JP3050801B2 - エンジンの制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、運転者の要求出力
量に応じて燃料噴射量を設定すると共に、スロットル弁
開度を可変制御して要求出力に適合する吸入空気量を気
筒へ供給するエンジンの制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、スロットル開度を電子的に制御し
て運転者の要求出力に対する応答性を改善し、良好な走
行性能を得る技術が種々提案されている。例えば、ＳＡ
Ｅペーパ７８０３４６（１９７８年）、或いは特公平３
−６３６５４号公報には、運転者の要求出力量としてア
クセルペダル踏込み量を検出し、このアクセルペダル踏
込み量に応じて燃料噴射量を設定すると共に、この燃料
噴射量とエンジン回転数及びエンジン温度等に基づき、
所定空燃比を得るための目標吸入空気量を設定し、この
目標吸入空気量から、所定のスロットル通過空気流量
（スロットル弁を通過する吸入空気流量）となるスロッ
トル弁開度を設定する、いわゆる燃料主導制御（或いは
燃料空気同時制御）の技術が開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記先行技術では、ス
ロットル弁上流に配設した吸入空気量センサでスロット
ル通過空気流量を検出し、この検出したスロットル通過
空気流量が目標吸入空気流量に収束するように上記スロ
ットル弁開度をフィードバック制御しているが、最近の
高出力化されたエンジンでは、気筒間の吸気干渉を回避
する等の理由からスロットル弁下流に比較的容量の大き
なエアチャンバが設けられており、吸入空気量センサで
の検出結果に基づきスロットル弁開度をフィードバック
制御する場合、定常走行であれば吸入空気流量がほぼ一
定であるため、スロットル弁開度を微量に可変制御する
ことで正確なスロットル通過空気流量を得ることができ
るが、過渡運転時にスロットル弁を運転者の要求出力量
（アクセルペダル踏込み量）に応じて急開させても、直
ちに運転者の要求出力に沿うエンジン出力を得ることは
できない。すなわち、スロットル弁を急開させても、チ
ャンバ容積に対する吸気充填分の遅れにより気筒へ供給
される実際の吸入空気量には、ある遅れが生じる。一
方、インジェクタには、吸入空気系のような遅れが存在
しないため、運転者の要求出力に応じた燃料噴射量を各
気筒へ供給することができるが、運転者の要求出力に応
じた燃料噴射量をそのまま供給すると、吸入空気系では
チャンバ容積に対する充填分の遅れが生じているため、
空燃比が一時的にリッチ化し、過渡応答性が低下する問
題がある。

【０００４】これに対し、例えば特開平５−６５８４５
号公報には、チャンバ容積への吸気充填モデルを用いた
理論式を解いて、過渡時にスロットル弁をオーバシュー
ト的に動作させることでチャンバ容積による各気筒への
吸入空気の充填遅れを補償する技術が開示されている。

【０００５】しかし、例えば運転者がアクセルペダルを
踏み込んだとき、スロットル弁を急開させたとしても、
吸気慣性の影響で吸入空気流量が直ちに急増することは
なく、又、スロットル弁全開時の吸入空気流量を超えた
量の空気がエンジンへ供給されることはない。従って、
過渡状態において、スロットル弁をアクセルペダルの踏
込み量に相応する開度を越えて大きく急開させたとして
も、エンジンに供給される吸入空気量が必ずしも急増さ
れるとは限らず、又、スロットル弁が全開付近に有ると
きには、このスロットル弁をオーバシュート的に急開さ
せることはできず、いわゆる燃料主導制御（或いは燃料
空気同時制御）により空燃比制御を行うエンジンにおい
ては、気筒へ供給する燃料噴射量のみが一方的に増量さ
れてしまい、適正な空燃比制御性能が得られない。

【０００６】更に、従来の燃料主導制御（或いは燃料空
気同時制御）による空燃比制御では、目標吸入空気流量
に基づいてスロットル弁開度を直接設定しているが、吸
入空気流量は始動時、或いはアイドル時等の少流量から
最大馬力発生時、或いは急加速時のスパイク的に急増す
る領域までダイナミックレンジが大きく、この目標吸入
空気流量に適合するスロットル弁開度を高精度に設定す
るためには、高速、大容量のコンピュータが必要にな
り、従来からエンジン制御で採用する既存のコンピュー
タでは演算負荷が重く、満足に対応することが出来な
い。

【０００７】本発明は、上記事情に鑑み、ダイナミック
レンジの大きい吸入空気流量という変数を直接用いるこ
となく、演算負荷を軽減して、既存のコンピュータであ
っても目標吸入空気量に対応するスロットル弁開度を、
高精度に且つ過渡時においても適正に設定することが出
来、しかも、過渡時における目標吸入空気量を制御限界
を越えることなく、実際の吸入空気量の変化に沿った適
正な値に設定することができ、定常時は勿論のこと過渡
時においても適正な空燃比制御性能を得ることのできる
エンジンの制御装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
請求項１記載の発明は、運転者の要求出力量に応じて燃
料噴射量およびスロットル弁開度を可変制御するエンジ
ンの制御装置において、図１の基本構成図に示すよう
に、スロットル弁下流に発生する第１の吸気管圧力に基
づき１気筒が１吸気行程当たりに吸入する実行程吸入空
気量を設定する実行程吸入空気量設定手段と、スロット
ル弁上流に発生する第２の吸気管圧力に基づきスロット
ル弁全開に対応する最大実行程吸入空気量を設定する最
大実行程吸入空気量設定手段と、少なくとも前記要求出
力量に基づき１気筒が１吸気行程当たりに吸入する空気
量の目標値としての第１の目標行程吸入空気量を設定す
る第１の目標行程吸入空気量設定手段と、上記実行程吸
入空気量とエンジン回転数と予め設定された最大エンジ
ン回転数とに基づき上記第１の目標行程吸入空気量の制
御可能上限値である目標行程吸入空気量上限値を設定す
る目標行程吸入空気量上限値設定手段と、上記第１の目
標行程吸入空気量の上限を上記目標行程吸入空気量上限
値で制限して、燃料噴射量並びにスロットル弁開度を設
定するための指示値となる第２の目標行程吸入空気量を
設定する第２の目標行程吸入空気量設定手段と、上記第
２の目標行程吸入空気量に基づき燃料噴射量を設定する
燃料噴射量設定手段と、上記実行程吸入空気量と上記第
２の目標行程吸入空気量との平均値の上記最大実行程吸
入空気量に対する割合を表わす吸気供給割合を算出し、
又、上記実行程吸入空気量と上記第２の目標行程吸入空
気量とに基づき回転数増減分を算出し、エンジン回転数
に上記回転数増減分を加算してエンジン回転数指標値を
算出し、上記吸気供給割合と上記エンジン回転数指標値
とに基づき上記スロットル弁に連設するスロットルアク
チュエータに対するスロットル開度制御量を設定するス
ロットル開度設定手段とを備えたことを特徴とする。

【０００９】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記要求出力量はアクセルペダル踏込み量
であることを特徴とする。

【００１０】請求項３記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記最大エンジン回転数は実際の限界回転
数よりも高い値に設定することを特徴とする。

【００１１】すなわち、請求項１記載の発明では、少な
くとも運転者の要求出力量に基づき１気筒が１吸気行程
当たりに吸入する吸入空気量の目標値となる第１の目標
行程吸入空気量を設定する。そして、この第１の目標行
程吸入空気量の制御可能上限値である目標行程吸入空気
量上限値を、スロットル弁下流に発生する第１の吸気管
圧力に基づき設定した１気筒が１吸気行程当たりに吸入
する実行程吸入空気量と、エンジン回転数及び予め設定
された最大エンジン回転数とに基づき設定し、この目標
行程吸入空気量上限値で上記第１の目標行程吸入空気量
の上限を制限して、燃料噴射量及びスロットル弁開度を
設定するための指示値となる第２の目標行程吸入空気量
を設定する。そして、燃料系については、この第２の目
標行程吸入空気量に基づいて燃料噴射量を設定する。
又、吸入空気系については、スロットル弁上流の吸気管
内に発生する第２の吸気管圧力に基づき、スロットル弁
を全開したときに供給することの出来る最大実行程吸入
空気量を設定する。そして、上記実行程吸入空気量と上
記第２の目標行程吸入空気量との平均値の上記最大実行
程吸入空気量に対する割合を表わす吸気供給割合を算出
し、又、上記実行程吸入空気量と上記第２の目標行程吸
入空気量とに基づいて算出した回転数増減分を現在のエ
ンジン回転数に加算してエンジン回転数指標値を算出す
る。そして、上記吸気供給割合と上記エンジン回転数指
標値とに基づいてスロットル弁に連設するスロットルア
クチュエータに対するスロットル開度制御量を設定す
る。その際、請求項２記載の発明は、運転者の要求出力
量としてアクセルペダル踏込み量を用い、又、請求項３
記載の発明では、前記最大エンジン回転数を実際の限界
回転数よりも高い値に設定する。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の一形態を説明する。

【００１３】図２７にエンジンの全体概略図を示す。同
図において符号１はエンジンで、本実施の形態において
は水平対向４気筒型エンジンを示す。このエンジン１の
シリンダブロック１ａの左右両バンクに設けたシリンダ
ヘッド２に形成された各吸気ポート２ａに吸気マニホル
ド３が連通され、この吸気マニホルド３に各気筒の吸気
通路が集合するエアチャンバ４を介してスロットルチャ
ンバ５が連通され、このスロットルチャンバ５上流側に
吸気管６を介してエアクリーナ７が取付けられ、このエ
アクリーナ７が吸入空気の取り入れ口であるエアインテ
ークチャンバ８に連通され、更に、上記吸気管６の上記
エアクリーナ７の下流側にレゾネータチャンバ９が介装
されている。又、上記シリンダヘッド２の排気ポート２
ｂに排気マニホルド１０を介して排気管１１が連通さ
れ、この排気管１１に触媒コンバータ１２が介装されて
マフラ１３に連通されている。

【００１４】又、符号１４はターボチャージャであり、
上記吸気管６の上記レゾネータチャンバ９の下流にコン
プレッサが介装され、上記排気管１１の中途にタービン
が介装されている。更に、上記ターボチャージャ１４の
タービンハウジング流入口には、ウエストゲート弁１５
が介装され、このウエストゲート弁１５には、ウエスト
ゲート弁作動用アクチュエータ１６が連設されている。
このウエストゲート弁作動用アクチュエータ１６は、ダ
イヤフラムにより２室に仕切られ、一方がウエストゲー
ト弁制御用デューティソレノイド弁１７に連通される圧
力室を形成し、他方が上記ウエストゲート弁１５を閉方
向に付勢するスプリングを収納したスプリング室を形成
している。

【００１５】上記ウエストゲート弁制御用デューティソ
レノイド弁１７は、上記レゾネータチャンバ９と上記吸
気管６の上記ターボチャージャ１４のコンプレッサ下流
とを連通する通路に介装されており、後述する電子制御
装置５０（図３１参照）から出力される制御信号のデュ
ーティ比に応じて、上記レゾネータチャンバ９側の圧力
と上記コンプレッサ下流側の圧力とを調圧し、上記ウエ
ストゲート弁作動用アクチュエータ１６の圧力室に供給
する。

【００１６】すなわち、上記電子制御装置５０によって
上記ウエストゲート弁制御用デューティソレノイド弁１
７を制御し、上記ウエストゲート弁作動用アクチュエー
タ１６を作動させて上記ウエストゲート弁１５による排
気ガスリリーフを調整することにより、上記ターボチャ
ージャ１４による過給圧を制御する。

【００１７】一方、上記吸気管６の上記スロットルチャ
ンバ５の直上流にインタークーラ１８が介装され、上記
スロットルチャンバ５にスロットル弁５ａが介装されて
いる。このスロットル弁５ａは、図３０に示すアクセル
ペダル１９とは機械的に連設しておらず、併設する電動
モータ、油圧モータ等のスロットルアクチュエータ２０
の回動によりスロットル開度、すなわちスロットル弁５
ａを通過する吸入空気流量（以下、「スロットル通過空
気流量」という）が制御される。尚、上記アクセルペダ
ル１９を支持するアクセルレバー１９ａには、運転者の
要求出力量として上記アクセルペダル１９の踏込み量θ
ａｃｃに相応する値を電子制御装置５０へ出力するポテ
ンショメータ等からなる第１，第２のアクセル開度セン
サ４２ａ，４２ｂが併設されている。又、上記電子制御
装置５０では、第１アクセル開度センサ４２ａで検出し
た値に基づきアクセルペダル１９の踏込み量θａｃｃを
検出すると共に、両アクセル開度センサ４２ａ，４２ｂ
の出力値を比較して、両出力値が一致しているか否か
で、上記第１アクセル開度センサ４２ａの故障診断を行
う。

【００１８】又、上記吸気マニホルド３に、スロットル
弁５ａ下流の第１の吸気管圧力Ｐ１を絶対圧で検出する
吸気管圧力センサ２２ａが連通され、更に、上記インタ
ークーラ１８の下流に上記スロットル弁５ａ上流の第２
の吸気管圧力であるスロットル前圧力Ｐ２を絶対圧で検
出するスロットル前圧力センサ２２ｂが連通されてい
る。

【００１９】又、上記吸気マニホルド３の各気筒の各吸
気ポート２ａの直上流側にインジェクタ２３が臨まされ
ている。又、上記シリンダヘッド２の各気筒毎に、その
先端を燃焼室に露呈する点火プラグ２５ａが取付けら
れ、この点火プラグ２５ａに各気筒毎に配設された点火
コイル２５ｂを介してイグナイタ２６が接続されてい
る。

【００２０】上記インジェクタ２３は燃料供給路２７を
介して燃料タンク２８に連通されており、この燃料タン
ク２８内にはインタンク式の燃料ポンプ２９が設けられ
ている。この燃料ポンプ２９からの燃料は、上記燃料供
給路２７に介装された燃料フィルタ３０を経て上記イン
ジェクタ２３及びプレッシャレギュレータ３１に圧送さ
れ、このプレッシャレギュレータ３１から上記燃料タン
ク２８にリターンされて上記インジェクタ２３への燃料
圧力が所定の圧力に調圧される。

【００２１】又、上記スロットル弁５ａに、スロットル
開度に応じた電圧を出力するスロットル開度センサ３３
ａとスロットル弁全閉でＯＮするアイドルスイッチ３３
ｂとを内蔵したスロットルセンサ３３が連設されてい
る。更に、上記エアチャンバ４に吸気温度センサ３２が
臨まされ、上記エンジン１のシリンダブロック１ａにノ
ックセンサ３４が取付けられると共に、このシリンダブ
ロック１ａの左右両バンクを連通する冷却水通路３５に
水温センサ３６が臨まされ、上記排気管１１の上記排気
マニホルド１０の集合部にＯ2 センサ３７が臨まされて
いる。

【００２２】又、上記シリンダブロック１ａに支承され
たクランクシャフト１ｂにクランクロータ３８が軸着さ
れ、このクランクロータ３８の外周に、電磁ピックアッ
プ等からなるクランク角センサ３９が対設されている。
更に、上記エンジン１のカムシャフト１ｃに連設するカ
ムロータ４０に、電磁ピックアップ等からなる気筒判別
用のカム角センサ４１が対設されている。

【００２３】上記クランクロータ３８は、図２８に示す
ように、その外周に突起３８ａ，３８ｂ，３８ｃが形成
され、これらの各突起３８ａ，３８ｂ，３８ｃが、各気
筒（＃１，＃２と＃３，＃４）の圧縮上死点前（ＢＴＤ
Ｃ）θ１，θ２，θ３（本実施の形態においては、θ１
＝９７゜ＣＡ、θ２＝６５゜ＣＡ、θ３＝１０゜ＣＡ）
の位置に形成されている。

【００２４】上記クランクロータ３８の各突起は、上記
クランク角センサ３９によって検出され、ＢＴＤＣθ
１，θ２，θ３の各クランクパルスがエンジン１／２回
転毎（１８０゜ＣＡ毎）に後述する電子制御装置５０へ
出力される。この電子制御装置５０では、クランク角セ
ンサ３９から出力されるクランクパルスの入力間隔時間
をタイマによって計時し、エンジン回転数Ｎｅを算出す
る。

【００２５】又、図２９に示すように、上記カムロータ
４０の外周には、気筒判別用の突起４０ａ，４０ｂ，４
０ｃが形成され、突起４０ａが＃３，＃４気筒の圧縮上
死点後（ＡＴＤＣ）θ４の位置に形成され、突起４０ｂ
が３個の突起で構成されて最初の突起が＃１気筒のＡＴ
ＤＣθ５の位置に形成されている。更に、突起４０ｃが
２個の突起で形成され、最初の突起が＃２気筒のＡＴＤ
Ｃθ６の位置に形成されている。尚、本実施の形態にお
いては、θ４＝２０゜ＣＡ、θ５＝５゜ＣＡ、θ６＝２
０゜ＣＡに設定されている。そして、上記カムロータ４
０の各突起が上記カム角センサ４１によって検出され、
電子制御装置５０は、各気筒の燃焼行程順を＃１→＃３
→＃２→＃４とした場合、この燃焼行程順と、上記カム
角センサ４１からのカムパルスをカウンタによって計数
した値とのパターンに基づき、気筒判別を行う。

【００２６】次に、電子制御装置５０の構成を図３１に
基づいて説明する。電子制御装置５０は、燃料噴射制
御、点火時期制御、スロットル開度制御等を行なうメイ
ンコンピュータ５１と、ノック検出処理専用のサブコン
ピュータ５２との２つのコンピュータを中心として構成
され、各部に所定の安定化電源を供給する定電圧回路５
３、上記メインコンピュータ５１に接続される駆動回路
５４、及びＡ／Ｄ変換器５５、及びサブコンピュータ５
２に接続される各種の周辺回路が内蔵されている。

【００２７】上記定電圧回路５３は、直接、及びＥＣＵ
リレー５６のリレー接点を介してバッテリ５７に接続さ
れており、このバッテリ５７に、上記ＥＣＵリレー５６
のリレーコイルがイグニッションスイッチ５８を介して
接続され、上記イグニッションスイッチ５８がＯＮされ
て上記ＥＣＵリレー５６のリレー接点が閉となったとき
制御用電源を上記各コンピュータ５１，５２へ供給す
る。

【００２８】上記メインコンピュータ５１は、ＣＰＵ５
９、ＲＯＭ６０、ＲＡＭ６１、バックアップＲＡＭ６
２、カウンタ・タイマ群６３、シリアル通信インターフ
ェースであるＳＣＩ６４、及び、Ｉ／Ｏインターフェー
ス６５がバスライン６６を介して接続されたマイクロコ
ンピュータであり、上記バックアップＲＡＭ６２には、
上記イグニッションスイッチ５８のＯＮ，ＯＦＦに拘ら
ず、バッテリ５７に直接接続する上記定電圧回路５３か
らバックアップ電源が常時供給されてデータが保持され
る。

【００２９】尚、上記カウンタ・タイマ群６３は、フリ
ーランカウンタ、カムパルスの入力計数用カウンタなど
の各種カウンタ、燃料噴射タイマ、点火タイマ、定期割
込みを発生させるための定期割込みタイマ、前記クラン
クパルスの入力間隔計時用タイマ、及び、システム異常
監視用のウオッチドッグタイマなどの各種タイマを便宜
上総称するものであり、上記メインコンピュータ５１に
おいては、その他、各種のソフトウエアカウンタ・タイ
マが用いられる。

【００３０】又、上記サブコンピュータ５２も、上記メ
インコンピュータ５１と同様、ＣＰＵ７１、ＲＯＭ７
２、ＲＡＭ７３、カウンタ・タイマ群７４、ＳＣＩ７
５、及び、Ｉ／Ｏインターフェース７６がバスライン７
７を介して接続されたマイクロコンピュータであり、上
記メインコンピュータ５１とサブコンピュータ５２と
は、上記ＳＣＩ６４，７５を介してシリアル通信ライン
により互いに接続されている。

【００３１】上記メインコンピュータ５１のＩ／Ｏイン
ターフェース６５の入力ポートには、車速センサ８１、
アイドルスイッチ３３ｂ、エアコンスイッチ４５、自動
変速機のシフトレバーによるレンジ位置を検出するシフ
トスイッチ４６、ラジエータファンスイッチ４７、クラ
ンク角センサ３９、及びカム角センサ４１が接続される
と共に、吸気温度センサ３２、スロットル開度センサ３
３ａ、水温センサ３６、Ｏ2センサ３７、吸気管圧力セ
ンサ２２ａ、スロットル前圧力センサ２２ｂ、第１アク
セル開度センサ４２ａ、第２アクセル開度センサ４２ｂ
が上記Ａ／Ｄ変換器５５を介して接続され、更に、この
Ａ／Ｄ変換器５５にバッテリ５７の電圧ＶBが入力され
てモニタされる。

【００３２】又、上記Ｉ／Ｏインターフェース６５の出
力ポートには、イグナイタ２６が接続されると共に、ウ
エストゲート弁制御用デューティソレノイド弁１７、イ
ンジェクタ２３、スロットルアクチュエータ２０等の各
アクチュエータ類、及び燃料ポンプリレー２９ａのリレ
ーコイルが駆動回路５４を介して接続されている。

【００３３】一方、上記サブコンピュータ５２のＩ／Ｏ
インターフェース７６の入力ポートに、クランク角セン
サ３９、カム角センサ４１が接続されると共に、ノック
センサ３４がアンプ７８、周波数フィルタ７９、Ａ／Ｄ
変換器８０を介して接続され、上記ノックセンサ３４か
らのノック検出信号が上記アンプ７８で所定のレベルに
増幅された後に上記周波数フィルタ７９により必要な周
波数成分が抽出され、上記Ａ／Ｄ変換器８０にてデジタ
ル信号に変換されて入力される。

【００３４】上記メインコンピュータ５１では、各セン
サ・スイッチ類からの検出信号を処理し、燃料噴射制
御、点火時期制御、スロットル開度制御等の各種エンジ
ン制御を行い、一方、上記サブコンピュータ５２では、
エンジン回転数とエンジン負荷とに基づきノックセンサ
３４からの信号のサンプル区間を設定し、このサンプル
区間でノックセンサ３４からの信号を高速にＡ／Ｄ変換
して振動波形を忠実にデジタルデータに変換し、このデ
ータに基づきノック発生の有無を判定する。

【００３５】上記サブコンピュータ５２のＩ／Ｏインタ
ーフェース７６の出力ポートは、上記メインコンピュー
タ５１のＩ／Ｏインターフェース６５の入力ポートに接
続されており、上記サブコンピュータ５２でのノック判
定データがＩ／Ｏインターフェース６５に出力される。
そして、上記メインコンピュータ５１では、上記サブコ
ンピュータ５２からノック発生有りの判定結果が出力さ
れると、ＳＣＩ６４を介してシリアル通信ラインよりサ
ブコンピュータ５２からノックデータを読込み、このノ
ックデータに基づき直ちに該当気筒の点火時期を遅ら
せ、ノックを回避する。

【００３６】このようなエンジン制御系において、イグ
ニッションスイッチ５８がＯＮされると、ＥＣＵリレー
５６がＯＮし、上記メインコンピュータ５１では、定電
圧回路５３を介して各部に定電圧が供給されて各種制御
を実行する。すなわち、ＣＰＵ５９が、ＲＯＭ６０にメ
モリされているプログラムに従い、Ｉ／Ｏインターフェ
ース６５を介して入力されるセンサ・スイッチ類からの
検出信号、及びバッテリ電圧等を処理し、ＲＡＭ６１に
格納される各種データ及びバックアップＲＡＭ６２に格
納されている各種学習値データ、ＲＯＭ６０にメモリさ
れている固定データ等に基づき、各種制御量を演算す
る。そして、演算した燃料噴射量に相応する駆動信号を
所定のタイミングで該当気筒のインジェクタ２３に出力
して燃料噴射制御を行い、又、演算したスロットル開度
に相応する駆動信号をスロットルアクチュエータ２０へ
出力してスロットル開度制御を行い、更には演算した点
火時期に対応するタイミングでイグナイタ２６に点火信
号を出力して点火時期制御を実行する。尚、上記サブコ
ンピュータ５２はノック検出処理専用のコンピュータで
あるため、その詳細動作説明は省略する。

【００３７】上記メインコンピュータ５１による燃料噴
射制御、及びスロットル開度制御を実行するための機能
を図２に基づき説明する。

【００３８】運転者の要求出力量として第１アクセル開
度センサ４２ａの出力値に基づきアクセルペダル１９の
踏込み量θａｃｃを検出し（アクセルペダル踏込み量検
出１０１）、運転者の要求出力を得るために必要な行程
吸入空気量（１気筒が１吸気行程当りに吸入する空気質
量）の目標値、すなわちアクセルペダル要求行程吸入空
気量ＭＧａ１を算出する（アクセルペダル要求行程吸入
空気量算出１０２）。また、クランク角センサ３９から
出力されるクランクパルスの間隔時間からエンジン回転
数Ｎｅを算出し（エンジン回転数算出１０３）、そのエ
ンジン回転数Ｎｅに基づいてアイドル回転数でエンジン
フリクションを相殺するフリクション相当行程吸入空気
量と釣り合うアイドル要求行程吸入空気量ＭＧａ２を設
定する（アイドル要求行程吸入空気量設定１０４）。そ
して、各要求行程吸入空気量ＭＧａ１，ＭＧａ２を加算
して１気筒が１吸気行程当りに吸入する実行程吸入空気
量Ｇａの目標値となる第１の目標行程吸入空気量として
の総目標行程吸入空気量Ａを算出する（総目標行程吸入
空気量算出１０５）。

【００３９】そして、不可能な指示値をリミットするた
め総目標行程吸入空気量Ａの制御可能な上限値ＭＧａｍ
ａｘと下限値ＭＧａｍｉｎとを算出し（上限値算出１０
６ａ，下限値算出１０６ｂ）、上記総目標行程吸入空気
量Ａを上限値ＭＧａｍａｘ、下限値ＭＧａｍｉｎと比較
して、該総目標行程吸入空気量Ａを上、下限値ＭＧａｍ
ａｘ，ＭＧａｍｉｎの範囲内に収め（不可能な指示値の
リミット１０６）、このリミット後の総目標行程吸入空
気量Ａを、第２の目標行程吸入空気量としての燃料量算
出用目標行程吸入空気量ＭＧａ３として採用する。

【００４０】そして、上記燃料量算出用目標行程吸入空
気量ＭＧａ３を基本として、燃料系と吸入空気系とにお
いて燃料噴射量Ｇｆ、スロットル開度制御量をそれぞれ
設定する。すなわち、上記燃料量算出用目標行程吸入空
気量ＭＧａ３が、燃料噴射量およびスロットル弁開度を
設定するための指示値となる。

【００４１】燃料系では、燃料量算出用目標行程吸入空
気量ＭＧａ３に対し、吸入空気系のスロットルアクチュ
エータ２０の動作遅れに燃料系を同期させるむだ時間処
理を行う（むだ時間遅れ処理１０７）。そして、むだ時
間処理後の燃料量算出用目標行程吸入空気量ＭＧａ５に
基づき目標空燃比を得るための燃料噴射量Ｇｆを設定し
（燃料噴射量設定１０８）、この燃料噴射量Ｇｆに基づ
いてインジェクタ２３に対する燃料噴射パルス幅Ｔｉを
設定する（燃料噴射パルス幅設定１０９）。

【００４２】又、吸入空気系では、燃料付着遅れ補正モ
デル式により１気筒１サイクル中に噴射燃料の一部が吸
気ポート壁面に付着することによる燃料付着遅れ分に相
当する燃料付着遅れ分相当空気量ΔＭｔを算出し、上記
燃料量算出用目標行程吸入空気量ＭＧａ３から燃料付着
遅れ分相当空気量ΔＭｔを減算してスロットル開度を設
定する際の基準となるスロットル開度設定用目標行程吸
入空気量ＭＧａ４を算出する（燃料付着遅れ補正モデル
１１０）。すなわち、噴射燃料の一部が吸気ポート壁面
に付着することによる燃料付着遅れ分の補正を吸入空気
系において行い、その後、逆チャンバーモデル式により
スロットル開度を設定する。

【００４３】すなわち、吸気管圧力センサ２２ａにより
検出させるスロットル弁下流の吸気管絶対圧力Ｐ１及び
吸気温度センサ３２により検出される吸気温度（絶対温
度）Ｔ１に基づき実行程吸入空気量Ｇａを算出すると共
に（実行程吸入空気量設定１１１）、スロットル前圧力
センサ２２ｂにより検出されるスロットル弁上流のスロ
ットル前圧力Ｐ２及び吸気温度Ｔ１に基づきスロットル
弁全開時に相当する気筒へ供給することのできる最大実
行程吸入空気量Ｇａｍａｘを算出する（最大実行程吸入
空気量設定１１２）。そして、実行程吸入空気量Ｇａと
上記スロットル開度設定用目標行程吸入空気量ＭＧａ４
との平均値の上記最大実行程吸入空気量Ｇａｍａｘに対
する割合を表す吸気供給割合ＳＧａを算出すると共に、
実行程吸入空気量Ｇａとスロットル開度設定用目標行程
吸入空気量ＭＧａ４とに基づいて回転数増減分を算出し
てエンジン回転数Ｎｅに加算してエンジン回転数指標値
ＭＮｅを算出し、これら吸気供給割合ＳＧａ及びエンジ
ン回転数指標値ＭＮｅに基づき目標スロットル開度Ｍθ
ｔｈを設定する（目標スロットル開度設定１１３）。

【００４４】そして、上記目標スロットル開度Ｍθｔｈ
からスロットル開度センサ３３ａにより検出される実ス
ロットル開度θｔｈを減算してスロットル開度差Δθｔ
ｈを算出し、このスロットル開度差Δθｔｈに基づいて
スロットルアクチュエータ２０に対するスロットル開度
制御量としてのスロットルアクチュエータ駆動量Ｄａｃ
ｔを設定する（スロットル開度制御量設定１１４）。

【００４５】これら各機能は、後述するように具体的に
は図３〜図１７のフローチャートに示す各ルーチンを実
行することにより実現される。

【００４６】次に、本実施の形態に係る基本原理につい
て説明する。エンジン始動から停止までの全運転領域に
おいてアクセルペダル１９の踏込み量θａｃｃ、エンジ
ン回転数Ｎｅ等のエンジン運転状態を示す各種パラメー
タに基づき、１気筒が１吸気行程当たりに吸入する空気
質量[g]である行程吸入空気量のΔｔ時間後の目標値
（以下、「目標行程吸入空気量」と云う）を設定する。
そして、この目標行程吸入空気量に基づき、所定空燃比
を得るための燃料噴射量を設定すると共に、所定空燃比
を得るために気筒へ供給する吸入空気量がΔｔ時間後に
目標行程吸入空気量となるように、スロットル弁５ａの
動的開度を、いわゆる逆チャンバモデル式（目標行程吸
入空気量が決定された場合、Δｔ時間後の行程吸入空気
量を上記目標行程吸入空気量に一致させるにはスロット
ル開度を何度に設定すればよいかを求める式）を用いて
設定する。

【００４７】例えば４サイクル４気筒エンジンでの、定
常時のスロットル通過空気質量流量ＡＱｔｈ[g/sec]
は、エンジン回転数をＮｅ[rpm]、目標行程吸入空気量
をＭＧａ[g]とすると、次式で表わすことができる。 ＡＱｔｈ＝２Ｎｅ・ＭＧａ／６０ …（１） 但し、定常状態では、ＭＧａ＝Ｇａ（Ｇａ：実行程吸入
空気量）である。

【００４８】従って、その際におけるスロットル開度θ
ｔｈもエンジン回転数Ｎｅ及び目標行程吸入空気量ＭＧ
ａから求められることになる。ここで、上記目標行程吸
入空気量ＭＧａを、スロットル弁全開にしたときに相当
する最大実行程吸入空気量Ｇａｍａｘにより正規化した
値をパラメータとして、スロットル開度θｔｈは、下記
の関数として表すことができる。 θｔｈ＝ｆ（ＭＧａ／Ｇａｍａｘ，Ｎｅ） …（２） ここで、上記（１）式を、更に、スロットル弁５ａ下流
から各気筒の吸気ポート２ａに至るまでのチャンバ容積
に対する入出力関係から、Δｔ時間後の状態について解
析すると、上記スロットル通過空気質量流量ＡＱｔｈ
は、Δｔ時間におけるチャンバ容積内の吸気質量の変化
分と、エンジンへ供給された吸入空気質量流量との和と
考えることができる。逆チャンバモデル式は、ある条件
下で目標行程吸入空気量ＭＧａが決定された場合、Δｔ
時間後にエンジンに供給される実行程吸入空気量Ｇａを
上記目標行程吸入空気量ＭＧａに一致させるために必要
なスロットル通過空気流量Ｇｔｈを計算するもので、図
２３に示すように、吸気行程の最後では、チャンバ内と
各気筒内との空気密度がほぼ等しいと仮定した場合、チ
ャンバ容積をＶ、行程容積をＤとすると、 Ｍ／Ｖ＝Ｇａ／Ｄ …（３） の関係が成り立ち、チャンバ内の空気質量Ｍの変化を実
行程吸入空気量Ｇａの式で表せば、 ｄＭ／ｄｔ＝Ｖ／Ｄ・ｄＧａ／ｄｔ …（４） となる。

【００４９】従って、過渡的なスロットル通過空気流量
Ｑｔｈは、 Ｑｔｈ＝（２Ｎｅ・ＭＧａ／６０） ＋（Ｖ／Ｄ）・ｄＧａ／ｄｔ …（５） 従って、 Ｑｔｈ＝ＡＱｔｈ＋Ｖ／Ｄ・ｄＧａ／ｄｔ …（６） となり、定常的なスロットル通過空気流量ＡＱｔｈにチ
ャンバ内の空気変化分を加算した値で示すことができ
る。又、Ｖ／Ｄ＝一定であるため、過渡的なスロットル
通過空気流量Ｑｔｈは、定常的なスロットル通過空気流
量ＡＱｔｈと同様、上記（５）式の通り実行程吸入空気
量Ｇａとエンジン回転数Ｎｅとの関数として表すことが
できる。離散時間系で考えた場合、目標行程吸入空気量
ＭＧａが変化したとき、これに実行程吸入空気量（実際
に気筒へ供給される吸入空気量）Ｇａが追従し、Δｔ時
間後に目標行程吸入空気量ＭＧａと一致すると仮定した
場合（但し、Δｔ時間内でのエンジン回転数は一定）、
図２４に示すように、目標行程吸入空気量ＭＧａが変化
したときの値を用いて、Δｔ時間内の平均スロットル通
過吸入空気流量ＡＱｔｈを、離散時間系で表すと、 ＡＱｔｈ＝（２Ｎｅ・ＡＧａ／６０） ＋Ｖ／Ｄ・ΔＧａ／Δｔ …（７） となる。尚、ここで、ＡＧａは定常状態での平均行程吸
入空気量である。

【００５０】上述したように、目標行程吸入空気量ＭＧ
ａが設定されたとき、実行程吸入空気量Ｇａがこれに追
従すると考えれば、上記平均行程吸入空気量ＡＧａは、 ＡＧａ＝（Ｇａ＋ＭＧａ）／２ …（８） として表すことができ、又、行程吸入空気の変化量ΔＧ
ａは、 ΔＧａ＝ＭＧａ−Ｇａ …（９） であり、（８），（９）式を（７）式に代入すれば、 ＡＱｔｈ＝２Ｎｅ・（（Ｇａ＋ＭＧａ）／２）／６０ ＋Ｖ／Ｄ・（ＭＧａ−Ｇａ）／Δｔ …（７’） となり、右辺第２項に、（６０・ＡＧａ）／（６０・Ａ
Ｇａ）を掛けると、ＡＧａ＝（Ｇａ＋ＭＧａ）／２であ
るため、

【数１】 となる。

【００５１】過渡時の平均スロットル通過空気流量ＡＱ
ｔｈを上記（１０）式のように変形すると、定常時の平
均スロットル通過空気流量ＡＱｔｈを示す（１）式のＭ
Ｇａに、 （Ｇａ＋ＭＧａ）／２ …（ａ） を代入し、Ｎｅに、 Ｎｅ＋［６０Ｖ・（ＭＧａ−Ｇａ） ／Ｄ・Δｔ・（Ｇａ＋ＭＧａ）］ …（ｂ） を代入することで、Δｔ時間後のスロットル通過空気流
量Ｑｔｈを導き出せることが解る。ここで、上記（ｂ）
式の第２項は、エンジン回転数Ｎｅの増減量分であり、
当該（ｂ）式がエンジン回転数指標値ＭＮｅとなる。

【００５２】従って、定常時のスロットル通過空気流量
Ｑｔｈを求めることが出来る場合には、その値を変形す
ることで、過渡時におけるΔｔ時間後のスロットル通過
空気流量Ｑｔｈをも算出することが可能になる。

【００５３】ところで、スロットル通過空気流量Ｑｔｈ
は、アイドル時等の少流量から最大馬力発生時、或いは
急加速時のスパイク的に急増する領域までダイナミック
レンジが大きく、このスロットル通過空気流量Ｑｔｈに
基づきスロットル開度θｔｈを設定することは、コンピ
ュータの演算負荷を増加させることになる。そこで、本
実施の形態では、上記スロットル通過空気流量Ｑｔｈを
直接求めることなく、上記エンジン回転数指標値ＭＮｅ
と、スロットル弁５ａを全開にしたときの供給量である
最大実行程吸入空気量Ｇａｍａｘに対するΔｔ時間後の
平均行程吸入空気量ＡＧａの割合である吸気供給割合Ｓ
Ｇａとに基づき、マップ参照によりスロットル開度θｔ
ｈを設定する。

【００５４】

【数２】 尚、定常時は、実行程吸入空気量Ｇａと目標行程吸入空
気量ＭＧａとが一致するため、上記（１１）式は、前記
（２）式と一致し、定常時においても適用することが出
来る。すなわち、換言すれば過渡状態を含むスロットル
開度θｔｈのセッティングを、定常状態でのセッティン
グで行うことが可能となり、逆に、定常時であれば、上
記（１１）式に代えて前記（２）式を採用してスロット
ル開度θｔｈを設定しても良い。

【００５５】ところで、本実施の形態では、目標行程吸
入空気量ＭＧａが設定された場合、この目標行程吸入空
気量ＭＧａに基づいて目標空燃比に対応する燃料噴射量
を直ちに設定することが出来るため、燃料系に動作遅れ
は理論上生じないが、筒内へ燃料が到達するまでに燃料
付着による遅れが生じる。一方、吸入空気系では、逆チ
ャンバモデル式を用いて、可能な限り遅れ無く筒内へ吸
入空気を到着させるようなスロットル開度が算出される
が、スロットルアクチュエータ２０の動作遅れにより、
遅れが生じる。例えば、Ｌジェトロニック方式、或いは
Ｄジェトロニック方式を採用する従来の制御系では、吸
入空気量センサ或いは吸気管圧力センサで気筒へ供給さ
れる吸入空気が計測された後、この吸入空気量に基づい
て燃料噴射量を設定すると云うように、吸入空気系と、
燃料系とが直列の関係にあるため、過渡時においては、
吸入空気系、燃料系双方の遅れが加算的に作用してしま
う。

【００５６】例えば、ドライブワイヤシステムにおい
て、アクセルペダルを踏込んで、エンジントルクの増加
指示、すなわちスロットルアクチュエータに対してエン
ジントルクの増加に相応するスロットル開度指示が出力
された後、実際にエンジントルクが増加される迄の追従
性の遅れについて検討する。図３２に示すように、吸入
空気系において、 （１）最初にスロットルアクチュエータの動作遅れによ
りスロットル通過空気流量の増加遅れが生じ、 （２）次に、 吸気チャンバへの空気の充填遅れが生じ
る。その結果、過渡時における気筒へ供給される吸入空
気量は、ある加算的な遅れを持って増加されることにな
る。この吸入空気系の遅れに引き続いて、燃料系におい
て、 （３）燃料噴射量を決定するために吸入空気量をセンサ
により検出する際に、Ｄジェトロニック方式ではスロッ
トル弁下流の吸気管内脈動を解消するためのなまし処理
が施され、又、Ｌジェトロニック方式では吸入空気量セ
ンサ固有の遅れがあるため、何れのセンサを用いた場合
であっても計測結果にある遅れが生じ、 （４）次に、インジェクタから噴射された燃料の一部が
吸気ポート内に付着し、壁流或いは再蒸発により筒内へ
流入する、いわゆる付着遅れが生じる。そして、吸入空
気系、燃料系の全ての遅れが直列（加算）的に作用した
後、増加された吸入空気と燃料とが共に筒内へ到着され
たとき、はじめてエンジントルクが増加される。

【００５７】これに対して、本実施の形態では、図２６
に示すように、吸入空気系と燃料系とが並列に制御され
る関係にあり、例えば、エンジントルクをステップ的に
増加させたい場合、エンジントルクとほぼ比例関係にあ
る目標行程吸入空気量ＭＧａを設定する。そして、燃料
系では、上記目標行程吸入空気量ＭＧａに基づいて燃料
噴射量を設定する。その結果、燃料系における燃料噴射
自体を遅れなく制御することは可能だが、燃料の一部が
吸気ポート壁面に付着する分の遅れが存在する。尚、図
に示されているむだ時間分の遅れは、吸入空気系のスロ
ットルアクチュエータの動作遅れに燃料噴射量を同期さ
せるために加算する強制的な遅れである。

【００５８】一方、吸入空気系では、逆チャンバモデル
式を用いて可能な限り遅れなく筒内へ吸入空気を到着さ
せるようなスロットル開度が設定されるが、スロットル
アクチュエータの動作遅れ分の遅れが生じる。尚、燃料
系で燃料付着分の遅れが生じるため、それに同期させて
吸入空気系でも目標行程吸入空気量を強制的に遅らせ
る。

【００５９】以上の結果、本実施の形態では、燃料系と
吸入空気系とが並列の関係にあるため、従来のように、
遅れが加算されることがなく、その分、エンジントルク
の追従性が良くなる。

【００６０】以下、上記電子制御装置５０による燃料噴
射制御、及びスロットル開度制御について、図３〜図１
７に示すフローチャートに従って説明する。先ず、燃料
噴射制御、スロットル開度制御の説明に先立ち、図３に
示す吸気損失質量及び体積効率設定ルーチンについて説
明する。この吸気損失質量及び体積効率設定ルーチン
は、所定時間（例えば、５０ｍｓｅｃ）毎に実行され、
ステップＳ１，Ｓ２で、エンジン回転数Ｎｅに基づき一
次元マップを補間計算付きで参照して吸気損失質量η
ｂ、及び体積効率ηｖをそれぞれ設定し、ルーチンを抜
ける。

【００６１】図１９に示すように、実行程吸入空気量Ｇ
ａと、気体密度ρ１に基づき算出する理論行程吸入空気
量Ｇａｔｈとが、ほぼ一次関数で表すことの出来る比例
関係にあり、上記体積効率ηｖは、その傾きを示し、
又、吸気損失質量ηｂは、理論行程吸入空気量Ｇａｔｈ
が完全な真空になる前に実際の行程吸入空気量Ｇａがゼ
ロになる横軸接点を示す。又、上記体積効率ηｖ、上記
吸気損失質量ηｂの値は、理論的には一定であるが、エ
ンジン回転数毎にカムの同調などの影響によって変化す
るため、エンジン回転数Ｎｅ毎に設定する必要がある。
図２０に、上記吸気損失質量ηｂ、及び体積効率ηｖを
設定する際に参照する一次元マップの一例を示す。本実
施の形態では８格子の一次元マップを採用している。

【００６２】上記吸気損失質量ηｂ、及び体積効率ηｖ
は、図４に示すスロットル開度制御ルーチンで読込まれ
る。このスロットル開度制御ルーチンは、所定時間（例
えば、１０ｍｓｅｃ）毎に実行され、ステップ毎に設定
したサブルーチンで、スロットル開度制御に必要な物理
量の演算を行う。以下の説明では、図４に示すスロット
ル開度制御ルーチンを中心に、各ステップにおいて実行
されるサブルーチンを順次説明する。

【００６３】＜ステップＳ１１＞ このステップＳ１１では、図５に示す実行程吸入空気量
Ｇａを設定する実行程吸入空気量設定サブルーチンが実
行される。この実行程吸入空気量設定サブルーチンで
は、先ず、ステップＳ３１で、第１の吸気管圧力である
スロットル弁下流の吸気管絶対圧力Ｐ１、及び吸気温度
Ｔ１に基づきスロットル弁５ａ下流の空気密度ρ１を、 ρ１←Ｐ１／（Ｔ１・Ｒ） から算出する。尚、ここで、Ｒは気体定数である。

【００６４】そして、ステップＳ３２で、行程容積（１
行程でピストンが排除する容積）Ｖｃｙに上記吸気密度
ρ１を乗算して、理論行程吸入空気量Ｇａｔｈを算出し
（Ｇａｔｈ←Ｖｃｙ・ρ１）、ステップＳ３３で、上記
理論行程吸入空気量Ｇａｔｈを基本として、実行程吸入
空気量Ｇａを、 Ｇａ←（Ｇａｔｈ−ηｂ）・ηｖ の一次関数により算出し（図１９参照）、ルーチンを抜
ける。

【００６５】＜ステップＳ１２＞ ステップＳ１２では、図６に示す最大実行程吸入空気量
設定サブルーチンが実行される。この最大実行程吸入空
気量設定サブルーチンは、１気筒が１吸気行程当たりに
吸入することの可能な実行程吸入空気量Ｇａの最大値で
ある最大実行程吸入空気量Ｇａｍａｘを算出する。

【００６６】先ず、ステップＳ４１で、第２の吸気管圧
力であるスロットル弁５ａ上流のスロットル前圧力Ｐ２
と吸気温度Ｔ１とに基づき、スロットル全開時における
スロットル弁５ａ下流の空気密度ρ２を、 ρ２←Ｐ２／（Ｔ１・Ｒ） から算出する。

【００６７】次いで、ステップＳ４２で、上記空気密度
ρ２に基づき、スロットル全開時理論行程吸入空気量Ｇ
ａＷＴを、 ＧａＷＴ←Ｖｃｙ・ρ２ から算出し、ステップＳ４３で、上記スロットル全開時
理論行程吸入空気量ＧａＷＴ、及び前記吸気損失質量η
ｂと体積効率ηｖとに基づき、気筒へ供給することの出
来る最大実行程吸入空気量Ｇａｍａｘを算出し（Ｇａｍ
ａｘ←（Ｇａｗｔ−ηｂ）・ηｖ）、ルーチンを抜け
る。

【００６８】＜ステップＳ１３＞ ステップＳ１３では、図７に示すアクセルペダル要求行
程吸入空気量設定サブルーチンが実行される。先ず、ス
テップＳ５１で、アクセルペダル踏込み量θａｃｃを読
込み、ステップＳ５２で、アクセルペダル要求行程吸入
空気量ＭＧａ１を、 ＭＧａ１←Ｋ１・θａｃｃ Ｋ１：定数 から算出し、ルーチンを抜ける。

【００６９】上記アクセルペダル踏込み量θａｃｃには
運転者の要求出力が反映されており、当該サブルーチン
においては、運転者の要求出力に相応する行程吸入空気
量の目標値を設定する。尚、本実施の形態では、アクセ
ルペダル要求行程吸入空気量ＭＧａ１をアクセルペダル
踏込み量θａｃｃに比例する関数として設定しているた
め、単純に計算すると、例えば、１０００[rpm]からス
ロットル弁５ａを全開にした場合には、アクセルペダル
踏込み量θａｃｃに基づき設定する上記アクセルペダル
要求行程吸入空気量ＭＧａ１として、実際にはあり得な
い値が算出されることになるが、このような場合には、
後述する目標行程吸入空気量上限値ＭＧａｍａｘでリミ
ットされるため、制御不能となることはない。又、上記
アクセルペダル要求行程吸入空気量ＭＧａ１を設定する
に際しては、アクセルペダル踏込み量θａｃｃのみなら
ず、エンジン回転数Ｎｅ、車速、変速比をはじめ、車輪
のスリップ率や前車との車間距離等の因子を加味するよ
うにしても良い。

【００７０】＜ステップＳ１４＞ ステップＳ１４では、図８に示すアイドル要求行程吸入
空気量設定サブルーチンが実行される。このアイドル要
求行程吸入空気量設定サブルーチンでは、アイドル時の
要求行程吸入空気量ＭＧａ２が設定される。先ず、ステ
ップＳ６１で、エンジン回転数Ｎｅを読込み、ステップ
Ｓ６２で、エンジン回転数Ｎｅに基づき一次元マップを
補間計算付きで参照してアイドル要求行程吸入空気量Ｍ
Ｇａ２を設定してルーチンを抜ける。

【００７１】図２１に、上記ステップＳ６２で参照する
一次元マップの特性を示す。アイドル要求行程吸入空気
量ＭＧａ２は、アイドル回転数でエンジンフリクション
を相殺するフリクション相当行程吸入空気量と釣り合
い、低回転数では大きい値に、高回転数では小さい値に
設定されている。従って、アイドル運転時においては、
上記特性に沿ってアイドル要求行程吸入空気量ＭＧａ２
を変化させれば、安定したアイドル運転が得られる。
尚、アイドル要求行程吸入空気量ＭＧａ２に、水温セン
サ３６による冷却水温、エアコン動作時のアイドルアッ
プ、目標アイドル回転数への追従制御をはじめとする種
々のアイドル制御への要求項目を補正項として加えるこ
とで、より安定したアイドル制御を行うことができる。

【００７２】＜ステップＳ１５＞ ステップＳ１５では、図９に示す目標行程吸入空気量上
限値設定サブルーチンが実行される。この目標行程吸入
空気量上限値設定サブルーチンでは、逆チャンバモデル
式による逆算が不能となる目標行程吸入空気量の上限側
の限界値を設定する。

【００７３】先ず、ステップＳ７１で、実行程吸入空気
量Ｇａとエンジン回転数Ｎｅ、及び予め設定された最大
エンジン回転数Ｎｅｍａｘとに基づいて目標行程吸入空
気量上限値ＭＧａｍａｘを次式から算出する。 ＭＧａｍａｘ←［（Ｋ２＋Ｎｅｍａｘ−Ｎｅ）／ （Ｋ２＋Ｎｅ−Ｎｅｍａｘ）］・Ｇａ …（１２） 但し、Ｋ２＝６０Ｖ／（Ｄ・Δｔ）、すなわち、エンジ
ンによって特定される定数であり、上記最大エンジン回
転数Ｎｅｍａｘは、実際のエンジンの限界回転数に対し
てある余裕度を持たせた値（例えば、１２０００[rp
m]）、すなわち実際の限界回転数よりも高い値に設定さ
れている。本実施の形態では、後述するように、スロッ
トル開度を行程吸入空気量とエンジン回転数指標値とに
基づきマップ参照により設定するが、マップの回転数格
子の最大値を上記最大エンジン回転数Ｎｅｍａｘに設定
している。実際のエンジンの限界回転数に近い値を回転
数格子の最大値に設定すると、限界回転数付近での制御
性に余裕が無くなり、制御性能に支障を来してしまうた
めである。

【００７４】そして、ステップＳ７２で、上記（１２）
式の右辺第１項の分母（Ｋ２＋Ｎｅ−Ｎｅｍａｘ）が０
以下かを判断し、（Ｋ２＋Ｎｅ−Ｎｅｍａｘ）≦０、す
なわち、ゼロ或いは負の値を示すときは、ステップＳ７
３へ進み、目標行程吸入空気量上限値ＭＧａｍａｘを無
限大に設定し（ＭＧａｍａｘ←∞）、ルーチンを抜け
る。又、正の値を示すときは、ステップＳ７４へ分岐
し、上記目標行程吸入空気量上限値ＭＧａｍａｘと、前
記最大実行程吸入空気量Ｇａｍａｘとを比較し、最大実
行程吸入空気量Ｇａｍａｘが目標行程吸入空気量上限値
ＭＧａｍａｘ以上のときは、そのまま、ルーチンを抜け
る。一方、最大実行程吸入空気量Ｇａｍａｘに対して目
標行程吸入空気量上限値ＭＧａｍａｘが上回っていると
きは、ステップＳ７５へ進み、目標行程吸入空気量上限
値ＭＧａｍａｘを最大実行程吸入空気量Ｇａｍａｘで設
定して（ＭＧａｍａｘ←Ｇａｍａｘ）、ルーチンを抜け
る。

【００７５】尚、目標行程吸入空気量上限値ＭＧａｍａ
ｘを設定するのは、以下の理由による。

【００７６】前述したように、本実施の形態では、スロ
ットル開度を逆チャンバモデル式を用いて設定するが、
前記（１１）式に示すエンジン回転数指標値ＭＮｅを決
定する因子である目標行程吸入空気量ＭＧａの値が大き
過ぎて、上記エンジン回転数指標値ＭＮｅがマップの回
転格子の最大値を超えてしまうと、理論的に正しい空燃
比制御が実行できなくなる。

【００７７】すなわち、前記（１１）式のエンジン回転
数指標値ＭＮｅは、

【数３】 である。従って、上記（１３）式の分母の（Ｋ２＋Ｎｅ
−Ｎｅｍａｘ）がゼロ或いは負の値を示すときは、上限
を定める必要がないため、ステップＳ７３で目標行程吸
入空気量上限値ＭＧａｍａｘを無限大に設定する。

【００７８】一方、（Ｋ２＋Ｎｅ−Ｎｅｍａｘ）が正の
値、且つ、ＭＧａｍａｘ＞Ｇａｍａｘのときには、上記
ステップＳ７５で、目標行程吸入空気量上限値ＭＧａｍ
ａｘを最大実行程吸入空気量Ｇａｍａｘで設定する。こ
れは以下の理由によるためである。

【００７９】（１）目標行程吸入空気量ＭＧａは最大実
行程吸入空気量Ｇａｍａｘを越えることはない。 （２）前記（１１）式に示す吸気供給割合ＳＧａが１
（１００％）を越えることはない。

【００８０】＜ステップＳ１６＞ ステップＳ１６では、図１０に示す目標行程吸入空気量
下限値設定サブルーチンが実行される。この目標行程吸
入空気量下限値設定サブルーチンでは、逆チャンバモデ
ル式による逆算が不能となる目標行程吸入空気量の下限
側の限界値を設定し、目標行程吸入空気量ＭＧａが小さ
くなり過ぎて、前記（１１）式の目標エンジン回転数指
標値ＭＮｅが負の値になることを防止する。すなわち、
例えば、加速走行からアクセルペダル解放の減速要求に
よりスロットル弁５ａを急閉する場合でも、しばらくは
スロットル弁５ａ下流のチャンバ内に残留する空気が気
筒へ供給されるので、目標行程吸入空気量ＭＧａが小さ
くなり過ぎ、或は物理的に有り得ない負の値となり、そ
の結果、上記エンジン回転数指標値ＭＮｅが負の値に設
定されてしまうと、スロットル開度の算出が不能になっ
てしまうので、当該サブルーチンにおいて制御可能な下
限値を設定する。

【００８１】先ず、ステップＳ８１で、実行程吸入空気
量Ｇａとエンジン回転数Ｎｅとに基づいて目標行程吸入
空気量下限値ＭＧａｍｉｎを次式から算出する。

【００８２】ＭＧａｍｉｎ←［（Ｋ２−Ｎｅ）／（Ｋ２
＋Ｎｅ）］・Ｇａ 次いで、ステップＳ８２で、上記目標行程吸入空気量下
限値ＭＧａｍｉｎが負の値かを判断し、負の値（ＭＧａ
ｍｉｎ＜０）のときは、ステップＳ８３へ進み、目標行
程吸入空気量下限値ＭＧａｍｉｎをゼロとして（ＭＧａ
ｍｉｎ←０）、ルーチンを抜け、又、ゼロ或は正の値
（ＭＧａｍｉｎ≧０）のときは、そのままルーチンを抜
ける。

【００８３】上記エンジン回転数指標値ＭＮｅがゼロ、
或は正の値を示すためには、上記目標行程吸入空気量下
限値ＭＧａｍｉｎは、ステップＳ８１に示すように、

【数４】 を満足する必要がある。

【００８４】又、目標行程吸入空気量ＭＧａが負の値を
取ることは物理的にあり得ないので、ステップＳ８２に
おいて、目標行程吸入空気量下限値ＭＧａｍｉｎが負の
値を示すときは、ステップＳ８３で、上記目標行程吸入
空気量下限値ＭＧａｍｉｎをゼロに設定する。

【００８５】以上の結果、スロットル開度制御ルーチン
のステップＳ１５，Ｓ１６で目標行程吸入空気量ＭＧａ
の制御可能な上限値ＭＧａｍａｘと下限値ＭＧａｍｉｎ
とを設定し、後述するように、この上限値ＭＧａｍａｘ
と下限値ＭＧａｍｉｎとで、１気筒が１吸気行程当たり
に吸入する実行程吸入空気量Ｇａの目標値となる総目標
行程吸入空気量Ａを制限して、燃料噴射量を設定するた
めの指示値となる燃料量算出用目標行程吸入空気量ＭＧ
ａ３を設定することで、燃料噴射制御では、スロットル
開度制御による吸入空気系における吸入空気量の制御が
可能な範囲の中で、予め燃料噴射量を設定することがで
き、過渡を含む全運転領域で適正な空燃比制御を行うこ
とが出来る。

【００８６】＜ステップＳ１７＞ ステップＳ１７では、図１１に示す燃料量算出用目標行
程吸入空気量設定サブルーチンが実行される。この燃料
量算出用目標行程吸入空気量設定サブルーチンでは、各
要求行程吸入空気量ＭＧａ１，ＭＧａ２の総和に基づき
燃料量算出用目標行程吸入空気量ＭＧａ３を設定すると
共に、該燃料量算出用目標行程吸入空気量ＭＧａ３が、
上記ステップＳ１５，Ｓ１６で設定した目標行程吸入空
気量上限値ＭＧａｍａｘと目標行程吸入空気量下限値Ｍ
Ｇａｍｉｎに収まるように上下をリミットする。

【００８７】先ず、ステップＳ９１で、前記アクセルペ
ダル要求行程吸入空気量ＭＧａ１と前記アイドル要求行
程吸入空気量ＭＧａ２との総和により、第１の目標行程
吸入空気量としての総目標行程吸入空気量Ａを算出し
（Ａ←ＭＧａ１＋ＭＧａ２）、ステップＳ９２で、前回
設定した燃料付着遅れ分相当空気量ΔＭｔを読込む。

【００８８】そして、ステップＳ９３〜ステップＳ９６
で、上記目標行程吸入空気量上限値ＭＧａｍａｘと目標
行程吸入空気量下限値ＭＧａｍｉｎとを上記燃料付着遅
れ分相当空気量ΔＭｔの値に応じて拡張する。

【００８９】ステップＳ９３では、該燃料付着遅れ分相
当空気量ΔＭｔが正の値かを判断し、燃料付着遅れ分相
当空気量ΔＭｔが正の値（ΔＭｔ＞０）のときは、ステ
ップＳ９４へ進み、上記目標行程吸入空気量上限値ＭＧ
ａｍａｘを上記燃料付着遅れ分相当空気量ΔＭｔ分だけ
加算した値で更新し（ＭＧａｍａｘ←ＭＧａｍａｘ＋Δ
Ｍｔ）、ステップＳ９７へジャンプする。又、燃料付着
遅れ分相当空気量ΔＭｔが負の値或いはゼロ（ΔＭｔ≦
０）のときは、ステップＳ９５へ進む。

【００９０】そして、上記ステップＳ９３からステップ
Ｓ９５へ進むと、上記燃料付着遅れ分相当空気量ΔＭｔ
が負の値かを判断し、負の値（ΔＭｔ＜０）のときは、
ステップＳ９６へ進み、上記目標行程吸入空気量下限値
ＭＧａｍｉｎを上記燃料付着遅れ分相当空気量ΔＭｔ分
だけ加算した値で更新し（ＭＧａｍｉｎ←ＭＧａｍｉｎ
＋ΔＭｔ）、ステップＳ９７へ進む。又、燃料付着遅れ
分相当空気量ΔＭｔがゼロ（ΔＭｔ＝０）のときは、過
渡付着量相当空気量Ｍｔが変化していないため、そのま
まステップＳ９７へ進む。

【００９１】図１３に示すように、後述するスロットル
開度設定用目標行程吸入空気量ＭＧａ４を算出する際
に、燃料量算出用目標行程吸入空気量ＭＧａ３から上記
燃料付着遅れ分相当空気量ΔＭｔを減算することが予め
解っているため、該燃料付着遅れ分相当空気量ΔＭｔの
値に応じて、目標行程吸入空気量上限値ＭＧａｍａｘ、
或いは目標行程吸入空気量下限値ＭＧａｍｉｎを上記燃
料付着遅れ分相当空気量ΔＭｔ分だけ拡張させておくこ
とで、急なトルク要求に対してのレスポンス特性が良く
なる。

【００９２】次いで、ステップＳ９７〜ステップＳ１０
０で、上記ステップＳ９１で算出した総目標行程吸入空
気量Ａが、上記目標行程吸入空気量上限値ＭＧａｍａｘ
と目標行程吸入空気量下限値ＭＧａｍｉｎとの間に収ま
るように、上下をリミットする。

【００９３】先ず、ステップＳ９７では、上記総目標行
程吸入空気量Ａが目標行程吸入空気量上限値ＭＧａｍａ
ｘを越えているかを判断し、越えているとき（Ａ＞ＭＧ
ａｍａｘ）は、ステップＳ９８へ進み、目標行程吸入空
気量上限値ＭＧａｍａｘで上記総目標行程吸入空気量Ａ
を設定し（Ａ←ＭＧａｍａｘ）、ステップＳ１０１へジ
ャンプする。又、上記総目標行程吸入空気量Ａが上記目
標行程吸入空気量上限値ＭＧａｍａｘ以下のときは（Ａ
≦ＭＧａｍａｘ）、ステップＳ９９へ進み、上記総目標
行程吸入空気量Ａが目標行程吸入空気量下限値ＭＧａｍ
ｉｎよりも低いかを判断し、低いときは（Ａ＜ＭＧａｍ
ｉｎ）、ステップＳ１００へ進み、目標行程吸入空気量
下限値ＭＧａｍｉｎで上記総目標行程吸入空気量Ａを設
定し（Ａ←ＭＧａｍｉｎ）、ステップＳ１０１へ進む。
又、上記総目標行程吸入空気量Ａが目標行程吸入空気量
上限値ＭＧａｍａｘと目標行程吸入空気量下限値ＭＧａ
ｍｉｎとの間にあるときは（ＭＧａｍａｘ≧Ａ≧ＭＧａ
ｍｉｎ）、そのままステップＳ１０１へ進む。

【００９４】そして、ステップＳ１０１で、上記総目標
行程吸入空気量Ａにて、第２の目標行程吸入空気量であ
る燃料量算出用目標行程吸入空気量ＭＧａ３を設定し、
ルーチンを抜ける。

【００９５】＜ステップＳ１８＞ ステップＳ１８では、図１２に示す燃料付着遅れ分相当
空気量設定サブルーチンが実行される。この燃料付着遅
れ分相当空気量設定サブルーチンでは、インジェクタ２
３から噴射された燃料の一部が吸気ポート壁面に付着す
る分の、気筒へ供給される燃料量に対する付着遅れ（図
２６参照）を想定し、吸入空気系の吸入空気量を上記燃
料付着遅れに合わせて遅らせることで、空燃比の適正化
を図る。

【００９６】先ず、ステップＳ１２１で、エンジン回転
数Ｎｅに基づき、一次元マップを補間計算付きで参照し
て、燃料付着遅れに関する一次遅れ時定数τを設定す
る。

【００９７】例えば、エンジン運転領域毎に、吸気ポー
トに対する定常的な燃料付着量Ｍｘが決定され、ある運
転領域から他の運転領域へ変化する過渡時における過渡
的な燃料付着量Ｍｔは一次遅れを有して新しい運転領域
の定常的な燃料付着量Ｍｓ’へ追従するものとした場
合、このような一次遅れ時定数τも、運転領域毎に決定
される。図２５（ａ）に示すように、上記一次元マップ
には、エンジン回転数Ｎｅが高回転へ移行するに従って
吸気ポートを通過する吸入空気の流速が速くなるため、
次第に短い値の一次遅れ時定数τが格納されている。

【００９８】次いで、ステップＳ１２２で、エンジン回
転数Ｎｅと前記燃料量算出用目標行程吸入空気量ＭＧａ
３とに基づき、１吸気ポート当たりのポート吸気流量Ｑ
ｐを、次式から算出する。 Ｑｐ←（Ｎｅ・ＭＧａ３）／Ｋ３ [mg/10 ms] …
（１４） ここで、Ｋ３は使用するエンジンによって決定される定
数で、４サイクル４気筒エンジンの場合、演算周期が１
０ｍｓであるため、Ｋ３＝２・６０・１００である。但
し、燃料付着遅れは低負荷、低回転運転領域で顕著に現
れ、高負荷、高回転領域（例えば、６０００[rpm]以
上）では殆ど問題にならないため、このような高負荷、
高回転領域では、ポート吸気流量Ｑｐを一定値としても
良い。

【００９９】次いで、ステップＳ１２３で、上記ポート
吸気流量Ｑｐに基づき一次元マップを補間計算付きで参
照して定常付着量相当空気量Ｍｓを設定する。この定常
付着量相当空気量Ｍｓは、目標空燃比を理論空燃比(14.
6)等のように固定値とし、定常的な付着量Ｍｘに空燃比
を乗算して設定した値であり、図２５（ｂ）に示すよう
に、ポート吸気流量Ｑｐが増加するに従い、すなわちエ
ンジン運転領域が高負荷、高回転側へ移行するに従い、
定常付着量相当空気量Ｍｓの変化が次第に少なくなる。

【０１００】その後、ステップＳ１２４で、前回（10 m
s前に）設定した過渡付着量相当空気量Ｍｔを前回の過
渡付着量相当空気量ＭｔOLDとし、ステップＳ１２５
で、今回設定した定常付着量相当空気量Ｍｓと前回設定
した過渡付着量相当空気量Ｍｔとを、次式に基づき加重
平均処理して、今回の過渡付着量相当空気量Ｍｔを算出
する。

【０１０１】Ｍｔ←［Ｍｔ・（τ−１）＋Ｍｓ］／τ 次いで、ステップＳ１２６へ進み、前回算出した過渡付
着量相当空気量ＭｔOLDと今回算出した過渡付着量相当
空気量Ｍｔとに基づき、次式から１気筒１サイクル中の
燃料付着遅れ分相当空気量ΔＭｔを算出し、ルーチンを
抜ける。 ΔＭｔ←（Ｍｔ−ＭｔOLD）・Ｔ２／１０[ms] ここで、Ｔ２は１気筒の１サイクルに要する時間、すな
わち２回転時間である。

【０１０２】このように、燃料付着モデル式を用いて燃
料の壁面付着による筒内への到着遅れを想定し、吸入空
気系を燃料付着遅れに合わせて遅らせるようにすること
で、応答性を多少犠牲にする反面、複雑、且つ激しく変
化する過渡トルクの要求に対しても安定した空燃比が得
られ、滑らかな過渡トルク特性と排気エミッションの向
上が図れる。

【０１０３】このように、本実施の形態では燃料付着モ
デルを順モデルのまま吸入空気系で利用しているので、
例えば、多量の燃料が吸気ポートに付着した高負荷状態
から、瞬時に低負荷状態へ移行したとき、付着燃料が筒
内へ流れ込む燃料量がその時の吸入空気量に対して適正
な燃料量を上回っている場合には、燃料噴射量をゼロに
してもオーバリッチとなってしまう。このような場合、
従来の燃料付着逆モデルでは、燃料付着遅れ分の燃料量
を燃料噴射量に加算することで、燃料付着遅れを相殺す
るようにしているため、燃料噴射量を最小値であるゼロ
以外に制御することが出来ず、空燃比オーバリッチを回
避することは出来ないが、本実施の形態では、上述のよ
うに吸入空気系において燃料付着遅れ分の補正を行うの
で、筒内へ流れ込む付着燃料量に合わせて吸入空気量が
設定され、過渡時においても適正な空燃比制御を行うこ
とが出来る。

【０１０４】＜ステップＳ１９＞ ステップＳ１９では、図１３に示すスロットル開度設定
用目標行程吸入空気量設定サブルーチンが実行される。
このスロットル開度設定用目標行程吸入空気量設定サブ
ルーチンでは、筒内へ供給される燃料量に相応する吸入
空気量であるスロットル開度設定用目標行程吸入空気量
ＭＧａ４を算出する。

【０１０５】すなわち、ステップＳ１３１で、燃料量算
出用目標行程吸入空気量ＭＧａ３から燃料付着遅れ分相
当空気量ΔＭｔを減算し、Δｔ時間後に筒内へ流入する
燃料量に相応する吸入空気量の目標値であるスロットル
開度設定用目標行程吸入空気量ＭＧａ４を算出し（ＭＧ
ａ４←ＭＧａ３−ΔＭｔ）、ルーチンを抜ける。

【０１０６】ところで、上記燃料付着遅れ分相当空気量
ΔＭｔはその性格上、燃料量算出用目標行程吸入空気量
ＭＧａ３が増減する際に、この変化を打ち消す方向、す
なわち燃料増量に対しては減量する方向へ、燃料減量に
対しては増量方向へ作用するため、スロットル開度設定
用目標行程吸入空気量ＭＧａ４の変化範囲は、燃料量算
出用目標行程吸入空気量ＭＧａ３よりも必ず小さい値に
なる。従って、上記ステップＳ１３１で、燃料量算出用
目標行程吸入空気量ＭＧａ３から燃料付着遅れ分相当空
気量ΔＭｔを減算してスロットル開度設定用目標行程吸
入空気量ＭＧａ４を得る場合、このスロットル開度設定
用目標行程吸入空気量ＭＧａ４がオーバフローしたり、
アンダーフローすることはなく、それらのリミットを設
定する必要はない。

【０１０７】＜ステップＳ２０＞ ステップＳ２０では、図１４に示す目標スロットル開度
設定サブルーチンが実行される。この目標スロットル開
度設定サブルーチンでは、前記（１１）式に示す吸気供
給割合ＳＧａとエンジン回転数指標値ＭＮｅとに基づき
スロットル開度マップを補間計算付で参照して目標スロ
ットル開度Ｍθｔｈを設定する。

【０１０８】先ず、ステップＳ１４１では、吸気供給割
合ＳＧａを、 ＳＧａ←［（Ｇａ＋ＭＧａ４）／２］／Ｇａｍａｘ
…（１１−１） に基づいて算出し、次いで、ステップＳ１４２で、エン
ジン回転数指標値ＭＮｅを、 ＭＮｅ←Ｎｅ＋［（ＭＧａ４−Ｇａ） ／（Ｇａ＋ＭＧａ４）］・Ｋ２ …（１１−２） 但し、Ｋ２＝６０Ｖ／（Ｄ・Δｔ） に基づいて算出する。

【０１０９】そして、ステップＳ１４３で、上記吸気供
給割合ＳＧａとエンジン回転数指標値ＭＮｅとに基づき
スロットル開度マップ（図２２参照）を補間補間計算付
きで参照して目標スロットル開度Ｍθｔｈを設定し、ル
ーチンを抜ける。

【０１１０】前述のように、定常時においては、実行程
吸入空気量Ｇａと目標行程吸入空気量ＭＧａ、すなわち
スロットル開度設定用目標行程吸入空気量ＭＧａ４とが
一致するため、定常時においても上記スロットル開度マ
ップを参照することで、目標スロットル開度Ｍθｔｈを
設定することが出来る。すなわち、定常時の吸気供給割
合ＳＧａは、 ＳＧａ＝ＭＧａ４／Ｇａｍａｘ …（１１−１’） であり、又、エンジン回転数指標値ＭＮｅは、 ＭＮｅ＝Ｎｅ …（１１−２’） である。

【０１１１】従って、上記スロットル開度マップとして
過渡時のマップを特別設定する必要が無く、図２２に示
すように、不等間隔格子によって設定された定常時のス
ロットル開度マップを利用し、過渡時には吸気供給割合
ＳＧａとエンジン回転数指標値ＭＮｅとの値を過渡状態
に応じて変更するだけで、目標スロットル開度Ｍθｔｈ
を設定することが出来る。

【０１１２】本実施の形態では、目標スロットル開度Ｍ
θｔｈを設定する際に、ダイナミックレンジの大きなス
量を直接求めることなく、１気筒が１吸気行程当たりに
吸入する実行程吸入空気量Ｇａ、スロットル開度設定用
目標行程吸入空気量ＭＧａ４、及びエンジン回転数Ｎｅ
の各変数から定常時のマップを利用して定常時は勿論の
こと過渡的な目標スロットル開度Ｍθｔｈをも設定して
いる。上記各行程吸入空気量は１吸気行程を基準とする
ものであり、前記スロットル通過空気量Ｑｔｈに対して
ダイナミックレンジが著しく小さく、また、運転時のエ
ンジン回転数Ｎｅのダイナミックレンジもアイドル回転
数から最高エンジン回転数までであり、スロットル通過
空気量Ｑｔｈのダイナミックレンジに対して著しく小さ
い。従って、スロットル開度制御量を設定する際に採用
する変数のダイナミックレンジが小さく、全運転領域に
おいて適正なスロットル開度制御を、コンピュータに負
担をかけることなく行うことが出来る。

【０１１３】更に、上記（１１−２）式を用いてエンジ
ン回転数指標値ＭＮｅを算出することで、スロットル開
度誤差の自己回復機能が備えられる。すなわち、スロッ
トル開度に誤差があり、実行程吸入空気量Ｇａが上記ス
ロットル開度設定用目標行程吸入空気量ＭＧａ４に一致
しない場合、上記（１１−２）式によれば、仮に実行程
吸入空気量Ｇａがスロットル開度設定用目標行程吸入空
気量ＭＧａ４よりも大きいときには、エンジン回転数指
標値ＭＮｅは、実際のエンジン回転数Ｎｅよりも低く設
定される。

【０１１４】定常時のスロットル開度マップは、実行程
吸入空気量Ｇａを一定とした場合、エンジン回転数指標
値ＭＮｅが低回転ほど小さい目標スロットル開度Ｍθｔ
ｈが設定されている。従って、上記エンジン回転数指標
値ＭＮｅに基づき上記スロットル開度マップを参照した
場合、自動的にスロットル開度が閉方向へ制御される。
その結果、実行程吸入空気量Ｇａは小さい値に補正さ
れ、実行程吸入空気量Ｇａがスロットル開度設定用目標
行程吸入空気量ＭＧａ４に追従することになる。実行程
吸入空気量Ｇａがスロットル開度設定用目標行程吸入空
気量ＭＧａ４よりも小さい場合も同様に、自動的にスロ
ットル開度θｔｈが開方向へ補正するように動作して、
スロットル開度設定用目標行程吸入空気量ＭＧａ４に追
従することになる。

【０１１５】具体的に説明すれば、上記定数Ｋ２は、 Ｋ２＝６０Ｖ／（Ｄ・Δｔ） であり、例えば、Ｖ／Ｄ＝４、Δｔ＝１／１００[sec}
とした場合、 Ｋ２＝２４０００[rpm] となり、実行程吸入空気量Ｇａとスロットル開度設定用
目標行程吸入空気量ＭＧａ４とに１％の偏差が発生した
場合、通常のエンジンでは、約１２０[rpm]ほどずらし
てスロットル開度マップを参照することになる。又、同
じ１２０[rpm]のずれであっても、スロットル開度マッ
プの特性上、低回転ほどスロットル開度変化は大きくな
る。従って、スロットル開度誤差の発生し易い低回転ほ
ど、スロットル開度誤差に対する自己回復機能が強く作
用することになり、上記定数Ｋ２（＝２４０００[rp
m]）は、スロットル開度制御時の誤差フィードバックの
Ｐ分ゲインと捉えることが出来る。

【０１１６】＜ステップＳ２１＞ ステップＳ２１では、図１５に示すスロットルアクチュ
エータ駆動量設定サブルーチンが実行される。先ず、ス
テップＳ１５１で、スロットル開度センサ３３ａの出力
値に基づき検出した実スロットル開度θｔｈを読込み、
ステップＳ１５２で、目標スロットル開度Ｍθｔｈから
実スロットル開度θｔｈを減算してスロットル開度差Δ
θｔｈを算出する。 Δθｔｈ←Ｍθｔｈ−θｔｈ そして、ステップＳ１５３で上記スロットル開度差Δθ
ｔｈに基づき一次元マップを補間計算付きで参照し、或
いは演算等によりスロットルアクチュエータ駆動量Ｄａ
ｃｔを設定し、ステップＳ１５４で、上記スロットルア
クチュエータ駆動量Ｄａｃｔに相応する駆動信号を、ス
ロットル弁５ａに連設するスロットルアクチュエータ２
０へ出力し、ルーチンを抜ける。

【０１１７】その結果、実行程吸入空気量Ｇａがスロッ
トル開度設定用目標行程吸入空気量ＭＧａ４に追従する
ように、スロットル弁５ａの開度が制御される。

【０１１８】尚、図１８に示すように、運転領域が変化
する過渡時において、スロットル開度設定用目標行程吸
入空気量ＭＧａ４がステップ的に変化するのに対し、ス
ロットル開度は、チャンバ内の充填空気がある分、オー
バシュート的な変化が要求される場合が多いが、吸気管
圧力センサ２２ａの出力値に基づき検出する実行程吸入
空気量Ｇａがスロットル開度設定用目標行程吸入空気量
ＭＧａ４に可能な限り追従できるような動作速度の速い
スロットルアクチュエータ２０を備えることで、本ルー
チンで実行されるスロットル開度制御をより高性能化さ
せることが可能である。

【０１１９】次に、図１６、図１７に示すフローチャー
トに従い、燃料系の制御について説明する。但し、図２
６に示すように、燃料系の遅れとして吸気ポート壁面付
着による燃料付着遅れがあるが、この燃料付着遅れにつ
いては、前述したように吸入空気系で同期させているた
め、図１６の燃料噴射量設定ルーチンでは、基本的に燃
料量算出用目標行程吸入空気量ＭＧａ３に基づき、目標
空燃比に適合する燃料噴射量を設定する。尚、この燃料
噴射量設定ルーチンは１０ｍｓｅｃ毎に実行される。

【０１２０】先ず、ステップＳ１６１で、上記燃料量算
出用目標行程吸入空気量ＭＧａ３を読込み、ステップＳ
１６２で、図１７に示すむだ時間設定サブルーチンを実
行し、吸入空気系のスロットルアクチュエータ２０の動
作遅れに燃料系を同期させ、スロットルアクチュエータ
２０の動作遅れに起因する過渡時における空燃比のリッ
チスパイク、リーンスパイクを防止する。

【０１２１】このむだ時間設定サブルーチンでは、ステ
ップＳ１７１からステップＳ１７５において、所定レジ
スタＭ１〜Ｍ５に格納されている燃料量算出用目標行程
吸入空気量ＭＧａ３を順次繰り上げ、ステップＳ１７１
において、レジスタＭ５に格納されている５０ｍｓｅｃ
前に設定した燃料量算出用目標行程吸入空気量ＭＧａ３
を、今回の燃料量算出用目標行程吸入空気量ＭＧａ５と
して設定し、又、ステップＳ１７６において、今回読込
んだ燃料量算出用目標行程吸入空気量ＭＧａ３をレジス
タＭ１に格納し、ルーチンを抜ける。

【０１２２】そして、燃料噴射量設定ルーチンのステッ
プＳ１６３へ戻り、むだ時間処理を施した上記燃料量算
出用目標行程吸入空気量ＭＧａ５と目標燃空比(F/A)と
に基づき、燃料噴射量Ｇｆを設定し、 Ｇｆ←ＭＧａ５・（Ｆ／Ａ） ステップＳ１６４で、次式に基づき燃料噴射量を定める
インジェクタ２３に対する燃料噴射パルス幅Ｔｉを設定
し、 Ｔｉ←ＫA/F・α・Ｇｆ／Ｎｅ＋Ｔｓ ルーチンを抜ける。

【０１２３】尚、ここで、ＫA/Fはインジェクタ特性補
正定数、αは空燃比フィードバック補正係数、Ｔｓはバ
ッテリ５７の端子電圧ＶB に基づきインジェクタ２３の
無効噴射時間を補間する電圧補正パルス幅である。

【０１２４】このように、燃料系では、燃料噴射パルス
幅Ｔｉを、実行程吸入空気量Ｇａによらず、エンジン状
態から求めた燃料量算出用目標行程吸入空気量ＭＧａ５
に基づき設定し、一方、吸入空気系では気筒へ流入する
燃料量に基づき所定の空燃比となるような吸入空気側で
の目標行程吸入空気量ＭＧａ４を設定し、実行程吸入空
気量Ｇａが上記目標行程吸入空気量ＭＧａ４に追従する
ようにスロットル開度を設定する、いわゆる燃料主導制
御を全運転領域において実行できるようにしたので、仮
にスロットル弁が固着するような故障が生じても、燃料
噴射量はスロットル通過空気流量に関係なく設定され、
急加速等の不測の事態を回避することができる。又、燃
料噴射量と、この燃料噴射量に適合する所定空燃比を得
るための行程吸入空気量を得るスロットル開度とが同時
に設定されるため、過渡時においても良好な空燃比制御
性能を得ることが出来る。

【０１２５】尚、本実施の形態においては、運転者の要
求出力量としてアクセルペダル踏込み量θａｃｃを用い
ているが、本発明はこれに限定されず、例えば手動によ
りスロットルレバーを操作することでエンジン出力を可
変させるエンジンの場合にはスロットルレバーの操作量
を運転者の要求出力量として採用する。

【０１２６】又、アクセル操作をマイクロコンピュータ
等からなる電子制御装置で操作することで自動運転制御
に適用することも可能であり、この場合、上記運転者は
人員のみならず上記制御装置をも含むものである。

【０１２７】

【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の発明
によれば、吸入空気流量を用いることなく１気筒に１吸
気行程当りに吸入される行程吸入空気量を採用し、少な
くとも運転者の要求出力量に基づいて第１の目標行程吸
入空気量を設定し、この第１の目標行程吸入空気量の制
御可能な上限である目標行程吸入空気量上限値を、実行
程吸入空気量と、エンジン回転数及び予め設定された最
大エンジン回転数とに基づき設定し、この目標行程吸入
空気量上限値で上記第１の目標行程吸入空気量の上限を
制限して、第２の目標行程吸入空気量を設定し、燃料系
については、この第２の目標行程吸入空気量に基づいて
燃料噴射量を設定する。又、吸入空気系については、ス
ロットル弁の下流，上流に発生する第１，第２の吸気管
圧力に基づいてそれぞれ実行程吸入空気量，スロットル
弁全開時に対応する最大実行程吸入空気量を設定し、実
行程吸入空気量と上記第２の目標行程吸入空気量との平
均値が最大実行程吸入空気量の何割に相当するのかを表
す吸気供給割合と、実行程吸入空気量と上記第２の目標
行程吸入空気量とに基づいて算出した回転数増減分を現
在のエンジン回転数に加算して算出したエンジン回転数
指標値とに基づいてスロットル弁に連設するスロットル
アクチュエータに対するスロットル開度制御量を設定す
るので、燃料系、吸入空気系の双方において採用する第
２の目標行程吸入空気量が、スロットル弁開度に従って
変化する実際のスロットル通過空気流量に沿った値に設
定され、その結果、第２の目標行程吸入空気量が制御限
界を超えた値とならず、燃料系、吸入空気系の双方にお
いて適正な燃料噴射量、及びスロットル開度を設定する
ことができ、しかもスロットル開度を設定する際に使用
する変数はダイナミックレンジが小さく、従来の吸入空
気流量と云うダイナミックレンジの大きい変数を用いて
スロットル開度を演算する場合に比して演算負荷が軽減
され、しかも、既存のコンピュータであっても目標吸入
空気量に対応するスロットル弁開度を高精度に設定する
ことが可能になる。

【０１２８】又、定常状態のセッティングで過渡運転に
も対応することができ、更に、上記第２の目標行程吸入
空気量に基づき、所定空燃比を得るための燃料噴射量
と、この燃料噴射量に適合する所定空燃比を得るための
行程吸入空気量を得るスロットル開度とが同時に設定さ
れるため、過渡時における空燃比制御性が向上する。

【０１２９】請求項２記載の発明によれば、請求項１記
載の発明の効果に加え、前記要求出力量としてアクセル
ペダル踏込み量を用いることで、本発明を車輌用エンジ
ンのエンジン制御に対して容易に適用することが可能に
なる。

【０１３０】請求項３記載の発明によれば、請求項１記
載の発明の効果に加え、前記最大エンジン回転数を実際
の限界回転数よりも高い値に設定することで、限界回転
数付近での制御に余裕ができ、高回転域であっても良好
な制御性能が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本構成図

【図２】エンジン制御装置の機能を示すブロック図

【図３】吸気損失質量及び体積効率設定ルーチンを示す
フローチャート

【図４】スロットル開度制御ルーチンを示すフローチャ
ート

【図５】実行程吸入空気量設定サブルーチンを示すフロ
ーチャート

【図６】最大実行程吸入空気量設定サブルーチンを示す
フローチャート

【図７】アクセルペダル要求行程吸入空気量設定サブル
ーチンを示すフローチャート

【図８】アイドル要求行程吸入空気量設定サブルーチン
を示すフローチャート

【図９】目標行程吸入空気量上限値設定サブルーチンを
示すフローチャート

【図１０】目標行程吸入空気量下限値設定サブルーチン
を示すフローチャート

【図１１】燃料量算出用目標行程吸入空気量設定サブル
ーチンを示すフローチャート

【図１２】燃料付着遅れ分相当空気量設定サブルーチン
を示すフローチャート

【図１３】スロットル開度設定用目標行程吸入空気量設
定サブルーチンを示すフローチャート

【図１４】目標スロットル開度設定サブルーチンを示す
フローチャート

【図１５】スロットルアクチュエータ駆動量設定サブル
ーチンを示すフローチャート

【図１６】燃料噴射量設定ルーチンを示すフローチャー
ト

【図１７】むだ時間設定サブルーチンを示すフローチャ
ート

【図１８】スロットル開度とスロットル開度設定用目標
行程吸入空気量との関係を示す説明図

【図１９】実行程吸入空気量と理論行程吸入空気量との
関係を示す説明図

【図２０】吸気損失質量及び体積効率を設定する際に参
照する一次元マップの説明図

【図２１】アイドル要求行程吸入空気量を設定する際に
参照する一次元マップの説明図

【図２２】スロットル開度マップの説明図

【図２３】エンジンのチャンバモデルを示す説明図

【図２４】スロットル通過空気流量、実行程吸入空気量
及び目標行程吸入空気量の関係を示すタイムチャート

【図２５】燃料付着遅れに関する一次遅れ時定数と定常
付着量相当空気量とを設定する際に参照する一次元マッ
プの説明図

【図２６】エンジン制御における吸入空気系と燃料系の
遅れの関係を示す説明図

【図２７】エンジンの全体概略図

【図２８】クランクロータとクランク角センサの正面図

【図２９】カムロータとカム角センサの正面図

【図３０】アクセルペダルの側面図

【図３１】電子制御系の回路構成図

【図３２】従来のエンジン制御における吸入空気系と燃
料系の遅れの関係を示す説明図

【符号の説明】

１ エンジン ５ａ スロットル弁 １９ アクセルペダル ２０ スロットルアクチュエータ ２２ａ 吸気管圧力センサ ２２ｂ スロットル前圧力センサ ２３ インジェクタ ３３ａ スロットル開度センサ ３９ クランク角センサ ４２ａ，４２ｂ アクセル開度センサ ５０ 電子制御装置 ５１ メインコンピュータ θａｃｃ アクセルペダル踏込み量（要求出力量） Ｐ１ 吸気管絶対圧力（第１の吸気管圧力） Ｐ２ スロットル前圧力（第２の吸気管圧力） Ｇａ 実行程吸入空気量 Ｇａｍａｘ 最大実行程吸入空気量 Ｇｆ 燃料噴射量 θｔｈ スロットル弁開度 Ａ 総目標行程吸入空気量（第１の目標行程吸入空気
量） ＭＧａｍａｘ 目標行程吸入空気量上限値 ＭＧａ３ 燃料量算出用目標行程吸入空気量（第２の目
標行程吸入空気量） ＳＧａ 吸気供給割合 Ｎｅ エンジン回転数 Ｎｅｍａｘ 最大エンジン回転数 ＭＮｅ エンジン回転数指標値 Ｄａｃｔ スロットルアクチュエータ駆動量（スロット
ル開度制御量）

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｄ 45/00 ３６６ Ｆ０２Ｄ 45/00 ３６６Ｅ (56)参考文献 特開 平２−188643（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−101049（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−242578（ＪＰ，Ａ) 特許2811309（ＪＰ，Ｂ２) 特許2847851（ＪＰ，Ｂ２) 特公 平３−63654（ＪＰ，Ｂ２) 特公 平６−86832（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02D 9/00 - 11/10 F02D 29/00 - 29/06 F02D 41/00 - 41/40 F02D 43/00 - 45/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 運転者の要求出力量に応じて燃料噴射量
   およびスロットル弁開度を可変制御するエンジンの制御
   装置において、 スロットル弁下流に発生する第１の吸気管圧力に基づき
   １気筒が１吸気行程当たりに吸入する実行程吸入空気量
   を設定する実行程吸入空気量設定手段と、 スロットル弁上流に発生する第２の吸気管圧力に基づき
   スロットル弁全開に対応する最大実行程吸入空気量を設
   定する最大実行程吸入空気量設定手段と、 少なくとも前記要求出力量に基づき１気筒が１吸気行程
   当たりに吸入する空気量の目標値としての第１の目標行
   程吸入空気量を設定する第１の目標行程吸入空気量設定
   手段と、 上記実行程吸入空気量とエンジン回転数と予め設定され
   た最大エンジン回転数とに基づき上記第１の目標行程吸
   入空気量の制御可能上限値である目標行程吸入空気量上
   限値を設定する目標行程吸入空気量上限値設定手段と、 上記第１の目標行程吸入空気量の上限を上記目標行程吸
   入空気量上限値で制限して、燃料噴射量並びにスロット
   ル弁開度を設定するための指示値となる第２の目標行程
   吸入空気量を設定する第２の目標行程吸入空気量設定手
   段と、 上記第２の目標行程吸入空気量に基づき燃料噴射量を設
   定する燃料噴射量設定手段と、 上記実行程吸入空気量と上記第２の目標行程吸入空気量
   との平均値の上記最大実行程吸入空気量に対する割合を
   表わす吸気供給割合を算出し、又、上記実行程吸入空気
   量と上記第２の目標行程吸入空気量とに基づき回転数増
   減分を算出し、エンジン回転数に上記回転数増減分を加
   算してエンジン回転数指標値を算出し、上記吸気供給割
   合と上記エンジン回転数指標値とに基づき上記スロット
   ル弁に連設するスロットルアクチュエータに対するスロ
   ットル開度制御量を設定するスロットル開度設定手段と
   を備えたことを特徴とするエンジンの制御装置。
2. 【請求項２】 前記要求出力量はアクセルペダル踏込み
   量であることを特徴とする請求項１記載のエンジンの制
   御装置。
3. 【請求項３】 前記最大エンジン回転数は実際の限界回
   転数よりも高い値に設定することを特徴とする請求項１
   記載のエンジンの制御装置。