JP6647983B2 - Vehicle control device - Google Patents

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本発明は、原動機として内燃機関を備える車両の制御装置に関し、特に混合気の空燃比を理論空燃比よりリーン側に設定するリーン運転を行う内燃機関を制御する装置に関する。   The present invention relates to a control device for a vehicle having an internal combustion engine as a prime mover, and more particularly to a device for controlling an internal combustion engine that performs a lean operation in which an air-fuel ratio of an air-fuel mixture is set to a side leaner than a stoichiometric air-fuel ratio.

特許文献1には、リーン運転可能な内燃機関の制御装置が示されており、この制御装置によれば、リッチスパイク制御中に機関の燃焼方式を弱成層燃焼から均質リーン燃焼へ切り換えるときに、スロットル弁及び排気還流弁の開度が均質リーン運転に適した閉じ側へ変更されるとともに、燃料噴射量が増量補正される。これにより、燃焼方式の切換に伴う出力トルク変動が防止される。   Patent Document 1 discloses a control device for an internal combustion engine capable of lean operation. According to this control device, when switching the combustion mode of the engine from weak stratified combustion to homogeneous lean combustion during rich spike control, The opening degrees of the throttle valve and the exhaust gas recirculation valve are changed to the close side suitable for the homogeneous lean operation, and the fuel injection amount is increased and corrected. As a result, output torque fluctuation due to switching of the combustion mode is prevented.

また特許文献2には、混合気の空燃比を理論空燃比に設定するストイキ運転からリーン運転へ切り換える際に、出力トルク変動を抑制する制御方法が示されている。この制御方法によれば、吸入空気量の増量制御を開始し、空燃比を理論空燃比に維持しつつ実吸入空気量の増加開始時期から点火時期を遅角させ、その後に空燃比をリーン空燃比に移行させるとともに点火時期を進角させる制御が行われる。   Patent Document 2 discloses a control method that suppresses output torque fluctuation when switching from stoichiometric operation in which the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is set to the stoichiometric air-fuel ratio to lean operation. According to this control method, the control for increasing the intake air amount is started, the ignition timing is retarded from the time when the increase in the actual intake air amount is started while the air-fuel ratio is maintained at the stoichiometric air-fuel ratio, and then the lean air-fuel ratio is reduced. Control for shifting to the fuel ratio and advancing the ignition timing is performed.

特開2000−2142号公報JP-A-2000-2142 特許第3064782号公報Japanese Patent No. 3064782

特許文献1に示された制御装置における燃料噴射量の増量補正は、単に予め設定された一定量だけ燃料噴射量を増量するものであり、機関特性の経時変化や特性ばらつきがある場合には、適切な補正ができなくなって出力トルク変動の抑制が不十分となる。   The increase correction of the fuel injection amount in the control device disclosed in Patent Literature 1 simply increases the fuel injection amount by a preset fixed amount. Appropriate correction cannot be performed, and output torque fluctuation is not sufficiently suppressed.

また特許文献2に示される制御方法では、点火時期の遅角開始時期、進角開始時期、及び点火時期を進角させる時間は、スロットル弁開度及びエンジン回転数に応じたマップを検索することにより決定されるため、マップの設定に多くの工数を要するという課題がある。   Further, in the control method disclosed in Patent Document 2, a map according to the throttle valve opening and the engine speed is searched for the ignition start timing, the ignition start timing, and the ignition timing advance time. Therefore, there is a problem that setting the map requires a lot of man-hours.

本発明は上述した点に着目してなされたものであり、ストイキ運転からリーン運転へまたはその逆の切換を行う過渡状態における燃料供給量の制御を、比較的少ないマップを使用して精度良く実行することができる制御装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made by paying attention to the above points, and accurately controls the fuel supply amount in a transient state in which the stoichiometric operation is switched to the lean operation or vice versa using a relatively small map. It is an object of the present invention to provide a control device that can perform the control.

上記目的を達成するため請求項1に記載の発明は、内燃機関(1)によって駆動可能な車両の制御装置であって、前記機関は該機関において燃焼する混合気の空燃比(AF)を理論空燃比(AFST)よりリーン側のリーン空燃比(AFLN)に設定するリーン運転を実行可能に構成されている車両の制御装置において、前記車両の運転者の要求に基づいて前記機関の要求トルク(TRQCMD)を設定する要求トルク設定手段と、前記機関の吸入空気量(GAIRCYL)に基づいて前記混合気の目標空燃比(AFCMD)を算出する目標空燃比算出手段と、前記混合気の空燃比(AF)が前記目標空燃比(AFCMD)と一致するように前記機関の燃焼室へ供給する燃料量(GFUEL)を制御する燃料量制御手段と、前記燃焼室内のガス量と燃料との比率を示す希釈度合パラメータ(GFR)を算出する希釈度合パラメータ算出手段とを備え、前記希釈度合パラメータ算出手段は、前記燃焼室内の新気量(GAIRCYL)、還流排気量(GEGR)、及び燃料量(GFUEL)を示すパラメータを用いて前記希釈度合パラメータ(GFR)を算出し、前記燃料量制御手段は、前記混合気の空燃比(AF)を前記リーン空燃比(AFLN)と理論空燃比(AFST)との間で切り換える過渡状態では、前記燃料量(GFUEL)を前記機関の出力トルクに変換するためのトルク変換係数(KGFTRQ)を、前記希釈度合パラメータ(GFR)及び前記機関の回転数(NE)に応じて算出し、前記要求トルク(TRQCMD)及び前記トルク変換係数(KGFTRQ)を用いて前記燃料量(GFUEL)の算出を行うことを特徴とする。 To achieve the above object, an invention according to claim 1 is a control device for a vehicle drivable by an internal combustion engine (1), wherein the engine theoretically determines an air-fuel ratio (AF) of an air-fuel mixture burned in the engine. In a vehicle control device configured to be able to execute a lean operation in which a lean air-fuel ratio (AFLN) is set to a leaner side than an air-fuel ratio (AFST), a required torque of the engine (based on a request of a driver of the vehicle) TRQCMD), target air-fuel ratio calculating means for calculating a target air-fuel ratio (AFCMD) of the air-fuel mixture based on the intake air amount (GAIRCYL) of the engine, and air-fuel ratio of the air-fuel mixture ( fuel quantity control means for controlling the AF) is the amount of fuel supplied to the combustion chamber of the engine so that the coincides with the target air-fuel ratio (AFCMD) (GFUEL), the combustion chamber of the gas A dilution degree parameter calculating means for calculating a dilution degree parameter (GFR) indicating a ratio between the amount and the fuel, wherein the dilution degree parameter calculating means includes a fresh air amount (GAIRCYL) in the combustion chamber and a recirculated exhaust gas amount (GEGR). ) And a parameter indicating a fuel amount (GFUEL), and the dilution degree parameter (GFR) is calculated. The fuel amount control means sets the air-fuel ratio (AF) of the air-fuel mixture to the lean air-fuel ratio (AFLN). In a transient state in which the engine is switched between the stoichiometric air-fuel ratio (AFST), the torque conversion coefficient (KGFTRQ) for converting the fuel amount (GFUEL) into the output torque of the engine is determined by the dilution degree parameter (GFR) and the engine. calculated in accordance with the rotational speed (NE), using the required torque (TRQCMD) and the torque conversion factor (KGFTRQ) And performing calculation of the fuel quantity (GFUEL).

この構成によれば、車両の運転者の要求に基づいて機関の要求トルクが設定されるとともに、機関の吸入空気量に基づいて混合気の目標空燃比が算出され、混合気の空燃比が目標空燃比と一致するように燃焼室へ供給する燃料量が制御される。さらに燃焼室内のガス量と燃料との比率を示す希釈度合パラメータが、燃焼室内の新気量、還流排気量、及び燃料量を示すパラメータに基づいて算出され、混合気の空燃比をリーン空燃比と理論空燃比との間で切り換える過渡状態では、燃料量を機関の出力トルクに変換するためのトルク変換係数が、希釈度合パラメータ及び機関回転数に応じて算出され、要求トルク及びトルク変換係数を用いて燃焼室に供給する燃料量の算出が行われる。機関の出力トルクは基本的には燃料量に比例するが、機関回転速度、空燃比、及び還流排気量に依存して熱効率が変化するため、出力トルクを正確に要求トルクと一致させるためには、熱効率の算出精度を高める必要がある。本発明の発明者の検討によれば、希釈度合パラメータと熱効率に相当するトルク変換係数との関係は、機関回転速度が一定の条件下では1つの曲線で近似可能であることが確認されている。したがって、希釈度合パラメータ及び機関回転数に応じてトルク変換係数を算出し、要求トルク及びトルク変換係数を用いて燃料量の算出を行うことによって、空燃比及び還流排気量と機関回転速度とに応じた複数のマップを用いることなく、機関出力トルクを要求トルクに一致させる燃料量の算出を精度良く行うことができる。その結果、設計段階におけるマップ設定工数を大幅に低減しつつ、過渡状態における燃料供給制御を精度良く実行することが可能となる。 According to this configuration, the required torque of the engine is set based on the request of the driver of the vehicle, and the target air-fuel ratio of the air-fuel mixture is calculated based on the intake air amount of the engine. The amount of fuel supplied to the combustion chamber is controlled so as to match the air-fuel ratio. Further, a dilution degree parameter indicating a ratio of a gas amount and a fuel in the combustion chamber is calculated based on parameters indicating a fresh air amount, a recirculation exhaust amount, and a fuel amount in the combustion chamber, and the air-fuel ratio of the air-fuel mixture is set to a lean air-fuel ratio. In the transient state of switching between and the stoichiometric air-fuel ratio, a torque conversion coefficient for converting the fuel amount to the engine output torque is calculated according to the dilution degree parameter and the engine speed, and the required torque and the torque conversion coefficient are calculated. To calculate the amount of fuel to be supplied to the combustion chamber. The output torque of the engine is basically proportional to the amount of fuel, but since the thermal efficiency changes depending on the engine speed, air-fuel ratio, and the amount of exhaust gas recirculated, it is necessary to accurately match the output torque with the required torque. Therefore, it is necessary to improve the calculation accuracy of the thermal efficiency. According to the study of the inventor of the present invention, it has been confirmed that the relationship between the dilution degree parameter and the torque conversion coefficient corresponding to the thermal efficiency can be approximated by one curve under the condition that the engine speed is constant . . Therefore, by calculating the torque conversion coefficient according to the dilution degree parameter and the engine speed, and calculating the fuel amount using the required torque and the torque conversion coefficient , the air-fuel ratio and the recirculated exhaust gas amount and the engine speed are calculated. Without using a plurality of maps, it is possible to accurately calculate the fuel amount that matches the engine output torque with the required torque. As a result, it is possible to execute the fuel supply control in the transient state with high accuracy while greatly reducing the number of map setting steps in the design stage.

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の車両の制御装置において、前記機関の点火時期(IGCMD)を制御する点火時期制御手段と、前記過渡状態において前記目標空燃比算出手段により算出される目標空燃比(AFCMD)が切換空燃比(AFLMT)より小さいときに、前記目標空燃比(AFCMD)を理論空燃比近傍の値(AFST)に修正する修正手段とを備え、前記点火時期制御手段は、前記修正手段による修正が行われるときは、前記機関の出力トルク(TRQA)が前記要求トルク(TRQCMD)に一致するように前記点火時期(IGCMD)を最適点火時期(IGMAP)より遅角させ、前記目標空燃比(AFCMD)が前記切換空燃比(AFLMT)以上であるときは前記点火時期(IGCMD)を前記最適点火時期(IGMAP)に設定し、前記最適点火時期(IGMAP)は、前記機関の出力トルク(TRQA)を最大とする点火時期であり、前記切換空燃比(AFLMT)は、前記リーン運転の定常状態で設定される定常リーン運転空燃比(AFLN)より小さくかつ理論空燃比(AFST)より大きい値に設定されることを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the vehicle control device according to the first aspect, the ignition timing control means for controlling the ignition timing (IGCMD) of the engine and the target air-fuel ratio calculation means in the transient state. Correction means for correcting the target air-fuel ratio (AFCMD) to a value near the stoichiometric air-fuel ratio (AFST) when the target air-fuel ratio (AFCMD) is smaller than the switching air-fuel ratio (AFLMT); The means delays the ignition timing (IGCMD) from the optimum ignition timing (IGMAP) such that the output torque (TRQA) of the engine matches the required torque (TRQCMD) when the correction is performed by the correction means. When the target air-fuel ratio (AFCMD) is equal to or greater than the switching air-fuel ratio (AFLMT), the ignition timing (IGCMD) is set to the optimum ignition timing. (IGMAP), the optimal ignition timing (IGMAP) is the ignition timing that maximizes the output torque (TRQA) of the engine, and the switching air-fuel ratio (AFLMT) is set in the steady state of the lean operation. It is characterized by being set to a value smaller than the set steady-state lean air-fuel ratio (AFLN) and larger than the stoichiometric air-fuel ratio (AFST).

この構成によれば、過渡状態において算出される目標空燃比が切換空燃比より小さいときに、目標空燃比を理論空燃比近傍の値に修正し、機関の出力トルクが要求トルクに一致するように点火時期を最適点火時期より遅角させる制御が行われる。一方、目標空燃比が切換空燃比以上であるときは、算出される目標空燃比の修正は行われず、点火時期を最適点火時期に設定する制御が行われる。切換空燃比は、リーン運転の定常状態で設定される定常リーン運転空燃比より小さくかつ理論空燃比より大きい値に設定される。すなわち、吸入空気量に基づいて算出される目標空燃比が切換空燃比より小さいときは、目標空燃比が理論空燃比近傍の値に修正され、点火時期を遅角することによって、機関出力トルクを要求トルクに一致させる制御が行われる一方、目標空燃比が切換空燃比以上であるときは、吸入空気量に対応する目標空燃比がそのまま適用されるとともに、点火時期が最適点火時期に制御される。したがって、排気中のNOx濃度が増加する空燃比範囲に目標空燃比が設定されることを回避し、NOx濃度の増加を抑制することができるとともに、点火時期の遅角によってトルク変動を防止することができる。   According to this configuration, when the target air-fuel ratio calculated in the transient state is smaller than the switching air-fuel ratio, the target air-fuel ratio is corrected to a value near the stoichiometric air-fuel ratio so that the engine output torque matches the required torque. Control is performed to retard the ignition timing from the optimum ignition timing. On the other hand, when the target air-fuel ratio is equal to or higher than the switching air-fuel ratio, the calculated target air-fuel ratio is not corrected, and control for setting the ignition timing to the optimum ignition timing is performed. The switching air-fuel ratio is set to a value smaller than the steady-state lean operation air-fuel ratio set in the steady state of the lean operation and larger than the stoichiometric air-fuel ratio. That is, when the target air-fuel ratio calculated based on the intake air amount is smaller than the switching air-fuel ratio, the target air-fuel ratio is corrected to a value near the stoichiometric air-fuel ratio, and the ignition timing is retarded to reduce the engine output torque. If the target air-fuel ratio is equal to or higher than the switching air-fuel ratio while the control to match the required torque is performed, the target air-fuel ratio corresponding to the intake air amount is applied as it is, and the ignition timing is controlled to the optimal ignition timing. . Therefore, it is possible to prevent the target air-fuel ratio from being set in the air-fuel ratio range in which the NOx concentration in the exhaust increases, to suppress the increase in the NOx concentration, and to prevent torque fluctuation by retarding the ignition timing. Can be.

請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の車両の制御装置において、前記切換空燃比(AFLMT)は、前記燃焼室から排出される排気中に含まれるNOx濃度(CNOx)が許容限度(CNOxLMT)以下となる最小値に設定されることを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the vehicle control device according to the second aspect, the switching air-fuel ratio (AFLMT) is an allowable limit of a NOx concentration (CNOx) contained in exhaust gas discharged from the combustion chamber. (CNOxLMT) or less.

この構成によれば、切換空燃比は、燃焼室から排出される排気中に含まれるNOx濃度が許容限度以下となる最小値に設定されるので、目標空燃比が排気中のNOx濃度を増加させる範囲の値に設定されることが回避され、排気中のNOx濃度を許容限度以下に抑制することができる。   According to this configuration, the switching air-fuel ratio is set to the minimum value at which the concentration of NOx contained in the exhaust gas discharged from the combustion chamber is equal to or less than the allowable limit, so that the target air-fuel ratio increases the NOx concentration in the exhaust gas. Setting the value in the range is avoided, and the NOx concentration in the exhaust gas can be suppressed below the allowable limit.

請求項4に記載の発明は、請求項2または3に記載の車両の制御装置において、前記点火時期制御手段は、前記修正手段による修正が行われる場合において、前記機関の出力トルク(TRQA)を前記要求トルク(TRQCMD)に一致させる点火時期(IGCMD)が遅角限界値(IGRTDLMT)より遅角側となるときは、前記点火時期(IGCMD)を前記最適点火時期(IGMAP)に設定し、前記修正手段は前記目標空燃比(AFCMD)の修正を行わないことを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the control device for a vehicle according to the second or third aspect, the ignition timing control means reduces the output torque (TRQA) of the engine when the correction by the correction means is performed. When the ignition timing (IGCMD) that matches the required torque (TRQCMD) is on the retard side from the retard limit value (IGRTDLMT), the ignition timing (IGCMD) is set to the optimal ignition timing (IGMAP). The correction means does not correct the target air-fuel ratio (AFCMD).

この構成によれば、修正手段による修正が行われる場合、すなわち算出される目標空燃比が切換空燃比より小さい場合において、機関の出力トルクを要求トルクに一致させる点火時期が遅角限界値より遅角側となるときは、目標空燃比の修正は行わずに点火時期を最適点火時期に設定する制御が行われる。点火時期を遅角限界値より遅角側に制御することはできない(失火あるいは燃焼の不安定化を招く)ため、その場合には算出される目標空燃比をそのまま適用した燃料供給制御を実行することでトルク変動が防止される。NOx排出量の増加は極短時間内に限定されるため、排気特性の悪化は無視できる程度である。   According to this configuration, when the correction by the correction means is performed, that is, when the calculated target air-fuel ratio is smaller than the switching air-fuel ratio, the ignition timing for making the output torque of the engine coincide with the required torque is delayed from the retard limit value. When it is on the corner side, control is performed to set the ignition timing to the optimal ignition timing without correcting the target air-fuel ratio. Since the ignition timing cannot be controlled to the retard side from the retard limit value (misfire or unstable combustion is caused), in that case, the fuel supply control is executed by directly applying the calculated target air-fuel ratio. This prevents torque fluctuation. Since the increase in the amount of NOx emission is limited to an extremely short time, the deterioration of the exhaust characteristics is negligible.

請求項5に記載の発明は、請求項1に記載の車両の制御装置において、前記車両は前記機関(1)及び電動機(61)によって駆動可能であり、前記電動機(61)を制御する電動機制御手段と、前記過渡状態において前記目標空燃比算出手段により算出される目標空燃比(AFCMD)が切換空燃比(AFLMT)より小さいときに、前記目標空燃比(AFCMD)を前記切換空燃比(AFLMT)に修正する修正手段とを備え、前記電動機制御手段は、前記修正手段による修正が行われるときは、前記機関の出力トルク(TRQENGEST)と前記要求トルク(TRQCMD)の差分だけ前記電動機(61)の出力トルク(TRQMOT)を増加させる機関出力トルク補填を実行し、前記目標空燃比(AFCMD)が前記切換空燃比(AFLMT)以上であるときは前記機関出力トルク補填を実行しない制御を行い、前記切換空燃比(AFLMT)は、前記リーン運転の定常状態で設定される定常リーン運転空燃比(AFLN)より小さくかつ理論空燃比(AFST)より大きい値に設定されることを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, in the vehicle control apparatus according to the first aspect, the vehicle is drivable by the engine (1) and the electric motor (61), and controls the electric motor (61). Means for setting the target air-fuel ratio (AFCMD) to the switching air-fuel ratio (AFLMT) when the target air-fuel ratio (AFCMD) calculated by the target air-fuel ratio calculating means in the transient state is smaller than the switching air-fuel ratio (AFLMT). The motor control means, when the correction is performed by the correction means, adjusts the motor (61) by the difference between the output torque (TRQENGEST) of the engine and the required torque (TRQCMD). The engine output torque compensation for increasing the output torque (TRQMOT) is executed, and the target air-fuel ratio (AFCMD) is changed to the switching air-fuel ratio ( When the engine speed is equal to or higher than FLMT, control is performed so that the engine output torque compensation is not performed. The switched air-fuel ratio (AFLMT) is smaller than the steady-state lean operation air-fuel ratio (AFLN) set in the steady state of the lean operation and is theoretically smaller. It is characterized by being set to a value larger than the air-fuel ratio (AFST).

この構成によれば、過渡状態において算出される目標空燃比が切換空燃比より小さいときは、目標空燃比を切換空燃比に修正するとともに、機関の出力トルクと要求トルクの差分だけ電動機の出力トルクを増加させる機関出力トルク補填を実行する一方、目標空燃比が切換空燃比以上であるときは機関出力トルク補填を実行しない制御が行われる。したがって、NOx排出量が増加する空燃比範囲内に目標空燃比が設定されることを回避し、しかも点火時期を最適点火時期に維持しつつ、NOx排出量の増加及びトルク変動を防止することができる。   According to this configuration, when the target air-fuel ratio calculated in the transient state is smaller than the switching air-fuel ratio, the target air-fuel ratio is corrected to the switching air-fuel ratio, and the output torque of the electric motor is increased by the difference between the engine output torque and the required torque. Is increased while the target air-fuel ratio is equal to or higher than the switching air-fuel ratio, a control not to execute the engine output torque compensation is performed. Therefore, it is possible to prevent the target air-fuel ratio from being set within the air-fuel ratio range in which the NOx emission increases, and to prevent the increase in the NOx emission and the torque fluctuation while maintaining the ignition timing at the optimum ignition timing. it can.

本発明の一実施形態にかかる車両を駆動する直噴式内燃機関及びその制御装置の構成を示す図である。1 is a diagram illustrating a configuration of a direct injection internal combustion engine that drives a vehicle and a control device thereof according to an embodiment of the present invention. 機関回転数(NE)及び要求トルク(TRQCMD)で定義される機関運転領域に応じた目標空燃比の設定を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining setting of a target air-fuel ratio according to an engine operation region defined by an engine speed (NE) and a required torque (TRQCMD). 燃焼室内で燃焼する混合気の空燃比(AF)と、排気浄化触媒の下流側における排気中のNOx濃度(CNOx)との関係を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a relationship between an air-fuel ratio (AF) of an air-fuel mixture burning in a combustion chamber and a NOx concentration (CNOx) in exhaust gas downstream of an exhaust purification catalyst. 要求トルクが一定の状態で目標空燃比を理論空燃比から所定リーン空燃比への切り換えるときに実行される空燃比切換過渡制御の概要を説明するためのタイムチャートである。5 is a time chart for explaining an outline of air-fuel ratio switching transient control executed when switching a target air-fuel ratio from a stoichiometric air-fuel ratio to a predetermined lean air-fuel ratio in a state where a required torque is constant. 要求トルクが一定の状態で目標空燃比を所定リーン空燃比から理論空燃比への切り換えるときに実行される空燃比切換過渡制御の概要を説明するためのタイムチャートである。5 is a time chart for explaining an outline of air-fuel ratio switching transient control executed when the target air-fuel ratio is switched from a predetermined lean air-fuel ratio to a stoichiometric air-fuel ratio in a state where the required torque is constant. 点火時期の遅角を行っているときに、点火時期が遅角限界値に達した場合の制御を説明するためのタイムチャートである。6 is a time chart for explaining control when the ignition timing reaches a retard limit value while retarding the ignition timing. 機関回転数(NE)が一定の条件下におけるガス燃比(GFR)と、機関の熱効率に相当するトルク変換係数(KGFTRQ)との関係、及びガス燃比が一定の条件下における機関回転数(NE)と、トルク変換係数(KGFTRQ)との関係を示す図である。Relationship between the gas-fuel ratio (GFR) under a constant engine speed (NE) and the torque conversion coefficient (KGFTRQ) corresponding to the thermal efficiency of the engine, and the engine speed (NE) under a constant gas-fuel ratio condition FIG. 6 is a diagram showing a relationship between the torque conversion coefficient (KGFTRQ). 空燃比切換過渡制御処理のフローチャートである(第1実施形態)。5 is a flowchart of an air-fuel ratio switching transient control process (first embodiment). 図8の処理で実行されるIGRTD算出処理のフローチャートである。9 is a flowchart of an IGRTD calculation process executed in the process of FIG. 図9の処理で参照されるマップを示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a map referred to in the processing of FIG. 9. 図8に示す処理の変形例を示すフローチャートである。9 is a flowchart illustrating a modification of the process illustrated in FIG. 8. 原動機として内燃機関及び電動機を備える車両の駆動装置の構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structure of the drive device of the vehicle provided with an internal combustion engine and an electric motor as a prime mover. 要求トルクが一定の状態で目標空燃比を理論空燃比から所定リーン空燃比への切り換えるときに実行される空燃比切換過渡制御の概要を説明するためのタイムチャートである(第2実施形態)。9 is a time chart for explaining an outline of air-fuel ratio switching transient control executed when the target air-fuel ratio is switched from the stoichiometric air-fuel ratio to a predetermined lean air-fuel ratio in a state where the required torque is constant (second embodiment). 空燃比切換過渡制御処理のフローチャートである(第2実施形態)。It is a flowchart of an air-fuel ratio switching transient control process (2nd Embodiment). 図14の処理で実行されるTRQMOT算出処理のフローチャートである。15 is a flowchart of a TRQMOT calculation process executed in the process of FIG.

以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
[第1実施形態]
図1は、本発明の一実施形態にかかる車両を駆動する直噴式内燃機関及びその制御装置の構成を示す図であり、本実施形態の車両は、原動機として図1に示す内燃機関(以下「エンジン」という)のみを備える。エンジン1の吸気通路2の途中にはスロットル弁3が配置されている。エンジン1は、例えば4気筒を有し、各気筒には、燃焼室内に直接燃料を噴射するインジェクタ6が設けられている。インジェクタ6の作動は電子制御ユニット(以下「ECU」という)5により制御される。またエンジン1の各気筒には点火プラグ8が装着されており、ECU5によって点火プラグ8による点火時期が制御される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[First Embodiment]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a direct injection type internal combustion engine for driving a vehicle according to an embodiment of the present invention and a control device thereof. The vehicle of the present embodiment has an internal combustion engine (hereinafter referred to as “motor”) shown in FIG. Engine)). A throttle valve 3 is arranged in the intake passage 2 of the engine 1. The engine 1 has, for example, four cylinders, and each cylinder is provided with an injector 6 that injects fuel directly into a combustion chamber. The operation of the injector 6 is controlled by an electronic control unit (hereinafter referred to as “ECU”) 5. An ignition plug 8 is mounted on each cylinder of the engine 1, and the ignition timing of the ignition plug 8 is controlled by the ECU 5.

ECU5には、エンジン1の吸入空気量GAIRを検出する吸入空気量センサ21、吸気温TAを検出する吸気温センサ22、スロットル弁開度THを検出するスロットル弁開度センサ23、吸気圧PBAを検出する吸気圧センサ24、エンジン冷却水温TWを検出する冷却水温センサ25、エンジン1のクランク軸(図示せず)の回転角度を検出するクランク角度位置センサ26、エンジン1により駆動される車両のアクセルペダル操作量APを検出するアクセルセンサ27、及び図示しない他のセンサ(例えば、車速センサ、大気圧センサなど)が接続されており、これらのセンサの検出信号がECU5に供給される。クランク角度位置センサ26は、クランク角度位置を示す複数のパルス信号を出力するものであり、このパルス信号は、燃料噴射時期、点火時期等の各種タイミング制御、及びエンジン回転数NEの検出に使用される。   The ECU 5 includes an intake air amount sensor 21 for detecting an intake air amount GAIR of the engine 1, an intake temperature sensor 22 for detecting an intake temperature TA, a throttle valve opening sensor 23 for detecting a throttle valve opening TH, and an intake pressure PBA. An intake pressure sensor 24 for detecting, a cooling water temperature sensor 25 for detecting an engine cooling water temperature TW, a crank angle position sensor 26 for detecting a rotation angle of a crankshaft (not shown) of the engine 1, an accelerator of a vehicle driven by the engine 1 An accelerator sensor 27 for detecting the pedal operation amount AP and other sensors (for example, a vehicle speed sensor, an atmospheric pressure sensor, and the like) not shown are connected, and detection signals of these sensors are supplied to the ECU 5. The crank angle position sensor 26 outputs a plurality of pulse signals indicating the crank angle position, and this pulse signal is used for various timing controls such as fuel injection timing, ignition timing, and the like, and detection of the engine speed NE. You.

排気通路10には排気浄化触媒(例えば三元触媒)11が設けられている。排気浄化触媒11の上流側であって各気筒に連通する排気マニホールドの集合部より下流側には、空燃比センサ28が装着されており、排気通路10には排気中の酸素濃度を検出することにより、燃焼室内で燃焼する混合気の空燃比AFを検出する。また、図示を省略しているが、エンジン1は排気を吸気通路2に還流する周知の排気還流機構を備えている。   An exhaust gas purification catalyst (for example, a three-way catalyst) 11 is provided in the exhaust passage 10. An air-fuel ratio sensor 28 is mounted on the upstream side of the exhaust purification catalyst 11 and on the downstream side of the exhaust manifold communicating with each cylinder, and the exhaust passage 10 detects the oxygen concentration in the exhaust gas. Thus, the air-fuel ratio AF of the air-fuel mixture burning in the combustion chamber is detected. Although not shown, the engine 1 includes a well-known exhaust gas recirculation mechanism that recirculates exhaust gas to the intake passage 2.

ECU5は、CPU、メモリ、入出力回路等を備える周知の構成を有するものであり、エンジン運転状態(主としてエンジン回転数NE及び要求トルクTRQCMD)に応じて、インジェクタ6による燃料噴射制御、点火プラグ8による点火制御、アクチュエータ3a及びスロットル弁3による吸入空気量制御を行う。要求トルクTRQCMDは、主としてアクセルペダル操作量APに応じて算出され、アクセルペダル操作量APが増加するほど増加するように算出される。また目標吸入空気量GAIRCMDは目標空燃比AFCMD及び要求トルクTRQCMDに応じて算出され、目標空燃比AFCMD及び要求トルクTRQCMDにほぼ比例するように算出される。検出される吸入空気量GAIRを用いて算出される気筒吸入空気量GAIRCYLが目標吸入空気量GAIRCMDと一致するように、アクチュエータ3aによってスロットル弁3を駆動する吸入空気量制御が行われる。   The ECU 5 has a well-known configuration including a CPU, a memory, an input / output circuit, and the like. The ECU 5 controls the fuel injection by the injector 6 and the ignition plug 8 according to the engine operating state (mainly, the engine speed NE and the required torque TRQCMD). And the intake air amount is controlled by the actuator 3a and the throttle valve 3. The required torque TRQCMD is calculated mainly according to the accelerator pedal operation amount AP, and is calculated so as to increase as the accelerator pedal operation amount AP increases. The target intake air amount GAIRCMD is calculated according to the target air-fuel ratio AFCMD and the required torque TRQCMD, and is calculated so as to be substantially proportional to the target air-fuel ratio AFCMD and the required torque TRQCMD. The intake air amount control for driving the throttle valve 3 by the actuator 3a is performed such that the cylinder intake air amount GAIRCYL calculated using the detected intake air amount GAIR matches the target intake air amount GAIRCMD.

図2は、エンジン回転数NE及び要求トルクTRQCMDで定義されるエンジン1の運転領域に応じた目標空燃比AFCMDの設定を説明するための図である。目標空燃比AFCMDは、低回転低中負荷領域及び中高回転低負荷領域に相当する第1領域RST(ストイキ運転領域)では理論空燃比AFSTに設定され、中回転中負荷領域に相当する第2領域(リーン運転領域)RLEANでは所定リーン空燃比AFLNに設定され、第2領域RLEANの高負荷側及び高回転側の領域に相当する第3領域RSTEでは、理論空燃比AFSTに設定され、第3領域RSTEよりさらに高負荷側の領域に相当する第4領域RRICHでは、理論空燃比AFSTよりリッチ側の空燃比AFRCに設定される。第1領域RSTでは排気還流機構による排気還流は行われず、第3領域RSTEでは排気還流機構による排気還流が行われる。所定リーン空燃比AFLNは、燃焼室から排出される排気(フィードガス)中のNOx濃度が許容限度より低くかつ安定燃焼を実現できる値、例えば「30」に設定される。   FIG. 2 is a diagram for explaining the setting of the target air-fuel ratio AFCMD according to the operating range of the engine 1 defined by the engine speed NE and the required torque TRQCMD. The target air-fuel ratio AFCMD is set to the stoichiometric air-fuel ratio AFST in a first region RST (stoichiometric operation region) corresponding to a low-speed low-medium load region and a medium-high speed low-load region, and a second region corresponding to a medium-speed medium load region. (Lean operation region) In RLEAN, a predetermined lean air-fuel ratio AFLN is set. In a third region RSTE corresponding to a high load side and a high rotation side region of the second region RLEAN, a stoichiometric air-fuel ratio AFST is set, and In a fourth region RRICH corresponding to a region on the higher load side than RSTE, the air-fuel ratio AFRC is set to be richer than the stoichiometric air-fuel ratio AFST. In the first region RST, exhaust gas recirculation is not performed by the exhaust gas recirculation mechanism, and in the third region RSTE, exhaust gas recirculation is performed by the exhaust gas recirculation mechanism. The predetermined lean air-fuel ratio AFLN is set to a value at which the NOx concentration in exhaust gas (feed gas) discharged from the combustion chamber is lower than an allowable limit and which can realize stable combustion, for example, "30".

本実施形態では、矢印A及びBで示すように、要求トルクTRQCMDが一定の状態で、第1領域RSTと第2領域RLEANとの間で目標空燃比AFCMDの切換を行う場合に、エンジン1の実出力トルクTRQAを要求トルクTRQCMDに維持しつつ、NOx排出量の増加を抑制する空燃比切換過渡制御(以下単に「過渡制御」という)を実行する。   In the present embodiment, as shown by arrows A and B, when the target air-fuel ratio AFCMD is switched between the first region RST and the second region RLEAN with the required torque TRQCMD being constant, the engine 1 While maintaining the actual output torque TRQA at the required torque TRQCMD, air-fuel ratio switching transient control (hereinafter, simply referred to as “transient control”) for suppressing an increase in NOx emission is executed.

図3は、燃焼室内で燃焼する混合気の空燃比AFと、排気浄化触媒11の下流側における排気中のNOx濃度CNOxとの関係を示す図である。NOx濃度CNOxを許容限度CNOxLMT以下とするためには、理論空燃比AFSTより若干リーン側の空燃比AFSTL(例えば「16」)から切換空燃比AFLMT(例えば「25」程度である)までの第1リーン空燃比範囲RLN1に目標空燃比AFCMDを設定することは回避する必要があり、以下に説明する過渡制御では、目標空燃比AFCMDを第1リーン空燃比範囲RLN1に設定することなく、実出力トルクTRQAを一定の要求トルクTRQCMDに維持する制御を行う。   FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the air-fuel ratio AF of the air-fuel mixture burning in the combustion chamber and the NOx concentration CNOx in the exhaust gas on the downstream side of the exhaust purification catalyst 11. In order to make the NOx concentration CNOx equal to or less than the allowable limit CNOxLMT, a first air-fuel ratio AFSTL (for example, “16”) slightly leaner than the stoichiometric air-fuel ratio AFST to a switching air-fuel ratio AFLMT (for example, about 25) is used. It is necessary to avoid setting the target air-fuel ratio AFCMD in the lean air-fuel ratio range RLN1. In the transient control described below, the actual output torque is set without setting the target air-fuel ratio AFCMD in the first lean air-fuel ratio range RLN1. Control is performed to maintain TRQA at a constant required torque TRQCMD.

図4は、上記過渡制御の概要を説明するためのタイムチャートであり、この図にはストイキ運転からリーン運転へ移行する場合の過渡制御における要求トルクTRQCMD、リーン運転要求フラグFLEAN、気筒吸入空気量GAIRCYL及び目標吸入空気量GAIRCMD(気筒吸入空気量GAIRCYLの目標値)、定常目標空燃比AFCMDSS及び目標空燃比AFCMD、及び点火時期IGCMD(進角するほど増加するように定義されている)の推移が示されている。気筒吸入空気量GAIRCYLは、1サイクル当たりに一つの気筒の燃焼室に吸入される空気量である。   FIG. 4 is a time chart for explaining the outline of the above transient control. FIG. 4 shows a required torque TRQCMD, a lean operation request flag FLEAN, a cylinder intake air amount in the transient control when shifting from the stoichiometric operation to the lean operation. Changes in GAIRCYL and target intake air amount GAIRCMD (target value of cylinder intake air amount GAIRCYL), steady-state target air-fuel ratio AFCMDSS and target air-fuel ratio AFCMD, and ignition timing IGCMD (defined to increase as the angle advances). It is shown. The cylinder intake air amount GAIRCYL is the amount of air taken into the combustion chamber of one cylinder per cycle.

要求トルクTRQCMDは、一定値TRQ0に固定された状態で、時刻t0においてリーン運転要求フラグFLEANが「0」から「1」に変更されると、目標吸入空気量GAIRCMDは、図4(c)に破線で示すように、ストイキ運転中の空気量GASTからリーン運転中の空気量GALNにステップ状に増加するが、実際の気筒吸入空気量GAIRCYLは実線で示すように徐々に増加する。図4(d)に示す破線は、目標吸入空気量GAIRCMDに対応する定常目標空燃比AFCMDSSを示しており、実際の目標空燃比AFCMDは気筒吸入空気量GAIRCYLの増加に対応させて徐々に増加させる必要がある。図4(d)に一点鎖線で示すように気筒吸入空気量GAIRCYLの増加に対応させて目標空燃比AFCMDを増加させると、目標空燃比AFCMDが図3に示す第1リーン空燃比範囲RLN1の空燃比に設定されることとなるため、本実施形態では図4(d)に実線で示すように、時刻t1までは理論空燃比AFSTに維持する。時刻t1において、目標空燃比AFCMDを切換空燃比AFLMTに設定し、その後は気筒吸入空気量GAIRCYLの増加に対応させて目標空燃比AFCMDを増加させる空燃比漸増制御を実行する。時刻t2において、気筒吸入空気量GAIRCYLが目標吸入空気量GAIRCMDに達し、目標空燃比AFCMDが定常目標空燃比AFCMDSSである所定リーン空燃比AFLNに達すると、過渡制御を終了する。   When the lean operation request flag FLEAN is changed from “0” to “1” at time t0 while the required torque TRQCMD is fixed to the constant value TRQ0, the target intake air amount GAIRCMD becomes as shown in FIG. As indicated by the dashed line, the air amount GAST during the stoichiometric operation increases stepwise from the air amount GALN during the lean operation, but the actual cylinder intake air amount GAIRCYL gradually increases as indicated by the solid line. The dashed line shown in FIG. 4D indicates the steady-state target air-fuel ratio AFCMDSS corresponding to the target intake air amount GAIRCMD, and the actual target air-fuel ratio AFCMD is gradually increased in accordance with the increase in the cylinder intake air amount GAIRCYL. There is a need. When the target air-fuel ratio AFCMD is increased in response to the increase in the cylinder intake air amount GAIRCYL, as indicated by a dashed line in FIG. 4D, the target air-fuel ratio AFCMD is changed to the air of the first lean air-fuel ratio range RLN1 shown in FIG. Since the fuel ratio is set, in this embodiment, the stoichiometric air-fuel ratio AFST is maintained until time t1, as shown by the solid line in FIG. 4D. At time t1, the target air-fuel ratio AFCMD is set to the switching air-fuel ratio AFLMT, and thereafter, the air-fuel ratio gradually increasing control for increasing the target air-fuel ratio AFCMD in response to the increase in the cylinder intake air amount GAIRCYL is executed. At time t2, when the cylinder intake air amount GAIRCYL reaches the target intake air amount GAIRCMD and the target air-fuel ratio AFCMD reaches a predetermined lean air-fuel ratio AFLN that is the steady target air-fuel ratio AFCMDSS, the transient control ends.

時刻t0からt1の間では、目標空燃比AFCMDを理論空燃比AFSTに維持しつつ、気筒吸入空気量GAIRCYLが増加するため、点火時期IGCMDを図4(e)に破線で示すように気筒吸入空気量GAIRCYLに対応する最適点火時期に設定すると、実出力トルクTRQAが増加する。そこで本実施形態では、同図に実線で示すように点火時期IGCMDをストイキ運転中の最適点火時期IGSTから徐々に遅角させることによって、実出力トルクTRQAを要求トルクTRQCMDに一致させる点火時期遅角制御を行う。時刻t1以後は、点火時期IGCMDは気筒吸入空気量GAIRCYLに対応する最適点火時期に設定され、時刻t2においてリーン運転用の最適点火時期IGLNに到達する。   Between time t0 and time t1, the cylinder intake air amount GAIRCYL increases while the target air-fuel ratio AFCMD is maintained at the stoichiometric air-fuel ratio AFST, so that the ignition timing IGCMD is reduced as indicated by the broken line in FIG. When the optimum ignition timing corresponding to the amount GAIRCYL is set, the actual output torque TRQA increases. Therefore, in the present embodiment, the ignition timing IGCMD is gradually retarded from the optimum ignition timing IGST during the stoichiometric operation, as shown by the solid line in the figure, so that the actual output torque TRQA matches the required torque TRQCMD. Perform control. After time t1, the ignition timing IGCMD is set to the optimal ignition timing corresponding to the cylinder intake air amount GAIRCYL, and reaches the optimal ignition timing IGLN for lean operation at time t2.

図5は、図4とは逆にリーン運転からストイキ運転へ移行する場合の過渡制御を説明するためのタイムチャートである。
時刻t10においてリーン運転要求フラグFLEANが「1」から「0」に変更されると、目標吸入空気量GAIRCMDは、図5(c)に破線で示すようにステップ状に減少するが、実際の気筒吸入空気量GAIRCYLは実線で示すように徐々に減少する。図5(d)に示す破線は、目標吸入空気量GAIRCMDに対応する定常目標空燃比AFCMDSSの設定を示しており、実際の目標空燃比AFCMDは気筒吸入空気量GAIRCYLの減少に対応させて徐々に減少させる必要がある。図5(d)に一点鎖線で示すように時刻t11からt12の間で気筒吸入空気量GAIRCYLの減少に対応させて目標空燃比AFCMDを減少させると、目標空燃比AFCMDが図3に示す第1リーン空燃比範囲RLN1の空燃比に設定されることとなるため、本実施形態では図5(d)に実線で示すように、目標空燃比AFCMDが切換空燃比AFLMTに達する時刻t11までは気筒吸入空気量GAIRCYLの減少に対応させて目標空燃比AFCMDを減少させる空燃比漸減制御を実行し、時刻t11以後は目標空燃比AFCMDを理論空燃比AFSTに設定する。時刻t12において、気筒吸入空気量GAIRCYLが目標吸入空気量GAIRCMDに達し、目標空燃比AFCMDが定常目標空燃比AFCMDSSである理論空燃比AFSTに達すると、過渡制御を終了する。
FIG. 5 is a time chart for explaining the transient control when shifting from the lean operation to the stoichiometric operation contrary to FIG.
When the lean operation request flag FLEAN is changed from “1” to “0” at time t10, the target intake air amount GAIRCMD decreases stepwise as shown by a broken line in FIG. The intake air amount GAIRCYL gradually decreases as shown by the solid line. The dashed line shown in FIG. 5D indicates the setting of the steady target air-fuel ratio AFCMDSS corresponding to the target intake air amount GAIRCMD, and the actual target air-fuel ratio AFCMD gradually decreases in response to the decrease in the cylinder intake air amount GAIRCYL. It needs to be reduced. When the target air-fuel ratio AFCMD is decreased in response to the decrease in the cylinder intake air amount GAIRCYL between the times t11 and t12, as indicated by the one-dot chain line in FIG. 5D, the target air-fuel ratio AFCMD becomes the first value shown in FIG. Since the air-fuel ratio in the lean air-fuel ratio range RLN1 is set, in this embodiment, as shown by the solid line in FIG. 5D, cylinder intake is performed until the target air-fuel ratio AFCMD reaches the switching air-fuel ratio AFLMT until time t11. The air-fuel ratio gradual decrease control for decreasing the target air-fuel ratio AFCMD is executed in response to the decrease in the air amount GAIRCYL, and after time t11, the target air-fuel ratio AFCMD is set to the stoichiometric air-fuel ratio AFST. At time t12, when the cylinder intake air amount GAIRCYL reaches the target intake air amount GAIRCMD and the target air-fuel ratio AFCMD reaches the stoichiometric air-fuel ratio AFST, which is the steady-state target air-fuel ratio AFCMDSS, the transient control ends.

時刻t11からt12の間では、目標空燃比AFCMDを理論空燃比AFSTに維持した状態で気筒吸入空気量GAIRCYLが減少するため、点火時期IGCMDを図5(e)に破線で示すように気筒吸入空気量GAIRCYLに対応する最適点火時期に維持すると、実出力トルクTRQAが増加する。そこで、本実施形態では、同図に実線で示すように、点火時期IGCMDを遅角させることによって、実出力トルクTRQAを要求トルクTRQCMDに一致させる点火時期遅角制御を行う。   Between time t11 and time t12, the cylinder intake air amount GAIRCYL decreases while the target air-fuel ratio AFCMD is maintained at the stoichiometric air-fuel ratio AFST, so that the ignition timing IGCMD is set to the cylinder intake air amount as shown by the broken line in FIG. When the optimal ignition timing corresponding to the amount GAIRCYL is maintained, the actual output torque TRQA increases. Therefore, in the present embodiment, as shown by the solid line in the figure, the ignition timing IGCMD is retarded to perform the ignition timing retard control that matches the actual output torque TRQA with the required torque TRQCMD.

図4に示す過渡制御では、時刻t0からt1までの期間において点火時期IGCMDの遅角が行われるが、点火時期IGCMDの遅角量が過大となると、燃焼の不安定化あるいは失火を発生させることから、点火時期IGCMDは、エンジン回転数NE及び吸入空気量GAIRに応じて算出される遅角限界値IGRTDLMTより遅角側に設定しないように制御される。図4は、点火時期IGCMDが遅角限界値IGRTDLMTに達しない例が示されている。   In the transient control shown in FIG. 4, the ignition timing IGCMD is retarded during a period from time t0 to t1. However, if the ignition timing IGCMD is excessively retarded, combustion may become unstable or misfire may occur. Therefore, the ignition timing IGCMD is controlled so as not to be set on the retard side from the retard limit value IGRTDLMT calculated according to the engine speed NE and the intake air amount GAIR. FIG. 4 shows an example in which the ignition timing IGCMD does not reach the retard limit value IGRTDLMT.

図6は、点火時期IGCMDの遅角を行っているときに(時刻t1より前に)、点火時期IGCMDが遅角限界値IGRTDLMTに達した場合の制御を説明するためのタイムチャートであり、目標空燃比AFCMD及び点火時期IGCMDの推移が示されている。   FIG. 6 is a time chart for explaining control when the ignition timing IGCMD reaches the retard limit value IGRTDLMT when the ignition timing IGCMD is retarded (prior to time t1). The transition of the air-fuel ratio AFCMD and the ignition timing IGCMD are shown.

このような場合には、時刻t1aにおいて点火時期IGCMDが遅角限界値IGRTDLMTに達すると、目標空燃比AFCMDを、気筒吸入空気量GAIRCYLに対応した値に変更するとともに、点火時期IGCMDを気筒吸入空気量GAIRCYLに対応した最適点火時期に変更する過渡制御が行われる。この過渡制御では、NOx濃度CNOxが若干高くなる目標空燃比AFCMDが一時的に適用されるが、極短時間であるため排気特性の悪化は無視できる程度である。   In such a case, when the ignition timing IGCMD reaches the retard limit value IGRTDLMT at time t1a, the target air-fuel ratio AFCMD is changed to a value corresponding to the cylinder intake air amount GAIRCYL, and the ignition timing IGCMD is changed to the cylinder intake air. Transient control for changing to the optimum ignition timing corresponding to the amount GAIRCYL is performed. In this transient control, the target air-fuel ratio AFCMD at which the NOx concentration CNOx becomes slightly higher is temporarily applied, but since it is an extremely short time, deterioration of the exhaust characteristics is negligible.

次に本実施形態におけるインジェクタ6によって燃焼室内に噴射される燃料噴射量(質量/サイクル)GFUELの算出方法について説明する。
要求トルクTRQCMDと燃料噴射量GFUELとの関係は、式(1)で表すことができる。
TRQCMD=GFUEL×KGFTRQ (1)
Next, a method of calculating the fuel injection amount (mass / cycle) GFUEL injected into the combustion chamber by the injector 6 in the present embodiment will be described.
The relationship between the required torque TRQCMD and the fuel injection amount GFUEL can be expressed by equation (1).
TRQCMD = GFUEL × KGFTRQ (1)

ここで、KGFTRQは燃料量をトルクに変換するトルク変換係数である。なお、式(1)は点火時期IGCMDが最適点火時期IGMAPに設定されることを前提としたものである。最適点火時期IGMAPは、エンジン1の出力トルクが最大となるトルク最大点火時期であるが、高負荷運転状態においてノッキングが発生し易くなる点火時期の最遅角値(ノック限界点火時期)が、トルク最大点火時期より遅角側となるときは、ノック限界点火時期に設定される。   Here, KGFTRQ is a torque conversion coefficient for converting the fuel amount into torque. Equation (1) is based on the assumption that the ignition timing IGCMD is set to the optimum ignition timing IGMAP. The optimal ignition timing IGMAP is the maximum torque ignition timing at which the output torque of the engine 1 becomes maximum, and the most retarded value (knock limit ignition timing) of the ignition timing at which knocking is likely to occur in a high load operation state is the torque. When the ignition timing is retarded from the maximum ignition timing, the knock limit ignition timing is set.

上記式(1)を変形することにより、下記式(2)が得られ、式(2)を用いて燃料噴射量GFUELを算出することができる。
GFUEL=TRQCMD/KGFTRQ (2)
なお、式(2)によって算出される燃料噴射量は質量であり、燃料噴射量GFUELは公知の手法を用いて、燃圧PF及び燃料の密度などに応じてインジェクタ6の開弁時間TOUTに変換され、1サイクル当たりに燃焼室内の供給する燃料量が燃料噴射量GFUELとなるように制御される。
By modifying the above equation (1), the following equation (2) is obtained, and the fuel injection amount GFUEL can be calculated using the equation (2).
GFUEL = TRQCMD / KGFTRQ (2)
The fuel injection amount calculated by equation (2) is a mass, and the fuel injection amount GFUEL is converted into a valve opening time TOUT of the injector 6 according to the fuel pressure PF and the fuel density using a known method. The fuel amount supplied in the combustion chamber per cycle is controlled to be the fuel injection amount GFUEL.

トルク変換係数KGFTRQは、エンジン回転数NE、空燃比AF、及び排気還流率REGRに依存して変化するため、従来はこれらのパラメータに応じてトルク変換係数KGFTRQを算出するためには複数のマップを必要としたが、本実施形態では下記式(3)で定義される希釈度合パラメータとしてのガス燃比GFRを用いることによって、トルク変換係数KGFTRQをガス燃比GFR及びエンジン回転数NEに応じて設定された単一のマップで算出するようにしている。
GFR=(GAIRCYL+GEGR)/GFUEL (3)
ここでGEGRは、燃焼室内に還流される排気量(内部排気還流量を含む)である還流排気量(質量)であり、還流排気量GEGRの算出には公知の手法(例えば特許第5270008号公報)が適用可能である。
Since the torque conversion coefficient KGFTRQ changes depending on the engine speed NE, the air-fuel ratio AF, and the exhaust gas recirculation rate REGR, conventionally, a plurality of maps are used to calculate the torque conversion coefficient KGFTRQ according to these parameters. Although required, in the present embodiment, the torque conversion coefficient KGFTRQ is set according to the gas-fuel ratio GFR and the engine speed NE by using the gas-fuel ratio GFR as a dilution degree parameter defined by the following equation (3). It is calculated using a single map.
GFR = (GAIRCYL + GEGR) / GFUEL (3)
Here, GEGR is a recirculated exhaust gas amount (mass) that is an exhaust gas amount (including an internal exhaust gas recirculated amount) that is recirculated into the combustion chamber, and a known method for calculating the recirculated exhaust gas amount GEGR (for example, Japanese Patent No. 5270008). ) Is applicable.

ガス燃比GFRとトルク変換係数KGFTRQとの関係は、エンジン回転数NEが一定の条件下では図7(a)に示すように1つの曲線で近似可能であることが本発明の発明者によって確認されており、ガス燃比GFR及びエンジン回転数NEに応じて単一のKGFTRQマップを予め設定しておくことにより、空燃比AF及び排気還流率REGRとエンジン回転数NEとに応じた複数のマップを用いることなく、実出力トルクTRQAを要求トルクTRQCMDに一致させる燃料噴射量GFUELの算出を精度良く行うことができる。KGFTRQマップは、ガス燃比GFRが増加するほどトルク変換係数KGFTRQが増加するように設定されている。なお、図7(a)に示すガス燃比GFRの変化範囲(14〜28)に対応するトルク変換係数KGFTRQの変化範囲は、0.35〜0.4程度である。   The inventor of the present invention has confirmed that the relationship between the gas fuel ratio GFR and the torque conversion coefficient KGFTRQ can be approximated by a single curve as shown in FIG. 7A under a constant engine speed NE. By setting a single KGFTRQ map in advance according to the gas-fuel ratio GFR and the engine speed NE, a plurality of maps corresponding to the air-fuel ratio AF, the exhaust gas recirculation rate REGR, and the engine speed NE are used. Without this, it is possible to accurately calculate the fuel injection amount GFUEL that matches the actual output torque TRQA with the required torque TRQCMD. The KGFTRQ map is set so that the torque conversion coefficient KGFTRQ increases as the gas-fuel ratio GFR increases. The change range of the torque conversion coefficient KGFTRQ corresponding to the change range (14 to 28) of the gas-fuel ratio GFR shown in FIG. 7A is about 0.35 to 0.4.

図7(b)はガス燃比GFRが一定の条件下におけるエンジン回転数NEとトルク変換係数KGFTRQとの関係を示す。この図に示すように、トルク変換係数KGFTRQは、エンジン回転数NEが中域回転数NEMX(例えば3000rpm)で最大となり、中域回転数NEMXより低回転側ではエンジン回転数NEが減少するほど1回転当たりの時間が長くなって効率が低下するので、トルク変換係数KGFTRQは減少する。高回転側では、エンジン回転数NEが増加するほどサイクル当たりの時間TCYLが短くなり、時間TCYLに対する燃焼時間の割合が増加するので、トルク変換係数KGFTRQは減少する。   FIG. 7B shows the relationship between the engine speed NE and the torque conversion coefficient KGFTRQ under the condition that the gas-fuel ratio GFR is constant. As shown in this figure, the torque conversion coefficient KGFTRQ becomes maximum when the engine rotational speed NE is at the mid-range rotational speed NEMX (for example, 3000 rpm), and decreases as the engine rotational speed NE decreases at a lower rotational speed than the mid-range rotational speed NEMX. The torque conversion coefficient KGFTRQ decreases because the time per revolution increases and the efficiency decreases. On the high speed side, as the engine speed NE increases, the time TCYL per cycle becomes shorter, and the ratio of the combustion time to the time TCYL increases, so that the torque conversion coefficient KGFTRQ decreases.

図8は、上述した過渡制御を実行する空燃比切換過渡制御処理のフローチャートであり、この処理はECU5によってエンジン1の回転に同期して(例えば4気筒エンジンでは、クランク角180度毎に)実行される。
ステップS11では、アクセルペダル操作量APに応じて要求トルクTRQCMDを算出し、ステップS12ではエンジン回転数NE及び要求トルクTRQCMDに応じてリーン運転要求フラグFLEANの設定を行う。
FIG. 8 is a flowchart of an air-fuel ratio switching transient control process for executing the above-described transient control. This process is executed by the ECU 5 in synchronization with the rotation of the engine 1 (for example, in a four-cylinder engine, every 180 degrees of crank angle). Is done.
In step S11, the required torque TRQCMD is calculated according to the accelerator pedal operation amount AP, and in step S12, the lean operation request flag FLEAN is set according to the engine speed NE and the required torque TRQCMD.

ステップS13では、要求トルクTRQCMD及びリーン運転要求フラグFLEANに応じて目標吸入空気量GAIRCMDを算出する。図示しない吸入空気量制御処理によって、気筒吸入空気量GAIRCYLが目標吸入空気量GAIRCMDと一致するようにスロットル弁開度THが制御される。   In step S13, a target intake air amount GAIRCMD is calculated according to the required torque TRQCMD and the lean operation request flag FLEAN. The throttle valve opening TH is controlled by an intake air amount control process (not shown) such that the cylinder intake air amount GAIRCYL matches the target intake air amount GAIRCMD.

ステップS14では、検出される吸入空気量GAIRを用いて気筒吸入空気量GAIRCYLを算出する。気筒吸入空気量GAIRCYLの算出には、公知の手法(例えば特許第5118247号公報)が適用可能である。ステップS15では検出される吸入空気量GAIR及び吸気圧PBAを用いて還流排気量GEGRを算出し、ステップS16では下記式(3a)により、ガス燃比GFRを算出する。式(3a)は、式(3)の燃料噴射量GFUELを前回算出値GFUELZに代えたものである。
GFR=(GAIRCYL+GEGR)/GFUELZ (3a)
In step S14, a cylinder intake air amount GAIRCYL is calculated using the detected intake air amount GAIR. To calculate the cylinder intake air amount GAIRCYL, a known method (for example, Japanese Patent No. 5118247) can be applied. In step S15, the recirculated exhaust gas amount GEGR is calculated using the detected intake air amount GAIR and the detected intake pressure PBA. In step S16, the gas fuel ratio GFR is calculated by the following equation (3a). Expression (3a) is obtained by replacing the fuel injection amount GFUEL of Expression (3) with the previously calculated value GFUELZ.
GFR = (GAIRCYL + GEGR) / GFUELZ (3a)

ステップS17では、エンジン回転数NE及びガス燃比GFRに応じてマップ検索(図7参照)を行ってトルク変換係数KGFTRQを算出し、ステップS18では下記式(2a)を用いて仮燃料噴射量GFUELTMPを算出する。式(2a)は、式(2)のGFUELをGFUELTMPに代えたものである。
GFUELTMP=TRQCMD/KGFTRQ (2a)
In step S17, a map search (see FIG. 7) is performed according to the engine speed NE and the gas-fuel ratio GFR to calculate a torque conversion coefficient KGFTRQ. In step S18, the provisional fuel injection amount GFULTMP is calculated using the following equation (2a). calculate. Expression (2a) is obtained by replacing GFUEL in Expression (2) with GFULTMP.
GFULTMP = TRQCMD / KGFTRQ (2a)

ステップS19では、気筒吸入空気量GAIRCYL、目標吸入空気量GAIRCMD、及び定常目標空燃比AFCMDSSを下記式(4)に適用して、仮目標空燃比AFCMDTMPを算出する。
AFCMDTMP=(GAIRCYL/GAIRCMD)×AFCMDSS (4)
In step S19, the provisional target air-fuel ratio AFCMDMTMP is calculated by applying the cylinder intake air amount GAIRCYL, the target intake air amount GAIRCMD, and the steady target air-fuel ratio AFCMDSS to the following equation (4).
AFCMDTMP = (GAIRCYL / GAIRCMD) × AFCMDSS (4)

ステップS20では仮目標空燃比AFCMDTMPが切換空燃比AFLMTより小さいか否かを判別し、その答が否定(NO)であるとき、すなわち図4の時刻t1からt2までの期間または図5の時刻t10からt11までの期間においては、目標空燃比AFCMDを仮目標空燃比AFCMDTMPに設定するとともに燃料噴射量GFUELを仮燃料噴射量GFUELTMPに設定し(ステップS25)、点火時期IGCMDを最適点火時期IGMAPに設定する(ステップS26)。最適点火時期IGMAPは、図示しない点火時期算出処理において公知に手法により算出される。   In step S20, it is determined whether or not the provisional target air-fuel ratio AFCMDMTMP is smaller than the switching air-fuel ratio AFLMT, and if the answer is negative (NO), that is, the period from time t1 to t2 in FIG. 4 or time t10 in FIG. In the period from to t11, the target air-fuel ratio AFCMD is set to the provisional target air-fuel ratio AFCMDMTMP, the fuel injection amount GFUEL is set to the provisional fuel injection amount GFULTMP (step S25), and the ignition timing IGCMD is set to the optimal ignition timing IGMAP. (Step S26). The optimum ignition timing IGMAP is calculated by a known method in an ignition timing calculation process (not shown).

ステップS20の答が肯定(YES)であるときは、すなわち図4の時刻t0からt1までの期間または図5の時刻t11からt12までの期間においては、目標空燃比AFCMDを理論空燃比AFSTに設定する(ステップS21)。目標空燃比AFCMDが仮目標空燃比AFCMDTMPではなく理論空燃比AFSTに設定されるため、ステップS22では、仮燃料噴射量GFUELTMPを下記式(5)に適用して、燃料噴射量GFUELを算出する。
GFUEL=(AFCMDTMP/AFCMD)×GFUELTMP (5)
If the answer to step S20 is affirmative (YES), that is, in the period from time t0 to t1 in FIG. 4 or the period from time t11 to t12 in FIG. 5, the target air-fuel ratio AFCMD is set to the stoichiometric air-fuel ratio AFST. (Step S21). Since the target air-fuel ratio AFCMD is set to the stoichiometric air-fuel ratio AFST instead of the tentative target air-fuel ratio AFCMDMTMP, in step S22, the tentative fuel injection amount GFULTMP is applied to the following equation (5) to calculate the fuel injection amount GFUEL.
GFUEL = (AFCMDMTMP / AFCMD) × GFUELTMP (5)

ステップS23では、図9に示すIGRTD算出処理を実行し、遅角量IGRTDを算出し、ステップS24では、点火時期IGCMDを最適点火時期IGMAPから遅角量IGRTDだけ減算した値に設定する。   In step S23, the IGRTD calculation process shown in FIG. 9 is executed to calculate the retardation amount IGRTD, and in step S24, the ignition timing ICMD is set to a value obtained by subtracting the retardation amount IGRTD from the optimum ignition timing IGMAP.

図9のステップS31では、ステップS22で算出された燃料噴射量GFUELを上記式(3)に適用してガス燃比GFRを算出する。ステップS32では、ステップS17と同様に、ガス燃比GFR及びエンジン回転数NEに応じてトルク変換係数KGFTRQを算出する。   In step S31 of FIG. 9, the gas fuel ratio GFR is calculated by applying the fuel injection amount GFUEL calculated in step S22 to the above equation (3). In step S32, similarly to step S17, a torque conversion coefficient KGFTRQ is calculated according to the gas-fuel ratio GFR and the engine speed NE.

ステップS33では、点火時期IGCMDを遅角することによるトルク低減率KIGTRQDNを下記式(6)を用いて算出する。
KIGTRQDN=TRQCMD×AFCMD/(GAIRCYL×KGFTRQ)
(6)
In step S33, a torque reduction rate KIGTRQDN by retarding the ignition timing IGCMD is calculated using the following equation (6).
KIGTRQDN = TRQCMD × AFCMD / (GAIRCYL × KGFTRQ)
(6)

点火時期IGCMDを最適点火時期IGMAPから遅角させて、実出力トルクTRQAを要求トルクTRQCMDに一致させる場合におけるトルク低減率KIGTRQDNを用いると、要求トルクTRQCMDは下記式(7)で表すことができるので、式(7)を変形することにより、上記式(6)が得られる。式(7)のGAIRCYL/AFCMDは、燃料噴射量GFUELと等しくなる。
TRQCMD=GAIRCYL/AFCMD×KGFTRQ×KIGTRQDN
(7)
When the ignition timing IGCMD is retarded from the optimal ignition timing IGMAP, and the torque reduction rate KIGTRQDN is used when the actual output torque TRQA matches the required torque TRQCMD, the required torque TRQCMD can be expressed by the following equation (7). By transforming equation (7), equation (6) is obtained. GAIRCYL / AFCMD in equation (7) is equal to the fuel injection amount GFUEL.
TRQCMD = GAIRCYL / AFCMD × KGFTRQ × KIGTRQDN
(7)

ステップS34では、トルク低減率KIGTRQDN及びエンジン回転数NEに応じて図10に示すKIGTRQDNマップを逆検索して、遅角量IGRTDを算出する。図10において曲線L11〜L13は、それぞれ所定エンジン回転数NE11,NE12,及びNE13に対応する(NE11<NE12<NE13)。KIGTRQDNマップは、遅角量IGRTDが増加するほどトルク低減率KIGTRQDNが減少し、かつエンジン回転数NEが増加するほどトルク低減率KIGTRQDNが増加するように設定されており、トルク低減率KIGTRQDNは、「0」から「1」の間の値をとる。   In step S34, the KIGTRQDN map shown in FIG. 10 is inversely searched according to the torque reduction rate KIGTRQDN and the engine speed NE to calculate the retard amount IGRTD. In FIG. 10, curves L11 to L13 respectively correspond to predetermined engine speeds NE11, NE12, and NE13 (NE11 <NE12 <NE13). The KIGTRQDN map is set such that the torque reduction rate KIGTRQDN decreases as the retard amount IGRTD increases, and the torque reduction rate KIGTRQDN increases as the engine speed NE increases, and the torque reduction rate KIGTRQDN is “ It takes a value between "0" and "1".

図8及び図9に示す制御処理によって、図4及び図5に示す目標空燃比AFCMDの制御及び点火時期IGCMDの制御が実行される。   The control of the target air-fuel ratio AFCMD and the control of the ignition timing IGCMD shown in FIGS. 4 and 5 are executed by the control processing shown in FIGS. 8 and 9.

以上のように本実施形態では、車両の運転者の要求を示すアクセルペダル操作量APに応じて要求トルクTRQCMDが設定されるとともに、気筒空気量GAIRCYLに基づいて目標空燃比AFCMDが算出され、実際の空燃比AFが目標空燃比AFCMDと一致するようにインジェクタ6による燃料噴射量GFUELが制御される。燃焼室内のガス量と燃料との比率を示す希釈度合パラメータとしてのガス燃比GFRが、燃焼室内の新気量を示す気筒吸入空気量GAIRCYL、還流排気量GEGR、及び燃料噴射量GFUELを用いて算出され、空燃比AFを所定リーン空燃比AFLNと理論空燃比AFSTとの間で切り換える空燃比切換過渡制御では、ガス燃比GFRを用いて燃料噴射量GFUELの算出が行われる。エンジン1の実出力トルクTRQAは基本的に燃料噴射量GFUELに比例するが、エンジン回転数NE、空燃比AF、及び還流排気量GEGR(排気還流率REGR)に依存して熱効率が変化するため、実出力トルクTRQAを正確に要求トルクTRQCMDと一致させるためには、熱効率の算出精度を高める必要がある。本発明の発明者の検討によれば、ガス燃比GFRと熱効率に相当するトルク変換係数KGFTRQとの関係は、エンジン回転数NEが一定の条件下では図7(a)に示すように1つの曲線で近似可能であることが確認されており、ガス燃比GFRを用いて燃料噴射量GFUELを算出することによって、目標空燃比AFCMD及び排気還流率REGRと、エンジン回転数NEとに応じた複数のマップを用いることなく、実出力トルクTRQAを要求トルクTRQCMDに一致させる燃料噴射量GFUELの算出を精度良く行うことができる。その結果、設計段階におけるマップ設定工数を大幅に低減しつつ、過渡状態における燃料供給制御を精度良く実行することが可能となる。   As described above, in the present embodiment, the required torque TRQCMD is set according to the accelerator pedal operation amount AP indicating the request of the driver of the vehicle, and the target air-fuel ratio AFCMD is calculated based on the cylinder air amount GAIRCYL. The fuel injection amount GFUEL by the injector 6 is controlled so that the air-fuel ratio AF of the fuel injection valve coincides with the target air-fuel ratio AFCMD. A gas-fuel ratio GFR as a dilution degree parameter indicating a ratio of a gas amount and a fuel in the combustion chamber is calculated using a cylinder intake air amount GAIRCYL, a recirculation exhaust amount GEGR, and a fuel injection amount GFUEL indicating a new air amount in the combustion chamber. In the air-fuel ratio switching transient control for switching the air-fuel ratio AF between the predetermined lean air-fuel ratio AFLN and the stoichiometric air-fuel ratio AFST, the fuel injection amount GFUEL is calculated using the gas-fuel ratio GFR. Although the actual output torque TRQA of the engine 1 is basically proportional to the fuel injection amount GFUEL, the thermal efficiency changes depending on the engine speed NE, the air-fuel ratio AF, and the recirculation exhaust gas GEGR (exhaust recirculation rate REGR). In order to make the actual output torque TRQA accurately coincide with the required torque TRQCMD, it is necessary to increase the calculation accuracy of the thermal efficiency. According to the study of the inventor of the present invention, the relationship between the gas-fuel ratio GFR and the torque conversion coefficient KGFTRQ corresponding to the thermal efficiency is represented by one curve as shown in FIG. 7A under the condition that the engine speed NE is constant. It has been confirmed that the fuel injection amount GFUEL is calculated using the gas-fuel ratio GFR, and a plurality of maps corresponding to the target air-fuel ratio AFCMD and the exhaust gas recirculation rate REGR, and the engine speed NE are obtained. , The calculation of the fuel injection amount GFUEL that matches the actual output torque TRQA with the required torque TRQCMD can be performed with high accuracy. As a result, it is possible to execute the fuel supply control in the transient state with high accuracy while greatly reducing the number of map setting steps in the design stage.

また空燃比切換過渡制御において気筒吸入空気量GAIRCYLに基づいて算出される仮目標空燃比AFCMDTMPが切換空燃比AFLMTより小さいときに、目標空燃比AFCMDを理論空燃比AFSTに設定し、実出力トルクTRQAが要求トルクTRQCMDに一致するように点火時期IGCMDを最適点火時期IGMAPより遅角させる制御が行われる。一方、仮目標空燃比AFCMDTMPが切換空燃比AFLMT以上であるときは、目標空燃比AFCMDは仮目標空燃比AFCMDTMPに設定され、点火時期IGCMDを最適点火時期IGMAPに設定する制御が行われる。切換空燃比AFLMTは、リーン運転の定常状態で設定される所定リーン空燃比AFLNより小さくかつ理論空燃比AFSTより大きい値に設定される。すなわち、気筒吸入空気量GAIRCYLに基づいて算出される仮目標空燃比AFCMDTMPが切換空燃比AFLMTより小さいときは、目標空燃比AFCMDが理論空燃比AFSTに設定され、点火時期IGCMDを遅角することによって、実出力トルクTRQAを要求トルクTRQCMDに一致させる制御が行われる一方、仮目標空燃比AFCMDTMPが切換空燃比AFLMT以上であるときは、気筒吸入空気量GAIRLCYLに対応する仮目標空燃比AFCMDがそのまま目標空燃比AFCMDとして適用されるとともに、点火時期IGCMDが最適点火時期IGMAPに制御される。したがって、排気中のNOx濃度CNOxが増加する第1リーン空燃比範囲RLN1の空燃比に目標空燃比AFCMDが設定されることを回避し、NOx濃度CNOxの増加を抑制することができるとともに、点火時期IGCMDの遅角によってトルク変動を防止することができる。   When the provisional target air-fuel ratio AFCMDTMP calculated based on the cylinder intake air amount GAIRCYL in the air-fuel ratio switching transient control is smaller than the switching air-fuel ratio AFLMT, the target air-fuel ratio AFCMD is set to the stoichiometric air-fuel ratio AFST, and the actual output torque TRQA Is controlled such that the ignition timing IGCMD is retarded from the optimal ignition timing IGMAP such that the ignition timing IGCMD becomes equal to the required torque TRQCMD. On the other hand, when the provisional target air-fuel ratio AFCMDMTMP is equal to or higher than the switching air-fuel ratio AFLMT, the target air-fuel ratio AFCMD is set to the provisional target air-fuel ratio AFCMDMTMP, and control is performed to set the ignition timing IGCMD to the optimum ignition timing IGMAP. The switching air-fuel ratio AFLMT is set to a value smaller than a predetermined lean air-fuel ratio AFLN set in a steady state of the lean operation and larger than a stoichiometric air-fuel ratio AFST. That is, when the provisional target air-fuel ratio AFCMDMTMP calculated based on the cylinder intake air amount GAIRCYL is smaller than the switching air-fuel ratio AFLMT, the target air-fuel ratio AFCMD is set to the stoichiometric air-fuel ratio AFST, and the ignition timing IGCMD is retarded. On the other hand, when the provisional target air-fuel ratio AFCMDMTMP is equal to or greater than the switching air-fuel ratio AFLMT while the control for matching the actual output torque TRQA to the required torque TRQCMD is performed, the provisional target air-fuel ratio AFCMD corresponding to the cylinder intake air amount GAIRLCYL remains unchanged. The ignition timing IGCMD is controlled to the optimum ignition timing IGMAP while being applied as the air-fuel ratio AFCMD. Therefore, it is possible to prevent the target air-fuel ratio AFCMD from being set to the air-fuel ratio in the first lean air-fuel ratio range RLN1 where the NOx concentration CNOx in the exhaust is increased, to suppress the increase in the NOx concentration CNOx, and to increase the ignition timing. It is possible to prevent torque fluctuation by retarding IGCMD.

また図3に示すように、切換空燃比AFLMTは、排気浄化触媒11の下流側において排気中に含まれるNOx濃度CNOxが、空燃比の減少に対応して増加する範囲内で許容限度CNOxLMT以下となる最小値に設定されるので、目標空燃比AFCMDが理論空燃比AFSTから切換空燃比AFLMTの間の値、すなわちNOx濃度CNOxが増加する範囲の値に設定されることが回避され、NOx濃度CNOxを許容限度CNOxLMT以下に抑制することができる。なお、NOx濃度CNOxが空燃比の減少に対応して増加する範囲(図3に示す最大NOx濃度となる空燃比よりリーン側の範囲)では、排気浄化触媒11の浄化能力が無いため、NOx濃度CNOxは、排気浄化触媒11の上流側のNOx濃度、すなわちエンジン1の燃焼室から排出される排気中のNOx濃度と同一となるため、切換空燃比AFLMTは、燃焼室から排出される排気中のNOx濃度が許容限度CNOxLMT以下となる最小空燃比と定義することができる。   As shown in FIG. 3, the switching air-fuel ratio AFLMT is not more than the allowable limit CNOxLMT within a range in which the NOx concentration CNOx contained in the exhaust downstream of the exhaust purification catalyst 11 increases in response to the decrease in the air-fuel ratio. Since the target air-fuel ratio AFCMD is set to a value between the stoichiometric air-fuel ratio AFST and the switching air-fuel ratio AFLMT, that is, a value in a range where the NOx concentration CNOx increases, the NOx concentration CNOx is prevented. Can be suppressed to the allowable limit CNOxLMT or less. In a range where the NOx concentration CNOx increases in response to the decrease in the air-fuel ratio (a range leaner than the air-fuel ratio at which the maximum NOx concentration becomes the maximum shown in FIG. 3), the exhaust purification catalyst 11 has no purification ability. Since the CNOx is equal to the NOx concentration on the upstream side of the exhaust purification catalyst 11, that is, the NOx concentration in the exhaust gas discharged from the combustion chamber of the engine 1, the switching air-fuel ratio AFLMT is the same as that in the exhaust gas discharged from the combustion chamber. It can be defined as the minimum air-fuel ratio at which the NOx concentration falls below the allowable limit CNOxLMT.

[変形例]
図11は、図8に示す処理の変形例を示すフローチャートである。図11の処理は、図8の処理にステップS27を追加したものである。ステップS27は、図6を参照して説明した制御を実現するためのステップであり、ステップS24で遅角された点火時期IGCMDが遅角限界値IGRTDLMTより小さいか否か(遅角側であるか否か)を判別し、その答が肯定(YES)であるときは、ステップS25に進む。
[Modification]
FIG. 11 is a flowchart showing a modified example of the process shown in FIG. The processing in FIG. 11 is obtained by adding step S27 to the processing in FIG. Step S27 is a step for implementing the control described with reference to FIG. 6, and determines whether or not the ignition timing IGCMD retarded in step S24 is smaller than the retard limit value IGRTDLMT (whether it is on the retard side). No), and if the answer is affirmative (YES), the flow proceeds to step S25.

したがって、点火時期遅角制御中に点火時期IGCMDが遅角限界値IGRTDLMTより小さくなると、遅角制御を終了して、目標空燃比AFCMDを、気筒吸入空気量GAIRCYLに対応した仮目標空燃比AFCMDTMPに設定するとともに、点火時期IGCMDをその時点の気筒吸入空気量GAIRCYLに対応した最適点火時期IGMAPに設定する過渡制御が行われる。   Therefore, when the ignition timing IGCMD becomes smaller than the retard limit value IGRTDLMT during the ignition timing retard control, the retard control is terminated, and the target air-fuel ratio AFCMD is changed to the temporary target air-fuel ratio AFCMDMTMP corresponding to the cylinder intake air amount GAIRCYL. In addition, transient control is performed to set the ignition timing IGCMD to the optimal ignition timing IGMAP corresponding to the current cylinder intake air amount GAIRCYL.

この変形例では、仮目標空燃比AFCMDTMPが切換空燃比AFLMTより小さい場合において、実出力トルクTRQAを要求トルクTRQCMDに一致させる点火時期IGCMDが遅角限界値IGRTDLMTより遅角側となるときは、目標空燃比AFCMDを仮目標空燃比AFCMDTMPに設定し、点火時期IGCMDを最適点火時期IGMAPに設定する制御が行われる。点火時期IGCMDを遅角限界値IGRTDLMTより遅角側に制御することはできない(失火あるいは燃焼の不安定化を招く)ため、その場合には算出される仮目標空燃比AFCMDTMPをそのまま適用した燃料供給制御を実行することでトルク変動が防止される。   In this modified example, when the temporary target air-fuel ratio AFCMDTMP is smaller than the switching air-fuel ratio AFLMT, when the ignition timing IGCMD for making the actual output torque TRQA coincide with the required torque TRQCMD is on the retard side from the retard limit value IGRTDLMT, Control is performed to set the air-fuel ratio AFCMD to the temporary target air-fuel ratio AFCMDTMP and set the ignition timing IGCMD to the optimum ignition timing IGMAP. Since the ignition timing IGCMD cannot be controlled to the retard side from the retard limit value IGRTDLMT (misfire or instability of combustion is caused), in this case, the fuel supply using the calculated tentative target air-fuel ratio AFCMDMTMP as it is. Executing the control prevents torque fluctuation.

本実施形態では、アクセルセンサ27及びECU5が要求トルク設定手段を構成し、インジェクタ6及びECU5が燃料量制御手段を構成し、ECU5が、目標空燃比算出手段、希釈度合パラメータ算出手段、点火時期制御手段、及び修正手段を構成する。   In the present embodiment, the accelerator sensor 27 and the ECU 5 constitute required torque setting means, the injector 6 and the ECU 5 constitute fuel amount control means, and the ECU 5 comprises target air-fuel ratio calculation means, dilution degree parameter calculation means, ignition timing control. Means and correction means.

[第2実施形態]
本実施形態は、原動機としてエンジン1及び電動機を備える車両に本発明を適用したものであり、以下に説明する点以外は第1実施形態と同一である。
[Second embodiment]
This embodiment is one in which the present invention is applied to a vehicle including an engine 1 and an electric motor as prime movers, and is the same as the first embodiment except for the points described below.

図12は車両駆動装置の全体構成を模式的に示す。この車両駆動装置は、上述したエンジン1と、原動機及び発電機としての機能を有する電動機(以下「モータ」という)61と、エンジン1及び/またはモータ61の駆動力を伝達するための変速機52とを備え、エンジン1のクランク軸51は変速機52に接続され、変速機52の出力軸53、差動ギヤ機構54、及び駆動軸55を介して駆動輪56を駆動するように構成されている。モータ61は、パワードライブユニット(以下「PDU」という)62に接続されており、PDU62は高圧バッテリ63に接続されている。変速機52は、奇数変速段及び偶数変速段のそれぞれに対応する奇数段用クラッチ及び偶数段用クラッチを備えるツインクラッチ変速機である。車両駆動装置によれば、エンジン1のみを原動機として作動させるエンジンモード走行と、エンジン1及びモータ61をともに原動機として作動させるハイブリッドモード走行とを行うことが可能であり、さらに変速機52の2つのクラッチを共に解放状態とすることによって、モータ61のみ原動機として作動させる電動モード走行を行うこともできるように構成されている。   FIG. 12 schematically shows the entire configuration of the vehicle drive device. This vehicle drive device includes the above-described engine 1, an electric motor (hereinafter, referred to as “motor”) 61 having functions as a prime mover and a generator, and a transmission 52 for transmitting the driving force of the engine 1 and / or the motor 61. The crankshaft 51 of the engine 1 is connected to a transmission 52, and is configured to drive a driving wheel 56 via an output shaft 53 of the transmission 52, a differential gear mechanism 54, and a driving shaft 55. I have. The motor 61 is connected to a power drive unit (hereinafter referred to as “PDU”) 62, and the PDU 62 is connected to a high-voltage battery 63. The transmission 52 is a twin clutch transmission including an odd-numbered stage clutch and an even-numbered stage clutch corresponding to each of the odd-numbered gear and the even-numbered gear. According to the vehicle drive device, it is possible to perform engine mode traveling in which only the engine 1 operates as a prime mover, and hybrid mode traveling in which both the engine 1 and the motor 61 operate as prime movers. By setting both clutches in the disengaged state, it is also possible to perform an electric mode traveling in which only the motor 61 operates as a prime mover.

モータ62を正の駆動トルクで駆動するとき、すなわち高圧バッテリ63から出力される電力でモータ61を駆動するときは、高圧バッテリ63から出力される電力は、PDU62を介してモータ61に供給される。またモータ61を負の駆動トルクで駆動するとき、すなわちモータ61を回生動作させるときは、モータ61により発電される電力がPDU62を介して高圧バッテリ63に供給され、高圧バッテリ63が充電される。PDU62は、ECU30に接続され、モータ61の動作制御を行うとともに、高圧バッテリ63の充電及び放電の制御を行う。ECU30は、第1の実施形態におけるECU5の機能に加えて、モータ61の動作制御を行う。ECU30は、例えば第1実施形態のECU5と、モータ制御ECUとを通信バスによって接続することによって構成される。   When the motor 62 is driven with a positive driving torque, that is, when the motor 61 is driven by the power output from the high-voltage battery 63, the power output from the high-voltage battery 63 is supplied to the motor 61 via the PDU 62. . When the motor 61 is driven with a negative driving torque, that is, when the motor 61 performs a regenerative operation, electric power generated by the motor 61 is supplied to the high-voltage battery 63 via the PDU 62, and the high-voltage battery 63 is charged. The PDU 62 is connected to the ECU 30, controls the operation of the motor 61, and controls charging and discharging of the high-voltage battery 63. The ECU 30 controls the operation of the motor 61 in addition to the functions of the ECU 5 in the first embodiment. The ECU 30 is configured by, for example, connecting the ECU 5 of the first embodiment and a motor control ECU via a communication bus.

図13は、本実施形態における過渡制御を説明するためのタイムチャートであり、図4と同様に目標空燃比AFCMDを理論空燃比AFSTから所定リーン空燃比AFLNに切り換えるときの動作例が示されている。図13(a)には、一定の要求トルクTRQCMDが破線で示されており、実線は実出力トルクTRQAの推移を示す。また図13(c)に示す目標吸入空気量GAIRCMD及び気筒吸入空気量GAIRCYLの推移は図4(c)に示す推移と同一である。図13(f)は、モータ要求トルクTRQMOTの推移を示す。   FIG. 13 is a time chart for explaining the transient control in the present embodiment, and shows an operation example when the target air-fuel ratio AFCMD is switched from the stoichiometric air-fuel ratio AFST to the predetermined lean air-fuel ratio AFLN, similarly to FIG. I have. In FIG. 13A, a constant required torque TRQCMD is indicated by a broken line, and a solid line indicates a transition of the actual output torque TRQA. The transitions of the target intake air amount GAIRCMD and the cylinder intake air amount GAIRCYL shown in FIG. 13C are the same as those shown in FIG. FIG. 13F shows the transition of the motor required torque TRQMOT.

本実施形態は、図13(a)に示す時刻t20からt21までの期間における、実出力トルクTRQAと要求トルクTRQCMDとの差分をモータ61によって補填するようにしたものである。   In the present embodiment, the difference between the actual output torque TRQA and the required torque TRQCMD in the period from time t20 to t21 shown in FIG.

時刻t20においてリーン運転要求フラグFLEANが「0」から「1」に変更されると、目標空燃比AFCMDは理論空燃比AFSTから切換空燃比AFLMTに変更される。そのため燃料噴射量GFUELが減少し、実出力トルクTRQAはトルク値TRQ1まで低下する。これに対応してモータ要求トルクTRQMOTをトルク差分DTRQE(=TRQ0−TRQ1)に設定する(図13(f))。その後、気筒吸入空気量GAIRCYLの増加に対応して、実出力トルクTRQAが増加するので、その増加分だけモータ要求トルクTRQMOTを減少させる。   When the lean operation request flag FLEAN is changed from “0” to “1” at time t20, the target air-fuel ratio AFCMD is changed from the stoichiometric air-fuel ratio AFST to the switching air-fuel ratio AFLMT. Therefore, the fuel injection amount GFUEL decreases, and the actual output torque TRQA decreases to the torque value TRQ1. In response to this, the motor required torque TRQMOT is set to the torque difference DTRQE (= TRQ0-TRQ1) (FIG. 13 (f)). Thereafter, since the actual output torque TRQA increases in response to the increase in the cylinder intake air amount GAIRCYL, the required motor torque TRQMOT is reduced by the increase.

図13(d)に示す一点鎖線は、気筒吸入空気量GAIRCYLに対応する仮目標空燃比AFCMDTMPを示しており、時刻t21に仮目標空燃比AFCMDTMPが切換空燃比AFLMTに達すると、実出力トルクTRQAは要求トルクTRQCMDと等しくなるので、モータ要求トルクTRQMOTを「0」とし、以後は気筒吸入空気量GAIRCYLの増加に対応させて目標空燃比AFCMDを増加させる空燃比漸増制御を実行する。時刻t22において、気筒吸入空気量GAIRCYLが目標吸入空気量GAIRCMDに達すると、過渡制御を終了する。なお、点火時期IGCMDは図13(e)に示すように気筒吸入空気量GAIRCYLの増加に対応した最適点火時期IGMAPに設定する。   The one-dot chain line shown in FIG. 13D indicates the provisional target air-fuel ratio AFCMDMTMP corresponding to the cylinder intake air amount GAIRCYL. When the provisional target air-fuel ratio AFCMDMTMP reaches the switching air-fuel ratio AFLMT at time t21, the actual output torque TRQA Becomes equal to the required torque TRQCMD, the motor required torque TRQMOT is set to “0”, and thereafter, the air-fuel ratio gradually increasing control for increasing the target air-fuel ratio AFCMD in response to the increase in the cylinder intake air amount GAIRCYL is executed. At time t22, when the cylinder intake air amount GAIRCYL reaches the target intake air amount GAIRCMD, the transient control ends. The ignition timing IGCMD is set to the optimum ignition timing IGMAP corresponding to the increase in the cylinder intake air amount GAIRCYL as shown in FIG.

図14は、本実施形態における空燃比切換過渡制御処理のフローチャートである。この処理は、図8に示す処理のステップS21,S23,及びS24を削除し、ステップS41〜43を追加したものである。   FIG. 14 is a flowchart of the air-fuel ratio switching transient control process according to the present embodiment. This processing is obtained by deleting steps S21, S23, and S24 of the processing shown in FIG. 8 and adding steps S41 to S43.

ステップS20の答が肯定(YES)であるときは、目標空燃比AFCMDを切換空燃比AFLMTに設定し(ステップS41)、ステップS22でその目標空燃比AFCMD(切換空燃比AFLMT)に対応する燃料噴射量GFUELを算出する。ステップS42では、図15に示すTRQMOT算出処理を実行し、モータ要求トルクTRQMOTを算出する。
ステップS20の答が否定(NO)であるときは、ステップS25を実行後にモータ要求トルクTRQMOTを「0」に設定する(ステップS43)。
If the answer to step S20 is affirmative (YES), the target air-fuel ratio AFCMD is set to the switching air-fuel ratio AFLMT (step S41), and in step S22, the fuel injection corresponding to the target air-fuel ratio AFCMD (switching air-fuel ratio AFLMT). Calculate the quantity GFUEL. In step S42, a TRQMOT calculation process shown in FIG. 15 is executed to calculate the required motor torque TRQMOT.
If the answer to step S20 is negative (NO), the motor required torque TRQMOT is set to "0" after executing step S25 (step S43).

図15のステップS51では、ステップS22で算出された燃料噴射量GFUELを上記式(3)に適用して、ガス燃比GFRを算出し、ステップS52では、ステップS17と同様にトルク変換係数KGFTRQを算出する。ステップS53では、下記式(8)によってエンジン1の推定出力トルクTRQENGESTを算出する。
TRQENGEST=GAIRCYL/AFCMD×KGFTRQ (8)
In step S51 of FIG. 15, the fuel injection amount GFUEL calculated in step S22 is applied to the above equation (3) to calculate the gas-fuel ratio GFR. In step S52, the torque conversion coefficient KGFTRQ is calculated as in step S17. I do. In step S53, the estimated output torque TRQENGEST of the engine 1 is calculated by the following equation (8).
TRQENGEST = GAIRCYL / AFCMD × KGFTRQ (8)

ステップS54では、下記式(9)によりモータ要求トルクTRQMOTを算出する。
TRQMOT=TRQCMD−TRQENGEST (9)
In step S54, the required motor torque TRQMOT is calculated by the following equation (9).
TRQMOT = TRQCMD-TRQENGEST (9)

以上のように本実施形態では、過渡制御において算出される仮目標空燃比AFCMDTMPが切換空燃比AFLMTより小さいときは、目標空燃比AFCMDを切換空燃比AFLMTに設定するとともに、モータ要求トルクTRQMOTを、エンジン1の推定出力トルクTRQENGESTと要求トルクTRQCMDとの差分に設定するエンジン出力トルク補填を実行する一方、仮目標空燃比AFCMDTMPが切換空燃比AFLMT以上であるときは目標空燃比AFCMDを仮目標空燃比AFCMDTMPに設定し、モータ61によるエンジン出力トルク補填を実行しない制御が行われる。したがって、NOx排出量が増加する第1リーン空燃比範囲RLN1内に目標空燃比AFCMDが設定されることを回避し、しかも点火時期IGCMDを最適点火時期IGMAPに維持しつつ、NOx排出量の増加及びトルク変動を防止することができる。   As described above, in the present embodiment, when the provisional target air-fuel ratio AFCMDMTMP calculated in the transient control is smaller than the switching air-fuel ratio AFLMT, the target air-fuel ratio AFCMD is set to the switching air-fuel ratio AFLMT, and the motor required torque TRQMOT is When engine output torque compensation is set to the difference between the estimated output torque TRQENGEST of the engine 1 and the required torque TRQCMD, the target air-fuel ratio AFCMD is set to the temporary target air-fuel ratio AFCMD when the temporary target air-fuel ratio AFCMDMTMP is equal to or greater than the switching air-fuel ratio AFLMT. Control is performed in which AFCMDMTP is set and the motor 61 does not execute engine output torque compensation. Therefore, it is possible to prevent the target air-fuel ratio AFCMD from being set within the first lean air-fuel ratio range RLN1 where the NOx emission increases, and to increase the NOx emission while maintaining the ignition timing IGCMD at the optimum ignition timing IGMAP. Torque fluctuation can be prevented.

本実施形態では、アクセルセンサ27及びECU30が要求トルク設定手段を構成し、インジェクタ6及びECU30が燃料量制御手段を構成し、ECU30が、目標空燃比算出手段、希釈度合パラメータ算出手段、及び修正手段を構成し、ECU30及びPDU62が電動機制御手段を構成する。   In the present embodiment, the accelerator sensor 27 and the ECU 30 constitute required torque setting means, the injector 6 and the ECU 30 constitute fuel amount control means, and the ECU 30 comprises target air-fuel ratio calculation means, dilution degree parameter calculation means, and correction means. And the ECU 30 and the PDU 62 constitute a motor control means.

なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上述した実施形態では、過渡制御中に算出される仮目標空燃比AFCMDTMPが切換空燃比AFLMTより小さいときは、目標空燃比AFCMDを理論空燃比AFSTに設定するようにしたが、理論空燃比AFSTそのものではなく理論空燃比AFSTの近傍の値に設定するようにしてもよい。理論空燃比近傍の範囲は、例えば理論空燃比AFSTから図3に示す空燃比AFSTL(NOx濃度CNOxが許容限度CNOxLMT以下となる範囲)とする。   Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications are possible. For example, in the above-described embodiment, when the temporary target air-fuel ratio AFCMDMTP calculated during the transient control is smaller than the switching air-fuel ratio AFLMT, the target air-fuel ratio AFCMD is set to the stoichiometric air-fuel ratio AFST. Instead of the AFST itself, a value near the stoichiometric air-fuel ratio AFST may be set. The range in the vicinity of the stoichiometric air-fuel ratio is, for example, from the stoichiometric air-fuel ratio AFST to the air-fuel ratio AFSTL shown in FIG. 3 (a range in which the NOx concentration CNOx becomes equal to or less than the allowable limit CNOxLMT).

また上述した第2実施形態では、過渡制御開始時におけるモータ要求トルクTRQMOTが「0」である例を示したが、その時点でモータ61を駆動している場合には、トルク差分(TRQCMD−TRQENGEST)だけモータ要求トルクTRQMOTを増加させるエンジン出力トルク補填を実行する。これによって、過渡制御中におけるエンジン1の実出力トルクTRQAの減少分をモータ61の出力トルクの増加分で補填することができる。   Further, in the above-described second embodiment, an example has been described in which the motor required torque TRQMOT at the start of the transient control is “0”. However, when the motor 61 is being driven at that time, the torque difference (TRQCMD−TRQENGEST) ), The engine output torque compensation for increasing the motor required torque TRQMOT is executed. Thus, the decrease in the actual output torque TRQA of the engine 1 during the transient control can be compensated for by the increase in the output torque of the motor 61.

また上述した実施形態では燃焼室内に燃料を噴射する直噴インジェクタを有する内燃機関を原動機として備える車両の制御装置に本発明を適用した例を示したが、本発明は吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射インジェクタを備える内燃機関、あるいは直噴インジェクタ及びポート噴射インジェクタをともに備える内燃機関を原動機として備える車両の制御装置にも適用可能である。   In the above-described embodiment, an example is shown in which the present invention is applied to a control device for a vehicle including, as a prime mover, an internal combustion engine having a direct injection injector that injects fuel into a combustion chamber. However, the present invention injects fuel into an intake port. The present invention is also applicable to a control device for a vehicle including, as a prime mover, an internal combustion engine having a port injection injector, or an internal combustion engine having both a direct injection injector and a port injection injector.

1 内燃機関
3 スロットル弁
5,30 電子制御ユニット(要求トルク設定手段、目標空燃比算出手段、燃料量制御手段、希釈度合パラメータ算出手段、点火時期制御手段、修正手段、電動機制御手段)
6 インジェクタ(燃料量制御手段)
8 点火プラグ
10 排気通路
11 排気浄化触媒
21 吸入空気量センサ
24 吸気圧センサ
26 アクセルセンサ(要求トルク設定手段)
61 電動機
62 パワードライブユニット(電動機制御手段)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Internal combustion engine 3 Throttle valve 5, 30 Electronic control unit (requested torque setting means, target air-fuel ratio calculation means, fuel amount control means, dilution degree parameter calculation means, ignition timing control means, correction means, electric motor control means)
6. Injector (fuel amount control means)
Reference Signs List 8 spark plug 10 exhaust passage 11 exhaust purification catalyst 21 intake air amount sensor 24 intake pressure sensor 26 accelerator sensor (required torque setting means)
61 motor 62 power drive unit (motor control means)

Claims (5)

内燃機関によって駆動可能な車両の制御装置であって、前記機関は該機関において燃焼する混合気の空燃比を理論空燃比よりリーン側のリーン空燃比に設定するリーン運転を実行可能に構成されている車両の制御装置において、
前記車両の運転者の要求に基づいて前記機関の要求トルクを設定する要求トルク設定手段と、
前記機関の吸入空気量に基づいて前記混合気の目標空燃比を算出する目標空燃比算出手段と、
前記混合気の空燃比が前記目標空燃比と一致するように前記機関の燃焼室へ供給する燃料量を制御する燃料量制御手段と、
前記燃焼室内のガス量と燃料との比率を示す希釈度合パラメータを算出する希釈度合パラメータ算出手段とを備え、
前記希釈度合パラメータ算出手段は、
前記燃焼室内の新気量、還流排気量、及び燃料量を示すパラメータを用いて前記希釈度合パラメータを算出し、
前記燃料量制御手段は、前記混合気の空燃比を前記リーン空燃比と理論空燃比との間で切り換える過渡状態では、前記燃料量を前記機関の出力トルクに変換するためのトルク変換係数を、前記希釈度合パラメータ及び前記機関の回転数に応じて算出し、前記要求トルク及び前記トルク変換係数を用いて前記燃料量を算出することを特徴とする車両の制御装置。
A control device for a vehicle that can be driven by an internal combustion engine, wherein the engine is configured to be capable of performing a lean operation of setting an air-fuel ratio of a mixture that burns in the engine to a lean air-fuel ratio leaner than a stoichiometric air-fuel ratio. In the control device of the vehicle
Request torque setting means for setting a request torque of the engine based on a request of a driver of the vehicle,
Target air-fuel ratio calculation means for calculating a target air-fuel ratio of the air-fuel mixture based on the intake air amount of the engine,
Fuel amount control means for controlling an amount of fuel supplied to a combustion chamber of the engine such that an air-fuel ratio of the air-fuel mixture matches the target air-fuel ratio;
Dilution degree parameter calculation means for calculating a dilution degree parameter indicating the ratio of the gas amount and the fuel in the combustion chamber,
The dilution degree parameter calculating means,
Calculating the dilution degree parameter using a parameter indicating the fresh air amount, the recirculated exhaust gas amount, and the fuel amount in the combustion chamber,
In a transient state in which the fuel amount control means switches the air-fuel ratio of the air-fuel mixture between the lean air-fuel ratio and the stoichiometric air-fuel ratio, a torque conversion coefficient for converting the fuel amount into the output torque of the engine is: A control device for a vehicle, wherein the control unit calculates the fuel amount using the required torque and the torque conversion coefficient, in accordance with the dilution degree parameter and the engine speed .
前記機関の点火時期を制御する点火時期制御手段と、
前記過渡状態において前記目標空燃比算出手段により算出される目標空燃比が切換空燃比より小さいときに、前記目標空燃比を理論空燃比近傍の値に修正する修正手段とを備え、
前記点火時期制御手段は、前記修正手段による修正が行われるときは、前記機関の出力トルクが前記要求トルクに一致するように前記点火時期を最適点火時期より遅角させ、前記目標空燃比が前記切換空燃比以上であるときは前記点火時期を前記最適点火時期に設定し、
前記最適点火時期は、前記機関の出力トルクを最大とする点火時期であり、
前記切換空燃比は、前記リーン運転の定常状態で設定される定常リーン運転空燃比より小さくかつ理論空燃比より大きい値に設定されることを特徴とする請求項1に記載の車両の制御装置。
Ignition timing control means for controlling the ignition timing of the engine;
Correction means for correcting the target air-fuel ratio to a value near the stoichiometric air-fuel ratio when the target air-fuel ratio calculated by the target air-fuel ratio calculation means is smaller than the switching air-fuel ratio in the transient state;
The ignition timing control means, when the correction by the correction means is performed, retards the ignition timing from the optimum ignition timing so that the output torque of the engine matches the required torque, and the target air-fuel ratio is When the switching air-fuel ratio is equal to or more than the set the ignition timing to the optimal ignition timing,
The optimal ignition timing is an ignition timing that maximizes the output torque of the engine,
2. The control device for a vehicle according to claim 1, wherein the switching air-fuel ratio is set to a value smaller than a steady-state lean operation air-fuel ratio set in a steady state of the lean operation and larger than a stoichiometric air-fuel ratio.
前記切換空燃比は、前記燃焼室から排出される排気中に含まれるNOx濃度が許容限度以下となる最小値に設定されることを特徴とする請求項2に記載の車両の制御装置。   3. The vehicle control device according to claim 2, wherein the switching air-fuel ratio is set to a minimum value at which a NOx concentration contained in exhaust gas discharged from the combustion chamber is equal to or less than an allowable limit. 前記点火時期制御手段は、前記修正手段による修正が行われる場合において、前記機関の出力トルクを前記要求トルクに一致させる点火時期が遅角限界値より遅角側となるときは、前記点火時期を前記最適点火時期に設定し、
前記修正手段は前記目標空燃比の修正を行わないことを特徴とする請求項2または3に記載の車両の制御装置。
The ignition timing control means, when the correction by the correction means is performed, when the ignition timing for matching the output torque of the engine to the required torque is on the retard side from the retard limit value, the ignition timing is controlled. Setting the optimal ignition timing,
The control device according to claim 2, wherein the correction unit does not correct the target air-fuel ratio.
前記車両は前記機関及び電動機によって駆動可能であり、
前記電動機を制御する電動機制御手段と、
前記過渡状態において前記目標空燃比算出手段により算出される目標空燃比が切換空燃比より小さいときに、前記目標空燃比を前記切換空燃比に修正する修正手段とを備え、
前記電動機制御手段は、前記修正手段による修正が行われるときは、前記機関の出力トルクと前記要求トルクの差分だけ前記電動機の出力トルクを増加させる機関出力トルク補填を実行し、前記目標空燃比が前記切換空燃比以上であるときは前記機関出力トルク補填を実行しない制御を行い、
前記切換空燃比は、前記リーン運転の定常状態で設定される定常リーン運転空燃比より小さくかつ理論空燃比より大きい値に設定されることを特徴とする請求項1に記載の車両の制御装置。
The vehicle is drivable by the engine and the electric motor,
Motor control means for controlling the motor,
Correcting means for correcting the target air-fuel ratio to the switching air-fuel ratio when the target air-fuel ratio calculated by the target air-fuel ratio calculating means is smaller than the switching air-fuel ratio in the transient state;
When the correction by the correction unit is performed, the motor control unit executes engine output torque compensation to increase the output torque of the motor by a difference between the output torque of the engine and the required torque, and the target air-fuel ratio is increased. When the switching air-fuel ratio is equal to or more than the control that does not execute the engine output torque compensation,
2. The control device for a vehicle according to claim 1, wherein the switching air-fuel ratio is set to a value smaller than a steady-state lean operation air-fuel ratio set in a steady state of the lean operation and larger than a stoichiometric air-fuel ratio.
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