JP3193103B2

JP3193103B2 - エンジンの制御装置

Info

Publication number: JP3193103B2
Application number: JP06829492A
Authority: JP
Inventors: 友巳渡辺; 忠孝中角; 史彦斉藤; 淳一田賀
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1992-03-26
Filing date: 1992-03-26
Publication date: 2001-07-30
Anticipated expiration: 2016-07-30
Also published as: JPH05272397A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願発明は、リーンバーン運転機
能を備えたエンジンの制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近では省資源化の要求とともに地球環
境保護の観点から、車両用エンジンの低燃費化の要請が
高まっている。

【０００３】この要請に応えるものとして、一般にエン
ジン空燃比Ａ／Ｆを理論空燃比Ａ／Ｆ＝14.7(λ＝１)よ
りもリーンな空燃比、例えばＡ／Ｆ＝１６〜２２に設定
して運転する、所謂リーンバーンエンジンが提案されて
いる(例えば特開昭６０−１３９５３号公報参照)。

【０００４】しかし、リーンバーンエンジンとは言って
もエンジン運転領域の全てにわたつてリーンバーン運転
が行える訳ではなく、例えばアイドル時や部分負荷時な
どの定常運転時を除く出力要求の高い加速時や全負荷時
などの高負荷領域では、どうしても理論空燃比以上のリ
ッチ領域に移行させざるを得ない。

【０００５】また、一方空燃比のＯ₂フィードバック制
御システムと三元触媒との組合せによるＮＯx低減作用
を考慮すると、必然的にリーン側空燃比の設定範囲にも
限界があり、少なくともＮＯxの発生量が多く、しかも
上記三元触媒によるＮoxの低減が不可能となる空燃比領
域(例えばＡ／Ｆ＝１６付近)での空燃比の設定は避けな
ければならない。

【０００６】そこで、上記のようなリーンバーン方式を
採用したエンジンでは、一般に上記従来例公報中にも示
されているように、少なくとも上記ＮＯx生成量が多
く、しかも、その低減が不可能となるような空燃比領域
を除いて図１４に示すようなリーン側領域とリッチ側領
域とを設定し、その上で運転状態に応じて、当該リーン
側領域と理論空燃比(Ａ／Ｆ＝14.7)を中心とするリッチ
側領域とを適切に使い分け(切換え制御し)、それによっ
てトータルとしての燃費性能が良好となるような空燃比
制御システムが採用されている。

【０００７】ところが、このようなリーン／リッチの切
換えシステムを採用すると、例えば図１３に示すよう
に、リッチ側からリーン側又はリーン側からリッチ側に
切換えられた時にエンジン出力が急変して意図しない加
速度の高まりによる走行不安感又は減速によるトルクシ
ョックを生ぜしめる問題がある。

【０００８】上記空燃比の変更を無段階に連続して変更
するようにすると、もちろん上記のようなトルクショッ
クを生じさせなくて済む訳であるが、そのようにすると
上記ＮＯxの発生量が多く、しかも三元触媒のＮＯx低減
が不能な領域を通ることになり、排気浄化性能が悪化す
る問題を生じる。

【０００９】そこで、上記従来例の構成では、該問題に
対処する手段として、上記リーンからリッチへの空燃比
の変更に際しては同変更と同期してエンジンの点火時期
を遅角させることによりエンジン出力をダウンさせて意
図しない加速による不安感を解消する一方、他方リッチ
からリーンへの空燃比の変更に際しては予じめリッチの
状態でエンジンの点火時期を徐々に遅角してエンジン出
力をダウンさせるようにし、この出力ダウンが所定値に
達したときに空燃比をリッチからリーンに切換えると同
時にエンジンの点火時期を所定の位置に進角させること
で、進角による出力アップと空燃比の切換えによる出力
ダウンとを相殺させて、空燃比の切換えによる出力ダウ
ン時のトルクショックを和らげるようにしている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記構成で
は、特にリーン又はリッチ状態からリッチ又はリーン状
態への空燃比の切換え時に結局本来のエンジン出力その
ものを低下させるものであるために出力性能自体は悪い
ものとなる。また、燃焼性能を左右する点火時期自体を
遅角させるものであるために、燃焼性が悪化し、折角の
燃費性能をも悪くする問題がある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本願の請求項１〜４各項
記載の発明は、それぞれ上記従来の問題を解決すること
を目的としてなされたものであって、各々次のように構
成されている。

【００１２】(１) 請求項１記載の発明の構成請求項１記載の発明のエンジンの制御装置は、エンジン
の空燃比を所定の目標空燃比に制御する空燃比制御手段
と、エンジンの排気ガスを浄化する三元触媒と、上記空
燃比制御手段によって制御されるエンジンの目標空燃比
を上記エンジン排気ガス中のＮＯx生成量が最も多くな
る空燃比領域を避けて運転状態に応じリーン側およびリ
ッチ側何れか一方の領域内に設定する目標空燃比設定手
段とを備えてなるエンジンにおいて、当該エンジンの出
力トルクを増大させるバルブタイミング可変手段及び可
変吸気手段からなるトルクアシスト手段と、該トルクア
シスト手段の作動状態を、上記目標空燃比設定手段によ
って設定される目標空燃比の上記リーン領域からリッチ
領域又はリッチ領域からリーン領域への切換えに同期し
て制御するトルクアシスト制御手段とを備え、該トルク
アシスト制御手段が、上記目標空燃比のリーン領域から
リッチ領域への切換えに際し、上記トルクアシスト手段
のうちのバルブタイミング可変手段及び可変吸気手段の
両方を一旦ＯＦＦにした後、スロットル開度が設定開度
以上であれば、該バルブタイミング可変手段及び可変吸
気手段の両方を再びＯＮにする一方、スロットル開度が
設定開度よりも小さいときには、該バルブタイミング可
変手段及び可変吸気手段うちのいずれか一方のみをＯＮ
にするように構成されていることを特徴とするものであ
る。

【００１３】(２) 請求項２記載の発明の構成請求項２記載の発明のエンジンの制御装置は、エンジン
の空燃比を所定の目標空燃比に制御する空燃比制御手段
と、エンジンの排気ガスを浄化する三元触媒と、上記空
燃比制御手段によって制御されるエンジンの目標空燃比
を上記エンジン排気ガス中のＮＯx生成量が最も多くな
る空燃比領域を避けて運転状態に応じリーン側およびリ
ッチ側何れか一方の領域内に設定する目標空燃比設定手
段と、当該エンジンの出力トルクを増大させるバルブタ
イミング可変手段及び可変吸気手段からなるトルクアシ
スト手段と、該トルクアシスト手段を、少なくともエン
ジンの全負荷領域でＯＮ作動させるトルクアシスト制御
手段とを備えてなるエンジンの制御装置において、上記
トルクアシスト制御手段は、上記トルクアシスト手段を
上記目標空燃比設定手段により設定される目標空燃比が
上記リーン領域に対応したものである時はＯＮにする一
方、他方上記リッチ領域に対応して設定される目標空燃
比が上記リーン領域からの切換えによるものである時は
当該リーン領域からリッチ領域への切換えに同期して一
旦ＯＦＦにした後再びＯＮにするものであり、かつ、上
記目標空燃比のリーン領域からリッチ領域への切換えに
際し、スロットル開度が設定開度以上であれば、上記ト
ルクアシスト手段のうちのバルブタイミング可変手段及
び可変吸気手段の両方をＯＮにする一方、スロットル開
度が設定開度よりも小さいときには、該バルブタイミン
グ可変手段及び可変吸気手段うちの一方のみをＯＮにす
るように構成されていることを特徴とするものである。

【００１４】(３) 請求項３記載の発明の構成請求項３記載の発明のエンジンの制御装置は、上記請求
項１,２の何れか１項に記載の発明の構成を基本構成と
し、同構成において、点火時期制御手段を備え、該点火
時期制御手段によって制御される点火時期が上記目標空
燃比の切換え領域においては当該運転状態の下で最大ト
ルクを得ることができる最適点火時期に設定されるよう
に構成されていることを特徴とするものである。

【００１５】(４) 請求項４記載の発明の構成請求項４記載の発明のエンジンの制御装置は、上記請求
項１,２の何れか１項に記載の発明の構成を基本構成と
し、同構成において、エンジン吸気系に排気ガスを還流
する排気ガス還流手段および同排気ガス還流手段による
排気ガスの還流状態を制御する排気ガス還流状態制御手
段を備え、上記目標空燃比の切換領域において排気ガス
還流制御を行うようにしたことを特徴とするものであ
る。

【００１６】

【作用】本願の請求項１〜４各項記載の発明のエンジン
の制御装置は、各々以上のように構成されているので、
当該各構成に対応して次のような作用を奏する。

【００１７】(１) 請求項１記載の発明のエンジンの制
御装置の作用請求項１記載の発明のエンジンの制御装置では、エンジ
ンの空燃比を所定の目標空燃比に制御する空燃比制御手
段と、エンジンの排気ガスを浄化する三元触媒と、上記
空燃比制御手段によって制御されるエンジンの目標空燃
比を上記エンジン排気ガス中のＮＯx生成量が最も多く
なる空燃比領域を避けて運転状態に応じリーン側および
リッチ側何れか一方の領域内に設定する目標空燃比設定
手段とを備えて基本となるエンジンの空燃比制御システ
ムが構成されており、可及的に広い領域でのリーンバー
ン運転が可能となっている。

【００１８】そして、該基本システムに対して、さらに
当該エンジンの出力トルクを増大させるトルクアシスト
手段と、該トルクアシスト手段の作動状態を、上記目標
空燃比設定手段によって設定される目標空燃比の上記リ
ーン領域からリッチ領域又はリッチ領域からリーン領域
への切換えに同期して制御するトルクアシスト制御手段
とが設けられており、例えばリーンバーン運転領域にお
いてはトルクアシスト手段をＯＮ作動させて十分にトル
クを向上させ走行性能の不足を補う。

【００１９】一方、エンジン出力が高くなる上記リーン
領域からリッチ領域への切換え時には、上記トルクアシ
スト制御手段は、当該トルクアシスト手段を一旦、ＯＦ
Ｆ状態に制御することにより、同トルクアシスト手段の
トルク向上作用を消失させて或る程度トルクを下げ、そ
の後再びＯＮにするように構成されているので、リーン
状態からリッチ状態に移行した時のトルクの変化度合が
少なくなり、又リッチ領域移行後の出力性能が高くな
る。

【００２０】この結果、予じめリッチ状態で点火時期を
リタードさせる場合のような燃焼性の悪化を伴うことが
なく、燃費性能を悪化させなくて済むようになる。

【００２１】さらに、上記リーン領域からリッチ領域へ
の切換え時に、スロットル開度が相対的に大きいとき
は、上記トルクアシスト手段のうちのバルブタイミング
可変手段及び可変吸気手段の両方をＯＮにし、また、ス
ロットル開度が相対的に小さいときには、該バルブタイ
ミング可変手段及び可変吸気手段のいずれか一方のみを
ＯＮにするというように、２つの手段を使い分けるよう
にしているので、緩加速時から急加速時まで、種々のア
クセル踏み込みに対応して、空燃比の切換え時のトルク
変動を解消することができる。

【００２２】(２) 請求項２記載の発明のエンジンの制
御装置の作用請求項２記載の発明のエンジンの制御装置では、エンジ
ンの空燃比を所定の目標空燃比に制御する空燃比制御手
段と、エンジンの排気ガスを浄化する三元触媒と、上記
空燃比制御手段によって制御されるエンジンの目標空燃
比を上記エンジン排気ガス中のＮＯx生成量が最も多く
なる空燃比領域を避けて運転状態に応じリーン側および
リッチ側何れか一方の領域内に設定する目標空燃比設定
手段と、当該エンジンの出力トルクを増大させるトルク
アシスト手段と、該トルクアシスト手段を、少なくとも
エンジンの全負荷領域でＯＮ作動させるトルクアシスト
制御手段とを備えて基本となるエンジンの空燃比制御シ
ステムが構成されており、少なくともエンジンの全負荷
運転領域においては上記トルクアシスト手段を作動させ
て十分にトルクを向上させて可及的に走行性能を向上さ
せる。

【００２３】一方、本発明装置では、さらにそれに加え
て上記エンジンの目標空燃比がリーン状態からリッチ状
態に移行する時には一旦リーン状態でＯＮ作動させて置
いてトルクを高くした後、上記目標空燃比の変化と同期
してＯＦＦにするようにしてトルクの急変が生じないよ
うにしている。しかも、その際、上記請求項１の発明と
同様に、スロットル開度に応じてバルブタイミング可変
手段と可変吸気手段とを使い分けるようにしているの
で、緩加速時から急加速時まで、種々のアクセル踏み込
みに対応して、空燃比切換え時のトルク変動を解消する
ことができる。

【００２４】その結果、点火時期をリタードさせる場合
のような燃焼性の悪化を伴うことなく確実ににトルク変
化を防止することができるようになる。

【００２５】(３) 請求項３記載の発明のエンジンの制
御装置の作用請求項３記載の発明のエンジンの制御装置では、その基
本構成に基く上記請求項１,２各項の何れか１項に記載
の発明と同様の作用に加えて、さらに点火時期制御手段
を備え、該点火時期制御手段によって制御される点火時
期が上記目標空燃比の移行領域においては当該運転状態
の下で最大トルクを得ることができる最適点火時期に設
定されるように構成されているので、燃焼性は良好で出
力、燃費の悪化を招くこともない。

【００２６】(４) 請求項４記載の発明のエンジンの制
御装置の作用請求項４記載の発明のエンジンの制御装置では、その基
本構成に基く上記請求項１,２各項の何れか１項に記載
の発明と同様の作用に加えて、さらにエンジン吸気系に
排気ガスを還流する排気ガス還流手段および同排気ガス
還流手段による排気ガスの還流状態を制御する排気ガス
還流状態制御手段を備え、上記目標空燃比の移行領域に
おいて排気ガスの還流制御を行うようになっているの
で、該排気ガスの還流によってもトルクの低減が可能と
なる一方、燃焼性は良好で燃費の悪化を招くことなく、
しかも不活性ガス成分により燃焼温度が低下してＮＯx
低減効果も高くなる。

【００２７】

【発明の効果】従って、上記本願発明の請求項１〜４各
項記載の発明によると、従来と異なり、燃費の悪化を招
くことなく、リーン／リッチ切換時のトルク変動を防止
することができるとともにＮＯxの発生量も可及的に低
減することが可能となる。

【００２８】

【実施例】(１) 第１実施例図２〜図６は、本願発明の第１実施例に係るトルクアシ
スト機構を備えたエンジンの空燃比制御装置を示してい
る。

【００２９】先ず、最初に図２を参照して同本願発明実
施例のエンジン空燃比制御システムの概略を説明し、そ
の後、図３のフローチャート及び図４〜図６の特性図を
参照して要部の制御動作を詳細に説明する。

【００３０】図２において、先ず符号１はエンジン本体
であり、吸入空気はエアクリーナ３０を介して外部より
吸入され、その後吸気通路のエアーフローメーター２、
スロットルチャンバ３、サージタンク３９を経て各シリ
ンダ内に供給される。また燃料はフューエルポンプ１３
により燃料タンク１２からエンジン本体１側に供給され
てフューエルインジェクタ５により上記エアーフローメ
ーター２の吸入空気量の計量値Ｑに応じて噴射されるよ
うになっている。そして、通常の走行時における上記シ
リンダへの吸入空気の量は、上記スロットルチャンバ３
内に設けられているスロットル弁６によって調量制御さ
れる。またスロットル弁６は、アクセルペダルの操作開
度に対応して作動される。

【００３１】なお、上記スロットルチャンバ３には、上
記スロットル弁６をバイパスしてバイパス吸気通路７が
設けられており、該バイパス吸気通路７にはアイドル時
に於けるエンジン回転数制御のための吸入空気量調整手
段となる電流制御型電磁弁(ＩＳＣバルブ)８が設けられ
ている。また、上記サージタンク３９の下流は、隔壁３
２によって第１、第２の２つの通路３４,３５に仕切ら
れ、第１の通路３４には可変吸気バルブ３３が設けられ
ている。該可変吸気バルブ３３は、サーボモータ３６に
よって開閉駆動され、例えば当該エンジンの吸気通路の
有効断面積を変えることにより吸気慣性過給作用を実現
させ、吸気充填量を向上させるようになっている。

【００３２】そして、該可変吸気バルブ３３が、エンジ
ンの出力トルクを向上させる第１のトルクアシスト機構
(第１ＴＡＳ)を構成している。

【００３３】さらに、符号１０は、排気ガス浄化処理用
の３元触媒コンバータ１１を備えたエンジンの排気管を
示しており、該排気管１０には排気ガス中の酸素濃度か
らエンジンの実空燃比を検出するＯ₂センサ１６が設け
られている。

【００３４】一方、符号１４は、上記エンジン本体１の
シリンダヘッド部に設けられた点火プラグであり、該点
火プラグ１４にはディストリビュータ１７、イグナイタ
１８を介して所定の点火電圧が印加されるようになって
おり、この点火電圧の印加タイミング、すなわち点火時
期は上記エンジンコントロールユニット９より上記イグ
ナイタ１８に供給される点火時期制御信号ＩＧＴによっ
てコントロールされる。さらに、符号２０はブースト圧
センサであり、エンジン負荷に対応したエンジンブース
ト圧を検出して上記ＥＣＵ９に入力する。

【００３５】次に、符号３７は電磁アクチュエータによ
りカムシャフトとクランクシャフトとの位相関係を変え
ることにより、上記エンジンのバルブタイミングを可変
ならしめてエンジンの出力トルクを調整するバルブタイ
ミング可変機構(ＶＶＴ)であり、その作動状態は上記エ
ンジンコントロールユニット９によって制御される。該
バルブタイミング可変機構３７は、また後述する第２の
トルクアシスト機構(第２ＴＡＳ)を構成している。

【００３６】他方、符号５０はＥＧＲ通路であり、吸気
側に大気中の空気よりも不活性ガス成分の多い排気ガス
の一部を還流させて燃焼温度を下げ、ＮＯxの発生を抑
制するとともに、所定の領域ではエンジンのトルクを低
減するトルク低減システムとしても使用されるようにな
っており、その還流状態は上記エンジンコントロールユ
ニット９によりＥＧＲバルブ５１を制御することによっ
て可変される。

【００３７】上記エンジンコントロールユニット９は、
例えば演算部であるマイクロコンピュータ(ＣＰＵ)を中
心とし、燃料噴射量Ｔの演算及びその噴射制御回路(ク
ローズ／オープン両制御回路)、可変吸気バルブ３３の
サーボモータ制御回路、バルブタイミング可変機構３７
の制御回路、ＥＧＲバルブ５１の制御回路、タイマー回
路、各種デターメモリ(ＲＯＭおよびＲＡＭ)、入出力イ
ンタフェース(Ｉ／Ｏ)回路などを備えて構成されてい
る。そして、このＥＣＵ９の上記インタフェース回路Ｉ
／Ｏには上述の各検出信号に加えて例えば図示しないス
タータスイッチからのエンジン始動信号(ＥＣＵトリガ
ー)、クランク角センサ１５からのクランク角検出信号
θ、水温センサＳwにより検出されたエンジン水温検出
信号Ｔw、例えばスロットル開度センサ４により検出さ
れたスロットル開度検出信号ＴＶＯ、上記エアーフロー
メーター２によって検出された吸入空気量検出信号Ｑ等
エンジンの運転状態の判定およびコントロールに必要な
各種の検出信号が各々入力される。

【００３８】次に上記エンジンコントロールユニット９
による空燃比制御および、それに伴うトルクアシスト制
御の内容について図３のフローチャートを参照して詳細
に説明する。

【００３９】すなわち、先ず制御開始後、ステップＳ₁
で、吸気量Ｑ、クランク角θ、スロットル開度ＴＶＯ、
エンジン水温Ｔw、Ｏ₂センサ出力Ｖ_O2等の各エンジンデ
ータ検出信号を各々入力する。

【００４０】そして、次にステップＳ₂で現在の運転領
域が先に述べた理論空燃比よりも希薄なリーンバーン領
域(リーンバーン運転を行うべき領域)であるか否かを、
空燃比制御マップ上の目標空燃比に照らして判定する。

【００４１】その結果、ＹＥＳ(リーンバーン領域)の時
は、ステップＳ₃に進んで上記Ｏ₂センサ１６の出力Ｖ_O2
を基に現在の実空燃比Ａ／Ｆを判定する一方、他方ＮＯ
の時(非リーンバーン領域すなわちエンリッチ又はλ＝
１の領域・・・図８参照)は、ステップＳ₃₀,Ｓ₃₁の上述
した第１、第２のトルクアシスト機構(第１ＴＡＳ、第
２ＴＡＳ)の作動(ＯＮ)判定に進む(後述)。

【００４２】ステップＳ₃で現在の空燃比Ａ／Ｆが判定
されると、続いてステップＳ₄で上記クランク角センサ
の出力θを基に現在のエンジン回転数Ｎeを判定した
後、さらにステップＳ₅に進んで上記現在の空燃比Ａ／
Ｆおよびエンジン回転数Ｎeから当該リーンバーン運転
領域におけるトルクＴＲＬ(図５参照)を演算する。

【００４３】次に、ステップＳ₆に進み、さらに上記現
在のエンジン回転数Ｎeの下における理論空燃比λ＝１
でのエンジントルクＴＲ(λ)を演算した上で次のステッ
プＳ7では、図５に示す上記２つのトルクＴＲ(λ)とＴ
ＲＬとの差ΔＴＲ(ΔＴＲ＝ＴＲ(λ)−ＴＲＬ)を算出す
る。

【００４４】そして、ステップＳ₈で、上記トルク差Δ
ＴＲが第１の判定基準値ΔＴＲ₂以上に大きいか否かを
判定する。該第１の判定基準値ΔＴＲ₂は上述した可変
吸気慣性過給方式の第１のトルクアシスト機構(第１Ｔ
ＡＳ)とバルブタイミング可変方式の第２のトルクアシ
スト機構(第２ＴＡＳ)との２組のトルクアシスト機構を
同時に使用してトルク制御する必要があるか否かの判定
基準値である。

【００４５】他方、上述のステップＳ₈での判定の結
果、ＹＥＳの時は、さらにステップＳ₉に進んで、上記
エンジンの実空燃比λがλ＝１に変化したか否か、つま
り空燃比のリーン領域からλ＝１領域への切換時である
か否かを判定し、その結果がＮＯの時は、そのまま後述
するステップＳ₁₀〜Ｓ₁₆のトルク制御動作をジャンプし
てリターンする。

【００４６】一方、上記ステップＳ₉の判定の結果、Ａ
／Ｆがλ＝１に変化したＹＥＳの時(切換時)は、先ずス
テップＳ₁₀に進んで定常時のリーンバーン運転時におい
てＯＮとなっている上記第１、第２のトルクアシスト機
構(第１、第２ＴＡＳ)の作動状態を一旦ＯＦＦにして相
当量トルクを低下させＡ／Ｆリッチ化に伴うトルクの上
昇量を小さくする(図６参照)。次いでステップＳ₁₁,Ｓ
₁₂に進んでその時のスロットル開度ＴＶＯＡ、エンジン
回転数Ｎeを順次判定した後、さらにステップＳ₁₃で当
該判定されたスロットル開度ＴＶＯが上記第１のトルク
アシスト機構のＯＮ作動要否判定のための第１の設定開
度ＴＶＯ₁(図６参照)以上に大き変化してきているか否
かを判定する。

【００４７】その結果、ＹＥＳの時はステップＳ₁₄で当
該第１のトルクアシスト機構(第１ＴＡＳ)をＯＮにして
所定量トルクをアップさせ、さらにステップＳ₁₅で当該
判定されたスロットル開度ＴＶＯが上記第２のトルクア
シスト機構の作動要否判定のための第２の設定開度ＴＶ
Ｏ₂(図６参照)以上に大きく変化してきているか否かを
判定する。

【００４８】その結果、ＹＥＳの時はステップＳ₁₆で第
２のトルクアシスト機構(第２ＴＡＳ)をＯＮにして、結
局第１、第２の２組のトルクアシスト機構(第１、第２
ＴＡＳ)により十分にエンジントルク向上させ、急加速
時等スロットル開度変化量が大きい時のトルク不足を補
う。

【００４９】その結果、リーンバーン運転領域における
低燃費運転を可能にして、しかも上記トルクアシスト機
構の作用により出力性能も十分に高く維持することがで
き、さらに、急加速時等の高開度アクセル踏み込みに伴
う空燃比切換え時のトルク変動も解消することができる
(図４参照)。

【００５０】一方、上記ステップＳ₈の判定でＮＯと判
定されるとステップＳ₁₇に進み、同ステップＳ₁₇で、今
度は上記トルク差ΔＴＲ(図５参照)が可変吸気慣性方式
の第１のトルクアシスト機構(第１ＴＡＳ)の作動による
制御を行うべきか否かを判定するための、上記第１の判
定基準値ΔＴＲ₂に近いが該ΔＴＲ₂よりは小さい第２の
判定基準値ΔＴＲ₁以上(ΔＴＲ₂＞ΔＴＲ≧ΔＴＲ₁)と
なっているか否かを判定し、ＹＥＳの時は、さらにステ
ップＳ₁₈に進んで同状態において現在のエンジンの実空
燃比λがλ＝１に変化したか(リッチ側に切換えられた
か)否かを判定し、その結果がＮＯの時は、そのまま後
述するステップＳ₁₉〜Ｓ₂₃の動作をジャンプして(不要
として)リターンする。上記ΔＴＲ₁は、上記第１のトル
クアシスト機構か、又は第２のトルクアシスト機構の何
れか一方のみを使用してトルク低減制御を行う時の判定
値である。

【００５１】一方、上記ステップＳ₁₈の判定の結果、Ａ
／Ｆがλ＝１に変化したＹＥＳの時(切換え時)は、先ス
テップＳ₁₉に進んで定常時のリーンバーン運転時にＯＮ
制御されていた上記第１のトルクアシスト機構(第１Ｔ
ＡＳ)の作動状態を一旦ＯＦＦにしてトルクを低下さ
せ、次いでステップＳ₂₀,Ｓ₂₁に進んで、その時のスロ
ットル開度ＴＶＯ、エンジン回転数Ｎeを順次判定した
後、さらにステップＳ₂₂で当該判定されたスロットル開
度ＴＶＯが上記第１のトルクアシスト機構作動要否判定
のための第１の設定開度ＴＶＯ₁(ＯＮすべき開度)以上
に大きくなっているか否かを判定する。

【００５２】その結果、ＹＥＳの時はステップＳ₂₃で該
第１のトルクアシスト機構(第１ＴＡＳ)をＯＮにし、第
１のトルクアシスト機構(第１ＴＡＳ)のみにより或る程
度トルクを向上させ、当該リーンバーン運転状態からλ
＝１運転状態への移行時のトルクを徐々に増加させてト
ルク変化を緩やかにする(図４の破線参照)。

【００５３】その結果、十分に広い領域でのリーンバー
ン運転による低燃費運転を可能にして、しかもトルクア
シストにより出力性能も高く維持することができ、通常
加速時等の中開度アクセルの踏み込みに伴う空燃比切換
え時のトルクショックも解消することができる。

【００５４】さらに、上記ステップＳ₁₇のトルク差判定
で上記ステップＳ₇の演算値ΔＴＲが上記第２の判定基
準値ΔＴＲ₁よりも小としてＮＯと判定された時(ΔＴＲ
＜ＴＲ₁)は、他方ステップＳ₂₄に進んで、上述のステッ
プＳ₁₈と同様に上記エンジンの実空燃比λがλ＝１に変
化したか否か(切換え時であるか否か)を判定し、その結
果がＮＯの時は、そのまま後述するステップＳ₂₅〜Ｓ₂₉
のトルク制御動作をジャンプして(不要として)リターン
する。

【００５５】一方、上記ステップＳ₂₄の判定の結果、Ａ
／Ｆがλ＝１に変化したＹＥＳの時(リーンからリッチ
への切換時)は、先ずステップＳ₂₅に進んで定常時のリ
ーンバーン運転時においてＯＮ制御されていた上記第２
のトルクアシスト機構(第２ＴＡＳ)の作動を一旦ＯＦＦ
にして所定量トルクを低下させ、次いでステップＳ₂₆,
Ｓ₂₇に進んでその時のスロットル開度ＴＶＯ、エンジン
回転数Ｎeを順次判定した後、さらにステップＳ₂₈で当
該判定されたスロットル開度ＴＶＯが上記第２のトルク
アシスト機構作動判定のための第２の設定開度ＴＶＯ
₂(ＯＮすべき開度)以上に大きくなっているか否かを判
定する。

【００５６】その結果、ＹＥＳの時はステップＳ₂₉で第
２のトルクアシスト機構(第２ＴＡＳ)をＯＮにし、第２
のトルクアシスト機構(第２ＴＡＳ)により所定量トルク
を向上させ、段階的に本来のトルク要求量に近付ける。

【００５７】その結果、十分に広い領域でのリーンバー
ン運転による低燃費運転を可能にして、しかもトルクア
シストにより出力性能も高く維持することができ、緩加
速時等低開度アクセルの踏み込みに伴う空燃比切換え時
のトルク変動も解消することができる。

【００５８】以上のリーンバーン運転領域における第
１、第２のトルクアシスト機構の制御に対し、他方上記
ステップＳ₂でＮＯと判定された非リーンバーン運転領
域(リッチ領域)の時は、先にも述べたように、先ずステ
ップＳ₃₀で上記第１のトルクアシスト機構(第１ＴＡＳ)
のＯＮ／ＯＦＦ状態を、さらに続くステップＳ₃₁で上記
第２のトルクアシスト機構(第２ＴＡＳ)のＯＮ／ＯＦＦ
状態を順次判定し、該第１、第２のトルクアシスト機構
(第１、第２ＴＡＳ)が共にＯＮになっている時は、さら
に、その時のスロットル開度ＴＶＯ、エンジン回転数Ｎ
eを判定した後、ステップＳ₃₂で当該判定されたスロッ
トル開度ＴＶＯが上記第２のトルクアシスト機構作動要
否判定のための第２の設定開度ＴＶＯ₂以上に大きくな
っているか否かを判定する。

【００５９】その結果、ＮＯの時は、その時の要求トル
クから見て上記第２のトルクアシスト機構(第２ＴＡＳ)
までを作動させる必要はないとして、ステップＳ₃₃で上
記第２のトルクアシスト機構(第２ＴＡＳ)をＯＦＦに
し、さらに次のステップＳ₃₄では当該判定されたスロッ
トル開度ＴＶＯが今度は上記第１のトルクアシスト機構
の作動要否判定のための第１の設定開度ＴＶＯ₁以上に
大きくなっているか否かをも判定する。

【００６０】その結果、ＮＯの時は第１のトルクアシス
ト機構(第１ＴＡＳ)の作動も必要がないとして、ステッ
プＳ₃₅で第１のトルクアシスト機構(第１ＴＡＳ)をもＯ
ＦＦにして上記第１、第２の２組のトルクアシスト機構
(第１、第２ＴＡＳ)によるトルクアシスト作用を停止さ
せる。その後、さらにステップＳ₃₆に進んで、上記エン
ジンの実空燃比λがλ＝１に変化したか否かをも判定
し、その結果がＮＯの時は、そのままステップＳ₃₇の動
作をジャンプしてリターンする。

【００６１】一方、上記判定の結果、Ａ／Ｆがλ＝１領
域に変化したＹＥＳの空燃比変化時は、ステップＳ₃₇に
進んで上記第１、第２のトルクアシスト機構(第１、第
２ＴＡＳ)を同時にＯＮにし、十分なトルクアシスト機
構を発揮させてエンジントルクを向上させる。

【００６２】なお、以上の構成では、可変吸気方式の第
１のトルクアシスト機構(第１ＴＡＳ)とバルブタイミン
グ可変方式の第２のトルクアシスト機構(第２ＴＡＳ)と
の２組のトルクアシスト機構を使用してトルク変動を防
止するように構成したが、比較的出力トルクの小さいエ
ンジンの場合には、上記第１のトルク変動単独で足り、
上述のようにトルク差ΔＴＲを演算して使い分けるまで
もなく例えば図７に示すように、該可変吸気方式の第１
のトルクアシスト機構のＯＮ領域を３０００回転以下の
低回転域に設定することにより、リーン領域での出力ト
ルクを向上させて置く。

【００６３】そして、図８の矢印(Ａ)から(Ｂ)に示すよ
うにエンジンの運転状態が変化する場合、図９に示すよ
うに、先ず空燃比変化がλ＝１になった時点で当該第１
のトルクアシスト機構をＯＦＦに切換えてエンジントル
クを落し、その後、エンジンブースト圧がゼロ(スロッ
トル全開)になったところで再びＯＮに戻してエンジン
トルクを向上させる。

【００６４】この結果、例えば図７の破線に示すように
エンジンの出力トルクは、上述の場合と同様の滑らかな
トルク特性を描くことになり、リーンからリッチ側への
空燃比切換時のトルク変動が防止される。

【００６５】なお、上記実施例で使用する可変吸気方式
の第１のトルクアシスト機構は、例えば上述した可変慣
性過給方式のものに限らず、可変共鳴過給方式のもので
もよく、上記と全く同様に適用することができる。

【００６６】(２) 第２実施例次に図１０〜図１２は、本願発明の第２実施例に係るエ
ンジンの制御装置を示している。

【００６７】最近では、エンジンの吸気側に不活性ガス
成分を含む排気ガスの一部を還流させることにより、燃
焼速度を遅くしてＮＯxの排出量を低減すること(ＥＧＲ
制御)が一般的となっているが、燃焼速度が遅くなると
いうことは結局エンジンの出力(トルク)も低下すること
であるから、該ＥＧＲ制御を利用することによっても上
記第１実施例と同様の空燃比の変化に対応したトルク低
減制御システムを構成することができる。本実施例は、
このような観点から発明されたものである。

【００６８】すなわち、本実施例のエンジンの制御装置
では、例えば図１４に示す従来一般の空燃比制御領域マ
ップに代えて、図１０に示すようにリッチ側理論空燃比
λ＝１の空燃比制御領域内のリーン側領域部に「(λ＝
１)＋ＥＧＲ制御」領域を設定し、上述した理論空燃比
より低いリーン状態から理論空燃比以上のリッチ状態に
移行する該領域で特にＥＧＲ制御を実行することによっ
て所定量本来のエンジントルクを低減させ、その後、上
記λ＝１領域に移行させるようにすることにより、例え
ば図１２に示す如く上記第１実施例と同様にトルク変動
緩和作用を実現したことを特徴としている。

【００６９】この場合、上記供給されるＥＧＲ量(吸気
側への排気ガス還流量)を例えばスロットル開度(ＴＶ
Ｏ)に対応して変化させるようにすると、さらにドライ
バビリティーが向上する。

【００７０】また、上記ＥＧＲ供給量は、例えば図１１
に示すように上記ＥＧＲ制御領域をエンジンのトルク値
に対応して細かく区切り、予じめＥＧＲ供給量(ＥＧＲ
率＝％)をマップ上設定して置くようにしてもよい。

【００７１】さらに、また上記第１実施例の場合と同様
にリーン状態での出力トルクＴＲＬとλ＝１状態での出
力トルクＴＲ(λ)との差ΔＴＲを演算し、その値に応じ
てΔＴが大きいほどＥＧＲ供給量を多くするようにして
もよい。

【００７２】該実施例の構成によると、トルク変動の防
止と同時にＮＯx低減作用も高くなるメリットが生じ
る。

【００７３】なお、該構成は上記第１実施例の２組のト
ルクアシスト機構を備えた可変トルクシステムと組合せ
てもよいし、もちろん上記のようにＥＧＲ制御システム
単独で図１２のようなトルク低減システムを構成しても
良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本願発明のクレーム対応図である。

【図２】図２は、本願発明の第１実施例に係るエンジン
の制御装置の制御システム図である。

【図３】図３は、同装置のエンジンコントロールユニッ
トによる空燃比およびトルクアシスト制御動作の内容を
示すフローチャートである。

【図４】図４は、同装置によるエンジンのトルク特性を
示すグラフである。

【図５】図５は、同装置におけるエンジンの空燃比とエ
ンジン要求トルクとの関係を示すグラフである。

【図６】図６は、同装置のスロットル開度変化に対応し
た空燃比切換え時のトルクアシスト機構作動状態とエン
ジン出力トルクとの関係を示す特性図である。

【図７】図７は、同装置の要部である第１のトルクアシ
スト機構のみを使用し、かつエンジン回転数に変えてエ
ンジン負荷、加速度、空燃比によってトルク制御するよ
うにした場合のトルク特性図である。

【図８】図８は、図７の制御方法を採用した場合のエン
ジン運転領域を示す説明図である。

【図９】図９は、同図７の制御方法を採用した時のエン
ジンのトルク特性図である。

【図１０】図１０は、本願発明の第２実施例に係るエン
ジンの制御装置の運転領域を示す図である。

【図１１】図１１は、同装置の上記運転領域に応じたＥ
ＧＲマップである。

【図１２】図１２は、同装置によるエンジンのトルク特
性図である。

【図１３】図１３は、従来例によるエンジンのトルク特
性図である。

【図１４】図１４は、従来例のエンジン運転領域図であ
る。

【符号の説明】

１エンジン本体６スロットル弁９エンジンコントロールユニット１０排気管１１三元触媒コンバータ１６Ｏ₂センサ３２隔壁３３可変吸気バルブ３４第１の通路３５第２の通路３６サーボモータ３７バルブタイミング可変機構５０ＥＧＲ通路５１ＥＧＲバルブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＦ０２Ｄ 13/02 Ｆ０２Ｄ 13/02 Ｊ 41/14 ３１０ 41/14 ３１０ＰＦ０２Ｍ 25/07 ５５０Ｆ０２Ｍ 25/07 ５５０ＲＦ０２Ｐ 5/15 Ｆ０２Ｐ 5/15 Ｂ (72)発明者田賀淳一広島県安芸郡府中町新地３番１号マツダ株式会社内 (56)参考文献特開平４−36052（ＪＰ，Ａ) 特開平４−17755（ＪＰ，Ａ) 特開平２−286844（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−13953（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02D 43/00 301 F02B 27/02 F02D 13/02 F02D 41/14 310 F02P 5/15

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンの空燃比を所定の目標空燃比に
制御する空燃比制御手段と、エンジンの排気ガスを浄化する三元触媒と、上記空燃比制御手段によって制御されるエンジンの目標
空燃比を上記エンジン排気ガス中のＮＯx生成量が最も
多くなる空燃比領域を避けて運転状態に応じリーン側お
よびリッチ側何れか一方の領域内に設定する目標空燃比
設定手段とを備えてなるエンジンにおいて、当該エンジンの出力トルクを増大させるバルブタイミン
グ可変手段及び可変吸気手段からなるトルクアシスト手
段と、該トルクアシスト手段の作動状態を、上記目標空燃比設
定手段によって設定される目標空燃比の上記リーン領域
からリッチ領域又はリッチ領域からリーン領域への切換
えに同期して制御するトルクアシスト制御手段とを備
え、上記トルクアシスト制御手段が、上記目標空燃比のリー
ン領域からリッチ領域への切換えに際し、上記トルクア
シスト手段のうちのバルブタイミング可変手段及び可変
吸気手段の両方を一旦ＯＦＦにした後、スロットル開度
が設定開度以上であれば、該バルブタイミング可変手段
及び可変吸気手段の両方を再びＯＮにする一方、スロッ
トル開度が設定開度よりも小さいときには、該バルブタ
イミング可変手段及び可変吸気手段うちのいずれか一方
のみをＯＮにするように構成されていることを特徴とす
るエンジンの制御装置。
【請求項２】エンジンの空燃比を所定の目標空燃比に
制御する空燃比制御手段と、エンジンの排気ガスを浄化する三元触媒と、上記空燃比制御手段によって制御されるエンジンの目標
空燃比を上記エンジン排気ガス中のＮＯx生成量が最も
多くなる空燃比領域を避けて運転状態に応じリーン側お
よびリッチ側何れか一方の領域内に設定する目標空燃比
設定手段と、当該エンジンの出力トルクを増大させるバルブタイミン
グ可変手段及び可変吸気手段からなるトルクアシスト手
段と、該トルクアシスト手段を、少なくともエンジンの全負荷
領域でＯＮ作動させるトルクアシスト制御手段とを備え
てなるエンジンの制御装置において、上記トルクアシスト制御手段は、上記トルクアシスト手段を上記目標空燃比設定手段によ
り設定される目標空燃比が上記リーン領域に対応したも
のである時はＯＮにする一方、他方上記リッチ領域に対
応して設定される目標空燃比が上記リーン領域からの切
換えによるものである時は当該リーン領域からリッチ領
域への切換えに同期して一旦ＯＦＦにした後再びＯＮに
するものであり、かつ、上記目標空燃比のリーン領域からリッチ領域への
切換えに際し、スロットル開度が設定開度以上であれ
ば、上記トルクアシスト手段のうちのバルブタイミング
可変手段及び可変吸気手段の両方をＯＮにする一方、ス
ロットル開度が設定開度よりも小さいときには、該バル
ブタイミング可変手段及び可変吸気手段うちの一方のみ
をＯＮにするように構成されていることを特徴とするエ
ンジンの制御装置。
【請求項３】点火時期制御手段を備え、該点火時期制
御手段によって制御される点火時期が上記目標空燃比の
切換え領域においては当該運転状態の下で最大トルクを
得ることができる最適点火時期に設定されるように構成
されていることを特徴とする請求項１,２の何れか１項
に記載のエンジンの制御装置。
【請求項４】エンジン吸気系に排気ガスを還流する排
気ガス還流手段および同排気ガス還流手段による排気ガ
スの還流状態を制御する排気ガス還流状態制御手段を備
え、上記目標空燃比の切換え領域において排気ガス還流
制御を行うようにしたことを特徴とする請求項１,２の
何れか１項に記載のエンジンの制御装置。