JP2000120478A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
内燃機関の制御装置Info
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- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
- F02D41/0047—Controlling exhaust gas recirculation [EGR]
- F02D41/005—Controlling exhaust gas recirculation [EGR] according to engine operating conditions
- F02D41/0057—Specific combustion modes
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/30—Controlling fuel injection
- F02D41/3011—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion
- F02D41/3017—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used
- F02D41/3023—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used a mode being the stratified charge spark-ignited mode
- F02D41/3029—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used a mode being the stratified charge spark-ignited mode further comprising a homogeneous charge spark-ignited mode
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- F02D41/3064—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion with special control during transition between modes
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- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
- F02D41/0047—Controlling exhaust gas recirculation [EGR]
- F02D41/0065—Specific aspects of external EGR control
- F02D41/0072—Estimating, calculating or determining the EGR rate, amount or flow
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/40—Engine management systems
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- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】成層燃焼から均質燃焼への切換直後の当量比を
適切に設定して失火を防止しつつ回転の吹け上がり、Ｎ
Ｏｘ排出量増大を防止する。 【解決手段】成層燃焼から均質（リーン) 燃焼への切換
過渡状態で成層燃焼時に実行されていたＥＧＲによる残
留ＥＧＲ率を算出し、実際の燃焼が成層燃焼から均質燃
焼に切り換えられた直後の当量比を、前記残留ＥＧＲ率
に応じて設定された目標当量比の下限値により制限す
る。
適切に設定して失火を防止しつつ回転の吹け上がり、Ｎ
Ｏｘ排出量増大を防止する。 【解決手段】成層燃焼から均質（リーン) 燃焼への切換
過渡状態で成層燃焼時に実行されていたＥＧＲによる残
留ＥＧＲ率を算出し、実際の燃焼が成層燃焼から均質燃
焼に切り換えられた直後の当量比を、前記残留ＥＧＲ率
に応じて設定された目標当量比の下限値により制限す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の制御装
置に関し、特に成層燃焼と均質燃焼とを運転状態に応じ
て切り換える機関における該燃焼切換時の当量比の制御
に関する。
置に関し、特に成層燃焼と均質燃焼とを運転状態に応じ
て切り換える機関における該燃焼切換時の当量比の制御
に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年ガソリン機関等の火花点火式機関に
おいて、燃料を燃焼室内に直接噴射し、低・中負荷領域
では、燃料を圧縮行程で噴射することにより点火プラグ
付近のみに可燃混合気を層状に生成して成層燃焼を行
い、これにより、空燃比を大幅にリーンとした燃焼を可
能として燃費，排気浄化性能を大きく改善した技術が開
発されている。
おいて、燃料を燃焼室内に直接噴射し、低・中負荷領域
では、燃料を圧縮行程で噴射することにより点火プラグ
付近のみに可燃混合気を層状に生成して成層燃焼を行
い、これにより、空燃比を大幅にリーンとした燃焼を可
能として燃費，排気浄化性能を大きく改善した技術が開
発されている。
【０００３】但し、該成層燃焼を行なう内燃機関でも、
所定以上の高負荷領域では、限られたシリンダ容積で要
求トルクを確保するためには、燃料を吸気行程で噴射し
て均質に混合した混合気を形成し、均質燃焼を行なう必
要があり、したがって、成層燃焼と均質燃焼とを運転状
態に応じて切り換えるようにしている。
所定以上の高負荷領域では、限られたシリンダ容積で要
求トルクを確保するためには、燃料を吸気行程で噴射し
て均質に混合した混合気を形成し、均質燃焼を行なう必
要があり、したがって、成層燃焼と均質燃焼とを運転状
態に応じて切り換えるようにしている。
【０００４】この種の成層燃焼−均質燃焼を切換可能な
機関において、通常は成層燃焼ではＮＯｘ低減のため排
気の一部を吸気系に還流するＥＧＲを実行する必要があ
るが、成層燃焼と切り換えられる直後の均質燃焼では空
燃比を極限までリーン化した状態での燃焼であるため、
ＥＧＲを行なうと燃焼性が悪化するためＥＧＲは禁止し
ている。なお、ＮＯｘについては、元々ＮＯｘ排出レベ
ルが比較的低い運転状態であり、空燃比を十分にリーン
化して燃費改善しつつＮＯｘの生成量を押さえることで
対処できる。
機関において、通常は成層燃焼ではＮＯｘ低減のため排
気の一部を吸気系に還流するＥＧＲを実行する必要があ
るが、成層燃焼と切り換えられる直後の均質燃焼では空
燃比を極限までリーン化した状態での燃焼であるため、
ＥＧＲを行なうと燃焼性が悪化するためＥＧＲは禁止し
ている。なお、ＮＯｘについては、元々ＮＯｘ排出レベ
ルが比較的低い運転状態であり、空燃比を十分にリーン
化して燃費改善しつつＮＯｘの生成量を押さえることで
対処できる。
【０００５】しかし、成層燃焼から均質燃焼（リーン)
への切換時には、成層燃焼の終了と同時にＥＧＲを停止
する指令を出力しても、吸気系に残留するＥＧＲガスに
より燃焼が不安定となって失火するおそれがある。
への切換時には、成層燃焼の終了と同時にＥＧＲを停止
する指令を出力しても、吸気系に残留するＥＧＲガスに
より燃焼が不安定となって失火するおそれがある。
【０００６】なお、均質燃焼から成層燃焼への切換時に
は、ＥＧＲ量の増大に遅れがあっても、吸入空気量の増
大にも遅れがあるため、成層燃焼切換直後の過渡状態で
も十分なＥＧＲを実行することが可能であり、問題はな
い。
は、ＥＧＲ量の増大に遅れがあっても、吸入空気量の増
大にも遅れがあるため、成層燃焼切換直後の過渡状態で
も十分なＥＧＲを実行することが可能であり、問題はな
い。
【０００７】以上の点に鑑み、本願出願人は、成層燃焼
から均質燃焼への切換時に、切換直前の運転状態（回転
速度，負荷及びＥＧＲ率) に応じて目標当量比の下限値
を設定する技術について、先に出願した（特願平９−１
４４１７１号) 。
から均質燃焼への切換時に、切換直前の運転状態（回転
速度，負荷及びＥＧＲ率) に応じて目標当量比の下限値
を設定する技術について、先に出願した（特願平９−１
４４１７１号) 。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記技術で
は前記目標当量比の下限値を燃焼状態切換直前の運転状
態に基づいて固定していたが、残留ＥＧＲ率は切換後も
減少する。このため、切換後は前記下限値で規制される
当量比が残留ＥＧＲ率の減少にしたがって最適値よりリ
ッチな値に制御されてしまい、トルクが出過ぎて機関回
転の吹け上がりを生じたり、ＮＯｘ排出量の増加を招く
ことがあった。
は前記目標当量比の下限値を燃焼状態切換直前の運転状
態に基づいて固定していたが、残留ＥＧＲ率は切換後も
減少する。このため、切換後は前記下限値で規制される
当量比が残留ＥＧＲ率の減少にしたがって最適値よりリ
ッチな値に制御されてしまい、トルクが出過ぎて機関回
転の吹け上がりを生じたり、ＮＯｘ排出量の増加を招く
ことがあった。
【０００９】本発明は、このような課題に着目してなさ
れたもので、成層燃焼から均質燃焼への切換直後の当量
比が最適値となるように目標当量比の下限値を設定する
ことにより、失火を抑制しつつトルク増大による機関回
転の吹け上がりやＮＯｘ排出量の増大も抑制できるよう
にした内燃機関の制御装置を提供することを目的とす
る。
れたもので、成層燃焼から均質燃焼への切換直後の当量
比が最適値となるように目標当量比の下限値を設定する
ことにより、失火を抑制しつつトルク増大による機関回
転の吹け上がりやＮＯｘ排出量の増大も抑制できるよう
にした内燃機関の制御装置を提供することを目的とす
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】このため、請求項１に係
る発明は、図１に示すように、燃焼室内の混合気を成層
状態と均質状態とに切り換えることにより、燃焼状態を
成層燃焼と均質燃焼とに切換可能であると共に、排気の
一部を吸気系に還流するＥＧＲ装置を備え、該ＥＧＲを
成層燃焼から切換直後の均質燃焼時は禁止する内燃機関
の制御装置において、燃焼状態の切換過渡状態を検出す
る過渡状態検出手段と、前記過渡状態検出手段により成
層燃焼から均質燃焼への切換過渡状態が検出されたとき
に、吸気系に残留するＥＧＲガスの残留ＥＧＲ率を算出
する残留ＥＧＲ率算出手段と、前記残留ＥＧＲ率算出手
段によって算出された残留ＥＧＲ率に応じて、成層燃焼
から均質燃焼へ切換直後の目標当量比の下限値を可変に
設定する均質燃焼当量比下限値設定手段と、成層燃焼か
ら均質燃焼へ切換直後の目標当量比を、前記均質燃焼当
量比下限値設定手段により設定された下限値で制限する
当量比リミット手段と、を含んで構成したことを特徴と
する。
る発明は、図１に示すように、燃焼室内の混合気を成層
状態と均質状態とに切り換えることにより、燃焼状態を
成層燃焼と均質燃焼とに切換可能であると共に、排気の
一部を吸気系に還流するＥＧＲ装置を備え、該ＥＧＲを
成層燃焼から切換直後の均質燃焼時は禁止する内燃機関
の制御装置において、燃焼状態の切換過渡状態を検出す
る過渡状態検出手段と、前記過渡状態検出手段により成
層燃焼から均質燃焼への切換過渡状態が検出されたとき
に、吸気系に残留するＥＧＲガスの残留ＥＧＲ率を算出
する残留ＥＧＲ率算出手段と、前記残留ＥＧＲ率算出手
段によって算出された残留ＥＧＲ率に応じて、成層燃焼
から均質燃焼へ切換直後の目標当量比の下限値を可変に
設定する均質燃焼当量比下限値設定手段と、成層燃焼か
ら均質燃焼へ切換直後の目標当量比を、前記均質燃焼当
量比下限値設定手段により設定された下限値で制限する
当量比リミット手段と、を含んで構成したことを特徴と
する。
【００１１】請求項１に係る発明によると、過渡状態検
出手段により検出される成層燃焼から均質燃焼への切換
過渡状態では、残留ＥＧＲ率算出手段により成層燃焼時
に実行されていたＥＧＲにより吸気系に残留するＥＧＲ
ガスの残留ＥＧＲ率が逐次算出される。
出手段により検出される成層燃焼から均質燃焼への切換
過渡状態では、残留ＥＧＲ率算出手段により成層燃焼時
に実行されていたＥＧＲにより吸気系に残留するＥＧＲ
ガスの残留ＥＧＲ率が逐次算出される。
【００１２】そして、成層燃焼から均質燃焼へ切換直後
は、均質燃焼当量比下限値設定手段により、前記算出さ
れた残留ＥＧＲ率に応じて成層燃焼から均質燃焼へ切換
直後の目標当量比の下限値が可変に設定され、当量比リ
ミット手段により目標当量比が前記下限値で制限され
る。
は、均質燃焼当量比下限値設定手段により、前記算出さ
れた残留ＥＧＲ率に応じて成層燃焼から均質燃焼へ切換
直後の目標当量比の下限値が可変に設定され、当量比リ
ミット手段により目標当量比が前記下限値で制限され
る。
【００１３】このように、残留ＥＧＲ率を算出して逐次
補正された目標当量比の下限値により当量比を制限する
ことにより、当量比は常に最適値に設定され、残留ＥＧ
Ｒ率に見合ったＥＧＲガス分だけ当量比が増大して設定
されることによりリーン失火を防止できると共に、時間
経過と共に減少する残留ＥＧＲ率に応じて当量比が減少
して設定されることにより、トルク過剰による機関回転
の吹け上がりを防止でき、かつ、過剰リッチによるＮＯ
ｘ排出量の増大を防止できる。
補正された目標当量比の下限値により当量比を制限する
ことにより、当量比は常に最適値に設定され、残留ＥＧ
Ｒ率に見合ったＥＧＲガス分だけ当量比が増大して設定
されることによりリーン失火を防止できると共に、時間
経過と共に減少する残留ＥＧＲ率に応じて当量比が減少
して設定されることにより、トルク過剰による機関回転
の吹け上がりを防止でき、かつ、過剰リッチによるＮＯ
ｘ排出量の増大を防止できる。
【００１４】また、請求項２に係る発明は、前記均質燃
焼当量比下限値設定手段は、前記成層燃焼から均質燃焼
への切換直後の目標当量比の下限値を、機関運転状態に
基づいて設定した基本下限値を残留ＥＧＲ率に基づいて
補正して設定することを特徴とする。
焼当量比下限値設定手段は、前記成層燃焼から均質燃焼
への切換直後の目標当量比の下限値を、機関運転状態に
基づいて設定した基本下限値を残留ＥＧＲ率に基づいて
補正して設定することを特徴とする。
【００１５】請求項２に係る発明によると、機関の回転
速度や負荷等の運転状態に基づいて設定した基本下限値
に対して残留ＥＧＲ率による残留ＥＧＲガスの影響分を
加算補正することにより、該残留ＥＧＲ率に見合った目
標当量比の下限値を、容易かつ精度良く算出することが
できる。
速度や負荷等の運転状態に基づいて設定した基本下限値
に対して残留ＥＧＲ率による残留ＥＧＲガスの影響分を
加算補正することにより、該残留ＥＧＲ率に見合った目
標当量比の下限値を、容易かつ精度良く算出することが
できる。
【００１６】また、請求項３に係る発明は、前記残留Ｅ
ＧＲ率算出手段は、前記ＥＧＲ装置に設けられるＥＧＲ
バルブの応答遅れを考慮したＥＧＲ率と吸気系の時定数
を用いて加重平均演算により残留ＥＧＲ率を算出するこ
とを特徴とする。
ＧＲ率算出手段は、前記ＥＧＲ装置に設けられるＥＧＲ
バルブの応答遅れを考慮したＥＧＲ率と吸気系の時定数
を用いて加重平均演算により残留ＥＧＲ率を算出するこ
とを特徴とする。
【００１７】請求項３に係る発明によると、ＥＧＲを行
う成層燃焼から均質燃焼への切換条件が成立すると、Ｅ
ＧＲを禁止するため目標ＥＧＲ率＝０に切り換えられ、
これにより、ＥＧＲバルブは所定の応答遅れをもって閉
動作し、吸気系に残留するＥＧＲガス量したがって残留
ＥＧＲ率は燃焼室内に吸入されて徐々に減少する。この
残留ＥＧＲ率の減少速度は吸気系の容積から求められる
時定数により決定される。
う成層燃焼から均質燃焼への切換条件が成立すると、Ｅ
ＧＲを禁止するため目標ＥＧＲ率＝０に切り換えられ、
これにより、ＥＧＲバルブは所定の応答遅れをもって閉
動作し、吸気系に残留するＥＧＲガス量したがって残留
ＥＧＲ率は燃焼室内に吸入されて徐々に減少する。この
残留ＥＧＲ率の減少速度は吸気系の容積から求められる
時定数により決定される。
【００１８】これにより、前記ＥＧＲＥＧＲバルブの応
答遅れを考慮したＥＧＲ率と吸気系の時定数を用いて加
重平均演算を行うことにより、残留ＥＧＲ率を高精度に
算出することができる。
答遅れを考慮したＥＧＲ率と吸気系の時定数を用いて加
重平均演算を行うことにより、残留ＥＧＲ率を高精度に
算出することができる。
【００１９】また、請求項４に係る発明は、前記成層燃
焼と均質燃焼との切換に応じて目標当量比を移行する際
に、目標当量比の変化を遅らせ、該遅れ補正された目標
当量比がしきい値以上となったときに、実際の燃焼を成
層燃焼から均質燃焼に切り換えるように構成したことを
特徴とする。
焼と均質燃焼との切換に応じて目標当量比を移行する際
に、目標当量比の変化を遅らせ、該遅れ補正された目標
当量比がしきい値以上となったときに、実際の燃焼を成
層燃焼から均質燃焼に切り換えるように構成したことを
特徴とする。
【００２０】成層燃焼と均質燃焼との切換による目標当
量比の段差は大きいため、該目標当量比の変化に対して
遅れ補正を施すことにより、当量比を徐々に変化させつ
つトルク変化を滑らかなものとすることができる。
量比の段差は大きいため、該目標当量比の変化に対して
遅れ補正を施すことにより、当量比を徐々に変化させつ
つトルク変化を滑らかなものとすることができる。
【００２１】また、請求項５に係る発明は、前記過渡状
態検出手段は、機関の運転状態に応じて求められる成層
燃焼から均質燃焼への切換条件判定時に求められる均質
燃焼に応じた目標当量比の基本値と、前記目標当量比を
遅れ補正した値に基づいて実際に成層燃焼から均質燃焼
へ切り換えてから、前記目標当量比の基本値と遅れ補正
した値との偏差が所定値以上である間を、前記成層燃焼
から均質燃焼への切換に応じた過渡状態として検出する
ことを特徴とする。
態検出手段は、機関の運転状態に応じて求められる成層
燃焼から均質燃焼への切換条件判定時に求められる均質
燃焼に応じた目標当量比の基本値と、前記目標当量比を
遅れ補正した値に基づいて実際に成層燃焼から均質燃焼
へ切り換えてから、前記目標当量比の基本値と遅れ補正
した値との偏差が所定値以上である間を、前記成層燃焼
から均質燃焼への切換に応じた過渡状態として検出する
ことを特徴とする。
【００２２】請求項５に係る発明によると、成層燃焼か
ら均質燃焼への切換条件判定時に求められる均質燃焼に
応じた目標当量比の基本値は、当該運転状態での定常状
態に応じた目標当量比であるから、切換に際して前記同
様に遅れ補正を施しすことにより滑らかに変化させた目
標当量比が前記基本値との偏差が所定値以上である場合
を、均質燃焼への切換時の過渡状態として検出すること
ができる。
ら均質燃焼への切換条件判定時に求められる均質燃焼に
応じた目標当量比の基本値は、当該運転状態での定常状
態に応じた目標当量比であるから、切換に際して前記同
様に遅れ補正を施しすことにより滑らかに変化させた目
標当量比が前記基本値との偏差が所定値以上である場合
を、均質燃焼への切換時の過渡状態として検出すること
ができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図に基
づいて説明する。
づいて説明する。
【００２４】図２は、本発明の一実施形態のシステム構
成を示す。
成を示す。
【００２５】アクセル操作量検出手段としてのアクセル
操作量センサ１は、ドライバによって踏み込まれたアク
セルペダルの踏込み量を検出する。
操作量センサ１は、ドライバによって踏み込まれたアク
セルペダルの踏込み量を検出する。
【００２６】機関回転速度検出手段としてのクランク角
センサ２は、単位クランク角毎のポジション信号及び気
筒行程位相差毎の基準信号を発生し、前記ポジション信
号の単位時間当りの発生数を計測することにより、ある
いは前記基準信号発生周期を計測することにより、機関
回転速度Ｎｅを検出できる。
センサ２は、単位クランク角毎のポジション信号及び気
筒行程位相差毎の基準信号を発生し、前記ポジション信
号の単位時間当りの発生数を計測することにより、ある
いは前記基準信号発生周期を計測することにより、機関
回転速度Ｎｅを検出できる。
【００２７】エアフローメータ３は、機関４への単位時
間当りの吸入空気量を検出する。
間当りの吸入空気量を検出する。
【００２８】水温センサ５は、機関４の冷却水温度を検
出する。
出する。
【００２９】機関４のシリンダ部には、燃焼室12内に燃
料を直接噴射する燃料噴射弁６、燃焼室12内で火花点火
を行う点火栓７が設けられる。そして、低・中負荷領域
では、燃焼室12内に圧縮行程で燃料噴射することによ
り、燃焼室12内の点火栓７周辺に可燃混合気を層状に形
成して成層燃焼を行い、高負荷領域では燃焼室７内に吸
気行程で燃料噴射することによりシリンダ全体に略均質
な混合比の混合気を形成して均質燃焼を行なうことがで
きるようになっている。
料を直接噴射する燃料噴射弁６、燃焼室12内で火花点火
を行う点火栓７が設けられる。そして、低・中負荷領域
では、燃焼室12内に圧縮行程で燃料噴射することによ
り、燃焼室12内の点火栓７周辺に可燃混合気を層状に形
成して成層燃焼を行い、高負荷領域では燃焼室７内に吸
気行程で燃料噴射することによりシリンダ全体に略均質
な混合比の混合気を形成して均質燃焼を行なうことがで
きるようになっている。
【００３０】また、内燃機関４の吸気通路８には、スロ
ットル弁９が介装され、該スロットル弁９開度を電子制
御可能なスロットル弁制御装置10が備えられている。
ットル弁９が介装され、該スロットル弁９開度を電子制
御可能なスロットル弁制御装置10が備えられている。
【００３１】前記各種センサ類からの検出信号は、コン
トロールユニット11へ入力され、該コントロールユニッ
ト11は、前記センサ類からの信号に基づいて検出される
運転状態に応じて前記スロットル弁制御装置10を介して
スロットル弁９の開度を制御し、前記燃料噴射弁６を駆
動して燃料噴射量 (燃料供給量) を制御し、点火時期を
設定して該点火時期で前記点火栓７を点火させる制御を
行う。
トロールユニット11へ入力され、該コントロールユニッ
ト11は、前記センサ類からの信号に基づいて検出される
運転状態に応じて前記スロットル弁制御装置10を介して
スロットル弁９の開度を制御し、前記燃料噴射弁６を駆
動して燃料噴射量 (燃料供給量) を制御し、点火時期を
設定して該点火時期で前記点火栓７を点火させる制御を
行う。
【００３２】さらに、機関の排気通路13から吸気通路８
に排気の一部を還流するＥＧＲ通路14と、該ＥＧＲ通路
14に介装されたＥＧＲバルブ15からなるＥＧＲ装置が設
けられる。該ＥＧＲは、前記コントロールユニット11か
らの制御信号に基づいて行なわれ、前記成層燃焼時に実
行されるが、成層燃焼から切り換えられる均質リーン燃
焼では、既述した理由で禁止される。なお、理論空燃比
でのフィードバック制御による均質燃焼時にはＥＧＲ制
御が実行される。
に排気の一部を還流するＥＧＲ通路14と、該ＥＧＲ通路
14に介装されたＥＧＲバルブ15からなるＥＧＲ装置が設
けられる。該ＥＧＲは、前記コントロールユニット11か
らの制御信号に基づいて行なわれ、前記成層燃焼時に実
行されるが、成層燃焼から切り換えられる均質リーン燃
焼では、既述した理由で禁止される。なお、理論空燃比
でのフィードバック制御による均質燃焼時にはＥＧＲ制
御が実行される。
【００３３】図３は、本発明の一実施の形態の機能構成
を示す。
を示す。
【００３４】基本目標当量比演算部Ａは、例えば機関回
転速度ＮＥと目標トルクｔＴｅ等の基本的な機関運転状
態に基づいて、基本目標当量比ＴＦＢＹＡＢをマップか
らの検索等により演算する。なお、前記目標トルクｔＴ
ｅは、例えば前記アクセル操作量ＡＰＳと、機関回転速
度ＮＥとに基づいて設定される。詳細には、水温や始動
後の経過時間、車速，加速度，アイドル時の補機負荷等
により、同一の機関運転状態でもリーン空燃比での運転
の可否が異なり、成層燃焼と均質燃焼とが切り換えられ
ることもあるため、目標当量比のマップが複数設けられ
る。なお、上記のような運転状態（水温等を含む) の変
化に応じて成層燃焼と均質燃焼とを切り換える場合は、
後述するように各燃焼状態の燃焼効率の相違によって基
本目標当量比ＴＦＢＹＡＢはステップ的に切り換えられ
ることになる。
転速度ＮＥと目標トルクｔＴｅ等の基本的な機関運転状
態に基づいて、基本目標当量比ＴＦＢＹＡＢをマップか
らの検索等により演算する。なお、前記目標トルクｔＴ
ｅは、例えば前記アクセル操作量ＡＰＳと、機関回転速
度ＮＥとに基づいて設定される。詳細には、水温や始動
後の経過時間、車速，加速度，アイドル時の補機負荷等
により、同一の機関運転状態でもリーン空燃比での運転
の可否が異なり、成層燃焼と均質燃焼とが切り換えられ
ることもあるため、目標当量比のマップが複数設けられ
る。なお、上記のような運転状態（水温等を含む) の変
化に応じて成層燃焼と均質燃焼とを切り換える場合は、
後述するように各燃焼状態の燃焼効率の相違によって基
本目標当量比ＴＦＢＹＡＢはステップ的に切り換えられ
ることになる。
【００３５】位相遅れ補正部Ｂは、前記基本目標当量比
演算部Ａによって演算された基本目標当量比ＴＦＢＹＡ
Ｂに対して、位相遅れ補正処理を行なう。これは、運転
状態等の変化による基本目標当量比ＴＦＢＹＡＢの変化
に見合った目標吸入空気量になるように制御を開始して
も、スロットル弁の動作遅れや吸気系の容積により吸入
空気量の変化に遅れを生じるのに対し、燃料噴射量は殆
ど遅れなく目標当量比の変化に追従できるため、実際の
当量比が目標当量比の変化に対して遅れを生じるため、
該遅れに見合うように位相遅れ補正を行なうものであ
る。ここで、燃焼状態の切換に応じて基本目標当量比Ｔ
ＦＢＹＡＢがステップ的に切り換えられる場合も、該ス
テップ的な変化に対して位相遅れ補正がなされることと
なる。該位相遅れ補正は詳細には、目標当量比の変化量
に見合ったスロットル弁の動作遅れ分と、吸気系容積に
応じた少なくとも一段の一時遅れを与えるための遅れ補
正係数等を用いて処理される。なお、一時遅れ補正とし
て加重平均を用いてもよい。また、簡易的には影響の大
きい吸気系容積に応じた遅れ補正のみを行なってもよ
い。
演算部Ａによって演算された基本目標当量比ＴＦＢＹＡ
Ｂに対して、位相遅れ補正処理を行なう。これは、運転
状態等の変化による基本目標当量比ＴＦＢＹＡＢの変化
に見合った目標吸入空気量になるように制御を開始して
も、スロットル弁の動作遅れや吸気系の容積により吸入
空気量の変化に遅れを生じるのに対し、燃料噴射量は殆
ど遅れなく目標当量比の変化に追従できるため、実際の
当量比が目標当量比の変化に対して遅れを生じるため、
該遅れに見合うように位相遅れ補正を行なうものであ
る。ここで、燃焼状態の切換に応じて基本目標当量比Ｔ
ＦＢＹＡＢがステップ的に切り換えられる場合も、該ス
テップ的な変化に対して位相遅れ補正がなされることと
なる。該位相遅れ補正は詳細には、目標当量比の変化量
に見合ったスロットル弁の動作遅れ分と、吸気系容積に
応じた少なくとも一段の一時遅れを与えるための遅れ補
正係数等を用いて処理される。なお、一時遅れ補正とし
て加重平均を用いてもよい。また、簡易的には影響の大
きい吸気系容積に応じた遅れ補正のみを行なってもよ
い。
【００３６】燃焼状態切換判定部Ｃは、前記位相補正さ
れた目標当量比ＴＦＢＹＡＨをしきい値と比較して成層
燃焼と均質燃焼との実際の切換を判定する。具体的に
は、成層燃焼中に前記目標当量比ＴＦＢＹＡＨがしきい
値以上となったときは、燃料噴射時期や点火時期を変更
することにより、成層燃焼から均質燃焼への切換が実行
される。均質燃焼から成層燃焼への切換は均質燃焼中に
位相補正された目標当量比ＴＦＢＹＡＨがしきい値を下
回ったときに実行される。この場合、各燃焼状態での燃
焼効率の相違を考慮しても成層燃焼と均質燃焼とで異な
るしきい値を持たせる構成としてもよい。
れた目標当量比ＴＦＢＹＡＨをしきい値と比較して成層
燃焼と均質燃焼との実際の切換を判定する。具体的に
は、成層燃焼中に前記目標当量比ＴＦＢＹＡＨがしきい
値以上となったときは、燃料噴射時期や点火時期を変更
することにより、成層燃焼から均質燃焼への切換が実行
される。均質燃焼から成層燃焼への切換は均質燃焼中に
位相補正された目標当量比ＴＦＢＹＡＨがしきい値を下
回ったときに実行される。この場合、各燃焼状態での燃
焼効率の相違を考慮しても成層燃焼と均質燃焼とで異な
るしきい値を持たせる構成としてもよい。
【００３７】均質過渡状態検出部Ｄは、成層燃焼から均
質燃焼に切り換えられた直後の均質燃焼での過渡状態を
検出する。具体的には、前記燃焼状態切換判定部Ｃによ
って成層燃焼から均質燃焼への切換が判定されてから、
位相遅れ補正開始直前に算出された均質燃焼に応じた基
本目標当量比ＴＦＢＹＡに対して位相補正された目標当
量比ＴＦＢＹＡＨの偏差が所定値以上である間を、該均
質燃焼での過渡状態として検出する。
質燃焼に切り換えられた直後の均質燃焼での過渡状態を
検出する。具体的には、前記燃焼状態切換判定部Ｃによ
って成層燃焼から均質燃焼への切換が判定されてから、
位相遅れ補正開始直前に算出された均質燃焼に応じた基
本目標当量比ＴＦＢＹＡに対して位相補正された目標当
量比ＴＦＢＹＡＨの偏差が所定値以上である間を、該均
質燃焼での過渡状態として検出する。
【００３８】均質過渡用当量比リミッタ部Ｅは、前記均
質過渡状態検出部Ｄによって、成層燃焼から均質燃焼に
切り換えられた直後の均質燃焼での過渡状態が検出され
たときは、該過渡状態に対応して設定された目標当量比
の上下限値により、前記位相遅れ補正された目標当量比
ＴＦＢＹＡＨの採りうる範囲を規制する。ここで、上限
値は、均質燃焼の定常状態の上限値と同一値に設定され
るが、下限値は定常状態の下限値より大きい値であって
以下のように設定される。即ち、切換後の均質燃焼での
運転状態（機関の回転速度，負荷等) に応じて基本下限
値を設定し、一方、燃焼切換に応じた目標ＥＧＲ率切換
後の残留ＥＧＲ率を推定演算し、前記基本下限値を該残
留ＥＧＲ率で補正することにより、吸気系のＥＧＲガス
残留状態に応じて均質燃焼で安定した燃焼が確保できる
下限値に設定される。
質過渡状態検出部Ｄによって、成層燃焼から均質燃焼に
切り換えられた直後の均質燃焼での過渡状態が検出され
たときは、該過渡状態に対応して設定された目標当量比
の上下限値により、前記位相遅れ補正された目標当量比
ＴＦＢＹＡＨの採りうる範囲を規制する。ここで、上限
値は、均質燃焼の定常状態の上限値と同一値に設定され
るが、下限値は定常状態の下限値より大きい値であって
以下のように設定される。即ち、切換後の均質燃焼での
運転状態（機関の回転速度，負荷等) に応じて基本下限
値を設定し、一方、燃焼切換に応じた目標ＥＧＲ率切換
後の残留ＥＧＲ率を推定演算し、前記基本下限値を該残
留ＥＧＲ率で補正することにより、吸気系のＥＧＲガス
残留状態に応じて均質燃焼で安定した燃焼が確保できる
下限値に設定される。
【００３９】一方、均質定常用当量比リミッタ部Ｆは、
前記均質過渡状態検出部Ｄによって、均質燃焼の過渡状
態が終了して定常状態に移行したことが検出された後
に、該定常状態に対応して設定された目標当量比の上下
限値により、前記位相遅れ補正された目標当量比ＴＦＢ
ＹＡＨの採りうる範囲を規制する。ここで、該上下限値
は機関の運転状態（回転速度，負荷等) により予め設定
され、既述したように上限値については前記過渡状態と
同一値に設定されるが、下限値は過渡状態より安定燃焼
可能な目標当量比をより小さくできるため、小さい値に
設定される。
前記均質過渡状態検出部Ｄによって、均質燃焼の過渡状
態が終了して定常状態に移行したことが検出された後
に、該定常状態に対応して設定された目標当量比の上下
限値により、前記位相遅れ補正された目標当量比ＴＦＢ
ＹＡＨの採りうる範囲を規制する。ここで、該上下限値
は機関の運転状態（回転速度，負荷等) により予め設定
され、既述したように上限値については前記過渡状態と
同一値に設定されるが、下限値は過渡状態より安定燃焼
可能な目標当量比をより小さくできるため、小さい値に
設定される。
【００４０】また、成層用当量比リミッタ部Ｇは、前記
燃焼状態切換判定部Ｄにより成層燃焼への切換が判定さ
れ成層燃焼に切り換えられたときに、該成層燃焼に対応
して設定された目標当量比の上下限値により、前記位相
遅れ補正された目標当量比ＴＦＢＹＡＨの採りうる範囲
を規制する。ここで、該上下限値は機関の運転状態（回
転速度，負荷等) により予め設定される。但し、均質燃
焼から成層燃焼への切換直後の過渡状態における燃焼安
定性をより確実なものとするため、該過渡状態での上限
値を定常状態での上限値より小さく設定してもよい。
燃焼状態切換判定部Ｄにより成層燃焼への切換が判定さ
れ成層燃焼に切り換えられたときに、該成層燃焼に対応
して設定された目標当量比の上下限値により、前記位相
遅れ補正された目標当量比ＴＦＢＹＡＨの採りうる範囲
を規制する。ここで、該上下限値は機関の運転状態（回
転速度，負荷等) により予め設定される。但し、均質燃
焼から成層燃焼への切換直後の過渡状態における燃焼安
定性をより確実なものとするため、該過渡状態での上限
値を定常状態での上限値より小さく設定してもよい。
【００４１】図４は、前記燃焼状態の切換及び過渡，定
常に応じて目標当量比の上下限値を切り換えて処理する
ルーチンのフローチャートを示す。図７のタイムチャー
トも参照しつつ、説明する。
常に応じて目標当量比の上下限値を切り換えて処理する
ルーチンのフローチャートを示す。図７のタイムチャー
トも参照しつつ、説明する。
【００４２】ステップ１では、機関の回転速度や負荷等
の運転状態に基づいて基本目標当量比ＴＦＢＹＡＢをマ
ップからの検索等により求める。
の運転状態に基づいて基本目標当量比ＴＦＢＹＡＢをマ
ップからの検索等により求める。
【００４３】ステップ２では、前記基本目標当量比ＴＦ
ＢＹＡＢに対して位相遅れ補正処理を行ない、補正値Ｔ
ＦＢＹＡＨを算出する。
ＢＹＡＢに対して位相遅れ補正処理を行ない、補正値Ｔ
ＦＢＹＡＨを算出する。
【００４４】ステップ３では、現在成層燃焼，均質燃焼
のいずれかをフラグＦの値で判定する。そして、例えば
Ｆ＝１で現在成層燃焼のときは、ステップ４へ進んで前
記位相遅れ補正された目標当量比ＴＦＢＹＡＨを、当量
比しきい値ＴＦＡＣＨ１と比較する。
のいずれかをフラグＦの値で判定する。そして、例えば
Ｆ＝１で現在成層燃焼のときは、ステップ４へ進んで前
記位相遅れ補正された目標当量比ＴＦＢＹＡＨを、当量
比しきい値ＴＦＡＣＨ１と比較する。
【００４５】そして、ＴＦＢＹＡＨ≧ＴＦＡＣＨ１と判
定された場合には、ステップ５へ進み、前記フラグＦを
０にリセットすると共に、燃料噴射時期，点火時期等を
切り換えて燃焼状態を均質燃焼に切り換える。また、Ｆ
＝０で現在均質燃焼のときは、Ｓ６へ進んで前記位相遅
れ補正された目標当量比ＴＦＢＹＡＨを、当量比しきい
値ＴＦＡＣＨ２（＜ＴＦＡＣＨ１) と比較し、ＴＦＢＹ
ＡＨ≦ＴＦＡＣＨ２と判定された場合には、ステップ７
へ進み、前記フラグＦを１にセットすると共に、燃料噴
射時期，点火時期等を切り換えて燃焼状態を成層燃焼に
切り換える。
定された場合には、ステップ５へ進み、前記フラグＦを
０にリセットすると共に、燃料噴射時期，点火時期等を
切り換えて燃焼状態を均質燃焼に切り換える。また、Ｆ
＝０で現在均質燃焼のときは、Ｓ６へ進んで前記位相遅
れ補正された目標当量比ＴＦＢＹＡＨを、当量比しきい
値ＴＦＡＣＨ２（＜ＴＦＡＣＨ１) と比較し、ＴＦＢＹ
ＡＨ≦ＴＦＡＣＨ２と判定された場合には、ステップ７
へ進み、前記フラグＦを１にセットすると共に、燃料噴
射時期，点火時期等を切り換えて燃焼状態を成層燃焼に
切り換える。
【００４６】そして、成層燃焼から均質燃焼に切り換え
られたとき及び均質燃焼が継続しているときは、ステッ
プ８へ進み、前記ステップ１で求めた基本目標当量比Ｔ
ＦＢＹＡＢに対する位相遅れ補正された目標当量比ＴＦ
ＢＹＡの偏差ＤＬＴＴＦＡ（＝ＴＦＢＹＡＢ−ＴＦＢＹ
ＡＨ) を算出する。
られたとき及び均質燃焼が継続しているときは、ステッ
プ８へ進み、前記ステップ１で求めた基本目標当量比Ｔ
ＦＢＹＡＢに対する位相遅れ補正された目標当量比ＴＦ
ＢＹＡの偏差ＤＬＴＴＦＡ（＝ＴＦＢＹＡＢ−ＴＦＢＹ
ＡＨ) を算出する。
【００４７】さらに、ステップ９では前記偏差ＤＬＴＴ
ＦＡが所定値以上あるか否かを判定し、所定値以上の場
合は均質燃焼への切換直後の過渡状態であると判定し、
ステップ10へ進んで、均質燃焼過渡状態用の目標当量比
の下限値ＨＧＦＭＮＴ１及び上限値ＨＴＦＭＸを算出す
る。偏差ＤＬＴＴＦＡが所定値未満の場合は均質燃焼の
定常状態に移行したと判定し、ステップ11へ進んで、均
質燃焼定常状態用の下限値ＨＴＦＭＮＴ２及び上限値Ｈ
ＴＦＭＸを機関の回転速度と負荷に応じてマップから検
索等により算出する。
ＦＡが所定値以上あるか否かを判定し、所定値以上の場
合は均質燃焼への切換直後の過渡状態であると判定し、
ステップ10へ進んで、均質燃焼過渡状態用の目標当量比
の下限値ＨＧＦＭＮＴ１及び上限値ＨＴＦＭＸを算出す
る。偏差ＤＬＴＴＦＡが所定値未満の場合は均質燃焼の
定常状態に移行したと判定し、ステップ11へ進んで、均
質燃焼定常状態用の下限値ＨＴＦＭＮＴ２及び上限値Ｈ
ＴＦＭＸを機関の回転速度と負荷に応じてマップから検
索等により算出する。
【００４８】ここで、上限値については、過渡時と定常
時とで同一の値に設定してあるが、下限値については、
過渡状態用の下限値ＨＴＦＭＮＴ１を定常状態用の下限
値ＨＴＦＭＮＴ２より大きい値に設定してあり、具体的
には、以下のように設定される。
時とで同一の値に設定してあるが、下限値については、
過渡状態用の下限値ＨＴＦＭＮＴ１を定常状態用の下限
値ＨＴＦＭＮＴ２より大きい値に設定してあり、具体的
には、以下のように設定される。
【００４９】図５は、前記均質燃焼過渡状態用の目標当
量比の下限値ＨＴＦＭＮＴ１を設定するサブルーチンの
フローチャートを示す。
量比の下限値ＨＴＦＭＮＴ１を設定するサブルーチンの
フローチャートを示す。
【００５０】ステップ21では、機関運転状態に基づいて
目標当量比の基本下限値ＨＴＦＭＮＴＢを設定する。機
関運転状態としては、一般的には機関の回転速度と負荷
が代表的なパラメータとして用いられるが、実際上は回
転速度による影響は小さいので、負荷のみをパラメータ
としたマップからの検索等により基本下限値ＨＴＦＭＮ
ＴＢを設定することができる。図６は、前記マップの特
性を示し、負荷（目標燃焼圧トルク) に応じ目標当量比
の基本下限値ＨＴＦＭＮＴＢが設定される。ここで、燃
焼切換前の成層燃焼時は通常負荷に応じたＥＧＲをかけ
ているが、後述するように燃焼切換時の残留ＥＧＲ率に
対する下限値の補正を別途行うので、前記基本下限値Ｈ
ＴＦＭＮＴＢの設定には、該ＥＧＲの影響を考慮しない
値で設定する。
目標当量比の基本下限値ＨＴＦＭＮＴＢを設定する。機
関運転状態としては、一般的には機関の回転速度と負荷
が代表的なパラメータとして用いられるが、実際上は回
転速度による影響は小さいので、負荷のみをパラメータ
としたマップからの検索等により基本下限値ＨＴＦＭＮ
ＴＢを設定することができる。図６は、前記マップの特
性を示し、負荷（目標燃焼圧トルク) に応じ目標当量比
の基本下限値ＨＴＦＭＮＴＢが設定される。ここで、燃
焼切換前の成層燃焼時は通常負荷に応じたＥＧＲをかけ
ているが、後述するように燃焼切換時の残留ＥＧＲ率に
対する下限値の補正を別途行うので、前記基本下限値Ｈ
ＴＦＭＮＴＢの設定には、該ＥＧＲの影響を考慮しない
値で設定する。
【００５１】ステップ22では、残留ＥＧＲ率ＴＧＥＧＲ
Ｄを算出する。該残留ＥＧＲ率ＴＧＥＧＲＤは、ＥＧＲ
バルブの応答遅れ（無駄時間) を考慮したＥＧＲ率と吸
気系の時定数を用いて次式に示す加重平均演算により算
出する。なお、図７に示すように、目標ＥＧＲ率は機関
運転状態に応じて成層燃焼から均質燃焼へ切り換える条
件が成立したときに切り換えられ、均質リーン燃焼では
ＥＧＲを禁止するので目標ＥＧＲ率＝０となる。この時
点から残留ＥＧＲ率ＴＧＥＧＲＤの算出が開始され、前
記均質過渡状態検出部Ｄにより均質燃焼の過渡状態が検
出されている間、算出を継続する。
Ｄを算出する。該残留ＥＧＲ率ＴＧＥＧＲＤは、ＥＧＲ
バルブの応答遅れ（無駄時間) を考慮したＥＧＲ率と吸
気系の時定数を用いて次式に示す加重平均演算により算
出する。なお、図７に示すように、目標ＥＧＲ率は機関
運転状態に応じて成層燃焼から均質燃焼へ切り換える条
件が成立したときに切り換えられ、均質リーン燃焼では
ＥＧＲを禁止するので目標ＥＧＲ率＝０となる。この時
点から残留ＥＧＲ率ＴＧＥＧＲＤの算出が開始され、前
記均質過渡状態検出部Ｄにより均質燃焼の過渡状態が検
出されている間、算出を継続する。
【００５２】ＴＧＥＧＲＤ＝ＴＧＥＧＲ１×ＦＬＧＡＤ
４＋ＴＧＥＧＲＤ（OLD)×（１−ＦＬＧＡＤ４) 但し、ＴＧＥＧＲ１は無駄時間補正後の目標ＥＧＲ率で
あり、ＥＧＲバルブの応答遅れ時間（無駄時間) 前の目
標ＥＧＲ率ＴＧＥＧＲを用いる。また、ＴＧＥＧＲＤ
（OLD)は前回（例えば10ms前) 算出された残留ＥＧＲ率
ＴＧＥＧＲＤ、ＦＬＧＡＤ４は吸気系の時定数である。
４＋ＴＧＥＧＲＤ（OLD)×（１−ＦＬＧＡＤ４) 但し、ＴＧＥＧＲ１は無駄時間補正後の目標ＥＧＲ率で
あり、ＥＧＲバルブの応答遅れ時間（無駄時間) 前の目
標ＥＧＲ率ＴＧＥＧＲを用いる。また、ＴＧＥＧＲＤ
（OLD)は前回（例えば10ms前) 算出された残留ＥＧＲ率
ＴＧＥＧＲＤ、ＦＬＧＡＤ４は吸気系の時定数である。
【００５３】次に、ステップ23では、前記ステップ21で
設定した基本下限値ＨＴＦＭＮＴＢを、ステップ22で推
定演算した残留ＥＧＲ率ＴＧＥＧＲＤにより、次式のよ
うに補正して均質リーン燃焼切換過渡時の目標当量比の
下限値ＨＴＦＭＮＴ１を設定する。
設定した基本下限値ＨＴＦＭＮＴＢを、ステップ22で推
定演算した残留ＥＧＲ率ＴＧＥＧＲＤにより、次式のよ
うに補正して均質リーン燃焼切換過渡時の目標当量比の
下限値ＨＴＦＭＮＴ１を設定する。
【００５４】ＨＴＦＭＮＴ１＝ＨＴＦＭＮＴＢ×（ＴＧ
ＥＧＲＤ×ＨＴＦＭＮＳＧ＋１) 但し、ＨＴＦＭＮＳＧは残留ＥＧＲ率反映微調整ゲイン
である。
ＥＧＲＤ×ＨＴＦＭＮＳＧ＋１) 但し、ＨＴＦＭＮＳＧは残留ＥＧＲ率反映微調整ゲイン
である。
【００５５】ステップ24では、上記のようにして算出さ
れた下限値ＨＴＦＭＮＴ１が演算エラー等により正常範
囲から外れてしまうことを防止するためのリミット処理
を行う。即ち、算出された下限値ＨＴＦＭＮＴ１が上限
値を超える場合は、上限値に固定し、下限値を下回る場
合は下限値に固定する。
れた下限値ＨＴＦＭＮＴ１が演算エラー等により正常範
囲から外れてしまうことを防止するためのリミット処理
を行う。即ち、算出された下限値ＨＴＦＭＮＴ１が上限
値を超える場合は、上限値に固定し、下限値を下回る場
合は下限値に固定する。
【００５６】図４に戻って、均質燃焼から成層燃焼に切
り換えられたとき及び成層燃焼が継続しているときは、
ステップ12へ進み、成層燃焼用の目標当量比の上限値Ｓ
ＴＦＭＸＴ及び下限値ＳＴＦＭＮＴを機関の回転速度と
負荷に応じてマップから検索等により算出する。
り換えられたとき及び成層燃焼が継続しているときは、
ステップ12へ進み、成層燃焼用の目標当量比の上限値Ｓ
ＴＦＭＸＴ及び下限値ＳＴＦＭＮＴを機関の回転速度と
負荷に応じてマップから検索等により算出する。
【００５７】ステップ13では、前記位相遅れ補正した目
標当量比ＴＦＢＹＨを前記各状態における目標当量比の
上下限値と比較し、該上下限値の範囲内の値を採るよう
にリミッタ処理を行なう。
標当量比ＴＦＢＹＨを前記各状態における目標当量比の
上下限値と比較し、該上下限値の範囲内の値を採るよう
にリミッタ処理を行なう。
【００５８】次に、上記の途中及び最終的に求められる
当量比を用いた吸入空気量と燃料噴射量の制御につい
て、図３を参照して説明する。
当量比を用いた吸入空気量と燃料噴射量の制御につい
て、図３を参照して説明する。
【００５９】基準目標吸入空気量演算部Ｈには、前記ア
クセル操作量ＡＰＳと機関回転速度Ｎｅ、又はこれらに
よって演算される機関の目標トルクｔＴｅと機関回転速
度Ｎｅが入力され、基準当量比として理論空燃比で得ら
れる吸入空気量に相当する値として基準目標吸入空気量
ｔＴＰを、マップからの検索等により演算する。該基準
目標吸入空気量ｔＴＰとしては、１吸気行程毎の吸入空
気量に対応する基本燃料噴射量 (パルス幅) の他、１吸
気行程毎の吸入空気量そのもの、前記エアフローメータ
３で検出される単位時間当りの吸入空気量のいずれを用
いてもよい。
クセル操作量ＡＰＳと機関回転速度Ｎｅ、又はこれらに
よって演算される機関の目標トルクｔＴｅと機関回転速
度Ｎｅが入力され、基準当量比として理論空燃比で得ら
れる吸入空気量に相当する値として基準目標吸入空気量
ｔＴＰを、マップからの検索等により演算する。該基準
目標吸入空気量ｔＴＰとしては、１吸気行程毎の吸入空
気量に対応する基本燃料噴射量 (パルス幅) の他、１吸
気行程毎の吸入空気量そのもの、前記エアフローメータ
３で検出される単位時間当りの吸入空気量のいずれを用
いてもよい。
【００６０】目標吸入空気量演算部Ｉは、前記基本目標
当量比ＴＦＢＹＡＢに対応する目標吸入空気量ｔＴＰ’
を算出する。簡易的には前記基準目標吸入空気量ｔＴＰ
を基本目標当量比ＴＦＢＹＡＢで除算することにより求
められるが、実際には基準当量比に対して基本目標当量
比ＴＦＢＹＡＢが異なることにより燃焼効率が異なり、
必要燃料量が異なってくるので、これに応じて予め燃焼
効率に応じた補正を施すことで、目標トルクと目標当量
比とを同時に満たす目標吸入空気量ｔＴＰ’を求めるこ
とができる。具体的には、基準目標吸入空気量ｔＴＰを
基本目標当量比ＴＦＢＹＡＢで除算し、更に、基本目標
当量比ＴＦＢＹＡＢに対応する燃焼効率ＩＴＡＦで除算
することで算出される。
当量比ＴＦＢＹＡＢに対応する目標吸入空気量ｔＴＰ’
を算出する。簡易的には前記基準目標吸入空気量ｔＴＰ
を基本目標当量比ＴＦＢＹＡＢで除算することにより求
められるが、実際には基準当量比に対して基本目標当量
比ＴＦＢＹＡＢが異なることにより燃焼効率が異なり、
必要燃料量が異なってくるので、これに応じて予め燃焼
効率に応じた補正を施すことで、目標トルクと目標当量
比とを同時に満たす目標吸入空気量ｔＴＰ’を求めるこ
とができる。具体的には、基準目標吸入空気量ｔＴＰを
基本目標当量比ＴＦＢＹＡＢで除算し、更に、基本目標
当量比ＴＦＢＹＡＢに対応する燃焼効率ＩＴＡＦで除算
することで算出される。
【００６１】目標スロットル弁開度演算部Ｊには、前記
目標吸入空気量ｔＴＰ’と内燃機関回転速度Ｎｅとが入
力され、目標スロットル弁開度ｔＴＰＳが演算される。
該目標スロットル弁開度ｔＴＰＳは、目標吸入空気量ｔ
ＴＰ’が得られるスロットル開度である。
目標吸入空気量ｔＴＰ’と内燃機関回転速度Ｎｅとが入
力され、目標スロットル弁開度ｔＴＰＳが演算される。
該目標スロットル弁開度ｔＴＰＳは、目標吸入空気量ｔ
ＴＰ’が得られるスロットル開度である。
【００６２】前記目標スロットル弁開度ｔＴＰＳの信号
は、前記スロットル弁制御装置10に入力され、これによ
って該スロットル弁制御装置10は、前記スロットル弁９
を前記目標スロットル弁開度ｔＴＰＳになるように駆動
する。
は、前記スロットル弁制御装置10に入力され、これによ
って該スロットル弁制御装置10は、前記スロットル弁９
を前記目標スロットル弁開度ｔＴＰＳになるように駆動
する。
【００６３】一方、基本燃料供給量演算部Ｋ１と補正演
算部Ｋ２とによって燃料供給量が演算される。基本燃料
供給量演算部Ｋ１には、前記エアフローメータ３で検出
された単位時間当りの吸入空気量Ｑと、内燃機関回転速
度Ｎｅとが入力され、それによって理論空燃比 (基準当
量比) 時における１吸気行程当りの吸入空気量に対応す
る基本燃料噴射パルス幅ＴＰが演算される。
算部Ｋ２とによって燃料供給量が演算される。基本燃料
供給量演算部Ｋ１には、前記エアフローメータ３で検出
された単位時間当りの吸入空気量Ｑと、内燃機関回転速
度Ｎｅとが入力され、それによって理論空燃比 (基準当
量比) 時における１吸気行程当りの吸入空気量に対応す
る基本燃料噴射パルス幅ＴＰが演算される。
【００６４】補正演算部Ｋ２は、前記基本燃料噴射パル
ス幅ＴＰに、前記目標当量比ＴＦＢＹＡを乗じて実効燃
料噴射パルス幅ＴＥを演算し、該実効燃料噴射パルス幅
ＴＥにバッテリ電圧に応じた無効パルス幅ＴＳを加えて
最終的な燃料噴射パルス幅ＴＩを演算する。
ス幅ＴＰに、前記目標当量比ＴＦＢＹＡを乗じて実効燃
料噴射パルス幅ＴＥを演算し、該実効燃料噴射パルス幅
ＴＥにバッテリ電圧に応じた無効パルス幅ＴＳを加えて
最終的な燃料噴射パルス幅ＴＩを演算する。
【００６５】前記燃料噴射パルス幅ＴＩを持つ噴射パル
ス信号が、前記燃料噴射弁６に出力され、該燃料噴射弁
６が駆動されて目標空燃比（目標当量比) に対応した燃
料量が噴射供給される。
ス信号が、前記燃料噴射弁６に出力され、該燃料噴射弁
６が駆動されて目標空燃比（目標当量比) に対応した燃
料量が噴射供給される。
【００６６】このようにすれば、図６に示すように、成
層燃焼から均質燃焼への切換直後の過渡状態では、成層
燃焼時に実行されていたＥＧＲにより吸気系に残留する
ＥＧＲガスの影響を、残留ＥＧＲ率を算出して逐次補正
された目標当量比の下限値により当量比を制限すること
により、常に最適な当量比に設定される。即ち、残留Ｅ
ＧＲ率に見合ったＥＧＲガス分だけ当量比が増大して設
定されることによりリーン失火を防止できると共に、時
間経過と共に減少する残留ＥＧＲ率に応じて当量比が減
少して設定されることにより、トルク過剰による機関回
転の吹け上がりを防止でき、かつ、過剰リッチによるＮ
Ｏｘ排出量の増大を防止できる。
層燃焼から均質燃焼への切換直後の過渡状態では、成層
燃焼時に実行されていたＥＧＲにより吸気系に残留する
ＥＧＲガスの影響を、残留ＥＧＲ率を算出して逐次補正
された目標当量比の下限値により当量比を制限すること
により、常に最適な当量比に設定される。即ち、残留Ｅ
ＧＲ率に見合ったＥＧＲガス分だけ当量比が増大して設
定されることによりリーン失火を防止できると共に、時
間経過と共に減少する残留ＥＧＲ率に応じて当量比が減
少して設定されることにより、トルク過剰による機関回
転の吹け上がりを防止でき、かつ、過剰リッチによるＮ
Ｏｘ排出量の増大を防止できる。
【図１】本発明の構成・機能を示すブロック図。
【図２】本発明の一実施の形態のシステム構成を示す
図。
図。
【図３】同上の実施の形態の機能構成を示すブロック
図。
図。
【図４】同上の実施の形態の目標当量比演算ルーチンを
示すフローチャート。
示すフローチャート。
【図５】同上の目標当量比演算ルーチンにおける均質燃
焼過渡状態での目標当量比の下限値を算出するサブルー
チンを示すフローチャート。
焼過渡状態での目標当量比の下限値を算出するサブルー
チンを示すフローチャート。
【図６】同上の均質燃焼過渡状態での目標当量比の下限
値の算出に用いられる基本下限値を設定したマップの特
性図。
値の算出に用いられる基本下限値を設定したマップの特
性図。
【図７】同上の実施の形態の目標空燃比及び各状態の変
化を示すタイムチャート。
化を示すタイムチャート。
１ アクセル操作量センサ ２ クランク角センサ ３ エアフローメータ ４ 内燃機関 ５ 水温センサ ６ 燃料噴射弁 ９ スロットル弁 10 スロットル弁制御装置 11 コントロールユニット 12 燃焼室 14 ＥＧＲ通路 15 ＥＧＲバルブ Ａ 基本目標当量比演算部 Ｂ 位相遅れ補正部 Ｃ 燃焼切換判定部 Ｄ 均質過渡状態判定部 Ｅ 均質過渡用当量比リミッタ部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｄ 43/00 ３０１ Ｆ０２Ｄ 43/00 ３０１Ｊ ３０１Ｎ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５５０ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５５０Ｒ ５５０Ｅ (72)発明者 藤森 一郎 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 Ｆターム(参考） 3G062 AA00 AA07 BA02 BA05 BA06 CA06 DA00 DA09 FA13 GA01 GA06 GA08 3G084 AA00 AA04 BA05 BA09 BA20 CA03 CA04 DA00 DA10 DA35 EA11 EB12 EB25 FA07 FA10 FA20 FA33 FA38 3G301 HA01 HA04 HA13 HA16 JA04 JA23 JA25 JA34 KA06 LA00 LA03 LB04 MA01 MA12 MA19 NA02 NE20 PA01Z PE01Z PE03Z PE08Z PF03Z
Claims (5)
- 【請求項１】燃焼室内の混合気を成層状態と均質状態と
に切り換えることにより、燃焼状態を成層燃焼と均質燃
焼とに切換可能であると共に、排気の一部を吸気系に還
流するＥＧＲ装置を備え、該ＥＧＲを成層燃焼から切換
直後の均質燃焼時は禁止する内燃機関の制御装置におい
て、 燃焼状態の切換過渡状態を検出する過渡状態検出手段
と、 前記過渡状態検出手段により成層燃焼から均質燃焼への
切換過渡状態が検出されたときに、吸気系に残留するＥ
ＧＲガスの残留ＥＧＲ率を算出する残留ＥＧＲ率算出手
段と、 前記残留ＥＧＲ率算出手段によって算出された残留ＥＧ
Ｒ率に応じて、成層燃焼から均質燃焼へ切換直後の目標
当量比の下限値を可変に設定する均質燃焼当量比下限値
設定手段と、 成層燃焼から均質燃焼へ切換直後の目標当量比を、前記
均質燃焼当量比下限値設定手段により設定された下限値
で制限する当量比リミット手段と、 を含んで構成したことを特徴とする内燃機関の制御装
置。 - 【請求項２】前記均質燃焼当量比下限値設定手段は、前
記成層燃焼から均質燃焼への切換直後の目標当量比の下
限値を、機関運転状態に基づいて設定した基本下限値を
残留ＥＧＲ率に基づいて補正して設定することを特徴と
する請求項１に記載の内燃機関の制御装置。 - 【請求項３】前記残留ＥＧＲ率算出手段は、前記ＥＧＲ
装置に設けられるＥＧＲバルブの応答遅れを考慮したＥ
ＧＲ率と吸気系の時定数を用いて加重平均演算により残
留ＥＧＲ率を算出することを特徴とする請求項１又は請
求項２に記載の内燃機関の制御装置。 - 【請求項４】前記成層燃焼と均質燃焼との切換に応じて
目標当量比を移行する際に、目標当量比の変化を遅ら
せ、該遅れ補正された目標当量比がしきい値以上となっ
たときに、実際の燃焼を成層燃焼から均質燃焼に切り換
えるように構成したことを特徴とする請求項１〜請求項
３のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。 - 【請求項５】前記過渡状態検出手段は、機関の運転状態
に応じて求められる成層燃焼から均質燃焼への切換条件
判定時に求められる均質燃焼に応じた目標当量比の基本
値と、前記目標当量比を遅れ補正した値に基づいて実際
に成層燃焼から均質燃焼へ切り換えてから、前記目標当
量比の基本値と遅れ補正した値との偏差が所定値以上で
ある間を、前記成層燃焼から均質燃焼への切換に応じた
過渡状態として検出することを特徴とする請求項１〜請
求項４のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29687998A JP3654010B2 (ja) | 1998-10-19 | 1998-10-19 | 内燃機関の制御装置 |
| US09/415,214 US6267095B1 (en) | 1998-10-19 | 1999-10-12 | Internal combustion engine control apparatus and control method |
| DE19950142A DE19950142C2 (de) | 1998-10-19 | 1999-10-18 | Steuerungsvorrichtung für Verbrennungsmotoren und Steuerungsverfahren |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29687998A JP3654010B2 (ja) | 1998-10-19 | 1998-10-19 | 内燃機関の制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000120478A true JP2000120478A (ja) | 2000-04-25 |
| JP3654010B2 JP3654010B2 (ja) | 2005-06-02 |
Family
ID=17839356
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29687998A Expired - Lifetime JP3654010B2 (ja) | 1998-10-19 | 1998-10-19 | 内燃機関の制御装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6267095B1 (ja) |
| JP (1) | JP3654010B2 (ja) |
| DE (1) | DE19950142C2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002138933A (ja) * | 2000-09-21 | 2002-05-17 | Daimlerchrysler Ag | 直接噴射ガソリン駆動内燃機関を作動する方法 |
| US6612284B1 (en) | 1999-06-22 | 2003-09-02 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Device and method for engine control |
| JP2006077769A (ja) * | 2004-09-06 | 2006-03-23 | Robert Bosch Gmbh | 排気ガス再循環装置付き直接噴射式内燃機関の運転方法及び装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19931826B4 (de) * | 1999-07-08 | 2004-09-02 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zum Steuern einer Brennkraftmaschine |
| US6367462B1 (en) * | 2000-09-13 | 2002-04-09 | Delphi Technologies, Inc. | Engine torque management method with high dilution EGR control |
| JP3972599B2 (ja) * | 2001-04-27 | 2007-09-05 | 日産自動車株式会社 | ディーゼルエンジンの制御装置 |
| AT5300U1 (de) | 2001-09-06 | 2002-05-27 | Avl List Gmbh | Verfahren zum betrieb einer brennkraftmaschine |
| EP1431555B1 (en) * | 2002-12-20 | 2014-01-22 | Honda Motor Co., Ltd. | Control system and method for internal combustion engine |
| DE10359059B4 (de) * | 2003-12-17 | 2016-06-09 | Daimler Ag | Verfahren zum Betrieb eines 4-Takt-Verbrennungsmotors |
| JP2006336511A (ja) * | 2005-05-31 | 2006-12-14 | Hitachi Ltd | 内燃機関の制御装置 |
| US7739999B2 (en) * | 2005-11-23 | 2010-06-22 | Gm Global Technology Operations, Inc. | Method and apparatus to control combustion in a multi-cylinder homogeneous charge compression-ignition engine |
| DE102006061560A1 (de) * | 2006-12-27 | 2008-07-03 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine |
| JP6414128B2 (ja) * | 2016-04-19 | 2018-10-31 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19643053C1 (de) * | 1996-10-18 | 1997-07-10 | Daimler Benz Ag | Verfahren zur Reduzierung von Stickstoffoxid-Emissionen einer direkteinspritzenden Otto-Brennkraftmaschine |
| DE19650518C1 (de) * | 1996-12-05 | 1998-06-10 | Siemens Ag | Verfahren zum Steuern einer direkteinspritzenden Brennkraftmaschine |
| JP3680491B2 (ja) * | 1997-06-02 | 2005-08-10 | 日産自動車株式会社 | 内燃機関の制御装置 |
| JP3680500B2 (ja) * | 1997-07-02 | 2005-08-10 | 日産自動車株式会社 | 内燃機関の制御装置 |
| JP3913864B2 (ja) * | 1997-10-27 | 2007-05-09 | 三菱電機株式会社 | 内燃機関の筒内噴射式燃料制御装置 |
-
1998
- 1998-10-19 JP JP29687998A patent/JP3654010B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1999
- 1999-10-12 US US09/415,214 patent/US6267095B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1999-10-18 DE DE19950142A patent/DE19950142C2/de not_active Expired - Lifetime
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| US6612284B1 (en) | 1999-06-22 | 2003-09-02 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Device and method for engine control |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6267095B1 (en) | 2001-07-31 |
| DE19950142A1 (de) | 2000-05-18 |
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| DE19950142C2 (de) | 2003-04-10 |
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