JP2010090708A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】酸素濃度低減時において、吸気量によるトルク制御が適切か燃料噴射量によるトルク制御が適切かを高精度に判定できる内燃機関の制御装置を提案する。
【解決手段】吸気量を意図的に増減させて（Ｓ３０）、エンジン回転数を検出する（Ｓ４０）。エンジン回転数の増加分を吸気量の増加分で除算した値を対空気量エンジン出力感度として、この値が所定値Ａ２以上ならば、空気優先運転状態であると判定し、所定値未満ならば燃料優先運転状態であると判定する。空気優先運転状態と判定された場合は、吸気量の増減によってエンジン出力を制御する（Ｓ１００）。燃料優先運転状態と判定された場合は、燃料噴射量の増減によってエンジン出力を制御する（Ｓ１１０）。
【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関する。

ディーゼルエンジンにおいては、エンジンから排出される黒煙などのいわゆる粒子状物質（ＰＭ：Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ）の除去が重要である。この目的のために排気管の途中にディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ：Ｄｉｅｓｅｌ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ）が装備されることが多い。

ＤＰＦがＰＭを捕集することにより排気中のＰＭは大部分が除去される。しかしＤＰＦ内にＰＭが堆積し続ける一方では、ＤＰＦは目詰まりを起こしてしまうので、ＰＭの堆積量がある程度以上となったら堆積されたＰＭをポスト噴射などの手法により燃焼して除去することで、ＤＰＦを再生する。ポスト噴射された燃料は多くが筒内で燃焼されずにエンジンから排出され、その未燃燃料がＤＰＦに通常担持された触媒の作用によって燃焼してＤＰＦが昇温してＤＰＦは再生される。

ＤＰＦの再生においては、過昇温が起こるとＤＰＦの破損や溶損といった事態が生じてしまうので、過昇温を回避することが必要となる。ＤＰＦ再生における過昇温回避のための技術としては、例えば下記特許文献１に開示された技術がある。特許文献１では、昇温制御装置の電子制御ユニットは、後処理装置の触媒またはＤＰＦの再生のための昇温制御が終了した後、触媒出口排気温度センサによって検出される触媒温度が閾値以下になるまで排気流量維持制御を実施して触媒の冷却を促進している。

特開２００６−２６６２２１号公報

ＤＰＦ再生時における過昇温抑制のために、ＤＰＦが過昇温発生の危険がある高温に達したと判断されたら吸気を絞ることによって排気の酸素濃度を低下し、ＤＰＦでの燃焼反応を抑制する技術がある。この技術を用いる場合には、酸素濃度がストイキ近傍にまで落とされると、通常の噴射量によってエンジン出力（トルク）を制御することが困難になり、吸気量の増減によってエンジン出力を制御しなければならない。

つまり酸素濃度に応じてトルク制御方法を切り替える必要があるが、推定誤差などによって酸素濃度が正確に取得できない場合には、吸気量によってトルク制御すべき状態（以下、空気優先運転状態とする）か燃料噴射量によってトルク制御すべき状態か（以下、燃料優先運転状態とする）を適切に選択できないこととなり、その結果エンジン出力の制御が適切に行えなくなってしまう。

そこで本発明が解決しようとする課題は、上記問題点に鑑み、酸素濃度低減時において、吸気量によってトルク制御する運転状態か、燃料噴射量によってトルク制御する運転状態かを高精度に判定できる内燃機関の制御装置を提案することにある。

課題を解決するための手段及び発明の効果

上記課題を達成するために、本発明に係る内燃機関の制御装置は、内燃機関の運転状態が、吸気量の増減によってエンジン出力が増減する空気優先運転状態であることと燃料噴射量の増減によってエンジン出力が増減する燃料優先運転状態であることを判定する判定手段と、前記判定手段によって空気優先運転状態であると判定された場合は吸気量によってエンジン出力を制御し、前記判定手段によって燃料優先運転状態である判定された場合は燃料噴射量によってエンジン出力を制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする。

これにより本発明に係る内燃機関の制御装置では、吸気量の増減によってエンジン出力が増減する空気優先運転状態であるか燃料噴射量の増減によってエンジン出力が増減する燃料優先運転状態であるかを判定できる判定手段を備えているので、空気優先運転状態であるか燃料優先運転状態であるかを精度よく判定することができる。したがって精度のよい判定に基づいて吸気量の増減を用いるか燃料噴射量の増減を用いるかを判断して適切にエンジン出力を制御する制御装置が実現できる。

また内燃機関の運転状態とその運転状態に対する前記判定手段による判定を対応付けて記憶する記憶手段を備え、前記判定手段は前記記憶手段に記憶された運転状態及びその近傍の運転状態に対しては前記記憶手段に記憶された空気優先運転状態か燃料優先運転状態かの判定を用いるとしてもよい。

これにより判定状態による判定を記憶手段に記憶しておくので、再びよく似た運転状態となった場合には判定手段による判定を繰り返さずに、記憶手段に記憶された判定結果によって空気優先運転状態であるか燃料優先運転状態であるかを判定できる。したがって同じ判定操作の繰り返しを省略できる効率的な制御装置が実現できる。

また排気中の酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段を備え、前記判定手段は、前記酸素濃度検出手段により検出された排気酸素濃度が所定の空気優先領域に属する場合は空気優先運転状態であると判定し、所定の燃料優先領域に属する場合は燃料優先運転状態であると判定し、前記空気優先領域に属する排気酸素濃度は前記燃料優先領域に属する排気酸素濃度よりも小さい値であるとしてもよい。

これにより空気優先運転状態か燃料優先運転状態かの判定のために排気酸素濃度を用いて、排気酸素濃度が小さければ空気優先運転状態であると判定し、排気酸素濃度が大きければ燃料優先運転状態であると判定するので、高い精度で空気優先運転状態か燃料優先運転状態かを判定でき、それに基づいて適切にエンジン出力を制御できる制御装置が実現できる。

また排気通路に配置されて酸素濃度を計測する排気センサを備え、前記酸素濃度検出手段は前記排気センサの計測値によって排気酸素濃度を検出するとしてもよい。

これにより排気通路での酸素濃度をセンサで検出することで排気酸素濃度を検出するので、高精度な排気酸素濃度の値が取得できる。したがって高精度な排気酸素濃度の値を用いて、空気優先運転状態か燃料優先運転状態かを精度よく判定でき、それに基づいて適切にエンジン出力を制御できる制御装置が実現できる。

また吸気量、エンジン回転数、吸気圧、吸気温、燃料噴射量を検出する各検出手段のうち少なくとも１つを備え、前記酸素濃度検出手段は前記検出手段によって検出された吸気量、エンジン回転数、吸気圧、吸気温、燃料噴射量のうち少なくとも１つの値を用いて排気酸素濃度を算出するとしてもよい。

これにより吸気量、回転数、吸気圧、吸気温、噴射量の検出値のうち少なくとも１つを用いて排気酸素濃度を検出するので、酸素濃度センサを設置せずに、高精度な排気酸素濃度の値が取得できる。したがって高精度な排気酸素濃度の値を用いて、空気優先運転状態か燃料優先運転状態かを精度よく判定でき、それに基づいて適切にエンジン出力を制御できる制御装置が実現できる。

またエンジン回転数を検出する回転数検出手段を備え、前記判定手段は、吸気量の増減に対して前記回転数検出手段により検出されたエンジン回転数の感度が所定の空気優先領域に属する場合は空気優先運転状態であると判定し、前記感度が所定の燃料優先領域に属する場合は燃料優先運転状態であると判定し、前記空気優先領域に属する感度は前記燃料優先領域に属する感度よりも大きい値であるとしてもよい。

これにより空気優先運転状態か燃料優先運転状態かの判定のために、吸気量が増減した場合のエンジン回転数を用いて、同回転数が大きければ空気優先運転状態であると判定し、同回転数が小さければ燃料優先運転状態であると判定するので、実際に吸気量が増減した場合のエンジン回転数の反応から、高い精度で空気優先運転状態か燃料優先運転状態かを判定できる。したがって、それに基づいて適切にエンジン出力を制御できる制御装置が実現できる。

また内燃機関の筒内圧力を検出する筒内圧力検出手段を備え、前記判定手段は、吸気量の増減に対して前記筒内圧力検出手段により検出された筒内圧力の感度が所定の空気優先領域に属する場合は空気優先運転状態であると判定し、前記感度が所定の燃料優先領域に属する場合は燃料優先運転状態であると判定し、前記空気優先領域に属する感度は前記燃料優先領域に属する感度よりも大きい値であるとしてもよい。

これにより空気優先運転状態か燃料優先運転状態かの判定のために、吸気量が増減した場合の筒内圧力値を用いて、同圧力値が大きければ空気優先運転状態であると判定し、同圧力値が小さければ燃料優先運転状態であると判定するので、実際に吸気量が増減した場合の筒内圧力値の反応から、高い精度で空気優先運転状態か燃料優先運転状態かを判定できる。したがって、それに基づいて適切にエンジン出力を制御できる制御装置が実現できる。

また前記判定手段による前記判定のために吸気量を増減させる吸気量増減手段を備えたとしてもよい。

これにより空気優先運転状態か燃料優先運転状態かの判定のために意図的に吸気量を増減させる手段を備えるので、吸気量の増減の発生を待つ必要がなく、判定を行いたいときに迅速に判定できる制御装置が実現できる。

またエンジン回転数を検出する回転数検出手段を備え、前記判定手段は、燃料噴射量の増減に対して前記回転数検出手段により検出されたエンジン回転数の感度が所定の空気優先領域に属する場合は空気優先運転状態であると判定し、前記感度が所定の燃料優先領域に属する場合は燃料優先運転状態であると判定し、前記空気優先領域に属する感度は前記燃料優先領域に属する感度よりも小さい値であるとしてもよい。

これにより空気優先運転状態か燃料優先運転状態かの判定のために、燃料噴射量が増減した場合のエンジン回転数を用いて、同回転数が大きければ燃料優先運転状態であると判定し、同回転数が小さければ空気優先運転状態であると判定するので、実際に噴射量が増減した場合のエンジン回転数の反応から、高い精度で空気優先運転状態か燃料優先運転状態かを判定できる。したがって、それに基づいて適切にエンジン出力を制御できる制御装置が実現できる。

また内燃機関の筒内圧力を検出する筒内圧力検出手段を備え、前記判定手段は、燃料噴射量の増減に対して前記筒内圧力検出手段により検出された筒内圧力の感度が所定の空気優先領域に属する場合は空気優先運転状態であると判定し、前記感度が所定の燃料優先領域に属する場合は燃料優先運転状態であると判定し、前記空気優先領域に属する感度は前記燃料優先領域に属する感度よりも小さい値であるとしてもよい。

これにより空気優先運転状態か燃料優先運転状態かの判定のために、燃料噴射量が増減した場合の筒内圧力値を用いて、同圧力値が大きければ燃料優先運転状態であると判定し、同圧力値が小さければ空気優先運転状態であると判定するので、実際に噴射量が増減した場合の筒内圧力値の反応から、高い精度で空気優先運転状態か燃料優先運転状態かを判定できる。したがって、それに基づいて適切にエンジン出力を制御できる制御装置が実現できる。

また前記判定手段による前記判定のために燃料噴射量を増減させる噴射量増減手段を備えたとしてもよい。

これにより空気優先運転状態か燃料優先運転状態かの判定のために意図的に燃料噴射量を増減させる手段を備えるので、燃料噴射量の増減の発生を待つ必要がなく、判定を行いたいときに迅速に判定できる制御装置が実現できる。

また前記空気優先領域および前記燃料優先領域を内燃機関の運転状態に応じて調節する調節手段を備えたとしてもよい。

これにより空気優先運転状態か燃料優先運転状態かの判定のために用いられる空気優先領域と燃料優先領域とを、運転状態に応じて調節するので、例えばアイドリング状態と高負荷状態の違い等によって誤判定が生じることが抑制される。したがって運転状態の変動に関わらず高精度に空気優先運転状態か燃料優先運転状態かを判定できる制御装置が実現できる。

また前記制御手段は、機関又は運転者から要求されたエンジン出力に応じて、前記空気優先運転状態の場合は、吸気絞り弁と、排気を排気通路から吸気通路へと再循環させる排気再循環通路の弁と、のうちの少なくとも一方の開閉によりエンジン出力を制御し、前記燃料優先運転状態の場合は、燃料噴射量の増減によってエンジン出力を制御するとしてもよい。

これにより空気優先運転状態の場合は、吸気絞り弁と排気再循環通路の弁とのうちの少なくとも一方の開閉を用い、燃料優先運転状態の場合は、燃料噴射量の増減を用いて、機関又は運転者から要求されたエンジン出力に応じるように制御するので、適切にエンジン出力を制御することができる制御装置が実現できる。

また吸気量を算出する目標吸気量算出手段を備え、前記制御手段は、前記空気優先運転状態の場合は、吸気絞り弁と、排気を排気通路から吸気通路へと再循環させる排気再循環通路の弁と、のうちの少なくとも一方の開閉により、吸気量が前記目標吸気量算出手段によって算出された目標吸気量となるように制御するとしてもよい。

これにより空気優先運転状態の場合には目標吸気量を設定して、吸気絞り弁と排気再循環通路の弁とのうちの少なくとも一方の開閉によって目標吸気量を達成するよう制御するので、吸気量を望ましい値に制御できる制御装置が実現できる。

また吸気量、エンジン回転数、吸気圧、吸気温、燃料噴射量を検出する各検出手段のうち少なくとも１つを備え、吸気量は、吸気量を検出する前記検出手段によって検出されるか、前記検出手段によって検出されたエンジン回転数、吸気圧、吸気温、燃料噴射量のうち少なくとも１つの値を用いて算出されるとしてもよい。

これにより吸気量は直接検出されるか、検出されたエンジン回転数、吸気圧、吸気温、燃料噴射量のうちの少なくとも１つから算出されるので、精度よく吸気量の情報を取得することができる。したがって、高精度な吸気量の情報を用いて、空気優先運転状態か燃料優先運転状態かの判定、そして空気優先運転状態でのエンジン出力の吸気量による制御を高精度に行うことができる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。まず図１は、本発明に係る内燃機関の制御装置１の実施例１の概略図である。図１に示す制御装置１の例は、４気筒のディーゼルエンジン２（以下では単にエンジンと称する）に対して構成されており、吸気管３、排気管４、ＥＧＲ管５を備える。エンジン２及び制御装置１は自動車に搭載されているとすればよい。

吸気管３からエンジン２に空気が供給され、排気管４へ排気が排出される。吸気管３にはエアフロメータ３１、吸気スロットル３２が装備されている。エアフロメータ３１によって吸気量が計測される。吸気スロットル３２の開度の増減によって吸気量が調節される。また吸気管３あるいは吸気マニホールドには吸気圧センサ３３、吸気温センサ３４が装備されて、それぞれ吸気の圧力、吸気の温度を計測する。

エンジン２にはインジェクタ２１が装備されてシリンダ内に燃料が供給される。またエンジン２にはエンジン回転数センサ２２が装備されて、エンジン回転数が計測される。また筒内圧センサ２３が装備されてエンジン筒内の圧力を検出する。

ＥＧＲ管５によって排気管４から吸気管３へ排気を還流する排気ガス再循環（ＥＧＲ：Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）が行われる。排気ガス再循環によって、エンジン２における燃焼温度を抑制してＮＯｘの排出量を低減することができる。ＥＧＲ管５にはＥＧＲバルブ５１が装備されて、還流される排気量が調節される。

排気管５の途中にＤＰＦ６が配置されている。ＤＰＦ６の入口側には排気温度センサ６１が配置されて排気温度が計測される。ＤＰＦ６の出口側には酸素濃度センサ６２が配置されて、酸素濃度が計測される。またＤＰＦ６の入口側と出口側における排気圧の差である前後差圧（差圧、ＤＰＦ差圧）を計測する差圧センサ６３も装備されている。

ＤＰＦ６は例えば代表的な構造として、いわゆるハニカム構造において入口側と出口側とを交互に目詰めした構造とすればよい。またＤＰＦ６は酸化触媒が担持された酸化触媒付きＤＰＦであるとすればよい。エンジン２の運転中に排出される排気には粒子状物質（ＰＭ）が含まれ、このＰＭはＤＰＦ６の上記構造のＤＰＦ壁を排気が通過するときに、このＤＰＦ壁の内部あるいは表面に捕集される。

ＤＰＦ６に堆積したＰＭの堆積量が十分大きくなった度ごとに、堆積したＰＭを燃焼することによって除去し、ＤＰＦ６を再生する。ＤＰＦ６の再生のための方法として、例えばインジェクタ２１からメイン噴射後のタイミングでポスト噴射をおこなう。ポスト噴射によってＤＰＦ６に送られた未燃燃料がＤＰＦ６に担持された酸化触媒の作用で昇温してＤＰＦ６に堆積したＰＭを燃焼させることによって、ＤＰＦ６は再生される。

また制御装置１は電子制御装置７（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）を備える。ＥＣＵ７はコンピュータの構造を有するとし、各種演算をおこなうＣＰＵやその作業領域のＲＡＭ、各種情報の記憶を行うメモリ７１などを備えるとする。ＥＣＵ７により、インジェクタ２１によるエンジン２への燃料噴射や、吸気スロットル３２、ＥＧＲバルブ５１の開度調節などが制御される。エアフロメータ３１、吸気圧センサ３３、吸気温センサ３４、エンジン回転数センサ２２、筒内圧センサ２３、排気温度センサ６１、酸素濃度センサ６２、差圧センサ６３の計測値はＥＣＵ７へ送られる。

本実施例１では以上の構成のもとで、酸素低減状態においてエンジン２の出力（トルク）を制御する場合に、吸気量の増減によりトルク制御を実行しなければならない状態であるのか、燃料噴射量の増減によりトルク制御を実行しなければならない状態であるのかを、排気酸素濃度によって判定し、その判定結果に基づいてエンジン出力を制御する。なお酸素低減状態とは、ＤＰＦ６の再生処理等により、ＤＰＦが高温となった場合に過昇温発生の危険が検出されたので、吸気量を絞ってエンジン２に供給される酸素を低減している状態を指す。

実施例１における処理手順が図２に示されている。同図の処理は、酸素低減状態において、ＥＣＵ７によって自動的に、所定周期ごとに処理されるとすればよい。

図２の処理ではまず、手順Ｓ１０で排気酸素濃度を取得する。排気酸素濃度は酸素濃度センサ６２によって直接計測してもよい。あるいは排気酸素濃度は、公知文献（例えば特開２００２−３２７６３４）に記載された手法を用いて、吸気量、エンジン回転数、吸気圧、吸気温、燃料噴射量の各数値を用いて算出してもよい。ここで吸気量はエアフロメータ３１によって計測すればよい。エンジン回転数はエンジン回転数センサ２２によって計測すればよい。吸気圧は吸気圧センサ３３によって計測すればよい。吸気温は吸気温センサ３４によって計測すればよい。燃料噴射量はＥＣＵ７からインジェクタ２１への燃料噴射量の指令値を用いればよい。

次にＳ２０で、排気酸素濃度が所定値以下かどうかを判断する。排気酸素濃度はＳ１０で取得した値を用いる。図２では所定値をＡ１で示している。排気酸素濃度が所定値以下の場合（Ｓ２０：ＹＥＳ）はＳ１００へ進み、排気酸素濃度が所定値より大きい場合（Ｓ２０：ＮＯ）はＳ１１０へ進む。

排気酸素濃度が所定値以下の場合はエンジン筒内の空気量が少ない状態であり、吸気量の増減によってエンジン出力が変化し、燃料噴射量の増減によってはエンジン出力が変化しない空気優先運転状態である。逆に排気酸素濃度が所定値より大きい場合はエンジン筒内の空気量が多い状態であり、燃料噴射量の増減によってエンジン出力が変化し、吸気量の増減によってはエンジン出力が変化しない燃料優先運転状態である。所定値Ａ１は、空気優先運転状態と燃料優先運転状態との間の閾値として予め求めておく。

したがってＳ１００では空気優先運転状態におけるエンジン制御を実行する。空気優先運転状態におけるエンジン制御においては、（アイドル運転時などに）機関から要求されるエンジン出力や、運転者からアクセルを介して要求されるエンジン出力に応じて、吸気スロットル３２の開度を下げるか、ＥＧＲ弁５１の開度を上げるか、その両方を行うかによって、吸気量を増減させて出力を制御する。またＳ１１０では燃料優先運転状態におけるエンジン制御を実行する。燃料優先運転状態におけるエンジン制御においては、（アイドル運転時などに）機関から要求されるエンジン出力や、運転者からアクセルを介して要求されるエンジン出力に応じて、ＥＣＵ７からの指令でインジェクタ２１からの燃料噴射量を増減させてエンジン出力を制御する。

また空気優先運転状態におけるエンジン制御においては、（アイドル運転時などに）機関から要求されるエンジン出力や、運転者からアクセルを介して要求されるエンジン出力に応じて、ＥＣＵ７が目標吸気量を設定して、吸気量がこの目標吸気量に近づくように吸気スロットル３２の開度を変更するか、ＥＧＲ弁５１の開度を変更するか、その両方を行うとしてもよい。この目的のために、要求されるエンジン出力と目標吸気量との関係を示すマップを予め実験等により求めておいてメモリ７１に記憶しておけばよい。

次に実施例２を説明する。実施例２では、吸気量を意図的に増減させてエンジンの反応を見て空気優先運転状態か燃料優先運転状態かを判定する。実施例２における処理手順が図３に示されている。以下で実施例１と異なる部分のみ説明する。

図３では手順Ｓ３０で吸気量を増減させる。これは吸気スロットル３２の開度を変更するか、ＥＧＲ弁５１の開度を変更するか、その両方を行うかをすればよい。そしてＳ４０でエンジン回転数を検出する。エンジン回転数はエンジン回転数センサ２２で検出すればよい。

この場合の応答例が図７に示されている。エンジン回転数の増加分（例えば図７でのエンジン回転数の増加分の最大値）を吸気量の増加分（例えば図７での吸気量の増加分の最大値）で除算した値を対空気量エンジン出力感度とする。

図３に戻り、Ｓ５０で上記の対空気量エンジン出力感度を算出して、その値が所定値（Ａ２）以上であるかを判断する。対空気量エンジン出力感度が所定値以上の場合（Ｓ５０：ＹＥＳ）はＳ１００へ進み、対空気量エンジン出力感度が所定値より小さい場合（Ｓ５０：ＮＯ）はＳ１１０へ進む。

以上のとおり実施例２では、吸気量を意図的に増減させて、それに対するエンジン回転数の感度が所定値以上の場合は空気優先運転状態だと判定しているので、実際にエンジンの反応から精度よく空気優先運転状態か燃料優先運転状態かが判定できる。

次に実施例３を説明する。実施例３では実施例２におけるエンジン回転数を筒内圧力値に変更する。実施例３における処理手順が図４に示されている。以下で実施例２と異なる部分のみ説明する。

図４ではＳ４５で筒内圧力値を検出する。これは筒内圧センサ２３により計測すればよい。そしてＳ５５では、エンジン回転数から筒内圧力値への変更に伴ない、所定値をＡ３に変更している。また対空気量エンジン出力感度は、筒内圧力値の増加分（例えば図７での筒内圧力値の増加分の最大値）を吸気量の増加分（例えば図７での吸気量の増加分の最大値）で除算した値とする。

以上のとおり実施例３では、吸気量を意図的に増減させて、それに対する筒内圧力値の感度が所定値以上の場合は空気優先運転状態だと判定しているので、実際にエンジンの反応から精度よく空気優先運転状態か燃料優先運転状態かが判定できる。

次に実施例４を説明する。実施例４では、燃料噴射量を意図的に増減させてエンジンの反応を見て空気優先運転状態か燃料優先運転状態かを判定する。実施例４における処理手順が図５に示されている。以下で実施例２と異なる部分のみ説明する。

図５では手順Ｓ６０で燃料量を増減させる。これはＥＣＵ７からインジェクタ２１に指令して実行すればよい。そしてＳ７０でエンジン回転数を検出する。エンジン回転数はエンジン回転数センサ２２で検出すればよい。

この場合の応答例が図８に示されている。エンジン回転数の増加分（例えば図８でのエンジン回転数の増加分の最大値）を燃料噴射量の増加分（例えば図８での燃料噴射量の増加分の最大値）で除算した値を対噴射量エンジン出力感度とする。

図５に戻り、Ｓ８０で上記の対噴射量エンジン出力感度を算出して、その値が所定値（Ａ４）以下であるかを判断する。対噴射量エンジン出力感度が所定値以下の場合（Ｓ８０：ＹＥＳ）はＳ１００へ進み、対噴射量エンジン出力感度が所定値より大きい場合（Ｓ８０：ＮＯ）はＳ１１０へ進む。

以上のとおり実施例４では、燃料噴射量を意図的に増減させて、それに対するエンジン回転数の感度が所定値より大きい場合は燃料優先運転状態だと判定しているので、実際にエンジンの反応から精度よく空気優先運転状態か燃料優先運転状態かが判定できる。

次に実施例５を説明する。実施例５では実施例４におけるエンジン回転数を筒内圧力値に変更する。実施例５における処理手順が図６に示されている。以下で実施例４と異なる部分のみ説明する。

図６ではＳ７５で筒内圧力値を検出する。これは筒内圧センサ２３により計測すればよい。そしてＳ８５では、エンジン回転数から筒内圧力値への変更に伴ない、所定値をＡ５に変更している。また対噴射量エンジン出力感度は、筒内圧力値の増加分（例えば図８での筒内圧力値の増加分の最大値）を燃料噴射量の増加分（例えば図８での燃料噴射量の増加分の最大値）で除算した値とする。

以上のとおり実施例５では、燃料噴射量を意図的に増減させて、それに対する筒内圧力値の感度が所定値より大きい場合は燃料優先運転状態だと判定しているので、実際にエンジンの反応から精度よく空気優先運転状態か燃料優先運転状態かが判定できる。

なお上記実施例全てで、吸気量はエアフロメータ３１の計測値をそのまま用いてもよい。あるいはエアフロメータ３１が有する時間遅れに起因する吸気量の計測誤差を回避するために、従来技術（例えば特表２００１−５１６４２１）を用いて、吸気圧、吸気温、エンジン回転数を含む各種数値から吸気量を算出してもよい。

また所定値（Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５）は運転状態に応じてＥＣＵ７が適切に調節すればよい。そのために、運転状態と適切な所定値との関係を示すマップを予め実験等によって求めておいてメモリ７１に記憶しておけばよい。

また上記実施例において、手順Ｓ５０、Ｓ５５、Ｓ８０、Ｓ８５における判断処理を以下のように省略する修正をほどこしてもよい。すなわちＥＣＵ７は、メモリ７１に運転状態を示す平面を示すマップを記憶しておき、手順Ｓ５０、Ｓ５５、Ｓ８０、Ｓ８５における判断処理を行うごとに、マップ上でその時点での運転状態が属する区域に、空気優先運転状態か燃料優先運転状態かの判定結果を書き込んでゆく（予めマップは複数の区域に区分しておく）。そして、その後に判定結果が書き込まれた区域の運転状態が再び繰り返された場合には、再度判定することは行わずに、メモリ７１のマップに記憶された判定結果によって空気優先運転状態か燃料優先運転状態かを判断する。これにより同じ判定処理を繰り返すことが省略できる。

上記実施例において、Ｓ２０、Ｓ５０、Ｓ５５、Ｓ８０、Ｓ８５の手順が判定手段を構成する。Ｓ１００、Ｓ１１０の手順が制御手段を構成する。メモリ７１が記憶手段を構成する。Ｓ１０の手順が酸素濃度取得手段を構成する。Ｓ３０の手順が吸気量増減手段を構成する。Ｓ６０の手順が噴射量増減手段を構成する。ＥＣＵ７が調節手段を構成する。

本発明の実施形態における内燃機関の制御装置の概略構成図。 実施例１におけるエンジン出力制御の処理手順を示すフローチャート。 実施例２におけるエンジン出力制御の処理手順を示すフローチャート。 実施例３におけるエンジン出力制御の処理手順を示すフローチャート。 実施例４におけるエンジン出力制御の処理手順を示すフローチャート。 実施例５におけるエンジン出力制御の処理手順を示すフローチャート。 吸気量を増減させた場合の応答例を示す図。 燃料噴射量を増減させた場合の応答例を示す図。

符号の説明

１ 制御装置
２ ディーゼルエンジン（エンジン、内燃機関）
３ 吸気管（吸気通路）
４ 排気管（排気通路）
５ ＥＧＲ管（排気再循環通路）
６ ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ、フィルタ）
７ 電子制御装置（ＥＣＵ）
２１ インジェクタ
２２ エンジン回転数センサ（回転数検出手段）
２３ 筒内圧センサ（筒内圧力検出手段）
３２ 吸気スロットル（吸気絞り弁）
６２ 酸素濃度センサ（排気センサ）
６３ 差圧センサ
７１ メモリ

Claims (15)

1. 内燃機関の運転状態が、吸気量の増減によってエンジン出力が増減する空気優先運転状態であることと燃料噴射量の増減によってエンジン出力が増減する燃料優先運転状態であることを判定する判定手段と、
   前記判定手段によって空気優先運転状態であると判定された場合は吸気量によってエンジン出力を制御し、前記判定手段によって燃料優先運転状態である判定された場合は燃料噴射量によってエンジン出力を制御する制御手段と、
   を備えたことを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 内燃機関の運転状態とその運転状態に対する前記判定手段による判定を対応付けて記憶する記憶手段を備え、
   前記判定手段は前記記憶手段に記憶された運転状態及びその近傍の運転状態に対しては前記記憶手段に記憶された空気優先運転状態か燃料優先運転状態かの判定を用いる請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 排気中の酸素濃度を検出する酸素濃度検出手段を備え、
   前記判定手段は、前記酸素濃度検出手段により検出された排気酸素濃度が所定の空気優先領域に属する場合は空気優先運転状態であると判定し、所定の燃料優先領域に属する場合は燃料優先運転状態であると判定し、
   前記空気優先領域に属する排気酸素濃度は前記燃料優先領域に属する排気酸素濃度よりも小さい値である請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 排気通路に配置されて酸素濃度を計測する排気センサを備え、
   前記酸素濃度検出手段は前記排気センサの計測値によって排気酸素濃度を検出する請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
5. 吸気量、エンジン回転数、吸気圧、吸気温、燃料噴射量を検出する各検出手段のうち少なくとも１つを備え、
   前記酸素濃度検出手段は前記検出手段によって検出された吸気量、エンジン回転数、吸気圧、吸気温、燃料噴射量のうち少なくとも１つの値を用いて排気酸素濃度を算出する請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
6. エンジン回転数を検出する回転数検出手段を備え、
   前記判定手段は、吸気量の増減に対して前記回転数検出手段により検出されたエンジン回転数の感度が所定の空気優先領域に属する場合は空気優先運転状態であると判定し、前記感度が所定の燃料優先領域に属する場合は燃料優先運転状態であると判定し、
   前記空気優先領域に属する感度は前記燃料優先領域に属する感度よりも大きい値である請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
7. 内燃機関の筒内圧力を検出する筒内圧力検出手段を備え、
   前記判定手段は、吸気量の増減に対して前記筒内圧力検出手段により検出された筒内圧力の感度が所定の空気優先領域に属する場合は空気優先運転状態であると判定し、前記感度が所定の燃料優先領域に属する場合は燃料優先運転状態であると判定し、
   前記空気優先領域に属する感度は前記燃料優先領域に属する感度よりも大きい値である請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
8. 前記判定手段による前記判定のために吸気量を増減させる吸気量増減手段を備えた請求項６または７に記載の内燃機関の制御装置。
9. エンジン回転数を検出する回転数検出手段を備え、
   前記判定手段は、燃料噴射量の増減に対して前記回転数検出手段により検出されたエンジン回転数の感度が所定の空気優先領域に属する場合は空気優先運転状態であると判定し、前記感度が所定の燃料優先領域に属する場合は燃料優先運転状態であると判定し、
   前記空気優先領域に属する感度は前記燃料優先領域に属する感度よりも小さい値である請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
10. 内燃機関の筒内圧力を検出する筒内圧力検出手段を備え、
    前記判定手段は、燃料噴射量の増減に対して前記筒内圧力検出手段により検出された筒内圧力の感度が所定の空気優先領域に属する場合は空気優先運転状態であると判定し、前記感度が所定の燃料優先領域に属する場合は燃料優先運転状態であると判定し、
    前記空気優先領域に属する感度は前記燃料優先領域に属する感度よりも小さい値である請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
11. 前記判定手段による前記判定のために燃料噴射量を増減させる噴射量増減手段を備えた請求項９または１０に記載の内燃機関の制御装置。
12. 前記空気優先領域および前記燃料優先領域を内燃機関の運転状態に応じて調節する調節手段を備えた請求項３、６、７、９、１０のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
13. 前記制御手段は、機関又は運転者から要求されたエンジン出力に応じて、前記空気優先運転状態の場合は、吸気絞り弁と、排気を排気通路から吸気通路へと再循環させる排気再循環通路の弁と、のうちの少なくとも一方の開閉によりエンジン出力を制御し、前記燃料優先運転状態の場合は、燃料噴射量の増減によってエンジン出力を制御する請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
14. 目標吸気量を算出する目標吸気量算出手段を備え、
    前記制御手段は、前記空気優先運転状態の場合は、吸気絞り弁と、排気を排気通路から吸気通路へと再循環させる排気再循環通路の弁と、のうちの少なくとも一方の開閉により、吸気量が前記目標吸気量算出手段によって算出された目標吸気量となるように制御する請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置。
15. 吸気量、エンジン回転数、吸気圧、吸気温、燃料噴射量を検出する各検出手段のうち少なくとも１つを備え、
    吸気量は、吸気量を検出する前記検出手段によって検出されるか、前記検出手段によって検出された吸気量、エンジン回転数、吸気圧、吸気温、燃料噴射量のうち少なくとも１つの値を用いて算出される請求項１４に記載の内燃機関の制御装置。

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