JPH11173182A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】スワール比や空燃比や点火時期等を可変制御し
て、所定の運転点から目標運転点へ移行させる場合に、
各制御因子の可変制御の相互干渉を防止して、以って良
好な機関運転性を実現できるようにすること。 【解決手段】運転点Ａから、運転点Ｃへ移行させる場合
に、スワール比は変化させずに、出力段差やサージやノ
ックやヘジテーション等の悪影響が発生しないラインに
沿って中間運転点Ｂまで空燃比と点火時期を変化させた
後、スワール比と点火時期を変更して最終的な目標運転
点Ｃへ到達させるようにしたので、従来のように燃焼状
態を変化させる場合に、空燃比変更制御や点火時期変更
制御やスワール比変更制御などの相互干渉により、出力
段差、サージ、ノック、ヘジテーションなどが発生して
しまうと言った惧れを回避することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の制御装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、燃費等の改善を図るため、運
転領域等に応じて、例えばストイキ（理論空燃比近傍）
燃焼状態からリーン（希薄空燃比）燃焼状態へ内燃機関
の燃焼状態を切り替えるようにしたものが知られてい
る。また、スワールコントロールバルブ、或いは補助吸
気ポートシステム（ＡＪＳ）等のスワール制御装置を備
え、スワール比を可変に制御できるようにしたものが知
られている。

【０００３】そして、ストイキ燃焼状態と、リーン燃焼
状態と、を切替可能な内燃機関において、例えば前記ス
ワール制御装置により、ストイキ燃焼中にはスワール比
を小さい側に制御し（例えば、吸気抵抗を小さくしてポ
ンピングロスの低減等により燃費改善を図り）、リーン
燃焼中にはスワール比を大きい側に制御する（例えば、
筒内空気流動を強化し、燃焼改善を図って燃費改善を図
る或いはサージ限界を高める）ようにすることが知られ
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ストイ
キ燃焼状態とリーン燃焼状態とを切替可能な内燃機関に
おいて、スワール比を燃焼状態に応じて可変に制御する
ようにした場合には、以下のような惧れがある。即ち、
図１０｛横軸＝空燃比Ａ／Ｆ（空気過剰率λ）、縦軸＝
点火進角（ＡＤＶ）｝に示すように、所定のリーン空燃
比で、それに見合った点火進角（ＡＤＶ）で、かつＡＪ
Ｓ（スワール制御装置）をｏｎ（作動；スワール強化）
させている所定のリーン運転点Ａから、運転状態等（機
関負荷や機関回転速度や車速など）が変化して、ストイ
キ空燃比近傍で、それに見合った点火進角（ＡＤＶ）
で、かつＡＪＳをｏｆｆ（非作動；スワール低減）させ
る所定のストイキ運転点Ｃ（目標運転点）へ移行させる
必要が生じた場合（リーン→ストイキ切替指令が入力さ
れた場合）に、急激に、空燃比Ａ／Ｆ（空気過剰率λ）
を、所定のリーン空燃比からストイキ空燃比近傍へ切り
替えるようにすると、出力段差が生じ、運転者に違和感
を与える惧れがある。

【０００５】また、例えば、リーン→ストイキ切替指令
が入力されたときに、切替後のストイキ燃焼に合わせ
て、前記ＡＪＳをｏｎからｏｆｆさせると、図１０中の
ＡＪＳｏｎ運転時サージ限界線が、図中破線で示すＡＪ
Ｓｏｆｆ運転時サージ限界線へ移動することになるの
で、運転点Ａにおける所定のリーン空燃比と点火時期の
ままでは、サージ限界を越えてしまうこととなり、運転
性が低下する惧れがある。

【０００６】このため、出力段差やサージ等の発生を避
けるべく、リーン→ストイキ切替指令が入力されたとき
に、前記ＡＪＳをｏｎのままとして、図１０中に一点鎖
線で示すルートＸに沿わせて、運転点Ａから、切替後の
運転点Ｃ（目標運転点）まで徐々に空燃比をリッチ化し
て行くと共に点火時期を徐々に遅角させて行くことが考
えられる。

【０００７】しかしながら、このようにしても、前記ル
ートＸに沿わせて空燃比と点火時期を変化させて行く
と、その途中で、ＡＪＳｏｎ時ノック限界線を横切るこ
とになるので、ノックが発生してしまう惧れがある。な
お、ノックの発生を避けるべく、ＡＪＳｏｎ時ノック限
界線手前で、前記ＡＪＳをＯＦＦすると、今度は前述し
たＡＪＳｏｆｆ運転時サージ限界を越えてしまうので、
サージの発生を避けることができない、と言った惧れが
ある。

【０００８】即ち、ストイキ燃焼状態とリーン燃焼状態
とを切替可能な内燃機関において、スワール比を燃焼状
態に応じて可変に制御するようにした場合には、出力段
差、サージ、ノック等の発生を良好に抑制しながら、運
転点Ａから運転点Ｃへ移行させることは困難であった。
本発明は、上記のような従来の実情に鑑みなされたもの
で、スワール比や空燃比や点火時期等の燃焼状態制御因
子の複数を可変制御して、所定の運転点から目標運転点
へ移行させる場合でも、各制御因子の可変制御の相互干
渉を防止でき、以って良好な機関運転性を実現できるよ
うにした内燃機関の制御装置を提供することを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１に記
載の内燃機関の制御装置は、所定の運転点から、複数の
燃焼状態制御因子の制御状態を変化させて、目標運転点
へ機関運転点を移行させる際に、同時に前記複数の燃焼
状態制御因子の制御状態の全てを変化させることを禁止
し、前記複数の燃焼状態制御因子のうちの一部の燃焼状
態制御因子の制御状態を変化させて中間運転点へ移行さ
せ、その後、残りの燃焼状態制御因子を含む一部の燃焼
状態制御因子の制御状態を変化させて、前記中間運転点
から目標運転点へ移行させる制御を行なわせるようにし
た。

【００１０】請求項２に記載の発明では、図１に示すよ
うに、所定の運転点から、複数の燃焼状態制御因子の制
御状態を変化させて、目標運転点へ機関運転点を移行さ
せる制御を行なわせる場合に用いられる内燃機関の制御
装置であって、同時に複数の燃焼状態制御因子の制御状
態の全てを変化させることを禁止し、複数の燃焼状態制
御因子のうちの一部の燃焼状態制御因子の制御状態を変
化させて中間運転点へ移行させる中間運転点移行手段
と、その後において、残りの燃焼状態制御因子を含む一
部の燃焼状態制御因子の制御状態を変化させて、前記中
間運転点から目標運転点へ移行させる目標運転点移行手
段と、を含んで構成した。

【００１１】請求項１や請求項２に記載の発明によれ
ば、複数の燃焼状態制御因子の制御状態を変化させて、
所定の運転点（例えば、図７の運転点Ａ）から、目標運
転点（例えば、図７の運転点Ｃ）へ移行させる場合に
は、まず、そのうちの一部の燃焼状態制御因子の制御状
態を変化させて中間運転点（例えば、図７の運転点Ｂ）
へ移行させ、その後、残りの燃焼状態制御因子を含む一
部の燃焼状態制御因子の制御状態を変化させて、目標運
転点へ運転点を移行させるようにする。

【００１２】これにより、例えば、出力段差やサージや
ノックやヘジテーションなどの悪影響が発生しないルー
トを通過させて中間運転点へ移行させることができ、そ
の後は、同様に悪影響が生じないルートを通過させて目
標運転点へ移行させることができることとなる。即ち、
本発明によれば、複数の燃焼状態制御因子の制御状態を
可変制御して、所定の運転点から他の運転点（目標運転
点）へ移行させる場合でも、従来のような各制御因子の
可変制御の相互干渉を防止でき、良好な機関運転性を実
現することができることとなる。

【００１３】請求項３に記載の発明では、前記内燃機関
の制御装置による制御が、所定の運転点から、複数の燃
焼状態制御因子の制御状態を変化させて、目標運転点へ
機関運転点を移行させる際に、同時に前記複数の燃焼状
態制御因子の制御状態の全てを変化させると悪影響が生
じる惧れがある場合に行なわれるようにした。かかる構
成とすれば、悪影響を回避するための各種の制限（サー
ジ限界やノック限界やヘジテーション限界など）を受け
る場合に、これらを良好に避けながら、所定の運転点を
目標運転点へ移行させることができるので、従来実現が
困難であった各制御因子の可変制御の相互干渉等を排除
しながら、良好な機関運転性を実現することができるこ
ととなる。

【００１４】請求項４に記載の発明では、前記複数の燃
焼状態制御因子のうちの少なくとも１つを、空燃比とし
た。請求項５に記載の発明では、前記複数の燃焼状態制
御因子のうちの少なくとも１つを、点火時期とした。請
求項６に記載の発明では、前記複数の燃焼状態制御因子
のうちの少なくとも１つを、燃焼室内空気流動とした。

【００１５】請求項７に記載の発明では、複数の燃焼状
態制御因子が空燃比、点火時期、スワールである場合
に、同時に空燃比、点火時期、スワールの制御状態を変
化させることを禁止し、空燃比と点火時期を変化させて
中間運転点へ移行させ、その後、点火時期とスワールを
変化させて、前記中間運転点から目標運転点へ移行させ
る制御を行なわせるようにした。

【００１６】請求項８に記載の発明では、複数の燃焼状
態制御因子が空燃比、点火時期、スワールである場合
に、同時に空燃比、点火時期、スワールの制御状態を変
化させることを禁止し、点火時期とスワールを変化させ
て中間運転点へ移行させ、その後、空燃比と点火時期を
変化させて、前記中間運転点から目標運転点へ移行させ
る制御を行なわせるようにした。

【００１７】請求項７や請求項８に記載の発明によれ
ば、点火時期を進角させリーン燃焼でスワール制御装置
を作動させる運転点と、点火時期を遅角させストイキ燃
焼でスワール制御装置を作動させない運転点と、の間の
移行を、出力段差やサージやノックやヘジテーションな
どを発生させることなく、良好に行なわせることが可能
となり、ストイキ燃焼とリーン燃焼とを切り替えるよう
にした内燃機関にとって極めて有効なものとなる。即
ち、ストイキ燃焼とリーン燃焼とを切り替えるようにし
た内燃機関の実用性を格段に向上させることができる。

【００１８】

【発明の効果】請求項１や請求項２に記載の発明によれ
ば、複数の燃焼状態制御因子の制御状態を可変制御し
て、所定の運転点から他の運転点（目標運転点）へ移行
させる場合でも、従来のような各制御因子の可変制御の
相互干渉を防止でき、良好な機関運転性を実現すること
ができることとなる。

【００１９】請求項３に記載の発明によれば、悪影響を
回避するための各種の制限（サージ限界やノック限界や
ヘジテーション限界など）を受ける場合に、これらを良
好に避けながら、所定の運転点を目標運転点へ移行させ
ることができるので、従来実現が困難であった各制御因
子の可変制御の相互干渉等の悪影響を排除しながら、良
好な機関運転性を実現することができる。

【００２０】請求項４〜請求項６に記載の発明によれ
ば、燃焼状態制御因子のうちでも、燃焼状態の制御に比
較的頻繁に用いられるものであると共に、燃焼状態への
影響度が比較的大きいものに、本発明が適用されること
になるので、本発明の利用価値を高めることができ、本
発明を一層効果的なものとすることができる。請求項７
や請求項８に記載の発明によれば、点火時期を進角させ
リーン燃焼でスワール制御装置を作動させる運転点と、
点火時期を遅角させストイキ燃焼でスワール制御装置を
作動させない運転点と、の間の移行を、出力段差やサー
ジやノックやヘジテーションなどを発生させることな
く、良好に行なわせることが可能となり、ストイキ燃焼
とリーン燃焼とを切り替えるようにした内燃機関にとっ
て極めて有効なものとなる。即ち、ストイキ燃焼とリー
ン燃焼とを切り替えるようにした内燃機関の実用性等を
格段に向上させることができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を、
添付の図面に基づいて説明する。本発明の第１の実施形
態に係るシステム構成を示す図２において、機関１の吸
気通路２には吸入空気流量Ｑａを検出するエアフローメ
ータ３及び吸入空気流量Ｑａを制御するスロットル弁４
が設けられ、下流のマニホールド部分５には気筒毎に電
磁式の燃料噴射弁６が設けられている。なお、燃料噴射
弁６を各気筒の燃焼室７に臨ませる構成とし、本実施形
態にかかる内燃機関を所謂筒内直接噴射式内燃機関とす
ることもできる。

【００２２】かかる燃料噴射弁６は、後述するようにし
てコントロールユニット５０において設定される駆動パ
ルス信号によって開弁駆動され、図示しない燃料ポンプ
から圧送されてプレッシャレギュレータ（図示せず）に
より所定圧力に制御された燃料を噴射供給する。一方、
排気通路８にはマニホールド集合部近傍に、排気中の特
定成分（例えば、酸素）濃度を検出することによって吸
入混合気の空燃比（Ａ／Ｆ）のリッチ・リーンを検出す
る酸素センサ９が設けられ、その下流側に、排気浄化触
媒等が介装されている。なお、リッチ域からリーン域ま
で広範囲に亘って空燃比をリニアに検出できる空燃比セ
ンサとすることもできる。

【００２３】ところで、本実施形態においては、前記ス
ロットル弁４の開度を、ＤＣモータ等のアクチュエータ
により制御することができるスロットル弁制御装置１０
が備えられている。また、前記スロットル弁４の開度を
検出するスロットルセンサ１１（アイドルＳＷとしても
機能させることができる）も設けられている。前記スロ
ットル弁制御装置１０は、運転者のアクセルペダル操作
量等に基づき演算される要求トルクを達成できるよう
に、コントロールユニット５０からの駆動信号に基づ
き、スロットル弁４を開度制御するものとして構成する
ことができるが、これに限らず、例えば、通常時はアク
セルペダルと連動してスロットル弁４を開閉する構成と
し、アイドル運転領域等において運転者がアクセルペダ
ルを踏まなくても、スロットル弁４の開度を変化させる
ことができるものとして構成することもできる。また、
常にアクセルペダルと連動してスロットル弁４を開閉す
る構成とし、スロットル弁制御装置１０を省略すること
もできる。

【００２４】なお、燃焼室７に臨んで装着されて、コン
トロールユニット５０からの点火信号に基づいて点火を
行う点火プラグ１１が、内燃機関１の各気筒に設けられ
ている。また、図２で図示しないディストリビュータに
は、クランク角センサ１２が内蔵されており、コントロ
ールユニット５０では、該クランク角センサ１２から機
関回転と同期して出力されるクランク単位角信号を一定
時間カウントして、又は、クランク基準角信号の周期を
計測して機関回転速度Ｎｅを検出できるようになってい
る。

【００２５】なお、機関１の冷却ジャケットに臨んで設
けられ、冷却ジャケット内の冷却水温度Ｔｗを検出する
水温センサ１３が設けられている。ところで、ＣＰＵ，
ＲＯＭ，ＲＡＭ，Ａ／Ｄ変換器及び入出力インタフェー
ス等を含んで構成されるマイクロコンピュータからなる
コントロールユニット５０では、各種センサからの入力
信号を受け、概略以下のようにして、燃料噴射弁６の噴
射量（延いては空燃比）を制御する。

【００２６】即ち、エアフローメータ３からの電圧信号
から求められる吸入空気流量Ｑａと、クランク角センサ
１２からの信号から求められる機関回転速度Ｎｅとから
基本燃料噴射パルス幅（燃料噴射量に相当）Ｔｐ＝ｃ×
Ｑａ／Ｎｅ（ｃは定数）を演算すると共に、ストイキ
（理論空燃比）近傍での燃焼運転中には、低水温時に機
関安定性等のためにリッチ側に補正する水温補正係数Ｋ
ｗや、始動及び始動後増量補正係数Ｋasや、空燃比フィ
ードバック補正係数ＬＡＭＤ等により、最終的な有効燃
料噴射パルス幅Ｔｅ＝Ｔｐ×（１＋Ｋｗ＋Ｋas＋・・
・）×ＬＡＭＤ＋Ｔｓを演算する。Ｔｓは、電圧補正分
である。

【００２７】上記空燃比フィードバック補正係数ＬＡＭ
Ｄは、前記酸素センサ９のリッチ・リーン反転出力に基
づいて比例積分（ＰＩ）制御等により増減されるもの
で、これに基づきコントロールユニット５０では基本燃
料パルス幅Ｔｐを補正し、燃焼用混合気の空燃比を目標
空燃比（理論空燃比）近傍にフィードバック制御するも
のである。

【００２８】なお、本実施形態におけるコントロールユ
ニット５０では、運転領域（例えばＮｅやＴｐ）等に応
じてストイキ燃焼とリーン（希薄空燃比）燃焼とを切り
替える制御を行なえるようになっているが、リーン燃焼
中の最終的な燃料噴射パルス幅Ｔ_L は、例えば、前記空
燃比フィードバック補正係数ＬＡＭＤを所定値にクラン
プして、リーン目標値Ｚで、前記Ｔｅを修正することで
求めるようになっている。

【００２９】即ち、 Ｔ_L ＝Ｔｅ×Ｚ Ｚは、リーン化目標値（＝14.7／目標リーン空燃比）で
ある。そして、上記のようにしてストイキ燃焼状態或い
はリーン燃焼状態に応じ設定された燃料噴射パルス幅Ｔ
ｅ（或いはＴ_L ）を持つ駆動パルス信号が前記燃料噴射
弁６に送られて、所定量に調量された燃料が噴射供給さ
れることになる。

【００３０】なお、点火プラグ１１の点火時期（点火進
角）は、従来同様、目標空燃比や回転速度Ｎｅに応じて
予め設定された時期に制御されるようになっている。と
ころで、機関１の燃焼状態を制御する制御因子として
は、例えば、空燃比、点火時期、筒内空気流動（例え
ば、スワール、縦流れ、乱れ等があるが、以下スワール
で代表して説明する）等があるが、この他にも、ＥＧＲ
量（率）や燃焼形態、若しくは使用する燃料性状（例え
ば、オクタン価）等があり、燃焼状態を制御する因子で
あれば如何なるものであっても構わない。

【００３１】なお、空燃比は、燃料噴射量或いは吸入空
気流量を制御することで制御される。燃料噴射量は、既
述したように燃料噴射弁６の駆動パルス信号（開弁期
間）により制御可能であり、吸入空気流量を制御する場
合は、従来公知の補助空気通路（スロットル弁４をバイ
パスして燃焼室内に吸気を導くもの）、前記スロットル
弁制御装置１０等を利用することで達成することができ
る。

【００３２】また、スワールは、図３、図４に示すよう
な従来公知の各種のスワール制御装置により制御するこ
とができる。図２では、図３のスワール制御装置（ＡＪ
Ｓ）を符号１４で著してある。そして、ＥＧＲ量（率）
は、例えば、図２で示すようなＥＧＲ弁制御装置１７に
より制御可能で、該ＥＧＲ弁制御装置１７は、ステップ
モータ或いは比例ソレノイド等を含んで構成されリフト
量（開弁量）を変更可能なＥＧＲ弁１６と、当該ＥＧＲ
弁１６を介装して排気系と吸気系とを連通可能な排気還
流通路１５と、を含んで構成される。なお、ＥＧＲ弁１
６は、コントロールユニット５０からの駆動信号によっ
て駆動制御することができる。

【００３３】なお、燃焼形態は、例えば図２で示したよ
うに吸気ポート内に燃料を噴射することで燃料と空気と
を予め均質に混合させた状態で燃焼室内に導入し燃焼さ
せる所謂均質燃焼形態や、燃料を直接燃焼室内に噴射供
給することで燃焼室内の混合気を空燃比が濃い領域と薄
い領域との層に分け燃焼させる所謂層状燃焼形態などが
あり、燃焼形態の相違によって、燃焼状態が異なり、ノ
ック限界、サージ限界（リーン限界）などが異なるもの
である。また、燃料性状は、ハイオク燃料やレギュラー
燃料等で異なり、従ってこれらを切り替え使用する場合
には、燃焼状態が変化し、ノック限界、サージ限界（リ
ーン限界）などが異なることになる。

【００３４】本発明は燃焼状態制御因子の何れに対して
も適用できるものであるが、本実施形態では、燃焼状態
制御因子のうち、空燃比と点火時期とスワールを制御す
る場合を例として、本実施形態におけるコントロールユ
ニット５０が行なう制御について、図６のタイミングチ
ャートや図７のエンジン特性図を参照しつつ、図５のフ
ローチャートに従って説明する。なお、リーン燃焼中で
ＡＪＳがｏｎ（作動）の状態（図７の運転点Ａ）を、初
期状態として説明する。ところで、本発明にかかる中間
運転点移行手段、目標運転点移行手段としての機能は、
以下に説明するように、コントロールユニット５０がソ
フトウェア的に奏することとなる。

【００３５】図５のフローチャートにおいて、まず、ス
テップ（図では、Ｓと記してある）１では、リーン燃焼
（例えば、図７の運転点Ａ）からストイキ燃焼（例え
ば、図７の運転点Ｃ）へのストイキ移行条件が成立した
か否かを判断する。かかる判断は、従来と同様で良く、
例えば運転領域（機関負荷や機関回転速度など）や車速
などに基づいて判断することができる。

【００３６】ＹＥＳであればステップ２へ進み、ＮＯで
あれば、リーン燃焼中で、ＡＪＳがｏｎ（作動）の状態
（例えば、運転点Ａ）を維持する。ステップ２では、ス
トイキ燃焼への移行を許可して（図６においてリーン・
ストイキ判定フラグを立ち下がらせて）、ステップ３へ
進む。ステップ３では、ΔＴＶＯ（スロットル弁開度変
化速度）等に基づいて（即ち、どの位の速度でストイキ
燃焼へ移行させれば良いのかに基づいて）、現在の空燃
比を中間運転点Ｂ（図６参照）の空燃比まで徐々にリッ
チ化するために必要なリッチ化速度（ダンパ速度）を設
定する。また、ΔＴＶＯ（スロットル弁開度変化速度）
に基づいて、現在の点火時期（ＡＤＶ）を中間運転点Ｂ
の点火時期までリタードするために必要な、或いは徐々
にリッチ化される空燃比に見合った点火時時期とするた
めに必要なリタード速度（ダンパ速度）を設定する。

【００３７】即ち、出力段差等が発生しないように、所
定時間内で、運転点Ｃの空燃比まで徐々にリッチ化する
が、これと合わせて点火時期も徐々にリタード（遅角）
させないと、空燃比が目標空燃比となった時点で、点火
時期は未だそれに見合った点火時期まで遅角できていな
い、或いは点火時期は余計に遅角され過ぎてしまってい
ると言った事態が生じる惧れがあり、かかる事態が生じ
ると、例えばサージ、ノック、ヘジテーションなどが発
生してしまうと言った惧れがあるので、これを防止すべ
く、本実施形態では、現在の空燃比や点火時期、目標空
燃比や目標点火時期、運転状態等を考慮して、空燃比の
リッチ化速度と点火時期の遅角速度とを同期（連係）さ
せて変化させるようにしているのである。

【００３８】ステップ４では、ステップ３で設定された
ダンパ速度に従って、ＡＪＳ１４をｏｎのまま、運転点
Ａにおける空燃比（Ａ／Ｆ）や点火時期（ＡＤＶ）を変
化させ、ＡＪＳｏｎ時ＭＢＴラインに沿って、中間運転
点Ｂへ近づけて行く（図６のタイミングチャートや、図
７参照）。即ち、本実施形態においては、ステップ３、
ステップ４を介して、ＡＪＳ１４をｏｎのまま、例えば
図７のＡＪＳｏｎ時ＭＢＴ（Minimum spark advance fo
rBest Torque ）ラインを通って、ストイキ運転点Ｂ
（中間運転点）へ移行させることが先ず行なわれること
となる。なお、サージやノックやヘジテーションが発生
しないラインを選んでストイキ運転点Ｂ（中間運転点）
へ移行させることが重要なことであり、その一例として
図７ではＡＪＳｏｎ時ＭＢＴライン（燃費優先ライン）
を選んでいるのであって、上記要件を満たすラインであ
れば他のライン（排気優先ラインなど）であっても良い
ものである。

【００３９】ステップ５では、現在の空燃比が、所定空
燃比（空気過剰率λ＝１＋α［ストイキの少し手前］）
に到達したか否かを判断する（図６のタイミングチャー
ト参照）。当該判断は、酸素センサ９の出力値とタイマ
ー等、或いは空燃比センサの出力等に基づいて判断する
ことができる。また、実際の燃料噴射量が、空気過剰率
λ＝１＋αに見合う燃料噴射量に到達したか否かで判断
することもできる。

【００４０】ＹＥＳであれば、ステップ６へ進む。一
方、ＮＯであれば、ステップ４へリターンして、ＡＪＳ
ｏｎ時ＭＢＴラインに沿ってストイキ運転点Ｂへ近づけ
て行く処理を継続させる。ステップ６では、現在の運転
点が、中間運転点である運転点Ｂへ到達するので、最終
的な目標運転点Ｃを達成するべく、ＡＪＳのｏｎからｏ
ｆｆへの切り替えを許可する（図６のＡＪＳ開閉フラグ
をｏｆｆとする）。そして、ＡＪＳ実作動ディレイ期間
内で、空燃比を前記ダンパ速度でリッチ化して目標空燃
比（ストイキ）を達成すると共に、ＡＪＳがｏｎのまま
の状態で（実際にｏｆｆに切り替わる前に）、空燃比が
目標空燃比へ到達したときに、サージやノックやヘジテ
ーションが発生しないような点火時期を達成できるよう
に点火時期を再修正する。即ち、前記ダンパ速度だけで
は誤差分［空燃比が目標値に達するときに、それに見合
う点火時期に到達できない誤差分］を吸収しきれない場
合があるので、この時点で、更にこの誤差分を修正す
る。言い換えれば、空気過剰率λ＝１＋αとなった後の
点火時期リタード制御は、目標空燃比に見合った点火時
期を達成できるように前記リタード速度（ダンパ速度）
とは異なる速度で、点火時期を補正する。従って、例え
ば、図６のタイミングチャートで破線で示すように、平
坦となる場合もあり得る。

【００４１】ステップ７では、ＡＪＳがｏｎからｏｆｆ
に実際に切り替わると同時に、点火時期を運転点Ｃ（最
終目標）における点火時期へ切り替え、最終的な目標運
転点たる運転点Ｃを達成する。即ち、図６のタイミング
チャートに示すように、ＡＪＳがｏｎからｏｆｆに実際
に切り替えられたときに、点火時期も目標点火時期へ切
り替えられることとなる。

【００４２】その後、本フローを終了する。このよう
に、本実施形態によれば、所定のリーン運転点（例え
ば、図７の運転点Ａ）から、所定のストイキ運転点（例
えば、図７の運転点Ｃ）へ移行させる場合に、即ち燃焼
状態を変化させる場合に、出力段差やサージやノックや
ヘジテーションなどの悪影響が発生しないラインに沿っ
て所定の中間運転点（例えば、図７の運転点Ｂ）まで空
燃比と点火時期を変化させると共に、前記所定の中間運
転点へ到達したときにスワールや点火時期を変更して最
終目標運転点（例えば、図７の運転点Ｃ）へ到達させる
ようにしたので、従来のように燃焼状態を変化させる場
合に、空燃比変更制御や点火時期変更制御やスワール比
変更制御などの相互干渉により、出力段差、サージ、ノ
ック、ヘジテーションなどが発生してしまうと言った惧
れを回避することができる。

【００４３】つまり、本実施形態によれば、燃焼状態制
御因子の複数を可変制御して、所定の運転点から他の運
転点（目標運転点）へ移行させる場合でも、従来のよう
な各制御因子の可変制御の相互干渉を防止でき、良好な
機関運転性を実現することができることとなる。なお、
上記ステップ３において設定された各ダンパ速度が適切
である場合（空燃比変更制御と点火時期変更制御とが良
好に同期（連係）でき、誤差がない場合）は、ステップ
５においてλ＝１を判断し、実際の空燃比が理論空燃比
となった時点で、ステップ６やステップ７へ移行させる
構成とすることができる（この場合、ステップ６におけ
るＡ／Ｆリッチ化やＡＤＶ修正は省略することができ
る）。

【００４４】次に、本発明の第２の実施形態について説
明する。第２の実施形態のシステム構成は、第１の実施
形態において示した図２のシステム構成と同様であるの
で説明を省略する。そして、第２の実施形態は、第１の
実施形態と同様、燃焼状態制御因子のうち、空燃比と点
火時期とスワールを制御する場合を例とするものである
が、第１の実施形態の場合とは逆に、ストイキ燃焼中で
ＡＪＳがｏｆｆ（非作動）の状態（図７の運転点Ｃ）か
ら、リーン燃焼中でＡＪＳがｏｎ（作動）の状態（図７
の運転点Ａ）へ移行させる場合の制御に関する一例であ
る。

【００４５】ここで、第２の実施形態におけるコントロ
ールユニット５０が行なう制御について、図９のタイミ
ングチャート、図７のエンジン特性図等を参照しつつ、
図８のフローチャートに従って説明する。なお、ストイ
キ燃焼中でＡＪＳがｏｆｆの状態（図７の運転点Ｃ）
を、初期状態として説明する。ところで、本発明にかか
る中間運転点移行手段、目標運転点移行手段としての機
能は、以下に説明するように、コントロールユニット５
０がソフトウェア的に奏することとなる。

【００４６】図８のフローチャートにおいて、まず、ス
テップ１１では、ストイキ燃焼（例えば、図７の運転点
Ｃ）からリーン燃焼（例えば、図７の運転点Ａ）へのリ
ーン移行条件が成立したか否かを判断する。かかる判断
は、従来と同様で良く、例えば運転領域（機関負荷や機
関回転速度など）や車速などに基づいて判断することが
できる。

【００４７】ＹＥＳであればステップ１２へ進み、ＮＯ
であれば、ストイキ燃焼中で、ＡＪＳがｏｆｆの状態
（例えば、図７の運転点Ｃ）を維持する。ステップ１２
では、リーン燃焼への移行を許可して（図９のリーン・
ストイキ判定フラグを立ち上がらせて）、ステップ１３
へ進む。ステップ１３では、ＡＪＳのｏｆｆからｏｎへ
の切り替えを許可する（図９のＡＪＳ開閉フラグをｏｎ
とする）。

【００４８】そして、ステップ１４では、ＡＪＳがｏｆ
ｆからｏｎに実際に切り替わったときに、点火時期を運
転点Ｂ（中間運転点）における点火時期へ切り替え、サ
ージ、ノック、ヘジテーションなどの発生を抑制しつ
つ、ＡＪＳがｏｎの状態でストイキ燃焼状態である運転
点Ｂを達成するようにする。ステップ１５では、ＡＪＳ
のｏｆｆからｏｎへの切り替えや、点火時期の切り替え
が終了したので、ΔＴＶＯ（スロットル弁開度変化速
度）等に基づいて（即ち、どの位の速度でリーン燃焼へ
移行させれば良いのかに基づいて）、現在の空燃比を運
転点Ａの空燃比まで徐々にリーン化するために必要なリ
ーン化速度（ダンパ速度）を設定する。また、ΔＴＶＯ
（スロットル弁開度変化速度）に基づいて、現在の点火
時期（ＡＤＶ）を運転点Ａの点火時期までアドバンス
（進角）するために必要な、或いは徐々にリーン化され
る空燃比に見合った点火時時期とするために必要なアド
バンス速度（ダンパ速度）を設定する。

【００４９】即ち、出力段差等が発生しないように、所
定時間内で、運転点Ａの空燃比まで徐々にリーン化する
が、これと合わせて点火時期も徐々にアドバンス（進
角）させないと、空燃比が目標空燃比となった時点で、
点火時期は未だそれに見合った点火時期まで進角できて
いない、或いは点火時期は余計に進角され過ぎてしまっ
ていると言った事態が生じる惧れがあり、かかる事態が
生じると、例えばサージ、ノック、ヘジテーションなど
が発生してしまうと言った惧れがあるので、これを防止
すべく、本実施形態においては、現在の空燃比や点火時
期、目標空燃比や目標点火時期、運転状態等を考慮し
て、空燃比のリーン化速度と点火時期の進角速度とを同
期（連係）させて変化させるようにしているのである。

【００５０】ステップ１６では、ステップ１５で設定さ
れたダンパ速度に従って、運転点Ｂにおける空燃比（Ａ
／Ｆ）や点火時期（ＡＤＶ）を変化させ、ＡＪＳｏｎ時
ＭＢＴラインに沿って、リーン運転点Ａへ近づけて行
く。なお、サージやノックやヘジテーションが発生しな
いラインを選んでリーン運転点Ａへ移行させることが重
要なことであり、その一例として図７ではＡＪＳｏｎ時
ＭＢＴライン（燃費優先ライン）を選んでいるのであっ
て、上記要件を満たすラインであれば他のライン（排気
優先ラインなど）であっても良いものである。

【００５１】ステップ１７では、現在の空燃比が、所定
空燃比（空気過剰率λ＝目標リーン空燃比−β［目標リ
ーン空燃比の少し手前］）に到達したか否かを判断する
（図９のタイミングチャート参照）。当該判断は、酸素
センサ９の出力値とタイマー等、或いは空燃比センサの
出力等に基づいて判断することができる。また、実際の
燃料噴射量が、空気過剰率λ＝目標リーン空燃比−βに
見合う燃料噴射量に到達したか否かで判断することもで
きる。

【００５２】ＹＥＳであれば、ステップ１８へ進む。一
方、ＮＯであれば、ステップ１６へリターンして、ＡＪ
Ｓｏｎ時ＭＢＴラインに沿ってリーン運転点Ａへ近づけ
て行く処理を継続させる。ステップ１８では、現在の運
転点が、目標運転点である運転点Ａへ到達しそうなの
で、空燃比が目標リーン空燃比へ到達したときに、サー
ジやノックやヘジテーションが発生しないような点火時
期を達成できるように点火時期を再修正する。即ち、前
記ダンパ速度だけでは誤差分［空燃比が目標値に達する
ときに、それに見合う点火時期に到達できない誤差分］
を吸収しきれない場合があるので、この時点で、更にこ
の誤差分を修正する。言い換えれば、空気過剰率λ＝目
標リーン空燃比−βとなった後の点火時期の進角制御
は、目標リーン空燃比に見合った点火時期を達成できる
ように前記進角速度（ダンパ速度）とは異なる速度で、
点火時期を補正しつつ、空燃比を前記ダンパ速度でリー
ン化して目標リーン空燃比を達成する。従って、例え
ば、図９のタイミングチャートで破線で示すような状態
となる場合もあり得る。

【００５３】このように、第２の実施形態によれば、所
定のストイキ運転点（例えば、図７の運転点Ｃ）から、
所定のリーン運転点（例えば、図７の運転点Ａ）へ移行
させる場合に、即ち燃焼状態を変化させる場合に、出力
段差やサージやノックやヘジテーションなどの悪影響が
発生しないラインに沿って所定の中間運転点（例えば、
図７の運転点Ｂ）までスワールと点火時期を変化させる
と共に、前記所定の中間運転点へ到達してから、空燃比
と点火時期を変化させて最終目標運転点（図の運転点
Ａ）へ到達させるようにしたので、従来のように燃焼状
態を変化させる場合に、空燃比変更制御や点火時期変更
制御やスワール比変更制御などが相互干渉して、出力段
差、サージ、ノック、ヘジテーションなどが発生してし
まうと言った惧れを回避することができる。

【００５４】つまり、本実施形態によれば、燃焼状態制
御因子の複数を可変制御して、所定の運転点から他の運
転点（目標運転点）へ移行させる場合でも、従来のよう
な各制御因子の可変制御の相互干渉を防止でき、良好な
機関運転性を実現することができることとなる。なお、
上記ステップ１５において設定された各ダンパ速度が適
切である場合（空燃比変更制御と点火時期変更制御とが
良好に連係でき、誤差がない場合）は、ステップ１７に
おいてλ＝目標リーン空燃比を判断し、実際の空燃比が
目標空燃比となった時点で、ステップ１８を省略して、
そのまま本フローを終了するように構成することができ
る。

【００５５】ところで、上記各実施形態は、以下の制御
を具体的に或いはフィードフォワード的に制御する一例
を示したものである。即ち、本発明は、所定の運転点か
ら、複数の燃焼状態制御因子の制御状態を変化させて、
他の運転点（目標運転点）へ機関運転点を移行させる際
に、同時に前記複数の燃焼状態制御因子の制御状態の全
てを変化させることを禁止し、前記複数の燃焼状態制御
因子のうちの一部の燃焼状態制御因子の制御状態を変化
させて中間運転点へ移行させ、その後、残りの燃焼状態
制御因子を含む一部の燃焼状態制御因子の制御状態を変
化させて、前記中間運転点から目標運転点へ移行させる
制御を行なわせることに、その本質がある。

【００５６】従って、本発明の適用範囲は、上記各実施
形態のように、同時に前記複数の燃焼状態制御因子の制
御状態の全てを変化させると悪影響が生じる惧れがある
ような場合に限定されるものではなく、他の条件に優先
して、例えば燃費特性、出力特性、排気特性等を改善さ
せたい場合などにも適用することができるものである。

【００５７】なお、上記本発明に係る制御において、前
記所定の運転点は、中間運転点である場合もある。そし
て、目標運転点は、例えば２つ目の中間運転点である場
合もある。即ち、所定の運転点から目標運転点へ移行さ
せる際の中間運転点は１つだけに限られるものではな
い。換言すれば、上記制御を複数回繰り返して所定の運
転点から最終的な目標運転点へ移行させる場合、即ち複
数の中間運転点を経由して最終的な目標運転点へ移行さ
せる場合（例えば、複数の中間点がある複雑なルートと
しなければ最終目標の運転点まで移行させることができ
ない場合や、排気性能や燃費性能等の改善のために複雑
なルートとした方が好ましい場合等）も含まれるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 請求項２に記載の発明の構成を説明するブロ
ック図。

【図２】 本発明の第１の実施形態に係るシステム構成
図。

【図３】 同上実施形態のスワール制御装置の構造例を
説明する図（ＡＪＳ）。

【図４】 同上実施形態のスワール制御装置の他の構造
例を説明する図（スワールコントロールバルブ）。

【図５】 同上実施形態において行なわれる運転点移行
制御を説明するためのフローチャート。

【図６】 同上実施形態において行なわれる運転点移行
制御を説明するためのタイミングチャート。

【図７】 同上実施形態において行なわれる運転点移行
制御を説明するためのエンジン特性図。

【図８】 第２の実施形態において行なわれる運転点移
行制御を説明するためのフローチャート。

【図９】 同上実施形態において行なわれる運転点移行
制御を説明するためのタイミングチャート。

【図10】 従来において解決が困難であった問題を説明
するためのエンジン特性図。

【符号の説明】

１ 内燃機関 ２ 吸気通路 ３ エアフローメータ ４ スロットル弁 ６ 燃料噴射弁 11 点火プラグ 14 スワール制御装置（ＡＪＳ） 16 ＥＧＲ制御弁 50 コントロールユニット

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定の運転点から、複数の燃焼状態制御因
   子の制御状態を変化させて、目標運転点へ機関運転点を
   移行させる際に、 同時に前記複数の燃焼状態制御因子の制御状態の全てを
   変化させることを禁止し、前記複数の燃焼状態制御因子
   のうちの一部の燃焼状態制御因子の制御状態を変化させ
   て中間運転点へ移行させ、 その後、残りの燃焼状態制御因子を含む一部の燃焼状態
   制御因子の制御状態を変化させて、前記中間運転点から
   目標運転点へ移行させる制御を行なわせるようにしたこ
   とを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 【請求項２】所定の運転点から、複数の燃焼状態制御因
   子の制御状態を変化させて、目標運転点へ機関運転点を
   移行させる制御を行なわせる場合に用いられる内燃機関
   の制御装置であって、 同時に複数の燃焼状態制御因子の制御状態の全てを変化
   させることを禁止し、複数の燃焼状態制御因子のうちの
   一部の燃焼状態制御因子の制御状態を変化させて中間運
   転点へ移行させる中間運転点移行手段と、 その後において、残りの燃焼状態制御因子を含む一部の
   燃焼状態制御因子の制御状態を変化させて、前記中間運
   転点から目標運転点へ移行させる目標運転点移行手段
   と、 を含んで構成したことを特徴とする内燃機関の制御装
   置。
3. 【請求項３】前記内燃機関の制御装置による制御が、所
   定の運転点から、複数の燃焼状態制御因子の制御状態を
   変化させて、目標運転点へ機関運転点を移行させる際
   に、同時に前記複数の燃焼状態制御因子の制御状態の全
   てを変化させると悪影響が生じる惧れがある場合に行な
   われることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の
   内燃機関の制御装置。
4. 【請求項４】前記複数の燃焼状態制御因子のうちの少な
   くとも１つが、空燃比であることを特徴とする請求項１
   〜請求項３の何れか１つに記載の内燃機関の制御装置。
5. 【請求項５】前記複数の燃焼状態制御因子のうちの少な
   くとも１つが、点火時期であることを特徴とする請求項
   １〜請求項４の何れか１つに記載の内燃機関の制御装
   置。
6. 【請求項６】前記複数の燃焼状態制御因子のうちの少な
   くとも１つが、燃焼室内空気流動であることを特徴とす
   る請求項１〜請求項５の何れか１つに記載の内燃機関の
   制御装置。
7. 【請求項７】複数の燃焼状態制御因子が空燃比、点火時
   期、スワールである場合に、 同時に空燃比、点火時期、スワールの制御状態を変化さ
   せることを禁止し、空燃比と点火時期を変化させて中間
   運転点へ移行させ、 その後、点火時期とスワールを変化させて、前記中間運
   転点から目標運転点へ移行させる制御を行なわせるよう
   にしたことを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１
   つに記載の内燃機関の制御装置。
8. 【請求項８】複数の燃焼状態制御因子が空燃比、点火時
   期、スワールである場合に、 同時に空燃比、点火時期、スワールの制御状態を変化さ
   せることを禁止し、点火時期とスワールを変化させて中
   間運転点へ移行させ、 その後、空燃比と点火時期を変化させて、前記中間運転
   点から目標運転点へ移行させる制御を行なわせるように
   したことを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１つ
   に記載の内燃機関の制御装置。