JP2002303177A - 内燃機関の電子スロットル制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 精密なスロットル制御を行うことができるよ
うにする。 【解決手段】 目標筒内充填空気量演算手段６１は、要
求図示トルク等に基づいて目標筒内充填空気量を演算
し、基本目標吸気圧力演算手段６２は、この目標筒内充
填空気量とエンジン回転速度に基づいて基本目標吸気圧
力を演算する。補正手段６３は、基本目標吸気圧力を吸
気圧力の変動要因となる所定のパラメータに応じて補正
して目標吸気圧力を求め、目標スロットル開度演算手段
６８は、この目標吸気圧力と目標筒内充填空気量とに基
づいて目標スロットル開度を演算し、この目標スロット
ル開度に基づいてスロットルアクチュエータ１４を制御
する。吸気圧力センサ１８で検出した吸気圧力が所定の
目標吸気圧力下限値以下になった時に目標吸気圧力を目
標吸気圧力下限値に設定し、且つ、目標筒内充填空気量
を目標吸気圧力下限値に対応する目標筒内充填空気量下
限値に設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スロットルバルブ
の開度（スロットル開度）をスロットルアクチュエータ
（モータ等）で制御するようにした内燃機関の電子スロ
ットル制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の電子制御化された自動車のエンジ
ン制御においては、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、運転者
が操作したアクセル開度、エンジン回転速度等から運転
者の要求する加速力（要求軸トルク）を判断して、それ
に応じて筒内充填空気量（スロットル開度）、燃料噴射
量、点火時期等を制御する、いわゆるトルクディマンド
制御を行うようにしたものがある。従来のトルクディマ
ンド制御システムは、運転者のアクセル操作量とエンジ
ン回転速度に応じて要求軸トルクを演算し、この要求軸
トルクにエンジンの損失トルクを加算して要求図示トル
ク（燃焼圧トルク）を求め、この要求図示トルクに応じ
て目標筒内充填空気量（目標吸入空気量）を演算して、
この目標筒内充填空気量に応じて目標スロットル開度を
演算するようにしていた。

【０００３】ここで、要求軸トルクは、クランク軸から
取り出される正味トルクの要求値（目標値）であり、要
求図示トルクは、エンジンの燃焼によって発生する燃焼
圧トルクの要求値（目標値）であり、損失トルクは、エ
ンジン内部の摩擦損失等と外部の補機類の負荷によって
消費されるトルクである。これら各トルクには次のよう
な関係がある。 要求図示トルク＝要求軸トルク＋損失トルク

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】近年の自動車のエンジ
ンは、燃費改善、高出力化、排気エミッション低減を目
的として、可変バルブタイミングシステム、排出ガス環
流システム、エバポガス（燃料蒸発ガス）パージシステ
ム等を搭載したエンジンが多くなってきている。これら
のシステムは、いずれも筒内充填空気量を変動させる要
因となるため、上記従来のように、要求図示トルクに応
じて設定した目標筒内充填空気量に基づいて目標スロッ
トル開度を演算する構成では、可変バルブタイミング、
排出ガス環流量（ＥＧＲガス流量）、エバポガスパージ
量等の影響によって目標スロットル開度の演算精度が低
下してしまい、精密なスロットル制御を行うことができ
ないという欠点があった。

【０００５】また、例えば、下り坂走行時や高速走行の
減速時等では、エンジン回転速度が高回転域であっても
要求軸トルクが小さくなる。要求軸トルクが小さくなる
と、スロットルバルブが閉じられて吸入空気量が絞られ
るため、高回転域で要求軸トルクが小さくなると、吸気
圧力（吸気マニホールド圧力）が大きく低下する。それ
によって、吸気圧力が例えば２０ｋＰａ程度まで低下す
ることがあり、その結果、筒内のエンジンオイルが吸気
マニホールド内に吸い上げられたり、筒内充填空気量が
不足して燃焼状態が不安定になる等の不具合が発生する
可能性がある。

【０００６】本発明はこれらの事情を考慮してなされた
ものであり、第１の目的は、精密なスロットル制御を行
うことができる内燃機関の電子スロットル制御装置を提
供することであり、また、第２の目的は、吸気圧力の極
端な低下によるエンジンオイルの吸い上げ等の不具合を
未然に防止できる内燃機関の電子スロットル制御装置を
提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るために、本発明の請求項１の内燃機関の電子スロット
ル制御装置によれば、目標筒内充填空気量演算手段は、
要求図示トルク等に基づいて目標筒内充填空気量（目標
吸入空気量）を演算し、基本目標吸気圧力演算手段は、
この目標筒内充填空気量と機関回転速度とに基づいて基
本目標吸気圧力を演算する。そして、目標吸気圧力補正
手段は、基本目標吸気圧力を吸気圧力の変動要因となる
所定のパラメータに応じて補正して目標吸気圧力を求
め、目標スロットル開度演算手段は、この目標吸気圧力
と前記目標筒内充填空気量とに基づいて目標スロットル
開度を演算し、この目標スロットル開度に基づいてスロ
ットルアクチュエータを制御する。

【０００８】この構成では、目標吸気圧力と目標筒内充
填空気量とに基づいて目標スロットル開度を演算するた
め、従来のように目標筒内充填空気量のみから目標スロ
ットル開度を演算する場合と比較して目標スロットル開
度の演算精度を向上することができる。しかも、目標筒
内充填空気量と機関回転速度とに基づいて演算した基本
目標吸気圧力を、吸気圧力の変動要因となる所定のパラ
メータに応じて補正して目標吸気圧力を求めるようにし
たので、当該パラメータによる影響を排除した目標スロ
ットル開度を演算することができ、当該パラメータによ
って吸気圧力が変動する運転条件下でも、目標筒内充填
空気量を満たす精密なスロットル制御が可能となる。

【０００９】更に、請求項２のように、要求図示トルク
等に基づいて演算した目標筒内充填空気量を筒内充填空
気量の変動要因となる所定のパラメータに応じて目標筒
内充填空気量補正手段により補正し、補正後の目標筒内
充填空気量と目標吸気圧力とに基づいて目標スロットル
開度を演算するようにしても良い。このようにすれば、
目標筒内充填空気量についても、目標吸気圧力と同じ
く、変動要因となる所定のパラメータに応じて補正する
ことができ、筒内充填空気量の制御精度を更に向上する
ことができる。

【００１０】この場合、吸気圧力や筒内充填空気量の変
動要因となるパラメータとしては、例えば、排出ガス環
流量（ＥＧＲガス流量）、エバポガスパージ流量、大気
圧等がある。ＥＧＲガスやエバポガスは、スロットルバ
ルブの下流側の吸気マニホールドに導入されるため、Ｅ
ＧＲガス流量やエバポガスパージ流量はスロットルバル
ブを通過しない外乱的な空気量であるが、ＥＧＲガス
は、燃焼後の不活性ガス成分が大半であるため、ＥＧＲ
ガス流量によるトルクへの影響は無視しても差し支えな
い程度である。従って、ＥＧＲガス流量は、吸気圧力の
みの変動要因として考慮しても差し支えない。一方、エ
バポガスは、燃料タンクから蒸発するＨＣ成分を吸着す
るキャニスタから吸気マニホールドに導入されるＨＣ濃
度の高い新気（燃焼前の空気）であり、スロットルバル
ブの上流側に設置された吸入空気量センサ（エアフロー
センサ）では検出されない吸入新気となる。従って、エ
バポガスパージ流量は、吸気圧力と筒内充填空気量の両
方の変動要因として考慮することが望ましい。

【００１１】そこで、請求項３のように、吸気圧力の変
動要因となる所定のパラメータとして少なくともＥＧＲ
ガス流量及び／又はエバポガスパージ流量を用いて基本
目標吸気圧力を補正し、筒内充填空気量の変動要因とな
る所定のパラメータとして少なくともエバポガスパージ
流量を用いて目標筒内充填空気量を補正するようにする
と良い。このようにすれば、吸気圧力と筒内充填空気量
に対する様々な変動要因の中から主要な変動要因を取り
出して基本目標吸気圧力と目標筒内充填空気量を精度良
く補正することができる。

【００１２】ところで、吸気バルブ及び／又は排気バル
ブのバルブタイミングを可変する可変バルブタイミング
機構を備えた内燃機関においては、バルブタイミングに
よって吸気圧力が変化するため、基本目標吸気圧力の演
算後に基本目標吸気圧力をバルブタイミングによって補
正するようにしても良いが、吸気圧力に及ぼすバルブタ
イミングの影響は、機関回転速度や筒内充填空気量によ
って変化するため、基本目標吸気圧力をバルブタイミン
グによって補正する場合は、バルブタイミングと機関回
転速度、筒内充填空気量の関係も考慮することが望まし
い。

【００１３】前述したように、本発明では、機関回転速
度や筒内充填空気量は、基本目標吸気圧力を演算する際
に用いるため、請求項４のように、基本目標吸気圧力を
演算する際に、目標筒内充填空気量と機関回転速度とバ
ルブタイミングとに基づいて基本目標吸気圧力を演算す
るようにすると良い。このようにすれば、バルブタイミ
ングの影響を織り込んだ基本目標吸気圧力を求めること
ができ、バルブタイミングの影響を排除できると共に、
バルブタイミングの影響を目標吸気圧力に織り込むため
の演算処理も容易となる。

【００１４】また、前述した第２の目的を達成するため
に、吸気圧力検出手段で検出した吸気圧力（吸気マニホ
ールド圧力）が所定の目標吸気圧力下限値以下になった
ときに、下限値設定手段によって、目標吸気圧力を目標
吸気圧力下限値に設定し、且つ、目標筒内充填空気量を
目標吸気圧力下限値に対応する目標筒内充填空気量下限
値に設定するようにすると良い。このようにすれば、例
えば、下り坂走行時や高速走行の減速時等のように、エ
ンジン高回転時に要求図示トルクが小さくなるような運
転条件下でも、吸気圧力の極端な低下を回避することが
でき、筒内のエンジンオイルが吸気マニホールド内に吸
い上げられたり、筒内充填空気量が不足して燃焼状態が
不安定になる等の不具合を未然に防止できる。

【００１５】また、目標吸気圧力と目標筒内充填空気量
とに基づいて目標スロットル開度を演算する際に、請求
項６のように、スロットル開度の変化（スロットル通過
空気量の変化）が実際の筒内充填空気量の変化として現
れるまでの遅れを考慮して、その遅れ分だけ目標筒内充
填空気量を位相進み補償手段により位相進み補償するよ
うにすると良い。このようにすれば、吸気系の遅れ要素
の影響を排除して筒内充填空気量の制御精度を向上する
ことができる。

【００１６】また、請求項７のように、アイドル時に
は、機関回転速度として目標アイドル回転速度を用いて
基本目標吸気圧力を演算するようにしても良い。このよ
うにすれば、アイドル時に、機関回転速度を目標アイド
ル回転速度に収束させるように基本目標吸気圧力が設定
されるため、アイドル回転安定性を向上することができ
る。

【００１７】また、請求項８のように、スロットル開度
の変化が実際の筒内充填空気量の変化として現れるまで
の吸入空気の挙動をモデル化した吸気系モデルの逆モデ
ルを用いて目標スロットル開度を演算するようにしても
良い。つまり、吸気系モデルの逆モデルは、目標吸気圧
力と目標筒内充填空気量を入力とし、スロットル開度を
出力とするモデルとなるため、吸気系モデルの逆モデル
を用いることで、目標吸気圧力と目標筒内充填空気量と
に基づいて精密な筒内充填空気量の制御を実現すること
ができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を筒内噴射式エンジ
ンに適用した一実施形態を図面に基づいて説明する。

【００１９】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。筒内噴射式内燃機関であ
る筒内噴射式エンジン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、ＤＣ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「Ｅ
ＣＵ」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。

【００２０】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、
吸気圧力を検出する吸気圧力センサ１８（吸気圧力検出
手段）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が設けられている。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。

【００２１】エンジン１１の各気筒の上部には、燃料を
筒内に直接噴射する燃料噴射弁２１が取り付けられ、燃
料タンク２２内の燃料が燃料ポンプ２３によって高圧に
加圧されて各気筒の燃料噴射弁２１に供給され、その燃
料の圧力（燃圧）が燃圧センサ２４によって検出され
る。また、燃料タンク２２内で発生したエバポガス（燃
料蒸発ガス）は、エバポ配管４２を通してキャニスタ４
３内に吸着される。このキャニスタ４３は、パージ制御
弁４４を有するパージ配管４５によって吸気管１２のサ
ージタンク１７に接続され、エンジン運転状態に応じて
パージ制御弁４３の開度を制御することで、キャニスタ
４３からサージタンク１７内にパージするエバポガスの
流量（エバポガスパージ流量）が制御される。

【００２２】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、エンジン運転状態に応じ
て吸気バルブ２６の開閉タイミングを可変する油圧駆動
式の可変バルブタイミング機構３０（ＶＶＴ）が設けら
れている。この可変バルブタイミング機構３０を駆動す
る油圧は、油圧制御弁３１によって制御される。エンジ
ン１１の各気筒のピストン３２の往復運動によってクラ
ンク軸３３が回転駆動され、このクランク軸３３の回転
トルクによって補機類３４（エアコンのコンプレッサ、
オルタネータ、トルクコンバータ、パワーステアリング
のポンプ等）と車両駆動系が駆動される。エンジン１１
のシリンダブロックには、冷却水温を検出する水温セン
サ３５が取り付けられている。

【００２３】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３８
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ＥＧＲバルブ４０が設
けられている。エンジン運転中は、エンジン運転状態に
応じてＥＧＲバルブ４０の開度を制御することで、排出
ガス環流量（ＥＧＲガス流量）が制御される。

【００２４】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）に記憶されたトルクディマンド制御
プログラムを実行することで、図２に示す要求図示トル
ク演算手段５１、燃焼モード切換手段５２、均質燃焼モ
ード制御手段５３、成層燃焼モード制御手段５４の各機
能を実現する。以下、これら各機能について具体的に説
明する。

【００２５】要求図示トルク演算手段５１は、アクセル
ペダルの開度（アクセル開度）を検出するアクセルセン
サ４１の出力等に基づいて要求図示トルクを算出する。
ここで、要求図示トルクは、図示トルクの要求値（目標
値）であり、図示トルクは、エンジン１１の燃焼によっ
て発生するトルク、つまりエンジン１１の内部損失トル
クや外部負荷トルク（補機類３４の負荷）を含めたトル
クである。従って、図示トルクから内部損失トルクや外
部負荷トルクを差し引いたトルクは、クランク軸３３か
ら取り出される軸トルク（正味トルク）となり、この軸
トルクによって車両駆動系が駆動される。

【００２６】要求図示トルク演算手段５１は、アクセル
センサ４１の出力（アクセル開度）、エンジン回転速度
Ｎｅ、車速等に基づいて要求軸トルクを算出し、この要
求軸トルクに後述する各種の損失トルクを加算し、更
に、このトルクからアイドルスピードコントロール（Ｉ
ＳＣ制御）によるトルク増減分を補正して要求図示トル
クを求める。ここで、要求軸トルクに加算する内部損失
トルクは、機械摩擦損失とポンピング損失であり、機械
摩擦損失は、エンジン回転速度Ｎｅと冷却水温ＴＨＷと
に基づいてマップ又は数式によって算出され、ポンピン
グ損失は、エンジン回転速度Ｎｅと吸気圧Ｐｍとに基づ
いてマップ又は数式によって算出される。また、要求軸
トルクに加算する外部負荷トルクは、エンジン１１の動
力で駆動される補機類３４（エアコンのコンプレッサ、
オルタネータ、パワーステアリングのポンプ等）の負荷
トルクであり、エアコン信号、オルタネータの負荷電流
等に応じて設定される。ＩＳＣ制御による補正トルク
（トルク増減分）は、目標アイドル回転速度Ｎｅtarget
と現在のエンジン回転速度Ｎｅとに基づいてマップ又は
数式によって算出される。

【００２７】尚、要求図示トルクを演算する際に、図２
に示された内部損失や外部負荷以外の損失・負荷を追加
したり、反対に、図２に示された内部損失や外部負荷か
ら一部の損失・負荷を無視して演算を簡略化するように
しても良い。

【００２８】一方、燃焼モード切換手段５２は、エンジ
ン回転速度Ｎｅと要求図示トルクに応じてマップ等から
均質燃焼モード制御手段５３と成層燃焼モード制御手段
５４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
モード制御手段５４が選択され、成層燃焼モードで運転
される。この成層燃焼モード運転時には、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、均質燃焼モード制御
手段５３が選択され、均質燃焼モードで運転される。こ
の均質燃焼モード運転時には、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。

【００２９】次に、図３（ａ）に基づいて、均質燃焼モ
ード制御手段５３の各機能を説明する。均質燃焼モード
制御手段５３は、要求図示トルクを目標空気量に変換し
てスロットル開度を設定する空気量優先方式のトルクデ
ィマンド制御を行う。その際、点火時期や筒内の空燃比
によって図示トルクが変動することを考慮して、要求図
示トルクを点火時期効率（ＳＡ効率）と空燃比効率（Ａ
／Ｆ効率）とによって次式により補正する。

【００３０】補正後の要求図示トルク＝要求図示トルク
／（点火時期効率×空燃比効率） ここで、点火時期効率は、点火遅角量に応じてマップ等
により設定され、点火遅角量が０の時に図示トルクが最
大になることから、点火遅角量が０の時に点火時期効率
＝１に設定される。また、空燃比効率は、目標空燃比に
応じてマップ等により設定される。

【００３１】そして、補正後の要求図示トルクとエンジ
ン回転速度Ｎｅに基づいてマップ等により目標筒内充填
空気量を算出し、この目標筒内充填空気量とエンジン回
転速度Ｎｅ、ＥＧＲガス流量、ＶＶＴ進角値、エバポガ
スパージ流量等に基づいて、後述する目標スロットル開
度演算モデルを用いて目標スロットル開度を算出する。
そして、この目標スロットル開度に応じた制御信号を電
子スロットルシステムのモータ１４に出力し、スロット
ルバルブ１５を駆動してスロットル開度を制御する。

【００３２】また、均質燃焼モード制御手段５３は、筒
内充填空気量推定モデルを用いてエアーフローメータ１
３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Ｐｍ）から
推定筒内充填空気量を算出する。そして、この推定筒内
充填空気量を目標空燃比で割り算して目標燃料量を算出
し、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、各気筒の吸気行程で
燃料噴射弁２１に出力して燃料噴射を実行する。これに
より、均質燃焼モード運転時には、吸気行程で燃料を筒
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。

【００３３】更に、均質燃焼モード制御手段５３は、エ
ンジン運転状態に応じて目標ＥＧＲガス流量をマップ等
により算出し、その算出結果に応じてＥＧＲバルブ４０
を駆動してＥＧＲガス流量を目標ＥＧＲガス流量に制御
すると共に、運転状態に応じて目標ＶＶＴ進角値をマッ
プ等により算出し、その算出結果に応じて可変バルブタ
イミング機構３０の油圧制御弁３１を制御してＶＶＴ進
角値を目標ＶＶＴ進角値に制御する。更に、エンジン運
転状態に応じて各気筒の点火時期をマップ等により算出
し、その点火時期に点火プラグ２５に高電圧を印加して
火花放電を発生させる。この点火時期から前述した点火
時期効率が算出される。

【００３４】次に、図３（ｂ）に基づいて、成層燃焼モ
ード制御手段５４の各機能を説明する。成層燃焼モード
制御手段５４は、要求図示トルクを目標燃料量に変換
し、この目標燃料量と目標空燃比とを乗算して目標筒内
充填空気量を求めてスロットル開度を設定する燃料量優
先方式のトルクディマンド制御を行う。その際、筒内の
空燃比によって図示トルクが変動することを考慮して、
要求図示トルクを空燃比効率で割り算して要求図示トル
クを補正する。 補正後の要求図示トルク＝要求図示トルク／空燃比効率 ここで、空燃比効率の算出方法は、均質燃焼モード制御
手段５３の場合と同じく、目標空燃比に応じて空燃比効
率をマップ等により算出する。

【００３５】そして、補正後の要求図示トルクとエンジ
ン回転速度Ｎｅとに基づいてマップ等により目標燃料量
を算出し、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、各気筒の圧縮
行程で燃料噴射弁２１に出力して燃料噴射を実行する。
これにより、成層燃焼モード運転時には、圧縮行程で燃
料を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。

【００３６】更に、成層燃焼モード制御手段５４は、目
標燃料量とエンジン回転速度Ｎｅに応じて点火時期をマ
ップ等により算出し、その点火時期に点火プラグ２５に
高電圧を印加して火花放電を発生させる。

【００３７】また、成層燃焼モード制御手段５４は、目
標燃料量に目標空燃比を乗算して目標筒内充填空気量を
算出し、この目標筒内充填空気量、エンジン回転速度Ｎ
ｅ、ＥＧＲガス流量、ＶＶＴ進角値等に基づいて目標ス
ロットル開度を算出し、この目標スロットル開度に応じ
た制御信号を電子スロットルシステムのモータ１４に出
力し、スロットルバルブ１５を駆動してスロットル開度
を制御する。そして、目標燃料量等に基づいて設定した
目標ＥＧＲガス流量に応じてＥＧＲバルブ４０を駆動し
てＥＧＲガス流量を目標ＥＧＲガス流量に制御すると共
に、目標燃料量等に基づいて設定した目標ＶＶＴ進角値
に応じて可変バルブタイミング機構３０の油圧制御弁３
１を制御してＶＶＴ進角値を目標ＶＶＴ進角値に制御す
る。

【００３８】次に、均質燃焼モード運転時に、目標筒内
充填空気量等に基づいて目標スロットル開度を演算する
目標スロットル開度演算モデルの構成を図４乃至図１１
に基づいて説明する。ここで、図４は、前述した均質燃
焼モード制御手段５３の機能のうち、スロットル制御に
関する機能の概要を示した機能ブロック図、図５及び図
６は、スロットル制御に関する機能の具体例を示した機
能ブロック図、図７は基本目標吸気圧力演算手段６２の
機能を示した機能ブロック図である。

【００３９】目標筒内充填空気量演算手段６１は、図２
の要求図示トルク演算手段５１で演算した要求図示トル
クとエンジン回転速度Ｎｅに基づいてマップ等により目
標筒内充填空気量Ｍetg を算出する。

【００４０】基本目標吸気圧力演算手段６２は、目標筒
内充填空気量演算手段６１で演算した目標筒内充填空気
量Ｍetg とエンジン回転速度ＮｅとＶＶＴ進角値とに基
づいて基本目標吸気圧力Ｐmbase を次のようにして算出
する。予め、定常運転状態において、ＶＶＴの進角値毎
にエンジン回転速度Ｎｅと目標筒内充填空気量Ｍetgと
吸気圧力Ｐm との関係を測定して、図７に示すように、
ＶＶＴの進角値毎にエンジン回転速度Ｎｅと目標筒内充
填空気量Ｍetg から基本目標吸気圧力Ｐmbaseを算出す
るマップを作成して、ＥＣＵ１６のＲＯＭに記憶してお
く。そして、基本目標吸気圧力Ｐmbase を算出する際
に、その時点のＶＶＴ進角値に対応するマップを選択し
て、エンジン回転速度Ｎｅと目標筒内充填空気量Ｍetg
とから基本目標吸気圧力Ｐmbase を算出する。

【００４１】この際、現在のＶＶＴ進角値がＲＯＭに記
憶されたマップ群のＶＶＴ進角値と一致しない場合は、
現在のＶＶＴ進角値に最も近い２つのマップを選択して
線形補間により基本目標吸気圧力Ｐmbase を算出する。
図７に示すように、線形補間では、２つのマップから算
出した２つの基本目標吸気圧力Ｐmbase 間を直線で近似
して、その直線から現在のＶＶＴ進角値に応じた基本目
標吸気圧力Ｐmbase を算出する。

【００４２】また、本実施形態では、アイドル時には、
実エンジン回転速度Ｎｅの代わりに目標アイドル回転速
度Ｎｅtargetを用いて基本目標吸気圧力Ｐmbase を算出
する。このようにすれば、アイドル時に、エンジン回転
速度Ｎｅを目標アイドル回転速度Ｎｅtargetに収束させ
るように基本目標吸気圧力Ｐmbase が設定されるため、
アイドル回転安定性を向上することができる。但し、本
発明は、アイドル時にも、非アイドル時と同様に、実エ
ンジン回転速度Ｎｅを用いて基本目標吸気圧力Ｐmbase
を算出しても良いことは言うまでもない。

【００４３】一方、図４に示す補正手段６３は、基本目
標吸気圧力演算手段６２で算出した基本目標吸気圧力Ｐ
mbase を吸気圧力の変動要因となる所定のパラメータに
応じて補正して目標吸気圧力Ｐmtg を求める目標吸気圧
力補正手段として機能すると共に、目標筒内充填空気量
Ｍetg を筒内充填空気量の変動要因となる所定のパラメ
ータに応じて補正する目標筒内充填空気量補正手段とし
ても機能する。

【００４４】本実施形態では、吸気圧力の変動要因とな
る所定のパラメータとして、ＥＧＲガス流量ＭEGR 、エ
バポガスパージ流量Ｍpurg、大気圧Ｐo を考慮し、図５
に示すように、ＥＧＲ補正係数ｆEGR 、エバポガスパー
ジ補正係数ｆpurg、大気圧補正係数ｆPoを算出し、これ
らの補正係数によって基本目標吸気圧力Ｐmbase を補正
して目標吸気圧力Ｐmtg を求める。

【００４５】この際、ＥＧＲ補正係数ｆEGR を算出する
場合は、まず、ＥＧＲガス流量推定手段５９（図４参
照）によってＥＧＲバルブ４０の開度ＥＧＲＶ、吸気圧
力Ｐm、大気圧Ｐo 、外気温度Ｔo 等に基づいてＥＧＲ
ガス流量ＭEGR を推定し、このＥＧＲガス流量ＭEGR と
目標筒内充填空気量Ｍetg とを用いて、次式によりＥＧ
Ｒ補正係数ｆEGR を算出する。 ｆEGR ＝１＋ＭEGR ／Ｍetg

【００４６】また、エバポガスパージ補正係数ｆpurgを
算出する場合は、まず、エバポガスパージ流量推定手段
６０（図４参照）によってパージ率と吸気圧力Ｐm に基
づいてエバポガスパージ流量Ｍpurgを推定し、このエバ
ポガスパージ流量Ｍpurgと目標筒内充填空気量Ｍetg を
用いて、次式によりエバポガスパージ補正係数ｆpurgを
算出する。 ｆpurg＝１＋Ｍpurg／Ｍetg

【００４７】次に、大気圧補正係数ｆPoの算出方法を図
８を用いて説明する。大気圧補正係数ｆPoは、高地走行
時のように、大気圧Ｐo が標準大気圧Ｐostdよりも低下
する環境下でも、低地走行（標準大気圧Ｐostd）の条件
下で測定したマップを用いて基準目標吸気圧力Ｐmbase
や目標筒内充填空気量Ｍetg を演算できるようにするた
めの補正係数である。低地走行時の定常運転状態におい
ては、次の関係が成立する。

【００４８】

【数１】

【００４９】ここで、Φ（Ｐm/Ｐostd）は、図８に示す
ような特性のマップ等により算出される。また、高地走
行時の定常運転状態においては、次の関係が成立する。

【００５０】

【数２】

【００５１】上記（１）、（２）式から次式が導き出さ
れる。

【数３】

【００５２】上記（３）式は、同じ吸気圧力Ｐm に対す
る低地の筒内充填空気量Ｍestdと高地の筒内充填空気量
Ｍealtとの関係を示している。この関係から、同じ吸気
圧力Ｐm に対する低地の目標筒内充填空気量Ｍetgstd
と、高地の目標筒内充填空気量Ｍetgaltとの関係が次の
ように求められる。

【００５３】

【数４】

【００５４】上記（４）式から、大気圧補正係数ｆPoは
次式で算出される。

【数５】

【００５５】ここで、大気圧センサ４６で検出される大
気圧Ｐo が高地での大気圧Ｐoaltに相当するものと仮定
すると、上記（６）式から次式が求められる。

【００５６】

【数６】

【００５７】上記（６）式において、低地での大気圧
（標準大気圧）Ｐostdは、一定値であるから、上記
（６）式の変数は、吸気圧力Ｐm と大気圧Ｐo のみとな
り、これらは、吸気圧力センサ１８と大気圧センサ４６
で検出した値を用いれば良い。

【００５８】以上のようにして算出したＥＧＲ補正係数
ｆEGR 、エバポガスパージ補正係数ｆpurg、大気圧補正
係数ｆPoを、基本目標吸気圧力Ｐmbase に乗算して目標
吸気圧力Ｐmtg を求める。 Ｐmtg ＝Ｐmbase ×ｆEGR ×ｆpurg×ｆPo ……（７）

【００５９】尚、大気圧補正係数ｆPoに関しては、基本
目標吸気圧力Ｐmbase を算出する前に、目標筒内充填空
気量Ｍetg に大気圧補正係数ｆPoを乗算して、目標筒内
充填空気量Ｍetg を大気圧補正係数ｆPoで補正し、この
補正後の目標筒内充填空気量Ｍetg を用いて基本目標吸
気圧力Ｐmbase を算出するようにしても良い。

【００６０】一方、図４に示す目標吸気圧力下限値設定
手段６４と最終目標吸気圧力選択手段６５は実吸気圧力
Ｐm が極端に低下するのを防止するガード手段であり、
吸気圧力センサ１８で検出した実吸気圧力Ｐm が所定の
目標吸気圧力下限値Ｐmlimitよりも高いときには、最終
目標吸気圧力選択手段６５は、上記（７）式で算出した
目標吸気圧力Ｐmtg を最終的な目標吸気圧力Ｐmtg とし
て選択する。

【００６１】これに対し、吸気圧力センサ１８で検出し
た実吸気圧力Ｐm が所定の目標吸気圧力下限値Ｐmlimit
以下になったときには、最終目標吸気圧力選択手段６５
は、目標吸気圧力下限値設定手段６４で設定した目標吸
気圧力下限値Ｐmlimitを最終的な目標吸気圧力Ｐmtg と
して選択する。この目標吸気圧力下限値Ｐmlimitは、吸
気圧力Ｐm の極端な低下によって引き起こされる筒内の
エンジンオイルの吸い上げや空気量不足（燃焼状態の悪
化）を防止できるように設定されている。

【００６２】また、目標筒内充填空気量下限値設定手段
６５と最終目標筒内充填空気量選択手段６７は、筒内充
填空気量が極端に減少するのを防止するガード手段であ
り、吸気圧力センサ１８で検出した実吸気圧力Ｐm が所
定の目標吸気圧力下限値Ｐmlimit以下になったときに、
最終目標筒内充填空気量選択手段６７は、目標吸気圧力
下限値Ｐmlimitに対応して目標筒内充填空気量下限値設
定手段６５で設定した目標筒内充填空気量下限値Ｍetgl
imitをエバポガスパージ流量Ｍpurgで補正した値を最終
的な目標筒内充填空気量Ｍetg として選択する（図５参
照）。 最終的なＭetg ＝Ｍetglimit−Ｍpurg

【００６３】これに対し、吸気圧力センサ１８で検出し
た実吸気圧力Ｐm が所定の目標吸気圧力下限値Ｐmlimit
よりも高いときには、最終目標筒内充填空気量選択手段
６７は、目標筒内充填空気量演算手段６１で算出した目
標筒内充填空気量Ｍetg をエバポガスパージ流量Ｍpurg
で補正した値を最終的な目標筒内充填空気量Ｍetg とし
て選択する（図５参照）。 最終的なＭetg ＝Ｍetg −Ｍpurg

【００６４】一方、図４に示す目標スロットル開度演算
手段６８は、後述する位相進み補償付きの目標スロット
ル開度演算モデルを用いて、目標吸気圧力Ｐmtg と目標
筒内充填空気量Ｍetg とに基づいて目標スロットル開度
Ｔhrcom を演算し、この目標スロットル開度Ｔhrcom に
応じた制御信号をスロットルアクチュエータ（モータ１
４）に出力し、スロットルバルブ１５を駆動してスロッ
トル開度を目標スロットル開度Ｔhrcom に制御する。

【００６５】本実施形態で用いる位相進み補償付きの目
標スロットル開度演算モデルは、図９に示すような吸気
系モデル（スロットルモデルと吸気マニホールドモデ
ル）から次のようにして導き出される。

【００６６】吸気マニホールドモデルは、スロットルバ
ルブ１５からエンジン１１の吸気口までの吸気通路（以
下「スロットル下流吸気通路」という）を流れる吸入空
気の挙動をモデル化したものであり、質量保存の法則と
気体の状態方程式から次のようにして導き出される。ス
ロットル下流吸気通路の吸入空気の流れに質量保存の法
則を適用すると、次の（８）式で表される関係が得られ
る。

【００６７】 ｄ／ｄｔ・Ｍim＝Ｍth−Ｍe ……（８） ここで、ｄ／ｄｔ・Ｍimはスロットル下流吸気通路内の
空気質量の変化量であり、Ｍthはスロットル通過空気
量、Ｍe は筒内充填空気量である。尚、ｄ／ｄｔ・Ｍi
m、Ｍth、Ｍe はいずれも単位時間当たり（又はサンプ
リング間隔）の値である。

【００６８】また、スロットル下流吸気通路に気体の状
態方程式を適用すると、次の（９）式に表す関係が得ら
れる。 Ｍe ＝η・（Ｎe ／６０）／２・Ｖc ・（Ｍim／Ｖim） ……（９） η：体積効率 Ｎe ：エンジン回転速度［ｒｐｍ］ Ｖc ：シリンダ容積 Ｖim：スロットル下流吸気通路の容積

【００６９】上記（８）、（９）式から次の（１０）式
が導き出される。 ｄ／ｄｔ・Ｍim＝Ｍth−η・（Ｎe ／６０）／２・Ｖc ・（Ｍim／Ｖim） ＝Ｍth−Ｍim／τim ……（１０） ここで、τimは、吸気マニホールドモデルのモデル時定
数であり、次の（１１）式で表される。 τim＝１２０・Ｖim／（η・Ｎe ・Ｖc ） ……（１１） 前記（１０）式をラプラス変換すると、次式が得られ
る。

【００７０】

【数７】

【００７１】上記（９）、（１１）、（１２）式から、
次の（１３）式で表される吸気マニホールドモデル式が
導き出される。

【００７２】

【数８】

【００７３】上記（１３）式で表される吸気マニホール
ドモデルは、スロットル通過空気量Ｍthから筒内充填空
気量Ｍe を演算するモデルである。従って、この吸気マ
ニホールドモデルの逆モデルを用いれば、筒内充填空気
量Ｍe からスロットル通過空気量Ｍthを演算することが
できる。

【００７４】この吸気マニホールドモデルの逆モデル
は、上記（１３）式から次のようにして導き出される。 Ｍth＝（１＋τim・ｓ）Ｍe ＝Ｍe ＋τim・ｓ・Ｍe ……（１４） 上式において、τim・ｓ・Ｍe の発散を防ぐために、一
次遅れ要素の逆変換による微分要素を位相進み補償で近
似すると、次の（１５）式で表される逆吸気マニホール
ドモデル（吸気マニホールドモデルの逆モデル）が導き
出される。

【００７５】

【数９】

【００７６】従って、目標筒内充填空気量Ｍetg から目
標スロットル通過空気量Ｍthtgを演算する逆吸気マニホ
ールドモデルは、次式で表される。

【００７７】

【数１０】

【００７８】一方、スロットルモデルは、図１０に示す
ように構成されている。このスロットルモデルは、次式
で表される。

【００７９】

【数１１】

【００８０】ここで、スロットル通過空気量特性値ｆ
（Ｔhr）は、スロットル開度Ｔhrに応じてマップ等によ
って演算される。このスロットル通過空気流量特性値ｆ
（Ｔhr）は、スロットル開度Ｔhrが大きくなるほど、ス
ロットル通過空気流量Ｍthが大きくなるように設定され
ている。また、圧力特性値Φo は、吸気圧力Ｐm と大気
圧Ｐo との比に応じてマップ等により演算されるが、理
論的には、次式によって演算できる。

【００８１】

【数１２】

【００８２】前記（１７）式で表されるスロットルモデ
ルは、スロットル開度Ｔhrからスロットル通過空気量Ｍ
thを演算するモデルである。従って、このスロットルモ
デルの逆モデル（逆スロットルモデル）を用いれば、ス
ロットル通過空気量Ｍthからスロットル開度Ｔhrを演算
することができる。この逆スロットルモデルは前記（１
７）式から次のように導き出される。

【００８３】

【数１３】

【００８４】従って、目標スロットル通過空気量Ｍthtg
から目標スロットル開度Ｔhrcom を演算する逆スロット
ルモデルは、次式で表される。

【００８５】

【数１４】

【００８６】前述した目標筒内充填空気量Ｍetg から目
標スロットル通過空気量Ｍthtgを演算する逆吸気マニホ
ールドモデルの（１６）式と、目標スロットル通過空気
量Ｍthtgから目標スロットル開度Ｔhrcom を演算する逆
スロットルモデルの（２０）式とを組み合わせること
で、目標筒内充填空気量Ｍetg から目標スロットル開度
Ｔhrcom を演算する目標スロットル開度演算モデルが導
き出される。この目標スロットル開度演算モデル（吸気
系モデルの逆モデル）の構成は、図１１にブロック図で
示されている。

【００８７】以上説明した目標スロットル開度演算モデ
ルを用いて目標スロットル開度Ｔhrcom を演算する処理
は、図１２及び図１３に示すスロットル制御プログラム
によって実行される。本プログラムは、ＥＣＵ１６によ
り所定時間毎又は所定クランク角毎に実行される。本プ
ログラムが起動されると、まずステップ１０１で、要求
図示トルクとエンジン回転速度Ｎｅに基づいてマップ等
により目標筒内充填空気量Ｍetg を算出する。この際、
アイドル時には、アイドル回転安定性を向上させるため
に、実エンジン回転速度Ｎｅの代わりに目標アイドル回
転速度Ｎｅtargetを用いて目標筒内充填空気量Ｍetg を
算出するようにしても良い。

【００８８】この後、ステップ１０２に進み、目標筒内
充填空気量Ｍetg とエンジン回転速度ＮｅとＶＶＴ進角
値とに基づいて基本目標吸気圧力Ｐmbase を算出する。
この際、アイドル時には、アイドル回転安定性を向上さ
せるために、実エンジン回転速度Ｎｅの代わりに目標ア
イドル回転速度Ｎｅtargetを用いて基本目標吸気圧力Ｐ
mbase を算出するようにしても良い。

【００８９】この後、ステップ１０３に進み、ＥＧＲバ
ルブ４０の開度ＥＧＲＶ、吸気圧力Ｐm 、大気圧Ｐo 、
外気温度Ｔo 等に基づいてＥＧＲガス流量ＭEGR を推定
し、このＥＧＲガス流量ＭEGR と目標筒内充填空気量Ｍ
etg とを用いて次式によりＥＧＲ補正係数ｆEGR を算出
する。 ｆEGR ＝１＋ＭEGR ／Ｍetg

【００９０】そして、次のステップ１０４で、パージ率
と吸気圧力Ｐm に基づいてエバポガスパージ流量Ｍpurg
を推定し、このエバポガスパージ流量Ｍpurgと目標筒内
充填空気量Ｍetg を用いて次式によりエバポガスパージ
補正係数ｆpurgを算出する。 ｆpurg＝１＋Ｍpurg／Ｍetg 更に、ステップ１０５で、大気圧センサ４６で検出した
大気圧Ｐo を用いて、前述した（６）式により大気圧補
正係数ｆPoを算出する。

【００９１】この後、ステップ１０６に進み、ＥＧＲ補
正係数ｆEGR 、エバポガスパージ補正係数ｆpurg、大気
圧補正係数ｆPoを、基本目標吸気圧力Ｐmbase に乗算し
て目標吸気圧力Ｐmtg を求める。 Ｐmtg ＝Ｐmbase ×ｆEGR ×ｆpurg×ｆPo

【００９２】そして、次のステップ１０７で、吸気圧力
センサ１８で検出した吸気圧力Ｐmが所定の目標吸気圧
力下限値Ｐmlimit以下であるか否かを判定する。この目
標吸気圧力下限値Ｐmlimitは、吸気圧力Ｐm の極端な低
下によって引き起こされる筒内のエンジンオイルの吸い
上げや空気量不足（燃焼状態の悪化）を防止できるよう
に設定されている。この目標吸気圧力下限値Ｐmlimit
は、予め実験やシミュレーション等で設定した固定値と
したり、或は、目標筒内充填空気量Ｍetg 等の運転条件
に応じてマップ等により設定するようにしても良い。

【００９３】もし、上記ステップステップ１０７で、実
吸気圧力Ｐm が目標吸気圧力下限値Ｐmlimit以下と判定
されれば、ステップ１０８に進み、目標吸気圧力下限値
Ｐmlimitを最終的な目標吸気圧力Ｐmtg として設定す
る。 Ｐmtg ＝Ｐmlimit

【００９４】この後、ステップ１０９に進み、目標吸気
圧力下限値Ｐmlimitに対応する目標筒内充填空気量下限
値Ｍetglimitを算出し、次のステップ１１０で、この目
標筒内充填空気量下限値Ｍetglimitを目標筒内充填空気
量Ｍetg として設定する。 Ｍetg ＝Ｍetglimit

【００９５】これに対し、上記ステップ１０７で、実吸
気圧力Ｐm が所定の目標吸気圧力下限値Ｐmlimitよりも
高いと判定された場合は、前述したステップ１０１，１
０６で算出した目標筒内充填空気量Ｍetg と目標吸気圧
力Ｐmtg をそのまま用いる。

【００９６】以上のようにして目標筒内充填空気量Ｍet
g と目標吸気圧力Ｐmtg を決定した後、ステップ１１１
に進み、エバポガスパージ流量Ｍpurgによって目標筒内
充填空気量Ｍetg を補正して最終的な目標筒内充填空気
量Ｍetg を求める。 Ｍetg ＝Ｍetg −Ｍpurg

【００９７】この後、ステップ１１２に進み、前述した
逆吸気マニホールドモデルを用いて目標筒内充填空気量
Ｍetg を位相進み補償して目標スロットル通過空気量Ｍ
thtgを算出する。

【００９８】そして、次のステップ１１３で、前述した
逆スロットルモデルのスロットル通過空気流量特性値ｆ
（Ｔhr）を、目標スロットル通過空気量Ｍthtg、大気圧
Ｐo、外気温度Ｔo 、圧力特性値Φo を用いて次式によ
り算出する。

【００９９】

【数１５】

【０１００】この際、圧力特性値Φo は、Ｐmtg ／Ｐo
をパラメータとするマップ等により算出すれば良い。こ
の後、ステップ１１４に進み、スロットル通過空気流量
特性値ｆ（Ｔhr）に応じてマップ等から目標スロットル
開度Ｔhrcom を算出する。この後、ステップ１１５に進
み、この目標スロットル開度Ｔhrcom に応じた制御信号
をモータ１４に出力して、スロットル開度を目標スロッ
トル開度Ｔhrcom に一致させるように制御する。

【０１０１】以上説明した本実施形態では、目標吸気圧
力と目標筒内充填空気量とに基づいて目標スロットル開
度を演算するため、従来のように目標筒内充填空気量の
みから目標スロットル開度を演算する場合と比較して筒
内充填空気量の制御精度を向上することができる。しか
も、目標筒内充填空気量とエンジン回転速度とに基づい
て演算した基本目標吸気圧力を、吸気圧力の変動要因と
なる所定のパラメータ（例えばＥＧＲガス流量、エバポ
ガスパージ流量、大気圧）に応じて補正して目標吸気圧
力を求めるようにしたので、当該パラメータによる影響
を排除した目標スロットル開度を演算することができ、
当該パラメータによって吸気圧力が変動する運転条件下
でも、目標筒内充填空気量を満たす精密なスロットル制
御が可能となる。

【０１０２】更に、本実施形態では、要求図示トルク等
に基づいて演算した目標筒内充填空気量を筒内充填空気
量の変動要因となる所定のパラメータ（例えばエバポガ
スパージ流量）に応じて補正し、補正後の目標筒内充填
空気量と目標吸気圧力とに基づいて目標スロットル開度
を演算するようにしたので、目標筒内充填空気量につい
ても、目標吸気圧力と同じく、変動要因の影響を排除す
ることができる。

【０１０３】また、本実施形態では、吸気圧力（吸気マ
ニホールド圧力）が所定の目標吸気圧力下限値以下にな
ったときに、目標吸気圧力を目標吸気圧力下限値に設定
し、且つ、目標筒内充填空気量を目標吸気圧力下限値に
対応する目標筒内充填空気量下限値に設定するようにし
たので、例えば、下り坂走行時や高速走行の減速時等の
ように、エンジン高回転時に要求図示トルクが小さくな
るような運転条件下でも、吸気圧力の極端な低下を回避
することができ、筒内のエンジンオイルが吸気マニホー
ルド内に吸い上げられたり、筒内充填空気量が不足して
燃焼状態が不安定になる等の不具合を未然に防止でき
る。

【０１０４】更に、本実施形態では、スロットル開度の
変化（スロットル通過空気量の変化）が実際の筒内充填
空気量の変化として現れるまでの遅れを考慮して、その
遅れ分だけ目標筒内充填空気量を位相進み補償するよう
にしたので、吸気系の遅れ要素の影響を排除して筒内充
填空気量の制御精度を向上することができる。

【０１０５】尚、本実施形態では、可変バルブタイミン
グ機構、ＥＧＲシステム、エバポパージシステムを全て
備えているが、これらのうちの１つ又は２つのシステム
が無いエンジンにも本発明を適用して実施できる。

【０１０６】その他、本発明は、筒内噴射式エンジンに
限定されず、電子スロットルシステムを搭載した吸気ポ
ート噴射式エンジンにも適用して実施できる等、種々変
更して実施できることは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す筒内噴射式エンジン
制御システム全体の概略構成図

【図２】筒内噴射式エンジンのトルクディマンド制御の
概要を説明する機能ブロック図

【図３】（ａ）は均質燃焼モード制御手段の機能を説明
するブロック図、（ｂ）は成層燃焼モード制御手段の機
能を説明する機能ブロック図

【図４】均質燃焼モード制御手段の機能のうち、スロッ
トル制御に関する機能の概要を示した機能ブロック図

【図５】スロットル制御に関する機能の具体例を示した
機能ブロック図（その１）

【図６】スロットル制御に関する機能の具体例を示した
機能ブロック図（その２）

【図７】基本目標吸気圧力Ｐmbase の演算方法を説明す
る機能ブロック図

【図８】大気圧補正係数ｆPoの演算方法を説明する機能
ブロック図

【図９】吸気系モデルとその逆モデルとの関係を説明す
る図

【図１０】スロットルモデルの概要を説明する機能ブロ
ック図

【図１１】吸気系モデルの逆モデル（目標スロットル開
度演算モデル）の概要を説明する機能ブロック図

【図１２】スロットル制御プログラムの処理の流れを示
すフローチャート（その１）

【図１３】スロットル制御プログラムの処理の流れを示
すフローチャート（その２）

【符号の説明】

１１…筒内噴射式エンジン（内燃機関）、１２…吸気
管、１３…エアフローメータ、１４…モータ（スロット
ルアクチュエータ）、１５…スロットルバルブ、１６…
ＥＣＵ（目標筒内充填空気量演算手段，基本目標吸気圧
力演算手段，吸気圧力補正手段，目標筒内充填空気量補
正手段，目標スロットル開度演算手段，下限値設定手
段，位相進み補償手段）、１７…サージタンク、１８…
吸気圧力センサ（吸気圧力検出手段）、１９…吸気マニ
ホールド、２１…燃料噴射弁、２２…燃料タンク、２５
…点火プラグ、３０…可変バルブタイミング機構、３３
…クランク軸、３４…外部負荷、３６…排気管、４０…
ＥＧＲバルブ、４１…アクセルセンサ、４３…キャニス
タ、４４…パージ制御弁、４６…大気圧センサ、５１…
要求図示トルク演算手段、５２…燃焼モード切換手段、
５３…均質燃焼モード制御手段、５４…成層燃焼モード
制御手段、５９…ＥＧＲガス流量推定手段、６０…エバ
ポガスパージ流量推定手段、６１…目標筒内充填空気量
演算手段、６２…基本目標吸気圧力演算手段、６３…補
正手段（吸気圧力補正手段，目標筒内充填空気量補正手
段）、６４…目標吸気圧力下限値設定手段、６５…目標
筒内充填空気量下限値設定手段、６６…最終目標吸気圧
力選択手段、６７…最終目標筒内充填空気量選択手段、
６８…目標スロットル開度演算手段。

───────────────────────────────────────────────────── 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 41/02 ３０１ Ｆ０２Ｄ 41/02 ３０１Ｅ ３０１Ｊ 41/08 ３１０ 41/08 ３１０ 43/00 ３０１ 43/00 ３０１Ｋ ３０１Ｚ 45/00 ３６４ 45/00 ３６４Ａ ３６４Ｄ ３６４Ｇ Ｆターム(参考） 3G065 CA22 DA05 DA06 EA03 FA08 GA01 GA14 GA15 GA41 3G084 AA04 BA05 BA11 BA13 BA17 BA20 BA23 BA24 BA27 BA35 CA06 DA04 FA01 FA07 FA10 FA33 FA37 3G092 AA06 AA09 AA11 AA17 AA19 DA01 DA02 DA08 DC03 DC09 DE19 DG08 EA11 FA06 GA13 GB06 HA01Z HA05Z HA06X HA13Z HB10Z HD07Z HE01Z HF01Z HF03Z HF08Z HG02Z 3G301 HA04 HA13 HA14 HA16 HA19 KA07 KA16 KB07 LA03 LA07 MA11 NA06 NC04 NE17 NE19 PA01Z PA07A PA09Z PA11A PA11Z PB09Z PD15Z PE01Z PE10Z PF03Z PF12Z PF13Z PF14Z

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スロットルバルブを駆動するスロットル
   アクチュエータを備え、運転者が操作したアクセル開度
   等に基づいて内燃機関の燃焼によって発生すべき要求図
   示トルクを演算し、この要求図示トルク等に基づいて目
   標スロットル開度を演算し、この目標スロットル開度に
   基づいて前記スロットルアクチュエータを制御する内燃
   機関の電子スロットル制御装置において、 前記要求図示トルク等に基づいて目標筒内充填空気量を
   演算する目標筒内充填空気量演算手段と、 前記目標筒内充填空気量と機関回転速度とに基づいて基
   本目標吸気圧力を演算する基本目標吸気圧力演算手段
   と、 前記基本目標吸気圧力を吸気圧力の変動要因となる所定
   のパラメータに応じて補正して目標吸気圧力を求める目
   標吸気圧力補正手段と、 前記目標吸気圧力と前記目標筒内充填空気量とに基づい
   て目標スロットル開度を演算する目標スロットル開度演
   算手段とを備えていることを特徴とする内燃機関の電子
   スロットル制御装置。
2. 【請求項２】 前記目標筒内充填空気量演算手段で演算
   した目標筒内充填空気量を筒内充填空気量の変動要因と
   なる所定のパラメータに応じて補正する目標筒内充填空
   気量補正手段を備え、 前記目標スロットル開度演算手段は、前記目標筒内充填
   空気量補正手段により補正した目標筒内充填空気量と前
   記目標吸気圧力とに基づいて目標スロットル開度を演算
   することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の電子
   スロットル制御装置。
3. 【請求項３】 前記目標吸気圧力補正手段は、前記吸気
   圧力の変動要因となる所定のパラメータとして少なくと
   も排出ガス環流量及び／又はエバポガスパージ流量を用
   いて前記基本目標吸気圧力を補正し、 前記目標筒内充填空気量補正手段は、前記筒内充填空気
   量の変動要因となる所定のパラメータとして少なくとも
   エバポガスパージ流量を用いて前記目標筒内充填空気量
   を補正することを特徴とする請求項１又は２に記載の内
   燃機関の電子スロットル制御装置。
4. 【請求項４】 吸気バルブ及び／又は排気バルブのバル
   ブタイミングを可変する可変バルブタイミング機構を備
   え、 前記基本目標吸気圧力演算手段は、前記基本目標吸気圧
   力を演算する際に、前記目標筒内充填空気量と前記機関
   回転速度と前記バルブタイミングとに基づいて基本目標
   吸気圧力を演算することを特徴とする請求項１乃至３の
   いずれかに記載の内燃機関の電子スロットル制御装置。
5. 【請求項５】 吸気圧力を検出する吸気圧力検出手段
   と、 前記吸気圧力検出手段で検出した吸気圧力が所定の目標
   吸気圧力下限値以下になったときに、前記目標吸気圧力
   を前記目標吸気圧力下限値に設定し、且つ、前記目標筒
   内充填空気量を前記目標吸気圧力下限値に対応する目標
   筒内充填空気量下限値に設定する下限値設定手段とを備
   えていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに
   記載の内燃機関の電子スロットル制御装置。
6. 【請求項６】 前記目標スロットル開度演算手段で用い
   る前記目標筒内充填空気量を、スロットル開度の変化が
   実際の筒内充填空気量の変化として現れるまでの遅れを
   考慮してその遅れ分だけ位相進み補償する位相進み補償
   手段を備えていることを特徴とする請求項１乃至５のい
   ずれかに記載の内燃機関の電子スロットル制御装置。
7. 【請求項７】 前記基本目標吸気圧力演算手段は、アイ
   ドル時には、前記機関回転速度として目標アイドル回転
   速度を用いて基本目標吸気圧力を演算することを特徴と
   する請求項１乃至６のいずれかに記載の内燃機関の電子
   スロットル制御装置。
8. 【請求項８】 前記目標スロットル開度演算手段は、ス
   ロットル開度の変化が実際の筒内充填空気量の変化とし
   て現れるまでの吸入空気の挙動をモデル化した吸気系モ
   デルの逆モデルを用いて目標スロットル開度を演算する
   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
   燃機関の電子スロットル制御装置。