JP3206447B2

JP3206447B2 - 内燃機関の出力制御装置

Info

Publication number: JP3206447B2
Application number: JP22721796A
Authority: JP
Inventors: 均加村; 健二郎幡山; 淳良小島; 宏記田村
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp
Priority date: 1996-08-28
Filing date: 1996-08-28
Publication date: 2001-09-10
Anticipated expiration: 2016-08-28
Also published as: JPH1068344A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料噴射モードを
切り換え可能な内燃機関の出力制御装置に関し、特に、
内燃機関の燃焼室内に直接燃料を噴射する筒内噴射式内
燃機関に用いて好適の、内燃機関の出力制御装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、自動車用エンジンにおいては、燃
費向上の観点から、燃焼空燃比を理論空燃比よりも大き
く設定したリーンバーンエンジンが提案されている。と
ころで、リーンバーンエンジンは、一般にその燃焼空燃
比を大きくすればするほど燃費向上が図られる反面で、
燃焼悪化による限界が発生する。この限界を極力高める
手法として、燃焼室内の着火点近傍の空燃比をリッチな
混合気状態とする一方、燃焼室内の総合空燃比は大きく
維持して、層状燃焼を行なう技術が提案されている。

【０００３】また、燃料のより希薄な混合気で機関の運
転を行なえるようにするために、気筒内に直接燃料を噴
射するようにした筒内噴射型エンジンも開発されてい
る。特に、このような筒内噴射型エンジンでは、例えば
圧縮行程後期に燃料噴射を行なうことができるため、気
筒内にタンブル流等の層状の縦渦流を発生させ、この層
状縦渦流へ点火プラグの着火直前（例えば圧縮行程後
期）に燃料噴射を行なうことにより、点火プラグの近傍
のみをリッチな混合気の状態として燃焼性を確保しなが
ら、全体としては極めてリーンな混合気による低燃費運
転を実現できる。

【０００４】ところで、リーン燃焼を行なう場合には、
その燃焼空燃比を大きくすればするほどＮＯｘ生成量が
低下することが知られているが、リーン層状燃焼を行な
った場合には、着火点近傍の空燃比は比較的小さいた
め、ＮＯｘ生成量の低減にも一定の限界がある。そこ
で、このＮＯｘ低減を行なう手段としては、排気ガスの
還流（ＥＧＲ）を行なうことが考えられ、例えば圧縮リ
ーンモード時には大量の排気ガスを還流させて、ＮＯ_X
の低減を図るのである。

【０００５】また、このような内燃機関では、各運転モ
ード（燃料噴射モード）毎に応じた目標排気ガス還流量
が設定されており、運転モード切り換え時には、排気ガ
ス還流量が速やかに目標排気ガス還流量となるようにＥ
ＧＲバルブの制御が行なわれる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
燃料噴射モード（運転モード）の切り換えの前後におい
てもＥＧＲを作動させるような場合、切り換え後の燃料
噴射モードに応じて目標排気ガス還流量を一気に切り換
えてしまうと、燃料噴射モード時にエンジンの出力トル
クが一時的に低下してしまう場合がある。

【０００７】すなわち、燃料噴射モードの切り換え時に
は、エンジンのトルク変動を抑制するために、エアバイ
パスバルブ（ＡＢＶ）による空気量制御や燃料噴射弁
（インジェクタ）による燃料噴射量制御により目標空燃
比Ａ／Ｆの変更等を行なっているが、ＥＧＲ作動時の燃
料噴射モード切り換え直後においては、切り換え前の排
気ガス（ＥＧＲガス）が残留してしまう。具体的には、
燃料噴射モードの切り換え前の目標排気ガス還流量の方
が切り換え後の目標排気ガス還流量よりも多い場合、燃
料噴射モード切り換え直後には切り換え前のＥＧＲガス
が排気ガス還流通路内や吸気通路内に残留するので、要
求される排気ガス還流量よりも多量のＥＧＲガスが燃焼
室に供給されてしまい、エンジンの出力トルクが一時的
に低下してしまうのである。

【０００８】本発明は、このような課題に鑑み創案され
たもので、燃料噴射モード切り換え直後の残留排気ガス
（残留ＥＧＲガス）によるエンジンの出力トルクの低下
を防止できるようにした、内燃機関の出力制御装置を提
供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１記載
の本発明の内燃機関の出力制御装置は、異なる目標空燃
比に基づいて設定される複数の燃料噴射モードを切り換
え可能な内燃機関において、排気ガスの一部を吸気に還
流する排気ガス還流装置と、各燃料噴射モード毎に異な
る目標排気ガス還流量を設定する目標排気ガス還流量設
定手段と、該内燃機関の出力を増大させる出力増大手段
とをそなえ、該燃料噴射モードが、空燃比の大きい第１
の燃料噴射モードから、該第１の燃料噴射モードよりも
空燃比の小さい第２の燃料噴射モードに切り換えられる
と、該目標排気ガス還流量設定手段により該目標排気ガ
ス還流量が減少するように設定されるとともに、該出力
増大手段が一時的に内燃機関の出力を増大させるように
構成され、該出力増大手段が、目標空燃比を該燃料噴射
モード切り換え後の空燃比よりも過濃側に補正する空燃
比補正手段として構成されていることを特徴としてい
る。

【００１０】また、請求項２記載の本発明の内燃機関の
出力制御装置は、上記請求項１記載の構成に加えて、該
空燃比補正手段により該内燃機関の出力を増大させると
きは、該燃料噴射モードの切り換えと同時に目標空燃比
を該燃料噴射モード切り換え後の空燃比よりも所定量濃
化側に補正し、その後、徐々に補正量を減少させること
を特徴としている。また、請求項３記載の本発明の内燃
機関の出力制御装置は、異なる目標空燃比に基づいて設
定される複数の燃料噴射モードを切り換え可能な内燃機
関において、排気ガスの一部を吸気に還流する排気ガス
還流装置と、各燃料噴射モード毎に異なる目標排気ガス
還流量を設定する目標排気ガス還流量設定手段と、該内
燃機関の出力を増大させる出力増大手段とをそなえ、該
燃料噴射モードが、空燃比の大きい第１の燃料噴射モー
ドから、該第１の燃料噴射モードよりも空燃比の小さい
第２の燃料噴射モードに切り換えられると、該目標排気
ガス還流量設定手段により該目標排気ガス還流量が減少
するように設定されるとともに、該出力増大手段が一時
的に内燃機関の出力を増大させるように構成され、該出
力増大手段が、燃焼室に供給される空気量が多くなるよ
うに目標空気量を補正する空気量補正手段として構成さ
れていることを特徴としている。

【００１１】また、請求項４記載の本発明の内燃機関の
出力制御装置は、上記請求項１〜３のいずれか１項に記
載の構成に加えて、該出力増大手段が、更に燃焼室に設
けられた点火プラグの点火時期を補正する点火時期補正
手段を含んで構成されていることを特徴としている。ま
た、請求項５記載の本発明の内燃機関の出力制御装置
は、上記請求項１〜３のいずれか１項に記載の構成に加
えて、該出力増大手段が、該排気ガス還流装置により還
流される該排気ガスの残留状態に応じて作動することを
特徴としている。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面により、本発明の一実
施形態としての内燃機関の出力制御装置について説明す
ると、本装置は、図２に示すような筒内噴射エンジンに
設けられている。まず、本装置を有する筒内噴射エンジ
ンの構成について、図２を参照しながら説明すると、図
２において、１はエンジン本体、２は吸気通路、３はス
ロットル弁設置部分、４はエアクリーナ、５はバイパス
通路（第２バイパス通路）、６は第２バイパス通路５内
を流通する空気量を調整しうる第２エアバイパスバルブ
（＃２ＡＢＶ）である。吸気通路２は、上流側から吸気
管７，サージタンク８，吸気マニホールド９の順で接続
された構成になっており、バイパス通路５はサージタン
ク８の上流側に設けられている。第２エアバイパスバル
ブ６は、ステッパモータで所要の開度に駆動されるよう
になっているが、この第２エアバイパスバルブ６は、電
磁弁によるデューティ制御を用いて開度調整を行なうよ
うにしてもよい。

【００１３】さらに、１２はアイドルスピードコントロ
ール機能をそなえたものであり、第１バイパス通路１３
と第１エアバイパスバルブ（＃１ＡＢＶ）１４とからな
り、第１エアバイパスバルブ１４は図示しないステッパ
モータで駆動されるようになっている。また、１５はス
ロットルバルブであり、第１バイパス通路１３及び第２
バイパス通路５は、吸気通路２のスロットルバルブ１５
の装着部分をバイパスするようにしてそれぞれの上流端
及び下流端を吸気通路２に接続されている。

【００１４】さらに、第１エアバイパスバルブ１４，第
２エアバイパスバルブ６，の各開閉制御は、制御手段と
しての電子制御装置（ＥＣＵ）１６を通じて行なわれる
ようになっている。また、１７は排気通路、１８は燃焼
室であり、吸気通路２及び排気通路１７の燃焼室１８へ
の開口部、即ち吸気ポート２Ａ及び排気ポート１７Ａに
は、吸気弁１９及び排気弁２０が装備されている。

【００１５】そして、２１は燃料噴射弁（インジェク
タ）であり、本エンジンでは、このインジェクタ２１が
燃焼室１８へ直接燃料噴射するように配設されている。
さらに、２２は燃料タンク、２３Ａ〜２３Ｅは燃料供給
路、２４は低圧燃料ポンプ、２５は高圧燃料ポンプ、２
６は低圧レギュレータ、２７は高圧レギュレータ、２８
はデリバリパイプであり、燃料タンク２２内の燃料を低
圧燃料ポンプ２４で駆動して更に高圧燃料ポンプ２５で
加圧して所定の高圧状態で燃料供給路２３Ａ，２３Ｂ，
デリバリパイプ２８を通じてインジェクタ２１へ供給す
るようになっている。この際、低圧燃料ポンプ２４から
吐出された燃料圧力は低圧レギュレータ２６で調圧さ
れ、高圧燃料ポンプ２５で加圧されてデリバリパイプ２
８に導かれる燃料圧力は高圧レギュレータ２７で調圧さ
れるようになっている。

【００１６】また、２９はエンジン１の排気通路１７内
の排出ガス（排気ガス）を吸気通路２内に還流させる排
気ガス還流通路（ＥＧＲ通路）、３０はＥＧＲ通路２９
を通じて吸気通路２内に還流する排気ガスの還流量を調
整する排気ガス量調整手段としてのステッパモータ式の
バルブ（ＥＧＲバルブ）であり、３１はブローバイガス
を還元する流路であり、３２はクランク室積極換気用の
通路、３３はクランク室積極換気用のバルブであり、３
４はキャニスタであり、３５は排気ガス浄化用触媒（こ
こでは、三元触媒）である。

【００１７】そして、主にＥＧＲ通路２９及びＥＧＲバ
ルブ３０とから排気ガス還流装置（ＥＧＲ装置）２００
が構成されている。ところで、ＥＣＵ１６では、図２に
示すように、第１エアバイパスバルブ１４，第２エアバ
イパスバルブ６の開閉制御又は開度制御を行なうほか、
インジェクタ２１や図示しない点火プラグのための点火
コイルやＥＧＲバルブ３０の制御や高圧レギュレータ２
７による燃圧制御も行なうようになっている。これらの
制御のために、図２に示すように、エアフローセンサ４
４，吸気温度センサ３６，スロットル開度を検出するス
ロットルポジションセンサ（ＴＰＳ）３７，アイドルス
イッチ３８，エアコンスイッチ（図示略），変速ポジシ
ョンセンサ（図示略），車速センサ（図示略），パワー
ステアリングの作動状態を検出するパワステスイッチ
（図示略），スタータスイッチ（図示略），第１気筒検
出センサ４０，クランク角センサ４１，エンジンの冷却
水温を検出する水温センサ４２，排気ガス中の酸素濃度
を検出するＯ₂ センサ４３等が設けられ、ＥＣＵ１６に
接続されている。なお、クランク角センサ４１に基づい
てエンジン回転数を算出でき、例えばＥＣＵ１６内にこ
のようなエンジン回転数演算機能がそなえられている。
そこで、このクランク角センサ４１とエンジン回転数演
算機能とからエンジン回転数センサが構成されるが、こ
こではクランク角センサ４１についても便宜上エンジン
回転数センサとよぶ。

【００１８】そして、図１に示すように、これらのスロ
ットルポジションセンサ（ＴＰＳ）３７及びエンジン回
転数センサ４１により、エンジンの運転状態を検出する
運転状態検出手段１０１が構成されている。ここで、Ｅ
ＣＵ１６を通じたエンジンに関する制御内容について、
図３の制御ブロック図に基づいて説明する。

【００１９】本エンジンでは、燃焼室１８内に均一に燃
料を噴射することで成立しうる予混合燃焼と、燃焼室１
８内に臨んだ図示しない点火プラグの周囲に噴射燃料を
偏在させることで成立しうる層状リーン燃焼とを運転状
態に応じて切り換えるエンジンである。そして、本エン
ジンは、エンジンの運転モード（燃料噴射モード）とし
て、圧縮行程で燃料噴射を行なって層状リーン燃焼を行
なう後期リーン燃焼運転モード（後期リーンモード）
と、吸気行程で燃料噴射を行なって予混合燃焼を行なう
前期リーン燃焼運転モード（前期リーンモード），スト
イキオフィードバック運転燃焼運転モード（ストイキオ
運転モード），オープンループ燃焼運転モード（ストイ
キオ運転モード又はエンリッチ運転モード）の４モード
が設けられている。なお、各モードにおいて、ＥＧＲを
作動させる場合とＥＧＲを停止させる場合とが設定され
ており、エンジンの運転状態や車両の走行状態等に応じ
てこれらのモードの何れかが選択され、燃料の供給制御
が行なわれる。

【００２０】このため、図１に示すように、ＥＣＵ１６
には、運転状態検出手段１０１から検出されるエンジン
の運転状態、具体的にはエンジンの負荷状態Ｐｅとエン
ジンの機関回転数Ｎｅとが入力されるようになってお
り、ＥＣＵ１６では、入力されたエンジンの運転状態
（ここでは、Ｐｅ，Ｎｅ）に応じて、運転モード選択手
段３００により上述のような各運転モードを選択するよ
うになっている。ＥＣＵ１６では、さらに、この選択し
た運転モードに基づいてやはりエンジンの運転状態（Ｐ
ｅ，Ｎｅ）に応じて空燃比を設定して、この設定した空
燃比に基づいて各気筒毎に設けられた燃料噴射弁２１に
よる燃料供給を制御する。

【００２１】一般には、エンジン回転数Ｎｅ及びエンジ
ン負荷Ｐｅに対して、図４に示すような領域傾向で、エ
ンリッチ運転モード，ストイキオ運転モード，前期リー
ンモード，後期リーンモードが設定される。さて、上述
のモードのうち、後期リーンモードは、最も希薄な燃焼
（空燃比が３０〜４０程度）を実現できるが、このモー
ドでは、燃料噴射を圧縮行程後期のように極めて点火時
期に近い段階で行ない、しかも燃料を点火プラグの近傍
に集めて部分的にはリッチにし全体的にはリーンとしな
がら着火性，燃焼安定性を確保しつつ節約運転を行なう
ようにしている。

【００２２】また、前期リーンモードも希薄燃焼（空燃
比が２０〜２４程度）を実現できるが、このモードで
は、燃料噴射を後期リーンモードよりも前の吸気行程に
行ない、燃料を燃焼室内に拡散させて全体空燃比をリー
ンにしながら着火性，燃焼安定性を確保しつつある程度
の出力を確保するようにして、節約運転を行なうように
している。

【００２３】ストイキオ運転モードは、Ｏ₂ センサの出
力に基づいて、空燃比をストイキオ又はストイキオ近傍
の状態に維持しながら十分なエンジン出力を効率よく得
られるようにしている。また、オープンループ燃焼運転
モードでは、加速時や発進時等に十分な出力が得られる
ように、オープンループ制御によりストイキオ又はこれ
よりもリッチな空燃比での燃焼を行なう。

【００２４】まず、各バルブ６，１４の開度制御から説
明すると、ＥＣＵ１６にはエンジン運転状態に応じて要
求空気量を設定する機能がそなえられ、設定した要求空
気量に応じて各バルブ６，１４の開度制御が行なわれ
る。具体的には、図３に示すように、まず、スロットル
センサで検出されたスロットル開度θth又は図示しない
アクセル開度センサからのアクセル開度情報とクランク
角センサからの検出情報に基づいたエンジン回転速度Ｎ
ｅとから、マップに基づいて目標エンジン負荷（目標Ｐ
ｅ）を設定する（ブロックＢ１）。

【００２５】一方、エアコンスイッチからの情報に基づ
いてエアコンディショナがオンであればエンジン回転速
度Ｎｅからマップに基づいてエアコン対応補正量ΔＰｅ
acを設定し（ブロックＢ２）、パワステスイッチからの
情報に基づいてパワーステアリングがオンであればエン
ジン回転速度Ｎｅからマップに基づいてパワステ対応補
正量ΔＰｅpsを設定し（ブロックＢ３）、インヒビタス
イッチからの情報に基づいて始動時にはエンジン回転速
度Ｎｅからマップに基づいてインヒビタ対応補正量ΔＰ
ｅinh を設定する（ブロックＢ４）。

【００２６】そして、適宜これらの対応補正量ΔＰｅa
c，ΔＰｅps，ΔＰｅinh によって、目標Ｐｅを補正す
る。そして、この補正後目標ＰｅをスイッチＳ１を通じ
て適宜フィルタリングし（ブロックＢ５）、このように
して得られた目標Ｐｅとエンジン回転速度Ｎｅとから、
マップに基づいて要求空気量（又は、目標吸入空気量）
Ｑに応じたバルブ開度に関する制御量Ｐｏｓを設定す
る。

【００２７】この制御量Ｐｏｓの設定にあたっては、ブ
ロックＢ７に示すように複数のマップからエンジンの運
転状態に応じたものを選択して用いられ、スイッチＳ
２，Ｓ３を通じて、エンジンの運転状態に応じて信号が
出力される。ここでは、エンジンの運転状態として、最
も希薄燃焼となる後期リーンモードと、これに次いだ希
薄燃焼となる前期リーンモードと、ストイキオ運転モー
ドの内のＥＧＲ作動中との３モードに関してマップが設
けられ、これらのモードの場合にのみ要求空気量を設定
する。

【００２８】また、スイッチＳ４により、アイドル運転
状態が成立した場合には、ブロックＢ８に示すようにエ
ンジン回転数のフィードバックに基づいた要求空気量
（又は、目標吸入空気量）＃１ＡＢＶＱの制御量＃１Ａ
ＢＶＰｏｓ（この場合には、第１エアバイパスバルブを
主体とした目標開度となる）を設定する。上述のブロッ
クＢ７，Ｂ８を通じた要求空気量Ｑ，＃１ＡＢＶＱに対
応する量を設定する機能部分は、要求空気量設定手段
（図示略）に相当する。

【００２９】このようにして得られた制御量Ｐｏｓ又は
＃１ＡＢＶＰｏｓに応じて、第２エアバイパスバルブ６
の開度位置の設定又はデューティ比の設定（ブロックＢ
１０）、第１エアバイパスバルブ１４の開度位置の設定
（ブロックＢ１１）が行なわれ、第１エアバイパスバル
ブ１４，第２エアバイパスバルブ６が所要の状態に制御
される。

【００３０】さらに、図３に基づいて、インジェクタ２
１，点火コイル，ＥＧＲの各制御について説明する。イ
ンジェクタ２１の駆動のためには、インジェクタ２１の
噴射開始時期と噴射終了時期とを設定する必要がある
が、ここでは、インジェクタ駆動時間Ｔinj とインジェ
クタ２１の噴射終了時期とを設定して、これに基づい
て、インジェクタ２１の噴射開始時期を逆算しながら、
インジェクタ２１の駆動のタイミングを決定している。
これらの設定は、ＥＣＵ１６でエンジン運転状態に応じ
て行なわれる。

【００３１】インジェクタ駆動時間Ｔinj の設定には、
まず、フィルタリング処理（ブロックＢ６）された補正
後目標Ｐｅとエンジン回転速度Ｎｅとから、マップに基
づいて空燃比Ａ／Ｆを設定する（ブロックＢ１２）。こ
の場合の設定マップも、後期リーンモードでＥＧＲ作動
中と、後期リーンモードでＥＧＲ停止中と、前期リーン
モードと、オープンループモードとの４モードに関して
設けられており、エンジンの運転状態に応じたものを選
択して用いられる。

【００３２】こうして得られた空燃比Ａ／Ｆと、エアフ
ロセンサで検出された吸気量Ｑpbとから、インジェクタ
駆動時間Ｔinj を算出する（ブロックＢ１３）。そし
て、このインジェクタ駆動時間Ｔinj に、気筒別インジ
ェクタ不均率補正（ブロックＢ１４）及び気筒別デッド
タイム補正（ブロックＢ１５）を施す。一方、目標Ｐｅ
とエンジン回転速度Ｎｅとから減速時用噴射時間ＴDEC
を算出して（ブロックＢ１６）、減速時で且つ後期リー
ン運転時には、スイッチＳ５を通じて、ブロックＢ１３
で得られたインジェクタ駆動時間Ｔinj とこの減速時用
噴射時間ＴDEC とのうちの小さいほうを選択して（ブロ
ックＢ１７）、これをインジェクタ駆動時間に決定す
る。

【００３３】インジェクタ２１の噴射終了時期の設定
も、フィルタリング処理（ブロックＢ６）された補正後
目標Ｐｅとエンジン回転速度Ｎｅとから、マップに基づ
いて噴射終了時期を設定する（ブロックＢ１８）。この
場合の設定マップも、後期リーンモードでＥＧＲ作動中
と、後期リーンモードでＥＧＲ停止中と、前期リーンモ
ードと、オープンループ運転又はストイキオフィードバ
ック運転のモードとの４モードに関して設けられてお
り、エンジンの運転状態に応じたものを選択して用いら
れる。

【００３４】こうして得られた噴射終了時期に後期リー
ンモードの場合には水温補正を施して噴射終了時期を得
るようにしている。このようにして得られたインジェク
タ駆動時間Ｔinj 及び噴射終了時期に基づいて、インジ
ェクタ２１の駆動を行なう。また、点火コイルによる点
火プラグの点火時期についても、フィルタリング処理
（ブロックＢ６）された補正後目標Ｐｅとエンジン回転
速度Ｎｅとから、マップに基づいて点火時期を設定する
（ブロックＢ２０）。この場合の設定マップは、後期リ
ーンモードでＥＧＲ作動中と、後期リーンモードでＥＧ
Ｒ停止中と、前期リーンモードと、ストイキオフィード
バック運転でＥＧＲ作動中と、オープンループ運転又は
ストイキオフィードバック運転でＥＧＲ停止中の５モー
ドに関して設けられている。こうして得られた点火時期
に各種リタード補正を施して（ブロックＢ２１）、これ
に基づいて点火コイルの制御を行なう。

【００３５】また、ＥＧＲの流量制御についても、フィ
ルタリング処理（ブロックＢ６）された補正後目標Ｐｅ
とエンジン回転速度Ｎｅとから、マップに基づいてＥＧ
Ｒの流量を設定する（ブロックＢ２２）。この場合の設
定マップは、Ｄレンジでの後期リーンモードと、Ｎレン
ジでの後期リーンモードと、Ｄレンジでのストイキオフ
ィードバック運転モードと、Ｎレンジでのストイキオフ
ィードバック運転モードとの４モードに関して設けられ
ている。

【００３６】こうして得られたＥＧＲの流量を水温補正
（ブロックＢ２３）を施して、開度に応じた制御量（デ
ューティ比）を設定して（ブロックＢ２４）、ＥＧＲの
流量制御を行なう。そして、これらのブロックＢ２２，
ブロックＢ２３及びブロックＢ２４から目標排気ガス還
流量設定手段１００が構成されている。なお、水温補正
（ブロックＢ２３）に関しても、エンジンの運転状態
（ここでは、後期リーンモードとストイキオフィードバ
ック運転モードとの２モード）に応じたマップが用いら
れている。

【００３７】次に、本発明の要部機能について図１に示
すブロック図を用いて説明すると、本装置は、運転モー
ド（即ち、燃料噴射モード）切り換え直後の残留排気ガ
ス（残留ＥＧＲガス）によるエンジンの出力トルクの低
下を防止するものであって、このため、本装置には、運
転モード選択手段３００により運転モードが切り換えら
れた時に目標排気ガス還流量設定手段１００で設定され
る目標排気ガス還流量が減少する場合、一時的に内燃機
関の出力を増大させるための出力増大手段４００が設け
られている。

【００３８】この出力増大手段４００は、具体的には、
エンジンの空燃比を補正する空燃比補正手段４０１とし
て構成され、例えばＥＧＲ装置２００の作動中に、運転
モード選択手段３００により運転モードが後期リーンモ
ード（第１の燃料噴射モード）から前期リーンモード
（第２の燃料噴射モード）に切り換えられると、空燃比
Ａ／Ｆを前期リーンモードで要求される目標空燃比Ａ／
Ｆよりも一時的にリッチ側に補正して、エンジンの出力
トルク低下を防止するようになっているのである。

【００３９】このような制御を行なうのは、主に以下の
理由によるものである。すなわち、本エンジンでは、通
常は、後期リーンモード運転時にはＥＧＲ装置２００を
作動させて比較的多量の排気ガスを還流させ、一方、前
期リーンモード運転時にはＥＧＲ装置２００を作動させ
ないため、後期リーンモードから前期リーンモードへの
切り換え直後には、後期リーンモードで要求された排気
ガス（ＥＧＲガス）がＥＧＲ通路２９内やサージタンク
８内に残留してしまい、前期リーンモードに切り換わっ
ているにもかかわらず、上述の運転モード切り換え直後
には多量の残留排気ガス（残留ＥＧＲガス）が燃焼室１
８に供給されてエンジンの出力トルクが一時的に低下し
てしまうことが考えられるのである。

【００４０】なお、運転モードの切り換え時には、エン
ジンのトルク変動を抑制するために、第２エアバイパス
バルブ（＃２ＡＢＶ）６による空気量制御やインジェク
タ２１による燃料噴射量制御により目標空燃比Ａ／Ｆの
変更等を行なっているが、このような通常の目標空燃比
Ａ／Ｆの変更のみでは、上述のような残留ＥＧＲガスの
影響による出力トルクの低下を完全になくすことはでき
なかった。

【００４１】そこで、図１に示すように、ＥＣＵ１６に
出力増大手段４００としての空燃比補正手段４０１を設
け、上述のような運転モード切り換え時には、この空燃
比補正手段４０１により、一時的に空燃比Ａ／Ｆを要求
される目標空燃比Ａ／Ｆよりも一時的にリッチ側に補正
して、エンジンの出力トルク低下を防止するようになっ
ているのである。

【００４２】このようなエンジン出力の制御について、
図５を用いて説明すると、図５（ａ）に示すように、運
転モードを切り換える場合、運転モード切り換え時より
も所定時間前に運転モードの切り換え判定が行なわれ
る。そして、この切り換え判定において、運転モードを
切り換えるための条件が成立していると判定された場
合、インジェクタ２１の燃料噴射タイミング等の各種の
運転パラメータが変更され、運転モードの切り換えが行
なわれる。

【００４３】このうち、目標空燃比Ａ／Ｆの切り換えに
ついて、図５（ｆ）を用いて説明すると、後期リーンモ
ードから前期リーンモードへの運転モードの切り換え条
件が成立すると、この切り換え判定時から一定の割合で
徐々に目標空燃比Ａ／Ｆをリッチ化するようになってい
る。そして、運転モードの切り換えと同時に空燃比Ａ／
Ｆを所定量αだけリッチ側に一気に補正し、その後、徐
々に補正量を減少させるようになっている。ここで、上
記の所定量αは、ストイキオ運転モード若しくはオープ
ンループ運転モードへの切り換え時と比較して大きい補
正量である。また、前期リーンモードで要求される目標
空燃比Ａ／Ｆよりもさらに空燃比がβだけリッチとなる
ような補正量としてもよい。そして、その後、前期リー
ンモードで要求される目標空燃比Ａ／Ｆとなるように、
一定の割合で徐々に空燃比Ａ／Ｆを補正するようになっ
ているのである。これにより、運転モードの切り換え直
後にエンジンの出力トルクが一時的に増加するのであ
る。

【００４４】この場合、燃焼室１８に供給される空気量
は、図５（ｄ）に示すように、目標空燃比Ａ／Ｆの変更
にともなって徐々に減少して、運転モード切り換え後
に、前期リーンモード運転で要求される空気量となる。
なお、図５（ｆ）の一点鎖線は、運転モードの切り換え
時におけるエンジンのトルク変動を抑制するべく実行さ
れる通常の目標空燃比Ａ／Ｆの制御を示すものである。
つまり、通常の切り換え時の目標空燃比Ａ／Ｆの制御で
は、エンジン出力の変動を低減するために運転モード切
り換え前後で極力目標Ａ／Ｆを同一にすることが好まし
いが、ＥＧＲの残留が生じると上記のような制御では出
力段差が生じて、ショックが発生し、ドライバビリティ
が悪化するおそれがある。

【００４５】一方、図５（ｃ）に示すように、ＥＧＲバ
ルブ３０は、後期リーンモードから前期リーンモードへ
の運転モードの切り換え判定が行なわれると、全閉状態
となるように切り換え制御が行なわれる。このとき、Ｅ
ＧＲバルブ３０には作動遅れがあるので、図５（ｃ）に
示すように、ＥＧＲバルブ３０は切り換え判定と同時に
は全閉とはならず、多少の時間遅れをともなって全閉状
態となる。

【００４６】この場合、エンジンに還流されるＥＧＲガ
スの還流割合（実ＥＧＲ率）は、図５（ｂ）に示すよう
に、徐々に低下していくが、ＥＧＲバルブ３０の作動遅
れの分だけ、運転モード切り換え直後は多少のＥＧＲガ
スが残留することになる。このとき、サージタンク８内
のＥＧＲガスは吸気と完全に混合している状態であり、
吸気行程毎に新たにサージタンク８内導入される吸入空
気に応じてＥＧＲ率が徐々に低下することになる。

【００４７】このように運転モードの切り換え時にＥＧ
Ｒガスが残留した場合、図５（ｆ）の一点鎖線で示すよ
うな通常の空燃比Ａ／Ｆの制御を行なうと、前期リーン
モードへの切り換え直後に残留したＥＧＲガスの影響に
より、図５（ｅ）の一点鎖線で示すように、エンジンの
出力トルクが一時的に低下してしまうことが考えられる
が、本装置によれば、上述したように目標空燃比Ａ／Ｆ
の補正を行なうことで、エンジンの出力トルクを一時的
に増加させているので、このような出力トルクの増加
と、残留ＥＧＲガスによる出力トルクの低下とが相殺さ
れて、結果的には、図５（ｅ）の実線に示すように、エ
ンジンのトルク低下を生じることなく運転モードの切り
換えを行なうことができるのである。

【００４８】なお、出力増大手段４００としては、上述
のような空燃比補正手段４０１に限定されるものではな
く、燃焼室１８に供給される空気量を補正する空気量補
正手段として構成してもよい。すなわち、出力増大手段
４００を空気量補正手段として構成する場合は、燃焼室
に供給される空気量が多くなるように補正を行なうこと
で出力を増加させればよい。

【００４９】また、出力増大手段４００としては、空燃
比補正手段４０１及び空気量補正手段のうちの少なくと
もいずれか１つをそなえて構成すればよく、例えば、こ
れら２つの補正手段を組み合わせて構成してもよい。ま
た、これらの補正手段に加えて、燃焼室１８に設けられ
た点火プラグの点火時期を進角させることで出力を増加
させる点火時期補正手段を設けていもよい。本発明の一
実施形態としての内燃機関の出力制御装置は、上述のよ
うに構成されているので、運転モードが後期リーンモー
ドから前期リーンモードへ切り換えられる時は、例えば
図６に示すようなフローチャートにしたがって空燃比Ａ
／Ｆの補正が行なわれ、エンジンの出力が制御される。

【００５０】すなわち、まずステップＳ１において、現
在後期リーンモードで運転中か否かが判定され、後期リ
ーンモードでなければリターンする。また、現在後期リ
ーンモードで運転中であれば、ステップＳ２に進んで、
前期リーンモードへの切り換え条件が成立したか否かを
判定する。そして、前期リーンモードへの切り換え条件
が成立していなければリターンし、成立していればステ
ップＳ３に進んで、各種の運転パラメータを前期リーン
モードに切り換える。

【００５１】次に、ステップＳ４では、ＥＧＲバルブ３
０の開度を全閉にすることでＥＧＲ装置２００の作動を
停止させる。その後、ステップＳ５に進んで、燃料噴射
タイミングが吸気行程か否かを判定する。ここで、吸気
行程に燃料噴射が行なわれていなければ、運転モードが
後期リーンモードから前期リーンモードへ切り換わって
いないので、ステップＳ３に戻り、ステップＳ５で吸気
行程での燃料噴射が判定されるまでステップＳ３〜ステ
ップＳ５の処理を繰り返す。

【００５２】そして、ステップＳ５おいて、吸気行程で
燃料噴射が行なわれたことが判定されると、ステップＳ
６に進んでタイマを作動させて所定時間Ｔのカウントダ
ウンを開始するとともに、ステップＳ７で空燃比Ａ／Ｆ
を所定量αだけリッチ側に補正する。その後、ステップ
Ｓ８において、タイマのカウントＴが０になったかを判
定し、Ｔ≠０であればステップＳ７に戻り空燃比Ａ／Ｆ
のリッチ化を継続する。そして、タイマのカウントがＴ
＝０になるまで、ステップＳ７，ステップＳ８の処理を
繰り返す。このとき、空燃比Ａ／Ｆの補正量は、上記所
定量αと前期リーンモードで要求される空燃比Ａ／Ｆと
の差βに、タイマのカウントダウン値ｔ／タイマ設定値
Ｔを乗じた値、即ちβ・（ｔ／Ｔ）に設定され、これに
より、徐々に空燃比Ａ／Ｆの補正量が低減するのであ
る。

【００５３】そして、ステップＳ８でタイマのカウント
Ｔが０になったことが判定されると、空燃比Ａ／Ｆの補
正量が０となり、ステップＳ９に進んで、空燃比Ａ／Ｆ
のリッチ化の補正を終了し、リターンするのである。そ
して、このような制御を行なうことで、残留ＥＧＲガス
に起因する運転モード切り換え直後のエンジントルクの
低下を防止することができ、運転モード切り換え時のド
ライバビリティが向上するという利点がある。

【００５４】なお、出力増大手段４００を点火時期補正
手段として構成した場合は、上記ステップＳ７で、点火
プラグの点火時期を所定量進角させることで補正を行な
うようにすればよい。この場合、単に点火時期を進角さ
せるだけでは、エンジンにノッキングが生じることが考
えられるが、もともとＥＧＲ装置２００を作動させて排
気ガスの還流を行なっている場合はノッキングしにくい
ので、上述のように点火時期を進角させても、残留ＥＧ
Ｒガスが作用してノッキングが生じるおそれが少ない。
そして、このような点火時期の補正を行なうことでも、
上述と同様に、残留ＥＧＲガスに起因する運転モード切
り換え直後のエンジントルクの低下を防止することがで
き、運転モード切り換え時のドライバビリティが向上す
るという利点がある。

【００５５】また、出力増大手段４００を空気量補正手
段として構成した場合は、上記ステップＳ７で、燃焼室
１８に供給される空気量を所定量増大させることで補正
を行なうようにすればよい。この場合、運転モードの切
り換えにかかる時間が多少長くなることが考えられるも
のの、やはり上述と同様に、残留ＥＧＲガスに起因する
運転モード切り換え直後のエンジントルクの低下を防止
することができ、運転モード切り換え時のドライバビリ
ティが向上するという利点がある。

【００５６】また、出力増大手段４００を上述の空燃比
補正手段４０１，点火時期補正手段，空気量補正手段を
組み合わせて構成した場合も、上述と同様の効果を得る
ことがてきる。なお、本実施形態では、後期リーンモー
ドから前期リーンモードへの切り換え時について説明し
ているが、本装置はこのような運転モードの切り換え時
にのみ適用されるものではなく、運転モードの切り換え
前の目標ＥＧＲ量よりも切り換え後の目標ＥＧＲ量の方
が少なく設定される場合、例えば、後期リーンモードか
らストイキオ運転モードへの切り換え時においても適用
することができる。

【００５７】また、上述した補正量α及び補正量βにつ
いては、各エンジン毎にそれぞれ設定されるものであ
る。

【００５８】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の内燃機関
の出力制御装置によれば、出力増大手段としての空燃比
補正手段により目標空燃比を燃料噴射モード切り換え後
の空燃比よりも過濃側に補正することで一時的に内燃機
関の出力を増大させるという簡素な構成で、燃料噴射モ
ード切り換え前の還流排気ガスが残留していしても、こ
の残留排気ガスの影響による運転モード切り換え直後の
エンジントルクの低下を防止することができ、運転モー
ド切り換え時のドライバビリティが向上するという利点
がある。また、出力増大手段としての空気量補正手段に
より燃焼室に供給される空気量が多くなるように目標空
気量を補正することで一時的に内燃機関の出力を増大さ
せるように構成した場合にも、上述と同様に、燃料噴射
モード切り換え前の還流排気ガスが残留していても、こ
の残留排気ガスの影響による運転モード切り換え直後の
エンジントルクの低下を防止することができ、運転モー
ド切り換え時のドライバビリティが向上するという利点
がある。

【００５９】また、運転モード切り換え時のエンジント
ルク低下を防止するために新たな部品を追加することも
ないので、低コストで本装置を実現できるとともに、重
量の増加もほとんどないという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態としての内燃機関の出力制
御装置における要部機能に着目した機能ブロック図であ
る。

【図２】本発明の一実施形態としての内燃機関の出力制
御装置を有する内燃機関の全体構成を示す模式図であ
る。

【図３】本発明の一実施形態としての内燃機関の出力制
御装置を有する内燃機関の機能ブロック図である。

【図４】本発明の一実施形態としての内燃機関の出力制
御装置を有する内燃機関の運転モードについて説明する
図である。

【図５】本発明の一実施形態としての内燃機関の出力制
御装置の燃料噴射モード切り換え時における動作を説明
するための図である。

【図６】本発明の一実施形態としての内燃機関の出力制
御装置の動作を説明するためのフローチャートである。

【符号の説明】

１エンジン本体２吸気通路２Ａ吸気ポート３スロットル弁設置部分４エアクリーナ５バイパス通路（第１バイパス通路）６第２バイパスバルブ（＃２ＡＢＶ）７吸気管８サージタンク９吸気マニホールド１２アイドルスピートコントロール機能を備えたもの１３バイパス通路（第１バイパス通路）１４第１エアバイパスバルブ（＃１ＡＢＶ）１５スロットルバルブ１６電子制御装置（ＥＣＵ）１７排気通路１７Ａ排気ポート１８燃焼室１９吸気弁２０排気弁２１燃料噴射弁（インジェクタ）２２燃料タンク２３Ａ〜２３Ｅ燃料供給路２４低圧燃料ポンプ２５高圧燃料ポンプ２６低圧レギュレータ２７高圧レギュレータ２８デリバリパイプ２９排気ガス還流通路（ＥＧＲ通路）３０ＥＧＲバルブ３１ブローバイガス還元流路３２クランク室積極換気用通路３３クランク室積極換気用バルブ３４キャニスタ３５排気ガス浄化用触媒３６吸気温度センサ３７スロットルポジションセンサ（ＴＰＳ）３８アイドルスイッチ４０第１気筒検出センサ４１クランク角センサ４２水温センサ４３Ｏ₂ センサ１００目標排気ガス還流量設定手段１０１運転状態検出手段２００排気ガス還流装置（ＥＧＲ装置）３００運転モード選択手段４００出力増大手段４０１空燃比補正手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＦ０２Ｄ 41/02 ３０１Ｆ０２Ｄ 41/02 ３０１Ｅ３１０３１０Ｅ 41/14 ３１０ 41/14 ３１０Ｃ 43/00 ３０１ 43/00 ３０１Ｂ３０１Ｅ３０１Ｋ３０１Ｎ 45/00 ３０１ 45/00 ３０１Ｆ３０１Ｇ３１２３１２ＡＦ０２Ｍ 25/07 ５５０Ｆ０２Ｍ 25/07 ５５０Ｆ５５０ＲＦ０２Ｐ 5/15 Ｆ０２Ｐ 5/15 Ｇ (72)発明者田村宏記東京都港区芝五丁目33番８号三菱自動車工業株式会社内 (56)参考文献特開平10−9011（ＪＰ，Ａ) 特開平６−2639（ＪＰ，Ａ) 特開平７−279718（ＪＰ，Ａ) 特開平８−319857（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02D 41/02 - 41/14 F02D 21/08 301 F02D 43/00 301 F02D 45/00 F02M 25/07 550 F02P 5/15

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】異なる目標空燃比に基づいて設定される
複数の燃料噴射モードを切り換え可能な内燃機関におい
て、排気ガスの一部を吸気に還流する排気ガス還流装置と、各燃料噴射モード毎に異なる目標排気ガス還流量を設定
する目標排気ガス還流量設定手段と、該内燃機関の出力を増大させる出力増大手段とをそな
え、該燃料噴射モードが、空燃比の大きい第１の燃料噴射モ
ードから、該第１の燃料噴射モードよりも空燃比の小さ
い第２の燃料噴射モードに切り換えられると、該目標排
気ガス還流量設定手段により該目標排気ガス還流量が減
少するように設定されるとともに、該出力増大手段が一
時的に内燃機関の出力を増大させるように構成され、該出力増大手段が、目標空燃比を該燃料噴射モード切り
換え後の空燃比よりも過濃側に補正する空燃比補正手段
として構成されていることを特徴とする、内燃機関の出
力制御装置。
【請求項２】該空燃比補正手段により該内燃機関の出
力を増大させるときは、該燃料噴射モードの切り換えと
同時に目標空燃比を該燃料噴射モード切り換え後の空燃
比よりも所定量濃化側に補正し、その後、徐々に補正量
を減少させることを特徴とする、請求項１記載の内燃機
関の出力制御装置。
【請求項３】異なる目標空燃比に基づいて設定される
複数の燃料噴射モードを切り換え可能な内燃機関におい
て、排気ガスの一部を吸気に還流する排気ガス還流装置と、各燃料噴射モード毎に異なる目標排気ガス還流量を設定
する目標排気ガス還流量設定手段と、該内燃機関の出力を増大させる出力増大手段とをそな
え、該燃料噴射モードが、空燃比の大きい第１の燃料噴射モ
ードから、該第１の燃料噴射モードよりも空燃比の小さ
い第２の燃料噴射モードに切り換えられると、該目標排
気ガス還流量設定手段により該目標排気ガス還流量が減
少するように設定されるとともに、該出力増大手段が一
時的に内燃機関の出力を増大させるように構成され、該出力増大手段が、燃焼室に供給される空気量が多くな
るように目標空気量を補正する空気量補正手段として構
成されていることを特徴とする、内燃機関の出力制御装
置。
【請求項４】該出力増大手段が、更に燃焼室に設けら
れた点火プラグの点火時期を補正する点火時期補正手段
を含んで構成されていることを特徴とする、請求項１〜
３のいずれか１項に記載の内燃機関の出力制御装置。
【請求項５】該出力増大手段が、該排気ガス還流装置
により還流される該排気ガスの残留状態に応じて作動す
ることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記
載の内燃機関の出力制御装置。