JP3735879B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、内燃機関の制御装置に関し、詳しくは、機関吸入混合気の空燃比をストイキ（理論空燃比）に制御するストイキ制御、機関吸入混合気の空燃比をリーン（希薄空燃比）に制御するリーン制御、ＥＧＲ〔排気還流〕制御、非ＥＧＲ制御、或いは定常・過渡等の各運転状態において要求される機関運転特性を満足させることができる内燃機関の制御技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内燃機関の安定度制御技術としては、例えば特開昭６２−６０９４３号公報に開示されるようなものがある。
このものは、空燃比のフィードバック制御定数（積分定数や比例定数）をリーン運転時ほど小さくすることで、空燃比の変動幅を小さくして、比較的失火等の起き易いリーン運転中の燃焼安定性を確保しようとするものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、例えば理論空燃比近傍で運転している場合は燃焼安定性が比較的高いためそれ程問題とはならないが、リーン運転中のように燃料供給量の元々少ないときに、吸入空気流量の計測値或いはそれから求められる基本燃料供給量の変動があると、結果的に空燃比変動に比較的大きな影響を与えることになるため、上記の従来の装置による処理を施してもなお、リーン運転中の機関安定性を十分に確保できないという問題があった。なお、ＥＧＲ制御中も、燃焼安定性が低いので、空燃比変動があると燃焼安定性に悪影響を与えることとなるので、リーン運転中と同様の問題がある。
【０００４】
また、過渡運転時には、過渡運転時の運転状態の変化のなかに、吸入空気流量の計測値或いはそれから求められる基本燃料供給量の変動は吸収されたような形となるため、運転者は、これら変動が多少あっても違和感を感じ難いが、定常運転時には運転者はアクセル操作を一定にしており、かかる場合には吸入空気流量の計測値或いはそれから求められる基本燃料供給量の変動による機関負荷変動を運転者は感じとり易いため、定常運転時における吸入空気流量の計測値或いはそれから求められる基本燃料供給量の変動、延いては空燃比変動を抑制する必要もある。
【０００５】
本発明は、上記従来の実情に鑑みなされたもので、例えば、リーン運転時或いはＥＧＲ（排気還流）制御時等の比較的空燃比の変動が機関安定性に与える影響の度合いが大きい運転時や、運転者が不快感を感じ易い定常運転時には、基本燃料供給量の算出処理を変更することで空燃比の変動を抑制し、以って運転状態毎に異なる要求特性を満足できるようにした内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。また、当該制御装置の更なる高精度化、構成の簡略化を図ることも目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１に記載の発明にかかる内燃機関の制御装置は、図１に示すように、
機関吸入空気流量に相当する値を検出し、機関回転速度を検出し、当該検出された機関吸入空気流量に相当する値を機関回転速度で除算して基本燃料供給量を算出し、当該算出された基本燃料供給量に基づいて機関運転制御量を設定するようにした内燃機関の制御装置において、
機関運転状態を検出する運転状態検出手段Ａと、
検出された機関運転状態に応じて、前記機関運転制御量の設定処理における最新の基本燃料供給量の、前回の機関運転制御量の設定処理で得た基本燃料供給量に対する反映度合いを、基本燃料供給量の燃焼安定性に対する感度が高いときに、この感度が低いときよりも小さくするように、前記基本燃料供給量の算出処理を変更する基本燃料供給量算出処理変更手段Ｂと、
を含んで構成した。
【０００８】
請求項２に記載の発明では、前記基本燃料供給量算出処理変更手段Ｂを、基本燃料供給量を平均化処理した値に基づいて機関運転制御量を設定する場合に、基本燃料供給量の平均化処理における最新の基本燃料供給量の重み付けを、運転状態に応じて変更する手段として構成した。
請求項３に記載の発明では、前記機関運転制御量の設定処理における最新の基本燃料供給量の反映度合いを、希薄空燃比運転状態或いは排気還流制御運転状態ほど小さくするように構成した。
【０００９】
請求項４に記載の発明では、前記機関運転制御量の設定処理における最新の基本燃料供給量の反映度合いを、空燃比が希薄なほど或いは排気還流率が大きいほど小さくするように構成した。
請求項５に記載の発明では、前記運転状態に、異なる運転状態間での運転状態の切換えの進行度合いを含めるように構成した。
【００１０】
請求項６に記載の発明では、前記機関運転制御量の設定処理における最新の基本燃料供給量の反映度合いを、定常運転状態に近づくほど小さくするように構成した。
請求項７に記載の発明では、前記定常運転状態が、ロードロード付近の運転状態であるように構成した。
【００１１】
【作用】
上記の構成を備える請求項１に記載の発明では、基本燃料供給量に基づく機関運転制御量（例えば、燃料供給量や点火時期等）の設定処理において、運転状態に応じて、最新の基本燃料供給量の反映度合いを変更できるようにした。このため、機関安定性を優先させたいときには前記反映度合いを小さく設定し、過渡応答性を優先させたいときには前記反映度合いを大きく設定することで、運転状態毎に異なる要求特性（例えば、機関安定性や過渡応答性等）を満足させることができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明のようにすれば、簡単な方法でかつ確実に、基本燃料供給量に基づく機関運転制御量の設定処理における最新の基本燃料供給量の反映度合いを変更することができる。
請求項３に記載の発明では、希薄空燃比運転中、或いはＥＧＲ制御運転中において、基本燃料供給量に基づく機関運転制御量の設定処理における最新の基本燃料供給量の反映度合いを小さくするようして、空燃比変動を小さくし燃焼安定性、延いては機関安定性を向上させるようにする。なお、ストイキ運転中や非ＥＧＲ制御運転中等は、前記反映度合いを大きくすることで、過渡運転時の応答性を向上させることができるようになる。
【００１３】
請求項４に記載の発明では、前記反映度合いを、空燃比が希薄になるほど或いは排気還流率（ＥＧＲ量／吸入空気流量）が高くなるほど小さくするようにすることで、空燃比が希薄になるに連れて或いは排気還流率が高くなるに連れて燃焼安定度が悪化していく傾向に対処可能となる。
請求項５に記載の発明では、前記運転状態に、異なる運転状態間での運転状態の切換えの進行度合いを含めるように構成して、切換えの進行度合いによって異なる要求特性にも応えることができるようにした。
【００１４】
請求項６に記載の発明では、前記反映度合いを、定常運転状態に近づくほど小さくするように構成して、定常運転時の不必要な負荷変動の抑制（希薄空燃比下、ＥＧＲ制御運転中にあっては燃焼安定性の改善）を図る一方で、過渡運転時の応答性を確保できるようにした。
請求項７に記載の発明では、前記定常運転状態が、ロードロード付近の運転状態であるようにして、定常運転状態の検出を（換言すれば運転者の加速意志・減速意志の有無判定を）簡単な構成で迅速かつ高精度に検出できるようにし、運転者の意図に対応させて応答性よく前記反映度合いを変更できるようにした。
【００１５】
【実施例】
以下に、本発明の実施例を添付の図面を参照して説明する。
本発明の第１の実施例の全体構成を示す図２において、機関１の吸気通路12には吸入空気流量Ｑを検出するエアフローメータ２及びアクセルペダルと連動して吸入空気流量Ｑを制御する絞り弁が設けられ、下流のマニホールド部分には気筒毎に電磁式の燃料噴射弁６が設けられる。また、機関１のクランクシャフトやカムシャフトの回転と同期して所定角度毎にパルス信号を発生させてクランク位置や機関回転速度Ｎを検出するクランク角センサ３が設けられている。
【００１６】
前記燃料噴射弁６は、入・出力インターフェース，Ａ／Ｄ変換器，ＲＯＭ，ＲＡＭ，ＣＰＵ等を含んで構成されるコントロールユニット５において、後述するようにして設定される駆動パルス信号によって開弁駆動され、図示しない燃料ポンプから圧送されてプレッシャレギュレータ（図示せず）により所定圧力に制御された燃料を噴射供給する。なお、機関１の燃焼室に吸入された混合気は、各気筒の燃焼室に臨んで設けられた点火栓４により点火され燃焼されるが、この点火栓４は、コントロールユニット５の駆動信号に基づき、運転状態（基本燃料噴射量や機関回転速度等）に応じて予め設定された点火タイミングで点火コイル７からの高電圧を受け点火するようになっている。
【００１７】
また、機関１の冷却ジャケット内の冷却水温度Ｔｗを検出する水温センサ８が設けられている。
排気通路11にはマニホールド集合部近傍に、排気中の酸素濃度を検出することによって空燃比を検出する空燃比センサ17が設けられ、その下流側に、触媒コンテナ14が介装されており、当該触媒コンテナ14の内部には、本発明の第１の触媒としてのリーンＮＯｘ触媒15と、本発明の第２の触媒としての三元触媒16と、が保持されている。前記空燃比センサ17は、排気中の酸素濃度に応じた電圧をコントロールユニット５へ出力し、コントロールユニット５では、この電圧に基づいて空燃比を検出できるようになっている。なお、本実施例では、空燃比センサ17は空燃比に対してリニアな特性を有するセンサであってもよいし、リッチ・リーンを判定するセンサであってもよい。
【００１８】
ところで、ステップモータ９（或いは比例ソレノイド）等を含んで構成されリフト量（開弁量）を変更可能なＥＧＲ（Exhaust gas recirculation)弁10と、当該ＥＧＲ弁10を介装して排気系と吸気系とを連通する排気還流通路13と、が設けられている。なお、ＥＧＲ弁10は、コントロールユニット５からの駆動信号によって駆動制御され、予め運転状態に応じて設定されているＥＧＲ率（ＥＧＲ量／吸入空気流量）が得られるようなリフト量に設定される。
【００１９】
なお、本発明の運転状態検出手段、基本燃料供給量算出処理変更手段として機能するコントロールユニット５は、前記各種センサからの入力信号を受け、図３〜図６のフローチャートを実行する。なお、図６〜図10のフローチャートが、本発明のポイントとなる平均基本燃料噴射量Ａｖｔｐの演算処理のためのフローチャートである。なお、本実施例では、ストイキ運転と、リーン運転と、を所定の運転条件で切換えるようにした内燃機関の制御量（本実施例では、燃料噴射量）の設定制御についての説明である。
【００２０】
以下、図３〜図10のフローチャートを順に説明することにする。
図３のフローチャートは、リーン運転する際の燃空比の設定ルーチンを示している。このフローは、回転信号或いは気筒毎の基準信号（所謂レファレンス信号）同期で実行される。
ステップ（図では、Ｓと記している。以下、同様）１では、目標燃空比Ｔｄｍ１を、予め運転条件（機関回転速度や負荷等）に応じて設定されているマップ燃空比Ｍｄｍ1 に基づき設定する。なお、このマップ燃空比Ｍｄｍ1 は、後述する図４のフローチャートの実行により設定される。
【００２１】
ステップ２以降では、燃空比の切換えのダンパの操作を行なう。これは、空燃比の穏やかな切換えにより、トルクの急激な変化を抑制し、運転性の悪化を抑制するためである。
まず、ステップ２では、現在設定されている燃空比補正係数Ｄｍ１と先程求めたＴｄｍ１との比較を行い、Ｄｍ１≧Ｔｄｍ１であれば、ステップ５へ進んで、保持されているＤｍ１からＤｍ１ｌ（燃空比変化速度，リーン側）を減算することで、新たなＤｍ１を求める。そして、ステップ６へ進んで、Ｄｍ１がＴｄｍ１未満とならないようにＤｍ１に制限を与えて、フローを終了する。
【００２２】
また、Ｄｍ1 ＜Ｔｄｍ１であれば、ステップ３へ進んで、保持されているＤｍ１にＤｍ１ｒ（燃空比変化速度，リッチ側）を加算することで、新たなＤｍ１を求める。そして、ステップ４へ進んで、Ｄｍ１がＴｄｍ１を越えないようにＤｍ１に制限を与えて、フローを終了する。
このようにして求められた燃空比補正係数Ｄｍ１が、後述する燃料噴射量の演算に用いられる。
図４は、リーン運転する内燃機関において実行されるバックグラウンドジョブ（ＢＧＪ）で、マップ燃空比Ｍｄｍ１の算出を行なうフローチャートである。
【００２３】
ステップ11で、リーン条件の判定を行なう。当該判定は、燃費，排気，運転性の要求からリーン運転させたい領域を設定しておき、現運転条件がその範囲にあるか否かを判定するものであるが、詳細な説明はここでは省略する。
リーン条件であれば、ステップ13へ進み、予め運転条件（機関回転速度や負荷等）に応じて設定されているリーン時マップ燃空比ＭＤＭＬＬを検索して、当該ＭＤＭＬＬを前記マップ燃空比Ｍｄｍ１として設定し、本フローを終了する。
【００２４】
一方、リーン条件でなければ、ステップ14へ進み、予め運転条件（機関回転速度や負荷等）に応じて設定されているストイキ時マップ燃空比ＭＤＭＬＳを検索して、当該ＭＤＭＬＳを前記マップ燃空比Ｍｄｍ１として設定し、本フローを終了する。
このようにして、マップ燃空比Ｍｄｍ１が、運転条件に応じて設定されることになる。そして、以後のＴｄｍ１，Ｄｍ１，Ｔｆｂｙａ，Ｔｉの演算に備える。
【００２５】
次に、図５のフローチャートについて説明する。
当該フローは、リーン運転を行なう内燃機関において、燃空比補正係数Ｄｍ１を使用して燃料噴射量（噴射パルス幅）Ｔｉを算出し、燃料噴射弁６に出力するためのフローである。
ステップ21では、燃空比補正係数Ｄｍ１を用いて、目標燃空比Ｔｆｂｙａ（＝Ｄｍ１＋Ｋｔｗ＋Ｋａｓ＋・・・，Ｋｔｗは水温補正係数，Ｋａｓは始動後増量）を算出する。
【００２６】
ステップ22では、エアフローメータ２の出力値をＡ／Ｄ変換し、リニアライズして、吸入空気流量Ｑを求める。
ステップ23では、基本燃料噴射量Ｔｐの平均値Ａｖｔｐを求める。当該平均値Ａｖｔｐの算出については、後で詳細に説明する。
ステップ24では、最終的な燃料噴射量Ｔｉ（＝Ａｖｔｐ×Ｔｆｂｙａ×Ｋｔｒ×（α＋αｍ）＋Ｔｓ，Ｋｔｒは過渡補正係数，αは空燃比フィードバック補正係数，αｍは空燃比学習補正係数，Ｔｓは無効パルス幅）を求める。
【００２７】
ステップ25では、燃料カット判定を行なう。燃料カット条件であれば、ステップ28へ進んでＴｓを出力レジスタにストアし、そうでなければ、ステップ27へ進みＴｉを出力レジスタにストアして、所定の噴射タイミングでの噴射に備える。なお、前記ステップ21における目標燃空比Ｔｆｂｙａの設定、及び燃料噴射量Ｔｉの演算に平均値Ａｖｔｐを用いる以外は、従来と同様であって構わない。
【００２８】
ところで、上記の空燃比フィードバック補正係数αは、燃料噴射弁６の製品誤差等を補正すべく、空燃比センサ17の出力に基づいて比例積分（ＰＩ）制御等により増減されるもので、これにより燃焼用混合気の空燃比を目標空燃比にフィードバック制御することができるものである。また、空燃比学習補正係数αｍは、前記空燃比フィードバック補正係数αの基準値（目標収束値）からの偏差を、例えば複数に区分された機関運転領域（即ち、学習エリア）毎に更新記憶し、前記基本燃料噴射量Ａｖｔｐを当該空燃比学習補正係数αｍにより補正することで、空燃比フィードバック補正係数αなしで得られるベース空燃比を略目標値に一致させるようにするもので、これにより空燃比フィードバック制御における実際の空燃比の目標空燃比への収束を早めることができるようにするものである。つまり、空燃比フィードバック補正係数αと空燃比学習補正係数αｍとを組み合わせることで、運転条件毎に異なる燃料噴射量の補正要求に応答性よく対応し、実際の空燃比を目標空燃比近傍に良好に制御することができるようにするものである。
【００２９】
次に、図６のフローチャートについて説明するが、図６は、基本燃料噴射量Ｔｐの所定時間の平均値Ａｖｔｐを算出する一例を示すものである。
ステップ31では、目標燃空比Ｔｄｍ１と、現在設定されている燃空比補正係数Ｄｍ１と、の差が所定値εより小さいか否か（即ち、空燃比の切換え進行度合い）を判定し、所定値εより小さければ（所定以上空燃比の切換えが進行していると判断して）ステップ32へ進み、所定値ε以上であれば（まだ空燃比の切換えはあまり進行していないと判断して）ステップ35へ進む。
【００３０】
ステップ32では、リーン条件成立中（現在リーン運転中）か否かを判断し、リーン条件成立中であればステップ33へ進み、リーン条件非成立であればステップ34へ進む。
ステップ33では、加重平均定数Ｆｌｏａｄをリーン用加重平均定数ＦｌｏａｄＬとする。一方、ステップ34では、非リーン（ストイキ）用の加重平均定数ＦｌｏａｄＳを、加重平均定数Ｆｌｏａｄとする。
【００３１】
また、ステップ31で所定値ε以上と判断され、ステップ35へ進んだ場合は、空燃比切換え途中の加重平均定数ＦｌｏａｄＴを加重平均定数Ｆｌｏａｄとする。次に、ステップ36では、吸入空気流量Ｑから基本燃料噴射量Ｔｐ（＝Ｋ×Ｑ／Ｎ）を求める。
ステップ37では、基本燃料噴射量Ｔｐと、加重平均定数Ｆｌｏａｄと、から加重（重み付け）平均基本燃料噴射量Ａｖｔｐ（＝Tp／Fload ＋Avtp_n-1 ×(Fload−1)／Fload ）を演算して、本フローを終了する。
【００３２】
このようにして重み付け平均して求めたＡｖｔｐが、図５のステップ24における最終的な燃料噴射量Ｔｉの演算に用いられる。
ここで、リーン用加重平均定数ＦｌｏａｄＬは、非リーン用加重平均定数ＦｌｏａｄＳよりも大きな値とし、リーン運転時の機関安定化を図る一方で、非リーン運転時には機関応答性を重視した設定にしてある。つまり、リーン運転中は、基本燃料噴射量Ｔｐの変化に対する燃焼安定性の変化が、ストイキ運転時に対して敏感であるので、基本燃料噴射量Ｔｐ（又は吸入空気流量Ｑ）の変化を今回の平均基本燃料噴射量Ａｖｔｐの算出結果にあまり反映させないようにする（なます）。一方、ストイキ運転時は運転者のアクセルの踏み込みに対して応答性よく機関運転状態を追従させることができるように、基本燃料噴射量Ｔｐ（又は吸入空気流量Ｑ）の変化を今回の平均基本燃料噴射量Ａｖｔｐの算出結果に良く反映させるようにしている。
【００３３】
また、空燃比切換え途中の加重平均定数ＦｌｏａｄＴは、リーン用加重平均定数ＦｌｏａｄＬ、非リーン用加重平均定数ＦｌｏａｄＳよりも大きな値とし、目標空燃比の変更に伴う運転状態の違い、即ち燃焼安定性への影響を少なくするようにしている。
図７のフローチャートは、平均基本燃料噴射量Ａｖｔｐの算出方法の他の一例を示すフローチャートである。
【００３４】
ステップ41では、現在設定されている燃空比補正係数Ｄｍ１の値を読み込む。ステップ42では、Ｄｍ１から加重平均定数Ｆｌｏａｄを演算する。Ｄｍ１から加重平均定数Ｆｌｏａｄを演算する一例を図８に示す。
即ち、Ｄｍ１が小さい（空燃比がリーン）ほど、Ｆｌｏａｄを大きくする。これは、リーンになるほど空燃比変動が燃焼安定度へ与える影響が大きいため（燃焼安定度が悪化し易いため）、基本燃料噴射量Ｔｐ（又は吸入空気流量Ｑ）の変化を今回の平均基本燃料噴射量Ａｖｔｐの算出結果にあまり反映させないようにするためである。また、Ｄｍ１とＦｌｏａｄとの関係に、指数（特に、２次）関数的な関係を与えているは、機関安定度が空燃比がリーン化すると指数（２次）関数的に悪化する傾向にあるからであり、これに対応した平均基本燃料噴射量Ａｖｔｐの安定化が要求されるからである。
【００３５】
ステップ43では、吸入空気流量Ｑから基本燃料噴射量Ｔｐ（＝Ｋ×Ｑ／Ｎ）を求める。
ステップ44では、基本燃料噴射量Ｔｐと、加重平均定数Ｆｌｏａｄと、から平均基本燃料噴射量Ａｖｔｐを演算して、本フローを終了する。
このようにして重み付け平均して求めたＡｖｔｐが、図５のステップ24における最終的な燃料噴射量Ｔｉの演算に用いられることとなる。
図９は、平均基本燃料噴射量Ａｖｔｐの算出方法の他の一例を示すフローチャートである。
【００３６】
ステップ51では、現在設定されている燃空比補正係数Ｄｍ１の値を読み込む。
ステップ52では、Ｄｍ１から加重平均定数基本値Ｆｌｏａｄｄを演算する。
これは、前述の図８に示したようなテーブルにおいて、ＦｌｏａｄをＦｌｏａｄｄに置き換えたものから求めるようにする。
ステップ53では、吸入空気流量Ｑから基本燃料噴射量Ｔｐを演算する。
【００３７】
ステップ54では、図10に示すようなマップを参照して、基本燃料噴射量Ｔｐと機関回転速度Ｎとに基づき、Ｆｌｏａｄ補正係数ＫＦｌｏａｄを求める。図10は、車両のロードロード線（勾配０％時で車速に応じて設定される機関負荷を表す線。即ち、平坦路走行中その車速を維持できる〔加速度０となる〕機関負荷を表す線）より高負荷側及び軽負荷側になるに連れて、Ｆｌｏａｄ補正係数ＫＦｌｏａｄを小さくするような設定としてある。つまり、加・減速時には、運転者のアクセル操作に合わせて追従性よく機関運転状態（即ち、基本燃料噴射量Ｔｐ）を変化させるようにする一方、ロードロード線（定常運転状態）に近い場合は、運転者はアクセル操作量をあまり変化させず、またかかる状態ではアクセル操作に対して機関運転状態の変化の追従性を低下させてもあまり運転者は違和感を感じないので、リーン運転時にあっては、燃焼安定性を優先させるべく、基本燃料噴射量Ｔｐ（又は吸入空気流量Ｑ）の変化を今回の平均基本燃料噴射量Ａｖｔｐの算出結果にあまり反映させないようにするものである。なお、ストイキ運転時にあっては、前述同様に加・減速時の応答性を高めることができる一方、定常時には微妙な基本燃料噴射量Ｔｐ（又は吸入空気流量Ｑ）の変動を今回の平均基本燃料噴射量Ａｖｔｐの算出結果にあまり反映させなくできるので、安定して定常走行状態を維持できることになるから、アクセルを一定にしているのに負荷変動するといった運転者への違和感の発生を抑制することができることになる。
【００３８】
ステップ55では、加重平均定数基本値Ｆｌｏａｄｄと、Ｆｌｏａｄ補正係数ＫＦｌｏａｄと、に基づき、加重平均定数Ｆｌｏａｄを求める。その一例として、両者を乗ずる場合を示しておく。
ステップ56では、基本燃料噴射量Ｔｐと、加重平均定数Ｆｌｏａｄと、から平均基本燃料噴射量Ａｖｔｐを求め、本フローを終了する。
【００３９】
このようにして重み付け平均して求めたＡｖｔｐが、図５のステップ24における最終的な燃料噴射量Ｔｉの演算に用いられることとなる。
【００４０】
以上説明してきたように、本実施例によれば、目標空燃比の異なる運転状態に応じて機関運転制御（ここでは燃料噴射量Ｔｉの設定）に用いる基本制御量（基本燃料噴射量Ｔｐ）の算出処理を変更するようにしたので、例えば、リーン運転時の燃焼安定性確保と、ストイキ運転時の過渡応答性確保と、を両立させることができる。また、運転状態に応じて機関運転制御に用いる基本制御量（基本燃料噴射量Ｔｐ）の算出処理を変更するようにしたので（図９のフローチャートのステップ54が相当する）、定常運転時の不必要な負荷変動の抑制（リーン運転中にあっては燃焼安定度の改善）と、過渡時の応答性確保と、を両立させることもできる。
【００４１】
図11に、従来のリーン制御中のＴｐ変動と、本実施例のリーン制御中の平均基本燃料噴射量Ａｖｔｐの変動と、を示すタイムチャートを示しておく。
また、図12に、本実施例の効果を示しておく。この図から、本実施例により燃焼安定限界が改善されることにより、良好なＭＢＴ（Minimum Spark Advance for Best Torque)が得られることになり（従来に対して大きく遅角できることになり）、ＮＯｘを抑制しつつ最大限出力トルクを大きくすることができ、以って燃費が改善されることが解る。
【００４２】
なお、上記第１の実施例では、リーン運転状態と、ストイキ運転状態と、を切換えるようにした内燃機関の場合について説明してきたが、ＥＧＲ制御と、非ＥＧＲ制御と、を切換えるようにした内燃機関にも適用可能である。
かかる場合を第２の実施例として、以下に説明する。
第２の実施例の全体構成は、上記第１の実施例と同様であるので、説明を省略する。
【００４３】
図13のフローチャートは、ＥＧＲ制御する際のＥＧＲ率（ＥＧＲ弁10のリフト量）設定ルーチンを示している。このフローは、回転信号或いは気筒毎の基準信号（所謂レファレンス信号）同期で実行される。
ステップ61では、マップＥＧＲ率Ｍｅｇｒを、目標ＥＧＲ率Ｔｅｇｒとして設定する。なお、このマップＥＧＲ率Ｍｅｇｒは、後述する図14のフローチャートの実行により得られるものである。
【００４４】
ステップ62以降では、ＥＧＲ率の切換えのダンパの操作を行なう。これは、ＥＧＲ率の穏やかな切換えにより、トルクの急激な変化を抑制し、運転性の悪化を抑制するためである。
まず、ステップ62では、ＥＧＲ率補正係数Ｅｇｒと先程求めたＴｅｇｒとの比較を行い、Ｅｇｒ≧Ｔｅｇｒであれば、ステップ65へ進んで、保持されているＥｇｒ_n-1 からＤｅｇｒｄ（ＥＧＲ率変化速度，減量側）を減算することで、新たなＥｇｒを求める。そして、ステップ66へ進んで、ＥｇｒがＴｅｇｒ未満とならないようにＥｇｒに制限を与えて、フローを終了する。
【００４５】
また、Ｅｇｒ＜Ｔｅｇｒであれば、ステップ63へ進んで、保持されているＥｇｒ_n-1 にＤｅｇｒｉ（ＥＧＲ率変化速度，増量側）を加算することで、新たなＥｇｒを求める。そして、ステップ64へ進んで、ＥｇｒがＴｅｇｒを越えないようにＥｇｒに制限を与えて、フローを終了する。
このようにして、ＥＧＲ率補正係数Ｅｇｒを徐々に増減することで、目標ＥＧＲ率Ｔｅｇｒを得ることにより、スムーズなＥＧＲ率制御を行なうことができる。
【００４６】
図14のフローチャートは、ＥＧＲ運転する内燃機関において実行されるバックグラウンドジョブ（ＢＧＪ）で、マップＥＧＲ率Ｍｅｇｒの算出を行なうものである。
ステップ71では、現在の運転条件がＥＧＲ制御運転許可条件か否かを判断する。当該判断は、予め機関回転速度Ｎと機関負荷Ｔｐや機関水温Ｔｗ等に基づき設定されたＥＧＲ運転領域内に、現在の運転条件があるか否かで判断することができる。
【００４７】
ステップ72では、現在の運転条件がＥＧＲ制御運転許可条件であるとした場合にはステップ73へ進ませ、そうでないと判断した場合にはステップ74へ進ませる。
ステップ73では、予め目標ＥＧＲ率を機関回転速度Ｎと機関負荷Ｔｐや機関水温Ｔｗ等に基づき設定したＭＥＧＲマップを検索し、検索結果をマップＥＧＲ率Ｍｅｇｒとして設定して、本フローを終了する。
【００４８】
ステップ74では、ＥＧＲ領域ではないので、Ｍｅｇｒ＝０にセットして、本フローを終了する。
そして、本実施例においても、前述の第１の実施例で説明した図５と同様のフローチャートを実行して、燃料噴射量Ｔｉを算出し、燃料噴射弁６に出力するようになっている。なお、リーン化制御を同時に行なわず、ＥＧＲ制御のみを行なわせる場合には、ステップ21におけるＤｍ１の項は省略されることになる。
【００４９】
図15のフローチャートは、本実施例において実行される図５のステップ23における基本燃料噴射量の所定時間の平均値Ａｖｔｐの算出方法の一例を示すものである。
ステップ81では、目標ＥＧＲ率Ｔｅｇｒと、現在設定されているＥＧＲ率補正係数Ｅｇｒと、の差が所定値ε’より小さいか否か（即ち、ＥＧＲ率切換え進行度合い）を判定し、所定値ε’より小さければ（所定以上ＥＧＲ率の切換えが進行していると判断して）ステップ82へ進み、所定値ε’以上であれば（まだＥＧＲ率の切換えはあまり進行していないと判断して）ステップ85へ進む。
【００５０】
ステップ82では、ＥＧＲ運転条件が成立しているか否かを判断し、ＥＧＲ運転条件成立中であればステップ83へ進み、ＥＧＲ運転条件非成立であればステップ84へ進む。
ステップ83では、加重平均定数ＦｌｏａｄをＥＧＲ制御時加重平均定数ＦｌｏａｄＬとする。一方、ステップ84では、非ＥＧＲ制御時加重平均定数ＦｌｏａｄＳを、加重平均定数Ｆｌｏａｄとする。
【００５１】
また、ステップ81で所定値ε’以上と判断され、ステップ85へ進んだ場合は、ＥＧＲ率切換え途中の加重平均定数ＦｌｏａｄＴを加重平均定数Ｆｌｏａｄとする。
次に、ステップ86では、吸入空気流量Ｑから基本燃料噴射量Ｔｐ（＝Ｋ×Ｑ／Ｎ）を求める。
【００５２】
ステップ87では、基本燃料噴射量Ｔｐと、加重平均定数Ｆｌｏａｄと、から平均基本燃料噴射量Ａｖｔｐ（＝Tp／Fload ＋Avtp_n-1 ×(Fload−1)／Fload)を演算して、本フローを終了する。
このようにして重み付け平均して求めたＡｖｔｐが、図５のステップ24における最終的な燃料噴射量Ｔｉの演算に用いられる。
【００５３】
ここで、ＥＧＲ制御時加重平均定数ＦｌｏａｄＬは、非ＥＧＲ制御時加重平均定数ＦｌｏａｄＳよりも大きな値とし、ＥＧＲ運転時の機関安定化を図る一方で、非ＥＧＲ運転時には機関運転の応答性を重視した設定にしてある。つまり、ＥＧＲ運転中は、基本燃料噴射量Ｔｐの変化に対する燃焼安定性の変化が、非ＥＧＲ運転時に対して敏感であるので、基本燃料噴射量Ｔｐ（又は吸入空気流量Ｑ）の変化を今回の平均基本燃料噴射量Ａｖｔｐの算出結果にあまり反映させないようにする（なます）一方、非ＥＧＲ運転時は運転者のアクセルの踏み込みに対して応答性よく機関運転状態を追従させることができるように、基本燃料噴射量Ｔｐ（又は吸入空気流量Ｑ）の変化を今回の平均基本燃料噴射量Ａｖｔｐの算出結果によく反映させるようにしている。
【００５４】
また、ＥＧＲ率切換え途中の加重平均定数ＦｌｏａｄＴは、ＥＧＲ制御時加重平均定数ＦｌｏａｄＬ、非ＥＧＲ制御時加重平均定数ＦｌｏａｄＳよりも大きな値とし、目標ＥＧＲ率の変更要求に伴う運転状態の違い、即ち燃焼安定性への影響を少なくするようにしている。
図16のフローチャートは、平均基本燃料噴射量Ａｖｔｐの算出方法の他の一例を示すフローチャートである。
【００５５】
ステップ91では、現在設定されているＥＧＲ率補正係数Ｅｇｒの値を読み込む。
ステップ92では、Ｅｇｒから加重平均定数Ｆｌｏａｄを演算する。Ｅｇｒから加重平均定数Ｆｌｏａｄを演算する一例を図17に示す。
即ち、Ｅｇｒが大に（ＥＧＲ率が大きく）なるほど、Ｆｌｏａｄを大きくする。これは、ＥＧＲ率が大きくなるほど空燃比変動が燃焼安定度へ与える影響が大きくなるため（燃焼安定度が悪化し易いため）、基本燃料噴射量Ｔｐ（又は吸入空気流量Ｑ）の変化を今回の平均基本燃料噴射量Ａｖｔｐの算出結果にあまり反映させないようにするためである。また、ＥｇｒとＦｌｏａｄとの関係に、指数（特に、２次）関数的な関係を与えているは、機関安定度がＥＧＲ率が大きくなると指数（２次）関数的に悪化する傾向にあるからであり、これに対応した平均基本燃料噴射量Ａｖｔｐの安定化が要求されるからである。
【００５６】
このようにして重み付け平均して求めたＡｖｔｐが、図５のステップ24における最終的な燃料噴射量Ｔｉの演算に用いられる。
図18は、平均基本燃料噴射量Ａｖｔｐの算出方法の他の一例を示すフローチャートである。
【００５７】
ステップ101 では、現在設定されているＥＧＲ率補正係数Ｅｇｒの値を読み込む。
ステップ102 では、Ｅｇｒから加重平均定数基本値Ｆｌｏａｄｄを演算する。加重平均定数基本値Ｆｌｏａｄｄは、前述の図17に示したようなテーブルにおいて、ＦｌｏａｄをＦｌｏａｄｄに置き換えたようなマップから求めるようにする。
【００５８】
ステップ103 では、吸入空気流量Ｑから基本燃料噴射量Ｔｐを演算する。
ステップ104 では、図19に示すようなマップを参照して、基本燃料噴射量Ｔｐと機関回転速度Ｎとに基づき、Ｆｌｏａｄ補正係数ＫＦｌｏａｄを求める。図19は、車両のロードロード（Ｒ／Ｌ）線より高負荷側及び軽負荷側になるに連れて、Ｆｌｏａｄ補正係数ＫＦｌｏａｄを小さくするような設定としてある。つまり、加・減速時には、運転者のアクセル操作に合わせて追従性よく機関運転状態（即ち、基本燃料噴射量Ｔｐ）を変化させるようにする一方、定常運転状態に近い場合は、運転者はアクセル操作量をあまり変化させず、またかかる状態ではアクセル操作に対して機関運転状態の変化の追従性を低下させてもあまり運転者は違和感を感じないので、ＥＧＲ制御中は燃焼安定性を優先させるべく、基本燃料噴射量Ｔｐ（又は吸入空気流量Ｑ）の変化を今回の平均基本燃料噴射量Ａｖｔｐの算出結果にあまり反映させないようにするものである。更に、非ＥＧＲ制御中は、加・減速時の応答性を高めることができる一方、定常時には微妙な基本燃料噴射量Ｔｐ（又は吸入空気流量Ｑ）の変動を今回の平均基本燃料噴射量Ａｖｔｐの算出結果にあまり反映させなくできるので、安定して定常走行状態を維持できることになるから、アクセルを一定にしているのに負荷変動するといった運転者への違和感の発生を抑制することができる。
【００５９】
ステップ105 では、加重平均定数基本値Ｆｌｏａｄｄと、Ｆｌｏａｄ補正係数ＫＦｌｏａｄと、に基づき、加重平均定数Ｆｌｏａｄを求める。その一例として、両者を乗ずる場合を示しておく。
ステップ106 では、基本燃料噴射量Ｔｐと、加重平均定数Ｆｌｏａｄと、から平均基本燃料噴射量Ａｖｔｐを求め、本フローを終了する。
【００６０】
このようにして重み付け平均して求めたＡｖｔｐが、図５のステップ24における最終的な燃料噴射量Ｔｉの演算に用いられる。
以上のように、第２の実施例によれば、ＥＧＲ・非ＥＧＲ運転に対応させて機関運転制御に用いる基本制御量（基本燃料噴射量Ｔｐ）の算出処理を変更するようにしたので、ＥＧＲ運転中の燃焼安定性確保と、非ＥＧＲ運転中の過渡応答性確保と、を両立させることができる。また、定常・過渡運転状態に応じて機関運転制御に用いる基本制御量の算出処理を変更するようにしたので（図18のフローチャートのステップ104 が相当する）、定常運転時の不必要な負荷変動の抑制（ＥＧＲ運転中にあっては燃焼安定度の改善）と、過渡時の応答性確保と、を両立させることもできる。
【００６１】
なお、上記各実施例では、リーン制御中とストイキ制御中とに応じて、定常運転状態と過渡運転状態とに応じて、若しくは、ＥＧＲ制御中と非ＥＧＲ制御中とに応じて、機関運転制御（ここでは燃料噴射量Ｔｉの設定）に用いる基本制御量（基本燃料噴射量Ｔｐ）の算出処理を変更するようにして説明したが、これに限らず、その他の運転状態に応じて機関運転制御に用いる基本制御量の算出処理を変更することによって、運転状態毎に異なる要求特性（機関安定性重視、応答性重視等）に応えることができるものである。例えば、点火時期制御において、基本燃料噴射量Ｔｐ或いは吸入空気流量Ｑの変動によってこれらから定まる目標点火時期が変動し機関ハンチング等を招くような運転状態では、上記実施例のように基本燃料噴射量Ｔｐの算出処理を変更するようにすれば、機関ハンチング等を抑制することができる。或いは、パージ処理時に、パージエアが希薄化して、機関吸入混合気の空燃比がリーン化するような状況下（パージ処理の終了間際等）では、上記実施例のように基本燃料噴射量Ｔｐの算出処理を変更するようにすれば、機関安定性を確保することができるようになる。更に、吸気脈動、或いはブローバイガス等の影響で、吸入空気流量Ｑの検出値自体が変動するような運転状態において、上記実施例のように基本燃料噴射量Ｔｐの算出処理を変更するようにすれば、空燃比変動が抑制され、以って機関安定性を確保することができるようになる。
【００６２】
また、上記各実施例では、エアフローメータ２により吸入空気流量Ｑを検出するようにして説明したが、これに限らず、吸気管内圧力やスロットル開度等の機関吸入空気流量Ｑに関連する値に基づいて基本燃料噴射量Ｔｐを検出する場合にも適用できる。また、上記各実施例では、基本燃料噴射量Ｔｐの算出処理を変更して、機関運転制御量の１つである燃料噴射量Ｔｉを設定する場合に関して説明してきたが、これに限らず、基本燃料噴射量に基づいて点火時期設定等の機関運転制御に関する制御量を設定する場合にも適用できる。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明してきたように、請求項１に記載の発明によれば、機関運転制御量の設定処理における最新の基本燃料供給量の反映度合いを変更することで、運転状態毎の異なる要求特性を満足させることができる。これは、例えば、機関安定性を優先させたいときには前記反映度合いを小さく設定し、過渡応答性を優先させたいときには前記反映度合いを大きく設定するようにすることで達成できる。
【００６４】
請求項２に記載の発明のようにすれば、簡単な方法でかつ確実に、基本燃料供給量に基づく機関運転制御量の設定処理における最新の基本燃料供給量の反映度合いを変更させることができる。
請求項３に記載の発明によれば、希薄空燃比運転中、或いはＥＧＲ制御運転中において、空燃比変動を小さくし燃焼安定性、延いては機関安定性を向上させることができる。
【００６５】
請求項４に記載の発明によれば、前記反映度合いを、空燃比が希薄になるほど或いは排気還流率（ＥＧＲ量／吸入空気流量）が高くなるほど小さくするようにすることで、空燃比が希薄になるに連れて或いは排気還流率が高くなるに連れて燃焼安定度が悪化していく傾向に対処することができる。
請求項５に記載の発明によれば、運転状態の切換えの進行度合いによって異なる要求特性にも応えることができる。
【００６６】
請求項６に記載の発明によれば、定常運転時の不必要な負荷変動の抑制（希薄空燃比下、ＥＧＲ制御運転中の定常時にあっては燃焼安定性の改善）を図るとともに、過渡応答性を確保することができる。
請求項７に記載の発明によれば、運転者の意図に対応させて応答性よく前記反映度合いを変更できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のクレーム対応図。
【図２】 本発明の第１の実施例に係る全体構成図。
【図３】 同上実施例の燃空比の切換えダンパ制御を説明するフローチャート。
【図４】 同上実施例のマップ燃空比の設定ルーチンを説明するフローチャート。
【図５】 同上実施例の燃料噴射量設定ルーチンを説明するフローチャート。
【図６】 同上実施例の平均基本燃料噴射量の設定ルーチンを説明するフローチャート。
【図７】 同上実施例の平均基本燃料噴射量の他の設定ルーチンを説明するフローチャート。
【図８】 同上実施例のＤｍ１とＦｌｏａｄとの関係を説明する図。
【図９】 同上実施例の平均基本燃料噴射量の他の設定ルーチンを説明するフローチャート。
【図１０】 同上実施例のＫＦｌｏａｄマップの一例を示す図。
【図１１】 同上実施例と従来との負荷変動を比較したタイムチャート。
【図１２】 同上実施例の効果を説明する図。
【図１３】 第２の実施例のＥＧＲ率の切換えダンパ制御を説明するフローチャート。
【図１４】 同上実施例のマップＥＧＲ率の設定ルーチンを説明するフローチャート。
【図１５】 同上実施例の平均基本燃料噴射量の設定ルーチンを説明するフローチャート。
【図１６】 同上実施例の平均基本燃料噴射量の他の設定ルーチンを説明するフローチャート。
【図１７】 同上実施例のＥＧＲ率とＦｌｏａｄとの関係を説明する図。
【図１８】 同上実施例の平均基本燃料噴射量の他の設定ルーチンを説明するフローチャート。
【図１９】 同上実施例のＫＦｌｏａｄマップの一例を示す図。
【符号の説明】
１ 内燃機関
２ エアフローメータ
３ クランク角センサ
４ 点火栓
５ コントロールユニット
６ 燃料噴射弁
８ 水温センサ
17 空燃比センサ

Claims (7)

1. 機関吸入空気流量に相当する値を検出し、機関回転速度を検出し、当該検出された機関吸入空気流量に相当する値を機関回転速度で除算して基本燃料供給量を算出し、当該算出された基本燃料供給量に基づいて機関運転制御量を設定するようにした内燃機関の制御装置において、
   機関運転状態を検出する運転状態検出手段と、
   検出された機関運転状態に応じて、前記機関運転制御量の設定処理における最新の基本燃料供給量の、前回の機関運転制御量の設定処理で得た基本燃料供給量に対する反映度合いを、基本燃料供給量の燃焼安定性に対する感度が高いときに、この感度が低いときよりも小さくするように、前記基本燃料供給量の算出処理を変更する基本燃料供給量算出処理変更手段と、
   を含んで構成したことを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記基本燃料供給量算出処理変更手段が、基本燃料供給量を平均化処理した値に基づいて機関運転制御量を設定する場合に、基本燃料供給量の平均化処理における最新の基本燃料供給量の重み付けを、運転状態に応じて変更する手段であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記機関運転制御量の設定処理における最新の基本燃料供給量の反映度合いを、希薄空燃比運転状態或いは排気還流制御運転状態ほど小さくすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記機関運転制御量の設定処理における最新の基本燃料供給量の反映度合いを、空燃比が希薄なほど或いは排気還流率が大きいほど小さくすることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１つに記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記運転状態が、異なる運転状態間での運転状態の切換えの進行度合いを含むことを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか１つに記載の内燃機関の制御装置。
6. 前記機関運転制御量の設定処理における最新の基本燃料供給量の反映度合いを、定常運転状態に近づくほど小さくすることを特徴とする請求項１〜請求項５の何れか１つに記載の内燃機関の制御装置。
7. 前記定常運転状態が、ロードロード付近の運転状態であることを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の制御装置。

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