(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
目標トルクを算出する目標トルク算出手段と、前記目標トルクとエンジン回転数とから目標基本シリンダ吸気量を算出する目標基本シリンダ吸気量演算手段と、前記目標基本シリンダ吸気量に新気過剰率（空燃比／１４．７）を乗算して目標シリンダ吸気量を算出する新気過剰率乗算手段と、を備えたエンジン制御装置において、
前記エンジン制御装置は、エンジンの燃焼状態に基づき燃焼効率補正率を演算する燃焼効率補正手段を備え、該燃焼効率補正手段が、ＥＧＲガス＋新気量と燃料量との比を示す空燃比Ｇ／Ｆを軸として参照するテーブルから燃焼効率補正率を算出するとともに、前記目標シリンダ吸気量に前記燃焼効率補正率を乗算して補正目標シリンダ吸気量を算出することを特徴とするエンジン制御装置。
【請求項２】
目標トルクを算出する目標トルク算出手段と、前記目標トルクとエンジン回転数とから目標基本シリンダ吸気量を算出する目標基本シリンダ吸気量演算手段と、前記目標基本シリンダ吸気量に新気過剰率（空燃比／１４．７）を乗算して目標シリンダ吸気量を算出する新気過剰率乗算手段と、を備えたエンジン制御装置において、
前記エンジン制御装置は、エンジンの燃焼状態に基づき燃焼効率補正率を演算する燃焼効率補正手段を備え、該燃焼効率補正手段が、ＥＧＲガス＋新気量と燃料量との比を示す空燃比Ｇ／Ｆを１つの軸とし、ＥＧＲ率を別の軸とするマップから燃焼効率補正率を算出するとともに、前記目標シリンダ吸気量に前記燃焼効率補正率を乗算して補正目標シリンダ吸気量を算出することを特徴とするエンジン制御装置。
【請求項３】
前記エンジン制御装置は、燃料噴射量を決定するために、シリンダに吸入された吸入空気量をエンジン回転数で割って空燃比がストイキ（Ａ／Ｆ＝１４．７）となるような係数を乗じて１シリンダ当たりの基本燃料噴射パルス幅を算出する手段を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のエンジン制御装置。
【請求項４】
前記エンジンは、希薄燃焼のポート噴射エンジンであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のエンジン制御装置。
【請求項５】
前記エンジンは、希薄燃焼の筒内噴射エンジンであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のエンジン制御装置。
【請求項６】
前記燃焼効率補正手段は、成層燃焼、弱成層燃焼、均質燃焼等の燃焼状態の相違毎に異なるマップを備えていると共に、前記燃焼状態の相違を検出する手段を備え、該燃焼状態の相違に基づき前記マップ内の一つを選択して燃焼効率補正率を算出することを特徴とする請求項５に記載のエンジン制御装置。
【請求項７】
前記燃焼効率補正手段は、成層燃焼、弱成層燃焼、均質燃焼等の燃焼状態の相違毎に異なるテーブルを備えていると共に、前記燃焼状態の相違を検出する手段を備え、該燃焼状態の相違に基づき前記テーブル内の一つを選択して燃焼効率補正率を算出することを特徴とする請求項５に記載のエンジン制御装置。
【請求項８】
前記補正目標シリンダ吸気量を目標スロットル開度に変換する目標スロットル開度変換手段を備えていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のエンジン制御装置。
【請求項９】
前記目標スロットル開度変換手段は、補正目標シリンダ吸気量を１つの軸とし、エンジン回転数を別の１つの軸としたマップからスロットル開度を算出することを特徴とする請求項８に記載のエンジン制御装置。
【請求項１０】
前記目標スロットル開度変換手段は、補正目標シリンダ吸気量を１つの軸とし、エンジン回転数を別の１つの軸としたマップから中間パラメータとしてスロットル開口面積を算出し、更に、スロットル開口面積を軸としたテーブルから目標スロットル開度を算出することを特徴とする請求項８に記載のエンジンの制御装置。
【請求項１１】
前記燃焼効率補正手段は、エンジン回転数、エンジン負荷、及びアイドル状態か否か等の運転状態の動作点によって補正値を演算する動作点補正値演算手段を備え、前記燃焼効率補正率は、前記演算した補正値を乗算することで補正されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のエンジンの制御装置。
【請求項１２】
前記燃焼効率補正手段は、エンジンの経時劣化、エンジン個体バラツキ等に基づき補正値を演算する外部要因補正値演算手段を備え、前記燃焼効率補正率は、前記演算した補正値を乗算することで補正されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のエンジンの制御装置。
【請求項１３】
前記外部要因補正値演算手段によって演算された前記補正値は、ＥＣＭの不揮発性メモリに記憶され、イグニッションスイッチのｏｆｆ時、電源バッテリ交換時等においても、前記不揮発性メモリに記憶保持されていることを特徴とする請求項１２に記載のエンジン制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポート噴射エンジンもしくは筒内噴射エンジンにおいて希薄燃焼を実現するエンジン制御装置に係り、特に、燃焼効率補正を行うことにより、成層燃焼・均質燃焼等の燃焼状態が切り換わる際に、夫々の燃焼状態での目標シリンダ空気量の補正を行うことにより、切換え時の燃焼効率違いによるトルク段差をなくすエンジン制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃エンジンの燃焼方法として、エンジンに供給される混合気の空燃比を理論空燃比（Ａ／Ｆ＝１４．７）より燃料を希薄にして燃焼制御する、いわゆる、希薄燃焼が知られており、該希薄燃焼は、ポート噴射エンジン及び筒内噴射エンジンの両方に適用されている。該希薄燃焼エンジンは、車両等の急発進や急加速等の特定の運転状態では、出力が不足するので、このような状態の場合には、前記空燃比を理論空燃比近傍に制御して運転している。即ち、前記希薄燃焼エンジンは、運転状態の変更に基づき燃焼状態を成層燃焼、均質燃焼、ストイキ燃焼等（リッチ燃焼からリーン燃焼まで）に変更制御して運転されている。
【０００３】
そして、従来のこの種の希薄燃焼の筒内噴射エンジンとして、例えば、特開平7-166916号公報に所載された技術がある。該技術は、成層燃焼に対応したアイドル時とオフアイドル時の切換制御を考慮したものであり、オフアイドル運転からアイドル運転に切り替わったと判定すると、吸入空気量を増加させて、ポンピングロスが低減できる分、燃料噴射量を減量補正するものである。
【０００４】
また、この種の希薄燃焼のポート噴射エンジンとして、例えば、特開平５−187295号公報に所載の技術がある。該技術は、燃焼状態の変更（リッチ燃焼−リーン燃焼）、即ち、空燃比の変更時に起こる出力トルクの変動に基づくトルクショックを防止するものであり、吸気通路にスロットル弁をバイパスするバイパス通路を設けると共に、該バイパス通路にバルブを配置して、空燃比の変更制御切り替え時に、バイパス通路をバルブにより開閉してエンジンへの吸入空気量を増減させることで、エンジン出力を変化させずに、空燃比（燃焼状態）を切り替え制御するものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記従来の筒内噴射エンジンの制御技術は、均質燃焼を行うオフアイドルと、よりリーンとなる成層燃焼を行うオフアイドルの２状態の切換については述べられているものの、オフアイドルでの均質燃焼と成層燃焼の燃焼切換えについて配慮されておらず、トルクショックが起こらないように、一定のトルクを維持して、燃焼状態のみ切り換える場合についても配慮されていない。より高負荷で成層燃焼を可能とする素質を持つ高性能エンジンでは、オフアイドルでの燃焼切換えが存在するために、燃焼効率の違う２つの燃焼状態を切り換えるときに、トルク段差が生じて、トルクショックが発生する虞があり、問題である。
【０００６】
また、前記ポート噴射エンジンの制御技術は、切り替え後の目標吸入空気量と検出吸入空気量との偏差を算出してバイパス通路のバルブの開度を制御するものであるので、トルクシッョクの原因を解明し、それに基づいて制御を行うものでない。即ち、燃焼状態の変更による燃焼効率等の変化について配慮されたものではないので、トルクショックに十分に対処できるとは云えないし、ポート噴射エンジンであるので、筒内噴射エンジン特有の問題である燃焼状態の変更に伴う、燃料噴射時期の相違に基づくトルクショックについての配慮がなされたものでもない。
【０００７】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、燃焼状態の切換え前後でのトルク段差を生じさせないようにして、ドライバに不快なショックを与えずに、スムーズに燃焼状態を切換える希薄燃焼のエンジン制御装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成すべく、本発明のエンジン制御装置は、基本的には、目標トルクを算出する目標トルク算出手段と、前記目標トルクとエンジン回転数とから目標基本シリンダ吸気量を算出する目標基本シリンダ吸気量演算手段と、前記目標基本シリンダ吸気量に新気過剰率（空燃比／14.7）を乗算して目標シリンダ吸気量を算出する新気過剰率乗算手段と、を備え、更に、エンジンの燃焼状態に基づき燃焼効率補正率を演算する燃焼効率補正手段を備え、該燃焼効率補正手段が、EGRガス＋新気量と燃料量との比を示す空燃比G/Fを軸として参照するテーブルから燃焼効率補正率を算出するとともに、前記目標シリンダ吸気量に前記燃焼効率補正率を乗算して補正目標シリンダ吸気量を算出することを特徴としている。
【０００９】
また、本発明のエンジン制御装置は、目標トルクを算出する目標トルク算出手段と、前記目標トルクとエンジン回転数とから目標基本シリンダ吸気量を算出する目標基本シリンダ吸気量演算手段と、前記目標基本シリンダ吸気量に新気過剰率（空燃比／14.7）を乗算して目標シリンダ吸気量を算出する新気過剰率乗算手段と、を備え、前記エンジン制御装置は、エンジンの燃焼状態に基づき燃焼効率補正率を演算する燃焼効率補正手段を備え、該燃焼効率補正手段が、EGRガス＋新気量と燃料量との比を示す空燃比G/Fを１つの軸とし、EGR率を別の軸とするマップから燃焼効率補正率を算出するとともに、前記目標シリンダ吸気量に前記燃焼効率補正率を乗算して補正目標シリンダ吸気量を算出することを特徴としている。
本発明のエンジン制御装置は、燃料噴射量を決定するために、シリンダに吸入された吸入空気量をエンジン回転数で割って空燃比がストイキ（A/F＝14.7）となるような係数を乗じて１シリンダ当たりの基本燃料噴射パルス幅を算出する手段を備えることを特徴としている。
【００１０】
また、本発明のエンジン制御装置は、その制御対象のエンジンが、ポート噴射エンジン、もしくは、筒内噴射エンジンであることを特徴としている。更に、本発明の前記燃焼効率補正手段は、成層燃焼、弱成層燃焼、均質燃焼等の燃焼状態の相違毎に異なる複数のマップもしくはテーブルを備えていると共に、前記燃焼状態の相違を検出する手段を備え、該燃焼状態の相違に基づき前記複数のマップもしくはテーブル内の一つを選択して燃焼効率補正率を算出することを特徴としている。
【００１１】
また、本発明のエンジン制御装置は、前記補正目標シリンダ吸気量を目標スロットル開度に変換するスロットル開度変換手段を備え、該目標スロットル開度変換手段が、補正目標シリンダ吸気量を１つの軸とし、エンジン回転数を別の１つの軸としたマップからスロットル開度を算出するか、もしくは、補正目標シリンダ吸気量を１つの軸とし、エンジン回転数を別の１つの軸としたマップから中間パラメータとしてスロットル開口面積を算出し、更に、スロットル開口面積を軸としたテーブルから目標スロットル開度を算出することを特徴としている。
また、本発明のエンジン制御装置は、燃焼効率補正手段が、エンジン回転数、エンジン負荷、及びアイドル状態か否か等の運転状態の動作点によって補正値を演算する動作点補正値演算手段を備え、燃焼効率補正率は、前記演算した補正値を乗算することで補正されることを特徴とし、さらに、本発明のエンジン制御装置は、燃焼効率補正手段が、エンジンの経時劣化、エンジン個体バラツキ等に基づき補正値を演算する外部要因補正値演算手段を備え、前記燃焼効率補正率は、前記演算した補正値を乗算することで補正され、前記外部要因補正値演算手段によって演算された前記補正値は、ECMの不揮発性メモリに記憶され、イグニッションスイッチのoff時、電源バッテリ交換時等においても、前記不揮発性メモリに記憶保持されていることを特徴としている。
【００１２】
前述の如く構成された本発明に係るエンジン制御装置は、吸入空気量の制御においては、目標トルク演算手段で、運転者の意志であるアクセル開度とエンジン回転数から目標トルクを算出し、次いで、目標基本シリンダ吸気量演算手段で、目標トルクとエンジン回転数から目標基本シリンダ吸気量を算出し、新気過剰率乗算手段でストイキに対しリーンで吸気量が増加するように前記目標基本シリンダ吸気量に新気過剰率を乗じて目標シリンダ吸気量を算出し、燃焼効率補正手段で該目標シリンダ吸気量に燃焼効率補正率を乗じて前記目標シリンダ吸入空気量を補正し、スロットル開度変換手段で、補正目標シリンダ吸気量をスロットル開度に変換し、吸気量制御手段で、実際のスロットル開度を操作する。
【００１３】
一方、燃料噴射量の制御においては、基本シリンダ吸入空気量演算手段で、吸入空気量とエンジン回転数から基本シリンダ吸入空気量を算出し、空燃比分修正手段で、基本シリンダ吸入空気量を新気過剰率で割って目標空燃比を実現する燃料噴射パルス幅を算出し、燃料噴射手段で、指定された燃料噴射パルス幅の間、燃料を噴射する。
【００１４】
前記の如く燃焼制御を行うことで、切換えによって燃焼状態（均質燃焼、成層燃焼等）が急激に変更しても、燃焼効率差に起因するエンジン出力トルクの段差をなくすべく吸入空気量を制御でき、結果として車両にショックを発生させずに、スムーズな燃焼状態の切換えを実現できる。
【００１５】
また、前記燃焼効率補正手段が、空燃比A/Fもしくは空燃比G/Fを軸として参照するテーブルもしくはマップから燃焼効率補正率を算出するので、的確に目標シリンダ吸入空気量を下方修正することができ、エンジン出力トルクの段差をなくすことができる。
更に、燃焼効率補正率演算手段に、エンジン回転数、エンジン負荷、及びアイドル状態か否か等の運転状態の動作点によって補正値を演算する動作点補正値演算手段と、エンジンの経時劣化、エンジン個体バラツキ等に基づき補正値を演算する外部要因補正値演算手段を付加配備したことによって、同一空燃比G/F、同一EGR率でも前記燃焼効率補正率が運転状態の動作点によって変化するのを補正値を演算することで、運転状態別に最適な燃焼効率補正率を算出して、トルク段差のないエンジン運転を可能にし、車両毎の燃焼バラツキが容易に調整できるようになった。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明のエンジンの制御装置の実施形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の第一の実施形態のエンジン507の制御システムの全体構成を示したものである。図１において、エンジン507に吸入される空気は、エアクリーナ502の入口部502aから取り入れられ、エアフローセンサ503を通り、吸気流量を制御するスロットル弁505aが収容されたスロットルボディ505を通り、コレクタ506に入る。該コレクタ506に吸入された空気は、エンジン507の各シリンダ507bに接続された各吸気管に501に分配され、前記シリンダ507b内の燃焼室507cに導かれる。また、スロットル弁505aは、モータ522により開弁・閉弁が可能となっている。
【００１７】
一方、ガソリンなどの燃料は、燃料タンク514から燃料ポンプ510により１次加圧され、さらに燃料ポンプ511により２次加圧され、インジェクタ509が配管されている燃料系に供給される。１次加圧された燃料は、燃圧レギュレータ512によ一定の圧力（例えば３kg/cm"2）に調圧され、より高い圧力に２次加圧された燃料は、燃圧レギュレータ513により一定の圧力(例えば70kg/m"2)に調圧され、それぞれのシリンダ507bに設けられているインジェクタ509から該シリンダ507bの中に噴射される。噴射された燃料は、点火コイル522で高電圧化された点火信号により点火コイル508で着火される。
【００１８】
また、前記エアフローセンサ503からは、吸気流量を示す信号が出力され、コントロールユニット515に入力されるようになっている。
更に、スロットルボディ505には、スロットル弁505aの開度を検出するスロットルセンサ504が取り付けられており、その出力もコントロールユニット515に入力されるようになっている。
【００１９】
次に、カムシャフト軸（図示省略）に取付られたクランク角センサ516は、クランク軸507dの回転位置を表す基準角信号ＲＥＦと回転信号（回転数）検出用の角度信号ＰＯＳとを出力し、これらの信号もコントロールユニット515に入力されるようになっている。
【００２０】
排気管519内の触媒520の前に設置されたＡ／Ｆセンサ518は、排ガスを検出して、その検出信号を出力して前記コントロールユニュト515に入力し、アクセル開度センサ521は、アクセルペダルの開度を検出して該検出信号をコントロールユニット515に入力するようになっている。
【００２１】
図２は、コントロールユニット515の主要部を示すもので、該コントロールユニット515は、ＭＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭおよびＡ／Ｄ変換器を含むＩ／ＯＬＳＩ等で構成され、エンジン507の運転状態を検出する各種のセンサ等からの信号を入力として取り込み、所定の演算処理を実行し、この演算結果として算定された各種の制御信号を出力し、前記したインジェクタ509や点火コイル522に所定の制御信号を供給し、燃料供給量制御と点火時期制御とを実行するものである。
【００２２】
図３は、前記筒内噴射エンジン507における、コントロールユニット515で実行される制御のブロック図の全体概要を示したものである。
図３は、上部が吸気量制御系であり、下部が燃料量制御系である。上部の吸気量制御系では、目標トルク演算手段１０１で、運転者の意志であるアクセル開度とエンジン回転数に基づき目標トルクを算出し、目標基本シリンダ吸気量演算手段１０２では、前記目標トルクとエンジン回転数から目標基本シリンダ吸気量を算出し、新気過剰率乗算手段１０３ａで、ストイキに対しリーンで吸気量が増加するように目標基本シリンダ吸気量に新気過剰率を乗じて目標シリンダ吸気量を算出し、さらに燃焼効率補正手段１０３ｂで、燃焼効率補正率を乗じて燃費の良い燃焼状態に、前記目標シリンダ吸入空気量を修正して補正目標シリンダ空気量tTPを算出する。スロットル開度変換手段１０４では、前記補正目標シリンダ吸気量とエンジン回転数とに基づきスロットル開度を変換し、吸気量制御手段１０５で、実際のスロットル開度を操作する。
【００２３】
一方、図３の下部の燃料量制御系では、基本シリンダ吸入空気量演算手段１０６で、吸入空気量とエンジン回転数から基本シリンダ吸入空気量を算出し、空燃比分修正手段１０７では、前記基本シリンダ吸入空気量を新気過剰率で割って目標空燃比を実現する燃料噴射パルス幅を算出し、燃料噴射手段１０８で、指定された燃料噴射パルス幅で、燃料を噴射する。
【００２４】
以上、吸気量制御系と燃料量制御系との制御装置の全体構成について説明したが、本実施形態の特徴である燃焼効率補正手段１０３ｂについて、図４に基づいて、更に、詳細に説明する。
前記燃焼効率補正手段１０３ｂは、新気過剰率、目標EGR率、及び、燃焼状態（成層、均質等）の各信号を入力し、前記新気過剰率(目標空燃比/14.7)と前記目標EGR率との信号に基づき予め用意されているマップから燃焼効率補正率を算出する。前記マップは燃焼状態（成層、均質等）毎に複数枚が用意されており、前記燃焼状態毎に前記マップを選択して燃焼効率補正率を算出する。算出された前記燃焼効率補正率を目標シリンダ吸気量に乗算して補正目標シリンダ吸気量を算出する。
【００２５】
ここで、前記燃焼効率補正手段１０３ｂの作動原理について説明する。リーン燃焼は、ストイキ燃焼に比べて燃料量を少なく（空燃比を薄く）して吸入空気量を増やすことにより、ポンピングロスを低減するのが狙いである。まず、式(2) のように、リーン時の燃料量QF#leanをストイキ時の燃料量QF#stと等しいまま空燃比を薄くすると、吸入空気量QA#leanはストイキ時のQA#stより増加し、その割合は式(1)に示すように(目標空燃比)/14.7となる。しかし、実際にはポンピングロス低減により燃費を10%〜40%程度向上できるので、その分、ストイキと等トルクを出力するのに、空気量も燃料量も低減できる。式(3)では、リーン時の吸入空気量QA#leanが、ITAF(0.6〜0.9程度の値)倍に、同様に式(4)に示すように燃料量もITAF倍になっている。
【００２６】
QA#lean  = QA#st× (目標空燃比)/14.7                式(1)
QF#lean   = QF#st                                     式(2)
QA#lean   = QA#st × (目標空燃比)/14.7  * ITAF        式(3)
QF#lean   = QF#st × ITAF                             式(4)
【００２７】
ここで、ITAFは燃焼効率補正率であり、一定値とならないのは、空燃比の薄さやEGR率によって値が変わるためである。
リーンバーンエンジンの内でも、特に、筒内噴射エンジンでは、混合気を１部に集めて層状燃焼ができるためリーン限界空燃比が大きく、その設定例を図６に示す。一般的には、空燃比が薄くなるほどITAFは小さく、また、EGR率が大きくなるほどITAFは小さくなる。
【００２８】
図５は、燃焼効率補正率ITAFの空燃比に対する感度を表わしたものである。横軸に空燃比A/Fと新気過剰率tλa0が、プロットしてある。新気過剰率は、(目標空燃比)/14.7であり、式(5)のように計算され、ストイキ時に１となる。新気過剰率を使うと式(3)は、式(6)のように書き換えられる。
tλa0    =    (目標空燃比)/14.7                        式(5)
QA#lean   =   QA#st × tλa0  * ITAF                  式(6)
【００２９】
次に、EGR（燃焼ガス再循環）をかけていった場合について見ると、前記新気過剰率は、吸入空気量と燃料量の比から計算されるが、EGRをかけた場合は、空燃比A/Fは、再循環燃焼ガスを考慮した空燃比G/Fで置き換え、式(7)で表わされる。
G/F   = A/F × (100 + EGR率)/100                     式(7)
【００３０】
図７は、空燃比G/Fに対する燃焼効率補正率の特性を示したもので、図５とほぼ同じ傾向である。この図７で、空燃比G/Fとともに横軸としたのはガス過剰率tλg0である。ガス過剰率も新気過剰率と同じ考えで、式(8)のように定義する。
tλg0  =  (目標空燃比G/F)/14.7                         式(8)
【００３１】
同一空燃比G/Fで、EGR率を大きくしていった場合のEGR率に対する燃焼効率補正率は、図９のような特性となり、同一空燃比G/Fでも数％変化する。よって、より正確に燃焼効率補正率を求めるためには、図８のような特性となり、EGR率の違いで補正率の曲線が何本も引ける。この関係を実際の制御で使うためには、図１０のような空燃比G/FとEGR率を軸としたマップが必要となる。
【００３２】
ここで、図５、図７、及び、図８に着目すると、空燃比２０付近では、変曲点があったり、不連続であったりするが、これは、筒内噴射エンジン特有の燃焼違いによるものであり、リーン側は、圧縮行程に燃料噴射を行う成層燃焼で、リッチ側は、吸気行程に燃料噴射を行う均質燃焼である。
【００３３】
そこで、このような燃焼の違いがあっても、その前後で正確な燃焼効率補正を行うためには、図１１のブロック図に示すように、均質用マップ１１０１と、成層用マップ１１０２を設けて、切り換えて使用するのが好ましい。
【００３４】
図１２は、切換え時のフローチャートの一例を示したものである。ここでの一連の処理は、一定時間毎に実行される割込み処理（ステップ１２０１）で行われ、始めに、ステップ１２０２で燃焼状態を読込み、ステップ１２０３で均質燃焼か成層燃焼かの判定をする。均質燃焼と判定されると、ステップ１２０４に進み、該ステップ１２０４で、再循環燃焼ガスを考慮した空燃比G/FとEGR率との読込みを行い、ステップ１２０５で、均質用マップより燃焼効率補正率ITAFを検索する。
【００３５】
一方、ステップ１２０３で、成層燃焼と判定されると、ステップ１２０６に進み、該ステップ１２０６で空燃比G/FとEGR率との読込みを行い、ステップ１２０７で、成層用マップより燃焼効率補正率ITAFを検索する。その後、均質燃焼、成層燃焼いずれの場合も、ステップ１２０８に進み、該ステップ１２０８で、式(9)に基づいて補正目標シリンダ吸気量tTPを計算する。
tTP   =   tTPst × tλg0× ITAF                     式(9)
【００３６】
次に、燃焼状態が成層、均質の他に、両燃焼状態の中間の燃焼である弱成層燃焼も取り得る場合について説明する。弱成層燃焼は、均質燃焼の空燃比と成層燃焼の空燃比の間の空燃比域での燃焼方法で、一行程での燃料噴射を、吸気行程と圧縮行程との２回に分けて行うものである。弱成層燃焼は、均質燃焼でも成層燃焼でも燃焼安定度が悪い場合の燃焼として有効である。
【００３７】
図１３は、弱成層燃焼も考慮した燃焼効率補正のブロック図を示したものである。燃焼効率補正用のマップは、均質用マップ１３０１、成層用マップ１３０３、及び、弱成層用マップ１３０２によって構成され、前記各燃焼状態によって、前記各マップが選択されて燃焼効率補正率ITAFが算出される。
【００３８】
図１４は、前記三つの各燃焼状態に基づく前記各マップの切換え時のフローチャートの一例を示したものである。この一連の処理は、一定時間毎に実行される割込み処理（ステップ１４０１）で行われる。始めに、ステップ１４０２で燃焼状態を読込み、ステップ１４０３で該読み込んだ燃焼状態が均質燃焼かどうか判定する。均質燃焼と判定されると、ステップ１４０４に進み、該ステップ１４０４で空燃比G/FとEGR率との読込みを行い、ステップ１５０５で均質用マップにより燃焼効率補正率ITAFを検索する。
【００３９】
ステップ１４０３で均質燃焼でないと判定されると、ステップ１４１１に進み、該ステップ１４１１で、弱成層燃焼かどうかを判定する。弱成層燃焼と判定すると、ステップ１４０６で空燃比G/FとEGR率との読込みを行い、ステップ１４０７に進み、該ステップ１４０７で弱成層用マップにより燃焼効率補正率ITAFを検索する。
【００４０】
ステップ１４１１で、均質燃焼でも弱成層燃焼でもないと判定された場合は、成層燃焼であるからステップ１４０８に進み、該ステップ１４０８で、空燃比G/FとEGR率との読込みを行い、ステップ１４０９で成層用マップより燃焼効率補正率ITAFを検索する。
前記三つの燃焼状態のいずれであっても、燃焼効率補正率ITAFの検索後、ステップ１４１０に進み、該ステップ１４１０で式(9)に基づいて補正目標シリンダ吸気量tTPを計算する。
【００４１】
以上、燃焼効率補正手段１０３ｂの演算の一例について説明したが、図３に戻ると、前記燃焼効率補正手段１０３ｂで、燃焼効率補正率をかけて補正目標シリンダ吸気量を求めた後は、スロットル開度変換手段１０４にて目標スロットル開度を求める。
図１５は、スロットル開度変換手段１０４の一例であり、補正目標シリンダ吸気量tTPとエンジン回転数NEからマップ検索により目標スロットル開度tTVOを求めるものである。
【００４２】
また、図１６は、スロットル開度変換手段１０４の別の例であり、目標スロットル開口面積マップ１６０１を、補正目標シリンダ吸気量tTPとエンジン回転数NEの軸で検索して目標スロットル開口面積tATVOを求める。その後、目標スロットル開度テーブル１６０２を目標スロットル開口面積の軸で検索して目標スロットル開度tTVOを求める。
【００４３】
次に、図１７は、図３の制御ブロックの構成の内、目標トルク演算手段１０１一例を示したものである。ここでは、目標トルクtTcは、アクセル開度APSとエンジン回転数NEの２信号により、マップを検索することで、目標トルクを演算するようにしている。
【００４４】
目標トルクを生成した後の処理は、目標基本シリンダ吸気量演算手段１０２により、目標基本シリンダ吸気量tTPstを演算する。図１８は、目標基本シリンダ吸気量tTPstの演算の一例を示したものであり、目標トルクtTcとエンジン回転数NEからマップ検索により目標基本シリンダ吸気量tTPstを演算する。
【００４５】
次に、図３の制御ブロックの全体構成のうち、下部の燃料量制御系について説明する。
燃料量制御系は、基本シリンダ吸入空気量演算手段１０６、空燃比分修正手段１０７、燃料噴射手段１０８によって構成されている。
図１９は、基本シリンダ吸入空気量演算手段１０６の一例を示したものであり、該基本シリンダ吸入空気量演算手段１０６は、まず、エアフローセンサ５０３で計測した吸入空気量Qaをエンジン回転数NEで割って１シリンダあたりの吸入空気量を求めてから、空燃比がストイキとなるような燃料噴射時間に換算するための係数Kconstを乗ずることによって、基本シリンダ吸入空気量TPを演算するものである。
【００４６】
図２０は、前記基本シリンダ吸入空気量演算手段１０６の後行程である空燃比分修正手段１０７の処理の一例を示したものである。まず、前記算出した基本シンダ吸入空気量TPを新気過剰率tλa0で割って、目標空燃比となるように噴射パルス幅を修正し、さらに、インジェクタ開弁の遅れ時間を補償するために、開弁遅れ時間TSを加算して、燃料噴射パルス幅Tiを修正算出するものである。
【００４７】
図２１は、以上述べた本実施形態のエンジン制御を、リーンバーンエンジンの制御に適用した場合の各制御パラメータの動きの一例を詳細に示した図である。ここでは、アクセル開度が一定で、等トルクが要求されている場合に、空燃比切換えを行った例についてのものである。図２１中の実線は、本実施形態を適用した場合の例であり、点線は適用しない場合の例である。始めに、目標空燃比A/Fが14.7から30に変わると、燃焼効率補正手段１０３により、燃焼効率補正率が1.0から0.9に変化する。吸入空気量は、本実施形態を適用した場合には、適用しない場合の点線に比べて、0.9がかけられて下方修正されている。これによって、燃料噴射パルス幅も、本実施形態を適用した場合は、リーンで燃費が向上した分少なくなっている。エンジン出力トルクは、本実施形態を適用しない場合は、切換え後に増加しているが、本実施形態を適用した場合には、切換え前後でトルク段差がなく変化していない。エンジンを搭載した最終的な車両の挙動としては、本実施形態を適用しない場合は、燃焼切換え後に図２１に示すようにショックが生ずるが、本実施形態を適用した場合には、ショックは発生しない。
【００４８】
次に、本発明の第二の実施形態について説明する。
該第二の実施形態は、前記第一の実施形態の燃焼効率補正手段１０３ｂによって演算される燃焼効率補正率の算出にあたって、更にエンジンの他の制御ファクターを考慮して算出するようにしたものであり、この点で、前記第一の実施形態と相違する。したがって、この点について以下に説明し、共通する事項の説明は省略する。
前記第二の実施形態は、前記第一の実施形態の燃焼効率補正手段１０３ｂで算出する燃焼効率補正率を、運転状況別に補正値を算出して補正すると共に、エンジンの外部からの要因によって、前記燃焼効率補正率を補正できるようにしたものである。
【００４９】
図２２は、本実施形態（第二）の燃焼効率補正手段２０３の制御ブロック図を示しており、該燃焼効率補正手段２０３は、基本燃焼効率補正率演算手段２０３ａ、動作点補正値演算手段２０３ｂ、及び外部要因補正値演算手段２０３ｃとを備えている。
前記基本燃焼効率補正率演算手段２０３ａは、前記第一の実施形態の燃焼効率補正手段１０３ｂ（図４参照）と同じ機能を備えているものであり、新気過剰率、目標EGR率、及び、燃焼状態（成層、均質等）の各信号を入力し、前記新気過剰率(目標空燃比/14.7)と前記目標EGR率との信号に基づき予め用意されているマップから基本燃焼効率補正率を算出するものである。前記マップは燃焼状態（成層、均質等）毎に複数枚が用意されており、前記燃焼状態毎に前記マップを選択して基本燃焼効率補正率ITAFOを算出する。
【００５０】
前記動作点補正値演算手段２０３ｂは、燃焼状態（成層、均質等）、エンジン回転数、エンジン負荷（目標トルク）、及びアイドルか否かの各信号を入力して、前記エンジン回転数と前記エンジン負荷との信号に基づき予め用意されているマップから動作点補正値KITAFOを演算する。前記マップは、燃焼状態（成層、均質等）毎に複数枚が用意されており、前記燃焼状態毎に前記マップを選択して前記動作点補正値を演算する。前記マップはアイドルか否かによっても異なるマップが用意されており、該マップを選択して、動作点補正値を演算する。
前記外部要因補正値演算手段２０３ｃは、車両毎のエンジンの燃焼バラツキ等の要因に対処するもので、該要因に基づいて外部要因補正値ITAFVを算出する。また、前記外部要因補正値演算手段２０３ｃによって演算された前記補正値は、ＥＣＭの不揮発性メモリに記憶され、イグニッションスイッチのoff時、電源バッテリ交換時等においても、前記不揮発性メモリに記憶保持されるようになっており、再度出力できるようになっている。
【００５１】
前記基本燃焼効率補正率ITAFOに動作点補正値KITAFOと外部要因補正値ITAFVを乗算することで、燃焼効率補正率を算出し、該算出された燃焼効率補正率を目標シリンダ吸気量に乗算して補正目標シリンダ吸気量tTPを算出する。
図２３は、エンジンの燃焼状態の切換え時のフローチャートの一例を示したものである。ここでの一連の処理は、一定時間毎に実行される割り込み処理（ステップ２２０１）で行われる。始めに、ステップ２２０２で燃焼状態を読み込み、ステップ２２０３で均質燃焼か成層燃焼かを判定する。該判定により均質燃焼と判定された場合には、ステップ２２０４に進み、該ステップ２２０４で、再循環燃焼ガスを考慮した空燃比G/FとEGR率とを読み込み、ステップ２２０５で、均質マップより基本燃焼効率補正率ITAFOを検索する。
【００５２】
次に、ステップ２２０８でアイドルスイッチSWがONかOFFかを判定する。アイドルスイッチSWがONと判定された場合には、ステップ２２１２に進み、エンジンの回転数と目標トルクとを読み込みステップ２２１３に進み、アイドル均質用マップから燃焼効率作動点補正値KITAFOを検索（演算）してステップ２２１８に進む。また、ステップ２２０８で、アイドルスイッチSWがOFFと判定されると、ステップ２２１０に進み、エンジン回転数と目標トルクとを読み込み、ステップ２２１１でオフアイドル均質用マップより燃焼効率の作動点補正値KITAFOを検索（演算）し、ステップ２２１８に進む。
【００５３】
一方、前記ステップ２２０３で成層燃焼と判定された場合には、ステップ２２０６に進み、該ステップ２２０６で、再循環燃焼ガスを考慮した空燃比G/FとEGR率とを読み込み、ステップ２２０７で、成層用マップより基本燃焼効率補正率ITAFOを検索し、ステップ２２１８に進む。
次に、ステップ２２０９でアイドルスイッチSWがONかOFFかを判定する。アイドルスイッチSWがONと判定された場合には、ステップ２２１４に進み、エンジンの回転数と目標トルクとを読み込みステップ２２１５に進み、アイドル成層用マップから燃焼効率作動点補正値KITAFOを検索（演算）し、ステップ２２１８に進む。また、ステップ２２０９で、アイドルスイッチSWがOFFと判定されると、ステップ２２１６に進み、エンジン回転数と目標トルクとを読み込み、ステップ２２１７でオフアイドル成層用マップより燃焼効率の作動点補正値KITAFOを検索（演算）し、ステップ２２１８に進む。
【００５４】
ステップ２２１８では、車両毎のエンジンの燃焼バラツキ等の外部要因の信号を読み込み、外部要因補正値ITAFVを演算し、ステップ２２１９に進み、該ステップ２２１９では、前記各演算値に基づき、次の式（１０）により補正目標シリンダ吸気量tTPを演算し、割り込み処理を終了する。
tTP ＝  tTPst×tλg0×ITAFO×KITAFO×ITAFV     式（１０）
但し、
tTP      ：補正目標シリンダ吸気量
tTPst    ：目標基本シリンダ吸気量
tλg0    ：新気過剰率
ITAFO    ：基本燃焼効率補正率
KITAFO ：燃焼効率作動点補正値
ITAFV    ：外部要因補正値
【００５５】
図２４は、本発明の第二の実施形態のエンジンの燃焼状態の切換え時のフローチャートの他の例を示したものである。本フローチャートと前記図２３のフローチャートとの相違は、図２２の基本燃焼率補正率演算手段２０３ａので基本燃焼効率補正率値ITAFOを演算するに当たって、均質燃焼域と成層燃焼域との峻別以外に弱成層燃焼域を設定したことにあり、それ以外には相違する点はない。該弱成層燃焼域を設定したことにより、より精度の高い基本燃焼効率補正率値ITAFOを算出しようとするものである。
【００５６】
ここでの一連の処理は、一定時間毎に実行される割り込み処理（ステップ３３００）で行われる。始めに、ステップ３３０１で燃焼状態を読み込み、ステップ３３０２で均質燃焼か否かを判定する。該判定により均質燃焼と判定された場合には、ステップ３３０４に進み、該ステップ３３０４で、再循環燃焼ガスを考慮した空燃比G/FとEGR率とを読み込み、ステップ３３０５で、均質マップより基本燃焼効率補正率ITAFOを検索する。
次に、ステップ３３１０でアイドルスイッチSWがONかOFFかを判定する。アイドルスイッチSWがONと判定された場合には、ステップ３３１５に進み、エンジンの回転数と目標トルクとを読み込みステップ３３１６に進み、アイドル均質用マップから燃焼効率作動点補正値KITAFOを検索（演算）してステップ３３２５に進む。また、ステップ３３１０で、アイドルスイッチSWがOFFと判定されると、ステップ３３１３に進み、エンジン回転数と目標トルクとを読み込み、ステップ３３１４でオフアイドル均質用マップより燃焼効率の作動点補正値KITAFOを検索（演算）し、ステップ３３２５に進む。
【００５７】
一方、前記ステップ３３０２で均質燃焼と判定され無かった場合には、ステップ３３０３に進み、該ステップ３３０３で弱成層燃焼か成層燃焼かを判定する。該ステップ３３０３で弱成層燃焼と判断された場合には、ステップ３３０６に進み、該ステップ３３０６で、再循環燃焼ガスを考慮した空燃比G/FとEGR率とを読み込み、ステップ３３０７で、弱成層用マップより基本燃焼効率補正率ITAFOを検索し、ステップ３３１１に進む。
【００５８】
次に、ステップ３３１１でアイドルスイッチSWがONかOFFかを判定する。アイドルスイッチSWがONと判定された場合には、ステップ３３１７に進み、エンジンの回転数と目標トルクとを読み込みステップ３３１８に進み、アイドル成層用マップから燃焼効率作動点補正値KITAFOを検索（演算）し、ステップ３３２５に進む。また、ステップ３３１１で、アイドルスイッチSWがOFFと判定されると、ステップ３３１９に進み、エンジン回転数と目標トルクとを読み込み、ステップ３３２０でオフアイドル成層用マップより燃焼効率の作動点補正値KITAFOを検索（演算）し、ステップ３３２５に進む。
【００５９】
ステップ３３０３で成層燃焼と判断された場合には、ステップ３３０８に進み、該ステップ３３０８で、再循環燃焼ガスを考慮した空燃比G/FとEGR率とを読み込み、ステップ３３０９で、成層用マップより基本燃焼効率補正率ITAFOを検索し、ステップ３３１２に進む。
次に、ステップ３３１２でアイドルスイッチSWがONかOFFかを判定する。アイドルスイッチSWがONと判定された場合には、ステップ３３２１に進み、エンジンの回転数と目標トルクとを読み込みステップ３３２２に進み、アイドル成層用マップから燃焼効率作動点補正値KITAFOを検索（演算）し、ステップ３３２５に進む。また、ステップ３３１２で、アイドルスイッチSWがOFFと判定されると、ステップ３３２３に進み、エンジン回転数と目標トルクとを読み込み、ステップ３３２４でオフアイドル成層用マップより燃焼効率の作動点補正値KITAFOを検索（演算）し、ステップ３３２５に進む。
【００６０】
ステップ３３２５では、車両毎のエンジンの燃焼バラツキ等の外部要因の信号を読み込み、外部要因補正値ITAFVを演算し、ステップ３３２６に進み、該ステップ３３２６では、前記各演算値に基づき、前記式（１０）により目標シリンダ吸気量tTPを演算し、割り込み処理を終了する。
以上、本発明の二つの実施形態について詳述したが、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の精神を逸脱しない範囲で、設計において種々の変更ができるものである。
例えば、前記実施形態は、希薄燃焼の筒内噴射エンジンについて説明したが、本発明は、ポート噴射エンジン等の他の希薄燃焼エンジンにも適用できるものである。
【００６１】
【発明の効果】
以上の記載から理解されるように、本発明の希薄燃焼エンジンのエンジン制御装置は、燃焼効率補正手段が燃焼状態に応じて燃焼効率補正率を演算し、吸入空気量の補正を行うので、切換えによって燃焼状態（均質燃焼、成層燃焼等）が急激に変更しても、燃焼効率差に起因するエンジン出力トルクの段差をなくすべく吸入空気量を制御でき、結果として車両にショックを発生させずに、スムーズな燃焼状態の切換えを実現できる。
また、前記燃焼効率補正率を運転状態の動作点の変化、エンジンの個体バラツキ等に基づき補正するようにしたので、エンジン運転において、より出力トルク段差のない燃焼状態を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の筒内噴射エンジンシステムの全体構成図。
【図２】図１の筒内噴射エンジンシステムの制御装置の内部構成図。
【図３】図１の筒内噴射エンジン制御装置の制御ブロック図。
【図４】図３の制御ブロックの燃焼効率補正手段の詳細図。
【図５】図４の燃焼効率補正手段の燃焼効率補正率算出のテーブルの特性図。
【図６】図１の筒内噴射エンジン制御装置の空燃比の設定例を示す図。
【図７】図４の燃焼効率補正手段の燃焼効率補正率算出のテーブルの他の特性図。
【図８】図４の燃焼効率補正手段の燃焼効率補正率算出のEGR率を考慮したテーブルの更に他の特性図。
【図９】燃焼効率補正率のEGR感度を示す特性図。
【図１０】図４の燃焼効率補正手段のマップのブロック図。
【図１１】図４の燃焼効率補正手段のマップ選択のブロック図。
【図１２】図３の制御装置の制御フローチャート。
【図１３】図４の燃焼効率補正手段のマップ選択の他のブロック図。
【図１４】図３の制御装置の他の制御フローチャート。
【図１５】図３の制御装置のスロットル開度変換手段のブロック図。
【図１６】図３の制御装置のスロットル開度変換手段の別のブロック図。
【図１７】図３の制御装置の目標トルク演算手段のブロック図。
【図１８】図３の制御装置の目標基本シリンダ吸気量演算手段のブロック図。
【図１９】図３の制御装置の基本シリンダ吸入空気量演算手段のブロック図。
【図２０】図３の制御装置の空燃比分修正手段のブロック図。
【図２１】図３の制御装置の制御時の各パラメータの変化を示す制御状態図。
【図２２】本発明の他の実施形態の筒内噴射エンジン制御装置の制御ブロックの燃焼効率補正手段の詳細図。
【図２３】図２２のエンジン制御装置の制御フローチャート。
【図２４】図２２のエンジン制御装置の他の制御フローチャート。
【符号の説明】
１０１…目標トルク演算手段、１０２…目標基本シリンダ吸気量演算手段、１０３ａ…新気過剰率乗算手段、１０３ｂ…燃焼効率補正手段、１０４…スロットル開度変換手段、１０５…吸気量制御手段、１０６…基本シリンダ吸入空気量演算手段、１０７…空燃比分修正手段、１０８…燃料噴射手段、２０３…燃焼効率補正手段、２０３ａ…基本燃焼効率補正率演算手段、２０３ｂ…動作点補正値演算手段、２０３ｃ…外部要因補正値演算手段、５０８…点火プラグ、５０９…インジェクタ、５１５…コントロールユニット、５２１…アクセル開度センサ、５２２…スロットル駆動用モータ、５０５a …スロットル弁、１００１…燃焼効率補正率マップ
【図１】
0003888781.tif 000002
【図２】
0003888781.tif 000003
【図３】
0003888781.tif 000004
【図４】
0003888781.tif 000005
【図５】
0003888781.tif 000006
【図６】
0003888781.tif 000007
【図７】
0003888781.tif 000008
【図８】
0003888781.tif 000009
【図９】
0003888781.tif 000010
【図１０】
0003888781.tif 000011
【図１１】
0003888781.tif 000012
【図１２】
0003888781.tif 000013
【図１３】
0003888781.tif 000014
【図１４】
0003888781.tif 000015
【図１５】
0003888781.tif 000016
【図１６】
0003888781.tif 000017
【図１７】
0003888781.tif 000018
【図１８】
0003888781.tif 000019
【図１９】
0003888781.tif 000020
【図２０】
0003888781.tif 000021
【図２１】
0003888781.tif 000022
【図２２】
0003888781.tif 000023
【図２３】
0003888781.tif 000024
【図２４】
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