(57)【要約】【課題】デポジットの付着後においても、内燃機関への空気量を要求流量に好適に制御することができる内燃機関のスロットル開度制御装置を提供する。【解決手段】スロットル開度制御が開始されると、機関回転速度又は実空気量とスロットル開度が読み込まれる。この後、機関回転速度及び負荷条件に対応する必要スロットル開度が算出され（ステップ１０６）、現在のスロットル開度から必要スロットル開度を減ずることにより全閉セット角ずれ量が算出される（ステップ１０８）。この全閉セット角ずれ量と、スロットルバルブの初期全閉セット角とを加算することにより、全閉セット角が算出される。そして、算出された全閉セット角に対応する流量特性マップを参照して算出したスロットル開度から初期全閉セット角を減ずることにより目標スロットル開度が算出される（ステップ１１０）。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気通路に設けられたスロットルバルブの開度を該スロットルバルブ近傍に付着したデポジットの学習値に基づき補正しつつ、同機関の回転速度を所望の回転速度に制御する内燃機関のスロットル開度制御装置において、
前記デポジットの付着量に応じて、全閉時における流量がほぼ一定値となる全閉セット角が相違するスロットルバルブの流量特性を求める算出手段と、
要求流量と前記算出された全閉セット角におけるスロットルバルブの流量特性とに基づいて前記スロットルバルブの開度制御を行う制御手段と、を備える
ことを特徴とする内燃機関のスロットル開度制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関のスロットル開度制御装置において、
前記算出手段は、前記スロットルバルブ近傍のデポジットの量を、機関回転速度又は実空気量と、そのときのスロットルバルブの開度とに基づいて検出する
ことを特徴とする内燃機関のスロットル開度制御装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の内燃機関のスロットル開度制御装置において、
前記算出手段は、前記機関回転速度及び機関に要求される負荷条件に応じたスロットル開度を算出し、現在のスロットル開度と前記算出されたスロットル開度との差に基づいて全閉セット角を算出する
ことを特徴とする内燃機関のスロットル開度制御装置。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の内燃機関のスロットル開度制御装置において、
前記算出手段は、現在のスロットル開度及び機関の運転条件に応じた要求流量を算出し、該算出された要求流量と実空気量との差に基づいて全閉セット角を算出する
ことを特徴とする内燃機関のスロットル開度制御装置。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の内燃機関のスロットル開度制御装置において、
全閉セット角が相違するスロットルバルブの流量特性を複数記憶しておき、
前記制御手段は、前記算出された全閉セット角に対応するスロットルバルブの流量特性を選択し、要求流量とその選択された全閉セット角のスロットルバルブの流量特性とに基づいて前記スロットルバルブの開度制御を行う
ことを特徴とする内燃機関のスロットル開度制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の吸気通路に配されて燃焼室への吸入空気量を調量するスロットルバルブをモータ等のアクチュエータを介して制御する内燃機関のスロットル開度制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、内燃機関の吸気通路にあって、上記スロットルバルブの近傍に潤滑油成分等のデポジットが付着するようなことがあると、吸気通路の有効断面積が減少して、吸入空気量も減少する。そのため、基本燃料噴射量がスロットルバルブの開度と機関回転速度とに基づいて算出される内燃機関では、このようにデポジットが付着した状態でスロットル開度に応じた量の燃料が噴射されると、空燃比が理論空燃比よりもリッチとなったり、機関回転速度を所望の回転速度にできなかったりする。
【０００３】
そこで通常は、こうしたデポジットの付着に起因して空燃比が理論空燃比から外れたり、所望の回転速度から外れたりすることを防止するために、デポジットの付着量、換言すれば燃焼室に実際に吸入される空気量を学習し、その学習値をスロットルバルブの開度に反映させるようにしている。このようにデポジットの付着量の学習値をスロットルバルブの開度に反映することにより、デポジットが付着した場合においても内燃機関の空燃比を理論空燃比に維持し、機関回転速度を所定回転速度に制御することができる。
【０００４】
このようなスロットル開度制御として、特許文献１に開示された方法がある。この方法では、図７に示されるように、スロットルバルブ近傍にデポジットが付着していない状態におけるスロットルバルブの流量特性Ｃ１を、所定の空気量Ｑ１１において学習したスロットル開度ＤＬＲＮ分だけ平行移動させて破線で示される流量特性Ｃ２を得るようにしている。鎖線で示される流量特性Ｃ３はデポジットの付着後の実空気量の特性を示している。この方法によれば、学習が実行された空気量Ｑ１１となるスロットル開度ＴＡ１１の近傍において、スロットル開度を流量特性Ｃ２に基づいて制御することにより流量特性Ｃ３で示される実空気量を前記所定の空気量Ｑ１１にほぼ一致させることができ、機関回転速度を所定回転速度に制御することができる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−２７０３９５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１に記載されたスロットル開度制御装置では、以下の問題があった。すなわち、図７に示されるように、空気量Ｑ１１から離れた大きい空気量Ｑ１２を得るために、流量特性Ｃ２に基づいてスロットル開度ＴＡ１１から離れた大きいスロットル開度ＴＡ１２が設定される。すると、このときには流量特性Ｃ３で示される実空気量は空気量Ｑ１２から大きくずれ、機関回転速度を所定回転速度に制御することができなくなり、スロットル開度の制御性が低下することとなる。
【０００７】
本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、デポジットの付着後においても、内燃機関への空気量を要求流量に好適に制御することができる内燃機関のスロットル開度制御装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、内燃機関の吸気通路に設けられたスロットルバルブの開度を該スロットルバルブ近傍に付着したデポジットの学習値に基づき補正しつつ、同機関の回転速度を所望の回転速度に制御する内燃機関のスロットル開度制御装置において、前記デポジットの付着量に応じて、全閉時における流量がほぼ一定値となる全閉セット角が相違するスロットルバルブの流量特性を求める算出手段と、要求流量と前記算出された全閉セット角におけるスロットルバルブの流量特性とに基づいて前記スロットルバルブの開度制御を行う制御手段とを備えている。
【０００９】
内燃機関の吸気通路にデポジットが付着すると、吸気通路の有効断面積が小さくなり、所要の空気量を得るためには、デポジットが付着していない状態でのスロットルバルブの開度と比較してデポジットの量に応じて補正する必要がある。
【００１０】
この際、上記の構成によれば、デポジットの付着後において、デポジットの量に応じて、全閉時における流量がほぼ一定値となる全閉セット角が相違するスロットルバルブの流量特性に基づいてスロットルバルブの開度制御が行われる。ここで、デポジットが付着したスロットルバルブの流量特性は、付着したデポジットをスロットル開度に換算すると、全閉セット角が相違するスロットルバルブの流量特性とほぼ同一となる。
【００１１】
従って、所要の空気量に対するスロットルバルブの開度を算出でき、任意のスロットル開度において所要の空気量を得ることができ、内燃機関の回転速度を所要の回転速度に制御することができるようになる。特に、内燃機関のファーストアイドル制御時や冷間時におけるアイドルアップ制御時においても所要の空気量を得ることができ、機関回転速度を所望の回転速度にすることができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関のスロットル開度制御装置において、前記算出手段は、前記スロットルバルブ近傍のデポジットの量を、機関回転速度又は実空気量と、そのときのスロットルバルブの開度とに基づいて検出することを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、スロットルバルブの開度に基づいて求められる要求流量と、機関回転速度に基づいて求められる空気量又は実空気量との差に基づいてデポジットに起因する空気量の低下を算出することができ、よって、空気量の低下に基づいて付着しているデポジットの量を検出することができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の内燃機関のスロットル開度制御装置において、前記算出手段は、前記機関回転速度及び機関に要求される負荷条件に応じたスロットル開度を算出し、現在のスロットル開度と前記算出されたスロットル開度との差に基づいて全閉セット角を算出することを特徴とする。
【００１５】
上記構成のように、機関回転速度及び機関に要求される負荷条件に応じたスロットル開度を算出し、現在のスロットル開度と算出されたスロットル開度との差に基づいて全閉セット角を算出することができる。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、請求項１又は２に記載の内燃機関のスロットル開度制御装置において、前記算出手段は、現在のスロットル開度及び機関の運転条件に応じた要求流量を算出し、該算出された要求流量と実空気量との差に基づいて全閉セット角を算出することを特徴とする。
【００１７】
上記構成のように、現在のスロットル開度及び機関の運転条件に応じた要求流量を算出し、該算出された要求流量と実空気量との差に基づいて全閉セット角を算出することができる。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、請求項３又は４に記載の内燃機関のスロットル開度制御装置において、全閉セット角が相違するスロットルバルブの流量特性を複数記憶しておき、前記制御手段は、前記算出された全閉セット角に対応するスロットルバルブの流量特性を選択し、要求流量とその選択された全閉セット角のスロットルバルブの流量特性とに基づいて前記スロットルバルブの開度制御を行うことを特徴とする。
【００１９】
上記構成のように、全閉セット角が相違するスロットルバルブの流量特性を複数記憶しておき、算出された全閉セット角に対応するスロットルバルブの流量特性を選択し、要求流量とその選択された全閉セット角のスロットルバルブの流量特性とに基づいてスロットルバルブの開度制御を好適に行うことができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、本発明の内燃機関のスロットル開度制御装置にかかる第１実施形態を図１〜図５を参照して説明する。
【００２１】
まず、図１を参照して、同実施の形態にかかる内燃機関のスロットル開度制御装置の概要について説明する。なお、図１は、本発明の第１実施形態にかかる内燃機関のスロットル開度制御装置の全体構成についてその概略を模式的に示したものである。
【００２２】
図１に示されるように、ガソリンを燃料とする内燃機関１０には、燃焼室２０内へ吸入空気を供給する吸気通路２１が備えられ、同吸気通路２１には上記燃焼室２０内へ供給される吸入空気量をその開度に応じて調量するスロットルバルブ２２が配設されている。吸気通路２１においてスロットルバルブ２２の下流には吸気圧を検出する吸気圧センサ２６が設けられ、その検出信号は内燃機関１０の各種制御を行う制御装置（ＥＣＵ）５０へ取り込まれる。
【００２３】
一方、内燃機関１０の出力要求を行うアクセルペダル３０の踏み込み量は、同アクセルペダル３０の近傍に備えられるアクセルセンサ３１により検出され、その検出量は上記ＥＣＵ５０へ取り込まれる。そして、上記ＥＣＵ５０は、基本的には上記アクセルペダル３０の踏み込み量と上記スロットルバルブ２２の開度とを対応させるべく、同スロットルバルブ２２を開閉駆動するためのアクチュエータであるモータ２３を制御している。また、上記スロットルバルブ２２の近傍には、同スロットルバルブ２２の開度を検出するためのスロットルポジションセンサ２４が備えられ、その検出信号は上記ＥＣＵ５０へ取り込まれる。
【００２４】
また、上記吸気通路２１を通じて導入された吸入空気は、インジェクタ２５から噴射されるガソリン等の燃料と混合され、混合気となって上記燃焼室２０内へ供給される。また、内燃機関１０の回転速度は、回転速度（Ｎｅ）センサ４０により検出されてＥＣＵ５０へ取り込まれている。
【００２５】
ＥＣＵ５０は、中央処理装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及びバックアップＲＡＭ等を備える論理演算回路として構成されている。
【００２６】
ここで、ＲＯＭは各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップ等が記憶されたメモリであり、ＣＰＵはＲＯＭに記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて演算処理を実行する。また、ＲＡＭはＣＰＵでの演算結果や各センサから入力されたデータ等を一時的に記憶するメモリであり、バックアップＲＡＭは内燃機関１０の停止時に保存すべきデータを記憶する不揮発性のメモリである。そして、ＥＣＵ５０はＲＯＭ、ＣＰＵ、ＲＡＭ及びバックアップＲＡＭと外部入力回路及び外部出力回路等とをバスによって接続した論理演算回路として構成されている。
【００２７】
前記ＥＣＵ５０は、前記機関回転速度、あるいはその他図示しない各種センサからの信号に基づき、燃料噴射量制御、燃料噴射時期制御、点火時期制御、及びスロットル開度制御など、内燃機関１０の運転状態を制御する。
【００２８】
ところで、上記吸気通路２１の内壁に潤滑油成分等のデポジットが付着し、同吸気通路２１の有効断面積が減少した場合は、ＥＣＵ５０により上記デポジットの付着量を学習する。本実施形態では、デポジット付着量の学習は、吸気通路２１の内径が同一であって、スロットルバルブ２２の全閉時における流量がほぼ一定値となる全閉セット角を算出することによって行われる。なお、全閉セット角とは、吸気通路２１の軸線に対する垂直線を基準とした時のスロットルバルブ２２の全閉時における取り付け角である。
【００２９】
例えば、図３（ａ）は、全閉セット角が６°であるスロットルバルブ２２において、吸気通路２１にスロットルバルブ２２の開度に換算して１°分に相当するデポジット２７が付着した場合を示している。この場合には、スロットルバルブ２２を１°開いた時のスロットルバルブ２２とデポジット２７との間の距離（実際には有効断面積）がＬ１となる。図３（ｂ）は、全閉セット角が７°であるスロットルバルブ６０を示しており、スロットルバルブ６０の全閉時のスロットルバルブ６０と吸気通路２１との間の距離（実際には有効断面積）がＬ１となる。従って、図４に示されるように、図３（ａ）に示されるデポジット２７付着後のスロットルバルブ２２の開度に対する流量特性は、図３（ｂ）に示されるスロットルバルブ６０の開度に対する流量特性とほぼ同様となる。そのため、デポジット付着量の学習は、吸気通路２１の内径が同一である全閉セット角を算出することによって行われる。
【００３０】
そして、ＥＣＵ５０は上記付着量により減少する吸入空気量を補うために、図５にその一部が示されるように、全閉セット角が相違する複数のスロットルバルブの流量特性マップをＲＯＭに記憶している。ＥＣＵ５０は、算出された全閉セット角に対応するスロットルバルブの流量特性マップを選択し、要求流量とその選択された全閉セット角のスロットルバルブの流量特性とに基づいてスロットルバルブの目標開度を算出し、その目標開度に基づいてスロットルバルブ２２の開度制御を行うようになっている。
【００３１】
次に、図２を参照して、ＥＣＵ５０が実行するデポジット付着量の学習、及び学習結果に基づく同スロットルバルブ２２の開度制御処理について説明する。この処理は、例えば所定の時間間隔をもって繰り返し実行される。
【００３２】
次に、上記ＥＣＵ５０が実行するスロットル開度制御処理を図２のフローチャートを参照して詳細に説明する。なお、このルーチンは、所定時間周期で繰り返し実行される。
【００３３】
まず、ステップ１００において、回転速度センサ４０によって検出された機関回転速度又は吸気圧センサ２６によって検出された吸気圧から算出される実空気量が読み込まれるとともに、スロットルポジションセンサ２４によって検出されたスロットル開度が読み込まれる。
【００３４】
次のステップ１０２では、読み込まれた機関回転速度又は実空気量とスロットル開度とに基づいてデポジットが堆積しているかどうかが判断される。ここで、スロットルバルブ２２の開度に基づいて求められる要求流量と、機関回転速度に基づいて求められる空気量又は実空気量とに差があれば、吸気通路２１へのデポジットの堆積があると判断することができる。
【００３５】
次に、ステップ１０４では、内燃機関１０が温間アイドル中か否かが判定される。これは、スロットルバルブ２２の開度の変化が少なく空気量が安定している温間アイドル中に、デポジット付着量の学習を行うほうが学習精度を向上することができるためである。ここで、温間アイドル中でないと判断された場合（ステップ１０４：ＮＯ）には温間アイドル中となるまで待機する。また、温間アイドル中であると判定されると（ステップ１０４：ＹＥＳ）、処理はステップ１０６に進む。
【００３６】
ステップ１０６においては、機関回転速度及び負荷条件に対応する必要スロットル開度が算出される。ここで負荷条件とは、エアコンディショナ等の負荷の駆動要求であり、負荷の駆動要求がある場合にはアイドルアップする必要がある。
【００３７】
次のステップ１０８において、現在のスロットル開度から上記ステップ１０６にて算出した必要スロットル開度を減ずることにより全閉セット角ずれ量を算出する。この全閉セット角ずれ量と、スロットルバルブ２２の初期全閉セット角とを加算することにより、デポジット付着量の学習値として全閉セット角が算出される。
【００３８】
そして、ステップ１１０では、算出された全閉セット角に対応する流量特性マップを参照して要求流量Ｑに基づいて算出したスロットル開度から初期の全閉セット角を減ずることにより目標スロットル開度が算出される。この目標スロットル開度に基づいてモータ２３が駆動されてスロットルバルブ２２の開度が制御される。
【００３９】
以上詳述したように、本実施形態にかかるスロットル開度制御装置によれば、以下に示すような効果が得られるようになる。
・  本実施形態では、スロットルバルブ２２近傍へのデポジットの付着量に応じて、全閉時における流量がほぼ一定値となる全閉セット角を算出し、その全閉セット角に対応するスロットルバルブの流量特性と所要の空気量とに基づいてスロットルバルブの開度制御を行うようにした。従って、スロットルバルブ２２近傍へのデポジットの付着の有無に関わらず、所要の空気量に対するスロットルバルブ２２の開度が算出でき、任意のスロットル開度において所要の空気量を得ることができ、内燃機関１０の回転速度を所要の回転速度に制御することができるようになる。特に、内燃機関１０のファーストアイドル制御時や冷間時におけるアイドルアップ制御時、又は減速制御のように燃料噴射量のフィードバック制御が行われない場合においても所要の空気量を得ることができ、機関回転速度を所望の回転速度にすることができる。
【００４０】
・  本実施形態では、スロットルバルブ２２近傍のデポジットの付着量を、機関回転速度又は実空気量と、そのときのスロットルバルブ２２の開度とに基づいて検出するようにしている。そのため、スロットルバルブ２２の開度に基づいて求められる要求流量と、機関回転速度に基づいて求められる空気量又は実空気量との差に基づいてデポジットに起因する空気量の低下を算出することができ、よって、空気量の低下に基づいて付着しているデポジットの付着量を検出することができる。
【００４１】
・  本実施形態では、全閉セット角が相違するスロットルバルブの流量特性を複数記憶しておき、算出された全閉セット角に対応するスロットルバルブの流量特性を選択し、要求流量とその選択された全閉セット角のスロットルバルブの流量特性とに基づいてスロットルバルブ２２の開度制御を行っている。そのため、要求流量とその選択された全閉セット角のスロットルバルブの流量特性とに基づいてスロットルバルブ２２の開度制御を好適に行うことができる。
【００４２】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態を図６を参照して、前記第１実施形態との相違点を中心に説明する。なお、本実施形態において、内燃機関１０及びその周辺の構成は先の図１と同様である。
【００４３】
本実施形態では、デポジット付着量の学習処理である全閉セット角の算出処理が第１実施形態と異なっている。
すなわち、前記ステップ１０２でデポジットが堆積しているかどうかが判断した後、ステップ１１２において、機関回転速度及び機関の運転条件に対応する要求流量Ｑが算出される。ここで運転条件とは、アクセルペダル３０の踏み込み量等の走行要求である。
【００４４】
次のステップ１１４において、要求流量Ｑから現在流量Ｑｎを減ずることにより流量差Ｑ０を算出する。
次に、ステップ１１６において、上記ステップ１１４にて算出された流量差Ｑ０に対応する全閉セット角が算出される。
【００４５】
そして、算出された全閉セット角に対応する流量特性マップを参照して要求流量Ｑに基づいて算出したスロットル開度から初期の全閉セット角を減ずることにより目標スロットル開度が算出される。この目標スロットル開度に基づいてモータ２３が駆動されてスロットルバルブ２２の開度が制御される。
【００４６】
以上詳述したように、本実施形態にかかるスロットル開度制御装置によれば、以下に示すような効果が得られるようになる。
・  本実施形態では、現在のスロットル開度及び機関の運転条件に応じた要求流量を算出し、該算出された要求流量と実空気量との差に基づいて全閉セット角を算出することができる。
【００４７】
なお、実施の形態は、例えば以下のように適宜変更することもできる。
・  上記各実施形態では、算出された全閉セット角に対応するスロットルバルブの流量特性マップと要求流量とに基づいてスロットルバルブ２２の目標開度を算出したが、スロットル開度と流量との演算式に基づいて全閉セット角をパラメータとしてスロットルバルブ２２の目標スロットル開度を算出するようにしてもよい。
【００４８】
・  上記各実施形態では、吸気圧センサ２６によって検出された吸気圧に基づいて実空気量を算出するようにしたが、スロットルバルブ２２の上流に設けられるエアフローメータによって検出される実空気量を採用するようにしてもよい。
【００４９】
・  上記各実施形態ではガソリンを燃料とする内燃機関１０に具体化したが、点火プラグによって燃料に点火する方式の内燃機関、例えばＬＰＧ（液化石油ガス）やＬＮＧ（液化天然ガス）を燃料とする内燃機関に具体化してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態のスロットル開度制御装置が適用される内燃機関の概略構成図。
【図２】第１実施形態のスロットル開度制御処理を示すフローチャート。
【図３】（ａ），（ｂ）はそれぞれスロットルバルブの全閉セット角の相違を示す説明図。
【図４】スロットルバルブの全閉セット角と流量特性との関係を示す説明図。
【図５】全閉セット角が相違する複数のスロットルバルブの流量特性マップ。
【図６】第２実施形態の全閉セット角の算出処理を示すフローチャート。
【図７】従来のスロットル開度制御におけるスロットル開度と流量特性との関係を示す説明図。
【符号の説明】
１０…内燃機関、２０…燃焼室、２１…吸気通路、２２，６０…スロットルバルブ、２３…モータ、２４…スロットルポジションセンサ、２５…インジェクタ、２６…吸気圧センサ、２７…デポジット、３０…アクセルペダル、３１…アクセルセンサ、４０…回転速度センサ、５０…算出手段及び制御手段としての制御装置（ＥＣＵ）、Ｑ…要求流量。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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