(57)【要約】【課題】ＥＧＲガス流量が要求に対して減少しないようにして加速時のＮＯｘ排出量の増加を抑制する。【解決手段】ＥＧＲ弁（９）と、アクチュエータ（１０）と、ＥＧＲ制御目標値が得られるようにＥＧＲ弁開度を制御する手段（１１）と、アクセル開度と車速の検出値に基づいて目標駆動トルクを演算する手段（１１）と、この目標駆動トルクに基づいて目標スロットル弁開度を演算する手段（１１）と、この目標スロットル弁開度が得られるようにスロットル弁（６）を電気的に制御する電気制御スロットル装置（６、７）とを備えるエンジンの制御装置において、ＥＧＲ弁（１０）が、アクチュエータ（１０）の限界速度により予め定まっている最大開速度で開駆動されるあいだ、このＥＧＲ弁（１０）の最大開速度に対応する目標スロットル弁開度を設定する手段（１１）を備える。【選択図】　　　　図１
2004124899.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＥＧＲガス流量を増減するＥＧＲ弁と、
このＥＧＲ弁を開閉駆動するアクチュエータと、
運転条件に応じてＥＧＲ制御目標値を演算するＥＧＲ制御目標値演算手段と、このＥＧＲ制御目標値が得られるようにＥＧＲ弁開度を制御するＥＧＲ弁開度制御手段と、
アクセル開度を検出するアクセル開度検出手段と、
車速を検出する車速検出手段と、
これらアクセル開度と車速の検出値に基づいて目標駆動トルクを演算する目標トルク演算手段と、
この目標駆動トルクに基づいて目標スロットル弁開度を演算する目標スロットル弁開度演算手段と、
この目標スロットル弁開度が得られるようにスロットル弁を電気的に制御する電気制御スロットル装置と
を備えるエンジンの制御装置において、
ＥＧＲ弁が、アクチュエータの限界速度により予め定まっている最大開速度で開駆動されるあいだ、前記目標駆動トルクに基づく目標スロットル弁開度に代えて、このＥＧＲ弁の最大開速度に対応する目標スロットル弁開度を設定する目標スロットル弁開度設定手段
を備えることを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項２】
目標空燃比が得られるようにスロットル弁を通過する吸入空気流量とエンジン回転速度に応じて燃料供給量を制御する空燃比制御手段を備え、ＥＧＲ弁の最大開速度に対応する目標スロットル弁開度を設定する場合のトルク不足を、目標空燃比を定常状態での値よりリッチ化することで補う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。
【請求項３】
ＥＧＲガス流量を増減するＥＧＲ弁と、
このＥＧＲ弁を開閉駆動するアクチュエータと、
運転条件に応じてＥＧＲ制御目標値を演算するＥＧＲ制御目標値演算手段と、このＥＧＲ制御目標値が得られるようにＥＧＲ弁開度を制御するＥＧＲ弁開度制御手段と、
アクセル開度を検出するアクセル開度検出手段と、
車速を検出する車速検出手段と、
これらアクセル開度と車速の検出値に基づいて目標駆動トルクを演算する目標トルク演算手段と、
この目標駆動トルクに基づいて目標スロットル弁開度を演算する目標スロットル弁開度演算手段と、
この目標スロットル弁開度が得られるようにスロットル弁を電気的に制御する電気制御スロットル装置と
を備えるエンジンの制御装置において、
ＥＧＲ弁が、アクチュエータの限界速度により予め定まっている最大閉速度で閉駆動されるあいだ、前記目標駆動トルクに基づく目標スロットル弁開度に代えて、このＥＧＲ弁の最大閉速度に対応する目標スロットル弁開度を設定する目標スロットル弁開度設定手段
を備えることを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項４】
目標空燃比が得られるようにスロットル弁を通過する吸入空気流量とエンジン回転速度に応じて燃料供給量を制御する空燃比制御手段を備え、ＥＧＲ弁の最大閉速度に対応する目標スロットル弁開度を設定する場合のトルク増加を、目標空燃比を定常状態での値よりリーン化することで減らす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。
【請求項５】
成層燃焼運転と均質燃焼運転とを切換可能である場合に、ＥＧＲ弁を開閉駆動する運転域は成層燃焼運転域であることを特徴とする請求項１または３に記載のエンジンの制御装置。
【請求項６】
ＥＧＲ制御目標値は目標ＥＧＲ率または目標ＥＧＲガス流量であることを特徴とする請求項１または３に記載のエンジンの制御装置。
【請求項７】
ＥＧＲ弁が、アクチュエータの限界速度により予め定まっている最大開速度または最大閉速度で駆動されるあいだには、ＥＧＲ弁開度が変化しない無駄時間を含むことを特徴とする請求項１または３に記載のエンジンの制御装置。
【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、特に排気の一部を吸気側に導入する、いわゆる排気還流（以下「ＥＧＲ」という。）を行うＥＧＲ装置（ＥＧＲ弁とＥＧＲ弁を開閉駆動するアクチュエータとからなる）と、スロットル弁を電気的に制御する電気制御スロットル装置とを備えるものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
成層燃焼運転と均質燃焼運転とを切換可能にしたエンジンの制御装置において、成層燃焼運転から均質燃焼運転への切換に際して、まずＥＧＲ装置を用いてＥＧＲを行っていた状態よりＥＧＲガス量がほとんどない状態へと切換え、その後しばらくしたタイミングで空燃比をリッチ側に移行させつつ電気制御スロットル装置により吸入空気流量を減らし、これによって成層燃焼運転から均質燃焼運転へと切換えるようにしたものが提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−７２０３２号公報（図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、成層燃焼運転域かつＥＧＲ弁を開いてＥＧＲを行う領域において、定常状態からアクセルペダルを踏み込んでスロットル弁を開き電気制御スロットル装置により吸入空気流量を急増させると（加速時）、一時的にＮＯｘ排出量が増加して排気性能が悪化し、またこれとは逆に定常状態からアクセルペダルを戻して電気制御スロットル装置により吸入空気流量を急減させたとき（減速時）、一時的に燃焼安定性が悪くなることが分かった。
【０００５】
この加速時に生じるＮＯｘ排出量の増加や減速時に生じる燃焼安定性の悪化の原因を本願発明の発明者が解析してみたところ、ＥＧＲ弁を開閉駆動するアクチュエータの応答遅れに起因していることを突き止めた。これを図８、図９、図１０、図１１を参照して説明すると、図８、図９は加速時の、また図１０、図１１は減速時の特性（実験結果）であり、このうち破線で対策前の場合を、実線で対策後（後述する本願発明）の場合を示す。
【０００６】
図８、図９に破線で示したようにｔ１のタイミングでスロットル弁開度がステップ的に大きくなったとき、定常状態に対してスロットル弁下流の吸気管圧力が大きくなりＥＧＲ弁前後差圧が小さくなるためＥＧＲガス流量が要求に対して減少し（図１３参照）、実ＥＧＲ率も要求に対して減少するためＮＯｘ低減効果が低下してＮＯｘ排出量が増加している。
【０００７】
また、図１０、図１１に破線で示したようにｔ１のタイミングでスロットル弁開度がステップ的に小さくなったとき定常状態に対してスロットル弁下流の吸気管圧力が小さくなりＥＧＲ弁前後差圧が大きくなるためＥＧＲガス流量が要求に対して増加し、実ＥＧＲ率も要求に対して増加するため燃焼安定性が悪くなっている。
【０００８】
この場合、ＥＧＲガス流量はＥＧＲ弁開口面積とＥＧＲ弁前後差圧との２つの因子により定まるので、加速時にＥＧＲ弁前後差圧が小さくなってもＥＧＲ弁開口面積が応答良く増えればＥＧＲガス流量が要求に対して減少することはないはずである。しかしながら、図９の下二段をみると、スロットル弁開度がステップ的に増えているのに対して、ＥＧＲ弁開度のほうはゆっくりとしか増えていない。同様に、減速時にＥＧＲ弁前後差圧が大きくなってもＥＧＲ弁開口面積が応答良く減ればＥＧＲガス流量が要求に対して増加することはないはずであるが、図１１の下二段をみると、スロットル弁開度がステップ的に減少しているのに対して、ＥＧＲ弁開度のほうはゆっくりとしか減っていない。
【０００９】
このように、スロットル弁開度の変化速度に対してＥＧＲ弁開度の変化速度が遅いのは、ステップモータなどのアクチュエータによりＥＧＲ弁の開速度や閉速度が定まるところ、ステップモータにこれより速くは動くことのできない限界速度があり、限界速度に規制されたスピードでしかＥＧＲ弁開度が大きくなれず、また限界速度に規制されたスピードでしかＥＧＲ弁開度が小さくなれないためである。
【００１０】
この場合、ＥＧＲ弁開度の変化速度を、スロットル弁の変化速度に合わせて速くすることはできないが、スロットル弁開度の変化速度をＥＧＲ弁開度に変化速度に合わせて遅くすることはできる。そして、例えば加速時にスロットル弁開度の開速度を遅らせてＥＧＲ弁前後差圧の増加を抑えてやればＥＧＲ弁前後差圧の増加とＥＧＲ弁開度の減少とがバランスし、ＥＧＲガス流量が要求に対して減少しないようにすることができる。また、減速時にスロットル弁開度の閉速度を遅らせてＥＧＲ弁前後差圧の減少を抑えてやればＥＧＲ弁前後差圧の減少とＥＧＲ弁開度の増加とがバランスし、ＥＧＲガス流量が要求に対して増加しないようにすることができる。
【００１１】
そこで本発明は、ＥＧＲ弁がアクチュエータの限界速度により予め定まっている最大開速度で開駆動されるあいだは、このＥＧＲ弁の最大開速度に対応する目標スロットル弁開度を設定することにより、ＥＧＲガス流量が要求に対して減少しないようにして加速時のＮＯｘ排出量の増加を抑制し、またＥＧＲ弁がアクチュエータの限界速度により予め定まっている最大閉速度で閉駆動されるあいだは、このＥＧＲ弁の最大閉速度に対応する目標スロットル弁開度を設定することにより、ＥＧＲガス流量が要求に対して増加しないようにして減速時の燃焼悪化を防止することを目的とする。
【００１２】
一方、特許文献１のように、成層燃焼運転から均質燃焼運転への切換時に、ＥＧＲガス流量がほとんどない状態としてしまうのでは、ＮＯｘ排出量を低減できない。これに対して本願発明は、ＥＧＲガスが流入しても燃焼が安定している領域における加速時や減速時において、ＮＯｘ排出量の低減を目的としてＥＧＲガス流量を目標値に近づけようとするものであり、特許文献１とは技術的思想が異なる。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、ＥＧＲガス流量を増減するＥＧＲ弁と、このＥＧＲ弁を開閉駆動するアクチュエータと、運転条件に応じてＥＧＲ制御目標値を演算するＥＧＲ制御目標値演算手段と、このＥＧＲ制御目標値が得られるようにＥＧＲ弁開度を制御するＥＧＲ弁開度制御手段と、アクセル開度を検出するアクセル開度検出手段と、車速を検出する車速検出手段と、これらアクセル開度と車速の検出値に基づいて目標駆動トルクを演算する目標トルク演算手段と、この目標駆動トルクに基づいて目標スロットル弁開度を演算する目標スロットル弁開度演算手段と、この目標スロットル弁開度が得られるようにスロットル弁を電気的に制御する電気制御スロットル装置とを備えるエンジンの制御装置において、ＥＧＲ弁が、アクチュエータの限界速度により予め定まっている最大開速度で開駆動されるあいだ、前記目標駆動トルクに基づく目標スロットル弁開度に代えて、このＥＧＲ弁の最大開速度に対応する目標スロットル弁開度を設定する目標スロットル弁開度設定手段を備える。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、ＥＧＲガス流量を増減するＥＧＲ弁と、このＥＧＲ弁を開閉駆動するアクチュエータと、運転条件に応じてＥＧＲ制御目標値を演算するＥＧＲ制御目標値演算手段と、このＥＧＲ制御目標値が得られるようにＥＧＲ弁開度を制御するＥＧＲ弁開度制御手段と、アクセル開度を検出するアクセル開度検出手段と、車速を検出する車速検出手段と、これらアクセル開度と車速の検出値に基づいて目標駆動トルクを演算する目標トルク演算手段と、この目標駆動トルクに基づいて目標スロットル弁開度を演算する目標スロットル弁開度演算手段と、この目標スロットル弁開度が得られるようにスロットル弁を電気的に制御する電気制御スロットル装置とを備えるエンジンの制御装置において、ＥＧＲ弁が、アクチュエータの限界速度により予め定まっている最大閉速度で閉駆動されるあいだ、前記目標駆動トルクに基づく目標スロットル弁開度に代えて、このＥＧＲ弁の最大閉速度に対応する目標スロットル弁開度を設定する目標スロットル弁開度設定手段を備える。
【００１５】
【発明の効果】
ＥＧＲ弁を開閉駆動するアクチュエータには、これより速く動くことのできない限界速度があり、限界速度に規制されたスピードでしかＥＧＲ弁開度が大きくなれないので、これに起因してアクセル開度をステップ的に大きくするときには、ＥＧＲガス流量が要求に対して減少し、ＮＯｘ低減効果が低下してＮＯｘ排出量が増加するのであるが、請求項１に記載の発明によれば、ＥＧＲ弁が、アクチュエータの限界速度により予め定まっている最大開速度で開駆動されるあいだ、目標駆動トルクに基づく目標スロットル弁開度に代えて、このＥＧＲ弁の最大開速度に対応する目標スロットル弁開度を設定するようにした。すなわち、ＥＧＲ弁が、アクチュエータの限界速度により予め定まっている最大開速度で開駆動されるあいだとは加速時であり、この加速時にスロットル弁開度の開速度が遅らされＥＧＲ弁前後差圧の増加が抑えられることから、ＥＧＲ弁前後差圧の増加とＥＧＲ弁開度の減少とがバランスし、ＥＧＲガス流量が要求に対して減少しないようにすることができる（ＥＧＲ制御目標値を確保することができる）ため、これにより加速時にもＮＯｘ排出量を設計値通りに低減することができる。
【００１６】
また、限界速度に規制されたスピードでしかＥＧＲ弁開度が小さくなれないので、これに起因してアクセル開度をステップ的に小さくするときには、ＥＧＲガス流量が要求に対して増加し、燃焼安定性が悪くなるのであるが、請求項３に記載の発明によれば、ＥＧＲ弁が、アクチュエータの限界速度により予め定まっている最大閉速度で閉駆動されるあいだ、目標駆動トルクに基づく目標スロットル弁開度に代えて、このＥＧＲ弁の最大閉速度に対応する目標スロットル弁開度を設定するようにした。すなわち、ＥＧＲ弁が、アクチュエータの限界速度により予め定まっている最大閉速度で開駆動されるあいだとは減速時であり、この減速時にスロットル弁開度の閉速度が遅らされＥＧＲ弁前後差圧の減少が抑えられることから、ＥＧＲ弁前後差圧の減少とＥＧＲ弁開度の増加とがバランスし、ＥＧＲガス流量が要求に対して増加しないようにすることができる（ＥＧＲ制御目標値を確保することができる）ため、これにより燃焼悪化に伴う失火の発生などを防止することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１は成層燃焼運転と均質燃焼運転とを切換可能にしたエンジンの制御装置の制御システム図で、当該エンジンは図示しない車両に搭載されている。
【００１９】
図１において１はエンジン本体、２は吸気管、３は排気管、４は燃料噴射弁、５は点火プラグ、６はスロットル弁、７はスロットル弁６を開閉駆動するステップモータ（あるいはＤＣモータなど）である。ここで、スロットル弁６とステップモータ７とから電気制御スロットル装置が構成されている。
【００２０】
当該エンジンではシリンダに直接臨んで設けられた燃料噴射弁４より低負荷などにおいて燃料を圧縮行程の後半に噴射しその噴霧から形成される混合気をシリンダ内の吸気流動を利用して塊のまま点火プラグ５へと向かわせ、圧縮上死点付近において点火プラグ５の近傍に到達した混合気塊に対して点火プラグ５による点火を行い、全体としては空燃比が例えば４０を超える超希薄燃焼（成層燃焼）の運転を行う。また高負荷では燃料を吸気行程で噴射して燃料と空気の混合を早め、燃焼室の全域を均質的な混合気で満たし、理論空燃比の混合気による均質燃焼の運転を行う。
【００２１】
このため、アクセル開度センサ１２（アクセル開度検出手段）からのアクセル開度（アクセルペダルの踏み込み量のこと）の信号、クランク角センサ１３からの単位クランク角毎のポジション信号および気筒行程の位相差毎の基準信号、スロットル弁６上流の吸気管２に設けられるエアフローメータ１４からの吸入空気流量の信号、水温センサ１６からの冷却水温の信号が、エンジンコントローラ１１に入力され、エンジンコントローラ１１では運転条件（エンジン回転速度と吸入空気流量とで定まる）により最適な空燃比と最適な燃焼状態とが得られるように燃料噴射弁４からの燃料噴射量と燃料噴射時期とを制御している。例えば運転条件が図２に示す低負荷側や低回転速度側の成層燃焼域にあれば燃料噴射時期をピストンが上昇する圧縮行程の後半に設定すると共に空燃比を理論空燃比より希薄側に設定する。一方、図２に示す高負荷側や高回転速度側の均質燃焼域になると燃料噴射時期をピストンが下降する吸気行程に設定するとともに空燃比を理論空燃比を中心とした狭い範囲に収める。
【００２２】
また、エンジンコントローラ１１ではアクセルセンサ１２からのアクセル開度と車速センサ１８（車速検出手段）からの車速とに基づいて車両の目標駆動トルクを演算し、この目標駆動トルクに基づいて目標スロットル弁開度を演算し、この目標スロットル弁開度が得られるように、ステップモータ７を介してスロットル弁開度を制御する。その際スロットルセンサ１５からの信号をフィードバック信号として用いている。
【００２３】
一方、排気の一部を吸気に還流させるＥＧＲ通路８にステップモータ１０（アクチュエータ）により駆動されるＥＧＲ弁９を備える。ＥＧＲ率が高いほど（ＥＧＲガス流量が多いほど）エンジンより排出されるＮＯｘ排出量を低減することができるため、エンジンコントローラ１１ではこのＥＧＲ弁９を制御して燃焼安定性が悪化しない範囲で大量にＥＧＲガスをコレクタ部２Ａ下流の吸気管２に流人させる。すなわち、エンジンコントローラ１１には運転条件（負荷と回転速度）に応じた最適な目標ＥＧＲ率を定めたマップを有しており、ＥＧＲを許可する運転領域でそのときの運転条件よりそのマップを検索して目標ＥＧＲ率を演算し、これをエアフローメータ１２により検出される吸入空気流量に掛けることによって目標ＥＧＲガス流量を算出し、この目標ＥＧＲガス流量に比例して目標ＥＧＲ弁開口面積を算出し、この目標ＥＧＲ弁開口面積よりさらに目標ＥＧＲ弁開度を演算する。このようにして求めた目標ＥＧＲ弁開度がステップモータ１０の制御回路に出力されると、これがステップモータ１０の目標ステップ数に変換され、この目標ステップ数が得られるようにステップモータ１０が駆動される。
【００２４】
このようにＥＧＲ弁開度を制御してＥＧＲを行う領域で、定常状態からアクセルペダルを踏み込んでスロットル弁６を開いて吸入空気流量を急増させるとき（加速時）、一時的にＮＯｘ排出量が増加して排気性能が悪化しかねないので、ＥＧＲ弁９が、アクチュエータ１０の限界速度により予め定まっている最大開速度で開駆動されるあいだ、前記目標駆動トルクに基づく目標スロットル弁開度に代えて、このＥＧＲ弁９の最大開速度に対応する目標スロットル弁開度を設定する。
【００２５】
また、これとは逆に定常状態からアクセルペダルを戻して吸入空気流量を急減させたとき（減速時）、一時的に燃焼安定性が悪くなりかねないので、ＥＧＲ弁９が、アクチュエータ１０の限界速度により予め定まっている最大閉速度で閉駆動されるあいだ、前記目標駆動トルクに基づく目標スロットル弁開度に代えて、このＥＧＲ弁９の最大閉速度に対応する目標スロットル弁開度を設定する。
【００２６】
これをさらに説明すると、図３はｔ１のタイミングでアクセル開度をステップ的に増加させたときの（加速時）、また図４はｔ１のタイミングでアクセル開度をステップ的に減少させたときの（減速時）本実施形態による、ＥＧＲ弁開度、スロットル弁開度、目標当量比、燃料噴射量の各変化をモデル的に示したものである。
【００２７】
まず、図３から説明すると、ｔ１のタイミングでアクセル開度がステップ的に増加するとき、ＥＧＲ弁開度はステップモータ１０の限界速度に規制されたスピードで大きくなり、ｔ２のタイミングで加速後の定常状態での値に達している。つまり、ｔ１とｔ２の間が過渡状態である。
【００２８】
この場合に、車速とエンジン回転速度に基づく目標スロットル弁開度基本値ＴＶＯＭは図３第３段目の破線のようにｔ１のタイミングでステップ的に大きくなるのであるが、このＴＶＯＭに代えて、図３第３段目の実線のようにｔ１直前の値を初期値としてｔ１よりある傾きをもって直線的に大きくなり、ｔ２のタイミングで加速後の定常状態での値と一致する目標スロットル弁開度ｔＴＶＯ１を設定する。
【００２９】
ただし、アクセル開度をステップ的に大きくするときに、スロットル弁の開作動をこのように規制すると、吸入空気流量が要求に対して減少することが避けられないので、このときにも定常状態での目標当量比（図３第４段目の破線参照）で運転した場合、スロットル弁開度を規制する前に比べてエンジンの発生するトルクが低下し、望みの加速感が得られない。これは特に吸入空気流量に対するトルクの感度が高い成層燃焼運転時に顕著となる。
【００３０】
加速時のこのトルク低下分を回復させてやるめ、次のように目標当量比を演算する。すなわち、エンジンの回転速度と負荷とに基づく目標当量比基本値ＴＦＢＹＡ０は図３第４段目の破線のようにｔ１のタイミングでステップ的に大きくなるのであるが、このＴＦＢＹＡ０に代えて、図３第４段目の実線のようにｔ１での定常状態での目標当量比ＴＦＢＹＡ０に所定値ｄＴＦＢＹＡ１を加えた値を初期値として直線的に小さくなり、ｔ２で加速後の定常状態での値と一致する目標当量比ＴＦＢＹＡ１を演算する。このようにｔ１からｔ２の間で目標当量比をＴＦＢＹＡ０よりＴＦＢＹＡ１へと変更することは、実線と破線とで囲まれた面積分だけ燃料噴射量が増量されることを意味する。これは空燃比のリッチ化を行っている操作であり、これによりエンジンの発生するトルクが増える（図１４参照）。
【００３１】
また、図３第４段目において実線と破線とで囲まれた面積分だけ燃料噴射量が増量されてトルクが増加するので、この燃料増量分によって定常状態での目標当量比ＴＦＢＹＡ０で運転した場合に発生するトルクと同じトルクが発生するように燃料増量分を決定する。
【００３２】
次に、図４を説明すると、ｔ１のタイミングでアクセル開度がステップ的に減少するとき、ＥＧＲ弁開度はステップモータ１０の限界速度に規制されたスピードで小さくなり、ｔ２のタイミングで減速後の定常状態での値に達している。つまり、ｔ１とｔ２の間が過渡状態である。
【００３３】
この場合に、車速とエンジン回転速度に基づく目標スロットル弁開度基本値ＴＶＯＭは図４第３段目の破線のようにｔ１のタイミングでステップ的に小さくなるのであるが、このＴＶＯＭに代えて、図４第３目の実線のようにｔ１直前の値を初期値としてｔ１より所定の傾きをもって直線的に小さくなり、ｔ２のタイミングで減速後の定常状態での値と一致する目標スロットル弁開度ｔＴＶＯ１を設定する。
【００３４】
ただし、アクセル開度をステップ的に小さくするときに、スロットル弁の閉作動をこのように規制すると、吸入空気流量が要求に対して増大することが避けられないので、このときにも定常状態での目標当量比（図４第４段目の破線参照）で運転した場合、スロットル弁開度を規制する前に比べてエンジンの発生するトルクが増加し、望みの減速感が得られない。これは特に吸入空気流量に対するトルクの感度が高い成層燃焼運転時に顕著となる。
【００３５】
減速時のこのトルク増加分を減らすため、次のように目標当量比を演算する。すなわち、エンジンの回転速度と負荷とに基づく目標当量比基本値ＴＦＢＹＡ０は図４第４段目の破線のようにｔ１のタイミングでステップ的に小さくなるのであるが、このＴＦＢＹＡ０に代えて、図４第４段目の実線のようにｔ１での定常状態での目標当量比ＴＦＢＹＡ０に所定値ｄＴＦＢＹＡ１を加えた値を初期値として直線的に大きくなり、ｔ２で減速後の定常状態での値と一致する目標当量比ＴＦＢＹＡ１を演算する。このようにｔ１からｔ２の間でＴＦＢＹＡ０よりＴＦＢＹＡ１へと変更することは、実線と破線とで囲まれた面積分だけ燃料噴射量が減量されることを意味する。これは空燃比のリーン化を行っている操作であり、これによりエンジンの発生するトルクが減る。
【００３６】
また、実線と破線とで囲まれた面積分だけ燃料噴射量が減量されてトルクが減少するので、この燃料減量分によって定常状態での目標当量比ＴＦＢＹＡ０で運転した場合に発生するトルクと同じトルクが発生するように燃料減量分を決定する。
【００３７】
このように、図３、図４で示したｔ１からｔ２の間の過渡区間でＴＦＢＹＡ０に代えて、ＴＦＢＹＡ１を演算することで、エンジンの発生するトルクを目標値にコントロールすることができる。
【００３８】
エンジンコントローラ１１で実行されるこれらの制御を以下のフローチャートに従って詳述する。ただし、加速時と減速時とではいずれも同様の制御となるので、ここでは主に加速時で説明する。
【００３９】
図５は加速時制御フラグ（図３最下段参照）を設定するためのもので、一定時間毎（例えば１０ｍｓｅｃ毎）に実行する。
【００４０】
ステップ１ではアクセルセンサ１２からのアクセル開度ＡＣＣを読み込み、ステップ２で前回からのアクセル開度変化量ΔＡＣＣを算出する。ステップ３ではこのアクセル開度変化量ΔＡＣＣとゼロを比較する。ΔＡＣＣがゼロ以下であれば定常時または減速時であるのでそのまま今回の処理を終了する。
【００４１】
アクセル開度変化量ΔＡＣＣが正であればステップ４に進み加速時制御フラグ（ゼロに初期設定）をみる。加速時制御フラグ＝０であるときにはステップ５に進みアクセル開度変化量ΔＡＣＣと所定値を比較する。ここで、所定値は、ＥＧＲ弁開度の開速度がステップモータ１０の限界速度により規制されるほどの加速時か否かを定める値である。アクセル開度変化量ΔＡＣＣが所定値以上のときにはＥＧＲ弁開度の開速度がステップモータ１０の限界速度により規制されるほどの加速時であると判断し、ステップ６に進んで加速時制御フラグ＝１とする。
【００４２】
図６は目標スロットル弁開度を演算するためのもので、一定時間毎（例えば１０ｍｓｅｃ毎）に実行する。
【００４３】
ステップ１１ではアクセルセンサ１２からのアクセル開度ＡＣＣ、クランク角センサ１３からの信号に基づいて演算されるエンジン回転速度Ｎｅを読み込み、ステップ１２でこれらから所定のマップを検索することにより目標駆動トルクｔＴｄを演算する。ステップ１３ではこの目標駆動トルクｔＴｄとエンジン回転速度Ｎｅとから所定のマップを検索することにより目標スロットル弁開度基本値ＴＶＯＭを演算する。目標スロットル弁開度基本値ＴＶＯＭ、目標駆動トルクｔＴｄとも定常状態に適合する値である。なお、目標駆動トルクや目標スロットル弁開度基本値の各マップの内容は周知であるので、図示していない。
【００４４】
ステップ１４では加速時制御フラグをみる。加速時制御フラグ＝０であるときには、ステップ１５に進み目標スロットル弁開度基本値ＴＶＯＭを目標スロットル弁開度ｔＴＶＯとして設定し、またステップ１６で目標スロットル弁開度ｔＴＶＯの値をメモリであるＴＶＯＭｚに移す。
【００４５】
加速時制御フラグ＝１であるときにはステップ１７に進み、前回は加速時制御フラグ＝１であったか否かをみる。前回は加速時制御フラグ＝１でなかった（つまり今回初めて加速時制御フラグ＝１となった）ときにはステップ１８に進み、目標スロットル弁開度基本値ＴＶＯＭの前回値を表すＴＶＯＭｚの値をメモリｔＴＶＯ１に移す。
【００４６】
ここで、メモリｔＴＶＯ１は図３第３段目においてｔ１よりｔ２までの間の過渡区間で、破線で示した基本値ＴＶＯＭに代えて、実線で示した直線波形のスロットル弁開度を与えるものである。ステップ１８での操作は、ｔ１直前での目標スロットル弁開度基本値をｔＴＶＯ１の初期値とする操作である。
【００４７】
ステップ１９では改めてｔＴＶＯ１の値を目標スロットル弁開度ｔＴＶＯとして設定し、ステップ２０では次回制御のためｔＴＶＯ１の値をｔＴＶＯ１の前回値を表すメモリｔＴＶＯ１ｚに移す。
【００４８】
加速時制御フラグ＝１となって２回目以降はステップ１４、１７よりステップ２１に進み、
ｔＴＶＯ１＝ｔＴＶＯ１ｚ＋ｄＴＶＯ…（１）
ただし、ｄＴＶＯ：演算周期当たりのスロット弁開度の増加量、
ｔＴＶＯ１ｚ：ｔＴＶＯ１の前回値、
の式により目標スロットル弁開度ｔＴＶＯ１を演算する。
【００４９】
（１）式は前回値に対して演算周期当たりｄＴＶＯずつ増やしてゆく式であり、これにより、ｔＴＶＯ１は直線的に増加してゆく。
【００５０】
ここで、ｄＴＶＯは簡単には一定値でもよいが、加速の程度によりスロットル弁開度の段差（図３第３段目のΔＴＶＯ参照）が異なるので、加速の程度（つまり運転条件）に応じた値とすることが望ましい。
【００５１】
ステップ２２ではこのようにして演算したｔＴＶＯ１と、ステップ１３で演算している目標スロットル弁開度基本値ＴＶＯＭとを比較する。ｔＴＶＯ１がＴＶＯＭより小さいときには、まだｔＴＶＯ１が定常状態の値に追いついていないので、ステップ１９、２０に進み、ｔＴＶＯ１を目標スロットル弁開度ｔＴＶＯとして設定し、ｔＴＶＯ１の値をメモリｔＴＶＯ１ｚに移す。
【００５２】
やがてｔＴＶＯ１がＴＶＯＭ以上になると、ｔＴＶＯ１が定常状態の値に追いついた、従ってｔＴＶＯ１をＴＶＯＭに置き換える制御を終了するタイミングであると判断し、ステップ２２よりステップ２３に進み加速時制御フラグ＝０とすると共に、次回の制御に備えてメモリｔＴＶＯ１、ｔＴＶＯ１ｚを初期化した後、ステップ１５、１６で、目標スロットル弁開度基本値ＴＶＯＭを目標スロットル弁開度ｔＴＶＯとして設定し、また目標スロットル弁開度ｔＴＶＯの値をメモリであるＴＶＯＭｚに移す。
【００５３】
図７は目標当量比を演算するためのもので、一定時間毎（例えば１０ｍｓｅｃ毎）に実行する。
【００５４】
ステップ３１ではエンジン回転速度Ｎｅと基本噴射パルス幅Ｔｐを読み込み、ステップ３２でこれらから所定のマップを検索することにより目標当量比基本値ＴＦＢＹＡ０を演算する。目標当量比基本値ＴＦＢＹＡ０も定常状態に適合する値である。なお、目標当量比基本値のマップ内容も周知であるので、図示していない。
【００５５】
ステップ３３では加速時制御フラグをみる。加速時制御フラグ＝０であるときには、ステップ３４に進み目標当量比基本値ＴＦＢＹＡ０を目標当量比ＴＦＢＹＡとして設定する。
【００５６】
加速時制御フラグ＝１であるときにはステップ３５に進み、前回は加速時制御フラグ＝１であったか否かをみる。前回は加速時制御フラグ＝１でなかった（つまり今回初めて加速時制御フラグ＝１となった）ときにはステップ３６に進み、ステップ３２で演算した目標当量比基本値ＴＦＢＹＡ０に所定値ｄＴＦＢＹＡ１を加えた値をメモリＴＦＢＹＡ１に移す。
【００５７】
ここで、ＴＦＢＹＡ１は図３第４段目においてｔ１よりｔ２までの間の過渡区間で、破線で示した目標当量比基本値ＴＦＢＹＡ０に代えて、実線で示した波形の目標当量比を与えるものである。ステップ３６での操作は、ｔ１での目標当量比基本値ＴＦＢＹＡ０に所定値ｄＴＦＢＹＡ１を加算した値をＴＦＢＹＡ１の初期値とする操作である。
【００５８】
ステップ３７では改めてＴＦＢＹＡ１の値を目標当量比ＴＦＢＹＡとして設定し、ステップ３８では次回制御のためＴＦＢＹＡ１の値をＴＦＢＹＡ１の前回値を表すメモリＴＦＢＹＡ１ｚに移す。
【００５９】
加速時制御フラグ＝１となって２回目以降はステップ３３、３５よりステップ３９に進み、
ＴＦＢＹＡ１＝ＴＦＢＹＡ１ｚ−ｄＴＦＢＹＡ２…（２）
ただし、ｄＴＦＢＹＡ２：演算周期当たりの当量比の減少量、
ＴＦＢＹＡ１ｚ：ＴＦＢＹＡ１の前回値、
の式により目標当量比ＴＦＢＹＡ１を演算する。
【００６０】
（２）式は前回値に対して演算周期当たりｄＴＦＢＹＡ２ずつ減らしてゆく式であり、これにより、ＴＦＢＹＡ１は直線的に減少してゆく。
【００６１】
ここで、ｄＴＦＢＹＡ２は簡単には一定値でもよいが、加速の程度により目標当量比の段差（図３第４段目のΔＴＦＢＹＡ参照）が異なるので、加速の程度（つまり運転条件）に応じた値とすることが望ましい。
【００６２】
ステップ４０ではこのようにして演算したＴＦＢＹＡ１と、ステップ３２で演算している目標当量比基本値ＴＦＢＹＡ０とを比較する。ＴＦＢＹＡ１がＴＦＢＹＡ０より大きいときには、まだＴＦＢＹＡ１が定常状態の値に追いついていないのでステップ３７、３８に進み、ＴＦＢＹＡ１を目標当量比ＴＦＢＹＡとして設定し、ＴＦＢＹＡ１の値をメモリＴＦＢＹＡ１ｚに移す。
【００６３】
やがてＴＦＢＹＡ１がＴＦＢＹＡ０以下になると、ＴＦＢＹＡ１が定常状態の値に追いついた、従ってＴＦＢＹＡ１をＴＦＢＹＡ０に置き換える制御を終了するタイミングであると判断し、ステップ４０よりステップ４１に進み次回の制御に備えてメモリＴＦＢＹＡ１、ＴＦＢＹＡ１ｚを初期化した後、ステップ３４でＴＦＢＹＡ０をＴＦＢＹＡとして設定する。
【００６４】
このようにして演算される目標当量比ＴＦＢＹＡは図示しない燃料噴射パルス幅Ｔｉの演算において用いられる。例えばシーケンシャル噴射の場合であれば、
Ｔｉ＝Ｔｐ×ＴＦＢＹＡ×（α＋αｍ−１）×２＋Ｔｓ…（３）
ただし、Ｔｐ：基本噴射パルス幅、
α　：空燃比フィードバック補正係数、
αｍ：空燃比学習値、
Ｔｓ：無効噴射パルス幅、
の式により燃料噴射パルス幅Ｔｉが演算され、所定のタイミングでＴｉの時間だけ燃料噴射弁４が開かれる。
【００６５】
ここで、本実施形態の作用を図８、図９、図１０、図１１を参照しながら説明すると、前述のように図８、図９は加速時の、また図１０、図１１は減速時の特性であり、このうち破線で対策前の場合を、実線で対策後（つまり本願発明）の場合を示す。
【００６６】
ＥＧＲ弁９を開閉駆動するステップモータ１０（アクチュエータ）には、これより速く動くことのできない限界速度があり、限界速度に規制されたスピードでしかＥＧＲ弁開度が大きくなれないので（図９第４段目参照）、これに起因してアクセル開度をステップ的に大きくするときには、ＥＧＲガス流量が要求に対して減少し、ＮＯｘ低減効果が低下してＮＯｘ排出量が増加するのであるが（図８第１段目の破線参照）、本実施形態（請求項１に記載の発明）によれば、ＥＧＲ弁１０が、ステップモータ１０の限界速度により予め定まっている最大開速度で開駆動されるあいだ、目標駆動トルクに基づく目標スロットル弁開度基本値ＴＶＯＭ（図９第５段目の破線参照）に代えて、このＥＧＲ弁の最大開速度に対応する目標スロットル弁開度ｔＴＶＯ１（図９第５段目の実線参照）を設定するようにした。すなわち、ＥＧＲ弁９が、ステップモータ１０の限界速度により予め定まっている最大開速度で開駆動されるあいだとは加速時であり、この加速時にスロットル弁開度の開速度が遅らされＥＧＲ弁前後差圧の増加が抑えられることから、ＥＧＲ弁前後差圧の増加とＥＧＲ弁開度の減少とがバランスし、ＥＧＲガス流量が要求に対して減少しないようにすることができる（目標ＥＧＲ率を確保することができる）ため、これにより加速時にもＮＯｘ排出量を設計値通りに低減することができる（図８第１段目の実線参照）。
【００６７】
また、限界速度に規制されたスピードでしかＥＧＲ弁開度が小さくなれないので、これに起因してアクセル開度をステップ的に小さくするときには（図１１第５段目の破線参照）、ＥＧＲガス流量が要求に対して増加し、燃焼安定性が悪くなるのであるが、本実施形態（請求項３に記載の発明）によれば、ＥＧＲ弁９がステップモータ１０の限界速度により予め定まっている最大閉速度で開駆動されるあいだ、目標駆動トルクに基づく目標スロットル弁開度基本値ＴＶＯＭ（図１１第５段目の破線参照）に代えて、このＥＧＲ弁９の最大閉速度に対応する目標スロットル弁開度ｔＴＶＯ１（図１１第５段目の実線参照）を設定するようにした。すなわち、ＥＧＲ弁９が、ステップモータ１０の限界速度により予め定まっている最大閉速度で開駆動されるあいだとは減速時であり、この減速時にスロットル弁開度の閉速度が遅らされＥＧＲ弁前後差圧の減少が抑えられることから、ＥＧＲ弁前後差圧の減少とＥＧＲ弁開度の増加とがバランスし、ＥＧＲガス流量が要求に対して増加しないようにすることができる（目標ＥＧＲ率を確保することができる）ため、これにより燃焼悪化に伴う失火の発生などを防止することができる。
【００６８】
また、ＥＧＲ弁９の最大開速度に対応する目標スロットル弁開度を設定する場合のトルク不足を、図８第５段目の実線に示したように、目標当量比を定常状態での値（図８第５段目の破線参照）より大きくする（目標空燃比をリッチ化する）ことで補うので（請求項２に記載の発明）、加速時に要求通りのトルクを発生することができ（図８第４段目参照）、加速不良などの運転性悪化を防止することができる。
【００６９】
また、ＥＧＲ弁９の最大閉速度に対応する目標スロットル弁開度を設定する場合のトルク増加を、図１０第４段目の実線に示したように、目標当量比を定常状態での値（図１０第４段目の破線参照）より小さくする（目標空燃比をリーン化する）ことで減らすので（請求項４に記載の発明）、減速時に要求通りのトルクを発生することができ、減速感不良などの運転性悪化を防止することができる。
【００７０】
実施形態では、成層燃焼運転と均質燃焼運転とを切換可能である場合に、ＥＧＲ弁を開閉駆動する運転域が成層燃焼運転域であるときで説明したが、ＥＧＲ弁を開閉駆動する運転域が均質燃焼運転域であるときにも本発明の適用がある。また、スロットル弁を電気的に制御する電気制御スロットル装置を備え、全運転域で均質燃焼運転を行うエンジンに対しても本発明の適用がある。
【００７１】
実施形態では、目標当量比で説明したが、目標空燃比を用いてもかまわない。
【００７２】
実施形態では、ＥＧＲ制御目標値が目標ＥＧＲ率である場合で説明したが、目標ＥＧＲ率に代えて、目標ＥＧＲガス流量を用いてもかまわない。
【００７３】
実施形態では、ＥＧＲ弁を開閉駆動するアクチュエータがステップモータである場合で説明したが、これに限られるものでない。例えばダイヤフラム式のアクチュエータによれば、図１２中段に示すステップモータの場合と相違して図１２下段に示したように無駄時間を有する。この場合には、ＥＧＲ弁が、アクチュエータの限界速度により予め定まっている最大開速度で開駆動されるあいだ（あるいはアクチュエータの限界速度により予め定まっている最大閉速度で閉駆動されるあいだ）に、ＥＧＲ弁開度が変化しない無駄時間を含ませて対応すればよい。
【００７４】
請求項１、３に記載の目標トルク演算手段、目標スロットル弁開度演算手段、目標スロットル弁開度設定手段の機能はエンジンコントローラ１１がソフト的に備えている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の制御システム図。
【図２】運転領域図。
【図３】加速時のＥＧＲ弁開度、スロットル弁開度、目標当量比、燃料噴射量の各変化をモデル的に示した波形図。
【図４】減速時のＥＧＲ弁開度、スロットル弁開度、目標当量比、燃料噴射量の各変化をモデル的に示した波形図。
【図５】加速時制御フラグの設定を説明するためのフローチャート。
【図６】目標スロットル弁開度の演算を説明するためのフローチャート。
【図７】目標当量比の演算を説明するためのフローチャート。
【図８】加速時の特性を示す波形図。
【図９】加速時の特性を示す波形図。
【図１０】減速時の特性を示す波形図。
【図１１】減速時の特性を示す波形図。
【図１２】他の実施形態のアクチュエータの変化波形図。
【図１３】ＥＧＲ弁前後差圧に対するＥＧＲガス流量の特性図。
【図１４】当量比に対するエンジン発生トルクの特性図。
【符号の説明】
１　エンジン本体
４　燃料噴射弁
６　スロットル弁
９　ＥＧＲ弁
１０　ステップモータ（アクチュエータ）
１１　エンジンコントローラ
１２　アクセルセンサ（アクセル開度検出手段）
１３　クランク角センサ
１８　車速センサ（車速検出手段）
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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