JP4643493B2 - 内燃機関の燃料噴射量制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、内燃機関に供給される燃料噴射量を内燃機関の運転状態に応じて制御する燃料噴射量制御装置に係り、詳しくは、高負荷・高回転運転時には触媒等の過熱を防止するために燃料噴射量のＯＴＰ増量を行い、高負荷転運転時には空燃比を出力空燃比とするために燃料噴射量のパワー増量を行うようにした内燃機関の燃料噴射量制御装置に関する。

従来より、内燃機関の燃料噴射量制御として、内燃機関の運転状態に応じて燃料噴射量を補正するために、ＯＴＰ（0ver Temperature Protection）増量とパワー増量が行われている。ＯＴＰ増量は、一般に内燃機関の高負荷・高回転運転時に、排気通路に設けられた排気浄化用触媒等の過熱を防止するために行われる増量補正であり、燃料噴射量を増量して空燃比をリッチ化することにより、排気ガス温度を低下させ、触媒温度の上昇を抑えることができる。一方、パワー増量は、一般に内燃機関の高負荷運転時（例えば、全開加速時等）に、出力不足を補うために空燃比をリッチ化することができる。

例えば、下記の特許文献１に記載された内燃機関の燃料噴射制御装置では、触媒を含む排気系の過熱を防止するためにＯＴＰ増量を行うようになっている。また、触媒温度を吸入空気量の積算値を用いて推定することにより、触媒の活性状態を判定し、低温始動時等のように触媒が活性温度以下となるときにＯＴＰ増量を行わないようにしている。この装置では、触媒温度を推定できることから、触媒温度センサを省略できるメリットがある。

一方、例えば、下記の特許文献２に記載の加速時制御装置では、パワー増量（エンリッチ制御）を行うことが記載される。特に、内燃機関の加速時にエンリッチ制御条件が成立した後には、一定時間経過後にパワー増量のためにエンリッチ制御を開始するエンリッチディレイ制御が行われるようになっている。また、このエンリッチディレイ制御中にセンサにより検出される触媒温度が所定温度を超えたときに、エンリッチディレイ制御を中止してエンリッチ制御を開始するようになっている。

ここで、例えば、上記したように推定触媒温度に基づいてＯＴＰ増量を行うことと、高負荷運転時にパワー増量を行うこととを組み合わせる制御が考えられる。

特開平７−１６６９１８号公報 特開平９−９６２３４号公報 特開平１１−１７３１９７号公報 特開平７−２７９７１１号公報

ところが、上記のようにＯＴＰ増量とパワー増量を単に組み合わせただけでは、ＯＴＰ増量とパワー増量が重複して行われることがあるので、燃料噴射量が増量過剰となって排気エミッション（特にＣＯ）を悪化させたり、燃費を悪化させたりするおそれがある。また、パワー増量にも空燃比をリッチ化して排気ガス温度を低下させ、触媒温度の上昇を抑える効果があることから、ＯＴＰ増量とパワー増量が単に重複して行われたのでは、ＯＴＰ増量分の燃料が無駄に消費されることとなる。

この発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、ＯＴＰ増量とパワー増量とを好適に組み合わせて排気エミッションと燃費の悪化を防止することを可能とした内燃機関の燃料噴射量制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、内燃機関への燃料噴射手段による燃料噴射量を内燃機関の運転状態に応じて制御すると共に、内燃機関が第１の特定運転状態となるときには排気系の過熱を防止するために燃料噴射量を増量するＯＴＰ増量を行い、内燃機関が第２の特定運転状態となるときには空燃比を出力空燃比とするために燃料噴射量を増量するパワー増量を行う噴射量制御手段を備えた内燃機関の燃料噴射量制御装置において、内燃機関が第１の特定運転状態かつ第２の特定運転状態となるときには、噴射量制御手段にパワー増量を行わせると共に、パワー増量の開始から、少なくともそのパワー増量分に応じた時間だけ遅れてＯＴＰ増量を行わせる増量時期調整手段を備えたことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、噴射量制御手段は、内燃機関への燃料噴射手段による燃料噴射量を内燃機関の運転状態に応じて制御する。ここで、内燃機関が第１の特定運転状態となるときには、噴射量制御手段は、排気系の過熱を防止するために燃料噴射量を増量するＯＴＰ増量を行う。また、内燃機関が第２の特定運転状態となるときには、噴射量制御手段は、空燃比を出力空燃比とするために燃料噴射量を増量するパワー増量を行う。ここで、ＯＴＰ増量が行われる第１の特定運転状態として、例えば、内燃機関が高負荷・高回転となる運転状態が考えられる。また、パワー増量が行われる第２の特定運転状態として、例えば、内燃機関が高負荷となる運転状態が考えられる。従って、この場合、内燃機関が低中回転ではあるが高負荷となる運転状態のときには、ＯＴＰ増量は行われないがパワー増量が行われることがあり、内燃機関が高負荷で高回転となる運転状態のときには、ＯＴＰ増量とパワー増量の両方が行われることがある。そこで、増量時期調整手段は、内燃機関が第１の特定運転状態かつ第２の特定運転状態となるときには、噴射量制御手段にパワー増量を行わせると共に、パワー増量の開始から、少なくともそのパワー増量分に応じた時間だけ遅れてＯＴＰ増量を行わせる。従って、内燃機関が第１の特定運転状態かつ第２の特定運転状態となるときには、パワー増量とＯＴＰ増量が必要以上に重複して行われることがない。

上記目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、内燃機関への燃料噴射手段による燃料噴射量を内燃機関の運転状態に応じて制御すると共に、内燃機関が第１の特定運転状態となるときには触媒を含む排気系の過熱を防止するために燃料噴射量を増量するＯＴＰ増量を行い、内燃機関が第２の特定運転状態となるときには空燃比を出力空燃比とするために燃料噴射量を増量するパワー増量を行う噴射量制御手段を備えた内燃機関の燃料噴射量制御装置において、内燃機関の運転状態に基づき触媒の温度を推定すると共に、内燃機関が第２の特定運転状態となるときにパワー増量が行われるときには、パワー増量が行われないときよりも触媒の温度を低く推定する温度推定手段と、内燃機関が第１の特定運転状態かつ第２の特定運転状態となるときには、噴射量制御手段にパワー増量を行わせると共に、パワー増量の開始から、低く推定された触媒の温度が所定値以上になるのを待ってＯＴＰ増量を行わせる増量時期調整手段とを備えたことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、噴射量制御手段は、内燃機関への燃料噴射手段による燃料噴射量を内燃機関の運転状態に応じて制御する。ここで、内燃機関が第１の特定運転状態となるときには、噴射量制御手段は、触媒を含む排気系の過熱を防止するために燃料噴射量を増量するＯＴＰ増量を行う。また、内燃機関が第２の特定運転状態となるときには、噴射量制御手段は、空燃比を出力空燃比とするために燃料噴射量を増量するパワー増量を行う。ここで、ＯＴＰ増量が行われる第１の特定運転状態として、例えば、内燃機関が高負荷・高回転となる運転状態が考えられる。また、パワー増量が行われる第２の特定運転状態として、例えば、内燃機関が高負荷となる運転状態が考えられる。従って、この場合、内燃機関が低中回転ではあるが高負荷となる運転状態のときには、ＯＴＰ増量は行われないがパワー増量が行われることがあり、内燃機関が高負荷で高回転となる運転状態のときには、ＯＴＰ増量とパワー増量の両方が行われることがある。一方、温度推定手段は、内燃機関の運転状態に基づき触媒の温度を推定し、特に、パワー増量が行われるときには、パワー増量が行われないときよりも触媒の温度を低く推定する。また、増量時期調整手段は、内燃機関が第１の特定運転状態かつ第２の特定運転状態となるときには、噴射量制御手段にパワー増量を行わせると共に、パワー増量の開始から、普通よりも低く推定された触媒の温度が所定値以上になるのを待ってＯＴＰ増量を行わせる。従って、内燃機関が第１の特定運転状態かつ第２の特定運転状態となるときには、パワー増量が行われた後、普通よりも低く推定された触媒の温度が所定値以上になるのを待ってＯＴＰ増量が行われることとなり、パワー増量の開始から普通よりも遅れてＯＴＰ増量を行われることとなる。よって、パワー増量とＯＴＰ増量が必要以上に重複して行われることがない。また、内燃機関の運転状態に基づき推定された触媒の温度が所定値以上となるときにＯＴＰ増量が行われるので、ＯＴＰ増量を行う時期が運転状態に応じて変わる。

上記目的を達成するために、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、温度推定手段は、パワー増量が行われるときには、少なくともそのパワー増量分に応じた温度だけ触媒の温度を低く推定することを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、請求項２に記載の発明の作用に加え、触媒の温度が少なくともパワー増量分に応じた温度だけ低く推定されるので、パワー増量が開始されてからＯＴＰ増量が行われるまでの遅れ時間が適宜調整される。

請求項１に記載の発明によれば、ＯＴＰ増量とパワー増量とを好適に組み合わせて燃料噴射量を増量させることができ、排気エミッションと燃費の悪化を防止することができる。

請求項２に記載の発明によれば、ＯＴＰ増量とパワー増量とを好適に組み合わせて燃料噴射量を増量させることができ、排気エミッションと燃費の悪化を防止することができる。また、ＯＴＰ増量を内燃機関の運転状態に応じた的確なタイミングで行うことができる。

請求項３に記載の発明によれば、請求項２に記載の発明の効果に加え、ＯＴＰ増量を精度良く行うことができ、排気エミッションと燃費の悪化を高精度に防止することができる。

以下、本発明における内燃機関の燃料噴射量制御装置を具体化した一実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。

図１に、内燃機関の燃料噴射量制御装置を含み、自動車に搭載されたエンジンシステムを概略構成図により示す。周知の構造を有する多気筒の内燃機関（エンジン）１は、吸気通路２を通じて供給される燃料と空気との可燃混合気を、各気筒の燃焼室で爆発・燃焼させ、その燃焼後の排気を排気通路３を通じて排出させることにより、ピストン（図示しない）を動作させてクランクシャフト４を回転させ、動力を得るようになっている。

吸気通路２に設けられたスロットルバルブ５は、同通路２を流れて各気筒に吸入される空気量（吸気量）ＱＡを調節するために開閉される。このバルブ５は、運転席に設けられたアクセルペダル６の操作に連動して作動する。スロットルバルブ５に対して設けられたスロットルセンサ２１は、このバルブ５の開度（スロットル開度）ＴＡを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。吸気通路２に設けられたエアフローメータ２２は、吸気通路２を流れる吸気量ＱＡを計測し、その計測値に応じた電気信号を出力する。

各気筒に対応して設けられた燃料噴射弁（インジェクタ）７は、各気筒の吸気ポートに燃料を噴射供給する。各インジェクタ７には、燃料タンク、燃料ポンプ及び燃料パイプ等より構成される燃料供給装置（図示略）により燃料が圧送される。各インジェクタ７は、本発明の燃料噴射手段に相当する。

各気筒に対応してエンジン１に設けられた点火プラグ８は、イグナイタ９から出力される高電圧を受けて点火動作をする。各点火プラグ８の点火時期は、イグナイタ９による高電圧の出力タイミングにより決定される。

排気通路３に設けられた触媒コンバータ１１は、エンジン１から排出される排気を浄化するための三元触媒１２を内蔵する。周知のように、三元触媒１２は、排気中の一酸化炭素（ＣＯ）及び炭化水素（ＨＣ）の酸化と、窒素酸化物（ＮＯｘ）の還元を同時に行う。これにより排気中の有害ガス三成分（ＣＯ，ＨＣ、ＮＯｘ）を、無害な二酸化炭素（ＣＯ2）、水蒸気（Ｈ₂Ｏ）及び窒素（Ｎ₂）に清浄化する。三元触媒１２の持つ排気清浄化特
性は、エンジン１の設定空燃比により大きく変わる。即ち、空燃比が薄い（リーン）ときは、燃焼後の酸素（Ｏ₂）の量が多くなり、酸化作用が活発に、還元作用が不活発になる。この酸化と還元のバランスがとれたとき（理論空燃比に近付いたとき）、三元触媒１２は最も有効に働くことになる。この実施形態において、排気通路３及び触媒コンバータ１１は、本発明の排気系を構成する。

排気通路３において、三元触媒１２の上流側には空燃比センサ２３が、下流側には酸素センサ２４がそれぞれ設けられる。空燃比センサ２３は、エンジン１から排気通路３へ排出される排気中の酸素濃度Ｏｘを電流値として検出し、これを電圧値に変換して空燃比を検出するようになっている。酸素センサ２４は、三元触媒１２を通過した排気中の酸素濃度Ｏｘを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。

エンジン１に設けられた回転速度センサ２５は、クランクシャフト４の角速度、即ち、エンジン回転速度ＮＥを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。エンジン１に設けられ水温センサ２６は、エンジン１の内部を流れる冷却水の温度（冷却水温）ＴＨＷを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。また、自動車に設けられた車速センサ２７は、自動車の走行速度（車速）ＳＰＤを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。

この実施形態で、前述したスロットルセンサ２１、エアフローメータ２２、空燃比センサ２３、酸素センサ２４、回転速度センサ２５、水温センサ２６及び車速センサ２７は、エンジン１又は自動車の運転状態を検出するための運転状態検出手段に相当する。

この実施形態で、電子制御装置（ＥＣＵ）３０は、スロットルセンサ２１、エアフローメータ２２、空燃比センサ２３、酸素センサ２４、回転速度センサ２５、水温センサ２６及び車速センサ２７から出力される各種信号を入力する。ＥＣＵ３０は、これらの入力信号に基づいて空燃比制御、燃料噴射量制御及び燃料噴射時期制御を含む燃料噴射制御、並びに点火時期制御等を実行し、各インジェクタ７及びイグナイタ９を制御する。

ここで、燃料噴射制御とは、エンジン１の運転状態に応じて各インジェクタ７を制御することにより、燃料噴射量及び燃料噴射時期を制御することである。空燃比制御とは、少なくとも空燃比センサ２３からの出力信号に基づいてインジェクタ７を制御することにより、エンジン１の空燃比を理論空燃比等の所定の空燃比にフィードバック制御することである。点火時期制御とは、エンジン１の運転状態に応じてイグナイタ９を制御することにより、各点火プラグ８による点火時期を制御することである。

この実施形態で、ＥＣＵ３０は、本発明の噴射量制御手段、増量時期調整手段及び温度推定手段に相当する。ＥＣＵ３０は中央処理装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及びバックアップＲＡＭ等よりなる周知の構成を備えたものである。ＲＯＭは、前述した各種制御に係る所定の制御プログラムを予め記憶している。ＥＣＵ（ＣＰＵ）３０は、これらの制御プログラムに従って前述した各種制御等を実行する。

次に、ＥＣＵ３０が実行する燃料噴射量制御の内容について、図２〜７を参照して説明する。図２に、燃料噴射量制御の内容（メインルーチン）をフローチャートにより示す。図３に、パワー増量補正値ＥＫｐの算出処理内容をフローチャートにより示す。図４に、ＯＴＰ増量補正値ＥＫｏｔの算出処理内容をフローチャートにより示す。図５に、触媒推定温度Ｔｋｌの算出処理内容をフローチャートにより示す。ＥＣＵ３０は、上記メインルーチンを所定時間毎に周期的に実行する。

エンジン１の運転時に、ステップ１００で、ＥＣＵ３０は、スロットルセンサ２１により検出されるスロットル開度ＴＡ、エアフローメータ２２により計測される吸気量ＱＡ、回転速度センサ２５により検出されるエンジン回転速度ＮＥ、水温センサ２６により検出される冷却水温ＴＨＷをそれぞれ読み込む。

ステップ１１０で、ＥＣＵ３０は、読み込まれた吸気量ＱＡとエンジン回転速度ＮＥに基づき、そのときの運転状態に応じた基本燃料噴射量ＴＡＵｂを算出する。ＥＣＵ３０は、下記の式（１）に従い基本燃料噴射量ＴＡＵｂを算出する。式（１）で、「Ｋ」は所定の比例定数を意味する。この基本燃料噴射量ＴＡＵｂは、最終的な燃料噴射量ＴＡＵを算出するための基本値を意味する。
ＴＡＵｂ＝Ｋ＊ＱＡ／ＮＥ ・・・（１）

ステップ１２０で、ＥＣＵ３０は、パワー増量を行うためのパワー増量補正値ＥＫｐｗを算出する。パワー増量補正値ＥＫｐｗは、エンジン１が本発明の第２の特定運転状態となるとき、例えば、高負荷運転状態となるときに、エンジン１に供給される可燃混合気を出力空燃比とするために燃料噴射量ＴＡＵを増量する補正項を意味する。ＥＣＵ３０は、この補正値ＥＫｐｗを、図３に示すサブルーチンに従って算出する。

すなわち、図３のステップ１２１で、ＥＣＵ３０は、スロットルセンサ２１により検出されるスロットル開度ＴＡが、高負荷運転の基準となる所定の判定値ＴＡ１以上であるか否かを判断する。ここで、判定値ＴＡ１として、例えば、「７０％」（スロットル開度ＴＡの全開を１００％とした場合）を当てはめることができる。この判断結果が否定である場合、ステップ１２２で、ＥＣＵ３０は、パワー増量補正値ＥＫｐｗを「０」に設定する。つまり、パワー増量を行わないようにする。一方、上記判断結果が肯定である場合、ステップ１２３で、ＥＣＵ３０は、パワー増量補正値ＥＫｐｗを算出する。ＥＣＵ３０は、この補正値ＥＫｐｗを、例えば、エンジン回転速度ＮＥと補正値ＥＫｐｗをパラメータとして予め設定された関数データ（マップ）を参照することにより算出する。ここでは、スロットル開度ＴＡが所定の判定値ＴＡ１以上となるような、エンジン１が高負荷運転状態となるときに、エンジン１の空燃比Ａ／Ｆを出力アップにつながる出力空燃比とするために、燃料噴射量ＴＡＵを増量するパワー増量を行うべく、所定のパワー増量補正値ＥＫｐｗが算出されることとなる。

図２のメインルーチンに戻り、ステップ１３０で、ＥＣＵ３０は、ＯＴＰ増量を行うためのＯＴＰ増量補正値ＥＫｏｔを算出する。ＯＴＰ増量は、エンジン１が本発明の第１の特定運転状態となるとき、例えば、高負荷で高回転の運転状態となるときに、排気通路３及び触媒コンバータ１１を含む排気系の過熱を防止するために燃料噴射量ＴＡＵを増量する補正項を意味する。ＥＣＵ３０は、この補正値ＥＫｏｔを、図４に示すサブルーチンに従って算出する。

すなわち、図４のステップ１３１で、ＥＣＵ３０は、触媒推定温度Ｔｋｌを読み込む。触媒推定温度Ｔｋｌは、別途のルーチンに従い、エンジン１の運転状態に基づいて推定される三元触媒１２の温度を意味する。この触媒推定温度Ｔｋｌの算出については、後述する。そして、ステップ１３２で、ＥＣＵ３０は、触媒推定温度Ｔｋｌが所定の設定値Ｔ１以上か否かを判断する。ここで、設定値Ｔ１として、例えば「９５０℃」を当てはめることができる。上記判断結果が否定である場合、ステップ１３３で、ＥＣＵ３０は、ＯＴＰ増量補正値ＥＫｏｔを「０」に設定する。つまり、ＯＴＰ増量を行わないようにする。一方、上記判断結果が肯定である場合、ステップ１３４で、ＥＣＵ３０は、ＯＴＰ増量補正値ＥＫｏｔを算出する。ＥＣＵ３０は、この補正値ＥＫｏｔを、例えば、エンジン回転速度ＮＥ、吸気量ＱＡ及びスロットル開度ＴＡに基づき、エンジン回転速度ＮＥ、エンジン負荷ＫＬ及び補正値ＥＫｏｔをパラメータとして予め設定された関数データ（マップ）を参照することにより算出する。ここでは、エンジン１が高負荷で高回転の運転状態となるときに、触媒推定温度Ｔｋｌが所定の設定値Ｔ１以上となるタイミングで、排気系の過熱を防止するために、燃料噴射量ＴＡＵを増量するＯＴＰ増量を行うべく、所定のＯＴＰ増量補正値ＥＫｏｔが求められることとなる。

ここで、上記した触媒推定温度Ｔｋｌの算出につき、図５のフローチャートを参照して説明する。先ず、ステップ２００で、ＥＣＵ３０は、エンジン回転速度ＮＥ及びエンジン負荷ＫＬを読み込む。エンジン負荷ＫＬは、エンジン回転速度ＮＥ、吸気量ＱＡ及びスロットル開度ＴＡに基づき算出され、エンジン１の負荷状態を意味する。

ステップ２１０では、ＥＣＵ３０は、基本触媒推定温度Ｔｋｌｂを算出する。ＥＣＵ３０は、この基本触媒推定温度Ｔｋｌｂを、例えば、図６にグラフに示すような、エンジン回転速度ＮＥ、エンジン負荷ＫＬ及び基本触媒推定温度Ｔｋｌｂをパラメータとして予め設定された関数データ（マップ）を参照することにより算出する。従って、基本触媒推定温度Ｔｋｌｂは、エンジン１の運転状態、特にエンジン回転速度ＮＥ及びエンジン負荷ＫＬに応じて算出されることとなる。

ステップ２２０で、ＥＣＵ３０は、パワー増量補正値ＥＫｐｗが「０」より大きいか否か、すなわちパワー増量が行われているか否かを判断する。この判断結果が否定である場合、ステップ２３０で、ＥＣＵ３０は、上記算出された基本触媒推定温度Ｔｋｌｂを最終的な触媒推定温度Ｔｋｌとして算出する。

一方、ステップ２２０の判断結果が肯定である場合、ステップ２４０で、ＥＣＵ３０は、パワー増量分の温度減算値Ｔｐｗを算出する。すなわち、ＥＣＵ３０は、上記算出されたパワー増量補正値ＥＫｐｗと温度減算値Ｔｐｗをパラメータとして予め設定された関数データ（マップ）を参照することにより、この温度減算値Ｔｐｗを算出する。

更に、ステップ２５０で、ＥＣＵ３０は、車速分の温度減算値Ｔｓｐを算出する。ＥＣＵ３０は、この温度減算値Ｔｓｐを、例えば、図７にグラフに示すような、車速ＳＰＤと温度減算値Ｔｓｐをパラメータとして予め設定された関数データ（マップ）を参照することにより算出する。

そして、ステップ２６０で、ＥＣＵ３０は、上記算出された基本触媒推定温度Ｔｋｌｂから、上記算出されたパワー増量分の温度減算値Ｔｐｗと車速分の温度減算値Ｔｓｐをそれぞれ減算することにより、最終的な触媒推定温度Ｔｋｌを算出する。従って、ＥＣＵ３０は、パワー増量が行われるときには、そのパワー増量分に応じた温度の分と、車速ＳＰＤに応じた温度の分だけ触媒推定温度Ｔｋｌを低く推定することとなる。

図２のメインルーチンに戻り、ステップ１４０で、ＥＣＵ３０は、冷間増量のための冷間増量補正値Ｅｃｏを算出する。この冷間増量は、冷間時にエンジン１の暖機を促進するために燃料噴射量ＴＡＵを増量する補正項を意味する。ＥＣＵ３０は、この補正値Ｅｃｏを、冷却水温ＴＨＷと冷間増量補正値Ｅｃｏをパラメータとして予め設定された関数データ（マップ）を参照することにより算出する。

次に、ステップ１５０で、ＥＣＵ３０は、総増量補正値ＥＫｒｉを算出する。ＥＣＵ３０は、上記算出されたＯＴＰ増量補正値ＥＫｏｔ、パワー増量補正値ＥＫｐｗ及び冷間増量補正値Ｅｃｏを合算することにより総増量補正値ＥＫｒｉを算出する。すなわち、ＥＣＵ３０は、下記の式（２）に従い総増量補正値ＥＫｒｉを算出する。
ＥＫｒｉ＝ＥＫｏｔ＋ＥＫｐｗ＋Ｅｃｏ ・・・（２）

その後、ステップ１６０で、ＥＣＵ３０は、基本燃料噴射量ＴＡＵｂに総増量補正値ＥＫｒｉを乗算することにより、最終的な燃料噴射量ＴＡＵを算出する。すなわち、ＥＣＵ３０は、下記の式（３）に従い燃料噴射量ＴＡＵを算出する。この燃料噴射量ＴＡＵは、インジェクタ７が１回当たりの燃料噴射に際して噴射すべき要求値意味する。
ＴＡＵ＝ＴＡＵｂ＊ＥＫｒｉ ・・・（３）

そして、ステップ１７０で、ＥＣＵ３０は、算出された燃料噴射量ＴＡＵに基づいてインジェクタ７を制御することにより、燃料噴射を実行する。ＥＣＵ３０は、エンジン１の運転状態に応じて決定されたタイミングでインジェクタ７を開弁させることにより、１回分の燃料噴射を実行する。

以上説明したようにこの実施形態の燃料噴射量制御装置によれば、ＥＣＵ３０は、エンジン１へ供給するためにインジェクタ７から噴射される燃料噴射量ＴＡＵを、エンジン１の運転状態に応じて制御する。ここで、エンジン１が高負荷・高回転の運転状態となるときには、ＥＣＵ３０は、三元触媒１２を含む触媒コンバータ１１及び排気通路３の過熱を防止するために、燃料噴射量ＴＡＵを増量するＯＴＰ増量を行う。また、エンジン１が全開加速となるような高負荷運転状態となるときには、ＥＣＵ３０は、エンジン１の空燃比を出力空燃比とするために、燃料噴射量ＴＡＵを増量するパワー増量を行う。従って、エンジン１が低中回転ではあるが高負荷となる運転状態のときには、ＯＴＰ増量は行われずパワー増量が行われることとなる。また、エンジン１が高負荷で高回転となる運転状態のときには、ＯＴＰ増量とパワー増量の両方が行われることとなる。

一方、ＥＣＵ３０は、エンジン１の運転状態、すなわち、エンジン回転速度ＮＥ及びエンジン負荷ＫＬに基づき、触媒推定温度Ｔｋｌを推定し、特に、パワー増量が行われるときには、パワー増量が行われないときよりも、パワー増量分の温度減算値Ｔｐｗと車速分の温度減算値Ｔｓｐの分だけ、触媒推定温度Ｔｋｌを低く推定するようにしている。ここで、ＥＣＵ３０は、パワー増量が行われないときには、普通に推定された触媒推定温度Ｔｋｌが所定の設定値Ｔ１以上となるときにＯＴＰ増量を行う。また、ＥＣＵ３０は、高負荷で高回転の運転状態となるときには、パワー増量を行わせると共に、普通よりも低く推定された触媒推定温度Ｔｋｌが所定の設定値Ｔ１以上となるときにＯＴＰ増量を行わせる。従って、エンジン１が高負荷で高回転の運転状態となるときには、パワー増量が行われた後、普通よりも低く推定された触媒推定温度Ｔｋｌが設定値Ｔ１値以上となるときに、ＯＴＰ増量が行われることとなり、パワー増量の開始から普通よりも遅れてＯＴＰ増量が行われることとなる。これによって、パワー増量とＯＴＰ増量が必要以上に重複して行われることがなくなる。この結果、ＯＴＰ増量とパワー増量とを好適に組み合わせて燃料噴射量ＴＡＵを増量させることができ、エンジン１の排気エミッションと燃費の悪化を未然に防止することができる。また、エンジン１の運転状態に基づき推定された触媒推定温度Ｔｋｌが所定の設定値Ｔ１以上となるときにＯＴＰ増量が行われるので、ＯＴＰ増量を行う時期が運転状態に応じて変わることとなる。このため、ＯＴＰ増量をエンジン１の運転状態に応じた的確なタイミングで行うことができる。

ここで、エンジン１が高負荷で高回転の運転状態となるときの、各種パラメータの挙動の一例を、図８にタイムチャートにより示す。このタイムチャートには、スロットル開度ＴＡ、触媒推定温度Ｔｋｌ、触媒実温度Ｔｒａ、パワー増量補正値ＥＫｐｗ、ＯＴＰ増量補正値ＥＫｏｔ及び空燃比Ａ／Ｆの挙動が示される。

エンジン１の定常運転時に、時刻ｔ１で、全開加速運転によってスロットル開度ＴＡが判定値ＴＡ１を超えると、パワー増量が開始されてパワー増量補正値ＥＫｐｗが所定値に設定される。これに伴い、空燃比Ａ／Ｆが急激にリッチ化する。このとき、パワー増量が行われることから、触媒推定温度Ｔｋｌは、パワー増量が行われないときよりも低く推定される。従って、時刻ｔ１以降は、触媒推定温度Ｔｋｌと触媒実温度Ｔｒａが緩やかに上昇する。その後、時刻ｔ３で、触媒推定温度Ｔｋｌが設定値Ｔ１に達すると、ＯＴＰ増量が開始されてＯＴＰ増量補正値ＥＫｏｔが所定値に設定される。つまり、時刻ｔ３以降は、パワー増量とＯＴＰ増量が重複して行われることとなる。つまり、図８においては、エンジン１が高負荷で高回転の運転状態となるときには、ＥＣＵ３０は、パワー増量を行わせると共に、パワー増量の開始から、そのパワー増量分（温度減算値Ｔｐｗの分）及び車速分（温度減算値Ｔｓｐの分）に応じた時間（時刻ｔ１〜ｔ３）だけ遅れてＯＴＰ増量を行わせることが分かる。ここで、ＯＴＰ増量の遅れ時間として、例えば「３〜４秒」程度の時間が考えられる。

これに対し、上記条件において、パワー増量が行われてもパワー増量が行われなかった場合と同様に触媒推定温度Ｔｋｌを推定したとする。この比較例では、図８に２点鎖線で示すように、触媒推定温度Ｔｋｌは、時刻ｔ１から比較的急激に上昇し、パワー増量開始直後の比較的早い時期に設定値Ｔ１を超えることとなり、この時刻ｔ２にて、ＯＴＰ増量が開始される。これにより、空燃比Ａ／Ｆも時刻２からリッチ化することとなり、その分だけパワー増量とＯＴＰ増量が重複して行われる期間が長くなる。従って、この実施形態の燃料噴射量制御装置によれば、上記比較例に比べて、図８（ｅ）に斜線で示す分だけ空燃比Ａ／Ｆが過剰にリッチ化することを抑えることができ、その意味で、排気エミッションと燃費の悪化を防止できることが分かる。

従って、別の観点から、ＥＣＵ３０は、エンジン１が高負荷で高回転の運転状態となるときには、パワー増量を行わせると共に、パワー増量の開始からそのパワー増量分及び車速分に応じた時間だけ遅れてＯＴＰ増量を行わせることとなる。よって、エンジン１が高負荷で高回転の運転状態となるときには、パワー増量とＯＴＰ増量が必要以上に重複して行われることがない。この意味でも、ＯＴＰ増量とパワー増量とを好適に組み合わせて燃料噴射量ＴＡＵを増量させることができ、エンジン１の排気エミッションと燃費の悪化を防止することができる。ここで、パワー増量分及び車速分に応じた時間だけ遅れてＯＴＰ増量が行われることから、その遅れ時間の分だけ排気系の過熱が懸念される。しかし、上記したように、パワー増量にも空燃比Ａ／Ｆをリッチ化して排気ガス温度を低下させ、三元触媒１２等の温度上昇を抑える効果があることから、ＯＴＰ増量の遅れが排気系の過熱に悪影響を与えるおそれはない。

この実施形態では、パワー増量が行われるときには、パワー増量分に応じた温度、すなわち温度減算値Ｔｐｗの分だけ触媒推定温度Ｔｋｌが低く推定されるので、その意味でパワー増量が開始されてからＯＴＰ増量が行われるまでの遅れ時間が適宜調整される。この意味で、ＯＴＰ増量を精度良く行うことができエンジン１の、排気エミッションと燃費の悪化を高精度に防止することができる。

この実施形態では、パワー増量が行われるときには、自動車の車速ＳＰＤの分に応じた温度、すなわち温度減算値Ｔｓｐの分だけ触媒推定温度Ｔｋｌが低く推定されるので、その意味でパワー増量が開始されてからＯＴＰ増量が行われるまでの遅れ時間が適宜調整される。この意味で、ＯＴＰ増量を精度良く行うことができエンジン１の、排気エミッションと燃費の悪化を高精度に防止することができる。

尚、この発明は前記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜変更して実施することもできる。

例えば、前記実施形態では、触媒推定温度Ｔｋｌの算出に際して、車速分の温度減算値Ｔｓｐを加味したが、この温度減算値Ｔｓｐを省略し、パワー増量分の温度減算値Ｔｐｗだけを触媒推定温度Ｔｋｌの算出に加味するようにしてもよい。

エンジンシステムを示す概略構成図。 燃料噴射量制御の内容を示すフローチャート。 パワー増量補正値の算出処理内容を示すフローチャート。 ＯＴＰ増量補正値の算出処理内容を示すフローチャート。 触媒推定温度の算出処理内容を示すフローチャート。 基本触媒推定温度の算出のために参照される関数データを示すグラフ。 車速分の温度減算値の算出のために参照される関数データを示すグラフ。 各種パラメータの挙動の一例を示すタイムチャート。

１ エンジン（内燃機関）
３ 排気通路（排気系）
７ インジェクタ（燃料噴射手段）
１１ 触媒コンバータ（排気系）
１２ 三元触媒（触媒）
３０ ＥＣＵ（噴射量制御手段、温度推定手段、増量時期調整手段）
ＴＡＵ 燃料噴射量
Ｔｋｌ 触媒推定温度
Ｔ１ 設定値
ＴＡ１ 判定値
ＥＫｏｔ ＯＴＰ増量補正値
ＥＫｐｗ パワー増量補正値
Ｔｐｗ 温度減算値
Ａ／Ｆ 空燃比

Claims (3)

1. 内燃機関への燃料噴射手段による燃料噴射量を前記内燃機関の運転状態に応じて制御すると共に、前記内燃機関が第１の特定運転状態となるときには排気系の過熱を防止するために前記燃料噴射量を増量するＯＴＰ増量を行い、前記内燃機関が第２の特定運転状態となるときには空燃比を出力空燃比とするために前記燃料噴射量を増量するパワー増量を行う噴射量制御手段を備えた内燃機関の燃料噴射量制御装置において、
   前記内燃機関が前記第１の特定運転状態かつ前記第２の特定運転状態となるときには、前記噴射量制御手段に前記パワー増量を行わせると共に、前記パワー増量の開始から、少なくともそのパワー増量分に応じた時間だけ遅れて前記ＯＴＰ増量を行わせる増量時期調整手段を備えたことを特徴とする内燃機関の燃料噴射量制御装置。
2. 内燃機関への燃料噴射手段による燃料噴射量を前記内燃機関の運転状態に応じて制御すると共に、前記内燃機関が第１の特定運転状態となるときには触媒を含む排気系の過熱を防止するために前記燃料噴射量を増量するＯＴＰ増量を行い、前記内燃機関が第２の特定運転状態となるときには空燃比を出力空燃比とするために前記燃料噴射量を増量するパワー増量を行う噴射量制御手段を備えた内燃機関の燃料噴射量制御装置において、
   前記内燃機関の運転状態に基づき前記触媒の温度を推定すると共に、前記内燃機関が前記第２の特定運転状態となるときに前記パワー増量が行われるときには、前記パワー増量が行われないときよりも前記触媒の温度を低く推定する温度推定手段と、
   前記内燃機関が前記第１の特定運転状態かつ前記第２の特定運転状態となるときには、前記噴射量制御手段に前記パワー増量を行わせると共に、前記パワー増量の開始から、前記低く推定された触媒の温度が所定値以上になるのを待って前記ＯＴＰ増量を行わせる増量時期調整手段と
   を備えたことを特徴とする内燃機関の燃料噴射量制御装置。
3. 前記温度推定手段は、前記パワー増量が行われるときには、少なくともそのパワー増量分に応じた温度だけ前記触媒の温度を低く推定することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の燃料噴射量制御装置。

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