特許 7327086 内燃機関の制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-08-07

(45)【発行日】2023-08-16

(54)【発明の名称】内燃機関の制御装置

(51)【国際特許分類】

   F02D 41/14 20060101AFI20230808BHJP

   F02D 41/34 20060101ALI20230808BHJP

   F02D 45/00 20060101ALI20230808BHJP

【ＦＩ】

F02D41/14

F02D41/34

F02D45/00 362

F02D45/00 364A

F02D45/00 364G

F02D45/00 366

F02D45/00 372

F02D45/00 376

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2019200940

(22)【出願日】2019-11-05

(65)【公開番号】P2021076027

(43)【公開日】2021-05-20

【審査請求日】2022-02-14

(73)【特許権者】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(74)【代理人】

【識別番号】110000394

【氏名又は名称】弁理士法人岡田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】境野 誠

(72)【発明者】

【氏名】上田 松栄

(72)【発明者】

【氏名】池田 太郎

(72)【発明者】

【氏名】森安 竜大

【審査官】戸田 耕太郎

(56)【参考文献】

【文献】特開２００５－０４２６６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－２０４５４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－１８３５６８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０２Ｄ ４１／１４

Ｆ０２Ｄ ４１／３４

Ｆ０２Ｄ ４５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

インジェクタから噴射する燃料量を制御してディーゼルエンジンを制御する内燃機関の制御装置であって、
前記ディーゼルエンジンの吸気経路には、前記ディーゼルエンジンの吸気量を計測する吸気量検出手段と、前記ディーゼルエンジンの前記吸気量を調整可能な吸気量調整手段であるスロットルバルブと、が設けられており、
エンジン回転数とアクセルペダル踏込量とに応じた要求トルクが設定された要求トルク特性と、
前記要求トルクに応じた要求ベース噴射量が設定された要求ベース噴射量特性、または、前記要求トルクから前記要求ベース噴射量を算出する演算式と、
燃料噴射量と前記エンジン回転数とに基づいて求めたエンジン負荷と、前記エンジン回転数とに応じた、より高出力を所望する領域である燃焼切替領域が設定された燃焼領域特性と、
が記憶された記憶手段を有し、
前記制御装置は、
前記ディーゼルエンジンの空燃比であるＡ／Ｆと、前記吸気量と、前記スロットルバルブの開度であるスロットルバルブ開度と、前記エンジン回転数と、前記アクセルペダル踏込量と、を含む運転状態を検出する運転状態検出部と、
前記エンジン回転数と前記アクセルペダル踏込量と前記要求トルク特性とに基づいて前記要求トルクを求め、求めた前記要求トルクと、前記要求ベース噴射量特性または前記演算式と、に基づいて前記要求ベース噴射量を算出する要求ベース噴射量算出部と、
を有し、
前記エンジン負荷と前記エンジン回転数の双方が、前記燃焼領域特性に設定された前記燃焼切替領域内である場合は、
前記エンジン負荷または前記燃料噴射量と、前記エンジン回転数と、に応じて設定された目標Ａ／Ｆ、あるいは、ほぼ理論空燃比に設定された目標Ａ／Ｆ、を求め、
検出した実際のＡ／Ｆである実Ａ／Ｆが前記目標Ａ／Ｆに近づくように前記吸気量調整手段である前記スロットルバルブの開度を制御して前記吸気量を徐々に絞り、
前記エンジン負荷あるいは前記エンジン回転数が、前記燃焼領域特性に設定された前記燃焼切替領域内でない、あるいは、前記吸気量が予め設定した吸気量閾値以下でない場合は、
前記要求ベース噴射量を、前記インジェクタから噴射する最終噴射量に設定し、
前記エンジン負荷と前記エンジン回転数の双方が、前記燃焼領域特性に設定された前記燃焼切替領域内であり、かつ、前記吸気量が前記吸気量閾値以下である場合は、
空燃比に関連する量である空燃比関連量に応じた、トルク発生率に関連する量であるトルク発生率関連量が、曲線で表現される空燃比関連量・トルク発生率関連量特性と前記吸気量／総噴射量とに基づいた前記トルク発生率関連量と、前記総噴射量と、の積が前記要求ベース噴射量であることから、前記要求ベース噴射量から増量した前記総噴射量を算出し、算出した前記総噴射量を、前記インジェクタから噴射する前記最終噴射量に設定することで、前記吸気量を徐々に絞ったことで発生するトルクダウンを未然に防止する、
内燃機関の制御装置。

【請求項2】

請求項１に記載の内燃機関の制御装置であって、
前記曲線で表現される前記空燃比関連量・トルク発生率関連量特性は、２次曲線で表現されている、
内燃機関の制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、内燃機関の制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

内燃機関の一つであるディーゼルエンジンでは、例えば排気ガスの浄化率をより向上させるために、運転状態に応じたＥＧＲ量の調整等、種々の制御を同時に行っており、これらの制御に応じて、要求トルクに対して実トルクが不足する種々の場合が存在する。特に、内燃機関を搭載した車両では、要求トルクに対して実トルクが不足した場合、運転者はトルク不足を体感して違和感を抱くので、好ましくない。

【0003】

ディーゼルエンジンでは、一般的に、燃料量に対して空気量が過剰なリーン状態の空燃比で燃料の噴射量が制御されているが、理論空燃比に近づけて制御することで、低い過給圧でより高出力を得ることができる。特定の運転領域内で、リーン状態の空燃比を理論空燃比に近づけるように空燃比（Air／Fuel：Ａ／Ｆ）を調整するとき、要求トルクに応じた燃料量を変えずに吸入空気量を低減して空燃比をリーン状態から理論空燃比に近づけていくと、空気量の低減に伴うトルクダウン量が徐々に大きくなり、要求トルクと実トルクとの差が徐々に大きくなっていく。

【0004】

例えば特許文献１には、軽油または軽油と他の燃料との混合燃料を圧縮着火させる内燃機関の制御装置において、各気筒内に筒圧センサ（筒内圧センサ）を設け、アクセル開度とエンジン回転数に基づいて算出した要求トルクと、筒圧センサ（筒内圧センサ）を用いて検出した実際のトルクである実トルク（実瞬時トルク）と、の差に基づいて、筒内に供給する燃料量とその供給時期、及びＥＧＲ量を制御する、内燃機関の制御装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１０－３８０１２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１では、各気筒内の燃焼室上面やグロープラグに筒内圧センサを配置して気筒毎の筒内圧から実トルクを検出している。しかし、各気筒に筒内圧センサを配置することは、困難であるとともに、燃焼室内で高温高圧にさらされる筒内圧センサの劣化に伴う補正や、筒内圧センサの個体差の補正などが必要であり、制御が非常に複雑となるので、あまり好ましくない。

【0007】

本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、各気筒内に筒内圧センサを配置する必要がなく、よりシンプルかつ容易な構成にて、要求トルクと実トルクとの差を適切に低減させることができる、内燃機関の制御装置を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するため、第１の発明は、インジェクタから噴射する燃料量を制御してディーゼルエンジンを制御する内燃機関の制御装置であって、前記ディーゼルエンジンの吸気経路には、前記ディーゼルエンジンの吸気量を計測する吸気量検出手段と、前記ディーゼルエンジンの前記吸気量を調整可能な吸気量調整手段であるスロットルバルブと、が設けられている。また、エンジン回転数とアクセルペダル踏込量とに応じた要求トルクが設定された要求トルク特性と、前記要求トルクに応じた要求ベース噴射量が設定された要求ベース噴射量特性、または、前記要求トルクから前記要求ベース噴射量を算出する演算式と、燃料噴射量と前記エンジン回転数とに基づいて求めたエンジン負荷と、前記エンジン回転数とに応じた、より高出力を所望する領域である燃焼切替領域が設定された燃焼領域特性と、が記憶された記憶手段を有している。そして、前記制御装置は、前記ディーゼルエンジンの空燃比であるＡ／Ｆと、前記吸気量と、前記スロットルバルブの開度であるスロットルバルブ開度と、前記エンジン回転数と、前記アクセルペダル踏込量と、を含む運転状態を検出する運転状態検出部と、前記エンジン回転数と前記アクセルペダル踏込量と前記要求トルク特性とに基づいて前記要求トルクを求め、求めた前記要求トルクと、前記要求ベース噴射量特性または前記演算式と、に基づいて前記要求ベース噴射量を算出する要求ベース噴射量算出部と、を有する。そして、前記エンジン負荷と前記エンジン回転数の双方が、前記燃焼領域特性に設定された前記燃焼切替領域内である場合は、前記エンジン負荷または前記燃料噴射量と、前記エンジン回転数と、に応じて設定された目標Ａ／Ｆ、あるいは、ほぼ理論空燃比に設定された目標Ａ／Ｆ、を求め、検出した実際のＡ／Ｆである実Ａ／Ｆが前記目標Ａ／Ｆに近づくように前記吸気量調整手段である前記スロットルバルブの開度を制御して前記吸気量を徐々に絞り、前記エンジン負荷あるいは前記エンジン回転数が、前記燃焼領域特性に設定された前記燃焼切替領域内でない、あるいは、前記吸気量が予め設定した吸気量閾値以下でない場合は、前記要求ベース噴射量を、前記インジェクタから噴射する最終噴射量に設定し、前記エンジン負荷と前記エンジン回転数の双方が、前記燃焼領域特性に設定された前記燃焼切替領域内であり、かつ、前記吸気量が前記吸気量閾値以下である場合は、空燃比に関連する量である空燃比関連量に応じた、トルク発生率に関連する量であるトルク発生率関連量が、曲線で表現される空燃比関連量・トルク発生率関連量特性と前記吸気量／総噴射量とに基づいた前記トルク発生率関連量と、前記総噴射量と、の積が前記要求ベース噴射量であることから、前記要求ベース噴射量から増量した前記総噴射量を算出し、算出した前記総噴射量を、前記インジェクタから噴射する前記最終噴射量に設定することで、前記吸気量を徐々に絞ったことで発生するトルクダウンを未然に防止する、内燃機関の制御装置である。

【0009】

次に、第２の発明は、上記第１の発明に係る内燃機関の制御装置であって、前記曲線で表現される前記空燃比関連量・トルク発生率関連量特性は、２次曲線で表現されている、内燃機関の制御装置である。

【発明の効果】

【0010】

第１の発明によれば、一般的にリーン状態で制御されているＡ／Ｆ（空燃比）を、空燃比制御条件を満足する場合では、リーン状態から目標Ａ／Ｆ（例えば理論空燃比）に近づける。その際、吸気量調整手段を用いて吸気量を徐々に絞ってリーン状態から目標Ａ／Ｆに近づけるが、燃料量を調整することなく要求ベース噴射量を維持した場合、吸気量の低減に伴うトルクダウンが発生する。このトルクダウンの発生を予測し、予測したトルクダウンを未然に防止する最終噴射量を、要求ベース噴射量と吸気量に基づいて算出する。従って、各気筒内に筒内圧センサを配置する必要がなく、よりシンプルかつ容易な構成にて、要求トルクと実トルクとの差を適切に低減させることができる。

【0011】

第１の発明によれば、空燃比関連量・トルク発生率関連量特性に基づいたパラメータと、要求ベース噴射量と、吸気量と、に基づいて適切な最終噴射量を比較的容易に求めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の内燃機関の制御装置を適用したディーゼルエンジンシステムの構成の例を説明する図である。

【図2】内燃機関の制御装置の処理手順［全体処理］の例を説明するフローチャートである。

【図3】図２に示すフローチャートの［燃焼切替フラグの設定処理］の詳細を説明するフローチャートである。

【図4】図３に示すフローチャートにおける「燃焼切替領域」の例を説明する図である。

【図5】図２に示すフローチャートの［最終噴射量の算出処理］の詳細を説明するフローチャートである。

【図6】空燃比関連量・トルク発生率関連量特性の例である空燃比・トルク発生率特性の図である。

【図7】図２に示すフローチャートの「吸気量調整処理」の詳細を説明するフローチャートである。

【図8】制御装置が図２に示すフローチャートの処理を実行した場合の動作波形の例を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下に本発明を実施するための形態を図面を用いて説明する。まず図１を用いて、本発明である内燃機関の制御装置（以降、制御装置５０と記載する）を有するディーゼルエンジンシステム１の全体構成について説明する。本実施の形態の説明では、内燃機関としてのディーゼルエンジンが搭載された車両の例を用いて説明する。

【0014】

●［ディーゼルエンジンシステム１の全体構成の例（図１）］
図１を用いて、制御装置５０（内燃機関の制御装置）を有するディーゼルエンジンシステム１の全体構成について、吸気側から排気側に向かって順に説明する。なお、吸気管１１Ａ、１１Ｂ、吸気マニホルド１１Ｃにて吸気経路が形成され、排気マニホルド１２Ａ、排気管１２Ｂにて排気経路が形成されている。

【0015】

吸気管１１Ａの流入側には、吸気量検出手段２１（例えば、吸気量センサ）が設けられている。吸気量検出手段２１は、内燃機関１０（ディーゼルエンジン）が吸入した吸気の流量に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。また吸気量検出手段２１には、吸気温度検出手段２８Ａ（例えば、温度センサ）が設けられている。吸気温度検出手段２８Ａは、吸気量検出手段２１を通過する吸気の温度（外気温度）に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。

【0016】

吸気管１１Ａの流出側は、スロットル装置４７の流入側に接続されている。そしてスロットル装置４７の流出側は、吸気管１１Ｂの流入側に接続されている。

【0017】

スロットル装置４７は、制御装置５０からの制御信号に基づいて吸気管１１Ｂ（吸気管１１Ａ）の開度を調整するスロットルバルブ４７Ｖを駆動し、吸気量を調整可能である。制御装置５０は、スロットル開度検出手段４７Ｓ（例えば、スロットル開度センサ）からの検出信号と目標スロットル開度に基づいて、スロットル装置４７に制御信号を出力して吸気管１１Ｂ（吸気管１１Ａ）に設けられたスロットルバルブ４７Ｖの開度を調整可能である。ディーゼルエンジンシステム１では、制御装置５０は、通常時ではスロットルバルブ４７Ｖを全開となるように制御する。

【0018】

アクセルペダル踏込量検出手段２５は、例えばアクセルペダル踏込角度センサであり、アクセルペダルに設けられている。制御装置５０は、アクセルペダル踏込量検出手段２５からの検出信号に基づいて、運転者によるアクセルペダルの踏込量を検出することが可能である。

【0019】

吸気管１１Ｂの下流側は、吸気マニホルド１１Ｃの流入側に接続されている。吸気マニホルド１１Ｃの流出側は内燃機関１０の流入側に接続されている。

【0020】

内燃機関１０は複数のシリンダ４５Ａを有しており、インジェクタ４３Ａが、それぞれのシリンダに設けられている。インジェクタ４３Ａには、コモンレール（図示省略）を介して燃料が供給されており、インジェクタ４３Ａは、制御装置５０からの制御信号によって駆動され、それぞれのシリンダ４５Ａ内に燃料を噴射する。

【0021】

内燃機関１０には、回転検出手段２２、クーラント温度検出手段２８Ｃ等が設けられている。回転検出手段２２は、例えば回転センサであり、内燃機関１０のクランクシャフトの回転数（すなわち、エンジン回転数）に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。クーラント温度検出手段２８Ｃは、例えば温度センサであり、内燃機関１０内に循環されている冷却用クーラントの温度を検出し、検出した温度に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。

【0022】

内燃機関１０の排気側には排気マニホルド１２Ａの流入側が接続され、排気マニホルド１２Ａの流出側には排気管１２Ｂの流入側が接続されている。排気管１２Ｂの流出側は排気浄化装置６０の流入側に接続されている。図示省略するが、内燃機関１０はディーゼルエンジンであるので、排気浄化装置６０には、酸化触媒、微粒子捕集フィルタ（Diesel Particulate Filter）、選択式還元触媒等が含まれている。

【0023】

排気管１２Ｂには、Ａ／Ｆ検出手段２６、排気温度検出手段２９Ａが設けられている。Ａ／Ｆ検出手段２６は、例えば空燃比センサであり、排気ガスから検出した空燃比に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。また排気温度検出手段２９Ａは、例えば排気温度センサであり、排気温度に応じた検出信号を制御装置５０に出力する。なお、後述するようにＡ／Ｆを吸気量と最終噴射量に基づいて算出する場合では、Ａ／Ｆ検出手段２６を省略してもよい。

【0024】

制御装置５０は、ＣＰＵ５１、ＲＡＭ５２、記憶手段５３、ＥＥＰＲＯＭ５４、タイマ５５等を有している。ＲＡＭ５２、記憶手段５３、ＥＥＰＲＯＭ５４、タイマ５５等は、各種のバスにてＣＰＵ５１と接続されている。記憶手段５３は、例えばＦｌａｓｈＲＯＭ等の記憶装置であり、後述する処理を実行するためのプログラムやデータ等が記憶されている。またＣＰＵ５１は、後述する運転状態検出部５１Ａ、要求ベース噴射量算出部５１Ｂ、目標Ａ／Ｆ算出部５１Ｃ、吸気量調整部５１Ｄ、最終噴射量算出部５１Ｅ等を有している。

【0025】

制御装置５０は、上記のインジェクタ４３Ａ、スロットル装置４７を含めた各種のアクチュエータを制御する。そして制御装置５０は、図１に示す各検出手段や各アクチュエータに限定されず、上記の検出手段を含めた各種の検出手段からの検出信号や、各アクチュエータの制御状態に基づいて、内燃機関１０の運転状態を検出可能である。

【0026】

●［制御装置５０の処理手順（図２～図８）］
以下、制御装置５０（ＣＰＵ５１）の処理手順について説明する。本実施の形態では、内燃機関の運転状態が、燃焼切替領域（図４参照）を含む空燃比制御条件を満足する場合に、リーン状態の空燃比を目標Ａ／Ｆ（例えば理論空燃比）となるように吸気量を絞りながら燃料噴射量を補正して、トルクダウンを未然に防止する。そして本実施の形態では、Ａ／Ｆ（空燃比）を、Ａ／Ｆ検出手段２６を用いて検出、あるいは吸気量と最終噴射量に基づいて算出する。制御装置５０は、所定時間間隔（例えば数［ｍｓ］～数１０［ｍｓ］間隔）、または所定クランク角度回転する毎（例えばクランクシャフトが１８０［°］回転する毎）にて、図２に示す処理を起動し、ステップＳ０１０に処理を進める。

【0027】

ステップＳ０１０にて制御装置５０は、内燃機関１０の運転状態を検出してステップＳ０１５に処理を進める。具体的には、制御装置５０は、吸気量検出手段２１からの検出信号に基づいて吸気量を検出し、吸気温度検出手段２８Ａからの検出信号に基づいて吸気温度を検出し、スロットル開度検出手段４７Ｓからの検出信号に基づいてスロットルバルブ４７Ｖの開度を検出する。また制御装置５０は、回転検出手段２２からの検出信号に基づいて内燃機関１０の回転数を検出し、クーラント温度検出手段２８Ｃからの検出信号に基づいてクーラント温度を検出する。また制御装置５０は、排気温度検出手段２９Ａからの検出信号に基づいて排気温度を検出する。また制御装置５０は、アクセルペダル踏込量検出手段２５からの検出信号に基づいてアクセルペダルの踏込量を検出する。また制御装置５０は、自身がインジェクタ４３Ａから噴射している燃料量（最終噴射量）を検出する。またＡ／Ｆ検出手段２６を有している場合、制御装置５０は、Ａ／Ｆ検出手段２６からの検出信号に基づいて実際の空燃比である実Ａ／Ｆを検出し、Ａ／Ｆ検出手段２６を有していない場合、制御装置５０は、検出した吸気量と自身が算出した最終噴射量とに基づいて実Ａ／Ｆを算出する。そして制御装置５０は、検出したそれぞれの運転状態を記憶する。

【0028】

ステップＳ０１０の処理を実行している制御装置５０（ＣＰＵ５１）は、内燃機関１０（ディーゼルエンジン）の空燃比であるＡ／Ｆを含む運転状態を検出する運転状態検出部５１Ａ（図１参照）に相当している。

【0029】

ステップＳ０１５にて制御装置５０は、検出した運転状態に基づいて要求トルクを求め、求めた要求トルクに応じた燃料噴射量（要求噴射量）である要求ベース噴射量を求め、ステップＳ０２０に処理を進める。例えば制御装置５０の記憶手段には、エンジン回転数とアクセルペダル踏込量に応じた要求トルクが設定された要求トルク特性が記憶されており、制御装置５０は、検出したエンジン回転数とアクセルペダル踏込量と、記憶している要求トルク特性と、に基づいて要求トルクを求める。また例えば制御装置５０の記憶手段には、要求トルクに応じた要求ベース噴射量が設定された要求ベース噴射量特性、または要求トルクから要求ベース噴射量を算出する演算式等が記憶されており、制御装置５０は、要求トルクと要求ベース噴射量特性（または演算式）に基づいて要求ベース噴射量を求めて記憶する。なお、エンジン回転数とアクセルペダル踏込量に基づいて要求ベース噴射量を求めるようにしてもよい。

【0030】

ステップＳ０１５の処理を実行している制御装置５０（ＣＰＵ５１）は、運転状態に基づいて求めた要求トルクを満足する燃料噴射量（要求噴射量）である要求ベース噴射量を算出する要求ベース噴射量算出部５１Ｂ（図１参照）に相当している。

【0031】

ステップＳ０２０にて制御装置５０は、処理Ｓ１００［燃焼切替フラグの設定処理］を実行してステップＳ０３０に処理を進める。なお処理Ｓ１００［燃焼切替フラグの設定処理］の詳細については後述する。

【0032】

ステップＳ０３０にて制御装置５０は、処理Ｓ２００［最終噴射量の算出処理］を実行してステップＳ０５０に処理を進める。なお処理Ｓ２００［最終噴射量の算出処理］の詳細については後述する。

【0033】

ステップＳ０５０にて制御装置５０は、処理Ｓ４００［吸気量調整処理］を実行して。図２に示す処理を終了する。なお処理Ｓ４００［吸気量調整処理］の詳細については後述する。

【0034】

●［処理Ｓ１００：燃焼切替フラグの設定処理（図３、図４）］
次に図３、図４を用いて処理Ｓ１００［燃焼切替フラグの設定処理］の詳細について説明する。図２に示すステップＳ０２０にて処理Ｓ１００を実行する際、制御装置５０は、図３に示すステップＳ１１０へ処理を進める。

【0035】

ステップＳ１１０にて制御装置５０は、検出した運転状態が、予め記憶手段に記憶されている燃焼領域特性に設定されている燃焼切替領域内であるか否かを判定し、運転状態が燃焼切替領域内である場合（Ｙｅｓ）はステップＳ１２０に処理を進め、運転状態が燃焼切替領域内でない場合（Ｎｏ）はステップＳ１３０Ｂに処理を進める。例えば、制御装置５０の記憶手段には、図４に示すように、エンジン回転数と、負荷（例えば、燃料噴射量とエンジン回転数からマップ等を用いて求めた負荷）と、に応じた燃焼切替領域が設定された燃焼領域特性が記憶されている。制御装置５０は、検出したエンジン回転数及び負荷と、記憶手段に記憶されている燃焼領域特性と、に基づいて、現在のエンジン回転数及び負荷が燃焼切替領域内であるか否かを判定する。例えば、燃焼切替領域は、ディーゼルエンジンの燃焼制御状態を、燃料量に対して空気量が過剰であるリーン状態から理論空燃比に近い燃焼制御状態へと切り替える領域であり、より高出力を所望する領域である。燃焼切替領域は、例えば、実験やシミュレーション等にて、適切な領域が設定されている。また、燃焼切替領域内であるか否かの判定には、ハンチングを防止するために、ヒステリシス等が用いられる。

【0036】

ステップＳ１２０に処理を進めた場合、制御装置５０は、他の条件を満足するか否かを判定し、他の条件を満足する場合（Ｙｅｓ）にはステップＳ１３０Ａに処理を進め、他の条件を満足しない場合（Ｎｏ）にはステップＳ１３０Ｂに処理を進める。例えば、他の条件としては、クーラント温度＞８０［℃］や、第１排気温度≦排気温度≦第２排気温度など、種々の条件が有るが、「他の条件」は、これらの条件に限定されるものではない。

【0037】

ステップＳ１３０Ａに処理を進めた場合は空燃比制御条件を満足した場合であり、制御装置５０は、燃焼切替フラグをＯＮに設定して、ステップＳ１４０に処理を進める。

【0038】

ステップＳ１４０にて制御装置５０は、目標Ａ／Ｆを算出して記憶し、図３に示す処理を終了（リターン）して、図２に示すステップＳ０３０に処理を進める。例えば、目標Ａ／Ｆは、ほぼ理論空燃比（例えば１４．６）に固定とされていてもよいし、エンジン回転数と負荷（または燃料噴射量等）に応じて設定されたマップ等から求めるようにしてもよい。例えば目標Ａ／Ｆが理論空燃比に固定とされている場合、制御装置５０は、ステップＳ１４０にて、目標Ａ／Ｆの値を、理論空燃比の値（約１４．６）に設定して記憶する。

【0039】

ステップＳ１４０の処理を実行している制御装置５０（ＣＰＵ５１）は、運転状態が、予め設定された空燃比制御条件を満足する場合（この場合、ステップＳ１１０を満足かつステップＳ１２０を満足した場合）に、目標Ａ／Ｆを求める目標Ａ／Ｆ算出部５１Ｃ（図１参照）に相当している。

【0040】

ステップＳ１３０Ｂに処理を進めた場合は空燃比制御条件を満足しなかった場合であり、制御装置５０は、燃焼切替フラグをＯＦＦに設定して、図３に示す処理を終了（リターン）して、図２に示すステップＳ０３０に処理を進める。

【0041】

●［処理Ｓ２００：最終噴射量の算出処理（図５、図６）］
次に図５、図６を用いて処理Ｓ２００［最終噴射量の算出処理］の詳細について説明する。図２に示すステップＳ０３０にて処理Ｓ２００を実行する際、制御装置５０は、図５に示すステップＳ２１０へ処理を進める。

【0042】

ステップＳ２１０にて制御装置５０は、検出した吸気量が吸気量閾値以下であるか否かを判定し、吸気量が吸気量閾値以下である場合（Ｙｅｓ）はステップＳ２１５に処理を進め、吸気量が吸気量閾値よりも大きい場合（Ｎｏ）はステップＳ２８０に処理を進める。例えば吸気量閾値は、予め固定された値に設定されていてもよいし、要求ベース噴射量に応じた吸気量閾値が設定されたマップ等から求めるようにしてもよい。吸気量が、ある閾値以下になるとトルクダウンが顕著に現れるため、以下の処理にてトルクダウンを未然に防止する。

【0043】

ステップＳ２８０に処理を進めた場合、制御装置５０は、燃焼切替履歴フラグをＯＦＦに設定してステップＳ２８５に処理を進める。

【0044】

ステップＳ２８５に処理を進めた場合、制御装置５０は、要求ベース噴射量を最終噴射量として記憶し、図５に示す処理を終了（リターン）して、図２に示すステップＳ０５０に処理を進める。

【0045】

ステップＳ２１５に処理を進めた場合、制御装置５０は、燃焼切替フラグがＯＮであるか否かを判定し、燃焼切替フラグがＯＮである場合（Ｙｅｓ）はステップＳ２２０に処理を進め、燃焼切替フラグがＯＮでない場合（Ｎｏ）はステップＳ２２５に処理を進める。

【0046】

ステップＳ２２０に処理を進めた場合、制御装置５０は、燃焼切替履歴フラグをＯＮに設定してステップＳ２４５に処理を進める。

【0047】

ステップＳ２２５に処理を進めた場合、制御装置５０は、燃焼切替履歴フラグがＯＮであるか否かを判定し、燃焼切替履歴フラグがＯＮである場合（Ｙｅｓ）はステップＳ２４５に処理を進め、燃焼切替履歴フラグがＯＮでない場合（Ｎｏ）はステップＳ２８５に処理を進める。

【0048】

発明者は、実験等によって、実際のトルクを検出しなくても吸気量が吸気量閾値以下の場合（吸気量調整手段によって吸気量を絞ってＡ／Ｆを調整している場合）にはトルクダウンの発生を予測できることを突きとめ、トルクダウンを発生させないためには必要量の燃料を増加させればよいことを突きとめた。従って、「吸気量≦吸気量閾値」の場合では、トルクダウンが発生すると予測し、このトルクダウンを未然に防止する最終噴射量を、後述するステップＳ２４５にて算出する。

【0049】

ステップＳ２４５に処理を進めた場合、制御装置５０は、下記の（式１）に示す総噴射量演算式にて総噴射量ｑｔを算出して総噴射量ｑｔを最終噴射量として記憶し、図５に示す処理を終了（リターン）して、図２に示すステップＳ０５０に処理を進める。なお、ｑｔは総噴射量、ｑは要求ベース噴射量、ｍは吸気量、ａ及びｂ及びｃは空燃比関連量・トルク発生率関連量特性に基づいたパラメータである。
ｑｔ＝｛（ｑ－ｂｍ）±√［（ｑ－ｂｍ）²－４ｃａｍ²］｝／２ｃ （式１）

【0050】

なお、パラメータａ、ｂ、ｃは、内燃機関１０（ディーゼルエンジン）の空燃比関連量（空燃比に関連する量）に応じたトルク発生率関連量（トルク発生率に関連する量）を示す空燃比関連量・トルク発生率関連量特性に基づいたパラメータである。例えば、図６に示す空燃比・トルク発生率特性を、空燃比関連量・トルク発生率関連量特性の例として説明する。図６に示す空燃比・トルク発生率特性は、横軸（ｘ軸）が空燃比（Ａ／Ｆ）、縦軸（ｙ軸）がトルク発生率とされた内燃機関１０の特性である。この特性は、横軸の空燃比をｘ、縦軸のトルク発生率をｙとした場合、（式２）にて表現することができる。また、以下の（式３）が成立する。
ｙ（ｘ）＝ａｘ²＋ｂｘ＋ｃ （式２）
ｑ＝ｑｔ＊ｙ（ｘ） （式３）

【0051】

上記の（式２）と（式３）より、以下の（式４）が得られ、これをｑｔについて解くことで、上記の（式１）を得ることができる。
ｑ＝ｑｔ＊ｙ（ｘ）＝ｑｔ＊ｙ（Ａ／Ｆ）＝ｑｔ＊ｙ（ｍ／ｑｔ）
＝ｑｔ＊［ａ（ｍ／ｑｔ）²＋ｂ（ｍ／ｑｔ）＋ｃ］ （式４）

【0052】

補正後の総噴射量ｑｔの下でのＡ／Ｆはｍ／ｑｔであり、その時のトルク発生率ｙ（ｘ）［＝ｙ（ｍ／ｑｔ）］と総噴射量ｑｔとの積が、制御装置で決定される補正前の要求ベース噴射量ｑと一致するような総噴射量ｑｔが、上記（式１）にて決定される。これにより、トルク低下を考慮せずに決定された要求ベース噴射量ｑに対して、トルク低下を防止できる総噴射量ｑｔを得ることができる。なお、上記の（式１）の複号（±）のうち、「－（マイナス）」の側の、「ｑｔ＝｛（ｑ－ｂｍ）－√［（ｑ－ｂｍ）²－４ｃａｍ²］｝／２ｃ」にて求めた総噴射量ｑｔを最終噴射量として記憶する。

【0053】

ステップＳ２４５の処理を実行している制御装置５０（ＣＰＵ５１）は、算出した要求ベース噴射量（ｑ）と、計測（検出）した吸気量（ｍ）と、空燃比関連量・トルク発生率関連量特性に基づいたパラメータ（ａ、ｂ、ｃ）とに基づいて最終噴射量となる総噴射量（ｑｔ）を算出する、最終噴射量算出部５１Ｅ（図１参照）に相当している。また、ステップＳ２４５の処理を実行している制御装置５０（ＣＰＵ５１）は、（ステップＳ２１０にて）吸気量の推移に応じたトルクダウンを予測し、予測したトルクダウンを未然に防止する最終噴射量を算出する、最終噴射量算出部５１Ｅ（図１参照）に相当している。

【0054】

また図８に示すように、燃焼切替履歴フラグは、燃焼切替フラグがＯＮ、かつ、吸気量≦吸気量閾値、の場合に「ＯＮ」に設定され、吸気量＞吸気量閾値の場合に「ＯＦＦ」に設定される。従って、図８に示すように、燃焼切替フラグがＯＮ――＞ＯＦＦとされた後、しばらくの期間は「ＯＮ」状態が維持される。維持される期間は、図８に示すように、実Ａ／Ｆが目標Ａ／Ｆから徐々に大きくなる期間において吸気量が吸気量閾値を超えるまでの期間（時間Ｔ３～時間Ｔ４）である。

【0055】

●[処理Ｓ４００：吸気量調整処理（図７、図８）]
次に図７、図８を用いて処理Ｓ４００［吸気量調整処理］の詳細について説明する。図２に示すステップＳ０５０にて処理Ｓ４００を実行する際、制御装置５０は、図７に示すステップＳ４１０へ処理を進める。

【0056】

ステップＳ４１０にて制御装置５０は、燃焼切替フラグがＯＮであるか否かを判定し、燃焼切替フラグがＯＮである場合（Ｙｅｓ）はステップＳ４２０Ａに処理を進め、燃焼切替フラグがＯＮでない場合（Ｎｏ）はステップＳ４２０Ｂに処理を進める。

【0057】

ステップＳ４２０Ａに処理を進めた場合、制御装置５０は、検出した実Ａ／Ｆが、目標Ａ／Ｆとなるように（近づくように）、スロットルバルブ４７Ｖ（吸気量調整手段）の開度をフィードバック制御してスロットルバルブ４７Ｖの開度を徐々に絞り（図８における時間Ｔ１～時間Ｔ２）、図７に示す処理を終了（リターン）して、図２の処理を終了する。

【0058】

ステップＳ４２０Ｂに処理を進めた場合、制御装置５０は、スロットルバルブ４７Ｖ（吸気量調整手段）の開度が全開となるように、スロットルバルブ４７Ｖの開度をフィードバック制御（目標開度＝全開としたフィードバック制御）してスロットルバルブ４７Ｖの開度を全開へと徐々に近づけて（図８における時間Ｔ３以降）、図７に示す処理を終了する。

【0059】

ステップＳ４１０、Ｓ４２０Ａ、Ｓ４２０Ｂの処理を実行している制御装置５０（ＣＰＵ５１）は、運転状態が空燃比制御条件を満足する場合（この場合、燃焼切替フラグ＝ＯＮの場合）に、検出した実際のＡ／Ｆである実Ａ／Ｆが目標Ａ／Ｆに近づくようにスロットルバルブ４７Ｖ（吸気量調整手段）を制御して吸気量を徐々に絞る吸気量調整部５１Ｄ（図１参照）に相当している。

【0060】

●［動作波形（図８）の説明］
図８は、図２～図７にて説明した制御装置５０の処理による動作波形の例を示している。例えば運転者によるアクセルペダル踏込量がほぼ一定でエンジン回転数がほぼ一定であり、かつ、運転状態が図４に示す燃焼切替領域内に有り、かつ、図３のステップＳ１２０の他の条件が成立して、図８に示す時間Ｔ１にて、燃焼切替フラグがＯＦＦ――＞ＯＮとなったものとする。

【0061】

図８において、時間Ｔ１にて燃焼切替フラグがＯＦＦ――＞ＯＮになった後、吸気量≦吸気量閾値になると、燃焼切替履歴フラグもＯＦＦ――＞ＯＮに設定される。また時間Ｔ１にて目標Ａ／Ｆが算出される。そして時間Ｔ１～時間Ｔ２にて、スロットルバルブの開度が徐々に絞られて、リーン状態であった実Ａ／Ｆの値が、目標Ａ／Ｆの値へと近づいていく。時間Ｔ１～時間Ｔ２では、吸気量の推移に応じて最終噴射量が徐々に増加し、トルクダウンを未然に防止している。

【0062】

また、図８において、時間Ｔ３にて燃焼切替フラグがＯＮ――＞ＯＦＦになった場合、燃焼切替履歴フラグを用いて、時間Ｔ３～時間Ｔ４の間は、スロットルバルブを全開位置へと徐々に戻していきながら、最終噴射量を徐々に要求ベース噴射量へと戻していく。つまり、制御装置５０は、空燃比制御条件を満足している状態から満足しない状態に遷移した場合（燃焼切替フラグがＯＮ――＞ＯＦＦになった場合）には、吸気量調整部にて吸気量調整手段（スロットルバルブ）を制御して吸気量の絞りを解除して徐々に吸気量を戻しながら（時間Ｔ３以降）、最終噴射量算出部の実行を維持し、吸気量が吸気量閾値まで戻った場合（時間Ｔ４）に、最終噴射量算出部の実行の維持を終了させる。

【0063】

このように、実Ａ／Ｆを、リーン状態の空燃比から目標空燃比（例えば理論空燃比）へと近づけていった場合に発生するトルクダウン、及び、目標空燃比（例えば理論空燃比）からリーン状態へと戻す際のトルクダウン、の発生を予測して、総噴射量演算式である（式１）にて、要求ベース噴射量と吸気量に基づいて最終噴射量を増減させることで、トルクダウンを未然に防止している。従って、各気筒内に筒内圧センサを配置する必要がなく、よりシンプルかつ容易な構成にて、要求トルクと実トルクとの差を適切に低減させる（トルクダウンを未然に防止する）ことができる。また、ディーゼルエンジンの実Ａ／Ｆに応じて出力を補正するので、安定した出力を得ることができる。

【0064】

本発明の内燃機関の制御装置は、本実施の形態で説明した構成、処理手順、動作等に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。

【0065】

また、本発明の内燃機関の制御装置５０は、図１の例に示すディーゼルエンジンシステム１への適用に限定されず、種々のディーゼルエンジンシステムに適用することが可能である。

【0066】

本実施の形態の説明では、燃焼切替領域の設定を、エンジン回転数と負荷に応じた燃焼領域特性（図４参照）内に設定したが、これに限定されるものではない。例えば、エンジン回転数と燃料噴射量に応じた領域特性内に燃焼切替領域を設定するようにしてもよい。

【0067】

本実施の形態の説明では、ディーゼルエンジンの吸気量を調整する吸気量調整手段の例として吸気経路にスロットルバルブを設けた例を説明したが、吸気量調整手段は、スロットルバルブに限定されるものではない。

【0068】

また、本実施の形態の説明に用いた数値は一例であり、この数値に限定されるものではない。また、以上（≧）、以下（≦）、より大きい（＞）、未満（＜）等は、等号を含んでも含まなくてもよい。

【符号の説明】

【0069】

１ ディーゼルエンジンシステム
１０ 内燃機関（ディーゼルエンジン）
１１Ａ、１１Ｂ 吸気管
１１Ｃ 吸気マニホルド
１２Ａ 排気マニホルド
１２Ｂ 排気管
２１ 吸気量検出手段
２２ 回転検出手段
２５ アクセルペダル踏込量検出手段
２６ Ａ／Ｆ検出手段
２８Ａ 吸気温度検出手段
２８Ｃ クーラント温度検出手段
２９Ａ 排気温度検出手段
４３Ａ インジェクタ
４５Ａ シリンダ
４７ スロットル装置
４７Ｓ スロットル開度検出手段
４７Ｖ スロットルバルブ（吸気量調整手段）
５０ 制御装置
５１Ａ 運転状態検出部
５１Ｂ 要求ベース噴射量算出部
５１Ｃ 目標Ａ／Ｆ算出部
５１Ｄ 吸気量調整部
５１Ｅ 最終噴射量算出部
５３ 記憶手段
６０ 排気浄化装置
ａ、ｂ、ｃ パラメータ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】