WO2001023726A1 - Dispositif de commande pour moteur a combustion interne - Google Patents

Description

明 細 書 内燃機関の制御装置 技術分野

本発明は、 内燃機関の制御装置に関し、 詳細には機関スロ ッ トル 弁の目標開度の制御動作開始を遅延させて、 一定時間経過後の将来 のスロ ッ トル弁開度を予測し、 この予測値に基づいて将来の機関吸 入空気量を正確に予測する内燃機関の制御装置に関する。 背景技術

運転者のアクセルペダル操作量とは独立して開度を制御可能な、 いわゆる電子制御スロ ッ トル弁を備え、 アクセルペダル操作量から 定まる目標スロ ッ トル弁開度にスロ ッ トル弁開度を制御する際に、 遅れ時間を設けることにより機関吸入空気量を正確に予測する内燃 機関の制御装置が知られている。

一般に、 内燃機関では機関吸入空気量を実測し、 この実測値に基 づいて機関空燃比が最適な値になるように燃料噴射量を制御する、 いわゆる空気量先行燃料量追従制御方式が採用されている。 これら の機関では機関吸入空気量を正確に検出することが重要となる。 と ころが、 過渡運転等でスロ ッ トル弁開度や回転数の変化に伴って機 関吸入空気量が変化している状態では、 機関吸入空気量を正確に計 測することは困難な場合がある。 また、 実際に機関の気筒内に吸入 された空気量は各気筒の吸気弁閉弁時に確定するため、 正確に燃料 噴射量を設定するためには気筒吸気弁閉弁時の機関吸入空気量に基 づいて燃料噴射量を設定する必要がある。 ところが、 一般に各気筒 の燃料噴射量を算出するタイ ミ ングは吸気弁閉弁時より早い時期に ある。 従って、 実際に気筒に吸入された空気量に基づいて正確な燃 料噴射量を設定するためには、 燃料噴射量算出時点で将来の吸気弁 閉弁時点における機関吸入空気量を正確に予測する必要がある。 機関吸入空気量はスロ ッ トル弁開度と機関回転数とに応じて変化 する。 また、 過渡運転においてはス ロ ッ トル弁開度の変化速度は相 対的に機関回転数の変化速度より速いため、 吸気弁閉弁時のスロ ッ トル弁開度を正確に予測できれば、 吸気弁閉弁時の機関吸入空気量 が予測可能となる。 運転者のアクセルペダル操作とは独立して動作 することが可能な電子制御スロ ッ 卜ル弁を備えた機関では、 スロ ッ トル弁の開閉駆動を所定の時間遅延させることにより、 将来のス ロ ッ トル弁開度を正確に予測し、 この予測したス ロ ッ トル弁開度に基 づいて将来の機関吸入空気量 （気筒吸気弁閉弁時の機関吸入空気量 ) 'を正確に推定する、 いわゆる位相進み逆演算法が提案されている この種の吸入空気量予測を行う内燃機関の制御装置の例と しては 、 例えば特開平 1 0 — 1 6 9 4 6 9号に開示されたものがある。 同公報の装置は、 現在のアクセルペダル操作量 （踏込み量） に基 づいて電子制御スロ ッ トル弁の目標開度を設定した後、 直ちにはス ロ ッ トル弁を駆動して目標開度に制御せず、 一定の遅れ時間経過後 にスロ ッ トル弁の駆動を開始するようにしている。 一般に電子制御 スロ ッ トル弁は制御上または機構上動作遅れが伴うため、 目標開度 が急激に （例えばステップ状に） 変化したような場合でも、 スロ ッ トル弁開度が実際に目標開度に到達するまでにはスロ ッ トル弁の動 作特性から定まる遅れ時間が生じる。 そこで、 スロ ッ トル弁の動作 特性を正確に把握していれば、 例えばスロ ッ トル弁の目標開度がス テツプ状に変化したような場合にも、 その後実際にスロ ッ トル弁が 目標開度に到達するまでの各時点におけるスロ ッ トル弁開度を算出 することが可能である。 すなわち、 理論的には、 目標開度がステツ プ状に変化した時点で、 スロ ッ トル弁の動作特性に基づいて将来の 各時点のスロ ッ トル弁開度を予測することが可能となる。

ところが、 実際の運転では運転者のアクセルペダル操作量が大き く 、 目標開度が連続して変化するような場合には、 ある時点でスロ ッ トル弁動作特性に基づいて将来の各時点のスロ ッ トル弁開度を予 測しても、 予測値には予測時点以後の目標開度の変化は反映されな いことになり、 スロ ッ トル弁開度予測値の精度が低下する問題があ る。

上記公報の装置は、 目標開度設定後、 実際に目標開度に応じてス ロ ッ トル弁を駆動する動作を一定の遅延時間 （運転者が遅れを体感 しない程度の短い時間） だけ遅らせて開始するようにしたことによ り、 目標開度の変化を完全にスロ ッ トル弁開度予測値に反映させる ことを可能と している。 すなわち、 同公報の装置では、 実際のスロ ッ トル弁の動作は目標開度の変化に対して上記遅延時間だけ遅れる ことになる力く、 このこ とは逆にいえば実際にスロ ッ トル弁が動作を 開始する時点では、 目標スロ ッ トル弁開度がその後どのよう に変化 するかを完全に知ることができるこ とになる。 このため、 目標開度 の変化をスロ ッ トル弁開度の予測値に完全に反映させるこ とが可能 となり、 実際のスロ ッ トル弁開度の変化を正確に予測するこ とが可 能となっている。 上記公報の装置では上述の方法により、 燃料噴射 量算出時点で吸気弁閉弁時におけるスロ ッ トル弁開度を正確に予測 し、 この予測に基づいて吸気弁閉弁時における機関吸入空気量を算 出 している。

ところが、 上記公報の装置は機関の吸排気弁の開閉タイ ミ ングが 固定された固定バルブタイ ミ ング機関においては正確に機関吸入空 気量を予測するこ とが可能である ものの、 機関運転状態に応じて吸 気弁または排気弁の開閉タイ ミ ングを変更する可変バルブタイ ミ ン グ機関に適用 した場合に正確な機関吸入空気量の予測ができない問 題が生じる。

可変バルブタイ ミ ング機関では、 目標バルブタイ ミ ングは機関負 荷 （機関吸入空気量と回転数） に応じて設定される。 ところが、 機 関吸入空気量はスロ ッ トル弁開度と回転数のみで一義的に定ま らず 、-バルブタイ ミ ングが変化するとそれに応じて変化する。 このため 、 前述の特開平 1 0 — 1 6 9 4 6 9号公報の装置のように、 スロ ッ トル弁開度の予測値のみに基づいて機関吸入空気量を予測している とバルブタイ ミ ングが変化する場合には機関吸入空気量の予測精度 が大幅に低下してしま う問題がある。

この場合、 通常可変バルブタイ ミ ング機構の作動速度は電子制御 スロ ッ トル弁の作動速度に比較してかなり遅いため、 スロ ッ トル弁 開度の変化が急激な場合にはスロ ッ トル弁開度変化中の機関バルブ タイ ミ ングの変化は無視できるほど小さ く なり、 機関吸入空気量の 予測値の精度には大きな影響を与えない。 しかし、 スロ ッ トル弁開 度の変化が比較的小さい緩加速、 緩減速等の場合にはスロ ッ トル弁 開度変化中のバルブタイ ミ ング変化が相対的に大き く なるため吸入 空気量の予測値の精度は大幅に低下するようになる。

また、 前述の公報の装置では目標開度が変化してからそれに応じ たスロ ッ トル弁の動作が開始されるまでの遅延時間は一定値とされ ている。 このため、 各気筒の行程サイクルから見たスロ ッ トル弁の 動作開始タイ ミ ングも、 目標開度の変化タイ ミ ングに応じて変動す るこ とになる。 実際の内燃機関では、 気筒に実際に吸入される空気 の量は気筒の行程サイ クルのどの部分で機関吸入空気量の変化 （す なわちスロ ッ トル弁開度の変化） が開始されたかによって多少異な つてく る。 このため、 上記公報の装置のよう にスロ ッ トル弁開度の 変化開始時点が気筒行程サイ クル上で変動すると、 気筒吸気弁閉弁 時の機関吸入空気量が同一であっても実際に気筒内に吸入された空 気量が変化する場合が生じ、 気筒に吸入される空気量の予測値の精 度が低下する問題がある。 発明の開示

本発明は、 上記問題を解決し正確に気筒内に吸入される空気量を 算出することを可能とする内燃機関の制御装置を提供するこ とを目 的と している。

本発明によれば、 現在のアクセルペダル操作量に基づいて、 内燃 機関のスロ ッ トル弁目標開度を設定し、 予め定めた遅延時間経過後 に、 実際のスロ ッ トル弁開度が前記目標開度になるようにスロ ッ ト ル弁の駆動を開始するこ とによ り、 前記目標開度と前記遅延時間と スロ ッ トル弁の作動特性とに基づいて現在から所定時間経過後の将 来における実際のスロ ッ トル弁開度を予測し、 該予測値に基づいて 前記所定時間経過後の将来における機関吸入空気量を算出する内燃 機関の制御装置において、 更に、 実際のスロ ッ トル弁開度に基づい て機関の目標バルブタイ ミ ングを設定する目標バルブタイ ミ ング設 定手段と、 機関のバルブタイ ミ ングを前記設定された目標バルブタ ィ ミ ングに制御する可変バルブタイ ミ ング手段と、 前記スロ ッ トル 弁開度予測値に基づいて前記所定時間経過後の将来における前記目 標バルブタイ ミ ングの予測値を算出するとともに、 該目標バルブタ ィ ミ ング予測値に基づいて前記所定時間経過後の将来における実際 の機関バルブタイ ミ ングを予測するバルブタイ ミ ング予測手段と、 前記スロ ッ トル弁開度予測値と、 前記バルブタイ ミ ング予測値とに 基づいて前記所定時間経過後の将来における機関吸入空気量を予測 する吸入空気量予測手段と、 を備えた内燃機関の制御装置が提供さ れる。

'すなわち、 本発明では将来の時点におけるスロ ッ トル弁開度のみ でなく 、 機関バルブタイ ミ ングも同時に予測される。

機関バルブタイ ミ ングの目標値は、 通常、 機関の実際の機関吸入 空気量と機関回転数とに基づいて設定される。 しかし、 前述したよ うに機関吸入空気量はバルブタイ ミ ングによっても変化するため、 機関吸入空気量とバルブタイ ミ ングとの両方を正確に予測すること は困難である。 本発明では、 目標バルブタイ ミ ングはバルブ夕イ ミ ングにより変化する機関吸入空気量を用いずに、 例えばスロ ッ トル 弁開度に基づいて決定される。 これにより、 スロ ッ トル弁開度の予 測値を用いるこ とにより将来の時点におけるバルブタィ ミ ング目標 値を予測するこ とが可能となる。 また、 将来の時点におけるバルブ タイ ミ ング目標値が予測できれば、 実際のスロ ッ トル弁開度の予測 に用いたと同様な手法を用いて、 可変バルブタイ ミ ング手段の動作 特性に基づいて将来の時点における実際のバルブタイ ミ ングを予測 することができる。 このため、 本発明では将来の時点 （例えば気筒 の吸気弁閉弁時） におけるスロ ッ トル弁開度とバルブタイ ミ ングと を予測することが可能となり、 バルブタイ ミ ングの変化を反映した 正確な機関吸入空気量を算出することが可能となる。

また、 本発明の別の態様によれば、 現在のアクセルペダル操作量 に基づいて、 内燃機関のスロ ッ トル弁目標開度を設定し、 予め定め た遅延時間経過後に、 実際のスロ ッ トル弁開度が前記目標開度にな るようにスロ ッ トル弁の駆動を開始することにより、 前記目標開度 と前記遅延時間とスロ ッ トル弁の作動特性とに基づいて現在から所 定時間経過後の将来における実際のスロ ッ トル弁開度を予測し、 該 予測値に基づいて前記所定時間経過後の将来における機関吸入空気 量を算出する内燃機関の制御装置において、 前記スロ ッ トル弁の駆 動を開始する時期が機関の特定の気筒の行程における所定のタイ ミ ングとなるように前記遅延時間を設定する遅延時間設定手段を備え た内燃機関の制御装置が提供される。

.すなわち、 本発明のこの態様においては、 スロ ッ トル弁を駆動し て目標スロ ッ トル弁開度に調整する動作が、 特定の気筒 （例えば第 1 気筒） の行程における所定のタイ ミ ングに開始されるように遅延 時間が設定される。 これによ り、 スロ ッ トル弁は常に機関ク ラ ンク 軸が一定回転角の位置になったときに動作を開始する。 前述したよ うに、 実際の内燃機関では、 各気筒に実際に吸入される空気の量は 気筒の行程サイ クルのどの部分で機関吸入空気量の変化 （すなわち スロ ッ トル弁開度の変化） が開始されたかによって多少異なってく る。 このため、 スロ ッ トル弁開度の変化開始時点が気筒行程サイ ク ル上で変動すると、 気筒吸気弁閉弁時の機関吸入空気量が同一であ つても実際に気筒内に吸入された空気量が変化する場合が生じ、 気 筒に吸入される空気量の予測値の精度が低下する問題がある。 本発 明では、 常に一定のクラ ンク角でスロ ッ トル弁開度変化が開始され るため、 機関吸入空気量は常に各気筒の行程サイ クルの同じ位置で 開始されるこ とになり、 スロ ッ トル弁開度変化開始位置の変動によ る吸入空気量のばらつきが防止され、 吸入空気量の予測精度が向上 する。

また、 本発明の更に別の態様によれば、 現在のアクセルペダル操 作量に基づいて、 内燃機関のスロ ッ トル弁目標開度を設定し、 予め 定めた遅延時間経過後に、 実際のスロ ッ トル弁開度が前記目標開度 になるようにスロ ッ トル弁の駆動を開始するこ とにより、 前記目標 開度と前記遅延時間とスロ ッ トル弁の作動特性とに基づいて現在か ら所定時間経過後の将来における実際のス口 ッ トル弁開度を予測し 、 該予測値に基づいて前記所定時間経過後の将来における機関吸入 空気量を算出する内燃機関の制御装置において、 機関アイ ドル運転 時に、 前記スロ ッ トル弁の駆動を開始する時期が機関の特定の気筒 の行程における所定のタィ ミ ングとなるよう に前記遅延時間を設定 する遅延時間設定手段と、 機関アイ ドル運転時にエンジ ンス トール が生じる可能性がある場合にアクセルべダル操作量とは無関係にス ロ ッ トル弁目標開度を設定してエンジ ンス ト ールを回避するス トー ル回避手段と、 前記ス ト ール回避手段によりエンジ ンス トール回避 のためにスロ ッ トル弁目標開度が設定されたときには、 前記遅延時 間設定手段により設定される遅延時間にかかわらず、 直ちにスロ ッ トル弁開度が前記目標開度になるようにスロ ッ トル弁の駆動を開始 する手段を備えた、 内燃機関の制御装置が提供される。

すなわち、 本発明のこの態様では機関アイ ドル運転時に燃焼悪化 等によるス ト一ルが生じるこ とを防止するためにスロ ッ トル弁が駆 動 （スロ ッ トル弁開度が増大） される場合には、 遅延時間を設ける ことなく 直ちにスロ ッ トル弁の駆動を開始する。 アイ ドル運転時に 燃焼悪化等により機関回転数が大幅に低下した場合には、 エン ジ ン ス トールを回避するためにスロ ッ トル弁開度をできるだけ早く増大 させる必要がある。 この場合に、 スロ ッ トル弁の動作開始を遅延さ せていたのでは、 ェンジン回転数の低下が大きいとスロ ッ トル弁開 度の変化が間に合わずエンジンス トールが生じる可能性がある。 そ こで、 本発明ではアイ ドル運転時のエンジンス トール回避のために スロ ッ トル弁開度を増大する場合には、 遅延時間を設けずに直ちに スロ ッ トル弁開度を増大させるようにして、 エンジ ンス トールが生 じるこ とを防止している。 図面の簡単な説明

図 1 は本発明の内燃機関の制御装置を自動車用内燃機関に適用 し た場合の全体構成を示す概略図、 図 2、 図 3 ( A ) 、 図 3 ( B ) 、 図 4、 図 5 は、 図 1 の制御装置の吸入空気量予測方法を説明する図 、 図 6 は図 1 の制御装置の吸入空気量予測操作を具体的に説明する フローチヤ一トである。 発明を実施するための最良の形態

以下、 添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。 図 1 は本発明を自動車用内燃機関に適用 した場合の全体構成を示 す概略図である。 図 1 において、 1 は内燃機関本体、 2 は機関 1 の 吸気通路に設けられたサージタ ンク、 2 aはサージタ ンク 2 と各気 筒の吸気ポー トを接続する吸気マニホル ド、 1 6 はサージタ ンク 2 の上流側の吸気通路に配置されたスロ ッ トル弁、 7 は機関 1 の各気 筒の吸気ポー 卜に加圧燃料を噴射する燃料噴射弁である。

本実施形態では、 スロ ッ トル弁 1 6 はステツパモータ等のァクチ ユエ一夕 1 6 aを備えており、 後述する E C U 1 0から入力する制 御信号に応じた開度をとる形式のものが使用されている。 すなわち 、 本実施形態のスロ ッ トル弁 1 6 と しては、 運転者のァクセルぺダ ル操作量とは無関係な開度をとることができる、 いわゆる電子制御 スロ ッ トル弁が用いられている。 また、 スロ ッ トル弁 1 6 にはスロ ッ トル弁の動作量 （開度） に応じた電圧信号を発生するスロ ッ トル 開度センサ 1 7が設けられている。

図 1 において 1 1 は各気筒の排気ポー トを共通の集合排気管 1 4 に接続する排気マニホル ド、 2 0 は排気管 1 4 に配置された三元触 媒、 1 3 は排気マニホル ド 1 1 の排気合流部 （三元触媒 2 0上流側

) に配置された上流側空燃比センサ、 1 5 は三元触媒 2 0下流側の 排気管 1 4 に配置された下流側空燃比センサである。 三元触媒 2 0 は、 流入する排気空燃比が理論空燃比近傍にあるときに排気中の H C、 C O、 N 0 x の 3成分を同時に浄化するこ とができる。 空燃比 センサ 1 3 、 1 5 は機関通常運転時に機関空燃比が所定の目標空燃 比になるよう に機関への燃料噴射量をフ ィ 一 ドバッ ク制御する際の 排気空燃比検出に用いられる。

本実施形態では、 吸気通路入口には機関吸入空気量に応じた電圧 信号を発生するエアフ ロ ーメ ータ 3力く、 また、 機関本体 1 のシ リ ン ダブロ ッ クのウ ォータ ジャ ケ ッ ト 8 には、 冷却水の温度に応じたァ ナログ電圧の電気信号を発生する水温セ ンサ 9が設けられている。 なお、 上述のスロ ッ トル弁開度センサ 1 7 、 エアフローメ ータ 3 、 水温セ ンサ 9及び空燃比セ ンサ 1 3 、 1 5 の出力信号は、 後述す る E C U 1 0 のマルチプレクサ内蔵 A / D変換器 1 0 1 に入力され る。

図 1 に 5、 6 で示すのは、 機関 1 のク ラ ンク軸 （図示せず） の近 傍に配置されたクラ ンク角セ ンサである。 クラ ンク角センサ 5 は例 えばク ラ ンク角に換算して 7 2 0 ° 毎に基準位置検出用パルス信号 を発生し、 クラ ンク角センサ 6 は、 クラ ンク角 3 0 ° 毎にク ラ ンク 角検出用パルス信号を発生する。 これらク ラ ンク角センサ 5、 6 の パルス信号は E C U 1 0 の入出力イ ンタ一フ ヱイ ス 1 0 2 に供給さ れ、 このう ち ク ラ ンク角セ ンサ 6 の出力は E C U 1 0 の C P U 1 0 3の割込み端子に供給される。 E C U 1 0 は、 クラ ンク角センサ 6 からのクラ ンク角パルス信号間隔に基づいて機関 1 の回転数 （回転 速度） を算出し、 種々の制御に使用 している。

また、 本実施形態では機関 1 は可変バルブタイ ミ ング機構 5 0 を 備えている。 本実施形態の可変バルブタイ ミ ング機構 5 0 は、 機関 吸気弁を駆動するカム軸 （図示せず） のク ラ ンク軸に対する回転位 相を機関運転中に無段階に変更可能なものとされる。 一般に、 可変 バルブタィ ミ ング機構 5 0 と しては種々の形式のものが使用される 力く、 本実施形態では特に使用する可変バルブタイ ミ ング機構の形式 の制限はな く 、 バルブタイ ミ ングを無段階に変更できる ものであれ 公知のいずれの形式の可変バルブタイ ミ ング機構をも使用するこ とができる。 また、 本実施形態では吸気弁のバルブタイ ミ ングのみ を変更するようにしているが、 本発明は吸排気弁の両方のバルブタ ィ ミ ングを変更する可変バルブタイ ミ ング機構、 または排気弁のバ ルブタィ ミ ングのみを変更する可変バルブタィ ミ ング機構のいずれ を備えた機関にも適用することができる。

図に 5 1 で示すのは、 機関 1 のカム軸近傍に配置されカム軸が基 準回転位置になる毎に基準カム回転パルス信号を発生するカム回転 角セ ンサである。 基準カム回転パルス信号は、 E C U 1 0 の入出力 イ ンターフヱイス 1 0 2 に供給される。 E C U 1 0 は力ム回転角セ ンサ 5 1 から入力する基準カム回転パルス信号と、 ク ラ ンク角セ ン サ 5から入力するク ラ ンク軸の基準回転パルス信号との位相差に基 づいて現在の吸気弁バルブタイ ミ ング V Tを算出する。

機関 1 の電子制御ュニッ 卜 （ E C U ) 1 0 は、 たとえばマイ ク 口 コ ンピュータと して構成され、 マルチプレクサ内蔵 A Z D変換器 1 0 1 、 入出力イ ンターフ ェイ ス 1 0 2、 C P U 1 0 3 の他に、 R〇 M l 0 4、 R A M I 0 5、 メ イ ンスィ ッチがオフにされた場合でも 記憶保持可能なバッ クア ップ R A M I 0 6 、 ク ロ ッ ク発生回路 1 0 7等が設けられている。

E C U 1 0 は、 後述するように、 機関吸入空気量に基づく 燃料噴 射量制御、 点火時期制御、 運転条件に応じた機関バルブタイ ミ ング 制御等の機関 1 の基本制御を行う。 また、 本実施形態では E C U 1

0 は上記基本制御の他に、 後述するスロ ッ トル弁開度予測値に基づ く機関吸入空気量の予測等の制御を行う。

上記制御を行うため、 E C U 1 0 は一定時間毎に実行する A / D 変換ルーチンにより、 エアフローメ ータ 3からの機関吸入空気量 （

K L ) 信号、 スロ ッ トル開度センサ 1 7からのスロ ッ トル開度 （T

A) 信号、 水温セ ンサ 9からの冷却水温度 （TW) 信号を A/D変 換して入力している。

また、 E C U 1 0の入出力イ ンターフ ェイ ス 1 0 2 は、 駆動回路

1 0 8を介して燃料噴射弁 7 に接続され、 燃料噴射弁 7からの燃料 噴射量、 噴射時期を制御している他、 点火回路 1 1 0を介して機関

1 の各点火プラグ 1 1 1 に接続され、 機関の点火時期を制御してい る。 更に、 E C U 1 0の入出力イ ンターフェイス 1 0 2 は、 それぞ れ駆動回路 1 1 3 と 1 1 5を介してスロ ッ トル弁 1 6のァクチユエ 一夕 1 6 aと可変バルブタイ ミ ング機構 5 0のァクチユエ一タ （図 示せず） に接続され、 ス ロ ッ トル弁 1 6開度と吸気弁バルブタィ ミ ングとを制御している。

次に、 本実施形態の機関の燃料噴射量算出について説明する。 本実施形態においては、 燃料噴射量 （各燃料噴射弁の噴射時間）

T;AUは、 各気筒の吸入空気量と機関回転数とに基づいて以下の式 力、ら算出される。

T A U = (K L /N E ) x K I N J X a x F A F …… （ 1 ) こ こで、 K Lは、 機関吸入空気量 （流量） 、 N Eは機関回転数を 表す。 後述するように本実施形態では、 K Lは気筒の吸気弁閉弁時 における機関吸入空気量の予測値が使用される。 また、 K I N Jは 機関空燃比を目標空燃比 （例えば理論空燃比） にするための燃料量 を算出するための換算定数である。 すなわち、 （K L ZN E ) X K

I N Jは、 機関吸入空気量 K L、 回転数 N Eのときに各気筒内の燃 焼空燃比を目標空燃比にするのに必要とされる基本燃料噴射量を表 している。 また、 ひは機関の暖機状態や他の運転状態から決定され る補正係数、 F A Fは空燃比補正係数である。 空燃比補正係数 F A Fは、 排気通路に配置された空燃比センサ 1 3、 1 5 出力に基づい て、 機関排気空燃比 （すなわち機関の燃焼空燃比） が目標空燃比に なるよう に燃料噴射量をフィ一ドバッ ク制御するための補正係数で ある。 本実施形態の空燃比フ ィ ー ドバッ ク制御の形式と しては、 空 燃比を目標空燃比に制御できる ものであれば、 公知のいずれの空燃 比フ ィ ー ドバッ ク制御をも使用可能であるので、 ここでは詳細な説 明は省略する。

，上記 （ 1 ) 式から判るように、 本実施形態において機関の燃料噴 射量 T A Uは、 機関吸入空気量と機関回転数とに基づいて先ず基本 燃料噴射量 （K LZN E) X K I N Jを算出し、 この基本燃料噴射 量を暖機運転等の機関の運転状態 （ ） と、 空え然比フィ ー ドバッ ク 補正係数 F A Fとに基づいて補正することにより求められる。

次に、 本実施形態の機関吸入空気量 K Lの算出方法について説明 する。 通常の機関では、 機関が定常状態で運転されている場合 （す なわち、 機関回転数 N Eとスロ ッ トル弁開度 T Aが一定に維持され ている場合） には、 機関吸入空気量はスロ ッ トル弁開度 T Aと機関 回転数 N Eとの関数となり、 スロ ッ トル弁開度 T Aと機関回転数 N Eとが定まれば一義的に決定される。

'本実施形態では、 予め実際の機関を用いて機関定常運転時に、 機 関回転数 N Eとスロ ッ トル弁開度 T Aとの各組合せ条件での機関吸 入空気量 K Lを計測し、 この吸入空気量 K Lの値を T Aと N Eとを 用いたマップの形で E C U 1 0の R OM 1 0 4 に格納してある。 機 関運転中、 E C U 1 0 はスロ ッ トル開度センサ 1 7で検出したスロ ッ トル弁開度 T Aと機関回転数 N Eとを用いて、 このマップから機 関定常運転における機関吸入空気量を算出する。 なお、 この T Aと

N Eとのマップと して与えられる吸入空気量は標準状態における定 常運転時の値であり、 実際にエアフローメ ータセンサ 3で検出され た吸入空気量とは異なる場合がある。 そこで、 以下の説明では、 吸 入空気量の実測値 （エアフローメ ータ 3で検出した値） を K L S M 、 上記マップに T Aと N Eとの関数と して格納された吸入空気量の 値を K L TA、 と呼び両者を区別するこ とにする。

ところで、 前述したように、 実際に気筒内に吸入された空気量が 確定するのは気筒の吸気弁が閉弁した時点である。 また、 実際の運 転においても各気筒の吸気弁閉弁時における吸入空気量 （流量） が 最も正確に気筒内に吸入された空気量に対応している。 ところが、 気筒内に燃料を供給するためには燃料噴射弁 7から吸気弁開弁中に 燃料噴射を行う必要があり、 吸気弁が閉弁する前に吸入空気量 K L を算出する必要が生じる。 このため、 本実施形態では燃料噴射タイ ミ ング （吸気弁開弁中） における K L T Aと K L S Mの値とを用い て吸気弁閉弁時の吸入空気量を予測し （以下この吸気弁閉弁時の吸 入空気量予測値を K L F WDと呼ぶ） 、 この予測値 K L FWDに基 づいて燃料噴射量 T A U算出等の操作を行う。

以下、 K L FWDの算出について説明する。

T Aと N Eとを用いてマップから読みだされる、 定常運転におけ る吸入空気量 K L T Aの値は、 スロ ッ トル弁開度 T Aまたは機関回 転数 N Eが変化すれば直ちに変化するが、 実際の吸入空気量 K Lは T A、 N Eが変化しても直ちに変化後の値 K L T Aにはならず、 あ る遅れ時間を持って変化する。

図 2 は、 T A、 N E等の変化により吸入空気量のマップ値 K L T Aがステップ状に変化した場合の実際の吸入空気量 K Lの変化を説 明する図である。 図 2 に示すように、 K L T Aがステップ状に変化 すると、 K Lは比較的緩やかに変化して、 ある時間経過後に変化後 の K L T Aに到達する。 この K Lの挙動は K L T Aの変化に対して 一次遅れ応答系で近似することができる。 このため、 現在の吸入空 気量は過去の吸入空気量と現在の K L T Aとの値から一時遅れ応答 モデルを用いて計算することができる。 すなわち、 現在の吸入空気 量 （計算値） を K L C R Tとすると、 K L C R Tは以下の一時遅れ 応答式を用いて表すこ とができる。

K L C R T = K L C R T ,-, + (K L T A - K L C R T , ) X ( 1 / N ) …… （ 2 )

こ こで K L C R Tは現在の吸入空気量 （計算値） 、 K L C R T ,— , は現在より時間 A t前の吸入空気量、 K L T Aは現在のス ロ ッ ト ル弁開度 T Aと機関回転数 N Eとから定まる定常状態における吸入 空気量 （マップ値） である。

また、 Nは重み付け係数であり、 一次遅れ応答の時定数 Tと上記 △ t とを用いて、 N = TZA t と して表される。 時定数 Tはス ロ ッ トル弁開度 T Aと機関回転数 N Eとにより定まる値であり、 実際の 機関を用いて予め実験により T Aと N Eとの関数と して求めること ができる。

本実施形態では、 機関始動時に K L C R T = K L T Aの初期値を 用いて上記の （ 2 ) 式の計算を開始し、 以後機関運転中時間 Δ t毎 に上記 （ 2 ) 式の計算を繰り返すこ とにより、 機関始動時からの逐 次計算の結果と して現在の吸入空気量 K L C R Tが算出される。 な お、 （ 2 ) 式から明らかなように、 機関定常運転 （すなわち K L T Aが一定の状態での運転） がある程度継続すると K L C R Tの値は K L T Aに一致するようになる。

ところで、 上記により算出される K L C R Tは現在の吸入空気量 の値であるが、 前述のように、 実際に気筒に吸入される空気量を最 も良く 反映しているのは各気筒の吸気弁閉弁時の吸入空気量の値で あるため、 正確に吸入空気量 K Lを算出するためには吸気弁閉弁時 の吸入空気量を用いて計算を行う こ とが好ま しい。 一方、 吸入空気 量の応答を図 2 に示したよう に一次遅れ応答系で近似して現在の吸 入空気量 K L C R Tを算出 したのであるから、 仮に K L T Aが変化 後一定に維持されるとすれば同じ一次遅れ応答モデルを用いてさ ら に （ 2 ) 式の逐次計算を繰り返すことにより、 現在 （K L C R T算 出時点） より先の時点の吸入空気量を予測することが可能である。 すなわち、 K L C R Tを算出後、 同じ K L T Aの値を用いて （ 2 ) 式の計算を 1 回実施すれば、 現在から A t経過後の吸入空気量が計 算され、 （ 2 ) 式の計算を 2 回繰り返せば 2 Χ Δ Ϊ経過後の吸入空 気量が計算される。 つま り、 現在 （K L C R T算出時点） から次に いずれかの気筒の吸気弁が閉弁するまでの時間を Lとすると、 算出 した K L C R Tの値を初期値と して、 現在の K L T Aを用いて （ 2 ) 式の計算を L/Δ t 回繰り返すことにより次にいずれかの気筒が 閉弁するときの吸入空気量を計算することができる。 こ こで、 次に いずれかの気筒の吸気弁が閉弁するときの吸入空気量の計算値を K L V L Vと呼ぶと （図 4参照） 、

KLCRT , _{+ 1} = KLCRT + ( KLTA- KLCRT ) x ( 1/N )

KLCRT , _{+ 2} = KLCRT _{1 + 1} + ( KLTA- KLCRT _{1 +} , ) x ( 1/N )

( P回繰り返し。 但し P = L ΖΔ t )

KLVLV = KLCRT _{1 +P} = KLCRT , _+P_ , + ( KLTA- KLCRT _{1 +}卜, ) x ( 1/N )

( 3 )

の逐次計算により K L V L Vが算出される。

ところで、 上記逐次計算に使用 した K L T Aの値は現在の T Aと

N Eとに基づく マップ値であるが、 N Eの値は短時間で大き く変化 することはないため現在の回転数を用いて計算を行っても予測精度 はそれほど低下しない。 しかし T Aの値は過渡運転時 （急加速時、 急減速時） などには短時間で大き く変化する場合がある。 このため 、 K L V L Vの予測精度を高めるためには、 現在の吸入空気量 K L C R Tから上記逐次計算により K L V L Vを算出する場合には現在 の値 T Aではな く 吸気弁閉弁時のス口 ッ 卜ル弁開度 T Aの値に基づ いて K L TAを求める必要がある。

そこで、 本実施形態では、 前述した特開平 1 0 — 1 6 9 4 6 9で 提案された位相進み逆演算法により、 吸気弁閉弁時のスロ ッ トル弁 開度 T Aを正確に予測するようにしている。

本実施形態では、 独立したァクチユエ一タ 1 6 aを備え、 ァクセ ルペダルとは機械的に連結されていない電子制御スロ ッ トル弁が用 いられている。 E C U 1 0 は、 一定のタィ ミ ングで、 ァクセルぺダ ル近傍に配置されたアクセル開度セ ンサ （図示せず） からアクセル ペダルの踏込み量を読み込み、 アクセルペダル踏込み量に応じてス ロ ッ トル弁目標開度を決定するとと もに、 ァクチユエ一夕 1 6 aを 駆動してスロ ッ トル弁 1 6開度を目標開度に制御する操作を行って いる。 本実施形態では、 現在のアクセル開度に基づいてスロ ッ トル 弁の目標開度 T A Gを設定後、 ある遅れ時間 Dだけ算出 した目標開 度の出力を遅延させ、 遅れ時間 T A G経過後にァクチユエ一タ 1 6 a'に目標開度 T A Gを出力する。 すなわち、 アクセルペダルの操作 に対する実際のスロ ッ トル弁の動きを時間 Dだけ遅らせるようにし ている。

以下、 時間 Dだけスロ ッ トル弁の作動を遅延させる理由について 説明する。

図 3 (A) は、 スロ ッ トル弁目標開度 TA Gと実際のスロ ッ トル弁 の開度変化との関係を示す図である。 スロ ッ トル弁目標開度 T A G は、 運転者のアクセルペダル踏込み量 （アクセル開度） が急激に変 化した場合にも、 それに追従してアクセル開度変化と略同時に変化 する。 しかし、 実際のスロ ッ 卜ル弁開度はァクチユエ一タ 1 6 aの 作動遅れや制御遅れなどにより、 目標開度 T A Gに対して一定の特 性の遅れを持って変化する。 すなわち、 図 3 (A) 実線に示すように 目標開度 T A Gが急激に変化した場合にも、 実際のスロ ッ トル弁開 度 T Aは点線に示すよう に T A Gの変化に対してほぼ一次遅れで近 似できる変化をする。 スロ ッ トル弁の作動特性は既知であるため、 例えば、 図 3 (A) のよう に時点 t 。 で目標開度がステップ状に変化 したときには現在から時間 L経過後の実際のスロ ッ トル弁開度は一 次遅れ近似により正確に予測できる。 しかし、 目標開度 T A Gの変 化は実際にはステップ状ではなく 、 時点 t 。 の後も目標開度 T A G は変化する。 このため、 時点 t 。 における目標開度 T A Gに基づい て時間 L経過後のスロ ッ トル弁開度を予測したのでは、 時間 L経過 までの目標開度 T A Gの変化が予測に反映されず、 特に目標開度 T Aが急激に変化するような場合にはスロ ッ トル弁開度の予測精度が 大幅に低下する問題が生じる。

そこで、 本実施形態ではスロ ッ トル弁の作動を故意に時間 Dだけ 遅らせるこ とにより、 スロ ッ トル弁開度の予測精度を向上させてい る。 図 3 (B) は図 3 (A) に対して、 スロ ッ トル弁の作動を時間 Dだ け遅らせた場合を示す図である。 今アクセル開度 A Cが時点 t , で 変化を開始したとすると、 アクセル開度 A Cの変化に対応した目標 開度 T A Gがスロ ッ トル弁のァクチユエ一夕に入力され、 スロ ッ ト ル弁が作動を開始するのは時点 t , から時間 Dが経過した時点 （図 3 (B) t 。 ） になる。 この時点 t 。 では、 時点 t , 以後時点 t 。 ま での目標開度 T A Gはすでに設定されており既知となっている。 こ のことは、 すなわち、 時点 t 。 を基準にして考えると、 時点 t 。 か ら時間 Dだけ将来まで （図 3 (B) 、 時点 t , まで） の目標開度 T A Gの変化が時点 t 。 で判明しているこ とになる。 このため、 時点 t

0 から時点 t i までの間のスロ ッ トル弁開度は、 スロ ッ トル弁の作 動特性と目標開度 T A Gの変化に基づいて正確に予測可能となる。 このため、 ある気筒の閉弁時期が時点 t 。 から時間 D内にある場合 (すなわち、 図 3 (B) の時点 t , より前の場合） には気筒閉弁時期 におけるスロ ッ トル弁開度は略完全な精度で予測することができる 。 また、 気筒の閉弁時期が時点 t , より後になる場合には、 時点 ！ を出発点と して前述の K L C R Tで用いたのと同様の繰り返し計 算を行う こ とにより、 吸気弁閉弁時のスロ ッ トル弁開度を極めて高 精度に予測するこ とが可能となる。

なお、 遅れ時間は運転者がスロ ッ トル弁の作動遅れを体感しない ような短い時間 （例えば 5 0〜 1 0 0 ミ リ秒程度） に設定されるた め、 スロ ッ トル弁の作動を遅延させることにより運転上の問題は生 じない。

本実施形態では、 上記により次の気筒の吸気弁閉弁時におけるス ロ ッ トル弁開度 T Aを正確に予測し、 この予測値と現在の回転数と からマップを用いて算出した K L T Aを使用 して前述の （ 3 ) 式の 計算を行う ことにより、 吸気弁閉弁時の吸入空気量 K L V L Vを予 測している。

図 4 は、 上記各吸入空気量の相互の関係を説明する図である。 図 4から判るように、 本実施形態では吸気弁閉弁時のスロ ッ トル弁開 度 T A V L Vと現在の機関回転数 N E、 および現在の吸入空気量計 算値 K L C R Tに基づいて、 吸気弁閉弁時の吸入空気量計算値 K L V L Vを求めている。

ところで、 前述のように K L V L Vの値は機関始動時から逐次計 算される現在の吸入空気量計算値 K L C R Tに基づいているため、

K L V L Vの値は K L C R Tの逐次計算に伴う定常的な誤差を含ん でいる可能性がある。

このため、 本実施形態ではエアフローメ ータ 3で計測した実際の 吸入空気量を用いて K L V L Vの値が含む定常的な偏差を捕正して 吸入空気量の予測精度を高めている。

図 5 は、 上記定常的偏差の補正原理を示す図である。 図 5 におい て、 横軸は時間を、 縦軸は吸入空気量をそれぞれ表している。 また 、 カーブ Aは吸入空気量算値 K L C R Tの変化を、 カーブ Bは実際 にエアフ ローメ ータ 3で測定した吸入空気量実測値 K L S Mの時間 的変化の例を示している。 エアフローメ ータ 3 出力は、 実際の吸入 空気量の微細な変動成分を除去するために、 実際の吸入空気量変化 に対して図 2で示したのと同様な一次応答遅れの変化をするように 平滑化処理をしている。 このため、 吸入空気量計算値 K L C R Tと 実測値 （エアフローメ ータ出力） との間には前述の定常的偏差分だ けでなく上記の応答遅れ分も含めた差が生じている。

また、 図 5 においてカーブ Cは、 カーブ Aに対してエアフローメ 一夕出力応答遅れに相当する一次遅れ応答のカーブを示す （以下、 このエアフローメ 一夕出力応答遅れに相当する吸入空気量計算値を K L C R T 4 と呼ぶ） 。 すなわち、 カーブ Aとカーブ C ( K L C R T 4 ) との差 （図 4、 Δ D ) はエアフローメ ータ出力の応答遅れを 表している。 従って、 仮に吸入空気量計算値 K L C R Tが定常的な 偏差を全く含んでいないとすれば、 エアフローメ ータ 3の出力は図 5 カーブ C (K L C R T 4 ) に示したように変化することになるた め、 カーブ Cとカーブ B (実際のエアフローメ ータ 3 出力 K L S M ) との差 （図 5、 Δ K L D) は吸入空気量計算値 K L C R Tが含む 定常的偏差を表すことになる。

また、 図 5 カーブ C (K L C R T 4 ) はカーブ A (K L C R T) に対して一次遅れの特性を示すため、 前述の （ 2 ) 式と同様な繰り 返し計算で算出するこ とができる。

K L C R Tが含む定常的偏差 A K L Dは、 A K L D = K L C R T 4一 K L S Mと して表される （図 5 ) 。 この定常的偏差 A P Dは略 一定な値となるため、 偏差を修正した K L V L Vの値、 すなわち吸 入空気量の算出に用いるべき吸気弁閉弁時の吸入空気量予測値 K L

F W Dは、

K L FWD - K L V L V - A K L D - K L V L V - K L C R T 4 + K L S M … （ 4 ) と して表される。

本実施形態では、 上記により算出 した K L F W Dの値を用いて燃 料噴射量を算出している。

ところで、 K L FWD算出のために使用 した K L T Aの値は、 可 変バルブタィ ミ ング機関では T Aと N Eのみならず、 機関バルブタ イ ミ ングによっても変化する。 また、 通常機関バルブタイ ミ ング V Tは実際にエアフローメ ータ 3で計測した吸入空気量 K L S Mと機 関回転数 N Eとに基づいて決定される。 このため、 TAと N Eとが 同じでも V Tが変化すると K L T Aの値は異なってく る。 一方、 前 述したようにバルブタイ ミ ング V Tは機関回転数 N Eと実際の吸入 空気量 K L S Mとに基づいて決定されるため、 実際の吸入空気量が 変化すると V Tも変化する。 このため、 V Tの変化が無視できる程 小さい場合を除く と上記により算出 した予測値 K L FWDと実際の 吸気弁閉弁時の吸入空気量との間に差が生じてしまい、 K L FWD の予測精度が低下する問題がある。

そこで、 以下に説明する第 1 の実施形態では、 機関バルブタイ ミ ング V Tを決定する際に、 V Tの値に応じて変化してしま う機関吸 入空気量を用いることなく スロ ッ トル弁開度 T Aに基づいてバルブ タイ ミ ング V Tを設定するようにしている。

( 1 ) 第 1 の実施形態

本実施形態では、 前述した方法で次に吸気弁が閉弁する気筒の吸 気弁閉弁時における実際のスロ ッ トル弁開度を予測すると と もに、 この予測ス口 ッ トル弁開度と可変バルブタイ ミ ング装置 5 0の作動 特性とに基づいて吸気弁閉弁時における実際の機関バルブタイ ミ ン グを予測する。 そ して、 吸気弁閉弁時におけるスロ ッ トル弁開度予 測値とバルブタイ ミ ング予測値と現在の機関回転数とを用いて気筒 吸気弁閉弁時における機関吸入空気量 K L FWDを予測する。

以下、 この K L FWDの予測手順について説明する。

図 6 は、 吸気弁閉弁時の吸入空気量予測手順を説明するフローチ ヤー 卜である。 図 6の操作は E C U 1 0 により気筒の燃料噴射量算 出タイ ミ ング毎に行われる。

① 操作が開始されると、 E C U 1 0 は、 ステップ 6 0 1でまず 現在の機関回転数とクラ ンク回転角とに基づいて、 次に吸気弁が閉 弁する気筒の吸気弁閉弁時期までの現在からの時間 Tv (ミ リ秒） を算出する。

，② 次いで、 ステップ 6 0 3ではスロ ッ トル弁開度センサ 1 7で 検出した現在のスロ ッ トル弁開度 T A。 と現在から時間 Dだけ前の 時点から現在までの間のスロ ッ トル弁開度目標値 T A Gとに基づい て、 現在から時間 Dが経過するまでの各時点における実際のスロ ッ トル弁開度予測値を算出する。 スロ ッ トル弁の動作特性は一次応答 遅れで近似することができるため、 スロ ッ トル弁開度目標値 T A G の変化に対する実際のスロ ッ トル弁開度 T Aの変化は、 前述の （ 2 ) 式と同様に、 以下の式で表される。

T A i = T A。 + (T A G , - T A。 ） x ( 1 /N T)

T A _{i + 1} = T A i + (T A G _{1 + 1} - T A , ) x ( 1 / T)

(D/Δ t回繰り返し）

■ T A D = T A D - , + ( T A G _D - T A D - . ) x ( 1 / T)

…… （ 5 )

こ こで添字 i， i + 1， ， D— 1， Dは、 現在から時間 D経 過後までの間隔 Δ t毎の時点におけるそれぞれの値を表す。 また、 N Tはスロ ッ トル弁 1 6の動作特性により定まる重み付係数であり 、 実験等により決定される。

本実施形態では、 E C U 1 0 は別途実行する操作により、 一定時 間毎 （ Δ t毎） にアクセル開度 A Cを読み込み、 A Cの値に応じて 予め定めた関係に基づいてスロ ッ トル弁の目標開度 T A Gを設定す る操作を行う とと もに、 設定後時間 Dの間この目標開度を保持した 後スロ ッ トル弁のァクチユエ一タ 1 6 aに出力する遅延動作を行つ ている。 このため、 現時点では、 現時点から時間 D経過するまでの 各時点においてスロ ッ トル弁ァクチユエ一夕に入力される目標開度 T A G , はすべて今までに決定されており既知となっている。 この ため、 上記 （ 5 ) 式において、 T A G , ， T A G , ₊ …… T A G _D - i ， T A G D の各値はこれらの既知の値を使用 して計算するこ と ができる。 これにより、 現在から時間 D経過後までの各時点におけ るスロ ッ トル弁開度 T A , が正確に算出される。

③ ステップ 6 0 5では、 次にステップ 6 0 1 で算出 した気筒閉 時までの時間 T V が現在から時間 Dまでの間にあるか否かを判断 し、 時間 Dまでの間にある場合、 すなわち D≥ T_V の場合には、 ス テツプ 6 0 3で算出した各時点のスロ ッ トル弁開度 T A , のうち、 現在から時間 Tv 経過時点に相当する時点のスロ ッ トル弁開度 Τ Α , を気筒閉弁時のスロ ッ トル弁開度予測値 Τ Αν と して設定する。 一方、 Dく Tv であった場合には、 上記 （ 5 ) 式を更に吸気弁閉 弁時 （Tv 経過時） まで繰り返すこ とにより吸気弁閉弁時のスロ ッ トル弁開度 T A V を予測する。 この場合、 時間 D経過後のスロ ッ ト ル弁開度目標値 T A Gは現時点では既知となつていないため、 期間 D経過後のスロ ッ トル弁開度目標値と しては、 下記の線形外揷によ ¾予測値を使用する。 T A G _D+ , = T A G _D + ( T A G D - T A G _D- . ) T A G _{D +} 2 = T A G _D+, + ( T A G D - T A G _D- , )

TA G_{D 3} = T A G _{D +} 2 + ( T A G D 一 T A G _D— ! )

T A G v = T A G V - ! + ( T A G _D - T A G _D- , ) ······ ( 6 ) 吸気弁閉弁時期までの時間 Tv が、 時間 Dより長い場合には、 時 間 D経過後から T V 経過までの期間は、 上記により予測したスロ ッ トル弁開度目標値 T A G , を用いて上記 （ 5 ) 式の計算を時間 D経 過時から時間 Tv まで繰り返すことにより、 吸気弁閉弁時のスロ ッ トル弁開度予測値 T Av が算出される。

④ ステップ 6 0 7では、 ステップ 6 0 5で算出した吸気弁閉弁 時におけるスロ ッ トル弁開度予測値 T Av と現在の機関回転数 N E とに基づいて機関バルブタイ ミ ング V Tの吸気弁閉弁時における目 標値 V T Gが予測される。

従来、 機関バルブタイ ミ ングの目標値 V T Gは、 機関 1 回転当た りの吸入空気量と機関回転数とに基づいて設定されていた。 しかし

、 吸入空気量はバルブタイ ミ ング V Tによっても変化するため、 従 来のバルブタイ ミ ング設定方法では吸入空気量が定ま らなければバ ルブタイ ミ ング V Tが定ま らないこ とになり、 本実施形態のように 吸気弁閉弁時の吸入空気量予測時にバルブタイ ミ ングの影響を考慮 するためには従来のバルブタイ ミ ング設定方法を使用するこ とはで きない。 そこで、 本実施形態では、 吸入空気量の代りにスロ ッ トル 弁開度 T Aを用いて、 バルブタイ ミ ング V Tの目標値を設定するよ うにしている。 すなわち、 本実施形態では、 予め機関回転数 N Eと スロ ッ トル弁開度 T Aとの組合せを変えたときの最適バルブタィ ミ ング V Tを実験により求めておく 。 そ して、 この最適バルブタイ ミ ング V Tの値を、 N E と T Aとを用いた二次元数値マップの形で E C U 1 0 の R OM 1 0 4 に格納しておき、 機関運転中に実際の N E と T Aとの値に基づいてこの数値マップからバルブタイ ミ ング目標 値 V T Gを設定するようにしている。

本実施形態では、 上記バルブタイ ミ ング目標値 V T Gの数値マツ プを用いて吸気弁閉弁時の実際のバルブタイ ミ ング V Tを予測する o

すなわち、 現在から吸気弁閉弁時までの機関回転数 N Eの変化が 無視できる程度であるとすれば、 吸気弁閉弁時の目標バルブタイ ミ ング V T Gv は、 現在の機関回転数 N E と吸気弁閉弁時のスロ ッ ト ル弁開度 T A、， 予測値とを用いて上記マップから求めることができ る。 しかし、 実際には可変バルブタイ ミ ング機構 5 0 は作動遅れが あるため、 実際のバルブタイ ミ ング V Tの変化は目標バルブタイ ミ ング V T Gの変化に対して遅れを生じる。 また、 実際の可変バルブ タイ ミ ング機構の作動遅れ特性は、 一次遅れ応答で近似できる。 そこで、 本実施形態では吸気弁閉弁時における実際のバルブタイ ミ ング V Tを前述の （ 2 ) 式と同様な繰り返し計算により算出して いる。

V T , = V T。 + (V T G v — V T。 ） x ( 1 /N V )

V T _{1 + 1} = V T , + (V T Gv — V T , ) x ( 1 /N V)

(Tv /Δ t 回繰り返し）

V T v = V T V - . + (V T G v — V Tv— , ) x ( 1 /N V) …… （ Ί )

こ こで、 V Τ ν は吸気弁閉弁時におけるバルブタイ ミ ング V Τの 予測値、 V T Gv は、 ステ ッ プ 6 0 5で算出した吸気弁閉弁時のス ロ ッ トル弁開度予測値 T Av と現在の機関回転数 N E とに基づいて バルブタイ ミ ング目標値マップから決定されるバルブタイ ミ ング目 標値 （すなわち吸気弁閉弁時におけるバルブタイ ミ ング目標値の予 測値） である。 また、 N Vは可変バルブタイ ミ ング機構の動作特性 がら定まる重み付係数であり、 詳細には実験により決定される。 こ れにより、 （ 7 ) 式の繰り返し計算を行う ことにより、 現時点にお いて、 時間 T _v 後である吸気弁閉弁時のバルブタイ ミ ングの値を正 確に予測することが可能となる。

なお、 本実施形態では機関のバルブタイ ミ ング目標値 V T Gは、 機関回転数 Ν Ε とスロ ッ トル弁開度 V Aとのみによって決定される ことになる。 ところが、 実際には、 スロ ッ トル弁開度 T A、 機関回 転数 N Eとバルブタイ ミ ング V Tが同一の状態であっても、 大気圧

(高度） が異なると機関に吸入される空気量は異なってく る。 この ため、 スロ ッ トル弁開度 T Aと機関回転数 N Eが同一の値であれば 、 機関吸入空気量も同一になるようにするためには大気圧 （高度） に応じてバルブタイ ミ ング V Tを補正する必要がある。 本実施形態 では、 実際には予め大気圧を変えたた状態で前述の N E と T Aに基 づく バルブタイ ミ ング目標値 V T Gのマツプを作成してあり、 機関 運転中計算により、 または実測により求めた大気圧に基づいて現在 の大気圧に応じたバルブタイ ミ ング目標値 V T Gのマップを使用す るようにしている。 これにより、 大気圧が変化した場合でも機関吸 入空気量の算出が正確に行われるようになる。

⑤ 次に、 図 6、 ステップ 6 0 9では吸気弁閉弁時のスロ ッ トル 弁開度予測値 T A V と現在の機関回転数 N E とを用いて吸気弁閉弁 時の吸入空気量 K L F W Dが算出される。 K L F W Dは、 前述した

( 2 ) 式から （ 4 ) 式において、 吸気弁閉弁時のスロ ッ トル弁開度 予測値 T A v を用いて計算を行う ことにより求められる。

これにより、 各気筒の燃料噴射量算出時に正確に吸気弁閉弁時の 機関吸入空気量を予測することが可能となり、 機関運転状態に応じ た燃料噴射量を設定するこ とが可能となる。

⑥ 図 6、 ステップ 6 1 1 は機関点火時期の算出を示す。 機関の 最適点火時期は機関回転数 N E と吸入空気量 （負荷） K L、 バルブ タイ ミ ング V Tに応じて変化する。 従来可変バルブタイ ミ ン グ機関 では吸気弁閉弁時の吸入空気量とバルブタイ ミ ングとの正確な値を 予測することが困難であったため、 過渡運転時には点火時期の設定 が最適値からずれる場合があり、 燃焼悪化が生じる場合があつた。 これに対して、 本実施形態では吸気弁閉弁時のバルブタイ ミ ング V T と吸入空気量 K L F W Dとはステップ 6 0 7 . 6 0 9で正確に 予測することができる。 そこで、 本実施形態では上記により予測し た吸入空気量 K L F W Dとバルブタイ ミ ング V T 及び現在の機関 回転数 N Eを用いて実際の運転状態に正確に対応した点火時期を設 定するようにしている。 これにより、 過渡運転時においても点火時 期は最適値からずれることがなく 、 過渡時の燃焼悪化等が生じるこ とが防止されるようになる。

'次に、 本発明の別の実施形態について説明する。

上記実施形態では、 位相進み逆演算により吸気弁閉弁時のスロ ッ トル弁開度予測値を正確に計算するためにスロ ッ トル弁の作動を時 間 Dだけ遅らせている。 通常、 遅れ時間 Dは機関の常用回転数領域 において、 燃料噴射量算出時点から時間 Dが経過するまでに気筒の 吸気弁が閉弁するような一定時間に設定してスロ ッ トル弁開度の予 測精度を向上させている。 しかし、 遅れ時間を一定時間に設定して いるとスロ ッ トル弁目標開度が変化したときに、 変化に応じてスロ ッ トル弁が動作を開始するクラ ンク回転位置が異なってく る。 スロ ッ トル弁が動作を開始するク ラ ン ク角、 すなわち吸入空気量の変化 が開始するクラ ンク回転位置 （回転角） が異なると、 変化開始時の 各気筒の行程サイ クル上の位置も異なってく るため、 実際に機関に 吸入される空気量に現れるスロ ッ トル弁開度変化の影響も僅かなが ら異なってく る場合がある。 特に、 定常運転から過渡運転に移行す る際にスロ ッ トル弁目標開度が大き く変化したような場合には、 吸 入空気量変化が気筒行程サイ クルの異なる位置で開始されると吸入 空気量の実測値にばらつきを生じる場合がある。 また、 機関アイ ド ル運転時等のよう に回転数が低い場合には特に影響が大き く なる。 そこで、 以下に説明する各実施形態では、 定常運転から過渡運転へ の移行時等のように、 スロ ッ トル弁目標開度が変化する場合にはス 口 ッ トル弁の動作開始が特定の気筒の特定のタイ ミ ングになるよう にして吸入空気量の予測精度を向上させている。

以下の実施形態における、 スロ ッ トル弁駆動開始タイ ミ ングの変 更について説明する。 例えば、 アイ ドル運転時や定常運転時等のス 口 ッ トル弁の目標開度変化が少ない状態では、 E C U 1 0 は第 1 の 実施形態と同様にアクセルペダル操作量に基づいて算出したスロ ッ トル弁目標開度を、 一定の遅れ時間 Dだけ保持し、 遅れ時間 D経過 後にスロ ッ トル弁のァクチユエ一夕に出力する。

しかし、 定常運転から過渡運転への移行時等のようにスロ ッ トル 弁目標開度変化が急に大き く なつた場合には、 E C U 1 0 は算出し た目標開度の保持時間を変更し、 次に特定の気筒 （例えば第 1 気筒 ) の行程サイ クル上の特定のタイ ミ ングになった時にスロ ッ トル弁 が開弁動作を開始するように遅れ時間を変更する。

すなわち、 E C U 1 0 は今回算出したスロ ッ トル弁目標開度が前 回算出した値に較べて所定量以上変化している場合には、 次に今回 がスロ ッ トル弁目標開度の変化の開始時点か否か、 すなわち前回ま では目標開度の変化が少ない定常運転であつたか否かを判定する。 今回が目標開度の開始点、 すなわち過渡運転の開始点であつた場合 には、 E C U 1 0 は次に特定気筒の行程サイ クルが特定のタイ ミ ン グになるまでの時間 T _R を機関回転数とクラ ンク角とに基づいて算 出し、 今回算出した目標開度を保持する時間 （遅れ時間） を T _R に 変更する。 これにより、 変化直後の目標開度は特定気筒の行程サイ クルが特定のタイ ミ ングになったときにスロ ッ トル弁のァクチユエ 一夕に出力され、 特定のタィ ミ ングからスロ ッ 卜ル弁が開弁動作を 開始するよう になる。 なお、 特定気筒の特定タイ ミ ングにスロ ッ ト ル弁の動作を開始するように遅れ時間を変更するのは目標回転数が 変化した直後の 1 回のみであり、 その後は遅れ時間は一定値 Dに設 定される。

•以下、 スロ ッ トル弁の動作を開始する特定気筒の行程サイ クル上 の特定のタイ ミ ングの選定についての実施形態について説明する。 ( 2 ) 第 2の実施形態

本発明の第 2 の実施形態では、 目標スロ ッ トル弁開度変化時にス ロ ッ トル弁の動作を開始するタイ ミ ングは、 特定気筒 （例えば第 1 気筒） の吸気弁が開弁して最大リ フ ト に到達したときに、 スロ ッ ト ル弁開度変化時にスロ ッ トル弁を通過した吸気が特定気筒に到達す るように、 吸気系の応答遅れを考慮して設定される。

一般に複数気筒の機関では 2 つまたはそれ以上の気筒の吸気弁開 弁期間がオーバラ ップしている期間がある。 このような期間では吸 気が 2 つ以上の気筒に吸入されるために、 エアフローメ 一夕で計測 した吸入空気量は一時的に増大する場合がある。 このため、 この期 間では必ずしも気筒内に充塡される空気量とエアフ ローメータで計 測した吸入空気量とが対応しない状態が生じる。 このため、 過渡運 転時に複数気筒の吸気弁開弁期間がオーバラ ップしている時期に前 述した吸気量の予測を行う と予測精度が低下する場合がある。

一方、 複数気筒機関においては各気筒の吸気弁最大リ フ ト時には 他の気筒の吸気弁は全閉に近い状態にある。 このため、 この時期に スロ ッ トル弁開度変化開始時の吸気が気筒に到達するようにすれば 、'他気筒の吸気との干渉が回避できエアフ ローメ ータで計測した吸 入空気量と実際に気筒に充塡される空気量とが正確に対応するよう になる。 このため、 本実施形態では、 吸気系統の応答遅れ （すなわ ち、 スロ ッ トル弁を通過した吸気が特定気筒に到達するまでの時間 ) を考慮して、 スロ ッ トル弁作動開始時にスロ ッ トル弁を通過した 吸気が、 特定気筒の吸気弁が最大リ フ ト になったときにこの特定気 筒に到達するようにスロ ッ トル弁作動開始タイ ミ ングが設定される すなわち、 E C U 1 0 は、 アクセルペダル操作量に基づいてスロ ッ トル弁目標開度を算出すると、 次に算出した目標開度に基づいて 加速等の過渡運転が開始されたか否かを判定する。 例えば今回算出 した目標開度が前回算出 した目標開度から所定量以上変化している ような場合には過渡運転が開始されたと判断するこ とができる。 過 渡運転が開始されたと判断された場合には、 次に E C U 1 0 は今回 が過渡運転開始後最初のスロ ッ トル弁目標開度か否かを判定する。 例えば、 前回まで目標開度に変化がなく 、 今回急に目標開度が所定 値以上変化しているような場合には、 今回の目標開度算出は過渡運 転開始後最初のものと判断することができる。

今回の目標開度算出が過渡運転開始後最初のものであった場合に は、 次に E C U 1 0 は機関回転数と現在のクラ ンク角とに基づいて 、 特定気筒の吸気弁が最大リ フ ト位置付近になるまでの時間 T _R を 算出する。 そして、 現在の機関吸入空気量 （吸気流速） から定まる 吸気系統の応答遅れ時間 t _d を算出 し、 今回算出した目標開度の値 の保持時間を （T _R — t _d ) に設定する。 これによ り、 現在から （ T _R — t _d ) が経過すると、 目標開度がスロ ッ トル弁ァクチユエ一 夕に出力され、 スロ ッ トル弁が動作を開始する。 またこのときにス ロ ッ トル弁を通過した、 すなわち流量変化の開始時点に相当する吸 気はスロ ッ トル弁通過後、 時間 t _d 経過後に吸気弁が最大リ フ ト位 置近傍にある特定気筒に到達するようになる。 このため、 スロ ッ ト ノ 弁を通過する吸気のほぼ全量が特定気筒に充填されるよう になり 、 ェアフ ロ一メ ータ 3 で計測した機関吸入空気量は特定気筒に充塡 される空気量にほぼ対応した値となる。 これにより、 過渡運転開始 時から正確な吸入空気量の予測を行う ことが可能となる。

なお、 この場合も遅延時間を特定気筒の特定タイ ミ ングに合わせ て変更するのは、 過渡運転開始直後の 1 回のみと し、 次回からは遅 延時間は再び一定値 Dに設定される。

( 3 ) 第 3の実施形態

本実施形態では、 第 2 の実施形態と同様、 アイ ドル運転時等の定 常運転から過渡運転に移行する際には、 スロ ッ トル弁動作開始タイ ミ ングを動作開始時にスロ ッ トル弁を通過した吸気が特定気筒の吸 気弁が最大リ フ トになったときに到達する制御を行う。 しかし、 本 実施形態ではスロ ッ トル弁開度の変化が急激な場合には特定気筒の 吸気弁最大リ フ トのタイ ミ ングを待つことなく、 一定時間経過後最 初に吸気弁が最大リ フ トに到達する気筒の吸気弁が最大リ フ トにな るタイ ミ ングに合わせてスロ ッ トル弁の動作を開始するようにして いる。

すなわち、 本実施形態ではアイ ドル運転からの通常の加速等の場 合にはスロ ッ トル弁動作開始タイ ミ ングを特定気筒の特定のタイ ミ ングに合わせて行う。 この場合には、 スロ ッ トル弁目標開度の変化 からスロ ッ トル弁が動作を開始するまでの遅れ時間はスロ ッ トル弁 目標開度が変化した時点のクラ ンク位相により長短が生じる。 通常 の緩加速時などにはこの遅れ時間は運転に影響を生じないが、 例え ば急加速等の場合には、 スロ ッ トル弁の動作遅れが長く なるこ とは 好ま し く ない。 そこで、 本実施形態では急加速等でスロ ッ トル弁目 標開度が大き く変化した場合には、 特定の気筒の吸気弁が最大リ フ 卜位置に来るのを待つこ となく 、 一定時間経過後に最初に吸気弁が 最大リ フ ト位置になる気筒の吸気弁最大リ フ トタイ ミ ングに合わせ てスロ ッ トル弁動作を開始するようにしている。 これにより、 急激 な運転状態の変化の場合にはス口 ッ 卜ル弁動作が短時間で行われる ようになり、 加速等に対する応答性が良好になる。

運転状態の変化が急激か否かは、 目標開度の変化量に基づいて判 断する。 すなわち、 E C U 1 0 は、 ア クセルペダル操作量に基づい てスロ ッ トル弁目標開度を算出すると、 次に算出した目標開度が前 回から所定量以上変化したか否かを判断する。 そ して、 目標開度が 上記所定量以上変化している場合には、 次に今回が過渡運転開始後 最初のスロ ッ トル弁目標開度か否かを判定する。 こ こ までの操作は 、 上述の第 2 の実施形態と同一である。 しかし、 本実施形態では目 標開度が所定量以上変化しており、 今回の目標開度算出が過渡運転 開始後最初のものである場合には、 次に今回算出したスロ ッ トル弁 目標開度の前回からの変化量が上記所定値より大きい第 2 の所定値 以上か否かを判定する。 スロ ッ トル弁目標開度の変化が第 2 の所定 値より小さい場合には、 スロ ッ トル弁の開度変化は比較的緩やかで あるため、 第 2 の実施形態と同様にスロ ッ トル弁動作開始時に通過 した吸気が特定気筒の吸気弁最大リ フ ト時に到達するよう に吸気系 の応答遅れを考慮して遅れ時間 （T _R — t _d ) を設定する。

一方、 スロ ッ トル弁目標開度の変化量が第 2の所定値より大きい 場合には、 運転状態の変化が大き く スロ ッ トル弁を素早く 動作させ ることが必要となる。 そこで、 この場合には E C U 1 0 は、 機関回 転数と現在のクラ ンク角とに基づいて、 一定時間 （通常の遅れ時間

D程度の時間） 経過後に最初に吸気弁が最大リ フ ト位置になる気筒 を判定し、 この気筒の吸気弁が最大リ フ ト位置付近になるまでの時 間を算出し、 この時間を T _R に設定する。 そ して、 現在の機関吸入 空気量 （吸気流速） から定まる吸気系統の応答遅れ時間 T _d を算出 し、 今回算出した目標開度の値の保持時間を （T _R — t _d ) に設定 する。 これにより、 現在から （T _R — t _d ) が経過すると、 目標開 度がスロ ッ トル弁ァク チユエ一夕に出力され、 スロ ッ トル弁が動作 を開始する。 またこのときにスロ ッ トル弁を通過した、 すなわち流 量変化の開始時点に相当する吸気は、 一定時間経過後に最初に吸気 弁が最大リ フ ト位置になる気筒に、 吸気弁が最大リ フ ト位置近傍に なったときに到達するようになる。 このため、 スロ ッ ドル弁を通過 する吸気のほぼ全量が特定気筒に充填されるようになり、 ェアフ ロ

—メ ータ 3で計測した機関吸入空気量はこの気筒に充填される空気 量にほぼ対応した値となり、 運転状態の急激な変化に対する応答性 を悪化させるこ となく過渡運転開始時から正確な吸入空気量の予測 を行う ことが可能となる。

( 4 ) 第 4 の実施形態

本実施形態では、 機関のアイ ドル運転中エアコ ン等の補機の起動 により急激に負荷が加わったときに、 エンジ ンス トール回避のため のスロ ッ トル弁操作を行う。 上述の第 3の実施形態では、 定常運転 がらの急加速時等の際に遅延時間を短縮して、 吸入空気量の予測精 度を低下させることなく応答性の悪化を防止している。 しかし、 ァ ィ ドル運転中のエンジ ンス トール防止の場合には、 機関回転数の低 下が急激に生じるためスロ ッ トル弁の動作が遅れるとエンジ ンス ト —ルが生じたり回転数が大き く変動する場合がある。 そこで、 本実 施形態ではアイ ドル運転中のス トール回避のためのスロ ッ トル弁操 作の場合には、 吸入空気量予測精度を保持することより優先して、 スロ ッ トル弁目標開度の変化と同時にスロ ッ トル弁を駆動する。 こ れによ り、 アイ ドル運転時のエン ジ ンス ト ールが回避される。

この場合には、 E C U 1 0 は通常のアイ ドル運転中には前述の実 施形態 2 または 3 のスロ ッ トル弁動作遅延による位相進み逆演算を 実施して吸入空気量の予測を行う。 しかし、 アイ ドル運転中に補機 が起動したこ と、 または機関回転数が所定値より低下したこ とを検 出すると、 E C U 1 0 はァクセルペダルの操作量とは関係なく ス口 ッ トル弁目標開度を現在の値から予め定めた量だけ増大させるとと もに、 目標開度の保持時間 （遅れ時間） を 0 に設定して直ちにスロ ッ トル弁ァクチユエ一夕に目標開度を出力する。 これにより、 スロ ッ トル弁は直ちに動作を開始するため、 機関回転数の低下によるェ ンジンス ト一ルが生じるこ とが防止される。

( 5 ) 第 5 の実施形態

本実施形態では、 定常運転から過渡運転への移行時等に、 スロ ッ トル弁の動作開始が特定の気筒の特定のタイ ミ ングになるように設 定する際に、 吸入行程中のピス ト ン下降速度が最大になる時期にス ロ ッ トル弁を変化開始時に通過した吸気が特定気筒に到達するよう に遅延時間を設定する。

吸入行程中のビス ト ン下降速度が最大になる時期は気筒に吸入さ れる空気の流速が最も高く なる （空気充塡率が最も高く なる） 時期 である。 このため、 ピス ト ン下降速度が最大になる時期付近の期間 は相対的に他の気筒の吸入行程の影響が最も小さ く なる。 従って、 前述の各実施形態と同様に吸気系の応答遅れを考慮した上で、 この 時期に吸気量の変化を開始した時期にスロ ッ トル弁を通過した吸気 が特定気筒に到達するようにするこ とにより、 他気筒の吸気との千 渉を排除して正確に機関吸入空気量を計測するこ とが可能となる。

( 6 ) 第 6 の実施形態

本実施形態では、 定常運転から過渡運転への移行時等に、 スロ ッ トル弁の動作開始が特定の気筒の特定のタイ ミ ングになるように設 定する際に、 吸気弁と排気弁との両方が開弁しているバルブオーバ ラ ップ期間以外の時期に、 スロ ッ トル弁を変化開始時に通過した吸 気が特定気筒に到達するように遅延時間を設定する。

吸気弁は排気弁との両方が開弁しているバルブオーバラ ップ期間 には、 気筒内の高圧の既燃ガスが吸気弁から吸気ポー 卜に逆流する 既燃ガスの吹き返しが生じる。 従って、 この期間には気筒内に吸気 は吸入されないため、 バルブオーバラ ップ期間内に特定気筒に変化 開始後の吸気が到達すると気筒内に吸入される空気量が機関吸入空 気量に正確に対応しなく なる場合がある。 本実施形態では、 開度変 化開始時にスロ ッ トル弁を通過した吸気が、 特定気筒のバルブォー バラ ップ期間以外の時期に特定気筒に到達するようにして、 既燃ガ スの吹き返しにより吸入空気量の計測値に誤差が生じるこ とを防止 している。

上記第 2及び第 5、 第 6の実施形態では特定気筒におけるスロ ッ トル弁駆動のタイ ミ ングの選定について説明した。 上記のよう に、 特定気筒のスロ ッ トル弁駆動タイ ミ ングを選定するこ とにより、 計 測した吸入空気量に誤差が生じることが防止される。 しかし、 上記 実施形態において機関のどの気筒を特定気筒と して選定するかによ つては、 運転上わずかながら影響が生じる場合もある。 以下の実施 形態では特定気筒と して選定する気筒の例について説明する。

( 7 ) 第 7 の実施形態

本実施形態では、 特定気筒と して過渡運転時のノ ッ クが生じにく い気筒を選定する。 過渡運転時のノ ッ クは気筒に充塡される空気量 の増大に対して点火時期の遅角が遅れるために生じる。 また、 複数 気筒の機関では各気筒の配置により ノ ッ クが生じやすい気筒と生じ にく い気筒とがある。 そこで、 本実施形態では、 予め実験により過 渡運転時のノ ッ クが生じにく い気筒を特定しておき、 この気筒を上 記特定気筒と して設定するようにする。 これにより、 過渡運転移行 時に、 まずノ ッ クが生じにく い気筒に吸気が充塡されることになる ため、 過渡運転時のノ ッ クが生じにく く なる。

( 8 ) 第 8 の実施形態

'本実施形態では、 排気マ二ホル ドに配置された上流側空燃比セン サ 1 3 (図 1 ) に最も良く排気が当たる気筒を特定気筒と して選定 する。 前述したように、 本実施形態では空燃比センサ 1 3、 1 5で 検出 した排気空燃比に基づいて、 機関空燃比が目標空燃比になるよ うに燃料噴射量をフイ ー ドバッ ク制御している。 こ こで、 触媒 2 0 の下流側に配置した下流側空燃比センサ 1 3の位置では各気筒から の排気は均一に混合しているが、 排気マニホル ド 1 1 に設置された 上流側空燃比センサ 1 3 の位置では排気マニホル ド 1 1 の形状ゃセ ンサ 1 3 の取り付け位置によっては、 1 つの気筒からの排気が他の 気筒からの排気よりセンサに検出されやすく なる場合がある。 この 場合には、 センサ 1 3 の出力はこの 1 つの気筒からの排気空燃比の 変化に最も敏感になる。 本実施形態では、 予め上流側空燃比センサ 1 3 出力に最も影響を与える上記 1 つの気筒を実験により特定して おき、 この気筒を前述の特定気筒と して選定するようにしている。 本実施形態では、 過渡運転開始時には特定気筒の吸入空気量が最初 に変化するこ とになる。 従って、 この特定気筒と して空燃比センサ 出力に最も影響を与える気筒を選定するこ とにより、 過渡運転時の 排気空燃比変化が空燃比センサ出力に敏感に反映されるようになり 、 過渡運転時の空燃比フ ィ一ドバッ ク制御の応答性が向上するよう になる。

( 9 ) 第 9 の実施形態

•本実施形態では、 特定気筒と して最も吸気が充填されやすい気筒 を選定する。 複数気筒の機関では、 吸気マニホル ドの形状や気筒の 配置により気筒毎に空気充填率のばらつきが生じている。 本実施形 態では、 気筒のうち最も空気充塡率が大きい気筒、 すなわち最も吸 気が充塡されやすい気筒を特定気筒と して選定する。 このように、 吸気が充塡されやすい気筒を特定気筒と して選定するこ とにより、 過渡運転開始時には最も吸気が充塡されやすい気筒に最初に空気が 供給されるようになるため、 例えば加速時の過渡運転では加速特性 向上するようになる。

( 1 0 ) 第 1 0の実施形態

本実施形態では、 特定気筒と して最も吸気応答遅れ時間が小さい 気筒を選定する。 前述したように、 スロ ッ トル弁開度が変化したと きにスロ ッ トル弁の開度変化が気筒に流入する空気量の変化と して 現れるまでには、 スロ ッ トル弁から気筒までの間を吸気が流れる時 間に相当する遅れ時間が存在する。 この時間は吸気マ二ホル ドの形 状や各気筒の配置により、 各気筒間で僅かに異なっている。 本実施 形態では、 特定気筒と して最も吸気応答遅れ時間が小さい気筒を選 定するこ とにより、 過渡運転開始時に最も応答の速い気筒に最初に 空気を充塡することができるため、 例えば加速時の過渡運転では加 速特性が向上するようになる。

( 1 1 ) 第 1 1 の実施形態

上述の第 2 から第 1 0 の実施形態では、 特定気筒の行程サイ クル 上の特定のタイ ミ ングにスロ ッ トル弁の駆動を開始するようにして いる。 しかし、 可変バルブタイ ミ ング機関では、 上記特定のタイ ミ ング （例えば、 吸気弁の最大リ フ トタイ ミ ングやバルブオーバラ ッ プ期間） になるクラ ンク角は機関のバルブタイ ミ ング変化に応じて 変化する。 そこで、 本実施形態では、 過渡運転開始時には上記特定 のタイ ミ ングを機関バルブタイ ミ ングの変化を考慮して算出するよ うにしている。

すなわち、 本実施形態では、 E C U 1 0 はス ロ ッ トル弁作動開始 の遅延時間算出のために、 特定気筒で特定のタイ ミ ングに到達する までの時間 （第 2、 第 3の実施形態における時間 Τ _κ ) を算出する 際に、 特定タイ ミ ングに到達するクラ ンク角を現在のバルブタイ ミ ングに応じて補正し、 この補正後のクラ ンク角と現在のクラ ンク角 と機関回転数とに基づいて時間 T _R を算出するようにしている。 こ れにより、 変化開始時のス ロ ッ トル弁を通過した空気は、 特定気筒 に正確に行程サイ クル上の特定のタィ ミ ングに到達するようになり 、 吸入空気量の計測精度を更に向上させることが可能となる。

'上述のように本発明によれば、 ス ロ ッ トル弁の動作開始を所定時 間遅延させて気筒に吸入される空気量を予測する制御を行う場合に 、 正確に気筒内に吸入される空気量を算出することが可能となる。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 現在のアクセルペダル操作量に基づいて、 内燃機関のスロ ッ トル弁目標開度を設定し、 予め定めた遅延時間経過後に、 実際のス 口 ッ トル弁開度が前記目標開度になるようにスロ ッ トル弁の駆動を 開始することにより、 前記目標開度と前記遅延時間とスロ ッ トル弁 の作動特性とに基づいて現在から所定時間経過後の将来における実 際のスロ ッ トル弁開度を予測し、 該予測値に基づいて前記所定時間 経過後の将来における機関吸入空気量を算出する内燃機関の制御装 置において、

更に、 実際のスロ ッ トル弁開度に基づいて機関の目標バルブタイ ミ ングを設定する目標バルブタイ ミ ング設定手段と、

-機関のバルブタイ ミ ングを前記設定された目標バルブタイ ミ ング に制御する可変バルブタイ ミ ング手段と、

前記スロ ッ トル弁開度予測値に基づいて前記所定時間経過後の将 来における前記目標バルブタイ ミ ングの予測値を算出するとと もに 、 該目標バルブタイ ミ ング予測値に基づいて前記所定時間経過後の 将来における実際の機関バルブタイ ミ ングを予測するバルブタイ ミ ング予測手段と、

前記スロ ッ トル弁開度予測値と、 前記バルブタイ ミ ング予測値と に基づいて前記所定時間経過後の将来における機関吸入空気量を予 測する吸入空気量予測手段と、

を備えた内燃機関の制御装置。

2 . 前記目標バルブタイ ミ ング設定手段は、 前記実際のスロ ッ ト ル弁開度に基づいて設定されるバルブタィ ミ ングを大気圧に応じて 補正した値を目標バルブタイ ミ ングと して設定する請求項 1 に記載 の内燃機関の制御装置。

3 . 更に、 前記所定時間経過後の将来における機関吸入空気量予 測値と、 バルブタイ ミ ング予測値とに基づいて機関点火時期を設定 する手段を備えた、 請求項 1 に記載の内燃機関の制御装置。

4 . 現在のアクセルペダル操作量に基づいて、 内燃機関のスロ ッ トル弁目標開度を設定し、 予め定めた遅延時間経過後に、 実際の-ス ロ ッ トル弁開度が前記目標開度になるようにスロ ッ トル弁の駆動を 開始することにより、 前記目標開度と前記遅延時間とスロ ッ トル弁 の作動特性とに基づいて現在から所定時間経過後の将来における実 際のスロ ッ トル弁開度を予測し、 該予測値に基づいて前記所定時間 経過後の将来における機関吸入空気量を算出する内燃機関の制御装 置において、

前記スロ ッ トル弁の駆動を開始する時期が機関の特定の気筒の行 程における所定のタイ ミ ングとなるように前記遅延時間を設定する 遅延時間設定手段を備えた内燃機関の制御装置。

5 . 前記遅延時間設定手段は、 スロ ッ トル弁駆動開始時にスロ ッ トル弁を通過した吸気が前記特定の気筒の吸気弁最大リ フ ト時に前 記特定の気筒に到達するように前記遅延時間を設定する請求項 4 に 記載の内燃機関の制御装置。

6 . 更に、 前記遅延時間設定手段は、 前記スロ ッ トル弁目標開度 の時間変化率が所定値以上である場合には、 前記所定のタイ ミ ング にかかわらず一定時間経過後最初に吸気弁が最大リ フ ト位置に到達 する気筒に、 スロ ッ トル弁駆動開始時にスロ ッ トル弁を通過した吸 気が該気筒の吸気弁最大リ フ ト時に到達するように前記遅延時間を 設定する請求項 4 に記載の内燃機関の制御装置。

7 . 現在のアクセルペダル操作量に基づいて、 内燃機関のスロ ッ トル弁目標開度を設定し、 予め定めた遅延時間経過後に、 実際のス 口 ッ トル弁開度が前記目標開度になるようにスロ ッ トル弁の駆動を 開始するこ とにより、 前記目標開度と前記遅延時間とスロ ッ トル弁 の作動特性とに基づいて現在から所定時間経過後の将来における実 際のスロ ッ トル弁開度を予測し、 該予測値に基づいて前記所定時間 経過後の将来における機関吸入空気量を算出する内燃機関の制御装 置において、

機関アイ ドル運転時に、 前記スロ ッ トル弁の駆動を開始する時期 が機関の特定の気筒の行程における所定のタイ ミ ングとなるように 前記遅延時間を設定する遅延時間設定手段と、

機関アイ ドル運転時にェンジンス ト一ルが生じる可能性がある場 合にアクセルペダル操作量とは無関係にスロ ッ トル弁目標開度を設 定してエンジ ンス トールを回避するス トール回避手段と、

前記ス ト ール回避手段によりエンジ ンス トール回避のためにスロ ッ トル弁目標開度が設定されたときには、 前記遅延時間設定手段に より設定される遅延時間にかかわらず、 直ちにスロ ッ トル弁開度が 前記目標開度になるようにスロ ッ トル弁の駆動を開始する手段を備 えた、 内燃機関の制御装置。