JP3991619B2 - 内燃機関の空燃比制御装置 - Google Patents

Description

【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の空燃比制御に関し、特に、空燃比切換時の過渡性能を改善する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンの排気系にＮＯｘトラップ触媒を備え、リーン燃焼時に排気中のＮＯｘを触媒に貯留し、リッチ燃焼時に排気中のＨＣによって貯留したＮＯｘを還元して触媒を再生するようにしたものがある（特開平１１−２９４１４５号公報参照)。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように運転条件によって空燃比を大きく切り換えるエンジンでは、目標λ（λ：空気過剰率つまり空燃比）の切り換え直後の短い時間において、一時的に目標λの変化と実吸気量との位相に差が発生してしまうために、トルクの段差を発生してしまう。
【０００４】
特に、目標λが前記触媒の再生要求などによりステップ的に変化した場合、目標λの変化に対して、空気の動きは吸気系の容積に対してエンジンが消費する速度に支配される要素が大きいため、運転条件から求められる目標λのようにどうしても急激には変化することができないことから、目標λと実吸気量との位相遅れが大きく生じてしまい、その位相遅れ中も、目標λを実現しようする燃料噴射量の増加分によって、パルス的なトルク段差を生じてしまうことがあった（図４５参照）。
【０００５】
上記のことを回避するために、目標λ変化時は、目標λの変化に吸気の位相遅れ以上の著しい遅れ成分を持たせ、目標λをシリンダへの実吸入酸素成分の変化速度以上にゆっくり変化させる手法が考えられる。しかし、この場合、各認証モードパターンを含めた実際の運転条件では、リッチシフトを入れられる運転条件が限られているため、せっかくリッチシフト条件が許可されたのに、目標λの変化がゆっくりしか与えられないことにより、実λが充分小さくなりきる前に、または目標λに到達したとしても充分な時間保つことができないうちに、運転条件が変化してリッチシフト許可が取り消され、触媒の再生が充分行われる前に通常の運転領域に戻ってしまい、結果として排気性能の悪化を招いてしまう恐れがある。
【０００６】
本発明は、このような従来の課題に着目してなされたもので、空燃比の切換時、空気の位相遅れを考慮した空燃比制御を行うことにより、目標空燃比への収束を遅らせることなくトルク段差を十分に抑制できるようにしたエンジンの空燃比制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このため、請求項１に係る発明は、
機関運転状態に基づいて基本目標空気過剰率ｔλ０を設定する基本目標空気過剰率設定手段と、
目標吸気量ｔＱａｃと、前記基本目標空気過剰率ｔλ０と、目標ＥＧＲ率ｔＥＧＲと、に基づいて、目標吸気量相当値ｔＯ２を、
ｔＯ２＝ｔＱａｃ { １＋ｔＥＧＲ（ｔλ０−１）／ｔλ０ }
として設定する目標吸気量相当値設定手段と、
実吸気量ｒＱａｃと、実空気過剰率ｒλと、実ＥＧＲ率ｒＥＧＲと、に基づいて実吸気量相当値ｒＯ２を、
ｒＯ２＝ｒＱａｃ { １＋ｒＥＧＲ（ｒλ−１）／ｒλ }
として設定する実吸気量相当値設定手段と、
前記目標吸気量相当値ｔＯ２と、前記実吸気量相当値ｒＯ２との比または差に基づいて空気過剰率補正量を設定する空気過剰率補正量設定手段と、
前記基本目標空気過剰率ｔλ０と、前記空気過剰率補正量と、に基づいて目標空気過剰率を設定する目標空気過剰率設定手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００８】
請求項１に係る発明によると、
基本目標空気過剰率での目標吸気量（新気量）相当値と、実際の空気過剰率での実吸気量（新気量）相当値とが、それぞれＥＧＲも考慮して算出され、それら目標および実際の吸気量相当値比または差に基づいて基本目標空気過剰率を補正した目標空気過剰率となるように空燃比が制御される。
【０００９】
このように、ＥＧＲガス中の残留酸素分も考慮しながら、シリンダに吸入される実際の新気相当量と目標の新気相当量と比較して、目標空気過剰率を補正するようにしたため、残留酸素分を多く含むＥＧＲガスが大量に吸気系に還流する運転条件であっても、実際にシリンダに吸入される新気相当分の変化に応じた目標空気過剰率を設定でき、トルク段差の発生を防止できる。
【００１０】
また、請求項２に係る発明は、
機関運転状態に基づいて設定した基本目標空気過剰率を、次式によって補正して目標空気過剰率を設定することを特徴とする。
ｔＬＡＭＢＤＡ＝ｔλ０×空気過剰率補正量
＝ｔλ０×ｒＱａｃ｛１＋ｒＥＧＲ（ｒλ−１）／ｒλ｝
／ｔＱａｃ｛１＋ｔＥＧＲ（ｔλ０−１）／ｔλ０｝
ｔＬＡＭＢＤＡ：補正された目標空気過剰率
ｔλ０：基本目標空気過剰率
ｒＱａｃ：実吸気量
ｔＱａｃ：目標吸気量
ｒＥＧＲ：実ＥＧＲ率
ｔＥＧＲ：目標ＥＧＲ率
ｒλ：実空気過剰率
【００１１】
請求項２に係る発明によると、
上記の式により、目標空気過剰率ｔＬＡＭＢＤＡが、基本目標空気過剰率ｔλ０での新気相当量を示す［ｔλ０×ｒＱａｃ｛１＋ｒＥＧＲ（ｒλ−１）／ｒλ｝］と、実空気過剰率ｒλでの新気相当量を示す［ｔＱａｃ｛１＋ｔＥＧＲ（ｔλ０−１）／ｔλ０｝］との比率によって、基本目標空気過剰率ｔλ０を補正することにより算出されるので、燃料噴射量が変化しないように目標空気過剰率が設定され、以ってトルク段差の発生を確実に防止できる。
【００１２】
また、請求項 3 に係る発明は、
前記空気過剰率補正量を調整して調整後補正量とする補正量調整手段を備え、
前記目標空気過剰率設定手段は、前記基本目標空気過剰率と前記調整後補正量とに基づいて目標空気過剰率を設定することを特徴とする。
【００１３】
請求項3に係る発明によると、
目標吸気量と実吸気量との比または差に基づいて設定された空気過剰率補正量を調整した調整後補正量によって、基本目標空気過剰率を補正することにより、目標空気過剰率が設定される。
【００１４】
すなわち、空気過剰率補正量による補正により、基本目標空気過剰率の変化に対してトルク段差を無くすことが可能であるが、目標空気過剰率が収束するまで過渡的ではあるが収束後の目標空気過剰率に対するずれを生じるので、排気浄化性能等に影響を与えることとなる。
そこで、空気過剰率補正量を調整した調整後補正量によって、基本目標空気過剰率を補正することにより、トルク段差の吸収とバランスをとりながら過渡時の排気浄化性能等への影響を軽減するように調整することができる。
また、請求項4に係る発明は、
前記補正量調整手段は、機関運転状態に基づいて前記空気過剰率補正量の大きさを調整することを特徴とする。
【００１５】
請求項4に係る発明によると、
前記調整後補正量を、機関運転状態に基づいて空気過剰率補正量を調整して求めることにより、運転性（トルク段差吸収）を重視する場合と空気過剰率制御精度（過渡時排気浄化性能向上）を重視する場合とを、機関運転状態に応じた運転性と排気浄化性能の影響の度合いに基づいて最適に調整することができる。
【００１６】
また、請求項5に係る発明は、
前記補正量調整手段は、エンジン回転速度及び負荷に基づいて前記空気過剰率補正量の大きさを調整することを特徴とする。
請求項5に係る発明によると、
上記機関運転状態として、基本的なエンジン回転速度及び負荷に基づいて空気過剰率補正量の大きさを調整することにより、調整後補正量を良好に設定することができる。
【００１７】
また、請求項6に係る発明は、
前記補正量調整手段は、基本目標空気過剰率に基づいて前記空気過剰率補正量の大きさを調整することを特徴とする。
請求項6に係る発明によると、
例えば、ＮＯｘトラップ触媒に蓄えられたＮＯｘを触媒上流の排気をリッチ雰囲気として浄化して触媒を再生するような場合や、高負荷のような空気過剰率が小さくなる条件では、空気過剰率の補正を小さくすることにより空気過剰率制御精度を重視し、それ以外では運転性を重視するような設定が可能となる。
【００１８】
また、請求項7に係る発明は、
前記補正量調整手段は、基本目標空気過剰率と実空気過剰率との差に基づいて前記空気過剰率補正量の大きさを調整することを特徴とする。
請求項7に係る発明によると、
基本目標空気過剰率と実空気過剰率との差が大きい目標空気過剰率の急変時にはトルク段差の影響が大きいので運転性を重視するが、差が小さい定常的な条件ではトルク段差の影響が小さいので空気過剰率制御を重視して、極力排気浄化性能を向上させるような設定が可能となる。
【００１９】
また、請求項8に係る発明は、
内燃機関の排気通路に配置され、排気空燃比がリーンのとき流入する排気中のＮＯｘをトラップし、排気空燃比がリッチのときトラップしたＮＯｘを脱離浄化するＮＯｘトラップ触媒と、
前記排気空燃比をリーンからリッチあるいはリッチからリーンに切り換える空燃比切換手段と、を備え、
前記補正量調整手段は、空燃比の切換時に前記空気過剰率補正量の大きさを調整することを特徴とする。
【００２０】
請求項8に係る発明によると、
前記ＮＯｘトラップ触媒のＮＯｘ脱離浄化（再生）時に、空燃比のリッチ、リーンを切り換えるときに、前記空気過剰率補正量の大きさが調整される。
すなわち、空気過剰率補正量による補正が特に要求されるＮＯｘトラップ触媒再生時のリッチ、リーン切換時に、これに対応して空気過剰率補正量の大きさを調整することで、適正な制御を行える。
【００２１】
また、請求項9に係る発明は、
前記補正量調整手段は、空燃比を切り換えた瞬間に前記空気過剰率補正量を最大とし、その後、時間が経過するにつれて前記空気過剰率補正量を小さくすることを特徴とする。
請求項9に係る発明によると、
目標空気過剰率補正の要求が最も強いＮＯｘトラップ触媒再生時に空気過剰率補正量を最大とし、切換後経過時間が増大するにつれて空気過剰率補正量を小さくして補正が弱められるので、空燃比切換タイミングのみ一時的に空気過剰率補正を強化することができ、トルク段差吸収と空気過剰率制御精度とを両立させることができる。
【００２２】
また、請求項10に係る発明は、
前記補正量調整手段は、前記空気過剰率補正量をバンドパスフィルタ処理した値を調整後補正量とすることを特徴とする。
請求項10に係る発明によると、
実吸気量と目標吸気量との比もしくは差に対して、所定のフィルタ処理を行って最終的な目標空気過剰率を算出するため、運転性重視と空気過剰率制御精度重視とを周波数的に分離可能となり、運転性と空気過剰率制御精度とを両立することができる。
【００２３】
また、請求項11に係る発明は、
前記補正量調整手段は、内燃機関に接続される変速機の変速比に基づいて、前記バンドパスフィルタの特性を変更することを特徴とする。
請求項11に係る発明によると、
車両の変速比に対してフィルタ特性を変更することにより、同一エンジントルク段差に対して変速比毎に変化する特性への変更が可能となり、運転性と空気過剰率制御精度とを最適に配分して両立させることができる。
【００２４】
また、請求項12に係る発明は、
エンジン回転速度と負荷の少なくとも一方に基づいて前記調整後補正量を再調整する補正量再調整手段を備えることを特徴とする。
【００２５】
請求項 12 に係る発明によると、
空気過剰率補正量をフィルタ処理して調整された調整後補正量を、エンジン回転速度と負荷の少なくとも一方に基づいて再調整することにより、エンジン運転状態ごとに異なる排気エミッション感度の大小に応じて、運転性と空気過剰率制御精度とを最適に配分して両立させることができる。
【００２６】
また、請求項 13に係る発明は、
前記目標吸気量は、ＥＧＲ無しの状態で設定した値を、前記目標ＥＧＲ率によって補正して設定することを特徴とする。
請求項 13に係る発明によると、
前記目標ＥＧＲ率で補正することにより、ＥＧＲ無しの状態で設定したトータルでの目標吸気量からＥＧＲガス中の新気量分を差し引いた量を目標吸気量として設定されるので、スロットル制御等により、正確な吸入空気量制御を行える。
【００２７】
また、請求項 14に係る発明は、
前記実吸気量は、吸気系上流部で検出された値に対して、シリンダ部の遅れによる補正を施して算出することを特徴とする。
請求項 14に係る発明によると、
スロットル弁開度を変化することにより、検出される吸入空気量が変化しても、コレクタ部など吸気系容積の大きい部分によってシリンダ部の吸入空気量変化に遅れを生じるので、該遅れによる補正を施して算出することで、実際の吸入空気量を高精度に算出することができる。
【００２８】
また、請求項 15に係る発明は、
前記実ＥＧＲ率は、ＥＧＲガスの吸気系へのＥＧＲガス導入量に対し、シリンダ部の遅れによる補正を施して算出した実ＥＧＲ量と、前記実吸気量との比率として算出することを特徴とする。
請求項 15に係る発明によると、
ＥＧＲガスが吸気系のコレクタ部など吸気系容積の大きい部分に導入されると、該吸気系へのＥＧＲガスの導入量の変化に対し、シリンダ部のＥＧＲガス吸入量に遅れを生じるので、該遅れによる補正を施して算出することで、実際のＥＧＲ量を高精度に算出することができる。
【００２９】
また、請求項 16に係る発明は、
前記実空気過剰率を、ＥＧＲガスの吸気系への導入量に対し、シリンダ部の遅れによる補正を施して算出した実ＥＧＲ量に、ＥＧＲガス中の酸素濃度割合の算出値を乗じてＥＧＲガス中の新気量を算出し、該ＥＧＲガス中の新気量と前記実吸気量とを加算した値として推定することを特徴とする。
【００３０】
請求項 16に係る発明によると、
既述のようにシリンダ部の遅れによる補正を施して実際のＥＧＲ量を高精度に算出するとともに、目標空気過剰率の変化に対して徐々に変化するＥＧＲガス中の酸素濃度割合を算出し、前記実際のＥＧＲ量に乗じることによって、ＥＧＲガス中の新気量を高精度に算出することができる。そして、該ＥＧＲガス中の新気量と実際の吸入空気量とを加算することにより、トータルの新気量を高精度に算出することができる。
【００３１】
また、請求項 17に係る発明は、
前記実空気過剰率を、前記基本目標空気過剰率に対し、吸入空気量の変化に対応して設定した遅れゲインと、ＥＧＲガス中の新気量の変化に対応して設定した遅れゲインとを用いた１次遅れの組み合わせ処理によって推定することを特徴とする。
【００３２】
請求項 17に係る発明によると、
例えば、スロットル弁が閉じエンジンで空気が消費されることでシリンダに吸入される新気量の変化の遅れは比較的小さいので、「速い成分用」の遅れゲインとして設定し、一方、ＥＧＲガス中の残留酸素分の変化の遅れは比較的大きいので、「遅い成分用」の遅れゲインとして設定し、これらの遅れゲインを用いて１次遅れの組み合わせ処理を行うことにより、実際の空気過剰率を比較的簡易かつ高精度に推定することができる。
【００３３】
また、請求項 18に係る発明は、
排気中の酸素濃度を検出し、該検出値に基づいて目標当量比をフィードバック補正しつつ基本目標空気過剰率の補正を行うことを特徴とする。
請求項 18に係る発明によると、
排気中の酸素濃度検出値によって求められる実際の当量比が目標当量比からずれた場合、該ずれに応じて目標当量比を補正することにより、実際の当量比を所望の当量比に高精度にフィードバック制御することができる。
【００３４】
また、請求項 19に係る発明は、
排気中のＮＯｘ濃度を検出し、該検出値に基づいて目標ＥＧＲ率をフィードバック補正しつつ基本目標空気過剰率の補正を行うことを特徴とする。
請求項 19に係る発明によると、
実際のＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率からずれた場合は、該ずれに応じて目標ＥＧＲ率を補正することにより、実際のＥＧＲ率を所望のＥＧＲ率に高精度にフィードバック制御することができる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態を図に基づいて説明する。一実施形態のシステム構成を示す図１において、過給機１は、エアクリーナ２でダストを除去されて吸気通路３に吸入された空気を吸気コンプレッサ１Ａにより圧縮過給し、インタクーラ４で冷却した後、下流側の吸気マニホールド５へ送り込む。
【００３６】
一方、サプライポンプ６から圧送され、コモンレール７を経て高圧に貯留された燃料が、エンジン８の各気筒の燃焼室に装着された燃料噴射弁（インジェクタ）９から燃焼室に向けて燃料が噴射され、該噴射された燃料は着火して燃焼される。
また、排気マニホールド１０と前記吸気マニホールド５のコレクタ部５Ａとを結んでＥＧＲバルブ１１を介装したＥＧＲ通路１２が接続されると共に、前記吸気通路３の吸気コンプレッサ１Ａの上流側に電子制御式スロットル弁１３が介装され、主としてアイドル時や低負荷時に排気改善，騒音対策のために前記スロットル弁１３を絞ると同時にＥＧＲバルブ１１の開度を制御してＥＧＲ制御を行う。
【００３７】
前記スロットル弁１３下流の各気筒に分岐する吸気ポートには、スワールコントロールバルブ（ＳＶＣ）１４が配設され、絞り量の制御によって、燃焼室内に運転状態に応じて適度のスワールを形成する。
燃焼後の排気は、排気マニホールド１０より前記過給機１の排気タービン１Ｂを回転駆動させた後、ＮＯｘトラップ触媒１５により排気中のＮＯｘが捕集された後に大気中に放出される。排気タービン１Ｂは、可変ノズル式となって過給圧を可変制御できるようになっている。
【００３８】
機関の運転状態を検出する各種センサ類として、吸入空気流量を検出するエアフローメータ１６、エンジン水温を検出する水温センサ１７、エンジン回転速度を検出する回転速度センサ１８、アクセル開度センサ１９などが設けられる。
前記センサ類からの検出信号は、コントロールユニット２０に入力され、該コントロールユニット２０は、各検出信号に基づいて検出された運転状態に応じて、ＥＧＲ制御、燃料噴射制御（空燃比制御）、スワール制御を行う。
【００３９】
そして、特に、本発明に係る制御として、前記ＮＯｘトラップ触媒１５の再生時にリッチ空燃比に制御するときなど、目標空気過剰率がステップ的に変化したときでも、過渡的な空気量変化の遅れに合わせて目標空気過剰率を適正に補正することで、トルク段差を生じることなく、かつ、速やかに最終的に所望する初期の目標空気過剰率に収束するように空燃比制御を行う。
【００４０】
以下、前記コントロールユニット２０による空燃比制御について説明する。
図２は、ＥＧＲを考慮せず目標空気過剰率を演算する参考例のフローである。
ステップ（図ではＳと記す。以下同様）１では、後述するように演算される基本目標空気過剰率ｔλ０、実吸気量ｒＱａｃと目標吸気量ｔＱａｃを読み込む。
ステップ２では、前記実吸気量ｒＱａｃと目標吸気量ｔＱａｃの比として吸気量誤差割合ｐＱａｃを算出する。
【００４１】
ステップ３では、前記吸気量誤差割合ｐＱａｃを空気過剰率補正量として基本目標空気過剰率ｔλ０に乗じることで、最終的に目標空気過剰率ｔＬＡＭＢＤＡを算出する。
図３は、ＥＧＲを考慮して目標空気過剰率を演算する第１の実施形態のフローを示す。
ステップ１１では、基本目標空気過剰率ｔλ０、目標ＥＧＲ率ｔＥＧＲ、目標吸気量ｔＱａｃを読み込む。
【００４２】
ステップ１２では、読み込んだ各値を用いて、基本目標空気過剰率ｔλ０での新気相当量ｔＯ２を次式によって算出する。
ｔＯ２＝ｔＱａｃ{１＋ｔＥＧＲ（ｔλ０−１）／ｔλ０}
ここで（ｔλ０−１）／ｔλ０の項は、排気中に残っている新気相当量の割合を示し、それにｔＱａｃとｔＥＧＲとを乗じることで、ＥＧＲガス中の新気相当量を求めている。そこにさらにｔＱａｃを加えるとＥＧＲと新気の両方の酸素分を考慮した、シリンダに吸入される新気相当量の目標値である目標吸気量相当値ｔＯ２が求められる。
【００４３】
次にステップ１３で、現在の実空気過剰率ｒλ、ステップ１４で、実ＥＧＲ率ｒＥＧＲおよび実吸気量ｒＱａｃを順次読み込み、ステップ１５で先ほどの目標吸気量ｔＯ２の算出と同様、次式によって実吸気量相当値ｒＯ２を算出する。
ｒＯ２＝ｒＱａｃ{１＋ｒＥＧＲ（ｒλ−１）／ｒλ}
ステップ１６では、上記のようにして求められた実吸気量相当値ｒＯ２と目標吸気量相当値ｔＯ２の比ＨＯＳ＿Ｏ２ｒｔｏを求める。この比ＨＯＳ＿Ｏ２ｒｔｏが参考例の吸気量誤差割合ｐＱａｃに相当する。
【００４４】
ステップ１７では、前記比ＨＯＳ＿Ｏ２ｒｔｏすなわち吸気量誤差割合ｐＱａｃを、空気過剰率補正量として基本目標空気過剰率ｔλ０に乗じることで、最終的な目標空気過剰率ｔＬＡＭＢＤＡを算出する。
図４は、目標空気過剰率を演算する第２〜第８の実施形態に共通のフローを示す。
【００４５】
ステップ２１では、基本目標空気過剰率ｔλ０、実吸気量ｒＱａｃ、目標吸気量ｔＱａｃを読み込み、第２，第４，第６〜第８の実施形態では、さらに各種パラメータを読み込む。ここで、前記各種パラメータは、後述のステップ２３でのゲインｋＬａｍｑａの算出で必要となるパラメータであり、各実施例で用いるパラメータが異なる。
【００４６】
ステップ２２では、実吸気量ｒＱａｃと目標吸気量ｔＱａｃの比から、１を減じた値である吸気量誤差割合ｐＱａｃを、空気過剰率補正量として算出する。
ステップ２３では、後述のようにゲインｋＬａｍｑａを算出する。
ステップ２４では、前記吸気量誤差割合ｐＱａｃ、すなわち空気過剰率補正量に前記ゲインｋＬａｍｑａを乗じ、１を加えた値を調整後補正量ｈＬａｍｂとして算出する。
【００４７】
ステップ２５では、前記基本目標空気過剰率ｔλ０に前記調整後補正量ｈＬａｍｂを乗じることにより、最終的に目標空気過剰率ｔＬＡＭＢＤＡを算出する。なお、図４は、参考例を基本として説明したが、第１の実施形態を基本とする場合は、図４のステップ２２において、吸気量誤差割合ｐＱａｃ（空気過剰率補正量）を算出する際に、実吸気量相当 値ｒＯ２と、目標吸気量相当値ｔＯ２の比から１を減じて算出する。
【００４８】
以下、前記ステップ２３でのゲインｋＬａｍｑａを、異なるパラメータを用いて算出する第２〜第８の実施形態について説明する。
第２の実施形態では、前記ステップ２１で各種パラメータとしてエンジン回転速度Ｎｅと目標エンジントルクｔＴｅとを読み込み、これらパラメータに基づいてステップ２３で図５に示したマップからゲインｋＬａｍｑａを検索する。
【００４９】
ここで、図５は、負荷が高くなるほどゲインｋＬａｍｑａが小、すなわち吸気量誤差割合ｐＱａｃの値の反映を小さく、定常を含む低負荷では大きくし、定常のようなトルクショックを大きく感じやすい条件では補正を大きく利かせるようにしている。また、一般的に低負荷は空気過剰率の制御性に対する排気感度が小さく、高負荷ほど排気感度が大きくなって制御精度が高められる傾向にあるため、このような特性にしている。
【００５０】
第３の実施形態では、ステップ２１で読み込んだ基本目標空気過剰率ｔλ０に基づいて、ステップ２３で図６に示したマップからゲインｋＬａｍｑａを検索する。
ここで、図６は、基本目標空気過剰率ｔλ０が小さくなるほど補正を小さくして空気過剰率制御精度を優先し、ｔλ０が大きいほど補正を大きくして運転性を優先した設定としている。これは一般的に高負荷ほど空気過剰率が小さくなるため、前述したように空気過剰率が小さいほど制御精度を求められるためである。
【００５１】
第４の実施形態では、ステップ２１で各種パラメータとして後述のフローで算出される実空気過剰率ｒλを読み込み、ステップ２３で基本目標空気過剰率ｔλ０と実空気過剰率ｒλとの差に基づいて、図７に示したマップからゲインｋＬａｍｑａを検索する。
ここで、図７は、目標空気過剰率と実際の空気過剰率との差が大きいとき補正が大きく利き、小さいときは補正量が小さくなるような設定としている。これは、特にリッチスパイク前後や急加減速初期などで目標空気過剰率の変化が大きいときにはｔλ０とｒλとの差が大きくなり、そのときは運転性を優先し、定常や中〜緩加速、加速中のような差が小さいときは空気過剰率制御精度を優先するような設定としている。
【００５２】
第５の実施形態では、ステップ２３で図８に示した特性を有するバンドパスフィルタに吸気量誤差割合ｐＱａｃを入力し、その出力をゲインｋＬａｍｑａとする。
ここで、図８の特性は、運転性に人間が敏感と感じる周波数たとえば２〜１０ＨｚではゲインｋＬａｍｑａを大きくして運転性を確保し、それ以外では、徐々に小さくして空気過剰率制御精度を優先するような特性としている。
【００５３】
第６の実施形態では、第３の実施形態同様にエンジン回転速度Ｎｅと目標エンジントルクｔＴｅに基づいて図５に示したマップから検索したゲインｋＬａｍｑａ０に、第６の実施形態同様に吸気量誤差割合ｐＱａｃをフィルタ処理して得られた出力値ｋＬａｍｑａ１を乗じて、最終的なゲインｋＬａｍｑａとする。
これにより、前記第２の実施形態での効果と第５の実施形態での効果を兼ね備える。
【００５４】
第７の実施形態では、ステップ２１で各種パラメータとして自動変速機の変速比ｒＧｅａｒを読み込み、該変速比ｒＧｅａｒに基づいてステップ２３で図９に示したマップからゲインｋＬａｍｑａを検索する。
ここで、図９の特性は、同一レベルのエンジントルク変動でも運転性はギヤ位置（変速比）ごとに異なり、周波数も異なるため、そのような特性をかんがみて設定した例を示している。
【００５５】
第８の実施形態では、図３８に示したフローにより、ゲインｋＬａｍｑａを算出する。該図３８についての説明は後述する。
次に、基本的なトルクデマンド制御に係る部分について説明する。
図１０は、目標エンジントルクを演算するフローである。
ステップ３１では、エンジン回転速度Ｎｅと、アクセル開度ＡＰＯとを読み込む。
【００５６】
ステップ３２では、アクセル開度ＡＰＯから、例えば図１１に示すようなテーブルを補間計算してアクセル開口面積Ａａｐｏを演算する。
ステップ３３では、次式により擬似吸気量比（単位回転あたりの吸気量）Ａｄｎｖを演算する。
Ａｄｎｖ＝Ａａｐｏ／Ｎｅ／ＶＯＬ♯ ただし、ＶＯＬ♯は排気量
ステップ３４では、前記Ａｄｎｖから例えば図１２に示すようなテーブルを補間計算して負荷割合相当値Ｑｈ０を演算する。
【００５７】
ステップ３５では、例えば図１３に示すような目標エンジントルクマップを、エンジン回転速度Ｎｅ、負荷割合相当値Ｑｈ０を用いて、補間計算して目標エンジントルクｔＴｅを演算して処理を終了する。
次に、目標ＥＧＲ率ｔＥＧＲを演算するフローを、図１４に従って説明する。
ステップ４１では、エンジン回転速度Ｎｅ、目標エンジントルクｔＴｅ、エンジン水温Ｔｗを読み込む。
【００５８】
ステップ４２では、エンジン回転速度Ｎｅ、目標エンジントルクｔＴｅから、図１５に示すようなマップを検索して、基本目標ＥＧＲ率ｔＥＧＲｂを演算する。
ステップ４３では、エンジン水温Ｔｗから、図１６に示すようなマップを検索して、目標ＥＧＲ率補正係数Ｋｅｇｒ＿ｔｗを演算する。
【００５９】
ステップ４４では、基本目標ＥＧＲ率ｔＥＧＲｂと目標ＥＧＲ率補正係数Ｋｅｇｒ＿ｔｗとを乗じて、目標ＥＧＲ率ｔＥＧＲを演算する。
図１７は、基本目標空気過剰率ｔλ０を演算するフローを示す。
ステップ５１で、エンジン回転速度Ｎｅと、既述のように演算された目標エンジントルクｔＴｅを読み込み、ステップ５２では、読み込んだＮｅ，ｔＴｅにより、図１８に示した基本目標空気過剰率マップを参照する。このマップの特性は図１８に示すように、エンジン回転速度Ｎｅが高くなるほど、また目標エンジントルクｔＴｅが大きくなるほど空気過剰率が小さく（Ａ／Ｆが濃く）なるような設定としている。次にステップ５３で、エンジン水温Ｔｗにより、マップ参照値の水温補正係数ＨＯＳ＿ｔλ０を図１９に示したテーブルから参照する。このテーブルの特性は、低温時は増大するフリクションや安定化のため空気過剰率を大きくして空気を増大させるような設定としている。その補正係数ＨＯＳ＿ｔλ０で、先ほどのマップ参照値を補正して、基本目標空気過剰率ｔλ０を算出する。
【００６０】
以下、前記目標空気過剰率ｔＬＡＭＢＤＡつまり所望の目標空燃比が達成されるように目標燃料噴射量を算出するための各フローを順次説明する。
図２０は、目標当量比ｔＦＢＹＡを演算するフローである。
ステップ６１では、実ＥＧＲ率ｒＥＧＲ、目標空気過剰率ｔＬＡＭＢＤＡを読み込む。
【００６１】
ステップ６２では、目標当量比ｔＦＢＹＡを、以下のように演算して処理を終了する。
空気過剰率を物理的な式で示すと以下のようになる。
空気過剰率＝［吸入新気量×（１＋ＥＧＲ率×ＥＧＲガス酸素割合）］／（燃料噴射量×１４．６）
上式を変形した次式によって、目標当量比ｔＦＢＹＡを演算する。
【００６２】
ｔＦＢＹＡ＝［ｔＬＡＭＢＤＡ＋ｒＥＧＲ×（ｔＬＡＭＢＤＡ−１）］
／（ｔＬＡＭＢＤＡ）²
図２１は、目標吸気量ｔＱａｃを演算するフローである。
ステップ７１でエンジン回転速度Ｎｅ、目標エンジントルクｔＴｅ、目標ＥＧＲ率ｔＥＧＲ、目標空気過剰率ｔＬＡＭＢＤＡを読み込む。なお、初めは、目標空気過剰率ｔＬＡＭＢＤＡの初期値として基本目標空気過剰率ｔλ０を用いて本フローにより、目標吸気量ｔＱａｃを算出し、該目標吸気量ｔＱａｃを用いて図１のフローで目標空気過剰率ｔＬＡＭＢＤＡを補正しつつ、該補正されたｔＬＡＭＢＤＡを用いて本フローで目標吸気量ｔＱａｃを演算することが繰り返される。
【００６３】
ステップ７２では、エンジン回転速度Ｎｅ、目標エンジントルクｔＴｅから、基本目標吸気量ｔＱａｃｂを、例えば図２２に示すようなマップを補間計算して設定する。
ステップ７３では、ＥＧＲ補正係数ｋＱａｃｅｇｒを次式によって算出する。
ｋＱａｃｅｇｒ＝１／（１＋ｔＥＧＲ）
ステップ７４では、図２３に示すようなマップを、エンジン回転速度Ｎｅ、目標空気過剰率ｔＬＡＭＢＤＡにより補間計算して空気過剰率トルク補正係数ｋＱａｃｌｍを演算する。
【００６４】
ステップ７５では、次式によって目標吸気量ｔＱａｃを演算し、処理を終了する。
ｔＱａｃ＝ｔＱａｃｂ×ｋＱａｃｅｇｒ×ｋＱａｃｌｍ
図２４は、目標燃料噴射量ｔＱｆを演算するフローである。
ステップ８１では、実吸気量ｒＱａｃ、目標当量比ｔＦＢＹＡを読み込む。
【００６５】
ステップ８２では、次式によって目標燃料噴射量ｔＱｆを演算し、処理を終了する。
ｔＱｆ＝ｒＱａｃ×ｔＦＢＹＡ／ＢＬＡＭＢ♯
上記のようにして得られた目標燃料噴射量ｔＱｆに応じて前記燃料噴射弁９を制御して燃料噴射量を制御することで、前記新気量の遅れに合わせて補正された目標空気過剰率ｔＬＡＭＢＤＡ（所望の空燃比）が実現され、以って、トルク段差を抑制しつつ、速やかに初期の目標空気過剰率に収束させて、前記ＮＯｘトラップ触媒１５の再生期間を確保することができ、ひいては排気浄化性能を向上できる。
【００６６】
以下、上記制御で必要とした各値を求めるフローについて説明する。
まず、前記実際の吸気量（新気量）を求めるための各フローを順次説明する。
図２５は、吸入空気量を検出するフローである。
ステップ９１では、エアフローメータ１４の出力電圧Ｕｓを読み込む。
ステップ９２では、図２６に示したようなリニアライズテーブルでＵｓから吸入空気量Ｑａｓ０＿ｄへ変換する。
【００６７】
ステップ９３では、加重平均処理を行ってＱａｓ０として、処理を終了する。
図２７は、コレクタ吸入空気量Ｑａｃｎを演算するフローである。
ステップ１０１では、エンジン回転速度Ｎｅを読み込む。
ステップ１０２では、前記検出吸気量Ｑａｓ０を用いて次式によって、１シリンダあたりの吸入空気量Ｑａｃ０を演算する。
【００６８】
Ｑａｃ０＝Ｑａｓ０×ＫＣＯＮ／Ｎｅ
ＫＣＯＮ：定数（４気筒の場合３０、６気筒の場合２０）
ステップ１０３では、吸入空気量Ｑａｃ０に対して空気の輸送遅れ分の遅れ処理（吸気量検知手段からコレクタまでの輸送遅れ）を行い、その結果をＱａｃｎとして処理を終了する。
【００６９】
図２８は、シリンダに吸入される実吸気量ｒＱａｃを演算するフローである。
ステップ１１１では、コレクタ吸入新気量Ｑａｃｎ、コレクタ容量分の吸気輸送遅れ時定数相当値Ｋｋｉｎを読み込む。
ステップ１１２では、次式によって加重平均処理を行ってｒＱａｃとし、処理を終了する。
【００７０】
ｒＱａｃ＝Ｑａｃ×Ｋｋｉｎ＋Ｑａｃ（n-1）×（１−Ｋｋｉｎ）
図２９は、実ＥＧＲ量ｒＱｅｃを演算するフローである。
ステップ１２１では、コレクタ吸入新気量Ｑａｃｎ、目標ＥＧＲ率ｔＥＧＲを読み込む。
ステップ１２２では、次式によってコレクタ入口ＥＧＲ量Ｑｅｃ０を演算する。
【００７１】
Ｑｅｃ０＝Ｑａｃｎ×ｔＥＧＲ
ステップ１２３では、前記コレクタ容量分の吸気輸送遅れ時定数相当値Ｋｋｉｎを用いて次式によって遅れ処理を行い、実ＥＧＲ量ｒＱｅｃとして処理を終了する。
ｒＱｅｃ＝Ｑｅｃ０×Ｋｋｉｎ×ＫＥ♯
＋Ｑｅｃ(n-1)×（１−Ｋｋｉｎ×ＫＥ♯）
図３０は、実ＥＧＲ率ｒＥＧＲを演算するフローである。
【００７２】
ステップ１３１では、シリンダ吸気量ｒＱａｃ、シリンダＥＧＲ量ｒＱｅｃを読み込む。
ステップ１３２では、次式によって実ＥＧＲ率ｒＥＧＲを演算し、処理を終了する。
ｒＥＧＲ＝ｒＱｅｃ／ｒＱａｃ
図３１は、前記遅れ処理時定数相当値Ｋｋｉｎを演算するフローである。なお、Ｋｋｉｎの初期値は１とする。
【００７３】
ステップ１４１では、エンジン回転速度Ｎｅ、燃料噴射量ｔＱｆ、実ＥＧＲ率ｒＥＧＲを読み込む。
ステップ１４２では、エンジン回転速度Ｎｅ、燃料噴射量ｔＱｆから、例えば図３２に示すようなマップを検索して体積効率相当基本値Ｋｉｎｂを演算する。
ステップ１４３では、次式によって体積効率相当値ＥＧＲ補正を行ってＫｉｎｃを演算する。これはＥＧＲによって体積効率が減少する補正を行ったものである。
【００７４】
Ｋｉｎｃ＝Ｋｉｎｂ／（１＋ｒＥＧＲ／１００）
ステップ１４４では、次式によって吸気遅れ時定数相当値Ｋｋｉｎを演算して、処理を終了する。なおこの式はコレクタ内吸気状態、シリンダ吸入状態を物理的に想定し得られるものである。
Ｋｋｉｎ＝１／{ＫＶＯＬ♯／（Ｋｉｎｃ×Ｎｅ×ＤＴ♯）＋１}
ただし、ＫＶＯＬ♯＝１２０×ＶＣ／ＶＥ
ＶＣ：コレクタ容積
ＶＥ：排気量
ＤＴ♯：サンプリング時間（演算タイミング）
図３３は、図３のステップ１４で読み込まれる実空気過剰率ｒλを、推定するフローである。
【００７５】
ステップ１５１では、次式によって、シリンダあたりの吸入ＥＧＲ量Ｑｅｃｎを演算する。
Ｑｅｃｎ＝ｒＱｅｃ／Ｎｅ×♯ＫＣ
ここで、ｒＱｅｃは時間あたりのＥＧＲ流量であり、Ｑｅｃｎは、単純にエンジン回転速度Ｎｅで割った値である。♯ＫＣは固定ゲインである。
【００７６】
ステップ１５２では、前記Ｑｅｃｎに対して次式によって１次遅れ処理をして、シリンダに吸入されるＥＧＲ量Ｑｅｃを算出する。＃ＫＶ１は遅れの時定数である。
Ｑｅｃ＝Ｑｅｃ×（−１）×（１−♯ＫＶ１）＋Ｑｅｃｎ×♯ＫＶ１
次に、ステップ１３３では、ＥＧＲガス中に残っている酸素濃度割合Ｋｏ２を、次式によって算出する。
【００７７】
Ｋｏ２＝{(ｒλ（−１）−１)／ｒλ（−１）}×{♯ＫＯＲ×（Ｚ−ｎ）×{１／（♯Ｔｓ＋１）}
ここで（λ−１）／λはＥＧＲガス中に残っている新気分の割合を示す。また♯ＫＯＲ×（Ｚ−ｎ）はｎ回分のデットタイムを、（１／（♯Ｔｓ＋１））は１次遅れの処理をそれぞれ示している。
【００７８】
ステップ１５４では、次式のように、ステップ１５３で求めた酸素濃度割合Ｋｏ２に、ステップ１５２で求めたシリンダ吸入ＥＧＲ量Ｑｅｃを乗じてＥＧＲガス中の新気相当量を算出し、さらに図２８で求めた実吸気量ｒＱａｃ（シリンダ吸入新気量）を加えることでトータルの新気相当量Ｑａｅｃを求める。
Ｑａｅｃ＝ｒＱａｃ＋ｒＱｅｃ×Ｋｏ２
ステップ１５５では、次式のように、前記新気相当量Ｑａｅｃを前記目標燃料噴射量ｔＱｆで割ってＡ／Ｆ相当をもとめ、さらに１４．６で割ってλ相当の値に変換している。
【００７９】
ｒλ＝Ｑａｅｃ／ｔＱｆ／１４．６
こうして求められたｒλは、新気中の酸素分やＥＧＲガス中の残留酸素分を考慮した上で、インマニ内でのＥＧＲガスの拡散や吸入遅れ分も考慮されているので、実際にシリンダに吸入される新気分の変化を表わした実空気過剰率λとなっている。
【００８０】
また、上記のように推定された実空気過剰率ｒλでの新気相当量を算出した上で、基本目標空気過剰率（ｔλ０）を補正する代わりに、上記推定の途中でステップ１５４で算出した新気相当量Ｑａｅｃによって、直接基本目標空気過剰率ｔλ０を補正する構成としてもよい。
あるいは、この推定では時間あたりのＥＧＲ流量Ｑｅの計測を要するが、該計測を行わず、前記ステップ１３３で用いるシリンダ吸入ＥＧＲ量ｒＱｅｃとして、図２９で算出した、実ＥＧＲ量ｒＱｅｃを用いるようにすることもできる。
【００８１】
次に、実空気過剰率ｒλを、より簡単な式（複数の遅れゲインとその補正項との組み合わせ）で求めるようにした例を、図３４のフローにしたがって説明する。
ステップ１６１では、エンジン回転速度Ｎｅ、基本空気過剰率ｔλ０を読み込む。
【００８２】
ステップ１６２では、エンジン回転速度Ｎｅによって遅れゲインの回転補正係数ＨＯＳ＿Ｎｅを、図３５に示したようなテーブルから参照する。
ステップ１６３では、基本空気過剰率ｔλ０によって遅れゲインのλ補正係数ＨＯＳ＿λを、図３６に示したようなテーブルから参照する。
ステップ１６４，１６５では、先にもとめた二つの補正係数で遅れゲインを、次式に示すように補正する。ここでは遅れゲインを、スロットル弁が閉じエンジンで空気が消費されることで新気が変化するのを想定した「速い成分用」と、ＥＧＲガス中の残留酸素分の変化を想定した「遅い成分用」と２つ設け、それぞれに補正係数を乗じて算出する。
【００８３】
ＧＡＩＮ１１＝ＧＡＩＮ１♯×ＨＯＳ＿Ｎｅ×ＨＯＳ＿λ
ＧＡＩＮ１２＝ＧＡＩＮ２♯×ＨＯＳ＿Ｎｅ×ＨＯＳ＿λ
ＧＡＩＮ１♯，ＧＡＩＮ２♯は、ハードウエアで決まる固定値
ステップ１６６では、上記ゲインＧＡＩＮ１１を用いて、基本目標空気過剰率ｔλ０に対して次式のように「早い」遅れ処理を行う。
【００８４】
ｔλ１＝ｔλ０(-1)×（１−ＧＡＩＮ１１）＋ｔλ０×ＧＡＩＮ１１
ステップ１６７では、得られたｔλ１に対して、上記ゲインＧＡＩＮ１２を用いて、次式のように「遅い」遅れ処理を行う。
ｒλ＝ｔλ１(-1)×（１−ＧＡＩＮ１２）＋ｔλ１×ＧＡＩＮ１２
以上のような処理により、より簡単な式で実空気過剰率ｒλを推定することができる。また、この処理では時間あたりのＥＧＲ流量Ｑｅの計測が不要である。
【００８５】
次に、排気の当量比を検出しつつ目標吸気量をフィードバック補正する第９の実施形態について説明する。本実施形態では、図１に一点鎖線で示すように、排気マニホールド１０の合流部に酸素濃度センサ（空燃比センサ）２１を配設して、排気中の酸素濃度を検出する。
図３７は、目標当量比補正係数を設定するフローである。
【００８６】
ステップ２０１では、前記酸素濃度センサ２１によって検出された排気中の実Ｏ₂濃度に基づいて実当量比ｓＡＦＲを算出する。
ステップ２０２では、次式によって目標当量比補正係数ｋＦＢＹＡを演算して処理を終了する。
ｋＡＦＲ＝１／ｓＡＦＲ
図３８は、前記第９実施例で使用されるゲインｋＬａｍｑａを算出するフローである。
【００８７】
ステップ２１１で、リッチ条件フラグｆｒｓｐｋ、吸気量誤差割合ｐＱａｃを読み込む。リッチ条件フラグｆｒｓｐｋについては後述する。
ステップ２１２では、リッチ条件フラグｆｒｓｐｋの値が前回演算時の値と同一か否かを判定し、同一であればステップ２１４へ進み、異なっていればステップ２１３へ進む。
【００８８】
ステップ２１３では、補正カウンタｃｔｒｐｑａを所定値ＴＭＲＱＡＣ♯とする。
一方、ステップ２１４では、補正カウンタｃｔｒｐｑａをデクリメントし、ステップ２１５で、最低値０に制限する。
ステップ２１６では、補正カウンタｃｔｒｐｑａより、例えば図３９に示すようなテーブルから、補正ゲイン係数ｋｐｌａｍｂを演算し、ステップ２１７で次式によりゲインｋＬａｍｑａを算出する。
【００８９】
ｋＬａｍｑａ＝ｐＱａｃ×ｋｐｌａｍｂ
ここで、図３９の特性は、カウント値ｃｔｒｐｑａが大きいとき、すなわちリッチ条件移行もしくは通常条件復帰の瞬間補正を大きくし、時間がたつにつれ小さくなるように設定している。
図４０は、前記リッチ条件フラグｆｒｓｐｋを設定するフローである。
【００９０】
ステップ２２１では、エンジン回転速度Ｎｅ、目標エンジントルクｔＴｅ、水温Ｔｗを読み込む。
ステップ２２２では、水温Ｔｗが所定値ＴＷＲＳＫ♯以上か否かを判定し、所定値以上であればステップ２２３へ進み、所定値未満であればステップ２３１へ進む。
【００９１】
ステップ２２３では、エンジン回転速度Ｎｅが所定範囲に入っているか否かを判定し、入っていればステップ２２４へ進み、入っていなければステップ２３１へ進む。
ステップ２２４では、目標エンジントルクｔＴｅが所定範囲に入っているか否かを判定し、入っていればステップ２２５へ進み、入っていなければステップ２３１へ進む。
【００９２】
ステップ２２３，２２４では、リッチスパイクが効果的にできる範囲すなわちＮＯｘ還元剤であるＨＣがリッチスパイクを入れることにより効果的に発生させうる領域か否かを判定している。
ステップ２２５では、リッチスパイク制御完了フラグｆｒｓｐｋｌが立っているか否かを判定し、立っていなければステップ２２６へ進み、立っていればステップ２３３へ進む。
【００９３】
ステップ２２６では、前回の処理でリッチスパイク条件が成立してリッチスパイク制御実行中であるか否かを判定し、実行中でなければステップ２２７へ進み、実行中であればステップ２２８へ進む。
ステップ２２７では、リッチスパイク実行カウンタＣｔｒｒｈをＴＭＲＲＳＫ♯にセットし、ステップ２３２へ進んでリッチスパイク制御実行フラグｆｒｓｐｋを立てて処理を終了する。
【００９４】
ステップ２２８では、リッチスパイク実行カウンタＣｔｒｒｈをデクリメントし、ステップ２２９では、カウンタＣｔｒｒｈが０すなわちリッチスパイク制御が終了か否かを判定する。
そして、カウンタＣｔｒｒｈが０であれば、ステップ２３０へ進み、０でなければ、リッチスパイク制御完了フラグｆｒｓｐｋｌを立て、ステップ２３３でリッチスパイク制御実行フラグｆｒｓｐｋをクリアして処理を終了する。
【００９５】
ステップ２２９で、まだ、カウンタＣｔｒｒｈが０でない、すなわち、まだ終了条件でないときには、ステップ２３２へ進み、リッチスパイク制御実行フラグｆｒｓｐｋを立てたままに維持する。
ステップ２２２，２２３，２２４の判定が否のときには、ステップ２３１へ進み、リッチスパイク制御完了フラグｆｒｓｐｋｌをクリアしてステップ２３３へ進み、リッチスパイク制御実行フラグｆｒｓｐｋをクリアして処理を終了する。
【００９６】
この処理は、リッチスパイク条件（運転条件）が成立し、まだ、リッチスパイク制御を行っていないときには所定時間実行し、その運転条件の変化が無いときにはリッチスパイク制御を行わず、不必要に制御を実行することを防止している。
図４１は、図３７で演算した結果を反映して目標吸気量を演算するフローである。
【００９７】
ステップ２４１では、エンジン回転速度Ｎｅ、目標エンジントルクｔＴｅ、目標ＥＧＲ率ｔＥＧＲ、目標空気過剰率ｔＬＡＭＢＤＡ、目標当量比補正係数ｋＦＢＹＡ、水温Ｔｗを読み込む。
ステップ２４２〜ステップ２４４では、目標吸気量演算フローを示す図２１におけるステップ７２〜ステップ７４と同様にして、基本吸気量ｔＱａｃｂ、ＥＧＲ補正係数ｋＱａｃｅｇｒ、空気過剰率トルク補正係数ｋＱａｃ１ｍを順次算出する。
【００９８】
ステップ２４５では、次式によって目標吸気量ｔＱａｃを演算し、処理を終了する。
ｔＱａｃ＝ｔＱａｃｂ×ｋＱａｃｅｇｒ×ｋＱａｃｌｍ×ｋＦＢＹＡ
このようにすれば、実際の当量比が目標当量比からずれた場合は、該ずれた比率に応じて目標当量比を補正し、該補正された目標当量比に応じて目標吸気量ｔＱａｃが補正されるので、実際の当量比を所望の目標当量比（補正前の目標当量比）と一致するようにフィードバック補正することができる。
【００９９】
なお、上記酸素濃度センサを設けた場合には、前記第２の実施形態において、実空気過剰率ｒλを排気中の酸素濃度から算出したものを用いることもできる。
次に、排気系のＮＯｘ濃度により、目標ＥＧＲ率を変化させつつ目標吸気量を演算する実施形態について説明する。本実施形態では、図１に二点鎖線で示すように、排気マニホールド１０の合流部にＮＯｘ濃度センサ３１を配設して、排気中のＮＯｘ濃度を検出する。
【０１００】
図４２は、排気中のＮＯｘ濃度により目標ＥＧＲ率を変化させるフローである。
ステップ３０１では、エンジン回転速度Ｎｅ、目標エンジントルクｔＴｅ、エンジン水温Ｔｗの他、前記ＮＯｘ濃度センサ３１により検出された排気中のＮＯｘ濃度を読み込む。
ステップ３０２、３０３では、前記第１の実施形態の目標ＥＧＲ率演算フローを示す図１４におけるステップ４２，４３と同様にして、基本目標ＥＧＲ率ｔＥＧＲｂ、目標ＥＧＲ率補正係数Ｋｅｇｒ＿ｔｗを、順次算出する。
【０１０１】
ステップ３０４では、検出された排気中ＮＯｘ濃度を、当量比ｓＮＯｘに換算する。
ステップ３０５では、例えば図４３に示すような目標ＮＯｘ濃度マップを、エンジン回転速度Ｎｅ、目標エンジントルクｔＴｅに対して補間計算を行って、目標ＮＯｘ濃度ｔＮＯｘ（当量比）を演算する。
【０１０２】
ステップ３０６では、基本目標ＥＧＲ率ｔＥＧＲｂとＫｅｇｒ＿ｔｗ，ｔＮＯｘ，ｓＮＯｘに基づいて、次式によって目標ＥＧＲ率ｔＥＧＲを演算する。
ｔＥＧＲ＝ｔＥＧＲｂ×Ｋｅｇｒ＿ｔｗ×ｔＮＯｘ／ｓＮＯｘ
このようにすれば、実際のＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率からずれた場合は、該ずれた比率に応じて目標ＥＧＲ率を補正されるので、実際のＥＧＲ率を所望のＥＧＲ率（補正前の目標ＥＧＲ率）と一致するようにフィードバック補正することができる。
【０１０３】
図４４は、図４で使用する基本目標空気過剰率を演算するフローである。
ステップ４０１では、エンジン回転速度Ｎｅ、目標エンジントルクｔＴｅ、エンジン水温Ｔｗ、リッチ条件フラグｆｒｓｐｋを読み込む。
ステップ４０２では、リッチ条件フラグｆｒｓｐｋが立っているかを判断し、立っていればステップ４０６へ進み、立っていなければステップ４０３へ進む。
【０１０４】
ステップ４０３では、前記エンジン回転速度Ｎｅ、目標エンジントルクｔＴｅ、より、例えば図１８に示すようなテーブルを補間演算してベース空気過剰率ｔＬＡＭＢＤＡｂを演算する。
ステップ４０４では、エンジン水温Ｔｗより、例えば図１９に示すようなテーブルを補間演算して補正係数ＨＯＳ＿ｔλ０を演算する。
【０１０５】
ステップ４０５では、次式により基本目標空気過剰率ｔλ０を演算して処理を終了する。
ｔλ０＝ｔＬＡＭＢＤＡｂ×ＨＯＳ＿ｔλ０
一方、ステップ４０６では、リッチ条件として所定値ＴＬＡＭＲを基本目標空気過剰率ｔλ０として処理を終了する。ここでは、リッチ時の目標値を固定値としｔが、エンジン回転速度−負荷のマップなどにしてもよい。
【０１０６】
図４５は、以上の実施形態で示した本発明の効果を、従来例と比較して示したもので、ＥＧＲガス中の残留酸素分も考慮した酸素分の変化に応じて目標空気過剰率が補正して設定されることにより、トルク段差を生じないように吸気量ｒＱａ、燃料噴射量ｔＱｆを設定して、適正な空燃比に制御することができることが明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態のシステム構成図。
【図２】目標空気過剰率演算ルーチンの参考例を示すフローチャート。
【図３】目標空気過剰率演算ルーチンの第１の実施形態を示すフローチャート。
【図４】目標空気過剰率演算ルーチンの第２の実施形態を示すフローチャート。
【図５】λ補正ゲインマップ例を示す図。
【図６】λ補正ゲインテーブル例(1)を示す図。
【図７】λ補正ゲインテーブル例(2)を示す図。
【図８】フィルタ特性設定例(1)を示す図。
【図９】フィルタ特性設定例(2)を示す図。
【図10】目標エンジントルク演算ルーチンを示すフローチャート。
【図11】アクセル開度−開口面積変換テーブル例を示す図。
【図12】擬似吸気比−負荷割合変換テーブル例を示す図。
【図13】目標エンジントルクマップ例を示す図。
【図14】目標ＥＧＲ率演算ルーチンを示すフローチャート。
【図15】基本目標ＥＧＲ率マップ例を示す図。
【図16】目標ＥＧＲ率水温補正係数テーブル例を示す図。
【図17】基本目標空気過剰率演算ルーチンを示すフローチャート。
【図18】基本目標空気過剰率の基本値マップ例を示す図。
【図19】基本目標空気過剰率の基本値の水温補正係数テーブル例を示す図。
【図20】目標当量比演算ルーチンを示すフローチャート。
【図21】目標吸気量演算ルーチンを示すフローチャート。
【図22】基本目標吸気量マップ例を示す図。
【図23】空気過剰率トルク補正係数マップ例を示す図。
【図24】目標燃料噴射量演算ルーチンを示すフローチャート。
【図25】吸入空気量検出ルーチンを示すフローチャート。
【図26】エアフロメータ出力電圧−吸入空気流量変換テーブルを示す図。
【図27】コレクタ吸入空気量演算ルーチンを示すフローチャート。
【図28】シリンダ吸気量演算ルーチンを示すフローチャート。
【図29】実ＥＧＲ量演算ルーチンを示すフローチャート。
【図30】実ＥＧＲ率演算ルーチンを示すフローチャート。
【図31】吸気遅れ時定数相当値Ｋｋｉｎ演算ルーチンを示すフローチャート。
【図32】体積効率相当値マップ例を示す図。
【図33】実空気過剰率演算ルーチンを示すフローチャート。
【図34】実空気過剰率演算ルーチンの別に例を示すフローチャート。
【図35】エンジン回転速度補正係数マップ例を示す図。
【図36】λ補正係数マップ例を示す図。
【図37】第９の実施形態における目標当量比補正係数演算ルーチンを示すフローチャート。
【図38】目標空気過剰率補正割合演算ルーチンを示すフローチャート。
【図39】λ補正ゲインテーブル例(3)を示す図。
【図40】リッチスパイクフラグ設定ルーチンを示すフローチャート。
【図41】第１０の実施形態における目標吸気量演算ルーチンを示すフローチャート。
【図42】第１１の実施形態における目標ＥＧＲ率演算ルーチンを示すフローチャート。
【図43】同上の目標エンジントルクマップ例を示す図。
【図44】基本目標空気過剰率演算(2)ルーチンを示すフローチャート。
【図45】本発明の効果を従来例と比較して示したタイムチャート。
【符号の説明】
５ 吸気マニホールド
８ エンジン
９ 燃料噴射弁
１０ 排気マニホールド
１１ ＥＧＲバルブ
１２ ＥＧＲ通路
１３ スロットル弁
１６ エアフロメータ
１７ 水温センサ
１８ 回転速度センサ
１９ アクセル開度センサ
２０ コントロールユニット

Claims (19)

1. 機関運転状態に基づいて基本目標空気過剰率ｔλ０を設定する基本目標空気過剰率設定手段と、
   目標吸気量ｔＱａｃと、前記基本目標空気過剰率ｔλ０と、目標ＥＧＲ率ｔＥＧＲと、に基づいて、目標吸気量相当値ｔＯ２を、
   ｔＯ２＝ｔＱａｃ { １＋ｔＥＧＲ（ｔλ０−１）／ｔλ０ }
   として設定する目標吸気量相当値設定手段と、
   実吸気量ｒＱａｃと、実空気過剰率ｒλと、実ＥＧＲ率ｒＥＧＲと、に基づいて実吸気量相当値ｒＯ２を、
   ｒＯ２＝ｒＱａｃ { １＋ｒＥＧＲ（ｒλ−１）／ｒλ }
   として設定する実吸気量相当値設定手段と、
   前記目標吸気量相当値ｔＯ２と、前記実吸気量相当値ｒＯ２との比または差に基づいて空気過剰率補正量を設定する空気過剰率補正量設定手段と、
   前記基本目標空気過剰率ｔλ０と、前記空気過剰率補正量と、に基づいて目標空気過剰率を設定する目標空気過剰率設定手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
2. 機関運転状態に基づいて設定した基本目標空気過剰率を、次式によって補正して目標空気過剰率を設定することを特徴とする内燃機関の空燃比制御装置。
   ｔＬＡＭＢＤＡ＝ｔλ０×空気過剰率補正量
   ＝ｔλ０×ｒＱａｃ｛１＋ｒＥＧＲ（ｒλ−１）／ｒλ｝
   ／ｔＱａｃ｛１＋ｔＥＧＲ（ｔλ０−１）／ｔλ０｝
   ｔＬＡＭＢＤＡ：補正された目標空気過剰率
   ｔλ０：基本目標空気過剰率
   ｒＱａｃ：実吸気量
   ｔＱａｃ：目標吸気量
   ｒＥＧＲ：実ＥＧＲ率
   ｔＥＧＲ：目標ＥＧＲ率
   ｒλ：実空気過剰率
3. 前記空気過剰率補正量を調整して調整後補正量とする補正量調整手段を備え、
   前記目標空気過剰率設定手段は、前記基本目標空気過剰率と前記調整後補正量とに基づいて目標空気過剰率を設定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
4. 前記補正量調整手段は、機関運転状態に基づいて前記空気過剰率補正量の大きさを調整することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
5. 前記補正量調整手段は、エンジン回転速度及び負荷に基づいて前記空気過剰率補正量の大きさを調整することを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
6. 前記補正量調整手段は、基本目標空気過剰率に基づいて前記空気過剰率補正量の大きさを調整することを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
7. 前記補正量調整手段は、基本目標空気過剰率と実空気過剰率との差に基づいて前記空気過剰率補正量の大きさを調整することを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
8. 内燃機関の排気通路に配置され、排気空燃比がリーンのとき流入する排気中のＮＯｘをトラップし、排気空燃比がリッチのときトラップしたＮＯｘを脱離浄化するＮＯｘトラップ触媒と、
   前記排気空燃比をリーンからリッチあるいはリッチからリーンに切り換える空燃比切換手段と、を備え、
   前記補正量調整手段は、空燃比の切換時に前記空気過剰率補正量の大きさを調整することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
9. 前記補正量調整手段は、空燃比を切り換えた瞬間に前記空気過剰率補正量を最大とし、その後、時間が経過するにつれて前記空気過剰率補正量を小さくすることを特徴とする請求項８に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
10. 前記補正量調整手段は、前記空気過剰率補正量をバンドパスフィルタ処理した値を調整後補正量とすることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
11. 前記補正量調整手段は、内燃機関に接続される変速機の変速比に基づいて、前記バンドパスフィルタの特性を変更することを特徴とする請求項１０に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
12. エンジン回転速度と負荷の少なくとも一方に基づいて、前記調整後補正量を再調整する補正量再調整手段を備えることを特徴とする請求項１０に記載の内燃機関の空燃比制御装置。
13. 前記目標吸気量は、ＥＧＲ無しの状態で設定した値を、前記目標ＥＧＲ率によって補正して設定することを特徴とする請求項２〜請求項１２のいずれか１つに記載の内燃機関の空燃比制御装置。
14. 前記実吸気量は、吸気系上流部で検出された値に対して、シリンダ部の遅れによる補正を施して算出することを特徴とする請求項２〜請求項１３のいずれか１つに記載の内燃機関の空燃比制御装置。
15. 前記実ＥＧＲ率は、ＥＧＲガスの吸気系へのＥＧＲガス導入量に対し、シリンダ部の遅れによる補正を施して算出した実ＥＧＲ量と、前記実吸気量との比率として算出することを特徴とする請求項２〜請求項１４のいずれか１つに記載の内燃機関の空燃比制御装置。
16. 前記実空気過剰率を、ＥＧＲガスの吸気系への導入量に対し、シリンダ部の遅れによる補正を施して算出した実ＥＧＲ量に、ＥＧＲガス中の酸素濃度割合の算出値を乗じてＥＧＲガス中の新気量を算出し、該ＥＧＲガス中の新気量と前記実吸気量とを加算した値として推定することを特徴とする請求項２〜請求項１５のいずれか１つに記載の内燃機関の空燃比制御装置。
17. 前記実空気過剰率を、前記基本目標空気過剰率に対し、吸入空気量の変化に対応して設定した遅れゲインと、ＥＧＲガス中の新気量の変化に対応して設定した遅れゲインとを用いた１次遅れの組み合わせ処理によって推定することを特徴とする請求項２〜請求項１６のいずれか１つに記載の内燃機関の空燃比制御装置。
18. 排気中の酸素濃度を検出し、該検出値に基づいて目標当量比をフィードバック補正しつつ基本目標空気過剰率の補正を行うことを特徴とする請求項２〜請求項１７のいずれか１つに記載の内燃機関の空燃比制御装置。
19. 排気中のＮＯｘ濃度を検出し、該検出値に基づいて目標ＥＧＲ率をフィードバック補正しつつ基本目標空気過剰率の補正を行うことを特徴とする請求項２〜請求項１８のいずれか１つに記載の内燃機関の空燃比制御装置。
    【０００１】

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