JPH1182090A

JPH1182090A - 内燃機関の制御装置

Info

Publication number: JPH1182090A
Application number: JP9244236A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Takimoto; 敏幸瀧本
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1997-09-09
Filing date: 1997-09-09
Publication date: 1999-03-26
Anticipated expiration: 2017-09-09
Also published as: JP3641914B2

Abstract

(57)【要約】【課題】電子制御燃料噴射式の内燃機関においてまず
目標トルクを決定し、この目標トルクになるように吸入
空気量、燃料噴射量、及び点火時期を後から定めること
により、機関の応答性、空燃比制御性を向上させる。【解決手段】機関の運転状態パラメータを検出し、運
転者からの機関の運転要求に対して運転状態パラメータ
を加味して機関を要求運転状態に制御する電子制御燃料
噴射式の内燃機関の制御装置において、アクセルペダル
操作量センサ１５によりアクセルペダルの操作量を検出
し、この検出値を基にして機関が発生すべき目標トルク
量を算出し、この目標トルク量になるように、必要空気
量、必要燃料量、要求点火時期、ＩＳＣ弁開度等の内燃
機関の制御量を決定し、決定した制御量により、電子制
御スロットル４、インジェクタ８、イグナイタ１６、及
び、ＩＳＣ制御弁２１を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関の制御装置
に関し、特に、内燃機関の運転状態を決定する吸入空気
量、燃料噴射量、及び点火時期等の制御量を、目標機関
トルクに応じて決定するようにした内燃機関の制御装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、気化器式のガソリン機関に代わる
電子制御燃料噴射式の内燃機関の制御装置においても、
必要な空燃比（Ａ／Ｆ）を得るためには、アクセルペダ
ルと機械的に連結、連動するスロットル弁によって吸入
空気量を制御し、この空気量に見合った燃料量が決めら
れていた（特公平７−３３７８１号公報の発明の背景欄
参照）。そして、内燃機関の制御装置はスロットル弁開
度によって決まる吸入空気量をエアフローメータやカル
マンセンサ等の計測装置によって計測し、計測した吸入
空気量に見合った燃料噴射量、点火時期等の最終制御量
を算出して出力するのが一般的である（内燃機関の燃料
噴射量および点火時期制御方法については、例えば、特
公平７−９４８１３号公報に開示がある）。

【０００３】また、近年の電子制御燃料噴射式の内燃機
関を搭載した車両には、標準装備品の他に、変速パター
ンを運転者の好みで変更できる電子制御自動変速機、車
両を定速で走行させるクルーズコントロール装置、駆動
輪の空転を防止するトラクションコントロール装置や、
ＶＳＣ(Vehicle Stability Control) 等のオプション装
置が搭載されることが多く、これらのオプション装置か
ら、即ち、内燃機関以外の装置からの機関トルクの調整
要求が起こることがあり、このトルク調整要求により、
例えば、点火時期の遅角量が調整されている。これらの
オプション装置を備えた内燃機関の中で、トラクション
コントロール装置を備えた内燃機関ではスロットル弁を
電気的に制御する例もあるが、この制御はあくまでも吸
入空気量を調整するだけのものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
ような電子制御燃料噴射式の内燃機関における従来の制
御装置には、以下のような課題があった。 (1) 空気量計測後に燃料噴射量の計算を行って噴射を実
行するため、加減速運転時には吸入空気量に対して燃料
の過不足が発生する傾向にある。その対策として予測手
法により必要燃料量を推定して補正制御がなされるが、
常に最適な状態に内燃機関を制御することは難しい。

【０００５】(2) 希薄空燃比機関（リーンバーン機関）
等のように、目標空燃比が広い範囲に設定制御されてい
るものにおいては、運転者のアクセルペダル操作量によ
り決まる吸入空気量に対して、燃料噴射量を増減して空
燃比設定するため、機関トルクは空燃比設定値と共に変
化する。即ち、アクセル操作量が一定でも駆動力 (トル
ク) が変化してしまい、ドライバビリティが悪化する。

【０００６】(3) 電子制御式自動変速機ではその変速シ
ョックの軽減のために、変速実行時にエンジン制御コン
ピュータに点火時期の遅角を指令して機関トルクを下げ
る制御が実施される。ところが、この場合には点火時期
の遅角により燃焼悪化させてトルクが下げられるので、
機関の運転状態から見れば効率の悪い状態である。 (4) トラクションコントロール装置を搭載したものにあ
っては、トラクション制御時に機関トルクを下げるため
に、点火時期の遅角とサブスロットル弁の開度制御が実
施されている。サブスロットル弁の開度制御は、駆動輪
にスリップが発生した時に路面の摩擦係数に応じた適正
なトルクとなるように機関への吸入空気量を絞るもので
ある。しかしながら、(2) に示したように、空燃比設定
値により機関トルクは変化するので、トラクション制御
性能がばらつく要因となる。

【０００７】そこで、本発明の第１の目的は、電子制御
燃料噴射式の内燃機関における従来の吸入空気量先行制
御、燃料量追従制御方式の課題を解消し、運転者のアク
セルベダルの操作量に基づいてまず目標機関トルク（以
後単に目標トルクという）を決定し、この目標トルクに
なるように吸入空気量、燃料噴射量、及び点火時期を後
から定めることにより、機関の応答性、空燃比制御性を
向上させることが可能な内燃機関の制御装置を提供する
ことにある。

【０００８】また、本発明の第２の目的は、車両に備え
られて内燃機関の運転状態に影響を与えるオプション装
置からのトルク調整要求があった場合でも、このトルク
調整要求を目標トルクに加味して目標トルクを補正し、
機関の応答性、空燃比制御性が損なわれない内燃機関の
制御装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明の特徴は、以下に第１から第４の発明として示され
る。第１の発明の構成上の特徴は、機関の運転状態パラ
メータの検出手段を備え、運転者からの機関の運転要求
に対して運転状態パラメータを加味して機関を要求運転
状態に制御する電子制御燃料噴射式の内燃機関の制御装
置であって、アクセルペダルの操作量を入力するアクセ
ルペダル操作量の入力手段と、アクセルペダル操作量の
入力値を基にして、内燃機関が発生すべきトルク量を算
出する目標トルク量算出手段と、算出した目標トルク量
になるように、内燃機関の制御量を決定する内燃機関の
制御量の決定手段とを備えることにある。

【００１０】第２の発明の構成上の特徴は、第１の発明
において、目標トルク量算出手段が、予め設定されたア
クセル操作量と目標トルク量のテーブルに基づいて内燃
機関が発生すべきトルク量を算出することにある。第３
の発明の構成上の特徴は、第１又は第２の発明におい
て、内燃機関の制御量の決定手段が、目標トルク量に加
えて、冷却水温度、大気圧、吸気温度、その他の機関状
態の入力データから目標空燃比を算出し、この目標空燃
比から吸入空気量、燃料噴射量、及び点火時期を内燃機
関の制御量として出力することにある。

【００１１】第４の発明の構成上の特徴は、第１の発明
から第３の発明の何れかにおいて、機関の主装備品に加
えて設けられ、作動時に機関のトルク調整を必要とする
補助装備品と、この補助装備品からの機関トルク調整要
求があった場合には、目標トルク量算出手段からの目標
トルク量を、この要求トルク調整量を加味して補正する
目標トルク量の補正手段とを更に備えることにある。

【００１２】第１の発明では、内燃機関が運転者のアク
セルペダルの操作量に応じて決定される目標トルク量に
応じて制御されるので、機関の応答性、空燃比制御性が
向上する。第２の発明では、目標トルク量が予め設定さ
れたテーブルに基づいて算出されるので、算出時間が速
く、正確な目標トルク量が得られる。

【００１３】第３の発明では、目標トルク量から目標空
燃比が算出されるので、機関の応答性、空燃比制御性が
向上する。第４の発明では、補助装備品からの機関トル
ク調整要求があった場合には、目標トルク量算出手段か
らの目標トルク量が補正されるので、補助装備品の有
無、動作状態に係わらず、機関の応答性、空燃比制御性
が向上する。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下添付図面を用いて本発明の実
施形態を具体的な実施例に基づいて詳細に説明するが、
本発明の実施例を説明する前に、本発明が適用される電
子制御燃料噴射式の内燃機関の概略構成、及び、この電
子制御燃料噴射式の内燃機関における従来の制御につい
て図１及び図２を用いて説明する。

【００１５】図１には本発明の一実施例の制御装置を備
えた電子制御燃料噴射式の多気筒内燃機関１が概略的に
示されている。図１において、内燃機関１の吸気通路２
には図示しないエアクリーナの下流側にスロットル弁３
が設けられており、このスロットル弁３の前後の吸気通
路２には、スロットル弁３の閉弁時のアイドル回転数を
調整するためのアイドルスピードコントロール（以後Ｉ
ＳＣと記す）通路２０が、スロットル弁３をバイパスし
て設けられている。そして、このＩＳＣ通路２０の途中
には、ＩＳＣ通路２０を流れる吸気量を調整するための
ＩＳＣ制御弁２１が設けられている。

【００１６】スロットル弁３の軸の一端にはこのスロッ
トル弁３を駆動するアクチュエータ４が設けられてお
り、他端にはスロットル弁３の開度を検出するスロット
ル開度センサ５が設けられている。即ち、この実施例の
スロットル弁３はアクチュエータ４によって開閉駆動さ
れる電子制御スロットル弁である。スロットル弁３の下
流側の吸気通路２にはサージタンク６があり、このサー
ジタンク６内には吸気の圧力を検出する圧力センサ７
と、吸気の温度を検出する吸気温センサ１８が設けられ
ている。内燃機関１への吸気量は、この圧力センサ７の
検出値から算出され、吸気温センサ１８の検出値によっ
て補正される。

【００１７】また、サージタンク６の下流側には、各気
筒毎に燃料供給系から加圧燃料を吸気ポートへ供給する
ための燃料噴射弁８が設けられている。スロットル開度
センサ５の出力、圧力センサ７の出力、及び、吸気温セ
ンサ１８の出力は、マイクロコンピュータを内蔵したＥ
ＣＵ（エンジン・コントロール・ユニット）１０に入力
される。

【００１８】燃料噴射弁８から噴射された燃料は吸気と
混合され、吸気弁２２の開弁時に燃焼室２３内に入り、
ピストン２４に圧縮された状態で点火プラグ２５によっ
て点火されて燃焼し、燃焼後の排気ガスは排気弁２６の
開弁時にピストン２４によって排気通路１２に排出され
る。点火プラグ２５は電流の断続装置であるイグナイタ
１６と昇圧装置である点火コイル１７によってスパーク
し、点火ブラグ２５の点火時期はＥＣＵ１０からのイグ
ナイタ１６への信号によって決まる。

【００１９】一方、内燃機関１のシリンダブロックの冷
却水通路９には、冷却水の温度を検出するための水温セ
ンサ１１が設けられている。水温センサ１１は冷却水の
温度に応じたアナログ電圧の電気信号を発生する。排気
通路１２には、排気ガス中の３つの有害成分ＨＣ，Ｃ
Ｏ，ＮＯｘを同時に浄化する三元触媒コンバータ（図示
せず）が設けられており、この触媒コンバータの上流側
の排気通路１２には、空燃比センサの一種であるＯ₂セ
ンサ１３が設けられている。Ｏ₂センサ１３は排気ガス
中の酸素成分濃度に応じて電気信号を発生する。これら
水温センサ１１及びＯ₂センサ１３の出力はＥＣＵ１０
に入力される。

【００２０】更に、このＥＣＵ１０には、アクセルペダ
ル１４に取り付けられたアクセル踏込量センサ１５から
のアクセル踏込量を示すアクセル開度信号や、ディスト
リビュータに取付けられたクランク角センサ１９からの
基準クランク角度Ｇや所定角度毎の信号ＣＡが入力され
る。機関回転数Ｎｅは、所定角度毎の信号ＣＡの間隔
（時間）を計測することにより得られる。

【００２１】以上のような構成において、図示しないキ
ースイッチがオンされると、ＥＣＵ１０が通電されてプ
ログラムが起動し、各センサからの出力が取り込まれ、
スロットル弁３を開閉するアクチュエータ４や燃料噴射
弁８、或いはその他のアクチュエータの制御が開始され
る。ＥＣＵ１０には、各種センサからのアナログ信号を
ディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器が含まれ、各種
センサからの入力ディジタル信号や各アクチュエータを
駆動する信号が出入りする入出力インタフェース１０
１、演算処理を行うＣＰＵ１０２、ＲＯＭ１０３やＲＡ
Ｍ１０４等のメモリや、クロック１０５等が設けられて
おり、これらはバス１０６で相互に接続されている。Ｅ
ＣＵ１０の構成については公知であるので、これ以上の
説明を省略する。

【００２２】ここで、図１のように構成された電子制御
燃料噴射式の内燃機関において、従来、燃料噴射弁（イ
ンジェクタ）８、イグナイタ１６、およびＩＳＣ制御弁
２１がどのように制御されていたかについて図２により
説明する。但し、従来の電子制御燃料噴射式の内燃機関
では、スロットル弁３は機械的にアクセルペダル１４に
接続されており、運転者のアクセルペダル１４の踏込量
に追従して開閉制御され、スロットル弁３を開閉駆動す
るアクチュエータ（電子制御スロットル弁）４は採用さ
れていないものとする。

【００２３】従来技術では、アクセルペダルに機械的に
連結されたスロットル弁を運転者が操作することで吸入
空気量が決定されていた。そして、内燃機関の制御装置
であるＥＣＵ１０には、吸気管圧力センサ７によって検
出された吸気管圧力と、スロットル開度センサ５によっ
て検出されたスロットル開度と、クランク角センサ１９
によって検出された機関回転数、及び吸気温センサ等の
各種センサスイッチからの信号が入力され、これらの信
号から吸気量の検出と予測が行われていた。そして、検
出した吸気量と機関の運転条件、例えば冷却水温等に応
じて各種の制御量（燃料増減量等）が計算され、必要燃
料量（燃料噴射時間）はインジェクタ８に出力され、要
求点火時期はイグナイタ１６に出力され、ＩＳＣ制御量
はＩＳＣ制御弁２１に出力されていた。

【００２４】リーンバーン機関の場合には、Ａ／Ｆ＝２
５程度のリーン空燃比から理論空燃比、或いは出力空燃
比であるＡ／Ｆ＝１３まで制御され、燃料噴射量は前述
の空気量と空燃比から計算されて決定されていた。ま
た、点火時期（点火進角）は機関回転数と吸気管圧力等
によって決定され、アイドリング条件では、所定回転数
となるようにＩＳＣ制御弁２１の通過空気量が制御され
ていた。

【００２５】このような従来の内燃機関の制御装置にお
いては、運転者によって操作されるアクセルペダルの踏
込量に応じた吸気量と設定空燃比によって機関の発生ト
ルクが決まる。そして、このようなシステムに電子制御
式自動変速機（ＥＣＴ）やトラクションコントロール
（ＴＲＣ）装置等が組み合わされた場合は、ＥＣＴの変
速時のショックの低減を目的とした点火遅角による一時
的なトルク低減や、ＴＲＣ装置のように駆動輪の空転を
抑制する目的で吸気量を減少させることのよる一時的な
トルクの低減が行われていた。

【００２６】この結果、前述のように、(1) 機関の加減
速運転時に吸気量に対して燃料の過不足が発生する、
(2) リーンバーン機関等のように目標空燃比が広い範囲
に設定制御されているものでは、アクセル操作量が一定
でもトルクが変化してドライバビリティが悪化する、
(3) ＥＣＴの搭載車両では、ＥＣＴ変速時の変速ショッ
クの軽減のための点火時期の遅角指令により、燃焼悪化
して効率が悪化する、(4)ＴＲＣ装置の搭載車両では、
トラクション制御時のトルク低減のための点火時期の遅
角とサブスロットル弁の開度制御で駆動輪空転時のトル
クを決めているが、空燃比設定値によるトルク変化のた
めにトラクション制御性能がばらつく、という問題点が
あった。

【００２７】これに対して、本発明の内燃機関の制御装
置では、図３に示すようにして、電子制御スロットル
４、インジェクタ８、イグナイタ１６、及びＩＳＣ制御
弁２１を制御している。即ち、本発明においては、運転
者が操作するアクセルペダルの踏込量がアクセル踏込量
センサ１５によって電気信号として取り出され、これが
内燃機関の制御装置であるＥＣＵ１０に入力されてま
ず、目標トルクが算出される。

【００２８】また、クランク角センサ１９によって検出
されるアイドリング回転数を目標回転数に制御する際
に、この目標トルクを調整パラメータとすることで、目
標トルク以降の制御演算が一元化される。つまり、本発
明では、目標トルクとなるように各種制御量が、機関回
転数Ｎｅ、スロットル開度センサ５からのスロットル開
度、各種センサやスイッチからの信号によって計算され
る。そして、算出された制御量に応じて、電子制御スロ
ットル弁４に出力される必要吸気量（目標スロットル弁
開度）、インジェクタ８に出力される必要燃料量（燃料
噴射時間）、イグナイタ１６に出力される要求点火時期
１６、およびＩＳＣ制御弁２１に出力されるＩＳＣ弁開
度が算出される。なお、電子制御スロットル弁４の制御
誤差を補正するために、圧力センサ７によって検出され
た吸気管圧力情報ＰがＥＣＵ１０に入力される。

【００２９】ここで、以上のように構成された本発明の
内燃機関の制御装置における制御例を図４、図５のフロ
ーチャートを用いて説明する。図４は本発明の内燃機関
の制御装置における第１の実施例の制御手順の一例を示
すフローチャートである。この制御手順は、所定時間
毎、或いは、所定クランク角度ＣＡ毎に実行される。

【００３０】ステップ４０１ではアクセル踏込量センサ
１５によって検出されたアクセル開度データが読み込ま
れる。アクセル開度データはＥＣＵ１０内に設けられた
Ａ／Ｄ変換器（図１には図示せず）により、Ａ／Ｄ変換
された後に取り込まれる。続くステップ４０２では、ア
クセルペダル１４の操作量（以後アクセル開度と記す）
が０か否かが判定される。

【００３１】ステップ４０２においてアクセル開度が０
でない時はステップ４０３に進み、アクセル開度に基づ
いて基本トルクＴｒｑｂが、例えば図１０に示すテーブ
ルから算出される。図１０（ａ）はアクセル操作量と目
標トルク量の関係を示すものであり、予め設定されてマ
ップの形でＲＯＭ１０３に記憶されている。マップ上に
ないデータは補間処理により読み出される。ただし、機
関回転数に応じて実現可能な最低トルク値と最大トルク
値が変化するため、図１０（ｂ）に示す上下限値テーブ
ルの値によって目標トルク値が制限される。この基本ト
ルクＴｒｑｂは、アクセル開度の他、エンジン回転数、
或いは、車速等の情報に関連して決定しても良い。

【００３２】一方、ステップ４０２においてアクセル開
度が０の場合はステップ４０４に進み、基本トルクＴｒ
ｑｂが０Ｎｍとされてステップ４０５に進む。ステップ
４０５ではアイドル回転数制御トルクＴｒｑｉが算出さ
れる。アクセル開度が０の場合は、車速も０であるアイ
ドリング状態の場合と、降坂走行等のような減速運転状
態の場合がある。そこで、ステップ４０５におけるアイ
ドル回転数制御トルクＴｒｑｉの算出は、図５に示すフ
ローチャートに示すように、アイドル制御状態と減速状
態の２つの場合に分けて行われる。

【００３３】従って、ステップ４０５に進んできた場合
には、ステップ５０１において、現在の機関回転数Ｎｅ
の値が、目標アイドル回転数＋４００ｒｐｍ以上か否か
が判定され、Ｎｅ≧（目標アイドル回転数＋４００ｒｐ
ｍ）の場合は減速状態と判定され、そうでない場合には
アイドル制御状態と判定される。アイドル制御状態と判
定された場合にはステップ５０２に進み、目標アイドル
回転数となるように、アイドル回転数制御トルクＴｒｑ
ｉがフィードバック制御によって増減される。即ち、ア
イドル回転数制御トルクＴｒｑｉは、目標アイドル回転
数と実回転数との偏差量を無くすように増減される。

【００３４】なお、このときのアイドル回転数制御トル
クＴｒｑｉは、内燃機関に空気調和装置（エアコンディ
ショナ）が設けられている場合には、この空気調和装置
が動作状態の時に内燃機関に対して与える負荷を考慮し
た負荷トルク量に基づいて算出される。ステップ５０２
においてアイドル回転数制御トルクＴｒｑｉが算出され
ると、ステップ５０３においてこの値はアイドル回転数
制御トルクの記憶値ＴｒｑｉｍとしてＥＣＵ１０のＲＡ
Ｍ１０４に格納される。

【００３５】一方、ステップ５０１において機関が減速
状態と判定された時にはステップ５０４に進み、ステッ
プ５０３で記憶された最新のアイドル回転数制御トルク
の記憶値Ｔｒｑｉｍがアイドル回転数制御トルクＴｒｑ
ｉとして算出される。図４に示すステップ４０３におい
て基本トルクＴｒｑｂが算出された後、或いは、ステッ
プ４０５においてアイドル回転数制御トルクＴｒｑｉが
算出された後はステップ４０６に進む。

【００３６】ステップ４０６では基本トルクＴｒｑｂに
アイドル回転数制御トルクＴｒｑｉが加算されて目標ト
ルクＴｒｑが算出される。続くステップ４０７では、目
標トルクＴｒｑから要求燃料量Ｇｆが算出される。要求
燃料量Ｇｆは予め目標トルクと機関回転数および目標空
燃比などに関連したデータをマップの形でＲＯＭ１０３
に記憶しておき、このマップを利用して算出することが
できる。この時に空燃比情報を関連付ける理由は、リー
ン空燃比運転時にはポンピング損失の減少等により、少
ない燃料で同等のトルクを発生させることができるため
である（このリーン空燃比運転時には約８％前後燃料が
少なくて済む）。

【００３７】ステップ４０７で要求燃料量Ｇｆが算出さ
れた後は、ステップ４０８に進んで目標トルクＴｒｑと
機関回転数等の運転条件に応じて目標空燃比Ａ／Ｆが決
定される。そして、次のステップ４０９では、目標空燃
比Ａ／Ｆと前述の要求燃料量Ｇｆを乗算することによ
り、要求吸気量Ｇａが求められる。続くステップでは再
度アクセル開度が０か否かが判定され、アクセル開度が
０でない時はステップ４１１に進み、要求吸気量Ｇａに
応じて電子制御スロットル弁の開度が、ＲＯＭ１０３に
予め記憶されたマップから求められる。このマップは、
機関回転数と要求吸気量に関連したデータを予め求めて
マップの形にしたものである。一方、アクセル開度が０
の時はステップ４１２に進み、要求吸気量Ｇａに対して
ＩＳＣ制御弁開度が予め記憶された特性マップから算出
される。

【００３８】ステップ４１１又は４１２が終了するとス
テップ４１３に進み、要求燃料量Ｇｆからインジェクタ
８への出力となる燃料噴射時間が算出される。この燃料
噴射時間は、要求燃料量Ｇｆ（ｇ／ｓｅｃ）からインジ
ェクタの流量特性、機関回転数、及び、燃料比重等を考
慮して算出される。そして、続くステップ４１４では、
要求吸気量Ｇａと機関回転数Ｎｅとから点火時期が算出
される。この点火時期も要求吸気量Ｇａと機関回転数の
マップを予め作成してＲＯＭ１０３に記憶させておき、
必要時に読み出すことによって点火時期を求めることが
できる。最後のステップ４１５では、算出された各種制
御量に基づいて各アクチュエータ駆動処理が実行され
る。

【００３９】以上説明した実施例では、図６に示すよう
に、アクセルペダル開度に応じて算出された基本トルク
Ｔｒｑｂとアイドル回転数制御トルクＴｒｑｉの和から
目標トルクＴｒｑが目標トルク算出部１０Ａにおいて算
出されていた。一方、内燃機関を搭載した車両にＥＣＴ
（電子制御式自動変速機）２７やＴＲＣ（トラクション
コントロール）装置２８が設けられている場合には、Ｅ
ＣＴ制御コンピュータからのトルク低減要求、要求トル
ク値、及び、ＴＲＣ制御コンピュータからのトルク低減
要求、要求トルク値が、ＥＣＵ１０の目標トルク算出部
１０Ａに入力される。

【００４０】このような場合には、図４で説明したフロ
ーチャートのステップ４０６において、目標トルクＴｒ
ｑがＥＣＴ２７やＴＲＣ２８からのトルク低減要求を考
慮して算出される。この場合のステップ４０６における
目標トルクＴｒｑの算出手順を、本発明の第２の実施例
として図７を用いて説明する。ＥＣＴ２７やＴＲＣ装置
２８が車両に搭載されている場合には、ステップ４０６
における目標トルクＴｒｑを算出する際に、先ず、ステ
ップ７０１が実行され、ＴＲＣ装置２８からのトルク低
減要求があるか否かが判定される。そして、ＴＲＣ装置
２８からのトルク低減要求がない場合にはステップ７０
２に進み、ＥＣＴ２７からのトルク低減要求があるか否
かが判定される。

【００４１】ＴＲＣ装置２８とＥＣＴ２７からのトルク
低減要求がない場合は、ステップ７０３に進み、通常の
基本トルクＴｒｑｂとアイドル回転数制御トルクＴｒｑ
ｉに基づいて目標トルクＴｒｑが算出される。一方、ス
テップ７０１において、ＴＲＣ装置２８からのトルク低
減要求がある場合にはステップ７０４に進み、車両制御
上で優先度の高いＴＲＣ装置２８からのトルク低減要求
に基づき、目標トルクＴｒｑにＴＲＣ要求トルクＴｒｑ
ｔがそのまま代入される。また、ステップ７０２におい
て、ＥＣＴ２７からのトルク低減要求がある場合にはス
テップ７０５に進み、車両制御上で優先度の高いＥＣＴ
２７からのトルク低減要求に基づき、目標トルクＴｒｑ
にＥＣＴ要求トルクＴｒｑｅがそのまま代入される。

【００４２】以上により、本発明の内燃機関の制御装置
では、他のシステムからのトルク低減要求発生時には、
その要求トルクとなるように目標トルクＴｒｑが変更さ
れ、機関が最適な状態で制御される。次に、リーンバー
ン機関における空燃比切り換え時の本発明の内燃機関の
制御装置の動作を図８(a) により説明する。ここでは運
転者のアクセルペダルの操作により、時刻ｔ１からアク
セル開度が０から増加し、時刻ｔ３においてアクセル開
度が最大となり、その後アクセル開度が減少して時刻ｔ
５で０に戻った場合について説明する。

【００４３】なお、この例のリーンバーン機関では、ア
クセル開度を基に算出された目標トルクから、例えば、
第１の設定トルクＴ１以下ではリーン空燃比に制御さ
れ、この第１の設定トルクＴ１より僅かに高い側に設定
された第２の設定トルクＴ２以上では、理論空燃比に制
御されるようになっているものとする。時刻ｔ１からア
クセル開度が大きくなって目標トルクが上昇すると、第
２の設定トルクＴ２までは空燃比はリーン空燃比に制御
される。そして、目標トルクが第２の設定トルクＴ２以
上となる時刻ｔ２になると、空燃比はリーン空燃比から
理論空燃比に切り換えられ、その後理論空燃比が維持さ
れる。一方、時刻ｔ３を過ぎてアクセル開度が閉じ側に
操作され、目標トルクが低下する場合には、時刻ｔ４に
おいて目標トルクが第１の設定トルクＴ１以下になった
時点で、空燃比が理論空燃比からリーン空燃比に切り換
えられる。

【００４４】リーンバーン機関におけるこのような空燃
比の切り換え制御は、主にリーン空燃比運転状態におい
て出力可能な最大トルク以上に要求された場合に、理論
空燃比へ切り換えることにより、要求されたトルクを理
論空燃比によって発生することを目的に行われる。この
場合の要求燃料量は目標トルク、目標空燃比、機関回転
数等に応じて決定されるが、ほぼ目標トルクに比例して
変化し、時刻ｔ１から時刻ｔ３まで増大し、時刻ｔ３か
ら時刻ｔ５まで減少する。一方、要求吸気量は要求燃料
量に目標空燃比を乗算して求められる。リーン空燃比制
御時は、要求吸気量は時刻ｔ１から目標空燃比がリーン
空燃比から理論空燃比に切り換わる時刻ｔ２までは増え
るが、時刻ｔ２において理論空燃比に切り換わった途端
に、理論空燃比に応じたスロットル開度まで減らされ、
吸気量が空燃比の差分だけ急激に減る。この後、要求吸
気量は時刻ｔ３までは増え続け、時刻ｔ３から時刻ｔ４
までは目標トルクの減少に伴って減少する。

【００４５】このように、時刻ｔ２と時刻４において要
求吸気量が急変するのは、リーン空燃比制御時は理論空
燃比制御時に対して要求吸気量は空燃比の差分だけ増加
した値となっているからである。従って、空燃比切り換
え時点では要求吸気量は急変化する動作となる。実際に
発生されるトルクは、ほぼ要求燃料量に比例する傾向で
ある。従って、要求燃料量が目標トルクにほぼ比例する
ことから、本発明のリーンバーン機関の制御装置では、
空燃比制御状態がリーン状態、理論空燃比状態に関わら
ず、運転者のアクセル操作量に比例したトルクが発生さ
れることが分かる。従って、本発明の内燃機関の制御装
置を搭載したリーンバーン機関では、運転者のアクセル
操作量に応じてトルクが発生するので、ドライバビリテ
ィが向上する。

【００４６】これに対して、図８(a) と同様のアクセル
操作が行われた時の、リーンバーン機関における従来の
内燃機関の制御装置の動作を図８(b) により説明する。
ここでも目標トルクが第１の設定トルクＴ１以下ではリ
ーン空燃比に制御され、第２の設定トルクＴ２（＞第１
の設定トルクＴ１）以上では、理論空燃比に制御される
ようになっているものとする。

【００４７】従って、従来の制御においても、時刻ｔ１
から目標トルクが第２の設定トルクＴ２を越える時刻ｔ
２までは空燃比はリーン空燃比に制御される。そして、
時刻ｔ２を過ぎると空燃比はリーン空燃比から理論空燃
比に切り換えられ、以後は目標トルクが第１の設定トル
クＴ１を以下となる時刻ｔ４までは理論空燃比に保持さ
れる。この後、時刻ｔ４において目標トルクが第１の設
定トルクＴ１以下になった時点で、空燃比が理論空燃比
からリーン空燃比に切り換えられ、以後目標トルクが第
２の設定トルクＴ２を越えない限りリーン空燃比が保持
される。

【００４８】従来の制御は前述のように吸入空気量先行
であるので、アクセル開度が変化すると、それに応じて
スロットル開度も変化し、要求吸気量は時刻ｔ１から時
刻ｔ３まで上昇し、時刻ｔ３から時刻ｔ５まで減少す
る。従来の制御では、要求燃料量は目標空燃比、エンジ
ン回転数等に応じて決定されるので、時刻ｔ１から時刻
ｔ２まではリーン空燃比の下で吸気量の増大に伴って増
大する。時刻ｔ２において目標空燃比がリーン空燃比か
ら理論空燃比に変化すると、空燃比の差分だけ急増し、
以後は時刻ｔ４までは理論空燃比の下で吸気量の増減に
追従して増減する。そして、時刻ｔ４において目標空燃
比が理論空燃比からリーン空燃比に変化すると、空燃比
の差分だけ急減し、以後はリーン空燃比の下で吸気量の
増減に追従して増減する。

【００４９】このように、時刻ｔ２と時刻４において要
求燃料量が急変するのは、理論空燃比制御時はリーン空
燃比制御時に対して要求燃料量が空燃比の差分だけ増加
した値となっているからである。従って、従来の制御で
は、空燃比切り換え時点において要求燃料量が急変化す
る動作となる。実際に発生されるトルクは、前述のよう
にほぼ要求燃料量に比例する傾向にある。従って、従来
のリーンバーン機関の制御装置では、空燃比制御状態
が、リーン空燃比状態から理論空燃比状態に切り換わっ
た時点で発生トルクが急増し、理論空燃比状態からリー
ン空燃比状態に切り換わった時点で発生トルクが急減す
ることになる。従って、従来の内燃機関の制御装置を搭
載したリーンバーン機関では、運転者のアクセル操作に
よる加速中、或いは減速中の空燃比切換時点でトルクが
急変するので、トルクショックが感じられ、ドライバビ
リティが悪い。

【００５０】以上説明した制御例は、リーンバーン機関
に他のシステムからのトルク調整要求がない場合のもの
であるが、リーンバーン機関に図６で説明したＥＣＴ２
７やＴＲＣ装置２８が備えられている場合には、目標ト
ルクがこれらのシステムからのトルク調整要求によって
変化する。このような、リーンバーン機関に他のシステ
ムからのトルク調整要求がある場合における本発明の内
燃機関の制御装置の動作を空燃比切り換えと共に図９に
より説明する。なお、説明を簡単にするために、ここで
は他のシステムとしてＴＲＣ装置２８のみがリーンバー
ン機関に備えられているものとし、運転者のアクセルペ
ダルの操作により、時刻ｔａからアクセル開度が０から
増加し、時刻ｔｅにおいてアクセル開度が最大となり、
その後アクセル開度が一定に保持されるような運転状態
の中で、ＴＲＣ装置２８からのトルク低減要求があった
場合の動作例について説明する。

【００５１】また、この例のリーンバーン機関でも、ア
クセル開度を基に算出された目標トルクから、例えば、
第１の設定トルクＴ１以下ではリーン空燃比に制御さ
れ、この第１の設定トルクＴ１より僅かに高い側に設定
された第２の設定トルクＴ２以上では、理論空燃比に制
御されるようになっているものとする。時刻ｔａからア
クセル開度が大きくなって目標トルクが上昇すると、第
２の設定トルクＴ２までは空燃比はリーン空燃比に制御
される。そして、目標トルクが第２の設定トルクＴ２以
上となる時刻ｔｂになると、目標空燃比はリーン空燃比
から理論空燃比に切り換えられる。

【００５２】一方、時刻ｔｂを過ぎた時刻ｔｃにおい
て、アクセル開度から算出された目標トルクに対して、
車両の駆動輪に空転が発生したとする。この時にはＴＲ
Ｃ制御コンピュータからのトルク低減要求と要求トルク
値がＥＣＵ１０に入力される。ＴＲＣ要求トルクは、駆
動輪の空転検出時にトルク低下要求を発生し空燃比率が
所定設定値になるように制御されるため、車速上昇と共
に要求トルクは上昇する傾向にある。

【００５３】図９の例では、駆動輪の空転発生前の時刻
ｔｂにおいて目標トルクが第２の設定トルクＴ２を越え
て空燃比切り換え条件が成立している。この場合には、
理論空燃比に切り換え制御された直後に、ＴＲＣ制御コ
ンピュータからのトルク低減要求に応じて目標トルクが
減少する。そして、時刻ｔｄにおいて目標トルクが第１
の設定トルクＴ１になると、再度リーン空燃比への切り
換え条件が成立するので、目標空燃比は理論空燃比から
リーン空燃比に切り換えられる。

【００５４】この後の時刻ｔｅにおいて、ＴＲＣ制御コ
ンピュータからのトルク低減要求により空燃比率が所定
設定値になると、車速上昇と共にＴＲＣ要求トルクは上
昇する。そして、その後の時刻ｔｆにおいてＴＲＣ要求
トルクが第２の設定トルクになると、目標空燃比がリー
ン空燃比から理論空燃比に切り換えられる。この後もＴ
ＲＣ要求トルクは増大を続け、時刻ｔｇになった時点で
ＴＲＣ要求トルクが基本トルクに一致する。

【００５５】この場合の要求燃料量はほぼ目標トルクに
比例して変化し、時刻ｔａから時刻ｔｃまで増大し、時
刻ｔｃから時刻ｔｅまで減少した後、時刻ｔｅから時刻
ｔｇまで再び増大する。一方、要求吸気量は要求燃料量
に目標空燃比を乗算して求められるので、要求燃料量の
変化と目標空燃比の変化に合わせて変化する。よって、
要求吸気量は時刻ｔａから時刻ｔｂまでは要求燃料量の
変化に伴って増えるが、時刻ｔｂにおける目標空燃比の
変化により空燃比の差分だけ急激に減る。時刻ｔｂから
時刻ｔｄの間は、要求吸気量は要求燃料量の変化に伴っ
て増大した後に減少し、時刻ｔｄにおける目標空燃比の
切り換わりにより空燃比の差分だけ急激に増え、時刻ｔ
ｄから時刻ｔｆまでは要求燃料量の変化に伴って減少し
た後に増大する。そして、時刻ｔｆにおける目標空燃比
の切り換わりで空燃比の差分だけ急激に減り、時刻ｔｆ
以後は要求燃料量の変化に伴って変化する。

【００５６】実際に発生されるトルクはほぼ要求燃料量
に比例し、要求燃料量は目標トルクにほぼ比例すること
から、本発明のリーンバーン機関の制御装置では、空燃
比制御状態がリーン状態、理論空燃比状態に関わらず、
運転者のアクセル操作量に比例したトルクにＴＲＣ装置
からのトルク調整要求が加わったトルクが発生されるこ
とが分かる。従って、本発明の内燃機関の制御装置を搭
載したリーンバーン機関では、目標空燃比の変化に関係
なく発生トルクを連続的に制御することが可能であるた
め、ＴＲＣ装置の制御性に悪影響を及ぼすことなくリー
ンバーン機関を最良の状態で運転することができる。

【００５７】これに対して、ＴＲＣ制御装置を備えたリ
ーンバーン機関を、吸入空気量先行制御、燃料量追従制
御方式の従来の内燃機関の制御装置で制御した場合は、
目標トルクの変化に追従して要求吸気量が変化する。そ
して、要求燃料量は時刻ｔｂと時刻ｔｆにおける目標空
燃比のリーン空燃比から理論空燃比への切換時点で空燃
比の差分だけ増大し、時刻ｔｄにおける目標空燃比の理
論空燃比からリーン空燃比への切換時点で空燃比の差分
だけ減少する。

【００５８】この結果、ほぼ要求燃料量に比例する実際
に発生されるトルクは、目標空燃比の切換時点で変化す
る要求燃料量に追従して急増、或いは急減する。よっ
て、従来の制御装置では、目標空燃比の制御状態がリー
ン状態と理論空燃比状態との間で切り換わった時に急激
なトルク変化が起こることになる。従って、従来の内燃
機関の制御装置を搭載したリーンバーン機関では、目標
空燃比が変化する毎に発生トルクが変化するので、ＴＲ
Ｃ装置の制御性に悪影響が及び、リーンバーン機関を最
良の状態で運転することができない。

【００５９】以上説明した実施例が本発明の基本的な実
施例であるが、目標空燃比の他に内燃機関制御の可変制
御要素に対応して目標トルクに対する各種制御量演算が
内燃機関の制御装置にて実行されるものとする。また、
可変要素としては、前述のＥＣＴ２７やＴＲＣ装置２８
の他にも、例えば、吸気流制御装置（ＳＣＶ装置，ＶＶ
Ｔ装置，可変吸気装置等）や、過給装置（Ｔ／Ｃ，Ｓ／
Ｃ）等がある。また、他の制御システムとしては、クル
ーズコントロール、ＶＳＣ等の制御システムがある。

【００６０】なお、以上の実施例では、リーンバーン機
関を説明したが、本発明の内燃機関の制御装置が適用さ
れる機関は、特にリーンバーン機関に限定されるもので
はない。以上説明したように、本発明の内燃機関の制御
装置では、内燃機関が発生すべき目標トルクをパラメー
タとして動作するため、内燃機関の制御装置の相違点、
例えば、全域理論空燃比制御の機関とリーンバーン機関
の差に関係なく、その機関特性の最良点で制御すること
ができ、出力される機関トルクは運転者のアクセル操作
量に比例したものが常に得られる。

【００６１】また、他の制御システムとの間でも要求ト
ルクをパラメータに総合的なトルク制御が可能である。
これは同一車両に複数のエンジンが組み合わされるよう
な場合には特に有効である。ＴＲＣ装置等は車両特性か
らその制御目標量が決まり、ＥＣＴはトランスミッショ
ン特性からその制御目標量が決まる。従来はこれら複数
の組み合わせのそれぞれについて、スロットル開度調整
量や点火時期の遅角量の制御量を実験的に設定、確認が
多大な時間を費やしてマッチングされていた。しかしな
がら、本発明によれば、１種類の組み合わせにおいて要
求制御量を求めておけば良く、異なる機種の機関が組み
合わされてもＴＲＣ装置やＥＣＴなどの内燃機関以外の
システム制御量に影響しない。

【００６２】このことから、本発明の内燃機関の制御装
置によれば、より複雑化する内燃機関、車両総合制御等
の大規模な車両制御系を構築する際に、各システム毎に
独立したシステムの開発が可能となり、また、各システ
ムの制御精度が保証されることになる。

【００６３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の内燃機関
の制御装置によれば、以下のような効果がある。第１の
発明では、内燃機関が運転者のアクセルペダルの操作量
に応じて決定される目標トルク量に応じて制御されるの
で、機関の応答性、空燃比制御性が向上する。

【００６４】第２の発明では、目標トルク量が予め設定
されたテーブルに基づいて算出されるので、算出時間が
速く、正確な目標トルク量が得られる。第３の発明で
は、目標トルク量から目標空燃比が算出されるので、機
関の応答性、空燃比制御性が向上する。第４の発明で
は、補助装備品からの機関トルク調整要求があった場合
には、目標トルク量算出手段からの目標トルク量が補正
されるので、補助装備品の有無、動作状態に係わらず、
機関の応答性、空燃比制御性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の内燃機関の制御装置を備えた電子制御
燃料噴射式の内燃機関の一実施例の全体構成を示す構成
図である。

【図２】従来の内燃機関の制御装置の動作を示すブロッ
ク図である。

【図３】本発明の内燃機関の制御装置の動作を示すブロ
ック図である。

【図４】本発明の内燃機関の制御装置における第１の実
施例の制御手順の一例を示すフローチャートである。

【図５】図４のステップ４０５の詳細な手順を示すフロ
ーチャートである。

【図６】図３の他システムからのトルク調整要求の一例
を示すブロック図である。

【図７】図６に示す他システムからのトルク調整要求が
ある時の図４のステップ４０６の手順の詳細を示すフロ
ーチャートである。

【図８】(a) は図４に示した本発明の制御手順によるア
クセル開度変化に対する発生トルクの推移を示すタイム
チャート、(b) は(a) と同様のアクセル開度変化にたい
する従来の制御による発生トルクの推移を示すタイムチ
ャートである。

【図９】図６に示すトラクションコントロール装置から
トルクの調整要求があった場合の、本発明のアクセル開
度の変化に対する発生トルクの推移を、従来の内燃機関
の制御装置における発生トルクの推移と比較して示すタ
イムチャートである。

【図１０】（ａ）は目標トルクを算出するためのアクセ
ル操作量と目標トルク量の関係を示すテーブル、（ｂ）
は機関回転数に対する目標トルク量の上下限値を設定し
たテーブルである。

【符号の説明】

１…内燃機関２…吸気通路３…スロットル弁４…アクチュエータ５…スロットル開度センサ７…圧力センサ８…燃料噴射弁１０…ＥＣＵ（エンジン・コントロール・ユニット）１１…水温センサ１２…排気通路１３…Ｏ₂センサ１４…アクセルペダル１５…アクセル踏込量センサ１６…イグナイタ１７…点火コイル１８…吸気温センサ１９…クランク角センサ２０…ＩＳＣ通路２１…ＩＳＣ制御弁

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】機関の運転状態パラメータの検出手段を
備え、運転者からの機関の運転要求に対して前記運転状
態パラメータを加味して機関を要求運転状態に制御する
電子制御燃料噴射式の内燃機関の制御装置であって、アクセルペダルの操作量を入力するアクセルペダル操作
量の入力手段と、アクセルペダル操作量の入力値を基にして、内燃機関が
発生すべきトルク量を算出する目標トルク量算出手段
と、算出した目標トルク量になるように、内燃機関の制御量
を決定する内燃機関の制御量の決定手段と、を備えるこ
とを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】請求項１に記載の内燃機関の制御装置で
あって、前記目標トルク量算出手段が、予め設定された
アクセル操作量と目標トルク量のテーブルに基づいて内
燃機関が発生すべきトルク量を算出する内燃機関の制御
装置。
【請求項３】請求項１又は２に記載の内燃機関の制御
装置であって、前記内燃機関の制御量の決定手段が、前記目標トルク量
に加えて、冷却水温度、大気圧、吸気温度、その他の機
関状態の入力データから目標空燃比を算出し、この目標
空燃比から吸入空気量、燃料噴射量、及び点火時期を内
燃機関の制御量として出力する内燃機関の制御装置。
【請求項４】請求項１から３の何れか１項に記載の内
燃機関の制御装置であって、機関の主装備品に加えて設けられ、作動時に機関のトル
ク調整を必要とする補助装備品と、この補助装備品からの機関トルク調整要求があった場合
には、前記目標トルク量算出手段からの目標トルク量
を、この要求トルク調整量を加味して補正する目標トル
ク量の補正手段と、を更に備える内燃機関の制御装置。