JPH1018891A - 希薄燃焼エンジン制御装置および方法ならびにエンジンシステム - Google Patents
希薄燃焼エンジン制御装置および方法ならびにエンジンシステムInfo
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- JPH1018891A JPH1018891A JP8176211A JP17621196A JPH1018891A JP H1018891 A JPH1018891 A JP H1018891A JP 8176211 A JP8176211 A JP 8176211A JP 17621196 A JP17621196 A JP 17621196A JP H1018891 A JPH1018891 A JP H1018891A
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】負荷が違う２点間の目標空燃比変化幅を大きく
設定することができ、よって負荷に応じて最適な空燃比
で希薄燃焼運転のできる制御装置，方法ならびにエンジ
ンシステムを提供することにある。 【解決手段】アクセル開度を関数とする基準Ｔｐを求め
る手段，該基準Ｔｐを１つの軸として目標空燃比Ａ／Ｆ
を算出する手段、この目標空燃比Ａ／Ｆを１つのパラメ
ータとして使用し、スロットル開度を制御するようにし
た希薄燃焼エンジン制御装置およびその方法ならびに希
薄燃焼エンジンシステム。
設定することができ、よって負荷に応じて最適な空燃比
で希薄燃焼運転のできる制御装置，方法ならびにエンジ
ンシステムを提供することにある。 【解決手段】アクセル開度を関数とする基準Ｔｐを求め
る手段，該基準Ｔｐを１つの軸として目標空燃比Ａ／Ｆ
を算出する手段、この目標空燃比Ａ／Ｆを１つのパラメ
ータとして使用し、スロットル開度を制御するようにし
た希薄燃焼エンジン制御装置およびその方法ならびに希
薄燃焼エンジンシステム。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、希薄燃焼エンジン
の電子式エンジン制御システムに係り、特に制御空燃比
のダイナミックレンジが広くてもエンジン状態に応じた
最適の制御パラメータを検索して制御することができる
エンジン制御装置に関する。
の電子式エンジン制御システムに係り、特に制御空燃比
のダイナミックレンジが広くてもエンジン状態に応じた
最適の制御パラメータを検索して制御することができる
エンジン制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のエンジン制御装置では目標空燃
比，目標スロットル開度，点火時期等の制御パラメータ
を決定するにあたり、一般的には特開平2−85843号に記
載のようにエンジン回転数Ｎｅを１つの軸とし、Ｎｅと
実測した吸入空気量Ｑａから求める基本噴射量Ｔｐをマ
ップの別の軸として前記制御パラメータを求めていた。
また、特殊な例として特開平6−129276 号に記載されて
いるように、エンジン回転数を１つの軸とし、アクセル
開度から求められた目標トルクを別の軸にして決定する
ものもあった。
比，目標スロットル開度，点火時期等の制御パラメータ
を決定するにあたり、一般的には特開平2−85843号に記
載のようにエンジン回転数Ｎｅを１つの軸とし、Ｎｅと
実測した吸入空気量Ｑａから求める基本噴射量Ｔｐをマ
ップの別の軸として前記制御パラメータを求めていた。
また、特殊な例として特開平6−129276 号に記載されて
いるように、エンジン回転数を１つの軸とし、アクセル
開度から求められた目標トルクを別の軸にして決定する
ものもあった。
【０００３】燃焼効率を上げて燃料の持っているエネル
ギーを有効に利用し、燃費を向上させるのが希薄燃焼シ
ステムである。空燃比を希薄にしていくと燃費率は向上
するが燃焼が不安定になるので、運転性および排気ガス
低減のために種々の工夫がなされてきた。
ギーを有効に利用し、燃費を向上させるのが希薄燃焼シ
ステムである。空燃比を希薄にしていくと燃費率は向上
するが燃焼が不安定になるので、運転性および排気ガス
低減のために種々の工夫がなされてきた。
【０００４】また、希薄燃焼では空燃比がある値をこえ
ると燃焼が不安定となり、トルク変動が急激に増加して
円滑な運転が不可能になる。このため、トルク変動を許
容値に抑えるために希薄空燃比域での精密な空燃比制御
を行うことが提案されてきた。
ると燃焼が不安定となり、トルク変動が急激に増加して
円滑な運転が不可能になる。このため、トルク変動を許
容値に抑えるために希薄空燃比域での精密な空燃比制御
を行うことが提案されてきた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、筒内噴射エ
ンジンに代表される制御空燃比のダイナミックレンジが
広い希薄燃焼エンジンにおいて、制御パラメータの設定
方法について上記２つの公知例について検証してみる。
ンジンに代表される制御空燃比のダイナミックレンジが
広い希薄燃焼エンジンにおいて、制御パラメータの設定
方法について上記２つの公知例について検証してみる。
【０００６】特開平2−85843号に記載の制御パラメータ
の求め方では、全ての運転領域で空燃比を一定に制御す
ると仮定すれば、高負荷になるほど吸入空気量Ｑａが増
えるので基本噴射量Ｔｐも単調増加となり、基本噴射量
Ｔｐはトルクに対して１：１に対応するので基本噴射量
Ｔｐを制御軸に使えばどのトルクに対しても各制御パラ
メータを最適値に設定することができる。
の求め方では、全ての運転領域で空燃比を一定に制御す
ると仮定すれば、高負荷になるほど吸入空気量Ｑａが増
えるので基本噴射量Ｔｐも単調増加となり、基本噴射量
Ｔｐはトルクに対して１：１に対応するので基本噴射量
Ｔｐを制御軸に使えばどのトルクに対しても各制御パラ
メータを最適値に設定することができる。
【０００７】しかし、低負荷側の空燃比を高負荷側より
希薄空燃比に設定する場合、高負荷になるほど吸入空気
量Ｑａが減り、負荷が高くなっても基本噴射量Ｔｐが減
る領域が存在するためトルクと基本噴射量Ｔｐが１：１
に対応しない。よって、基本噴射量Ｔｐを制御軸に使う
と、任意のトルクに対して各制御パラメータの最適値を
設定することができない。また、負荷を代表する基本噴
射量Ｔｐは負荷が大きくなるほど大きくなることが望ま
しいが、負荷が大きくなっても基本噴射量Ｔｐの値が同
じになったり、負荷が大きくなっても基本噴射量Ｔｐが
小さくなる逆転現象が生ずるため制御が著しく不安定な
ものとなってしまう。この現象は設定空燃比の差が大き
いほど顕著に現れるので、筒内噴射エンジンに代表され
る制御空燃比のダイナミックレンジが広い希薄燃焼エン
ジンにおいては制御が成立しない。
希薄空燃比に設定する場合、高負荷になるほど吸入空気
量Ｑａが減り、負荷が高くなっても基本噴射量Ｔｐが減
る領域が存在するためトルクと基本噴射量Ｔｐが１：１
に対応しない。よって、基本噴射量Ｔｐを制御軸に使う
と、任意のトルクに対して各制御パラメータの最適値を
設定することができない。また、負荷を代表する基本噴
射量Ｔｐは負荷が大きくなるほど大きくなることが望ま
しいが、負荷が大きくなっても基本噴射量Ｔｐの値が同
じになったり、負荷が大きくなっても基本噴射量Ｔｐが
小さくなる逆転現象が生ずるため制御が著しく不安定な
ものとなってしまう。この現象は設定空燃比の差が大き
いほど顕著に現れるので、筒内噴射エンジンに代表され
る制御空燃比のダイナミックレンジが広い希薄燃焼エン
ジンにおいては制御が成立しない。
【０００８】また、特開平6−129276 号に記載されてい
るように、エンジン回転数を１つの軸とし、アクセル開
度から求めた目標トルクを別の軸にして制御パラメータ
のマップ検索を行うものでは、目標トルクが実際のトル
クにあっているかどうか検証できない。よって、動力計
のあるベンチ試験でそれぞれのトルクに対して各制御パ
ラメータの最適値を設定しても実トルクを求められない
実車においては実トルクと目標トルクのずれを補償でき
ないため最適な制御パラメータをマップ検索することが
できない。
るように、エンジン回転数を１つの軸とし、アクセル開
度から求めた目標トルクを別の軸にして制御パラメータ
のマップ検索を行うものでは、目標トルクが実際のトル
クにあっているかどうか検証できない。よって、動力計
のあるベンチ試験でそれぞれのトルクに対して各制御パ
ラメータの最適値を設定しても実トルクを求められない
実車においては実トルクと目標トルクのずれを補償でき
ないため最適な制御パラメータをマップ検索することが
できない。
【０００９】そこで、本発明の目的は制御空燃比のダイ
ナミックレンジが広い希薄燃焼エンジンにおいても、任
意のトルクに対して各制御パラメータの最適値を１：１
に対応させて設定することができ、かつ、実際の車両搭
載状態でも任意のトルクに対する各制御パラメータの最
適値を正確に求めて安定した希薄燃焼を実現するエンジ
ン制御装置を提供することにある。
ナミックレンジが広い希薄燃焼エンジンにおいても、任
意のトルクに対して各制御パラメータの最適値を１：１
に対応させて設定することができ、かつ、実際の車両搭
載状態でも任意のトルクに対する各制御パラメータの最
適値を正確に求めて安定した希薄燃焼を実現するエンジ
ン制御装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明では、アクセル開
度の関数としての基準Ｔｐを求める。この基準Ｔｐは、
あるトルクを出すために理論空燃比（Ａ／Ｆ＝１４.７
）で運転した場合の基本燃料噴射量Ｔｐの値でありト
ルクと１：１に対応する。
度の関数としての基準Ｔｐを求める。この基準Ｔｐは、
あるトルクを出すために理論空燃比（Ａ／Ｆ＝１４.７
）で運転した場合の基本燃料噴射量Ｔｐの値でありト
ルクと１：１に対応する。
【００１１】 基本燃料噴射量Ｔｐ＝Ｋ×Ｎｅ／Ｔｐ …（数１） 基準Ｔｐ＝ｆ（Ｎｅ，Ａｃｃ） …（数２） Ｋ ：係数 Ｎｅ ：エンジン回転数 Ｑａ ：吸入空気量 Ａｃｃ：アクセル開度 また、基準Ｔｐは理論空燃比時にアクセル開度およびエ
ンジン回転数の２つの変数を軸として実際の基本燃料噴
射量Ｔｐを学習し、その値を更新する。
ンジン回転数の２つの変数を軸として実際の基本燃料噴
射量Ｔｐを学習し、その値を更新する。
【００１２】ところで、希薄燃焼では同じトルクを出す
にも空燃比が薄いほど実測した基本燃料噴射量Ｔｐ（以
下実Ｔｐ）は大となる関係にありトルクと１：１に対応
しない。
にも空燃比が薄いほど実測した基本燃料噴射量Ｔｐ（以
下実Ｔｐ）は大となる関係にありトルクと１：１に対応
しない。
【００１３】そこで、希薄燃焼時においては上記基準Ｔ
ｐとエンジン回転数Ｎｅのマップでエンジン動作点を定
め、各制御パラメータを検索することによりエンジン動
作点が空燃比によらず一義的に決定できる。
ｐとエンジン回転数Ｎｅのマップでエンジン動作点を定
め、各制御パラメータを検索することによりエンジン動
作点が空燃比によらず一義的に決定できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明によるエンジン制御
装置について、図示の実施例により詳細に説明する。
装置について、図示の実施例により詳細に説明する。
【００１５】図１に本発明の全体制御ブロック図を示
す。基準Ｔｐマップ１０１はアクセル開度Ａｃｃとエン
ジン回転数Ｎｅの２つの変数から基準Ｔｐを求めるマッ
プであり、理論空燃比（以下「ストイキ」という。）の
ときには実Ｔｐによりマップ中の値を更新できるように
なっている。エンジンの負荷と回転数に応じて各制御パ
ラメータの最適値で燃焼を行うためＡ／Ｆ，点火時期，
燃料噴射時期，ＥＧＲ率のマップはエンジン回転数Ｎｅ
と基準Ｔｐの２変数により検索される。空燃比はストイ
キＡ／Ｆマップ１０３と希薄空燃比（以下「リーン」と
いう。）におけるリーンＡ／Ｆマップ１０２，点火時期
はストイキ点火マップ１０５とリーン点火マップ１０
４，燃料噴射時期はストイキ噴射時期マップ１０７とリ
ーン噴射時期マップ１０６，ＥＧＲ率はストイキＥＧＲ
マップ１０９とリーンＥＧＲマップ１０８に分けられ
る。それぞれのマップでストイキのマップを使うかリー
ンのマップを使うかはマップ切換えロジック１１０で決
定される。
す。基準Ｔｐマップ１０１はアクセル開度Ａｃｃとエン
ジン回転数Ｎｅの２つの変数から基準Ｔｐを求めるマッ
プであり、理論空燃比（以下「ストイキ」という。）の
ときには実Ｔｐによりマップ中の値を更新できるように
なっている。エンジンの負荷と回転数に応じて各制御パ
ラメータの最適値で燃焼を行うためＡ／Ｆ，点火時期，
燃料噴射時期，ＥＧＲ率のマップはエンジン回転数Ｎｅ
と基準Ｔｐの２変数により検索される。空燃比はストイ
キＡ／Ｆマップ１０３と希薄空燃比（以下「リーン」と
いう。）におけるリーンＡ／Ｆマップ１０２，点火時期
はストイキ点火マップ１０５とリーン点火マップ１０
４，燃料噴射時期はストイキ噴射時期マップ１０７とリ
ーン噴射時期マップ１０６，ＥＧＲ率はストイキＥＧＲ
マップ１０９とリーンＥＧＲマップ１０８に分けられ
る。それぞれのマップでストイキのマップを使うかリー
ンのマップを使うかはマップ切換えロジック１１０で決
定される。
【００１６】マップ切換えロジック１１０では目標Ａ／
Ｆ＞１４.７ でエンジン冷却水温≧Ｔ（例えば１０℃）
のとき各制御パラメータのマップのうちリーン側のマッ
プを使うことを許可する。ここで、マップ切換えのため
に参照する目標Ａ／Ｆの算出について詳細に述べる。現
在のＡ／ＦマップがストイキＡ／Ｆマップ１０３で、基
準Ｔｐとエンジン回転数Ｎｅで定まる運転領域のマップ
値の目標Ａ／Ｆ≦14.7のときは点火マップ等の他の制御
パラメータのマップもストイキ用を使用する。次に動作
点が移動してストイキＡ／Ｆマップ１０３中の目標Ａ／
Ｆ＝２０のエリアに変わったら、マップ切換えロジック
１１０によりリーン側のマップが選択されるのでリーン
Ａ／Ｆマップ１０２で目標Ａ／Ｆを検索すると同時に他
のパラメータもリーン側のマップに切換る。さらに、リ
ーン運転中に負荷かエンジン回転数が高くなってリーン
Ａ／Ｆマップ１０２中のＡ／Ｆ＝１４.７ のエリアに入
ったらストイキＡ／Ｆマップ１０３に切換ると同時に他
のパラメータもストイキ側のマップに切換る。
Ｆ＞１４.７ でエンジン冷却水温≧Ｔ（例えば１０℃）
のとき各制御パラメータのマップのうちリーン側のマッ
プを使うことを許可する。ここで、マップ切換えのため
に参照する目標Ａ／Ｆの算出について詳細に述べる。現
在のＡ／ＦマップがストイキＡ／Ｆマップ１０３で、基
準Ｔｐとエンジン回転数Ｎｅで定まる運転領域のマップ
値の目標Ａ／Ｆ≦14.7のときは点火マップ等の他の制御
パラメータのマップもストイキ用を使用する。次に動作
点が移動してストイキＡ／Ｆマップ１０３中の目標Ａ／
Ｆ＝２０のエリアに変わったら、マップ切換えロジック
１１０によりリーン側のマップが選択されるのでリーン
Ａ／Ｆマップ１０２で目標Ａ／Ｆを検索すると同時に他
のパラメータもリーン側のマップに切換る。さらに、リ
ーン運転中に負荷かエンジン回転数が高くなってリーン
Ａ／Ｆマップ１０２中のＡ／Ｆ＝１４.７ のエリアに入
ったらストイキＡ／Ｆマップ１０３に切換ると同時に他
のパラメータもストイキ側のマップに切換る。
【００１７】センサで検出したエンジンの吸入空気量Ｑ
ａはフィルタ処理部１１１でノイズを除去され、ブロッ
ク１１２にて実Ｔｐが（数１）計算される。実Ｔｐは基
準Ｔｐマップ１０１の更新に使われ、またストイキ学習
マップ１１３の軸としても使われる。さらに、基準Ｔｐ
から目標Ｔｐを下式（数３）のように求めて実ＴＰと比
較した偏差分で空気量制御部のフィードバック制御を行
う。
ａはフィルタ処理部１１１でノイズを除去され、ブロッ
ク１１２にて実Ｔｐが（数１）計算される。実Ｔｐは基
準Ｔｐマップ１０１の更新に使われ、またストイキ学習
マップ１１３の軸としても使われる。さらに、基準Ｔｐ
から目標Ｔｐを下式（数３）のように求めて実ＴＰと比
較した偏差分で空気量制御部のフィードバック制御を行
う。
【００１８】 目標Ｔｐ＝基準Ｔｐ×（目標Ａ／Ｆ）／（１４.７） …（数３） （数３）において基準Ｔｐはストイキ時のＴｐと等価で
あるから目標Ａ／Ｆがストイキの１４.７ のときは目標
Ｔｐ＝基準Ｔｐ＝ストイキ時の実Ｔｐとなる。一方、目
標Ａ／Ｆがリーンで例えば４０のときは、基準Ｔｐに４
０／１４.７ をかけた目標Ｔｐとなるように空気量アク
チュエータ(例えば電子制御スロットル)を制御すること
になる。
あるから目標Ａ／Ｆがストイキの１４.７ のときは目標
Ｔｐ＝基準Ｔｐ＝ストイキ時の実Ｔｐとなる。一方、目
標Ａ／Ｆがリーンで例えば４０のときは、基準Ｔｐに４
０／１４.７ をかけた目標Ｔｐとなるように空気量アク
チュエータ(例えば電子制御スロットル)を制御すること
になる。
【００１９】目標Ｔｐから実Ｔｐをひいた偏差をもとに
スロットルのＰＤ（比例・微分）制御をする場合、ブロ
ック１１６で比例ゲインＫｐをかけ、ブロック１１４の
微分器で微分した信号にブロック１１５で微分ゲインＫ
ｄをかけてスロットル目標開度にして空気量アクチュエ
ータのＴＣＭ（Throttle Control Module ）に入力す
る。
スロットルのＰＤ（比例・微分）制御をする場合、ブロ
ック１１６で比例ゲインＫｐをかけ、ブロック１１４の
微分器で微分した信号にブロック１１５で微分ゲインＫ
ｄをかけてスロットル目標開度にして空気量アクチュエ
ータのＴＣＭ（Throttle Control Module ）に入力す
る。
【００２０】一方、燃料は基準Ｔｐにインジェクタ開弁
遅れ時間Ｔｓを加算し、燃料噴射量Ｔｉを求める。
遅れ時間Ｔｓを加算し、燃料噴射量Ｔｉを求める。
【００２１】次に、図２により本発明の適用されるエン
ジンシステムの一例を示す。図においてエンジンが吸入
する空気はエアクリーナ１の入口部２から取り入れら
れ、空気流量計３を通り、吸気流量を制御するスロット
ル弁５が収容されたスロットルボディを通り、コレクタ
６に入る。
ジンシステムの一例を示す。図においてエンジンが吸入
する空気はエアクリーナ１の入口部２から取り入れら
れ、空気流量計３を通り、吸気流量を制御するスロット
ル弁５が収容されたスロットルボディを通り、コレクタ
６に入る。
【００２２】そして、ここで吸気はエンジン７の各シリ
ンダに接続された各吸気管に分配され、シリンダ内に導
かれる。
ンダに接続された各吸気管に分配され、シリンダ内に導
かれる。
【００２３】他方、ガソリンなどの燃料は、燃料タンク
９から燃料ポンプ１０により吸引，加圧された上で、燃
料ダンパ１１，燃料フィルタ１２，燃料噴射弁（インジ
ェクタ）１３、それに燃圧レギュレータ１４が配管され
ている燃料系に供給される。そして、この燃料は上記し
た燃圧レギュレータ１４により一定の圧力に調圧され、
それぞれのシリンダの吸気管８に設けられているインジ
ェクタ１３から吸気管８の中に噴射される。
９から燃料ポンプ１０により吸引，加圧された上で、燃
料ダンパ１１，燃料フィルタ１２，燃料噴射弁（インジ
ェクタ）１３、それに燃圧レギュレータ１４が配管され
ている燃料系に供給される。そして、この燃料は上記し
た燃圧レギュレータ１４により一定の圧力に調圧され、
それぞれのシリンダの吸気管８に設けられているインジ
ェクタ１３から吸気管８の中に噴射される。
【００２４】又、上記空気流量計３からは吸気流量を表
す信号が出力され、コントロールユニット１５に入力さ
れるようになっている。
す信号が出力され、コントロールユニット１５に入力さ
れるようになっている。
【００２５】更に、上記スロットルボディにはスロット
ル弁５の開度を検出するスロットルセンサ１８が取り付
けてあり、その出力もコントロールユニット１５に入力
されるようになっている。
ル弁５の開度を検出するスロットルセンサ１８が取り付
けてあり、その出力もコントロールユニット１５に入力
されるようになっている。
【００２６】次に、１６はディスト（ディストリビュー
タ）で、このディストにはクランク角センサが内蔵され
ており、クランク軸の回転位置を表す基準角信号ＲＥＦ
と回転信号（回転数）検出用の角度信号ＰＯＳとが出力
され、これらの信号もコントロールユニット１５に入力
されるようになっている。
タ）で、このディストにはクランク角センサが内蔵され
ており、クランク軸の回転位置を表す基準角信号ＲＥＦ
と回転信号（回転数）検出用の角度信号ＰＯＳとが出力
され、これらの信号もコントロールユニット１５に入力
されるようになっている。
【００２７】２０は排気管に設けられたＡ／Ｆセンサ
で、この出力信号もコントロールユニット１５に入力さ
れるようになっている。ここで、上記Ａ／Ｆセンサは実
運転空燃比を検出するためのもので、検出した空燃比に
対しリニアな出力を出すタイプでもよいし、または、所
定の空燃比に対し、濃い状態か，薄い状態かを検出する
タイプでもよい。排気管の途中には触媒２５があり、排
気ガス中のＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘを浄化する。
で、この出力信号もコントロールユニット１５に入力さ
れるようになっている。ここで、上記Ａ／Ｆセンサは実
運転空燃比を検出するためのもので、検出した空燃比に
対しリニアな出力を出すタイプでもよいし、または、所
定の空燃比に対し、濃い状態か，薄い状態かを検出する
タイプでもよい。排気管の途中には触媒２５があり、排
気ガス中のＣＯ，ＨＣ，ＮＯｘを浄化する。
【００２８】コントロールユニット１５の主要部は、図
３に示すようにＭＰＵ，ＲＯＭとＡ／Ｄ変換器，エンジ
ンの運転状態を検出する各種のセンサなどからの信号を
入力として取り込み、所定の演算処理を実行し、この演
算結果として算定された各種の制御信号を出力し、上記
したインジェクタ１３や点火コイル１７に所定の制御信
号を供給し、燃料供給量制御と点火時期制御とを実行す
るものである。
３に示すようにＭＰＵ，ＲＯＭとＡ／Ｄ変換器，エンジ
ンの運転状態を検出する各種のセンサなどからの信号を
入力として取り込み、所定の演算処理を実行し、この演
算結果として算定された各種の制御信号を出力し、上記
したインジェクタ１３や点火コイル１７に所定の制御信
号を供給し、燃料供給量制御と点火時期制御とを実行す
るものである。
【００２９】図４は希薄燃焼エンジンでの目標Ａ／Ｆを
エンジン回転数Ｎｅとトルクを軸として割付けたマップ
の一例であり、低負荷ほどリーンにするパターンであ
る。これをあるエンジン回転数（２０００rpm ）で縦切
りにしたものを図５に示す。図５では横軸はトルクにな
っているが、この関係をエンジン制御装置の中で実際に
検出できるパラメータの基本燃料噴射パルス幅Ｔｐ（実
Ｔｐ）を横軸にして表わしたのが図６である。この場
合、実Ｔｐの１つの値に対して複数の目標Ａ／Ｆが対応
し、また、トルクも実Ｔｐに対し１：１に対応しないた
め、従来のように実Ｔｐを軸として目標Ａ／Ｆを検索し
たり動作点を１：１に対応させることは不可能である。
エンジン回転数Ｎｅとトルクを軸として割付けたマップ
の一例であり、低負荷ほどリーンにするパターンであ
る。これをあるエンジン回転数（２０００rpm ）で縦切
りにしたものを図５に示す。図５では横軸はトルクにな
っているが、この関係をエンジン制御装置の中で実際に
検出できるパラメータの基本燃料噴射パルス幅Ｔｐ（実
Ｔｐ）を横軸にして表わしたのが図６である。この場
合、実Ｔｐの１つの値に対して複数の目標Ａ／Ｆが対応
し、また、トルクも実Ｔｐに対し１：１に対応しないた
め、従来のように実Ｔｐを軸として目標Ａ／Ｆを検索し
たり動作点を１：１に対応させることは不可能である。
【００３０】図７は、図５に示した関係を本発明の特徴
である図１の制御系にあてはめ、基準Ｔｐを横軸として
整理したものである。こうすると、トルクも目標Ａ／Ｆ
も基準Ｔｐに対して１：１に対応し、マップとして成立
することが判る。また、図１のブロック１１６に入力さ
れる信号の加算前の目標Ｔｐも基準Ｔｐが決まれば１つ
の値に対応するようになっている。
である図１の制御系にあてはめ、基準Ｔｐを横軸として
整理したものである。こうすると、トルクも目標Ａ／Ｆ
も基準Ｔｐに対して１：１に対応し、マップとして成立
することが判る。また、図１のブロック１１６に入力さ
れる信号の加算前の目標Ｔｐも基準Ｔｐが決まれば１つ
の値に対応するようになっている。
【００３１】図４から図７は空燃比設定の１例をもとに
制御軸について検討したが、この一般解を求めるため定
量的に制御軸の成立性を検証するのが図８である。
制御軸について検討したが、この一般解を求めるため定
量的に制御軸の成立性を検証するのが図８である。
【００３２】図８では３点のトルクについて夫々目標Ａ
／Ｆを割付け、実際にリーンで動作させたときの実Ｔｐ
の関係を示している。なお、［］中の数値は実例であ
る。まず、同じエンジン回転数でトルク違いの３点Ｔ１
［８kgfm］,Ｔ２［１０kgfm］,Ｔ３［１２kgfm］とす
る。上記３点のストイキ時のＴｐつまり基準ＴｐをＴｐ
１，Ｔｐ２，Ｔｐ３とすると必ずＴｐ１＜Ｔｐ２＜Ｔｐ
３の関係が成り立つ。このときのＴｐの比（Ｔｐ２／Ｔ
ｐ１）をａとする。
／Ｆを割付け、実際にリーンで動作させたときの実Ｔｐ
の関係を示している。なお、［］中の数値は実例であ
る。まず、同じエンジン回転数でトルク違いの３点Ｔ１
［８kgfm］,Ｔ２［１０kgfm］,Ｔ３［１２kgfm］とす
る。上記３点のストイキ時のＴｐつまり基準ＴｐをＴｐ
１，Ｔｐ２，Ｔｐ３とすると必ずＴｐ１＜Ｔｐ２＜Ｔｐ
３の関係が成り立つ。このときのＴｐの比（Ｔｐ２／Ｔ
ｐ１）をａとする。
【００３３】次に、図８のＡ／Ｆ設定パターン２のよう
にＴ１〜Ｔ２，Ｔ２〜Ｔ３間でＡ／Ｆの勾配が小さくな
るようにＡ／Ｆ１，Ａ／Ｆ２，Ａ／Ｆ３と目標Ａ／Ｆを
設定する。ここでＡ／Ｆの比（Ａ／Ｆ２）／（Ａ／Ｆ
１）をｂとする。このとき、実ＴｐはＬＴｐ１＜ＬＴｐ
２＜ＬＴｐ３となりトルクに対して実Ｔｐは単調増加と
なるので、トルクと実Ｔｐは１：１の関係となり実Ｔｐ
を制御軸に用いても空燃比設定は可能である。ここで、
上記ａとｂの積ａ×ｂ値はＴ１〜Ｔ２間でもＴ２〜Ｔ３
間でも１以上の数値となっている。
にＴ１〜Ｔ２，Ｔ２〜Ｔ３間でＡ／Ｆの勾配が小さくな
るようにＡ／Ｆ１，Ａ／Ｆ２，Ａ／Ｆ３と目標Ａ／Ｆを
設定する。ここでＡ／Ｆの比（Ａ／Ｆ２）／（Ａ／Ｆ
１）をｂとする。このとき、実ＴｐはＬＴｐ１＜ＬＴｐ
２＜ＬＴｐ３となりトルクに対して実Ｔｐは単調増加と
なるので、トルクと実Ｔｐは１：１の関係となり実Ｔｐ
を制御軸に用いても空燃比設定は可能である。ここで、
上記ａとｂの積ａ×ｂ値はＴ１〜Ｔ２間でもＴ２〜Ｔ３
間でも１以上の数値となっている。
【００３４】しかし、図８のＡ／Ｆ設定パターン１のよ
うにＴ１〜Ｔ２，Ｔ２〜Ｔ３間でＡ／Ｆの勾配が大きく
なるようにＡ／Ｆ１，Ａ／Ｆ２，Ａ／Ｆ３と目標Ａ／Ｆ
を設定する。このときのＡ／Ｆの比ｂはＡ／Ｆ設定パタ
ーン２に対して小さい値となる。また、このときの実Ｔ
ｐはＬＴｐ１＜ＬＴｐ２＞ＬＴｐ３となりＴ２〜Ｔ３間
でトルクが増加しているにもかかわらず実Ｔｐは減少し
ている。よって、トルクと実Ｔｐは１：１の関係となら
ず、実Ｔｐを制御軸に用いると空燃比設定は不可能であ
る。ここで、ａとｂの積ａ×ｂ値に着目するとＴ２〜Ｔ
３間で１以下となっている。
うにＴ１〜Ｔ２，Ｔ２〜Ｔ３間でＡ／Ｆの勾配が大きく
なるようにＡ／Ｆ１，Ａ／Ｆ２，Ａ／Ｆ３と目標Ａ／Ｆ
を設定する。このときのＡ／Ｆの比ｂはＡ／Ｆ設定パタ
ーン２に対して小さい値となる。また、このときの実Ｔ
ｐはＬＴｐ１＜ＬＴｐ２＞ＬＴｐ３となりＴ２〜Ｔ３間
でトルクが増加しているにもかかわらず実Ｔｐは減少し
ている。よって、トルクと実Ｔｐは１：１の関係となら
ず、実Ｔｐを制御軸に用いると空燃比設定は不可能であ
る。ここで、ａとｂの積ａ×ｂ値に着目するとＴ２〜Ｔ
３間で１以下となっている。
【００３５】以上の検討から得られた結果を定量的に整
理すると、ａ×ｂ値が１以上となるような、トルクに対
するＡ／Ｆ勾配が小さい設定では実Ｔｐ軸で目標Ａ／Ｆ
を１：１に対応させることは可能であるが、ａ×ｂ値が
１以下となるような、トルクに対するＡ／Ｆ勾配が大き
い設定では実Ｔｐ軸では目標Ａ／Ｆを１：１に対応させ
ることは不可能である。
理すると、ａ×ｂ値が１以上となるような、トルクに対
するＡ／Ｆ勾配が小さい設定では実Ｔｐ軸で目標Ａ／Ｆ
を１：１に対応させることは可能であるが、ａ×ｂ値が
１以下となるような、トルクに対するＡ／Ｆ勾配が大き
い設定では実Ｔｐ軸では目標Ａ／Ｆを１：１に対応させ
ることは不可能である。
【００３６】よって、請求項２に記載のように、エンジ
ン動作点のなかでエンジン回転数Ｎｅが等しくトルク違
い（Ｔ１＜Ｔ２）の任意の２つの動作点を選んで、ａ×
ｂ＜１となるようにＡ／Ｆを設定する場合、アクセル開
度，点火時期，空燃比，燃料噴射タイミング，ＥＧＲ率
等の制御パラメータを選ぶため、各制御パラメータのマ
ップでエンジン回転数を１つの軸とし、もう１つの軸は
アクセル開度またはアクセル開度の関数である基準Ｔｐ
のいずれかにしてマップ検索する手段を設ければＡ／Ｆ
設定の制限がなくなり、使用空燃比のダイナミックレン
ジを広くすることが可能である。
ン動作点のなかでエンジン回転数Ｎｅが等しくトルク違
い（Ｔ１＜Ｔ２）の任意の２つの動作点を選んで、ａ×
ｂ＜１となるようにＡ／Ｆを設定する場合、アクセル開
度，点火時期，空燃比，燃料噴射タイミング，ＥＧＲ率
等の制御パラメータを選ぶため、各制御パラメータのマ
ップでエンジン回転数を１つの軸とし、もう１つの軸は
アクセル開度またはアクセル開度の関数である基準Ｔｐ
のいずれかにしてマップ検索する手段を設ければＡ／Ｆ
設定の制限がなくなり、使用空燃比のダイナミックレン
ジを広くすることが可能である。
【００３７】次に、図９は図１の基準Ｔｐマップ１０１
の内容に相当するもので、アクセル開度とエンジン回転
数Ｎｅの２軸により検索するマップでＲＯＭに記憶され
ている。
の内容に相当するもので、アクセル開度とエンジン回転
数Ｎｅの２軸により検索するマップでＲＯＭに記憶され
ている。
【００３８】図１０は図９の基準Ｔｐマップ部分のブロ
ック図で、アクセル開度Ａｃｃとエンジン回転数Ｎｅを
入力とし、基準Ｔｐを出力とする。また、基準Ｔｐマッ
プ中の値はストイキ時に実Ｔｐにより修正可能である。
ック図で、アクセル開度Ａｃｃとエンジン回転数Ｎｅを
入力とし、基準Ｔｐを出力とする。また、基準Ｔｐマッ
プ中の値はストイキ時に実Ｔｐにより修正可能である。
【００３９】基準Ｔｐマップの修正は、図１３のフロー
チャートに示すように処理される。図１３の一連の処理
は定時割込みによって実行され、はじめに、ブロック１
３１にて、現在のアクセル開度Ａｃｃ（ｋ）とエンジン
回転数Ｎｅ（ｋ）と目標Ａ／Ｆの読み込みを行う。判定
１３２では、目標Ａ／Ｆが１４.７ かどうか判定する。
現在の目標Ａ／Ｆが１４.７ すなわちストイキであれば
判定１３３へと進む。判定１３３と判定１３４の２つで
エンジンが定常状態にあるかどうか判定する。まず、判
定１３３では現在のアクセル開度Ａｃｃ（ｋ）が１回前
のアクセル開度Ａｃｃ（ｋ−１）と一定値±α以内の差
にあるかどうか判定する。判定１３４では現在のエンジ
ン回転数Ｎｅ（ｋ）が１回前のエンジン回転数Ｎｅ（ｋ
−１）と一定値±β以内の差にあるかどうか判定する。
以上の判定で定常状態と判定されればブロック１３５に
て実Ｔｐを読み込む。さらに、ブロック１３６にて、ア
クセル開度とエンジン回転数できまる領域の基準Ｔｐの
値を実Ｔｐ値に更新する。次に、ブロック１３７では次
回の処理に備えてアクセル開度Ａｃｃ（ｋ−１）とエン
ジン回転数Ｎｅ（ｋ−１）の値を現在値にする。以上の
処理で実Ｔｐマップの更新を行う。
チャートに示すように処理される。図１３の一連の処理
は定時割込みによって実行され、はじめに、ブロック１
３１にて、現在のアクセル開度Ａｃｃ（ｋ）とエンジン
回転数Ｎｅ（ｋ）と目標Ａ／Ｆの読み込みを行う。判定
１３２では、目標Ａ／Ｆが１４.７ かどうか判定する。
現在の目標Ａ／Ｆが１４.７ すなわちストイキであれば
判定１３３へと進む。判定１３３と判定１３４の２つで
エンジンが定常状態にあるかどうか判定する。まず、判
定１３３では現在のアクセル開度Ａｃｃ（ｋ）が１回前
のアクセル開度Ａｃｃ（ｋ−１）と一定値±α以内の差
にあるかどうか判定する。判定１３４では現在のエンジ
ン回転数Ｎｅ（ｋ）が１回前のエンジン回転数Ｎｅ（ｋ
−１）と一定値±β以内の差にあるかどうか判定する。
以上の判定で定常状態と判定されればブロック１３５に
て実Ｔｐを読み込む。さらに、ブロック１３６にて、ア
クセル開度とエンジン回転数できまる領域の基準Ｔｐの
値を実Ｔｐ値に更新する。次に、ブロック１３７では次
回の処理に備えてアクセル開度Ａｃｃ（ｋ−１）とエン
ジン回転数Ｎｅ（ｋ−１）の値を現在値にする。以上の
処理で実Ｔｐマップの更新を行う。
【００４０】図１１は基準Ｔｐのテーブルで図９のマッ
プに対してエンジン回転数のファクタを除いたものであ
る。
プに対してエンジン回転数のファクタを除いたものであ
る。
【００４１】図１２は図１１の基準Ｔｐテーブル部分の
ブロック図で、アクセル開度Ａｃｃを入力とし、基準Ｔ
ｐを出力とする。また、基準Ｔｐテーブルは基準Ｔｐマ
ップと同様、テーブル中の値は図１３のフローチャート
にてストイキ時に実Ｔｐにより修正可能である。
ブロック図で、アクセル開度Ａｃｃを入力とし、基準Ｔ
ｐを出力とする。また、基準Ｔｐテーブルは基準Ｔｐマ
ップと同様、テーブル中の値は図１３のフローチャート
にてストイキ時に実Ｔｐにより修正可能である。
【００４２】図１４のブロック図は目標Ｔｐをもとに空
気量制御を行うためのものである。目標Ｔｐは数３に示
したように基準Ｔｐに目標Ａ／Ｆをかけ、ストイキのＡ
／Ｆ＝１４.７ で割って計算する。空気量アクチュエー
タ１４１は目標Ｔｐと数１のように計算された実Ｔｐと
の偏差により、基準Ｔｐ＞実Ｔｐであれば吸入空気量Ｑ
ａを増やすように動作し、基準Ｔｐ＜実Ｔｐであれば吸
入空気量Ｑａを減らすように動作する。空気量アクチュ
エータ１４１は例えばモータ駆動の電子制御スロットル
である。
気量制御を行うためのものである。目標Ｔｐは数３に示
したように基準Ｔｐに目標Ａ／Ｆをかけ、ストイキのＡ
／Ｆ＝１４.７ で割って計算する。空気量アクチュエー
タ１４１は目標Ｔｐと数１のように計算された実Ｔｐと
の偏差により、基準Ｔｐ＞実Ｔｐであれば吸入空気量Ｑ
ａを増やすように動作し、基準Ｔｐ＜実Ｔｐであれば吸
入空気量Ｑａを減らすように動作する。空気量アクチュ
エータ１４１は例えばモータ駆動の電子制御スロットル
である。
【００４３】図１５は図１４の空気量アクチュエータ１
４１の１例のスロットル制御装置ＴＣＭ（Throttle Con
trol Module ）１５１とコントロールユニット１５との
信号の入出力関係を示す図である。コントロールユニッ
ト１５のＴｐ演算部は吸入空気量計３で計測された吸入
空気量Ｑａとエンジン回転数Ｎｅを入力し、実Ｔｐを出
力する。実Ｔｐは図１４に示したように目標Ｔｐと比較
され、その偏差が開度演算部１５２に入力される。開度
演算部１５２は目標Ｔｐと実Ｔｐの偏差であるＴｐ偏差
をもとに電子制御スロットルの目標開度を算出する。Ｔ
ＣＭではコントロールユニット１５から送信された目標
開度とスロットルセンサ１８で検出される実開度とを比
較し、開度偏差を電流変換部１５４に入力する。電流変
換部１５４は上記開度偏差からモータ１５５に通電する
電流を演算し、モータ１５５への電流制御を行う。モー
タ１５５の軸からのトルクはギアを介してスロットル弁
５に伝わり目標開度および目標Ｔｐになるようフィード
バック制御が行われる。
４１の１例のスロットル制御装置ＴＣＭ（Throttle Con
trol Module ）１５１とコントロールユニット１５との
信号の入出力関係を示す図である。コントロールユニッ
ト１５のＴｐ演算部は吸入空気量計３で計測された吸入
空気量Ｑａとエンジン回転数Ｎｅを入力し、実Ｔｐを出
力する。実Ｔｐは図１４に示したように目標Ｔｐと比較
され、その偏差が開度演算部１５２に入力される。開度
演算部１５２は目標Ｔｐと実Ｔｐの偏差であるＴｐ偏差
をもとに電子制御スロットルの目標開度を算出する。Ｔ
ＣＭではコントロールユニット１５から送信された目標
開度とスロットルセンサ１８で検出される実開度とを比
較し、開度偏差を電流変換部１５４に入力する。電流変
換部１５４は上記開度偏差からモータ１５５に通電する
電流を演算し、モータ１５５への電流制御を行う。モー
タ１５５の軸からのトルクはギアを介してスロットル弁
５に伝わり目標開度および目標Ｔｐになるようフィード
バック制御が行われる。
【００４４】図１６は図１４に示す空気量アクチュエー
タ１４１の１例のＴＣＭ（ThrottleControl Module）１
５１とコントロールユニット１５との信号の入出力関係
を示す図であり、図１５とは違う形態の例である。図１
５との違いはＴｐ演算部153と開度換算部１５２をTCM15
1のなかに取り込んだところにある。よって、コントロ
ールユニット１５からTCM151には目標Ｔｐを送信する。
TCM151ではＴｐ演算部１５３が吸入空気量計３で計測さ
れた吸入空気量Ｑａとエンジン回転数Ｎｅの入力に対し
実Ｔｐを出力する。実Ｔｐは目標Ｔｐと比較され、その
偏差が開度演算部１５２に入力される。開度演算部１５
２はＴｐ偏差をもとに電子制御スロットルの目標開度を
算出する。つぎに、目標開度とスロットルセンサ１８で
検出される実開度とを比較し、開度偏差を電流変換部１
５４に入力する。電流変換部154は上記開度偏差からモ
ータ１５５に通電する電流を演算し、モータ１５５への
電流制御を行う。モータ１５５の軸からのトルクはギア
を介してスロットル弁５に伝わり目標開度および目標Ｔ
ｐになるようフィードバック制御が行われる。
タ１４１の１例のＴＣＭ（ThrottleControl Module）１
５１とコントロールユニット１５との信号の入出力関係
を示す図であり、図１５とは違う形態の例である。図１
５との違いはＴｐ演算部153と開度換算部１５２をTCM15
1のなかに取り込んだところにある。よって、コントロ
ールユニット１５からTCM151には目標Ｔｐを送信する。
TCM151ではＴｐ演算部１５３が吸入空気量計３で計測さ
れた吸入空気量Ｑａとエンジン回転数Ｎｅの入力に対し
実Ｔｐを出力する。実Ｔｐは目標Ｔｐと比較され、その
偏差が開度演算部１５２に入力される。開度演算部１５
２はＴｐ偏差をもとに電子制御スロットルの目標開度を
算出する。つぎに、目標開度とスロットルセンサ１８で
検出される実開度とを比較し、開度偏差を電流変換部１
５４に入力する。電流変換部154は上記開度偏差からモ
ータ１５５に通電する電流を演算し、モータ１５５への
電流制御を行う。モータ１５５の軸からのトルクはギア
を介してスロットル弁５に伝わり目標開度および目標Ｔ
ｐになるようフィードバック制御が行われる。
【００４５】図１７は空気量アクチュエータ１４１の１
例のＴＣＭ（Throttle ControlModule）１５１とコント
ロールユニット１５との信号の入出力関係を示す図であ
り、図１５，図１６とは違う形態の例である。図１５，
図１６との違いはコントロールユニット１５からTCM151
に送信する信号が目標吸入空気量Ｑａになっている点で
ある。この通信形態をとることによりTCM151は目標吸入
空気量Ｑａと実吸入空気量Ｑａを比較してフィードバッ
ク制御を行う。目標吸入空気量Ｑａと実吸入空気量Ｑａ
の偏差は開度演算部１５２に入力される。開度演算部１
５２はＱａ偏差をもとに電子制御スロットルの目標開度
を算出する。つぎに、目標開度とスロットルセンサ１８
で検出される実開度とを比較し、開度偏差を電流変換部
154に入力する。電流変換部１５４は上記開度偏差から
モータ１５５に通電する電流を演算し、モータ１５５へ
の電流制御を行う。モータ１５５の軸からのトルクはギ
アを介してスロットル弁５に伝わり目標開度および目標
Ｑａになるようフィードバック制御が行われる。
例のＴＣＭ（Throttle ControlModule）１５１とコント
ロールユニット１５との信号の入出力関係を示す図であ
り、図１５，図１６とは違う形態の例である。図１５，
図１６との違いはコントロールユニット１５からTCM151
に送信する信号が目標吸入空気量Ｑａになっている点で
ある。この通信形態をとることによりTCM151は目標吸入
空気量Ｑａと実吸入空気量Ｑａを比較してフィードバッ
ク制御を行う。目標吸入空気量Ｑａと実吸入空気量Ｑａ
の偏差は開度演算部１５２に入力される。開度演算部１
５２はＱａ偏差をもとに電子制御スロットルの目標開度
を算出する。つぎに、目標開度とスロットルセンサ１８
で検出される実開度とを比較し、開度偏差を電流変換部
154に入力する。電流変換部１５４は上記開度偏差から
モータ１５５に通電する電流を演算し、モータ１５５へ
の電流制御を行う。モータ１５５の軸からのトルクはギ
アを介してスロットル弁５に伝わり目標開度および目標
Ｑａになるようフィードバック制御が行われる。
【００４６】本発明は希薄燃焼を行うエンジンシステム
に有効であるが、特に空燃比のダイナミックレンジの広
い希薄燃焼エンジンに対して効果が大である。図１８に
空燃比のダイナミックレンジの広い希薄燃焼エンジンの
例として燃料を直接燃焼室内に噴射する筒内噴射エンジ
ンシステムの具体的な構成を示す。
に有効であるが、特に空燃比のダイナミックレンジの広
い希薄燃焼エンジンに対して効果が大である。図１８に
空燃比のダイナミックレンジの広い希薄燃焼エンジンの
例として燃料を直接燃焼室内に噴射する筒内噴射エンジ
ンシステムの具体的な構成を示す。
【００４７】以下、図２のポート噴射エンジンシステム
との違いについて説明する。
との違いについて説明する。
【００４８】ガソリンなどの燃料は、燃料タンク９から
燃料ポンプ１０により１次加圧され、さらに燃料ポンプ
３０により２次加圧され、インジェクタ１３が配管され
ている燃料系に供給される。１次加圧された燃料は燃圧
レギュレータ３１により一定の圧力（例えば３kg／c
m2 ）に調圧され、より高い圧力に２次加圧された燃料
は燃圧レギュレータ３２により一定の圧力（例えば３０
kg／ｍ2 ）に調圧され、それぞれのシリンダに設けられ
ている高圧用インジェクタ３３からシリンダの中に噴射
される。
燃料ポンプ１０により１次加圧され、さらに燃料ポンプ
３０により２次加圧され、インジェクタ１３が配管され
ている燃料系に供給される。１次加圧された燃料は燃圧
レギュレータ３１により一定の圧力（例えば３kg／c
m2 ）に調圧され、より高い圧力に２次加圧された燃料
は燃圧レギュレータ３２により一定の圧力（例えば３０
kg／ｍ2 ）に調圧され、それぞれのシリンダに設けられ
ている高圧用インジェクタ３３からシリンダの中に噴射
される。
【００４９】次に、１６はカムシャフト軸に取り付けら
れたクランク角センサで、クランク軸の回転位置を表す
基準角信号ＲＥＦと回転信号（回転数）検出用の角度信
号ＰＯＳとが出力され、これらの信号もコントロールユ
ニット１５に入力されるようになっている。ここで、ク
ランク角センサは３４のようにクランク軸の回転を直接
検出するタイプでもよい。
れたクランク角センサで、クランク軸の回転位置を表す
基準角信号ＲＥＦと回転信号（回転数）検出用の角度信
号ＰＯＳとが出力され、これらの信号もコントロールユ
ニット１５に入力されるようになっている。ここで、ク
ランク角センサは３４のようにクランク軸の回転を直接
検出するタイプでもよい。
【００５０】２０は排気管に設けられたＡ／Ｆセンサ
で、この出力信号もコントロールユニット１５に入力さ
れるようになっている。
で、この出力信号もコントロールユニット１５に入力さ
れるようになっている。
【００５１】本発明ではアクセル開度信号を入力として
基準Ｔｐを演算し、スロットル開度を制御するので、ア
クセル開度およびスロットル開度の精度確保が空燃比制
御とトルク制御を行うに当たって重要な課題である。特
に、開度に対する吸入空気量の増加割合が大きくなる全
閉付近では、アクセル開度とスロットル開度の精度確保
が必要である。
基準Ｔｐを演算し、スロットル開度を制御するので、ア
クセル開度およびスロットル開度の精度確保が空燃比制
御とトルク制御を行うに当たって重要な課題である。特
に、開度に対する吸入空気量の増加割合が大きくなる全
閉付近では、アクセル開度とスロットル開度の精度確保
が必要である。
【００５２】そこで、コントロールユニット１５に高精
度のアクセル開度およびスロットル開度を入力する構成
を図１９と図２０に示す。
度のアクセル開度およびスロットル開度を入力する構成
を図１９と図２０に示す。
【００５３】図１９のTCM151は、アクセルまたはおよび
スロットルの開度センサ１９１からの電圧をＮ倍に増幅
する増幅器１９３とゲイン１倍の増幅器１９２を備えて
いる。増幅器１９２，１９３の出力はＡ／Ｄ変換器１９
４でディジタルに変換され、CPU195に入力される。CPU1
95では１倍信号またはＮ倍信号のどちらかを選択する
が、低開度時には、実開度を目標開度に正確に追従させ
るために増幅器１９３からのＮ倍信号を使用している。
ここで、増幅器１９２，１９３の出力を分岐してコント
ロールユニット１５内のＡ／Ｄ変換器１９６に入力し、
ディジタル変換してCPU197に入力する。このようにし
て、コントロールユニット１５もＮ倍信号を得ることが
できるため、低開度時の基準Ｔｐ算出とスロットル制御
を高精度に行うことができる。
スロットルの開度センサ１９１からの電圧をＮ倍に増幅
する増幅器１９３とゲイン１倍の増幅器１９２を備えて
いる。増幅器１９２，１９３の出力はＡ／Ｄ変換器１９
４でディジタルに変換され、CPU195に入力される。CPU1
95では１倍信号またはＮ倍信号のどちらかを選択する
が、低開度時には、実開度を目標開度に正確に追従させ
るために増幅器１９３からのＮ倍信号を使用している。
ここで、増幅器１９２，１９３の出力を分岐してコント
ロールユニット１５内のＡ／Ｄ変換器１９６に入力し、
ディジタル変換してCPU197に入力する。このようにし
て、コントロールユニット１５もＮ倍信号を得ることが
できるため、低開度時の基準Ｔｐ算出とスロットル制御
を高精度に行うことができる。
【００５４】図２０に図１９と同じ目的で構成が違う例
を示す。ここで、TCM151はアクセルまたはおよびスロッ
トルの開度センサ１９１からの電圧をＮ倍に増幅する増
幅器１９３とゲイン１倍の増幅器１９２を備えている。
増幅器１９２，１９３の出力はＡ／Ｄ変換器１９４でデ
ィジタルに変換され、CPU195に入力される。CPU195では
１倍信号またはＮ倍信号のどちらかを選択するが、低開
度時には、実開度を目標開度に正確に追従させるために
増幅器１９３からのＮ倍信号を使用している。ここで、
ＴＣＭのCPU195はコントロールユニット１５のCPU197と
通信を行っており、実開度の１倍信号とＮ倍信号のディ
ジタルデータをCPU197に送信する。このようにして、コ
ントロールユニット１５もＮ倍信号を得ることができ、
低開度時の基準Ｔｐ算出とスロットル制御を高精度に行
うことができる。
を示す。ここで、TCM151はアクセルまたはおよびスロッ
トルの開度センサ１９１からの電圧をＮ倍に増幅する増
幅器１９３とゲイン１倍の増幅器１９２を備えている。
増幅器１９２，１９３の出力はＡ／Ｄ変換器１９４でデ
ィジタルに変換され、CPU195に入力される。CPU195では
１倍信号またはＮ倍信号のどちらかを選択するが、低開
度時には、実開度を目標開度に正確に追従させるために
増幅器１９３からのＮ倍信号を使用している。ここで、
ＴＣＭのCPU195はコントロールユニット１５のCPU197と
通信を行っており、実開度の１倍信号とＮ倍信号のディ
ジタルデータをCPU197に送信する。このようにして、コ
ントロールユニット１５もＮ倍信号を得ることができ、
低開度時の基準Ｔｐ算出とスロットル制御を高精度に行
うことができる。
【００５５】従来技術では、実Ｔｐを負荷側の軸として
いたために、希薄燃焼させたときにトルクに対して実Ｔ
ｐが一義的に定まらず、負荷が大となったときに実Ｔｐ
が逆転する現象があった。
いたために、希薄燃焼させたときにトルクに対して実Ｔ
ｐが一義的に定まらず、負荷が大となったときに実Ｔｐ
が逆転する現象があった。
【００５６】しかしながら、本願発明によれば、本発明
は、基準Ｔｐを軸とするために、トルク，基準Ｔｐ，目
標Ａ／Ｆは一義的に定まる関係となり、希薄燃焼領域に
おいて目標Ａ／Ｆの設定範囲を大きくすることができ、
負荷に応じて最適なＡ／Ｆで運転することができる。同
様に、負荷に応じて最適な点火時期，燃料噴射時期，Ｅ
ＧＲ率で運転することができる。
は、基準Ｔｐを軸とするために、トルク，基準Ｔｐ，目
標Ａ／Ｆは一義的に定まる関係となり、希薄燃焼領域に
おいて目標Ａ／Ｆの設定範囲を大きくすることができ、
負荷に応じて最適なＡ／Ｆで運転することができる。同
様に、負荷に応じて最適な点火時期，燃料噴射時期，Ｅ
ＧＲ率で運転することができる。
【００５７】
【発明の効果】本発明は、エンジン動作点を設定するに
当ってエンジン回転数Ｎｅと基準Ｔｐとを軸として制御
パラメータを検索し求めるようにしているため、トルク
に対する目標Ａ／Ｆ，目標Ｔｐおよび各制御パラメータ
について一義的に定まる関係を創出できることになる。
そして、これによれば目標Ａ／Ｆの設定に大きな自由度
が派生することになるために、希薄燃焼領域における負
荷に応じて最適な空燃比および制御パラメータを設定で
きるようになり、安定した希薄燃焼を実現することがで
きる。
当ってエンジン回転数Ｎｅと基準Ｔｐとを軸として制御
パラメータを検索し求めるようにしているため、トルク
に対する目標Ａ／Ｆ，目標Ｔｐおよび各制御パラメータ
について一義的に定まる関係を創出できることになる。
そして、これによれば目標Ａ／Ｆの設定に大きな自由度
が派生することになるために、希薄燃焼領域における負
荷に応じて最適な空燃比および制御パラメータを設定で
きるようになり、安定した希薄燃焼を実現することがで
きる。
【図１】本発明の全体構成を表わす制御ブロック図。
【図２】本発明の適用されるエンジンシステムの一例。
【図３】本発明の適用されるコントロールユニットの構
成図。
成図。
【図４】目標空燃比の設定の一例。
【図５】トルクに対する目標空燃比の設定の一例。
【図６】従来技術での目標Ａ／Ｆ設定の例。
【図７】本発明での目標Ａ／Ｆ設定の一例。
【図８】トルク違いの複数点に対する目標Ａ／Ｆ設定の
例。
例。
【図９】本発明で使用する基準Ｔｐマップを表わす図。
【図１０】本発明で使用する基準Ｔｐマップのブロック
図。
図。
【図１１】本発明で使用する基準Ｔｐテーブルを表わす
図。
図。
【図１２】本発明で使用する基準Ｔｐテーブルのブロッ
ク図。
ク図。
【図１３】本発明の一実施例のフローチャート。
【図１４】本発明の空気量制御部の構成を示すブロック
図。
図。
【図１５】本発明の適用されるコントロールユニットの
入出力関係の一例。
入出力関係の一例。
【図１６】本発明の適用されるコントロールユニットの
入出力関係の一例。
入出力関係の一例。
【図１７】本発明の適用されるコントロールユニットの
入出力関係の一例。
入出力関係の一例。
【図１８】本発明の適用されるエンジンシステムの一
例。
例。
【図１９】本発明の適用されるコントロールユニットの
入出力関係の一例。
入出力関係の一例。
【図２０】本発明の適用されるコントロールユニットの
入出力関係の一例。
入出力関係の一例。
３…空気流量計、５…スロットル弁、７…エンジン、１
３…インジェクタ、１５…コントロールユニット、１８
…スロットルセンサ、２３…点火プラグ、３３…高圧用
インジェクタ、１０１…基準Ｔｐマップ、１０２…リー
ンＡ／Ｆマップ、１１７…ＴＣＭ（Throttole Control
Module）。
３…インジェクタ、１５…コントロールユニット、１８
…スロットルセンサ、２３…点火プラグ、３３…高圧用
インジェクタ、１０１…基準Ｔｐマップ、１０２…リー
ンＡ／Ｆマップ、１１７…ＴＣＭ（Throttole Control
Module）。
Claims (22)
- 【請求項１】エンジンのシリンダに入る吸入空気量Ｑａ
を検出する手段と、エンジン回転数Ｎｅを検出する手段
と、前記吸入空気量Ｑａと前記エンジン回転数Ｎｅより
基本燃料パルス幅Ｔｐを算出する手段と、エンジンの動
作状態に応じて少なくとも空燃比，点火時期，燃料噴射
タイミング，スロット開度，ＥＧＲ率のいずれかを含む
制御パラメータを最適に定める手段とを有する希薄燃焼
エンジンの電子式エンジン制御システムにおいて、 希薄空燃比時に、前記エンジンの制御パラメータを定め
る際に用いる負荷パラメータとして、アクセル開度に基
づき定められるアクセル開度の関数であり、前記基本燃
料噴射パルス幅Ｔｐと同次元の基準Ｔｐを定める手段を
有することを特徴とする希薄燃焼エンジン制御装置。 - 【請求項２】エンジンのシリンダに入る吸入空気量Ｑａ
を検出する手段と、エンジン回転数Ｎｅを検出する手段
と、吸入空気量Ｑａをエンジン回転数Ｎｅで割って空燃
比が理論空燃比（Ａ／Ｆ＝１４.７ ）となるような係数
を乗じて１シリンダ当たりの基本燃料噴射パルス幅Ｔｐ
を算出する手段と、エンジンの動作状態に応じて少なく
とも空燃比，点火時期，燃料噴射タイミング，スロット
ル開度，ＥＧＲ率のいずれかを含む制御パラメータを最
適に選ぶための各制御パラメータのマップを「エンジン
回転数の軸」と「エンジン負荷を表わす軸」で検索する
手段、からなる希薄燃焼エンジンの電子式エンジン制御
システムにおいて、 理論空燃比時にエンジン負荷を表わす軸として基本燃料
噴射パルス幅Ｔｐを用いて各制御パラメータを検索する
手段、 希薄空燃比時に上記「エンジン負荷を表わす軸」として
アクセル開度の関数でありＴｐと同次元の基準Ｔｐを用
いて各制御パラメータを検索する手段、からなることを
特徴とする希薄燃焼エンジン制御装置。 - 【請求項３】エンジン動作点のなかでエンジン回転数Ｎ
ｅが等しくトルク違い(Ｔ１＜Ｔ２)の任意の２つの動作
点を選んで、 第１の動作点のトルクをＴ１、理論空燃比時の基本燃料
噴射量をＴｐ１、目標Ａ／ＦをＡ／Ｆ１とし、 第２の動作点のトルクをＴ２、理論空燃比時の基本燃料
噴射量をＴｐ２、目標Ａ／ＦをＡ／Ｆ２とし、 Ｔｐ１からＴｐ２への変化割合をａ（＝Ｔｐ２／Ｔｐ
１）、Ａ／Ｆ１からＡ／Ｆ２への変化割合をｂ（＝［Ａ
／Ｆ２］／［Ａ／Ｆ１］）とするとき、ａ×ｂ＜１とな
るようにＡ／Ｆを設定する場合、つまり低トルクほどＡ
／Ｆを薄くする設定でＡ／Ｆ変化割合を所定値より大き
くする場合、 少なくともアクセル開度，点火時期，空燃比，燃料噴射
タイミング，ＥＧＲ率のいずれかを含む制御パラメータ
を選ぶため、各制御パラメータのマップでエンジン回転
数を１つの軸とし、もう１つの軸をアクセル開度または
アクセル開度の関数である基準Ｔｐのいずれかにしてマ
ップ検索をする手段を設けたことを特徴とする希薄燃焼
エンジン制御装置。 - 【請求項４】請求項２または３のいずれかにおいて、理
論空燃比時は基本燃料噴射パルス幅Ｔｐをエンジン負荷
側の軸として制御パラメータを検索し、希薄空燃比時は
エンジン負荷を表す軸としてＴｐ以外の変数を用いて制
御パラメータを検索することを特徴とする希薄燃焼エン
ジン制御装置。 - 【請求項５】請求項２から４のいずれかにおいて、 基準Ｔｐとエンジン回転数とから設定した希薄燃焼用Ａ
／Ｆマップおよび理論空燃比用Ａ／Ｆマップを記憶する
手段を有することを特徴とする希薄燃焼エンジン制御装
置。 - 【請求項６】請求項２から４のいずれかにおいて、 基準Ｔｐとエンジン回転数とから設定した希薄燃焼用点
火時期マップおよび理論空燃比用点火時期マップを記憶
する手段を有することを特徴とする希薄燃焼エンジン制
御装置。 - 【請求項７】請求項２から４のいずれかにおいて、 基準Ｔｐとエンジン回転数とから設定した希薄燃焼用噴
射時期マップおよび理論空燃比用噴射時期マップを記憶
する手段を有することを特徴とする希薄燃焼エンジン制
御装置。 - 【請求項８】請求項２から４のいずれかにおいて、 基準Ｔｐとエンジン回転数とから設定した希薄燃焼用Ｅ
ＧＲ率マップおよび理論空燃比用ＥＧＲ率マップを記憶
する手段を有することを特徴とする希薄燃焼エンジン制
御装置。 - 【請求項９】請求項５から８のいずれかにおいて、 前記マップの切換えは、次の条件を満足したときに少な
くとも希薄燃焼Ａ／Ｆマップを含み各種希薄燃焼用マッ
プに切換えられることを特徴とする希薄燃焼エンジン制
御装置。 ・目標Ａ／Ｆ＞１４.７ ・エンジン冷却水温＞１０℃ - 【請求項１０】請求項２または３において、基準Ｔｐは
エンジン回転数軸とアクセル開度軸のマップで検索する
変数とすることを特徴とする希薄燃焼エンジン制御装
置。 - 【請求項１１】請求項１０において、理論空燃比時はエ
ンジン回転数とアクセル開度で決定される運転領域の基
準Ｔｐが基本燃料噴射パルス幅Ｔｐと一致するように基
準Ｔｐのマップを更新する学習手段を設けたことを特徴
とする希薄燃焼エンジン制御装置。 - 【請求項１２】請求項１１において、学習する条件は空
燃比が理論空燃比でフィードバック制御を行っている状
態とすることを特徴とする希薄燃焼エンジン制御装置。 - 【請求項１３】請求項２または３において、基準Ｔｐは
アクセル開度軸のテーブルで検索する変数とすることを
特徴とする希薄燃焼エンジン制御装置。 - 【請求項１４】請求項１３において、理論空燃比時はア
クセル開度で決まる基準Ｔｐが基本燃料噴射パルス幅Ｔ
ｐと一致するように基準Ｔｐのテーブルを更新する手段
を設けたことを特徴とする希薄燃焼エンジン制御装置。 - 【請求項１５】請求項２または３において、基準Ｔｐに
目標空燃比を乗じて理論空燃比の空燃比（１４.７ ）で
割ったものを目標Ｔｐとし、吸入空気量Ｑａとエンジン
回転数Ｎｅから計算した実Ｔｐを目標Ｔｐに追従させる
ように吸入空気量をフィードバック制御することを特徴
とする希薄燃焼エンジン制御装置。 - 【請求項１６】請求項１５において、吸入空気量を制御
するためのアクチュエータは電子制御スロットルとする
ことを特徴とする希薄燃焼エンジン制御装置。 - 【請求項１７】請求項１６において、エンジン制御装置
はスロットル制御装置に目標Ｔｐを送信し、スロットル
制御装置では実Ｔｐを目標Ｔｐに追従させるようにスロ
ットル開度を制御することを特徴とするエンジン制御装
置およびスロットル制御装置。 - 【請求項１８】請求項１６において、エンジン制御装置
はスロットル制御装置に目標Ｑａを送信し、スロットル
制御装置では実Ｑａを目標Ｑａに追従させるようにスロ
ットル開度を制御することを特徴とするエンジン制御装
置およびスロットル制御装置。 - 【請求項１９】請求項１から３のいずれかにおいて、制
御パラメータとは、空燃比，点火時期，燃料噴射開始タ
イミング，燃料噴射終了タイミング，ＥＧＲ率，シリン
ダ内旋回流の強弱のうち１つあるいは複数のパラメータ
とすることを特徴とする希薄燃焼エンジン制御装置。 - 【請求項２０】請求項１〜１９のいずれかにおいて、燃
料を噴射するインジェクタはシリンダ内に直接燃料を噴
射する筒内噴射インジェクタであることを特徴とする希
薄燃焼エンジン制御装置。 - 【請求項２１】ポテンショメータ式スロットル開度セン
サまたはおよびアクセル開度センサのアナログ信号電圧
を取り込む手段と、低開度時に精度確保のためＮ倍に電
圧を増幅して取り込む手段を設けたスロットル制御装
置、およびスロットル制御装置に目標スロットル開度を
送信するエンジン制御装置からなるエンジン制御システ
ムにおいて、 上記１倍とＮ倍のアナログ信号をエンジン制御装置にも
入力する手段を設けたことを特徴とするエンジン制御装
置およびスロットル制御装置。 - 【請求項２２】請求項２１において、１倍とＮ倍に増幅
したスロットル開度センサまたはおよびアクセル開度セ
ンサの信号をスロットル制御装置からエンジン制御装置
にデジタル変換した後に送信する手段を設けたことを特
徴とするエンジン制御装置およびスロットル制御装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17621196A JP3285493B2 (ja) | 1996-07-05 | 1996-07-05 | 希薄燃焼エンジン制御装置および方法ならびにエンジンシステム |
| US08/889,089 US5964200A (en) | 1996-07-05 | 1997-07-07 | Control apparatus and control method for lean burn engine and engine system |
| US09/333,945 US6123056A (en) | 1996-07-05 | 1999-06-16 | Control apparatus and control method for lean burn engine and engine system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17621196A JP3285493B2 (ja) | 1996-07-05 | 1996-07-05 | 希薄燃焼エンジン制御装置および方法ならびにエンジンシステム |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001069414A Division JP4051180B2 (ja) | 2001-03-12 | 2001-03-12 | 希薄燃焼エンジン制御装置および方法ならびにエンジンシステム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1018891A true JPH1018891A (ja) | 1998-01-20 |
| JP3285493B2 JP3285493B2 (ja) | 2002-05-27 |
Family
ID=16009574
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17621196A Expired - Lifetime JP3285493B2 (ja) | 1996-07-05 | 1996-07-05 | 希薄燃焼エンジン制御装置および方法ならびにエンジンシステム |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US5964200A (ja) |
| JP (1) | JP3285493B2 (ja) |
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| US20040187846A1 (en) * | 2004-03-30 | 2004-09-30 | Hitachi, Ltd. | Device for controlling throttle valve |
| JPWO2003014554A1 (ja) * | 2001-08-08 | 2004-11-25 | 株式会社日立製作所 | スロットル弁の制御装置 |
| US6848417B2 (en) * | 2003-01-27 | 2005-02-01 | Ford Global Technologies, Llc | Lean idle speed control using fuel and ignition timing |
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- 1996-07-05 JP JP17621196A patent/JP3285493B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1997
- 1997-07-07 US US08/889,089 patent/US5964200A/en not_active Expired - Lifetime
-
1999
- 1999-06-16 US US09/333,945 patent/US6123056A/en not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
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| US5964200A (en) | 1999-10-12 |
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