JP2005002932A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】運転状態量に基づいて基準吸入空気量を取得するためのマップを、実際の機関毎に、且つ、車両が走行している環境の変化に応じて補正すること。
【解決手段】この内燃機関の制御装置は、標準状態（２５℃、１気圧）において機関を定常運転させたときの吸入空気量である基準吸入空気量ＫＬＴＡをスロットル弁開度ＴＡとエンジン回転速度ＮＥとに基づいて求めるためのＫＬＴＡマップを備えている。そして、所定のＫＬＴＡマップ補正条件が成立する毎に、ナビゲーション装置から得られる現在地の高度Ｈに応じた高度補正係数ＫＨと、ＫＬＴＡマップから得られるマップ値である標準状態における基準吸入空気量ＫＬＴＡとから現在地の高度Ｈにおける基準吸入空気量である補正基準吸入空気量ＫＨ・ＫＬＴＡを求める。一方、エアフローメータの出力に基づいて実吸入空気量ＫＬＡＣＴを求め、補正基準吸入空気量ＫＨ・ＫＬＴＡと実吸入空気量ＫＬＡＣＴとの偏差ΔＫＬが小さくなるようにＫＬＴＡマップを補正する。
【選択図】 図６

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の運転状態量に基づいて車両が基準環境下にある場合の基準吸入空気量を取得するためのデータを記憶していて、同運転状態量と同データとに基づいて取得された基準吸入空気量を内燃機関の制御に使用する内燃機関の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、内燃機関が定常運転状態にある場合、即ち、スロットル弁開度と機関の回転速度とが共に一定に維持されている場合、機関に吸入される吸入空気量はスロットル弁開度と機関の回転速度に依存し、スロットル弁開度と機関の回転速度とが定まれば一義的に決定される。
【０００３】
また、内燃機関においては、機関に供給される混合気の空燃比が目標空燃比（例えば、理論空燃比）となるように噴射すべき燃料噴射量を制御するため、同機関が吸入する吸入空気量を正確に取得する必要がある。
【０００４】
このため、例えば、下記特許文献１に開示された内燃機関の制御装置は、予め実験等を通じて、スロットル弁開度と機関の回転速度の組み合わせを種々変更した各々の条件下で、機関を定常運転させたときの基準吸入空気量をそれぞれ計測しておき、各基準吸入空気量の値をスロットル弁開度と機関の回転速度とに基づくデータ（マップ、テーブル）として記憶している。そして、この装置は、センサにより検出されるスロットル弁開度、及び機関の回転速度と、前記マップとに基づいて定常運転時の基準吸入空気量を求め、この基準吸入空気量に所定の一次遅れ処理を施すこと等により時々刻々と変化し得る吸入空気量を正確に計算するとともに、同計算による吸入空気量に基づいて目標空燃比を得るための燃料噴射量を算出するようになっている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−９８９９８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、かかるマップとして記憶されている基準吸入空気量は、基準吸入空気量計測用の機関の試験品（マスター品）を稼動させたときに計測される値である。一方、このマスター品と実際の機関との間には、構成部品の各形状、センサ出力値等において不可避的に誤差（以下、「形状等の誤差」と云うこともある。）が存在するから、前記マップにより得られる基準吸入空気量は、実際の機関を前記マスター品と同一の環境、条件にて稼動させたときに計測される実際の基準吸入空気量とは異なる。従って、上記開示された装置においては、かかる形状等の誤差に起因して正確な基準吸入空気量を得ることができない場合があり、この結果、上記計算により得られる吸入空気量と実際の吸入吸気量に差が生じる場合がある。
【０００７】
また、上記マップとして記憶されている基準吸入空気量は、或る所定の基準環境下（例えば、標準状態（２５℃、１気圧））で計測された値である。従って、車両が走行している現在地の高度や、天候などによる環境（気圧、温度等）の変化によっても正確な基準吸入空気量を得ることができない場合があり、この結果、上記計算により得られる吸入空気量と実際の吸入吸気量に差が生じる場合がある。
【０００８】
即ち、上記開示された装置においては、形状等の誤差、車両が走行している現在地の高度、天候などによる気圧等の変化に起因して上記計算による吸入空気量と実際の吸入吸気量に差が生じ、この結果、同計算による吸入空気量に基づいて算出される燃料噴射量が適切な値と異なる値となって空燃比が乱れるという問題がある。
【０００９】
従って、本発明の目的は、内燃機関の運転状態量に基づいて前記車両が基準環境下にある場合の基準吸入空気量を取得するためのデータを記憶している内燃機関の制御装置において、実際の機関毎に、且つ、車両が走行している環境の変化に応じて同データを適切な値に補正し得るものを提供することにある。
【００１０】
【本発明の概要】
本発明の特徴は、車両に搭載された内燃機関の運転状態量を取得する運転状態量取得手段と、前記取得された運転状態量に基づいて前記車両が基準環境下にある場合に（定常運転状態における）前記内燃機関が吸入する基準吸入空気量を取得するためのデータを記憶する基準吸入空気量取得用データ記憶手段と、を備えた内燃機関の制御装置が、前記車両が走行している現在地の高度を取得する高度取得手段と、前記内燃機関が吸入する実際の吸入空気量を計測するエアフローメータと、前記取得された運転状態量、及び前記データに基づいて取得された前記基準吸入空気量と、前記取得された高度とから補正基準吸入空気量を求めるとともに、同補正基準吸入空気量と前記計測された実際の吸入空気量との比較結果に基づいて前記基準吸入空気量を補正するために前記データを補正するデータ補正手段とを備えたことにある。ここにおいて、前記データは、基準吸入空気量そのもののデータ（マップ、テーブル）であってもよいし、基準吸入空気量を求めるための関数に使用される係数等のデータ（マップ、テーブル）であってもよい。また、前記基準環境は、例えば、標準状態（２５℃、１気圧）であって、これに限定されない。
【００１１】
この場合、前記運転状態量取得手段は、前記運転状態量として、スロットル弁の開度と、前記内燃機関の回転速度を取得するように構成されることが好適である。また、前記高度取得手段は、ナビゲーション装置を含んで構成されることが好ましい。
【００１２】
高度が高くなると、気圧が低下して空気密度が小さくなることで、同一のスロットル弁開度、及び同一の回転速度における機関の吸入空気量（質量）は少なくなる。ここで、高度の変化量と気圧の変化量との間には所定の関係があることが知られている。また、気圧と空気密度、空気密度と吸入空気量とはそれぞれ比例関係にある。換言すれば、高度の変化量と吸入空気量の変化量との間にも所定の関係がある。
【００１３】
従って、前記基準吸入空気量を取得するためのデータが計測された基準環境（例えば、標準状態）に相当する高度を基準高度とした場合、上記構成によれば、高度取得手段により車両が走行している現在地の同基準高度からの高度を正確に得ることができることから、同現在地の高度に基づいて前記データを補正することで同現在地の高度における基準吸入空気量である補正基準吸入空気量を求めることができる。
【００１４】
一方、実際の吸入空気量は、（内燃機関が定常運転状態にある場合）車両が走行している位置の高度にかかわらずエアフローメータにより正確に計測され得る。従って、上記補正基準吸入空気量とエアフローメータにより計測された実際の吸入空気量との間に差（計算誤差）が生じていれば、かかる計算誤差は、前記現在地の高度の影響を除いた、上記形状等の誤差、及び天候などによる環境（気圧等）の変化に基づくものであると云うことができる。
【００１５】
以上のことから、上記のように、前記補正基準吸入空気量と前記計測された実際の吸入空気量との比較結果に基づいて前記基準吸入空気量を補正するために前記データを補正するように構成すれば、上記形状等の誤差、及び天候などによる環境の変化に基づく上記計算誤差を補償することができる。この結果、実際の機関毎に、且つ、天候などによる環境の変化に応じて、前記データが適切な値に補正され得るとともに同補正されたデータに基づいて正確な基準吸入空気量が取得され得る。
【００１６】
また、上記本発明による内燃機関の制御装置においては、前記データ補正手段は、前記データが補正された延べ回数に関連する値に基づいて、同データを補正する程度を変更するように構成されることが好適である。ここにおいて、前記データが補正された延べ回数に関連する値は、例えば、同データが補正された延べ回数そのもの、或いは、この制御装置（実際には、マイクロコンピュータ）の新品の時点、又はリセットされた時点からの積算稼動時間であって、これらに限定されない。
【００１７】
一般に、エアフローメータの計測誤差、及び高度取得手段により得られる高度の誤差等は不可避的に発生することから、上記計算誤差が生じていても、上記補正基準吸入空気量とエアフローメータにより計測された実際の吸入空気量との差が完全に消滅する程度まで前記データを補正することは行われない。しかしながら、この制御装置（実際には、マイクロコンピュータ）の新品の時点、又はリセットされた時点からの積算稼動時間が比較的短い間は、前記データが補正された延べ回数が少なく、従って、上記形状等の誤差、及び天候などによる環境の変化に基づく上記計算誤差が充分に補償されていないことから、前記データを補正する程度を比較的大きくすることが好ましいと考えられる。
【００１８】
従って、上記のように、前記データが補正された延べ回数に関連する値に基づいて同データを補正する程度を変更するように構成すれば、同データを補正する程度を同データが補正された延べ回数に応じて変化する適切な程度に一致させることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による内燃機関の制御装置の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
【００２０】
図１は、この実施形態による制御装置を火花点火式多気筒（４気筒）内燃機関１０に適用したシステムの概略構成を示している。この内燃機関１０は、シリンダブロック、シリンダブロックロワーケース、及びオイルパン等を含むシリンダブロック部２０と、シリンダブロック部２０の上に固定されるシリンダヘッド部３０と、シリンダブロック部２０にガソリン混合気を供給するための吸気系統４０と、シリンダブロック部２０からの排気ガスを外部に放出するための排気系統５０とを含んでいる。
【００２１】
シリンダブロック部２０は、シリンダ２１、ピストン２２、コンロッド２３、及びクランク軸２４を含んでいる。ピストン２２はシリンダ２１内を往復動し、ピストン２２の往復動がコンロッド２３を介してクランク軸２４に伝達され、これにより同クランク軸２４が回転するようになっている。シリンダ２１とピストン２２のヘッドは、シリンダヘッド部３０とともに燃焼室２５を形成している。
【００２２】
シリンダヘッド部３０は、燃焼室２５に連通した吸気ポート３１、吸気ポート３１を開閉する吸気弁３２、吸気弁３２を駆動するインテークカムシャフトを含むとともに同インテークカムシャフトの位相角を連続的に変更する可変吸気タイミング装置３３、可変吸気タイミング装置３３のアクチュエータ３３ａ、燃焼室２５に連通した排気ポート３４、排気ポート３４を開閉する排気弁３５、排気弁３５を駆動するエキゾーストカムシャフト３６、点火プラグ３７、点火プラグ３７に与える高電圧を発生するイグニッションコイルを含むイグナイタ３８、及び燃料を吸気ポート３１内に噴射するインジェクタ（燃料噴射手段）３９を備えている。
【００２３】
吸気系統４０は、吸気ポート３１に連通し同吸気ポート３１とともに吸気通路を形成するインテークマニホールドを含む吸気管４１、吸気管４１の端部に設けられたエアフィルタ４２、吸気管４１内にあって吸気通路の開口断面積を可変とするスロットル弁４３、及びスロットル弁駆動手段を構成するＤＣモータからなるスロットル弁アクチュエータ４３ａを備えている。
【００２４】
排気系統５０は、排気ポート３４に連通したエキゾーストマニホールド５１、エキゾーストマニホールド５１（実際には、各排気ポート３４に連通した各々のエキゾーストマニホールド５１の下流端部が集合した集合部）に接続されたエキゾーストパイプ（排気管）５２、エキゾーストパイプ５２に配設（介装）された上流側の三元触媒５３（上流側触媒コンバータ、又はスタート・キャタリティック・コンバータとも云うが、以下「第１触媒５３」と称呼する。）、及びこの第１触媒５３の下流のエキゾーストパイプ５２に配設（介装）された下流側の三元触媒５４（車両のフロア下方に配設されるため、アンダ・フロア・キャタリティック・コンバータとも云うが、以下「第２触媒５４」と称呼する。）を備えている。排気ポート３４、エキゾーストマニホールド５１、及びエキゾーストパイプ５２は、排気通路を構成している。
【００２５】
一方、このシステムは、熱線式エアフローメータ６１、運転状態量取得手段としてのスロットルポジションセンサ６２、カムポジションセンサ６３、運転状態量取得手段としてのクランクポジションセンサ６４、水温センサ６５、第１触媒５３の上流の排気通路（本例では、上記各々のエキゾーストマニホールド５１が下流端部が集合した集合部）に配設された空燃比センサ６６（以下、「上流側空燃比センサ６６」と称呼する。）、第１触媒５３の下流であって第２触媒５４の上流の排気通路に配設された空燃比センサ６７（以下、「下流側空燃比センサ６７」と称呼する。）、及びアクセル開度センサ６８を備えている。
【００２６】
熱線式エアフローメータ６１は、吸気管４１内を流れる吸入空気の単位時間あたりの質量流量に応じた電圧Ｖｇを出力するようになっている。かかるエアフローメータ６１の出力Ｖｇと、計測された吸入空気量流量Ｇａとの関係は、図２に示したとおりである。スロットルポジションセンサ６２は、スロットル弁４３の開度を検出し、運転状態量としてのスロットル弁開度ＴＡを表す信号を出力するようになっている。カムポジションセンサ６３は、インテークカムシャフトが９０°回転する毎に（即ち、クランク軸２４が１８０°回転する毎に）一つのパルスを有する信号（Ｇ２信号）を発生するようになっている。
【００２７】
クランクポジションセンサ６４は、クランク軸２４が１０°回転する毎に幅狭のパルスを有するとともに同クランク軸２４が３６０°回転する毎に幅広のパルスを有する信号を出力するようになっている。この信号は、運転状態量としてのエンジン回転速度ＮＥを表す。水温センサ６５は、内燃機関１０の冷却水の温度を検出し、冷却水温ＴＨＷを表す信号を出力するようになっている。アクセル開度センサ６８は、運転者によって操作されるアクセルペダル８１の操作量を検出し、同アクセルペダル８１の操作量Ａｃｃｐを表す信号を出力するようになっている。
【００２８】
電気制御装置７０は、互いにバスで接続されたＣＰＵ７１、ＣＰＵ７１が実行するルーチン（プログラム）、テーブル（ルックアップテーブル、マップ）、及び定数等を予め記憶したＲＯＭ７２、ＣＰＵ７１が必要に応じてデータを一時的に格納するＲＡＭ７３、電源が投入された状態でデータを格納するとともに同格納したデータを電源が遮断されている間も保持するバックアップＲＡＭ７４、並びにＡＤコンバータを含むインターフェース７５等からなるマイクロコンピュータである。インターフェース７５は、前記センサ６１〜６８と接続され、ＣＰＵ７１にセンサ６１〜６８からの信号を供給するとともに、同ＣＰＵ７１の指示に応じて可変吸気タイミング装置３３のアクチュエータ３３ａ、イグナイタ３８、インジェクタ３９、及びスロットル弁アクチュエータ４３ａに駆動信号を送出するようになっている。
【００２９】
また、インターフェース７５は、この内燃機関１０を搭載した車両に備えられている高度取得手段としてのナビゲーション装置９０にも接続されている。ナビゲーション装置９０は、車両が走行している現在地を人口衛星等から得られる情報に基づいて特定し、同現在地から運転者が指定する目的地までの経路を案内する周知の経路案内装置である。
【００３０】
このナビゲーション装置９０は、所定の領域内に存在する道路上の多数の地点での高度、及びその他の情報を記憶していて、これらの情報、特定された現在地、及び図示しない車速センサから得られる車速等に基づいて、現在地の高度Ｈ、及び、現在から所定時間経過後までの間に車両が走行するであろう道路上の高度（の変化）に関する情報等を示す信号をインターフェース７５を介してＣＰＵ７１に供給するようになっている。
【００３１】
（基準吸入空気量取得用マップ（ＫＬＴＡマップ）の補正の概要）
次に、上記のように構成された本発明の実施形態による制御装置（以下、「本装置」と云うこともある。）が行う、基準吸入空気量を取得するためのデータを記憶する基準吸入空気量取得用データ記憶手段としてのＫＬＴＡマップの補正の概要について説明する。
【００３２】
内燃機関１０においては、機関に供給される混合気の空燃比が目標空燃比（例えば、理論空燃比）となるように噴射すべき燃料噴射量Ｆｉを制御するため、同機関が吸入する吸入空気量を正確に取得する必要がある。
【００３３】
一方、一般に、内燃機関１０が定常運転状態にある場合、即ち、スロットル弁開度ＴＡとエンジン回転速度ＮＥとが共に一定に維持されている場合、機関に吸入される吸入空気量はスロットル弁開度ＴＡとエンジン回転速度ＮＥとが定まれば一義的に決定される。
【００３４】
図３は、内燃機関１０の試験品（マスター品）を標準状態（２５℃、１気圧）下に置き、スロットル弁開度ＴＡとエンジン回転速度ＮＥの組み合わせを種々変更した各々の条件下で機関を定常運転させたときの各吸入空気量をそれぞれエアフローメータ６１により計測した場合における、一気筒あたりの基準吸入空気量に相当する値ＫＬＴＡ（以下、単に「基準吸入空気量ＫＬＴＡ」と云うこともある。）と、スロットル弁開度ＴＡ及びエンジン回転速度ＮＥとの関係を示したグラフである。
【００３５】
従って、本装置は、上記各基準吸入空気量ＫＬＴＡをスロットル弁開度ＴＡ及びエンジン回転速度ＮＥとに基づく図３に示したグラフに相当するマップ（マップ値）としてバックアップＲＡＭ７４に記憶し、このＫＬＴＡマップにより得られる基準吸入空気量ＫＬＴＡに基づいて後述するように時々刻々と変化し得る吸入空気量を計算する。よって、時々刻々と変化し得る吸入空気量を正確に求めるためには、基準吸入空気量ＫＬＴＡを得るためのＫＬＴＡマップ（マップ値）が正確でなければならない。
【００３６】
しかしながら、かかるＫＬＴＡマップとして記憶されている基準吸入空気ＫＬＴＡは、上記マスター品を稼動させたときに計測された値であってこのマスター品と個々の実際の機関との間には前述の形状等の誤差が不可避的に存在するから、ＫＬＴＡマップにより得られる基準吸入空気量ＫＬＴＡは、実際の基準吸入空気量とは異なる。従って、かかる形状等の誤差に起因して正確な基準吸入空気量ＫＬＴＡを得ることができない場合がある。
【００３７】
また、上記ＫＬＴＡマップとして記憶されている基準吸入空気量ＫＬＴＡは上記標準状態にて計測された値である一方、実際の基準吸入空気量は気圧、温度等に応じて変化し得る。従って、天候などによる環境（気圧、温度等）の変化によっても正確な基準吸入空気量ＫＬＴＡを得ることができない場合がある。更には、車両が走行している現在地の高度Ｈが変化すると同高度Ｈに応じて気圧が変化するから、このことによっても正確な基準吸入空気量ＫＬＴＡを得ることができない場合がある。
【００３８】
以上のように、本装置がバックアップＲＡＭ７４に記憶しているＫＬＴＡマップにより得られる基準吸入空気量ＫＬＴＡは、上記形状等の誤差、天候などによる環境の変化、及び車両が走行している現在地の高度Ｈ、の主に３つの影響に基づいて、実際の基準吸入空気量と異なる場合がある。従って、正確な空燃比制御を行うためには、これら３つの影響を補償できるようにＫＬＴＡマップを逐次補正していく必要がある。
【００３９】
ここで、車両が走行している現在地の高度Ｈはナビゲーション装置９０から正確に取得され得るから、ＫＬＴＡマップにより得られる基準吸入空気量ＫＬＴＡから同高度Ｈにおける基準吸入空気量を求めることが可能である。即ち、高度の変化量と気圧の変化量との間には所定の関係（具体的には、高度が所定量だけ高くなると気圧が所定量だけ低くなる関係）があることが知られている。また、気圧と空気密度は比例関係にあり、気圧が所定量だけ低下すると空気密度が所定量だけ低下する。更には、空気密度と吸入空気量も比例関係にあり、空気密度が所定量だけ低下すると吸入空気量も所定量だけ少なくなる。
【００４０】
以上のことから、現在地の高度Ｈの変化量と基準吸入空気量ＫＬＴＡの変化量との間にも所定の関係があり、基準吸入空気量ＫＬＴＡは現在地の高度Ｈの増大に応じて同所定の関係に従って少なくなることになる。従って、この所定の関係に対応する図４に示す高度補正係数ＫＨを導入すると、現在地の高度Ｈにおける基準吸入空気量（以下、「補正基準吸入空気量」と称呼する。）は、ナビゲーション装置９０から得られる現在地の高度Ｈと図４の関係とから求められる高度補正係数ＫＨと、ＫＬＴＡマップにより得られる（標準状態における）基準吸入空気量ＫＬＴＡ（ＴＡｃ，ＮＥｃ）とを用いて、「ＫＨ・ＫＬＴＡ（ＴＡｃ，ＮＥｃ）」として表すことができる。ここで、ＫＬＴＡ（ＴＡｃ，ＮＥｃ）は、スロットル弁開度がＴＡｃ、且つエンジン回転速度がＮＥｃである場合にＫＬＴＡマップから得られるマップ値である基準吸入空気量ＫＬＴＡを表す。
【００４１】
図４において、Ｈｓｔｄは基準高度であって、標準状態における気圧である１気圧に相当する高度である。即ち、高度補正係数ＫＨの値は、基準高度Ｈｓｔｄでの気圧が１気圧である場合における、１気圧に対する現在地の高度Ｈにおける気圧の割合を表す値である。このように補正基準吸入空気量ＫＨ・ＫＬＴＡ（ＴＡｃ，ＮＥｃ）を求めることは、現在地の高度Ｈの影響を補償できるようにＫＬＴＡマップを補正することに相当する。
【００４２】
一方、機関が吸入する実際の吸入空気量は、内燃機関１０が定常運転状態にある場合、車両が走行している現在地の高度Ｈにかかわらずエアフローメータ６１により正確に計測され得る。一気筒あたりの実際の吸入空気量に相当する値ＫＬＡＣＴ（以下、単に「実吸入空気量ＫＬＡＣＴ」と云うこともある。）は、エアフローメータ６１により計測される前記吸入空気流量Ｇａ及びエンジン回転速度ＮＥと、関数ｆとにより下記数１に従って計算することができる。
【００４３】
【数１】
ＫＬＡＣＴ＝ｆ（Ｇａ，ＮＥ）
【００４４】
上記数１に従って計算される実吸入空気量ＫＬＡＣＴと前記補正基準吸入空気量ＫＨ・ＫＬＴＡ（ＴＡｃ，ＮＥｃ）とは本来一致するはずである。一方、前記補正基準吸入空気量ＫＨ・ＫＬＴＡ（ＴＡｃ，ＮＥｃ）と実吸入空気量ＫＬＡＣＴとの間に差（計算誤差）があれば、即ち、下記数２に従って、補正基準吸入空気量ＫＨ・ＫＬＴＡ（ＴＡｃ，ＮＥｃ）と実吸入空気量ＫＬＡＣＴとの偏差ΔＫＬを求めたとき、同偏差ΔＫＬが「０」でなければ、かかる計算誤差は、前記現在地の高度Ｈの影響を除いた、上記形状等の誤差、及び天候などによる環境の変化の影響に基づくものである。
【００４５】
【数２】
ΔＫＬ＝ＫＨ・ＫＬＴＡ（ＴＡｃ，ＮＥｃ）−ＫＬＡＣＴ
【００４６】
この場合、かかる計算誤差を少なくする方向に、従って、前記ΔＫＬを小さくする方向にＫＬＴＡマップ（のマップ値、即ち、データ）を補正することは、上記形状等の誤差、及び天候などによる環境の変化の影響を補償することに繋がる。
【００４７】
ここで、エアフローメータ６１による吸入空気流量Ｇａ（従って、実吸入空気量ＫＬＡＣＴ）の計測誤差、及びナビゲーション装置９０により得られる高度Ｈの誤差等は不可避的に発生することから、上記偏差ΔＫＬが「０」でない場合であっても、同偏差ΔＫＬが「０」になる程度までＫＬＴＡマップのマップ値を補正するべきではない。しかしながら、ＫＬＴＡマップのマップ値が補正された延べ回数Ｎｔｏｔａｌ（以下、「延べ補正回数Ｎｔｏｔａｌ」と称呼する。）が少ない間は、上記形状等の誤差、及び天候などによる環境の変化に基づく上記計算誤差が充分に補償されていないことから、同マップ値を補正する程度を比較的大きくすることが好ましいと考えられる。換言すれば、延べ補正回数Ｎｔｏｔａｌが少ないほどＫＬＴＡマップのマップ値を補正する程度を大きくすることが好ましい。
【００４８】
また、ＫＬＴＡマップ中の多数のマップ値である各基準吸入空気量ＫＬＴＡ（ＴＡ，ＮＥ）をそれぞれ補正する場合、同基準吸入空気量ＫＬＴＡ（ＴＡ，ＮＥ）に対応するスロットル弁開度ＴＡが上記偏差ΔＫＬを求める際の上記スロットル弁開度ＴＡｃから離れるほど、且つ、同基準吸入空気量ＫＬＴＡ（ＴＡ，ＮＥ）に対応するエンジン回転速度ＮＥが同偏差ΔＫＬを求める際の上記エンジン回転速度ＮＥｃから離れるほど、同基準吸入空気量ＫＬＴＡ（ＴＡ，ＮＥ）を補正する程度を小さくすることが好適である。
【００４９】
以上のことから、本装置は、所定のＫＬＴＡマップ補正条件が成立したとき、先ず、上記数１に従って実吸入空気量ＫＬＡＣＴを求めるとともに、その時点でのスロットル弁開度ＴＡｃと、エンジン回転速度ＮＥｃと、ＫＬＴＡマップとに基づいて基準吸入空気量ＫＬＴＡ（ＴＡｃ，ＮＥｃ）を求める。また、本装置は、ナビゲーション装置９０からの信号に基づく現在地の高度Ｈと図４に相当するマップとから高度補正係数ＫＨを求め、上記数２に従って、偏差ΔＫＬを求める。そして、本装置は、下記数３に従って、ＫＬＴＡマップ中の多数のマップ値である各基準吸入空気量ＫＬＴＡ（ＴＡ，ＮＥ）をそれぞれ補正するとともに、バックアップＲＡＭ７４に記憶されている補正前の各基準吸入空気量ＫＬＴＡ（ＴＡ，ＮＥ）の値を対応する補正後の値に更新する。
【００５０】
【数３】
ＫＬＴＡ（ＴＡ，ＮＥ）＝ＫＬＴＡ（ＴＡ，ＮＥ）−（ΔＫＬ・ＫＧ／ＫＨ）・ｇ（｜ＴＡ−ＴＡｃ｜，｜ＮＥ−ＮＥｃ｜）
【００５１】
上記数３において、ＫＧは補正ゲインであって、図５に示すように、延べ補正回数Ｎｔｏｔａｌの増加に伴って減少する正の値（＜１）である。なお、延べ補正回数Ｎｔｏｔａｌは、例えば、電気制御装置７０が新品である時点、又は同電気制御装置７０がリセットされた時点等において「０」にクリアされるとともに、その後においてＫＬＴＡマップが補正される毎に「１」ずつ増大されていく値である。
【００５２】
また、上記数３において、関数ｇは、ＴＡとＴＡｃとの偏差の絶対値｜ＴＡ−ＴＡｃ｜が「０」であって、且つ、ＮＥとＮＥｃとの偏差の絶対値｜ＮＥ−ＮＥｃ｜が「０」のとき（即ち、ＴＡ＝ＴＡｃ、且つ、ＮＥ＝ＮＥｃのとき）に「１」となるとともに、絶対値｜ＴＡ−ＴＡｃ｜が大きくなるほど、且つ、絶対値｜ＮＥ−ＮＥｃ｜が大きくなるほど、小さい値（＞０）となる関数である。
【００５３】
このようにして、本装置は、前記所定のＫＬＴＡマップ補正条件が成立する毎に、補正基準吸入空気量ＫＨ・ＫＬＴＡ（ＴＡｃ，ＮＥｃ）と実吸入空気量ＫＬＡＣＴとの比較結果に基づいて、上記３つの影響、即ち、上記形状等の誤差、天候などによる環境の変化、及び車両が走行している現在地の高度Ｈの影響を補償できるようにＫＬＴＡマップのマップ値を補正していく。このようにしてＫＬＴＡマップのマップ値を補正する手段がデータ補正手段に相当する。
【００５４】
（予測吸入空気量ＫＬＦＷＤの計算の概要）
先に述べたように、本装置は、上述のようにマップ値が補正されていくＫＬＴＡマップにより得られる基準吸入空気量ＫＬＴＡに基づいて時々刻々と変化し得る吸入空気量を計算する。以下、この吸入空気量の計算について簡単に説明する。
【００５５】
内燃機関１０においては、吸気行程にある気筒の吸気弁３２が閉じる前に同気筒に対して燃料を噴射しなければならないから、吸気弁３２が閉じた時点で（即ち、吸気弁閉弁時に）同気筒内に吸入されているであろう吸入空気量（筒内吸入空気量）を前もって予測する必要がある。
【００５６】
一方、吸気弁閉弁時の吸気管４１内の空気圧力は、吸入空気量と密接な関係がある。また、吸気弁閉弁時の吸気管内空気圧力は、吸気弁閉弁時のスロットル弁開度に依存する。従って、吸気弁閉弁時の予測スロットル弁開度ＴＡｖを予測できれば、吸気弁閉弁時の吸入空気量（吸気弁閉弁時の一気筒あたりの吸入空気量に相当する値ＫＬＦＷＤ（以下、単に「予測吸入空気量ＫＬＦＷＤ」と云うこともある。））を精度良く予測することができる。
【００５７】
そこで、本装置は、吸気弁閉弁時を含む将来における予測スロットル弁開度ＴＡｅｓｔを以下のように予測する。即ち、本装置は、先ず、演算周期Δｔの経過毎にアクセル開度センサ６８の出力に基づいてアクセル操作量Ａｃｃｐを読み込み、読み込んだアクセル操作量Ａｃｃｐから今回の暫定目標スロットル弁開度を求め、この暫定目標スロットル弁開度を所定時間Ｄだけ遅延し、この遅延した暫定目標スロットル弁開度を目標スロットル弁開度ＴＡｔとして設定してスロットル弁アクチュエータ４３ａに出力する。
【００５８】
この結果、実際のスロットル弁開度ＴＡは、スロットル弁アクチュエータ４３ａの遅れやスロットル弁４３そのものの慣性などにより、ある遅れをもってこの目標スロットル弁開度ＴＡｔに追従していく。よって、本装置は、この目標スロットル弁開度ＴＡｔに所定の一次遅れ処理等を施すことにより、予測スロットル弁開度ＴＡｅｓｔを求める。そして、本装置は、現時点から遅延時間Ｄ経過後までの間において演算周期Δｔ毎に得られる目標スロットル弁開度ＴＡｔと予測スロットル弁開度ＴＡｅｓｔとを、現時点からの時間経過に対応させながらＲＡＭ７３に記憶・格納していく。
【００５９】
このようにして、演算周期Δｔの経過毎に、遅延時間Ｄ後の目標スロットル弁開度ＴＡｔが新たに決定されていくとともに、遅延時間Ｄ後の予測スロットル弁開度ＴＡｅｓｔが新たに予測されていく。
【００６０】
そして、本装置は、燃料噴射量算出タイミングが到来する毎（具体的には、各気筒のクランク角が各吸気上死点前の所定クランク角度（例えば、ＢＴＤＣ９０°ＣＡ）となる毎）に、現時点でのエンジン回転速度ＮＥ等に基づいて現時点から吸気行程にある気筒の吸気弁閉弁時までの時間Ｔｖを求めることで吸気弁閉弁時の予測スロットル弁開度ＴＡｖを求め、下記数４に従って、吸気弁閉弁時の予測吸入空気量ＫＬＦＷＤを予測していく。
【００６１】
【数４】
ＫＬＦＷＤ＝ＫＬＳＭ＋（ＫＬＶＬＶ−ＫＬＣＲＴ）
【００６２】
上記数４において、ＫＬＳＭは平滑化処理後実吸入空気量であって、上記数１に従って計算される実吸入空気量ＫＬＡＣＴに所定の平滑化処理を施した値である。ＫＬＣＲＴは一次遅れ処理後基準吸入空気量であって、現時点でのエンジン回転速度ＮＥ、吸気弁閉弁時の予測スロットル弁開度ＴＡｖ、現時点での高度Ｈ、及びＫＬＴＡマップに基づいて得られる補正基準吸入空気量ＫＨ・ＫＬＴＡ（ＴＡｖ，ＮＥ）を、下記数５に従って一次遅れ処理した値である。下記数５において、Ｎは重み係数である。
【００６３】
【数５】
ＫＬＣＲＴ＝ＫＬＣＲＴ＋（ＫＨ・ＫＬＴＡ（ＴＡｖ，ＮＥ）−ＫＬＣＲＴ）・（１／Ｎ）
【００６４】
また、上記数４において、ＫＬＶＬＶは吸気弁閉弁時一次遅れ処理後基準吸入空気量であって、上記数５における現時点での補正基準吸入空気量ＫＨ・ＫＬＴＡ（ＴＡｖ，ＮＥ）の値が現時点から吸気弁閉弁時まで一定であると仮定した場合において、数５の計算を（Ｔｖ／Δｔ）回繰り返すことで得られる吸気弁閉弁時におけるＫＬＣＲＴの値である。
【００６５】
以上のようにして、本装置は、ＫＬＴＡマップにより得られる基準吸入空気量ＫＬＴＡに基づいて時々刻々と変化し得る予測吸入空気量ＫＬＦＷＤを計算するとともに、この予測吸入空気量ＫＬＦＷＤに基づいて燃料噴射量Ｆｉを計算する。
【００６６】
（実際の作動）
次に、上記内燃機関の制御装置の実際の作動について説明する。
＜ＫＬＴＡマップの補正＞
ＣＰＵ７１は、図６にフローチャートにより示したＫＬＴＡマップの補正を行うルーチンを所定時間の経過毎に繰り返し実行している。従って、所定のタイミングになると、ＣＰＵ７１はステップ６００から処理を開始し、ステップ６０５に進んで、ナビゲーション装置９０から、現在地の高度Ｈ、及び、現在から所定時間経過後までの間に車両が走行するであろう道路上の高度の変化に関する情報を含んだ現在地情報を取得する。
【００６７】
次に、ＣＰＵ７１はステップ６１０に進んで、前記所定のＫＬＴＡマップ補正条件が成立しているか否かを判定し、ＫＬＴＡマップ補正条件が成立していない場合にはステップ６９５に直ちに進んで本ルーチンを一旦終了する。ここで、ＫＬＴＡマップ補正条件は、例えば、図示しない車速センサにより得られる車速が所定車速以上であり、スロットル弁開度ＴＡの単位時間あたりの変化量が所定量以下である等の機関が定常運転されている条件が成立し、且つ、現在から所定時間経過後までの間に車両が走行するであろう道路上の高度の最大値と最小値との差が所定値以下である等の車両が平坦な道路上を走行している条件が成立している場合等に成立する。このＫＬＴＡマップ補正条件に、前回のＫＬＴＡマップ補正時点から所定時間が経過していることを加えてもよい。
【００６８】
いま、ＫＬＴＡマップ補正条件が成立しているものとして説明を続けると、ＣＰＵ７１はステップ６１０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ６１５に進み、エアフローメータ６１により計測されている現時点での吸入空気流量Ｇａと、現時点でのエンジン回転速度ＮＥと、前記関数ｆとに基づいて、上記数１に相当するステップ６１５内に記載の式に従って実吸入空気量ＫＬＡＣＴを計算する。
【００６９】
次いで、ＣＰＵ７１はステップ６２０に進み、スロットルポジションセンサ６２が検出する現時点でのスロットル弁開度ＴＡの値を補正用スロットル弁開度ＴＡｃに格納するとともに、現時点でのエンジン回転速度ＮＥの値を補正用エンジン回転速度ＮＥｃに格納する。
【００７０】
続いて、ＣＰＵ７１はステップ６２５に進んで、前記補正用スロットル弁開度ＴＡｃ、前記補正用エンジン回転速度ＮＥｃ、及びＫＬＴＡマップに基づいてマップ値である基準吸入空気量ＫＬＴＡ（ＴＡｃ，ＮＥｃ）を求め、続くステップ６３０にて、ステップ６０５にて得られた現在地の高度Ｈと、図４に示したグラフに相当するマップとに基づいて高度補正係数ＫＨを求める。
【００７１】
次に、ＣＰＵ７１はステップ６３５に進み、補正基準吸入空気量ＫＨ・ＫＬＴＡ（ＴＡｃ，ＮＥｃ）とステップ６１５にて求めた実吸入空気量ＫＬＡＣＴと、上記数２に相当するステップ６３５内に記載の式に従って偏差ΔＫＬを求め、続くステップ６４０にて、現時点での延べ補正回数Ｎｔｏｔａｌと、図５に示したグラフに相当するマップとに基づいて補正ゲインＫＧを求める。ここで、延べ補正回数Ｎｔｏｔａｌは、前回本ルーチン実行時において後述するステップ６５０の処理に基づいて更新されている最新値である。
【００７２】
続いて、ＣＰＵ７１はステップ６４５に進み、上記数３に相当するステップ６４５内に記載の式に従って、ＫＬＴＡマップ中の多数のマップ値である各基準吸入空気量ＫＬＴＡ（ＴＡ，ＮＥ）の値をそれぞれ補正するとともに、バックアップＲＡＭ７４に記憶されている補正前の各基準吸入空気量ＫＬＴＡ（ＴＡ，ＮＥ）の値を対応する補正後の値に更新する。そして、ＣＰＵ７１はステップ６５０に進んでその時点での延べ補正回数Ｎｔｏｔａｌの値を「１」だけ増大した値を新たな延べ補正回数Ｎｔｏｔａｌとして設定した後、ステップ６９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。このようにして、ＫＬＴＡマップ補正条件が成立する毎に、ＫＬＴＡマップのマップ値ＫＬＴＡ（ＴＡ，ＮＥ）が補正されていく。
【００７３】
＜ＫＬＦＷＤの計算、及び、Ｆｉ噴射＞
また、ＣＰＵ７１は、図７にフローチャートにより示した予測吸入空気量ＫＬＦＷＤの計算、及び燃料噴射量Ｆｉの計算・噴射指示を行うルーチンを、各気筒のクランク角が各吸気上死点前の所定クランク角度（例えば、ＢＴＤＣ９０°ＣＡ）となる毎に、繰り返し実行するようになっている。従って、任意の気筒のクランク角度が前記所定クランク角度になると、ＣＰＵ７１はステップ７００から処理を開始してステップ７０５に進み、現時点でのエンジン回転速度ＮＥと、クランク軸２４の回転位置とに基づいて現時点から次の吸気行程にある気筒の吸気弁閉弁時までの時間Ｔｖを求める。
【００７４】
次に、ＣＰＵ７１はステップ７１０に進み、ステップ７０５にて求めた時間Ｔｖと略一致する遅延時間後の予測スロットル弁開度ＴＡｅｓｔをＲＡＭ７３から読み出し、これを吸気弁閉弁時の予測スロットル弁開度ＴＡｖとして設定する。
【００７５】
次いで、ＣＰＵ７１はステップ７１５に進んで、ステップ７１０にて求めた予測スロットル弁開度ＴＡｖ、現時点でのエンジン回転速度ＮＥ、ナビゲーション装置９０から得られる現時点での高度Ｈ、及び、補正後の（最新の）ＫＬＴＡマップに基づいて得られる補正基準吸入空気量ＫＨ・ＫＬＴＡ（ＴＡｖ，ＮＥ）を使用して、上記数４、及び上記数５等に基づいて、吸気弁閉弁時の予測吸入空気量ＫＬＦＷＤを計算する。続いて、ＣＰＵ７１はステップ７２０に進み、下記数６に従って、燃料噴射量Ｆｉを求める。
【００７６】
【数６】
Ｆｉ＝ＫＬＦＷＤ・Ｋｉｎｊ・ＦＡＦ
【００７７】
上記数６において、Ｋｉｎｊは、ステップ７１５にて計算された予測吸入空気量ＫＬＦＷＤに対して機関に供給される混合気の空燃比を目標空燃比（例えば、理論空燃比）とするために必要な燃料の量を算出するための係数であって、目標空燃比に応じて変化する係数である。即ち、「ＫＬＦＷＤ・Ｋｉｎｊ」は、機関に供給される混合気の空燃比を目標空燃比とするために必要な基本燃料噴射量Ｆｂａｓｅを表している。
【００７８】
また、上記数６において、ＦＡＦは空燃比補正係数であって、上流側空燃比センサ６６の出力、及び下流側空燃比センサ６７の出力に基づいて排ガスの空燃比（従って、機関に供給される混合気の空燃比）が目標空燃比になるように燃料噴射量Ｆｉをフィードバック制御するための補正係数である。
【００７９】
そして、ＣＰＵ７１はステップ７２５に進んで、燃料噴射量Ｆｉの燃料を噴射するための指示をインジェクタ３９に対して行った後、ステップ７９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。以上により、ステップ７２０にて計算された燃料噴射量Ｆｉの燃料が吸気行程を迎える気筒に対して噴射される。このようにして、ＫＬＴＡマップに基づいて得られる基準吸入空気量ＫＬＴＡに基づいて計算される予測吸入空気量ＫＬＦＷＤを使用して燃料噴射量Ｆｉが算出されていく。
【００８０】
以上、説明したように、本発明による内燃機関の制御装置の実施形態によれば、標準状態（２５℃、１気圧）において機関を定常運転させたときの吸入空気量である基準吸入空気量ＫＬＴＡをスロットル弁開度ＴＡとエンジン回転速度ＮＥとに基づいて求めるためのＫＬＴＡマップを備えている。そして、所定のＫＬＴＡマップ補正条件が成立する毎に、ナビゲーション装置９０から得られる現在地の高度Ｈに応じた高度補正係数ＫＨと、ＫＬＴＡマップから得られるマップ値である標準状態における基準吸入空気量ＫＬＴＡとから現在地の高度Ｈにおける基準吸入空気量である補正基準吸入空気量ＫＨ・ＫＬＴＡを求める。一方、エアフローメータ６１の出力に基づいて実吸入空気量ＫＬＡＣＴを求め、補正基準吸入空気量ＫＨ・ＫＬＴＡと実吸入空気量ＫＬＡＣＴとの偏差ΔＫＬが小さくなるようにＫＬＴＡマップを補正する。
【００８１】
従って、実際の機関毎に、且つ、車両が走行している環境（気圧、温度等）の変化に応じてＫＬＴＡマップのマップ値が適切な値に補正され得、この結果、上記形状等の誤差、天候などによる環境の変化、及び車両が走行している現在地の高度Ｈの影響を補償できるようにＫＬＴＡマップのマップ値が補正され得る。
【００８２】
また、車両が走行している現在地の高度ＨにかかわらずＫＬＴＡマップが補正され得るから、ＫＬＴＡマップの補正頻度を高くすることができ、この結果、車両が走行している環境の変化に応じたより一層正確なＫＬＴＡマップを得ることができる。
【００８３】
また、このように適宜補正されていくＫＬＴＡマップから得られる基準吸入空気量ＫＬＴＡに基づいて吸気弁閉弁時における予測吸入空気量ＫＬＦＷＤが求められ、この予測吸入空気量ＫＬＦＷＤに基づいて燃料噴射量Ｆｉが計算される。従って、燃料噴射量Ｆｉがより安定して適切な値となり、この結果、機関に供給される混合気の空燃比を安定して目標空燃比近傍に維持することができた。
【００８４】
本発明は上記各実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、上記各実施形態においては、ナビゲーション装置を使用して車両が走行している現在地の高度を取得しているが、所定の領域内に存在する道路上の多数の地点での高度に関する情報を記憶していて、人口衛星から得られる情報に基づいて車両が走行している現在地を特定するとともに、同特定された現在地に対応する前記道路上の地点での高度を取得する（経路案内装置を有さない）手段を使用して、車両が走行している現在地の高度を取得するように構成してもよい。
【００８５】
また、上記実施形態においては、補正基準吸入空気量ＫＨ・ＫＬＴＡと実吸入空気量ＫＬＡＣＴとの比較結果に基づいてＫＬＴＡマップを補正する際、延べ補正回数Ｎｔｏｔａｌに応じて補正の程度を変更しているが、補正基準吸入空気量ＫＨ・ＫＬＴＡと実吸入空気量ＫＬＡＣＴとの比較結果に基づいてその偏差ΔＫＬが常に「０」になるようにＫＬＴＬマップを補正するように構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る内燃機関の制御装置を内燃機関に適用したシステムの概略図である。
【図２】図１に示したエアフローメータの出力電圧と計測された吸入空気流量との関係を示したグラフである。
【図３】図１に示したＣＰＵが参照する基準吸入空気量を求めるためのマップを示したグラフである。
【図４】図１に示したＣＰＵが参照する高度補正係数を求めるためのマップである。
【図５】図１に示したＣＰＵが参照する補正ゲインを求めるためのマップである。
【図６】図１に示したＣＰＵが実行するＫＬＴＡマップを補正するためのルーチンを示したフローチャートである。
【図７】図１に示したＣＰＵが実行する予測吸入空気量の計算、燃料噴射量の計算のためのルーチンを示したフローチャートである。
【符号の説明】
１０…内燃機関、２５…燃焼室、３９…インジェクタ、４３…スロットル弁、５２…エキゾーストパイプ（排気管）、６１…エアフローメータ、６４…クランクポジションセンサ、７０…電気制御装置、７１…ＣＰＵ、７４…バックアップＲＡＭ、９０…ナビゲーション装置

Claims (4)

1. 車両に搭載された内燃機関の運転状態量を取得する運転状態量取得手段と、
   前記取得された運転状態量に基づいて前記車両が基準環境下にある場合に前記内燃機関が吸入する基準吸入空気量を取得するためのデータを記憶する基準吸入空気量取得用データ記憶手段と、を備えた内燃機関の制御装置であって、
   前記車両が走行している現在地の高度を取得する高度取得手段と、
   前記内燃機関が吸入する実際の吸入空気量を計測するエアフローメータと、
   前記取得された運転状態量、及び前記データに基づいて取得された前記基準吸入空気量と、前記取得された高度とから補正基準吸入空気量を求めるとともに、同補正基準吸入空気量と前記計測された実際の吸入空気量との比較結果に基づいて前記基準吸入空気量を補正するために前記データを補正するデータ補正手段と、を備えた内燃機関の制御装置。
2. 請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記運転状態量取得手段は、前記運転状態量として、スロットル弁の開度と、前記内燃機関の回転速度を取得するように構成された内燃機関の制御装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記高度取得手段は、ナビゲーション装置を含んで構成された内燃機関の制御装置。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記データ補正手段は、前記データが補正された延べ回数に関連する値に基づいて、同データを補正する程度を変更するように構成された内燃機関の制御装置。

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