CN107575315B

CN107575315B - 车辆的控制装置

Info

Publication number: CN107575315B
Application number: CN201710424984.XA
Authority: CN
Inventors: 武内雅大; 上野将树; 广信秀一; 高沢正信; 北野温也
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2016-07-05
Filing date: 2017-06-07
Publication date: 2020-11-06
Anticipated expiration: 2037-06-07
Also published as: JP6647160B2; US10690065B2; JP2018003731A; US20180010534A1; CN107575315A

Abstract

本发明提供一种车辆的控制装置，当在稳定的稀薄运转中，要求转矩增加时，能够抑制NOx排出量的增加，并且能够改善加速响应性。根据车辆驾驶员的油门踏板操作来设定目标空燃比(AFCMD)，在将目标空燃比设定为规定稀薄空燃比(AFLN)的稀薄运转中，当驾驶员踩下油门踏板而要求加速时，根据加速要求执行使目标空燃比减少的空燃比减少控制。在空燃比减少控制中，当根据要求转矩(TRQCMD)而计算出的目标空燃比小于限制空燃比(AFLMT)时，将目标空燃比设定为限制空燃比，限制空燃比设定为比在稀薄运转的稳定状态下所设定的规定稀薄空燃比更小，且大于理论空燃比(AFST)的值。

Description

车辆的控制装置

技术领域

本发明涉及一种包括内燃机作为原动机的车辆的控制装置，特别涉及一种对内燃机进行控制的控制装置，此内燃机包括增压机，在将混合气体的空燃比设定为比理论空燃比更靠稀薄侧的稀薄运转中进行增压。

背景技术

专利文献1中表示了排气系统中包括稀薄NOx催化剂的内燃机的排气净化装置。根据此装置，当判定为处于内燃机的要求转矩较大的规定加速状态时，进行如下控制，即，将目标空燃比设定至比理论空燃比更靠稀薄侧区域内的较充实区域(空燃比为16～19左右)，并且执行排气再循环。由此，当在稀薄运转中要求加速时，将空燃比设定至稀薄侧区域内的较充实区域来满足加速要求，并且通过执行排气再循环，使排气中的HC量增加，维持稀薄NOx催化剂的良好的NOx净化率，防止因空燃比的变更而导致NOx排出量增加。

[现有技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本专利第2687654号公报

发明内容

[发明所要解决的问题]

在专利文献1所示的控制中，通过在规定加速状态下执行排气再循环，促进稀薄NOx催化剂中的NOx的还原，从而抑制NOx排出量，但存在如下问题，即，燃烧效率会因执行排气再循环而下降(燃料效率变差)。另外，当在包括增压机的内燃机的稀薄运转中，要求转矩增加时，进行提高目标增压压力而使吸入空气量增加的控制，但由于增压延迟，吸入空气量的增加会延迟，因此，存在内燃机输出转矩的响应性(加速响应性)不充分的倾向。

本发明是着眼于所述方面而成的发明，其目的在于提供如下车辆的控制装置，当在稳定的稀薄运转中，要求转矩增加时，能够抑制NOx排出量的增加，并且能够改善加速响应性。

[解决问题的技术手段]

为了实现所述目的，第一发明是能够由包括增压机12的内燃机1驱动的车辆的控制装置，所述内燃机能够执行稀薄运转及稀薄增压运转，所述稀薄运转将在所述内燃机中燃烧的混合气体的空燃比(AF)设定得比理论空燃比(AFST)更靠稀薄侧，所述稀薄增压运转在所述稀薄运转中，通过所述增压机进行增压，所述车辆的控制装置的特征在于包括：要求转矩设定单元，基于所述驾驶员的要求来设定所述内燃机的要求转矩(TRQCMD)；目标空燃比设定单元，基于所述要求转矩(TRQCMD)来设定所述混合气体的目标空燃比(AFCMD)；以及燃料供应单元，基于所述目标空燃比(AFCMD)，向所述内燃机供应燃料，当在执行所述稀薄运转的过程中，所述驾驶员要求加速时，所述目标空燃比设定单元执行根据所述加速要求来使所述目标空燃比(AFCMD)减少的空燃比减少控制，当在所述空燃比减少控制中，所述目标空燃比(AFCMD)小于限制空燃比(AFLMT)时，所述目标空燃比设定单元将所述目标空燃比(AFCMD)修正为所述限制空燃比(AFLMT)，所述限制空燃比(AFLMT)设定为比在所述稀薄运转的稳定状态下所设定的稳定稀薄运转空燃比(AFLN)更小，且大于理论空燃比(AFST)的值。

根据所述结构，基于车辆驾驶员的要求来设定要求转矩，并且基于要求转矩来设定目标空燃比，基于此目标空燃比，向内燃机供应燃料。在执行将空燃比设定得比理论空燃比更靠稀薄侧的稀薄运转的过程中，当驾驶员要求加速时，执行根据此加速要求来使目标空燃比减少的空燃比减少控制，当在此空燃比减少控制中，目标空燃比小于限制空燃比时，将目标空燃比修正为限制空燃比，限制空燃比设定为比在稀薄运转的稳定状态下所设定的稳定稀薄运转空燃比更小，且大于理论空燃比的值。如专利文献1所示，若将目标空燃比设定为16～19左右的稀薄空燃比，则从燃烧室排出的NOx量(馈送NOx量)或设置于排气系统的排气净化催化剂下游侧的排气中的NOx浓度会增加，因此，例如通过将限制空燃比设定为25左右，在稀薄运转中的加速时，能够抑制NOx排出量，并且能够改善加速响应性。

根据第一发明所述的车辆的控制装置，在第二发明中：所述限制空燃比(AFLMT)设定为使从所述内燃机的燃烧室排出的排气中所含的NOx浓度达到允许限度(CNOxLMT)以下的最小值(例如“25”)。

根据所述结构，限制空燃比设定为使从燃烧室排出的排气中所含的NOx浓度达到允许限度以下的最小值，因此，避免将目标空燃比设定为理论空燃比与限制空燃比之间的值，即排气中的NOx浓度增加的范围的值，能够将排气中的NOx浓度抑制为允许限度以下。

根据第一发明或第二发明所述的车辆的控制装置，在第三发明中：当判定为即使执行了所述空燃比减少控制，仍无法使所述内燃机的输出转矩(TRQA)与所述要求转矩(TRQCMD)一致时，所述目标空燃比设定单元将所述目标空燃比(AFCMD)变更为理论空燃比(AFST)。

根据所述结构，当判定为即使执行了空燃比减少控制，仍无法使所述内燃机的输出转矩与所述要求转矩一致时，即，当要求转矩的增加速度和/或增加量较大，空燃比减少控制无法实现要求转矩时，目标空燃比变更为理论空燃比，因此，能够避开NOx排出量增加的空燃比范围，并且能够使内燃机输出转矩与要求转矩一致。

根据第一发明至第三发明中任一项所述的车辆的控制装置，在第四发明中：所述车辆能够由所述内燃机1及电动机61驱动，还包括对所述电动机61进行控制的电动机控制单元30、62，所述电动机控制单元在所述目标空燃比(AFCMD)已修正为所述限制空燃比(AFLMT)时，对所述电动机61进行控制，以使所述电动机61的输出转矩(TRQMOT)增加所述内燃机的输出转矩(TRQAE)与所述要求转矩(TRQCMD)之间的差值(DTRQLN)。

根据所述结构，当目标空燃比已修正为限制空燃比时，以使电动机输出转矩增加内燃机的输出转矩与要求转矩之间的差值的方式，对电动机进行控制，因此，能够抑制NOx排出量，并且能够利用电动机输出转矩来弥补内燃机输出转矩的不足量。

附图说明

图1是模式性地表示本发明一实施方式的驱动车辆的直喷式内燃机的结构的图。

图2是表示对图1所示的内燃机进行控制的控制系统的结构的方框图。

图3(a)及图3(b)是用以说明在稀薄运转中进行增压时的问题的图。

图4是表示驾驶员在稀薄运转中要求加速时的要求转矩(TRQCMD)的变迁的时序图。

图5是表示在燃烧室内燃烧的混合气体的空燃比(AF)、与排气净化催化剂下游侧的排气中的NOx浓度(CNOx)之间的关系的图。

图6中的(a)至(c)是用以对本实施方式中的空燃比控制进行说明的时序图。

图7是在稀薄运转中要求加速时所执行的空燃比控制的流程图。

图8是在图7的处理中执行的空燃比减少控制的流程图。

图9是模式性地表示包括内燃机及电动机作为原动机的车辆的驱动装置的整体结构的图。

图10是空燃比减少控制的流程图(第二实施方式)。

符号的说明

1：内燃机

2：进气通路

3：中间冷却器

4：平衡箱

5：进气歧管

6：气缸

7：喷射器

8：火花塞

9：排气歧管

10：排气通路

11：旁通通路

12：涡轮增压器(增压机)

13：节气门

13a：节气门致动器

14：废气阀

15：排气净化催化剂

20、30：电子控制单元(要求转矩设定单元、目标空燃比设定单元、电动机控制单元)

21：进气压传感器

22：吸入空气量传感器

23：空燃比传感器

24：曲轴角传感器

25：油门传感器

26：冷却水温度传感器

51：曲轴

52：变速器

53：输出轴

54：差动齿轮机构

55：驱动轴

56：驱动轮

61：马达(电动机)

62：电力驱动单元(电动机控制单元)

63：高压电池

121：涡轮

122：轴

123：压缩机

AF：空燃比

AFCMD：目标空燃比

AFLMT：限制空燃比

AFLN：规定稀薄空燃比

AFST：理论空燃比

AFSTL：空燃比

CNOx：NOx浓度

CNOxLMT：允许限度

GAIR：吸入空气量

GAIRCMD：目标吸入空气量

L1～L4：实线

L11～L14：虚线

NE1～NE4：发动机转速

PATM：大气压

PB：增压压力

PBCMD：目标进气压

PBSTMAX：稳定最大增压压力

PIN：吸入空气压(压缩机上游侧压力)

RLN1：第一稀薄空燃比范围

RLN2：第二稀薄空燃比范围

R1～R4：区域

S11～S17：步骤

S21～S29：步骤

t1：时刻

t2：时刻

TLNMAX：稀薄增压最大转矩

TRQA：实际输出转矩

TRQCMD：要求转矩

具体实施方式

以下，参照附图来对本发明的实施方式进行说明。

[第一实施方式]

图1是模式性地表示本发明一实施方式的驱动车辆的直喷式内燃机的结构的图。本实施方式的车辆仅包括图1所示的内燃机作为原动机。内燃机(以下称为“发动机”)1包括4个气缸6，在各气缸6中设置有喷射器(injector)7及火花塞8。喷射器7将燃料直接喷射至气缸6的燃烧室内。

发动机1包括进气通路2、排气通路10及涡轮增压器(增压机)12。进气通路2连接于平衡箱(surge tank)4，平衡箱4经由进气歧管5而连接于各气缸6的燃烧室。在进气通路2中，设置用以对加压后的空气进行冷却的中间冷却器(intercooler)3及节气门(throttlevalve)13，节气门13能够由节气门致动器(throttle actuator)13a驱动。在平衡箱4中设置有对进气压PB进行检测的进气压传感器21，在进气通路2中设置有对吸入空气量GAIR进行检测的吸入空气量传感器22。另外，在排气通路10中设置有空燃比传感器23，此空燃比传感器23通过对排气中的氧浓度进行检测，对在燃烧室内燃烧的混合气体的空燃比AF进行检测。

涡轮增压器12包括：涡轮121，设置于排气通路10，通过排气的动能而旋转驱动；以及压缩机123，经由轴122而连结于涡轮121。压缩机123设置于进气通路2，对吸入至发动机1的空气进行加压(压缩)。

发动机1的各气缸6的燃烧室经由排气歧管9而连接于排气通路10。绕过涡轮121的旁通通路11连接于排气通路10，在旁通通路11中，设置有对通过旁通通路11的排气的流量进行控制的废气阀14。在排气通路10中，还设置有排气净化催化剂(例如三元催化剂)15。

图2是表示对发动机1进行控制的控制系统的结构的方框图，除了所述进气压传感器21、吸入空气量传感器22及空燃比传感器23之外，对发动机1的曲轴的旋转角度CA进行检测的曲轴角传感器24、油门传感器25、对发动机冷却水温度TW进行检测的冷却水温度传感器26及未图示的其他传感器也连接于电子控制单元(以下称为“ECU”)20，所述油门传感器25对由发动机1驱动的车辆的驾驶员对于油门踏板(accelerator pedal)(未图示)的踩下量(以下称为“油门踏板操作量”)AP进行检测，这些传感器的检测信号供应至ECU20。油门踏板操作量AP是表示车辆驾驶员的要求的参数。喷射器7、火花塞8、节气门致动器13a及WG阀14连接于ECU20的输出侧。基于曲轴角传感器24的检测输出，对燃料喷射时期、点火时期等各种时序进行控制，并且对发动机转速NE进行计算。

ECU20具有众所周知的结构，并根据发动机运转状态(主要为发动机转速NE及要求转矩TRQCMD)，进行喷射器7的燃料喷射控制、火花塞8的点火控制、WG阀14的涡轮驱动控制(增压控制)、节气门13的吸入空气量控制，所述众所周知的结构包括中央处理器(CentralProcessing Unit，简称CPU)、存储器、输入输出电路等。主要根据油门踏板操作量AP来对要求转矩TRQCMD进行计算，油门踏板操作量AP越大，则计算出的要求转矩TRQCMD越大。另外，根据目标空燃比AFCMD及要求转矩TRQCMD来对目标吸入空气量GAIRCMD进行计算，计算出的目标吸入空气量GAIRCMD与目标空燃比AFCMD及要求转矩TRQCMD大致成比例。以使检测的吸入空气量GAIR与目标吸入空气量GAIRCMD一致的方式，进行节气门13的吸入空气量控制。

使用目标当量比KCMD及与空燃比传感器23所检测的空燃比AF对应的空燃比修正系数KAF，对使用吸入空气量GAIR而计算出的基本燃料量GINJB进行修正，由此，对喷射器7的燃料喷射量(质量)GINJ进行控制。以使检测的空燃比AF(当量比KACT)与目标空燃比AFCMD(目标当量比KCMD)一致的方式，对空燃比修正系数KAF进行计算。当量比是与空燃比AF的倒数成比例，且在空燃比AF与理论空燃比(14.7)相等时取得“1.0”的参数。再者，使用众所周知的方法，根据燃料压力PF及燃料的密度等，将燃料喷射量GINJ换算为喷射器7的阀门打开时间TOUT，以使在每个循环中供应至燃烧室内的燃料量达到燃料喷射量GINJ的方式进行控制。使用下述式(1)对燃料喷射量GINJ进行计算。

GINJ＝GINJB×KCMD×KAF×KTOTAL 式(1)

GINJB是根据吸入空气量GAIR，以使混合气体的空燃比达到理论空燃比AFST(＝14.7)的方式而计算出的基本燃料量，使用目标空燃比AFCMD，由下述式(2)来表示目标当量比KCMD。KTOTAL是目标当量比KCMD及空燃比修正系数KAF以外的修正系数(例如与发动机冷却水温度对应的修正系数等)的积。

KCMD＝AFST/AFCMD 式(2)

图3(a)及图3(b)是用以对如下情况下的问题进行说明的图，此情况是指在将目标空燃比AFCMD设定为比理论空燃比更靠稀薄侧的规定稀薄空燃比AFLN(例如“30”左右)的稀薄运转中，通过涡轮增压器12进行增压。规定稀薄空燃比AFLN是从燃烧室排出的排气(原料气)中的NOx浓度低于允许限度且能够实现稳定燃烧的值，例如设定为“30”。

图3(a)表示在所述稀薄运转中，使目标进气压PBCMD呈阶梯状地增加时的增压压力PB的响应特性(上升特性)，图3(b)表示吸入空气压(压缩机上游侧压力)PIN、与能够稳定地实现的最大增压压力(稳定最大增压压力)PBSTMAX之间的关系。再者，本说明书中的“稳定的稀薄运转”是指将目标空燃比AFCMD设定为规定稀薄空燃比AFLN的运转。

图3(a)所示的4条曲线表示增压压力PB的变迁，且分别对应于发动机转速NE为NE1～NE4(NE4＞NE3＞NE2＞NE1，NE1为1500rpm左右，NE4为3000rpm左右)的情况。另外，图3(b)所示的两条曲线分别对应于发动机转速NE分别为NE4、NE2的情况，PATM是大气压。根据此图，显然在发动机转速NE低的状态下，稳定最大增压压力PBSTMAX下降，且增压压力PB的阶跃响应延迟增大。因此，若在发动机转速NE较低的稳定运转状态下要求加速，则会导致吸入空气量GAIR的增加延迟，使加速时的实际输出转矩TRQA的响应性变差。

因此，在本实施方式中，执行用以改善如下状态下的实际输出转矩TRQA的响应特性的空燃比控制，所述状态是指在由发动机1驱动的车辆以例如80km/h的车速、发动机转速NE＝NE2(例如2000rpm)左右进行巡航行驶的状态下，踩下了油门踏板。

图4是表示在稀薄运转中，驾驶员要求加速时的要求转矩TRQCMD的变迁的时序图，实线L1～实线L4表示与驾驶员的加速要求(踩下油门踏板)对应的要求转矩TRQCMD的增加特性，虚线L11表示在稀薄运转中，通过涡轮增压器12进行增压所能够实现的最大转矩(稀薄增压最大转矩)TLNMAX。因此，如实线L1所示，当要求转矩TRQCMD超过虚线L11时(进入至区域R1时)，在稀薄运转下，无法使实际输出转矩TRQA与要求转矩TRQCMD一致，因此，过渡至将目标空燃比AFCMD设定为理论空燃比AFST的化学计量运转。

虚线L14表示能够在维持规定稀薄空燃比AFLN的状态下实现的转矩增加特性(以下称为“稀薄增压响应特性”)。虚线L13表示将规定转矩增加量与虚线L14所示的稀薄增压响应特性相加所得的转矩增加特性，此规定转矩增加量对应于如下转矩增加特性，此转矩增加特性是指假设即使实际的转矩增加特性存在响应延迟，所述车辆使用者也能够允许此响应延迟。虚线L12表示通过进行充实化(以下称为“稀薄范围充实化”)所能够实现的最大转矩，所述充实化(以下称为“稀薄范围充实化”)使目标空燃比AFCMD减少至小于规定稀薄空燃比AFLN且大于理论空燃比AFST的范围的值为止，更具体来说，减少至后述的限制空燃比AFLMT为止。

当如实线L2所示，要求转矩TRQCMD虽为稀薄增压最大转矩TLNMAX以下，但超过虚线L12时(进入至区域R2时)，需要过渡至化学计量运转。另外，当如实线L3所示，要求转矩TRQCMD留在虚线L12与虚线L13之间的区域R3内时，通过进行稀薄范围充实化来改善实际输出转矩TRQA的上升特性，当如实线L4所示，留在虚线L13与虚线L14之间的区域R4内时，不进行稀薄范围充实化而将目标空燃比AFCMD维持于规定稀薄空燃比AFLN。

图5是表示在燃烧室内燃烧的混合气体的空燃比AF、与排气净化催化剂15下游侧的排气中的NOx浓度CNOx之间的关系的图。为了将NOx浓度CNOx设为允许限度CNOxLMT以下，需要避免将目标空燃比AFCMD设定于从比理论空燃比AFST稍靠稀薄侧的空燃比AFSTL(例如“16”)到限制空燃比AFLMT(例如“25”左右)为止的第一稀薄空燃比范围RLN1，所述稀薄范围充实化需要在第二稀薄空燃比范围RLN2内执行。

图6是用以对本实施方式中的空燃比控制进行说明的时序图，图6的(a)～(c)分别表示要求转矩TRQCMD(虚线)及实际输出转矩TRQA(实线)、目标吸入空气量GAIRCMD(虚线)及实际的吸入空气量GAIR(实线)以及目标空燃比AFCMD(实线)的变迁。再者，在图6的(a)及图6的(b)中，在实线与虚线重叠的部分仅表示了实线。

图6中表示了如下动作例，即，在将目标空燃比AFCMD设定为规定稀薄空燃比AFLN，并通过涡轮增压器12进行增压的稀薄增压运转中的时刻t1，踩下油门踏板，要求转矩TRQCMD(图6的(a)的虚线)开始增加。

目标吸入空气量GAIRCMD也随着要求转矩TRQCMD的增加而增加，但由于增压响应延迟，如实线所示，实际的吸入空气量GAIR会比目标吸入空气量GAIRCMD更慢地增加。此时，若如图6的(c)中的点划线所示，将目标空燃比AFCMD维持于规定稀薄空燃比AFLN，则如图6的(a)中的点划线所示，实际输出转矩TRQA会与吸入空气量GAIR的增加延迟同样地，延迟地追随要求转矩TRQCMD。在时刻t2之后，吸入空气量GAIR成为与目标吸入空气量GAIRCMD一致的状态。

因此，在本实施方式中，执行空燃比控制，即，通过执行如实线所示地使目标空燃比AFCMD减少的空燃比减少控制，使实际输出转矩TRQA如实线所示地靠近要求转矩TRQCMD。但是，若设定为比限制空燃比AFLMT更小的值，则馈送NOx量会增加，排气净化催化剂下游侧的NOx浓度CNOx增加，因此，以不小于限制空燃比AFLMT的方式，对目标空燃比AFCMD进行设定。由此，当驾驶员在稀薄增压运转中要求加速时，能够将NOx浓度CNOx抑制为允许限度CNOxLMT以下，并且能够改善实际输出转矩TRQA的增加延迟(加速响应延迟)。

图7是在稀薄运转中要求所述加速时所执行的空燃比控制处理的流程图，每隔固定时间TCAL执行此处理。图7所示的处理仅在要求转矩TRQCMD增加的期间中执行。

在步骤S11中，根据发动机转速NE，对稀薄增压最大转矩TLNMAX进行计算，并且根据发动机转速NE及从图7的处理的开始时间点算起的经过时间TACCL，对与图4的虚线L12对应的第一边界转矩TRQB1、及与虚线L13对应的第二边界转矩TRQB2进行计算。具体来说，根据发动机转速NE及经过时间TACCL，在预先设定有相当于图4所示的虚线L14的稀薄增压响应特性的映射中进行检索，由此，对稀薄增压响应转矩TRQLN进行计算，将通过进行稀薄范围充实化所能够增加的充实化转矩增加量DTRQ1与所述稀薄增压响应转矩TRQLN相加，由此，对第一边界转矩TRQB1进行计算，而且，将参照图4所说明的规定转矩增加量DTRQ2与稀薄增压响应转矩TRQLN相加，由此，对第二边界转矩TRQB2进行计算。根据稀薄增压响应转矩TRQLN，对充实化转矩增加量DTRQ1进行计算。如上所述，对稀薄增压最大转矩TLNMAX及稀薄增压响应转矩TRQLN进行设定，使得发动机转速NE越高，则稀薄增压最大转矩TLNMAX及稀薄增压响应转矩TRQLN越大。

在步骤S12中，判别要求转矩TRQCMD是否大于稀薄增压最大转矩TLNMAX，当此步骤S12的结果为肯定(是)时，向化学计量运转过渡(步骤S17)。当步骤S12的结果为否定(否)时，判别要求转矩TRQCMD是否为第二边界转矩TRQB2以下(步骤S13)。当所述步骤S13的结果为肯定(是)时，将目标空燃比AFCMD维持于规定稀薄空燃比AFLN而继续进行稀薄运转(步骤S15)。

当步骤S13的结果为否定(否)时，判别要求转矩TRQCMD是否为第一边界转矩TRQB1以下(步骤S14)。当所述步骤S14的结果为肯定(是)时，即，当要求转矩TRQCMD为图4的虚线L12与虚线L13之间的值时，执行图7所示的空燃比减少控制，进行所述稀薄范围充实化(步骤S16)。当步骤S14的结果为否定(否)时，向化学计量运转过渡(步骤S17)。

图8是在图7的步骤S17中执行的空燃比减少控制的流程图。

在步骤S21中，使用检测的吸入空气量GAIR来对气缸吸入空气量GAIRCYL进行计算。能够应用众所周知的方法(例如日本专利第5118247号公报)来对气缸吸入空气量GAIRCYL进行计算。

在步骤S22中，将要求转矩TRQCMD及气缸吸入空气量GAIRCYL应用于下述式(3)，对临时目标空燃比AFTMP进行计算。

AFTMP＝(GAIRCYL/TRQCMD)×KTRQ 式(3)

此处，KTRQ是将燃料喷射量GINJ转换为发动机1的输出转矩的转矩转换系数，根据发动机转速NE及临时目标空燃比AFTMP的上一次的值，通过映射检索来对所述KTRQ进行计算。临时目标空燃比AFTMP的初始值是规定稀薄空燃比AFLN。再者，式(3)是以点火时期被设定为转矩最大的最佳点火时期为前提的运算式。

若使用式(3)，则要求转矩TRQCMD越大，临时目标空燃比AFTMP越小，可获得用以实现要求转矩TRQCMD的临时目标空燃比AFTMP。

在步骤S23中，判别临时目标空燃比AFTMP是否小于限制空燃比AFLMT，当所述步骤S23的结果为肯定(是)时，将目标空燃比AFCMD设定为限制空燃比AFLMT(步骤S24)。另一方面，当步骤S23的结果为否定(否)时，判别临时目标空燃比AFTMP是否为规定稀薄空燃比AFLN以上(步骤S25)。当所述步骤S25的结果为否定(否)时，将目标空燃比AFCMD设定为临时目标空燃比AFTMP(步骤S26)。当步骤S25的结果为肯定(是)时，将目标空燃比AFCMD设定为规定稀薄空燃比AFLN(步骤S27)。

通过图7及图8的处理，如图6的(c)中的实线所示地设定目标空燃比AFCMD，能够将NOx浓度CNOx抑制为允许限度CNOxLMT以下，并且能够改善由吸入空气量GAIR的上升延迟引起的实际输出转矩TRQA的响应延迟。

如上所述，在本实施方式中，根据车辆驾驶员的油门踏板操作来设定目标空燃比AFCMD，基于此目标空燃比AFCMD，通过喷射器7向发动机1供应燃料。在将目标空燃比AFCMD设定为规定稀薄空燃比AFLN的稀薄运转(包含已通过涡轮增压器12进行了增压的情况)的执行过程中，当驾驶员踩下油门踏板而要求加速时，执行根据要求转矩TRQCMD而使目标空燃比AFCMD减少的空燃比减少控制。在空燃比减少控制中，当根据要求转矩TRQCMD而计算出的临时目标空燃比AFTMP小于限制空燃比AFLMT时，将目标空燃比AFCMD修正为限制空燃比AFLMT，将限制空燃比AFLMT设定为如下值，此值比在稀薄运转的稳定状态下所设定的规定稀薄空燃比AFLN更小，且大于理论空燃比AFST。如图5所示，若将目标空燃比AFCMD设定为从比理论空燃比AFST稍靠稀薄侧的值AFSTL到限制空燃比AFLMT为止的第一稀薄空燃比范围RLN1内的稀薄空燃比，则馈送NOx量增加，排气净化催化剂15下游侧的NOx浓度CNOx也增加，因此，例如通过将限制空燃比AFLMT设定为25左右，能够在稀薄运转中的加速时，抑制NOx排出量，并且改善加速响应性。

另外，如图5所示，在排气净化催化剂15下游侧的排气中所含的NOx浓度CNOx对应于空燃比AF的减少而增加的范围内，限制空燃比AFLMT设定为浓度达到允许限度CNOxLMT以下的最小值，因此，避免将目标空燃比AFCMD设定为第一稀薄空燃比范围RLN1内的值，能够将NOx浓度CNOx抑制为允许限度CNOxLMT以下。再者，在NOx浓度CNOx对应于空燃比的减少而增加的范围(比图5所示的达到最大NOx浓度的空燃比更靠稀薄侧的范围)内，排气净化催化剂15无净化能力，因此，NOx浓度CNOx与排气净化催化剂15上游侧的NOx浓度，即从发动机1的燃烧室排出的排气中的NOx浓度相同。因此，限制空燃比AFLMT能够定义为使从燃烧室排出的排气中的NOx浓度达到允许限度CNOxLMT以下的最小空燃比。

另外，在要求转矩TRQCMD的增加特性为图4中的实线L1或实线L2所示的特性的情况下，即，当判定为即使执行空燃比减少控制，仍无法使实际输出转矩TRQA与要求转矩TRQCMD一致时(当要求转矩TRQCMD的增加速度和/或增加量较大，空燃比减少控制无法实现要求转矩TRQCMD时)，目标空燃比AFCMD变更为理论空燃比AFST，因此，能够避开NOx排出量增加的空燃比范围，并且能够使实际输出转矩TRQA与要求转矩TRQCMD一致。

在本实施方式中，ECU20及油门传感器25构成要求转矩设定单元及目标空燃比设定单元，ECU20及喷射器7构成燃料供应单元。

[第二实施方式]

本实施方式将本发明应用于包括发动机1及电动机作为原动机的车辆，除了以下所说明的方面以外，与第一实施方式相同。

图9模式性地表示车辆驱动装置的整体结构。此车辆驱动装置包括所述发动机1、具有作为原动机及发电机的功能的电动机(以下称为“马达”)61、及用以传递发动机1和/或马达61的驱动力的变速器52，发动机1的曲轴51连接于变速器52，经由变速器52的输出轴53、差动齿轮机构54及驱动轴55对驱动轮56进行驱动。马达61连接于电力驱动单元(以下称为“PDU”)62，PDU62连接于高压电池63。变速器52是双离合变速器，此双离合变速器包括分别对应于奇数变速段及偶数变速段的奇数段用离合器及偶数段用离合器。根据车辆驱动装置，能够进行仅使发动机1作为原动机而工作的发动机模式行驶、与使发动机1及马达61均作为原动机而工作的混合模式行驶，而且，通过将变速器52的两个离合器均设为分离状态，还能够进行仅使马达61作为原动机而工作的电动模式行驶。

当利用正驱动转矩来驱动马达61时，即，当利用从高压电池63输出的电力来驱动马达61时，从高压电池63输出的电力经由PDU62而供应至马达61。另外，当利用负驱动转矩来驱动马达61时，即，当使马达61进行再生动作时，由马达61产生的电力经由PDU62而供应至高压电池63，对高压电池63进行充电。PDU62连接于ECU30，对马达61的动作进行控制，并且对高压电池63的充电及放电进行控制。ECU30除了第一实施方式中的ECU20的功能之外，还对马达61的动作进行控制。ECU30例如通过通信总线(bus)来连接第一实施方式的ECU20与马达控制ECU。

图10是本实施方式中的空燃比减少控制的流程图。图10所示的控制对图8所示的控制追加了步骤S28及步骤S29。

当步骤S23的结果为肯定(是)时，目标空燃比AFCMD设定为限制空燃比AFLMT(步骤S24)，因此，如图6的(a)所示，实际输出转矩TRQA稍小于要求转矩TRQCMD。在本实施方式中，通过驱动马达61来弥补此时不足的转矩差值DTRQLN。

即，在步骤S28中，根据下述式(4)来对转矩差值DTRQLN进行计算。式(4)的TRQAE是推定输出转矩，且根据下述式(5)来计算。

DTRQLN＝TRQCMD-TRQAE 式(4)

TRQAE＝(GAIRCYL/AFLMT)×KTRQ 式(5)

在步骤S29中，根据下述式(6)来对马达要求转矩TRQMOT进行更新。当未驱动马达61时，式(6)右边的TRQMOT为“0”，马达要求转矩TRQMOT设定为转矩差值DTRQLN。

TRQMOT＝TRQMOT+DTRQLN 式(6)

根据本实施方式，当目标空燃比AFCMD已修正为限制空燃比AFLMT时，以加上转矩DTRQLN并输出马达要求转矩TRQMOT的方式来对马达61进行控制，所述转矩DTRQLN相当于实际输出转矩TRQA与要求转矩TRQCMD的差值，因此，能够抑制排气中的NOx浓度CNOx，并且能够利用马达输出转矩来弥补发动机1的实际输出转矩TRQA的不足量。

在本实施方式中，ECU30及油门传感器25构成要求转矩设定单元及目标空燃比设定单元，ECU30及喷射器7构成燃料供应单元，ECU30及PDU62构成电动机控制单元。

再者，本发明不限于所述实施方式，能够进行各种变形。例如，在所述实施方式中，例示了将本发明应用于包括内燃机作为原动机的车辆的控制装置的例子，所述内燃机包括将燃料喷射至燃烧室内的直喷式喷射器，但本发明也能够应用于包括具有气道喷射式喷射器的内燃机、或一并具有直喷式喷射器及气道喷射式喷射器的内燃机作为原动机的车辆的控制装置，所述气道喷射式喷射器将燃料喷射至进气口。

图6中表示了从时刻t1之前，通过涡轮增压器12进行增压的动作例，但本发明也能够应用于如下情况，此情况是指在未进行增压的稳定稀薄运转中要求加速，开始增压，并且使吸入空气量增加。

另外，在图7(及图10)所示的处理的步骤S11中，根据发动机转速NE及经过时间TACCL，在预先设定的映射中进行检索，由此，对图4中的虚线L14所示的稀薄增压响应转矩TRQLN进行计算，但不限于此，例如也可以对排气温度TEX进行检测，根据检测的吸入空气量GAIR及排气温度TEX，对稀薄增压响应转矩TRQLN进行计算。具体来说，也可以根据检测的吸入空气量GAIR及排气温度TEX，对表示排气能量的参数进行计算，根据此排气能量参数来推定涡轮增压器12的增压压力上升特性，并根据推定的增压压力上升特性来求出吸入空气量增加特性，将此吸入空气量增加特性换算为输出转矩增加特性，由此，对稀薄增压响应转矩TRQLN进行计算。或者，还可以对增压压力PB进行检测，将检测的增压压力PB的增加特性换算为输出转矩增加特性，由此，对稀薄增压响应转矩TRQLN进行计算。

另外，也可以简单地使用下述式(7)，对空燃比减少控制中的临时目标空燃比AFTMP进行计算。

AFTMP＝AFLN×GAIR/GAIRCMD 式(7)。

Claims

1.一种车辆的控制装置，其是能够由包括增压机的内燃机驱动的车辆的控制装置，所述内燃机能够执行稀薄运转及稀薄增压运转，所述稀薄运转将在所述内燃机中燃烧的混合气体的空燃比设定得比理论空燃比更靠稀薄侧，所述稀薄增压运转在所述稀薄运转中，通过所述增压机进行增压，所述车辆的控制装置的特征在于包括：

要求转矩设定单元，基于所述车辆的驾驶员的要求来设定所述内燃机的要求转矩；

目标空燃比设定单元，基于所述要求转矩来设定所述混合气体的目标空燃比；以及

燃料供应单元，基于所述目标空燃比，向所述内燃机供应燃料，

当在执行所述稀薄运转的过程中，所述驾驶员要求加速时，所述目标空燃比设定单元根据所述加速要求执行使所述目标空燃比减少的空燃比减少控制，

当在所述空燃比减少控制中，所述目标空燃比小于限制空燃比时，所述目标空燃比设定单元将所述目标空燃比修正为所述限制空燃比，

所述限制空燃比设定为比在所述稀薄运转的稳定状态下所设定的稳定稀薄运转空燃比更小，且大于所述理论空燃比的值。

2.根据权利要求1所述的车辆的控制装置，其特征在于：

所述限制空燃比设定为使从所述内燃机的燃烧室排出的排气中所含的NOx浓度达到允许限度以下的最小值。

3.根据权利要求1或2所述的车辆的控制装置，其特征在于：

当判定为即使执行了所述空燃比减少控制，仍无法使所述内燃机的输出转矩与所述要求转矩一致时，所述目标空燃比设定单元将所述目标空燃比变更为理论空燃比。

4.根据权利要求1或2所述的车辆的控制装置，其特征在于：

所述车辆能够由所述内燃机及电动机驱动，

还包括对所述电动机进行控制的电动机控制单元，

所述电动机控制单元在所述目标空燃比已修正为所述限制空燃比时，对所述电动机进行控制，以使所述电动机的输出转矩增加所述内燃机的输出转矩与所述要求转矩之间的差值。