JPH1150889A - エンジンの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】目標空燃比が変化しても目標軸トルクを達成で
きる吸気量を高精度に求められるようにして、以って良
好な運転性を維持できるようにすること。 【解決手段】アクセル操作量，回転数を読み込み(step
1) 、目標軸トルクを演算する(step2) 。次に、摩擦損
失トルクを演算し(step3) 、目標軸トルクと摩擦損失ト
ルクとに基づき目標図示トルクを演算する(step4) 。更
に、ポンプ損失トルクを演算し(step5) 、目標図示トル
クとポンプ損失トルクとに基づき目標燃焼圧トルクを演
算する(step6) 。この目標燃焼圧トルクは、吸気量に見
合ったトルクを表すから、理論混合比で燃焼した場合に
目標軸トルクを達成するのに必要な基本吸気量を容易に
算出できることになる。そして、この基本吸気量に、同
一エンジン軸トルク目標で目標空燃比が異なる場合の空
燃比分と燃費率分の補正を施せば、目標空燃比が異なる
場合に目標軸トルクを達成するのに必要な要求空気量を
高精度に算出でき、以ってトルク段差が抑制された良好
な運転性を達成することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、エンジンの制御
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のエンジン（内燃機関）の制御装置
としては、例えば、特開昭６１−８３４６７号に開示さ
れるようなものがある。このものは、アクセル操作量を
検出するアクセル操作量検出手段と、エンジンの回転数
を検出する回転数検出手段と、上記アクセル検出手段及
び回転数検出手段の出力を受け、アクセル操作量に応じ
てエンジンに供給する吸気量の目標値を設定すると共
に、この目標吸気量がその時のエンジン回転数により定
まるスロットル弁全開での最大吸気量を上回るときには
該最大吸気量を目標値として設定する目標吸気量設定手
段と、上記アクセル検出手段と回転数検出手段の出力を
受け、アクセル操作量に応じてエンジンに供給する燃料
量の目標値を設定すると共に、該目標燃料量がその時の
エンジン回転数により定まるスロットル弁全開での最大
燃料量を上回るときには該最大燃料量を目標値として設
定する目標燃料量設定手段と、上記目標吸気量設定手段
の出力を受け、吸気量を目標値とすべくスロットル弁を
駆動するスロットル弁駆動手段と、上記目標燃料量設定
手段の出力を受け、燃料供給量を目標値に制御する燃料
制御手段と、を含んで構成されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のエンジンの制御装置にあっては、アクセル操
作量に応じて予め設定された当量比（以下、空燃比とも
言う）となるように、吸気量（以下、空気量と言う場合
もある）と燃料量の目標値が設定されており、それぞれ
の目標値に応じてスロットル弁と燃料噴射弁を駆動する
ようになっていたため、エンジントルクと設定空燃比が
一義的に決まり、設定空燃比だけを調整したい場合に
は、トルクを考慮しつつ目標吸気量と燃料量の設定マッ
プを作り直さなくてはならないと言った問題がある。

【０００４】更に、このような従来のエンジンの制御装
置にあっては、同一エンジン軸トルク目標で目標空燃比
が異なる場合には、目標空燃比と燃費率が異なるが故
に、要求吸気量を求めるには、空燃比分と燃費率分の補
正を施す必要があるが、回転数や軸トルクのレベルによ
って摩擦損失（機械損失）やポンプ損失が異なるため、
空燃比設定を変えたことによる燃費率の変化はエンジン
の運転条件によって異なり、要求空気量を演算するため
の燃費率分の補正の設定が難しくなる、と言った惧れが
ある。

【０００５】この結果、目標空燃比の設定が変化した場
合、簡単な構成で、迅速かつ高精度に要求空気量を求め
ることが困難で、トルク段差等が生じる惧れがあり、以
って運転性を低下させる等の惧れがある。本発明は、こ
のような従来の実情に鑑みなされたもので、簡単かつ安
価な構成でありながら、目標当量比の設定が変化した場
合でも、ドライバの要求する軸トルクを達成するのに必
要な要求吸気量を迅速かつ高精度に求めることができる
ようにして、以ってトルク段差の発生を抑制し良好な運
転性を維持できるようにしたエンジンの制御装置を提供
することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明にかかるエンジンの制御装置
では、図１に示すように、ドライバのアクセル操作量を
検出するアクセル操作量検出手段と、エンジンの回転速
度を検出する回転速度検出手段と、検出されたアクセル
操作量と、検出された回転速度と、に基づいて、目標エ
ンジン軸トルクを演算する目標エンジン軸トルク演算手
段と、演算された目標エンジン軸トルクと、エンジン運
転条件と、に基づいて、燃焼圧トルクを演算する燃焼圧
トルク演算手段と、演算された燃焼圧トルクに基づい
て、理論混合比でエンジンを運転させた場合に必要な基
本吸気量を演算する基本吸気量演算手段と、前記演算さ
れた基本吸気量に対して、目標当量比に応じた吸気量補
正と、燃焼状態に応じた燃焼効率の補正と、を施し、実
際に必要な目標吸気量を演算する目標吸気量演算手段
と、前記演算された目標吸気量を達成すべく吸気制御弁
の開度を制御する吸気制御手段と、前記演算された目標
吸気量で目標当量比を達成すべく燃料供給量を制御する
燃料供給量制御手段と、を含んで構成した。

【０００７】かかる構成によれば、理論混合比で運転し
た場合の摩擦損失分等と、ドライバの要求する目標エン
ジン軸トルクと、に基づいて、目標エンジン軸トルクを
達成するために圧縮〜膨張行程において発生させるべき
目標燃焼圧トルクを求めるが、この目標燃焼圧トルクは
吸入空気量（吸気量）に相関する数値であるから、目標
燃焼圧トルクを求めることで、理論混合比で燃焼した場
合にドライバの要求する軸トルクを達成するのに必要な
基本吸気量を容易に算出することが可能となる。

【０００８】そして、この基本吸気量に対して、同一エ
ンジン軸トルク目標で目標空燃比が異なる場合の空燃比
分と燃費率分の補正を施すことで、目標空燃比が異なる
場合でも、ドライバの要求する軸トルクを達成するのに
必要な要求空気量延いては要求燃料供給量を簡単かつ高
精度に算出することが可能となる。即ち、同一エンジン
軸トルク目標（ドライバの要求する軸トルク）を達成し
つつ目標空燃比や目標ＥＧＲ率が異なる場合の要求吸気
量を求めるための空燃比分と燃費率分の補正を適切に施
すことができる。つまり、要求吸気量を算出するための
空燃比分や燃費率分の補正を、従来装置に対して、簡単
な構成で、かつ高精度に行なうことが可能となる。

【０００９】この結果、目標空燃比の設定が変化した場
合でも、簡単な構成でありながら、迅速かつ高精度に要
求吸気量延いては要求燃料供給量を求めることができ、
以ってトルク段差等が抑制された良好な運転性を達成す
ることができる。請求項２に記載の発明では、前記燃焼
圧トルク演算手段を、少なくとも回転速度或いは水温の
何れかに基づいて摩擦損失トルクを演算する摩擦損失ト
ルク演算手段と、演算された摩擦損失トルクと、前記目
標エンジン軸トルクと、に基づいて、図示トルクを演算
する図示トルク演算手段と、作動ガス量或いは吸気圧力
に基づいて、ポンプ損失トルクを演算するポンプ損失ト
ルク演算手段と、前記ポンプ損失トルクと、前記図示ト
ルクと、に基づいて、燃焼圧トルクを演算する手段と、
を含んで構成するようにした。

【００１０】かかる構成とすれば、理論混合比で運転し
た場合の摩擦損失分とポンプ損失分と、ドライバの要求
する目標エンジン軸トルクと、に基づいて、目標エンジ
ン軸トルクを達成するために圧縮〜膨張行程において発
生させるべき目標燃焼圧トルクを、高精度に求めること
ができる。従って、要求吸気量を算出するための空燃比
分や燃費率分の補正を、従来装置に対して、簡単な構成
で、一層高精度に行なうことが可能となる。

【００１１】この結果、目標空燃比の設定が変化した場
合でも、簡単な構成でありながら、迅速かつ一層高精度
に要求吸気量延いては要求燃料供給量を求めることがで
き、以ってトルク段差等が抑制された良好な運転性を達
成することができる。請求項３に記載の発明では、前記
燃焼圧トルク演算手段を、吸気制御弁の所定開度時のエ
ンジン軸トルクを演算する所定開度時エンジン軸トルク
演算手段と、演算された所定開度時エンジン軸トルク
と、前記目標エンジン軸トルクと、の差に基づいて、差
分トルクを演算する差分トルク演算手段と、吸気制御弁
の所定開度時の漏れ吸気量に基づいて、漏れ空気分燃焼
圧トルクを演算する漏れ空気分燃焼圧トルク演算手段
と、前記演算された差分トルクと、前記漏れ空気分燃焼
圧トルクと、に基づいて、燃焼圧トルクを演算する手段
と、を含んで構成するようにした。

【００１２】かかる構成によれば、目標燃焼圧トルクと
目標エンジン軸トルクとの差分を、スロットル弁所定開
度時の軸トルクとスロットル弁所定開度時の燃焼圧トル
クとの差分として代用して、目標燃焼圧トルクを演算す
る。このため、摩擦損失トルク分は考慮されて目標燃焼
圧トルクが演算されることになるが、ポンプ損失分に関
しては、請求項２に記載の発明の構成に比べると、やや
演算精度が劣ることになるが、構成の一層の簡略化を図
ることができる。

【００１３】請求項４に記載の発明では、前記所定開度
時を、吸気制御弁の全閉時としたことを特徴とする。か
かる構成とすれば、請求項３に記載の発明の構成に対し
て、吸気制御弁の全閉時という安定した開度時における
所定開度時エンジン軸トルク、差分トルク、漏れ空気分
燃焼圧トルクが演算（実験データ等から検索設定する、
という概念も含む）されることになるから、これら各ト
ルクの演算精度を向上でき、延いては燃焼圧トルクの演
算精度を向上させることができると共に、演算の容易化
を図ることができる。

【００１４】請求項５に記載の発明では、前記燃焼効率
の補正を、少なくとも目標当量比或いは目標ＥＧＲ率の
何れかに基づいて行なわせるようにした。目標当量比或
いは目標ＥＧＲ率は、燃焼効率に比較的大きく影響を与
える因子であり、これらに基づいて補正を行なわせれ
ば、燃焼効率の補正を精度の高いものとすることができ
る。なお、勿論、両者に基づいて燃焼効率の補正を行な
わせることも含まれるものである。

【００１５】請求項６に記載の発明では、前記目標当量
比を、前記燃焼圧トルクとエンジン回転速度とに基づい
て設定するように構成した。請求項７に記載の発明で
は、前記目標ＥＧＲ率を、前記燃焼圧トルクとエンジン
回転速度とに基づいて設定するように構成した。前記燃
焼圧トルクはエンジン負荷を表す変数であるため、請求
項６や請求項７に記載の発明のように、目標当量比や目
標ＥＧＲ率等を設定するための負荷変数として用いるこ
とができ、このようにすれば、例えば、負荷変数を共通
化（統一）できるため（従来は負荷変数として吸入空気
量や所謂基本燃料供給量Ｔｐ等を用いていた）、構成の
簡略化を一層促進できることとなる。

【００１６】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、理論混
合比で運転した場合の摩擦損失分等と、ドライバの要求
する目標エンジン軸トルクと、に基づいて、目標エンジ
ン軸トルクを達成するために圧縮〜膨張行程において発
生させるべき目標燃焼圧トルクを求めるが、この目標燃
焼圧トルクは吸入空気量に相関する数値であるから、目
標燃焼圧トルクを求めることで、理論混合比で燃焼した
場合にドライバの要求する軸トルクを達成するのに必要
な基本吸気量を容易に算出することが可能となる。

【００１７】そして、この基本吸気量に対して、同一エ
ンジン軸トルク目標で目標空燃比が異なる場合の空燃比
分と燃費率分の補正を施すことで、目標空燃比が異なる
場合でも、ドライバの要求する軸トルクを達成するのに
必要な要求吸気量延いては要求燃料供給量を簡単かつ高
精度に算出することが可能となる。即ち、同一エンジン
軸トルク目標（ドライバの要求する軸トルク）を達成し
つつ目標空燃比や目標ＥＧＲ率が異なる場合の要求吸気
量を求めるための空燃比分と燃費率分の補正を適切に施
すことができる。つまり、要求吸気量を算出するための
空燃比分や燃費率分の補正を、従来装置に対して、簡単
な構成で、かつ高精度に行なうことが可能となる。

【００１８】この結果、目標空燃比の設定が変化した場
合でも、簡単な構成でありながら、迅速かつ高精度に要
求吸気量延いては要求燃料供給量を求めることができ、
以ってトルク段差等が抑制された良好な運転性を達成す
ることができる。請求項２に記載の発明によれば、理論
混合比で運転した場合の摩擦損失分とポンプ損失分と、
ドライバの要求する目標エンジン軸トルクと、に基づい
て、目標エンジン軸トルクを達成するために圧縮〜膨張
行程において発生させるべき目標燃焼圧トルクを、高精
度に求めることができる。従って、要求吸気量を算出す
るための空燃比分や燃費率分の補正を、簡単な構成で、
より一層高精度に行なうことが可能となる。

【００１９】この結果、目標空燃比の設定が変化した場
合でも、簡単な構成でありながら、迅速かつ、より一層
高精度に要求空気量延いては要求燃料供給量を求めるこ
とができ、以ってトルク段差等が抑制された良好な運転
性を達成することができる。請求項３に記載の発明によ
れば、目標燃焼圧トルクと目標エンジン軸トルクとの差
分を、スロットル弁所定開度時の軸トルクとスロットル
弁所定開度時の燃焼圧トルクとの差分として代用して、
目標燃焼圧トルクを演算するので、請求項２に記載の発
明の構成に比べると、ポンプ損失分に関してはやや演算
精度が劣ることになるが、構成の一層の簡略化を図るこ
とができる。

【００２０】請求項４に記載の発明によれば、請求項３
に記載の発明の構成に対して、より一層の演算精度向上
と演算の容易化を図ることができる。請求項５に記載の
発明によれば、燃焼効率の補正を精度の高いものとする
ことができる。請求項６や請求項７に記載の発明によれ
ば、例えば、負荷変数を共通化（統一）できるため、構
成の簡略化を一層促進できることとなる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の一実施形態を、
添付の図面に基づいて説明する。図２は、本発明の一実
施形態のシステム構成を示す図である。本発明にかかる
アクセル操作量検出手段として機能するアクセル開度セ
ンサ１は、ドライバによって操作されるアクセルペダル
２の開度（操作量）を検出するようになっている。エン
ジン４の運転条件を検出する運転条件検出手段の１つで
あるエアーフローメータ３が、吸気通路１０に設けられ
ており、エンジン４ヘの吸入空気量（吸気量、以下空気
量と言う場合もある）を検出するようになっている。

【００２２】また、回転速度検出手段として機能するク
ランク角センサ５が設けられており、該クランク角セン
サ５は、図示しないクランク軸（或いはカム軸）の回転
と同期して単位クランク毎に信号を発生し、単位時問当
たりの発生信号数を計測することにより、或いは信号の
発生周期を計測することにより、エンジン４の回転速度
（回転数）Ｎｅを検出することができるようになってい
る。

【００２３】他に運転条件検出手段として、エンジン４
の冷却水ジャケット等に臨んで配設されエンジン４の水
温を検出する水温センサ６が設けられている。そして、
ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インターフェース等を
含んで構成されるコントロールユニット７からの燃料噴
射信号によって駆動され燃料をエンジン４の燃焼室内
（気筒内）に直接噴射供給する燃料噴射弁８（本発明に
かかる燃料供給量制御手段のハード面として機能するも
のである）が、エンジン４の各気筒に臨んで設けられて
いる。また、燃焼室に臨んで装着されて、コントロール
ユニット７からの点火信号に基づいて点火を行う点火プ
ラグ９が、エンジン４の各気筒に設けられている。

【００２４】エンジン４の吸気通路１０には、吸気量を
制御する吸気制御弁としてスロットル弁１１が介装され
ると共に、該スロットル弁１１の開度をＤＣモータ等の
アクチュエータにより制御するスロットル弁制御装置１
２が備えられている。なお、該スロットル弁制御装置１
２は、本発明にかかる吸気量制御手段の一部として機能
するものである。

【００２５】また、前記スロットル弁１１の開度を検出
するスロットルセンサも設けられている。そして、エン
ジン４の排気系には、排気ガス中の酸素濃度を検出し吸
入混合気の空燃比を検出する酸素センサ１３が設けられ
ていると共に、その下流側には図示しない排気ガスを浄
化するための触媒が介装されている。

【００２６】前記各種センサからの検出信号は、コント
ロールユニット７へ入力され、該コントロールユニット
７では、前記センサ類からの信号に基づいて運転条件を
検出し、該検出された運転条件に応じて目標とする吸気
量と燃料量と点火時期等を演算する。そして、コントロ
ールユニット７では、この演算された吸気量が得られる
ように、前記スロットル弁制御装置１２を介してスロッ
トル弁１１の開度を制御するようになっている。また、
コントロールユニット７は、前記演算された燃料噴射量
に基づいて前記燃料噴射弁８を駆動制御すると共に、前
記演算された点火時期に基づいて前記点火プラグ９を点
火制御するようになっている。

【００２７】なお、エンジン４の吸排気弁を開閉させる
カム（図示せず）の回転位相差を操作して吸排気弁の開
閉時期を可変制御する可変バルブ装置（図示せず）や、
吸気ポート内に設けられ燃焼室内のスワールを制御すべ
く開閉されるスワールコントロールバルブ装置（図示せ
ず）等を備えることができ、かかる場合には、前記コン
トロールユニット７により、エンジン４の運転条件に応
じて前記各種装置の制御を行うようにすることができ
る。

【００２８】ここで、本実施形態にかかるコントロール
ユニット７が行なう制御について説明する。ところで、
本実施形態にかかるコントロールユニット７が、以下に
説明するように、本発明にかかる目標エンジン軸トルク
演算手段、燃焼圧トルク演算手段、基本吸気量演算手
段、目標吸気量演算手段、吸気制御手段、燃料供給量制
御手段、摩擦損失トルク演算手段、図示トルク演算手
段、ポンプ損失トルク演算手段、所定開度時エンジン軸
トルク演算手段、差分トルク演算手段、漏れ空気分燃焼
圧トルク演算手段としての機能を、ソフトウェア的に備
えることになる。

【００２９】まず、本実施形態において行なわれる燃焼
圧トルク演算ルーチンを、図３のフローチャートに従っ
て説明する。ステップ（図ではｓｔｅｐと記してある。
以下、同様）１では、アクセル開度センサ１，クランク
角センサ５によって検出されたアクセル操作量θａｐ，
エンジン回転速度（回転数）Ｎｅを読み込む。

【００３０】ステップ２では、Ｓ１において読み込まれ
たアクセル操作量θａｐとエンジン回転速度（回転数）
Ｎｅに基づいて目標エンジン軸トルク（ドライバの要求
する軸トルク）ｔＴｅを演算する。なお、例えば、図４
に示すように、エンジン回転速度（回転数）Ｎｅと、ア
クセル操作量θａｐと、に対する軸トルクを予め実験等
により求めておき、これらのデータを基に作成したマッ
プからの検索によって、目標エンジン軸トルクｔＴｅを
求めるように構成することもできる。

【００３１】ステップ３では、運転条件に基づいて摩擦
損失トルクＴｆｒを演算する。一般に、摩擦損失は回転
速度（回転数）と冷却水温で決まるため、例えば、図５
に示すように、回転数Ｎｅと水温Ｔｗに対する摩擦損失
トルクを予め実験等により求めておき、これらのデータ
を基に作成したマップからの検索によって、摩擦損失ト
ルクＴｆｒを求めるように構成することもできる。

【００３２】ステップ４では、前記目標エンジン軸トル
クｔＴｅと摩擦損失トルクＴｆｒとに基づいて、目標図
示トルクｔＴｉを下式により演算する。 ｔＴｉ＝ｔＴｅ＋Ｔｆｒ ステップ５では、運転条件に基づいてポンプ損失トルク
Ｔｐｌを演算する。ポンプ損失は吸気圧力（延いては作
動ガス量）により決まるため、例えば、図６に示すよう
に、サイクル当たりの吸気量（或いは作動ガス量）から
推定した吸気圧力を基に作成したテーブルからの検索に
よって、ポンプ損失トルクＴｐｌ（正の値）を求めるよ
うに構成することもできる。なお、ポンプ損失トルクＴ
ｐｌは、過給機付エンジンの場合には、所定条件下で
は、ポンプ仕事トルク（負の値）となる場合もある。

【００３３】ステップ６では、前記目標図示トルクｔＴ
ｉと、ポンプ損失トルクＴｐｌと、に基づいて、目標燃
焼圧トルクｔＴｃを下式により演算する。 ｔＴｃ＝ｔＴｉ＋Ｔｐｌ ここで求めた燃焼圧トルクは、図７のＰ一Ｖ線図に示す
ように、圧縮〜膨張行程で発生されるトルクであり（つ
まり、摩擦損失トルクＴｆｒやポンプ損失トルクＴｐｌ
の変化に応じて、目標軸トルクｔＴｅを達成できるよう
に、圧縮〜膨張行程において発生させるべきトルクであ
り）、図示トルク（圧縮〜膨張行程に吸排気行程をも含
めたトルク）のうちサイクル当たりの吸気量に見合った
トルクを表すものである。

【００３４】なお、目標燃焼圧トルクｔＴｃは、図３の
ルーチンとは別の燃焼圧トルク演算ルーチンによっても
演算することができる。ここで、図３のルーチンとは別
の燃焼圧トルク演算ルーチンを示す図８のフローチャー
トについて説明する。即ち、ステップ１１では、アクセ
ル開度センサ１，クランク角センサ５によって検出され
たアクセル操作量θａｐ，エンジン回転速度（回転数）
Ｎｅを読み込む。

【００３５】ステップ１２では、Ｓ１１において読み込
まれたアクセル操作量θａｐとエンジン回転速度（回転
数）Ｎｅに基づいて目標エンジン軸トルクｔＴｅを演算
する。これは、図３のフローチャートにおけるステップ
２で説明したと同様に、アクセル操作量θａｐとエンジ
ン回転数Ｎｅに基づくマップ検索等により目標エンジン
軸トルクｔＴｅを求めるようにしても良い。

【００３６】ステップ１３では、ドライバのアクセル操
作が無い場合にスロットル弁１１の漏れ空気により発生
する軸トルク（本発明にかかる所定開度時エンジン軸ト
ルクに相当する）を演算する。これは、例えば、図４に
示した軸トルクマップにおいて、アクセル操作量θａｐ
＝０（スロットル弁開度全閉）とした時の軸トルクＴｅ
０を検索して求めることができる。

【００３７】ステップ１４では、前記目標エンジン軸ト
ルクｔＴｅと、アクセル操作量θａｐ＝０時の軸トルク
Ｔｅ０と、に基づいて、ドライバのアクセル操作分トル
ク（本発明にかかる差分トルク）ｄＴｅを下式により演
算する。 ｄＴｅ＝ｔＴｅ一Ｔｅ０ ステップ１５では、スロットル弁１１の漏れ空気Ｑｌｅ
ａｋ分の燃焼圧トルクＴｑｌｅａｋを下式により演算す
る。

【００３８】 Ｔｑｌｅａｋ＝＝Ｋｑｔ・Ｑｌｅａｋ／Ｎｅ ここで、Ｋｑｔは『吸気量−トルク換算係数』であり、
Ｎｅはエンジン回転速度（回転数）である。ステップ１
６では、前記アクセル操作分トルクｄＴｅと、スロット
ル弁１１の漏れ空気分燃焼圧トルクＴｑｌｅａｋと、に
基づいて、目標燃焼圧トルクｔＴｃを下式により演算す
る。

【００３９】ｔＴｃ＝ｄＴｅ＋Ｔｑｌｅａｋ この演算では、漏れ空気によるベースとなる燃焼圧トル
クを求めておき、アクセル操作分トルクｄＴｅを別に加
えて求めることになる。つまり、目標燃焼圧トルクｔＴ
ｃと目標エンジン軸トルクｔＴｅとの差分を、スロット
ル弁全閉時の軸トルクＴｅ０とスロットル弁全閉時の燃
焼圧トルクＴｑｌｅａｋとの差分として代用して、目標
燃焼圧トルクｔＴｃ（＝ｔＴｅ−Ｔｅ０＋Ｔｑｌｅａ
ｋ）を演算するようになっている。

【００４０】このため、摩擦損失トルク分は考慮されて
目標燃焼圧トルクｔＴｃが演算されることになるが、ポ
ンプ損失分に関しては、図３のフローチャートによる燃
焼圧トルクの演算方法と比較すると、やや精度が劣るこ
とになる。しかしながら、部分負荷時においては許容で
きる範囲であり、また構成の一層の簡略化を図ることが
できることから、有効な技術となる。

【００４１】なお、ここでは、アクセル（スロットル
弁）全閉時として説明したが、これに限らず、アクセル
（スロットル弁）所定開度時における軸トルクＴｅｐｒ
とアクセル（スロットル弁）所定開度時の燃焼圧トルク
Ｔｑｐｒ１との差分に基づいて、目標燃焼圧トルクｔＴ
ｃ（＝ｔＴｅ−Ｔｅｐｒ＋Ｔｑｐｒ）を演算するように
構成することができる。

【００４２】つまり、図８のフローチャートにおける別
の燃焼圧トルクの演算方法は、ある運転点（予め定めた
所定アクセル開度、現在の回転速度）における軸トルク
と燃焼圧トルクとの差分（摩擦損失分やポンプ損失分、
摩擦損失分は回転速度にリニアなのでこれに含まれる
が、ポンプ損失分はアクセル開度がドライバのアクセル
開度と異なるのでやや精度が劣る）を知り、これを現在
の回転速度とドライバのアクセル開度とから求まる軸ト
ルクと、燃焼圧トルクと、の差分として代用すること
で、図３のフローチャートにおける燃焼圧トルクの演算
方法に対して、構成の簡略化の一層の促進を図ったもの
である。なお、使用頻度の高い運転領域近傍に（例え
ば、所謂ロード／ロード線上等に）、前記予め定めた所
定アクセル開度を設定するようにすれば、ポンプ損失分
についても精度を上げつつ目標燃焼圧トルクｔＴｃを演
算することができることとなる。

【００４３】次に、本実施形態にかかる目標吸気量（目
標燃料供給量）の演算ルーチンを、図９のフローチャー
トに従って説明する。即ち、ステップ２１では、図３或
いは図８のフローチャートにより演算された目標燃焼圧
トルクｔＴｃに基づいて、これを理論混合比の燃焼で発
生させるために必要な１サイクル当たりの基本吸気量
（基本空気量）ｔＴＰｓｔを演算する。なお、目標燃焼
圧トルクｔＴｃを基にテーブル等の検索によリ、当該１
サイクル当たりの基本吸気量ｔＴＰｓｔを求めても良い
し、また、目標燃焼圧トルクｔＴｃと、１サイクル当た
りの基本吸気量ｔＴＰｓｔと、がリニアな関係にあるこ
とを利用して、下式により求めても良い。

【００４４】ｔＴＰｓｔ＝ｔＴｃ／Ｋｑｔ ここで、Ｋｑｔは、前述したと同様、吸気量−トルク換
算係数である。つづくステップ２２では、運転条件別に
設定すべき目標空燃比を演算する。一般に回転速度（回
転数）と負荷に応じて設定空燃比を変えるので、例え
ば、回転速度（回転数）Ｎｅと目標燃焼圧トルクｔＴｃ
によって与えられるマップ等の検索により目標空燃比を
演算することができる。

【００４５】ステップ２３では、運転条件別に設定すべ
き目標ＥＧＲ率を演算する。目標空燃比と同様に、一般
に回転速度（回転数）と負荷によって設定ＥＧＲ率を変
えるので、例えば、回転速度（回転数）Ｎｅと目標燃焼
圧トルクｔＴｃによって与えられるマップ等の検索によ
り目標ＥＧＲ率を演算することができる。ステップ２４
では、空燃比やＥＧＲ率によって燃費率（燃焼効率とも
言える）が異なるので、これを補正するための燃費率
（燃焼効率）補正ηｆを演算する。

【００４６】一般に、空燃比がリーン（理論空燃比に対
して希薄）の場合にはポンプ損失低減と熱損失低滅によ
り燃費率（燃焼効率）が向上し、燃焼安定限界まで燃費
率（燃焼効率）は向上する。一方、ＥＧＲを行なうと同
様にポンプ損失と熱損失を低減させるが、設定空燃比に
よっては燃焼を悪化させるので、燃費率（燃焼効率）が
低下することもある。

【００４７】そこで、例えば、図１０に示すように、空
燃比とＥＧＲ率に対する燃費率（燃焼効率）を予め実験
等により求めておき、理論混合比時の燃費率（燃焼効
率）を１としたときの比率に換算し、これらのデータを
基に作成したマップからの検索等によって、燃費率（燃
焼効率）補正ηｆを求めるようにしても良い。ステップ
２５では、下式により、基本吸気量ｔＴＰｓｔに対して
設定空燃比や燃費率（燃焼効率）による補正を行い、実
際に必要な目標吸気量（目標空気量）ｔＴＰを演算す
る。

【００４８】ｔＴＰ＝ｔＴＰｓｔ・λ・ηｆ ここで、λは設定空気過剰率（目標空燃比に相関する
値）である。ステップ２６では、前記目標空気量ｔＴＰ
に応じたスロットル弁１１の開口面積Ａｔｈを演算す
る。具体的には、例えば、図１１に示すように、目標空
気量ｔＴＰに対するスロットル弁１１の開口面積Ａｔｈ
の相関を予め実験等で求めておき、これらのデータから
作成したマップ等の検索によって、開口面積Ａｔｈを求
めるように構成することができる。

【００４９】ステップ２７では、前記スロット弁１１の
開口面積Ａｔｈに応じてスロットル弁１１の開度θｔｈ
を演算する。例えば、部品毎にスロットルボディや弁の
形状や寸法で決まる開口面積Ａｔｈと開度θｔｈとの相
関をテーブル等に記憶しておき、該テーブルを検索する
ことで、開度θｔｈを求めるように構成することもでき
る。

【００５０】そして、ここで求めたスロットル弁１１の
開度θｔｈをスロットル弁制御装置１２へ出力する。な
お、目標燃料供給量は、目標空気量ｔＴＰで目標空燃比
を達成できるように従来同様の方法により設定されるよ
うになっている。つまり、例えば、目標燃料供給量＝ｔ
ＴＰ／λ・α・Ｋ_L ・ＣＯＥＦから算出することができ
る。ここで、αは酸素センサ１３の検出値に基づき目標
空燃比（理論空燃比）が得られるように燃料供給量を補
正するための所謂空燃比フィードバック補正係数、Ｋ_L
は前記αの基本値からの偏差を記憶更新した値、ＣＯＥ
Ｆは各種補正係数である。なお、目標空燃比が理論空燃
比でない場合は、例えばαは所定値（例えば、１．０）
に設定される。

【００５１】そして、このようにして設定された目標燃
料供給量が得られるように、燃料噴射弁８は、コントロ
ールユニット７からの駆動信号（燃料噴射パルス信号）
に基づいて駆動制御されることになる。以上説明したよ
うに、本実施形態によれば、理論混合比で運転した場合
の機械損失分やポンプ損失分を運転条件に応じて演算
し、該演算された理論混合比で運転した場合の機械損失
分やポンプ損失分と、ドライバの要求する軸トルクと、
に基づいて、アクセル操作量に応じた図示トルクのプラ
ス分（燃焼圧トルク）を求めるようにする。

【００５２】なお、この燃焼圧トルクは吸入空気量に相
関する数値であるから、理論混合比で燃焼した場合にド
ライバの要求する軸トルクを達成するのに必要な基本吸
気量を容易に算出することが可能となる。そして、この
基本吸気量に対して、同一エンジン軸トルク目標で目標
空燃比が異なる場合の空燃比分と燃費率分の補正を施す
ことで、目標空燃比が異なる場合でも、ドライバの要求
する軸トルクを達成するのに必要な要求吸気量延いては
要求燃料供給量を簡単かつ高精度に算出することが可能
となる。

【００５３】なお、前記燃焼圧トルクはエンジン負荷を
表す変数であるため、目標空燃比・目標ＥＧＲ率等の設
定を決める負荷変数として用いることができる。即ち、
燃焼圧トルクに応じて目標空燃比・目標ＥＧＲ率等が一
義的に決まり、同一エンジン軸トルク目標（ドライバの
要求する軸トルク）を達成しつつ目標空燃比や目標ＥＧ
Ｒ率が異なる場合の要求吸気量を求めるための空燃比分
と燃費率分の補正を適切に施すことができる。つまり、
要求吸気量を算出するための空燃比分や燃費率分の補正
を、従来装置に対して、簡単な構成で、かつ高精度に行
なうことが可能となる。

【００５４】この結果、目標空燃比の設定が変化した場
合でも、簡単な構成でありながら、迅速かつ高精度に要
求吸気量延いては要求燃料供給量を求めることができ、
以ってトルク段差等が抑制された良好な運転性を達成す
ることができる。ところで、本実施形態では、図２に示
したように、スロットル弁１１をモータ等によって駆動
する電子制御式スロットル弁制御装置１２の例で説明し
たが、スロットル弁１１をアクセル操作に機械的に連動
させる非電子制御装置の場合であっても、本発明は適用
可能である。この場合は、例えば、スロットル弁１１を
バイパスしてエンジン４に吸気を導入するための所謂補
助空気通路と、該補助空気通路に介装される補助空気弁
と、を備えて構成し、前記と同様の演算手法により得ら
れた目標空気量（目標吸気量）ｔＴＰを実現するための
総開口面積と、実際の機械式スロットル弁開口面積と、
の差分を、前記補助空気弁の開度を制御して与えること
で、電子制御式の場合と同様な効果を得ることができ、
以って本発明をスロットル弁１１をアクセル操作に機械
的に連動させる非電子制御装置の場合にも適用できるこ
ととなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成を示すブロック図である。

【図２】本発明の一実施形態にかかるシステム構成を示
す図である。

【図３】本発明の一実施形態にかかる燃焼圧トルクの演
算ルーチンを説明するためのフローチャートである。

【図４】回転速度（回転数）とアクセル操作量から軸ト
ルクを検索するマップの一例である。

【図５】回転速度（回転数）と冷却水温度（水温）から
摩擦損失を検索するマップの一例である。

【図６】吸気圧力に関係する変数からポンプ損失を検索
するテーブルの一例である。

【図７】筒内の圧力と容積の状態を表すＰ−Ｖ線図の一
例である。

【図８】他の燃焼圧トルクの演算ルーチンを説明するた
めのフローチャートである。

【図９】本発明の一実施形態にかかる目標空気量（目標
吸気量）の演算ルーチンを説明するためのフローチャー
トである。

【図10】空燃比とＥＧＲ率から燃費率を検索するマップ
の一例である。

【図11】目標空気量（吸気量）からスロットル弁開口面
積を求めるマップの一例である。

【符号の説明】

１ アクセル開度センサ ２ アクセルペダル ３ エアーフローメータ ４ エンジン ５ クランク角センサ ６ 水温センサ ７ コントロールユニット ８ 燃料噴射弁 ９ 点火プラグ 10 吸気通路 11 スロットル弁 12 スロットル弁制御装置 13 酸素センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｄ 45/00 ３６８ Ｆ０２Ｄ 45/00 ３６８Ｓ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５５０ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５５０Ｆ ５５０Ｒ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ドライバのアクセル操作量を検出するアク
   セル操作量検出手段と、 エンジンの回転速度を検出する回転速度検出手段と、 検出されたアクセル操作量と、検出された回転速度と、
   に基づいて、目標エンジン軸トルクを演算する目標エン
   ジン軸トルク演算手段と、 演算された目標エンジン軸トルクと、エンジン運転条件
   と、に基づいて、燃焼圧トルクを演算する燃焼圧トルク
   演算手段と、 演算された燃焼圧トルクに基づいて、理論混合比でエン
   ジンを運転させた場合に必要な基本吸気量を演算する基
   本吸気量演算手段と、 前記演算された基本吸気量に対して、目標当量比に応じ
   た吸気量補正と、燃焼状態に応じた燃焼効率の補正と、
   を施し、実際に必要な目標吸気量を演算する目標吸気量
   演算手段と、 前記演算された目標吸気量を達成すべく吸気制御弁の開
   度を制御する吸気制御手段と、 前記演算された目標吸気量で目標当量比を達成すべく燃
   料供給量を制御する燃料供給量制御手段と、 を含んで構成したことを特徴とするエンジンの制御装
   置。
2. 【請求項２】前記燃焼圧トルク演算手段が、 少なくとも回転速度或いは水温の何れかに基づいて摩擦
   損失トルクを演算する摩擦損失トルク演算手段と、 演算された摩擦損失トルクと、前記目標エンジン軸トル
   クと、に基づいて、図示トルクを演算する図示トルク演
   算手段と、 作動ガス量或いは吸気圧力に基づいて、ポンプ損失トル
   クを演算するポンプ損失トルク演算手段と、 前記ポンプ損失トルクと、前記図示トルクと、に基づい
   て、燃焼圧トルクを演算する手段と、 を含んで構成されたことを特徴とする請求項１に記載の
   エンジンの制御装置。
3. 【請求項３】前記燃焼圧トルク演算手段が、 吸気制御弁の所定開度時のエンジン軸トルクを演算する
   所定開度時エンジン軸トルク演算手段と、 演算された所定開度時エンジン軸トルクと、前記目標エ
   ンジン軸トルクと、の差に基づいて、差分トルクを演算
   する差分トルク演算手段と、 吸気制御弁の所定開度時の漏れ吸気量に基づいて、漏れ
   吸気分燃焼圧トルクを演算する漏れ空気分燃焼圧トルク
   演算手段と、 前記演算された差分トルクと、前記漏れ空気分燃焼圧ト
   ルクと、に基づいて、燃焼圧トルクを演算する手段と、 を含んで構成されたことを特徴とする請求項１に記載の
   エンジンの制御装置。
4. 【請求項４】前記所定開度時を、吸気制御弁の全閉時と
   したことを特徴とする請求項３に記載のエンジンの制御
   装置。
5. 【請求項５】前記燃焼効率の補正は、少なくとも目標当
   量比或いは目標ＥＧＲ率の何れかに基づいて行なわれる
   ことを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか１つに記
   載のエンジンの制御装置。
6. 【請求項６】前記目標当量比が、前記燃焼圧トルクとエ
   ンジン回転速度とに基づいて設定されるように構成した
   ことを特徴とする請求項１〜請求項５の何れか１つに記
   載のエンジンの制御装置。
7. 【請求項７】前記目標ＥＧＲ率が、前記燃焼圧トルクと
   エンジン回転速度とに基づいて設定されるように構成し
   たことを特徴とする請求項１〜請求項６の何れか１つに
   記載のエンジンの制御装置。