JP3102184B2 - リーンバーンエンジンの空燃比制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はリーンバーンエンジン
の空燃比制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】エンジンに供給する燃料を制御するもの
として、次の条件 〈ア〉冷却水温が８０℃以上 〈イ〉絞り弁開度が所定値以下 〈ウ〉車速変化が所定値以下 のすべての条件が成立したとき、理論空燃比へのフィー
ドバック補正を停止し、空燃比をリーン側の目標空燃比
へと切換えるものがある（特開昭６３−５０６４１号公
報参照）。リーン空燃比では理論空燃比と同一のトルク
を発生するのに空気流量が大きくなってポンピングロス
が減ること、および燃焼ガスの比熱比が大きくなること
のため、リーン空燃比で運転したほうが燃費が向上する
わけである。

【０００３】このものでは、空燃比の切換の前後でトル
クが変わらないように空燃比の切換時に補助空気流量を
増減するため、図３３のように吸気絞り弁５をバイパス
する補助空気通路２１にデューティ制御可能な流量制御
弁２２を設けており、コントロールユニット２では、制
御弁に与えるオンデューティＢα０、 Ｂα０＝ＡＡＣ_TW＋ＡＡＣ_ABV＋ＡＡＣ_FB… ただし、ＡＡＣ_TW；冷却水温に応じた基本特性値 ＡＡＣ_ABV；減速時空気増量分 ＡＡＣ_FB；フィードバック補正分 からテーブル参照により制御弁２２の流路面積ＡＢα０
を求め、また目標空燃比ＫＭＲから図３４を内容とする
テーブルを参照して空気補正率ＫＢＡを求め、これらか
ら制御弁２２の要求補正面積ＡＢα１を ＡＢα１＝ＡＢα０＋（Ａα＋ＡＢα０）×ＫＢＡ… ただし、Ａα；絞り弁流路面積 により求めている。

【０００４】いま絞り弁開度が等しい状態で理論空燃比
（ほぼ１５）からリーン側の目標空燃比（たとえば２
０）へと切換えられたときは（簡単のため切換前後で水
温もほぼ等しいとする）、切換時に切換前後の空気補正
率の差に総流路面積（Ａα＋ＡＢα０）をかけた値の分
だけ、制御弁２２が余計に開かれ、これによって空燃比
をリーンとしたときのトルク低下を防止しようとするわ
けである。

【０００５】一方、絞り弁５のすぐ上流に位置するイン
ジェクタ２３には、 Ｑｃｙｌ＝Ｑａ／Ｎ… Ｔｐ＝Ｑｃｙｌ／ＫＭＲ… ただし、Ｑａ；エアフローメータで計測される吸入空気
流量 Ｎ；エンジン回転数 Ｑｃｙｌ；単位回転当たりの吸入空気流量 ＫＭＲ；目標空燃比 によりシリンダ吸気相当の基本噴射パルス幅Ｔｐが計算
され、これから Ｔｉ＝Ｔｐ×α×Ｋ_ACC＋Ｔｓ… ただし、α；空燃比フィードバック補正係数 Ｋ_ACC；過渡補正係数 Ｔｓ；無効パルス幅 で計算される燃料噴射パルス幅Ｔｉが与えられる。

【０００６】ここで、式の目標空燃比ＫＭＲは、 ＫＭＲ＝Ｋ_TW×（ＮＫＭＲ×ｎ＋ＫＭＲ×（１−ｎ））… ただし、Ｋ_TW；水温増量補正係数 ｎ；時定数相当値（１未満の値） ＮＫＭＲ；ＮとＴｐから求めた目標空燃比のマップ値 により計算され、理論空燃比からリーン空燃比への切換
時に図３５のように１次の遅れで目標空燃比ＫＭＲが変
化する。１次遅れで目標空燃比を与えるのは、切換時の
空燃比の変化を滑らかにして切換時のトルクショックを
低減するためである。

【０００７】しかしながら、実際の空燃比は、リーン空
燃比への切換時に図３５の一点鎖線のように実線の目標
空燃比ＫＭＲよりさらに遅れるため、目標空燃比ＫＭＲ
から式により要求補正面積ＡＢα１を求めたのでは、
空気増量が速すぎることになり、その差により切換の前
後で一時的にトルク増加が生じる。これは、目標空燃比
に合わせて応答よく補助空気流量が増量されても、壁流
燃料量のほうはすみやかに平衡値へと少なくならないた
め、この燃料の応答遅れにより、壁流燃料量が平衡値に
落ち着くまでのあいだ目標より濃い混合気が吸入されて
しまうからである。

【０００８】そこで、壁流燃料量と補助空気流量の供給
の位相が合うように補助空気流量の増量にも応答遅れを
もたせるため、｜ＮＫＢＡ−ＫＢＡ_OLD｜と判定基準Ｌ
Ｈを比較し、｜ＮＫＢＡ−ＫＢＡ_OLD｜＞ＬＨのときは ＫＢＡ＝ＮＫＢＡ×ｎ１＋ＫＢＡ_OLD×（１−ｎ１）… ただし、ＮＫＢＡ；ＫＭＲから求めた空気補正率のマッ
プ値 ＫＢＡ_OLD；前回のＫＢＡ ｎ１；時定数相当値（１未満の値） により、また｜ＮＫＢＡ−ＫＢＡ_OLD｜≦ＬＨになる
と、 ＫＢＡ＝ＮＫＢＡ×ｎ２＋ＫＢＡ_OLD×（１−ｎ２）… ただし、ｎ２；時定数相当値（ｎ２＜ｎ１） により空気補正率ＫＢＡを求めている。

【０００９】目標空燃比ＫＭＲが急変した場合、実空燃
比の変化が時定数一定の遅れ波形とならず、初期に変化
が速く、後期に遅くなることから、空気補正率の変化量
（つまり｜ＮＫＢＡ−ＫＢＡ_OLD｜の値）に応じて遅れ
の程度を変化させることで、図３５の一点鎖線のように
切換前後のトルク段差を小さなものに抑えることができ
るのである。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図３３に示
したいわゆるＳＰＩ（シングルポイントインジェクショ
ン）方式では吸気管容積が小さいため、燃料の供給遅れ
と比較すれば制御弁２２からシリンダまでの空気の遅れ
が無視できるほど小さいので、噴射弁部の空気流量をシ
リンダ空気流量（シリンダに流入する空気流量のこと）
とみなしている（式参照）。つまり上記の装置は燃料
と空気の供給に位相差がないものを対象としている。

【００１１】しかしながら、吸気ポートごとにインジェ
クタを設けたいわゆるＭＰＩ（マルチポイントインジェ
クション）方式のエンジンでは、吸気干渉を避けるため
に吸気管に一定の容積を有するコレクタ部があって吸気
管容積が大きいことから、ポート部からの壁流による燃
料の遅れよりも制御弁からシリンダまでの空気の遅れの
ほうが相対的に大きいため、上記の装置では、リーン空
燃比への切換時に一瞬トルクが落ち（理論空燃比への切
換時はこの逆にトルクが一瞬上がる）、トルクショック
を防止できない。リーン空燃比への切換時に燃料に対し
て空気増量が遅れると、図３６のように供給空気量がシ
リンダ空気量よりも速く変化することになり、その差に
よりリーン空燃比への切換の前後で一時的にトルクの低
下が生じるのである。

【００１２】なお、空燃比切換時のトルクショックを防
止するためだけなら空燃比の切換速度を遅くすればよい
のであるが、そうすると、切換中にＮＯｘが多く排出さ
れてしまうため、空燃比の切換速度を遅くすることは適
切でない。

【００１３】そこでこの発明は、ＭＰＩ方式で吸気管容
積が大きなエンジンであっても、目標空燃比の切換時に
空気変化流量と燃料の両者の供給の位相を一致させるこ
とにより、空燃比の切換の前後でトルク特性をフラット
にすることを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、燃料を供
給する装置と吸入空気流量を調整する装置とが離間配置
されるリーンバーンエンジンにおいて、図１に示すよう
に、運転条件信号がリーン条件であるかどうかを判定す
る手段３１と、この判定結果よりリーン条件ではこの条
件に応じた目標空燃比を、またリーン条件以外の条件に
なるとこのリーン条件以外の条件に応じた目標空燃比を
運転条件信号に応じて算出する手段３２と、この目標空
燃比の切換時（つまりリーン条件に応じた目標燃空比と
リーン条件以外の条件に応じた目標燃空比との切換時）
に燃料に対する空気の遅れ分に相当して前記目標空燃比
の遅れ補償を行うための遅延処理値を算出する手段３３
と、この目標燃空比の遅延処理値に基づく遅延処理後の
目標空燃比から噴射量を算出する手段３４と、この噴射
量の燃料を供給する装置３５と、前記目標空燃比の切換
時に切換前後でトルクが同一となるように空気変化流量
を目標空燃比と運転条件信号を用いて算出する手段３６
と、この空気変化流量に応じて吸入空気流量を調整する
装置３７とを設けた。

【００１５】第２の発明は、燃料を供給する装置と吸入
空気流量を調整する装置とが離間配置されるリーンバー
ンエンジンにおいて、図３７に示すように、運転条件信
号がリーン条件であるかどうかを判定する手段３１と、
この判定結果よりリーン条件ではこの条件に応じた目標
空燃比を、またリーン条件以外の条件になるとこのリー
ン条件以外の条件に応じた目標空燃比を運転条件信号に
応じて算出する手段３２と、この目標空燃比と運転条件
信号から噴射量を算出する手段３４と、この噴射量の燃
料を供給する装置３５と、前記目標空燃比の切換時に切
換前後でトルクが同一となるように空気変化流量を目標
空燃比と運転条件信号を用いて算出する手段３６と、前
記目標空燃比の切換時に燃料に対する空気の遅れ分に相
当して前記空気変化流量の進み補償を行うための進み処
理値を算出する手段４１と、この空気変化流量の進み処
理値に応じて吸入空気流量を調整する装置３７とを設け
た。

【００１６】第３の発明は、燃料を供給する装置と吸入
空気流量を調整する装置とが離間配置されるリーンバー
ンエンジンにおいて、図３８に示すように、運転条件信
号がリーン条件であるかどうかを判定する手段３１と、
この判定結果よりリーン条件ではこの条件に応じた目標
空燃比を、またリーン条件以外の条件になるとこのリー
ン条件以外の条件に応じた目標空燃比を運転条件信号に
応じて算出する手段３２と、この目標空燃比と運転条件
信号から噴射量を算出する手段３４と、この噴射量の燃
料を供給する装置３５と、前記目標空燃比の切換時に切
換前後でトルクが同一となるように空気変化流量を目標
空燃比と運転条件信号を用いて算出する手段３６と、前
記目標空燃比の切換時に燃料に対する空気の遅れ分に相
当して前記空気変化流量の進み補償を行うための進み処
理値を高回転域で、また空気に対する燃料の遅れ分に相
当して前記空気変化流量の遅れ補償を行うための遅れ処
理値を低回転域で算出する手段５１と、この空気変化流
量の進み処理値または遅れ処理値に応じて吸入空気流量
を調整する装置３８とを設けた。

【００１７】

【作用】燃料供給がシリンダ近くに行われる場合に吸入
空気流量調整装置３７よりも下流の吸気管容積が大きい
と、たとえば理論空燃比からリーン空燃比への切換時に
空気流量を増量し、この逆に理論空燃比への切換時に空
気流量を減量しても、吸気管での空気流量の遅れのほう
が燃料より相対的に大きいため、実際の空燃比が目標空
燃比からはずれ、切換の前後でトルク段差が生じる。

【００１８】この場合に、第１の発明で目標空燃比の遅
れ補償を行うための遅延処理値が算出されると、目標空
燃比の切換時に燃料がその位相を遅らせて供給される。
遅れてシリンダに流入する空気流量に合わせて燃料が供
給されることで、空気流量と燃料のシリンダへの供給の
位相が一致することになり、これによって吸気管での空
気流量に遅れがあっても、目標空燃比の切換の前後でフ
ラットなトルク特性が得られる。

【００１９】ここで、遅れ補償とは、２つの操作量（空
気流量と噴射量）が同じタイミングで変化し始める場合
に、操作量の一方である噴射量（目標空燃比）に対して
所定の遅れ処理（たとえば一次遅れの処理）を施すもの
をいい、また進み補償とは、２つの操作量が同じタイミ
ングで変化し始める場合に、操作量の他方である空気流
量に対して所定の進み処理（たとえば一次進みの処理）
を施すものをいう。これら遅れ補償、進み補償を行うこ
とによって初めてシリンダへの供給噴射量とシリンダへ
の供給空気流量の位相を合わせることが可能となるので
ある。したがって、２つの操作の開始タイミングに時間
差（無駄時間）を持たせることによっては、シリンダへ
の供給噴射量とシリンダへの供給空気流量の位相を合わ
せること ができない。

【００２０】第２の発明で、目標空燃比の切換時に応答
のよい燃料に合わせて空気変化流量の進み補償を行うた
めの進み処理が行われると、空気変化流量の位相に合わ
せて燃料の位相を遅らせる第１の発明よりも空燃比が速
く切換わることになり、その分だけ切換時のＮＯｘが一
層低減する。

【００２１】エンジンの高回転域でだけ燃料より吸気管
での空気流量の位相遅れが大きく、エンジンの低回転域
になると、この関係が入れ替わり燃料の位相遅れのほう
が大きくなる場合に、第３の発明で目標空燃比の切換時
に空気変化流量の進み補償を行うための進み処理値が高
回転域で、また空気変化流量の遅れ補償を行うための遅
れ処理値が低回転域で算出されると、回転域に関係なく
空気流量と燃料のシリンダへの供給の位相が一致する。
これによって、このような特殊なエンジンでも、空燃比
の切換前後でフラットなトルク特性が得られる。

【００２２】

【実施例】図２において、エアクリーナ１１から吸入さ
れた空気は、一定の容積を有するコレクタ部１２ａにい
ったん蓄えられ、ここから分岐管を経て各気筒のシリン
ダに流入する。各気筒の吸気ポート１２ｂにはインジェ
クタ３が設けられ、このインジェクタ３からエンジン回
転に同期して間欠的に燃料が噴射される。

【００２３】一定の条件が成立したとき空燃比目標値を
理論空燃比からリーン側の空燃比に切換えるのである
が、この切換時に補助空気流量を増量補正（理論空燃比
への切換時は減量補正）することによって、切換の前後
でトルクが同一となるようにトルク制御を行う。

【００２４】このため、吸気絞り弁５をバイパスする補
助空気通路２１に大流量の流量制御弁２２が設けられて
いる。この制御弁２２は比例ソレノイド式で、コントロ
ールユニット２からのオンデューティ（一定周期のＯＮ
時間割合）が大きくなるほど通路２１を流れる補助空気
流量が増加する。

【００２５】制御弁２２を大流量としたのは、空燃比切
換時のトルク制御を余裕をもってかつ確実に行わせるた
めである。ただし、大流量としたときは、制御弁２２の
誤動作によりドライバーの要求以上のトルクが発生する
ことがあるので、後述するようにフェイルセーフ機能を
設けている。制御弁２２は従来通りアイドル回転数制御
にも共用される。

【００２６】なお、リーン空燃比域での燃焼不安定によ
り増加するＣＯ，ＨＣを抑えるため、燃焼室内に流れ込
む吸気にスワールが与えられるよう、吸気ポート１２ｂ
の近くに、一部に切欠き（図示せず）を有するスワール
コントロールバルブ１３を設けている。リーン空燃比域
でスワールコントロールバルブ１３を全閉位置にして吸
気を絞ることにより吸気の流速を高め、燃焼室内にスワ
ールを生じさせるのである。理論燃空比域では排気管１
８に設けた三元触媒１９によってＮＯｘを浄化する。

【００２７】インジェクタ３からの供給燃料量と流量制
御弁２２を流れる補助空気流量とを制御するため、コン
トロールユニット２には、制御上必要となるエンジンの
運転条件を検出する各種のセンサからの信号が入力され
ている。４はエアクリーナ１１から吸入される空気流量
を検出する熱線式のエアフローメータ、６は吸気絞り弁
５の開度を検出するスロットルセンサ、７は単位クラン
ク角度ごとの信号とｒｅｆ信号（クランク角度の基準位
置ごとの信号）とを出力するクランク角度センサ、８は
水温センサ、９は理論空燃比からリーン側の空燃比まで
の実際の空燃比を幅広く検出することのできる広域空燃
比センサである。

【００２８】ところで、図２のように吸気管に一定容積
のコレクタ部１２ａがあると、制御弁２２からシリンダ
までの空気の供給遅れのほうが燃料の供給遅れより大き
くなる。この吸気管での空気の供給遅れを考慮しないと
すれば、空燃比切換時に制御弁２２を用いて補助空気流
量を増減補正することでトルク制御を行おうとしても、
実空燃比が目標空燃比よりはずれ、その差によりトルク
段差が生じる。

【００２９】これに対処するため、この例では目標空燃
比の切換時に補助空気流量と燃料の両者の供給の位相が
一致するように補助空気流量または燃料量を制御するの
であるが、これを説明する前に全体の制御を、図３から
図２９までに示すフローチャートとこの制御に使われる
テーブルやマップの内容を表す特性図を用いて、〈１〉
制御弁２２の流量制御、〈２〉目標空燃比の設定、
〈３〉噴射量制御の順に概説する。

【００３０】なお、燃料制御は目標空燃比をめざして行
い、空気流量の検出値から最終的に供給燃料量を求めて
いることを考えると、（空気流量）×（燃空比）＝（供
給燃料量）の関係が成立することから、燃空比のほうが
空燃比より扱いやすいため、以下では一部の数値に燃空
比を用いている。

【００３１】〈１〉制御弁２２の流量制御 〈１−１〉アイドル回転数制御との関係 図１５で示したように、アイドル回転数制御用のオンデ
ューティＩＳＣＯＮＰとは別個にトルク制御デューティ
Ｔｃｖｄｔｙを計算しておき（図１５のステップ７
２）、アイドル回転数制御のクローズド条件でなくなる
と、ＩＳＣＯＮＰに代えてトルク制御デューティＴｃｖ
ｄｔｙを出力する（図１５のステップ７３，７４）。

【００３２】ここで、アイドル回転数制御用のオンデュ
ーティＩＳＣＯＮＰは、たとえば ＩＳＣＯＮＰ＝Ａｒｅｇ＋ＩＳＣｉ＋ＩＳＣｐ＋ＩＳＣｔｒ ＋ＩＳＣａｔ＋ＩＳＣａ＋ＩＳＣｒｆｎ …（１） ただし、Ａｒｅｇ；ウォームアップデューティ（エアレ
ギュレータ相当） ＩＳＣｉ；アイドルフィードバック補正の積分分 ＩＳＣｐ；アイドルフィードバック補正の微分分 ＩＳＣｔｒ；減速時空気増量分（ダッシュポット相当） ＩＳＣａｔ；Ａ／Ｔ車のＮ←→Ｄレンジ補正分（Ｄレン
ジで大） ＩＳＣａ；エアコンＯＮ時の補正分 ＩＳＣｒｆｎ；ラジエータファンＯＮ時の補正分 により計算する（図１５のステップ７１）。

【００３３】（１）式のウォームアップデューティＡｒ
ｅｇは、エンジン始動後の１回目はそのときの冷却水温
に応じてテーブル参照に求めた値（テーブル値）をその
まま変数としてのＡｒｅｇに入れて使用し、その後は一
定の周期（たとえば１ｓｅｃごと）で冷却水温に応じた
テーブル値と前回の値を比較してＡｒｅｇの値を増減し
ながら（たとえばテーブル値＞前回のＡｒｅｇでＡｒｅ
ｇ＝Ａｒｅｇ＋１、テーブル値＜前回のＡｒｅｇでＡｒ
ｅｇ＝Ａｒｅｇ−１）暖機完了まで働く値である。この
ため吸気管にエアレギュレータは設けられていない。Ａ
ｒｅｇ以外の値は従来と同様である。

【００３４】〈１−２〉トルク制御デューティＴｃｖｄ
ｔｙ これは、図１６，図１７に示したようにサブルーチンで
計算する。

【００３５】まず絞り弁開度ＴＶＯから図１８を内容と
するテーブルを参照して絞り弁流路面積Ａｔｖｏを、ま
た制御弁２２に与える基本デューティＩｓｃｄｔから図
１９を内容とするテーブルを参照して制御弁流路面積Ａ
ｉｓｃ０を求め、これらの和を基本流路面積として変数
Ａａ０に入れる（図１６のステップ８１，８２）。な
お、テーブル参照（マップ参照についても）はいずれも
補間計算付きであるため、以下では単にテーブル参照
（マップ参照）という。

【００３６】ここで、基本デューティＩｓｃｄｔは Ｉｓｃｄｔ＝（Ｉｓｃｄｔｙ−Ｔｃｖｏｆｓ）×Ｔｃｖｇｉｎ …（２） ただし、Ｉｓｃｄｔｙ；減量基本デューティ Ｔｃｖｏｆｓ；制御弁立上がりデューティ Ｔｃｖｇｉｎ；デューティ補正率 である。

【００３７】（２）式の減量基本デューティＩｓｃｄｔ
ｙは、前回のフィードバック補正条件の終了時に保持さ
れるフィードバック補正量ＩＳＣｃｌ（＝ＩＳＣｉ＋Ｉ
ＳＣｐ）を減量補正したもので、 Ｉｓｃｄｔｙ＝ＩＳＣｃｌ×Ｇｉｓｔｖ …（２１） ただし、Ｇｉｓｔｖ；減量補正率（０以上１以下の値） である。この減量補正は、空燃比切換時のトルク制御の
ために制御弁２２を動かし得る範囲を拡大することによ
って制御弁２２の最大流量を小さくし、目標値をめざし
て微小な流量制御を行うフィードバック補正条件での弁
精度を落とさないようにするためである。

【００３８】（２）式の制御弁立上がりデューティＴｃ
ｖｏｆｓとデューティ補正率Ｔｃｖｇｉｎについてはバ
ッテリ電圧低下時の補正で、後述する。

【００３９】基本流路面積Ａａ０からは平衡要求面積Ｔ
ａｔｃｖｈを Ｔａｔｃｖｈ＝Ａａ０×Ｋｑｈ０ ×（１／（Ｄｍｌ×ＬＴＣＧＩＮ＃）−１） …（３） ただし、Ｋｑｈ０；差圧補正率 ＬＴＣＧＩＮ＃；トルク制御ゲイン Ｄｍｌ；目標燃空比のランプ応答値 により求める（図１６のステップ８４）。

【００４０】（３）式をわかりやすくするため、 Ｔａｔｃｖｈ＝Ａａ０×（１／Ｔｄｍｌ−１） …（３−１） ただし、Ｔｄｍｌ；目標燃空比のマップ値 とすれば、この式は従来例の式の第２項と同様の式で
ある。

【００４１】（３−１）式において、（１／Ｔｄｍｌ−
１）は理論空燃比からの空燃比差相当であるため、これ
に総流路面積としてのＡａ０をかけた値は増減面積分
（リーン空燃比への切換時は増量面積分、理論空燃比へ
の切換時は減量面積分）を表しているのである。

【００４２】たとえば、理論空燃比（１４．５）で目標
燃空比マップ値Ｔｄｍｌは１、空燃比がリーン側の２０
でＴｄｍｌはほぼ０．６６といった値である。なお、Ｔ
ｄｍｌが１や０．６６という値であるのは、後述するよ
うに燃空比（目標燃空比）に空燃比の逆数そのものでな
く、理論燃空比を１とする相対値を採用しているためで
ある。

【００４３】ここで、（３−１）式のＴｄｍｌに１を入
れるとＴａｔｃｖｈ＝０、またＴｄｍｌに０．６６を入
れるとＴａｔｃｖｈ＝１／０．６６−１≒０．５２とな
り、（０．５２−０）×Ａａ０が理論空燃比からリーン
空燃比への切換時の増量面積分となるわけである。

【００４４】（３）式に戻り、差圧補正率Ｋｑｈ０は、
同じ流路面積でも高負荷になるほど制御弁２２の前後差
圧が小さくなり流量が小さくなるため、前後差圧が相違
しても流量を同じにするための補正である。このため、
負荷としてのＱｈ０（公知のリニアライズ流量のこと
で、絞り弁開度ＴＶＯとエンジン回転数Ｎおよびシリン
ダ容積Ｖから定まっている）から図２０を内容とするテ
ーブルを参照することにより差圧補正率Ｋｑｈ０を求め
る（図１６のステップ８３）。（３）式のトルク制御ゲ
インＬＴＣＧＩＮ＃はマッチングに必要となる値であ
る。

【００４５】平衡要求面積Ｔａｔｃｖｈは、その上限を
制御弁２２の最大流量時の流路面積ＴＣＶＭＡＸ＃から
上記の制御弁流路面積Ａｉｓｃ０を差し引いた値（ＴＣ
ＶＭＡＸ＃−Ａｉｓｃ０）に制限する（図１６のステッ
プ８５）。Ａｉｓｃ０の分はアイドル回転数制御ですで
に使用されている値であるため、これを差し引いた残り
が、空燃比切換時のトルク制御のために制御弁２２を動
かしうる範囲となるからである。

【００４６】Ｔａｔｃｖｈ＞ＴＣＶＭＡＸ＃−Ａｉｓｃ
０になったとき（つまり上限にかかったとき）は、ＦＡ
ＡＣＯＦ＝１とする（図１６のステップ８６，８８）。
このフラグＦＡＡＣＯＦは空燃比の切換速度を可変にす
るためのフラグで、ＦＡＡＣＯＦ＝１になると切換速度
を遅くする。これは、上限にかかるまでは速い切換速度
で制御弁２２を動かすことができても、上限にかかった
後は切換速度を速くせず、急激なトルク変化を防止する
ためである。

【００４７】平衡要求面積Ｔａｔｃｖｈに対し、 Ｔａｔｃｖ０＝Ｔａｔｃｖｏ＋（Ｔａｔｃｖｈ−Ｔａｔｃｖｏ） ×Ｔｃｖｔｃ …（４） ただし、Ｔａｔｃｖｏ；Ｔａｔｃｖｈの前回値 Ｔｃｖｔｃ；進み補償時定数相当値（１以上の値） により１次進みの式で進み補償面積を求める（図１６の
ステップ９１）。ＭＰＩ方式で制御弁２２の下流の吸気
管容積が大きいときは、燃料の遅れよりも吸気管での空
気の遅れのほうが相対的に大きいため、応答のよい燃料
に合わせて空気の位相を進ませることで、シリンダへの
空気流量と燃料の両者の供給の位相を一致させるのであ
る。

【００４８】また、ＳＰＩ方式で制御弁下流の吸気管容
積が小さいときは、空気よりも燃料のほうが遅れてシリ
ンダに流入するので、燃料に合わせて空気のシリンダへ
の流入の位相を遅らせるため、 Ｔａｔｃｖ０＝Ｔａｔｃｖ０_n-1＋（Ｔａｔｃｖｈ−Ｔａｔｃｖ０_n-1） ×Ｔｃｖｔｃ …（５） ただし、Ｔａｔｃｖ０_n-1；Ｔａｔｃｖ０の前回値 Ｔｃｖｔｃ；遅れ補償時定数相当値（１未満の値） により１次遅れの式で遅れ補償面積を求めることで（図
１６のステップ９２）、シリンダへの空気と燃料の供給
の位相を一致させる。

【００４９】図１６と図１７のフローチャートは、ＭＰ
Ｉ方式で吸気管容積の大きいエンジンとＳＰＩ方式で吸
気管容積の小さいエンジンの２種類のタイプのいずれに
も共用できるようにするため、Ｔｃｖｔｃ≧１．０であ
るかどうかみて、Ｔｃｖｔｃ≧１．０のとき吸気管容積
の大きなエンジンであると判断して上記の（４）式を、
Ｔｃｖｔｃ＜１．０であれば（５）式を採用するように
している（図１６のステップ９０，９１、ステップ９
０，９２）。

【００５０】（４），（５）式の進み補償または遅れ補
償時定数相当値Ｔｃｖｔｃは、エンジン回転数Ｎから図
２１を内容とするテーブルを参照して求める（図１６の
ステップ８９）。図２１には吸気管容積の大きい用と小
さい用の両方の特性を示しているが、図２に示したエン
ジンでは吸気管容積が小さい用の特性は不要である。こ
のようにして求めた進み補償または遅れ補償面積Ｔａｔ
ｃｖ０から要求補正面積Ｔａｔｃｖを Ｔａｔｃｖ＝Ｔａｔｃｖ０_n-DLYIS＋Ａｉｓｃ０＋Ａｏｋｕｒｉ …（６） ただし、Ａｏｋｕｒｉ；先送り分 により求める（図１７のステップ９３）。

【００５１】ここで、要求補正面積Ｔａｔｃｖは下限を
０、上限を制御弁最大流量時の流路面積ＴＣＶＭＡＸ＃
と進み補償のための余裕分ＭＸＯＳ＃を加えた値（ＴＣ
ＶＭＡＸ＃＋ＭＸＯＳ＃）に制限するのであるが、この
制限によりこれらの制限値を（６）式の要求補正面積Ｔ
ａｔｃｖがはみ出ることがある。このはみ出た分を次回
（１０ｍｓ後）に反映させるため、Ｔａｔｃｖ＜０であ
れば、アンダーフローしたＴａｔｃｖの値を先送り分と
して変数Ａｏｋｕｒｉに入れ（図１７のステップ９４，
９５）、Ｔａｔｃｖ＞ＴＣＶＭＡＸ＃＋ＭＸＯＳ＃のと
きも、Ｔａｔｃｖ−（ＴＣＶＭＡＸ＃＋ＭＸＯＳ＃）の
オーバーフロー値を先送り分として変数Ａｏｋｕｒｉに
入れる（図１７のステップ９６，９７）。このＡｏｋｕ
ｒｉの値が、次回に（６）式を用いて要求補正面積Ｔａ
ｔｃｖを計算するときに使われるわけである。

【００５２】（６）式のＴａｔｃｖ０_n-DLYISは進み補
償または遅れ補償面積Ｔａｔｃｖ０の所定回（たとえば
ＤＬＹＩＳ＃）前の値である。これはインジェクタ３に
開弁信号が送られてからインジェクタ３が実際に開き始
めるまでのデッドタイムを考慮するものである。

【００５３】要求補正面積Ｔａｔｃｖは図２２を内容と
するテーブルを参照してオンデューティＤｔｙｔｃに変
換し（図１７のステップ９９）、トルク制御デューティ
Ｔｃｖｄｔｙを Ｔｃｖｄｔｙ＝Ｄｔｙｔｃ／Ｔｃｖｇｉｎ＋Ｔｃｖｏｆｓ …（７） ただし、Ｔｃｖｇｉｎ；デューティ補正率 Ｔｃｖｏｆｓ；制御弁立上がりデューティ により計算する（図１７のステップ１００，１０１）。
この式は、（２）式をＩｓｃｄｔｙについて求めた式と
同等である。

【００５４】（７）式の制御弁立上がりデューティＴｃ
ｖｏｆｓは、オンデューティがある値になるまでは、図
２５のように実質的に制御弁２２が働かない分で、バッ
テリ電圧Ｖｂから図２４を内容とするテーブルを参照す
ることにより求める。図２５のように、比例ソレノイド
式の制御弁２２ではバッテリ電圧Ｖｂが低下するほど制
御弁立上がりデューティＴｃｖｏｆｓが大きくなること
を考慮しているわけである。

【００５５】デューティ補正率Ｔｃｖｇｉｎは、図２３
を内容とするテーブルを参照して求める。これは、図２
５の制御弁２２の流量特性において、斜めに立ち上がる
直線の傾きがバッテリ電圧Ｖｂの低下とともに小さくな
るため、バッテリ電圧Ｖｂが低下しても、制御弁流量を
同一とするための補正である。

【００５６】〈２〉目標燃空比の設定 目標燃空比はマップ値Ｔｄｍｌ→ランプ応答値Ｄｍｌ→
ダンパ値Ｋｍｒの順に求める。

【００５７】〈２−１〉目標燃空比のマップ値Ｔｄｍｌ 図６に示したように、リーン条件であれば図７を内容と
するリーンマップを参照して目標燃空比ＭＤＭＬＬを、
またリーン条件でなければ図８の非リーンマップを参照
して目標燃空比ＭＤＭＬＳをそれぞれ求め（図６のステ
ップ３１，３２、ステップ３１，３３）、これを目標燃
空比のマップ値として変数Ｔｄｍｌに入れる（図６のス
テップ３４）。

【００５８】ここで、目標燃空比のマップ値となるＭＤ
ＭＬＬ，ＭＤＭＬＳの値は、図７，図８のように燃空比
そのものの値でなく、理論燃空比を１．０とする相対値
である。

【００５９】〈２−２〉目標燃空比のランプ応答値Ｄｍ
ｌ ランプ応答値Ｄｍｌの波形はその名のとおり、図１０に
示したように、ステップ変化するマップ値Ｔｄｍｌに対
してランプ応答にしたもので、具体的には図９のよう
に、リーン方向への燃空比の変化速度をＤｍｌｌ、リッ
チ方向への燃空比変化速度をＤｍｌｒとすれば、Ｄｍｌ
ｏｌｄ（前回のＤｍｌ）とＴｄｍｌの比較によりいずれ
の方向への変化であるかがわかるため、Ｄｍｌｏｌｄ＜
Ｔｄｍｌであればリッチ方向への切換であるとして、Ｔ
ｄｍｌと（Ｄｍｌｏｌｄ＋Ｄｍｌｒ）の小さいほうをＤ
ｍｌに入れ、この逆にＤｍｌｏｌｄ≧Ｔｄｍｌのときは
リーン方向への切換であるとしてＴｄｍｌと（Ｄｍｌｏ
ｌｄ−Ｄｍｌｌ）の大きいほうをＤｍｌに入れることで
（図９のステップ４４，４５、ステップ４４，４６）、
ランプ応答値が得られる。ＮＯｘで考えた場合、理論空
燃比からリーン空燃比への切換時のほうが触媒の活性度
合いがよいので、ＤｍｌｌのほうがＤｍｌｒより小さく
できる。

【００６０】一方、次の条件 〈ア〉スタートスイッチがＯＮであること 〈イ〉Ｔｄｍｌ≧上限値ＴＤＭＬＲ＃のとき のいずれかが成立したときはＤｍｌ＝Ｔｄｍｌとする
（図９のステップ４１，４２，４３）。

【００６１】なお、ランプ応答値Ｄｍｌはエンジン回転
に同期（ｒｅｆ信号に同期）させて求めている。エンジ
ン回転に同期させて求めるのは、排気性能がエンジン回
転に同期して変化するためである。

【００６２】図１１は、上記２つの変化速度Ｄｍｌｌ，
Ｄｍｌｒを求めるためのサブルーチンで、平衡要求面積
Ｔａｔｃｖｈが上限値や下限値にかかる前（つまりＦＡ
ＡＣＯＦ＝０のとき）は空燃比の切換速度を速くするた
め、大きな値の所定値ＤＤＭＬＬＨ＃、ＤＤＭＬＲＨ＃
をそれぞれ変数Ｄｍｌｌ，Ｄｍｌｒにいれる（図１１の
ステップ５１，５２）。

【００６３】これに対して、平衡要求面積Ｔａｔｃｖｈ
が上限値や下限値にかかった後（つまりＦＡＡＣＯＦ＝
１のとき）は、絞り弁開度変化量の絶対値｜ΔＴＶＯ｜
に応じた大きさの値を選択して変数Ｄｍｌｌ，Ｄｍｌｒ
に入れている（図１１のステップ５１，５３）。たとえ
ば、一方の変数Ｄｍｌｌで代表させると、｜ΔＴＶＯ｜
＜ＤＴＶＯ１＃で所定値ＤＤＭＬＬ０＃を、ＤＴＶＯ１
＃≦｜ΔＴＶＯ｜＜ＤＴＶＯ２＃で所定値ＤＤＭＬＬ１
＃を、ＤＴＶＯ２＃≦｜ΔＴＶＯ｜＜ＤＴＶＯ３＃で所
定値ＤＤＭＬＬ２＃を、ＤＴＶＯ３＃≦｜ΔＴＶＯ｜で
所定値ＤＤＭＬＬ３＃をそれぞれ選択する。ただし、Ｄ
ＤＭＬＬ０＃＜ＤＤＭＬＬ１＃＜ＤＤＭＬＬ２＃＜ＤＤ
ＭＬＬ３＃＜ＤＤＭＬＬＨ＃である。

【００６４】〈２−３〉目標燃空比のダンパ値Ｋｍｒ 図１２のように、ランプ応答値Ｄｍｌに対して、 Ｄｍｌｏ＝Ｄｍｌ×Ｆｂｙａｔｃ ＋Ｄｍｌｏ_n-1×（１−Ｆｂｙａｔｃ） …（９） ただし、Ｆｂｙａｔｃ；遅れ時定数相当値（１未満の
値） により１次の遅れを加える（図１２のステップ６５）。

【００６５】これは、ＭＰＩ方式で吸気管容積が大きい
ときに、制御弁からシリンダに達するまでに遅れをもつ
補助空気流量の位相に合わせて（９）式により燃料供給
の位相を遅らせることで（（９）式で目標空燃比の位相
を遅らせると、最終的に燃料の供給の位相が遅れること
になる）、空燃比切換時にシリンダへの燃料と空気の供
給の位相を一致させるのである。したがって、（９）式
はなまし処理である点で従来例の式と同等であるもの
の、なまし処理を導入した目的は異なっている。

【００６６】（９）式のダンパ値Ｄｍｌｏは、３回前ま
での値をストアしておき、所定回前（たとえばＤＬＹＦ
ＢＡ＃回前）の値を変数Ｋｍｒに入れる（図１２のステ
ップ６６）。ＤＬＹＦＢＡ＃回前の値とするのは、図１
４に示したように、制御弁２２の遅れ（デッドタイム）
を考慮したものである。

【００６７】ただし、次の条件 〈ア〉スタートスイッチがＯＮであること。

【００６８】〈イ〉Ｄｍｌ＞１．０であること。

【００６９】〈ウ〉｜ΔＴＶＯ｜≧所定値ＤＴＶＯＴＲ
＃であること のいずれかが成立したときは、遅れ処理を行わない（図
１２のステップ６１，６２，６３，６７）。

【００７０】（９）式の遅れ時定数相当値Ｆｂｙａｔｃ
は、図１３を内容とするテーブルのうち吸気管容積大用
を参照して求める（図１２のステップ６４）。空燃比切
換時の空気流量の位相の遅れは、エンジン回転数Ｎが低
下するほど大きくなるため、この傾向に合わせて図１３
のようにＦｂｙａｔｃの値を設定している（吸気管容積
が小さいエンジンに対しては低回転域でだけ）。

【００７１】図１３にはまた、吸気管容積小用の特性を
重ねて示しており、ＳＰＩ方式で吸気管容積が小さいエ
ンジンでは、燃料よりも空気のほうが応答がよいので、
燃料の位相を遅らせる必要がないため、Ｆｂｙａｔｃ＝
１．０としている。つまり、図１３を内容とするテーブ
ルを実際に装着するエンジンの吸気管容積の大小に合わ
せて、不要となる図１３の一方の特性を削除すること
で、図１２のフローチャートをＳＰＩ方式にも共用でき
るのである。

【００７２】なお、ＭＰＩ方式で吸気管容積が大きい場
合に、空燃比切換時に補助空気流量と燃料量の両者の供
給の位相を一致させるには、（ａ）補助空気流量の位相
に合わせて燃料量の位相を遅らせるか、（ｂ）燃料量に
合わせて補助空気流量の位相を進めてやるかの２つの実
施例があり、図１２と図１６のフローチャートは２つの
実施例（ＳＰＩ方式に対する分まで含めると合計で４つ
の実施例）をともに織り込んだものとなっている。した
がって、実施例レベルではいずれかを選択するため、 （ａ）に対する実施例のとき図１６のステップ９０，９
１，９２を削除、 （ｂ）に対する別の実施例のとき図１２のステップ６
４，６５を削除 しなければならない。

【００７３】〈２−４〉目標燃空比Ｔｆｂｙａ これは図６のように、 Ｔｆｂｙａ＝Ｋｍｒ＋Ｋａｓ＋Ｋｔｗ …（８） ただし、Ｋｍｒ；目標燃空比のダンパ値 Ｋａｓ；始動後増量補正係数 Ｋｔｗ；水温増量補正係数 により計算する（図６のステップ３８）。

【００７４】ここで、始動後増量補正係数Ｋａｓは、ク
ランキング中はその値が冷却水温に応じて定まり、エン
ジン始動直後より時間とともに徐々に減少する値、水温
増量補正係数Ｋｔｗは冷却水温からテーブルを参照して
求める値（図６のステップ３７，３６）で、いずれも公
知である。

【００７５】〈３〉噴射量制御 〈３−１〉制御弁２２のフェイルセーフ 図５に示したように、エアフローメータ４の出力電圧Ｑ
ａはＡ／Ｄ変換した後でテーブル参照により空気流量単
位に変換するが（図５のステップ２１，２２）、この変
換により得た空気流量Ｑを上限値Ｆｑｍａｘに制限する
（図５のステップ２３，２４）。これは、大流量の制御
弁２２に誤作動が生じると、大流量の補助空気がシリン
ダに流入してドライバーの要求以上のトルクが発生する
ので、これを防止するためである。

【００７６】図２６は上限値Ｆｑｍａｘを求めるための
フローチャートである。図２６において、絞り弁流路面
積Ｆａｔｖｏを図２７を内容とするテーブルを参照し
て、また制御弁２２が正常に働くとしたときの制御弁流
路面積の予測値Ａｉｓｃを図２８を内容とするテーブル
を参照してそれぞれ求める（図２６のステップ１１１，
１１２）。

【００７７】なお、図２７で横軸のＴｖｏａｂｓは絞り
弁開度ＴＶＯから全閉時のＴＶＯを引いた値、またＡＯ
ＦＳＴ＃は絞り弁開度ＴＶＯを実空気流量に対応させる
ためのオフセット量である。図２８で横軸のＡａｃｄｔ
ｙはＩＳＣＯＮＰ（アイドル回転数制御用のオンデュー
ティ）かＴｃｖｄｔｙ（トルク制御デューティ）のいず
れかの値である。

【００７８】絞り弁流路面積Ｆａｔｖｏと制御弁流路面
積の予測値Ａｉｓｃの合計の流路面積（Ｆａｔｖｏ＋Ａ
ｉｓｃ）は、 Ｐｑｍａｘ＝（Ｆａｔｖｏ＋Ａｉｓｃ）×ＫＡＱＧＩＮ＃ …（１０） ただし、ＫＡＱＧＩＮ＃；定数 により空気流量単位に変換する（図２６のステップ１１
３）。（１０）式のＰｑｍａｘは制御弁２２が正常に働
くとしたときの総吸入空気流量の予測値である。この予
測値Ｐｑｍａｘから上限値Ｆｑｍａｘを Ｆｑｍａｘ＝Ｐｑｍａｘ×Ｑｍｘｇ …（１１） ただし、Ｑｍｘｇ；ゲイン により求める（図２６のステップ１１５）。

【００７９】ゲインＱｍｘｇはエアフローメータ４から
得た空気流量Ｑと予測値Ｐｑｍａｘの比（Ｑ／Ｐｑｍａ
ｘ）より図２９を内容とするテーブルを参照して求める
（図２６のステップ１１４）。図２９において、Ｑ／Ｐ
ｑｍａｘが小さな領域ではゲインＱｍｘｇの値が一定で
あるが、Ｑ／Ｐｑｍａｘの大きな領域になるとゲインＱ
ｍｘｇの値を大きくしている。これは、たとえば絞り弁
開度ＴＶＯが小さい領域で制御弁２２が全開固着したと
き空燃比が過度にリーン側にずれてリーン失火を生じ回
転が下がりすぎるので、このリーン失火を防止するため
である。Ｑ／Ｐｑｍａｘは制御弁２２の誤作動の度合い
を表すため、この度合いが大きいときはリーン失火を生
じないように予測値Ｐｑｍａｘに対する上限値Ｆｑｍａ
ｘの割合を大きくするのである。

【００８０】〈３−２〉シリンダ吸気相当の基本噴射パ
ルス幅Ｔｐ 図５において、Ｑ＞Ｆｑｍａｘのときは上限値Ｆｑｍａ
ｘ（＝Ｑ）から、またそれ以外ではＱをそのまま用いて
シリンダ吸気相当の基本噴射パルス幅Ｔｐを、公知の式 Ｔｐ０＝（Ｑ／Ｎｅ）×ＫＣＯＮＳＴ＃×Ｋｔｒｍ …（１２） Ｔｐ＝Ｔｐ０×Ｆｌｏａｄ＋Ｔｐ×（１−Ｆｌｏａｄ） …（１３） ただし、Ｔｐ０；絞り弁部相当の基本噴射パルス幅 ＫＣＯＮＳＴ＃；ベース空燃比を与える定数 Ｋｔｒｍ；トリミング係数 Ｆｌｏａｄ；吸気管空気遅れ係数 により計算する（図５のステップ２５）。

【００８１】（１３）式は過渡時（運転条件の変化に関
するもので、空燃比の切換とは関係ない）の吸気管の空
気の応答遅れを考慮するものである。

【００８２】〈３−３〉燃料噴射パルス幅Ｔｉ 図３は吸気ポート１２ｂに設けたインジェクタ３への燃
料噴射パルス幅Ｔｉを算出するためのフローチャート
で、これを、 Ｔｉ＝Ｔｐ×Ｔｆｂｙａ×（α＋αｍ）×Ｋｔｒ＋Ｔｓ …（１４） ただし、α：空燃比フィードバック補正係数 αｍ；空燃比学習制御係数 Ｋｔｒ；過渡補正係数 Ｔｓ：バッテリ電圧に応じた無効パルス幅 によって計算し（図３のステップ２）、これを図４で示
したように噴射タイミングで出力する（図４のステップ
１１）。

【００８３】（１４）式の過渡補正係数Ｋｔｒは、燃料
の吸気管での輸送遅れを補正するもので、従来例の式
のＫ_ACCと同様の値である。たとえば、初期値は絞り弁
開度変化量の絶対値｜ΔＴＶＯ｜が所定値を越えた時点
（つまり加速や減速を判定した時点）の｜ΔＴＶＯ｜に
応じて定まり、時間とともに減少する値である。

【００８４】以上で概説を終える。

【００８５】さて、ＭＰＩ方式で制御弁下流の吸気管容
積が大きいエンジンで、空燃比の切換時に制御弁２２で
の空気変化流量（補助空気流量）と燃料量の両者のシリ
ンダへの供給の位相を一致させるには、〈ａ〉空気変化
流量の挙動に合わせて燃料供給の位相を遅らせるか、
〈ｂ〉燃料供給に合わせて空気変化流量の位相を進めて
やるかの２つの実施例がある。

【００８６】〈ａ〉に対する実施例 空燃比の切換時に空燃比の切換速度が速くなるように制
御弁２２を動かして、補助空気流量を増減しても、この
補助空気流量は制御弁下流の大きな吸気管容積により遅
れをもってシリンダに達する。この燃料に対する空気の
位相の遅れ分に相当して、燃料供給の位相を遅らせるた
め、上記の（９）式で目標燃空比のランプ応答値Ｄｍｌ
に対して１次の遅れ処理（遅れ補償）を行う。目標空燃
比からは最終的に供給燃料量（Ｔｉ）を算出するので、
目標空燃比の位相を遅らせると、燃料の供給の位相が遅
れるわけである。

【００８７】また、空燃比切換時の燃料に対する空気の
位相の遅れは、エンジン回転数が低いほど大きくなるた
め、燃料供給の位相の遅れの程度を定める遅れ時定数相
当値Ｆｂｙａｔｃも、一定値でなく、図１３に示したよ
うにエンジン回転数が低くなるほど、遅れの位相の程度
を大きくしている。エンジン回転数に対する遅れ時定数
相当値Ｆｂｙａｔｃの値は、マッチングで定めるのであ
る。

【００８８】なお、図１６のステップ９０，９１，９２
は不要であるため削除する。この例では、（４）式の進
み補償または遅れ補償面積Ｔａｔｃｖ０は算出されな
い。このため、図１７のステップ９３では要求補正面積
Ｔａｔｃｖを Ｔａｔｃｖ＝Ｔａｔｃｖｈ_n-DLYIS＋Ａｉｓｃ０＋Ａｏｋｕｒｉ …（６−１） ただし、Ｔａｔｃｖｈ_n-DLYIS；ＴａｔｃｖｈのＤＬＹ
ＩＳ＃回前の値 Ａｏｋｕｒｉ；先送り分 により計算することになる。つまり、Ｔａｔｃｖ０の代
わりに平衡要求面積Ｔａｔｃｖｈを入れて（６）式を計
算するわけである。

【００８９】〈ｂ〉に対する別の実施例 この別の例では、空燃比切換時の燃料に対する空気の位
相の遅れ分をみこして、空気変化流量の位相を時間的に
進ませるため、（４）式により平衡要求面積Ｔａｔｃｖ
ｈを１次進みで進ませる（進み補償）。

【００９０】目標燃空比のランプ応答値Ｄｍｌと基本流
路面積Ａａ０から上記の（３）式により求まる平衡要求
面積Ｔａｔｃｖｈは、吸気管での空気流量の遅れがない
としたときの、かつ空燃比切換時の空気変化流量を含ん
だ制御弁面積であるため、吸気管での空気変化流量の位
相の遅れをみこして平衡要求面積Ｔａｔｃｖｈの位相を
進めることで、位相の遅れを相殺するわけである。

【００９１】なお、この例では図１２のステップ６４，
６５が不要であるため、（９）式のダンパ値Ｄｍｌｏは
算出されない。このため、ランプ応答値Ｄｍｌの３回前
までの値をストアしておき、図１２のステップ６６で所
定回前（ＤＬＹＦＢＡ＃回前）の値を変数Ｋｍｒに入れ
ることになる。

【００９２】ここで、〈ｂ〉に対する実施例の作用を図
３０を参照しながら説明すると、理論空燃比からリーン
側の空燃比へと目標空燃比を切換えたとき、図３０の左
半分に示したように、目標燃空比のランプ応答値Ｄｍｌ
は急激な傾きで変化し、このランプ応答値Ｄｍｌから算
出される平衡要求面積Ｔａｔｃｖｈも、同じ急な傾きで
大きくなる。

【００９３】この平衡要求面積Ｔａｔｃｖｈに１次の進
み補償が加えられると、この進み補償面積Ｔａｔｃｖ０
は、切換タイミングから、平衡要求面積Ｔａｔｃｖｈと
変化のタイミングを同じにしつつ平衡要求面積Ｔａｔｃ
ｖｈより大きくなる。進み補償面積Ｔａｔｃｖ０と平衡
要求面積Ｔａｔｃｖｈの差の面積分だけ多めに制御弁２
２を開くわけで、これによって従来例のように空燃比の
切換直後に燃料噴射パルス幅Ｔｉが一時的に小さくなる
ことがなく、切換の前後でトルク特性が滑らかになって
いる（図３０の実線参照）。言い換えると、リーン空燃
比への切換時に制御弁２２で補助空気を増量する場合
に、吸気管での空気流量の位相の遅れ分をみこして、ど
れくらい平衡要求面積Ｔａｔｃｖｈを大きくするかを定
める進み補償時定数相当値Ｔｃｖｔｃをマッチングする
ことで、制御弁下流の吸気管容積が大きくても、リーン
空燃比への切換の前後でトルクを同一とすることができ
るのである。

【００９４】一方、理論空燃比への切換時にも、図３０
の右半分に示したように切換前後でトルクがほぼ一定と
なっている。理論空燃比への切換時には、進み補償面積
Ｔａｔｃｖ０が平衡要求面積Ｔａｔｃｖｈと変化のタイ
ミングを同じにしつつ今度は平衡要求面積Ｔａｔｃｖｈ
より一定量だけ小さくなり、これによって吸気管での空
気流量の位相の遅れが相殺され、シリンダへの空気流量
と燃料の供給の位相が一致するのである。

【００９５】また、応答のよい燃料に合わせて制御弁流
量の位相を進めているため、〈ａ〉に対する実施例より
空燃比が速く切換わることなり、〈ａ〉に対する実施例
より空燃比切換時のＮＯｘをさらに低減することができ
る。なお、〈ｂ〉に対する実施例では目標燃空比のダン
パ値Ｋｍｒは算出されないが、比較のため、これを図３
０に重ねて示している。

【００９６】図３１，図３２は他の２つの実施例であ
る。

【００９７】エンジンによっては、エンジンの高回転域
でだけ、ＭＰＩ方式で制御弁下流の吸気管容積が大きい
エンジンのように、空燃比の切換時に燃料より吸気管で
の空気流量の位相の遅れが相対的に大きく、エンジンの
低回転域になると、この関係が入れ替わり空気流量より
燃料の位相の遅れが大きくなるエンジンがある。

【００９８】このような特殊なエンジンでは、図３１に
示したように、平衡要求面積Ｔａｔｃｖｈに高回転域で
進み補償を行い（Ｔｃｖｔｃ＞１．０とし）、低回転域
になると遅れ補償を行う（Ｔｃｖｔｃ≦１．０とする）
ことで、回転域に関係なく空燃比の切換前後でフラット
なトルク特性が得られるのである。同様にして、図３２
のように目標燃空比のランプ応答値Ｄｍｌに高回転域で
だけ遅れ補償を行うための遅れ処理を行う（Ｆｂｙａｔ
ｃ＜１．０とし）ことでも、その高回転域でトルク特性
がフラットになる。

【００９９】

【発明の効果】第１の発明では、燃料を供給する装置と
吸入空気流量を調整する装置とが離間配置されるリーン
バーンエンジンにおいて、運転条件信号がリーン条件で
あるかどうかを判定し、この判定結果よりリーン条件で
はこの条件に応じた目標空燃比を、またリーン条件以外
の条件になるとこのリーン条件以外の条件に応じた目標
空燃比を運転条件信号に応じて算出し、この目標空燃比
の切換時に燃料に対する空気の遅れ分に相当して前記目
標空燃比の遅れ補償を行うための遅延処理値を算出し、
この目標空燃比の遅延処理値に基づく遅延処理後の目標
空燃比から噴射量を算出し、この噴射量の燃料を供給す
る一方で、前記目標空燃比の切換時に切換前後でトルク
が同一となるように空気変化流量を目標空燃比と運転条
件信号を用いて算出し、この空気変化流量に応じて吸入
空気流量を調整するように構成したため、空燃比の切換
時に吸気管での空気流量の位相の遅れのほうが燃料より
大きいエンジンでも、同じタイミングで燃料と空気を変
化させつつ燃料と空気のシリンダへの供給の位相を合わ
せることができ、これにより空燃比の切換前後でトルク
が変わらず、運転性が向上する。

【０１００】第２の発明は、燃料を供給する装置と吸入
空気流量を調整する装置とが離間配置されるリーンバー
ンエンジンにおいて、運転条件信号がリーン条件である
かどうかを判定し、この判定結果よりリーン条件ではこ
の条件に応じた目標空燃比を、またリーン条件以外の条
件になるとこのリーン条件以外の条件に応じた目標空燃
比を運転条件信号に応じて算出し、この目標空燃比と運
転条件信号から噴射量を算出し、この噴射量の燃料を供
給する一方で、前記目標空燃比の切換時に切換前後でト
ルクが同一となるように空気変化流量を目標空燃比と運
転条件信号を用いて算出し、前記目標空燃比の切換時に
燃料に対する空気の遅れ分に相当して前記空気変化流量
の進み補償を行うための進み処理値を算出し、この空気
変化流量の進み処理値に応じて吸入空気流量を調整する
ように構成したため、第１の発明の効果に加えて、第１
の発明より空燃比を速く切換えることができる分だけ切
換時のＮＯｘを一層低減することができる。

【０１０１】第３の発明は、燃料を供給する装置と吸入
空気流量を調整する装置とが離間配置されるリーンバー
ンエンジンにおいて、運転条件信号がリーン条件である
かどうかを判定し、この判定結果よりリーン条件ではこ
の条件に応じた目標空燃比を、またリーン条件以外の条
件になるとこのリーン条件以外の条件に応じた目標空燃
比を運転条件信号に応じて算出し、この目標空燃比と運
転条件信号から噴射量を算出し、この噴射量の燃料を供
給する一方で、前記目標空燃比の切換時に切換前後でト
ルクが同一となるように空気変化流量を目標空燃比と運
転条件信号を用いて算出し、前記目標空燃比の切換時に
燃料に対する空気の遅れ分に相当して前記空気変化流量
の進み補償を行うための進み処理値を高回転域で、また
空気に対する燃料の遅れ分に相当して前記空気変化流量
の遅れ補償を行うための遅れ処理値を低回転域で算出
し、この空気変化流量の進み処理値または遅れ処理値に
応じて吸入空気流量を調整するように構成したため、エ
ンジンの高回転域でだけ第１や第２の発明と同じに、空
燃比の切換時に燃料より吸気管での空気流量の位相の遅
れが相対的に大きく、低回転域になるとこの関係が入れ
替わり空気流量より燃料の位相の遅れが大きくなるエン
ジンでも、回転域に関係なく空燃比の切換前後でフラッ
トなトルク特性が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の発明のクレーム対応図である。

【図２】一実施例のシステム図である。

【図３】燃料噴射パルス幅Ｔｉの算出を説明するための
流れ図である。

【図４】燃料噴射パルス幅Ｔｉの出力を説明するための
流れ図である。

【図５】シリンダ吸気相当の基本噴射パルス幅Ｔｐの算
出を説明するための流れ図である。

【図６】目標燃空比Ｔｆｂｙａの算出を説明するための
流れ図である。

【図７】リーンマップの内容を説明するための特性図で
ある。

【図８】非リーンマップの内容を説明するための特性図
である。

【図９】目標燃空比のランプ応答値Ｄｍｌの算出を説明
するための流れ図である。

【図１０】目標燃空比のランプ応答値Ｄｍｌの波形図で
ある。

【図１１】変化速度Ｄｄｍｌｒ、Ｄｄｍｌｌの計算を説
明するための流れ図である。

【図１２】目標燃空比のダンパ値Ｋｍｒの算出を説明す
るための流れ図である。

【図１３】２つの実施例の遅れ時定数相当値Ｆｂｙａｔ
ｃのテーブル内容を重ねて示す特性図である。

【図１４】制御弁２２のデッドタイムを説明するための
波形図である。

【図１５】制御弁２２へのオンデューティの算出を説明
するための流れ図である。

【図１６】前記２つの実施例とは別の２つの実施例に共
用のトルク制御デューティＴｃｖｄｔｙの算出を説明す
るための流れ図である。

【図１７】トルク制御デューティＴｃｖｄｔｙの算出を
説明するための流れ図である。

【図１８】絞り弁流路面積Ａｔｖｏのテーブル内容を示
す特性図である。

【図１９】制御弁流路面積Ａｉｓｃ０のテーブル内容を
示す特性図である。

【図２０】差圧補正率Ｋｇｈ０のテーブル内容を示す特
性図である。

【図２１】前記２つの実施例とは別の２つの実施例の遅
れ進み補償時定数相当値Ｔｃｖｔｃのテーブル内容を重
ねて示す特性図である。

【図２２】基本デューティＤｔｙｔｃのテーブル内容を
示す特性図である。

【図２３】デューティ補正率Ｔｃｖｇｉｎのテーブル内
容を示す特性図である。

【図２４】制御弁立上がりデューティＴｃｖｏｆｓのテ
ーブル内容を示す特性図である。

【図２５】制御弁２２の流量特性図である。

【図２６】上限値Ｆｑｍａｘの算出を説明するための流
れ図である。

【図２７】絞り弁流路面積Ｆａｔｖｏのテーブル内容を
示す特性図である。

【図２８】制御弁流路面積の予測値Ａｉｓｃのテーブル
内容を示す特性図である。

【図２９】ゲインＱｍｘｇのテーブル内容を示す特性図
である。

【図３０】ＭＰＩ方式で吸気管容積が大きなエンジンに
おいて空燃比の切換時の作用を説明するための波形図で
ある。

【図３１】他の実施例の遅れ進み補償時定数相当値Ｔｃ
ｖｔｃのテーブル内容を示す特性図である。

【図３２】別の他の実施例の遅れ時定数相当値Ｆｂｙａ
ｔｃのテーブル内容を示す特性図である。

【図３３】従来例のシステム図である。

【図３４】従来例の空気補正率ＫＢＡのテーブル内容を
示す特性図である。

【図３５】従来例の作用を説明するための波形図であ
る。

【図３６】従来例の作用を説明するための波形図であ
る。

【図３７】第２の発明のクレーム対応図である。

【図３８】第３の発明のクレーム対応図である。

【符号の説明】

２ コントロールユニット ３ インジェクタ（燃料供給装置） ４ エアフローメータ ５ 吸気絞り弁 ６ スロットルセンサ ７ クランク角度センサ（回転数センサ） １２ａ コレクタ部 １２ｂ 吸気ポート ２１ 補助空気通路 ２２ 流量制御弁（吸入空気流量調整装置） ３１ リーン条件判定手段 ３２ 目標空燃比算出手段 ３３ 遅延処理値算出手段 ３４ 噴射量算出手段 ３５ 燃料供給装置 ３６ 空気変化流量算出手段 ３７ 吸入空気流量調整装置 ４１ 進み処理値算出手段 ５１ 進み遅れ処理値算出手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｄ 41/14 ３１０ Ｆ０２Ｄ 41/14 ３１０Ｌ (56)参考文献 特開 昭63−50641（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−138336（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−40044（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−199646（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−136450（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−17742（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−214989（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−267340（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−104932（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−294942（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−138127（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02D 41/00 - 41/40 F02D 43/00 - 45/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】燃料を供給する装置と吸入空気流量を調整
   する装置とが離間配置されるリーンバーンエンジンにお
   いて、 運転条件信号がリーン条件であるかどうかを判定する手
   段と、 この判定結果よりリーン条件ではこの条件に応じた目標
   空燃比を、またリーン条件以外の条件になるとこのリー
   ン条件以外の条件に応じた目標空燃比を運転条件信号に
   応じて算出する手段と、 この目標空燃比の切換時に燃料に対する空気の遅れ分に
   相当して前記目標空燃比の遅れ補償を行うための遅延処
   理値を算出する手段と、 この目標空燃比の遅延処理値に基づく遅延処理後の目標
   空燃比から噴射量を算出する手段と、 この噴射量の燃料を供給する装置と、 前記目標空燃比の切換時に切換前後でトルクが同一とな
   るように空気変化流量を目標空燃比と運転条件信号を用
   いて算出する手段と、 この空気変化流量に応じて吸入空気流量を調整する装置
   とを設けたことを特徴とするリーンバーンエンジンの空
   燃比制御装置。
2. 【請求項２】燃料を供給する装置と吸入空気流量を調整
   する装置とが離間配置されるリーンバーンエンジンにお
   いて、 運転条件信号がリーン条件であるかどうかを判定する手
   段と、 この判定結果よりリーン条件ではこの条件に応じた目標
   空燃比を、またリーン条件以外の条件になるとこのリー
   ン条件以外の条件に応じた目標空燃比を運転条件信号に
   応じて算出する手段と、 この目標空燃比と運転条件信号から噴射量を算出する手
   段と、 この噴射量の燃料を供給する装置と、 前記目標空燃比の切換時に切換前後でトルクが同一とな
   るように空気変化流量を目標空燃比と運転条件信号を用
   いて算出する手段と、 前記目標空燃比の切換時に燃料に対する空気の遅れ分に
   相当して前記空気変化流量の進み補償を行うための進み
   処理値を算出する手段と、 この空気変化流量の進み処理値に応じて吸入空気流量を
   調整する装置とを設けたことを特徴とするリーンバーン
   エンジンの空燃比制御装置。
3. 【請求項３】燃料を供給する装置と吸入空気流量を調整
   する装置とが離間配置されるリーンバーンエンジンにお
   いて、 運転条件信号がリーン条件であるかどうかを判定する手
   段と、 この判定結果よりリーン条件ではこの条件に応じた目標
   空燃比を、またリーン条件以外の条件になるとこのリー
   ン条件以外の条件に応じた目標空燃比を運転条件信号に
   応じて算出する手段と、 この目標空燃比と運転条件信号から噴射量を算出する手
   段と、 この噴射量の燃料を供給する装置と、 前記目標空燃比の切換時に切換前後でトルクが同一とな
   るように空気変化流量を目標空燃比と運転条件信号を用
   いて算出する手段と、 前記目標空燃比の切換時に燃料に対する空気の遅れ分に
   相当して前記空気変化流量の進み補償を行うための進み
   処理値を高回転域で、また空気に対する燃料の遅れ分に
   相当して前記空気変化流量の遅れ補償を行うための遅れ
   処理値を低回転域で算出する手段と、 この空気変化流量の進み処理値または遅れ処理値に応じ
   て吸入空気流量を調整する装置とを設けたことを特徴と
   するリーンバーンエンジンの空燃比制御装置。