【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関、例えば過給機付内燃機関を制御するための内燃機関制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、混合気の空燃比を理論空燃比よりもリーン側に設定した所定の空燃比で運転するようにした内燃機関が知られている。
【０００３】
このような内燃機関は燃料の少ないリーン側で燃焼を行うので燃費は良いものの、リーン状態を維持したまま燃料を増やすのは限界があるため、リーン空燃比燃焼を行う出力領域は比較的低い出力領域に限られる。このため、内燃機関で出力を上げるために内燃機関に過給機を設けている。この場合には排気ガスによって過給機のタービンを回転させることにより、吸気通路に配置された過給機のコンプレッサを駆動させ、これにより吸気量を増大させている。従って、吸気量を増大させつつ燃料も増大させることにより、リーン運転を行うことのできる出力範囲を拡大させられる。また、低出力範囲の場合でも過給を行うために電動モータによるアシストが行われている。
【０００４】
リーン側にある所定の空燃比で運転する際には排気ガス中のＨＣ、ＣＯの発生を抑えることができるが、排気通路に設けられた三元触媒によっては窒素酸化物（以下、「ＮＯｘ」と称する）を浄化することができない。このため、排気ガスがリーン雰囲気にあるときにはＮＯｘを吸収、吸着またはその両方により吸蔵すると共にリッチ雰囲気にあるときには吸蔵したＮＯｘを放出（還元）するＮＯｘ吸蔵還元触媒、例えばＮＯｘ触媒を含む触媒コンバータが機関排気系に設けられている。触媒コンバータ内の触媒を活性温度まで迅速に上昇（触媒暖機）させるために始動時にはリッチ運転すると共に、過給機のコンプレッサからの空気の一部を二次空気として触媒コンバータに供給している（例えば、特許文献１参照。）。この場合には、触媒コンバータ内雰囲気を理論空燃比とすることができる。通常は二次空気用ポンプによって二次空気を触媒コンバータに供給しているが、前述した過給機を採用している場合には過給機、特にモータアシスト式過給機をポンプの代わりに使用できる。
【特許文献１】
特公平２−３５８６６号公報（第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
通常の内燃機関の場合にはスロットル開度を調整することのみによって吸気量を制御することが可能である。しかしながら、前述したような内燃機関の場合には機関回転数が過剰に上昇するのを避けるために、始動時等に過給機によって吸気圧力を上昇させるときにはサージタンク内が負圧になる程度にスロットル開度を調整している。すなわち前述したような内燃機関の場合には、それぞれが別個に変化しうるスロットル開度と過給圧との両方によって吸気量が定まる。特に、前述したように二次空気を触媒コンバータに供給している場合には過給圧は二次空気を供給することによっても変化する。従って、過給圧とスロットル開度との両方が比較的急速に変化する場合には吸気量を制御するのが極めて困難となり、これにより、実際の吸気量が目標吸気量を上回るオーバーシュートまたは目標空気量を下回るアンダーシュートが結果的に発生する。それゆえ、オーバーシュート時には出力が一時的に増大すると共にアンダーシュート時には出力が一時的に低下するという出力の変動が生じる。
【０００６】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、オーバーシュートまたはアンダーシュート時における出力の変動を抑えるように内燃機関を制御する内燃機関制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するために１番目に記載の発明によれば、機関の実際の吸気量を検出する実吸気量検出手段と、機関の出力トルク要求値に応じて予め定めた関係に基づいて目標吸気量を設定する目標吸気量設定手段と、機関出力トルクに影響を与える吸気量以外の制御パラメータを変化させることにより機関出力トルクを制御する出力制御手段とを備えた内燃機関制御装置であって、前記出力制御手段は、実際の機関出力トルクが前記出力トルク要求値に近づくように前記実吸気量と前記目標吸気量との差に応じて前記吸気量以外の制御パラメータを制御することを特徴とする内燃機関制御装置が提供される。
【０００８】
すなわち１番目の発明によって、実際の吸気量が目標吸気量よりも増大して燃料噴射量もこれに応じて増大するオーバーシュート時においては出力が増大するのを妨げるよう制御すると共に実際の吸気量が目標吸気量よりも低減して燃料噴射量もこれに応じて低減するアンダーシュート時においては出力が低減するのを妨げるよう制御することにより、出力変動を抑えることができる。
【０００９】
２番目の発明によれば、１番目の発明において、前記制御パラメータが空燃比である。
すなわち２番目の発明によって、オーバーシュート時には燃料噴射量を低減させることにより空燃比をリーン側に移動させると共にアンダーシュート時には燃料噴射量を増大させることにより空燃比をリッチ側に移動させることにより、出力が変動するのを容易に妨げることができる。
【００１０】
３番目の発明によれば、１番目または２番目の発明において、前記内燃機関が、さらに、排気通路に配置されるタービンと吸気通路に配置されるコンプレッサとを有する過給機と、前記過給機下流側の排気通路に配置された、酸化機能を有する触媒と、前記過給機の前記コンプレッサからの空気の一部を二次空気として前記触媒に供給する二次空気供給手段とを具備しており、前記二次空気供給手段によって前記触媒まで空気を供給することにより前記触媒周りの排気ガスの空燃比を理論空燃比に維持するようにした。
すなわち３番目の発明によって、触媒周りの排気ガスの空燃比が理論空燃比となるので、触媒周りの排気ガスの温度を高められ、触媒を活性温度まで容易に上昇させられると共にこれを維持することができる。
【００１１】
４番目の発明によれば、１番目の発明において、前記制御パラメータが点火時期である。
すなわち４番目の発明によって、オーバーシュート時には点火時期を遅角側に移動させると共にアンダーシュート時には点火時期を進角側に移動させることにより、出力が変動するのを容易に妨げることができる。
【００１２】
５番目の発明によれば、４番目の発明において、前記点火時期により制御する際に、前記点火時期を遅角限界値とＭＢＴとの間に設定するようにした。
すなわち５番目の発明によって、初期設定の点火時期を進角側または遅角側に変更することができる。
【００１３】
６番目の発明によれば、５番目の発明において、前記遅角限界値を前記内燃機関の燃焼室内における空燃比に応じて定めるようにした。
すなわち６番目の発明によって、空燃比がリーン側に在る場合には遅角限界値を低く設定すると共にリッチ側に在る場合には遅角限界値を高く設定することにより、安定した燃焼を行うことができる。
【００１４】
７番目の発明によれば、機関の実際の吸気量を検出する実吸気量検出手段と、機関の出力トルク要求値に応じて予め定めた関係に基づいて目標吸気量を設定する目標吸気量設定手段と、排気通路に配置されるタービンと吸気通路に配置されるコンプレッサとを有する過給機と、機関出力トルクを制御する出力制御手段とを備えた内燃機関制御装置であって、前記出力制御手段は、実際の機関出力トルクが前記出力トルク要求値に近づくように、燃料噴射量を前記目標吸気量に応じた値に固定するよう制御することを特徴とする内燃機関制御装置が提供される。
【００１５】
すなわち７番目の発明によって、実際の吸気量が目標吸気量よりも増大するオーバーシュート時においても燃料噴射量を目標吸気量に応じた値に固定するようにすることにより、増大した吸気量に応じて燃料噴射量を増大させたときよりも出力を低くする。同様に実際の吸気量が目標吸気量よりも低減するアンダーシュート時においても燃料噴射量を目標吸気量に応じた値に固定することにより、低減した吸気量に応じて燃料噴射量を低減させたときよりも出力を高くする。これにより、オーバーシュートおよびアンダーシュート時に出力が変動するのを結果的に妨げることができる。
【００１６】
８番目の発明によれば、７番目の発明において、さらに、前記内燃機関の点火時期を制御することによって実際の機関出力トルクが前記出力トルク要求値に近づくようにした。
すなわち８番目の発明によって、出力が変動するのをさらに妨げることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の図面において同一の部材には同一の参照符号が付けられている。理解を容易にするために、これら図面は縮尺を適宜変更している。
図１は本発明を適用する４ストローク圧縮着火式内燃機関を示している。
図１を参照すると、１は機関本体、２はシリンダブロック、３はシリンダヘッド、４はピストン、５は燃焼室、６は電気制御式燃料噴射弁、７は吸気弁、８は吸気ポート、９は排気弁、１０は排気ポートを夫々示す。吸気ポート８は対応する吸気枝管１１を介してサージタンク１２に連結され、サージタンク１２は吸気ダクト１３Ａを介してインタークーラ７５に連結されており、インタークーラ７５は枝管７３を介して過給機、例えば排気ターボチャージャ７０のコンプレッサ７１の出口部に連結される。コンプレッサ７１の入口部は空気吸込管１３Ｂを介してエアクリーナ１４に連結され、空気吸込管１３Ｂ内にはステップモータ１５により駆動されるスロットル弁１６が配置される。排気ターボチャージャ７０は図示しないモータにより駆動可能な電動ターボでありうる。
【００１８】
一方、排気ポート１０は排気マニホルド１７および排気管１８Ａを介して排気ターボチャージャ７０の排気タービン７２の入口部に連結され、排気タービン７２の出口部は排気管１８Ｂを介して触媒１９を内蔵した触媒コンバータ２０に連結される。排気管１８Ｂ内には空燃比センサ２１が配置される。さらに図示されるように、吸気ダクト１３Ａから延びる別の枝管７４が排気ガスの流れに対して触媒コンバータ２０の上流に接続されており、これによりコンプレッサからの空気の一部を二次空気として触媒コンバータ２０に供給できる。この枝管７４にはエアスイッチングバルブ（ＡＳＶ）７６が設けられている。
【００１９】
一方、各燃料噴射弁６は燃料供給管２５を介して燃料リザーバ、いわゆるコモンレール２６に連結される。このコモンレール２６内へは電気制御式の吐出量可変な燃料ポンプ２７から燃料が供給され、コモンレール２６内に供給された燃料は各燃料供給管２５を介して燃料噴射弁６に供給される。コモンレール２６にはコモンレール２６内の燃料圧を検出するための燃料圧センサ２８が取付けられ、燃料圧センサ２８の出力信号に基づいてコモンレール２６内の燃料圧が目標燃料圧となるように燃料ポンプ２７の吐出量が制御される。
【００２０】
電子制御ユニット３０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス３１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）３２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）３４、入力ポート３５および出力ポート３６を具備する。空燃比センサ２１の出力信号は対応するＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力され、燃料圧センサ２８の出力信号も対応するＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。機関本体１には機関冷却水温を検出するための温度センサ２９が取付けられ、この温度センサ２９の出力信号は対応するＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。また、少なくとも一つの吸気枝管１１内には吸入空気の温度を検出するための温度センサ４４が取付けられ、この温度センサ４４の出力信号は対応するＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。また、触媒１９上流の排気通路内には触媒１９に流入する排気ガスの酸素濃度を検出するためのＯ２ センサ４５が配置され、触媒１９下流の排気通路内には触媒１９から流出した排気ガスの酸素濃度を検出するためのＯ２ センサ４６が配置される。これらＯ２ センサ４５，４６の出力信号は対応するＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。
【００２１】
アクセルペダル４０にはアクセルペダル４０の踏込み量Ｌに比例した出力電圧を発生する負荷センサ４１が接続され、負荷センサ４１の出力電圧は対応するＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。また、入力ポート３５にはクランクシャフトが例えば３０°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ４２が接続される。更に入力ポート３５には車速を表わす車速センサ４３の出力パルスが入力される。一方、出力ポート３６は対応する駆動回路３８を介して燃料噴射弁６、電気モータ１５、燃料ポンプ２７およびＡＳＶ７６に接続される。
【００２２】
触媒１９としては例えばＮＯｘ吸蔵還元触媒を用いることができる。ＮＯｘ吸蔵還元触媒は燃焼室５内における平均空燃比がリーンのときにＮＯｘを吸収し、燃焼室５内における平均空燃比がリッチになるとＮＯｘを放出する機能を有する。このＮＯｘ吸蔵還元触媒は例えばアルミナを担体とし、この担体上に例えばカリウムＫ、ナトリウムＮａ、リチウムＬｉ、セシウムＣｓのようなアルカリ金属、バリウムＢａ、カルシウムＣａのようなアルカリ土類、ランタンＬａ、イットリウムＹのような希土類から選ばれた少くとも一つと、白金Ｐｔのような貴金属とが担持されている。
【００２３】
図２は、このような内燃機関において加速を行う場合の状態を示す図である。図２に示されるように、はじめに時刻ｔ０においてアクセルペダルを踏み込むと、内燃機関の吸気側に位置するスロットル弁がわずかに遅れて開くようになる。これによって吸気量が高まり、また燃料もこれに応じて多量に噴射されるので、結果的に多量の排気ガスが排出されるようになる。前述したように過給機が設けられているので、発生した多量の排気ガスによって過給機の排気タービンが通常よりも高速で回転するようになり、これにより過給圧力がさらに高まる。従って、図２において実線で示す吸気量は点線で示す目標吸気量を上回るようになる。図示されるように過給圧力がピークとなる時刻ｔ１において電動式過給機のタービン回転数を低下するよう制御する。このとき吸気量は小ピークＡとなる。時刻ｔ１以降は過給圧力は徐々に低下するものの、吸気量はその後も増大を続ける。次いで時刻ｔ２においてスロットル開度が閉側に作用し、スロットル開度は点線で示す見込み制御値を下回るようになる。従って、吸気量は時刻ｔ２におけるピークから大幅に減少し、点線で示す目標吸気量に近づくようになる。従って、図示されるように実際の空気量が目標吸気量を大幅に上回ってから下降するオーバーシュートが生じている。燃料噴射量は機関吸気量に応じて定まるので、オーバーシュートによって実際の空気量が目標吸気量を上回る場合には燃料噴射量も増大され、出力が上昇するという出力の変動が生じる。
【００２４】
図３は、このような内燃機関において加速を行う場合の状態を示す別の図である。同様に時刻ｔ０においてアクセルペダルを踏み込むと、内燃機関の吸気側に位置するスロットル弁がわずかに遅れて開くようになる。この場合には実線で示す実際の吸気量が点線で示す目標吸気量を下回るようになる。次いで時刻ｔ４においてスロットル開度が開側に作用し、スロットル開度は点線で示す見込み制御値を上回るようになる。従って、実際の吸気量は時刻ｔ４から徐々に増加するようになり、最終的に目標吸気量に近づくようになる。それゆえ、この場合には実際の空気量が目標吸気量を下回ってからこれに近づくアンダーシュートが生じている。燃料噴射量は機関吸気量に応じて定まるので、アンダーシュートによって実際の空気量が目標吸気量を下回る場合には燃料噴射量も低減され、出力が低下するという出力の変動が生じる。
【００２５】
図４は本発明の第一の実施形態に基づく内燃機関制御装置を説明するフローチャートである。本発明の内燃機関制御装置はアイドル状態からの加速時に行われるものである。はじめにステップ１０１において加速時における目標吸気量を算出する。ステップ１０１においては図１に示すアクセルペダル４０に接続された負荷センサ４１より検出されるアクセル踏み込み量、クランク角センサ４２から検出される機関回転速度Ｎ、車速センサ４３から検出される車速、温度センサ２９から検出される機関水温などに基づいて操作者の要求する目標トルク（目標出力）が算出され、次いでこの目標トルクより目標吸気量が算出される。次いでステップ１０２において実際の吸気量を算出する。ステップ１０２においては例えばサージタンク１２に設けられた圧力センサ（図示しない）により計測されたサージタンク１２内の圧力と前述した機関回転速度Ｎから実際の吸気量が算出される。ここで、実際の吸気量はエアクリーナ１４とコンプレッサ７１との間に設けられたエアフロメータ（図示しない）により計測することも考えられる。しかしながら、枝管７４を配置する場合にはエアフロメータで計測した後の空気の一部が枝管７４に流れ、正確な吸気量が得られないので、サージタンク１２内の圧力と機関回転速度とから実際の吸気量を算出するのが好ましい。当然のことながら、ステップ１０１、１０２の順番を変更することもできる。
【００２６】
次いでステップ１０３においてはステップ１０１で算出した目標吸気量とステップ１０２で算出した実際の吸気量との間の差Ｘ（Ｘ＝（実際の吸気量）−（目標吸気量））を求め、この差Ｘが所定の値ａ、ｂ（ａ＜ｂ）の間に存在するか否か（ａ≦Ｘ≦ｂ）が判断される。ここで所定の値ａは通常の運転状態にあると判断される差Ｘの下限値であり、所定の値ｂは通常の運転状態にあると判断される差Ｘの上限値である。そして、Ｘが所定の値ａ、ｂの間に存在する場合（ＹＥＳ）には、許容範囲であってオーバーシュートまたはアンダーシュートのいずれにも該当しないと判断してステップを終了する。一方、Ｘが所定の値ａ、ｂの間に存在しない場合（ＮＯ）には、ステップ１０４において、さらに、Ｘが所定の値ｂより大きいか否か（Ｘ＞ｂ）が判断される。
【００２７】
ステップ１０４においてＸ＞ｂである場合（ＹＥＳ）には、オーバーシュートが生じていると判断されてステップ１０５においてオーバーシュートに基づく出力変動を抑えるよう処理される。なお、前述したようにオーバーシュートが生じた場合には増大した吸気量（Ｘに相当しうる）に応じた分だけ、燃料噴射量が増大されるので、燃焼室５内の空燃比は所定の空燃比に維持されている。従って、この場合には燃料を増量した分だけ出力が増大する出力変動が生じている。
【００２８】
本実施形態においてはオーバーシュートが生じたと判断された場合に、燃料噴射量を低減するようにしている。図５（ａ）は燃料噴射量のマップを示す図である。オーバーシュート時に採用される燃料噴射量が図５（ａ）に示されるように実際の空気量と目標空気量との間の差Ｘと機関回転数Ｙと機関負荷Ｚとの関数としてマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶されている。図５（ａ）においては一つのマップのみを例示しているが、変更される加速度に応じて異なる複数のマップがＲＯＭ３２内に予め記憶されている。同様に、後述するアンダーシュートの際に使用される複数の別のマップもＲＯＭ３２内に予め記憶されている。
【００２９】
本実施形態においてはオーバーシュート時にステップ１０５において、図５（ａ）に示されるようなマップから選択した新たな燃料噴射量になるように燃料噴射量が低減され、次いでこのルーチンを終了する。これにより、燃焼室５内の空燃比がリーン側にシフトするようになる。そして、燃料を低減することによって機関の出力も低下し、これにより、出力変動を抑えることができる。
【００３０】
一方、ステップ１０４においてＸ＞ｂでない場合（ＮＯ）、すなわちＸ＜ａである場合はステップ１０６に進んで処理が継続される。すなわちステップ１０４においてアンダーシュートが生じていると判断された場合には、ステップ１０６においてアンダーシュートに基づく出力変動を抑えるよう処理される。なお、前述したようにアンダーシュートが生じた場合には減少した吸気量（Ｘに相当しうる、この場合のＸは負の値）に応じた分だけ、燃料噴射量が低減されるので、燃焼室５内の空燃比は所定の空燃比に維持されている。従って、この場合には燃料を減少した分だけ出力も低減させる出力変動が生じている。
【００３１】
本実施形態においてはアンダーシュートが生じたと判断された場合に、燃料噴射量を増大するようにしている。図５（ａ）を参照して前述したように、実際の空気量と目標空気量との間の差Ｘと機関回転数Ｙと機関負荷Ｚとの関数としてのＲＯＭ３２内に記憶されたアンダーシュート用のマップを使用する。
【００３２】
本実施形態においてはアンダーシュート時にステップ１０６において、図５（ａ）に示されるようなマップから選択した新たな燃料噴射量になるように燃料噴射量が増大され、次いでこのルーチンを終了する。これにより、燃焼室５内の空燃比がリッチ側にシフトするようになる。そして、燃料を増大することによって機関の出力も増大し、これにより、出力変動を抑えることができる。
【００３３】
図６は図４に示す実施形態に類似する他の実施形態に基づく内燃機関制御装置を説明するフローチャートである。図６のステップ１１１からステップ１１６については、図４に示すステップ１０１からステップ１０６と同様であるので説明を省略する。図１に示すような内燃機関においては、過給機７０のコンプレッサ７１からの空気の一部を枝管７４に通して触媒コンバータ２０の上流まで供給することにより、触媒コンバータ２０内の空燃比を理論空燃比に維持するようになっている。しかしながら、図４のステップ１０５、１０６に示すように燃料噴射量を増減する場合には触媒コンバータ２０内の空燃比が当然に変化する。すなわち、触媒コンバータ２０内の空燃比はオーバーシュート時にはリーン側にシフトすると共にアンダーシュート時にはリッチ側にシフトする。従って、この場合には触媒コンバータ２０内の空燃比を理論空燃比に維持することができず、触媒温度を活性温度まで迅速に上昇させるのが困難となる。このことを妨げるために、図６に示すステップ１１７およびステップ１１８において枝管７４に流れる空気量を調整するようにしている。
【００３４】
はじめにオーバーシュート時について説明する。前述したようにステップ１１５において燃料噴射量の低減により燃焼室５内の空燃比をリーン側にシフトすることによって、出力が増大しないようにする。次いで、ステップ１１７において以下の式より、枝管７４を通って触媒コンバータ２０に流れる空気量についての補正量（以下、「ＡＩ補正量」と称する）を算出する。
【００３５】
（ＡＩ補正量）＝（機関吸入空気量）×（空燃比補正量）／（理論空燃比）
【００３６】
ここで「ＡＩ補正量」はコンプレッサ７１から枝管７４を通って触媒コンバータ２０の上流まで供給される空気の補正量（ｇ／ｓ）であり、枝管７４に設けられたＡＳＶ７６によって調整する。「機関吸入空気量」は機関に吸入された空気量であり、枝管７４を通る空気量に基づく誤差を排除するために、サージタンク１２に設けられた圧力センサ（図示しない）からの圧力および前述した機関回転速度Ｎから算出される。「空燃比補正量」はステップ１１５においてリーン側にシフトした空燃比のシフト量である。次いで「理論空燃比」は理論上燃料と酸素とが完全燃焼物に転じるときの空燃比であり、燃料の種類に応じて異なるものの概ね１４．５から１５．０の範囲にありうる。
【００３７】
ステップ１１７において前述した式よりＡＩ補正量を算出し、次いでステップ１１９において枝管７４を通る空気量をＡＳＶ７６によってこのＡＩ補正量に基づいて調整する。オーバーシュート時にはＡＩ補正量に基づいて、ステップ１１９において枝管７４を通って触媒コンバータ２０上流に供給される空気量が低減されるように調整され、次いでこのルーチンを終了する。これにより、触媒コンバータ２０内の空燃比が理論空燃比になるように維持され、従って、触媒温度を活性温度まで迅速に上昇させられるようになる。
【００３８】
同様にアンダーシュート時においてもステップ１１６において空燃比をリッチ側にシフトした後に、ステップ１１８においてＡＩ補正量が算出される。次いでステップ１２０において枝管７４を通って触媒コンバータ２０上流に供給される空気量が増大するように調整され、次いでこのルーチンを終了する。これにより、触媒コンバータ２０内の空燃比が理論空燃比になるように維持され、従って、触媒温度を活性温度まで迅速に上昇させられるようになる。
【００３９】
図６に示す実施形態の場合にステップ１１９およびステップ１２０においてＡＩ量を変更しているが、触媒コンバータ２０内における実際の空燃比が理論空燃比とは異なる可能性がある。従って、これらステップ１１９、１２０においてＡＩ量（触媒コンバータ２０に供給される空気量）を変更した後に、触媒コンバータ２０内における実際の空燃比に基づいてＡＩ量をさらに変更するようにしてもよい。すなわち、ステップ１１９またはステップ１２０の後に、Ｏ２ センサ４６で検出した酸素濃度に基づいて触媒コンバータ２０内の実際の空燃比を概算する。次いで、この実際の空燃比が理論空燃比からずれていた場合には、実際の空燃比が理論空燃比となるようにＡＳＶ７６によってＡＩ量をさらに変更する。これにより、触媒コンバータ２０内の空燃比を理論空燃比に確実に近づけることができる。この場合、ステップ１１９またはステップ１２０においてＡＩ量をおおまかに変更した後に実際の空燃比に基づいてＡＩ量を変更しているので、触媒コンバータ２０内の空燃比を迅速かつ精密に調整することができる。
【００４０】
図７は本発明の第二の実施形態に基づく内燃機関制御装置を説明するフローチャートである。図７のステップ１２１からステップ１２４については、図４に示すステップ１０１からステップ１０４と同様であるので説明を省略する。図８は図７に示す実施形態における点火時期を説明するための図である。図７に示す実施形態のステップ１２４においてＸ＞ｂ（ＹＥＳ）、すなわちオーバーシュートであると判断された場合には、ステップ１２５に進む。ステップ１２５においては点火時期を遅角側に移動させ、次いでこのルーチンを終了する。図５（ｂ）は点火時期のマップを示す図である。オーバーシュートであると判断された場合の点火時期が図５（ｂ）に示されるように実際の空気量と目標空気量との間の差Ｘと機関回転数Ｙと機関負荷Ｚとの関数としてマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶されている。図５（ｂ）においては一つのマップのみを例示しているが、変更される加速度に応じて異なる複数のマップがＲＯＭ３２内に予め記憶されている。同様に、後述するアンダーシュートの際に使用される複数の別のマップもＲＯＭ３２内に予め記憶されている。
【００４１】
本実施形態においてはオーバーシュート時にステップ１２５において、図５（ｂ）に示されるようなマップから選択した新たな点火時期になるように点火時期が変更される。図８に示されるように内燃機関の出力特性は点火時期に応じて変化し、点火時期を遅角限界値から進角側に移動させると、出力は上昇し、次いで下降する。この出力特性曲線の頂点付近は比較的平坦となっており、点火時期を進角側に移動させた際にこの平坦部分に至る直前の点火時期をＭＢＴ（Ｍｉｎｉｍｕｍ ａｄｖａｎｃｅ ｆｏｒ Ｂｅｓｔ Ｔｏｒｑｕｅ）と呼ぶ。図８から分かるように、オーバーシュート時には出力が増大するものの、点火時期を遅角側に変更することによって出力が低下するように制御することができる。また、点火時期を遅角側に移動させることにより排気温度が上昇するので触媒コンバータ２０内の触媒１９の温度を活性温度まで迅速に上昇させることができる。
【００４２】
一方、ステップ１２４においてＸ＞ｂでない場合（ＮＯ）、すなわちアンダーシュートが生じていると判断された場合には、ステップ１２６においてアンダーシュートに基づく出力変動を抑えるよう処理され、次いでこのルーチンを終了する。この場合には図５（ｂ）に示すのと同様なアンダーシュート用のマップより得られた新たな点火時期になるように点火時期を進角側に変更する。従って、アンダーシュート時には出力が低下するものの、点火時期を進角側に変更することによって出力が増大するように制御することができる（図８を参照されたい）。
【００４３】
図７に示す実施形態においてはオーバーシュート時およびアンダーシュート時において初期の点火時期を遅角側または進角側にそれぞれ移動させている。従って、点火時期を遅角側および進角側の両方に移動させられるように、初期の点火時期を設定する必要がある。従って、図７に示すステップ１２５およびステップ１２６において初期の点火時期を移動させる際に初期の点火時期を図８に示されるようにＭＢＴと遅角限界値との間の領域Ｚの範囲内に設定する。すなわち下限である遅角限界値および上限である進角限界値の両方を越えることがないように、初期の点火時期を領域Ｚ内に設定するのが好ましい。特に、初期の点火時期を遅角限界値とＭＢＴとの間のほぼ中間位置に設定するのが好ましい。この場合には点火時期を遅角側および進角側に比較的広範囲に移動させられるので、比較的大きなオーバーシュートまたはアンダーシュートが生じた場合であっても対処することが可能となる。また、初期の点火時期をＭＢＴと進角側限界値との間に設定することも可能であるが、この場合にはノッキングが発生しうるので、初期の点火時期を遅角側限界値とＭＢＴとの間に設定するのが好ましい。
【００４４】
図９は空燃比と点火時期遅角限界値との関係を示す図である。図９に示されるように点火時期の遅角限界値はＸ軸の空燃比Ａ／Ｆの値に応じて異なっており、遅角限界値は空燃比がリッチ側にあるときは大きくてリーン側に向かって次第に小さくなる。そして、図示されるような遅角量が遅角限界値よりも小さい領域Ｉでは燃焼室５における燃焼が安定しているが、遅角量が遅角限界値を越える領域ＩＩでは燃焼は不安定になる。それゆえ、遅角限界値を燃焼室の空燃比に応じた値に設定するのが好ましい。すなわち、例えば空燃比がリッチ側の或る値Ａ１である場合には比較的大きい遅角限界値Ｂ１を採用する一方で、空燃比がリーン側の或る値Ａ２である場合には比較的小さい遅角限界値Ｂ２を採用する。これにより、空燃比が異なる場合であっても燃焼を安定させつつ、出力変動を抑えることができる。
【００４５】
図１０は本発明のさらに別の実施形態に基づく内燃機関制御装置を説明するフローチャートである。図１０のステップ１３１からステップ１３３については、図４に示すステップ１０１からステップ１０３と同様であるので説明を省略する。前述した実施形態においては燃料噴射量はオーバーシュート時には増大されると共にアンダーシュート時には低減されている。これに対し、本実施形態においてステップ１３３で実際の空気量と目標空気量との間の差が所定の範囲内（ａ≦Ｘ≦ｂ）に存在しないと判断された場合（ＮＯ）には、ステップ１３４において燃料噴射量はステップ１３１で算出された目標吸気量に応じた値に固定され、次いでこのルーチンを終了する。すなわち、本実施形態においては吸気量の増減を伴うオーバーシュートまたはアンダーシュートが生じた場合でも、吸気量の増減に応じて燃料を増減させることはない。従って、オーバーシュート時には空燃比はリーン側にシフトするものの、出力が増大するのを妨げることができ、アンダーシュート時には空燃比はリッチ側にシフトするものの出力が低下するのを避けることができ、結果的に出力の変動を抑えることができる。
【００４６】
次いで、例えばオーバーシュート時には出力が増大しないために過給機７０のタービン回転数も低下し、これによってコンプレッサ７１からの吸気量も低下する。従って、空燃比は一時的にリーン側にシフトするものの、吸気量の低下に伴って次第に或る空燃比に帰結することとなる。同様に、アンダーシュート時においては空燃比が一時的にリッチ側にシフトするものの、吸気量の増加に伴って次第に或る空燃比に帰結することとなる。最終的に落ち着いた空燃比における出力が目標の出力とは異なる場合には、図８に示すようなトルクと点火時期との関係に基づいて、目標の出力となるように点火時期を遅角側または進角側に移動させる。これにより、オーバーシュートまたはアンダーシュート時における出力の変動をさらに抑えることができる。
【００４７】
当然のことながら、前述した実施形態のいくつかを組み合わせることは本発明の範囲に含まれる。
【００４８】
【発明の効果】
１番目に記載の発明によれば、吸気量以外の制御パラメータを制御することによってオーバーシュートまたはアンダーシュート時における出力変動を抑えることができるという効果を奏しうる。
さらに、２番目の発明によれば、制御パラメータとして空燃比を採用することにより出力変動を容易に抑えることができるという効果を奏しうる。
さらに、３番目の発明によれば、触媒周りの排気ガスの温度を高められ、触媒を該触媒の活性温度に維持することができるという効果を奏しうる。
【００４９】
さらに、４番目の発明によれば、制御パラメータとして点火時期を採用することにより出力変動を容易に抑えることができるという効果を奏しうる。
さらに、５番目の発明によれば、初期設定の点火時期を進角側または遅角側に変更することができるという効果を奏しうる。
さらに、６番目の発明によれば、安定した燃焼を行うことができるという効果を奏しうる。
【００５０】
さらに、７番目の発明によれば、燃料噴射量を固定することにより出力が変動するのを結果的に抑えることができるという効果を奏しうる。
さらに、８番目の発明によれば、出力が変動するのをさらに妨げることができるという効果を奏しうる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用する４ストローク圧縮着火式内燃機関を示している。
【図２】内燃機関において加速を行う場合の状態を示す図である。
【図３】内燃機関において加速を行う場合の状態を示す別の図である。
【図４】第一の実施形態に基づく内燃機関制御装置を説明するフローチャートである。
【図５】（ａ）燃料噴射量のマップを示す図である。
（ｂ）点火時期のマップを示す図である。
【図６】図４に示す実施形態に類似する他の実施形態に基づく内燃機関制御装置を説明するフローチャートである。
【図７】本発明の第二の実施形態に基づく内燃機関制御装置を説明するフローチャートである。
【図８】図７に示す実施形態における点火時期を説明するための図である。
【図９】空燃比と点火時期遅角限界値との関係を示す図である。
【図１０】本発明のさらに別の実施形態に基づく内燃機関制御装置を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
６…燃料噴射弁
１３Ｂ…空気吸込管
１６…スロットル弁
１８Ｂ…排気管
１９…触媒
２０…触媒コンバータ
７０…過給機
７１…コンプレッサ
７２…排気タービン
７４…枝管
７６…エアスイッチングバルブ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an internal combustion engine control device for controlling an internal combustion engine, for example, a supercharged internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known an internal combustion engine that is operated at a predetermined air-fuel ratio in which an air-fuel ratio of an air-fuel mixture is set to a side leaner than a stoichiometric air-fuel ratio.
[0003]
Such an internal combustion engine burns on the lean side where fuel is low, so fuel efficiency is good.However, since there is a limit to increasing fuel while maintaining a lean state, the output range for performing lean air-fuel ratio combustion is relatively low. Limited to the area. For this reason, a supercharger is provided in the internal combustion engine to increase the output in the internal combustion engine. In this case, the turbine of the supercharger is rotated by the exhaust gas to drive the compressor of the supercharger arranged in the intake passage, thereby increasing the amount of intake air. Therefore, by increasing the fuel while increasing the intake air amount, the output range in which the lean operation can be performed can be expanded. Further, even in the low output range, the assist by the electric motor is performed to perform supercharging.
[0004]
When operating at a predetermined air-fuel ratio on the lean side, the generation of HC and CO in the exhaust gas can be suppressed, but depending on the three-way catalyst provided in the exhaust passage, nitrogen oxides (hereinafter “NOx”) may be used. Cannot be purified. For this reason, when the exhaust gas is in a lean atmosphere, NOx is absorbed and adsorbed or absorbed by both, and when the exhaust gas is in a rich atmosphere, a NOx storage reduction catalyst that releases (reduces) the stored NOx, for example, a catalytic converter including a NOx catalyst is used. It is provided in the engine exhaust system. In order to quickly raise the catalyst in the catalytic converter to the activation temperature (catalyst warm-up), a rich operation is performed at the time of startup, and a part of the air from the compressor of the supercharger is supplied to the catalytic converter as secondary air. (For example, refer to Patent Document 1). In this case, the atmosphere in the catalytic converter can be set to the stoichiometric air-fuel ratio. Normally, secondary air is supplied to the catalytic converter by a secondary air pump, but if the above-mentioned supercharger is adopted, a supercharger, especially a motor-assisted supercharger, is used instead of the pump. Can be used.
[Patent Document 1]
JP-B-2-35866 (Fig. 1)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the case of a normal internal combustion engine, the intake air amount can be controlled only by adjusting the throttle opening. However, in the case of an internal combustion engine as described above, in order to avoid an excessive increase in the engine speed, when the intake pressure is increased by a supercharger at the time of starting or the like, the pressure inside the surge tank is reduced to a negative pressure. The throttle opening is being adjusted. That is, in the case of the above-described internal combustion engine, the intake air amount is determined by both the throttle opening and the supercharging pressure, which can be individually changed. In particular, when the secondary air is supplied to the catalytic converter as described above, the supercharging pressure also changes by supplying the secondary air. Therefore, when both the supercharging pressure and the throttle opening change relatively rapidly, it becomes extremely difficult to control the intake air amount, whereby the actual intake air amount becomes larger than the target intake air amount. An undershoot below the air volume results. Therefore, the output fluctuates such that the output temporarily increases during the overshoot and temporarily decreases during the undershoot.
[0006]
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide an internal combustion engine control device that controls an internal combustion engine so as to suppress a change in output during overshoot or undershoot.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, an actual intake air amount detecting means for detecting an actual intake air amount of an engine and a relationship predetermined according to a required output torque value of the engine. An internal combustion engine control device comprising: target intake air amount setting means for setting a target intake air amount; and output control means for controlling an engine output torque by changing a control parameter other than an intake air amount affecting an engine output torque. The output control means may control a control parameter other than the intake air amount according to a difference between the actual intake air amount and the target intake air amount so that an actual engine output torque approaches the output torque required value. An internal combustion engine control device is provided.
[0008]
That is, according to the first aspect of the invention, when the actual intake air amount increases from the target intake air amount and the fuel injection amount also increases accordingly, control is performed so as to prevent the output from increasing at the time of overshoot, and the actual intake air amount is increased. In the case of an undershoot in which the fuel injection amount is reduced below the target intake air amount and the fuel injection amount is correspondingly reduced, output fluctuation can be suppressed by controlling so as to prevent the output from decreasing.
[0009]
According to a second aspect, in the first aspect, the control parameter is an air-fuel ratio.
That is, according to the second aspect of the present invention, when the overshoot, the fuel injection amount is reduced to move the air-fuel ratio to the lean side, and when the undershoot occurs, the fuel injection amount is increased to move the air-fuel ratio to the rich side, thereby achieving an output. Can be easily prevented from changing.
[0010]
According to a third aspect, in the first or second aspect, the internal combustion engine further comprises a turbocharger having a turbine disposed in an exhaust passage and a compressor disposed in an intake passage. A catalyst having an oxidation function disposed in an exhaust passage on the downstream side of the machine, and secondary air supply means for supplying a part of air from the compressor of the supercharger to the catalyst as secondary air. By supplying air to the catalyst by the secondary air supply means, the air-fuel ratio of the exhaust gas around the catalyst is maintained at the stoichiometric air-fuel ratio.
That is, according to the third aspect of the present invention, since the air-fuel ratio of the exhaust gas around the catalyst becomes the stoichiometric air-fuel ratio, the temperature of the exhaust gas around the catalyst can be increased, and the catalyst can be easily raised to the activation temperature and maintained. Can be.
[0011]
According to a fourth aspect, in the first aspect, the control parameter is an ignition timing.
That is, according to the fourth aspect of the present invention, it is possible to easily prevent the output from fluctuating by moving the ignition timing to the retard side during overshoot and moving the ignition timing to the advance side during undershoot.
[0012]
According to a fifth aspect, in the fourth aspect, the ignition timing is set between the retard limit value and the MBT when the ignition timing is controlled.
That is, according to the fifth aspect of the invention, the initially set ignition timing can be changed to the advance side or the retard side.
[0013]
According to a sixth aspect, in the fifth aspect, the retard limit value is determined according to an air-fuel ratio in a combustion chamber of the internal combustion engine.
That is, according to the sixth aspect of the present invention, when the air-fuel ratio is on the lean side, the retard limit value is set low, and when the air-fuel ratio is on the rich side, the retard limit value is set high. It can be carried out.
[0014]
According to the seventh invention, an actual intake air amount detecting means for detecting an actual intake air amount of the engine, and a target intake air amount setting for setting a target intake air amount based on a predetermined relationship according to a required output torque value of the engine. An internal combustion engine control apparatus comprising: a turbocharger having a turbine disposed in an exhaust passage and a compressor disposed in an intake passage; and output control means for controlling engine output torque. The means is provided for controlling the fuel injection amount to be fixed at a value corresponding to the target intake air amount so that the actual engine output torque approaches the required output torque value. .
[0015]
That is, according to the seventh aspect of the invention, the fuel injection amount is fixed at a value corresponding to the target intake air amount even during an overshoot in which the actual intake air amount is greater than the target intake air amount. Thus, the output is made lower than when the fuel injection amount is increased. Similarly, during an undershoot in which the actual intake air amount is lower than the target intake air amount, the fuel injection amount is reduced according to the reduced intake air amount by fixing the fuel injection amount to a value corresponding to the target intake air amount. Make the output higher than usual. As a result, it is possible to eventually prevent the output from fluctuating during overshoot and undershoot.
[0016]
According to an eighth aspect, in the seventh aspect, the actual engine output torque approaches the required output torque value by further controlling the ignition timing of the internal combustion engine.
That is, according to the eighth aspect, it is possible to further prevent the output from fluctuating.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same members are denoted by the same reference numerals. To facilitate understanding, the scales of these drawings are appropriately changed.
FIG. 1 shows a four-stroke compression ignition type internal combustion engine to which the present invention is applied.
Referring to FIG. 1, 1 is an engine body, 2 is a cylinder block, 3 is a cylinder head, 4 is a piston, 5 is a combustion chamber, 6 is an electrically controlled fuel injection valve, 7 is an intake valve, 8 is an intake port, 9 Denotes an exhaust valve, and 10 denotes an exhaust port. The intake port 8 is connected to a surge tank 12 via a corresponding intake branch pipe 11, and the surge tank 12 is connected to an intercooler 75 via an intake duct 13 </ b> A, and the intercooler 75 is connected via a branch pipe 73. It is connected to an outlet of a compressor, for example, a compressor 71 of an exhaust turbocharger 70. The inlet of the compressor 71 is connected to an air cleaner 14 via an air suction pipe 13B, and a throttle valve 16 driven by a step motor 15 is disposed in the air suction pipe 13B. The exhaust turbocharger 70 can be an electric turbo that can be driven by a motor (not shown).
[0018]
On the other hand, the exhaust port 10 is connected to an inlet of an exhaust turbine 72 of an exhaust turbocharger 70 via an exhaust manifold 17 and an exhaust pipe 18A, and an outlet of the exhaust turbine 72 has a catalyst 19 built-in via an exhaust pipe 18B. Connected to converter 20. An air-fuel ratio sensor 21 is disposed in the exhaust pipe 18B. As further shown, another branch 74 extending from the intake duct 13A is connected upstream of the catalytic converter 20 for the flow of exhaust gas, whereby a portion of the air from the compressor is converted to secondary air. It can be supplied to the catalytic converter 20. The branch pipe 74 is provided with an air switching valve (ASV) 76.
[0019]
On the other hand, each fuel injection valve 6 is connected via a fuel supply pipe 25 to a fuel reservoir, a so-called common rail 26. Fuel is supplied into the common rail 26 from an electric control type variable discharge fuel pump 27, and the fuel supplied into the common rail 26 is supplied to the fuel injection valve 6 through each fuel supply pipe 25. A fuel pressure sensor 28 for detecting the fuel pressure in the common rail 26 is attached to the common rail 26, and the fuel pump 27 is controlled so that the fuel pressure in the common rail 26 becomes the target fuel pressure based on the output signal of the fuel pressure sensor 28. Is controlled.
[0020]
The electronic control unit 30 is composed of a digital computer, and is connected to each other by a bidirectional bus 31 such as a ROM (Read Only Memory) 32, a RAM (Random Access Memory) 33, a CPU (Microprocessor) 34, an input port 35 and an output port 36. Is provided. The output signal of the air-fuel ratio sensor 21 is input to the input port 35 via the corresponding AD converter 37, and the output signal of the fuel pressure sensor 28 is also input to the input port 35 via the corresponding AD converter 37. A temperature sensor 29 for detecting the temperature of the engine cooling water is attached to the engine body 1, and an output signal of the temperature sensor 29 is input to an input port 35 via a corresponding AD converter 37. A temperature sensor 44 for detecting the temperature of the intake air is mounted in at least one intake branch pipe 11, and an output signal of the temperature sensor 44 is input to an input port 35 via a corresponding AD converter 37. Is done. In the exhaust passage upstream of the catalyst 19, an O for detecting the oxygen concentration of the exhaust gas flowing into the catalyst 19 is provided. 2 A sensor 45 is disposed in the exhaust passage downstream of the catalyst 19 for detecting the oxygen concentration of the exhaust gas flowing out of the catalyst 19. 2 A sensor 46 is provided. These O 2 Output signals from the sensors 45 and 46 are input to the input port 35 via the corresponding AD converter 37.
[0021]
A load sensor 41 that generates an output voltage proportional to the amount of depression L of the accelerator pedal 40 is connected to the accelerator pedal 40, and the output voltage of the load sensor 41 is input to the input port 35 via the corresponding AD converter 37. . The input port 35 is connected to a crank angle sensor 42 that generates an output pulse every time the crankshaft rotates, for example, by 30 °. Further, an output pulse of the vehicle speed sensor 43 representing the vehicle speed is input to the input port 35. On the other hand, the output port 36 is connected to the fuel injection valve 6, the electric motor 15, the fuel pump 27, and the ASV 76 via the corresponding drive circuit 38.
[0022]
As the catalyst 19, for example, a NOx storage reduction catalyst can be used. The NOx storage reduction catalyst has a function of absorbing NOx when the average air-fuel ratio in the combustion chamber 5 is lean, and releasing NOx when the average air-fuel ratio in the combustion chamber 5 becomes rich. The NOx storage reduction catalyst uses, for example, alumina as a carrier, and on the carrier, for example, alkali metals such as potassium K, sodium Na, lithium Li, and cesium Cs, alkaline earths such as barium Ba and calcium Ca, lanthanum La, and yttrium. At least one selected from rare earths such as Y and a noble metal such as platinum Pt are supported.
[0023]
FIG. 2 is a diagram showing a state where acceleration is performed in such an internal combustion engine. As shown in FIG. 2, when the accelerator pedal is first depressed at time t0, the throttle valve located on the intake side of the internal combustion engine opens slightly with a delay. As a result, the amount of intake air is increased, and a large amount of fuel is injected correspondingly. As a result, a large amount of exhaust gas is discharged. As described above, since the supercharger is provided, a large amount of generated exhaust gas causes the exhaust turbine of the supercharger to rotate at a higher speed than usual, thereby further increasing the supercharging pressure. Therefore, the intake air amount indicated by the solid line in FIG. 2 exceeds the target intake air amount indicated by the dotted line. As shown in the drawing, at time t1 when the supercharging pressure reaches a peak, control is performed so as to decrease the turbine speed of the electric supercharger. At this time, the intake amount becomes a small peak A. After time t1, the supercharging pressure gradually decreases, but the intake air amount continues to increase thereafter. Next, at time t2, the throttle opening acts on the closing side, and the throttle opening falls below the expected control value indicated by the dotted line. Therefore, the intake air amount decreases significantly from the peak at the time t2, and approaches the target intake air amount indicated by the dotted line. Therefore, as shown in the drawing, an overshoot occurs in which the actual air amount largely exceeds the target intake air amount and then drops. Since the fuel injection amount is determined in accordance with the engine intake air amount, when the actual air amount exceeds the target intake air amount due to overshoot, the fuel injection amount is also increased, and the output fluctuates such that the output increases.
[0024]
FIG. 3 is another diagram showing a state where acceleration is performed in such an internal combustion engine. Similarly, when the accelerator pedal is depressed at time t0, the throttle valve located on the intake side of the internal combustion engine opens slightly later. In this case, the actual intake air amount indicated by the solid line becomes lower than the target intake air amount indicated by the dotted line. Next, at time t4, the throttle opening acts on the opening side, and the throttle opening exceeds the estimated control value indicated by the dotted line. Therefore, the actual intake air amount gradually increases from time t4, and finally approaches the target intake air amount. Therefore, in this case, an undershoot occurs in which the actual air amount falls below the target intake air amount and then approaches the target intake air amount. Since the fuel injection amount is determined in accordance with the engine intake air amount, when the actual air amount falls below the target intake air amount due to undershoot, the fuel injection amount is also reduced, and output fluctuations occur in which the output decreases.
[0025]
FIG. 4 is a flowchart illustrating an internal combustion engine control device according to the first embodiment of the present invention. The internal combustion engine control device of the present invention is performed at the time of acceleration from an idle state. First, in step 101, a target intake air amount during acceleration is calculated. In step 101, the accelerator depression amount detected by the load sensor 41 connected to the accelerator pedal 40 shown in FIG. 1, the engine speed N detected by the crank angle sensor 42, the vehicle speed detected by the vehicle speed sensor 43, and the temperature sensor A target torque (target output) requested by the operator is calculated based on the engine water temperature detected from 29, and then a target intake air amount is calculated from the target torque. Next, at step 102, the actual intake air amount is calculated. In step 102, the actual intake air amount is calculated from the pressure in the surge tank 12 measured by a pressure sensor (not shown) provided in the surge tank 12 and the above-described engine speed N, for example. Here, the actual intake air amount may be measured by an air flow meter (not shown) provided between the air cleaner 14 and the compressor 71. However, when the branch pipe 74 is disposed, a part of the air measured by the air flow meter flows into the branch pipe 74, and an accurate intake amount cannot be obtained. It is preferable to calculate the actual intake air amount from the following formula. Of course, the order of steps 101 and 102 can be changed.
[0026]
Next, at step 103, a difference X (X = (actual intake air amount)-(target intake air amount)) between the target intake air amount calculated at step 101 and the actual intake air amount calculated at step 102 is calculated, and this difference is calculated. It is determined whether X exists between predetermined values a and b (a <b) (a ≦ X ≦ b). Here, the predetermined value a is a lower limit value of the difference X determined to be in the normal operation state, and the predetermined value b is an upper limit value of the difference X determined to be in the normal operation state. If X is between the predetermined values a and b (YES), it is determined that the value is within the allowable range and does not correspond to either the overshoot or the undershoot, and the step is terminated. On the other hand, if X does not exist between the predetermined values a and b (NO), it is further determined in step 104 whether X is larger than the predetermined value b (X> b).
[0027]
If X> b in step 104 (YES), it is determined that overshoot has occurred, and in step 105, processing is performed to suppress output fluctuations due to overshoot. As described above, when the overshoot occurs, the fuel injection amount is increased by an amount corresponding to the increased intake air amount (which can be equivalent to X), so that the air-fuel ratio in the combustion chamber 5 becomes a predetermined value. The air-fuel ratio is maintained. Therefore, in this case, there is an output fluctuation in which the output increases by the amount of the increased fuel.
[0028]
In the present embodiment, when it is determined that overshoot has occurred, the fuel injection amount is reduced. FIG. 5A is a diagram showing a map of the fuel injection amount. As shown in FIG. 5A, the fuel injection amount employed at the time of overshoot is formed in the form of a map as a function of the difference X between the actual air amount and the target air amount, the engine speed Y and the engine load Z. Are stored in the ROM 32 in advance. Although only one map is illustrated in FIG. 5A, a plurality of maps different depending on the acceleration to be changed are stored in the ROM 32 in advance. Similarly, a plurality of other maps used at the time of an undershoot described later are also stored in the ROM 32 in advance.
[0029]
In the present embodiment, at the time of overshoot, in step 105, the fuel injection amount is reduced to a new fuel injection amount selected from the map as shown in FIG. 5A, and then this routine is terminated. As a result, the air-fuel ratio in the combustion chamber 5 shifts to the lean side. Then, by reducing the fuel, the output of the engine is also reduced, whereby the output fluctuation can be suppressed.
[0030]
On the other hand, if X> b is not satisfied in step 104 (NO), that is, if X <a, the process proceeds to step 106 and the process is continued. That is, if it is determined in step 104 that undershoot has occurred, processing is performed in step 106 to suppress output fluctuations due to undershoot. As described above, when an undershoot occurs, the fuel injection amount is reduced by an amount corresponding to the reduced intake air amount (which can correspond to X, in which case X is a negative value). The air-fuel ratio in the chamber 5 is maintained at a predetermined air-fuel ratio. Therefore, in this case, an output fluctuation occurs in which the output is also reduced by the amount of the reduced fuel.
[0031]
In the present embodiment, when it is determined that an undershoot has occurred, the fuel injection amount is increased. As described above with reference to FIG. 5A, the undershoot stored in the ROM 32 as a function of the difference X between the actual air amount and the target air amount, the engine speed Y, and the engine load Z. Use a map for
[0032]
In the present embodiment, at the time of undershoot, in step 106, the fuel injection amount is increased so as to become the new fuel injection amount selected from the map as shown in FIG. 5A, and then this routine is terminated. As a result, the air-fuel ratio in the combustion chamber 5 shifts to the rich side. Then, by increasing the fuel, the output of the engine is also increased, whereby the output fluctuation can be suppressed.
[0033]
FIG. 6 is a flowchart illustrating an internal combustion engine control device based on another embodiment similar to the embodiment shown in FIG. Steps 111 to 116 in FIG. 6 are the same as steps 101 to 106 shown in FIG. In the internal combustion engine as shown in FIG. 1, a part of the air from the compressor 71 of the supercharger 70 is supplied to the upstream side of the catalytic converter 20 through the branch pipe 74 so that the air-fuel ratio in the catalytic converter 20 is reduced. The stoichiometric air-fuel ratio is maintained. However, when the fuel injection amount is increased or decreased as shown in steps 105 and 106 in FIG. 4, the air-fuel ratio in the catalytic converter 20 naturally changes. That is, the air-fuel ratio in the catalytic converter 20 shifts to the lean side during overshoot and shifts to the rich side during undershoot. Therefore, in this case, the air-fuel ratio in the catalytic converter 20 cannot be maintained at the stoichiometric air-fuel ratio, and it becomes difficult to quickly raise the catalyst temperature to the activation temperature. In order to prevent this, the amount of air flowing through the branch pipe 74 is adjusted in steps 117 and 118 shown in FIG.
[0034]
First, the case of overshoot will be described. As described above, in step 115, the output is prevented from increasing by shifting the air-fuel ratio in the combustion chamber 5 to the lean side by reducing the fuel injection amount. Next, in step 117, a correction amount (hereinafter, referred to as “AI correction amount”) for the amount of air flowing to the catalytic converter 20 through the branch pipe 74 is calculated from the following equation.
[0035]
(AI correction amount) = (engine intake air amount) × (air-fuel ratio correction amount) / (stoichiometric air-fuel ratio)
[0036]
Here, the “AI correction amount” is a correction amount (g / s) of the air supplied from the compressor 71 to the upstream of the catalytic converter 20 through the branch pipe 74 and is adjusted by the ASV 76 provided in the branch pipe 74. The “engine intake air amount” is the amount of air sucked into the engine. In order to eliminate an error based on the amount of air passing through the branch pipe 74, the pressure from a pressure sensor (not shown) provided in the surge tank 12 and It is calculated from the aforementioned engine speed N. The “air-fuel ratio correction amount” is a shift amount of the air-fuel ratio shifted to the lean side in step 115. Next, the "stoichiometric air-fuel ratio" is an air-fuel ratio when the fuel and oxygen are theoretically converted to a complete combustion product, and varies depending on the type of fuel, but may be generally in the range of 14.5 to 15.0.
[0037]
In step 117, the AI correction amount is calculated from the above-described equation, and then, in step 119, the air amount passing through the branch pipe 74 is adjusted by the ASV 76 based on the AI correction amount. At the time of overshoot, the amount of air supplied to the upstream of the catalytic converter 20 through the branch pipe 74 is adjusted in step 119 based on the AI correction amount, and then this routine is terminated. As a result, the air-fuel ratio in the catalytic converter 20 is maintained at the stoichiometric air-fuel ratio, so that the catalyst temperature can be quickly raised to the activation temperature.
[0038]
Similarly, at the time of undershoot, after the air-fuel ratio is shifted to the rich side in step 116, the AI correction amount is calculated in step 118. Next, at step 120, the amount of air supplied to the upstream side of the catalytic converter 20 through the branch pipe 74 is adjusted so as to increase, and then this routine is terminated. As a result, the air-fuel ratio in the catalytic converter 20 is maintained at the stoichiometric air-fuel ratio, so that the catalyst temperature can be quickly raised to the activation temperature.
[0039]
Although the AI amount is changed in steps 119 and 120 in the embodiment shown in FIG. 6, the actual air-fuel ratio in the catalytic converter 20 may be different from the stoichiometric air-fuel ratio. Therefore, after changing the AI amount (the amount of air supplied to the catalytic converter 20) in these steps 119 and 120, the AI amount may be further changed based on the actual air-fuel ratio in the catalytic converter 20. That is, after step 119 or step 120, O 2 The actual air-fuel ratio in the catalytic converter 20 is roughly estimated based on the oxygen concentration detected by the sensor 46. Next, when the actual air-fuel ratio deviates from the stoichiometric air-fuel ratio, the ASV 76 further changes the AI amount so that the actual air-fuel ratio becomes the stoichiometric air-fuel ratio. Thereby, the air-fuel ratio in the catalytic converter 20 can be reliably brought close to the stoichiometric air-fuel ratio. In this case, since the AI amount is changed based on the actual air-fuel ratio after roughly changing the AI amount in step 119 or step 120, the air-fuel ratio in the catalytic converter 20 can be quickly and precisely adjusted. .
[0040]
FIG. 7 is a flowchart illustrating an internal combustion engine control device according to the second embodiment of the present invention. Steps 121 to 124 in FIG. 7 are the same as steps 101 to 104 shown in FIG. FIG. 8 is a diagram for explaining the ignition timing in the embodiment shown in FIG. When X> b (YES) is determined in step 124 of the embodiment shown in FIG. In step 125, the ignition timing is moved to the retard side, and then this routine ends. FIG. 5B shows a map of the ignition timing. As shown in FIG. 5B, the ignition timing when the overshoot is determined is a function of the difference X between the actual air amount and the target air amount, the engine speed Y, and the engine load Z. It is stored in the ROM 32 in the form of a map in advance. Although only one map is illustrated in FIG. 5B, a plurality of maps different according to the acceleration to be changed are stored in the ROM 32 in advance. Similarly, a plurality of other maps used at the time of an undershoot described later are also stored in the ROM 32 in advance.
[0041]
In this embodiment, at the time of overshoot, in step 125, the ignition timing is changed so as to become a new ignition timing selected from the map as shown in FIG. 5B. As shown in FIG. 8, the output characteristics of the internal combustion engine change according to the ignition timing. When the ignition timing is moved from the retard limit value to the advance side, the output increases and then decreases. The vicinity of the apex of the output characteristic curve is relatively flat, and the ignition timing immediately before reaching the flat portion when the ignition timing is advanced to the advance side is called MBT (Minimum advance for Best Torque). As can be seen from FIG. 8, although the output increases during overshoot, it is possible to control the output to decrease by changing the ignition timing to the retard side. By moving the ignition timing to the retard side, the exhaust gas temperature rises, so that the temperature of the catalyst 19 in the catalytic converter 20 can be quickly raised to the activation temperature.
[0042]
On the other hand, if X> b is not satisfied in step 124 (NO), that is, if it is determined that undershoot has occurred, processing is performed in step 126 to suppress output fluctuations due to undershoot, and then this routine ends. . In this case, the ignition timing is changed to the advanced side so that the new ignition timing is obtained from the map for undershoot similar to that shown in FIG. 5B. Therefore, it is possible to control the output to increase by changing the ignition timing to the advanced side, although the output decreases at the time of undershoot (see FIG. 8).
[0043]
In the embodiment shown in FIG. 7, the initial ignition timing is shifted to the retard side or the advance side during overshoot and undershoot, respectively. Therefore, it is necessary to set an initial ignition timing so that the ignition timing can be moved to both the retard side and the advance side. Therefore, when the initial ignition timing is moved in steps 125 and 126 shown in FIG. 7, the initial ignition timing is set within the range Z between the MBT and the retard limit value as shown in FIG. I do. That is, it is preferable to set the initial ignition timing in the region Z so as not to exceed both the retard limit value as the lower limit and the advance limit value as the upper limit. In particular, it is preferable to set the initial ignition timing at a substantially intermediate position between the retard limit value and the MBT. In this case, since the ignition timing can be moved in a relatively wide range to the retard side and the advance side, it is possible to cope with a case where a relatively large overshoot or undershoot occurs. It is also possible to set the initial ignition timing between the MBT and the advance side limit value, but in this case, knocking may occur, so that the initial ignition timing is set to the retard side limit value and the MBT side. It is preferable to set it between.
[0044]
FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the air-fuel ratio and the ignition timing retard limit value. As shown in FIG. 9, the retardation limit value of the ignition timing is different depending on the value of the air-fuel ratio A / F on the X axis, and the retardation limit value is large and lean on the rich side of the air-fuel ratio. It becomes smaller gradually toward. In the region I where the retard amount is smaller than the retard limit value as shown in the figure, the combustion in the combustion chamber 5 is stable, but in the region II where the retard amount exceeds the retard limit value, the combustion is unstable. become. Therefore, it is preferable to set the retard limit value to a value corresponding to the air-fuel ratio of the combustion chamber. That is, for example, when the air-fuel ratio is a certain value A1 on the rich side, a relatively large retardation limit value B1 is employed, while when the air-fuel ratio is a certain value A2 on the lean side, it is relatively small. The retard limit value B2 is adopted. Thus, even if the air-fuel ratio is different, it is possible to stabilize combustion and suppress output fluctuation.
[0045]
FIG. 10 is a flowchart illustrating an internal combustion engine control device according to still another embodiment of the present invention. Steps 131 to 133 in FIG. 10 are the same as steps 101 to 103 shown in FIG. In the above-described embodiment, the fuel injection amount is increased during overshoot and reduced during undershoot. On the other hand, in the present embodiment, when it is determined in step 133 that the difference between the actual air amount and the target air amount does not exist within the predetermined range (a ≦ X ≦ b) (NO), In step 134, the fuel injection amount is fixed to a value corresponding to the target intake air amount calculated in step 131, and then this routine ends. That is, in the present embodiment, even when an overshoot or an undershoot accompanied by an increase or decrease in the intake air amount occurs, the fuel is not increased or decreased according to the increase or decrease in the intake air amount. Therefore, the output can be prevented from increasing while the air-fuel ratio shifts to the lean side during overshoot, and the output can be prevented from decreasing while the air-fuel ratio shifts to the rich side during undershoot. Output fluctuations can be effectively suppressed.
[0046]
Next, for example, at the time of overshoot, the output does not increase, so that the turbine speed of the supercharger 70 also decreases, and accordingly, the amount of intake air from the compressor 71 also decreases. Accordingly, although the air-fuel ratio temporarily shifts to the lean side, the air-fuel ratio gradually results in a certain air-fuel ratio as the intake air amount decreases. Similarly, during an undershoot, although the air-fuel ratio temporarily shifts to the rich side, the air-fuel ratio gradually results in a certain air-fuel ratio with an increase in the intake air amount. If the output at the finally settled air-fuel ratio is different from the target output, the ignition timing is retarded to the target output based on the relationship between the torque and the ignition timing as shown in FIG. Or move it to the advanced side. As a result, output fluctuations during overshoot or undershoot can be further suppressed.
[0047]
Of course, combining some of the embodiments described above is within the scope of the present invention.
[0048]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the invention, it is possible to produce an effect that output fluctuations during overshoot or undershoot can be suppressed by controlling control parameters other than the intake air amount.
Further, according to the second aspect, by adopting the air-fuel ratio as the control parameter, the effect that the output fluctuation can be easily suppressed can be obtained.
Further, according to the third aspect of the invention, it is possible to increase the temperature of the exhaust gas around the catalyst and to maintain the catalyst at the activation temperature of the catalyst.
[0049]
Further, according to the fourth aspect, it is possible to obtain an effect that output fluctuation can be easily suppressed by employing the ignition timing as a control parameter.
Further, according to the fifth aspect, it is possible to provide an effect that the initial setting ignition timing can be changed to the advance side or the retard side.
Further, according to the sixth aspect, an effect that stable combustion can be performed can be obtained.
[0050]
Further, according to the seventh aspect, it is possible to achieve an effect that the output can be suppressed from fluctuating as a result by fixing the fuel injection amount.
Further, according to the eighth aspect, there is an effect that the output can be further prevented from fluctuating.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows a four-stroke compression ignition type internal combustion engine to which the present invention is applied.
FIG. 2 is a diagram illustrating a state in which acceleration is performed in an internal combustion engine.
FIG. 3 is another diagram showing a state when acceleration is performed in the internal combustion engine.
FIG. 4 is a flowchart illustrating an internal combustion engine control device based on the first embodiment.
FIG. 5A is a diagram showing a map of a fuel injection amount.
(B) is a diagram showing a map of ignition timing.
FIG. 6 is a flowchart illustrating an internal combustion engine control device based on another embodiment similar to the embodiment shown in FIG. 4;
FIG. 7 is a flowchart illustrating an internal combustion engine control device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a view for explaining an ignition timing in the embodiment shown in FIG. 7;
FIG. 9 is a diagram showing a relationship between an air-fuel ratio and an ignition timing retard limit value.
FIG. 10 is a flowchart illustrating an internal combustion engine control device according to still another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
6 ... Fuel injection valve
13B ... air suction pipe
16 ... Throttle valve
18B ... exhaust pipe
19 ... catalyst
20: catalytic converter
70 ... Supercharger
71 ... Compressor
72 ... Exhaust turbine
74 ... branch pipe
76… Air switching valve
