JP3767202B2

JP3767202B2 - Engine control device

Info

Publication number: JP3767202B2
Application number: JP26632198A
Authority: JP
Inventors: 大羽　　拓; 岩野　　浩; 勇風間
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1998-09-21
Filing date: 1998-09-21
Publication date: 2006-04-19
Anticipated expiration: 2018-09-21
Also published as: JP2000097080A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はエンジンの制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
リーン空燃比（理論空燃比よりも希薄な空燃比）の運転域での加速時に、空燃比をリッチ側に移行してエンジン出力を高めようとすると、ＮＯｘ発生量が大幅に増加するので、空燃比は変えずに過給を行うことで、リーン空燃比の運転域での加速時にＮＯｘの発生量を増加させることなくエンジン出力を高めるようにしたものがある（特開平７−１５８４６２号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、理論空燃比の運転域での同レベルの加速時には、リーン空燃比の運転域での加速時ほど過給圧変化が大きくなる必要がなく、吸入空気量が速やかに立ち上がり、これによってトルクの応答性が良好となるのであるが、過給圧変化が大きくなるリーン空燃比の運転域での加速時には過給圧の応答遅れにより吸入空気量の立ち上がりが遅れるため、理論空燃比の運転域での同レベルの加速時とはトルクの立ち上がりが異なってしまう。
【０００４】
このように、同レベルの加速を行っても、空燃比の設定によってトルクの立ち上がりが異なるのでは、運転性に違和感が生じる。
【０００５】
そこで、リーン空燃比の運転域での加速時に、目標過給圧からの実過給圧のずれ分に応じて目標吸入空気量を増量補正した値を第２目標吸入空気量として演算し、その第２目標吸入空気量がエンジンに導入されるようにスロットル弁開度を制御することにより、リーン空燃比の運転域での加速時にも、理論空燃比の運転域での同レベルの加速時と同じトルクの立ち上がりが得られるようにすることが考えられる。
【０００６】
しかしながら、上記の第２目標吸入空気量が、理論空燃比の運転域でかつ無過給状態で実現可能な最大吸入空気量を超えるときは第２目標吸入空気量のすべてをエンジンに導入できないことになり、吸入空気量の不足が生じてしまう。
【０００７】
そこで本発明は、第２目標吸入空気量が、理論空燃比の運転域でかつ無過給状態で実現可能な最大吸入空気量を超えたとき、空燃比をリッチ側に移行させることにより、第２目標吸入空気量が、理論空燃比の運転域でかつ無過給状態で実現可能な最大吸入空気量を超えたときにも、吸入空気量の不足を補って理論空燃比の運転域での加速時相当のトルクの立ち上がりを実現することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、図１９に示すように、アクセルペダルと関係なくスロットル弁の開度を制御可能な装置３１と、所定の運転域でリーン空燃比となる目標当量比を基準目標当量比ｔＤＭＬとして演算する手段３２と、理論空燃比での目標吸入空気量を基準目標吸入空気量として演算する手段３３と、この基準目標吸入空気量を前記基準目標当量比ｔＤＭＬで除算した値を目標吸入空気量ｔＴＰとして演算する手段３４と、前記リーン空燃比の運転域で目標過給圧Ｐｃｍが得られるように作動する過給機３５と、前記リーン空燃比の運転域での加速時に、前記目標過給圧Ｐｃｍと実過給圧Ｐｃｒのずれに応じた過給圧補正値ηｐを演算する手段３６と、この過給圧補正値ηｐで前記目標吸入空気量ｔＴＰを増量補正した値を第２目標吸入空気量ｔＴＰ´として演算する手段３７と、この第２目標吸入空気量ｔＴＰ´がエンジンに導入されるように前記スロットル弁制御装置３１を駆動する手段３８と、前記第２目標吸入空気量ｔＴＰ´が、理論空燃比の運転域でかつ無過給状態で実現可能な最大吸入空気量ｖＴＰＭＡＸを超えるかどうかを判定する手段３９と、この判定結果より第２目標吸入空気量ｔＴＰ´が、理論空燃比の運転域でかつ無過給状態で実現可能な最大吸入空気量ｖＴＰＭＡＸを超えるとき、前記基準目標当量比ｔＤＭＬをリッチ側に補正した値を第２目標当量比ｔＤＭＬ´として演算する手段４０と、理論空燃比の得られる燃料量をこの第２目標当量比ｔＤＭＬ´で補正して目標燃料量を演算する手段４１と、この目標燃料量をエンジンに供給する手段４２とを設けた。
【０００９】
第２の発明では、第１の発明において前記第２目標当量比ｔＤＭＬ´が、前記第２目標吸入空気量ｔＴＰ´を前記最大吸入空気量ｖＴＰＭＡＸで除算した値を前記基準目標当量比ｔＤＭＬに乗算した値である。
【００１０】
第３の発明では、第１の発明において前記第２目標当量比ｔＤＭＬ´が、前記第２目標吸入空気量ｔＴＰ´を前記最大吸入空気量ｖＴＰＭＡＸで除算した値を前記基準目標当量比ｔＤＭＬに乗算した値に対して加重平均を行った値である。
【００１１】
第４の発明では、第１から第３までのいずれか一つの発明において前記最大吸入空気量ｖＴＰＭＡＸをエンジン回転数に応じて演算する。
【００１２】
第５の発明では、第１から第４までのいずれか一つの発明において前記目標過給圧Ｐｃｍを演算する手段が、エンジンの負荷と回転数に応じた平衡状態での目標過給圧を基準過給圧Ｐｃｈとして演算する手段と、この基準過給圧に対して前記加速時に一次遅れで応答する過給圧を目標過給圧として演算する手段とからなる。
【００１３】
第６の発明では、第５の発明において前記実過給圧Ｐｃｒを演算する手段が、エンジンの負荷と回転数に応じた平衡状態での目標過給圧を基準過給圧Ｐｃｈとして演算する手段と、この基準過給圧に対して前記加速時に一次遅れで応答する過給圧であって前記目標過給圧より遅れて立ち上がる過給圧を実過給圧として演算する手段とからなる。
【００１４】
第７の発明では、第１から第６までのいずれか一つの発明においてアイドル回転の安定のために必要な空気量を演算し、この空気量を前記基準目標空気量に加算した値を改めて基準目標空気量とする。
【００１５】
第８の発明では、第１から第７までのいずれか一つの発明において前記目標吸入空気量ｔＴＰを燃費率補正係数ＦＣｒａｔｅで補正する。
【００１６】
第９の発明では、第８の発明において前記燃費率補正係数ＦＣｒａｔｅがリーン側になるほど小さくなる値である。
【００１７】
第１０の発明では、第１から第９までのいずれか一つの発明において前記駆動手段３８が、前記第２目標吸入空気量ｔＴＰ´とエンジン回転数からスロットル弁の目標開口面積を演算する手段と、この目標開口面積からスロットル弁の目標開度ｔＴＰＳを演算する手段と、スロットル弁の実開度がこの目標開度ｔＴＰＳと一致するように前記スロットル弁制御装置に制御量を出力する手段とからなる。
【００１８】
【発明の効果】
リーン空燃比の運転域に過給機を作動させる領域が重なる場合に、リーン空燃比の運転域で加速を行ったとき、過給圧の応答遅れにより、実過給圧が目標過給圧より遅れて立ち上がるのであるが、このとき、第１、第４、第５、第６、第７、第８、第９、第１０の各発明によれば、過給圧補正値により目標吸入空気量よりも大きくなった第２目標吸入空気量がエンジンに導入され、これによって、過給圧の応答遅れに伴う空気量不足によるトルク落ちを避けることができる。言い換えると、リーン空燃比の運転域での加速時にも、理論空燃比の運転域での加速時と同じパターンのトルク変化を実現できることから、設定空燃比が異なることによる運転性の違いを解消できる。
【００１９】
一方、第２目標吸入空気量が大きく、理論空燃比の運転域でかつ無過給状態で実現可能な最大吸入空気量を超えるときは、この第２目標吸入空気量の全てをエンジンに導入することができないのであるが、第１、第４、第５、第６、第７、第８、第９、第１０の各発明によれば、この場合には基準目標当量比のリッチ側への補正によりエンジントルクが増加するので、リーン空燃比の運転域での加速時にスロットル弁を全開としても第２目標吸入空気量の全てを導入することができない場合においても、過給圧の応答遅れに伴う空気量不足によるトルク落ちを避けることができる。
【００２０】
第２、第３の各発明では、リーン空燃比の運転域での加速時にスロットル弁を全開としても第２目標吸入空気量の全てを導入することができない場合においても、理論空燃比の運転域での加速時と同じパターンのトルク変化を実現できる。第３の発明ではさらに、当量比の位相を実際に吸入される空気の位相に合わせることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１において１はエンジン本体、２は吸気通路、３は排気通路、４は燃焼室５に直接に臨んで設けられた燃料噴射弁、６は点火栓、７はスロットル弁、８はこのスロットル弁７の開度を電子制御するスロットル弁制御装置である。
【００２２】
エンジンにはターボチャージャ１１を備える。ターボチャージャ１１は、吸気を圧縮するコンプレッサ１２と、このコンプレッサ１２を駆動する力を排気エネルギーから吸収するタービン１３とを同軸１４でつないだものである。過給圧が設定圧力を超えることを防止するため、タービン１３入口の排気を、タービン１３をバイパスして流すウェイストゲートバルブ１５が設けられている。
【００２３】
アクセルセンサ２２からのアクセル操作量（アクセルペダルの踏み込み量のこと）、クランク角センサ２３からの単位クランク角毎のポジション信号および基準位置信号からの各信号が、エアフローメータ２４からの吸入空気流量、水温センサ２５からの冷却水温の各信号とともにコントロールユニット２１に入力され、コントロールユニット２１では、燃料噴射弁４を介して燃料噴射（空燃比）を制御し、またスロットル弁制御装置８を介してスロットル弁７の開度を制御する。
【００２４】
ここで、燃料噴射の制御内容の概略を説明すると、燃料噴射弁４は、低負荷などにおいて、燃料を圧縮行程の後半に噴射して、これにより、圧縮上死点付近において、点火栓６の近傍のキャビティに可燃混合気を形成し、点火栓６による点火に伴い燃料を成層燃焼させ、全体としては空燃比が４０を超える超希薄燃焼を行う。また、高負荷域では、燃料を吸気行程で噴射し、燃料と空気の混合を早め、燃焼室５の全域を均質的な混合気で満たし、理論空燃比付近の混合気による均質燃焼を行う。さらに、成層燃焼域と均質燃焼域との中間負荷域において、成層燃焼よりも空燃比としては濃いが、理論空燃比よりは薄い希薄燃焼を行う。
【００２５】
このように、制御域として空燃比が大きく異なる３つの領域が存在するので、各領域での燃焼状態を、空燃比の大きな側（リーン側）から、成層燃焼、均質リーン燃焼、均質ストイキ燃焼という。
【００２６】
さて、均質リーン燃焼域の一部に過給を行う領域を重ねている場合に（図９参照）、過給圧変化が大きくなる均質リーン燃焼域での加速時に、過給圧の応答遅れにより吸入空気量の立ち上がりが遅れるため、均質ストイキ燃焼域での同レベルの加速時とはトルクの立ち上がりが異なってしまう。
【００２７】
これに対処するため、コントロールユニット２１では、目標過給圧からの実過給圧のずれ分に応じて目標吸入空気量を増量補正した値を第２目標吸入空気量として演算し、その第２目標吸入空気量がエンジンに導入されるようにスロットル弁開度を制御する。
【００２８】
この場合、上記の第２目標吸入空気量が、無過給状態で実現可能な最大吸入空気量を超えたときは第２目標吸入空気量の全てをエンジンに導入することができずに吸入空気量の不足（トルク不足）が生じてしまうので、このときには、トルク不足を補うため空燃比をリッチ側に移行させる。
【００２９】
コントロールユニット２１で実行されるこの制御の内容を、以下のフローチャートにしたがって説明する。
【００３０】
まず図２は、スロットル弁の目標開度ｔＴＰＳを演算するためのもので、一定時間毎（たとえば４ｍｓ毎）に実行する。
【００３１】
なお、アクセル操作量とエンジン回転数に基づいてスロットル弁の目標開度を演算するという基本的な部分は先願装置（特願平９−３８７７３号）ですでに開示している。
【００３２】
ステップ１ではアクセル操作量ＡＰＳとエンジン回転数Ｎｅに基づいてドライバ（運転者）の要求する吸入空気量を演算する。具体的には予め実験的に得ているドライバ要求吸入空気量のデータ（図３参照）を、アクセル操作量ＡＰＳとエンジン回転数Ｎｅとをパラメータとするマップにして記憶しておき、そのマップから検索する方法であってよい。
【００３３】
ステップ２ではアイドル回転の安定のために必要な吸入空気量を演算し、このアイドル安定化のために必要な吸入空気量を、ステップ３において上記のドライバ要求吸入空気量に加算し、その加算値を基準目標吸入空気量とする。
【００３４】
このようにして得られる基準目標吸入空気量は、均質ストイキ燃焼域でそのときのアクセル操作量とエンジン回転数に見合った目標トルクが得られる吸入空気量である。
【００３５】
基準目標吸入空気量として、本実施形態では、１吸気行程毎の吸入空気量に対応する均質ストイキ燃焼時の吸入空気量を用いているが、１吸気行程毎の吸入空気量そのもの、単位時間毎の吸入空気量、これら吸入空気量に対応する均質ストイキ燃焼時の燃料量のいずれを用いてもよい。
【００３６】
ステップ４では、この基準目標吸入空気量を基準目標当量比ｔＤＭＬ（求め方は図１３により後述する）と燃費率補正係数ＦＣｒａｔｅとで補正し、目標吸入空気量ｔＴＰを演算する。具体的には
【００３７】
【数１】
ｔＴＰ＝（基準目標吸入空気量／ｔＤＭＬ）×ＦＣｒａｔｅ
の式により目標吸入空気量ｔＴＰを演算する。
【００３８】
この結果、目標吸入空気量ｔＴＰは、基準目標当量比ｔＤＭＬ（つまり目標空燃比）で、そのときのアクセル操作量とエンジン回転数に見合った目標トルクが得られる吸入空気量となる。
【００３９】
なお、数１式の燃費率補正係数ＦＣｒａｔｅは、図４に示したように基準目標当量比ｔＤＭＬが１．０より小さくなるほど（つまり理論空燃比よりリーン側になるほど）、１．０より小さくなる値である。数１式によりリーン側になるほど目標吸入空気量ｔＴＰが減量補正されるようにしているのは、リーン側になるほど燃費率がよくなるので、そのぶん目標吸入空気量が少なくて良いからである。
【００４０】
ステップ５では、目標過給圧からの実過給圧のずれ分に応じて目標吸入空気量ｔＴＰを増量補正した値を第２目標吸入空気量ｔＴＰ´として演算する。この第２目標吸入空気量ｔＴＰ´の演算については図７により説明する。
【００４１】
図７のフローチャートは図２のステップ５のサブルーチンで、これも一定時間毎に実行する。
【００４２】
ステップ１１、１２では、アクセル操作量ＡＰＳとエンジン回転数Ｎｅに基づいて目標過給圧Ｐｃｍ、実過給圧Ｐｃｒを燃焼状態毎に演算する。
【００４３】
まず、目標過給圧Ｐｃｍの演算については図８により説明する。
【００４４】
図８は図７のステップ１１のサブルーチンで、一定時間毎に実行する。
【００４５】
図８において、ステップ２１ではエンジン負荷としての基準目標吸入空気量とエンジン回転数から、予め設定してある燃焼状態毎のマップを検索して基準過給圧を求める。
【００４６】
ここで、基準過給圧とは平衡状態での目標過給圧のことである。また、燃焼状態には、成層燃焼、均質リーン燃焼、均質ストイキ燃焼の３つがあり、図９に示したように、運転条件に応じてどの燃焼状態とするかは予め決められている。燃焼状態が違えば目標過給圧が異なるので、各燃焼状態に対応して基準過給圧のマップを持たせており、したがって、各燃焼状態に対応する基準過給圧を求めるのである。なお、全ての燃焼状態に共通する基準過給圧の概略の特性は、図１０に示したようになる（基準目標吸入空気量が大きくなるほど、またエンジン回転数が高くなるほど大きな値となる）。
【００４７】
ステップ２２、２３、２４では各基準過給圧の加重平均値を求めることにより位相補正を行う。具体的には、成層燃焼、均質リーン燃焼、均質ストイキ燃焼に対する各基準過給圧をＰｃｈ１、Ｐｃｈ２、Ｐｃｈ３とすると、
【００４８】
【数２】
Ｐｃｍ１＝Ｋｐ１×Ｐｃｈ１＋（１−Ｋｐ１）×Ｐｃｍ１_-1
Ｐｃｍ２＝Ｋｐ２×Ｐｃｈ２＋（１−Ｋｐ２）×Ｐｃｍ２_-1
Ｐｃｍ３＝Ｋｐ３×Ｐｃｈ３＋（１−Ｋｐ３）×Ｐｃｍ３_-1
ただし、Ｋｐ１：成層燃焼での加重平均係数
Ｋｐ２：均質リーン燃焼での加重平均係数
Ｋｐ３：均質ストイキ燃焼での加重平均係数
Ｐｃｍ１_-1：Ｐｃｍ１の前回値
Ｐｃｍ２_-1：Ｐｃｍ２の前回値
Ｐｃｍ３_-1：Ｐｃｍ３の前回値
の式により３つの基準過給圧の加重平均値Ｐｃｍ１、Ｐｃｍ２、Ｐｃｍ３を求めることができる。
【００４９】
数２式の加重平均係数Ｋｐ１、Ｋｐ２、Ｋｐ３は、図１７第２段目において、目標過給圧の立ち上がりの程度を定めるもので、全ての燃焼状態に共通する加重平均係数の概略の特性は、図１１に示したものとなる。
【００５０】
ステップ２５では基準目標吸入空気量とエンジン回転数から定まる運転点が、図９に示したいずれの燃焼域にあるかを判定し、現在の運転点が成層燃焼域にあれば、ステップ２６に進み、Ｐｃｍ１を目標過給圧Ｐｃｍに入れる。同様にして、現在の運転点が均質リーン燃焼域にあるときはステップ２７に進んでＰｃｍ２を目標過給圧Ｐｃｍに入れ、また現在の運転点が均質ストイキ燃焼域にあるときはステップ２８に進んでＰｃｍ３を目標過給圧Ｐｃｍに入れる。
【００５１】
次に、実過給圧の演算について図１２により説明する。
【００５２】
図１２のフローチャートは図７のステップ１２のサブルーチンで、一定時間毎に実行する。
【００５３】
ステップ３１の処理は、図８のステップ２１の処理と同じであり、燃焼状態毎の基準過給圧Ｐｃｈ１、Ｐｃｈ２、Ｐｃｈ３を求める。
【００５４】
ステップ３２では現在の燃焼状態が図９に示すいずれの燃焼状態であるかをみて、現在の燃焼状態が成層燃焼であるときは、ステップ３３、３４に進み、成層燃焼に対する基準過給圧Ｐｃｈ１をＰｃｈに、成層燃焼に対する加重平均係数Ｋｒ１をＫｒに入れる。同様にして、現在の燃焼状態が均質リーン燃焼であるときは、ステップ３５、３６に進み、均質リーン燃焼に対する基準過給圧Ｐｃｈ２をＰｃｈに、均質リーン燃焼に対する加重平均係数Ｋｒ２をＫｒに、また現在の燃焼状態が均質ストイキ燃焼であるときは、ステップ３７、３８に進み、均質ストイキ燃焼に対する基準過給圧Ｐｃｈ３をＰｃｈに、均質ストイキ燃焼に対する加重平均係数Ｋｒ３をＫｒにそれぞれ入れる。
【００５５】
上記の加重平均係数Ｋｒ１、Ｋｒ２、Ｋｒ３は、図１７の第２段目において、実過給圧の立ち上がりの程度を定めるもので、全ての燃焼状態に共通する加重平均係数の概略の特性は、やはり図１１に示したものとなる。
【００５６】
ステップ３９では、このようにして得た基準過給圧Ｐｃｈと加重平均係数Ｋｒを用いて、
【００５７】
【数３】
Ｐｃｒ＝Ｋｒ×Ｐｃｈ＋（１−Ｋｒ）×Ｐｃｒ_-1
ただし、Ｐｃｒ_-1：Ｐｃｒの前回値
の式により計算した値を実過給圧Ｐｃｒとする。なお、実過給圧はセンサにより検出してもかまわない。
【００５８】
これで、目標過給圧Ｐｃｍと実過給圧Ｐｃｒが求まったので、図７に戻り、ステップ１３に進む。ステップ１３では
【００５９】
【数４】
ηｐ＝Ｐｃｍ／Ｐｃｒ
の式により過給圧補正値ηｐを算出し、ステップ１４においてこの補正値ηｐを目標吸入空気量ｔＴＰに乗算した値を第２目標吸入空気量ｔＴＰ´（＝ηｐ×ｔＴＰ）として求める。
【００６０】
均質リーン燃焼域における加速時の過給圧の変化をみると、図１７に示したように、目標過給圧Ｐｃｍに対して実過給圧Ｐｃｒの応答が遅れる。このとき、数４式より補正値ηｐは１．０を超える値となる。したがって補正値ηｐにより目標吸入空気量ｔＴＰが増量補正された値が第２目標吸入空気量ｔＴＰ´となる（図１７第４段目参照）。
【００６１】
このようにして第２目標吸入空気量ｔＴＰ´が求まったら図２に戻り、ステップ６に進む。ステップ６では、第２目標吸入空気量ｔＴＰ´に基づいてスロットル弁の目標開口面積を演算し、この目標開口面積に応じてスロットル弁の目標開度ｔＴＰＳをステップ７において演算する。具体的には、第２目標吸入空気量ｔＴＰ´とエンジン回転数から図５を内容とするマップを検索してスロットル弁の目標開口面積を求め、この目標開口面積から図６を内容とするテーブルを検索してスロットル弁の目標開度ｔＴＰＳを求める。
【００６２】
この目標開度ｔＴＰＳの信号は前述のスロットル弁制御装置８に入力され、これによってスロットル弁制御装置８は、スロットル弁７の実開度ＴＰＳが目標開度ｔＴＰＳと一致するようにスロットル弁７を駆動する。
【００６３】
次に、図１３は第２目標当量比ｔＤＭＬ´を演算するためのもので、上記の図２とは独立に一定時間毎に実行する。
【００６４】
ステップ４１では、エンジン負荷としての基準目標吸入空気量とエンジン回転数に基づいて、さらに冷却水温をも考慮して基準目標当量比ｔＤＭＬを演算する。具体的には、基準目標吸入空気量とエンジン回転数から図１４を内容とするマップを検索して求めればよい。なお、図１４は、図９に示した３つの燃焼状態の各領域毎に異なる数値を入れたものである。たとえば、均質ストイキ燃焼域には１．０の値が、均質リーン燃焼域には０．７〜０．８程度の値が、成層燃焼域にはこれ以下の小さな正の値が入っている。
【００６５】
ステップ４２では、エンジン回転数に基づいて、均質ストイキ燃焼でかつ無過給状態で実現可能な最大吸入空気量ｖＴＰＭＡＸを算出する。たとえば、エンジン回転数から図１５を内容とするテーブルを検索して求める。
【００６６】
ステップ４３では、この最大吸入空気量ｖＴＰＭＡＸと前記第２目標吸入空気量ｔＴＰ´（図２のフローにより得ている）から
【００６７】
【数５】
ｋＲＴＰＮＡ＝ｔＴＰ´／ｖＴＰＭＡＸ
の式により当量比補正値ｋＲＴＰＮＡを算出し、この補正値ｋＲＴＰＮＡと１．０をステップ４４において比較する。
【００６８】
ここで、補正値ｋＲＴＰＮＡが１．０を超えるということは、最大吸入空気量ｖＴＰＭＡＸを超える吸入空気量が要求されていることを意味し、最大吸入空気量以上の空気量をエンジンに導入することは不可能である。したがって、補正値ｋＲＴＰＮＡが１．０を超えるときは、吸入空気の不足によりトルク落ちが生じることになる。
【００６９】
そこで、この場合は、空燃比をリッチ側に補正することによって、吸入空気の不足に伴うトルクの減少を補わせるため、ステップ４４よりステップ４５に進み、
【００７０】
【数６】
ｔＤＭＬ´＝ｔＤＭＬ×ｋＲＴＰＮＡ
の式により第２目標当量比ｔＤＭＬ´を計算する。
【００７１】
補正値ｋＲＴＰＮＡにより基準目標当量比ｔＤＭＬを増量補正することで、燃料量を増やすのである。
【００７２】
あるいは、当量比の位相が実際に吸入される空気の位相に合うように補正することもできる。この位相補正を１次遅れとして扱うのであれば、
【００７３】
【数７】

の式により第２目標当量比ｔＤＭＬ´を演算すればよい。
【００７４】
数７式の加重平均係数Ｋｔはたとえば基準目標吸入空気量とエンジン回転数から図１６を内容とするマップを検索して求める。
【００７５】
これに対して、当量比補正値ｋＲＴＰＮＡが１．０以下であるときは、最大吸入空気量ｖＴＰＭＡＸを超える吸入空気量が要求されていないので、空燃比をリッチ化する必要がない。したがって、このときはステップ４４からステップ４６に進み、基準目標当量比ｔＤＭＬをそのまま第２目標当量比ｔＤＭＬ´に入れる。
【００７６】
このようにして得られた第２目標当量比ｔＤＭＬ´を用いて、図示しないフローチャートにおいては、
【００７７】
【数８】
ＴＩ＝ＴＰ×ｔＤＭＬ´×２＋ＴＳ
ただし、ＴＰ：基本噴射パルス幅、
ＴＳ：無効噴射パルス幅
の式により、従来と同様にシーケンシャル噴射時の燃料噴射パルス幅ＴＩが演算される。
【００７８】
数８式のＴＰはエアフローメータ２４により検出される吸入空気流量Ｑａをエンジン回転数Ｎｅで除算した結果に定数を掛けた値で、このＴＰによりほぼ理論空燃比の混合気が得られる。ＴＳはバッテリ電圧の低下により燃料噴射パルス幅が小さくなっていくことを補償するための値である。
【００７９】
このＴＩを持つ噴射信号が燃料噴射弁４に出力されると、噴射弁４からはエンジン２回転に１回、点火順序に合わせて燃料が噴射される。
【００８０】
次に、本実施形態の作用を図１７を参照しながら説明する。
【００８１】
均質ストイキ燃焼域での加速に比べ、均質リーン燃焼域での加速は要求空気量の変化が大きくなり、過給圧変化が大きくなる。そのため、均質ストイキ燃焼域での加速と同じスロットル操作量では吸入空気量の立ち上がりが遅れ、これによって均質ストイキ燃焼域での加速とはエンジントルクＴｅの発生パターンが異なってしまう（図１７の▲７▼参照）。
【００８２】
これに対して本実施形態では、実過給圧Ｐｃｒが目標過給圧Ｐｃｍより遅れて立ち上がるため、過給圧補正値ηｐが１．０を超える値となり（図１７の▲２▼、▲３▼参照）、第２目標吸入空気量ｔＴＰ´が目標吸入空気量ｔＴＰよりも大きくなる（図１７の▲４▼参照）。
【００８３】
その結果、第２目標吸入空気量ｔＴＰ´に基づいて演算されるスロットル弁の目標開度ｔＴＰＳが、目標吸入空気量ｔＴＰに基づいて演算されるスロットル弁開度ｔＴＰＳよりも大きくなり（図１７の▲５▼参照）、これによって過給圧が発達していない場合でも目標とする吸入空気量である第２目標吸入空気量ｔＴＰ´を導入できることになり、過給圧の応答遅れに伴う空気量不足によるトルク落ちを避けることができる。
【００８４】
ただし、図１７は第２目標吸入空気量ｔＴＰ´が大きく、スロットル弁を全開としても目標とする吸入空気量を導入することができない場合を示しており（図１７の第４段目においてハッチングで示す面積がスロットル弁を全開にしても不足する吸入空気量を表す）、この場合に本実施形態によれば、第２目標当量比ｔＤＭＬ´が基準目標当量比ｔＤＭＬよりも大きくなる（つまり空燃比がリッチ側に補正される）ので（図１７の▲６▼参照）、スロットル弁を全開としても目標とする吸入空気量を導入することができない場合においても、トルク落ちを避けることができる。なお、図１７には、数７式のほうのｔＤＭＬ´の変化を示している。
【００８５】
このようにして本実施形態では、均質リーン燃焼域での加速時にも均質ストイキ燃焼域での加速時と同じパターンのトルク変化を実現できる（加速時のトルク変化を空燃比の設定によらずに同じパターンで実現できる）ことになった。
【００８６】
さらに説明を加えると、本実施形態が対象とするのは、均質リーン燃焼域に過給領域がある場合であり、均質リーン燃焼域に過給領域がない場合は本実施形態の対象外である。
【００８７】
また、本実施形態が対象とするのは、図１８に示したように、均質リーン燃焼では加速前過給圧（過給圧はスロットル弁上流圧力）Ａが加速後スロットル弁下流圧Ｂよりも小さくなるのに対して、同一負荷変化の均質ストイキ燃焼時は、加速前過給圧Ｃが加速後スロットル弁下流圧Ｄ以上となる場合である。
【００８８】
なお、図１８は均質リーン燃焼および均質ストイキ燃焼でのトルクに対するスロットル弁上流圧（つまり過給圧）Ｐｃとスロットル弁下流圧Ｂｏｏｓｔの特性を重ねて示したもので、Ｔｅ１が加速前のエンジントルク、Ｔｅ２が加速後のエンジントルクである。
【００８９】
実施形態では、均質リーン燃焼域の一部に過給領域がある場合の均質リーン燃焼域における加速について説明したが、均質リーン燃焼域の全部に過給領域がある場合の均質リーン燃焼域における加速のほか、成層燃焼域の一部や全部に過給領域がある場合の成層燃焼域における加速についても、本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態の制御システム図。
【図２】スロットル弁目標開度の演算を説明するためのフローチャート。
【図３】ドライバ要求吸入空気量の特性図。
【図４】燃費率補正係数の特性図。
【図５】スロットル弁目標開口面積の特性図。
【図６】スロットル弁目標開度の特性図。
【図７】第２目標吸入空気量の演算を説明するためのフローチャート。
【図８】目標過給圧の演算を説明するためのフローチャート。
【図９】燃焼状態の領域図。
【図１０】基準過給圧の特性図。
【図１１】加重平均係数の特性図。
【図１２】実過給圧の演算を説明するためのフローチャート。
【図１３】第２目標当量比の演算を説明するためのフローチャート。
【図１４】基準目標当量比の特性図。
【図１５】最大吸入空気量の特性図。
【図１６】加重平均係数の特性図。
【図１７】本実施形態の作用を説明するための波形図。
【図１８】均質リーン燃焼および均質ストイキ燃焼でのトルクに対する過給圧およびスロットル弁下流圧の特性図。
【図１９】第１の発明のクレーム対応図。
【符号の説明】
４燃料噴射弁
７スロットル弁
８スロットル弁制御装置
１１ターボチャージャ（過給機）
２１コントロールユニット[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an engine control device.
[0002]
[Prior art]
When accelerating in a lean air-fuel ratio (an air-fuel ratio that is leaner than the stoichiometric air-fuel ratio), if the air-fuel ratio is shifted to the rich side to increase the engine output, the amount of NOx generated increases significantly. There is a system in which the engine output is increased without increasing the amount of NOx generated at the time of acceleration in the lean air-fuel ratio operation region by performing supercharging without changing the fuel ratio (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-158462). ).
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, at the same level of acceleration in the stoichiometric air-fuel ratio operating range, there is no need to increase the supercharging pressure as in acceleration in the lean air-fuel ratio operating region, and the intake air amount rises quickly, thereby increasing the torque. Although the responsiveness is good, the rise of the intake air is delayed due to the delay in the response of the boost pressure when accelerating in the lean air / fuel ratio operation range where the boost pressure change is large. The torque rises differently from the acceleration at the same level.
[0004]
As described above, even when acceleration is performed at the same level, if the rising of the torque differs depending on the setting of the air-fuel ratio, a sense of incongruity occurs in the drivability.
[0005]
Therefore, when accelerating in the lean air-fuel ratio operating range, the value obtained by increasing the target intake air amount according to the deviation of the actual boost pressure from the target boost pressure is calculated as the second target intake air amount. By controlling the throttle valve opening so that the second target intake air amount is introduced into the engine, even when accelerating in the lean air-fuel ratio operating range, It is conceivable to obtain the same torque rise.
[0006]
However, when the second target intake air amount exceeds the maximum intake air amount that can be realized in the operating range of the theoretical air-fuel ratio and in the non-supercharged state, all of the second target intake air amount cannot be introduced into the engine. As a result, the intake air amount becomes insufficient.
[0007]
Accordingly, the present invention shifts the air-fuel ratio to the rich side when the second target intake air amount exceeds the maximum intake air amount that can be realized in the operating range of the theoretical air-fuel ratio and in the non-supercharging state. 2 When the target intake air amount exceeds the maximum intake air amount that can be achieved in the operating range of the theoretical air-fuel ratio and without supercharging, the shortage of the intake air amount is compensated for in the operating range of the stoichiometric air-fuel ratio. The purpose is to realize a torque rise equivalent to that during acceleration.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
As shown in FIG. 19, the first invention is a device 31 capable of controlling the throttle valve opening regardless of the accelerator pedal, and a target equivalent ratio tDML that is a lean air-fuel ratio in a predetermined operating range. Means 32 for calculating the target intake air amount at the stoichiometric air-fuel ratio as a reference target intake air amount, and a value obtained by dividing the reference target intake air amount by the reference target equivalent ratio tDML. Means 34 for calculating the amount tTP, a supercharger 35 that operates so as to obtain a target supercharging pressure Pcm in the lean air-fuel ratio operating region, and the target excess during acceleration in the lean air-fuel ratio operating region. A means 36 for calculating a supercharging pressure correction value ηp according to the difference between the supply pressure Pcm and the actual supercharging pressure Pcr, and a value obtained by increasing the target intake air amount tTP with this supercharging pressure correction value ηp is set as a second target. Intake air volume tT Means 37 for calculating P ′, means 38 for driving the throttle valve control device 31 so that the second target intake air amount tTP ′ is introduced into the engine, and the second target intake air amount tTP ′. The means 39 for determining whether or not the maximum intake air amount vTPMAX that can be realized in the operating range of the theoretical air-fuel ratio and in the non-supercharging state, and the second target intake air amount tTP ′ from the determination result Means 40 for calculating, as a second target equivalent ratio tDML ′, a value obtained by correcting the reference target equivalent ratio tDML to the rich side when the maximum intake air amount vTPMAX that can be realized in the operating range and in the non-supercharged state is exceeded; Means 41 for calculating the target fuel amount by correcting the fuel amount for obtaining the air-fuel ratio with the second target equivalent ratio tDML ′, and means 42 for supplying the target fuel amount to the engine are provided.
[0009]
In the second invention, in the first invention, the second target equivalent ratio tDML ′ is obtained by multiplying the reference target equivalent ratio tDML by a value obtained by dividing the second target intake air amount tTP ′ by the maximum intake air amount vTPMAX. It is the value.
[0010]
In the third invention, in the first invention, the second target equivalent ratio tDML ′ is obtained by multiplying the reference target equivalent ratio tDML by a value obtained by dividing the second target intake air amount tTP ′ by the maximum intake air amount vTPMAX. It is a value obtained by performing a weighted average on the obtained value.
[0011]
In a fourth invention, in any one of the first to third inventions, the maximum intake air amount vTPMAX is calculated according to an engine speed.
[0012]
In a fifth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects, the means for calculating the target supercharging pressure Pcm is based on the target supercharging pressure in an equilibrium state according to the engine load and the rotational speed. It comprises means for calculating as the supercharging pressure Pch, and means for calculating, as the target supercharging pressure , a supercharging pressure that responds with a first-order delay to the reference supercharging pressure at the time of acceleration .
[0013]
In the sixth invention, the means for calculating the actual boost pressure Pcr in the fifth invention calculates the target boost pressure in an equilibrium state according to the engine load and the rotational speed as the reference boost pressure Pch. And a means for calculating, as an actual supercharging pressure, a supercharging pressure that responds to the reference supercharging pressure with a first-order lag at the time of acceleration and rises after the target supercharging pressure .
[0014]
In the seventh invention, in any one of the first to sixth inventions, an air amount necessary for stabilizing the idle rotation is calculated, and a value obtained by adding the air amount to the reference target air amount is re-referenced. Use target air volume.
[0015]
In an eighth aspect of the invention, in any one of the first to seventh aspects, the target intake air amount tTP is corrected by a fuel consumption rate correction coefficient FCrate.
[0016]
In the ninth aspect of the invention, in the eighth aspect of the invention, the fuel consumption rate correction coefficient FCrate is a value that decreases as the leaner side.
[0017]
According to a tenth aspect, in any one of the first to ninth aspects, the driving means 38 calculates a target opening area of the throttle valve from the second target intake air amount tTP 'and the engine speed. A means for calculating a target opening tTPS of the throttle valve from the target opening area, and a means for outputting a control amount to the throttle valve control device so that the actual opening of the throttle valve coincides with the target opening tTPS. Become.
[0018]
【The invention's effect】
When the area where the turbocharger is operated overlaps with the lean air-fuel ratio operating range, when accelerating in the lean air-fuel ratio operating range, the actual boost pressure exceeds the target boost pressure due to a delay in the boost pressure response. In this case, according to the first, fourth, fifth, sixth, seventh, eighth, ninth, and tenth inventions, the target intake air amount is set based on the boost pressure correction value. A larger second target intake air amount is introduced into the engine, thereby avoiding a torque drop due to a shortage of air amount due to a response delay of the supercharging pressure. In other words, even when accelerating in the lean air-fuel ratio operating range, it is possible to achieve the same pattern of torque changes as in accelerating in the stoichiometric air-fuel ratio operating range, so the difference in drivability due to different set air-fuel ratios can be eliminated. .
[0019]
On the other hand, when the second target intake air amount is large and exceeds the maximum intake air amount that can be realized in the operating range of the theoretical air-fuel ratio and in the non-supercharging state, all of the second target intake air amount is introduced into the engine. According to the first, fourth, fifth, sixth, seventh, eighth, ninth, and tenth inventions, in this case, the reference target equivalent ratio is reduced to the rich side. Since the engine torque increases due to the correction, even when the throttle valve is fully opened during acceleration in the lean air-fuel ratio operating range, even if the entire second target intake air amount cannot be introduced, the response of the boost pressure is delayed. The accompanying torque drop due to insufficient air volume can be avoided.
[0020]
In each of the second and third inventions, even when the throttle valve is fully opened at the time of acceleration in the lean air-fuel ratio operating range, even if the entire second target intake air amount cannot be introduced, the stoichiometric air-fuel ratio operating range The torque change of the same pattern as when accelerating at can be realized. Furthermore, in the third aspect of the invention, the phase of the equivalence ratio can be matched with the phase of the actually sucked air.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In FIG. 1, 1 is an engine body, 2 is an intake passage, 3 is an exhaust passage, 4 is a fuel injection valve provided directly facing the

combustion chamber

5, 6 is a spark plug, 7 is a throttle valve, and 8 is this throttle valve. 7 is a throttle valve control device that electronically controls the opening degree of 7.
[0022]
The engine includes a turbocharger 11. The turbocharger 11 is formed by connecting a compressor 12 that compresses intake air and a turbine 13 that absorbs a driving force of the compressor 12 from exhaust energy through a coaxial 14. In order to prevent the supercharging pressure from exceeding the set pressure, a waste gate valve 15 is provided to allow exhaust at the inlet of the turbine 13 to flow bypassing the turbine 13.
[0023]
The accelerator operation amount (accelerator pedal depression amount) from the accelerator sensor 22, the position signal for each unit crank angle from the crank angle sensor 23, and each signal from the reference position signal are the intake air flow rate from the air flow meter 24, Each signal of the cooling water temperature from the water temperature sensor 25 is input to the control unit 21. The control unit 21 controls the fuel injection (air-fuel ratio) via the fuel injection valve 4 and the throttle via the throttle valve control device 8. The opening degree of the valve 7 is controlled.
[0024]
Here, the outline of the control contents of the fuel injection will be described. The fuel injection valve 4 injects fuel in the latter half of the compression stroke at a low load or the like. A combustible air-fuel mixture is formed in a nearby cavity, and the fuel is stratified by combustion with ignition by the spark plug 6, and as a whole, ultra lean combustion with an air-fuel ratio exceeding 40 is performed. Further, in the high load region, fuel is injected in the intake stroke, mixing of fuel and air is accelerated, the entire combustion chamber 5 is filled with a homogeneous mixture, and homogeneous combustion is performed with the mixture near the stoichiometric air-fuel ratio. Further, in the intermediate load region between the stratified combustion region and the homogeneous combustion region, lean combustion is performed which is richer in air-fuel ratio than stratified combustion but thinner than the stoichiometric air-fuel ratio.
[0025]
As described above, there are three regions with greatly different air-fuel ratios as control regions, and the combustion state in each region is referred to as stratified combustion, homogeneous lean combustion, and homogeneous stoichiometric combustion from the side with the larger air-fuel ratio (lean side). .
[0026]
Now, when the supercharging region is overlapped with a part of the homogeneous lean combustion zone (see Fig. 9), the acceleration of the supercharging pressure is delayed during acceleration in the homogeneous lean combustion zone where the supercharging pressure changes greatly. Since the rise of the intake air amount is delayed, the rise of the torque is different from that at the same level of acceleration in the homogeneous stoichiometric combustion region.
[0027]
In order to cope with this, the control unit 21 calculates, as the second target intake air amount, a value obtained by correcting the target intake air amount in accordance with the deviation of the actual supercharging pressure from the target supercharging pressure. The throttle valve opening is controlled so that the target intake air amount is introduced into the engine.
[0028]
In this case, when the second target intake air amount exceeds the maximum intake air amount that can be achieved in the non-supercharging state, the entire second target intake air amount cannot be introduced into the engine, and the intake air Insufficient amount (torque shortage) occurs, so at this time, the air-fuel ratio is shifted to the rich side to compensate for the shortage of torque.
[0029]
The contents of this control executed by the control unit 21 will be described according to the following flowchart.
[0030]
First, FIG. 2 is for calculating the target opening tTPS of the throttle valve, and is executed at regular intervals (for example, every 4 ms).
[0031]
The basic part of calculating the target opening of the throttle valve based on the accelerator operation amount and the engine speed has already been disclosed in the prior application device (Japanese Patent Application No. 9-38773).
[0032]
In step 1, the intake air amount requested by the driver (driver) is calculated based on the accelerator operation amount APS and the engine speed Ne. Specifically, driver-requested intake air amount data (see FIG. 3) obtained experimentally in advance is stored as a map using the accelerator operation amount APS and the engine speed Ne as parameters, and the map is used. It may be a method of searching.
[0033]
In step 2, the intake air amount necessary for stabilizing the idling rotation is calculated, and the intake air amount necessary for stabilizing the idle is added to the driver required intake air amount in step 3, and the added value is obtained. Is the reference target intake air amount.
[0034]
The reference target intake air amount obtained in this way is the intake air amount at which a target torque corresponding to the accelerator operation amount and the engine speed is obtained in the homogeneous stoichiometric combustion region.
[0035]
As the reference target intake air amount, in the present embodiment, the intake air amount at the time of homogeneous stoichiometric combustion corresponding to the intake air amount for each intake stroke is used. However, the intake air amount per intake stroke itself, per unit time Either the intake air amount or the fuel amount during homogeneous stoichiometric combustion corresponding to these intake air amounts may be used.
[0036]
In step 4, the reference target intake air amount is corrected by a reference target equivalent ratio tDML (a method of obtaining the reference target intake air will be described later with reference to FIG. 13) and a fuel consumption rate correction coefficient FCrate to calculate a target intake air amount tTP. Specifically, [0037]
[Expression 1]
tTP = (reference target intake air amount / tDML) × FCrate
The target intake air amount tTP is calculated by the following formula.
[0038]
As a result, the target intake air amount tTP is a reference target equivalent ratio tDML (that is, a target air-fuel ratio), and is an intake air amount that provides a target torque corresponding to the accelerator operation amount and the engine speed at that time.
[0039]
As shown in FIG. 4, the fuel efficiency correction coefficient FCrate of Equation 1 is smaller than 1.0 as the reference target equivalent ratio tDML is smaller than 1.0 (that is, the leaner side than the theoretical air-fuel ratio). Value. The reason why the target intake air amount tTP is corrected to decrease as the value becomes leaner according to the equation (1) is because the fuel efficiency improves as the value becomes leaner, and thus the target intake air amount may be smaller.
[0040]
In step 5, a value obtained by correcting the target intake air amount tTP in accordance with the deviation of the actual boost pressure from the target boost pressure is calculated as the second target intake air amount tTP ′. The calculation of the second target intake air amount tTP ′ will be described with reference to FIG.
[0041]
The flowchart in FIG. 7 is a subroutine of step 5 in FIG. 2, which is also executed at regular intervals.
[0042]
In steps 11 and 12, the target boost pressure Pcm and the actual boost pressure Pcr are calculated for each combustion state based on the accelerator operation amount APS and the engine speed Ne.
[0043]
First, the calculation of the target boost pressure Pcm will be described with reference to FIG.
[0044]
FIG. 8 is a subroutine of step 11 in FIG. 7, which is executed at regular intervals.
[0045]
In FIG. 8, in step 21, a reference boost pressure is obtained by searching a map for each preset combustion state from the reference target intake air amount as the engine load and the engine speed.
[0046]
Here, the reference supercharging pressure is a target supercharging pressure in an equilibrium state. Moreover, there are three combustion states, stratified combustion, homogeneous lean combustion, and homogeneous stoichiometric combustion, and as shown in FIG. 9, which combustion state is determined in advance according to the operating conditions. Since the target supercharging pressure differs depending on the combustion state, a reference supercharging pressure map is provided corresponding to each combustion state, and therefore, the reference supercharging pressure corresponding to each combustion state is obtained. Note that the general characteristics of the reference boost pressure common to all combustion states are as shown in FIG. 10 (the larger the reference target intake air amount and the higher the engine speed, the greater the value).
[0047]
In steps 22, 23, and 24, phase correction is performed by obtaining a weighted average value of each reference supercharging pressure. Specifically, if the reference supercharging pressures for stratified combustion, homogeneous lean combustion, and homogeneous stoichiometric combustion are Pch1, Pch2, and Pch3,
[0048]
[Expression 2]
Pcm1 = Kp1 × Pch1 + (1−Kp1) × Pcm1 ₋₁
Pcm2 = Kp2 * Pch2 + (1-Kp2) * Pcm2 < _-1 >
Pcm3 = Kp3 × Pch3 + (1-Kp3) × Pcm3 ₋₁
However, Kp1: Weighted average coefficient in stratified combustion Kp2: Weighted average coefficient in homogeneous lean combustion Kp3: Weighted average coefficient in homogeneous stoichiometric combustion Pcm1 ₋₁ : Previous value of Pcm1 Pcm2 ₋₁ : Previous value of Pcm2 Pcm3 ₋₁ : The weighted average values Pcm1, Pcm2, and Pcm3 of the three standard supercharging pressures can be obtained from the equation of the previous value of Pcm3.
[0049]
The weighted average coefficients Kp1, Kp2, and Kp3 in Equation 2 define the degree of rise of the target boost pressure in the second stage of FIG. 17, and the approximate characteristics of the weighted average coefficients common to all combustion states are as follows. As shown in FIG.
[0050]
In step 25, it is determined in which combustion region shown in FIG. 9 the operating point determined from the reference target intake air amount and the engine speed is. If the current operating point is in the stratified combustion region, the process proceeds to step 26. , Pcm1 is set to the target supercharging pressure Pcm. Similarly, when the current operating point is in the homogeneous lean combustion region, the routine proceeds to step 27, where Pcm2 is set to the target supercharging pressure Pcm, and when the current operating point is in the homogeneous stoichiometric combustion region, the routine proceeds to step 28. To put Pcm3 into the target boost pressure Pcm.
[0051]
Next, the calculation of the actual supercharging pressure will be described with reference to FIG.
[0052]
The flowchart in FIG. 12 is a subroutine of step 12 in FIG. 7 and is executed at regular intervals.
[0053]
The process of step 31 is the same as the process of step 21 of FIG. 8, and the reference boost pressures Pch1, Pch2, and Pch3 for each combustion state are obtained.
[0054]
In step 32, it is determined which combustion state the current combustion state is shown in FIG. 9, and when the current combustion state is stratified combustion, the routine proceeds to

steps

33 and 34, where the reference boost pressure Pch1 for stratified combustion is set. In Pch, a weighted average coefficient Kr1 for stratified combustion is put in Kr. Similarly, when the current combustion state is homogeneous lean combustion, the process proceeds to

steps

35 and 36, the reference boost pressure Pch2 for homogeneous lean combustion is set to Pch, the weighted average coefficient Kr2 for homogeneous lean combustion is set to Kr, and When the current combustion state is homogeneous stoichiometric combustion, the routine proceeds to

steps

37 and 38, where the reference supercharging pressure Pch3 for homogeneous stoichiometric combustion is set to Pch, and the weighted average coefficient Kr3 for homogeneous stoichiometric combustion is entered to Kr.
[0055]
The weighted average coefficients Kr1, Kr2, and Kr3 define the degree of rise of the actual boost pressure in the second stage of FIG. 17, and the approximate characteristics of the weighted average coefficients common to all combustion states are as follows: Again, the result is as shown in FIG.
[0056]
In step 39, using the reference supercharging pressure Pch and the weighted average coefficient Kr thus obtained,
[0057]
[Equation 3]
Pcr = Kr × Pch + (1−Kr) × Pcr ₋₁
However, the value calculated by the equation of the previous value of Pcr ₋₁ : Pcr is set as the actual supercharging pressure Pcr. The actual supercharging pressure may be detected by a sensor.
[0058]
Now that the target boost pressure Pcm and the actual boost pressure Pcr have been determined, the process returns to FIG. In Step 13, [0059]
[Expression 4]
ηp = Pcm / Pcr
The boost pressure correction value ηp is calculated by the following equation, and a value obtained by multiplying the correction value ηp by the target intake air amount tTP in step 14 is obtained as a second target intake air amount tTP ′ (= ηp × tTP).
[0060]
When the change of the supercharging pressure at the time of acceleration in the homogeneous lean combustion region is seen, as shown in FIG. 17, the response of the actual supercharging pressure Pcr is delayed with respect to the target supercharging pressure Pcm. At this time, the correction value ηp is a value exceeding 1.0 from the equation (4). Therefore, the value obtained by correcting the target intake air amount tTP by the correction value ηp is the second target intake air amount tTP ′ (see the fourth stage in FIG. 17).
[0061]
When the second target intake air amount tTP ′ is obtained in this way, the process returns to FIG. In step 6, the target opening area of the throttle valve is calculated based on the second target intake air amount tTP ′, and the target opening degree tTPS of the throttle valve is calculated in step 7 according to the target opening area. Specifically, a map having the contents shown in FIG. 5 is searched from the second target intake air amount tTP ′ and the engine speed to obtain the target opening area of the throttle valve, and the table having the contents shown in FIG. 6 is obtained from the target opening area. To obtain the target opening tTPS of the throttle valve.
[0062]
The signal of the target opening tTPS is input to the above-described throttle valve control device 8, which causes the throttle valve control device 8 to turn the throttle valve 7 so that the actual opening TPS of the throttle valve 7 matches the target opening tTPS. To drive.
[0063]
Next, FIG. 13 is for calculating the second target equivalent ratio tDML ′, and is executed at regular intervals independently of FIG.
[0064]
In step 41, based on the reference target intake air amount as the engine load and the engine speed, the reference target equivalent ratio tDML is calculated in consideration of the coolant temperature. Specifically, a map having the contents shown in FIG. 14 may be retrieved from the reference target intake air amount and the engine speed. FIG. 14 shows different numerical values for each of the three combustion states shown in FIG. For example, the homogeneous stoichiometric combustion region has a value of 1.0, the homogeneous lean combustion region has a value of about 0.7 to 0.8, and the stratified combustion region has a small positive value less than this.
[0065]
In step 42, based on the engine speed, the maximum intake air amount vTPMAX that can be realized in the homogeneous stoichiometric combustion and in the non-supercharging state is calculated. For example, the table having the contents shown in FIG. 15 is retrieved from the engine speed.
[0066]
In step 43, from this maximum intake air amount vTPMAX and the second target intake air amount tTP ′ (obtained from the flow of FIG. 2),
[Equation 5]
kRTPNA = tTP '/ vTPMAX
The equivalent ratio correction value kRTPNA is calculated by the following equation, and this correction value kRTPNA is compared with 1.0 in step 44.
[0068]
Here, when the correction value kRTPNA exceeds 1.0, it means that an intake air amount exceeding the maximum intake air amount vTPMAX is required, and an air amount greater than the maximum intake air amount is introduced into the engine. Is impossible. Therefore, when the correction value kRTPNA exceeds 1.0, a torque drop occurs due to insufficient intake air.
[0069]
Therefore, in this case, by correcting the air-fuel ratio to the rich side to compensate for the torque decrease due to the shortage of intake air, the process proceeds from step 44 to step 45,
[0070]
[Formula 6]
tDML ′ = tDML × kRTPNA
The second target equivalent ratio tDML ′ is calculated by the following formula.
[0071]
The fuel amount is increased by increasing the reference target equivalent ratio tDML with the correction value kRTPNA.
[0072]
Alternatively, the phase of the equivalence ratio can be corrected so as to match the phase of the actually sucked air. If this phase correction is treated as a first order lag,
[0073]
[Expression 7]

The second target equivalent ratio tDML ′ may be calculated by the following formula.
[0074]
The weighted average coefficient Kt in Expression 7 is obtained, for example, by searching a map having the contents shown in FIG. 16 from the reference target intake air amount and the engine speed.
[0075]
On the other hand, when the equivalence ratio correction value kRTPNA is 1.0 or less, the intake air amount exceeding the maximum intake air amount vTPMAX is not required, so it is not necessary to enrich the air-fuel ratio. Accordingly, at this time, the process proceeds from step 44 to step 46, and the reference target equivalent ratio tDML is directly input to the second target equivalent ratio tDML ′.
[0076]
In the flowchart (not shown) using the second target equivalent ratio tDML ′ thus obtained,
[0077]
[Equation 8]
TI = TP × tDML ′ × 2 + TS
Where TP: basic injection pulse width,
TS: The fuel injection pulse width TI at the time of sequential injection is calculated by the formula of invalid injection pulse width as in the prior art.
[0078]
The TP in equation (8) is a value obtained by multiplying the intake air flow rate Qa detected by the air flow meter 24 by the engine speed Ne and a constant, and this TP provides a substantially stoichiometric air-fuel mixture. TS is a value for compensating for a decrease in the fuel injection pulse width due to a decrease in battery voltage.
[0079]
When an injection signal having this TI is output to the fuel injection valve 4, fuel is injected from the injection valve 4 once in two engine revolutions in accordance with the ignition sequence.
[0080]
Next, the operation of this embodiment will be described with reference to FIG.
[0081]
Compared with the acceleration in the homogeneous stoichiometric combustion region, the acceleration in the homogeneous lean combustion region has a large change in required air amount and a large change in supercharging pressure. Therefore, when the throttle operation amount is the same as the acceleration in the homogeneous stoichiometric combustion region, the rise of the intake air amount is delayed, and this causes the generation pattern of the engine torque Te to be different from the acceleration in the homogeneous stoichiometric combustion region (▲ 7 in FIG. 17). ▼).
[0082]
On the other hand, in the present embodiment, since the actual boost pressure Pcr rises later than the target boost pressure Pcm, the boost pressure correction value ηp exceeds 1.0 ((2) and (3) in FIG. 17). The second target intake air amount tTP ′ is larger than the target intake air amount tTP (see (4) in FIG. 17).
[0083]
As a result, the target opening tTPS of the throttle valve calculated based on the second target intake air amount tTP ′ is larger than the throttle valve opening tTPS calculated based on the target intake air amount tTP (FIG. 17). (5)), the second target intake air amount tTP ′, which is the target intake air amount, can be introduced even when the supercharging pressure is not developed, and the air amount associated with the response delay of the supercharging pressure Torque drop due to shortage can be avoided.
[0084]
However, FIG. 17 shows a case where the second target intake air amount tTP ′ is large and the target intake air amount cannot be introduced even when the throttle valve is fully opened (hatching in the fourth stage in FIG. 17). In this case, according to the present embodiment, the second target equivalent ratio tDML ′ is larger than the reference target equivalent ratio tDML (that is, the air-fuel ratio). (See (6) in FIG. 17), even when the throttle valve is fully opened, even when the target intake air amount cannot be introduced, the torque drop can be avoided. FIG. 17 shows the change in tDML ′ in the equation (7).
[0085]
In this way, in the present embodiment, even when accelerating in the homogeneous lean combustion region, the same pattern of torque change as in accelerating in the homogeneous stoichiometric combustion region can be realized (the torque change during acceleration is not dependent on the air-fuel ratio setting). (It can be realized with the same pattern).
[0086]
To further explain, the present embodiment is intended for the case where there is a supercharging region in the homogeneous lean combustion region, and the case where there is no supercharging region in the homogeneous lean combustion region is outside the scope of this embodiment. .
[0087]
In addition, as shown in FIG. 18, the present embodiment targets the pre-acceleration supercharging pressure (the supercharging pressure is the throttle valve upstream pressure) A is higher than the post-acceleration throttle valve downstream pressure B in homogeneous lean combustion. On the other hand, during homogeneous stoichiometric combustion with the same load change, the pre-acceleration boost pressure C is equal to or greater than the post-acceleration throttle valve downstream pressure D.
[0088]
FIG. 18 shows the characteristics of the throttle valve upstream pressure (that is, supercharging pressure) Pc and the throttle valve downstream pressure Boost with respect to the torque in homogeneous lean combustion and homogeneous stoichiometric combustion, and Te1 is the engine torque before acceleration. , Te2 is the engine torque after acceleration.
[0089]
In the embodiment, the acceleration in the homogeneous lean combustion region when the supercharging region is part of the homogeneous lean combustion region has been described. However, the acceleration in the homogeneous lean combustion region when the supercharging region is present in the entire homogeneous lean combustion region. In addition, the present invention can also be applied to acceleration in a stratified combustion region when a supercharging region is present in part or all of the stratified combustion region.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a control system diagram of one embodiment.
FIG. 2 is a flowchart for explaining calculation of a throttle valve target opening.
FIG. 3 is a characteristic diagram of a driver required intake air amount.
FIG. 4 is a characteristic diagram of a fuel efficiency correction coefficient.
FIG. 5 is a characteristic diagram of a target opening area of a throttle valve.
FIG. 6 is a characteristic diagram of a throttle valve target opening.
FIG. 7 is a flowchart for explaining calculation of a second target intake air amount.
FIG. 8 is a flowchart for explaining calculation of a target boost pressure.
FIG. 9 is a region diagram in a combustion state.
FIG. 10 is a characteristic diagram of a reference supercharging pressure.
FIG. 11 is a characteristic diagram of a weighted average coefficient.
FIG. 12 is a flowchart for explaining calculation of actual supercharging pressure.
FIG. 13 is a flowchart for explaining calculation of a second target equivalent ratio.
FIG. 14 is a characteristic diagram of a standard target equivalent ratio.
FIG. 15 is a characteristic diagram of a maximum intake air amount.
FIG. 16 is a characteristic diagram of a weighted average coefficient.
FIG. 17 is a waveform diagram for explaining the operation of the embodiment.
FIG. 18 is a characteristic diagram of a boost pressure and a throttle valve downstream pressure with respect to torque in homogeneous lean combustion and homogeneous stoichiometric combustion.
FIG. 19 is a diagram corresponding to claims of the first invention.
[Explanation of symbols]
4 Fuel Injection Valve 7 Throttle Valve 8 Throttle Valve Control Device 11 Turbocharger (Supercharger)
21 Control unit

Claims

A device capable of controlling the opening of the throttle valve regardless of the accelerator pedal;
Means for calculating a target equivalent ratio that becomes a lean air-fuel ratio in a predetermined operating range as a reference target equivalent ratio;
Means for calculating a target intake air amount at a theoretical air-fuel ratio as a reference target intake air amount;
Means for calculating, as a target intake air amount, a value obtained by dividing the reference target intake air amount by the reference target equivalent ratio;
A supercharger that operates to obtain a target supercharging pressure in the lean air-fuel ratio operating range;
Means for calculating a boost pressure correction value according to a deviation between the target boost pressure and the actual boost pressure at the time of acceleration in the lean air-fuel ratio operation range;
Means for calculating, as the second target intake air amount, a value obtained by correcting the target intake air amount by the boost pressure correction value;
Means for driving the throttle valve control device so that the second target intake air amount is introduced into the engine;
Means for determining whether or not the second target intake air amount exceeds a maximum intake air amount that can be realized in an operating range of a theoretical air-fuel ratio and in a non-supercharging state;
From this determination result, when the second target intake air amount exceeds the maximum intake air amount that can be realized in the operating range of the theoretical air-fuel ratio and in the non-supercharging state, the value obtained by correcting the reference target equivalent ratio to the rich side is Means for calculating as two target equivalent ratios;
Means for correcting the fuel amount at which the theoretical air-fuel ratio is obtained by the second target equivalent ratio and calculating the target fuel amount;
An engine control device comprising means for supplying the target fuel amount to the engine.

2. The engine according to claim 1, wherein the second target equivalent ratio is a value obtained by multiplying the reference target equivalent ratio by a value obtained by dividing the second target intake air amount by the maximum intake air amount. Control device.

The second target equivalent ratio is a value obtained by performing a weighted average on a value obtained by multiplying the reference target equivalent ratio by a value obtained by dividing the second target intake air amount by the maximum intake air amount. The engine control device according to claim 1.

The engine control device according to any one of claims 1 to 3, wherein the maximum intake air amount is calculated according to an engine speed.

The means for calculating the target supercharging pressure includes means for calculating the target supercharging pressure in an equilibrium state according to the engine load and the rotational speed as a reference supercharging pressure, and at the time of acceleration relative to the reference supercharging pressure. The engine control device according to any one of claims 1 to 4, further comprising means for calculating a supercharging pressure that responds with a first-order delay as a target supercharging pressure.

The means for calculating the actual supercharging pressure includes means for calculating a target supercharging pressure in an equilibrium state according to the engine load and the rotational speed as a reference supercharging pressure , 6. The engine control apparatus according to claim 5, further comprising means for calculating, as an actual boost pressure, a boost pressure that responds with a first-order lag and rises after the target boost pressure. .

7. An air amount necessary for stabilizing idle rotation is calculated, and a value obtained by adding the air amount to the reference target air amount is used as a reference target air amount again. The engine control device according to one.

The engine control device according to any one of claims 1 to 7, wherein the target intake air amount is corrected by a fuel consumption rate correction coefficient.

9. The engine control device according to claim 8, wherein the fuel consumption rate correction coefficient is a value that decreases as the lean side is reached.

The driving means includes means for calculating a target opening area of the throttle valve from the second target intake air amount and the engine speed, means for calculating a target opening degree of the throttle valve from the target opening area, 10. The engine control device according to claim 1, further comprising means for outputting a control amount to the throttle valve control device so that the opening degree coincides with the target opening degree. .