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JP2002332884A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

内燃機関の制御装置

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Publication number
JP2002332884A
JP2002332884A JP2001133828A JP2001133828A JP2002332884A JP 2002332884 A JP2002332884 A JP 2002332884A JP 2001133828 A JP2001133828 A JP 2001133828A JP 2001133828 A JP2001133828 A JP 2001133828A JP 2002332884 A JP2002332884 A JP 2002332884A
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JP
Japan
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target
air
control
amount
air system
Prior art date
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Pending
Application number
JP2001133828A
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English (en)
Inventor
Mamoru Mabuchi
衛 馬渕
Hiraki Matsumoto
平樹 松本
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Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
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Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
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Priority to DE10219382A priority patent/DE10219382A1/de
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 エンジンの実空気量と目標空気量との誤差を
助長することなく、空気系の各種の制御パラメータを演
算することができるようにする。 【解決手段】 要求トルク演算手段５１によって現在の
アクセル開度とエンジン回転速度Ｎｅ等に基づいて要求
トルクを演算し、目標空気量演算手段５２によって、現
在の要求トルクとエンジン回転速度Ｎｅ等に基づいて目
標空気量を演算し、目標スロットル開度演算手段５３に
よって目標空気量とエンジン回転速度Ｎｅ等に基づいて
目標スロットル開度を演算する。そして、目標ＥＧＲ開
度演算手段５４、目標ＶＶＴ進角値演算手段５６及び目
標ＳＣＶ開度演算手段５７によって、目標空気量とエン
ジン回転速度Ｎｅ等に基づいて、筒内充填空気量の変動
要因となる空気系の制御パラメータ（目標ＥＧＲ開度、
目標ＶＶＴ進角値、目標ＳＣＶ開度）を演算する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、アクセル開度等に
基づいて要求トルクを判断して内燃機関の制御パラメー
タを演算する内燃機関の制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年の電子制御化が進んだ自動車では、
運転者のアクセル操作に即応した応答性の良いドライバ
ビリティを実現するために、アクセル開度等に基づいて
要求トルクを判断して目標空気量を設定し、それに応じ
てスロットルバルブをモータ等で駆動して、実空気量を
目標空気量に一致させるようにしたものがある。更に、
エンジンの出力向上、排気エミッション低減、燃費節減
等を実現するために、排気環流システム（ＥＧＲシステ
ム）や可変バルブタイミングシステム等の様々なシステ
ムを搭載したものがある。これらのシステムは、エンジ
ン運転条件に応じて車載コンピュータによって制御され
る。その一例として、例えば、特開平９−５３５１９号
公報に示すように、エアフローメータで検出した実空気
量に目標ＥＧＲ率を乗算することで、目標ＥＧＲ流量
（目標ＥＧＲ開度）を設定するようにしたものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、エンジンの
筒内に充填される空気量は、主としてスロットル開度に
より制御されるが、ＥＧＲ流量（ＥＧＲ開度）やバルブ
タイミング等も空気量を変動させる要因となる。例え
ば、ＥＧＲ開度が大きくなるほど、ＥＧＲ流量が増加し
て、吸気圧と大気圧との差（スロットルバルブ上流と下
流の圧力差）が小さくなるため、図８に示すように、Ｅ
ＧＲ開度が大きくなるほど、筒内に吸入される空気量
（新気量）が減少する特性がある。
【０００４】従って、実空気量を用いて目標ＥＧＲ開度
を演算する構成では、図９に示すように、何等かの原因
で、実空気量が目標空気量よりも多くなると、ＥＧＲ開
度の適合マップに基づいてＥＧＲ開度が小さくなるよう
に制御される。これにより、ＥＧＲ流量が減少して吸気
圧（スロットルバルブ下流の圧力）が低下して、スロッ
トルバルブ上流と下流の圧力差が増加する。その結果、
実空気量が目標空気量よりも益々多くなるという悪循環
に陥る。要するに、実空気量を用いて目標ＥＧＲ開度を
演算する構成では、実空気量の誤差を更に助長する方向
に目標ＥＧＲ開度が演算されてしまい、目標空気量に対
する実空気量の制御精度（スロットル制御精度）が益々
低下するという悪循環に陥る。
【０００５】尚、このような問題点は、ＥＧＲシステム
に限定されず、可変バルブタイミングシステム、スワー
ル制御弁等、筒内に充填する空気量の変動要因となる空
気系の各種のシステムの制御パラメータを実空気量に基
づいて演算する場合も、同様の問題が生じる。また、こ
れらの空気系の制御パラメータを実吸気圧に基づいて演
算する場合も、同様の問題が生じる。
【０００６】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たものであり、従ってその目的は、実空気量（実吸気
圧）と目標空気量（目標吸気圧）との誤差を助長するこ
となく、空気系の各種の制御パラメータを演算すること
ができて、実空気量（実吸気圧）の変動の影響を受けに
くい安定した空気系の制御が可能となる内燃機関の制御
装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１は、アクセル開度等に基づいて要
求トルクを判断して目標空気量及び／又は目標吸気圧を
演算する内燃機関の制御装置において、空気系制御手段
によって、筒内に充填する空気量の変動要因となる空気
系の制御パラメータを演算する際に、目標空気量及び／
又は目標吸気圧を用いて空気系の制御パラメータを演算
するようにしたものである。このようにすれば、実空気
量（実吸気圧）と目標空気量（目標吸気圧）との間に誤
差が生じた場合でも、その誤差を助長することなく、空
気系の制御パラメータを演算することができ、実空気量
（実吸気圧）の変動の影響を受けにくい安定した空気系
の制御が可能となる。
【０００８】この場合、請求項２のように、空気系の制
御パラメータとして、排気環流弁、空気流制御弁（スワ
ールコントロールバルブ等）、可変バルブ装置（可変バ
ルブタイミング装置又は可変バルブリフト装置）のうち
の少なくとも１つの制御パラメータを目標空気量及び／
又は目標吸気圧を用いて演算するようにしても良い。つ
まり、排気環流弁、空気流制御弁、可変バルブ装置は、
いずれも、空気量を変動させる主要な要因となるため、
これらのうちの少なくとも１つを備えた内燃機関に本発
明を適用すれば、実空気量（実吸気圧）の変動の影響を
受けにくい安定した空気系の制御が可能となる。
【０００９】尚、空気量の変動要因となる空気系の制御
パラメータが複数存在する場合は、それらの全ての制御
パラメータを目標空気量（目標吸気圧）に基づいて演算
するようにしても良いが、それらのうちの主要な一部の
制御パラメータのみを目標空気量（目標吸気圧）に基づ
いて演算するようにしても良い。
【００１０】また、吸入空気がスロットルバルブを通過
して筒内に吸入されるまでに遅れが生じることを考慮し
て、請求項３のように、目標空気量及び／又は目標吸気
圧を吸気遅れ相当分だけ遅れ補正した補正目標空気量及
び／又は補正目標吸気圧を用いて空気系の制御パラメー
タを演算するようにしても良い。このようにすれば、吸
気遅れによる目標空気量（目標吸気圧）と空気系の制御
パラメータとのタイミングのずれを補償することがで
き、空気系の制御パラメータの演算精度を向上すること
ができる。
【００１１】この場合、請求項４のように、吸気遅れ相
当分の遅れ補正に加えて、空気系の各アクチュエータの
作動遅れ相当分の進み補正を施した補正目標空気量及び
／又は補正目標吸気圧を用いて空気系の制御パラメータ
を演算するようにしても良い。このようにすれば、吸気
遅れの補正に加えて、空気系の各アクチュエータの作動
遅れも補正することができ、実際の空気量の挙動と空気
系の各アクチュエータの最適な空気量の挙動とを一致さ
せることができて、空気系の制御パラメータの演算精度
を更に向上することができる。
【００１２】また、請求項５のように、目標空気量及び
／又は目標吸気圧を用いて空気系の制御パラメータを演
算する第１の制御モードと、実空気量及び／又は実吸気
圧を用いて空気系の制御パラメータを演算する第２の制
御モードとを運転条件に応じて切り換えるようにしても
良い。
【００１３】例えば、請求項６のように、定常運転時に
第１の制御モードに切り換え、過渡運転時に第２の制御
モードに切り換えるようにしても良い。つまり、運転条
件がほぼ一定に維持される定常運転時には、実空気量
（実吸気圧）が目標空気量（目標吸気圧）に収束した状
態に制御されているため、定常運転時に第１の制御モー
ドに切り換えて、目標空気量（目標吸気圧）を用いて空
気系の制御パラメータを演算すれば、定常運転中に何等
かの原因で実空気量（実吸気圧）が変動したとしても、
その変動の影響を受けて空気系の制御が乱れることを防
止することができ、安定した空気系の制御を行うことが
できる。また、運転条件が変化する過渡運転時には、吸
気遅れの影響が現れるため、第２の制御モードに切り換
えて、実空気量（実吸気圧）を用いて空気系の制御パラ
メータを演算すれば、過渡運転中の運転条件の変化に対
して応答性の良い空気系の制御が可能となる。
【００１４】或は、請求項７のように、アイドル時に第
１の制御モードに切り換え、走行時に第２の制御モード
に切り換えるようにしても良い。このようにすれば、ア
イドル時に、第１の制御モードに切り換えることで、ア
イドル回転速度を安定させてアイドル時の車両振動等を
低減できる。また、走行時には、第２の制御モードに切
り換えることで、運転条件の変化に対して応答性の良い
空気系の制御が可能となる。
【００１５】以上説明した各請求項１〜７の発明は、吸
気ポート噴射エンジン、筒内噴射エンジンのいずれにも
適用可能であるが、筒内噴射エンジンに適用する場合
は、請求項８のように、成層燃焼運転時（圧縮行程噴射
時）には目標燃料量を用いて空気系の制御パラメータを
演算し、均質燃焼運転時（吸気行程噴射時）には目標空
気量及び／又は目標吸気圧を用いて空気系の制御パラメ
ータを演算するようにしても良い。つまり、成層燃焼運
転時には内燃機関のトルクを燃料量で制御するため、成
層燃焼運転時に目標燃料量を用いて空気系の制御パラメ
ータを演算すれば、要求トルクに応じた適正な制御パラ
メータを設定することができる。また、均質燃焼運転時
には内燃機関のトルクを空気量で制御するため、均質燃
焼運転時に目標空気量（目標吸気圧）を用いて空気系の
制御パラメータを演算すれば、要求トルクに応じた適正
な制御パラメータを設定することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】［実施形態（１）］以下、本発明
を吸気ポート噴射エンジンに適用した実施形態（１）を
図１及び図２に基づいて説明する。
【００１７】まず、図１に基づいてエンジン制御システ
ム全体の概略構成を説明する。内燃機関であるエンジン
１１の吸気管１２の最上流部には、エアクリーナ（図示
せず）が設けられ、このエアクリーナの下流側には、吸
入空気量を検出するエアーフローメータ１３が設けられ
ている。このエアーフローメータ１３の下流側には、Ｄ
Ｃモータ等のモータ１４によって開度調節されるスロッ
トルバルブ１５が設けられている。このモータ１４がエ
ンジン電子制御回路（以下「ＥＣＵ」と表記する）１６
からの出力信号に基づいて駆動されることで、スロット
ルバルブ１５の開度（スロットル開度）が制御され、そ
のスロットル開度によって各気筒ヘの吸入空気量が調節
される。
【００１８】このスロットルバルブ１５の下流側にはサ
ージタンク１７が設けられ、このサージタンク１７に、
吸気圧を検出する吸気圧センサ１８が取り付けられてい
る。サージタンク１７には、エンジン１１の各気筒に空
気を導入する吸気マニホールド１９が接続され、各気筒
の吸気マニホールド１９内には、エンジン１１の筒内の
スワール流を制御するためのスワールコントロールバル
ブ２０（空気流制御弁）が設けられている。各気筒の吸
気マニホールド１９の吸気ポート近傍には、それぞれ燃
料を噴射する燃料噴射弁２１が取り付けられている。エ
ンジン１１のシリンダヘッドには、各気筒毎に点火プラ
グ２５が取り付けられ、各点火プラグ２５の火花放電に
よって筒内の混合気に点火される。
【００１９】エンジン１１の吸気バルブ２６と排気バル
ブ２７は、それぞれカム軸２８，２９によって駆動さ
れ、吸気側のカム軸２８には、運転状態に応じて吸気バ
ルブ２６の開閉タイミング（ＶＶＴ進角値）を可変する
油圧式の可変バルブタイミング装置３０（ＶＶＴ）が設
けられている。この可変バルブタイミング装置３０を駆
動する油圧は、油圧制御弁３１によって制御される。
【００２０】一方、エンジン１１の排気管３６には、排
ガスを浄化する三元触媒等の触媒３７が設けられ、この
触媒３７の上流側に排出ガスの空燃比（又はリッチ／リ
ーン）を検出する空燃比センサ３８（又は酸素センサ）
が設けられている。排気管３６のうちの空燃比センサ３
８の上流側とサージタンク１７との間には、排出ガスの
一部を吸気側に環流させるためのＥＧＲ配管３９が接続
され、このＥＧＲ配管３９の途中に排気環流量（ＥＧＲ
量）を制御するＥＧＲバルブ４０（排気環流弁）が設け
られている。また、アクセルペダルの開度（アクセル開
度）は、アクセルセンサ４１によって検出される。
【００２１】エンジン運転状態を制御するＥＣＵ１６
は、マイクロコンピュータを主体として構成され、その
ＲＯＭ（記憶媒体）に記憶されたエンジン制御プログラ
ム（図示せず）を実行することで、図２に示された各手
段の機能を実現する。以下、これら各手段の機能を説明
する。
【００２２】要求トルク演算手段５１は、現在のアクセ
ル開度とエンジン回転速度Ｎｅ等に基づいてマップ又は
数式により要求トルクを演算する。そして、目標空気量
演算手段５２は、現在の要求トルクとエンジン回転速度
Ｎｅ等に基づいてマップ又は数式により目標空気量を演
算する。
【００２３】目標スロットル開度演算手段５３は、目標
空気量とエンジン回転速度Ｎｅ等に基づいて、吸気系モ
デルの逆モデル等を用いて目標スロットル開度を演算
し、その目標スロットル開度に応じた制御信号をモータ
１４（スロットルバルブ駆動手段）に出力して、スロッ
トルバルブ１５を駆動し、実スロットル開度を目標スロ
ットル開度に制御する。尚、目標スロットル開度を演算
する際に、目標空気量とエンジン回転速度Ｎｅの他に、
筒内に充填する空気量の変動要因となる空気系の制御パ
ラメータ、つまり、目標ＥＧＲ開度、目標ＶＶＴ進角値
（目標バルブタイミング進角値）、目標ＳＣＶ開度（目
標スワールコントロールバルブ開度）等を考慮して目標
スロットル開度を演算するようにしても良い。
【００２４】目標ＥＧＲ開度演算手段５４は、目標空気
量とエンジン回転速度Ｎｅ等に基づいてマップ等により
目標ＥＧＲ開度を演算し、その目標ＥＧＲ開度に応じた
制御信号をモータ等のＥＧＲバルブ駆動手段５５に出力
して、ＥＧＲバルブ４０を駆動し、実ＥＧＲ開度を目標
ＥＧＲ開度に制御する。
【００２５】目標ＶＶＴ進角値演算手段５６は、目標空
気量とエンジン回転速度Ｎｅ等に基づいてマップ等によ
り目標ＶＶＴ進角値を演算し、その目標ＶＶＴ進角値に
応じた制御信号を油圧制御弁３１（ＶＶＴ駆動手段）に
出力して、可変バルブタイミング装置３０（ＶＶＴ）を
駆動し、実ＶＶＴ進角値を目標ＶＶＴ進角値に制御す
る。
【００２６】目標ＳＣＶ開度演算手段５７は、目標空気
量とエンジン回転速度Ｎｅ等に基づいてマップ等により
目標ＳＣＶ開度を演算し、その目標ＳＣＶ開度に応じた
制御信号をモータ等のＳＣＶ駆動手段５８に出力して、
スワールコントロールバルブ２０（ＳＣＶ）を駆動し、
実ＳＣＶ開度を目標ＳＣＶ開度に制御する。尚、これら
目標ＥＧＲ開度演算手段５４、目標ＶＶＴ進角値演算手
段５６及び目標ＳＣＶ開度演算手段５７は、特許請求の
範囲でいう空気系制御手段としての役割を果たす。
【００２７】一方、筒内充填空気量演算手段５９は、エ
アーフローメータ１３の出力（スロットル通過空気
量）、エンジン回転速度Ｎｅ、吸気圧力センサ１８の出
力（吸気圧力）等に基づいて吸気系モデルにより筒内充
填空気量を演算する。そして、目標燃料量演算手段６０
は、この筒内充填空気量を、目標空燃比設定手段６１で
設定した目標空燃比で割り算して目標燃料量を求める。
目標燃料量＝筒内充填空気量／目標空燃比×定数
【００２８】そして、燃料噴射量演算手段６２は、この
目標燃料量に各種の補正係数（冷却水温補正係数、空燃
比フィードバック補正係数、学習補正係数等）を乗算し
て最終的な燃料噴射量を求め、この燃料噴射量に応じた
パルス幅の噴射パルスを燃料噴射弁駆動手段６３に出力
して燃料噴射を実行する。
【００２９】また、点火時期演算手段６４は、エンジン
運転条件に応じて各気筒の点火時期をマップ等により演
算し、その点火時期に点火プラグ駆動手段６５を駆動し
て点火プラグ２５に高電圧を印加して火花放電を発生さ
せる。
【００３０】以上説明した本実施形態（１）では、筒内
充填空気量の変動要因となる空気系の制御パラメータ
（目標ＥＧＲ開度、目標ＶＶＴ進角値、目標ＳＣＶ開
度）を演算する際に、目標空気量を用いて空気系の制御
パラメータを演算するようにしたので、実空気量と目標
空気量との間に誤差が生じた場合でも、その誤差を助長
することなく、空気系の制御パラメータを演算すること
ができ、実空気量の変動の影響を受けにくい安定した空
気系（ＥＧＲ開度、ＶＶＴ進角値、ＳＣＶ開度）の制御
が可能となる。
【００３１】［実施形態（２）］ところで、吸入空気が
スロットルバルブ１５を通過して筒内に吸入されるまで
に遅れ（吸気遅れ）が生じる。エンジン運転条件がほぼ
一定に維持される定常運転時には、吸気遅れによる影響
は現れないが、エンジン運転条件が変化する過渡運転時
には、吸気遅れの影響が現れる。
【００３２】そこで、図３及び図４に示す本発明の実施
形態（２）では、空気系の制御パラメータ（目標ＥＧＲ
開度、目標ＶＶＴ進角値、目標ＳＣＶ開度）を演算する
際に、吸気遅れ補償手段６６によって、目標空気量を吸
気遅れ相当分だけ遅れ補正し、この補正目標空気量を用
いて、目標ＥＧＲ開度演算手段５４、目標ＶＶＴ進角値
演算手段５６及び目標ＳＣＶ開度演算手段５７によって
目標ＥＧＲ開度、目標ＶＶＴ進角値、目標ＳＣＶ開度を
演算する。
【００３３】図４に示すように、吸気遅れ補償手段６６
は、吸気遅れを無駄時間＋一次遅れで近似して目標空気
量を吸気遅れ相当分だけ遅れ補正するものであり、無駄
時間要素６７（１／ｚn ）と時定数設定手段６８と一次
遅れフィルタ６９とから構成されている。無駄時間要素
６７は、目標空気量演算手段５２で演算した目標空気量
を無駄時間分だけ遅延させ、遅延後の目標空気量ｘ(i)
を一次遅れフィルタ６９に入力する。時定数設定手段６
８は、現在のエンジン回転速度Ｎｅに応じてマップによ
り一次遅れフィルタ６９の時定数τを演算する。そし
て、一次遅れフィルタ６９は、次式により目標空気量を
吸気遅れ相当分だけ遅れ補正する。 ｙ(i) ＝ｙ(i-1) ＋（ｔs ／τ）×｛ｘ(i) −ｙ(i-1)
｝ ここで、ｙ(i) は、一次遅れフィルタ６９の出力（遅れ
補正した補正目標空気量）、ｙ(i-1) は、一次遅れフィ
ルタ６９の前回演算時の出力、ｔs はサンプリングタイ
ムである。
【００３４】そして、目標ＥＧＲ開度演算手段５４、目
標ＶＶＴ進角値演算手段５６及び目標ＳＣＶ開度演算手
段５７は、吸気遅れ補償手段６６により遅れ補正した補
正目標空気量ｙ(i) とエンジン回転速度Ｎｅ等に基づい
てマップ等により空気系の制御パラメータ（目標ＥＧＲ
開度、目標ＶＶＴ進角値、目標ＳＣＶ開度）を演算す
る。
【００３５】以上説明した本実施形態（２）では、目標
空気量を吸気遅れ相当分だけ遅れ補正した補正目標空気
量を用いて空気系の制御パラメータを演算するようにし
たので、吸気遅れによる目標空気量と空気系の制御パラ
メータとのタイミングのずれを補償することができ、空
気系の制御パラメータの演算精度を向上することができ
る。
【００３６】［実施形態（３）］本発明は、目標空気量
を用いて空気系の制御パラメータを演算する第１の制御
モードと、実空気量を用いて空気系の制御パラメータを
演算する第２の制御モードとをエンジン運転条件に応じ
て切り換えるようにしても良い。
【００３７】これを具体化した実施形態（３）を図５に
基づいて説明する。図５の空気系制御プログラムは、Ｅ
ＣＵ１６によって所定時間毎又は所定クランク角毎に実
行され、次のようにして空気系の制御パラメータ（目標
ＥＧＲ開度、目標ＶＶＴ進角値、目標ＳＣＶ開度）を演
算する。まず、ステップ１０１で、現在のエンジン運転
状態が定常運転であるか否かを判定し、定常運転であれ
ば、ステップ１０２に進み、第１の制御モードに切り換
え、前記実施形態（１）又は（２）と同じ方法で、目標
空気量を用いて空気系の制御パラメータ（目標ＥＧＲ開
度、目標ＶＶＴ進角値、目標ＳＣＶ開度）を演算する。
具体的には、目標空気量とエンジン回転速度Ｎｅ等に基
づいてマップ等により制御パラメータを演算する。
【００３８】一方、ステップ１０１で、過渡運転と判定
された場合は、ステップ１０３に進み、第２の制御モー
ドに切り換え、実空気量（筒内充填空気量演算手段５９
の演算値）を用いて空気系の制御パラメータ（目標ＥＧ
Ｒ開度、目標ＶＶＴ進角値、目標ＳＣＶ開度）を演算す
る。具体的には、実空気量とエンジン回転速度Ｎｅ等に
基づいてマップ等により制御パラメータを演算する。
【００３９】以上説明した本実施形態（３）では、エン
ジン運転条件がほぼ一定に維持される定常運転時には、
実空気量が目標空気量に収束した状態に制御されている
ことを考慮して、第１の制御モードに切り換えて、目標
空気量を用いて空気系の制御パラメータを演算するよう
にしたので、定常運転中に何等かの原因で実空気量が変
動したとしても、その変動の影響を受けて空気系の制御
が乱れることを防止することができ、安定した空気系の
制御を行うことができる。また、エンジン運転条件が変
化する過渡運転時には、吸気遅れの影響が現れることを
考慮して、第２の制御モードに切り換えて、実空気量を
用いて空気系の制御パラメータを演算するようにしたの
で、過渡運転中のエンジン運転条件の変化に対して応答
性の良い空気系の制御が可能となる。
【００４０】［実施形態（４）］本発明の実施形態
（４）では、図６の空気系制御プログラムを所定時間毎
又は所定クランク角毎に実行する。本プログラムが起動
されると、まず、ステップ２０１で、現在のエンジン運
転状態がアイドル状態であるか否かを判定し、アイドル
状態であれば、ステップ２０２に進み、第１の制御モー
ドに切り換え、前記実施形態（３）と同じ方法で、目標
空気量を用いて空気系の制御パラメータ（目標ＥＧＲ開
度、目標ＶＶＴ進角値、目標ＳＣＶ開度）を演算する。
【００４１】一方、ステップ２０１で、走行時と判定さ
れた場合は、ステップ２０３に進み、第２の制御モード
に切り換え、前記実施形態（３）と同じ方法で、実空気
量（筒内充填空気量演算手段５９の演算値）を用いて空
気系の制御パラメータ（目標ＥＧＲ開度、目標ＶＶＴ進
角値、目標ＳＣＶ開度）を演算する。
【００４２】以上説明した本実施形態（４）では、アイ
ドル時に、第１の制御モードに切り換えることで、アイ
ドル回転速度を安定させてアイドル時の車両振動等を低
減できる。また、走行時には、第２の制御モードに切り
換えることで、エンジン運転条件の変化に対して応答性
の良い空気系の制御が可能となる。
【００４３】［実施形態（５）］次に、本発明を、燃料
噴射弁から燃料を筒内に直接噴射する筒内噴射エンジン
に適用した実施形態（５）を図７に基づいて説明する。
但し、前記実施形態（１）と実質的に同じ部分には同じ
符号を付けて説明を簡略化する。
【００４４】燃焼モード切換手段７１は、要求トルク演
算手段５１で演算した要求トルクとエンジン回転速度Ｎ
ｅに応じてマップ等から均質燃焼モード（吸気行程噴射
モード）と成層燃焼モード（圧縮行程噴射モード）のい
ずれか一方を選択して燃焼モードを切り換える。例え
ば、低回転領域、低トルク領域では、成層燃焼モードが
選択される。この成層燃焼モードでは、少量の燃料を圧
縮行程で筒内に直接噴射して成層混合気を形成して成層
燃焼させることで、燃費を向上させる。また、中・高回
転領域、中・高トルク領域では、均質燃焼モードが選択
される。この均質燃焼モードでは、燃料噴射量を増量し
て吸気行程で筒内に直接噴射して均質混合気を形成して
均質燃焼させることで、エンジン出力や軸トルクを高め
る。
【００４５】均質燃焼モードでは、前記実施形態（１）
と同じく、目標ＥＧＲ開度演算手段５４、目標ＶＶＴ進
角値演算手段５６、目標ＳＣＶ開度演算手段５７によっ
て、目標空気量を用いて空気系の制御パラメータ（目標
ＥＧＲ開度、目標ＶＶＴ進角値、目標ＳＣＶ開度）を演
算する。この際、前記実施形態（２）と同じように、目
標空気量を吸気遅れ相当分だけ遅れ補正した補正目標空
気量を用いて空気系の制御パラメータを演算するように
しても良い。
【００４６】一方、成層燃焼モードでは、要求トルク演
算手段５１で演算した要求トルクを目標燃料量演算手段
７２によって目標燃料量に変換し、燃料噴射量演算手段
７３によって、目標燃料量に各種の補正係数（冷却水温
補正係数、空燃比フィードバック補正係数、学習補正係
数等）を乗算して最終的な燃料噴射量を求める。そし
て、目標空気量演算手段７４によって、目標燃料量に目
標空燃比を乗算して目標空気量を求め、目標スロットル
開度演算手段７５によって、目標空気量とエンジン回転
速度Ｎｅ等に基づいて目標スロットル開度を演算し、実
スロットル開度を目標スロットル開度に制御する。
【００４７】更に、成層燃焼モードでは、目標燃料量演
算手段７２で演算した目標燃料量を用いて、目標ＥＧＲ
開度演算手段７６、目標ＶＶＴ進角値演算手段７７、目
標ＳＣＶ開度演算手段７８によって空気系の制御パラメ
ータ（目標ＥＧＲ開度、目標ＶＶＴ進角値、目標ＳＣＶ
開度）を演算する。
【００４８】以上説明した本実施形態（５）では、成層
燃焼運転中はエンジントルクを燃料量で制御することを
考慮して、成層燃焼運転時に目標燃料量を用いて空気系
の制御パラメータを演算するようにしたので、要求トル
クに応じた適正な制御パラメータを設定することができ
る。また、均質燃焼運転中はエンジントルクを空気量で
制御することを考慮して、均質燃焼運転時に目標空気量
を用いて空気系の制御パラメータを演算するようにした
ので、要求トルクに応じた適正な制御パラメータを設定
することができる。
【００４９】尚、均質燃焼運転中に、前記実施形態
（３），（４）と同じ方法で、目標空気量を用いて空気
系の制御パラメータを演算する第１の制御モードと、実
空気量を用いて空気系の制御パラメータを演算する第２
の制御モードとをエンジン運転条件に応じて切り換える
ようにしても良い。
【００５０】尚、前記各実施形態（１）〜（５）におい
て、目標空気量を用いて空気系の制御パラメータを演算
するのに代えて、目標吸気圧を用いて空気系の制御パラ
メータを演算するようにしても良く、勿論、目標空気量
と目標吸気圧の両方を用いて空気系の制御パラメータを
演算するようにしても良い。
【００５１】また、前記各実施形態（１）〜（５）のエ
ンジン１１は、ＥＧＲバルブ４０、可変バルブタイミン
グ装置３０、スワールコントロールバルブ２０を全て備
えているが、これらのうちの１つ又は２つの機能が省略
されたエンジンにも本発明を適用できる。
【００５２】また、筒内に充填する空気量の変動要因と
なる空気系の制御パラメータは、目標ＥＧＲ開度、目標
ＶＶＴ進角値、目標ＳＣＶ開度に限定されず、これ以外
の制御パラメータ（例えば可変バルブリフト、エバポパ
ージシステム）を含んでいても良い。尚、空気量の変動
要因となる空気系の制御パラメータが複数存在する場合
は、それらの全ての制御パラメータを目標空気量（目標
吸気圧）に基づいて演算するようにしても良いが、それ
らのうちの主要な一部の制御パラメータのみを目標空気
量（目標吸気圧）に基づいて演算するようにしても良
い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態（１）を示すエンジン制御シ
ステム全体の概略構成図
【図２】実施形態（１）のＥＣＵの演算機能の基本的な
構成を概略的に示す機能ブロック図
【図３】実施形態（２）のＥＣＵの演算機能の基本的な
構成を概略的に示す機能ブロック図
【図４】実施形態（２）の吸気遅れ補償手段の機能を示
す機能ブロック図
【図５】実施形態（３）の空気系制御プログラムの処理
の流れを示すフローチャート
【図６】実施形態（４）の空気系制御プログラムの処理
の流れを示すフローチャート
【図７】実施形態（５）のＥＣＵの演算機能の基本的な
構成を概略的に示す機能ブロック図
【図８】ＥＧＲ開度と空気量との関係を説明する図
【図９】従来システムにおいて実空気量と目標空気量と
の誤差が助長される原因を説明する図
【符号の説明】
１１…エンジン（内燃機関）、１２…吸気管、１４…モ
ータ、１５…スロットルバルブ、１６…ＥＣＵ（空気系
制御手段）、２０…スワールコントロールバルブ（空気
流制御弁）、３０…可変バルブタイミング装置（可変バ
ルブ装置）、３１…油圧制御弁、４０…ＥＧＲバルブ
（排気環流弁）、５１…要求トルク演算手段、５２…目
標空気量演算手段、５３…目標スロットル開度演算手
段、５４…目標ＥＧＲ開度演算手段（空気系制御手
段）、５６…目標ＶＶＴ進角値演算手段（空気系制御手
段）、５７…目標ＳＣＶ開度演算手段（空気系制御手
段）、５９…筒内充填空気量演算手段、６０…目標燃料
量演算手段、６６…吸気遅れ補償手段、６９…一次遅れ
フィルタ、７１…燃焼モード切換手段、７２…目標燃料
量演算手段、７４…目標空気量演算手段、７６…目標Ｅ
ＧＲ開度演算手段（空気系制御手段）、７７…目標ＶＶ
Ｔ進角値演算手段（空気系制御手段）、７８…目標ＳＣ
Ｖ開度演算手段（空気系制御手段）。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｄ 13/02 Ｆ０２Ｄ 13/02 Ｄ 21/08 ３０１ 21/08 ３０１Ａ ３０１Ｃ ３０１Ｇ 41/04 ３１０ 41/04 ３１０Ｂ ３１０Ｃ ３１０Ｇ 41/08 ３１０ 41/08 ３１０ 45/00 ３１２ 45/00 ３１２Ｃ ３１２Ｍ ３６４ ３６４Ｄ ３６６ ３６６Ｆ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５５０ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５５０Ｆ ５５０Ｒ ５７０ ５７０Ａ Ｆターム(参考） 3G062 AA03 AA07 BA04 BA06 BA08 BA09 CA04 CA05 CA06 DA06 EA11 ED01 ED04 ED10 FA02 FA05 FA09 FA13 FA23 GA01 GA02 GA04 GA06 GA17 GA21 3G065 AA04 CA12 DA05 DA15 EA04 EA05 EA07 EA10 FA04 FA12 GA01 GA05 GA10 GA14 GA15 GA41 GA46 HA06 HA21 HA22 JA04 JA09 JA11 KA02 3G084 BA02 BA13 BA15 BA20 BA21 BA23 CA03 CA05 CA09 EB08 EB12 EB25 FA07 FA10 FA11 FA29 3G092 AA01 AA05 AA06 AA09 AA10 AA11 AA13 AA17 BB01 BB06 DA03 DC03 DC06 DC08 DE01S DE03S DF01 DF02 DG08 EA01 EA02 EA06 EA07 EA16 EB05 EC01 EC10 FA06 FA15 GA03 GA11 GA16 HA01Z HA05Z HA06X HA06Z HA13X HD05X HD05Z HD07X HE01Z HF08Z 3G301 HA04 HA13 HA16 HA19 JA02 JA12 KA07 KA11 KA21 KA24 KA25 LA03 LA05 LB04 LC03 LC08 MA11 MA19 NA01 NC02 ND02 ND21 PA01Z PA07Z PA11Z PD03Z PE06Z PF03Z

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 アクセル開度等に基づいて要求トルクを
    判断して目標空気量及び／又は目標吸気圧を演算するよ
    うにした内燃機関の制御装置において、 筒内に充填する空気量の変動要因となる空気系の制御パ
    ラメータを演算する際に前記目標空気量及び／又は前記
    目標吸気圧を用いて前記空気系の制御パラメータを演算
    する空気系制御手段を備えていることを特徴とする内燃
    機関の制御装置。
  2. 【請求項２】 前記空気系制御手段は、前記空気系の制
    御パラメータとして排気環流弁、空気流制御弁、可変バ
    ルブ装置のうちの少なくとも１つの制御パラメータを前
    記目標空気量及び／又は前記目標吸気圧を用いて演算す
    ることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装
    置。
  3. 【請求項３】 前記空気系制御手段は、前記目標空気量
    及び／又は前記目標吸気圧を吸気遅れ相当分だけ遅れ補
    正した補正目標空気量及び／又は補正目標吸気圧を用い
    て前記空気系の制御パラメータを演算することを特徴と
    する請求項１又は２に記載の内燃機関の制御装置。
  4. 【請求項４】 前記空気系制御手段は、前記目標空気量
    及び／又は前記目標吸気圧に対して、吸気遅れ相当分の
    遅れ補正と、前記空気系の各アクチュエータの作動遅れ
    相当分の進み補正を施した補正目標空気量及び／又は補
    正目標吸気圧を用いて前記空気系の制御パラメータを演
    算することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機
    関の制御装置。
  5. 【請求項５】 前記空気系制御手段は、前記目標空気量
    及び／又は前記目標吸気圧を用いて前記空気系の制御パ
    ラメータを演算する第１の制御モードと、実空気量及び
    ／又は実吸気圧を用いて前記空気系の制御パラメータを
    演算する第２の制御モードとを運転条件に応じて切り換
    えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載
    の内燃機関の制御装置。
  6. 【請求項６】 前記空気系制御手段は、定常運転時に前
    記第１の制御モードに切り換え、過渡運転時に前記第２
    の制御モードに切り換えることを特徴とする請求項５に
    記載の内燃機関の制御装置。
  7. 【請求項７】 前記空気系制御手段は、アイドル時に前
    記第１の制御モードに切り換え、走行時に前記第２の制
    御モードに切り換えることを特徴とする請求項５又は６
    に記載の内燃機関の制御装置。
  8. 【請求項８】 燃料噴射弁から燃料を筒内に直接噴射
    し、運転条件に応じて成層燃焼運転と均質燃焼運転とを
    切り換える筒内噴射式の内燃機関であって、 成層燃焼運転時に前記要求トルクに基づいて目標燃料量
    を演算する目標燃料量演算手段を備え、 前記空気系制御手段は、成層燃焼運転時には前記目標燃
    料量を用いて前記空気系の制御パラメータを演算し、均
    質燃焼運転時には前記目標空気量及び／又は前記目標吸
    気圧を用いて前記空気系の制御パラメータを演算するこ
    とを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の内燃
    機関の制御装置。
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