JP5875638B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、内燃機関の制御パラメータの算出に適用される大気圧を推定する大気圧推定手段を備えた内燃機関の制御装置に関するものである。

近年、運転者や車輌側からの駆動力の要求値としてエンジン出力軸トルクを用い、これを指標にエンジンの発生トルクを制御する、所謂、トルクベース制御と呼ばれるエンジン制御方法が普及している。このトルクベース制御では、運転者によるアクセルペダルの操作量に基づいてエンジンの目標トルクを決定し、その目標トルクを発生させることができる目標吸入空気流量がエンジンに吸入されるようにスロットルの開度（以下、スロットル開度と言う。）を制御している。そして、実際の吸入空気流量（以下、実吸入空気流量と言う。）に応じて燃料噴射量や点火時期を制御してエンジンの出力が目標トルクに制御され、運転者の要求する走行性能が実現される。

このようなエンジンの目標トルクに対応した目標吸入空気流量を実現するために、スロットルに連設したアクチュエータを駆動してスロットル開度を制御するエンジンの制御装置において、目標吸入空気流量とスロットル前後の圧力比とスロットルの開口面積等を基本とする絞り式流量計の流量算出式に適用してスロットルの目標開口面積を求め、このスロットルの目標開口面積を達成するスロットル開度となるように、スロットルに連設したアクチュエータを制御する手段が提案されている。

しかし、目標吸入空気流量を達成するスロットル開度を絞り式流量計の流量算出式に適用して算出するためには、大気圧、吸気管内圧（インテークマニホールド圧力、以下、インマニ圧と言う。）、吸気温といったスロットル前後の物理量が必要であり、これらを検出するためのセンサを取り付ける必要がある。ただし、全てのセンサを取り付けるとコスト高を招くため、センサを用いずに物理量を推定する方法が提案されている。

例えば大気圧センサを用いずに大気圧を推定する方法として、特許第５４６２３９０号公報（特許文献１）では、スロットル開度から求めた有効開口面積と大気圧推定値から吸気流量を求め、求めた吸気流量と目標吸気流量が一致するように大気圧推定値を調整する方法が提案されている。しかし、この方法では、スロットルの機差ばらつき等により、スロットル開度と有効開口面積の関係に誤差がある場合に、その誤差が大気圧推定値に反映され、実際の大気圧（以下、実大気圧と言う。）との誤差になってしまう問題があった。

このスロットルの機差ばらつきに対する課題を解決する方法として、本出願人は特願２０１４−２３９０３号の出願において、スロットル開度と有効開口面積の関係の学習を利用して大気圧を推定する大気圧推定手段を備えた内燃機関の制御装置を提案している。即ち、特願２０１４−２３９０３号の出願において提案した大気圧推定手段は、スロットル開度に対応した有効開口面積を算出する有効開口面積算出手段と、有効開口面積とスロットル開度との関係における学習値を算出するスロットル開度学習値算出手段と、補正された学習値との誤差から誤差ばらつきを算出する誤差ばらつき算出手段と、誤差ばらつきが所定の範囲内であるかどうかを判定するばらつき範囲判定手段と、大気圧推定値を更新する大気圧推定値更新手段と、更新された大気圧推定値を用いて目標スロットル開度を算出する目標スロットル開度算出手段と、により構成されており、目標スロットル開度にスロットル開度を制御するものである。

特許第５４６２３９０号公報

しかし、前記特願２０１４−２３９０３号の出願において提案した方法では、吸入空気流量検出手段の出力にばらつきがあった場合、算出される有効開口面積とスロットルの実際の開度（以下、実スロットル開度と言う。）の関係が崩れてしまい、正しく大気圧の推定ができなくなる課題があった。

この発明は、前記課題を解決するためになされたもので、吸入空気流量検出手段の出力のばらつきに対応した吸気流量補正を行うと共に、スロットルの機差ばらつきに対応したスロットル開度学習制御を行いながら、広い運転領域において精度良く大気圧の推定を行うことができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とするものである。

この発明に係る内燃機関の制御装置は、内燃機関の制御パラメータの算出に適用する大気圧を推定する大気圧推定手段を備えた内燃機関の制御装置において、前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、前記内燃機関の運転状態に基づいて目標吸入空気流量を算出する目標吸入空気流量算出手段と、前記内燃機関の運転状態に基づいて目標空燃比を算出する目標空燃比算出手段と、前記内燃機関の吸気通路に設けられたスロットルと、前記スロットルの開度を制御することにより前記吸気通路の有効開口面積を変化させて、前記内燃機関への吸気量を可変制御するスロットル開度制御手段と、前記スロットルの実際の開度を検出するスロットル開度検出手段と、前記内燃機関への実際の吸入空気流量を検出する吸入空気流量検出手段と、前記スロットルの内燃機関側の圧力をインテークマニホールド圧力として検出する圧力検出手段と、前記スロットルの大気側の吸気温を検出する吸気温検出手段と、燃焼後の空燃比を検出する空燃比検出手段と、前記空燃比検出手段で検出された空燃比と前記目標空燃比算出手段で算出された目標空燃比に基づいて、燃料噴射量を補正する燃料補正係数を算出する燃料補正係数算出手段と、前記燃料補正係数算出手段で算出された燃料補正係数に基づいて補正された燃料を噴射する燃料噴射手段と、前記燃料補正係数に基づいた吸気流量補正係数を算出する吸気流量補正係数算出手段と、前記吸気流量補正係数算出手段で算出された吸気流量補正係数を使用して、前記実際の吸入空気流量を補正する吸気流量補正手段と、推定された大気圧、前記吸気流量補正手段で補正された吸入空気流量、前記インテークマニホールド圧力、及び前記吸気温に基づき、前記スロットルの実際の開度に対応した実際の有効開口面積を算出する有効開口面積算出手段と、前記有効開口面積算出手段で算出した実際の有効開口面積と、前記スロットルの実際の開度と、予め設定された有効開口面積とスロットル開度の関係マップと、により算出される目標スロットル開度と学習用スロットル開度との差であるスロットル開度学習基本値にゲインを掛けて積分した値をスロットル開度学習値として算出するスロットル開度学習値算出手段と、を含み、前記大気圧推定手段は、
前記実際の有効開口面積と、前記スロットルの実際の開度と、前記スロットル開度学習値で補正された有効開口面積とスロットル開度の関係マップとにより、前記実際の有効開口面積に対する前記スロットルの実際の開度と学習補正後のスロットル開度、又は、前記スロットルの実際の開度に対する前記実際の有効開口面積と学習補正後の有効開口面積の誤差ばらつきを算出するばらつき算出手段と、前記実際の有効開口面積と前記スロットルの実際の開度の関係が前記予め設定された有効開口面積とスロットル開度の関係マップを基準とした所定の範囲内であるかどうかを判定する学習上下限判定手段と、前記ばらつき算出手段で算出される誤差ばらつきが所定の範囲内であるかどうかを判定するばらつき範囲判定手段と、前記実際の有効開口面積と前記スロットルの実際の開度の関係が所定の範囲外で、かつ前記誤差ばらつきが所定の範囲外であった場合に前回大気圧推定値に所定値を加算又は減算することにより、今回の大気圧推定値を算出し更新する大気圧推定値更新手段と、を備え、前記大気圧推定値更新手段により更新された大気圧推定値を用いて目標スロットル開度を算出し、前記スロットル開度を制御するものである。

この発明に係る内燃機関の制御装置によれば、吸入空気流量検出手段のばらつきを吸収するため燃料補正係数に基づいて吸気流量補正係数を算出し、補正された吸気流量を用いて有効開口面積を算出することで、有効開口面積とスロットルの実際の開度との関係を正規の状態に近づけ、同時にスロットルの機差ばらつきを吸収するためのスロットル開度学習制御を行い、スロットル開度の学習範囲及びスロットル開度と有効開口面積の関係の統計的ばらつきを判断基準として大気圧推定値を更新することで、大気圧を推定するための吸気流量を補正しながら広い運転領域で大気圧を精度良く推定することができる効果がある。

この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置を適用したエンジンの概略構成図である。 この発明の実施の形態１に係るエンジン制御部の概略構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置の大気圧推定処理を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置の吸気流量補正処理を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置のスロットル開度誤差ばらつき演算処理を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置の有効開口面積とスロットル開度との関係を示す説明図である。 この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置の有効開口面積とスロットル開度との関係における学習範囲を示す説明図である。 この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置のスロットル開度学習値の算出処理手段を概略的に示す制御ブロック図である。 この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置のロングタイム学習値の格納処理手段を概略的に示す制御ブロック図である。 この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置のスロットル開度学習基本値の算出方法を概略的に示す説明図である。 この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置の有効開口面積に対するスロットル開度が取りうる関係を概略的に示す説明図である。 この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置のロングタイム学習値の格納処理を概略的に示す説明図である。 この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置の単調増加処理を概略的に示す説明図である。 この発明の実施の形態２に係る内燃機関の制御装置の大気圧推定処理を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態２に係る内燃機関の制御装置の有効開口面積誤差ばらつき演算処理を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態２に係る内燃機関の制御装置のスロットル開度と有効開口面積との関係を示す説明図である。 この発明の実施の形態２に係る内燃機関の制御装置のスロットル開度と有効開口面積との関係における学習範囲を示す説明図である。

以下、この発明に係る内燃機関の制御装置の好適な実施の形態について、図面を参照して説明する。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置が適用されるエンジンの概略構成図であり、図２は、実施の形態１に係るエンジン制御部の概略構成を示すブロック図である。

まず、図１を用いて実施の形態１に係る内燃機関の制御装置が適用されるエンジンの概略構成について説明する。エンジン１の吸気系の上流に、吸入空気流量を検出する吸入空気流量検出手段としてのエアフローセンサ（Ａｉｒ Ｆｌｏｗ Ｓｅｎｓｏｒ、以下、ＡＦＳと言う。）２が設けられており、更に、吸気温センサ３がＡＦＳ２に内蔵、又は別体のセンサとして設けられている。ＡＦＳ２の下流であるエンジン１側には、吸入空気流量を調整するためのスロットル、例えば電気的に制御することができる電子制御スロットル４が設けられている。

また、電子制御スロットル４の開度を検出するために、スロットル開度センサ５が設けられている。更に、電子制御スロットル４の下流のサージタンク６及びインテークマニホールド７内を含む空間（以下、インマニと言う。）の圧力であるインテークマニホールド圧力（以下、インマニ圧と言う。）を検出する圧力センサ８が設けられている。ここで、ＡＦＳ２の代わりに、インマニ圧に基づいて吸入空気流量を推定する方法（所謂、Ｓ／Ｄ（スピードデンシティ）方式）を用いてもよく、吸気温センサ３がインマニ内に設けられていてもよい。

インテークマニホールド７及び筒内を含む吸気バルブの近傍には、燃料を噴射するためのインジェクタ９が設けられ、吸気バルブ及び排気バルブには、バルブタイミングを可変にするための吸気ＶＶＴ（Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｖａｌｖｅ Ｔｉｍｉｎｇ）１０及び排気ＶＶＴ１１がそれぞれ設けられており、シリンダヘッドにはシリンダ内で火花を発生させる点火プラグを駆動するための点火コイル１２が設けられている。エキゾーストマニホールド１３には、空燃比センサ１４、及び図示しない触媒が設けられている。なお、吸気ＶＶＴ１０と排気ＶＶＴ１１については、片方のみ設けられている場合や、いずれも設けられていない場合もある。

上述の各センサ、クランク角やエンジン回転数を検出するクランク角センサ１５、及び図示しない他のセンサからの検出信号やエンジンの始動スイッチ（Ｓ／Ｗ）であるイグニッションＳ／Ｗ（以下、ＩＧ−Ｓ／Ｗと言う。）等の情報も含め、エンジン１の運転状態を示す情報として、マイクロコンピュータやインターフェース回路からなる電子制御装置（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ、以下、ＥＣＵと言う。）２０に入力される。

ＥＣＵ２０では、入力された各種データより目標トルクが算出され、算出された目標トルクを達成する目標吸入空気流量が算出される。そして、その目標吸入空気流量を達成するように後述する方法で電子制御スロットル４の目標有効開口面積を算出して目標スロットル開度を求めている。なお、目標有効開口面積の算出に必要な大気圧には、後述する大気圧推定手段での処理を実行して得られる大気圧推定値が用いられる。そして、目標スロットル開度を達成するように電子制御スロットル４の開度を制御する。また、同時にインジェクタ９、吸気ＶＶＴ１０、排気ＶＶＴ１１、点火コイル１２を含む各種アクチュエータへの指示値も算出される。

次に、図２において、ＥＣＵ２０には、運転状態検出手段としてのＡＦＳ２、吸気温センサ３、スロットル開度センサ５、圧力センサ８、空燃比センサ１４、クランク角センサ１５、ＩＧ−Ｓ／Ｗ１６、及び図１に示されていないその他の各種センサ１７からの信号
が入力され、エンジン１を制御する手段としての電子制御スロットル４、インジェクタ９、吸気ＶＶＴ１０、排気ＶＶＴ１１、点火コイル１２、及び図１に示されていないその他の各種アクチュエータ１８への指示値が出力される。

ＥＣＵ２０ではエンジン制御に関する全ての処理を実施しているが、ここでは、本実施の形態に関係するスロットル制御手段と大気圧推定手段についての概略を説明する。ＡＦＳ２、吸気温センサ３、圧力センサ８により、それぞれ検出された実吸入空気流量Ｑａ（Ｓ／Ｄ方式の場合はインマニ圧Ｐｂから推定）、吸気温Ｔａ（インマニ内に吸気温センサが設けられている場合には大気温の代用として使用）から求められる充填効率、及びクランク角センサ１５で求められるエンジン回転数Ｎｅから、目標空燃比算出手段２１にて目標空燃比が求められる。次に、燃料補正係数算出手段２２にて、前記にて算出した目標空燃比と空燃比センサ１４で検出した空燃比ＡＦから燃料補正係数を算出する。続いて、算出した燃料補正係数に基づいて、吸気流量補正係数算出手段２３にて吸気流量補正係数を算出する。続いて、算出した吸気流量補正係数を使用して吸気流量補正手段２４で、大気圧推定に使用する補正後吸気流量Ｑａｔｍが算出される。

補正後吸気流量Ｑａｔｍとインマニ圧Ｐｂ、吸気温Ｔａ、及び後述する大気圧推定値Ｐａから有効開口面積算出手段２５にて電子制御スロットル４の実際の有効開口面積（以下、実有効開口面積と言う。）ＣＡｔが求められる。

次に、スロットル開度学習値算出手段２６にて、前記にて算出した実有効開口面積ＣＡｔと、スロットル開度センサ５で検出された実スロットル開度θと、予め設定された有効開口面積とスロットル開度の関係マップとから、スロットル開度学習値を算出する。続いて、ばらつき算出手段２７では、実有効開口面積ＣＡｔと、実スロットル開度θと、スロットル開度学習値で補正された有効開口面積とスロットル開度の関係マップとを用いて、実有効開口面積ＣＡｔに対する実スロットル開度θと学習補正後スロットル開度θ’、又は実スロットル開度θに対する実有効開口面積ＣＡｔと学習補正後有効開口面積ＣＡｔ’のばらつき量を算出する。そして、このばらつき量が所定の範囲であるかどうかをばらつき範囲判定手段２８で判定する。また、実有効開口面積ＣＡｔと実スロットル開度θの関係が所定の学習値範囲内かどうかを学習上下限判定手段２９で判定する。

続いて、学習上下限判定手段２９にて実有効開口面積ＣＡｔと実スロットル開度θの関係が所定の学習値範囲外と判定され、かつ、ばらつき範囲判定手段２８で上述のばらつき量が所定の範囲外と判定されれば、大気圧推定値更新手段３０にて大気圧推定値Ｐａが更新される。なお、ＩＧ−Ｓ／Ｗ１６のオン後、エンジン始動前においては、インマニ圧を大気圧推定値Ｐａとして用いる。

目標スロットル開度算出手段３１では、更新された大気圧推定値Ｐａとその他の情報を用いて目標スロットル開度が演算される。そして、目標スロットル開度算出手段３１で演算された目標スロットル開度により電子制御スロットル４が制御される。以上がＥＣＵ２０で行われるスロットル制御手段と大気圧推定手段の処理についての概略である。ここで、目標空燃比算出手段２１、燃料補正係数算出手段２２、吸気流量補正係数算出手段２３、吸気流量補正手段２４、有効開口面積算出手段２５、スロットル開度学習値算出手段２６により、スロットル制御手段が構成され、ばらつき算出手段２７、ばらつき範囲判定手段２８、学習上下限判定手段２９、大気圧推定値更新手段３０、目標スロットル開度算出手段３１により、大気圧推定手段が構成されている。

次に、ＥＣＵ２０で行われる大気圧推定値更新手段３０までの処理を、所定タイミング毎の演算処理（例えば、１０ｍｓ毎のメイン処理やＢＴＤＣ７５ｄｅｇＣＡ毎の割り込み処理）内で実施する図３に示すフローチャートを参照しながら詳細に説明する。

図３のステップＳ３０１において、ＩＧ−Ｓ／Ｗ１６がオンで、かつエンスト中かどうかを判定し、Ｙｅｓであれば、ステップＳ３０２に進み、大気圧推定値Ｐａにインマニ圧Ｐｂを代入して大気圧推定値Ｐａを更新して終了となる。ステップＳ３０１の判定で、Ｎｏであればエンジン１が運転中であると判定してステップＳ３０３に進む。

このように、ＩＧ−Ｓ／Ｗ１６がオンで、かつエンスト中の時に大気圧推定値Ｐａを更新することで、自車の走行に関係なく大気圧が変化した場合（例えば輸送による移動）の大気圧変化に対応することができる。

次に、ステップＳ３０３において電子制御スロットル４の実有効開口面積ＣＡｔを演算する。本演算方法は、基本的には前記特願２０１４−２３９０３号の出願に示した方法と同様であるが、ここで用いる流体力学の基礎式について説明する。所謂、絞り式流量計の体積流量算出式（圧縮性流体の場合）は次式で表される。

ここで、吸入空気流量をＱａ［Ｌ／ｓ］、大気の音速をαａ［ｍ／ｓ］、電子制御スロットル４の有効開口面積をＣＡｔ［ｃｍ^２］、インマニ圧をＰｂ［ｋＰａ］、大気圧をＰａ［ｋＰａ］、比熱比をκとする。ここで、無次元流量σを次の（２）式で定義すると、（１）式は、（３）式のように簡単に書き表すことができる。

なお、大気の音速αａ［ｍ／ｓ］は、気体定数をＲ［ｋＪ／（ｋｇ・Ｋ）］、大気温をＴａ［Ｋ］とすると次の（４）式で表される。

ここで、実吸入空気流量Ｑａと、大気の音速αａ、無次元流量σが与えられた場合に、電子制御スロットル４の実有効開口面積ＣＡｔは、（３）式を変形した次の（５）式で算出することができる。

以上のように、実吸入空気流量Ｑａと、大気の音速αａと、無次元流量σとが与えられれば、電子制御スロットル４の実有効開口面積ＣＡｔが求められる。ここで、実際に演算に使用する実吸入空気流量Ｑａは、補正後吸気流量Ｑａｔｍを使用する。補正後吸気流量Ｑａｔｍは、図４のフローチャートにより演算される。

図４のフローチャートにおいて、まず、ステップＳ４０１で、クランク角センサ１５から求められるエンジン回転数と実吸入空気流量Ｑａから求められる充填効率（またはインマニ圧Ｐｂ）から目標空燃比を求める。次にステップＳ４０２にて、目標空燃比と空燃比センサ１４で検出される空燃比ＡＦから、燃料補正係数を算出する。続いて、ステップＳ４０３にて燃料補正係数に基づいて、吸気流量補正係数を算出する。

一般的に燃料補正係数は目標空燃比に対して余分もしくは不足している燃料割合を算出し、係数として記憶する。例えば、目標空燃比が１４．７であり、空燃比センサ１４で検出される空燃比ＡＦが１３．５であった場合、燃料補正係数は１３．５／１４．７＝０．９１８となる。燃料量は、ＡＦＳ２から算出される吸気流量から算出されるため、真の吸気流量は検出吸気流量の０．９１８倍となる。従って、吸気流量補正係数は０．９１８となる。一般的に燃料補正係数は常時計算されており、その値をそのまま使用すると感度が高く過補正になることが懸念される。従って、燃料補正係数にフィルタ等を使用し、平均値相当としての使用、運転状態によるゾーン分けを実施し、補正係数を記憶しておくことが望ましい。最後に、ステップＳ４０４で吸気流量補正係数を用いて補正後吸気流量Ｑａｔｍを算出する。以上により、ＡＦＳ２にばらつきがあった場合でもより正確な吸気流量を用いて大気圧推定を行うことができる。

図３に戻り、ステップＳ３０４にてスロットル開度学習値を演算する。スロットル開度学習値の演算方法については後述する。続いて、ステップＳ３０５ではスロットル開度の誤差ばらつきを演算する。スロットル開度の誤差ばらつきは、図５に示すフローチャートにより演算される。

図５のフローチャートにおいて、まず、ステップＳ５０１で、ステップＳ３０３で算出した実有効開口面積ＣＡｔと、予め設定された有効開口面積とスロットル開度の関係マップと、前回の処理タイミングでのスロットル開度学習値から、今回のスロットル開度学習値を算出し、実有効開口面積ＣＡｔに対する学習後スロットル開度θ’を算出する。例えば図６に示すように、縦軸をスロットル開度、横軸を有効開口面積としたときに、予め設定された有効開口面積とスロットル開度の関係マップを実線とすると、スロットル開度学習値で補正された有効開口面積とスロットル開度の関係は破線のように表される。ここで、ステップＳ３０３にて算出された実有効開口面積をＣＡｔ１とすると、学習後スロットル開度θ’はＴ１のように求められる。

続くステップＳ５０２にて、実スロットル開度θと学習後スロットル開度θ’からスロットル開度誤差を算出し、ステップＳ５０３ではスロットル開度の誤差ばらつきを正規分布と仮定して分散Ｓ^２をスロットル開度の誤差ばらつきとして算出する。分散Ｓ^２は、Ｎ個のデータ（ｘ１，ｘ２，・・・，ｘｎ）からなる標本の場合、次の（６）式にて定義される。

このように、分散Ｓ^２とは各データと平均値の誤差の２乗平均である。本実施の形態１においては、平均値として過去のデータから求められる学習値を用い、各データと学習値の誤差の２乗を１次フィルタにより、なまし処理を施した値を分散Ｓ^２に相当する値とする。具体的には、次の（７）式、及び（８）式で算出する。

ここで、Ｔｓはスロットル開度誤差の２乗、Ｔｇはスロットル開度誤差の分散、Ｔ２はスロットル開度センサ５にて検出した実スロットル開度θ、Ｋｇはフィルタ係数で予め適合された値を用いる。前記１次フィルタ値以外でも、例えば、移動平均値を用いても良い。ｎは今回値を示し、ｎ−１は前回値を示す。

このように、スロットル開度の誤差ばらつきを正規分布と仮定することで、スロットル開度の誤差ばらつきに分散を使用することができ、ばらつき幅の見積もりを容易に行うことができる。以上でスロットル開度の誤差ばらつき演算が終了する。なお、ここでは分散を用いたが、分散の平方根である標準偏差を用いるようにしてもよい。

図３のフローチャートの説明に戻り、ステップＳ３０６において、圧力比が所定値Ａより小さいかどうかを判定する。ここで、圧力比は、電子制御スロットル４の前後の圧力比であって、具体的にはインマニ圧Ｐｂ／大気圧推定値Ｐａとなる。この圧力比は、図示しない圧力比算出手段で求められ、所定値Ａは１に近い値、例えば０．９５が設定される。これより圧力比が１に近い場合、無次元流量σの感度が高くなり、スロットル開度学習値の誤差が大きくなる可能性があるので除外するためである。

ステップＳ３０６の判定で、ＹｅｓであればステップＳ３０７へ進み、ＮｏであればステップＳ３１２へ進む。ステップＳ３１２では前回大気圧推定値Ｐａを大気圧推定値Ｐａとして処理終了となる。ここで、ステップＳ３０６の判定でＮｏの場合に、ステップＳ３
１２に進む前に従来の方法（例えば、特許文献１の方法等）も併用するようにしてもよい。つまり、実スロットル開度θが所定値より大きい場合や、インマニ圧Ｐｂ＞大気圧推定値Ｐａの場合にステップＳ３０２に進み、それ以下の場合にはステップＳ３１２に進むようにしてもよい。

ステップＳ３０７では、ステップＳ３０５で算出したスロットル開度の誤差ばらつきである分散Ｓ^２が、所定値Ｂより大きいかどうかを判定する。ステップＳ３０７の判定で、ＹｅｓであればステップＳ３０８へ進み、ＮｏであればステップＳ３１２へ進む。ステップＳ３１２では前回大気圧推定値Ｐａを大気圧推定値Ｐａとして処理終了となる。

次に、ステップＳ３０８にて実有効開口面積ＣＡｔ１に対する実スロットル開度Ｔ２（＝θ）がスロットル開度学習下限値よりも小さいかどうかを判定する。ステップＳ３０８の判定で、ＹｅｓであればステップＳ３０９へ進み、ＮｏであればステップＳ３１０へ進む。

図７に示すように縦軸をスロットル開度、横軸を有効開口面積としたときに予め設定された有効開口面積とスロットル開度の関係マップを実線とすると、スロットル開度学習下限値は破線、スロットル開度学習上限値は一点鎖線で表される。学習上下限値は、スロットル機差ばらつきを考慮して予め設定される。図７において、ステップＳ３０３にて算出した実有効開口面積ＣＡｔ１とスロットル開度センサ５から求めた実スロットル開度Ｔ２（＝θ）の交点が、スロットル開度学習下限値Ｔ３よりも下であればＹｅｓとなる。図７に示した交点はスロットル開度学習下限値Ｔ３よりも上であるのでＮｏとなる。

ステップＳ３０９では前回大気圧推定値Ｐａから所定値Ｐｔｇ＿ｕｐだけ加算し、今回大気圧推定値Ｐａとして処理終了となる。交点がスロットル開度学習下限値Ｔ３よりも小さければスロットル機差ばらつきによるずれではなく、実大気圧が大気圧推定値Ｐａよりも大きいと考えられるため、大気圧推定値Ｐａを加算側へ更新する。所定値Ｐｔｇ＿ｕｐは急激な大気圧推定値Ｐａ変化をさけるため、１［ｋＰａ］以下の値とすることが望ましい。

ステップＳ３１０では、スロットル開度がスロットル開度学習上限値Ｔ４よりも大きいかどうかを判定する。ステップＳ３１０の判定で、ＹｅｓであればステップＳ３１１へ進み、前回大気圧推定値Ｐａに所定値Ｐｔｇ＿ｄｏｗｎだけ減算し、今回大気圧推定値Ｐａとして処理終了となる。スロットル開度学習上限値Ｔ４はスロットル機差ばらつきを考慮して予め設定される。スロットル開度学習値がスロットル開度学習上限値Ｔ４よりも大きければ、スロットル機差ばらつきによるずれではなく、実大気圧が大気圧推定値Ｐａよりも小さいと考えられるため、大気圧推定値Ｐａを減算側へ更新する。所定値Ｐｔｇ＿ｄｏｗｎは急激な大気圧推定値Ｐａの変化をさけるため、１［ｋＰａ］以下の値とすることが望ましい。ステップＳ３１０の判定で、Ｎｏであれば大気圧推定値Ｐａは正しいと判定されたことになるのでステップＳ３１２へ進み、大気圧推定値Ｐａを前回大気圧推定値Ｐａとして処理終了となる。
以上の処理によって大気圧推定値Ｐａは更新される。

続いて、ステップＳ３０４でのスロットル開度学習値の演算について詳細に説明する。この演算はスロットル開度学習値算出手段２６において実行され、前記特願２０１４−２３９０３号の出願に示された方法と同様である。ここで、前述の（１）式から（５）式に示す理論式を用いたスロットル開度学習値算出手段２６の実現方法について説明する。

図８及び図９は、スロットル開度学習値算出手段２６の詳細を示した制御ブロック図である。まず図８の制御ブロック図を参照しながら、スロットル開度学習値算出手段２６の
スロットル制御、及びスロットル開度学習の概要について説明する。

ブロック８０１では、アクセル開度等の入力された各種データより目標トルクのようなエンジン出力指標が算出され、算出されたエンジン出力指標を達成するのに必要な目標シリンダ吸入空気流量が算出される。そして、目標シリンダ吸入空気流量に基づいてスロットルを通過する目標吸入空気流量Ｑａ＊が算出される。続くブロック８０２では、目標有効開口面積ＣＡｔ＊が、（５）式を用いて、目標吸入空気流量Ｑａ＊、大気の音速αａ、無次元流量σより、目標吸入空気流量Ｑａ＊を達成するための目標有効開口面積ＣＡｔ＊として算出される。このように、絞り式流量計の流量算出式を基に目標有効開口面積ＣＡｔ＊を算出しているので、環境条件の変化やＥＧＲ導入等のエンジン１の運転状態が変化した場合においても、良好に目標吸入空気流量Ｑａ＊を達成する目標有効開口面積ＣＡｔ＊を算出することができる。

ところで、ブロック８０２の演算で必要となる大気の音速αａは、（４）式を用いてＥＣＵ２０で演算するには演算の負荷が大きくなるため、ブロック８０３のように、予め大気の音速の理論値を算出して吸気温Ｔａを軸としたマップとして記憶しておき、ブロック８０２の演算前に、ブロック８０３において吸気温Ｔａを用いて大気の音速αａを算出している。

さらに、ブロック８０２の演算で必要となる無次元流量σについても、（２）式を用いてＥＣＵ２０で演算するには演算の負荷が膨大となるため実用的ではない。そこで、ブロック８０４のように、ＥＣＵ２０での演算負荷を抑えるために、予め無次元流量の理論値を算出してインマニ圧Ｐｂと大気圧Ｐａの圧力比Ｐｂ／Ｐａを軸としたマップとして記憶しておき、ブロック８０２での演算前にインマニ圧Ｐｂと大気圧Ｐａの圧力比Ｐｂ／Ｐａを算出し、ブロック８０４において算出された圧力比Ｐｂ／Ｐａを用いて無次元流量σを算出している。

ところで、一般に、圧力比Ｐｂ／Ｐａが所定値Ｅ（空気の場合、約０．５２８）以下の場合、電子制御スロットル４を通る空気の流量が飽和（所謂、チョーク）することが知られている。このチョークが起きた場合には、（２）式で算出される無次元流量σは一定値になることも知られている。そこで、インマニ圧Ｐｂと大気圧Ｐａの圧力比Ｐｂ／Ｐａが所定値Ｅ以下の場合には、ブロック８０４のマップの値を所定値Ｅに対応する一定値（空気の場合、約０．５７８７）にすることで、チョークが起きた場合においても対応することができる。

また、無次元流量σは、圧力比Ｐｂ／Ｐａがある程度大きくなると、吸入空気脈動によるインマニ圧Ｐｂの振動の影響が大きくなる場合がある。そこで、圧力比Ｐｂ／Ｐａが所定値Ｐｒ（例えば、約０．９５）以上の場合、ブロック８０４のマップの値を所定値Ｐｒに対応する一定値（例えば、約０．２６）として扱うことにより、吸入空気脈動の影響を少なくし、スロットル制御性を確保することができる。なお、インマニ圧Ｐｂのピーク値の方が大気圧Ｐａより大きい場合には、インマニ内の圧力振動により電子制御スロットル４を逆流する空気が生じていると考えられるので、この場合には、ブロック８０４のマップの値を所定値Ｐｒに対応する一定値（例えば、約０．２６）として扱うようにしてもよい。

以上のようにして、ブロック８０２で算出された目標有効開口面積ＣＡｔ＊を用いて、ブロック８０５では目標スロットル開度ＴＰ＊を算出する。その際、実吸入空気流量Ｑａを用いて（５）式により算出された実有効開口面積ＣＡｔとスロットル開度ＴＰの関係を予め検出し、有効開口面積ＣＡｔとスロットル開度ＴＰが１対１で対応する有効開口面積とスロットル開度の関係マップとして記憶しておき、このマップを用いることで目標有効
開口面積ＣＡｔ＊から目標スロットル開度ＴＰ＊を算出することができる。

以上のように、算出された目標スロットル開度ＴＰ＊により電子制御スロットル４を制御した時に、スロットルボディ及び各種センサ等のばらつきや各種推定誤差に起因する目標吸入空気流量Ｑａ＊と実吸入空気流量Ｑａの誤差を減少するように、スロットル開度学習値ＴＰＬＲＮを算出する方法を以下で説明する。

スロットル開度学習値ＴＰＬＲＮを算出するために、ブロック８０６では、学習用に用いる実有効開口面積ＣＡｔｉを、実吸入空気流量Ｑａ、大気の音速αａ、無次元流量σより算出する。続くブロック８０７では、ブロック８０５と同じマップを用いて実有効開口面積ＣＡｔｉより学習用スロットル開度ＴＰｉを算出する。そしてブロック８０８では、目標スロットル開度ＴＰ＊と学習用スロットル開度ＴＰｉとの偏差ΔＴＰ（＝ＴＰ＊−ＴＰｉ）をスロットル開度学習基本値として算出し、ブロック８０９では、ΔＴＰを積分するなどしてスロットル開度学習値ＴＰＬＲＮを算出して格納する。ブロック８０９でのスロットル開度学習値ＴＰＬＲＮの格納処理については詳細を後述する。

以上により、算出した目標スロットル開度ＴＰ＊とスロットル開度学習値ＴＰＬＲＮをブロック８１０で加算して、最終的に電子制御スロットル４を駆動する学習補正後目標スロットル開度ＴＰＬＲＮ＊を算出する。

このように、スロットル開度学習値算出手段２６では、スロットル開度学習基本値ΔＴＰ（目標スロットル開度ＴＰ＊と学習用スロットル開度ＴＰｉとの偏差）に基づいてスロットル開度学習値ＴＰＬＲＮを算出し、目標スロットル開度ＴＰ＊をスロットル開度学習値ＴＰＬＲＮで補正した学習補正後目標スロットル開度ＴＰＬＲＮ＊を用いて、スロットル開度ＴＰを制御するようになっている。

以下、図１０も参照しながら、スロットル開度制御の学習機能について、具体的に説明する。図１０は、スロットル開度学習基本値ΔＴＰの算出方法を概略的に示す説明図である。ここで、スロットル開度ＴＰと有効開口面積ＣＡｔが１対１で対応するものと考えると、目標吸入空気流量Ｑａ＊と実吸入空気流量Ｑａとの間に誤差が存在する場合には、目標吸入空気流量Ｑａ＊から算出した目標有効開口面積ＣＡｔ＊と、実吸入空気流量Ｑａから算出した実有効開口面積ＣＡｔｉとの間にも、誤差が存在することになる。

例えば、図１０に示すように、スロットル開度ＴＰの制御に用いられる有効開口面積ＣＡｔとスロットル開度ＴＰの関係マップ（以下、ＣＡｔ−ＴＰマップと称し、ブロック８０５及び８０７で用いるもの、破線参照。）と、現在の制御対象であるエンジン１のスロットルボディのばらつきや、インマニ圧Ｐｂ、吸気温Ｔａなどを検出する各種センサのばらつきを含んで推定演算される実有効開口面積と実スロットル開度との関係（以下、実際のＣＡｔ−ＴＰ関係と称し、実線参照。）との間に誤差がある場合を考える（ＡＦＳ２のばらつきは補正後吸気流量Ｑａｔｍにより補正済み）。

このとき、目標有効開口面積ＣＡｔ＊と目標スロットル開度ＴＰ＊との関係は、図１０のＣＡｔ−ＴＰマップ（破線）上の点ａで示される。ところが、図１０のように、ＣＡｔ−ＴＰマップ（破線）と実際のＣＡｔ−ＴＰ関係（実線）との間に誤差が存在すると、目標スロットル開度ＴＰ＊に対応した実際のＣＡｔ−ＴＰ関係（実線）上の点ｂの実有効開口面積ＣＡｔｉは、目標有効開口面積ＣＡｔ＊と異なり、スロットル開度ＴＰを目標スロットル開度ＴＰ＊に制御したときに得られる実吸入空気流量Ｑａは、目標吸入空気流量Ｑａ＊と一致しないことになる。このとき演算に使用する実吸入空気流量Ｑａは、図４で求めた補正後吸気流量Ｑａｔｍでも構わない。

そこで、この誤差を補正する学習値を算出するために、目標スロットル開度ＴＰ＊に制御したときに検出される実吸入空気流量Ｑａに基づいて、実有効開口面積ＣＡｔｉを算出する。実有効開口面積ＣＡｔｉと目標スロットル開度ＴＰ＊との関係は、図１０における実際のＣＡｔ−ＴＰ関係（実線）の曲線上の点ｂで示される。

図１０において、目標有効開口面積ＣＡｔ＊（目標吸入空気流量Ｑａ＊）を達成するためには、スロットル開度ＴＰが、実際のＣＡｔ−ＴＰ関係（実線）の曲線上の点ｄに制御される必要があるので、点ａと点ｄとの間の差分ΔＴＰをスロットル開度学習基本値として算出する必要がある。このとき、図１０に示すように、ＣＡｔ−ＴＰマップ（破線）と実際のＣＡｔ−ＴＰ関係（実線）とが、局所的には、ほぼ平行の関係にあるものと仮定し、目標スロットル開度ＴＰ＊に制御したときの実吸入空気流量Ｑａから算出された実有効開口面積ＣＡｔｉに基づき、ＣＡｔ−ＴＰマップ（破線）を用いて学習用スロットル開度ＴＰｉを算出する。

ここで算出された学習用スロットル開度ＴＰｉと実有効開口面積ＣＡｔｉとの関係は、図１０のＣＡｔ−ＴＰマップ（破線）上の点ｃで示される。従って、点ｂと点ｃとの間の差分で示されるスロットル開度学習基本値ΔＴＰ（＝ＴＰ＊−ＴＰｉ）が、点ａと点ｄとの間のスロットル開度学習基本値とほぼ等しいものと見なすことができる。このスロットル開度学習基本値ΔＴＰに、ゲインを掛けて積分したものがスロットル開度学習値ＴＰＬＲＮとなり、目標スロットル開度ＴＰ＊にスロットル開度学習値ＴＰＬＲＮを加算して算出した学習補正後目標スロットル開度ＴＰＬＲＮ＊により、スロットル開度ＴＰを制御することで、目標吸入空気流量Ｑａ＊と実吸入空気流量Ｑａとの誤差は減少する。

このようにすることで、目標吸入空気流量Ｑａ＊を得るためのスロットル開度ＴＰを算出する際に、スロットルボディ及び各種センサなどのばらつきや、各種推定演算における誤差に対して、良好に目標吸入空気流量Ｑａ＊が達成できるように有効開口面積ＣＡｔとスロットル開度ＴＰとの関係を学習補正することができる。このとき、ＣＡｔ−ＴＰマップ（破線）と実際のＣＡｔ−ＴＰ関係（実線）との誤差がほぼ一定（実質的に平行）の関係にあれば、スロットル開度学習値ＴＰＬＲＮを単独でフィードバック制御として用いた場合でも、全運転領域で良好に制御することができる。

ところで、例えば図１１に示すように、実際のＣＡｔ−ＴＰ関係（実線）に対して、ＣＡｔ−ＴＰマップ（破線）がクロスしている場合や、ＣＡｔ−ＴＰマップ（一点鎖線）の誤差が一定（平行）でない場合には、スロットル開度学習値ＴＰＬＲＮを単独で用いると、過渡運転時に追従遅れやオーバーシュートなどの問題が発生する可能性がある。

そこで、このような場合に対処するためには、図９のように、スロットル開度学習基本値ΔＴＰを、フィードバック制御として用いるリアルタイム学習値ＴＰＲと、ＣＡｔ−ＴＰマップのＣＡｔ軸（図１０、図１１の横軸）に対応する学習領域ごとに記憶するロングタイム学習値ＴＰＬとに分配して記憶し、それらに基づいてスロットル開度学習値ＴＰＬＲＮを算出することが望ましい。これにより、ＣＡｔ−ＴＰマップ上の値とロングタイム学習値ＴＰＬとの和を、実際のＣＡｔ−ＴＰ関係に近づけることができる。また、リアルタイム学習値ＴＰＲを併用することにより、フィードバック制御により瞬時的な誤差を吸収することができる。以下、図９の機能ブロック図と共に、図１２及び図１３の説明図を参照しながら、スロットル開度学習値の算出、及び格納方法について詳細に説明する。

図９において、ブロック９０１によりスロットル開度学習基本値ΔＴＰの分配処理が行われ、所定の割合でリアルタイム学習値ＴＰＲとロングタイム学習値ＴＰＬとに分配される。切換手段９０１ａは、所定のリセット条件が成立した場合には、リアルタイム学習値を算出するブロック９０２に「０」を入力し、所定の更新禁止条件が成立した場合には、
前回のリアルタイム学習値ＴＰＲ（ｎ−１）を入力し、リアルタイム学習値ＴＰＲのリセット条件や更新禁止条件が不成立の場合には、分配後のスロットル開度学習基本値ΔＴＰを入力する。従って、ブロック９０２では、リアルタイム学習値ＴＰＲのリセット条件や後述する更新禁止条件が不成立の場合に、分配後のスロットル開度学習基本値ΔＴＰに基づいて、最終的なリアルタイム学習値ＴＰＲを算出する。

切換手段９０１ｂは、所定の更新禁止条件が成立した場合には、ブロック９０３に前回のロングタイム学習値ＴＰＬ（ｎ−１）を入力し、ロングタイム学習値ＴＰＬの更新禁止条件が不成立の場合には、分配後のスロットル開度学習基本値ΔＴＰを入力する。従って、ブロック９０３では、ロングタイム学習値ＴＰＬの更新禁止条件が不成立の場合には、分配後のスロットル開度学習基本値ΔＴＰに基づいて、ＣＡｔ−ＴＰマップのＣＡｔ軸に応じた学習領域ごとに最終的なロングタイム学習値ＴＰＬを算出する。

なお、切換手段９０１ａ、９０１ｂにおける更新禁止条件の具体例として、インマニ圧Ｐｂと大気圧Ｐａとの圧力比Ｐｂ／Ｐａが所定値Ｆ以上を示す場合や、インマニ圧Ｐｂのピーク値の方が大気圧より大きい場合には、（２）式の演算に誤差が生じるため、リアルタイム学習値ＴＰＲ、及びロングタイム学習値ＴＰＬの更新が禁止されるようにすることができる。

また、切換手段９０１ａにおけるリセット条件の具体例として、目標吸入空気流量Ｑａ＊の時間変化率ｄＱａ＊／ｄｔが所定値Ｇ以上に達した後の経過時間が、所定値Ｈ以内を示す期間においては、リアルタイム学習値ＴＰＲがリセットされるようにしてもよい。この条件は、過渡運転を検出した場合に相当するが、ロングタイム学習値ＴＰＬの更新禁止条件としても使用することで、誤学習を抑制することができる。

ブロック９０４では、ＣＡｔ−ＴＰマップと、ロングタイム学習値ＴＰＬを加算して補正した後の実際のＣＡｔ−ＴＰ関係とが、単調増加になるように、ロングタイム学習値ＴＰＬを制限する。これは誤学習を抑制するための処理でもあり、スロットル開度ＴＰと吸入空気流量Ｑａの関係を単調増加に保つための処理である。ブロック９０５では、単調増加処理手を介したロングタイム学習値ＴＰＬを学習領域毎に記憶する。ブロック９０６では、リアルタイム学習値ＴＰＲとロングタイム学習値ＴＰＬとを加算し、スロットル開度学習値ＴＰＬＲＮを算出する。

なお、ブロック９０５では、ロングタイム学習値ＴＰＬはバックアップメモリに記憶される。即ち、エンジン１の停止中またはＥＣＵ２０の電源オフ時においては、リアルタイム学習値ＴＰＲはリセットされるが、ロングタイム学習値ＴＰＬはバックアップメモリにより保持される。

次に、図１２及び図１３を参照しながら、図９に示したロングタイム学習値ＴＰＬの学習領域ごとの算出処理について具体的に説明する。図１２及び図１３は、実施の形態１におけるロングタイム学習値ＴＰＬの格納処理、及び単調増加処理をそれぞれ概略的に示す説明図である。図１０において、スロットル開度学習基本値ΔＴＰは、点ｂと点ｃとの間の差分であるが、これは点ａと点ｄとの間の学習値としても適用される。ここで、スロットル開度学習基本値ΔＴＰを、ＣＡｔ−ＴＰマップのＣＡｔ軸に対して、例えば１対１に対応する学習領域ごとに分配して記憶する場合を考える。このとき、図１０に示すように、目標有効開口面積ＣＡｔ＊の前後のＣＡｔ軸に対応する学習領域と、実有効開口面積ＣＡｔｉの前後のＣＡｔ軸に対応する学習領域との少なくとも一方で、ロングタイム学習値ＴＰＬとして記憶することが可能である。

なお、各ＣＡｔ軸に対応する学習領域に記憶されるロングタイム学習値ＴＰＬは、前回
のロングタイム学習値ＴＰＬ（ｎ−１）に対して、スロットル開度学習基本値ΔＴＰに基づく所定値を加算するか、または、この所定値から目標有効開口面積ＣＡｔ＊及び実有効開口面積ＣＡｔｉの前後のＣＡｔ軸までの比に応じた値を算出し、これを加算することにより算出することができる。また、目標有効開口面積ＣＡｔ＊と実有効開口面積ＣＡｔｉとの双方でロングタイム学習値ＴＰＬを記憶すれば、ロングタイム学習値ＴＰＬの収束時間を短縮することができる。

このようにロングタイム学習値ＴＰＬを算出する場合、学習可能な条件は、後述する更新禁止条件が不成立の場合のみなので、実際に学習が行われるのは、定常運転の常用域のみに限られる。また一般には、スロットル開度ＴＰと吸入空気流量Ｑａとは単調増加の関係にあるので、有効開口面積ＣＡｔとスロットル開度ＴＰとの関係も単調増加である必要がある。

ところが、局所的に学習が行われた場合には、図１３の破線及び破線枠で示すように、ＣＡｔ−ＴＰマップ（実線）の値とロングタイム学習値ＴＰＬとの和（破線）が単調増加にならない場合が起こり得る。この場合、例えば目標吸入空気流量Ｑａ＊が増加しているにも関わらず、学習補正後目標スロットル開度ＴＰＬＲＮ＊が減少するので、エンジン１の出力低下や、スロットル開度学習値ＴＰＬＲＮの誤学習といった問題が生じる。

そこで、ブロック９０４では、図１３の点線及び点線枠で示すように、ＣＡｔ−ＴＰマップ（実線）の値とロングタイム学習値ＴＰＬとの和（点線参照。）が単調増加となるように、ロングタイム学習値ＴＰＬの学習領域毎にロングタイム学習値ＴＰＬを制限する処理を行う。これにより、スロットル開度学習値ＴＰＬＲＮの誤学習や誤作動を防止することができる。以上のようにすることで、スロットル開度学習値算出手段２６が実現でき、スロットル開度ＴＰと有効開口面積ＣＡｔの関係を学習することができる。

以上のように、実施の形態１に係る内燃機関の制御装置によれば、ＡＦＳ２の出力のばらつきを吸収するため燃料補正係数に基づいて吸気流量補正係数を算出し、吸気流量を補正する。そして、補正された吸気流量を用いて有効開口面積を算出し、算出した有効開口面積とスロットル開度からスロットル開度学習値を演算し、スロットル機差ばらつきに対するスロットル開度と有効開口面積の関係を学習しながら、スロットル開度学習値を考慮したスロットル開度と実スロットル開度の偏差の統計的ばらつきを判断基準として、大気圧推定値Ｐａを更新する。これにより、電子制御スロットル４の機差ばらつきによらず大気圧の推定を精度良く推定することができる。

実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２に係る内燃機関の制御装置について詳細に説明する。ここでは実施の形態１と同様の部分（図１、図２、及び図８から図１３に該当する部分）の説明は省略する。実施の形態１との違いは、実施の形態１が実有効開口面積ＣＡｔに対する実スロットル開度θと学習補正後スロットル開度θ’のばらつき量に基づいて大気圧を推定したのに対し、実施の形態２では、実スロットル開度θに対する実有効開口面積ＣＡｔと学習補正後有効開口面積ＣＡｔ’のばらつき量に基づいて大気圧を推定するようにしたことである。

図１４は、実施の形態２に係る内燃機関の制御装置の大気圧推定処理を示すフローチャートで、ＥＣＵ２０で行われる大気圧推定値更新手段３０までの処理を、所定タイミング毎の演算処理（例えば、１０ｍｓ毎のメイン処理やＢＴＤＣ７５ｄｅｇＣＡ毎の割り込み処理）内で実施する説明図である。

図１４に示すフローチャートのステップＳ１４０１からステップＳ１４０４までの処理
は実施の形態１で説明した図３のステップＳ３０１からステップＳ３０４の処理と同様であるため説明を省略する。また、ステップＳ１４０１で有効開口面積を算出するために使用する実吸入空気流量Ｑａは実施の形態１で説明した補正後吸気流量Ｑａｔｍであるため説明を省略する。更に、ステップＳ１４０４のスロットル開度学習値の演算（スロットル開度学習値算出手段２６において実行）についても実施の形態１で説明した内容と基本的には同じであるため省略する。

次に、ステップＳ１４０５以降について説明する。
ステップＳ１４０５では有効開口面積の誤差ばらつきを演算する。有効開口面積の誤差ばらつきは図１５に示すフローチャートにより演算される。

図１５において、ステップＳ１５０１で、スロットル開度センサ５から求められた実スロットル開度θと、予め設定された有効開口面積とスロットル開度の関係マップと、前回の処理タイミングでの有効開口面積学習値から、今回の有効開口面積学習値を算出し、実スロットル開度θに対する学習補正後有効開口面積ＣＡｔ’を算出する。例えば図１６に示すように、縦軸を有効開口面積、横軸をスロットル開度としたときに予め設定された有効開口面積とスロットル開度の関係マップを実線とすると、スロットル開度学習値で補正された値は破線のように表される。ここで実スロットル開度θをＴ５とすると、学習後有効開口面積はＣＡｔ２のように求められる。なお、ステップＳ１４０３で算出された実有効開口面積はＣＡｔ３とする。

次に、ステップＳ１５０２で実有効開口面積ＣＡｔ３と学習後有効開口面積ＣＡｔ２から有効開口面積誤差を算出し、ステップＳ１５０３では有効開口面積の誤差ばらつきを正規分布と仮定して分散有効開口面積の誤差ばらつきとして算出する。実施の形態２においては、平均値として過去のデータから求められる学習値を用い、各データと学習値の誤差の２乗を１次フィルタによりなまし処理を施した値を分散に相当する値とする。具体的には、次の（９）式、及び（１０）式で算出する。

ここで、ＣＡｔｓは有効開口面積誤差の２乗、ＣＡｔｇは有効開口面積誤差の分散、ＣＡｔ３はステップＳ１３０３で求められた実有効開口面積、Ｋｇはフィルタ係数であり、予め適合された値を用いる。前記１次フィルタ値以外でも、例えば、移動平均値を用いても良い。ｎは今回値を示し、ｎ−１は前回値を示す。

このように、有効開口面積の誤差ばらつきを正規分布と仮定することで、有効開口面積の誤差ばらつきに分散を使用することができ、ばらつき幅の見積もりを容易に行うことができる。以上で有効開口面積誤差ばらつき演算が終了する。なお、ここでは分散を用いたが、分散の平方根である標準偏差を用いるようにしてもよい。

図１４のフローチャートに戻り、ステップＳ１４０６で圧力比が所定値Ａより小さいかどうかを判定する。ステップＳ１４０６の判定で、ＹｅｓであればステップＳ１４０７へ進み、ＮｏであればステップＳ１４１２へ進む。ここで、所定値Ａの設定は実施の形態１と同様である。ステップＳ１４１２では大気圧推定値Ｐａを前回大気圧推定値Ｐａとして処理終了となる。ここで、Ｎｏの場合にステップＳ１４１２に進む前に従来の方法（例えば、特許文献１の方法等）も併用するようにしてもよい。つまり、スロットル開度θが所定値より大きい場合や、インマニ圧Ｐｂ＞大気圧推定値Ｐａの場合にステップＳ１４０２に進み、それ以下の場合にはステップＳ１４１２に進むようにしてもよい。

ステップＳ１４０７では、ステップＳ１４０５で算出した有効開口面積の誤差ばらつきである分散が所定値Ｃより大きいかどうかを判定する。ステップＳ１４０７の判定で、ＹｅｓであればステップＳ１４０８へ進み、ＮｏであればステップＳ１４１２へ進む。ステップＳ１４１２では前回大気圧推定値Ｐａを大気圧推定値Ｐａとして処理終了となる。

次に、ステップＳ１４０８にて実有効開口面積がスロットル開度学習上限値よりも大きいかどうかを判定する。ステップＳ１４０８の判定で、ＹｅｓであればステップＳ１４０９へ進み、ＮｏであればステップＳ１４１０へ進む。図１７に示すように縦軸を有効開口面積、横軸をスロットル開度としたときに予め設定された有効開口面積とスロットル開度の関係マップを実線とすると、スロットル開度学習下限値は破線、スロットル開度学習上限値は一点鎖線で表される。スロットル開度学習上下限値はスロットル機差ばらつきを考慮して予め設定される。図１７において、ステップＳ１４０３にて算出した実有効開口面積ＣＡｔ３とスロットル開度センサ５から求めた実スロットル開度Ｔ５（＝θ）の交点がスロットル開度学習上限値ＣＡｔ５よりも上であればＹｅｓとなる。図１７に示した交点はスロットル開度学習上限値よりも上であるのでＹｅｓとなる。

ステップＳ１４０９では前回大気圧推定値Ｐａに所定値Ｐｔｇ＿ｕｐだけ加算し、今回大気圧推定値Ｐａとして処理終了となる。交点がスロットル開度学習上限値よりも大きければスロットル機差ばらつきによるずれではなく、実大気圧が大気圧推定値Ｐａよりも大きいと考えられるため、大気圧推定値Ｐａを加算側へ更新する。所定値Ｐｔｇ＿ｕｐは急激な大気圧推定値変化をさけるため、１［ｋＰａ］以下の値とすることが望ましい。

ステップＳ１４１０では有効開口面積がスロットル開度学習下限値ＣＡｔ４よりも小さいかどうかを判定する。ステップＳ１４１０の判定で、ＹｅｓであればステップＳ１４１１へ進み、前回大気圧推定値Ｐａを所定値Ｐｔｇ＿ｄｏｗｎだけ減算し、今回大気圧推定値Ｐａとして処理終了となる。スロットル開度学習値が学習下限値よりも小さければ、スロットル機差ばらつきによる変化ではなく、実大気圧が大気圧推定値Ｐａよりも小さいと考えられるため、大気圧推定値Ｐａを減算側へ更新する。所定値Ｐｔｇ＿ｄｏｗｎは急激な大気圧推定値変化をさけるため、１［ｋＰａ］以下の値とすることが望ましい。ステップＳ１４１０の判定で、ＮｏであればステップＳ１４１２へ進む。ステップＳ１４１２では前回大気圧推定値Ｐａを大気圧推定値Ｐａとして処理終了となる。
以上の処理によって大気圧推定値Ｐａは更新される。

以上のように、実施の形態２に係る内燃機関の制御装置によれば、ＡＦＳ２の出力のばらつきを吸収するため燃料補正係数を基づいて吸気流量補正係数を算出し、吸気流量を補正する。そして、補正された吸気流量を用いて有効開口面積を算出し、算出した有効開口面積とスロットル開度からスロットル開度学習値を演算し、スロットル機差ばらつきに対するスロットル開度と有効開口面積の関係を学習しながら、スロットル開度学習値を考慮したスロットル開度と実スロットル開度の偏差の統計的ばらつきを判断基準として、大気圧推定値Ｐａを更新する。これにより、電子制御スロットル４の機差ばらつきによらず大気圧の推定を精度良く推定することができる。

１ エンジン、２ エアフロ−センサ、３ 吸気温センサ、４ 電子制御スロットル、５ スロットル開度センサ、６ サージタンク、７ インテークマニホールド、８ 圧力センサ、９ インジェクタ、１０ 吸気ＶＶＴ、１１ 排気ＶＶＴ、１２ 点火コイル、１３ エキゾーストマニホールド、１４ 空燃比センサ、１５ クランク角センサ、１６ ＩＧ−Ｓ／Ｗ、１７ 各種センサ、１８ 各種アクチュエータ、２０ ＥＣＵ、２１ 目標空燃比算出手段、２２ 燃料補正係数算出手段、２３ 吸気流量補正係数算出手段、２４ 吸気流量補正手段、２５ 有効開口面積算出手段、２６ スロットル開度学習値算出手段、２７ ばらつき算出手段、２８ ばらつき範囲判定手段、２９ 学習上下限判定手段、３０ 大気圧推定値更新手段、３１ 目標スロットル開度算出手段。

Claims (7)

1. 内燃機関の制御パラメータの算出に適用する大気圧を推定する大気圧推定手段を備えた内燃機関の制御装置において、
   前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、
   前記内燃機関の運転状態に基づいて目標吸入空気流量を算出する目標吸入空気流量算出手段と、
   前記内燃機関の運転状態に基づいて目標空燃比を算出する目標空燃比算出手段と、
   前記内燃機関の吸気通路に設けられたスロットルと、
   前記スロットルの開度を制御することにより前記吸気通路の有効開口面積を変化させて、前記内燃機関への吸気量を可変制御するスロットル開度制御手段と、
   前記スロットルの実際の開度を検出するスロットル開度検出手段と、
   前記内燃機関への実際の吸入空気流量を検出する吸入空気流量検出手段と、
   前記スロットルの内燃機関側の圧力をインテークマニホールド圧力として検出する圧力検出手段と、
   前記スロットルの大気側の吸気温を検出する吸気温検出手段と、
   燃焼後の空燃比を検出する空燃比検出手段と、
   前記空燃比検出手段で検出された空燃比と前記目標空燃比算出手段で算出された目標空燃比に基づいて、燃料噴射量を補正する燃料補正係数を算出する燃料補正係数算出手段と、
   前記燃料補正係数算出手段で算出された燃料補正係数に基づいて補正された燃料を噴射する燃料噴射手段と、
   前記燃料補正係数に基づいた吸気流量補正係数を算出する吸気流量補正係数算出手段と、
   前記吸気流量補正係数算出手段で算出された吸気流量補正係数を使用して、前記実際の吸入空気流量を補正する吸気流量補正手段と、
   推定された大気圧、前記吸気流量補正手段で補正された吸入空気流量、前記インテークマニホールド圧力、及び前記吸気温に基づき、前記スロットルの実際の開度に対応した実際の有効開口面積を算出する有効開口面積算出手段と、
   前記有効開口面積算出手段で算出した実際の有効開口面積と、前記スロットルの実際の開度と、予め設定された有効開口面積とスロットル開度の関係マップと、により算出される目標スロットル開度と学習用スロットル開度との差であるスロットル開度学習基本値にゲインを掛けて積分した値をスロットル開度学習値として算出するスロットル開度学習値算出手段と、を含み、
   前記大気圧推定手段は、
   前記実際の有効開口面積と、前記スロットルの実際の開度と、前記スロットル開度学習値で補正された有効開口面積とスロットル開度の関係マップとにより、前記実際の有効開口面積に対する前記スロットルの実際の開度と学習補正後のスロットル開度、又は、前記スロットルの実際の開度に対する前記実際の有効開口面積と学習補正後の有効開口面積の誤差ばらつきを算出するばらつき算出手段と、
   前記実際の有効開口面積と前記スロットルの実際の開度の関係が前記予め設定された有効開口面積とスロットル開度の関係マップを基準とした所定の範囲内であるかどうかを判定する学習上下限判定手段と、
   前記ばらつき算出手段で算出される誤差ばらつきが所定の範囲内であるかどうかを判定するばらつき範囲判定手段と、
   前記実際の有効開口面積と前記スロットルの実際の開度の関係が所定の範囲外で、かつ前記誤差ばらつきが所定の範囲外であった場合に前回大気圧推定値に所定値を加算又は減算することにより、今回の大気圧推定値を算出し更新する大気圧推定値更新手段と、を備え、
   前記大気圧推定値更新手段により更新された大気圧推定値を用いて目標スロットル開度を算出し、前記スロットル開度を制御することを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記誤差ばらつきは、前記スロットル開度の誤差の分散、又は標準偏差であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記誤差ばらつきは、前記有効開口面積の誤差の分散、又は標準偏差であることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記スロットルの実際の有効開口面積に対する前記スロットルの実際の開度が、予め設定されたスロットル開度学習上限値より大きいときには大気圧推定値を減少側に更新し、予め設定されたスロットル開度学習下限値より小さいときには大気圧推定値を増加側に更新することを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記スロットルの実際の開度に対する実際の有効開口面積が、予め設定されたスロットル開度学習上限値より大きいときには大気圧推定値を増加側に更新し、予め設定されたスロットル開度学習下限値より小さいときには大気圧推定値を減少側に更新することを特徴とする請求項１または３に記載の内燃機関の制御装置。
6. 前記大気圧推定手段は、エンジンの始動スイッチのオン後、エンジン始動前においては、エンジン始動前の前記インテークマニホールド圧力を大気圧推定値とすることを特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載の内燃機関の制御装置。
7. 前記インテークマニホールド圧力と前記大気圧推定値の圧力比を求める圧力比算出手段を備え、
   前記圧力比算出手段で算出された圧力比が所定範囲以外であるときは、前記大気圧推定値の更新を停止することを特徴とする請求項１から６の何れか一項に記載の内燃機関の制御装置。