JP2000220501A

JP2000220501A - エンジンの制御装置

Info

Publication number: JP2000220501A
Application number: JP11021568A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Oba; 大羽　　拓; Hiroshi Iwano; 岩野　　浩; Isamu Kazama; 勇風間
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1999-01-29
Filing date: 1999-01-29
Publication date: 2000-08-08
Anticipated expiration: 2019-01-29
Also published as: JP3740878B2

Abstract

(57)【要約】【課題】リーン空燃比の運転域かつ高地における高負
荷領域での加速時に、アクセルペダルを踏み増ししても
トルク増加が望めないことによる運転性の違和感を防止
する。【解決手段】過給機３７はリーン空燃比の運転域で目
標過給圧が得られるように作動する。標準エンジンを基
準大気圧のもとで使用する場合の実過給圧推定値を演算
手段３８が演算し、リーン空燃比の運転域での加速時
に、基準大気圧とこの実過給圧推定値のずれ分に応じた
過給圧補正値を演算手段３９が演算し、この過給圧補正
値で目標吸入空気量を増量補正した値を第２目標吸入空
気量として演算手段４０が演算し、この第２目標吸入空
気量がエンジンに導入されるようにスロットル弁制御装
置３１を駆動手段４１が駆動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はエンジンの制御装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】リーン空燃比（理論空燃比よりも希薄な
空燃比）の運転域での加速時に、空燃比をリッチ側に移
行してエンジン出力を高めようとすると、ＮＯｘ発生量
が大幅に増加するので、空燃比は変えずに過給を行うこ
とで、リーン空燃比の運転域での加速時にＮＯｘの発生
量を増加させることなくエンジン出力を高めるようにし
たものがある（特開平７−１５８４６２号公報参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、理論空燃比
の運転域での同レベルの加速時には、リーン空燃比の運
転域での加速時ほど過給圧変化が大きくなる必要がな
く、吸入空気量が速やかに立ち上がり、これによってト
ルクの応答性が良好となるのであるが、過給圧変化が大
きくなるリーン空燃比の運転域での加速時には過給圧の
応答遅れにより吸入空気量の立ち上がりが遅れるため、
理論空燃比の運転域での同レベルの加速時とはトルクの
立ち上がりが異なってしまう。

【０００４】このように、同レベルの加速を行っても、
空燃比の設定によってトルクの立ち上がりが異なるので
は、運転性に違和感が生じる。

【０００５】そこで、リーン空燃比の運転域での加速時
に、目標過給圧からの実過給圧のずれ分に応じて目標吸
入空気量を増量補正した値を第２目標吸入空気量として
演算し、その第２目標吸入空気量がエンジンに導入され
るようにスロットル弁開度を制御することにより、リー
ン空燃比の運転域での加速時にも、理論空燃比の運転域
での同レベルの加速時と同じトルクの立ち上がりが得ら
れるようにすることが考えられる（特願平１０−３０５
８７０号参照）。

【０００６】この場合に、実過給圧をセンサにより検出
するのでは、高度変化による大気圧変化やエンジン個体
差による実過給圧の違いがあるときも、基準大気圧（た
とえば標準大気圧）の状態および標準エンジンの状態の
ときと同じリーン空燃比の運転域での加速時の空気量増
量補正が行われる。

【０００７】しかしながら、空気量を増量補正するとい
っても、スロットル弁の全開位置以上に空気量を増やす
ことができないため、リーン空燃比の運転域かつ高地
（基準大気圧よりも低い大気圧状態の土地）における高
負荷領域での加速時やリーン空燃比の運転域かつ低地
（基準大気圧状態の得られる土地）における劣化エンジ
ン（標準エンジンよりも過給圧が低下することになった
エンジン）での加速時にはアクセルペダルを踏み増しし
てもトルクを増加させることができず、運転性に違和感
を与えてしまう。

【０００８】これをさらに説明すると、エンジン回転
数、アクセル操作量が一定の条件で、低地であれば、実
過給圧が２００ｍｍＨｇまで上昇するとしたとき、高地
になると、実過給圧が１５０ｍｍＨｇまでしか上昇しな
かったとする（ただし、これらの数値は基準大気圧を０
ｍｍＨｇとする相対圧である）。このときもコントロー
ルユニットでは、リーン空燃比の運転域での加速時に、
目標過給圧からの実過給圧のずれ分に応じて目標吸入空
気量を増量補正した値を第２目標吸入空気量として演算
し、その第２目標吸入空気量がエンジンに導入されるよ
うにスロットル弁開度を制御する。同様にして、エンジ
ン回転数、アクセル操作量が一定の条件で、標準エンジ
ンであれば、低地で実過給圧が２００ｍｍＨｇまで上昇
するとしたとき、劣化エンジンになると、実過給圧が１
５０ｍｍＨｇまでしか上昇しなかったとする。このとき
もコントロールユニットでは、リーン空燃比の運転域で
の加速時に、目標過給圧からの実過給圧のずれ分に応じ
て目標吸入空気量を増量補正した値を第２目標吸入空気
量として演算し、その第２目標吸入空気量がエンジンに
導入されるようにスロットル弁開度を制御する。つま
り、高度変化による大気圧変化やエンジン個体差による
実過給圧の違いで実過給圧が５０ｍｍＨｇも小さくなる
と、これに対応して空気量の増量補正値が大きくなるた
め、このときの第２目標吸入空気量が、スロットル弁を
全開にしたときの空気量を超えるときは、第２目標吸入
空気量の全てをエンジンに導入できないことになり、吸
入空気量の不足が生じてしまう。この空気量不足により
ドライバがトルク不足を感じてアクセルペダルを踏み増
ししても、トルク増加が望めないことから、運転性に違
和感が生じる。

【０００９】そこで本発明は、標準エンジンを基準大気
圧のもとで使用する場合の実過給圧を、高度変化による
大気圧変化やエンジン個体差に依存しない推定値（演算
値）で与え、基準大気圧からの実過給圧推定値のずれ分
に応じて目標吸入空気量を補正した値を第２目標吸入空
気量として演算し、その第２目標吸入空気量がエンジン
に導入されるようにスロットル弁開度を制御することに
より、または実過給圧をセンサにより検出する場合に、
エアフローメータ上流圧（大気圧）を検出するセンサを
追加し、基準大気圧からの大気圧検出値のずれ分に応じ
て目標過給圧を減量補正し、この減量補正された目標過
給圧からの実過給圧検出値のずれ分に応じて過給圧補正
値を演算することにより、リーン空燃比の運転域かつ高
地における高負荷領域での加速時やリーン空燃比の運転
域かつ劣化エンジンでの加速時に、アクセルペダルを踏
み増ししてもトルク増加が望めないことによる運転性の
違和感を防止することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、図２３に
示すように、アクセルペダルと関係なくスロットル弁の
開度を制御可能な装置３１と、所定の運転域でリーン空
燃比となる目標当量比ｔＤＭＬを演算する手段３２と、
理論空燃比の得られる燃料量をこの目標当量比ｔＤＭＬ
で補正して目標燃料量を演算する手段３３と、この目標
燃料量をエンジンに供給する手段３４と、理論空燃比で
の目標吸入空気量を基準目標吸入空気量として演算する
手段３５と、この基準目標吸入空気量を前記目標当量比
ｔＤＭＬで除算した値を目標吸入空気量ｔＴＰとして演
算する手段３６と、前記リーン空燃比の運転域で目標過
給圧が得られるように作動する過給機３７と、標準エン
ジンを基準大気圧（たとえば標準大気圧）のもとで使用
する場合の実過給圧推定値Ｐｃｒを演算する手段３８
と、前記リーン空燃比の運転域での加速時に、基準大気
圧とこの実過給圧推定値Ｐｃｒのずれ分に応じた過給圧
補正値ηｐを演算する手段３９と、この過給圧補正値η
ｐで前記目標吸入空気量ｔＴＰを増量補正した値を第２
目標吸入空気量ｔＴＰ´として演算する手段４０と、こ
の第２目標吸入空気量ｔＴＰ´がエンジンに導入される
ように前記スロットル弁制御装置３１を駆動する手段４
１とを設けた。

【００１１】第２の発明では、第１の発明において前記
実過給圧推定値Ｐｃｒの前記加速時の変化を無駄時間と
一次遅れで近似する。

【００１２】第３の発明では、第１の発明において前記
実過給圧推定値Ｐｃｒの前記加速時の変化を無駄時間と
一次遅れで近似するとともに、無駄時間のあいだ減量補
正する。

【００１３】第４の発明では、第３の発明において前記
減量補正量が、前記加速時のアクセル操作量の所定時間
当たりの変化量に応じた値である。

【００１４】第５の発明では、第３の発明において前記
減量補正量が、エンジンの負荷と回転数に応じた値であ
る。

【００１５】第６の発明では、第１の発明において前記
実過給圧推定値Ｐｃｒの前記加速時の変化を無駄時間と
ランプ応答で近似する。

【００１６】第７の発明では、第６の発明において前記
ランプ応答の所定時間当たり変化量をエンジンの負荷と
回転数に応じて設定する。

【００１７】第８の発明は、図２４に示すように、アク
セルペダルと関係なくスロットル弁の開度を制御可能な
装置３１と、所定の運転域でリーン空燃比となる目標当
量比ｔＤＭＬを演算する手段３２と、理論空燃比の得ら
れる燃料量をこの目標当量比ｔＤＭＬで補正して目標燃
料量を演算する手段３３と、この目標燃料量をエンジン
に供給する手段３４と、理論空燃比での目標吸入空気量
を基準目標吸入空気量として演算する手段３５と、この
基準目標吸入空気量を前記目標当量比ｔＤＭＬで除算し
た値を目標吸入空気量ｔＴＰとして演算する手段３６
と、前記リーン空燃比の運転域で目標過給圧Ｐｃｍが得
られるように作動する過給機３７と、標準エンジンを基
準大気圧（たとえば標準大気圧）のもとで使用する場合
の目標過給圧Ｐｃｍを演算する手段５１と、大気圧を検
出する手段５２と、基準大気圧とこの大気圧検出値のず
れ分に応じて前記目標過給圧Ｐｃｍを減量補正する手段
５３と、実過給圧を検出する手段５４と、前記リーン空
燃比の運転域での加速時に、前記減量補正した目標過給
圧Ｐｃｍとこの実過給圧検出値ＰＣＲのずれ分に応じた
過給圧補正値ηｐを演算する手段５５と、この過給圧補
正値ηｐで前記目標吸入空気量ｔＴＰを増量補正した値
を第２目標吸入空気量ｔＴＰ´として演算する手段４０
と、この第２目標吸入空気量ｔＴＰ´がエンジンに導入
されるように前記スロットル弁制御装置３１を駆動する
手段４１とを設けた。

【００１８】

【発明の効果】リーン空燃比の運転域に過給機を作動さ
せる領域が重なる場合に、リーン空燃比の運転域で加速
を行ったとき、過給圧の応答遅れにより、実過給圧が目
標過給圧より遅れて立ち上がるのであるが、このとき、
第１の発明によれば、過給圧補正値により目標吸入空気
量よりも大きくなった第２目標吸入空気量がエンジンに
導入され、これによって、過給圧の応答遅れに伴う空気
量不足によるトルク落ちを避けることができる。言い換
えると、リーン空燃比の運転域での加速時にも、理論空
燃比の運転域での加速時と同じパターンのトルク変化を
実現できることから、設定空燃比が異なることによる運
転性の違いを解消できる。

【００１９】この場合に、実過給圧をセンサにより検出
し、目標過給圧からの実過給圧検出値のずれ分に応じて
過給圧補正値を演算するのでは、標準エンジンでも高地
の場合に過給圧補正値が低地の場合より大きくなり、あ
るいは低地でも劣化エンジンの場合に過給圧補正値が標
準エンジンの場合より大きくなり、これによってスロッ
トル弁開度が、大きくなる側に補正される（つまりスロ
ットル弁開度が高度変化による大気圧変化やエンジン個
体差に依存する）ところ、空気量を増量補正するといっ
ても、スロットル弁の全開位置以上に空気量を増やすこ
とができないため、リーン空燃比の運転域かつ高地にお
ける高負荷領域での加速時やリーン空燃比の運転域かつ
劣化エンジンでの加速時にはアクセルペダルを踏み増し
してもトルクを増加させることができず、運転性に違和
感を与えてしまうことがあるのであるが、第１の発明で
は、実過給圧推定値が、高度変化による大気圧変化やエ
ンジン個体差に依存しない演算値であるため、高地にな
っても低地と同じ値の過給圧補正値が演算され、あるい
は劣化エンジンになっても標準エンジンと同じ値の過給
圧補正値が演算されるため、運転性に違和感を与えるこ
とがない。第１の発明によれば、リーン空燃比の運転域
かつ高地における高負荷領域での加速時やリーン空燃比
の運転域かつ劣化エンジンでの加速時にアクセルペダル
を踏み増しすれば、その踏み増し分に応じてトルクを増
加させることができるのである。

【００２０】第２の発明によれば、実過給圧の加速時の
変化を精度よく近似できる。

【００２１】第３の発明によれば、実過給圧の加速初期
の変化をも精度よく近似できる。

【００２２】第４の発明によれば、アクセル操作量の動
きに合わせて実過給圧の加速初期の変化を精度よく近似
できる。

【００２３】第５の発明によれば、エンジンの負荷と回
転数に関係なく実過給圧の加速初期の変化を精度よく近
似できる。

【００２４】第６の発明によれば、実過給圧推定値を演
算する際の演算負荷とＲＯＭ容量を小さくできる。

【００２５】第７の発明によれば、エンジンの負荷と回
転数に関係なく実過給圧の加速時の変化を簡易に近似で
きる。

【００２６】第８の発明では、実過給圧検出値が高度変
化による大気圧変化やエンジン個体差により低下したと
き、この低下分に対応する大気圧補正値により目標過給
圧が減量補正され、これによって、大気圧変化やエンジ
ン個体差による実過給圧検出値の違いがあっても過給圧
補正値が同じになるので、リーン空燃比の運転域かつ高
地における高負荷領域での加速時やリーン空燃比の運転
域かつ劣化エンジンでの加速時にアクセルペダルを踏み
増しすれば、その踏み増し分に応じてトルクを増加させ
ることができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】図１において１はエンジン本
体、２は吸気通路、３は排気通路、４は燃焼室５に直接
に臨んで設けられた燃料噴射弁、６は点火栓、７はスロ
ットル弁、８はこのスロットル弁７の開度を電子制御す
るスロットル弁制御装置である。

【００２８】エンジンにはターボチャージャ１１を備え
る。ターボチャージャ１１は、吸気を圧縮するコンプレ
ッサ１２と、このコンプレッサ１２を駆動する力を排気
エネルギーから吸収するタービン１３とを同軸１４でつ
ないだものである。過給圧が設定圧力を超えることを防
止するため、タービン１３入口の排気を、タービン１３
をバイパスして流すウェイストゲートバルブ１５が設け
られている。

【００２９】アクセルセンサ２２からのアクセル操作量
（アクセルペダルの踏み込み量のこと）、クランク角セ
ンサ２３からの単位クランク角毎のポジション信号およ
び基準位置信号からの各信号が、エアフローメータ２４
からの吸入空気流量、水温センサ２５からの冷却水温の
各信号とともにコントロールユニット２１に入力され、
コントロールユニット２１では、燃料噴射弁４を介して
燃料噴射（空燃比）を制御し、またスロットル弁制御装
置８を介してスロットル弁７の開度を制御する。

【００３０】ここで、燃料噴射の制御内容の概略を説明
すると、燃料噴射弁４は、低負荷などにおいて、燃料を
圧縮行程の後半に噴射して、これにより、圧縮上死点付
近において、点火栓６の近傍のキャビティに可燃混合気
を形成し、点火栓６による点火に伴い燃料を成層燃焼さ
せ、全体としては空燃比が４０を超える超希薄燃焼を行
う。また、高負荷域では、燃料を吸気行程で噴射し、燃
料と空気の混合を早め、燃焼室５の全域を均質的な混合
気で満たし、理論空燃比付近の混合気による均質燃焼を
行う。さらに、成層燃焼域と均質燃焼域との中間負荷域
において、成層燃焼よりも空燃比としては濃いが、理論
空燃比よりは薄い希薄燃焼を行う。

【００３１】このように、制御域として空燃比が大きく
異なる３つの領域が存在するので、各領域での燃焼状態
を、空燃比の大きな側（リーン側）から、成層燃焼、均
質リーン燃焼、均質ストイキ燃焼という。

【００３２】さて、均質リーン燃焼域の一部に過給を行
う領域を重ねている場合に（図９参照）、過給圧変化が
大きくなる均質リーン燃焼域での加速時に、過給圧の応
答遅れにより吸入空気量の立ち上がりが遅れるため、均
質ストイキ燃焼域での同レベルの加速時とはトルクの立
ち上がりが異なってしまう。

【００３３】これに対処するため、リーン空燃比の運転
域での加速時に、目標過給圧からの実過給圧のずれ分に
応じて目標吸入空気量を増量補正した値を第２目標吸入
空気量として演算し、その第２目標吸入空気量がエンジ
ンに導入されるようにスロットル弁開度を制御すること
により、リーン空燃比の運転域での加速時にも、理論空
燃比の運転域での同レベルの加速時と同じトルクの立ち
上がりが得られるようにすることが考えられる。

【００３４】この場合に、実過給圧をセンサにより検出
するのでは、高度変化による大気圧変化やエンジン個体
差による実過給圧の違いがあるときも、標準大気圧状態
（基準大気圧状態）および標準エンジン状態のときと同
じリーン空燃比の運転域での加速時の空気量増量補正が
行われる。

【００３５】しかしながら、空気量を増量補正するとい
っても、スロットル弁の全開位置以上に空気量を増やす
ことができないため、リーン空燃比の運転域かつ高地に
おける高負荷領域での加速時やリーン空燃比の運転域か
つ劣化エンジンでの加速時にはアクセルペダルを踏み増
ししてもトルクを増加させることができず、運転性に違
和感を与えてしまうことがあるので、これに対処するた
めコントロールユニット２１では、実過給圧推定値を、
高度変化による大気圧変化やエンジン個体差に依存しな
い演算値で与え、標準大気圧からのこの実過給圧推定値
のずれ分に応じて目標吸入空気量を補正した値を第２目
標吸入空気量として演算し、その第２目標吸入空気量が
エンジンに導入されるようにスロットル弁開度を制御す
る。

【００３６】コントロールユニット２１で実行されるこ
の制御の内容を、以下のフローチャートにしたがって説
明する。

【００３７】まず図２は、スロットル弁の目標開度ｔＴ
ＰＳを演算するためのもので、一定時間毎（たとえば４
ｍｓ毎）に実行する。

【００３８】なお、アクセル操作量とエンジン回転数に
基づいてスロットル弁の目標開度を演算するという基本
的な部分は先願装置（特願平９−３８７７３号）ですで
に開示している。

【００３９】ステップ１ではアクセル操作量ＡＰＳとエ
ンジン回転数Ｎｅに基づいてドライバ（運転者）の要求
する吸入空気量を演算する。具体的には予め実験的に得
ているドライバ要求吸入空気量のデータ（図３参照）
を、アクセル操作量ＡＰＳとエンジン回転数Ｎｅとをパ
ラメータとするマップにして記憶しておき、そのマップ
から検索する方法であってよい。

【００４０】ステップ２ではアイドル回転の安定のため
に必要な吸入空気量を演算し、このアイドル安定化のた
めに必要な吸入空気量を、ステップ３において上記のド
ライバ要求吸入空気量に加算し、その加算値を基準目標
吸入空気量とする。

【００４１】このようにして得られる基準目標吸入空気
量は、均質ストイキ燃焼域でそのときのアクセル操作量
とエンジン回転数に見合った目標トルクが得られる吸入
空気量である。

【００４２】基準目標吸入空気量として、本実施形態で
は、１吸気行程毎の吸入空気量に対応する均質ストイキ
燃焼時の基本噴射パルス幅を用いているが、１吸気行程
毎の吸入空気量そのもの、単位時間毎の吸入空気量、こ
れら吸入空気量に対応する均質ストイキ燃焼時の燃料量
のいずれを用いてもよい。

【００４３】ステップ４では、この基準目標吸入空気量
を目標当量比ｔＤＭＬ（求め方は図１５により後述す
る）と燃費率補正係数ＦＣｒａｔｅとで補正し、目標吸
入空気量ｔＴＰを演算する。具体的には

【００４４】

【数１】ｔＴＰ＝（基準目標吸入空気量／ｔＤＭＬ）×
ＦＣｒａｔｅの式により目標吸入空気量ｔＴＰを演算する。

【００４５】この結果、目標吸入空気量ｔＴＰは、目標
当量比ｔＤＭＬ（つまり目標空燃比）で、そのときのア
クセル操作量とエンジン回転数に見合った目標トルクが
得られる吸入空気量となる。

【００４６】なお、数１式の燃費率補正係数ＦＣｒａｔ
ｅは、図４に示したように目標当量比ｔＤＭＬが１．０
より小さくなるほど（つまり理論空燃比よりリーン側に
なるほど）、１．０より小さくなる値である。数１式に
よりリーン側になるほど目標吸入空気量ｔＴＰが減量補
正されるようにしているのは、リーン側になるほど燃費
率がよくなるので、そのぶん目標吸入空気量が少なくて
良いからである。

【００４７】ステップ５では、標準大気圧からの実過給
圧のずれ分に応じて目標吸入空気量ｔＴＰを増量補正し
た値を第２目標吸入空気量ｔＴＰ´として演算する。こ
の第２目標吸入空気量ｔＴＰ´の演算については図７に
より説明する。

【００４８】図７のフローチャートは図２のステップ５
のサブルーチンで、これも一定時間毎に実行する。

【００４９】ステップ１１では実過給圧推定値を演算す
る。この演算については図８により説明する。図８のフ
ローチャートは図７のステップ１１のサブルーチンで、
一定時間毎に実行する。

【００５０】ステップ２１では、エンジン負荷としての
基準目標吸入空気量とエンジン回転数から、予め設定し
てある燃焼状態毎のマップを検索して基準過給圧を求め
る。

【００５１】ここで、基準過給圧とは標準エンジンを標
準大気圧（７６０ｍｍＨｇ）のもとで使用した場合に得
られる平衡状態での過給圧のことである。また、燃焼状
態には、成層燃焼、均質リーン燃焼、均質ストイキ燃焼
の３つがあり、図９に示したように、運転条件に応じて
どの燃焼状態とするかは予め決められている。燃焼状態
が違えば実過給圧が異なるので、各燃焼状態に対応して
基準過給圧のマップを持たせており、したがって、各燃
焼状態に対応する基準過給圧を求めるのである。なお、
全ての燃焼状態に共通する基準過給圧の概略の特性は、
図１０に示したようになる（基準目標吸入空気量が大き
くなるほど、またエンジン回転数が高くなるほど大きな
値となる）。

【００５２】さて、実過給圧の加速時の変化を図１２上
段にモデル的に示すと、基準過給圧Ｐｃｈがステップ変
化するのに対して、実過給圧はターボラグにより無駄時
間の後に一次遅れで増加する。しかも、加速時には無駄
時間のあいだで実過給圧がステップ変化する前よりも低
下する。そこで、こうした実過給圧の加速時の変化を近
似するため、無駄時間のあいだはアクセル操作量ＡＰＳ
の所定時間当たりの変化量に応じた減量補正を行うとと
もに、無駄時間後は基準過給圧の加重平均値を求める。

【００５３】具体的には、図８のステップ２２で現在の
燃焼状態が図９に示すいずれの燃焼状態であるかをみ
て、現在の燃焼状態が成層燃焼であるときは、ステップ
２３、２４に進み、成層燃焼に対する基準過給圧Ｐｃｈ
１をＰｃｈに、成層燃焼に対する加重平均係数Ｋｒ１を
Ｋｒに入れる。同様にして、現在の燃焼状態が均質リー
ン燃焼であるときは、ステップ２５、２６に進み、均質
リーン燃焼に対する基準過給圧Ｐｃｈ２をＰｃｈに、均
質リーン燃焼に対する加重平均係数Ｋｒ２をＫｒに、ま
た現在の燃焼状態が均質ストイキ燃焼であるときは、ス
テップ２７、２８に進み、均質ストイキ燃焼に対する基
準過給圧Ｐｃｈ３をＰｃｈに、均質ストイキ燃焼に対す
る加重平均係数Ｋｒ３をＫｒにそれぞれ入れる。

【００５４】上記の加重平均係数Ｋｒ１、Ｋｒ２、Ｋｒ
３は、図１２上段において、無駄時間後の実過給圧の立
ち上がりの程度を定めるもので、全ての燃焼状態に共通
する加重平均係数の概略の特性は、図１１に示したもの
となる。

【００５５】図８のステップ２９では、このようにして
得た基準過給圧Ｐｃｈと加重平均係数Ｋｒを用いて、

【００５６】

【数２】Ｐｃｒ０＝Ｋｒ×Ｐｃｈ＋（１−Ｋｒ）×Ｐｃｒ０_-1 ただし、Ｐｃｒ０_-1：Ｐｃｒ０の前回値の式により基準
過給圧の加重平均値Ｐｃｒ０を求めるとともに、ステッ
プ４０で無駄時間補償を行う。加速時の無駄時間補償
は、たとえば、

【００５７】

【数３】Ｐｃｒ＝Ｐｃｒ０−ΔＡＰＳ×Ｋただし、Ｋ：正の定数の式で無駄時間補償を行い、その
無駄時間補償後の値を実過給圧推定値Ｐｃｒとする（図
１２上段の破線参照）。

【００５８】ここで、数３式右辺第２項のΔＡＰＳはア
クセル操作量ＡＰＳの所定時間当たりの変化量で、加速
時にはΔＡＰＳが正となるため、加速直後に数３式の右
辺第２項の分だけ実過給圧が加速直前の値より小さくな
る。加速直後の圧力低下分（数３式の右辺第２項）をΔ
ＡＰＳに依存させるようにしたのは、ΔＡＰＳ（つまり
スロットル開度の変化速度）が大きくなるほど、無駄時
間内における圧力低下分も大きくなるからである。な
お、数３式の第２項目による減量補正は、予め定めた無
駄時間内だけで行うようにすることはいうまでもない。

【００５９】これに対して減速時は、図１２下段のよう
に通常の無駄時間補償を行う（図１２下段の破線参
照）。

【００６０】なお、数３式第２項の定数Ｋは簡単には一
定値でもよいが、図１３のようにエンジンの負荷と回転
数に応じた可変値で設定してもかまわない。図１３によ
ればΔＡＰＳが同じでも、低負荷低回転域のほうが高負
荷高回転域よりも圧力低下が大きくなる。

【００６１】これで、実過給圧推定値Ｐｃｒが求まった
ので、図７に戻り、ステップ１２に進む。ステップ１２
では

【００６２】

【数４】ηｐ＝Ｐｃｒ／標準大気圧の式により過給圧補正値ηｐを算出し、ステップ１３に
おいてこの補正値ηｐを目標吸入空気量ｔＴＰに乗算し
た値を第２目標吸入空気量ｔＴＰ´（＝ηｐ×ｔＴＰ）
として求める。実過給圧推定値Ｐｃｒは基準過給圧Ｐｃ
ｈに基づいて作られるため、高地では必ず標準大気圧以
上の値となり、均質リーン燃焼域における加速時に数４
式より過給圧補正値ηｐが１．０以上の値となる。した
がって補正値ηｐにより目標吸入空気量ｔＴＰが増量補
正された値が第２目標吸入空気量ｔＴＰ´となる（図１
４参照）。

【００６３】このようにして第２目標吸入空気量ｔＴＰ
´が求まったら図２に戻り、ステップ６に進む。ステッ
プ６では、第２目標吸入空気量ｔＴＰ´に基づいてスロ
ットル弁の目標開口面積を演算し、この目標開口面積に
応じてスロットル弁の目標開度ｔＴＰＳをステップ７に
おいて演算する。具体的には、第２目標吸入空気量ｔＴ
Ｐ´とエンジン回転数から図５を内容とするマップを検
索してスロットル弁の目標開口面積を求め、この目標開
口面積から図６を内容とするテーブルを検索してスロッ
トル弁の目標開度ｔＴＰＳを求める。

【００６４】この目標開度ｔＴＰＳの信号は前述のスロ
ットル弁制御装置８に入力され、これによってスロット
ル弁制御装置８は、スロットル弁７の実開度ＴＰＳが目
標開度ｔＴＰＳと一致するようにスロットル弁７を駆動
する。

【００６５】次に、図１５は目標当量比ｔＤＭＬを演算
するためのもので、上記の図２とは独立に一定時間毎に
実行する。

【００６６】ステップ４１では、エンジン負荷としての
基準目標吸入空気量とエンジン回転数に基づいて、さら
に冷却水温をも考慮して基準目標当量比ｔＤＭＬ０を演
算する。具体的には、基準目標吸入空気量とエンジン回
転数から図１６を内容とするマップを検索して求めれば
よい。なお、図１６は、図９に示した３つの燃焼状態の
各領域毎に異なる数値を入れたものである。たとえば、
均質ストイキ燃焼域には１．０の値が、均質リーン燃焼
域には０．７〜０．８程度の値が、成層燃焼域にはこれ
以下の小さな正の値が入っている。

【００６７】ステップ４２では、当量比の位相が実際に
吸入される空気の位相に合うように補正する。この位相
補正を１次遅れとして扱うのであれば、

【００６８】

【数５】ｔＤＭＬ＝Ｋｔ×ｔＤＭＬ０＋（１−Ｋｔ）×
ｔＤＭＬ_-1 ただし、Ｋｔ：加重平均係数ｔＤＭＬ_-1：ｔＤＭＬの前回値の式により目標当量比ｔＤＭＬを演算すればよい。

【００６９】数５式の加重平均係数Ｋｔはたとえば基準
目標吸入空気量とエンジン回転数から図１７を内容とす
るマップを検索して求める。

【００７０】このようにして得られた目標当量比ｔＤＭ
Ｌを用いて、図示しないフローチャートにおいては、

【００７１】

【数６】ＴＩ＝ＴＰ×ｔＤＭＬ×２＋ＴＳただし、ＴＰ：基本噴射パルス幅、ＴＳ：無効噴射パルス幅の式により、従来と同様にシーケンシャル噴射時の燃料
噴射パルス幅ＴＩが演算される。

【００７２】数６式のＴＰはエアフローメータ２４によ
り検出される吸入空気流量Ｑａをエンジン回転数Ｎｅで
除算した結果に定数を掛けた値で、このＴＰによりほぼ
理論空燃比の混合気が得られる。ＴＳはバッテリ電圧の
低下により燃料噴射パルス幅が小さくなっていくことを
補償するための値である。

【００７３】このＴＩを持つ噴射信号が燃料噴射弁４に
出力されると、噴射弁４からはエンジン２回転に１回、
点火順序に合わせて燃料が噴射される。

【００７４】このように、本実施形態では、均質リーン
燃焼域での加速時に、過給圧補正値ηｐが１．０以上の
値となり、第２目標吸入空気量ｔＴＰ´が目標吸入空気
量ｔＴＰよりも大きくなる結果（図１４参照）、第２目
標吸入空気量ｔＴＰ´に基づいて演算されるスロットル
弁の目標開度ｔＴＰＳが、目標吸入空気量ｔＴＰに基づ
いて演算されるスロットル弁開度ｔＴＰＳよりも大きく
なり、これによって過給圧が発達していない場合でも目
標とする吸入空気量である第２目標吸入空気量ｔＴＰ´
を導入できることになり、過給圧の応答遅れに伴う空気
量不足によるトルク落ちを避けることができる。

【００７５】この場合に、実過給圧をセンサにより検出
し、目標過給圧からの実過給圧検出値のずれ分に応じて
過給圧補正値を演算するのでは、標準エンジンでも高地
の場合に過給圧補正値ηｐが低地の場合より大きくな
り、あるいは低地でも劣化エンジンの場合に過給圧補正
値ηｐが標準エンジンの場合より大きくなり、これによ
ってスロットル弁開度が大きくなる側に補正される（つ
まりスロットル開度が大気圧やエンジン個体差に依存す
る）ところ、空気量を増量補正するといっても、スロッ
トル弁の全開位置以上に空気量を増やすことができない
ため、リーン空燃比の運転域かつ高地における高負荷領
域での加速時やリーン空燃比の運転域かつ劣化エンジン
での加速時にはアクセルペダルを踏み増ししてもトルク
を増加させることができず、運転性に違和感を与えてし
まうことがある。

【００７６】これに対して本実施形態では、実過給圧推
定値Ｐｃｒが、高度変化による大気圧変化やエンジン個
体差に依存しない演算値であるため、高地になっても低
地と同じ値の過給圧補正値が演算され、あるいは劣化エ
ンジンになっても標準エンジンと同じ値の過給圧補正値
が演算されるため、運転性に違和感を与えることがな
い。本実施形態によれば、リーン空燃比の運転域かつ高
地における高負荷領域での加速時やリーン空燃比の運転
域かつ劣化エンジンでの加速時にアクセルペダルを踏み
増しすれば、その踏み増し分に応じてトルクを増加させ
ることができるのである。

【００７７】図１８の波形図は第２実施形態で、第１実
施形態の図１２に対応する。第１実施形態では、実過給
圧の加速時の変化を無駄時間と一次遅れで近似したが、
第２実施形態は、実過給圧の加速時の変化を無駄時間と
ランプ応答で近似するようにしたものである。

【００７８】第２実施形態によれば、実過給圧推定値の
加速時の演算精度において第１実施形態よりも少々落ち
るものの、第１実施形態より演算負荷、ＲＯＭ容量を小
さくすることができる。

【００７９】なお、ランプ応答における所定時間当たり
の変化量（加速時は増量分、減速時は減量分）は一定値
でもよいが、図１９のようにエンジンの負荷と回転数に
応じた可変値で設定してもかまわない。図１９によれ
ば、高負荷高回転域のほうが低負荷低回転域よりも所定
時間当たり変化量が大きくなる。

【００８０】図２０、図２１のフローチャートは第３実
施形態で、第１実施形態の図７、図８に置き換わるもの
である。なお、図２０において図７と同一部分には同一
のステップ番号を付している。

【００８１】第３実施形態は、実過給圧をセンサにより
検出する場合に、エアフローメータ上流圧（大気圧）を
検出するセンサを追加し、標準大気圧からの大気圧検出
値のずれ分に応じて目標過給圧を減量補正し、この減量
補正された目標過給圧からの実過給圧検出値のずれ分に
応じて過給圧補正値を演算することにより、実過給圧を
センサにより検出する場合においても、リーン空燃比の
運転域かつ高地における高負荷領域での加速時やリーン
空燃比の運転域かつ劣化エンジンでの加速時にアクセル
ペダルを踏み増しすれば、その踏み増し分に応じてトル
クを増加させることができるようにしたものである。

【００８２】具体的に述べると、図２０のステップ５１
では、アクセル操作量ＡＰＳとエンジン回転数Ｎｅに基
づいて目標過給圧Ｐｃｍを燃焼状態毎に演算する。

【００８３】この目標過給圧Ｐｃｍの演算については図
２１により説明する。図２１は図２０のステップ５１の
サブルーチンで、一定時間毎に実行する。

【００８４】図２１において、ステップ６１では、図８
のステップ３１と同じに、エンジン負荷としての基準目
標吸入空気量とエンジン回転数から、予め設定してある
燃焼状態毎のマップを検索して基準過給圧を求める。

【００８５】ステップ６２、６３、６４では各基準過給
圧の加重平均値を求めることにより位相補正を行う。具
体的には、成層燃焼、均質リーン燃焼、均質ストイキ燃
焼に対する各基準過給圧をＰｃｈ１、Ｐｃｈ２、Ｐｃｈ
３とすると、

【００８６】

【数７】Ｐｃｍ１＝Ｋｐ１×Ｐｃｈ１＋（１−Ｋｐ１）
×Ｐｃｍ１_-1 Ｐｃｍ２＝Ｋｐ２×Ｐｃｈ２＋（１−Ｋｐ２）×Ｐｃｍ
２_-1 Ｐｃｍ３＝Ｋｐ３×Ｐｃｈ３＋（１−Ｋｐ３）×Ｐｃｍ
３_-1 ただし、Ｋｐ１：成層燃焼での加重平均係数Ｋｐ２：均質リーン燃焼での加重平均係数Ｋｐ３：均質ストイキ燃焼での加重平均係数Ｐｃｍ１_-1：Ｐｃｍ１の前回値Ｐｃｍ２_-1：Ｐｃｍ２の前回値Ｐｃｍ３_-1：Ｐｃｍ３の前回値の式により３つの基準過給圧の加重平均値Ｐｃｍ１、Ｐ
ｃｍ２、Ｐｃｍ３を求めることができる。

【００８７】数７式の加重平均係数Ｋｐ１、Ｋｐ２、Ｋ
ｐ３は、図２２第２段目において、目標過給圧の立ち上
がりの程度を定めるもので、全ての燃焼状態に共通する
加重平均係数の概略の特性は、図１１に示したものと同
様となる。

【００８８】ステップ６５では基準目標吸入空気量とエ
ンジン回転数から定まる運転点が、図９に示したいずれ
の燃焼域にあるかを判定し、現在の運転点が成層燃焼域
にあれば、ステップ６６に進み、Ｐｃｍ１を目標過給圧
Ｐｃｍ０に入れる。同様にして、現在の運転点が均質リ
ーン燃焼域にあるときはステップ６７に進んでＰｃｍ２
を目標過給圧Ｐｃｍ０に入れ、また現在の運転点が均質
ストイキ燃焼域にあるときはステップ６８に進んでＰｃ
ｍ３を目標過給圧Ｐｃｍ０に入れる。

【００８９】ステップ６９では、センサにより検出され
る大気圧（絶対圧）から

【００９０】

【数８】大気圧補正値＝大気圧センサ値／標準大気圧の式により大気圧補正値を演算し、この補正値をステッ
プ７０において上記の目標過給圧Ｐｃｍ０に乗算した値
を目標過給圧Ｐｃｍとして計算する。

【００９１】ここで、高地であれば、大気圧センサ値は
標準大気圧以下となるので、大気圧補正値は高地で必ず
１以下の正の値となる。

【００９２】このようにして目標過給圧Ｐｃｍを演算し
たら図２０に戻り、ステップ５２でセンサにより検出さ
れる実過給圧検出値ＰＣＲを読み込み、ステップ５３で

【００９３】

【数９】ηｐ＝Ｐｃｍ／ＰＣＲの式により過給圧補正値ηｐを算出する。

【００９４】前述のように実過給圧をセンサにより検出
し、目標過給圧からの実過給圧検出値のずれ分に応じて
過給圧補正値を演算するのでは、スロットル弁開度が大
気圧変化やエンジン個体差に依存し、これによって、リ
ーン空燃比の運転での加速時にスロットル弁開度が、大
きくなる側に補正されるところ、第３実施形態では、実
過給圧検出値が大気圧変化やエンジン個体差により低下
したとき、この低下分に対応する大気圧補正値により目
標過給圧が減量補正され、これによって、大気圧変化や
エンジン個体差による実過給圧検出値の違いがあっても
過給圧補正値が同じになるので、リーン空燃比の運転域
かつ高地における高負荷領域での加速時やリーン空燃比
の運転域かつ劣化エンジンでの加速時にアクセルペダル
を踏み増しすれば、その踏み増し分に応じてトルクを増
加させることができるのである。

【００９５】実施形態では、均質リーン燃焼域の一部に
過給領域がある場合の均質リーン燃焼域における加速に
ついて説明したが、均質リーン燃焼域の全部に過給領域
がある場合の均質リーン燃焼域における加速のほか、成
層燃焼域の一部や全部に過給領域がある場合の成層燃焼
域における加速についても、本発明を適用することがで
きる。

【００９６】実施形態では、基準大気圧として標準大気
圧の場合で説明したが、これに限られるものでない。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施形態の制御システム図。

【図２】スロットル弁目標開度の演算を説明するための
フローチャート。

【図３】ドライバ要求吸入空気量の特性図。

【図４】燃費率補正係数の特性図。

【図５】スロットル弁目標開口面積の特性図。

【図６】スロットル弁目標開度の特性図。

【図７】第２目標吸入空気量の演算を説明するためのフ
ローチャート。

【図８】実過給圧の演算を説明するためのフローチャー
ト。

【図９】燃焼状態の領域図。

【図１０】基準過給圧の特性図。

【図１１】加重平均係数の特性図。

【図１２】実過給圧の過渡時の変化を示す波形図。

【図１３】定数Ｋの特性図。

【図１４】第１実施形態の作用を説明するための波形
図。

【図１５】目標当量比の演算を説明するためのフローチ
ャート。

【図１６】基準目標当量比の特性図。

【図１７】加重平均係数の特性図。

【図１８】第２実施形態の実過給圧の過渡時の変化を示
す波形図。

【図１９】ランプ応答の所定時間当たり変化量の特性
図。

【図２０】第３実施形態の第２目標吸入空気量の演算を
説明するためのフローチャート。

【図２１】目標過給圧の演算を説明するためのフローチ
ャート。

【図２２】第３実施形態の作用を説明するための波形
図。

【図２３】第１の発明のクレーム対応図。

【図２４】第８の発明のクレーム対応図。

【符号の説明】

４燃料噴射弁７スロットル弁８スロットル弁制御装置１１ターボチャージャ（過給機）２１コントロールユニット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者風間勇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） 3G084 AA04 BA05 BA09 BA13 CA04 DA04 DA05 EA08 EA11 EB02 EC03 FA01 FA10 FA12 FA18 FA26 FA33 3G092 AA01 AA06 AA09 AA18 BA01 BA05 BA06 BB03 DC03 DE03S DF01 DG07 EA02 EA05 EA06 EA07 EA08 EA16 EA17 EB06 EC07 FA03 FA08 GA12 GB06 HA01Z HA07Z HA11Z HA16Z HE01Z HG08Z 3G301 HA01 HA04 HA11 HA16 JA03 JA12 JA13 KA07 KA12 KB05 LA03 LB04 MA01 MA11 NA00 NA01 NA06 NA09 NB02 NB05 NB06 ND42 NE06 NE13 NE14 NE15 NE21 NE23 PA01Z PA07Z PA09Z PA17Z PE01Z PE03Z PE04Z PE08Z PF03Z PF04Z

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アクセルペダルと関係なくスロットル弁の
開度を制御可能な装置と、所定の運転域でリーン空燃比となる目標当量比を演算す
る手段と、理論空燃比の得られる燃料量をこの目標当量比で補正し
て目標燃料量を演算する手段と、この目標燃料量をエンジンに供給する手段と、理論空燃比での目標吸入空気量を基準目標吸入空気量と
して演算する手段と、この基準目標吸入空気量を前記目標当量比で除算した値
を目標吸入空気量として演算する手段と、前記リーン空燃比の運転域で目標過給圧が得られるよう
に作動する過給機と、標準エンジンを基準大気圧のもとで使用する場合の実過
給圧推定値を演算する手段と、前記リーン空燃比の運転域での加速時に、基準大気圧と
この実過給圧推定値のずれ分に応じた過給圧補正値を演
算する手段と、この過給圧補正値で前記目標吸入空気量を増量補正した
値を第２目標吸入空気量として演算する手段と、この第２目標吸入空気量がエンジンに導入されるように
前記スロットル弁制御装置を駆動する手段とを設けたこ
とを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項２】前記実過給圧推定値の前記加速時の変化を
無駄時間と一次遅れで近似することを特徴とする請求項
１に記載のエンジンの制御装置。
【請求項３】前記実過給圧推定値の前記加速時の変化を
無駄時間と一次遅れで近似するとともに、無駄時間のあ
いだ減量補正することを特徴とする請求項１に記載のエ
ンジンの制御装置。
【請求項４】前記減量補正量は、前記加速時のアクセル
操作量の所定時間当たりの変化量に応じた値であること
を特徴とする請求項３に記載のエンジンの制御装置。
【請求項５】前記減量補正量は、エンジンの負荷と回転
数に応じた値であることを特徴とする請求項３に記載の
エンジンの制御装置。
【請求項６】前記実過給圧推定値の前記加速時の変化を
無駄時間とランプ応答で近似することを特徴とする請求
項１に記載のエンジンの制御装置。
【請求項７】前記ランプ応答の所定時間当たり変化量を
エンジンの負荷と回転数に応じて設定することを特徴と
する請求項６に記載のエンジンの制御装置。
【請求項８】アクセルペダルと関係なくスロットル弁の
開度を制御可能な装置と、所定の運転域でリーン空燃比となる目標当量比を演算す
る手段と、理論空燃比の得られる燃料量をこの目標当量比で補正し
て目標燃料量を演算する手段と、この目標燃料量をエンジンに供給する手段と、理論空燃比での目標吸入空気量を基準目標吸入空気量と
して演算する手段と、この基準目標吸入空気量を前記目標当量比で除算した値
を目標吸入空気量として演算する手段と、前記リーン空燃比の運転域で目標過給圧が得られるよう
に作動する過給機と、標準エンジンを基準大気圧のもとで使用する場合の目標
過給圧を演算する手段と、大気圧を検出する手段と、基準大気圧とこの大気圧検出値のずれ分に応じて前記目
標過給圧を減量補正する手段と、実過給圧を検出する手段と、前記リーン空燃比の運転域での加速時に、前記減量補正
した目標過給圧とこの実過給圧検出値のずれ分に応じた
過給圧補正値を演算する手段と、この過給圧補正値で前記目標吸入空気量を増量補正した
値を第２目標吸入空気量として演算する手段と、この第２目標吸入空気量がエンジンに導入されるように
前記スロットル弁制御装置を駆動する手段とを設けたこ
とを特徴とするエンジンの制御装置。