(57)【要約】【課題】エンジンの制御装置に関し、吸気流量制御の遅れ時間を短縮し、応答性を改善する。【解決手段】スロットルバルブ２３を通過する吸気の目標流量QAを設定する設定手段２を設ける。  また、設定手段２で設定された目標流量QAに基づき、目標流量QAの吸気が前記スロットルバルブを通過するときの圧力比に相当する目標圧力比KPQを演算する演算手段３ｃを設ける。  さらに、演算手段３ｃで演算された目標圧力比KPQに基づき、設定手段２で設定された目標流量QAを補正する補正手段３ｅを設ける。【選択図】図１
2014034908.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スロットルバルブを通過する吸気の目標流量を設定する設定手段と、
前記設定手段で設定された前記目標流量に基づき、前記目標流量の吸気が前記スロットルバルブを通過するときの圧力比に相当する目標圧力比を演算する演算手段と、
前記演算手段で演算された前記目標圧力比に基づき、前記設定手段で設定された前記目標流量を補正する補正手段と
を備えたことを特徴とする、エンジンの制御装置。
【請求項２】
前記演算手段が、前記目標流量と前記目標流量を設定した時点の前記エンジンの運転状態における前記吸気の最大流量との比に基づき、前記目標圧力比を演算する
ことを特徴とする、請求項１記載のエンジンの制御装置。
【請求項３】
前記演算手段が、前記目標流量を設定した時点の前記エンジンの回転速度に対応する体積効率の最大値に基づき、前記吸気の最大流量を演算する
ことを特徴とする、請求項２記載のエンジン制御装置。
【請求項４】
前記演算手段は、前記目標圧力比が大きいほど低下する特性を持った補正係数を演算し、
前記補正手段が、前記補正係数で前記目標流量を除した値を補正後の目標流量とする
ことを特徴とする、請求項１〜３の何れか１項に記載のエンジンの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの筒内に吸入する吸気流量の目標値を演算する制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンに要求される出力が変化する過渡状態において、スロットルバルブを通過する吸気の流速特性の変化を考慮して目標流量を演算する手法が知られている。すなわち、スロットルバルブ部の上流側と下流側との圧力比に応じて、スロットル開度を変化させるものである。
【０００３】
一般に、ノズル（ベンチュリ管）の最狭部を通過する流体の流速は、上下流の圧力比（下流圧÷上流圧）が臨界圧力比以下になるとほぼ一定の速度となる。一方、圧力比が臨界圧力比よりも大きい状態では、圧力比が増加するほど流速が低下する。同様に、スロットルバルブを通過する吸気の流速も、スロットルバルブ部の圧力比に応じて変化する。したがって、圧力比に応じてスロットル開度を制御することで、その圧力比に応じた目標流量を精度よく実現することが可能となる。
【０００４】
例えば特許文献１には、スロットルバルブ部の圧力比に応じて流量係数φを設定し、目標吸入空気量Ｑ（目標流量）を流量係数φで除算した値に比例する大きさのスロットル開口面積Ａを設定する演算手法が開示されている。この技術では、圧力比Ｐｒに応じて定まるスロットルバルブの通過空気量とシリンダーへの吸入空気量との流量比が流量係数φとして設定される。また、圧力比Ｐｒは、スロットルバルブの下流側の吸気管圧力Ｐｍ（インマニ圧）と上流側の大気圧Ｐａとから演算される。このような流量係数φを用いた演算により、実際の流量特性に合致する目標スロットル開度を適切に算出することができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第4539846号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記のような従来技術では、制御を実施する時点で実測された圧力比に応じてオープンループ的にスロットル開度が制御される。そのため、目標とする吸気が導入された後の圧力比がその吸気の導入前の圧力比と相違する場合には、実吸気流量と目標流量との間にずれが生じ、目標流量を精度よく実現することができない。このような流量のずれは、圧力比が臨界圧力比を超える非臨界域で顕著となり、目標状態に対する実際の状態の制御応答性を大きく低下させる要因となる。
【０００７】
本件の目的の一つは、上記のような課題に鑑み創案されたもので、吸気流量制御の遅れ時間を短縮し、応答性を改善することのできるエンジンの制御装置を提供することである。
なお、この目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本件の他の目的として位置づけることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）ここで開示するエンジンの制御装置は、スロットルバルブを通過する吸気の目標流量を設定する設定手段と、前記設定手段で設定された前記目標流量に基づき、前記目標流量の吸気が前記スロットルバルブを通過するときの圧力比に相当する目標圧力比を演算する演算手段とを備える。また、前記演算手段で演算された前記目標圧力比に基づき、前記設定手段で設定された前記目標流量を補正する補正手段を備える。
ここでいう「前記圧力比」とは、前記スロットルバルブの上流及び下流におけるそれぞれの圧力の比、又は、これに相当する値を意味する。一般的には、スロットルバルブ部の上流圧に対する下流圧の比が前記圧力比と呼ばれる。
【０００９】
また、ここでいう「前記目標圧力比」は、前記目標流量が設定された時点での実際の圧力比（例えば、圧力センサーで検出されたスロットルバルブ部の上流圧に対する下流圧の比）ではなく、仮に前記目標流量の吸気が前記スロットルバルブを通過している状態を想定した場合の圧力比である。前記目標流量が前記エンジンのシリンダーに導入すべき目標値としての流量を意味するのと同様に、前記目標圧力比は、目標とすべき圧力比を意味する。なお、実際の前記スロットルバルブの開度は、前記目標流量と前記目標圧力比とに基づいて補正された補正目標流量に応じて、例えば公知の制御手段によって制御される。
【００１０】
（２）また、前記演算手段が、前記目標流量と前記目標流量を設定した時点の前記エンジンの運転状態における前記吸気の最大流量との比に基づき、前記目標圧力比を演算することが好ましい。
ここでいう「前記吸気の最大流量」とは、その時点のエンジンの運転状態でスロットルバルブの開度を調節することでシリンダー内に充填され得る吸気の流量の最大値を意味する。この「最大流量」は、例えばその時点のエンジン回転数（エンジン回転速度），バルブリフト量，バルブタイミング，点火時期等を固定して、スロットル開度のみを調節した場合に、最大でどの程度の吸気流量が得られるかを示すものである。
【００１１】
（３）また、前記演算手段が、前記目標流量を設定した時点の前記エンジンの回転速度に対応する体積効率の最大値に基づき、前記吸気の最大流量を演算することが好ましい。
ここでいう「体積効率」とは、一定の大気条件下で、行程容積に相当する空気質量を100[%]とした吸入空気質量の割合である。また、ここでいう「体積効率の最大値」とは、上記の「最大流量」に対応するものであり、その時点のエンジンの運転状態でスロットルバルブの開度を調節することで得られる体積効率の最大値を意味する。
【００１２】
（４）また、前記演算手段は、前記目標圧力比が大きいほど低下する特性を持った補正係数を演算することが好ましい。この場合、前記補正手段が、前記補正係数で前記目標流量を除した値を補正後の目標流量とすることが好ましい。
つまり、前記目標圧力比と前記補正係数との関係を、前記スロットルバルブ部の実際の圧力比と流速との関係に対応させることが好ましい。ここで、実際の圧力比と流速との関係において、流速がほぼ一定となる圧力比の領域を臨界域と呼び、これより圧力比が大きく、流速が低下する領域を非臨界域と呼ぶ。また、臨界域と非臨界域との境界となる圧力比を臨界圧力比と呼ぶ。前記目標圧力比が臨界圧力比以下の状態では、前記補正係数を1で一定とすることが好ましい。また、前記目標圧力比が臨界圧力比を超える状態では、前記目標圧力比が増大するほど前記補正係数を小さくすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
開示のエンジンの制御装置では、演算時点での圧力比ではなく、目標流量の吸気がスロットルバルブを通過するときの圧力比に相当する目標圧力比が予測される。この目標圧力比に基づいて目標流量を補正することで、実現したい流量（又は到達したい流量）と実吸気流量との間のずれや遅れ時間を短縮することができる。
例えば、従来の制御ではその時点の圧力比が目標流量に対応する圧力比になるまでの時間を短縮することができず、すなわち、実吸気流量が目標流量に一致するまでの遅れ時間を短縮することができない場合がある。これに対し、本制御装置では実吸気流量と目標流量とをほぼ一致させることができ、エンジンの制御応答性を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】一実施形態に係るエンジンの制御装置のブロック構成及びこの制御装置が適用されたエンジンの構成を例示する図である。
【図２】本制御装置での演算内容を説明するためのブロック構成図である。
【図３】本制御装置で演算される流速補正係数と目標圧力比との関係を示すグラフである。
【図４】本制御装置の作用を説明するための図であり、（ａ）は吸気流量の目標値及び実吸気流量の変動を示すグラフ、（ｂ）は実圧力比及び目標圧力比の変動を示すグラフ、（ｃ）はエンジンの実回転数の変動を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図面を参照してエンジンの制御装置について説明する。なお、以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。本実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができるとともに、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることが可能である。
【００１６】
［１．エンジン］
本実施形態のエンジンの制御装置は、図１に示す車載のガソリンエンジン１０に適用される。ここでは、多気筒のエンジン１０に設けられた複数のシリンダーのうちの一つを示す。ピストン１６は、中空円筒状に形成されたシリンダー１９の内周面に沿って往復摺動自在に内装される。ピストン１６の上面とシリンダー１９の内周面及び頂面に囲まれた空間は、エンジンの燃焼室２６として機能する。
【００１７】
ピストン１６の下部は、コネクティングロッドを介して、クランクシャフト１７の軸心から偏心した中心軸を持つクランクアームに連結される。これにより、ピストン１６の往復動作がクランクアームに伝達され、クランクシャフト１７の回転運動に変換される。
【００１８】
シリンダー１９の頂面には、吸入空気を燃焼室２６内に供給するための吸気ポート１１と、燃焼室２６内で燃焼した後の排気を排出するための排気ポート１２とが穿孔形成される。吸気ポート１１，排気ポート１２の燃焼室２６側の端部には、吸気弁１４及び排気弁１５が設けられる。これらの吸気弁１４，排気弁１５は、エンジン１０の上部に設けられる可変動弁機構２７によって各々の動作を個別に制御される。また、シリンダー１９の頂部には、点火プラグ１３がその先端を燃焼室２６側に突出させた状態で設けられる。点火プラグ１３による点火時期は、後述するエンジン制御装置１で制御される。
【００１９】
可変動弁機構２７は、吸気弁１４及び排気弁１５のそれぞれについて、最大バルブリフト量及びバルブタイミングを個別に、又は、連動させつつ変更する機構である。可変動弁機構２７は、ロッカアームの揺動量と揺動のタイミングとを変更する機構として、ＶＶＬ装置２７ａ及びＶＶＴ装置２７ｂを備える。
【００２０】
ＶＶＬ装置２７ａは、吸気弁１４や排気弁１５の最大バルブリフト量を連続的（又は段階的）に変更する機構である。このＶＶＬ装置２７ａは、カムシャフトに固定されたカムからロッカアームに伝達される揺動の大きさを変更する機能を有する。ロッカアームの揺動の大きさを変更するための具体的な構造は任意である。
【００２１】
ＶＶＴ装置２７ｂは、吸気弁１４や排気弁１５の開閉のタイミング（バルブタイミング）を連続的（又は段階的）に変更する機構である。このＶＶＴ装置２７ｂは、ロッカアームに揺動を生じさせるカム又はカムシャフトの回転位相を変更する機能を有する。カム又はカムシャフトの回転位相を変更することで、クランクシャフト１７の回転位相に対するロッカアームの揺動のタイミングを変化させる（ずらす）ことが可能となる。
【００２２】
吸気ポート１１内には、燃料を噴射するインジェクター１８が設けられる。インジェクター１８から噴射される燃料量は、後述するエンジン制御装置１によって制御される。また、インジェクター１８よりも吸気流の上流側には、インテークマニホールド２０（以下、インマニと呼ぶ）が設けられる。このインマニ２０には、吸気ポート１１側へと流れる空気を一時的に溜めるためのサージタンク２１が設けられる。サージタンク２１よりも下流側のインマニ２０は、複数のシリンダー１９の吸気ポート１１に向かって分岐するように形成され、サージタンク２１はその分岐点に位置する。サージタンク２１は、各々のシリンダーで発生しうる吸気脈動や吸気干渉を緩和するように機能する。
【００２３】
インマニ２０の上流側には、スロットルボディ２２が接続される。スロットルボディ２２の内部には電子制御式のスロットルバルブ２３が内蔵され、インマニ２０側へと流れる空気量がスロットルバルブ２３の開度（スロットル開度）に応じて調節される。このスロットル開度は、エンジン制御装置１によって制御される。
【００２４】
スロットルボディ２２のさらに上流側には吸気通路２４が接続され、吸気通路２４のさらに上流側にはエアフィルター２５が介装される。これにより、エアフィルター２５で濾過された新気が吸気通路２４及びインマニ２０を介してエンジン１０の各シリンダー１９に供給される。
【００２５】
エンジン１０のクランクシャフト１７には、その回転角や回転速度を検出するエンジン回転速度センサー３１が設けられる。以下、ここで検出された回転速度のことを、単に実回転数Neとも呼ぶ。なお、エンジン回転速度センサー３１で検出された回転角に基づいてエンジン制御装置１の内部で実回転数Neを演算する制御構成としてもよい。
【００２６】
［２．制御装置］
上記のエンジン１０を搭載する車両には、エンジン制御装置１（Engine Electronic Control Unit，制御装置）が設けられる。このエンジン制御装置１は、例えばマイクロプロセッサやROM，RAM等を集積したLSIデバイスや組み込み電子デバイスとして構成され、車両に設けられた車載ネットワーク網の通信ラインに接続される。なお、車載ネットワーク上には、例えばブレーキ制御装置，変速機制御装置，車両安定制御装置，空調制御装置，電装品制御装置といったさまざまな公知の電子制御装置が、互いに通信可能に接続される。エンジン制御装置１以外の電子制御装置のことを外部制御システムと呼び、外部制御システムによって制御される装置のことを外部負荷装置と呼ぶ。
【００２７】
エンジン制御装置１は、エンジン１０に関する点火系，燃料系，吸排気系及び動弁系といった広範なシステムを総合的に制御する電子制御装置であり、各シリンダー１９に供給される空気量や燃料噴射量，点火時期，最大バルブリフト量，バルブタイミング等を制御するものである。本実施形態では、スロットルバルブ２３のスロットル開度を制御対象とした吸気制御について詳述する。
【００２８】
このエンジン制御装置１には、目標流量設定部２，演算部３及び制御部４が設けられる。これらの各要素は電子回路（ハードウェア）によって実現してもよく、ソフトウェアとしてプログラミングされたものとしてもよいし、あるいはこれらの機能のうちの一部をハードウェアとして設け、他部をソフトウェアとしたものであってもよい。
【００２９】
目標流量設定部２（設定手段）は、エンジン１０に要求される出力を発生させるのに必要な吸気の目標流量QA（目標吸気流量，質量流量）を設定するものである。エンジン１０に要求される出力の大きさは、例えば外部負荷装置や図示しないアクセルペダルの踏み込み量等に応じて設定される。目標流量設定部２は、エンジン１０に要求される出力や実回転数Neに基づき、目標流量QAを設定する。ここで設定された目標流量QAの値は、演算部３に伝達される。なお、具体的な目標流量QAの設定手法は任意であり、公知の多様な手法を適用可能である。
【００３０】
演算部３は、目標流量設定部２で設定された目標流量QAが得られるように、スロットルバルブ２３の目標開度を演算するものである。ここでは、目標流量QAとスロットル開度との対応関係が目標圧力比KPQに応じて変化するような演算が実施される。
【００３１】
目標圧力比KPQとは、目標流量設定部２で目標流量QAが設定された時点での実際の圧力比ではなく、仮に目標流量QAの吸気がスロットルバルブ２３を通過している状態を想定した場合の圧力比である。目標流量QAがエンジン１０のシリンダー１９に導入すべき目標値としての流量を意味するのと同様に、目標圧力比KPQは、目標とすべき圧力比を意味する。なお、実際のスロットルバルブ２３のスロットル開度は、目標流量QAと目標圧力比KPQとに基づいて補正された補正目標流量QBに応じて、例えば公知の制御手段によって制御される。
【００３２】
図１及び図２に示すように、演算部３には、最大体積効率演算部３ａ，最大吸気流量演算部３ｂ，目標圧力比演算部３ｃ，補正係数演算部３ｄ及び補正目標流量演算部３ｅが設けられる。
【００３３】
最大体積効率演算部３ａは、最大体積効率EvMAX（体積効率Evの最大値）を演算するものである。最大体積効率EvMAXとは、その時点のエンジン１０の運転状態でスロットルバルブ２３を調節したときに得られる体積効率Evの最大値である。なお、体積効率Evとは、一定の大気条件下でシリンダー１９の行程容積Vに相当する空気質量を100[%]とした吸入空気質量の割合である。
【００３４】
最大体積効率EvMAXは、例えばエンジン１０の実回転数Ne，最大バルブリフト量，バルブタイミング等をその時点での値に固定してスロットル開度のみを調節した場合に、最大でどの程度の体積効率Evが得られるかを表すパラメーターである。最大体積効率演算部３ａは、その時点のエンジン１０の運転状態に基づいて最大体積効率EvMAXを演算する。
【００３５】
可変動弁機構２７の状態が一定であるとき、最大体積効率EvMAXはエンジン１０の実回転数Neに対応した値をとる。そこで本実施形態では、可変動弁機構２７の状態が一定であるものとして、エンジン１０の実回転数Neを引数としたマップに基づいて最大体積効率EvMAXを演算する。ここで演算された最大体積効率EvMAXの値は、最大吸気流量演算部３ｂに伝達される。
【００３６】
最大吸気流量演算部３ｂは、最大体積効率EvMAXに対応する最大吸気流量QMAX（最大流量）を演算するものである。この最大吸気流量QMAXとは、その時点のエンジン１０の運転状態でスロットルバルブ２３を調節したときに得られる吸気流量の最大値である。言い換えると、例えばエンジン１０の実回転数Ne，最大バルブリフト量，バルブタイミング等をその時点での値に固定してスロットル開度のみを調節した場合に、最大でどの程度の吸気流量が得られるかを表すパラメーターである。
【００３７】
この最大吸気流量演算部３ｂは、体積効率Evと吸気流量との関係を利用して、最大体積効率EvMAXに対応する最大吸気流量QMAXを演算する。本実施形態では、シリンダー１９内でピストン１６が往復する行程容積V（すなわち、一つのシリンダー１９の排気量），実回転数Ne及び比例定数Kを最大体積効率EvMAXに乗じたものが最大吸気流量QMAXとして演算される。
【００３８】
比例定数Kは、例えばエンジン１０の種類等に応じて設定される係数であり、実回転数Neの時間単位（例えば実回転数Neの単位が[rpm]であれば分単位）を最大吸気流量QMAXの時間単位（例えば秒単位やミリ秒単位）へ変換し、さらにエンジン１０の気筒数に依存する１サイクルあたりのエンジン全体の吸入回数を与えるための係数である。ここで演算された最大吸気流量QMAXの値は、目標圧力比演算部３ｃに伝達される。なお、最大体積効率演算部３ａでの演算内容を最大吸気流量演算部３ｂに負担させて、最大体積効率演算部３ａを省略してもよい。
【００３９】
目標圧力比演算部３ｃ（演算手段）は、目標流量設定部２で設定された目標流量QAと同量の吸気がスロットルバルブ２３を通過する状態を仮定したときの圧力比に相当する目標圧力比KPQを演算するものである。ここでは、目標流量QAと最大吸気流量QMAXとに基づき、目標流量QAを最大吸気流量QMAXで除算した値が目標圧力比KPQとして演算される。
【００４０】
この目標圧力比KPQは、目標流量QAが設定された時点での実際の圧力比ではなく、仮に目標流量QAの吸気がスロットルバルブ２３を通過している状態を想定した場合の圧力比である。例えば、インマニ圧センサーや大気圧センサーで検出されるような、実測された圧力から算出される圧力比とは異なるものである。つまり、目標流量QAがエンジン１０のシリンダー１９に導入すべき目標値としての流量を意味するのと同様に、目標圧力比KPQは、目標とすべきスロットルバルブ部の圧力比を意味する。ここで演算された目標圧力比KPQの値は、補正係数演算部３ｄに伝達される。
【００４１】
補正係数演算部３ｄは、目標圧力比演算部３ｃで演算された目標圧力比KPQに基づき、目標流量QAを補正するための流速補正係数Kflowを演算，設定するものである。ここでは、例えば図３に示すような目標圧力比KPQと流速補正係数Kflowとの関係が規定されたマップに基づいて、流速補正係数Kflowが演算される。図３中の目標圧力比KPQと流速補正係数Kflowとの関係は、スロットルバルブ部の実際の圧力比と流速との関係に対応するように設定されたものである。
【００４２】
ここで、実際の圧力比と流速との関係において、流速がほぼ一定となる圧力比の領域を臨界域と呼び、これより圧力比が大きく、流速が低下する領域を非臨界域と呼ぶ。また、臨界域と非臨界域との境界となる圧力比を臨界圧力比K0と呼ぶ。図３中の目標圧力比KPQと流速補正係数Kflowとの関係において、目標圧力比KPQが臨界圧力比K0以下の領域は臨界域に対応し、目標圧力比KPQが臨界圧力比K0を超える領域は非臨界域に対応する。一般に、臨界圧力比K0の値は、吸気の比熱比κに基づき以下の式１から求められる。
【００４３】
【数１】
2014034908.tif 000003
【００４４】
本実施形態の補正係数演算部３ｄは、目標圧力比KPQが臨界圧力比K0以下の状態では、流速補正係数Kflowの値を1.0に設定する。また、目標圧力比KPQが臨界圧力比K0を超える状態では、目標圧力比KPQが増大するほど流速補正係数Kflowを小さく設定する。流速補正係数Kflowは、臨界域での吸気流量を基準とした流量の低下割合を表すパラメーターとなる。ここで得られた流速補正係数Kflowの値は、補正目標流量演算部３ｅに伝達される。
【００４５】
なお、非臨界域での流速補正係数Kflowの値は、以下の式２に基づいて演算してもよい。式２中のαは、目標圧力比KPQが臨界圧力比K0のときに流速補正係数Kflowの値を1.0にするような定数である。この式２中の目標圧力比KPQの定義域はK0≦KPQ≦1.0であり、流速補正係数Kflowの値域は0≦Kflow≦1.0である。
【００４６】
【数２】
2014034908.tif 000004
【００４７】
補正目標流量演算部３ｅ（補正手段）は、目標流量設定部２で設定された目標流量QAと、補正係数演算部３ｄで得られた流速補正係数Kflowとに基づき、目標流量QAを補正した値である補正目標流量QB（補正目標吸気流量）を演算するものである。なお、流速補正係数Kflowが目標圧力比KPQに基づいて演算，設定されたものであることから、捉え方を変えれば、補正目標流量演算部３ｅは目標圧力比KPQに基づいて補正目標流量QBを演算するものであるといえる。
【００４８】
この補正目標流量演算部３ｅでは、目標流量QAを流速補正係数Kflowで除算した値が補正目標流量QBとして演算される。流速補正係数Kflowは臨界域での吸気流量を基準とした流量の低下割合に相当するため、補正目標流量QBはその低下割合に応じて増量された値となる。ここで演算された補正目標流量QBの値は、制御部４に伝達される。
【００４９】
制御部４（制御手段）は、補正目標流量演算部３ｅで演算された補正目標流量QBに基づき、スロットルバルブ２３のスロットル開度を制御するものである。ここでは、例えば目標圧力比演算部３ｃで演算された目標圧力比KPQに基づき、スロットルバルブ２３を通過する吸気の流速Vthが演算される。また、流速Vthと補正目標流量QBとから、スロットルバルブ２３の目標開口面積Sが演算され、その目標開口面積Sに対応する目標開度電圧Eが制御部４からスロットルバルブ２３へと出力される。
【００５０】
なお、具体的なスロットル開度の制御手法はこれに限定されない。例えば、補正目標流量QBと目標開度電圧E（あるいはスロットル開度の目標値）との対応関係を予めマップ，数式等に定義しておき、これらのマップ，数式等に基づいてスロットル開度を制御してもよい。
【００５１】
［３．作用］
図４（ａ）〜（ｃ）は、エンジン１０の実回転数Neをアイドル回転数に維持するためのアイドルフィードバック制御中の吸気流量，圧力比及び実回転数の変動を示すものである。また、図中の時刻t1は、外部負荷装置である空調制御装置とオルタネーターとが同時に作動し始めた時刻である。
【００５２】
エンジン１０に作用する負荷が増大すると、図４（ａ）中に細破線で示すように、目標流量設定部２で設定される目標流量QAが増加する。一方、目標流量QAの増加に伴ってスロットル開度が開放方向に制御されると、スロットルバルブ部の実圧力比が上昇し、スロットルバルブ部の吸気の流速が低下する。
【００５３】
したがって、目標流量QAに基づいてスロットル開度を制御するような従来の制御装置では、図４（ａ）中に矢印Xで示すように、実吸気流量が目標流量QAに対して目減りし、シリンダー１９に導入される吸気量が不足する。また、このような吸気量の不足によってエンジン１０の出力が不足するとともに、図４（ｃ）中に破線で示すように、時刻t1以降の実回転数Neがアイドル回転数よりも低い状態に落ち込んだ後に、徐々にアイドル回転数に収束するように緩慢に推移する。
【００５４】
これに対し、上記のエンジン制御装置１では、目標流量QAに基づいて目標圧力比KPQが演算され、この目標圧力比KPQに基づいて目標流量QAが補正される。目標圧力比KPQの値は、目標流量QAが設定された時点での実際の圧力比ではなく、目標とする吸気状態での圧力比の予測値である。したがって、図４（ｂ）に示すように、実現したい圧力比に早期に到達できる。
【００５５】
また、エンジン制御装置１の補正係数演算部３ｄでは、目標圧力比KPQの上昇によって吸気流量がどの程度減少するのかを示す指標となる流速補正係数Kflowが演算される。この流速補正係数Kflowは、図４（ａ）中に矢印Xで示された流量の目減り分を、目標流量QAに対する割合で表現したものとなる。一方、エンジン制御装置１の補正目標流量演算部３ｅでは、流速補正係数Kflowの逆数を目標流量QAに乗じた補正目標流量QBが演算される。これにより補正目標流量QBは、図４（ａ）中に矢印Yで示すように、目標流量QAに対して流量が目減りする分を割り増しして補正された値となる。
【００５６】
このように、目標流量QAに対する実吸気流量の不足分が予め補償された補正目標流量QBを用いてスロットル開度を制御することで、本来の吸気流量の目標値である目標流量QAが実現される。補正目標流量QBを用いたスロットル開度の制御による実吸気流量を図４（ａ）中に太実線で示すと、この太実線は目標流量QAに相当する細破線にほぼ一致した軌跡をたどることになる。また、実吸気流量が目標流量QAに一致することからエンジン１０の出力が確保されるため、図４（ｃ）に示すように、実回転数Neがアイドル回転数から大きく低下することなく速やかに収束し、安定したエンジン回転が維持される。
【００５７】
［４．効果］
（１）上述のように、本実施形態のエンジン制御装置１では、演算時点での圧力比ではなく、目標流量QAの吸気がスロットルバルブ２３を通過するときの圧力比に相当する目標圧力比KPQが予測演算される。この目標圧力比KPQに基づいて目標流量QAを補正した補正目標流量QBを用いて実際の吸気量を制御することで、実吸気流量を目標流量QAに近づけることができ、すなわち目標流量QAと実吸気流量との間の時間遅れを短縮することができる。
【００５８】
例えば、従来の制御では、負荷変動に伴って吸気遅れが生じ、エンジン１０の実回転数Neの応答性が低下する場合があった。これに対し、上記のエンジン制御装置１ではこのような応答性を高めることができ、ドライブフィーリングを改善することができるとともに、エンジン１０の制御性を向上させることができる。
【００５９】
（２）また、上記のエンジン制御装置１では、目標圧力比演算部３ｃにおいて、目標流量QAと最大吸気流量QMAXとの比が目標圧力比KPQとして演算される。つまり、流量比（最大吸気流量QMAXに対する目標流量QAの比）とスロットルバルブ部の圧力比との相関を利用して、目標圧力比KPQが演算される。このような演算構成により、圧力比の目標値である目標圧力比を精度よく把握することができ、目標圧力比を実現するために要する目標流量の不足分を正確に求めることができる。したがって、図４（ａ）に示すように、目標流量QAと実吸気流量との一致度を高めることができる。
【００６０】
（３）また、上記のエンジン制御装置１では、最大吸気流量演算部３ｂにおいて、エンジン１０の実回転数Neに対応する体積効率Evの最大値EvMAXに基づいて最大吸気流量QMAXが演算される。これにより、エンジン１０のその時点の運転状態における吸気の最大流量を容易かつ高精度に把握することができる。したがって、目標圧力比KPQを演算するまでに要する演算時間を短縮することができ、確実に応答性を向上させることができる。
【００６１】
（４）また、上記のエンジン制御装置１で設定，演算される補正係数Kflowは、図３に示すように、目標圧力比KPQが大きいほど低下する特性を持つ。つまり、目標圧力比KPQが比較的大きい非臨界域において、吸気の流速が小さいほど補正係数Kflowが小さく設定され、補正目標流量QBが大きく設定される。このように補正された目標流量QBを用いてスロットルバルブ２３を制御することで、目標流量QAと実吸気流量との一致度を高めることができ、目標流量QAと実吸気流量との間の時間遅れを短縮することができる。
【００６２】
また、非臨界域において、吸気の流速が大きいほど補正係数Kflowが大きく設定され、目標流量QAに対する補正目標流量QBの増分が小さくされる。したがって、例えば実圧力比が臨界圧力比K0を僅かに超えているような状態では、補正目標流量QBが過剰に大きく設定されるようなことがなく、エンジン１０の運転状態に適した量の吸気を得ることができる。さらに、臨界域では補正係数Kflowが1.0に設定され、補正目標流量QBが目標流量QAと同一値とされる。したがって、吸気の流速がほぼ一定となる臨界域での運転状態では、従来の制御装置と同様の吸気制御を実施することができる。
【００６３】
（５）なお、上記のエンジン制御装置１で演算される目標圧力比KPQとは、目標とする吸気状態での圧力比の予測値である。この『目標圧力比KPQに基づいてスロットル開度を制御する』ということは、『目標とする吸気状態を先取りしてスロットルバルブ２３を制御する』ということを意味する。つまり、ある時点での実際の圧力比が臨界域に属していたとしても、目標とする吸気状態での圧力比が非臨界域に属するだろうと考えられる場合には、非臨界域での特性に合った制御がスロットルバルブ２３に適用される。
【００６４】
したがって、上記のエンジン制御装置１によれば、圧力比が臨界域と非臨界域との間で変化するような臨界過渡状態での実吸気流量を極めて適切に制御することができ、エンジン１０の出力や実回転数Ne等の制御性，応答性及び安定性を改善することができる。
【００６５】
［５．変形例］
上述した実施形態に関わらず、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。本実施形態の各構成は、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせてもよい。
例えば、最大吸気流量演算部３ｂにおいて、最大体積効率EvMAXの代わりに最大充填効率EcMAXを用いて最大吸気流量QMAXを演算する構成としてもよい。最大充填効率EcMAXとは、上述の実施形態における最大体積効率EvMAXに対応する充填効率Ecであり、その時点のエンジン１０の運転状態でスロットルバルブ２３を調節したときに得られる充填効率Ecの最大値である。なお、大気条件が定まれば、体積効率Ev及び充填効率Ecは互いに換算することができる。
【００６６】
また、上記の実施形態では、目標流量QAと最大吸気流量QMAXとの比を目標圧力比KPQとしたものを例示したが、目標圧力比KPQの演算手法はこれに限定されない。例えば、目標流量QAに対応する目標充填効率EcAと最大吸気流量QMAXに対応する最大充填効率EcMAXとを演算し、最大充填効率EcMAXに対する目標充填効率EcAの比を目標圧力比KPQとして演算してもよい。あるいは、目標流量QAに対応する目標トルクPiAと最大吸気流量QMAXに対応する最大トルクPiMAXとを演算し、最大トルクPiMAXに対する目標トルクPiAの比を目標圧力比KPQとして演算してもよい。これらの場合の目標圧力比KPQも、目標とする吸気状態での圧力比の予測値となる。したがって、上述の実施形態と同様の作用，効果を奏するものとなる。
【００６７】
また、上述の実施形態では、エンジン１０の実回転数Neに基づいて最大体積効率EvMAXを演算するものを例示したが、この最大体積効率EvMAXはエンジン１０の実回転数Neのみならず、最大バルブリフト量，バルブタイミング等に応じて変化しうる。したがって、これらのパラメーターを考慮して最大体積効率EvMAXを演算又は補正してもよい。このように変形した実施形態の場合であっても、上述の実施形態と同様の作用，効果を得られる。
なお、上述の実施形態ではアイドルフィードバック制御中の圧力比，吸気流量及び実回転数の変動について説明したが、上記のエンジン制御装置１による制御はエンジン１０のアイドリング時のみに限定的に実施されるものではなく、例えば車両の走行時の吸気制御として実施することができる。
【符号の説明】
【００６８】
１  エンジン制御装置
２  目標流量設定部（設定手段）
３  演算部
３ａ  最大体積効率演算部
３ｂ  最大吸気流量演算部
３ｃ  目標圧力比演算部（演算手段）
３ｄ  補正係数演算部
３ｅ  補正目標流量演算部（補正手段）
４  制御部（制御手段）
QA  目標流量
QB  補正目標流量
KPQ  目標圧力比
Kflow  流速補正係数
【図１】
2014034908.tif 000005
【図２】
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【図３】
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【図４】
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