(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絞り弁開度を電子制御可能な電子制御式絞り弁を具備する内燃機関において、
アクセル開度とエンジン回転数から目標吸入空気量を演算する目標吸入空気量演算部と、
アクセル開度とエンジン回転数から目標当量比を演算する目標当量比演算部と、
目標吸入空気量を目標当量比で除して第２目標吸入空気量を演算する第２目標吸入空気量演算部と、
絞り弁開度の変化に対するシリンダ吸入空気量の変化が小さくなる第２目標吸入空気量のしきい値を演算する第２目標吸入空気量のしきい値演算部と、
第２目標吸入空気量のしきい値と第２目標吸入空気量を比較する第２目標吸入空気量比較部と、
この比較結果に基づいて、第２目標吸入空気量が第２目標吸入空気量のしきい値より大きければ第２目標吸入空気量のしきい値を第３目標吸入空気量とし、第２目標吸入空気量が第２目標吸入空気量のしきい値より小さければ第２目標吸入空気量として第３目標吸入空気量を演算する第３目標吸入空気量演算部と、
第３目標吸入空気量とエンジン回転数から目標絞り弁開度を演算する目標絞り弁開度演算部と、
を具備することを特徴とする内燃機関の制御方法。
【請求項２】
アクセル開度とエンジン回転数より、目標エンジン発生トルクを演算する目標エンジン発生トルク演算部と、
目標エンジン発生トルクとエンジン回転数により、理論空燃比における目標吸入空気量が演算される目標吸入空気量演算部と、
目標エンジン発生トルクとエンジン回転数により目標当量比が演算される目標当量比演算部と、
目標吸入空気量を目標当量比で除して第２目標吸入空気量を演算する第２目標吸入空気量演算部と、
絞り弁開度の変化に対するシリンダ吸入空気量の変化が小さくなる第２目標吸入空気量のしきい値を演算する第２目標吸入空気量のしきい値演算部と、
第２目標吸入空気量が第２目標吸入空気量のしきい値より大きい時は成層用の目標当量比を選択しないようにする目標当量比操作部と、
第２目標吸入空気量とエンジン回転数により、目標絞り弁開度が演算される目標絞り弁開度演算部と、
を具備することを特徴とする内燃機関の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、内燃機関の制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の内燃機関の制御方法、特にトルクの制御方法としては、例えば特願平９−３８７７３号公報記載のような技術が知られている。
このような従来のエンジントルク制御方法は、図１３に示すように、実際に検出したアクセル開度ＡＰＳとエンジン回転数Ｎｅから目標トルク相当値を演算し、それらを基本吸入空気量（ある基準空燃比での必要シリンダ吸入空気量相当値ＴＴＰＳＴ）に変換し、それらに目標当量比ＴＦＢＹＡ００を乗ずることで目標吸入空気量ＴＴＰを演算し、それより目標絞り弁開度ＴＶＯを演算している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、一般的な内燃機関では絞り弁開度ＴＶＯとシリンダ吸入空気量の関係は図１４のように１次関数的ではなく、比較的絞り弁開度ＴＶＯの小さな領域ではそれに対するシリンダ吸入空気量の変化も大きく、逆に絞り弁開度ＴＶＯの大きな領域ではシリンダ吸入空気量の変化は小さくなる。従って、絞り弁開度ＴＶＯの変化に対するシリンダ吸入空気量の変化が小さい領域にまで超希薄燃焼などを行うと、図１５のように基本吸入空気量ＴＴＰＳＴの微動に対して絞り弁開度ＴＶＯが過度に反映されてしまい、結果としてトルク変動などといった、運転性上の問題があった。
この発明は、このような従来の問題点に着目してなされたもので、目標吸入空気量ＴＴＰにしきい値を設け、目標吸入空気量ＴＴＰとそのしきい値ＴＴＰＳＬとの比較結果に基づいて、超希薄燃焼を行わない、または目標吸入空気量ＴＴＰをクランプする構成とすることにより、上記問題点を解決することを目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、請求項１記載の発明は、絞り弁開度を電子制御可能な電子制御式絞り弁を具備する内燃機関において、アクセル開度とエンジン回転数から目標吸入空気量を演算する目標吸入空気量演算部と、アクセル開度とエンジン回転数から目標当量比を演算する目標当量比演算部と、目標吸入空気量を目標当量比で除して第２目標吸入空気量を演算する第２目標吸入空気量演算部と、絞り弁開度の変化に対するシリンダ吸入空気量の変化が小さくなる第２目標吸入空気量のしきい値を演算する第２目標吸入空気量のしきい値演算部と、第２目標吸入空気量のしきい値と第２目標吸入空気量を比較する第２目標吸入空気量比較部と、この比較結果に基づいて、第２目標吸入空気量が第２目標吸入空気量のしきい値より大きければ第２目標吸入空気量のしきい値を第３目標吸入空気量とし、第２目標吸入空気量が第２目標吸入空気量のしきい値より小さければ第２目標吸入空気量として第３目標吸入空気量を演算する第３目標吸入空気量演算部と、第３目標吸入空気量とエンジン回転数から目標絞り弁開度を演算する目標絞り弁開度演算部と、を具備することを特徴とする。
請求項２記載の発明は、アクセル開度とエンジン回転数より、目標エンジン発生トルクを演算する目標エンジン発生トルク演算部と、目標エンジン発生トルクとエンジン回転数により、理論空燃比における目標吸入空気量が演算される目標吸入空気量演算部と、目標エンジン発生トルクとエンジン回転数により目標当量比が演算される目標当量比演算部と、目標吸入空気量を目標当量比で除して第２目標吸入空気量を演算する第２目標吸入空気量演算部と、絞り弁開度の変化に対するシリンダ吸入空気量の変化が小さくなる第２目標吸入空気量のしきい値を演算する第２目標吸入空気量のしきい値演算部と、第２目標吸入空気量が第２目標吸入空気量のしきい値より大きい時は成層用の目標当量比を選択しないようにする目標当量比操作部と、第２目標吸入空気量とエンジン回転数により、目標絞り弁開度が演算される目標絞り弁開度演算部と、を具備することを特徴とする。
【０００５】
【作用】
概述したように、絞り弁開度の変化に対するシリンダ吸入空気量の変化が小さい領域では超希薄燃焼を行わないように、目標吸入空気量ＴＴＰが目標吸入空気量のしきい値ＴＴＰＳＬをこえたら、選択する目標当量比ＴＦＢＹＡ００を理論空燃比相当か、通常の希薄燃焼のものに切換える、または、目標吸入空気量ＴＴＰをそのしきい値ＴＴＰＳＬにすることにより、目標吸入吸気量ＴＴＰの微動に絞り弁開度が過度に反映することなく、良好な運転性を実現する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は、実施の形態１のエンジンシステムの構成図である。
このエンジンシステムは、いわゆるエンジン電子制御システムであり、エンジンコントロールユニット１は、エアフロメータ２で計測される吸入空気量とクランク角センサ３で計測されるエンジン回転数に基づいて吸入空気量に見合った燃料量と、エンジン負荷およびエンジン回転数に見合った点火時期を演算し、上記の燃料量を供給すべくインジェクタ４を駆動するとともに上記の点火時期に合わせて点火プラグ５を点火する。さらに、吸気系には開度を電子制御可能でモータ６ａにより駆動される電子制御式絞り弁６が具備され、吸入空気量を制御可能である。なお、７は水温センサ、８は排気センサ、９はアクセルセンサである。
【０００７】
図２は、実施の形態１の機能構成図である。
以下、実施の形態１を図２及び図３のフローチャートに沿って説明する。
目標吸入空気量演算部においては、まずステップ１でアクセルセンサ９で検出されたアクセル開度ＡＰＳが読み込まれ、ステップ２で、クランク角センサ３で検出されたクランク角信号に基づいて、エンジン回転数Ｎｅが検出される。それらよりステップ３で理論空燃比における目標吸入空気量ＴＴＰＳＴが図４に基づいて演算される。目標吸入空気量ＴＴＰＳＴには、１吸気行程毎の吸入空気量に対応する基本燃料噴射パルス巾を用いる。勿論、１吸気行程毎の吸入空気量そのもの、単位時間毎の吸入空気量、理論空燃比時にこれら吸入空気量に対応する燃料量、現在のエンジン回転数における最大吸入空気量に対する割合、のいずれを用いてもよい。
【０００８】
ステップ４では、目標当量比演算部でアクセル開度ＡＰＳとエンジン回転数Ｎｅより、目標当量比ＴＦＢＹＡ００が図５に基づいて演算される。目標当量比ＴＦＢＹＡ００は、例えば水温センサ７により検出された冷却水温に応じて変更してもよい。
ステップ５では、目標吸入空気量演算部で目標吸入空気量ＴＴＰＳＴを目標当量比ＴＦＢＹＡ００で除して第２目標吸入空気量ＴＴＰが演算される。
ステップ６では、あらかじめ記憶されている第２目標吸入空気量ＴＴＰのしきい値ＴＴＰＳＬが読み出される。第２目標吸入空気量のしきい値ＴＴＰＳＬは、例えば図６のようにエンジン回転数Ｎｅにより変更してもよい。
【０００９】
ステップ７で第２目標吸入空気量ＴＴＰと第２目標吸入空気量のしきい値ＴＴＰＳＬと比較され、第２目標吸入空気量ＴＴＰが第２目標吸入空気量のしきい値ＴＴＰＳＬより大きければ、ステップ８に進み、第２目標吸入空気量のしきい値ＴＴＰＳＬが第３目標吸入空気量ＴＴＰＧＡＳに代入され、第２目標吸入空気量のしきい値ＴＴＰＳＬには、ＴＴＰＳＬＬが代入される。一方、第２目標吸入空気量ＴＴＰが第２目標吸入空気量のしきい値ＴＴＰＳＬより小さいか等しければ、ステップ９に進み、第２目標吸入空気量ＴＴＰが第３目標吸入空気量ＴＴＰＧＡＳに代入され、第２目標吸入空気量のしきい値ＴＴＰＳＬには、ＴＴＰＳＬＨが代入される。
【００１０】
なお、ＴＴＰＳＬＬ、ＴＴＰＳＬＨは、第２目標吸入空気量のしきい値ＴＴＰＳＬの判定のハンチングを防ぐためのヒステリシスである。
ステップ１０では、第３目標吸入空気量ＴＴＰＧＡＳとエンジン回転数Ｎｅより、絞り弁の目標総開口面積ＴＡＡＩＲが演算される。
【００１１】
ステップ１１では、目標総開口面積ＴＡＡＩＲより目標絞り弁開度ＴＴＶＯが演算される。目標総開口面積ＴＡＡＩＲと目標絞り弁開度ＴＴＶＯの関係は、図面等により簡単に設定できる。目標絞り弁開度ＴＴＶＯは所定の空燃比における目標吸入空気量である第２目標吸入空気量ＴＴＰを供給するための目標絞り弁開度である。
電子制御式絞り弁６は、絞り弁開度ＴＶＯが目標絞り弁開度ＴＴＶＯになるように駆動される。
【００１２】
吸気計量部にはエアフロメータ２で計測された単位時間毎の吸入空気量Ｑａとエンジン回転数Ｎｅが入力され、理論空燃比時に１吸気行程毎の吸入空気量に対応する基本燃料噴射パルス巾ＴＰが演算される。
燃料噴射パルス巾ＴＩは、基本燃料噴射パルス巾ＴＰに目標当量比ＴＦＢＹＡ００を乗じた実効燃料噴射パルス巾ＴＥにバッテリ電圧に応じた無効パルス巾ＴＳを加えて演算され、インジェクタ４が駆動される。
【００１３】
図７は、実施の形態２のフローチャートである。
以下、これに沿って実施の形態２を説明する。
ステップ１でアクセル開度ＡＰＳが検出され、ステップ２でエンジン回転数Ｎｅが検出される。ステップ３では目標エンジン発生トルク演算部でこれらより目標エンジン発生トルクＴＴｅが図８のマップから演算される。ここで、目標エンジン発生トルクＴＴｅは外部から指示される値を代用することも可能であり、また、目標エンジン発生トルクＴＴｅは絶対値でなく最大トルクとの相対値でもよい。
【００１４】
ステップ４では、目標吸入空気量演算部で目標エンジン発生トルクＴＴｅとエンジン回転数Ｎｅが入力され、理論空燃比における目標吸入空気量ＴＴＰＳＴが図９のマップから演算される。目標吸入空気量ＴＴＰＳＴには、１吸気行程毎の吸入空気量に対応する基本燃料噴射パルス巾を用いる。勿論、１吸気行程毎の吸入空気量そのもの、単位時間毎の吸入空気量、理論空燃比時にこれら吸入空気量に対応する燃料量、現在のエンジン回転数における最大吸入空気量に対する割合のいずれを用いてもよい。
【００１５】
ステップ５では、目標当量比演算部に目標エンジン発生トルクＴＴｅとエンジン回転数Ｎｅ、冷却水温度などが入力され、それに応じて例えば成層燃焼（圧縮行程末期時に燃料を噴射する）が可能かなどが判断され、それらに応じて目標当量比ＴＦＢＹＡ００が演算される。
【００１６】
ステップ６では、目標吸入空気量ＴＴＰＳＴを目標当量比ＴＦＢＹＡ００で除して第２目標吸入空気量ＴＴＰが演算される。
ステップ７では、あらかじめ記憶されている第２目標吸入空気量ＴＴＰのしきい値ＴＴＰＳＬが読み出される。第２目標吸入空気量ＴＴＰのしきい値ＴＴＰＳＬは、例えばエンジン回転数Ｎｅにより変更してもよい。
ステップ８で、第２目標吸入空気量ＴＴＰと第２目標吸入空気量のしきい値ＴＴＰＳＬが比較され、第２目標吸入空気量ＴＴＰが第２目標吸入空気量のしきい値ＴＴＰＳＬより大きければ、ステップ９に進みフラグ１が１となり、次回の目標当量比ＴＦＢＹＡ００演算時に、成層用の目標当量比を選択しないようにする。
【００１７】
ここで、図１０の目標当量比演算部のフローチャートに基づいて、目標当量比演算部について説明する。
ステップ５−１では、エンジン水温、始動後時間、エンジン回転数、目標エンジン発生トルクＴＴｅなどでリーン運転可能かどうか判断される。リーン運転不可能と判断されるとステップ５−８に進み、ストイキ用目標当量比が選択される。
【００１８】
ステップ５−１でリーン運転可能と判断されるとステップ５−２に進み、さらにエンジン水温、始動後時間、エンジン回転数、目標エンジン発生トルクＴＴｅなどで成層リーン運転可能かどうか判断される。成層リーン運転不可能と判断されると、ステップ５−６に進み、均質用の目標当量比が選択される。一方、成層リーン運転可能と判断されるとステップ５−３に進み、前回の演算時に設定されたフラグ１が１であるかどうかが判定される。
【００１９】
フラグ１が１であると判定されるとステップ５−４に進み、目標吸入空気量ＴＴＰＳＴと目標当量比ＴＦＢＹＡ００の両方が変化したかどうか判定される。ここは、フラグ１が、一旦１になったらある一定期間０にはならないようにして目標当量比ＴＦＢＹＡ００、および第２目標吸入空気量ＴＴＰのハンチングの発生を防ぐためであり、目標吸入空気量ＴＴＰＳＴと目標当量比ＴＦＢＹＡ００の両方が変化するまででなく、単純な経過時間としてもよい。
【００２０】
目標吸入空気量ＴＴＰＳＴと目標当量比ＴＦＢＹＡ００の両方が変化していないと判定されると、ステップ５−６に進み、均質用の目標当量比が選択される。一方、目標吸入空気量ＴＴＰＳＴと目標当量比ＴＦＢＹＡ００どちらかが変化したと判定されると、ステップ５−５に進み、フラグ１が０にされ、ステップ５−７で成層用の目標当量比が選択される。
【００２１】
目標吸入空気量ＴＴＰＳＴと目標当量比ＴＦＢＹＡ００の両方の変化を復帰条件とするのは、例えば、今回第２目標吸入空気量ＴＴＰと第２目標吸入空気量のしきい値ＴＴＰＳＬと比較した結果、目標吸入空気量ＴＴＰＳＴが第２目標吸入空気量のしきい値ＴＴＰＳＬより大きく、フラグ１が１となったとしても、次回の目標当量比ＴＦＢＹＡ００演算時には、成層用の目標当量比を選択しないため、次回演算の目標当量比ＴＦＢＹＡ００が今回より大きくなり、結果として次回第２目標吸入空気量ＴＴＰは、第２目標吸入空気量のしきい値ＴＴＰＳＬより小さくなることがあり、この判定がハンチングする可能性があるからである。また、第２目標吸入空気量のしきい値ＴＴＰＳＬにもヒステリシスを設け判定のハンチングを防ぐ。
【００２２】
図７に戻って再び実施の形態２のフローチャートの説明を行う。
ステップ１０では、第３目標吸入空気量ＴＴＰＧＡＳとエンジン回転数Ｎｅより、絞り弁の目標総開口面積ＴＡＡＩＲが演算される。
ステップ１１では、目標総開口面積ＴＡＡＩＲより目標絞り弁開度ＴＴＶＯが演算される。目標総開口面積ＴＡＡＩＲと目標絞り弁開度ＴＴＶＯの関係は、図面等により簡単に設定できる。目標絞り弁開度ＴＴＶＯは所定の空燃比における目標吸入空気量である第２目標吸入空気量ＴＴＰを供給するための目標絞り弁開度である。
【００２３】
電子制御式絞り弁６は絞り弁開度ＴＶＯが目標絞り弁開度ＴＴＶＯになるように駆動される。
【００２４】
吸気計量部にはエアフローメータ２で計測された単位時間毎の吸入空気量Ｑａとエンジン回転数Ｎｅが入力され、理論空燃比時に１吸気行程毎の吸入空気量に対応する基本燃料噴射パルス巾ＴＰが演算される。
【００２５】
燃料噴射パルス巾ＴＩは、基本燃料噴射パルス巾ＴＰに目標等量比ＴＦＢＹＡ００を乗じた実効燃料噴射パルス巾ＴＥにバッテリ電圧に応じた無効パルス巾ＴＳを加えて演算され、インジェクタ４が駆動される。
【００２６】
次に実施の形態の一連の作用を図１１を基に説明すると、実施の形態１、２のいずれにおいても、成層リーン時に図１２のハッチング部を使用することがないように目標吸気量のしきい値を設定するため、図１１の様に目標吸気量の微動やエラーに対する絞り弁の余分な動きを回避することが出来、良好な運転性を確保することが出来る。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明してきたように絞り弁開度の変化に対して吸入空気量の変化の少ない領域では、超希薄燃焼を行わない、目標吸気量の値をクランプすることで、目標吸気量の微動やエラーに対する絞り弁の余分な動きを回避することが出来、また、このような領域ではもともとリーン燃焼を行うことによる燃費向上の効果が小さいため燃費を損なうことなく、良好な運転性を確保することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明におけるエンジンシステムの構成図である。
【図２】本発明における機能構成図である。
【図３】本発明の実施の形態１におけるフローチャート図である。
【図４】アクセル開度とエンジン回転数に対する目標吸入空気量マップである。
【図５】アクセル開度とエンジン回転数に対する目標当量比マップである。
【図６】エンジン回転数と第２目標吸入空気量のしきい値の関係を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態２におけるフローチャート図である。
【図８】アクセル開度とエンジン回転数に対する目標エンジン発生トルクマップである。
【図９】目標エンジントルクとエンジン回転数に対する目標吸入空気量マップである。
【図１０】目標当量比演算部のフローチャートである。
【図１１】実施の形態の作用を説明する図である。
【図１２】実施の形態の作用を説明する図である。
【図１３】従来のエンジントルク制御方法の構成図である。
【図１４】一般的な内燃機関の絞り弁開度とシリンダ吸気量の関係を示す図である。
【図１５】基本吸気量と目標吸入空気量との関係を示す図。
【符号の説明】
１  エンジンコントロールユニット
２  エアフロメータ
３  クランク角センサ
４  インジェクタ
５  点火プラグ
６  電子制御式絞り弁
６ａ  モータ
７  水温センサ
８  排気センサ
９  アクセルセンサ
【図１】
0003971017.tif 000002
【図２】
0003971017.tif 000003
【図３】
0003971017.tif 000004
【図４】
0003971017.tif 000005
【図５】
0003971017.tif 000006
【図６】
0003971017.tif 000007
【図７】
0003971017.tif 000008
【図８】
0003971017.tif 000009
【図９】
0003971017.tif 000010
【図１０】
0003971017.tif 000011
【図１１】
0003971017.tif 000012
【図１２】
0003971017.tif 000013
【図１３】
0003971017.tif 000014
【図１４】
0003971017.tif 000015
【図１５】
0003971017.tif 000016