合でも、エンジン３から発生する出力を抑制でき、良好なドライバビリティを確保することができる。

また、図８および図１２の処理において、エンジン３が、燃料の増量による冷却が必要な高回転高負荷運転状態にあると判定されているときに（ステップ１３：ＹＥＳ、ステップ３１：ＹＥＳ、ステップ３７：ＹＥＳ）、吸気カム位相ＣＡＩＮ、吸気リフトＬＩＮおよびスロットル弁開度ＴＨによって、吸入空気量ＧＡＩＲを減少側に制御する。これに伴い、空燃比ＡＦが目標空燃比ＡＦＣＭＤになるように制御されることで、燃料噴射量ＱＩＮＪが減少するので、燃料噴射量ＱＩＮＪが燃料噴射弁６の最大燃料供給量ＱＭＡＸを上回ることがなくなる。その結果、空燃比ＡＦを精度良く制御でき、排ガス特性およびドライバビリティを良好に維持することができる。

また、燃料噴射弁６が筒内燃料噴射弁として構成されていることで、燃料噴射量ＱＩＮＪが燃料噴射弁６の最大燃料供給量ＱＭＡＸを上回りやすいので、上述した利点を特に効果的に得ることができる。

さらに、エンジン回転数ＮＥおよび大気圧ＰＡに応じてしきい値ＲＨＲＥＦを算出する（ステップ３６）とともに、点火時期遅角量ＲＩＧＨがしきい値ＲＨＲＥＦを上回ったときに（ステップ３７：ＹＥＳ）、両者の差である遅角量偏差ΔＲＩＧＨに応じて、目標吸気カム位相ＣＡＩＮＣＭＤ、目標吸気リフトＬＩＮＣＭＤおよび目標スロットル弁開度ＴＨＣＭＤを設定する（ステップ３９〜４１）。したがって、吸入空気量ＧＡＩＲの減少制御を、その必要度合に応じて適切に行うことができる。

また、吸入空気量ＧＡＩＲの減少制御として、吸気カム位相ＣＡＩＮを遅角させるとともに、吸気リフトＬＩＮを減少させる。これにより、有効圧縮比が低下し、ノッキングが抑制され、点火時期ＴＩＧの遅角側への変化が抑制されることで、三元触媒３１の温度上昇を抑制することができる。その結果、燃料増量の要求度合が低下し、それに応じて吸入空気量ＧＡＩＲの減少量も低下するので、吸入空気量ＧＡＩＲの減少によるトルク低下を抑制することができる。

さらに、吸入空気量ＧＡＩＲの減少制御を、吸気カム位相ＣＡＩＮの遅角制御、吸気リフトＬＩＮの減少制御、およびスロットル弁開度ＴＨの減少制御の順に優先して行うので、トルク低下を抑制しながら吸入空気量ＧＡＩＲを減少させるという利点を、最大限に得ることができる。

図１９は、図９の処理に代えて実行される、第１変形例による減速運転時の空気量制御処理を示している。なお、本処理における図９と同様の実行内容については、図１９に同じ参照番号を付し、その詳細な説明は省略するものとする。本処理では、まずステップ２１において、Ｆ／Ｃ中であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳのときには、空気量補正項ＣＧＡを値０にセットする（ステップ８１）とともに、加算補正項ＴＨＡＤＤを値０にセットする（ステップ２２）。

次に、スロットル弁開度ＴＨの基本値ＴＨＢに、空気量補正項ＣＧＡおよび加算補正項ＴＨＡＤＤを加算することによって、目標スロットル弁開度ＴＨＣＭＤを算出し（ステップ８５）、本処理を終了する。この場合には、ＣＧＡ＝ＴＨＡＤＤ＝０であるので、目標スロットル弁開度ＴＨＣＭＤは基本値ＴＨＢと等しくなる。

一方、前記ステップ２１の判別結果がＮＯで、エンジン３が燃料の供給を伴う減速運転状態にあるときには、次のステップ８２以降において、吸入空気量ＧＡＩＲの増大制御を実行する。まずステップ８２では、実吸入空気量ＧＡＩＲＣＹＬが所定量ＧＲＥＦよりも大きいか否かを判別する。この所定量ＧＲＥＦは、燃料噴射量ＱＩＮＪの最小燃料供給量ＱＭＩＮに相当する吸入空気量である。

このステップ８２の判別結果がＹＥＳのときには、前回の空気量補正項ＣＧＡを今回の空気量補正項ＣＧＡとして設定する（ステップ８３）。一方、ステップ８２の判別結果がＮＯで、実吸入空気量ＧＡＩＲＣＹＬ≦所定量ＧＲＥＦのときには、前回の空気量補正項ＣＧＡに所定値ＣＲＥＦを加算した値を、今回の空気量補正項ＣＧＡとして設定する（ステップ８４）。

前記ステップ８３または８４の後には、前記ステップ２３〜２５を実行し、エンジン回転数ＮＥおよび大気圧ＰＡに応じて、加算補正項ＴＨＡＤＤを算出する。次に、前記ステップ８５を実行し、スロットル弁開度ＴＨの基本値ＴＨＢに、空気量補正項ＣＧＡおよび加算補正項ＴＨＡＤＤを加算することによって、目標スロットル弁開度ＴＨＣＭＤを算出し、本処理を終了する。

以上のように、この第１変形例によれば、吸入空気量ＧＡＩＲの増大制御中、実吸入空気量ＧＡＩＲＣＹＬが所定量ＧＲＥＦ以下のときに、目標スロットル弁開度ＴＨＣＭＤを所定値ＣＲＥＦだけ増大させる。これにより、吸入空気量ＧＡＩＲが、燃料噴射弁６の最小燃料供給量ＱＭＩＮに相当する空気量に対して、実際に不足していると推定されるときに、これを補償するように、吸入空気量ＧＡＩＲを適切に増大させることができる。

図２０は、第２変形例による減速運転時の空気量制御処理を示している。本処理は、吸入空気量ＧＡＩＲの増大制御を、吸気リフトＬＩＮによって行うものである。本処理では、まずステップ９１において、Ｆ／Ｃ中であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳのときには、目標吸気リフトＬＩＮＣＭＤの下限値ＬＩＮＭＩＮを所定の最小リフトＬＩＮＢ（例えば１．０ｍｍ）に設定する（ステップ９２）。

一方、上記ステップ９１の判別結果がＮＯで、エンジン３が燃料の供給を伴う減速運転状態にあるときには、次のステップ９３以降において、吸入空気量ＧＡＩＲの増大制御を実行する。まずステップ９３では、エンジン回転数ＮＥに応じ、図２１に示すテーブルを検索することによって、加算補正項ＬＩＮＡＤＤの基本値ＬＩＮＡＤＤＢを算出する。このテーブルでは、基本値ＬＩＮＡＤＤＢは、エンジン回転数ＮＥが前記所定回転数ＮＥＲＥＦ未満のときに、所定値（例えば０）に設定されており、所定回転数ＮＥＲＥＦ以上のときには、エンジン回転数ＮＥが高いほど、より大きな値に設定されている。

次に、図９のステップ２４と同様、大気圧ＰＡに応じ、図１１のテーブルを検索することによって、大気圧補正係数ＫＰＡを算出する（ステップ９４）。次いで、基本値ＬＩＮＡＤＤＢに大気圧補正係数ＫＰＡを乗算することによって、加算補正項ＬＩＮＡＤＤを算出する（ステップ９５）。

次に、算出した加算補正項ＬＩＮＡＤＤを最小リフトＬＩＮＢに加算することによって、目標吸気リフトＬＩＮＣＭＤの下限値ＬＩＮＭＩＮを算出する（ステップ９６）。前記ステップ９２または９６に続くステップ９７では、要求トルクＰＭＣＭＤに応じ、所定のテーブル（図示せず）を検索することによって、要求吸気リフトＬＩＮＲＥＱを算出する。

次いで、算出した要求吸気リフトＬＩＮＲＥＱが下限値ＬＩＮＭＩＮよりも小さいか否かを判別する（ステップ９８）。この判別結果がＮＯのときには、目標吸気リフトＬＩＮＣＭＤを要求吸気リフトＬＩＮＲＥＱに設定し（ステップ９９）、本処理を終了する。一方、ステップ９８の判別結果がＹＥＳで、ＬＩＮＲＥＱ＜ＬＩＮＭＩＮのときには、目標吸気リフトＬＩＮＣＭＤを下限値ＬＩＮＭＩＮに設定し（ステップ１００）、本処理を終了する。

以上のように、この第２変形例によれば、エンジン３が燃料の供給を伴う減速運転状態にあるときに、最小リフトＬＩＮＢに加算補正項ＬＩＮＡＤＤを加算することによって、目標吸気リフトＬＩＮＣＭＤの下限値ＬＩＮＭＩＮをより大きな値に補正する。これにより、吸気リフトＬＩＮが増大側に制御されることによって、吸入空気量ＧＡＩＲが増大する。また、上記の加算補正項ＬＩＮＡＤＤをエンジン回転数ＮＥおよび大気圧ＰＡに応じて算出するので、吸入空気量ＧＡＩＲを過不足なく適切に増大させることができる。

さらに、図２２に示すように、吸気リフトＬＩＮを最小リフトＬＩＮＢの側から増大させると（同図のＡ→Ｂ→Ｃ）、図２３に示すように、吸気弁８の閉弁タイミングが下死点（ＢＤＣ）に近づくことによって、ポンピングロスが増大し、エンジン３のトルクが低下する。したがって、この第２変形例によれば、吸気リフトＬＩＮを増大させることによって、吸入空気量ＧＡＩＲを増大させると同時に、エンジン３から発生する出力を抑制することができる。

図２４は、第３変形例による減速運転時の空気量制御処理を示している。本処理は、吸入空気量ＧＡＩＲの増大制御を、吸気カム位相ＣＡＩＮによって行うものである。本処理では、まずステップ１０１において、要求トルクＰＭＣＭＤに応じ、所定のテーブル（図示せず）を検索することによって、要求吸気カム位相ＣＡＩＮＲＥＱを算出する。次に、Ｆ／Ｃ中であるか否かを判別する（ステップ１０２）。この判別結果がＹＥＳのときには、目標吸気カム位相ＣＡＩＮＣＭＤを要求吸気カム位相ＣＡＩＮＲＥＱに設定し（ステップ１０３）、本処理を終了する。

一方、上記ステップ１０２の判別結果がＮＯで、エンジン３が燃料の供給を伴う減速運転状態にあるときには、次のステップ１０４以降において、吸入空気量ＧＡＩＲの増大制御を実行する。まずステップ１０４では、エンジン回転数ＮＥに応じ、図２５に示すテーブルを検索することによって、進角補正項ＣＡＩＮＡＤＶの基本値ＣＡＩＮＡＤＶＢを算出する。このテーブルでは、基本値ＣＡＩＮＡＤＶＢは、エンジン回転数ＮＥが前記所定回転数ＮＥＲＥＦ未満のときに、所定値（例えば０）に設定されており、所定回転数ＮＥＲＥＦ以上のときには、エンジン回転数ＮＥが高いほど、より大きな値に設定されている。

次に、図９のステップ２４と同様、大気圧ＰＡに応じ、図１１のテーブルを検索することによって、大気圧補正係数ＫＰＡを算出する（ステップ１０５）。次いで、基本値ＣＡＩＮＡＤＶＢに大気圧補正係数ＫＰＡを乗算することによって、進角補正項ＣＡＩＮＡＤＶを算出する（ステップ１０６）。

次に、算出した進角補正項ＣＡＩＮＡＤＶを要求吸気カム位相ＣＡＩＮＲＥＱから減算することによって、目標吸気カム位相ＣＡＩＮＣＭＤを算出する（ステップ１０７）。次に、算出した目標吸気カム位相ＣＡＩＮＣＭＤが所定の下限値ＣＡＬＭＴよりも小さいか否かを判別する（ステップ１０８）。この下限値ＣＡＬＭＴは、図２３においてポンピングロスが最大になる吸気弁８の閉弁タイミング（同図のＣＡ０）が得られる吸気カム位相に相当する。

上記ステップ１０８の判別結果がＮＯのときには、そのまま本処理を終了する。一方、ステップ１０８の判別結果がＹＥＳで、ＣＡＩＮＣＭＤ＜ＣＡＬＭＴのときには、目標吸気カム位相ＣＡＩＮＣＭＤを下限値ＣＡＬＭＴに設定し（ステップ１０９）、本処理を終了する。以上のように目標吸気カム位相ＣＡＩＮＣＭＤを下限値ＣＡＬＭＴで制限することによって、吸気カム位相ＬＩＮが、最大のポンピングロスが得られる位相を超えて進角側に制御されることが防止される。

以上のように、この第３変形例によれば、エンジン３が燃料の供給を伴う減速運転状態にあるときに、要求吸気カム位相ＣＡＩＮＲＥＱから進角補正項ＣＡＩＮＡＤＶを減算することによって、目標吸気カム位相ＣＡＩＮＣＭＤを進角側に補正する。これにより、吸気カム位相ＣＡＩＮが進角側に制御され、吸気弁８の閉弁タイミングが早められ、吸気通路４側への空気の戻り量が小さくなることによって、吸入空気量ＧＡＩＲが増大する。また、上記の進角補正項ＣＡＩＮＡＤＶをエンジン回転数ＮＥおよび大気圧ＰＡに応じて算出するので、吸入空気量ＧＡＩＲを過不足なく適切に増大させることができる。

さらに、図２６に示すように、吸気カム位相ＣＡＩＮを進角させると（同図のＤ→Ｅ→Ｆ→Ｇ）、吸気弁８の閉弁タイミングが下死点に近づくことによって、ポンピングロスが増大し、エンジン３のトルクが低下する。したがって、この第３変形例によれば、吸気カム位相ＣＡＩＮを進角させることによって、第２変形例と同様、吸入空気量ＧＡＩＲを増大させると同時に、エンジン３から発生する出力を抑制することができる。

なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、吸入空気量調整装置として、スロットル弁１０ａ、吸気リフト可変機構５０および吸気カム位相可変機構６０を用いているが、これらのいずれか１つのみを用いてもよく、あるいは２つを組み合わせて用いてもよい。

また、実施形態では、エンジン３が、燃料の増量による冷却が必要な高回転高負荷運転状態にあるか否かの判定を、点火時期ＴＩＧに基づいて行っているが、これに代えて、またはこれとともに、他の適当なパラメータを用いて行ってもよい。

さらに、実施形態は、本発明を車両用のガソリンエンジンに適用した例であるが、本発明は、これに限らず、ガソリンエンジン以外のディーゼルエンジンなどの各種のエンジンに適用してもよく、また、車両用以外のエンジン、例えば、クランク軸を鉛直に配置した船外機などのような船舶推進機用エンジンにも適用可能である。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。

１ 吸入空気量制御装置
２ ＥＣＵ（点火時期取得手段、運転状態判定手段、吸入空気量減少制御手段）
３ エンジン
３ａ 気筒
４ 吸気通路
６ 燃料噴射弁
８ 吸気弁
１０ａ スロットル弁（吸入空気量調整装置）
２１ クランク角センサ（回転数検出手段）
５０ 吸気リフト可変機構（吸入空気量調整装置）
６０ 吸気カム位相可変機構（吸入空気量調整装置）
ＡＦ 空燃比
ＡＦＣＭＤ 目標空燃比（所定の空燃比）
ＧＡＩＲ 吸入空気量
ＮＥ エンジン回転数（内燃機関の回転数）
ＱＩＮＪ 燃料噴射量
ＱＭＡＸ 燃料噴射弁の最大燃料供給量
ＴＩＧ 点火時期
ＣＡＩＮＣＭＤ 目標吸気カム位相（可変動弁機構の作動量）
ＬＩＮＣＭＤ 目標吸気リフト（可変動弁機構の作動量）
ＣＡＩＮＬＭＴＬ 吸気カム位相の最遅角値（限界値）
ＬＩＮＬＭＴＬ 吸気リフトの最小値（限界値）

Claims (4)

1. 燃料噴射弁から噴射される燃料と気筒に吸入される空気との混合気の空燃比が所定の空燃比になるように制御される内燃機関において、前記気筒に吸入される吸入空気量を制御する内燃機関の吸入空気量制御装置であって、
   前記吸入空気量を調整するための吸入空気量調整装置と、
   前記内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、
   前記内燃機関の点火時期を取得する点火時期取得手段と、
   前記内燃機関が、燃料の増量による冷却が必要な所定の高回転高負荷運転状態にあるか否かを判定する運転状態判定手段と、
   当該運転状態判定手段により前記内燃機関が前記所定の高回転高負荷運転状態にあると判定されているときに、前記燃料噴射弁から噴射すべき燃料噴射量を、当該燃料噴射弁が供給可能な最大燃料供給量を上回らないように制限するために、前記吸入空気量調整装置により調整される吸入空気量を、前記検出された内燃機関の回転数および前記取得された点火時期に応じて、減少側に制御する吸入空気量減少制御手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の吸入空気量制御装置。
2. 前記吸入空気量調整装置は、前記内燃機関の吸気弁の動作特性を変更する可変動弁機構であることを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関の吸入空気量制御装置。
3. 前記吸入空気量調整装置は、前記可変動弁機構とともに、吸気通路を絞るためのスロットル弁を有しており、
   前記吸入空気量減少制御手段は、前記可変動弁機構による吸入空気量の減少制御を実行するとともに、その後、前記可変動弁機構の作動量が吸入空気量の減少側の限界値に達したときに、前記スロットル弁による吸入空気量の減少制御を開始することを特徴とする、請求項２に記載の内燃機関の吸入空気量制御装置。
4. 前記燃料噴射弁は、前記気筒内に燃料を直接、噴射する筒内燃料噴射弁であることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれかに記載の内燃機関の吸入空気量制御装置。

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