JPH09303171A - エンジンの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】スロットル弁の開度制御をスロットル通過吸入
空気流量のようなダイナミックレンジの大きな変数を用
いることなく設定すると共に、運転者の減速要求時にお
いても適正な空燃比制御性を得る。 【解決手段】アクセルペダル踏込み量に基づき設定した
要求行程吸入空気量ＭＧａ１とアイドル時の要求行程吸
入空気量ＭＧａ２とを加算して、要求吸入空気量の総和
である総目標行程吸入空気量Ａを算出し(S91)、この総
目標行程吸入空気量Ａが、エンジン回転数と１気筒が１
吸気行程当りに吸入する実行程吸入空気量とに基づいて
設定した目標行程吸入空気量下限値ＭＧａｍｉｎより低
いときは、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(S100)、この総目標
行程吸入空気量Ａを燃料量算出用目標行程吸入空気量Ｍ
Ｇａ３として採用する（S101)。そして、この燃料量算
出用目標行程吸入空気量ＭＧａ３に基づいて、所定空燃
比を得るための燃料噴射量と目標行程吸入空気量を得る
スロットル開度とを同時に設定する。

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】

【発明が解決しようとする課題】上記先行技術では、ス
ロットル弁上流に配設した吸入空気量センサでスロット
ル通過空気流量を検出し、この検出したスロットル通過
空気流量が目標吸入空気流量に収束するように上記スロ
ットル弁開度をフィードバック制御しているが、最近の
高出力化されたエンジンでは、気筒間の吸気干渉を回避
する等の理由からスロットル弁下流に比較的容量の大き
なエアチャンバが設けられており、吸入空気量センサで
の検出結果に基づきスロットル弁開度をフィードバック
制御する場合、定常走行であれば吸入空気流量がほぼ一
定であるため、スロットル弁開度を微量に可変制御する
ことで正確なスロットル通過空気流量を得ることができ
るが、走行時にスロットル弁を急閉した場合、スロット
ル弁下流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出来ず、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
ーンになってしまう。

【０００４】すなわち、目標吸入空気量は運転者の要求
出力（減速走行の場合は減速要求）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
アクセルペダルを開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
とが出来ず、スロットル弁開度による吸入空気量の制御
限界が生じる。

【０００５】更に、従来の燃料主導制御（或いは燃料空
気同時制御）による空燃比制御では、目標吸入空気流量
に基づいてスロットル弁開度を直接設定しているが、吸
入空気流量は始動時、或いはアイドル時等の少流量から
最大馬力発生時、或いは急加速時のスパイク的に急増す
る領域までダイナミックレンジが大きく、この目標吸入
空気流量に適合するスロットル弁開度を高精度に設定す
るためには、高速、大容量のコンピュータが必要にな
り、従来からエンジン制御で採用する既存のコンピュー
タでは演算負荷が重く、満足に対応することが出来な
い。

【０００６】本発明は、上記事情に鑑み、ダイナミック
レンジの大きい吸入空気流量という変数を直接用いるこ
となく、演算負荷を軽減して、既存のコンピュータであ
っても目標吸入空気量に対応するスロットル弁開度を、
高精度に且つ過渡時においても適正に設定することが出
来、しかも、減速時における目標吸入空気量を実際の吸
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、定常時は勿論のこと過渡時においても適正な空燃
比制御性能を得ることのできるエンジンの制御装置を提
供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
請求項１記載発明は、運転者の要求出力量に応じて燃料
噴射量およびスロットル弁開度を可変制御するエンジン
の制御装置において、図１の基本構成図に示すように、
スロットル弁下流に発生する第１の吸気管圧力に基づき
１気筒が１吸気行程当たりに吸入する実行程吸入空気量
を設定する実行程吸入空気量設定手段と、スロットル弁
上流に発生する第２の吸気管圧力に基づき上記実行程吸
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
空気量の要求量である第１の目標行程吸入空気量を設定
する第１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、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指示値となる第２の目標
行程吸入空気量を設定する第２目標行程吸入空気量設定
手段と、上記第２の目標行程吸入空気量に基づき燃料噴
射量を設定する燃料噴射量設定手段と、上記実行程吸入
空気量と上記第２の目標行程吸入空気量との平均値の上
記最大実行程吸入空気量に対する割合を表わす吸気供給
割合を算出し、又上記実行程吸入空気量と上記第２の目
標行程吸入空気量とに基づき回転数増減分を算出し、エ
ンジン回転数に上記回転数増減分を加算してエンジン回
転数指標値を算出し、上記吸気供給割合と上記エンジン
回転数指標値とに基づき上記スロットル弁に連設するス
ロットルアクチュエータに対するスロットル開度制御量
を設定するスロットル開度設定手段とを備えることを特
徴とする。

【０００８】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記要求出力量はアクセルペダル踏込み量
であることを特徴とする。

【０００９】すなわち、本発明では、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
する空気量の要求量である第１の目標行程吸入空気量を
設定し、この第１の目標行程吸入空気量の制御可能下限
値である目標行程吸入空気量下限値を、スロットル弁下
流に発生する第１の吸気管圧力に基づき設定した１気筒
が１吸気行程当たりに吸入する実行程吸入空気量とエン
ジン回転数とに基づき設定し、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、燃料噴射量及びスロットル弁開度を設定するための
指示値となる第２の目標行程吸入空気量を設定し、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、スロットル弁上流の吸気管内に発生する第２
の吸気管圧力に基づき、スロットル弁を全開したときに
供給することの出来る最大実行程吸入空気量を設定す
る。次いで、上記実行程吸入空気量と上記第２の目標行
程吸入空気量との平均値の上記最大実行程吸入空気量に
対する割合を表わす吸気供給割合を算出し、又、上記実
行程吸入空気量と上記第２の目標行程吸入空気量とに基
づき回転数増減値を算出し、該回転数増減値を現在のエ
ンジン回転数に加算してエンジン回転数指標値を算出す
る。そして、上記吸気供給割合と上記エンジン回転数指
標値とに基づきスロットル弁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
上記スロットル弁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。尚、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。

【００１０】

【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。

【００１１】図２７にエンジンの全体概略図を示す。同
図において符号１はエンジンで、本実施の形態において
は水平対向４気筒型エンジンを示す。このエンジン１の
シリンダブロック１ａの左右両バンクに設けたシリンダ
ヘッド２に形成された各吸気ポート２ａに吸気マニホル
ド３が連通され、この吸気マニホルド３に各気筒の吸気
通路が集合するエアチャンバ４を介してスロットルチャ
ンバ５が連通され、このスロットルチャンバ５上流側に
吸気管６を介してエアクリーナ７が取付けられ、このエ
アクリーナ７が吸入空気の取り入れ口であるエアインテ
ークチャンバ８に連通され、更に、上記吸気管６の上記
エアクリーナ７の下流側にレゾネータチャンバ９が介装
されている。又、上記シリンダヘッド２の排気ポート２
ｂに排気マニホルド１０を介して排気管１１が連通さ
れ、この排気管１１に触媒コンバータ１２が介装されて
マフラ１３に連通されている。

【００１２】又、符号１４はターボチャージャであり、
上記吸気管６の上記レゾネータチャンバ９の下流にコン
プレッサが介装され、上記排気管１１の中途にタービン
が介装されている。更に、上記ターボチャージャ１４の
タービンハウジング流入口には、ウエストゲート弁１５
が介装され、このウエストゲート弁１５には、ウエスト
ゲート弁作動用アクチュエータ１６が連設されている。
このウエストゲート弁作動用アクチュエータ１６は、ダ
イヤフラムにより２室に仕切られ、一方がウエストゲー
ト弁制御用デューティソレノイド弁１７に連通される圧
力室を形成し、他方が上記ウエストゲート弁１５を閉方
向に付勢するスプリングを収納したスプリング室を形成
している。

【００１３】上記ウエストゲート弁制御用デューティソ
レノイド弁１７は、上記レゾネータチャンバ９と上記吸
気管６の上記ターボチャージャ１４のコンプレッサ下流
とを連通する通路に介装されており、後述する電子制御
装置５０（図３１参照）から出力される制御信号のデュ
ーティ比に応じて、上記レゾネータチャンバ９側の圧力
と上記コンプレッサ下流側の圧力とを調圧し、上記ウエ
ストゲート弁作動用アクチュエータ１６の圧力室に供給
する。

【００１４】すなわち、上記電子制御装置５０によって
上記ウエストゲート弁制御用デューティソレノイド弁１
７を制御し、上記ウエストゲート弁作動用アクチュエー
タ１６を作動させて上記ウエストゲート弁１５による排
気ガスリリーフを調整することにより、上記ターボチャ
ージャ１４による過給圧を制御する。

【００１５】一方、上記吸気管６の上記スロットルチャ
ンバ５の直上流にインタークーラ１８が介装され、上記
スロットルチャンバ５にスロットル弁５ａが介装されて
いる。このスロットル弁５ａは、図３０に示すアクセル
ペダル１９とは機械的に連設しておらず、併設する電動
モータ、油圧モータ等のスロットルアクチュエータ２０
の回動によりスロットル開度、すなわちスロットル弁５
ａを通過する吸入空気流量（以下、「スロットル通過空
気流量」という）が制御される。尚、上記アクセルペダ
ル１９を支持するアクセルレバー１９ａには、運転者の
要求出力量として上記アクセルペダル１９の踏込み量θ
ａｃｃに相応する値を電子制御装置５０へ出力するポテ
ンショメータ等からなる第１，第２のアクセル開度セン
サ４２ａ，４２ｂが併設されている。又、上記電子制御
装置５０では、第１アクセル開度センサ４２ａで検出し
た値に基づきアクセルペダル１９の踏込み量θａｃｃを
検出すると共に、両アクセル開度センサ４２ａ，４２ｂ
の出力値を比較して、両出力値が一致しているか否か
で、上記第１アクセル開度センサ４２ａの故障診断を行
う。

【００１６】又、上記吸気マニホルド３に、スロットル
弁５ａ下流の第１の吸気管圧力Ｐ１を絶対圧で検出する
吸気管圧力センサ２２ａが連通され、更に、上記インタ
ークーラ１８の下流に上記スロットル弁５ａ上流の第２
の吸気管圧力であるスロットル前圧力Ｐ２を絶対圧で検
出するスロットル前圧力センサ２２ｂが連通されてい
る。

【００１７】又、上記吸気マニホルド３の各気筒の各吸
気ポート２ａの直上流側にインジェクタ２３が臨まされ
ている。又、上記シリンダヘッド２の各気筒毎に、その
先端を燃焼室に露呈する点火プラグ２５ａが取付けら
れ、この点火プラグ２５ａに各気筒毎に配設された点火
コイル２５ｂを介してイグナイタ２６が接続されてい
る。

【００１８】上記インジェクタ２３は燃料供給路２７を
介して燃料タンク２８に連通されており、この燃料タン
ク２８内にはインタンク式の燃料ポンプ２９が設けられ
ている。この燃料ポンプ２９からの燃料は、上記燃料供
給路２７に介装された燃料フィルタ３０を経て上記イン
ジェクタ２３及びプレッシャレギュレータ３１に圧送さ
れ、このプレッシャレギュレータ３１から上記燃料タン
ク２８にリターンされて上記インジェクタ２３への燃料
圧力が所定の圧力に調圧される。

【００１９】又、上記スロットル弁５ａに、スロットル
開度に応じた電圧を出力するスロットル開度センサ３３
ａとスロットル弁全閉でＯＮするアイドルスイッチ３３
ｂとを内蔵したスロットルセンサ３３が連設されてい
る。更に、上記エアチャンバ４に吸気温度センサ３２が
臨まされ、更に、上記エンジン１のシリンダブロック１
ａにノックセンサ３４が取付けられると共に、このシリ
ンダブロック１ａの左右両バンクを連通する冷却水通路
３５に水温センサ３６が臨まされ、上記排気マニホルド
１０の集合部にＯ2 センサ３７が臨まされている。

【００２０】又、上記シリンダブロック１ａに支承され
たクランクシャフト１ｂにクランクロータ３８が軸着さ
れ、このクランクロータ３８の外周に、電磁ピックアッ
プ等からなるクランク角センサ３９が対設されている。
更に、上記エンジン１のカムシャフト１ｃに連設するカ
ムロータ４０に、電磁ピックアップ等からなる気筒判別
用のカム角センサ４１が対設されている。

【００２１】上記クランクロータ３８は、図２８に示す
ように、その外周に突起３８ａ，３８ｂ，３８ｃが形成
され、これらの各突起３８ａ，３８ｂ，３８ｃが、各気
筒（＃１，＃２と＃３，＃４）の圧縮上死点前（ＢＴＤ
Ｃ）θ１，θ２，θ３（本実施の形態においては、θ１
＝９７゜ＣＡ、θ２＝６５゜ＣＡ、θ３＝１０゜ＣＡ）
の位置に形成されている。

【００２２】上記クランクロータ３８の各突起は、上記
クランク角センサ３９によって検出され、ＢＴＤＣθ
１，θ２，θ３の各クランクパルスがエンジン１／２回
転毎（１８０゜ＣＡ毎）に後述する電子制御装置５０へ
出力される。この電子制御装置５０では、クランク角セ
ンサ３９から出力されるクランクパルスの入力間隔時間
をタイマによって計時し、エンジン回転数Ｎｅを算出す
る。

【００２３】又、図２９に示すように、上記カムロータ
４０の外周には、気筒判別用の突起４０ａ，４０ｂ，４
０ｃが形成され、突起４０ａが＃３，＃４気筒の圧縮上
死点後（ＡＴＤＣ）θ４の位置に形成され、突起４０ｂ
が３個の突起で構成されて最初の突起が＃１気筒のＡＴ
ＤＣθ５の位置に形成されている。更に、突起４０ｃが
２個の突起で形成され、最初の突起が＃２気筒のＡＴＤ
Ｃθ６の位置に形成されている。尚、本実施の形態にお
いては、θ４＝２０゜ＣＡ、θ５＝５゜ＣＡ、θ６＝２
０゜ＣＡに設定されている。そして、上記カムロータ４
０の各突起が上記カム角センサ４１によって検出され、
各気筒の燃焼行程順を＃１→＃３→＃２→＃４とした場
合、この燃焼行程順と、上記カム角センサ４１からのカ
ムパルスをカウンタによって計数した値とのパターンに
基づき、気筒判別が行われる。

【００２４】次に、電子制御装置５０の構成を図３１に
基づいて説明する。電子制御装置５０は、燃料噴射制
御、点火時期制御、スロットル開度制御等を行なうメイ
ンコンピュータ５１と、ノック検出処理専用のサブコン
ピュータ５２との２つのコンピュータを中心として構成
され、各部に所定の安定化電源を供給する定電圧回路５
３、上記メインコンピュータ５１に接続される駆動回路
５４、及びＡ／Ｄ変換器５５、及びサブコンピュータ５
２に接続される各種の周辺回路が内蔵されている。

【００２５】上記定電圧回路５３は、直接、及びＥＣＵ
リレー５６のリレー接点を介してバッテリ５７に接続さ
れており、このバッテリ５７に、上記ＥＣＵリレー５６
のリレーコイルがイグニッションスイッチ５８を介して
接続され、上記イグニッションスイッチ５８がＯＮされ
て上記ＥＣＵリレー５６のリレー接点が閉となったとき
制御用電源を上記各コンピュータ５１，５２へ供給す
る。

【００２６】上記メインコンピュータ５１は、ＣＰＵ５
９、ＲＯＭ６０、ＲＡＭ６１、バックアップＲＡＭ６
２、カウンタ・タイマ群６３、シリアル通信インターフ
ェースであるＳＣＩ６４、及び、Ｉ／Ｏインターフェー
ス６５がバスライン６６を介して接続されたマイクロコ
ンピュータであり、上記バックアップＲＡＭ６２には、
上記イグニッションスイッチ５８のＯＮ，ＯＦＦに拘ら
ず、バッテリ５７に直接接続する上記定電圧回路５３か
らバックアップ電源が常時供給されてデータが保持され
る。

【００２７】尚、上記カウンタ・タイマ群６３は、フリ
ーランカウンタ、カムパルスの入力計数用カウンタなど
の各種カウンタ、燃料噴射タイマ、点火タイマ、定期割
込みを発生させるための定期割込みタイマ、前記クラン
クパルスの入力間隔計時用タイマ、及び、システム異常
監視用のウオッチドッグタイマなどの各種タイマを便宜
上総称するものであり、上記メインコンピュータ５１に
おいては、その他、各種のソフトウエアカウンタ・タイ
マが用いられる。

【００２８】又、上記サブコンピュータ５２も、上記メ
インコンピュータ５１と同様、ＣＰＵ７１、ＲＯＭ７
２、ＲＡＭ７３、カウンタ・タイマ群７４、ＳＣＩ７
５、及び、Ｉ／Ｏインターフェース７６がバスライン７
７を介して接続されたマイクロコンピュータであり、上
記メインコンピュータ５１とサブコンピュータ５２と
は、上記ＳＣＩ６４，７５を介してシリアル通信ライン
により互いに接続されている。

【００２９】上記メインコンピュータ５１のＩ／Ｏイン
ターフェース６５の入力ポートには、車速センサ８１、
アイドルスイッチ３３ｂ、エアコンスイッチ４５、自動
変速機のシフトレバーによるレンジ位置を検出するシフ
トスイッチ４６、ラジエータファンスイッチ４７、クラ
ンク角センサ３９、及びカム角センサ４１が接続される
と共に、吸気温度センサ３２、スロットル開度センサ３
３ａ、水温センサ３６、Ｏ2センサ３７、吸気管圧力セ
ンサ２２ａ、スロットル前圧力センサ２２ｂ、第１アク
セル開度センサ４２ａ、第２アクセル開度センサ４２ｂ
が上記Ａ／Ｄ変換器５５を介して接続され、更に、この
Ａ／Ｄ変換器５５にバッテリ５７の電圧ＶBが入力され
てモニタされる。

【００３０】又、上記Ｉ／Ｏインターフェース６５の出
力ポートには、イグナイタ２６が接続されると共に、ウ
エストゲート弁制御用デューティソレノイド弁１７、イ
ンジェクタ２３、スロットルアクチュエータ２０等の各
アクチュエータ類、及び燃料ポンプリレー２９ａのリレ
ーコイルが駆動回路５４を介して接続されている。

【００３１】一方、上記サブコンピュータ５２のＩ／Ｏ
インターフェース７６の入力ポートに、クランク角セン
サ３９、カム角センサ４１が接続されると共に、ノック
センサ３４がアンプ７８、周波数フィルタ７９、Ａ／Ｄ
変換器８０を介して接続され、上記ノックセンサ３４か
らのノック検出信号が上記アンプ７８で所定のレベルに
増幅された後に上記周波数フィルタ７９により必要な周
波数成分が抽出され、上記Ａ／Ｄ変換器８０にてデジタ
ル信号に変換されて入力される。

【００３２】上記メインコンピュータ５１では、各セン
サ・スイッチ類からの検出信号を処理し、燃料噴射制
御、点火時期制御、スロットル開度制御等の各種エンジ
ン制御を行い、一方、上記サブコンピュータ５２では、
エンジン回転数とエンジン負荷とに基づきノックセンサ
３４からの信号のサンプル区間を設定し、このサンプル
区間でノックセンサ３４からの信号を高速にＡ／Ｄ変換
して振動波形を忠実にデジタルデータに変換し、このデ
ータに基づきノック発生の有無を判定する。

【００３３】上記サブコンピュータ５２のＩ／Ｏインタ
ーフェース７６の出力ポートは、上記メインコンピュー
タ５１のＩ／Ｏインターフェース６５の入力ポートに接
続されており、上記サブコンピュータ５２でのノック判
定データがＩ／Ｏインターフェース６５に出力される。
そして、上記メインコンピュータ５１では、上記サブコ
ンピュータ５２からノック発生有りの判定結果が出力さ
れると、ＳＣＩ６４を介してシリアル通信ラインよりサ
ブコンピュータ５２からノックデータを読込み、このノ
ックデータに基づき直ちに該当気筒の点火時期を遅ら
せ、ノックを回避する。

【００３４】このようなエンジン制御系において、イグ
ニッションスイッチ５８がＯＮされると、ＥＣＵリレー
５６がＯＮし、上記メインコンピュータ５１では、定電
圧回路５３を介して各部に定電圧が供給されて各種制御
を実行する。すなわち、ＣＰＵ５９が、ＲＯＭ６０にメ
モリされているプログラムに従い、Ｉ／Ｏインターフェ
ース６５を介して入力されるセンサ・スイッチ類からの
検出信号、及びバッテリ電圧等を処理し、ＲＡＭ６１に
格納される各種データ及びバックアップＲＡＭ６２に格
納されている各種学習値データ、ＲＯＭ６０にメモリさ
れている固定データ等に基づき、各種制御量を演算す
る。そして、演算した燃料噴射量に相応する駆動信号を
所定のタイミングで該当気筒のインジェクタ２３に出力
して燃料噴射制御を行い、又、演算したスロットル開度
に相応する駆動信号をスロットルアクチュエータ２０へ
出力してスロットル開度制御を行い、更には演算した点
火時期に対応するタイミングでイグナイタ２６に点火信
号を出力して点火時期制御を実行する。尚、上記サブコ
ンピュータ５２はノック検出処理専用のコンピュータで
あるため、その詳細動作説明は省略する。

【００３５】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。

【００３６】運転者の要求出力量として第１アクセル開
度センサ４２ａの出力値に基づきアクセルペダル１９の
踏込み量θａｃｃを検出し（アクセルペダル踏込み量検
出１０１）、運転者の要求出力に相応する行程吸入空気
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ＭＧ
ａ１を算出する（アクセルペダル要求行程吸入空気量算
出１０２）と共に、クランク角センサ３９から出力され
るクランクパルスの間隔時間からエンジン回転数Ｎｅを
算出し（エンジン回転数算出１０３）、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を設定し（アイド
ル要求行程吸入空気量設定１０４）、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）。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。

【００３７】そして、不可能な指示値をリミットするた
め総目標行程吸入空気量Ａの制御可能な上限値ＭＧａｍ
ａｘと下限値ＭＧａｍｉｎとを算出し（上限値算出１０
６ａ，下限値算出１０６ｂ）、上記総目標行程吸入空気
量Ａを上限値ＭＧａｍａｘ、下限値ＭＧａｍｉｎと比較
して、該総目標行程吸入空気量Ａを上、下限値ＭＧａｍ
ａｘ，ＭＧａｍｉｎの範囲内に収め（不可能な指示値の
リミット１０６）、このリミット後の総目標行程吸入空
気量Ａを、第２の目標行程吸入空気量である燃料量算出
用目標行程吸入空気量ＭＧａ３として採用する。

【００３８】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。

【００３９】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
理を行い（むだ時間遅れ処理１０７）、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）。

【００４０】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サイクル中の燃料付着遅れ分相当
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ΔＭ
ｔを減算してスロットル開度を設定する際の基準となる
スロットル開度設定用目標行程吸入空気量ＭＧａ４を算
出し（燃料付着遅れ補正モデル１１０）、噴射燃料の一
部が吸気ポート壁面に付着することによる燃料付着遅れ
分の補正を吸入空気系において行い、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。

【００４１】すなわち、吸気管圧力センサ２２ａにより
検出させるスロットル弁下流の吸気管絶対圧力Ｐ１及び
吸気温度センサ３２により検出される吸気温度（絶対温
度）Ｔ１に基づき実行程吸入空気量Ｇａを算出すると共
に（実行程吸入空気量設定１１１）、スロットル前圧力
センサ２２ｂにより検出されるスロットル弁上流のスロ
ットル前圧力Ｐ２及び吸気温度Ｔ１に基づきスロットル
弁全開時に相当する気筒へ供給することのできる最大実
行程吸入空気量Ｇａｍａｘを算出する（最大実行程吸入
空気量設定１１２）。そして、実行程吸入空気量Ｇａと
上記スロットル開度設定用目標行程吸入空気量ＭＧａ４
との平均値の上記最大実行程吸入空気量Ｇａｍａｘに対
する割合を表す吸気供給割合ＳＧａを算出すると共に、
実行程吸入空気量Ｇａとスロットル開度設定用目標行程
吸入空気量ＭＧａ４とに基づいて回転数増減分を算出し
てエンジン回転数Ｎｅに加算してエンジン回転数指標値
ＭＮｅを算出し、これら吸気供給割合ＳＧａ及びエンジ
ン回転数指標値ＭＮｅに基づき目標スロットル開度Ｍθ
ｔｈを設定する（目標スロットル開度設定１１３）。

【００４２】そして、上記目標スロットル開度Ｍθｔｈ
からスロットル開度センサ３３ａにより検出される実ス
ロットル開度θｔｈを減算してスロットル開度差Δθｔ
ｈを算出し、このスロットル開度差Δθｔｈに基づいて
スロットルアクチュエータ２０に対するスロットル開度
制御量としてのスロットルアクチュエータ駆動量Ｄａｃ
ｔを設定する（スロットル開度制御量設定１１４）。

【００４３】これら各機能は、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。

【００４４】上記電子制御装置５０では、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）を設定し、この目標行程吸入空気量に基づ
き、所定空燃比を得るための燃料噴射量を設定すると共
に、所定空燃比を得るために気筒へ供給する吸入空気量
がΔｔ時間後に目標行程吸入空気量となるように、スロ
ットル弁５ａの動的開度を、いわゆる逆チャンバモデル
式（目標行程吸入空気量が決定された場合、Δｔ時間後
の行程吸入空気量を上記目標行程吸入空気量に一致させ
るにはスロットル開度を何度に設定すればよいかを求め
る式）を用いて設定する。

【００４５】例えば４サイクル４気筒エンジンでの、定
常時のスロットル通過空気質量流量ＡＱｔｈ[g/sec]
は、エンジン回転数をＮｅ[rpm]、目標行程吸入空気量
をＭＧａ[g]とすると、次式で表わすことができる。 ＡＱｔｈ＝２Ｎｅ・ＭＧａ／６０ …（１） 但し、定常状態では、ＭＧａ＝Ｇａ（Ｇａ：実行程吸入
空気量）である。

【００４６】従って、定常時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
て、スロットル開度θｔｈは、下記の関数として表すこ
とができる。 θｔｈ＝ｆ（ＭＧａ／Ｇａｍａｘ，Ｎｅ） …（２） ここで、上記（１）式を、更に、スロットル弁５ａ下流
から各気筒の吸気ポート２ａに至るまでのチャンバ容積
に対する入出力関係から、Δｔ時間後の状態について解
析すると、上記スロットル通過空気質量流量ＡＱｔｈ
は、Δｔ時間におけるチャンバ容積内の吸気質量の変化
分と、エンジンへ供給された吸入空気質量流量との和と
考えることができる。逆チャンバモデル式は、ある条件
下で目標行程吸入空気量ＭＧａが決定された場合、Δｔ
時間後にエンジンに供給される実行程吸入空気量Ｇａを
上記目標行程吸入空気量ＭＧａに一致させるために必要
なスロットル通過空気流量Ｇｔｈを計算するもので、図
２３に示すように、吸気行程の最後では、チャンバ内と
各気筒内との空気密度がほぼ等しいと仮定した場合、チ
ャンバ容積をＶ、行程容積をＤとすると、 Ｍ／Ｖ＝Ｇａ／Ｄ …（３） の関係が成り立ち、チャンバ内の空気質量Ｍの変化を実
行程吸入空気量Ｇａの式で表せば、 ｄＭ／ｄｔ＝Ｖ／Ｄ・ｄＧａ／ｄｔ …（４） となる。

【００４７】従って、過渡的なスロットル通過空気流量
Ｑｔｈは、 Ｑｔｈ＝（２Ｎｅ・ＭＧａ／６０） ＋（Ｖ／Ｄ）・ｄＧａ／ｄｔ …（５） 従って、 Ｑｔｈ＝ＡＱｔｈ＋Ｖ／Ｄ・ｄＧａ／ｄｔ …（６） となり、定常的なスロットル通過空気流量ＡＱｔｈにチ
ャンバ内の空気変化分を加算した値で示すことができ
る。又、Ｖ／Ｄ＝一定であるため、過渡的なスロットル
通過空気流量Ｑｔｈは、定常的なスロットル通過空気流
量ＡＱｔｈと同様、上記（５）式の通り実行程吸入空気
量Ｇａとエンジン回転数Ｎｅとの関数として表すことが
できる。離散時間系で考えた場合、目標行程吸入空気量
ＭＧａが変化したとき、これに実行程吸入空気量（実際
に気筒へ供給される吸入空気量）Ｇａが追従し、Δｔ時
間後に目標行程吸入空気量ＭＧａと一致すると仮定した
場合（但し、Δｔ時間内でのエンジン回転数は一定）、
図２４に示すように、目標行程吸入空気量ＭＧａが変化
したときの値を用いて、Δｔ時間内の平均スロットル通
過吸入空気流量ＡＱｔｈを、離散時間系で表すと、 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。

【００４８】上述したように、目標吸入空気量ＭＧａが
設定されたとき、実行程吸入空気量Ｇａがこれに追従す
ると考えれば、上記平均行程吸入空気量ＡＧａは、 ＡＧａ＝（Ｇａ＋ＭＧａ）／２ …（８） として表すことができ、又、行程吸入空気の変化量ΔＧ
ａは、 ΔＧａ＝ＭＧａ−Ｇａ …（９） であり、（８），（９）式を（７）式に代入すれば、 ＡＱｔｈ＝２Ｎｅ・（（Ｇａ＋ＭＧａ）／２）／６０ ＋Ｖ／Ｄ・（ＭＧａ−Ｇａ）／Δｔ …（７’） となり、右辺第２項に、（６０・ＡＧａ）／（６０・Ａ
Ｇａ）を掛けると、ＡＧａ＝（Ｇａ＋ＭＧａ）／２であ
るため、

【数１】 となる。

【００４９】過渡時の平均スロットル通過空気流量ＡＱ
ｔｈを上記（１０）式のように変形すると、定常時の平
均スロットル通過空気流量ＡＱｔｈを示す（１）式のＭ
Ｇａに、 （Ｇａ＋ＭＧａ）／２ …（ａ） を代入し、Ｎｅに、 Ｎｅ＋［６０Ｖ・（ＭＧａ−Ｇａ） ／Ｄ・Δｔ・（Ｇａ＋ＭＧａ）］ …（ｂ） を代入することで、Δｔ時間後のスロットル通過空気流
量Ｑｔｈを導き出せることが解る。ここで、上記（ｂ）
式の第２項は、エンジン回転数Ｎｅの増減量分であり、
当該（ｂ）式がエンジン回転数指標値ＭＮｅとなる。

【００５０】従って、定常時のスロットル通過空気流量
Ｑｔｈを求めることが出来る場合には、その値を変形す
ることで、過渡時におけるΔｔ時間後のスロットル通過
空気流量Ｑｔｈをも算出することが可能になる。

【００５１】ところで、スロットル通過空気流量Ｑｔｈ
は、アイドル時等の少流量から最大馬力発生時、或いは
急加速時のスパイク的に急増する領域までダイナミック
レンジが大きく、このスロットル通過空気流量Ｑｔｈに
基づきスロットル開度θｔｈを設定することは、コンピ
ュータの演算負荷を増加させることになる。そこで、本
実施の形態では、上記スロットル通過空気流量Ｑｔｈを
直接求めることなく、上記エンジン回転数指標値ＭＮｅ
と、スロットル弁５ａを全開にしたときの供給量である
最大実行程吸入空気量Ｇａｍａｘに対するΔｔ時間後の
平均行程吸入空気量ＡＧａの割合である吸気供給割合Ｓ
Ｇａとに基づき、マップ参照によりスロットル開度θｔ
ｈを設定する。

【００５２】

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

【００５３】ところで、本実施の形態では、目標行程吸
入空気量ＭＧａが設定された場合、この目標行程吸入空
気量ＭＧａに基づいて目標空燃比に対応する燃料噴射量
を直ちに設定することが出来るため、燃料系に動作遅れ
は理論上生じないが、筒内へ燃料が到達するまでに燃料
付着による遅れが生じる。一方、吸入空気系では、逆チ
ャンバモデル式を用いて、可能な限り遅れ無く筒内へ吸
入空気を到着させるようなスロットル開度が算出される
が、スロットルアクチュエータ２０の動作遅れにより、
遅れが生じる。例えば、Ｌジェトロニック方式、或いは
Ｄジェトロニック方式を採用する従来の制御系では、吸
入空気量センサ或いは吸気管圧力センサで気筒へ供給さ
れる吸入空気が計測された後、この吸入空気量に基づい
て燃料噴射量を設定すると云うように、吸入空気系と、
燃料系とが直列の関係にあるため、過渡時においては、
吸入空気系、燃料系双方の遅れが加算的に作用してしま
う。

【００５４】例えば、ある加速状態を検知してエンジン
トルクの増加指示、すなわちスロットルアクチュエータ
に対してエンジントルクの増加に相応するスロットル開
度指示が出力された後、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と、図３２に示すよう
に、 （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、スロットル弁が開弁することで、吸気チャ
ンバへ充填される吸入空気量分だけ、気筒へ到着する吸
入空気に遅れが生じる。その結果、過渡時における気筒
へ供給される吸入空気量は、ある加算的な遅れを持って
増加されることになる。 （３）一方、燃料噴射量は、スロットル弁開弁により吸
入空気量が増加されたことをセンサにより検出する際
に、Ｄジェトロニック方式ではスロットル弁下流の吸気
管内脈動を解消するためのなまし処理が施され、又、Ｌ
ジェトロニック方式では吸入空気量センサ固有の遅れが
あるため、何れのセンサを用いた場合であっても計測結
果にある遅れが生じ、 （４）最後に、インジェクタから噴射された燃料が気筒
へ到達する際に、そ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。 （５）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。

【００５５】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。

【００５６】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。

【００５７】以上の結果、本実施の形態では、燃料系と
吸入空気系とが並列の関係にあるため、従来のように、
遅れが加算されることがなく、その分、エンジントルク
の追従性が良くなる。

【００５８】以下、上記電子制御装置５０による燃料噴
射制御、及びスロットル開度制御について、図３〜図１
７に示すフローチャートに従って説明する。先ず、燃料
噴射制御、スロットル開度制御の説明に先立ち、図３に
示す吸気損失質量及び体積効率設定ルーチンについて説
明する。この吸気損失質量及び体積効率設定ルーチン
は、所定時間（例えば、５０ｍｓｅｃ）毎に実行され、
ステップＳ１，Ｓ２で、エンジン回転数Ｎｅに基づき一
次元マップを補間計算付きで参照して吸気損失質量η
ｂ、及び体積効率ηｖをそれぞれ設定し、ルーチンを抜
ける。

【００５９】図１９に示すように、行程吸入空気量Ｇａ
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２
０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。

【００６０】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。

【００６１】＜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、第１の吸気管圧力である吸気管絶対圧力Ｐ１、及
び吸気温度Ｔ１に基づきスロットル弁５ａ下流の空気密
度ρ１を、 ρ１←Ｐ１／（Ｔ１・Ｒ） から算出する。尚、ここで、Ｒは気体定数である。

【００６２】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。

【００６３】＜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、気筒が吸入することの可能な行程吸入空気量Ｇａの
最大値である最大実行程吸入空気量Ｇａｍａｘを算出す
る。

【００６４】先ず、ステップＳ４１で、第２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おけるスロットル弁５ａ下流の
空気密度ρ２を、 ρ２←Ｐ２／（Ｔ１・Ｒ） から算出する。

【００６５】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。

【００６６】＜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。

【００６７】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（例えば、加速要求、或
は減速要求）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。

【００６８】＜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。

【００６９】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。

【００７０】＜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。

【００７１】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、及び予め設定した最大エ
ンジン回転数Ｎｅｍａｘとに基づいて目標行程吸入空気
量上限値ＭＧａｍａｘを次式から算出する。 ＭＧａｍａｘ←［（Ｋ２＋Ｎｅｍａｘ−Ｎｅ）／ （Ｋ２＋Ｎｅ−Ｎｅｍａｘ）］・Ｇａ …（１２） 但し、Ｋ２＝６０Ｖ／（Ｄ・Δｔ）、すなわち、エンジ
ンによって特定される定数であり、上記最大エンジン回
転数Ｎｅｍａｘは、実際のエンジンの限界回転数に対し
てある余裕度を持たせた値（例えば、１２０００[rp
m]）、すなわち実際の限界回転数よりも高い値に設定さ
れている。本実施の形態では、後述するように、スロッ
トル開度を行程吸入空気量とエンジン回転数指標値とに
基づきマップ参照により設定するが、マップの回転数格
子の最大値を上記最大エンジン回転数Ｎｅｍａｘに設定
している。実際のエンジンの限界回転数に近い値を回転
数格子の最大値に設定すると、限界回転数付近での制御
性に余裕が無くなり、制御性能に支障を来してしまうた
めである。

【００７２】そして、ステップＳ７２で、上記（１２）
式の右辺第１項の分母（Ｋ２＋Ｎｅ−Ｎｅｍａｘ）が０
以下かを判断し、（Ｋ２＋Ｎｅ−Ｎｅｍａｘ）≦０、す
なわち、ゼロ或いは負の値を示すときは、ステップＳ７
３へ進み、目標行程吸入空気量上限値ＭＧａｍａｘを無
限大に設定し（ＭＧａｍａｘ←∞）、ルーチンを抜け
る。又、正の値を示すときは、ステップＳ７４へ分岐
し、上記目標行程吸入空気量上限値ＭＧａｍａｘと、前
記最大実行程吸入空気量Ｇａｍａｘとを比較し、最大実
行程吸入空気量Ｇａｍａｘが目標行程吸入空気量上限値
ＭＧａｍａｘ以上のときは、そのまま、ルーチンを抜け
る。一方、最大実行程吸入空気量Ｇａｍａｘに対して目
標行程吸入空気量上限値ＭＧａｍａｘが上回っていると
きは、ステップＳ７５へ進み、目標行程吸入空気量上限
値ＭＧａｍａｘを最大実行程吸入空気量Ｇａｍａｘで設
定して（ＭＧａｍａｘ←Ｇａｍａｘ）、ルーチンを抜け
る。

【００７３】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。

【００７４】前述したように、本実施の形態では、スロ
ットル開度を逆チャンバモデル式を用いて設定するが、
前記（１１）式に示すエンジン回転数指標値ＭＮｅを決
定する因子である目標行程吸入空気量ＭＧａの値が大き
過ぎて、上記エンジン回転数指標値ＭＮｅがマップの回
転格子の最大値を超えてしまうと、理論的に正しい空燃
比制御が実行できなくなる。

【００７５】すなわち、前記（１１）式のエンジン回転
数指標値ＭＮｅは、

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

【００７６】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。

【００７７】（１）目標行程吸入空気量ＭＧａは最大実
行程吸入空気量Ｇａｍａｘを越えることはない。 （２）前記（１１）式に示す吸気供給割合ＳＧａが１
（１００％）を越えることはない。

【００７８】＜ステップＳ１６＞ステップＳ１６では、
図１０に示す目標行程吸入空気量下限値設定サブルーチ
ンが実行される。この目標行程吸入空気量下限値設定サ
ブルーチンでは、逆チャンバモデル式による逆算が不能
となる目標行程吸入空気量の下限側の限界値を設定し、
目標行程吸入空気量ＭＧａが小さくなり過ぎて、前記
（１１）式の目標エンジン回転数指標値ＭＮｅが負の値
になることを防止する。すなわち、例えば、加速走行か
らスロットル弁５ａを急閉した場合でも、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。

【００７９】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。

【００８０】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。

【００８１】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。

【００８２】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
で、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。

【００８３】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
とを設定することで、燃料噴射制御では、吸入空気系に
おける空気量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。

【００８４】＜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。

【００８５】先ず、ステップＳ９１で、前記アクセルペ
ダル要求行程吸入空気量ＭＧａ１と前記アイドル要求行
程吸入空気量ＭＧａ２との総和により、第１の目標行程
吸入空気量としての総目標行程吸入空気量Ａを算出し
（Ａ←ＭＧａ１＋ＭＧａ２）、ステップＳ９２で、前回
設定した燃料付着遅れ分相当空気量ΔＭｔを読込む。

【００８６】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。

【００８７】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。

【００８８】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。

【００８９】図１３に示すように、後述するスロットル
開度設定用目標行程吸入空気量ＭＧａ４を算出する際
に、燃料量算出用目標行程吸入空気量ＭＧａ３から上記
燃料付着遅れ分相当空気量ΔＭｔを減算することが予め
解っているため、該燃料付着遅れ分相当空気量ΔＭｔの
値に応じて、目標行程吸入空気量上限値ＭＧａｍａｘ、
或いは目標行程吸入空気量下限値ＭＧａｍｉｎを上記燃
料付着遅れ分相当空気量ΔＭｔ分だけ拡張させておくこ
とで、急なトルク要求に対してのレスポンス特性が良く
なる。

【００９０】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。

【００９１】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。

【００９２】そして、ステップＳ１０１で、上記総目標
行程吸入空気量Ａにて、第２の目標行程吸入空気量であ
る燃料量算出用目標行程吸入空気量ＭＧａ３を設定し、
ルーチンを抜ける。

【００９３】＜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。

【００９４】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。

【００９５】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。

【００９６】次いで、ステップＳ１２２で、エンジン回
転数Ｎｅと前記燃料量算出用目標行程吸入空気量ＭＧａ
３とに基づき、１吸気ポート当たりのポート吸気流量Ｑ
ｐを、次式から算出する。 Ｑｐ←（Ｎｅ・ＭＧａ３）／Ｋ３ [mg/10 ms] …（１４） ここで、Ｋ３は使用するエンジンによって決定される定
数で、４サイクル４気筒エンジンの場合、演算周期が１
０ｍｓであるため、Ｋ３＝２・６０・１００である。但
し、燃料付着遅れは低負荷、低回転運転領域で顕著に現
れ、高負荷、高回転領域（例えば、６０００[rpm]以
上）では殆ど問題にならないため、このような高負荷、
高回転領域では、ポート吸気流量Ｑｐを一定値としても
良い。

【００９７】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。

【００９８】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。

【００９９】Ｍｔ←［Ｍｔ・（τ−１）＋Ｍｓ］／τ 次いで、ステップＳ１２６へ進み、前回算出した過渡付
着量相当空気量ＭｔOLDと今回算出した過渡付着量相当
空気量Ｍｔとに基づき、次式から１気筒１サイクル中の
燃料付着遅れ分相当空気量ΔＭｔを算出し、ルーチンを
抜ける。 ΔＭｔ←（Ｍｔ−ＭｔOLD）・Ｔ２／１０[ms] ここで、Ｔ２は１気筒の１サイクルに要する時間、すな
わち２回転時間である。

【０１００】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。

【０１０１】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既に吸入空気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。

【０１０２】＜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。

【０１０３】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。

【０１０４】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。

【０１０５】＜ステップＳ２０＞ステップＳ２０では、
図１４に示す目標スロットル開度設定サブルーチンが実
行される。この目標スロットル開度設定サブルーチンで
は、前記（１１）式に示す吸気供給割合ＳＧａとエンジ
ン回転数指標値ＭＮｅとに基づきスロットル開度マップ
を補間計算付で参照して目標スロットル開度Ｍθｔｈを
設定する。

【０１０６】先ず、ステップＳ１４１では、吸気供給割
合ＳＧａを、 ＳＧａ←［（Ｇａ＋ＭＧａ４）／２］／Ｇａｍａｘ …（１１−１） に基づいて算出し、次いで、ステップＳ１４２で、エン
ジン回転数指標値ＭＮｅを、 ＭＮｅ←Ｎｅ＋［（ＭＧａ４−Ｇａ） ／（Ｇａ＋ＭＧａ４）］・Ｋ２ …（１１−２） 但し、Ｋ２＝６０Ｖ／（Ｄ・Δｔ）に基づいて算出す
る。

【０１０７】そして、ステップＳ１４３で、上記吸気供
給割合ＳＧａとエンジン回転数指標値ＭＮｅとに基づき
スロットル開度マップ（図２２参照）を補間補間計算付
きで参照して目標スロットル開度Ｍθｔｈを設定し、ル
ーチンを抜ける。

【０１０８】前述のように、定常時においては、実行程
吸入空気量Ｇａと目標行程吸入空気量ＭＧａ、すなわち
スロットル開度設定用目標行程吸入空気量ＭＧａ４とが
一致するため、定常時においても上記スロットル開度マ
ップを参照することで、目標スロットル開度Ｍθｔｈを
設定することが出来る。すなわち、定常時の吸気供給割
合ＳＧａは、 ＳＧａ＝ＭＧａ４／Ｇａｍａｘ …（１１−１’） であり、又、エンジン回転数指標値ＭＮｅは、 ＭＮｅ＝Ｎｅ …（１１−２’） である。

【０１０９】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。

【０１１０】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、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過渡的な目標スロットル開度Ｍθ
ｔｈを設定しているため、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。

【０１１１】更に、上記（１１−２）式を用いてエンジ
ン回転数指標値ＭＮｅを算出することで、スロットル開
度誤差の自己回復機能が備えられる。すなわち、スロッ
トル開度に誤差があり、実行程吸入空気量Ｇａが上記ス
ロットル開度設定用目標行程吸入空気量ＭＧａ４に一致
しない場合、上記（１１−２）式によれば、仮に実行程
吸入空気量Ｇａがスロットル開度設定用目標行程吸入空
気量ＭＧａ４よりも大きいときには、エンジン回転数指
標値ＭＮｅは、実際のエンジン回転数Ｎｅよりも低く設
定される。

【０１１２】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。

【０１１３】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。

【０１１４】＜ステップＳ２１＞ステップＳ２１では、
図１５に示すスロットルアクチュエータ駆動量設定サブ
ルーチンが実行される。先ず、ステップＳ１５１で、ス
ロットル開度センサ３３ａの出力値に基づき検出した実
スロットル開度θｔｈを読込み、ステップＳ１５２で、
目標スロットル開度Ｍθｔｈから実スロットル開度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。

【０１１５】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。

【０１１６】尚、図１８に示すように、運転領域が変化
する過渡時において、スロットル開度設定用目標行程吸
入空気量ＭＧａ４がステップ的に変化するのに対し、ス
ロットル開度は、チャンバ内の充填空気がある分、オー
バシュート的な変化が要求される場合が多いが、吸気管
圧力センサ２２ａの出力値に基づき検出する実行程吸入
空気量Ｇａがスロットル開度設定用目標行程吸入空気量
ＭＧａ４に可能な限り追従できるような動作速度の速い
スロットルアクチュエータ２０を備えることで、本ルー
チンで実行されるスロットル開度制御をより高性能化さ
せることが可能である。

【０１１７】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、こ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。

【０１１８】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。

【０１１９】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。

【０１２０】そして、燃料噴射量設定ルーチンのステッ
プＳ１６３へ戻り、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。

【０１２１】尚、ここで、ＫA/Fはインジェクタ特性補
正定数、αは空燃比フィードバック補正係数、Ｔｓはバ
ッテリ５７の端子電圧ＶB に基づきインジェクタ２３の
無効噴射時間を補間する電圧補正係数である。

【０１２２】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。

【０１２３】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。

【０１２４】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。

【０１２５】

【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の発明
によれば、吸入空気流量を用いることなく１気筒に１吸
気行程当りに吸入される行程吸入空気量を採用し、少な
くとも運転者の要求出力量に基づいて第１の目標行程吸
入空気量を設定し、この第１の目標行程吸入空気量の制
御可能な下限値である目標行程吸入空気量下限値を実行
程吸入空気量とエンジン回転数とに基づき設定し、この
目標行程吸入空気量下限値で上記第１の目標行程吸入空
気量の下限を制限して、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し、又、吸入空気系につ
いては、スロットル弁の下流，上流に発生する第１，第
２の吸気管圧力に基づいてそれぞれ実行程吸入空気量，
スロットル弁全開時に対応する最大実行程吸入空気量を
設定し、実行程吸入空気量と上記第２の目標行程吸入空
気量との平均値が最大実行程吸入空気量の何割に相当す
るのかを表す吸気供給割合と、実行程吸入空気量と上記
第２の目標行程吸入空気量とに基づいて算出した回転数
増減分を現在のエンジン回転数に加算して算出したエン
ジン回転数指標値とに基づいてスロットル弁に連設する
スロットルアクチュエータに対するスロットル弁開度制
御量を設定するので、燃料系、吸入空気系の双方におい
て採用する第２の目標行程吸入空気量が、スロットル弁
開度に従って変化する実際のスロットル通過空気流量に
沿った値に設定され、しかも、上記第２の目標行程吸入
空気量の下限値が常に制限されるため、運転者の要求出
力が減速要求である場合であっても、上記第２の目標行
程吸入空気量が直ちにゼロに近い値に設定されることが
なく、従って、上記第２の目標行程吸入空気量が制御限
界を超えた値に設定されず、定常時は勿論のこと減速時
においても燃料系、吸入空気系の双方において、目標空
燃比に対応した適正な燃料噴射量、及びスロットル開度
を設定することが出来る。

【０１２６】しかもスロットル開度を設定する際に使用
する変数はダイナミックレンジが小さく、従来の吸入空
気流量と云うダイナミックレンジの大きい変数を用いて
スロットル開度を演算する場合に比して演算負荷が軽減
され、しかも、既存のコンピュータであっても第２の目
標行程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。

【０１２７】又、定常状態のセッティングで過渡運転に
も対応することができ、更に、第２の目標行程吸入空気
量に基づき、所定空燃比を得るための燃料噴射量と、こ
の燃料噴射量に適合する所定空燃比を得るための行程吸
入空気量を得るスロットル開度とが同時に設定されるた
め、運転者の要求出力に対するエンジントルクの追従性
が良くなる。

【０１２８】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。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本構成図

【図２】エンジン制御装置の機能を示すブロック図

【図３】吸気損失質量及び体積効率設定ルーチンを示す
フローチャート

【図４】スロットル開度制御ルーチンを示すフローチャ
ート

【図５】実行程吸入空気量設定サブルーチンを示すフロ
ーチャート

【図６】最大実行程吸入空気量設定サブルーチンを示す
フローチャート

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

【図８】アイドル要求行程吸入空気量設定サブルーチン
を示すフローチャート

【図９】目標行程吸入空気量上限値設定サブルーチンを
示すフローチャート

【図１０】目標行程吸入空気量下限値設定サブルーチン
を示すフローチャート

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

【図１２】燃料付着遅れ分相当空気量設定サブルーチン
を示すフローチャート

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

【図１４】目標スロットル開度設定サブルーチンを示す
フローチャート

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

【図１６】燃料噴射量設定ルーチンを示すフローチャー
ト

【図１７】むだ時間設定サブルーチンを示すフローチャ
ート

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

【図１９】行程吸入空気量と理論行程吸入空気量との関
係を示す特性図

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

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

【図２２】スロットル開度マップの説明図

【図２３】エンジンのチャンバモデルを示す説明図

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

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

【図２６】エンジン制御における吸入空気系と燃料系の
遅れの関係を示す説明図

【図２７】エンジンの全体概略図

【図２８】クランクロータとクランク角センサの正面図

【図２９】カムロータとカム角センサの正面図

【図３０】アクセルペダルの側面図

【図３１】電子制御系の回路構成図

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

【符号の説明】

１ エンジン ５ａ スロットル弁 １９ アクセルペダル ２０ スロットルアクチュエータ ２２ａ 吸気管圧力センサ ２２ｂ スロットル前圧力センサ ２３ インジェクタ ３３ａ スロットル開度センサ ３９ クランク角センサ ４２ａ，４２ｂ アクセル開度センサ ５０ 電子制御装置 ５１ メインコンピュータ Ｇａ 実行程吸入空気量 Ｇａｍａｘ 最大実行程吸入空気量 Ｇｆ 燃料噴射量 Ａ 総目標行程吸入空気量（第１の目標行程吸入空気
量） 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） ＭＮｅ エンジン回転数指標値 Ｎｅ エンジン回転数 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） ＳＧａ 吸気供給割合 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.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｄ 45/00 ３６４ Ｆ０２Ｄ 45/00 ３６４Ｄ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 運転者の要求出力量に応じて燃料噴射量
   およびスロットル弁開度を可変制御するエンジンの制御
   装置において、 スロットル弁下流に発生する第１の吸気管圧力に基づき
   １気筒が１吸気行程当たりに吸入する実行程吸入空気量
   を設定する実行程吸入空気量設定手段と、 スロットル弁上流に発生する第２の吸気管圧力に基づき
   上記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要求量である第１の目標行程
   吸入空気量を設定する第１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、 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指示値となる第２の目標行程
   吸入空気量を設定する第２目標行程吸入空気量設定手段
   と、 上記第２の目標行程吸入空気量に基づき燃料噴射量を設
   定する燃料噴射量設定手段と、 上記実行程吸入空気量と上記第２の目標行程吸入空気量
   との平均値の上記最大実行程吸入空気量に対する割合を
   表わす吸気供給割合を算出し、又上記実行程吸入空気量
   と上記第２の目標行程吸入空気量とに基づき回転数増減
   分を算出し、エンジン回転数に上記回転数増減分を加算
   してエンジン回転数指標値を算出し、上記吸気供給割合
   と上記エンジン回転数指標値とに基づき上記スロットル
   弁に連設するスロットルアクチュエータに対するスロッ
   トル開度制御量を設定するスロットル開度設定手段とを
   備えることを特徴とするエンジンの制御装置。
2. 【請求項２】 前記要求出力量はアクセルペダル踏込み
   量であることを特徴とする請求項１記載のエンジンの制
   御装置。