(57)【要約】【課題】内燃機関１の吸気通路２に設置されるスロットルバルブ２０の開度を目標スロットル開度に一致させるようにスロットルモータ２１を制御するスロットル制御装置において、車速の減速初期にシリンダ内吸入空気量が過多になることを抑制または防止可能とする。【解決手段】車速の減速時に、吸気通路２における容積分の空気量に基づき、シリンダ内吸入空気量の予測値ｍｃがアイドル回転速度を維持するための空気量（アイドル維持分空気量）の計算値ｍｃ１以上であると判定した場合に、目標スロットル開度を前記アイドル回転速度を維持するためのスロットル開度（アイドル開度）より小さく設定する閉じ込み制御を実行する。【選択図】図３
2013185508.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気通路に設置されるスロットルバルブの開度を目標スロットル開度に一致させるようにアクチュエータを制御するスロットル制御装置であって、
車速の減速時に、前記吸気通路における容積分の空気量に基づき、前記目標スロットル開度を設定する、ことを特徴とするスロットル制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のスロットル制御装置において、
前記吸気通路における容積分とは、前記吸気通路において前記スロットルバルブの位置から前記シリンダ入口までの領域における容積分のことである、ことを特徴とするスロットル制御装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のスロットル制御装置は、
前記車速の減速時において、前記内燃機関のシリンダ内吸入空気量の予測値がアイドル回転速度を維持するための空気量（アイドル維持分空気量）の計算値以上である場合に、前記目標スロットル開度を前記アイドル維持分空気量を確保するためのスロットル開度（アイドル開度）より小さく設定する閉じ込み制御を実行する、ことを特徴とするスロットル制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載のスロットル制御装置は、
前記閉じ込み制御の実行終了後に、前記目標スロットル開度を吸気応答遅れ分を見込んで前記アイドル開度より大きく設定する嵩上げ制御を実行する、ことを特徴とするスロットル制御装置。
【請求項５】
請求項１に記載のスロットル制御装置は、
前記減速要求の有無を判定する第１判定部と、
この第１判定部で減速要求有りと判定したときに前記シリンダ内吸入空気量を予測し、その結果がアイドル回転速度を維持するための空気量（アイドル維持分空気量）の計算値以上であるか否かを判定する第２判定部と、
この第２判定部で前記シリンダ内吸入空気量の予測値が前記アイドル維持分空気量の計算値以上であると判定した場合に前記目標スロットル開度を前記アイドル維持分空気量を確保するためのスロットル開度（アイドル開度）より小さく設定する閉じ込み制御を実行する第１対処部と、
この第１対処部による閉じ込み制御の実行終了後に、前記目標スロットル開度を吸気応答遅れ分を見込んで前記アイドル開度より大きく設定する嵩上げ制御を実行する第２対処部とを含む、ことを特徴とする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（以下、エンジンともいう）の吸気通路に設置されるスロットルバルブの開度を目標スロットル開度に一致させるようにアクチュエータ（スロットルモータ）を制御するスロットル制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両等に搭載される内燃機関は、例えば、吸気通路を流れる空気と燃料とを混合した混合気をシリンダ（燃焼室）内に導き、このシリンダ内で混合気が燃焼、爆発することによって発生するエネルギでクランクシャフトを回転させる。
【０００３】
一般に、前記吸気通路には、電子制御式のスロットルバルブが備えられる。この電子制御式のスロットルバルブとは、吸気通路に設けたスロットルバルブをスロットルモータ（例えばＤＣモータ）で駆動する構成であり、前記スロットルバルブの開度（スロットル開度）を、運転者のアクセルペダルの操作とは独立して制御することが可能になっている。
【０００４】
前記制御装置は、スロットル開度センサ等を用いて前記スロットルバルブの実際のスロットル開度を検出し、その実スロットル開度が目標吸気量（エンジン要求流量）が得られるスロットル開度（目標スロットル開度）に一致するように前記スロットルモータをフィードバック制御する。
【０００５】
例えば、エンジンの運転状態に基づいて算出されるエンジン要求流量（負荷補正量なども含む）を目標スロットル開度に換算し、その目標スロットル開度をスロットル指令電圧（スロットルモータの指令電圧）に換算する。そして、スロットル指令電圧（目標電圧）とスロットル開度センサの出力電圧に基づいて、実スロットル開度を目標スロットル開度に一致させるように、スロットルモータの駆動デューティ比を制御する。
【０００６】
従来では、運転者がアクセルペダルの踏み込みを戻すように操作するなどして車速を減速するときに、いわゆるＩＳＣ（Idle Speed Control）制御を実行する。このＩＳＣ制御とは、実際のエンジン回転速度を目標アイドル回転速度に一致させるようにスロットル開度を調整してシリンダ内吸入空気量をフィードバック制御することである。前記エンジン回転速度をアイドル回転速度に保つために必要なスロットル開度を、一般にアイドル開度と言う。
【０００７】
ところで、前記のように減速初期にスロットル開度をアイドル開度に設定すると、吸気通路内（吸気通路においてスロットルバルブからシリンダ入口までの領域）に残存している余剰空気が、スロットルバルブを通過する新たな空気と共にシリンダ内に流入することになるために、シリンダ内吸入空気量が過多になることが起こり得る。その場合には、いわゆるエンジンブレーキが効きにくくなるなど、減速感が損なわれることが懸念される。
【０００８】
ところで、例えば特許文献１には、前記車速の減速時に、スロットル開度を最小値にした後、目標開度に変更する、ということが記載されている。
【０００９】
また、特許文献２には、例えばロックアップクラッチを解放する場合やスロットルバルブの早閉じ要求がある場合に、スロットル開度を最小値にした後、アイドル開度に変更する、ということが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００９−０４１４６１号公報
【特許文献２】特開２０１１−０４３１１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記特許文献１，２に示す従来例には、吸気通路内（吸気通路においてスロットルバルブからシリンダ入口までの領域）に残存する余剰空気量に関する記述がないので、当然ながら、減速時に前記余剰空気量を加味してスロットル開度を最小値にするというような記載、ならびに前記余剰空気の消費状態を加味してスロットル開度を大側に変更するというような記載がない。
【００１２】
このような事情に鑑み、本発明は、内燃機関の吸気通路に設置されるスロットルバルブの開度を目標スロットル開度に一致させるようにアクチュエータを制御するスロットル制御装置において、車速の減速初期におけるシリンダ内吸入空気量が過多になることを抑制または防止可能とすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、内燃機関の吸気通路に設置されるスロットルバルブの開度を目標スロットル開度に一致させるようにアクチュエータを制御するスロットル制御装置であって、車速の減速時に、前記吸気通路における容積分の空気量に基づき、前記目標スロットル開度を設定する、ことを特徴としている。
【００１４】
この構成では、減速時に吸気通路内に残存する余剰空気量を考慮して、目標スロットル開度を、例えばアイドル回転速度を維持するためのスロットル開度とせずに、当該スロットル開度よりも小さい開度（例えばスロットルバルブの動作可能な下限開度）、例えば全閉に設定することが可能になる。
【００１５】
ここで、例えば減速時に目標スロットル開度を例えば全閉にした場合には、スロットルバルブから新たな空気を流入させないようにした状態で吸気通路内に残存する余剰空気をシリンダに流入させることで消費させることが可能になるから、減速初期においてシリンダ内吸入空気量が過多になるということが抑制または防止されるようになる。
【００１６】
そのため、減速初期において正常にエンジンブレーキが効くようになるので、減速要求に見合った減速感が得ることが可能になる。また、減速初期において、従来例とは異なりシリンダ内吸入空気量が過多にならないので、シリンダ内での混合比を例えばストイキ状態とするために燃料噴射量を増やす必要が無くなるなど、燃料消費率の改善に貢献できるようになる。
【００１７】
好ましくは、前記スロットル制御装置において、前記吸気通路における容積分とは、前記吸気通路において前記スロットルバルブの位置から前記シリンダ入口までの領域における容積分のこととすることができる。
【００１８】
ここでは、減速要求に伴いスロットル開度を小さくしたときに、シリンダ内に流入する空気が存在する領域を明確にしている。
【００１９】
好ましくは、前記スロットル制御装置は、前記車速の減速時において、前記内燃機関のシリンダ内吸入空気量の予測値がアイドル回転速度を維持するための空気量（アイドル維持分空気量）の計算値以上である場合に、前記目標スロットル開度を前記アイドル維持分空気量を確保するためのスロットル開度（アイドル開度）より小さく設定する閉じ込み制御を実行する、構成とすることができる。
【００２０】
この構成では、減速時に閉じ込み制御を実行することにより、スロットルバルブから新たな空気を流入させにくくした状態で吸気通路内に残存する余剰空気をシリンダに流入させることで消費させることが可能になるから、減速初期においてシリンダ内吸入空気量が過多になるということが抑制または防止されるようになる。
【００２１】
そのため、減速初期において正常にエンジンブレーキが効くようになるので、減速要求に見合った減速感が得ることが可能になる。また、減速初期において従来例のようにシリンダ内吸入空気量が過多にならないので、シリンダ内での混合比を例えばストイキ状態とするために燃料噴射量を増やす必要が無くなるなど、燃料消費率の改善に貢献できるようになる。
【００２２】
好ましくは、前記スロットル制御装置は、前記閉じ込み制御の実行終了後に、前記目標スロットル開度を吸気応答遅れ分を見込んで前記アイドル開度より大きく設定する嵩上げ制御を実行する、構成とすることができる。
【００２３】
仮に、減速時に前記閉じ込み制御の実行によって吸気通路内に存在する余剰空気を消費させた後、前記嵩上げ制御をせずに、単純に前記アイドル維持分空気量を確保するためのスロットル開度に変更する場合には、スロットルバルブの動作遅れに起因して、一時的にシリンダ内吸入空気量がアイドル維持分空気量を下回るといった「吸気応答遅れ」が起こり得る。
【００２４】
これに対し、本発明のように嵩上げ制御により目標スロットル開度を、前記アイドル維持分空気量を確保するためのスロットル開度よりも大きくする場合には、スロットルバルブの動作遅れがあるものの当該スロットルバルブの圧力損失が、当該嵩上げ制御をせずに、単純に前記アイドル維持分空気量を確保するためのスロットル開度に変更する場合に比べると軽減されるので、前記吸気応答遅れを軽減することが可能になる。その結果、前記閉じ込み制御から前記嵩上げ制御への過渡期における吸入空気量の制御性が向上する。
【００２５】
好ましくは、前記スロットル制御装置は、前記減速要求の有無を判定する第１判定部と、この第１判定部で減速要求有りと判定したときに前記シリンダ内吸入空気量を予測し、その結果がアイドル回転速度を維持するための空気量（アイドル維持分空気量）の計算値以上であるか否かを判定する第２判定部と、この第２判定部で前記シリンダ内吸入空気量の予測値が前記アイドル維持分空気量の計算値以上であると判定した場合に前記目標スロットル開度を前記アイドル維持分空気量を確保するためのスロットル開度（アイドル開度）より小さく設定する閉じ込み制御を実行する第１対処部と、この第１対処部による閉じ込み制御の実行終了後に、前記目標スロットル開度を吸気応答遅れ分を見込んで前記アイドル開度より大きく設定する嵩上げ制御を実行する第２対処部とを含む、構成とすることができる。
【００２６】
ここでは、スロットル制御装置により行う処理の実現要素を細分化している。この特定により実施形態での制御ロジックを構築しやすくなる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明は、内燃機関の吸気通路に設置されるスロットルバルブの開度を目標スロットル開度に一致させるようにアクチュエータを制御するスロットル制御装置において、車速の減速初期におけるシリンダ内吸入空気量が過多になることを抑制または防止することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係るスロットル制御装置の適用対象となる内燃機関の一実施形態の概略構成を示す図である。
【図２】図１の制御系の概略構成を示すブロック図である。
【図３】図２の制御装置が実行するスロットル制御を説明するためのフローチャートである。
【図４】図２の制御装置が実行するスロットル制御に関係する各要素の動作タイミングを示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明を実施するための最良の実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。図１から図４に、本発明の一実施形態を示している。
【００３０】
−エンジンの概要−
図１を参照して、エンジン１の概略構成を説明する。この実施形態で例示するエンジン１は、吸入、圧縮、爆発（膨張）、排気の各行程を繰り返す４サイクルエンジンであり、直列４気筒型エンジンとされるが、図１にはエンジン１の１気筒のみを示している。
【００３１】
エンジン１の燃焼室１ａには、吸気通路２および排気通路３が接続されている。吸気通路２は、図示していないシリンダヘッドの吸気ポート２ａとサージタンク付き吸気管（インテークマニホールド）２ｂとが含まれる。この吸気通路２には、エアクリーナ４、熱線式のエアフローメータ３０、吸気温センサ３２（エアフローメータ３０に内蔵）、電子制御式のスロットルバルブ２０などが設けられている。
【００３２】
また、排気通路３は、図示していないシリンダヘッドの排気ポート３ａと排気管（エキゾーストマニホールド）３ｂとが含まれる。この排気通路３には、例えばＯ2センサ３３、三元触媒などの触媒コンバータ（符号省略）などが設けられている。Ｏ2センサ３３は、排気ガス中の酸素濃度に応じた検出信号を制御装置１００に出力する。
【００３３】
スロットルバルブ２０は、エンジン１の吸入空気量を調整するものであって、スロットルモータ（例えばＤＣモータ）２１によって駆動される。スロットルモータ２１の駆動軸は減速ギヤユニット（図示せず）を介してスロットルバルブ２０の回転軸に連結されている。
【００３４】
この例においては、図示していないが、減速ギヤユニットの最終段のスロットルギヤに対して全閉ストッパが設けられており、スロットルモータ２１によってスロットルバルブ２０を閉じ側に回転させていくと、スロットルギヤが全閉ストッパに当接して、スロットルバルブ２０の回転が停止する。そのスロットルギヤが全閉ストッパに当接した位置をスロットルバルブ２０の全閉位置とする。このスロットルバルブ２０の開度は、スロットル開度センサ３５によって検出される。
【００３５】
エンジン１の燃焼室１ａには、点火プラグ５が設けられている。点火プラグ５の点火タイミングは、イグナイタ６によって調整される。そして、エンジン１のシリンダヘッドには、インジェクタ（燃料噴射弁）７が設けられている。このインジェクタ７は各燃焼室１ａ内に燃料を直接噴射するように設置されている。
【００３６】
インジェクタ７には、燃料タンクから燃料ポンプによって所定圧力の燃料が供給され、このインジェクタ７から燃料を燃焼室１ａ内に直接噴射することにより、燃焼室１ａ内で空気と燃料とが混合された混合気が形成され、その混合気が点火プラグ５で点火されることで燃焼室１ａ内で燃焼、爆発する。この燃焼室１ａ内での混合気の燃焼、爆発によりピストン８が往復運動してクランクシャフト９が回転する。
【００３７】
エンジン１を始動するには、クランクシャフト９を回転駆動する（クランキング）。エンジン１の燃焼室１ａで混合気が燃焼するとピストン８が往復運動され、このピストン８の往復運動がコネクティングロッド１０によってクランクシャフト９の回転へと変換される。
【００３８】
エンジン１のクランクシャフト９の回転角、回転速度、回転数などは、クランクポジションセンサ３６の出力信号に基づいて制御装置１００が認識する。このクランクポジションセンサ３６は、シグナルロータ３６ａと非接触センサ３６ｂとを組み合わせたデジタルエンコーダとされている。シグナルロータ３６ａは、クランクシャフト９に取り付けられている。このシグナルロータ３６ａの外周面には、複数の歯（突起）が等角度〔例えば１０°ＣＡ（クランク角）〕ごとに設けられているが、この外周所定領域には例えば歯２つ分（任意数）を無くした欠歯部が設けられている。この欠歯部はエンジン１の各気筒＃１〜＃４の上死点（ＴＤＣ）を検出するための目印とされる。
【００３９】
非接触センサ３６ｂは、シグナルロータ３６ａの円周所定位置に非接触状態で対向するように配置されている。この非接触センサ３６ｂは、例えば電磁ピックアップ型のセンサであって、クランクシャフト９が回転する際にシグナルロータ３６ａの歯が対向したときにパルス状の信号（クランク角信号）を出力する。
【００４０】
この例では、クランクシャフト９が１０°ＣＡ回転する毎に１つのパルス信号を発生する。直列４気筒エンジンの場合だと、１番気筒および４番気筒の上死点前（ＢＴＤＣ）の所定クランク角でクランクポジションセンサ３６が欠歯信号を出力するように設定されている。このクランクポジションセンサ３６の出力信号に基づいて制御装置１００はクランクシャフト９の回転角、回転速度、回転数などを算出する。
【００４１】
吸気通路２の燃焼室側開口は、吸気弁１１により開閉される。また、排気通路３の燃焼室側開口は、排気弁１２により可変される。
【００４２】
これら吸気弁１１または排気弁１２は吸気カムシャフト１３または排気カムシャフト１４により開閉駆動される。吸気カムシャフト１３および排気カムシャフト１４は、クランクシャフト９の回転動力を図示していないチェーンやベルトなどから伝達されることによって回転駆動される。吸気カムシャフト１３および排気カムシャフト１４は、クランクシャフト９が２回転すると１回転する。
【００４３】
この実施形態では、吸気弁１１および排気弁１２における各開閉タイミングを変更可能とするための可変バルブタイミング機構（VVT:Variable Valve Timing）１５，１６と、吸気弁１１および排気弁１２におけるバルブリフト量を変更可能とするための可変バルブリフト機構（VVTL:Variable Valve Timing and Lift）１７，１８とが設けられている。
【００４４】
なお、可変バルブタイミング機構１５，１６は、エンジンの運転状態に応じて、吸気弁１１または排気弁１２のバルブタイミング位相を連続的に変更し得るものであり、例えば特開２０１０−１６８９５０号公報などに示されている。
【００４５】
また、可変バルブリフト機構１７，１８は、吸気弁１１および排気弁１２のバルブリフト量や作用角等の作動特性を調節する構成であり、例えば特開２００７−２７８２５９号公報などに示されている。
【００４６】
また、この実施形態では、排気還流（EGR:Exhaust Gas Recirculation）装置が設けられている。このＥＧＲ装置１９は、一般に知られているように、排気通路３と吸気通路２とに接続されるＥＧＲ通路１９ａと、このＥＧＲ通路１９ａに設けられたＥＧＲバルブ１９ｂとを備えている。制御装置１００でエンジン１の運転状態を考慮してＥＧＲバルブ１９ｂの開度を制御することにより吸気通路２に還流させる排気ガスの還流量（ＥＧＲガス量）を制御する。
【００４７】
−制御装置の概要−
エンジン１は、例えばエンジンコントロールコンピュータなどと呼ばれる制御装置１００によって制御される。
【００４８】
この制御装置１００は、アクセル開度に基づいて、吸入空気量（スロットル開度）、燃料噴射量、点火時期などを制御することにより、エンジン１の動作を制御する。この制御装置１００が、本発明に係るスロットル制御装置として機能するようになっている。
【００４９】
制御装置１００は、一般的に公知の構成のＥＣＵ（Electronic Control Unit）とされており、図２に示すように、ＣＰＵ（中央処理装置）１０１、ＲＯＭ（プログラムメモリ）１０２、ＲＡＭ（データメモリ）１０３、ならびにバックアップＲＡＭ（不揮発性メモリ）１０４などを備えている。
【００５０】
ＲＯＭ１０２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ている。ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２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。ＲＡＭ１０３は、ＣＰＵ１０１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る。バックアップＲＡＭ１０４は、エンジン１の停止時にその保存すべきデータ等を記憶する不揮発性のメモリである。
【００５１】
ＣＰＵ１０１、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３、及び、バックアップＲＡＭ１０４は、バス１０７を介して互いに接続されるとともに、入力インターフェース１０５及び出力インターフェース１０６と接続されている。
【００５２】
入力インターフェース１０５には、エアフローメータ３０、エンジン温度（冷却液温度）センサ３１、吸気温センサ３２、Ｏ2センサ３３、アクセル開度センサ（アクセルポジションセンサ）３４、スロットル開度センサ（スロットルポジションセンサ）３５、クランクポジションセンサ３６、車輪速センサ３７、カムポジションセンサ３８、ならびにアイドルスイッチ３９などが接続されている。
【００５３】
アクセル開度センサ３４は、図示していないアクセルペダルの踏み込み量に応じた検出信号を制御装置１００に出力する。車輪速センサ３７は、図示していない車輪の回転速度に応じた検出信号を制御装置１００に出力する。アイドルスイッチ３９は、図示していないアクセルペダルを踏み込みゼロの位置まで戻したときにオンになる。
【００５４】
出力インターフェース１０６には、点火プラグ５のイグナイタ６、インジェクタ７、スロットルバルブ２０のスロットルモータ２１などが接続されている。
【００５５】
制御装置１００は、上記した各種センサやスイッチなどから入力される信号に基づいて、インジェクタ７の燃料噴射制御、点火プラグ５の点火時期制御、スロットルバルブ２０のスロットルモータ２１の駆動制御（スロットル制御）、空燃比フィードバック制御などを含むエンジン１の各種制御を実行する。
【００５６】
−スロットル制御−
制御装置１００は、クランクポジションセンサ３６の出力信号から認識したエンジン回転速度及び運転者のアクセルペダル踏み込み量（アクセル開度センサ３４の出力信号から読み込んだアクセル開度）などのエンジン１の運転状態に応じて最適なシリンダ内吸入空気量が得られるように、スロットル開度をフィードバック制御する。
【００５７】
この制御装置１００により行うスロットル制御としては、前記エンジン回転速度及び前記アクセル開度などに基づいて適宜の計算モデルやマップ等を用いて目標吸入空気量（負荷補正量なども含む）を算出し、この目標吸入空気量を目標スロットル開度に換算（［流量→開度］換算）するとともに、この目標スロットル開度をスロットル指令電圧に換算（［開度→電圧］換算）し、このスロットル指令電圧（目標電圧）とスロットル開度センサ３５の出力電圧とに基づいて、実スロットル開度が目標スロットル開度に一致するようにスロットルモータ２１の駆動デューティ比を制御する。このように、スロットル制御は、目標スロットル開度と実スロットル開度との差に基づいてフィードバック制御する。
【００５８】
また、制御装置１００は、アイドル回転速度制御（ISC：Idle Speed Control）を実行する。このＩＳＣ制御は、エンジン１のアイドリング運転時に実行される制御であり、実際のエンジン回転速度を目標アイドル回転速度に一致させるようにスロットル開度を調整してシリンダ内吸入空気量をフィードバック制御する。
【００５９】
なお、エンジン回転速度をアイドル回転速度に保つために必要なスロットル開度のことを「アイドル開度」と言う。このアイドル開度は、エンジン１のストールを回避するための空気量を確保するための「ストール回避用スロットル開度」に、経験的に設定される嵩上げ空気量を確保するための「保障用スロットル開度」を加算して設定される。このようにスロットル開度をアイドル開度とすることによってシリンダ内に吸入される空気量を「アイドル維持分吸入空気量」と言う。
【００６０】
前記目標アイドル回転速度は、例えばエンジン１の運転状態に基づいて適宜の計算モデルやマップ等を用いて算出する。実際のアイドル回転速度（エンジン回転速度）は、クランクポジションセンサ３６の出力信号から算出する。この実際のアイドル回転速度を前記目標アイドル回転速度に一致させるようにスロットルバルブ２０の開度をフィードバック制御してシリンダ内吸入空気量を調整する。
【００６１】
−減速時のスロットル制御−
この実施形態では、例えば運転者がアクセルペダルの踏み込みを戻すなどして車速を減速するときに、フューエルカットを実行するが、このフューエルカットを実行する前段階（減速初期）のスロットル制御として、下記「閉じ込み制御」および「嵩上げ制御」を実行するようにしている。
【００６２】
前記スロットル制御として、仮に目標スロットル開度を前記アイドル開度に設定した場合には、減速初期においてスロットルバルブ２０を通過して流入する新たな空気と共に吸気通路２内においてスロットルバルブ２０の位置からシリンダ（燃焼室１ａ）入口までの領域に存在する余剰空気がシリンダ内に流入することにより、シリンダ内吸入空気量が過多になる。
【００６３】
そこで、前記減速要求に応答して、「閉じ込み制御」を実行する。この閉じ込み制御では、目標スロットル開度を前記アイドル開度に設定せずに、前記アイドル開度より小さい開度、例えば全閉（機構上最小となる開度）にすることにより、スロットルバルブ２０から新たな空気を流入させないようにした状態で、前記余剰空気のみをシリンダ内に流入させて消費させるようにする。
【００６４】
この閉じ込み制御の実行に伴い前記余剰空気が消費されることによってシリンダ内吸入空気量の予測値が、定常（閉じ込み制御無し）での要求時におけるアイドル回転速度を維持するための空気量（アイドル維持分空気量）の計算値にまで低下すると、当該閉じ込み制御を終了する。つまり、閉じ込み制御の実行期間は、減速要求を受けた時点からシリンダ内吸入空気量の予測値が前記アイドル維持分空気量の計算値に低下するまでとなる。
【００６５】
このような閉じ込み制御を終了した後、「嵩上げ制御」を実行する。この嵩上げ制御では、目標スロットル開度を前記アイドル開度よりも適宜大きくする。
【００６６】
仮に、前記嵩上げ制御をせずに目標スロットル開度を前記アイドル開度に変更する場合には、スロットルバルブ２０の動作遅れに起因して、一時的にシリンダ内吸入空気量がアイドル維持分空気量を下回るといった「吸気応答遅れ」が起こり得る。つまり、前記嵩上げ制御は、前記吸気応答遅れを軽減することを可能とするために行うのである。
【００６７】
ところで、前記シリンダ内吸入空気量および前記アイドル維持分空気量については、例えばバルブリフト量、吸気側ＶＶＴ１５の進角量ならびに排気側ＶＶＴ１６の遅角量の各実値と、目標スロットル開度（スロットル動作遅れを考慮）とを考慮した公知の計算式により予測することができる。
【００６８】
制御装置１００は、吸気系の各要素の物理モデルを組み合わせて構成されるエアモデルを用いて、例えば吸気弁１１の閉弁時のシリンダ内吸入充填効率ならびにシリンダ内吸入空気量などを算出するようになっている。
【００６９】
前記物理モデルとしては、例えばスロットルバルブ動作モデル（Ｍ１）、エアクリーナモデル（Ｍ２）、スロットルバルブ通過空気量モデル（Ｍ３）、吸気弁モデル（Ｍ４）、吸気管モデル（Ｍ５）、エアフローメータモデル（Ｍ６）、ＥＧＲ弁モデル（Ｍ７）、ＥＧＲガス拡散モデル（Ｍ８）などが挙げられる。
【００７０】
なお、これらの物理モデル（Ｍ１）〜（Ｍ８）は一般に知られているので、その概要を簡単に説明する。スロットルバルブ動作モデル（Ｍ１）は、目標スロットル開度を入力とし、予測スロットル開度を出力とする関係式で表される。エアクリーナモデル（Ｍ２）は、スロットルバルブ通過空気量を入力とし、エアクリーナ圧力損失（圧損）を出力とする関係式で表される。スロットルバルブ通過空気量モデル（Ｍ３）は、スロットル開度、スロットルバルブ２０の上流側圧力、下流側圧力を入力とし、スロットルバルブ通過空気量を出力とする関係式で表される。吸気弁モデル（Ｍ４）は、吸気管２ｂ内の圧力、温度を入力とし、シリンダ内吸入空気量を出力とする関係式で表される。吸気管モデル（Ｍ５）は、吸気管２ｂ内への空気の流入量、流出量、流入エネルギー、流出エネルギーなどを入力とし、吸気管２ｂ内の圧力、温度を出力とする関係式で表される。エアフローメータモデル（Ｍ６）は、スロットルバルブ通過空気量を入力とし、エアフローメータ２０の応答遅れを模擬した流量を出力とする関係式で表される。ＥＧＲ弁モデル（Ｍ７）は、ＥＧＲステップ、吸気管２ｂ内の圧力を入力とし、ＥＧＲ弁通過ガス流量を出力とする関係式で表される。ＥＧＲガス拡散モデル（Ｍ８）は、ＥＧＲ弁通過ガス流量を入力とし、シリンダ内吸入ＥＧＲガス流量を出力とする関係式で表される。
【００７１】
具体的に、図３に示すフローチャートを参照して、制御装置１００により実行するスロットル制御の一例を説明する。
【００７２】
図３に示すフローチャートは、例えばエンジン１の始動後、所定周期（数msec）毎に実行開始される。まず、ステップＳ１において、車速の減速要求があったか否かを判定する。
【００７３】
この車速の減速要求は、アイドルスイッチ３９がオンであることと、シリンダ内吸入空気量の予測値ｍｃの変化率が所定以上であることの条件が成立したか否かを調べることにより行う。なお、アイドルスイッチ３９を設置していない場合には、その代わりとしてアクセル開度センサ３４の出力信号に基づきアクセル開度がゼロになるかを調べることにより認識することも可能である。
【００７４】
ここで、車速の減速要求が無い場合には前記ステップＳ１で否定判定し、このフローチャートを終了する。一方、車速の減速要求が有った場合には前記ステップＳ１で肯定判定し、続くステップＳ２に移る。
【００７５】
このステップＳ２では、シリンダ内吸入空気量の予測値ｍｃがアイドル維持分空気量の定常要求値ｍｃ１以上であるか否かを判定する。
【００７６】
なお、シリンダ内吸入空気量の予測値ｍｃとは、現状の運転条件においてシリンダ内に吸入される見込みの空気量のことである。また、前記アイドル維持分空気量の定常要求値ｍｃ１とは、前記閉じ込み制御を行わない定常運転時において目標アイドル回転速度を維持するために要求される空気量のことである。前記シリンダ内吸入空気量の予測値ｍｃおよび前記アイドル維持分空気量の定常要求値ｍｃ１は、前記エアモデルなどを用いて求めることができる。
【００７７】
ここで、ｍｃ≧ｍｃ１である場合には前記ステップＳ２において肯定判定し、続くステップＳ３を実行してから、このフローチャートを終了する。
【００７８】
前記ステップＳ３では、「閉じ込み制御」を実行するとともに、この閉じ込み制御の実行フラグを「１」にセットする。この閉じ込み制御を実行すると、エンジン１の運転サイクルに伴い吸気通路２内に残量する余剰空気が徐々に消費されることになる。
【００７９】
そして、前記閉じ込み制御の実行に伴い吸気通路２内に残量する余剰空気が消費されることによって、ｍｃ＜ｍｃ１になると、前記ステップＳ２において否定判定し、続くステップＳ４に移行する。
【００８０】
このステップＳ４では、前記閉じ込み制御の実行を終了するとともに、当該閉じ込み制御の実行フラグを「０」にリセットする。
【００８１】
この後、続くステップＳ５において、前回（今回のフローチャートの実行前）に前記閉じ込み制御を実施したか否かを判定する。この判定は、前記閉じ込み制御の実行フラグの現在の状態が前回（今回のフローチャートの実行前）の状態から切り替わっているか否かを調べることにより行うことが可能である。
【００８２】
このステップＳ５で否定判定した場合つまり前回に前記閉じ込み制御を実施していない場合には、このフローチャートを終了する。一方、前記ステップＳ５で肯定判定した場合つまり前回に前記閉じ込み制御を実施した場合には、続くステップＳ６において「嵩上げ制御」を実行し、その後、このフローチャートを終了する。
【００８３】
次に、図４に示すタイミングチャートを参照して、前記スロットル制御の一例を説明する。
【００８４】
なお、図４において、本実施形態に関するデータを実線で示し、本実施形態の比較例に関するデータを一点鎖線で示している。比較例は、減速要求に応答して目標スロットル開度をアイドル開度とする場合（本実施形態の閉じ込み制御なし）としている。また、図４中に記載しているシリンダ内吸入空気量の予測値ｍｃ、アイドル維持分空気量の定常要求値ｍｃ１、アイドル維持分空気量の実要求値ｍｃ２は、前記エアモデルに基づいて算出される。
【００８５】
例えば図４（ａ）の時刻ｔ１において、車速が減速開始されると、アクセル開度が小さくなることに伴いシリンダ内吸入空気量の予測値ｍｃが図４（ｃ）の太実線で示すように徐々に低下することになる。この減速開始から所定時間が経過した図４（ａ）の時刻ｔ２においてアイドルスイッチ３９がオンであることと、シリンダ内吸入空気量の予測値ｍｃの変化率が所定以上であることの条件が成立したときに、図３のステップＳ１において減速要求が有ったと判定される。
【００８６】
この時刻ｔ２では、前記予測値ｍｃが図４（ｃ）の破線で示すアイドル維持分空気量の定常要求値ｍｃ１以上であるので、閉じ込み制御が実行開始される（図３のステップＳ２で肯定判定）。
【００８７】
この閉じ込み制御の実行開始に伴い、図４（ｅ）の実線で示すように目標スロットル開度を全閉状態にする。それに応じて、図４（ｃ）の二点鎖線で示すようにアイドル維持分空気量の実要求値ｍｃ２がゼロになる。なお、図４（ｆ）中のαは目標スロットル開度から実スロットル開度に到達するまでのスロットルバルブ２０の動作遅れである。
【００８８】
この閉じ込み制御を実行開始すると、つまりスロットルバルブ２０を全閉状態にすると、スロットルバルブ２０から新たな空気が流入されなくなって吸気通路２内に残存する余剰空気がシリンダ内に流入されて消費されるようになる。これにより、図４（ｃ）の太実線で示すようにシリンダ内吸入空気量の予測値ｍｃが徐々に低下する。
【００８９】
このようにして余剰空気が消費されることに伴い、例えば図４（ｃ）の時刻ｔ３において、ｍｃ＜ｍｃ１になると（図３のステップＳ２で否定判定）、閉じ込み制御が終了される。つまり、この実施形態の例では、時刻ｔ２から時刻ｔ３までが閉じ込み制御の実行期間Ｔ１となる。
【００９０】
このようなことから本実施形態の場合、図４（ｃ）の実線で示すように減速初期においてシリンダ内吸入空気量の実測値（実吸入空気量）が、図４（ｃ）の一点鎖線で示す比較例に比べると小さくなる。そのため、本実施形態の場合、エンジン回転速度が図４（ｂ）の一点鎖線で示す比較例のように上昇せずに、図４（ｂ）の実線で示すように低下する。したがって、本実施形態では、減速初期においてエンジンブレーキが効くようになるので、減速要求に見合った減速感が得られるようになる。
【００９１】
次に、前記した閉じ込み制御の実行終了後に、嵩上げ制御を実行する。つまり、嵩上げ制御として、図４（ｅ）の実線で示すように目標スロットル開度を、その時点での目標アイドル開度より大きく設定する。なお、図４（ｆ）中のβは目標スロットル開度から実スロットル開度に到達するまでのスロットルバルブ２０の動作遅れである。
【００９２】
この嵩上げ制御の実行に伴い図４（ｃ）の二点鎖線で示すようにシリンダ内吸入空気量の実要求値ｍｃ２が、図４（ｃ）の破線で示すアイドル維持分空気量の実要求値ｍｃ１を一時的に超える。これにより、スロットルバルブ２０の動作遅れがあるものの、スロットルバルブ２０の圧力損失が、図４（ｆ）の一点鎖線で示す比較例のように嵩上げ制御をせずに単純にアイドル開度に設定する場合に比べると軽減されるので、前記動作遅れに起因する吸気応答遅れを軽減することが可能になる。その結果、前記閉じ込み制御から前記嵩上げ制御への過渡期における吸入空気量の制御性が向上する。
【００９３】
この嵩上げ制御を所定時間Ｔ２実行して終了すると、図４（ｂ）の実線で示すようにエンジン回転速度Ｎｅがアイドル回転速度に向けて徐々に低下することになる。
【００９４】
このような実施形態の説明から明らかなように、制御装置１００が請求項に記載された記載事項を実現する。つまり、前記ステップＳ１が請求項に記載の「第１判定部」に相当し、前記ステップＳ２が請求項に記載の「第２判定部」に相当し、前記ステップＳ３が請求項に記載の「第１対処部」に相当し、前記ステップＳ４，Ｓ５が請求項に記載の「第２対処部」に相当している。
【００９５】
以上説明したように本発明を適用した実施形態では、例えば運転者がアクセルペダルの踏み込みを戻すなどして車速を減速するときに、フューエルカットを実行するが、このフューエルカットを実行する前段階（減速初期）のスロットル制御として、前記閉じ込み制御および前記嵩上げ制御を実行するようにしている。
【００９６】
これにより、減速初期において正常にエンジンブレーキが効くようになるので、減速要求に見合った減速感を得ることが可能になるとともに、前記閉じ込み制御から前記嵩上げ制御への過渡期における吸入空気量の制御性を向上することが可能になる。これらの結果として、ドライバビリティの向上に貢献できるようになる。
【００９７】
なお、本発明は、上記実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲内および当該範囲と均等の範囲内で適宜に変更することが可能である。
【００９８】
（１）上記実施形態では、本発明に係るスロットル制御装置の適用対象として筒内直噴式エンジンを例に挙げているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば前記適用対象としてポート噴射式エンジンとすることも可能である。
【００９９】
（２）上記実施形態では、閉じ込み制御で目標スロットル開度を全閉状態にする場合を例に挙げているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば前記閉じ込み制御での目標スロットル開度を全閉とせずに、その時点での目標アイドル開度より小さい開度に設定することが可能である。
【０１００】
但し、この場合、目標スロットル開度を全閉状態にする場合に比べて、吸気通路２内に残存する余剰空気を消費する時間が長くなるから、閉じ込み制御の実行期間が長引くことになる。このことからすると、上記実施形態のように、閉じ込み制御において目標スロットル開度を全閉状態にする場合には、前記余剰空気を消費する時間が短くなるので、閉じ込み制御を比較的速やかに完了することが可能になる、と言える。
【０１０１】
（３）上記実施形態では、前記閉じ込み制御においてスロットルバルブ２０を全閉状態（機構上最小となる開度）にする場合を例に挙げているが、本発明はこれに限定されるものではない。
【０１０２】
前記閉じ込み制御においては、スロットルバルブ２０を全閉状態にせずに、その時点での目標アイドル開度より小さく設定するようにしてもよい。そもそも、前記アイドル開度とは、上記実施形態で説明しているが、エンジン１のストールを回避するための空気量を確保するための「ストール回避用スロットル開度」に、経験的に設定される嵩上げ空気量を確保するための「保障用スロットル開度」を加算して設定される。このことから、前記閉じ込み制御では、運転状態に応じて計算されるアイドル開度から前記保障用スロットル開度分を減算したスロットル開度を、目標スロットル開度に設定することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１０３】
本発明は、内燃機関の吸気通路に設置されるスロットルバルブの開度を目標スロットル開度に一致させるようにアクチュエータ（スロットルモータ）を制御するスロットル制御装置として好適に利用することができる。
【符号の説明】
【０１０４】
１      エンジン
２      吸気通路
５      点火プラグ
６      イグナイタ
７      インジェクタ
９      クランクシャフト
２０      スロットルバルブ
２１      スロットルモータ
３０      エアフローメータ
３４      アクセル開度センサ
３５      スロットル開度センサ
３６      クランクポジションセンサ
１００      制御装置
【図１】
2013185508.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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