(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関の運転状態パラメータの検出手段を備え、運転者からの機関の運転要求に対して前記運転状態パラメータを加味して機関を要求運転状態に制御する電子制御燃料噴射式の内燃機関の制御装置であって、
アクセルペダルの操作量を入力するアクセルペダル操作量の入力手段と、アクセルペダル操作量の入力値を基にして、内燃機関が発生すべきトルク量を算出する目標トルク量算出手段と、算出した前記目標トルク量と機関回転数に基づいて目標空燃比を算出する手段と、算出した前記目標トルク量と前記目標空燃比とに基づいて目標燃料噴射量を算出する手段と、算出した前記目標燃料噴射量と前記目標空燃比とに基づいて目標空気量を算出する手段と、算出した前記目標空気量と機関回転数に基づいて目標点火時期を算出する手段と、前記算出された目標燃料噴射量、目標空気量、目標点火時期を内燃機関の制御量として出力する内燃機関の制御装置において、
アクセルペダルの操作量がゼロのアイドル制御状態においては、目標アイドル回転数と実回転数との偏差に基づいて前記目標トルク量を算出し、前記内燃機関の制御量を決定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に記載の内燃機関の制御装置であって、前記目標トルク量は、前記目標アイドル回転数と実回転数との偏差を無くすように増減されるアイドル回転数制御トルクによって決定される内燃機関の制御装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置であって、
機関の主装備品に加えて設けられ、作動時に機関のトルク調整を必要とする補助装備品と、
この補助装備品からの機関トルク調整要求があった場合には、前記目標トルク量算出手段からの目標トルク量を、この要求トルク調整量を加味して補正する目標トルク量の補正手段と、を更に備える内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【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関し、特に、内燃機関の運転状態を決定する吸入空気量、燃料噴射量、及び点火時期等の制御量を、目標機関トルクに応じて決定するようにした内燃機関の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、気化器式のガソリン機関に代わる電子制御燃料噴射式の内燃機関の制御装置においても、必要な空燃比（Ａ／Ｆ）を得るためには、アクセルペダルと機械的に連結、連動するスロットル弁によって吸入空気量を制御し、この空気量に見合った燃料量が決められていた（特公平７−３３７８１号公報の発明の背景欄参照）。そして、内燃機関の制御装置はスロットル弁開度によって決まる吸入空気量をエアフローメータやカルマンセンサ等の計測装置によって計測し、計測した吸入空気量に見合った燃料噴射量、点火時期等の最終制御量を算出して出力するのが一般的である（内燃機関の燃料噴射量および点火時期制御方法については、例えば、特公平７−９４８１３号公報に開示がある）。
【０００３】
また、近年の電子制御燃料噴射式の内燃機関を搭載した車両には、標準装備品の他に、変速パターンを運転者の好みで変更できる電子制御自動変速機、車両を定速で走行させるクルーズコントロール装置、駆動輪の空転を防止するトラクションコントロール装置や、ＶＳＣ(Vehicle Stability Control) 等のオプション装置が搭載されることが多く、これらのオプション装置から、即ち、内燃機関以外の装置からの機関トルクの調整要求が起こることがあり、このトルク調整要求により、例えば、点火時期の遅角量が調整されている。これらのオプション装置を備えた内燃機関の中で、トラクションコントロール装置を備えた内燃機関ではスロットル弁を電気的に制御する例もあるが、この制御はあくまでも吸入空気量を調整するだけのものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述のような電子制御燃料噴射式の内燃機関における従来の制御装置には、以下のような課題があった。
(1) 空気量計測後に燃料噴射量の計算を行って噴射を実行するため、加減速運転時には吸入空気量に対して燃料の過不足が発生する傾向にある。その対策として予測手法により必要燃料量を推定して補正制御がなされるが、常に最適な状態に内燃機関を制御することは難しい。
【０００５】
(2) 希薄空燃比機関（リーンバーン機関）等のように、目標空燃比が広い範囲に設定制御されているものにおいては、運転者のアクセルペダル操作量により決まる吸入空気量に対して、燃料噴射量を増減して空燃比設定するため、機関トルクは空燃比設定値と共に変化する。即ち、アクセル操作量が一定でも駆動力 (トルク) が変化してしまい、ドライバビリティが悪化する。
【０００６】
(3) 電子制御式自動変速機ではその変速ショックの軽減のために、変速実行時にエンジン制御コンピュータに点火時期の遅角を指令して機関トルクを下げる制御が実施される。ところが、この場合には点火時期の遅角により燃焼悪化させてトルクが下げられるので、機関の運転状態から見れば効率の悪い状態である。
(4) トラクションコントロール装置を搭載したものにあっては、トラクション制御時に機関トルクを下げるために、点火時期の遅角とサブスロットル弁の開度制御が実施されている。サブスロットル弁の開度制御は、駆動輪にスリップが発生した時に路面の摩擦係数に応じた適正なトルクとなるように機関への吸入空気量を絞るものである。しかしながら、(2) に示したように、空燃比設定値により機関トルクは変化するので、トラクション制御性能がばらつく要因となる。
【０００７】
そこで、本発明の第１の目的は、電子制御燃料噴射式の内燃機関における従来の吸入空気量先行制御、燃料量追従制御方式の課題を解消し、運転者のアクセルベダルの操作量に基づいてまず目標機関トルク（以後単に目標トルクという）を決定し、この目標トルクになるように吸入空気量、燃料噴射量、及び点火時期を後から定めることにより、機関の応答性、空燃比制御性を向上させることが可能な内燃機関の制御装置を提供することにある。
【０００８】
また、本発明の第２の目的は、車両に備えられて内燃機関の運転状態に影響を与えるオプション装置からのトルク調整要求があった場合でも、このトルク調整要求を目標トルクに加味して目標トルクを補正し、機関の応答性、空燃比制御性が損なわれない内燃機関の制御装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成する本発明の特徴は、以下に第１から第３の発明として示される。
第１の発明の構成上の特徴は、機関の運転状態パラメータの検出手段を備え、運転者からの機関の運転要求に対して運転状態パラメータを加味して機関を要求運転状態に制御する電子制御燃料噴射式の内燃機関の制御装置であって、アクセルペダルの操作量を入力するアクセルペダル操作量の入力手段と、アクセルペダル操作量の入力値を基にして、内燃機関が発生すべきトルク量を算出する目標トルク量算出手段と、算出した目標トルク量と機関回転数に基づいて目標空燃比を算出する手段と、算出した目標トルク量と目標空燃比とに基づいて目標燃料噴射量を算出する手段と、算出した目標燃料噴射量と目標空燃比とに基づいて目標空気量を算出する手段と、算出した目標空気量と機関回転数に基づいて目標点火時期を算出する手段とを設け、算出された目標燃料噴射量、目標空気量、目標点火時期を内燃機関の制御量として出力させた内燃機関の制御装置において、アクセルペダルの操作量がゼロのアイドル制御状態においては、目標アイドル回転数と実回転数との偏差に基づいて目標トルク量を算出し、内燃機関の制御量を決定するようにしたことにある。させたことにある。
【００１０】
第２の発明の構成上の特徴は、第１の発明において、目標トルク量を、目標アイドル回転数と実回転数との偏差を無くすように増減されるアイドル回転数制御トルクによって決定されるようにしたことにある。
【００１１】
第３の発明の構成上の特徴は、第１の発明又は第２の発明において、機関の主装備品に加えて設けられ、作動時に機関のトルク調整を必要とする補助装備品と、この補助装備品からの機関トルク調整要求があった場合には、目標トルク量算出手段からの目標トルク量を、この要求トルク調整量を加味して補正する目標トルク量の補正手段とを更に備えることにある。
【００１２】
第１の発明では、内燃機関が運転者のアクセルペダルの操作量に応じて決定される目標トルク量と機関回転数に応じて目標空燃比が算出され、この目標トルク量と目標空燃比に基づいて目標燃料噴射量が算出され、算出された目標燃料噴射量と目標空燃比に基づいて目標空気量が算出され、この目標空気量と機関回転数に基づいて目標点火時期が算出され、これらの制御量によって内燃機関が制御されるので、内燃機関の応答性、空燃比制御性が向上すると共に、アクセル開度が０の時のアイドル制御状態の時の目標トルク量に基づいて内燃機関が制御されるので、アイドル状態が安定する。
【００１３】
第２の発明では、目標トルク量が目標アイドル回転数と実回転数との偏差を無くすように増減されるアイドル回転数制御トルクによって決定されるので、アイドル状態が安定する。
第３の発明では、補助装備品からの機関トルク調整要求があった場合には、目標トルク量算出手段からの目標トルク量が補正されるので、補助装備品の有無、動作状態に係わらず、機関の応答性、空燃比制御性が向上する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下添付図面を用いて本発明の実施形態を具体的な実施例に基づいて詳細に説明するが、本発明の実施例を説明する前に、本発明が適用される電子制御燃料噴射式の内燃機関の概略構成、及び、この電子制御燃料噴射式の内燃機関における従来の制御について図１及び図２を用いて説明する。
【００１５】
図１には本発明の一実施例の制御装置を備えた電子制御燃料噴射式の多気筒内燃機関１が概略的に示されている。図１において、内燃機関１の吸気通路２には図示しないエアクリーナの下流側にスロットル弁３が設けられており、このスロットル弁３の前後の吸気通路２には、スロットル弁３の閉弁時のアイドル回転数を調整するためのアイドルスピードコントロール（以後ＩＳＣと記す）通路２０が、スロットル弁３をバイパスして設けられている。そして、このＩＳＣ通路２０の途中には、ＩＳＣ通路２０を流れる吸気量を調整するためのＩＳＣ制御弁２１が設けられている。
【００１６】
スロットル弁３の軸の一端にはこのスロットル弁３を駆動するアクチュエータ４が設けられており、他端にはスロットル弁３の開度を検出するスロットル開度センサ５が設けられている。即ち、この実施例のスロットル弁３はアクチュエータ４によって開閉駆動される電子制御スロットル弁である。
スロットル弁３の下流側の吸気通路２にはサージタンク６があり、このサージタンク６内には吸気の圧力を検出する圧力センサ７と、吸気の温度を検出する吸気温センサ１８が設けられている。内燃機関１への吸気量は、この圧力センサ７の検出値から算出され、吸気温センサ１８の検出値によって補正される。
【００１７】
また、サージタンク６の下流側には、各気筒毎に燃料供給系から加圧燃料を吸気ポートへ供給するための燃料噴射弁８が設けられている。スロットル開度センサ５の出力、圧力センサ７の出力、及び、吸気温センサ１８の出力は、マイクロコンピュータを内蔵したＥＣＵ（エンジン・コントロール・ユニット）１０に入力される。
【００１８】
燃料噴射弁８から噴射された燃料は吸気と混合され、吸気弁２２の開弁時に燃焼室２３内に入り、ピストン２４に圧縮された状態で点火プラグ２５によって点火されて燃焼し、燃焼後の排気ガスは排気弁２６の開弁時にピストン２４によって排気通路１２に排出される。点火プラグ２５は電流の断続装置であるイグナイタ１６と昇圧装置である点火コイル１７によってスパークし、点火プラグ２５の点火時期はＥＣＵ１０からのイグナイタ１６への信号によって決まる。
【００１９】
一方、内燃機関１のシリンダブロックの冷却水通路９には、冷却水の温度を検出するための水温センサ１１が設けられている。水温センサ１１は冷却水の温度に応じたアナログ電圧の電気信号を発生する。排気通路１２には、排気ガス中の３つの有害成分ＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘを同時に浄化する三元触媒コンバータ（図示せず）が設けられており、この触媒コンバータの上流側の排気通路１２には、空燃比センサの一種であるＯ2 センサ１３が設けられている。Ｏ2 センサ１３は排気ガス中の酸素成分濃度に応じて電気信号を発生する。これら水温センサ１１及びＯ2 センサ１３の出力はＥＣＵ１０に入力される。
【００２０】
更に、このＥＣＵ１０には、アクセルペダル１４に取り付けられたアクセル踏込量センサ１５からのアクセル踏込量を示すアクセル開度信号や、ディストリビュータに取付けられたクランク角センサ１９からの基準クランク角度Ｇや所定角度毎の信号ＣＡが入力される。機関回転数Ｎｅは、所定角度毎の信号ＣＡの間隔（時間）を計測することにより得られる。
【００２１】
以上のような構成において、図示しないキースイッチがオンされると、ＥＣＵ１０が通電されてプログラムが起動し、各センサからの出力が取り込まれ、スロットル弁３を開閉するアクチュエータ４や燃料噴射弁８、或いはその他のアクチュエータの制御が開始される。ＥＣＵ１０には、各種センサからのアナログ信号をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器が含まれ、各種センサからの入力ディジタル信号や各アクチュエータを駆動する信号が出入りする入出力インタフェース１０１、演算処理を行うＣＰＵ１０２、ＲＯＭ１０３やＲＡＭ１０４等のメモリや、クロック１０５等が設けられており、これらはバス１０６で相互に接続されている。ＥＣＵ１０の構成については公知であるので、これ以上の説明を省略する。
【００２２】
ここで、図１のように構成された電子制御燃料噴射式の内燃機関において、従来、燃料噴射弁（インジェクタ）８、イグナイタ１６、およびＩＳＣ制御弁２１がどのように制御されていたかについて図２により説明する。但し、従来の電子制御燃料噴射式の内燃機関では、スロットル弁３は機械的にアクセルペダル１４に接続されており、運転者のアクセルペダル１４の踏込量に追従して開閉制御され、スロットル弁３を開閉駆動するアクチュエータ（電子制御スロットル弁）４は採用されていないものとする。
【００２３】
従来技術では、アクセルペダルに機械的に連結されたスロットル弁を運転者が操作することで吸入空気量が決定されていた。そして、内燃機関の制御装置であるＥＣＵ１０には、吸気管圧力センサ７によって検出された吸気管圧力と、スロットル開度センサ５によって検出されたスロットル開度と、クランク角センサ１９によって検出された機関回転数、及び吸気温センサ等の各種センサスイッチからの信号が入力され、これらの信号から吸気量の検出と予測が行われていた。そして、検出した吸気量と機関の運転条件、例えば冷却水温等に応じて各種の制御量（燃料増減量等）が計算され、必要燃料量（燃料噴射時間）はインジェクタ８に出力され、要求点火時期はイグナイタ１６に出力され、ＩＳＣ制御量はＩＳＣ制御弁２１に出力されていた。
【００２４】
リーンバーン機関の場合には、Ａ／Ｆ＝２５程度のリーン空燃比から理論空燃比、或いは出力空燃比であるＡ／Ｆ＝１３まで制御され、燃料噴射量は前述の空気量と空燃比から計算されて決定されていた。また、点火時期（点火進角）は機関回転数と吸気管圧力等によって決定され、アイドリング条件では、所定回転数となるようにＩＳＣ制御弁２１の通過空気量が制御されていた。
【００２５】
このような従来の内燃機関の制御装置においては、運転者によって操作されるアクセルペダルの踏込量に応じた吸気量と設定空燃比によって機関の発生トルクが決まる。そして、このようなシステムに電子制御式自動変速機（ＥＣＴ）やトラクションコントロール（ＴＲＣ）装置等が組み合わされた場合は、ＥＣＴの変速時のショックの低減を目的とした点火遅角による一時的なトルク低減や、ＴＲＣ装置のように駆動輪の空転を抑制する目的で吸気量を減少させることのよる一時的なトルクの低減が行われていた。
【００２６】
この結果、前述のように、(1) 機関の加減速運転時に吸気量に対して燃料の過不足が発生する、(2) リーンバーン機関等のように目標空燃比が広い範囲に設定制御されているものでは、アクセル操作量が一定でもトルクが変化してドライバビリティが悪化する、(3) ＥＣＴの搭載車両では、ＥＣＴ変速時の変速ショックの軽減のための点火時期の遅角指令により、燃焼悪化して効率が悪化する、(4) ＴＲＣ装置の搭載車両では、トラクション制御時のトルク低減のための点火時期の遅角とサブスロットル弁の開度制御で駆動輪空転時のトルクを決めているが、空燃比設定値によるトルク変化のためにトラクション制御性能がばらつく、という問題点があった。
【００２７】
これに対して、本発明の内燃機関の制御装置では、図３に示すようにして、電子制御スロットル４、インジェクタ８、イグナイタ１６、及びＩＳＣ制御弁２１を制御している。即ち、本発明においては、運転者が操作するアクセルペダルの踏込量がアクセル踏込量センサ１５によって電気信号として取り出され、これが内燃機関の制御装置であるＥＣＵ１０に入力されてまず、目標トルクが算出される。
【００２８】
また、クランク角センサ１９によって検出されるアイドリング回転数を目標回転数に制御する際に、この目標トルクを調整パラメータとすることで、目標トルク以降の制御演算が一元化される。つまり、本発明では、目標トルクとなるように各種制御量が、機関回転数Ｎｅ、スロットル開度センサ５からのスロットル開度、各種センサやスイッチからの信号によって計算される。そして、算出された制御量に応じて、電子制御スロットル弁４に出力される必要吸気量（目標スロットル弁開度）、インジェクタ８に出力される必要燃料量（燃料噴射時間）、イグナイタ１６に出力される要求点火時期１６、およびＩＳＣ制御弁２１に出力されるＩＳＣ弁開度が算出される。なお、電子制御スロットル弁４の制御誤差を補正するために、圧力センサ７によって検出された吸気管圧力情報ＰがＥＣＵ１０に入力される。
【００２９】
ここで、以上のように構成された本発明の内燃機関の制御装置における制御例を図４、図５のフローチャートを用いて説明する。
図４は本発明の内燃機関の制御装置における第１の実施例の制御手順の一例を示すフローチャートである。この制御手順は、所定時間毎、或いは、所定クランク角度ＣＡ毎に実行される。
【００３０】
ステップ４０１ではアクセル踏込量センサ１５によって検出されたアクセル開度データが読み込まれる。アクセル開度データはＥＣＵ１０内に設けられたＡ／Ｄ変換器（図１には図示せず）により、Ａ／Ｄ変換された後に取り込まれる。続くステップ４０２では、アクセルペダル１４の操作量（以後アクセル開度と記す）が０か否かが判定される。
【００３１】
ステップ４０２においてアクセル開度が０でない時はステップ４０３に進み、アクセル開度に基づいて基本トルクＴｒｑｂが、例えば図１０に示すテーブルから算出される。図１０（ａ）はアクセル操作量と目標トルク量の関係を示すものであり、予め設定されてマップの形でＲＯＭ１０３に記憶されている。マップ上にないデータは補間処理により読み出される。ただし、機関回転数に応じて実現可能な最低トルク値と最大トルク値が変化するため、図１０（ｂ）に示す上下限値テーブルの値によって目標トルク値が制限される。この基本トルクＴｒｑｂは、アクセル開度の他、エンジン回転数、或いは、車速等の情報に関連して決定しても良い。
【００３２】
一方、ステップ４０２においてアクセル開度が０の場合はステップ４０４に進み、基本トルクＴｒｑｂが０Ｎｍとされてステップ４０５に進む。ステップ４０５ではアイドル回転数制御トルクＴｒｑｉが算出される。アクセル開度が０の場合は、車速も０であるアイドリング状態の場合と、降坂走行等のような減速運転状態の場合がある。そこで、ステップ４０５におけるアイドル回転数制御トルクＴｒｑｉの算出は、図５に示すフローチャートに示すように、アイドル制御状態と減速状態の２つの場合に分けて行われる。
【００３３】
従って、ステップ４０５に進んできた場合には、ステップ５０１において、現在の機関回転数Ｎｅの値が、目標アイドル回転数＋４００ｒｐｍ以上か否かが判定され、Ｎｅ≧（目標アイドル回転数＋４００ｒｐｍ）の場合は減速状態と判定され、そうでない場合にはアイドル制御状態と判定される。アイドル制御状態と判定された場合にはステップ５０２に進み、目標アイドル回転数となるように、アイドル回転数制御トルクＴｒｑｉがフィードバック制御によって増減される。即ち、アイドル回転数制御トルクＴｒｑｉは、目標アイドル回転数と実回転数との偏差量を無くすように増減される。
【００３４】
なお、このときのアイドル回転数制御トルクＴｒｑｉは、内燃機関に空気調和装置（エアコンディショナ）が設けられている場合には、この空気調和装置が動作状態の時に内燃機関に対して与える負荷を考慮した負荷トルク量に基づいて算出される。
ステップ５０２においてアイドル回転数制御トルクＴｒｑｉが算出されると、ステップ５０３においてこの値はアイドル回転数制御トルクの記憶値ＴｒｑｉｍとしてＥＣＵ１０のＲＡＭ１０４に格納される。
【００３５】
一方、ステップ５０１において機関が減速状態と判定された時にはステップ５０４に進み、ステップ５０３で記憶された最新のアイドル回転数制御トルクの記憶値Ｔｒｑｉｍがアイドル回転数制御トルクＴｒｑｉとして算出される。
図４に示すステップ４０３において基本トルクＴｒｑｂが算出された後、或いは、ステップ４０５においてアイドル回転数制御トルクＴｒｑｉが算出された後はステップ４０６に進む。
【００３６】
ステップ４０６では基本トルクＴｒｑｂにアイドル回転数制御トルクＴｒｑｉが加算されて目標トルクＴｒｑが算出される。続くステップ４０７では、目標トルクＴｒｑから要求燃料量Ｇｆが算出される。要求燃料量Ｇｆは予め目標トルクと機関回転数および目標空燃比などに関連したデータをマップの形でＲＯＭ１０３に記憶しておき、このマップを利用して算出することができる。この時に空燃比情報を関連付ける理由は、リーン空燃比運転時にはポンピング損失の減少等により、少ない燃料で同等のトルクを発生させることができるためである（このリーン空燃比運転時には約８％前後燃料が少なくて済む）。
【００３７】
ステップ４０７で要求燃料量Ｇｆが算出された後は、ステップ４０８に進んで目標トルクＴｒｑと機関回転数等の運転条件に応じて目標空燃比Ａ／Ｆが決定される。そして、次のステップ４０９では、目標空燃比Ａ／Ｆと前述の要求燃料量Ｇｆを乗算することにより、要求吸気量Ｇａが求められる。
続くステップでは再度アクセル開度が０か否かが判定され、アクセル開度が０でない時はステップ４１１に進み、要求吸気量Ｇａに応じて電子制御スロットル弁の開度が、ＲＯＭ１０３に予め記憶されたマップから求められる。このマップは、機関回転数と要求吸気量に関連したデータを予め求めてマップの形にしたものである。一方、アクセル開度が０の時はステップ４１２に進み、要求吸気量Ｇａに対してＩＳＣ制御弁開度が予め記憶された特性マップから算出される。
【００３８】
ステップ４１１又は４１２が終了するとステップ４１３に進み、要求燃料量Ｇｆからインジェクタ８への出力となる燃料噴射時間が算出される。この燃料噴射時間は、要求燃料量Ｇｆ（ｇ／ｓｅｃ）からインジェクタの流量特性、機関回転数、及び、燃料比重等を考慮して算出される。
そして、続くステップ４１４では、要求吸気量Ｇａと機関回転数Ｎｅとから点火時期が算出される。この点火時期も要求吸気量Ｇａと機関回転数のマップを予め作成してＲＯＭ１０３に記憶させておき、必要時に読み出すことによって点火時期を求めることができる。最後のステップ４１５では、算出された各種制御量に基づいて各アクチュエータ駆動処理が実行される。
【００３９】
以上説明した実施例では、図６に示すように、アクセルペダル開度に応じて算出された基本トルクＴｒｑｂとアイドル回転数制御トルクＴｒｑｉの和から目標トルクＴｒｑが目標トルク算出部１０Ａにおいて算出されていた。一方、内燃機関を搭載した車両にＥＣＴ（電子制御式自動変速機）２７やＴＲＣ（トラクションコントロール）装置２８が設けられている場合には、ＥＣＴ制御コンピュータからのトルク低減要求、要求トルク値、及び、ＴＲＣ制御コンピュータからのトルク低減要求、要求トルク値が、ＥＣＵ１０の目標トルク算出部１０Ａに入力される。
【００４０】
このような場合には、図４で説明したフローチャートのステップ４０６において、目標トルクＴｒｑがＥＣＴ２７やＴＲＣ２８からのトルク低減要求を考慮して算出される。この場合のステップ４０６における目標トルクＴｒｑの算出手順を、本発明の第２の実施例として図７を用いて説明する。
ＥＣＴ２７やＴＲＣ装置２８が車両に搭載されている場合には、ステップ４０６における目標トルクＴｒｑを算出する際に、先ず、ステップ７０１が実行され、ＴＲＣ装置２８からのトルク低減要求があるか否かが判定される。そして、ＴＲＣ装置２８からのトルク低減要求がない場合にはステップ７０２に進み、ＥＣＴ２７からのトルク低減要求があるか否かが判定される。
【００４１】
ＴＲＣ装置２８とＥＣＴ２７からのトルク低減要求がない場合は、ステップ７０３に進み、通常の基本トルクＴｒｑｂとアイドル回転数制御トルクＴｒｑｉに基づいて目標トルクＴｒｑが算出される。
一方、ステップ７０１において、ＴＲＣ装置２８からのトルク低減要求がある場合にはステップ７０４に進み、車両制御上で優先度の高いＴＲＣ装置２８からのトルク低減要求に基づき、目標トルクＴｒｑにＴＲＣ要求トルクＴｒｑｔがそのまま代入される。また、ステップ７０２において、ＥＣＴ２７からのトルク低減要求がある場合にはステップ７０５に進み、車両制御上で優先度の高いＥＣＴ２７からのトルク低減要求に基づき、目標トルクＴｒｑにＥＣＴ要求トルクＴｒｑｅがそのまま代入される。
【００４２】
以上により、本発明の内燃機関の制御装置では、他のシステムからのトルク低減要求発生時には、その要求トルクとなるように目標トルクＴｒｑが変更され、機関が最適な状態で制御される。
次に、リーンバーン機関における空燃比切り換え時の本発明の内燃機関の制御装置の動作を図８(a) により説明する。ここでは運転者のアクセルペダルの操作により、時刻ｔ１からアクセル開度が０から増加し、時刻ｔ３においてアクセル開度が最大となり、その後アクセル開度が減少して時刻ｔ５で０に戻った場合について説明する。
【００４３】
なお、この例のリーンバーン機関では、アクセル開度を基に算出された目標トルクから、例えば、第１の設定トルクＴ１以下ではリーン空燃比に制御され、この第１の設定トルクＴ１より僅かに高い側に設定された第２の設定トルクＴ２以上では、理論空燃比に制御されるようになっているものとする。
時刻ｔ１からアクセル開度が大きくなって目標トルクが上昇すると、第２の設定トルクＴ２までは空燃比はリーン空燃比に制御される。そして、目標トルクが第２の設定トルクＴ２以上となる時刻ｔ２になると、空燃比はリーン空燃比から理論空燃比に切り換えられ、その後理論空燃比が維持される。一方、時刻ｔ３を過ぎてアクセル開度が閉じ側に操作され、目標トルクが低下する場合には、時刻ｔ４において目標トルクが第１の設定トルクＴ１以下になった時点で、空燃比が理論空燃比からリーン空燃比に切り換えられる。
【００４４】
リーンバーン機関におけるこのような空燃比の切り換え制御は、主にリーン空燃比運転状態において出力可能な最大トルク以上に要求された場合に、理論空燃比へ切り換えることにより、要求されたトルクを理論空燃比によって発生することを目的に行われる。
この場合の要求燃料量は目標トルク、目標空燃比、機関回転数等に応じて決定されるが、ほぼ目標トルクに比例して変化し、時刻ｔ１から時刻ｔ３まで増大し、時刻ｔ３から時刻ｔ５まで減少する。一方、要求吸気量は要求燃料量に目標空燃比を乗算して求められる。リーン空燃比制御時は、要求吸気量は時刻ｔ１から目標空燃比がリーン空燃比から理論空燃比に切り換わる時刻ｔ２までは増えるが、時刻ｔ２において理論空燃比に切り換わった途端に、理論空燃比に応じたスロットル開度まで減らされ、吸気量が空燃比の差分だけ急激に減る。この後、要求吸気量は時刻ｔ３までは増え続け、時刻ｔ３から時刻ｔ４までは目標トルクの減少に伴って減少する。
【００４５】
このように、時刻ｔ２と時刻４において要求吸気量が急変するのは、リーン空燃比制御時は理論空燃比制御時に対して要求吸気量は空燃比の差分だけ増加した値となっているからである。従って、空燃比切り換え時点では要求吸気量は急変化する動作となる。
実際に発生されるトルクは、ほぼ要求燃料量に比例する傾向である。従って、要求燃料量が目標トルクにほぼ比例することから、本発明のリーンバーン機関の制御装置では、空燃比制御状態がリーン状態、理論空燃比状態に関わらず、運転者のアクセル操作量に比例したトルクが発生されることが分かる。従って、本発明の内燃機関の制御装置を搭載したリーンバーン機関では、運転者のアクセル操作量に応じてトルクが発生するので、ドライバビリティが向上する。
【００４６】
これに対して、図８(a) と同様のアクセル操作が行われた時の、リーンバーン機関における従来の内燃機関の制御装置の動作を図８(b) により説明する。ここでも目標トルクが第１の設定トルクＴ１以下ではリーン空燃比に制御され、第２の設定トルクＴ２（＞第１の設定トルクＴ１）以上では、理論空燃比に制御されるようになっているものとする。
【００４７】
従って、従来の制御においても、時刻ｔ１から目標トルクが第２の設定トルクＴ２を越える時刻ｔ２までは空燃比はリーン空燃比に制御される。そして、時刻ｔ２を過ぎると空燃比はリーン空燃比から理論空燃比に切り換えられ、以後は目標トルクが第１の設定トルクＴ１を以下となる時刻ｔ４までは理論空燃比に保持される。この後、時刻ｔ４において目標トルクが第１の設定トルクＴ１以下になった時点で、空燃比が理論空燃比からリーン空燃比に切り換えられ、以後目標トルクが第２の設定トルクＴ２を越えない限りリーン空燃比が保持される。
【００４８】
従来の制御は前述のように吸入空気量先行であるので、アクセル開度が変化すると、それに応じてスロットル開度も変化し、要求吸気量は時刻ｔ１から時刻ｔ３まで上昇し、時刻ｔ３から時刻ｔ５まで減少する。
従来の制御では、要求燃料量は目標空燃比、エンジン回転数等に応じて決定されるので、時刻ｔ１から時刻ｔ２まではリーン空燃比の下で吸気量の増大に伴って増大する。時刻ｔ２において目標空燃比がリーン空燃比から理論空燃比に変化すると、空燃比の差分だけ急増し、以後は時刻ｔ４までは理論空燃比の下で吸気量の増減に追従して増減する。そして、時刻ｔ４において目標空燃比が理論空燃比からリーン空燃比に変化すると、空燃比の差分だけ急減し、以後はリーン空燃比の下で吸気量の増減に追従して増減する。
【００４９】
このように、時刻ｔ２と時刻４において要求燃料量が急変するのは、理論空燃比制御時はリーン空燃比制御時に対して要求燃料量が空燃比の差分だけ増加した値となっているからである。従って、従来の制御では、空燃比切り換え時点において要求燃料量が急変化する動作となる。
実際に発生されるトルクは、前述のようにほぼ要求燃料量に比例する傾向にある。従って、従来のリーンバーン機関の制御装置では、空燃比制御状態が、リーン空燃比状態から理論空燃比状態に切り換わった時点で発生トルクが急増し、理論空燃比状態からリーン空燃比状態に切り換わった時点で発生トルクが急減することになる。従って、従来の内燃機関の制御装置を搭載したリーンバーン機関では、運転者のアクセル操作による加速中、或いは減速中の空燃比切換時点でトルクが急変するので、トルクショックが感じられ、ドライバビリティが悪い。
【００５０】
以上説明した制御例は、リーンバーン機関に他のシステムからのトルク調整要求がない場合のものであるが、リーンバーン機関に図６で説明したＥＣＴ２７やＴＲＣ装置２８が備えられている場合には、目標トルクがこれらのシステムからのトルク調整要求によって変化する。このような、リーンバーン機関に他のシステムからのトルク調整要求がある場合における本発明の内燃機関の制御装置の動作を空燃比切り換えと共に図９により説明する。なお、説明を簡単にするために、ここでは他のシステムとしてＴＲＣ装置２８のみがリーンバーン機関に備えられているものとし、運転者のアクセルペダルの操作により、時刻ｔａからアクセル開度が０から増加し、時刻ｔｅにおいてアクセル開度が最大となり、その後アクセル開度が一定に保持されるような運転状態の中で、ＴＲＣ装置２８からのトルク低減要求があった場合の動作例について説明する。
【００５１】
また、この例のリーンバーン機関でも、アクセル開度を基に算出された目標トルクから、例えば、第１の設定トルクＴ１以下ではリーン空燃比に制御され、この第１の設定トルクＴ１より僅かに高い側に設定された第２の設定トルクＴ２以上では、理論空燃比に制御されるようになっているものとする。
時刻ｔａからアクセル開度が大きくなって目標トルクが上昇すると、第２の設定トルクＴ２までは空燃比はリーン空燃比に制御される。そして、目標トルクが第２の設定トルクＴ２以上となる時刻ｔｂになると、目標空燃比はリーン空燃比から理論空燃比に切り換えられる。
【００５２】
一方、時刻ｔｂを過ぎた時刻ｔｃにおいて、アクセル開度から算出された目標トルクに対して、車両の駆動輪に空転が発生したとする。この時にはＴＲＣ制御コンピュータからのトルク低減要求と要求トルク値がＥＣＵ１０に入力される。ＴＲＣ要求トルクは、駆動輪の空転検出時にトルク低下要求を発生し空燃比率が所定設定値になるように制御されるため、車速上昇と共に要求トルクは上昇する傾向にある。
【００５３】
図９の例では、駆動輪の空転発生前の時刻ｔｂにおいて目標トルクが第２の設定トルクＴ２を越えて空燃比切り換え条件が成立している。この場合には、理論空燃比に切り換え制御された直後に、ＴＲＣ制御コンピュータからのトルク低減要求に応じて目標トルクが減少する。そして、時刻ｔｄにおいて目標トルクが第１の設定トルクＴ１になると、再度リーン空燃比への切り換え条件が成立するので、目標空燃比は理論空燃比からリーン空燃比に切り換えられる。
【００５４】
この後の時刻ｔｅにおいて、ＴＲＣ制御コンピュータからのトルク低減要求により空燃比率が所定設定値になると、車速上昇と共にＴＲＣ要求トルクは上昇する。そして、その後の時刻ｔｆにおいてＴＲＣ要求トルクが第２の設定トルクになると、目標空燃比がリーン空燃比から理論空燃比に切り換えられる。この後もＴＲＣ要求トルクは増大を続け、時刻ｔｇになった時点でＴＲＣ要求トルクが基本トルクに一致する。
【００５５】
この場合の要求燃料量はほぼ目標トルクに比例して変化し、時刻ｔａから時刻ｔｃまで増大し、時刻ｔｃから時刻ｔｅまで減少した後、時刻ｔｅから時刻ｔｇまで再び増大する。
一方、要求吸気量は要求燃料量に目標空燃比を乗算して求められるので、要求燃料量の変化と目標空燃比の変化に合わせて変化する。よって、要求吸気量は時刻ｔａから時刻ｔｂまでは要求燃料量の変化に伴って増えるが、時刻ｔｂにおける目標空燃比の変化により空燃比の差分だけ急激に減る。時刻ｔｂから時刻ｔｄの間は、要求吸気量は要求燃料量の変化に伴って増大した後に減少し、時刻ｔｄにおける目標空燃比の切り換わりにより空燃比の差分だけ急激に増え、時刻ｔｄから時刻ｔｆまでは要求燃料量の変化に伴って減少した後に増大する。そして、時刻ｔｆにおける目標空燃比の切り換わりで空燃比の差分だけ急激に減り、時刻ｔｆ以後は要求燃料量の変化に伴って変化する。
【００５６】
実際に発生されるトルクはほぼ要求燃料量に比例し、要求燃料量は目標トルクにほぼ比例することから、本発明のリーンバーン機関の制御装置では、空燃比制御状態がリーン状態、理論空燃比状態に関わらず、運転者のアクセル操作量に比例したトルクにＴＲＣ装置からのトルク調整要求が加わったトルクが発生されることが分かる。従って、本発明の内燃機関の制御装置を搭載したリーンバーン機関では、目標空燃比の変化に関係なく発生トルクを連続的に制御することが可能であるため、ＴＲＣ装置の制御性に悪影響を及ぼすことなくリーンバーン機関を最良の状態で運転することができる。
【００５７】
これに対して、ＴＲＣ制御装置を備えたリーンバーン機関を、吸入空気量先行制御、燃料量追従制御方式の従来の内燃機関の制御装置で制御した場合は、目標トルクの変化に追従して要求吸気量が変化する。そして、要求燃料量は時刻ｔｂと時刻ｔｆにおける目標空燃比のリーン空燃比から理論空燃比への切換時点で空燃比の差分だけ増大し、時刻ｔｄにおける目標空燃比の理論空燃比からリーン空燃比への切換時点で空燃比の差分だけ減少する。
【００５８】
この結果、ほぼ要求燃料量に比例する実際に発生されるトルクは、目標空燃比の切換時点で変化する要求燃料量に追従して急増、或いは急減する。よって、従来の制御装置では、目標空燃比の制御状態がリーン状態と理論空燃比状態との間で切り換わった時に急激なトルク変化が起こることになる。従って、従来の内燃機関の制御装置を搭載したリーンバーン機関では、目標空燃比が変化する毎に発生トルクが変化するので、ＴＲＣ装置の制御性に悪影響が及び、リーンバーン機関を最良の状態で運転することができない。
【００５９】
以上説明した実施例が本発明の基本的な実施例であるが、目標空燃比の他に内燃機関制御の可変制御要素に対応して目標トルクに対する各種制御量演算が内燃機関の制御装置にて実行されるものとする。
また、可変要素としては、前述のＥＣＴ２７やＴＲＣ装置２８の他にも、例えば、吸気流制御装置（ＳＣＶ装置，ＶＶＴ装置，可変吸気装置等）や、過給装置（Ｔ／Ｃ，Ｓ／Ｃ）等がある。また、他の制御システムとしては、クルーズコントロール、ＶＳＣ等の制御システムがある。
【００６０】
なお、以上の実施例では、リーンバーン機関を説明したが、本発明の内燃機関の制御装置が適用される機関は、特にリーンバーン機関に限定されるものではない。
以上説明したように、本発明の内燃機関の制御装置では、内燃機関が発生すべき目標トルクをパラメータとして動作するため、内燃機関の制御装置の相違点、例えば、全域理論空燃比制御の機関とリーンバーン機関の差に関係なく、その機関特性の最良点で制御することができ、出力される機関トルクは運転者のアクセル操作量に比例したものが常に得られる。
【００６１】
また、他の制御システムとの間でも要求トルクをパラメータに総合的なトルク制御が可能である。これは同一車両に複数のエンジンが組み合わされるような場合には特に有効である。
ＴＲＣ装置等は車両特性からその制御目標量が決まり、ＥＣＴはトランスミッション特性からその制御目標量が決まる。従来はこれら複数の組み合わせのそれぞれについて、スロットル開度調整量や点火時期の遅角量の制御量を実験的に設定、確認が多大な時間を費やしてマッチングされていた。しかしながら、本発明によれば、１種類の組み合わせにおいて要求制御量を求めておけば良く、異なる機種の機関が組み合わされてもＴＲＣ装置やＥＣＴなどの内燃機関以外のシステム制御量に影響しない。
【００６２】
このことから、本発明の内燃機関の制御装置によれば、より複雑化する内燃機関、車両総合制御等の大規模な車両制御系を構築する際に、各システム毎に独立したシステムの開発が可能となり、また、各システムの制御精度が保証されることになる。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の内燃機関の制御装置によれば、以下のような効果がある。
第１の発明では、内燃機関が運転者のアクセルペダルの操作量に応じて決定される目標トルク量に応じて制御されるので、機関の応答性、空燃比制御性が向上する。
【００６４】
第２の発明では、目標トルク量が予め設定されたテーブルに基づいて算出されるので、算出時間が速く、正確な目標トルク量が得られる。
第３の発明では、目標トルク量から目標空燃比が算出されるので、機関の応答性、空燃比制御性が向上する。
第４の発明では、補助装備品からの機関トルク調整要求があった場合には、目標トルク量算出手段からの目標トルク量が補正されるので、補助装備品の有無、動作状態に係わらず、機関の応答性、空燃比制御性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の内燃機関の制御装置を備えた電子制御燃料噴射式の内燃機関の一実施例の全体構成を示す構成図である。
【図２】従来の内燃機関の制御装置の動作を示すブロック図である。
【図３】本発明の内燃機関の制御装置の動作を示すブロック図である。
【図４】本発明の内燃機関の制御装置における第１の実施例の制御手順の一例を示すフローチャートである。
【図５】図４のステップ４０５の詳細な手順を示すフローチャートである。
【図６】図３の他システムからのトルク調整要求の一例を示すブロック図である。
【図７】図６に示す他システムからのトルク調整要求がある時の図４のステップ４０６の手順の詳細を示すフローチャートである。
【図８】  (a) は図４に示した本発明の制御手順によるアクセル開度変化に対する発生トルクの推移を示すタイムチャート、(b) は(a) と同様のアクセル開度変化にたいする従来の制御による発生トルクの推移を示すタイムチャートである。
【図９】図６に示すトラクションコントロール装置からトルクの調整要求があった場合の、本発明のアクセル開度の変化に対する発生トルクの推移を、従来の内燃機関の制御装置における発生トルクの推移と比較して示すタイムチャートである。
【図１０】（ａ）は目標トルクを算出するためのアクセル操作量と目標トルク量の関係を示すテーブル、（ｂ）は機関回転数に対する目標トルク量の上下限値を設定したテーブルである。
【符号の説明】
１…内燃機関
２…吸気通路
３…スロットル弁
４…アクチュエータ
５…スロットル開度センサ
７…圧力センサ
８…燃料噴射弁
１０…ＥＣＵ（エンジン・コントロール・ユニット）
１１…水温センサ
１２…排気通路
１３…Ｏ2 センサ
１４…アクセルペダル
１５…アクセル踏込量センサ
１６…イグナイタ
１７…点火コイル
１８…吸気温センサ
１９…クランク角センサ
２０…ＩＳＣ通路
２１…ＩＳＣ制御弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003641914.tif 000008
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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