JP5664463B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

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この発明は、内燃機関の制御装置に係り、特に、外部EGRガスを導入可能な内燃機関を対象として目標新気量を実現するための目標スロットル開度を計算する制御装置に関する。
従来、例えば特許文献1には、吸気弁の開閉時期を制御することで吸入空気量を目標吸入空気量に制御する内燃機関の吸気制御装置が開示されている。この従来の吸気制御装置では、吸気弁の動作時間の変動量が大きいとき及び/又は目標吸入空気量が小さいときに、目標吸気管圧力をより小さく補正するようにしている。そして、補正された目標吸気管圧力と目標吸入空気量とに基づいて、目標スロットル開度等を設定するようにしている。
特開2000−204983号公報
上述した特許文献1に記載の技術は、排気通路と吸気通路とを連通するEGR通路を介して吸気通路に排気ガスを還流させる制御(いわゆる、外部EGR制御)を実行する内燃機関を対象としたものではない。このため、外部EGR制御を行う内燃機関に対して上記技術を適用した場合には、目標スロットル開度を実現するための目標新気量を正確に設定することができない可能性がある。
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、外部EGRガスを導入可能な内燃機関において、目標スロットル開度を実現するための目標新気量を正確に設定することのできる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
第1の発明は、内燃機関の制御装置であって、
内燃機関の排気通路と吸気通路とを連通するEGR通路と、
当該EGR通路の開閉を担うEGR弁と、
前記吸気通路内に配置されたスロットル弁と、
筒内に吸入される新気量の目標新気量を算出する目標新気量算出手段と、
前記EGR弁を通過するEGRガス量の変化に対する、筒内に吸入される筒内吸入EGRガスの応答遅れを考慮して、当該筒内吸入EGRガス量を推定する筒内吸入EGRガス量推定手段と、
前記目標新気量と前記筒内吸入EGRガス量との和である目標全吸入ガス量と、前記スロットル弁の下流側の吸気通路内のガスの圧力であるスロットル下流圧力との関係を規定する関係情報に従って、目標スロットル下流圧力を算出する目標スロットル下流圧力算出手段と、
前記目標スロットル下流圧力の実現に必要な目標スロットル開度を算出する目標スロットル開度算出手段と、
を備え
前記筒内吸入EGRガス量推定手段は、前記EGR弁を通過するEGRガス量の変化が筒内吸入EGRガス量に反映されるまでの遅れ時間であって機関運転状態に応じて決定される無駄時間と、前記スロットル弁の下流側の前記吸気通路内の新気中へのEGRガスの拡散の影響を考慮して前記EGR弁を通過したEGRガスが筒内に流入する割合を定める値であって機関運転状態に応じて決定される反映率とに基づいて、筒内吸入EGRガス量を推定することを特徴とする。
また、第2の発明は、第1の発明において、
前記目標新気量算出手段は、失火が生じないように前記目標新気量の最小値を制限することを特徴とする。
第1の発明によれば、EGRガスの応答遅れが考慮された筒内吸入EGRガス量(すなわち、成り行きで筒内に吸入されるEGRガス量)と目標新気量との和である目標全吸入ガス量から目標スロットル下流圧力が算出される。そして、算出された目標スロットル下流圧力に基づいて、目標スロットル開度が算出される。これにより、筒内吸入EGRガス量が定常時と大きく異なる過渡時であっても、目標スロットル開度を実現するための目標新気量を正確に算出することが可能となる。
第2の発明によれば、上記筒内吸入EGRガス量を加味した目標全吸入ガス量に基づいて目標スロットル開度を算出する場合において、良好に失火を抑制することができる。
本発明の実施の形態1の内燃機関のシステム構成を説明するための図である。 トルク実現部の構成を示すブロック図である。 目標新気量を実現するための目標スロットル開度TAを算出するために、トルク実現部で行われる処理をフローチャートで表した図である。 EGR弁通過ガス量megrとインマニ圧Pとの関係を表した図である。 本発明の実施の形態1における目標スロットル開度TAの算出(に用いる目標インマニ圧の算出)手法の効果を従来の算出手法と対比して説明するための図である。
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1の内燃機関10のシステム構成を説明するための図である。内燃機関10の筒内には、吸気通路12および排気通路14が連通している。吸気通路12の入口近傍には、吸気通路12に吸入される空気の流量に応じた信号を出力するエアフローメータ16が設けられている。エアフローメータ16の下流には、筒内に吸入される空気量を調整するためのスロットル弁18が設けられている。スロットル弁18は、アクセル開度と独立してスロットル開度TAを制御することのできる電子制御式スロットル弁である。
内燃機関10の各気筒には、吸気ポートに燃料を噴射するための燃料噴射弁20、および、混合気に点火するための点火プラグ22がそれぞれ設けられている。更に、内燃機関10には、各気筒の吸気弁および排気弁(それぞれ図示省略)の開閉時期を調整するための可変バルブタイミング機構24が備えられている。
また、内燃機関10は、スロットル弁18よりも下流側の吸気通路12と、排気通路14とを接続するEGR(Exhaust Gas Recirculation)通路26を備えている。EGR通路26における吸気通路12側の接続口付近には、EGR通路26の開閉を担うEGR弁28が設けられている。このEGR弁28の開度を変えることにより、EGR通路26を流れるEGRガス(いわゆる、外部EGRガス)の流量を変化させて、EGR率を調整することができる。
更に、図1に示すシステムは、ECU(Electronic Control Unit)30を備えている。ECU30の入力部には、上述したエアフローメータ16に加え、エンジン回転数を検知するためのクランク角センサ32、および、排気ガスの空燃比を検知するためのA/Fセンサ34等の内燃機関10の運転状態を検知するための各種センサが接続されている。また、ECU30の出力部には、上述したスロットル弁18、燃料噴射弁20、点火プラグ22、可変バルブタイミング機構24およびEGR弁28等の内燃機関10の運転を制御するための各種アクチュエータが接続されている。
ECU30は、上述した各種センサの出力に基づき、所定のプログラムに従って各種アクチュエータを作動させることにより、内燃機関10の運転状態を制御するものである。具体的には、ECU30の内部には、トルク実現部36が仮想的に構成されている。図2は、そのようなトルク実現部36の構成を示すブロック図である。トルク実現部36は、入力された各機関要求(要求トルク、要求効率および要求A/F)と、内燃機関10の現在の運転状態に関する機関情報とに基づいて、目標スロットル開度TAおよび目標点火時期の算出を行うものである。
本実施形態では、内燃機関10の制御量としてトルク、空燃比および効率を使用する。ここでいうトルクはより厳密には図示トルクを意味し、空燃比は燃焼に供される混合気の空燃比を意味する。本明細書における効率は内燃機関10が出力しうる潜在トルクに対する実際に出力されるトルクの割合を意味する。効率の最大値は1であり、そのときには内燃機関10が出力しうる潜在トルクがそのまま実際に出力されることになる。効率が1よりも小さい場合には、実際に出力されるトルクは内燃機関10が出力しうる潜在トルクよりも小さく、その余裕分は主に熱となって内燃機関10から出力されることになる。
図2のブロック図に示すトルク実現部36は、それが有する機能別に、燃焼保障ガード部38、新気量制御用トルク算出部40、目標新気量算出部42、スロットル開度算出部44、推定トルク算出部46、点火時期制御用トルク効率算出部48、燃焼保障ガード部50、点火時期算出部52、燃焼保障ガード部54、および筒内吸入EGRガス量算出部56に分けることができる。以下、各要素38〜56の機能について説明する。
先ず、トルク実現部36には、内燃機関10の制御量に対する要求として要求トルク、要求効率および要求空燃比(要求A/F)が入力される。これらの要求は、本トルク実現部36の上位に位置するパワートレインマネージャから供給される。要求トルクは、内燃機関10の運転条件や運転状態に応じて、具体的には、運転者によるアクセルペダルの操作量や、VSC、TRC等の車両の制御システムからの信号に基づいて設定される。要求効率は、排気ガスの温度を上げたい場合や、リザーブトルクを作りたい場合に1よりも小さい値に設定される。要求空燃比は、ストイキを中心にして触媒の酸素貯蔵量が適正に保たれるように変化させられる。具体的には、オープンループ制御によって要求空燃比を積極的に変化させることや、空燃比フィードバック制御によって要求空燃比を変化させることが行われる。
トルク実現部36が受け取った要求トルクと要求効率は、新気量制御用トルク算出部40に入力される。新気量制御用トルク算出部40は、要求トルクを要求効率で除算することによって新気量制御用トルクを算出する。要求効率が1よりも小さい場合には、新気量制御用トルクは要求トルクよりも嵩上げされることになる。これは要求トルクよりも大きなトルクを潜在的に出力可能にしておくことがスロットル弁18に要求されていることを意味する。ただし、要求効率に関しては、燃焼保障ガード部38を通ったものが新気量制御用トルク算出部40に入力される。燃焼保障ガード部38は、新気量制御用トルクの計算に使用される要求効率の最小値および最大値を、適切な燃焼を保障するためのガード値によって制限する。図2に示すように、この場合に(すなわち、新気量制御用トルクの算出に際して)要求効率の最小値(下限)を制限するのは、失火およびトルク変動の回避のためであり、要求効率の最大値(上限)を制限するのは、ノック回避のためである。
新気量制御用トルクは目標新気量算出部42に入力される。目標新気量算出部42は、新気量マップを用いて新気量制御用トルクを目標新気量(KL)に変換する。ここでいう新気量とは、筒内に吸入される新気量を意味する(それを無次元化した充填効率或いは負荷率を代わりに用いることもできる)。新気量マップは、点火時期が最適点火時期(MBTとトレースノック点火時期のうち、より遅角側の点火時期)であることを前提にして、トルクと新気量とがエンジン回転数および空燃比を含む種々のエンジン状態量をキーにして関連付けられたマップである。新気量マップの検索には、エンジン状態量の実際値や目標値が用いられる。空燃比に関しては後述する目標空燃比がマップ検索に用いられる。したがって、目標新気量算出部42では、後述する目標空燃比のもとで新気量制御用トルクの実現に必要な新気量が内燃機関10の目標新気量として算出される。尚、図2中に示す目標新気量算出部42に対する筒内吸入EGRガス量megrcylの反映は、後述する新気量下限値mcminの算出の際に行われる。
目標新気量はスロットル開度算出部44に入力される。スロットル開度算出部44は、エアモデルの逆モデルを用いて、目標全吸入ガス量mcref(スロットル開度算出部44にそれぞれ入力される目標新気量と筒内吸入EGRガス量megrcylの和)を目標スロットル開度(TA)に変換する。エアモデルはスロットル弁18の動作に対する吸入ガス量の応答特性をモデル化した物理モデルであるので、その逆モデルを用いることで目標全吸入ガス量mcrefの達成に必要なスロットル開度を逆算することができる。この目標スロットル開度TAの算出手法は、本実施形態の主たる特徴部分であるので、図3のフローチャートを参照して後に詳述する。
ECU30は、スロットル開度算出部44で算出された目標スロットル開度に従ってスロットル弁18の操作を行う。尚、ディレイ制御が実施されている場合には、スロットル開度算出部44で算出されるスロットル開度(目標スロットル開度)と、スロットル弁18の動作によって実現される実際のスロットル開度との間には、ディレイ時間分のずれが生じる。
トルク実現部36は、上記の処理と並行して、実際のスロットル開度に基づいた推定トルクの計算を推定トルク算出部46にて実施する。推定トルク算出部46は、前述のエアモデルの順モデルを用いてスロットル開度を推定新気量に変換したうえで、トルクマップを用いて当該推定新気量を推定トルクに変換する。推定新気量は、ECU30によるスロットル弁18の操作によって実現されることが推定される新気量である。本明細書における推定トルクとは、現在のスロットル開度の下で点火時期を最適点火時期にセットした場合に出力できるMBTトルク、すなわち、内燃機関10が潜在的に出力しうるトルクの推定値である。トルクマップは、前述の新気量マップの逆マップであって、点火時期が最適点火時期であることを前提にして、新気量とトルクと種々のエンジン状態量をキーにして関連付けられたマップである。このトルクマップの検索では、後述する目標空燃比がマップの検索に用いられる。したがって、推定トルク算出部46では、後述する目標空燃比のもとで推定新気量によって実現されることが推定されるトルクが算出される。
推定トルクは複製された要求トルクとともに点火時期制御用トルク効率算出部48に入力される。点火時期制御用トルク効率算出部48は、要求トルクの推定トルクに対する比率を点火時期制御用トルク効率として算出する。算出された点火時期制御用トルク効率は、燃焼保障ガード部50を通ってから点火時期算出部52に入力される。燃焼保障ガード部50は、燃焼を保障するガード値によって点火時期制御用トルク効率の最小値および最大値)を制限する。図2に示すように、この場合に(すなわち、目標点火時期の算出に際して)要求効率の最小値(下限)を制限するのは、失火およびトルク変動の回避のためであり、最大値(上限)を制限するのは、ノック回避のためと、本実施形態の筒内吸入EGRガス量megrcylを用いた新気量の制御の実行に伴う失火回避(EGR失火上限)のためである。
点火時期算出部52は、入力された点火時期制御用トルク効率から点火時期(SA)を算出する。詳しくは、エンジン回転数、要求トルク、目標空燃比等のエンジン状態量に基づいて最適点火時期を算出するとともに、入力された点火時期制御用トルク効率から最適点火時期に対する遅角量を算出する。そして、最適点火時期に遅角量を足しあわせたものを最終的な目標点火時期として算出する。最適点火時期の計算には、例えば、最適点火時期と各種のエンジン状態量とを関連付けるマップを用いることができる。遅角量の計算には、例えば、遅角量と点火時期制御用トルク効率および各種のエンジン状態量とを関連付けるマップを用いることができる。点火時期制御用トルク効率が1であれば遅角量はゼロとされ、点火時期制御用トルク効率が1よりも小さいほど遅角量は大きくされる。
ECU30は、点火時期算出部52で算出された目標点火時期に従って点火プラグ22の操作を行う。
また、トルク実現部36に入力される要求空燃比は、燃焼保障ガード部54を通過したうえで、目標空燃比として目標新気量算出部42および点火時期算出部52に供給される。燃焼保障ガード部54は、目標空燃比の最大値および最小値を適切な燃焼を保障するためのガード値によって制限する。
ところで、本実施形態の内燃機関10のように外部EGRガスを導入可能な内燃機関において、内燃機関の運転状態が変化している過渡時に筒内に吸入されるEGRガス量は、定常時に筒内に吸入されるEGRガス量と大きく異なるものとなる。このため、定常時のEGRガス量の下での新気量を想定した関係を利用して目標新気量を算出し、当該目標新気量を実現するための目標スロットル開度を算出するようにすると、筒内に吸入される新気量を精度良く目標新気量に制御することが困難となる。
そこで、本実施形態では、スロットル開度算出部44において目標新気量を実現するための目標スロットル開度を算出する際に、筒内に吸入される合計のガス量の目標値である目標全吸入ガス量(吸気弁通過全ガス量)mcrefを、目標新気量と、吸気挙動(より具体的には、EGRガスの応答遅れ)を考慮して算出される筒内吸入(外部)EGRガス量(すなわち、成り行きで吸入されるEGRガス量)megrcylとの和として算出するようにした。そして、目標全吸入ガス量(吸気弁通過全ガス量)mcrefに基づいて、目標インマニ圧(スロットル下流圧力)Pmrefを算出するようにした。
仮に定常時であれば失火しない目標新気量が指示された場合であっても、特に減速時には、筒内吸入EGRガス量megrcylが定常時の値よりも大きくなる状況が発生し易くなる。このため、上記のように算出される目標全吸入ガス量mcrefを用いるようにしても、筒内吸入EGRガス量megrcylに対して目標新気量が小さい場合には、EGR率が大きくなり、失火するおそれがある。そこで、本実施形態では、次の(1)式のように算出される新気量下限値mcminを利用して、目標新気量の最小値を制限するようにした。
cmin = 筒内吸入EGRガス量megrcyl×(1−上限EGR率)÷上限EGR率 ・・・(1)
ここで、EGR率は、(megrcyl/(新気量+megrcyl)である。
ただし、上記のように目標新気量の最小値を新気量下限値mcminで制限するようにすると、トルクを目標値通りに制御できなくなる(具体的には、大きくなってしまう)ことが想定される。その理由は、失火しないように新気量のかさ上げが行われるためである。そこで、本実施形態では、新気量下限値mcminを利用した目標新気量の最小値の制限が行われる場合(すなわち、目標新気量が新気量下限値mcminよりも小さい場合)には、点火時期制御用トルク効率の上限値を、制限前の目標新気量を新気量下限値mcminで割った値と等しい値に設定するようにした(図2中に示すEGR失火上限の設定に相当)。
図3は、目標新気量を実現するための目標スロットル開度TAを算出するために、トルク実現部36で行われる処理をフローチャートで表した図である。
このフローチャートにおけるステップS1およびS2の処理は、筒内吸入EGRガス量算出部56によって行われる処理である。最初のステップS1では、今回の制御周期tにおけるEGR弁通過ガス量megr(t)が算出される。EGR弁通過ガス量megrは、EGR弁開度と吸気マニホールド圧(インマニ圧)とに基づいて算出することができる。図4は、EGR弁通過ガス量megrとインマニ圧Pとの関係を表した図である。ECU30には、所定のEGR弁開度毎に、図4に示すようにEGR弁通過ガス量megrとインマニ圧とを定めた関係を、マップとして記憶されている。本ステップS1では、現在のEGR弁開度に応じたマップを参照して、目標インマニ圧の前回値Pmrefoを入力としてEGR弁通過ガス量megr(t)が算出される。
次に、ステップS2では、次の(2)式に従って、今回の制御周期tにおける筒内吸入EGRガス量megrcyl(t)が算出される。
egrcyl(t) = megrcyl(t−Δt)+(megr(t−muda)−megrcyl(t−Δt))/n ・・・(2)
ただし、上記(2)式において、Δtは制御周期であり、mudaは機関運転状態(エンジン回転数など)に応じて決定される無駄時間であり、nは機関運転状態(エンジン回転数など)に応じて決定される反映率である。より具体的には、無駄時間は、EGR弁通過ガス量megrの変化が筒内吸入EGRガス量megrcylに反映されるまでの遅れ(輸送遅れ)時間である。また、過渡時にEGR弁28を通過したガスは、単純にEGR弁28通過時と同じ流量で筒内に流入するのではなく、スロットル弁18の下流側の吸気通路12内において新気中に拡散したうえで筒内に流入する。反映率は、そのような拡散の影響によって、EGR弁28を通過したガスが筒内に流入する割合を決定する値である。
上記(2)式によれば、EGRガスの応答遅れ(より具体的には、EGR弁28を通過したガスの輸送遅れ、およびスロットル弁18の下流側の吸気通路12内の新気中へのEGRガスの拡散)の影響を考慮して、過渡時に成り行きで吸入される筒内吸入EGRガス量megrcyl(t)を算出することができる。
ステップS3〜S5の処理は、目標新気量算出部42によって行われる処理である。ステップS3では、今回の制御周期tにおける新気量下限値mcmin(t)が、上記ステップS2において算出された筒内吸入EGRガス量megrcyl(t)と所定の上限EGR率(失火が生じない上限のEGR率として予め設定された値)とを用いて、上記(1)式に従って算出される。
ステップS4では、目標新気量算出部42において算出される目標新気量が上記ステップS3において算出された新気量下限値mcmin(t)よりも小さいか否かが判定される。その結果、本判定が不成立である場合には、そのままステップS7に進む。一方、本判定が成立する場合には、目標新気量として新気量下限値mcmin(t)が用いられる(ステップS5)。このような処理によって、必要に応じて、目標新気量が新気量下限値mcmin(t)を下回らないように制限される。
ステップS6の処理は、燃焼保障ガード部50によって行われる処理である。ステップS6では、点火時期制御用トルク効率の上限値が、上記ステップS5における置き換え前の目標新気量を新気量下限値mcmin(t)で割った値と等しい値に設定される。
ステップS7〜S10の処理は、スロットル開度算出部44によって行われる処理である。ステップS7では、筒内に吸入される合計のガス量の目標値である目標全吸入ガス量mcrefが、目標新気量(上記ステップS4の判定が成立した場合には、新気量下限値mcmin(t))と筒内吸入EGRガス量megrcylとの和として算出される。
次に、ステップS8では、目標全吸入ガス量mcrefから目標インマニ圧Pmrefが算出される。より具体的には、後述の図5(B)中に実線で示す関係、すなわち、目標全吸入ガス量mcrefと目標インマニ圧Pmrefとの関係を定めた吸気特性のマップ(atotal、btotalマップ)を利用して、目標インマニ圧Pmrefが算出される。
次に、ステップS9では、次の(3)式に従って、目標インマニ圧Pmrefと目標全吸入ガス量mcrefとEGR弁通過ガス量megrとから目標スロットル弁通過ガス量mが算出される。
= (Pmref−Pmrefo)/Δt×V/κ/R/T+mcref−megr ・・・(3)
ただし、上記(3)式において、Pmrefoは目標インマニ圧の前回値であり、Vはスロットル弁18から吸気弁までの吸気通路12内容積、κは比熱比、Rはガス定数である。Tは吸気通路12内のガス温度であり、ここでは、大気温度で近似された一定値とされている。
次に、ステップS10では、次の(4)式に従って、目標スロットル弁通過ガス量mから目標スロットル開度TAが算出される。
TA = A −1×(μ×√(R×T)/P/φ(Pmref、P)) ・・・(4)
ただし、上記(4)式において、Aはスロットル弁18の開口面積、μはスロットル弁18の開口部分の流量係数、Tは大気温度、Pは大気圧である。
図5は、本発明の実施の形態1における目標スロットル開度TAの算出(に用いる目標インマニ圧の算出)手法の効果を従来の算出手法と対比して説明するための図である。より具体的には、図5(B)は、本実施形態の算出手法に対応する図であり、図5(A)は、対比のために参照する従来の算出手法に対応する図である。
図5(A)中に破線で示す波形(図5(B)も同様)は、定常時の筒内吸入EGRガス量megrcyl(=EGR弁通過ガス量megr)を用いて筒内に吸入される新気量とインマニ圧(スロットル下流圧力)との関係を規定した「定常の新気量特性」(いわゆる、a、bマップ)を示している。この関係は、エンジン回転数、吸排気弁のバルブタイミングおよびEGR弁開度によって決定されるものである。これに対し、過渡時の瞬時の新気量特性は、定常時と大きく異なる過渡時の筒内吸入EGRガス量megrcyl如何で上下するものであり、一例を示すと、図5(A)中に点線で示す波形のようになる。このため、図5(A)中の破線の関係を利用して目標新気量から目標インマニ圧Pmrefを算出するようにすると、図5(A)に示すように、筒内に吸入される新気量を目標新気量に制御することが困難となる(図5(A)の例では、実際の新気量が目標新気量よりも少なくなる)。
一方、図5(B)中に実線で示す波形は、吸気挙動(EGRガスの応答遅れ)を考慮した筒内吸入EGRガス量(成り行きで筒内に吸入されるEGRガス量)megrcylと目標新気量との和である目標全吸入ガス量(目標吸気弁通過ガス量)mcrefと、目標インマニ圧Pmrefとの関係を規定した「吸気弁通過ガスの吸気特性」(atotal、btotalマップ)を示している。この関係は、エンジン回転数および吸排気弁のバルブタイミングによって一意に決定されるものであり、EGRガス量にほとんど依存しないものである。
本実施形態の算出手法では、図5(B)に示すように、吸気弁通過ガスの吸気特性(実線)の関係を利用して、目標全吸入ガス量mcrefから目標インマニ圧Pmrefが算出される。図5(B)において、吸入ガス量についての実線と破線との差は、定常時のEGRガス量に相当する。また、図5(B)中の「定常の新気量特性との差」は、定常時の新気量特性により算出される新気量と、EGRガスの応答遅れの影響によって定常時と異なる過渡時の新気量との差に相当するものである。
以上説明した本実施形態の算出手法によれば、目標全吸入ガス量mcrefから目標インマニ圧Pmrefを算出することにより、過渡時のEGRガスの応答遅れの影響を加味して、目標インマニ圧Pmrefを算出することができる。そして、算出された目標インマニ圧Pmrefに基づいて、目標スロットル開度TAを算出することができる。これにより、筒内吸入EGRガス量megrcylが定常時と大きく異なる過渡時であっても、目標スロットル開度TAを実現するための目標新気量を正確に算出することが可能となる。
また、図3に示すフローチャートの処理によれば、目標新気量が新気量下限値mcminよりも小さい場合には、新気量下限値mcminが目標新気量として設定される。上記(1)式によれば、失火が生じない上限のEGR率の下でのEGRガス量に対する新気量の比率よりも筒内吸入EGRガス量megrcylに対する目標新気量の比率が小さくならないように、目標新気量の最小値が制限されることになる。これにより、上述した本実施形態の算出手法によって成り行きで吸入されるEGRガス量(筒内吸入EGRガス量megrcyl)を加味した目標全吸入ガス量mcrefに基づいて目標スロットル開度TAを算出する場合において、良好に失火を抑制することができる。
トルクの効率が空気量の効率にほぼ等しいと考えた場合、上記のように目標新気量の最小値を新気量下限値mcminで制限するようにすると、新気量下限値mcminを制限前の目標新気量で割って得た割合分(失火防止のための新気量のかさ上げ分)だけ、トルクが大きくなってしまう。図3に示すフローチャートの処理によれば、このようなトルク上昇を抑制する目的で、目標新気量が新気量下限値mcminよりも小さい場合には、点火時期制御用トルク効率の上限値が、目標新気量を新気量下限値mcminで割った値と等しい値に設定される。このように点火時期制御用トルク効率の上限値が制限されることによって(図2中のEGR失火上限のガードに相当)、新気量のかさ上げ分のトルク上昇が打ち消されるように目標点火時期が設定(遅角)されることになる。これにより、上述した本実施形態の算出手法によって成り行きで吸入されるEGRガス量(筒内吸入EGRガス量megrcyl)を加味した目標全吸入ガス量mcrefに基づいて目標スロットル開度TAを算出する場合において、要求トルクおよび要求効率を満足する目標のトルクが得られるようにしつつ、良好に失火を抑制することができる。
尚、上述した実施の形態1においては、目標新気量算出部42が要求トルクと要求効率に従って目標新気量を算出することにより前記第1の発明における「目標新気量算出手段」が、筒内吸入EGRガス量算出部56が上記ステップS1およびS2の処理を実行することにより前記第1の発明における「筒内吸入EGRガス量推定手段」が、スロットル開度算出部44が上記ステップS7およびS8の処理を実行することにより前記第1の発明における「目標スロットル下流圧力算出手段」が、スロットル開度算出部44が上記ステップS9およびS10の処理を実行することにより前記第1の発明における「目標スロットル開度算出手段」が、それぞれ実現されている。
10 内燃機関
12 吸気通路
14 排気通路
16 エアフローメータ
18 スロットル弁
20 燃料噴射弁
22 点火プラグ
24 可変バルブタイミング機構
26 EGR通路
28 EGR弁
30 ECU(Electronic Control Unit)
32 クランク角センサ
34 A/Fセンサ
36 トルク実現部
38 燃焼保障ガード部
40 新気量制御用トルク算出部
42 目標新気量算出部
44 スロットル開度算出部
46 推定トルク算出部
48 点火時期制御用トルク効率算出部
50 燃焼保障ガード部
52 点火時期算出部
54 燃焼保障ガード部
56 筒内吸入EGRガス量算出部
cmin 新気量下限値
cref 目標全吸入ガス量(目標吸気弁通過ガス量)
egr EGR弁通過ガス量
egrcyl 筒内吸入EGRガス量
目標スロットル弁通過ガス量
mref 目標インマニ圧

Claims (2)

  1. 内燃機関の排気通路と吸気通路とを連通するEGR通路と、
    当該EGR通路の開閉を担うEGR弁と、
    前記吸気通路内に配置されたスロットル弁と、
    筒内に吸入される新気量の目標新気量を算出する目標新気量算出手段と、
    前記EGR弁を通過するEGRガス量の変化に対する、筒内に吸入される筒内吸入EGRガスの応答遅れを考慮して、当該筒内吸入EGRガス量を推定する筒内吸入EGRガス量推定手段と、
    前記目標新気量と前記筒内吸入EGRガス量との和である目標全吸入ガス量と、前記スロットル弁の下流側の吸気通路内のガスの圧力であるスロットル下流圧力との関係を規定する関係情報に従って、目標スロットル下流圧力を算出する目標スロットル下流圧力算出手段と、
    前記目標スロットル下流圧力の実現に必要な目標スロットル開度を算出する目標スロットル開度算出手段と、
    を備え
    前記筒内吸入EGRガス量推定手段は、前記EGR弁を通過するEGRガス量の変化が筒内吸入EGRガス量に反映されるまでの遅れ時間であって機関運転状態に応じて決定される無駄時間と、前記スロットル弁の下流側の前記吸気通路内の新気中へのEGRガスの拡散の影響を考慮して前記EGR弁を通過したEGRガスが筒内に流入する割合を定める値であって機関運転状態に応じて決定される反映率とに基づいて、筒内吸入EGRガス量を推定することを特徴とする内燃機関の制御装置。
  2. 前記目標新気量算出手段は、失火が生じないように前記目標新気量の最小値を制限することを特徴とする請求項1記載の内燃機関の制御装置。
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