JP2008101578A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンの各気筒の吸気マニホールドに吸気絞り弁を備えたシステムの吸気絞り弁の漏れ空気量を精度良く算出して、吸入空気量の制御性を向上できるようにする。
【解決手段】エンジン１１の始動開始から各気筒の初回の吸気行程が終了するまでの初回吸気行程期間に、各気筒の吸気行程において吸気絞り弁１９の上流側の吸気圧力に対して下流側の吸気圧力が臨界圧以下の圧力（吸気絞り弁１９の上流側と下流側の圧力差の影響を受けずに吸気絞り弁１９の開度に応じて通過空気量が変化する圧力）となるように吸気絞り弁１９の開度を全閉又はその付近に制御する“低開度制御”を実行し、この低開度制御中にエアフローメータ２３で検出した吸入空気量に基づいて吸気絞り弁１９の全閉時の漏れ空気量を算出する。この吸気絞り弁１９の漏れ空気量に応じてアイドル回転速度制御のフィードバックゲインを補正してアイドル運転時の吸入空気量の制御性を向上させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の各気筒の吸気通路にそれぞれ吸入空気量を調整する吸気絞り弁を備えた内燃機関の制御装置に関する発明である。

従来より、内燃機関の各気筒の吸気マニホールドよりも上流側の吸気管（つまり各気筒の吸気マニホールドに分岐する前の吸気管集合部）に、吸入空気量を調整するスロットルバルブを設けると共に、アイドル回転速度を制御するためにスロットルバルブをバイパスするパイパス通路を流れるバイパス空気量を調整するバイパス空気量調整弁（いわゆるアイドルスピードコントロールバルブ）を設けたシステムがある。このようなシステムでは、スロットルバルブの漏れ空気量（スロットルバルブの全閉時にスロットルバルブと吸気通路内壁面との小さな隙間を通過する空気量）が製造公差や経時変化等によって変動してアイドル回転速度制御の制御性が低下する可能性がある。

この対策として、特許文献１（特開平５−２８８１０１号公報）に記載されているように、スロットルバルブが全閉で且つ内燃機関の回転速度が所定値以上のときに燃料カット制御を実行し、この燃料カット制御中（つまりスロットルバルブの全閉時）にバイパス空気量調整弁を全閉にした状態でエアフローメータにより検出した吸入空気量に基づいてスロットルバルブの漏れ空気量を算出し、アイドル運転時に当該漏れ空気量を用いてバイパス空気量調整弁を制御するようにしたものがある。

また、特許文献２（特開平９−１７０４７４号公報）に記載されているように、内燃機関のアイドル運転時に実回転速度を目標アイドル回転速度に一致させるようにバイパス空気量調整弁をフィードバック制御する際に、内燃機関の外部負荷を推定して、フィードバック補正量から外部負荷に相当する制御量を除外することで、スロットルバルブの漏れ空気量の変化分に相当する値を求めて学習し、この学習値を用いてフィードバック補正量を補正するようにしたものもある。
特開平５−２８８１０１号公報（第２頁等） 特開平９−１７０４７４号公報（第２頁〜第３頁等）

ところで、本出願人は、内燃機関の各気筒の吸気マニホールドにそれぞれ吸入空気量を調整する吸気絞り弁を備えたシステムを研究しているが、このようなシステムでは、図３に示すように、特に吸気絞り弁の低開度領域（例えばアイドル運転領域）では、吸気絞り弁の漏れ空気量（吸気絞り弁の全閉時に吸気絞り弁と吸気通路内壁面との隙間を通過する空気量）が多くなると、吸気絞り弁の開度が同じでも吸気絞り弁の通過空気量が増加して吸入空気量が増加するため、内燃機関の回転が吹き上がってしまう可能性がある。

一方、吸気絞り弁の漏れ空気量が少なくなると、吸気絞り弁の開度が同じでも吸気絞り弁の通過空気量が減少して吸入空気量が減少するため、内燃機関の回転が落ち込んでしまう可能性がある。

しかも、吸気絞り弁の漏れ空気量が変化すると、吸気絞り弁の開度と通過空気量との関係（吸気絞り弁の開度に対する通過空気量の変化特性）が変化するため、吸気絞り弁の開度制御による吸入空気量の制御精度が低下してしまうという問題がある。

また、内燃機関の各気筒の吸気マニホールドにそれぞれ吸気絞り弁を備えたシステムにおいて、上記特許文献１の技術を利用して、燃料カット制御中に吸気絞り弁を全閉にした状態でエアフローメータにより検出した吸入空気量に基づいて吸気絞り弁の漏れ空気量を算出するようにすると、次のような問題が発生する。

内燃機関の各気筒の吸気マニホールドにそれぞれ吸気絞り弁を備えたシステムでは、吸気絞り弁よりも下流側の吸気通路の容積が小さいため、燃料カット制御中（つまり内燃機関の回転速度が燃料カット復帰回転速度以上のとき）に吸気絞り弁を全閉にすると、吸気絞り弁の下流側の吸気圧力が大きく低下し、これにより、オイル下がり（吸気バルブの摺動部等を潤滑するオイルが吸気ポート側に漏れて吸い込まれる現象）が発生して内燃機関の燃焼状態やエミッションが悪化する可能性がある。

また、内燃機関の各気筒の吸気マニホールドにそれぞれ吸気絞り弁を備えたシステムにおいて、上記特許文献２の技術を利用して、内燃機関のアイドル運転時に実回転速度を目標アイドル回転速度に一致させるように吸気絞り弁をフィードバック制御する際に、内燃機関の外部負荷を推定して、フィードバック補正量から外部負荷に相当する制御量を除くことで吸気絞り弁の漏れ空気量に相当する値を求めることも考えられる。

しかし、内燃機関の外部負荷を精度良く推定することは困難であるため、フィードバック補正量と外部負荷に基づいて吸気絞り弁の漏れ空気量を算出する方法では、外部負荷の推定誤差により吸気絞り弁の漏れ空気量を精度良く算出することができないという欠点がある。

本発明は、これらの事情を考慮してなされたものであり、従って本発明の目的は、内燃機関の各気筒の吸気通路にそれぞれ吸気絞り弁を備えたシステムにおいて、内燃機関の運転に悪影響を及ぼすことなく、各気筒の吸気絞り弁の漏れ空気量を精度良く算出することができて、吸入空気量の制御性を向上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にある。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、内燃機関の主吸気通路を各気筒に吸入空気を導入する分岐吸気通路に分岐し、各気筒の分岐吸気通路にそれぞれ吸入空気量を調整する吸気絞り弁を備えた内燃機関の制御装置において、主吸気通路に吸入空気量を検出する吸入空気量センサを配置し、内燃機関の始動開始から各気筒の初回の吸気行程が終了するまでの初回吸気行程期間に各気筒の吸気行程において吸気絞り弁の上流側の吸気圧力に対して下流側の吸気圧力が所定の臨界圧以下の圧力となるように吸気絞り弁の開度を制御する“低開度制御”を低開度制御手段により実行し、この低開度制御中に吸入空気量センサで検出した吸入空気量に基づいて吸気絞り弁の全閉時の漏れ空気量を漏れ空気量算出手段により算出し、この漏れ空気量に応じて吸気絞り弁の開度を吸気絞り弁開度補正手段により補正するようにしたものである。

この構成では、吸気絞り弁の上流側の吸気圧力に対して下流側の吸気圧力が所定の臨界圧以下の圧力（吸気絞り弁の上流側と下流側の圧力差の影響を受けずに吸気絞り弁の開度に応じて通過空気量が変化する圧力）となるように吸気絞り弁の開度を全閉又はその付近に制御する“低開度制御”を実行し、この低開度制御中に吸入空気量センサで吸入空気量を検出することで、低開度制御中の吸気絞り弁の開度に対応した通過空気量を検出することが可能となる。低開度制御中は、吸気絞り弁の上流側と下流側の圧力差の影響を受けずに吸気絞り弁の開度に応じて通過空気量が変化するため、低開度制御中の吸気絞り弁の開度と通過空気量との関係を予めデータ化したマップ等を用いれば、低開度制御中に吸入空気量センサで検出した吸入空気量（つまり低開度制御中の吸気絞り弁の開度に対応した通過空気量）から吸気絞り弁の全閉時の通過空気量である漏れ空気量を精度良く算出することができる。

しかも、内燃機関の始動開始から各気筒の初回の吸気行程が終了する前は、吸気絞り弁の下流側の吸気通路に空気が蓄えられているため、内燃機関の始動開始から各気筒の初回の吸気行程が終了するまでの初回吸気行程期間に吸気絞り弁の開度を全閉又はその付近に制御する“低開度制御”を実行しても、始動時の燃焼に必要な空気を筒内に吸入することができ、内燃機関の始動性に悪影響を及ぼすことを防止できる。

そして、算出した吸気絞り弁の漏れ空気量に応じて吸気絞り弁の開度を補正することで、吸気絞り弁の漏れ空気量の変化による吸気絞り弁の開度と通過空気量との関係（吸気絞り弁の開度に対する通過空気量の変化特性）の変化を補償することができるため、吸気絞り弁の漏れ空気量の経時変化等の影響を受けずに、吸気絞り弁の開度制御による吸入空気量の制御性を向上させることができる。

更に、請求項１に係る発明は、内燃機関の始動時に吸気絞り弁の漏れ空気量を算出することができるため、始動直後から吸気絞り弁の漏れ空気量に応じて吸気絞り弁の開度を補正することが可能となり、始動直後から吸入空気量の制御性を向上させることができるという利点もある。

また、請求項２のように、内燃機関の燃料噴射を停止する燃料カット制御中に各気筒の吸気行程において吸気絞り弁の上流側の吸気圧力に対して下流側の吸気圧力が所定の臨界圧以下で且つオイル下がりの発生しない圧力となるように吸気絞り弁の開度を制御する“低開度制御”を実行し、この低開度制御中に吸入空気量センサで検出した吸入空気量に基づいて吸気絞り弁の全閉時の漏れ空気量を算出し、この漏れ空気量に応じて吸気絞り弁の開度を補正するようにしても良い。

内燃機関の各気筒の吸気通路にそれぞれ吸気絞り弁を備えたシステムでは、吸気絞り弁よりも下流側の吸気通路の容積が小さいため、燃料カット制御中（つまり内燃機関の回転速度が燃料カット復帰回転速度以上のとき）に吸気絞り弁を全閉にすると、吸気絞り弁の下流側の吸気圧力が大きく低下してオイル下がりが発生する可能性があるが、燃料カット制御中に吸気絞り弁の上流側の吸気圧力に対して下流側の吸気圧力が所定の臨界圧以下で且つオイル下がりの発生しない圧力となるように吸気絞り弁の開度を全閉付近に制御する“低開度制御”を実行し、この低開度制御中に吸入空気量センサで検出した吸入空気量に基づいて吸気絞り弁の全閉時の漏れ空気量を算出すれば、オイル下がりの発生を防止して内燃機関の燃焼状態やエミッションが悪化することを防止しながら、吸気絞り弁の漏れ空気量を精度良く算出することができる。

ところで、吸気絞り弁の低開度領域（アイドル運転領域）では、吸気絞り弁の漏れ空気量の変化による吸気絞り弁の開度と通過空気量との関係の変化の影響を受けて、アイドル回転速度が不安定になり易い。

この対策として、請求項３のように、内燃機関のアイドル運転時に内燃機関の実回転速度を目標アイドル回転速度に一致させるように吸気絞り弁の開度をフィードバック制御するアイドル回転速度制御を実行するシステムにおいては、アイドル回転速度制御中に漏れ空気量に応じて該アイドル回転速度制御のフィードバックゲインを補正するようにすると良い。このように、アイドル運転時に吸気絞り弁の漏れ空気量に応じてアイドル回転速度制御のフィードバックゲインを補正すれば、吸気絞り弁の漏れ空気量に応じて吸気絞り弁の開度を補正することができ、アイドル回転速度の安定性を向上させることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を具体化した幾つかの実施例を説明する。

本発明の実施例１を図１乃至図９に基づいて説明する。
まず、図１に基づいてエンジン吸気系の概略構成を説明する。内燃機関である例えば直列４気筒のエンジン１１は、第１気筒＃１〜第４気筒＃４の４つの気筒を有し、このエンジン１１の吸気管１２（主吸気通路）には、吸入空気量を検出するエアフローメータ２３（吸入空気量センサ）が設けられている。このエアフローメータ２３の下流側に、サージタンク１３が設けられ、このサージタンク１３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１４（分岐吸気通路）が設けられている。各気筒の吸気マニホールド１４には、それぞれ後述する吸気絞り弁ユニット１５が取り付けられ、各気筒の吸気ポート近傍には、それぞれ燃料を噴射する燃料噴射弁（図示せず）が取り付けられている。また、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（図示せず）が取り付けられ、各点火プラグの火花放電によって筒内の混合気に着火される。

また、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冷却水温センサ２５や、エンジン１１のクランク軸が所定クランク角回転する毎にパルス信号を出力するクランク角センサ２６が取り付けられている。このクランク角センサ２６の出力信号に基づいてクランク角やエンジン回転速度が検出される。更に、アクセルセンサ２７によってアクセル操作量（アクセルペダルの踏込量）が検出される。

次に、図２に基づいて吸気絞り弁ユニット１５の構成について説明する。各気筒の吸気絞り弁ユニット１５は、樹脂製のハウジング１７内に、断面略四角形状の吸気通路１８が形成され、この吸気通路１８内に、該吸気通路１８を開閉する片持ち式の吸気絞り弁１９がその下端側に連結されたシャフト２０を回動軸にして開閉回動するように設けられている。各吸気絞り弁１９の形状は、吸気通路１８の断面形状に合致する形状（本実施例では略四角形状）に形成されている。尚、吸気通路１８の断面形状や吸気絞り弁１９の形状は、略四角形状に限定されず、略半円形状、略半楕円形状等、他の形状であっても良いことは言うまでもない。

各気筒の吸気絞り弁１９は、共通のシャフト２０に連結されて一体的に回動するように設けられ、このシャフト２０に連結されたモータ２１（図１参照）がエンジン運転状態（アクセル操作量等）に応じて制御されることで、各気筒の吸気絞り弁１９の開度が制御されるようになっている。この吸気絞り弁１９の開度が吸気絞り弁開度センサ２９（図１参照）によって検出される。

各気筒の吸気絞り弁１９は、シャフト２０側の端部（下端部）がハウジング１７の内壁面に接触（又は近接）するように設けられ、吸入空気が吸気絞り弁１９の下側をほとんど通過できないようになっている。そして、吸気絞り弁１９を開弁したときに、吸気絞り弁１９の上側のみに吸入空気の流路（ハウジング１７の内壁面との隙間）が形成されて、吸気絞り弁１９の開度に応じて吸気絞り弁１９の上側の流路断面積が変化するようになっている。また、ハウジング１７やその近傍には、吸気絞り弁１９の全開時に吸気絞り弁１９を格納する格納凹部２２が形成され、吸気絞り弁１９の全開時に吸気絞り弁１９が吸入空気流の妨げにならないようになっている。

上述した各種センサの出力は、制御回路（以下「ＥＣＵ」と表記する）２８に入力される。このＥＣＵ２８は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された各種のエンジン制御プログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて燃料噴射弁の燃料噴射量や点火プラグの点火時期を制御する。

更に、ＥＣＵ２８は、アクセルセンサ２７で検出したアクセル操作量等に基づいて吸気絞り弁１９の目標開度を算出し、吸気絞り弁１９の実開度を目標開度に一致させるように吸気絞り弁１９のモータ２１を制御する。

図３に示すように、特に吸気絞り弁１９の低開度領域（例えばアイドル運転領域）では、吸気絞り弁１９の漏れ空気量（吸気絞り弁１９の全閉時に吸気絞り弁１９と吸気通路内壁面との隙間を通過する空気量）が多くなると、吸気絞り弁１９の開度が同じでも吸気絞り弁１９の通過空気量が増加して吸入空気量が増加するため、エンジン１１の回転が吹き上がってしまう可能性がある。一方、吸気絞り弁１９の漏れ空気量が少なくなると、吸気絞り弁１９の開度が同じでも吸気絞り弁１９の通過空気量が減少して吸入空気量が減少するため、エンジン１１の回転が落ち込んでしまう可能性がある。しかも、吸気絞り弁１９の漏れ空気量が変化すると、吸気絞り弁１９の開度と通過空気量との関係（吸気絞り弁１９の開度に対する通過空気量の変化特性）が変化するため、吸気絞り弁１９の開度制御による吸入空気量の制御精度が低下してしまうという問題がある。

この対策として、ＥＣＵ２８は、まず、後述する図６の漏れ空気量算出プログラムを実行することで、次のようにして吸気絞り弁１９の漏れ空気量を算出する。

図４のタイムチャートに示すように、エンジン１１の始動開始から各気筒の初回の吸気行程が終了するまでの初回吸気行程期間に、各気筒の吸気行程において吸気絞り弁１９の上流側の吸気圧力に対して下流側の吸気圧力が所定の臨界圧以下の圧力（吸気絞り弁１９の上流側と下流側の圧力差の影響を受けずに吸気絞り弁１９の開度に応じて通過空気量が変化する圧力）となるように吸気絞り弁１９の開度を低開度制御用の開度（全閉又はその付近）に制御する“低開度制御”を実行する。

ここで、低開度制御用の開度（つまり吸気絞り弁１９の上流側の吸気圧力に対して下流側の吸気圧力が臨界圧以下の圧力となる開度）の設定方法について説明する。

次に示すオリフィスの式（１）において、ｆcom （Ｐim／Ｐamb ）が一定になれば、吸気絞り弁１９の上流側の吸気圧力Ｐamb と下流側の吸気圧力Ｐimとの圧力差の影響を受けずに吸気絞り弁１９の開度（有効流路断面積Ａeff ）に応じて吸気絞り弁１９の通過空気量Ｇath が変化する。

従って、次に示す等エントロピ流れの式（２），式（３）で定義されるＰim／Ｐamb とｆcom （Ｐim／Ｐamb ）との関係（図５参照）において、ｆcom （Ｐim／Ｐamb ）が一定になる領域が、吸気絞り弁１９の上流側の吸気圧力Ｐamb に対して下流側の吸気圧力Ｐimが臨界圧以下の圧力になる領域となる。

従って、ｆcom （Ｐim／Ｐamb ）が一定になる条件［つまり等エントロピ流れの式（２）が成立する条件］である次式（４）を満たすような吸気絞り弁１９の開度を求めることで、低開度制御用の開度を設定することができる。

そして、吸気絞り弁１９の開度を低開度制御用の開度に制御する“低開度制御”の実行中にエアフローメータ２３で吸入空気量を検出し、このエアフローメータ２３で検出した吸入空気量に基づいて吸気絞り弁１９の全閉時の漏れ空気量を算出する。

このように、低開度制御中にエアフローメータ２３で吸入空気量を検出することで、低開度制御中の吸気絞り弁１９の開度に対応した通過空気量を検出することができる。低開度制御中は、吸気絞り弁１９の上流側と下流側の圧力差の影響を受けずに吸気絞り弁１９の開度に応じて通過空気量が変化するため、低開度制御中の吸気絞り弁１９の開度と通過空気量との関係を予めデータ化したマップ等を用いれば、低開度制御中にエアフローメータ２３で検出した吸入空気量（つまり低開度制御中の吸気絞り弁１９の開度に対応した通過空気量）から吸気絞り弁１９の全閉時の通過空気量である漏れ空気量を精度良く算出することができる。

更に、ＥＣＵ２８は、後述する図７のＩＳＣフィードバック補正量算出プログラムを実行することで、所定のＩＳＣ（アイドル回転速度制御）実行条件が成立したアイドル運転時に、実エンジン回転速度を目標アイドル回転速度に一致させるようにＩＳＣフィードバック補正量ＩＳＣＩを算出する。このＩＳＣフィードバック補正量ＩＳＣＩを用いて吸気絞り弁１９のモータ２１を制御することで、吸気絞り弁１９の開度をフィードバック制御するＩＳＣを実行する。このＥＣＵ２８の機能が特許請求の範囲でいうアイドル回転速度制御手段としての役割を果たす。

その際、吸気絞り弁１９の漏れ空気量に応じてＩＳＣフィードバック補正量ＩＳＣＩの積分量ΔＩ（ＩＳＣのフィードバックゲイン）を補正することで、吸気絞り弁１９の漏れ空気量に応じて吸気絞り弁１９の開度を補正する。これにより、吸気絞り弁１９の漏れ空気量の変化による吸気絞り弁１９の開度と通過空気量との関係（吸気絞り弁１９の開度に対する通過空気量の変化特性）の変化を補償して、アイドル回転速度の安定性を向上させる。

以下、ＥＣＵ２８が実行する図６の漏れ空気量算出プログラム及び図７のＩＳＣフィードバック補正量算出プログラの処理内容を説明する。

［漏れ空気量算出プログラム］
図６に示す漏れ空気量算出プログラムは、ＥＣＵ２８の電源オン中に所定周期で実行される。本プログラムが起動されると、まず、ステップ１０１で、エンジン１１の始動時であるか否かを判定し、エンジン１１の始動時であると判定されれば、ステップ１０２に進み、エンジン１１の始動開始から各気筒の初回の吸気行程が終了するまでの初回吸気行程期間であるか否かを判定する。

このステップ１０２で、初回吸気行程期間であると判定された場合には、ステップ１０３に進み、吸気絞り弁１９の目標開度を低開度制御用の開度に設定する。この低開度制御用の開度は、各気筒の吸気行程において吸気絞り弁１９の上流側の吸気圧力に対して下流側の吸気圧力が臨界圧以下の圧力（吸気絞り弁１９の上流側と下流側の圧力差の影響を受けずに吸気絞り弁１９の開度に応じて通過空気量が変化する圧力）となる開度である。

このステップ１０３で、吸気絞り弁１９の目標開度を低開度制御用の開度に設定して、吸気絞り弁１９の実開度を低開度制御用の開度（目標開度）に制御することで、各気筒の吸気行程において吸気絞り弁１９の上流側の吸気圧力に対して下流側の吸気圧力が臨界圧以下の圧力となるように吸気絞り弁１９の開度を制御する“低開度制御”を実行する。
これらのステップ１０２、１０３の処理が特許請求の範囲でいう低開度制御手段としての役割を果たす。

この後、ステップ１０４に進み、低開度制御中にエアフローメータ２３で検出した吸入空気量Ｑafm と、クランク角センサ２６で検出したエンジン回転速度Ｎe と、冷却水温センサ２５で検出した冷却水温Ｔw と、吸気絞り弁開度センサ２９で検出した吸気絞り弁１９の実開度Ｔhr等を読み込む。

この後、ステップ１０５に進み、図８に示す基本漏れ空気量Ｑleakbse のマップを参照して、現在（つまり低開度制御中）の吸入空気量Ｑafm と吸気絞り弁１９の実開度Ｔhrとに応じた吸気絞り弁１９の全閉時の基本漏れ空気量Ｑleakbse を算出する。

図８に示す基本漏れ空気量Ｑleakbse のマップは、予め試験データや設計データに基づいて作成された低開度制御中（つまり吸気絞り弁１９の上流側と下流側の圧力差の影響を受けずに吸気絞り弁１９の開度に応じて通過空気量が変化する状態）の吸気絞り弁１９の開度と通過空気量との関係（図９参照）に基づいて設定されている。この基本漏れ空気量Ｑleakbse のマップは、例えば、低開度制御中の吸入空気量Ｑafm が多くなるほど基本漏れ空気量Ｑleakbse が大きくなると共に、低開度制御中の吸気絞り弁１９の実開度Ｔhrが小さくなるほど基本漏れ空気量Ｑleakbse が大きくなように設定されている。

この後、ステップ１０６に進み、図示しない補正係数Ｃneのマップを参照して、エンジン回転速度Ｎe と冷却水温Ｔw とに応じた補正係数Ｃneを算出する。この補正係数Ｃneのマップは、予め試験データや設計データに基づいて作成されたエンジン回転速度Ｎe と吸気絞り弁１９の全閉時の漏れ空気量との関係や冷却水温Ｔw と吸気絞り弁１９の全閉時の漏れ空気量との関係に基づいて設定されている。

この後、ステップ１０７に進み、吸気絞り弁１９の全閉時の基本漏れ空気量Ｑleakbse に補正係数Ｃneを乗算して吸気絞り弁１９の全閉時の漏れ空気量Ｑleakを求める。
Ｑleak＝Ｑleakbse ×Ｃne
これらのステップ１０５〜１０７の処理が特許請求の範囲でいう漏れ空気量算出手段としての役割を果たす。

この後、ステップ１０８に進み、今回の漏れ空気量Ｑleakの算出時の冷却水温Ｔw に対応する学習領域における漏れ空気量Ｑleakの学習値を、今回算出した漏れ空気量Ｑleakで更新してＥＣＵ２８のバックアップＲＡＭ（図示せず）等の書き換え可能な不揮発性メモリに記憶する。

［ＩＳＣフィードバック補正量算出プログラム］
図７に示すＩＳＣフィードバック補正量算出プログラムは、ＥＣＵ２８の電源オン中に所定周期で実行される。本プログラムが起動されると、まず、ステップ２０１で、ＩＳＣ実行条件が成立しているか否かを、例えば、吸気絞り弁１９が全閉であること、車速が所定値以下であること、エンジン回転速度が所定範囲内であること等の条件が全て成立しているか否かによって判定する。

このステップ２０１で、ＩＳＣ実行条件が成立していると判定された場合には、ステップ２０２に進み、クランク角センサ２６で検出した実エンジン回転速度Ｎe を読み込んだ後、ステップ２０３に進み、図示しない目標アイドル回転速度Ｎs のマップを参照して、現在の冷却水温Ｔw に応じた目標アイドル回転速度Ｎs を算出する。

この後、ステップ２０４に進み、吸気絞り弁１９の全閉時の漏れ空気量Ｑleakに応じてＩＳＣフィードバック補正量ＩＳＣＩの積分量ΔＩを補正する。この場合、例えば、吸気絞り弁１９の漏れ空気量の変化による吸気絞り弁１９の開度と通過空気量との関係（吸気絞り弁１９の開度に対する通過空気量の変化特性）の変化を修正する方向に積分量ΔＩを補正する。このステップ２０４の処理が特許請求の範囲でいう吸気絞り弁開度補正手段としての役割を果たす。

この後、ステップ２０５に進み、実エンジン回転速度Ｎe と目標アイドル回転速度Ｎs とを比較する。その結果、実エンジン回転速度Ｎe が目標アイドル回転速度Ｎs よりも低いと判定された場合には、ステップ２０６に進み、ＩＳＣフィードバック補正量ＩＳＣＩを積分量ΔＩだけ増量補正する。
ＩＳＣＩ＝ＩＳＣＩ＋ΔＩ

一方、実エンジン回転速度Ｎe が目標アイドル回転速度Ｎs よりも高いと判定された場合には、ステップ２０７に進み、ＩＳＣフィードバック補正量ＩＳＣＩを積分量ΔＩだけ減量補正する。
ＩＳＣＩ＝ＩＳＣＩ−ΔＩ

以上説明した本実施例１では、エンジン１１の始動開始から各気筒の初回の吸気行程が終了するまでの初回吸気行程期間に吸気絞り弁１９の上流側の吸気圧力に対して下流側の吸気圧力が臨界圧以下の圧力（吸気絞り弁１９の上流側と下流側の圧力差の影響を受けずに吸気絞り弁１９の開度に応じて通過空気量が変化する圧力）となるように吸気絞り弁１９の開度を全閉又はその付近に制御する低開度制御を実行し、この低開度制御中にエアフローメータ２３で検出した吸入空気量（つまり低開度制御中の吸気絞り弁１９の開度に対応した通過空気量）と吸気絞り弁１９の開度とに基づいて吸気絞り弁１９の全閉時の通過空気量である漏れ空気量を算出するようにしたので、吸気絞り弁１９の漏れ空気量を精度良く算出することができる。

しかも、エンジン１１の始動開始から各気筒の初回の吸気行程が終了する前は、吸気絞り弁１９の下流側の吸気通路に空気が蓄えられているため、エンジン１１の始動開始から各気筒の初回の吸気行程が終了するまでの初回吸気行程期間に吸気絞り弁１９の開度を全閉又はその付近に制御する“低開度制御”を実行しても、始動時の燃焼に必要な空気を筒内に吸入することができて、エンジン１１のの始動性に悪影響を及ぼすことを防止できる。

また、本実施例１では、アイドル運転時に、吸気絞り弁１９の漏れ空気量に応じてＩＳＣフィードバック補正量ＩＳＣＩの積分量ΔＩを補正して、吸気絞り弁１９の漏れ空気量に応じて吸気絞り弁１９の開度を補正することで、吸気絞り弁１９の漏れ空気量の変化による吸気絞り弁１９の開度と通過空気量との関係（吸気絞り弁１９の開度に対する通過空気量の変化特性）の変化を補償するようにしたので、吸気絞り弁１９の漏れ空気量の経時変化等の影響を受けずに、吸気絞り弁１９の開度制御による吸入空気量の制御性を向上させることができて、アイドル回転速度の安定性を向上させることができる。

更に、本実施例１では、エンジン１１の始動時に吸気絞り弁１９の漏れ空気量を算出することができるため、始動直後から吸気絞り弁１９の漏れ空気量に応じて吸気絞り弁１９の開度を補正することが可能となり、始動直後から吸入空気量の制御性を向上させることができるという利点もある。

次に、図１０及び図１１を用いて本発明の実施例２を説明する。
本実施例２では、後述する図１１の漏れ空気量算出プログラムを実行することで、図１０のタイムチャートに示すように、エンジン１１の燃料噴射を停止する燃料カット制御中に、各気筒の吸気行程において吸気絞り弁１９の上流側の吸気圧力に対して下流側の吸気圧力が臨界圧以下で且つオイル下がりの発生しない圧力となるように吸気絞り弁１９の開度を全閉付近に制御する“低開度制御”を実行し、この低開度制御中にエアフローメータ２３で検出した吸入空気量に基づいて吸気絞り弁１９の全閉時の漏れ空気量を算出するようにしている。

図１０に示す漏れ空気量算出プログラムでは、まず、ステップ３０１で、燃料カット制御中であるか否かを判定し、燃料カット制御中であると判定された場合には、ステップ３０２に進み、吸気絞り弁１９の目標開度を低開度制御用の開度に設定する。この低開度制御用の開度は、各気筒の吸気行程において吸気絞り弁１９の上流側の吸気圧力に対して下流側の吸気圧力が臨界圧以下の圧力（吸気絞り弁１９の上流側と下流側の圧力差の影響を受けずに吸気絞り弁１９の開度に応じて通過空気量が変化する圧力）で且つオイル下がりの発生しない下限圧力以上となる開度である。

このステップ３０２で、吸気絞り弁１９の目標開度を低開度制御用の開度に設定して、吸気絞り弁１９の実開度を低開度制御用の開度（目標開度）に制御することで、各気筒の吸気行程において吸気絞り弁１９の上流側の吸気圧力に対して下流側の吸気圧力が臨界圧以下で且つオイル下がりの発生しない下限圧力以上となるように吸気絞り弁１９の開度を制御する“低開度制御”を実行する。

この後、低開度制御中に検出した吸入空気量Ｑafm 、エンジン回転速度Ｎe 、冷却水温Ｔw 、吸気絞り弁１９の実開度Ｔhr等を読み込んだ後、図８に示す基本漏れ空気量Ｑleakbse のマップを参照して、現在（つまり低開度制御中）の吸入空気量Ｑafm と吸気絞り弁１９の実開度Ｔhrとに応じた吸気絞り弁１９の全閉時の基本漏れ空気量Ｑleakbse を算出すると共に、図示しない補正係数Ｃneのマップを参照して、エンジン回転速度Ｎe と冷却水温Ｔw とに応じた補正係数Ｃneを算出する（ステップ３０３〜３０５）。

この後、吸気絞り弁１９の全閉時の基本漏れ空気量Ｑleakbse に補正係数Ｃneを乗算して吸気絞り弁１９の全閉時の漏れ空気量Ｑleakを求め、今回の漏れ空気量Ｑleakの算出時の冷却水温Ｔw に対応する学習領域における漏れ空気量Ｑleakの学習値を、今回算出した漏れ空気量Ｑleakで更新して不揮発性メモリに記憶する（ステップ３０６，３０７）。

エンジン１１の各気筒の吸気マニホールド１４にそれぞれ吸気絞り弁１９を備えたシステムでは、吸気絞り弁１９よりも下流側の吸気通路の容積が小さいため、燃料カット制御中（つまりエンジン１１の回転速度が所定値以上のとき）に吸気絞り弁１９を全閉にすると、吸気絞り弁１９の下流側の吸気圧力が大きく低下してオイル下がりが発生する可能性がある。

その点、本実施例２では、燃料カット制御中に吸気絞り弁１９の上流側の吸気圧力に対して下流側の吸気圧力が臨界圧以下で且つオイル下がりの発生しない圧力となるように吸気絞り弁１９の開度を全閉付近に制御する“低開度制御”を実行し、この低開度制御中にエアフローメータ２３で検出した吸入空気量に基づいて吸気絞り弁１９の全閉時の漏れ空気量を算出するようにしたので、オイル下がりの発生を防止してエンジン１１の運転に悪影響を及ぼすことを防止しながら、吸気絞り弁１９の漏れ空気量を精度良く算出することができる。

尚、上記各実施例１，２では、低開度制御中の吸入空気量Ｑafm と吸気絞り弁１９の実開度Ｔhrとに応じて基本漏れ空気量Ｑleakbse を算出するようにしたが、低開度制御中の吸入空気量Ｑafm と吸気絞り弁１９の目標開度（つまり低開度制御用の開度）とに応じて基本漏れ空気量Ｑleakbse を算出するようにしても良い。

また、上記各実施例１，２では、アイドル運転時に吸気絞り弁１９の漏れ空気量に応じてＩＳＣフィードバック補正量ＩＳＣＩの積分量ΔＩを補正するようにしたが、アイドル運転時以外の通常運転時に吸気絞り弁１９の漏れ空気量に応じて吸気絞り弁１９の開度を補正して、吸気絞り弁１９の漏れ空気量の変化による吸気絞り弁１９の開度と通過空気量との関係（吸気絞り弁１９の開度に対する通過空気量の変化特性）の変化を補償するようにしても良い。

また、上記各実施例１，２では、本発明を４気筒エンジンに適用したが、２気筒エンジンや３気筒エンジン或は５気筒以上のエンジンに本発明を適用しても良い。

また、上記各実施例１，２では、本発明を吸気ポート噴射エンジンに適用したが、筒内噴射エンジンや吸気ポートと筒内の両方に燃料噴射弁を設けたデュアル噴射エンジンに本発明を適用しても良い。

本発明の実施例１におけるエンジン制御システムの概略構成図である。 吸気絞り弁ユニット及びその周辺部の縦断側面図である。 吸気絞り弁の漏れ空気量による問題を説明するための図である。 実施例１の漏れ空気量の算出方法を説明するためのタイムチャートである。 臨界圧以下の圧力領域を説明するための図である。 実施例１の漏れ空気量算出プログラムの処理の流れを説明するフローチャートである。 ＩＳＣフィードバック補正量算出プログラムの処理の流れを説明するフローチャートである。 基本漏れ空気量のマップの一例を概念的に示す図である。 低開度制御中の吸気絞り弁の開度と通過空気量との関係を示す図である。 実施例２の漏れ空気量の算出方法を説明するためのタイムチャートである。 実施例２の漏れ空気量算出プログラムの処理の流れを説明するフローチャートである。

符号の説明

１１…エンジン（内燃機関）、１２…吸気管（主吸気通路）、１４…吸気マニホールド（分岐吸気通路）、１５…吸気絞り弁ユニット、１７…ハウジング、１９…吸気絞り弁、２１…モータ、２３…エアフローメータ（吸入空気量センサ）、２８…ＥＣＵ（低開度制御手段，漏れ空気量算出手段，吸気絞り弁開度補正手段，アイドル回転速度制御手段）

Claims (3)

1. 内燃機関の主吸気通路を各気筒に吸入空気を導入する分岐吸気通路に分岐し、各気筒の分岐吸気通路にそれぞれ吸入空気量を調整する吸気絞り弁を備えた内燃機関の制御装置において、
   前記主吸気通路に配置されて吸入空気量を検出する吸入空気量センサと、
   内燃機関の始動開始から各気筒の初回の吸気行程が終了するまでの初回吸気行程期間に各気筒の吸気行程において前記吸気絞り弁の上流側の吸気圧力に対して下流側の吸気圧力が所定の臨界圧以下の圧力となるように前記吸気絞り弁の開度を制御する低開度制御を実行する低開度制御手段と、
   前記低開度制御中に前記吸入空気量センサで検出した吸入空気量に基づいて前記吸気絞り弁の全閉時の漏れ空気量を算出する漏れ空気量算出手段と、
   前記漏れ空気量に応じて前記吸気絞り弁の開度を補正する吸気絞り弁開度補正手段と
   を備えていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 内燃機関の主吸気通路を各気筒に吸入空気を導入する分岐吸気通路に分岐し、各気筒の分岐吸気通路にそれぞれ吸入空気量を調整する吸気絞り弁を備えた内燃機関の制御装置において、
   前記主吸気通路に配置されて吸入空気量を検出する吸入空気量センサと、
   内燃機関の燃料噴射を停止する燃料カット制御中に各気筒の吸気行程において前記吸気絞り弁の上流側の吸気圧力に対して下流側の吸気圧力が所定の臨界圧以下で且つオイル下がりの発生しない圧力となるように前記吸気絞り弁の開度を制御する低開度制御を実行する低開度制御手段と、
   前記低開度制御中に前記吸入空気量センサで検出した吸入空気量に基づいて前記吸気絞り弁の全閉時の漏れ空気量を算出する漏れ空気量算出手段と、
   前記漏れ空気量に応じて前記吸気絞り弁の開度を補正する吸気絞り弁開度補正手段と
   を備えていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
3. 内燃機関のアイドル運転時に内燃機関の実回転速度を目標アイドル回転速度に一致させるように前記吸気絞り弁の開度をフィードバック制御するアイドル回転速度制御を実行するアイドル回転速度制御手段を備え、
   前記吸気絞り弁開度補正手段は、前記アイドル回転速度制御中に前記漏れ空気量に応じて該アイドル回転速度制御のフィードバックゲインを補正することを特徴とする請求項１又は２に内燃機関の制御装置。

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