JP3624421B2 - リーンバーンエンジンの空燃比制御装置 - Google Patents
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Description
【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３４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＝ＡＡＣＴＷ＋ＡＡＣＡＢＶ＋ＡＡＣＦＢ …▲１▼
ただし、ＡＡＣＴＷ；冷却水温に応じた基本特性値
ＡＡＣＡＢＶ；減速時空気増量分
ＡＡＣＦＢ；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３５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の目標流路面積ＡＢα１を
ＡＢα１＝ＡＢα０＋（Ａα＋ＡＢα０）×ＫＢＡ …▲２▼
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２０）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 …▲３▼
Ｔｐ＝Ｑｃｙｌ／ＫＭＲ …▲４▼
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×ＫＡＣＣ＋Ｔｓ …▲５▼
ただし、α；空燃比フィードバック補正係数
ＫＡＣＣ；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、▲４▼式の目標空燃比ＫＭＲは、
ＫＭＲ＝ＫＴＷ×（ＮＫＭＲ×ｎ＋ＫＭＲ×（１−ｎ）） …▲６▼
ただし、ＫＴＷ；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３６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３６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▲２▼式により目標流路面積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−ＫＢＡＯＬＤ｜と判定基準ＬＨを比較し、｜ＮＫＢＡ−ＫＢＡＯＬＤ｜＞ＬＨのときは
ＫＢＡ＝ＮＫＢＡ×ｎ１＋ＫＢＡＯＬＤ×（１−ｎ１） …▲７▼
ただし、ＮＫＢＡ；ＫＭＲから求めた空気補正率のマップ値
ＫＢＡＯＬＤ；前回のＫＢＡ
ｎ１；時定数相当値（１未満の値）
により、また｜ＮＫＢＡ−ＫＢＡＯＬＤ｜≦ＬＨになると、
ＫＢＡ＝ＮＫＢＡ×ｎ２＋ＫＢＡＯＬＤ×（１−ｎ２） …▲８▼
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−ＫＢＡＯＬＤ｜の値）に応じて遅れの程度を変化させることで、図３６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、目標空燃比の切換時に切換の前後でトルクを同一にするためには、補助空気流量を増量すればよいのであるが、制御弁２２に対する制御量として制御弁流量そのものよりも制御弁２２の流路面積が用いられることがある。このときは、リーン空燃比への切換時に制御弁流路面積を増加してやるわけである。
【００１１】
しかしながら、制御弁２２の前後差圧を考慮することなく制御弁流路面積を定めていると、目標空燃比の切換が吸気絞り弁５の前後差圧が小さくなる高負荷域で行われるときにトルクショックやトルクの２値感が残る。同一の制御弁流路面積でも、高負荷域では制御弁２２の前後差圧が小さくなる分、制御弁流量が少なくなるため、高負荷になるほど目標空燃比の切換時に補助空気流量の増量量が不足し、これがトルクショックを生じさせるのである。
【００１２】
なお、トルクショックを防止するには空燃比の値を少しづつ変化させることであるが、そうすると、目標空燃比の切換途中でのＮＯｘの発生が多くなるため、空燃比の切換わる変化速度を遅くすることは適切な処置でない。
【００１３】
そこでこの発明は、目標空燃比の切換時のトルク制御のため流路面積を制御量とするときは、流路面積に対して負荷補正を行うことにより、空燃比の切換が高負荷域で行われるときにも、トルクショックを防止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、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４１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４２と、この目標空燃比と運転条件信号からシリンダ吸気相当の基本噴射量を算出する手段４３と、この基本噴射量にもとづいて算出された燃料を供給する装置４４と、吸気絞り弁４５をバイパスする補助空気流量を調整する制御弁４６と、前記絞り弁４５の開度信号から絞り弁流路面積を算出する手段４７と、前記制御弁４６の開度信号から制御弁流路面積を算出する手段４８と、これら２つの面積の合計を基本流路面積として算出する手段４９と、低負荷ではほぼ一定値であり高負荷では負荷が大きくなるにつれて値が大きくなる流路面積の増量率を負荷信号に応じて算出する手段５０と、この増量率と前記基本流路面積および目標空燃比とを用いて前記制御弁３６の増量平衡面積を算出する手段５１と、この増量平衡面積と前記制御弁流路面積の和を目標流路面積として算出する手段５２と、この目標流路面積に応じて前記制御弁３６を駆動する手段５３とを設けた。
【００１５】
第２の発明は、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４１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４２と、この目標空燃比と運転条件信号からシリンダ吸気相当の基本噴射量を算出する手段４３と、この基本噴射量にもとづいて算出された燃料を供給する装置４４と、アクセルペダルに連動することなく制御量に応動する吸気絞り弁６１と、アクセルペダルの開度信号から前記絞り弁６１の基本流路面積を算出する手段６２と、低負荷ではほぼ一定値であり高負荷では負荷が大きくなるにつれて値が大きくなる流路面積の増量率を負荷信号に応じて算出する手段５０と、この増量率と前記基本流路面積および目標空燃比とを用いて前記絞り弁６１の増量平衡面積を算出する手段６３と、この増量平衡面積と前記基本流路面積の和を目標流路面積として算出する手段６４と、この目標流路面積に応じて前記絞り弁６１を駆動する手段６５とを設けた。
【００１６】
【作用】
基本流路面積と目標空燃比とだけから制御弁４６の増量平衡面積を求めたときは、この面積により流れる制御弁流量が、負荷が高くなるほど少なくなるため、高負荷域で目標空燃比を切換えると、補助空気流量の増量量が不足して、トルクショックが残る。
【００１７】
これに対して、第１の発明では負荷補正率をも用いて制御弁４６の増量平衡面積が求められる。この負荷補正率によれば、絞り弁流路面積と目標空燃比が同じでも、高負荷域では低負荷域より増量平衡面積が大きくされる。つまり、制御弁の前後差圧の違いによる高負荷域での制御弁流量の低下分が、負荷補正率による面積の増量補正により補われるわけで、これにより高負荷域での目標空燃比の切換時にもトルクショックが残ることがない。
【００１８】
第２の発明はアクセルペダルに連動することなく制御量に応動する吸気絞り弁６１を用いて目標空燃比の切換時のトルク制御を行うものである。
【００１９】
この発明でも、負荷補正率により高負荷域では低負荷域より大きな値の増量平衡面積が求められるため、第１の発明と同じに、目標空燃比の切換時に吸入空気流量を増量する場合に、高負荷域でも増量量が低下することがない。
【００２０】
【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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。理論空燃比域では排気管１８に設けた三元触媒１９によってＮＯｘを浄化する。
【００２５】
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。
【００２６】
ところで、制御弁２２に対する制御量として流量そのものでなく、制御弁２２の流路面積を採用する場合に、制御弁２２の前後差圧を考慮することなく制御弁２２の流路面積を定めていると、同一の流路面積でも高負荷域では制御弁２２の前後差圧が小さくなる分だけ制御弁流量が少なくなるため、高負荷になるほどリーン側の目標空燃比への切換時に補助空気流量の増量量が不足し、これによりトルクショックが残ってしまう。なお、トルクショックなどを防止するには空燃比を少しづつ変化させることであるが、そうすると、空燃比の切換途中でのＮＯｘの発生が多くなる。
【００２７】
これに対処するため、この例では負荷補正を行うのであるが、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〉目標燃空比の設定、〈３〉噴射量制御の順に概説する。
【００２８】
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。
【００２９】
〈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７２）、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Ｔｃｖｄｔｙを出力する（図１５のステップ７３，７４）。
【００３０】
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）。
【００３１】
（１）式のウォームアップデューティＡｒｅｇ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Ａｒｅｇ＝Ａｒｅｇ＋１、テーブル値＜前回のＡｒｅｇでＡｒｅｇ＝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。Ａｒｅｇ以外の値は従来と同様である。
【００３２】
〈１−２〉トルク制御デューティＴｃｖｄｔｙ
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。
【００３３】
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Ａｉｓｃ０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。
【００３４】
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。
【００３５】
（２）式の減量基本デューティＩｓｃｄｔｙ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＋ＩＳＣｐ）を減量補正したもので、
Ｉｓｃｄｔｙ＝ＩＳＣｃｌ×Ｇｉｓｔｖ …（２１）
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。
【００３６】
（２）式の制御弁立上がりデューティＴｃｖｏｆｓ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。
【００３７】
基本流路面積Ａａ０からは増量平衡面積Ｔａｔｃｖｈ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）。
【００３８】
（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▲２▼式の第２項と同様の式である。
【００３９】
（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。
【００４０】
たとえば、理論空燃比（１４．５）で目標燃空比のマップ値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、Ｔｄｍｌ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。
【００４１】
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。
【００４２】
（３）式に戻り、差圧補正率Ｋｑｈ０については後述する。（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（たとえば０．７９程度）である。
【００４３】
増量平衡面積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（ＴＣＶＭＡＸ＃−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。
【００４４】
Ｔａｔｃｖｈ＞ＴＣＶＭＡＸ＃−Ａｉｓｃ０になったとき（つまり上限にかかったとき）は、ＦＡＡＣＯＦ＝１とする（図１６のステップ８６，８８）。このフラグＦＡＡＣＯＦはランプ応答値Ｄｍｌの変化速度を可変にするためのフラグで、ＦＡＡＣＯＦ＝１になるとＤｍｌの変化速度を遅くする。これは、上限にかかるまでは速い変化速度で制御弁２２を動かすことができても、上限にかかった後は変化速度を速くせず、急激なトルク変化を防止するためである。
【００４５】
増量平衡面積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。
【００４６】
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を遅らせるため、
Ｔａｔｃｖ０＝Ｔａｔｃｖ０ｎ−１＋（Ｔａｔｃｖｈ−Ｔａｔｃｖ０ｎ−１）×Ｔｃｖｔｃ …（５）
ただし、Ｔａｔｃｖ０ｎ−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。
【００４７】
図１６と図１７のフローチャートは、ＭＰＩ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９０，９２）。
【００４８】
（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Ｔａｔｃｖ０から目標流路面積Ｔａｔｃｖを
Ｔａｔｃｖ＝Ｔａｔｃｖ０ｎ−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）。
【００４９】
ここで、目標流路面積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（ＴＣＶＭＡＸ＃＋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）式の目標流路面積Ｔａｔｃｖ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Ａｏｋｕｒｉの値が、次回に（６）式を用いて目標流路面積Ｔａｔｃｖを計算するときに使われるわけである。
【００５０】
（６）式のＴａｔｃｖ０ｎ−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。
【００５１】
目標流路面積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。
【００５２】
（７）式の制御弁立上がりデューティＴｃｖｏｆｓ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。
【００５３】
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２５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。
【００５４】
〈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。
【００５５】
〈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）。
【００５６】
ここで、目標燃空比マップ値となるＭＤＭＬＬ，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。
【００５７】
〈２−２〉目標燃空比のランプ応答値Ｄｍｌ
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、Ｄｍｌｏｌｄ（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、Ｔｄｍｌと（Ｄｍｌｏｌｄ＋Ｄｍｌｒ）の小さいほうをＤｍｌ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（Ｄｍｌｏｌｄ−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。
【００５８】
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）。
【００５９】
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。
【００６０】
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、増量平衡面積Ｔａｔｃｖｈが上限値や下限値にかかる前（つまりＦＡＡＣＯＦ＝０のとき）はランプ応答値Ｄｍｌの変化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）。
【００６１】
これに対して、増量平衡面積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、ＤＤＭＬＬ０＃＜ＤＤＭＬＬ１＃＜ＤＤＭＬＬ２＃＜ＤＤＭＬＬ３＃＜ＤＤＭＬＬＨ＃である。
【００６２】
〈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＋Ｄｍｌｏｎ−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）。
【００６３】
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増量量に合わせて（９）式により燃料供給を遅らせることで（（９）式で目標空燃比を遅らせると、最終的に燃料の供給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▲６▼式と同等である（従来例の▲６▼式はトルク変化をなめらかにすることを目的とする本発明の図９，図１０相当となる）。
【００６４】
（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ＤＬＹＦＢＡ＃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１４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。
【００６５】
ただし、次の条件
〈ア〉スタートスイッチがＯＮであること
〈イ〉Ｄｍｌ＞１．０であること
〈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）。
【００６６】
（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増量量の遅れは、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）。
【００６７】
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。
【００６８】
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の増量量と燃料量の両者の供給の位相を一致させるには、（ａ）補助空気流量の増量量に合わせて燃料量を遅らせるか、（ｂ）燃料量に合わせて補助空気流量の増量量を進めてやるかの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９０，９１，９２を削除、
（ｂ）に対する別の実施例のとき図１２のステップ６４，６５を削除
しなければならない。
【００６９】
〈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）。
【００７０】
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。
【００７１】
〈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Ｑａ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。
【００７２】
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）。
【００７３】
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ＡＯＦＳＴ＃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Ａａｃｄｔｙ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。
【００７４】
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＋Ａｉｓｃ）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１１３）。（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）。
【００７５】
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／Ｐｑｍａｘ）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／Ｐｑｍａｘ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Ｑｍｘｇ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Ｆｑｍａｘの割合を大きくするのである。
【００７６】
〈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Ｆｑｍａｘ（＝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）。
【００７７】
（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。
【００７８】
〈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）。
【００７９】
（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▲４▼式のＫＡＣＣ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。
【００８０】
以上で概説を終える。
【００８１】
さて、この例では増量平衡面積Ｔａｔｃｖｈを計算する場合に差圧補正率Ｋｑｈ０を導入し、この差圧補正率Ｋｑｈ０と目標燃空比のランプ応答値Ｄｍｌおよび基本流路面積Ａａ０とから（３）式で示したように増量平衡面積Ｔａｔｃｖｈを計算する（図１６のステップ８４）。
【００８２】
差圧補正率Ｋｑｈ０は、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および排気量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求める（図１６のステップ８３）。
【００８３】
図２０に示したように、Ｑｈ０の小さな低負荷域ではＫｑｈ０は１にほぼ近い値であるが、高負荷になるにつれてＫｑｈ０の値が１より大きくなり、これによって（３）式の増量平衡面積Ｔａｔｃｖｈの値を大きくしている。
【００８４】
これは、図２０に示したソニック領域では制御弁２２の開度と流量が比例するのに対し、高負荷域では比例せず高負荷になるにつれて流量が不足することになるので、負荷に関係なく一定の制御弁流量とするには、高負荷で流量不足を補う必要があるため、差圧補正率Ｋｑｈ０を図２０の特性としたわけである。
【００８５】
ここで、この例の作用を図３０を参照しながら説明すると、図においてＡのアクセル開度以上をリーン条件として、アクセルペダルをゆっくり踏み込んでゆくと、差圧補正率Ｋｑｈ０の導入により、この例ではＡのアクセル開度までは理論空燃比でのトルクカーブをトレースし、Ａのアクセル開度からはほぼトルク一定でリーン空燃比でのトルクカーブに近づいてゆく。Ａのように比較的負荷の大きな領域でリーン空燃比へと切換えても、このトルク特性によれば切換時にトルク段差が生じることがないのである。
【００８６】
これに対して、差圧補正率Ｋｑｈ０を導入せず、
Ｔａｔｃｖｈ＝Ａａ０×（１／（Ｄｍｌ×ＬＴＣＧＩＮ＃）−１）…（３−２）
により増量平衡面積Ｔａｔｃｖｈを計算させたときは、破線で示したように、アクセル開度の小さな領域ではほぼ理論空燃比でのトルクカーブをトレースするものの、すぐにこのトルクカーブから徐々に外れてゆき、Ｂのアクセル開度からリーン空燃比でのトルクをトレースする。つまり、図に斜線で示した面積が差圧補正率Ｋｑｈ０を導入しない場合の補助空気流量の増量量不足によるトルクの低下分に相当する。
【００８７】
このように、本実施例では、基本流路面積Ａａ０と目標燃空比のランプ応答値Ｄｍｌとが同じでも、差圧補正率（負荷に応じた補正率）Ｋｑｈ０で高負荷になるほど増量平衡面積Ｔａｔｃｖｈを大きくすることで、高負荷域での切換時にも補助空気流量の増量量が不足することがなく、これによって高負荷域での空燃比切換時にトルクショックを招くことがない。
【００８８】
図３１は他の実施例である。吸気絞り弁５はアクセルペダル３１と機械的に連動するのでなく、ステップモータ３２により駆動される。ステップモータ３２は、コントロールユニット３３からの制御量に応じて回動する。
【００８９】
先の実施例では補助空気通路２１に設けた流量制御弁２２で、アイドル回転数制御と目標空燃比の切換時のトルク制御との両方を行ったが、この例では流量制御弁２２はアイドル回転数制御のためだけに用い、目標空燃比の切換時のトルク制御は絞り弁３２のほうで行う。３４はアクセルセンサ、３５は絞り弁５の実際の開度を検出するセンサである。
【００９０】
図３２はアクセル開度に応じた流量制御と目標空燃比の切換時のトルク制御とを合わせて示す。
【００９１】
〈４−１〉アクセル開度に応じた流量制御
アクセルセンサ３４で検出されるアクセル開度から図３３を内容とするテーブルを参照して絞り弁の基本流路面積Ａｔｖｏ０を求める（図３２のステップ１２２）。図３３に示す基本流路面積Ａｔｖｏ０が得られるようにステップモータ３２により絞り弁５を駆動してやれば、絞り弁５がアクセルペダルと機械的に連動している場合と同じ特性になるわけである。
【００９２】
〈４−２〉目標燃空比の切換のためのトルク制御
絞り弁５の基本流路面積Ａｔｖｏ０と目標燃空比のランプ応答値Ｄｍｌとから増量平衡面積Ｌａｔｖｏｈを
Ｌａｔｖｏｈ＝Ａｔｖｏ０×Ｋｑｈ０×（１／（Ｄｍｌ×ＬＴＣＧＩＮ＃）−１） …（３１）
ただし、Ｋｑｈ０；差圧補正率
ＬＴＣＧＩＮ＃；トルク制御ゲイン
により求め（図３２のステップ１２４）、この増量平衡面積Ｌａｔｖｏｈに対し先の実施例と同様にして進み補償または遅れ補償を行い（図３２のステップ１２５）、絞り弁５の目標流路面積Ｔａｔｖｏを
Ｔａｔｖｏ＝Ｌａｔｖｏ＋Ａｔｖｏ０ …（３２）
ただし、Ｌａｔｖｏ；進み補償または遅れ補償面積
により求める（図３２のステップ１２６）。
【００９３】
（３１）、（３２）式はそれぞれ（３）、（６）式に対応するもので、リーン燃空比への切換時には（３２）式によりリーン増量面積分（Ｌａｔｖｏ）だけ余計に絞り弁５を開くわけである。
【００９４】
〈４−３〉リニアライズ流量Ｑｈ０の計算
絞り弁開度センサ３５からの絞り弁実開度ＴＶＯから所定のテーブルを参照して絞り弁５の実流路面積Ａｔｖｏを、また流量制御弁２２へのオンデューティＩＳＣＯＮから所定のテーブルを参照して制御弁２２の実流路面積Ａｉｓｃをそれぞれ求める（図３２のステップ１２９）。ＩＳＣＯＮは、たとえば（１）式のＩＳＣＯＮＰからウォームアップデューティＡｒｅｇを差し引いた値（従来の値）である。
【００９５】
これらの和（Ａｔｖｏ＋Ａｉｓｃ）をエンジン回転数Ｎと排気量Ｖで割った値を変数Ｑｈ０に入れる（図３２のステップ１３０）。
【００９６】
この他の例でも（３１）式に示したように先の実施例と同じ差圧補正率Ｋｑｈ０を導入することで、目標空燃比の切換時に吸入空気流量を増量する場合に、高負荷域で増量量が低下することがない。
【００９７】
【発明の効果】
第１の発明では、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シリンダ吸気相当の基本噴射量を算出し、この基本噴射量にもとづいて算出された燃料を供給する一方で、吸気絞り弁をバイパスする補助空気流量を調整する制御弁を設け、絞り弁の開度信号から絞り弁流路面積を、制御弁の開度信号から制御弁流路面積をそれぞれ算出し、これら２つの面積の合計を基本流路面積として求めるとともに、低負荷ではほぼ一定値であり高負荷では負荷が大きくなるにつれて値が大きくなる流路面積の増量率を負荷信号に応じて算出し、この増量率と前記基本流路面積および目標空燃比とを用いて前記制御弁の増量平衡面積を算出し、この増量平衡面積と前記制御弁流路面積の和を目標流路面積として求め、この目標流路面積に応じて前記制御弁を駆動するように構成したため、高負荷域での目標空燃比の切換時にも補助空気流量の増量量が不足することがなく、これによって高負荷域での空燃比切換時にトルクショックを招くことがない。
【００９８】
第２の発明は、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シリンダ吸気相当の基本噴射量を算出し、この基本噴射量にもとづいて算出された燃料を供給する一方で、アクセルペダルに連動することなく制御量に応動する吸気絞り弁を設け、アクセルペダルの開度信号からこの絞り弁の基本流路面積を算出するとともに、低負荷ではほぼ一定値であり高負荷では負荷が大きくなるにつれて値が大きくなる流路面積の増量率を負荷信号に応じて算出し、この増量率と前記基本流路面積および目標空燃比とを用いて前記絞り弁の増量平衡面積を算出し、この増量平衡面積と前記基本流路面積の和を目標流路面積として求め、この目標流路面積に応じて前記絞り弁を駆動するように構成したため、第１の発明と同様の効果を生じる。
【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Ｆｂｙａｔｃ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】前記実施例の作用を説明するためのトルク特性図である。
【図３１】他の実施例のシステム図である。
【図３２】他の実施例の目標流路面積Ｔａｔｖｏの算出を説明するための流れ図である。
【図３３】絞り弁の基本流路面積Ａｔｖｏ０のテーブル内容を示す特性図である。
【図３４】従来例のシステム図である。
【図３５】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。
【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
３１ アクセルペダル
３２ ステップモータ
３４ アクセルセンサ
３５ 絞り弁開度センサ
４１ リーン条件判定手段
４２ 目標空燃比算出手段
４３ 基本噴射量算出手段
４４ 燃料供給装置
４５ 吸気絞り弁
４６ 流量制御弁
４７ 絞り弁流路面積算出手段
４８ 制御弁流路面積算出手段
４９ 基本流路面積算出手段
５０ 負荷補正率算出手段
５１ 増量平衡面積算出手段
５２ 目標流路面積算出手段
５３ 駆動手段
６１ 吸気絞り弁
６２ 基本流路面積算出手段
６３ 増量平衡面積算出手段
６４ 目標流路面積算出手段
６５ 駆動手段
【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３４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＝ＡＡＣＴＷ＋ＡＡＣＡＢＶ＋ＡＡＣＦＢ …▲１▼
ただし、ＡＡＣＴＷ；冷却水温に応じた基本特性値
ＡＡＣＡＢＶ；減速時空気増量分
ＡＡＣＦＢ；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３５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の目標流路面積ＡＢα１を
ＡＢα１＝ＡＢα０＋（Ａα＋ＡＢα０）×ＫＢＡ …▲２▼
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２０）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 …▲３▼
Ｔｐ＝Ｑｃｙｌ／ＫＭＲ …▲４▼
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×ＫＡＣＣ＋Ｔｓ …▲５▼
ただし、α；空燃比フィードバック補正係数
ＫＡＣＣ；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、▲４▼式の目標空燃比ＫＭＲは、
ＫＭＲ＝ＫＴＷ×（ＮＫＭＲ×ｎ＋ＫＭＲ×（１−ｎ）） …▲６▼
ただし、ＫＴＷ；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３６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３６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▲２▼式により目標流路面積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−ＫＢＡＯＬＤ｜と判定基準ＬＨを比較し、｜ＮＫＢＡ−ＫＢＡＯＬＤ｜＞ＬＨのときは
ＫＢＡ＝ＮＫＢＡ×ｎ１＋ＫＢＡＯＬＤ×（１−ｎ１） …▲７▼
ただし、ＮＫＢＡ；ＫＭＲから求めた空気補正率のマップ値
ＫＢＡＯＬＤ；前回のＫＢＡ
ｎ１；時定数相当値（１未満の値）
により、また｜ＮＫＢＡ−ＫＢＡＯＬＤ｜≦ＬＨになると、
ＫＢＡ＝ＮＫＢＡ×ｎ２＋ＫＢＡＯＬＤ×（１−ｎ２） …▲８▼
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−ＫＢＡＯＬＤ｜の値）に応じて遅れの程度を変化させることで、図３６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、目標空燃比の切換時に切換の前後でトルクを同一にするためには、補助空気流量を増量すればよいのであるが、制御弁２２に対する制御量として制御弁流量そのものよりも制御弁２２の流路面積が用いられることがある。このときは、リーン空燃比への切換時に制御弁流路面積を増加してやるわけである。
【００１１】
しかしながら、制御弁２２の前後差圧を考慮することなく制御弁流路面積を定めていると、目標空燃比の切換が吸気絞り弁５の前後差圧が小さくなる高負荷域で行われるときにトルクショックやトルクの２値感が残る。同一の制御弁流路面積でも、高負荷域では制御弁２２の前後差圧が小さくなる分、制御弁流量が少なくなるため、高負荷になるほど目標空燃比の切換時に補助空気流量の増量量が不足し、これがトルクショックを生じさせるのである。
【００１２】
なお、トルクショックを防止するには空燃比の値を少しづつ変化させることであるが、そうすると、目標空燃比の切換途中でのＮＯｘの発生が多くなるため、空燃比の切換わる変化速度を遅くすることは適切な処置でない。
【００１３】
そこでこの発明は、目標空燃比の切換時のトルク制御のため流路面積を制御量とするときは、流路面積に対して負荷補正を行うことにより、空燃比の切換が高負荷域で行われるときにも、トルクショックを防止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、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４１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４２と、この目標空燃比と運転条件信号からシリンダ吸気相当の基本噴射量を算出する手段４３と、この基本噴射量にもとづいて算出された燃料を供給する装置４４と、吸気絞り弁４５をバイパスする補助空気流量を調整する制御弁４６と、前記絞り弁４５の開度信号から絞り弁流路面積を算出する手段４７と、前記制御弁４６の開度信号から制御弁流路面積を算出する手段４８と、これら２つの面積の合計を基本流路面積として算出する手段４９と、低負荷ではほぼ一定値であり高負荷では負荷が大きくなるにつれて値が大きくなる流路面積の増量率を負荷信号に応じて算出する手段５０と、この増量率と前記基本流路面積および目標空燃比とを用いて前記制御弁３６の増量平衡面積を算出する手段５１と、この増量平衡面積と前記制御弁流路面積の和を目標流路面積として算出する手段５２と、この目標流路面積に応じて前記制御弁３６を駆動する手段５３とを設けた。
【００１５】
第２の発明は、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４１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４２と、この目標空燃比と運転条件信号からシリンダ吸気相当の基本噴射量を算出する手段４３と、この基本噴射量にもとづいて算出された燃料を供給する装置４４と、アクセルペダルに連動することなく制御量に応動する吸気絞り弁６１と、アクセルペダルの開度信号から前記絞り弁６１の基本流路面積を算出する手段６２と、低負荷ではほぼ一定値であり高負荷では負荷が大きくなるにつれて値が大きくなる流路面積の増量率を負荷信号に応じて算出する手段５０と、この増量率と前記基本流路面積および目標空燃比とを用いて前記絞り弁６１の増量平衡面積を算出する手段６３と、この増量平衡面積と前記基本流路面積の和を目標流路面積として算出する手段６４と、この目標流路面積に応じて前記絞り弁６１を駆動する手段６５とを設けた。
【００１６】
【作用】
基本流路面積と目標空燃比とだけから制御弁４６の増量平衡面積を求めたときは、この面積により流れる制御弁流量が、負荷が高くなるほど少なくなるため、高負荷域で目標空燃比を切換えると、補助空気流量の増量量が不足して、トルクショックが残る。
【００１７】
これに対して、第１の発明では負荷補正率をも用いて制御弁４６の増量平衡面積が求められる。この負荷補正率によれば、絞り弁流路面積と目標空燃比が同じでも、高負荷域では低負荷域より増量平衡面積が大きくされる。つまり、制御弁の前後差圧の違いによる高負荷域での制御弁流量の低下分が、負荷補正率による面積の増量補正により補われるわけで、これにより高負荷域での目標空燃比の切換時にもトルクショックが残ることがない。
【００１８】
第２の発明はアクセルペダルに連動することなく制御量に応動する吸気絞り弁６１を用いて目標空燃比の切換時のトルク制御を行うものである。
【００１９】
この発明でも、負荷補正率により高負荷域では低負荷域より大きな値の増量平衡面積が求められるため、第１の発明と同じに、目標空燃比の切換時に吸入空気流量を増量する場合に、高負荷域でも増量量が低下することがない。
【００２０】
【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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。理論空燃比域では排気管１８に設けた三元触媒１９によってＮＯｘを浄化する。
【００２５】
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。
【００２６】
ところで、制御弁２２に対する制御量として流量そのものでなく、制御弁２２の流路面積を採用する場合に、制御弁２２の前後差圧を考慮することなく制御弁２２の流路面積を定めていると、同一の流路面積でも高負荷域では制御弁２２の前後差圧が小さくなる分だけ制御弁流量が少なくなるため、高負荷になるほどリーン側の目標空燃比への切換時に補助空気流量の増量量が不足し、これによりトルクショックが残ってしまう。なお、トルクショックなどを防止するには空燃比を少しづつ変化させることであるが、そうすると、空燃比の切換途中でのＮＯｘの発生が多くなる。
【００２７】
これに対処するため、この例では負荷補正を行うのであるが、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〉目標燃空比の設定、〈３〉噴射量制御の順に概説する。
【００２８】
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。
【００２９】
〈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７２）、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Ｔｃｖｄｔｙを出力する（図１５のステップ７３，７４）。
【００３０】
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）。
【００３１】
（１）式のウォームアップデューティＡｒｅｇ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Ａｒｅｇ＝Ａｒｅｇ＋１、テーブル値＜前回のＡｒｅｇでＡｒｅｇ＝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。Ａｒｅｇ以外の値は従来と同様である。
【００３２】
〈１−２〉トルク制御デューティＴｃｖｄｔｙ
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。
【００３３】
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Ａｉｓｃ０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。
【００３４】
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。
【００３５】
（２）式の減量基本デューティＩｓｃｄｔｙ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＋ＩＳＣｐ）を減量補正したもので、
Ｉｓｃｄｔｙ＝ＩＳＣｃｌ×Ｇｉｓｔｖ …（２１）
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。
【００３６】
（２）式の制御弁立上がりデューティＴｃｖｏｆｓ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。
【００３７】
基本流路面積Ａａ０からは増量平衡面積Ｔａｔｃｖｈ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）。
【００３８】
（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▲２▼式の第２項と同様の式である。
【００３９】
（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。
【００４０】
たとえば、理論空燃比（１４．５）で目標燃空比のマップ値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、Ｔｄｍｌ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。
【００４１】
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。
【００４２】
（３）式に戻り、差圧補正率Ｋｑｈ０については後述する。（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（たとえば０．７９程度）である。
【００４３】
増量平衡面積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（ＴＣＶＭＡＸ＃−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。
【００４４】
Ｔａｔｃｖｈ＞ＴＣＶＭＡＸ＃−Ａｉｓｃ０になったとき（つまり上限にかかったとき）は、ＦＡＡＣＯＦ＝１とする（図１６のステップ８６，８８）。このフラグＦＡＡＣＯＦはランプ応答値Ｄｍｌの変化速度を可変にするためのフラグで、ＦＡＡＣＯＦ＝１になるとＤｍｌの変化速度を遅くする。これは、上限にかかるまでは速い変化速度で制御弁２２を動かすことができても、上限にかかった後は変化速度を速くせず、急激なトルク変化を防止するためである。
【００４５】
増量平衡面積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。
【００４６】
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を遅らせるため、
Ｔａｔｃｖ０＝Ｔａｔｃｖ０ｎ−１＋（Ｔａｔｃｖｈ−Ｔａｔｃｖ０ｎ−１）×Ｔｃｖｔｃ …（５）
ただし、Ｔａｔｃｖ０ｎ−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。
【００４７】
図１６と図１７のフローチャートは、ＭＰＩ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９０，９２）。
【００４８】
（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Ｔａｔｃｖ０から目標流路面積Ｔａｔｃｖを
Ｔａｔｃｖ＝Ｔａｔｃｖ０ｎ−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）。
【００４９】
ここで、目標流路面積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（ＴＣＶＭＡＸ＃＋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）式の目標流路面積Ｔａｔｃｖ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Ａｏｋｕｒｉの値が、次回に（６）式を用いて目標流路面積Ｔａｔｃｖを計算するときに使われるわけである。
【００５０】
（６）式のＴａｔｃｖ０ｎ−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。
【００５１】
目標流路面積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。
【００５２】
（７）式の制御弁立上がりデューティＴｃｖｏｆｓ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。
【００５３】
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２５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。
【００５４】
〈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。
【００５５】
〈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）。
【００５６】
ここで、目標燃空比マップ値となるＭＤＭＬＬ，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。
【００５７】
〈２−２〉目標燃空比のランプ応答値Ｄｍｌ
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、Ｄｍｌｏｌｄ（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、Ｔｄｍｌと（Ｄｍｌｏｌｄ＋Ｄｍｌｒ）の小さいほうをＤｍｌ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（Ｄｍｌｏｌｄ−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。
【００５８】
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）。
【００５９】
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。
【００６０】
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、増量平衡面積Ｔａｔｃｖｈが上限値や下限値にかかる前（つまりＦＡＡＣＯＦ＝０のとき）はランプ応答値Ｄｍｌの変化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）。
【００６１】
これに対して、増量平衡面積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、ＤＤＭＬＬ０＃＜ＤＤＭＬＬ１＃＜ＤＤＭＬＬ２＃＜ＤＤＭＬＬ３＃＜ＤＤＭＬＬＨ＃である。
【００６２】
〈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＋Ｄｍｌｏｎ−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）。
【００６３】
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増量量に合わせて（９）式により燃料供給を遅らせることで（（９）式で目標空燃比を遅らせると、最終的に燃料の供給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▲６▼式と同等である（従来例の▲６▼式はトルク変化をなめらかにすることを目的とする本発明の図９，図１０相当となる）。
【００６４】
（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ＤＬＹＦＢＡ＃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１４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。
【００６５】
ただし、次の条件
〈ア〉スタートスイッチがＯＮであること
〈イ〉Ｄｍｌ＞１．０であること
〈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）。
【００６６】
（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増量量の遅れは、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）。
【００６７】
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。
【００６８】
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の増量量と燃料量の両者の供給の位相を一致させるには、（ａ）補助空気流量の増量量に合わせて燃料量を遅らせるか、（ｂ）燃料量に合わせて補助空気流量の増量量を進めてやるかの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９０，９１，９２を削除、
（ｂ）に対する別の実施例のとき図１２のステップ６４，６５を削除
しなければならない。
【００６９】
〈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）。
【００７０】
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。
【００７１】
〈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Ｑａ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。
【００７２】
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）。
【００７３】
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ＡＯＦＳＴ＃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Ａａｃｄｔｙ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。
【００７４】
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＋Ａｉｓｃ）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１１３）。（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）。
【００７５】
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／Ｐｑｍａｘ）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／Ｐｑｍａｘ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Ｑｍｘｇ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Ｆｑｍａｘの割合を大きくするのである。
【００７６】
〈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Ｆｑｍａｘ（＝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）。
【００７７】
（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。
【００７８】
〈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）。
【００７９】
（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▲４▼式のＫＡＣＣ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。
【００８０】
以上で概説を終える。
【００８１】
さて、この例では増量平衡面積Ｔａｔｃｖｈを計算する場合に差圧補正率Ｋｑｈ０を導入し、この差圧補正率Ｋｑｈ０と目標燃空比のランプ応答値Ｄｍｌおよび基本流路面積Ａａ０とから（３）式で示したように増量平衡面積Ｔａｔｃｖｈを計算する（図１６のステップ８４）。
【００８２】
差圧補正率Ｋｑｈ０は、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および排気量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求める（図１６のステップ８３）。
【００８３】
図２０に示したように、Ｑｈ０の小さな低負荷域ではＫｑｈ０は１にほぼ近い値であるが、高負荷になるにつれてＫｑｈ０の値が１より大きくなり、これによって（３）式の増量平衡面積Ｔａｔｃｖｈの値を大きくしている。
【００８４】
これは、図２０に示したソニック領域では制御弁２２の開度と流量が比例するのに対し、高負荷域では比例せず高負荷になるにつれて流量が不足することになるので、負荷に関係なく一定の制御弁流量とするには、高負荷で流量不足を補う必要があるため、差圧補正率Ｋｑｈ０を図２０の特性としたわけである。
【００８５】
ここで、この例の作用を図３０を参照しながら説明すると、図においてＡのアクセル開度以上をリーン条件として、アクセルペダルをゆっくり踏み込んでゆくと、差圧補正率Ｋｑｈ０の導入により、この例ではＡのアクセル開度までは理論空燃比でのトルクカーブをトレースし、Ａのアクセル開度からはほぼトルク一定でリーン空燃比でのトルクカーブに近づいてゆく。Ａのように比較的負荷の大きな領域でリーン空燃比へと切換えても、このトルク特性によれば切換時にトルク段差が生じることがないのである。
【００８６】
これに対して、差圧補正率Ｋｑｈ０を導入せず、
Ｔａｔｃｖｈ＝Ａａ０×（１／（Ｄｍｌ×ＬＴＣＧＩＮ＃）−１）…（３−２）
により増量平衡面積Ｔａｔｃｖｈを計算させたときは、破線で示したように、アクセル開度の小さな領域ではほぼ理論空燃比でのトルクカーブをトレースするものの、すぐにこのトルクカーブから徐々に外れてゆき、Ｂのアクセル開度からリーン空燃比でのトルクをトレースする。つまり、図に斜線で示した面積が差圧補正率Ｋｑｈ０を導入しない場合の補助空気流量の増量量不足によるトルクの低下分に相当する。
【００８７】
このように、本実施例では、基本流路面積Ａａ０と目標燃空比のランプ応答値Ｄｍｌとが同じでも、差圧補正率（負荷に応じた補正率）Ｋｑｈ０で高負荷になるほど増量平衡面積Ｔａｔｃｖｈを大きくすることで、高負荷域での切換時にも補助空気流量の増量量が不足することがなく、これによって高負荷域での空燃比切換時にトルクショックを招くことがない。
【００８８】
図３１は他の実施例である。吸気絞り弁５はアクセルペダル３１と機械的に連動するのでなく、ステップモータ３２により駆動される。ステップモータ３２は、コントロールユニット３３からの制御量に応じて回動する。
【００８９】
先の実施例では補助空気通路２１に設けた流量制御弁２２で、アイドル回転数制御と目標空燃比の切換時のトルク制御との両方を行ったが、この例では流量制御弁２２はアイドル回転数制御のためだけに用い、目標空燃比の切換時のトルク制御は絞り弁３２のほうで行う。３４はアクセルセンサ、３５は絞り弁５の実際の開度を検出するセンサである。
【００９０】
図３２はアクセル開度に応じた流量制御と目標空燃比の切換時のトルク制御とを合わせて示す。
【００９１】
〈４−１〉アクセル開度に応じた流量制御
アクセルセンサ３４で検出されるアクセル開度から図３３を内容とするテーブルを参照して絞り弁の基本流路面積Ａｔｖｏ０を求める（図３２のステップ１２２）。図３３に示す基本流路面積Ａｔｖｏ０が得られるようにステップモータ３２により絞り弁５を駆動してやれば、絞り弁５がアクセルペダルと機械的に連動している場合と同じ特性になるわけである。
【００９２】
〈４−２〉目標燃空比の切換のためのトルク制御
絞り弁５の基本流路面積Ａｔｖｏ０と目標燃空比のランプ応答値Ｄｍｌとから増量平衡面積Ｌａｔｖｏｈを
Ｌａｔｖｏｈ＝Ａｔｖｏ０×Ｋｑｈ０×（１／（Ｄｍｌ×ＬＴＣＧＩＮ＃）−１） …（３１）
ただし、Ｋｑｈ０；差圧補正率
ＬＴＣＧＩＮ＃；トルク制御ゲイン
により求め（図３２のステップ１２４）、この増量平衡面積Ｌａｔｖｏｈに対し先の実施例と同様にして進み補償または遅れ補償を行い（図３２のステップ１２５）、絞り弁５の目標流路面積Ｔａｔｖｏを
Ｔａｔｖｏ＝Ｌａｔｖｏ＋Ａｔｖｏ０ …（３２）
ただし、Ｌａｔｖｏ；進み補償または遅れ補償面積
により求める（図３２のステップ１２６）。
【００９３】
（３１）、（３２）式はそれぞれ（３）、（６）式に対応するもので、リーン燃空比への切換時には（３２）式によりリーン増量面積分（Ｌａｔｖｏ）だけ余計に絞り弁５を開くわけである。
【００９４】
〈４−３〉リニアライズ流量Ｑｈ０の計算
絞り弁開度センサ３５からの絞り弁実開度ＴＶＯから所定のテーブルを参照して絞り弁５の実流路面積Ａｔｖｏを、また流量制御弁２２へのオンデューティＩＳＣＯＮから所定のテーブルを参照して制御弁２２の実流路面積Ａｉｓｃをそれぞれ求める（図３２のステップ１２９）。ＩＳＣＯＮは、たとえば（１）式のＩＳＣＯＮＰからウォームアップデューティＡｒｅｇを差し引いた値（従来の値）である。
【００９５】
これらの和（Ａｔｖｏ＋Ａｉｓｃ）をエンジン回転数Ｎと排気量Ｖで割った値を変数Ｑｈ０に入れる（図３２のステップ１３０）。
【００９６】
この他の例でも（３１）式に示したように先の実施例と同じ差圧補正率Ｋｑｈ０を導入することで、目標空燃比の切換時に吸入空気流量を増量する場合に、高負荷域で増量量が低下することがない。
【００９７】
【発明の効果】
第１の発明では、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シリンダ吸気相当の基本噴射量を算出し、この基本噴射量にもとづいて算出された燃料を供給する一方で、吸気絞り弁をバイパスする補助空気流量を調整する制御弁を設け、絞り弁の開度信号から絞り弁流路面積を、制御弁の開度信号から制御弁流路面積をそれぞれ算出し、これら２つの面積の合計を基本流路面積として求めるとともに、低負荷ではほぼ一定値であり高負荷では負荷が大きくなるにつれて値が大きくなる流路面積の増量率を負荷信号に応じて算出し、この増量率と前記基本流路面積および目標空燃比とを用いて前記制御弁の増量平衡面積を算出し、この増量平衡面積と前記制御弁流路面積の和を目標流路面積として求め、この目標流路面積に応じて前記制御弁を駆動するように構成したため、高負荷域での目標空燃比の切換時にも補助空気流量の増量量が不足することがなく、これによって高負荷域での空燃比切換時にトルクショックを招くことがない。
【００９８】
第２の発明は、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シリンダ吸気相当の基本噴射量を算出し、この基本噴射量にもとづいて算出された燃料を供給する一方で、アクセルペダルに連動することなく制御量に応動する吸気絞り弁を設け、アクセルペダルの開度信号からこの絞り弁の基本流路面積を算出するとともに、低負荷ではほぼ一定値であり高負荷では負荷が大きくなるにつれて値が大きくなる流路面積の増量率を負荷信号に応じて算出し、この増量率と前記基本流路面積および目標空燃比とを用いて前記絞り弁の増量平衡面積を算出し、この増量平衡面積と前記基本流路面積の和を目標流路面積として求め、この目標流路面積に応じて前記絞り弁を駆動するように構成したため、第１の発明と同様の効果を生じる。
【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Ｆｂｙａｔｃ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】前記実施例の作用を説明するためのトルク特性図である。
【図３１】他の実施例のシステム図である。
【図３２】他の実施例の目標流路面積Ｔａｔｖｏの算出を説明するための流れ図である。
【図３３】絞り弁の基本流路面積Ａｔｖｏ０のテーブル内容を示す特性図である。
【図３４】従来例のシステム図である。
【図３５】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。
【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
３１ アクセルペダル
３２ ステップモータ
３４ アクセルセンサ
３５ 絞り弁開度センサ
４１ リーン条件判定手段
４２ 目標空燃比算出手段
４３ 基本噴射量算出手段
４４ 燃料供給装置
４５ 吸気絞り弁
４６ 流量制御弁
４７ 絞り弁流路面積算出手段
４８ 制御弁流路面積算出手段
４９ 基本流路面積算出手段
５０ 負荷補正率算出手段
５１ 増量平衡面積算出手段
５２ 目標流路面積算出手段
５３ 駆動手段
６１ 吸気絞り弁
６２ 基本流路面積算出手段
６３ 増量平衡面積算出手段
６４ 目標流路面積算出手段
６５ 駆動手段
Claims (2)
- 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シリンダ吸気相当の基本噴射量を算出する手段と、
この基本噴射量にもとづいて算出された燃料を供給する装置と、
吸気絞り弁をバイパスする補助空気流量を調整する制御弁と、
前記絞り弁の開度信号から絞り弁流路面積を算出する手段と、
前記制御弁の開度信号から制御弁流路面積を算出する手段と、
これら２つの面積の合計を基本流路面積として算出する手段と、
低負荷ではほぼ一定値であり高負荷では負荷が大きくなるにつれて値が大きくなる流路面積の増量率を負荷信号に応じて算出する手段と、
この増量率と前記基本流路面積および目標空燃比とを用いて前記制御弁の増量平衡面積を算出する手段と、
この増量平衡面積と前記制御弁流路面積の和を目標流路面積として算出する手段と、
この目標流路面積に応じて前記制御弁を駆動する手段と
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。 - 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シリンダ吸気相当の基本噴射量を算出する手段と、
この基本噴射量にもとづいて算出された燃料を供給する装置と、
アクセルペダルに連動することなく制御量に応動する吸気絞り弁と、
アクセルペダルの開度信号から前記絞り弁の基本流路面積を算出する手段と、低負荷ではほぼ一定値であり高負荷では負荷が大きくなるにつれて値が大きくなる流路面積の増量率を負荷信号に応じて算出する手段と、
この増量率と前記基本流路面積および目標空燃比とを用いて前記絞り弁の増量平衡面積を算出する手段と、
この増量平衡面積と前記基本流路面積の和を目標流路面積として算出する手段と、
この目標流路面積に応じて前記絞り弁を駆動する手段と
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。
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Applications Claiming Priority (1)
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