JP2008144736A

JP2008144736A - 過給機付内燃機関の制御装置

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Publication number: JP2008144736A
Application number: JP2006336001A
Authority: JP
Inventors: Masakazu Tabata; 正和田畑
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-12-13
Filing date: 2006-12-13
Publication date: 2008-06-26

Abstract

【課題】過給機付内燃機関の制御装置において、加速運転時に、燃費を改善しつつ、内燃機関の出力を十分に得る技術を提供する。
【解決手段】加速運転状態であると検出した際に、変速比が比較的小である場合には、加速運転中の空燃比を低下させる燃料増量率を比較的大きくし、変速比が比較的大である場合には、加速運転中の空燃比を低下させる燃料増量率を比較的小さくする。
【選択図】図３

Description

本発明は、過給機付内燃機関の制御装置に関する。

内燃機関の加速運転時のショックを低減するために、内燃機関の加速運転時に、変速機の変速比に応じて燃料噴射時間を補正し、変速比が低い程、補正する燃料噴射時間の減増率を大きくする技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特開昭５８−１５２１３１号公報特開平５−２８０４０７号公報特開昭６２−１５００３９号公報特開昭５９−１１５４３９号公報

ところで、過給機付内燃機関において、内燃機関の加速運転時の制御は、今まで自然吸気内燃機関の延長として扱われていた。このため、過給機付内燃機関の加速運転時には、自然吸気内燃機関と同様に、定常運転の際に用いられる基準空燃比から出力を重視した際に用いられるパワー空燃比へ空燃比を低下させるために、基準空燃比に基づく基準燃料量に対し燃料増量率を一律最大にしていた。

しかしながら、過給機付内燃機関では、パワー空燃比にすることにより燃費が悪化するにもかかわらず、内燃機関の出力は十分に得られていない場合があった。

本発明の目的は、過給機付内燃機関の制御装置において、加速運転時に、燃費を改善しつつ、内燃機関の出力を十分に得る技術を提供することにある。

本発明にあっては、以下の構成を採用する。すなわち、
内燃機関の排気エネルギによって前記内燃機関へ吸入する吸気を過給する過給機と、
前記内燃機関に連結された変速機と、
を備えた内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関が加速運転状態であることを検出する加速検出手段と、
前記変速機の変速比を検出する変速比検出手段と、
前記加速検出手段が加速運転状態であると検出した際に、前記変速比検出手段が検出する変速比が比較的小である場合には、加速運転中の空燃比を低下させる燃料増量率を比較的大きくし、変速比が比較的大である場合には、加速運転中の空燃比を低下させる燃料増量率を比較的小さくする第１燃料増量率補正手段と、
を備えたことを特徴とする過給機付内燃機関の制御装置である。

過給機付内燃機関において、内燃機関の加速運転時の制御は、今まで自然吸気内燃機関の延長として扱われていた。このため、過給機付内燃機関の加速運転時には、自然吸気内燃機関と同様に、定常運転の際に用いられる基準空燃比から出力を重視した際に用いられるパワー空燃比へ空燃比を低下させるために、基準空燃比に基づく基準燃料量に対し燃料増量率を一律最大にしていた。

ここで、過給機付内燃機関では、過給機が排気エネルギを回収して過給を行っている。そして、過給圧を上昇させた場合には、空燃比が低下していなくても空気量が増加するこ
とに伴い空燃比に基づく燃料量が増加して内燃機関の出力が上昇する。しかしながら、過給機付内燃機関において、パワー空燃比にした場合には、排気温度が低下し回収できる排気エネルギが低下するため、過給圧が上昇し難くなる。よって、空気量が増加し難く空燃比に基づく燃料量の増加が少ない。したがって、空気量に応じた空燃比に基づく燃料量と、基準空燃比からパワー空燃比へ空燃比を低下させる際の燃料量とを足したトータルの燃料量は却って増加し難く、内燃機関の出力が上昇し難い場合があった。つまり、パワー空燃比とするべく基準空燃比からの燃料増量率を最大にした場合は、パワー空燃比にしたことによって燃費が悪化するにもかかわらず、内燃機関の出力は十分に得られていない場合があった。

そこで、本発明では、加速検出手段が加速運転状態であると検出した際に、変速比検出手段が検出する変速比が比較的小である場合には、加速運転中の空燃比を低下させる燃料増量率を比較的大きくし、変速比が比較的大である場合には、加速運転中の空燃比を低下させる燃料増量率を比較的小さくするようにした。

過給機付内燃機関は、加速運転時において、変速比が比較的小である場合には、機関回転数の上昇が速く、排気エネルギの増加が早いので、すぐに過給圧を十分得ることができる。このため、燃料増量率を小さくして排気エネルギを上昇させることは考慮せず、加速運転中の空燃比を低下させる燃料増量率を比較的大きくする。

一方、過給機付内燃機関は、加速運転時において、変速比が比較的大である場合には、機関回転数の上昇が遅く、排気エネルギの増加が遅いので、すぐには十分な過給圧を得ることができない。このため、加速運転中の空燃比を低下させる燃料増量率を比較的小さくし、空燃比の低下を抑制しておき、まず排気エネルギを増加させて過給圧を上昇させる。そして、過給圧が上昇することによって空気量が増加することに伴い現状空燃比に基づく燃料量を増加させ、内燃機関の出力を上昇させる。そして、このように空燃比を低下させる燃料増量率を比較的小さくすることで、現状空燃比が燃費の悪化するパワー空燃比よりも基準空燃比に近づき、燃費も改善される。

したがって、本発明によると、加速運転時に、燃費を改善しつつ、内燃機関の出力を十分に得ることができる。

また、本発明にあっては、以下の構成を採用する。すなわち、
内燃機関の排気エネルギによって前記内燃機関へ吸入する吸気を過給する過給機を備えた内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関が加速運転状態であることを検出する加速検出手段と、
内燃機関の１気筒当たりの空気量を算出する空気量算出手段と、
前記加速検出手段が加速運転状態であると検出した際に、前記空気量算出手段が算出する１気筒当たりの空気量が大きくなる程、加速運転中の空燃比を低下させる燃料増量率を大きくする第２燃料増量率補正手段と、
を備えたことを特徴とする過給機付内燃機関の制御装置である。

本発明では、加速検出手段が加速運転状態であると検出した際に、空気量算出手段が算出する１気筒当たりの空気量が大きくなる程、加速運転中の空燃比を低下させる燃料増量率を大きくするようにした。

過給機付内燃機関は、加速運転時において、１気筒当たりの空気量が大きくなる程、排気エネルギが大きくなり、すぐに過給圧を十分得ることができる。このため、１気筒当たりの空気量が小さい場合には、排気エネルギが小さいので、加速運転中の空燃比を低下させる燃料増量率を小さくし、空燃比の低下を抑制しておき、まず排気エネルギを増加させ
て過給圧を上昇させる。そして、過給圧が上昇することによって空気量が増加することに伴い現状空燃比に基づく燃料量を増加させ、内燃機関の出力を上昇させる。そして、このように空燃比を低下させる燃料増量率を小さくすることで、現状空燃比が燃費の悪化するパワー空燃比よりも基準空燃比に近づき、燃費も改善される。

さらに、本発明にあっては、以下の構成を採用する。すなわち、
内燃機関の排気エネルギによって前記内燃機関へ吸入する吸気を過給する過給機を備えた内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関が加速運転状態であることを検出する加速検出手段と、
目標過給圧と現状過給圧との差を算出する差分過給圧算出手段と、
前記加速検出手段が加速運転状態であると検出した際に、前記差分過給圧算出手段が算出する目標過給圧と現状過給圧との差が大きくなる程、加速運転中の空燃比を低下させる燃料増量率を小さくする第３燃料増量率補正手段と、
を備えたことを特徴とする過給機付内燃機関の制御装置である。

本発明では、加速検出手段が加速運転状態であると検出した際に、差分過給圧算出手段が算出する目標過給圧と現状過給圧との差が大きくなる程、加速運転中の空燃比を低下させる燃料増量率を小さくするようにした。

過給機付内燃機関は、加速運転時において、差分過給圧算出手段が算出する目標過給圧と現状過給圧との差が大きくなる程、排気エネルギが小さくなり、すぐには過給圧を十分得ることができない。このため、目標過給圧と現状過給圧との差が大きい場合には、排気エネルギが小さいので、加速運転中の空燃比を低下させる燃料増量率を小さくし、空燃比の低下を抑制しておき、まず排気エネルギを増加させて過給圧を上昇させる。そして、過給圧が上昇することによって空気量が増加することに伴い現状空燃比に基づく燃料量を増加させ、内燃機関の出力を上昇させる。そして、このように空燃比を低下させる燃料増量率を小さくすることで、現状空燃比が燃費の悪化するパワー空燃比よりも基準空燃比に近づき、燃費も改善される。

前記加速検出手段が加速運転状態であると検出した際に、現状過給圧が所定値よりも大きい場合には、加速運転中の空燃比を低下させる燃料増量率を最大にする燃料増量率最大設定手段を備えるとよい。

所定値とは、現状過給圧が十分上昇しており、排気エネルギも最大値近傍となっている閾値の過給圧である。

この発明によると、現状過給圧が所定値よりも大きい場合には、現状過給圧が十分上昇しており、排気エネルギも最大値近傍となっているので、燃料増量率を小さくして排気エネルギを上昇させることは考慮せず、燃料増量率を最大にする。

本発明によると、過給機付内燃機関の制御装置において、加速運転時に、燃費を改善しつつ、内燃機関の出力を十分に得ることができる。

以下に本発明の具体的な実施例を説明する。

＜実施例１＞
図１は、本実施例に係る過給機付内燃機関の制御装置を適用する内燃機関の概略構成を示す図である。

図１に示す内燃機関１は、燃焼室を形成する気筒２を４つ有する水冷式の４ストロークサイクル・ガソリンエンジンである。内燃機関１は、車両に搭載されている。内燃機関１には、吸気通路３及び排気通路４が接続されている。

内燃機関１に接続された吸気通路３の途中には、排気エネルギを駆動源として作動するターボチャージャ（過給機）５のコンプレッサ部５ａが配置されている。また、コンプレッサ部５ａよりも上流の吸気通路３には、該吸気通路３内を流通する吸気の流量を調節するスロットル弁６が配置されている。このスロットル弁６は、電動アクチュエータにより開閉される。スロットル弁６よりも上流の吸気通路３には、該吸気通路３内を流通する吸気（新気）の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ７が配置されている。このエアフローメータ７により、内燃機関１の吸入空気量（新気量）が測定される。

コンプレッサ部５ａよりも下流の吸気通路３には、吸気と外気とで熱交換を行うインタークーラ８が配置されている。そして、インタークーラ８よりも下流の吸気通路３には、該吸気通路３内の吸気圧を検出する吸気圧センサ９が設けられている。この吸気圧センサ９によって、コンプレッサ部５ａによって過給された現状過給圧を検出する。

一方、内燃機関１に接続された排気通路４の途中には、ターボチャージャ５のタービン部５ｂが配置されている。また、タービン部５ｂよりも下流の排気通路４には、パティキュレートフィルタ（以下、単にフィルタという。）１０が配置されている。フィルタ１０は、排気中の粒子状物質（ＰＭ）を捕集する。このフィルタ１０には、三元触媒が担持されている。

フィルタ１０よりも下流の排気通路４には、該排気通路４内を流通する排気の流量を調節する排気絞り弁１１が設けられている。この排気絞り弁１１は、電動アクチュエータにより開閉される。

また、内燃機関１には、車両の走行状態に合わせて変速を行うための変速機１２が接続されている。変速機１２には、変速比を検出するシフトセンサ１３が配置されている。このシフトセンサ１３が本発明の変速比検出手段に相当する。

以上述べたように構成された内燃機関１には、該内燃機関１を制御するための電子制御ユニットであるＥＣＵ１４が併設されている。このＥＣＵ１４は、内燃機関１の運転条件や運転者の要求に応じて内燃機関１の運転状態を制御するユニットである。

ＥＣＵ１４には、エアフローメータ７、吸気圧センサ９、シフトセンサ１３、運転者がアクセルペダル１５を踏み込んだ量に応じた電気信号を出力し機関負荷を検出可能なアクセル開度センサ１６、及び機関回転数を検出するクランクポジションセンサ１７が電気配線を介して接続され、これら各種センサの出力信号がＥＣＵ１４に入力されるようになっている。

一方、ＥＣＵ１４には、スロットル弁６及び排気絞り弁１１の各アクチュエータが電気配線を介して接続されており、該ＥＣＵ１４によりこれらの機器が制御される。

ところで、本実施例のようなターボチャージャ５を備える内燃機関１においては、内燃機関１の加速運転時の制御は、今まで自然吸気内燃機関の延長として扱われていた。このため、ターボチャージャ５を備える内燃機関１の加速運転時には、自然吸気内燃機関と同様に、定常運転の際に用いられる基準空燃比から出力を重視した際に用いられるパワー空燃比へ空燃比を低下させるために、基準空燃比に基づく基準燃料量に対し燃料増量率を一律最大（１６％増）にしていた。

ここで、ターボチャージャ５を備える内燃機関１では、ターボチャージャ５が排気エネルギを回収して過給を行っている。そして、過給圧を上昇させた場合には、空燃比が低下していなくても、空気量が増加することに伴い空燃比に基づいて燃料量が増加して内燃機関１の出力が上昇する。

しかしながら、ターボチャージャ５を備える内燃機関１において、パワー空燃比にした場合には、排気温度が低下し回収できる排気エネルギが低下するため、過給圧が上昇し難くなる。よって、空気量が増加し難く空燃比に基づく燃料量の増加が少ない。したがって、空気量に応じた空燃比に基づく燃料量と、基準空燃比からパワー空燃比へ空燃比を低下させる際の燃料量とを足したトータルの燃料量は却って増加し難く、内燃機関の出力が上昇し難い場合があった。

つまり、パワー空燃比とするべく基準空燃比からの燃料増量率を最大にした場合は、パワー空燃比とすることによって燃費が悪化するにもかかわらず、内燃機関の出力は十分に得られていない場合があった。

そこで、本実施例では、加速運転時において、変速機１２の変速比が比較的小である場合には、加速運転中において基準空燃比に基づく基準燃料量から増加させて空燃比を低下させる燃料増量率を比較的大きくし、変速機１２の変速比が比較的大である場合には、加速運転中において基準燃料量から増加させて空燃比を低下させる燃料増量率を比較的小さくする。

具体的には、変速機１２の変速比が１，２速の場合には１６％の最大燃料増量率とし、３速の場合には１２％の燃料増量率とし、４速の場合には８％の燃料増量率とし、５，６速の場合には６％の燃料増量率とした。

ターボチャージャ５を備える内燃機関１は、加速運転時において、変速機１２の変速比が比較的小である場合には、機関回転数の上昇が速く、排気エネルギの増加が早いので、すぐに過給圧を十分得ることができる。このため、前記燃料増量率を小さくして排気エネルギを上昇させることは考慮せず、加速運転中の前記燃料増量率を比較的大きくする。

一方、ターボチャージャ５を備える内燃機関１は、加速運転時において、変速機１２の変速比が比較的大である場合には、機関回転数の上昇が遅く、排気エネルギの増加が遅いので、すぐには十分な過給圧を得ることができない。このため、加速運転中の前記燃料増量率を比較的小さくし、空燃比の低下を抑制しておき、まず排気エネルギを増加させて過給圧を上昇させる。そして、過給圧が上昇することによって空気量が増加することに伴い現状空燃比に基づく燃料量を増加させ、内燃機関の出力を上昇させる。そして、このように空燃比を低下させる燃料増量率を比較的小さくすることで、現状空燃比が燃費の悪化するパワー空燃比よりも基準空燃比に近づき、燃費も改善される。

したがって、加速運転時に、燃費を改善しつつ、内燃機関１の出力を十分に得ることができる。

ここで、本実施例のターボチャージャ５を備える内燃機関１の燃料増量率を制御する制御ルーチンについて、図２に示すフローチャートに基づいて説明する。なお、本ルーチンは、ＥＣＵ１４に予め記憶されており、周期的に実行されるルーチンである。

ステップＳ１０１では、まず、ＥＣＵ１４は、アクセル開度が基準値より大きくなったか否かを判断する。アクセル開度センサ１６の値をＥＣＵ１４が読み取り、アクセル開度が基準値より大きい場合を、内燃機関が加速状態であると判断する。基準値は、それより大きい場合に内燃機関が加速状態であると判断できる閾値のアクセル開度である。

なお、本ステップを実行するＥＣＵ１４が本発明の加速検出手段に相当する。

ステップＳ１０１で肯定判定がなされた場合には、ステップＳ１０２へ進み、一方、否定判定がなされた場合には、ステップＳ１０５へ進む。

ステップＳ１０２では、ＥＣＵ１４は、現状過給圧が基準値よりも小さいか否かを判断する。吸気圧センサ９の値をＥＣＵ１４が読み取って判断する。

なお、基準値は、現状過給圧が十分上昇しており、排気エネルギも最大値近傍となっている閾値の過給圧である。本ステップの基準値が本発明の所定値に相当する。

ステップＳ１０２で肯定判定がなされた場合には、ステップＳ１０３へ進み、一方、否定判定がなされた場合には、ステップＳ１０４へ進む。

ステップＳ１０３では、ＥＣＵ１４は、変速比に基づき第１燃料増量率を決定する。具体的には、まずシフトセンサ１３から変速比を読み取り、読み取った変速比から図３のマップに基づいて基準空燃比に基づく基準燃料量に対して増加させる第１燃料増量率を決定する。

なお、図３のマップは、予め実験等から求めたもので、変速比が比較的小である場合には、前記燃料増量率が比較的大きく、変速比が比較的大である場合には、前記燃料増量率が比較的小さくなっている。具体的には、変速比が１，２速の場合には１６％の最大燃料増量率であり、３速の場合には１２％の燃料増量率であり、４速の場合には８％の燃料増量率であり、５，６速の場合には６％の燃料増量率である。

ここで、本ステップを実行するＥＣＵ１４が本発明の第１燃料増量率補正手段に相当する。

一方、ステップＳ１０４では、ＥＣＵ１４は、第１燃料増量率を変速比に関係なく最大燃料増量率（１６％）に決定する。現状過給圧が基準値よりも大きい場合には、現状過給圧が十分上昇しており、排気エネルギも最大値近傍となっているので、燃料増量率を小さくして排気エネルギを上昇させることは考慮する必要がないからである。

なお、本ステップを実行するＥＣＵ１４が本発明の燃料増量率最大設定手段に相当する。

一方、ステップＳ１０５では、ＥＣＵ１４は、第１燃料増量率を増加させないように決定する。言い換えると、第１燃料増量率を０％に決定する。アクセル開度が基準値より小さい場合は内燃機関が加速状態ではないため、定常運転の際に用いられる基準空燃比に設定されるからである。

次に、ステップＳ１０３、ステップＳ１０４、又はステップＳ１０５から引き続くステップＳ１０６では、ＥＣＵ１４は、排気系の加熱防止のための第２燃料増量率を決定する。具体的には、クランクポジションセンサ１７から機関回転数を読み取ると共に、その機関回転数とエアフローメータ７から読み取った吸入空気量とから１気筒当たりの空気量を算出し、これら機関回転数及び１気筒当たりの空気量から図４のマップに基づいて基準空燃比に基づく基準燃料量に対して増加させる第２燃料増量率を決定する。

なお、図４のマップは予め実験等から求めたもので、機関回転数及び１気筒当たりの空気量が大きくなる程、排気系の加熱をより防止するため、第２燃料増量率も大きくなっている。

ステップＳ１０７では、ＥＣＵ１４は、第１燃料増量率と第２燃料増量率とのいずれかの値の大きい方を採用する。具体的には、ステップＳ１０３、ステップＳ１０４、又はステップＳ１０５のいずれかで求めた第１燃料増量率と、ステップＳ１０６で求めた第２燃料増量率と、を比較し、値の大きい方を実際に適用する燃料増量率として採用する。その後、本ルーチンを一旦終了する。

以上説明したルーチンによると、最適な燃料増量率を設定することができる。

＜実施例２＞
本実施例では、１気筒当たりの空気量（走行負荷）に基づいて燃料増量率を定めるものである。その他の構成は上記実施例と同様であるので説明を省略し、その特徴部分を説明する。

本実施例では、加速運転状態の場合には、１気筒当たりの空気量が大きくなる程、言い換えると走行負荷が大きくなる程、加速運転中の空燃比を低下させる燃料増量率を大きくする。

ターボチャージャ５を備える内燃機関１は、加速運転時において、１気筒当たりの空気量が大きくなる程、排気エネルギが大きくなり、すぐに過給圧を十分得ることができる。このため、１気筒当たりの空気量が小さい場合には、排気エネルギが小さいので、加速運転中の空燃比を低下させる燃料増量率を小さくし、空燃比の低下を抑制しておき、まず排気エネルギを増加させて過給圧を上昇させる。そして、過給圧が上昇することによって空気量が増加することに伴い現状空燃比に基づく燃料量を増加させ、内燃機関１の出力を上昇させる。そして、このように空燃比を低下させる燃料増量率を小さくすることで、現状空燃比が燃費の悪化するパワー空燃比よりも基準空燃比に近づき、燃費も改善される。

したがって、本実施例によると、加速運転時に、燃費を改善しつつ、内燃機関の出力を十分に得ることができる。

ここで、本実施例のターボチャージャ５を備える内燃機関１の燃料増量率を制御する制御ルーチンについて、図５に示すフローチャートに基づいて説明する。なお、本ルーチンは、ＥＣＵ１４に予め記憶されており、周期的に実行されるルーチンである。

ステップＳ２０１では、まず、ＥＣＵ１４は、アクセル開度が基準値より大きくなったか否かを判断する。アクセル開度センサ１６の値をＥＣＵ１４が読み取り、アクセル開度が基準値より大きい場合を内燃機関が加速状態であると判断する。基準値は、それより大きい場合に内燃機関が加速状態であると判断できる閾値のアクセル開度である。

ステップＳ２０１で肯定判定がなされた場合には、ステップＳ２０２へ進み、一方、否定判定がなされた場合には、ステップＳ２０６へ進む。

ステップＳ２０２では、ＥＣＵ１４は、現状過給圧が基準値よりも小さいか否かを判断する。吸気圧センサ９の値をＥＣＵ１４が読み取って判断する。

ステップＳ２０２で肯定判定がなされた場合には、ステップＳ２０３へ進み、一方、否定判定がなされた場合には、ステップＳ２０５へ進む。

ステップＳ２０３では、ＥＣＵ１４は、１気筒当たりの空気量を算出する。具体的には、クランクポジションセンサ１７から機関回転数を読み取ると共に、エアフローメータ７から吸入空気量を読み取り、吸入空気量を機関回転数で割ることで、１気筒当たりの空気量を算出する。

ここで、本ステップを実行するＥＣＵ１４が本発明の空気量算出手段に相当する。

ステップＳ２０４では、ＥＣＵ１４は、変速比及び１気筒当たりの空気量に基づく第１燃料増量率を決定する。具体的には、まずシフトセンサから変速比を読み取り、読み取った変速比及びステップＳ２０３で算出した１気筒当たりの空気量から図６のマップに基づいて基準空燃比に基づく基準燃料量に対して増加させる第１燃料増量率を決定する。

なお、図６のマップは、予め実験等から求めたもので、各変速比に応じて曲線を描いており、変速比が比較的小である場合には、１気筒当たりの空気量が小さいときも前記燃料増量率が比較的大きく、変速比が比較的大である場合には、１気筒当たりの空気量が小さいときは前記燃料増量率が比較的小さくなっている。また、各変速比のいずれの曲線も１気筒当たりの空気量（走行負荷）が大きくなる程、前記燃料増量率が大きくなっている。

ここで、本ステップ、特に１気筒当たりの空気量が大きくなる程、前記燃料増量率を大きくする点を実行するＥＣＵ１４が本発明の第２燃料増量率補正手段に相当する。

一方、ステップＳ２０５では、ＥＣＵ１４は、第１燃料増量率を変速比に関係なく最大燃料増量率（１６％）に決定する。現状過給圧が基準値よりも大きい場合には、現状過給圧が十分上昇しており、排気エネルギも最大値近傍となっているので、燃料増量率を小さくして排気エネルギを上昇させることは考慮する必要がないからである。

一方、ステップＳ２０６では、ＥＣＵ１４は、第１燃料増量率を増加させないように決定する。言い換えると、第１燃料増量率を０％に決定する。アクセル開度が基準値より小さい場合は内燃機関が加速状態ではないため、定常運転の際に用いられる基準空燃比に設定されるからである。

次に、ステップＳ２０４、ステップＳ２０５、又はステップＳ２０６から引き続くステップＳ２０７では、ＥＣＵ１４は、排気系の加熱防止のための第２燃料増量率を決定する
。具体的には、クランクポジションセンサ１７から機関回転数を読み取ると共に、エアフローメータ７から読み取った吸入空気量と機関回転数とから１気筒当たりの空気量を算出し、これら機関回転数及び１気筒当たりの空気量から図４のマップに基づいて基準空燃比に基づく基準燃料量に対して増加させる第２燃料増量率を決定する。

ステップＳ２０８では、ＥＣＵ１４は、第１燃料増量率と第２燃料増量率とのいずれかの値の大きい方を採用する。具体的には、ステップＳ２０４、ステップＳ２０５、又はステップＳ２０６のいずれかで求めた第１燃料増量率と、ステップＳ２０７で求めた第２燃料増量率と、を比較し、値の大きい方を実際に適用する燃料増量率として採用する。その後、本ルーチンを一旦終了する。

＜実施例３＞
本実施例では、目標過給圧と現状過給圧との差（以下、差分過給圧という）に基づいて燃料増量率を定めるものである。その他の構成は上記実施例と同様であるので説明を省略し、その特徴部分を説明する。

本実施例では、加速運転状態の場合には、差分過給圧が大きくなる程、加速運転中の空燃比を低下させる燃料増量率を小さくする。

ターボチャージャ５を備える内燃機関１は、加速運転時において、差分過給圧が大きくなる程、排気エネルギが小さくなり、すぐには過給圧を十分得ることができない。このため、差分過給圧が大きい場合には、排気エネルギが小さいので、加速運転中の空燃比を低下させる燃料増量率を小さくし、空燃比の低下を抑制しておき、まず排気エネルギを増加させて過給圧を上昇させる。そして、過給圧が上昇することによって空気量が増加することに伴い現状空燃比に基づく燃料量を増加させ、内燃機関１の出力を上昇させる。そして、このように空燃比を低下させる燃料増量率を小さくすることで、現状空燃比が燃費の悪化するパワー空燃比よりも基準空燃比に近づき、燃費も改善される。

したがって、本実施例によると、加速運転状態にある時に、燃費を改善しつつ、内燃機関の出力を十分に得ることができる。

ここで、本実施例のターボチャージャ５を備える内燃機関１の燃料増量率を制御する制御ルーチンについて、図７に示すフローチャートに基づいて説明する。なお、本ルーチンは、ＥＣＵ１４に予め記憶されており、周期的に実行されるルーチンである。

ステップＳ３０１では、まず、ＥＣＵ１４は、アクセル開度が基準値より大きくなったか否かを判断する。アクセル開度センサの値をＥＣＵ１４が読み取り、アクセル開度が基準値より大きい場合を内燃機関が加速状態であると判断する。基準値は、それより大きい場合に内燃機関が加速状態であると判断できる閾値のアクセル開度である。

ステップＳ３０１で肯定判定がなされた場合には、ステップＳ３０２へ進み、一方、否定判定がなされた場合には、ステップＳ３０６へ進む。

ステップＳ３０２では、ＥＣＵ１４は、現状過給圧が基準値よりも小さいか否かを判断する。吸気圧センサの値をＥＣＵ１４が読み取って判断する。

ステップＳ３０２で肯定判定がなされた場合には、ステップＳ３０３へ進み、一方、否定判定がなされた場合には、ステップＳ３０５へ進む。

ステップＳ３０３では、ＥＣＵ１４は、差分過給圧を算出する。具体的には、アクセル開度センサ１６からアクセル開度を読み取ると共に、クランクポジションセンサ１７から機関回転数を読み取り、アクセル開度と機関回転数とに基づいて目標過給圧を算出する。また、吸気圧センサ９から現状過給圧を読み取る。そして、算出した目標過給圧から現状過給圧を差し引くことで、差分過給圧を算出する。

ここで、本ステップを実行するＥＣＵ１４が本発明の差分過給圧算出手段に相当する。

ステップＳ３０４では、ＥＣＵ１４は、変速比及び差分過給圧に基づく第１燃料増量率を決定する。具体的には、まずシフトセンサから変速比を読み取り、読み取った変速比及びステップＳ３０３で算出した差分過給圧から図８のマップに基づいて基準空燃比に基づく基準燃料量に対して増加させる第１燃料増量率を決定する。

なお、図８のマップは、予め実験等から求めたもので、各変速比に応じて曲線を描いており、変速比が比較的小である場合には、差分過給圧が大きいときも前記燃料増量率が比較的大きく、変速比が比較的大である場合には、差分過給圧が大きいときは前記燃料増量率が比較的小さくなっている。また、各変速比のいずれの曲線も差分過給圧が大きくなる程、前記燃料増量率が小さくなっている。

ここで、本ステップ、特に差分過給圧が大きくなる程、前記燃料増量率を小さくする点を実行するＥＣＵ１４が本発明の第３燃料増量率補正手段に相当する。

一方、ステップＳ３０５では、ＥＣＵ１４は、第１燃料増量率を変速比に関係なく最大燃料増量率（１６％）に決定する。現状過給圧が基準値よりも大きい場合には、現状過給圧が十分上昇しており、排気エネルギも最大値近傍となっているので、燃料増量率を小さくして排気エネルギを上昇させることは考慮する必要がないからである。

一方、ステップＳ３０６では、ＥＣＵ１４は、第１燃料増量率を増加させないように決定する。言い換えると、第１燃料増量率を０％に決定する。アクセル開度が基準値より小さい場合は内燃機関１が加速状態ではないため、定常運転の際に用いられる基準空燃比に設定されるからである。

次に、ステップＳ３０４、ステップＳ３０５、又はステップＳ３０６から引き続くステップＳ３０７では、ＥＣＵ１４は、排気系の加熱防止のための第２燃料増量率を決定する。具体的には、クランクポジションセンサ１７から機関回転数を読み取ると共に、エアフローメータ７から読み取った吸入空気量と機関回転数とから１気筒当たりの空気量を算出し、これら機関回転数及び１気筒当たりの空気量から図４のマップに基づいて基準空燃比
に基づく基準燃料量に対して増加させる第２燃料増量率を決定する。

ステップＳ３０８では、ＥＣＵ１４は、第１燃料増量率と第２燃料増量率とのいずれかの値の大きい方を採用する。具体的には、ステップＳ３０４、ステップＳ３０５、又はステップＳ３０６のいずれかで求めた第１燃料増量率と、ステップＳ３０７で求めた第２燃料増量率と、を比較し、値の大きい方を実際に適用する燃料増量率として採用する。その後、本ルーチンを一旦終了する。

本発明に係る過給機付内燃機関の制御装置は、上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加えてもよい。

実施例１に係る内燃機関とその吸・排気系を示す図である。実施例１に係るターボチャージャを備える内燃機関の燃料増量率を制御する制御ルーチンを示すフローチャートである。実施例１に係る変速比と第１燃料増量率との関係を示す図である。実施例１に係る機関回転数と１気筒当たりの空気量と第２燃料増量率との関係を示す図である。実施例２に係るターボチャージャを備える内燃機関の燃料増量率を制御する制御ルーチンを示すフローチャートである。実施例２に係る変速比と１気筒当たりの空気量と第１燃料増量率との関係を示す図である。実施例３に係るターボチャージャを備える内燃機関の燃料増量率を制御する制御ルーチンを示すフローチャートである。実施例３に係る変速比と差分吸気圧と第１燃料増量率との関係を示す図である。

符号の説明

１内燃機関
２気筒
３吸気通路
４排気通路
５ターボチャージャ
５ａコンプレッサ部
５ｂタービン部
６スロットル弁
７エアフローメータ
８インタークーラ
９吸気圧センサ
１０フィルタ
１１排気絞り弁
１２変速機
１３シフトセンサ
１４ＥＣＵ
１５アクセルペダル
１６アクセル開度センサ
１７クランクポジションセンサ

Claims

内燃機関の排気エネルギによって前記内燃機関へ吸入する吸気を過給する過給機と、
前記内燃機関に連結された変速機と、
を備えた内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関が加速運転状態であることを検出する加速検出手段と、
前記変速機の変速比を検出する変速比検出手段と、
前記加速検出手段が加速運転状態であると検出した際に、前記変速比検出手段が検出する変速比が比較的小である場合には、加速運転中の空燃比を低下させる燃料増量率を比較的大きくし、変速比が比較的大である場合には、加速運転中の空燃比を低下させる燃料増量率を比較的小さくする第１燃料増量率補正手段と、
を備えたことを特徴とする過給機付内燃機関の制御装置。
内燃機関の排気エネルギによって前記内燃機関へ吸入する吸気を過給する過給機を備えた内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関が加速運転状態であることを検出する加速検出手段と、
内燃機関の１気筒当たりの空気量を算出する空気量算出手段と、
前記加速検出手段が加速運転状態であると検出した際に、前記空気量算出手段が算出する１気筒当たりの空気量が大きくなる程、加速運転中の空燃比を低下させる燃料増量率を大きくする第２燃料増量率補正手段と、
を備えたことを特徴とする過給機付内燃機関の制御装置。
内燃機関の排気エネルギによって前記内燃機関へ吸入する吸気を過給する過給機を備えた内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関が加速運転状態であることを検出する加速検出手段と、
目標過給圧と現状過給圧との差を算出する差分過給圧算出手段と、
前記加速検出手段が加速運転状態であると検出した際に、前記差分過給圧算出手段が算出する目標過給圧と現状過給圧との差が大きくなる程、加速運転中の空燃比を低下させる燃料増量率を小さくする第３燃料増量率補正手段と、
を備えたことを特徴とする過給機付内燃機関の制御装置。
前記加速検出手段が加速運転状態であると検出した際に、現状過給圧が所定値よりも大きい場合には、加速運転中の空燃比を低下させる燃料増量率を最大にする燃料増量率最大設定手段を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の過給機付内燃機関の制御装置。