JPH0849582A

JPH0849582A - 希薄燃焼機関の吸気量制御装置

Info

Publication number: JPH0849582A
Application number: JP18847994A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Itoyama; 浩之糸山
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1994-08-10
Filing date: 1994-08-10
Publication date: 1996-02-20

Abstract

(57)【要約】【目的】トルク変動の防止精度を高める。【構成】理論空燃比の近傍からリーン空燃比への切り
換え時にトルク変動を抑制すべく前記吸入空気量を増加
させる手段１０７と、機関の負荷を検出する手段１０５
と、機関の回転数を検出する手段１０６と、負荷と回転
数が低い時には前記吸入空気量の増加率を大きく、負荷
と回転数が高い時には同じく増加率を小さく補正する手
段１０８とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、希薄燃焼機関におけ
る空燃比の切り換えに関し、さらに詳しくは空燃比切り
換え時の吸気量の制御に関する。

【０００２】

【従来の技術】燃費の向上を目的とした希薄燃焼エンジ
ンが近年注目されている。これは、エンジンの運転条件
に応じて、混合気を理論空燃比付近の空燃比とこれより
リーン側の空燃比との間で切り換えるように構成されて
いる。リーン環境でエンジンを運転すると、理論空燃比
における運転と比較して大量の空気を吸入するためにス
ロットル開度が相対的に大きくなり、結果として空気吸
入に要するエネルギーが小さくなる。また、燃焼ガス温
度の低下により熱損失も小さくなる。このように、リー
ン燃焼では運転に伴うエネルギー損失が小さいために燃
費が向上するのである。

【０００３】しかしながら、理論空燃比からリーン空燃
比へと切り換えを燃料噴射量の減少のみで行うとエンジ
ンの発生トルクが低下するので、例えば特開平２−２６
７３４０号においては、理論空燃比からリーン空燃比へ
の空燃比切り換え時に燃料噴射量を減らすと同時に、吸
入空気量を増加させることが提案されている。燃料の噴
射量は基本的に吸入空気量との比率で決定され、リーン
空燃比であっても吸入空気量を増加させることで燃料噴
射量は増加する。この増加分と空燃比切り換えによる燃
料噴射量の減少分の一部とが相殺され、結果としてエン
ジンの発生トルクの変動が小さく抑えられるわけであ
る。

【０００４】

【発明の課題】けれども、空燃比が同一であっても運転
条件が異なれば発生トルクが異なるために、空燃比の切
り換えに伴うトルク変動も運転条件によって程度が異な
る。そのため、リーン空燃比への切り換え時に吸入空気
量を機械的に増加させるだけでは、トルク変動を完全に
防止することは困難であった。

【０００５】この発明は、上記問題点を解決すべくなさ
れたもので、リーン空燃比への切り換え時の吸入空気量
の増加量をエンジンの運転条件に応じて増減させること
により、トルク変動の防止精度を高める。

【０００６】

【課題を達成するための手段】請求項１の発明は、図１
に示すように、目標空燃比を理論空燃比の近傍とそれよ
り希薄側のリーン空燃比との間で切り換える手段１０１
と、吸入空気量を検出する手段１０２と、切り換えた空
燃比と検出した吸入空気量とに基づき燃料供給量を計算
する手段１０３と、計算した燃料供給量を供給する手段
１０４と、理論空燃比の近傍からリーン空燃比への切り
換え時にトルク変動を抑制すべく前記吸入空気量を増加
させる手段１０７とを備えた希薄燃焼機関において、機
関の負荷を検出する手段１０５と、機関の回転数を検出
する手段１０６と、負荷と回転数が低い時には前記吸入
空気量の増加率を大きく、負荷と回転数が高い時には同
じく増加率を小さく補正する手段１０８とを備えてい
る。

【０００７】

【作用】請求項１の発明によれば、切り換え手段１０１
による空燃比のリーン空燃比への切り換え時に、空気量
増加手段１０７が吸入空気量を増量することで、吸入空
気量検出手段１０２の検出する吸入空気量が増加する。
これに伴い、計算手段１０３の計算する燃料供給量が吸
入空気量を増量しない場合に比べて増加するので、リー
ン空燃比への切り換えに伴うトルクの低下が補償され
る。

【０００８】さらに、検出手段１０５と１０６が検出す
る機関の負荷と回転数の上昇に応じて補正手段１０８が
この吸入空気量の増加率を小さく補正するので、回転数
や負荷によって異なるリーン空燃比への切り換え時のト
ルク低下に対応した吸入空気量の制御が行われ、トルク
の低下を精度良く防止できる。

【０００９】

【実施例】図２〜図２１にこの発明の実施例を示す。

【００１０】図２に示す多気筒エンジン１は吸気通路１
２から空気を吸入し、燃焼ガスを排気通路１８から排出
する。

【００１１】吸気通路１２にはエアクリーナ１１と吸気
量を調節するスロットル５とが設けられる。吸気通路１
２に吸収された空気はコレクタ部１２Ａにおいて気筒別
に分岐し、吸気ポート１２に設けたインジェクタ３から
この空気の流れに燃料を噴射することで、混合気として
エンジン１の各気筒に供給される。

【００１２】吸気通路１２の途中には吸気スロットル５
をバイパスする補助空気通路２１が設けられ、この補助
空気通路の途中に流量制御弁２２が設けられる。流量制
御弁２２は比例ソレノイド式で入力信号のオンデューテ
ィが大きくなるほど大量の空気を流通させる。

【００１３】１３はスワールコントロールバルブであ
る。これは、リーン空燃比域でのＣＯ，ＨＣの発生を抑
えるために、燃焼室内に流れ込む吸気にスワールを与え
るものである。すなわち、リーン空燃比域ではスワール
コントロールバルブ１全閉して切欠のみで吸気を流通さ
せることで吸気の流速を高め、燃焼室内にスワールを生
じさせる。

【００１４】一方、排気通路１８には排気中のＨＣ，Ｎ
Ｏｘ及びＣＯを酸化あるいは還元により浄化する三元触
媒コンバータ１９が設けられる。

【００１５】インジェクタ３の燃料噴射量と流量制御弁
２２を流れる補助空気流量とを制御するため、コントロ
ールユニット２が設けられる。コントロールユニット２
にはこれらの制御上必要なエンジンの運転条件を検出す
る各種のセンサから信号が入力される。すなわち、エア
クリーナ１１から吸入される空気流量を検出する熱線式
のエアフローメータ４、吸気スロットル５の開度を検出
するスロットルセンサ６、単位クランク角度ごとの信号
とｒｅｆ信号（クランク角度の基準位置ごとの信号）と
を出力するクランク角度センサ７、冷却水温を検出する
水温センサ８、理論空燃比からリーン側の空燃比までの
実際の空燃比を幅広く検出することのできる広域空燃比
センサ９、車速を検出する車速センサ１０、ギヤポジシ
ョンを検出するギヤポジションセンサ１４である。さら
に、バッテリ電圧信号と、スタータスイッチのＯＮ／Ｏ
ＦＦ信号とがコントロールユニット２に入力される。

【００１６】コントロールユニット２これらの入力信号
に基づき、運転条件に応じて目標空燃比を理論空燃比と
それより希薄側のリーン空燃比との間で切り換えるとと
もに、切り換えた目標空燃比が実現するように、広域空
燃比センサ９の空燃比信号に基づき燃料噴射量をフィー
ドバック制御する。また、空燃比の切り換えに当たって
発生トルクに変動が生じないように、運転条件に応じて
補助空気通路２１の流量制御弁２２を介して吸気流量を
制御する。

【００１７】コントロールユニット２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。

【００１８】（１）吸入空気量の制御トルク制御デューティＴｃｖｄｔｙを図９と図１０のフ
ローチャートにしたがって計算する。

【００１９】まずスロットル開度ＴＶＯから図１１を内
容とするテーブルを参照して絞り弁流路面積Ａｔｖｏ
を、また流量制御弁２２に与える基本デューティＩｓｃ
ｄｔから図１２を内容とするテーブルを参照して制御弁
流路面積Ａｉｓｃ０を求め、これらの和を基本流路面積
として変数Ａａ０に入れる（図９のステップ８１，８
２）。なお、テーブル参照（マップ参照についても）は
いずれも補間計算付きであるため、以下では単にテーブ
ル参照（マップ参照）という。

【００２０】ここで、基本デューティＩｓｃｄｔはＩｓｃｄｔ＝（Ｉｓｃｄｔｙ−Ｔｃｖｏｆｓ）×Ｔｃｖｇｉｎ …（１）ただし、Ｉｓｃｄｔｙ：減量基本デューティＴｃｖｏｆｓ；制御弁立上がりデューティＴｃｖｇｉｎ；デューティ補正率である。

【００２１】減量基本デューティＩｓｃｄｔｙは、前回
のフィードバック補正条件の終了時に保持されるフィー
ドバック補正量ＩＳＣｃｌ（＝ＩＳＣｉ＋ＩＳＣｐ）を
減量補正したもので、Ｉｓｃｄｔｙ＝ＩＳＣｃｌ×Ｇｉｓｔｖ …（２）である。この減量補正は、空燃比切換時のトルク制御の
ために制御弁２２を動かし得る範囲を拡大することによ
って制御弁２２の最大流量を小さくし、目標値をめざし
て微小な流量制御を行うフィードバック補正条件での弁
精度を落とさないようにするためである。

【００２２】制御弁立上がりデューティＴｃｖｏｆｓと
デューティ補正率Ｔｃｖｇｉｎについてはバッテリ電圧
低下時の補正で、後述する。

【００２３】基本流路面積Ａａ０からは増量平衡面積Ｔ
ａｔｃｖｈをＴａｔｃｖｈ＝Ａａ０×Ｋｑｈ０×｛１／（Ｄｍｌ×ＬＴＣＧＩＮ＃）−１｝ …（３）ただし、Ｋｑｈ０；差圧補正率ＬＴＣＧＩＮ＃；トルク制御ゲインＤｍｌ；目標燃空比のランプ応答値により求める（図９のステップ８４）。

【００２４】上の式をわかりやすくするため、Ｔａｔｃｖｈ＝Ａａ０×（１／Ｔｄｍｌ−１） …（４）ただし、Ｔｄｍｌ；目標燃空比のマップ値とすれば、（１／Ｔｄｍｌ−１）は理論空燃比からの空
燃比差相当であるため、これに総流路面積としてのＡａ
０をかけた値は増量面積分（理論空燃比への切換時は減
量面積分）を表わすことが分かる。

【００２５】たとえば、理論空燃比（１４．５）で目標
燃空比のマップ値Ｔｄｍｌは１、空燃比がリーン側の２
０でＴｄｍｌはほぼ０．６６といった値である。なお、
Ｔｄｍｌが１や０．６６という値であるのは、後述する
ように燃空比（目標燃空比）に空燃比の逆数そのもので
なく、理論燃空比を１とする相対値を採用しているため
である。

【００２６】ここで、Ｔｄｍｌに１を入れるとＴａｔｃ
ｖｈ＝０、またＴｄｍｌに０．６６を入れるとＴａｔｃ
ｖｈ＝（１／０．６６）−１≒０．５２となり、（０．
５２−０）×Ａａ０が理論空燃比からリーン空燃比への
切換時の増量面積分となるわけである。

【００２７】（３）式のトルク制御ゲインＬＴＣＧＩＮ
はマッチングに必要となる値であり、これは図１９に示
すフローチャートと図２０のマップから求める。

【００２８】ずなわち、ステップ１０１で運転常態（エ
ンジン回転数Ｎｅと負荷Ｔｐ）を読み込み、ステップ１
０２でリーン条件かどうかを判定する。なお、負荷Ｔｐ
には後述の空燃比の切り換えと燃料噴射量のフィードバ
ック制御の項で述べる基本噴射量の値を適用する。

【００２９】リーン条件の場合はステップ１０３でトル
ク制御ゲインＬＴＣＧＩＮを図２０のマップから、エン
ジン回転数Ｎｅと負荷Ｔｐに基づき検索する。なお、マ
ップにおいては、エンジン回転数Ｎｅが高く、負荷Ｔｐ
が大きくなるほどトルク制御ゲインＬＴＣＧＩＮは大き
な値を取るように設定される。が、いずれの場合でも１
以下の数値となる。このトルク制御ゲインＬＴＣＧＩＮ
は吸入空気量に対するテーブルとして与えても良い。リ
ーン条件ではＬＴＣＧＩＮは０と１の間の数値となる。

【００３０】リーン条件でない場合はステップ１０４に
進み、トルク制御ゲインＬＴＣＧＩＮ＝１とする。

【００３１】（３）式の差圧補正率Ｋｑｈ０は、負荷と
してのＱｈ０（公知のリニアライズ流量のことで、絞り
弁開度ＴＶＯとエンジン回転数Ｎおよび排気量Ｖから定
まっている）から図１３を内容とするテーブルを参照す
ることにより求める（図１０のステップ８３）。

【００３２】図１３に示したように、Ｑｈ０の小さな低
負荷域ではＫｑｈ０は１にほぼ近いが、高負荷になるに
つれてＫｑｈ０の値が１より大きくなり、これによって
（３）式の増量平衡面積Ｔａｔｃｖｈの値を大きくして
いる。

【００３３】これは、図１３に示したソニック領域では
流量制御弁２２の開度と流量が比例するのに対し、これ
より高負荷になるにつれて流量が不足するからである。

【００３４】図９のフローに戻ると、増量平衡面積Ｔａ
ｔｃｖｈは、その上限を制御弁２２の最大流量時の流路
面積ＴＣＶＭＡＸ＃から上記の制御弁流路面積Ａｉｓｃ
０を差し引いた値（ＴＣＶＭＡＸ＃−Ａｉｓｃ０）に制
限する（ステップ８５）。Ａｉｓｃ０の分はアイドル回
転数制御ですでに使用されている値であるため、これを
差し引いた残りが、空燃比切換時のトルク制御のために
制御弁２２を動かしうる範囲となるからである。

【００３５】Ｔａｔｃｖｈ＞ＴＣＶＭＡＸ＃−Ａｉｓｃ
０になったとき、つまり上限を越えた時は、ＦＡＡＣＯ
Ｆ＝１とする（ステップ８６，８８）。このフラグＦＡ
ＡＣＯＦはランプ応答値Ｄｍｌの変化速度を可変にする
ためのフラグで、ＦＡＡＣＯＦ＝１になるとＤｍｌの変
化速度を遅くする。これは、上限値を越えるまでは速い
変化速度で制御弁２２を動かすことができても、上限値
を越えた後は変化速度を速くせず、急激なトルク変化を
防止するためである。

【００３６】増量平衡面積Ｔａｔｃｖｈに対し、Ｔａｔｃｖ０＝Ｔａｔｃｖｏ＋（Ｔａｔｃｖｈ−Ｔａｔｃｖｏ） ×Ｔｃｖｔｃ …（５）ただし、Ｔａｔｃｖｏ；Ｔａｔｃｖｈの前回値Ｔｃｖｔｃ；進み補償時定数相当値（１以上の値）により１次進みの式で進み補償面積を求める（ステップ
９１）。ＭＰＩ方式で制御弁２２の下流の吸気管容積が
大きいときは、燃料の遅れよりも吸気管での空気の遅れ
のほうが相対的に大きいため、応答のよい燃料に合わせ
て空気を進ませることで、シリンダへの空気流量と燃料
の両者の供給の位相を一致させるのである。

【００３７】また、ＳＰＩ方式で制御弁下流の吸気管容
積が小さいときは、空気よりも燃料のほうが遅れてシリ
ンダに流入するので、燃料に合わせて空気のシリンダへ
の流入を遅らせるため、Ｔａｔｃｖ０＝Ｔａｔｃｖ０_n-1＋（Ｔａｔｃｖｈ−Ｔａｔｃｖ０_n-1） ×Ｔｃｖｔｃ …（６）ただし、Ｔａｔｃｖ０_n-1；Ｔａｔｃｖ０の前回値Ｔｃｖｔｃ；遅れ補償時定数相当値（１未満の値）により１次遅れの式で遅れ補償面積を求めることで（ス
テップ９２）、シリンダへの空気と燃料の供給の位相を
一致させる。

【００３８】図１９と図１０のフローチャートは、ＭＰ
Ｉ方式で吸気管容積の大きいエンジンとＳＰＩ方式で吸
気管容積の小さいエンジンの２種類のタイプのいずれに
も共用できるようにするため、Ｔｃｖｔｃ≧１．０であ
るかどうかみて、Ｔｃｖｔｃ≧１．０のとき吸気管容積
の大きなエンジンであると判断して上記の（７）式を、
Ｔｃｖｔｃ＜１．０であれば（８）式を採用するように
している（ステップ９０，９１、ステップ９０，９
２）。

【００３９】（５），（６）式の進み補償または遅れ補
償時定数相当値Ｔｃｖｔｃは、エンジン回転数Ｎｅから
図１４を内容とするテーブルを参照して求める（図１０
のステップ８９）。図１４には大容積の吸気管用と小容
積の吸気管用の２種類の特性を示しているが、図２に示
したエンジンでは吸気管容積が小さい用の特性は不要で
ある。

【００４０】このようにして求めた進み補償または遅れ
補償面積Ｔａｔｃｖ０から目標流路面積ＴａｔｃｖをＴａｔｃｖ＝Ｔａｔｃｖ０_n-DLYIS＋Ａｉｓｃ０＋Ａｏｋｕｒｉ …（７）ただし、Ａｏｋｕｒｉ；先送り分により求める（図１０のステップ９３）。

【００４１】ここで、目標流路面積Ｔａｔｃｖは下限を
０、上限を制御弁最大流量時の流路面積ＴＣＶＭＡＸ＃
と進み補償のための余裕分ＭＸＯＳ＃を加えた値（ＴＣ
ＶＭＡＸ＃＋ＭＸＯＳ＃）に制限するのであるが、これ
らの制限値から（９）式の目標流路面積Ｔａｔｃｖがは
み出ることがある。このはみ出た分は次回（１０ｍｓ
後）に反映させるため、Ｔａｔｃｖ＜０であれば、アン
ダーフローしたＴａｔｃｖの値を先送り分として変数Ａ
ｏｋｕｒｉに入れ（ステップ９４，９５）、Ｔａｔｃｖ
＞ＴＣＶＭＡＸ＃＋ＭＸＯＳ＃のときも、Ｔａｔｃｖ−
（ＴＣＶＭＡＸ＃＋ＭＸＯＳ＃）のオーバーフロー値を
先送り分として変数Ａｏｋｕｒｉに入れる（ステップ９
６，９７）。このＡｏｋｕｒｉの値が、次回に（７）式
を用いて目標流路面積Ｔａｔｃｖを計算するときに使わ
れるわけである。

【００４２】（７）式のＴａｔｃｖ０_n-DLYISは進み補
償または遅れ補償面積Ｔａｔｃｖ０の所定回（たとえば
ＤＬＹＩＳ＃）前の値である。これはインジェクタ３に
開弁信号が送られてからインジェクタ３が実際に開き始
めるまでのデッドタイムを考慮するものである。

【００４３】目標流路面積Ｔａｔｃｖは図１５を内容と
するテーブルを参照して基本デューティＤｔｙｔｃに変
換し（図１７のステップ９９）、トルク制御デューティ
ＴｃｖｄｔｙをＴｃｖｄｔｙ＝Ｄｔｙｔｃ／Ｔｃｖｇｉｎ＋Ｔｃｖｏｆｓ …（８）ただし、Ｔｃｖｇｉｎ；デューティ補正率Ｔｃｖｏｆｓ；制御弁立上がりデューティにより計算する（ステップ１００，１０１）。

【００４４】制御弁立上がりデューティＴｃｖｏｆｓ
は、オンデューティがある値になるまでは、図１８のよ
うに実質的に制御弁２２が働かない分であり、バッテリ
電圧Ｖｂから図１７を内容とするテーブルを参照するこ
とにより求める。図１８のように、比例ソレノイド式の
制御弁２２ではバッテリ電圧Ｖｂが低下するほど制御弁
立上がりデューティＴｃｖｏｆｓが大きくなることを考
慮しているわけである。

【００４５】デューティ補正率Ｔｃｖｇｉｎは、図１６
を内容とするテーブルを参照して求める。これは、図１
８の制御弁２２の流量特性において、斜めに立ち上がる
直線の傾きがバッテリ電圧Ｖｂの低下とともに小さくな
るため、バッテリ電圧Ｖｂが低下しても、制御弁流量を
同一とするための補正である。

【００４６】なお、トルク制御ゲインＬＴＣＧＩＮは高
負荷高回転時ほど大きな値に設定されるが、増量平衡面
積Ｔａｔｃｖｈを計算する（３）式においてＬＴＣＧＩ
Ｎは分母側にあるため、結果としてＴａｔｃｖｈ及びこ
れに基づき計算されるトルク制御デューティＴｃｖｄｔ
ｙに関してのゲインは、高負荷高回転時ほど小さく、低
負荷低回転時ほど大きく設定されることになる。

【００４７】（２）空燃比の切り換えと燃料噴射量のフ
ィードバック制御図３はエンジン１の空燃比を切り換える際の燃空比（空
燃比の逆数）補正のダンパ操作を行うもので、クランク
角度１８０度毎に実行される。

【００４８】まず、ステップ１１で目標燃空比Ｔｄｍｌ
を設定するが、この目標燃空比はエンジンの回転速度と
負荷に応じて図７または図８のマップに設定した燃空比
Ｍｄｍｌを検索することで設定される。なお、リーン運
転条件かどうかによりいずれかのマップが選択される。

【００４９】リーン運転条件かどうかの判定は図４と図
５のフローチャートにしたがってバックグラウンドジョ
ブとして行われる。

【００５０】まず、図４のステップ２１でリーン条件の
判定を行う。この判定の具体的な内容は図５に示すよう
にステップ３１〜３６の内容を一つづつチェックするこ
とにより行い、各項目のすべてが満たされたときにリー
ン運転を許可し、一つでも反するときはリーン運転を禁
止する。

【００５１】すなわち、Ａ）空燃比（酸素）センサが活性化している。

【００５２】Ｂ）エンジンの暖機が終了している。

【００５３】Ｃ）負荷（Ｔｐ）が所定のリーン領域にあ
る。

【００５４】Ｄ）回転数（Ｎｅ）が所定のリーン領域に
ある。

【００５５】Ｅ）ギヤ位置が２速以上にある。

【００５６】Ｆ）車速が所定の範囲にある。

【００５７】ときに、ステップ３７でリーン運転を許可
し、そうでなければステップ３８に移行してリーン運転
を禁止する。上記のうちステップ３１〜３６は運転性能
を損なわずに安定してリーン運転を行うための条件であ
る。

【００５８】このようにしてリーン条件を判定したら、
図４のステップ２２に戻り、リーン条件でないときは、
ステップ２３によって理論燃空比あるいはそれよりも濃
いマップ燃空比を、図８のマップを回転数Ｎｅと負荷Ｔ
ｐとで検索することにより算出し、これに対してリーン
条件のときは、ステップ２４で理論燃空比よりも所定の
範囲だけ薄いマップ燃空比Ｍｄｍｌを図７のマップにし
たがって同じように検索する。

【００５９】なお、このマップに表した数値は、実際に
は燃空比を理論燃空比で割った値であり、このため数値
の１０は理論燃空比に相当し、これよりも数値が大きけ
ればリッチ、小さければリーンを示す。

【００６０】このようにして、リーン運転かどうかを判
断した後、図３のフローチャートのステップ１２以降に
おいて、燃空比切換時のダンパ操作を行う。すなわち、
空燃比を切り換える際に切り換えを緩やかに行うことに
よりトルクの急変を防いで、運転性能の安定性を確保す
るのである。

【００６１】ステップ１２では保持されている燃空比補
正係数Ｄｍｌと先程算出したＴｄｍｌとの比較を行い、
もしＤｍｌ≧Ｔｄｍｌでないとき、つまり算出された目
標燃空比が保持されている燃空比補正係数Ｄｍｌよりも
大きいときは、空燃比をリッチ側にシフトさせるため
に、ステップ１３で前回の補正係数Ｄｍｌにリッチ側へ
の空燃比変化速度に相当するＤｄｍｌｒを加算して新た
なＤｍｌを求める。そして、ステップ１４でこの燃空比
補正係数Ｄｍｌが算出された目標燃空比Ｔｄｍｌを越え
ることのないようにＤｍｌに制限を加える。

【００６２】これに対して、Ｄｍｌ≧Ｔｄｍｌならば、
ステップ１５，１６で、保持されているＤｍｌからリー
ン側への空燃比変化速度に相当するＤｄｍｌｌを減算す
ることで、リーン側にシフトした新しい燃空比補正係数
Ｄｍｌを求め、さらにＤｍｌがＴｄｍｌ未満とならない
ようにＤｍｌに制限を加える。

【００６３】図６のフローチャートは、このようにして
求めた燃空比補正係数Ｄｍｌを使って燃料噴射量を算出
して出力する制御動作内容を示すもので、まずステップ
４１で燃空比補正係数Ｄｍｌを用いて、目標燃空比Ｔｆ
ｂｙａを次式により算出する。

【００６４】Ｔｆｂｙａ＝Ｄｍｌ＋Ｋｔｗ＋Ｋａｓ …（９）ここで、Ｋｔｗは冷却水温に応じた燃料増量分、Ｋａｓ
は始動直後の燃料増量分である。次にステップ４２でエ
アフローメータの出力をＡ／Ｄ変換、リニアライズして
吸入空気量Ｑを算出する。そして、ステップ４３でこの
吸入空気量Ｑとエンジン回転数Ｎとから、燃料の基本噴
射量Ｔｐを、Ｔｐ＝Ｋ×Ｑ／Ｎとして求める。Ｋは定数
である。なお、ここで求めた基本噴射量Ｔｐが前述のよ
うにエンジンの負荷を代表する値としても使用される。

【００６５】そして、ステップ４４でこのＴｐを基にし
て、一回の燃料噴射量Ｔｉを、次式にしたがって算出す
る。

【００６６】Ｔｉ＝Ｔｐ×Ｔｆｂｙａ×Ｋｔｒ×（α＋αｍ）＋Ｔｓ …（１０）ここで、Ｋｔｒは過渡時の補正係数、αは空燃比フィー
ドバック補正係数、αｍは空燃比学習補正係数、Ｔｓは
無効パルス幅である。ただし、リーン条件のときには、
これらＫｔｒ、α、αｍなどは所定の値に固定されてい
る。

【００６７】次にステップ４５，４６で燃料カットの判
定を行い、ステップ４７、４８で燃料カット条件ならば
無効パルス幅Ｔｓを、そうでなければＴｉを出力レジス
タにストアすることで、クランク角センサの出力にした
がって所定の噴射タイミングでの噴射に備える。

【００６８】次に作用を説明する。

【００６９】運転条件が理論空燃比からリーン空燃比に
変わると、目標燃空比のランプ応答値Ｄｍｌが１以下の
値に変化する。また、トルク制御ゲインＬＴＣＧＩＮＳ
の値が１から運転条件に応じた１と０の間の値へと変化
する。

【００７０】この結果、（３）式で計算される増量平衡
面積Ｔａｔｃｖｈと、これに基づき（４）〜（７）式で
計算されるトルク制御デューティＴｃｖｄｔｙが増加す
るが、その増加の程度は、トルク制御ゲインＬＴＣＧＩ
ＮＳの値に応じて異なるものとなる。

【００７１】すなわち、高負荷高回転時ほどトルク制御
ゲインＬＴＣＧＩＮＳの値は大きく、結果としてトルク
制御デューティＴｃｖｄｔｙの増加割合は小さくなる。
つまり、流量制御弁２２の開度の増量割合が小さくなる
ので、吸入空気量Ｑの増量割合も小さくなる。

【００７２】逆に、低負荷低回転時ほどトルク制御ゲイ
ンＬＴＣＧＩＮＳの値は小さく、結果としてトルク制御
デューティＴｃｖｄｔｙの増加割合は大きくなる。つま
り、流量制御弁２２の開度の増量割合が大きくなるの
で、吸入空気量Ｑの増量割合も大きくなる。

【００７３】燃料噴射量Ｔｉの計算の基礎となる基本噴
射量Ｔｐは、吸入空気量Ｑの増加に応じて増加するの
で、この増量分により理論空燃比からリーン空燃比への
切り換えに伴うトルク低下がカバーされ、空燃比切り換
えに伴う運転性能の悪化を防止できるのである。

【００７４】ところで、理論空燃比の発生トルクとリー
ン空燃比における発生トルクとの比率は、図２１に示す
ように負荷が大きく回転数が高いほど高い比率となる。
すなわち、高回転高負荷時は低負荷低回転時に比べて理
論空燃比とリーン空燃比との間でのトルク低下の割合が
小さいわけである。

【００７５】この制御装置は前述のように低負荷低回転
時ほどトルク制御デューティＴｃｖｄｔｙの算出におけ
るゲインを大きくし、高負荷高回転時ほどゲインを小さ
くしているで、リーン空燃比への切り換え時のトルク低
下を運転条件によらず防止できる。

【００７６】また、高負荷高回転領域は従来はトルク確
保のために理論空燃比による運転が行われていたが、こ
のようにしてトルク低下防止を図ることにより、高負荷
高回転領域においてもリーン空燃比を適用することが可
能となる。

【００７７】なお、上記の実施例においては、図４のス
テップ２３と２４及び図７と８のマップが空燃比切り換
え手段を、エアフローメータ４が吸入空気量の検出手段
を、図３と図６のフローが燃料供給量計算手段を、イン
ジェクタ３が燃料供給手段をそれぞれ構成する。また、
クランク角センサ７が機関回転数の検出手段を、図４の
ステップ４３が負荷検出手段を、図８と９のフローが吸
入空気量の増加手段を、図１９のステップ１０３と１０
４及び図２０のマップが補正手段をそれぞれ構成する。

【００７８】

【発明の効果】以上のように請求項１の発明は、希薄燃
焼エンジンのリーン空燃比への切り換え時の吸入空気量
の増加率を低負荷低回転時ほど大きく、高負荷高回転時
ほど小さくするようにしたので、リーン空燃比への切り
換え時のトルク低下を運転条件によらず精度良く防止で
きる。

【００７９】また、このようにしてリーン空燃比への切
り換え時のトルク変動の防止を図ることにより、高負荷
高回転領域においてもリーン運転を行うことが可能とな
り、リーン運転領域が拡大する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の構成を示すクレーム対応図である。

【図２】この発明の実施例の構成図である。

【図３】燃空比補正係数Ｄｍｌの演算プロセスを示すフ
ローチャートである。

【図４】理論空燃比とリーン空燃比との切り換えプロセ
スを示すフローチャートである。

【図５】リーン条件の判定プロセスを示すフローチャー
トである。

【図６】目標空燃比への制御と燃料噴射量の計算プロセ
スを示すフローチャートである。

【図７】リーン空燃比のマップである。

【図８】理論空燃比の近傍の空燃比のマップである。

【図９】トルク制御デューティＴｃｖｄｔｙの算出プロ
セスを説明するフローチャートの前半部である。

【図１０】同じくトルク制御デューティＴｃｖｄｔｙの
算出プロセスを説明するフローチャートの後半部であ
る。

【図１１】スロットル流路面積Ａｔｖｏのテーブル内容
を示すグラフである。

【図１２】制御弁流路面積Ａｉｓｃ０のテーブル内容を
示すグラフである。

【図１３】差圧補正率Ｋｑｈ０のテーブル内容を示すグ
ラフである。

【図１４】遅れ進み補償時定数相当値Ｔｃｖｔｃのテー
ブル内容を示すグラフである。

【図１５】制御弁基本デューティＤｔｙｔｃのテーブル
内容を示すグラフである。

【図１６】デューティ補正率Ｔｃｖｇｉｎのテーブル内
容を示すグラフである。

【図１７】制御弁立上がりデューティＴｃｖｏｆｓのテ
ーブル内容を示すグラフである。

【図１８】流量制御弁の流量特性図である。

【図１９】トルク制御ゲインＬＴＣＧＩＮの計算プロセ
スを示すフローチャートである。

【図２０】トルク制御ゲインＬＴＣＧＩＮのマップであ
る。

【図２１】理論空燃比とリーン空燃比における発生トル
クを比較したグラフである。

【符号の説明】

１エンジン２コントロールユニット３インジェクタ４エアフローメータ５スロットル７クランク角センサ２２流量制御弁

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】目標空燃比を理論空燃比の近傍とそれよ
り希薄側のリーン空燃比との間で切り換える手段と、吸
入空気量を検出する手段と、切り換えた空燃比と検出し
た吸入空気量とに基づき燃料供給量を計算する手段と、
計算した燃料供給量を供給する手段と、理論空燃比の近
傍からリーン空燃比への切り換え時に、トルク変動を抑
制すべく前記吸入空気量を増加させる手段とを備えた希
薄燃焼機関において、機関の負荷を検出する手段と、機
関の回転数を検出する手段と、負荷と回転数が低い時に
は前記吸入空気量の増加率を大きく、負荷と回転数が高
い時には同じく増加率を小さく補正する手段とを備えた
ことを特徴とする希薄燃焼機関の吸気量制御装置。