JP3069296B2 - 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、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】ここで、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検出された吸入空気
流量により間接的にスロットル通過空気流量を検出し、
この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。

【０００４】また、特開平５−６５８４５号公報では、
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
技術が開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記先
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。

【０００６】また、例えば、上記吸入空気流量、スロッ
トル通過空気流量に基づきマップ検索によりスロットル
弁開度制御量を高精度に設定しようとした場合、上述の
ようにパラメータとする空気流量はダイナミックレンジ
が非常に大きいため、これに対応してマップのデータ数
が非常に多くなり、このマップによりメモリの使用容量
が著しく増大する不都合がある。

【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
精度に設定することが出来、適正な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】請求項１記載の発明は、
運転者の要求出力量に応じて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、スロットル弁上流に発生する吸気管圧力
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
入空気量の最大値であ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
空気量の目標値となる目標行程吸入空気量を設定する目
標行程吸入空気量設定手段と、上記目標行程吸入空気量
の上記最大実行程吸入空気量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する正規化目標行程吸入空
気量算出手段と、上記正規化目標行程吸入空気量とエン
ジン回転数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、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。

【００１０】請求項３記載の発明は、請求項１記載の発
明において、上記スロットル開度設定手段は、上記正規
化目標行程吸入空気量とエンジン回転数に基づき不等間
隔格子のマップを参照して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
当たりに吸入する空気量の目標値となる目標行程吸入空
気量を設定し、又、スロットル弁上流の吸気管内に発生
する吸気管圧力に基づいて、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
し、目標行程吸入空気量の最大実行程吸入空気量に対す
る割合を算出して該目標行程吸入空気量を正規化した正
規化目標行程吸入空気量とエンジン回転数とに基づき、
スロットル開度制御量を設定し、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して上記スロットル開
度制御量に相当する駆動信号を出力し、上記スロットル
弁を所定開度に開弁させる。この際、請求項２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、請求項３記載の発明では、正規化目標行程
吸入空気量とエンジン回転数とに基づき不等間隔格子の
マップを参照して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。

【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】先ず、図２７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。

【００１４】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。

【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。

【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、上記ターボ過給
機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。

【００１８】また、上記吸気マニホルド３に、スロット
ル弁５ａ下流の吸気管圧力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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】上記クランクロータ３９は、図２８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。

【００２４】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。

【００２５】また、図２９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。

【００２６】次に、電子制御装置（ＥＣＵ）５０の構成
を図３１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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】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。

【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。

【００３５】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。

【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。

【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）。この総目標
行程吸入空気量Ａ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。

【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で制限
し（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、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。

【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ＭＧａ
４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。

【００４３】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との平均値の上記最大実行程吸入空気量Ｇａｍａｘ
に対する割合を算出して正規化し正規化目標行程吸入空
気量としての吸気供給割合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）。

【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）。

【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。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。

【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。

【００４８】 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。

【００４９】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２３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。

【００５０】 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。

【００５１】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。

【００５２】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、 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。

【００５３】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。

【００５４】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。

【００５５】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。

【００５６】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、時間を基準としたディメンションであり、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７
０００ｒｐｍとすると、このときには、単純計算的に、
７００ｒｐｍ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。

【００５７】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。

【００５８】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。

【００５９】

【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。

【００６０】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。

【００６１】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。

【００６２】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。

【００６３】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。

【００６４】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。

【００６５】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。

【００６６】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。

【００６７】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、エンジントルクの追従性が良くなる。

【００６８】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３〜図１７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ηｂ、及び
体積効率ηｖをそれぞれ設定し、ルーチンを抜ける。

【００６９】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。

【００７０】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。

【００７１】＜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。

【００７２】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。

【００７３】＜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。

【００７４】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。

【００７５】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。

【００７６】＜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。

【００７７】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。

【００７８】＜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。

【００７９】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。

【００８０】＜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。

【００８１】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 …（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。

【００８２】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。

【００８３】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。

【００８４】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。

【００８５】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。

【００８６】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。

【００８７】（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。

【００８８】＜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
（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。

【００８９】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。

【００９０】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。

【００９１】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。

【００９２】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。

【００９３】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。

【００９４】＜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。

【００９５】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。

【００９６】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。

【００９７】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。

【００９８】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。

【００９９】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。

【０１００】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。

【０１０１】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。

【０１０２】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。

【０１０３】＜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。

【０１０４】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。

【０１０５】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。

【０１０６】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。

【０１０７】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。

【０１０８】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。

【０１０９】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。

【０１１０】 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。

【０１１１】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。

【０１１２】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。

【０１１３】＜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。

【０１１４】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。

【０１１５】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。

【０１１６】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。

【０１１７】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。

【０１１８】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。

【０１１９】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。

【０１２０】＜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（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。

【０１２１】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。

【０１２２】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。

【０１２３】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。

【０１２４】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該目標行程吸入空気量ＭＧａ４
を正規化して正規化目標行程吸入空気量としての吸気供
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Ｍθ
ｔｈ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Ｄ
ａｃｔを設定する。

【０１２５】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。

【０１２６】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２２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。

【０１２７】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。

【０１２８】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。

【０１２９】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。

【０１３０】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。

【０１３１】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。

【０１３２】＜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。

【０１３３】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。

【０１３４】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。

【０１３５】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。

【０１３６】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。

【０１３７】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。

【０１３８】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。

【０１３９】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。

【０１４０】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。

【０１４１】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。

【０１４２】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。

【０１４３】

【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
気行程当た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目標行程吸入空
気量を設定し、又、スロットル弁上流の吸気管圧力に基
づいてスロットル弁全開に対応する最大実行程吸入空気
量を設定し、目標行程吸入空気量の最大実行程吸入空気
量に対する割合を算出して該目標行程吸入空気量を正規
化した正規化目標行程吸入空気量とエンジン回転数とに
基づき、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、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可能になる。

【０１４４】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、過渡運転に対応したセッティン
グが不要であり、容易に実現することができる。

【０１４５】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。

【０１４６】請求項３記載の発明では、正規化目標行程
吸入空気量とエンジン回転数とに基づき不等間隔格子の
マップを参照して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、スロットル開度制
御量を設定するためのマップを、各パラメータの変化に
対してスロットル開度制御量の変化が大きい領域と小さ
い領域とにそれぞれ対応して適切に設定することができ
て、適正にセッティングを行うことが可能となり、これ
により、スロットルアクチュエータに対するスロットル
開度制御量を適正且つ高精度に設定することができて、
スロットル開度制御性が向上する。

【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のフロ
ーチャート

【図４】スロットル開度制御ルーチンのフローチャート

【図５】実行程吸入空気量設定サブルーチンのフローチ
ャート

【図６】最大実行程吸入空気量設定サブルーチンのフロ
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
ーチンのフローチャート

【図８】アイドル要求行程吸入空気量設定サブルーチン
のフローチャート

【図９】目標行程吸入空気量上限値設定サブルーチンの
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
のフローチャート

【図１１】燃料量算出用目標行程吸入空気量設定サブル
ーチンのフローチャート

【図１２】燃料付着遅れ分相当空気量設定サブルーチン
のフローチャート

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

【図１４】目標スロットル開度設定サブルーチンのフロ
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
ーチンのフローチャート

【図１６】燃料噴射量設定ルーチンのフローチャート

【図１７】むだ時間設定サブルーチンのフローチャート

【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 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 Ｇａ 実行程吸入空気量 Ｇａｍａｘ 最大実行程吸入空気量 ＭＧａ 目標行程吸入空気量 Ｎｅ エンジン回転数 Ｐ２ スロットル前圧力（スロットル弁上流に発生する
吸気管圧力） ＳＧａ 吸気供給割合（正規化目標行程吸入空気量） θａｃｃ アクセルペダル踏込み量（要求出力量） θｔｈ スロットル弁開度 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 45/00 ３７２ Ｆ０２Ｄ 45/00 ３７２Ｚ ３７６ ３７６Ｂ (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02D 41/02 310 F02D 45/00 362 F02D 45/00 366 F02D 45/00 372 F02D 45/00 376

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、 スロットル弁上流に発生する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の最大
   値であ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なる目標行程吸入空
   気量を設定する目標行程吸入空気量設定手段と、 上記目標行程吸入空気量の上記最大実行程吸入空気量に
   対する割合を算出して該目標行程吸入空気量を正規化す
   る正規化目標行程吸入空気量算出手段と、 上記正規化目標行程吸入空気量とエンジン回転数とに基
   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】 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記載のエンジンの制
   御装置。
3. 【請求項３】 上記スロットル開度設定手段は、上記正
   規化目標行程吸入空気量とエンジン回転数に基づき不等
   間隔格子のマップを参照して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ことを特徴と
   する請求項１記載のエンジンの制御装置。