JP2015132237A - Control device of internal combustion engine - Google Patents

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憲保 足立
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陽介 松本
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To curb degradation of fuel efficiency and NOx discharge efficiency when an air-fuel ratio is switched in an internal combustion engine capable of switching the air-fuel ratio for operation thereof between two target air-fuel ratios.SOLUTION: A virtual air-fuel ratio is switched from a first air-fuel ratio to a second air-fuel ratio upon a satisfaction of a condition for switching an operation mode from operation with the first air-fuel ratio as a target air-fuel ratio to the operation with the second air-fuel ratio as the target air-fuel ratio. After the virtual air-fuel ratio is switched, the target air-fuel ratio is: maintained at the first air-fuel ratio until an estimated air volume reaches an intermediary air volume capable of achieving required torque with a third air-fuel ratio; and switched to the third air-fuel ratio when the estimated air volume reaches the intermediary air volume. Then, after the target air-fuel ratio is switched to the third air-fuel ratio, the target air-fuel ratio is fixed at the second air-fuel ratio when a difference between the target air volume and the estimated air volume becomes not more than a threshold with the target air-fuel ratio continuously changed in a range from the third air-fuel ratio to the second air-fuel ratio on the basis of the estimated air volume and the required torque.

Description

本発明は、運転に用いる空燃比を少なくとも2つの目標空燃比の間で切り替え可能に構成された内燃機関の空気量、燃料供給量、及び点火時期を統合制御する制御装置に関する。   The present invention relates to a control device that integrally controls an air amount, a fuel supply amount, and an ignition timing of an internal combustion engine configured to be able to switch an air-fuel ratio used for operation between at least two target air-fuel ratios.

特開2007−231849号公報には、内燃機関の運転空燃比をリーン空燃比とストイキ空燃比との間で切り替え可能な内燃機関における空燃比切り替え制御に関する技術(以下、先行技術)が開示されている。上記先行技術によれば、空燃比がリーン空燃比からストイキ空燃比に切り替えられる際には、トルクが維持される場合の吸入空気量の変化量が最小となる稼動気筒数が選択され、係る稼動気筒数に対応する気筒を使用した減筒ストイキ運転が実行される。そして、この減筒ストイキ運転が実行されるに際し、吸入空気量の変化量に対応するトルク段差が所定値よりも大きい場合には、吸入空気量がトルクを維持すべく変更されると共に吸入空気量の実応答の遅延に起因して派生するトルク段差が点火時期の遅角制御によって解消される。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-231849 discloses a technique (hereinafter, prior art) relating to air-fuel ratio switching control in an internal combustion engine capable of switching the operating air-fuel ratio of the internal combustion engine between a lean air-fuel ratio and a stoichiometric air-fuel ratio. Yes. According to the above prior art, when the air-fuel ratio is switched from the lean air-fuel ratio to the stoichiometric air-fuel ratio, the number of operating cylinders that minimizes the amount of change in the intake air amount when the torque is maintained is selected, and Reduced cylinder stoichiometric operation using cylinders corresponding to the number of cylinders is executed. Then, when the reduced cylinder stoichiometric operation is executed, if the torque step corresponding to the change amount of the intake air amount is larger than a predetermined value, the intake air amount is changed to maintain the torque and the intake air amount is changed. The torque step resulting from the actual response delay is eliminated by retarding the ignition timing.

特開2007−231849号公報JP 2007-231849 A 特開平6−264786号公報JP-A-6-264786

しかしながら、点火時期の遅角には燃費の低下の可能性が伴う。特に、近年のリーンバーンエンジンはリーン限界が大きくなっていることから、ストイキ空燃比とリーン空燃比との間の要求空気量の差が非常に大きくなっている。このため、このようなリーンバーンエンジンに上記先行技術を適用して空気量の差によるトルク段差を点火時期で抑制することとすると、点火時期を大幅に遅角させた状態を長時間継続させる必要が生じる可能性があり、燃費性能の悪化や触媒への影響が看過できないものとなるおそれがある。   However, the retard of the ignition timing is accompanied by the possibility of a reduction in fuel consumption. In particular, since the lean limit of a lean burn engine in recent years has become large, the difference in required air amount between the stoichiometric air fuel ratio and the lean air fuel ratio has become very large. Therefore, if the above prior art is applied to such a lean burn engine to suppress the torque step due to the difference in the air amount at the ignition timing, it is necessary to continue the state in which the ignition timing is significantly retarded for a long time. May occur, and there is a risk that deterioration of fuel efficiency and influence on the catalyst cannot be overlooked.

なお、空燃比を切り替える際に、トルク段差を発生させないように空燃比を徐々に変化させることとすれば、点火遅角制御を行わずに空燃比を切り替えることができる。しかしながら、ストイキ空燃比からリーン空燃比まで空燃比を徐々に変化させることとすると、NOx排出量の増加が問題となる。つまり、NOx排出量は空燃比16程度の弱リーン空燃比においてその排出量がピークとなり、その後リーンへ移行するに従い減少する傾向がある。このため、ストイキ空燃比からリーン空燃比まで空燃比を徐々に変化させることとすると、NOx排出量の多い空燃比領域を通過するための時間が長くなり、排気性能の悪化が問題となる。   If the air-fuel ratio is gradually changed so as not to generate a torque step when the air-fuel ratio is switched, the air-fuel ratio can be switched without performing ignition retard control. However, if the air-fuel ratio is gradually changed from the stoichiometric air-fuel ratio to the lean air-fuel ratio, an increase in the NOx emission amount becomes a problem. That is, the NOx emission amount tends to decrease as the emission amount reaches a peak at a weak lean air-fuel ratio of about 16 and then shifts to lean. For this reason, if the air-fuel ratio is gradually changed from the stoichiometric air-fuel ratio to the lean air-fuel ratio, the time for passing through the air-fuel ratio region where the amount of NOx emission is large becomes long, and deterioration of exhaust performance becomes a problem.

本発明は、上述の問題に鑑みなされたもので、運転に用いる空燃比を少なくとも2つの目標空燃比の間で切り替え可能に構成された内燃機関において、トルクの変動を抑制して空燃比を切り替えるとともに、切り替え時における燃費性能の悪化及び排気性能の悪化を抑制することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems. In an internal combustion engine configured to be able to switch an air-fuel ratio used for operation between at least two target air-fuel ratios, the air-fuel ratio is switched while suppressing fluctuations in torque. At the same time, an object is to suppress the deterioration of fuel efficiency and exhaust performance at the time of switching.

本発明は内燃機関の制御装置の構成に適用することができる。以下、本発明に係る内燃機関の制御装置の概要について説明する。ただし、以下に説明する本発明の内容から明らかであるように、本発明は内燃機関の制御方法の手順に適用することができるし、制御装置で実行されるプログラムのアルゴリズムに適用することもできる。   The present invention can be applied to the configuration of a control device for an internal combustion engine. The outline of the control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention will be described below. However, as will be apparent from the contents of the present invention described below, the present invention can be applied to the procedure of the control method of the internal combustion engine, and can also be applied to an algorithm of a program executed by the control device. .

本発明に係る内燃機関の制御装置は、第1空燃比による運転と前記第1空燃比よりもリーンであって空燃比に対するNOx排出量が最大となる空燃比よりもリーンな第3空燃比よりさらにリーンな第2空燃比による運転とを選択可能に構成され、要求トルクを達成するように、空気量を制御する空気量制御手段と、空燃比を制御する空燃比制御手段と、点火時期を制御する点火時期制御手段と、を操作する内燃機関の制御装置において、
前記空気量制御手段は、前記第1空燃比による運転から前記第2空燃比による運転へ運転モードを切り替える条件が満たされた場合に、空気量が前記第2空燃比のもとで前記要求トルクを達成するための空気量になるように空気量を変化させる第1アクチュエータを制御し、
前記空燃比制御手段は、前記条件が満たされた場合に、前記第1アクチュエータの操作量から推定空気量を推定し、前記推定空気量が前記第3空燃比のもとで前記要求トルクを達成するための中間空気量に到達するまで空燃比を前記第1空燃比に維持し、前記推定空気量が前記中間空気量に到達したことに応答して、空燃比を前記第1空燃比から前記第3空燃比にステップ的に切り替え、空燃比の前記第1空燃比から前記第3空燃比への切り替え後、前記推定空気量と前記要求トルクとに基づいて、前記第3空燃比から前記第2空燃比までの範囲内において空燃比を連続的に変化させるように燃料供給量を変化させる第2アクチュエータを制御し、
前記点火時期制御手段は、前記第1アクチュエータの操作量から推定されるトルクが前記要求トルクとなるように、点火時期を変化させる第3アクチュエータを制御することを特徴とするものである。
The control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention operates from a first air-fuel ratio and a third air-fuel ratio that is leaner than the first air-fuel ratio and leaner than the air-fuel ratio at which the NOx emission amount relative to the air-fuel ratio becomes maximum. Further, the operation with the lean second air-fuel ratio can be selected, and the air amount control means for controlling the air amount, the air-fuel ratio control means for controlling the air-fuel ratio, and the ignition timing so as to achieve the required torque. An internal combustion engine control device for operating an ignition timing control means for controlling,
When the condition for switching the operation mode from the operation with the first air-fuel ratio to the operation with the second air-fuel ratio is satisfied, the air amount control means is configured such that the air amount is the required torque under the second air-fuel ratio. Controlling the first actuator for changing the air amount so as to achieve the air amount,
The air-fuel ratio control means estimates an estimated air amount from an operation amount of the first actuator when the condition is satisfied, and the estimated air amount achieves the required torque under the third air-fuel ratio. The air-fuel ratio is maintained at the first air-fuel ratio until the intermediate air amount to reach the first air-fuel ratio, and in response to the estimated air amount reaching the intermediate air amount, the air-fuel ratio is changed from the first air-fuel ratio to the first air-fuel ratio. After stepwise switching to the third air-fuel ratio and switching from the first air-fuel ratio to the third air-fuel ratio, the third air-fuel ratio is changed from the third air-fuel ratio to the third air-fuel ratio based on the estimated air amount and the required torque. Controlling the second actuator for changing the fuel supply amount so as to continuously change the air-fuel ratio within a range up to two air-fuel ratios;
The ignition timing control means controls the third actuator that changes the ignition timing so that the torque estimated from the operation amount of the first actuator becomes the required torque.

より詳しくは、第1アクチュエータには、例えば、スロットル、吸気バルブのバルブタイミングを変化させる可変バルブタイミング機構が含まれる。ターボチャージャにその過給特性を変化させる過給特性可変アクチュエータ、具体的には、可変ノズルやウエストゲートバルブ等が備えられる場合には、それらも第1アクチュエータに含めることができる。第2アクチュエータは具体的には燃料を噴射するインジェクタであり、例えば、吸気ポートに燃料を噴射するポートインジェクタとシリンダ内に燃料を直接噴射する筒内インジェクタとが含まれる。第3アクチュエータは具体的には点火装置である。本発明に係る制御装置は、これら3種類のアクチュエータの協調操作によって内燃機関の空気量、燃料供給量、及び点火時期を統合制御する。   More specifically, the first actuator includes, for example, a variable valve timing mechanism that changes valve timings of a throttle and an intake valve. If the turbocharger is provided with a supercharging characteristic variable actuator that changes its supercharging characteristic, specifically, a variable nozzle, a wastegate valve, or the like, these can also be included in the first actuator. Specifically, the second actuator is an injector that injects fuel, and includes, for example, a port injector that injects fuel into the intake port and an in-cylinder injector that directly injects fuel into the cylinder. Specifically, the third actuator is an ignition device. The control device according to the present invention integrally controls the air amount, fuel supply amount, and ignition timing of the internal combustion engine by cooperative operation of these three types of actuators.

本発明に係る制御装置はコンピュータによって具現化することができる。より詳しくは、種々の機能を実現するための処理を記述したプログラムを記憶したメモリと、同メモリからプログラムを読みだして実行するプロセッサとを備えたコンピュータによって本発明に係る制御装置を構成することができる。本発明に係る制御装置が備える機能には、上記3種類のアクチュエータの協調操作に用いる目標空気量及び目標空燃比を決定するための機能として、要求トルク受信機能、目標空燃比切替機能、目標空気量算出機能、及びパラメータ値変更機能が含まれている。   The control device according to the present invention can be realized by a computer. More specifically, the control device according to the present invention is configured by a computer including a memory storing a program describing processing for realizing various functions and a processor that reads and executes the program from the memory. Can do. The functions of the control device according to the present invention include a required torque receiving function, a target air-fuel ratio switching function, a target air as functions for determining the target air amount and target air-fuel ratio used for the cooperative operation of the three types of actuators. An amount calculation function and a parameter value change function are included.

要求トルク受信機能によれば、内燃機関に対する要求トルクが受信される。要求トルクはドライバによって操作されるアクセルペダルの開度に応答する信号に基づいて計算される。ドライバが内燃機関に対して減速を要求する場合には、ドライバがアクセルペダルを閉じる速度に応じて減少する要求トルクが得られる。ドライバが内燃機関に対して加速を要求する場合には、ドライバがアクセルペダルを開く速度に応じて増大する要求トルクが得られる。   According to the required torque receiving function, the required torque for the internal combustion engine is received. The required torque is calculated based on a signal responsive to the accelerator pedal opening operated by the driver. When the driver requests the internal combustion engine to decelerate, a required torque that decreases according to the speed at which the driver closes the accelerator pedal is obtained. When the driver requests acceleration from the internal combustion engine, a required torque that increases according to the speed at which the driver opens the accelerator pedal is obtained.

目標空気量算出機能によれば、要求トルクを達成するための目標空気量が要求トルクから逆算される。目標空気量の計算には、空気量のトルクへの変換効率を与えるパラメータが用いられる。パラメータ値は可変であり、パラメータ値変更機能によって変更される。パラメータ値変更機能によれば、第1空燃比による運転から第2空燃比による運転へ運転モードを切り替える条件が満たされたことに応答して、パラメータ値は空気量を増大させる方向へ変更される。   According to the target air amount calculation function, the target air amount for achieving the required torque is calculated backward from the required torque. In the calculation of the target air amount, a parameter that gives the conversion efficiency of the air amount into torque is used. The parameter value is variable and is changed by the parameter value changing function. According to the parameter value changing function, the parameter value is changed in the direction of increasing the air amount in response to satisfying the condition for switching the operation mode from the operation with the first air-fuel ratio to the operation with the second air-fuel ratio. .

空燃比が理論空燃比よりもリーンであるほど同一空気量で発生するトルクは低下することから、空燃比に対応するパラメータは空気量のトルクへの変換効率を与えるパラメータに該当する。パラメータ値変更機能は、空気量のトルクへの変換効率を与えるパラメータとして空燃比に対応するパラメータを使用することができる。パラメータ値変更機能によれば、第1空燃比による運転から第2空燃比による運転へ運転モードを切り替える条件が満たされたことに応答して、パラメータ値は第1空燃比に対応する値から第2空燃比に対応する値へ変更される。要求トルクの値が同じであるならば、空燃比に対応するパラメータがリッチであるほど目標空気量は小さくなり、当該パラメータがリーンであるほど目標空気量は大きくなる。   As the air-fuel ratio is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio, the torque generated at the same air amount decreases. Therefore, the parameter corresponding to the air-fuel ratio corresponds to a parameter that gives the conversion efficiency of the air amount into torque. The parameter value changing function can use a parameter corresponding to the air-fuel ratio as a parameter that gives the conversion efficiency of the air amount into torque. According to the parameter value changing function, the parameter value is changed from a value corresponding to the first air-fuel ratio to a value corresponding to the first air-fuel ratio in response to satisfying the condition for switching the operation mode from the operation using the first air-fuel ratio to the operation using the second air-fuel ratio. It is changed to a value corresponding to 2 air-fuel ratio. If the value of the required torque is the same, the target air amount decreases as the parameter corresponding to the air-fuel ratio is richer, and the target air amount increases as the parameter is leaner.

目標空燃比切替機能によれば、パラメータ値が空気量を増大させる方向へ変更された後、目標空燃比は第1空燃比から第1空燃比と第2空燃比との中間の第3空燃比に切り替えられ、その後、第3空燃比から第2空燃比へ切り替えられる。つまり、目標空燃比は第1空燃比から第2空燃比へ直接切り替えられるのではなく、中間の第3空燃比への一時的な切り替えの後、第3空燃比から第2空燃比へ切り替えられる。なお、ここで言う中間の空燃比とは、第1空燃比よりもリーンで第2空燃比よりもリッチな空燃比の意味であり、第1空燃比と第2空燃比との中央値には限定されない。第3空燃比は、具体的には、筒内から排気されるNOx排出量が最大となる空燃比よりもリーンな空燃比の値とされる。   According to the target air-fuel ratio switching function, the target air-fuel ratio is changed from the first air-fuel ratio to the third air-fuel ratio between the first air-fuel ratio and the second air-fuel ratio after the parameter value is changed to increase the air amount. After that, the third air-fuel ratio is switched to the second air-fuel ratio. That is, the target air-fuel ratio is not directly switched from the first air-fuel ratio to the second air-fuel ratio, but is switched from the third air-fuel ratio to the second air-fuel ratio after a temporary switch to the intermediate third air-fuel ratio. . Note that the intermediate air-fuel ratio here means an air-fuel ratio that is leaner than the first air-fuel ratio and richer than the second air-fuel ratio, and the median value of the first air-fuel ratio and the second air-fuel ratio is It is not limited. Specifically, the third air-fuel ratio is set to a value of the air-fuel ratio that is leaner than the air-fuel ratio at which the NOx emission amount exhausted from the cylinder becomes maximum.

目標空燃比切替機能には、具体的には、第1アクチュエータの操作量から推定される推定空気量を第3空燃比のもとで要求トルクを達成できる中間空気量に到達するまで、目標空燃比は第1空燃比に維持する第1機能と、推定空気量が中間空気量に到達したことに応答して、目標空燃比を第1空燃比から第3空燃比にステップ的に切り替える第2機能と、目標空燃比の第1空燃比から第3空燃比への切り替え後、推定空気量と要求トルクとに基づいて、第3空燃比から第2空燃比までの範囲内において目標空燃比を連続的に変化させる第3の機能と、目標空気量と推定空気量との差が閾値以下になったことに応答して、推定空気量と要求トルクとに基づいて変化させていた目標空燃比を第2空燃比に固定する第4の機能と、が含まれている。   Specifically, in the target air-fuel ratio switching function, the target air amount is estimated until the estimated air amount estimated from the operation amount of the first actuator reaches an intermediate air amount that can achieve the required torque under the third air-fuel ratio. In response to the first function of maintaining the fuel ratio at the first air-fuel ratio and the estimated air amount reaching the intermediate air amount, the target air-fuel ratio is switched stepwise from the first air-fuel ratio to the third air-fuel ratio in a stepwise manner. After the function and the target air-fuel ratio are switched from the first air-fuel ratio to the third air-fuel ratio, the target air-fuel ratio is set within the range from the third air-fuel ratio to the second air-fuel ratio based on the estimated air amount and the required torque. The target air-fuel ratio that was changed based on the estimated air amount and the required torque in response to the third function that is continuously changed and the difference between the target air amount and the estimated air amount being equal to or less than the threshold value And a fourth function of fixing the air-fuel ratio to the second air-fuel ratio.

特に、第3の機能によれば、例えば、目標空燃比の前記第1空燃比から前記第3空燃比への切り替え後、所定の点火時期のもと推定空気量によって達成できるトルクが要求トルクとなるように、目標空燃比を第3空燃比から第2空燃比へ連続的に変化させる構成とされる。   In particular, according to the third function, for example, after the target air-fuel ratio is switched from the first air-fuel ratio to the third air-fuel ratio, the torque that can be achieved by the estimated air amount at a predetermined ignition timing is the required torque. Thus, the target air-fuel ratio is continuously changed from the third air-fuel ratio to the second air-fuel ratio.

また、第3の機能によれば、目標空燃比の第1空燃比から第3空燃比への切り替え後、目標空燃比に基づいて、所定の点火時期における筒内からのNOx排出量を算出し、算出されたNOx排出量が所定の許容限界を超えないように、第3空燃比から第2空燃比までの範囲内において目標空燃比を連続的に変化させる構成とされる。   Further, according to the third function, after the target air-fuel ratio is switched from the first air-fuel ratio to the third air-fuel ratio, the NOx emission amount from the cylinder at a predetermined ignition timing is calculated based on the target air-fuel ratio. The target air-fuel ratio is continuously changed within the range from the third air-fuel ratio to the second air-fuel ratio so that the calculated NOx emission amount does not exceed a predetermined allowable limit.

本発明に係る制御装置は、上記処理によって決定された目標空気量と目標空燃比とに基づいて3種類のアクチュエータを協調操作する。本発明に係る制御装置が備える機能には、目標空気量と目標空燃比とに基づいた協調操作のための機能として、第1アクチュエータ制御機能、第2アクチュエータ制御機能、及び第3アクチュエータ制御機能が含まれる。   The control device according to the present invention cooperatively operates three types of actuators based on the target air amount and the target air-fuel ratio determined by the above processing. The functions of the control device according to the present invention include a first actuator control function, a second actuator control function, and a third actuator control function as functions for cooperative operation based on the target air amount and the target air-fuel ratio. included.

第1アクチュエータ制御機能によれば、目標空気量に基づいて第1アクチュエータの操作量が決定される。そして、決定された操作量に従って第1アクチュエータの操作が行われる。第1アクチュエータの操作によって実際の空気量は目標空気量に追従するように変化する。特に、内燃機関が過給機を備えた過給エンジンであり、第1アクチュエータが過給機の過給特性を変化させる過給特性可変アクチュエータを含む場合には、第1空燃比による運転から第2空燃比による運転へ運転モードを切り替える条件が満たされたことに応答して、目標空燃比が第2空燃比へ切り替えられた時点において目標空気量から算出される目標吸気管圧力が過給域に達するか否かが要求トルクに基づいて推定される。そして、目標吸気管圧力が過給域に達すると推定される場合には、過給特性アクチュエータが操作されて、過給機の過給圧が上がる方向に変化させられる。   According to the first actuator control function, the operation amount of the first actuator is determined based on the target air amount. Then, the first actuator is operated according to the determined operation amount. The actual air amount changes so as to follow the target air amount by operating the first actuator. In particular, when the internal combustion engine is a supercharged engine provided with a supercharger and the first actuator includes a supercharging characteristic variable actuator that changes the supercharging characteristic of the supercharger, the operation from the first air-fuel ratio is started. The target intake pipe pressure calculated from the target air amount at the time when the target air-fuel ratio is switched to the second air-fuel ratio in response to satisfying the condition for switching the operation mode to the operation with two air-fuel ratios is the supercharging region Is estimated based on the required torque. When it is estimated that the target intake pipe pressure reaches the supercharging region, the supercharging characteristic actuator is operated, and the supercharging pressure of the supercharger is increased.

第2アクチュエータ制御機能によれば、目標空燃比に基づいて燃料供給量が決定される。そして、決定された燃料供給量に従って第2アクチュエータの操作が行われる。   According to the second actuator control function, the fuel supply amount is determined based on the target air-fuel ratio. Then, the second actuator is operated according to the determined fuel supply amount.

第3アクチュエータ制御機能によれば、第1アクチュエータの操作量と目標空燃比とから推定されるトルクと要求トルクとに基づいて要求トルクを達成するための点火時期が決定される。そして、決定された点火時期に従って第3アクチュエータの操作が行われる。第1アクチュエータの操作量からは実際の空気量を推定することができ、推定空気量と目標空燃比とからトルクを推定することができる。第3アクチュエータの操作は、推定トルクの要求トルクに対する過剰分を点火時期によって補正するように行われる。   According to the third actuator control function, the ignition timing for achieving the required torque is determined based on the torque estimated from the operation amount of the first actuator and the target air-fuel ratio and the required torque. Then, the third actuator is operated according to the determined ignition timing. The actual air amount can be estimated from the operation amount of the first actuator, and the torque can be estimated from the estimated air amount and the target air-fuel ratio. The operation of the third actuator is performed so that the excess of the estimated torque with respect to the required torque is corrected by the ignition timing.

本発明に係る制御装置によれば、第1空燃比による運転から第2空燃比による運転へ切り替える条件が満たされた場合に、空気量が増大される一方で、空燃比は第1空燃比に維持される。これにより、空気量と空燃比とで達成可能なトルクは要求トルクよりも過剰になり、その過剰分を補償するように点火時期の遅角が行われる。そして、アクチュエータの操作量から推定される推定空気量が第3空燃比のもとで要求トルクを達成できる中間空気量に到達するまで空燃比は第1空燃比に維持され、推定空気量が中間空気量に到達したことに応答して、目標空燃比は第1空燃比から第3空燃比にステップ的に切り替えられる。これにより、筒内から排気されるNOx排出量が多い空燃比領域の一部を飛び越して実空燃比を変化させることができるので、空燃比の切り替え時におけるNOx排出量を抑制することが可能となる。   According to the control device of the present invention, when the condition for switching from the operation at the first air-fuel ratio to the operation at the second air-fuel ratio is satisfied, the air amount is increased while the air-fuel ratio is changed to the first air-fuel ratio. Maintained. As a result, the torque achievable with the air amount and the air-fuel ratio becomes excessive than the required torque, and the ignition timing is retarded so as to compensate for the excess. The air-fuel ratio is maintained at the first air-fuel ratio until the estimated air amount estimated from the operation amount of the actuator reaches the intermediate air amount that can achieve the required torque under the third air-fuel ratio, and the estimated air amount is intermediate In response to reaching the air amount, the target air-fuel ratio is switched stepwise from the first air-fuel ratio to the third air-fuel ratio. As a result, it is possible to change the actual air-fuel ratio by jumping over a part of the air-fuel ratio region where the amount of NOx exhausted from the cylinder is large, so that it is possible to suppress the NOx emission when switching the air-fuel ratio. Become.

空燃比の第1空燃比から第3空燃比への切り替え後、本発明に係る制御装置では、推定空気量と前記要求トルクとに基づいて、第3空燃比から第2空燃比までの範囲内で目標空燃比を連続的に変化させることが行われる。これにより、空燃比を第3空燃比から第2空燃比へ向かってステップ状に変化させるよりも点火遅角量を減らすことができるので、上記空燃比の第1の空燃比から第3空燃比へのステップ状の変化との組み合わせによって、NOx排出量を抑制するとともに燃費性能の悪化を抑制することが可能となる。   After the air-fuel ratio is switched from the first air-fuel ratio to the third air-fuel ratio, the control apparatus according to the present invention is within the range from the third air-fuel ratio to the second air-fuel ratio based on the estimated air amount and the required torque. Thus, the target air-fuel ratio is continuously changed. As a result, the ignition delay amount can be reduced rather than changing the air-fuel ratio stepwise from the third air-fuel ratio to the second air-fuel ratio. Therefore, the first air-fuel ratio to the third air-fuel ratio can be reduced. In combination with the step-like change, the NOx emission amount can be suppressed and the deterioration of fuel consumption performance can be suppressed.

特に、本発明に係る制御装置の機能によれば、目標空気量の計算に用いる空気量のトルクへの変換効率を与るパラメータが空気量が増大する方向に変更される一方で、目標空燃比は第1空燃比に維持される。これにより、目標空気量と目標空燃比とで達成可能なトルクは要求トルクよりも過剰になり、その過剰分を補償するように点火時期の遅角が行われる。そして、第1アクチュエータの操作量から推定される推定空気量が第3空燃比のもとで要求トルクを達成できる中間空気量に到達するまで目標空燃比は第1空燃比に維持され、推定空気量が中間空気量に到達したことに応答して、目標空燃比は第1空燃比から第3空燃比にステップ的に切り替えられる。これにより、筒内から排気されるNOx排出量が多い空燃比領域の一部を飛び越して実空燃比を変化させることができるので、空燃比の切り替え時におけるNOx排出量を抑制することが可能となる。   In particular, according to the function of the control device according to the present invention, the parameter that gives the conversion efficiency of the air amount to torque used for the calculation of the target air amount is changed in the direction in which the air amount increases, Is maintained at the first air-fuel ratio. As a result, the torque achievable with the target air amount and the target air-fuel ratio becomes excessive beyond the required torque, and the ignition timing is retarded so as to compensate for the excess. The target air-fuel ratio is maintained at the first air-fuel ratio until the estimated air amount estimated from the operation amount of the first actuator reaches an intermediate air amount that can achieve the required torque under the third air-fuel ratio. In response to the amount reaching the intermediate air amount, the target air-fuel ratio is switched stepwise from the first air-fuel ratio to the third air-fuel ratio. As a result, it is possible to change the actual air-fuel ratio by jumping over a part of the air-fuel ratio region where the amount of NOx exhausted from the cylinder is large, so that it is possible to suppress the NOx emission when switching the air-fuel ratio. Become.

目標空燃比の第1空燃比から第3空燃比への切り替え後、本発明に係る制御装置は、推定空気量と前記要求トルクとに基づいて、第3空燃比から第2空燃比までの範囲内で目標空燃比を連続的に変化させる。これにより、目標空燃比を第3空燃比から第2空燃比へ向かってステップ状に変化させるよりも点火遅角量を減らすことができるので、上記目標空燃比の第1の空燃比から第3空燃比へのステップ状の変化との組み合わせによって、NOx排出量を抑制するとともに燃費性能の悪化を抑制することが可能となる。   After switching the target air-fuel ratio from the first air-fuel ratio to the third air-fuel ratio, the control device according to the present invention provides a range from the third air-fuel ratio to the second air-fuel ratio based on the estimated air amount and the required torque. The target air-fuel ratio is continuously changed within. As a result, the ignition delay amount can be reduced rather than changing the target air-fuel ratio stepwise from the third air-fuel ratio to the second air-fuel ratio. In combination with the stepwise change to the air-fuel ratio, it is possible to suppress the NOx emission amount and suppress the deterioration of the fuel consumption performance.

特に、第3の機能によれば、例えば、目標空燃比の第1空燃比から第3空燃比への切り替え後、所定の点火時期のもと推定空気量によって達成できるトルクが要求トルクとなるように、第3空燃比から第2空燃比までの範囲内で目標空燃比を連続的に変化させることが行われる。これにより、更なる点火時期の遅角量の抑制を図ることができる。   In particular, according to the third function, for example, after the target air-fuel ratio is switched from the first air-fuel ratio to the third air-fuel ratio, the torque that can be achieved by the estimated air amount under the predetermined ignition timing becomes the required torque. In addition, the target air-fuel ratio is continuously changed within the range from the third air-fuel ratio to the second air-fuel ratio. Thereby, it is possible to further suppress the retard amount of the ignition timing.

また、第3の機能によれば、目標空燃比の第1空燃比から第3空燃比への切り替え後、目標空燃比に基づいて、所定の点火時期における筒内からのNOx排出量を算出し、算出されたNOx排出量が所定の許容限界を超えないように、第3空燃比から第2空燃比までの範囲内で目標空燃比を連続的に変化させることもできる。これにより、NOx排出量が所定の許容限界を超えないようにしながら空燃比を切り替えることができる。   Further, according to the third function, after the target air-fuel ratio is switched from the first air-fuel ratio to the third air-fuel ratio, the NOx emission amount from the cylinder at a predetermined ignition timing is calculated based on the target air-fuel ratio. The target air-fuel ratio can be continuously changed within the range from the third air-fuel ratio to the second air-fuel ratio so that the calculated NOx emission amount does not exceed a predetermined allowable limit. As a result, the air-fuel ratio can be switched while the NOx emission amount does not exceed a predetermined allowable limit.

なお、内燃機関が過給機を備えた過給エンジンであり、第1アクチュエータが過給機の過給特性を変化させる過給特性可変アクチュエータを含む場合には、空燃比の切替中における過給機の過給が高まる方向に変化するように過給特性アクチュエータが操作されるので、空気の応答性を高めて空燃比の切り替えに要する時間を短縮することができる。また、過給特性アクチュエータがウエストゲートバルブである場合には、ウエストゲートバルブを閉じることにより背圧が上がるので、空燃比切り替え中の内部EGR率を高めてNOx排出量の更なる低減を図ることができる。   When the internal combustion engine is a supercharged engine including a supercharger and the first actuator includes a supercharging characteristic variable actuator that changes the supercharging characteristic of the supercharger, the supercharging during the air-fuel ratio switching is performed. Since the supercharging characteristic actuator is operated so that the supercharging of the machine changes in an increasing direction, the air responsiveness can be improved and the time required for switching the air-fuel ratio can be shortened. Also, when the supercharging characteristic actuator is a wastegate valve, the back pressure increases by closing the wastegate valve, so the internal EGR rate during air-fuel ratio switching is increased to further reduce NOx emissions. Can do.

本発明の実施の形態1に係る制御装置のロジックを示すブロック図である。It is a block diagram which shows the logic of the control apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係る制御装置の運転モードの切り替えのロジックを示すブロック図である。It is a block diagram which shows the logic of the switching of the operation mode of the control apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 要求トルク及び現在の空気量から目標空燃比を決定するために用いるマップのイメージを示す図である。It is a figure which shows the image of the map used in order to determine a target air fuel ratio from a request torque and the present air amount. 空燃比に対するNOx排出量の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship of the NOx discharge amount with respect to an air fuel ratio. 本発明の実施の形態1に係る制御装置の目標空燃比切り替えのロジックを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the logic of the target air fuel ratio switching of the control apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態1に係る制御装置による過給域での制御結果のイメージを示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the image of the control result in the supercharging area | region by the control apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. NOx排出量から目標空燃比を決定するために用いるマップのイメージを示す図である。It is a figure which shows the image of the map used in order to determine a target air fuel ratio from NOx discharge | emission amount. 本発明の実施の形態1に係る制御装置で採られている運転領域の設定を示す図である。It is a figure which shows the setting of the driving | operation area | region employ | adopted with the control apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention.

[実施の形態1]
以下、本発明の実施の形態1について図を参照して説明する。
[Embodiment 1]
Embodiment 1 of the present invention will be described below with reference to the drawings.

本実施の形態において制御対象とされる内燃機関(以下、エンジン)は、火花点火式の4サイクルレシプロエンジンであり、且つ、ターボチャージャが取り付けられたターボエンジンである。また、このエンジンはいわゆるリーンバーンエンジンであり、エンジンの運転モードとして、理論空燃比による運転を行うストイキモード(第1運転モード)と、理論空燃比よりもリーンな空燃比による運転を行うリーンモード(第2運転モード)とを選択可能に構成されている。   An internal combustion engine (hereinafter referred to as an engine) to be controlled in the present embodiment is a spark ignition type 4-cycle reciprocating engine and a turbo engine to which a turbocharger is attached. In addition, this engine is a so-called lean burn engine, and as an engine operation mode, a stoichiometric mode (first operation mode) in which operation is performed with a theoretical air-fuel ratio and a lean mode in which operation is performed with an air-fuel ratio leaner than the theoretical air-fuel ratio. (Second operation mode) can be selected.

車両に搭載されているECU(Electrical control Unit)は、エンジンに備えられる各種のアクチュエータを操作することでエンジンの運転を制御する。ECUにより操作されるアクチュエータには、空気量を変化させる第1アクチュエータであるスロットルと可変バルブタイミング機構(以下、VVT)、筒内に燃料を供給する第2アクチュエータであるインジェクタ、筒内の混合気に点火する第3アクチュエータである点火装置が含まれる。VVTは吸気バルブに対して設けられ、インジェクタは吸気ポートに設けられている。ECUはこれらのアクチュエータを操作してエンジンの運転を制御する。ECUによるエンジンの制御には、ストイキモードからリーンモードへ、或いは、リーンモードからストイキモードへの運転モードの切り替えが含まれている。   An ECU (Electrical Control Unit) mounted on the vehicle controls the operation of the engine by operating various actuators provided in the engine. The actuator operated by the ECU includes a throttle that is a first actuator that changes the air amount, a variable valve timing mechanism (hereinafter referred to as VVT), an injector that is a second actuator that supplies fuel into the cylinder, and an air-fuel mixture in the cylinder. Includes an ignition device which is a third actuator for igniting the motor. VVT is provided for the intake valve, and the injector is provided for the intake port. The ECU operates these actuators to control the operation of the engine. The engine control by the ECU includes switching of the operation mode from the stoichiometric mode to the lean mode, or from the lean mode to the stoichiometric mode.

図1には、本実施の形態に係るECUのロジックがブロック図で示されている。ECUはエンジンコントローラ100とパワートレインマネージャ200とを含む。エンジンコントローラ100はエンジンを直接制御する制御装置であって、本発明に係る制御装置に相当する。パワートレインマネージャ200は、エンジンや電子制御式自動変速機、さらにはVSCやTRC等の車両制御デバイスを含む駆動系全体を統合制御する制御装置である。エンジンコントローラ100は、パワートレインマネージャ200から受け取った信号に基づいてエンジンの運転を制御するように構成されている。エンジンコントローラ100とパワートレインマネージャ200は、いずれもソフトウェアによって実現される。詳しくは、メモリに記憶されたプログラムを読み出し、それをプロセッサによって実行することによって、エンジンコントローラ100とパワートレインマネージャ200のそれぞれの機能がECUにおいて実現される。   FIG. 1 is a block diagram showing the logic of the ECU according to the present embodiment. The ECU includes an engine controller 100 and a powertrain manager 200. The engine controller 100 is a control device that directly controls the engine, and corresponds to the control device according to the present invention. The powertrain manager 200 is a control device that performs integrated control of the entire drive system including an engine, an electronically controlled automatic transmission, and vehicle control devices such as VSC and TRC. The engine controller 100 is configured to control the operation of the engine based on a signal received from the powertrain manager 200. The engine controller 100 and the powertrain manager 200 are both realized by software. Specifically, the functions of the engine controller 100 and the powertrain manager 200 are realized in the ECU by reading a program stored in the memory and executing the program by the processor.

図1におけるパワートレインマネージャ200を示すブロック内には、パワートレインマネージャ200が備える種々の機能のうち、エンジンの制御に関係する機能の一部がブロックで表されている。これらブロックのそれぞれに演算ユニットが割り当てられている。ECUには各ブロックに対応するプログラムが用意され、それらがプロセッサによって実行されることで各演算ユニットの機能がECUにおいて実現される。   In the block showing the powertrain manager 200 in FIG. 1, among the various functions provided in the powertrain manager 200, some of the functions related to engine control are represented by blocks. An arithmetic unit is assigned to each of these blocks. Programs corresponding to the respective blocks are prepared in the ECU, and the functions of the respective arithmetic units are realized in the ECU by being executed by the processor.

演算ユニット202は要求第1トルクを計算してエンジンコントローラ100に送信する。図中では、要求第1トルクは“TQ1r”と表記されている。第1トルクは、エンジンに求められる応答性が高くなく、今直ぐでなくとも近い将来に実現されればよい種類のトルクである。要求第1トルクは、パワートレインマネージャ200がエンジンに対して要求する第1トルクの要求値であって、本発明における要求トルクに相当する。演算ユニット202には、図示しないアクセルポジションセンサから、アクセルペダルの開度に応答して出力される信号が入力されている。要求第1トルクはその信号に基づいて計算される。なお、要求第1トルクは軸トルクである。   The arithmetic unit 202 calculates the requested first torque and transmits it to the engine controller 100. In the figure, the required first torque is indicated as “TQ1r”. The first torque is a kind of torque that does not have high responsiveness required for the engine and that may be realized in the near future if not immediately. The requested first torque is a requested value of the first torque that the powertrain manager 200 requests for the engine, and corresponds to the requested torque in the present invention. A signal output in response to the opening of the accelerator pedal is input to the arithmetic unit 202 from an accelerator position sensor (not shown). The required first torque is calculated based on the signal. The requested first torque is a shaft torque.

演算ユニット204は要求第2トルクを計算してエンジンコントローラ100に送信する。図中では、要求第2トルクは“TQ2r”と表記されている。第2トルクは、第1トルクよりも緊急性或いは優先度が高くエンジンに高い応答性が求められる種類のトルク、すなわち、今直ぐに実現することが求められる種類のトルクである。ここで言う応答性とはトルクを一時的に低下させるときの応答性を意味する。要求第2トルクは、パワートレインマネージャ200がエンジンに対して要求する第2トルクの要求値である。演算ユニット204で算出される要求第2トルクには、電子制御式自動変速機の変速制御のために要求されるトルク、トラクション制御のために要求されるトルク、横滑り防止制御のために要求されるトルク等、車両制御システムから要求されるトルクが含まれている。第1トルクが定常的に或いは長期間にわたってエンジンに求められるトルクであるのに対し、第2トルクはエンジンに対して突発的に或いは短期間の間に求められるトルクであるという側面を持つ。このため、演算ユニット204は、実際にそのようなトルクが必要となるイベントが発生した場合のみ、実現したいトルクの大きさに応じた有効値を出力し、そのようなイベントが発生していない間は無効値を出力する。無効値はエンジンが出力しうる最大軸トルクよりも大きい値に設定されている。   The arithmetic unit 204 calculates the requested second torque and transmits it to the engine controller 100. In the figure, the required second torque is indicated as “TQ2r”. The second torque is a type of torque that has higher urgency or priority than the first torque and requires high responsiveness to the engine, that is, a type of torque that is required to be realized immediately. The responsiveness mentioned here means responsiveness when the torque is temporarily reduced. The requested second torque is a requested value of the second torque that the powertrain manager 200 requests from the engine. The required second torque calculated by the arithmetic unit 204 is required for the shift control of the electronically controlled automatic transmission, the torque required for the traction control, and the side slip prevention control. Torque required from the vehicle control system, such as torque, is included. The first torque is a torque required for the engine constantly or over a long period of time, whereas the second torque is a torque required for the engine suddenly or for a short period of time. For this reason, the arithmetic unit 204 outputs an effective value corresponding to the magnitude of the torque to be realized only when an event that actually requires such torque occurs, and while such an event does not occur Outputs an invalid value. The invalid value is set to a value larger than the maximum shaft torque that can be output by the engine.

演算ユニット206は自動変速機の変速比を算出し、図示しない変速機コントローラに変速比を指示する信号を送信する。変速機コントローラはパワートレインマネージャ200やエンジンコントローラ100と同様にECUの1つの機能として実現されている。演算ユニット206には、エンジンコントローラ100からフラグ信号が入力される。図中では、フラグ信号は“FLG”と表記されている。フラグ信号は運転モードの切り替え中であることを示す信号である。フラグ信号がオンの間、演算ユニット206は自動変速機の変速比を固定する。   The arithmetic unit 206 calculates the gear ratio of the automatic transmission and transmits a signal for instructing the gear ratio to a transmission controller (not shown). The transmission controller is realized as one function of the ECU, like the powertrain manager 200 and the engine controller 100. A flag signal is input from the engine controller 100 to the arithmetic unit 206. In the figure, the flag signal is described as “FLG”. The flag signal is a signal indicating that the operation mode is being switched. While the flag signal is on, the arithmetic unit 206 fixes the gear ratio of the automatic transmission.

演算ユニット208は、所定の条件が満たされたことに応答して、運転モードの切り替えの中止を指示する中止信号をエンジンコントローラ100に送信する。図中では、中止信号は“Stop”と表記されている。所定の条件とは、エンジンの運転状態を大きく変化させる要求がパワートレインマネージャ200から出されることである。   The arithmetic unit 208 transmits to the engine controller 100 a stop signal instructing to stop the operation mode switching in response to the predetermined condition being satisfied. In the figure, the stop signal is described as “Stop”. The predetermined condition is that a request to greatly change the operating state of the engine is issued from the powertrain manager 200.

次に、エンジンコントローラ100の構成について説明する。エンジンコントローラ100とパワートレインマネージャ200との間にはインタフェース101、102、103、104が設定されている。インタフェース101は本発明における要求トルク受信手段に相当し、インタフェース101では要求第1トルクの受け渡しが行われる。インタフェース102では中止信号の受け渡しが行われる。インタフェース103ではフラグ信号の受け渡しが行われる。そして、インタフェース104では要求第2トルクの受け渡しが行われる。   Next, the configuration of the engine controller 100 will be described. Interfaces 101, 102, 103, and 104 are set between the engine controller 100 and the powertrain manager 200. The interface 101 corresponds to the required torque receiving means in the present invention, and the required first torque is transferred at the interface 101. In the interface 102, a stop signal is transferred. The interface 103 exchanges flag signals. Then, the requested second torque is transferred at the interface 104.

図1におけるエンジンコントローラ100を示すブロック内には、エンジンコントローラ100が備える種々の機能のうち、3種のアクチュエータ、すなわち、第1アクチュエータであるスロットル2及びVVT8、第2アクチュエータであるインジェクタ4、及び、第3アクチュエータである点火装置6の協調操作に関係する機能がブロックで表されている。これらブロックのそれぞれに演算ユニットが割り当てられている。ECUには各ブロックに対応するプログラムが用意され、それらがプロセッサによって実行されることで各演算ユニットの機能がECUにおいて実現される。   In the block showing the engine controller 100 in FIG. 1, among the various functions provided in the engine controller 100, three types of actuators, that is, the throttle 2 and VVT 8 as the first actuator, the injector 4 as the second actuator, and The functions related to the cooperative operation of the ignition device 6 that is the third actuator are represented by blocks. An arithmetic unit is assigned to each of these blocks. Programs corresponding to the respective blocks are prepared in the ECU, and the functions of the respective arithmetic units are realized in the ECU by being executed by the processor.

エンジンコントローラ100は、大きく分けて3つの大演算ユニット120、140、160から構成されている。大演算ユニット120はエンジンに対する種々の制御用パラメータの値を計算する。制御用パラメータにはエンジンに対する各種制御量の目標値が含まれる。さらに、目標値には、パワートレインマネージャ200から送信された要求値に基づいて計算されるものと、エンジンの運転状態に関する情報に基づいて大演算ユニット120の内部で計算されるものとが含まれる。なお、要求値はエンジンの状態を考慮することなくパワートレインマネージャ200から一方的に要求される制御量の値であるのに対し、目標値はエンジンの状態によって決まる実現可能な範囲に基づいて設定される制御量の値である。大演算ユニット120は、より具体的には、4つの演算ユニット122、124、126、128から構成されている。   The engine controller 100 is roughly composed of three large arithmetic units 120, 140, and 160. The large arithmetic unit 120 calculates values of various control parameters for the engine. The control parameters include target values for various control amounts for the engine. Further, the target values include those calculated based on the request value transmitted from the powertrain manager 200 and those calculated inside the large arithmetic unit 120 based on the information related to the operating state of the engine. . The required value is a control amount value that is unilaterally requested from the powertrain manager 200 without considering the engine state, whereas the target value is set based on a feasible range determined by the engine state. Is the value of the controlled variable. More specifically, the large arithmetic unit 120 includes four arithmetic units 122, 124, 126, and 128.

演算ユニット122は、エンジンに対する制御用パラメータとして、目標空燃比、仮想空燃比、切替用目標効率、及び切替用目標第2トルクを計算する。図中では、目標空燃比は“AFt”と表記され、仮想空燃比は“AFh”と表記され、切替用目標効率は“ηtc”と表記され、切替用目標第2トルクは“TQ2c”と表記されている。目標空燃比は、エンジンに実現される空燃比の目標値であって、燃料噴射量の計算に使用される。一方、仮想空燃比は、トルクの空気量への変換効率を与えるパラメータであって、目標空気量の計算に使用される。切替用目標効率は、運転モードの切り替えのための点火時期効率の目標値であって、目標空気量の計算に使用される。点火時期効率とは、点火時期が最適点火時期であるときに出力しうるトルクに対する実際に出力されるトルクの割合を意味し、点火時期が最適点火時期のときに最大値である1になる。なお、最適点火時期とは、基本的にはMBT(Minimum Advance for Best Torque)を意味し、トレースノック点火時期が設定されている場合には、MBTとトレースノック点火時期のうちより遅角側にある点火時期を意味する。切替用目標第2トルクは、運転モードの切り替えのための第2トルクの目標値であって、運転モードの切り替え時において点火時期効率の計算の切り替えに用いられる。演算ユニット122で計算されるこれら制御用パラメータの値の組み合わせによって、運転モードの切り替えが実行される。演算ユニット122で行われる処理の内容と運転モードの切り替えとの関係については後で詳しく説明する。   The arithmetic unit 122 calculates a target air-fuel ratio, a virtual air-fuel ratio, a switching target efficiency, and a switching target second torque as control parameters for the engine. In the figure, the target air-fuel ratio is expressed as “AFt”, the virtual air-fuel ratio is expressed as “AFh”, the target efficiency for switching is expressed as “ηtc”, and the target second torque for switching is expressed as “TQ2c”. Has been. The target air-fuel ratio is a target value of the air-fuel ratio realized in the engine, and is used for calculating the fuel injection amount. On the other hand, the virtual air-fuel ratio is a parameter that gives a conversion efficiency of torque into an air amount, and is used for calculating a target air amount. The target efficiency for switching is a target value of the ignition timing efficiency for switching the operation mode, and is used for calculating the target air amount. The ignition timing efficiency means the ratio of the torque that is actually output with respect to the torque that can be output when the ignition timing is the optimal ignition timing, and is 1 that is the maximum value when the ignition timing is the optimal ignition timing. The optimum ignition timing basically means MBT (Minimum Advance for Best Torque), and when the trace knock ignition timing is set, it is more retarded of the MBT and the trace knock ignition timing. It means a certain ignition timing. The target second torque for switching is a target value of the second torque for switching the operation mode, and is used for switching calculation of ignition timing efficiency when the operation mode is switched. The operation mode is switched by a combination of these control parameter values calculated by the arithmetic unit 122. The relationship between the content of processing performed in the arithmetic unit 122 and switching of the operation mode will be described in detail later.

演算ユニット122には、パワートレインマネージャ200から与えられた要求第1トルク、要求第2トルク、中止信号の他、エンジン回転数等のエンジンの運転状態に関する様々な情報が入力されている。このうち要求第1トルクは、運転モードの切り替えのタイミングの判断に用いられる情報として用いられる。要求第2トルクと中止信号は運転モードの切り替えが許可されているのか禁止されているのかを判断するための情報として用いられる。中止信号が入力されているとき、及び、有効な値の要求第2トルクが入力されているときには、演算ユニット122は運転モードの切り替えに関わる処理は実行しない。また、演算ユニット122は、運転モードの切り替え中、つまり、運転モードの切り替えのための計算処理を実行している間は、前述のフラグ信号をパワートレインマネージャ200に送信する。   In addition to the requested first torque, the requested second torque, and the stop signal given from the powertrain manager 200, various information related to the engine operating state such as the engine speed is input to the arithmetic unit 122. Of these, the requested first torque is used as information used to determine the timing for switching the operation mode. The requested second torque and the stop signal are used as information for determining whether switching of the operation mode is permitted or prohibited. When the stop signal is input and when the request second torque having an effective value is input, the arithmetic unit 122 does not execute the process related to the switching of the operation mode. Further, the arithmetic unit 122 transmits the above-described flag signal to the powertrain manager 200 during the switching of the operation mode, that is, while the calculation process for switching the operation mode is being executed.

演算ユニット124は、エンジンに対する制御用パラメータとして、現在のエンジンの運転状態を維持するためか、或いは予定されている所定の運転状態を実現させるために必要とされるトルクのうち、第1トルクに分類されるトルクを計算する。ここでは、演算ユニット124で計算されるトルクをその他第1トルクと呼ぶ。図中では、その他第1トルクは“TQ1etc”と表記されている。演算ユニット124は、実際にそのようなトルクが必要になった場合のみ有効値を出力し、そのようなトルクが必要のない間は無効値を算出する。   The arithmetic unit 124 uses, as a control parameter for the engine, the first torque among the torques required to maintain the current engine operating state or to realize a predetermined operating state. Calculate the classified torque. Here, the torque calculated by the arithmetic unit 124 is referred to as other first torque. In the figure, the other first torque is indicated as “TQ1etc”. The arithmetic unit 124 outputs a valid value only when such torque is actually needed, and calculates an invalid value while such torque is not needed.

演算ユニット126は、エンジンに対する制御用パラメータとして、現在のエンジンの運転状態を維持するためか、或いは予定されている所定の運転状態を実現させるために必要とされるトルクのうち、第2トルクに分類されるトルクを計算する。ここでは、演算ユニット126で計算されるトルクをその他第2トルクと呼ぶ。図中では、その他第2トルクは“TQ2etc”と表記されている。演算ユニット126は、実際にそのようなトルクが必要になった場合のみ有効値を出力し、そのようなトルクが必要のない間は無効値を算出する。   The arithmetic unit 126 uses, as a control parameter for the engine, a second torque out of the torque required to maintain the current engine operating state or to realize a predetermined operating state. Calculate the classified torque. Here, the torque calculated by the arithmetic unit 126 is referred to as other second torque. In the figure, the other second torque is described as “TQ2etc”. The arithmetic unit 126 outputs a valid value only when such torque is actually needed, and calculates an invalid value while such torque is not needed.

演算ユニット128は、エンジンに対する制御用パラメータとして、現在のエンジンの運転状態を維持するためか、或いは予定されている所定の運転状態を実現させるために必要とされる点火時期効率を計算する。ここでは、演算ユニット128で計算される点火時期効率をその他効率と呼ぶ。図中では、その他効率は“ηetc”と表記されている。その他効率には、エンジンの始動時において排気浄化用触媒を暖機するために必要な点火時期効率が含まれる。点火時期効率を低くするほど、燃料の燃焼によって発生したエネルギのうちトルクに変換されるエネルギは少なくなり、その分多くのエネルギが排気ガスとともに排気通路に排出されて排気浄化用触媒の暖機に用いられることになる。なお、そのような効率の実現が必要のない間は、演算ユニット128から出力される効率の値は最大値である1に保持される。   The arithmetic unit 128 calculates the ignition timing efficiency required to maintain the current engine operating state or to realize a predetermined operating state as a control parameter for the engine. Here, the ignition timing efficiency calculated by the arithmetic unit 128 is referred to as other efficiency. In the figure, other efficiency is indicated as “ηetc”. The other efficiency includes the ignition timing efficiency necessary for warming up the exhaust gas purification catalyst when the engine is started. The lower the ignition timing efficiency, the less energy that is converted into torque from the energy generated by the combustion of the fuel, and that much energy is discharged along with the exhaust gas into the exhaust passage to warm up the exhaust purification catalyst. Will be used. While it is not necessary to realize such efficiency, the efficiency value output from the arithmetic unit 128 is held at 1 which is the maximum value.

以上のように構成される大演算ユニット120からは、要求第1トルク、その他第1トルク、目標空燃比、仮想空燃比、切替用目標効率、その他効率、要求第2トルク、切替用目標第2トルク、その他第2トルクが出力される。これらの制御用パラメータは大演算ユニット140に入力される。なお、パワートレインマネージャ200から与えられる要求第1トルクと要求第2トルクは軸トルクであるが、大演算ユニット120ではこれらを図示トルクに変換することが行われている。要求トルクの図示トルクへの変換はフリクショントルク、補機駆動トルク及びポンプロスを要求トルクに対して加算或いは減算することによって行われる。なお、大演算ユニット120の内部で計算される切替用目標第2トルク等のトルクについては、いずれも図示トルクとして計算されている。   From the large arithmetic unit 120 configured as described above, the required first torque, other first torque, target air-fuel ratio, virtual air-fuel ratio, switching target efficiency, other efficiency, required second torque, switching target second Torque and other second torque are output. These control parameters are input to the large arithmetic unit 140. The requested first torque and the requested second torque provided from the powertrain manager 200 are shaft torques, but the large arithmetic unit 120 converts them into the indicated torque. Conversion of the required torque to the indicated torque is performed by adding or subtracting the friction torque, the accessory driving torque, and the pump loss to the required torque. Note that the torque such as the switching target second torque calculated within the large arithmetic unit 120 is calculated as the indicated torque.

次に、大演算ユニット140について説明する。上述のように、大演算ユニット120からは様々なエンジン制御用パラメータが送られてくる。このうち、要求第1トルクとその他第1トルクとは同じカテゴリに属する制御量に対する要求であり、同時には成立し得ない。同様に、要求第2トルクとその他第2トルクと切替用目標第2トルクとは同じカテゴリに属する制御量に対する要求であり、同時には成立し得ない。同様に、切替用目標効率とその他効率とは同じカテゴリに属する制御量に対する要求であり、同時には成立し得ない。このため、制御量のカテゴリ毎に調停という処理が必要となる。ここでいう調停とは、例えば最大値選択、最小値選択、平均、或いは重ね合わせ等、複数の数値から1つの数値を得るための計算処理であり、複数種類の計算処理を適宜に組み合わせたものとすることもできる。このような調停を制御量のカテゴリごとに実施するため、大演算ユニット140には3つの演算ユニット142、144、146が用意されている。   Next, the large arithmetic unit 140 will be described. As described above, various engine control parameters are sent from the large arithmetic unit 120. Of these, the requested first torque and the other first torque are requests for control amounts belonging to the same category, and cannot be established at the same time. Similarly, the requested second torque, the other second torque, and the switching target second torque are requests for control amounts belonging to the same category and cannot be established at the same time. Similarly, the target efficiency for switching and the other efficiency are requests for control amounts belonging to the same category, and cannot be established at the same time. For this reason, a process called arbitration is required for each control amount category. Arbitration here is calculation processing for obtaining one numerical value from a plurality of numerical values, such as maximum value selection, minimum value selection, averaging, or superposition, for example, and appropriately combining a plurality of types of calculation processing It can also be. In order to carry out such arbitration for each control amount category, the large arithmetic unit 140 includes three arithmetic units 142, 144, and 146.

演算ユニット142は第1トルクを調停するように構成されている。演算ユニット142には要求第1トルクとその他第1トルクとが入力される。演算ユニット142はそれらを調停し、調停されたトルクを最終的に決定された目標第1トルクとして出力する。図中では、最終的に決定された目標第1トルクは“TQ1t”と表記されている。演算ユニット142における調停方法としては最小値選択が用いられる。したがって、演算ユニット124から有効値が出力されていない場合は、パワートレインマネージャ200から与えられた要求第1トルクが目標第1トルクとして算出される。   The arithmetic unit 142 is configured to adjust the first torque. The requested first torque and the other first torque are input to the arithmetic unit 142. The arithmetic unit 142 arbitrates them and outputs the arbitrated torque as the finally determined target first torque. In the figure, the finally determined target first torque is indicated as “TQ1t”. As an arbitration method in the arithmetic unit 142, minimum value selection is used. Therefore, when a valid value is not output from the arithmetic unit 124, the requested first torque given from the powertrain manager 200 is calculated as the target first torque.

演算ユニット144は点火時期効率を調停するように構成されている。演算ユニット144には切替用目標効率とその他効率とが入力される。演算ユニット144はそれらを調停し、調停された効率を最終的に決定された目標効率として出力する。図中では、最終的に決定された目標効率は“ηt”と表記されている。演算ユニット144における調停方法としては最小値選択が用いられる。燃費性能の観点からは、点火時期効率は最大値である1になっていることが好ましい。このため、特別なイベントのない限り、演算ユニット122で計算される切替用目標効率も演算ユニット128で計算されるその他効率も最大値である1に保持されている。したがって、演算ユニット144から出される目標効率の値は基本的には1であり、何らかのイベントが発生した場合のみ1よりも小さい値が選択される。   The arithmetic unit 144 is configured to adjust the ignition timing efficiency. The target efficiency for switching and other efficiency are input to the arithmetic unit 144. The arithmetic unit 144 arbitrates them and outputs the arbitrated efficiency as the finally determined target efficiency. In the figure, the finally determined target efficiency is expressed as “ηt”. As an arbitration method in the arithmetic unit 144, minimum value selection is used. From the viewpoint of fuel efficiency, it is preferable that the ignition timing efficiency is 1, which is the maximum value. Therefore, unless there is a special event, the target efficiency for switching calculated by the arithmetic unit 122 and the other efficiencies calculated by the arithmetic unit 128 are held at 1 which is the maximum value. Therefore, the target efficiency value output from the arithmetic unit 144 is basically 1, and a value smaller than 1 is selected only when some event occurs.

演算ユニット146は第2トルクを調停するように構成されている。演算ユニット146には要求第2トルクとその他第2トルクと切替用目標第2トルクとが入力される。演算ユニット146はそれらを調停し、調停されたトルクを最終的に決定された目標第2トルクとして出力する。図中では、最終的に決定された目標第2トルクは“TQ2t”と表記されている。演算ユニット146における調停方法としては最小値選択が用いられる。第2トルクは切替用目標第2トルクも含めて基本的には無効値であり、特定のイベントが発生した場合のみ実現したいトルクの大きさを示す有効値に切り替えられる。したがって、演算ユニット146から出力される目標第2トルクも基本的には無効値であり、何らかのイベントが発生した場合のみ有効値が選択される。   The arithmetic unit 146 is configured to adjust the second torque. The requested second torque, the other second torque, and the switching target second torque are input to the arithmetic unit 146. The arithmetic unit 146 arbitrates them and outputs the arbitrated torque as the finally determined target second torque. In the figure, the finally determined target second torque is described as “TQ2t”. As an arbitration method in the arithmetic unit 146, minimum value selection is used. The second torque is basically an invalid value including the target second torque for switching, and is switched to an effective value indicating the magnitude of the torque to be realized only when a specific event occurs. Therefore, the target second torque output from the arithmetic unit 146 is basically also an invalid value, and the valid value is selected only when some event occurs.

以上のように構成される大演算ユニット140からは、目標第1トルク、目標効率、仮想空燃比、目標空燃比、及び目標第2トルクが出力される。これらの制御用パラメータは大演算ユニット160に入力される。   The large arithmetic unit 140 configured as described above outputs the target first torque, target efficiency, virtual air-fuel ratio, target air-fuel ratio, and target second torque. These control parameters are input to the large arithmetic unit 160.

大演算ユニット160はエンジンの逆モデルに相当し、マップや関数で表された複数のモデルで構成されている。協調操作のための各アクチュエータ2、4、6、8の操作量は大演算ユニット160で算出される。大演算ユニット140から入力される制御用パラメータのうち、目標第1トルクと目標第2トルクとは何れもエンジンに対するトルクの目標値として扱われる。ただし、目標第2トルクは目標第1トルクに優先する。大演算ユニット160では、目標第2トルクが有効値である場合には目標第2トルクを達成するように、目標第2トルクが無効値である場合には目標第1トルクを達成するように、各アクチュエータ2、4、6、8の操作量の計算が行われる。操作量の計算は、目標トルクと同時に目標空燃比と目標効率も達成されるように行われる。つまり、本実施の形態に係る制御装置では、エンジンの制御量としてトルク、効率及び空燃比が用いられ、これら3種類の制御量の目標値に基づいて空気量制御、点火時期制御及び燃料噴射量制御が実施される。   The large arithmetic unit 160 corresponds to an inverse model of the engine, and is composed of a plurality of models represented by maps and functions. The operation amount of each actuator 2, 4, 6, 8 for cooperative operation is calculated by the large arithmetic unit 160. Of the control parameters input from the large arithmetic unit 140, both the target first torque and the target second torque are treated as target values of torque for the engine. However, the target second torque has priority over the target first torque. In the large arithmetic unit 160, the target second torque is achieved when the target second torque is an effective value, and the target first torque is achieved when the target second torque is an invalid value. The amount of operation of each actuator 2, 4, 6, 8 is calculated. The operation amount is calculated so that the target air-fuel ratio and the target efficiency are achieved simultaneously with the target torque. That is, in the control device according to the present embodiment, torque, efficiency, and air-fuel ratio are used as engine control amounts, and air amount control, ignition timing control, and fuel injection amount are based on target values of these three types of control amounts. Control is implemented.

大演算ユニット160は複数の演算ユニット162、164、166、168、170、172、174、176、178から構成される。これらの演算ユニットのうち空気量制御に関係するものは演算ユニット162、164、166、178であり、点火時期制御に関係するものは演算ユニット168、170、172であり、燃料噴射量制御に関係するものは演算ユニット174、176である。以下、空気量制御に関係する演算ユニットから順に、各演算ユニットの機能について説明する。   The large arithmetic unit 160 includes a plurality of arithmetic units 162, 164, 166, 168, 170, 172, 174, 176, 178. Among these arithmetic units, those relating to air amount control are arithmetic units 162, 164, 166, 178, and those relating to ignition timing control are arithmetic units 168, 170, 172, which are related to fuel injection amount control. What is to be done is the arithmetic units 174, 176. Hereinafter, the function of each arithmetic unit will be described in order from the arithmetic unit related to the air amount control.

演算ユニット162には目標第1トルクと目標効率と仮想空燃比とが入力される。演算ユニット162は本発明における目標空気量算出手段に相当し、目標効率と仮想空燃比とを用いて、目標第1トルクを達成するための目標空気量を目標第1トルクから逆算する。この計算では、目標効率及び仮想空燃比は空気量のトルクへの変換効率を与えるパラメータとして用いられる。なお、本発明においては空気量とは筒内に吸入される空気の量であり、それを無次元化した充填効率或いは負荷率は本発明における空気量の均等の範囲内にある。   The arithmetic unit 162 receives the target first torque, the target efficiency, and the virtual air-fuel ratio. The arithmetic unit 162 corresponds to the target air amount calculation means in the present invention, and uses the target efficiency and the virtual air-fuel ratio to back-calculate the target air amount for achieving the target first torque from the target first torque. In this calculation, the target efficiency and the virtual air-fuel ratio are used as parameters that give the conversion efficiency of the air amount into torque. In the present invention, the air amount is the amount of air sucked into the cylinder, and the filling efficiency or load factor obtained by making it dimensionless is within the same range of the air amount in the present invention.

演算ユニット162は、まず、目標第1トルクを目標効率で除算することによって空気量制御用目標トルクを算出する。目標効率が1よりも小さい場合には、空気量制御用目標トルクは目標第1トルクよりも大きくなる。これは目標第1トルクよりも大きなトルクを潜在的に出力可能にしておくことがアクチュエータ2、8による空気量制御に求められていることを意味する。一方、目標効率が1である場合には、目標第1トルクがそのまま空気量制御用目標トルクとして算出される。   The arithmetic unit 162 first calculates an air amount control target torque by dividing the target first torque by the target efficiency. When the target efficiency is smaller than 1, the air amount control target torque is larger than the target first torque. This means that the air amount control by the actuators 2 and 8 is required to potentially output a torque larger than the target first torque. On the other hand, when the target efficiency is 1, the target first torque is directly calculated as the air amount control target torque.

演算ユニット162は、次に、トルク−空気量変換マップを用いて空気量制御用目標トルクを目標空気量に変換する。トルク−空気量変換マップは、点火時期が最適点火時期であることを前提にして、トルクと空気量とがエンジン回転数及び空燃比を含む種々のエンジン状態量をキーにして関連付けられたマップである。このマップはエンジンを試験して得られたデータに基づいて作成されている。トルク−空気量変換マップの検索にはエンジン状態量の実際値や目標値が用いられる。空燃比に関しては仮想空燃比がマップ検索に用いられる。したがって、演算ユニット162では、仮想空燃比のもとで空気量制御用目標トルクの実現に必要な空気量が目標空気量として算出される。図中では、目標空気量は“KLt”と表記されている。   Next, the arithmetic unit 162 converts the air amount control target torque into the target air amount using the torque-air amount conversion map. The torque-air amount conversion map is a map in which torque and air amount are associated with various engine state amounts including engine speed and air-fuel ratio as keys, assuming that the ignition timing is the optimal ignition timing. is there. This map is created based on data obtained by testing the engine. The actual value or target value of the engine state quantity is used for searching the torque-air quantity conversion map. As for the air-fuel ratio, the virtual air-fuel ratio is used for map search. Therefore, in the arithmetic unit 162, the air amount necessary for realizing the target torque for air amount control under the virtual air-fuel ratio is calculated as the target air amount. In the figure, the target air amount is described as “KLt”.

演算ユニット164は目標空気量から吸気管圧の目標値である目標吸気管圧を逆算する。目標吸気管圧の計算では、吸気バルブを通って筒内に取り込まれる空気量と吸気管圧との関係を記述したマップが用いられる。空気量と吸気管圧との関係はバルブタイミングによって変化するため、目標吸気管圧の計算では現在のバルブタイミングから上記マップのパラメータ値が決定される。図中では、目標吸気管圧は“Pmt”と表記されている。   The arithmetic unit 164 reversely calculates a target intake pipe pressure that is a target value of the intake pipe pressure from the target air amount. In calculating the target intake pipe pressure, a map describing the relationship between the amount of air taken into the cylinder through the intake valve and the intake pipe pressure is used. Since the relationship between the air amount and the intake pipe pressure varies depending on the valve timing, the parameter value of the map is determined from the current valve timing in calculating the target intake pipe pressure. In the figure, the target intake pipe pressure is indicated as “Pmt”.

演算ユニット166は目標吸気管圧に基づいてスロットル開度の目標値である目標スロットル開度を算出する。目標スロットル開度の計算では、エアモデルの逆モデルが用いられる。エアモデルはスロットル2の動作に対する吸気管圧の応答特性をモデル化した物理モデルであるので、その逆モデルを用いることで目標吸気管圧を達成するための目標スロットル開度を目標吸気管圧から逆算することができる。図中では、目標スロットル開度は“TA”と表記されている。演算ユニット166で計算された目標スロットル開度はスロットル2を駆動する信号に変換されてECUのインタフェース111を介してスロットル2へ送信される。演算ユニット164、166は本発明における第1アクチュエータ制御手段に相当する。   The arithmetic unit 166 calculates a target throttle opening that is a target value of the throttle opening based on the target intake pipe pressure. In calculating the target throttle opening, an inverse model of the air model is used. Since the air model is a physical model that models the response characteristics of the intake pipe pressure to the operation of the throttle 2, the target throttle opening for achieving the target intake pipe pressure by using the inverse model is calculated backward from the target intake pipe pressure. can do. In the figure, the target throttle opening is indicated as “TA”. The target throttle opening calculated by the arithmetic unit 166 is converted into a signal for driving the throttle 2 and transmitted to the throttle 2 via the interface 111 of the ECU. The arithmetic units 164 and 166 correspond to the first actuator control means in the present invention.

演算ユニット178は目標空気量に基づいてバルブタイミングの目標値である目標バルブタイミングを算出する。目標バルブタイミングの計算には、空気量とバルブタイミングとをエンジン回転数を引数にして関連付けられたマップが用いられる。目標バルブタイミングは、現在のエンジン回転数のもと目標空気量を達成するのに最適なVVT8の変位角であり、その具体的な値は空気量ごと及びエンジン回転数ごとの適合によって決定されている。図中では、目標バルブタイミングは“VT”と表記されている。演算ユニット178で計算された目標バルブタイミングはVVT8を駆動する信号に変換されてECUのインタフェース112を介してVVT8へ送信される。演算ユニット178もまた本発明における第1アクチュエータ制御手段に相当する。   The arithmetic unit 178 calculates a target valve timing that is a target value of the valve timing based on the target air amount. For the calculation of the target valve timing, a map in which the air amount and the valve timing are associated with each other using the engine speed as an argument is used. The target valve timing is a displacement angle of the VVT 8 that is optimal for achieving the target air amount based on the current engine speed, and its specific value is determined by adaptation for each air amount and each engine speed. Yes. In the figure, the target valve timing is indicated as “VT”. The target valve timing calculated by the arithmetic unit 178 is converted into a signal for driving the VVT 8 and transmitted to the VVT 8 via the interface 112 of the ECU. The arithmetic unit 178 also corresponds to the first actuator control means in the present invention.

次に、点火時期制御に関係する演算ユニットの機能について説明する。演算ユニット168は、上述の空気量制御によって実現される実際のスロットル開度及びバルブタイミングに基づいて推定トルクを算出する。本明細書における推定トルクとは、現在のスロットル開度及びバルブタイミングと目標空燃比とのもとで点火時期を最適点火時期にセットした場合に出力できるトルクを意味する。演算ユニット168は、まず、前述のエアモデルの順モデルを用いてスロットル開度の計測値とバルブタイミングの計測値とから推定空気量を算出する。推定空気量は現在のスロットル開度とバルブタイミングとによって実際に実現されている空気量の推定値である。次に、トルク−空気量変換マップを用いて推定空気量を推定トルクに変換する。トルク−空気量変換マップの検索では目標空燃比が検索キーとして用いられる。図中では、推定トルクは“TQe”と表記されている。   Next, functions of the arithmetic unit related to ignition timing control will be described. The arithmetic unit 168 calculates the estimated torque based on the actual throttle opening and valve timing realized by the air amount control described above. The estimated torque in this specification means torque that can be output when the ignition timing is set to the optimal ignition timing based on the current throttle opening, valve timing, and target air-fuel ratio. First, the arithmetic unit 168 calculates an estimated air amount from the measured value of the throttle opening and the measured value of the valve timing using the forward model of the air model described above. The estimated air amount is an estimated value of the air amount actually realized by the current throttle opening degree and valve timing. Next, the estimated air amount is converted into the estimated torque using the torque-air amount conversion map. In the search of the torque-air amount conversion map, the target air-fuel ratio is used as a search key. In the figure, the estimated torque is expressed as “TQe”.

演算ユニット170には目標第2トルクと推定トルクとが入力される。演算ユニット170は、目標第2トルクと推定トルクとに基づいて点火時期効率の指示値である指示点火時期効率を算出する。指示点火時期効率は、推定トルクに対する目標第2トルクの比率として表される。ただし、指示点火時期効率には上限が定められており、推定トルクに対する目標第2トルクの比率が1を超える場合には指示点火時期効率の値は1にされる。図中では、指示点火時期効率は“ηi”と表記されている。   The target second torque and the estimated torque are input to the arithmetic unit 170. The arithmetic unit 170 calculates a commanded ignition timing efficiency that is a command value of the ignition timing efficiency based on the target second torque and the estimated torque. The command ignition timing efficiency is expressed as a ratio of the target second torque to the estimated torque. However, an upper limit is set for the commanded ignition timing efficiency, and when the ratio of the target second torque to the estimated torque exceeds 1, the value of the commanded ignition timing efficiency is set to 1. In the figure, the indicated ignition timing efficiency is expressed as “ηi”.

演算ユニット172は指示点火時期効率から点火時期を算出する。詳しくは、エンジン回転数、要求トルク、空燃比等のエンジン状態量に基づいて最適点火時期を算出するとともに、指示点火時期効率から最適点火時期に対する遅角量を算出する。指示点火時期効率が1であれば遅角量をゼロとし、指示点火時期効率が1よりも小さいほど遅角量を大きくする。そして、最適点火時期に遅角量を足しあわせたものを最終的な点火時期として算出する。ただし、最終的な点火時期は遅角限界ガードによって制限されている。遅角限界とは、失火が発生しないことが保証される最も遅角された点火時期であり、遅角限界ガードは点火時期が遅角限界を超えて遅角されないように最終的な点火時期をガードしている。なお、最適点火時期の計算には、最適点火時期と各種のエンジン状態量とを関連付けるマップを用いることができる。遅角量の計算には、遅角量と点火時期効率及び各種のエンジン状態量とを関連付けるマップを用いることができる。それらマップの検索では目標空燃比が検索キーとして用いられる。図中では、点火時期は“SA”と表記されている。演算ユニット172で計算された点火時期は点火装置6を駆動する信号に変換されてECUのインタフェース113を介して点火装置6へ送信される。演算ユニット168、170、172は本発明における第3アクチュエータ制御手段に相当する。   The arithmetic unit 172 calculates the ignition timing from the indicated ignition timing efficiency. Specifically, the optimal ignition timing is calculated based on the engine state quantity such as the engine speed, the required torque, and the air-fuel ratio, and the retard amount with respect to the optimal ignition timing is calculated from the indicated ignition timing efficiency. If the command ignition timing efficiency is 1, the retard amount is set to zero, and the retard amount is increased as the command ignition timing efficiency is smaller than one. Then, the optimum ignition timing plus the retard amount is calculated as the final ignition timing. However, the final ignition timing is limited by the retard limit guard. The retard limit is the most retarded ignition timing at which misfires are guaranteed not to occur, and the retard limit guard sets the final ignition timing so that the ignition timing is not retarded beyond the retard limit. Guarding. In calculating the optimum ignition timing, a map that associates the optimum ignition timing with various engine state quantities can be used. For calculating the retard amount, a map that associates the retard amount with the ignition timing efficiency and various engine state amounts can be used. In searching these maps, the target air-fuel ratio is used as a search key. In the figure, the ignition timing is indicated as “SA”. The ignition timing calculated by the arithmetic unit 172 is converted into a signal for driving the ignition device 6 and transmitted to the ignition device 6 via the interface 113 of the ECU. The arithmetic units 168, 170, 172 correspond to the third actuator control means in the present invention.

次に、燃料噴射量制御に関係する演算ユニットの機能について説明する。演算ユニット174は、前述のエアモデルの順モデルを用いてスロットル開度の計測値とバルブタイミングの計測値とから推定空気量を算出する。演算ユニット174で算出される推定空気量は、好ましくは、吸気バルブが閉じるタイミングで予測される空気量である。将来における空気量は、例えば、目標スロットル開度の計算から出力までにディレイ時間を設定することによって、目標スロットル開度から予測することができる。図中では、推定空気量は“KLe”と表記されている。   Next, functions of the arithmetic unit related to fuel injection amount control will be described. The arithmetic unit 174 calculates the estimated air amount from the measured value of the throttle opening and the measured value of the valve timing using the forward model of the air model. The estimated air amount calculated by the arithmetic unit 174 is preferably an air amount predicted when the intake valve closes. The amount of air in the future can be predicted from the target throttle opening, for example, by setting a delay time from the calculation of the target throttle opening to the output. In the figure, the estimated air amount is described as “KLe”.

演算ユニット176は目標空燃比と推定空気量とから目標空燃比の達成に必要な燃料噴射量、すなわち、燃料供給量を計算する。燃料噴射量の計算は各気筒において燃料噴射量の算出タイミングが到来したときに実行される。図中では、燃料噴射量は“TAU”と表記されている。演算ユニット176で計算された燃料噴射量はインジェクタ4を駆動する信号に変換されてECUのインタフェース114を介してインジェクタ4へ送信される。演算ユニット174、176は本発明における第2アクチュエータ制御手段に相当する。   The arithmetic unit 176 calculates a fuel injection amount necessary for achieving the target air-fuel ratio, that is, a fuel supply amount, from the target air-fuel ratio and the estimated air amount. The calculation of the fuel injection amount is executed when the calculation timing of the fuel injection amount arrives in each cylinder. In the figure, the fuel injection amount is described as “TAU”. The fuel injection amount calculated by the arithmetic unit 176 is converted into a signal for driving the injector 4 and transmitted to the injector 4 via the interface 114 of the ECU. The arithmetic units 174 and 176 correspond to the second actuator control means in the present invention.

以上が本実施の形態に係るECUのロジックの概要である。次に、本実施の形態に係るECUの要部である演算ユニット122について詳細に説明する。   The above is the outline of the logic of the ECU according to the present embodiment. Next, the arithmetic unit 122 that is a main part of the ECU according to the present embodiment will be described in detail.

図2には、演算ユニット122のロジックがブロック図で示されている。図2における演算ユニット122を示すブロック内には、演算ユニット122が備える種々の機能のうち、運転モードの切り替えに関係する機能がブロックで表されている。これらブロックのそれぞれに演算ユニットが割り当てられている。ECUには各ブロックに対応するプログラムが用意され、それらがプロセッサによって実行されることで各演算ユニットの機能がECUにおいて実現される。   FIG. 2 is a block diagram showing the logic of the arithmetic unit 122. In the block showing the arithmetic unit 122 in FIG. 2, among the various functions provided in the arithmetic unit 122, functions related to switching of the operation mode are represented by blocks. An arithmetic unit is assigned to each of these blocks. Programs corresponding to the respective blocks are prepared in the ECU, and the functions of the respective arithmetic units are realized in the ECU by being executed by the processor.

まず、演算ユニット402について説明する。演算ユニット402はトルクに対する基準値を算出する。基準値はリーンモードとストイキモードとの境目となるトルクであり、燃費性能や排気ガス性能さらにはドライバビリティの観点から最適な値がエンジン回転数ごとに適合されている。演算ユニット402は予め用意されたマップを参照してエンジン回転数に適した基準値を算出する。図中では基準値は“Ref”と表記されている。   First, the arithmetic unit 402 will be described. The arithmetic unit 402 calculates a reference value for torque. The reference value is the torque at the boundary between the lean mode and the stoichiometric mode, and the optimum value is adapted for each engine speed from the viewpoint of fuel efficiency, exhaust gas performance, and drivability. The arithmetic unit 402 calculates a reference value suitable for the engine speed with reference to a map prepared in advance. In the figure, the reference value is written as “Ref”.

次に、演算ユニット404について説明する。演算ユニット404には要求第1トルクが入力されている。さらに、演算ユニット402で算出された基準値が演算ユニット404に対して設定されている。演算ユニット404は、入力される要求第1トルクと基準値との関係に基づいて目標空気量の計算に用いられる仮想空燃比の値を変更する。より詳しくは、演算ユニット404は、第1空燃比から第2空燃比へ或いは第2空燃比から第1空燃比へ仮想空燃比を切り替える。第1空燃比は理論空燃比(例えば、14.6)である。図中では第1空燃比は“AF1”と表記されている。第2空燃比は第1空燃比よりもリーンな空燃比であり、ある一定値(例えば、26.0)に設定されている。図中では第2空燃比は“AF2”と表記されている。演算ユニット404は本発明におけるパラメータ値変更手段に相当する。要求第1トルクが基準値より大きい間は、演算ユニット404は、要求第1トルクが基準値より大きいことに応答して仮想空燃比を第1空燃比に設定する。ドライバの減速要求に応じて要求第1トルクが減少し、やがて要求第1トルクが基準値を下回ると、演算ユニット404は、要求第1トルクの基準値以下への減少に応答して仮想空燃比を第1空燃比から第2空燃比へ切り替える。   Next, the arithmetic unit 404 will be described. The requested first torque is input to the arithmetic unit 404. Further, the reference value calculated by the arithmetic unit 402 is set for the arithmetic unit 404. The arithmetic unit 404 changes the value of the virtual air-fuel ratio used for calculating the target air amount based on the relationship between the input requested first torque and the reference value. More specifically, the arithmetic unit 404 switches the virtual air-fuel ratio from the first air-fuel ratio to the second air-fuel ratio or from the second air-fuel ratio to the first air-fuel ratio. The first air-fuel ratio is a theoretical air-fuel ratio (for example, 14.6). In the figure, the first air-fuel ratio is indicated as “AF1”. The second air-fuel ratio is an air-fuel ratio leaner than the first air-fuel ratio, and is set to a certain constant value (for example, 26.0). In the figure, the second air-fuel ratio is indicated as “AF2”. The arithmetic unit 404 corresponds to parameter value changing means in the present invention. While the requested first torque is greater than the reference value, the arithmetic unit 404 sets the virtual air-fuel ratio to the first air-fuel ratio in response to the requested first torque being greater than the reference value. When the requested first torque decreases in response to the driver's deceleration request, and eventually the requested first torque falls below the reference value, the arithmetic unit 404 responds to the decrease in the requested first torque to the reference value or less in response to the virtual air-fuel ratio. Is switched from the first air-fuel ratio to the second air-fuel ratio.

次に、演算ユニット406について説明する。演算ユニット406には要求第1トルクが入力されている。演算ユニット406は、トルク−空気量変換マップを用いて要求第1トルクを空気量に変換する。トルク−空気量変換マップの検索には、第1空燃比と第2空燃比との中間の空燃比、すなわち、第1空燃比よりもリーン且つ第2空燃比よりもリッチな空燃比である第3空燃比が用いられる。図中では第3空燃比は“AF3”と表記されている。したがって、演算ユニット406では、第3空燃比のもとで要求第1トルクの実現に必要な空気量が算出される。以下、演算ユニット406で算出される空気量を中間空気量と呼び、図中では“KLi”と表記する。   Next, the arithmetic unit 406 will be described. The requested first torque is input to the arithmetic unit 406. The arithmetic unit 406 converts the requested first torque into an air amount using the torque-air amount conversion map. The search of the torque-air amount conversion map includes an air-fuel ratio intermediate between the first air-fuel ratio and the second air-fuel ratio, that is, an air-fuel ratio that is leaner than the first air-fuel ratio and richer than the second air-fuel ratio. Three air-fuel ratios are used. In the figure, the third air-fuel ratio is expressed as “AF3”. Therefore, the arithmetic unit 406 calculates the amount of air necessary for realizing the required first torque under the third air-fuel ratio. Hereinafter, the air amount calculated by the arithmetic unit 406 is referred to as an intermediate air amount, and is expressed as “KLi” in the drawing.

次に、演算ユニット408について説明する。演算ユニット408は演算ユニット406とともに本発明における目標空燃比切替手段を構成する。演算ユニット408には、目標空燃比の既定値として、ストイキモードにおいて用いる第1空燃比とリーンモードにおいて用いる第2空燃比とが予め設定されている。さらに、中間空燃比である第3空燃比が予め設定されている。なお、第3空燃比の具体的な値は点火時期の遅角限界との関係や排気性能との関係に基づいて適合で決定されるが、それについては説明を後述する。演算ユニット408には演算ユニット404で決定された仮想空燃比と、演算ユニット406で算出された中間空気量と、演算ユニット162で算出された目標空気量の前回ステップ値と、演算ユニット174で算出された推定空気量の前回ステップ値とが入力されている。また、演算ユニット408には、所定のトルク効率に対応する点火時期と現在の推定空気量の条件下で要求第1トルクを達成するために必要な空燃比を決定するためのAF変換マップが作られている。ここでいうトルク効率は、空気量のトルクへの変換効率を指している。図3は、所定のトルク効率における空気量とトルクとの関係を示すマップのイメージを示している。この図に示すように、トルク効率が一定であるならば、同一の空気量で達成できるトルクの大きさは空燃比によって決まる。よって、所定のトルク効率のもとで要求第1トルクを達成するための目標空燃比は、現在の推定空気量が増大するのに伴いリーン側に連続的に変化することとなる。   Next, the arithmetic unit 408 will be described. The arithmetic unit 408, together with the arithmetic unit 406, constitutes the target air-fuel ratio switching means in the present invention. In the arithmetic unit 408, the first air-fuel ratio used in the stoichiometric mode and the second air-fuel ratio used in the lean mode are preset as default values for the target air-fuel ratio. Further, a third air-fuel ratio that is an intermediate air-fuel ratio is set in advance. The specific value of the third air-fuel ratio is determined by adaptation based on the relationship with the retard limit of the ignition timing and the relationship with the exhaust performance, which will be described later. In the arithmetic unit 408, the virtual air-fuel ratio determined by the arithmetic unit 404, the intermediate air amount calculated by the arithmetic unit 406, the previous step value of the target air amount calculated by the arithmetic unit 162, and the arithmetic unit 174 The previous step value of the estimated air amount is input. The arithmetic unit 408 also creates an AF conversion map for determining the air-fuel ratio necessary to achieve the required first torque under the conditions of the ignition timing corresponding to a predetermined torque efficiency and the current estimated air amount. It has been. The torque efficiency here refers to the conversion efficiency of air amount into torque. FIG. 3 shows an image of a map showing the relationship between the air amount and torque at a predetermined torque efficiency. As shown in this figure, if the torque efficiency is constant, the amount of torque that can be achieved with the same amount of air is determined by the air-fuel ratio. Therefore, the target air-fuel ratio for achieving the required first torque under a predetermined torque efficiency continuously changes to the lean side as the current estimated air amount increases.

演算ユニット408は、演算ユニット404から入力される仮想空燃比が第1空燃比から第2空燃比へ切り替えられたことを検知すると、中間空気量と推定空気量との比較を演算ユニット408により実行される一連の制御ごとに実施する。仮想空燃比が第1空燃比から第2空燃比へ切り替えられた直後は、推定空気量は中間空気量よりも小さい値になっている。また、推定トルクは要求第1トルクよりも大きい値になっているために、指示点火時期効率が1よりも小さい値になって点火時期の遅角が行われる。やがて、推定空気量が中間空気量に到達すると、演算ユニット408はその時点において速やかに目標空燃比を第1空燃比から第3空燃比へステップ的に切り替える。目標空燃比が第1空燃比から第3空燃比へ切り替えられた直後は、推定空気量は中間空気量に一致している。また、推定トルクは要求第1トルクとなっているために、指示点火時期効率が1になって点火時期は最適点火時期となる。   When the arithmetic unit 408 detects that the virtual air-fuel ratio input from the arithmetic unit 404 has been switched from the first air-fuel ratio to the second air-fuel ratio, the arithmetic unit 408 performs a comparison between the intermediate air amount and the estimated air amount. This is performed for each series of controls. Immediately after the virtual air-fuel ratio is switched from the first air-fuel ratio to the second air-fuel ratio, the estimated air amount is smaller than the intermediate air amount. Further, since the estimated torque is a value larger than the requested first torque, the commanded ignition timing efficiency becomes a value smaller than 1, and the ignition timing is retarded. When the estimated air amount eventually reaches the intermediate air amount, the arithmetic unit 408 quickly switches the target air-fuel ratio from the first air-fuel ratio to the third air-fuel ratio at that time. Immediately after the target air-fuel ratio is switched from the first air-fuel ratio to the third air-fuel ratio, the estimated air amount matches the intermediate air amount. Further, since the estimated torque is the requested first torque, the indicated ignition timing efficiency becomes 1, and the ignition timing becomes the optimal ignition timing.

目標空燃比の第1空燃比から第3空燃比への切り替え後、演算ユニット408は目標空燃比をAF変換マップによって決定される空燃比に切り替える。AF変換マップを用いた目標空燃比の計算は、図3に示すマップを用いて演算ユニット408により実行される一連の制御ごとに実施される。そして、目標空気量に推定空気量が十分近づいたら、具体的には、目標空気量と推定空気量との差が所定の閾値以下になったら、演算ユニット408は目標空燃比を第2空燃比に固定する。つまり、仮想空燃比の第1空燃比から第2空燃比への切り替えの後、目標空燃比は第1空燃比から一旦中間空燃比である第3空燃比へステップ的に切り替えられ、その後第3空燃比から第2空燃比へ連続的に切り替えられる。すなわち、目標空燃比は、第1空燃比から第3空燃比に瞬時に切り替えられた後、第3空燃比から第2空燃比へは、徐々に第2空燃比に近づくように、第3空燃比と第2空燃比の間の空燃比への切り替えを経て最終的に第2空燃比へと切り替えられる。目標空燃比の切り替えにより、運転モードはストイキモードからリーンモードへ切り替わる。   After switching the target air-fuel ratio from the first air-fuel ratio to the third air-fuel ratio, the arithmetic unit 408 switches the target air-fuel ratio to the air-fuel ratio determined by the AF conversion map. The calculation of the target air-fuel ratio using the AF conversion map is performed for each series of controls executed by the arithmetic unit 408 using the map shown in FIG. When the estimated air amount is sufficiently close to the target air amount, specifically, when the difference between the target air amount and the estimated air amount becomes equal to or smaller than a predetermined threshold value, the arithmetic unit 408 sets the target air fuel ratio to the second air fuel ratio. To fix. That is, after the virtual air-fuel ratio is switched from the first air-fuel ratio to the second air-fuel ratio, the target air-fuel ratio is temporarily switched from the first air-fuel ratio to the third air-fuel ratio, which is an intermediate air-fuel ratio, in a stepwise manner. The air-fuel ratio is continuously switched from the second air-fuel ratio. That is, after the target air-fuel ratio is instantaneously switched from the first air-fuel ratio to the third air-fuel ratio, the third air-fuel ratio is gradually changed from the third air-fuel ratio to the second air-fuel ratio so as to gradually approach the second air-fuel ratio. The air-fuel ratio is finally switched to the second air-fuel ratio through switching to the air-fuel ratio between the fuel ratio and the second air-fuel ratio. The operation mode is switched from the stoichiometric mode to the lean mode by switching the target air-fuel ratio.

なお、第3空燃比の具体的な値は、点火時期の遅角限界との関係や排気性能との関係に基づいて適合で決定される。図4は、所定の点火時期のもとでの空燃比に対する筒内からのNOx排出量の関係を示す図である。この図に示すように、最適点火時期のもとで空燃比を理論空燃比からリーン空燃比へ変化させると、NOx排出量は一旦増大して弱リーンの空燃比(例えば、16.0)において最大となりその後減少する。従って、第3空燃比を上記弱リーン空燃比よりもリーンな空燃比(例えば、18.0)に設定することとすれば、目標空燃比は第1空燃比から第3空燃比へ、NOx排出量が最大となる弱リーン空燃比の空燃比領域を飛び越して変化することとなる。これにより、NOxの排出量の増大が問題となる空燃比領域を避けて実空燃比を変化させることができるので、空燃比の切り替え時におけるNOxの排出量が有効に抑制される。   Note that the specific value of the third air-fuel ratio is determined by adaptation based on the relationship with the retard limit of the ignition timing and the relationship with the exhaust performance. FIG. 4 is a diagram showing the relationship of the NOx emission amount from the cylinder with respect to the air-fuel ratio under a predetermined ignition timing. As shown in this figure, when the air-fuel ratio is changed from the stoichiometric air-fuel ratio to the lean air-fuel ratio under the optimum ignition timing, the NOx emission amount once increases and becomes the maximum at the weak lean air-fuel ratio (for example, 16.0). Then decrease. Accordingly, if the third air-fuel ratio is set to an air-fuel ratio leaner than the weak lean air-fuel ratio (for example, 18.0), the target air-fuel ratio is changed from the first air-fuel ratio to the third air-fuel ratio, and the NOx emission amount is reduced. The air-fuel ratio region of the maximum weak lean air-fuel ratio jumps and changes. As a result, the actual air-fuel ratio can be changed while avoiding the air-fuel ratio region in which an increase in the NOx emission amount becomes a problem, so that the NOx emission amount at the time of switching the air-fuel ratio is effectively suppressed.

但し、仮想空燃比が第1空燃比から第2空燃比へ切り替えられたのち、目標空燃比が第1空燃比に維持されている期間は、空気量の増大に伴い点火時期の遅角量が次第に大きくなる。したがって、第3空燃比は、点火時期の遅角限界、燃費性能及びNOx排出量を考慮した適合によって最適な値が設定されることが好ましい。   However, after the virtual air-fuel ratio is switched from the first air-fuel ratio to the second air-fuel ratio, during the period in which the target air-fuel ratio is maintained at the first air-fuel ratio, the retard amount of the ignition timing increases as the air amount increases. It grows gradually. Therefore, it is preferable that the third air-fuel ratio is set to an optimal value by adaptation considering the retard limit of the ignition timing, fuel efficiency, and NOx emission amount.

目標空燃比が第3空燃比へ切り替えられた後は、第3空燃比はAF変換マップにより現在の空気量に応じた空燃比へと連続的に変化させられるため、係る期間の点火時期の遅角量が抑えられて燃費性能が向上する。但し、図4に示すように、点火時期が最適点火時期よりも遅角されると、燃焼温度の低下によってNOx排出量が空燃比全域に渡って減少する。従って、演算ユニット408で用いられるAF変換マップは、トルク効率を若干下げた値(例えば、80%)とした条件下で現在の推定空気量によって要求第1トルクを達成するために必要な空燃比を決定するマップとされる。これにより、目標空燃比が第3空燃比である期間のNOx排出量が抑制される。   After the target air-fuel ratio is switched to the third air-fuel ratio, the third air-fuel ratio is continuously changed to the air-fuel ratio corresponding to the current air amount by the AF conversion map, so that the ignition timing is delayed in this period. The angular amount is suppressed and the fuel efficiency is improved. However, as shown in FIG. 4, when the ignition timing is retarded from the optimum ignition timing, the NOx emission amount decreases over the entire air-fuel ratio due to the decrease in the combustion temperature. Therefore, the AF conversion map used in the arithmetic unit 408 is an air-fuel ratio necessary for achieving the required first torque with the current estimated air amount under the condition that the torque efficiency is slightly reduced (for example, 80%). It is assumed that the map is determined. Thereby, the NOx emission amount during the period when the target air-fuel ratio is the third air-fuel ratio is suppressed.

演算ユニット408により実行される上記の一連の処理は、図5に示すフローチャートにて表現することができる。このフローチャートに沿って、演算ユニット408による目標空燃比の切り替えの手順について再度説明する。なお、このフローチャートに示す一連の処理は所定の演算周期により繰り返し実行される。   The above series of processing executed by the arithmetic unit 408 can be expressed by the flowchart shown in FIG. The procedure for switching the target air-fuel ratio by the arithmetic unit 408 will be described again along this flowchart. The series of processing shown in this flowchart is repeatedly executed at a predetermined calculation cycle.

フローチャートのステップS1では、演算ユニット408は仮想空燃比の第1空燃比から第2空燃比への切り替えが完了したかどうか判定する。仮想空燃比が第1空燃比のままであるなら、演算ユニット408の処理はステップS7に進む。ステップS7では、目標空燃比を第1空燃比に維持することが行われる。ステップS7の後、演算ユニット408の処理は再びステップS1に戻る。この期間は、推定トルクが要求第1トルクの値になっていれば点火時期は最適点火時期となる。仮想空燃比が第2空燃比に切り替わったなら、演算ユニット408の処理はステップS2に進む。   In step S1 of the flowchart, the arithmetic unit 408 determines whether or not the switching of the virtual air-fuel ratio from the first air-fuel ratio to the second air-fuel ratio has been completed. If the virtual air-fuel ratio remains the first air-fuel ratio, the processing of the arithmetic unit 408 proceeds to step S7. In step S7, the target air-fuel ratio is maintained at the first air-fuel ratio. After step S7, the processing of the arithmetic unit 408 returns to step S1 again. During this period, if the estimated torque is the value of the requested first torque, the ignition timing becomes the optimal ignition timing. If the virtual air-fuel ratio is switched to the second air-fuel ratio, the processing of the arithmetic unit 408 proceeds to step S2.

仮想空燃比が第2空燃比に切り替わると推定空気量は第2空燃比に対応する目標空気量の値に向けて増大する。ステップS2では、演算ユニット408は推定空気量が中間空気量に達したかどうか判定する。推定空気量が中間空気量に達していないのであれば、演算ユニット408の処理は上記ステップS7に進み、目標空燃比を第1空燃比に維持することが行われる。この期間は、推定トルクが要求第1トルクよりも大きな値になっているために、点火時期は遅角される。一方、ステップS2の判定において推定空気量が中間空気量に達しているのであれば、演算ユニット408の処理はステップS3に進む。   When the virtual air-fuel ratio is switched to the second air-fuel ratio, the estimated air amount increases toward the target air amount corresponding to the second air-fuel ratio. In step S2, the arithmetic unit 408 determines whether or not the estimated air amount has reached the intermediate air amount. If the estimated air amount has not reached the intermediate air amount, the processing of the arithmetic unit 408 proceeds to step S7, and the target air-fuel ratio is maintained at the first air-fuel ratio. During this period, since the estimated torque is larger than the required first torque, the ignition timing is retarded. On the other hand, if it is determined in step S2 that the estimated air amount has reached the intermediate air amount, the processing of the arithmetic unit 408 proceeds to step S3.

ステップS3では、演算ユニット408は目標空燃比を第1空燃比から第3空燃比へとステップ的に切り替えることが行われる。これにより、推定空気量が中間空気量に一致し、且つ推定トルクが要求第1トルクの値になるので、点火時期は最適点火時期となる。ステップS3の後、演算ユニット408の処理はステップS4に進む。ステップS4では、所定のトルク効率のAF変換マップから現在の推定空気量によって要求第1トルクを達成するための目標空燃比が計算される。これにより、この期間の点火時期はトルク効率に応じた遅角時期とされる。   In step S3, the arithmetic unit 408 switches the target air-fuel ratio stepwise from the first air-fuel ratio to the third air-fuel ratio. As a result, the estimated air amount coincides with the intermediate air amount, and the estimated torque becomes the value of the requested first torque, so the ignition timing becomes the optimal ignition timing. After step S3, the processing of the arithmetic unit 408 proceeds to step S4. In step S4, a target air-fuel ratio for achieving the requested first torque is calculated from the AF conversion map having a predetermined torque efficiency based on the current estimated air amount. As a result, the ignition timing in this period is set to a retard timing corresponding to the torque efficiency.

ステップS4の後、演算ユニット408の処理はステップS5に進む。ステップS5では、演算ユニット408は推定空気量が目標空気量に達したかどうか判定する。その結果、推定空気量が目標空気量に達していないのであれば、演算ユニット408の処理は再びステップS4に戻る。   After step S4, the processing of the arithmetic unit 408 proceeds to step S5. In step S5, the arithmetic unit 408 determines whether or not the estimated air amount has reached the target air amount. As a result, if the estimated air amount has not reached the target air amount, the processing of the arithmetic unit 408 returns to step S4 again.

ステップS5の判定結果が肯定的になるまで、演算ユニット408はステップS4の処理を繰り返し実行する。これにより、目標空燃比は推定空気量の増大に合わせて連続的に変化されるとともに、この期間の点火時期はトルク効率に応じた遅角時期とされる。やがて、推定空気量が目標空気量に達すると、演算ユニット408の処理はステップS6に進む。ステップS6では、演算ユニット408は目標空燃比第2空燃比に固定する。これにより、目標空燃比の第1空燃比から第2空燃比への切り替えが完了する。   The arithmetic unit 408 repeatedly executes the process of step S4 until the determination result of step S5 becomes affirmative. As a result, the target air-fuel ratio is continuously changed as the estimated air amount increases, and the ignition timing in this period is set to the retarded timing corresponding to the torque efficiency. Eventually, when the estimated air amount reaches the target air amount, the processing of the arithmetic unit 408 proceeds to step S6. In step S6, the arithmetic unit 408 fixes the target air / fuel ratio at the second air / fuel ratio. Thereby, the switching of the target air-fuel ratio from the first air-fuel ratio to the second air-fuel ratio is completed.

フローチャートでは、演算ユニット408が、ステップS2及びS7の処理を実行することにより本発明の第1の手段が、ステップS2及びS3の処理を実行することにより本発明の第2の手段が、ステップS4及びS5の処理を実行することにより本発明の第3の手段が、ステップS5及びS6の処理を実行することにより本発明の第4の手段が、それぞれ実現される。   In the flowchart, the arithmetic unit 408 executes the processes of steps S2 and S7, the first means of the present invention executes the processes of steps S2 and S3, and the second means of the present invention performs steps S4 and S4. The third means of the present invention is realized by executing the processes of steps S5 and S5, and the fourth means of the present invention is realized by executing the processes of steps S5 and S6.

再び図2に戻り、最後に、演算ユニット410について説明する。演算ユニット410は切替用目標第2トルクを計算する。前述のように、切替用目標第2トルクは要求第2トルクやその他第2トルクとともに演算ユニット146に入力され、その中の最小値が演算ユニット146で選択される。要求第2トルクやその他第2トルクは通常は無効値であり、特定のイベントが発生した場合のみ有効値に切り替えられる。切替用目標第2トルクについても同様であり、演算ユニット410は通常は切替用目標第2トルクの出力値を無効値にしている。   Returning to FIG. 2 again, finally, the arithmetic unit 410 will be described. The arithmetic unit 410 calculates the switching target second torque. As described above, the switching target second torque is input to the arithmetic unit 146 together with the requested second torque and the other second torque, and the minimum value is selected by the arithmetic unit 146. The requested second torque and the other second torque are normally invalid values, and are switched to valid values only when a specific event occurs. The same applies to the switching target second torque, and the arithmetic unit 410 normally sets the output value of the switching target second torque to an invalid value.

演算ユニット410には要求第1トルク、目標空燃比、及び仮想空燃比が入力されている。演算ユニット404、408のロジックによれば、目標空燃比と仮想空燃比とは運転モードの切り替え処理の開始前は一致し、切り替え処理の完了後も一致する。しかし、運転モードの切り替え処理の途中では、目標空燃比と仮想空燃比との間には乖離が生じる。演算ユニット410は、目標空燃比と仮想空燃比との間に乖離が生じている間に限り、有効値を持つ切替用目標第2トルクを算出する。ここで、切替用目標第2トルクの有効値として用いられるのが要求第1トルクである。つまり、目標空燃比と仮想空燃比との間に乖離が生じている間は、演算ユニット410からは切替用目標第2トルクとして要求第1トルクが出力される。   The requested first torque, the target air-fuel ratio, and the virtual air-fuel ratio are input to the arithmetic unit 410. According to the logic of the arithmetic units 404 and 408, the target air-fuel ratio and the virtual air-fuel ratio match before the start of the operation mode switching process and also match after the completion of the switching process. However, there is a difference between the target air-fuel ratio and the virtual air-fuel ratio during the operation mode switching process. The arithmetic unit 410 calculates the switching target second torque having an effective value only while a deviation occurs between the target air-fuel ratio and the virtual air-fuel ratio. Here, the required first torque is used as an effective value of the switching target second torque. That is, while there is a difference between the target air-fuel ratio and the virtual air-fuel ratio, the calculation unit 410 outputs the requested first torque as the switching target second torque.

以上が演算ユニット122のロジック、すなわち、本実施の形態で採用されている運転モードの切り替えのロジックの詳細である。次に、上述のロジックにしたがってエンジン制御を実行した場合の制御結果について図を用いて説明する。   The above is the details of the logic of the arithmetic unit 122, that is, the operation mode switching logic employed in the present embodiment. Next, control results when engine control is executed according to the above-described logic will be described with reference to the drawings.

図6は、本実施の形態に係るECUによる制御結果のイメージを示すタイムチャートである。   FIG. 6 is a time chart showing an image of a control result by the ECU according to the present embodiment.

図6において、1段目のチャートはトルクの時間変化を示している。前述のように“TQ1r”は要求第1トルクであり、“TQ2c”は切替用目標第2トルクであり、“TQe”は推定トルクである。なお、ここでは要求第1トルクが最終的な目標第1トルクになっており、切替用目標第2トルクが最終的な目標第2トルクになっているものとする。また、これらのトルクとは別に、チャートには実トルクが点線で表されている。ただし、実トルクは実際のエンジン制御では計測されない。チャートに描かれている実トルクの線は試験結果に裏付けされたイメージ線である。   In FIG. 6, the first chart shows the time change of the torque. As described above, “TQ1r” is the requested first torque, “TQ2c” is the switching target second torque, and “TQe” is the estimated torque. Here, it is assumed that the requested first torque is the final target first torque, and the switching target second torque is the final target second torque. In addition to these torques, the actual torque is represented by a dotted line in the chart. However, actual torque is not measured by actual engine control. The actual torque line drawn on the chart is an image line supported by the test results.

図6における2段目のチャートは空気量の時間変化を示している。前述のように“KLt”は目標空気量であり、“KLe”は推定空気量であり、“KLi”は中間空気量である。チャートにはこれらの空気量とともに実空気量が点線で表されている。ただし、実空気量は実際のエンジン制御では計測されない。チャートに描かれている実空気量の線は試験結果に裏付けされたイメージ線である。   The second chart in FIG. 6 shows the time variation of the air amount. As described above, “KLt” is the target air amount, “KLe” is the estimated air amount, and “KLi” is the intermediate air amount. In the chart, the actual air amount is represented by a dotted line together with these air amounts. However, the actual air amount is not measured by actual engine control. The actual air volume line drawn on the chart is an image line supported by the test results.

図6における3段目のチャートは指示点火時期効率の時間変化を示している。前述のように“ηi”は指示点火時期効率である。   The third chart in FIG. 6 shows the change over time in the indicated ignition timing efficiency. As described above, “ηi” is the indicated ignition timing efficiency.

図6における4段目のチャートは点火時期の時間変化を示している。前述のように“SA”は点火時期である。チャートには点火時期の遅角限界が二点鎖線で表されている。   The fourth chart in FIG. 6 shows the time change of the ignition timing. As described above, “SA” is the ignition timing. In the chart, the retard limit of the ignition timing is represented by a two-dot chain line.

図6における5段目のチャートは空燃比の時間変化を示している。前述のように“AFt”は目標空燃比であり、“AFh”は仮想空燃比である。また、“AF1”は第1空燃比であり、“AF2”は第2空燃比であり、“AF3”は第3空燃比である。そして、図6における6段目のチャートには実空燃比の時間変化が示されている。   The fifth chart in FIG. 6 shows the time change of the air-fuel ratio. As described above, “AFt” is the target air-fuel ratio, and “AFh” is the virtual air-fuel ratio. “AF1” is the first air-fuel ratio, “AF2” is the second air-fuel ratio, and “AF3” is the third air-fuel ratio. The time chart of the actual air-fuel ratio is shown in the sixth chart in FIG.

図6に基づいて本実施の形態で採用された目標空燃比の切り替えロジックによる制御結果を説明する。減速時、要求第1トルクが“Ref”で表記される基準値のレベルにまで低下するまでは、目標空燃比と仮想空燃比とはともに理論空燃比である第1空燃比に維持される。よって、要求第1トルクと仮想空燃比とから算出される目標空気量は、要求第1トルクの減少に連動して減少していく。この間の切替用目標第2トルクは、目標空燃比と仮想空燃比とが一致していることに応答して無効値とされる。切替用目標第2トルクが無効値であるならば指示点火時期効率は1になるため、点火時期は最適点火時期に維持される。なお、チャートでは点火時期が要求第1トルクの減少に応じて変化しているが、これは最適点火時期がエンジン回転数や空気量によって変化することに対応した変化である。   Based on FIG. 6, the control result by the target air-fuel ratio switching logic employed in the present embodiment will be described. At the time of deceleration, both the target air-fuel ratio and the virtual air-fuel ratio are maintained at the first air-fuel ratio, which is the theoretical air-fuel ratio, until the required first torque decreases to the level of the reference value represented by “Ref”. Therefore, the target air amount calculated from the requested first torque and the virtual air-fuel ratio decreases in conjunction with the decrease in the requested first torque. During this period, the target second torque for switching is set to an invalid value in response to the target air-fuel ratio and the virtual air-fuel ratio matching. If the target second torque for switching is an invalid value, the indicated ignition timing efficiency is 1, so the ignition timing is maintained at the optimal ignition timing. In the chart, the ignition timing changes according to the decrease in the required first torque. This is a change corresponding to the fact that the optimal ignition timing changes according to the engine speed and the air amount.

要求第1トルクが基準値を下回ると、仮想空燃比のみが第1空燃比から第2空燃比へ切り替えられる。つまり、目標空燃比は理論空燃比である第1空燃比に維持される一方で、仮想空燃比はステップ的にリーン化される。リーンな空燃比である第2空燃比による運転は、理論空燃比である第1空燃比による運転で必要な空気量よりも多くの空気量を必要とする。このため、目標空気量の計算に用いる仮想空燃比がステップ的に第2空燃比に切り替えられることで、その切り替えの時点において目標空気量もステップ的に増大することになる。しかし、アクチュエータが動作して空気量が変化するまでには応答遅れがあるため、実際の空気量及びその推定値である推定空気量はステップ的には増大せず、目標空気量に遅れて増大していく。   When the requested first torque falls below the reference value, only the virtual air-fuel ratio is switched from the first air-fuel ratio to the second air-fuel ratio. That is, the target air-fuel ratio is maintained at the first air-fuel ratio that is the stoichiometric air-fuel ratio, while the virtual air-fuel ratio is made lean in a stepwise manner. The operation with the second air-fuel ratio that is a lean air-fuel ratio requires a larger amount of air than the amount of air required for the operation with the first air-fuel ratio that is the stoichiometric air-fuel ratio. For this reason, when the virtual air-fuel ratio used for calculation of the target air amount is switched to the second air-fuel ratio in a stepwise manner, the target air amount also increases in a stepwise manner at the time of the switching. However, since there is a response delay before the actuator operates and the air amount changes, the actual air amount and the estimated air amount that is the estimated value do not increase stepwise, but increase after the target air amount. I will do it.

要求第1トルクが基準値を下回り目標空燃比と仮想空燃比とが乖離してから目標空燃比と仮想空燃比とが再び一致するまでの間、切替用目標第2トルクは有効値である要求第1トルクと同値とされる。一方、推定空気量と目標空燃比とに基づき計算される推定トルクは、目標空燃比が第1空燃比に維持されている間は、仮想空燃比の第1空燃比から第2空燃比への切り替えによる推定空気量の増大にともない要求第1トルクに比較して次第に大きくなっていく。要求第1トルクに対して推定トルクがこのように変化する結果、推定トルクに対する切替用目標第2トルクの比率である指示点火時期効率は単調に減少していく。   The requested second torque for switching is an effective value from when the requested first torque falls below the reference value until the target air-fuel ratio and the virtual air-fuel ratio coincide again after the target air-fuel ratio deviates from the virtual air-fuel ratio. The value is the same as the first torque. On the other hand, the estimated torque calculated based on the estimated air amount and the target air-fuel ratio is obtained from the first air-fuel ratio of the virtual air-fuel ratio to the second air-fuel ratio while the target air-fuel ratio is maintained at the first air-fuel ratio. As the estimated amount of air increases due to switching, it gradually increases compared to the required first torque. As a result of the estimated torque changing with respect to the required first torque, the command ignition timing efficiency, which is the ratio of the switching target second torque to the estimated torque, monotonously decreases.

指示点火時期効率は点火時期を決定する。指示点火時期効率の値が小さいほど、点火時期の最適点火時期に対する遅角量は大きくなる。仮想空燃比が第1空燃比から第2空燃比に切り替えられて以降、点火時期は指示点火時期効率の減少に応答して単調に遅角されていく。   The indicated ignition timing efficiency determines the ignition timing. The smaller the value of the commanded ignition timing efficiency, the larger the retard amount of the ignition timing with respect to the optimum ignition timing. After the virtual air-fuel ratio is switched from the first air-fuel ratio to the second air-fuel ratio, the ignition timing is monotonously retarded in response to a decrease in command ignition timing efficiency.

やがて、実空気量及び推定空気量は中間空気量に到達する。その時点において、目標空燃比は第1空燃比から第3空燃比に速やかに切り替えられる。このとき、目標空燃比は連続的ではなくステップ的に変化する。これにより、NOx排出量が増大する空燃比領域を飛び越して実空燃比を変化させることが可能となる。   Eventually, the actual air amount and the estimated air amount reach the intermediate air amount. At that time, the target air-fuel ratio is quickly switched from the first air-fuel ratio to the third air-fuel ratio. At this time, the target air-fuel ratio changes stepwise instead of continuously. As a result, the actual air-fuel ratio can be changed by jumping over the air-fuel ratio region where the NOx emission amount increases.

目標空燃比が第3空燃比に切り替えられると、目標空燃比は現在の推定空気量および所定のトルク効率によって要求第1トルクを達成するための値に連続的に切り替えられる。所定のトルク効率の値は、NOx排出量を抑制する観点から設定された値である。目標空燃比が第3空燃比に切り替えられて以降、推定空気量が所定のトルク効率に相当する分嵩上げされることに伴い推定トルクは要求第1トルクに比較して大きな値になる。要求第1トルクに対して推定トルクが大きな値となる結果、推定トルクに対する切替用目標第2トルクの比率である指示点火効率は1より小さな値となり、その結果、点火時期は指示点火時期効率の減少に応答して遅角される。   When the target air-fuel ratio is switched to the third air-fuel ratio, the target air-fuel ratio is continuously switched to a value for achieving the required first torque based on the current estimated air amount and predetermined torque efficiency. The predetermined torque efficiency value is a value set from the viewpoint of suppressing the NOx emission amount. After the target air-fuel ratio is switched to the third air-fuel ratio, the estimated torque becomes larger than the required first torque as the estimated air amount is increased by an amount corresponding to a predetermined torque efficiency. As a result of the estimated torque becoming a large value with respect to the requested first torque, the command ignition efficiency, which is the ratio of the switching target second torque to the estimated torque, becomes a value smaller than 1, so that the ignition timing is equal to the command ignition timing efficiency. Delayed in response to the decrease.

推定空気量が目標空気量に収束して目標空気量と推定空気量との差が閾値以下となると、目標空燃比は第2空燃比に固定される。これにより、運転モードのストイキモードからリーンモードへの切り替えが完了する。また、目標空燃比と仮想空燃比との一致に応答して切替用目標第2トルクは無効値に戻される。これにより、指示点火効率は1に戻され、点火時期は再び最適点火時期に戻される。   When the estimated air amount converges to the target air amount and the difference between the target air amount and the estimated air amount becomes equal to or less than the threshold value, the target air-fuel ratio is fixed to the second air-fuel ratio. This completes the switching of the operation mode from the stoichiometric mode to the lean mode. Further, in response to the coincidence between the target air-fuel ratio and the virtual air-fuel ratio, the switching target second torque is returned to an invalid value. Thereby, the command ignition efficiency is returned to 1, and the ignition timing is returned to the optimum ignition timing again.

先ず、比較例として目標空燃比を第3空燃比から第2空燃比へステップ的に変化させた場合を考察する。第3空燃比に維持されている期間は、推定空気量の増大に伴い推定トルクは要求第1トルクに比較して次第に大きくなっていく。その結果、点火時期は指示点火時期効率の減少に応答して徐々に遅角量を増大させていく。このように、点火時期の遅角量が増大すると燃費の悪化を招いてしまう。また、点火時期には遅角限界が設定されており、遅角限界を超えて点火時期を遅角することは許容されない。この結果、空気量の過剰によるトルクの増大を点火時期の遅角によって十分に相殺できなくなる。   First, consider a case where the target air-fuel ratio is changed stepwise from the third air-fuel ratio to the second air-fuel ratio as a comparative example. During the period in which the third air-fuel ratio is maintained, the estimated torque gradually increases as compared with the requested first torque as the estimated air amount increases. As a result, the ignition timing gradually increases the retard amount in response to a decrease in the instruction ignition timing efficiency. Thus, when the retard amount of the ignition timing is increased, fuel consumption is deteriorated. In addition, a retard limit is set for the ignition timing, and retarding the ignition timing beyond the retard limit is not allowed. As a result, the torque increase due to the excess air amount cannot be sufficiently offset by the retard of the ignition timing.

これに対し、本実施の形態で採用されたロジックによれば、目標空燃比が第3空燃比に固定されている間、点火時期は単調に遅角量を増大させ続けるのではなく、第3空燃比を連続的に変化させることにより点火時期の遅角量が抑制される。このようなロジックによれば、目標空燃比が第3空燃比から第2空燃比に向かって連続的に変化している間、NOxの排出量が抑制されるとともに燃費の悪化もまた抑制される。   On the other hand, according to the logic employed in the present embodiment, while the target air-fuel ratio is fixed at the third air-fuel ratio, the ignition timing does not continuously increase the retard amount, By retarding the air-fuel ratio continuously, the retard amount of the ignition timing is suppressed. According to such a logic, while the target air-fuel ratio is continuously changing from the third air-fuel ratio toward the second air-fuel ratio, the NOx emission amount is suppressed and the deterioration of fuel consumption is also suppressed. .

以上説明したとおり、本実施の形態で採用されたロジックによれば、第1空燃比による運転から第2空燃比による運転へ切り替える際に、NOx排出量が増大する空燃比領域を飛び越して実空燃比をステップ的に変化させるとともに、その後は空気応答に応じて実空燃比を連続的に変化させることが行われる。これにより、トルクの変動を抑制して空燃比を切り替えるとともに、切り替え時における燃費性能の悪化及びNOx排出性能の悪化を抑制することができる。   As described above, according to the logic employed in the present embodiment, when switching from the operation with the first air-fuel ratio to the operation with the second air-fuel ratio, the actual air is jumped over the air-fuel ratio region where the NOx emission amount increases. While changing the fuel ratio stepwise, the actual air-fuel ratio is continuously changed according to the air response. Thereby, while suppressing the fluctuation | variation of a torque and switching an air fuel ratio, the deterioration of the fuel consumption performance at the time of switching and the deterioration of NOx discharge | emission performance can be suppressed.

[その他]
本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、以下のような変形例を採用してもよい。
[Others]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, the following modifications may be adopted.

本実施の形態で採用されたロジックによれば、演算ユニット408はAF変換マップを用いて第3空燃比として用いる目標空燃比を計算することとしているが、NOx排出量の許容限界を超えないための補償を当該計算に組み入れてもよい。以下、その計算手順について図7を参照して説明する。図7は、空燃比に対するNOx排出量の関係を示す図である。先ず、演算ユニット408は所定のトルク効率(例えば80%)のAF変換マップから現在の推定空気量によって要求第1トルクを達成するための目標空燃比を計算する。次に、演算ユニット408は図7に示す関係を用いて、計算された目標空燃比に対応するNOx排出量を計算する。そして、このNOx排出量が所定の許容限界を超えない場合にはAF変換マップから計算された目標空燃比を今回のステップの目標空燃比として使用する。一方、NOx排出量が所定の許容限界を超える場合には目標空燃比の前回ステップ値を今回の目標空燃比として使用する。これにより、目標空燃比が第3空燃比である期間のNOx排出量が許容限界以下に抑制される。   According to the logic employed in the present embodiment, the arithmetic unit 408 calculates the target air-fuel ratio to be used as the third air-fuel ratio using the AF conversion map, but does not exceed the allowable limit of the NOx emission amount. May be incorporated into the calculation. Hereinafter, the calculation procedure will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a diagram showing the relationship of the NOx emission amount with respect to the air-fuel ratio. First, the arithmetic unit 408 calculates a target air-fuel ratio for achieving the required first torque based on the current estimated air amount from an AF conversion map having a predetermined torque efficiency (for example, 80%). Next, the arithmetic unit 408 calculates the NOx emission amount corresponding to the calculated target air-fuel ratio using the relationship shown in FIG. If the NOx emission amount does not exceed a predetermined allowable limit, the target air-fuel ratio calculated from the AF conversion map is used as the target air-fuel ratio in this step. On the other hand, when the NOx emission amount exceeds a predetermined allowable limit, the previous step value of the target air-fuel ratio is used as the current target air-fuel ratio. As a result, the NOx emission amount during the period in which the target air-fuel ratio is the third air-fuel ratio is suppressed below the allowable limit.

本実施の形態で採用されたロジックによれば、演算ユニット404は、要求第1トルクが基準値を下回ったことに応答して第1空燃比から第2空燃比へ仮想空燃比を切り替えることとしている。しかしながら、仮想空燃比の切り替え方法はこれに限られず、第1空燃比から第2空燃比へ仮想空燃比を切り替える場合に第3空燃比を経由させることとしてもよい。より詳しくは、演算ユニット404は、要求第1トルクが基準値より大きい間は、演算ユニット404は、要求第1トルクが基準値より大きいことに応答して仮想空燃比を第1空燃比に設定する。要求第1トルクが減少しやがて要求第1トルクが基準値を下回ると、演算ユニット404は、要求第1トルクの基準値以下への減少に応答して仮想空燃比を第1空燃比から第3空燃比へ切り替える。その後、演算ユニット404は、中間空気量と推定空気量との比較を演算ユニット404により実行される一連の制御ごとに実施する。そして、推定空気量が中間空気量に到達すると、演算ユニット404はその時点において速やかに仮想空燃比を第3空燃比から第2空燃比へ切り替える。   According to the logic employed in the present embodiment, the arithmetic unit 404 switches the virtual air-fuel ratio from the first air-fuel ratio to the second air-fuel ratio in response to the request first torque falling below the reference value. Yes. However, the method for switching the virtual air-fuel ratio is not limited to this, and the third air-fuel ratio may be routed when the virtual air-fuel ratio is switched from the first air-fuel ratio to the second air-fuel ratio. More specifically, while the requested first torque is greater than the reference value, the computing unit 404 sets the virtual air / fuel ratio to the first air / fuel ratio in response to the requested first torque being greater than the reference value. To do. When the requested first torque decreases and the requested first torque falls below the reference value, the arithmetic unit 404 changes the virtual air-fuel ratio from the first air-fuel ratio to the third value in response to a decrease in the requested first torque below the reference value. Switch to air-fuel ratio. Thereafter, the arithmetic unit 404 performs a comparison between the intermediate air amount and the estimated air amount for each series of controls executed by the arithmetic unit 404. When the estimated air amount reaches the intermediate air amount, the arithmetic unit 404 quickly switches the virtual air-fuel ratio from the third air-fuel ratio to the second air-fuel ratio at that time.

演算ユニット408は、演算ユニット404から入力される仮想空燃比が第1空燃比から第3空燃比へ切り替えられたことを検知すると、中間空気量と推定空気量との比較を演算ユニット408により実行される一連の制御ごとに実施する。仮想空燃比が第1空燃比から第3空燃比へ切り替えられた直後は、推定空気量は中間空気量よりも小さい値になっている。また、推定トルクは要求第1トルクよりも大きい値になっているために、指示点火時期効率が1よりも小さい値になって点火時期の遅角が行われる。やがて、推定空気量が中間空気量に到達すると、演算ユニット408はその時点において速やかに目標空燃比を第1空燃比から第3空燃比へステップ的に切り替える。これにより、NOx排出量が最大となる弱リーン空燃比の空燃比領域を飛び越して目標空燃比が変化することとなる。これにより、NOxの排出量の増大が問題となる空燃比領域を避けて実空燃比を変化させることができるので、空燃比の切り替え時におけるNOxの排出量が有効に抑制される。   When the arithmetic unit 408 detects that the virtual air-fuel ratio input from the arithmetic unit 404 has been switched from the first air-fuel ratio to the third air-fuel ratio, the arithmetic unit 408 performs a comparison between the intermediate air amount and the estimated air amount. This is performed for each series of controls. Immediately after the virtual air-fuel ratio is switched from the first air-fuel ratio to the third air-fuel ratio, the estimated air amount is smaller than the intermediate air amount. Further, since the estimated torque is a value larger than the requested first torque, the commanded ignition timing efficiency becomes a value smaller than 1, and the ignition timing is retarded. When the estimated air amount eventually reaches the intermediate air amount, the arithmetic unit 408 quickly switches the target air-fuel ratio from the first air-fuel ratio to the third air-fuel ratio at that time. As a result, the target air-fuel ratio changes by jumping over the air-fuel ratio region of the weak lean air-fuel ratio where the NOx emission amount is maximum. As a result, the actual air-fuel ratio can be changed while avoiding the air-fuel ratio region in which an increase in the NOx emission amount becomes a problem, so that the NOx emission amount at the time of switching the air-fuel ratio is effectively suppressed.

また、推定空気量が中間空気量に到達すると、仮想空燃比が第3空燃比から第2空燃比へ切り替えられるとともに、目標空燃比は現在の空気量に応じた空燃比へと連続的に変化させられる。これにより、点火時期の遅角量を抑制しながら空気量が第2空燃比に対応する目標空気量に向かって変化される。このように、運転モードをストイキモードからリーンモードへ切り替える際に仮想空燃比を第1空燃比から第2空燃比へ第3空燃比を経由して切り替えることとしても、仮想空燃比を第1空燃比から第2空燃比へ直接切り替えるのと同様に、燃費性能の悪化及びNOx排出性能の悪化を抑制することができる。   Further, when the estimated air amount reaches the intermediate air amount, the virtual air-fuel ratio is switched from the third air-fuel ratio to the second air-fuel ratio, and the target air-fuel ratio continuously changes to the air-fuel ratio according to the current air amount. Be made. Thereby, the air amount is changed toward the target air amount corresponding to the second air-fuel ratio while suppressing the retard amount of the ignition timing. As described above, even when the virtual air-fuel ratio is switched from the first air-fuel ratio to the second air-fuel ratio via the third air-fuel ratio when the operation mode is switched from the stoichiometric mode to the lean mode, the virtual air-fuel ratio is changed to the first air-fuel ratio. Similar to the direct switching from the fuel ratio to the second air-fuel ratio, it is possible to suppress the deterioration of the fuel consumption performance and the NOx emission performance.

本実施の形態において制御対象とされるエンジンは、ターボチャージャ付きのリーンバーンエンジンに限らず、ターボチャージャが取り付けられていないリーンバーンエンジンでもよい。なお、本実施の形態において制御対象とされるエンジンがターボチャージャ付きのリーンバーンエンジンであり、ウエストゲートバルブ(以下、WGV)等のターボチャージャの過給特性を変化させる過給特性可変アクチュエータを備えるものである場合には、WGVに関する以下の制御を行うこととしてもよい。   The engine to be controlled in the present embodiment is not limited to a lean burn engine with a turbocharger, but may be a lean burn engine to which no turbocharger is attached. The engine to be controlled in the present embodiment is a lean burn engine with a turbocharger, and includes a supercharging characteristic variable actuator that changes the supercharging characteristic of the turbocharger such as a waste gate valve (hereinafter referred to as WGV). If it is, the following control related to WGV may be performed.

図8には本実施の形態における運転領域の設定が示されている。運転領域は吸気管圧とエンジン回転数とで特定される。ECUには、この図に示すような運転領域の設定がマップにされて記憶されている。ECUは、そのマップに従って運転モードの切り替えを実行している。この図によれば、低中回転・低中負荷域にリーンモードが選択されるリーンモード領域が設定されている。この図からは、吸気管圧が大気圧よりも高くなる過給領域においても、リーンモードが選択される領域があることが分かる。つまり、運転モードの切り替えでは、過給領域のストイキモードから過給領域のリーンモードへと運転モードの切り替えが行われる場合もある。この場合にWGVが一旦開弁された状態にされると、一旦低下した過給圧を再度上げて過給領域のリーンモードに対応する空気量を実現する必要が生じ運転モードの切り替えに要する時間が長期化してしまう。   FIG. 8 shows the setting of the operation region in the present embodiment. The operating region is specified by the intake pipe pressure and the engine speed. In the ECU, the setting of the operation region as shown in this figure is stored as a map. The ECU executes the operation mode switching according to the map. According to this figure, the lean mode region in which the lean mode is selected is set in the low / medium rotation / low / medium load region. From this figure, it can be seen that there is a region where the lean mode is selected even in the supercharging region where the intake pipe pressure is higher than the atmospheric pressure. That is, when switching the operation mode, the operation mode may be switched from the stoichiometric mode in the supercharging region to the lean mode in the supercharging region. In this case, when the WGV is once opened, it is necessary to raise the once reduced supercharging pressure again to realize the air amount corresponding to the lean mode of the supercharging region, and the time required for switching the operation mode Will be prolonged.

そこで、本実施の形態の変形例では、要求第1トルクの下がり具合から過給領域のストイキモードから過給領域のリーンモードへと運転モードの切り替えが行われると判断される場合には、WGVを閉じ続ける制御を行うことが行われる。これにより、空気応答性を高めることができるので、運転モードの切り替えに要する時間を有効に短縮することができる。また、運転モードの切り替え中にWGVを閉じることとすると、背圧が高まる結果内部EGR率が高まる。これにより、運転モードの切り替え時のNOx排出量を有効に抑制することが可能となる。なお、WGVの操作量としては、WGVの開度ではなく、WGVを駆動するソレノイドのデューティ比であってもよい。   Therefore, in the modification of the present embodiment, when it is determined that the operation mode is switched from the stoichiometric mode of the supercharging region to the lean mode of the supercharging region from the degree of decrease in the required first torque, the WGV Control is performed to keep closing. Thereby, since air responsiveness can be improved, the time which switching of an operation mode can be shortened effectively. Further, if the WGV is closed during the switching of the operation mode, the internal EGR rate increases as a result of increasing the back pressure. Thereby, it becomes possible to effectively suppress the NOx emission amount when the operation mode is switched. The operation amount of the WGV may be the duty ratio of the solenoid that drives the WGV, instead of the opening of the WGV.

実施の形態において第3空燃比は18.0として説明したが、NOx排出量が最大となる空燃比(例えば、16.0)よりもリーンな空燃比であれば、排気性能(NOx排出量)と燃費性能(点火時期の遅角量)とを考慮した上で適宜最適な値を設定することとしてもよい。   In the embodiment, the third air-fuel ratio has been described as 18.0. However, if the air-fuel ratio is leaner than the air-fuel ratio at which the NOx emission amount becomes maximum (for example, 16.0), the exhaust performance (NOx emission amount) and the fuel consumption performance ( The optimum value may be set as appropriate in consideration of the retard amount of the ignition timing.

本実施の形態で採用されたロジックにより実行される運転モードの切り替えは、減速時におけるストイキモードからリーンモードへの切り替えに限らず、加速時におけるストイキモードからリーンモードへの切り替え、例えば、アイドル運転からの加速時における運転モードの切り替えにも適用することができる。   Switching of the operation mode executed by the logic adopted in the present embodiment is not limited to switching from the stoichiometric mode to the lean mode during deceleration, but switching from the stoichiometric mode to the lean mode during acceleration, for example, idle operation It can also be applied to switching of operation modes during acceleration from.

実施の形態において目標空気量の計算に用いている空燃比(仮想空燃比)は当量比に代えることができる。当量比も、空気量のトルクへの変換効率を与えるパラメータであり、且つ、空燃比に対応するパラメータに該当する。同様に空気過剰率を空気量のトルクへの変換効率を与えるパラメータとして用いることができる。   In the embodiment, the air-fuel ratio (virtual air-fuel ratio) used for calculating the target air amount can be replaced with an equivalence ratio. The equivalence ratio is also a parameter that gives the conversion efficiency of the air amount into torque and corresponds to a parameter corresponding to the air-fuel ratio. Similarly, the excess air ratio can be used as a parameter that gives the conversion efficiency of the air amount into torque.

筒内に吸入される空気の量を変化させる第1アクチュエータとしては、吸気バルブのリフト量を可変にする可変リフト量機構を用いることもできる。可変リフト量機構はスロットルの代わりに単独で用いることもできるし、スロットルやVVT等の他の第1アクチュエータと併用することもできる。また、VVTは省略してもよい。   As the first actuator that changes the amount of air sucked into the cylinder, a variable lift amount mechanism that makes the lift amount of the intake valve variable can also be used. The variable lift mechanism can be used alone instead of the throttle, or can be used in combination with another first actuator such as a throttle or VVT. VVT may be omitted.

ターボチャージャの過給特性を変化させる過給特性可変アクチュエータとしては、可変ノズルを用いることもできる。また、電動モータによるアシストのあるターボチャージャならば、その電動モータを過給特性可変アクチュエータとして用いることもできる。   A variable nozzle can also be used as the supercharging characteristic variable actuator that changes the supercharging characteristic of the turbocharger. Further, if the turbocharger is assisted by an electric motor, the electric motor can be used as a supercharging characteristic variable actuator.

本発明の実施においては、第2アクチュエータとしてのインジェクタはポートインジェクタには限定されない。燃焼室内に直接燃料を噴射する筒内インジェクタを用いることもできるし、ポートインジェクタと筒内インジェクタの両方が併用されていてもよい。   In the implementation of the present invention, the injector as the second actuator is not limited to the port injector. An in-cylinder injector that directly injects fuel into the combustion chamber may be used, or both a port injector and an in-cylinder injector may be used in combination.

第1空燃比は理論空燃比には限定されない。理論空燃比よりもリーンな空燃比を第1空燃比に設定し、第1空燃比よりもさらにリーンな空燃比を第2空燃比に設定することもできる。   The first air fuel ratio is not limited to the stoichiometric air fuel ratio. It is also possible to set the air-fuel ratio leaner than the stoichiometric air-fuel ratio to the first air-fuel ratio and set the air-fuel ratio leaner than the first air-fuel ratio to the second air-fuel ratio.

2 スロットル
4 インジェクタ
6 点火装置
8 可変バルブタイミング機構
100 エンジンコントローラ
101 要求トルク受信手段としてのインタフェース
200 パワートレインマネージャ
162 目標空気量算出手段としての演算ユニット
164、166、178 第1アクチュエータ制御手段としての演算ユニット
174、176 第2アクチュエータ制御手段としての演算ユニット
168、170、172 第3アクチュエータ制御手段としての演算ユニット
404 パラメータ値変更手段としての演算ユニット
406、408 目標空燃比切替手段としての演算ユニット
2 throttle 4 injector 6 ignition device 8 variable valve timing mechanism 100 engine controller 101 interface 200 as required torque receiving means power train manager 162 arithmetic units 164, 166, 178 as target air amount calculating means arithmetic as first actuator control means Units 174, 176 Arithmetic units 168, 170, 172 as second actuator control means Arithmetic units 404 as third actuator control means Arithmetic units 406, 408 as parameter value changing means Arithmetic units as target air-fuel ratio switching means

Claims (10)

第1空燃比による運転と前記第1空燃比よりもリーンであって空燃比に対するNOx排出量が最大となる空燃比よりもリーンな第3空燃比よりさらにリーンな第2空燃比による運転とを選択可能に構成され、要求トルクを達成するように、空気量を制御する空気量制御手段と、空燃比を制御する空燃比制御手段と、点火時期を制御する点火時期制御手段と、を操作する内燃機関の制御装置において、
前記空気量制御手段は、前記第1空燃比による運転から前記第2空燃比による運転へ運転モードを切り替える条件が満たされた場合に、空気量が前記第2空燃比のもとで前記要求トルクを達成するための空気量になるように空気量を変化させる第1アクチュエータを制御し、
前記空燃比制御手段は、前記条件が満たされた場合に、前記第1アクチュエータの操作量から推定空気量を推定し、前記推定空気量が前記第3空燃比のもとで前記要求トルクを達成するための中間空気量に到達するまで空燃比を前記第1空燃比に維持し、前記推定空気量が前記中間空気量に到達したことに応答して、空燃比を前記第1空燃比から前記第3空燃比にステップ的に切り替え、空燃比の前記第1空燃比から前記第3空燃比への切り替え後、前記推定空気量と前記要求トルクとに基づいて、前記第3空燃比から前記第2空燃比までの範囲内において空燃比を連続的に変化させるように燃料供給量を変化させる第2アクチュエータを制御し、
前記点火時期制御手段は、前記第1アクチュエータの操作量から推定されるトルクが前記要求トルクとなるように、点火時期を変化させる第3アクチュエータを制御することを特徴とする内燃機関の制御装置。
An operation with the first air-fuel ratio and an operation with the second air-fuel ratio that is leaner than the first air-fuel ratio and leaner than the third air-fuel ratio that is leaner than the air-fuel ratio at which the NOx emission amount with respect to the air-fuel ratio becomes maximum The air quantity control means for controlling the air quantity, the air fuel ratio control means for controlling the air fuel ratio, and the ignition timing control means for controlling the ignition timing are operated so as to be selectable and achieve the required torque. In a control device for an internal combustion engine,
When the condition for switching the operation mode from the operation with the first air-fuel ratio to the operation with the second air-fuel ratio is satisfied, the air amount control means is configured such that the air amount is the required torque under the second air-fuel ratio. Controlling the first actuator for changing the air amount so as to achieve the air amount,
The air-fuel ratio control means estimates an estimated air amount from an operation amount of the first actuator when the condition is satisfied, and the estimated air amount achieves the required torque under the third air-fuel ratio. The air-fuel ratio is maintained at the first air-fuel ratio until the intermediate air amount to reach the first air-fuel ratio, and in response to the estimated air amount reaching the intermediate air amount, the air-fuel ratio is changed from the first air-fuel ratio to the first air-fuel ratio. After stepwise switching to the third air-fuel ratio and switching from the first air-fuel ratio to the third air-fuel ratio, the third air-fuel ratio is changed from the third air-fuel ratio to the third air-fuel ratio based on the estimated air amount and the required torque. Controlling the second actuator for changing the fuel supply amount so as to continuously change the air-fuel ratio within a range up to two air-fuel ratios;
The control device for an internal combustion engine, wherein the ignition timing control means controls a third actuator that changes an ignition timing so that a torque estimated from an operation amount of the first actuator becomes the required torque.
前記空燃比制御手段は、
空燃比の前記第1空燃比から前記第3空燃比への切り替え後、所定の点火時期のもと前記推定空気量によって達成できるトルクが前記要求トルクとなるように、前記第3空燃比から前記第2空燃比までの範囲内において空燃比を連続的に変化させるように構成されることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の制御装置。
The air-fuel ratio control means includes
After the air-fuel ratio is switched from the first air-fuel ratio to the third air-fuel ratio, the third air-fuel ratio is changed from the third air-fuel ratio so that the torque that can be achieved by the estimated air amount at the predetermined ignition timing becomes the required torque. 2. The control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the control device is configured to continuously change the air-fuel ratio within a range up to the second air-fuel ratio.
前記空燃比制御手段は、
前記空気量制御手段による空気量の変化後、空燃比に基づいて、所定の点火時期における筒内からのNOx排出量を算出し、算出されたNOx排出量が所定の許容限界を超えないように、前記第3空燃比から前記第2空燃比までの範囲内において空燃比を連続的に変化させるように構成されることを特徴とする請求項1または2に記載の内燃機関の制御装置。
The air-fuel ratio control means includes
After the air amount is changed by the air amount control means, the NOx emission amount from the cylinder at a predetermined ignition timing is calculated based on the air-fuel ratio so that the calculated NOx emission amount does not exceed a predetermined allowable limit. 3. The control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the control unit is configured to continuously change the air-fuel ratio within a range from the third air-fuel ratio to the second air-fuel ratio.
前記空気量制御手段は、
空気量のトルクへの変換効率を与えるパラメータに基づいて前記要求トルクを達成するための目標空気量を前記要求トルクから逆算する目標空気量算出手段と、
前記目標空気量に基づいて前記第1アクチュエータの操作量を決定し、前記操作量に従って前記第1アクチュエータを制御する第1アクチュエータ制御手段と、を含み、
前記空燃比制御手段は、
前記条件が満たされたことに応答して、前記パラメータを空気量を増大させる方向に変更するパラメータ値変更手段と、
前記パラメータが空気量を増大させる方向へ変更された後、目標空燃比を前記第1空燃比から前記第3空燃比に切り替え、前記第3空燃比から前記第2空燃比へ切り替える目標空燃比切替手段と、
前記目標空燃比に基づいて燃料供給量を決定し、前記燃料供給量に従って前記第2アクチュエータを制御する第2アクチュエータ制御手段と、を含み、
前記点火時期制御手段は、
前記第1アクチュエータの操作量と前記目標空燃比とから推定されるトルクと前記要求トルクとに基づいて前記要求トルクを達成するための点火時期を決定し、前記点火時期に従って前記第3アクチュエータを制御する第3アクチュエータ制御手段を含み、
前記目標空燃比切替手段は、
前記推定空気量が前記中間空気量に到達するまで、前記目標空燃比を前記第1空燃比に維持する第1の手段と、
前記推定空気量が前記中間空気量に到達したことに応答して、前記目標空燃比を前記第1空燃比から前記第3空燃比にステップ的に切り替える第2の手段と、
前記目標空燃比の前記第1空燃比から前記第3空燃比への切り替え後、前記推定空気量と前記要求トルクとに基づいて、前記第3空燃比から前記第2空燃比までの範囲内において前記目標空燃比を連続的に変化させる第3の手段と、
を含んで構成されることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の制御装置。
The air amount control means includes
A target air amount calculating means for back-calculating a target air amount for achieving the required torque based on a parameter giving efficiency of conversion of the air amount into torque from the required torque;
First actuator control means for determining an operation amount of the first actuator based on the target air amount, and controlling the first actuator according to the operation amount;
The air-fuel ratio control means includes
Parameter value changing means for changing the parameter in a direction to increase the air amount in response to the condition being satisfied;
After the parameter is changed to increase the air amount, the target air-fuel ratio is switched from the first air-fuel ratio to the third air-fuel ratio, and the target air-fuel ratio is switched from the third air-fuel ratio to the second air-fuel ratio. Means,
A second actuator control means for determining a fuel supply amount based on the target air-fuel ratio and controlling the second actuator according to the fuel supply amount;
The ignition timing control means includes
An ignition timing for achieving the required torque is determined based on the torque estimated from the operation amount of the first actuator and the target air-fuel ratio and the required torque, and the third actuator is controlled according to the ignition timing. Including third actuator control means,
The target air-fuel ratio switching means is
First means for maintaining the target air-fuel ratio at the first air-fuel ratio until the estimated air amount reaches the intermediate air amount;
Second means for stepwise switching the target air-fuel ratio from the first air-fuel ratio to the third air-fuel ratio in response to the estimated air amount reaching the intermediate air amount;
After the target air-fuel ratio is switched from the first air-fuel ratio to the third air-fuel ratio, within the range from the third air-fuel ratio to the second air-fuel ratio based on the estimated air amount and the required torque. Third means for continuously changing the target air-fuel ratio;
The control device for an internal combustion engine according to claim 1, comprising:
前記パラメータは空燃比に対応するパラメータであり、
前記パラメータ値変更手段は、前記条件が満たされたことに応答して、前記パラメータの値を前記第1空燃比に対応する値から前記第2空燃比に対応する値に切り替える手段を含むことを特徴とする請求項4に記載の内燃機関の制御装置。
The parameter is a parameter corresponding to the air-fuel ratio,
The parameter value changing means includes means for switching the value of the parameter from a value corresponding to the first air-fuel ratio to a value corresponding to the second air-fuel ratio in response to the condition being satisfied. 5. The control device for an internal combustion engine according to claim 4, wherein
前記パラメータは空燃比に対応するパラメータであり、
前記パラメータ値変更手段は、前記条件が満たされたことに応答して、前記パラメータの値を前記第1空燃比に対応する値から前記第3空燃比に対応する値に切り替える手段と、
前記推定空気量が前記中間空気量に到達したことに応答して、前記パラメータの値を前記第3空燃比に対応する値から前記第2空燃比に対応する値に切り替える手段と、
を含むことを特徴とする請求項4に記載の内燃機関の制御装置。
The parameter is a parameter corresponding to the air-fuel ratio,
The parameter value changing means is configured to switch the value of the parameter from a value corresponding to the first air-fuel ratio to a value corresponding to the third air-fuel ratio in response to the condition being satisfied;
Means for switching the value of the parameter from a value corresponding to the third air-fuel ratio to a value corresponding to the second air-fuel ratio in response to the estimated air amount reaching the intermediate air amount;
The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 4, comprising:
前記第3の手段は、
前記目標空燃比の前記第1空燃比から前記第3空燃比への切り替え後、所定の点火時期のもと前記推定空気量によって達成できるトルクが前記要求トルクとなるように、前記第3空燃比から前記第2空燃比までの範囲内において前記目標空燃比を連続的に変化させるように構成されることを特徴とする請求項4乃至6の何れか1項に記載の内燃機関の制御装置。
The third means includes
After switching the target air-fuel ratio from the first air-fuel ratio to the third air-fuel ratio, the third air-fuel ratio is set such that the torque that can be achieved by the estimated air amount at a predetermined ignition timing becomes the required torque. The control device for an internal combustion engine according to any one of claims 4 to 6, wherein the target air-fuel ratio is continuously changed within a range from a first air-fuel ratio to a second air-fuel ratio.
前記第3の手段は、
前記目標空燃比の前記第1空燃比から前記第3空燃比への切り替え後、前記目標空燃比に基づいて、所定の点火時期における筒内からのNOx排出量を算出し、算出されたNOx排出量が所定の許容限界を超えないように、前記第3空燃比から前記第2空燃比までの範囲内において前記目標空燃比を連続的に変化させるように構成されることを特徴とする請求項4乃至7の何れか1項に記載の内燃機関の制御装置。
The third means includes
After switching the target air-fuel ratio from the first air-fuel ratio to the third air-fuel ratio, the NOx emission amount from the cylinder at a predetermined ignition timing is calculated based on the target air-fuel ratio, and the calculated NOx emission The target air-fuel ratio is continuously changed within a range from the third air-fuel ratio to the second air-fuel ratio so that the amount does not exceed a predetermined allowable limit. The control device for an internal combustion engine according to any one of 4 to 7.
前記目標空燃比切替手段は、
前記目標空気量と前記推定空気量との差が閾値以下になったことに応答して、前記推定空気量と前記要求トルクとに基づいて変化させていた前記目標空燃比を前記第2空燃比に固定する第4の手段を含んで構成されることを特徴とする請求項4乃至8の何れか1項に記載の内燃機関の制御装置。
The target air-fuel ratio switching means is
In response to the difference between the target air amount and the estimated air amount being equal to or less than a threshold, the target air-fuel ratio that has been changed based on the estimated air amount and the required torque is changed to the second air-fuel ratio. The control device for an internal combustion engine according to any one of claims 4 to 8, further comprising fourth means for fixing to the engine.
前記内燃機関は過給機を備えた過給エンジンであり、
前記第1アクチュエータは前記過給機の過給特性を変化させる過給特性可変アクチュエータを含み、
前記第1アクチュエータ制御手段は、
前記第1空燃比による運転から前記第2空燃比による運転へ運転モードを切り替える条件が満たされたことに応答して、前記目標空燃比が前記第2空燃比へ切り替えられた時点において前記目標空気量から算出される目標吸気管圧力が過給域に達するか否かを前記要求トルクに基づいて推定し、前記目標吸気管圧力が過給域に達すると推定される場合に前記過給特性可変アクチュエータを操作して、前記過給機の過給圧を上げる方向に変化させることを特徴とする請求項4乃至9の何れか1項に記載の内燃機関の制御装置。
The internal combustion engine is a supercharged engine equipped with a supercharger;
The first actuator includes a supercharging characteristic variable actuator that changes a supercharging characteristic of the supercharger,
The first actuator control means includes
In response to satisfying a condition for switching the operation mode from the operation with the first air-fuel ratio to the operation with the second air-fuel ratio, the target air at the time when the target air-fuel ratio is switched to the second air-fuel ratio. Whether or not the target intake pipe pressure calculated from the amount reaches the supercharging region is estimated based on the required torque, and the supercharging characteristic is variable when the target intake pipe pressure is estimated to reach the supercharging region. The control device for an internal combustion engine according to any one of claims 4 to 9, wherein an actuator is operated to change in a direction to increase a supercharging pressure of the supercharger.
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