(57)【要約】【課題】２本に分けた吸気通路に第１吸気制御弁と第２吸気制御弁とをそれぞれ設けた吸気装置において各弁開度から求める推定吸入空気量を高精度化する。【解決手段】第１吸入空気量Ｇｘを求める第１推定部１２と、比率Ｒを求める比率算出部１３と、第２吸入空気量Ｇ２ｓを求める第２推定部１４と、第３吸入空気量Ｇ２ｕを求める第３推定部１５と、吸入空気量Ｇａを算出する推定吸入空気量算出部１６とを設け、第１吸気制御弁が最小開度時の第２吸入空気量（Ｇ２ｓ）と第１制御弁が有効開度時の第３の吸入空気量（Ｇ２ｕ）との間を比率（Ｒ）により比例配分し（（Ｇ２ｕ−Ｇ２ｓ）＊Ｒ）、比例配分値と第２吸入空気量とを加算して（（Ｇ２ｕ−Ｇ２ｓ）＊Ｒ＋Ｇ２ｓ）、両制御弁の検出開度における吸気量を推定することから、２系統の吸気通路に設けた各制御弁を順次開く場合や同時に開く場合に関係なく正確な吸入空気量を推定できる。【選択図】図１
2010121512.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１吸気通路を通過する吸入空気量を制御するべく当該第１吸気通路に設けられた第１吸気制御弁と、前記第１吸気通路における前記第１制御弁の上流と下流とに連通する第２吸気通路と、前記第２吸気通路を通過する吸入空気量を制御する第２空気制御弁とを備える内燃機関の吸気装置において、
前記第１吸気制御弁の開度を検出する第１弁開度検出手段と、前記第２吸気制御弁の開度を検出する第２弁開度検出手段と、
前記第２吸気制御弁が最小開度であることを前提として前記第１弁開度検出手段により検出された開度における前記第１吸気通路の第１吸入空気量（Ｇｘ）を推定する第１推定手段と、
前記第１吸入空気量（Ｇｘ）と前記両吸気制御弁が共に最小開度における最小吸入空気量（Ｇｓ）との第１の差（Ｇｘ−Ｇｓ）を求めると共に、前記第１制御弁の開度増大に対する吸入空気量の増大変化が所定の割合以下となる前記第１制御弁の全開相当開度における前記第２制御弁が最小開度であることを前提とした第２最小吸入空気量（Ｇｕ）と前記最小吸入空気量（Ｇｓ）との第２の差（Ｇｕ−Ｇｓ）を求めて、前記第１の差（Ｇｘ−Ｇｓ）と前記第２の差（Ｇｕ−Ｇｓ）との比率（Ｒ）を算出する比率算出手段と、
前記第１吸気制御弁が最小開度であることを前提として前記第２弁開度検出手段により検出された開度における前記第２吸気通路の第２吸入空気量（Ｇ２ｓ）を推定する第２推定手段と、
前記第１吸気制御弁が前記全開相当開度であることを前提として前記第２弁開度検出手段により検出された開度における前記第２吸気通路の第３吸入空気量（Ｇ２ｕ）を推定する第３推定手段と、
前記第３吸入空気量（Ｇ２ｕ）と前記第２吸入空気量（Ｇ２ｓ）との差に前記比率（Ｒ）を乗算した値に前記第２吸入空気量（Ｇ２ｓ）を加算した値（（Ｇ２ｕ−Ｇ２ｓ）＊Ｒ＋Ｇ２ｓ）を、前記第１弁開度検出手段により検出された開度および前記第２弁開度検出手段により検出された開度における吸入空気量（Ｇａ）として算出する推定吸入空気量算出手段とを有することを特徴とする内燃機関の吸気装置。
【請求項２】
前記第１吸気制御弁が前記全開相当開度まで開いたことを条件として前記第２吸気制御弁を開いていく順次開制御と前記第１吸気制御弁および前記第２吸気制御弁を同時に開く同時開制御とを切り替える開制御切り替え手段が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の吸気装置。
【請求項３】
前記第２吸気制御弁が前記最小開度まで閉じたことを条件として前記第１吸気制御弁を閉じていく順次閉制御と前記第１吸気制御弁および前記第２吸気制御弁を同時に閉じる同時閉制御とを切り替える閉制御切り替え手段が設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関の吸気装置。
【請求項４】
前記全開相当開度が、全開開度より小さい所定の開度であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の内燃機関の吸気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の吸気装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関の吸気管の吸気通路をシリンダに入る前に２本に分けて、一方に第１吸気制御弁を設けると共に他方に第２吸気制御弁を設け、各制御弁の開き始めるタイミングをずらして低回転速度から高回転速度に至る全領域での運転性能を向上させるようにしたものがある（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】実公平５−１７４０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記したような２つの吸気制御弁を設けた場合には、特に各吸気制御弁の開度の違いに対しても吸入空気量を正確に求めることが高精度な制御を行う上で重要になる。吸気制御弁として例えばバタフライ弁を用いた場合にはその開度を角度センサ（開度センサ）で検出し、その検出開度に基づき吸入空気量を推定することができる。
【０００４】
例えば、２つの空気制御弁の一方を先に開くプライマリ弁（第１吸気制御弁）とし、他方を後から（プライマリ弁の所定の開度から）開き始めるセカンダリ弁（第２吸気制御弁）とし、プライマリ弁だけの領域とセカンダリ弁の領域とを併せた全領域を１本の吸気管におけるスロットル開度で表した場合に、上記特許文献１ではスロットル開度−吸入空気量のマップを持ち替える構成としているが、その持ち替え時に段差が生じるという問題がある。それは、セカンダリ弁の開度センサの精度のばらつきを考慮すると、セカンダリ弁が所定開度以上開いてからマップを持ち替える必要があることによる。
【０００５】
一方、低速走行状態からの高応答性（迅速な回転速度の上昇）が要求される場合には、上記プライマリ弁の領域の途中でプライマリ弁とセカンダリ弁とを同時に開くことが考えられる。しかしながら、上述のマップを持ち替える制御におけるマップをそのまま用いると、プライマリ弁とセカンダリ弁とを同時に開いた推定吸入空気量はプライマリ弁を全開（またはほぼ全開）として推定するので、プライマリ弁が全開になる前の場合には推定吸入空気量が実吸入空気量よりも大きく推定されてしまうという問題がある。
【０００６】
また、プライマリ弁とセカンダリ弁とが同時に開いている場合の推定吸入空気量を単純に加算して求めることが考えられる。その場合には、セカンダリ弁が全閉状態におけるプライマリ弁の開度変化における推定吸入空気量のマップを作成し、反対にプライマリ弁が全閉状態におけるセカンダリ弁の開度変化における推定吸入空気量のマップを作成し、所定の開度に対応する両推定吸入空気量の和を求める。しかしながら、実吸入空気量はそのような単純な和とはならいという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような課題を解決して、２本に分けた吸気通路に第１吸気制御弁と第２吸気制御弁とをそれぞれ設けた吸気装置において各弁開度から求める推定吸入空気量を高精度化することを実現するために本発明に於いては、第１吸気通路（１）を通過する吸入空気量を制御するべく当該第１吸気通路（１）に設けられた第１吸気制御弁（６）と、前記第１吸気通路（１）における前記第１制御弁（６）の上流と下流とに連通する第２吸気通路（２）と、前記第２吸気通路（２）を通過する吸入空気量を制御する第２空気制御弁（７）とを備える内燃機関の吸気装置において、前記第１吸気制御弁（６）の開度を検出する第１弁開度検出手段（１０）と、前記第２吸気制御弁（７）の開度を検出する第２弁開度検出手段（１１）と、前記第２吸気制御弁（７）が最小開度であることを前提として前記第１弁開度検出手段（１０）により検出された開度における前記第１吸気通路（１）の第１吸入空気量（Ｇｘ）を推定する第１推定手段（１２）と、前記第１吸入空気量（Ｇｘ）と前記両吸気制御弁（６・７）が共に最小開度における最小吸入空気量（Ｇｓ）との第１の差（Ｇｘ−Ｇｓ）を求めると共に、前記第１制御弁（６）の開度増大に対する吸入空気量の増大変化が所定の割合以下となる前記第１制御弁（６）の全開相当開度における前記第２制御弁（７）が最小開度であることを前提とした第２最小吸入空気量（Ｇｕ）と前記最小吸入空気量（Ｇｓ）との第２の差（Ｇｕ−Ｇｓ）を求めて、前記第１の差（Ｇｘ−Ｇｓ）と前記第２の差（Ｇｕ−Ｇｓ）との比率（Ｒ）を算出する比率算出手段（１３）と、前記第１吸気制御弁（６）が最小開度であることを前提として前記第２弁開度検出手段（１１）により検出された開度における前記第２吸気通路（２）の第２吸入空気量（Ｇ２ｓ）を推定する第２推定手段（１４）と、前記第１吸気制御弁（６）が前記全開相当開度であることを前提として前記第２弁開度検出手段（１１）により検出された開度における前記第２吸気通路（２）の第３吸入空気量（Ｇ２ｕ）を推定する第３推定手段（１５）と、前記第３吸入空気量（Ｇ２ｕ）と前記第２吸入空気量（Ｇ２ｓ）との差に前記比率（Ｒ）を乗算した値に前記第２吸入空気量（Ｇ２ｓ）を加算した値（（Ｇ２ｕ−Ｇ２ｓ）＊Ｒ＋Ｇ２ｓ）を、前記第１弁開度検出手段（１０）により検出された開度および前記第２弁開度検出手段（１１）により検出された開度における吸入空気量（Ｇａ）として算出する推定吸入空気量算出手段（１６）とを有するものとした。
【０００８】
特に、前記第１吸気制御弁（６）が前記全開相当開度まで開いたことを条件として前記第２吸気制御弁（７）を開いていく順次開制御と前記第１吸気制御弁（６）および前記第２吸気制御弁（７）を同時に開く同時開制御とを切り替える開制御切り替え手段（ＥＣＵ）が設けられていると良く、また、前記第２吸気制御弁（７）が前記最小開度まで閉じたことを条件として前記第１吸気制御弁（６）を閉じていく順次閉制御と前記第１吸気制御弁（６）および前記第２吸気制御弁（７）を同時に閉じる同時閉制御とを切り替える閉制御切り替え手段（ＥＣＵ）が設けられていると良い。また、前記全開相当開度が、全開開度より小さい所定の開度であると良い。
【発明の効果】
【０００９】
このように本発明によれば、第２制御弁が最小開度であるとして、第１制御弁の開度から推定した第１吸入空気量（Ｇｘ）と、第１制御弁が最小開度時の最小吸入空気量（Ｇｓ）と、第１制御弁が全開相当開度時の第２最小吸入空量（Ｇｕ）とを用いて、第１制御弁の検出開度における比率（Ｒ＝（Ｇｘ−Ｇｓ）／（Ｇｕ−Ｇｓ））を算出し、第２制御弁の検出開度において、第１吸気制御弁が最小開度時の第２吸入空気量（Ｇ２ｓ）と第１制御弁が全開相当開度時の第３の吸入空気量（Ｇ２ｕ）との間を比率（Ｒ）により比例配分し（（Ｇ２ｕ−Ｇ２ｓ）＊Ｒ）、その比例配分された値と第２吸入空気量とを加算して（（Ｇ２ｕ−Ｇ２ｓ）＊Ｒ＋Ｇ２ｓ）、両制御弁の検出開度における吸気量を推定することから、２系統の吸気通路に設けた各制御弁を順次開く場合や同時に開く場合に関係なく正確な吸入空気量の推定を行うことができる。
【００１０】
特に、順次開く場合と同時に開く場合とを切り替える制御をすることにより、それぞれに応じた開度−空気量のマップを用いることにより、段差が生じるような推定値となることを防止し得る。また、閉じる場合も同様に可能である。また、全開相当開度は、全開側の全開より小さい所定の開度であって良い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１は本発明が適用された内燃機関における吸気装置の要部を示す模式図である。図示例の内燃機関は例えば直列５気筒エンジンある。
【００１２】
各シリンダＣＬ１〜５の各吸気ポートには第１吸気通路１と第２吸気通路２とがそれぞれ連通している。両吸気通路１・２は上流側で１本の吸気ダクト３に連通している。吸気ダクト３の上流にはエアフィルタ４が設けられている。なお、吸気ダクト３には吸気流量を計測するためのエアフローメータ５が設けられており、両吸気通路１・２はエアフローメータ５の下流側で分岐されている。
【００１３】
第１吸気通路１は吸気ダクト３から分岐された後には１本の通路として設けられているが、２段階に分岐されて各シリンダＣＬ１〜５の各吸気ポートに連通している。その１本の通路の段階で例えばバタフライバルブからなる第１吸気制御弁６が設けられている。第１吸気制御弁６は５気筒に対して１つのみ設けられており、第１吸気通路１を通る吸気空気は第１吸気制御弁６の開度により制御される。
【００１４】
第２吸気通路２も吸気ダクト３から分岐された後には１本の通路となるエアチャンバからシリンダＣＬ１〜５毎に分岐されて各吸気ポートに連通している。それら分岐部分すなわちシリンダＣＬ１〜５毎に例えばバタフライバルブからなる第２吸気制御弁７が設けられている。
【００１５】
なお、図示例では、各吸気制御弁６・７はドライブ・バイ・ワイヤで制御され、第１吸気制御弁６は対応するアクチュエータ８により、各第２吸気制御弁７は互いに連動するように１つのアクチュエータ９により、それぞれ開閉制御されるようになっている。第１吸気制御弁６とアクチュエータ８との間には第１吸気制御弁６の開度を検出する第１弁開度検出手段としての第１開度センサ１０が設けられ、各第２吸気制御弁７とアクチュエータ９との間には第２吸気制御弁７の開度を検出する第２弁開度検出手段としての第２開度センサ１１が設けられている。
【００１６】
また、各アクチュエータ８・９を制御する制御装置ＥＣＵが設けられており、その制御装置ＥＣＵには上記各開度センサ１０・１１からの開度検出信号と、エアフローメータ５からの上流側空気流量検出信号とがそれぞれ入力している。制御装置ＥＣＵには、アクセルペダル（図示せず）からのアクセル信号ＡＣＬと、モード切替スイッチ（図示せず）からの切り替え信号ＳＷとが入力していると共に、エンジン回転センサ（図示せず）からの回転速度Ｎｅと、吸気圧センサ（図示せず）からの吸気圧Ｐｂと、大気圧センサ（図示せず）からの大気圧Ｐａとの各信号がそれぞれ入力している。制御装置ＥＣＵではそれらの信号に応じて各吸気制御弁６・７を制御する。
【００１７】
次に、図２の要部ブロック図を参照して本吸気装置について説明する。なお、図２では１つのシリンダＣＬ１について代表して示すが、他のシリンダについても同様であり、同様に適用される。
【００１８】
まず図２に示されるように、制御装置ＥＣＵ内には、第１開度センサ１０からの信号が入力しかつ第１吸入空気量Ｇｘを求める第１推定手段としての第１推定部１２と、第１推定部１２からの第１吸入空気量Ｇｘの値が入力しかつ比率Ｒを求める比率算出手段としての比率算出部１３と、第２開度センサ１１からの信号が入力しかつ第２吸入空気量Ｇ２ｓを求める第２推定手段としての第２推定部１４と、第２開度センサ１１からの信号に基づいて第３吸入空気量Ｇ２ｕを求める第３推定手段としての第３推定部１５と、比率算出部１３と第２推定部１４と第３推定部１５とからの各値が入力しかつ吸入空気量Ｇａを算出する推定吸入空気量算出手段としての推定吸入空気量算出部１６と、推定吸入空気量算出部１６から入力される吸入空気量Ｇａに基づいて吸気装置の制御における異常判定および制御の補正を行う判定・補正部１７とが設けられている。なお、これらはＩＣ回路により構成されたり、ＣＰＵのプログラムにより構成されて良い。
【００１９】
第１推定部１２における第１吸入空気量Ｇｘは図３（ａ）に示されるマップＭＡＰ１から求められる。図３（ａ）では横軸が第１吸気制御弁６の開度であり、縦軸が吸入空気量であり、例えば開度θｘの時に第１吸入空気量Ｇｘとなる。第１吸気制御弁６は先に開く弁であり、主としてアイドリング時や低速回転時における吸入空気量の制御を行うために用いられる。
【００２０】
また、第１吸気制御弁６は全閉から全開まで開閉可能にされているが、制御に用いられる開度領域を、図に示されるようにアイドリング用の最小開度から所定の有効開度θｕまでとすると良い。有効開度θｕは第１吸気制御弁６の開度がそれ以上増大しても吸入空気量の増大変化が所定の割合以下となる僅かな変化にしかならない開度であり、例えば実験に基づきエンジンの回転速度Ｎｅ毎に予め設定される。なお、そのような特性はエンジン特性にもよるため、全開相当開度として有効開度θｕに限られず全開開度そのものを用いても良い。
【００２１】
最小開度で最小吸入空気量Ｇｓとなり、有効開度θｕで第２最小吸入空気量Ｇｕとなり、その間での開度θｘに対応して第１吸入空気量Ｇｘが求められる。また、回転速度Ｎｅの違いでその値は変わるため、回転速度別に複数のマップＭＡＰ１が用意されており、回転速度Ｎｅに応じて１つのマップが用いられる。マップの数は任意であり、マップ間を補間すると良い。
【００２２】
比率算出部１３では、第１推定部１２からの第１吸入空気量Ｇｘと第２最小吸入空気量Ｇｕと最小吸入空気量Ｇｓとにより比率Ｒを次式により算出する。
Ｒ＝（Ｇｘ−Ｇｓ）／（Ｇｕ−Ｇｓ）  …（１）
比率Ｒは、式（１）から分かるように、開度領域の範囲内における吸入空気量の変化量に対する現在の吸入空気量（Ｇｘ）の比率となる。
【００２３】
第２推定部１４における第２吸入空気量Ｇ２ｓ、および第３推定部１５における第３吸入空気量Ｇ２ｕは図３（ｂ）に示されるマップＭＡＰ２から求められる。マップＭＡＰ２も数は任意であり、マップ間を補間すると良い。図３（ｂ）の横軸は第２吸気制御弁７の開度であり、縦軸が吸入空気量である。図では、第１吸気制御弁６が有効開度θｕの場合の第２吸気制御弁７の開度変化における吸入空気量の変化が実線により示されており、第１吸気制御弁６が最小開度の場合の第２吸気制御弁７の開度変化における吸入空気量の変化が二点鎖線により示されている。第２推定部１４では、現在の第２吸気制御弁７が例えば開度θ２ｘの場合には二点鎖線から第２吸入空気量Ｇ２ｓを求める。第３推定部１５では、現在の第２吸気制御弁７の開度θ２ｘと実線とにより第３吸入空気量Ｇ２ｕを求める。
【００２４】
そして、推定吸入空気量算出部１６では、推定される吸入空気量Ｇａを次式により算出する。
Ｇａ＝（Ｇ２ｓ−Ｇ２ｕ）×Ｒ＋Ｇ２ｓ  …（２）
第２吸気制御弁７が開く場合には、第１吸気制御弁６は最小開度と全開との間にあり、また上記したように有効開度θｕ以上では僅かな変化しかないことから、第１吸気制御弁６の開度による影響としては最小開度と有効開度θｕとの間とみなして良く、その範囲での第２吸気制御弁７による吸入空気量の変化は図３（ｂ）の実線と二点鎖線との間になる。その間を上記比率Ｒで比例配分し、最小値となる第２吸入空気量Ｇ２ｓに加算することにより高精度な吸入空気量Ｇａを算出することができる。
【００２５】
なお、第１吸気制御弁６が最小開度状態であれば図３（ｂ）の二点鎖線となり、有効開度θｓ状態であれば実線となる。このように、第１吸気制御弁６がどのような状態にあっても第２吸気制御弁７の開度θ２ｘから吸入空気量Ｇａを算出することができる。
【００２６】
次に、上記吸気装置による制御の例を図４および図５のフロー図を参照して以下に示す。まず、ステップＳＴ１でスロットル目標開度設定処理を行う。そのスロットル目標開度設定処理について図５のフロー図を参照して示す。
【００２７】
図５のステップＳＴ１ａではアクセル信号ＡＣＬの大きさ（踏み込み量）に基づいて要求吸入空気量Ｇｄを算出する。なお、アクセル信号ＡＣＬの大きさの変化に対する要求吸入空気量Ｇｄの変化はリニアであって良い。次のステップＳＴ１ｂで要求吸入空気量Ｇｄとアイドルに必要な吸入空気量Ｇｉとを加算した目標吸入空気量Ｇｐを算出し、次のステップＳＴ１ｃでは目標吸入空気量Ｇｐが第２最小吸入空気量Ｇｕより大きいか否かを判別し、大きいと判定された場合にはステップＳＴ１ｄに進み、小さいと判定された場合にはステップＳＴ１ｅに進む。
【００２８】
ステップＳＴ１ｄでは第１吸気制御弁６の目標開度θｘをマップＭＡＰ１の有効開度θｕに設定し、次のステップＳＴ１ｆで、実回転速度から選択されたマップＭＡＰ２に基づいて第２吸気制御弁７の目標開度θ２ｘを設定する。なお、目標開度θ２ｘの設定にはマップＭＡＰ２のうち図３（ｂ）の実線が参照される。また、ステップＳＴ１ｅではマップＭＡＰ１に基づき目標吸入空気量Ｇｐに対応する第１吸気制御弁６の開度θｘを設定し、次のステップＳＴ１ｇで、第２吸気制御弁７の目標開度θ２ｘを０度に設定する。
【００２９】
各ステップＳＴ１ｆ・１ｇの次のステップＳＴ１ｈでは目標吸入空気量Ｇｐの今回値Ｇｐ（ｎ）が前回値Ｇｐ（ｎ−１）よりも大きいか否かを判別し、大きいと判定された場合にはステップＳＴ１ｉに進み、変わらないか小さいと判定された場合にはステップＳＴ１ｊに進む。ステップＳＴ１ｉではスロットル増加フラグＦ２を１とし、ステップＳＴ１ｊではスロットル増加フラグＦ２を０として図５のフローを終了する。
【００３０】
図４のステップＳＴ２では高応答フラグＦ１が０であるか否かを判別する。高応答フラグＦ１は、図示例では図１のモード切り替え信号ＳＷが入力されているか否かに対応する。モードとしては、応答性を良くした走行に対応するためのスポーツモードが考えられるが、ノーマルモードとエコノミーモードとの切り替え（例えば気筒数を増減する気筒数可変制御）や、自動変速機の車速応答性を高めるために機関回転数を迅速に目標回転数にする場合なども考えられ、より応答性を良くするモードが選択された場合に高応答フラグＦ１を１にする。
【００３１】
ステップＳＴ２で高応答フラグＦ１が１であると判定された場合にはステップＳＴ３に進む。ステップＳＴ３では第１吸気制御弁６と第２吸気制御弁７とをステップＳＴ１で設定された目標開度に同時に駆動する制御を行い、本ルーチンを終了する。なお、現在の開度に対して大きな目標開度が設定されていた場合には同時に開くが、小さな目標開度が設定されていた場合には同時に閉じることになる。いずれにしても同時に開閉することから、高い応答性による開閉制御を行うことができる。
【００３２】
ステップＳＴ２で高応答フラグＦ１が０であると判定された場合にはステップＳＴ４に進み、そこでスロットル増加フラグＦ２が１であるか否かを判別する。スロットル増加フラグＦ２は、ステップＳＴ１で設定された目標開度が前回よりも開き側の場合を１とする。スロットル増加フラグＦ２が１であると判定された場合にはステップＳＴ５に進む。
【００３３】
ステップＳＴ５では、第２吸気制御弁７の目標開度が０度（全閉）より大きいか否かを判別する。ステップＳＴ１でアイドリング状態や低速走行の場合に相当するようなアクセルペダルの踏み込み量だった場合には第１吸気制御弁６の有効開度θｕの範囲内で運転可能であり、そのような目標開度の場合には第２吸気制御弁７の開度は０度と設定される。ステップＳＴ５で第２吸気制御弁７の目標開度が０度より大きいと判定された場合にはステップＳＴ６に進む。
【００３４】
ステップＳＴ６では第１吸気制御弁６の実開度（検出開度）θ１が有効開度θｕに該当する（θ１≧θｕ）か否かを判別する。第１吸気制御弁６の実開度θ１が有効開度θｕに該当すると判定された場合にはステップＳＴ７に進む。第１吸気制御弁６の実開度θ１が有効開度θｕに達しており、開き側に駆動制御する場合には第２吸気制御弁７を開く制御を行う場合であり、ステップＳＴ７で第２吸気制御弁７を目標開度θ２ｘまで駆動し、本ルーチンを終了する。
【００３５】
上記ステップＳＴ５で第２吸気制御弁７の目標開度が０度であると判定された場合にはステップＳＴ８に進む。この場合には第２吸気制御弁７を開くほどの目標開度が設定されなかった場合であり、ステップＳＴ８で、第１吸気制御弁６を目標開度θｘに駆動し、本ルーチンを終了する。
【００３６】
また上記ステップＳＴ６で第１吸気制御弁６の実開度θ１が有効開度θｕに達していないと判定された場合にはステップＳＴ９に進む。この場合にはステップＳＴ５で第２吸気制御弁７を開くと判定されていることから、ステップＳＴ９で第１吸気制御弁６を有効開度θｕに駆動し、本ルーチンを終了する。
【００３７】
上記ステップＳＴ４でスロットル増加フラグＦ２が０であると判定された場合にはステップＳＴ１０に進む。この場合には閉じ側に駆動する場合であり、ステップＳＴ１０では第２吸気制御弁７の実開度（検出開度）θ２が０度（全閉）より大きいか否かを判別する。ステップＳＴ１０で第２吸気制御弁７の実開度θ２が０度であると判定された場合には、第２吸気制御弁７が全閉であり、その場合の制御対象は第１吸気制御弁６となることから、ステップＳＴ１１では第１吸気制御弁６を目標開度θｘに駆動し、本ルーチンを終了する。
【００３８】
ステップＳＴ１０で第２吸気制御弁７の実開度θ２が０度より大きいと判定された場合にはステップＳＴ１２に進む。この場合には、第２吸気制御弁７が開いている状態であることから先に第２吸気制御弁７を全閉側に駆動するために、ステップＳＴ１２で第２吸気制御弁７を目標開度θ２ｘに駆動し、本ルーチンを終了する。
【００３９】
なお、ステップＳＴ１０で実開度θ２を０度より大きいか否かを判定しているが、第２開度センサ１１の精度のばらつきを考慮して、０度よりも大きい所定の全閉相当開度以下となっているか否かを判定するようにしても良い。この場合、全閉相当開度以下であると判定された場合にはステップＳＴ１１を実行し、全閉相当開度を越えていると判定された場合にはステップＳＴ１２を実行する。
【００４０】
それぞれ、次の制御サイクルではステップＳＴ１から再開することになる。例えばステップＳＴ９に進んだ場合には第１吸気制御弁６を有効開度θｕに駆動するが、その場合には第２吸気制御弁７を目標開度θ２ｘに駆動する場合であり、次のサイクルでステップＳＴ７に進み、第２吸気制御弁７を開く駆動制御を行うことになる。同様にステップＳＴ１２に進んだ場合に第２吸気制御弁７を全閉にする目標開度が設定されていたら、まず第２吸気制御弁７を全閉にし、次のサイクルでステップＳＴ１１に進んで第１吸気制御弁６を閉じる駆動制御を行うことになる。
【００４１】
このように、高応答性が要求される場合にはステップＳＴ３で両吸気制御弁６・７を同時に駆動し、順次開閉する場合にはステップＳＴ４以降で制御するようにしており、ステップＳＴ２・３により同時駆動と順次駆動との切り替え制御を行うことができる。これらの切替制御を行う開制御切り替え手段と閉制御切り替え手段とは、制御装置ＥＣＵ内の回路またはプログラムにより構成されていて良い。
【００４２】
次に、上記判定・補正部１７における制御要領について示す。まず、エアフローメータ５の検出値と吸入空気量Ｇａとを比較して判定値以上の差が生じていたらエアフローメータ５が異常であると判定でき、そのようにしてエアフローメータ５の異常の有無を判定する。なお、エアフローメータ５は高精度な検出が可能であるが、加速時などの応答遅れがあり、そのような過渡時には吸入空気量Ｇａの方を用いることにより応答性の良い制御を行うことができる。
【００４３】
また、吸入空気量Ｇａが高負荷時に相当する第１所定値以上である場合には高負荷と判定することができる。一方、吸気圧Ｐｂと大気圧Ｐａとの差（負圧の大きさ）が高負荷時に相当する第２所定値以上の場合には高負荷と判定することができる。そして、吸入空気量Ｇａに基づいて高負荷であると判定されているにもかかわらず、吸気圧Ｐｂと大気圧Ｐａとの差が第２所定値未満である場合には圧力センサ系（吸気圧センサまたは大気圧センサ）に異常があると判定する。
【００４４】
また、所定時間毎に吸入空気量Ｇａを算出し、前回値に対する今回値の増分値が過渡時の増分に相当する第３所定値以上である場合には過渡状態であると判定でき、その増分値をエアフローメータ５の出力値を整形したなまし値に加算して、エアフローメータ出力値を補正する。これは、エアフローメータ５の特性として過渡時には出力値が遅れるためである。
【００４５】
また、可変動弁機構（吸排気弁のリフト量やクランク軸に対する吸排気弁のカム軸の位相を変化させる機構）を備えるものにおいては、マップＭＡＰ１・２や有効開度θｕを回転速度Ｎｅ毎だけでなく、上記リフト量毎、上記位相毎に設定する。
【００４６】
なお、本発明は、クランク軸を鉛直方向とした船外機などのような船舶推進機用エンジンにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明が適用された内燃機関における吸気装置の要部を示す模式図である。
【図２】吸気装置の要部ブロック図である。
【図３】（ａ）は第１吸気制御弁の開度−吸入空気量線図であり、（ｂ）は第２吸気制御弁の開度−吸入空気量線図である。
【図４】第１吸気制御弁および第２吸気制御弁の制御要領を示すフロー図である。
【図５】スロットル目標開度設定処理の制御要領を示すフロー図である。
【符号の説明】
【００４８】
１  第１吸気通路
２  第２吸気通路
６  第１吸気制御弁
７  第２空気制御弁
１０  開度センサ（第１弁開度検出手段）
１１  開度センサ（第２弁開度検出手段）
１２  第１推定部（第１推定手段）
１３  比率算出部（比率算出手段）
１４  第２推定部（第２推定手段）
１５  第３推定部（第３推定手段）
１６  推定吸入空気量算出部（推定吸入空気量算出手段）
ＥＣＵ  制御装置（開制御切り替え手段・閉制御切り替え手段）
【図１】
2010121512.tif 000003
【図２】
2010121512.tif 000004
【図３】
2010121512.tif 000005
【図４】
2010121512.tif 000006
【図５】
2010121512.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成21年6月18日(2009.6.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１吸気通路を通過する吸入空気量を制御するべく当該第１吸気通路に設けられた第１吸気制御弁と、前記第１吸気通路における前記第１吸気制御弁の上流と下流とに連通する第２吸気通路と、前記第２吸気通路を通過する吸入空気量を制御する第２吸気制御弁とを備える内燃機関の吸気装置において、
前記第１吸気制御弁の開度を検出する第１弁開度検出手段と、前記第２吸気制御弁の開度を検出する第２弁開度検出手段と、
前記第２吸気制御弁が最小開度であることを前提として前記第１弁開度検出手段により検出された開度における前記第１吸気通路の第１吸入空気量（Ｇｘ）を推定する第１推定手段と、
前記第１吸入空気量（Ｇｘ）と前記両吸気制御弁が共に最小開度における最小吸入空気量（Ｇｓ）との第１の差（Ｇｘ−Ｇｓ）を求めると共に、前記第１吸気制御弁の開度増大に対する吸入空気量の増大変化が所定の割合以下となる前記第１吸気制御弁の全開相当開度における前記第２吸気制御弁が最小開度であることを前提とした第２最小吸入空気量（Ｇｕ）と前記最小吸入空気量（Ｇｓ）との第２の差（Ｇｕ−Ｇｓ）を求めて、前記第１の差（Ｇｘ−Ｇｓ）と前記第２の差（Ｇｕ−Ｇｓ）との比率（Ｒ）を算出する比率算出手段と、
前記第１吸気制御弁が最小開度であることを前提として前記第２弁開度検出手段により検出された開度における前記第２吸気通路の第２吸入空気量（Ｇ２ｓ）を推定する第２推定手段と、
前記第１吸気制御弁が前記全開相当開度であることを前提として前記第２弁開度検出手段により検出された開度における前記第２吸気通路の第３吸入空気量（Ｇ２ｕ）を推定する第３推定手段と、
前記第３吸入空気量（Ｇ２ｕ）と前記第２吸入空気量（Ｇ２ｓ）との差に前記比率（Ｒ）を乗算した値に前記第２吸入空気量（Ｇ２ｓ）を加算した値（（Ｇ２ｕ−Ｇ２ｓ）＊Ｒ＋Ｇ２ｓ）を、前記第１弁開度検出手段により検出された開度および前記第２弁開度検出手段により検出された開度における吸入空気量（Ｇａ）として算出する推定吸入空気量算出手段とを有することを特徴とする内燃機関の吸気装置。
【請求項２】
前記第１吸気制御弁が前記全開相当開度まで開いたことを条件として前記第２吸気制御弁を開いていく順次開制御と前記第１吸気制御弁および前記第２吸気制御弁を同時に開く同時開制御とを切り替える開制御切り替え手段が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の吸気装置。
【請求項３】
前記第２吸気制御弁が前記最小開度まで閉じたことを条件として前記第１吸気制御弁を閉じていく順次閉制御と前記第１吸気制御弁および前記第２吸気制御弁を同時に閉じる同時閉制御とを切り替える閉制御切り替え手段が設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関の吸気装置。
【請求項４】
前記全開相当開度が、全開開度より小さい所定の開度であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の内燃機関の吸気装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
例えば、２つの吸気制御弁の一方を先に開くプライマリ弁（第１吸気制御弁）とし、他方を後から（プライマリ弁の所定の開度から）開き始めるセカンダリ弁（第２吸気制御弁）とし、プライマリ弁だけの領域とセカンダリ弁の領域とを併せた全領域を１本の吸気管におけるスロットル開度で表した場合に、上記特許文献１ではスロットル開度−吸入空気量のマップを持ち替える構成としているが、その持ち替え時に段差が生じるという問題がある。それは、セカンダリ弁の開度センサの精度のばらつきを考慮すると、セカンダリ弁が所定開度以上開いてからマップを持ち替える必要があることによる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
このような課題を解決して、２本に分けた吸気通路に第１吸気制御弁と第２吸気制御弁とをそれぞれ設けた吸気装置において各弁開度から求める推定吸入空気量を高精度化することを実現するために本発明に於いては、第１吸気通路（１）を通過する吸入空気量を制御するべく当該第１吸気通路（１）に設けられた第１吸気制御弁（６）と、前記第１吸気通路（１）における前記第１吸気制御弁（６）の上流と下流とに連通する第２吸気通路（２）と、前記第２吸気通路（２）を通過する吸入空気量を制御する第２吸気制御弁（７）とを備える内燃機関の吸気装置において、前記第１吸気制御弁（６）の開度を検出する第１弁開度検出手段（１０）と、前記第２吸気制御弁（７）の開度を検出する第２弁開度検出手段（１１）と、前記第２吸気制御弁（７）が最小開度であることを前提として前記第１弁開度検出手段（１０）により検出された開度における前記第１吸気通路（１）の第１吸入空気量（Ｇｘ）を推定する第１推定手段（１２）と、前記第１吸入空気量（Ｇｘ）と前記両吸気制御弁（６・７）が共に最小開度における最小吸入空気量（Ｇｓ）との第１の差（Ｇｘ−Ｇｓ）を求めると共に、前記第１吸気制御弁（６）の開度増大に対する吸入空気量の増大変化が所定の割合以下となる前記第１吸気制御弁（６）の全開相当開度における前記第２吸気制御弁（７）が最小開度であることを前提とした第２最小吸入空気量（Ｇｕ）と前記最小吸入空気量（Ｇｓ）との第２の差（Ｇｕ−Ｇｓ）を求めて、前記第１の差（Ｇｘ−Ｇｓ）と前記第２の差（Ｇｕ−Ｇｓ）との比率（Ｒ）を算出する比率算出手段（１３）と、前記第１吸気制御弁（６）が最小開度であることを前提として前記第２弁開度検出手段（１１）により検出された開度における前記第２吸気通路（２）の第２吸入空気量（Ｇ２ｓ）を推定する第２推定手段（１４）と、前記第１吸気制御弁（６）が前記全開相当開度であることを前提として前記第２弁開度検出手段（１１）により検出された開度における前記第２吸気通路（２）の第３吸入空気量（Ｇ２ｕ）を推定する第３推定手段（１５）と、前記第３吸入空気量（Ｇ２ｕ）と前記第２吸入空気量（Ｇ２ｓ）との差に前記比率（Ｒ）を乗算した値に前記第２吸入空気量（Ｇ２ｓ）を加算した値（（Ｇ２ｕ−Ｇ２ｓ）＊Ｒ＋Ｇ２ｓ）を、前記第１弁開度検出手段（１０）により検出された開度および前記第２弁開度検出手段（１１）により検出された開度における吸入空気量（Ｇａ）として算出する推定吸入空気量算出手段（１６）とを有するものとした。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
このように本発明によれば、第２吸気制御弁が最小開度であるとして、第１吸気制御弁の開度から推定した第１吸入空気量（Ｇｘ）と、第１吸気制御弁が最小開度時の最小吸入空気量（Ｇｓ）と、第１吸気制御弁が全開相当開度時の第２最小吸入空量（Ｇｕ）とを用いて、第１吸気制御弁の検出開度における比率（Ｒ＝（Ｇｘ−Ｇｓ）／（Ｇｕ−Ｇｓ））を算出し、第２吸気制御弁の検出開度において、第１吸気制御弁が最小開度時の第２吸入空気量（Ｇ２ｓ）と第１吸気制御弁が全開相当開度時の第３の吸入空気量（Ｇ２ｕ）との間を比率（Ｒ）により比例配分し（（Ｇ２ｕ−Ｇ２ｓ）＊Ｒ）、その比例配分された値と第２吸入空気量とを加算して（（Ｇ２ｕ−Ｇ２ｓ）＊Ｒ＋Ｇ２ｓ）、両制御弁の検出開度における吸気量を推定することから、２系統の吸気通路に設けた各制御弁を順次開く場合や同時に開く場合に関係なく正確な吸入空気量の推定を行うことができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１は本発明が適用された内燃機関における吸気装置の要部を示す模式図である。図示例の内燃機関は例えば直列５気筒エンジンである。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
そして、推定吸入空気量算出部１６では、推定される吸入空気量Ｇａを次式により算出する。
Ｇａ＝（Ｇ２ｕ−Ｇ２ｓ）×Ｒ＋Ｇ２ｓ  …（２）
第２吸気制御弁７が開く場合には、第１吸気制御弁６は最小開度と全開との間にあり、また上記したように有効開度θｕ以上では僅かな変化しかないことから、第１吸気制御弁６の開度による影響としては最小開度と有効開度θｕとの間とみなして良く、その範囲での第２吸気制御弁７による吸入空気量の変化は図３（ｂ）の実線と二点鎖線との間になる。その間を上記比率Ｒで比例配分し、最小値となる第２吸入空気量Ｇ２ｓに加算することにより高精度な吸入空気量Ｇａを算出することができる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
図４のステップＳＴ２では高応答フラグＦ１が０であるか否かを判別する。高応答フラグＦ１は、図示例では図１のモード切り替え信号ＳＷが入力されているか否かに対応する。モードとしては、応答性を良くした走行に対応するためのスポーツモードが考えられるが、ノーマルモードとエコノミーモードとの切り替え（例えば気筒数を増減する気筒数可変制御）や、自動変速機の変速応答性を高めるために機関回転数を迅速に目標回転数にする場合なども考えられ、より応答性を良くするモードが選択された場合に高応答フラグＦ１を１にする。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
１  第１吸気通路
２  第２吸気通路
６  第１吸気制御弁
７  第２吸気制御弁
１０  開度センサ（第１弁開度検出手段）
１１  開度センサ（第２弁開度検出手段）
１２  第１推定部（第１推定手段）
１３  比率算出部（比率算出手段）
１４  第２推定部（第２推定手段）
１５  第３推定部（第３推定手段）
１６  推定吸入空気量算出部（推定吸入空気量算出手段）
ＥＣＵ  制御装置（開制御切り替え手段・閉制御切り替え手段）
【手続補正９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2010121512.tif 000008
【手続補正１０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2010121512.tif 000009