(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクセルペダルと関係なくスロットル弁の開度を制御可能な装置と、
理論空燃比の運転域での目標空気量を目標基準空気量として演算する手段と、
この目標基準空気量に目標空気過剰率と燃費率を乗じてリーン空燃比の運転域での目標空気量を演算する手段と、
エンジンの負荷と回転数が同じ条件でリーン空燃比の運転域での平衡過給圧のほうが理論空燃比の運転域での平衡過給圧より大きくなるようにリーン空燃比の運転域と理論空燃比の運転域とで異なる平衡過給圧を設定する手段と、
現在の運転域に対応する前記平衡過給圧が得られるように過給機を制御する手段と、
前記運転域の違いに伴う平衡過給圧の違いにより生じる空気量の誤差を補正するための値を静的過給圧補正値として演算する手段と、
この静的過給圧補正値で前記目標空気量を補正した値を目標仮想空気量として演算する手段と、
この目標仮想空気量がエンジンに導入されるように前記スロットル弁制御装置を駆動する手段と
を設けたことを特徴とするエンジンの制御装置。
【請求項２】
リーン空燃比の運転域における前記静的過給圧補正値は、リーン空燃比の運転域での平衡過給圧に対する理論空燃比の運転域での平衡過給圧の比である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】
理論空燃比の運転域で前記静的過給圧補正値を演算しない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４】
現在の運転域がリーン空燃比の運転域である場合に、この運転域に対応する前記平衡過給圧を目標過給圧として、この目標過給圧と実過給圧のずれに応じた過給圧補正値を動的過給圧補正値として演算し、この動的過給圧補正値でリーン空燃比の運転域での前記目標仮想空気量を補正することを特徴とする請求項１から３までのいずれか一つに記載のエンジンの制御装置。
【請求項５】
前記過給圧補正値は前記実過給圧に対する前記目標過給圧の比であることを特徴とする請求項４に記載のエンジンの制御装置。
【請求項６】
前記実過給圧は前記スロットル弁の上流の圧力検出値であることを特徴とする請求項４または５に記載のエンジンの制御装置。
【請求項７】
前記実過給圧はリーン空燃比の運転域での平衡過給圧に対してターボラグを考慮した処理により演算した値であることを特徴とする請求項４または５に記載のエンジンの制御装置。
【請求項８】
前記目標基準空気量を演算する手段は、アクセル操作量に基づいてドライバ要求空気量を演算する手段と、アイドル要求空気量を演算する手段と、これら要求空気量の和を目標基準空気量として演算する手段とからなることを特徴とする請求項１から７までのいずれか一つ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に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アクセルペダルと関係なくスロットル弁の開度を制御可能な装置を備え、目標トルクに基づいてスロットル弁の基本操作量と燃料噴射量を設定するとともに、吸気通路やスロットル弁付近に汚れが付着したり、高地等において大気圧が変化するときでも、目標トルクに対応する吸入空気量を確保するため、実空燃比の理論空燃比からのずれ量に基づいてスロットル弁の前記基本操作量を補正するようにしたものがある（特開平４−１０１０３７号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来装置を設定空燃比が大きく切換わるエンジンに対して適用しようとすると、設定空燃比が大きく切換わるエンジンでは設定空燃比の違いによりスロットル弁開度の空気量に対する感度が異なるため、設定空燃比の違いをスロットル弁開度で補正する必要がある。そのためには、運転条件毎に細かなスロットル弁開度の補正値を求めなくてはならないので、適合工数が増大してしまう。また、わずかでもスロットル弁開度の補正値が要求値からずれると、それがそのままトルク段差となって生じる。
【０００４】
そこで、設定空燃比が大きく切換わるエンジンに対して適用するものとして、アクセルペダルと関係なくスロットル弁の開度を小さくする側にのみ制御可能な装置を備え、アクセル開度と回転数からリーン空燃比の運転域での目標空気量Ａ／ＮLを、この目標空気量Ａ／ＮLと回転数からリーン空燃比の運転域での目標空燃比λ（たとえば２２）を演算し、これらＡ／ＮL、λと理論空燃比の運転域での目標空燃比λｓ（＝１４．７）を用いて、
【０００５】
【数１】
Ａ／ＮS＝Ａ／ＮL×（λｓ／λ）
の式により理論空燃比の運転域での目標空気量Ａ／ＮS（Ａ／ＮS＜Ａ／ＮL）を演算し、この目標空気量Ａ／ＮSと実吸入空気量Ａ／Ｎｍの偏差ΔＡ／Ｎ（＝Ａ／ＮS−Ａ／ＮL）に応じた補正量Δθ（Δθ＜０）を演算し、この補正量Δθをスロットル開度θｓに加えて目標スロットル開度θｔを演算するようにしたものがある（特開平５−１８３０３号公報）。リーン空燃比の運転域から理論空燃比の運転域に切換わるとき、その切換時にトルク増加（トルクショック）が生じるので、理論空燃比の運転域においては目標空燃比の違いの分だけ目標空気量を減量補正することで、リーン空燃比の運転域から理論空燃比の運転域への切換時のトルクショックを防止するのである。
【０００６】
しかしながら、特開平５−１８３０３号公報の従来装置に、設定空燃比が大きく切換わるエンジンでさらに設定空燃比毎に過給圧を異ならせているものについての開示はない。
【０００７】
そこで本発明は、設定空燃比が大きく切換わるエンジンでさらに設定空燃比毎に過給圧を異ならせ、エンジンの負荷と回転数が同じ条件でリーン空燃比の運転域での平衡過給圧のほうが理論空燃比の運転域での平衡過給圧より大きくなるようにしているものを対象とし、理論空燃比の運転域での目標空気量を目標基準空気量として、この目標基準空気量に目標空気過剰率と燃費率を乗じてリーン空燃比の運転域での目標空気量を演算し、さらにリーン空燃比の運転域では、理論空燃比の運転域での平衡過給圧との違いにより生じる空気量の誤差を補正するための値で前記リーン空燃比の運転域での目標空気量を補正した値を目標仮想空気量として演算し、その目標仮想空気量がエンジンに導入されるようにスロットル弁開度を制御することにより、設定空燃比が大きく切換わるエンジンでさらに設定空燃比毎に過給圧を異ならせているものにおいても、空燃比切換時のトルクショックを防止することを目的とする。ここで、上記の平衡過給圧とは平衡状態での過給圧のことである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、図１７に示すように、アクセルペダルと関係なくスロットル弁の開度を制御可能な装置３１と、理論空燃比の運転域での目標空気量を目標基準空気量ｔＱａ０として演算する手段３２と、この目標基準空気量ｔＱａ０に目標空気過剰率ｔλと燃費率ηｆを乗じてリーン空燃比の運転域での目標空気量ｔＱａを演算する手段３３と、エンジンの負荷と回転数が同じ条件でリーン空燃比の運転域での平衡過給圧ＰＣＨＬのほうが理論空燃比の運転域での平衡過給圧ＰＣＨＳより大きくなるようにリーン空燃比の運転域と理論空燃比の運転域とで異なる平衡過給圧を設定する手段３４と、現在の運転域に対応する前記平衡過給圧が得られるように過給機３５を制御する手段３６と、前記運転域の違いに伴う平衡過給圧の違いにより生じる空気量の誤差を補正するための値を静的過給圧補正値ηｐｓとして演算する手段３７と、この静的過給圧補正値ηｐｓで前記目標空気量ｔＱａを補正した値を目標仮想空気量ｔＱａｖとして演算する手段３８と、この目標仮想空気量ｔＱａｖがエンジンに導入されるように前記スロットル弁制御装置３１を駆動する手段３９とを設けた。
【０００９】
第２の発明では、第１の発明においてリーン空燃比の運転域における前記静的過給圧補正値ηｐｓが、リーン空燃比の運転域での平衡過給圧ＰＣＨＬに対する理論空燃比の運転域での平衡過給圧ＰＣＨＳの比である。
【００１０】
第３の発明では、第１の発明において理論空燃比の運転域で前記静的過給圧補正値ηｐｓを演算しない。
【００１１】
第４の発明では、第１から第３までのいずれか一つの発明において現在の運転域がリーン空燃比の運転域である場合に、この運転域に対応する前記平衡過給圧を目標過給圧ＰＣＴＲＧとして、この目標過給圧ＰＣＴＲＧと実過給圧ＰＣＥＳＴのずれに応じた過給圧補正値を動的過給圧補正値ηｐｄとして演算し、この動的過給圧補正値ηｐｄでリーン空燃比の運転域での前記目標仮想空気量ｔＱａｖ（＝ｔＱａ×ηｐｓ）を補正する。
【００１２】
第５の発明では、第４の発明において前記過給圧補正値ηｐが前記実過給圧ｒＰｃに対する前記目標過給圧ＰＣＴＲＧの比である。
【００１３】
第６の発明では、第４または第５の発明において前記実過給圧ＰＣＥＳＴが前記スロットル弁の上流の圧力検出値である。
【００１４】
第７の発明では、第４または第５の発明において前記実過給圧ＰＣＥＳＴがリーン空燃比の運転域での平衡過給圧に対してターボラグを考慮した処理により演算した値である。
【００１５】
第８の発明では、第１から第７までのいずれか一つの発明において前記目標基準空気量ｔＱａ０を演算する手段３２が、アクセル操作量に基づいてドライバ要求空気量を演算する手段と、アイドル要求空気量を演算する手段と、これら要求空気量の和を目標基準空気量ｔＱａ０として演算する手段とからなる。
【００１６】
【発明の効果】
運転条件が理論空燃比の運転域からリーン空燃比の運転域へと切換わる場合を考えると、同じエンジンの負荷と回転数に対してリーン空燃比の運転域での平衡過給圧のほうが理論空燃比の運転域での平衡過給圧より大きく、したがってリーン空燃比の運転域での静的過給圧補正値により、リーン空燃比の運転域における目標仮想空気量のほうが、理論空燃比の運転域における目標空気量である目標基準空気量より小さくなる。リーン空燃比の運転域での目標空気量を実現するスロットル弁開口面積を、理論空燃比の運転域でのスロットル弁開口面積−吸気量の特性に基づいて演算したのでは、同じ吸気量でもリーン空燃比の運転域のほうが過給圧が高く、実際の吸気量が大きくなるため、理論空燃比の運転域からリーン空燃比の運転域への切換時にトルク増加（トルク段差）が生じてしまうのであるが、第１、第２、第３、第８の発明では、このリーン空燃比の運転域への切換時に理論空燃比の運転域での平衡過給圧との違いの分だけ目標仮想空気量を小さくすることで、切換の前後で同じトルクが得られ、これによってトルクショックを発生させずに済む。同様にして、リーン空燃比の運転域から理論空燃比の運転域への切換時にも切換の前後で同じトルクを得ることができる。
【００１７】
リーン空燃比の運転域で加速を行ったとき、実過給圧が応答遅れにより目標過給圧より遅れて立ち上がるのであるが、このとき、第４、第５、第６、第７の発明によれば、動的過給圧補正値により、リーン空燃比の運転域での目標空気量よりも大きくなった目標仮想空気量がエンジンに導入され、これによって、実過給圧の応答遅れに伴う空気量不足によるトルク落ちを避けることができる。同様にして、リーン空燃比の運転域で減速を行ったとき、実過給圧が応答遅れにより目標過給圧より遅れて立ち下がるのであるが、このとき、第４、第５、第６、第７の発明によれば、動的過給圧補正値により、リーン空燃比の運転域での目標空気量よりも小さくなった目標仮想空気量がエンジンに導入され、これによって、実過給圧の応答遅れに伴う空気量過剰によるトルク増加を避けることができる。言い換えると、リーン空燃比の運転域での加速時や減速時にも、理論空燃比の運転域での加速時や減速時と同じパターンのトルク変化を実現できることから、加速前や減速前の運転域が異なることによる運転性の違いを解消できる。
【００１８】
なお、リーン空燃比の運転域で基準過給圧からの実過給圧のずれ分に応じた過給圧補正値を演算し、この過給圧補正値でリーン空燃比の運転域での目標空気量を補正した値を目標仮想空気量として演算し、その目標仮想空気量がエンジンに導入されるようにスロットル弁開度を制御することにより、リーン空燃比の運転域での加速時や減速時にも、理論空燃比の運転域での同レベルの加速時と同じトルクの立ち上がりや理論空燃比の運転域での同レベルの減速時と同じトルクの立ち下がりが得られるようにしたものを先に提案している（特願平１０−３０５８７０号参照）。この先願装置ではリーン空燃比の運転域における定常時の目標空気量を演算する際に、理論空燃比の運転域での平衡過給圧との違いを考慮していなかったため、リーン空燃比の運転域における加速により、その加速の途中で運転条件が理論空燃比の運転域に移行するような場合には、理論空燃比の運転域での平衡過給圧との違いに伴うトルク段差が新たに生じるなどの問題が新たに見つかっていたのであるが、第４、第５、第６、第７の発明によれば、こうした場合にも、トルク段差を抑制して過渡時の運転性を改善することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１において、１はエンジン本体、２は吸気通路、３は排気通路、４は燃焼室５に直接に臨んで設けられた燃料噴射弁、６は点火栓、７はスロットル弁、８はこのスロットル弁７の開度を電子制御するスロットル弁制御装置である。
【００２０】
エンジンにはターボチャージャ１１を備える。これは、吸気を圧縮するコンプレッサ１２と、このコンプレッサ１２を駆動する力を排気エネルギーから吸収するタービン１３とを同軸１４でつなぐとともに、排気タービンのスクロール入口に、ステップモータにより駆動される可変ベーン（図示しない）を設けたもので、コントロールユニット２１により、所定の過給圧が得られるように可変ベーンが制御される。また、過給圧が設定圧力を超えることを防止するため、タービン１３入口の排気を、タービン１３をバイパスして流すウェイストゲートバルブ１５が設けられている。
【００２１】
排気通路３から排気の一部を取り出して吸気通路２に還流するため、排気還流通路１６が設けられ、スロットル弁７の下流に接続する。排気還流通路１６には排気還流制御弁１７が設けられている。
【００２２】
アクセルセンサ２２からのアクセル操作量（アクセルペダルの踏み込み量のこと）、クランク角センサ２３からの単位クランク角毎のポジション信号および基準位置信号からの各信号が、エアフローメータ２４からの吸入空気流量、水温センサ２５からの冷却水温の各信号とともにコントロールユニット２１に入力され、コントロールユニット２１では、燃料噴射弁４を介して燃料噴射（空燃比）を制御し、またスロットル弁制御装置８を介してスロットル弁７の開度を制御する。また、運転条件に応じて排気還流制御弁１７を制御する。
【００２３】
ここで、燃料噴射の制御内容の概略を説明すると、燃料噴射弁４は、低負荷などにおいて、燃料を圧縮行程の後半に噴射して、これにより、圧縮上死点付近において、点火栓６の近傍のキャビティに可燃混合気を形成し、点火栓６による点火に伴い燃料を成層燃焼させ、全体としては空燃比が４０を超える超希薄燃焼を行う。また、高負荷域では、燃料を吸気行程で噴射し、燃料と空気の混合を早め、燃焼室５の全域を均質的な混合気で満たし、理論空燃比付近の混合気による均質燃焼を行う。さらに、成層燃焼域と均質燃焼域との中間負荷域において、成層燃焼よりも空燃比としては濃いが、理論空燃比よりは薄い希薄燃焼を行う。このように、運転域として空燃比が大きく異なる３つの領域が存在する。
【００２４】
設定空燃比が大きく切換わるこうしたエンジンでは、リーン空燃比の運転域（上記の成層燃焼よりも空燃比としては濃いが、理論空燃比よりは薄い希薄燃焼を行う運転域または成層燃焼域）と理論空燃比の運転域とで要求される過給圧が異なることから、コントロールユニット２１では、エンジンの負荷と回転数が同じ条件でリーン空燃比の運転域での平衡過給圧のほうが理論空燃比の運転域での平衡過給圧より大きくなるようにリーン空燃比の運転域と理論空燃比の運転域とで異なる平衡過給圧を設定しており、現在の運転域に対応する平衡過給圧が得られるように、前述の可変ベーンを制御する。
【００２５】
さて、このように設定空燃比が大きく切換わるエンジンでさらに設定空燃比毎に過給圧を異ならせているものにおいても、リーン空燃比の運転域から理論空燃比の運転域への切換時にトルク増加（トルクショック）が生じる（この逆への切換時にはトルク減少が生じる）るので、これを防止するためコントロールユニット２１では、理論空燃比の運転域での目標空気量を目標基準空気量として演算し、この目標基準空気量に目標空気過剰率と燃費率を乗じてリーン空燃比の運転域での目標空気量を演算し、さらにリーン空燃比の運転域では、理論空燃比の運転域での平衡過給圧との違いにより生じる空気量の誤差を補正するための値で前記リーン空燃比の運転域での目標空気量を減量補正し、その減量補正された目標空気量がエンジンに導入されるようにスロットル弁開度を制御する。
【００２６】
また、リーン空燃比の運転域での加速時に過給圧の応答遅れにより吸入空気量の立ち上がりが遅れるため、理論空燃比の運転域での同レベルの加速時とはトルクの立ち上がりが異なってしまい、あるいはリーン空燃比の運転域での減速時に過給圧の応答遅れにより吸入空気量の立ち下がりが遅れ、理論空燃比の運転域での同レベルの減速時とトルクの立ち下がりが異なってしまう。
【００２７】
これに対処するため、コントロールユニット２１では、現在の運転域に対応する平衡過給圧を目標過給圧として演算し、この目標過給圧と実過給圧のずれ分により生じる空気量の誤差を補正するための値でも前記目標空気量を補正（加速時は増量補正、減速時は減量補正）する。
【００２８】
コントロールユニット２１で実行されるこの制御の内容を、以下のフローチャートにしたがって説明する。
【００２９】
図２はスロットル弁目標開度を演算するためのもので、一定時間毎（たとえば１０msec毎）に実行する。ここでは、図２をメインルーチン、図６、図７、図１１を図２のサブルーチンとして構成しており、したがって、以下ではメインルーチンの説明途中でサブルーチンのあるステップになると、サブルーチンを説明することにする。
【００３０】
図２のステップ１ではアクセル操作量を読み込み、このアクセル操作量に基づいてドライバの要求するトルクを生じさせる空気量（ドライバ要求空気量）を演算する。このドライバ要求空気量は、アクセル操作量とエンジン回転数から図３を内容とするマップを検索することにより求めればよい。また、アクセル操作量と車速から車両の要求駆動力を求め、これを駆動伝達系のギア比を考慮してドライバの意図する要求空気量に変換する方法もある。
【００３１】
ステップ２ではアイドル要求空気量（アイドル回転安定化のための要求空気量）を演算する。このアイドル要求空気量の演算については図６のサブルーチンにより説明する。
【００３２】
図６のステップ１、２では、エンジンの運転条件を読み込み、この読み込んだ運転条件に応じてアイドル時の目標回転数を演算し、この目標回転数を維持するのに必要な空気量（回転維持空気量）をステップ３において演算する。この回転維持空気量は、たとえば目標回転数と冷却水温から所定のマップを検索することにより求めればよい。
【００３３】
ステップ４、５では実際のアイドル回転数と目標回転数の偏差を演算し、この偏差に応じてＰＩＤ制御等により回転数のフィードバック補正量を演算する。
【００３４】
次に、ステップ６ではエアコン、パワーステアリング、各種の電気負荷等の補機負荷の状態を読み込み、補機負荷が作動状態であるときはステップ７に進み、補機負荷の状態に基づいて補機負荷補正空気量（補機負荷の補正に必要な空気量）を演算する。
【００３５】
ステップ８では、この補機負荷補正空気量を、上記の回転維持空気量と回転数フィードバック補正量を合計した空気量に、さらに加算して、アイドル要求空気量を演算する。
【００３６】
一方、補機負荷がいずれも非作動状態であるときは、ステップ６よりステップ７を飛ばしてステップ８に進み、上記の回転維持空気量と回転数フィードバック補正量とを加えた空気量をアイドル要求空気量として演算する。
【００３７】
このようにしてアイドル要求空気量を演算したら、ふたたび図２に戻り、ステップ３でこのアイドル要求空気量に上述のドライバ要求空気量を加算した値を目標基準空気量（理論空燃比の運転域での目標空気量のこと）ｔＱａ０として演算する。
【００３８】
ステップ４ではこの目標基準空気量を目標空気過剰率ｔλと燃費率ηｆで補正し、補正後の値を目標空気量ｔＱａとして演算する。この目標空気量ｔＱａの演算については図７のサブルーチンにより説明する。
【００３９】
図７のステップ１では、エンジンの運転条件に基づいて目標空気過剰率ｔλを演算する。これは、エンジン回転数とエンジン負荷から図８を内容とするマップを検索することにより求めればよい。
【００４０】
目標空気過剰率ｔλは、前述した３つの燃焼状態の各領域毎に異なる数値を入れたものである。図８において、理論空燃比の運転域には１．０の値が、リーン空燃比の運転域にはそれよりも大きな値が入っている。
【００４１】
ステップ２ではエンジンの運転条件に基づいて目標ＥＧＲ率を演算する。これも、図８で示した目標空気過剰率ｔλの特性と同様に、エンジン回転数とエンジン負荷から図９を内容とするマップを検索することにより求めればよい。
【００４２】
ステップ３では燃費率ηｆを演算する。これは、目標空気過剰率ｔλと目標ＥＧＲ率から図１０を内容とするテーブルを検索することにより求めればよい。図１０の特性は実機データである。
【００４３】
ここで、燃費率とは、理論空燃比の運転域での燃費率［ｇ／ｋＷ・ｈ］を１．０としたときのリーン空燃比の運転域での燃費率［ｇ／ｋＷ・ｈ］のことで、理論空燃比の運転域との燃費率の差（熱効率の差）を表している。
【００４４】
このようにして求めた目標空気過剰率ｔλと燃費率ηｆを用い、ステップ４において目標基準空気量ｔＱａ０を補正、つまり
【００４５】
【数２】
ｔＱａ＝ｔＱａ０×ｔλ×ηｆ
の式により、目標空気量ｔＱａを演算する。
【００４６】
ここで、燃費率ηｆは、図１０に示したように、理論空燃比（図ではストイキで略記）のときを最大の１．０として、目標空気過剰率が小さくなるほど（つまり空燃比がリーン側になるほど）小さくなる値であり、この燃費率ηｆによって目標空気量を減量補正している。これは、空燃比がリーン側になるほど燃費率が良くなるので、その分目標空気量が少なくてよいからである。
【００４７】
ただし、リーン空燃比の運転域で燃費率ηｆが０．７〜０．９程度の値であるのに対して、目標空気過剰率ｔλは１．５〜２．０程度の値であるため、ηｆとｔλの積は、１．０より大きな値となるので、リーン空燃比の運転域での目標空気量は、エンジンの負荷と回転数が同一の条件において目標基準空気量ｔＱａ０よりも大きくなる。目標空気過剰率ｔλが１を超えている場合の数２式の値がリーン空燃比の運転域での目標空気量であり、リーン空燃比の運転域では理論空燃比の運転域よりも空気量を増加させるわけである。
【００４８】
このようにして目標空気量ｔＱａを演算したら図２に戻り、ステップ５でこの目標空気量ｔＱａを２つの過給圧補正値ηｐｓ、ηｐｄで補正し、補正後の値を仮想目標空気量ｔＱａｖとして演算する。この仮想目標空気量の演算については図１３のサブルーチンにより説明する。
【００４９】
ここで、図１３の説明に入る前に、空燃比が異なる場合の過給圧、吸気量の特性について図１１に基づいて、また過給圧が変化した場合のエンジンの吸気量の特性について、実機データである図１２に基づいて解説する。
【００５０】
まず図１１は、設定空燃比が理論空燃比の場合と設定空燃比がリーン空燃比（たとえば２２）の場合のエンジントルクに対する吸気圧と過給圧（いずれも平衡状態での値）の相関図である。同図において等トルクでみれば、リーン空燃比の場合のほうが理論空燃比の場合より吸気量が多いため、吸気圧、過給圧ともリーン空燃比の場合のほうが大きくなる。等吸気量（すなわち等吸気圧）でみると、リーン空燃比の場合のほうが過給圧が大きくなる。こうした特性より、リーン空燃比の場合の目標空気量ｔＱａを実現するスロットル弁開口面積を、理論空燃比の場合のスロットル弁開口面積−吸気量の特性に基づいて演算したのでは、同じ吸気量でもリーン空燃比の場合のほうが過給圧が高く、実際の吸気量が大きくなるため、理論空燃比からリーン空燃比への切換時にトルク段差（トルク増加）が生じてしまう（この逆への切換時にはトルク減少が生じる）。したがって、リーン空燃比の運転域と理論空燃比の運転域とで過給圧が異なることにより生じる空気量の誤差を補正する必要があるわけである。
【００５１】
図１２はエンジン回転数とエンジン軸トルクを一定に保ったまま、スロットル弁上流の過給圧を変化させた場合の１サイクル当たり（４気筒エンジンではクランク角で７２０度区間）の吸気量の特性を示し、同図より吸気量は過給圧に比例していることがわかる。したがって、リーン空燃比の運転域における目標給圧のときの目標空気量に対して、実過給圧が加速時の応答遅れにより目標過給圧からずれてしまう場合には、そのずれ分を含んだ目標空気量としてあらたに目標仮想空気量を導入し、この目標仮想空気量が供給されるようにスロットル弁を操作してやればよい。たとえば、リーン空燃比の運転域での加速時に実過給圧が応答遅れにより目標過給圧より小さい場合には目標仮想空気量を大きく設定し、その目標仮想空気量に応じてスロットル弁を操作すれば、目標過給圧時より大きなスロットル弁開度となり吸気量が大きくなるため、実過給圧に立ち上がり遅れがあっても、目標とするリーン空燃比の運転域での空気量を実現できることになる。
【００５２】
このように、目標とする過給圧に対して現在の過給圧が変化する要素としては、設定空燃比が変化する場合と、同じ設定空燃比における過渡的な応答遅れが生じる場合とがある。したがって、設定空燃比の違いに伴う平衡過給圧の違いにより生じる空気量の誤差を補正するための値を静的過給圧補正値、過渡的な過給圧の変化により生じる空気量の誤差を補正するための値を動的過給圧補正値として、これら２つのの補正値を用いて目標仮想空気量を演算する方法を図１３により説明する。
【００５３】
図１３においてステップ１では、理論空燃比の運転域での平衡過給圧ＰＣＨＳを演算する。これは、エンジンの回転数と負荷から図１４を内容とするマップを検索することにより求めればよい。
【００５４】
ステップ２では目標空気過剰率ｔλと１．０を比較し、ｔλが１．０を超えているときは、リーン空燃比の運転域であるとしてステップ３、４に進む。
【００５５】
ステップ３では、リーン空燃比の運転域での平衡過給圧ＰＣＨＬを演算する。これも、エンジン回転数と負荷から図１４と同様のマップを検索することにより求めればよい。
【００５６】
ステップ４では、静的過給圧補正値ηｐｓを演算する。先に図１２により説明したように、空気量はスロットル弁上流の過給圧に比例するため、リーン空燃比の運転域での平衡過給圧ＰＣＨＬに対する理論空燃比の運転域での平衡過給圧ＰＣＨＳの比、すなわち、
【００５７】
【数３】
ηｐｓ＝ＰＣＨＳ／ＰＣＨＬ
の式により静的過給圧補正値ηｐｓを求めればよい。
【００５８】
ここで、エンジンの負荷と回転数が同じ条件のときＰＣＨＬのほうがＰＣＨＳより高いので、リーン空燃比の運転域での静的過給圧補正値ηｐｓは１．０より小さくなる。
【００５９】
一方、理論空燃比の運転域であるときは、静的過給圧補正値ηｐｓによる空気量の補正は不要であるため、ステップ２よりステップ５に進み、静的過給圧補正値ηｐｓ＝１とする。
【００６０】
次に、ステップ６、７、８は動的過給圧補正値ηｐｄを演算する部分である。詳細には、ステップ６でそのときの運転条件がリーン空燃比の運転域にあればリーン空燃比の運転域での平衡過給圧ＰＣＨＬを、またそのときの運転条件が理論空燃比の運転域であるときは理論空燃比の運転域での平衡過給圧ＰＣＨＳを目標過給圧ＰＣＴＲＧとして演算する。
【００６１】
各平衡過給圧はマップ値であるので、各運転域での加速時や減速時にステップ変化する。したがって、このステップ変化に代えて、一次遅れの変化で目標過給圧を与えたい場合は、各平衡過給圧ＰＣＨＳ、ＰＣＨＬの加重平均値を計算し、その加重平均値を目標過給圧とすればよい。
【００６２】
ステップ７では、スロットル弁７の上流に設けた圧力センサ２６（図１参照）からの実過給圧ＰＣＥＳＴを読み込む。実過給圧は、上記の平衡過給圧ＰＣＨＳ、ＰＣＨＬを基準にして、ターボラグ（過給機や吸気系容積の遅れ）を考慮し、たとえば無駄時間と一次遅れの処理等により演算してもよい。
【００６３】
ステップ８では、動的過給圧補正値ηｐｄを演算する。空気量はスロットルバルブ上流の過給圧に比例するため、動的過給圧補正値ηｐｄとしても、静的過給圧補正値ηｐｓと同様に、実過給圧ＰＣＥＳＴに対する目標過給圧ＰＣＴＲＧの比、つまり
【００６４】
【数４】
ηｐｄ＝ＰＣＴＲＧ／ＰＣＥＳＴ
の式により求めればよい。
【００６５】
この動的過給圧補正値ηｐｄと上記の静的過給圧補正値ηｐｓを用いて、ステップ９において
【００６６】
【数５】
ｔＱａｖ＝ｔＱａ×ηｐｓ×ηｐｄ
の式により目標仮想空気量ｔＱａｖを演算する。
【００６７】
数５式において、定常時はηｐｄ＝１．０となるので、リーン空燃比の運転域での定常時にはｔＱａｖ＝ｔＱａ×ηｐｓにより目標仮想空気量が演算され、こうした定常時から過渡時に移ると、このリーン空燃比の運転域における定常時の空気量（ｔＱａ×ηｐｓ）が動的過給圧補正値ηｐｄにより補正（加速時は増量、減速時は減量）されるわけである。
【００６８】
このようにして目標仮想空気量ｔＱａｖの演算を終了したら再び図２に戻り、ステップ６でこの目標仮想空気量ｔＱａｖに基づいてスロットル弁の目標開口面積Ａｔｈを演算する。これは、目標仮想空気量とエンジン回転数から図４を内容とするマップを検索することにより求めればよい。
【００６９】
ステップ７ではこの目標開口面積Ａｔｈに応じてスロットル弁目標開度θｔｈを演算する。これは、スロットルボディやスロットル弁の形状、寸法で決まる、図５に示した開口面積Ａｔｈと開度θｔｈの相関をテーブルにしておき、このテーブルを検索することにより求めることができる。
【００７０】
このようにして求めたスロットル弁目標開度θｔｈの信号はスロットル弁制御装置８に出力され、これによってスロットル弁制御装置８は、スロットル弁７の実開度が目標開度と一致するようにスロットル弁７を駆動する。
【００７１】
次に、図１５に静的過給圧補正による各種空気量の演算関係を示す。なお、ここでは説明を簡単にするため、アイドル時要求空気量を除いて考える。また、定常時（ηｐｄ＝１．０）で考える。
【００７２】
理論空燃比の運転域における平衡過給圧ＰＣＨＳのもと、アクセル操作量がＱＨ０ＳＴのときの実吸気量ｒＱａ０は、自然吸気のときの吸気量ｔＱａ０に対して、
【００７３】
【数６】
ｒＱａ０＝ｔＱａ０×ＰＣＨＳ／Ｐ０
の式で表せる。過給により自然吸気（図ではＮＡで略記）のときより吸気量がＰＣＨＳ／Ｐ０倍（ＰＣＨＳ／Ｐ０＞１．０、Ｐ０は大気圧）となるわけである。
【００７４】
理論空燃比の運転域でこの実際の吸気量ｒＱａ０により発生するのと同じトルクをリーン空燃比の運転域で発生させるのに要求される吸気量ｔＱａｌは、実際の吸気量ｒＱａ０に対して設定空燃比違いによる補正と設定空燃比違いによる燃費率の補正を施すことで、つまり、
【００７５】
【数７】
ｔＱａｌ＝ｒＱａ０×ηｆ×ｔλ
の式で得られる。
【００７６】
この要求吸気量ｔＱａｌはリーン空燃比の運転域での平衡過給圧ＰＣＨＬで実現される吸気量であるから、自然吸気のときの要求吸気量ｔＱａｖは
【００７７】
【数８】
ｔＱａｖ＝ｔＱａｌ×Ｐ０／ＰＣＨＬ
の式で表される。ただし、Ｐ０／ＰＣＨＬ＜１．０である。
【００７８】
以上の数６式、数７式、数８式の３式をまとめると、
【００７９】
【数９】
ｔＱａｖ＝ｔＱａ０×ηｆ×ｔλ×ＰＣＨＳ／ＰＣＨＬ
の式が得られる。
【００８０】
数９式において、ｔＱａ０は目標基準空気量のことであるから、この目標基準空気量ｔＱａ０に対して、
【００８１】
【数１０】
ｔＱａ＝ｔＱａ０×ηｆ×ｔλ
の式により目標空気量ｔＱａ求め、これにＰＣＨＳ／ＰＣＨＬ（＝静的過給圧補正値ηｐｓ）を乗じることで目標仮想空気量ｔＱａｖ（＝ｔＱａ×ηｐｓ）が求められることを表している。
【００８２】
ここで、運転条件が理論空燃比の運転域からリーン空燃比の運転域へとゆっくり切換わる場合を考えると（このときηｐｄ＝１．０）、同じエンジンの負荷と回転数に対して理論空燃比の運転域での平衡過給圧ＰＣＨＳとリーン空燃比の運転域での平衡過給圧ＰＣＨＬとが演算され、この場合、ＰＣＨＬのほうがＰＣＨＳより大きく、したがってリーン空燃比の運転域での静的過給圧補正値ηｐｓが１．０より小さくなるため、その分だけリーン空燃比の運転域における目標仮想空気量ｔＱａｖが理論空燃比の運転域における目標仮想空気量ｔＱａｖ（＝ｔＱａ）より小さくなる。図１１のところで前述したように、リーン空燃比の運転域での目標空気量ｔＱａを実現するスロットル弁開口面積を、理論空燃比の運転域でのスロットル弁開口面積−吸気量の特性に基づいて演算したのでは、同じ吸気量でもリーン空燃比の運転域のほうが過給圧が高く、実際の吸気量が大きくなるため、理論空燃比の運転域からリーン空燃比の運転域への切換時にトルク増加（トルク段差）が生じてしまうのであるが、本実施形態では、このリーン空燃比の運転域への切換時に理論空燃比の運転域での平衡過給圧との違いの分だけ目標仮想空気量を小さくすることで、切換の前後で同じトルクが得られ、これによってトルクショックを発生させずに済むのである。同様にして、リーン空燃比の運転域から理論空燃比の運転域への切換時にも切換の前後で同じトルクが得られる。
【００８３】
次に、リーン空燃比の運転域での加速時の作用を図１６を参照しながら説明する。
【００８４】
理論空燃比の運転域での加速に比較してリーン空燃比の運転域での同じ加速の場合には、目標過給圧ＰＣＴＲＧに対して実過給圧ＰＣＥＳＴの発達が遅れるので、従来装置（特開平７−１５８４６２号公報参照）のように理論空燃比の運転域での加速と同じスロットル弁操作を行ったのでは、空気量（吸気圧）の立ち上がりが遅れる（下から二段目の一点鎖線参照）。
【００８５】
これに対して本実施形態では、実過給圧ＰＣＥＳＴが目標過給圧ＰＣＴＲＧより低いため、動的過給圧補正値ηｐｄが１．０を超える値となり、その分だけ目標仮想空気量ｔＱａｖが、リーン空燃比の運転域における定常時の目標空気量（ｔＱａ×ηｐｓ）より大きくなる（第二段目参照）。その結果、この目標仮想空気量ｔＱａｖに基づいて演算されるスロットル弁開度が、ｔＱａ×ηｐｓに対応するスロットル弁開度の場合より大きくなり（第一段目参照）、これによって過給圧が発達していない場合でも目標とする吸入空気量を導入できることから、リーン空燃比の運転域での加速の場合も、理論空燃比の運転域での加速の場合と同じパターンのトルクの立ち上がりが得られる。すなわち、空燃比の設定が異なることによる過渡時のトルク応答、すなわちターボラグの違和感がなくなるのである。
【００８６】
このように本実施形態では、リーン空燃比の運転域において、理論空燃比の運転域での平衡過給圧との違いを考慮した定常時の目標空気量（ｔＱａ×ηｐｓ）を動的過給圧補正値ηｐｄで補正した値を目標仮想空気量ｔＱａｖとして演算し、この目標仮想空気量ｔＱａｖが得られるようにスロットル弁を操作する。たとえば、実過給圧が目標過給圧より低い場合には、スロットル弁を開き方向に制御して空気量を増加させ、この逆に実過給圧が目標過給圧より発達している場合には、スロットル弁開度を閉じ方向に制御して空気量を抑制するので、空燃比の設定や過給圧の発達状況に関わらず、過渡時の空気量の変化を同じパターンで実現できることになった。この結果、トルクの変化も空燃比等に拘わらず同じパターンになり、過給圧の発達状況に伴う違和感を解消できる。
【００８７】
なお、リーン空燃比の運転域で基準過給圧からの実過給圧のずれ分に応じた過給圧補正値を演算し、この過給圧補正値でリーン空燃比の運転域での目標空気量を補正した値を目標仮想空気量として演算し、その目標仮想空気量がエンジンに導入されるようにスロットル弁開度を制御することにより、リーン空燃比の運転域での加速時や減速時にも、理論空燃比の運転域での同レベルの加速時と同じトルクの立ち上がりや理論空燃比の運転域での同レベルの減速時と同じトルクの立ち下がりが得られるようにしたものを先に提案している（特願平１０−３０５８７０号参照）。このもの（先願装置）における過給圧補正値は、本願発明の動的過給圧補正値ηｐｄと同じものである。
【００８８】
ただし、先願装置の過給圧補正値が補正する対象は目標空気量ｔＱａであったのに対して、本願発明の動的過給圧補正値ηｐｄが補正する対象は、目標空気量ｔＱａに静的過給圧補正値ηｐｓを乗じた値である点で相違している（図１３のステップ９参照）。したがって、先願装置ではリーン空燃比の運転域における定常時の目標空気量を演算する際に、理論空燃比の運転域での平衡過給圧との違いを考慮していなかったため、リーン空燃比の運転域における加速により、その加速の途中で運転条件が理論空燃比の運転域に移行するような場合には、理論空燃比の運転域での平衡過給圧との違いに伴うトルク段差が新たに生じるなどの問題が新たに見つかっていたのであるが、本願発明によれば、こうした場合にも、トルク段差を抑制して過渡時の運転性を改善することができたのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態の制御システム図。
【図２】スロットル弁目標開度の演算を説明するためのフローチャート。
【図３】ドライバ要求空気量の特性図。
【図４】目標開口面積の特性図。
【図５】スロットル弁目標開度の特性図。
【図６】アイドル要求空気量の演算を説明するためのフローチャート。
【図７】目標空気量の演算を説明するためのフローチャート。
【図８】目標空気過剰率の特性図。
【図９】目標ＥＧＲ率の特性図。
【図１０】燃費率の特性図。
【図１１】設定空燃比が理論空燃比の場合と設定空燃比がリーン空燃比の場合のトルクに対する吸気圧と過給圧の相関図。
【図１２】過給圧に対する吸気量の特性図。
【図１３】目標仮想空気量の演算を説明するためのフローチャート。
【図１４】基準過給圧の特性図。
【図１５】静的過給圧補正による各種空気量の演算関係を示す特性図。
【図１６】本実施形態の作用を説明するための波形図。
【図１７】第１の発明のクレーム対応図。
【符号の説明】
４  燃料噴射弁
７  スロットル弁
８  スロットル弁制御装置
１１  ターボチャージャ（過給機）
２１  コントロールユニット
【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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