JP2007192091A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】独立スロットルバルブを有する内燃機関において、精度良く筒内流入空気量を推定することが可能な内燃機関の制御装置を提供する。
【解決手段】内燃機関の制御装置は、独立スロットルバルブ、吸入空気量検出手段、及び筒内圧検出手段を有する内燃機関に対して制御を実行する。内燃機関の制御装置は、相関作成手段、記憶手段、及び制御手段を備える。相関作成手段は、吸入空気量及び筒内圧に基づいて、筒内流入空気量と筒内圧との相関を作成し、記憶手段は、作成された相関を記憶する。つまり、車両の走行中において、筒内流入空気量と筒内圧との相関をオンボードで補正する。したがって、このようにして作成された相関を用いて筒内流入空気量の推定を行うことにより、エンジン機差ばらつきや経時変化に起因する、筒内流入空気量の推定精度の低下を抑制することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関する。

従来から、気筒に設けられた筒内圧センサが検出した筒内圧を用いて、気筒内に流入する空気量（以下、「筒内流入空気量」と呼ぶ）を推定し、空燃比（Ａ／Ｆ）を目標値にするための制御などを行う技術が知られている。例えば、特許文献１には、吸気弁の閉弁時（圧縮行程の開始時）における筒内圧及びその他のパラメータに基づいて筒内流入空気量を推定する技術が記載されている。また、特許文献２には、圧縮行程中の所定の２点における筒内圧の変化に基づいて、筒内流入空気量を推定する技術が記載されている。この場合、所定の運転状態において（回転数毎に定められた基準負荷での運転時）、筒内圧センサの正規化処理を行うことによって各気筒におけるばらつきを抑制している。

特開平１１−１６６４４７号公報 特開平７−３５０１８号公報

ところで、各気筒の吸気通路中に設けられた独立スロットルバルブを有する内燃機関が知られている。このような内燃機関においては、独立スロットルバルブの下流側にサージタンクが存在しないため、独立スロットルバルブの下流において脈動が生じる場合がある。そのため、このような脈動が生じた場合には、筒内流入空気量を正確に推定することが困難であった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、独立スロットルバルブを有する内燃機関において、精度良く筒内流入空気量を推定することが可能な内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

本発明の１つの観点では、各気筒に接続された吸気通路の夫々を通過する空気量を調整する第１のスロットルバルブと、サージタンクの上流側を通過する吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と、前記気筒の筒内圧を検出する筒内圧検出手段と、を有する内燃機関に対して制御を行う内燃機関の制御装置において、前記吸入空気量検出手段が検出した吸入空気量と、前記筒内圧検出手段が検出した筒内圧とに基づいて、前記気筒内に流入する空気量と前記筒内圧との相関を作成する相関作成手段と、前記作成された相関を記憶する記憶手段と、前記内燃機関の動作中に、新たな相関を作成し、前記記憶手段に記憶されている相関を更新する相関更新手段と、前記記憶手段に記憶された前記相関に基づいて、前記内燃機関に対する制御を実行する制御手段と、を備えることを特徴とする。

上記の内燃機関の制御装置は、第１のスロットルバルブと、吸入空気量検出手段と、筒内圧検出手段と、を有する内燃機関に対して、空燃比のフィードバック制御などを実行する。内燃機関の制御装置は、相関作成手段、記憶手段、相関更新手段、及び制御手段を備える。相関作成手段は、吸入空気量と筒内圧とに基づいて、気筒内に流入する空気量（以下、「筒内流入空気量」とも呼ぶ。）と筒内圧との相関を作成し、記憶手段は、作成された相関を記憶する。そして、相関更新手段は、内燃機関の動作中に、新たな相関を作成し、記憶手段に記憶されている相関を更新する。つまり、内燃機関の制御装置は、車両の走行中において、筒内流入空気量と筒内圧との相関をオンボードで補正する。これにより、内燃機関の制御装置は、内燃機関の現在の状態を反映させた相関を記憶しておくことができる。例えば、エンジン機差ばらつきや経時変化などが生じた場合にも、これらの影響が反映されている相関を記憶しておくことができる。

一方、制御手段は、記憶手段に記憶された相関に基づいて、内燃機関に対して制御を行う。具体的には、制御手段は、筒内流入空気量と筒内圧との相関を参照して筒内流入空気量を推定し、推定された筒内流入空気量に基づいて空燃比のフィードバック制御を行う。この場合、上記した相関を用いて筒内流入空気量の推定を行うことにより、エンジン機差ばらつきや経時変化に起因する、筒内流入空気量の推定精度の低下を抑制することができる。以上より、上記の内燃機関の制御装置によれば、上記のように作成された相関に基づいて空燃比の制御を行うことにより、エミッションの悪化を抑制することができると共に、ドライバビリティーを向上させることができる。

上記の内燃機関の制御装置の一態様では、前相関更新手段は、前記内燃機関の運転状態が定常状態である場合に、前記相関を更新する。

この態様では、相関更新手段は、内燃機関の運転状態に対して判定を行い、運転状態が定常状態である場合にのみ相関を更新する。こうするのは、運転状態が定常状態にある場合には、第１スロットルバルブの下流において脈動がほとんど生じないため、吸入空気量検出手段が検出した吸入空気量が筒内流入空気量に概ね一致するからである。したがって、相関更新手段は、吸入空気量検出手段が検出した吸入空気量を筒内流入空気量として用いて相関を作成する。一方、運転状態が定常状態にない場合（例えば、アクセル開度が変化している過渡時）には、脈動に起因して、吸入空気量検出手段が検出した吸入空気量と筒内流入空気量とが一致しない可能性が高いため、相関を作成しない。つまり、運転状態が定常状態にない場合には、正確な相関を作成することが困難であるため、この場合には相関を作成しない。以上より、相関更新手段は、筒内流入空気量と筒内圧との相関を精度良く求めることができる。

上記の内燃機関の制御装置の他の一態様では、前記第１のスロットルバルブに対して制御を行う第１のスロットルバルブ制御手段と、前記サージタンクの上流側を通過する空気量を調整する第２のスロットルバルブに対して制御を行う第２のスロットルバルブ制御手段と、を更に備え、前記第１のスロットルバルブ制御手段は、前記相関更新手段によって新たな相関が作成される際に、前記第１のスロットルバルブを全開に制御し、前記第２のスロットルバルブ制御手段は、前記相関更新手段によって新たな相関が作成される際に、前記第２のスロットルバルブに対して制御を行う。

この態様では、内燃機関には、サージタンクの上流側を通過する空気量を調整する第２のスロットルバルブが設けられている。そして、内燃機関の制御装置は、第１のスロットルバルブに対して制御を行う第１のスロットルバルブ制御手段と、第２のスロットルバルブに対して制御を行う第２のスロットルバルブ制御手段とを備える。詳しくは、上記した相関を作成する際には、第１のスロットルバルブ制御手段は、第１のスロットルバルブを全開にする制御を行い、第２のスロットルバルブ制御手段は、第２のスロットルバルブの開度を調整し、サージタンクの上流側を通過させる空気量を制御する。このような制御を実行すると、第１のスロットルバルブの下流側の吸気通路で脈動がほとんど発生しなくなるため、過渡時などにおいても、吸入空気量検出手段が検出した吸入空気量から、モデルなどによって筒内流入空気量を精度良く算出することができる。そのため、上記の内燃機関の制御装置によれば、内燃機関の運転状態に影響を受けることなく、精度良く相関を作成することが可能となる。

上記の内燃機関の制御装置において好適には、前記相関更新手段は、前記相関を作成した履歴がない場合、及び前回に相関を作成してからの経時変化指標が所定値以上となった場合、のいずれかの場合に、前記相関を更新する。

この場合、相関更新手段は、相関を作成した履歴がないか否か、及び前回に相関を作成してからの経時変化指標が所定値以上となっているか否かを、判定する。言い換えると、相関更新手段は、相関を作成すべき状況にあるか否かを判定する。そして、相関更新手段は、相関を作成した履歴がない場合、及び、前回に相関を作成してからの経時変化指標が所定値以上となった場合、のいずれかの場合に相関を更新する。上記したように、相関を作成する際に第１のスロットルバルブ制御手段及び第２のスロットルバルブ制御手段による制御が実行されるので、内燃機関の運転状態に関わらず、相関を作成すべき状況において相関を更新することが可能となる。したがって、上記の内燃機関の制御装置によれば、筒内流入空気量と筒内圧との相関を更新する頻度を向上させることができる。これにより、より最新の内燃機関の状態を反映させた、筒内流入空気量と筒内圧との相関を記憶しておくことができる。そのため、このような相関を用いて筒内流入空気量の推定を行うことにより、エンジン機差ばらつきや経時変化に起因する、筒内流入空気量の推定精度の低下を効果的に抑制することができる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。

［第１実施形態］
まず、本発明の第１実施形態について説明する。

（内燃機関の構成）
図１は、本発明の第１実施形態に係る内燃機関の制御装置が適用された内燃機関の概略構成を示す図である。なお、図１では、実線の矢印がガスの流れを示し、破線の矢印が信号の入出力を示している。

内燃機関１０１は、主に、吸気通路３と、エアクリーナ４と、エアフロメータ５と、サージタンク６と、吸気通路７ａ〜７ｄと、独立スロットルバルブ８ａ〜８ｄと、燃料噴射弁９ａ〜９ｄと、気筒１０ａ〜１０ｄと、筒内圧センサ１１ａ〜１１ｄと、を備えている。この場合、内燃機関１０１は、４気筒エンジンによって構成されている。また、内燃機関１０１は、後述するＥＣＵ（Engine Control Unit）２１によって制御される。

吸気通路３には、外部から吸入された空気（吸気）が通過する。吸気通路３には、上流側から順に、エアクリーナ４、エアフロメータ５、及びサージタンク６が設けられている。エアクリーナ４は、流入する吸気を浄化し、エアフロメータ５は、流入する吸気の流量（吸入空気量）を検出する。エアフロメータ５は、吸入空気量検出手段として動作する。また、サージタンク６は、吸気通路３から供給された吸気を貯蔵する。

４本の吸気通路７ａ〜７ｄは、一端がサージタンク６に接続されており、他端が４つの気筒１０ａ〜１０ｄに接続されている。また、吸気通路７ａ〜７ｄ中には、独立スロットルバルブ８ａ〜８ｄが設けられている。独立スロットルバルブ８ａ〜８ｄは、吸気通路７ａ〜７ｄのそれぞれを通過する空気量を調整可能な弁である。独立スロットルバルブ８ａ〜８ｄは、第１のスロットルバルブとして動作する。

気筒１０ａ〜１０ｄには、筒内に対して供給する燃料の量を調整可能な燃料噴射弁９ａ〜９ｄが設けられている。気筒１０ａ〜１０ｄ内においては、吸気通路７ａ〜７ｄから供給された吸気と、燃料噴射弁９ａ〜９ｄより供給された燃料とが混合された混合気が燃焼される。更に、各々の気筒１０ａ〜１０ｄには、筒内の圧力を検出する筒内圧センサ１１ａ〜１１ｄが設けられている。筒内圧センサ１１ａ〜１１ｄは、筒内圧検出手段として動作する。なお、以下の説明では、気筒１０ａ〜１０ｄごとの区別が不要である場合には、吸気通路、独立スロットルバルブ、燃料噴射弁、気筒、及び筒内圧センサにおいて、符号に付された「ａ」、「ｂ」、「ｃ」、「ｄ」を省略する。

ＥＣＵ２１は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄ変換器及び入出力インタフェイスなどを含んで構成される。ＥＣＵ２１は、内燃機関１０１に設けられた各種センサ（エアフロメータ５や筒内圧センサ１１など）が検出した値を取得し、独立スロットルバルブ８や燃料噴射弁９などに対して制御を行う。

ここで、第１実施形態において、ＥＣＵ２１が実行する処理について説明する。ＥＣＵ２１は、気筒１０内に流入する空気量（筒内流入空気量）を推定し、推定された筒内流入空気量に基づいて空燃比のフィードバック制御を行う。このような推定を行うのは、独立スロットルバルブ８の下流側にサージタンクが存在しないため、アクセル開度が変化している際（以下、単に「過渡時」とも呼ぶ。）等においては、独立スロットルバルブ８の下流側の吸気通路７において脈動が生じている場合があり、エアフロメータ５が検出した吸入空気量が筒内流入空気量に一致しない可能性が高いからである。即ち、過渡時などにおいては、エアフロメータ５が検出した吸入空気量が筒内流入空気量に一致するとして制御を行うべきではないため、推定した筒内流入空気量を用いて空燃比のフィードバック制御を行う。

具体的には、ＥＣＵ２１は、まず、記憶されている筒内流入空気量と筒内圧との相関（即ち、筒内流入空気量と筒内圧との関係を示すマップ）を参照して、筒内圧センサ１１が検出した筒内圧から筒内流入空気量を求める。次に、ＥＣＵ２１は、求められた筒内流入空気量に基づいて、空燃比が目標空燃比に設定されるようにフィードバック制御を行う。例えば、ＥＣＵ２１は、噴射すべき燃料噴射量を求め、求められた燃料噴射量が噴射されるように燃料噴射弁９を制御する。

更に、第１実施形態では、ＥＣＵ２１は、所定条件（以下、「第１条件」と呼ぶ。）が成立している場合に、上記した筒内流入空気量と筒内圧との相関を作成する。つまり、ＥＣＵ２１は、筒内流入空気量と筒内圧との較正を取る。そして、ＥＣＵ２１は、相関が作成された際に、作成された相関によって既に記憶されている相関を更新する。つまり、ＥＣＵ２１は、車両の走行中において、第１条件が成立するごとに、筒内流入空気量と筒内圧との相関をオンボードで補正する。

具体的には、ＥＣＵ２１は、内燃機関１０１の運転状態が定常状態である場合に（この場合に、ＥＣＵ２１は、第１条件が成立していると判定する）、エアフロメータ５が検出した吸入空気量と、筒内圧センサ１１が検出した筒内圧とを用いて、上記した相関を作成する。こうするのは、運転状態が定常状態にある場合には、独立スロットルバルブ８の下流において脈動がほとんど生じないため、エアフロメータ５が検出した吸入空気量が筒内流入空気量に概ね一致するからである。したがって、ＥＣＵ２１は、エアフロメータ５が検出した吸入空気量を筒内流入空気量として用いて相関を作成する。一方、ＥＣＵ２１は、運転状態が定常状態にない場合（例えば、過渡時）には、脈動に起因して、エアフロメータ５が検出した吸入空気量と筒内流入空気量とが一致しない可能性が高いため、相関を作成しない。つまり、運転状態が定常状態にない場合には、正確な相関を作成することが困難であるため、この場合には相関を作成しない。なお、ＥＣＵ２１は、気筒１０に設けられた吸気バルブ（不図示）が閉であるときに取得された筒内圧を用いて、筒内流入空気量と筒内圧との相関を作成する。

また、ＥＣＵ２１は、上記のようにして作成された相関をＲＡＭなどに記憶する。具体的には、ＥＣＵ２１は、記憶されている相関を、新たに作成された相関によって更新する。そして、ＥＣＵ２１は、以後の制御では、このようにして更新された相関を用いて筒内流入空気量を推定し、推定された筒内流入空気量に基づいて空燃比のフィードバック制御を行う。

このように、ＥＣＵ２１は、本発明における内燃機関の制御装置として動作する。具体的には、ＥＣＵ２１は、相関作成手段、記憶手段、相関更新手段、及び制御手段として機能する。

以上のように、第１実施形態では、内燃機関１０１の運転状態が定常状態にあると判定されるごとに、筒内流入空気量と筒内圧との相関を作成し、筒内流入空気量と筒内圧との相関をオンボードで補正する。つまり、第１実施形態では、内燃機関１０１の運転領域毎に、運転状態が定常状態であると判定されるごとに、相関を更新する。これにより、ＥＣＵ２１は、内燃機関１０１の現在の状態を反映させた、筒内流入空気量と筒内圧との相関を記憶しておくことができる。例えば、ＥＣＵ２１は、エンジン機差ばらつきや経時変化などが生じた場合にも、これらの影響が反映された筒内流入空気量と筒内圧との相関を記憶しておくことができる。そのため、このような相関を用いて筒内流入空気量の推定を行うことにより、エンジン機差ばらつきや経時変化に起因する、筒内流入空気量の推定精度の低下を抑制することができる。

したがって、第１実施形態によれば、上記のように作成された相関に基づいて空燃比の制御を行うことにより、エミッションの悪化を抑制することができると共に、ドライバビリティーを向上させることができる。特に、過渡時などにおいては、脈動に起因して、エアフロメータ５が検出した吸入空気量と筒内流入空気量とが一致しない可能性が高いため、上記した筒内流入空気量と筒内圧との相関に基づいて制御を行うことによって、エミッションの悪化を効果的に抑制することができると共に、ドライバビリティーを効果的に向上させることができる。

（相関作成処理）
次に、第１実施形態において、筒内流入空気量と筒内圧との相関を作成するためにＥＣＵ２１によって実行される処理（以下、「相関作成処理」と呼ぶ。）について具体的に説明する。

図２は、第１実施形態に係る相関作成処理を示すフローチャートである。相関作成処理は、ＥＣＵ２１によって所定の周期で繰り返し実行される。

まず、ステップＳ１０１では、ＥＣＵ２１は、第１条件が成立しているか否かを判定する。即ち、ＥＣＵ２１は、内燃機関１０１の運転状態が定常状態にあるか否かを判定する。このような判定を行うのは、内燃機関１０１の運転状態が相関を得ることが可能な運転状態にあるか否かを判定するためである。前述したように、運転状態が定常状態にある場合には、エアフロメータ５が検出した吸入空気量が筒内流入空気量に概ね一致するため、この場合には相関を作成することが可能な状態にあるといえる。一方、運転状態が定常状態にない場合には、脈動に起因して、エアフロメータ５が検出した吸入空気量は筒内流入空気量に一致しない可能性が高いため、この場合には相関を作成することが可能な状態にはないといえる。

ここで、ステップＳ１０１で行う処理について、具体的に説明する。ＥＣＵ２１は、内燃機関１０１の回転数の変化率が所定値以下で、且つ、スロットル開度（独立スロットルバルブ８の開度）の変化率が所定値以下という状況（以下、単に「所定状況」と呼ぶ。）になった後に、積算吸入空気量が独立スロットルバルブ８の下流における吸気通路７の容積（以下、単に「独立スロットルバルブ下流容積」と呼ぶ。）以上である場合に、運転状態が定常状態にあると判定する。即ち、ＥＣＵ２１は、第１条件が成立していると判定する。ここで、独立スロットルバルブ下流容積を用いて判定しているのは、所定状況となっていても、積算吸入空気量が独立スロットルバルブ下流容積となる前では、所定状況となった際にエアフロメータ５を通過した吸気が気筒１０に完全に流れ込んでいない可能性があるからである。この場合には、エアフロメータ５が検出した吸入空気量と筒内流入空気量が一致しない可能性が高いため、筒内流入空気量と筒内圧との相関を作成すべきではないといえる。なお、積算吸入空気量が独立スロットルバルブ下流容積以上であるか否かを判定する代わりに、所定状況になった後に、所定時間が経過したか否かを判定しても良い。この所定時間は、所定状況になった後から、積算吸入空気量が独立スロットルバルブ下流容積以上に達するまでに要する時間に相当する。

第１条件が成立している場合（ステップＳ１０１；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１０２に進む。一方、第１条件が成立していない場合（ステップＳ１０１；Ｎｏ）、処理は当該フローを抜ける。この場合には、筒内流入空気量と筒内圧との相関を作成しない。

ステップＳ１０２では、ＥＣＵ２１は、エアフロメータ５が検出した吸入空気量と、筒内圧センサ１１が検出した筒内圧と、を用いて筒内流入空気量と筒内圧との相関を作成する。言い換えると、筒内流入空気量と筒内圧との関係を示すマップを作成する。この場合、ＥＣＵ２１は、気筒１０に設けられた吸気バルブが閉であるときに取得された筒内圧を用いて、筒内流入空気量と筒内圧との相関を作成する。そして、上記のようにして相関が作成された後、ＥＣＵ２１は、作成された相関をＲＡＭなどに記憶する。具体的には、ＥＣＵ２１は、記憶されている相関を、新たに作成された相関によって更新する。以上の処理が終了すると、処理は当該フローを抜ける。

図３は、上記した相関作成処理によって作成された、筒内流入空気量と筒内圧との相関の一例を示す。横軸に筒内圧センサ１１が検出した筒内圧を示し、縦軸に筒内流入空気量を示す。具体的には、横軸に示す筒内圧は、吸気バルブが閉であるときの筒内圧に対応し、縦軸に示す筒内流入空気量は、エアフロメータ５が検出した吸入空気量に対応する。

このように、第１実施形態に係る相関作成処理では、内燃機関１０１の運転状態が定常状態にあると判定されるごとに、筒内流入空気量と筒内圧との相関を作成し、筒内流入空気量と筒内圧との相関をオンボードで補正する。これにより、このような相関を用いて筒内流入空気量の推定を行うことにより、エンジン機差ばらつきや経時変化に起因する、筒内流入空気量の推定精度の低下を抑制することができる。

なお、上記した筒内流入空気量と筒内圧との相関は、４つの気筒１０に対して共通に用いる１つの相関を作成してもよいし、４つの気筒１０ごとに個別に１つの相関を作成してもよい。共通に用いる１つの相関を作成する場合には、ＥＣＵ２１は、１つの気筒１０から得られる筒内圧を代表値として用いて、相関を作成することができる。また、他の例では、ＥＣＵ２１は、複数の気筒１０から得られる筒内圧を用いて（例えば、得られた筒内圧の平均値を用いる）、１つの相関を作成することができる。このように共通に用いる１つの相関を作成した場合には、ＥＣＵ２１は、作成された１つの相関を用いて、４つの気筒１０のそれぞれに対して空燃比の制御を行うことができる。

一方、４つの気筒ごとに相関を作成する場合には、ＥＣＵ２１は、気筒１０ごとに得られた筒内圧を用いて、筒内圧が得られた気筒１０に対応する相関を作成する。この場合には、ＥＣＵ２１は、気筒１０ごとに作成された各々の相関を用いて、４つの気筒１０のそれぞれに対して別々に空燃比の制御を行うことができる。４つの気筒ごとに作成した相関を用いて制御を行う場合には、気筒１０ごとのばらつきを抑制することができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。

第２実施形態は、第１実施形態とは、筒内流入空気量と筒内圧との相関を作成する際に行う判定が異なると共に、相関を作成する際に行う処理が異なる。具体的には、第２実施形態では、内燃機関の運転状態に無関係な条件を用いて、相関を作成するか否かの判定を行うと共に、相関を作成する際に、独立スロットルバルブの制御を中止すると共に（詳しくは、全開に維持する）、サージタンクの上流側に設けられたサブスロットルバルブの制御を実行する。

以下で、第２実施形態を具体的に説明する。

（内燃機関の構成）
図４は、本発明の第２実施形態に係る内燃機関の制御装置が適用された内燃機関の概略構成を示す図である。なお、図４では、実線の矢印がガスの流れを示し、破線の矢印が信号の入出力を示している。

第２実施形態に係る内燃機関１０２は、サージタンク６の上流側の吸気通路３にサブスロットルバルブ１５が設けられている点で、前述した第１実施形態に係る内燃機関１０１とは構成が異なる。また、第２実施形態では、ＥＣＵ２１の代わりにＥＣＵ２２が、内燃機関１０２に対して制御を行う。よって、同一の構成要素に対しては同一の符号を付し、その説明を省略する。

サブスロットルバルブ１５は、サージタンク６の上流における吸気通路３を通過する吸気の量を調整可能な弁である。サブスロットルバルブ１５は、第２のスロットルバルブとして動作する。後述するが、サブスロットルバルブ１５は、主に、筒内流入空気量と筒内圧との相関を作成する際に開度が制御される。逆に言うと、サブスロットルバルブ１５は、相関を作成しないときには全開に設定されている。

ＥＣＵ２２は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄ変換器及び入出力インタフェイスなどを含んで構成される。ＥＣＵ２２は、内燃機関１０２に設けられた各種センサ（エアフロメータ５や筒内圧センサ１１など）が検出した値を取得し、独立スロットルバルブ８、燃料噴射弁９、及びサブスロットルバルブ１５などに対して制御を行う。基本的には、ＥＣＵ２２は、前述したＥＣＵ２１と同様に、筒内圧と筒内流入空気量との相関を参照することによって筒内流入空気量を推定し、推定された筒内流入空気量に基づいて空燃比のフィードバック制御を行う。更に、ＥＣＵ２２は、車両の走行中において、所定条件（以下、「第２条件」と呼ぶ。）が成立している場合に、筒内流入空気量と筒内圧との相関をオンボードで補正する。

第２実施形態に係るＥＣＵ２２は、第２条件が成立している場合に相関を作成する点で、第１実施形態に係るＥＣＵ２１とは異なる。この第２条件は、第１実施形態で用いた第１条件とは異なり、内燃機関１０２の運転状態に無関係な条件である。詳しくは、ＥＣＵ２２は、単に、筒内流入空気量と筒内圧との相関を作成すべき状況にあるか否かを、第２条件を用いて判定する。そのため、運転状態の過渡時においても、第２条件が成立し得る。したがって、第２条件を用いて判定した場合には、第１条件を用いて判定した場合よりも、相関を更新すべき状況において、相関を作成するための処理が実行される確率が高くなる。つまり、第２実施形態によれば、筒内流入空気量と筒内圧との相関を作成する頻度を向上させることができる。

また、第２実施形態に係るＥＣＵ２２は、筒内流入空気量と筒内圧との相関を作成する際に行う処理が、第１実施形態に係るＥＣＵ２１とは異なる。具体的には、ＥＣＵ２２は、第２条件が成立していると判定された場合に、独立スロットルバルブ８を全開に制御すると共に、サブスロットルバルブ１５の開度を制御することによって、内燃機関１０２の運転を実行する。そして、ＥＣＵ２２は、上記した独立スロットルバルブ８及びサブスロットルバルブ１５に対する制御を行っている最中に、筒内流入空気量と筒内圧との相関を作成する。つまり、第２実施形態では、第２条件が成立している場合に、独立スロットルバルブ８を用いた吸入空気量の制御を中止して、サブスロットルバルブ１５を用いた吸入空気量の制御を実行することによって、相関を作成する。言い換えると、ＥＣＵ２２は、相関を作成する際には、制御対象を独立スロットルバルブ８からサブスロットルバルブ１５に切り換える。なお、相関を作成する場合、ＥＣＵ２２は、エアフロメータ５が検出した吸入空気量から筒内流入空気量を算出し、算出された筒内流入空気量に基づいて燃料噴射量などの制御を行う。

一方、ＥＣＵ２２は、第２条件が成立していないと判定された場合には、筒内流入空気量と筒内圧との相関を作成しない。この場合、ＥＣＵ２２は、サブスロットルバルブ１５を全開に維持すると共に、独立スロットルバルブ８の開度を制御することによって、内燃機関１０２の運転を実行する。言い換えると、ＥＣＵ２２は、相関を作成しない場合には、制御対象を独立スロットルバルブ８に設定する。例えば、ＥＣＵ２２は、独立スロットルバルブ８の開度を変化させる制御を行い、空燃比のフィードバック制御を実行する。

ここで、前述したように、第２実施形態では第２条件を用いて判定を行っているため、運転状態の過渡時においても、筒内流入空気量と筒内圧との相関を作成する処理が実行され得る。この場合、過渡時において独立スロットルバルブ８の下流側の吸気通路７で発生し得る脈動が問題となるが、第２実施形態に係るＥＣＵ２２は、相関を作成する際に、独立スロットルバルブ８を全開に制御すると共に、サブスロットルバルブ１５の開度を制御しているため、このような脈動が生じる可能性は低い。そのため、ＥＣＵ２２は、過渡時においても、エアフロメータ５が検出した吸入空気量から、モデルなどによって筒内流入空気量を精度良く算出することができる。つまり、ＥＣＵ２２は、運転状態の定常状態時だけでなく、過渡時においても、筒内流入空気量と筒内圧との相関を精度良く作成することができる。言い換えると、ＥＣＵ２２は、内燃機関１０２の運転状態に影響を受けることなく、精度良く相関を作成することができる。

このように、第２実施形態においては、内燃機関１０２にサブスロットルバルブ１５が設けられているため、独立スロットルバルブ８の代わりにサブスロットルバルブ１５によって吸入空気量を制御することができるので、第１実施形態で用いたような、内燃機関１０２の運転状態を考慮した条件を、相関を作成する際の判定に用いる必要がない。そのため、第２実施形態では、相関を作成する際には、単純に、筒内流入空気量と筒内圧との相関を作成すべき状況であるか否かを判定すればよい。したがって、第２実施形態によれば、筒内流入空気量と筒内圧との相関を更新する頻度を向上させることができる。これにより、ＥＣＵ２２は、より最新の内燃機関１０２の状態を反映させた、筒内流入空気量と筒内圧との相関を記憶しておくことができる。そのため、このような相関を用いて筒内流入空気量の推定を行うことにより、エンジン機差ばらつきや経時変化に起因する、筒内流入空気量の推定精度の低下を効果的に抑制することができる。

以上のように、ＥＣＵ２２は、本発明における内燃機関の制御装置として動作する。具体的には、ＥＣＵ２２は、第１のスロットルバルブ制御手段、第２のスロットルバルブ制御手段、相関作成手段、記憶手段、及び制御手段として機能する。

（相関作成処理）
次に、第２実施形態において、筒内流入空気量と筒内圧との相関を作成するために実行される相関作成処理について具体的に説明する。

図５は、第２実施形態に係る相関作成処理を示すフローチャートである。相関作成処理は、ＥＣＵ２２によって所定の周期で繰り返し実行される。

まず、ステップＳ２０１では、ＥＣＵ２２は、第２条件が成立しているか否かを判定する。具体的には、ＥＣＵ２２は、筒内流入空気量と筒内圧との相関を作成すべき状況にあるか否かを判定する。詳しくは、ＥＣＵ２２は、相関を作成した履歴がない場合、及び前回に相関を作成してからの経時変化指標が所定値以上となった場合、のいずれかに該当するか否かを、ＲＡＭなどを参照することによって判定する。相関を作成した履歴がない場合とは、相関の較正履歴がない場合を意味する。この場合には、筒内流入空気量と筒内圧との相関を作成すべき状況にあるといえる。また、前回に相関を作成してからの経時変化指標が所定値以上となった場合には、実際の相関が記憶している相関に対して変化している可能性があるため、新たに相関を作成して、相関を更新すべき状況に該当する。ここで、経時変化指標としては、例えば空燃比の学習変化量を用いることができる。このように、第２実施形態では第２条件を用いて判定を行っているため、内燃機関１０２の運転状態に影響を受けることなく、相関の作成が実行されることになる。例えば、運転状態の過渡時においても、相関の作成が実行され得る。

内燃機関１０２の運転状態が第２条件を満たしている場合（ステップＳ２０１；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ２０２に進む。一方、内燃機関１０２の運転状態が第２条件を満たしていない場合（ステップＳ２０１；Ｎｏ）、筒内流入空気量と筒内圧との相関を作成しない。この場合には、処理はステップＳ２０４に進む。ステップＳ２０４では、ＥＣＵ２２は、独立スロットルバルブ８を制御することによって、内燃機関１０２の運転を実行する。即ち、ＥＣＵ２２は、筒内流入空気量と筒内圧との相関を作成しないため、サブスロットルバルブ１５の開度を変化させる制御を行う代わりに、独立スロットルバルブ８の開度を変化させる制御を行うことによって、内燃機関１０２の運転を実行する。ステップＳ２０４の制御が終了すると、処理は当該フローを抜ける。

ステップＳ２０２では、ＥＣＵ２２は、独立スロットルバルブ８を全開に制御すると共に、サブスロットルバルブ１５の開度を変化させる制御を行うことによって、内燃機関１０２の運転を実行する。この場合、ＥＣＵ２２は、エアフロメータ５が検出した吸入空気量から、モデルなどを用いて筒内流入空気量を算出し、算出された筒内流入空気量に基づいて燃料噴射量などの制御を行う。そして、ＥＣＵ２２は、上記した独立スロットルバルブ８及びサブスロットルバルブ１５に対する制御を行っている最中に、筒内流入空気量と筒内圧との相関を作成し、作成された相関を記憶する。具体的には、ＥＣＵ２２は、上記のようにして算出された筒内流入空気量と、吸気バルブが閉であるときに筒内圧センサ１１によって検出された筒内圧と、を用いて相関を作成する。以上の処理が終了すると、処理はステップＳ２０３に進む。

ステップＳ２０３では、ＥＣＵ２２は、相関の較正が終了したか否かを判定する。例えば、ＥＣＵ２２は、ステップＳ２０２の処理の実行によって取得される、筒内流入空気量と筒内圧とに対応するサンプル点が、所定量得られたか否かを判定する。

相関の較正が終了している場合（ステップＳ２０３；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ２０４に進む。この場合には、サブスロットルバルブ１５の開度を変化させる制御を中止して、独立スロットルバルブ８の開度を変化させる制御を実行する（ステップＳ２０４）。即ち、ＥＣＵ２２は、サブスロットルバルブ１５を全開に維持すると共に、独立スロットルバルブ８の開度を変化させる制御を行うことによって、内燃機関１０２の運転を実行する。以上の処理が終了すると、処理は当該フローを抜ける。

一方、相関の較正が終了していない場合（ステップＳ２０３；Ｎｏ）、処理はステップＳ２０２に戻る。ステップＳ２０２では、ＥＣＵ２２は、筒内流入空気量と筒内圧との相関を作成するための処理を再度実行する。即ち、ステップＳ２０２、Ｓ２０３の処理を繰り返し実行することによって、ＥＣＵ２２は、相関の較正が終了するまで、筒内流入空気量と筒内圧との相関を作成し続ける。

図６は、相関作成処理によって作成された、筒内流入空気量と筒内圧との相関の一例を示す。横軸に筒内圧センサ１１が検出した筒内圧を示し、縦軸に筒内流入空気量を示す。具体的には、横軸に示す筒内圧は、吸気バルブが閉であるときの筒内圧に対応し、縦軸に示す筒内流入空気量は、エアフロメータ５が検出した吸入空気量に基づいて求められた空気量に対応する。

このように、第２実施形態に係る相関作成処理では、第２条件が成立した場合に、独立スロットルバルブ１５を全開に制御すると共に、サブスロットルバルブ１５を用いて制御を行うことによって、筒内流入空気量と筒内圧との相関を作成する。これにより、運転状態の過渡時においても、筒内流入空気量と筒内圧との相関を精度良く作成することができる。したがって、第２実施形態によれば、筒内流入空気量と筒内圧との相関を更新する頻度を向上させることができるため、エンジン機差ばらつきや経時変化に起因する、筒内流入空気量の推定精度の低下を効果的に抑制することができる。

なお、上記した筒内流入空気量と筒内圧との相関は、４つの気筒１０に対して共通に用いる１つの相関を作成しても良いし、この代わりに、４つの気筒１０ごとに個別に１つの相関を作成しても良い。

［変形例］
上記では、４気筒の内燃機関１０１、１０２に対して相関を作成し、制御を行う実施形態を示したが、本発明は、４気筒を有する内燃機関１０１、１０２に対する適用に限定はされない。他の例では、４つ以外の数の気筒（例えば、３気筒や６気筒）を有する内燃機関に対しても、相関を作成し、これに基づいて制御を行うことができる。

更に、上記では、運転状態が定常状態にある場合にも、筒内流入空気量と筒内圧との相関を用いて筒内流入空気量を推定し、それに基づいて制御を行う実施形態を示したが、本発明はこれに限定はされない。他の例では、運転状態が定常状態にある場合には、相関を用いずに、エアフロメータ５によって検出された吸入空気量をそのまま用いて制御を行うことができる。この場合には、エアフロメータ５によって検出された吸入空気量が、筒内流入空気量に概ね一致するからである。

本発明の第１実施形態に係る内燃機関の制御装置が適用された内燃機関の概略構成を示す図である。 第１実施形態に係るに相関作成処理を示すフローチャートである。 第１実施形態に係る相関作成処理によって作成された相関の一例を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る内燃機関の制御装置が適用された内燃機関の概略構成を示す図である。 第２実施形態に係る相関作成処理によって作成された相関の一例を示す図である。 第２実施形態に係るに相関作成処理を示すフローチャートである。

符号の説明

３ 吸気通路
５ エアフロメータ
６ サージタンク
７ 吸気通路
８ 独立スロットルバルブ
９ 燃料噴射弁
１０ 気筒
１１ 筒内圧センサ
１５ サブスロットルバルブ
２１、２２ ＥＣＵ
１０１、１０２ 内燃機関

Claims (4)

1. 各気筒に接続された吸気通路の夫々を通過する空気量を調整する第１のスロットルバルブと、サージタンクの上流側を通過する吸入空気量を検出する吸入空気量検出手段と、前記気筒の筒内圧を検出する筒内圧検出手段と、を有する内燃機関に対して制御を行う内燃機関の制御装置において、
   前記吸入空気量検出手段が検出した吸入空気量と、前記筒内圧検出手段が検出した筒内圧とに基づいて、前記気筒内に流入する空気量と前記筒内圧との相関を作成する相関作成手段と、
   前記作成された相関を記憶する記憶手段と、
   前記内燃機関の動作中に、新たな相関を作成し、前記記憶手段に記憶されている相関を更新する相関更新手段と、
   前記記憶手段に記憶された前記相関に基づいて、前記内燃機関に対する制御を実行する制御手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記相関更新手段は、前記内燃機関の運転状態が定常状態である場合に、前記相関を更新することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記第１のスロットルバルブに対して制御を行う第１のスロットルバルブ制御手段と、
   前記サージタンクの上流側を通過する空気量を調整する第２のスロットルバルブに対して制御を行う第２のスロットルバルブ制御手段と、を更に備え、
   前記第１のスロットルバルブ制御手段は、前記相関更新手段によって新たな相関が作成される際に、前記第１のスロットルバルブを全開に制御し、
   前記第２のスロットルバルブ制御手段は、前記相関更新手段によって新たな相関が作成される際に、前記第２のスロットルバルブに対して制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記相関更新手段は、前記相関を作成した履歴がない場合、及び前回に相関を作成してからの経時変化指標が所定値以上となった場合、のいずれかの場合に、前記相関を更新することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の制御装置。

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