(57)【要約】    【課題】煩雑な作業等を必要とすることなく、吸入空気量制御の精度を維持しつつ、スロットルバルブの上流側に配設される吸入空気流量計測手段（エアフローメータ等）の計測誤差の発生を防止する。    【解決手段】機関１の吸気通路において、スロットルバルブ４は吸入空気流量を計測するエアフローメータ２１の吸気下流側に配設される。Ｃ／Ｕ２０は、スロットルバルブ４を通過する吸入空気の流速とそのときの音速との比である流速音速比が所定値以上となるように（言い換えると、スロットルバルブ４を通過する吸入空気が圧縮性を示す状態又はこれに近い状態となるように）スロットルバルブ４の開度を制御する。【選択図】  図１
2007071044.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関の吸気通路に介装され、吸入空気流量を計測する吸入空気流量計測手段よりも吸気下流側に配設されるスロットルバルブと、
前記スロットルバルブの開度を制御するスロットル制御手段と、を備え、
前記スロットル制御手段は、前記スロットルバルブを通過する吸入空気の流速とそのときの音速との比である流速音速比が所定値以上となるように、前記スロットルバルブの開度を制御することを特徴とする内燃機関のスロットル制御装置。
【請求項２】
前記スロットル制御手段は、前記スロットルバルブを通過する吸入空気が圧縮性を示す状態となるように、前記スロットルバルブの開度を制御することを特徴とする請求項１記載の内燃機関のスロットル制御装置。
【請求項３】
前記流速音速比が前記所定値以上となるように、前記スロットルバルブを通過する吸入空気の下限流速を算出する下限流速算出手段と、
前記スロットルバルブを全開としたときの全開時吸入空気流量を体積流量として算出する全開時吸入空気流量算出手段と、
前記下限流速と前記全開時吸入空気流量とに基づいて、前記スロットルバルブにおける吸入空気の流速が前記下限流速以上となる上限スロットル開口面積を算出する上限スロットル開口面積算出手段と、
前記上限スロットル開口面積をスロットル開度に変換して上限スロットル開度とする上限スロットル開度算出手段と、備え、
前記スロットル制御手段は、上限スロットル開度を超えないように、前記スロットルバルブの開度を制御することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の内燃機関のスロットル制御装置。
【請求項４】
機関運転状態に基づいて基本目標スロットル開度を設定する基本目標スロットル開度設定手段を備え、
前記スロットル制御手段は、前記基本目標スロットル開度と前記上限スロットル開度とのうちの小さい方の開度となるように、前記スロットルバルブの開度を制御することを特徴とする請求項３記載の内燃機関のスロットル制御装置。
【請求項５】
機関の吸気通路に介装され、吸入空気流量を計測する吸入空気流量計測手段よりも吸気下流側に配設されるスロットルバルブと、
前記スロットルバルブの開度を制御するスロットル制御手段と、を備え、
前記スロットル制御手段は、前記吸入空気流量計測手段の計測誤差が許容できる吸気脈動のレベルを許容吸気脈動レベルとして設定し、前記スロットルバルブに伝達される吸気脈動レベルが前記許容吸気脈動レベル以下となるように、前記スロットルバルブの開度を制御することを特徴とする内燃機関のスロットル制御装置。
【請求項６】
前記許容吸気脈動レベルを実現する流速音速比を算出し、この算出した流速音速比とそのときの音速とから前記スロットルバルブにおける下限流速を算出する第２下限流速算出手段と、
前記スロットルバルブを全開としたときの全開時吸入空気流量を体積流量として算出する全開時吸入空気流量算出手段と、
前記下限流速と前記全開時吸入空気流量とに基づいて、前記スロットルバルブにおける吸入空気の流速が前記下限流速以上となる上限スロットル開口面積を算出する上限スロットル開口面積算出手段と、
前記上限スロットル開口面積をスロットル開度に変換して上限スロットル開度とする上限スロットル開度算出手段と、備え、
前記スロットル制御手段は、上限スロットル開度を超えないように、前記スロットルバルブの開度を制御することを特徴とする請求項５記載の内燃機関のスロットル制御装置。
【請求項７】
機関運転状態に基づいて基本目標スロットル開度を設定する基本目標スロットル開度設定手段を備え、
前記スロットル制御手段は、前記基本目標スロットル開度と前記上限スロットル開度とのうちの小さい方となるように、前記スロットルバルブの開度を制御することを特徴とする請求項６記載の内燃機関のスロットル制御装置。
【請求項８】
前記全開時吸入空気流量算出手段は、排気量、機関回転速度及び前記スロットルバルブ全開時の全開時体積効率に基づいて、前記全開時吸入空気流量を算出することを特徴とする請求項３、４、６、７のいずれか１つに記載の内燃機関のスロットル制御装置。
【請求項９】
前記全開時体積効率は、機関回転速度に基づいて算出されることを特徴とする請求項８記載の内燃機関のスロットル制御装置。
【請求項１０】
前記内燃機関が可変動弁装置又は可変吸気装置を備えるものであって、
前記全開時体積効率を前記可変動弁装置又は前記可変吸気装置の動作状態に応じて補正することを特徴とする請求項９記載の内燃機関のスロットル制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のスロットル制御装置に関し、特に、内燃機関のスロットルバルブ上流側に配設された吸入空気流量計測手段（流量計）の計測誤差を防止するスロットル制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の内燃機関のスロットル制御装置としては、例えば、特許文献１に記載のものがある。この装置は、吸気管内の圧力の脈動（吸気脈動）や偏流が発生する状態を予測し、そのような状態を避けるようにスロットルバルブの開閉制御を行うことで、吸入空気流量計測手段の計測誤差を防止するようにしている。
【特許文献１】特開２０００−３２０３７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前記従来の装置では、機関回転速度や吸排気バルブの開閉タイミング毎に、制限すべきスロットル開度（スロットル開度の上限）をあらかじめ設定しておく必要がある。このため、煩雑な作業を伴い、また、工数も多くなる。
また、吸気脈動が発生する機関回転速度等は、ふつう、吸気温度によって変化するものであるが、この点が全く考慮されていない。このため、あらかじめスロットル開度の上限を設定しておいたとしても、そのときの吸気温度によっては、設定した上限よりも低い開度で吸気脈動が発生してしまう（従って、計測誤差が増加する）可能性がある。
【０００４】
なお、このような事態を回避するために、スロットル開度の上限を安全サイド側（より低開度側）に設定しておくことも考えられるが、そうすると、多くの場合にスロットル開度を必要以上に制限することになり、今度は吸気量（トルク）の低下を招いてしまうおそれが生じる。
以上のように、吸入空気流量計測手段の計測誤差の防止と精度のよい吸入空気量制御との両立という観点から見ると、前記従来の装置では、十分な対策等が講じられているとは言えず、更なる改良の余地があった。
【０００５】
本発明は、このような従来の問題に着目してなされたものであり、煩雑な作業等を必要とすることなく、吸入空気量制御の精度を維持しつつ、スロットルバルブの吸気上流側に配設された吸入空気流量計測手段の計測誤差を効果的に防止できるスロットル制御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、第１の発明は、内燃機関のスロットル制御装置であって、機関の吸気通路に介装され、吸入空気流量を計測する吸入空気流量計測手段よりも吸気下流側に配設されるスロットルバルブと、前記スロットルバルブの開度を制御するスロットル制御手段と、を備え、前記スロットル制御手段は、前記スロットルバルブを通過する吸入空気の流速とそのときの音速との比である流速音速比が所定値以上となるように、前記スロットルバルブの開度を制御することを特徴とする。
【０００７】
また、第２の発明は、内燃機関のスロットル制御であって、機関の吸気通路に介装され、吸入空気流量を計測する吸入空気流量計測手段よりも吸気下流側に配設されるスロットルバルブと、前記スロットルバルブの開度を制御するスロットル制御手段と、を備え、前記スロットル制御手段は、前記吸入空気流量計測手段の計測誤差が許容できる吸気脈動のレベルを許容吸気脈動レベルとして求め、前記スロットルバルブに伝達される吸気脈動レベルが前記許容吸気脈動レベル以下となるように、前記スロットルバルブの開度を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
第１の発明によれば、スロットルバルブを通過する吸入空気の流速とそのときの音速との比であり流速音速比が所定値以上となるように、スロットルバルブの開度を制御するので、このスロットルバルブ部分で吸気脈動は急激に減衰し上流側にはほとんど伝達されない。このため、吸入空気流量計測手段には吸気脈動が伝達されず、計測誤差の発生を防止できるという効果がある。特に、圧縮性を示す状態を物理的に計算し、その状態を満たすようにスロットルバルブの開度を制御すればよいので、条件適合（機関回転速度毎や吸気温度毎）などの煩雑な実験や作業が不要となり、簡便である。ここで、前記流速音速比が所定値以上となる場合には、例えば、スロットルバルブを通過する吸入空気が圧縮性を示す状態及びこれに近い状態が含まれる。
【０００９】
第２の発明によれば、吸気脈動が発生したとしても、そのレベルが吸入空気流量計測手段の計測誤差が許容できる（計測誤差が所定の許容範囲内となる）吸気脈動レベル以下となるようにスロットルバルブの開度が制御されるので、吸入空気流量計測手段の計測精度と出力性能との両立をより高精度に行えるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る内燃機関の吸気系の概略構成を示している。図１に示すように、本実施形態に係る内燃機関１の吸気系は、吸気上流側から見て順に、エアダクト２、エアクリーナ３、スロットルバルブ４、吸気コレクタ５、吸気マニホールド６、シリンダヘッド側の吸気ポート７、及びこの吸気ポート７と燃焼室８との連通を開閉する吸気バルブ９を含んで構成されている。
【００１１】
エアダクト２から導入された空気（吸気）は、エアクリーナ３を通過する際に、ほこりやゴミが除去される。スロットルバルブ４は開閉操作され、その開度に応じて吸気通路の通路断面積（以下、単に「開口面積」という）を変化させて機関に吸入される空気流量（吸入空気流量）を調整する。このスロットルバルブ４で流量調整された空気は、吸気コレクタ５に集められた後に、吸気マニホールド６及びこれに接続する各吸気ポート７により各気筒に分配される。そして、吸気バルブ９が開くことにより、空気（吸気）が燃焼室８内（シリンダ内）に吸入される（吸気ポート７で燃料が噴射される構成の場合は混合気が吸入されることになる）。
【００１２】
また、スロットルバルブ４の吸気上流側には、吸入空気流量計測手段としての温度センサ付きのエアフローメータ２１が配設されている。このエアフローメータ２１によって機関の吸入空気流量（質量流量）、吸気温度が検出される。
コントロールユニット（Ｃ／Ｕ）２０には、機関の運転状態等を示す情報として各種センサの検出信号等が入力される。これらの各種センサには、前記エアフローメータ２１の他にも、スロットル開度ＴＶＯを検出するスロットル開度センサ２２、機関回転速度Ｎｅを検出する回転速度センサ２３、アクセル開度ＡＰＯを検出するアクセルセンサ２４等が含まれている。
【００１３】
そして、Ｃ／Ｕ２０は、入力された検出信号に基づいて所定の演算処理を行い、スロットル制御、燃料噴射弁制御及び点火制御等の各種制御を実行する。したがって、かかるＣ／Ｕ２０が本発明に係るスロットル制御手段としての機能を有する。
ところで、前記エアフローメータ２１で検出（計測）される吸入空気流量は、燃料噴射制御等の各種制御に用いられるものであり、その計測精度がそのまま制御精度に影響することになる。
【００１４】
エアフローメータ２１の計測誤差は、主として、その下流側で発生した吸気脈動がエアフローメータ２１に伝達することにより発生するものである。一方、エアフローメータ２１の下流側で吸入空気が圧縮性を示す状態となる部分、すなわち、吸入空気が圧縮性流れ（圧縮性の影響が顕著となる流れであり、基本的には音速に近い高速な流れのことである）となる部分が存在すると、吸気脈動はその部分で減衰し、それよりも上流側に伝達されないことが確認されている。
【００１５】
ここで、エアフローメータ２１の下流側で最も吸入空気の流速が速くなる部分は、通常、スロットルバルブ４が配設されているところであるから、スロットルバルブ４を通過する吸入空気が圧縮性を示す状態（圧縮性流れとなる状態）とすれば、当該スロットルバルブ４よりも上流側に配設されるエアフローメータ２１には吸気脈動がほとんど伝達されず、エアフローメータ２１における計測誤差の発生を効果的に防止できることになる。
【００１６】
そこで、本実施形態では、エアフローメータ２１の吸気下流側に配設されるスロットルバルブ４において、吸入空気が圧縮性を示す状態（圧縮性流れ）となるように、スロットルバルブ４の開度を制御（制限）することで、吸気脈動のエアフローメータ２１への伝達を防止してエアフローメータ２１の計測誤差の発生を防止（抑制）するようにしている。
以下、本実施形態においてＣ／Ｕ２０によって実行されるスロットル制御（より具体的に言うと、エアフローメータ２１の計測誤差の発生を防止するためのスロットル制御）について説明する。
【００１７】
まず、図２は、スロットル開度ＴＶＯと吸入空気流量との関係を機関回転速度Ｎｅ別に示したものである。この図２に示されるように、スロットル開度ＴＶＯを大きく開いたとしても吸入空気流量があまり増えない領域（すなわち、不感領域）が存在する。このことは、当該不感領域においては、スロットル開度ＴＶＯを多少変化させたとしても（若干スロットルを閉じたとしても）、吸入空気流量はほとんど変化しないことを意味する。更に言えば、機関の運転状態に応じた目標スロットル開度ｔＴＶＯが設定されていたとしても、この目標スロットル開度ｔＴＶＯ「付近」に制御しさえすれば、必ずしも目標スロットル開度ｔＴＶＯそのものに制御しなくても問題がない（十分な吸入空気流量を確保できる）ことを意味している。なお、図２は、機関回転速度Ｎｅが低いほど、低スロットル開度で前記不感領域に入る傾向があることも示している。
【００１８】
以上より、通常使用する多くの運転領域においては、多少スロットル開度ＴＶＯを変化させたとしても、それによって大きな影響を受けない（吸入空気流量が大きく変化するようなことはない）ことが理解できる。
次に、図３は、スロットル開度ＴＶＯと吸入効率（そのスロットル開度での吸入空気流量／スロットル全開時の吸入空気流量）との関係を機関回転速度Ｎｅ別に示したものである。ここで、吸気脈動は、吸入効率が少し小さくなるだけで、ほとんどスロットルバルブ４の上流側に伝達しなくなる傾向があることが分かっている。また、図３に示されるように、スロットル開度ＴＶＯを低くする（スロットルを閉じる）ことにより、吸入効率を低下させることができるのであるが、所定の吸入効率（例えば、吸気脈動が伝達しなくなる吸入効率であり、図中ａで示す）を実現するスロットル開度ＴＶＯは、機関回転速度Ｎｅに応じて変化するものである。
【００１９】
そこで、これらの特性を踏まえつつ、いかに吸入空気流量を減らすことなく、エアフローメータ２１に吸気脈動が伝達されることを防止し、エアフローメータ２１の計測誤差の発生を防止するかが、スロットル制御における一つの課題となる。
この点、上述したように、吸気脈動が伝達されない（計測誤差が生じない）吸入効率を実現するスロットル開度ＴＶＯは、機関回転速度Ｎｅによって変化してしまうため（図３参照）、計測誤差の発生（吸気脈動の伝達）を防止するためには、上限スロットル開度ＴＶＯＵを機関回転速度毎に個別に設定する必要が生じる。前述の装置もそのように上限スロットル開度ＴＶＯＵを設定している。
【００２０】
また、図４に示すように、吸気脈動が伝達されない吸入効率を実現するスロットル開度は、吸気温度によっても変化してしまうため、仮に上限スロットル開度ＴＶＯＵを機関回転速度毎に設定したとしても、そのときの吸気温度によっては、スロットル開度の制限が不足して（不十分となって）吸気脈動がエアフローメータ２１に伝達してしまったり、必要以上にスロットル開度を制限してしまったりすることになる。
【００２１】
つまり、前述の装置のように、機関回転速度Ｎｅ毎に上限スロットル開度ＴＶＯＵを設定することにより、一応は、吸気脈動がエアフローメータ２１に伝達されること（エアフローメータ２１の計測誤差の発生）を防止していると言えるかもしれないが、上限スロットル開度ＴＶＯＵの設定自体が非常に煩雑で工数も多くなってしまうし、吸気温度による「ずれ（変化）分」にまでは対応することは困難であるという問題が残る（かりに対応しようとすると、機関回転速度Ｎｅに加えて吸気温度に対しても個別に上限スロットル開度ＴＶＯＵを設定することになり、上限スロットル開度ＴＶＯＵの設定が更に煩雑化することになる）。
【００２２】
これに対し、本実施形態では、図５に示すような「脈動減衰率（吸気脈動がどの程度減衰されるかを示すものであり、前記吸入効率と相関のある値である）」と「流速音速比＝（流速Ｖ／音速Ｃ）」との関係（特性）を用いて上限スロットル開度ＴＶＯＵを設定し、この上限スロットル開度ＴＶＯＵを超えないようにスロットル開度制御を実行することで、エアフローメータ２１の計測誤差の発生を防止（抑制）するようにしている。
【００２３】
この図５に示す特性、すなわち、「流速音速比」と「脈動減衰率」との関係は、一方が決定すれば、その決定した値を実現するための他方の値も一義的に決まるものであり、機関回転速度Ｎｅや吸気温度等によって変化しないため、条件適合のための（煩雑な）実験や作業等の必要がない。この点で従来の装置よりもきわめて有利である。
なお、図５に示すように、「脈動減衰率」とそれを実現するための「流速音速比」とを対応させた「テーブル」として求めておいてもよいが、より簡易には、吸気脈動がスロットル上流側にほとんど伝達しなくなる、あるいは、伝達しても十分無視できる程度となる流速音速比のみを求めておくようにしてもよい。
【００２４】
そして、以上説明した考え方に基づいて実行されるスロットル制御の具体的な内容が図６〜９に示されている。
図６は、目標スロットル開度ｔＴＶＯの設定を示すブロック図である。
図６において、基本目標スロットル開度設定部Ｂ１は、入力される機関の運転状態に基づいて、基本目標スロットル開度ｔＴＶＯ０を設定する。この部分が本発明に係る基本目標スロットル開度設定手段としての機能を有する。
【００２５】
上限スロットル開度設定部Ｂ２は、スロットル開度の上限値（上限スロットル開度）ＴＶＯｕを設定する。なお、かかる設定については後述する（図７参照）。
出力値選択部Ｂ３は、入力される前記基本目標スロットル開度ｔＴＶＯ０及び前記上限スロットル開度ＴＶＯＵのうちの小さい方を選択して最終的な目標スロットル開度ｔＴＶＯとし、これをスロットルアクチュエータ（図示省略）に出力する。
【００２６】
これにより、スロットルバルブ４は、その開度（スロットル開度）ＴＶＯが上限スロットル開度ＴＶＯＵを超えないように制御されることとなり、吸気脈動は、スロットルバルブ４近傍において効果的に減衰される。このため、吸気脈動はエアフローメータ２１に伝達されず、エアフローメータ２１の計測誤差の発生が防止される。
図７は、上限スロットル開度ＴＶＯＵを設定するブロック図であり、前記上限スロットル開度設定部Ｂ２における処理の内容を示している。
【００２７】
図７において、全開時吸入空気流量算出部Ｂ１１は、現在の機関運転状態においてスロットルバルブ４を全開としたときの吸入空気流量（体積流量）を全開時吸入空気流量ＱＶとして算出する。この全開時吸入空気流量ＱＶは、基本的に、スロットル開度（全開値）と機関回転速度Ｎｅとに基づいて算出することができるが、他の方法により算出するようにしてもよい（例えば、後述する図１６〜１８参照）。この部分が本発明に係る全開時吸入空気流量算出手段としての機能を有する。
【００２８】
下限流速（最低流速）設定部Ｂ１２は、スロットルバルブ４を通過する（吸入）空気が、圧縮性を示す状態となる（圧縮性流れとなる）最低速度(以下、これを「下限流速」という)ｖＬを設定する。かかる設定については後述する（図９参照）。
スロットル開口面積算出部Ｂ１３は、前記全開時吸入空気流量（体積流量）ＱＶを前記下限流速ｖＬで除算してスロットル開口面積（通路断面積）ＴＶＡＡ（＝ＱＶ／ｖＬ）を算出する。言い換えると、現在の機関運転状態において、スロットルバルブ４を通過する吸入空気の速度を前記下限流速ｖＬ以上とするためのスロットル開口面積（通路断面積）の最大値（上限スロットル開口面積）を算出する。この部分が本発明に係る上限スロットル開口面積算出手段としての機能を有する。
【００２９】
上限スロットル開度設定部Ｂ１４は、前記スロットル開口面積（最大値）ＴＶＡＡをスロットル開度に変換して上限スロットル開度ＴＶＯｕとする。かかる変換は、例えば図８に示すような「スロットル開口面積−スロットル開度」（変換）テーブルを用いて行う。この部分が本発明に係る上限スロットル開度算出手段としての機能を有する。
図９は、下限流速ＶＬを設定するブロック図であり、前記下限流速設定部Ｂ１２における処理の内容を示している。この図９に示す部分が本発明に係る下限流速算出手段としての機能を有する。
【００３０】
図９において、流速音速比設定部Ｂ２１は、入力された（設定された）脈動減衰率に基づいて、例えば前記図５の特性により、入力された脈動減衰率となるような「流速音速比」を設定する。ここで、入力される脈動減衰率は、基本的には、各機関に応じてあらかじめ設定されるものであるが、上述したように、吸気脈動がスロットル上流側に伝達されなくなる（又は伝達されたとしても十分無視できる程度となる）流速音速比のみを求めておいた場合には、（脈動減衰率が入力されることなく）当該流速音速比が設定されることになる。
【００３１】
音速算出部Ｂ２２は、現在の吸気温度に基づいて、図に示すような「吸気温度−音速」テーブルを検索することにより、現在の「音速Ｃ」を算出する。
乗算部Ｂ２３は、流速音速比設定部Ｂ２１で設定した「流速音速比」に、音速算出部Ｂ２２で算出した「音速Ｃ」を乗算して「流速」とする。ここで算出された「流速」が前記脈動減衰率を実現するためのスロットルバルブ４における最低流速、すなわち、前記「下限流速ｖＬ」に相当する。そして、この「下限流速ｖＬ」が前記スロットル開口面積算出部Ｂ１３（図７参照）に出力されることになる。
【００３２】
以上説明したように、本実施形態によると、スロットルバルブ４において吸入空気が圧縮性を示す状態となるように（すなわち、スロットルバルブ４を通過する吸入空気が圧縮性流れとなるように）スロットル開度制御を実行するので、吸気脈動のスロットルバルブ４の上流側への伝達をなくすことができ、エアフローメータ２１の計測誤差の発生を防止できる。
【００３３】
具体的には、スロットルバルブ４を通過する空気の速度（流速）と音速との比である「流速音速比」が（圧縮性を示す値である）所定値以上となるように、スロットルバルブ４の開度を制御することにより、スロットルバルブ４において吸入空気が圧縮性を示す状態となるようにしている。すなわち、機関関運転状態（例えば、アクセル操作量）に基づいて通常設定される「基本目標スロットル開度ｔＴＶＯ０」と、スロットルバルブ４において吸入空気が圧縮性を示す状態となるための「上限スロットル開度ＴＶＯＵ」との最小値選択によって最終的な目標スロットル開度ｔＴＶＯを設定し、これをスロットルアクチュエータに出力する(図６参照)。これにより、エアフローメータ２１の計測誤差を防止する安定したスロットル制御を実現している。
【００３４】
なお、吸入空気が、「完全に」圧縮性を示す状態（圧縮性流れ）となるには、通常、スロットルバルブ４を通過する吸入空気の流速が音速以上であることが必要となるが、音速以上となっていなくても、吸気脈動がエアフローメータ２１に伝達されない（わずかに伝達されたとしても、その影響がほとんどない）状態となれば十分であり、本明細書における「圧縮性を示す状態」という表現は、「圧縮性を示す状態又はこれに近い状態」を意味しており、スロットルバルブ４を通過する空気の流速が音速に到達してしない状態も含むものとする。
【００３５】
また、図１０に示すように、スロットル開度を（上限値以下に）制限する必要がない領域では、上限スロットル開度ＴＶＯＵの設定を停止して演算負荷等の軽減を図るようにしてもよい。この制限する必要のない領域としては、（１）スロットルバルブ４を全開としても吸入空気が圧縮性を示す状態となるような運転条件（すなわち、機関回転速度Ｎｅがスロットル全開時でも圧縮性を示す状態となる所定回転速度ＮｅＳ以上の高回転領域である場合；Ｓ１→Ｓ４））と、（２）機関回転速度Ｎｅが最低となっても吸入空気が圧縮性を示す状態となるような運転条件（低すなわち、最小回転速度においても圧縮性を示す状態となる所定スロットル開度ＴＶＯＳ以下となる低スロットル開度領域である場合；Ｓ２→Ｓ４）とが考えられる。
【００３６】
ところで、以上は本発明の基本的な一実施形態について説明したものであり、これに様々な変形や改良を付加することも可能である。そのような変形例をいくつか説明しておくが、これらは代表的な例であり、他にも多くの変形例があることは言うまでもない。
（変形例１  下限流速の他の算出方法）
前記実施形態では、エアフローメータ２１の計測誤差を発生させる脈動を防止するようにスロットルバルブ４（の開度）を制御している（これを「脈動防止」という）が、エアフローメータ２１の計測誤差（すなわち、脈動の伝達）をある程度許容しつつ、その計測誤差（脈動）が所定範囲内となるようにスロットルバルブ４で脈動を制御する（これを「脈動制御」という）ことも可能である。すなわち、前記実施形態では、吸気脈動が発生しない「圧縮性流れ」となるようにスロットル制御を実行するのに対して、ここでは、主として、吸気脈動の発生する「非圧縮性流れ」の領域において、計測誤差（吸気脈動）が所定範囲内となるようにスロットル制御を実行するのである。これは、機関の運転状態にかかわらず、計測精度と出力性能との両立をより高精度に行えるという点で有利である。
【００３７】
このような「脈動制御」を行う場合には、前記実施形態がスロットルバルブ４において流速音速比が所定値以上となる（圧縮性を示す状態となる）「下限流速」を求めたのに対し、以下のようにして「下限流速」の算出を行うようにすればよい（すなわち、下限流速の算出方法のみが前記実施形態と異なり、その他は、前記実施形態（脈動防止）における処理と同じである）。なお、以下の説明では、前記実施形態で算出される下限流速（すなわち、脈動防止における下限流速）をｖＬとしたのに対して、ここで算出される下限流速（すなわち、脈動制御における下限流速）を第２下限流速ｖＬ２としている。
【００３８】
図１１〜１５は、（脈動制御における）第２下限流速ｖＬ２の算出を示している。この図１１〜１５の部分が本発明に係る第２下限流速算出手段としての機能を有する。
図１１は、許容できる脈動振幅率を算出するブロック図である。ここで、脈動振幅率とは、いわば「吸気脈動の大きさ（又は、吸気脈動レベル）」を示す値の一例であり、脈動率、振幅率、脈動振幅などとしても同様に取り扱うことができる。
【００３９】
図１１において、許容誤差率設定部Ｂ１０１は、制御システム全体として許容できる（又は許容され得る）エアフローメータ２１の計測誤差の程度、すなわち、許容計測誤差率（例えば、４％）を設定する。なお、この許容計測誤差率は、基本的には、各機関（車種）等に応じてあらかじめ設定されるものであるが、機関の運転状態に応じて可変設定するようにしてもよい。
【００４０】
許容脈動振幅率設定部Ｂ１０２は、設定した許容計測誤差率に基づいて、図に示すような「計測誤差率−脈動振幅率」テーブルを検索することにより、許容できる脈動振幅率（吸気脈動のレベル）を設定（算出）する。なお、ここで用いる「計測誤差率−脈動振幅率」テーブルは、エアフローメータ２１の有する特性からあらかじめ作成しておくことが可能である。
【００４１】
図１２は、現在の状態を所定の基準状態とした場合の基準相当の機関回転速度（以下、「相当機関回転速度」という）Ｎｅ０を算出するブロック図である。この相当機関回転速度Ｎｅ０は、所定の基準状態と現在の状態との間における、機関回転速度と脈動振幅率との関係の（回転速度の）ずれ分を補正するために算出される。ここでは、スロットル全開（ＷＯＴ）時における「機関回転速度−脈動振幅率」の関係（後述する図１３のＢ３０１で用いるテーブル参照）を設定した（求めた）ときの状態（特に吸気温度）を前記所定の基準状態とする。
【００４２】
まず、音速算出部Ｂ２０１は、現在の状態（現在の吸気温度）における音速Ｃを算出する。また、基準音速算出部Ｂ２０２は、前記基準状態（基準吸気温度）における音速（基準音速）Ｃ０を算出する。これらは、いずれも図に示すような「吸気温度−音速」テーブルを検索することにより行う（前記図９のＢ２２と同じである）。
そして、除算部Ｂ２０３は、現在の音速Ｃと基準音速Ｃ０との比（Ｃ／Ｃ０）を算出し、乗算部Ｂ２０４は、除算部Ｂ２０３で算出した比（Ｃ／Ｃ０）に、現在の機関回転速度Ｎｅを乗算して相当機関回転速度Ｎｅ０とする（すなわち、現在の状態の音速と基準状態との音速との比により機関回転速度を補正する）。
【００４３】
図１３は、基準相当の脈動振幅率（相当脈動振幅率）を算出するブロック図である。
図１３において、相当脈動振幅率算出部Ｂ３０１は、前記相当機関回転速度Ｎｅ０に基づいて、図に示すような「機関回転速度−脈動振幅率」テーブルを検索することにより、基準相当の脈動振幅率（相当脈動振幅率）を算出する。
図１４は、前記基準状態においてスロットルバルブ４を全開としたときの脈動減衰率（以下「全開時基準脈動減衰率」という）を算出するブロック図である。
【００４４】
図１４において、全開時基準流速算出部Ｂ４０１では、前記相当機関回転速度Ｎｅ０に基づいて、図に示すような「機関回転速度−（スロットル）全開時流速」テーブルを検索することにより、前記基準状態においてスロットルバルブ４を全開としたときの流速（スロットルバルブ４を通過する空気の速度であり、以下「全開時基準流速」という）ｖＷＯＴを算出する。
【００４５】
除算部Ｂ４０２では、前記全開時基準流速ｖＷＯＴを前記基準音速Ｃ０（図１２のＢ２０２０参照）で除算して全開時基準流速音速比（ｖＷＯＴ／Ｃ０）を算出する。
全開時基準脈動減衰率算出部Ｂ４０３では、算出した全開時基準流速音速比（ｖＷＯＴ／Ｃ０）に基づいて、図に示すような「流速音速比−脈動減衰率」テーブル（前記図５と同じものである）を検索することにより、全開時基準脈動減衰率を算出する。
【００４６】
図１５は、第２下限流速ｖＬ２を算出するブロック図である。より具体的には、許容できる（される）脈動振幅率となるような（を実現する）流速音速比を算出し、この算出した流速音速比となる流速を求める。ここで求める流速が第２下限流速ｖＬ２であり、スロットルバルブ４における流速が、この第２下限流速ｖＬ２よりも速ければ、エアフローメータ２１に伝達される吸気脈動を前記許容できる脈動振幅率以下にできる（すなわち、エアフローメータ２１の計測誤差を前記許容誤差率以下の範囲に抑えることができる）。
【００４７】
図１５において、第１除算部Ｂ５０１は、前記相当脈動振幅率（図１３のＢ３０１で算出）を前記全開時基準脈動減衰率（図１４のＢ４０３で算出）で除算することにより、前記基準状態においてスロットルバルブ４を全開としたときの減衰前の（減衰されていない）全開時基準脈動振幅率を算出する。
第２除算部Ｂ５０２は、第１除算部Ｂ５０１で算出した減衰前の全開時基準脈動振幅率を、前記許容できる脈動振幅率（図１１のＢ１０２で算出）で除算することにより、どの程度減衰させる必要があるか、すなわち、目標脈動減衰率を算出する。
【００４８】
目標流速音速比設定部Ｂ５０３は、前記目標脈動減衰率に基づいて、図に示すような「脈動減衰率−流速音速比」テーブルを検索することにより、目標流速音速比を算出する。この目標流速音速比が前記許容できる脈動振幅率を実現する流速音速比の下限値である。
乗算部Ｂ５０４は、前記目標流速音速比に音速Ｃを乗算して下限流速ｖＬ２とする。
そして、この最終的に算出された第２下限流速ｖＬ２が、前記実施形態の下限流速ｖＬに代わって、図７のＢ１３（スロットル開口面積算出部）に出力される。
【００４９】
このようにすると、エアフローメータ２１の計測誤差（率）が設定した所定範囲内（例えば４％以内）となるように、スロットルバルブ４の開度によって吸気脈動が制御されることとなり、エアフローメータ２１の計測誤差の発生を防止できるスロットル制御を実現することができる。
（変形例２  全開時吸入空気流量の他の算出方法）
以下、前記全開時吸入空気流量算出部Ｂ１１における全開時吸入空気流量（体積流量）ＱＶの他の算出方法を説明する。
【００５０】
図１６は、全開時吸入空気流量を算出するブロック図である。図１６において、体積効率算出部Ｂ６０１は、（非圧縮性流れ時の）全開時体積効率ηＷＯＴを算出する（図１７、１８参照）。第１乗算部Ｂ６０２は、全開時体積効率ηＷＯＴと排気量（行程容積）Ｖとを乗算する。除算部Ｂ６０３は、機関回転速度Ｎｅを１２０（６０×２）で除算する。第２乗算部Ｂ６０４は、第１乗算部Ｂ６０２からの出力（全開時体積効率ηＷＯＴ×排気量Ｖ）と除算部Ｂ６０３からの出力（回転速度Ｎｅ／１２０）とを乗算して全開時吸入空気流量（体積流量）ＱＶ{＝Ｖ×ηＷＯＴ×（Ｎｅ／１２０）}とする。
【００５１】
図１７は、全開時体積効率ηＷＯＴを算出するブロック図であり、前記体積効率算出部Ｂ６０１における処理の一例を示している。すなわち、全開時体積効率算出部Ｂ７０１は、入力される機関回転速度Ｎｅに基づいて、図に示すようなテーブルを検索して、全開時体積効率ηＷＯＴを算出する。体積効率は、一般に、機関回転速度Ｎｅに応じて変化するので、図に示すようなテーブルを作成しておくことで、全開時体積効率ηＷＯＴの算出誤差を少なくできる。なお、体積効率は、機関回転速度Ｎｅのほか、スロットル開口面積によっても変化するのであるが、非圧縮性流れの領域においては変化しないとみなしても大きな問題とならない（誤差が比較的小さい）。そのため、全開時体積効率ηＷＯＴを固定値として演算負荷の軽減を図るようにしてもよい。
【００５２】
ただし、非圧縮性流れの領域においても体積効率を変化させることができる手段（例えば、図示しない可変動弁装置や可変吸気装置が該当する）がある。このような手段が搭載されている場合には、該手段の動作状態に応じて、機関回転速度Ｎｅに基づいて算出された全開時体積効率ηＷＯＴを補正するようにしてもよい。全開時体積効率ηＷＯＴの算出精度をさらに向上させるためである。図１８は、図１７に対して、そのような補正（ここでは、可変動弁装置の動作量に応じた補正である）を追加したブロック図である。
【００５３】
図１８において、減少率算出部Ｂ８０１は、入力される可変動弁装置の動作量（すなわち、機関の吸・排気弁の開閉時期）に基づいて、図に示すようテーブルを検索することにより、体積効率の減少率を算出する。そして、乗算（補正）部Ｂ８０２は、全開時体積効率算出部Ｂ６０１で算出した全開時体積効率ηＷＯＴ（基本値）に、前記減少率算出部Ｂ８０１で算出した減少率を乗算して、最終的な全開時体積効率とする。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の一実施形態を示す内燃機関の吸気系の概略構成図である。
【図２】スロットル開度と吸入空気流量との関係を機関回転速度別に示す図である。
【図３】スロットル開度と吸入効率との関係を機関回転速度別に示す図である。
【図４】スロットル開度と吸入効率との関係を吸気温度別に示す図である。
【図５】流速音速比と脈動減衰率との関係を示す図である。
【図６】目標スロットル開度を設定するブロック図である。
【図７】上限スロットル開度を設定するブロック図である。
【図８】スロットル開口面積−スロットル開度（変換）テーブルの一例である。
【図９】下限流速を設定するブロック図である。
【図１０】上限スロットル開度設定を行うか否かを判定するフローチャートである。
【図１１】許容できる（される）脈動振幅率を算出するブロック図である。
【図１２】（基準相当の）相当機関回転速度を算出するブロック図である。
【図１３】（基準相当の）相当脈動振幅率を算出するブロック図である。
【図１４】（基準状態での）全開時基準脈動減衰率を算出するブロック図である。
【図１５】第２下限流速の算出を示すブロック図である。
【図１６】全開時吸入空気流量を算出するブロック図である。
【図１７】全開時体積効率（非圧縮性流れ時）を算出するブロック図である。
【図１８】同じく全開時体積効率（非圧縮性流れ時）を算出するブロック図である。
【符号の説明】
【００５５】
１…内燃機関、２…エアダクト、３…エアクリーナ、４…スロットルバルブ、５…吸気コレクタ、６…吸気マニホールド、７…吸気ポート、８…燃焼室、９…吸気バルブ、２０…コントロールユニット（Ｃ／Ｕ）、２１…エアフローメータ、２２…スロットル開度センサ、２３…回転速度センサ、２４…アクセルセンサ
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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