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JP4023169B2 - Control device for internal combustion engine - Google Patents
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JP4023169B2 - Control device for internal combustion engine - Google Patents

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  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
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Description

【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(O)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)
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a control device for an internal combustion engine that appropriately maintains an air-fuel ratio (A / F) of exhaust gas discharged from the internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a fuel pump is used as one component in a fuel supply system that supplies a fuel injection amount to an internal combustion engine. The fuel pump discharge amount [l / h: liter per hour] of the fuel pump increases as the battery voltage [V: volt] increases as shown in the general characteristic diagram of FIG. 7, and the battery voltage is the same. It is known that even before the endurance indicated by the “round black paint” symbol and after the endurance indicated by the “square black paint” symbol, it is lowered due to mechanical deterioration or the like.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
According to the characteristic diagram of FIG. 7, the minimum operating voltage of the fuel pump is 11 [V], and the maximum required fuel injection amount required in accordance with the operating state of the internal combustion engine is about 150 [l / h]. . Here, in the fuel pump discharge amount before endurance, even if the battery voltage fluctuates and becomes close to the minimum operating voltage, the “shaded area” shown in FIG. 7 surrounded by the maximum required fuel injection amount and the minimum operating voltage. Is over. For this reason, the maximum required fuel injection amount can be supplied to the internal combustion engine, and the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine can be feedback controlled near the theoretical air-fuel ratio.
[0004]
By the way, when the battery voltage fluctuates and the fuel pump discharge amount after the endurance becomes as low as about 11.8 [V] or less, as shown by the “double hatched (mesh) region” in FIG. It is below the amount. Then, in this “double hatched region”, the maximum required fuel injection amount cannot be supplied to the internal combustion engine, that is, the fuel injection amount becomes insufficient, and as a result, the exhaust gas exhausted from the internal combustion engine becomes empty. There was a problem that the fuel ratio became lean.
[0005]
The same applies to the injector (fuel injection valve), and the maximum required fuel injection amount cannot be supplied depending on the fluctuation of the battery voltage or the degree of durability deterioration, and the fuel injection amount for air-fuel ratio control becomes insufficient. There was a problem that.
[0006]
Therefore, the present invention has been made to solve such a problem, and even when the maximum required fuel injection amount required by the internal combustion engine becomes impossible to supply, the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine is reduced. It is an object of the present invention to provide a control device for an internal combustion engine that can perform feedback control in the vicinity of the theoretical air-fuel ratio and can perform normal feedback control when the maximum required fuel injection amount can be supplied.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
According to the control apparatus for an internal combustion engine of claim 1, the maximum fuel injection amount that can be supplied by the fuel supply means at the present time according to various operating parameters of the internal combustion engine by the fuel limit value calculation means is the fuel injection quantity limit value. When the required fuel injection amount calculated by the required fuel amount calculation means exceeds this fuel injection amount limit value, the air quantity control means supplies the internal combustion engine so that the required fuel injection amount falls below the fuel injection amount limit value. The amount of air to be controlled is limited. In other words, if the fuel supply system becomes insufficient in capacity, the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine becomes lean. At this time, the required fuel injection amount is supplied to the internal combustion engine so as to be less than the fuel injection amount limit value. The amount of air to be controlled is controlled. This makes it possible to control the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine close to the stoichiometric air-fuel ratio even when the fuel supply system becomes insufficient in capacity.
The air amount control means starts the restriction control of the air amount to the internal combustion engine when the required fuel injection amount continuously exceeds the fuel injection amount limit value for a predetermined period or more. Since the limit control of the air amount to the internal combustion engine is executed only when the fuel injection amount limit value is surely exceeded, the reliability of this control is improved.
Then, in the air amount control means, the restriction control of the air amount to the internal combustion engine is executed, stopped, and when the stop period when the repeat execution and the sequential repetition are shorter than a predetermined period, that is, to the internal combustion engine. When the air amount restriction control is executed recently, it is assumed that the fuel supply system is in shortage of capacity, and if the required fuel injection amount exceeds the fuel injection amount limit value, the air amount to the internal combustion engine is immediately Limit control is started, and thereby, the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine is suppressed from greatly deviating from the stoichiometric air-fuel ratio.
[0008]
In the fuel limit value calculating means in the control device for an internal combustion engine according to claim 2, the fuel injection amount limit value is calculated based on at least the engine speed of the internal combustion engine or the battery voltage. That is, the capacity in the current fuel supply system varies based on the battery voltage and the like, and the margin for lean depends on the engine speed, so that an appropriate fuel injection amount limit value is calculated by considering these parameters. .
[0009]
In the control device for an internal combustion engine according to claim 3, the fuel injection amount limit value has a hysteresis characteristic when compared with the required fuel injection amount, and when the required fuel injection amount exceeds the fuel injection amount limit value, There is a difference in the fuel injection amount limit value in which the hysteresis is taken into account when the injection amount is equal to or less than the fuel injection amount limit value. Thereby, the stability of control when the required fuel injection amount increases or decreases near the fuel injection amount limit value is ensured.
[0010]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an internal combustion engine control apparatus comprising: an electronic throttle control mechanism in which a throttle opening degree of a throttle valve disposed in an intake passage of an internal combustion engine as an air amount control means can be changed via an actuator based on a control command value; To do. For this reason, when the capacity of the fuel supply system becomes insufficient, the electronic throttle control mechanism restricts the amount of air supplied to the internal combustion engine, so that the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine is reduced to the stoichiometric air-fuel ratio. It becomes possible to maintain in the vicinity.
[0011]
The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 5 is a variable valve lifting control mechanism in which the air amount control means is disposed in the intake valve of the internal combustion engine and the lift amount can be changed via the actuator based on the control command value. is there. For this reason, when the capacity of the fuel supply system becomes insufficient, the amount of air supplied to the internal combustion engine is limited and controlled by the variable valve lifting control mechanism, so that the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine It becomes possible to maintain in the vicinity of the fuel ratio.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on examples.
[0015]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a double overhead cam type internal combustion engine (engine) to which an internal combustion engine control apparatus according to an embodiment of the present invention is applied and its peripheral devices.
[0016]
In FIG. 1, an intake passage 2 and an exhaust passage 3 are connected to an internal combustion engine 1 composed of a plurality of cylinders. In the intake passage 2, an air flow meter 5 that detects an intake air amount GN introduced from an upstream air cleaner 4, a throttle valve 6, a throttle opening sensor 7 that detects a throttle opening TA of the throttle valve 6, an injector (fuel injection) 8) is provided. The throttle valve 6 is provided with a known electronic throttle mechanism that can open and close its throttle opening degree by driving an electric motor 9 as an actuator based on a depression amount of an accelerator pedal (not shown).
[0017]
The injector 8 is connected to a fuel pump 12 in a fuel tank 11 as a fuel supply system. The fuel is pumped to the injector 8 by the fuel pump 12. The fuel pressure (fuel pressure) FP in the injector 8 is detected by a fuel pressure sensor 13 disposed in the vicinity of the injector 8. The battery voltage from the in-vehicle battery (not shown) is measured by an A / D converter (not shown) incorporated in an input / output circuit 35 of the ECU 30 described later.
[0018]
The exhaust passage 3 has an air-fuel ratio sensor 15 that outputs a linear air-fuel ratio signal VOX1 corresponding to the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine 1, a three-way catalyst 16, and a three-way catalyst 16 downstream thereof. That outputs a voltage signal VOX2 corresponding to whether the oxygen concentration of the exhaust gas that has passed through is rich or lean with respect to the stoichiometric air-fuel ratio.2) A sensor 17 is provided. The three-way catalyst 12 carries a catalyst component such as platinum or rhodium and an additive such as cerium or lanthanum, and the exhaust gas passes through the activated three-way catalyst 16 so as to be a harmful component therein. (Carbon monoxide), HC (hydrocarbon), NOx (nitrogen oxide), etc. are purified.
[0019]
A crank position sensor 22 that outputs a crank angle signal θ1 is disposed on the crankshaft 21 of the internal combustion engine 1. A known hydraulically driven variable valve lifting control mechanism (hereinafter referred to as “VVL”) 25 is connected to the camshaft 24 of the intake valve 23 of the internal combustion engine 1. This VVL 25 drives the camshaft 24 of the internal combustion engine 1 in the axial direction of the intake valve 23 by a hydraulic control valve (hereinafter referred to as “OCV”) 27 as an actuator for adjusting and controlling the hydraulic pressure of the hydraulic oil. By changing the lift amount of the intake valve 23, the opening / closing timing and the intake amount are controlled. In the present embodiment, VVL is not connected to the camshaft 29 of the exhaust valve 28 of the internal combustion engine 1. Further, a driving force transmission system between the crankshaft 21 and the camshafts 24 and 29, an oil pump for pumping hydraulic oil from the internal combustion engine 1 to the OCV 27, and its oil passage are omitted.
[0020]
The intake air amount signal GN from the air flow meter 5, the throttle opening signal TA from the throttle opening sensor 7, the fuel pressure signal FP from the fuel pressure sensor 13, the battery voltage VB from the voltage sensor 14, and the air / fuel ratio signal from the air / fuel ratio sensor 15. Various sensor signals such as VOX 1, voltage signal VOX 2 from the oxygen sensor 17, and crank angle signal θ 1 from the crank position sensor 21 are input to an ECU (Electronic Control Unit) 30.
[0021]
The ECU 30 includes a CPU 31 as a central processing unit that executes various known arithmetic processes, a ROM 32 that stores a control program and a control map, a RAM 33 that stores various data, a B / U (backup) RAM 34, and the like. And is connected via a bus 36 to an input / output circuit 35 for inputting detection signals from various sensors and outputting control signals to various actuators.
[0022]
Based on the crank angle signal .theta.1 from the crank position sensor 22, the ECU 30 calculates the engine rotational speed NE, the control duty DV for the OCV 27, and the like. Further, the air-fuel ratio signal VOX1 from the air-fuel ratio sensor 15 is input to the ECU 30, the air-fuel ratio of the exhaust gas is detected, and rich / lean determination of the air-fuel mixture is executed. When the ECU 30 reverses from rich to lean and when it reverses from lean to rich, the FAF value, which is the air-fuel ratio feedback correction coefficient, is greatly changed (skipped) in steps to increase or decrease the fuel injection amount TAU. When rich or lean, well-known air-fuel ratio feedback control for gradually increasing or decreasing the FAF value is executed.
[0023]
Further, the ECU 30 obtains the basic fuel injection amount from the engine speed NE and the intake air amount GN, and corrects the basic fuel injection amount by the FAF value or the like to obtain the final fuel injection amount TAU. The fuel is injected at the injection timing. Then, the fuel pump discharge amount from the fuel pump 12 is controlled based on the fuel pressure FP detected by the fuel pressure sensor 13 in the ECU 30.
[0024]
Next, based on the flowchart of FIG. 2 showing the processing procedure of the throttle control in the CPU 31 in the ECU 30 used in the control device for an internal combustion engine according to an example of the embodiment of the present invention, FIG. This will be described with reference to FIG. Here, FIG. 3 is a time chart showing transition states of various control amounts corresponding to the processing of FIG. This throttle control routine is repeatedly executed by the CPU 31 every predetermined time.
[0025]
In FIG. 2, first, in step S101, a fuel injection amount limit value is calculated. As shown in FIG. 7, the fuel injection amount limit value is the maximum required fuel injection amount according to the fuel pump discharge amount [l / h] after the endurance of the fuel pump (not shown) and the operating state of the internal combustion engine 1. It is calculated based on [l / h] and the battery voltage [V] at this time, and is expressed as the upper limit value of the fuel pump discharge amount in the “shaded area” shown in FIG. Further, the fuel injection amount limit value is increased or decreased depending on the engine speed of the internal combustion engine 1. That is, the fuel injection amount limit value is increased in the low rotation speed region with a large lean margin, and the fuel injection amount limit value is decreased in the high rotation speed region with a small lean margin.
[0026]
Next, the routine proceeds to step S102, where it is determined whether the required fuel injection amount according to the operating state of the internal combustion engine 1 at this time exceeds the fuel injection amount limit value calculated at step S101. When the determination condition in step S102 is satisfied, that is, when the requested fuel injection amount exceeds the fuel injection amount limit value (time t0, time t3 in FIG. 3), the process proceeds to step S103, and the delay counter is incremented. Note that the delay counter is incremented every time this routine is executed unless it is reset halfway after the start of the increment until it exceeds a predetermined value α, which will be described later, and reaches a predetermined value (a preset maximum value adapted to the characteristics of the vehicle).
[0027]
Next, the process proceeds to step S104, where it is determined whether the delay counter exceeds a predetermined value α. When the determination condition of step S104 is satisfied, that is, when the delay counter exceeds the predetermined value α, the process proceeds to step S105, and the output restriction execution flag is set to “ON (time t1 in FIG. 3)”. This output restriction execution flag is set to “OFF” by default. Next, the process proceeds to step S106, and since the output restriction execution flag is set to “ON” in step S105, the throttle closing control process is executed as the output restriction for the internal combustion engine 1.
[0028]
In this throttle closing control, the required fuel injection amount exceeds the fuel injection amount limit value calculated in step S101, that is, exceeds the capacity in the fuel supply system, so that the required fuel injection amount falls below the fuel injection amount limit value. The throttle opening TA of the throttle valve 6 in the known electronic throttle mechanism is controlled to the closed side by the electric motor 9, and the amount of air supplied to the internal combustion engine 1 is controlled to be limited. As a result, the air-fuel ratio of the exhaust gas is controlled so as to fall within a narrow area called “air-fuel ratio window” around the stoichiometric air-fuel ratio at which the three-way catalyst 16 can simultaneously obtain a high purification rate of the three components of CO, HC and NOx. It becomes possible. Next, the process proceeds to step S107, where the delay cancellation counter is set to "initial value (maximum value preset in conformity with vehicle characteristics)" (time t1 to time t2 in FIG. 3), and this routine is terminated. .
[0029]
On the other hand, when the determination condition of step S104 is not satisfied, that is, when the delay counter is smaller than the predetermined value α, the process proceeds to step S108, and it is determined whether the delay cancellation counter is greater than “0 (zero)”. When the determination condition of step S108 is satisfied, that is, when the delay cancellation counter is a value other than “0”, the throttle closing control process is executed almost immediately before the determination time, and this time a delay time is provided. If it is not necessary, the process immediately proceeds to step S105 described above, and the output restriction execution flag is set to “ON” (time t3 in FIG. 3). Similarly, in step S106, after the throttle closing control process is executed, in step S107, the delay cancellation counter is set to the “initial value” (after time t3 in FIG. 3), and this routine is terminated.
[0030]
On the other hand, when the determination condition of step S102 is not satisfied, that is, when the required fuel injection amount is as small as the fuel injection amount limit value or less, the process proceeds to step S109. In step S109, a value obtained by subtracting a predetermined value ΔH set as a hysteresis amount in order to provide hysteresis characteristics from the fuel injection amount limit value calculated in step S101 with the output limit execution flag being “ON” and the required fuel injection amount. It is determined whether the number exceeds. When the determination condition of step S109 is satisfied, the process proceeds to step S103 described above, and thereafter the same processing is executed.
[0031]
On the other hand, when the determination condition of step S109 is not satisfied, that is, when the output restriction execution flag is “OFF” or the required fuel injection amount is less than the value obtained by subtracting the predetermined value from the fuel injection amount limit value, the process proceeds to step S110. . In step S110, after the delay counter is reset to "0", the process proceeds to step S111, and the output restriction execution flag is set to "OFF" (time t2 to time t3 in FIG. 3). Next, the routine proceeds to step S112, where the throttle normal control process is executed.
[0032]
In this throttle normal control, the requested fuel injection amount is less than the fuel injection amount limit value calculated in step S101, and the throttle opening degree TA of the throttle valve 6 in the electronic throttle mechanism is a command value from the ECU 30. It is controlled by the electric motor 9 so as to follow the opening. As a result, the air-fuel ratio of the exhaust gas is controlled so as to fall within the “air-fuel ratio window” region around the stoichiometric air-fuel ratio. In step S113, the delay cancel counter is decremented (time t2 to time t3 in FIG. 3), and this routine ends. The delay cancellation counter is guarded so as not to become smaller than “0”.
[0033]
On the other hand, when the determination condition of step S108 is not satisfied, that is, when the delay cancellation counter is “0” (time t0 to time t1 in FIG. 3), the process proceeds to the above-described step S111, and thereafter the same processing is performed. Is executed.
[0034]
Next, based on the flowchart of FIG. 4 which shows the 1st modification of the process sequence of the throttle control in CPU31 in ECU30 used with the control apparatus for internal combustion engines concerning one Example of embodiment of this invention. explain. This throttle control routine is repeatedly executed by the CPU 31 every predetermined time. Here, for the same processing as the throttle control routine in the above-described embodiment, the corresponding step number is described, and the detailed description thereof is omitted.
[0035]
In FIG. 4, steps S201 to S206 correspond to steps S101 to S106 in the above-described embodiment. Steps S207 to S210 correspond to steps S109 to S112 in the above-described embodiment.
[0036]
That is, in the first modification, the predetermined value ΔH as a hysteresis amount with respect to the fuel injection amount limit value in the above-described embodiment is considered and the delay counter is used, but without using the delay cancellation counter. It has been simplified. For this reason, the difference from the throttle control routine in the above-described embodiment is that the delay time until the delay counter exceeds a predetermined value α is always set when shifting from the throttle normal control process to the throttle closing control process. It is to be done.
[0037]
Next, based on the flowchart of FIG. 5 which shows the 2nd modification of the process procedure of the throttle control in CPU31 in ECU30 used with the control apparatus for internal combustion engines concerning one Example of embodiment of this invention. explain. This throttle control routine is repeatedly executed by the CPU 31 every predetermined time. Here, for the same processing as the throttle control routine in the above-described embodiment, the corresponding step number is described, and the detailed description thereof is omitted.
[0038]
In FIG. 5, Steps S301 to S304 correspond to Steps S101, S102, S105, and S106, respectively, in the above-described embodiment. Steps S305 to S307 correspond to steps S109, S111, and S112 in the above-described embodiment.
[0039]
That is, in the second modification, the predetermined value ΔH as a hysteresis amount with respect to the fuel injection amount limit value in the above-described embodiment is taken into consideration, but is simplified without using a delay counter and a delay cancellation counter. . For this reason, the difference from the throttle control routine in the above-described embodiment is that when the required fuel injection amount exceeds the fuel injection amount limit value, the routine immediately shifts from the throttle normal control processing to the throttle closing control processing. When the injection amount becomes equal to or less than the value obtained by subtracting the hysteresis amount from the fuel injection amount limit value, the throttle closing control process is returned to the throttle normal control process.
[0040]
Next, based on the flowchart of FIG. 6 which shows the 3rd modification of the process sequence of the throttle control in CPU31 in ECU30 used with the control apparatus for internal combustion engines concerning one Example of embodiment of this invention. explain. This throttle control routine is repeatedly executed by the CPU 31 every predetermined time.
[0041]
In FIG. 6, Steps S401 to S403 correspond to Steps S101, S102, and S106 in the above-described embodiment. Step S404 corresponds to step S112 in the above-described embodiment.
[0042]
That is, in the third modified example, the hysteresis amount with respect to the fuel injection amount limit value in the above-described embodiment is not taken into consideration, and is simplified without using the delay counter and the delay cancellation counter. Further, the hysteresis for the fuel injection amount limit value is not taken into consideration. For this reason, the difference from the throttle control routine in the above-described embodiment is that when the required fuel injection amount exceeds the fuel injection amount limit value, the routine immediately shifts from the throttle normal control processing to the throttle closing control processing. When the injection amount becomes equal to or less than the fuel injection amount limit value, the throttle closing control process is immediately returned to the throttle normal control process.
[0043]
As described above, the control device for the internal combustion engine of the embodiment and the first to third modifications is achieved by the injector 8, the fuel pump 12, the ECU 30, and the like that supply the fuel injection amount to the internal combustion engine 1. The fuel supply means, the required fuel amount calculation means achieved by the ECU 30 for calculating the required fuel injection amount required in the internal combustion engine 1, and the fuel supply means at the present time according to various operating parameters of the internal combustion engine 1 The fuel limit value calculating means achieved by the ECU 30 that calculates the maximum fuel injection amount that can be supplied as the fuel injection amount limit value, and the required fuel injection amount calculated by the required fuel amount calculation means is the fuel limit value calculation When the fuel injection amount limit value calculated by the means is exceeded, the ECU 30 or the like that limits and controls the amount of air supplied to the internal combustion engine 1 reaches the required fuel injection amount below the fuel injection amount limit value. Those comprising an air quantity control means being.
[0044]
That is, the maximum fuel injection amount that can be supplied at the present time is set as a fuel injection amount limit value according to various operating parameters of the internal combustion engine 1, and if the fuel injection amount limit value exceeds the required fuel injection amount, the capability of the fuel supply system Due to the shortage, the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine 1 becomes lean. Therefore, at this time, the amount of air supplied to the internal combustion engine 1 is controlled so that the required fuel injection amount falls below the fuel injection amount limit value. This makes it possible to control the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine 1 in the vicinity of the theoretical air-fuel ratio even when the fuel supply system becomes insufficient in capacity.
[0045]
Further, the fuel limit value calculating means achieved by the ECU 30 of the control device for an internal combustion engine of the above embodiment and the first to third modifications calculates the fuel injection amount limit value based on the battery voltage VB. Is. That is, as shown in FIG. 7, the fuel pump discharge amount of the fuel pump 12 varies with the battery voltage as a parameter. For this reason, an appropriate fuel injection amount limit value can be obtained by considering the current battery voltage.
[0046]
And the control apparatus for internal combustion engines of the said Example, a 1st modification, and a 2nd modification has a hysteresis characteristic in comparing the fuel injection amount limit value with the required fuel injection amount. That is, as shown in FIG. 3, when the required fuel injection amount exceeds the fuel injection amount limit value and shifts from the throttle normal control process to the throttle closing control process, the required fuel injection amount becomes equal to or less than the fuel injection amount limit value. When returning from the closing control process to the throttle normal control process, a predetermined value ΔH is provided as a hysteresis amount. Thereby, the stability of the control when the required fuel injection amount increases or decreases in the vicinity of the fuel injection amount limit value can be ensured.
[0047]
Further, the air amount control means of the control device for the internal combustion engine of the above embodiment and the first to third modifications is the throttle opening TA of the throttle valve 6 disposed in the intake passage 2 of the internal combustion engine 1. Is an electronic throttle control mechanism that can be changed via the electric motor 9 based on a control command value from the ECU 30. For this reason, in the internal combustion engine 1 equipped with the electronic throttle control mechanism, the driver request throttle opening is shown in FIG. As shown by the actual throttle opening degree with respect to the degree, the air amount restriction control of the internal combustion engine 1 is executed, so that the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine 1 is maintained in the vicinity of the theoretical air-fuel ratio. be able to.
[0048]
In addition, the air amount control means of the control device for an internal combustion engine according to the above-described embodiment and the first modified example is configured to supply the internal combustion engine 1 when the required fuel injection amount continuously exceeds the fuel injection amount limit value for a predetermined period or more. The air amount restriction control is started. That is, as shown at time t1 in FIG. 3, when the delay counter exceeds the predetermined value α, the ECU 30 starts the throttle closing control process as the restriction control of the air amount to the internal combustion engine 1. As a result, the air amount restriction control to the internal combustion engine 1 is controlled only when the required fuel injection amount surely exceeds the fuel injection amount limit value, and the transition from the throttle normal control processing to the throttle closing control processing is performed. Reliability can be improved.
[0049]
Further, the air amount control means of the control device for an internal combustion engine according to the above-described embodiment executes, stops, and repeats the re-execution and the sequential re-execution of the air amount to the internal combustion engine 1 for a shorter period than the predetermined period. Sometimes, the limit control is started as soon as the required fuel injection amount exceeds the fuel injection amount limit value. That is, the stop period is from time t2 to time t3 in FIG. 3, and the delay cancellation counter is set to “initial value (maximum value set in advance according to vehicle characteristics)” and then decremented to “0”. When the required fuel injection amount exceeds the fuel injection amount limit value, as shown at time t3 in FIG. 3, the throttle closing control processing is immediately performed from the throttle normal control processing by the ECU 30, as shown in time t3 in FIG. The restriction control of the amount of air supplied to is started. For this reason, when the restriction control of the air amount to the internal combustion engine 1 has been executed just recently, it is assumed that the fuel supply system has become insufficient in capacity and the required fuel injection amount exceeds the fuel injection amount limit value. Immediately, the control shifts to the restriction control of the air amount to the internal combustion engine 1. Thereby, it is possible to suppress the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine 1 from greatly deviating from the stoichiometric air-fuel ratio.
[0050]
By the way, in the above-described embodiment and the first to third modifications, the throttle closing control process for restricting and controlling the amount of air supplied to the internal combustion engine is performed in order to achieve the air amount control means. In the throttle closing control process, an electronic throttle control mechanism is used. However, the present invention is not limited to this, and a VVL (variable valve lifting control mechanism) 25 is used. Similarly, the amount of air supplied to the internal combustion engine can be limited and controlled, and the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine 1 can be maintained near the stoichiometric air-fuel ratio.
[0051]
Further, in the above-described embodiment and the first to third modifications, the fuel injection amount limit value is calculated based on the battery voltage as various operating parameters of the internal combustion engine. However, the present invention is not limited to this, and it is possible to construct a more practical system, for example, by considering the degree of deterioration of the fuel pump in the fuel supply system at that time and the fuel properties of the fuel used. Become.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an internal combustion engine to which an internal combustion engine control device according to an example of an embodiment of the present invention is applied and its peripheral devices.
FIG. 2 is a flowchart showing a processing procedure of throttle control in an ECU used in the control device for an internal combustion engine according to an example of the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a time chart showing transition states of various control amounts and the like corresponding to the processing of FIG. 2;
FIG. 4 is a flowchart showing a first modified example of a processing procedure of throttle control in the ECU used in the control device for an internal combustion engine according to an example of the embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a flowchart showing a second modification of the processing procedure of throttle control in the ECU used in the control device for an internal combustion engine according to an example of the embodiment of the present invention;
FIG. 6 is a flowchart showing a third modification of the processing procedure of throttle control in the ECU used in the control device for an internal combustion engine according to one example of the embodiment of the invention.
FIG. 7 is a characteristic diagram showing a fuel pump discharge amount of a fuel pump in a fuel supply system of a general internal combustion engine before and after endurance using a battery voltage as a parameter.
[Explanation of symbols]
1 Internal combustion engine
2 Intake passage
6 Throttle valve
8 Injector (fuel injection valve)
9 Electric motor (actuator)
12 Fuel pump
13 Fuel pressure sensor
23 Intake valve
25 VVL (Variable valve lifting control mechanism)
30 ECU (Electronic Control Unit)

Claims (5)

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。
Fuel supply means for supplying a fuel injection amount to the internal combustion engine;
A required fuel amount calculating means for calculating a required fuel injection amount required in the internal combustion engine;
Fuel limit value calculating means for calculating, as a fuel injection amount limit value, a maximum fuel injection amount that can be supplied at the present time by the fuel supply means in accordance with various operating parameters of the internal combustion engine;
When the required fuel injection amount calculated by the required fuel amount calculating means exceeds the fuel injection amount limit value calculated by the fuel limit value calculating means, the required fuel injection amount becomes equal to the fuel injection amount limit value. Air amount control means for limiting and controlling the amount of air supplied to the internal combustion engine to be less than,
When the required fuel injection amount exceeds the fuel injection amount limit value continuously for a predetermined period or more, the air amount control means starts control of limiting the air amount to the internal combustion engine, and sets the air amount to the internal combustion engine. When the stop period for executing, stopping, and sequentially repeating the limit control is shorter than a predetermined period, the limit control is started as soon as the required fuel injection amount exceeds the fuel injection amount limit value. A control device for an internal combustion engine.
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。2. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the fuel limit value calculating means calculates the fuel injection amount limit value based on at least an engine speed or a battery voltage of the internal combustion engine. 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。The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein the fuel injection amount limit value has a hysteresis characteristic when compared with the required fuel injection amount. 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。2. The electronic throttle control mechanism according to claim 1, wherein the air amount control means is an electronic throttle control mechanism capable of changing a throttle opening of a throttle valve disposed in an intake passage of the internal combustion engine via an actuator based on a control command value. 2. A control device for an internal combustion engine according to 1. 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。2. The internal combustion engine according to claim 1, wherein the air amount control means is a variable valve lifting control mechanism capable of changing a lift amount of an intake valve of the internal combustion engine via an actuator based on a control command value. Control device.
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