JPH10103116A - エンジンの制御装置 - Google Patents
エンジンの制御装置Info
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- JPH10103116A JPH10103116A JP8253563A JP25356396A JPH10103116A JP H10103116 A JPH10103116 A JP H10103116A JP 8253563 A JP8253563 A JP 8253563A JP 25356396 A JP25356396 A JP 25356396A JP H10103116 A JPH10103116 A JP H10103116A
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- air
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- air component
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
- F02D41/0047—Controlling exhaust gas recirculation [EGR]
- F02D41/005—Controlling exhaust gas recirculation [EGR] according to engine operating conditions
- F02D41/0052—Feedback control of engine parameters, e.g. for control of air/fuel ratio or intake air amount
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D2200/00—Input parameters for engine control
- F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
- F02D2200/04—Engine intake system parameters
- F02D2200/0402—Engine intake system parameters the parameter being determined by using a model of the engine intake or its components
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/40—Engine management systems
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 運転者の操作に応じ、燃料噴射制御、吸気制
御、ＥＧＲ制御を総合的に行うことで、燃料噴射量の最
適化、吸入空気量の最適化、ＥＧＲ量の最適化を実現
し、運転フィーリングの向上、排気ガスエミッションの
低減を図る 【解決手段】 エンジントルク等の目標値を制御基準量
として、吸気系モデルに従い、非空気成分分圧の推定値
と制御目標値との偏差に基づいてＥＧＲガス流量を設定
するとともに、空気成分分圧の推定値と制御目標値との
偏差、及び、ＥＧＲガス中の空気成分に基づいてスロッ
トルバルブを通過する空気流量を設定する。そして、Ｅ
ＧＲガス流量の設定値と吸気管圧力とに基づいてＥＧＲ
量を調節するアクチュエータの操作量を算出するととも
に、スロットルバルブを通過する空気流量の設定値と吸
気管圧力とに基づいてスロットル開度を調節するアクチ
ュエータの操作量を算出し、燃料を噴射するインジェク
タに対する操作量を算出するための最終的な基本燃料噴
射量を設定し、燃料噴射制御、吸気制御、ＥＧＲ制御を
総合的に行う。
御、ＥＧＲ制御を総合的に行うことで、燃料噴射量の最
適化、吸入空気量の最適化、ＥＧＲ量の最適化を実現
し、運転フィーリングの向上、排気ガスエミッションの
低減を図る 【解決手段】 エンジントルク等の目標値を制御基準量
として、吸気系モデルに従い、非空気成分分圧の推定値
と制御目標値との偏差に基づいてＥＧＲガス流量を設定
するとともに、空気成分分圧の推定値と制御目標値との
偏差、及び、ＥＧＲガス中の空気成分に基づいてスロッ
トルバルブを通過する空気流量を設定する。そして、Ｅ
ＧＲガス流量の設定値と吸気管圧力とに基づいてＥＧＲ
量を調節するアクチュエータの操作量を算出するととも
に、スロットルバルブを通過する空気流量の設定値と吸
気管圧力とに基づいてスロットル開度を調節するアクチ
ュエータの操作量を算出し、燃料を噴射するインジェク
タに対する操作量を算出するための最終的な基本燃料噴
射量を設定し、燃料噴射制御、吸気制御、ＥＧＲ制御を
総合的に行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料噴射制御、吸
気制御、ＥＧＲ制御を総合的に行うエンジンの制御装置
に関する。
気制御、ＥＧＲ制御を総合的に行うエンジンの制御装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】最近、車両の制御に直接作用する物理量
であるエンジン出力軸トルクを制御の基準量として燃料
量と空気量とを決定し、運転者の要求出力に対する応答
性を改善して良好な走行性能を得る技術が種々提案され
ており、例えば、特開平１−３１３６３６号公報には、
エンジン出力軸トルクの目標値をアクセル操作量とエン
ジン回転数とから設定し、設定した目標トルクに応じて
燃料噴射量を制御するととともに、アクチュエータによ
りスロットルバルブ開度を電子制御して吸入空気量を制
御する技術が開示されている。
であるエンジン出力軸トルクを制御の基準量として燃料
量と空気量とを決定し、運転者の要求出力に対する応答
性を改善して良好な走行性能を得る技術が種々提案され
ており、例えば、特開平１−３１３６３６号公報には、
エンジン出力軸トルクの目標値をアクセル操作量とエン
ジン回転数とから設定し、設定した目標トルクに応じて
燃料噴射量を制御するととともに、アクチュエータによ
りスロットルバルブ開度を電子制御して吸入空気量を制
御する技術が開示されている。
【０００３】しかしながら、過渡運転時において、スロ
ットルバルブ下流の吸気コレクタチャンバ等の容積を充
填するための吸入空気の応答遅れの影響や、吸入空気量
を変化させる装置の遅れの影響等により、スロットルバ
ルブを制御している時点での目標トルクに対応した要求
空気量と、実際にシリンダに吸入される空気量との間に
ずれがあるのに対し、燃料噴射量は目標トルクに対応し
て制御されるため、燃料と空気との間に過不足なく供給
することが困難であった。
ットルバルブ下流の吸気コレクタチャンバ等の容積を充
填するための吸入空気の応答遅れの影響や、吸入空気量
を変化させる装置の遅れの影響等により、スロットルバ
ルブを制御している時点での目標トルクに対応した要求
空気量と、実際にシリンダに吸入される空気量との間に
ずれがあるのに対し、燃料噴射量は目標トルクに対応し
て制御されるため、燃料と空気との間に過不足なく供給
することが困難であった。
【０００４】これに対処するに、特開平３−１８５２４
８号公報には、吸入空気のコレクタチャンバ充填による
吸入空気の遅れや吸入空気量を制御するアクチュエータ
の応答遅れに相当する位相遅れ補償を、目標軸トルクに
対して、あるいは、燃料噴射量そのものに対して実施
し、燃料の過不足を防止している。
８号公報には、吸入空気のコレクタチャンバ充填による
吸入空気の遅れや吸入空気量を制御するアクチュエータ
の応答遅れに相当する位相遅れ補償を、目標軸トルクに
対して、あるいは、燃料噴射量そのものに対して実施
し、燃料の過不足を防止している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
技術では、スロットルバルブの操作結果として生じる実
際の吸入空気量に対してフィードバックが行われないオ
ープンループ制御であるため、スロットルバルブの個体
間のバラツキによる流量偏差や、スロットルバルブの温
度変化による開口面積の変化による流量変化、スロット
ルバルブのブローバイガス等によって生じるバルブ汚染
による流量変化等に対応することができない。
技術では、スロットルバルブの操作結果として生じる実
際の吸入空気量に対してフィードバックが行われないオ
ープンループ制御であるため、スロットルバルブの個体
間のバラツキによる流量偏差や、スロットルバルブの温
度変化による開口面積の変化による流量変化、スロット
ルバルブのブローバイガス等によって生じるバルブ汚染
による流量変化等に対応することができない。
【０００６】また、排気ガスエミッションの低減のため
にＥＧＲを併用するエンジンの場合、ＥＧＲバルブを通
過するＥＧＲガスのコレクタチャンバへの充填分やＥＧ
Ｒバルブの応答遅れに対応して燃料や点火時期の位相遅
れ補償を実施することも考えられるが、スロットルバル
ブの応答性とＥＧＲバルブの応答性が異なるため、定常
運転時の最適値に基づく設定値、あるいは、この設定値
から求まる目標空燃比やＥＧＲ率を、過渡状態下におい
ても達成することは困難である。
にＥＧＲを併用するエンジンの場合、ＥＧＲバルブを通
過するＥＧＲガスのコレクタチャンバへの充填分やＥＧ
Ｒバルブの応答遅れに対応して燃料や点火時期の位相遅
れ補償を実施することも考えられるが、スロットルバル
ブの応答性とＥＧＲバルブの応答性が異なるため、定常
運転時の最適値に基づく設定値、あるいは、この設定値
から求まる目標空燃比やＥＧＲ率を、過渡状態下におい
ても達成することは困難である。
【０００７】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、運転者の操作に応じ、燃料噴射制御、吸気制御、Ｅ
ＧＲ制御を総合的に行うことで、燃料噴射量の最適化、
吸入空気量の最適化、ＥＧＲ量の最適化を実現し、運転
フィーリングの向上、排気ガスエミッションの低減を図
ることのできるエンジンの制御装置を提供することを目
的としている。
で、運転者の操作に応じ、燃料噴射制御、吸気制御、Ｅ
ＧＲ制御を総合的に行うことで、燃料噴射量の最適化、
吸入空気量の最適化、ＥＧＲ量の最適化を実現し、運転
フィーリングの向上、排気ガスエミッションの低減を図
ることのできるエンジンの制御装置を提供することを目
的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
運転者の操作に応じて燃料噴射量およびスロットル開度
を可変制御するエンジンの制御装置において、エンジン
回転数とアクセル開度とからエンジン出力状態に応じた
パラメータの目標値を設定する手段と、上記目標値に基
づいて、基本燃料噴射量、ＥＧＲ率、及び、シリンダ内
当量比を、それぞれ初期設定する手段と、上記シリンダ
内当量比の初期設定値から実際のＥＧＲガスの当量比を
推定し、この当量比の推定値と、上記シリンダ内当量比
の初期設定値と、上記基本燃料噴射量の初期設定値と、
上記ＥＧＲ率の初期設定値とに基づいて、吸気管圧力の
空気成分分圧に対する制御目標値と、吸気管圧力の非空
気成分分圧に対する制御目標値とを、それぞれ設定する
手段と、スロットルバルブを通過する空気流量とＥＧＲ
ガス中の空気成分及び非空気成分を考慮した吸気系モデ
ルを用いて上記非空気成分分圧を推定し、この非空気成
分分圧の推定値と、上記非空気成分分圧の制御目標値と
の偏差に基づいて、ＥＧＲガス流量を設定する手段と、
上記吸気系モデルを用いて上記空気成分分圧を推定し、
この空気成分分圧の推定値と、上記空気成分分圧の制御
目標値との偏差、及び、上記ＥＧＲガス中の空気成分に
基づいて、上記スロットルバルブを通過する空気流量を
設定する手段と、上記ＥＧＲガス流量の設定値と吸気管
圧力とに基づいて、ＥＧＲ量を調節するアクチュエータ
の操作量を算出する手段と、上記スロットルバルブを通
過する空気流量の設定値と吸気管圧力とに基づいて、ス
ロットル開度を調節するアクチュエータの操作量を算出
する手段と、燃料を噴射するインジェクタに対する操作
量を算出するための最終的な基本燃料噴射量を設定する
手段とを備えたことを特徴とする。
運転者の操作に応じて燃料噴射量およびスロットル開度
を可変制御するエンジンの制御装置において、エンジン
回転数とアクセル開度とからエンジン出力状態に応じた
パラメータの目標値を設定する手段と、上記目標値に基
づいて、基本燃料噴射量、ＥＧＲ率、及び、シリンダ内
当量比を、それぞれ初期設定する手段と、上記シリンダ
内当量比の初期設定値から実際のＥＧＲガスの当量比を
推定し、この当量比の推定値と、上記シリンダ内当量比
の初期設定値と、上記基本燃料噴射量の初期設定値と、
上記ＥＧＲ率の初期設定値とに基づいて、吸気管圧力の
空気成分分圧に対する制御目標値と、吸気管圧力の非空
気成分分圧に対する制御目標値とを、それぞれ設定する
手段と、スロットルバルブを通過する空気流量とＥＧＲ
ガス中の空気成分及び非空気成分を考慮した吸気系モデ
ルを用いて上記非空気成分分圧を推定し、この非空気成
分分圧の推定値と、上記非空気成分分圧の制御目標値と
の偏差に基づいて、ＥＧＲガス流量を設定する手段と、
上記吸気系モデルを用いて上記空気成分分圧を推定し、
この空気成分分圧の推定値と、上記空気成分分圧の制御
目標値との偏差、及び、上記ＥＧＲガス中の空気成分に
基づいて、上記スロットルバルブを通過する空気流量を
設定する手段と、上記ＥＧＲガス流量の設定値と吸気管
圧力とに基づいて、ＥＧＲ量を調節するアクチュエータ
の操作量を算出する手段と、上記スロットルバルブを通
過する空気流量の設定値と吸気管圧力とに基づいて、ス
ロットル開度を調節するアクチュエータの操作量を算出
する手段と、燃料を噴射するインジェクタに対する操作
量を算出するための最終的な基本燃料噴射量を設定する
手段とを備えたことを特徴とする。
【０００９】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、上記ＥＧＲガスの当量比の推定値を、空燃
比センサの出力に基づいて求めることを特徴とする。
明において、上記ＥＧＲガスの当量比の推定値を、空燃
比センサの出力に基づいて求めることを特徴とする。
【００１０】請求項３記載の発明は、請求項１記載の発
明において、上記ＥＧＲガスの当量比の推定値を、上記
シリンダ内当量比の初期設定値に対する一次遅れとして
求めることを特徴とする。
明において、上記ＥＧＲガスの当量比の推定値を、上記
シリンダ内当量比の初期設定値に対する一次遅れとして
求めることを特徴とする。
【００１１】請求項４記載の発明は、請求項１記載の発
明において、上記ＥＧＲガスの当量比の推定値を、上記
シリンダ内当量比の初期設定値の一次遅れと、吸気管圧
力とエンジン回転数によって設定した無駄時間とにより
求めることを特徴とする。
明において、上記ＥＧＲガスの当量比の推定値を、上記
シリンダ内当量比の初期設定値の一次遅れと、吸気管圧
力とエンジン回転数によって設定した無駄時間とにより
求めることを特徴とする。
【００１２】請求項５記載の発明は、請求項１記載の発
明において、上記吸気系モデルにおけるスロットルバル
ブを通過する空気流量を、吸入空気量センサによる計測
値とすることを特徴とする。
明において、上記吸気系モデルにおけるスロットルバル
ブを通過する空気流量を、吸入空気量センサによる計測
値とすることを特徴とする。
【００１３】請求項６記載の発明は、請求項１〜５のい
ずれか一に記載の発明において、上記ＥＧＲガス流量を
設定する際、上記非空気成分分圧の圧力応答予測値と上
記非空気成分分圧の推定値との誤差を時間積分した値を
加えることを特徴とする。
ずれか一に記載の発明において、上記ＥＧＲガス流量を
設定する際、上記非空気成分分圧の圧力応答予測値と上
記非空気成分分圧の推定値との誤差を時間積分した値を
加えることを特徴とする。
【００１４】請求項７記載の発明は、請求項１〜６のい
ずれか一に記載の発明において、上記スロットルバルブ
を通過する空気流量を設定する際、上記空気成分分圧の
圧力応答予測値と上記空気成分分圧の推定値との誤差を
時間積分した値を加えることを特徴とする。
ずれか一に記載の発明において、上記スロットルバルブ
を通過する空気流量を設定する際、上記空気成分分圧の
圧力応答予測値と上記空気成分分圧の推定値との誤差を
時間積分した値を加えることを特徴とする。
【００１５】請求項８記載の発明は、請求項１〜７のい
ずれか一に記載の発明において、上記ＥＧＲガス流量を
設定する際、実現可能な最大ＥＧＲガス流量以下に制限
することを特徴とする。
ずれか一に記載の発明において、上記ＥＧＲガス流量を
設定する際、実現可能な最大ＥＧＲガス流量以下に制限
することを特徴とする。
【００１６】請求項９記載の発明は、請求項８記載の発
明において、上記最大ＥＧＲガス流量を、運転条件に応
じて設定することを特徴とする。
明において、上記最大ＥＧＲガス流量を、運転条件に応
じて設定することを特徴とする。
【００１７】請求項１０記載の発明は、請求項８記載の
発明において、上記最大ＥＧＲガス流量を、１制御周期
において制御可能な値とすることを特徴とする。
発明において、上記最大ＥＧＲガス流量を、１制御周期
において制御可能な値とすることを特徴とする。
【００１８】請求項１１記載の発明は、請求項１〜１０
のいずれか一に記載の発明において、上記スロットルバ
ルブを通過する空気流量を設定する際、実現可能な最大
空気流量以下に制限することを特徴とする。
のいずれか一に記載の発明において、上記スロットルバ
ルブを通過する空気流量を設定する際、実現可能な最大
空気流量以下に制限することを特徴とする。
【００１９】請求項１２記載の発明は、請求項１１記載
の発明において、上記最大空気流量を、運転条件に応じ
て設定することを特徴とする。
の発明において、上記最大空気流量を、運転条件に応じ
て設定することを特徴とする。
【００２０】請求項１３記載の発明は、請求項１１記載
の発明において、上記最大空気流量を、１制御周期にお
いて制御可能な値とすることを特徴とする。
の発明において、上記最大空気流量を、１制御周期にお
いて制御可能な値とすることを特徴とする。
【００２１】請求項１４記載の発明は、請求項１〜１３
のいずれか一に記載の発明において、上記最終的な基本
燃料噴射量を、上記基本燃料噴射量の初期設定値とする
ことを特徴とする。
のいずれか一に記載の発明において、上記最終的な基本
燃料噴射量を、上記基本燃料噴射量の初期設定値とする
ことを特徴とする。
【００２２】請求項１５記載の発明は、請求項１〜１３
のいずれか一に記載の発明において、上記最終的な基本
燃料噴射量を、上記空気成分分圧の推定値に基づいて設
定することを特徴とする。
のいずれか一に記載の発明において、上記最終的な基本
燃料噴射量を、上記空気成分分圧の推定値に基づいて設
定することを特徴とする。
【００２３】請求項１６記載の発明は、請求項１〜１３
のいずれか一に記載の発明において、上記最終的な基本
燃料噴射量を、上記空気成分分圧の圧力応答予測値に基
づいて設定することを特徴とする。
のいずれか一に記載の発明において、上記最終的な基本
燃料噴射量を、上記空気成分分圧の圧力応答予測値に基
づいて設定することを特徴とする。
【００２４】すなわち、本発明では、エンジン回転数と
運転者の操作によるアクセル開度とからエンジントルク
等のエンジン出力状態に応じたパラメータの目標値を設
定すると、この目標値に基づいて、基本燃料噴射量、Ｅ
ＧＲ率、及び、シリンダ内当量比を、それぞれ初期設定
し、上記シリンダ内当量比の初期設定値から実際のＥＧ
Ｒガスの当量比を推定し、この当量比の推定値と、上記
シリンダ内当量比の初期設定値と、上記基本燃料噴射量
の初期設定値と、上記ＥＧＲ率の初期設定値とに基づい
て、吸気管圧力の空気成分分圧に対する制御目標値と、
吸気管圧力の非空気成分分圧に対する制御目標値とを、
それぞれ設定する。
運転者の操作によるアクセル開度とからエンジントルク
等のエンジン出力状態に応じたパラメータの目標値を設
定すると、この目標値に基づいて、基本燃料噴射量、Ｅ
ＧＲ率、及び、シリンダ内当量比を、それぞれ初期設定
し、上記シリンダ内当量比の初期設定値から実際のＥＧ
Ｒガスの当量比を推定し、この当量比の推定値と、上記
シリンダ内当量比の初期設定値と、上記基本燃料噴射量
の初期設定値と、上記ＥＧＲ率の初期設定値とに基づい
て、吸気管圧力の空気成分分圧に対する制御目標値と、
吸気管圧力の非空気成分分圧に対する制御目標値とを、
それぞれ設定する。
【００２５】次に、スロットルバルブを通過する空気流
量とＥＧＲガス中の空気成分及び非空気成分を考慮した
吸気系モデルを用い、上記非空気成分分圧を推定し、こ
の非空気成分分圧の推定値と、上記非空気成分分圧の制
御目標値との偏差に基づいて、ＥＧＲガス流量を設定す
るとともに、上記吸気系モデルを用いて上記空気成分分
圧を推定し、この空気成分分圧の推定値と、上記空気成
分分圧の制御目標値との偏差、及び、上記ＥＧＲガス中
の空気成分に基づいて、上記スロットルバルブを通過す
る空気流量を設定する。
量とＥＧＲガス中の空気成分及び非空気成分を考慮した
吸気系モデルを用い、上記非空気成分分圧を推定し、こ
の非空気成分分圧の推定値と、上記非空気成分分圧の制
御目標値との偏差に基づいて、ＥＧＲガス流量を設定す
るとともに、上記吸気系モデルを用いて上記空気成分分
圧を推定し、この空気成分分圧の推定値と、上記空気成
分分圧の制御目標値との偏差、及び、上記ＥＧＲガス中
の空気成分に基づいて、上記スロットルバルブを通過す
る空気流量を設定する。
【００２６】そして、上記ＥＧＲガス流量の設定値と吸
気管圧力とに基づいてＥＧＲ量を調節するアクチュエー
タの操作量を算出するとともに、上記スロットルバルブ
を通過する空気流量の設定値と吸気管圧力とに基づいて
スロットル開度を調節するアクチュエータの操作量を算
出し、燃料を噴射するインジェクタに対する操作量を算
出するための最終的な基本燃料噴射量を設定し、燃料噴
射制御、吸気制御、ＥＧＲ制御を総合的に行う。
気管圧力とに基づいてＥＧＲ量を調節するアクチュエー
タの操作量を算出するとともに、上記スロットルバルブ
を通過する空気流量の設定値と吸気管圧力とに基づいて
スロットル開度を調節するアクチュエータの操作量を算
出し、燃料を噴射するインジェクタに対する操作量を算
出するための最終的な基本燃料噴射量を設定し、燃料噴
射制御、吸気制御、ＥＧＲ制御を総合的に行う。
【００２７】この場合、上記ＥＧＲガスの当量比の推定
値は、空燃比センサの出力に基づいて求めても良く、上
記シリンダ内当量比の初期設定値に対する一次遅れとし
て、あるいは、上記シリンダ内当量比の初期設定値の一
次遅れと、吸気管圧力とエンジン回転数によって設定し
た無駄時間とにより求めても良い。また、上記吸気系モ
デルにおけるスロットルバルブを通過する空気流量を、
吸入空気量センサによる計測値としても良い。
値は、空燃比センサの出力に基づいて求めても良く、上
記シリンダ内当量比の初期設定値に対する一次遅れとし
て、あるいは、上記シリンダ内当量比の初期設定値の一
次遅れと、吸気管圧力とエンジン回転数によって設定し
た無駄時間とにより求めても良い。また、上記吸気系モ
デルにおけるスロットルバルブを通過する空気流量を、
吸入空気量センサによる計測値としても良い。
【００２８】また、上記ＥＧＲガス流量を設定する際に
は、上記非空気成分分圧の圧力応答予測値と上記非空気
成分分圧の推定値との誤差を時間積分した値を加えるこ
とが望ましく、上記スロットルバルブを通過する空気流
量を設定する際には、上記空気成分分圧の圧力応答予測
値と上記空気成分分圧の推定値との誤差を時間積分した
値を加えることが望ましい。
は、上記非空気成分分圧の圧力応答予測値と上記非空気
成分分圧の推定値との誤差を時間積分した値を加えるこ
とが望ましく、上記スロットルバルブを通過する空気流
量を設定する際には、上記空気成分分圧の圧力応答予測
値と上記空気成分分圧の推定値との誤差を時間積分した
値を加えることが望ましい。
【００２９】また、上記ＥＧＲガス流量の設定値は、実
現可能な最大ＥＧＲガス流量以下に制限することが望ま
しく、この最大ＥＧＲガス流量は、運転条件に応じて設
定された値、あるいは、１制御周期において制御可能な
値が採用可能である。
現可能な最大ＥＧＲガス流量以下に制限することが望ま
しく、この最大ＥＧＲガス流量は、運転条件に応じて設
定された値、あるいは、１制御周期において制御可能な
値が採用可能である。
【００３０】同様に、上記スロットルバルブを通過する
空気流量の設定値は、実現可能な最大空気流量以下に制
限することが望ましく、この最大空気流量は、運転条件
に応じて設定された値、あるいは、１制御周期において
制御可能な値が採用可能である。
空気流量の設定値は、実現可能な最大空気流量以下に制
限することが望ましく、この最大空気流量は、運転条件
に応じて設定された値、あるいは、１制御周期において
制御可能な値が採用可能である。
【００３１】また、上記最終的な基本燃料噴射量は、上
記基本燃料噴射量の初期設定値をそのまま採用しても良
く、上記空気成分分圧の推定値あるいは上記空気成分分
圧の圧力応答予測値に基づいて設定しても良い。
記基本燃料噴射量の初期設定値をそのまま採用しても良
く、上記空気成分分圧の推定値あるいは上記空気成分分
圧の圧力応答予測値に基づいて設定しても良い。
【００３２】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図１〜図８は本発明の実施の第１
形態に係わり、図１は燃料・吸気・ＥＧＲ制御部のブロ
ック図、図２はエンジン制御系の全体ブロック図、図３
は初期化ルーチンのフローチャート、図４は定期処理ル
ーチンのフローチャート、図５は燃料・吸気・ＥＧＲ制
御処理ルーチンのフローチャート、図６はクランク角割
込みルーチンのフローチャート、図７は吸気系モデルの
説明図、図８は気筒判別の説明図である。
施の形態を説明する。図１〜図８は本発明の実施の第１
形態に係わり、図１は燃料・吸気・ＥＧＲ制御部のブロ
ック図、図２はエンジン制御系の全体ブロック図、図３
は初期化ルーチンのフローチャート、図４は定期処理ル
ーチンのフローチャート、図５は燃料・吸気・ＥＧＲ制
御処理ルーチンのフローチャート、図６はクランク角割
込みルーチンのフローチャート、図７は吸気系モデルの
説明図、図８は気筒判別の説明図である。
【００３３】図２は、燃料噴射制御、吸気制御、ＥＧＲ
制御を総合的に行うエンジン制御系を示し、各種制御量
を演算するマイクロコンピュータからなるメイン制御ユ
ニット２０に、エンジン運転状態を検出するための各種
センサ類が接続されるとともに、エンジン制御のための
各種アクチュエータ類が接続されている。
制御を総合的に行うエンジン制御系を示し、各種制御量
を演算するマイクロコンピュータからなるメイン制御ユ
ニット２０に、エンジン運転状態を検出するための各種
センサ類が接続されるとともに、エンジン制御のための
各種アクチュエータ類が接続されている。
【００３４】上記メイン制御ユニット２０に接続される
センサ類としては、所定のクランク角毎にパルス信号を
出力するクランク角センサ２、このクランク角センサ２
から出力されるパルス信号間で発生する気筒判別のため
のパルス信号を出力する気筒判別センサ３、図示しない
アクセルペダルの踏み込み量に応じた電圧信号を出力す
るアクセル開度センサ４、吸気管内圧力に応じた電圧信
号を出力する吸気管圧力センサ５、吸気管内のガス温度
に応じた電圧信号を出力する吸気管温度センサ６、空燃
比を検出する空燃比センサ７等がある。
センサ類としては、所定のクランク角毎にパルス信号を
出力するクランク角センサ２、このクランク角センサ２
から出力されるパルス信号間で発生する気筒判別のため
のパルス信号を出力する気筒判別センサ３、図示しない
アクセルペダルの踏み込み量に応じた電圧信号を出力す
るアクセル開度センサ４、吸気管内圧力に応じた電圧信
号を出力する吸気管圧力センサ５、吸気管内のガス温度
に応じた電圧信号を出力する吸気管温度センサ６、空燃
比を検出する空燃比センサ７等がある。
【００３５】また、上記メイン制御ユニット２０に接続
されるアクチュエータ類としては、燃料を噴射する各気
筒のインジェクタ１０、気筒毎の点火プラグ１２に連設
される点火コイル１１等があり、さらに、スロットル開
度を可変するためのスロットルアクチュエータ１３、及
び、ＥＧＲ量を可変するためのＥＧＲバルブ１４が接続
されている。
されるアクチュエータ類としては、燃料を噴射する各気
筒のインジェクタ１０、気筒毎の点火プラグ１２に連設
される点火コイル１１等があり、さらに、スロットル開
度を可変するためのスロットルアクチュエータ１３、及
び、ＥＧＲ量を可変するためのＥＧＲバルブ１４が接続
されている。
【００３６】上記メイン制御ユニット２０は、各センサ
類からの信号を処理してエンジン運転状態を表す各種パ
ラメータを算出する機能として、気筒判別部２１、クラ
ンク角度判定部２２、クランク角度パルス発生間隔時間
算出部２３、エンジン回転数算出部２４、アクセル開度
算出部２５、マニホルド全圧算出部２６、吸気管内ガス
温度算出部２７、空燃比算出部２８を有し、さらに、エ
ンジン制御の中枢となる燃料・吸気・ＥＧＲ制御部３０
を有し、制御量出力に係わる機能として、噴射パルス時
間算出部４０、噴射時期設定部４１、噴射パルス発生部
４２、点火時期設定部４３、及び、点火信号発生部４４
の各機能を有している。
類からの信号を処理してエンジン運転状態を表す各種パ
ラメータを算出する機能として、気筒判別部２１、クラ
ンク角度判定部２２、クランク角度パルス発生間隔時間
算出部２３、エンジン回転数算出部２４、アクセル開度
算出部２５、マニホルド全圧算出部２６、吸気管内ガス
温度算出部２７、空燃比算出部２８を有し、さらに、エ
ンジン制御の中枢となる燃料・吸気・ＥＧＲ制御部３０
を有し、制御量出力に係わる機能として、噴射パルス時
間算出部４０、噴射時期設定部４１、噴射パルス発生部
４２、点火時期設定部４３、及び、点火信号発生部４４
の各機能を有している。
【００３７】すなわち、気筒判別部２１で、クランク角
センサ２からの出力パルス信号（クランクパルス）と気
筒判別センサ３からの出力パルス信号（気筒判別パル
ス）との入力パターンによって気筒判別を行い、気筒判
別した特定気筒の所定クランク角度位置を基準クランク
位置として、順次入力されるクランクパルスに対応する
クランク角度位置をクランク角度判定部２２で判定す
る。また、クランク角度パルス発生間隔時間算出部２３
では、クランクパルスの入力間隔時間を計時して所定ク
ランク角度間の経過時間を算出し、エンジン回転数算出
部２４で１８０°ＣＡの経過時間からエンジン回転数Ｎ
ｅを算出する。
センサ２からの出力パルス信号（クランクパルス）と気
筒判別センサ３からの出力パルス信号（気筒判別パル
ス）との入力パターンによって気筒判別を行い、気筒判
別した特定気筒の所定クランク角度位置を基準クランク
位置として、順次入力されるクランクパルスに対応する
クランク角度位置をクランク角度判定部２２で判定す
る。また、クランク角度パルス発生間隔時間算出部２３
では、クランクパルスの入力間隔時間を計時して所定ク
ランク角度間の経過時間を算出し、エンジン回転数算出
部２４で１８０°ＣＡの経過時間からエンジン回転数Ｎ
ｅを算出する。
【００３８】また、アクセル開度算出部２５でアクセル
開度センサ４の出力電圧値に基づいてアクセル開度（ア
クセル踏み込み量）Ｓを算出し、マニホルド全圧算出部
２６で吸気管圧力センサ５の出力電圧値に基づいて吸気
管圧力（吸気管内の空気成分分圧と非空気成分分圧との
和；以下、マニホルド全圧と称する）Ｐｍを算出する。
さらに、吸気管内ガス温度算出部２７で吸気管温度セン
サ６の出力電圧値に基づいて吸気管内ガス温度Ｔｍを算
出し、空燃比算出部２８で空燃比センサ７の出力電圧に
基づいて空燃比λを算出する。
開度センサ４の出力電圧値に基づいてアクセル開度（ア
クセル踏み込み量）Ｓを算出し、マニホルド全圧算出部
２６で吸気管圧力センサ５の出力電圧値に基づいて吸気
管圧力（吸気管内の空気成分分圧と非空気成分分圧との
和；以下、マニホルド全圧と称する）Ｐｍを算出する。
さらに、吸気管内ガス温度算出部２７で吸気管温度セン
サ６の出力電圧値に基づいて吸気管内ガス温度Ｔｍを算
出し、空燃比算出部２８で空燃比センサ７の出力電圧に
基づいて空燃比λを算出する。
【００３９】一方、燃料・吸気・ＥＧＲ制御部３０は、
詳細には、図１に示すように、目標トルク設定部３１、
第１の負荷・燃焼制御マネージャ３２、第２の負荷・燃
焼制御マネージャ３２ａ、吸気系係数算出部３３、吸気
制御マネージャ３４、制御係数算出部３５、Ｆ／Ｂ制御
部３６、電子制御スロットル（ＥＴＣ）指示部３７、及
び、ＥＧＲ指示部３８から構成されており、目標トルク
設定部３１でエンジン回転数Ｎｅとアクセル開度Ｓとに
基づいて目標エンジントルクＴｅiを設定し、第１の負
荷・燃焼制御マネージャ３２で目標エンジントルクＴｅ
iに対応した基本燃料噴射量及びＥＧＲ設定値（ＥＧＲ
率）を初期設定すると、吸気制御マネージャ３４で、基
本燃料噴射量及びＥＧＲ設定値から吸気管内の圧力目標
値を空気成分分圧と非空気成分分圧とに分けて設定し、
Ｆ／Ｂ制御部３６で、以下の吸気系モデルに従って、制
御対象であるスロットルアクチュエータ１３に対する操
作量としてのスロットルアクチュエータ指示値と、ＥＧ
Ｒバルブ１４に対する操作量としてのＥＧＲバルブ指示
値とを算出するとともに、第２の負荷・燃焼制御マネー
ジャ３２ａで、インジェクタ１０に対する操作量を算出
するための最終的な基本燃料噴射量を設定する。
詳細には、図１に示すように、目標トルク設定部３１、
第１の負荷・燃焼制御マネージャ３２、第２の負荷・燃
焼制御マネージャ３２ａ、吸気系係数算出部３３、吸気
制御マネージャ３４、制御係数算出部３５、Ｆ／Ｂ制御
部３６、電子制御スロットル（ＥＴＣ）指示部３７、及
び、ＥＧＲ指示部３８から構成されており、目標トルク
設定部３１でエンジン回転数Ｎｅとアクセル開度Ｓとに
基づいて目標エンジントルクＴｅiを設定し、第１の負
荷・燃焼制御マネージャ３２で目標エンジントルクＴｅ
iに対応した基本燃料噴射量及びＥＧＲ設定値（ＥＧＲ
率）を初期設定すると、吸気制御マネージャ３４で、基
本燃料噴射量及びＥＧＲ設定値から吸気管内の圧力目標
値を空気成分分圧と非空気成分分圧とに分けて設定し、
Ｆ／Ｂ制御部３６で、以下の吸気系モデルに従って、制
御対象であるスロットルアクチュエータ１３に対する操
作量としてのスロットルアクチュエータ指示値と、ＥＧ
Ｒバルブ１４に対する操作量としてのＥＧＲバルブ指示
値とを算出するとともに、第２の負荷・燃焼制御マネー
ジャ３２ａで、インジェクタ１０に対する操作量を算出
するための最終的な基本燃料噴射量を設定する。
【００４０】本発明で採用する吸気系モデルは、図７に
示すように、エンジン１の吸気管１ａに介装されたスロ
ットルバルブ１ｂを通過する新気分の流量（スロットル
通過空気流量）Ｑａと、排気管１ｃから吸気管１ａへの
排気還流管１ｄに介装されたＥＧＲバルブ１４を通過す
るＥＧＲガス流量（ＥＧＲバルブ通過ガス流量）Ｑｅと
が吸気管１ａ内に供給され、エンジン１のシリンダに流
出しているとする吸気系モデルであり、スロットル通過
空気流量ＱａとＥＧＲバルブ通過ガス流量Ｑｅとによっ
て吸気管容積を充填する分の空気量を見込むことによ
り、アクセル操作量とエンジン回転数から設定した目標
トルクを過渡的に遅れなく実現することができる。
示すように、エンジン１の吸気管１ａに介装されたスロ
ットルバルブ１ｂを通過する新気分の流量（スロットル
通過空気流量）Ｑａと、排気管１ｃから吸気管１ａへの
排気還流管１ｄに介装されたＥＧＲバルブ１４を通過す
るＥＧＲガス流量（ＥＧＲバルブ通過ガス流量）Ｑｅと
が吸気管１ａ内に供給され、エンジン１のシリンダに流
出しているとする吸気系モデルであり、スロットル通過
空気流量ＱａとＥＧＲバルブ通過ガス流量Ｑｅとによっ
て吸気管容積を充填する分の空気量を見込むことによ
り、アクセル操作量とエンジン回転数から設定した目標
トルクを過渡的に遅れなく実現することができる。
【００４１】吸気管内の空気成分は、スロットルバルブ
１ｂを通過する新気と、ＥＧＲバルブ１４を通過するＥ
ＧＲガス中の空気成分との和から、シリンダ内へ流入す
る空気分を除いたものであり、スロットル通過空気流量
Ｑａ、ＥＧＲガス中の空気成分のＥＧＲバルブ通過流量
Ｑｅａ、吸気管内の空気成分のシリンダ流入流量Ｑｓ
ｏ、吸気管容積Ｖｍ、吸気管内ガス温度Ｔｍ、空気成分
の気体定数Ｒａを用いて気体の状態方程式を適用する
と、吸気管内の空気成分の時間変化量ｄＰｍｏ／ｄｔ
は、以下の(1)式で表すことができる。 ｄＰｍｏ／ｄｔ＝(Ｑａ＋Ｑｅａ−Ｑｓｏ)・Ｒａ・Ｔｍ／Ｖｍ …(1)
１ｂを通過する新気と、ＥＧＲバルブ１４を通過するＥ
ＧＲガス中の空気成分との和から、シリンダ内へ流入す
る空気分を除いたものであり、スロットル通過空気流量
Ｑａ、ＥＧＲガス中の空気成分のＥＧＲバルブ通過流量
Ｑｅａ、吸気管内の空気成分のシリンダ流入流量Ｑｓ
ｏ、吸気管容積Ｖｍ、吸気管内ガス温度Ｔｍ、空気成分
の気体定数Ｒａを用いて気体の状態方程式を適用する
と、吸気管内の空気成分の時間変化量ｄＰｍｏ／ｄｔ
は、以下の(1)式で表すことができる。 ｄＰｍｏ／ｄｔ＝(Ｑａ＋Ｑｅａ−Ｑｓｏ)・Ｒａ・Ｔｍ／Ｖｍ …(1)
【００４２】また、吸気管内の非空気成分（ＥＧＲガス
中の非空気成分）は、ＥＧＲバルブ１４を通過するＥＧ
Ｒガス中の非空気成分からシリンダ内へ流入する非空気
成分を除いたものであり、同様に、吸気管内の非空気成
分分圧Ｐｍｅｅの時間変化量ｄＰｍｅｅ／ｄｔは、ＥＧ
Ｒガス中の非空気成分のＥＧＲバルブ通過流量Ｑｅｅ、
ＥＧＲガス中の非空気成分のシリンダ流入流量Ｑｓｅ
ｅ、非空気成分の気体定数Ｒｅにより、以下の(2)式で
表すことができる。
中の非空気成分）は、ＥＧＲバルブ１４を通過するＥＧ
Ｒガス中の非空気成分からシリンダ内へ流入する非空気
成分を除いたものであり、同様に、吸気管内の非空気成
分分圧Ｐｍｅｅの時間変化量ｄＰｍｅｅ／ｄｔは、ＥＧ
Ｒガス中の非空気成分のＥＧＲバルブ通過流量Ｑｅｅ、
ＥＧＲガス中の非空気成分のシリンダ流入流量Ｑｓｅ
ｅ、非空気成分の気体定数Ｒｅにより、以下の(2)式で
表すことができる。
【００４３】 ｄＰｍｅｅ／ｄｔ＝(Ｑｅｅ−Ｑｓｅｅ)・Ｒｅ・Ｔｍ／Ｖｍ …(2) 上記(1)式におけるＥＧＲガス中の空気成分のＥＧＲバ
ルブ通過流量Ｑｅａ、上記(2)式におけるＥＧＲガス中
の非空気成分のＥＧＲバルブ通過流量Ｑｅｅは、ＥＧＲ
バルブ通過ガス流量ＱｅにＥＧＲバルブ１４入口におけ
るＥＧＲガスの当量比Φを適用することにより、それぞ
れ、以下の(3),(4)式のように表すことができる。 Ｑｅａ＝(１−Φ)・Ｑｅ …(3) Ｑｅｅ＝Φ・Ｑｅ …(4)
ルブ通過流量Ｑｅａ、上記(2)式におけるＥＧＲガス中
の非空気成分のＥＧＲバルブ通過流量Ｑｅｅは、ＥＧＲ
バルブ通過ガス流量ＱｅにＥＧＲバルブ１４入口におけ
るＥＧＲガスの当量比Φを適用することにより、それぞ
れ、以下の(3),(4)式のように表すことができる。 Ｑｅａ＝(１−Φ)・Ｑｅ …(3) Ｑｅｅ＝Φ・Ｑｅ …(4)
【００４４】また、上記(1)式における空気成分のシリ
ンダ流入流量Ｑｓｏ、上記(2)式における非空気成分の
シリンダ流入流量Ｑｓｅｅは、それぞれ、１気筒当たり
のストローク容積Ｖｓ、体積効率ηv、エンジンの気筒
数Ｌを用いて、以下の(5),(6)式で表すことができる。 Ｑｓｏ＝((Ｐｍｏ・Ｖｓ)／(Ｒａ・Ｔｍ))・ηv・(Ｎｅ・Ｌ／１２０)…(5) Ｑｓｅｅ＝((Ｐｍｅｅ・Ｖｓ)／(Ｒｅ・Ｔｍ))・ηv・(Ｎｅ・Ｌ／１２０) …(6)
ンダ流入流量Ｑｓｏ、上記(2)式における非空気成分の
シリンダ流入流量Ｑｓｅｅは、それぞれ、１気筒当たり
のストローク容積Ｖｓ、体積効率ηv、エンジンの気筒
数Ｌを用いて、以下の(5),(6)式で表すことができる。 Ｑｓｏ＝((Ｐｍｏ・Ｖｓ)／(Ｒａ・Ｔｍ))・ηv・(Ｎｅ・Ｌ／１２０)…(5) Ｑｓｅｅ＝((Ｐｍｅｅ・Ｖｓ)／(Ｒｅ・Ｔｍ))・ηv・(Ｎｅ・Ｌ／１２０) …(6)
【００４５】従って、上記(1),(2)式に上記(3)〜(5)式
を適用して式中の一部を以下の(7)〜(9)式で示す係数
ａ，ｂa，ｂeで置き換え、上記(1),(2)式をマトリック
ス形式で記述すると、以下の(10)式で示すように、スロ
ットル通過空気流量ＱａとＥＧＲバルブ通過ガス流量Ｑ
ｅとＥＧＲガスの当量比Φとにより、吸気管内の状態を
空気成分分圧Ｐｍｏの時間変化量と非空気成分分圧Ｐｍ
ｅｅの時間変化量とによって表現することができる。 ａ ＝(Ｖｓ／Ｖｍ)・ηv・(Ｎｅ・Ｌ／１２０) …(7) ｂa＝Ｒａ・Ｔｍ／Ｖｍ …(8) ｂe＝Ｒｅ・Ｔｍ／Ｖｍ …(9)
を適用して式中の一部を以下の(7)〜(9)式で示す係数
ａ，ｂa，ｂeで置き換え、上記(1),(2)式をマトリック
ス形式で記述すると、以下の(10)式で示すように、スロ
ットル通過空気流量ＱａとＥＧＲバルブ通過ガス流量Ｑ
ｅとＥＧＲガスの当量比Φとにより、吸気管内の状態を
空気成分分圧Ｐｍｏの時間変化量と非空気成分分圧Ｐｍ
ｅｅの時間変化量とによって表現することができる。 ａ ＝(Ｖｓ／Ｖｍ)・ηv・(Ｎｅ・Ｌ／１２０) …(7) ｂa＝Ｒａ・Ｔｍ／Ｖｍ …(8) ｂe＝Ｒｅ・Ｔｍ／Ｖｍ …(9)
【００４６】以上の吸気系モデルを用いることにより、
吸気管内の空気成分分圧Ｐｍｏ及び非空気成分分圧Ｐｍ
ｅｅの時間変化量に基づいて、スロットル通過空気流量
ＱａとＥＧＲバルブ通過ガス流量Ｑｅとを算出すること
ができ、Ｆ／Ｂ制御部３６では、吸気管内の非空気成分
分圧の目標値と、非空気成分分圧の計算値である非空気
成分分圧推定値との偏差をフィードバックしてＥＧＲバ
ルブ通過ガス流量Ｑｅを設定し、さらに、このＥＧＲバ
ルブ通過ガス流量Ｑｅに含まれる空気成分、及び、吸気
管内の空気成分分圧の目標値と、空気成分分圧の計算値
である空気成分分圧推定値との偏差をフィードバック
し、スロットル通過空気流量Ｑａを設定する。
吸気管内の空気成分分圧Ｐｍｏ及び非空気成分分圧Ｐｍ
ｅｅの時間変化量に基づいて、スロットル通過空気流量
ＱａとＥＧＲバルブ通過ガス流量Ｑｅとを算出すること
ができ、Ｆ／Ｂ制御部３６では、吸気管内の非空気成分
分圧の目標値と、非空気成分分圧の計算値である非空気
成分分圧推定値との偏差をフィードバックしてＥＧＲバ
ルブ通過ガス流量Ｑｅを設定し、さらに、このＥＧＲバ
ルブ通過ガス流量Ｑｅに含まれる空気成分、及び、吸気
管内の空気成分分圧の目標値と、空気成分分圧の計算値
である空気成分分圧推定値との偏差をフィードバック
し、スロットル通過空気流量Ｑａを設定する。
【００４７】そして、第２の負荷・燃焼制御マネージャ
３２ａで最終的な基本燃料噴射量を設定して噴射パルス
時間算出部４０へ出力するとともに、ＥＴＣ指示部３７
で、マニホルド全圧Ｐｍとスロットル通過空気流量設定
値Ｑａとからスロットルアクチュエータ指示値Ｓａを設
定してスロットルアクチュエータ１３へ出力し、さら
に、ＥＧＲ指示部３８で、マニホルド全圧ＰｍとＥＧＲ
バルブ通過ガス流量設定値ＱｅとからＥＧＲバルブ指示
値Ｓｅを設定してＥＧＲバルブ１４へ出力する。尚、吸
気系係数算出部３３、制御係数算出部３５は、それぞ
れ、吸気系モデルの係数、フィードバック制御の係数を
算出する。
３２ａで最終的な基本燃料噴射量を設定して噴射パルス
時間算出部４０へ出力するとともに、ＥＴＣ指示部３７
で、マニホルド全圧Ｐｍとスロットル通過空気流量設定
値Ｑａとからスロットルアクチュエータ指示値Ｓａを設
定してスロットルアクチュエータ１３へ出力し、さら
に、ＥＧＲ指示部３８で、マニホルド全圧ＰｍとＥＧＲ
バルブ通過ガス流量設定値ＱｅとからＥＧＲバルブ指示
値Ｓｅを設定してＥＧＲバルブ１４へ出力する。尚、吸
気系係数算出部３３、制御係数算出部３５は、それぞ
れ、吸気系モデルの係数、フィードバック制御の係数を
算出する。
【００４８】噴射パルス時間算出部４０では、上記燃料
・吸気・ＥＧＲ制御部３０で設定した基本燃料噴射量Ｇ
ｆからインジェクタ１０に対する操作量としての噴射パ
ルス時間Ｔｏｕｔを算出し、この噴射パルス時間Ｔｏｕ
ｔと噴射時期設定部４１で設定した噴射時期Ｔｉｎｊと
に従い、噴射パルス発生部４２で噴射パルス発生タイマ
を予め定めた特定のクランク角度でセットし、所定のタ
イミングで噴射パルスをインジェクタ１０へ出力する。
・吸気・ＥＧＲ制御部３０で設定した基本燃料噴射量Ｇ
ｆからインジェクタ１０に対する操作量としての噴射パ
ルス時間Ｔｏｕｔを算出し、この噴射パルス時間Ｔｏｕ
ｔと噴射時期設定部４１で設定した噴射時期Ｔｉｎｊと
に従い、噴射パルス発生部４２で噴射パルス発生タイマ
を予め定めた特定のクランク角度でセットし、所定のタ
イミングで噴射パルスをインジェクタ１０へ出力する。
【００４９】また、点火時期設定部４３では、エンジン
回転数Ｎｅと目標エンジントルクＴｅiとに基づいて点
火時期Ｔｉｇを設定し、点火信号発生部４４で、この点
火時期Ｔｉｇに従い、予め定めた特定のクランク角度で
点火パルス発生タイマをセットし、所定のタイミングで
点火信号を点火コイル１１に出力し、点火プラグ１２を
放電させる。
回転数Ｎｅと目標エンジントルクＴｅiとに基づいて点
火時期Ｔｉｇを設定し、点火信号発生部４４で、この点
火時期Ｔｉｇに従い、予め定めた特定のクランク角度で
点火パルス発生タイマをセットし、所定のタイミングで
点火信号を点火コイル１１に出力し、点火プラグ１２を
放電させる。
【００５０】以下、上記メイン制御ユニット２０によっ
て実行される燃料・吸気・ＥＧＲ制御処理について、図
３〜図６のフローチャートに従って説明する。尚、各パ
ラメータに付加する添字は、iが初期設定値、*が目標
値、(-k)がｋ制御周期前の値（例えば、添字(-1)で１制
御周期前の値）であることを表す。
て実行される燃料・吸気・ＥＧＲ制御処理について、図
３〜図６のフローチャートに従って説明する。尚、各パ
ラメータに付加する添字は、iが初期設定値、*が目標
値、(-k)がｋ制御周期前の値（例えば、添字(-1)で１制
御周期前の値）であることを表す。
【００５１】図３は、図示しないイグニッションスイッ
チがＯＮされ、メイン制御ユニット２０に電源が供給さ
れてシステムがリセットされたとき、割込み実行される
初期化ルーチンであり、まず、ステップS10でＣＰＵを
初期設定すると、ステップS20で制御データを初期設定
し、ステップS30で、吸気管容積Ｖｍ、１気筒当たりの
ストローク容積Ｖｓ、エンジンの気筒数Ｌ、空気成分の
気体定数Ｒａ、非空気成分の気体定数Ｒｅ等の吸気系定
数を設定してルーチンを抜ける。
チがＯＮされ、メイン制御ユニット２０に電源が供給さ
れてシステムがリセットされたとき、割込み実行される
初期化ルーチンであり、まず、ステップS10でＣＰＵを
初期設定すると、ステップS20で制御データを初期設定
し、ステップS30で、吸気管容積Ｖｍ、１気筒当たりの
ストローク容積Ｖｓ、エンジンの気筒数Ｌ、空気成分の
気体定数Ｒａ、非空気成分の気体定数Ｒｅ等の吸気系定
数を設定してルーチンを抜ける。
【００５２】そして、システムイニシャライズ後、図４
に示す定期処理ルーチンが一定時間毎（例えば、１０ｍ
ｓ毎）に実行されるとともに、図６のルーチンがクラン
クパルス入力毎に割込み実行される。
に示す定期処理ルーチンが一定時間毎（例えば、１０ｍ
ｓ毎）に実行されるとともに、図６のルーチンがクラン
クパルス入力毎に割込み実行される。
【００５３】図４の定期処理ルーチンでは、まず、ステ
ップS50で、アクセル開度算出部２５の処理として、ア
クセル開度センサ４の出力をＡ／Ｄ変換してアクセル開
度Ｓを算出し、ステップS60で、マニホルド全圧算出部
２６の処理として、吸気管圧力センサ５の出力をＡ／Ｄ
変換してマニホルド全圧Ｐｍを算出する。さらに、ステ
ップS70で、吸気管内ガス温度算出部２７の処理とし
て、吸気管温度センサ６の出力をＡ／Ｄ変換して吸気管
内のガス温度Ｔｍを算出する。
ップS50で、アクセル開度算出部２５の処理として、ア
クセル開度センサ４の出力をＡ／Ｄ変換してアクセル開
度Ｓを算出し、ステップS60で、マニホルド全圧算出部
２６の処理として、吸気管圧力センサ５の出力をＡ／Ｄ
変換してマニホルド全圧Ｐｍを算出する。さらに、ステ
ップS70で、吸気管内ガス温度算出部２７の処理とし
て、吸気管温度センサ６の出力をＡ／Ｄ変換して吸気管
内のガス温度Ｔｍを算出する。
【００５４】次いで、ステップS80へ進み、空燃比算出
部２８の処理として、空燃比センサ７の出力をＡ／Ｄ変
換して空燃比λを算出すると、ステップS90で、エンジ
ン回転数算出部２４の処理として、後述する図６のクラ
ンク角割込みルーチンで算出された１８０°ＣＡの経過
時間からエンジン回転数Ｎｅを算出し、ステップS100
で、燃料・吸気・ＥＧＲ制御部３０の処理として図５の
燃料・吸気・ＥＧＲ制御処理ルーチンを実行し、目標エ
ンジントルクＴｅiを基準として、基本燃料噴射量Ｇ
ｆ*、スロットルアクチュエータ指示値Ｓａ、ＥＧＲバ
ルブ指示値Ｓｅを算出する。
部２８の処理として、空燃比センサ７の出力をＡ／Ｄ変
換して空燃比λを算出すると、ステップS90で、エンジ
ン回転数算出部２４の処理として、後述する図６のクラ
ンク角割込みルーチンで算出された１８０°ＣＡの経過
時間からエンジン回転数Ｎｅを算出し、ステップS100
で、燃料・吸気・ＥＧＲ制御部３０の処理として図５の
燃料・吸気・ＥＧＲ制御処理ルーチンを実行し、目標エ
ンジントルクＴｅiを基準として、基本燃料噴射量Ｇ
ｆ*、スロットルアクチュエータ指示値Ｓａ、ＥＧＲバ
ルブ指示値Ｓｅを算出する。
【００５５】その後、ステップS110へ進み、噴射パルス
時間算出部４０の処理として、上記ステップS100で算出
した基本燃料噴射量Ｇｆ*を、各種補正項や無効分を加
えて噴射パルス時間Ｔｏｕｔに換算し、また、噴射時期
設定部４１の処理として、エンジン回転数Ｎｅと目標エ
ンジントルクＴｅiを格子とするマップを参照して噴射
時期Ｔｉｎｊを設定すると、ステップS120で、点火時期
設定部４３の処理としてエンジン回転数Ｎｅと目標エン
ジントルクＴｅiとを格子とするマップを参照して点火
時期Ｔｉｇを設定し、ルーチンを抜ける。
時間算出部４０の処理として、上記ステップS100で算出
した基本燃料噴射量Ｇｆ*を、各種補正項や無効分を加
えて噴射パルス時間Ｔｏｕｔに換算し、また、噴射時期
設定部４１の処理として、エンジン回転数Ｎｅと目標エ
ンジントルクＴｅiを格子とするマップを参照して噴射
時期Ｔｉｎｊを設定すると、ステップS120で、点火時期
設定部４３の処理としてエンジン回転数Ｎｅと目標エン
ジントルクＴｅiとを格子とするマップを参照して点火
時期Ｔｉｇを設定し、ルーチンを抜ける。
【００５６】次に、上記ステップS100における燃料・吸
気・ＥＧＲ制御処理ルーチンについて図５に基づき説明
する。このルーチンでは、ステップS150で、目標トルク
設定部３１の処理としてエンジン回転数Ｎｅとアクセル
開度Ｓとを格子とするマップを参照して目標エンジント
ルクＴｅiを設定し、ステップS160で吸気系係数算出部
３３の処理を行う。この吸気系係数算出処理では、ま
ず、エンジン回転数Ｎｅとマニホルド全圧Ｐｍとに基づ
いて体積効率ηvを設定するとともに、エンジン回転数
Ｎｅと１制御周期前のマニホルド全圧目標値Ｐｍ*i (-1)
とに基づいて圧力目標値に対する体積効率ηv*を設定
し、エンジン回転数Ｎｅ、吸気管内のガス温度Ｔｍ、体
積効率ηv,ηv*、吸気系定数Ｖｍ,Ｖｓ,Ｌ,Ｒａ,Ｒｅに
より、前述の(7)〜(9)式による吸気系係数ａ,ｂa,ｂe、
及び、以下の(11)〜(13)式による吸気系係数ｃa,ｃe,
ｄ,ｄ*を算出する。 ｃa＝ａ／ｂa＝(Ｖｓ／(Ｒａ・Ｔｍ))・ηv・(Ｎｅ・Ｌ／１２０)…(11) ｃe＝ａ／ｂe＝(Ｖｓ／(Ｒｅ・Ｔｍ))・ηv・(Ｎｅ・Ｌ／１２０)…(12) ｄ ＝(Ｖｓ／(Ｒａ・Ｔｍ))・ηv …(13) ｄ*＝(Ｖｓ／(Ｒａ・Ｔｍ))・ηv* …(14)
気・ＥＧＲ制御処理ルーチンについて図５に基づき説明
する。このルーチンでは、ステップS150で、目標トルク
設定部３１の処理としてエンジン回転数Ｎｅとアクセル
開度Ｓとを格子とするマップを参照して目標エンジント
ルクＴｅiを設定し、ステップS160で吸気系係数算出部
３３の処理を行う。この吸気系係数算出処理では、ま
ず、エンジン回転数Ｎｅとマニホルド全圧Ｐｍとに基づ
いて体積効率ηvを設定するとともに、エンジン回転数
Ｎｅと１制御周期前のマニホルド全圧目標値Ｐｍ*i (-1)
とに基づいて圧力目標値に対する体積効率ηv*を設定
し、エンジン回転数Ｎｅ、吸気管内のガス温度Ｔｍ、体
積効率ηv,ηv*、吸気系定数Ｖｍ,Ｖｓ,Ｌ,Ｒａ,Ｒｅに
より、前述の(7)〜(9)式による吸気系係数ａ,ｂa,ｂe、
及び、以下の(11)〜(13)式による吸気系係数ｃa,ｃe,
ｄ,ｄ*を算出する。 ｃa＝ａ／ｂa＝(Ｖｓ／(Ｒａ・Ｔｍ))・ηv・(Ｎｅ・Ｌ／１２０)…(11) ｃe＝ａ／ｂe＝(Ｖｓ／(Ｒｅ・Ｔｍ))・ηv・(Ｎｅ・Ｌ／１２０)…(12) ｄ ＝(Ｖｓ／(Ｒａ・Ｔｍ))・ηv …(13) ｄ*＝(Ｖｓ／(Ｒａ・Ｔｍ))・ηv* …(14)
【００５７】続くステップS170では、第１の負荷・燃焼
制御マネージャ３２の処理として、エンジン回転数Ｎｅ
と目標エンジントルクＴｅiとに基づいて、基本燃料噴
射量初期設定値Ｇｆi、ＥＧＲ設定値ＥＧＲＳ、シリン
ダ内当量比設定値ｆａｉiを、それぞれマップ参照によ
り設定し、ステップS180で吸気制御マネージャ３４によ
る処理を行う。
制御マネージャ３２の処理として、エンジン回転数Ｎｅ
と目標エンジントルクＴｅiとに基づいて、基本燃料噴
射量初期設定値Ｇｆi、ＥＧＲ設定値ＥＧＲＳ、シリン
ダ内当量比設定値ｆａｉiを、それぞれマップ参照によ
り設定し、ステップS180で吸気制御マネージャ３４によ
る処理を行う。
【００５８】吸気制御マネージャ３４による処理では、
まず、先に設定した当量比設定値ｆａｉiからＥＧＲバ
ルブ１４入口におけるＥＧＲガスの当量比を推定した当
量比推定値ｆａｉを求める。そして、当量比推定値ｆａ
ｉ、当量比設定値ｆａｉi、基本燃料噴射量初期設定値
Ｇｆi、ＥＧＲ設定値ＥＧＲＳ、吸気系係数ｄ*、目標空
燃比ＡＢＦTから、以下の(15)〜(17)式により、空気成
分分圧目標値初期設定値Ｐｍｏ*i、非空気成分分圧目標
値初期設定値Ｐｍｅｅ*i、及び、マニホルド全圧目標値
初期設定値Ｐｍ*iを算出する。 Ｐｍｏ*i ＝(１／ｄ*)・Ｇｆi・ＡＢＦT／ｆａｉi …(15) Ｐｍｅｅ*i＝ ((ｆａｉ・ＥＧＲＳ)／(１−ｆａｉ・ＥＧＲＳ))・(Ｒｅ／Ｒａ)・Ｐｍｏ*i …(16) Ｐｍ*i ＝Ｐｍｏ*i＋Ｐｍｅｅ*i …(17)
まず、先に設定した当量比設定値ｆａｉiからＥＧＲバ
ルブ１４入口におけるＥＧＲガスの当量比を推定した当
量比推定値ｆａｉを求める。そして、当量比推定値ｆａ
ｉ、当量比設定値ｆａｉi、基本燃料噴射量初期設定値
Ｇｆi、ＥＧＲ設定値ＥＧＲＳ、吸気系係数ｄ*、目標空
燃比ＡＢＦTから、以下の(15)〜(17)式により、空気成
分分圧目標値初期設定値Ｐｍｏ*i、非空気成分分圧目標
値初期設定値Ｐｍｅｅ*i、及び、マニホルド全圧目標値
初期設定値Ｐｍ*iを算出する。 Ｐｍｏ*i ＝(１／ｄ*)・Ｇｆi・ＡＢＦT／ｆａｉi …(15) Ｐｍｅｅ*i＝ ((ｆａｉ・ＥＧＲＳ)／(１−ｆａｉ・ＥＧＲＳ))・(Ｒｅ／Ｒａ)・Ｐｍｏ*i …(16) Ｐｍ*i ＝Ｐｍｏ*i＋Ｐｍｅｅ*i …(17)
【００５９】上記当量比推定値ｆａｉは、空燃比センサ
７が広域型空燃比センサである場合、実際の空燃比λよ
り算出した当量比算出値を用いることで最も優れた精度
を得ることができるが、以下の(18)式に示すように、Ｅ
ＧＲの配管等で発生する燃焼ガスの輸送遅れ時間を考慮
し、ｋ制御周期前の当量比設定値ｆａｉi (-k)から加重
平均により、当量比設定値ｆａｉiの一次遅れで当量比
推定値ｆａｉを算出しても良い。 ｆａｉ＝(１−ｑ)・ｆａｉ(-1)＋ｑ・ｆａｉi (-k) …(18) 但し、ｑ：加重平均係数
７が広域型空燃比センサである場合、実際の空燃比λよ
り算出した当量比算出値を用いることで最も優れた精度
を得ることができるが、以下の(18)式に示すように、Ｅ
ＧＲの配管等で発生する燃焼ガスの輸送遅れ時間を考慮
し、ｋ制御周期前の当量比設定値ｆａｉi (-k)から加重
平均により、当量比設定値ｆａｉiの一次遅れで当量比
推定値ｆａｉを算出しても良い。 ｆａｉ＝(１−ｑ)・ｆａｉ(-1)＋ｑ・ｆａｉi (-k) …(18) 但し、ｑ：加重平均係数
【００６０】上記(18)式による加重平均で当量比推定値
ｆａｉを求める場合、加重平均係数ｑを予め設定した定
数としても良いが、厳密には、燃焼ガスの輸送遅れ時間
は運転条件によって変化するため、一次遅れを運転条件
で最適に設定できるよう、加重平均係数ｑをマニホルド
全圧Ｐｍより設定し、ｋ制御周期前の当量比設定値ｆａ
ｉi (-k)は、エンジン回転数Ｎｅとマニホルド全圧Ｐｍ
とにより設定した無駄時間に相当するｋ御周期前の値と
することが望ましい。
ｆａｉを求める場合、加重平均係数ｑを予め設定した定
数としても良いが、厳密には、燃焼ガスの輸送遅れ時間
は運転条件によって変化するため、一次遅れを運転条件
で最適に設定できるよう、加重平均係数ｑをマニホルド
全圧Ｐｍより設定し、ｋ制御周期前の当量比設定値ｆａ
ｉi (-k)は、エンジン回転数Ｎｅとマニホルド全圧Ｐｍ
とにより設定した無駄時間に相当するｋ御周期前の値と
することが望ましい。
【００６１】尚、簡易的には、以下の(19)式に示すよう
に、当量比設定値ｆａｉiを、そのまま当量比推定値ｆ
ａｉとして設定しても良い。 ｆａｉ＝ｆａｉi …(19)
に、当量比設定値ｆａｉiを、そのまま当量比推定値ｆ
ａｉとして設定しても良い。 ｆａｉ＝ｆａｉi …(19)
【００６２】その後、ステップS190へ進み、制御係数算
出部３５の処理として、吸気系係数ｂa,ｂe,ｃa,ｃeと
当量比推定値ｆａｉとにより、以下の(20)〜(25)式で示
すフィードバック係数ｆ１，ｆ２，ｈ１，ｈ２，ｇ１，
ｇ２を算出する。 ｆ１＝(１／(ｂa・ｄｔ))・ｎ …(20) ｆ２＝(１／(ｆａｉ・ｂe・ｄｔ))・ｎ …(21) ｈ１＝ｃa …(22) ｈ２＝ｃe／ｆａｉ …(23) ｇ１＝ｇ …(24) ｇ２＝ｇ …(25) 但し、ｄｔ：制御周期 ｎ ：重み係数（０＜ｎ＜１） ｇ ：積分制御係数（ｇ≧０）
出部３５の処理として、吸気系係数ｂa,ｂe,ｃa,ｃeと
当量比推定値ｆａｉとにより、以下の(20)〜(25)式で示
すフィードバック係数ｆ１，ｆ２，ｈ１，ｈ２，ｇ１，
ｇ２を算出する。 ｆ１＝(１／(ｂa・ｄｔ))・ｎ …(20) ｆ２＝(１／(ｆａｉ・ｂe・ｄｔ))・ｎ …(21) ｈ１＝ｃa …(22) ｈ２＝ｃe／ｆａｉ …(23) ｇ１＝ｇ …(24) ｇ２＝ｇ …(25) 但し、ｄｔ：制御周期 ｎ ：重み係数（０＜ｎ＜１） ｇ ：積分制御係数（ｇ≧０）
【００６３】次いで、ステップS200へ進み、前述した吸
気系モデルに従い、スロットル通過空気流量設定値Ｑ
ａ、ＥＧＲバルブ通過ガス流量設定値Ｑｅを算出するＦ
／Ｂ制御部３６の処理を行う。この処理では、まず、空
気成分分圧及び非空気成分の各時間変化量を推定するた
め、吸気系モデルに従った空気成分分圧モデル値Ｐｆｏ
及び非空気成分分圧モデル値Ｐｆｅｅを算出し、次に、
これらの各分圧モデル値Ｐｆｏ，Ｐｆｅｅを吸気管圧力
の実測値であるマニホルド全圧Ｐｍに合わせた計算値と
して、空気成分分圧推定値Ｐｍｏ及び非空気成分分圧推
定値Ｐｍｅｅを算出する。
気系モデルに従い、スロットル通過空気流量設定値Ｑ
ａ、ＥＧＲバルブ通過ガス流量設定値Ｑｅを算出するＦ
／Ｂ制御部３６の処理を行う。この処理では、まず、空
気成分分圧及び非空気成分の各時間変化量を推定するた
め、吸気系モデルに従った空気成分分圧モデル値Ｐｆｏ
及び非空気成分分圧モデル値Ｐｆｅｅを算出し、次に、
これらの各分圧モデル値Ｐｆｏ，Ｐｆｅｅを吸気管圧力
の実測値であるマニホルド全圧Ｐｍに合わせた計算値と
して、空気成分分圧推定値Ｐｍｏ及び非空気成分分圧推
定値Ｐｍｅｅを算出する。
【００６４】そして、前述の吸気制御マネージャ３４に
よる処理で算出した非空気成分分圧目標値初期設定値Ｐ
ｍｅｅ*iと非空気成分分圧推定値Ｐｍｅｅとの偏差をフ
ィードバックしてＥＧＲバルブ通過ガス流量Ｑｅを求
め、さらに、このＥＧＲバルブ通過ガス流量Ｑｅを用
い、同様に、前述の吸気制御マネージャ３４による処理
で算出した空気成分分圧目標値初期設定値Ｐｍｏ*iと空
気成分分圧推定値Ｐｍｏとの偏差をフィードバックし、
スロットル通過空気流量Ｑａを求める。
よる処理で算出した非空気成分分圧目標値初期設定値Ｐ
ｍｅｅ*iと非空気成分分圧推定値Ｐｍｅｅとの偏差をフ
ィードバックしてＥＧＲバルブ通過ガス流量Ｑｅを求
め、さらに、このＥＧＲバルブ通過ガス流量Ｑｅを用
い、同様に、前述の吸気制御マネージャ３４による処理
で算出した空気成分分圧目標値初期設定値Ｐｍｏ*iと空
気成分分圧推定値Ｐｍｏとの偏差をフィードバックし、
スロットル通過空気流量Ｑａを求める。
【００６５】具体的には、各分圧モデル値Ｐｆｏ，Ｐｆ
ｅｅは、吸気系係数ａ,ｂa,ｂｅ、当量比推定値ｆａ
ｉ、１制御周期前のスロットル通過空気流量Ｑａ(-1)、
１制御周期前のＥＧＲバルブ通過ガス流量設定値Ｑｅ
(-1)、１制御周期前の空気成分分圧モデル値Ｐｆ
ｏ(-1)、１制御周期前の非空気成分分圧モデル値Ｐｆｅ
ｅ(-1)を用い、以下の(26),(27)式により算出される。 Ｐｆｏ＝(１−ａ・ｄｔ)・Ｐｆｏ(-1)＋(ｂa・ｄｔ)・Ｑａ(-1)＋ (ｂa・ｄｔ)・(１−ｆａｉ)・Ｑｅ(-1) …(26) Ｐｆｅｅ＝(１−ａ・ｄｔ)・Ｐｆｅｅ(-1)＋ (ｂｅ・ｄｔ)・ｆａｉ・Ｑｅ(-1) …(27)
ｅｅは、吸気系係数ａ,ｂa,ｂｅ、当量比推定値ｆａ
ｉ、１制御周期前のスロットル通過空気流量Ｑａ(-1)、
１制御周期前のＥＧＲバルブ通過ガス流量設定値Ｑｅ
(-1)、１制御周期前の空気成分分圧モデル値Ｐｆ
ｏ(-1)、１制御周期前の非空気成分分圧モデル値Ｐｆｅ
ｅ(-1)を用い、以下の(26),(27)式により算出される。 Ｐｆｏ＝(１−ａ・ｄｔ)・Ｐｆｏ(-1)＋(ｂa・ｄｔ)・Ｑａ(-1)＋ (ｂa・ｄｔ)・(１−ｆａｉ)・Ｑｅ(-1) …(26) Ｐｆｅｅ＝(１−ａ・ｄｔ)・Ｐｆｅｅ(-1)＋ (ｂｅ・ｄｔ)・ｆａｉ・Ｑｅ(-1) …(27)
【００６６】次に、上記(26),(27)式で算出した各モデ
ル値Ｐｆｏ，Ｐｆｅｅと、吸気管圧力センサ５で計測し
たマニホルド全圧Ｐｍとを用い、以下の(28)式により空
気成分分圧推定値Ｐｍｏを算出し、さらに、この空気成
分分圧推定値Ｐｍｏとマニホルド全圧Ｐｍとから、以下
の(29)式により非空気成分分圧推定値Ｐｍｅｅを算出す
る。 Ｐｍｏ＝Ｐｆｏ＋ (Ｐｆｏ／(Ｐｆｏ＋Ｐｆｅｅ))・(Ｐｍ−(Ｐｆｏ＋Ｐｆｅｅ))…(28) Ｐｍｅｅ＝Ｐｍ−Ｐｍｏ …(29)
ル値Ｐｆｏ，Ｐｆｅｅと、吸気管圧力センサ５で計測し
たマニホルド全圧Ｐｍとを用い、以下の(28)式により空
気成分分圧推定値Ｐｍｏを算出し、さらに、この空気成
分分圧推定値Ｐｍｏとマニホルド全圧Ｐｍとから、以下
の(29)式により非空気成分分圧推定値Ｐｍｅｅを算出す
る。 Ｐｍｏ＝Ｐｆｏ＋ (Ｐｆｏ／(Ｐｆｏ＋Ｐｆｅｅ))・(Ｐｍ−(Ｐｆｏ＋Ｐｆｅｅ))…(28) Ｐｍｅｅ＝Ｐｍ−Ｐｍｏ …(29)
【００６７】そして、非空気成分分圧目標値初期設定値
Ｐｍｅｅ*i、非空気成分分圧推定値Ｐｍｅｅ、フィード
バック係数ｆ２，ｈ２，ｇ２を用い、以下の(30)式によ
り、非空気成分分圧の目標値と推定値との偏差に応じて
ＥＧＲバルブ通過ガス流量初期設定値Ｑｅiを算出す
る。 Ｑｅi＝ｈ２・Ｐｍｅｅ＋ｆ２・(Ｐｍｅｅ*i−Ｐｍｅｅ) …(30)
Ｐｍｅｅ*i、非空気成分分圧推定値Ｐｍｅｅ、フィード
バック係数ｆ２，ｈ２，ｇ２を用い、以下の(30)式によ
り、非空気成分分圧の目標値と推定値との偏差に応じて
ＥＧＲバルブ通過ガス流量初期設定値Ｑｅiを算出す
る。 Ｑｅi＝ｈ２・Ｐｍｅｅ＋ｆ２・(Ｐｍｅｅ*i−Ｐｍｅｅ) …(30)
【００６８】上記(30)式で算出したＥＧＲバルブ通過ガ
ス流量初期設定値Ｑｅiは、必ずしも実現可能な値では
ないこともあるため、以下の(31)式の範囲（０以上最大
流量(Ｑｅ)max以下の範囲）に飽和させて制御可能（実
現可能）な流量とし、この流量を最終的なＥＧＲバルブ
通過ガス流量設定値Ｑｅとする。 ０≦Ｑｅ≦(Ｑｅ)max …(31) この場合、上記最大ＥＧＲバルブ通過ガス流量(Ｑｅ)ma
xは、予め実験等によって求めた定数としても良いが、
制御可能なＥＧＲバルブ通過ガス流量はマニホルド全圧
Ｐｍに依存するため、マニホルド全圧Ｐｍに基づいてマ
ップ参照等により設定した値を用いることで、正確なＦ
／Ｂ制御を実現することができる。
ス流量初期設定値Ｑｅiは、必ずしも実現可能な値では
ないこともあるため、以下の(31)式の範囲（０以上最大
流量(Ｑｅ)max以下の範囲）に飽和させて制御可能（実
現可能）な流量とし、この流量を最終的なＥＧＲバルブ
通過ガス流量設定値Ｑｅとする。 ０≦Ｑｅ≦(Ｑｅ)max …(31) この場合、上記最大ＥＧＲバルブ通過ガス流量(Ｑｅ)ma
xは、予め実験等によって求めた定数としても良いが、
制御可能なＥＧＲバルブ通過ガス流量はマニホルド全圧
Ｐｍに依存するため、マニホルド全圧Ｐｍに基づいてマ
ップ参照等により設定した値を用いることで、正確なＦ
／Ｂ制御を実現することができる。
【００６９】さらには、ＥＧＲバルブ通過ガス流量を制
御する場合、制御することのできる（変化させることの
できる）流量は、マニホルド全圧Ｐｍと１制御周期前の
ＥＧＲバルブ通過ガス流量Ｑｅ(-1)とによって制限され
るため、マニホルド全圧Ｐｍと１制御周期前のＥＧＲバ
ルブ指示値Ｓｅ(-1)とから最大ＥＧＲバルブ通過ガス流
量変化量(ΔＱｅ)maxを設定し、この最大ＥＧＲバルブ
通過ガス流量変化量(ΔＱｅ)maxと１制御周期前のＥＧ
Ｒバルブ通過ガス流量設定値Ｑｅ(-1)とによって以下の
(32)式で算出した最大ＥＧＲバルブ通過ガス流量(Ｑｅ)
maxを用いることで、より正確なＦ／Ｂ制御を実現する
ことができる。 (Ｑｅ)max＝Ｑｅ(-1)＋(ΔＱｅ)max …(32)
御する場合、制御することのできる（変化させることの
できる）流量は、マニホルド全圧Ｐｍと１制御周期前の
ＥＧＲバルブ通過ガス流量Ｑｅ(-1)とによって制限され
るため、マニホルド全圧Ｐｍと１制御周期前のＥＧＲバ
ルブ指示値Ｓｅ(-1)とから最大ＥＧＲバルブ通過ガス流
量変化量(ΔＱｅ)maxを設定し、この最大ＥＧＲバルブ
通過ガス流量変化量(ΔＱｅ)maxと１制御周期前のＥＧ
Ｒバルブ通過ガス流量設定値Ｑｅ(-1)とによって以下の
(32)式で算出した最大ＥＧＲバルブ通過ガス流量(Ｑｅ)
maxを用いることで、より正確なＦ／Ｂ制御を実現する
ことができる。 (Ｑｅ)max＝Ｑｅ(-1)＋(ΔＱｅ)max …(32)
【００７０】その後、上記ＥＧＲバルブ通過ガス流量設
定値Ｑｅを用い、空気成分分圧推定値Ｐｍｏ、空気成分
分圧目標値初期設定値Ｐｍｏ*i、当量比推定値ｆａｉ、
フィードバック係数ｆ１，ｈ１，ｇ１により、以下の(3
3)式に従ってスロットル通過空気流量初期設定値Ｑａi
を算出する。そして、算出したスロットル通過空気流量
初期設定値Ｑａiを以下の(34)式の範囲（０以上最大流
量(Ｑａ)max以下の範囲）に飽和させてスロットル通過
空気流量設定値Ｑａを定める。 Ｑａi＝ｈ１・Ｐｍｏ＋ｆ１・(Ｐｍｏ*i−Ｐｍｏ)−(１−ｆａｉ)・Ｑｅ …(33) ０≦Ｑａ≦(Ｑａ)max …(34)
定値Ｑｅを用い、空気成分分圧推定値Ｐｍｏ、空気成分
分圧目標値初期設定値Ｐｍｏ*i、当量比推定値ｆａｉ、
フィードバック係数ｆ１，ｈ１，ｇ１により、以下の(3
3)式に従ってスロットル通過空気流量初期設定値Ｑａi
を算出する。そして、算出したスロットル通過空気流量
初期設定値Ｑａiを以下の(34)式の範囲（０以上最大流
量(Ｑａ)max以下の範囲）に飽和させてスロットル通過
空気流量設定値Ｑａを定める。 Ｑａi＝ｈ１・Ｐｍｏ＋ｆ１・(Ｐｍｏ*i−Ｐｍｏ)−(１−ｆａｉ)・Ｑｅ …(33) ０≦Ｑａ≦(Ｑａ)max …(34)
【００７１】この場合においても、上記最大ＥＧＲバル
ブ通過ガス流量(Ｑｅ)maxの場合と同様、上記最大スロ
ットル通過空気流量(Ｑａ)maxは、予め設定した定数と
しても良く、制御可能な流量を考慮してマニホルド全圧
Ｐｍに基づいてマップ参照等により設定した値を用いて
も良い。さらに、マニホルド全圧Ｐｍと１制御周期前の
スロットルアクチュエータ指示値Ｓａ(-1)とによって最
大スロットル通過空気流量変化量(ΔＱａ)maxを設定
し、この最大スロットル通過空気流量変化量(ΔＱａ)ma
xと１制御周期前のスロットル通過空気流量設定値Ｑａ
(-1)とによって以下の(35)式で算出した最大スロットル
通過空気流量(Ｑａ)maxを用いても良い。 (Ｑａ)max＝Ｑａ(-1)＋(ΔＱａ)max …(35)
ブ通過ガス流量(Ｑｅ)maxの場合と同様、上記最大スロ
ットル通過空気流量(Ｑａ)maxは、予め設定した定数と
しても良く、制御可能な流量を考慮してマニホルド全圧
Ｐｍに基づいてマップ参照等により設定した値を用いて
も良い。さらに、マニホルド全圧Ｐｍと１制御周期前の
スロットルアクチュエータ指示値Ｓａ(-1)とによって最
大スロットル通過空気流量変化量(ΔＱａ)maxを設定
し、この最大スロットル通過空気流量変化量(ΔＱａ)ma
xと１制御周期前のスロットル通過空気流量設定値Ｑａ
(-1)とによって以下の(35)式で算出した最大スロットル
通過空気流量(Ｑａ)maxを用いても良い。 (Ｑａ)max＝Ｑａ(-1)＋(ΔＱａ)max …(35)
【００７２】以上により、上記ステップS200でのＦ／Ｂ
制御部３６の処理が済むと、次にステップS210へ進み、
ＥＴＣ指示部３７の処理として、上記ステップS200で算
出したスロットル通過空気流量Ｑａとマニホルド全圧Ｐ
ｍとに基づいて、マップ参照によりスロットルアクチュ
エータ指示値Ｓａを算出する。さらに、ステップS220
で、ＥＧＲ指示部３８の処理として、上記ステップS200
で算出したＥＧＲバルブ通過ガス流量設定値Ｑｅとマニ
ホルド全圧Ｐｍとに基づいて、マップ参照によりＥＧＲ
バルブ指示値Ｓｅを算出し、ステップS230へ進む。
制御部３６の処理が済むと、次にステップS210へ進み、
ＥＴＣ指示部３７の処理として、上記ステップS200で算
出したスロットル通過空気流量Ｑａとマニホルド全圧Ｐ
ｍとに基づいて、マップ参照によりスロットルアクチュ
エータ指示値Ｓａを算出する。さらに、ステップS220
で、ＥＧＲ指示部３８の処理として、上記ステップS200
で算出したＥＧＲバルブ通過ガス流量設定値Ｑｅとマニ
ホルド全圧Ｐｍとに基づいて、マップ参照によりＥＧＲ
バルブ指示値Ｓｅを算出し、ステップS230へ進む。
【００７３】ステップS230では、第２の負荷・燃焼制御
マネージャ３２ａの処理として最終的な基本燃料噴射量
Ｇｆ*を設定し、ルーチンを抜ける。この最終的な基本
燃料噴射量Ｇｆ*は、以下の(36)式に示すように、基本
燃料噴射量初期設定値Ｇｆiを、そのまま採用して燃料
優先の制御としても良く、空気の検出遅れによる燃料量
の制御遅れを回避して運転者のアクセル操作に追従した
エンジントルクを発生させ、運転者の要求出力に対する
応答性を向上することができる。 Ｇｆ*＝Ｇｆi …(36)
マネージャ３２ａの処理として最終的な基本燃料噴射量
Ｇｆ*を設定し、ルーチンを抜ける。この最終的な基本
燃料噴射量Ｇｆ*は、以下の(36)式に示すように、基本
燃料噴射量初期設定値Ｇｆiを、そのまま採用して燃料
優先の制御としても良く、空気の検出遅れによる燃料量
の制御遅れを回避して運転者のアクセル操作に追従した
エンジントルクを発生させ、運転者の要求出力に対する
応答性を向上することができる。 Ｇｆ*＝Ｇｆi …(36)
【００７４】また、この場合、実際には吸気管圧力の応
答は制御目標値に対して遅れが発生することがあるた
め、空気成分分圧推定値Ｐｍｏ、当量比設定値ｆａ
ｉi、吸気系係数ｄ、及び、目標空燃比ＡＢＦTを用い、
以下の(37)式に示すように、現実的な吸気管圧力に従っ
てＤ−ジェトロ的に最終的な基本燃料噴射量Ｇｆ*を算
出しても良く、過渡時の空燃比制御性を向上することが
できる。 Ｇｆ*＝ｄ・Ｐｍｏ・ｆａｉi／ＡＢＦT …(37)
答は制御目標値に対して遅れが発生することがあるた
め、空気成分分圧推定値Ｐｍｏ、当量比設定値ｆａ
ｉi、吸気系係数ｄ、及び、目標空燃比ＡＢＦTを用い、
以下の(37)式に示すように、現実的な吸気管圧力に従っ
てＤ−ジェトロ的に最終的な基本燃料噴射量Ｇｆ*を算
出しても良く、過渡時の空燃比制御性を向上することが
できる。 Ｇｆ*＝ｄ・Ｐｍｏ・ｆａｉi／ＡＢＦT …(37)
【００７５】以上の定期処理ルーチンに対し、図６のク
ランク角割込みルーチンでは、まず、ステップS300で、
気筒判別部２１による処理として、クランク角センサ２
からのクランクパルス間で発生する気筒判別センサ３か
らの気筒判別パルスの数に従って現在の気筒を判別し、
さらに、引続き発生しているクランクパルスの数に従っ
て以降の気筒を判別する処理を行い、ステップS310で、
クランク角度判定部２２によるクランク角度判別処理を
行う。
ランク角割込みルーチンでは、まず、ステップS300で、
気筒判別部２１による処理として、クランク角センサ２
からのクランクパルス間で発生する気筒判別センサ３か
らの気筒判別パルスの数に従って現在の気筒を判別し、
さらに、引続き発生しているクランクパルスの数に従っ
て以降の気筒を判別する処理を行い、ステップS310で、
クランク角度判定部２２によるクランク角度判別処理を
行う。
【００７６】図８に示すように、本形態では、各気筒の
ＢＴＤＣ９７°，６５°，１０°ＣＡ毎にクランク角セ
ンサ２からクランクパルスが出力され、気筒判別センサ
からは、＃３気筒のＢＴＤＣ９７°と前の点火気筒であ
る＃１気筒のＢＴＤＣ１０°との間で３個の気筒判別パ
ルス、＃４気筒のＢＴＤＣ９７°と前の点火気筒である
＃２気筒のＢＴＤＣ１０°との間で２個の気筒判別パル
ス、＃１，＃２気筒のＢＴＤＣ９７°と前の点火気筒の
ＢＴＤＣ１０°との間で１個の気筒判別パルスが出力さ
れる。
ＢＴＤＣ９７°，６５°，１０°ＣＡ毎にクランク角セ
ンサ２からクランクパルスが出力され、気筒判別センサ
からは、＃３気筒のＢＴＤＣ９７°と前の点火気筒であ
る＃１気筒のＢＴＤＣ１０°との間で３個の気筒判別パ
ルス、＃４気筒のＢＴＤＣ９７°と前の点火気筒である
＃２気筒のＢＴＤＣ１０°との間で２個の気筒判別パル
ス、＃１，＃２気筒のＢＴＤＣ９７°と前の点火気筒の
ＢＴＤＣ１０°との間で１個の気筒判別パルスが出力さ
れる。
【００７７】従って、気筒判別パルスが入力される毎
に、そのパルス数をカウントし、３個の気筒判別パルス
が入力された後のクランクパルスは、＃３気筒のＢＴＤ
Ｃ９７°のクランクパルス、２個の気筒判別パルスが入
力された後のクランクパルスは＃４気筒のＢＴＤＣ９７
°のクランクパルス、１個の気筒判別パルスが入力され
た後のクランクパルスは＃１気筒あるいは＃２気筒のＢ
ＴＤＣ９７°クランクパルスであり、前の気筒判別が＃
４気筒であれば＃１気筒、前の気筒判別が＃３気筒であ
れば＃２気筒と判別する。
に、そのパルス数をカウントし、３個の気筒判別パルス
が入力された後のクランクパルスは、＃３気筒のＢＴＤ
Ｃ９７°のクランクパルス、２個の気筒判別パルスが入
力された後のクランクパルスは＃４気筒のＢＴＤＣ９７
°のクランクパルス、１個の気筒判別パルスが入力され
た後のクランクパルスは＃１気筒あるいは＃２気筒のＢ
ＴＤＣ９７°クランクパルスであり、前の気筒判別が＃
４気筒であれば＃１気筒、前の気筒判別が＃３気筒であ
れば＃２気筒と判別する。
【００７８】また、ＢＴＤＣ６５°，ＢＴＤＣ１０°の
クランク位置は、ＢＴＤＣ９７°のクランクパルスから
のパルス数で判定し、＃１気筒のＢＴＤＣ９７°のクラ
ンクパルスを０（基準位置）としてクランクパルスが入
力される毎に１，２，３，…と順次カウントアップし、
基準位置からのカウント値に応じてクランク位置を判別
する。
クランク位置は、ＢＴＤＣ９７°のクランクパルスから
のパルス数で判定し、＃１気筒のＢＴＤＣ９７°のクラ
ンクパルスを０（基準位置）としてクランクパルスが入
力される毎に１，２，３，…と順次カウントアップし、
基準位置からのカウント値に応じてクランク位置を判別
する。
【００７９】続くステップS320では、クランク角度パル
ス発生間隔時間算出部２３の処理として、前回のクラン
ク割込み発生から今回のクランクパルス割込み発生まで
の経過時間すなわち、前回のクランクパルス入力から今
回のクランクパルス入力までの経過時間を計時し、ＢＴ
ＤＣ１０°のクランクパルス入力からＢＴＤＣ９７°の
クランクパルス入力までのクランク角度９３°分の経過
時間をＭＴ９３、ＢＴＤＣ９７°のクランクパルス入力
からＢＴＤＣ６５°のクランクパルス入力までのクラン
ク角度３２°分の経過時間をＭＴ３２、ＢＴＤＣ６５°
のクランクパルス入力からＢＴＤＣ１０°のクランクパ
ルス入力までのクランク角度５５°分の経過時間をＭＴ
５５としてメモリにストアする。各経過時間ＭＴ９３，
ＭＴ，３２，ＭＴ５５の合計が１８０°ＣＡの経過時間
としてエンジン回転数Ｎｅの算出に用いられる。
ス発生間隔時間算出部２３の処理として、前回のクラン
ク割込み発生から今回のクランクパルス割込み発生まで
の経過時間すなわち、前回のクランクパルス入力から今
回のクランクパルス入力までの経過時間を計時し、ＢＴ
ＤＣ１０°のクランクパルス入力からＢＴＤＣ９７°の
クランクパルス入力までのクランク角度９３°分の経過
時間をＭＴ９３、ＢＴＤＣ９７°のクランクパルス入力
からＢＴＤＣ６５°のクランクパルス入力までのクラン
ク角度３２°分の経過時間をＭＴ３２、ＢＴＤＣ６５°
のクランクパルス入力からＢＴＤＣ１０°のクランクパ
ルス入力までのクランク角度５５°分の経過時間をＭＴ
５５としてメモリにストアする。各経過時間ＭＴ９３，
ＭＴ，３２，ＭＴ５５の合計が１８０°ＣＡの経過時間
としてエンジン回転数Ｎｅの算出に用いられる。
【００８０】ステップS330では、噴射時期設定部４１、
点火時期設定部４３の処理を行い、噴射時期、点火時期
を決定する。すなわち、定期処理ルーチンで設定された
噴射時期Ｔｉｎｊを、予め定めた特定のクランク角から
の噴射タイミングに換算するとともに、同じく定期処理
ルーチンで設定された点火時期Ｔｉｇを、予め定めた特
定のクランク角からの点火タイミングに換算する。
点火時期設定部４３の処理を行い、噴射時期、点火時期
を決定する。すなわち、定期処理ルーチンで設定された
噴射時期Ｔｉｎｊを、予め定めた特定のクランク角から
の噴射タイミングに換算するとともに、同じく定期処理
ルーチンで設定された点火時期Ｔｉｇを、予め定めた特
定のクランク角からの点火タイミングに換算する。
【００８１】そして、ステップS340で、噴射パルス発生
部４２の処理として、今回のクランク角割込みが予め定
めた特定のクランク角度における割込みであるとき、噴
射パルス発生タイマをセットし、さらに、ステップS350
で、点火信号発生部４４の処理として、同様に、今回の
クランク角割込みが予め定めた特定のクランク角度にお
ける割込みであるとき、点火パルス発生タイマをセット
し、ルーチンを抜ける。その結果、上記ステップS330で
決定した噴射タイミングで噴射パルス発生タイマから噴
射パルスがインジェクタ１０に出力されて燃料が噴射さ
れ、上記ステップS330で決定した点火タイミングで点火
パルス発生タイマから点火パルスが点火コイル１１に出
力され、点火プラグ１２による点火が行われる。
部４２の処理として、今回のクランク角割込みが予め定
めた特定のクランク角度における割込みであるとき、噴
射パルス発生タイマをセットし、さらに、ステップS350
で、点火信号発生部４４の処理として、同様に、今回の
クランク角割込みが予め定めた特定のクランク角度にお
ける割込みであるとき、点火パルス発生タイマをセット
し、ルーチンを抜ける。その結果、上記ステップS330で
決定した噴射タイミングで噴射パルス発生タイマから噴
射パルスがインジェクタ１０に出力されて燃料が噴射さ
れ、上記ステップS330で決定した点火タイミングで点火
パルス発生タイマから点火パルスが点火コイル１１に出
力され、点火プラグ１２による点火が行われる。
【００８２】以上により、目標エンジントルクに対応し
た燃料噴射量に対し、空気成分と比空気成分とを推定し
ながら吸気制御及びＥＧＲ制御を行い、スロットルバル
ブ下流の吸気管容積を充填する際の吸入空気及びＥＧＲ
ガスの応答遅れ、スロットル系及びＥＧＲ系のハード的
な応答遅れを補償し、且つ、スロットル系とＥＧＲ系と
で異なる応答性の影響を除去することができ、さらに、
スロットル系の操作結果として生じる実際の吸入空気量
に対するフィードバックを行うことで、スロットルバル
ブの個体間のバラツキによる流量偏差や、スロットルバ
ルブの温度変化による開口面積の変化による流量変化、
スロットルバルブのブローバイガス等によって生じるバ
ルブ汚染による流量変化等を未然に回避し、制御応答性
を向上し、アクセル操作に対する追従性を向上すること
ができる。
た燃料噴射量に対し、空気成分と比空気成分とを推定し
ながら吸気制御及びＥＧＲ制御を行い、スロットルバル
ブ下流の吸気管容積を充填する際の吸入空気及びＥＧＲ
ガスの応答遅れ、スロットル系及びＥＧＲ系のハード的
な応答遅れを補償し、且つ、スロットル系とＥＧＲ系と
で異なる応答性の影響を除去することができ、さらに、
スロットル系の操作結果として生じる実際の吸入空気量
に対するフィードバックを行うことで、スロットルバル
ブの個体間のバラツキによる流量偏差や、スロットルバ
ルブの温度変化による開口面積の変化による流量変化、
スロットルバルブのブローバイガス等によって生じるバ
ルブ汚染による流量変化等を未然に回避し、制御応答性
を向上し、アクセル操作に対する追従性を向上すること
ができる。
【００８３】すなわち、運転者の操作に応じ、燃料噴射
制御、吸気制御、ＥＧＲ制御を総合的に行うことで、燃
料噴射量の最適化、吸入空気量の最適化、ＥＧＲ量の最
適化を実現し、運転フィーリングの向上、排気ガスエミ
ッションの低減を図ることができるとともに、ストイキ
オ領域に限らずリーン領域も含めて広範な空燃比での制
御性を向上することができ、運転条件に応じた自由な空
燃比制御を実現することができるのである。
制御、吸気制御、ＥＧＲ制御を総合的に行うことで、燃
料噴射量の最適化、吸入空気量の最適化、ＥＧＲ量の最
適化を実現し、運転フィーリングの向上、排気ガスエミ
ッションの低減を図ることができるとともに、ストイキ
オ領域に限らずリーン領域も含めて広範な空燃比での制
御性を向上することができ、運転条件に応じた自由な空
燃比制御を実現することができるのである。
【００８４】図９及び図１０は本発明の実施の第２形態
に係わり、図９は燃料・吸気・ＥＧＲ制御部のブロック
図、図１０は燃料・吸気・ＥＧＲ制御処理ルーチンのフ
ローチャートである。
に係わり、図９は燃料・吸気・ＥＧＲ制御部のブロック
図、図１０は燃料・吸気・ＥＧＲ制御処理ルーチンのフ
ローチャートである。
【００８５】本形態は、前述の第１形態に対し、図９に
示すように、燃料・吸気・ＥＧＲ制御部３０において、
第１形態のＦ／Ｂ制御部３６、第２の負荷・燃焼制御マ
ネージャ３２ａの処理内容を若干変更し、それぞれ、Ｆ
／Ｂ制御部３６Ａ、第２の負荷・燃焼制御マネージャ３
２ｂとするとともに、第１形態の吸気マネージャ３４を
第１の吸気マネージャ３４として、この第１の吸気制御
マネージャ３４に、第２の吸気制御マネージャ３４ａを
追加したものである。
示すように、燃料・吸気・ＥＧＲ制御部３０において、
第１形態のＦ／Ｂ制御部３６、第２の負荷・燃焼制御マ
ネージャ３２ａの処理内容を若干変更し、それぞれ、Ｆ
／Ｂ制御部３６Ａ、第２の負荷・燃焼制御マネージャ３
２ｂとするとともに、第１形態の吸気マネージャ３４を
第１の吸気マネージャ３４として、この第１の吸気制御
マネージャ３４に、第２の吸気制御マネージャ３４ａを
追加したものである。
【００８６】すなわち、本形態では、第２の吸気制御マ
ネージャ３４ａにおいて、非空気成分分圧の理論的な圧
力応答予測値である非空気成分分圧予測値Ｐｍｅｅ*、
空気成分分圧の理論的な圧力応答予測値である空気成分
分圧予測値Ｐｍｏ*を算出し、Ｆ／Ｂ制御部３６Ａで、
ＥＧＲバルブ通過ガス流量初期設定値Ｑｅiを算出する
際、非空気成分分圧予測値Ｐｍｅｅ*と非空気成分分圧
推定値Ｐｍｅｅとの誤差の時間積分値を用い、また、ス
ロットル通過空気流量初期設定値Ｑａiを算出する際、
空気成分分圧予測値Ｐｍｏ*と空気成分分圧推定値Ｐｍ
ｏとの誤差の時間積分値を用いるようにしている。さら
に、第２の負荷・燃焼制御マネージャ３２ｂで、空気成
分分圧予測値Ｐｍｏ*を用いて最終的な基本燃料噴射量
Ｇｆ*を算出する。
ネージャ３４ａにおいて、非空気成分分圧の理論的な圧
力応答予測値である非空気成分分圧予測値Ｐｍｅｅ*、
空気成分分圧の理論的な圧力応答予測値である空気成分
分圧予測値Ｐｍｏ*を算出し、Ｆ／Ｂ制御部３６Ａで、
ＥＧＲバルブ通過ガス流量初期設定値Ｑｅiを算出する
際、非空気成分分圧予測値Ｐｍｅｅ*と非空気成分分圧
推定値Ｐｍｅｅとの誤差の時間積分値を用い、また、ス
ロットル通過空気流量初期設定値Ｑａiを算出する際、
空気成分分圧予測値Ｐｍｏ*と空気成分分圧推定値Ｐｍ
ｏとの誤差の時間積分値を用いるようにしている。さら
に、第２の負荷・燃焼制御マネージャ３２ｂで、空気成
分分圧予測値Ｐｍｏ*を用いて最終的な基本燃料噴射量
Ｇｆ*を算出する。
【００８７】本形態では、図５に示す第１形態の燃料・
吸気・ＥＧＲ制御処理ルーチンに対し、図１０に示すよ
うに、ステップS200における処理の内容をＦ／Ｂ制御部
３６による処理からＦ／Ｂ制御部３６Ａによる処理に変
更するとともに、ステップS230における処理の内容を第
２の負荷・燃焼制御マネージャ３２ａによる処理から第
２の負荷・燃焼制御マネージャ３２ｂによる処理に変更
し、ステップS220のＥＧＲ指示部３８によるＥＧＲバル
ブ指示値算出処理とステップS230の第２の負荷・燃焼制
御マネージャ３２ｂによる最終的な基本燃料噴射量の算
出処理との間に、第２の吸気制御マネージャ３４ａの処
理を行うステップS225を挿入する。
吸気・ＥＧＲ制御処理ルーチンに対し、図１０に示すよ
うに、ステップS200における処理の内容をＦ／Ｂ制御部
３６による処理からＦ／Ｂ制御部３６Ａによる処理に変
更するとともに、ステップS230における処理の内容を第
２の負荷・燃焼制御マネージャ３２ａによる処理から第
２の負荷・燃焼制御マネージャ３２ｂによる処理に変更
し、ステップS220のＥＧＲ指示部３８によるＥＧＲバル
ブ指示値算出処理とステップS230の第２の負荷・燃焼制
御マネージャ３２ｂによる最終的な基本燃料噴射量の算
出処理との間に、第２の吸気制御マネージャ３４ａの処
理を行うステップS225を挿入する。
【００８８】ステップS200のＦ／Ｂ制御部３６Ａによる
処理では、第１形態と同様にして、空気成分分圧推定値
Ｐｍｏ、非空気成分分圧推定値Ｐｍｅｅを算出し、その
後、ＥＧＲバルブ通過ガス流量初期設定値Ｑｅi、スロ
ットル通過空気流量初期設定値Ｑａiを算出するが、こ
の際、第１形態に対し、以下の(38),(39)式に示すよう
に、それぞれ、１制御周期前の非空気成分分圧誤差の時
間積分値Ｉｍｅｅ(-1)、１制御周期前の空気成分分圧誤
差の時間積分値Ｉｍｏ(-1)を加える。 Ｑｅi＝ｈ２・Ｐｍｅｅ＋ｆ２・(Ｐｍｅｅ*i−Ｐｍｅｅ)＋ ｇ２・Ｉｍｅｅ(-1) …(38) Ｑａi＝ｈ１・Ｐｍｏ＋ｆ１・(Ｐｍｏ*i−Ｐｍｏ)− (１−ｆａｉ)・Ｑｅ＋ｇ１・Ｉｍｏ(-1)…(39)
処理では、第１形態と同様にして、空気成分分圧推定値
Ｐｍｏ、非空気成分分圧推定値Ｐｍｅｅを算出し、その
後、ＥＧＲバルブ通過ガス流量初期設定値Ｑｅi、スロ
ットル通過空気流量初期設定値Ｑａiを算出するが、こ
の際、第１形態に対し、以下の(38),(39)式に示すよう
に、それぞれ、１制御周期前の非空気成分分圧誤差の時
間積分値Ｉｍｅｅ(-1)、１制御周期前の空気成分分圧誤
差の時間積分値Ｉｍｏ(-1)を加える。 Ｑｅi＝ｈ２・Ｐｍｅｅ＋ｆ２・(Ｐｍｅｅ*i−Ｐｍｅｅ)＋ ｇ２・Ｉｍｅｅ(-1) …(38) Ｑａi＝ｈ１・Ｐｍｏ＋ｆ１・(Ｐｍｏ*i−Ｐｍｏ)− (１−ｆａｉ)・Ｑｅ＋ｇ１・Ｉｍｏ(-1)…(39)
【００８９】上記(38),(39)式で算出したＥＧＲバルブ
通過ガス流量初期設定値Ｑｅi、スロットル通過空気流
量初期設定値Ｑａiは、第１形態と同様、０から最大流
量の範囲に飽和させ、ＥＧＲバルブ通過ガス流量設定値
Ｑｅ、スロットル通過空気流量設定値Ｑａとする。
通過ガス流量初期設定値Ｑｅi、スロットル通過空気流
量初期設定値Ｑａiは、第１形態と同様、０から最大流
量の範囲に飽和させ、ＥＧＲバルブ通過ガス流量設定値
Ｑｅ、スロットル通過空気流量設定値Ｑａとする。
【００９０】一方、ステップS225における第２の吸気制
御マネージャ３４ａによる処理では、まず、空気成分分
圧推定値Ｐｍｏ、スロットル通過空気流量設定値Ｑａ、
ＥＧＲバルブ通過ガス流量設定値Ｑｅ、当量比推定値ｆ
ａｉ、１制御周期前の空気成分分圧誤差の時間積分値Ｉ
ｍｏ(-1)、フィードバック係数ｆ１，ｈ１，ｇ１によ
り、設定されたスロットル通過空気流量に相当する圧力
目標値である空気成分分圧目標補正値Ｐｍｏｈ*を以下
の(40)式によって算出する。 Ｐｍｏｈ*＝(１／ｆ１)・(Ｑａ＋(１−ｆａｉ)・Ｑｅ＋ (ｆ１−ｈ１)・Ｐｍｏ−ｇ１・Ｉｍｏ(-1)) …(40)
御マネージャ３４ａによる処理では、まず、空気成分分
圧推定値Ｐｍｏ、スロットル通過空気流量設定値Ｑａ、
ＥＧＲバルブ通過ガス流量設定値Ｑｅ、当量比推定値ｆ
ａｉ、１制御周期前の空気成分分圧誤差の時間積分値Ｉ
ｍｏ(-1)、フィードバック係数ｆ１，ｈ１，ｇ１によ
り、設定されたスロットル通過空気流量に相当する圧力
目標値である空気成分分圧目標補正値Ｐｍｏｈ*を以下
の(40)式によって算出する。 Ｐｍｏｈ*＝(１／ｆ１)・(Ｑａ＋(１−ｆａｉ)・Ｑｅ＋ (ｆ１−ｈ１)・Ｐｍｏ−ｇ１・Ｉｍｏ(-1)) …(40)
【００９１】さらに、非空気成分分圧推定値Ｐｍｅｅ、
ＥＧＲバルブ通過ガス流量設定値Ｑｅ、１制御周期前の
非空気成分分圧誤差の時間積分値Ｉｍｅｅ(-1)、フィー
ドバック係数ｆ２，ｈ２，ｇ２により、設定されたＥＧ
Ｒバルブ通過ガス流量に相当する圧力目標値である非空
気成分分圧目標補正値Ｐｍｅｅｈ*を以下の(41)式によ
って算出する。 Ｐｍｅｅｈ*＝(１／ｆ２)・(Ｑｅ＋(ｆ２−ｈ２)・Ｐｍｅｅ− ｇ２・Ｉｍｅｅ(-1)) …(41)
ＥＧＲバルブ通過ガス流量設定値Ｑｅ、１制御周期前の
非空気成分分圧誤差の時間積分値Ｉｍｅｅ(-1)、フィー
ドバック係数ｆ２，ｈ２，ｇ２により、設定されたＥＧ
Ｒバルブ通過ガス流量に相当する圧力目標値である非空
気成分分圧目標補正値Ｐｍｅｅｈ*を以下の(41)式によ
って算出する。 Ｐｍｅｅｈ*＝(１／ｆ２)・(Ｑｅ＋(ｆ２−ｈ２)・Ｐｍｅｅ− ｇ２・Ｉｍｅｅ(-1)) …(41)
【００９２】次いで、空気成分分圧目標補正値Ｐｍｏｈ
*、１制御周期前の空気成分分圧予測値Ｐｍｏ* (-1)、フ
ィードバック係数ｆ１、吸気系係数ｂaを用い、以下の
(42)式により、空気成分分圧予測値Ｐｍｏ*を算出す
る。 Ｐｍｏ*＝(１−ｆ１・ｂa・ｄｔ)・Ｐｍｏ* (-1)＋ (ｆ１・ｂa・ｄｔ)・Ｐｍｏｈ* …(42)
*、１制御周期前の空気成分分圧予測値Ｐｍｏ* (-1)、フ
ィードバック係数ｆ１、吸気系係数ｂaを用い、以下の
(42)式により、空気成分分圧予測値Ｐｍｏ*を算出す
る。 Ｐｍｏ*＝(１−ｆ１・ｂa・ｄｔ)・Ｐｍｏ* (-1)＋ (ｆ１・ｂa・ｄｔ)・Ｐｍｏｈ* …(42)
【００９３】また、非空気成分分圧目標補正値Ｐｍｅｅ
ｈ*、１制御周期前の非空気成分分圧予測値Ｐｍｅｅ*
(-1)、当量比推定値ｆａｉ、フィードバック係数ｆ２、
吸気系係数ｂeを用い、以下の(43)式により、非空気成
分分圧予測値Ｐｍｅｅ*を算出する。 Ｐｍｅｅ*＝(１−ｆ２・ｆａｉ・ｂe・ｄｔ)・Ｐｍｅｅ* (-1)＋ (ｆ２・ｆａｉ・ｂe・ｄｔ)・Ｐｍｅｅｈ* …(43)
ｈ*、１制御周期前の非空気成分分圧予測値Ｐｍｅｅ*
(-1)、当量比推定値ｆａｉ、フィードバック係数ｆ２、
吸気系係数ｂeを用い、以下の(43)式により、非空気成
分分圧予測値Ｐｍｅｅ*を算出する。 Ｐｍｅｅ*＝(１−ｆ２・ｆａｉ・ｂe・ｄｔ)・Ｐｍｅｅ* (-1)＋ (ｆ２・ｆａｉ・ｂe・ｄｔ)・Ｐｍｅｅｈ* …(43)
【００９４】そして、上記(42)式で算出した空気成分分
圧予測値Ｐｍｏ*と空気成分分圧推定値Ｐｍｏとの誤差
の時間積分値Ｉｍｏを、以下の(44)式によって算出する
とともに、上記(43)式で算出した非空気成分分圧予測値
Ｐｍｅｅ*と非空気成分分圧推定値Ｐｍｅｅとの誤差の
時間積分値Ｉｍｅｅを、以下の(45)式によって算出す
る。 Ｉｍｏ ＝Ｉｍｏ(-1)＋(Ｐｍｏ*−Ｐｍｏ)・ｄｔ …(44) Ｉｍｅｅ＝Ｉｍｅｅ(-1)＋(Ｐｍｅｅ*−Ｐｍｅｅ)・ｄｔ …(45)
圧予測値Ｐｍｏ*と空気成分分圧推定値Ｐｍｏとの誤差
の時間積分値Ｉｍｏを、以下の(44)式によって算出する
とともに、上記(43)式で算出した非空気成分分圧予測値
Ｐｍｅｅ*と非空気成分分圧推定値Ｐｍｅｅとの誤差の
時間積分値Ｉｍｅｅを、以下の(45)式によって算出す
る。 Ｉｍｏ ＝Ｉｍｏ(-1)＋(Ｐｍｏ*−Ｐｍｏ)・ｄｔ …(44) Ｉｍｅｅ＝Ｉｍｅｅ(-1)＋(Ｐｍｅｅ*−Ｐｍｅｅ)・ｄｔ …(45)
【００９５】簡易的には、上記(40)式による空気成分分
圧目標補正値Ｐｍｏｈ*、上記(41)式による非空気成分
分圧目標補正値Ｐｍｅｅｈ*は、それぞれ、以下の(46),
(47)式に示すように、空気成分分圧目標値初期設定値Ｐ
ｍｏ*i、非空気成分分圧目標値初期設定値Ｐｍｅｅ*iと
することも可能であり、制御精度が若干落ちるもののＣ
ＰＵの計算負荷を大きく軽減することができる。 Ｐｍｏｈ* ＝Ｐｍｏ*i …(46) Ｐｍｅｅｈ*＝Ｐｍｅｅ*i …(47)
圧目標補正値Ｐｍｏｈ*、上記(41)式による非空気成分
分圧目標補正値Ｐｍｅｅｈ*は、それぞれ、以下の(46),
(47)式に示すように、空気成分分圧目標値初期設定値Ｐ
ｍｏ*i、非空気成分分圧目標値初期設定値Ｐｍｅｅ*iと
することも可能であり、制御精度が若干落ちるもののＣ
ＰＵの計算負荷を大きく軽減することができる。 Ｐｍｏｈ* ＝Ｐｍｏ*i …(46) Ｐｍｅｅｈ*＝Ｐｍｅｅ*i …(47)
【００９６】この場合、Ｆ／Ｂ制御部３６Ａによる処理
において、ＥＧＲバルブ通過ガス流量初期設定値Ｑ
ｅi、スロットル通過空気流量初期設定値Ｑａiを、それ
ぞれ、０から最大流量の範囲に飽和させる際、初期設定
値と最大流量との大小関係に応じ、それぞれ飽和フラグ
Ｅ，Ａをセット／クリアするようにし、第２の吸気制御
マネージャ３４ａによる処理で、各飽和フラグの値に応
じて空気成分分圧誤差の時間積分値Ｉｍｏ、非空気成分
分圧誤差の時間積分値Ｉｍｅｅを設定するようにしても
良く、制御精度をある程度確保しつつ計算負荷を軽減す
ることができる。
において、ＥＧＲバルブ通過ガス流量初期設定値Ｑ
ｅi、スロットル通過空気流量初期設定値Ｑａiを、それ
ぞれ、０から最大流量の範囲に飽和させる際、初期設定
値と最大流量との大小関係に応じ、それぞれ飽和フラグ
Ｅ，Ａをセット／クリアするようにし、第２の吸気制御
マネージャ３４ａによる処理で、各飽和フラグの値に応
じて空気成分分圧誤差の時間積分値Ｉｍｏ、非空気成分
分圧誤差の時間積分値Ｉｍｅｅを設定するようにしても
良く、制御精度をある程度確保しつつ計算負荷を軽減す
ることができる。
【００９７】すなわち、ＥＧＲバルブ通過ガス流量初期
設定値ＱｅiとＥＧＲバルブ通過ガス流量設定値Ｑｅと
が等しいとき飽和フラグＥをクリアし、ＥＧＲバルブ通
過ガス流量初期設定値ＱｅiとＥＧＲバルブ通過ガス流
量設定値Ｑｅとが異なるとき飽和フラグＥをセットす
る。また、スロットル通過空気流量初期設定値Ｑａiと
スロットル通過空気流量設定値Ｑａとが等しいとき飽和
フラグＡをクリアし、スロットル通過空気流量初期設定
値Ｑａiとスロットル通過空気流量設定値Ｑａとが異な
るとき飽和フラグＡをセットする。
設定値ＱｅiとＥＧＲバルブ通過ガス流量設定値Ｑｅと
が等しいとき飽和フラグＥをクリアし、ＥＧＲバルブ通
過ガス流量初期設定値ＱｅiとＥＧＲバルブ通過ガス流
量設定値Ｑｅとが異なるとき飽和フラグＥをセットす
る。また、スロットル通過空気流量初期設定値Ｑａiと
スロットル通過空気流量設定値Ｑａとが等しいとき飽和
フラグＡをクリアし、スロットル通過空気流量初期設定
値Ｑａiとスロットル通過空気流量設定値Ｑａとが異な
るとき飽和フラグＡをセットする。
【００９８】そして、飽和フラグＡ，Ｅが共にクリアさ
れているとき、上記(44)式によって空気成分分圧誤差の
時間積分値Ｉｍｏを算出し、飽和フラグＡ，Ｅのいずれ
か一方がセットされているときには、以下の(48)式に示
すように、空気成分分圧誤差の時間積分値Ｉｍｏを１制
御周期前の値とする。また、飽和フラグＥがクリアされ
ているとき、上記(45)式によって非空気成分分圧誤差の
時間積分値Ｉｍｅｅを算出し、飽和フラグＥがセットさ
れているときには、以下の(49)式に示すように、非空気
成分分圧誤差の時間積分値Ｉｍｅｅを１制御周期前の値
とする。 Ｉｍｏ ＝Ｉｍｏ(-1) …(48) Ｉｍｅｅ＝Ｉｍｅｅ(-1) …(49)
れているとき、上記(44)式によって空気成分分圧誤差の
時間積分値Ｉｍｏを算出し、飽和フラグＡ，Ｅのいずれ
か一方がセットされているときには、以下の(48)式に示
すように、空気成分分圧誤差の時間積分値Ｉｍｏを１制
御周期前の値とする。また、飽和フラグＥがクリアされ
ているとき、上記(45)式によって非空気成分分圧誤差の
時間積分値Ｉｍｅｅを算出し、飽和フラグＥがセットさ
れているときには、以下の(49)式に示すように、非空気
成分分圧誤差の時間積分値Ｉｍｅｅを１制御周期前の値
とする。 Ｉｍｏ ＝Ｉｍｏ(-1) …(48) Ｉｍｅｅ＝Ｉｍｅｅ(-1) …(49)
【００９９】また、ステップS230の第２の負荷・燃焼制
御マネージャ３２ｂによる処理では、第２の吸気制御マ
ネージャ３４ａで算出した空気成分分圧予測値Ｐｍ
ｏ*、当量比設定値ｆａｉi、吸気系係数ｄ、目標空燃比
ＡＢＦTを用い、以下の(50)式に従って、基本燃料噴射
量初期設定値Ｇｆiから最終的な基本燃料噴射量Ｇｆ*を
算出する。 Ｇｆ*＝ｄ・Ｐｍｏ*・ｆａｉi／ＡＢＦT …(50)
御マネージャ３２ｂによる処理では、第２の吸気制御マ
ネージャ３４ａで算出した空気成分分圧予測値Ｐｍ
ｏ*、当量比設定値ｆａｉi、吸気系係数ｄ、目標空燃比
ＡＢＦTを用い、以下の(50)式に従って、基本燃料噴射
量初期設定値Ｇｆiから最終的な基本燃料噴射量Ｇｆ*を
算出する。 Ｇｆ*＝ｄ・Ｐｍｏ*・ｆａｉi／ＡＢＦT …(50)
【０１００】この最終的な基本燃料噴射量Ｇｆ*の算出
処理に関しては、本形態の第２の負荷・燃焼制御マネー
ジャ３２ｂによる空気成分分圧予測値Ｐｍｏ*を用いず
に、第１形態の第２の負荷・燃焼制御マネージャ３２ａ
による処理を採用することも可能であるが、本形態のよ
うに、空気成分分圧予測値Ｐｍｏ*を用いて現在の制御
操作量に対する吸気管圧力の応答値を理論的に予測する
ことにより、スロットル系やＥＧＲ系のハード的な動作
遅れや処理計算時間の遅れによって実際の吸気系に生じ
る遅れを回避し、脈動の影響等を除去して空気量の過渡
的な変化に対する追従性を向上し、空燃比優先の高精度
の制御を実現することができる。
処理に関しては、本形態の第２の負荷・燃焼制御マネー
ジャ３２ｂによる空気成分分圧予測値Ｐｍｏ*を用いず
に、第１形態の第２の負荷・燃焼制御マネージャ３２ａ
による処理を採用することも可能であるが、本形態のよ
うに、空気成分分圧予測値Ｐｍｏ*を用いて現在の制御
操作量に対する吸気管圧力の応答値を理論的に予測する
ことにより、スロットル系やＥＧＲ系のハード的な動作
遅れや処理計算時間の遅れによって実際の吸気系に生じ
る遅れを回避し、脈動の影響等を除去して空気量の過渡
的な変化に対する追従性を向上し、空燃比優先の高精度
の制御を実現することができる。
【０１０１】また、本形態では、前述の第１形態に対
し、スロットル系の操作結果として生じる実際の吸入空
気量に対するフィードバックを行う際、ＥＧＲバルブ通
過ガス流量初期設定値Ｑｅi及びスロットル通過空気流
量初期設定値Ｑａiを、制御誤差の積分値Ｉｍｅｅ，Ｉ
ｍｏを用いて算出するため、外乱に対する目標値の追従
性が向上し、Ｆ／Ｂ制御精度を向上することができる。
し、スロットル系の操作結果として生じる実際の吸入空
気量に対するフィードバックを行う際、ＥＧＲバルブ通
過ガス流量初期設定値Ｑｅi及びスロットル通過空気流
量初期設定値Ｑａiを、制御誤差の積分値Ｉｍｅｅ，Ｉ
ｍｏを用いて算出するため、外乱に対する目標値の追従
性が向上し、Ｆ／Ｂ制御精度を向上することができる。
【０１０２】図１１〜図１３は本発明の実施の第３形態
に係わり、図１１はエンジン制御系の全体構成図、図１
２は燃料・吸気・ＥＧＲ制御部のブロック図、図１３は
定期処理ルーチンのフローチャートである。
に係わり、図１１はエンジン制御系の全体構成図、図１
２は燃料・吸気・ＥＧＲ制御部のブロック図、図１３は
定期処理ルーチンのフローチャートである。
【０１０３】本形態は、前述の第１形態あるいは第２形
態に対し、図１１に示すように、吸気管圧力センサ５に
代えて吸気管内の密度を検出する密度センサ９を採用す
るとともに、スロットル通過空気流量を計測する吸入空
気量センサ８を備えるものであり、メイン制御ユニット
２０において、吸気管圧力センサ５の出力に基づいてマ
ニホルド全圧Ｐｍを算出するマニホルド全圧算出部２６
を、密度センサ９の出力に基づいてマニホルド全圧Ｐｍ
を算出するマニホルド全圧算出部２６Ａに変更し、吸気
管に設置された吸入空気量センサ８からの出力に基づい
てスロットル通過空気流量計測値Ｑａｖｅを算出するス
ロットル通過空気流量算出部２９を追加する。
態に対し、図１１に示すように、吸気管圧力センサ５に
代えて吸気管内の密度を検出する密度センサ９を採用す
るとともに、スロットル通過空気流量を計測する吸入空
気量センサ８を備えるものであり、メイン制御ユニット
２０において、吸気管圧力センサ５の出力に基づいてマ
ニホルド全圧Ｐｍを算出するマニホルド全圧算出部２６
を、密度センサ９の出力に基づいてマニホルド全圧Ｐｍ
を算出するマニホルド全圧算出部２６Ａに変更し、吸気
管に設置された吸入空気量センサ８からの出力に基づい
てスロットル通過空気流量計測値Ｑａｖｅを算出するス
ロットル通過空気流量算出部２９を追加する。
【０１０４】また、図１２に示すように、燃料・吸気・
ＥＧＲ制御部３０においては、スロットル通過空気流量
計測値Ｑａｖｅを用いて処理を行うＦ／Ｂ制御部３６Ｂ
を備える。尚、図１２は、第２の吸気制御マネージャ３
４ａを含む第２形態に対し、Ｆ／Ｂ制御部３６ＡをＦ／
Ｂ制御部３６Ｂに変更した例を示しているが、第２の吸
気制御マネージャ３４ａを有しない第１形態に対し、Ｆ
／Ｂ制御部３６をＦ／Ｂ制御部３６Ｂに変更しても良い
ことは勿論である。
ＥＧＲ制御部３０においては、スロットル通過空気流量
計測値Ｑａｖｅを用いて処理を行うＦ／Ｂ制御部３６Ｂ
を備える。尚、図１２は、第２の吸気制御マネージャ３
４ａを含む第２形態に対し、Ｆ／Ｂ制御部３６ＡをＦ／
Ｂ制御部３６Ｂに変更した例を示しているが、第２の吸
気制御マネージャ３４ａを有しない第１形態に対し、Ｆ
／Ｂ制御部３６をＦ／Ｂ制御部３６Ｂに変更しても良い
ことは勿論である。
【０１０５】本形態では、図１３に示すように、一定時
間毎に実行される定期処理ルーチンにおいて、吸気管圧
力５の出力をＡ／Ｄ変換してマニホルド全圧Ｐｍを算出
するステップS60を削除し、吸気管内ガス温度Ｔｍを算
出するステップS70と空燃比λを算出するステップS80と
の間に、密度センサ９の出力に基づいてマニホルド全圧
Ｐｍを算出するステップS71と、吸入空気量センサ８の
出力に基づいてスロットル通過空気流量計測値Ｑａｖｅ
を算出するステップS72を挿入する。
間毎に実行される定期処理ルーチンにおいて、吸気管圧
力５の出力をＡ／Ｄ変換してマニホルド全圧Ｐｍを算出
するステップS60を削除し、吸気管内ガス温度Ｔｍを算
出するステップS70と空燃比λを算出するステップS80と
の間に、密度センサ９の出力に基づいてマニホルド全圧
Ｐｍを算出するステップS71と、吸入空気量センサ８の
出力に基づいてスロットル通過空気流量計測値Ｑａｖｅ
を算出するステップS72を挿入する。
【０１０６】すなわち、ステップS71でのマニホルド全
圧算出部２６Ａの処理として、密度センサ９の出力をＡ
／Ｄ変換して求めた吸気管内密度ρと、空気の気体定数
Ｒａと、ステップS70で求めた吸気管内ガス温度Ｔｍと
により、以下の(51)式により、マニホルド全圧Ｐｍを算
出し、また、ステップS72でのスロットル通過空気流量
算出部２９の処理として、吸入空気量センサ８の出力を
Ａ／Ｄ変換し、スロットル通過空気流量計測値Ｑａｖｅ
を算出する。 Ｐｍ＝ρ・Ｒａ・Ｔｍ …(51)
圧算出部２６Ａの処理として、密度センサ９の出力をＡ
／Ｄ変換して求めた吸気管内密度ρと、空気の気体定数
Ｒａと、ステップS70で求めた吸気管内ガス温度Ｔｍと
により、以下の(51)式により、マニホルド全圧Ｐｍを算
出し、また、ステップS72でのスロットル通過空気流量
算出部２９の処理として、吸入空気量センサ８の出力を
Ａ／Ｄ変換し、スロットル通過空気流量計測値Ｑａｖｅ
を算出する。 Ｐｍ＝ρ・Ｒａ・Ｔｍ …(51)
【０１０７】そして、第１形態のＦ／Ｂ制御部３６ある
いは第２形態のＦ／Ｂ制御部３６Ａにおける(26)式によ
る空気成分分圧モデル値Ｐｆｏの算出に対し、本形態の
Ｆ／Ｂ制御部３６Ｂによる処理では、以下の(52)式に示
すように、１制御周期前のスロットル通過空気流量Ｑａ
(-1)に代えて吸入空気量センサ８の出力に基づくスロッ
トル通過空気流量計測値Ｑａｖｅを用いる。 Ｐｆｏ＝(１−ａ・ｄｔ)・Ｐｆｏ(-1)＋(ｂa・ｄｔ)・Ｑａｖｅ＋ (ｂa・ｄｔ)・(１−ｆａｉ)・Ｑｅ(-1) …(52)
いは第２形態のＦ／Ｂ制御部３６Ａにおける(26)式によ
る空気成分分圧モデル値Ｐｆｏの算出に対し、本形態の
Ｆ／Ｂ制御部３６Ｂによる処理では、以下の(52)式に示
すように、１制御周期前のスロットル通過空気流量Ｑａ
(-1)に代えて吸入空気量センサ８の出力に基づくスロッ
トル通過空気流量計測値Ｑａｖｅを用いる。 Ｐｆｏ＝(１−ａ・ｄｔ)・Ｐｆｏ(-1)＋(ｂa・ｄｔ)・Ｑａｖｅ＋ (ｂa・ｄｔ)・(１−ｆａｉ)・Ｑｅ(-1) …(52)
【０１０８】その他の処理は、第１形態あるいは第２形
態と同じであるが、本形態では、実際のスロットル通過
空気流量を測定してフィードバック制御を行うため、よ
り制御精度を向上することができる。
態と同じであるが、本形態では、実際のスロットル通過
空気流量を測定してフィードバック制御を行うため、よ
り制御精度を向上することができる。
【０１０９】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、目
標エンジントルク等のエンジン出力状態に応じたパラメ
ータの目標値に対応した燃料噴射量に対し、空気成分と
非空気成分とを推定しながら吸気制御及びＥＧＲ制御を
行い、且つ、スロットル系の操作結果として生じる実際
の吸入空気量に対するフィードバックを行うため、スロ
ットルバルブ下流の吸気管容積を充填する際の吸入空気
及びＥＧＲガスの応答遅れ、スロットル系及びＥＧＲ系
のハード的な応答遅れを補償するとともに、スロットル
系とＥＧＲ系とで異なる応答性の影響を除去し、スロッ
トルバルブの個体間のバラツキによる流量偏差や、スロ
ットルバルブの温度変化による開口面積の変化による流
量変化、スロットルバルブのブローバイガス等によって
生じるバルブ汚染による流量変化等を未然に回避するこ
とができる。すなわち、運転者の操作に応じ、燃料噴射
制御、吸気制御、ＥＧＲ制御を総合的に行い、燃料噴射
量の最適化、吸入空気量の最適化、ＥＧＲ量の最適化を
実現することができ、制御応答性を向上してアクセル操
作に対する追従性を向上し、運転フィーリングの向上、
排気ガスエミッションの低減を図ることができる等優れ
た効果が得られる。
標エンジントルク等のエンジン出力状態に応じたパラメ
ータの目標値に対応した燃料噴射量に対し、空気成分と
非空気成分とを推定しながら吸気制御及びＥＧＲ制御を
行い、且つ、スロットル系の操作結果として生じる実際
の吸入空気量に対するフィードバックを行うため、スロ
ットルバルブ下流の吸気管容積を充填する際の吸入空気
及びＥＧＲガスの応答遅れ、スロットル系及びＥＧＲ系
のハード的な応答遅れを補償するとともに、スロットル
系とＥＧＲ系とで異なる応答性の影響を除去し、スロッ
トルバルブの個体間のバラツキによる流量偏差や、スロ
ットルバルブの温度変化による開口面積の変化による流
量変化、スロットルバルブのブローバイガス等によって
生じるバルブ汚染による流量変化等を未然に回避するこ
とができる。すなわち、運転者の操作に応じ、燃料噴射
制御、吸気制御、ＥＧＲ制御を総合的に行い、燃料噴射
量の最適化、吸入空気量の最適化、ＥＧＲ量の最適化を
実現することができ、制御応答性を向上してアクセル操
作に対する追従性を向上し、運転フィーリングの向上、
排気ガスエミッションの低減を図ることができる等優れ
た効果が得られる。
【図１】本発明の実施の第１形態に係わり、燃料・吸気
・ＥＧＲ制御部のブロック図
・ＥＧＲ制御部のブロック図
【図２】同上、エンジン制御系の全体ブロック図
【図３】同上、初期化ルーチンのフローチャート
【図４】同上、定期処理ルーチンのフローチャート
【図５】同上、燃料・吸気・ＥＧＲ制御処理ルーチンの
フローチャート
フローチャート
【図６】同上、クランク角割込みルーチンのフローチャ
ート
ート
【図７】同上、吸気系モデルの説明図
【図８】同上、気筒判別の説明図
【図９】本発明の実施の第２形態に係わり、燃料・吸気
・ＥＧＲ制御部のブロック図
・ＥＧＲ制御部のブロック図
【図１０】同上、燃料・吸気・ＥＧＲ制御処理ルーチン
のフローチャート
のフローチャート
【図１１】本発明の実施の第３形態に係わり、エンジン
制御系の全体構成図
制御系の全体構成図
【図１２】同上、燃料・吸気・ＥＧＲ制御部のブロック
図
図
【図１３】同上、定期処理ルーチンのフローチャート
１ …エンジン １ｂ…スロットルバルブ １０…インジェクタ １３…スロットルアクチュエータ １４…ＥＧＲバルブ Ｔｅ…目標エンジントルク Ｇｆ…基本燃料噴射量 ｆａｉ…当量比推定値 Ｐｍｏ…空気成分分圧推定値 Ｐｍｅｅ…非空気成分分圧推定値 Ｑｅ…ＥＧＲバルブ通過ガス流量 Ｑａ…スロットル通過空気流量
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成９年２月６日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４８】噴射パルス時間算出部４０では、上記燃料
・吸気・ＥＧＲ制御部３０で設定した基本燃料噴射量Ｇ
ｆ* からインジェクタ１０に対する操作量としての噴射
パルス時間Ｔｏｕｔを算出し、この噴射パルス時間Ｔｏ
ｕｔと噴射時期設定部４１で設定した噴射時期Ｔｉｎｊ
とに従い、噴射パルス発生部４２で噴射パルス発生タイ
マを予め定めた特定のクランク角度でセットし、所定の
タイミングで噴射パルスをインジェクタ１０へ出力す
る。
・吸気・ＥＧＲ制御部３０で設定した基本燃料噴射量Ｇ
ｆ* からインジェクタ１０に対する操作量としての噴射
パルス時間Ｔｏｕｔを算出し、この噴射パルス時間Ｔｏ
ｕｔと噴射時期設定部４１で設定した噴射時期Ｔｉｎｊ
とに従い、噴射パルス発生部４２で噴射パルス発生タイ
マを予め定めた特定のクランク角度でセットし、所定の
タイミングで噴射パルスをインジェクタ１０へ出力す
る。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００５８】吸気制御マネージャ３４による処理では、
まず、先に設定した当量比設定値ｆａｉiからＥＧＲバ
ルブ１４入口におけるＥＧＲガスの当量比を推定した当
量比推定値ｆａｉを求める。そして、当量比推定値ｆａ
ｉ、当量比設定値ｆａｉi、基本燃料噴射量初期設定値
Ｇｆi、ＥＧＲ設定値ＥＧＲＳ、吸気系係数ｄ*、理論空
燃比ＡＢＦTから、以下の(15)〜(17)式により、空気成
分分圧目標値初期設定値Ｐｍｏ*i、非空気成分分圧目標
値初期設定値Ｐｍｅｅ*i、及び、マニホルド全圧目標値
初期設定値Ｐｍ*iを算出する。 Ｐｍｏ*i ＝(１／ｄ*)・Ｇｆi・ＡＢＦT／ｆａｉi …(15) Ｐｍｅｅ*i＝ ((ｆａｉ・ＥＧＲＳ)／(１−ｆａｉ・ＥＧＲＳ))・(Ｒｅ／Ｒａ)・Ｐｍｏ*i …(16) Ｐｍ*i ＝Ｐｍｏ*i＋Ｐｍｅｅ*i …(17)
まず、先に設定した当量比設定値ｆａｉiからＥＧＲバ
ルブ１４入口におけるＥＧＲガスの当量比を推定した当
量比推定値ｆａｉを求める。そして、当量比推定値ｆａ
ｉ、当量比設定値ｆａｉi、基本燃料噴射量初期設定値
Ｇｆi、ＥＧＲ設定値ＥＧＲＳ、吸気系係数ｄ*、理論空
燃比ＡＢＦTから、以下の(15)〜(17)式により、空気成
分分圧目標値初期設定値Ｐｍｏ*i、非空気成分分圧目標
値初期設定値Ｐｍｅｅ*i、及び、マニホルド全圧目標値
初期設定値Ｐｍ*iを算出する。 Ｐｍｏ*i ＝(１／ｄ*)・Ｇｆi・ＡＢＦT／ｆａｉi …(15) Ｐｍｅｅ*i＝ ((ｆａｉ・ＥＧＲＳ)／(１−ｆａｉ・ＥＧＲＳ))・(Ｒｅ／Ｒａ)・Ｐｍｏ*i …(16) Ｐｍ*i ＝Ｐｍｏ*i＋Ｐｍｅｅ*i …(17)
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００７４】また、この場合、実際には吸気管圧力の応
答は制御目標値に対して遅れが発生することがあるた
め、空気成分分圧推定値Ｐｍｏ、当量比設定値ｆａ
ｉi、吸気系係数ｄ、及び、理論空燃比ＡＢＦTを用い、
以下の(37)式に示すように、現実的な吸気管圧力に従っ
てＤ−ジェトロ的に最終的な基本燃料噴射量Ｇｆ*を算
出しても良く、過渡時の空燃比制御性を向上することが
できる。 Ｇｆ*＝ｄ・Ｐｍｏ・ｆａｉi／ＡＢＦT …(37)
答は制御目標値に対して遅れが発生することがあるた
め、空気成分分圧推定値Ｐｍｏ、当量比設定値ｆａ
ｉi、吸気系係数ｄ、及び、理論空燃比ＡＢＦTを用い、
以下の(37)式に示すように、現実的な吸気管圧力に従っ
てＤ−ジェトロ的に最終的な基本燃料噴射量Ｇｆ*を算
出しても良く、過渡時の空燃比制御性を向上することが
できる。 Ｇｆ*＝ｄ・Ｐｍｏ・ｆａｉi／ＡＢＦT …(37)
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００８２】以上により、目標エンジントルクに対応し
た燃料噴射量に対し、空気成分と非空気成分とを推定し
ながら吸気制御及びＥＧＲ制御を行い、スロットルバル
ブ下流の吸気管容積を充填する際の吸入空気及びＥＧＲ
ガスの応答遅れ、スロットル系及びＥＧＲ系のハード的
な応答遅れを補償し、且つ、スロットル系とＥＧＲ系と
で異なる応答性の影響を除去することができ、さらに、
スロットル系の操作結果として生じる実際の吸入空気量
に対するフィードバックを行うことで、スロットルバル
ブの個体間のバラツキによる流量偏差や、スロットルバ
ルブの温度変化による開口面積の変化による流量変化、
スロットルバルブのブローバイガス等によって生じるバ
ルブ汚染による流量変化等を未然に回避し、制御応答性
を向上し、アクセル操作に対する追従性を向上すること
ができる。
た燃料噴射量に対し、空気成分と非空気成分とを推定し
ながら吸気制御及びＥＧＲ制御を行い、スロットルバル
ブ下流の吸気管容積を充填する際の吸入空気及びＥＧＲ
ガスの応答遅れ、スロットル系及びＥＧＲ系のハード的
な応答遅れを補償し、且つ、スロットル系とＥＧＲ系と
で異なる応答性の影響を除去することができ、さらに、
スロットル系の操作結果として生じる実際の吸入空気量
に対するフィードバックを行うことで、スロットルバル
ブの個体間のバラツキによる流量偏差や、スロットルバ
ルブの温度変化による開口面積の変化による流量変化、
スロットルバルブのブローバイガス等によって生じるバ
ルブ汚染による流量変化等を未然に回避し、制御応答性
を向上し、アクセル操作に対する追従性を向上すること
ができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００９９】また、ステップS230の第２の負荷・燃焼制
御マネージャ３２ｂによる処理では、第２の吸気制御マ
ネージャ３４ａで算出した空気成分分圧予測値Ｐｍ
ｏ*、当量比設定値ｆａｉi、吸気系係数ｄ、理論空燃比
ＡＢＦTを用い、以下の(50)式に従って、基本燃料噴射
量初期設定値Ｇｆiから最終的な基本燃料噴射量Ｇｆ*を
算出する。 Ｇｆ*＝ｄ・Ｐｍｏ*・ｆａｉi／ＡＢＦT …(50)
御マネージャ３２ｂによる処理では、第２の吸気制御マ
ネージャ３４ａで算出した空気成分分圧予測値Ｐｍ
ｏ*、当量比設定値ｆａｉi、吸気系係数ｄ、理論空燃比
ＡＢＦTを用い、以下の(50)式に従って、基本燃料噴射
量初期設定値Ｇｆiから最終的な基本燃料噴射量Ｇｆ*を
算出する。 Ｇｆ*＝ｄ・Ｐｍｏ*・ｆａｉi／ＡＢＦT …(50)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｄ 43/00 ３０１ Ｆ０２Ｄ 43/00 ３０１Ｈ ３０１Ｎ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５５０ Ｆ０２Ｍ 25/07 ５５０Ｒ (72)発明者 松浦 崇 東京都三鷹市大沢３丁目９番６号 株式会 社スバル研究所内
Claims (16)
- 【請求項１】 運転者の操作に応じて燃料噴射量および
スロットル開度を可変制御するエンジンの制御装置にお
いて、 エンジン回転数とアクセル開度とからエンジン出力状態
に応じたパラメータの目標値を設定する手段と、 上記目標値に基づいて、基本燃料噴射量、ＥＧＲ率、及
び、シリンダ内当量比を、それぞれ初期設定する手段
と、 上記シリンダ内当量比の初期設定値から実際のＥＧＲガ
スの当量比を推定し、この当量比の推定値と、上記シリ
ンダ内当量比の初期設定値と、上記基本燃料噴射量の初
期設定値と、上記ＥＧＲ率の初期設定値とに基づいて、
吸気管圧力の空気成分分圧に対する制御目標値と、吸気
管圧力の非空気成分分圧に対する制御目標値とを、それ
ぞれ設定する手段と、 スロットルバルブを通過する空気流量とＥＧＲガス中の
空気成分及び非空気成分を考慮した吸気系モデルを用い
て上記非空気成分分圧を推定し、この非空気成分分圧の
推定値と、上記非空気成分分圧の制御目標値との偏差に
基づいて、ＥＧＲガス流量を設定する手段と、 上記吸気系モデルを用いて上記空気成分分圧を推定し、
この空気成分分圧の推定値と、上記空気成分分圧の制御
目標値との偏差、及び、上記ＥＧＲガス中の空気成分に
基づいて、上記スロットルバルブを通過する空気流量を
設定する手段と、 上記ＥＧＲガス流量の設定値と吸気管圧力とに基づい
て、ＥＧＲ量を調節するアクチュエータの操作量を算出
する手段と、 上記スロットルバルブを通過する空気流量の設定値と吸
気管圧力とに基づいて、スロットル開度を調節するアク
チュエータの操作量を算出する手段と、 燃料を噴射するインジェクタに対する操作量を算出する
ための最終的な基本燃料噴射量を設定する手段とを備え
たことを特徴とするエンジンの制御装置。 - 【請求項２】 上記ＥＧＲガスの当量比の推定値を、空
燃比センサの出力に基づいて求めることを特徴とする請
求項１記載のエンジンの制御装置。 - 【請求項３】 上記ＥＧＲガスの当量比の推定値を、上
記シリンダ内当量比の初期設定値に対する一次遅れとし
て求めることを特徴とする請求項１記載のエンジンの制
御装置。 - 【請求項４】 上記ＥＧＲガスの当量比の推定値を、上
記シリンダ内当量比の初期設定値の一次遅れと、吸気管
圧力とエンジン回転数によって設定した無駄時間とによ
り求めることを特徴とする請求項１記載のエンジンの制
御装置。 - 【請求項５】 上記吸気系モデルにおけるスロットルバ
ルブを通過する空気流量を、吸入空気量センサによる計
測値とすることを特徴とする請求項１記載のエンジンの
制御装置。 - 【請求項６】 上記ＥＧＲガス流量を設定する際、上記
非空気成分分圧の圧力応答予測値と上記非空気成分分圧
の推定値との誤差を時間積分した値を加えることを特徴
とする請求項１〜５のいずれか一に記載のエンジンの制
御装置。 - 【請求項７】 上記スロットルバルブを通過する空気流
量を設定する際、上記空気成分分圧の圧力応答予測値と
上記空気成分分圧の推定値との誤差を時間積分した値を
加えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一に記
載のエンジンの制御装置。 - 【請求項８】 上記ＥＧＲガス流量を設定する際、実現
可能な最大ＥＧＲガス流量以下に制限することを特徴と
する請求項１〜７のいずれか一に記載のエンジンの制御
装置。 - 【請求項９】 上記最大ＥＧＲガス流量を、運転条件に
応じて設定することを特徴とする請求項８記載のエンジ
ンの制御装置。 - 【請求項１０】 上記最大ＥＧＲガス流量を、１制御周
期において制御可能な値とすることを特徴とする請求項
８記載のエンジンの制御装置。 - 【請求項１１】 上記スロットルバルブを通過する空気
流量を設定する際、実現可能な最大空気流量以下に制限
することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一に記
載のエンジンの制御装置。 - 【請求項１２】 上記最大空気流量を、運転条件に応じ
て設定することを特徴とする請求項１１記載のエンジン
の制御装置。 - 【請求項１３】 上記最大空気流量を、１制御周期にお
いて制御可能な値とすることを特徴とする請求項１１記
載のエンジンの制御装置。 - 【請求項１４】 上記最終的な基本燃料噴射量を、上記
基本燃料噴射量の初期設定値とすることを特徴とする請
求項１〜１３のいずれか一に記載のエンジンの制御装
置。 - 【請求項１５】 上記最終的な基本燃料噴射量を、上記
空気成分分圧の推定値に基づいて設定することを特徴と
する請求項１〜１３のいずれか一に記載のエンジンの制
御装置。 - 【請求項１６】 上記最終的な基本燃料噴射量を、上記
空気成分分圧の圧力応答予測値に基づいて設定すること
を特徴とする請求項１〜１３のいずれか一に記載のエン
ジンの制御装置。
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