JP3050813B2 - 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】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。このように、吸入空気量セン
サによる吸入空気流量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量
を得ることができる。

【０００４】しかし、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いエアーチャンバが設けら
れているため、加速等の過渡運転時にスロットル弁を運
転者の要求出力（アクセルペダル踏込み量）に応じて急
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を
生じ、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。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に供給することができるが、
運転者の出力要求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、空燃比が一時的にオーバリッチ化
し、過渡応答特性が低下する。

【０００５】このようなチャンバ容積分による応答遅れ
を解消するため、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。

【０００６】そして、この先行例では、スロットル開度
とスロットル弁下流の吸気管圧力とに基づいてスロット
ル通過空気流量を演算し、このスロットル通過空気流量
に基づいてスロットル弁開度を制御するようにしてい
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、運転者
が加速要求により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、加速等の過渡状態にお
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、加速
等の過渡運転時、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が得られな
い。

【０００８】また、走行時にアクセルペダル踏込み量の
減少による減速要求によってスロットル弁を閉弁した場
合、スロットル弁下流のチャンバに残留する吸入空気が
消費される迄は気筒へ供給される吸入空気量を制限する
ことができず、このとき燃料噴射量を一方的に絞り込む
と、空燃比が一時的にリーンとなり、排気エミッション
が悪化する。すなわち、目標吸入空気量は運転者の出力
要求（減速走行の場合はアクセルペダル踏込み量の減少
による減速要求）を基本に設定されるが、例えば、アク
セルペダルを踏み込んだ加速状態からアクセルペダルを
解放して減速走行へ移行したとき、目標吸入空気量はゼ
ロに近い値に設定され、この目標吸入空気量に対して実
際の吸入空気量を追従させるためにスロットル弁開度を
全閉させたとしても、スロットル弁下流のチャンバに残
留する吸入空気が気筒へ供給される間は、上記スロット
ル弁によって吸入空気量を制限することができず、スロ
ットル弁開度による吸入空気の制御限界が生じる。

【０００９】また、インジェクタから噴射された燃料の
一部が吸気ポートに付着するため、気筒に供給される燃
料量には付着遅れが生じる。このため、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。

【００１０】しかし、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、瞬時にスロットル弁全閉の
低負荷状態へ移行したとき、吸気管圧力の低下により付
着燃料が一気に筒内へ流れ込む。従って、この付着燃料
によって筒内へ流れ込む燃料量がその時の吸入空気量に
対する適正な燃料量を上回っている場合には、燃料噴射
量をゼロにしても逆に空燃比がオーバリッチとなる。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、多量の付着燃料が存在する
高負荷状態からスロットル弁を全閉した直後の空燃比の
オーバリッチを回避することが出来ずに排気エミッショ
ンの悪化を招き、また、過渡トルクの要求に対しても安
定した空燃比を得ることができない不都合がある。

【００１１】すなわち、従来は、過渡時における目標吸
入空気量の設定を、必ずしも実際の吸入空気量の変化に
沿った制御可能な値に設定することができず、且つ、吸
入空気系のスロットル開度制御と燃料系の燃料噴射制御
との整合性が必ずしも十分でなく、適正な空燃比制御性
を得られない不都合があった。

【００１２】更に、上記各先行例では、スロットル弁開
度を制御するパラメータとして吸入空気流量、スロット
ル通過空気流量を基本量として採用しているが、この空
気流量は、始動時、或いはアイドル時等の少流量に対し
て最大馬力発生時や急加速時のスパイク的に急増する領
域では１００倍以上変化し、例えば、１／１００の精度
を得ようとすると、ダイナミックレンジは１万倍以上と
なり、ダイナミックレンジが非常に大きい。従って、こ
の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。

【００１３】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
っても過渡時における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適正に設定することが出来、しか
も、加速或いは減速等の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、且つ、スロ
ットル開度制御と燃料噴射制御との整合性が得られ、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
を得ることが可能なエンジンの制御装置を提供すること
を目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の第１発明
は、運転者の要求出力量に応じて燃料噴射量及びスロッ
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、少なくとも上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、前回設定した１気筒１サイクル中の
燃料付着遅れ分に相当する燃料付着遅れ分相当空気量が
正の値を示しているときには、この燃料付着遅れ分相当
空気量を上記目標行程吸入空気量上限値に加算して該目
標行程吸入空気量上限値を拡張する目標行程吸入空気量
上限値拡張手段と、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目標値と
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、エンジン回転数と上記第２の目標行程吸入空気量と
に基づいて燃料付着遅れ補正モデルにより１気筒１サイ
クル中の燃料付着遅れ分に相当する今回の燃料付着遅れ
分相当空気量を設定する燃料付着遅れ分相当空気量設定
手段と、上記第２の目標行程吸入空気量から今回設定し
た燃料付着遅れ分相当空気量を減算してスロットル弁開
度を設定するための指示値となる第３の目標行程吸入空
気量を算出する第３の目標行程吸入空気量算出手段と、
上記実行程吸入空気量と第３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す
吸気供給割合を算出し、また上記実行程吸入空気量と上
記第３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。

【００１５】請求項２記載の第２発明は、運転者の要求
出力量に応じて燃料噴射量及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２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
も上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に基づき上記
第１の目標行程吸入空気量の制御可能下限値である目標
行程吸入空気量下限値を設定する目標行程吸入空気量下
限値設定手段と、前回設定した１気筒１サイクル中の燃
料付着遅れ分に相当する燃料付着遅れ分相当空気量が負
の値を示しているときには、この燃料付着遅れ分相当空
気量を上記目標行程吸入空気量下限値に加算して該目標
行程吸入空気量下限値を拡張する目標行程吸入空気量下
限値拡張手段と、上記第１の目標行程吸入空気量の下限
を上記目標行程吸入空気量下限値で制限して、燃料噴射
量並びにスロットル弁開度を設定するための目標値とな
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、
エンジン回転数と上記第２の目標行程吸入空気量とに基
づいて燃料付着遅れ補正モデルにより１気筒１サイクル
中の燃料付着遅れ分に相当する今回の燃料付着遅れ分相
当空気量を設定する燃料付着遅れ分相当空気量設定手段
と、上記第２の目標行程吸入空気量から今回設定した燃
料付着遅れ分相当空気量を減算してスロットル弁開度を
設定するための指示値となる第３の目標行程吸入空気量
を算出する第３の目標行程吸入空気量算出手段と、上記
実行程吸入空気量と第３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す吸気
供給割合を算出し、また上記実行程吸入空気量と上記第
３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。

【００１６】請求項３記載の発明は、請求項１或いは請
求項２記載の発明において、上記燃料付着遅れ分相当空
気量設定手段は、エンジン回転数に基づき燃料付着遅れ
に関する一次遅れ時定数を設定する一次遅れ時定数設定
手段と、エンジン回転数と上記第２の目標行程吸入空気
量とに基づき１吸気ポート当たりのポート吸気流量を算
出するポート吸気流量算出手段と、上記ポート吸気流量
に基づき定常的な燃料付着量に対応する定常付着量相当
空気量を設定する定常付着量相当空気量設定手段と、前
回設定した過渡付着量相当空気量と上記定常付着量相当
空気量とを上記一次遅れ時定数を用い加重平均処理して
過渡的な燃料付着量に対応する今回の過渡付着量相当空
気量を算出する過渡付着量相当空気量算出手段と、前回
及び今回の過渡付着量相当空気量により１気筒１サイク
ル中の燃料付着遅れ分に相当する燃料付着遅れ分相当空
気量を算出する燃料付着遅れ分相当空気量算出手段とか
らなることを特徴とする。

【００１７】請求項４記載の発明は、請求項１或いは請
求項２記載の発明において、上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。

【００１８】すなわち、請求項１記載の発明では、スロ
ットル弁の上流，下流に発生する第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
全開に対応する最大実行程吸入空気量を設定すると共
に、少なくとも運転者の出力要求量に基づき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し、前回設定した１気筒
１サイクル中の燃料付着遅れ分に相当する燃料付着遅れ
分相当空気量が正の値を示しているときには、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いて設定した上記第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、上記燃料付着遅れ分相当空気量を加算するこ
とにより拡張し、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
量並びにスロットル弁開度を設定するための目標値とな
る第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、エンジン回
転数と上記第２の目標行程吸入空気量とに基づいて燃料
付着遅れ補正モデルにより１気筒１サイクル中の燃料付
着遅れ分に相当する今回の燃料付着遅れ分相当空気量を
設定して、上記第２の目標行程吸入空気量から今回設定
した燃料付着遅れ分相当空気量を減算してスロットル弁
開度を設定するための指示値となる第３の目標行程吸入
空気量を算出し、上記実行程吸入空気量と第３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３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。

【００１９】請求項２記載の発明では、スロットル弁の
上流，下流に発生する第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，スロットル弁全開に対応
する最大実行程吸入空気量を設定すると共に、少なくと
も運転者の出力要求量に基づき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
吸入空気量を設定し、前回設定した１気筒１サイクル中
の燃料付着遅れ分に相当する燃料付着遅れ分相当空気量
が負の値を示しているときには、上記実行程吸入空気量
とエンジン回転数とに基づいて設定した上記第１の目標
行程吸入空気量の制御可能下限値である目標行程吸入空
気量下限値を、上記燃料付着遅れ分相当空気量を加算す
ることにより拡張し、この目標行程吸入空気量下限値で
上記第１の目標行程吸入空気量の下限を制限して、燃料
噴射量並びにスロットル弁開度を設定するための目標値
となる第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、エンジ
ン回転数と上記第２の目標行程吸入空気量とに基づいて
燃料付着遅れ補正モデルにより１気筒１サイクル中の燃
料付着遅れ分に相当する今回の燃料付着遅れ分相当空気
量を設定して、上記第２の目標行程吸入空気量から今回
設定した燃料付着遅れ分相当空気量を減算してスロット
ル弁開度を設定するための指示値となる第３の目標行程
吸入空気量を算出し、上記実行程吸入空気量と第３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３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。

【００２０】この際、請求項３記載の発明は、燃料付着
遅れ補正モデルとして、エンジン回転数に基づき燃料付
着遅れに関する一次遅れ時定数を設定し、またエンジン
回転数と上記第１の目標行程吸入空気量とに基づき１吸
気ポート当たりのポート吸気流量を算出して、このポー
ト吸気流量に基づき定常的な燃料付着量に対応する定常
付着量相当空気量を設定し、前回設定した過渡付着量相
当空気量と上記定常付着量相当空気量とを上記一次遅れ
時定数を用い加重平均処理して過渡的な燃料付着量に対
応する今回の過渡付着量相当空気量を算出し、前回及び
今回の過渡付着量相当空気量により１気筒１サイクル中
の燃料付着遅れ分に相当する燃料付着遅れ分相当空気量
を設定する。また、請求項４記載の発明では、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る。

【００２１】

【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。

【００２２】先ず、図２８に基づきエンジンの全体構成
について説明する。同図において符号１はエンジンであ
り、本実施の形態においては水平対向型４気筒エンジン
である。このエンジン１のシリンダヘッド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２ｂ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。

【００２３】また、符号１４はターボ過給機であり、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、上記ターボ過給機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。

【００２４】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の上記ターボ過給機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３２参照）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制御圧として、
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。

【００２５】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、上記ターボ過給
機１４による過給圧を制御する。

【００２６】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３１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２０ａ，２０ｂ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２０ａ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２０ａ，２０ｂ
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２０ａの故障診断を行
う。

【００２７】また、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２１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２２が連通されている。

【００２８】更に、上記吸気マニホルド３の各気筒の吸
気ポート２ａの直上流側にインジェクタ２３が臨まさ
れ、上記シリンダヘッド２には、先端の放電電極を燃焼
室に露呈する点火プラグ２４が各気筒毎に取り付けられ
ている。この点火プラグ２４には、各気筒毎に配設され
た点火コイル２５を介してイグナイタ２６が接続されて
いる。

【００２９】一方、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。

【００３０】また、上記スロットル弁５ａに、スロット
ル開度に応じた電圧値を出力するスロットル開度センサ
３２ａとスロットル弁全閉でＯＮするアイドルスイッチ
３２ｂとを内蔵したスロットルセンサ３２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３３
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が取り付けられていると共に、シリン
ダブロック１ａの左右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、上記排気マニホルド１０
の集合部に排気ガス中の酸素濃度を検出するＯ2 センサ
３７が配設されている。

【００３１】また、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３８にクランクロータ３９が軸着
され、このクランクロータ３９の外周に、所定のクラン
ク角に対応する突起を検出する電磁ピックアップ等から
なるクランク角センサ４０が対設され、更に、上記クラ
ンクシャフト３８に対して１／２回転するカムシャフト
４１に連設されたカムロータ４２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４３が対設されて
いる。

【００３２】上記クランクロータ３９は、図２９に示す
ように、その外周に突起３９ａ，３９ｂ，３９ｃが形成
され、これらの各突起３９ａ，３９ｂ，３９ｃ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。

【００３３】上記クランクロータ３９の各突起は、上記
クランク角センサ４０によって検出され、ＢＴＤＣθ
１，θ２，θ３に対応する各クランクパルスがエンジン
１／２回転毎（１８０゜ＣＡ毎）に電子制御装置５０へ
出力される。そして、電子制御装置５０では、クランク
角センサ４０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。

【００３４】また、図３０に示すように、上記カムロー
タ４２の外周には、気筒判別用の突起４２ａ，４２ｂ，
４２ｃが形成され、突起４２ａが＃３，＃４気筒の圧縮
上死点後（ＡＴＤＣ）θ４の位置に形成され、突起４２
ｂが３個の突起で構成されて最初の突起が＃１気筒のＡ
ＴＤＣθ５の位置に形成されている。更に、突起４２ｃ
が２個の突起で形成され、最初の突起が＃２気筒のＡＴ
ＤＣθ６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＝
２０゜ＣＡに設定されている。そして、上記カムロータ
４２の各突起が上記カム角センサ４３によって検出さ
れ、カム角センサ４３からカムパルスとして電子制御装
置５０へ出力され、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４３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。

【００３５】次に、電子制御装置（ＥＣＵ）５０の構成
を図３２に基づいて説明する。ＥＣＵ５０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６１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
７１、上記メインコンピュータ５１に接続される駆動回
路７２、及びＡ／Ｄ変換器７３、及びサブコンピュータ
６１に接続される各種の周辺回路が内蔵されている。

【００３６】上記定電圧回路７１は、電源リレー８０の
リレー接点を介してバッテリ８１に接続され、バッテリ
８１に、上記電源リレー８０のリレーコイルがイグニッ
ションスイッチ８２を介して接続されている。また、上
記定電圧回路７１は、直接、上記バッテリ８１に接続さ
れており、イグニッションスイッチ８２がＯＮされて電
源リレー８０のリレー接点が閉となるとＥＣＵ５０の各
部へ電源を供給する一方、上記イグニッションスイッチ
８２のＯＮ，ＯＦＦに拘らず、常時、メインコンピュー
タ５１のバックアップＲＡＭ５５にバックアップ用の電
源を供給する。更に、上記バッテリ８１には、燃料ポン
プリレー８３のリレー接点を介して燃料ポンプ２９が接
続されている。

【００３７】上記メインコンピュータ５１は、ＣＰＵ５
２、ＲＯＭ５３、ＲＡＭ５４、バックアップＲＡＭ５
５、カウンタ・タイマ群５６、シリアル通信インターフ
ェースであるＳＣＩ５７、及び、Ｉ／Ｏインターフェイ
ス５８がバスライン５９を介して互いに接続されたマイ
クロコンピュータであり、上記バックアップＲＡＭ５５
には、上記イグニッションスイッチ８２のＯＮ，ＯＦＦ
に拘らず、上記定電圧回路７１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。

【００３８】なお、上記カウンタ・タイマ群５６は、フ
リーランカウンタ、カム角センサ信号（カムパルス）の
入力計数用カウンタ等の各種カウンタ、燃料噴射用タイ
マ、点火用タイマ、定期割込みを発生させるための定期
割込み用タイマ、クランク角センサ出力信号（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等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。

【００３９】又、上記サブコンピュータ６１も、上記メ
インコンピュータ５１と同様、ＣＰＵ６２、ＲＯＭ６
３、ＲＡＭ６４、カウンタ・タイマ群６５、ＳＣＩ６
６、及び、Ｉ／Ｏインターフェイス６７がバスライン６
８を介して互いに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６
１とは、上記ＳＣＩ５７，６６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。

【００４０】上記メインコンピュータ５１のＩ／Ｏイン
ターフェイス５８の入力ポートには、アイドルスイッチ
３２ｂ、車速センサ４４、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４０、及びカム角センサ４３が接続されて
おり、更に、上記Ａ／Ｄ変換器７３を介して、第１アク
セル開度センサ２０ａ、第２アクセル開度センサ２０
ｂ、吸気管圧力センサ２１、スロットル前圧力センサ２
２、スロットル開度センサ３２ａ、吸気温度センサ３
３、水温センサ３６、及びＯ2センサ３７が接続される
と共に、バッテリ電圧ＶBが入力されてモニタされる。

【００４１】又、上記Ｉ／Ｏインターフェイス５８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、ス
ロットルアクチュエータ２０、インジェクタ２３等の各
アクチュエータ類、及び燃料ポンプリレー８３のリレー
コイルが上記駆動回路７２を介して接続されている。

【００４２】一方、上記サブコンピュータ６１のＩ／Ｏ
インターフェイス６７の入力ポートに、クランク角セン
サ４０、カム角センサ４３が接続されると共に、ノック
センサ３４がアンプ７４、周波数フィルタ７５、Ａ／Ｄ
変換器７６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７４で所定のレベルに
増幅された後に上記周波数フィルタ７５により必要な周
波数成分が抽出され、上記Ａ／Ｄ変換器７６にてデジタ
ル信号に変換されて入力される。

【００４３】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６１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。

【００４４】上記サブコンピュータ６１のＩ／Ｏインタ
ーフェイス６７の出力ポートは、上記メインコンピュー
タ５１のＩ／Ｏインターフェイス５８の入力ポートに接
続されており、上記サブコンピュータ６１でのノック判
定データがＩ／Ｏインターフェイス５８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６１からノック発生有りの判定結果が出力さ
れると、ＳＣＩ５７を介してシリアル通信ラインよりサ
ブコンピュータ６１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。

【００４５】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８２がＯＮされると、電源リレー８
０がＯＮし、上記メインコンピュータ５１では、定電圧
回路７１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、ＣＰＵ５２が、ＲＯＭ５３に記憶
されているプログラムに従い、Ｉ／Ｏインターフェイス
５８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ＶB 等を処理し、ＲＡＭ５４に
格納される各種データ及びバックアップＲＡＭ５５に格
納されている各種学習値データ、ＲＯＭ５３に記憶され
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６１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。

【００４６】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３に基づき説明する。

【００４７】運転者の要求出力量として第１アクセル開
度センサ２０ａ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）、運転者の要求出力量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４０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）。

【００４８】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,前回設定した１
気筒１サイクル中の燃料付着遅れ分に相当する燃料付着
遅れ分相当吸入空気量ΔＭｔが正の値を示しているとき
には、この燃料付着遅れ分相当空気量ΔＭｔを上限値Ｍ
Ｇａｍａｘに加算して、燃料付着遅れ分相当空気量ΔＭ
ｔに対応して上限値ＭＧａｍａｘを拡張し、又、燃料付
着遅れ分相当空気量ΔＭｔが負の値を示しているときに
は、この燃料付着遅れ分相当空気量ΔＭｔを下限値ＭＧ
ａｍｉｎに加算し、燃料付着遅れ分相当空気量ΔＭｔに
対応して下限値ＭＧａｍｉｎを拡張する（上限値算出１
０６ａ，下限値算出１０６ｂ）。そして、上記総目標行
程吸入空気量Ａを上限値ＭＧａｍａｘ、下限値ＭＧａｍ
ｉｎにより制限し（不可能な指示値のリミット１０
６）、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。

【００４９】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
定するための目標値となる。

【００５０】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）。

【００５１】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
当する吸入空気量ΔＭｔを算出し、上記燃料量算出用目
標行程吸入空気量ＭＧａ３から今回設定した燃料付着遅
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第３の目標行程吸入空気量としての
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）。そして、こ
の燃料付着遅れ分の補正の後、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。

【００５２】すなわち、吸気管圧力センサ２１により検
出されるスロットル弁５ａ下流の吸気管絶対圧力Ｐ１及
び吸気温度センサ３３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２２により検出されるスロットル弁５ａ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Ｇ
ａと上記スロットル開度設定用目標行程吸入空気量ＭＧ
ａ４との平均値を算出し、こ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、この回転数増減分を現在の
エンジン回転数Ｎｅに加算してエンジン回転数指標値Ｍ
Ｎｅ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Ｍθｔ
ｈを設定する（目標スロットル開度設定１１３）。

【００５３】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３２ａ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）。

【００５４】これら各機能は、後述するように具体的に
は図４〜図１８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。

【００５５】次に、本実施の形態に係る基本原理につい
て説明する。先ず、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５
ａ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。

【００５６】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ＡｖＱｔｈ[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、次式によって容易に表わすこと
ができる。 ＡｖＱｔｈ＝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。

【００５７】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
関数で表すことができる。 θｔｈ＝ｆ（ＭＧａ／Ｇａｍａｘ，Ｎｅ） …（２） 一方、過渡時のスロットル通過空気質量流量Ｑｔｈは、
図２４に示すように、チャンバ容積内の吸気質量の変化
分（ｄＭ／ｄｔ）と、エンジンへ供給された吸入空気質
量流量（２Ｎｅ×Ｇａ／６０）との和と考えることがで
きる。

【００５８】 Ｑｔｈ＝ｄＭ／ｄｔ＋２Ｎｅ×Ｇａ／６０ …（３） ここで、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 …（４） 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 …（５） となる。

【００５９】従って、（３）式に（５）式を代入する
と、過渡的なスロットル通過空気流量Ｑｔｈは、 Ｑｔｈ＝（２Ｎｅ・Ｇａ／６０） ＋（Ｖ／Ｄ）・ｄＧａ／ｄｔ …（６） 従って、 Ｑｔｈ＝ＡｖＱｔｈ＋Ｖ／Ｄ・ｄＧａ／ｄｔ …（７） 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ＡｖＱｔｈと同様、上記（６）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。

【００６０】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２５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、 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。

【００６１】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 …（９） 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 …（１０） であり、（９），（１０）式を（８）式に代入すれば、 ＡＱｔｈ＝２Ｎｅ・（（Ｇａ＋ＭＧａ）／２）／６０ ＋Ｖ／Ｄ・（ＭＧａ−Ｇａ）／Δｔ …（１１） 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。

【００６２】過渡時の平均スロットル通過空気流量ＡＱ
ｔｈを上記（１２）式のように変形すると、定常時のス
ロットル通過空気流量ＡｖＱｔｈを示す（１）式のＭＧ
ａ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。

【００６３】従って、定常時のスロットル通過空気流量
ＡｖＱｔｈ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。

【００６４】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に対し最大馬力発生時や急加
速時のスパイク的に急増する領域では、１００倍以上変
化する。すなわち、上記スロットル通過空気流量Ｑｔｈ
は、時間を基準としたジメンションであり、例えば、エ
ンジン回転数が７００ｒｐｍでのスロットル弁５ａ全閉
時に対し７００ｒｐｍでのスロットル弁全開時において
は１０倍以上大きく、また、エンジン最大回転数を７０
００ｒｐｍとすると、このときには、単純計算的に、７
００ｒｐｍの下でのスロットル通過空気量Ｑｔｈに対し
１０倍大きくなり、従って、１０×１０＝１００によ
り、アイドル時に対しスロットル弁全開のエンジン最高
回転数時にはスロットル通過空気流量Ｑｔｈが１００倍
以上となり、例えば、１／１００の精度を得ようとすれ
ば、ダイナミックレンジは１万倍以上となり、ダイナミ
ックレンジが非常に大きい。

【００６５】従って、このダイナミックレンジの大きい
スロットル通過空気流量Ｑｔｈによりスロットル開度θ
ｔｈを設定して全ての領域で高精度に且つ同一制御精度
を得るためには、コンピュータの演算負荷を増加させる
ことになり、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できな
い。

【００６６】これに対し、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Ｇａ
ｍａｘに対するΔｔ時間の平均行程吸入空気量ＡＧａ
（＝（Ｇａ＋ＭＧａ）／２）の割合である吸気供給割合
ＳＧａとに基づき、マップ参照によりスロットル開度θ
ｔｈを設定する。

【００６７】

【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（１３）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（１３）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。

【００６８】すなわち、目標行程吸入空気量ＭＧａの最
大実行程吸入空気量Ｇａｍａｘに対する割合を算出して
該目標行程吸入空気量を正規化し（ＭＧａ／Ｇａｍａ
ｘ）、この値とエンジン回転数Ｎｅとに基づき、スロッ
トル開度制御量を設定する。

【００６９】ところで、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。

【００７０】例えば、ドライブバイ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ア
クセルペダル踏込み量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３３に示すよ
うに、吸気系において、（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。

【００７１】その結果、過渡時において気筒へ供給され
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圧力の脈動を除去するため
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。

【００７２】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。

【００７３】これに対して、本実施の形態では、図２７
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。

【００７４】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。

【００７５】以上の結果、本実施の形態では、燃料の壁
面付着遅れやスロットルアクチュエータの動作遅れはあ
るものの、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、それらの遅れが加算されることがな
く、その分、空燃比制御性およびエンジントルクの追従
性が良くなる。

【００７６】以下、上記ＥＣＵ５０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４〜図１８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４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ηｂ、及び
体積効率ηｖをそれぞれ設定し、ルーチンを抜ける。

【００７７】図２０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２１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。

【００７８】上記吸気損失質量ηｂ、及び体積効率ηｖ
は、図５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５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。

【００７９】＜ステップＳ１１＞このステップＳ１１で
は、図６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Ｓ３
１で、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ρ
１を、 ρ１←Ｐ１／（Ｔ１・Ｒ） から算出する。尚、ここで、Ｒは気体定数である。

【００８０】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２０参照）、ルーチンを抜
ける。

【００８１】＜ステップＳ１２＞ ステップＳ１２では、図７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。

【００８２】先ず、ステップＳ４１で、スロットル弁５
ａ上流の吸気管圧力であるスロットル前圧力Ｐ２と吸気
温度Ｔ１とに基づき、スロットル全開時に対応するスロ
ットル弁５ａ下流の空気密度ρ２を、 ρ２←Ｐ２／（Ｔ１・Ｒ） から算出する。

【００８３】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。

【００８４】＜ステップＳ１３＞ステップＳ１３では、
図８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。

【００８５】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。

【００８６】＜ステップＳ１４＞ステップＳ１４では、
図９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Ｍ
Ｇａ２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ＭＧａ２を設定してルー
チンを抜ける。

【００８７】図２２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。

【００８８】＜ステップＳ１５＞ステップＳ１５では、
図１０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。

【００８９】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。

【００９０】 ＭＧａｍａｘ←［（Ｋ２＋Ｎｅｍａｘ−Ｎｅ）／ （Ｋ２＋Ｎｅ−Ｎｅｍａｘ）］・Ｇａ …（１４） 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、最大実行程吸入空気量Ｇａｍａｘに対する
平均行程吸入空気量の割合を表す吸気供給割合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。

【００９１】そして、ステップＳ７２で、上記（１４）
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。

【００９２】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。

【００９３】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（１３）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。

【００９４】すなわち、前記（１３）式のエンジン回転
数指標値ＭＮｅは、

【数３】 である。従って、上記（１５）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。

【００９５】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。

【００９６】（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（１３）式に示す吸気供給割合ＳＧａが１
（１００％）を越えることはない。

【００９７】＜ステップＳ１６＞ステップＳ１６では、
図１１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
（１３）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５
ａ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。

【００９８】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。

【００９９】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。

【０１００】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。

【０１０１】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。

【０１０２】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、過渡時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。

【０１０３】＜ステップＳ１７＞ステップＳ１７では、
図１２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Ｍ
Ｇａ１，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ＭＧａｍａ
ｘと目標行程吸入空気量下限値ＭＧａｍｉｎに収まるよ
うに上下をリミットする。

【０１０４】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、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Δ
Ｍｔを読込む。

【０１０５】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。

【０１０６】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。

【０１０７】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。

【０１０８】図１４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向上
し、且つ、吸入空気系のスロットル開度制御と燃料系の
燃料噴射制御との整合性が図られ、適正な空燃比制御性
を得ることが可能となる。

【０１０９】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。

【０１１０】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。

【０１１１】そして、ステップＳ１０１で、上記総目標
行程吸入空気量Ａにて、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。

【０１１２】＜ステップＳ１８＞ステップＳ１８では、
図１３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２３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２７参照）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。

【０１１３】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。

【０１１４】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２６（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。

【０１１５】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] …（１７） 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。

【０１１６】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２６（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。

【０１１７】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。

【０１１８】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。

【０１１９】 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。

【０１２０】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。

【０１２１】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。

【０１２２】＜ステップＳ１９＞ステップＳ１９では、
図１４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。

【０１２３】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。

【０１２４】ここで、上記燃料付着遅れ分相当空気量Δ
Ｍｔが正の値のときには（ΔＭｔ＞０）、アクセルペダ
ル踏み込み量θａｃｃの増大による加速要求等により燃
料噴射量が増大して前回（10 ms前）の付着燃料量に対
し今回の付着燃料量が増加し、インジェクタ２３から噴
射される燃料噴射量に対して実際に気筒に供給される燃
料量が減少することを示し、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ΔＭ
ｔを減算してスロットル開度を設定するための目標値と
なるスロットル開度設定用目標行程吸入空気量ＭＧａ４
を算出することで、筒内に供給される燃料量に適合する
吸入空気量を得るスロットル開度を設定することがで
き、目標とする過渡空燃比に適合する適正空燃比が得ら
れ、空燃比制御性が向上する。

【０１２５】また、燃料付着遅れ分相当空気量ΔＭｔが
正の値のときには、上述のように、上限側の限界値を設
定する目標行程吸入空気量上限値ＭＧａｍａｘが、この
燃料付着遅れ分相当空気量ΔＭｔにより拡張されるの
で、スロットル開度設定用目標行程吸入空気量ＭＧａ４
は、結果的に、実行程吸入空気量Ｇａとエンジン回転数
Ｎｅとに基づいて設定された元の目標行程吸入空気量上
限値ＭＧａｍａｘによって制限されることになり、制御
許容上限が上記燃料付着遅れ分相当空気量ΔＭｔに相当
する分、不必要に縮小されることが防止され、スロット
ル開度を設定するための指示値となるスロットル開度設
定用目標行程吸入空気量ＭＧａ４を許容限界まで有効に
設定することが可能となる。

【０１２６】一方、上記燃料付着遅れ分相当空気量ΔＭ
ｔが負の値のときには（ΔＭｔ＜０）、アクセルペダル
踏み込み量θａｃｃの減少による減速要求等によりスロ
ットル弁が急閉して吸気管負圧によって付着燃料がポー
ト壁面から剥離されて前回（10 ms前）の付着燃料量に
対し今回の付着燃料量が減少し、この付着燃料が気筒に
供給されることで気筒に供給される燃料量が増加するこ
とを示し、燃料付着遅れ分相当空気量ΔＭｔはこのとき
マイナス値であり、燃料量算出用目標行程吸入空気量Ｍ
Ｇａ３から上記燃料付着遅れ分相当空気量ΔＭｔを減算
することで、結果的にスロットル開度を設定するための
目標値となるスロットル開度設定用目標行程吸入空気量
ＭＧａ４は燃料量算出用目標行程吸入空気量ＭＧａ３に
対して上記燃料付着遅れ分相当空気量ΔＭｔ分、増加さ
れることになり、これによって、減速時においても筒内
に供給される燃料量に適合する吸入空気量を得るスロッ
トル開度を設定することができ、目標とする過渡空燃比
に適合する適正空燃比が得られ、空燃比制御性が向上す
る。

【０１２７】更に、燃料付着遅れ分相当空気量ΔＭｔが
負の値のときには、上述のように、下限側の限界値を設
定する目標行程吸入空気量下限値ＭＧａｍｉｎが、この
燃料付着遅れ分相当空気量ΔＭｔによって、より下限側
に拡張されるので、スロットル開度設定用目標行程吸入
空気量ＭＧａ４は、結果的に、実行程吸入空気量Ｇａと
エンジン回転数Ｎｅとに基づいて設定された元の目標行
程吸入空気量下限値ＭＧａｍｉｎによって制限されるこ
とになり、制御許容下限が上記燃料付着遅れ分相当空気
量ΔＭｔに相当する分、不必要にアップされることが防
止され、スロットル開度を設定するための指示値となる
スロットル開度設定用目標行程吸入空気量ＭＧａ４を許
容限界まで有効に設定することが可能となる。

【０１２８】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。

【０１２９】＜ステップＳ２０＞ステップＳ２０では、
図１５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（１３）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。

【０１３０】先ず、ステップＳ１４１では、吸気供給割
合ＳＧａを、 ＳＧａ←［（Ｇａ＋ＭＧａ４）／２］／Ｇａｍａｘ …（１３−１） 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 …（１３−２） 但し、Ｋ２＝６０Ｖ／（Ｄ・Δｔ）に基づいて算出す
る。

【０１３１】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２３参照）を補間計算付きで
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。

【０１３２】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 …（１３−１’） であり、又、エンジン回転数指標値ＭＮｅは、 ＭＮｅ＝Ｎｅ …（１３−２’） である。

【０１３３】すなわち、スロットル開度設定用目標行程
吸入空気量ＭＧａ４の最大実行程吸入空気量Ｇａｍａｘ
に対する割合を算出して吸気供給割合ＳＧａ（＝ＭＧａ
／Ｇａｍａｘ）を算出し、この値とエンジン回転数Ｎｅ
とに基づき、スロットル開度マップを補間計算付きで参
照して目標スロットル開度Ｍθｔｈを設定し、この目標
スロットル開度Ｍθｔｈ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Ｄａｃｔを設定する。

【０１３４】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２３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。

【０１３５】ここで、吸気供給割合ＳＧａ及びエンジン
回転数の大きい領域においては、吸気供給割合ＳＧａ或
いはエンジン回転数の僅かな変化で目標とするスロット
ル開度、すなわち、目標スロットル開度Ｍθｔｈが大き
く変化する。従って、図２３に示すように、スロットル
開度マップをこれに対応させて、各パラメータ、すなわ
ち吸気供給割合ＳＧａ及びエンジン回転数指標値ＭＮｅ
の格子を不等間隔とし、吸気供給割合ＳＧａ及びエンジ
ン回転数指標値ＭＮｅの大きい領域で格子を広げること
で、適正にセッティングを行うことが可能となり、この
吸気供給割合ＳＧａに応じた適切な目標スロットル開度
Ｍθｔｈを得ることができる。そして、この目標スロッ
トル開度Ｍθｔｈに基づきスロットルアクチュエータ駆
動量Ｄａｃｔが適正且つ高精度に設定されるため、スロ
ットル開度制御性が向上する。

【０１３６】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
ロットル通過空気流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Ｍ
θｔｈをも設定しているため、上記各行程吸入空気量は
１吸気行程を基準としたものであり前記スロットル通過
空気流量Ｑｔｈに対してダイナミックレンジが１／１０
以下となり、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流量Ｑｔｈに対して
ダイナミックレンジが著しく小さい。

【０１３７】従って、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Ｄａｃｔ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。

【０１３８】更に、上記（１３−２）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（１３−２）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。

【０１３９】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。

【０１４０】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。

【０１４１】＜ステップＳ２１＞ステップＳ２１では、
図１６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３２ａ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θｔ
ｈを減算してスロットル開度差Δθｔｈ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２０へ出力し、ルーチ
ンを抜ける。

【０１４２】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。

【０１４３】尚、図１９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２１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Ｍ
Ｇａ４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。

【０１４４】次に、図１７、図１８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
７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１７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。

【０１４５】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１８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。

【０１４６】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。

【０１４７】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。

【０１４８】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８１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。

【０１４９】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。

【０１５０】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。

【０１５１】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。

【０１５２】

【発明の効果】以上説明したように請求項１或いは請求
項２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吸気行程当たりに吸入される行程吸入空気
量を採用し、スロットル弁の上流，下流に発生する第
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，スロットル弁全開に対応する最大実行程吸入空気
量を設定すると共に、少なくとも運転者の出力要求量に
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、請求項１記載の発明では、前回設定した１気筒
１サイクル中の燃料付着遅れ分に相当する燃料付着遅れ
分相当空気量が正の値を示しているときには、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いて設定した上記第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、上記燃料付着遅れ分相当空気量を加算するこ
とにより拡張し、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する。一方、請
求項２記載の発明では、前回設定した燃料付着遅れ分相
当空気量が負の値を示しているときには、上記実行程吸
入空気量とエンジン回転数とに基づいて設定した上記第
１の目標行程吸入空気量の制御可能下限値である目標行
程吸入空気量下限値を、上記燃料付着遅れ分相当空気量
を加算することにより拡張し、この目標行程吸入空気量
下限値で上記第１の目標行程吸入空気量の下限を制限す
る。このように、上記第１の目標行程吸入空気量は上限
値あるいは下限値で制限されて第２の目標行程吸入空気
量となり、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し、又、吸入空気系
については、エンジン回転数と上記第２の目標行程吸入
空気量とに基づいて燃料付着遅れ補正モデルにより１気
筒１サイクル中の燃料付着遅れ分に相当する今回の燃料
付着遅れ分相当空気量を設定して、上記第２の目標行程
吸入空気量から今回設定した燃料付着遅れ分相当空気量
を減算してスロットル弁開度を設定するための指示値と
なる第３の目標行程吸入空気量を算出し、上記実行程吸
入空気量と第３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３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、吸入空気系の燃料噴射量、スロットル弁開度の双
方を設定する際に採用する第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、且つ、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制御可
能な値に設定され、加速或いは減速等の過渡時において
も燃料系、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る。

【０１５３】また、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の目標値となる第１の目標行程吸入
空気量を上記目標行程吸入空気量上限値或いは目標行程
吸入空気量下限値で制限して、燃料噴射量を設定するた
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
ため、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、過渡時を含
む全運転領域で適正な空燃比制御を行うことができる。

【０１５４】また、請求項１記載の発明では、燃料付着
遅れ分相当空気量が正の値のときには、上限側の限界値
を設定する目標行程吸入空気量上限値が、この燃料付着
遅れ分相当空気量により拡張されるので、第３の目標行
程吸入空気量の許容上限が燃料付着遅れ分相当空気量に
相当する分、不必要に縮小されることが防止され、スロ
ットル開度を設定するための指示値となる第３の目標行
程吸入空気量を許容限界まで有効に設定することができ
る。一方、請求項２記載の発明では、燃料付着遅れ分相
当空気量が負の値のときには、下限側の限界値を設定す
る目標行程吸入空気量下限値が、この燃料付着遅れ分相
当空気量によって、より下限側に拡張されるので、第３
の目標行程吸入空気量の許容下限が燃料付着遅れ分相当
空気量に相当する分、不必要にアップされることが防止
され、スロットル開度を設定するための指示値となるス
ロットル開度設定用目標行程吸入空気量を許容限界まで
有効に設定することができて、スロットル開度制御量を
制御許容限界まで適正に設定することができる。

【０１５５】また、燃料付着遅れ補正モデルを用いて燃
料の壁面付着による筒内への到着遅れを想定し、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
着遅れ分を考慮してスロットル開度を設定するための指
示値となる第３の目標行程吸入空気量を設定するため、
筒内に供給される燃料量に適合する吸入空気量を得るス
ロットル開度を設定することができ、目標とする過渡空
燃比に適合する適正空燃比を得ることができる。さら
に、燃料系と吸入空気系とが並列関係となってエンジン
トルクの追従性が向上し、過渡トルクの要求に対しても
安定した空燃比が得られて、過渡時においても適正な空
燃比制御を行うことができ、滑らかな過渡トルク特性を
得るとともに、排気エミッションの向上を図ることがで
きる。

【０１５６】従って、以上の相乗によって、定常時は勿
論のこと過渡時においても適切にスロットル開度制御と
燃料噴射制御との整合性が得られ、常に適正な空燃比制
御性を得ることができる。

【０１５７】更に、吸入空気流量を用いることなく１気
筒に１吸気行程当たりに吸入される行程吸入空気量を採
用するので、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、
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できる。

【０１５８】請求項３記載の発明では、上記上記請求項
１或いは請求項２記載の発明の効果に加え、燃料付着遅
れ補正モデルとして、エンジン回転数に基づき燃料付着
遅れに関する一次遅れ時定数を設定し、またエンジン回
転数と上記第１の目標行程吸入空気量とに基づき１吸気
ポート当たりのポート吸気流量を算出して、このポート
吸気流量に基づき定常的な燃料付着量に対応する定常付
着量相当空気量を設定し、前回設定した過渡付着量相当
空気量と上記定常付着量相当空気量とを上記一次遅れ時
定数を用い加重平均処理して過渡的な燃料付着量に対応
する今回の過渡付着量相当空気量を算出し、前回及び今
回の過渡付着量相当空気量により１気筒１サイクル中の
燃料付着遅れ分に相当する燃料付着遅れ分相当空気量を
設定するので、燃料付着遅れ補正モデルを順モデルのま
ま吸入空気系で利用することとなり、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、この多量の付着燃料が筒内へ供給される
ことにより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わり、燃料噴射量をゼロに
してもオーバリッチとなる状態において、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
に加算することによって燃料付着遅れを相殺するように
しているため、計算不能領域として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、これに対し順モデ
ルにより吸入空気系において燃料付着遅れ分の補正を行
うため、計算不能領域がなく、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
より適正な空燃比制御を行うことができ、且つ、順モデ
ルの演算により、これによってもコンピュータの演算負
荷が軽減される効果を有する。

【０１５９】請求項４記載の発明によれば、上記請求項
１或いは請求項２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。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１発明の基本構成図

【図２】第２発明の基本構成図

【図３】エンジン制御装置の機能を示すブロック図

【図４】吸気損失質量及び体積効率設定ルーチンのフロ
ーチャート

【図５】スロットル開度制御ルーチンのフローチャート

【図６】実行程吸入空気量設定サブルーチンのフローチ
ャート

【図７】最大実行程吸入空気量設定サブルーチンのフロ
ーチャート

【図８】アクセルペダル要求行程吸入空気量設定サブル
ーチンのフローチャート

【図９】アイドル要求行程吸入空気量設定サブルーチン
のフローチャート

【図１０】目標行程吸入空気量上限値設定サブルーチン
のフローチャート

【図１１】目標行程吸入空気量下限値設定サブルーチン
のフローチャート

【図１２】燃料量算出用目標行程吸入空気量設定サブル
ーチンのフローチャート

【図１３】燃料付着遅れ分相当空気量設定サブルーチン
のフローチャート

【図１４】スロットル開度設定用目標行程吸入空気量設
定サブルーチンのフローチャート

【図１５】目標スロットル開度設定サブルーチンのフロ
ーチャート

【図１６】スロットルアクチュエータ駆動量設定サブル
ーチンのフローチャート

【図１７】燃料噴射量設定ルーチンのフローチャート

【図１８】むだ時間設定サブルーチンのフローチャート

【図１９】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２０】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２１】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２２】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２３】スロットル開度マップの説明図

【図２４】エンジンのチャンバモデルを示す説明図

【図２５】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２６】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２７】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２８】エンジンの全体概略図

【図２９】クランクロータとクランク角センサの正面図

【図３０】カムロータとカム角センサの正面図

【図３１】アクセルペダルの側面図

【図３２】電子制御系の回路構成図

【図３３】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 ２０ａ，２０ｂ アクセル開度センサ ２１ 吸気管圧力センサ ２２ スロットル前圧力センサ ２３ インジェクタ ３２ａ スロットル開度センサ ４０ クランク角センサ 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 Ａ 総目標行程吸入空気量（第１の目標行程吸入空気
量） Ｎｅ エンジン回転数 Ｎｅｍａｘ 最大エンジン回転数 ＭＧａｍａｘ 目標行程吸入空気量上限値 ＭＧａｍｉｎ 目標行程吸入空気量下限値 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） Ｇｆ 燃料噴射量 ΔＭｔ 燃料付着遅れ分相当空気量 θｔｈ スロットル弁開度 ＭＧａ４ スロットル開度設定用目標行程吸入空気量
（第３の目標行程吸入空気量） ＳＧａ 吸気供給割合 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） τ 一次遅れ時定数 Ｑｐ ポート吸気流量 Ｍｓ 定常付着量相当空気量 Ｍｔ 過渡付着量相当空気量

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｄ 45/00 ３６４ Ｆ０２Ｄ 45/00 ３６４Ｄ (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 (4)

(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
   及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、 少なくとも上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、 前回設定した１気筒１サイクル中の燃料付着遅れ分に相
   当する燃料付着遅れ分相当空気量が正の値を示している
   ときには、この燃料付着遅れ分相当空気量を上記目標行
   程吸入空気量上限値に加算して該目標行程吸入空気量上
   限値を拡張する目標行程吸入空気量上限値拡張手段と、 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目標値となる第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、 エンジン回転数と上記第２の目標行程吸入空気量とに基
   づいて燃料付着遅れ補正モデルにより１気筒１サイクル
   中の燃料付着遅れ分に相当する今回の燃料付着遅れ分相
   当空気量を設定する燃料付着遅れ分相当空気量設定手段
   と、 上記第２の目標行程吸入空気量から今回設定した燃料付
   着遅れ分相当空気量を減算してスロットル弁開度を設定
   するための指示値となる第３の目標行程吸入空気量を算
   出する第３の目標行程吸入空気量算出手段と、 上記実行程吸入空気量と第３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す
   吸気供給割合を算出し、また上記実行程吸入空気量と上
   記第３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】 運転者の要求出力量に応じて燃料噴射量
   及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、 少なくとも上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に基づき上記
   第１の目標行程吸入空気量の制御可能下限値である目標
   行程吸入空気量下限値を設定する目標行程吸入空気量下
   限値設定手段と、 前回設定した１気筒１サイクル中の燃料付着遅れ分に相
   当する燃料付着遅れ分相当空気量が負の値を示している
   ときには、この燃料付着遅れ分相当空気量を上記目標行
   程吸入空気量下限値に加算して該目標行程吸入空気量下
   限値を拡張する目標行程吸入空気量下限値拡張手段と、 上記第１の目標行程吸入空気量の下限を上記目標行程吸
   入空気量下限値で制限して、燃料噴射量並びにスロット
   ル弁開度を設定するための目標値となる第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、 エンジン回転数と上記第２の目標行程吸入空気量とに基
   づいて燃料付着遅れ補正モデルにより１気筒１サイクル
   中の燃料付着遅れ分に相当する今回の燃料付着遅れ分相
   当空気量を設定する燃料付着遅れ分相当空気量設定手段
   と、 上記第２の目標行程吸入空気量から今回設定した燃料付
   着遅れ分相当空気量を減算してスロットル弁開度を設定
   するための指示値となる第３の目標行程吸入空気量を算
   出する第３の目標行程吸入空気量算出手段と、 上記実行程吸入空気量と第３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す
   吸気供給割合を算出し、また上記実行程吸入空気量と上
   記第３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。
3. 【請求項３】 上記燃料付着遅れ分相当空気量設定手段
   は、 エンジン回転数に基づき燃料付着遅れに関する一次遅れ
   時定数を設定する一次遅れ時定数設定手段と、 エンジン回転数と上記第２の目標行程吸入空気量とに基
   づき１吸気ポート当たりのポート吸気流量を算出するポ
   ート吸気流量算出手段と、 上記ポート吸気流量に基づき定常的な燃料付着量に対応
   する定常付着量相当空気量を設定する定常付着量相当空
   気量設定手段と、 前回設定した過渡付着量相当空気量と上記定常付着量相
   当空気量とを上記一次遅れ時定数を用い加重平均処理し
   て過渡的な燃料付着量に対応する今回の過渡付着量相当
   空気量を算出する過渡付着量相当空気量算出手段と、 前回及び今回の過渡付着量相当空気量により１気筒１サ
   イクル中の燃料付着遅れ分に相当する燃料付着遅れ分相
   当空気量を算出する燃料付着遅れ分相当空気量算出手段
   とからなることを特徴とする請求項１或いは請求項２記
   載のエンジンの制御装置。
4. 【請求項４】 上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或いは請求項２記載
   のエンジンの制御装置。