(57)【要約】【課題】  空燃比を精度よく制御する。【解決手段】  エンジンＥＣＵは、スロットル開度が触媒暖機制御の実行により予め定められた開度に設定されたものであると（Ｓ８００にて触媒暖機）、スロットル開度に基づいて、筒内に充填される空気量を予測するステップ（Ｓ４００）と、空気量に基づいて、燃料噴射量を算出するステップ（Ｓ５００）と、Ｔ（１）秒後に、スロットルバルブおよびインジェクタへの制御信号を出力するステップ（Ｓ６００）と、スロットル開度がエンジン回転数ＮＥのフィードバック制御により設定されたものであると（Ｓ８００にてフィードバック）、スロットル開度に基づいて、燃料噴射量を算出するステップ（Ｓ９００）と、遅延させずにスロットルバルブおよびインジェクタへの制御信号を出力するステップ（Ｓ１０００）とを含む、プログラムを実行する。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンに吸入される空気量を調整するための調整手段と、
前記エンジンが第１の運転状態になるように、前記調整手段を制御するための第１の制御手段と、
前記エンジンが第２の運転状態になるように、前記調整手段を制御するための第２の制御手段と、
前記第１の制御手段により前記調整手段が制御された場合、前記調整手段の作動量に基づいて、前記エンジンにおいて噴射される燃料の噴射量を算出するための噴射量算出手段と、
前記第２の制御手段により前記調整手段が制御された場合、前記調整手段の作動量に基づいて、前記エンジンに吸入される空気量を算出するための空気量算出手段とを含む、エンジンの制御装置。
【請求項２】
前記第１の運転状態は、アイドル時における前記エンジンの回転数が予め定められた回転数になるという運転状態である、請求項１に記載のエンジンの制御装置。
【請求項３】
前記第２の運転状態は、アイドル時における前記調整手段の作動量が予め定められた作動量になるという運転状態である、請求項１に記載のエンジンの制御装置。
【請求項４】
前記第２の運転状態は、アイドル時に前記エンジンから排出される排気を浄化する触媒を暖機する場合において、アイドル時における前記調整手段の作動量が予め定められた作動量になるという運転状態である、請求項１に記載のエンジンの制御装置。
【請求項５】
前記第２の運転状態は、アイドル時に車両を減速させる場合において、前記調整手段の作動量が予め定められた作動量になるという運転状態である、請求項１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、エンジンの制御装置に関し、特に、スロットル開度に基づいて、エンジンに吸入される空気量を算出したり燃料噴射量を算出したりする技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、エンジンにおいては、気筒内に充填される空気量（エンジンに吸入される空気量）を算出し、この空気量に基づいて燃料噴射量を算出することにより、空燃比が所望の空燃比（たとえば理論空燃比）になるように制御されている。空気量を算出する際には、スロットル開度等をパラメータとして持つエアモデルを用いて空気量が算出される。このとき、特にアクセル開度が大きく変動し、それに伴ないスロットル開度が大きく変動する過渡時においては、スロットル開度を用いて空気量を算出した後において、スロットル開度が変化し得る。この場合、燃料を噴射する時点において、算出された空気量と実際の空気量とが異なり得る。そこで、スロットルバルブを制御する（スロットル開度を変更する）タイミングを遅延させることにより、将来の空気量を予測する技術がある。すなわち、アクセル開度に基づいて設定されたスロットル開度を、将来（数秒後）において実現することにより、将来のスロットル開度を予測し、このスロットル開度から将来の空気量を予測する。
【０００３】
特開２００２−２０１９９８号公報（特許文献１）に記載の内燃機関の制御装置は、スロットルバルブをスロットルアクチュエータで駆動してスロットル開度を制御する電子スロットルシステムを備えた内燃機関を制御する。この制御装置は、アクセル操作量等に基づいて開度指令値を演算する開度指令値演算部と、開度指令値演算部で演算した開度指令値をスロットルアクチュエータに出力するタイミングを遅延させるディレイ部と、ディレイ部で遅延させる前の開度指令値と電子スロットルシステムの応答遅れ特性とに基づいて開度指令値の遅延出力前にその後のスロットル開度を予測するスロットル開度予測部と、スロットル開度予測部で予測したスロットル開度に基づいて筒内充填空気量を予測する筒内充填空気量予測部と、筒内充填空気量予測部で予測した筒内充填空気量に基づいて燃料噴射量を演算する燃料噴射量演算部とを含む。ディレイ部は、始動時、始動直後の所定時間内、アイドル運転時、自動変速機がニュートラル状態のいずれかに該当するときは開度指令値を遅延させずに出力する。
【０００４】
この公報に記載の制御装置によれば、開度指令値をスロットルアクチュエータに出力するタイミングをディレイ部で適度に遅延させることで、吸気バルブ閉タイミング（筒内充填空気量の確定タイミング）のスロットル開度を予測することが可能となる。この際、電子スロットルシステムの動作には応答遅れ（無駄時間）が存在するため、ディレイ部で遅延させる前の開度指令値と電子スロットルシステムの応答遅れ特性とに基づいて開度指令値の遅延出力前にその後のスロットル開度を予測すれば良い。これにより、吸気バルブ閉タイミングのスロットル開度を精度良く予測して、その予測スロットル開度から筒内充填空気量を精度良く予測することが可能となり、過渡時の空燃比制御精度を向上させることができる。ここで、始動時や始動直後は、本来的にエンジン回転が不安定であるため、開度指令値を遅延させるスロットル遅延制御を行なうと、エンジン回転変動が更に大きくなるおそれがある。また、アイドル運転時は、アイドル回転速度制御（ＩＳＣ：Idle Speed Control）が作動してアイドル回転速度をフィードバック制御するため、スロットル遅延制御を行なうと、アイドル回転速度制御がスロットル遅延制御と干渉してアイドル回転が不安定になるおそれがある。また、自動変速機がニュートラル状態のときは、運転者がレーシング（エンジンの空吹き）を行なう可能性があるため、ニュートラル状態のときに、スロットル遅延制御を行なうと、レーシング実行時にエンジン回転速度の立ち上がりが遅れて、運転者にアクセル応答性・加速性が悪いと感じさせてしまうおそれがある。そのため、始動時、始動直後の所定時間内、アイドル運転時、自動変速機がニュートラル状態のいずれかに該当するときは、開度指令値を遅延させずに出力される。これにより、スロットル遅延制御による悪影響を無くすことができる。
【特許文献１】特開２００２−２０１９９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特開２００２−２０１９９８号公報に記載の制御装置においては、アイドル運転時においてスロットル遅延制御が実行されない。したがって、アイドル時にはスロットル開度を予測することができない。そのため、筒内充填空気量を精度よく予測することができず、空燃比を精度よく制御することができないという問題点があった。
【０００６】
本発明は、上述の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、空燃比を精度よく制御することができるエンジンの制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明に係るエンジンの制御装置は、エンジンに吸入される空気量を調整するための調整手段と、エンジンが第１の運転状態になるように、調整手段を制御するための第１の制御手段と、エンジンが第２の運転状態になるように、調整手段を制御するための第２の制御手段と、第１の制御手段により調整手段が制御された場合、調整手段の作動量に基づいて、エンジンにおいて噴射される燃料の噴射量を算出するための噴射量算出手段と、第２の制御手段により調整手段が制御された場合、調整手段の作動量に基づいて、エンジンに吸入される空気量を算出するための空気量算出手段とを含む。
【０００８】
第１の発明によると、調整手段により、エンジンに吸入される空気量が調整される。調整手段は、エンジンが第１の運転状態になるように制御されたり、第２の運転状態になるように制御されたりする。たとえば、アイドル時におけるエンジンの回転数が予め定められた回転数になるという運転状態や、触媒の暖機時において、もしくは減速中のフューエルカットを中止する際において調整手段の作動量が予め定められた作動量になるという運転状態になるように、調整手段が制御される。アイドル時におけるエンジンの回転数が予め定められた回転数になるように調整手段が制御された場合は、調整手段を速やかに作動させる必要がある場合がある。たとえば、エンジンの回転数が急低下すると、エンジンのストールを抑制するため、調整手段を速やかに作動させ、エンジンに吸入される空気量を増大させる必要がある。そのため、調整手段の作動を遅延し難く、将来の作動量を予測し難いといえる。したがって、調整手段の作動量に基づいてエンジンに吸入される空気量を精度よく算出することは難しい。そこで、調整手段の作動量に基づいて、エンジンにおいて噴射される燃料の噴射量が算出される。これにより、スロットル開度に応じて吸入され得る空気量を見込んだ量の燃料を噴射することができる。そのため、所望の空燃比を得ることができる。一方、たとえば、アイドル時にエンジンから排出される排気を浄化する触媒を暖機する場合には、点火時期の遅角などにより低下し得る出力を補うために、吸入される空気量が増量されるように、調整手段の作動量が予め定められた作動量にされる。また、アイドル時の減速中に実行されるフューエルカットを、触媒の温度上昇を抑制するために中止する場合には、混合気の燃焼を再開するために、調整手段の作動量が予め定められた作動量にされる。これらの場合、調整手段の作動量が予め定まっているため、調整手段の将来の作動量を精度よく予測することが可能である。そのため、調整手段の作動量に基づいて、エンジンに吸入される空気量が算出される。これにより、エンジンに吸入される空気量を精度よく算出することができる。そのため、所望の空燃比になるように、燃料の噴射量を決定することができる。その結果、空燃比を精度よく制御することができるエンジンの制御装置を提供することができる。
【０００９】
第２の発明に係るエンジンの制御装置においては、第１の発明の構成に加え、第１の運転状態は、アイドル時におけるエンジンの回転数が予め定められた回転数になるという運転状態である。
【００１０】
第２の発明によると、アイドル時におけるエンジンの回転数が予め定められた回転数になるように調整手段が制御された場合は、調整手段を速やかに作動させる必要がある場合がある。たとえば、エンジンの回転数が急低下すると、エンジンのストールを抑制するため、調整手段を速やかに作動させ、エンジンに吸入される空気量を増大させる必要がある。そのため、調整手段の作動を遅延し難く、将来の作動量を予測し難いといえる。したがって、調整手段の作動量に基づいてエンジンに吸入される空気量を精度よく算出することは難しい。そこで、調整手段の作動量に基づいて、エンジンにおいて噴射される燃料の噴射量が算出される。これにより、スロットル開度に応じて吸入され得る空気量を見込んだ量の燃料を噴射することができる。そのため、所望の空燃比を得ることができる。その結果、空燃比を精度よく制御することができる。
【００１１】
第３の発明に係るエンジンの制御装置においては、第１の発明の構成に加え、第２の運転状態は、調整手段の作動量が予め定められた作動量になるという運転状態である。
【００１２】
第３の発明によると、調整手段の作動量が予め定められた作動量になるという運転状態においては、調整手段の作動量が予め定まっているため、調整手段の将来の作動量を精度よく予測することが可能である。そのため、調整手段の作動量に基づいて、エンジンに吸入される空気量が算出される。これにより、エンジンに吸入される空気量を精度よく算出することができる。そのため、所望の空燃比になるように、燃料の噴射量を決定することができる。その結果、空燃比を精度よく制御することができる。
【００１３】
第４の発明に係るエンジンの制御装置においては、第１の発明の構成に加え、第２の運転状態は、アイドル時にエンジンから排出される排気を浄化する触媒を暖機する場合において、調整手段の作動量が予め定められた作動量になるという運転状態である。
【００１４】
第４の発明によると、アイドル時にエンジンから排出される排気を浄化する触媒を暖機する場合には、点火時期の遅角などにより低下し得る出力を補うために、吸入される空気量が増量されるように、調整手段の作動量が予め定められた作動量にされる。この場合、調整手段の作動量が予め定まっているため、調整手段の将来の作動量を精度よく予測することが可能である。そのため、調整手段の作動量に基づいて、エンジンに吸入される空気量が算出される。これにより、エンジンに吸入される空気量を精度よく算出することができる。そのため、所望の空燃比になるように、燃料の噴射量を決定することができる。その結果、空燃比を精度よく制御することができる。
【００１５】
第５の発明に係るエンジンの制御装置においては、第１の発明の構成に加え、第２の運転状態は、アイドル時に車両を減速させる場合において、調整手段の作動量が予め定められた作動量になるという運転状態である。
【００１６】
第５の発明によると、アイドル時の減速中に実行されるフューエルカットを、触媒の温度上昇を抑制するために中止する場合には、混合気の燃焼を再開するために、調整手段の作動量が予め定められた作動量にされる。この場合、調整手段の作動量が予め定まっているため、調整手段の将来の作動量を精度よく予測することが可能である。そのため、調整手段の作動量に基づいて、エンジンに吸入される空気量が算出される。これにより、エンジンに吸入される空気量を精度よく算出することができる。そのため、所望の空燃比になるように、燃料の噴射量を決定することができる。その結果、空燃比を精度よく制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００１８】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００１９】
図１に、本発明の制御装置で制御される直噴エンジンの全体構成図を示す。エンジン本体１０は、シリンダブロック１００の上方にシリンダヘッド１１０が覆着されてなり、シリンダブロック１００に形成されたシリンダ１００Ａ内にピストン１２０が摺動自在に保持されている。シリンダ１００Ａ内におけるピストン１２０の上下往復動がクランク軸１３０の回転運動に変換され、トランスミッション３００等へと伝達されるようになっている。クランク軸１３０は、エンジン始動時にはフライホイール１４０を介してスタータ３０と接続される。フライホイール１４０とトランスミッション３００との間には、クラッチ３１０が設けられる。
【００２０】
本実施の形態において、トランスミッション３００は、運転者の手動操作により変速されるマニュアルトランスミッションである。クラッチ３１０は、運転者の操作により係合されたり解放されたりする。
【００２１】
ピストン１２０の上方にはシリンダブロック１００、シリンダヘッド１１０を室壁として燃焼室１０００が形成され、燃焼室１０００において燃料と空気との混合気の燃焼が行なわれ、その爆発力によりピストン１２０を上下往復動せしめる。混合気への点火はシリンダヘッド１１０を貫通し燃焼室１０００内に突出して設けられた点火プラグ１５０により行なわれる。
【００２２】
混合気を構成する空気の供給は、シリンダヘッド１１０およびこれと接続された吸気管内部に形成された吸気通路１０１０により行なわれる。また、燃焼室１０００からの排気は排気通路１０２０により行なわれる。シリンダヘッド１１０には、吸気通路１０１０と燃焼室１０００との間の連通と遮断とを切り換える吸気バルブ１６０、排気通路１０２０と燃焼室１０００との間の連通と遮断とを切り換える排気バルブ１７０が取り付けられている。
【００２３】
吸気管内にはフラップ状のスロットルバルブ１９０が設けられ、その開度に応じて吸気通路１０１０内の空気流を調整する。すなわち、スロットルバルブ１９０により、エンジンの吸入空気量が調整される。スロットルバルブ１９０は、電磁式のスロットルバルブであり、アクチュエータにより作動される。なお、スロットルバルブ１９０に加えて、アイドル時の吸入空気量を調整するためのバルブを別途設けるようにしてもよい。
【００２４】
排気通路１０２０の下流側には、触媒２００が設けられる。触媒２００は三元触媒である。触媒２００により、燃焼後の混合気、すなわち排気ガスが浄化される。触媒２００により浄化された排気ガスが、車外に排出される。
【００２５】
混合気を構成する燃料の供給は、電磁式のインジェクタ２１０により行なわれる。インジェクタ２１０はシリンダヘッド１１０を貫通して設けられ、先端ノズル部から燃焼室１０００内（筒内）に燃料を噴射するようになっている。
【００２６】
本実施の形態においては、通常時には、吸気行程において燃料が噴射され、均質燃料が行なわれる。なお、インジェクタ２１０の代わりにあるいは加えて、吸気ポート内もしくは吸気通路１０１０内に燃料を噴射するインジェクタを設けるようにしてもよい。
【００２７】
インジェクタ２１０への燃料供給は、燃料タンク２５０から吸い上げた燃料を低圧ポンプ２４０および高圧ポンプ２３０により２段階に昇圧して供給される。高圧ポンプ２３０はエンジン本体１０のクランク軸１３０からベルト等を介して伝達される動力で駆動される。一方、低圧ポンプ２４０は電動駆動のもので、始動時には、インジェクタ２１０も低圧ポンプ２４０から燃料が供給される。
【００２８】
また、点火プラグ１５０、スロットルバルブ１９０、インジェクタ２１０等のエンジン各部を制御するエンジンコントロールコンピュータ（以下、エンジンＥＣＵ（Electronic Control Unit）と記載する）６０が設けられている。エンジンＥＣＵ６０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ(Random Access Memory)、ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）、ＲＯＭ(Read Only Memory)等からなる一般的な構成のもので、各種センサからの検知信号等に基づいて、点火プラグ１５０を作動せしめ、スロットルバルブ１９０に制御信号を出力してスロットルバルブ１９０の開度（スロットル開度）を調整し、インジェクタ２１０に、制御信号により通電し所定のタイミングで所定時間、インジェクタ２１０のノズルを開く。
【００２９】
エンジンＥＣＵ６０に入力するセンサには、エアフローメータ５１０、クランク角センサ５２０、Ａ／Ｆセンサ５３０、スロットル開度センサ５４０、アクセル開度センサ５５０、車速センサ５６０、冷却水温センサ５８０、大気圧センサ５９０等がある。
【００３０】
エアフローメータ５１０は、吸気通路１０１０内を流通する空気流量を測定する。クランク角センサ５２０は、エンジン回転数ＮＥを検知するためのパルス信号を出力する。Ａ／Ｆセンサ５３０は、排気通路１０２０内の空燃比を測定する。スロットル開度センサ５４０は、スロットルバルブ１９０の開度（以下、スロットル開度とも記載する）を検知する。アクセル開度センサ５５０は、アクセルペダル４２０の開度（踏込み量）を検知する。車速センサ５６０は、車速（車輪の回転）を検知するためのパルス信号を出力する。冷却水温センサ５８０は、エンジン温度を代表するエンジン冷却水温を検知する。大気圧センサ５９０は、車外の大気圧を検知する。
【００３１】
また、エンジンＥＣＵ６０には、始動時に運転者がキーを操作すると、そのイグニッション（ＩＧ）オン信号およびスタータオン信号が入力される。クラッチペダル４３０のストローク量が最大になった場合は、ニュートラルスタートスイッチ５７０がオンになり、エンジンＥＣＵ６０にオン信号が入力される。
【００３２】
エンジンＥＣＵ６０は、エアフローメータ５１０等によって検知された吸入空気量や、スロットル開度から算出された吸入空気量に基づいて燃料噴射量を制御したり、スロットル開度に基づいて燃料噴射量を制御したりする。このとき、エンジンＥＣＵ６０は、各センサからの信号に基づいて、最適な燃焼状態になるように、エンジン回転数およびエンジン負荷に応じた噴射量と噴射時期とを制御する。このエンジン本体１０においては、燃料を筒内に直接噴射するため、噴射時期制御と噴射量制御とを同時に行なう。また、エンジンＥＣＵ６０は、クランク角センサ５２０やカムポジションセンサ等によって検知された信号（ノッキングセンサ等も含む）に基づいて、最適な点火時期になるように点火時期制御が行なわれる。このような制御により、エンジン本体１０の高出力化および低エミッション化の両立を実現している。
【００３３】
また、エンジンＥＣＵ６０は、エンジンのアイドル時において、エンジン回転数ＮＥが予め定められた目標回転数になるように、エンジン回転数ＮＥのフィードバック制御により、スロットルバルブ１９０を制御する（スロットル開度を制御する）。たとえば、目標回転数と検知されたエンジン回転数ＮＥとの差に基づいて、スロットル開度が設定される。
【００３４】
さらに、エンジンＥＣＵ６０は、たとえばエンジン始動直後において、触媒２００が活性化していないという条件等を含む予め定められた暖機制御実行条件が満たされた場合には、触媒２００の暖機制御を実行する。触媒２００の暖機制御実行条件には、アイドル時であるという条件も含まれる。触媒２００の暖機制御においては、通常時に比べてスロットル開度が大きく設定される。触媒２００の暖機制御時におけるスロットル開度は、実験やシミュレーション等により予め定められる。スロットル開度が大きくされることにより、エンジンに吸入される空気量が増量される。
【００３５】
また、点火時期が遅角されるとともに、燃料噴射時期が吸気工程から圧縮工程に変更されたり、吸気工程および圧縮工程に変更されたりして、成層燃焼もしくは弱成層燃焼が行なわれる。
【００３６】
エンジンに吸入される空気量を増量するように（スロットル開度が大きくなるように）スロットルバルブ１９０が制御された後、予め定められるディレー時間が経過すると、点火時期の遅角制御が開始されるとともに、燃料噴射時期が変更される。なお、点火時期の遅角制御の開始と燃料噴射時期の変更とを異なるタイミングで行なうようにしてもよい。
【００３７】
図２を参照して、本実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵ６０により実行されるプログラムの制御構造について説明する。
【００３８】
ステップ（以下、ステップをＳと略す。）１００にて、エンジンＥＣＵ６０は、アクセル開度センサ５５０から送信された信号に基づいて、アクセル開度を検知する。
【００３９】
Ｓ２００にて、エンジンＥＣＵ６０は、エンジンがアイドル状態であるか否かを判別する。たとえば、アクセル開度が「０」であるという条件等を含む予め定められた条件が満たされた場合、エンジンがアイドル状態であると判別される。アイドル状態であると（Ｓ２００にてＹＥＳ）、処理はＳ７００に移される。もしそうでないと（Ｓ２００にてＮＯ）、処理はＳ３００に移される。
【００４０】
Ｓ３００にて、エンジンＥＣＵ６０は、検知されたアクセル開度に基づいて、スロットル開度を設定する。スロットル開度は、アクセル開度等をパラメータとして、実験等により予め定められたマップを用いて設定される。なお、後述するように、エンジンＥＣＵ６０は、たとえばスロットル開度が設定されたタイミングに対して、Ｔ（１）秒だけ遅延させてスロットルバルブ１９０に制御信号を出力し、スロットル開度を変化させる。したがって、設定されたスロットル開度は、Ｔ（１）秒後の将来におけるスロットル開度であるといえる。
【００４１】
Ｓ４００にて、エンジンＥＣＵ６０は、スロットル開度等をパラメータとして実験等により予め定められたエアモデルを用いて、設定されたスロットル開度に基づいて、エンジン本体１０の筒内に充填される空気量（エンジンに吸入される空気量）を予測する。Ｓ４００にて予想される空気量は、設定されたスロットル開度が実現されるタイミングにおける将来の空気量である。すなわち、予想される空気量は、Ｔ（１）秒後の将来における空気量であるといえる。
【００４２】
Ｓ５００にて、エンジンＥＣＵ６０は、予測された空気量に基づいて、エンジン本体１０に噴射される燃料噴射量を算出する。燃料噴射量は、所望の空燃比（たとえば理論空燃比）になるように算出される。Ｓ５００にて算出される燃料噴射量は、設定されたスロットル開度が実現されるタイミングにおける将来の燃料噴射量である。すなわち、算出される燃料噴射量は、Ｔ（１）秒後の将来における燃料噴射量であるといえる。
【００４３】
Ｓ６００にて、エンジンＥＣＵ６０は、Ｔ（１）秒後（たとえばスロットル開度が設定されたタイミングに対してＴ（１）秒後）に、設定されたスロットル開度になるようにスロットルバルブ１９０への制御信号を出力する。また、エンジンＥＣＵは、算出された量の燃料が噴射されるように、インジェクタ２１０への制御信号を出力する。その後、この処理は終了する。
【００４４】
Ｓ７００にて、エンジンＥＣＵ６０は、スロットル開度を設定する。Ｓ８００にて、エンジンＥＣＵ６０は、設定されたスロットル開度が、エンジン回転数ＮＥのフィードバック制御により設定されたものであるか、触媒２００の暖機制御により設定されたものであるかを判別する。設定されたスロットル開度が、エンジン回転数ＮＥのフィードバック制御により設定されたものであるか、触媒２００の暖機制御により設定されたものであるかは、たとえばフィードバック制御や暖機制御の実行時においてフラグを設定することにより判別される。
【００４５】
スロットル開度がエンジン回転数ＮＥのフィードバック制御により設定されたものであると（Ｓ８００にてフィードバック）、処理はＳ９００に移される。スロットル開度が触媒暖機制御の実行により設定されたものであると（Ｓ８００にて触媒暖機）、処理はＳ４００に移される。
【００４６】
Ｓ９００にて、エンジンＥＣＵ６０は、エンジン回転数ＮＥのフィードバック制御により設定されたスロットル開度に基づいて、燃料噴射量を算出する。
【００４７】
Ｓ１０００にて、エンジンＥＣＵ６０は、設定されたスロットル開度になるようにスロットルバルブ１９０への制御信号を出力する。また、エンジンＥＣＵは、算出された量の燃料が噴射されるように、インジェクタ２１０への制御信号を出力する。この場合、スロットル開度が設定されたタイミングや燃料噴射量が算出されたタイミングに対して遅延させずに（Ｔ（１）秒経過する前に）制御信号が出力される。その後、この処理は終了する。
【００４８】
以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵ６０の動作について説明する。
【００４９】
アクセル開度センサ５５０から送信された信号に基づいて、アクセル開度が検知され（Ｓ１００）、エンジンがアイドル状態であるか否かが判別される（Ｓ２００）。運転者によりアクセルペダル４２０が操作されており、アクセル開度が「０」ではなく、エンジンがアイドル状態でないといえる場合（Ｓ２００にてＮＯ）、アクセル開度等をパラメータとして求められたマップを用いて、スロットル開度が設定される（Ｓ３００）。
【００５０】
このスロットル開度に基づいて筒内に充填される空気量がエアモデルを用いて予測される（Ｓ４００）。さらに、この空気量に基づいて、所望の空燃比（たとえば理論空燃比）になるような燃料噴射量が算出される（Ｓ５００）。
【００５１】
このとき、特に過渡時において、アクセル開度の変動量が大きい場合は、それに伴ないスロットル開度の変動量も大きくなる。したがって、スロットル開度に基づいて空気量を算出し、その空気量に応じて所望の空燃比（たとえば理論空燃比）になるように燃料を噴射したとしても、燃料を噴射する際にはスロットル開度が変化し、空気量が変化している場合があり得る。
【００５２】
そこで、Ｔ（１）秒後に、設定されたスロットル開度になるようにスロットルバルブ１９０への制御信号が出力されるとともに、算出された量の燃料が噴射されるように、インジェクタ２１０への制御信号が出力される（Ｓ６００）。これにより、充填される空気量に対して、所望の空燃比になり得る量の燃料を、Ｔ（１）秒後に噴射することができる。そのため、空燃比を精度よく制御することができる。
【００５３】
アイドル状態である場合（Ｓ２００にてＹＥＳ）においては、スロットル開度が設定されると（Ｓ７００）、設定されたスロットル開度が、エンジン回転数ＮＥのフィードバック制御により設定されたものであるか、触媒暖機制御の実行により設定されたものであるかが判別される（Ｓ８００）。
【００５４】
スロットル開度がエンジン回転数ＮＥのフィードバック制御により設定されたものである場合（Ｓ８００にてフィードバック）においては、速やかにスロットル開度を変化させる必要があり得る。たとえばエンジン回転数が急低下した場合などにおいては、エンジンのストールを抑制するために、スロットル開度を速やかに大きくし、筒内に充填される空気量を増量してエンジンの出力を速やかに増大する必要がある。
【００５５】
したがって、スロットル開度がエンジン回転数ＮＥのフィードバック制御により設定されたものである場合においては、スロットルバルブ１９０への制御信号の出力タイミングを遅延し難い。そのため、スロットル開度に基づいて、筒内に充填される将来の空気量を精度よく予測することが難しい。その結果、筒内に充填される空気量に精度よく対応した燃料噴射量を算出し難く、空燃比の制御精度が悪化し得る。
【００５６】
そこで、アイドル時において設定されたスロットル開度がエンジン回転数ＮＥのフィードバック制御により設定されたものである場合（Ｓ７００にてフィードバック）は、将来の空気量を予測する代わりに燃料噴射量が算出され（Ｓ９００）、遅延させることなく速やかに制御信号が出力される（Ｓ１０００）。
【００５７】
これにより、スロットル開度に応じて吸入され得る空気量を見込んだ量の燃料を噴射することができる。そのため、筒内に充填される空気量に応じた量の燃料を噴射することができる。そのため、所望の空燃比を得ることができる。
【００５８】
一方、上述したように、触媒２００の暖機制御により設定されるスロットル開度は、実験やシミュレーション等により予め定められた開度である。したがって、設定されたスロットル開度が触媒暖機制御により設定されたものである場合（Ｓ８００にて触媒暖機）、将来のスロットル開度を予測することが可能である。
【００５９】
そこで、アイドル時において設定されたスロットル開度が触媒暖機制御の実行により設定されたものである場合（Ｓ８００にて触媒暖機）、このスロットル開度に基づいて筒内に充填される空気量がエアモデルを用いて予測される（Ｓ４００）。さらに、この空気量に基づいて、所望の空燃比（たとえば理論空燃比）になるような燃料噴射量が算出され（Ｓ５００）、Ｔ（１）秒後に制御信号が出力される（Ｓ６００）。これにより、充填される空気量に対して、所望の空燃比になり得る量の燃料を、Ｔ（１）秒後に噴射することができる。そのため、空燃比を精度よく制御することができる。
【００６０】
以上のように、本実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵによれば、アイドル時に設定されたスロットル開度がエンジン回転数ＮＥのフィードバック制御により設定されたものである場合、スロットル開度に対応して吸入される空気量空気量を見込んだ燃料噴射量が算出される。これにより、スロットルバルブへの制御信号の出力タイミングを遅延することにより筒内に充填される空気量を精度よく予測することが難しい場合においても、空気量に応じた量の燃料を噴射することができる。そのため、所望の空燃比を得ることができる。その結果、空燃比を精度よく制御することができる。一方、アイドル時において設定されたスロットル開度が触媒暖機制御の実行により設定されたものである場合、スロットル開度は、実験やシミュレーション等により予め定められた開度である。したがって、スロットルバルブに制御信号を出力する前において、スロットル開度を精度よく予測することが可能である。そのため、アイドル時において設定されたスロットル開度が触媒暖機制御の実行により設定されたものである場合、そのスロットル開度に基づいて、筒内に充填される空気量がエアモデルを用いて予測される。この空気量に基づいて燃料噴射量が算出され、スロットルバルブおよびインジェクタに対して、Ｔ（１）秒後に制御信号が出力される。これにより、充填される空気量に対して、所望の空燃比になり得る量の燃料を、Ｔ（１）秒後に噴射することができる。そのため、空燃比を精度よく制御することができる。
【００６１】
なお、本実施の形態においては、触媒２００の暖機制御を実行する際、スロットル開度を予め定められた開度に設定していたが、アイドル時の減速中におけるフューエルカットを、触媒２００の温度上昇を抑制するために中止する際に、スロットル開度を予め定められた開度に設定するようにしてもよい。
【００６２】
この場合、アイドル時において設定されたスロットル開度がフューエルカットの中止により設定されたものである場合、そのスロットル開度に基づいて、筒内に充填される空気量をエアモデルにより予測するようにしてもよい。
【００６３】
また、アイドル時において設定されたスロットル開度が触媒２００の暖機制御により設定されたものである場合には、スロットル開度に基づいて燃料噴射量を算出し、フューエルカットの中止により設定されたものである場合には、スロットル開度に基づいて筒内に充填される空気量をエアモデルにより予測するようにしてもよい。
【００６４】
さらに、アイドル時において設定されたスロットル開度がフューエルカットの中止により設定されたものである場合には、スロットル開度に基づいて燃料噴射量を算出し、触媒２００の暖機制御により設定されたものである場合には、スロットル開度に基づいて筒内に充填される空気量をエアモデルにより予測するようにしてもよい。
【００６５】
さらに、アイドル時において設定されたスロットル開度が触媒２００の暖機制御や、フューエルカットの中止により設定されたものである場合以外に、その他、予め定められた開度にスロットル開度を設定するものであれば、筒内に充填される空気量をエアモデルにより予測するようにしてもよい。
【００６６】
さらに、アイドル時において設定されたスロットル開度がエンジン回転数ＮＥのフィードバック制御により設定されたものである場合以外に、その他、速やかにスロットル開度を変化させる必要があるものであれば、スロットル開度に基づいて燃料噴射量を算出するようにしてもよい。
【００６７】
さらに、スロットルバルブの開度を調整する代わりに、もしくは加えて、吸気バルブ１６０のリフト量を調整することにより、筒内に充填される空気量（エンジンに吸入される空気量）を調整するようにしてもよい。この場合、スロットル開度の代わりに、もしくは加えて、リフト量に基づいて、筒内に充填される空気量を予測したり、燃料噴射量を算出したりするようにしてもよい。
【００６８】
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の実施の形態に係る制御装置で制御されるエンジンの全体構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る制御装置であるエンジンＥＣＵで実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７０】
１０  エンジン本体、６０  エンジンＥＣＵ、１００  シリンダブロック、１１０  シリンダヘッド、１５０  点火プラグ、１６０  吸気バルブ、１９０  スロットルバルブ、２００  触媒、２１０  インジェクタ、５１０  エアフローメータ、５２０  クランク角センサ、５３０  Ａ／Ｆセンサセンサ、５４０  スロットル開度センサ、５５０  アクセル開度センサ、５６０  車速センサ、５８０  冷却水温センサ、５９０  大気圧センサ。
【図１】
2007056846.tif 000003
【図２】
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