JP2010031780A - 内燃機関の吸気制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スロットル開度制御を、運転状況に応じた適切な応答性で行う。
【解決手段】目標スロットル開度を算出する目標スロットル開度算出手段と、加速時用規範応答時定数を算出する加速時用規範応答時定数算出手段Ｂ５１と、非加速時用規範応答時定数を算出する非加速時用規範応答時定数算出手段Ｂ５２と、運転状態を検出する運転状態検出手段と、運転状態に基づいて加速時用規範応答時定数または非加速時用規範応答時定数のいずれかを選択する規範応答時定数切換判定手段Ｂ５３と、を備え、目標スロットル開度設定手段は、規範応答時定数切換判定手段が選択した規範応答時定数を用いて目標スロットル開度を算出する。
【選択図】図４

Description

本発明は、エンジンの吸気制御装置に関し、特にスロットルバルブの開度制御の応答性向上に関する。

エンジンの吸入空気量の制御として、吸気弁の作動特性（バルブタイミング、リフト量）を可変制御する可変動弁機構を設け、これによって吸入空気量を制御するものが知られている。これによれば、従来吸入空気量の制御を行っていたスロットルバルブでの絞り損失を無くすことができ、燃費向上を図ることができる。

ただし、パージガス、ブローバイガスを吸気系に吸引するためや、ブレーキマスターバック用の負圧源として吸気負圧を要する場合がある。そこで、スロットルバルブを備えて、所定条件では吸気負圧を発生させるようにスロットルバルブを制御している。また、低負荷域では、吸気弁のリフト量を小さくすることになり吸気弁による空気量制御が難しくなるため、スロットルバルブによる制御に切り換えている。

このような吸入空気量制御の一例として、目標吸入空気量が目標とする応答で得られるように制御するスロットルバルブ制御装置が特許文献１に開示されている。

具体的には、規範応答時定数を算出する手段を有し、目標吸気圧、仮想吸気圧、規範応答時定数及び仮想シリンダ吸気量（吸入空気量）に基づいて、目標スロットル開度を設定している。ここで、時定数は、運転状態に応じて一義的に定められている。
特開２００７−２７８０８３号公報

ところで、一般的にはドライバのアクセル操作に対して高応答な特性とする方が、運転性は良いとされる。一方、エアコンスイッチのＯＮ・ＯＦＦ時のようなアクセル操作を伴わない負荷変動に対応して吸入空気量を変化させる場合には、高応答にするとトルク変動が急激になり、運転者に違和感を与える要因となる。

このように、同一の運転条件（エンジン回転数及び負荷）であっても、要求される応答性が異なる場合がある。

しかし、特許文献１に開示された制御装置では、時定数を運転状態に応じて一義的に定めているため、異なる応答性要求に応えることができないという問題がある。

そこで、本発明では、上述したような、異なる応答性要求に応じた時定数の設定を可能にすることを目的とする。

本発明の内燃機関の吸気制御装置は、目標スロットル開度を算出する目標スロットル開度算出手段と、加速時用規範応答時定数を算出する加速時用規範応答時定数算出手段と、非加速時用規範応答時定数を算出する非加速時用規範応答時定数算出手段と、運転状態を検出する運転状態検出手段と、運転状態に基づいて加速時用規範応答時定数または非加速時用規範応答時定数のいずれかを選択する規範応答時定数切換判定手段と、を備え、目標スロットル開度設定手段は、規範応答時定数切換判定手段が選択した規範応答時定数を用いて目標スロットル開度を算出する。

本発明によれば、運転状態に応じた規範応答時定数を用いて目標スロットル開度を算出するので、高応答性が要求される状況と低応答性が要求される状況のいずれにも対応することができる。

以下本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は第１実施形態のシステム構成の概略図であり、エンジンのシリンダ周辺をエンジンのフロント側から見た断面図である。

２はシリンダヘッド、３はシリンダブロック、４はシリンダブロック３に設けたシリンダ内を摺動するピストン、１はシリンダヘッド２下面とシリンダブロック３とピストン４の冠面とで形成する燃焼室、５は吸気通路、６は排気通路、７は吸気バルブ、８は排気バルブ、９は吸気バルブ７を駆動する可変動弁機構、１０は排気カムシャフト、１１は燃料噴射弁、１２は点火栓、１３はコントロールユニット（目標スロットル開度算出手段、加速時用規範応答時定数算出手段、非加速時用規範応答時定数算出手段、運転状態検出手段、規範応答時定数切換判定手段、目標吸気圧算出手段、仮想吸気圧算出手段）、１４はスロットルバルブである。

吸気通路５、排気通路６はそれぞれ燃焼室１に開口部を有し、吸気バルブ７は吸気通路５の開口部を開閉し、排気バルブ８は排気通路６の開口部を開閉する。吸気バルブ７、排気バルブ８はそれぞれ可変動弁機構９、排気カムシャフト１０によって駆動される。

なお、本実施形態は吸気バルブ７、排気バルブ８を各気筒にそれぞれ２つ備える、いわゆる吸排２弁式であり、吸気通路５及び排気通路６も各気筒にそれぞれ２本備える。２本の吸気通路５は、シリンダヘッド２の一方の側面に一つの開口部を有する通路がシリンダヘッド２の内部で分岐したものである。また、２本の排気通路６はシリンダヘッド２内部で合流し、シリンダヘッド２の他方の側面に一つの開口部を有する。

第１燃料噴射弁１１は燃焼室１の側面から燃焼室１に直接燃料を噴射するよう設ける。

点火栓１２は燃焼室１の天井面の中央近傍に設ける。コントロールユニット１３は第１燃料噴射弁１１の噴射時期、噴射量、噴射圧等及び点火栓１２の点火タイミングの制御を行う他、中間負荷筒内ガス流動強化手段として、後述する中負荷中リフト域での筒内ガス流動を強化するための制御を行う。

スロットルバルブ１４は、基本的に全開となっており、吸気量の調節は後述する吸気バルブ７のバルブタイミングとリフト量及び作動角の制御により行う。ただし、図示しないブレーキマスターバック用の負圧が必要な場合等、所定の場合には吸気通路５内に負圧を発生させるために開度を小さくする。なお、スロットルバルブ１４を設けずに、負圧発生用のポンプを設けることで上記負圧が必要な場合に対応するようにしてもよい。

また、排気カムシャフト１０は一般的な回転式のカムシャフトであるため、駆動機構等についての説明は省略する。一方、可変動弁機構９は吸気バルブ７のリフト量、作動角を可変に制御可能な可変動弁機構であり、公知の可変動弁機構（例えば特開２００７−２７８０８３号公報に開示されているもの）を適用可能である。

図２は、コントロールユニット１３が実行するスロットルバルブ１４による吸入空気量制御のメインブロック図である。

目標吸気圧算出部Ｂ３１では、現在のシリンダ実効容積において目標シリンダ吸気量を実現するための目標吸気圧を算出する。仮想吸気圧算出部Ｂ３９では、スロットルバルブ１４の目標開口面積に基づいて、吸気系の内部モデルを用いて現在の吸気圧（マニホールド内圧）推定値である仮想吸気圧を算出する。この仮想吸気圧は、吸気圧偏差演算部Ｂ３２に入力する他、仮想シリンダ吸気量算出部にも入力する。

吸気圧偏差演算部Ｂ３２では、これら目標吸気圧と仮想吸気圧との偏差を演算し、演算結果が演算部Ｂ３３に入力される。

演算部Ｂ３３では、目標吸気圧と仮想吸気圧との偏差、及び規範応答時定数τＰｍに基づいて、目標吸気圧変化量を演算する。この演算結果を質量換算部Ｂ３４で目標吸気量変化量（質量変化量）に換算する。

加算部Ｂ３５では、仮想シリンダ吸気量算出部Ｂ４０で算出された仮想シリンダ吸気量に無駄時間補償部Ｂ４１で無駄時間補償処理を施したものと、質量換算部Ｂ３４の演算結果とを加算して、スロットルバルブ１４を通過する時間当たりの目標吸入空気量を算出する。

目標開口面積算出部Ｂ３６では、この目標吸入空気量に基づいてスロットルバルブ１４の目標開口面積を算出する。アクチュエータ応答遅れ補償部Ｂ３７では目標開口面積を目標スロットルバルブ開度に換算したものに遅れ補償処理を施し、これを目標スロットル開度としてスロットルバルブ１４の開度制御を行う。また、この目標スロットル開度は仮想吸気圧算出部Ｂ３９にも入力する。

シリンダ実効容積算出部Ｂ３８では、運転状態及びバルブタイミングに基づいて、シリンダ実効容積を算出し、これを目標吸気圧算出部Ｂ３１及び仮想シリンダ吸気量算出部Ｂ４０に入力する。

次に、各ブロックの詳細について説明する。

シリンダ実効容積算出部Ｂ３８では、上述したように、運転状態及びバルブタイミングに基づいて、シリンダ実効容積を算出する。シリンダ実効容積は、静的には吸気弁閉時期ＩＶＣでのシリンダ容積から上死点ＴＤＣでのシリンダ容積を差し引いた値が行程容積であるが、実際には、吸気行程開始時期及び終了時期は、それぞれ上死点ＴＤＣ、吸気弁閉時期ＩＶＣに対してずれを生じる。

これは、吸気弁閉時期ＩＶＣより前に、シリンダ内圧が吸気圧に達するためである。この吸気弁閉時期ＩＶＣに対して実際の吸気行程が終了する時期の進み量は、エンジン回転速度が高いときほど、またバルブリフト量が小さいときほど慣性の影響が大きくなって増大する。

そこで、まず吸気バルブ７のバルブ特性から、最大リフト量を算出する。そして、前述した進み量をＩＶＣオフセット量として、エンジン回転速度とバルブリフト量をパラメータとするマップを設定し、このマップを参照してＩＶＣオフセット量ＩＶＣＯＦＳを求め、吸気弁閉時期ＩＶＣからＩＶＣオフセット量ＩＶＣＯＦＳを差し引いたクランク角位置を、吸気行程が終了する実効ＩＶＣとして算出する。

一方、吸気行程が開始する時期の吸気上死点ＴＤＣからのずれは、バルブオーバーラップによる排気の吹き返しに起因する。

すなわち、バルブオーバーラップ状態で吸気バルブ７が開いてからシリンダ内圧は排気圧から徐々に低下して、吸気上死点ＴＤＣより遅れて吸気圧と等しくなり、この時点から吸気行程が開始される。吸気バルブ開弁開始付近では開口面積が小さいためシリンダ内圧の低下は小さく、実質的な低下は排気の吹き返し流量が最大となるオーバーラップ中心角Ｏ／ＬＣＡ付近から始まる。シリンダ内圧が低下し始めてから実際の吸気行程が開始される時期（実効ＴＤＣ）までの遅れ量は、エンジン回転速度が高くなるほど、また、バルブオーバーラップ量（オーバーラップ開口面積）が小さくなるほど慣性の影響が大きくなってシリンダ内圧の低下度合いが鈍ることにより増大する。

そこで、まず、吸気バルブ開時期ＩＶＯ、吸気バルブ閉時期ＩＶＣを入力して、オーバーラップ中心角Ｏ／ＬＣＡを演算する。具体的には、吸気バルブ開時期ＩＶＯ、吸気バルブ閉時期ＩＶＣにより決定される吸気バルブ７のバルブ特性ＩＶと、既知の排気バルブ８のバルブ特性ＥＶとに基づいて、両特性のリフト量が一致する点（交点）におけるクランク角を、オーバーラップ中心角Ｏ／ＬＣＡとして算出する。

次いで、オーバーラップ中心角Ｏ／ＬＣＡに対するオーバーラップ開口面積Ｏ／ＬＡを、予め設定したマップを参照して算出する。オーバーラップ中心角Ｏ／ＬＣＡが小さいとき（進角側にあるとき）ほど、オーバーラップ開口面積Ｏ／ＬＡは大きい特性を有している。

次いで、エンジン回転速度とオーバーラップ開口面積Ｏ／ＬＡをパラメータとして、オーバーラップ中心角Ｏ／ＬＣＡから実効ＴＤＣまでの遅れ量をＴＤＣオフセット量としたマップを設定しておき、このマップを参照してＴＤＣオフセット量ＴＤＣＯＦＳを求め、オーバーラップ中心角Ｏ／ＬＣＡにＴＤＣオフセット量ＴＤＣＯＦＳを加算したクランク角位置を実効ＴＤＣとして算出する。

そして、吸気バルブ開時期ＩＶＯ、吸気バルブ閉時期ＩＶＣ、実効ＴＤＣを入力して、吸気バルブ７のバルブ特性から実効ＴＤＣにおけるシリンダ容積ＶＥＴＤＣを、マップを参照して算出し、同じく、ＩＶＯ、ＩＶＣ、実効ＩＶＣを入力して、実効ＩＶＣにおけるシリンダ容積ＶＥＩＶＣを、マップを参照して算出する。

このようにして算出したシリンダ容積ＶＥＩＶＣからシリンダ容積ＶＥＴＤＣを差し引いて、シリンダ実効容積ＶＥを算出する。

次に仮想吸気圧算出部Ｂ３９及び仮想シリンダ吸気量算出部Ｂ４０について説明する。

図３は、目標開口面積に遅れ補償処理を施した実開口面積Ａ_TVOにおける、吸気通路内圧Ｐ_Mを算出するモデルの一例である。このモデルを用いて、目標値に制御したときの予測値としての仮想値が算出される。以下、仮想値には実際値に対して「’」を付して説明する。

ブロックＢ５１では、目標開口面積算出部Ｂ３６で算出したスロットルバルブ１４の目標開口面積ｔＡＴＶＯに対して、アクチュエータ応答遅れ補償部Ｂ３７でスロットルバルブ１４から筒内までの遅れを補償する処理を施してｔＡＴＶＯＨとした後、次式により仮想吸気量ＱＡ’を算出する（伝達関数Ｋ１）。

Ｐ_A：大気圧
Ｐ_M：マニホールド内圧＝吸気圧
ｔＡ_TVOH：一次遅れ補正後の目標開口面積
Ｒ：ガス定数
Ｔ_A：大気温度＝吸気温度
κ：比熱比
目標開口面積に基づいて算出された、スロットルバルブ１４を通過して吸気通路５に流入する時間当たりの吸気流量Ｑ_A’と、後述するように算出された吸気通路５からの流出量、つまり筒内への時間当たりの流入量Ｑ_E’との偏差（Ｑ_A’−Ｑ_E’）を算出する。

次に、ブロックＢ５２では、吸気量偏差を吸気圧変化量（ΔＰ_M／Δｔ）’に換算する（伝達関数：Ｋ２）。

（ΔＰ_M／Δｔ）’＝ＲＴ_A／Ｖ_M・（Ｑ_A’−Ｑ_E’）・・・（２）
Ｖ_M：マニホールド容積
そして、ブロックＢ５３では、吸気圧変化量（ΔＰ_M／Δｔ）’を積分して、仮想吸気圧Ｐ_M’を算出する（伝達関数：１／ｓ）。上記のブロックＢ５１〜Ｂ５３が仮想吸気圧算出部Ｂ３９の内容である。

次にブロックＢ５４では、仮想吸気圧Ｐ_M’と、シリンダ実効容積ＶＥとに基づいて、次式により１シリンダ当たりの仮想シリンダ吸気量Ｑ_Cを算出する（伝達関数：Ｋ３）。

Ｑ_C’＝Ｐ_M’・ＶＥ／（ＲＴ_A）・・・（３）
そして、ブロックＢ５５では、仮想シリンダ吸気量Ｑ_Cを次式によって時間当たりの流量Ｑ_Eに換算する（伝達関数：Ｋ４）。

ＱＥ’＝ＱＣ’・ｎ_cyl／２・Ｎｅ／６０ （４）
ｎ_cyl：エンジンの総気筒数
Ｎｅ：エンジン回転速度
この時間当たりの仮想シリンダ吸気量Ｑ_E’が、上述したように次回算出される吸気量Ｑ_A’との偏差の算出に用いられると共に、後述する目標吸気量ｔＱ_Aの算出に用いられる。上記ブロックＢ５４とブロックＢ５５が仮想シリンダ吸気量算出部の内容である。

なお、ここでは仮想吸気圧Ｐ_M’を上記のように演算により求めたが、圧力センサを用いて直接検出するようにしても構わない。

次に、目標吸気圧算出部Ｂ３１について説明する。

目標吸気圧算出部Ｂ３１は、次式により、現在のシリンダ実効容積ＶＥにおいて目標シリンダ吸気量ｔＱ_Cを実現するための目標吸気圧ｔＰ_Mを算出する。ここで、目標シリンダ吸気量は、アクセル開度及びエンジン回転速度等に基づいて算出される目標トルクの実現に必要な吸気量である。

ｔＰ_M＝ｔＱ_C・ＲＴ_A／ＶＥ・・・（５）
次に目標開口面積算出部Ｂ３６について説明する。

ここでは、目標吸気量ｔＱ_Aに基づいて、次式によりスロットルバルブ１４の目標開口面積ｔＡＴＶＯを算出する（伝達関数：１／Ｋ）。

次に、演算部Ｂ３３の規範応答時定数τＰ_mの設定方法について説明する。

図４は、規範応答時定数τＰ_mを演算するための構成を示す図である。図に示すように、加速時用規範応答時定数算出部Ｂ６１と非加速時用規範応答時定数算出部Ｂ６２のいずれにも、エンジン回転速度Ｎｅ及び負荷Ｔが入力される。加速時用規範応答時定数算出部Ｂ６１では、後述する加速時用の規範応答時定数マップに基づいて加速時用の規範応答時定数を算出する。非加速時用規範応答時定数算出部Ｂ６２でも同様に、非加速時用の規範応答時定数マップに基づいて非加速時用の規範応答時定数を算出する。

いずれの規範応答時定数マップも、基本的には図５に示すように高負荷・高回転になるほど小さくなる、つまり高応答になる特性となっている。ただし、加速時用と非加速時用を比較すると、同回転速度・同負荷では加速時用の方がより高応答となるように設定されている。

これら加速時用規範応答時定数及び非加速時用規範応答時定数はスイッチ部Ｂ６４に入力される。スイッチ部Ｂ６４には、この他に後述する切り換え判定部Ｂ６３からの切り換え信号が入力され、これに応じていずれか一方の規範応答時定数が選択される。

切り換え判定部Ｂ６３について説明する。

図６は、切り替え判定部Ｂ６３の構成図である。Ａは加速意図検知演算部、Ｂは吸気圧偏差判定部、Ｃは急減速エンスト回避判定部、Ｄは補機負荷変動判定部、Ｅはアイドリング状態判定部である。

まず、運転者の加速意図の有無を検出する加速意図検出部Ａについて説明する。

アクセル開度変化量、つまり図示しないアクセル開度センサにより検出するアクセル開度の現在値と前回値との偏差（現在値−前回値）が、予め設定した所定値＃１以上の場合に、ＡＮＤゲート７１の一方の入力端子にトリガが入力される。また、アイドルスイッチがＯＦＦの場合、つまりアクセルペダルが踏み込まれた場合に、ＡＮＤゲート７１の他方の入力端子にトリガが入力される。

上記のようなアイドルスイッチのトリガを設けたことにより、例えば停車中にアクセルペダルに軽く足を載せたときのように加速意図がない場合に、加速意図があると誤判定することを防止できる。このため、所定値＃１の設定に際しては、上記誤判定を防止することを考慮する必要がなくなるので、ごく僅かなアクセル開度変化量でも加速意図ありと判定するため、例えば所定値＃１をゼロと設定することができる。

目標吸気圧と仮想吸気圧との偏差が予め設定した所定値＃２以上の場合に、ＡＮＤゲート７２の一方の入力端子にトリガが入力される。また、他方の入力端子には、後述する加速意図検知フラグの前回値が入力される。

この吸気圧の偏差が所定値＃２以上か否かを判定する判定部は、吸気圧が目標吸気圧に収束したか否かを判定するためのものである。これは、運転者に加速意図がある場合には、目標トルクに到達したとみなせる状態までは加速時用の時定数（高応答）とすることで、運転性の向上を図ることを目的としている。

したがって、吸気圧制御精度に基づいて、吸気圧が目標吸気圧に収束したか否かを確実に判定できるような値を、所定値＃２として設定する。具体的には、過渡時における吸気圧オーバーシュート量、及び定常時の吸気圧変動幅を予め実験等を通じて求め、これに安全マージンを付加して設定する。

ＡＮＤゲート７１またはＡＮＤゲート７２のトリガがＯＲゲート７３に入力されると、加速意図検知フラグが立つ。

上記のような構成の加速意図検出部Ａでは、運転者が加速目的でアクセルペダルを踏み込むと、ＡＮＤゲート７１からＯＲゲート７３にトリガが入力され、ＯＲゲート７３で加速意図検知フラグが出力される。この加速意図検知フラグはＡＮＤゲート７２に入力されるので、アクセルペダルを踏み込んだ状態でアクセル開度が一定になっても、吸気圧が目標吸気圧に収束するまでは、ＡＮＤゲート７２からＯＲゲート７３にトリガが入力され続ける。したがって、吸気圧が目標吸気圧に収束するまでは、加速意図ありと判定することとなり、これをＯＲゲート８３の一方の入力端子に入力する。

次に、目標吸気圧と仮想吸気圧の偏差を検出する吸気圧偏差判定部Ｂについて説明する。

ここでは、目標吸気圧と仮想吸気圧との偏差が予め設定した所定値＃３以上になったら、吸気圧増偏差フラグをＡＮＤゲート８２の一方の入力端子に入力する。なお、所定値＃３は、例えばゼロに設定する。

次に、規範応答時定数の応答性を低下させる要求の有無を検出する急減速エンスト回避判定部Ｃについて説明する。

減速時には、ブレーキ性能や筒内の残留ガス量を考慮して目標吸気圧が決定され、これに応じたスロットル開度となるよう制御される。特に、急減速時には、急激なエンジン回転数の低下によるエンストを回避するため、急減速エンスト回避用のスロットル開度制御となる。具体的には、目標吸気圧に向かって吸気圧が低下するのに合わせて、スロットル開度を増大させていく。このときは、吸気圧の低下に応じた開度変化となるように、低応答の非加速時用規範応答時定数を選択する。

そこで、急減速エンスト回避判定部Ｃを設け、急減速時に高応答の加速時用規範応答時定数を選択しないようにする。

エンジン回転数が予め設定した所定値＃４以下の場合に、ＡＮＤゲート７４の第１入力端子にトリガが入力される。所定値＃４は、急減速時にエンストが生じるおそれがあるか否かの閾値となる回転数を設定する。

また、エンジン回転数の前回値と現在値の偏差（前回値−現在値）が、予め設定した所定値＃５以上の場合に、ＡＮＤゲート７４の第２入力端子にトリガが入力される。所定値＃５は、エンストのおそれが生ずる程度の急減速か否かの閾値となる回転数を設定する。

さらに、アイドルスイッチがＯＮの場合にＡＮＤゲート７４の第３入力端子にトリガが入力される。

また、目標吸気圧と仮想吸気圧との偏差（目標吸気圧−仮想吸気圧）が予め設定した所定値＃６以上の場合に、ＡＮＤゲート７５の一方の入力端子にトリガが入力される。ＡＮＤゲート７５の他方の端子には、前回演算時の急減速エンスト回避フラグが入力される。所定値＃６は、上述したように吸気圧の低下に応じてスロットル開度を増大させる制御において、スロットル開度が吸気圧の低下に対して早期に増大したとしても、これによるトルク段差が違和感とならない程度まで吸気圧が低下しているか否かを判定するための閾値である。なお、上記トルク段差が違和感とならない範囲のほぼ上限値を設定する。これにより、非加速時用規範応答時定数の使用を必要最小限に抑えて、運転性を優先させることができる。

ＡＮＤゲート７４またはＡＮＤゲート７５からのトリガがＯＲゲート７６に入力されると、急減速エンスト回避フラグが立つ。

上記のような構成の急減速エンスト回避判定部Ｃでは、急減速であることを検知したら、ＡＮＤゲート７４からＯＲゲート７６にトリガが入力され、急減速エンスト回避フラグが立つ。この急減速エンスト回避フラグはＡＮＤゲート７５に入力されるため、吸気圧が目標吸気圧に収束するまでは、急減速エンスト回避フラグは立ったままとなる。

次に、規範応答時定数の応答性を低下させる要求の有無を検出する補機負荷変動判定部Ｄについて説明する。

エアコンがＯＮになった場合、パワーステアリングのアシスト量が増大した場合、及びその他の電気負荷が増大した場合には、当該負荷の増大に対してエンジン回転数を保持するために、スロットル開度を増大させるが、このとき、非加速時用規範応答時定数を選択するようにする。これは、アクセル操作を伴わない負荷変動に対して補償空気を入れる場合には、高応答でトルクを発生させると運転者に違和感を与えることになるからである。

そこで、補機負荷変動判定部Ｄを設け、このような場合に加速時用規範応答時定数を選択しないようにする。

エアコンのスイッチがＯＦＦからＯＮになった場合、パワーステアリングのアシスト量が増大した場合、又は、その他電気負荷が増大した場合には、それぞれＯＲゲート７７の各入力端子にトリガが入力される。これらのいずれかのトリガが入力された場合には、ＯＲゲート７９の一方の入力端子にトリガが入力される。

一方、目標吸気圧と仮想吸気圧との偏差が予め設定した所定値＃７以上の場合には、ＡＮＤゲート７８の一方の入力端子にトリガが入力される。ＡＮＤゲート７８の他方に入力端子には、前回演算時の補機負荷変動フラグが入力される。

所定値＃７は、仮に加速時用規範応答時定数に切り換わり、スロットルバルブ１４が急激に開弁して目標値以上の空気が流入した場合でも、これによるトルク段差が運転者に違和感を与えない程度に収まるような吸気圧範囲の、ほぼ上限値付近の値を設定する。ほぼ上限付近の値に設定することにより、これにより、非加速時用規範応答時定数の使用を必要最小限に抑えて、運転性を優先させることができる。

上記のような構成の補機負荷変動判定部Ｄでは、一旦エアコン等の補機負荷が増大すると、吸気圧が目標吸気圧に収束するまで補機負荷変動フラグが立ったままとなる。

次に、アイドル運転状態が否かを検出するアイドリング状態判定部Ｅについて説明する。

この判定部は、車両が停止状態であることを判定するものである。エンジン回転数が予め設定した所定値＃８以下の場合に、ＡＮＤゲート８０の第１入力端子にトリガが入力される。また、車速が予め設定した所定値＃９以下の場合に、ＡＮＤゲート８０の第２入力端子にトリガが入力される。さらに、アイドルスイッチがＯＮの場合にＡＮＤゲート８０の第３入力端子にトリガが入力される。

これら３つのトリガが入力された場合に、アイドル状態フラグを立てる。

ＮＯＲゲート８１では、急減速エンスト回避フラグ、補機負荷変動フラグ、アイドリング状態フラグのいずれも立っていない場合に演算子＃１として１を出力し、この演算子＃１はＡＮＤゲート８２に入力される。

ＡＮＤゲート８２では、演算子＃１（＝１）と吸気圧増偏差フラグが入力された場合に演算子＃２として１を出力する。この演算子＃２はＯＲゲート８３に入力される。

ＯＲゲート８３では、加速意図検知フラグまたは演算子＃２（＝１）のいずれかが入力されると、時定数切換判定フラグを立てる。この時定数切換判定フラグは、図４のブロックＢ５４に入力され、フラグが立っている場合は加速用規範応答時定数に切り換え、フラグが立っていない場合は非加速時用規範応答時定数に切り換える。

以上のように本実施形態によれば、次のような効果を得ることができる。

（１）加速用規範応答時定数と非加速用規範応答時定数を有し、切換判定部Ｂ５３が選択した規範応答時定数を用いて目標スロットル開度を算出するので、運転状況に応じて、加速応答性の向上またはエンジン回転の安定性の向上を図ることができる。

（２）加速時用規範応答時定数は非加速時用規範応答時定数よりも応答性が高いので、主として高応答性が要求される加速時と、安定性確保のために低応答性が要求される非加速時に応じた特性の規範応答時定数となる。

（３）目標吸気圧と仮想吸気圧の偏差に基づいて規範応答時定数を切換えるので、応答性について、吸気圧増加方向はスロットル開度が支配的で、吸気圧減少方向はエンジン回転数が支配的となるエンジン特性に合致した規範応答時定数となる。

（４）運転者の加速意図の有無に応じて規範応答時定数を切換えるので、運転者の要求に応じた適切な規範応答時定数の切り換えが可能となる。

（５）加速意図がある場合には加速時用規範応答時定数を選択し、加速意図がない場合には非加速時用規範応答時定数を選択するので、吸気圧の偏差にかかわらず、運転者の加速意図がない場合には非加速時用規範応答時定数を選択することとなり、エンジン回転の安定性を向上させることができる。

（６）規範応答時定数の応答性を低下させる要求の有無に応じて規範応答時定数を切換えるので、急減速時のエンスト回避や補機負荷が増大した場合等に、エンジン回転の安定性を向上させることができる。

（７）アイドリング状態である場合には非加速時用規範応答時定数を選択するので、アイドリング時のエンジン回転の安定性を向上させることができる。

なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載の技術的思想の範囲内で様々な変更を成し得ることは言うまでもない。

本実施形態を適用するシステムの構成図である。 吸入空気量制御のメインブロック図である。 吸気通路内圧Ｐ_Mを算出するモデルの一例である。 規範応答時定数τＰ_mを演算するための構成を示す図である。 規範応答時定数マップの一例を示す図である。 切換判定部の詳細を示す図である。

符号の説明

１ 燃焼室
２ シリンダヘッド
３ シリンダブロック
４ ピストン
５ 吸気通路
６ 排気通路
７ 吸気バルブ
８ 排気バルブ
９ 可変動弁機構
１０ 排気カムシャフト
１１ 燃料噴射弁

Claims (7)

1. 目標スロットル開度を算出する目標スロットル開度算出手段と、
   加速時用規範応答時定数を算出する加速時用規範応答時定数算出手段と、
   非加速時用規範応答時定数を算出する非加速時用規範応答時定数算出手段と、
   運転状態を検出する運転状態検出手段と、
   運転状態に基づいて加速時用規範応答時定数または非加速時用規範応答時定数のいずれかを選択する規範応答時定数切換判定手段と、
   を備え、
   前記目標スロットル開度設定手段は、前記規範応答時定数切換判定手段が選択した規範応答時定数を用いて前記目標スロットル開度を算出することを特徴とする内燃機関の吸気制御装置。
2. 前記加速時用規範応答時定数は前記非加速時用規範応答時定数よりも応答性が高いことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の吸気制御装置。
3. 目標吸気圧を算出する手段と、
   現在の吸気圧に相当する仮想吸気圧を算出する手段と、
   を有し、
   前記運転状態検出手段は、前記運転状態として前記目標吸気圧と前記仮想吸気圧の偏差を検出することを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の吸気制御装置。
4. 前記運転状態検出手段は、前記運転状態として運転者の加速意図の有無を検出することを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の内燃機関の吸気制御装置。
5. 前記規範応答時定数切換判定手段は、加速意図がある場合には前記加速時用規範応答時定数を選択し、加速意図がない場合には前記非加速時用規範応答時定数を選択することを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の吸気制御装置。
6. 前記運転状態検出手段は、規範応答時定数の応答性を低下させる要求の有無を検出し、
   前記規範応答時定数切換判定手段は、前記応答性を低下させる要求がある場合には前記非加速時用規範応答時定数を選択することを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載の内燃機関の吸気制御装置。
7. 前記運転状態検出手段はアイドル運転状態か否かを検出し、
   前記規範応答時定数切換判定手段は、アイドル運転状態である場合には非加速時用規範応答時定数を選択することを特徴とする請求項１から６のいずれか一つに記載の内燃機関の吸気制御装置。

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