(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、
所定の運転域でリーン空燃比となる目標当量比を演算する手段と、
理論空燃比の得られる燃料量をこの目標当量比で補正して目標燃料量を演算する手段と、
この目標燃料量をエンジンに供給する手段と、
理論空燃比での目標吸入空気量を基準目標吸入空気量として演算する手段と、
この基準目標吸入空気量を前記目標当量比で除算した値を目標吸入空気量として演算する手段と、
前記リーン空燃比の運転域で目標過給圧が得られるように作動する過給機と、
標準エンジンを基準大気圧のもとで使用する場合の実過給圧推定値を演算する手段と、
前記リーン空燃比の運転域での加速時に、基準大気圧とこの実過給圧推定値のずれ分に応じた過給圧補正値を演算する手段と、
この過給圧補正値で前記目標吸入空気量を増量補正した値を第２目標吸入空気量として演算する手段と、
この第２目標吸入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】
前記実過給圧推定値の前記加速時の変化を無駄時間と一次遅れで近似す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】
前記実過給圧推定値の前記加速時の変化を無駄時間と一次遅れで近似するとともに、無駄時間のあいだ減量補正す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４】
前記減量補正量は、前記加速時のアクセル操作量の所定時間当たりの変化量に応じた値である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】
前記減量補正量は、エンジンの負荷と回転数に応じた値である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６】
前記実過給圧推定値の前記加速時の変化を無駄時間とランプ応答で近似す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７】
前記ランプ応答の所定時間当たり変化量をエンジンの負荷と回転数に応じて設定することを特徴とする請求項６に記載のエンジンの制御装置。
【請求項８】
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、
所定の運転域でリーン空燃比となる目標当量比を演算する手段と、
理論空燃比の得られる燃料量をこの目標当量比で補正して目標燃料量を演算する手段と、
この目標燃料量をエンジンに供給する手段と、
理論空燃比での目標吸入空気量を基準目標吸入空気量として演算する手段と、
この基準目標吸入空気量を前記目標当量比で除算した値を目標吸入空気量として演算する手段と、
前記リーン空燃比の運転域で目標過給圧が得られるように作動する過給機と、
標準エンジンを基準大気圧のもとで使用する場合の目標過給圧を演算する手段と、
大気圧を検出する手段と、
基準大気圧とこの大気圧検出値のずれ分に応じて前記目標過給圧を減量補正する手段と、
実過給圧を検出する手段と、
前記リーン空燃比の運転域での加速時に、前記減量補正した目標過給圧とこの実過給圧検出値のずれ分に応じた過給圧補正値を演算する手段と、
この過給圧補正値で前記目標吸入空気量を増量補正した値を第２目標吸入空気量として演算する手段と、
この第２目標吸入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。
【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】
リーン空燃比（理論空燃比よりも希薄な空燃比）の運転域での加速時に、空燃比をリッチ側に移行してエンジン出力を高めようとすると、ＮＯｘ発生量が大幅に増加するので、空燃比は変えずに過給を行うことで、リーン空燃比の運転域での加速時にＮＯｘの発生量を増加させることなくエンジン出力を高めるようにしたものがある（特開平７−１５８４６２号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、理論空燃比の運転域での同レベルの加速時には、リーン空燃比の運転域での加速時ほど過給圧変化が大きくなる必要がなく、吸入空気量が速やかに立ち上がり、これによってトルクの応答性が良好となるのであるが、過給圧変化が大きくなるリーン空燃比の運転域での加速時には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う。
【０００４】
このように、同レベルの加速を行っても、空燃比の設定によってトルクの立ち上がりが異なるのでは、運転性に違和感が生じる。
【０００５】
そこで、リーン空燃比の運転域での加速時に、目標過給圧からの実過給圧のずれ分に応じて目標吸入空気量を増量補正した値を第２目標吸入空気量として演算し、その第２目標吸入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が得られるようにすることが考えられる（特願平１０−３０５８７０号参照）。
【０００６】
この場合に、実過給圧をセンサにより検出するのでは、高度変化による大気圧変化やエンジン個体差による実過給圧の違いがあるときも、基準大気圧（たとえば標準大気圧）の状態およびエンジン個体差がないとしたときのエンジン（このエンジン個体差がないとしたときのエンジンを、以下「標準エンジン」という。）の状態のときと同じリーン空燃比の運転域での加速時の空気量増量補正が行われる。
【０００７】
しかしながら、空気量を増量補正するといっても、スロットル弁の全開位置以上に空気量を増やすことができないため、リーン空燃比の運転域かつ高地（基準大気圧よりも低い大気圧状態の土地）における高負荷領域での加速時やリーン空燃比の運転域かつ低地（基準大気圧状態の得られる土地）における劣化エンジン（標準エンジンよりも過給圧が低下することになったエンジン）での加速時にはアクセルペダルを踏み増ししてもトルクを増加させることができず、運転性に違和感を与えてしまう。
【０００８】
これをさらに説明すると、エンジン回転数、アクセル操作量が一定の条件で、低地であれば、実過給圧が２００ｍｍＨｇまで上昇するとしたとき、高地になると、実過給圧が１５０ｍｍＨｇまでしか上昇しなかったとする（ただし、これらの数値は基準大気圧を０ｍｍＨｇとする相対圧である）。このときもコントロールユニットでは、リーン空燃比の運転域での加速時に、目標過給圧からの実過給圧のずれ分に応じて目標吸入空気量を増量補正した値を第２目標吸入空気量として演算し、その第２目標吸入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。同様にして、エンジン回転数、アクセル操作量が一定の条件で、標準エンジンであれば、低地で実過給圧が２００ｍｍＨｇまで上昇するとしたとき、劣化エンジンになると、実過給圧が１５０ｍｍＨｇまでしか上昇しなかったとする。このときもコントロールユニットでは、リーン空燃比の運転域での加速時に、目標過給圧からの実過給圧のずれ分に応じて目標吸入空気量を増量補正した値を第２目標吸入空気量として演算し、その第２目標吸入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。つまり、高度変化による大気圧変化やエンジン個体差による実過給圧の違いで実過給圧が５０ｍｍＨｇも小さくなると、これに対応して空気量の増量補正値が大きくなるため、このときの第２目標吸入空気量が、スロットル弁を全開にしたときの空気量を超えるときは、第２目標吸入空気量の全てをエンジンに導入できないことになり、吸入空気量の不足が生じてしまう。この空気量不足によりドライバがトルク不足を感じてアクセルペダルを踏み増ししても、トルク増加が望めないことから、運転性に違和感が生じる。
【０００９】
そこで本発明は、標準エンジンを基準大気圧のもとで使用する場合の実過給圧を、高度変化による大気圧変化やエンジン個体差に依存しない推定値（演算値）で与え、基準大気圧からの実過給圧推定値のずれ分に応じて目標吸入空気量を補正した値を第２目標吸入空気量として演算し、その第２目標吸入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、または実過給圧をセンサにより検出する場合に、エアフローメータ上流圧（大気圧）を検出するセンサを追加し、基準大気圧からの大気圧検出値のずれ分に応じて目標過給圧を減量補正し、この減量補正された目標過給圧からの実過給圧検出値のずれ分に応じて過給圧補正値を演算することにより、リーン空燃比の運転域かつ高地における高負荷領域での加速時やリーン空燃比の運転域かつ劣化エンジンでの加速時に、アクセルペダルを踏み増ししてもトルク増加が望めないことによる運転性の違和感を防止することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、図２３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、所定の運転域でリーン空燃比となる目標当量比ｔＤＭＬを演算する手段３２と、理論空燃比の得られる燃料量をこの目標当量比ｔＤＭＬで補正して目標燃料量を演算する手段３３と、この目標燃料量をエンジンに供給する手段３４と、理論空燃比での目標吸入空気量を基準目標吸入空気量として演算する手段３５と、この基準目標吸入空気量を前記目標当量比ｔＤＭＬで除算した値を目標吸入空気量ｔＴＰとして演算する手段３６と、前記リーン空燃比の運転域で目標過給圧が得られるように作動する過給機３７と、標準エンジンを基準大気圧（たとえば標準大気圧）のもとで使用する場合の実過給圧推定値Ｐｃｒを演算する手段３８と、前記リーン空燃比の運転域での加速時に、基準大気圧とこの実過給圧推定値Ｐｃｒのずれ分に応じた過給圧補正値ηｐを演算する手段３９と、この過給圧補正値ηｐで前記目標吸入空気量ｔＴＰを増量補正した値を第２目標吸入空気量ｔＴＰ´として演算する手段４０と、この第２目標吸入空気量ｔＴＰ´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４１とを設けた。
【００１１】
第２の発明では、第１の発明において前記実過給圧推定値Ｐｃｒの前記加速時の変化を無駄時間と一次遅れで近似する。
【００１２】
第３の発明では、第１の発明において前記実過給圧推定値Ｐｃｒの前記加速時の変化を無駄時間と一次遅れで近似するとともに、無駄時間のあいだ減量補正する。
【００１３】
第４の発明では、第３の発明において前記減量補正量が、前記加速時のアクセル操作量の所定時間当たりの変化量に応じた値である。
【００１４】
第５の発明では、第３の発明において前記減量補正量が、エンジンの負荷と回転数に応じた値である。
【００１５】
第６の発明では、第１の発明において前記実過給圧推定値Ｐｃｒの前記加速時の変化を無駄時間とランプ応答で近似する。
【００１６】
第７の発明では、第６の発明において前記ランプ応答の所定時間当たり変化量をエンジンの負荷と回転数に応じて設定する。
【００１７】
第８の発明は、図２４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、所定の運転域でリーン空燃比となる目標当量比ｔＤＭＬを演算する手段３２と、理論空燃比の得られる燃料量をこの目標当量比ｔＤＭＬで補正して目標燃料量を演算する手段３３と、この目標燃料量をエンジンに供給する手段３４と、理論空燃比での目標吸入空気量を基準目標吸入空気量として演算する手段３５と、この基準目標吸入空気量を前記目標当量比ｔＤＭＬで除算した値を目標吸入空気量ｔＴＰとして演算する手段３６と、前記リーン空燃比の運転域で目標過給圧Ｐｃｍが得られるように作動する過給機３７と、標準エンジンを基準大気圧（たとえば標準大気圧）のもとで使用する場合の目標過給圧Ｐｃｍを演算する手段５１と、大気圧を検出する手段５２と、基準大気圧とこの大気圧検出値のずれ分に応じて前記目標過給圧Ｐｃｍを減量補正する手段５３と、実過給圧を検出する手段５４と、前記リーン空燃比の運転域での加速時に、前記減量補正した目標過給圧Ｐｃｍとこの実過給圧検出値ＰＣＲのずれ分に応じた過給圧補正値ηｐを演算する手段５５と、この過給圧補正値ηｐで前記目標吸入空気量ｔＴＰを増量補正した値を第２目標吸入空気量ｔＴＰ´として演算する手段４０と、この第２目標吸入空気量ｔＴＰ´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４１とを設けた。
【００１８】
【発明の効果】
リーン空燃比の運転域に過給機を作動させる領域が重なる場合に、リーン空燃比の運転域で加速を行ったとき、過給圧の応答遅れにより、実過給圧が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１の発明によれば、過給圧補正値により目標吸入空気量よりも大きくなった第２目標吸入空気量がエンジンに導入され、これによって、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。言い換えると、リーン空燃比の運転域での加速時にも、理論空燃比の運転域での加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、設定空燃比が異なることによる運転性の違いを解消できる。
【００１９】
この場合に、実過給圧をセンサにより検出し、目標過給圧からの実過給圧検出値のずれ分に応じて過給圧補正値を演算するのでは、標準エンジンでも高地の場合に過給圧補正値が低地の場合より大きくなり、あるいは低地でも劣化エンジンの場合に過給圧補正値が標準エンジンの場合より大きくなり、これによってスロットル弁開度が、大きくなる側に補正される（つまりスロットル弁開度が高度変化による大気圧変化やエンジン個体差に依存する）ところ、空気量を増量補正するといっても、スロットル弁の全開位置以上に空気量を増やすことができないため、リーン空燃比の運転域かつ高地における高負荷領域での加速時やリーン空燃比の運転域かつ劣化エンジンでの加速時にはアクセルペダルを踏み増ししてもトルクを増加させることができず、運転性に違和感を与えてしまうことがあるのであるが、第１の発明では、実過給圧推定値が、高度変化による大気圧変化やエンジン個体差に依存しない演算値であるため、高地になっても低地と同じ値の過給圧補正値が演算され、あるいは劣化エンジンになっても標準エンジンと同じ値の過給圧補正値が演算されるため、運転性に違和感を与えることがない。第１の発明によれば、リーン空燃比の運転域かつ高地における高負荷領域での加速時やリーン空燃比の運転域かつ劣化エンジンでの加速時にアクセルペダルを踏み増しすれば、その踏み増し分に応じてトルクを増加させることができるのである。
【００２０】
第２の発明によれば、実過給圧の加速時の変化を精度よく近似できる。
【００２１】
第３の発明によれば、実過給圧の加速初期の変化をも精度よく近似できる。
【００２２】
第４の発明によれば、アクセル操作量の動きに合わせて実過給圧の加速初期の変化を精度よく近似できる。
【００２３】
第５の発明によれば、エンジンの負荷と回転数に関係なく実過給圧の加速初期の変化を精度よく近似できる。
【００２４】
第６の発明によれば、実過給圧推定値を演算する際の演算負荷とＲＯＭ容量を小さくできる。
【００２５】
第７の発明によれば、エンジンの負荷と回転数に関係なく実過給圧の加速時の変化を簡易に近似できる。
【００２６】
第８の発明では、実過給圧検出値が高度変化による大気圧変化やエンジン個体差により低下したとき、この低下分に対応する大気圧補正値により目標過給圧が減量補正され、これによって、大気圧変化やエンジン個体差による実過給圧検出値の違いがあっても過給圧補正値が同じになるので、リーン空燃比の運転域かつ高地における高負荷領域での加速時やリーン空燃比の運転域かつ劣化エンジンでの加速時にアクセルペダルを踏み増しすれば、その踏み増し分に応じてトルクを増加させることができる。
【００２７】
【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。
【００２８】
エンジンにはターボチャージャ１１を備える。ターボチャージャ１１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でつないだものである。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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
このように、制御域として空燃比が大きく異なる３つの領域が存在するので、各領域での燃焼状態を、空燃比の大きな側（リーン側）から、成層燃焼、均質リーン燃焼、均質ストイキ燃焼という。
【００３２】
さて、均質リーン燃焼域の一部に過給を行う領域を重ねている場合に（図９参照）、過給圧変化が大きくなる均質リーン燃焼域での加速時に、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、均質ストイキ燃焼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う。
【００３３】
これに対処するため、リーン空燃比の運転域での加速時に、目標過給圧からの実過給圧のずれ分に応じて目標吸入空気量を増量補正した値を第２目標吸入空気量として演算し、その第２目標吸入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が得られるようにすることが考えられる。
【００３４】
この場合に、実過給圧をセンサにより検出するのでは、高度変化による大気圧変化やエンジン個体差による実過給圧の違いがあるときも、標準大気圧状態（基準大気圧状態）および標準エンジン状態のときと同じリーン空燃比の運転域での加速時の空気量増量補正が行われる。
【００３５】
しかしながら、空気量を増量補正するといっても、スロットル弁の全開位置以上に空気量を増やすことができないため、リーン空燃比の運転域かつ高地における高負荷領域での加速時やリーン空燃比の運転域かつ劣化エンジンでの加速時にはアクセルペダルを踏み増ししてもトルクを増加させることができず、運転性に違和感を与えてしまうことがあるので、これに対処するためコントロールユニット２１では、実過給圧推定値を、高度変化による大気圧変化やエンジン個体差に依存しない演算値で与え、標準大気圧からのこの実過給圧推定値のずれ分に応じて目標吸入空気量を補正した値を第２目標吸入空気量として演算し、その第２目標吸入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。
【００３６】
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。
【００３７】
まず図２は、スロットル弁の目標開度ｔＴＰＳを演算するためのもので、一定時間毎（たとえば４ｍｓ毎）に実行する。
【００３８】
なお、アクセル操作量とエンジン回転数に基づいてスロットル弁の目標開度を演算するという基本的な部分は先願装置（特願平９−３８７７３号）ですでに開示している。
【００３９】
ステップ１ではアクセル操作量ＡＰＳとエンジン回転数Ｎｅに基づいてドライバ（運転者）の要求する吸入空気量を演算する。具体的には予め実験的に得ているドライバ要求吸入空気量のデータ（図３参照）を、アクセル操作量ＡＰＳとエンジン回転数Ｎｅとをパラメータとするマップにして記憶しておき、そのマップから検索する方法であってよい。
【００４０】
ステップ２ではアイドル回転の安定のために必要な吸入空気量を演算し、このアイドル安定化のために必要な吸入空気量を、ステップ３において上記のドライバ要求吸入空気量に加算し、その加算値を基準目標吸入空気量とする。
【００４１】
このようにして得られる基準目標吸入空気量は、均質ストイキ燃焼域でそのときのアクセル操作量とエンジン回転数に見合った目標トルクが得られる吸入空気量である。
【００４２】
基準目標吸入空気量として、本実施形態では、１吸気行程毎の吸入空気量に対応する均質ストイキ燃焼時の基本噴射パルス幅を用いているが、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、これら吸入空気量に対応する均質ストイキ燃焼時の燃料量のいずれを用いてもよい。
【００４３】
ステップ４では、この基準目標吸入空気量を目標当量比ｔＤＭＬ（求め方は図１５により後述する）と燃費率補正係数ＦＣｒａｔｅとで補正し、目標吸入空気量ｔＴＰを演算する。具体的には
【００４４】
【数１】
ｔＴＰ＝（基準目標吸入空気量／ｔＤＭＬ）×ＦＣｒａｔｅ
の式により目標吸入空気量ｔＴＰを演算する。
【００４５】
この結果、目標吸入空気量ｔＴＰは、目標当量比ｔＤＭＬ（つまり目標空燃比）で、そのときのアクセル操作量とエンジン回転数に見合った目標トルクが得られる吸入空気量となる。
【００４６】
なお、数１式の燃費率補正係数ＦＣｒａｔｅは、図４に示したように目標当量比ｔＤＭＬが１．０より小さくなるほど（つまり理論空燃比よりリーン側になるほど）、１．０より小さくなる値である。数１式によりリーン側になるほど目標吸入空気量ｔＴＰが減量補正されるようにしているのは、リーン側になるほど燃費率がよくなるので、そのぶん目標吸入空気量が少なくて良いからである。
【００４７】
ステップ５では、標準大気圧からの実過給圧のずれ分に応じて目標吸入空気量ｔＴＰを増量補正した値を第２目標吸入空気量ｔＴＰ´として演算する。この第２目標吸入空気量ｔＴＰ´の演算については図７により説明する。
【００４８】
図７のフローチャートは図２のステップ５のサブルーチンで、これも一定時間毎に実行する。
【００４９】
ステップ１１では実過給圧推定値を演算する。この演算については図８により説明する。図８のフローチャートは図７のステップ１１のサブルーチンで、一定時間毎に実行する。
【００５０】
ステップ２１では、エンジン負荷としての基準目標吸入空気量とエンジン回転数から、予め設定してある燃焼状態毎のマップを検索して基準過給圧を求める。
【００５１】
ここで、基準過給圧とは標準エンジンを標準大気圧（７６０ｍｍＨｇ）のもとで使用した場合に得られる平衡状態での過給圧のことである。また、燃焼状態には、成層燃焼、均質リーン燃焼、均質ストイキ燃焼の３つがあり、図９に示したように、運転条件に応じてどの燃焼状態とするかは予め決められている。燃焼状態が違えば実過給圧が異なるので、各燃焼状態に対応して基準過給圧のマップを持たせており、したがって、各燃焼状態に対応する基準過給圧を求めるのである。なお、全ての燃焼状態に共通する基準過給圧の概略の特性は、図１０に示したようになる（基準目標吸入空気量が大きくなるほど、またエンジン回転数が高くなるほど大きな値となる）。
【００５２】
さて、実過給圧の加速時の変化を図１２上段にモデル的に示すと、基準過給圧Ｐｃｈがステップ変化するのに対して、実過給圧はターボラグにより無駄時間の後に一次遅れで増加する。しかも、加速時には無駄時間のあいだで実過給圧がステップ変化する前よりも低下する。そこで、こうした実過給圧の加速時の変化を近似するため、無駄時間のあいだはアクセル操作量ＡＰＳの所定時間当たりの変化量に応じた減量補正を行うとともに、無駄時間後は基準過給圧の加重平均値を求める。
【００５３】
具体的には、図８のステップ２２で現在の燃焼状態が図９に示すいずれの燃焼状態であるかをみて、現在の燃焼状態が成層燃焼であるときは、ステップ２３、２４に進み、成層燃焼に対する基準過給圧Ｐｃｈ１をＰｃｈに、成層燃焼に対する加重平均係数Ｋｒ１をＫｒに入れる。同様にして、現在の燃焼状態が均質リーン燃焼であるときは、ステップ２５、２６に進み、均質リーン燃焼に対する基準過給圧Ｐｃｈ２をＰｃｈに、均質リーン燃焼に対する加重平均係数Ｋｒ２をＫｒに、また現在の燃焼状態が均質ストイキ燃焼であるときは、ステップ２７、２８に進み、均質ストイキ燃焼に対する基準過給圧Ｐｃｈ３をＰｃｈに、均質ストイキ燃焼に対する加重平均係数Ｋｒ３をＫｒにそれぞれ入れる。
【００５４】
上記の加重平均係数Ｋｒ１、Ｋｒ２、Ｋｒ３は、図１２上段において、無駄時間後の実過給圧の立ち上がりの程度を定めるもので、全ての燃焼状態に共通する加重平均係数の概略の特性は、図１１に示したものとなる。
【００５５】
図８のステップ２９では、このようにして得た基準過給圧Ｐｃｈと加重平均係数Ｋｒを用いて、
【００５６】
【数２】
Ｐｃｒ０＝Ｋｒ×Ｐｃｈ＋（１−Ｋｒ）×Ｐｃｒ０-1
ただし、Ｐｃｒ０-1：Ｐｃｒ０の前回値
の式により基準過給圧の加重平均値Ｐｃｒ０を求めるとともに、ステップ４０で無駄時間補償を行う。加速時の無駄時間補償は、たとえば、
【００５７】
【数３】
Ｐｃｒ＝Ｐｃｒ０−ΔＡＰＳ×Ｋ
ただし、Ｋ：正の定数
の式で無駄時間補償を行い、その無駄時間補償後の値を実過給圧推定値Ｐｃｒとする（図１２上段の破線参照）。
【００５８】
ここで、数３式右辺第２項のΔＡＰＳはアクセル操作量ＡＰＳの所定時間当たりの変化量で、加速時にはΔＡＰＳが正となるため、加速直後に数３式の右辺第２項の分だけ実過給圧が加速直前の値より小さくなる。加速直後の圧力低下分（数３式の右辺第２項）をΔＡＰＳに依存させるようにしたのは、ΔＡＰＳ（つまりスロットル開度の変化速度）が大きくなるほど、無駄時間内における圧力低下分も大きくなるからである。なお、数３式の第２項目による減量補正は、予め定めた無駄時間内だけで行うようにすることはいうまでもない。
【００５９】
これに対して減速時は、図１２下段のように通常の無駄時間補償を行う（図１２下段の破線参照）。
【００６０】
なお、数３式第２項の定数Ｋは簡単には一定値でもよいが、図１３のようにエンジンの負荷と回転数に応じた可変値で設定してもかまわない。図１３によればΔＡＰＳが同じでも、低負荷低回転域のほうが高負荷高回転域よりも圧力低下が大きくなる。
【００６１】
これで、実過給圧推定値Ｐｃｒが求まったので、図７に戻り、ステップ１２に進む。ステップ１２では
【００６２】
【数４】
ηｐ＝Ｐｃｒ／標準大気圧
の式により過給圧補正値ηｐを算出し、ステップ１３においてこの補正値ηｐを目標吸入空気量ｔＴＰに乗算した値を第２目標吸入空気量ｔＴＰ´（＝ηｐ×ｔＴＰ）として求める。実過給圧推定値Ｐｃｒは基準過給圧Ｐｃｈに基づいて作られるため、高地では必ず標準大気圧以上の値となり、均質リーン燃焼域における加速時に数４式より過給圧補正値ηｐが１．０以上の値となる。したがって補正値ηｐにより目標吸入空気量ｔＴＰが増量補正された値が第２目標吸入空気量ｔＴＰ´となる（図１４参照）。
【００６３】
このようにして第２目標吸入空気量ｔＴＰ´が求まったら図２に戻り、ステップ６に進む。ステップ６では、第２目標吸入空気量ｔＴＰ´に基づいてスロットル弁の目標開口面積を演算し、この目標開口面積に応じてスロットル弁の目標開度ｔＴＰＳをステップ７において演算する。具体的には、第２目標吸入空気量ｔＴＰ´とエンジン回転数から図５を内容とするマップを検索してスロットル弁の目標開口面積を求め、この目標開口面積から図６を内容とするテーブルを検索してスロットル弁の目標開度ｔＴＰＳを求める。
【００６４】
この目標開度ｔＴＰＳの信号は前述のスロットル弁制御装置８に入力され、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ＴＰＳが目標開度ｔＴＰＳと一致するようにスロットル弁７を駆動する。
【００６５】
次に、図１５は目標当量比ｔＤＭＬを演算するためのもので、上記の図２とは独立に一定時間毎に実行する。
【００６６】
ステップ４１では、エンジン負荷としての基準目標吸入空気量とエンジン回転数に基づいて、さらに冷却水温をも考慮して基準目標当量比ｔＤＭＬ０を演算する。具体的には、基準目標吸入空気量とエンジン回転数から図１６を内容とするマップを検索して求めればよい。なお、図１６は、図９に示した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。たとえば、均質ストイキ燃焼域には１．０の値が、均質リーン燃焼域には０．７〜０．８程度の値が、成層燃焼域にはこれ以下の小さな正の値が入っている。
【００６７】
ステップ４２では、当量比の位相が実際に吸入される空気の位相に合うように補正する。この位相補正を１次遅れとして扱うのであれば、
【００６８】
【数５】
ｔＤＭＬ＝Ｋｔ×ｔＤＭＬ０＋（１−Ｋｔ）×ｔＤＭＬ-1
ただし、Ｋｔ：加重平均係数
ｔＤＭＬ-1：ｔＤＭＬの前回値
の式により目標当量比ｔＤＭＬを演算すればよい。
【００６９】
数５式の加重平均係数Ｋｔはたとえば基準目標吸入空気量とエンジン回転数から図１７を内容とするマップを検索して求める。
【００７０】
このようにして得られた目標当量比ｔＤＭＬを用いて、図示しないフローチャートにおいては、
【００７１】
【数６】
ＴＩ＝ＴＰ×ｔＤＭＬ×２＋ＴＳ
ただし、ＴＰ：基本噴射パルス幅、
ＴＳ：無効噴射パルス幅
の式により、従来と同様にシーケンシャル噴射時の燃料噴射パルス幅ＴＩが演算される。
【００７２】
数６式のＴＰはエアフローメータ２４により検出される吸入空気流量Ｑａをエンジン回転数Ｎｅで除算した結果に定数を掛けた値で、このＴＰによりほぼ理論空燃比の混合気が得られる。ＴＳはバッテリ電圧の低下により燃料噴射パルス幅が小さくなっていくことを補償するための値である。
【００７３】
このＴＩを持つ噴射信号が燃料噴射弁４に出力されると、噴射弁４からはエンジン２回転に１回、点火順序に合わせて燃料が噴射される。
【００７４】
このように、本実施形態では、均質リーン燃焼域での加速時に、過給圧補正値ηｐが１．０以上の値となり、第２目標吸入空気量ｔＴＰ´が目標吸入空気量ｔＴＰよりも大きくなる結果（図１４参照）、第２目標吸入空気量ｔＴＰ´に基づいて演算されるスロットル弁の目標開度ｔＴＰＳが、目標吸入空気量ｔＴＰに基づいて演算されるスロットル弁開度ｔＴＰＳよりも大きくなり、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である第２目標吸入空気量ｔＴＰ´を導入できることになり、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。
【００７５】
この場合に、実過給圧をセンサにより検出し、目標過給圧からの実過給圧検出値のずれ分に応じて過給圧補正値を演算するのでは、標準エンジンでも高地の場合に過給圧補正値ηｐが低地の場合より大きくなり、あるいは低地でも劣化エンジンの場合に過給圧補正値ηｐが標準エンジンの場合より大きくなり、これによってスロットル弁開度が大きくなる側に補正される（つまりスロットル開度が大気圧やエンジン個体差に依存する）ところ、空気量を増量補正するといっても、スロットル弁の全開位置以上に空気量を増やすことができないため、リーン空燃比の運転域かつ高地における高負荷領域での加速時やリーン空燃比の運転域かつ劣化エンジンでの加速時にはアクセルペダルを踏み増ししてもトルクを増加させることができず、運転性に違和感を与えてしまうことがある。
【００７６】
これに対して本実施形態では、実過給圧推定値Ｐｃｒが、高度変化による大気圧変化やエンジン個体差に依存しない演算値であるため、高地になっても低地と同じ値の過給圧補正値が演算され、あるいは劣化エンジンになっても標準エンジンと同じ値の過給圧補正値が演算されるため、運転性に違和感を与えることがない。本実施形態によれば、リーン空燃比の運転域かつ高地における高負荷領域での加速時やリーン空燃比の運転域かつ劣化エンジンでの加速時にアクセルペダルを踏み増しすれば、その踏み増し分に応じてトルクを増加させることができるのである。
【００７７】
図１８の波形図は第２実施形態で、第１実施形態の図１２に対応する。第１実施形態では、実過給圧の加速時の変化を無駄時間と一次遅れで近似したが、第２実施形態は、実過給圧の加速時の変化を無駄時間とランプ応答で近似するようにしたものである。
【００７８】
第２実施形態によれば、実過給圧推定値の加速時の演算精度において第１実施形態よりも少々落ちるものの、第１実施形態より演算負荷、ＲＯＭ容量を小さくすることができる。
【００７９】
なお、ランプ応答における所定時間当たりの変化量（加速時は増量分、減速時は減量分）は一定値でもよいが、図１９のようにエンジンの負荷と回転数に応じた可変値で設定してもかまわない。図１９によれば、高負荷高回転域のほうが低負荷低回転域よりも所定時間当たり変化量が大きくなる。
【００８０】
図２０、図２１のフローチャートは第３実施形態で、第１実施形態の図７、図８に置き換わるものである。なお、図２０において図７と同一部分には同一のステップ番号を付している。
【００８１】
第３実施形態は、実過給圧をセンサにより検出する場合に、エアフローメータ上流圧（大気圧）を検出するセンサを追加し、標準大気圧からの大気圧検出値のずれ分に応じて目標過給圧を減量補正し、この減量補正された目標過給圧からの実過給圧検出値のずれ分に応じて過給圧補正値を演算することにより、実過給圧をセンサにより検出する場合においても、リーン空燃比の運転域かつ高地における高負荷領域での加速時やリーン空燃比の運転域かつ劣化エンジンでの加速時にアクセルペダルを踏み増しすれば、その踏み増し分に応じてトルクを増加させることができるようにしたものである。
【００８２】
具体的に述べると、図２０のステップ５１では、アクセル操作量ＡＰＳとエンジン回転数Ｎｅに基づいて目標過給圧Ｐｃｍを燃焼状態毎に演算する。
【００８３】
この目標過給圧Ｐｃｍの演算については図２１により説明する。図２１は図２０のステップ５１のサブルーチンで、一定時間毎に実行する。
【００８４】
図２１において、ステップ６１では、図８のステップ３１と同じに、エンジン負荷としての基準目標吸入空気量とエンジン回転数から、予め設定してある燃焼状態毎のマップを検索して基準過給圧を求める。
【００８５】
ステップ６２、６３、６４では各基準過給圧の加重平均値を求めることにより位相補正を行う。具体的には、成層燃焼、均質リーン燃焼、均質ストイキ燃焼に対する各基準過給圧をＰｃｈ１、Ｐｃｈ２、Ｐｃｈ３とすると、
【００８６】
【数７】
Ｐｃｍ１＝Ｋｐ１×Ｐｃｈ１＋（１−Ｋｐ１）×Ｐｃｍ１-1
Ｐｃｍ２＝Ｋｐ２×Ｐｃｈ２＋（１−Ｋｐ２）×Ｐｃｍ２-1
Ｐｃｍ３＝Ｋｐ３×Ｐｃｈ３＋（１−Ｋｐ３）×Ｐｃｍ３-1
ただし、Ｋｐ１：成層燃焼での加重平均係数
Ｋｐ２：均質リーン燃焼での加重平均係数
Ｋｐ３：均質ストイキ燃焼での加重平均係数
Ｐｃｍ１-1：Ｐｃｍ１の前回値
Ｐｃｍ２-1：Ｐｃｍ２の前回値
Ｐｃｍ３-1：Ｐｃｍ３の前回値
の式により３つの基準過給圧の加重平均値Ｐｃｍ１、Ｐｃｍ２、Ｐｃｍ３を求めることができる。
【００８７】
数７式の加重平均係数Ｋｐ１、Ｋｐ２、Ｋｐ３は、図２２第２段目において、目標過給圧の立ち上がりの程度を定めるもので、全ての燃焼状態に共通する加重平均係数の概略の特性は、図１１に示したものと同様となる。
【００８８】
ステップ６５では基準目標吸入空気量とエンジン回転数から定まる運転点が、図９に示したいずれの燃焼域にあるかを判定し、現在の運転点が成層燃焼域にあれば、ステップ６６に進み、Ｐｃｍ１を目標過給圧Ｐｃｍ０に入れる。同様にして、現在の運転点が均質リーン燃焼域にあるときはステップ６７に進んでＰｃｍ２を目標過給圧Ｐｃｍ０に入れ、また現在の運転点が均質ストイキ燃焼域にあるときはステップ６８に進んでＰｃｍ３を目標過給圧Ｐｃｍ０に入れる。
【００８９】
ステップ６９では、センサにより検出される大気圧（絶対圧）から
【００９０】
【数８】
大気圧補正値＝大気圧センサ値／標準大気圧
の式により大気圧補正値を演算し、この補正値をステップ７０において上記の目標過給圧Ｐｃｍ０に乗算した値を目標過給圧Ｐｃｍとして計算する。
【００９１】
ここで、高地であれば、大気圧センサ値は標準大気圧以下となるので、大気圧補正値は高地で必ず１以下の正の値となる。
【００９２】
このようにして目標過給圧Ｐｃｍを演算したら図２０に戻り、ステップ５２でセンサにより検出される実過給圧検出値ＰＣＲを読み込み、ステップ５３で
【００９３】
【数９】
ηｐ＝Ｐｃｍ／ＰＣＲ
の式により過給圧補正値ηｐを算出する。
【００９４】
前述のように実過給圧をセンサにより検出し、目標過給圧からの実過給圧検出値のずれ分に応じて過給圧補正値を演算するのでは、スロットル弁開度が大気圧変化やエンジン個体差に依存し、これによって、リーン空燃比の運転での加速時にスロットル弁開度が、大きくなる側に補正されるところ、第３実施形態では、実過給圧検出値が大気圧変化やエンジン個体差により低下したとき、この低下分に対応する大気圧補正値により目標過給圧が減量補正され、これによって、大気圧変化やエンジン個体差による実過給圧検出値の違いがあっても過給圧補正値が同じになるので、リーン空燃比の運転域かつ高地における高負荷領域での加速時やリーン空燃比の運転域かつ劣化エンジンでの加速時にアクセルペダルを踏み増しすれば、その踏み増し分に応じてトルクを増加させることができるのである。
【００９５】
実施形態では、均質リーン燃焼域の一部に過給領域がある場合の均質リーン燃焼域における加速について説明したが、均質リーン燃焼域の全部に過給領域がある場合の均質リーン燃焼域における加速のほか、成層燃焼域の一部や全部に過給領域がある場合の成層燃焼域における加速についても、本発明を適用することができる。
【００９６】
実施形態では、基準大気圧として標準大気圧の場合で説明したが、これに限られるものでない。
【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】ドライバ要求吸入空気量の特性図。
【図４】燃費率補正係数の特性図。
【図５】スロットル弁目標開口面積の特性図。
【図６】スロットル弁目標開度の特性図。
【図７】第２目標吸入空気量の演算を説明するためのフローチャート。
【図８】実過給圧の演算を説明するためのフローチャート。
【図９】燃焼状態の領域図。
【図１０】基準過給圧の特性図。
【図１１】加重平均係数の特性図。
【図１２】実過給圧の過渡時の変化を示す波形図。
【図１３】定数Ｋの特性図。
【図１４】第１実施形態の作用を説明するための波形図。
【図１５】目標当量比の演算を説明するためのフローチャート。
【図１６】基準目標当量比の特性図。
【図１７】加重平均係数の特性図。
【図１８】第２実施形態の実過給圧の過渡時の変化を示す波形図。
【図１９】ランプ応答の所定時間当たり変化量の特性図。
【図２０】第３実施形態の第２目標吸入空気量の演算を説明するためのフローチャート。
【図２１】目標過給圧の演算を説明するためのフローチャート。
【図２２】第３実施形態の作用を説明するための波形図。
【図２３】第１の発明のクレーム対応図。
【図２４】第８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】
0003740878.tif 000002
【図２】
0003740878.tif 000003
【図３】
0003740878.tif 000004
【図４】
0003740878.tif 000005
【図５】
0003740878.tif 000006
【図６】
0003740878.tif 000007
【図７】
0003740878.tif 000008
【図８】
0003740878.tif 000009
【図９】
0003740878.tif 000010
【図１０】
0003740878.tif 000011
【図１１】
0003740878.tif 000012
【図１２】
0003740878.tif 000013
【図１３】
0003740878.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
0003740878.tif 000016
【図１６】
0003740878.tif 000017
【図１７】
0003740878.tif 000018
【図１８】
0003740878.tif 000019
【図１９】
0003740878.tif 000020
【図２０】
0003740878.tif 000021
【図２１】
0003740878.tif 000022
【図２２】
0003740878.tif 000023
【図２３】
0003740878.tif 000024
【図２４】
0003740878.tif 000025