JP2003239787A

JP2003239787A - 内燃機関の制御装置

Info

Publication number: JP2003239787A
Application number: JP2002037613A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Kawaguchi; 仁川口
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2002-02-15
Filing date: 2002-02-15
Publication date: 2003-08-27

Abstract

(57)【要約】【課題】燃料供給量、排気還流弁開度、及び／または
パージ制御弁開度といった、空燃比に影響を与える複数
の制御パラメータを、機関の過渡運転状態において精度
よく制御し、良好な排気特性を維持することができる内
燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】スロットル弁開度ＴＨＡ及びエンジン回
転数ＮＥに応じて算出される吸気管内圧力の予測値ＨＰ
ＢＳを、吸気管内圧力センサの検出値とその予測値ＨＨ
ＰＢとの偏差ＤＨＰＢに応じて修正することにより、燃
料量制御用予測値ＨＰＢ、ＥＧＲ制御用予測値ＨＰＢ
Ｅ、及びパージ制御用予測値ＨＰＢＰが算出される。予
測値ＨＰＢ，ＨＰＢＥ，及びＨＰＢＰは、それぞれ対応
する燃料供給量制御、排気還流量制御、及びパージ制御
に使用される。

Description

【発明の詳細な説明】

【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、特に吸気管内圧力の予測値を算出し、その予
測値を用いて前記機関を制御するものに関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関が定常的な運転状態にある場合
には、吸気管内の圧力は、吸気管内圧力センサにより精
度よく検出することができる。しかし、機関の加速時や
減速時のような過渡状態においては、吸気管内圧力セン
サによる検出は、実際の圧力変化より遅れるため、吸気
管内圧力センサの検出値をそのまま用いると、空燃比制
御を精度よく行うことができない。そこで、特に機関の
過渡運転状態において、吸気管内圧力の予測値を算出す
る装置が従来より知られている（特許第２８８６７７１
号公報）。

【０００３】この公報に示された吸気管内圧力予測装置
では、検出した機関回転速度及びスロットル弁開度に基
づいて、機関回転速度及びスロットル弁開度の検出時点
における吸気管内圧力の予測値（第１の予測値）が算出
され、この第１の予測値に基づいて吸気管内圧力センサ
の検出値の予測値（第２の予測値）が算出される。そし
て、第１及び第２の予測値の偏差と、検出される機関回
転速度及び／または吸気管内圧力とに応じて、前記第１
の予測値の修正が行われる。

【０００４】この予測装置によって得られる吸気管内圧
力の修正予測値を用いることにより、過渡状態における
燃料供給量を適切に制御し、空燃比を所望値に制御する
ことが可能となる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】機関の排気を吸気系に
環流する排気還流通路と、該排気通路に設けられた排気
環流制御弁とからなる排気還流機構が設けられている場
合には、排気還流量を適切に制御するために、機関回転
速度及び吸気管内圧力に応じて排気環流制御弁の弁開度
が制御される。この排気還流制御に上記修正予測値（燃
料供給量制御に適した予測値）を用いると、以下のよう
な問題が発生する。

【０００６】機関に燃料を供給する燃料噴射弁は、機関
の燃焼室近傍に配置されるため、上記修正予測値は、ス
ロットル弁開度の変化の影響が、実際に燃焼室に吸入さ
れる空気量に表れるまでの遅れ時間ＴＴＨに対応したも
のとなっている。ところが、排気環流制御弁は燃料噴射
弁より上流側に配置されるため、同じ修正予測値を排気
環流制御弁開度の制御に用いると、排気還流量の変化が
遅れて吸入空気量に対する排気還流成分の比率が所望値
からずれ、空燃比が所望値からずれてしまう。その結
果、排気特性が悪化する場合があった。

【０００７】また、燃料タンクで発生する蒸発燃料を貯
蔵するキャニスタと、キャニスタに貯蔵された蒸発燃料
を内燃機関の吸気管に供給するパージ通路と、パージ通
路に設けられたパージ制御弁とを備える蒸発燃料処理装
置は、広く知られている。パージ制御弁の開度を制御す
ることにより、吸気管に供給される蒸発燃料量が制御さ
れる。このパージ制御弁も燃料噴射弁より上流側に配置
されるため、パージ制御弁開度の制御に上記修正予測値
を用いると、吸入空気量に対する蒸発燃料量の比率が所
望値からずれ、空燃比のずれ、ひいては排気特性の悪化
を招く。

【０００８】本発明は上述した点を考慮してなされたも
のであり、燃料供給量、排気環流制御弁開度、及び／ま
たはパージ制御弁開度といった、空燃比に影響を与える
複数の制御パラメータを、機関の過渡運転状態において
精度よく制御し、良好な排気特性を維持することができ
る内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
請求項１に記載の発明は、内燃機関のスロットル弁の開
度を検出する弁開度検出手段と、前記機関の回転速度を
検出する回転速度検出手段と、前記機関の吸気管内の圧
力を検出する吸気管内圧力検出手段とを含む機関運転状
態検出手段と、該機関運転状態検出手段により検出され
る機関運転状態に応じて、前記機関に供給する混合気の
空燃比に影響を与える複数の制御パラメータ（ＴＯＵ
Ｔ，ＬＣＭＤ，ＤＯＵＴ）を算出する制御手段とを備え
る内燃機関の制御装置において、前記弁開度検出手段及
び回転速度検出手段の検出値に基づいて前記回転速度
（ＮＥ）及びスロットル弁開度（ＴＨＡ）の検出時点に
おける吸気管内圧力の予測値（ＨＰＢＳ）を算出する第
１の予測手段と、該第１の予測手段により算出される予
測値（ＨＰＢＳ）に基づいて前記吸気管内圧力検出手段
の検出値（ＰＢＡ）の予測値（ＨＨＰＢ）を算出する第
２の予測手段と、該第２の予測手段により算出される予
測値（ＨＨＰＢ）と前記吸気管内圧力検出手段の検出値
（ＰＢＡ）との偏差（ＤＨＰＢ）を算出する偏差算出手
段と、前記偏差（ＤＨＰＢ）に基づいて、前記複数の制
御パラメータ（ＴＯＵＴ，ＬＣＭＤ，ＤＯＵＴ）のそれ
ぞれに対応して、前記第１の予測手段の予測値（ＨＰＢ
Ｓ）を修正し、修正予測値（ＨＰＢ，ＨＰＢＥ，ＨＰＢ
Ｐ）を算出する修正手段とを備え、前記制御手段は、前
記修正予測値を用いて前記制御パラメータの算出を行う
ことを特徴とする。

【００１０】この構成によれば、弁開度検出手段及び回
転速度検出手段の検出値に基づいて回転速度及びスロッ
トル弁開度の検出時点における吸気管内圧力の予測値
（第１の予測値）が算出され、第１の予測値に基づいて
吸気管内圧力検出手段の検出値の予測値（第２の予測
値）が算出される。さらに第２の予測値と吸気管内圧力
検出手段の検出値との偏差に基づいて、機関に供給する
混合気の空燃比に影響を与える複数の制御パラメータの
それぞれに対応して、第１の予測値を修正することによ
り修正予測値が算出され、その修正予測値を用いて前記
制御パラメータの算出が行われる。したがって、各制御
パラメータに適した修正予測値が得られ、これを用いて
各制御パラメータを算出することにより、機関の過渡運
転状態における各制御パラメータによる制御精度が向上
し、良好な排気特性を維持することができる。

【００１１】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の内燃機関の制御装置が、前記機関の排気を吸気系に環
流する排気還流通路（１２）と、該排気還流通路に設け
られ、排気還流量を制御する排気還流制御弁（１３）と
からなる排気還流機構、及び燃料タンクで発生する蒸発
燃料を前記機関の吸気系に供給するパージ通路（１４）
と、該パージ通路に設けられ、蒸発燃料供給量を制御す
るパージ制御弁（１６）とを有する蒸発燃料処理装置の
少なくとも一方を備え、前記制御手段は、前記機関に供
給する燃料量の制御パラメータ（ＴＯＵＴ）、並びに前
記排気還流制御弁の弁開度制御パラメータ（ＬＣＭＤ）
及び前記パージ制御弁の弁開度制御パラメータ（ＤＯＵ
Ｔ）の少なくとも一方を算出することを特徴とする。

【００１２】この構成によれば、制御手段は、燃料供給
量の制御パラメータ、並びに排気還流制御弁の弁開度制
御パラメータ及び／またはパージ制御弁の弁開度制御パ
ラメータの算出を行い、これらの制御パラメータのそれ
ぞれに対応して、修正予測値が算出される。そして、そ
の修正予測値を用いて前記各制御パラメータの算出が行
われる。したがって、燃料供給量、並びに排気還流量及
び／または蒸発燃料供給量を機関の過渡運転状態におい
て正確に制御することにより、空燃比の制御精度を向上
させ、良好な排気特性を維持することができる。

【００１３】請求項３に記載の発明は、請求項２に記載
の内燃機関の制御装置において、前記修正手段は、前記
スロットル弁から前記機関の燃焼室までの経路長（ＬＬ
１）と、前記排気環流制御弁及び／または前記パージ制
御弁から前記機関の燃焼室までの経路長（ＬＬ２，ＬＬ
３）とに基づいて前記修正予測値（ＨＰＢ，ＨＰＢＥ，
ＨＰＢＰ）を算出することを特徴とする。

【００１４】この構成によれば、スロットル弁から前記
機関の燃焼室までの経路長と、排気環流制御弁及び／ま
たはパージ制御弁から前記機関の燃焼室までの経路長と
に基づいて前記修正予測値が算出されるので、各弁の弁
開度の変更の影響が機関の燃焼室に吸入される混合気の
空燃比に表れるタイミングを一致させることが可能とな
る。その結果、過渡状態における空燃比制御精度を向上
させることができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面を
参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態にかか
る内燃機関（以下「エンジン」という）及びその制御装
置の全体構成図であり、例えば４気筒のエンジン１の吸
気管２の途中にはスロットル弁３が配されている。スロ
ットル弁３にはスロットル弁開度（ＴＨＡ）センサ４が
連結されており、当該スロットル弁３の開度ＴＨＡに応
じた電気信号を出力してエンジン制御用電子コントロー
ルユニット（以下「ＥＣＵ」という）５に供給する。

【００１６】吸気管２にはエアクリーナ９が取り付けら
れており、エアクリーナ９を介して吸気管２に空気が導
入される。燃料噴射弁６はエンジン１とスロットル弁３
との間かつ吸気管２の吸気弁の少し上流側に各気筒１０
毎に設けられており、各噴射弁６は図示しない燃料ポン
プに接続されていると共にＥＣＵ５に電気的に接続され
て当該ＥＣＵ５からの信号により燃料噴射弁６の開弁時
間が制御される。

【００１７】一方、スロットル弁３の直ぐ下流には吸気
管内絶対圧（ＰＢＡ）センサ７が設けられており、この
吸気管内絶対圧センサ７により電気信号に変換された検
出信号は前記ＥＣＵ５に供給される。

【００１８】ＥＣＵ５には、エンジン１のクランク軸の
回転角度を検出するクランク角度位置センサ８が接続さ
れており、クランク軸の回転角度に応じた信号がＥＣＵ
５に供給される。クランク角度位置センサ８は、エンジ
ン１の特定の気筒の所定クランク角度位置でパルス（以
下「ＣＹＬパルス」という）を出力する気筒判別セン
サ、各気筒の吸入行程開始時の上死点（ＴＤＣ）より所
定クランク角度前のクランク角度位置で（４気筒エンジ
ンではクランク角１８０度毎に）ＴＤＣパルスを出力す
るＴＤＣセンサ及びＴＤＣパルスより短い一定クランク
角周期（例えば３０度周期）で１パルス（以下「ＣＲＫ
パルス」という）を発生するＣＲＫセンサから成り、Ｃ
ＹＬパルス、ＴＤＣパルス及びＣＲＫパルスがＥＣＵ５
に供給される。これらのパルスは、燃料噴射時期、点火
時期等の各種タイミング制御及びエンジン回転数（エン
ジン回転速度）ＮＥの検出に使用される。

【００１９】吸気管２のスロットル弁３の下流側と、排
気管１１との間には、排気還流通路１２が設けられてお
り、排気還流通路１２の途中には排気還流量を制御する
排気還流制御弁（以下「ＥＧＲ弁」という）１３が設け
られている。ＥＧＲ弁１３は、ソレノイドを有する電磁
弁であり、その開弁量はＥＣＵ５により制御される。Ｅ
ＧＲ弁１３には、その弁体のリフト量（開弁量）ＬＡＣ
Ｔを検出するリフトセンサ（図示せず）が設けられてお
り、その検出信号はＥＣＵ５に供給される。排気還流通
路１２及びＥＧＲ弁１３より、排気還流機構が構成され
る。

【００２０】吸気管２は、パージ通路１４を介してキャ
ニスタ１５に接続されている。キャニスタ１５は、吸着
剤として活性炭を内蔵し、燃料タンク（図示せず）で発
生する蒸発燃料を一時的に貯蔵する。パージ通路１４に
は、キャニスタ１５から吸気管２に供給する蒸発燃料の
量を制御するパージ制御弁１６が設けられている。パー
ジ制御弁１６は、その制御信号のオン−オフデューティ
比を変更することにより流量を連続的に制御することが
できるように構成された電磁弁であり、パージ制御弁１
６の作動はＥＣＵ５により制御される。なお、パージ制
御弁１６はその弁開度を連続的に変更可能な電磁弁を使
用してもよく、上記オン−オフデューティ比は、このよ
うな弁開度連続可変型の電磁弁における弁開度に相当す
る。パージ通路１４、キャニスタ１５及びパージ制御弁
１６により、蒸発燃料処理装置が構成される。

【００２１】ＥＣＵ５には、大気圧ＰＡを検出する大気
圧センサ２１が接続されており、その検出信号はＥＣＵ
５に供給される。さらにエンジン１には、吸気温ＴＡを
検出する吸気温センサ、エンジン冷却水温ＴＷを検出す
るエンジン水温センサ、排気中の酸素濃度を検出する酸
素濃度センサなど（図示せず）が設けられてられてお
り、これらのセンサの検出信号はＥＣＵ５に供給され
る。

【００２２】ＥＣＵ５は、上述したセンサの出力信号に
基づいてエンジン運転状態を判別し、エンジン回転数Ｎ
Ｅ及び吸気管内絶対圧ＰＢＡに応じて設定されるＥＧＲ
弁２２の弁開度指令値ＬＣＭＤと、リフトセンサによっ
て検出される実弁開度ＬＡＣＴとの偏差を零にするよう
にＥＧＲ弁１３のソレノイドに制御信号を供給する。

【００２３】ＥＣＵ５は、各種センサからの入力信号波
形を整形し、電圧レベルを所定レベルに修正し、アナロ
グ信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する
入力回路、中央演算処理ユニット（以下「ＣＰＵ」とい
う）、ＣＰＵで実行される各種演算プログラム及び演算
結果等を記憶する記憶回路、及び燃料噴射弁６、ＥＧＲ
弁１３、パージ制御弁１６に駆動信号を供給する出力回
路を備えている。

【００２４】ＥＣＵ５のＣＰＵは、上述の各種センサの
検出信号に基づいて、種々のエンジン運転状態を判別す
るとともに、該判別されたエンジン運転状態に応じて、
次式（１）に基づき、前記ＴＤＣパルスに同期して開弁
作動する燃料噴射弁６の燃料噴射時間ＴＯＵＴを演算す
る。ＴＯＵＴ＝ＴＩＭ×ＫＣＭＤ×ＫＬＡＦ×ＫＥＧＲ×ＫＰＵＲＧＥ×Ｋ１＋Ｋ２（１）

【００２５】ここに、ＴＩＭは基本燃料量、具体的には
燃料噴射弁６の基本燃料噴射時間であり、エンジン回転
数ＮＥ及び吸気管内絶対圧ＰＢＡに応じて設定されたＴ
Ｉマップを検索して決定される。ＴＩマップは、エンジ
ン回転数ＮＥ及び吸気管内絶対圧ＰＢＡに対応する運転
状態において、エンジンに供給する混合気の空燃比がほ
ぼ理論空燃比になるように設定されている。なお、この
基本燃料量ＴＩＭの算出には、後述する吸気管内圧力の
燃料量制御用予測値ＨＰＢが使用される。

【００２６】ＫＣＭＤは目標空燃比係数であり、エンジ
ン回転数ＮＥ、スロットル弁開度ＴＨＡ、エンジン冷却
水温ＴＷ等のエンジン運転パラメータに応じて設定され
る。目標空燃比係数ＫＣＭＤは、空燃比Ａ／Ｆの逆数、
すなわち燃空比Ｆ／Ａに比例し、理論空燃比のとき値
１．０をとるので、目標当量比ともいう。

【００２７】ＫＬＡＦは、フィードバック制御の実行条
件が成立するときは、酸素濃度センサの検出値から算出
される検出当量比ＫＡＣＴが目標当量比ＫＣＭＤに一致
するようにＰＩＤ制御により算出される空燃比補正係数
である。ＫＥＧＲは、排気還流を実行しないとき（ＥＧ
Ｒ弁１３を閉弁しているとき）は、１．０（無補正値）
に設定され、排気還流を実行するとき（ＥＧＲ弁１３を
開弁するとき）は、吸入空気量の減少に合わせて燃料噴
射量を減少させるべく、１．０より小さい値に設定され
るＥＧＲ補正係数である。このＥＧＲ補正係数ＫＥＧＲ
は、ＥＧＲ弁１３の弁開度指令値ＬＣＭＤと実弁開度Ｌ
ＡＣＴに応じて算出される。

【００２８】ＫＰＵＲＧＥは、パージ制御弁１６を閉弁
しているときは、「１．０」に設定され、パージ制御弁
１６を開弁して蒸発燃料を、吸気管２に供給するとき
は、蒸発燃料供給量の増加に対応して燃料噴射量を減少
させるべく「１．０」より小さい値に設定されるパージ
補正係数である。パージ補正係数ＫＰＵＲＧＥは、パー
ジ制御弁１６の開弁制御デューティＤＯＵＴとパージ濃
度推定値に応じて算出される。

【００２９】Ｋ１及びＫ２は夫々各種エンジンパラメー
タ信号に応じて演算される他の補正係数および補正変数
であり、エンジン運転状態に応じた燃費特性、エンジン
加速特性等の諸特性の最適化が図れるような所定値に決
定される。

【００３０】ＥＣＵ５のＣＰＵはさらに、エンジン回転
数ＮＥ及び吸気管内絶対圧ＰＢＡに応じて、ＥＧＲ弁１
３の弁開度指令値ＬＣＭＤを算出する。弁開度指令値Ｌ
ＣＭＤの算出には、吸気管内絶対圧センサ７の検出値Ｐ
ＢＡに代えて、後述する吸気管内圧力のＥＧＲ制御用予
測値ＨＰＢＥが使用される。

【００３１】ＥＣＵ５のＣＰＵは、さらにエンジン回転
数ＮＥ及び吸気管内絶対圧ＰＢＡに応じて、パージ制御
弁１６の開弁制御デューティＤＯＵＴを算出する。開弁
制御デューティＤＯＵＴの算出には、吸気管内絶対圧セ
ンサ７の検出値ＰＢＡに代えて、後述する吸気管内圧力
のパージ制御用予測値ＨＰＢＰが使用される。

【００３２】ＥＣＵ５は上述のようにして求めた燃料噴
射時間ＴＯＵＴに基づいて燃料噴射弁６を開弁させる駆
動信号、弁開度指令値ＬＣＭＤに基づくＥＧＲ弁２２の
駆動信号、及び開弁制御デューティＤＯＵＴに基づくパ
ージ制御弁１６の駆動信号を出力する。

【００３３】エンジン１が搭載された車両の運転者が車
両を加速するためにスロットル弁３を開弁させると、吸
入新気は、実線Ｌ１で示すように、スロットル弁３の開
弁から燃焼室１０ａまでの経路長ＬＬ１に対応する時間
遅れを伴って、気筒１０の燃焼室１０ａに吸入される。
その点を考慮し、基本燃料量ＴＩＭの算出には、以下の
ようにして算出される、吸気管内圧力の燃料量制御用予
測値ＨＰＢが使用される。

【００３４】先ず下記式（２）により、第１の予測値Ｈ
ＰＢＳを算出する。第１の予測値は、スロットル弁開度
ＴＨＡの変化検出時点における吸気管内圧の予測値であ
る。ＨＰＢＳ(n)＝ＨＰＢ(n-1)＋ＫＴＨＰＨ×ＤＴＨＡＣＣ（２）ここで、(n)及び(n-1)はそれぞれ今回値及び前回値を示
すために付している。今回値を示す(n)は通常は省略さ
れている。ＤＴＨＡＣＣはスロットル弁開度ＴＨＡの変
化量であり、ＫＴＨＰＨはエンジン回転数ＮＥに応じて
設定される予測係数である。

【００３５】次に第１の予測値ＨＰＢＳを下記式（３）
に適用し、第２の予測値ＨＨＰＢを算出する。第２の予
測値ＨＨＰＢは、吸気管内絶対圧センサ７による検出圧
力ＰＢＡの予測値である。ＨＨＰＢ(n)＝ＨＨＰＢ(n-1) ＋（ＨＰＢＳ(n)−ＨＨＰＢ(n-1)）×ＴＤＨＰＢ（３）ここでＴＤＨＰＢは、吸気管内絶対圧センサ７の検出遅
れの時定数の逆数に比例する遅れ補正係数である。遅れ
補正係数ＴＤＨＰＢは、センサ７の特性に基づいて予め
設定されている。後述する図３及び図４の処理は、ＴＤ
Ｃパルスの発生に同期して実行されるため、遅れ補正係
数ＴＤＨＰＢはエンジン回転数ＮＥに応じて設定される
（図４，ステップＳ１８参照）。

【００３６】さらに第１の予測値ＨＰＢＳ及び第２の予
測値ＨＨＰＢを下記式（４）に適用して、燃料量制御用
予測値ＨＰＢを算出する。ＨＰＢ(n)＝ＨＰＢＳ(n)−ＫＨＨＰＢ×（ＨＨＰＢ(n)−ＰＢＡ(n)）（４）ここで、ＫＨＨＰＢは、スロットル弁３から燃焼室１０
ａまでの経路長ＬＬ１に対応する経路長補正係数であ
り、例えば０．３に設定される。経路長補正係数ＫＨＨ
ＰＢは、経路長ＬＬ１が長くなるほどより大きな値に設
定される。より厳密には、経路長補正係数ＫＨＨＰＢ
は、スロットル弁３から燃料噴射弁６までの経路長ＬＬ
１’に対応するものであるが、燃料噴射弁６は燃焼室１
０ａのすぐ近くに配置されるので、経路長ＬＬ１’は経
路長ＬＬ１とほぼ等しい。

【００３７】この燃料量制御用予測値ＨＰＢを用いて基
本燃料量ＴＩＭを算出することにより、燃焼室１０ａに
吸入される空気量の変化に対応した基本燃料量ＴＩＭを
得ることができる。したがって、空燃比を所望値に制御
し、排気特性を良好に維持することができる。

【００３８】図２（ａ）は、スロットル弁３が急激に開
弁された場合のスロットル弁開度ＴＨＡの変化が示され
ており、同図（ｂ）は、そのときの上記予測値の推移を
示すタイムチャートである。ラインＬ１１が、第１の予
測値ＨＰＢＳの推移を示し、ラインＬ１２が吸気管内絶
対圧センサ７による検出値ＰＢＡの推移を示す。また、
ラインＬ１３が燃料量制御用予測値ＨＰＢの推移を示
す。ラインＬ１４及びＬ１５については、後述する。

【００３９】ところで、スロットル弁開度ＴＨＡが変化
したときに、排気還流率（新気に対する排気の割合）を
一定に保つためには、ＥＧＲ弁１３の開度を適切に変化
させる必要がある。また、スロットル弁開度ＴＨＡが変
化したときに、吸気管２に供給するキャニスタ１５から
供給する蒸発燃料量の新気に対する割合を一定に保つた
めには、パージ制御弁１６の開度を適切に変化させる必
要がある。

【００４０】ＥＧＲ弁１３を通過した排気は、図１に破
線Ｌ２で示すように燃焼室１０ａに吸入される。したが
って、ＥＧＲ弁１３の開度を変化させると、ＥＧＲ弁１
３から燃焼室１０ａまでの経路長ＬＬ２に対応した時間
遅れを伴って、燃焼室１０ａに吸入される排気成分量が
変化する。また、パージ制御弁１６を通過した蒸発燃料
は、図１に一点鎖線Ｌ３で示すように燃焼室１０ａに吸
入される。したがって、パージ制御弁１６の開度を変化
させると、パージ制御弁１６から燃焼室１０ａまでの経
路長ＬＬ３に対応した時間遅れを伴って、燃焼室１０ａ
に吸入される蒸発燃料量が変化する。

【００４１】燃焼室１０ａにおける排気成分量の変化及
び蒸発燃料量の変化のタイミングを、吸入空気量の変化
のタイミングに合わせるためには、スロットル弁３の開
度が変化した時点から時間Ｔ１だけ遅れてＥＧＲ弁１３
を作動させ、スロットル弁３の作動時点から時間Ｔ２だ
け遅れてパージ制御弁１６を作動させることが必要であ
る。ここで、時間Ｔ１は、吸入空気がスロットル弁３か
ら排気環流通路１２の出口付近まで移動するのに（経路
長（ＬＬ１−ＬＬ２）の移動に）要する時間であり、時
間Ｔ２は、吸入空気がスロットル弁３からパージ通路１
４の出口付近まで移動するのに（経路長（ＬＬ１−ＬＬ
３）の移動に）要する時間である。

【００４２】そこで、本実施形態では、第１及び第２の
予測値ＨＰＢＳ，ＨＨＰＢに応じて、ＥＧＲ制御用予測
値ＨＰＢＥ及びパージ制御用予測値ＨＰＢＰを、下記式
（５）及び（６）により算出することとした。ＨＰＢＥ(n)＝ＨＰＢＳ(n)−ＫＨＨＰＢＥ×（ＨＨＰＢ(n)−ＰＢＡ(n)）（５）ＨＰＢＰ(n)＝ＨＰＢＳ(n)−ＫＨＨＰＢＰ×（ＨＨＰＢ(n)−ＰＢＡ(n)）（６）ここで、ＫＨＨＰＢＥは、経路長（ＬＬ１−ＬＬ２）に
対応する経路長補正係数であり、例えば０．０１に設定
される。またＫＨＨＰＢＰは、経路長（ＬＬ１−ＬＬ
３）に対応する経路長補正係数であり、例えば０．０３
に設定される。

【００４３】ＥＧＲ制御用予測値ＨＰＢＥ及びパージ制
御用予測値ＨＰＢＰは、図２に示す例ではそれぞれ、同
図（ｂ）のラインＬ１５及びＬ１４に示すように変化す
る。このように本実施形態では、燃料量制御、排気還流
制御、及びパージ制御のそれぞれに対応して、燃料量制
御用予測値ＨＰＢ、ＥＧＲ制御用予測値ＨＰＢＥ、及び
パージ制御用予測値ＨＰＢＰが算出され、それぞれの制
御に使用される。これにより、スロットル弁開度ＴＨＡ
が変化したときに、実際に燃焼室１０ａに吸入される空
気量の変化に対応させて、燃焼室１０ａに吸入される排
気成分量及び蒸発燃料量を制御することができる。その
結果、空燃比が所望値からずれることがなく、良好な排
気特性を維持することができる。

【００４４】図３及び図４は、上記予測値ＨＰＢ，ＨＰ
ＢＥ，及びＨＰＢＰを算出する処理のフローチャートで
あり、本処理は、ＥＣＵ５のＣＰＵでＴＤＣパルスの発
生に同期して実行される。ステップＳ１では、エンジン
回転数ＮＥに応じて図５に示すＴＨＡＣＣＨテーブルを
検索し、有効スロットル弁開度ＴＨＡＣＣＨを算出す
る。有効スロットル弁開度ＴＨＡＣＣＨは、吸気管内絶
対圧ＰＢＡの変化量ΔＰＢＡと、スロットル弁開度ＴＨ
Ａの変化量ΔＴＨＡの比が最小となる弁開度である。Ｔ
ＨＡＣＣＨテーブルは、エンジン回転数ＮＥが増加する
ほど有効スロットル弁開度ＴＨＡＣＣＨが増加するよう
に設定されている。

【００４５】ステップＳ２では、スロットル弁開度ＴＨ
Ａが有効スロットル弁開度ＴＨＡＣＣＨより大きいか否
かを判別し、ＴＨＡ≦ＴＨＡＣＣＨであるときは、予測
値算出用スロットル弁開度ＴＨＡＣＣ(n)を、検出スロ
ットル弁開度ＴＨＡに設定し（ステップＳ３）、有効ス
ロットルフラグＦＴＨＡＣＣＨを「０」に設定する（ス
テップＳ６）。次いでスロットル弁開度変化量ＤＴＨＡ
ＣＣを下記式により算出し（ステップＳ９）、ステップ
Ｓ１０に進む。ＤＴＨＡＣＣ＝ＴＨＡＣＣ(n)−ＴＨＡＣＣ(n-1)

【００４６】ステップＳ２でＴＨＡ＞ＴＨＡＣＣＨであ
るときは、予測値算出用スロットル弁開度ＴＨＡＣＣ
(n)を有効スロットル弁開度ＴＨＡＣＣＨに設定する
（ステップＳ４）。次いで有効スロットルフラグＦＴＨ
ＡＣＣＨが「１」であるか否かを判別する（ステップＳ
５）。最初はこの答えは否定（ＮＯ）であるので、有効
スロットルフラグＦＴＨＡＣＣＨを「１」に設定して
（ステップＳ７）、前記ステップＳ９に進む。ＴＨＡ＞
ＴＨＡＣＣＨである状態が継続しているときは、ステッ
プＳ５の答が肯定（ＹＥＳ）となり、スロットル弁開度
変化量ＤＴＨＡＣＣを「０」に設定して（ステップＳ
８）、ステップＳ１０に進む。

【００４７】ステップＳ１０では、エンジン回転数ＮＥ
に応じて図６に示すＤＰＢＡＧＬテーブルを検索し、判
定閾値ＤＰＢＡＧＬを算出する。同時に、加減速判定用
吸気圧変化量ＤＰＢＡＣＣを、検出吸気管内絶対圧ＰＢ
Ａの変化量ＤＰＢＡ（＝ＰＢＡ(n)−ＰＢＡ(n-1)）に設
定する。

【００４８】図６に示すＤＰＢＡＧＬテーブルには、上
側判定閾値ＤＰＢＡＧＬＨ及び下側判定閾値ＤＰＢＡＧ
ＬＬが、エンジン回転数ＮＥが増加するほど減少するよ
うに設定されている。次のステップＳ１１における判定
が、ヒステリシスを伴って実行されるからである。

【００４９】ステップＳ１１では、吸気圧変化量ＤＰＢ
ＡＣＣの絶対値が判定閾値ＤＰＢＡＧＬより大きいか否
かを判別する。より詳細には、吸気圧変化量ＤＰＢＡＣ
Ｃの絶対値が増加しているときは、上側判定閾値ＤＰＢ
ＡＧＬＨが使用され、吸気圧変化量ＤＰＢＡＣＣの絶対
値が減少しているときは、下側判定閾値ＤＰＢＡＧＬＬ
が使用される。ステップＳ１１の答が肯定（ＹＥＳ）で
あるときは、直ちにステップＳ１３に進む。ステップＳ
１１の答が否定（ＮＯ）であるときは、スロットル弁開
度変化量ＤＴＨＡＣＣの絶対値が所定変化量ＤＴＨＧＬ
（例えば０．２ｄｅｇ）より大きいか否かを判別する
（ステップＳ１２）。

【００５０】｜ＤＴＨＡＣＣ｜＞ＤＴＨＧＬであるとき
は、ステップＳ１３に進む。｜ＤＴＨＡＣＣ｜≦ＤＴＨ
ＧＬであるとき、すなわち吸気管内絶対圧ＰＢＡの変化
量及びスロットル弁開度ＴＨＡに変化量がともに小さい
ときは、過渡運転状態ではないので、第１の予測値ＨＰ
ＢＳ(n)を検出吸気管内絶対圧ＰＢＡに設定する（ステ
ップＳ１７）。

【００５１】ステップＳ１３では、スロットル弁開度変
化量ＤＴＨＡＣＣが正の値であるか否かを判別する。ス
ロットル弁開度変化量ＤＴＨＡＣＣが正の値であってエ
ンジン１によって駆動される車両の加速時は、エンジン
回転数ＮＥに応じて図７に示すＫＴＨＰＨ１テーブルを
検索し、加速用の予測係数ＫＴＨＰＨ１を算出する（ス
テップＳ１４）。またスロットル弁開度変化量ＤＴＨＡ
ＣＣが負の値であって当該車両の減速時は、エンジン回
転数ＮＥに応じて図７に示すＫＴＨＰＨ２テーブルを検
索し、減速用の予測係数ＫＴＨＰＨ２を算出する（ステ
ップＳ１５）。ＫＴＨＰＨ１テーブル及びＫＴＨＰＨ２
テーブルは、エンジン回転数ＮＥが増加するほど予測係
数ＫＴＨＰＨ１，ＫＴＨＰＨ２が減少するように設定さ
れており、また加速用の予測係数ＫＴＨＰＨ１が減速用
の予測係数ＫＴＨＰＨ２より大きくなるように設定され
ている。

【００５２】続くステップＳ１６では、前記式（２）に
より第１の予測値ＨＰＢＳ(n)を算出する。ステップＳ
１８では、エンジン回転数ＮＥに応じて図８に示すＴＤ
ＨＰＢテーブルを検索し、遅れ補正係数ＴＤＨＰＢを算
出する。ＴＤＨＰＢテーブルは、エンジン回転数ＮＥが
増加するほど遅れ補正係数ＴＤＨＰＢが減少するように
設定されている。これは、エンジン回転数ＮＥが増加す
るほどＴＤＣパルスの発生時間間隔が短くなることに対
応させたものである。

【００５３】ステップＳ１９では、前記式（３）により
第２の予測値ＨＨＰＢ(n)を算出し、ステップＳ２０で
は、第２の予測値ＨＨＰＢ(n)と検出吸気管内絶対圧Ｐ
ＢＡ(n)との偏差ＤＨＰＢ(n)（＝ＨＨＰＢ(n)−ＰＢＡ
(n)）を算出する。次いで偏差ＤＨＰＢ(n)を下記式（４
ａ）（５ａ）及び（６ａ）に適用して、燃料量制御用予
測値ＨＰＢ(n)、ＥＧＲ制御用予測値ＨＰＢＥ(n)、及び
パージ制御用予測値ＨＰＢＰ(n)を算出する（ステップ
Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３）。下記式（４ａ）（５ａ）及
び（６ａ）は、前記式（４）（５）及び（６）と実質的
に同一の式である。ＨＰＢ(n)＝ＨＰＢＳ(n)−ＫＨＨＰＢ×ＤＨＰＢ(n) （４ａ）ＨＰＢＥ(n)＝ＨＰＢＳ(n)−ＫＨＨＰＢＥ×ＤＨＰＢ(n) （５ａ）ＨＰＢＰ(n)＝ＨＰＢＳ(n)−ＫＨＨＰＢＰ×ＤＨＰＢ(n) （６ａ）

【００５４】次いで予測値ＨＰＢ(n)が大気圧ＰＡより
高いか否かを判別し（ステップＳ２４）、ＨＰＢ(n)＞
ＰＡであるときは、予測値ＨＰＢ(n)を大気圧ＰＡに設
定する（ステップＳ２５）。同様に、予測値ＨＰＢＥ
(n)が大気圧ＰＡより高いか否かを判別し（ステップＳ
２６）、ＨＰＢＥ(n)＞ＰＡであるときは、予測値ＨＰ
ＢＥ(n)を大気圧ＰＡに設定する（ステップＳ２７）。
同様に、予測値ＨＰＢＰ(n)が大気圧ＰＡより高いか否
かを判別し（ステップＳ２８）、ＨＰＢＰ(n)＞ＰＡで
あるときは、予測値ＨＰＢＰ(n)を大気圧ＰＡに設定す
る（ステップＳ２９）。

【００５５】本実施形態においては、ＥＣＵ５が制御手
段、第１及び第２の予測手段、偏差算出手段、及び修正
手段を構成する。より具体的には、ＥＣＵ５のＣＰＵに
よる、燃料噴射時間ＴＯＵＴの演算、ＥＧＲ弁１３の弁
開度指令値ＬＣＭＤの演算、及びパージ制御弁１６の開
弁制御デューティＤＯＵＴの演算が制御手段に相当し、
図３のステップＳ１３〜Ｓ１６が第１の予測手段に相当
し、図４のステップＳ１８及びＳ１９が第２の予測手段
に相当し、同図のステップＳ２０が偏差算出手段に相当
し、同図のステップＳ２１〜Ｓ２３が修正手段に相当す
る。

【００５６】なお本発明は上述した実施形態に限るもの
ではなく、種々の変形が可能である。例えば、上述した
実施形態では、排気還流機構及び蒸発燃料処理装置を共
に備えた制御装置を示したが、いずれか一方のみを備え
た制御装置であってもよい。

【００５７】

【発明の効果】以上詳述したように請求項１に記載の発
明によれば、弁開度検出手段及び回転速度検出手段の検
出値に基づいて回転速度及びスロットル弁開度の検出時
点における吸気管内圧力の予測値（第１の予測値）が算
出され、第１の予測値に基づいて吸気管内圧力検出手段
の検出値の予測値（第２の予測値）が算出される。さら
に第２の予測値と吸気管内圧力検出手段の検出値との偏
差に基づいて、機関に供給する混合気の空燃比に影響を
与える複数の制御パラメータのそれぞれに対応して、第
１の予測値を修正することにより修正予測値が算出さ
れ、その修正予測値を用いて前記制御パラメータの算出
が行われる。したがって、各制御パラメータに適した修
正予測値が得られ、これを用いて各制御パラメータを算
出することにより、機関の過渡運転状態における各制御
パラメータによる制御精度が向上し、良好な排気特性を
維持することができる。

【００５８】請求項２に記載の発明によれば、制御手段
は、燃料供給量の制御パラメータ、並びに排気還流制御
弁の弁開度制御パラメータ及び／またはパージ制御弁の
弁開度制御パラメータの算出を行い、これらの制御パラ
メータのそれぞれに対応して、修正予測値が算出され
る。そして、その修正予測値を用いて前記各制御パラメ
ータの算出が行われる。したがって、燃料供給量、並び
に排気還流量及び／または蒸発燃料供給量を機関の過渡
運転状態において正確に制御することにより、空燃比の
制御精度を向上させ、良好な排気特性を維持することが
できる。

【００５９】請求項３に記載の発明によれば、スロット
ル弁から前記機関の燃焼室までの経路長と、排気環流制
御弁及び／またはパージ制御弁から前記機関の燃焼室ま
での経路長とに基づいて前記修正予測値が算出されるの
で、各弁の弁開度の変更の影響が機関の燃焼室に吸入さ
れる混合気の空燃比に表れるタイミングを一致させるこ
とが可能となる。その結果、過渡状態における空燃比制
御精度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態にかかる内燃機関及びその
制御装置の構成を示す図である。

【図２】吸気管内圧力の予測値の推移を示すタイムチャ
ートである。

【図３】吸気管内圧力の予測値を算出する処理のフロー
チャートである。

【図４】吸気管内圧力の予測値を算出する処理のフロー
チャートである。

【図５】図３の処理で使用されるＴＨＡＣＣＨテーブル
を示す図である。

【図６】図３の処理で使用されるＤＰＢＡＧＬテーブル
を示す図である。

【図７】図３の処理で使用されるＫＴＨＰＨ１テーブル
及びＫＴＨＰＨ２テーブルを示す図である。

【図８】図４の処理で使用されるＴＤＨＰＢテーブルを
示す図である。

【符号の説明】

１内燃機関２吸気管３スロットル弁４スロットル弁開度センサ５電子コントロールユニット（制御手段、第１の予測
手段、第２の予測手段、偏差算出手段、修正手段）６燃料噴射弁７吸気管内絶対圧センサ（吸気管内圧力検出手段）８クランク角度位置センサ（回転速度検出手段）１０ａ燃焼室１１排気管１２排気還流通路１３排気環流制御弁１４パージ通路１５キャニスタ１６パージ制御弁

───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｆ０２Ｄ 43/00 ３０１Ｎ 45/00 ３６２ 45/00 ３６２Ｈ３６４３６４Ｄ３６４ＧＦ０２Ｍ 25/07 ５５０Ｆ０２Ｍ 25/07 ５５０Ｇ５５０Ｒ 25/08 ３０１ 25/08 ３０１Ｈ３０１Ｋ３０１ＵＦターム(参考） 3G044 AA04 BA03 BA08 CA07 DA02 EA04 EA19 FA05 FA06 FA08 FA13 FA14 FA18 FA20 FA27 FA37 GA02 3G062 AA03 BA04 BA05 BA08 CA06 EA10 ED01 ED04 ED10 FA02 FA05 FA23 GA02 GA04 GA06 GA08 GA12 GA13 GA17 GA21 3G084 BA09 BA13 BA20 BA27 CA04 CA06 DA10 DA25 EA08 EA11 EB09 EC06 FA01 FA02 FA10 FA11 FA29 FA33 FA37 FA38 3G092 AA17 AA19 BA04 BB01 DC09 EA18 EB06 EC08 EC10 FA15 GA11 GA12 GA13 HA04 HA05 HA06 HB10X HD05 HD07 HE01 HE03 HE04 HE08 HG08 3G301 HA13 HA14 JA21 KA11 KA12 KA16 MA01 MA11 NA08 NB02 NB04 NC04 ND41 NE26 PA07Z PA09Z PA10Z PA11Z PD02Z PD15Z PE01Z PE03Z PE04Z PE08Z

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関のスロットル弁の開度を検出す
る弁開度検出手段と、前記機関の回転速度を検出する回
転速度検出手段と、前記機関の吸気管内の圧力を検出す
る吸気管内圧力検出手段とを含む機関運転状態検出手段
と、該機関運転状態検出手段により検出される機関運転
状態に応じて、前記機関に供給する混合気の空燃比に影
響を与える複数の制御パラメータを算出する制御手段と
を備える内燃機関の制御装置において、前記弁開度検出手段及び回転速度検出手段の検出値に基
づいて前記回転速度及びスロットル弁開度の検出時点に
おける吸気管内圧力の予測値を算出する第１の予測手段
と、該第１の予測手段により算出される予測値に基づいて前
記吸気管内圧力検出手段の検出値の予測値を算出する第
２の予測手段と、該第２の予測手段により算出される予測値と前記吸気管
内圧力検出手段の検出値との偏差を算出する偏差算出手
段と、前記偏差に基づいて、前記複数の制御パラメータのそれ
ぞれに対応して、前記第１の予測手段の予測値を修正
し、修正予測値を算出する修正手段とを備え、前記制御手段は、前記修正予測値を用いて前記制御パラ
メータの算出を行うことを特徴とする内燃機関の制御装
置。
【請求項２】前記機関の排気を吸気系に環流する排気
還流通路と、該排気還流通路に設けられ、排気還流量を
制御する排気還流制御弁とからなる排気還流機構、及び
燃料タンクで発生する蒸発燃料を前記機関の吸気系に供
給するパージ通路と、該パージ通路に設けられ、蒸発燃
料供給量を制御するパージ制御弁とを有する蒸発燃料処
理装置の少なくとも一方を備え、前記制御手段は、前記
機関に供給する燃料量の制御パラメータ、並びに前記排
気還流制御弁の弁開度制御パラメータ及び前記パージ制
御弁の弁開度制御パラメータの少なくとも一方を算出す
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】前記修正手段は、前記スロットル弁から
前記機関の燃焼室までの経路長と、前記排気環流制御弁
及び／または前記パージ制御弁から前記機関の燃焼室ま
での経路長とに基づいて前記修正予測値を算出すること
を特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。