(57)【要約】    【課題】複数のスロットルバルブを備える構成において、同一吸気流量を得るためのスロットル開度の組み合わせの自由度が高いという利点を十分に生かすことのできる内燃機関の吸気装置を提供する。    【解決手段】内燃機関の吸気コレクタ７の吸気上流側を第１吸気通路９ａ、第２吸気通路９ｂの２つに分岐し、該第１、第２吸気通路９ａ，９ｂのそれぞれにスロットルバルブ１５ａ，１５ｂを介装する。Ｃ／Ｕ１９は、機関の運転状態に基づいて目標吸気流量を設定すると共に、スロットルバルブ１５ａ,１５ｂのいずれか一方を前記目標吸気流量にかかわらず任意の開度に制御し、その開度に応じて、全体として前記目標吸気流量が得られるように、他方のスロットルバルブの開度を制御する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気コレクタの吸気上流側が複数に分岐された吸気通路と、
前記複数に分岐された吸気通路のそれぞれに設けられ、通路断面積を変化させることで吸気流量を変化させる吸気流量可変機構と、
機関の運転状態に基づいて目標吸気流量を設定する目標吸気流量設定手段と、
前記吸気流量可変機構のうちの一部の吸気流量可変機構を任意の動作状態に制御する第１制御手段と、
前記一部の吸気流量可変機構の動作状態に応じて、全体として前記目標吸気流量が得られるように、残りの吸気流量可変機構の動作状態を制御する第２制御手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の吸気装置。
【請求項２】
各吸気流量機構を同一の動作状態としたときに、各吸気通路には略同一の吸気流量が流れるように構成されていることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の吸気装置。
【請求項３】
前記第２制御手段は、
前記目標吸気流量相当の吸気通路の総通路断面積を第１総通路断面積として算出し、
前記一部の吸気流量可変機構の動作状態に基づいて、前記一部の吸気流量可変機構が配置された吸気通路の総通路断面積を第２総通路断面積として算出し、
前記第１総通路断面積から前記第２総通路断面積を減算した結果を、前記残りの吸気流量可変機構が配置された吸気通路の目標総通路断面積とし、該目標総通路断面積が得られるように前記残りの吸気流量可変機構の動作状態を制御することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の内燃機関の吸気装置。
【請求項４】
前記目標総通路断面積を前記残りの吸気流量可変機構の数で除算して、該残りの吸気流量可変機構が配置された各吸気通路の目標通路断面積とし、この目標通路断面積が得られるように前記残りの吸気流量可変機構のそれぞれの動作状態を制御することを特徴とする請求項３記載の内燃機関の吸気装置。
【請求項５】
前記第１制御手段は、前記一部の吸気流量可変機構が配置された吸気通路における吸気流量が、前記目標吸気流量から前記残りの吸気流量可変機構によって制御できる最小吸気流量を減算した流量を超えないように、前記一部の吸気流量可変機構の動作状態を制限することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の内燃機関の吸気装置。
【請求項６】
前記吸気流量可変機構の異常の有無を判定する異常判定手段を備え、
前記第１制御手段は、異常があると判定された吸気流量可変機構を所定の動作状態に制御することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の内燃機関の吸気装置。
【請求項７】
前記複数に分岐された吸気通路のそれぞれに設けられ、吸気通路毎の吸気流量を計測する吸気流量計測手段と、
前記第１制御手段が前記一部の吸気流量可変機構の動作状態を変化させたときに、各吸気流量可変機構の動作状態に基づいて推定される各吸気通路の吸気流量推定値と、前記吸気流量計測手段により計測される各吸気通路の吸気流量計測値とを比較して各吸気流量計測手段の故障診断を行う故障診断手段と、
を備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の内燃機関の吸気装置。
【請求項８】
前記故障診断手段は、各吸気流量可変機構の少なくとも２つの異なる動作状態において前記故障診断を行うことを特徴とする請求項７記載の内燃機関の吸気装置。
【請求項９】
前記故障診断手段は、前記吸気流量推定値の変化量と、前記吸気流量計測値の変化量との偏差に基づいて各吸気流量計測手段の故障診断を行うことを特徴とする請求項７又は請求項８記載の内燃機関の吸気装置。
【請求項１０】
前記故障診断手段は、前記第１制御手段が前記一部の吸気流量可変機構の動作状態を最小動作状態から所定の上限動作状態まで変化させたときに、前記故障診断を行うことを特徴とする請求項７〜９のいずれか１つに記載の内燃機関の吸気装置。
【請求項１１】
前記所定の上限動作状態は、前記一部の吸気流量可変機構が配置された吸気通路における吸気流量が、前記目標吸気流量から前記残りの吸気流量可変機構によって制御できる最小吸気流量を減算した流量となる動作状態であることを特徴とする請求項１０記載の内燃機関の吸気装置。
【請求項１２】
前記複数に分岐された吸気通路のそれぞれに設けられ、吸気通路毎の吸気流量を計測する吸気流量計測手段と、
各吸気流量可変機構の動作状態を各吸気通路の通路断面積に変換し、又は各吸気通路の通路断面積を各吸気流量機構の動作状態に変換する変換手段と、
前記第１制御手段が前記一部の吸気流量可変機構の動作状態を変化させたときに、その吸気流量可変機構と同じ吸気通路に配置された吸気流量計測手段により計測した吸気流量計測値に基づいて、当該動作状態における当該吸気通路の通路断面積を算出する通路断面積算出手段と、
前記通路断面積算出手段の算出結果に応じて、前記変換手段の変換結果を補正する補正手段と、
を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の内燃機関の吸気装置。
【請求項１３】
前記変換手段は、変換テーブルを有し、
前記補正手段は、前記通路断面積算出手段の算出結果に応じて前記変換テーブルを更新することを特徴とする請求項１２記載の内燃機関の吸気装置。
【請求項１４】
前記第１制御手段は、前記一部の吸気流量可変機構を複数の動作状態に変化させることを特徴とする請求項１２又は請求項１３記載の内燃機関の吸気装置。
【請求項１５】
前記第１制御手段は、動作状態を変化させる吸気流量可変機構を切り換えることを特徴とする請求項１２〜１４のいずれか１つ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、複数の吸気流量可変機構を用いて機関吸気流量を制御する内燃機関の吸気装置に関し、特に、吸気コレクタの吸気上流側が複数の吸気通路に分岐され、この複数の吸気通路のそれぞれに吸気流量可変機構を有する内燃機関の吸気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、複数のスロットルバルブの一部を閉じて、残りのスロットルバルブによってアイドル制御を行う装置が記載されている。
特許文献２には、複数の気筒グループ毎に独立したスロットルバルブを設け、一部のスロットルバルブが故障したときは当該一部のスロットルバルブを閉側に制御すると共に、機関としては目標トルクとなるように残りのスロットルバルブを開側に制御する装置が記載されている。
【特許文献１】特開平６−２４８９８２号公報
【特許文献２】特開平９−１９５８３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
複数のスロットルバルブを備える構成においては、スロットルバルブを一つしか備えていない場合に比べて、同じ吸気流量（特に目標吸気流量）を得るための各スロットルバルブの開度の組み合わせの自由度が高いという利点があり、この利点を十分に生かせるような内燃機関の吸気装置が望まれている。
しかしながら、上記特許文献１に記載の装置は、アイドル時の機関回転速度が一定となるように残りのスロットルバルブをフィードバック制御するものであり、安定したアイドル運転を実現できるかもしれないが、複数のスロットルバルブを備える構成の利点を十分に生かしているとは言えない。
【０００４】
上記特許文献２に記載の装置は、一部のスロットルバルブが故障したとき（異常があるとき）のみを対象としており、特許文献１に記載の装置と同様、複数のスロットルバルブを備える構成の利点を十分に生かしているとは言えない。また、故障したスロットルバルブが設けられた気筒グループのトルク低下分を正常なスロットルバルブが設けられた気筒グループで補う構成であるため、気筒グループ毎のトルク（吸気流量）ばらつきによって回転変動が生じて運転性が悪化してしまうおそれもある。
【０００５】
本発明は、このような観点からなされたものであり、複数の吸気流量可変機構を備える構成において、その利点を十分に生かしつつ、かつ運転性を良好に維持できる内燃機関の吸気装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このため、本発明は、内燃機関の吸気通路であって、吸気コレクタの吸気上流側が複数に分岐された吸気通路と、前記複数に分岐された吸気通路のそれぞれに設けられ、通路断面積を変化させることで吸気流量を変化させる吸気流量可変機構と、機関の運転状態に基づいて目標吸気流量を設定する目標吸気流量設定手段と、前記吸気流量可変機構のうちの一部の吸気流量可変機構を任意の動作状態に制御する第１制御手段と、前記一部の吸気流量可変機構が制御される動作状態に応じて、前記吸気通路全体として前記目標吸気流量が得られるように、残りの吸気流量可変機構の動作状態を制御する第２制御手段と、を備える構成とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、一部の吸気流量可変機構を目標吸気流量等にかかわらず任意に制御（操作）したとしても、これに応じて残りの吸気流量可変機構が制御されて、全体として目標吸気流量を確保できる。このため、同一の運転状態等においても各吸気流量可変機構の動作状態を適宜組み合わせることができ、複数の吸気流量可変機構を備える利点（スロットル開度を変化させての故障診断が行える等）を十分に生かすことができる。また、気筒グループ毎等で吸気流量（トルク）のばらつき（運転性の悪化）を招くこともない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。図１は、内燃機関としてのＶ型６気筒エンジンの吸気装置の概略構成を示している。
図１において、Ｖ型６気筒エンジン１の左右バンク３Ｌ，３Ｒには、それぞれ吸気マニホールド５Ｌ，５Ｒが接続されており、吸気マニホールド５Ｌ，５Ｒの吸気上流側は吸気コレクタ７に接続されている。また、吸気コレクタ７には、吸気上流側から２つに分岐された吸気通路（以下、「第１吸気通路」、「第２吸気通路」という）９ａ，９ｂが接続されている。したがって、第１、第２吸気通路９ａ、９ｂを通過した空気は、吸気コレクタ７において合流した後に各気筒に分配供給されることになる。
【０００９】
第１吸気通路９ａには、吸気上流側から通過する吸気中のゴミ等を除去するエアクリーナ（Ａ／Ｃ）１１ａ、吸気流量を測定（計測）するエアフローメータ（ＡＦＭ）１３ａ、当該第１吸気通路９ａの通路断面積を変化させて吸気流量を制御するスロットルバルブ１５ａが配置されている。また、第２吸気通路９ｂにも、同様に、吸気上流側からＡ／Ｃ１１ｂ，ＡＦＭ１３ｂ及びスロットルバルブ１５ｂが配置されている。
【００１０】
スロットルバルブ１５ａ，１５ｂは、それぞれスロットルアクチュエータ１７ａ，１７ｂによって開閉駆動され、スロットルアクチュエータ１７ａ，１７ｂは、コントロールユニット（Ｃ／Ｕ）１９によってそれぞれ独立して制御される。なお、かかるスロットルバルブ１５ａ，１５ｂ及びスロットルアクチュエータ１７ａ，１７ｂが本発明に係る吸気流量可変機構に相当する。
【００１１】
ここで、スロットルバルブ１５ａ，１５ｂは、図示しないスプリング等の付勢手段によって全閉位置又は所定開度となるように付勢されており、スロットルアクチュエータ１７ａ，１７ｂがそのスプリングの付勢力に抗してスロットルバルブ１５ａ，１５ｂを開方向に駆動する構成である。従って、スロットル開度を前記全閉位置又は所定開度にする場合には、スロットルアクチュエータの駆動（通電）を停止すればよい。
【００１２】
Ｃ／Ｕ１９には、ＡＦＭ１３ａ，１３ｂ、スロットルバルブ１５ａ，１５ｂの開度（スロットル開度）を検出するスロットルセンサ２１ａ，２１ｂ、アクセル開度を検出するアクセルセンサ２３、エンジン回転速度Ｎｅを検出する回転速度センサ２５、スロットルバルブの上流側圧力（大気圧）Ｐ１を検出する第１圧力（大気圧）センサ２７、吸気温度Ｔを検出する吸気温センサ２９、吸気コレクタ７内圧力Ｐ２を検出する第２圧力センサ３１等の各種センサから出力信号が入力される。
【００１３】
そして、Ｃ／Ｕ１９は、入力されたアクセル開度、エンジン回転速度等に基づいて目標エンジントルクを算出し、算出した目標エンジントルク相当の目標吸気流量が得られるようにスロットルバルブ１５ａ，１５ｂの開度（スロットルアクチュエータ１７ａ，１７ｂ）を制御する。
なお、本実施形態において、２つの吸気通路９ａ，９ｂは、略同一の断面形状を有するものであり、スロットルバルブ１５ａ（及びスロットルアクチュエータ１７ａ）とスロットルバルブ１５ｂ（及びスロットルアクチュエータ１７ｂ）とを同一部品（共通部品）としてある。したがって、スロットルアクチュエータ１７ａ，１７ｂ（スロットルバルブ１５ａ，１５ｂの開度）を同じように制御すれば、第１、第２吸気通路９ａ，９ｂにはそれぞれ略同一の吸気流量が流れることになる。
【００１４】
このため、Ｃ／Ｕ１９は、通常時においては、第１吸気通路９ａ、第２吸気通路９ｂのそれぞれに前記目標吸気流量の１／２の流量が流れるように、スロットルバルブ１５ａ、１５ｂに共通の目標スロットル開度を設定し、この目標スロットル開度となるようにスロットルアクチュエータ１７ａ，１７ｂを制御する。この場合、アクセル開度のみから直ちに目標スロットル開度を設定するような構成であってもよい。
【００１５】
また、Ｃ／Ｕ１９は、必要な場合には、スロットルバルブ１５ａ、１５ｂのいずれか一方の目標スロットル開度を、前記目標吸気流量にかかわらず、任意の値に設定するとともに、第１、２吸気通路９ａ，９ｂ全体として（すなわち、総吸気流量として）前記目標吸気流量が得られるように他方の目標スロットル開度を設定し、設定した目標スロットル開度となるようにスロットルアクチュエータ１７ａ，１７ｂをそれぞれ制御する。ここで、前記必要な場合には、スロットルバルブのいずれかに異常がある場合、ＡＦＭの故障診断を行う場合、スロットル開度−通路断面積変換テーブルの補正（更新）を行う場合等が含まれる。なお、本実施形態においては、後述の記載からも明らかなように、Ｃ／Ｕ１９が、本発明に係る第１制御手段、第２制御手段、異常判定手段、故障診断手段、変換手段、通路断面積算出手段、補正手段としての機能を有している。
【００１６】
以下、Ｃ／Ｕ１９によって実行される制御について説明する。なお、以下の説明において、前記一方のスロットルバルブ（換言すると、複数のスロットルバルブのうちの一部のスロットルバルブ）を「第１スロットル」と、前記他方のスロットルバルブ（換言すると、残りのスロットルバルブ）を「第２スロットル」という。
図２は、本実施形態に係るスロットル開度制御のメインフローチャートである
Ｓ１１では、アクセル開度、エンジン回転速度Ｎｅ等のエンジン運転状態及びスロットル開度を読み込む。
【００１７】
Ｓ１２では、読み込んだエンジン運転状態に基づいて目標スロットル開度基本値を算出する。本実施形態において、この目標スロットル開度基本値は、通常時において、スロットルバルブ１５ａ，１５ｂの両方に共通して算出されるものであり、２つの吸気通路９ａ，９ｂを介して目標トルク相当の目標吸気流量を得られるような開度として設定される。もちろん、これは一例であり、上述したように、アクセル開度のみから目標スロットル開度基本値を設定する構成としてもよいし、スロットルバルブ１５ａ，１５ｂの目標スロットル開度基本値を別々に設定する構成であってもよい。
【００１８】
Ｓ１３では、スロットルバルブ１５ａ，１５ｂに異常があるか否かを判定する（スロットル異常判定を行うか否かを判定する）。かかる判定は、例えば、読み込んだ実際のスロットル開度と目標スロットル開度（Ｃ／Ｕ１９が認識しているスロットル開度）とを比較することにより行う。より具体的には、実際のスロットル開度と目標スロットル開度との偏差が所定量以上である状態が所定時間以上継続するようなときにスロットルバルブに異常があると判定する。なお、かかる異常判定は一例にすぎず、スロットルバルブがＣ／Ｕ１９からの指令通り動作しないスロットルバルブを「異常あり」と判定できればよい。
【００１９】
判定の結果、スロットルバルブに異常がある場合はＳ１７に進み、異常があるスロットルバルブの目標スロットル開度を全閉位置又は所定開度（以下、便宜上「全閉位置」という）に設定する。ここで、スロットルバルブのいずれか一方に異常がある場合には、その異常があるスロットルバルブが前記第１スロットルとなり、目標スロットル開度として設定される全閉位置が「第１スロットル目標開度」となる。一方、スロットルバルブ１５ａ，１５ｂが両方ともに正常であればＳ１４に進む。
【００２０】
Ｓ１４では、ＡＦＭ１３ａ，１３ｂの故障診断（以下、単に「ＡＦＭ故障診断」という）を行うか否かを判定する。ＡＦＭ故障診断を行う条件は、基本的にはあらかじめ設定されており、例えば、走行距離（時間）が所定値を超えた場合に行うことか考えられる。但し、これに限られるものではなく、他の条件によってＡＦＭ故障診断を開始するようにしてもよい。判定の結果、ＡＦＭ故障診断を行う場合はＳ１５に進み、ＡＦＭ故障診断を行わない場合はＳ１６に進む。
【００２１】
Ｓ１５では、ＡＦＭ故障診断時の第１スロットルの目標開度（すなわち、「第１スロットル目標開度」）の設定を行う。かかる設定は、スロットルバルブ１５ａ，１５ｂのいずれかを第１スロットルに特定した上で行うものであり、その詳細については後述する（図３、４参照）。
Ｓ１６では、スロットルバルブが両方とも正常であり、ＡＦＭ故障診断も行わない場合であるので、スロットルバルブ１５ａ，１５ｂのいずれかを第１スロットルとし、前記目標スロットル開度基本値を第１スロットル目標開度に設定する。
【００２２】
Ｓ１８では、第２スロットルの目標開度（すなわち、「第２スロットル目標開度」）を設定する（図５参照）。なお、上述したように、本実施形態においては、Ｓ１６で第１スロットル目標開度が目標スロットル開度基本値に設定された場合には、第２スロットル目標開度も目標スロットル開度基本値に設定されることになる。
Ｓ１９では、設定した第１、第２スロットル目標開度に対応する信号をスロットルアクチュエータ１７ａ，１７ｂにそれぞれ出力する。
【００２３】
図３、４は、ＡＦＭ故障診断時における第１スロットル目標開度の設定を行うブロック図であり、図２のＳ１５において実行される制御内容を示している。
図３は、第１スロットル目標開度の上限値を設定（算出）するブロック図である。第１目標スロットル開度が、前記目標吸気流量を超えるような値に設定されてしまと運転者の意図しない加速等を招くおそれがあり、運転性が悪化する。この第１目標スロットル開度の上限値を設定することによって、総吸気流量を前記目標吸気流量以下に制限できる。
【００２４】
基本目標断面積算出部Ｂ１１では、前記目標スロットル開度基本値を基本目標通路断面積に変換する。かかる変換は、例えば、図中に示すような「スロットル開度−通路断面積変換テーブル」を検索することにより行う。この基本目標通路断面積は、スロットルバルブ１５ａ，１５ｂの開度を前記目標スロットル開度基本値に制御したときの吸気通路９ａ，９ｂそれぞれの通路断面積である。
【００２５】
乗算部Ｂ１２では、前記基本目標通路断面積にスロットルバルブの個数（本実施形態では「２」）を乗算し、総目標通路断面積を算出する。この総目標通路断面積が前記目標吸気流量相当の（すなわち、目標吸気流量を得られる）吸気通路全体の通路断面積であり、本発明に係る「第１総通路断面積」に相当する。なお、目標スロットル開度基本値を別々に設定する構成においては、それぞれを通路断面積に変換した後に合算すればよい。
【００２６】
第２スロットル最小断面積算出部Ｂ１３では、前記第２スロットルの制御可能な最小開度（第２スロットル制御最小開度）を第２スロットル最小通路断面積に変換する。かかる変換も、基本目標断面積算出部Ｂ１１と同様に、図中に示すような「スロットル開度−通路断面積変換テーブル」を検索することにより行う。なお、本実施形態において、制御可能な最小開度とは、前記「全閉位置又は所定開度」のことである。
【００２７】
減算部Ｂ１４では、前記総通路断面積から前記第２スロットル最小通路断面積を減算して第１スロットル上限通路断面積を算出する。
第１スロットル開度上限値設定部Ｂ１５では、前記第１スロットル上限通路断面積を第１スロットル開度上限値に変換する。かかる変換は、例えば、図中に示すような「通路断面積−スロットル開度変換テーブル」を検索することにより行う。
【００２８】
図４は、ＡＦＭ故障診断時の第１スロットル目標開度を設定するブロック図である。
ここで設定される第１スロットル目標開度は、前記目標吸気流量とは無関係であり、特に本実施形態では、第１スロットルのスロットル開度を連続的に変化させるものである。
第１スロットル最小断面積算出部Ｂ２１では、第１スロットルの制御可能な最小開度（第１スロットル制御最小開度）を第１スロットル最小通路断面積に変換する。かかる変換も、図中に示すような「スロットル開度−通路断面積変換テーブル」を検索することにより行う。
【００２９】
減算部Ｂ２２では、前記第１スロットル上限通路断面積（図３のＢ１４参照）から前記第１スロットル最小通路断面積を減算する。
そして、減算部Ｂ２２から出力された通路断面積の１／２として（Ｂ２３）、その値を第１スロットル通路断面積の制御振幅（第１スロットル制御振幅断面積）とする。
一方、加算部Ｂ２４では、前記第１スロットル制御振幅断面積に前記第１スロットル最小通路断面積を加算して第１スロットル通路断面積の制御中央値（第１スロットル制御中央断面積）とする。
【００３０】
第１スロットル変動目標断面積算出部Ｂ２５では、前記第１スロットル最小通路断面積から前記第１スロットル上限通路断面積までの間で変動させる第１スロットル変動目標断面積を算出する。具体的には、図中に示すように、かかる第１スロットル変動目標断面積は「Ａｓｉｎ（ωｔ）＋Ｂ」として算出される。なお、「Ａ」は前記第１スロットル制御振幅断面積、「Ｂ」は前記第１スロットル制御中央断面積である。また、１未満の（マージン）係数Ｃ（例えば、０．９）を用いて「Ｃ×Ａｓｉｎ（ωｔ）＋Ｂ」としてもよい。第１スロットル上限通路断面積をより確実に超えないようにするためである。
【００３１】
第１スロットル変動目標開度設定部Ｂ２６では、算出された第１スロットル変動目標断面積を第１スロットル変動目標開度に変換する。かかる変換も、図中に示すような「通路断面積−スロットル開度変換テーブル」を検索することにより行う。
図５は、第２目標スロットル開度の設定を行うブロック図であり、図２のＳ１８において実行される。
【００３２】
基本目標断面積算出部Ｂ３１では、図３の基本目標断面算出部Ｂ１１と同様に、前記目標スロットル開度基本値を基本目標通路断面積に変換する。
乗算部Ｂ３２では、図３の乗算部Ｂ１２と同様に、前記基本目標通路断面積にスロットルバルブの個数（本実施形態では「２」）を乗算し、総目標通路断面積を算出する。上述したように、この総目標通路断面積が、本発明に係る「第１総通路断面積」に相当する。
【００３３】
一方、第１スロットル断面積算出部Ｂ３３では、前記第１スロットル目標開度を第１スロットル目標通路断面積に変換する。かかる変換も、図中に示すような「スロットル開度−通路断面積変換テーブル」を検索することにより行う。この第１スロットル目標通路断面積は、第１スロットル（すなわち、一方のスロットルバルブ）の開度を前記第１スロットル目標開度に制御したときの当該スロットルバルブが配置された吸気通路の通路断面積に相当し、本発明に係る「第２総通路断面積」に相当する。なお、第１スロットルが複数（ｍ個）ある場合には、前記第１スロットル通路断面積に「ｍ」を乗算したものが本発明に係る「第２総通路断面積」に相当することになる。
【００３４】
減算部Ｂ３４では、前記総目標通路断面積から前記第１スロットル通路断面積を減算して、第２スロットル目標通路断面積を算出する。この第２スロットル目標通路断面積は、第１スロットルを前記第１スロットル目標開度に制御した場合において、全体として前記目標吸気流量を確保（維持）するために、第２スロットル（すなわち、他方スロットルバルブ）が配置された吸気通路が必要とする通路断面積であり、本発明に係る「目標総通路断面積」に相当する。
【００３５】
ここで、本実施形態のように、第２スロットルが１個である場合には、第２スロットル通路断面積＝本発明に係る「目標総通路断面積」＝本発明に係る「目標通路断面積」となり、第２スロットルが複数（ｎ個）である場合には、前記第２スロットル通路断面積＝本発明に係る「目標総通路断面積」、「目標総通路断面積」／ｎ＝本発明に係る「目標通路断面積」となる。
【００３６】
第２スロットル目標開度算出部Ｂ３５では、前記第２スロットル通路断面積（目標通路断面積）を第２スロットル目標開度に変換する。かかる変換も、図中に示すような「通路断面積−スロットル開度変換テーブル」を検索することにより行う。この第２スロットル開度に対応した信号が、第２スロットル（他方のスロットルバルブ）のスロットルアクチュエータに出力される。
【００３７】
以上により、一方のスロットルバルブが第１スロットル目標開度に制御されると、他方のスロットルバルブは、目標吸気流量及び第１スロットル目標開度を考慮して設定される第２スロットル目標開度に制御される。これにより、前記目標吸気流量を一定に維持したまま、両方のスロットル（スロットルバルブ１５ａ，１５ｂの開度）を連続的に変化させることが可能となる。
【００３８】
なお、以上では、ＡＦＭ故障診断時に第１スロットル目標開度の上限値を設定するようにしているが、ＡＦＭ故障診断時に限られるものではなく、（何らかの方法で）第１スロットル目標開度を設定する場合に適用してももちろんよい。その場合、設定された第１スロットル目標開度と前記上限値との最小値選択を行い、選択された値に対応する信号をスロットルアクチュエータに出力すれば、総吸気流量が前記目標吸気流量を超えないように制限することができる。
【００３９】
次に、本実施形態におけるＡＦＭ故障診断について説明する。
ＡＦＭ故障診断としては、例えば、第１スロットル目標開度を所定開度に設定し、あらかじめ記憶してある第１スロットル目標開度（又は通路断面積）に相当する吸気流量（推定値）と、そのときにＡＦＭにより測定される吸気流量（計測値）とを比較し、その偏差が所定量以上ある状態が所定時間以上継続したときに、当該ＡＦＭが故障していると診断することができる。この場合、第１スロットル目標開度が設定されることにより、第２スロットル目標開度も設定されるので、第２スロットル側のＡＦＭについても同時に故障診断が行えることは当然である。
【００４０】
ここで、本実施形態では、上述したように第１、２スロットル目標開度が設定することによって総吸気流量を目標吸気流量に維持できるので、運転状態等に変化がなくとも、第１スロットル目標開度をａ，ａ１，ａ２，・・・ａｎというように変化させて、すなわち、スロットル開度を異ならせて前記推定値と前記計測値との比較ができる。このため、ＡＦＭ故障診断の頻度を増加させることができるとともに、診断精度も向上する。
【００４１】
さらに、ＡＦＭの測定（計測）対象である吸気流量を算出（推定）する吸気モデルを用意しておき、このモデル推定値ＱｍとＡＦＭ計測値Ｑａとを比較してＡＦＭ故障診断を行うことも可能である。以下、かかる故障診断の一例を示す。なお、吸気モデルとしては、少なくともスロットル開度（好ましくは、さらに、大気圧及び吸気コレクタ内圧力）が入力され、これら入力値から吸気流量を推定（算出）するものが考えられる（図６参照）。
【００４２】
図７は、ＡＦＭ故障診断を行うフローチャートである。
Ｓ２１では、偏差増加判定を行う。かかる判定は、吸気モデルによる吸気流量推定値（モデル推定値）とＡＦＭによる吸気流量計測値（ＡＦＭ計測値）との偏差が所定値を超えたか否かを判定し、所定値を超えている場合には偏差増加判定フラグを設定するものであり、詳細は後述する（図８参照）。
【００４３】
Ｓ２２では、前記偏差増加判定フラグが設定されたか（偏差増加判定フラグ＝１となったか）否かを判定する。偏差増加判定フラグ＝１であればＳ２３に進み、偏差増加判定カウンタのカウンタ値を増加する。一方、偏差増加判定フラグ＝０であればＳ２４に進み、偏差増加判定カウンタをクリア（リセット）して本フローを終了する。
Ｓ２５では、偏差増加判定カウンタ値と所定値（故障判定回数）とを比較し、所定値を超えている場合には、Ｓ２６に進みＡＦＭが故障していると判定する。一方、所定値以下である場合には、本フローを終了する。
【００４４】
図８は、図７のＳ２１で実行される偏差増加判定を行うブロック図である。
吸気流量計測部Ｂ４１は、ＡＦＭからの出力（電圧）を吸気流量Ｑａに変換し、これをＡＦＭ計測値とする。かかる変換は、図中に示すような「電圧−質量流量変換テーブル」を検索することにより行う。
積算偏差算出部Ｂ４２では、モデル推定値ＱｍとＡＦＭ計測値Ｑａとの偏差の積算値（積算偏差）を算出する。本実施形態においては、前記第１スロットル変動目標開度が設定されることに伴って変化するモデル推定値の変化量ΔＱｍと、ＡＦＭ計測値の変化量ΔＱａとの偏差相当値の積算を積算偏差Ｑｅとしており、具体的には、以下の式（１）により算出される（詳細は後述する）。
【００４５】
【数１】
2006342769.tif 000003
【００４６】
但し、Ｑ：ＡＦＭの精度と吸気モデルの応答性という利点を生かすように算出される吸気流量（融合値）、Ｗ：収束（重み）定数（０＜Ｗ＜１．０）である。
除算部Ｂ４３では、前記積算偏差Ｑｅを前記モデル推定値Ｑｍで除算する。
減算部Ｂ４４では、除算部Ｂ４３で算出したＱｅ／Ｑｍから１（＝Ｑｍ／Ｑｍ）を減算してモデル推定値とＡＦＭ計測値と誤差率（偏差割合）ａを算出する。
【００４７】
そして、算出した誤差率ａの絶対値│ａ│をとり、比較部Ｂ４５において、絶対値│ａ│と、あらかじめ設定した所定値Ｘ（例えば、誤差率２０％まで許容する場合にはＸ＝０．２）とを比較して、誤差率│ａ│＞所定値Ｘであればモデル推定値とＡＦＭ推定値との偏差が大きいとして偏差増加判定フラグを１とし、誤差率│ａ│≦所定値Ｘであれば偏差増加判定フラグを０とする。
【００４８】
次に、図８の積算偏差算出部Ｂ４２で用いる積算偏差Ｑｅの算出式（１）について説明する。
ＡＦＭによる吸気流量の計測は精度の面では優れているものの、故障が発生するおそれがあり、応答遅れも持っている。一方、吸気モデルによる吸気流量の推定は精度の面では若干劣るものの、故障の心配がなく、応答性に優れている。
【００４９】
そこで、本出願人らは、双方の利点を生かす（欠点を補う）ように、ＡＦＭによる吸気流量の計測と、吸気モデルによる吸気流量の推定とを融合し、高精度かつ高応答に吸気流量（融合値）Ｑを求めるシステムを構築した。
前記積算偏差Ｑｅは、前記融合値Ｑを算出する際に用いる値であり、具体的には、次のようにして導出される。
【００５０】
まず、融合値Ｑは、ＡＦＭ計測値Ｑａと応答偏差（これが、前記積算偏差に相当する）Ｑｅとを用いて、Ｑ＝Ｑａ＋Ｑｅと表すことができる。ここで、ＡＦＭ計測値Ｑａは既知の値であるので、応答偏差Ｑｅを求めることができれば融合値Ｑ（すなわち、高精度かつ高応答の吸気流量）を求めることができる。
ここで、ＡＦＭ計測値Ｑａ、モデル推定値Ｑｍのそれぞれの利点を最大限に利用するため、次の３つの事項を前提条件とする。まず第１の前提条件は、ＡＦＭ計測値Ｑａが高精度であることから、定常状態においてはＡＦＭ計測値Ｑａを利用する（すなわち、ｔ＝０では、融合値Ｑ＝Ｑａ（Ｑｅ＝０）とする）。第２の前提条件は、モデル推定値Ｑｍが高応答であることから、吸気流量が変化する過渡状態においてはモデル推定値Ｑｍを利用する（すなわち、ΔＱ／Ｑ＝ΔＱｍ／Ｑｍとし、Ｑ≒０ではΔＱ＝ΔＱｍとする）。第３の前提条件は、演算周期をきわめて短くする（すなわち、ｌｉｍΔｔ→０とする）。
【００５１】
時刻ｔにおける融合値Ｑ（ｔ）は、Ｑ（ｔ）＝Ｑａ（ｔ）＋Ｑｅ（ｔ）となる。前記第１の前提条件から、時刻ｔにおける応答偏差Ｑｅ（ｔ）は、下式（２）のように表すことができる。
【００５２】
【数２】
2006342769.tif 000004
【００５３】
さらに変形して下式（３）とする。
【００５４】
【数３】
2006342769.tif 000005
【００５５】
ここで、前記第２の前提条件より、下式（４）となる。
【００５６】
【数４】
2006342769.tif 000006
【００５７】
そして、式（４）を式（３）に代入すると下式（５）となる。
【００５８】
【数５】
2006342769.tif 000007
【００５９】
さらに式（５）を式（１）に代入すると、下式（６）となる。
【００６０】
【数６】
2006342769.tif 000008
【００６１】
式（６）を離散系に変形すると、下式（７）が得られる。
【００６２】
【数７】
2006342769.tif 000009
【００６３】
なお、式（７）の右辺第１項は積算偏差の前回値であり、右辺第２項はモデル推定値の変化量であり、右辺第３項はＡＦＭ計測値の変化量である。
但し、式（７）では、応答誤差Ｑｅが常に積算されるので累積誤差が大きくなってしまうという問題がある。すなわち、ｔ＝∞のときにＱｅ＝∞となって発散してしまう。そこで、ｔ＞０でも定常状態となればＱ≒Ｑａとなる特性を利用しつつ、応答誤差Ｑｅの発散を防止するように、積分項Ｑｅを減衰させる収束定数Ｗ（０＜Ｗ＜１）を追加して、すなわち、応答偏差の前回値Ｑｅｚに乗算することで応答偏差、すなわち、前記積算偏差Ｑｅを求める上記式（１）を得る。
【００６４】
式（１）より、ＡＦＭが故障すると（ＡＦＭ計測値に異常があると）、正常なときよりも応答偏差Ｑｅが大きくなるので、正常なときに応答偏差Ｑｅがとり得る範囲をあらかじめ設定しておくことでＡＦＭの故障診断が可能となる（上述したように、本実施形態では、この範囲を±２０％としている）。また、応答偏差Ｑｅは、定常状態では０となるのでモデル推定値Ｑｍの絶対誤差の影響をほとんど受けない。従って、この応答偏差（積算偏差）Ｑｅを監視することにより、定常状態、過渡状態を問わずＡＦＭ故障診断が可能となり、さらに診断頻度が増加する。
【００６５】
特に、本実施形態では、前記第１スロットル変動目標開度に設定によって、スロットル開度の変動振幅を最大限に確保しており、吸気流量を大きく変化させてのＡＦＭ故障診断が可能となるので、より精度の高い故障診断を行える。
さらに、本実施形態において実行できる他の制御について説明する。
流量を扱う場合には開度を通路断面積に変換した方が取り扱いに便利であり、通常は、上述したような「スロットル開度−通路断面積変換テーブル」を用いて行われる。この種のテーブルは、一般にあらかじめ設定されたものであり、経時で特性変化等があった場合にはその変化に対応することができない。
【００６６】
上述したように、本実施形態では、目標吸気流量を確保しながら各スロットルバルブ１５ａ，１５ｂの開度を変化させることができるとともに、ＡＦＭ１３ａ，１３ｂによって各吸気通路９ａ，９ｂの吸気流量を測定（計測）することも可能である。
そこで、本実施形態では、スロットル開度を変化させるとともに、そのときのＡＦＭ計測値から通路断面積を算出し、この算出した値で「スロットル開度−通路断面積変換テーブル（及び通路断面積−スロットル開度変換テーブル）」を補正・更新することで、経時での特性変化等にも対応できるようにしている。なお、「スロットル開度−通路断面積変換テーブル」、「通路断面積−スロットル開度変換テーブル」が本発明に係る変換手段に相当する。
【００６７】
図９は、スロットル開度に対応する通路断面積の補正値を算出するフローチャートである。Ｓ３１では、第１スロットル目標開度を所定開度に設定する。ここでは、スロットルバルブ１５ａを第１スロットルとする。これにより、スロットルバルブ１５ａは前記第１スロットル目標開度に制御され、スロットルバルブ１５ｂは、第１スロットル目標開度に応じて設定される第２スロットル目標開度に制御されることになる。
【００６８】
Ｓ３２では、大気圧Ｐ１、吸気コレクタ内圧Ｐ２を読み込む。
Ｓ３３では、臨界状態（マッハ数Ｍ＝１、チョーク時）となっている否かを判定する。かかる判定を行うのは、ＡＦＭの応答遅れの影響をできるだけ小さくした上で前記補正値を算出するためである。臨界状態であればＳ３４に進み、臨界状態でなければ本フローを終了する。
【００６９】
Ｓ３４では、吸気温度Ｔ、吸気流量ｑｔ（ｋｇ／ｓ）、スロットル開度（検出値）を読み込む。
Ｓ３５では、下式（８）により第１吸気通路９ａの通路断面積Ａを算出する。
【００７０】
【数８】
2006342769.tif 000010
【００７１】
ここで、Ｒは気体常数、κは比熱比である。
Ｓ３６では、算出した通路断面積Ａと、前記第１スロットル目標開度（所定開度）に対応する通路断面積のテーブル値Ａｔとの偏差ｄＡを算出する（加重平均等の処理を行うようにしてもよい）。この偏差ｄＡが前記補正値に相当する。
そして、第１スロットル目標開度を順次変化させながら上記フローを実行することにより、各スロットル開度における偏差ｄＡが算出され、この偏差ｄＡでテーブル変換値を補正することでスロットルバルブ１５ａのスロットル開度に応じた（第１吸気通路９ａの）通路断面積（あるいは、通路断面積に応じたスロットル開度）を精度よく求めることが可能となる。もちろん、算出した通路断面積で前記変換テーブルの値自体を書き換え（更新）するようにしてもよい。
【００７２】
なお、本実施形態では、２つのスロットルバルブが共通であるため、第２吸気通路９ｂの通路断面積についても同じ補正値で補正するようにしてもよいが、Ｓ３５において、同時に第２吸気通路９ｂの通路断面積Ａ２を算出し、これとテーブル値との偏差ｄＡ２を算出するようにしてもよい。このようにすれば、各吸気通路の特性等にずれが生じた場合であっても、それぞれに適切な補正値が算出されることになり、さらに精度が向上する。
【００７３】
また、第１スロットル目標開度で制御するスロットルバルブを、適宜切り換えながら上記フローを実行するようにしてもよい。例えば、第１スロットル目標開度がＡ１，Ａ１，・・Ａｎのときはスロットルバルブ１５ａを第１スロットルとし、第１スロットル目標開度がＢ１，Ｂ２，・・・Ｂｎのときはスロットルバルブ１５ｂを第１スロットルとする。このようにすれば、両スロットルバルブを動作させた上で、各開度における偏差ｄＡ，ｄＡ２を把握できるので、より精度のよい補正を実現できる。
【００７４】
さらにまた、前記フローチャートでは、ＡＦＭの応答遅れの影響を小さくするために臨界状態のときに補正値（偏差ｄＡ）を算出するようにしているが、臨界状態となっていない状態においても補正値を算出するようにしてもよい。この場合には、Ｓ３４において、下式（９）により通路断面積Ａを算出することになる。
【００７５】
【数９】
2006342769.tif 000011
【００７６】
以上のような構成により、本実施形態によれば、２つのスロットルバルブのうちの一方のスロットルバルブの開度が、要求される目標吸気流量とは無関係に制御されたとしても、全体として（総吸気流量が）目標吸気流量となるように、他方のスロットルバルブの開度が制御される。これにより、一方のスロットルバルブに異常がある場合に、これを安全サイドの全閉位置（或いは所定開度）に閉じるようにしても、運転者の意図しない減速や加速不良を招くことながなく、運転性の悪化を防止できる。また、目標吸気流量を維持しつつスロットルバルブの開度を変更できるので、ＡＦＭ故障診断の頻度や精度を向上できるとともに、経時による特性変化等に対応させて「通路断面積−スロットル開度」間で精度のよい変換を行える。
【００７７】
なお、以上説明した実施形態では、スロットルバルブが２つの構成であるが、スロットルバルブが３つ以上ある構成において同様の思想のもとで適用できることはいうまでもない。また、図１では、吸気コレクタ７の上流側を２系統（複数系統）としているが、これに限られるものではなく、１つの吸気通路を途中で（複数に）分岐させた構成であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】実施形態に係る内燃機関の吸気装置の概略構成を示す図。
【図２】実施形態に係るスロットル開度制御のメインフローチャートである。
【図３】第１スロットル目標開度の上限値を設定（算出）するブロック図である。
【図４】ＡＦＭ故障診断時の第１スロットル目標開度を設定するブロック図である。
【図５】第２目標スロットル開度の設定を行うブロック図である。
【図６】吸気流量を推定するモデル（吸気モデル）を示すブロック図である。
【図７】ＡＦＭ故障診断を行うフローチャートである。
【図８】偏差増加判定を行うブロック図である。
【図９】スロットル開度に対応する通路断面積のテーブル値と算出値との偏差（補正値）ｄＡを算出するフローチャートである。
【符号の説明】
【００７９】
１…エンジン、７…吸気コレクタ、９ａ…第１吸気通路、９ｂ…第２吸気通路、１１ａ，１１ｂ…エアクリーナ（Ａ／Ｃ）、１３ａ、１３ｂ…エアフローメータ（ＡＦＭ）、１５ａ，１５ｂ…スロットルバルブ、１７ａ，１７ｂ…スロットルアクチュエータ、１９…コントロールユニット（Ｃ／Ｕ）、２１ａ，２１ｂ…スロットルセンサ、２３…アクセルセンサ、２５…回転速度センサ、２７，３１…圧力センサ、２９…吸気温センサ
【図１】
2006342769.tif 000012
【図２】
2006342769.tif 000013
【図３】
2006342769.tif 000014
【図４】
2006342769.tif 000015
【図５】
2006342769.tif 000016
【図６】
2006342769.tif 000017
【図７】
2006342769.tif 000018
【図８】
2006342769.tif 000019
【図９】
2006342769.tif 000020