JP3945070B2 - 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。同様にして、リーン空燃比の運転域での減速時には、過給圧の応答遅れにより吸入空気量の立ち下がりが遅れ、理論空燃比の運転域での同レベルの減速時とトルクの立ち下がりが異なってしまう。
【０００４】
このように、同レベルの加速や減速を行っても、空燃比の設定の違いによってトルクの立ち上がりや立ち下がりが異なるのでは、運転性に違和感が生じる。
【０００５】
そこで本発明は、リーン空燃比の運転域での加速時や減速時に、リーン空燃比の運転域での目標空気量を基準過給圧からの実過給圧のずれ分に応じて補正した値を目標仮想空気量として演算し、その目標仮想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や減速時にも、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や理論空燃比の運転域での同レベルの減速時と同じトルクの立ち下がりが得られるようにすることを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、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、リーン空燃比の運転域での目標空気量を少なくともアクセル操作量に基づいて演算する手段と、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リーン空燃比の運転域での前記目標空気量を補正した値を目標仮想空気量として演算する手段と、この目標仮想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を設け、前記目標過給圧を演算する手段は、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として演算する手段と、加重平均係数を用いてこの基準過給圧に対して一次遅れで応答する値を目標過給圧として演算する手段とからなり、前記加重平均係数が燃焼状態毎に異なる値である。
【００１６】
第２の発明は、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、リーン空燃比の運転域での目標空気量を少なくともアクセル操作量に基づいて演算する手段と、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リーン空燃比の運転域での前記目標空気量を補正した値を目標仮想空気量として演算する手段と、この目標仮想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を設け、前記目標過給圧を演算する手段は、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として演算する手段と、加重平均係数を用いてこの基準過給圧に対して一次遅れで応答する値を目標過給圧として演算する手段とからなり、前記加重平均係数を演算するのに、エンジンの負荷と回転数をパラメータとするマップ値を用いる。
【００１７】
第３の発明は、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、リーン空燃比の運転域での目標空気量を少なくともアクセル操作量に基づいて演算する手段と、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リーン空燃比の運転域での前記目標空気量を補正した値を目標仮想空気量として演算する手段と、この目標仮想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を設け、前記目標過給圧を演算する手段は、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として演算する手段と、加重平均係数を用いてこの基準過給圧に対して一次遅れで応答する値を目標過給圧として演算する手段とからなり、前記加重平均係数を演算するのに、アクセル操作量とエンジン回転数の積をパラメータとするテーブル値を用いる。
【００１８】
第４の発明は、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、リーン空燃比の運転域での目標空気量を少なくともアクセル操作量に基づいて演算する手段と、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リーン空燃比の運転域での前記目標空気量を補正した値を目標仮想空気量として演算する手段と、この目標仮想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を設け、前記目標過給圧を演算する手段は、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として演算する手段と、加重平均係数を用いてこの基準過給圧に対して一次遅れで応答する値を目標過給圧として演算する手段とからなり、前記加重平均係数を演算するのに、アクセル操作量とエンジン回転数と目標空気過剰率の積をパラメータとするテーブル値を用いる。
【００２０】
第５の発明は、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、リーン空燃比の運転域での目標空気量を少なくともアクセル操作量に基づいて演算する手段と、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リーン空燃比の運転域での前記目標空気量を補正した値を目標仮想空気量として演算する手段と、この目標仮想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を設け、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ｔＰｃとして演算する手段と、この基準過給圧ｔＰｃに対してランプ応答する値を目標過給圧として演算する手段とからなる。
【００２３】
【発明の効果】
目標過給圧をどのように与えるかはエンジン仕様等からの要求によるのであるが、その場合に、第１、第２の発明によれば、目標過給圧を一次遅れで与えたいという要求に応じることができる。
【００２４】
第３の発明によれば、マップ値を用いて加重平均係数を演算する場合より演算負荷およびＲＯＭ容量を減らすことができる。
【００２５】
第４の発明によれば、３つの燃焼状態があっても１つの加重平均係数のテーブルだけで足りるので、加重平均係数のテーブルを燃焼状態毎に１つずつ持つ場合より演算負荷とＲＯＭ容量を小さくできる。
【００２６】
第５の発明によれば、一次遅れで目標過給圧を与える場合よりも簡易に目標過給圧を与えることができる。
【００２７】
【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。
【００２８】
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。
【００２９】
排気通路３から排気の一部を取り出して吸気通路２に還流するため、排気還流通路１６が設けられ、スロットル弁７の下流に接続する。排気還流通路１６には排気還流制御弁１７が設けられている。
【００３０】
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。また、運転条件に応じて排気還流制御弁１７を制御する。
【００３１】
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。
【００３２】
このように、運転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、後述する第２から第５までの実施形態では、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名称で区別している。
【００３３】
さて、リーン空燃比の運転域に過給を行う領域を重ねている場合に、このリーン空燃比の運転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、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い、あるいはリーン空燃比の運転域での減速時に過給圧の応答遅れにより吸入空気量の立ち下がりが遅れ、理論空燃比の運転域での同レベルの減速時とトルクの立ち下がりが異なってしまう。
【００３４】
これに対処するため、コントロールユニット２１では、基準過給圧からの実過給圧のずれ分に応じて目標空気量を補正した値を目標仮想空気量として演算し、この目標仮想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。
【００３５】
コントロールユニット２１で実行されるこの参照例の内容を、以下のフローチャートにしたがって説明する。
【００３６】
図２はスロットル弁目標開度を演算するためのもので、一定時間毎（たとえば１０msec毎）に実行する。ここでは、図２をメインルーチン、図６、図７、図１１を図２のサブルーチンとして構成しており、したがって、以下ではメインルーチンの説明途中でサブルーチンのあるステップになると、サブルーチンを説明することにする。
【００３７】
図２のステップ１ではアクセル操作量を読み込み、このアクセル操作量に基づいてドライバの要求するトルクを演算する。このドライバ要求トルクは、アクセル操作量とエンジン回転数から図３を内容とするマップを検索することにより求めればよい。また、アクセル操作量と車速から車両の要求駆動力を求め、これを駆動伝達系のギア比を考慮してドライバの意図する要求トルクに変換する方法もある。
【００３８】
ステップ２ではアイドル要求空気量（アイドル回転安定化のための要求空気量）を演算する。このアイドル要求空気量の演算については図６のサブルーチンにより説明する。
【００３９】
図６のステップ１、２では、エンジンの運転条件を読み込み、この読み込んだ運転条件に応じてアイドル時の目標回転数を演算し、この目標回転数を維持するのに必要な空気量（回転維持空気量）をステップ３において演算する。この回転維持空気量は、たとえば目標回転数と冷却水温から所定のマップを検索することにより求めればよい。
【００４０】
ステップ４、５では実際のアイドル回転数と目標回転数の偏差を演算し、この偏差に応じてＰＩＤ制御等により回転数のフィードバック補正量を演算する。
【００４１】
次に、ステップ６ではエアコン、パワーステアリング、各種の電気負荷等の補機負荷の状態を読み込み、補機負荷が作動状態であるときはステップ７に進み、補機負荷の状態に基づいて補機負荷補正空気量（補機負荷の補正に必要な空気量）を演算する。
【００４２】
ステップ８では、この補機負荷補正空気量を、上記の回転維持空気量と回転数フィードバック補正量を合計した空気量に、さらに加算して、アイドル要求空気量を演算する。
【００４３】
一方、補機負荷がいずれも非作動状態であるときは、ステップ６よりステップ７を飛ばしてステップ８に進み、上記の回転維持空気量と回転数フィードバック補正量とを加えた空気量をアイドル要求空気量として演算する。
【００４４】
このようにしてアイドル要求空気量を演算したら、ふたたび図２に戻り、ステップ３でこのアイドル要求空気量に上述のドライバ要求空気量を加算した値を目標基準空気量（理論空燃比の運転域での目標空気量のこと）ｔＱａ０として演算する。
【００４５】
ステップ４ではこの目標基準空気量を目標空気過剰率ｔλと燃費率ηｆで補正し、補正後の値を目標空気量ｔＱａとして演算する。この目標空気量ｔＱａの演算については図７のサブルーチンにより説明する。
【００４６】
図７のステップ１では、エンジンの運転条件に基づいて目標空気過剰率ｔλを演算する。これは、エンジン回転数とエンジン負荷から図８を内容とするマップを検索することにより求めればよい。
【００４７】
目標空気過剰率ｔλは、前述した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。
【００４８】
なお、目標空気過剰率ｔλを用いて、図示しないフローチャートにおいては、
ＴＩ＝ＴＰ×（１／ｔλ）×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、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、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。ここで、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。
【００４９】
ステップ２ではエンジンの運転条件に基づいて目標ＥＧＲ率を演算する。これも、図８で示した目標空気過剰率ｔλの特性と同様に、エンジン回転数とエンジン負荷から所定のマップ（図示しない）を検索することにより求めればよい。
【００５０】
ステップ３では燃費率ηｆを演算する。これは、目標空気過剰率ｔλと目標ＥＧＲ率から図９を内容とするマップを検索することにより求めればよい。図９の特性は実機データである。
【００５１】
このようにして求めた目標空気過剰率ｔλと燃費率ηｆを用い、ステップ４において目標基準空気量ｔＱａ０を補正、つまり
【００５２】
【数１】
ｔＱａ＝ｔＱａ０×ｔλ×ηｆ
の式により、目標空気量ｔＱａを演算する。
【００５３】
目標空気過剰率ｔλによりリーン空燃比の運転域では理論空燃比の運転域よりも空気量を増加させるわけで、ｔλが１を超えている場合の数１式の値がリーン空燃比の運転域での目標空気量である。
【００５４】
また、図９に示したように、燃費率ηｆは、理論空燃比（図ではストイキで略記）のときを最大の１．０として、目標空気過剰率が小さくなるほど（つまり空燃比がリーン側になるほど）小さくなる値であり、この燃費率ηｆによって目標空気量を減量補正している。これは、空燃比がリーン側になるほど燃費率が良くなるので、その分目標空気量が少なくてよいからである。
【００５５】
このようにして目標空気量ｔＱａを演算したら図２に戻り、ステップ５でこの目標空気量ｔＱａを実際の過給圧と基準過給圧の差に応じて補正し、補正後の値を仮想目標空気量として演算する。この仮想目標空気量の演算については図１１のサブルーチンにより説明する。
【００５６】
ここで、図１１の説明に入る前に、過給圧が変化した場合のエンジンの吸気量の特性について、実機データである図１０に基づいて解説する。
【００５７】
図１０はエンジン回転数とエンジン軸トルクを一定に保ったまま、スロットル弁上流の過給圧を変化させた場合の１サイクル当たり（４気筒エンジンではクランク角で７２０度区間）の吸気量の特性を示し、同図より吸気量は過給圧に比例していることがわかる。したがって、リーン空燃比の運転域における目標とする平衡過給圧のときの目標空気量に対して、実過給圧が加速時や減速時の応答遅れにより目標平衡過給圧からずれてしまう場合には、そのずれ分を含んだ目標空気量としてあらたに目標仮想空気量を導入し、この目標仮想空気量が供給されるようにスロットル弁を操作してやればよい。たとえば、リーン空燃比の運転域での加速時に実過給圧が応答遅れにより目標平衡過給圧より小さい場合には目標仮想空気量を大きく設定し、その目標仮想空気量に応じてスロットル弁を操作すれば、目標平衡過給圧時より大きなスロットル弁開度となり吸気量が大きくなるため、実過給圧に立ち上がり遅れがあっても、目標とするリーン空燃比の運転域での空気量を実現できることになる。
【００５８】
図１１においてステップ１では目標空気過剰率ｔλと１．０を比較し、ｔλが１．０を超えているときは、リーン空燃比の運転域であるとしてステップ２に進み、スロットル弁上流に設けた圧力センサ２６（図１参照）からの実過給圧ｒＰｃを読み込む。
【００５９】
ステップ３では、リーン空燃比の運転域での目標平衡過給圧を基準過給圧ｔＰｃとして演算する。これは、エンジン回転数とエンジン負荷から図１２を内容とするマップを検索することにより求めればよい。図１２の特性は実機データである。
【００６０】
ステップ４では、実過給圧の応答遅れに伴う空気量の遅れを補正するための過給圧補正値ηｐを演算し、ステップ６においてこの過給圧補正値ηｐを用いて
【００６１】
【数２】
ｔＱａｄ＝ｔＱａ×ηｐ
の式により目標仮想空気量ｔＱａｄを演算する。
【００６２】
先に説明したように、空気量はスロットル弁上流の過給圧に比例するため、過給圧補正値ηｐとしては実過給圧に対する基準過給圧の比、つまり
【００６３】
【数３】
ηｐ＝ｔＰｃ／ｒＰｃ
の式により求めればよい。
【００６４】
一方、目標空気過剰率ｔλ＝１の場合（理論空燃比の運転域の場合）は、ステップ１よりステップ５に進み、過給圧補正値ηｐ＝１とする。理論空燃比の運転域の場合には、過給圧補正を行わないで成り行きの空気量応答（トルク立ち上がり）とするためである。
【００６５】
このとき、過給圧補正値の演算（わり算は演算負荷が大きい）が不要になり、演算負荷が減少する。
【００６６】
このようにして目標仮想空気量ｔＱａｄの演算を終了したら再び図２に戻り、ステップ６でこの目標仮想空気量ｔＱａｄに基づいてスロットル弁の目標開口面積Ａｔｈを演算する。これは、目標仮想空気量とエンジン回転数から図４を内容とするマップを検索することにより求めればよい。
【００６７】
ステップ７ではこの目標開口面積Ａｔｈに応じてスロットル弁目標開度θｔｈを演算する。これは、スロットルボディやスロットル弁の形状、寸法で決まる、図５に示した開口面積Ａｔｈと開度θｔｈ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求めることができる。
【００６８】
このようにして求めたスロットル弁目標開度θｔｈの信号はスロットル弁制御装置８に出力され、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の実開度が目標開度と一致するようにスロットル弁７を駆動する。
【００６９】
次に、参照例の作用を図１３を参照しながら説明する。
【００７０】
理論空燃比の運転域での加速に比較してリーン空燃比の運転域での同じ加速の場合には、基準過給圧ｔＰｃに対して実過給圧ｒＰｃの発達が遅れるので、従来装置のように理論空燃比の運転域での加速と同じスロットル弁操作を行ったのでは、空気量（吸気圧）の立ち上がりが遅れる（下から二段目の一点鎖線参照）。
【００７１】
これに対して参照例では、実過給圧ｒＰｃが基準過給圧ｔＰｃより低いため、過給圧補正値ηｐが１．０を超える値となり、その分だけ仮想目標空気量ｔＱａｄが目標空気量ｔＱａより大きくなる（第二段目参照）。その結果、この目標仮想空気量ｔＱａｄに基づいて演算されるスロットル弁開度が従来装置の場合より大きくなり（第一段目参照）、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を導入できることから、リーン空燃比の運転域での加速の場合も、理論空燃比の運転域での加速の場合と同じパターンのトルクの立ち上がりが得られる。すなわち、空燃比の設定が異なることによる過渡時のトルク応答、すなわちターボラグの違和感がなくなるのである。
【００７２】
このように参照例では、リーン空燃比の運転域での目標空気量を実過給圧と基準過給圧のずれに応じて補正した値を目標仮想空気量として演算し、この目標仮想空気量が得られるようにスロットル弁を操作する。たとえば、実過給圧が基準過給圧より低い場合には、スロットル弁を開き方向に制御して空気量を増加させ、この逆に実過給圧が基準過給圧より発達している場合には、スロットル弁開度を閉じ方向に制御して空気量を抑制するので、空燃比の設定や過給圧の発達状況に関わらず、過渡時の空気量の変化を同じパターンで実現できることになった。この結果、トルクの変化も空燃比等に拘わらず同じパターンになり、過給圧の発達状況に伴う違和感を解消できる。
【００７３】
次に、図１４のフローチャートは本発明の第１実施形態で、参照例の図１１と置き換わるものである。なお、図１１と同一部分には同一のステップ番号を付けている。
【００７４】
参照例では、基準過給圧ｔＰｃ（図１２のマップ値）を目標過給圧として過給圧補正値ηｐをηｐ＝ｔＰｃ／ｒＰｃの式で計算したのに対して、第１実施形態は、基準過給圧の加重平均値を目標過給圧Ｐｃｍとして設定し、したがって、過給圧補正値ηｐをηｐ＝Ｐｃｍ／ｒＰｃの式で求めるようにしたものである（図１４のステップ１１、１２）。
【００７５】
ここで、目標過給圧Ｐｃｍの演算について図１５により詳述する。
【００７６】
図１５は図１４のステップ１１のサブルーチンで、一定時間毎に実行する。
【００７７】
図１５において、ステップ１で参照例と同様にエンジン負荷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。
【００７８】
ここで、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、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、前述の図１２に示したようになる。
【００７９】
ステップ２、３、４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ｔＰｃ１、ｔＰｃ２、ｔＰｃ３とすると、
【００８０】
【数４】
Ｐｃｍ１＝Ｋｐ１×ｔＰｃ１＋（１−Ｋｐ１）×Ｐｃｍ１-1、
Ｐｃｍ２＝Ｋｐ２×ｔＰｃ２＋（１−Ｋｐ２）×Ｐｃｍ２-1、
Ｐｃｍ３＝Ｋｐ３×ｔＰｃ３＋（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。
【００８１】
数４式の加重平均係数Ｋｐ１、Ｋｐ２、Ｋｐ３は、加速時であれば図１７第２段目の目標過給圧の立ち上がりの程度を定めるもので、３つの加重平均係数の間にはＫｐ１＞Ｋｐ２＞Ｋｐ３の関係がある。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１６に示したものとなる。
【００８２】
ステップ５ではエンジン負荷とエンジン回転数から定まる運転点が、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６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７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８に進んでＰｃｍ３を目標過給圧Ｐｃｍに入れる。
【００８３】
目標過給圧をどのように与えるかは、エンジン仕様等からの要求によるのであるが、第１実施形態によれば、目標過給圧を一次遅れで与えたいという要求に応じることができる。
【００８４】
図１８の加重平均係数の特性図は第２実施形態で、第１実施形態の図１６と置き換わるものである。図１６の加重平均係数がエンジン回転数と目標基準空気量をパラメータとするマップ値であったのに対して、第２実施形態では、パラメータを１つ（アクセル操作量とエンジン回転数の積）とすることにより、加重平均係数をテーブル値で構成したものである。
【００８５】
この実施形態によれば、図１６に示した第１実施形態よりＣＰＵの演算負荷およびＲＯＭ容量を減らすことができる。
【００８６】
図１９のフローチャート、図２０の加重平均係数の特性図は第３実施形態で、それぞれ第１実施形態の図１５、図１６と置き換わるものである。なお、図１９において図１５と同一部分には同一の符号を付けている。
【００８７】
この実施形態は、図１９のステップ１１、１２、１３において同じ名称の加重平均係数Ｋｐを用いて３つの加重平均値Ｐｃｍ１、Ｐｃｍ２、Ｐｃｍ３を計算させるようにしたもので、この場合の加重平均係数Ｋｐは、アイドル操作量×回転数×ｔλ（目標空気過剰率）をパラメータとするテーブル（図２０参照）を用いて演算させる。図２０の特性によれば、同じアクセル開度と回転数であっても、燃焼状態毎にｔλが異なるので、Ｋｐの値は、結果的に各燃焼状態に対応する値になるわけである。
【００８８】
図１８に示した加重平均係数のテーブルによれば、燃焼状態毎にテーブルを用意しなければならず、したがって合計で３つのテーブルが必要となるのに対して、第３実施形態によれば、図２０に示した１つだけのテーブルで足りる。これによって、第２実施形態よりさらにＣＰＵの演算負荷とＲＯＭ容量を小さくできる。
【００８９】
図２１のフローチャートは第４実施形態で、第１実施形態の図１５と置き換わるものである。なお、図２１において図１５と同一部分には同一の符号を付けている。
【００９０】
この実施形態は、均質ストイキ燃焼域での基準過給圧ｔＰｃ３のマップと同じく均質ストイキ燃焼域での加重平均係数Ｋｐ３のマップだけを持たせておき、これら均質ストイキ燃焼域でのマップ値（ｔＰｃ３とＫｐ３）から求まる均質ストイキ燃焼域での基準過給圧の加重平均値Ｐｃｍ３に基づいて
【００９１】
【数５】
Ｐｃｍ＝Ｐｃｍ３×ｔλ
の式により成層燃焼域と均質リーン燃焼域での目標過給圧を演算させるようにしたものである（図２１のステップ１１、４、１２）。たとえば、均質ストイキ燃焼域ではｔλ＝１．０であるので、Ｐｃｍ＝Ｐｃｍ３となるのに対して、均質リーン燃焼域や成層燃焼域になると、ｔλが１．０より大きくなり、均質ストイキ燃焼域よりも大きな値の目標過給圧が与えられる（図２２参照）。なお、均質リーン燃焼域や成層燃焼域ではマッチング定数Ｋを導入して、Ｐｃｍ＝Ｐｃｍ３×ｔλ×Ｋの式により求めるようにしてもかまわない。
【００９２】
この実施形態では、基準過給圧と加重平均係数のマップについて、均質ストイキ燃焼域に対するものだけで足りるので、そのぶん第１実施形態の場合よりＣＰＵの演算負荷とＲＯＭ容量を小さくできる。
【００９３】
第１から第４までの実施形態では、基準過給圧（マップ値）に対して一次遅れで応答する値を目標過給圧として演算する場合で説明したが、基準過給圧に対してランプ応答する値を目標過給圧として演算するようにしてもかまわない。この場合には、一次遅れで目標過給圧を与える場合よりも簡易に目標過給圧を与えることができる。
【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】ドライバ要求空気量の特性図。
【図４】目標開口面積の特性図。
【図５】スロットル弁目標開度の特性図。
【図６】アイドル要求空気量の演算を説明するためのフローチャート。
【図７】目標空気量の演算を説明するためのフローチャート。
【図８】目標空気過剰率の特性図。
【図９】燃費率の特性図。
【図１０】過給圧に対する吸気量の特性図。
【図１１】目標仮想空気量の演算を説明するためのフローチャート。
【図１２】基準過給圧の特性図。
【図１３】参照例の作用を説明するための波形図。
【図１４】第１実施形態の目標仮想空気量の演算を説明するためのフローチャート。
【図１５】目標過給圧の演算を説明するためのフローチャート。
【図１６】加重平均係数の特性図。
【図１７】第１実施形態の作用を説明するための波形図。
【図１８】第２実施形態の加重平均係数の特性図。
【図１９】第３実施形態の目標過給圧の演算を説明するためのフローチャート。
【図２０】第３実施形態の加重平均係数の特性図。
【図２１】第４実施形態の目標過給圧の演算を説明するためのフローチャート。
【図２２】第４実施形態の作用を説明するための波形図。
【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
【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。同様にして、リーン空燃比の運転域での減速時には、過給圧の応答遅れにより吸入空気量の立ち下がりが遅れ、理論空燃比の運転域での同レベルの減速時とトルクの立ち下がりが異なってしまう。
【０００４】
このように、同レベルの加速や減速を行っても、空燃比の設定の違いによってトルクの立ち上がりや立ち下がりが異なるのでは、運転性に違和感が生じる。
【０００５】
そこで本発明は、リーン空燃比の運転域での加速時や減速時に、リーン空燃比の運転域での目標空気量を基準過給圧からの実過給圧のずれ分に応じて補正した値を目標仮想空気量として演算し、その目標仮想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や減速時にも、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や理論空燃比の運転域での同レベルの減速時と同じトルクの立ち下がりが得られるようにすることを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、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、リーン空燃比の運転域での目標空気量を少なくともアクセル操作量に基づいて演算する手段と、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リーン空燃比の運転域での前記目標空気量を補正した値を目標仮想空気量として演算する手段と、この目標仮想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を設け、前記目標過給圧を演算する手段は、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として演算する手段と、加重平均係数を用いてこの基準過給圧に対して一次遅れで応答する値を目標過給圧として演算する手段とからなり、前記加重平均係数が燃焼状態毎に異なる値である。
【００１６】
第２の発明は、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、リーン空燃比の運転域での目標空気量を少なくともアクセル操作量に基づいて演算する手段と、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リーン空燃比の運転域での前記目標空気量を補正した値を目標仮想空気量として演算する手段と、この目標仮想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を設け、前記目標過給圧を演算する手段は、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として演算する手段と、加重平均係数を用いてこの基準過給圧に対して一次遅れで応答する値を目標過給圧として演算する手段とからなり、前記加重平均係数を演算するのに、エンジンの負荷と回転数をパラメータとするマップ値を用いる。
【００１７】
第３の発明は、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、リーン空燃比の運転域での目標空気量を少なくともアクセル操作量に基づいて演算する手段と、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リーン空燃比の運転域での前記目標空気量を補正した値を目標仮想空気量として演算する手段と、この目標仮想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を設け、前記目標過給圧を演算する手段は、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として演算する手段と、加重平均係数を用いてこの基準過給圧に対して一次遅れで応答する値を目標過給圧として演算する手段とからなり、前記加重平均係数を演算するのに、アクセル操作量とエンジン回転数の積をパラメータとするテーブル値を用いる。
【００１８】
第４の発明は、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、リーン空燃比の運転域での目標空気量を少なくともアクセル操作量に基づいて演算する手段と、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リーン空燃比の運転域での前記目標空気量を補正した値を目標仮想空気量として演算する手段と、この目標仮想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を設け、前記目標過給圧を演算する手段は、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として演算する手段と、加重平均係数を用いてこの基準過給圧に対して一次遅れで応答する値を目標過給圧として演算する手段とからなり、前記加重平均係数を演算するのに、アクセル操作量とエンジン回転数と目標空気過剰率の積をパラメータとするテーブル値を用いる。
【００２０】
第５の発明は、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、リーン空燃比の運転域での目標空気量を少なくともアクセル操作量に基づいて演算する手段と、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リーン空燃比の運転域での前記目標空気量を補正した値を目標仮想空気量として演算する手段と、この目標仮想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を設け、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ｔＰｃとして演算する手段と、この基準過給圧ｔＰｃに対してランプ応答する値を目標過給圧として演算する手段とからなる。
【００２３】
【発明の効果】
目標過給圧をどのように与えるかはエンジン仕様等からの要求によるのであるが、その場合に、第１、第２の発明によれば、目標過給圧を一次遅れで与えたいという要求に応じることができる。
【００２４】
第３の発明によれば、マップ値を用いて加重平均係数を演算する場合より演算負荷およびＲＯＭ容量を減らすことができる。
【００２５】
第４の発明によれば、３つの燃焼状態があっても１つの加重平均係数のテーブルだけで足りるので、加重平均係数のテーブルを燃焼状態毎に１つずつ持つ場合より演算負荷とＲＯＭ容量を小さくできる。
【００２６】
第５の発明によれば、一次遅れで目標過給圧を与える場合よりも簡易に目標過給圧を与えることができる。
【００２７】
【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。
【００２８】
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。
【００２９】
排気通路３から排気の一部を取り出して吸気通路２に還流するため、排気還流通路１６が設けられ、スロットル弁７の下流に接続する。排気還流通路１６には排気還流制御弁１７が設けられている。
【００３０】
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。また、運転条件に応じて排気還流制御弁１７を制御する。
【００３１】
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。
【００３２】
このように、運転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、後述する第２から第５までの実施形態では、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名称で区別している。
【００３３】
さて、リーン空燃比の運転域に過給を行う領域を重ねている場合に、このリーン空燃比の運転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、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い、あるいはリーン空燃比の運転域での減速時に過給圧の応答遅れにより吸入空気量の立ち下がりが遅れ、理論空燃比の運転域での同レベルの減速時とトルクの立ち下がりが異なってしまう。
【００３４】
これに対処するため、コントロールユニット２１では、基準過給圧からの実過給圧のずれ分に応じて目標空気量を補正した値を目標仮想空気量として演算し、この目標仮想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。
【００３５】
コントロールユニット２１で実行されるこの参照例の内容を、以下のフローチャートにしたがって説明する。
【００３６】
図２はスロットル弁目標開度を演算するためのもので、一定時間毎（たとえば１０msec毎）に実行する。ここでは、図２をメインルーチン、図６、図７、図１１を図２のサブルーチンとして構成しており、したがって、以下ではメインルーチンの説明途中でサブルーチンのあるステップになると、サブルーチンを説明することにする。
【００３７】
図２のステップ１ではアクセル操作量を読み込み、このアクセル操作量に基づいてドライバの要求するトルクを演算する。このドライバ要求トルクは、アクセル操作量とエンジン回転数から図３を内容とするマップを検索することにより求めればよい。また、アクセル操作量と車速から車両の要求駆動力を求め、これを駆動伝達系のギア比を考慮してドライバの意図する要求トルクに変換する方法もある。
【００３８】
ステップ２ではアイドル要求空気量（アイドル回転安定化のための要求空気量）を演算する。このアイドル要求空気量の演算については図６のサブルーチンにより説明する。
【００３９】
図６のステップ１、２では、エンジンの運転条件を読み込み、この読み込んだ運転条件に応じてアイドル時の目標回転数を演算し、この目標回転数を維持するのに必要な空気量（回転維持空気量）をステップ３において演算する。この回転維持空気量は、たとえば目標回転数と冷却水温から所定のマップを検索することにより求めればよい。
【００４０】
ステップ４、５では実際のアイドル回転数と目標回転数の偏差を演算し、この偏差に応じてＰＩＤ制御等により回転数のフィードバック補正量を演算する。
【００４１】
次に、ステップ６ではエアコン、パワーステアリング、各種の電気負荷等の補機負荷の状態を読み込み、補機負荷が作動状態であるときはステップ７に進み、補機負荷の状態に基づいて補機負荷補正空気量（補機負荷の補正に必要な空気量）を演算する。
【００４２】
ステップ８では、この補機負荷補正空気量を、上記の回転維持空気量と回転数フィードバック補正量を合計した空気量に、さらに加算して、アイドル要求空気量を演算する。
【００４３】
一方、補機負荷がいずれも非作動状態であるときは、ステップ６よりステップ７を飛ばしてステップ８に進み、上記の回転維持空気量と回転数フィードバック補正量とを加えた空気量をアイドル要求空気量として演算する。
【００４４】
このようにしてアイドル要求空気量を演算したら、ふたたび図２に戻り、ステップ３でこのアイドル要求空気量に上述のドライバ要求空気量を加算した値を目標基準空気量（理論空燃比の運転域での目標空気量のこと）ｔＱａ０として演算する。
【００４５】
ステップ４ではこの目標基準空気量を目標空気過剰率ｔλと燃費率ηｆで補正し、補正後の値を目標空気量ｔＱａとして演算する。この目標空気量ｔＱａの演算については図７のサブルーチンにより説明する。
【００４６】
図７のステップ１では、エンジンの運転条件に基づいて目標空気過剰率ｔλを演算する。これは、エンジン回転数とエンジン負荷から図８を内容とするマップを検索することにより求めればよい。
【００４７】
目標空気過剰率ｔλは、前述した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。
【００４８】
なお、目標空気過剰率ｔλを用いて、図示しないフローチャートにおいては、
ＴＩ＝ＴＰ×（１／ｔλ）×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、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、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。ここで、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。
【００４９】
ステップ２ではエンジンの運転条件に基づいて目標ＥＧＲ率を演算する。これも、図８で示した目標空気過剰率ｔλの特性と同様に、エンジン回転数とエンジン負荷から所定のマップ（図示しない）を検索することにより求めればよい。
【００５０】
ステップ３では燃費率ηｆを演算する。これは、目標空気過剰率ｔλと目標ＥＧＲ率から図９を内容とするマップを検索することにより求めればよい。図９の特性は実機データである。
【００５１】
このようにして求めた目標空気過剰率ｔλと燃費率ηｆを用い、ステップ４において目標基準空気量ｔＱａ０を補正、つまり
【００５２】
【数１】
ｔＱａ＝ｔＱａ０×ｔλ×ηｆ
の式により、目標空気量ｔＱａを演算する。
【００５３】
目標空気過剰率ｔλによりリーン空燃比の運転域では理論空燃比の運転域よりも空気量を増加させるわけで、ｔλが１を超えている場合の数１式の値がリーン空燃比の運転域での目標空気量である。
【００５４】
また、図９に示したように、燃費率ηｆは、理論空燃比（図ではストイキで略記）のときを最大の１．０として、目標空気過剰率が小さくなるほど（つまり空燃比がリーン側になるほど）小さくなる値であり、この燃費率ηｆによって目標空気量を減量補正している。これは、空燃比がリーン側になるほど燃費率が良くなるので、その分目標空気量が少なくてよいからである。
【００５５】
このようにして目標空気量ｔＱａを演算したら図２に戻り、ステップ５でこの目標空気量ｔＱａを実際の過給圧と基準過給圧の差に応じて補正し、補正後の値を仮想目標空気量として演算する。この仮想目標空気量の演算については図１１のサブルーチンにより説明する。
【００５６】
ここで、図１１の説明に入る前に、過給圧が変化した場合のエンジンの吸気量の特性について、実機データである図１０に基づいて解説する。
【００５７】
図１０はエンジン回転数とエンジン軸トルクを一定に保ったまま、スロットル弁上流の過給圧を変化させた場合の１サイクル当たり（４気筒エンジンではクランク角で７２０度区間）の吸気量の特性を示し、同図より吸気量は過給圧に比例していることがわかる。したがって、リーン空燃比の運転域における目標とする平衡過給圧のときの目標空気量に対して、実過給圧が加速時や減速時の応答遅れにより目標平衡過給圧からずれてしまう場合には、そのずれ分を含んだ目標空気量としてあらたに目標仮想空気量を導入し、この目標仮想空気量が供給されるようにスロットル弁を操作してやればよい。たとえば、リーン空燃比の運転域での加速時に実過給圧が応答遅れにより目標平衡過給圧より小さい場合には目標仮想空気量を大きく設定し、その目標仮想空気量に応じてスロットル弁を操作すれば、目標平衡過給圧時より大きなスロットル弁開度となり吸気量が大きくなるため、実過給圧に立ち上がり遅れがあっても、目標とするリーン空燃比の運転域での空気量を実現できることになる。
【００５８】
図１１においてステップ１では目標空気過剰率ｔλと１．０を比較し、ｔλが１．０を超えているときは、リーン空燃比の運転域であるとしてステップ２に進み、スロットル弁上流に設けた圧力センサ２６（図１参照）からの実過給圧ｒＰｃを読み込む。
【００５９】
ステップ３では、リーン空燃比の運転域での目標平衡過給圧を基準過給圧ｔＰｃとして演算する。これは、エンジン回転数とエンジン負荷から図１２を内容とするマップを検索することにより求めればよい。図１２の特性は実機データである。
【００６０】
ステップ４では、実過給圧の応答遅れに伴う空気量の遅れを補正するための過給圧補正値ηｐを演算し、ステップ６においてこの過給圧補正値ηｐを用いて
【００６１】
【数２】
ｔＱａｄ＝ｔＱａ×ηｐ
の式により目標仮想空気量ｔＱａｄを演算する。
【００６２】
先に説明したように、空気量はスロットル弁上流の過給圧に比例するため、過給圧補正値ηｐとしては実過給圧に対する基準過給圧の比、つまり
【００６３】
【数３】
ηｐ＝ｔＰｃ／ｒＰｃ
の式により求めればよい。
【００６４】
一方、目標空気過剰率ｔλ＝１の場合（理論空燃比の運転域の場合）は、ステップ１よりステップ５に進み、過給圧補正値ηｐ＝１とする。理論空燃比の運転域の場合には、過給圧補正を行わないで成り行きの空気量応答（トルク立ち上がり）とするためである。
【００６５】
このとき、過給圧補正値の演算（わり算は演算負荷が大きい）が不要になり、演算負荷が減少する。
【００６６】
このようにして目標仮想空気量ｔＱａｄの演算を終了したら再び図２に戻り、ステップ６でこの目標仮想空気量ｔＱａｄに基づいてスロットル弁の目標開口面積Ａｔｈを演算する。これは、目標仮想空気量とエンジン回転数から図４を内容とするマップを検索することにより求めればよい。
【００６７】
ステップ７ではこの目標開口面積Ａｔｈに応じてスロットル弁目標開度θｔｈを演算する。これは、スロットルボディやスロットル弁の形状、寸法で決まる、図５に示した開口面積Ａｔｈと開度θｔｈ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求めることができる。
【００６８】
このようにして求めたスロットル弁目標開度θｔｈの信号はスロットル弁制御装置８に出力され、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の実開度が目標開度と一致するようにスロットル弁７を駆動する。
【００６９】
次に、参照例の作用を図１３を参照しながら説明する。
【００７０】
理論空燃比の運転域での加速に比較してリーン空燃比の運転域での同じ加速の場合には、基準過給圧ｔＰｃに対して実過給圧ｒＰｃの発達が遅れるので、従来装置のように理論空燃比の運転域での加速と同じスロットル弁操作を行ったのでは、空気量（吸気圧）の立ち上がりが遅れる（下から二段目の一点鎖線参照）。
【００７１】
これに対して参照例では、実過給圧ｒＰｃが基準過給圧ｔＰｃより低いため、過給圧補正値ηｐが１．０を超える値となり、その分だけ仮想目標空気量ｔＱａｄが目標空気量ｔＱａより大きくなる（第二段目参照）。その結果、この目標仮想空気量ｔＱａｄに基づいて演算されるスロットル弁開度が従来装置の場合より大きくなり（第一段目参照）、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を導入できることから、リーン空燃比の運転域での加速の場合も、理論空燃比の運転域での加速の場合と同じパターンのトルクの立ち上がりが得られる。すなわち、空燃比の設定が異なることによる過渡時のトルク応答、すなわちターボラグの違和感がなくなるのである。
【００７２】
このように参照例では、リーン空燃比の運転域での目標空気量を実過給圧と基準過給圧のずれに応じて補正した値を目標仮想空気量として演算し、この目標仮想空気量が得られるようにスロットル弁を操作する。たとえば、実過給圧が基準過給圧より低い場合には、スロットル弁を開き方向に制御して空気量を増加させ、この逆に実過給圧が基準過給圧より発達している場合には、スロットル弁開度を閉じ方向に制御して空気量を抑制するので、空燃比の設定や過給圧の発達状況に関わらず、過渡時の空気量の変化を同じパターンで実現できることになった。この結果、トルクの変化も空燃比等に拘わらず同じパターンになり、過給圧の発達状況に伴う違和感を解消できる。
【００７３】
次に、図１４のフローチャートは本発明の第１実施形態で、参照例の図１１と置き換わるものである。なお、図１１と同一部分には同一のステップ番号を付けている。
【００７４】
参照例では、基準過給圧ｔＰｃ（図１２のマップ値）を目標過給圧として過給圧補正値ηｐをηｐ＝ｔＰｃ／ｒＰｃの式で計算したのに対して、第１実施形態は、基準過給圧の加重平均値を目標過給圧Ｐｃｍとして設定し、したがって、過給圧補正値ηｐをηｐ＝Ｐｃｍ／ｒＰｃの式で求めるようにしたものである（図１４のステップ１１、１２）。
【００７５】
ここで、目標過給圧Ｐｃｍの演算について図１５により詳述する。
【００７６】
図１５は図１４のステップ１１のサブルーチンで、一定時間毎に実行する。
【００７７】
図１５において、ステップ１で参照例と同様にエンジン負荷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。
【００７８】
ここで、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、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、前述の図１２に示したようになる。
【００７９】
ステップ２、３、４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ｔＰｃ１、ｔＰｃ２、ｔＰｃ３とすると、
【００８０】
【数４】
Ｐｃｍ１＝Ｋｐ１×ｔＰｃ１＋（１−Ｋｐ１）×Ｐｃｍ１-1、
Ｐｃｍ２＝Ｋｐ２×ｔＰｃ２＋（１−Ｋｐ２）×Ｐｃｍ２-1、
Ｐｃｍ３＝Ｋｐ３×ｔＰｃ３＋（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。
【００８１】
数４式の加重平均係数Ｋｐ１、Ｋｐ２、Ｋｐ３は、加速時であれば図１７第２段目の目標過給圧の立ち上がりの程度を定めるもので、３つの加重平均係数の間にはＫｐ１＞Ｋｐ２＞Ｋｐ３の関係がある。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１６に示したものとなる。
【００８２】
ステップ５ではエンジン負荷とエンジン回転数から定まる運転点が、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６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７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８に進んでＰｃｍ３を目標過給圧Ｐｃｍに入れる。
【００８３】
目標過給圧をどのように与えるかは、エンジン仕様等からの要求によるのであるが、第１実施形態によれば、目標過給圧を一次遅れで与えたいという要求に応じることができる。
【００８４】
図１８の加重平均係数の特性図は第２実施形態で、第１実施形態の図１６と置き換わるものである。図１６の加重平均係数がエンジン回転数と目標基準空気量をパラメータとするマップ値であったのに対して、第２実施形態では、パラメータを１つ（アクセル操作量とエンジン回転数の積）とすることにより、加重平均係数をテーブル値で構成したものである。
【００８５】
この実施形態によれば、図１６に示した第１実施形態よりＣＰＵの演算負荷およびＲＯＭ容量を減らすことができる。
【００８６】
図１９のフローチャート、図２０の加重平均係数の特性図は第３実施形態で、それぞれ第１実施形態の図１５、図１６と置き換わるものである。なお、図１９において図１５と同一部分には同一の符号を付けている。
【００８７】
この実施形態は、図１９のステップ１１、１２、１３において同じ名称の加重平均係数Ｋｐを用いて３つの加重平均値Ｐｃｍ１、Ｐｃｍ２、Ｐｃｍ３を計算させるようにしたもので、この場合の加重平均係数Ｋｐは、アイドル操作量×回転数×ｔλ（目標空気過剰率）をパラメータとするテーブル（図２０参照）を用いて演算させる。図２０の特性によれば、同じアクセル開度と回転数であっても、燃焼状態毎にｔλが異なるので、Ｋｐの値は、結果的に各燃焼状態に対応する値になるわけである。
【００８８】
図１８に示した加重平均係数のテーブルによれば、燃焼状態毎にテーブルを用意しなければならず、したがって合計で３つのテーブルが必要となるのに対して、第３実施形態によれば、図２０に示した１つだけのテーブルで足りる。これによって、第２実施形態よりさらにＣＰＵの演算負荷とＲＯＭ容量を小さくできる。
【００８９】
図２１のフローチャートは第４実施形態で、第１実施形態の図１５と置き換わるものである。なお、図２１において図１５と同一部分には同一の符号を付けている。
【００９０】
この実施形態は、均質ストイキ燃焼域での基準過給圧ｔＰｃ３のマップと同じく均質ストイキ燃焼域での加重平均係数Ｋｐ３のマップだけを持たせておき、これら均質ストイキ燃焼域でのマップ値（ｔＰｃ３とＫｐ３）から求まる均質ストイキ燃焼域での基準過給圧の加重平均値Ｐｃｍ３に基づいて
【００９１】
【数５】
Ｐｃｍ＝Ｐｃｍ３×ｔλ
の式により成層燃焼域と均質リーン燃焼域での目標過給圧を演算させるようにしたものである（図２１のステップ１１、４、１２）。たとえば、均質ストイキ燃焼域ではｔλ＝１．０であるので、Ｐｃｍ＝Ｐｃｍ３となるのに対して、均質リーン燃焼域や成層燃焼域になると、ｔλが１．０より大きくなり、均質ストイキ燃焼域よりも大きな値の目標過給圧が与えられる（図２２参照）。なお、均質リーン燃焼域や成層燃焼域ではマッチング定数Ｋを導入して、Ｐｃｍ＝Ｐｃｍ３×ｔλ×Ｋの式により求めるようにしてもかまわない。
【００９２】
この実施形態では、基準過給圧と加重平均係数のマップについて、均質ストイキ燃焼域に対するものだけで足りるので、そのぶん第１実施形態の場合よりＣＰＵの演算負荷とＲＯＭ容量を小さくできる。
【００９３】
第１から第４までの実施形態では、基準過給圧（マップ値）に対して一次遅れで応答する値を目標過給圧として演算する場合で説明したが、基準過給圧に対してランプ応答する値を目標過給圧として演算するようにしてもかまわない。この場合には、一次遅れで目標過給圧を与える場合よりも簡易に目標過給圧を与えることができる。
【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】ドライバ要求空気量の特性図。
【図４】目標開口面積の特性図。
【図５】スロットル弁目標開度の特性図。
【図６】アイドル要求空気量の演算を説明するためのフローチャート。
【図７】目標空気量の演算を説明するためのフローチャート。
【図８】目標空気過剰率の特性図。
【図９】燃費率の特性図。
【図１０】過給圧に対する吸気量の特性図。
【図１１】目標仮想空気量の演算を説明するためのフローチャート。
【図１２】基準過給圧の特性図。
【図１３】参照例の作用を説明するための波形図。
【図１４】第１実施形態の目標仮想空気量の演算を説明するためのフローチャート。
【図１５】目標過給圧の演算を説明するためのフローチャート。
【図１６】加重平均係数の特性図。
【図１７】第１実施形態の作用を説明するための波形図。
【図１８】第２実施形態の加重平均係数の特性図。
【図１９】第３実施形態の目標過給圧の演算を説明するためのフローチャート。
【図２０】第３実施形態の加重平均係数の特性図。
【図２１】第４実施形態の目標過給圧の演算を説明するためのフローチャート。
【図２２】第４実施形態の作用を説明するための波形図。
【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
Claims (5)
- 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、
リーン空燃比の運転域での目標空気量を少なくともアクセル操作量に基づいて演算する手段と、
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リーン空燃比の運転域での前記目標空気量を補正した値を目標仮想空気量として演算する手段と、
この目標仮想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
を設け、
前記目標過給圧を演算する手段は、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として演算する手段と、加重平均係数を用いてこの基準過給圧に対して一次遅れで応答する値を目標過給圧として演算する手段とからなり、
前記加重平均係数は燃焼状態毎に異なる値である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、
リーン空燃比の運転域での目標空気量を少なくともアクセル操作量に基づいて演算する手段と、
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リーン空燃比の運転域での前記目標空気量を補正した値を目標仮想空気量として演算する手段と、
この目標仮想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
を設け、
前記目標過給圧を演算する手段は、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として演算する手段と、加重平均係数を用いてこの基準過給圧に対して一次遅れで応答する値を目標過給圧として演算する手段とからなり、
前記加重平均係数を演算するのに、エンジンの負荷と回転数をパラメータとするマップ値を用いる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、
リーン空燃比の運転域での目標空気量を少なくともアクセル操作量に基づいて演算する手段と、
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リーン空燃比の運転域での前記目標空気量を補正した値を目標仮想空気量として演算する手段と、
この目標仮想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
を設け、
前記目標過給圧を演算する手段は、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として演算する手段と、加重平均係数を用いてこの基準過給圧に対して一次遅れで応答する値を目標過給圧として演算する手段とからなり、
前記加重平均係数を演算するのに、アクセル操作量とエンジン回転数の積をパラメータとするテーブル値を用いる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、
リーン空燃比の運転域での目標空気量を少なくともアクセル操作量に基づいて演算する手段と、
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リーン空燃比の運転域での前記目標空気量を補正した値を目標仮想空気量として演算する手段と、
この目標仮想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
を設け、
前記目標過給圧を演算する手段は、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として演算する手段と、加重平均係数を用いてこの基準過給圧に対して一次遅れで応答する値を目標過給圧として演算する手段とからなり、
前記加重平均係数を演算するのに、アクセル操作量とエンジン回転数と目標空気過剰率の積をパラメータとするテーブル値を用いる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、
リーン空燃比の運転域での目標空気量を少なくともアクセル操作量に基づいて演算する手段と、
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リーン空燃比の運転域での前記目標空気量を補正した値を目標仮想空気量として演算する手段と、
この目標仮想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
を設け、
前記目標過給圧を演算する手段は、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として演算する手段と、この基準過給圧に対してランプ応答する値を目標過給圧として演算する手段とからなることを特徴とするエンジンの制御装置。
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