JP3775100B2 - エンジンの制御装置 - Google Patents
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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（特願平１０−３０５８７０号参照）。
【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、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、空燃比をリッチ側へと補正することが考えられる（特願平１０−３３９８４３号参照）。
【０００８】
この場合、エンジンの負荷と回転数に応じたＥＧＲ制御を行っているものでは、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てスロットル弁が全開位置に張り付いているとき、実際のＥＧＲ率が一時的に大きくなり（図２１第５段目実線参照）、この一時的なＥＧＲ率の増大による燃焼悪化で運転性や排気エミッションが悪くなることがわかった。
【０００９】
これをさらに詳述すると、スロットル弁がアクセルペダルと機械的に連動しているエンジンでは、最大の負荷（つまりアクセルペダルを一杯まで踏み込んでいる）でスロットル弁が全開となるのに対して、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を備えるエンジンでは、最大の負荷でなくともスロットル弁が全開となることがある。
【００１０】
これに対して、ＥＧＲ率のマップはエンジンの負荷と回転数に応じて割り付けられており、負荷が増大するほどＥＧＲ弁が開かれてゆく。この場合、ＥＧＲ率の設定に際して、最大の負荷でなくともスロットル弁が全開となる場合があることまでは考慮していないので、前述のようにリーン空燃比の運転域での加速時に、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ことにより、実際にはスロットル弁が全開位置に張り付いた状態となっていても、スロットル弁はなおも開かれてゆくものとしてＥＧＲ弁が開かれてゆくため、スロットル弁が開かれない分だけ実際のＥＧＲ量（つまりＥＧＲ率）が大きくなってしまうのである。
【００１１】
そこで本発明は、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とともに、その第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、目標ＥＧＲ量が小さくなる側に補正することにより、スロットル弁が全開に張り付いてしまった場合における実際のＥＧＲ率の一時的な増大を防止することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、図２２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４１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４２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４３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４４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４５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４６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４７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４１を駆動する手段４８と、ＥＧＲ弁の開度を制御可能な装置４９と、エンジンの負荷と回転数に応じて目標ＥＧＲ率Ｒｅｇｒを演算する手段５０と、この目標ＥＧＲ率Ｒｅｇｒと前記目標吸入空気量ｔＴＰから目標ＥＧＲ量Ｑｅｇｒを演算する手段５１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ｖＭＡＸＴＰを超えるかどうかを判定する手段５２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ｖＭＡＸＴＰを超えるとき、前記目標ＥＧＲ量Ｑｅｇｒを減量側に補正した値を第２目標ＥＧＲ量Ｑｅｇｒ´として演算する手段５３と、この第２目標ＥＧＲ量Ｑｅｇｒ´が流れるように前記ＥＧＲ弁制御装置５３を駆動する手段５４とを設けた。
【００１３】
第２の発明は、図２３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４１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４２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４３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４４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４５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４６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４７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４１を駆動する手段４８と、ＥＧＲ弁の開度を制御可能な装置４９と、エンジンの負荷と回転数に応じて目標ＥＧＲ率Ｒｅｇｒを演算する手段５０と、この目標ＥＧＲ率Ｒｅｇｒと前記目標吸入空気量ｔＴＰから目標ＥＧＲ量Ｑｅｇｒを演算する手段５１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ｖＭＡＸＴＰを超えるかどうかを判定する手段５２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ｖＭＡＸＴＰを超えるとき、前記目標ＥＧＲ量Ｑｅｇｒを減量側に補正した値を第２目標ＥＧＲ量Ｑｅｇｒ´として演算する手段５３と、この第２目標ＥＧＲ量Ｑｅｇｒ´が流れるように前記ＥＧＲ弁制御装置５３を駆動する手段５４と、前記判定結果より第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ｖＭＡＸＴＰ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´として演算し、これに対して基準目標当量比ｔＤＭＬが、理論空燃比となる当量比以上であるとき、基準目標当量比ｔＤＭＬをそのまま第２目標当量比ｔＤＭＬ´として演算する手段６１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６２と、この目標燃料量をエンジンに供給する手段６３とを設けた。
【００１４】
第３の発明では、第１または第２の発明において前記目標ＥＧＲ量Ｑｅｇｒを減量側に補正した値である前記第２目標ＥＧＲ量Ｑｅｇｒ´が、前記第２目標吸入空気量ｔＴＰ´を前記最大吸入空気量ｖＭＡＸＴＰで除算した値で前記目標ＥＧＲ量Ｑｅｇｒを除算した値である。
【００１５】
第４の発明では、第１または第２の発明において前記目標ＥＧＲ量Ｑｅｇｒを減量側に補正した値である前記第２目標ＥＧＲ量Ｑｅｇｒ´が、前記第２目標吸入空気量ｔＴＰ´を前記最大吸入空気量ｖＭＡＸＴＰで除算した値の逆数を前記目標ＥＧＲ量Ｑｅｇｒに乗算した値である。
【００１６】
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基準目標当量比ｔＤＭＬが、理論空燃比となる当量比以上であるとき、前記基準目標当量比ｔＤＭＬのリッチ側への補正を中止して、基準目標当量比ｔＤＭＬをそのまま第２目標当量比ｔＤＭＬ´として演算する。
【００１７】
第６の発明では、第２の発明において前記基準目標当量比ｔＤＭＬをリッチ側に補正した値である前記第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ｖＭＡＸＴＰ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。
【００１８】
第７の発明では、第２の発明において前記基準目標当量比ｔＤＭＬをリッチ側に補正した値である前記第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ｖＭＡＸＴＰ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。
【００１９】
【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２、第３の発明によれば、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。
【００２０】
また、リーン空燃比の運転域での加速時に、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にも、エンジンの負荷と回転数に応じたＥＧＲ制御を行うと、ＥＧＲ率が一時的に大きくなり、この一時的なＥＧＲ率の増大による燃焼悪化で運転性や排気エミッションが悪くなるのであるが、この場合に第１、第２、第３の発明によれば、目標ＥＧＲ量が減量側に補正されるので、最大の負荷でもないのにスロットル弁が全開に張り付いてしまった場合における一時的な実ＥＧＲ率の増大を回避できる。
【００２１】
一方、リーン空燃比の運転域（基準目標当量比が、理論空燃比となる当量比未満である）において、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２の発明によれば、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。
【００２２】
第３の発明によれば実際の吸入空気量に見合ったＥＧＲ量を確保することができる。
【００２３】
第４の発明によれば第２目標ＥＧＲ量の演算負荷を小さくできる。
【００２４】
理論空燃比の運転域にまでリーン空燃比の運転域と同じに空燃比をリッチ化したのでは、トルク増加が少ないわりにリッチ化による燃費や排気組成への跳ね返りのほうが大きくなるのであるが、第５の発明によれば、この場合には基準目標当量比ｔＤＭＬのリッチ側への補正を中止（つまり空燃比のリッチ化を中止）しているので、理論空燃比の運転域にまで空燃比をリッチ化することによる燃費や排気組成への跳ね返りを防止できる。
【００２５】
第６の発明では、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７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。
【００２６】
【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。
【００２７】
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。
【００２８】
排気通路３からの排気の一部を取り出して吸気通路２に還流するため、タービン１３の上流とスロットル弁７の下流を連通するＥＧＲ通路３１が設けられ、このＥＧＲ通路３１にステップモータ（ＥＧＲ弁制御装置）３４により駆動されるＥＧＲ弁３３が設けられる。
【００２９】
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、スロットル弁開度と燃料噴射弁からの噴射量とを同時に制御することにより、所定の運転領域でリーン空燃比の運転を行い、このリーン空燃比の運転時にも出力を向上させるため過給を行いつつ、この過給によって増加するＮＯｘを抑制するため、ステップモータ３４を介してＥＧＲ弁３３の開度を制御する。
【００３０】
なお、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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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補正する。
【００３５】
ただし、均質ストイキ燃焼域にまで空燃比をリッチ化したのでは、トルク増加が少ないわりに空燃比のリッチ化による燃費や排気組成への跳ね返りのほうが大きくなるので、このときには、空燃比のリッチ化を中止する。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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基本噴射パルス幅を用いているが、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。
【００４３】
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
【００４４】
【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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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）。
【００５４】
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、
【００５５】
【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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
次に、実過給圧の演算について図１２により説明する。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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、
【００６４】
【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。
【００６５】
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
【００６６】
【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。
【００６７】
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）。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
ステップ４２では均質ストイキ燃焼域とそれ以外（成層燃焼域および均質リーン燃焼域）に燃焼域を分けるため、基準目標当量比ｔＤＭＬと１．０（理論空燃比となる当量比）を比較する。均質ストイキ燃焼域以外（ｔＤＭＬ＜１．０）のときはステップ４３に、これに対して均質ストイキ燃焼域（ｔＤＭＬ≧１．０）のときはステップ４８に進む。
【００７３】
まず、均質ストイキ燃焼域以外のときから述べると、ステップ４３で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ｖＭＡＸＴＰ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。
【００７４】
ステップ４４では、この最大吸入空気量ｖＭＡＸＴＰ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
【００７５】
【数５】
ｋＲＴＰＮＡ＝ｔＴＰ´／ｖＭＡＸＴＰ
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４５において比較する。
【００７６】
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ｖＭＡＸＴＰ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。
【００７７】
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４５よりステップ４６に進み、
【００７８】
【数６】
ｔＤＭＬ´＝ｔＤＭＬ×ｋＲＴＰＮＡ
の式により第２目標当量比ｔＤＭＬ´を計算する。
【００７９】
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。
【００８０】
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、
【００８１】
【数７】
ただし、Ｋｔ：加重平均係数、
ｔＤＭＬ´-1：ｔＤＭＬ´の前回値、
の式により第２目標当量比ｔＤＭＬ´を演算すればよい。
【００８２】
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。
【００８３】
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ｖＭＡＸＴＰ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４５からステップ４７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。
【００８４】
一方、均質ストイキ燃焼域では、空燃比のリッチ化を中止するため、ステップ４８で当量比補正値ｋＲＴＰＮＡ＝１．０とした後、ステップ４６の処理を実行する。これは、均質ストイキ燃焼域での加速時には成層燃焼域や均質リーン燃焼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ことに対応させたものである。
【００８５】
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、
【００８６】
【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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
次に、本実施形態の作用を図１７を参照しながら説明する。
【００９０】
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）。
【００９１】
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）。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
また、均質ストイキ燃焼域での加速時には均質リーン燃焼域や成層燃焼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ことを前述したが、均質ストイキ燃焼域にまで空燃比をリッチ化したのでは、トルク増加が少ない割にリッチ化による燃費や排気組成への跳ね返りのほうが大きくなる。
【００９６】
これに対して本実施形態では、均質ストイキ燃焼域で空燃比のリッチ化が行われることのないようにしているので、均質ストイキ燃焼域にまで空燃比をリッチ化することによる燃費や排気組成への跳ね返りを防止できる。
【００９７】
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。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。
【００９８】
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。
【００９９】
さて、前述のように第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ｖＭＡＸＴＰを超えてスロットル弁が全開位置に張り付いたとき、図２１第５段目実線で示したように実ＥＧＲ率が一時的にオーバーシュートして大きくなり、この一時的な実ＥＧＲ率の増大による燃焼悪化で運転性や排気エミッションが悪くなる。
【０１００】
そこでコントロールユニット２１では、リーン空燃比の運転域での加速時に、第２目標吸入空気量ｔＴＰ´が、最大吸入空気量ｖＭＡＸＴＰを超えたとき、目標ＥＧＲ量が小さくなる側に補正する。
【０１０１】
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、図１９のフローチャートにしたがって説明すると、図１９は、ＥＧＲ弁の目標開度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。
【０１０２】
ステップ５１ではエンジンの負荷と回転数から図２０を内容とするマップを検索することにより、目標ＥＧＲ率Ｒｅｇｒを演算し、ステップ５２においてこの目標ＥＧＲ率Ｒｅｇｒを上記の目標吸入空気量ｔＴＰ（図２ステップ４で演算される）に乗じることにより目標ＥＧＲ量Ｑｅｇｒを計算する。
【０１０３】
ステップ５３では当量比補正値ｋＲＴＰＮＡ（図１３ステップ４４で演算される）と１．０を比較し、当量比補正値ｋＲＴＰＮＡが１．０を超えているとき（つまりスロットル弁７が全開位置に張り付くとき）は、ステップ５４で
【０１０４】
【数９】
Ｑｅｇｒ´＝Ｑｅｇｒ／ｋＲＴＰＮＡ
の式により第２目標ＥＧＲ量Ｑｅｇｒ´を演算する。当量比補正値ｋＲＴＰＮＡが１．０を超えているときは、数９式により目標ＥＧＲ量を減量側に補正するのである。
【０１０５】
ここで、数９式は次のようにして得たものである。目標とする吸入空気量（ｔＴＰ´）に対する目標ＥＧＲ量がＱｅｇｒであるとき、実際の吸入空気量（ｖＭＡＸＴＰ）に対する目標ＥＧＲ量をＱｅｇｒ´とすると、次式が成り立つ。
【０１０６】
ｔＴＰ´：Ｑｅｇｒ＝ｖＭＡＸＴＰ：Ｑｅｇｒ´
この式をＱｅｇｒ´について解く。
【０１０７】
このようにして求めたＱｅｇｒ´をＱｅｇｒを区別するため、第２目標ＥＧＲ量という名称を付ける。これで、上記の数９式が得られた。
【０１０８】
なお、数９式のように目標ＥＧＲ量Ｑｅｇｒを当量比補正値ｋＲＴＰＮＡで直接に割る演算は演算負荷が大きいので、通常はｋＲＴＰＮＡからこの値の逆数である１／ｋＲＴＰＮＡをテーブル検索等により演算し、このようにして得たｋＲＴＰＮＡの逆数をＱｅｇｒに乗算することになる。
【０１０９】
一方、当量比補正値ｋＲＴＰＮＡが１．０以下であるときは、補正の必要がないので、ステップ５３からステップ５５に進み、上記の目標ＥＧＲ量Ｑｅｇｒをそのまま第２目標ＥＧＲ量Ｑｅｇｒ´に入れる。
【０１１０】
ステップ５６、５７ではこのようにして得られた第２目標ＥＧＲ量Ｑｅｇｒ´からＥＧＲ弁３３の目標開口面積を演算し、この目標開口面積に応じてＥＧＲ弁３３の目標ステップ数（目標開度相当）を演算する。これは、ステップモータ式ＥＧＲ弁３３では、部品毎に決まる開口面積とステップ数の相関をテーブルにしておき、このテーブルを検索することにより目標ステップ数（目標開度相当）を求めればよい。
【０１１１】
このようにして求められた目標開度相当の信号は、ＥＧＲ弁制御装置であるステップモータ３４に出力され、これによってステップモータ３４は、ＥＧＲ弁３３の実開度が目標開度相当と一致するようにＥＧＲ弁３３を駆動する。
【０１１２】
ここで、リーン空燃比の運転域での加速時の作用を図２１を参照しながら説明すると、リーン空燃比の運転域での加速時に、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ｖＭＡＸＴＰを超えたとき（図２１第２段目参照）、当量比補正値ｋＲＴＰＮＡの逆数を目標ＥＧＲ量Ｑｅｇｒに乗算することによって目標ＥＧＲ量が減量側に補正されることから、最大の負荷でもないのにスロットル弁７が全開に張り付いてしまった場合においても、実際の吸入空気量に見合ったＥＧＲ量を確保することができる（図２１第５段目の破線のようにオーバーシュートを防止できる）。
【０１１３】
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。
【０１１４】
第１実施形態では、図１３においてｔＤＭＬ≧１．０のときステップ４２よりステップ４８、４６に進ませる場合で述べたが、ステップ４２よりステップ４７に進ませるようにすることもできる。
【０１１５】
実施形態では、リーン空燃比の運転域での加速時について述べたが、リーン空燃比の運転域での減速時についても同様に適用があることはいうまでもない。
【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】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】ＥＧＲ弁目標開度の演算を説明するためのフローチャート。
【図２０】目標ＥＧＲ率の特性図。
【図２１】実施形態の作用を説明するための波形図。
【図２２】第１の発明のクレーム対応図。
【図２３】第２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
３３ ＥＧＲ弁
３４ ステップモータ
【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（特願平１０−３０５８７０号参照）。
【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、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、空燃比をリッチ側へと補正することが考えられる（特願平１０−３３９８４３号参照）。
【０００８】
この場合、エンジンの負荷と回転数に応じたＥＧＲ制御を行っているものでは、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てスロットル弁が全開位置に張り付いているとき、実際のＥＧＲ率が一時的に大きくなり（図２１第５段目実線参照）、この一時的なＥＧＲ率の増大による燃焼悪化で運転性や排気エミッションが悪くなることがわかった。
【０００９】
これをさらに詳述すると、スロットル弁がアクセルペダルと機械的に連動しているエンジンでは、最大の負荷（つまりアクセルペダルを一杯まで踏み込んでいる）でスロットル弁が全開となるのに対して、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を備えるエンジンでは、最大の負荷でなくともスロットル弁が全開となることがある。
【００１０】
これに対して、ＥＧＲ率のマップはエンジンの負荷と回転数に応じて割り付けられており、負荷が増大するほどＥＧＲ弁が開かれてゆく。この場合、ＥＧＲ率の設定に際して、最大の負荷でなくともスロットル弁が全開となる場合があることまでは考慮していないので、前述のようにリーン空燃比の運転域での加速時に、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ことにより、実際にはスロットル弁が全開位置に張り付いた状態となっていても、スロットル弁はなおも開かれてゆくものとしてＥＧＲ弁が開かれてゆくため、スロットル弁が開かれない分だけ実際のＥＧＲ量（つまりＥＧＲ率）が大きくなってしまうのである。
【００１１】
そこで本発明は、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とともに、その第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、目標ＥＧＲ量が小さくなる側に補正することにより、スロットル弁が全開に張り付いてしまった場合における実際のＥＧＲ率の一時的な増大を防止することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、図２２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４１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４２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４３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４４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４５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４６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４７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４１を駆動する手段４８と、ＥＧＲ弁の開度を制御可能な装置４９と、エンジンの負荷と回転数に応じて目標ＥＧＲ率Ｒｅｇｒを演算する手段５０と、この目標ＥＧＲ率Ｒｅｇｒと前記目標吸入空気量ｔＴＰから目標ＥＧＲ量Ｑｅｇｒを演算する手段５１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ｖＭＡＸＴＰを超えるかどうかを判定する手段５２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ｖＭＡＸＴＰを超えるとき、前記目標ＥＧＲ量Ｑｅｇｒを減量側に補正した値を第２目標ＥＧＲ量Ｑｅｇｒ´として演算する手段５３と、この第２目標ＥＧＲ量Ｑｅｇｒ´が流れるように前記ＥＧＲ弁制御装置５３を駆動する手段５４とを設けた。
【００１３】
第２の発明は、図２３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４１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４２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４３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４４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４５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４６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４７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４１を駆動する手段４８と、ＥＧＲ弁の開度を制御可能な装置４９と、エンジンの負荷と回転数に応じて目標ＥＧＲ率Ｒｅｇｒを演算する手段５０と、この目標ＥＧＲ率Ｒｅｇｒと前記目標吸入空気量ｔＴＰから目標ＥＧＲ量Ｑｅｇｒを演算する手段５１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ｖＭＡＸＴＰを超えるかどうかを判定する手段５２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ｖＭＡＸＴＰを超えるとき、前記目標ＥＧＲ量Ｑｅｇｒを減量側に補正した値を第２目標ＥＧＲ量Ｑｅｇｒ´として演算する手段５３と、この第２目標ＥＧＲ量Ｑｅｇｒ´が流れるように前記ＥＧＲ弁制御装置５３を駆動する手段５４と、前記判定結果より第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ｖＭＡＸＴＰ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´として演算し、これに対して基準目標当量比ｔＤＭＬが、理論空燃比となる当量比以上であるとき、基準目標当量比ｔＤＭＬをそのまま第２目標当量比ｔＤＭＬ´として演算する手段６１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６２と、この目標燃料量をエンジンに供給する手段６３とを設けた。
【００１４】
第３の発明では、第１または第２の発明において前記目標ＥＧＲ量Ｑｅｇｒを減量側に補正した値である前記第２目標ＥＧＲ量Ｑｅｇｒ´が、前記第２目標吸入空気量ｔＴＰ´を前記最大吸入空気量ｖＭＡＸＴＰで除算した値で前記目標ＥＧＲ量Ｑｅｇｒを除算した値である。
【００１５】
第４の発明では、第１または第２の発明において前記目標ＥＧＲ量Ｑｅｇｒを減量側に補正した値である前記第２目標ＥＧＲ量Ｑｅｇｒ´が、前記第２目標吸入空気量ｔＴＰ´を前記最大吸入空気量ｖＭＡＸＴＰで除算した値の逆数を前記目標ＥＧＲ量Ｑｅｇｒに乗算した値である。
【００１６】
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基準目標当量比ｔＤＭＬが、理論空燃比となる当量比以上であるとき、前記基準目標当量比ｔＤＭＬのリッチ側への補正を中止して、基準目標当量比ｔＤＭＬをそのまま第２目標当量比ｔＤＭＬ´として演算する。
【００１７】
第６の発明では、第２の発明において前記基準目標当量比ｔＤＭＬをリッチ側に補正した値である前記第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ｖＭＡＸＴＰ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。
【００１８】
第７の発明では、第２の発明において前記基準目標当量比ｔＤＭＬをリッチ側に補正した値である前記第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ｖＭＡＸＴＰ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。
【００１９】
【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２、第３の発明によれば、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。
【００２０】
また、リーン空燃比の運転域での加速時に、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にも、エンジンの負荷と回転数に応じたＥＧＲ制御を行うと、ＥＧＲ率が一時的に大きくなり、この一時的なＥＧＲ率の増大による燃焼悪化で運転性や排気エミッションが悪くなるのであるが、この場合に第１、第２、第３の発明によれば、目標ＥＧＲ量が減量側に補正されるので、最大の負荷でもないのにスロットル弁が全開に張り付いてしまった場合における一時的な実ＥＧＲ率の増大を回避できる。
【００２１】
一方、リーン空燃比の運転域（基準目標当量比が、理論空燃比となる当量比未満である）において、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２の発明によれば、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。
【００２２】
第３の発明によれば実際の吸入空気量に見合ったＥＧＲ量を確保することができる。
【００２３】
第４の発明によれば第２目標ＥＧＲ量の演算負荷を小さくできる。
【００２４】
理論空燃比の運転域にまでリーン空燃比の運転域と同じに空燃比をリッチ化したのでは、トルク増加が少ないわりにリッチ化による燃費や排気組成への跳ね返りのほうが大きくなるのであるが、第５の発明によれば、この場合には基準目標当量比ｔＤＭＬのリッチ側への補正を中止（つまり空燃比のリッチ化を中止）しているので、理論空燃比の運転域にまで空燃比をリッチ化することによる燃費や排気組成への跳ね返りを防止できる。
【００２５】
第６の発明では、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７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。
【００２６】
【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。
【００２７】
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。
【００２８】
排気通路３からの排気の一部を取り出して吸気通路２に還流するため、タービン１３の上流とスロットル弁７の下流を連通するＥＧＲ通路３１が設けられ、このＥＧＲ通路３１にステップモータ（ＥＧＲ弁制御装置）３４により駆動されるＥＧＲ弁３３が設けられる。
【００２９】
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、スロットル弁開度と燃料噴射弁からの噴射量とを同時に制御することにより、所定の運転領域でリーン空燃比の運転を行い、このリーン空燃比の運転時にも出力を向上させるため過給を行いつつ、この過給によって増加するＮＯｘを抑制するため、ステップモータ３４を介してＥＧＲ弁３３の開度を制御する。
【００３０】
なお、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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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補正する。
【００３５】
ただし、均質ストイキ燃焼域にまで空燃比をリッチ化したのでは、トルク増加が少ないわりに空燃比のリッチ化による燃費や排気組成への跳ね返りのほうが大きくなるので、このときには、空燃比のリッチ化を中止する。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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基本噴射パルス幅を用いているが、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。
【００４３】
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
【００４４】
【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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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）。
【００５４】
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、
【００５５】
【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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
次に、実過給圧の演算について図１２により説明する。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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、
【００６４】
【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。
【００６５】
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
【００６６】
【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。
【００６７】
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）。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
ステップ４２では均質ストイキ燃焼域とそれ以外（成層燃焼域および均質リーン燃焼域）に燃焼域を分けるため、基準目標当量比ｔＤＭＬと１．０（理論空燃比となる当量比）を比較する。均質ストイキ燃焼域以外（ｔＤＭＬ＜１．０）のときはステップ４３に、これに対して均質ストイキ燃焼域（ｔＤＭＬ≧１．０）のときはステップ４８に進む。
【００７３】
まず、均質ストイキ燃焼域以外のときから述べると、ステップ４３で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ｖＭＡＸＴＰ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。
【００７４】
ステップ４４では、この最大吸入空気量ｖＭＡＸＴＰ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
【００７５】
【数５】
ｋＲＴＰＮＡ＝ｔＴＰ´／ｖＭＡＸＴＰ
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４５において比較する。
【００７６】
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ｖＭＡＸＴＰ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。
【００７７】
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４５よりステップ４６に進み、
【００７８】
【数６】
ｔＤＭＬ´＝ｔＤＭＬ×ｋＲＴＰＮＡ
の式により第２目標当量比ｔＤＭＬ´を計算する。
【００７９】
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。
【００８０】
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、
【００８１】
【数７】
ｔＤＭＬ´-1：ｔＤＭＬ´の前回値、
の式により第２目標当量比ｔＤＭＬ´を演算すればよい。
【００８２】
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。
【００８３】
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ｖＭＡＸＴＰ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４５からステップ４７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。
【００８４】
一方、均質ストイキ燃焼域では、空燃比のリッチ化を中止するため、ステップ４８で当量比補正値ｋＲＴＰＮＡ＝１．０とした後、ステップ４６の処理を実行する。これは、均質ストイキ燃焼域での加速時には成層燃焼域や均質リーン燃焼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ことに対応させたものである。
【００８５】
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、
【００８６】
【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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
次に、本実施形態の作用を図１７を参照しながら説明する。
【００９０】
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）。
【００９１】
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）。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
また、均質ストイキ燃焼域での加速時には均質リーン燃焼域や成層燃焼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ことを前述したが、均質ストイキ燃焼域にまで空燃比をリッチ化したのでは、トルク増加が少ない割にリッチ化による燃費や排気組成への跳ね返りのほうが大きくなる。
【００９６】
これに対して本実施形態では、均質ストイキ燃焼域で空燃比のリッチ化が行われることのないようにしているので、均質ストイキ燃焼域にまで空燃比をリッチ化することによる燃費や排気組成への跳ね返りを防止できる。
【００９７】
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。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。
【００９８】
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。
【００９９】
さて、前述のように第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ｖＭＡＸＴＰを超えてスロットル弁が全開位置に張り付いたとき、図２１第５段目実線で示したように実ＥＧＲ率が一時的にオーバーシュートして大きくなり、この一時的な実ＥＧＲ率の増大による燃焼悪化で運転性や排気エミッションが悪くなる。
【０１００】
そこでコントロールユニット２１では、リーン空燃比の運転域での加速時に、第２目標吸入空気量ｔＴＰ´が、最大吸入空気量ｖＭＡＸＴＰを超えたとき、目標ＥＧＲ量が小さくなる側に補正する。
【０１０１】
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、図１９のフローチャートにしたがって説明すると、図１９は、ＥＧＲ弁の目標開度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。
【０１０２】
ステップ５１ではエンジンの負荷と回転数から図２０を内容とするマップを検索することにより、目標ＥＧＲ率Ｒｅｇｒを演算し、ステップ５２においてこの目標ＥＧＲ率Ｒｅｇｒを上記の目標吸入空気量ｔＴＰ（図２ステップ４で演算される）に乗じることにより目標ＥＧＲ量Ｑｅｇｒを計算する。
【０１０３】
ステップ５３では当量比補正値ｋＲＴＰＮＡ（図１３ステップ４４で演算される）と１．０を比較し、当量比補正値ｋＲＴＰＮＡが１．０を超えているとき（つまりスロットル弁７が全開位置に張り付くとき）は、ステップ５４で
【０１０４】
【数９】
Ｑｅｇｒ´＝Ｑｅｇｒ／ｋＲＴＰＮＡ
の式により第２目標ＥＧＲ量Ｑｅｇｒ´を演算する。当量比補正値ｋＲＴＰＮＡが１．０を超えているときは、数９式により目標ＥＧＲ量を減量側に補正するのである。
【０１０５】
ここで、数９式は次のようにして得たものである。目標とする吸入空気量（ｔＴＰ´）に対する目標ＥＧＲ量がＱｅｇｒであるとき、実際の吸入空気量（ｖＭＡＸＴＰ）に対する目標ＥＧＲ量をＱｅｇｒ´とすると、次式が成り立つ。
【０１０６】
ｔＴＰ´：Ｑｅｇｒ＝ｖＭＡＸＴＰ：Ｑｅｇｒ´
この式をＱｅｇｒ´について解く。
【０１０７】
【０１０８】
なお、数９式のように目標ＥＧＲ量Ｑｅｇｒを当量比補正値ｋＲＴＰＮＡで直接に割る演算は演算負荷が大きいので、通常はｋＲＴＰＮＡからこの値の逆数である１／ｋＲＴＰＮＡをテーブル検索等により演算し、このようにして得たｋＲＴＰＮＡの逆数をＱｅｇｒに乗算することになる。
【０１０９】
一方、当量比補正値ｋＲＴＰＮＡが１．０以下であるときは、補正の必要がないので、ステップ５３からステップ５５に進み、上記の目標ＥＧＲ量Ｑｅｇｒをそのまま第２目標ＥＧＲ量Ｑｅｇｒ´に入れる。
【０１１０】
ステップ５６、５７ではこのようにして得られた第２目標ＥＧＲ量Ｑｅｇｒ´からＥＧＲ弁３３の目標開口面積を演算し、この目標開口面積に応じてＥＧＲ弁３３の目標ステップ数（目標開度相当）を演算する。これは、ステップモータ式ＥＧＲ弁３３では、部品毎に決まる開口面積とステップ数の相関をテーブルにしておき、このテーブルを検索することにより目標ステップ数（目標開度相当）を求めればよい。
【０１１１】
このようにして求められた目標開度相当の信号は、ＥＧＲ弁制御装置であるステップモータ３４に出力され、これによってステップモータ３４は、ＥＧＲ弁３３の実開度が目標開度相当と一致するようにＥＧＲ弁３３を駆動する。
【０１１２】
ここで、リーン空燃比の運転域での加速時の作用を図２１を参照しながら説明すると、リーン空燃比の運転域での加速時に、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ｖＭＡＸＴＰを超えたとき（図２１第２段目参照）、当量比補正値ｋＲＴＰＮＡの逆数を目標ＥＧＲ量Ｑｅｇｒに乗算することによって目標ＥＧＲ量が減量側に補正されることから、最大の負荷でもないのにスロットル弁７が全開に張り付いてしまった場合においても、実際の吸入空気量に見合ったＥＧＲ量を確保することができる（図２１第５段目の破線のようにオーバーシュートを防止できる）。
【０１１３】
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。
【０１１４】
第１実施形態では、図１３においてｔＤＭＬ≧１．０のときステップ４２よりステップ４８、４６に進ませる場合で述べたが、ステップ４２よりステップ４７に進ませるようにすることもできる。
【０１１５】
実施形態では、リーン空燃比の運転域での加速時について述べたが、リーン空燃比の運転域での減速時についても同様に適用があることはいうまでもない。
【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】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】ＥＧＲ弁目標開度の演算を説明するためのフローチャート。
【図２０】目標ＥＧＲ率の特性図。
【図２１】実施形態の作用を説明するための波形図。
【図２２】第１の発明のクレーム対応図。
【図２３】第２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
３３ ＥＧＲ弁
３４ ステップモータ
Claims (7)
- 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として演算する手段と、
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と、
この基準目標吸入空気量を前記基準目標当量比で除算した値を目標吸入空気量として演算する手段と、
前記リーン空燃比の運転域で目標過給圧が得られるように作動する過給機と、
前記リーン空燃比の運転域での加速時に、前記目標過給圧と実過給圧のずれに応じた過給圧補正値を演算する手段と、
この過給圧補正値で前記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する手段と、
この第２目標吸入空気量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を駆動する手段と、
ＥＧＲ弁の開度を制御可能な装置と、
エンジンの負荷と回転数に応じて目標ＥＧＲ率を演算する手段と、
この目標ＥＧＲ率と前記目標吸入空気量から目標ＥＧＲ量を演算する手段と、
前記第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かどうかを判定する手段と、
この判定結果より第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るとき、前記目標ＥＧＲ量を減量側に補正した値を第２目標ＥＧＲ量として演算する手段と、
この第２目標ＥＧＲ量が流れるように前記ＥＧＲ弁制御装置を駆動する手段と
を設けたことを特徴とするエンジンの制御装置。 - 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として演算する手段と、
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と、
この基準目標吸入空気量を前記基準目標当量比で除算した値を目標吸入空気量として演算する手段と、
前記リーン空燃比の運転域で目標過給圧が得られるように作動する過給機と、
前記リーン空燃比の運転域での加速時に、前記目標過給圧と実過給圧のずれに応じた過給圧補正値を演算する手段と、
この過給圧補正値で前記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する手段と、
この第２目標吸入空気量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を駆動する手段と、
ＥＧＲ弁の開度を制御可能な装置と、
エンジンの負荷と回転数に応じて目標ＥＧＲ率を演算する手段と、
この目標ＥＧＲ率と前記目標吸入空気量から目標ＥＧＲ量を演算する手段と、
前記第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かどうかを判定する手段と、
この判定結果より第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るとき、前記目標ＥＧＲ量を減量側に補正した値を第２目標ＥＧＲ量として演算する手段と、
この第２目標ＥＧＲ量が流れるように前記ＥＧＲ弁制御装置を駆動する手段と、
前記判定結果より第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るとき、前記基準目標当量比をリッチ側に補正した値を第２目標当量比として演算し、これに対して基準目標当量比が、理論空燃比となる当量比以上であるとき、基準目標当量比をそのまま第２目標当量比として演算する手段と、
理論空燃比の得られる燃料量をこの第２目標当量比で補正して目標燃料量を演算する手段と、
この目標燃料量をエンジンに供給する手段と
を設けたことを特徴とするエンジンの制御装置。 - 前記目標ＥＧＲ量を減量側に補正した値である前記第２目標ＥＧＲ量は、前記第２目標吸入空気量を前記最大吸入空気量で除算した値で前記目標ＥＧＲ量を除算した値であることを特徴とする請求項１または２に記載のエンジンの制御装置。
- 前記目標ＥＧＲ量を減量側に補正した値である前記第２目標ＥＧＲ量は、前記第２目標吸入空気量を前記最大吸入空気量で除算した値の逆数を前記目標ＥＧＲ量に乗算した値であることを特徴とする請求項１または２に記載のエンジンの制御装置。
- 前記基準目標当量比が、理論空燃比となる当量比以上であるとき、前記基準目標当量比のリッチ側への補正を中止して、基準目標当量比をそのまま第２目標当量比として演算することを特徴とする請求項１から４までのいずれか一つに記載のエンジンの制御装置。
- 前記基準目標当量比をリッチ側に補正した値である前記第２目標当量比は、前記第２目標吸入空気量を前記最大吸入空気量で除算した値を前記基準目標当量比に乗算した値であることを特徴とする請求項２に記載のエンジンの制御装置。
- 前記基準目標当量比をリッチ側に補正した値である前記第２目標当量比は、前記第２目標吸入空気量を前記最大吸入空気量で除算した値を前記基準目標当量比に乗算した値に対して加重平均を行った値であることを特徴とする請求項２に記載のエンジンの制御装置。
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