JP3605221B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の制御装置に係り、特に供給する燃料と吸入空気量を制御する手段を有する内燃機関の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の発明では、特開平２−２０１０６７ 号に記載されているように、吸入空気の以外の気体の吸入量、例えば、ＥＧＲ量増大に伴うエンジンの出力低下を、定速走行装置を利用して吸入空気を増大させて補っていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記発明は、吸入空気の増大に伴い吸気管圧力が高くなるため、吸入空気以外の気体、例えばＥＧＲの供給手段の最大能力によっては必要なＥＧＲ量が必ずしも保障されず、また、供給燃料量の調整によるエンジンの出力低下防止を考慮していないという欠点があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、吸入空気以外の気体を内燃機関に吸入する際に、内燃機関の出力に変化を与えず、かつ該気体を吸入するに必要な吸気管圧力を確保するよう吸入空気量および燃料供給量を制御することにより達成される。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による内燃機関の制御装置について、図示の実施例により詳細に説明する。
【０００６】
図３は本発明が適用されたエンジンシステムの一例を示したもので、図においてエンジンが吸入すべき空気はエアクリーナ１の入口部２から取り入れられ、吸入空気量を制御する絞弁５を設置した絞弁ボディ６を通り、コレクタ７に入る。ここで、絞弁５は、これを駆動するモータ１０と連結しており、モータ１０を駆動することにより絞弁５を操作して、吸入空気量を制御できるようになっている。コレクタ７に至った吸入空気はエンジン８の各シリンダに接続された各吸気管９に分配され、シリンダ内に導かれる。
【０００７】
一方、ガソリンなどの燃料は、燃料タンク１１から燃料ポンプ１２により吸引，加圧された上で燃料噴射弁１３，燃圧レギュレータ１４が配管されている燃料系に供給される。そして、この燃料は上記した燃圧レギュレータ１４により所定の圧力に調圧され、それぞれのシリンダに燃料噴射口を開口している燃料噴射弁１３からシリンダ１８内に噴射される。また、空気流量計３からは吸気流量を表わす信号が出力され、コントロールユニット１５に入力されるようになっている。
【０００８】
さらに、上記絞弁ボディ６には絞弁５の開度を検出するスロットルセンサ１８が取り付けられており、その出力もコントロールユニット１５に入力されるようになっている。
【０００９】
次に、１６はクランク角センサであり、カム軸によって回転駆動され、クランク軸の回転位置を表わす信号を出力する。この信号もコントロールユニット１５に入力されるようになっている。
【００１０】
２０は、排気管に設けられたＡ／Ｆセンサで、排気カスの成分から実運転空燃比を検出，出力して、その信号は同じくコントロールユニット１５に入力されるようになっている。
【００１１】
コントロールユニット１５はエンジンの運転状態を検出する各種のセンサなどからの信号を入力として取り込み、所定の演算処理を実行し、この演算結果として算定された各種の制御信号を出力し、上記した燃料噴射弁１３や点火コイル
１７や絞弁操作のモータ１０に所定の制御信号を出力し、燃料供給制御，点火時期制御，吸入空気量制御を実行する。
【００１２】
このようなエンジンにおいて、燃焼する混合気の空燃比を理論空燃比よりリーンに設定すると図２に示す特性となる。トルク、エンジン回転数を一定に保ち、空燃比をリーンにすると、吸入空気量が増大するために燃料がエンジン出力に変換される割合である燃料消費率が向上し、燃費を向上できる。一方、ＮＯｘ排出量は、空燃比がリーンになることで燃焼温度が低下するため低下し、トルク変動で定量的に把握できる燃焼安定度は空燃比がリーンになることで混合気の着火性が悪くなるため、ある空燃比まで緩やかに悪化し、それを超えると着火性が極端に悪化するため急に悪化する。シリンダ内に直接燃料噴射する機構では、シリンダ内部の燃料を制御する自由度が高いためリーンな空燃比でも安定した燃焼を確保できるため空燃比４０以上の状態でも安定した燃焼を確保できる。この現象をエンジンに供給する燃料，空気の量で整理したのが図９である。本図はそれぞれの空気，燃料を与えたときのエンジン出力を表わしたもので、太い実線はエンジン出力が等しい等出力線を表わしている。破線はよく用いられている理論空燃比の特性であり、本線上を移動して、すなわち空気と燃料の量比を一定に保ちつつ量を調整するとこでエンジン出力を調整するものである。理論空燃比がよく用いられるのは、排気管に設けられた三元触媒が、有害成分であるＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘをともに効率よく浄化できる空燃比だからである。
【００１３】
ここで、同じ出力を得るのに最も燃料量が少ない、即ち燃費が最良なのは、図の破線で示したリーン限界近くのリーン空燃比領域であることがわかる。この領域で運転しようとすると、第一に、同じ出力を得るときに理論空燃比運転よりはるかに多い空気量が必要であることがわかる。第二に、三元触媒のＮＯｘに対する浄化が期待できないため、ＮＯｘのエンジンからの排出を抑えることが必要となる。
【００１４】
実際のエンジンの使用条件を考えると、大きな出力が要求される場合もあり、一方エンジンが吸入できる空気量には限界があるため、リーンな空燃比と、理論空燃比または理論空燃比よりリッチな空燃比での運転の両方が要求される。そこで、第一の課題を解決するため、本実施例では吸入空気量を絞弁５を操作し、空燃比によらず運転者の意志に沿ったエンジン出力を得るようにしている。
【００１５】
第二の課題を解決するためには、燃焼時の温度を低下させるために排気ガスを再び吸入空気に混合させるＥＧＲを設け、その量は、コントロールユニット１５でＥＧＲ弁２１を操作し調整できるようになっている。
【００１６】
ＥＧＲを付加したときのエンジンの性能挙動を表わしたのが図８である。横軸は吸入空気量に対するＥＧＲからの排気ガス吸入量の割合であるＥＧＲ率をとり、縦軸は、燃焼安定度，ＮＯｘ排出量，燃料消費率である。ＥＧＲ率を０％から増加させると、燃焼温度が低下することによりＮＯｘの排出量が低下していく。それとともに、エンジンの吸入するガス量が増加するため、ポンピングロスが減少し、燃料消費率が低下、即ち燃費が向上する。さらに、ＥＧＲ率を高くすると、吸入ガス中の酸素濃度が低下するため安定した燃焼が得にくくなり、燃焼安定度が悪化する。それに伴い、燃料消費率は低下から上昇に転じる。従って、本領域は実際の運転に使用することはできない。
【００１７】
以上の現象を考慮したうえでのエンジンの空気，燃料制御を概念的に表わしたのが図４である。エンジン回転数が一定の時のトルクを横軸に取り、縦軸は、上に吸入空気量，下に理論空燃比を１としたときの各空燃比での空気の過剰割合を表わす空気過剰率λを取っている。図の破線は、上記の理論空燃比一定でトルクを調整する場合である。トルク最小点から所定の範囲は、リーン限界の空気過剰率を保ったまま空気を増加させることでトルクを調整することができる。その範囲を超えるトルク領域では吸入空気量が諸般の制限から決まる上限に至るため燃料量を増加させる、即ちλを小さくすることでトルクを調整する。この制御範囲の上限は、λが小さくなるにつれ増加するＮＯｘ排出量の許容上限で、それ以上のトルクの範囲は理論空燃比一定でトルクを調整する場合と同一の動作となる。ここで、空気量はトルクを連続して実現するためにλで出力を調整していた値から急激に減少し、理論空燃比一定でトルクを調整する場合の空気量に移行する。ここで、一実施の形態として、本制御におけるＥＧＲの動作に着目してみると、単にＥＧＲ弁を開き、排気ガスを吸入ガスに導入すると、以下に説明する不都合が生じる。図１５は、一般的なＥＧＲ弁の特性を示したもので、コントロールユニット１５からの操作量が０のときは閉弁している。そこから操作量を上げていくと、弁の中のガス計量部が開口し、流路の開口面積が増大してゆく。操作量が所定値以上になると、弁の持つ最大の開口面積に至り、それ以上の開口面積を得ることはできない。一方、排気ガスが吸入空気側に導入できるのは、排気管の圧力が吸入管の圧力より高く、ＥＧＲ弁の上下流の圧力差があるからである。そこで、図１０に示すように、横軸に吸入管の吸入負圧、縦軸にＥＧＲの開口面積を取ると、一定のＥＧＲ率を保つために必要なＥＧＲ弁の開口面積は吸入負圧が排気管圧力に近づくにつれ大きくなり、両者の圧力差が０となると要求ＥＧＲ率に関わらず開口面積は無限大が要求されることになる。実際には前述の通り、
ＥＧＲ弁には機械的な最大の開口面積があり、機構構成上や、ＥＧＲ開口面積の制御精度要求から、最大開口面積の設定値には上限が存在するため、所定のＥＧＲ率を実現するためには、吸入負圧を所定値以上真空側に保つことが必要となる。また、あるエンジンの運転状態において、ＥＧＲ弁を開口すると、図７に示すような現象でエンジンの出力低下を生じる。図７は、エンジン回転数一定で、横軸に吸入管の外気に対する開口面積、縦軸にエンジンが吸入するガス量を取ったもので、開口面積に対し、エンジンが吸入するガス量は平方根状の曲線を取る。今、ＥＧＲを付加していない状態で開口面積ＡＡ、そのときの吸入ガス量ＱＡで運転していたとする。ＱＡは全てが空気である。そこに、開口面積ＥでＥＧＲを付加したとすると、総開口面積はＡＡ＋Ｅとなり、吸入ガス量はＱＥへと増加する。ここで、ＱＥのうち空気が占める割合は、図中の式の如く、総吸入ガス量
ＱＥのうち、総開口面積に対する空気吸入の開口面積の比であり、これはＱＡより小さい値となる。特に空燃比を操作しなければ、エンジン出力は吸入空気量に比例するから吸入空気量の減少はエンジンの出力低下をもたらす。
【００１８】
以上の様な不都合を解消するため、本実施例では図１に示すような制御処理を施している。まず、図１の前提となる空気、燃料制御の全体構成を図１２に示す。図において、例えばアクセルの踏量で表わされる運転者の意志は、エンジンに対する出力要求に変換され、ブロック１２１に与えられる。ここでは、所望のエンジン出力を得るために、エンジンの運転条件から適切な空気量、燃料量の基準値を演算する。
次にブロック１２２では、さらに詳細な、運転条件による空気、燃料の量補正を行い、それぞれの要求量を算出する。要求空気量は、ブロック１２３でそれを実現するための絞弁（スロットル）開度に変換され、アクチュエータに指令される。
一方、供給燃料量は、正確な量計算が要求されるため、実際にエンジンが吸入している空気量を専用のセンサで検出し、ブロック１２４、１２５において空気量に対応する基本燃料量を計算する。その後のブロック１２６において、ブロック１２２から指令される要求燃料量にもとづき条件補正を行った後、燃料噴射弁に指令を与える。
【００１９】
このような構成において、図１では、ブロック１０１において、エンジンに対するトルク要求と現状の回転数から、本実施例では両パラメータから検索するマップを用いて、基準の空気量，燃料量を求める。ここで、基準空気量，燃料量は、トルク要求を実現できる量，両者の割合となる量が検索される。即ち図９における所定の出力を得られる等出力線上の一点である。このときの空燃比は、燃費が最良となるようなリーン空燃比を予めマップに設定しておけばよい。また、この段階ではＥＧＲの付加を考慮しない空気量，燃料量である。
【００２０】
ここで、トルク要求を入力している理由は、エンジン制御において、回転数とは、エンジンが空気，燃料を与えられ、負荷と釣り合い状態によって加速，減速が生じた後の結果であるため、直接制御できるパラメータでなく、その拘束条件のもとでエンジン出力を制御するためには、トルクを制御するのが適当なためである。また、エンジン出力要求をトルク要求に換算する方法は、例えば、エンジン出力を車輪の駆動力に変換するトランスミッションの制御で行うのが適当であり、またそれ以外として、図５に示すような演算が考えられる。アクセル踏量は、運転者のエンジンに対する出力要求であり、最も簡単にトルク要求を求めるにはアクセル踏量即ち出力要求をエンジン回転数で割ればトルク要求を求めることができる。図５では、その原理を踏襲しながら、ブロック１１１において回転数と概略比例関係にある係数を求め、ブロック１１２でアクセル踏量をその係数で割ってトルク要求を求めている。これにより、アクセル踏量によるエンジンの出力の特性に特色づけが可能となる。例えば、低回転数領域でエンジン出力が高めに要求される設定とすれば、運転者は粘りのある運転特性を感じることができ、高回転数領域でエンジン出力が高めに要求される設定とすれば、運転者は高負荷でパワー感のある運転特性を感じることができる。
【００２１】
図１に説明を戻すと、ブロック１０１で基準空気量を求めた後、ブロック１０２ではＥＧＲを付加する条件、または、他に吸入負圧を利用する条件の有無によりエンジンが吸入するガス総量、即ち吸入空気量とＥＧＲ等のガス量の合計の制限を行う。ＥＧＲを付加する上での吸入負圧制限は、図１０で説明した理由による。他の吸入負圧を利用する条件とは、蒸発燃料を吸着する活性炭の、燃料脱離を行うキャニスタパージ、ブレーキの踏力倍増装置の作動力源などがある。流量制限の具体的な方法は、例えば図１１に示すように、エンジンが空気とＥＧＲ等のガスを吸入する場合、エンジンの回転数によって所定値以上の真空度を確保できる（空気とＥＧＲ等のガスとの最大総量）流量をＱＭＡＸとして予め記憶しておき、これを超えないようガス総量を制限する。これは、各回転数によりエンジンの吸入負圧が所定値となる吸入空気量が概略一義的に決められるからである。またここでは、エンジンの充填効率が設定により切り替えられる構成に対処する場合も示している。具体的には、吸排気バルブ駆動のカムの作動を切り替える手段、吸気管長を切り替える手段などである。即ち、上記のような手段によって充填効率は変化するため、所定値以上の真空度を確保できる吸入できるガス総量が異なる。よって、それらの作動状態によってＱＭＡＸの値を変更できるようになっている。さらに、吸入負圧を直接または間接的に検知できる手段を持つ場合は、その値により本特性を学習、更新する方法も考えられる。
【００２２】
次に、ブロック１０２で制限されたエンジンが吸入するガス総量は、要求量としてブロック１０３に供給される。ブロック１０３ではガス総量をここではＥＧＲ量と吸入空気量に振り分ける。これにより、吸入するガス総量が規制されるため吸入負圧の低化を招くことはない。振り分けの割合は、ＮＯｘ排出量の低減から要求されるＥＧＲの付加率、ＥＧＲ率によって定める。即ちガス要求量にＥＧＲ率を掛けたものがＥＧＲ量であり、残りのガス要求量が要求空気量である。要求ＥＧＲ量はＥＧＲ弁の駆動量決定のフローに引き渡され、ＥＧＲ弁の開口面積決定に用いられる。要求空気量は、図１２でも説明したとおりスロットル開度の演算へと引き渡される。ここで、受け取るパラメータをＥＧＲ率とすることで、運転条件によってＥＧＲ率の要求が変化する場合、例えば燃焼状態を観察しながらＥＧＲ率を目標の燃焼状態に制御する手段を用いた場合などに柔軟に対応できるようになっている。また、振り分けるガス量として、さらにキャニスタパージのガス量を設けることも可能である。この場合は、振り分けられたキャニスタパージのガス量は、パージ弁の開度の演算に引き渡される。
【００２３】
一方、基準の燃料量はブロック１０４において、ブロック１０２での基準空気量からの流量制限、ブロック１０３でのＥＧＲ付加により変化する、エンジンの燃料を出力に変換する効率を補正する演算を行う。図１６は、ガス総量の制限によって変化するエンジンの効率を補正する係数のテーブルの例である。燃料量が一定の時ガス総量を制限すると空燃比がリッチ方向にへシフトするため、この特性曲線は、図２の燃料消費率と同様の傾きを持つ特性となる。
【００２４】
また、ＥＧＲを付加したしたときのエンジンの効率変化を、図６に示す。横軸は、エンジンの吸入するガス量と燃料量の比であるＧ／Ｆで、縦軸は燃料消費率である。基準位置を理論空燃比であるＡ／Ｆ１４．７、ＥＧＲ付加なしとし、その点から吸入空気量を増加させたときの特性を実線、ＥＧＲを増加させたときの特性を破線で表す。空気は排気ガスより比熱比が高いため燃焼の熱をより良く圧力に変換でき、その結果より良好な燃料消費率を示す。
従って、ＥＧＲを付加したときの効率の悪化は、両特性の傾きの差で求めることができる。よって、ＥＧＲを付加することによるエンジンの効率を補正する係数のテーブルは図１７に示すような形となる。即ちＥＧＲ率が高くなるにつれ、一定の割合で空気を増加させる場合より燃料消費率低下が小さいため大きい効率補正係数を得る特性となる。
以上説明した補正を実行するのがブロック１０４であり、具体的内容を図１８に示す。ブロック１４１では、ＥＧＲ率を受け、図１７に示したテーブル検索を行い、効率補正係数Ａを算出する。
ブロック１４２では、基準空気量に対する制限後ガス総量の比を受け、図１６に示したテーブル検索を行い、効率補正係数Ｂを算出する。
ブロック１４３では、基準燃料量に対し、燃料消費率の悪化分を補う補正係数Ａ、Ｂを掛け、これを補正燃料量として求める。
このようにして得られた補正燃料量は、ブロック１０１で定めた基準の燃焼状態に対し、相対的に、吸入空気量の制限、ＥＧＲの付加によるエンジンの出力低下を補った値であるため、結局トルク要求、即ち出力要求を満たす燃料量である。
【００２５】
以上求めた要求空気量と補正燃料量から、ブロック１０５では燃料と空気の比である燃空比を求める。
【００２６】
ここで、燃料を分子としたのは、図１２のブロック１２６において基本燃料量に燃空比を掛ければ容易に供給すべき燃料量が得られるからである。
【００２７】
以上説明した処理を行うと、図１０で説明した、ＥＧＲを付加するために必要な吸入負圧を確保し、また、ＥＧＲ付加による吸入空気量減少を考慮したうえでエンジンに要求される出力を実現できるよう作動する。その動作を具体的に説明する。図２０は、定常運転状態においてＥＧＲを付加なしの状態から所定率付加したときの、各物理量の時系列変化を示したものである。まず、ＥＧＲ付加を開始するにあたり、その吸入圧力を確保するため吸入空気量の制限により吸入空気量を急激に減少させる。燃料は吸入空気量の減少に伴う燃料消費率の悪化を補って出力を確保する分増加するが、その割合は空気量の減少ほどではない。従って空燃比の変化は、空気量の減少が支配的なためリッチ方向に変化する。その後
ＥＧＲの付加率が増加してゆくと、エンジンの吸入総ガス量を所定値に保つため、吸入空気量は、ＥＧＲの増大分減少していく。燃料量は、エンジンの吸入総ガス量のうち、空気がＥＧＲガスに変換された分の燃料消費率悪化分を補って出力を確保する分増加し、その割合は前記と同様に空気量の減少ほどではない。したがって空燃比の変化は、空気量の減少が支配的なためリッチ方向にゆっくりと変化する。ＥＧＲの付加が定常状態に至ると、その他の物理量も定常状態に至る。ＥＧＲ率は、必要な吸入圧力が確保されているため目標量を付加できる。以上の過程において、エンジン出力は結局ほぼ一定の値を保持する。ＥＧＲが付加状態にあるときからＥＧＲ付加なしに移行する場合は、ほぼ上記の説明と逆の手順をとり、同じくエンジン出力は結局ほぼ一定の値を保持する。
【００２８】
さらに、ＥＧＲを付加するにあたって、厳密にはＥＧＲの要求量を算出し、
ＥＧＲ弁を操作した後実際に排気ガスがシリンダに吸入されるには遅れ時間が存在する。具体的には、図１３に示す特性となる。まず、ＥＧＲの目標開口面積が図の破線に示すように０からある値に変化したとすると、それを受け、実際の
ＥＧＲ弁の開口面積は機械的な遅れを持って図の一点鎖線のように動作する。さらに実開口面積を受けシリンダに吸入される排気ガスは、図の実線のように１次遅れをもって吸入されることとなる。この動作は、系の持つ応答性が定まっているため予測が可能で、具体的には例えば図１４に示す手法で求めることができる。まず、弁の持つ機械的応答遅れは、弁の特徴によりブロック１３１で予測する。例えばステッパモータ式の弁の場合、単位時間当りにストロークできる量が決まっているため、図１３のような時間当りの開口面積増加が概略一定であると予測できる。次にステップ１３２では、流体の応答遅れが１次遅れで予測できるため、１次遅れのモデル計算を行い、実際にシリンダに吸入される排気ガス量を予測計算している。これらの計算値は、例えば図１では、ＥＧＲ率としてブロック１０３に供給する値として目標ＥＧＲ率，ブロック１０４に供給する値としてシリンダ吸入推定量をもとにしたＥＧＲ率、と使い分けることにより一層精密な制御が可能となる。
【００２９】
また、例えば三元触媒を用いるなどで、空燃比の制御範囲が理論空燃比よりリーンであることといった制限を設ける必要がある場合は、空気量の制限を行うことにより空燃比が許容値よりリッチとならないよう制限を設ける必要がある。この場合は図１のブロック１０５の空燃比計算において、計算した結果に理論空燃比よりリッチとなった場合は、理論空燃比に制限するといった手段が考えられる。この場合は、目標のＥＧＲ率を確保しつつ、エンジン出力を所定値に保つ運転状態が存在しないということなので、ＥＧＲ要求を見直さないとすると、エンジン出力の低下は避けられない。
【００３０】
また、エンジンおよびエンジン部品の個体差や劣化などで運転に好適な空燃比が設定値からずれていることを検出し、補正する手段を用いる場合は、その空燃比補正パラメータをブロック１０５に入力し補正する方法が考えられる。
【００３１】
さらに、図４で説明したように、高いエンジン出力を実現するため理論空燃比で運転するときは、図１をそのまま適用すると、処理結果として空燃比を捜査してしまうため理論空燃比一定の条件を保てない。そこで、例えば図２１に示すような処理に切換えることが考えられる。図２１は、図１に対し基準燃料量算出以下の処理を持たないことが特徴である。空燃比を理論空燃比に保つことを前提とすると、ＥＧＲを付加するに必要な吸入圧力を保つことによりエンジン出力が変化することは、空気量，燃料供給量とも操作の自由度がないため避けられない。そこで、ブロック１６１で理論空燃比時のトルク要求を満足する基準空気量を求める。次にブロック１６２で図１と同様の流量制限を行い、ブロック１６３でも図１と同様の吸入ガス量の分配を行う。一方燃料供給量は、ブロック１６４で一律に理論空燃比の指令を燃料噴射量計算へと供給する。これにより、ＥＧＲを付加するために必要な吸入負圧は確保することができる。
【００３２】
また、図１に示した実施例の機能を計算処理上簡便化した別の実施例を図２２に示す。まずブロック１７１，１７２でそれぞれＥＧＲ付加あり，なしの状態における、トルク要求に対し最適となる燃料供給量，空気量の要求値を与える。ここで、本実施例では要求値を空気量と燃空比としたが、これはスロットル開度演算が要求空気量を、燃料噴射量計算が燃空比を受け取る制御構成を前提としているためで、パラメータの種類は周辺制御に都合の良いように適宜設定すればよい。なお、空気量，燃料量，空燃比または燃空比は、中の２つを決定すれば残りの１つが決定できるので、ブロック１７１，１７２では、このなかの２つをもとめることとなる。ブロック１７３では、ＥＧＲの付加有無により選択する要求空気量，要求燃空比を切換える。ブロック１７４，１７５では、ブロック１７３で選択値を切換えた時の過渡変化を最適に制御するための遅れ、進みなどの過渡時補正を行い、それぞれスロットル開度演算，燃料噴射量計算へと要求値を引き渡す。本実施例はＥＧＲの付加状態が単純で、付加，非付加のみが決まれば最適な空気量，燃料量が所定値に決定できるような場合に有効である。
【００３３】
以上の説明では、空気量，燃料量とも単位時間当りの量、または１燃焼当りの量かの明言を行っていないが、これは回転数を媒体とすれば双方を演算できるため、実際の演算を構築するうえで都合の良い次元を適宜選定すればよい。本実施例のような構成では、空気は絞弁を制御するため単位時間当りの量で計算する方が都合が良く、燃料量は噴射弁を１燃焼毎に駆動するため１燃焼当りの量で扱うほうが都合良い。よって、空気，燃料の量を比較するときは、いずれかを回転数を用いて他方の単位に換算するのがよい。
【００３４】
また、以上の説明では、ＥＧＲの制御要求をＥＧＲ率としていたが、ＥＧＲの量が制御要求となった場合でも要求値を受ける処理を適宜物理現象に整合するよう修正すれば本発明を適用できる。
【００３５】
また、図１のブロック１０１では、マップを用いて基準空気量，燃料量を計算したが、他の方法として、図１９に示すような方法を採ることもできる。図１９は、基準空気量を求める方法で、前提として所定の空燃比設定時のエンジン特性を用いる。これはマップ検索による方法と同じである。まずブロック１５１でエンジン回転数からそのとき取り得る最大トルクを求める。これをブロック１５３で要求トルクと図のように除算比較し、最大値を１に制限したうえで出力比として算出する。一方、ブロック１５２では１吸気当りの最大の吸入空気量を同じく回転数から求め、ブロック１５４で、出力比と最大空気量，回転数から基準空気量を求める。これは、最大出力時を基準とすれば、要求される出力と吸入空気量は比例関係にあるからである。基準燃料量は、ブロック１５２，１５４と同様の計算を燃料量について行えばよい。本方法を用いれば多くのメモリ量を必要とするマップの設定が不要であるため、メモリ量の削減ができ、かつ、基準の燃料量，空気量を精度良く求めることができる。
【００３６】
なお、以上の説明ではシリンダ内に直接燃料噴射する構成のエンジンで説明したが、広い空燃比で安定した燃焼を実現できるエンジンであれば、特に上記構成を採らずとも本発明は適用できる。
【００３７】
上述のように本発明による内燃機関の制御装置は、種々の運転状態から基準の吸入空気量，燃料供給量を求めた後、吸入空気以外の気体をエンジンに吸入できる吸気管圧力を確保するよう吸入空気量を制限し、燃料供給量は要求の出力を確保できるように補正するので、吸入空気以外の気体供給手段の最大能力によらず必要な吸入空気以外の気体の吸入量を保障でき、また、供給燃料量の調整によりエンジンの出力低下を防止できる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、吸入空気以外の気体を内燃機関に吸入する際に、内燃機関の出力に変化を与えず、かつ該気体を吸入するに必要な吸気管圧力を確保するよう吸入空気量および燃料供給量を制御するため、必要な出力を保持したうえで、吸入空気以外の気体を必要量内燃機関に供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す図。
【図２】エンジンの特性例を表わす図。
【図３】本発明の一実施形態を示す図。
【図４】本発明の一実施形態の動作を説明する図。
【図５】本発明の一実施形態を示す図。
【図６】エンジンの特性例を表わす図。
【図７】エンジンの特性例を表わす図。
【図８】エンジンの特性例を表わす図。
【図９】エンジンの特性例を表わす図。
【図１０】エンジン部品の特性例を表わす図。
【図１１】本発明の一実施形態を示す図。
【図１２】本発明の一実施形態を説明する図。
【図１３】エンジン部品の特性例を表わす図。
【図１４】本発明の一実施形態を示す図。
【図１５】エンジン部品の特性例を表わす図。
【図１６】本発明の一実施形態を示す図。
【図１７】本発明の一実施形態を示す図。
【図１８】本発明の一実施形態を示す図。
【図１９】本発明の一実施形態を示す図。
【図２０】本発明の一実施形態の動作を説明する図。
【図２１】本発明の一実施形態を示す図。
【図２２】本発明の一実施形態を示す図。
【符号の説明】
１…エアクリーナ、２…エアクリーナ入口部、３…空気流量計、５…絞弁、６…絞弁ボディ、７…コレクタ、８…エンジン、９…吸気管、１０…モータ、１１…燃料タンク、１２…燃料ポンプ、１３…燃料噴射弁、１４…燃圧レギュレータ、１５…コントロールユニット、１６…クランク角センサ、１７…点火コイル、２０…Ａ／Ｆセンサ、２１…ＥＧＲ弁。

Claims (8)

1. 内燃機関に供給する燃料量と吸入空気量を制御する手段を有する内燃機関の制御装置において、吸入空気以外の気体を内燃機関に吸入する際に、前記内燃機関の目標出力と発生出力とが同一になるように制御する出力制御手段と、前記気体を吸入するのに必要な吸気管圧力を確保する吸気管圧力制御手段とを有し、前記出力制御手段と吸気管圧力制御手段による制御が両立するように、前記吸入空気量を減少制御する吸入空気量制御手段及び前記燃料供給量を増加制御する燃料供給量制御手段を有することを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 請求項１において、前記燃料供給量制御手段は、前記燃料量の出力への変換効率を補正する手段を有することを特徴とする内燃機関の制御装置。
3. 請求項２において、前記燃料量の出力への変換効率の補正を、前記吸入空気量に対する前記気体の量の割合と、前記気体の量と前記吸入空気量の和に対する基準空気量の割合とから求める手段を有することを特徴とする内燃機関の制御装置。
4. 請求項３において、前記内燃機関の前記出力制御手段と前記吸気管圧力制御手段が両立するように制御する燃料供給量制御手段は、前記内燃機関に供給する燃料量の基本値を、前記吸入空気量を直接又は間接的に求める手段から算出すると共に、前記燃料量の基本値に対して前記変換効率を補正する補正係数を算出する手段を有することを特徴とする内燃機関の制御装置。
5. 請求項１において、前記吸入空気以外の気体を吸入するのに必要な吸気管圧力を確保するための吸入空気量を算出する手段は、前記内燃機関が吸入する吸入空気以外の気体も含めた全気体の総量を求める手段と、前記総量の中に所定の吸入空気量割合又は所定の吸入空気量の量を算出する手段を有することを特徴とする内燃機関の制御装置。
6. 請求項１において、前記内燃機関の空燃比を所定の値に保つ必要があるときは、前記気体を吸入するのに必要な吸気管圧力を確保する前記吸気管圧力制御手段の制御が成立するように前記吸入空気量制御手段及び前記燃料供給量制御手段を制御することを特徴とする内燃機関の制御装置。
7. 請求項１から６のいずれか一項において、内燃機関に吸入する吸入空気以外の気体は、ＥＧＲガス又はキャニスタパージガスのいずれか一方を含むことを特徴とする内燃機関の制御装置。
8. 請求項７において、前記気体がＥＧＲガスの場合、前記内燃機関の目標出力と発生出力とが同一になるように制御する出力制御手段と、前記気体を吸入するのに必要な吸気管圧力を確保する吸気管圧力制御手段とを有し、前記出力制御手段と吸気管圧力制御手段による制御が両立するように、前記吸入空気量を減少制御する吸入空気量制御手段又は前記燃料供給量を増加制御する燃料供給量制御手段は、前記気体の目標エンジン供給率の算出手段と前記気体の実エンジン供給率の算出手段との相方を有すると共に、前記吸入空気量制御には目標ＥＧＲを用い、前記燃料供給量制御には、ＥＧＲ率を用いることを特徴とする内燃機関の制御装置。

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