JPH10103121A - エンジンの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】目標吸入空気量に対応する燃料噴射量及びスロ
ットル弁開度を適正に得て空燃比制御性を向上し、且つ
目標値に対する適正なスロットル開度制御量を得る。 【解決手段】１気筒１吸気行程当たり吸入空気量のスロ
ットル開度設定用目標行程吸入空気量ＭＧａ４を設定す
る。又、吸気管圧力に基づいて実行程吸入空気量Ｇａ，
スロットル弁全開対応の最大実行程吸入空気量Ｇａｍａ
ｘを設定し、両者の平均値がＧａｍａｘに対する割合の
吸気供給割合ＳＧａと、実行程吸入空気量ＧａとＭＧａ
４と回転数指標値ＭＮｅとに基づいて、目標スロットル
開度Ｍθｔｈを設定する。そして、実スロットル開度θ
ｔｈを読み込み（S161）、Ｍθｔｈからθｔｈを減算し
て開度誤差Δθｔｈを算出し（S162）、このΔｔｈに基
づきマップを参照して、スロットル弁を作動させるスロ
ットルアクチュエータに対するスロットル開度制御量と
してのデューティ比ＤＵＴＹを設定する（S163）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、運転者の要求出力
量に応じて燃料噴射量を設定すると共に、スロットル弁
開度を可変制御して要求出力に適合する吸入空気量を気
筒へ供給するエンジンの制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、スロットル開度を電子的に制御し
て運転者の要求出力に対する応答性を改善し、良好な走
行性能を得る技術が種々提案されている。例えば、ＳＡ
Ｅペーパ７８０３４６（１９７８年）、或いは特公平３
−６３６５４号公報には、運転者の要求出力量としてア
クセルペダル踏込み量を検出し、このアクセル踏込み量
に応じて燃料噴射量を設定すると共に、この燃料噴射量
とエンジン回転数及びエンジン温度等に基づき、所定空
燃比を得るための目標吸入空気量を設定し、この目標吸
入空気量から、所定のスロットル通過空気流量（スロッ
トル弁を通過する吸入空気流量）となるスロットル弁開
度を設定する、いわゆる燃料主導制御（或いは燃料空気
同時制御）の技術が開示されている。

【０００３】上記先行技術では、スロットル弁上流に配
設した吸入空気量センサでスロットル通過空気流量を検
出し、この検出したスロットル通過空気流量が目標吸入
空気流量に収束するように上記スロットル弁開度をフィ
ードバック制御している。しかし、最近の高出力化され
たエンジンでは、気筒間の吸気干渉を回避する等の理由
からスロットル弁下流に比較的容量の大きいエアーチャ
ンバが設けられており、吸入空気量センサによる吸入空
気流量の検出結果に基づきスロットル弁開度をフィード
バック制御する場合、定常走行であれば吸入空気量がほ
ぼ一定であるため、スロットル弁開度を微量に可変制御
することで正確なスロットル通過空気量を得ることがで
きるが、過渡運転時にスロットル弁を運転者の要求出力
に応じて急開させた場合、チャンバ容積に対する吸気充
填分の遅れにより気筒へ供給される実際の吸入空気量に
は、ある遅れが生じる。一方、各気筒に対する燃料量は
要求出力に応じて設定されるため、空燃比がリッチ化
し、過渡応答性が低下する問題がある。

【０００４】このようなチャンバ容積分による応答遅れ
を解消するため、例えば、特開平５−６５８４５号公報
には、チャンバ容積への吸気充填モデルを用いた理論式
を解いて、過渡時にスロットル弁をオーバシュート的に
動作させることでチャンバ容積による各気筒への吸入空
気の充填遅れを補償する技術が開示されている。

【０００５】そして、この先行例では、燃料空気同時制
御として、燃料噴射量をＬジェトロニック方式或いはＤ
ジェトロニック方式により設定すると共に、スロットル
開度とスロットル弁下流の吸気管圧力とに基づいてスロ
ットル通過空気流量を演算し、このスロットル通過空気
流量に基づいてスロットル弁開度を制御するようにして
いる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Ｌジェ
トロニック方式の場合は、燃料噴射量を設定する際のパ
ラメータである吸入空気量を、スロットル弁上流に配設
した吸入空気量センサの出力値に基づいて算出している
ため、過渡時に燃料噴射量の位相を各気筒へ供給する実
際の吸入空気量に対応して設定することは困難であり、
行程遅れや吸入空気量センサの計測遅れ等の影響により
燃料噴射量の位相が気筒に吸入される実吸入空気量に対
し一方的に遅れてしまい、例えば急加速時には一次的に
リーンスパイクを生じてしまう等の問題がある。

【０００７】また、上記各先行例では、スロットル弁開
度を制御するパラメータとして吸入空気流量、スロット
ル通過空気流量を基本量として採用しているが、この空
気流量は、始動時、或いはアイドル時等の少流量に対し
て最大馬力発生時や急加速時のスパイク的に急増する領
域では１００倍以上変化し、例えば、１／１００の精度
を得ようとすると、ダイナミックレンジは１万倍以上と
なり、ダイナミックレンジが非常に大きい。従って、こ
の空気流量に適合するスロットル弁開度を高精度に設定
するためには、高速、大容量のコンピュータが必要にな
り、従来からエンジン制御で採用する既存のコンピュー
タでは演算負荷が重く、満足に対応することが出来な
い。

【０００８】これに対処するに本出願人は、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
量に基づいて目標行程吸入空気量を設定し、燃料系につ
いては、この目標行程吸入空気量に基づいて燃料噴射量
を設定し、また、吸入空気系については、スロットル弁
の上流，下流に発生する第１，第２の吸気管圧力に基づ
いてそれぞれ実行程吸入空気量，スロットル弁全開時に
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
行程吸入空気量と目標行程吸入空気量とに基づいて算出
した回転数増減分を現在のエンジン回転数に加算して算
出したエンジン回転数指標値とに基づいてスロットル弁
に連設するスロットルアクチュエータに対するスロット
ル開度制御量を設定する技術を、先に提案した（特願平
８−４５２２０号）。

【０００９】しかし、上記吸気供給割合とエンジン回転
数指標値とに基づいて直接的にスロットル開度制御量を
設定した場合には、実際のスロットル開度（実スロット
ル開度）状態がスロットル開度制御量に反映されず、目
標値に対する適正なスロットル開度制御量が得られな
い。

【００１０】また、スロットル開度制御においては、ス
ロットル弁を開弁作動させる時と、、閉弁作動させる時
とがあり、スロットル開度制御量を開弁作動時と閉弁作
動時とで適切に設定する必要がある。

【００１１】更に、従来は、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の制御ゲインは一律であ
り、このため、スロットル弁の開閉速度が一定であっ
た。従って、スロットルアクチュエータによるスロット
ル弁の目標値への収束を早めるため、スロットル開度制
御量の制御ゲインを大きく設定すると、スロットル弁の
開閉弁速度が大きくなり、実スロットル開度の目標値に
対する行き過ぎ、いわゆる目標値に対する実スロットル
開度のオーバーシュート或いはアンダーシュートを生
じ、収束性が悪化してしまう。また、収束性を向上する
ために、スロットル開度制御量の制御ゲインを小さく設
定すると、スロットル弁の開閉速度が遅くなり、実スロ
ットル開度の目標値に対する収束が遅くなってレスポン
スが悪化し、目標吸入空気量に対応するスロットル開度
を即座に得ることができず、燃料主導制御（或いは燃料
空気同時制御）において制御性の悪化を生じる。

【００１２】すなわち、従来は、実スロットル開度の目
標値に対する収束性の向上とレスポンスの向上とを両立
させることができず、燃料主導制御（或いは燃料空気同
時制御）における制御性を向上することができない不都
合があった。

【００１３】本発明は、上記事情に鑑み、目標吸入空気
量に対応する燃料噴射量及びスロットル弁開度を適正に
得ることができて空燃比制御性を向上することが可能で
あり、且つ目標値に対する適正なスロットル開度制御量
を得ることができ、より制御性を向上することが可能な
エンジンの制御装置を提供することを第１の目的とし、
また、上記第１の目的に加え、スロットル開度制御量を
開弁作動時と閉弁作動時とで適切に設定することができ
てスロットル開度制御性を向上することが可能なエンジ
ンの制御装置を提供することを第２の目的とし、更に、
上記第２の目的に加え、実スロットル開度の目標値に対
する収束性の向上とレスポンスの向上とを両立させるこ
とができ、さらに制御性を向上することが可能なエンジ
ンの制御装置を提供することを第３の目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るため、請求項１記載の発明は、運転者の要求出力量に
応じて燃料噴射量及びスロットル弁開度を可変制御する
エンジンの制御装置において、図１の基本構成図に示す
ように、エンジン回転数および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、エンジン回転数およびスロットル弁上
流に発生する第２の吸気管圧力に基づきスロットル弁全
開に対応する最大実行程吸入空気量を設定する最大実行
程吸入空気量設定手段と、少なくとも上記要求出力量に
基づき燃料噴射量並びにスロットル開度制御量を設定す
るため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
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目標行程吸入空気量との平均値
の上記最大実行程吸入空気量に対する割合を表す吸気供
給割合を算出し、また上記実行程吸入空気量と上記目標
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エンジン回転数
指標値とに基づき目標スロットル開度を設定する目標ス
ロットル開度設定手段と、目標スロットル開度に対する
実スロットル開度の開度誤差を算出する開度誤差算出手
段と、上記開度誤差に基づきスロットル弁を作動させる
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制御量設定手段とを備えた
ことを特徴とする。

【００１５】上記第２の目的を達成するため、請求項２
記載の発明は、請求項１記載の発明において、上記スロ
ットルアクチュエータは、デューティ比に応じて作動
し、デューティ比５０％でスロットル弁の作動を停止
し、デューティ比が５０％よりも小さいとき、スロット
ル弁を閉弁方向に作動し、また、デューティ比が５０％
よりも大きいとき、スロットル弁を開弁方向に作動する
スロットルアクチュエータを採用し、上記開度誤差算出
手段は、目標スロットル開度から実スロットル開度を減
算して開度誤差を算出し、上記スロットル開度制御量設
定手段は、上記開度誤差に基づきマップを参照して、ス
ロットル開度制御量としてデューティ比を設定し、上記
開度誤差がゼロのときデューティ比を５０％に設定し、
上記開度誤差がマイナス値のときには、上記デューティ
比を５０％よりも小さい値に設定すると共に、上記開度
誤差がマイナス側であるほどより小さい値のデューティ
比を設定し、また、上記開度誤差がプラス値のときに
は、上記デューティ比を５０％よりも大きい値に設定す
ると共に、開度誤差が大きいほど大きい値のデューティ
比を設定することを特徴とする。

【００１６】上記第３の目的を達成するため、請求項３
記載の発明は、請求項２記載の発明において、上記マッ
プは、上記デューティ比が５０％近傍の上記スロットル
アクチュエータの不感帯域では、開度誤差に対してデュ
ーティ比の変化を大きく設定し、上記開度誤差が上記不
感帯域を除く一定基準より小さい範囲では、開度誤差に
対するデューティ比の変化を小さく設定し、また、開度
誤差が上記一定基準より大きい範囲では、開度誤差に対
するデューティ比の変化を大きく設定することを特徴と
する。

【００１７】請求項４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。

【００１８】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、燃料系については、上記目標行程吸入空
気量に基づいて燃料噴射量を設定する。又、吸入空気系
については、スロットル弁の上流，下流に発生する第
１，第２の吸気管圧力に基づいてそれぞれ実行程吸入空
気量，スロットル弁全開に対応する最大実行程吸入空気
量を設定し、実行程吸入空気量と上記目標行程吸入空気
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、目標スロットル開度を設定す
る。そして、この目標スロットル開度に対する実スロッ
トル開度の開度誤差に基づいて、スロットル弁を作動さ
せるスロットルアクチュエータに対するスロットル開度
制御量を設定する。

【００１９】この際、請求項２記載の発明では、目標ス
ロットル開度から実スロットル開度を減算して開度誤差
を算出し、この開度誤差に基づいてマップを参照し、ス
ロットル開度制御量としてデューティ比を設定する。そ
して、上記開度誤差がゼロのときデューティ比を５０％
に設定して、上記スロットルアクチュエータによるスロ
ットル弁の作動を停止し、上記開度誤差がマイナス値の
ときには、上記デューティ比を５０％よりも小さい値に
設定し、且つ上記開度誤差がマイナス側であるほどより
小さい値のデューティ比を設定して、上記スロットルア
クチュエータにより上記スロットル弁を閉弁方向に作動
し、また、上記開度誤差がプラス値のときには、上記デ
ューティ比を５０％よりも大きい値に設定し、且つ開度
誤差が大きいほど大きい値のデューティ比を設定して、
スロットルアクチュエータによりスロットル弁を開弁方
向に作動させる。

【００２０】また、請求項３記載の発明では、上記マッ
プによって、上記デューティ比が５０％近傍の上記スロ
ットルアクチュエータの不感帯域では、開度誤差に対し
てデューティ比の変化が大きく設定され、従って、不感
帯域を脱したとき、直ちにスロットルアクチュエータの
動作が可能となり、目標スロットル開度に対するスロッ
トル弁の追従性が向上する。そして、上記開度誤差が上
記不感帯域を除く一定基準より小さい範囲では、マップ
によって、開度誤差に対するデューティ比の変化が小さ
く設定され、スロットルアクチュエータに対するスロッ
トル開度制御量の制御ゲインが小さくなって、いわゆる
徐行区間となり、開度誤差の大きい状態から一定基準よ
り小さい範囲に入ったときのスロットルアクチュエータ
によるスロットル弁の回転速度が低下され、スロットル
弁の目標スロットル開度に対する実スロットル開度のオ
ーバーシュート或いはアンダーシュートが防止され、目
標スロットル開度に対する収束性が向上する。また、開
度誤差が上記一定基準より大きい範囲では、開度誤差に
対するデューティ比の変化が大きく設定され、スロット
ルアクチュエータに対する制御ゲインが大きくなり、ス
ロットルアクチュエータによるスロットル弁の開閉速度
が早くなり、早期に、実スロットル開度を目標スロット
ル開度に収束させることが可能となり、レスポンスが向
上する。

【００２１】また、この際、請求項４記載の発明では、
運転者の要求出力量としてアクセルペダル踏込み量を用
いる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、図２〜図４４に基づいて本
発明の実施の一形態を説明する。

【００２３】先ず、図３３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は自動車等の車
輌用のエンジンであり、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。

【００２４】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。

【００２５】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
８０（図４４参照）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。

【００２６】すなわち、上記電子制御装置８０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。

【００２７】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３４に示すアクセル
ペダル１９とは機械的に連設しておらず、併設するスロ
ットルアクチュエータの一例としての油圧モータ式スロ
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５ａ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θａｃｃに相応する値を電子
制御装置８０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２１ａ，２１ｂが併設さ
れている。又、上記電子制御装置８０では、第１アクセ
ル開度センサ２１ａ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２１ａ，２１ｂ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２１ａの故障診断を行う。

【００２８】また、上記吸気マニホルド３に、スロット
ル弁５ａ下流の第１の吸気管圧力Ｐ１を絶対圧で検出す
る吸気管圧力センサ２２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２３が連通されている。

【００２９】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２４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２５が各気筒毎に取り付けられ
ている。この点火プラグ２５には、各気筒毎に配設され
た点火コイル２６を介してイグナイタ２７が接続されて
いる。

【００３０】一方、上記インジェクタ２４は燃料供給路
２８を介して燃料タンク２９に連通されており、この燃
料タンク２９にはインタンク式の燃料ポンプ３０が設け
られている。この燃料ポンプ３０からの燃料は、上記燃
料供給路２８に介装された燃料フィルタ３１を経て上記
インジェクタ２４及びプレッシャレギュレータ３２に圧
送され、このプレッシャレギュレータ３２から上記燃料
タンク２９にリターンされて上記インジェクタ２４への
燃料圧力が所定の圧力に調圧される。

【００３１】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
３３ａとスロットル弁全閉でＯＮするアイドルスイッチ
３３ｂ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３４
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３５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３６
に水温センサ３７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
３８が配設されている。

【００３２】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３９にクランクロータ４０が軸着
され、このクランクロータ４０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４１が対設され、更に、上記クラ
ンクシャフト３９に対して１／２回転するカムシャフト
４２に連設されたカムロータ４３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４４が対設されて
いる。

【００３３】上記クランクロータ４０は、図３５に示す
ように、その外周に突起４０ａ，４０ｂ，４０ｃが形成
され、これらの各突起４０ａ，４０ｂ，４０ｃ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。

【００３４】上記クランクロータ４０の各突起は、上記
クランク角センサ４１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８０へ
出力される。そして、電子制御装置８０では、クランク
角センサ４１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。

【００３５】また、図３６に示すように、上記カムロー
タ４３の外周には、気筒判別用の突起４３ａ，４３ｂ，
４３ｃが形成され、突起４３ａが＃３，＃４気筒の圧縮
上死点後（ＡＴＤＣ）θ４の位置に形成され、突起４３
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４３ｃ
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
４３の各突起が上記カム角センサ４４によって検出さ
れ、カム角センサ４４からカムパルスとして電子制御装
置８０へ出力され、電子制御装置８０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４４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。

【００３６】上記油圧モータ式スロットルアクチュエー
タ２０について図３７〜図４３に基づき詳細に説明する
と、スロットル弁５ａを作動する油圧モータ式スロット
ルアクチュエータ２０は、エンジン１の運転に伴い発生
する油圧を駆動源とするもので、本実施の形態において
は、図３７及び図３８に示すように、パワーステアリン
グ機構４５における作動油（パワステオイル）の油圧を
採用し、パワステオイルリターン通路中のパワステオイ
ルの油圧を用いる。

【００３７】ここで、エンジン１の運転に伴い発生する
油圧としてエンジンオイル或いは自動変速機（オートマ
チックトランスミッション、ＡＴ）のＡＴオイルの油圧
を採用することも考えられるが、エンジンオイル系にお
いては、油圧（オイルポンプ吐出圧）が１〜３ｋｇ／ｃ
ｍ2、オイル流量（吐出量）が４〜５０ｌ／ｍｉｎであ
り、油圧が低く、且つ油量もエンジン回転数に応じて大
きく変動し不安定のため、エンジンオイル系の油圧を用
いた場合には、油圧モータ式スロットルアクチュエータ
２０を満足に駆動するには不十分であり、且つ制御性も
悪化する。また、ＡＴオイル系の油圧においては、例え
ば、ライン圧を用いた場合には、油圧（ライン圧）が
４．５〜１６ｋｇ／ｃｍ2であり油圧が比較的高く、ま
た、オイル流量も比較的安定しているが、手動変速機
（マニュアルトランスミッション、ＭＴ）搭載車に適用
できない不都合がある。

【００３８】これに対して、パワーステアリングは略全
ての自動車に採用されており、パワーステアリングオイ
ル系の油圧（パワステ油圧）は７５〜８０ｋｇ／ｃｍ
2、オイル流量は５〜７ｌ／ｍｉｎであり、油圧が高
く、且つ油圧及び流量とも略一定であり安定している。
従って、パワーステアリング機構２０のパワステ油圧を
油圧モータ式スロットルアクチュエータ２０の駆動源と
して用いることで、スロットル弁５ａを作動させるに十
分な駆動力、及び十分且つ安定したスロットル開度制御
性を得ることが可能となる。

【００３９】パワーステアリング機構４５については、
周知のようにエンジン１によりベルト等の伝動機構４６
を介してオイルリザーバ４７内に配設されたベーンポン
プ４７ａが駆動され、ベーンポンプ４７ａからパワステ
オイルが吐出される。吐出されたパワステオイルは、上
記ベーンポンプ４７ａと一体のフローコントロールバル
ブ４７ｂによりエンジン回転数に応じて適量に制御され
（５〜７ｌ／ｍｉｎ）、且つリリーフバルブ４７ｃとの
共働によりパワステ油圧が制御され（７５〜８０ｋｇ／
ｃｍ2）、パワステオイル供給通路４８を介してステア
リングホイール４９ａ，ステアリングシャフト４９ｂ，
ピニオン軸４９ｃと一体のコントロールバルブ４９ｄに
供給される。

【００４０】そして、ステアリングホイール４９ａによ
りステアリング操舵を加えると、該ステアリングホイー
ル４９ａ，ステアリングシャフト４９ｂ，ピニオン軸４
９ｃと一体のコントロールバルブ４９ｄが働き、転舵方
向に従ったパワステオイルの流路が形成され、パワステ
オイルは、通路５０ａまたは通路５０ｂを通り、パワー
シリンダ５１の第１作動室５１ａまたは第２作動室５１
ｂに供給される。第１作動室５１ａ（第２作動室５１
ｂ）に入ったパワステオイルは、ラック軸５２と一体の
ラックピストン５２ａに作用し、ラック軸５２に図３８
において右（左）への軸力を発生させ、操舵力を補助軽
減する。ラックピストン５２ａの移動により、第２作動
室５１ｂ（第１作動室５１ａ）内のパワステオイルは押
し出され、通路５０ｂ（通路５０ａ）、コントロールバ
ルブ４９ｄ、パワステオイルリターン通路５３ａ，５３
ｂを経由して、オイルリザーバ４７へ戻される。

【００４１】ここで、上記パワステオイルリターン通路
５３ａ，５３ｂが油圧モータ式スロットルアクチュエー
タ２０に延出されて、パワステ油圧が駆動源として油圧
モータ式スロットルアクチュエータ２０に供給される。
なお、パワステオイルリターン通路における油圧を油圧
モータ式スロットルアクチュエータ２０の駆動源として
採用することで、パワーステアリング機構４５に何等の
支障を来すことなく実現できる。すなわち逆に云えば、
パワステオイル供給通路４８に油圧モータ式スロットル
アクチュエータ２０を介装すると、油圧モータ式スロッ
トルアクチュエータ２０の作動により、安定した油圧を
パワーステアリング機構４５に供給することができなく
なる虞があるためである。

【００４２】油圧モータ式スロットルアクチュエータ２
０は、図３８に示すように、スロットルチャンバ５の外
部に固定され、このスロットルアクチュエータ２０のケ
ース本体５５がスロットル弁５ａ側を開口した円筒形状
に形成され、その開口部にスロットルチャンバ５に形成
されたボス部５ｂに当接し且つ油圧モータ式スロットル
アクチュエータ２０内に供給されるパワステオイルをシ
ールするための蓋体５６が配設されている。そして、上
記ケース本体５５内にパワステオイル油圧により回転動
作するプレート５７が内装されており、このプレート５
７に、スロットル弁５ａのスロットルシャフト５ｃの一
端が上記蓋体５６を貫通して固定されている。なお、ス
ロットルシャフト５ｃの他端は、スロットルチャンバ５
の外部に装着された上記スロットルセンサ３３に連接さ
れる。

【００４３】また、図３９に示すように、ケース本体５
５の内部に、扇状の２組の油圧室５５ａ，５５ｂが形成
され、この油圧室５５ａ，５５ｂ内に上記プレート５７
に突出形成されたピストン５７ａ，５７ｂが移動自在に
挿通されている。

【００４４】そして、これらピストン５７ａ，５７ｂに
より各油圧室５５ａ，５５ｂがそれぞれ第１油圧作動室
５５ｃと第２油圧作動室５５ｄとに仕切られ、各第１，
第２油圧作動室５５ｃ，５５ｄが、ケース本体５５内に
形成された２組の第１，第２オイル通路５５ｅ，５５ｆ
をそれぞれ介して、ケース本体５５の中心部に配設され
たロータリバルブ５８の回転によって、上記パワステア
リング機構４５のコントロールバルブ４９ｄからのパワ
ステオイルリターン通路５３ａに連通するオイル供給室
５５ｇと、オイルリザーバ４７へのパワステオイルリタ
ーン通路５３ｂに連通するドレイン室５５ｈとに選択的
に連通されるようになっている。

【００４５】また、上記ロータリバルブ５８は、ケース
本体５５に回転可能に支持されており、ロータリバルブ
５８のバルブシャフト５８ａがケース本体５５を貫通し
て延出され、バルブシャフト５８ａの先端に１８０°対
向するＳ，Ｎ極（図３９において上方がＮ極、下方がＳ
極）を備えた永久磁石からなるロータ磁石５９が取付固
定されている。従って、ロータリバルブ５８、バルブシ
ャフト５８ａ、及びロータ磁石５９によりロータが構成
されている。

【００４６】なお、上記ロータリバルブ５８及びロータ
磁石５９は、図示しないストッパにより図３９の中立位
置に対し、図４１、図４３に示すように、時計回り方
向、反時計回り方向に各θR（本実施の形態において
は、θR＝２０°）の回動範囲に規制されている。

【００４７】更に、上記ロータ磁石５９と対向するよう
に、Ｕ字状（図３８においては逆Ｕ字状）の積層コア６
２がケース６０の内周面に取付固定されており、このケ
ース６０が上記ケース本体５５に固定されている。そし
て、積層コア６２の中央部の外周に励磁コイル６３が巻
装されており、上記積層コア６２と励磁コイル６３とに
よりソレノイド６１が構成される。すなわち、本実施の
形態では、ロータリソレノイド構造によりアクチュエー
タ２０内のパワステオイルの通路接続を切換えること
で、第１油圧作動室５５ｃ、或いは第２油圧作動室５５
ｄへのパワステオイル供給、排出を切換えて、ピストン
５７ａ，５７ｂの回動によりプレート５７を回転させ、
これにより、このプレート５７に固定されたスロットル
シャフト５ｃを介してスロットル弁５ａを開閉作動させ
る。

【００４８】また、図４０に示すように、上記励磁コイ
ル６３の両端端子６３ａ，６３ｂがＨブリッジ回路６４
に接続されている。このＨブリッジ回路６４は、インバ
ータ６５と、４個の電界効果トランジスタ（Field Effe
ct Transistor、以下「ＦＥＴ」と略記する）ＦＥＴ１
〜ＦＥＴ４とからなり、ＦＥＴ１及びＦＥＴ３はＰチャ
ンネル形ＦＥＴであり、ゲート電圧がＨレベルのときＯ
ＦＦし、ゲート電圧がＬレベルのときＯＮしてドレイン
Ｄ〜ソースＳが接続され、ＦＥＴ２及びＦＥＴ４はＮチ
ャンネル形ＦＥＴであり、逆にゲート電圧がＨレベルの
ときＯＮしてドレインＤ〜ソースＳが接続され、ゲート
電圧がＬレベルのとき、ＯＦＦする。

【００４９】そして、後述する電子制御装置８０のＰＷ
Ｍ信号出力回路１０３にインバータ６５の入力端子が接
続されると共にＦＥＴ１及びＦＥＴ２のゲートＧが接続
され、上記インバータ６５の出力端子にＦＥＴ３及びＦ
ＥＴ４のゲートＧが接続されている。また、ＦＥＴ１及
びＦＥＴ２の各ドレインＤが上記励磁コイル６３の一方
端子６３ａに接続され、ＦＥＴ３及びＦＥＴ４の各ドレ
インＤが励磁コイル６３の他方端子６３ｂに接続され、
更に、ＦＥＴ１及びＦＥＴ３の各ソースＳがグランド接
続（接地）され、ＦＥＴ２及びＦＥＴ４の各ソースＳが
１２Ｖ電源（バッテリ）に接続されている。

【００５０】本実施の形態においては、電子制御装置８
０において演算されたデューティ比ＤＵＴＹに比例して
デューティ比ＤＵＴＹが大きいほど、ＰＷＭ信号出力回
路１０３から一定周期Ｔに対するＨレベル電圧（５Ｖ電
圧）出力時間、すなわち、ＯＮ時間ＴONが長くなるＰＷ
Ｍ信号（パルス幅変調信号）が出力される（図２８参
照）。

【００５１】そして、ＴON時間によりＰＷＭ信号出力回
路１０３からＨレベル電圧出力のときには、ＦＥＴ２及
びＦＥＴ３がＯＮし、ＦＥＴ１及びＦＥＴ４がＯＦＦす
ることで、励磁コイル６３の一方端子６３ａがＦＥＴ２
により１２Ｖ電源に接続されると共に、他方端子６３ｂ
がＦＥＴ３によりグランド接続され（図２９参照）、図
４０に実線の矢印で示すように、励磁コイル６３に順方
向の電流（順電流）が流れ、同図において左方向に、積
層コア６２に励磁コイル６３の励磁による磁界が発生し
て、積層コア６２の一方端６２ａにＮ極、他方端６２ｂ
にＳ極の磁極が発生する。また、ＰＷＭ信号のＬレベル
電圧（０Ｖ）期間中は、逆にＦＥＴ２及びＦＥＴ３がＯ
ＦＦし、ＦＥＴ１及びＦＥＴ４がＯＮし、励磁コイル６
３の一方端子６３ａがＦＥＴ１によりグランド接続され
ると共に、他方端子６３ｂがＦＥＴ４によって１２Ｖ電
源に接続され（図２９参照）、図４０に破線の矢印で示
すように、励磁コイル６３に逆方向の電流（逆電流）が
流れ、同図において右方向に、積層コア６２に励磁コイ
ル６３の励磁による磁界が発生して、積層コア６２の一
方端６２ａにＳ極、他方端６２ｂにＮ極の磁極が発生す
る。

【００５２】従って、上記ロータリバルブ５８は、該ロ
ータリバルブ５８と一体のロータ磁石５９と、上記ソレ
ノイド６１との吸引力・反発力によって、図３９の中立
位置に対し最大±２０°回動し（上述のように図示しな
いストッパによる規制位置まで回動可能）、上記デュー
ティ比ＤＵＴＹが５０％よりも大きくＰＷＭ信号のＯＮ
時間ＴONが一定周期時間Ｔに対して５０％よりも大きい
ほど、逆電流に対し順電流期間が増加して、ロータ磁石
５９とこれと一体のロータリバルブ５８が図の反時計回
り方向に回動し、これにより、各第１油圧作動室５５ｃ
が第１オイル通路５５ｅを介してオイル供給室５５ｇに
連通して第１油圧作動室５５ｃにパワステオイルが供給
されると共に、各第２油圧作動室５５ｄが第２オイル通
路５５ｆを介してドレイン室５５ｈに連通して第２油圧
作動室５５ｄ内のパワステオイルが排出され、第１油圧
作動室５５ｃ内に供給されるパワステオイルの油圧によ
ってピストン５７ａ，５７ｂが図の時計回り方向に回動
して、このピストン５７ａ，５７ｂと一体のプレート５
７を介してスロットルシャフト５ｃが時計回り方向に回
転し、スロットル弁５ａの開度が増加される。

【００５３】そして、上記デューティ比が１００％でＰ
ＷＭ信号のＴON時間ＴONが１００％のとき、上記励磁コ
イル６３に順方向に最大電流が流れ、ロータリバルブ５
８の反時計回り回動速度が最大となり、第１油圧作動室
５５ｃに連通する第１オイル通路５５ｅのオイル供給室
５５ｇに対する開口面積の増大速度、及び第２油圧作動
室５５ｄに連通する第２オイル通路５５ｆのドレイン室
５５ｈに対する開口面積の増大速度が最大となって、こ
れに伴いピストン５７ａ、５７ｂの時計回り方向の回動
速度、すなわち、スロットル弁５ａの開弁速度が最大と
なる。

【００５４】また、上記デューティ比ＤＵＴＹが５０％
よりも小さくＰＷＭ信号のＯＮ時間ＴONが一定周期Ｔに
対して５０％よりも大きいほど、順電流に対し逆電流期
間が増加して、ロータ磁石５９とこれと一体のロータリ
バルブ５８が図の時計回り方向に回動し、逆に、各第１
油圧作動室５５ｃが第１オイル通路５５ｅを介してドレ
イン室５５ｈに連通して第１油圧作動室５５ｃのパワス
テオイルが排出されると共に、各第２油圧作動室５５ｄ
が第２オイル通路５５ｆを介してオイル供給室５５ｇに
連通して第２油圧作動室５５ｄにパワステオイルが供給
され、第２油圧作動室５５ｄ内に供給されるパワステオ
イルの油圧によってピストン５７ａ，５７ｂが図の反計
回り方向に回動して、このピストン５７ａ，５７ｂと一
体のプレート５７を介してスロットルシャフト５ｃが反
時計回り方向に回転し、スロットル弁５ａの開度が減少
する。

【００５５】そして、上記デューティ比ＤＵＴＹが０％
でＰＷＭ信号のＴON時間ＴONが０％のとき、上記励磁コ
イル６３に逆方向に最大電流が流れ、ロータリバルブ５
８の時計回り回動速度が最大となり、第１油圧作動室５
５ｃに連通する第１オイル通路５５ｅのドレイン室５５
ｈに対する開口面積の増大速度、及び第２油圧作動室５
５ｄに連通する第２オイル通路５５ｆのオイル供給室５
５ｇに対する開口面積の増大速度が最大となって、これ
に伴いピストン５７ａ、５７ｂの反時計回り方向の回動
速度、すなわち、スロットル弁５ａの閉弁速度が最大と
なる なお、デューティ比ＤＵＴＹが５０％でＰＷＭ信号のＯ
Ｎ時間ＴONが一定周期Ｔに対して５０％のとき、励磁コ
イル６３の平均的な電流値がゼロとなり、これによっ
て、ロータリバルブ５８が中立位置となりスロットル弁
５ａが停止する。

【００５６】従って、目標とするスロットル開度（目標
スロットル開度）よりも実際のスロットル開度（実スロ
ットル開度）が小さければ、それに応じて５０％より大
きいデューティ比ＤＵＴＹのＰＷＭ信号を油圧モータ式
スロットルアクチュエータ２０に与えることで、スロッ
トル弁５ａは時計回り方向に回転し、実スロットル弁開
度が増大する。また、目標スロットル開度よりも実スロ
ットル開度が大きければ、それに応じ５０％よりも小さ
いデューティ比ＤＵＴＹのＰＷＭ信号を油圧モータ式ス
ロットルアクチュエータ２０に与えることで、スロット
ル弁５ａが反時計回り方向に回動し、実スロットル回度
が減少する。そして、実スロットル開度が目標スロット
ル回度に一致したときデューティ比ＤＵＴＹが５０％の
ＰＷＭ信号を油圧モータ式スロットルアクチュエータ２
０に与えることで、スロットル弁５ａが停止する。

【００５７】ここで、ＰＷＭ信号の周波数が高いと（一
定周期Ｔが短い）、油圧モータ式スロットルアクチュエ
ータ２０の精度は向上するものの動作速度が遅くなり、
また、ＰＷＭ信号の周波数が低いと（一定周期が長
い）、励磁コイル６３の順電流期間と逆電流期間の増大
によりロータリバルブ５８の振動が大きくなり、制御性
が悪化するため、ＰＷＭ信号の周波数は、デューティ比
ＤＵＴＹ＝５０％においてロータリバルブ５８が僅かに
（振幅１度程度）振動する程度の値を選択する（本実施
の形態では、２５０Ｈｚ）。

【００５８】また、図３９に示すロータリバルブ５８の
中立位置で、全てのポートが開いている（アンダーラッ
プする）構成となっており、オイル供給室５５ｇとドレ
イン室５５ｈとの連通により、オイル供給室５５ｇから
ドレイン室５５ｈへ容易にパワステオイルが流れ、パワ
ステオイルのリターン系を油圧モータ式スロットルアク
チュエータ２０の駆動源として用いてもパワーステアリ
ング機構４５の作動に影響を与えないようになってい
る。

【００５９】そして、図４１に示すように図の反時計回
り方向に各ピストン５７ａ，５７ｂが回動して各ピスト
ン５７ａ，５７ｂが各油圧室５５ａ，５５ｂの反時計回
り方向壁面に当接したとき、スロットル弁５ａが全閉位
置に規制され、一方、図４３に示すように時計回り方向
に各ピストン５７ａ，５７ｂが回動して各ピストン５７
ａ，５７ｂが各油圧室５５ａ，５５ｂの時計回り方向壁
面に当接したとき、スロットル弁５ａが全開位置に規制
される。

【００６０】ここで、本実施の形態では、スロットルア
クチュエータとしてパワステオイルを駆動源とする油圧
モータ式スロットルアクチュエータ２０を用いることに
より、ステップモータ式スロットルアクチュエータ、サ
ーボモータ式スロットルアクチュエータに対し、下記の
利点を有する。

【００６１】（１）パワステオイル系は上述のように油
圧が高く安定しており、且つ流量も比較的多く安定して
いるため、スロットルアクチュエータの動作速度が早
く、また、スロットルアクチュエータ内はパワステオイ
ルにより潤滑され摩耗部分がほとんどなく、耐久性に優
れる。

【００６２】（２）油圧モータ部等は単純なダイキャス
トにより制作可能であり、コストを低減することができ
る（従来のロータリソレノイド式アイドル回転数制御弁
（ＩＳＣ弁）と同等のコストで実現可能）。

【００６３】（３）油圧モータ式スロットルアクチュエ
ータ２０の制御回路（ＰＷＭ信号出力回路１０３、Ｈブ
リッジ回路６４）のコストは、従来のＩＳＣ弁駆動回路
と同等以下のコストで実現できる。

【００６４】（４）油圧モータ式スロットルアクチュエ
ータ２０に対する制御ソフトは、目標スロットル開度に
対する実スロットル開度の開度誤差（＝目標スロットル
開度−実スロットル開度）に応じてデューティ比ＤＵＴ
Ｙを設定するだけであり、計算負荷が軽く、エンジン制
御と容易に統合できる。

【００６５】（５）油圧モータ式スロットルアクチュエ
ータ２０の駆動源はパワステオイル系のリターン油圧を
用いるので、パワーステアリングに影響を及ぼすことな
く実現でき、油圧モータ式スロットルアクチュエータ２
０への油圧配管を追加するのみで容易に実現できる。

【００６６】しかし、エンジン運転に伴い発生する油圧
（本実施の形態においては、パワステオイルの油圧）を
駆動源とする油圧モータ式スロットルアクチュエータ２
０においては、走行中およびアイドル中にはパワステオ
イルの油圧が途切れることはないので問題ないが、唯一
の留意点は、エンジンクランキング時および低温始動直
後等、油圧不足時に工夫が必要となることである。

【００６７】そこで、−３０°Ｃでエンジン始動でき、
且つ始動後アイドルを維持できるスロットル開度を、例
えば、１５％開度（スロットル弁５ａの全開開度を１０
０％としたときの１５％の開度）とすれば、パワステオ
イルの油圧がゼロの時にスロットル弁５ａが１５％開度
の初期設定開度となるよう、図３８及び図３９に示すよ
うに、エンジン始動のための初期設定開度をスロットル
弁５ａに与える初期位置決め機構６６が上記油圧モータ
式スロットルアクチュエータ２０とスロットルチャンバ
５との間に設けられている。

【００６８】この初期位置決め機構６６は、洗濯挟み状
のクリップからなり、スロットル弁５ａのスロットルシ
ャフト５ｃに対して回転可能なクランプによって、スロ
ットルシャフト５ｃの回転位置をスロットルチャンバ５
に立設固定された固定ピン６７の位置に一致させること
で、スロットル弁５ａを初期設定開度にするものであ
る。すなわち、初期位置位置決め機構６６は、スロット
ルシャフト５ｃが回転自在に挿通された第１，第２のク
リップ片６８ａ，６８ｂと、両クリップ片６８ａ，６８
ｂにより上記固定ピン６７を狭持するためこれらクリッ
プ片６８ａ，６８ｂに架け渡された引っ張りスプリング
６９とから構成される。

【００６９】そして、スロットルシャフト５ｃに固設さ
れ先端部が曲げ起こし形成されたレバー５ｄの両側面が
上記固定ピン６７よりも内周側で上記両クリップ片６８
ａ，６８ｂの内面に当接され、油圧モータ式スロットル
アクチュエータ２０に供給されるパワステオイルの油圧
がゼロ或いは微小のとき、上記スプリング６９の付勢力
によって第１，第２のクリップ片６８ａ，６８ｂによ
り、スロットルチャンバ５に立設固定された固定ピン６
７と共に上記レバー５ｄが挟持され、スロットルシャフ
ト５ｃの回転位置が固定ピン６７の位置と一致し、スロ
ットルシャフト５ｃと連結するスロットル弁５ａの開度
が初期設定開度（１５％開度）に保持される。

【００７０】これにより、エンジンクランキング時およ
び低温始動直後等の油圧不足時に、スロットル弁５ａが
初期設定開度（１５％開度）に保持されて、エンジン始
動及び始動後アイドルが確保される。

【００７１】なお、クランプに用いる上記引っ張りスプ
リング６９の付勢力（引っ張り力）は、油圧モータ式ス
ロットルアクチュエータ２０の通常動作時の回転力に比
べて十分に小さい力となるように設定する。

【００７２】そして、エンジン始動後、パワステオイル
の油圧が十分上昇すると、油圧モータ式スロットルアク
チュエータ２０の回転力により初期位置決め機構６６の
引っ張りスプリング６９の付勢力に抗し、スロットルシ
ャフト５ｃを介してスロットル弁５ａが動作される。す
なわち、油圧モータ式スロットルアクチュエータ２０の
回転力によりスロットル弁５ａが初期設定開度から閉弁
されるときには、図４１に示すように、第２のクリップ
片６８ｂは固定ピン６７に当接したまま、第１のクリッ
プ片６８ａは、油圧モータ式スロットルアクチュエータ
２０の回転力によるスロットルシャフト５ｃの回転によ
り、このスロットルシャフト５ｃに固設されたレバー５
ｄの左側端面により押圧されて、引っ張りスプリング６
９の付勢力に抗し、スロットルシャフト５ｃ及びレバー
５ｄと共に反時計回り方向に回転し、固定ピン６７から
離間する。

【００７３】一方、油圧モータ式スロットルアクチュエ
ータ２０の回転力によりスロットル弁５ａが初期設定開
度から開弁されるときには、図４２（図４２はスロット
ル弁が５０％開度のときを示す）又は図４３に示すよう
に、逆に、第１のクリップ片６８ａが固定ピン６７に当
接したまま、第２のクリップ片６８ｂが、油圧モータ式
スロットルアクチュエータ２０の回転力によるスロット
ルシャフト５ｃの回転により、このスロットルシャフト
５ｃに固設されたレバー５ｄの右側端面により押圧され
て、引っ張りスプリング６９の付勢力に抗し、スロット
ルシャフト５ｃ及びレバー５ｄと共に時計回り方向に回
転し、固定ピン６７から離間する。

【００７４】従って、エンジン始動後においてパワステ
オイルの油圧が十分上昇した後は、この初期位置決め機
構６６によって、油圧モータ式スロットルアクチュエー
タ２０によるスロットル弁５ａの閉弁或いは開弁動作が
阻害されることはない。

【００７５】次に、電子制御装置（ＥＣＵ）８０の構成
を図４４に基づいて説明する。ＥＣＵ８０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８１と、ノック検出処理専用のサブコ
ンピュータ９１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
１０１、上記メインコンピュータ８１に接続される駆動
回路１０２、ＰＷＭ信号出力回路１０３、及びＡ／Ｄ変
換器１０４、及びサブコンピュータ９１に接続される各
種の周辺回路が内蔵されている。

【００７６】上記定電圧回路１０１は、電源リレー１１
０のリレー接点を介してバッテリ１１１に接続され、バ
ッテリ１１１に、上記電源リレー１１０のリレーコイル
がイグニッションスイッチ１１２を介して接続されてい
る。また、上記定電圧回路１０１は、直接、上記バッテ
リ１１１に接続されており、イグニッションスイッチ１
１２がＯＮされて電源リレー１１０のリレー接点が閉と
なるとＥＣＵ８０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１１２のＯＮ，ＯＦＦに拘らず、
常時、メインコンピュータ８１のバックアップＲＡＭ８
５にバックアップ用の電源を供給する。更に、上記バッ
テリ１１１には、燃料ポンプリレー１１３のリレー接点
を介して燃料ポンプ３０が接続されている。

【００７７】上記メインコンピュータ８１は、ＣＰＵ８
２、ＲＯＭ８３、ＲＡＭ８４、バックアップＲＡＭ８
５、カウンタ・タイマ群８６、シリアル通信インターフ
ェースであるＳＣＩ８７、及び、Ｉ／Ｏインターフェイ
ス８８がバスライン８９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ＲＡＭ８５
には、上記イグニッションスイッチ１１２のＯＮ，ＯＦ
Ｆに拘らず、上記定電圧回路１０１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。

【００７８】なお、上記カウンタ・タイマ群８６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８１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。

【００７９】又、上記サブコンピュータ９１も、上記メ
インコンピュータ８１と同様、ＣＰＵ９２、ＲＯＭ９
３、ＲＡＭ９４、カウンタ・タイマ群９５、ＳＣＩ９
６、及び、Ｉ／Ｏインターフェイス９７がバスライン９
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８１とサブコンピュータ９
１とは、上記ＳＣＩ８７，９６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。

【００８０】上記メインコンピュータ８１のＩ／Ｏイン
ターフェイス８８の入力ポートには、アイドルスイッチ
３３ｂ、車速センサ７１、エアコンスイッチ７２、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７３（ＭＴ車の場合はニュートラルスイッ
チ）、ラジエータファンスイッチ７４、クランク角セン
サ４１、及びカム角センサ４４が接続されており、更
に、上記Ａ／Ｄ変換器１０４を介して、第１アクセル開
度センサ２１ａ、第２アクセル開度センサ２１ｂ、吸気
管圧力センサ２２、スロットル前圧力センサ２３、スロ
ットル開度センサ３３ａ、吸気温度センサ３４、水温セ
ンサ３７、及びＯ2センサ３８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。

【００８１】又、上記Ｉ／Ｏインターフェイス８８の出
力ポートには、イグナイタ２７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２４、及び燃料ポンプリレー１１３のリレー
コイルが上記駆動回路１０２を介して接続され、更に、
上記ＰＷＭ信号出力回路１０３を介して油圧モータ式ス
ロットルアクチュエータ２０のＨブリッジ回路６４が接
続されている。

【００８２】一方、上記サブコンピュータ９１のＩ／Ｏ
インターフェイス９７の入力ポートに、クランク角セン
サ４１、カム角センサ４４が接続されると共に、ノック
センサ３５がアンプ１０５、周波数フィルタ１０６、Ａ
／Ｄ変換器１０７を介して接続され、上記ノックセンサ
３５からのノック検出信号が上記アンプ１０５で所定の
レベルに増幅された後に上記周波数フィルタ１０６によ
り必要な周波数成分が抽出され、上記Ａ／Ｄ変換器１０
７にてデジタル信号に変換されて入力される。

【００８３】上記メインコンピュータ８１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９１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
３５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３５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。

【００８４】上記サブコンピュータ９１のＩ／Ｏインタ
ーフェイス９７の出力ポートは、上記メインコンピュー
タ８１のＩ／Ｏインターフェイス８８の入力ポートに接
続されており、上記サブコンピュータ９１でのノック判
定データがＩ／Ｏインターフェイス８８に出力される。
そして、上記メインコンピュータ８１では、上記サブコ
ンピュータ９１からノック発生有りの判定結果が出力さ
れると、ＳＣＩ８７を介してシリアル通信ラインよりサ
ブコンピュータ９１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。

【００８５】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１１２がＯＮされると、電源リレー
１１０がＯＮし、上記メインコンピュータ８１では、定
電圧回路１０１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、ＣＰＵ８２が、ＲＯＭ８３
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８８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、ＲＡＭ
８４に格納される各種データ及びバックアップＲＡＭ８
５に格納されている各種学習値データ、ＲＯＭ８３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２４に出
力して燃料噴射制御を行い、又、演算した目標スロット
ル開度に対する、スロットル開度センサ３３ａにより検
出される実際のスロットル開度（以下、「実スロットル
開度」という）の開度誤差に対応するデューティ比ＤＵ
ＴＹのデューティ信号をＨブリッジ回路６４に出力して
油圧モータ式スロットルアクチュエータ２０によるスロ
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２７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９
１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。

【００８６】上記メインコンピュータ８１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。

【００８７】運転者の要求出力量として第１アクセル開
度センサ２１ａ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２０１）、運転者の要求出力量を得るために必要とす
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、すなわち出力要求行程吸入空気量
としての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２０
２）。また、クランク角センサ４１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２０３）、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時の目標値となるアイドル要
求行程吸入空気量ＭＧａ２をエンジン回転数Ｎｅに基づ
いて設定する（アイドル要求行程吸入空気量設定２０
４）。

【００８８】一方、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をエンジン始動のた
めの前記初期設定開度（１５％開度）よりも小さい予め
設定された設定値θｔｈｓ（例えば、１２％開度相当
値）と比較し、実スロットル開度θｔｈが設定値θｔｈ
ｓ以下になったかを判断する（切換条件判別２０５）。
そして、エンジン始動から実スロットル開度θｔｈが上
記設定値θｔｈｓよりも大きい間は、上記アイドル要求
行程吸入空気量ＭＧａ２により総目標行程吸入空気量Ａ
を設定し、実スロットル開度θｔｈが設定値θｔｈｓ以
下になった後は、以後、上記アクセルペダル要求行程吸
入空気量ＭＧａ１とアイドル要求行程吸入空気量とを加
算して、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
算出する（総目標行程吸入空気量２０６）。

【００８９】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２０
７ａ，下限値算出２０７ｂ）、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２０８）、また、エンジ
ン始動から実スロットル開度θｔｈが上記設定値θｔｈ
ｓよりも大きい間は、エンジン回転数Ｎｅと吸気管圧力
センサ２２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とに基づき設定される実行程吸入空気
量Ｇａにより燃料量算出用目標行程吸入空気量ＭＧａ３
を設定する。この際、実行程吸入空気量Ｇａによる燃料
量算出用目標行程吸入空気量ＭＧａ３の上限を、上記ア
イドル要求行程吸入空気量ＭＧａ２による総目標行程吸
入空気量Ａを所定倍した値（本実施の形態では、１．５
×Ａ）によって規制する。又、実スロットル開度θｔｈ
が設定値θｔｈｓ以下になった後は、以後、上記不可能
な指示値のリミットした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（燃料量算出用目標行程吸入空気量設定２０９）
そして、上記燃料量算出用目標行程吸入空気量ＭＧａ３
を基本として、燃料系と吸入空気系とにおいて燃料噴射
量Ｇｆ、スロットル開度制御量をそれぞれ設定する。す
なわち、上記燃料量算出用目標行程吸入空気量ＭＧａ３
が燃料噴射量およびスロットル弁開度を設定するための
目標値となる。

【００９０】燃料系では、上記燃料量算出用目標行程吸
入空気量ＭＧａ３に対して吸入空気系の油圧モータ式ス
ロットルアクチュエータ２０の動作遅れに燃料系を同期
させる為のむだ時間処理を行い（むだ時間遅れ処理２１
０）、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を設定する（燃料噴射量設定２１１）。そして、燃
料噴射量Ｇｆに基づいてインジェクタ２４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２
１２）。

【００９１】すなわち、エンジンクランキングからエン
ジン始動直後においては、上述のように、油圧モータ式
スロットルアクチュエータ２０の駆動源となるパワステ
オイルの油圧が不足し、目標行程吸入空気量（総目標行
程吸入空気量Ａ）に基づいて油圧モータ式スロットルア
クチュエータ２０に対するスロットル開度制御量を設定
しても油圧モータ式スロットルアクチュエータ２０が目
標スロットル開度に追従作動することができず、目標吸
入空気量に対応するスロットル開度を得ることができな
い。

【００９２】従って、このとき、目標行程吸入空気量
（総目標行程吸入空気量Ａ）に基づいて燃料噴射量Ｇｆ
を設定すると、目標吸入空気量に対応するスロットル開
度が得られないため、空燃比状態が悪化して、始動性が
悪化すると共に、始動後のアイドル安定性も悪化する。

【００９３】ここで、スロットル開度制御量は上記燃料
量算出用目標行程吸入空気量ＭＧａ３を基に設定され、
且つ、エンジン始動直後においては、通常、アクセル解
放状態にあり、上記初期設定開度（１５％開度）以下の
スロットル開度要求となる。従って、エンジン始動から
実スロットル開度θｔｈが上記設定値θｔｈｓよりも大
きい間は、目標スロットル開度要求に対し実スロットル
開度θｔｈがパワステオイル油圧の不足により追従して
いないことを示し、このときは、実行程吸入空気量Ｇａ
により燃料量算出用目標行程吸入空気量ＭＧａ３を設定
し、すなわち、実行程吸入空気量Ｇａによって燃料噴射
量Ｇｆを設定する。この実行程吸入空気量Ｇａは、スロ
ットル弁下流の第１の吸気管圧力Ｐ１とエンジン回転数
Ｎｅとに基づいて設定され、従って、このとき上記実行
程吸入空気量Ｇａによって設定される燃料噴射量Ｇｆ
は、Ｄジェトロニック方式と同様、スロットル弁下流の
吸気管圧力とエンジン回転数とによるエンジン状態に応
じ設定されることとなり、エンジン状態に適合する燃料
噴射量を得ることができ、因って、エンジン始動時およ
び始動直後におけるパワステオイルの油圧不足に伴う油
圧モータ式スロットルアクチュエータ２０の不作動に起
因する空燃比状態の悪化が防止され、始動性および始動
後アイドル安定性を向上することが可能となる。

【００９４】更に、このとき、実行程吸入空気量Ｇａに
よる燃料量算出用目標行程吸入空気量ＭＧａ３の上限
を、アイドル時の目標値となる上記アイドル要求行程吸
入空気量ＭＧａ２による総目標行程吸入空気量Ａを所定
倍した値（本実施の形態では、１．５×Ａ）によって規
制することで、例え、スロットル弁の開弁固着等の故障
に起因して実行程吸入空気量Ｇａが大きくなったとして
も、これが規制され、過大な燃料噴射量が設定されるの
が防止され、万が一、スロットル弁５ａが開弁固着等の
故障を生じても不測の事態が回避される。

【００９５】また、エンジン始動後においてエンジン運
転に伴いパワステオイルが流動化してパワステオイルの
油圧が十分上昇し、実スロットル開度θｔｈが設定値θ
ｔｈｓ以下となり、初期設定開度以下のスロットル開度
要求に対して実際にスロットル弁５ａが追従して動き出
したことが確認できた後は、アクセルペダル要求行程吸
入空気量ＭＧａ１とアイドル要求行程吸入空気量ＭＧａ
２とを加算して設定した総目標行程吸入空気量Ａによる
燃料量算出用目標行程吸入空気量ＭＧａ３により燃料噴
射量Ｇｆを設定することで、目標吸入空気量に対応する
燃料噴射量及びスロットル弁開度を適正に得ることがで
き、スロットル開度と整合する燃料噴射量Ｇｆが得ら
れ、空燃比制御性が向上する。

【００９６】一方、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ＭＧ
ａ４を算出する（燃料付着遅れ補正モデル２１３）。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。

【００９７】すなわち、エンジン回転数Ｎｅ、吸気管圧
力センサ２２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３４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２
１４）、エンジン回転数Ｎｅ、スロットル前圧力センサ
２３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２１５）。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
の平均値を算出し、この平均値の上記最大実行程吸入空
気量Ｇａｍａｘに対する割合を表す吸気供給割合ＳＧａ
を算出すると共に、実行程吸入空気量Ｇａとスロットル
開度設定用目標行程吸入空気量ＭＧａ４とに基づいて回
転数増減分を算出し、この回転数増減分を現在のエンジ
ン回転数Ｎｅに加算してエンジン回転数指標値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Ｍθｔｈを設
定する（目標スロットル開度設定２１６）。

【００９８】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を減算して開度誤差Δθｔｈを算出
し（開度誤差算出２１７）、この開度誤差Δθｔｈに基
づいてマップ参照により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デューティ比Ｄ
ＵＴＹを設定し（スロットル開度制御量設定２１８）、
このデューティ比ＤＵＴＹのデューティ信号をＰＷＭ信
号出力回路１０３に出力することで、このデューティ比
ＤＵＴＹに対応するＰＷＭ信号がＨブリッジ回路６４に
出力され、油圧モータ式スロットルアクチュエータ２０
の励磁コイル６３に流れる順電流期間および逆電流期間
が制御されて、ロータリバルブ５８による油路切換えに
よりピストン５７ａ，５７ｂ、プレート５７が回転し、
このプレート５７に取付固定されたスロットルシャフト
５ｃの回転によりスロットル弁５ａが目標スロットル開
度Ｍθｔｈに追従するよう作動される。

【００９９】これら各機能は、後述するように具体的に
は図３〜図１９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。

【０１００】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（目標行程吸入空気量）を設定する。そして、エン
ジン始動から実スロットル開度θｔｈが設定値θｔｈｓ
以下になるまでの間は、実行程吸入空気量Ｇａに基づい
て燃料噴射量Ｇｆを設定すると共に（Ｄジェトロニック
方式による燃料設定と同義）、目標行程吸入空気量に基
づきスロットル開度を設定し、実スロットル開度θｔｈ
が設定値θｔｈｓ以下となった後は、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、スロットル開度を設定する。ここで、
所定空燃比を得るために気筒へ供給する吸入空気量がΔ
ｔ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。

【０１０１】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。

【０１０２】 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。

【０１０３】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２０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。

【０１０４】 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。

【０１０５】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。

【０１０６】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２１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。

【０１０７】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 …（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。

【０１０８】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。

【０１０９】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。

【０１１０】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。

【０１１１】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。

【０１１２】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。

【０１１３】

【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（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。

【０１１４】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。

【０１１５】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。

【０１１６】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４５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。

【０１１７】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。

【０１１８】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。

【０１１９】これに対して、本実施の形態では、図３２
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。

【０１２０】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。

【０１２１】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。

【０１２２】以下、上記ＥＣＵ８０（メインコンピュー
タ８１）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１９に示すフローチャートに従って
説明する。

【０１２３】図３に示す初期化ルーチンはイグニッショ
ンスイッチ１１２のＯＮによりＥＣＵ８０に電源が投入
されたとき、初回のみ実行され、ステップＳ１で、燃料
噴射量を実行程吸入空気量Ｇａにより設定（Ｄジェトロ
ニック方式による燃料噴射量設定）することを指示する
ためのＤジェトロニックフラグＦＬＧDJをセットし（Ｆ
ＬＧDJ←１）、ルーチンを抜ける。

【０１２４】これにより、エンジン始動時において、後
述する燃料量算出用目標行程吸入空気量設定サブルーチ
ン（図１３）で、燃料噴射量およびスロットル弁開度を
設定するための目標値となる燃料量算出用目標行程吸入
空気量ＭＧａ３が実行程吸入空気量Ｇａにより設定さ
れ、この燃料量算出用目標行程吸入空気量ＭＧａ３、す
なわち実行程吸入空気量Ｇａに基づいて燃料噴射量設定
ルーチン（図１８）において燃料噴射量Ｇｆが設定され
る。

【０１２５】また、図４に示す切換条件判別ルーチン
は、所定時間（例えば、５０ｍｓｅｃ）毎に実行され、
実行程吸入空気量Ｇａに基づく燃料噴射量Ｇｆの設定
（Ｄジェトロニック方式による燃料噴射量設定）から目
標行程吸入空気量に基づく所定空燃比を得るための燃料
噴射量Ｇｆの設定への切換条件を判断する。

【０１２６】すなわち、先ず、ステップＳ１１で、Ｄジ
ェトロニックフラグＦＬＧDJを参照し、Ｄジェトロニッ
クフラグＦＬＧDJがクリアされ（ＦＬＧDJ＝０）、目標
行程吸入空気量による燃料噴射量設定が指示されている
ときには、そのままルーチンを抜け、Ｄジェトロニック
フラグＦＬＧDJがセットされているときのみ（ＦＬＧDJ
＝１）、ステップＳ１２へ進み、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、エ
ンジン始動のための前記初期設定開度（１５％開度）よ
りも小さい予め設定された設定値θｔｈｓ（例えば、１
２％開度相当値）と比較する。

【０１２７】そして、実スロットル開度θｔｈが設定値
θｔｈｓよりも大きいときには（θｔｈ＞θｔｈｓ）、
エンジンクランキング或いはエンジン始動直後で、パワ
ステオイルの油圧不足により目標スロットル開度要求に
対し実スロットル開度θｔｈが追従していないと判断
し、ルーチンを抜ける。従って、このときには、Ｄジェ
トロニックフラグＦＬＧDJがセット状態に保持され、実
行程吸入空気量Ｇａに基づく燃料噴射量の設定（Ｄジェ
トロニック方式）が継続され、エンジン回転数Ｎｅとス
ロットル弁下流の第１の吸気管圧力Ｐ１とによるエンジ
ン状態に応じた燃料噴射量Ｇｆが設定されて、エンジン
状態に適合する燃料噴射量が得られ、エンジン始動時お
よび始動直後におけるパワステオイルの油圧不足に伴う
油圧モータ式スロットルアクチュエータ２０の不作動に
起因する空燃比状態の悪化が防止され、始動性および始
動後アイドル安定性が向上する。

【０１２８】一方、ステップＳ１２で、実スロットル開
度θｔｈが設定値θｔｈｓ以下のときは（θｔｈ≦θｔ
ｈｓ）、エンジン始動後においてパワステオイルが流動
化してパワステオイルの油圧が十分上昇し、初期設定開
度以下のスロットル開度要求に対して実際にスロットル
弁５ａが追従して動き出したことを示し、ステップＳ１
３で、ＤジェトロニックフラグＦＬＧDJをクリアして
（ＦＬＧDJ←０）、ルーチンを抜ける。

【０１２９】従って、以後、本ルーチンの実行時にはス
テップＳ１１から、そのままルーチンを抜け、Ｄジェト
ロニックフラグＦＬＧDJがＦＬＧDJ＝０に保持され、目
標行程吸入空気量に基づく燃料噴射量Ｇｆの設定とな
り、上記目標行程吸入空気量により燃料噴射量Ｇｆを設
定することで、目標吸入空気量に対応する燃料噴射量を
スロットル弁開度と共に適正に得ることができ、空燃比
制御性が向上される。

【０１３０】次に、燃料噴射量設定、及びスロットル開
度設定の説明に先立ち、図５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、５
０ｍｓｅｃ）毎に実行され、ステップＳ２１，Ｓ２２
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。

【０１３１】図２２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
３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。

【０１３２】上記吸気損失質量ηｂ、及び体積効率ηｖ
は、図６に示す目標スロットル開度設定ルーチンで読込
まれる。この目標スロットル開度設定ルーチンは、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６に示す
目標スロットル開度設定ルーチンを中心に、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。

【０１３３】＜ステップＳ３１＞このステップＳ３１で
は、図７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Ｓ５
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。

【０１３４】そして、ステップＳ５２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Ｓ５３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２２参照）、ルーチンを抜
ける。

【０１３５】＜ステップＳ３２＞ステップＳ３２では、
図８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
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。

【０１３６】先ず、ステップＳ６１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。

【０１３７】次いで、ステップＳ６２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Ｓ６３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ηｂ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（Ｇａｍａｘ←（Ｇａｗｔ−
ηｂ）・ηｖ）、ルーチンを抜ける。

【０１３８】＜ステップＳ３３＞ステップＳ３３では、
図９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Ｓ７１で、アク
セルペダル踏込み量θａｃｃを読込み、ステップＳ７２
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。

【０１３９】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。

【０１４０】＜ステップＳ３４＞ステップＳ３４では、
図１０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
ＭＧａ２が設定される。先ず、ステップＳ８１で、エン
ジン回転数Ｎｅを読込み、ステップＳ８２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。

【０１４１】図２４に、上記ステップＳ８２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３７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。

【０１４２】＜ステップＳ３５＞ステップＳ３５では、
図１１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。

【０１４３】先ず、ステップＳ９１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。

【０１４４】そして、ステップＳ９２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Ｓ９
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Ｓ９４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Ｓ９５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。

【０１４５】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。

【０１４６】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。

【０１４７】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Ｓ９３で目標行程吸
入空気量上限値ＭＧａｍａｘを無限大に設定する。

【０１４８】一方、（Ｋ２＋Ｎｅ−Ｎｅｍａｘ）が正の
値、且つ、ＭＧａｍａｘ＞Ｇａｍａｘのときには、上記
ステップＳ９５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。

【０１４９】（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。

【０１５０】（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。

【０１５１】＜ステップＳ３６＞ステップＳ３６では、
図１２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。

【０１５２】先ず、ステップＳ１０１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。

【０１５３】ＭＧａｍｉｎ←［（Ｋ２−Ｎｅ）／（Ｋ２
＋Ｎｅ）］・Ｇａ 次いで、ステップＳ１０２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（ＭＧ
ａｍｉｎ＜０）のときは、ステップＳ１０３へ進み、目
標行程吸入空気量下限値ＭＧａｍｉｎをゼロとして（Ｍ
Ｇａｍｉｎ←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。

【０１５４】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Ｓ１０１に示すように、

【数４】 を満足する必要がある。

【０１５５】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Ｓ１０２
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Ｓ１０３で、上記目標行程
吸入空気量下限値ＭＧａｍｉｎをゼロに設定する。

【０１５６】以上の結果、スロットル開度制御ルーチン
のステップＳ３５，Ｓ３６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。

【０１５７】＜ステップＳ３７＞ステップＳ３７では、
図１３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、Ｄジェトロニックフラグ
ＦＬＧDJの値に応じ、ＦＬＧDJ＝１で実行程吸入空気量
Ｇａによる燃料噴射量設定（Ｄジェトロニック方式）が
指示されているとき、すなわち、エンジン始動、或いは
エンジン始動直後のときには、アイドル要求行程吸入空
気量ＭＧａ２により燃料量算出用目標行程吸入空気量Ｍ
Ｇａ３を設定し、又、ＦＬＧDJ＝０で目標行程吸入空気
量による燃料噴射量の設定が指示されているときには、
各要求行程吸入空気量ＭＧａ１，ＭＧａ２の総和に基づ
き燃料量算出用目標行程吸入空気量ＭＧａ３を設定し、
この燃料量算出用目標行程吸入空気量ＭＧａ３が、上記
ステップＳ３５，Ｓ３６で設定した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に収まるように上下をリミットする。

【０１５８】先ず、ステップＳ１１１で、Ｄジェトロニ
ックフラグＦＬＧDJを参照し、ＦＬＧDJ＝１で実行程吸
入空気量Ｇａによる燃料噴射量設定が選択されエンジン
始動或いはエンジン始動直後のときには、ステップＳ１
１２へ進み、前記アイドル要求行程吸入空気量ＭＧａ２
により総目標行程吸入空気量Ａを設定し、ＦＬＧDJ＝０
でエンジン始動後の通常時により目標行程吸入空気量に
よる燃料噴射量設定が指示されているときには、ステッ
プＳ１１３へ進み、前記アクセルペダル要求行程吸入空
気量ＭＧａ１と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Ｓ１１４で、前回設定
した燃料付着遅れ分相当空気量ΔＭｔを読込む。

【０１５９】そして、ステップＳ１１５〜ステップＳ１
１８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。

【０１６０】ステップＳ１１５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Ｓ１１６へ進み、上記目標行程吸入空気量上限値
ＭＧａｍａｘ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
＋ΔＭｔ）、ステップＳ１１９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（Δ
Ｍｔ≦０）のときは、ステップＳ１１７へ進む。

【０１６１】そして、上記ステップＳ１１５からステッ
プＳ１１７へ進むと、上記燃料付着遅れ分相当空気量Δ
Ｍｔが負の値かを判断し、負の値（ΔＭｔ＜０）のとき
は、ステップＳ１１８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Δ
Ｍｔ分だけ加算した値で更新し（ＭＧａｍｉｎ←ＭＧａ
ｍｉｎ＋ΔＭｔ）、ステップＳ１１９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Ｓ１１９へ進む。

【０１６２】図１５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。

【０１６３】次いで、ステップＳ１１９〜ステップＳ１
２２で、上記ステップＳ１１２或いはステップＳ１１３
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。

【０１６４】先ず、ステップＳ１１９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ＭＧａｍ
ａｘを越えているかを判断し、越えているとき（Ａ＞Ｍ
Ｇａｍａｘ）は、ステップＳ１２０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Ｓ１２３
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Ｓ１２１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Ｍ
Ｇａｍｉｎよりも低いかを判断し、低いときは（Ａ＜Ｍ
Ｇａｍｉｎ）、ステップＳ１２２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Ｓ１２３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
ＭＧａｍｉｎとの間にあるときは（ＭＧａｍａｘ≧Ａ≧
ＭＧａｍｉｎ）、そのままステップＳ１２３へ進む。

【０１６５】ステップＳ１２３では、再度、Ｄジェトロ
ニックフラグＦＬＧDJを参照し、ＦＬＧDJ＝１で実行程
吸入空気量Ｇａによる燃料噴射量設定が選択されエンジ
ン始動或いはエンジン始動直後のときには、ステップＳ
１２４へ進み、実行程吸入空気量Ｇａを、上記総目標行
程吸入空気量Ａを設定倍（本実施の形態では、１．５
倍）した値と比較する。

【０１６６】そして、１．５×Ａ＞Ｇａのときには、ス
テップＳ１２５で、実行程吸入空気量Ｇａにより燃料量
算出用目標行程吸入空気量ＭＧａ３を設定してルーチン
を抜け、又、１．５×Ａ≦Ｇａのときには、ステップＳ
１２６で、総目標行程吸入空気量Ａを設定倍した値
（１．５×Ａ）により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。

【０１６７】ここで、ＦＬＧDJ＝１のときには、エンジ
ンクランキング或いは始動直後で、パワステオイルの油
圧不足により目標スロットル開度要求に対し実スロット
ル開度θｔｈが追従していない時であり、このときに
は、実行程吸入空気量Ｇａにより燃料噴射量Ｇｆを設定
するための燃料量算出用目標行程吸入空気基ＭＧａ３を
設定することで、実行程吸入空気量Ｇａによってエンジ
ン回転数Ｎｅとスロットル弁下流の第１の吸気管圧力Ｐ
１とによるエンジン状態に適合する燃料噴射量Ｇｆを設
定して、エンジン始動時および始動直後におけるパワス
テオイルの油圧不足に伴う油圧モータ式スロットルアク
チュエータ２０の不作動に起因する空燃比状態の悪化を
防止し、始動性および始動後アイドル安定性を向上す
る。

【０１６８】しかし、このとき、スロットル弁の開弁固
着等の故障が生じると、吸気管圧力Ｐ１が高くなって実
行程吸入空気量Ｇａが大きくなり、これに応じて燃料噴
射量が設定されると暴走を生じる虞がある。従って、Ｆ
ＬＧDJ＝１により実行程吸入空気量Ｇａによる燃料噴射
量設定が指示されているときには、総目標行程吸入空気
量Ａを、アイドル時の目標値となるアイドル要求行程吸
入空気量ＭＧａ２のみにより設定し（ステップＳ１１
２）、これを設定倍した値（本実施の形態では、１．５
×Ａ）によって実行程吸入空気量Ｇａの上限を規制する
ことで、例え、スロットル弁の開弁固着等の故障に起因
して実行程吸入空気量Ｇａが大きくなったとしても、こ
れを規制し、過大な燃料噴射量の設定を防止して、万が
一、スロットル弁５ａの開弁固着等の故障が生じたとし
ても、不測の事態を回避する。

【０１６９】なお、上記設定倍は、小さ過ぎると実行程
吸入空気量Ｇａが規制され過ぎて、実行程吸入空気量Ｇ
ａに応じた、すなわち、エンジン状態に応じた燃料噴射
量が設定できず、空燃比の悪化防止効果が低下し、ま
た、大き過ぎると、スロットル弁５ａの開弁固着等に起
因する暴走を適切に防止することができず、１．５程度
が望ましい。

【０１７０】一方、上記ステップＳ１２３において、Ｆ
ＬＧDJ＝０で目標行程吸入空気量による燃料噴射量の設
定が選択されているエンジン始動後の通常時には、ステ
ップＳ１２７へ進み、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。従って、このときには。アクセ
ルペダル要求行程吸入空気量ＭＧａ１とアイドル要求行
程吸入空気量ＭＧａ２との加算値により設定され、且つ
上記上限値ＭＧａｍａｘと下限値ＭＧａｍｉｎとにより
制御可能な値に制限された総目標行程吸入空気量Ａによ
って燃料量算出用目標行程吸入空気量ＭＧａ３が設定さ
れ、この燃料量算出用目標行程吸入空気量ＭＧａ３によ
り、目標吸入空気量に対応する燃料噴射量Ｇｆをスロッ
トル弁開度と共に適正に得ることができ、空燃比制御性
が向上する。

【０１７１】＜ステップＳ３８＞ステップＳ３８では、
図１４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２４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３２参照）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。

【０１７２】先ず、ステップＳ１３１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。

【０１７３】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。

【０１７４】次いで、ステップＳ１３２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。

【０１７５】 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。

【０１７６】次いで、ステップＳ１３３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。

【０１７７】その後、ステップＳ１３４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Ｓ１３５
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。

【０１７８】Ｍｔ←［Ｍｔ・（τ−１）＋Ｍｓ］／τ 次いで、ステップＳ１３６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。

【０１７９】 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。

【０１８０】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。

【０１８１】また、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、筒内へ流れ込む
付着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。

【０１８２】＜ステップＳ３９＞ステップＳ３９では、
図１５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。

【０１８３】すなわち、ステップＳ１４１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。

【０１８４】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２４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。

【０１８５】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。

【０１８６】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。

【０１８７】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ＭＧａｍａｘ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。

【０１８８】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。

【０１８９】＜ステップＳ４０＞ステップＳ４０では、
図１６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。

【０１９０】先ず、ステップＳ１５１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Ｓ１５２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。

【０１９１】そして、ステップＳ１５３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
目標スロットル開度マップ（図２６参照）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。

【０１９２】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。

【０１９３】すなわち、スロットル開度設定用目標行程
吸入空気量ＭＧａ４の最大実行程吸入空気量Ｇａｍａｘ
に対する割合を算出して吸気供給割合ＳＧａ（＝ＭＧａ
／Ｇａｍａｘ）を算出し、この値とエンジン回転数Ｎｅ
とに基づき、スロットル開度マップを補間計算付きで参
照して目標スロットル開度Ｍθｔｈを設定し、後述する
スロットル開度制御量設定ルーチン（図１７）で、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
デューティ比ＤＵＴＹを設定する。

【０１９４】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２６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。

【０１９５】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２６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。

【０１９６】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。

【０１９７】従って、スロットル開度制御量としてのデ
ューティ比ＤＵＴＹ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。

【０１９８】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。

【０１９９】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。

【０２００】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。

【０２０１】以上により、目標スロットル開度Ｍθｔｈ
が設定される。

【０２０２】そして、この目標スロットル開度Ｍθｔｈ
が図１７に示すスロットル開度制御量設定ルーチンで読
み込まれ、目標スロットル開度Ｍθｔｈに対する実スロ
ットル開度θｔｈの開度誤差Δθｔｈ（＝Ｍθｔｈ−θ
ｔｈ）に基づきスロットル開度制御量として前記ＰＷＭ
信号出力回路１０３へ出力するデューティ信号のデュー
ティ比ＤＵＴＹを設定し、ＰＷＭ信号出力回路１０３を
介して前記Ｈブリッジ回路６４にＰＷＭ信号を出力する
ことで、油圧モータ式スロットルアクチュエータ２０を
作動させてスロットル弁５ａが目標スロットル開度Ｍθ
ｔｈとなるようフィードバック制御する。

【０２０３】次に、このスロットル開度制御量設定ルー
チンについて説明する。

【０２０４】図１７に示すスロットル開度制御量設定ル
ーチンは所定時間（例えば、４ｍｓｅｃ）毎に実行さ
れ、先ず、ステップＳ１６１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θｔ
ｈを読込み、ステップＳ１６２で、目標スロットル開度
Ｍθｔｈから実スロットル開度θｔｈを減算して開度誤
差Δθｔｈを算出する（Δθｔｈ←Ｍθｔｈ−θｔ
ｈ）。

【０２０５】そして、ステップＳ１６３で上記開度誤差
Δθｔｈに基づき一次元マップを補間計算付きで参照
し、デューティ比ＤＵＴＹを設定し、ステップＳ１６４
で、上記デューティ比ＤＵＴＹをセットして、ルーチン
を抜ける。

【０２０６】上記デューティ比ＤＵＴＹを設定するため
の一次元マップを、図２７に示す。同図に示すように、
開度誤差Δθｔｈがゼロで、実スロットル開度θｔｈが
目標スロットル開度Ｍθｔｈに一致するとき、デューテ
ィ比ＤＵＴＹが５０％に設定される。

【０２０７】また、開度誤差Δθｔｈがマイナス値のと
きには、デューティ比ＤＵＴＹが５０％よりも小さい値
に設定され、目標スロットル開度Ｍθｔｈに対して実ス
ロットル開度θｔｈが大きく、開度誤差Δθｔｈがより
マイナス側であるほど、デューティ比ＤＵＴＹが小さい
値に設定される。一方、開度誤差Δθｔｈがプラス値の
ときには、デューティ比ＤＵＴＹが５０％よりも大きい
値に設定され、目標スロットル開度Ｍθｔｈに対して実
スロットル開度θｔｈが小さく、開度誤差Δθｔｈがよ
りプラス側に大きいほど、デューティ比ＤＵＴＹが大き
い値に設定される。

【０２０８】ここで、開度誤差Δθｔｈが一定基準より
大きい範囲、すなわち図において、θｔｈ＝−４．２５
〜−２．５ｄｅｇ、及び２．５〜４．２５ｄｅｇの区間
では、開度誤差Δθｔｈに対するデューティ比ＤＵＴＹ
の変化を大きく設定し、開度誤差Δθｔｈに対するデュ
ーティ比ＤＵＴＹの変化の傾きを大きくして油圧モータ
式スロットルアクチュエータ２０に対する制御ゲインを
大きくすることで、油圧モータ式スロットルアクチュエ
ータ２０によるスロットル弁５ａの回転速度、すなわ
ち、スロットル弁５ａの開閉速度を早くし、早期に、ス
ロットル弁５ａの実スロットル開度θｔｈを目標スロッ
トル開度Ｍθｔｈに収束させることが可能となり、レス
ポンスが向上して目標吸入空気量に対応するスロットル
開度を即座に得ることができる。

【０２０９】なお、図において、−４．２５ｄｅｇ以
下、及び４．２５ｄｅｇ以上の範囲では、デューティ比
ＤＵＴＹが制御限界に近づき、油圧モータ式スロットル
アクチュエータ２０によるスロットル弁５ａの回転速度
が略最高回転速度となるため、開度誤差Δθｔｈに対す
るデューティ比ＤＵＴＹの変化の傾きを小さくし、そし
て、開度誤差Δθｔｈが−６ｄｅｇ以下でデューティ比
ＤＵＴＹが略０％に、６ｄｅｇ以上でデューティ比ＤＵ
ＴＹが略１００％に設定される。

【０２１０】また、開度誤差Δθｔｈが、スロットルア
クチュエータ２０の不感帯域を除く一定基準より小さい
範囲、図において、Δθｔｈ＝−２．５〜−０．７５ｄ
ｅｇ、及びΔθｔｈ＝０．７５〜２．５ｄｅｇの範囲で
は、開度誤差Δθｔｈに対するデューティ比ＤＵＴＹの
変化を小さく設定し、開度誤差Δθｔｈに対するデュー
ティ比ＤＵＴＹの変化の傾きを小さくして油圧モータ式
スロットルアクチュエータ２０に対する制御ゲインを小
さくし、徐行区間とすることで、開度誤差Δθｔｈの大
きい状態から一定基準より小さい範囲に入ったときの油
圧モータ式スロットルアクチュエータ２０によるスロッ
トル弁５ａの回転速度を落とし、これにより、目標スロ
ットル開度Ｍθｔｈに対する実スロットル開度θｔｈの
オーバーシュート或いはアンダーシュートを防止するこ
とが可能となり、スロットルアクチュエータ２０による
スロットル弁５ａの目標スロットル開度Ｍθｔｈに対す
る収束性が向上して制御性の安定化を図ることが可能と
なる。

【０２１１】従って、以上により、実スロットル開度θ
ｔｈの目標スロットル開度Ｍθｔｈに対するレスポンス
の向上と収束性の向上による制御性の安定化とを両立さ
せることができ、燃料主導制御（或いは燃料空気同時制
御）における制御性を向上することが可能となる。

【０２１２】さらに、デューティ比ＤＵＴＹが５０％近
傍は、油圧モータ式スロットルアクチュエータ２０の不
感帯であるため、開度誤差Δθｔｈに対してデューティ
比ＤＵＴＹの変化を大きく設定し、僅かな開度誤差Δθ
ｔｈに対してデューティ比ＤＵＴＹを大きく変化させ
（図において、Δθｔｈ＝−０．７５〜０．７５ｄｅｇ
の区間）、これにより不感帯を脱したときに直ちに油圧
モータ式スロットルアクチュエータ２０の動作を可能と
し、目標スロットル開度Ｍθｔｈに対するスロットル弁
５ａの追従性を向上する。

【０２１３】そして、デューティ比ＤＵＴＹのセットに
より、該デューティ比ＤＵＴＹのデューティ信号がＰＷ
Ｍ信号出力回路１０３に出力され、デューティ比ＤＵＴ
Ｙに対応する一定周期Ｔ当たりのＴON時間のＰＷＭ信号
（図２８参照）がＰＷＭ信号出力回路１０３から油圧モ
ータ式スロットルアクチュエータ２０のＨブリッジ回路
６４に出力される。

【０２１４】従って、開度誤差Δθｔｈがプラス側に大
きく、目標スロットル開度Ｍθｔｈに対して実スロット
ル開度θｔｈが小さいほど、上記デューティ比ＤＵＴＹ
が５０％よりも大きく開度誤差Δθｔｈに対して比例的
に設定され、ＰＷＭ信号出力回路１０３から油圧モータ
式スロットルアクチュエータ２０のＨブリッジ回路２０
に出力されるＰＷＭ信号のＯＮ時間ＴONが一定周期Ｔに
対して５０％よりもより大きくなり、油圧モータ式アク
チュエータ２０の励磁コイル６３に対しＨブッリジ回路
６４による順電流期間が逆電流期間よりも増加して、ロ
ータ磁石５９とこれと一体のロータリバルブ５８が、図
３９に示す中立位置から反時計回り方向に回動し、これ
により、各第１油圧作動室５５ｃが第１オイル通路５５
ｅを介してオイル供給室５５ｇに連通して第１油圧作動
室５５ｃにパワステオイルが供給されると共に、各第２
油圧作動室５５ｄが第２オイル通路５５ｆを介してドレ
イン室５５ｈに連通して第２油圧作動室５５ｄ内のパワ
ステオイルが排出され、第１油圧作動室５５ｃ内に供給
されるパワステオイルの油圧によってピストン５７ａ，
５７ｂが図の時計回り方向に回動して、このピストン５
７ａ，５７ｂと一体のプレート５７を介してスロットル
シャフト５ｃが時計回り方向に回転し、スロットル弁５
ａの開度が増加される。

【０２１５】そして、実スロットル開度θｔｈが目標ス
ロットル開度Ｍθｔｈに近づくに従い、開度誤差Δθｔ
ｈが小さくなってデューティ比ＤＵＴＹが５０％方向に
小さく設定され、これにより、ロータリバルブ５８が順
次、元の中立位置に戻り、実スロットル開度θｔｈが目
標スロットル開度Ｍθｔｈに一致した時点で、ロータリ
バルブ５８が中立位置となり、これによりスロットル弁
５ａが停止する。

【０２１６】また、逆に開度誤差がマイナス値であり、
目標スロットル開度Ｍθｔｈに対して実スロットル開度
θｔｈが大きいほど、上記デューティ比ＤＵＴＹが５０
％よりもより小さく設定され、ＰＷＭ信号出力回路１０
３から油圧モータ式スロットルアクチュエータ２０のＨ
ブリッジ回路２０に出力されるＰＷＭ信号のＯＮ時間Ｔ
ONが一定周期Ｔに対して５０％よりもより小さくなり、
油圧モータ式アクチュエータ２０の励磁コイル６３に対
しＨブッリジ回路６４による逆電流期間が順電流期間よ
りも増加して、ロータ磁石５９とこれと一体のロータリ
バルブ５８が、図３９に示す中立位置から時計回り方向
に回動し、逆に、各第１油圧作動室５５ｃが第１オイル
通路５５ｅを介してドレイン室５５ｈに連通して第１油
圧作動室５５ｃのパワステオイルが排出されると共に、
各第２油圧作動室５５ｄが第２オイル通路５５ｆを介し
てオイル供給室５５ｇに連通して第２油圧作動室５５ｄ
にパワステオイルが供給され、第２油圧作動室５５ｄ内
に供給されるパワステオイルの油圧によってピストン５
７ａ，５７ｂが図の反計回り方向に回動して、このピス
トン５７ａ，５７ｂと一体のプレート５７を介してスロ
ットルシャフト５ｃが反時計回り方向に回転し、スロッ
トル弁５ａの開度が減少される。

【０２１７】そして、実スロットル開度θｔｈが目標ス
ロットル開度Ｍθｔｈに近づくに従い、開度誤差Δθｔ
ｈがゼロに近づき、デューティ比ＤＵＴＹが５０％方向
に順次大きく設定され、これにより、ロータリバルブ５
８が元の中立位置に戻り、実スロットル開度θｔｈが目
標スロットル開度Ｍθｔｈに一致した時点で、ロータリ
バルブ５８が中立位置となり、これによりスロットル弁
５ａが停止する。

【０２１８】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。

【０２１９】尚、図３０（ａ）、図３０（ｂ）にシミュ
レーションによる実験データを示す。図３０（ａ）は、
サイン波形の目標スロットル開度Ｍθｔｈに対する実ス
ロットル開度θｔｈの追従状態を示し、また、図３０
（ｂ）は、階段波形の目標スロットル開度Ｍθｔｈに対
する実スロットル開度θｔｈの追従状態を示す。同図に
よれば、目標スロットル開度Ｍθｔｈのサイン波形、階
段波形共に、実スロットル開度θｔｈの追従性が極めて
良いことが解る。

【０２２０】また、図３１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θｔｈ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２２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。

【０２２１】次に、図１８、図１９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３
２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。

【０２２２】先ず、ステップＳ１７１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
１７２で、図１９に示すむだ時間設定サブルーチンを実
行し、吸入空気系の油圧モータ式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、油圧モータ式
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。

【０２２３】すなわち、スロットル弁５ａを作動させる
油圧モータ式スロットルアクチュエータ２０には動作遅
れが有り、アクセルペダル踏み込みによる加速要求時、
或いはアクセルペダル解放、アクセルペダル踏み込み量
の減少等の減速要求時、ＥＣＵ８０から目標スロットル
開度Ｍθｔｈを得るための上記デューティ比ＤＵＴＹの
ＰＷＭ信号を、油圧モータ式スロットルアクチュエータ
２０へ出力しても、スロットルアクチュエータ２０が作
動して、このスロットルアクチュエータ２０の作動によ
りスロットル弁５ａが目標スロットル開度Ｍθｔｈに実
際に開弁或いは閉弁するまでには時間遅れが生じる。こ
れに対して、インジェクタ駆動による燃料噴射には、遅
れがない。

【０２２４】このため、加速時には油圧モータ式スロッ
トルアクチュエータ２０の動作遅れに起因するスロット
ル弁５ａの開弁遅れにより、燃料噴射量に対して吸入空
気量が過少となって空燃比のリッチスパイクを生じ、ま
た、減速時には、油圧モータ式スロットルアクチュエー
タ２０の動作遅れによるスロットル弁５ａの閉弁遅れに
より燃料噴射量に対し吸入空気量が過多となって空燃比
のリーンスパイクを生じ、過渡時における空燃比制御性
が悪化する。

【０２２５】従って、燃料系では、上記燃料量算出用目
標行程吸入空気量ＭＧａ３に対し、油圧モータ式スロッ
トルアクチュエータ２０の動作遅れ時間に対応するむだ
時間処理を施して、このむだ時間処理後の燃料量算出用
目標行程吸入空気量ＭＧａ５に基づいて燃料噴射量Ｇｆ
を設定することで、吸入空気系の油圧モータ式スロット
ルアクチュエータ２０の動作遅れに対応して強制的に燃
料系を遅らせ、燃料系を吸入空気系に同期させてスロッ
トルアクチュエータ２０の動作遅れに起因する過渡時の
空燃比のリッチスパイク、或いはリーンスパイクを防止
するのである。

【０２２６】このむだ時間設定サブルーチンでは、ステ
ップＳ１８１からステップＳ１８５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Ｓ１８１
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Ｓ１８６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。

【０２２７】すなわち、本ルーチンの実行周期を定める
設定時間毎（10 ms毎）に、上記燃料量算出用目標行程
吸入空気量ＭＧａ３を複数のレジスタＭ１〜Ｍ５のうち
最下位レジスタＭ１に格納すると共に、各レジスタに格
納されている値を順次繰り上げ、最上位レジスタＭ５に
格納されている値（本形態では、５０ｍｓ前の燃料量算
出用目標行程吸入空気量）を、燃料噴射量を設定する際
の指示値となる燃料量算出用目標行程吸入空気量ＭＧａ
５として採用する。

【０２２８】ここで、本形態では、むだ時間処理を行う
に、複数のレジスタの値をルーチン実行毎に順次繰り上
げ処理するだけで良く、油圧モータ式スロットルアクチ
ュエータ２０の動作遅れに対応する燃料系のむだ時間処
理を非常に簡単且つ確実に行うことができる。

【０２２９】そして、燃料噴射量設定ルーチンのステッ
プＳ１７３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Ｓ１７４で、次式に基づき燃料
噴射量を定めるインジェクタ２４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。

【０２３０】尚、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１
１１の端子電圧ＶB に基づきインジェクタ２４の無効噴
射時間を補間する電圧補正パルス幅である。

【０２３１】その結果、所定タイミングで該当気筒のイ
ンジェクタ２４に上記燃料噴射パルス幅Ｔｉの駆動信号
が出力され、該インジェクタ２４から所定に計量された
燃料が噴射される。

【０２３２】ここで、燃料噴射量Ｇｆを設定する際の指
示値となる上記燃料量算出用目標行程吸入空気量ＭＧａ
３は、上述の図１３の燃料量算出用目標行程吸入空気量
設定サブルーチンにより設定され、エンジンクランキン
グ或いは始動直後で、パワステオイルの油圧不足により
目標スロットル開度要求に対し実スロットル開度θｔｈ
が追従していない時は（ＦＬＧDJ＝１）、実行程吸入空
気量Ｇａにより設定され、燃料噴射量Ｇｆは実行程吸入
空気量Ｇａにより設定される。従って、このときは、実
行程吸入空気量Ｇａによってエンジン回転数Ｎｅとスロ
ットル弁下流の第１の吸気管圧力Ｐ１とによるエンジン
状態に適合する燃料噴射量Ｇｆが設定され、これによ
り、エンジン始動時および始動直後におけるパワステオ
イルの油圧不足に伴う油圧モータ式スロットルアクチュ
エータ２０の不作動に起因する空燃比状態の悪化が防止
され、始動性および始動後アイドル安定性が向上する。

【０２３３】また、このとき、実行程吸入空気量Ｇａに
よる燃料量算出用目標行程吸入空気量ＭＧａ３は、上述
のように、アイドル時の目標値となるアイドル要求行程
吸入空気量ＭＧａ２のみによって設定された総目標行程
吸入空気量Ａを設定倍した値（１．５×Ａ）によって、
その上限が規制されているため、スロットル弁の開弁固
着等の故障に起因して実行程吸入空気量Ｇａが大きくな
ったとしても、これが規制されて過大な燃料噴射量の設
定が防止され、万が一、スロットル弁５ａの開弁固着等
の故障が生じても不測の事態が回避される。

【０２３４】一方、エンジン始動後においてエンジン運
転に伴いパワステオイルが流動化してパワステオイルの
油圧が十分上昇し、実スロットル開度θｔｈが設定値θ
ｔｈｓ以下となり、初期設定開度以下のスロットル開度
要求に対して実際にスロットル弁５ａが追従して動き出
したことが確認できた後は（ＦＬＧDJ＝０）、燃料量算
出用目標行程吸入空気量ＭＧａ３が、アクセルペダル要
求行程吸入空気量ＭＧａ１とアイドル要求行程吸入空気
量ＭＧａ２とを加算した総目標行程吸入空気量Ａによっ
て設定される。そして、このとき燃料系では、燃料噴射
パルス幅Ｔｉを、実行程吸入空気量Ｇａによらず上記燃
料量算出用目標行程吸入空気量ＭＧａ３にむだ時間遅れ
を施し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が
実行され、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、この場合におい
ても回避することがきる。又、目標吸入空気量に対応す
る燃料噴射量及びスロットル弁開度を適正に得ることが
でき、スロットル開度と整合する燃料噴射量Ｇｆが得ら
れ、空燃比制御性が向上し、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。

【０２３５】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
ンジンの場合にはレバーの操作量を運転者の要求出力量
として採用する。

【０２３６】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。

【０２３７】更に、本実施の形態では、スロットルアク
チュエータとして油圧モータ式スロットルアクチュエー
タを用いているが、本発明はこれに限定されず、ステッ
プモータ式スロットルアクチュエータ、サーボモータ式
スロットルアクチュエータ等を用いても良い。

【０２３８】

【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、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て、燃料系については、こ
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、スロットル弁の上流，下流
に発生する第１，第２の吸気管圧力に基づいてそれぞれ
実行程吸入空気量，スロットル弁全開に対応する最大実
行程吸入空気量を設定し、実行程吸入空気量と上記目標
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、目標スロットル開
度を設定し、この目標スロットル開度に対する実スロッ
トル開度の開度誤差に基づいて、スロットル弁を作動さ
せ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、少なくとも運転者の出力要求量
に応じて設定される目標行程吸入空気量に基づいて燃料
噴射量が設定され、吸入空気系では、実行程吸入空気量
が目標行程吸入空気量に追従するようにスロットル開度
制御量が設定され、これにより、目標吸入空気量に対応
する燃料噴射量及びスロットル弁開度を適正に得ること
ができ、スロットル開度と整合する燃料噴射量が得ら
れ、空燃比制御性が向上し、更に、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制御量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
ことができる。さらに、このとき、燃料噴射量はスロッ
トル通過空気流量に関係なく運転者の出力要求量に応じ
た目標行程吸入空気量に基づいて設定されるので、仮に
スロットル弁が固着するような故障が生じても、急加速
等の不測の事態を回避することがきる。

【０２３９】また、実スロットル開度がスロットル開度
制御量に反映され、目標スロットル開度に対する適正な
スロットル開度制御量を得ることが可能となり、目標吸
入空気量に対応する燃料噴射量及びスロットル弁開度を
より適正に得ることができて空燃比制御性を向上するこ
とができ、より制御性を向上することができる。

【０２４０】請求項２記載の発明によれば、目標スロッ
トル開度から実スロットル開度を減算して開度誤差を算
出し、この開度誤差に基づきマップを参照して、スロッ
トル開度制御量としてデューティ比を設定し、そして、
上記開度誤差がゼロのときデューティ比を５０％に設定
して、上記スロットルアクチュエータによるスロットル
弁の作動を停止し、上記開度誤差がマイナス値のときに
は、上記デューティ比を５０％よりも小さい値に設定
し、且つ上記開度誤差がマイナス側であるほどより小さ
い値のデューティ比を設定して、上記スロットルアクチ
ュエータにより上記スロットル弁を閉弁方向に作動し、
また、上記開度誤差がプラス値のときには、上記デュー
ティ比を５０％よりも大きい値に設定し、且つ開度誤差
が大きいほど大きい値のデューティ比を設定して、スロ
ットルアクチュエータによりスロットル弁を開弁方向に
作動させるので、請求項１記載の発明の効果に加え、ス
ロットル開度制御量を開弁作動時と閉弁作動時とで適切
に設定することができ、且つ、目標スロットル開度に対
する実スロットル開度の開度誤差が大きいほど、これに
対応してＤＵＴＹ比によるスロットル開度制御量が増大
され、常に、過渡誤差に対応した適切なスロットル開度
制御量を得ることが可能となり、スロットル開度制御性
を向上することができる効果を有する。

【０２４１】請求項３記載の発明によれば、上記マップ
によって、上記デューティ比が５０％近傍のスロットル
アクチュエータの不感帯域では、開度誤差に対してデュ
ーティ比の変化が大きく設定されるので、不感帯を脱し
たとき、直ちにスロットルアクチュエータの動作が可能
となって、目標スロットル開度に対するスロットル弁の
追従性を向上することができる。

【０２４２】また、上記開度誤差が上記不感帯域を除く
一定基準より小さい範囲では、上記マップにより開度誤
差に対するデューティ比の変化が小さく設定されるの
で、スロットルアクチュエータに対するスロットル開度
制御量の制御ゲインが小さくなって、いわゆる徐行区間
となり、開度誤差の大きい状態から一定基準より小さい
範囲に入ったときのスロットルアクチュエータによるス
ロットル弁の回転速度が低下され、これにより、スロッ
トル弁の目標スロットル開度に対する実スロットル開度
のオーバーシュート或いはアンダーシュートを防止する
ことが可能となり、スロットルアクチュエータによるス
ロットル弁の目標スロットル開度に対する収束性を向上
することができ、制御性の安定化を図ることができる。

【０２４３】さらに、開度誤差が上記一定基準より大き
い範囲では、開度誤差に対するデューティ比の変化が大
きく設定されるので、スロットルアクチュエータに対す
る制御ゲインが大きくなり、スロットルアクチュエータ
によるスロットル弁の開閉速度が早くなり、早期に、実
スロットル開度を目標スロットル開度に収束させること
が可能となり、レスポンスが向上して目標吸入空気量に
対応するスロットル開度を即座に得ることができる。

【０２４４】従って、スロットルアクチュエータによる
スロットル弁の実スロットル開度の目標スロットル開度
に対するレスポンスの向上と収束性の向上による制御性
の安定化とを両立させることが可能となり、燃料主導制
御或いは燃料空気同時制御における制御性を向上するこ
とができる。

【０２４５】請求項４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】初期化ルーチンのフローチャート

【図４】切換条件判別ルーチンのフローチャート

【図５】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６】目標スロットル開度設定ルーチンのフローチャ
ート

【図７】実行程吸入空気量設定サブルーチンのフローチ
ャート

【図８】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９】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１０】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１１】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１２】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１３】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１４】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１５】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１６】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１７】スロットル開度制御量設定ルーチンのフロー
チャート

【図１８】燃料噴射量設定ルーチンのフローチャート

【図１９】むだ時間設定サブルーチンのフローチャート

【図２０】エンジンのチャンバモデルを示す説明図

【図２１】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２２】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２３】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２４】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】目標スロットル開度マップの説明図

【図２７】デューティ比を設定する際に参照する一次元
マップの説明図

【図２８】ＰＷＭ信号の説明図

【図２９】ＰＷＭ信号、インバータ出力、各ＦＥＴの作
動状態、及びコイル電流の関係を示すタイムチャート

【図３０】シミュレーションによる実験データを示すタ
イムチャート

【図３１】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３２】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３３】エンジンの全体概略図

【図３４】アクセルペダルの側面図

【図３５】クランクロータとクランク角センサの正面図

【図３６】カムロータとカム角センサの正面図

【図３７】パワーステアリング機構と油圧モータ式スロ
ットルアクチュエータとの配置関係を示す斜視図

【図３８】パワーステアリング機構と油圧モータ式スロ
ットルアクチュエータとの概略を示す断面側面図

【図３９】スロットル弁が初期設定位置での油圧モータ
式スロットルアクチュエータと初期位置決め機構との作
動状態関係を示す説明図

【図４０】Ｈブリッジ回路の回路図

【図４１】スロットル弁が全閉時の油圧モータ式スロッ
トルアクチュエータと初期位置決め機構との作動状態関
係を示す説明図

【図４２】スロットル弁が５０％開度時の油圧モータ式
スロットルアクチュエータと初期位置決め機構との作動
状態関係を示す説明図

【図４３】スロットル弁が全開時の油圧モータ式スロッ
トルアクチュエータと初期位置決め機構との作動状態関
係を示す説明図

【図４４】電子制御系の回路構成図

【図４５】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 油圧モータ式スロットルアクチュエータ（スロッ
トルアクチュエータ） ２１ａ，２１ｂ アクセル開度センサ ２２ 吸気管圧力センサ ２３ スロットル前圧力センサ ２４ インジェクタ ３３ａ スロットル開度センサ ４１ クランク角センサ ８０ 電子制御装置 ８１ メインコンピュータ θａｃｃ アクセルペダル踏込み量（要求出力量） Ｎｅ エンジン回転数 Ｐ１ 吸気管絶対圧力（第１の吸気管圧力） Ｇａ 実行程吸入空気量 Ｐ２ スロットル前圧力（第２の吸気管圧力） Ｇａｍａｘ 最大実行程吸入空気量 ＭＧａ３ 燃料量算出用目標行程吸入空気量（目標行程
吸入空気量） Ｇｆ 燃料噴射量 θｔｈ スロットル開度（実スロットル開度） ＳＧａ 吸気供給割合 ＭＮｅ エンジン回転数指標値 Ｍθｔｈ 目標スロットル開度 Δθｔｈ 開度誤差 ＤＵＴＹ デューティ比（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 ＦＩ Ｆ０２Ｄ 45/00 ３２２ Ｆ０２Ｄ 45/00 ３２２Ｂ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 運転者の要求出力量に応じて燃料噴射量
   及びスロットル弁開度を可変制御するエンジンの制御装
   置において、 エンジン回転数および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、 エンジン回転数およびスロットル弁上流に発生する第２
   の吸気管圧力に基づきスロットル弁全開に対応する最大
   実行程吸入空気量を設定する最大実行程吸入空気量設定
   手段と、 少なくとも上記要求出力量に基づき燃料噴射量並びにス
   ロットル開度制御量を設定するため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目標行程吸入空気量との平均値
   の上記最大実行程吸入空気量に対する割合を表す吸気供
   給割合を算出し、また上記実行程吸入空気量と上記目標
   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エンジン回転数
   指標値とに基づき目標スロットル開度を設定する目標ス
   ロットル開度設定手段と、 目標スロットル開度に対する実スロットル開度の開度誤
   差を算出する開度誤差算出手段と、 上記開度誤差に基づきスロットル弁を作動させるスロッ
   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制御量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】 上記スロットルアクチュエータは、デュ
   ーティ比に応じて作動し、デューティ比５０％でスロッ
   トル弁の作動を停止し、デューティ比が５０％よりも小
   さいとき、スロットル弁を閉弁方向に作動し、また、デ
   ューティ比が５０％よりも大きいとき、スロットル弁を
   開弁方向に作動するスロットルアクチュエータを採用
   し、 上記開度誤差算出手段は、目標スロットル開度から実ス
   ロットル開度を減算して開度誤差を算出し、 上記スロットル開度制御量設定手段は、上記開度誤差に
   基づきマップを参照して、スロットル開度制御量として
   デューティ比を設定し、上記開度誤差がゼロのときデュ
   ーティ比を５０％に設定し、上記開度誤差がマイナス値
   のときには、上記デューティ比を５０％よりも小さい値
   に設定すると共に、上記開度誤差がマイナス側であるほ
   どより小さい値のデューティ比を設定し、また、上記開
   度誤差がプラス値のときには、上記デューティ比を５０
   ％よりも大きい値に設定すると共に、開度誤差が大きい
   ほど大きい値のデューティ比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。
3. 【請求項３】 上記マップは、上記デューティ比が５０
   ％近傍の上記スロットルアクチュエータの不感帯域で
   は、開度誤差に対してデューティ比の変化を大きく設定
   し、上記開度誤差が上記不感帯域を除く一定基準より小
   さい範囲では、開度誤差に対するデューティ比の変化を
   小さく設定し、開度誤差が上記一定基準より大きい範囲
   では、開度誤差に対するデューティ比の変化を大きく設
   定することを特徴とする請求項２記載のエンジンの制御
   装置。
4. 【請求項４】 上記要求出力量はアクセルペダル踏込み
   量であることを特徴とする請求項１のエンジンの制御装
   置。