JP2000297663A

JP2000297663A - エンジンの制御装置

Info

Publication number: JP2000297663A
Application number: JP11097349A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Iwano; 岩野　　浩; Hiroshi Oba; 大羽　　拓; Isamu Kazama; 勇風間; Toru Fuse; 徹布施
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1998-10-27
Filing date: 1999-04-05
Publication date: 2000-10-24
Anticipated expiration: 2019-04-05
Also published as: JP3945070B2

Abstract

(57)【要約】【課題】リーン空燃比の運転域での過渡時にも、理論
空燃比の運転域での同レベルの過渡時と同じトルクの変
化パターンが得られるようにする。【解決手段】リーン空燃比の運転域での目標空気量を
少なくともアクセル操作量に基づいて演算手段３２が演
算し、過給機３３は基準過給圧が得られるように作動す
る。この場合に、リーン空燃比の運転域で基準過給圧と
実過給圧のずれに応じた過給圧補正値を演算手段３４が
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手
段３５が演算し、こ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制御装置３１を駆動手段３６
が駆動する。

Description

【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。同様にして、リーン
空燃比の運転域での減速時には、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。

【０００４】このように、同レベルの加速や減速を行っ
ても、空燃比の設定の違いによってトルクの立ち上がり
や立ち下がりが異なるのでは、運転性に違和感が生じ
る。

【０００５】そこで本発明は、リーン空燃比の運転域で
の加速時や減速時に、リーン空燃比の運転域での目標空
気量を基準過給圧からの実過給圧のずれ分に応じて補正
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
ようにすることを目的とする。

【０００６】

【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、リーン空燃比の運転域で
の目標空気量ｔＱａを少なくともアクセル操作量に基づ
いて演算する手段３２と、目標過給圧Ｐｃｍが得られる
ように作動する過給機３３と、前記リーン空燃比の運転
域で前記目標過給圧Ｐｃｍと実過給圧ｒＰｃのずれに応
じた過給圧補正値ηｐを演算する手段３４と、この過給
圧補正値ηｐでリーン空燃比の運転域での前記目標空気
量ｔＱａを補正した値を目標仮想空気量ｔＱａｄとして
演算する手段３５と、この目標仮想空気量ｔＱａｄ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３
１を駆動する手段３６とを設けた。

【０００７】第２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、目標空気量ｔＱａを少なくともアクセル操
作量に基づいて演算する手段４１と、目標過給圧Ｐｃｍ
が得られるように作動する過給機３３と、前記目標過給
圧Ｐｃｍと実過給圧ｒＰｃのずれに応じた過給圧補正値
ηｐを演算する手段４２と、リーン空燃比の運転域であ
るのか理論空燃比の運転域であるのかを判定する手段４
３と、この判定結果よりリーン空燃比の運転域では前記
過給圧補正値ηｐで前記目標空気量ｔＱａを補正した値
を目標仮想空気量ｔＱａｄとして、また理論空燃比の運
転域では前記目標空気量ｔＱａをそのまま目標仮想空気
量ｔＱａｄとして演算する手段４４と、この目標仮想空
気量ｔＱａｄ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３６とを設けた。

【０００８】第３の発明では、第１または第２の発明に
おいて燃費率ηｆでリーン空燃比の運転域での目標空気
量ｔＱａを補正する。

【０００９】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前記過給圧補正値ηｐが実過給
圧ｒＰｃに対する目標過給圧Ｐｃｍの比である。

【００１０】第５の発明では、第２の発明においてリー
ン空燃比の運転域での前記過給圧補正値ηｐによる前記
目標空気量ｔＱａの補正を、過給圧補正値ηｐを目標空
気量ｔＱａに乗算することによって行う場合に、理論空
燃比の運転域での前記過給圧補正値ηｐが１である。

【００１１】第６の発明では、第１の発明においてリー
ン空燃比の運転域での前記目標空気量ｔＱａ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ｔＱａ
０として演算する手段と、エンジンの運転条件に基づい
て目標空気過剰率ｔλを演算する手段と、この目標空気
過剰率ｔλで前記目標基準空気量ｔＱａ０を補正した値
をリーン空燃比の運転域での目標空気量ｔＱａとして演
算する手段とからなる。

【００１２】第７の発明では、第２の発明において前記
目標空気量ｔＱａを演算する手段４１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、
エンジンの運転条件に基づいて目標空気過剰率ｔλを演
算する手段と、この目標空気過剰率ｔλで前記目標基準
空気量ｔＱａ０を補正した値を目標空気量ｔＱａとして
演算する手段とからなる。

【００１３】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駆動手段３６が、前記目標
仮想空気量ｔＱａｄとエンジン回転数からスロットル弁
の目標開口面積を演算する手段と、この目標開口面積か
らスロットル弁の目標開度を演算する手段と、スロット
ル弁の実開度がこの目標開度と一致するように前記スロ
ットル弁制御装置に制御量を出力する手段とからなる。

【００１４】第９の発明では、第１から第８までのいず
れか一つの発明において前記目標過給圧Ｐｃｍを演算す
る手段が、エンジンの負荷と回転数に応じた平衡状態で
の目標過給圧を基準過給圧ｔＰｃとして演算する手段
と、加重平均係数を用いてこの基準過給圧ｔＰｃに対し
て一次遅れで応答する値を目標過給圧として演算する手
段とからなる。

【００１５】第１０の発明では、第９の発明において前
記加重平均係数が燃焼状態毎に異なる値である。

【００１６】第１１の発明では、第９または第１０の発
明において前記加重平均係数を演算するのに、エンジン
の負荷と回転数をパラメータとするマップ値を用いる。

【００１７】第１２の発明では、第９または第１０の発
明において前記加重平均係数を演算するのに、アクセル
操作量とエンジン回転数の積をパラメータとするテーブ
ル値を用いる。

【００１８】第１３の発明では、第１０の発明において
前記加重平均係数を演算するのに、アクセル操作量とエ
ンジン回転数と目標空気過剰率の積をパラメータとする
テーブル値を用いる。

【００１９】第１４の発明では、第１から第８までのい
ずれか一つの発明において前記目標過給圧Ｐｃｍを演算
する手段が、均質ストイキ燃焼域での平衡状態での目標
過給圧を基準過給圧ｔＰｃ３として演算する手段と、均
質ストイキ燃焼域での加重平均係数Ｋｐ３を用いてこの
基準過給圧ｔＰｃ３に対して一次遅れで応答する値を均
質ストイキ燃焼域での目標過給圧Ｐｃｍ３として演算す
る手段と、この均質ストイキ燃焼域での目標過給圧Ｐｃ
ｍ３と目標空気過剰率に基づいて成層燃焼域でのまたは
均質リーン燃焼域での目標過給圧を演算する手段とから
なる。

【００２０】第１５の発明では、第１から第８までのい
ずれか一つの発明において前記目標過給圧Ｐｃｍを演算
する手段が、エンジンの負荷と回転数に応じた平衡状態
での目標過給圧を基準過給圧ｔＰｃとして演算する手段
と、この基準過給圧ｔＰｃに対してランプ応答する値を
目標過給圧として演算する手段とからなる。

【００２１】

【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、実過給圧が応答遅れにより基準過給圧よ
り遅れて立ち上がるのであるが、このとき、第１、第
２、第３、第５、第６、第７、第８の発明によれば、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基準過給圧より遅れて立ち下がるの
であるが、このとき、第１、第２、第３、第５、第６、
第７、第８の発明によれば、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。

【００２２】第４の発明によれば、目標仮想空気量を演
算するに際して、実過給圧に対する目標過給圧の比を目
標空気量に乗算するだけでよいので、目標仮想空気量の
演算が簡単である。

【００２３】目標過給圧をどのように与えるかはエンジ
ン仕様等からの要求によるのであるが、その場合に、第
９、第１０、第１１の発明によれば、目標過給圧を一次
遅れで与えたいという要求に応じることができる。

【００２４】第１２の発明によれば、マップ値を用いて
加重平均係数を演算する場合より演算負荷およびＲＯＭ
容量を減らすことができる。

【００２５】第１３の発明によれば、３つの燃焼状態が
あっても１つの加重平均係数のテーブルだけで足りるの
で、加重平均係数のテーブルを燃焼状態毎に１つずつ持
つ場合より演算負荷とＲＯＭ容量を小さくできる。

【００２６】第１４の発明によれば、３つの燃焼状態が
あっても基準過給圧と加重平均係数の各マップが均質ス
トイキ燃焼域に対するものだけで足りるので、基準過給
圧と加重平均係数の各マップを燃焼状態毎に持たせる場
合より演算負荷とＲＯＭ容量を小さくできる。また、第
１５の発明によれば、一次遅れで目標過給圧を与える場
合よりも簡易に目標過給圧を与えることができる。

【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】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１
６には排気還流制御弁１７が設けられている。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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ので、後述する第２から第
５までの実施形態では、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名称で区別している。

【００３３】さて、リーン空燃比の運転域に過給を行う
領域を重ねている場合に、この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。

【００３４】これに対処するため、コントロールユニッ
ト２１では、基準過給圧からの実過給圧のずれ分に応じ
て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、こ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。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】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
するトルクを演算する。このドライバ要求トルクは、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ト
ルクに変換する方法もある。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】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。

【００４１】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。

【００４２】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。

【００４３】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。

【００４４】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。

【００４５】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。

【００４６】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。

【００４７】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。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。

【００４８】なお、目標空気過剰率ｔλを用いて、図示
しないフローチャートにおいては、ＴＩ＝ＴＰ×（１／ｔλ）×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、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、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。ここで、Ｔ
Ｐ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。

【００４９】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
ンジン負荷から所定のマップ（図示しない）を検索する
ことにより求めればよい。

【００５０】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。図
９の特性は実機データである。

【００５１】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

【００５２】

【数１】ｔＱａ＝ｔＱａ０×ｔλ×ηｆの式により、目標空気量ｔＱａを演算する。

【００５３】目標空気過剰率ｔλによりリーン空燃比の
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、ｔλが１を超えている場合の数１式の値がリ
ーン空燃比の運転域での目標空気量である。

【００５４】また、図９に示したように、燃費率ηｆ
は、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。

【００５５】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
実際の過給圧と基準過給圧の差に応じて補正し、補正後
の値を仮想目標空気量として演算する。この仮想目標空
気量の演算については図１１のサブルーチンにより説明
する。

【００５６】ここで、図１１の説明に入る前に、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１０に基づいて解説する。

【００５７】図１０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とする平
衡過給圧のときの目標空気量に対して、実過給圧が加速
時や減速時の応答遅れにより目標平衡過給圧からずれて
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平衡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、目標平衡過給圧時
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。

【００５８】図１１においてステップ１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２
に進み、スロットル弁上流に設けた圧力センサ２６（図
１参照）からの実過給圧ｒＰｃを読み込む。

【００５９】ステップ３では、リーン空燃比の運転域で
の目標平衡過給圧を基準過給圧ｔＰｃとして演算する。
これは、エンジン回転数とエンジン負荷から図１２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。図
１２の特性は実機データである。

【００６０】ステップ４では、実過給圧の応答遅れに伴
う空気量の遅れを補正するための過給圧補正値ηｐを演
算し、ステップ６においてこの過給圧補正値ηｐを用い
て

【００６１】

【数２】ｔＱａｄ＝ｔＱａ×ηｐの式により目標仮想空気量ｔＱａｄを演算する。

【００６２】先に説明したように、空気量はスロットル
弁上流の過給圧に比例するため、過給圧補正値ηｐとし
ては実過給圧に対する基準過給圧の比、つまり

【００６３】

【数３】ηｐ＝ｔＰｃ／ｒＰｃの式により求めればよい。

【００６４】一方、目標空気過剰率ｔλ＝１の場合（理
論空燃比の運転域の場合）は、ステップ１よりステップ
５に進み、過給圧補正値ηｐ＝１とする。理論空燃比の
運転域の場合には、過給圧補正を行わないで成り行きの
空気量応答（トルク立ち上がり）とするためである。

【００６５】このとき、過給圧補正値の演算（わり算は
演算負荷が大きい）が不要になり、演算負荷が減少す
る。

【００６６】このようにして目標仮想空気量ｔＱａｄ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ｔＱａｄ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。

【００６７】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。

【００６８】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。

【００６９】次に、本実施形態の作用を図１３を参照し
ながら説明する。

【００７０】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、基準過給
圧ｔＰｃに対して実過給圧ｒＰｃの発達が遅れるので、
従来装置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）。

【００７１】これに対して本実施形態では、実過給圧ｒ
Ｐｃが基準過給圧ｔＰｃより低いため、過給圧補正値η
ｐが１．０を超える値となり、その分だけ仮想目標空気
量ｔＱａｄが目標空気量ｔＱａ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ｔＱａｄに基
づいて演算されるスロットル弁開度が従来装置の場合よ
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。

【００７２】このように本実施形態では、リーン空燃比
の運転域での目標空気量を実過給圧と基準過給圧のずれ
に応じて補正した値を目標仮想空気量として演算し、こ
の目標仮想空気量が得られるようにスロットル弁を操作
する。たとえば、実過給圧が基準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基準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。

【００７３】次に、図１４のフローチャートは第２実施
形態で、第１実施形態の図１１と置き換わるものであ
る。なお、図１１と同一部分には同一のステップ番号を
付けている。

【００７４】第１実施形態では、基準過給圧ｔＰｃ（図
１２のマップ値）を目標過給圧として過給圧補正値ηｐ
をηｐ＝ｔＰｃ／ｒＰｃの式で計算したのに対して、第
２実施形態は、基準過給圧の加重平均値を目標過給圧Ｐ
ｃｍとして設定し、したがって、過給圧補正値ηｐをη
ｐ＝Ｐｃｍ／ｒＰｃの式で求めるようにしたものである
（図１４のステップ１１、１２）。

【００７５】ここで、目標過給圧Ｐｃｍの演算について
図１５により詳述する。

【００７６】図１５は図１４のステップ１１のサブルー
チンで、一定時間毎に実行する。

【００７７】図１５において、ステップ１で第１実施形
態と同様にエンジン負荷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。

【００７８】ここで、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、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
焼状態が違えば目標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、前述の図１２に示したようになる。

【００７９】ステップ２、３、４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ｔＰｃ１、ｔＰｃ２、ｔＰｃ３とす
ると、

【００８０】

【数４】Ｐｃｍ１＝Ｋｐ１×ｔＰｃ１＋（１−Ｋｐ１）
×Ｐｃｍ１_-1、Ｐｃｍ２＝Ｋｐ２×ｔＰｃ２＋（１−Ｋｐ２）×Ｐｃｍ
２_-1、Ｐｃｍ３＝Ｋｐ３×ｔＰｃ３＋（１−Ｋｐ３）×Ｐｃｍ
３_-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、Ｐ
ｃｍ２、Ｐｃｍ３を求めることができる。

【００８１】数４式の加重平均係数Ｋｐ１、Ｋｐ２、Ｋ
ｐ３は、加速時であれば図１７第２段目の目標過給圧の
立ち上がりの程度を定めるもので、３つの加重平均係数
の間にはＫｐ１＞Ｋｐ２＞Ｋｐ３の関係がある。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１
６に示したものとなる。

【００８２】ステップ５ではエンジン負荷とエンジン回
転数から定まる運転点が、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６
に進み、Ｐｃｍ１を目標過給圧Ｐｃｍ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７に進んでＰｃｍ２を目標過給圧Ｐｃｍ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８に進んでＰｃｍ３を目標過給圧Ｐｃｍに入れ
る。

【００８３】目標過給圧をどのように与えるかは、エン
ジン仕様等からの要求によるのであるが、第２実施形態
によれば、目標過給圧を一次遅れで与えたいという要求
に応じることができる。

【００８４】図１８の加重平均係数の特性図は第３実施
形態で、第２実施形態の図１６と置き換わるものであ
る。図１６の加重平均係数がエンジン回転数と目標基準
空気量をパラメータとするマップ値であったのに対し
て、第３実施形態では、パラメータを１つ（アクセル操
作量とエンジン回転数の積）とすることにより、加重平
均係数をテーブル値で構成したものである。

【００８５】この実施形態によれば、図１６に示した第
２実施形態よりＣＰＵの演算負荷およびＲＯＭ容量を減
らすことができる。

【００８６】図１９のフローチャート、図２０の加重平
均係数の特性図は第４実施形態で、それぞれ第２実施形
態の図１５、図１６と置き換わるものである。なお、図
１９において図１５と同一部分には同一の符号を付けて
いる。

【００８７】この実施形態は、図１９のステップ１１、
１２、１３において同じ名称の加重平均係数Ｋｐを用い
て３つの加重平均値Ｐｃｍ１、Ｐｃｍ２、Ｐｃｍ３を計
算させるようにしたもので、この場合の加重平均係数Ｋ
ｐは、アイドル操作量×回転数×ｔλ（目標空気過剰
率）をパラメータとするテーブル（図２０参照）を用い
て演算させる。図２０の特性によれば、同じアクセル開
度と回転数であっても、燃焼状態毎にｔλが異なるの
で、Ｋｐの値は、結果的に各燃焼状態に対応する値にな
るわけである。

【００８８】図１８に示した加重平均係数のテーブルに
よれば、燃焼状態毎にテーブルを用意しなければなら
ず、したがって合計で３つのテーブルが必要となるのに
対して、第４実施形態によれば、図２０に示した１つだ
けのテーブルで足りる。これによって、第３実施形態よ
りさらにＣＰＵの演算負荷とＲＯＭ容量を小さくでき
る。

【００８９】図２１のフローチャートは第５実施形態
で、第２実施形態の図１５と置き換わるものである。な
お、図２１において図１５と同一部分には同一の符号を
付けている。

【００９０】この実施形態は、均質ストイキ燃焼域での
基準過給圧ｔＰｃ３のマップと同じく均質ストイキ燃焼
域での加重平均係数Ｋｐ３のマップだけを持たせてお
き、これら均質ストイキ燃焼域でのマップ値（ｔＰｃ３
とＫｐ３）から求まる均質ストイキ燃焼域での基準過給
圧の加重平均値Ｐｃｍ３に基づいて

【００９１】

【数５】Ｐｃｍ＝Ｐｃｍ３×ｔλ の式により成層燃焼域と均質リーン燃焼域での目標過給
圧を演算させるようにしたものである（図２１のステッ
プ１１、４、１２）。たとえば、均質ストイキ燃焼域で
はｔλ＝１．０であるので、Ｐｃｍ＝Ｐｃｍ３となるの
に対して、均質リーン燃焼域や成層燃焼域になると、ｔ
λが１．０より大きくなり、均質ストイキ燃焼域よりも
大きな値の目標過給圧が与えられる（図２２参照）。な
お、均質リーン燃焼域や成層燃焼域ではマッチング定数
Ｋを導入して、Ｐｃｍ＝Ｐｃｍ３×ｔλ×Ｋの式により
求めるようにしてもかまわない。

【００９２】この実施形態では、基準過給圧と加重平均
係数のマップについて、均質ストイキ燃焼域に対するも
のだけで足りるので、そのぶん第２実施形態の場合より
ＣＰＵの演算負荷とＲＯＭ容量を小さくできる。

【００９３】第２から第５までの実施形態では、基準過
給圧（マップ値）に対して一次遅れで応答する値を目標
過給圧として演算する場合で説明したが、基準過給圧に
対してランプ応答する値を目標過給圧として演算するよ
うにしてもかまわない。この場合には、一次遅れで目標
過給圧を与える場合よりも簡易に目標過給圧を与えるこ
とができる。

【００９４】第５実施形態では、均質ストイキ燃焼域で
の基準過給圧ｔＰｃ３と加重平均係数Ｋｐ３の各マップ
だけを持たせておき、これらマップ値から求まる均質ス
トイキ燃焼域での基準過給圧の加重平均値Ｐｃｍ３に基
づいて成層燃焼域と均質リーン燃焼域での各目標過給圧
を演算させるようにした場合で説明したが、これに限ら
れるものでなく、他の１つの燃焼域（成層燃焼域または
均質リーン燃焼域）での基準過給圧と加重平均係数の各
マップだけを持たせておき、これらマップ値から求まる
基準過給圧の加重平均値に基づいて残りの燃焼域での各
目標過給圧を演算させるようにしてもかまわない。

【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】燃費率の特性図。

【図１０】過給圧に対する吸気量の特性図。

【図１１】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１２】基準過給圧の特性図。

【図１３】本実施形態の作用を説明するための波形図。

【図１４】第２実施形態の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１５】目標過給圧の演算を説明するためのフローチ
ャート。

【図１６】加重平均係数の特性図。

【図１７】第２実施形態の作用を説明するための波形
図。

【図１８】第３実施形態の加重平均係数の特性図。

【図１９】第４実施形態の目標過給圧の演算を説明する
ためのフローチャート。

【図２０】第４実施形態の加重平均係数の特性図。

【図２１】第５実施形態の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５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２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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者風間勇神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地日産自動車株式会社内 (72)発明者布施徹神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地日産自動車株式会社内Ｆターム(参考） 3G092 AA01 AA06 AA09 AA17 AA18 BA01 BA04 BB01 DB03 DC03 DC09 EA06 EA07 EB01 EB02 EC01 EC09 FA08 FA10 GA12 GA13 HA01X HA06X HA11Z HA16X HA16Z HB01X HD07X HE01X HE01Z HE03Z HE08Z HF04Z HF06Z HF08Z 3G301 HA01 HA04 HA11 HA13 HA16 JA12 KA12 KA16 LA03 LB04 MA01 MA11 NA02 NA03 NC02 ND01 PA01A PA11A PA16A PA16Z PA17Z PB03A PD15A PE01A PE01Z PE03Z PE08Z PF03Z PF13Z PF14Z

Claims

【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、リーン空燃比の運転域での目標空気量を少なくともアク
セル操作量に基づいて演算する手段と、目標過給圧が得られるように作動する過給機と、前記リーン空燃比の運転域で前記目標過給圧と実過給圧
のずれ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リーン空燃比の運転域での前記目標
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】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、目標空気量を少なくともアクセル操作量に基づいて演算
する手段と、目標過給圧が得られるように作動する過給機と、前記目標過給圧と実過給圧のずれに応じた過給圧補正値
を演算する手段と、リーン空燃比の運転域であるのか理論空燃比の運転域で
あるのかを判定する手段と、この判定結果よりリーン空燃比の運転域では前記過給圧
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、また理論空燃比の運転域では前記目標空気量を
そのまま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３】燃費率でリーン空燃比の運転域での目標空
気量を補正することを特徴とする請求項１または２に記
載のエンジンの制御装置。
【請求項４】前記過給圧補正値は実過給圧に対する目標
過給圧の比であ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】リーン空燃比の運転域での前記過給圧補正
値による前記目標空気量の補正を、過給圧補正値を目標
空気量に乗算することによって行う場合に、理論空燃比
の運転域での前記過給圧補正値は１であることを特徴と
する請求項２に記載のエンジンの制御装置。
【請求項６】リーン空燃比の運転域での前記目標空気量
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、エンジンの運転条件に基づいて
目標空気過剰率を演算する手段と、この目標空気過剰率
で前記目標基準空気量を補正した値をリーン空燃比の運
転域での目標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に記載のエンジンの制御装置。
【請求項７】前記目標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、エ
ンジンの運転条件に基づいて目標空気過剰率を演算する
手段と、この目標空気過剰率で前記目標基準空気量を補
正した値を目標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２に記載のエンジンの制御装置。
【請求項８】前記駆動手段は、前記目標仮想空気量とエ
ンジン回転数からスロットル弁の目標開口面積を演算す
る手段と、この目標開口面積からスロットル弁の目標開
度を演算する手段と、スロットル弁の実開度がこの目標
開度と一致するように前記スロットル弁制御装置に制御
量を出力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。
【請求項９】前記目標過給圧を演算する手段は、エンジ
ンの負荷と回転数に応じた平衡状態での目標過給圧を基
準過給圧として演算する手段と、加重平均係数を用いて
この基準過給圧に対して一次遅れで応答する値を目標過
給圧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８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１０】前記加重平均係数は燃焼状態毎に異なる
値であることを特徴とする請求項９に記載のエンジンの
制御装置。
【請求項１１】前記加重平均係数を演算するのに、エン
ジンの負荷と回転数をパラメータとするマップ値を用い
ることを特徴とする請求項９または１０に記載のエンジ
ンの制御装置。
【請求項１２】前記加重平均係数を演算するのに、アク
セル操作量とエンジン回転数の積をパラメータとするテ
ーブル値を用いることを特徴とする請求項９または１０
に記載のエンジンの制御装置。
【請求項１３】前記加重平均係数を演算するのに、アク
セル操作量とエンジン回転数と目標空気過剰率の積をパ
ラメータとするテーブル値を用いることを特徴とする請
求項１０に記載のエンジンの制御装置。
【請求項１４】前記目標過給圧を演算する手段は、均質
ストイキ燃焼域での平衡状態での目標過給圧を基準過給
圧として演算する手段と、均質ストイキ燃焼域での加重
平均係数を用いてこの基準過給圧に対して一次遅れで応
答する値を均質ストイキ燃焼域での目標過給圧として演
算する手段と、この均質ストイキ燃焼域での目標過給圧
と目標空気過剰率に基づいて成層燃焼域でのまたは均質
リーン燃焼域での目標過給圧を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８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１５】前記目標過給圧を演算する手段は、エン
ジンの負荷と回転数に応じた平衡状態での目標過給圧を
基準過給圧として演算する手段と、この基準過給圧に対
してランプ応答する値を目標過給圧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８までのいず
れか一つに記載のエンジンの制御装置。