JP4277749B2 - スロットル開度検出方法、目標スロットル開度補償方法、スロットル開度検出装置及び目標スロットル開度補償装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の吸入空気量の調節に関係するスロットル開度検出方法、その装置、目標スロットル開度補償方法及びその装置に関する。

近年、内燃機関、特にガソリンエンジンにおいてはアクセルペダルや内燃機関の運転状態あるいは要求される燃焼状態などに応じて、スロットル開度を電子制御にて精密に調節する技術が知られている。

このスロットル開度はスロットルバルブに設けられたスロットル開度センサにより検出されて、アクセル開度、運転状態あるいは要求される燃焼状態に応じて設定される目標スロットル開度となるように電動モータなどにより駆動制御されている。

しかしデポジットがスロットルバルブ設置部に堆積すると、スロットル開度と吸入空気量との関係が変化して、同一のスロットル開度であっても初期状態よりも少ない吸入空気量となり、内燃機関に対する精密な運転制御が困難となるおそれがある。

このことを防止するために従来は、特定運転時、例えばアイドル運転時の基準スロットル開度と実際のスロットル開度とのずれ量を求めて学習しておき、このずれ量の学習値を他の機関運転領域において、スロットル開度制御時の補正値として用いている（例えば特許文献１参照）。更に、この特許文献１の技術では、機関運転領域が異なると、同じデポジット堆積量であっても、スロットル開度に与えるずれ量の程度が異なることから、ずれ補正量も一律ではなく運転状態の変化に応じた学習値補正係数を用いて補正した学習値を用いて、スロットル開度を補正している。
特開２０００−２５７４９０号公報（第８−９頁、図８）

しかし上述したごとく学習値を更に学習値補正係数にて補正しているため、特にアイドル時とは大きく離れた高スロットル開度側で用いる場合には学習値が大幅に増加補正されることになり、スロットル開度のずれ補正量の精度低下が生じ易い。このように学習時の機関運転領域とは異なる機関運転領域では高精度なスロットル開度制御を実現することが困難となる。

本発明は、スロットルバルブ設置部にデポジット堆積変化が生じた場合にも、機関運転領域に関わらず高精度なスロットル開度制御を可能とするスロットル開度検出方法及び装置、目標スロットル開度補償方法及び装置の提供を目的とするものである。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載のスロットル開度検出方法は、内燃機関のスロットル開度の検出方法であって、スロットルバルブ設置部が基準デポジット堆積状態にある場合におけるスロットル開度と開口面積との対応関係に基づいて、実際に検出された実スロットル開度を開口面積に換算し、該開口面積から、前記基準デポジット堆積状態からのデポジット堆積変化に伴うスロットルバルブ設置部の開口面積変化量を減算して実開口面積を算出し、該実開口面積を前記対応関係に基づいて換算することで制御用スロットル開度を求めることとし、前記開口面積変化量を機関運転領域に関わらず常に同一の変化量にしたことを特徴とする。

本発明者は、デポジットが堆積していない新品のスロットルバルブ設置部と、デポジット堆積が生じているスロットルバルブ設置部（以下、「デポジット堆積品」と称する）との間で、実スロットル開度から求められる開口面積と吸入空気量との関係を測定した。その結果、スロットル開度の変化に伴って吸入空気量が変化しても、それぞれの吸入空気量における開口面積の差は、新品とデポジット堆積品との間で常に一定であることを見い出した（例えば、後述する図５参照）。すなわちデポジット堆積変化による開口面積変化量は、機関運転領域の違いには影響されないことが判明した。

このことから実スロットル開度を補正するのに、開口面積の次元で開口面積変化量にて補正を行えば、機関運転領域に関わらず常に同一の開口面積変化量を用いれば良いことになる。

したがって、まず、スロットルバルブ設置部が基準デポジット堆積状態にある場合におけるスロットル開度と開口面積との対応関係に基づいて、実スロットル開度を、対応する開口面積に換算する。そしてこの開口面積から機関運転領域に関わらず常に同一の変化量であるデポジット堆積変化に伴う開口面積変化量を減算する。このことによりデポジット堆積変化後の状態での実開口面積を求めることができる。

デポジット堆積変化による開口面積変化量は、既にいずれかの機関運転領域にて検出されている値であるが、この開口面積変化量検出時の機関運転領域が今回のスロットル開度を検出する機関運転領域と同じであっても異なっていても、上述したごとく開口面積変化量は機関運転領域の違いに影響されない。このため正確に今回のスロットルバルブ駆動状態での実開口面積を求めることができる。

そしてこのように正確に求めた実開口面積を、前記対応関係に基づいて、制御用スロットル開度に換算することにより、基準デポジット堆積状態のスロットルバルブでのスロットル開度、例えば新品のスロットルバルブ設置部でのスロットル開度に換算することができる。

このことにより、デポジット堆積変化後においていずれの機関運転領域であっても、その時の機関運転領域での実際の開口面積を高精度に反映する制御用スロットル開度の値を検出できる。したがって、この制御用スロットル開度を用いることにより、スロットルバルブ設置部にデポジット堆積変化が生じた場合にも、機関運転領域に関わらず高精度なスロットル開度制御を可能とすることができる。

請求項２に記載の目標スロットル開度補償方法は、内燃機関のスロットル開度を調節するための目標スロットル開度の補償方法であって、スロットルバルブ設置部が基準デポジット堆積状態にある場合におけるスロットル開度と開口面積との対応関係に基づいて、目標スロットル開度を目標開口面積に換算し、該目標開口面積に、前記基準デポジット堆積状態からのデポジット堆積変化に伴うスロットルバルブ設置部の開口面積変化量を加算して補正後目標開口面積を算出し、該補正後目標開口面積を前記対応関係に基づいて換算することで新たな目標スロットル開度を求めることとし、前記開口面積変化量を機関運転領域に関わらず常に同一の変化量にしたことを特徴とする。

前述したごとく、デポジット堆積変化による開口面積変化量は、機関運転領域の違いによっては影響されない。したがってスロットル開度を調節するために設定される目標スロットル開度を、デポジット堆積変化を補償した値にする場合にも、開口面積の次元で開口面積変化量にて補正を行えば、いずれの機関運転領域であったとしても常に同一の開口面積変化量を用いるのみで良いことになる。

したがって、まず、基準デポジット堆積状態での前記対応関係に基づいて、目標スロットル開度を、対応する目標開口面積に換算する。そしてこの目標開口面積に機関運転領域に関わらず常に同一の変化量であるデポジット堆積変化に伴う開口面積変化量を加算する。このことによりデポジット堆積変化後の目標開口面積である補正後目標開口面積を求めることができる。

このデポジット堆積変化に伴う開口面積変化量は既にいずれかの機関運転領域にて検出されている値であるが、この開口面積変化量検出時の機関運転領域が今回の目標スロットル開度を設定する機関運転領域と同じであっても異なっていても、開口面積変化量は機関運転領域に影響されない。したがって正確に今回の補正後目標開口面積を設定することができる。

そしてこのように正確に設定した補正後目標開口面積を、前記対応関係に基づいて、新たな目標スロットル開度に換算する。このことによりデポジット堆積変化後のスロットルバルブ設置部に適合した目標スロットル開度が設定でき、当初の目標スロットル開度をデポジット堆積変化に応じて補償することができる。

こうしてデポジット堆積変化後においていずれの機関運転領域であっても、その時の機関運転領域での正確な目標スロットル開度を設定することができる。したがって、この目標スロットル開度を用いることにより、スロットルバルブ設置部にデポジット堆積変化が生じた場合にも、機関運転領域に関わらず高精度なスロットル開度制御を可能とすることができる。

請求項３に記載のスロットル開度検出装置は、内燃機関のスロットル開度を検出する装置であって、スロットルバルブにおける実スロットル開度を実際に検出するスロットル開度検出手段と、特定条件下にスロットルバルブ設置部でのデポジット堆積変化に伴う開口面積変化量を検出する開口面積変化量検出手段と、スロットルバルブ設置部が基準デポジット堆積状態にある場合におけるスロットル開度と開口面積との対応関係に基づいて、前記スロットル開度検出手段にて実際に検出された実スロットル開度を開口面積に換算する開口面積換算手段と、前記開口面積換算手段にて求められた開口面積から、前記開口面積変化量検出手段にて検出されている機関運転領域に関わらず常に同一の変化量である開口面積変化量を減算して実開口面積を算出する実開口面積算出手段と、前記対応関係に基づいて前記実開口面積算出手段にて算出された実開口面積を換算することで制御用スロットル開度を求めるスロットル開度換算手段とを備えたことを特徴とする。

前述したごとく、デポジット堆積変化による開口面積変化量は、機関運転領域の違いによっては影響されない。このため実スロットル開度をデポジット堆積変化に応じて補正する場合にも、開口面積の次元で開口面積変化量にて補正を行えば、機関運転領域が異なっても、常に同一の開口面積変化量を用いるのみで良い。

したがって開口面積換算手段が基準デポジット堆積状態での前記対応関係に基づいて、実スロットル開度を開口面積に換算する。このように求められた開口面積から、実開口面積算出手段が、開口面積変化量検出手段にて特定条件下に検出されている機関運転領域に関わらず常に同一の変化量である開口面積変化量を減算して実開口面積を算出する。そしてスロットル開度換算手段が、この実開口面積を、前記対応関係に基づいて換算することで制御用スロットル開度を求める。このことにより、基準デポジット堆積状態のスロットル開度、例えば新品のスロットルバルブ設置部でのスロットル開度を求めることができる。

このことにより、デポジット堆積変化後においていずれの機関運転領域であっても、その時の機関運転領域での実際の開口面積を高精度に反映する制御用スロットル開度の値を求めることができる。したがって、この制御用スロットル開度を用いることにより、スロットルバルブ設置部にデポジット堆積変化が生じた場合にも、機関運転領域に関わらず高精度なスロットル開度制御を可能とすることができる。

請求項４に記載のスロットル開度検出装置では、請求項３において、前記開口面積変化量検出手段は、内燃機関の運転状態が安定状態にあることを前記特定条件として、該特定条件下にて、前記開口面積換算手段にて求められた開口面積と、実測されている吸入空気量に基づいて算出される開口面積との差から、前記開口面積変化量を求めることを特徴とする。

このようにして開口面積変化量検出手段は、機関運転状態が安定状態にある時に、上述のごとく開口面積変化量を求めている。このことにより開口面積変化量が高精度に検出できることから、制御用スロットル開度の値を一層高精度に検出できる。

請求項５に記載のスロットル開度検出装置では、請求項３又は４において、前記基準デポジット堆積状態とは、デポジットが堆積していない状態であることを特徴とする。
基準デポジット堆積状態としては、デポジットが堆積していない状態、例えば新品のスロットルバルブ設置部の状態とすることができる。この状態にてスロットル開度と開口面積との対応関係が予め設定されていることによって、前述した請求項３又は４の作用効果を生じさせることができる。

請求項６に記載の目標スロットル開度補償装置は、内燃機関のスロットル開度を調節するための目標スロットル開度を補償する装置であって、特定条件下にスロットルバルブ設置部でのデポジット堆積変化に伴う開口面積変化量を検出する開口面積変化量検出手段と、スロットルバルブ設置部が基準デポジット堆積状態にある場合におけるスロットル開度と開口面積との対応関係に基づいて、目標スロットル開度を目標開口面積に換算する開口面積換算手段と、前記開口面積換算手段にて求められた目標開口面積に、前記開口面積変化量検出手段にて検出されている機関運転領域に関わらず常に同一の変化量である開口面積変化量を加算して補正後目標開口面積を算出する補正後目標開口面積算出手段と、前記対応関係に基づいて前記補正後目標開口面積算出手段にて算出された補正後目標開口面積を換算することで新たな目標スロットル開度を求める目標スロットル開度設定手段とを備えたことを特徴とする。

前述したごとく、デポジット堆積変化による開口面積変化量は、機関運転領域の違いによっては影響されない。このため目標スロットル開度をデポジット堆積変化に応じて補償する場合にも、開口面積の次元で開口面積変化量にて補償を行えば、機関運転領域が異なっても、常に同一の開口面積変化量を用いるのみで良い。

したがって開口面積換算手段が基準デポジット堆積状態での前記対応関係に基づいて、目標スロットル開度を目標開口面積に換算する。このように求められた目標開口面積に、補正後目標開口面積算出手段が、開口面積変化量検出手段にて特定条件下に検出されている機関運転領域に関わらず常に同一の変化量である開口面積変化量を加算して補正後目標開口面積を算出する。そして目標スロットル開度設定手段が、この補正後目標開口面積を、前記対応関係に基づいて換算することで新たな目標スロットル開度を求める。

このことによりデポジット堆積変化後のスロットルバルブ設置部に適合した目標スロットル開度が設定でき、当初の目標スロットル開度をデポジット堆積変化に応じて補償することができる。

こうしてデポジットの堆積変化後においていずれの機関運転領域であっても、その時の機関運転領域での目標スロットル開度を正確に設定できる。したがって、この目標スロットル開度を用いることにより、スロットルバルブ設置部にデポジット堆積変化が生じた場合にも、機関運転領域に関わらず高精度なスロットル開度制御を可能とすることができる。

請求項７に記載の目標スロットル開度補償装置では、請求項６において、前記開口面積変化量検出手段は、内燃機関の運転状態が安定状態にあることを前記特定条件として、該特定条件下にて、前記開口面積換算手段にて求められた開口面積と、実測されている吸入空気量に基づいて算出される開口面積との差から、前記開口面積変化量を求めることを特徴とする。

このようにして開口面積変化量検出手段は、機関運転状態が安定状態にある時に、上述のごとく開口面積変化量を求めている。このことにより開口面積変化量が高精度に検出できることから、制御用スロットル開度の値を一層高精度に検出できる。

請求項８に記載の目標スロットル開度補償装置では、請求項６又は７において、前記基準デポジット堆積状態とは、デポジットが堆積していない状態であることを特徴とする。
基準デポジット堆積状態としては、デポジットが堆積していない状態、例えば新品のスロットルバルブ設置部の状態とすることができる。この状態にてスロットル開度と開口面積との対応関係が予め設定されていることによって、前述した請求項６又は７の作用効果を生じさせることができる。

［実施の形態１］
図１は、車両に搭載された筒内噴射型ガソリンエンジン（以下「エンジン」と略す）２及びその電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」と称す）４の概略構成を示している。ただし図１では１つの気筒の構成を中心として示しているが、単気筒エンジンでも４気筒や６気筒などの多気筒エンジンでも良い。

ここでエンジン２の出力は変速機等を介して最終的に車輪に走行駆動力として伝達される。エンジン２には、燃焼室６内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁８と、噴射された燃料により生じる混合気に点火する点火プラグ１０とがそれぞれ設けられている。燃焼室６に接続している吸気ポート１２は吸気バルブ１４の駆動により開閉される。吸気ポート１２に接続された吸気通路１６の途中にはサージタンク１８が設けられ、サージタンク１８の上流側にはスロットルボディ２０が配置されている。スロットルボディ２０内には電動モータ２１によって開度が調節されるスロットルバルブ２２が設けられている。このスロットルバルブ２２の開度、すなわちスロットル開度ＴＡ（実スロットル開度に相当）により吸入空気量が調節される。スロットル開度ＴＡは、スロットルボディ２０に備えられているスロットル開度センサ２４により検出され、又、エンジン２への吸入空気量ＧＡは、吸気通路１６においてスロットルバルブ２２の上流に設けられた吸入空気量センサ２６により検出されて、ＥＣＵ４に読み込まれている。更に、スロットルバルブ２２の上流に設けられた吸気温度センサ２８により吸入空気温度ＴＨＡが検出されてＥＣＵ４に読み込まれている。

燃焼室６に接続している排気ポート３０は排気バルブ３２の駆動により開閉される。排気ポート３０に接続された排気通路３４の途中にはエンジン始動時に多量に放出されるＨＣやＣＯ成分を除去するためのＯ２ストレージ機能を有する三元触媒であるスタートキャタリスト３６と、ＮＯｘ吸蔵還元触媒３８とが設けられている。

ＥＣＵ４はデジタルコンピュータを中心として構成されているエンジン制御回路である。このＥＣＵ４は、スロットル開度センサ２４、吸入空気量センサ２６及び吸気温度センサ２８以外に、アクセルペダル４０ａの踏み込み量（アクセル開度ＡＣＣＰ）を検出するアクセル開度センサ４０からの信号を入力している。更にＥＣＵ４は、クランク軸４２の回転からエンジン回転数ＮＥを検出するエンジン回転数センサ４４、吸気カムシャフト４６の回転から基準クランク角Ｇ２を決定する基準クランク角センサ４８、エンジン冷却水温ＴＨＷを検出する冷却水温センサ５０からそれぞれ信号を入力している。更にＥＣＵ４は、スタートキャタリスト３６の上流側に設けられて排気成分から空燃比を検出する空燃比センサ５２や各位置で排気成分中の酸素を検出する２つのＯ２センサ５４，５６からそれぞれ信号を入力している。この他にＥＣＵ４は、大気圧Ｐａｔｍを検出する大気圧センサ５８、車速ＳＰＤを検出する車速センサ６０などのエンジン制御に必要なセンサから信号を入力している。

ＥＣＵ４は、上述した各センサからの検出内容に基づいて、燃料噴射弁８、点火プラグ１０、電動モータ２１に対する出力制御を実行して、エンジン２の燃料噴射時期、燃料噴射量、点火時期及びスロットル開度ＴＡ等を適宜調節する。このことにより、燃焼モードについては成層燃焼と均質燃焼との間で切り替えたりストイキ燃焼（均質燃焼と同じ）とリーン燃焼との間で切り替えがなされる。

燃焼モードが成層燃焼に設定された場合には、スロットルバルブ２２は可成り開いた状態に制御されて、アクセル開度ＡＣＣＰの程度に応じた燃料量、ただし吸気量に対して理論空燃比よりも可成り少ない量の燃料が、圧縮行程に噴射されるように制御される。

燃焼モードが均質燃焼（ストイキ燃焼）に設定された場合には、アクセル開度ＡＣＣＰの程度に応じてスロットルバルブ２２の開度が調節され、理論空燃比となる量（場合により理論空燃比よりも濃くなる量）の燃料量が吸気行程中に噴射されるように制御される。

燃焼モードがリーン燃焼に設定された場合には、スロットルバルブ２２は可成り開いた状態で、アクセル開度ＡＣＣＰの程度に応じてスロットル開度ＴＡが制御されて、吸気量に対して理論空燃比よりも可成り少ない量の燃料が、吸気行程に噴射されるように制御される。

尚、このような燃焼モードの切り替え制御を行わなくても良く、常に吸気行程噴射により、あるいは部分的に圧縮行程噴射も加えて、均質燃焼（ストイキ燃焼）を実行するエンジンであっても良い。

次に本実施の形態において、ＥＣＵ４により実行される制御の内、スロットルバルブ制御処理について図２のフローチャートにより説明する。
スロットルバルブ制御処理（図２）は一定時間周期で繰り返し実行される処理である。本処理が開始されると、まず目標スロットル開度ＴＡｔが読み込まれる（Ｓ１０２）。この目標スロットル開度ＴＡｔは、前述したごとく燃焼モードにより異なり、それぞれの燃焼モードにおいて運転状態や運転者の操作内容に応じて要求されるスロットル開度が設定されている。

次にスロットルバルブ設定部におけるデポジット堆積により生じる開口面積変化量ｄＤＳが読み込まれる（Ｓ１０４）。ここでスロットルバルブ設定部とは、電動モータ２１、スロットルバルブ２２及びスロットル開度センサ２４を含むスロットルボディ２０の内部空間が該当する部分である。

更に、開口面積変化量ｄＤＳは図３に示す開口面積変化量算出処理により求められている値である。
ここで開口面積変化量算出処理（図３）について説明する。本処理は一定周期で実行されている処理である。まず、算出条件が成立しているか否かが判定される（Ｓ２０２）。この算出条件は、エンジン２が安定した運転状態であることにより、開口面積変化量ｄＤＳが正確に検出できる条件を設定しているものである。具体的には、エンジン２がアイドル状態であり、更に吸入空気量ＧＡ、エンジン回転数ＮＥ、大気圧Ｐａｔｍ及び吸入空気温度ＴＨＡが安定しており、この安定状態が或程度の時間継続した場合に、エンジン２が安定状態で開口面積変化量ｄＤＳが正確に検出できる状態にあるとする。

ここで算出条件が成立していない場合には（Ｓ２０２でＮＯ）、このまま一旦本処理を終了し、実質的な処理は行われない。すなわち開口面積変化量ｄＤＳの更新は行われず、値が維持される。

算出条件が成立すれば（Ｓ２０２でＹＥＳ）、次に式１のごとくマップＭＡＰｓｘによりスロットル開口面積ＳＸが算出される（Ｓ２０４）。
［式１］ ＳＸ ← ＭＡＰｓｘ（ＧＡ，ＮＥ，Ｐａｔｍ，ＴＨＡ）
ここでマップＭＡＰｓｘは、予め吸入空気量ＧＡ、エンジン回転数ＮＥ、大気圧Ｐａｔｍ及び吸入空気温度ＴＨＡをパラメータとして、標準エンジンにおいて、スロットルバルブ設定部におけるデポジット堆積量を変更して実験的に求めたマップである。実験の代わりに理論計算により求めてマップ化しても良い。

次にスロットル開度センサ２４にて検出されているスロットル開度ＴＡに基づき、スロットルバルブ設定部が基準デポジット堆積状態にあるエンジンにおいて測定されたスロットル開度ＴＡと開口面積との対応関係を示すマップＭＡＰｓｂｔａから開口面積を算出して基準開口面積ＳＢとして設定する（Ｓ２０６）。

ここで上記対応関係マップＭＡＰｓｂｔａを図４の実線に示す。この対応関係マップＭＡＰｓｂｔａは、基準デポジット堆積状態として全くデポジットが堆積していない新品のスロットルボディ２０を用いて、スロットル開度ＴＡとスロットルボディ２０における開口面積との対応関係を実験あるいは理論計算にて求めてマップ化したものである。

例えば、図示するごとく現在のスロットル開度ＴＡ＝ＴＡ１であるとすると、対応関係マップＭＡＰｓｂｔａから基準開口面積ＳＢ＝ＳＢ１となる。
次に式２のごとく基準開口面積ＳＢからスロットル開口面積ＳＸを差し引いて、開口面積変化量ｄＤＳを算出する（Ｓ２０８）。

［式２］ ｄＤＳ ← ＳＢ − ＳＸ
この開口面積変化量ｄＤＳはデポジット堆積変化によりスロットルボディ２０に生じた開口面積変化である。本実施の形態ではデポジット堆積量＝０（新品）の状態から、デポジット堆積量が生じた場合の開口面積変化を表している。このようなデポジット堆積変化が生じた場合には、開口面積変化量ｄＤＳ自体はエンジン２の運転領域には関係なく一定であることが本発明者により究明されている。

すなわち電動モータ２１によりスロットルバルブ２２を駆動してスロットル開度ＴＡを変化させると、開度変化に対応して吸入空気量が変化する。この時、図５に示すごとくスロットル開度ＴＡを開口面積に換算して、開口面積と吸入空気量との関係として表すと、いかなる吸入空気量においても新品（実線）とデポジット堆積品（一点鎖線）との間は一定の開口面積の差（ｄＳ１＝ｄＳ２＝ｄＳ３＝ｄＳ４＝ｄＳ５）となっている。

したがって図４においても、スロットル開度ＴＡは値ＴＡ１に限らず、いずれの位置でも基準の対応関係（実線）に対して同一の開口面積変化量ｄＤＳ分、小さい方にずらした対応関係が、デポジット堆積品におけるスロットル開度ＴＡと実際の開口面積との関係（一点鎖線）となる。このためスロットル開度ＴＡの次元ではなく、スロットル開度ＴＡを開口面積の次元に換算してから、開口面積変化量ｄＤＳにて減算し、その後、スロットル開度ＴＡの次元に戻せば、現在のデポジット堆積状態を反映したスロットル開度ＴＡの値が得られることになる。このような性質を開口面積変化量ｄＤＳは有していることになる。

次に開口面積変化量ｄＤＳをＥＣＵ４内に備えられた不揮発メモリに書き込む（Ｓ２１０）。そして本処理を一旦終了する。このようにして開口面積変化量ｄＤＳを学習する。以後も、算出条件が成立するたびに（Ｓ２０２）、上述したごとくの開口面積変化量ｄＤＳの学習が行われて値が更新される。

スロットルバルブ制御処理（図２）の説明に戻る。前述した開口面積変化量算出処理（図３）にて学習されている開口面積変化量ｄＤＳの読み込み（Ｓ１０４）後に、現在のスロットル開度ＴＡの値に基づいて、図４に示した対応関係マップＭＡＰｓｂｔａから開口面積を算出して基準開口面積ＳＢとして設定する（Ｓ１０６）。この処理は開口面積変化量算出処理（図３）のステップＳ２０６と同じ処理である。

この時、スロットル開度ＴＡ＝ＴＡ２であれば、基準開口面積ＳＢ＝ＳＢ２が求められる。
次に式３のごとく、この基準開口面積ＳＢから開口面積変化量ｄＤＳを減算して実開口面積ＳＡを算出する（Ｓ１０８）。

［式３］ ＳＡ ← ＳＢ − ｄＤＳ
すなわち実開口面積ＳＡは、図４に示すごとく一点鎖線にて示した実際の開口面積を表していることになる。

次に、図４の実線にて示した対応関係マップＭＡＰｓｂｔａに基づいて実開口面積ＳＡから制御用スロットル開度ＴＡａを算出する（Ｓ１１０）。この制御用スロットル開度ＴＡａは、実際のスロットル開度ＴＡを、デポジット堆積が無い状態での実開口面積ＳＡに対応するスロットル開度に補正した値に相当する。

したがって、スロットル開度センサ２４から検出したスロットル開度ＴＡの値よりも、この制御用スロットル開度ＴＡａの値の方がスロットルバルブ２２が通過させる吸入空気量状態を正確に表すことになる。

次に目標スロットル開度ＴＡｔと制御用スロットル開度ＴＡａとを用いて、ＰＩＤ等の制御計算処理ｆｍにより電動モータ２１に対するモータ出力値が算出される（Ｓ１１２）。

この場合、目標スロットル開度ＴＡｔはデポジット堆積を考慮していないが、制御用スロットル開度ＴＡａと共にモータ出力計算を行うことで、デポジット堆積を考慮した高精度なモータ出力値が算出できる。

そしてこのモータ出力値を用いて電動モータ２１に対する制御出力がなされる（Ｓ１１４）。以後、制御周期毎に上述した処理が繰り返される。
上述した構成において、請求項との関係は、スロットル開度センサ２４がスロットル開度検出手段に相当する。開口面積変化量算出処理（図３）が開口面積変化量検出手段としての処理に、スロットル開度制御処理（図２）のステップＳ１０６と開口面積変化量算出処理（図３）のステップＳ２０６とが開口面積換算手段としての処理に相当する。ステップＳ１０８が実開口面積算出手段としての処理に、ステップＳ１１０がスロットル開度換算手段としての処理に相当する。

以上説明した本実施の形態１によれば、以下の効果が得られる。
（イ）．新品のスロットルボディ２０と、デポジット堆積品との間では、スロットル開度ＴＡの変化に伴って吸入空気量が変化しても、スロットル開度ＴＡに対応する開口面積のずれ量である開口面積変化量ｄＤＳは、新品とデポジット堆積品との間で常に同一である。すなわち開口面積変化量ｄＤＳはエンジン運転領域の違いによっては影響されない。

したがって、まず図４に実線にて示した基準デポジット堆積状態でのスロットル開度ＴＡと開口面積との対応関係に基づいて、スロットル開度ＴＡを、対応する基準開口面積ＳＢに換算する。そしてこの基準開口面積ＳＢから、開口面積変化量算出処理（図３）にて求めたデポジット堆積変化に伴う開口面積変化量ｄＤＳを減算する。このことによりデポジット堆積変化後の状態でのスロットルボディ２０における実開口面積ＳＡを求めることができる。

このデポジット堆積変化による開口面積変化量ｄＤＳは既にいずれかのエンジン運転領域（ここではステップＳ２０２における算出条件成立時）にて検出されている値である。しかし、この開口面積変化量ｄＤＳ検出時のエンジン運転領域が今回のスロットル開度ＴＡを検出したエンジン運転領域と同じであっても異なっていても、開口面積変化量ｄＤＳはエンジン運転領域の違いに影響されないので、正確に今回のスロットル駆動状態での実開口面積ＳＡを求めることができる。

したがってこのように正確に求めた実開口面積ＳＡを、図４の対応関係マップＭＡＰｓｂｔａに基づいて、制御用スロットル開度ＴＡａに換算することにより、基準デポジット堆積状態（ここでは新品の状態）のスロットルボディ２０でのスロットル開度に換算することができる。

このことによりデポジット堆積変化が生じたスロットルボディ２０において、エンジン運転領域が変化しても、その時のエンジン運転領域での実際の開口面積（実開口面積ＳＡ）を高精度に反映する制御用スロットル開度ＴＡａを検出できる。したがってこの制御用スロットル開度ＴＡａを用いることにより、スロットルボディ２０にデポジット堆積変化が生じた場合にもエンジン運転領域に関わらず高精度なスロットル開度制御が可能となる。

（ロ）．開口面積変化量ｄＤＳは、エンジン運転状態が安定状態にある時に求められている。このことにより開口面積変化量ｄＤＳが高精度に検出できることから、制御用スロットル開度ＴＡａの値を一層高精度に検出でき、エンジン運転領域の変化に応じて、より高精度なスロットル開度制御が可能となる。

［実施の形態２］
本実施の形態では、ＥＣＵ４では前記スロットルバルブ制御処理（図２）の代わりに、図６に示すスロットルバルブ制御処理が一定時間周期で繰り返し実行される。開口面積変化量算出処理（図３）及び図１に示した構成は前記実施の形態１と同じである。したがって図１，３，４も参照して説明する。

スロットルバルブ制御処理（図６）について説明する。本処理が開始されると、まず目標スロットル開度ＴＡｔが読み込まれる（Ｓ３０２）。この目標スロットル開度ＴＡｔは前記実施の形態１のステップＳ１０２（図２）にて述べたごとくである。したがってスロットル開度とスロットルボディ２０での開口面積とが前記図４に実線にて示した対応関係にあることを前提として設定されている目標スロットル開度ＴＡｔである。

次にスロットルボディ２０におけるデポジット堆積変化により生じる開口面積変化量ｄＤＳが読み込まれる（Ｓ３０４）。この開口面積変化量ｄＤＳは前記実施の形態１にて述べたごとく開口面積変化量算出処理（図３）にて求められている。

次に目標スロットル開度ＴＡｔの値に基づいて、図４に実線にて示した対応関係マップＭＡＰｓｂｔａから目標開口面積ＳＢｔを算出する（Ｓ３０６）。
この時、目標スロットル開度ＴＡｔ＝ＴＡｔ１であれば、目標開口面積ＳＢｔ＝Ｓｔ１が求められる。

次に式４のごとく、この目標開口面積ＳＢｔに開口面積変化量ｄＤＳを加算して補正後目標開口面積ＳＡｔを算出する（Ｓ３０８）。
［式４］ ＳＡｔ ← ＳＢｔ ＋ ｄＤＳ
次に図４の実線にて示した対応関係マップＭＡＰｓｂｔａに基づいて補正後目標開口面積ＳＡｔから新たな目標スロットル開度ＴＡｔを算出する（Ｓ３１０）。図４では新たな目標スロットル開度ＴＡｔ＝ＴＡｔ２に相当する。

この値ＴＡｔ２は、図４に一点鎖線にて示したごとく実際のスロットル開度と開口面積との対応関係により目標開口面積ＳＢｔ＝Ｓｔ１を実現するスロットル開度に相当する。
したがってステップＳ３０２で読み込んだ図４の実線にて示した対応関係を前提とした目標スロットル開度ＴＡｔよりも、ステップＳ３１０にて求めた新たな目標スロットル開度ＴＡｔの方が、要求されるスロットル開度を正確に反映していることになる。

次に新たに求めた目標スロットル開度ＴＡｔとスロットル開度ＴＡとを用いて、ＰＩＤ等の制御計算処理ｆｍにより電動モータ２１に対するモータ出力値が算出される（Ｓ３１２）。

この場合、目標スロットル開度ＴＡｔはデポジット堆積を考慮しているので、スロットル開度センサ２４にて検出された実際のスロットル開度ＴＡと共にモータ出力計算を行うことで、デポジット堆積を考慮した高精度なモータ出力値が算出できる。

そしてこのモータ出力値を用いて電動モータ２１に対する制御出力がなされる（Ｓ３１４）。以後、制御周期毎に上述した処理が繰り返される。
上述した構成において、請求項との関係は、開口面積変化量算出処理（図３）が開口面積変化量検出手段としての処理に、スロットル開度制御処理（図６）のステップＳ３０６が開口面積換算手段としての処理に相当する。ステップＳ３０８が補正後目標開口面積算出手段としての処理に、ステップＳ３１０が目標スロットル開度設定手段としての処理に相当する。

以上説明した本実施の形態２によれば、以下の効果が得られる。
（イ）．前記実施の形態１にても述べたごとく、新品のスロットルボディ２０と、デポジット堆積品との間の開口面積変化量ｄＤＳはエンジン運転領域の違いによっては影響されない。

したがって、まず図４に実線にて示した基準とする対応関係に基づいて、目標スロットル開度ＴＡｔを目標開口面積ＳＢｔに換算する。そしてこの目標開口面積ＳＢｔに開口面積変化量ｄＤＳを加算する。このことによりデポジット堆積変化後の状態での目標開口面積である補正後目標開口面積ＳＡｔを求めることができる。

上記開口面積変化量ｄＤＳは前記実施の形態１にて述べたごとく開口面積変化量ｄＤＳ検出時のエンジン運転領域が今回の目標スロットル開度ＴＡｔを設定するエンジン運転領域と同じであっても異なっていても、開口面積変化量ｄＤＳの値には影響しない。このため正確に補正後目標開口面積ＳＡｔを設定することができる。

したがってこのように正確に設定した補正後目標開口面積ＳＡｔを図４の対応関係マップＭＡＰｓｂｔａに基づいて、新たな目標スロットル開度ＴＡｔとして設定することにより、当初の目標スロットル開度ＴＡｔをデポジット堆積変化に応じて補償することができる。

このことによりデポジット堆積変化が生じたスロットルボディ２０において、エンジン運転領域が変化しても、その時のエンジン運転領域での正確な目標スロットル開度ＴＡｔを設定することができる。したがってこの目標スロットル開度ＴＡｔを用いることにより、スロットルボディ２０にデポジット堆積変化が生じた場合にもエンジン運転領域の変化に応じて高精度なスロットル開度制御が可能となる。

（ロ）．前記実施の形態１の（ロ）にて述べたごとく、開口面積変化量ｄＤＳが高精度に検出できることから、目標スロットル開度ＴＡｔの値を一層高精度に補償でき、エンジン運転領域の変化に応じて、より高精度なスロットル開度制御が可能となる。

［その他の実施の形態］
（ａ）．前記開口面積変化量算出処理（図３）のステップＳ２０４において、スロットル開口面積ＳＸは、マップＭＡＰｓｘにて算出していたが、物理則に基づく計算式から求めても良い。

（ｂ）．前記開口面積変化量算出処理（図３）のステップＳ２０４におけるマップＭＡＰｓｘは、吸入空気量ＧＡ、エンジン回転数ＮＥ、大気圧Ｐａｔｍ及び吸入空気温度ＴＨＡをパラメータとしていたが、更に少ないパラメータのマップとしても良い。

例えば、ステップＳ２０２の算出条件に、大気圧Ｐａｔｍ及び吸入空気温度ＴＨＡが基準とする範囲に到達した条件を含ませることにより、吸入空気量ＧＡ及びエンジン回転数ＮＥのみをパラメータとするマップＭＡＰｓｘとすることができる。更に、エンジン回転数ＮＥについても基準とする範囲に到達したことを算出条件に含ませることにより、吸入空気量ＧＡのみをパラメータとするマップＭＡＰｓｘとすることができる。

（ｃ）．前記各実施の形態では、基準デポジット堆積状態は、全くデポジットが堆積していない状態としたが、これ以外に或程度デポジットが堆積した状態を基準デポジット堆積状態としても良い。この場合には、実際のスロットルボディ２０におけるデポジット堆積状態が基準デポジット堆積状態よりも少ない場合が生じるが、この場合には開口面積変化量ｄＤＳはマイナスの値となる。

（ｄ）．図１に示したエンジンは筒内噴射型ガソリンエンジンであったが、吸気ポートに燃料を噴射するガソリンエンジンでも良い。

実施の形態１のエンジン及びＥＣＵの概略構成図。 上記ＥＣＵが実行するスロットル開度制御処理のフローチャート。 同じく開口面積変化量算出処理のフローチャート。 基準の対応関係マップＭＡＰｓｂｔａとデポジット堆積変化後の状態とを示すグラフ。 基準デポジット堆積状態とデポジット堆積変化後とにおける開口面積と吸入空気量との関係を示すグラフ。 実施の形態２のＥＣＵが実行するスロットル開度制御処理のフローチャート。

符号の説明

２…エンジン、４…ＥＣＵ、６…燃焼室、８…燃料噴射弁、１０…点火プラグ、１２…吸気ポート、１４…吸気バルブ、１６…吸気通路、１８…サージタンク、２０…スロットルボディ、２１…電動モータ、２２…スロットルバルブ、２４…スロットル開度センサ、２６…吸入空気量センサ、２８…吸気温度センサ、３０…排気ポート、３２…排気バルブ、３４…排気通路、３６…スタートキャタリスト、３８…ＮＯｘ吸蔵還元触媒、４０…アクセル開度センサ、４０ａ…アクセルペダル、４２…クランク軸、４４…エンジン回転数センサ、４６…吸気カムシャフト、４８…基準クランク角センサ、５０…冷却水温センサ、５２…空燃比センサ、５４，５６…Ｏ２センサ、５８…大気圧センサ、６０…車速センサ。

Claims (8)

1. 内燃機関のスロットル開度の検出方法であって、
   スロットルバルブ設置部が基準デポジット堆積状態にある場合におけるスロットル開度と開口面積との対応関係に基づいて、実際に検出された実スロットル開度を開口面積に換算し、該開口面積から、前記基準デポジット堆積状態からのデポジット堆積変化に伴うスロットルバルブ設置部の開口面積変化量を減算して実開口面積を算出し、該実開口面積を前記対応関係に基づいて換算することで制御用スロットル開度を求めることとし、前記開口面積変化量を機関運転領域に関わらず常に同一の変化量にしたことを特徴とするスロットル開度検出方法。
2. 内燃機関のスロットル開度を調節するための目標スロットル開度の補償方法であって、
   スロットルバルブ設置部が基準デポジット堆積状態にある場合におけるスロットル開度と開口面積との対応関係に基づいて、目標スロットル開度を目標開口面積に換算し、該目標開口面積に、前記基準デポジット堆積状態からのデポジット堆積変化に伴うスロットルバルブ設置部の開口面積変化量を加算して補正後目標開口面積を算出し、該補正後目標開口面積を前記対応関係に基づいて換算することで新たな目標スロットル開度を求めることとし、前記開口面積変化量を機関運転領域に関わらず常に同一の変化量にしたことを特徴とする目標スロットル開度補償方法。
3. 内燃機関のスロットル開度を検出する装置であって、
   スロットルバルブにおける実スロットル開度を実際に検出するスロットル開度検出手段と、
   特定条件下にスロットルバルブ設置部でのデポジット堆積変化に伴う開口面積変化量を検出する開口面積変化量検出手段と、
   スロットルバルブ設置部が基準デポジット堆積状態にある場合におけるスロットル開度と開口面積との対応関係に基づいて、前記スロットル開度検出手段にて実際に検出された実スロットル開度を開口面積に換算する開口面積換算手段と、
   前記開口面積換算手段にて求められた開口面積から、前記開口面積変化量検出手段にて検出されている機関運転領域に関わらず常に同一の変化量である開口面積変化量を減算して実開口面積を算出する実開口面積算出手段と、
   前記対応関係に基づいて前記実開口面積算出手段にて算出された実開口面積を換算することで制御用スロットル開度を求めるスロットル開度換算手段と、
   を備えたことを特徴とするスロットル開度検出装置。
4. 請求項３において、前記開口面積変化量検出手段は、内燃機関の運転状態が安定状態にあることを前記特定条件として、該特定条件下にて、前記開口面積換算手段にて求められた開口面積と、実測されている吸入空気量に基づいて算出される開口面積との差から、前記開口面積変化量を求めることを特徴とするスロットル開度検出装置。
5. 請求項３又は４において、前記基準デポジット堆積状態とは、デポジットが堆積していない状態であることを特徴とするスロットル開度検出装置。
6. 内燃機関のスロットル開度を調節するための目標スロットル開度を補償する装置であって、
   特定条件下にスロットルバルブ設置部でのデポジット堆積変化に伴う開口面積変化量を検出する開口面積変化量検出手段と、
   スロットルバルブ設置部が基準デポジット堆積状態にある場合におけるスロットル開度と開口面積との対応関係に基づいて、目標スロットル開度を目標開口面積に換算する開口面積換算手段と、
   前記開口面積換算手段にて求められた目標開口面積に、前記開口面積変化量検出手段にて検出されている機関運転領域に関わらず常に同一の変化量である開口面積変化量を加算して補正後目標開口面積を算出する補正後目標開口面積算出手段と、
   前記対応関係に基づいて前記補正後目標開口面積算出手段にて算出された補正後目標開口面積を換算することで新たな目標スロットル開度を求める目標スロットル開度設定手段と、
   を備えたことを特徴とする目標スロットル開度補償装置。
7. 請求項６において、前記開口面積変化量検出手段は、内燃機関の運転状態が安定状態にあることを前記特定条件として、該特定条件下にて、前記開口面積換算手段にて求められた開口面積と、実測されている吸入空気量に基づいて算出される開口面積との差から、前記開口面積変化量を求めることを特徴とする目標スロットル開度補償装置。
8. 請求項６又は７において、前記基準デポジット堆積状態とは、デポジットが堆積していない状態であることを特徴とする目標スロットル開度補償装置。

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