JPH09250376A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents
内燃機関の制御装置Info
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- JPH09250376A JPH09250376A JP8063005A JP6300596A JPH09250376A JP H09250376 A JPH09250376 A JP H09250376A JP 8063005 A JP8063005 A JP 8063005A JP 6300596 A JP6300596 A JP 6300596A JP H09250376 A JPH09250376 A JP H09250376A
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- intake air
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
- F02D41/0047—Controlling exhaust gas recirculation [EGR]
- F02D41/0065—Specific aspects of external EGR control
- F02D41/0072—Estimating, calculating or determining the EGR rate, amount or flow
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/18—Circuit arrangements for generating control signals by measuring intake air flow
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D43/00—Conjoint electrical control of two or more functions, e.g. ignition, fuel-air mixture, recirculation, supercharging or exhaust-gas treatment
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/0002—Controlling intake air
- F02D2041/0017—Controlling intake air by simultaneous control of throttle and exhaust gas recirculation
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/40—Engine management systems
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】吸入空気以外の気体を内燃機関に吸入する際
に、内燃機関の出力に変化を与えず、かつ前記気体を吸
入するに必要な吸気管圧力を確保することを目的とす
る。 【解決手段】内燃機関の制御装置は、種々の運転状態か
ら基準の吸入空気量，燃料供給量を求めた後、吸入空気
以外の気体をエンジンに吸入できる吸気管圧力を確保す
るよう吸入空気量を制限し、燃料供給量は要求の出力を
確保できるように補正するので、吸入空気以外の気体供
給手段の最大能力によらず必要な吸入空気以外の気体の
吸入量を保障でき、また、供給燃料量の調整によりエン
ジンの出力低下を防止できる。
に、内燃機関の出力に変化を与えず、かつ前記気体を吸
入するに必要な吸気管圧力を確保することを目的とす
る。 【解決手段】内燃機関の制御装置は、種々の運転状態か
ら基準の吸入空気量，燃料供給量を求めた後、吸入空気
以外の気体をエンジンに吸入できる吸気管圧力を確保す
るよう吸入空気量を制限し、燃料供給量は要求の出力を
確保できるように補正するので、吸入空気以外の気体供
給手段の最大能力によらず必要な吸入空気以外の気体の
吸入量を保障でき、また、供給燃料量の調整によりエン
ジンの出力低下を防止できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関の制御装置
に係り、特に供給する燃料と吸入空気量を制御する手段
を有する内燃機関の制御装置に関する。
に係り、特に供給する燃料と吸入空気量を制御する手段
を有する内燃機関の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の発明では、特開平2−201067 号に
記載されているように、吸入空気の以外の気体の吸入
量、例えば、ＥＧＲ量増大に伴うエンジンの出力低下
を、定速走行装置を利用して吸入空気を増大させて補っ
ていた。
記載されているように、吸入空気の以外の気体の吸入
量、例えば、ＥＧＲ量増大に伴うエンジンの出力低下
を、定速走行装置を利用して吸入空気を増大させて補っ
ていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記発明は、吸入空気
の増大に伴い吸気管圧力が高くなるため、吸入空気以外
の気体、例えばＥＧＲの供給手段の最大能力によっては
必要なＥＧＲ量が必ずしも保障されず、また、供給燃料
量の調整によるエンジンの出力低下防止を考慮していな
いという欠点があった。
の増大に伴い吸気管圧力が高くなるため、吸入空気以外
の気体、例えばＥＧＲの供給手段の最大能力によっては
必要なＥＧＲ量が必ずしも保障されず、また、供給燃料
量の調整によるエンジンの出力低下防止を考慮していな
いという欠点があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題は、吸入空気以
外の気体を内燃機関に吸入する際に、内燃機関の出力に
変化を与えず、かつ該気体を吸入するに必要な吸気管圧
力を確保するよう吸入空気量および燃料供給量を制御す
ることにより達成される。
外の気体を内燃機関に吸入する際に、内燃機関の出力に
変化を与えず、かつ該気体を吸入するに必要な吸気管圧
力を確保するよう吸入空気量および燃料供給量を制御す
ることにより達成される。
【０００５】
【発明の実施の形態】以下、本発明による内燃機関の制
御装置について、図示の実施例により詳細に説明する。
御装置について、図示の実施例により詳細に説明する。
【０００６】図３は本発明が適用されたエンジンシステ
ムの一例を示したもので、図においてエンジンが吸入す
べき空気はエアクリーナ１の入口部２から取り入れら
れ、吸入空気量を制御する絞弁５を設置した絞弁ボディ
６を通り、コレクタ７に入る。ここで、絞弁５は、これ
を駆動するモータ１０と連結しており、モータ１０を駆
動することにより絞弁５を操作して、吸入空気量を制御
できるようになっている。コレクタ７に至った吸入空気
はエンジン８の各シリンダに接続された各吸気管９に分
配され、シリンダ内に導かれる。
ムの一例を示したもので、図においてエンジンが吸入す
べき空気はエアクリーナ１の入口部２から取り入れら
れ、吸入空気量を制御する絞弁５を設置した絞弁ボディ
６を通り、コレクタ７に入る。ここで、絞弁５は、これ
を駆動するモータ１０と連結しており、モータ１０を駆
動することにより絞弁５を操作して、吸入空気量を制御
できるようになっている。コレクタ７に至った吸入空気
はエンジン８の各シリンダに接続された各吸気管９に分
配され、シリンダ内に導かれる。
【０００７】一方、ガソリンなどの燃料は、燃料タンク
１１から燃料ポンプ１２により吸引，加圧された上で燃
料噴射弁１３，燃圧レギュレータ１４が配管されている
燃料系に供給される。そして、この燃料は上記した燃圧
レギュレータ１４により所定の圧力に調圧され、それぞ
れのシリンダに燃料噴射口を開口している燃料噴射弁１
３からシリンダ１８内に噴射される。また、空気流量計
３からは吸気流量を表わす信号が出力され、コントロー
ルユニット１５に入力されるようになっている。
１１から燃料ポンプ１２により吸引，加圧された上で燃
料噴射弁１３，燃圧レギュレータ１４が配管されている
燃料系に供給される。そして、この燃料は上記した燃圧
レギュレータ１４により所定の圧力に調圧され、それぞ
れのシリンダに燃料噴射口を開口している燃料噴射弁１
３からシリンダ１８内に噴射される。また、空気流量計
３からは吸気流量を表わす信号が出力され、コントロー
ルユニット１５に入力されるようになっている。
【０００８】さらに、上記絞弁ボディ６には絞弁５の開
度を検出するスロットルセンサ１８が取り付けられてお
り、その出力もコントロールユニット１５に入力される
ようになっている。
度を検出するスロットルセンサ１８が取り付けられてお
り、その出力もコントロールユニット１５に入力される
ようになっている。
【０００９】次に、１６はクランク角センサであり、カ
ム軸によって回転駆動され、クランク軸の回転位置を表
わす信号を出力する。この信号もコントロールユニット
１５に入力されるようになっている。
ム軸によって回転駆動され、クランク軸の回転位置を表
わす信号を出力する。この信号もコントロールユニット
１５に入力されるようになっている。
【００１０】２０は、排気管に設けられたＡ／Ｆセンサ
で、排気カスの成分から実運転空燃比を検出，出力し
て、その信号は同じくコントロールユニット１５に入力
されるようになっている。
で、排気カスの成分から実運転空燃比を検出，出力し
て、その信号は同じくコントロールユニット１５に入力
されるようになっている。
【００１１】コントロールユニット１５はエンジンの運
転状態を検出する各種のセンサなどからの信号を入力と
して取り込み、所定の演算処理を実行し、この演算結果
として算定された各種の制御信号を出力し、上記した燃
料噴射弁１３や点火コイル１７や絞弁操作のモータ１０
に所定の制御信号を出力し、燃料供給制御，点火時期制
御，吸入空気量制御を実行する。
転状態を検出する各種のセンサなどからの信号を入力と
して取り込み、所定の演算処理を実行し、この演算結果
として算定された各種の制御信号を出力し、上記した燃
料噴射弁１３や点火コイル１７や絞弁操作のモータ１０
に所定の制御信号を出力し、燃料供給制御，点火時期制
御，吸入空気量制御を実行する。
【００１２】このようなエンジンにおいて、燃焼する混
合気の空燃比を理論空燃比よりリーンに設定すると図２
に示す特性となる。トルク、エンジン回転数を一定に保
ち、空燃比をリーンにすると、吸入空気量が増大するた
めに燃料がエンジン出力に変換される割合である燃料消
費率が向上し、燃費を向上できる。一方、ＮＯｘ排出量
は、空燃比がリーンになることで燃焼温度が低下するた
め低下し、トルク変動で定量的に把握できる燃焼安定度
は空燃比がリーンになることで混合気の着火性が悪くな
るため、ある空燃比まで緩やかに悪化し、それを超える
と着火性が極端に悪化するため急に悪化する。シリンダ
内に直接燃料噴射する機構では、シリンダ内部の燃料を
制御する自由度が高いためリーンな空燃比でも安定した
燃焼を確保できるため空燃比４０以上の状態でも安定し
た燃焼を確保できる。この現象をエンジンに供給する燃
料，空気の量で整理したのが図９である。本図はそれぞ
れの空気，燃料を与えたときのエンジン出力を表わした
もので、太い実線はエンジン出力が等しい等出力線を表
わしている。破線はよく用いられている理論空燃比の特
性であり、本線上を移動して、すなわち空気と燃料の量
比を一定に保ちつつ量を調整するとこでエンジン出力を
調整するものである。理論空燃比がよく用いられるの
は、排気管に設けられた三元触媒が、有害成分であるＣ
Ｏ,ＨＣ,ＮＯｘをともに効率よく浄化できる空燃比だか
らである。
合気の空燃比を理論空燃比よりリーンに設定すると図２
に示す特性となる。トルク、エンジン回転数を一定に保
ち、空燃比をリーンにすると、吸入空気量が増大するた
めに燃料がエンジン出力に変換される割合である燃料消
費率が向上し、燃費を向上できる。一方、ＮＯｘ排出量
は、空燃比がリーンになることで燃焼温度が低下するた
め低下し、トルク変動で定量的に把握できる燃焼安定度
は空燃比がリーンになることで混合気の着火性が悪くな
るため、ある空燃比まで緩やかに悪化し、それを超える
と着火性が極端に悪化するため急に悪化する。シリンダ
内に直接燃料噴射する機構では、シリンダ内部の燃料を
制御する自由度が高いためリーンな空燃比でも安定した
燃焼を確保できるため空燃比４０以上の状態でも安定し
た燃焼を確保できる。この現象をエンジンに供給する燃
料，空気の量で整理したのが図９である。本図はそれぞ
れの空気，燃料を与えたときのエンジン出力を表わした
もので、太い実線はエンジン出力が等しい等出力線を表
わしている。破線はよく用いられている理論空燃比の特
性であり、本線上を移動して、すなわち空気と燃料の量
比を一定に保ちつつ量を調整するとこでエンジン出力を
調整するものである。理論空燃比がよく用いられるの
は、排気管に設けられた三元触媒が、有害成分であるＣ
Ｏ,ＨＣ,ＮＯｘをともに効率よく浄化できる空燃比だか
らである。
【００１３】ここで、同じ出力を得るのに最も燃料量が
少ない、即ち燃費が最良なのは、図の破線で示したリー
ン限界近くのリーン空燃比領域であることがわかる。こ
の領域で運転しようとすると、第一に、同じ出力を得る
ときに理論空燃比運転よりはるかに多い空気量が必要で
あることがわかる。第二に、三元触媒のＮＯｘに対する
浄化が期待できないため、ＮＯｘのエンジンからの排出
を抑えることが必要となる。
少ない、即ち燃費が最良なのは、図の破線で示したリー
ン限界近くのリーン空燃比領域であることがわかる。こ
の領域で運転しようとすると、第一に、同じ出力を得る
ときに理論空燃比運転よりはるかに多い空気量が必要で
あることがわかる。第二に、三元触媒のＮＯｘに対する
浄化が期待できないため、ＮＯｘのエンジンからの排出
を抑えることが必要となる。
【００１４】実際のエンジンの使用条件を考えると、大
きな出力が要求される場合もあり、一方エンジンが吸入
できる空気量には限界があるため、リーンな空燃比と、
理論空燃比または理論空燃比よりリッチな空燃比での運
転の両方が要求される。そこで、第一の課題を解決する
ため、本実施例では吸入空気量を絞弁５を操作し、空燃
比によらず運転者の意志に沿ったエンジン出力を得るよ
うにしている。
きな出力が要求される場合もあり、一方エンジンが吸入
できる空気量には限界があるため、リーンな空燃比と、
理論空燃比または理論空燃比よりリッチな空燃比での運
転の両方が要求される。そこで、第一の課題を解決する
ため、本実施例では吸入空気量を絞弁５を操作し、空燃
比によらず運転者の意志に沿ったエンジン出力を得るよ
うにしている。
【００１５】第二の課題を解決するためには、燃焼時の
温度を低下させるために排気ガスを再び吸入空気に混合
させるＥＧＲを設け、その量は、コントロールユニット
１５でＥＧＲ弁２１を操作し調整できるようになってい
る。
温度を低下させるために排気ガスを再び吸入空気に混合
させるＥＧＲを設け、その量は、コントロールユニット
１５でＥＧＲ弁２１を操作し調整できるようになってい
る。
【００１６】ＥＧＲを付加したときのエンジンの性能挙
動を表わしたのが図８である。横軸は吸入空気量に対す
るＥＧＲからの排気ガス吸入量の割合であるＥＧＲ率を
とり、縦軸は、燃焼安定度，ＮＯｘ排出量，燃料消費率
である。ＥＧＲ率を０％から増加させると、燃焼温度が
低下することによりＮＯｘの排出量が低下していく。そ
れとともに、エンジンの吸入するガス量が増加するた
め、ポンピングロスが減少し、燃料消費率が低下、即ち
燃費が向上する。さらに、ＥＧＲ率を高くすると、吸入
ガス中の酸素濃度が低下するため安定した燃焼が得にく
くなり、燃焼安定度が悪化する。それに伴い、燃料消費
率は低下から上昇に転じる。従って、本領域は実際の運
転に使用することはできない。
動を表わしたのが図８である。横軸は吸入空気量に対す
るＥＧＲからの排気ガス吸入量の割合であるＥＧＲ率を
とり、縦軸は、燃焼安定度，ＮＯｘ排出量，燃料消費率
である。ＥＧＲ率を０％から増加させると、燃焼温度が
低下することによりＮＯｘの排出量が低下していく。そ
れとともに、エンジンの吸入するガス量が増加するた
め、ポンピングロスが減少し、燃料消費率が低下、即ち
燃費が向上する。さらに、ＥＧＲ率を高くすると、吸入
ガス中の酸素濃度が低下するため安定した燃焼が得にく
くなり、燃焼安定度が悪化する。それに伴い、燃料消費
率は低下から上昇に転じる。従って、本領域は実際の運
転に使用することはできない。
【００１７】以上の現象を考慮したうえでのエンジンの
空気，燃料制御を概念的に表わしたのが図４である。エ
ンジン回転数が一定の時のトルクを横軸に取り、縦軸
は、上に吸入空気量，下に理論空燃比を１としたときの
各空燃比での空気の過剰割合を表わす空気過剰率λを取
っている。図の破線は、上記の理論空燃比一定でトルク
を調整する場合である。トルク最小点から所定の範囲
は、リーン限界の空気過剰率を保ったまま空気を増加さ
せることでトルクを調整することができる。その範囲を
超えるトルク領域では吸入空気量が諸般の制限から決ま
る上限に至るため燃料量を増加させる、即ちλを小さく
することでトルクを調整する。この制御範囲の上限は、
λが小さくなるにつれ増加するＮＯｘ排出量の許容上限
で、それ以上のトルクの範囲は理論空燃比一定でトルク
を調整する場合と同一の動作となる。ここで、空気量は
トルクを連続して実現するためにλで出力を調整してい
た値から急激に減少し、理論空燃比一定でトルクを調整
する場合の空気量に移行する。ここで、一実施の形態と
して、本制御におけるＥＧＲの動作に着目してみると、
単にＥＧＲ弁を開き、排気ガスを吸入ガスに導入する
と、以下に説明する不都合が生じる。図１５は、一般的
なＥＧＲ弁の特性を示したもので、コントロールユニッ
ト１５からの操作量が０のときは閉弁している。そこか
ら操作量を上げていくと、弁の中のガス計量部が開口
し、流路の開口面積が増大してゆく。操作量が所定値以
上になると、弁の持つ最大の開口面積に至り、それ以上
の開口面積を得ることはできない。一方、排気ガスが吸
入空気側に導入できるのは、排気管の圧力が吸入管の圧
力より高く、ＥＧＲ弁の上下流の圧力差があるからであ
る。そこで、図１０に示すように、横軸に吸入管の吸入
負圧、縦軸にＥＧＲの開口面積を取ると、一定のＥＧＲ
率を保つために必要なＥＧＲ弁の開口面積は吸入負圧が
排気管圧力に近づくにつれ大きくなり、両者の圧力差が
０となると要求ＥＧＲ率に関わらず開口面積は無限大が
要求されることになる。実際には前述の通り、ＥＧＲ弁
には機械的な最大の開口面積があり、機構構成上や、Ｅ
ＧＲ開口面積の制御精度要求から、最大開口面積の設定
値には上限が存在するため、所定のEGR率を実現するた
めには、吸入負圧を所定値以上真空側に保つことが必要
となる。また、あるエンジンの運転状態において、ＥＧ
Ｒ弁を開口すると、図７に示すような現象でエンジンの
出力低下を生じる。図７は、エンジン回転数一定で、横
軸に吸入管の外気に対する開口面積、縦軸にエンジンが
吸入するガス量を取ったもので、開口面積に対し、エン
ジンが吸入するガス量は平方根状の曲線を取る。今、Ｅ
ＧＲを付加していない状態で開口面積ＡＡ、そのときの
吸入ガス量ＱＡで運転していたとする。ＱＡは全てが空
気である。そこに、開口面積ＥでＥＧＲを付加したとす
ると、総開口面積はＡＡ＋Ｅとなり、吸入ガス量はＱＥ
へと増加する。ここで、ＱＥのうち空気が占める割合
は、図中の式の如く、総吸入ガス量ＱＥのうち、総開口
面積に対する空気吸入の開口面積の比であり、これはＱ
Ａより小さい値となる。特に空燃比を操作しなければ、
エンジン出力は吸入空気量に比例するから吸入空気量の
減少はエンジンの出力低下をもたらす。
空気，燃料制御を概念的に表わしたのが図４である。エ
ンジン回転数が一定の時のトルクを横軸に取り、縦軸
は、上に吸入空気量，下に理論空燃比を１としたときの
各空燃比での空気の過剰割合を表わす空気過剰率λを取
っている。図の破線は、上記の理論空燃比一定でトルク
を調整する場合である。トルク最小点から所定の範囲
は、リーン限界の空気過剰率を保ったまま空気を増加さ
せることでトルクを調整することができる。その範囲を
超えるトルク領域では吸入空気量が諸般の制限から決ま
る上限に至るため燃料量を増加させる、即ちλを小さく
することでトルクを調整する。この制御範囲の上限は、
λが小さくなるにつれ増加するＮＯｘ排出量の許容上限
で、それ以上のトルクの範囲は理論空燃比一定でトルク
を調整する場合と同一の動作となる。ここで、空気量は
トルクを連続して実現するためにλで出力を調整してい
た値から急激に減少し、理論空燃比一定でトルクを調整
する場合の空気量に移行する。ここで、一実施の形態と
して、本制御におけるＥＧＲの動作に着目してみると、
単にＥＧＲ弁を開き、排気ガスを吸入ガスに導入する
と、以下に説明する不都合が生じる。図１５は、一般的
なＥＧＲ弁の特性を示したもので、コントロールユニッ
ト１５からの操作量が０のときは閉弁している。そこか
ら操作量を上げていくと、弁の中のガス計量部が開口
し、流路の開口面積が増大してゆく。操作量が所定値以
上になると、弁の持つ最大の開口面積に至り、それ以上
の開口面積を得ることはできない。一方、排気ガスが吸
入空気側に導入できるのは、排気管の圧力が吸入管の圧
力より高く、ＥＧＲ弁の上下流の圧力差があるからであ
る。そこで、図１０に示すように、横軸に吸入管の吸入
負圧、縦軸にＥＧＲの開口面積を取ると、一定のＥＧＲ
率を保つために必要なＥＧＲ弁の開口面積は吸入負圧が
排気管圧力に近づくにつれ大きくなり、両者の圧力差が
０となると要求ＥＧＲ率に関わらず開口面積は無限大が
要求されることになる。実際には前述の通り、ＥＧＲ弁
には機械的な最大の開口面積があり、機構構成上や、Ｅ
ＧＲ開口面積の制御精度要求から、最大開口面積の設定
値には上限が存在するため、所定のEGR率を実現するた
めには、吸入負圧を所定値以上真空側に保つことが必要
となる。また、あるエンジンの運転状態において、ＥＧ
Ｒ弁を開口すると、図７に示すような現象でエンジンの
出力低下を生じる。図７は、エンジン回転数一定で、横
軸に吸入管の外気に対する開口面積、縦軸にエンジンが
吸入するガス量を取ったもので、開口面積に対し、エン
ジンが吸入するガス量は平方根状の曲線を取る。今、Ｅ
ＧＲを付加していない状態で開口面積ＡＡ、そのときの
吸入ガス量ＱＡで運転していたとする。ＱＡは全てが空
気である。そこに、開口面積ＥでＥＧＲを付加したとす
ると、総開口面積はＡＡ＋Ｅとなり、吸入ガス量はＱＥ
へと増加する。ここで、ＱＥのうち空気が占める割合
は、図中の式の如く、総吸入ガス量ＱＥのうち、総開口
面積に対する空気吸入の開口面積の比であり、これはＱ
Ａより小さい値となる。特に空燃比を操作しなければ、
エンジン出力は吸入空気量に比例するから吸入空気量の
減少はエンジンの出力低下をもたらす。
【００１８】以上の様な不都合を解消するため、本実施
例では図１に示すような制御処理を施している。まず、
図１の前提となる空気，燃料制御の全体構成を図１２に
示す。図において、例えばアクセルの踏量で表わされる
運転者の意志は、エンジンに対する出力要求に変換さ
れ、ブロック１２１に与えられる。ここでは、所望のエ
ンジン出力を得るために、エンジンの運転条件から適切
な空気量，燃料量の基本値を演算する。次にブロック１
２２では、さらに詳細な、運転条件による空気，燃料の
量補正を行い、それぞれの要求量を算出する。要求空気
量は、ブロック１２３でそれを実現するための絞弁（ス
ロットル）開度に変換され、アクチュエータに指令され
る。一方、供給燃料量は、正確な量計算が要求されるた
め、実際にエンジンが吸入している空気量を専用のセン
サで検出し、ブロック１２４，１２５において空気量に
対応する基本燃料量を計算する。その後のブロック126
において、ブロック１２２から指令される要求燃料量に
もとづき条件補正を行った後、燃料噴射弁に指令を与え
る。
例では図１に示すような制御処理を施している。まず、
図１の前提となる空気，燃料制御の全体構成を図１２に
示す。図において、例えばアクセルの踏量で表わされる
運転者の意志は、エンジンに対する出力要求に変換さ
れ、ブロック１２１に与えられる。ここでは、所望のエ
ンジン出力を得るために、エンジンの運転条件から適切
な空気量，燃料量の基本値を演算する。次にブロック１
２２では、さらに詳細な、運転条件による空気，燃料の
量補正を行い、それぞれの要求量を算出する。要求空気
量は、ブロック１２３でそれを実現するための絞弁（ス
ロットル）開度に変換され、アクチュエータに指令され
る。一方、供給燃料量は、正確な量計算が要求されるた
め、実際にエンジンが吸入している空気量を専用のセン
サで検出し、ブロック１２４，１２５において空気量に
対応する基本燃料量を計算する。その後のブロック126
において、ブロック１２２から指令される要求燃料量に
もとづき条件補正を行った後、燃料噴射弁に指令を与え
る。
【００１９】このような構成において、図１では、ブロ
ック１０１において、エンジンに対するトルク要求と現
状の回転数から、本実施例では両パラメータから検索す
るマップを用いて、基準の空気量，燃料量を求める。こ
こで、基準空気量，燃料量は、トルク要求を実現できる
量，両者の割合となる量が検索される。即ち図９におけ
る所定の出力を得られる等出力線上の一点である。この
ときの空燃比は、燃費が最良となるようなリーン空燃比
を予めマップに設定しておけばよい。また、この段階で
はＥＧＲの付加を考慮しない空気量，燃料量である。
ック１０１において、エンジンに対するトルク要求と現
状の回転数から、本実施例では両パラメータから検索す
るマップを用いて、基準の空気量，燃料量を求める。こ
こで、基準空気量，燃料量は、トルク要求を実現できる
量，両者の割合となる量が検索される。即ち図９におけ
る所定の出力を得られる等出力線上の一点である。この
ときの空燃比は、燃費が最良となるようなリーン空燃比
を予めマップに設定しておけばよい。また、この段階で
はＥＧＲの付加を考慮しない空気量，燃料量である。
【００２０】ここで、トルク要求を入力している理由
は、エンジン制御において、回転数とは、エンジンが空
気，燃料を与えられ、負荷と釣り合い状態によって加
速，減速が生じた後の結果であるため、直接制御できる
パラメータでなく、その拘束条件のもとでエンジン出力
を制御するためには、トルクを制御するのが適当なため
である。また、エンジン出力要求をトルク要求に換算す
る方法は、例えば、エンジン出力を車輪の駆動力に変換
するトランスミッションの制御で行うのが適当であり、
またそれ以外として、図５に示すような演算が考えられ
る。アクセル踏量は、運転者のエンジンに対する出力要
求であり、最も簡単にトルク要求を求めるにはアクセル
踏量即ち出力要求をエンジン回転数で割ればトルク要求
を求めることができる。図５では、その原理を踏襲しな
がら、ブロック１１１において回転数と概略比例関係に
ある係数を求め、ブロック１１２でアクセル踏量をその
係数で割ってトルク要求を求めている。これにより、ア
クセル踏量によるエンジンの出力の特性に特色づけが可
能となる。例えば、低回転数領域でエンジン出力が高め
に要求される設定とすれば、運転者は粘りのある運転特
性を感じることができ、高回転数領域でエンジン出力が
高めに要求される設定とすれば、運転者は高負荷でパワ
ー感のある運転特性を感じることができる。
は、エンジン制御において、回転数とは、エンジンが空
気，燃料を与えられ、負荷と釣り合い状態によって加
速，減速が生じた後の結果であるため、直接制御できる
パラメータでなく、その拘束条件のもとでエンジン出力
を制御するためには、トルクを制御するのが適当なため
である。また、エンジン出力要求をトルク要求に換算す
る方法は、例えば、エンジン出力を車輪の駆動力に変換
するトランスミッションの制御で行うのが適当であり、
またそれ以外として、図５に示すような演算が考えられ
る。アクセル踏量は、運転者のエンジンに対する出力要
求であり、最も簡単にトルク要求を求めるにはアクセル
踏量即ち出力要求をエンジン回転数で割ればトルク要求
を求めることができる。図５では、その原理を踏襲しな
がら、ブロック１１１において回転数と概略比例関係に
ある係数を求め、ブロック１１２でアクセル踏量をその
係数で割ってトルク要求を求めている。これにより、ア
クセル踏量によるエンジンの出力の特性に特色づけが可
能となる。例えば、低回転数領域でエンジン出力が高め
に要求される設定とすれば、運転者は粘りのある運転特
性を感じることができ、高回転数領域でエンジン出力が
高めに要求される設定とすれば、運転者は高負荷でパワ
ー感のある運転特性を感じることができる。
【００２１】図１に説明を戻すと、ブロック１０１で基
準空気量を求めた後、ブロック102ではＥＧＲを付加す
る条件、または、他に吸入負圧を利用する条件の有無に
より空気量の制限を行う。ＥＧＲを付加する上での吸入
負圧制限は、図１０で説明した理由による。他の吸入負
圧を利用する条件とは、蒸発燃料を吸着する活性炭の、
燃料脱離を行うキャニスタパージ，ブレーキの踏力倍増
装置の作動力源などがある。流量制限の具体的な方法
は、例えば図１１に示すように、エンジン回転数によっ
て所定値以上の真空度を確保できる流量をＱＭＡＸとし
て予め記憶しておき、これを超えないよう空気量を制限
する。これは、各回転数によりエンジンの吸入負圧が所
定値となる吸入空気量が概略一義的に決められるからで
ある。またここでは、エンジンの充填効率が設定により
切り替えられる構成に対処する場合も示している。具体
的には、吸排気バルブ駆動のカムの作動を切り替える手
段，吸気管長を切り替える手段などである。即ち、上記
のような手段によって充填効率は変化するため、所定値
以上の真空度を確保できる吸入空気量が異なる。よっ
て、それらの作動状態によってＱＭＡＸの値を変更でき
るようになっている。さらに、吸入負圧を直接または間
接的に検知できる手段を持つ場合は、その値により本特
性を学習，更新する方法も考えられる。
準空気量を求めた後、ブロック102ではＥＧＲを付加す
る条件、または、他に吸入負圧を利用する条件の有無に
より空気量の制限を行う。ＥＧＲを付加する上での吸入
負圧制限は、図１０で説明した理由による。他の吸入負
圧を利用する条件とは、蒸発燃料を吸着する活性炭の、
燃料脱離を行うキャニスタパージ，ブレーキの踏力倍増
装置の作動力源などがある。流量制限の具体的な方法
は、例えば図１１に示すように、エンジン回転数によっ
て所定値以上の真空度を確保できる流量をＱＭＡＸとし
て予め記憶しておき、これを超えないよう空気量を制限
する。これは、各回転数によりエンジンの吸入負圧が所
定値となる吸入空気量が概略一義的に決められるからで
ある。またここでは、エンジンの充填効率が設定により
切り替えられる構成に対処する場合も示している。具体
的には、吸排気バルブ駆動のカムの作動を切り替える手
段，吸気管長を切り替える手段などである。即ち、上記
のような手段によって充填効率は変化するため、所定値
以上の真空度を確保できる吸入空気量が異なる。よっ
て、それらの作動状態によってＱＭＡＸの値を変更でき
るようになっている。さらに、吸入負圧を直接または間
接的に検知できる手段を持つ場合は、その値により本特
性を学習，更新する方法も考えられる。
【００２２】次に、ブロック１０２で制限された空気量
は、エンジンが吸入するガス総量の要求量としてブロッ
ク１０３に供給される。ブロック１０３ではガス総量を
ここではＥＧＲ量と吸入空気量に振り分ける。これによ
り、吸入するガス総量が規制されるため吸入負圧の低化
を招くことはない。振り分けの割合は、ＮＯｘ排出量の
低減から要求されるＥＧＲの付加率，ＥＧＲ率によって
定める。即ちガス要求量にＥＧＲ率を掛けたものがＥＧ
Ｒ量であり、残りのガス要求量が要求空気量である。要
求ＥＧＲ量はＥＧＲ弁の駆動量決定のフローに引き渡さ
れ、ＥＧＲ弁の開口面積決定に用いられる。要求空気量
は、図１２でも説明したとおりスロットル開度の演算へ
と引き渡される。ここで、受け取るパラメータをＥＧＲ
率とすることで、運転条件によってＥＧＲ率の要求が変
化する場合、例えば燃焼状態を観察しながらＥＧＲ率を
目標の燃焼状態に制御する手段を用いた場合などに柔軟
に対応できるようになっている。また、振り分けるガス
量として、さらにキャニスタパージのガス量を設けるこ
とも可能である。この場合は、振り分けられたキャニス
タパージのガス量は、パージ弁の開度の演算に引き渡さ
れる。
は、エンジンが吸入するガス総量の要求量としてブロッ
ク１０３に供給される。ブロック１０３ではガス総量を
ここではＥＧＲ量と吸入空気量に振り分ける。これによ
り、吸入するガス総量が規制されるため吸入負圧の低化
を招くことはない。振り分けの割合は、ＮＯｘ排出量の
低減から要求されるＥＧＲの付加率，ＥＧＲ率によって
定める。即ちガス要求量にＥＧＲ率を掛けたものがＥＧ
Ｒ量であり、残りのガス要求量が要求空気量である。要
求ＥＧＲ量はＥＧＲ弁の駆動量決定のフローに引き渡さ
れ、ＥＧＲ弁の開口面積決定に用いられる。要求空気量
は、図１２でも説明したとおりスロットル開度の演算へ
と引き渡される。ここで、受け取るパラメータをＥＧＲ
率とすることで、運転条件によってＥＧＲ率の要求が変
化する場合、例えば燃焼状態を観察しながらＥＧＲ率を
目標の燃焼状態に制御する手段を用いた場合などに柔軟
に対応できるようになっている。また、振り分けるガス
量として、さらにキャニスタパージのガス量を設けるこ
とも可能である。この場合は、振り分けられたキャニス
タパージのガス量は、パージ弁の開度の演算に引き渡さ
れる。
【００２３】一方、基準の燃料量はブロック１０４にお
いて、ブロック１０２での基準空気量からの流量制限、
ブロック１０３でのＥＧＲ付加により変化する、エンジ
ンの燃料を出力に変換する効率を補正する演算を行う。
図１６は、空気量の制限によって変化するエンジンの効
率を補正する係数のテーブルの例である。燃料量が一定
の時吸入空気量を制限すると空燃比がリッチ方向へシフ
トするため、この特性曲線は、図２の燃料消費率と同様
の傾きを持つ特性となる。
いて、ブロック１０２での基準空気量からの流量制限、
ブロック１０３でのＥＧＲ付加により変化する、エンジ
ンの燃料を出力に変換する効率を補正する演算を行う。
図１６は、空気量の制限によって変化するエンジンの効
率を補正する係数のテーブルの例である。燃料量が一定
の時吸入空気量を制限すると空燃比がリッチ方向へシフ
トするため、この特性曲線は、図２の燃料消費率と同様
の傾きを持つ特性となる。
【００２４】また、ＥＧＲを付加したときのエンジンの
効率変化を、図６に示す。横軸は、エンジンの吸入する
ガス量と燃料量の比であるＧ／Ｆで、縦軸は燃料消費率
である。基準位置を理論空燃比であるＡ／Ｆ１４.７ 、
ＥＧＲ付加なしとし、その点から吸入空気量を増加させ
たときの特性を実線、ＥＧＲを増加させたときの特性を
破線で表わす。空気は排気ガスより比熱比が高いため燃
焼の熱をより良く圧力に変換でき、その結果より良好な
燃料消費率を示す。従って、ＥＧＲを付加したときの効
率の悪化は、両特性の傾きの差で求めることができる。
よって、ＥＧＲを付加することによるエンジンの効率を
補正する係数のテーブルは図１７に示すような形とな
る。即ちＥＧＲ率が高くなるにつれ、一定の割合で空気
を増加させる場合より燃料消費率低化が小さいため大き
い効率補正係数を得る特性となる。以上説明した補正を
実行するのがブロック１０４であり、具体的内容を図１
８に示す。ブロック１４１では、ＥＧＲ率を受け、図１
７に示したテーブル検索を行い、効率補正係数Ａを算出
する。ブロック１４２では、基準空気量に対する制限後
の空気量の比を受け、図１６に示したテーブル検索を行
い、効率補正係数Ｂを算出する。ブロック１４３では、
基準燃料量に対し、燃料消費率の悪化分を補う補正係数
Ａ，Ｂを掛け、これを補正燃料量として求める。このよ
うにして得られた補正燃料量は、ブロック１０１で定め
た基準の燃焼状態に対し、相対的に、吸入空気量の制
限，ＥＧＲの付加によるエンジンの出力低化を補った値
であるため、結局トルク要求、即ち出力要求を満たす燃
料量である。
効率変化を、図６に示す。横軸は、エンジンの吸入する
ガス量と燃料量の比であるＧ／Ｆで、縦軸は燃料消費率
である。基準位置を理論空燃比であるＡ／Ｆ１４.７ 、
ＥＧＲ付加なしとし、その点から吸入空気量を増加させ
たときの特性を実線、ＥＧＲを増加させたときの特性を
破線で表わす。空気は排気ガスより比熱比が高いため燃
焼の熱をより良く圧力に変換でき、その結果より良好な
燃料消費率を示す。従って、ＥＧＲを付加したときの効
率の悪化は、両特性の傾きの差で求めることができる。
よって、ＥＧＲを付加することによるエンジンの効率を
補正する係数のテーブルは図１７に示すような形とな
る。即ちＥＧＲ率が高くなるにつれ、一定の割合で空気
を増加させる場合より燃料消費率低化が小さいため大き
い効率補正係数を得る特性となる。以上説明した補正を
実行するのがブロック１０４であり、具体的内容を図１
８に示す。ブロック１４１では、ＥＧＲ率を受け、図１
７に示したテーブル検索を行い、効率補正係数Ａを算出
する。ブロック１４２では、基準空気量に対する制限後
の空気量の比を受け、図１６に示したテーブル検索を行
い、効率補正係数Ｂを算出する。ブロック１４３では、
基準燃料量に対し、燃料消費率の悪化分を補う補正係数
Ａ，Ｂを掛け、これを補正燃料量として求める。このよ
うにして得られた補正燃料量は、ブロック１０１で定め
た基準の燃焼状態に対し、相対的に、吸入空気量の制
限，ＥＧＲの付加によるエンジンの出力低化を補った値
であるため、結局トルク要求、即ち出力要求を満たす燃
料量である。
【００２５】以上求めた要求空気量と補正燃料量から、
ブロック１０５では燃料と空気の比である燃空比を求め
る。
ブロック１０５では燃料と空気の比である燃空比を求め
る。
【００２６】ここで、燃料を分子としたのは、図１２の
ブロック１２６において基本燃料量に燃空比を掛ければ
容易に供給すべき燃料量が得られるからである。
ブロック１２６において基本燃料量に燃空比を掛ければ
容易に供給すべき燃料量が得られるからである。
【００２７】以上説明した処理を行うと、図１０で説明
した、ＥＧＲを付加するために必要な吸入負圧を確保
し、また、ＥＧＲ付加による吸入空気量減少を考慮した
うえでエンジンに要求される出力を実現できるよう作動
する。その動作を具体的に説明する。図２０は、定常運
転状態においてＥＧＲを付加なしの状態から所定率付加
したときの、各物理量の時系列変化を示したものであ
る。まず、ＥＧＲ付加を開始するにあたり、その吸入圧
力を確保するため吸入空気量の制限により吸入空気量を
急激に減少させる。燃料は吸入空気量の減少に伴う燃料
消費率の悪化を補って出力を確保する分増加するが、そ
の割合は空気量の減少ほどではない。従って空燃比の変
化は、空気量の減少が支配的なためリッチ方向に変化す
る。その後ＥＧＲの付加率が増加してゆくと、エンジン
の吸入総ガス量を所定値に保つため、吸入空気量は、Ｅ
ＧＲの増大分減少していく。燃料量は、エンジンの吸入
総ガス量のうち、空気がＥＧＲガスに変換された分の燃
料消費率悪化分を補って出力を確保する分増加し、その
割合は前記と同様に空気量の減少ほどではない。したが
って空燃比の変化は、空気量の減少が支配的なためリッ
チ方向にゆっくりと変化する。ＥＧＲの付加が定常状態
に至ると、その他の物理量も定常状態に至る。ＥＧＲ率
は、必要な吸入圧力が確保されているため目標量を付加
できる。以上の過程において、エンジン出力は結局ほぼ
一定の値を保持する。ＥＧＲが付加状態にあるときから
ＥＧＲ付加なしに移行する場合は、ほぼ上記の説明と逆
の手順をとり、同じくエンジン出力は結局ほぼ一定の値
を保持する。
した、ＥＧＲを付加するために必要な吸入負圧を確保
し、また、ＥＧＲ付加による吸入空気量減少を考慮した
うえでエンジンに要求される出力を実現できるよう作動
する。その動作を具体的に説明する。図２０は、定常運
転状態においてＥＧＲを付加なしの状態から所定率付加
したときの、各物理量の時系列変化を示したものであ
る。まず、ＥＧＲ付加を開始するにあたり、その吸入圧
力を確保するため吸入空気量の制限により吸入空気量を
急激に減少させる。燃料は吸入空気量の減少に伴う燃料
消費率の悪化を補って出力を確保する分増加するが、そ
の割合は空気量の減少ほどではない。従って空燃比の変
化は、空気量の減少が支配的なためリッチ方向に変化す
る。その後ＥＧＲの付加率が増加してゆくと、エンジン
の吸入総ガス量を所定値に保つため、吸入空気量は、Ｅ
ＧＲの増大分減少していく。燃料量は、エンジンの吸入
総ガス量のうち、空気がＥＧＲガスに変換された分の燃
料消費率悪化分を補って出力を確保する分増加し、その
割合は前記と同様に空気量の減少ほどではない。したが
って空燃比の変化は、空気量の減少が支配的なためリッ
チ方向にゆっくりと変化する。ＥＧＲの付加が定常状態
に至ると、その他の物理量も定常状態に至る。ＥＧＲ率
は、必要な吸入圧力が確保されているため目標量を付加
できる。以上の過程において、エンジン出力は結局ほぼ
一定の値を保持する。ＥＧＲが付加状態にあるときから
ＥＧＲ付加なしに移行する場合は、ほぼ上記の説明と逆
の手順をとり、同じくエンジン出力は結局ほぼ一定の値
を保持する。
【００２８】さらに、ＥＧＲを付加するにあたって、厳
密にはＥＧＲの要求量を算出し、ＥＧＲ弁を操作した後
実際に排気ガスがシリンダに吸入されるには遅れ時間が
存在する。具体的には、図１３に示す特性となる。ま
ず、ＥＧＲの目標開口面積が図の破線に示すように０か
らある値に変化したとすると、それを受け、実際のＥＧ
Ｒ弁の開口面積は機械的な遅れを持って図の一点鎖線の
ように動作する。さらに実開口面積を受けシリンダに吸
入される排気ガスは、図の実線のように１次遅れをもっ
て吸入されることとなる。この動作は、系の持つ応答性
が定まっているため予測が可能で、具体的には例えば図
１４に示す手法で求めることができる。まず、弁の持つ
機械的応答遅れは、弁の特徴によりブロック１３１で予
測する。例えばステッパモータ式の弁の場合、単位時間
当りにストロークできる量が決まっているため、図１３
のような時間当りの開口面積増加が概略一定であると予
測できる。次にステップ１３２では、流体の応答遅れが
１次遅れで予測できるため、１次遅れのモデル計算を行
い、実際にシリンダに吸入される排気ガス量を予測計算
している。これらの計算値は、例えば図１では、ＥＧＲ
率としてブロック１０３に供給する値として目標ＥＧＲ
率，ブロック１０４に供給する値としてシリンダ吸入推
定量をもとにしたＥＧＲ率、と使い分けることにより一
層精密な制御が可能となる。
密にはＥＧＲの要求量を算出し、ＥＧＲ弁を操作した後
実際に排気ガスがシリンダに吸入されるには遅れ時間が
存在する。具体的には、図１３に示す特性となる。ま
ず、ＥＧＲの目標開口面積が図の破線に示すように０か
らある値に変化したとすると、それを受け、実際のＥＧ
Ｒ弁の開口面積は機械的な遅れを持って図の一点鎖線の
ように動作する。さらに実開口面積を受けシリンダに吸
入される排気ガスは、図の実線のように１次遅れをもっ
て吸入されることとなる。この動作は、系の持つ応答性
が定まっているため予測が可能で、具体的には例えば図
１４に示す手法で求めることができる。まず、弁の持つ
機械的応答遅れは、弁の特徴によりブロック１３１で予
測する。例えばステッパモータ式の弁の場合、単位時間
当りにストロークできる量が決まっているため、図１３
のような時間当りの開口面積増加が概略一定であると予
測できる。次にステップ１３２では、流体の応答遅れが
１次遅れで予測できるため、１次遅れのモデル計算を行
い、実際にシリンダに吸入される排気ガス量を予測計算
している。これらの計算値は、例えば図１では、ＥＧＲ
率としてブロック１０３に供給する値として目標ＥＧＲ
率，ブロック１０４に供給する値としてシリンダ吸入推
定量をもとにしたＥＧＲ率、と使い分けることにより一
層精密な制御が可能となる。
【００２９】また、例えば三元触媒を用いるなどで、空
燃比の制御範囲が理論空燃比よりリーンであることとい
った制限を設ける必要がある場合は、空気量の制限を行
うことにより空燃比が許容値よりリッチとならないよう
制限を設ける必要がある。この場合は図１のブロック１
０５の空燃比計算において、計算した結果に理論空燃比
よりリッチとなった場合は、理論空燃比に制限するとい
った手段が考えられる。この場合は、目標のＥＧＲ率を
確保しつつ、エンジン出力を所定値に保つ運転状態が存
在しないということなので、ＥＧＲ要求を見直さないと
すると、エンジン出力の低下は避けられない。
燃比の制御範囲が理論空燃比よりリーンであることとい
った制限を設ける必要がある場合は、空気量の制限を行
うことにより空燃比が許容値よりリッチとならないよう
制限を設ける必要がある。この場合は図１のブロック１
０５の空燃比計算において、計算した結果に理論空燃比
よりリッチとなった場合は、理論空燃比に制限するとい
った手段が考えられる。この場合は、目標のＥＧＲ率を
確保しつつ、エンジン出力を所定値に保つ運転状態が存
在しないということなので、ＥＧＲ要求を見直さないと
すると、エンジン出力の低下は避けられない。
【００３０】また、エンジンおよびエンジン部品の個体
差や劣化などで運転に好適な空燃比が設定値からずれて
いることを検出し、補正する手段を用いる場合は、その
空燃比補正パラメータをブロック１０５に入力し補正す
る方法が考えられる。
差や劣化などで運転に好適な空燃比が設定値からずれて
いることを検出し、補正する手段を用いる場合は、その
空燃比補正パラメータをブロック１０５に入力し補正す
る方法が考えられる。
【００３１】さらに、図４で説明したように、高いエン
ジン出力を実現するため理論空燃比で運転するときは、
図１をそのまま適用すると、処理結果として空燃比を捜
査してしまうため理論空燃比一定の条件を保てない。そ
こで、例えば図２１に示すような処理に切換えることが
考えられる。図２１は、図１に対し基準燃料量算出以下
の処理を持たないことが特徴である。空燃比を理論空燃
比に保つことを前提とすると、ＥＧＲを付加するに必要
な吸入圧力を保つことによりエンジン出力が変化するこ
とは、空気量，燃料供給量とも操作の自由度がないため
避けられない。そこで、ブロック１６１で理論空燃比時
のトルク要求を満足する基準空気量を求める。次にブロ
ック１６２で図１と同様の流量制限を行い、ブロック１
６３でも図１と同様の吸入ガス量の分配を行う。一方燃
料供給量は、ブロック１６４で一律に理論空燃比の指令
を燃料噴射量計算へと供給する。これにより、ＥＧＲを
付加するために必要な吸入負圧は確保することができ
る。
ジン出力を実現するため理論空燃比で運転するときは、
図１をそのまま適用すると、処理結果として空燃比を捜
査してしまうため理論空燃比一定の条件を保てない。そ
こで、例えば図２１に示すような処理に切換えることが
考えられる。図２１は、図１に対し基準燃料量算出以下
の処理を持たないことが特徴である。空燃比を理論空燃
比に保つことを前提とすると、ＥＧＲを付加するに必要
な吸入圧力を保つことによりエンジン出力が変化するこ
とは、空気量，燃料供給量とも操作の自由度がないため
避けられない。そこで、ブロック１６１で理論空燃比時
のトルク要求を満足する基準空気量を求める。次にブロ
ック１６２で図１と同様の流量制限を行い、ブロック１
６３でも図１と同様の吸入ガス量の分配を行う。一方燃
料供給量は、ブロック１６４で一律に理論空燃比の指令
を燃料噴射量計算へと供給する。これにより、ＥＧＲを
付加するために必要な吸入負圧は確保することができ
る。
【００３２】また、図１に示した実施例の機能を計算処
理上簡便化した別の実施例を図２２に示す。まずブロッ
ク１７１，１７２でそれぞれＥＧＲ付加あり，なしの状
態における、トルク要求に対し最適となる燃料供給量，
空気量の要求値を与える。ここで、本実施例では要求値
を空気量と燃空比としたが、これはスロットル開度演算
が要求空気量を、燃料噴射量計算が燃空比を受け取る制
御構成を前提としているためで、パラメータの種類は周
辺制御に都合の良いように適宜設定すればよい。なお、
空気量，燃料量，空燃比または燃空比は、中の２つを決
定すれば残りの１つが決定できるので、ブロック１７
１，１７２では、このなかの２つをもとめることとな
る。ブロック１７３では、ＥＧＲの付加有無により選択
する要求空気量，要求燃空比を切換える。ブロック１７
４，１７５では、ブロック１７３で選択値を切換えた時
の過渡変化を最適に制御するための遅れ、進みなどの過
渡時補正を行い、それぞれスロットル開度演算，燃料噴
射量計算へと要求値を引き渡す。本実施例はＥＧＲの付
加状態が単純で、付加，非付加のみが決まれば最適な空
気量，燃料量が所定値に決定できるような場合に有効で
ある。
理上簡便化した別の実施例を図２２に示す。まずブロッ
ク１７１，１７２でそれぞれＥＧＲ付加あり，なしの状
態における、トルク要求に対し最適となる燃料供給量，
空気量の要求値を与える。ここで、本実施例では要求値
を空気量と燃空比としたが、これはスロットル開度演算
が要求空気量を、燃料噴射量計算が燃空比を受け取る制
御構成を前提としているためで、パラメータの種類は周
辺制御に都合の良いように適宜設定すればよい。なお、
空気量，燃料量，空燃比または燃空比は、中の２つを決
定すれば残りの１つが決定できるので、ブロック１７
１，１７２では、このなかの２つをもとめることとな
る。ブロック１７３では、ＥＧＲの付加有無により選択
する要求空気量，要求燃空比を切換える。ブロック１７
４，１７５では、ブロック１７３で選択値を切換えた時
の過渡変化を最適に制御するための遅れ、進みなどの過
渡時補正を行い、それぞれスロットル開度演算，燃料噴
射量計算へと要求値を引き渡す。本実施例はＥＧＲの付
加状態が単純で、付加，非付加のみが決まれば最適な空
気量，燃料量が所定値に決定できるような場合に有効で
ある。
【００３３】以上の説明では、空気量，燃料量とも単位
時間当りの量、または１燃焼当りの量かの明言を行って
いないが、これは回転数を媒体とすれば双方を演算でき
るため、実際の演算を構築するうえで都合の良い次元を
適宜選定すればよい。本実施例のような構成では、空気
は絞弁を制御するため単位時間当りの量で計算する方が
都合が良く、燃料量は噴射弁を１燃焼毎に駆動するため
１燃焼当りの量で扱うほうが都合良い。よって、空気，
燃料の量を比較するときは、いずれかを回転数を用いて
他方の単位に換算するのがよい。
時間当りの量、または１燃焼当りの量かの明言を行って
いないが、これは回転数を媒体とすれば双方を演算でき
るため、実際の演算を構築するうえで都合の良い次元を
適宜選定すればよい。本実施例のような構成では、空気
は絞弁を制御するため単位時間当りの量で計算する方が
都合が良く、燃料量は噴射弁を１燃焼毎に駆動するため
１燃焼当りの量で扱うほうが都合良い。よって、空気，
燃料の量を比較するときは、いずれかを回転数を用いて
他方の単位に換算するのがよい。
【００３４】また、以上の説明では、ＥＧＲの制御要求
をＥＧＲ率としていたが、ＥＧＲの量が制御要求となっ
た場合でも要求値を受ける処理を適宜物理現象に整合す
るよう修正すれば本発明を適用できる。
をＥＧＲ率としていたが、ＥＧＲの量が制御要求となっ
た場合でも要求値を受ける処理を適宜物理現象に整合す
るよう修正すれば本発明を適用できる。
【００３５】また、図１のブロック１０１では、マップ
を用いて基準空気量，燃料量を計算したが、他の方法と
して、図１９に示すような方法を採ることもできる。図
１９は、基準空気量を求める方法で、前提として所定の
空燃比設定時のエンジン特性を用いる。これはマップ検
索による方法と同じである。まずブロック１５１でエン
ジン回転数からそのとき取り得る最大トルクを求める。
これをブロック１５３で要求トルクと図のように除算比
較し、最大値を１に制限したうえで出力比として算出す
る。一方、ブロック１５２では１吸気当りの最大の吸入
空気量を同じく回転数から求め、ブロック１５４で、出
力比と最大空気量，回転数から基準空気量を求める。こ
れは、最大出力時を基準とすれば、要求される出力と吸
入空気量は比例関係にあるからである。基準燃料量は、
ブロック１５２，１５４と同様の計算を燃料量について
行えばよい。本方法を用いれば多くのメモリ量を必要と
するマップの設定が不要であるため、メモリ量の削減が
でき、かつ、基準の燃料量，空気量を精度良く求めるこ
とができる。
を用いて基準空気量，燃料量を計算したが、他の方法と
して、図１９に示すような方法を採ることもできる。図
１９は、基準空気量を求める方法で、前提として所定の
空燃比設定時のエンジン特性を用いる。これはマップ検
索による方法と同じである。まずブロック１５１でエン
ジン回転数からそのとき取り得る最大トルクを求める。
これをブロック１５３で要求トルクと図のように除算比
較し、最大値を１に制限したうえで出力比として算出す
る。一方、ブロック１５２では１吸気当りの最大の吸入
空気量を同じく回転数から求め、ブロック１５４で、出
力比と最大空気量，回転数から基準空気量を求める。こ
れは、最大出力時を基準とすれば、要求される出力と吸
入空気量は比例関係にあるからである。基準燃料量は、
ブロック１５２，１５４と同様の計算を燃料量について
行えばよい。本方法を用いれば多くのメモリ量を必要と
するマップの設定が不要であるため、メモリ量の削減が
でき、かつ、基準の燃料量，空気量を精度良く求めるこ
とができる。
【００３６】なお、以上の説明ではシリンダ内に直接燃
料噴射する構成のエンジンで説明したが、広い空燃比で
安定した燃焼を実現できるエンジンであれば、特に上記
構成を採らずとも本発明は適用できる。
料噴射する構成のエンジンで説明したが、広い空燃比で
安定した燃焼を実現できるエンジンであれば、特に上記
構成を採らずとも本発明は適用できる。
【００３７】上述のように本発明による内燃機関の制御
装置は、種々の運転状態から基準の吸入空気量，燃料供
給量を求めた後、吸入空気以外の気体をエンジンに吸入
できる吸気管圧力を確保するよう吸入空気量を制限し、
燃料供給量は要求の出力を確保できるように補正するの
で、吸入空気以外の気体供給手段の最大能力によらず必
要な吸入空気以外の気体の吸入量を保障でき、また、供
給燃料量の調整によりエンジンの出力低下を防止でき
る。
装置は、種々の運転状態から基準の吸入空気量，燃料供
給量を求めた後、吸入空気以外の気体をエンジンに吸入
できる吸気管圧力を確保するよう吸入空気量を制限し、
燃料供給量は要求の出力を確保できるように補正するの
で、吸入空気以外の気体供給手段の最大能力によらず必
要な吸入空気以外の気体の吸入量を保障でき、また、供
給燃料量の調整によりエンジンの出力低下を防止でき
る。
【００３８】
【発明の効果】本発明によれば、吸入空気以外の気体を
内燃機関に吸入する際に、内燃機関の出力に変化を与え
ず、かつ該気体を吸入するに必要な吸気管圧力を確保す
るよう吸入空気量および燃料供給量を制御するため、必
要な出力を保持したうえで、吸入空気以外の気体を必要
量内燃機関に供給することができる。
内燃機関に吸入する際に、内燃機関の出力に変化を与え
ず、かつ該気体を吸入するに必要な吸気管圧力を確保す
るよう吸入空気量および燃料供給量を制御するため、必
要な出力を保持したうえで、吸入空気以外の気体を必要
量内燃機関に供給することができる。
【図１】本発明の一実施形態を示す図。
【図２】エンジンの特性例を表わす図。
【図３】本発明の一実施形態を示す図。
【図４】本発明の一実施形態の動作を説明する図。
【図５】本発明の一実施形態を示す図。
【図６】エンジンの特性例を表わす図。
【図７】エンジンの特性例を表わす図。
【図８】エンジンの特性例を表わす図。
【図９】エンジンの特性例を表わす図。
【図１０】エンジン部品の特性例を表わす図。
【図１１】本発明の一実施形態を示す図。
【図１２】本発明の一実施形態を説明する図。
【図１３】エンジン部品の特性例を表わす図。
【図１４】本発明の一実施形態を示す図。
【図１５】エンジン部品の特性例を表わす図。
【図１６】本発明の一実施形態を示す図。
【図１７】本発明の一実施形態を示す図。
【図１８】本発明の一実施形態を示す図。
【図１９】本発明の一実施形態を示す図。
【図２０】本発明の一実施形態の動作を説明する図。
【図２１】本発明の一実施形態を示す図。
【図２２】本発明の一実施形態を示す図。
１…エアクリーナ、２…エアクリーナ入口部、３…空気
流量計、５…絞弁、６…絞弁ボディ、７…コレクタ、８
…エンジン、９…吸気管、１０…モータ、１１…燃料タ
ンク、１２…燃料ポンプ、１３…燃料噴射弁、１４…燃
圧レギュレータ、１５…コントロールユニット、１６…
クランク角センサ、１７…点火コイル、２０…Ａ／Ｆセ
ンサ、２１…ＥＧＲ弁。
流量計、５…絞弁、６…絞弁ボディ、７…コレクタ、８
…エンジン、９…吸気管、１０…モータ、１１…燃料タ
ンク、１２…燃料ポンプ、１３…燃料噴射弁、１４…燃
圧レギュレータ、１５…コントロールユニット、１６…
クランク角センサ、１７…点火コイル、２０…Ａ／Ｆセ
ンサ、２１…ＥＧＲ弁。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｍ 25/07 ５５０ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５５０Ｆ ５５０Ｒ ５８０ ５８０Ｂ
Claims (8)
- 【請求項１】少なくとも、内燃機関に供給する燃料量と
吸入空気量を制御する手段を有する内燃機関の制御装置
において、吸入空気以外の気体を内燃機関に吸入する際
に、前記内燃機関の目標出力と発生出力とが同一になる
ように制御する出力制御手段と、前記気体を吸入するの
に必要な吸気管圧力を確保する吸気管圧力制御手段とを
有し、前記出力制御手段と吸気管圧力制御手段による制
御が両立するように、前記吸入空量を制御する吸入空気
量制御手段又は前記燃料供給量を制御する燃料供給量制
御手段の少なくともいずれかの制御手段を有することを
特徴とする内燃機関の制御装置。 - 【請求項２】請求項１において、前記燃料供給量制御手
段は、前記燃料量の出力への変換効率又は変換効率の変
化を求める手段を有することを特徴とする内燃機関の制
御装置。 - 【請求項３】請求項２において、前記燃料量の出力への
変換効率又は変換効率の変化を、前記気体の吸入量又は
前記吸入空気量に対する前記気体の割合と、前記気体と
前記吸入空気量の和に対する基準空気量の割合から求め
る手段を有することを特徴とする内燃機関の制御装置。 - 【請求項４】請求項１から３のいずれかにおいて、前記
内燃機関の前記出力制御手段と前記吸気管圧力制御手段
が両立するように制御する燃料供給量制御手段は、前記
内燃機関に供給する燃料量の基本値を、前記吸入空気量
を直接又は間接的に求める手段を有すると共に、前記燃
料量の基本値に対して前記変換効率又は前記変換効率の
変化に基づく補正係数を算出する手段を有することを特
徴とする内燃機関の制御装置。 - 【請求項５】請求項１において、前記吸入空気以外の気
体を吸入するのに必要な吸気管圧力を確保するための吸
入空気量を算出する手段は、前記内燃機関が吸入する吸
入空気以外の気体も含めた全気体の総量を求める手段
と、前記総量の中に所定の吸入空気量割合又は所定の吸
入空気量の量を算出する手段を有することを特徴とする
内燃機関の制御装置。 - 【請求項６】請求項１において、前記内燃機関の空燃比
を所定の値に保つ要求があるときは、前記内燃機関の目
標出力に対する発生出力が同一なるような前記出力制御
手段又は前記気体を吸入するのに必要な吸気管圧力を確
保する前記吸気管圧力制御手段のいずれかの制御が成立
するように前記吸入空気量制御手段又は燃料供給量制御
手段のいずれかを制御することを特徴とする内燃機関の
制御装置。 - 【請求項７】請求項１から６のいずれかにおいて、前記
内燃機関の目標出力と発生出力とが同一になるように制
御する出力制御手段と、前記気体を吸入するのに必要な
吸気管圧力を確保する吸気管圧力制御手段とを有し、前
記出力制御手段と吸気管圧力制御手段による制御が両立
するように、前記吸入空量を制御する吸入空気量制御手
段又は前記燃料供給量を制御する燃料供給量制御手段
は、前記気体の目標エンジン供給率又は供給量の算出手
段と前記気体の実エンジン供給率又は供給量の算出手段
との相方を有すると共に、前記吸入空気量制御又は前記
燃料供給量制御に応じ、前記相方の算出手段を切り換え
る切り換え手段を有することを特徴とする内燃機関の制
御装置。 - 【請求項８】請求項１から７のいずれかにおいて、吸入
空気以外の、内燃機関に吸入する気体は少なくともＥＧ
Ｒガス又はキャニスタパージガスのいずれか一方を含む
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
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| DE19711477A DE19711477C2 (de) | 1996-03-19 | 1997-03-19 | Verfahren und Vorrichtung zum Steuern von Verbrennungsmotoren |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06300596A JP3605221B2 (ja) | 1996-03-19 | 1996-03-19 | 内燃機関の制御装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09250376A true JPH09250376A (ja) | 1997-09-22 |
| JP3605221B2 JP3605221B2 (ja) | 2004-12-22 |
Family
ID=13216782
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|---|---|---|---|
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