(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転者の操作に応じて燃料量および空気量を可変制御し、運転条件に応じて空燃比制御状態を変化させるエンジンの制御装置において、
エンジン回転数と目標エンジントルクとに基づいて、燃料噴射量初期値、ＥＧＲ率、及びシリンダ内当量比を設定する手段と、
上記燃料噴射量初期値、上記ＥＧＲ率、及び上記シリンダ内当量比の各設定値に基づいて、吸気管内のＥＧＲガス有効成分分圧の目標値を算出する手段と、
ＥＧＲガスの空気過不足成分分圧と吸入空気の新気分圧とに基づいて、空気有効成分分圧の推定値を算出する手段と、
上記空気有効成分分圧の推定値と吸気管圧力の計測値とに基づいて、ＥＧＲガス有効成分分圧の推定値を算出する手段と、
上記ＥＧＲガス有効成分分圧の目標値と推定値との偏差に基づくフィードバック制御により、ＥＧＲバルブ通過ガス流量を算出する手段と、
上記ＥＧＲバルブ通過ガス流量と上記ＥＧＲ率とから空気有効成分分圧の目標値を算出し、該空気有効成分分圧の目標値と推定値との偏差に基づくフィードバック制御により、スロットル通過空気流量を算出する手段と、
上記空気有効成分分圧の推定値と上記スロットル通過空気流量と上記ＥＧＲバルブ通過ガス流量とに基づいて、空気有効成分分圧の圧力応答予測値を算出し、該圧力応答予測値と上記シリンダ内当量比とに基づいて最終的な燃料噴射量を設定する手段と、
上記スロットル通過空気流量設定値と上記最終的な燃料噴射量とによって空燃比を制御目標値に維持する手段と
を備えたことを特徴とする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】
本発明は、運転条件に応じて空燃比制御状態を変化させるエンジンの制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近のエンジンでは、筒内噴射による混合気の成層化や空気流動の強化等によって大幅な空燃比のリーン化やＥＧＲ限界の向上を達成しており、このようなエンジンでは、主に燃費改善を目的としたリーン空燃比あるいはＥＧＲ付加状態と、空気利用率の向上を目的とした理論空燃比の状態（ＮＯｘ吸蔵触媒におけるＮＯｘの離脱と還元処理を目的としたオーバーリッチ状態を含む）とを選択的に用いる等して広範な空燃比での制御を可能としている。
【０００３】
すなわち、主に燃費改善を目的とする燃焼状態では、空燃比のリーン化によって理論熱効率を改善し、また、ＥＧＲ付加によってポンプ損失、冷却損失等を改善することができるが、一方、エンジン出力性能の観点からは、空気利用率を向上させることが重要であり、このためには、空気と燃料との比を理論空燃比近傍にする必要があり、この理論空燃比近傍の燃焼では、筒内で均一に混合した燃料に点火する均一燃焼となる。
【０００４】
この場合、排気浄化は、リーン空燃比あるいはＥＧＲ付加による燃焼状態では、ＥＧＲ付加によるエンジン出口のＮＯｘ低減、酸化触媒による一酸化炭素や未燃炭化水素の酸化処理、酸化雰囲気中でもＮＯｘを還元できるリーンＮＯｘ触媒、あるいはＮＯｘ吸蔵触媒等によって行い、理論空燃比近傍の燃焼状態では、三元触媒による排気浄化処理を主として、ＥＧＲ付加によるエンジン出口のＮＯｘ低減処理、さらには、ＮＯｘ吸蔵触媒を利用して排気浄化を行い、ＮＯｘ吸蔵触媒では、リーン状態で吸着したＮＯｘを一時的にオーバーリッチ状態にすることで、ＮＯｘの離脱と還元処理を行う。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、均一燃焼と成層燃焼との切り換え等のように、空燃比を切り換える場合には、目標ＥＧＲ率も変化させる必要があり、空燃比と同時に目標ＥＧＲ率を切り換えると、ＥＧＲバルブの動作遅れ、ＥＧＲ配管による輸送遅れ等によってシリンダに流入するＥＧＲガスの追従遅れが発生する。
【０００６】
すなわち、空燃比切り換え時には、ＥＧＲガスの追従遅れによって一時的に燃焼悪化を生じる場合があり、失火発生や排気ガスエミッションの悪化を招くばかりでなく、燃焼悪化に伴うエンジン出力変動によってトルクショックが発生し、ドライバビリティの悪化を招く。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、異なる空燃比の制御領域へ切り換える際の一時的な燃焼悪化を最小限に抑え、失火や出力トルクショックの発生を低減することのできるエンジンの制御装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、運転者の操作に応じて燃料量および空気量を可変制御し、運転条件に応じて空燃比制御状態を変化させるエンジンの制御装置において、エンジン回転数と目標エンジントルクとに基づいて、燃料噴射量初期値、ＥＧＲ率、及びシリンダ内当量比を設定する手段と、上記燃料噴射量初期値、上記ＥＧＲ率、及び上記シリンダ内当量比の各設定値に基づいて、吸気管内のＥＧＲガス有効成分分圧の目標値を算出する手段と、ＥＧＲガスの空気過不足成分分圧と吸入空気の新気分圧とに基づいて、空気有効成分分圧の推定値を算出する手段と、上記空気有効成分分圧の推定値と吸気管圧力の計測値とに基づいて、ＥＧＲガス有効成分分圧の推定値を算出する手段と、上記ＥＧＲガス有効成分分圧の目標値と推定値との偏差に基づくフィードバック制御により、ＥＧＲバルブ通過ガス流量を算出する手段と、上記ＥＧＲバルブ通過ガス流量と上記ＥＧＲ率とから空気有効成分分圧の目標値を算出し、該空気有効成分分圧の目標値と推定値との偏差に基づくフィードバック制御により、スロットル通過空気流量を算出する手段と、上記空気有効成分分圧の推定値と上記スロットル通過空気流量と上記ＥＧＲバルブ通過ガス流量とに基づいて、空気有効成分分圧の圧力応答予測値を算出し、該圧力応答予測値と上記シリンダ内当量比とに基づいて最終的な燃料噴射量を設定する手段と、上記スロットル通過空気流量設定値と上記最終的な燃料噴射量とによって空燃比を制御目標値に維持する手段とを備えたことを特徴とする。
【００１７】
請求項１記載の発明では、エンジン回転数と目標エンジントルクとに基づいて、燃料噴射量初期値、ＥＧＲ率、及びシリンダ内当量比を設定し、燃料噴射量初期値、ＥＧＲ率、及びシリンダ内当量比の各設定値に基づいて、吸気管内のＥＧＲガス有効成分分圧の目標値を算出し、ＥＧＲガスの空気過不足成分分圧と吸入空気の新気分圧とに基づいて、空気有効成分分圧の推定値を算出する。そして、空気有効成分分圧の推定値と吸気管圧力の計測値とに基づいて、ＥＧＲガス有効成分分圧の推定値を算出し、ＥＧＲガス有効成分分圧の目標値と推定値との偏差に基づくフィードバック制御により、ＥＧＲバルブ通過ガス流量を算出する。更に、ＥＧＲバルブ通過ガス流量とＥＧＲ率とから空気有効成分分圧の目標値を算出し、該空気有効成分分圧の目標値と推定値との偏差に基づくフィードバック制御により、スロットル通過空気流量を算出し、気有効成分分圧の推定値とスロットル通過空気流量とＥＧＲバルブ通過ガス流量とに基づいて、空気有効成分分圧の圧力応答予測値を算出し、該圧力応答予測値とシリンダ内当量比とに基づいて最終的な燃料噴射量を設定する。これにより、スロットル通過空気流量及び燃料噴射量を制御し、空燃比を制御目標値に維持することで、空燃比切り換え時、目標ＥＧＲ率の変化に対してＥＧＲガスの追従遅れによる燃焼悪化を回避しつつ、迅速に空燃比を切り換える。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１〜図１０は本発明の実施の第１形態に係わり、図１は燃料・吸気・ＥＧＲ制御部のブロック図、図２はエンジン制御系の全体ブロック図、図３は初期化ルーチンのフローチャート、図４は定期処理ルーチンのフローチャート、図５は燃料・吸気・ＥＧＲ制御処理ルーチンのフローチャート、図６は当量比目標値設定処理ルーチンのフローチャート、図７はクランク角割込みルーチンのフローチャート、図８は吸気系モデルの説明図、図９は気筒判別の説明図、図１０は燃焼形態設定フラグ、燃焼決定遅延フラグ、及び、ＥＧＲ率推定値の関係を示すタイムチャートである。
【００１９】
図２は、燃料噴射制御、吸気制御、ＥＧＲ制御を総合的に行うエンジン制御系を示し、本形態では、筒内噴射エンジン等のように、リーン空燃比による成層燃焼からストイキオ近傍の空燃比による均一燃焼まで広範囲に渡る空燃比での燃焼を行うエンジンに適用され、各種制御量を演算するマイクロコンピュータからなるメイン制御ユニット２０に、エンジン運転状態を検出するための各種センサ類が接続されるとともに、エンジン制御のための各種アクチュエータ類が接続されている。
【００２０】
上記メイン制御ユニット２０に接続されるセンサ類としては、所定のクランク角毎にパルス信号を出力するクランク角センサ２、このクランク角センサ２から出力されるパルス信号間で発生する気筒判別のためのパルス信号を出力する気筒判別センサ３、図示しないアクセルペダルの踏み込み量に応じた電圧信号を出力するアクセル開度センサ４、吸気管内圧力に応じた電圧信号を出力する吸気管圧力センサ５、吸気管内のガス温度に応じた電圧信号を出力する吸気管温度センサ６、スロットル通過空気流量を計測する吸入空気量センサ７等がある。
【００２１】
また、上記メイン制御ユニット２０に接続されるアクチュエータ類としては、燃料を噴射する各気筒のインジェクタ１０、気筒毎の点火プラグ１２に連設される点火コイル１１等があり、さらに、スロットル開度を可変するためのスロットルアクチュエータ１３、及び、ＥＧＲ量を可変するためのＥＧＲバルブ１４が接続されている。
【００２２】
上記メイン制御ユニット２０は、各センサ類からの信号を処理してエンジン運転状態を表す各種パラメータを算出する機能として、気筒判別部２１、クランク角度判定部２２、クランク角度パルス発生間隔時間算出部２３、エンジン回転数算出部２４、アクセル開度算出部２５、マニホルド全圧算出部２６、吸気管内ガス温度算出部２７、スロットル通過空気流量算出部２８を備えるとともに、エンジン制御の中枢となる燃料・吸気・ＥＧＲ制御部３０を備え、さらに、制御量出力に係わる機能として、噴射パルス時間算出部４０、噴射時期設定部４１、噴射パルス発生部４２、点火時期設定部４３、及び、点火信号発生部４４の各機能を備えている。
【００２３】
すなわち、気筒判別部２１で、クランク角センサ２からの出力パルス信号（クランクパルス）と気筒判別センサ３からの出力パルス信号（気筒判別パルス）との入力パターンによって気筒判別を行い、気筒判別した特定気筒の所定クランク角度位置を基準クランク位置として、順次入力されるクランクパルスに対応するクランク角度位置をクランク角度判定部２２で判定する。また、クランク角度パルス発生間隔時間算出部２３では、クランクパルスの入力間隔時間を計時して所定クランク角度間の経過時間を算出し、エンジン回転数算出部２４で１８０°ＣＡの経過時間からエンジン回転数Ｎｅを算出する。
【００２４】
また、アクセル開度算出部２５でアクセル開度センサ４の出力電圧値に基づいてアクセル開度（アクセル踏み込み量）Ｓを算出し、マニホルド全圧算出部２６で吸気管圧力センサ５の出力電圧値に基づいて吸気管圧力（以下、マニホルド全圧と称する）Ｐｍを算出する。
【００２５】
さらに、吸気管内ガス温度算出部２７で吸気管温度センサ６の出力電圧値に基づいて吸気管内ガス温度Ｔｍを算出し、スロットル通過空気流量算出部２８で吸入空気量センサ７からの出力に基づいてスロットル通過空気流量計測値Ｑａｖｅを算出する。
【００２６】
一方、燃料・吸気・ＥＧＲ制御部３０は、燃料噴射量、吸入空気量、及び、ＥＧＲ量の最適化を図るものであり、空燃比切り換え時には、空気、燃料、空燃比の位相を合わせ、また、空燃比切り換えに伴ってＥＧＲ量を切り換える際に、ＥＧＲ実行下の空燃比を可燃限界内に入るよう制御し、燃焼悪化や失火発生を防止してトルクショックを最小限に抑える。
【００２７】
上記燃料・吸気・ＥＧＲ制御部３０は、詳細には、図１に示すように、目標トルク設定部３１、第１の負荷・燃焼制御マネージャ３２、第２の負荷・燃焼制御マネージャ３２ａ、吸気系係数算出部３３、第１の吸気制御マネージャ３４、第２の吸気制御マネージャ３４ａ、制御係数算出部３５、Ｆ／Ｂ制御部３６、電子制御スロットル（ＥＴＣ）指示部３７、及び、ＥＧＲ指示部３８から構成されている。
【００２８】
目標トルク設定部３１では、エンジン回転数Ｎｅとアクセル開度Ｓとに基づいて目標エンジントルクＴｅiを設定し、第１の負荷・燃焼制御マネージャ３２でマップを参照して目標エンジントルクＴｅiに対応した基本燃料噴射量Ｇｆi及びＥＧＲ設定値ＥＧＲＳi（ＥＧＲ率）を初期設定する。
【００２９】
尚、各パラメータに付加する添字は、iが初期設定値、*が目標値、(-k)がｋ制御周期前の値（例えば、添字(-1)で１制御周期前の値）であることを表す。
【００３０】
第１の吸気制御マネージャ３４では、空気・燃料・空燃比の位相を合わせるため、現在の空燃比でのＥＧＲ率を推定し、空燃比切り換えの制御状態になったとき、実際のＥＧＲ率がマップから求まる目標ＥＧＲ率（ＥＧＲ設定値ＥＧＲＳi）になるまで燃料量（基本燃料噴射量初期設定値Ｇｆi）と空燃比の制御目標値（後述する当量比目標値ｆａｉ*）を１制御周期前の値に固定する一方、実際のＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率になったとき、初めて燃料量と空燃比の制御目標値を更新する。そして、基本燃料噴射量初期設定値Ｇｆiと当量比目標値ｆａｉ*とＥＧＲ設定値ＥＧＲＳiとから、吸気管内の圧力目標値を空気有効成分分圧ＰｍｏとＥＧＲガス有効成分分圧Ｐｍｅｅとに分けて設定する。
【００３１】
Ｆ／Ｂ制御部３６では、以下の吸気系モデルに従い、空気有効成分分圧Ｐｍｏ及びＥＧＲガス有効成分分圧Ｐｍｅｅの値を推定し、ＥＧＲガス有効成分分圧Ｐｍｅｅの推定値とＥＧＲガス有効成分分圧Ｐｍｅｅの制御目標値との偏差に基づいてＥＧＲバルブ通過ガス流量設定値Ｑｅを算出するとともに、空気有効成分分圧Ｐｍｏの推定値と空気有効成分分圧Ｐｍｏの制御目標値との偏差、及び、ＥＧＲガス中の空気過不足成分に基づいて、スロットルバルブ通過空気流量設定値Ｑａを算出する。
【００３２】
ここで、有効成分、過不足成分について説明する。まず、有効成分とは、目標値（初期設定値）に呼応するための成分を示し、ＥＧＲガス有効成分は、制御空燃比が当量（理論空燃比）であれば、ＥＧＲガス中の非空気成分である不活性成分（理論空燃比での既燃ガスに相当する成分；Ｈ2０，ＣＯ2，Ｎ2等からなる）と同じ値であるが、制御空燃比がリーンの場合、当量比分の空気を含み、ＥＧＲガス中の空気成分に不活性成分を加えた値となる。
【００３３】
また、過不足成分は、上記有効成分に対する過不足分を示し、定常状態では、空燃比の制御目標値に相当する目標当量比と、空燃比の制御結果に相当する排気当量比とが同じであるため、過不足は生じないが、過渡的には、これから制御しようとする目標当量比と現在還流されてくるＥＧＲガスの排気当量比とが一致しないことが多く、目標当量比＞排気当量比の場合には、還流されてくるＥＧＲガス中に過剰空気を生じ、目標当量比＜排気当量比の場合には、還流されてくるＥＧＲガス中に不足空気を生じる。従って、この過剰・不足空気分をスロットルバルブ・ＥＧＲバルブ制御で目標状態に制御するのである。
【００３４】
次に、本発明で採用する吸気系モデルは、図８に示すように、エンジン１の吸気管１ａに介装されたスロットルバルブ１ｂを通過する新気分の流量（スロットル通過空気流量）Ｑａと、排気管１ｃから吸気管１ａへの排気還流管１ｄに介装されたＥＧＲバルブ１４を通過するＥＧＲガス流量（ＥＧＲバルブ通過ガス流量）Ｑｅとが吸気管１ａ内に供給され、エンジン１のシリンダに流出している（シリンダ流入ガス量Ｑｓ）とする吸気系モデルであり、スロットル通過空気流量ＱａとＥＧＲバルブ通過ガス流量Ｑｅとによって吸気管容積を充填する分の空気量を見込むことにより、アクセル操作量とエンジン回転数から設定した目標トルクを過渡的に遅れなく実現することができる。
【００３５】
吸気管内の空気有効成分は、スロットルバルブ１ｂを通過する新気分と、ＥＧＲバルブ１４を通過するＥＧＲガス中の空気過不足成分との和から、シリンダ内へ流入する空気有効成分を除いたものであり、スロットル通過空気流量Ｑａ、ＥＧＲガス中の空気過不足成分のＥＧＲバルブ通過流量Ｑｅａ、吸気管内の空気有効成分のシリンダ流入流量Ｑｓｏ、吸気管容積Ｖｍ、吸気管内ガス温度Ｔｍ、空気有効成分の気体定数Ｒａを用いて気体の状態方程式を適用すると、吸気管内の空気有効成分分圧Ｐｍｏの時間変化量ｄＰｍｏ／ｄｔは、以下の(1)式で表すことができる。
【００３６】
ｄＰｍｏ／ｄｔ＝(Ｑａ＋Ｑｅａ−Ｑｓｏ)・Ｒａ・Ｔｍ／Ｖｍ    …(1)
また、吸気管内のＥＧＲガス有効成分は、ＥＧＲバルブ１４を通過するＥＧＲガス有効成分からシリンダ内へ流入するＥＧＲガス有効成分を除いたものであり、同様に、吸気管内のＥＧＲガス有効成分分圧Ｐｍｅｅの時間変化量ｄＰｍｅｅ／ｄｔは、ＥＧＲガス有効成分のＥＧＲバルブ通過流量Ｑｅｅ、ＥＧＲガス有効成分のシリンダ流入流量Ｑｓｅｅ、ＥＧＲガス有効成分の気体定数Ｒｅにより、以下の(2)式で表すことができる。
【００３７】
ｄＰｍｅｅ／ｄｔ＝(Ｑｅｅ−Ｑｓｅｅ)・Ｒｅ・Ｔｍ／Ｖｍ      …(2)
上記(1)式におけるＥＧＲガス中の空気過不足成分のＥＧＲバルブ通過流量Ｑｅａ、上記(2)式におけるＥＧＲガス有効成分のＥＧＲバルブ通過流量Ｑｅｅは、ＥＧＲバルブ通過ガス流量Ｑｅに、ＥＧＲバルブ１４入口におけるＥＧＲガスの当量比Φとシリンダ内当量比の初期設定値である目標当量比Φiとの比を適用することにより、それぞれ、以下の(3),(4)式のように表すことができる。
【００３８】
Ｑｅａ＝(１−Φ／Φi)・Ｑｅ      …(3)
Ｑｅｅ＝(Φ／Φi)・Ｑｅ          …(4)
また、上記(1)式における空気有効成分のシリンダ流入流量Ｑｓｏ、上記(2)式におけるＥＧＲガス有効成分のシリンダ流入流量Ｑｓｅｅは、それぞれ、１気筒当たりのストローク容積Ｖｓ、体積効率ηv、エンジンの気筒数Ｌを用いて、以下の(5),(6)式で表すことができる。
【００３９】
Ｑｓｏ＝((Ｐｍｏ・Ｖｓ)／(Ｒａ・Ｔｍ))・ηv・(Ｎｅ・Ｌ／１２０)     …(5)
Ｑｓｅｅ＝((Ｐｍｅｅ・Ｖｓ)／(Ｒｅ・Ｔｍ))・ηv・(Ｎｅ・Ｌ／１２０) …(6)
従って、上記(1),(2)式に上記(3)〜(5)式を適用して式中の一部を以下の(7)〜(9)式で示す係数ａ，ｂa，ｂeで置き換え、上記(1),(2)式をマトリックス形式で記述すると、以下の(10)式で示すようになり、スロットル通過空気流量Ｑａ、ＥＧＲバルブ通過ガス流量Ｑｅ、及び、ＥＧＲガスの当量比Φと目標当量比Φiとの比に基づいて、吸気管内の状態を空気有効成分分圧Ｐｍｏの時間変化量とＥＧＲガス有効成分分圧Ｐｍｅｅの時間変化量とによって表現することができる。
【００４０】
ａ ＝(Ｖｓ／Ｖｍ)・ηv・(Ｎｅ・Ｌ／１２０)                     …(7)
ｂa＝Ｒａ・Ｔｍ／Ｖｍ                                        …(8)
ｂe＝Ｒｅ・Ｔｍ／Ｖｍ                                        …(9)
0004116138.tif 000002
以上の吸気系モデルを用いることにより、吸気管内の空気有効成分分圧Ｐｍｏ及びＥＧＲガス有効成分分圧Ｐｍｅｅの時間変化量に基づいて、スロットル通過空気流量ＱａとＥＧＲバルブ通過ガス流量Ｑｅとを算出することができ、Ｆ／Ｂ制御部３６では、吸気管内のＥＧＲガス有効成分分圧Ｐｍｅｅの目標値と推定値との偏差をフィードバックしてＥＧＲバルブ通過ガス流量初期設定値Ｑｅiを算出し、さらに、ＥＧＲバルブ通過ガス流量に含まれる空気有効成分、及び、吸気管内の空気有効成分分圧Ｐｍｏの目標値と推定値との偏差をフィードバックし、スロットル通過空気流量初期設定値Ｑａiを算出する。
【００４１】
この際、第２の吸気制御マネージャ３４ａで、ＥＧＲガス有効成分分圧Ｐｍｅｅの理論的な圧力応答予測値であるＥＧＲガス有効成分分圧予測値Ｐｍｅｅ*とＥＧＲガス有効成分分圧Ｐｍｅｅの推定値との誤差の時間積分値、及び、空気有効成分分圧Ｐｍｏの理論的な圧力応答予測値である空気有効成分分圧予測値Ｐｍｏ*と空気有効成分分圧Ｐｍｏの推定値との誤差の時間積分値を算出し、Ｆ／Ｂ制御部３６では、これらの誤差の時間積分値に基づいて、ＥＧＲバルブ通過ガス流量初期設定値Ｑｅi、スロットル通過空気流量初期設定値Ｑａiを算出するようにしており、外乱に対する目標値の追従性及びＦ／Ｂ制御精度を向上させる。
【００４２】
そして、ＥＴＣ指示部３７で、マニホルド全圧Ｐｍとスロットル通過空気流量設定値Ｑａとから、制御対象であるスロットルアクチュエータ１３に対する操作量としてのスロットルアクチュエータ指示値Ｓａを設定してスロットルアクチュエータ１３へ出力するとともに、ＥＧＲ指示部３８で、マニホルド全圧ＰｍとＥＧＲバルブ通過ガス流量設定値Ｑｅとから、ＥＧＲバルブ１４に対する操作量としてのＥＧＲバルブ指示値Ｓｅを設定してＥＧＲバルブ１４へ出力する。尚、吸気系係数算出部３３、制御係数算出部３５は、それぞれ、吸気系モデルの係数、フィードバック制御の係数を算出する。
【００４３】
また、第２の負荷・燃焼制御マネージャ３２ａでは、ＥＧＲガスの還流によって変化する筒内流入空気量に対応して空燃比を一定に保つため、空気有効成分分圧予測値Ｐｍｏ*と当量比目標値ｆａｉ*とに基づいて最終的な基本燃料噴射量Ｇｆ*を設定し、噴射パルス時間算出部４０へ出力する。噴射パルス時間算出部４０では、上記第２の負荷・燃焼制御マネージャ３２ａで算出した基本燃料噴射量Ｇｆ*からインジェクタ１０の噴射パルス時間Ｔｏｕｔを算出し、この噴射パルス時間Ｔｏｕｔと噴射時期設定部４１で設定した噴射時期Ｔｉｎｊとに従い、噴射パルス発生部４２で噴射パルス発生タイマを予め定めた特定のクランク角度でセットし、所定のタイミングで噴射パルスをインジェクタ１０へ出力する。
【００４４】
また、点火時期設定部４３では、エンジン回転数Ｎｅと目標エンジントルクＴｅiと当量比目標値ｆａｉ*とに基づいて点火時期Ｔｉｇを設定し、点火信号発生部４４で、この点火時期Ｔｉｇに従い、予め定めた特定のクランク角度で点火パルス発生タイマをセットし、所定のタイミングで点火信号を点火コイル１１に出力し、点火プラグ１２を放電させる。
【００４５】
以下、上記メイン制御ユニット２０によって実行される燃料・吸気・ＥＧＲ制御処理について、図３〜図７のフローチャートに従って説明する。
【００４６】
図３は、図示しないイグニッションスイッチがＯＮされ、メイン制御ユニット２０に電源が供給されてシステムがリセットされたとき、割込み実行される初期化ルーチンであり、まず、ステップS10でＣＰＵを初期設定すると、ステップS20で制御データを初期設定し、ステップS30で、吸気管容積Ｖｍ、１気筒当たりのストローク容積Ｖｓ、エンジンの気筒数Ｌ、空気有効成分の気体定数Ｒａ、ＥＧＲガス有効成分の気体定数Ｒｅ等の吸気系定数を設定してルーチンを抜ける。
【００４７】
そして、システムイニシャライズ後、図４に示す定期処理ルーチンが一定時間毎（例えば、１０ｍｓ毎）に実行されるとともに、図７のクランク角割込みルーチンがクランクパルス入力毎に割込み実行される。
【００４８】
まず、図７のクランク角割込みルーチンについて説明すると、このルーチンでは、ステップS300で、気筒判別部２１による処理として、クランク角センサ２からのクランクパルス間で発生する気筒判別センサ３からの気筒判別パルスの数に従って現在の気筒を判別し、さらに、引続き発生しているクランクパルスの数に従って以降の気筒を判別する処理を行い、ステップS310で、クランク角度判定部２２によるクランク角度判別処理を行う。
【００４９】
図９に示すように、本形態では、各気筒のＢＴＤＣ９７°，６５°，１０°ＣＡ毎にクランク角センサ２からクランクパルスが出力され、気筒判別センサからは、＃３気筒のＢＴＤＣ９７°と前の点火気筒である＃１気筒のＢＴＤＣ１０°との間で３個の気筒判別パルス、＃４気筒のＢＴＤＣ９７°と前の点火気筒である＃２気筒のＢＴＤＣ１０°との間で２個の気筒判別パルス、＃１，＃２気筒のＢＴＤＣ９７°と前の点火気筒のＢＴＤＣ１０°との間で１個の気筒判別パルスが出力される。
【００５０】
従って、気筒判別パルスが入力される毎に、そのパルス数をカウントし、３個の気筒判別パルスが入力された後のクランクパルスは、＃３気筒のＢＴＤＣ９７°のクランクパルス、２個の気筒判別パルスが入力された後のクランクパルスは＃４気筒のＢＴＤＣ９７°のクランクパルス、１個の気筒判別パルスが入力された後のクランクパルスは＃１気筒あるいは＃２気筒のＢＴＤＣ９７°クランクパルスであり、前の気筒判別が＃４気筒であれば＃１気筒、前の気筒判別が＃３気筒であれば＃２気筒と判別する。
【００５１】
また、ＢＴＤＣ６５°，ＢＴＤＣ１０°のクランク位置は、ＢＴＤＣ９７°のクランクパルスからのパルス数で判定し、＃１気筒のＢＴＤＣ９７°のクランクパルスを０（基準位置）としてクランクパルスが入力される毎に１，２，３，…と順次カウントアップし、基準位置からのカウント値に応じてクランク位置を判別する。
【００５２】
続くステップS320では、クランク角度パルス発生間隔時間算出部２３の処理として、前回のクランク割込み発生から今回のクランクパルス割込み発生までの経過時間すなわち、前回のクランクパルス入力から今回のクランクパルス入力までの経過時間を計時し、ＢＴＤＣ１０°のクランクパルス入力からＢＴＤＣ９７°のクランクパルス入力までのクランク角度９３°分の経過時間をＭＴ９３、ＢＴＤＣ９７°のクランクパルス入力からＢＴＤＣ６５°のクランクパルス入力までのクランク角度３２°分の経過時間をＭＴ３２、ＢＴＤＣ６５°のクランクパルス入力からＢＴＤＣ１０°のクランクパルス入力までのクランク角度５５°分の経過時間をＭＴ５５としてメモリにストアする。各経過時間ＭＴ９３，ＭＴ，３２，ＭＴ５５の合計が１８０°ＣＡの経過時間としてエンジン回転数Ｎｅの算出に用いられる。
【００５３】
ステップS330では、噴射時期設定部４１、点火時期設定部４３の処理を行い、噴射時期、点火時期を決定する。すなわち、定期処理ルーチンで設定された噴射時期Ｔｉｎｊを、予め定めた特定のクランク角からの噴射タイミングに換算するとともに、同じく定期処理ルーチンで設定された点火時期Ｔｉｇを、予め定めた特定のクランク角からの点火タイミングに換算する。
【００５４】
そして、ステップS340で、噴射パルス発生部４２の処理として、今回のクランク角割込みが予め定めた特定のクランク角度における割込みであるとき、噴射パルス発生タイマをセットし、さらに、ステップS350で、点火信号発生部４４の処理として、同様に、今回のクランク角割込みが予め定めた特定のクランク角度における割込みであるとき、点火パルス発生タイマをセットし、ルーチンを抜ける。その結果、上記ステップS330で決定した噴射タイミングで噴射パルス発生タイマから噴射パルスがインジェクタ１０に出力されて燃料が噴射され、上記ステップS330で決定した点火タイミングで点火パルス発生タイマから点火パルスが点火コイル１１に出力され、点火プラグ１２による点火が行われる。
【００５５】
以上のクランク角割込みルーチンに対し、図４の定期処理ルーチンでは、まず、ステップS50で、アクセル開度算出部２５の処理として、アクセル開度センサ４の出力をＡ／Ｄ変換してアクセル開度Ｓを算出し、ステップS60で、マニホルド全圧算出部２６の処理として、吸気管圧力センサ５の出力をＡ／Ｄ変換してマニホルド全圧Ｐｍを算出する。さらに、ステップS70で、吸気管内ガス温度算出部２７の処理として、吸気管温度センサ６の出力をＡ／Ｄ変換して吸気管内のガス温度Ｔｍを算出する。
【００５６】
次に、ステップS80へ進み、スロットル通過空気流量算出部２８の処理として、吸入空気量センサ７の出力をＡ／Ｄ変換し、スロットル通過空気流量計測値Ｑａｖｅを算出すると、ステップS90で、エンジン回転数算出部２４の処理として、前述のクランク角割込みルーチンで算出された１８０°ＣＡの経過時間からエンジン回転数Ｎｅを算出し、ステップS100へ進む。
【００５７】
ステップS100では、燃料・吸気・ＥＧＲ制御部３０の処理として図５の燃料・吸気・ＥＧＲ制御処理ルーチンを実行し、目標エンジントルクＴｅiを基準として、基本燃料噴射量Ｇｆ*、スロットルアクチュエータ指示値Ｓａ、ＥＧＲバルブ指示値Ｓｅを算出する。
【００５８】
その後、ステップS110へ進み、噴射パルス時間算出部４０の処理として、上記ステップS100で算出した基本燃料噴射量Ｇｆ*を、各種補正項や無効分を加えて噴射パルス時間Ｔｏｕｔに換算し、また、噴射時期設定部４１の処理として、エンジン回転数Ｎｅと目標エンジントルクＴｅiと当量比目標値ｆａｉ*とに基づいて噴射時期Ｔｉｎｊを設定すると、ステップS120で、点火時期設定部４３の処理としてエンジン回転数Ｎｅと目標エンジントルクＴｅiと当量比目標値ｆａｉ*とに基づいて点火時期Ｔｉｇを設定し、ルーチンを抜ける。
【００５９】
次に、上記ステップS100における燃料・吸気・ＥＧＲ制御処理ルーチンについて図５に基づき説明する。このルーチンでは、ステップS150で、目標トルク設定部３１の処理としてエンジン回転数Ｎｅとアクセル開度Ｓとを格子とするマップを参照して目標エンジントルクＴｅiを設定し、ステップS160で吸気系係数算出部３３の処理を行う。この吸気系係数算出処理では、まず、エンジン回転数Ｎｅとマニホルド全圧Ｐｍとに基づいて体積効率ηvを設定し、エンジン回転数Ｎｅ、吸気管内のガス温度Ｔｍ、体積効率ηv、吸気系定数Ｖｍ,Ｖｓ,Ｌ,Ｒａ,Ｒｅにより、前述の(7)〜(9)式による吸気系係数ａ,ｂa,ｂe、及び、以下の(11)〜(13)式による吸気系係数ｃa,ｃe,ｄを算出する。
【００６０】
ｃa＝ａ／ｂa＝(Ｖｓ／(Ｒａ・Ｔｍ))・ηv・(Ｎｅ・Ｌ／１２０)  …(11)
ｃe＝ａ／ｂe＝(Ｖｓ／(Ｒｅ・Ｔｍ))・ηv・(Ｎｅ・Ｌ／１２０)  …(12)
ｄ ＝(Ｖｓ／(Ｒａ・Ｔｍ))・ηv                             …(13)
続くステップS170では、第１の負荷・燃焼制御マネージャ３２の処理として、エンジン回転数Ｎｅと目標エンジントルクＴｅiとに基づいて、基本燃料噴射量初期設定値Ｇｆi、ＥＧＲ設定値ＥＧＲＳi、シリンダ内当量比設定値ｆａｉiを、それぞれマップ参照により設定するとともに、今回の当量比設定値ｆａｉiが１制御周期前の当量比設定値ｆａｉi(-1)に対してステップ的に変化したとき、燃焼形態設定フラグＣＢＳをセットする。
【００６１】
この燃焼形態設定フラグＣＢＳは、今回の当量比設定値ｆａｉiと１制御周期前の当量比設定値ｆａｉi(-1)との差の絶対値｜ｆａｉi−ｆａｉi(-1)｜が定数ｄｆａｉより大きいときにセット（ＣＢＳ←１）されることで燃焼形態の変更を示すものであり、｜ｆａｉi−ｆａｉi(-1)｜≦ｄｆａｉのとき、クリアされる（ＣＢＳ←０）。
【００６２】
そして、以上の第１の負荷・燃焼制御マネージャ３２による処理の後、ステップS180へ進み、第１の吸気制御マネージャ３４による処理を行う。
【００６３】
この第１の吸気制御マネージャ３４による処理では、まず、空気有効成分分圧Ｐｍｏの推定値（以下、空気有効成分分圧推定値Ｐｍｏ）の１制御周期前の値Ｐｍｏ(-1)、ＥＧＲガス有効成分分圧Ｐｍｅｅの推定値（以下、ＥＧＲガス有効成分分圧推定値Ｐｍｅｅ）の１制御周期前の値Ｐｍｅｅ(-1)から、以下の(14)式に従って、現在のＥＧＲ率を推定したＥＧＲ率推定値ＲＥＥＭを算出する。尚、空気有効成分分圧推定値Ｐｍｏ及びＥＧＲガス有効成分分圧推定値Ｐｍｅｅは、後述するＦ／Ｂ制御部３６の処理によって算出される。
【００６４】
ＲＥＥＭ＝(Ｐｍｅｅ(-1)／Ｒｅ)／(Ｐｍｏ(-1)／Ｒａ＋Ｐｍｅｅ(-1)／Ｒｅ)…(14)
次に、図６のルーチンによって空燃比制御状態を調べ、空燃比切り換え時には、ＥＧＲ率推定値ＲＥＥＭが目標ＥＧＲ率以下となるまで、燃料量及び空燃比の制御目標値を固定する。
【００６５】
このルーチンでは、ステップS250で、今回の燃焼形態設定フラグＣＢＳの値と１制御周期前の燃焼形態設定フラグＣＢＳ(-1)の値との差が１か否か、すなわち、燃焼形態設定フラグＣＢＳが０から１へと変化したか否かを調べ、ＮＯのときにはステップS252へジャンプし、ＹＥＳのとき、ステップS251で、燃焼形態の変更を遅延させるための燃焼決定遅延フラグＣＢＣを１にセットし（ＣＢＣ←１）、ステップS252へ進む。
【００６６】
ステップS252では、燃焼決定遅延フラグＣＢＣを参照し、ＣＢＣ＝０のとき、ステップS253で当量比目標値ｆａｉ*に当量比設定値ｆａｉiを代入（ｆａｉ*←ｆａｉi）してルーチンを抜け、ＣＢＣ＝１のときには、ステップS254でＥＧＲ推定値ＲＥＥＭとＥＧＲ設定値ＥＧＲＳiとを比較する。
【００６７】
その結果、ＲＥＥＭ＞ＥＧＲＳiのときには、上記ステップS254からステップS255へ進んで、基本燃料噴射量初期設定値Ｇｆiを１制御周期前の値Ｇｆi(-1)とし（Ｇｆi←Ｇｆi(-1)）、さらに、ステップS256で、当量比目標値ｆａｉ*を１制御周期前の値ｆａｉ*(-1)として（ｆａｉ*←ｆａｉ*(-1)）、ルーチンを抜ける。
【００６８】
すなわち、図１０に示すように、当量比設定値ｆａｉiがステップ的に変化して燃焼形態設定フラグＣＢＳが０から１に変化し、空燃比を切り換える制御状態になったときには、ＥＧＲ率推定値ＲＥＥＭがＥＧＲ設定値ＥＧＲＳiより大きい状態である間、基本燃料噴射量初期設定値Ｇｆi及び当量比目標値ｆａｉ*を１制御周期前の値に保持することで、空燃比の制御目標値を切り換え前の状態に固定する。
【００６９】
そして、ＲＥＥＭ≦ＥＧＲＳiの状態になると、上記ステップS254からステップS257へ進んで当量比目標値ｆａｉ*に、マップから設定される最新の当量比設定値ｆａｉiを代入し（ｆａｉ*←ｆａｉi）、ステップS258で、燃焼決定遅延フラグＣＢＣをクリアして（ＣＢＣ←０）ルーチンを抜ける。
【００７０】
以上により当量比目標値ｆａｉ*を設定した後、この当量比目標値ｆａｉ*を用い、ＥＧＲバルブ１４入口におけるＥＧＲガスの当量比を推定した当量比推定値ｆａｉを求める。この当量比推定値ｆａｉは、以下の(15)式に示すように、ＥＧＲの配管等で発生する燃焼ガスの輸送遅れ時間を考慮し、１制御周期前の当量比推定値ｆａｉ(-1)とｋ制御周期前の当量比目標値ｆａｉ*(-k)との加重平均による一次遅れとして算出する。
【００７１】
ｆａｉ＝(１−ｑ)・ｆａｉ(-1)＋ｑ・ｆａｉ*(-k)                …(15)
但し、ｑ：加重平均係数
上記(15)式による加重平均で当量比推定値ｆａｉを求める場合、加重平均係数ｑを予め設定した定数としても良いが、厳密には、燃焼ガスの輸送遅れ時間は運転条件によって変化するため、一次遅れを運転条件で最適に設定できるよう、加重平均係数ｑをマニホルド全圧Ｐｍより設定し、ｋ制御周期前の当量比目標値ｆａｉ*(-k)は、エンジン回転数Ｎｅとマニホルド全圧Ｐｍとにより設定した無駄時間に相当するｋ御周期前の値とすることが望ましい。
【００７２】
また、上記(15)式によって算出した当量比推定値ｆａｉを用い、この当量比推定値ｆａｉと当量比設定値ｆａｉiとの比を、以下の(16)式に示すように、当量比係数ｒｆａｉとして算出する。
【００７３】
ｒｆａｉ  ＝ｆａｉ／ｆａｉi                                  …(16)
そして、当量比設定値ｆａｉi、基本燃料噴射量初期設定値Ｇｆi、ＥＧＲ設定値ＥＧＲＳi、吸気系係数ｄ、理論空燃比ＡＢＦTを用い、吸気管内の圧力目標値を空気有効成分分圧とＥＧＲガス有効成分分圧とに分けるべく、空気有効成分分圧目標値初期設定値Ｐｍｏ*i、ＥＧＲガス有効成分分圧目標値初期設定値Ｐｍｅｅ*iを、以下の(17),(18)式によって算出する。
【００７４】
Ｐｍｏ*i  ＝(１／ｄ)・Ｇｆi・ＡＢＦT／ｆａｉ*                   …(17)
Ｐｍｅｅ*i＝ＥＧＲＳi／(１−ＥＧＲＳi)・(Ｒｅ／Ｒａ)・Ｐｍｏ*i  …(18)
以上の第１の吸気制御マネージャ３４の処理が済むと、燃料・吸気・ＥＧＲ制御処理ルーチンでは、ステップS190へ進み、制御係数算出部３５の処理として、吸気系係数ｂa,ｂe,ｃa,ｃeと当量比係数ｒｆａｉとにより、以下の(19)〜(24)式で示すフィードバック係数ｆ１，ｆ２，ｈ１，ｈ２，ｇ１，ｇ２を算出する。
ｆ１＝(１／(ｂa・ｄｔ))・ｎ                    …(19)
ｆ２＝(１／(ｒｆａｉ・ｂe・ｄｔ))・ｎ           …(20)
ｈ１＝ｃa                                    …(21)
ｈ２＝ｃe／ｒｆａｉ                          …(22)
ｇ１＝ｍ／Ｎｅ                               …(23)
ｇ２＝ｍ／Ｎｅ                               …(24)
但し、ｄｔ：制御周期
ｎ  ：重み係数（０＜ｎ＜１）
ｍ  ：積分制御係数（ｍ≧０）
次いで、ステップS200へ進み、前述した吸気系モデルに従い、スロットル通過空気流量設定値Ｑａ、ＥＧＲバルブ通過ガス流量設定値Ｑｅを算出するＦ／Ｂ制御部３６の処理を行う。
【００７５】
この処理では、まず、空気有効成分分圧及びＥＧＲガス有効成分分圧の各時間変化量を推定するため、吸気系モデルに従って、ＥＧＲガスの空気過不足成分分圧モデル値Ｐｆｅａ及びＥＧＲガス有効成分分圧モデル値Ｐｆｅｅを当量比係数ｒｆａｉに基づいて算出し、また、実際に計測したスロットル通過空気流量によって吸入空気分の新気分圧モデル値Ｐｆａを算出する。
【００７６】
そして、ＥＧＲガスの空気過不足成分分圧モデル値Ｐｆｅａと新気分圧モデル値Ｐｆａとの和を空気有効成分分圧推定値Ｐｍｏとして算出し、各分圧モデル値Ｐｆｅａ，Ｐｆｅｅ，Ｐｆａの総和を吸気管圧力の実測値であるマニホルド全圧Ｐｍと一致させるべく、マニホルド全圧Ｐｍから空気有効成分分圧推定値Ｐｍｏを減算した値をＥＧＲガス有効成分分圧推定値Ｐｍｅｅとして算出する。
【００７７】
すなわち、当量比係数ｒｆａｉを用いることでＥＧＲガス有効成分分圧の推定精度を高めるとともに、実際の吸入空気量から求めた新気分圧モデル値Ｐｆａを修正することなく各分圧の総和をマニホルド全圧Ｐｍに一致させることでＥＧＲ分のモデル誤差を修正し、吸気温度、大気圧、バルブクリアランス等の影響を排除して空気有効成分分圧の推定精度を向上させる。
【００７８】
次いで、前述の第１の吸気制御マネージャ３４による処理で算出したＥＧＲガス有効成分分圧目標値初期設定値Ｐｍｅｅ*iとＥＧＲガス有効成分分圧推定値Ｐｍｅｅとの偏差をフィードバックしてＥＧＲバルブ通過ガス流量Ｑｅを求め、さらに、このＥＧＲバルブ通過ガス流量Ｑｅを用い、同様に、前述の第１の吸気制御マネージャ３４による処理で算出した空気有効成分分圧目標値初期設定値Ｐｍｏ*iと空気有効成分分圧推定値Ｐｍｏとの偏差をフィードバックし、スロットル通過空気流量Ｑａを求める。
【００７９】
具体的には、ＥＧＲガスの空気過不足成分分圧モデル値Ｐｆｅａ、ＥＧＲガス有効成分分圧モデル値Ｐｆｅｅは、吸気系係数ａ,ｂa,ｂｅ、当量比係数ｒｆａｉ、１制御周期前のＥＧＲバルブ通過ガス流量設定値Ｑｅ(-1)、１制御周期前のＥＧＲガスの空気過不足成分分圧モデル値Ｐｆｅａ(-1)、１制御周期前のＥＧＲガス有効成分分圧モデル値Ｐｆｅｅ(-1)を用いて以下の(25),(26)式により算出され、また、吸入空気の新気分圧モデル値Ｐｆａは、吸入空気量センサ７によって実際に計測したスロットル通過空気流量計測値Ｑａｖｅを用いて以下の(27)式によって算出される。
【００８０】
Ｐｆｅａ＝(１−ａ・ｄｔ)・Ｐｆｅａ(-1)＋
(ｂa・ｄｔ)・(１−ｒｆａｉ)・Ｑｅ(-1)  …(25)
Ｐｆｅｅ＝(１−ａ・ｄｔ)・Ｐｆｅｅ(-1)＋
(ｂｅ・ｄｔ)・ｒｆａｉ・Ｑｅ(-1)       …(26)
Ｐｆａ  ＝(１−ａ・ｄｔ)・Ｐｆａ(-1)＋(ｂａ・ｄｔ)・Ｑａｖｅ      …(27)
次に、上記(25)で算出したＥＧＲガスの空気過不足成分分圧モデル値Ｐｆｅａ、上記(27)式で算出した新気分圧モデル値Ｐｆａを用い、以下の(28)式により空気有効成分分圧推定値Ｐｍｏを算出し、さらに、この空気有効成分分圧推定値Ｐｍｏと吸気管圧力センサ５で計測したマニホルド全圧Ｐｍとから、以下の(29)式によりＥＧＲガス有効成分分圧推定値Ｐｍｅｅを算出する。
【００８１】
Ｐｍｏ＝Ｐｆａ＋Ｐｆｅａ        …(28)
Ｐｍｅｅ＝Ｐｍ−Ｐｍｏ          …(29)
尚、空気有効成分分圧推定値Ｐｍｏは、マニホルド全圧Ｐｍから新気分圧モデル値Ｐｆａを減算したＥＧＲガス分圧と、ＥＧＲガスの空気過不足成分分圧モデル値ＰｆｅａとＥＧＲガス有効成分分圧モデル値Ｐｆｅｅとの和として導かれるＥＧＲガス分圧との比によってＥＧＲガスの空気過不足成分分圧モデル値Ｐｆｅａを修正した以下の(30)式によって算出しても良い。
【００８２】
Ｐｍｏ＝Ｐｆａ＋Ｐｆｅａ・(Ｐｍ−Ｐｆａ)／(Ｐｆｅａ＋Ｐｆｅｅ)…(30)
但し、(Ｐｆｅａ＋Ｐｆｅｅ)＝０でＥＧＲが実施されていないときには、(Ｐｍ−Ｐｆａ)＝０であり、Ｐｍｏ＝Ｐｆａとする。
【００８３】
そして、ＥＧＲガス有効成分分圧目標値初期設定値Ｐｍｅｅ*i、ＥＧＲガス有効成分分圧推定値Ｐｍｅｅ、フィードバック係数ｆ２，ｈ２，ｇ２を用い、以下の(31)式により、ＥＧＲガス有効成分分圧の目標値と推定値との偏差、及び、後述する第２の吸気制御マネージャ３４ａの処理によって算出される１制御周期前のＥＧＲガス有効成分分圧誤差の時間積分値（ＥＧＲガス有効成分分圧予測値Ｐｍｅｅ*とＥＧＲガス有効成分分圧推定値Ｐｍｅｅとの誤差の時間積分値）Ｉｍｅｅ(-1)に基づき、ＥＧＲバルブ通過ガス流量初期設定値Ｑｅiを算出する。
【００８４】
Ｑｅi＝ｈ２・Ｐｍｅｅ＋ｆ２・(Ｐｍｅｅ*i−Ｐｍｅｅ)＋ｇ２・Ｉｍｅｅ(-1)    …(31)
上記(31)式で算出したＥＧＲバルブ通過ガス流量初期設定値Ｑｅiは、必ずしも実現可能な値ではないこともあるため、以下の(32)式の範囲（０以上最大流量(Ｑｅ)max以下の範囲）に飽和させて制御可能（実現可能）な流量とし、この流量を最終的なＥＧＲバルブ通過ガス流量設定値Ｑｅとする。
【００８５】
０≦Ｑｅ≦(Ｑｅ)max        …(32)
この場合、上記最大ＥＧＲバルブ通過ガス流量(Ｑｅ)maxは、予め実験等によって求めた定数としても良いが、制御可能なＥＧＲバルブ通過ガス流量はマニホルド全圧Ｐｍに依存するため、マニホルド全圧Ｐｍに基づいてマップ参照等により設定した値を用いることで、正確なＦ／Ｂ制御を実現することができる。
【００８６】
さらには、ＥＧＲバルブ通過ガス流量を制御する場合、制御することのできる（変化させることのできる）流量は、マニホルド全圧Ｐｍと１制御周期前のＥＧＲバルブ通過ガス流量Ｑｅ(-1)とによって制限されるため、マニホルド全圧Ｐｍと１制御周期前のＥＧＲバルブ指示値Ｓｅ(-1)とから最大ＥＧＲバルブ通過ガス流量変化量(ΔＱｅ)maxを設定し、この最大ＥＧＲバルブ通過ガス流量変化量(ΔＱｅ)maxと１制御周期前のＥＧＲバルブ通過ガス流量設定値Ｑｅ(-1)とによって以下の(33)式で算出した最大ＥＧＲバルブ通過ガス流量(Ｑｅ)maxを用いることで、より正確なＦ／Ｂ制御を実現することができる。
【００８７】
(Ｑｅ)max＝Ｑｅ(-1)＋(ΔＱｅ)max        …(33)
その後、以下の(34)式に従って、上記ＥＧＲバルブ通過ガス流量設定値Ｑｅ、空気有効成分分圧推定値Ｐｍｏ、空気有効成分分圧目標値初期設定値Ｐｍｏ*i、当量比係数ｒｆａｉ、フィードバック係数ｆ１，ｈ１，ｇ１を用い、同様に、後述する第２の吸気制御マネージャ３４ａの処理で算出される１制御周期前の空気有効成分分圧の誤差の時間積分値（空気有効成分分圧予測値Ｐｍｏ*と空気有効成分分圧推定値Ｐｍｏとの誤差の時間積分値）Ｉｍｏ(-1)を加味してスロットル通過空気流量初期設定値Ｑａiを算出する。
【００８８】
Ｑａi＝ｈ１・Ｐｍｏ＋ｆ１・(Ｐｍｏ*i−Ｐｍｏ)−(１−ｒｆａｉ)・Ｑｅ＋ｇ１・Ｉｍｏ(-1)    …(34)
そして、算出したスロットル通過空気流量初期設定値Ｑａiを以下の(35)式の範囲（０以上最大流量(Ｑａ)max以下の範囲）に飽和させてスロットル通過空気流量設定値Ｑａを定める。
【００８９】
０≦Ｑａ≦(Ｑａ)max                                            …(35)
この場合においても、上記最大ＥＧＲバルブ通過ガス流量(Ｑｅ)maxの場合と同様、上記最大スロットル通過空気流量(Ｑａ)maxは、予め設定した定数としても良く、制御可能な流量を考慮してマニホルド全圧Ｐｍに基づいてマップ参照等により設定した値を用いても良い。さらに、マニホルド全圧Ｐｍと１制御周期前のスロットルアクチュエータ指示値Ｓａ(-1)とによって最大スロットル通過空気流量変化量(ΔＱａ)maxを設定し、この最大スロットル通過空気流量変化量(ΔＱａ)maxと１制御周期前のスロットル通過空気流量設定値Ｑａ(-1)とによって以下の(36)式で算出した最大スロットル通過空気流量(Ｑａ)maxを用いても良い。
【００９０】
(Ｑａ)max＝Ｑａ(-1)＋(ΔＱａ)max        …(36)
以上により、上記ステップS200でのＦ／Ｂ制御部３６の処理が済むと、次にステップS210へ進み、ＥＴＣ指示部３７の処理として、上記ステップS200で算出したスロットル通過空気流量Ｑａとマニホルド全圧Ｐｍとに基づいて、マップ参照によりスロットルアクチュエータ指示値Ｓａを算出する。さらに、ステップS220で、ＥＧＲ指示部３８の処理として、上記ステップS200で算出したＥＧＲバルブ通過ガス流量設定値Ｑｅとマニホルド全圧Ｐｍとに基づいて、マップ参照によりＥＧＲバルブ指示値Ｓｅを算出し、ステップS230へ進む。
【００９１】
ステップS230では、第２の吸気制御マネージャ３４ａによる処理として、まず、空気有効成分分圧推定値Ｐｍｏ、スロットル通過空気流量設定値Ｑａ、ＥＧＲバルブ通過ガス流量設定値Ｑｅ、当量比係数ｒｆａｉ、１制御周期前の空気有効成分分圧誤差の時間積分値Ｉｍｏ(-1)、フィードバック係数ｆ１，ｈ１，ｇ１により、設定されたスロットル通過空気流量に相当する圧力目標値である空気有効成分分圧目標補正値Ｐｍｏｈ*を以下の(37)式によって算出する。
【００９２】
Ｐｍｏｈ*＝(１／ｆ１)・(Ｑａ＋(１−ｒｆａｉ)・Ｑｅ＋
(ｆ１−ｈ１)・Ｐｍｏ−ｇ１・Ｉｍｏ(-1))  …(37)
さらに、ＥＧＲガス有効成分分圧推定値Ｐｍｅｅ、ＥＧＲバルブ通過ガス流量設定値Ｑｅ、１制御周期前のＥＧＲガス有効成分分圧誤差の時間積分値Ｉｍｅｅ(-1)、フィードバック係数ｆ２，ｈ２，ｇ２により、設定されたＥＧＲバルブ通過ガス流量に相当する圧力目標値であるＥＧＲガス有効成分分圧目標補正値Ｐｍｅｅｈ*を以下の(38)式によって算出する。
【００９３】
Ｐｍｅｅｈ*＝(１／ｆ２)・(Ｑｅ＋(ｆ２−ｈ２)・Ｐｍｅｅ−ｇ２・Ｉｍｅｅ(-1))  …(38)
次いで、空気有効成分分圧目標補正値Ｐｍｏｈ*、１制御周期前の空気有効成分分圧予測値Ｐｍｏ*(-1)、フィードバック係数ｆ１、吸気系係数ｂaを用い、以下の(39)式により、空気有効成分分圧予測値Ｐｍｏ*を算出する。
【００９４】
Ｐｍｏ*＝(１−ｆ１・ｂa・ｄｔ)・Ｐｍｏ*(-1)＋
(ｆ１・ｂa・ｄｔ)・Ｐｍｏｈ*  …(39)
また、ＥＧＲガス有効成分分圧目標補正値Ｐｍｅｅｈ*、１制御周期前のＥＧＲガス有効成分分圧予測値Ｐｍｅｅ*(-1)、当量比推定値ｆａｉ、フィードバック係数ｆ２、吸気系係数ｂeを用い、以下の(40)式により、ＥＧＲガス有効成分分圧予測値Ｐｍｅｅ*を算出する。
【００９５】
Ｐｍｅｅ*＝(１−ｆ２・ｒｆａｉ・ｂe・ｄｔ)・Ｐｍｅｅ*(-1)＋
(ｆ２・ｒｆａｉ・ｂe・ｄｔ)・Ｐｍｅｅｈ*  …(40)
そして、空気有効成分分圧誤差の時間積分値Ｉｍｏを、以下の(41)式によって算出するとともに、ＥＧＲガス有効成分分圧誤差の時間積分値Ｉｍｅｅを、以下の(42)式によって算出する。
【００９６】
Ｉｍｏ  ＝Ｉｍｏ(-1)＋(Ｐｍｏ*−Ｐｍｏ)・ｄｔ        …(41)
Ｉｍｅｅ＝Ｉｍｅｅ(-1)＋(Ｐｍｅｅ*−Ｐｍｅｅ)・ｄｔ  …(42)
その後、ステップS240へ進み、第２の負荷・燃焼制御マネージャ３２ａの処理として、空気有効成分分圧予測値Ｐｍｏ*、当量比目標値ｆａｉ*、吸気系係数ｄ、理論空燃比ＡＢＦTを用い、以下の(43)式に従って、最終的な基本燃料噴射量Ｇｆ*を算出する。
【００９７】
Ｇｆ*＝ｄ・Ｐｍｏ*・ｆａｉ*／ＡＢＦT        …(43)
すなわち、空気有効成分分圧予測値Ｐｍｏ*を用いて現在の制御操作量に対する吸気管圧力の応答値を理論的に予測することにより、定常状態では、スロットル系等のハード的な動作遅れや処理計算時間の遅れによって実際の吸気系に生じる遅れを回避し、脈動の影響等を除去して空気量の過渡的な変化に対する追従性を向上する空燃比優先の制御を実施する。
【００９８】
また、当量比目標値ｆａｉ*を用いることにより、当量比設定値ｆａｉiがステップ的に変化して空燃比を切り換える制御状態になった場合には、ＥＧＲ優先制御を実施する。このＥＧＲ優先制御では、前述したように、ＥＧＲ率推定値ＲＥＥＭが目標ＥＧＲ率（マップから設定されるＥＧＲ設定値ＥＧＲＳi）より大きい状態である間、燃料量と空燃比の制御目標値とを切り換え前の状態に固定し、ＥＧＲバルブ１４に対する操作量であるＥＧＲバルブ指示値Ｓｅを変更し、ＥＧＲバルブ１４を先に動作させる。
【００９９】
そして、ＥＧＲバルブ１４が十分動作し、実際のＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率に達したとき、初めて、空燃比切り換えに対応してマップから設定される基本燃料噴射量初期設定値Ｇｆi及び当量比設定値ｆａｉiを、燃料、空燃比の制御目標値のパラメータとして採用する。
【０１００】
これにより、空燃比の切り換えに伴ってＥＧＲ量を切り換えるとき、ＥＧＲバルブ１４の動作遅れやＥＧＲ通路配管によるＥＧＲガスの輸送遅れ等によって発生するシリンダ内に流入するＥＧＲガスの追従遅れに対処することができ、切り換え後の空燃比においてもＥＧＲ限界に達して燃焼悪化や失火が発生することがなく、燃焼悪化に伴うエンジン出力変動を防止してトルクショックを低減し、ドライバビリティの悪化を防止することができる。
【０１０１】
図１１及び図１２は本発明の実施の第２形態に係わり、図１１は当量比目標値設定処理ルーチンのフローチャート、図１２は燃焼形態設定フラグ、燃焼決定遅延フラグ、及び、ＥＧＲ率推定値の関係を示すタイムチャートである。
【０１０２】
本形態は、前述の第１形態に対し、第１の吸気制御マネージャ３４における処理の一部を変更するものであり、空燃比切り換えの制御状態となったとき、ＥＧＲ推定値ＲＥＥＭが目標ＥＧＲ率に達するまでの間、燃料量を１制御周期前の基本燃料噴射量初期設定値Ｇｆiで固定するとともに、現在のＥＧＲ率推定値ＲＥＥＭで可燃可能な当量比ｆａｉｖで空燃比を固定するものである。
【０１０３】
このため、本形態では、第１の吸気制御マネージャ３４の当量比目標値設定処理におけるＥＧＲ率推定値ＲＥＥＭがＥＧＲ設定値ＥＧＲＳiより大きい場合の処理を変更する。
【０１０４】
本形態の当量比目標値設定処理ルーチンは、図１１に示すように、第１形態の当量比目標値設定処理ルーチン（図６参照）におけるステップS256を変更し、ステップS259、ステップS260とするものである。すなわち、燃焼決定遅延フラグＣＢＣが１にセットされている場合、ステップS254でＥＧＲ率推定値ＲＥＥＭとＥＧＲ設定値ＥＧＲＳiとを比較し、ＲＥＥＭ＞ＥＧＲＳiのとき、ステップS254からステップS255へ進んで、第１形態と同様、基本燃料噴射量初期設定値Ｇｆiを１制御周期前の値Ｇｆi(-1)とした（Ｇｆi←Ｇｆi(-1)）後、このステップS255からステップS259へ進む。
【０１０５】
ステップS259では、目標エンジントルクＴｅiとＥＧＲ率推定値ＲＥＥＭとに基づいて、現在のＥＧＲ率推定値ＲＥＥＭで可燃可能な当量比である可燃限界当量比ｆａｉｖを設定し（ｆａｉｖ←(Tei,REEM)）、さらに、ステップS260で、この可燃限界当量比ｆａｉｖを当量比目標値ｆａｉ*に代入して（ｆａｉ*←ｆａｉｖ）ルーチンを抜ける。
【０１０６】
そして、ＲＥＥＭ≦ＥＧＲＳiになったとき、第１形態と同様、ステップS254からステップS257へ進んで、当量比目標値ｆａｉ*をマップから設定される最新の当量比設定値ｆａｉiとし（ｆａｉ*←ｆａｉi）、ステップS258で、燃焼決定遅延フラグＣＢＣをクリアして（ＣＢＣ←０）ルーチンを抜ける。
【０１０７】
上記可燃限界当量比ｆａｉｖは、図１２に示すように、切り換え直後、しばらくの間は、切り換え前の当量比と同じであり、ある程度、ＥＧＲ率推定値ＲＥＥＭが減少すると、急速に低下するよう設定されている。従って、本形態では、前述の第１形態に比較し、空燃比の切り換えを短時間で完了することができ、空燃比切り換え時の車両のもたつき感やトルクショックを低減することができる。
【０１０８】
図１３及び図１４は本発明の実施の第３形態に係わり、図１３は燃料・吸気・ＥＧＲ制御処理ルーチンのフローチャート、図１４は当量比目標値設定処理ルーチンのフローチャートである。
【０１０９】
本形態は、空燃比切り換えの制御状態となったとき、ＥＧＲ推定値ＲＥＥＭが目標ＥＧＲ率に達するまでの間、空燃比を固定し、燃料量を制御して空燃比を合わせるものであり、第１の吸気制御マネージャ３４においてＥＧＲ率推定値算出理及び当量比目標値設定処理を実施せず、第２の負荷・燃焼制御マネージャ３２ａにおいて実施する。
【０１１０】
このため、本形態の燃料・吸気・ＥＧＲ制御処理ルーチンでは、図１３に示すように、第１形態の図５の燃料・吸気・ＥＧＲ制御処理ルーチンにおけるステップS180,S240の処理を一部変更して、それぞれ、ステップS180A,S240Aとする。
【０１１１】
すなわち、ステップS180Aの第１の吸気制御マネージャ３４による処理では、ＥＧＲ率推定値ＲＥＥＭを算出して空燃比制御状態を調べることなく、前述の(15),(16)式に従って当量比推定値ｆａｉ、当量比係数ｒｆａｉを求めた後、基本燃料噴射量初期設定値Ｇｆi、当量比設定値ｆａｉi、吸気系係数ｄ、理論空燃比ＡＢＦTを用い、以下の(17A)式に従って空気有効成分分圧目標値初期設定値Ｐｍｏ*iを算出すると、この(17A)式で求めた空気有効成分分圧目標値初期設定値Ｐｍｏ*iを前述の(18)式に適用し、ＥＧＲガス有効成分分圧目標値初期設定値Ｐｍｅｅ*iを算出する。
【０１１２】
Ｐｍｏ*i  ＝(１／ｄ)・Ｇｆi・ＡＢＦT／ｆａｉi                 …(17A)
そして、ステップS240Aの第２の負荷・燃焼制御マネージャ３２ａによる処理で、前述の(14)式に従ってＥＧＲ率推定値ＲＥＥＭを算出し、図１４の当量比目標値設定処理ルーチンによって当量比目標値ｆａｉ*を設定すると、前述の(43)式に従って最終的な基本燃料噴射量Ｇｆ*を算出する。
【０１１３】
図１４の当量比目標値設定処理ルーチンは、第１形態の図６のルーチンに対し、基本燃料噴射量初期設定値Ｇｆiを１制御周期前の値Ｇｆi(-1)に固定するステップS255の処理を廃止するのみであり、空燃比切り換え時、既に、ＥＴＣバルブ指示値Ｓｅ、スロットルアクチュエータ指示値Ｓａが決定されてＥＧＲバルブ１４及びスロットルバルブ１ｂが動作を開始している状態で、ＲＥＥＭ＞ＥＧＲＳiである間、空燃比の制御目標値を切り換え前の状態に固定し、前述の(43)式で算出される最終的な基本燃料噴射量Ｇｆ*によって空燃比を合わせる。
【０１１４】
本形態では、空燃比切り換え時、ＥＧＲバルブ１４とスロットルバルブ１ｂとが同時に動作を開始しているため、第１形態や第２形態よりも短時間に切り換えが完了する。
【０１１５】
図１５は本発明の実施の第４形態に係わり、当量比目標値設定処理ルーチンのフローチャートである。
【０１１６】
本形態は、前述の第３形態に対し、第２の負荷・燃焼制御マネージャ３２ａにおいて、空燃比切り換えの制御状態となったとき、ＥＧＲ推定値ＲＥＥＭが目標ＥＧＲ率に達するまでの間、可燃限界当量比ｆａｉｖになるよう燃料を制御するものである。
【０１１７】
このため、本形態では、第３形態に対し、第１形態に対する第２形態の変更と同様の変更を加え、図１５に示す本形態の当量比目標値設定処理ルーチンでは、第３形態の図１４のルーチンにおけるステップS256を、第２形態で説明したステップS259、ステップS260に変更する。
【０１１８】
すなわち、燃焼決定遅延フラグＣＢＣが１にセットされている場合、ステップS254でＥＧＲ率推定値ＲＥＥＭとＥＧＲ設定値ＥＧＲＳiとを比較し、ＲＥＥＭ＞ＥＧＲＳiのとき、ステップS254からステップS259へ進んで、目標エンジントルクＴｅiとＥＧＲ率推定値ＲＥＥＭとに基づいて、可燃限界当量比ｆａｉｖを設定し（ｆａｉｖ←(Tei,REEM)）、さらに、ステップS260で、当量比目標値ｆａｉ*に可燃限界当量比ｆａｉｖを代入して（ｆａｉ*←ｆａｉｖ）ルーチンを抜ける。
【０１１９】
そして、ＲＥＥＭ≦ＥＧＲＳiになったとき、各形態と同様、ステップS254からステップS257へ進んで当量比目標値ｆａｉ*をマップから設定される最新の当量比設定値ｆａｉiとし（ｆａｉ*←ｆａｉi）、ステップS258で、燃焼決定遅延フラグＣＢＣをクリアして（ＣＢＣ←０）ルーチンを抜ける。
【０１２０】
すなわち、本形態では、空燃比切り換え時、ＥＧＲバルブ１４とスロットルバルブ１ｂとが同時に動作を開始する一方、切り換え直後は、しばらくの間、切り換え前の当量比が維持され、ある程度、ＥＧＲ率推定値ＲＥＥＭが減少すると、可燃限界当量比までいっきに切り換えが行われる。従って、前述の各形態に対し、車両のもたつき感やトルクショックを低減しつつ、最も速い空燃比切り換えを実現することができる。
【０１２１】
図１６及び図１７は本発明の実施の第５形態に係わり、図１６は燃料・吸気・ＥＧＲ制御部のブロック図、図１７は燃料・吸気・ＥＧＲ制御処理ルーチンのフローチャートである。
【０１２２】
本形態は、前述の各形態に対し、ＥＧＲ率推定値ＲＥＥＭを用いず、ＥＧＲ演算値に基づいて空気と燃料とを制御するものであり、図１６に示すように、Ｆ／Ｂ制御部３６をＥＧＲ制御処理部３６ａとＥＴＣ制御処理３６ｂとに分け、ＥＧＲ制御処理部３６ａで、ＥＧＲ制御に関する計算を実行してＥＧＲバルブ通過ガス流量設定値Ｑｅを計算した後、ＥＧＲガス有効成分分圧目標補正値Ｐｍｅｅｈ*を計算し、次に、ＥＴＣ制御処理部３６ｂで、ＥＧＲガス有効成分分圧目標補正値Ｐｍｅｅｈ*とＥＧＲ設定値ＥＧＲＳiとを用いて空気有効成分分圧目標値初期設定値Ｐｍｏ*iを計算し、この空気有効成分分圧目標値初期設定値Ｐｍｏ*iを用いてスロットル通過空気流量設定値Ｑａを求める。
【０１２３】
このため、本形態の燃料・吸気・ＥＧＲ制御処理ルーチンでは、図１７に示すように、第１形態の図５の燃料・吸気・ＥＧＲ制御処理ルーチンにおけるステップS170,S180,S230,S240の処理を一部変更し、それぞれ、ステップS170A,S180B,S230A,S240Bとするとともに、ステップS200のＦ／Ｂ制御部の処理を、ステップS201のＥＧＲ制御処理部３６ａによる処理とステップS202のＥＴＣ制御処理部３６ｂによる処理に変更し、第１の吸気制御マネージャ３４の処理の一部をＥＴＣ制御処理３６ｂへ移すとともに、第２の吸気制御マネージャ３４ａの処理の一部をＥＧＲ制御処理部３６ａへ移し、第２の負荷・燃焼制御マネージャ３２ａにおける最終的な基本燃料噴射量Ｇｆの算出パラメータを変更する。
【０１２４】
すなわち、本形態の燃料・吸気・ＥＧＲ制御処理では、ステップS150で目標トルクを設定し、ステップS160で吸気系係数を算出した後、ステップS170Aへ進むと、このステップS170Aの第１の負荷・燃焼制御マネージャ３２による処理において、燃焼形態設定フラグＣＢＳを用いず、エンジン回転数Ｎｅと目標エンジントルクＴｅiとに基づいて、基本燃料噴射量初期設定値Ｇｆi、ＥＧＲ設定値ＥＧＲＳi、当量比設定値ｆａｉiを設定した後、ステップS180Bの第１の吸気制御マネージャ３４による処理へ進む。
【０１２５】
ステップS180Bの第１の吸気制御マネージャ３４による処理では、ＥＧＲ率推定値ＲＥＥＭを算出することなく、以下の(15A)式に従って１制御周期前の当量比推定値ｆａｉ(-1)とｋ制御周期前の当量比設定値ｆａｉi(-k)との加重平均により当量比推定値ｆａｉを算出すると、この(15A)式で算出した当量比推定値ｆａｉを用い、前述の(16)式に従って当量比係数ｒｆａｉを算出する
ｆａｉ＝(１−ｑ)・ｆａｉ(-1)＋ｑ・ｆａｉi(-k)                …(15A)
そして、当量比設定値ｆａｉi、基本燃料噴射量初期設定値Ｇｆi、ＥＧＲ設定値ＥＧＲＳi、吸気系係数ｄ、理論空燃比ＡＢＦTを用い、以下の(18A)式に従ってＥＧＲガス有効成分分圧目標値初期設定値Ｐｍｅｅ*iを算出し、ステップS190の制御係数算出部３５による処理を経てステップS201へ進む。
【０１２６】
Ｐｍｅｅ*i＝ＥＧＲＳi／
(１−ＥＧＲＳi)・(Ｒｅ／Ｒａ)・(１／ｄ)・Ｇｆi・ＡＢＦT／ｆａｉi…(18A)
ステップS201のＥＧＲ制御処理部３６ａによる処理では、まず、前述の（25)〜(27)式に従って、ＥＧＲガスの空気過不足成分分圧モデル値Ｐｆｅａ、ＥＧＲガス有効成分分圧モデル値Ｐｆｅｅ、吸入空気の新気分圧モデル値Ｐｆａを算出し、次いで、前述の(28)式に従って空気有効成分分圧推定値Ｐｍｏを算出すると、この空気有効成分分圧推定値Ｐｍｏを用い、前述の(29)式に従って、ＥＧＲガス有効成分分圧推定値Ｐｍｅｅを算出する。
【０１２７】
次に、ＥＧＲガス有効成分分圧推定値Ｐｍｅｅ、ＥＧＲガス有効成分分圧目標値初期設定値Ｐｍｅｅ*i、ＥＧＲガス有効成分分圧誤差の時間積分値Ｉｍｅｅ、フィードバック係数ｆ２，ｈ２，ｇ２を用い、前述の(31)式に従ってＥＧＲバルブ通過ガス流量初期設定値Ｑｅiを算出し、このＥＧＲバルブ通過ガス流量初期設定値Ｑｅiを０以上最大ＥＧＲバルブ通過ガス流量(Ｑｅ)max以下の範囲に飽和させて、最終的なＥＧＲバルブ通過ガス流量設定値Ｑｅを得る。そして、ＥＧＲガス有効成分分圧目標補正値Ｐｍｅｅｈ*を、前述の(38)式に従って算出し、ステップS202へ進む。
【０１２８】
ステップS202におけるＥＴＣ制御処理部３６ｂの処理では、まず、空気有効成分分圧目標値初期設定値Ｐｍｏ*iを、ＥＧＲガス有効成分分圧目標補正値Ｐｍｅｅｈ*、ＥＧＲ設定値ＥＧＲＳiを用いて、以下の(17B)式に従って算出する。
【０１２９】
Ｐｍｏ*i＝((１−ＥＧＲＳi)／ＥＧＲＳi)・(Ｒａ／Ｒｅ)・Ｐｍｅｅｈ*i…(17B)
次いで、上記(17B)式で算出した空気有効成分分圧目標値初期設定値Ｐｍｏ*iを用い、空気有効成分分圧推定値Ｐｍｏ、ＥＧＲバルブ通過ガス流量設定値Ｑｅ、当量比係数ｒｆａｉ、１制御周期前の空気有効成分分圧誤差の時間積分値Ｉｍｏ(-1)、フィードバック係数ｆ１，ｈ１，ｇ１により、前述の(34)式に従ってスロットル通過空気流量初期設定値Ｑａiを算出する。そして、算出したスロットル通過空気流量初期設定値Ｑａiを、０以上最大流量(Ｑａ)max以下の範囲に飽和させて、最終的なスロットル通過空気流量設定値Ｑａを定め、ステップS210へ進む。
【０１３０】
ステップS210では、前述の各形態と同様、ＥＴＣ指示部３７の処理としてスロットル通過空気流量設定値Ｑａとマニホルド全圧Ｐｍとに基づいてマップ参照によりスロットルアクチュエータ指示値Ｓａを算出し、さらに、ステップS220で、ＥＧＲ指示部３８の処理として、ＥＧＲバルブ通過ガス流量設定値Ｑｅとマニホルド全圧Ｐｍとに基づいてマップ参照によりＥＧＲバルブ指示値Ｓｅを算出し、ステップS230Aへ進む。
【０１３１】
ステップS230Aでは、第２の吸気制御マネージャ３４ａによる処理として、空気有効成分分圧目標補正値Ｐｍｏｈ*を前述の(37)式に従って算出し、次いで、空気有効成分分圧予測値Ｐｍｏ*、ＥＧＲガス有効成分分圧予測値Ｐｍｅｅ*を、それぞれ、前述の(39),(40)式に従って算出する。
【０１３２】
そして、空気有効成分分圧誤差の時間積分値Ｉｍｏを、前述の(41)式によって算出するとともに、ＥＧＲガス有効成分分圧誤差の時間積分値Ｉｍｅｅを、前述の(42)式によって算出し、ステップS240Bへ進む。
【０１３３】
ステップS240Bの第２の負荷・燃焼制御マネージャ３２ａによる処理では、空気有効成分分圧予測値Ｐｍｏ*、当量比設定値ｆａｉi、吸気系係数ｄ、理論空燃比ＡＢＦTを用い、以下の(43A)式に従って、最終的な基本燃料噴射量Ｇｆ*を算出し、ルーチンを抜ける。
【０１３４】
Ｇｆ*＝ｄ・Ｐｍｏ*・ｆａｉi／ＡＢＦT        …(43A)
本形態では、ＥＧＲ優先で制御を行い、これに応じて空気・燃料を制御するため、前述の各形態と異なって燃焼形態設定フラグＣＢＳによる当量比制御値の遅れを設けない。従って、最も速い空燃比の切り換えを実現することができ、ＥＧＲバルブ１４の動作が遅いバ場合に特に有効である。すなわち、前述の各形態では、ＥＧＲバルブ１４の動作が遅いと、この遅いＥＧＲバルブ１４に追従して空燃比切り換えも遅れが大きくなってしまうが、本形態では、このような遅れが発生せず、速やかに空燃比を切り換えることができる。
【０１３５】
図１８は本発明の実施の第６形態に係わり、燃料・吸気・ＥＧＲ制御処理ルーチンのフローチャートである。
【０１３６】
本形態は、前述の第５形態に対し、ＥＧＲ制御処理部３６ａとＥＴＣ制御処理部３６ｂとにおける演算の順序を変更するものであり、スロットル通過空気流量Ｑａ演算の元になる空気有効成分分圧目標値初期設定値Ｐｍｏ*iを算出する際、先にＥＧＲ制御処理部３６ａで算出されたＥＧＲガス有効成分分圧予測値Ｐｍｅｅ*を用いる。
【０１３７】
このため、本形態の燃料・吸気・ＥＧＲ制御処理ルーチンでは、図１８に示すように、第５形態の図１７の燃料・吸気・ＥＧＲ制御処理ルーチンにおけるステップS201,S202の処理を一部変更し、それぞれ、ステップS201A,S202Aとするとともに、ステップS230Aを廃止し、このステップS230Aの処理の一部を変更したステップS205をステップS210の前に挿入する。
【０１３８】
すなわち、本形態の燃料・吸気・ＥＧＲ制御処理では、前述の第５形態と同様の過程を経てステップS201AのＥＧＲ制御処理部３６ａによる処理に進むと、前述の第５形態と同様にしてＥＧＲバルブ通過ガス流量設定値Ｑｅを求め、ＥＧＲガス有効成分分圧目標補正値Ｐｍｅｅｈ*を算出すると、ＥＧＲガス有効成分分圧予測値Ｐｍｅｅ*を前述の(40)式に従って求め、さらに、ＥＧＲガス有効成分分圧誤差の時間積分値Ｉｍｅｅを前述の(42)式に従って求めた後、ステップS202AのＥＴＣ制御処理部３６ｂによる処理へ進む。
【０１３９】
このステップS202AのＥＴＣ制御処理部３６ｂによる処理では、ＥＧＲガス有効成分分圧予測値Ｐｍｅｅ*、１制御周期前のＥＧＲガス有効成分分圧予測値Ｐｍｅｅ*(-1)、ＥＧＲ設定値ＥＧＲＳi、吸気系係数ｂa、フィードバック係数ｆ１を用い、空気有効成分分圧目標値初期設定値Ｐｍｏ*iを以下の(17C)式によって算出する。
【０１４０】
Ｐｍｏ*i＝((１−ＥＧＲＳi)／ＥＧＲＳi)・((１／
(ｆ１・ｂａ・ｄｔ))・(Ｐｍｅｅ*−Ｐｍｅｅ*(-1))＋Ｐｍｅｅ*)…(17C)
次いで、上記(17C)式で算出した空気有効成分分圧目標値初期設定値Ｐｍｏ*iを用いて、前述の(34)式に従ってスロットル通過空気流量初期設定値Ｑａiを算出し、算出したスロットル通過空気流量初期設定値Ｑａiを、０以上最大流量(Ｑａ)max以下の範囲に飽和させて最終的なスロットル通過空気流量設定値Ｑａを定め、ステップS205へ進む。
【０１４１】
ステップS205では、第２の吸気制御マネージャ３４ａによる処理として、前述の第５形態における処理からＥＧＲ制御に関する演算を除いた処理を行う。すなわち、空気有効成分分圧目標補正値Ｐｍｏｈ*を前述の(37)式によって算出し、次に、空気有効成分分圧予測値Ｐｍｏ*を前述の(39)式に従って算出すると、空気有効成分分圧誤差の時間積分値Ｉｍｏを前述の(41)式によって算出し、ステップS210へ進む。
【０１４２】
そして、第５形態と同様、ステップS210のＥＴＣ指示部３７によるスロットルアクチュエータ指示値Ｓａの算出、ステップS220のＥＧＲ指示部３８によるＥＧＲバルブ指示値Ｓｅの算出を経て、ステップS240Bの第２の負荷・燃焼制御マネージャ３２ａによる処理へ進み、前述の(43A)式に従って最終的な基本燃料噴射量Ｇｆ*を算出し、ルーチンを抜ける。
【０１４３】
本形態では、前述の第５形態と同様、ＥＧＲ優先で制御を行い、これに応じて空気・燃料を制御するため、迅速に空燃比を切り換えることができるが、第５形態に対し、スロットル通過空気流量Ｑａ演算の元になる空気有効成分分圧目標値初期設定値Ｐｍｏ*iを算出する際、先に算出されたＥＧＲガス有効成分分圧予測値Ｐｍｅｅ*を用いるため、スロットル通過空気流量Ｑａの制御性を向上することができる。
【０１４４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、異なる空燃比の制御領域へ切り換える際、一時的な燃焼悪化を最小限に抑え、失火や出力トルクショックの発生を低減することができる等優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の第１形態に係わり、燃料・吸気・ＥＧＲ制御部のブロック図
【図２】同上、エンジン制御系の全体ブロック図
【図３】同上、初期化ルーチンのフローチャート
【図４】同上、定期処理ルーチンのフローチャート
【図５】同上、燃料・吸気・ＥＧＲ制御処理ルーチンのフローチャート
【図６】同上、当量比目標値設定処理ルーチンのフローチャート
【図７】同上、クランク角割込みルーチンのフローチャート
【図８】同上、吸気系モデルの説明図
【図９】同上、気筒判別の説明図
【図１０】同上、燃焼形態設定フラグ、燃焼決定遅延フラグ、及び、ＥＧＲ率推定値の関係を示すタイムチャート
【図１１】本発明の実施の第２形態に係わり、当量比目標値設定処理ルーチンのフローチャート
【図１２】同上、燃焼形態設定フラグ、燃焼決定遅延フラグ、及び、ＥＧＲ率推定値の関係を示すタイムチャート
【図１３】本発明の実施の第３形態に係わり、燃料・吸気・ＥＧＲ制御処理ルーチンのフローチャート
【図１４】同上、当量比目標値設定処理ルーチンのフローチャート
【図１５】本発明の実施の第４形態に係わり、当量比目標値設定処理ルーチンのフローチャート
【図１６】本発明の実施の第５形態に係わり、燃料・吸気・ＥＧＲ制御部のブロック図
【図１７】同上、燃料・吸気・ＥＧＲ制御処理ルーチンのフローチャート
【図１８】本発明の実施の第６形態に係わり、燃料・吸気・ＥＧＲ制御処理ルーチンのフローチャート
【符号の説明】
１      …エンジン
３０    …燃料・吸気・ＥＧＲ制御部
Ｐｍｏ  …空気有効成分分圧
Ｐｍｅｅ…ＥＧＲガス有効成分分圧
ＲＥＥＭ…ＥＧＲ率推定値
Ｇｆi   …基本燃料噴射量初期設定値
ｆａｉ* …当量比目標値
ｆａｉｖ…可燃限界当量比
ｆａｉi …当量比設定値
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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