JP2006138236A - 内燃機関のバルブ開口面積算出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 製造ばらつき又は劣化などがある場合においてもバルブ開口面積を適切に補正する。
【解決手段】 流量がバルブ開口面積にだけ依存する条件として、所定の安定条件（ステップ２〜ステップ６）および圧力比の所定条件（ステップ７、すなわち０．２≦圧力比＜０．５）の時に、バルブ開口面積の補正量の学習（更新）を行う。補正量の学習は、スロットルバルブ開度に基づいて算出されるスロットルバルブ開口面積と吸入空気流量の検出値に基づいて算出されるスロットルバルブ開口面積との差に基づいて行う（ステップ８〜ステップ１０）。そして、スロットルバルブ開度に基づいてスロットルバルブ開口面積を算出する際に、学習値によってスロットルバルブ開口面積を補正する（ステップ１１）。
【選択図】 図４

Description

本発明は、内燃機関のバルブ開口面積算出装置に関する。

内燃機関の吸気通路に設けられるスロットルバルブは、開口面積（開度）を変化させて流量を制御するが、製造ばらつき又は劣化（汚れを含む）により等開度・等環境条件でも流量が異なることがある。特にアイドルや減速時では開口面積が小さいので、製造ばらつき又は劣化による影響は大きい。例えば、劣化が著しいとラフアイドルやエンストに陥ることもある。

この問題に対し、特許文献１では、内燃機関の定常運転時において当該運転時のエンジン回転数とエアフロメータによって検出される吸入空気量とに対応して本来のスロットル開度を記憶し、このスロットル開度と、スロットル開度センサによる実際の検出値（スロットル開度）との偏差値を検出し、この検出値に基づいてスロットル開度センサの実際の検出値を補正することが開示されている。

また特許文献２では、チョーク状態（流速が音速（音速比＝１．０）となる状態）を前提として、バルブ開口面積とバルブ前後圧力比（下流圧力／上流圧力）とに基づいてバルブを通過する気体の流量を算出することが開示されている。
特開昭６３−１１３１６６号公報 特開２００２−１３００３９号公報

しかしながら、特許文献１では、内燃機関の運転状態が定常であっても、流体力学的にチョーク状態となっていなければ流量が他の要因にも依存してしまい、その結果、吸気変動が起こり得るという問題があった。運転条件によっては、吸気脈動が発生してエアフロメータの計測精度自体が当てにならないこともある。
また特許文献２では、チョーク状態を前提としていたため、前後圧力比が０．２〜０．３以下においても図３に示す点線のように、バルブ開口面積と流量との関係（流量係数＝流量／バルブ開口面積）を一定としているが、実際のバルブ開口面積と流量との関係は、図３に示す太線のように一定とはならず、流量の算出精度が悪化するという問題があった。

本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、製造ばらつき又は劣化などがある場合においても、バルブ開口面積を適切に補正することを目的とする。

そのため本発明では、スロットルバルブの前後圧力比がチョーク状態に相当する第１所定値未満で、かつ第１所定値より小さい第２所定値以上の所定圧力比領域にて、吸入空気流量の検出値に基づいてスロットルバルブ開口面積を算出し、スロットルバルブ開度に基づいて算出されるスロットルバルブ開口面積と吸入空気流量の検出値に基づいて算出されるスロットルバルブ開口面積との差に基づいて開口面積の補正量を学習し、スロットルバルブ開度に基づいてスロットルバルブ開口面積を算出する際に、前記学習値によってスロットルバルブ開口面積を補正する。

本発明によれば、製造ばらつき又は劣化などがある場合においても、流量がバルブ開口面積にだけ依存する条件で開口面積の補正量を学習し、この学習値によってスロットルバルブ開口面積を適切に補正できるという効果がある。

以下、図面に基づき、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明に係るエンジンの制御装置のシステム構成図である。
エンジン１の各気筒のシリンダ２及びピストン３により画成される燃焼室４には、点火プラグ５を囲むように、吸気バルブ６と排気バルブ７とを備えている。８は排気通路、９は吸気通路である。

吸気通路９には、上流側からエアクリーナ１２および電制スロットルバルブ（バタフライバルブ）１３が配設されており、電制スロットルバルブ１３のバルブ開口面積（バルブ開度）に応じて空気を燃焼室４内に導入する。電制スロットルバルブ１３は、エンジン制御装置（ＥＣＵ）３０からの開度指令がステップモータに入力されることでバルブ開口面積が決定される。

吸気通路９のコレクタ１１の下流のマニホールドブランチ部には、燃料噴射弁１０が配設されている。
コレクタ１１には、エンジン停止時などにおいてキャニスタに吸着した燃料タンクからの蒸発燃料を吸気側へ導くパージ配管１５、排気通路８から排気の一部を吸気側へ還流させるＥＧＲ配管１６、ブレーキ倍力装置へ負圧を導くためのブレーキ負圧配管１７が接続されている。

パージ配管１５及びＥＧＲ配管１６には、配管１５，１６の開度（流量）を制御するパージバルブ１９及びＥＧＲバルブ２０が設けられている。そして、ブレーキ負圧配管１７には、逆止弁としてチェックバルブ２１が設けられている。チェックバルブ２１は、ブレーキ倍力装置側の負圧室２１ａ内の負圧がコレクタ側の負圧より小さくなった時、ブレーキ倍力装置側に負圧を導入する。

また、ＥＣＵ３０には、スロットル開度センサ２２、エアフロメータ２３、圧力センサ２４、ブーストセンサ（圧力センサ）２５、吸気温センサ２６、クランク角センサ２７、及び水温センサ２８からの信号が入力される。
スロットル開度センサ２２は、電制スロットルバルブ１３の開度に応じた信号を出力する。これに基づいて電制スロットルバルブ１３の開口面積（スロットルバルブ開度に基づいて算出されるスロットルバルブ開口面積）が算出可能である。

エアフロメータ２３は、例えば熱線式流量計であり、スロットルバルブ２３より上流の吸気通路９に配置され、スロットルバルブ１３を通過する気体の流量（吸入空気量）に応じた信号を出力する。これに基づいて電制スロットルバルブ１３の開口面積（流入空気流量の検出値に基づいて算出されるスロットルバルブ開口面積）が算出可能である。
圧力センサ２４は、電制スロットルバルブ１３より上流の吸気通路９に設けられ、圧力に応じた信号を出力する。

ブーストセンサ２５は、電制スロットルバルブ１３より下流のコレクタ１１に設けられ、コレクタ１１内の圧力に応じた信号を出力する。
吸気温センサ２６は、コレクタ１１に設けられ、吸気温度に応じた信号を出力する。
クランク角センサ２７は、エンジン１に設けられ、エンジン１のクランク角に応じた信号を出力する。このクランク角センサ２７の信号によりエンジン回転数を検出可能である。

水温センサ２８は、シリンダブロックに設けられ、シリンダブロック内を流れる冷却液の温度（エンジン水温）に応じた信号を出力する。
ＥＣＵ３０は、各種センサからの信号に基づいて演算を行い、この演算結果に基づいて各種制御を行う。例えば、電制スロットルバルブ１３の開度制御、燃料噴射時期および噴射量の制御、点火時期制御、パージバルブ１９の開度制御、ＥＧＲバルブ２０の開度制御などを行う。

次に、電制スロットルバルブ１３を通過する空気の流れについて図２を用いて説明する。
図２（イ）は電制スロットルバルブ１３周辺の流れを示す図であり、（ロ）は（イ）のバルブ端部を示しており、スロットルバルブ１３の前後圧力比（バルブ１３の下流側の圧力／上流側の圧力）が第２所定値以上の状態を示す図、（ハ）は前後圧力比が第２所定値未満の状態を示す図である。なお、電制スロットルバルブ１３の前後圧力比の第２所定値は０．２〜０．３の範囲の値であり、以下、第２所定値を０．２として説明する。

図２（イ）に示すように、電制スロットルバルブ１３を閉じるように制御した場合、圧力比が０．２以上（圧力比≧０．２）の状態と、０．２未満（圧力比＜０．２）の状態とでは、電制スロットルバルブ１３の下流側の所定位置（図２（ロ）に示すＡ−Ａ線，図２（ハ）に示すＢ−Ｂ線）における吸気通路９壁付近の流れが異なったものとなる。
すなわち、図２（ロ）ではＡ−Ａ線の位置において吸気が層流（定常流れ）となる。一方、図２（ハ）ではＢ−Ｂ線の位置において吸気が吸気通路９から剥離した状態の流れ（乱流）となる。これは電制スロットルバルブ１３周辺の流れは渦流を伴うので、等エントロピー流れにはならずバルブ開口面積と流量との関係（流量係数）が必ずしも一定にならないためである（図３参照）。

図３は、図２の状態を圧力比と流量係数（流量若しくは流速に比例する値であり、物理的には音速比）との関係について示したものである。
図３では、電制スロットルバルブ１３の前後圧力比が１．０、すなわち吸気が流れていない状態においては流量係数が０となり、流速が０となることを示している。一方、エンジン１が空気を吸い込む際、例えばアイドルや減速時には、電制スロットルバルブ１３の下流側の圧力が上流側の圧力に対して低下するため、前後圧力比が低下する。

前後圧力比が第１所定値となる０．４〜０．５まで低下してくると流量係数が一定値に収束するチョーク状態になる（流速＝音速となる）。ここで、第１所定値は０．５として説明する。更に前後圧力比が０．２（第２所定値）未満の場合には、流量係数（圧力比の関数として求められる値）が増加する。
このため、特許文献２のように、前後圧力比が０．２未満の場合においても一次元流れの圧力比となる収束値（図３の点線にて示した流量係数の値）を用いる場合には、次式による計算によって求める流量と、エアフロメータ２３によって検出する実際の流量（体積流量）とには誤差が生じてしまう。

流量＝バルブ開口面積×流量係数
また、製造ばらつき又は劣化などによっても、バルブ開口面積が変化してしまう。これは図５の電制スロットルバルブ１３の開度と開口面積との関係に示すように、例えば製造ばらつきがある場合にはバルブ開口面積が大きくなる一方、劣化している場合にはバルブ開口面積が小さくなる。すなわち、製造ばらつきは電制スロットルバルブ１３の初期状態における誤差要因である一方、汚れなどを含む劣化は後発的な誤差要因となる。

製造ばらつき又は劣化がバルブ開口面積に与える影響は圧力比の大小に関わらず一定量と考えられるが、特に運転状態が定常であれば、電制スロットルバルブ１３を通過する空気の流量がバルブ開口面積だけに依存する条件を正確に規定することができると考えられる。従って、この条件にあるときにバルブ開口面積の補正量を算出して、バルブ開口面積を補正することで本来のバルブ開口面積にすることができると考えられる。

そこで本発明では、スロットルバルブの前後圧力比がチョーク状態に相当する第１所定値未満で、かつ第１所定値より小さい第２所定値以上の所定圧力比領域にて、吸入空気流量の検出値に基づいてスロットルバルブ開口面積を算出し、スロットルバルブ開度に基づいて算出されるスロットルバルブ開口面積と前記吸入空気流量の検出値に基づいて算出されるスロットルバルブ開口面積との差に基づいて開口面積の補正量を学習し、スロットルバルブ開度に基づいてスロットルバルブ開口面積を算出する際に、前記学習値によってスロットルバルブ開口面積を補正することとした。

次に、バルブ開口面積の補正量を学習して、この補正量に基づいて電制スロットルバルブ１３を通過する気体の流量を算出する処理について図４のフローチャートを用いて説明する。この処理はＥＣＵ３０内で所定時間（例えば１０ｍｓ）毎に行われる。
ステップ１（図では「Ｓ１」と示す。以下同様）では、エンジン１の運転状態を算出する。具体的には、前述のセンサ２２〜２８の出力に基づいて、電制スロットルバルブ１３の見かけ上の開口面積（補正前開口面積）、電制スロットルバルブ１３を通過する気体の流量、電制スロットルバルブ１３の上流圧力および下流圧力、吸気温度、エンジン回転数、エンジン水温などを算出する。

電制スロットルバルブ１３の見かけ上の開口面積は、スロットル開度センサ２２により算出したスロットル開度を、図６に示す開口面積算出テーブルに割り当てることで算出する。図６は、電制スロットルバルブ１３の開度からバルブ開口面積を算出する一般的なテーブルであり、製造ばらつきや劣化による影響を考慮していないため実際のバルブ開口面積とはズレがあるテーブルである。

またステップ１では、電制スロットルバルブ１３の前後圧力比（下流圧力／上流圧力）を算出する。前後圧力比は、電制スロットルバルブ１３のコレクタ１１内に配置されたブーストセンサ（圧力センサ）２５による下流圧力を、バルブ１３の上流に配置された圧力センサ２４による上流圧力で除算することで算出する。
ここで、ステップ２〜ステップ７では、電制スロットルバルブ１３の開口面積の誤差学習（補正量の更新）を許可する条件を満たしているか否かを判定する処理である。なお、ステップ２〜ステップ６までの運転条件がバルブ開口面積を更新する際における所定の安定条件に相当する。

ステップ２では、暖機運転が終了したか否かを判定する。暖機終了の判定は、水温センサ２８の出力により算出したエンジン水温が所定値（暖機終了温度）以上であるか否かにより判定する。エンジン水温が所定値以上であれば、所定の安定条件を満たすと判断してステップ３へ進む。一方、水温が所定値未満であれば、所定の安定条件を満たさないと判断して後述するステップ１１へ進む。これにより所定の安定条件を満たさない場合には、バルブ開口面積の補正量の更新を禁止して、電制スロットルバルブ１３を通過する気体の流量を算出する。

ステップ３では、パージバルブ１９が全閉状態であるか否かを判定する。全閉状態であれば、所定の安定条件を満たすと判断してステップ４へ進む。一方、開状態であれば、所定の安定条件を満たさないと判断してステップ１１へ進む。
ステップ４では、ＥＧＲバルブ２０が全閉状態であるか否かを判定する。全閉状態であれば、所定の安定条件を満たすと判断してステップ５へ進む。一方、開状態であれば、所定の安定条件を満たさないと判断してステップ１１へ進む。

ステップ５では、ブレーキ倍力装置の負圧室２１ａ内の負圧がコレクタ１１内の負圧以上（ブレーキ負圧≧コレクタ負圧、言い換えればチェックバルブ２１が閉状態）であるか否か、またはブレーキスイッチがＯＦＦであるか否か（ブレーキ非作動状態）を判定する。ブレーキ負圧≧コレクタ負圧、またはブレーキスイッチがＯＦＦであれば、所定の安定条件を満たすと判断してステップ６へ進む。一方、ブレーキ負圧＜コレクタ負圧、またはブレーキスイッチがＯＮであれば、所定の安定条件を満たさないと判断してステップ１１へ進む。

ステップ６では、電制スロットルバルブ１３の開度（開口面積）の変化が所定値未満であるか否かを判定する。この所定値は、電制スロットルバルブ１３の開度の変化と流量の安定状態とを考慮して予め決定しておく。バルブ１３の開度の変化が所定値未満であれば、所定の安定条件を満たすと判断してステップ７へ進む。一方、所定値以上であれば、所定の安定条件を満たさないと判断してステップ１１へ進む。

ステップ７では、電制スロットルバルブ１３の前後圧力比がチョーク状態に相当する第１所定値以上で、これより大きい第２所定値以下であるか否かを判定する。ここでは、第１所定値は０．５、第２の所定値は０．２とする。前後圧力比が所定範囲内（０．２≦圧力比＜０．５）であれば、ステップ８へ進む。一方、前後圧力比が所定範囲外（圧力比＜０．２、または０．５≦圧力比）であれば、ステップ１１へ進む。これにより流量係数の変化が大きい領域（図３における圧力比＜０．２、または０．５≦圧力比となる領域）においては、流量がバルブ開口面積だけに依存する条件となっていないため、バルブ開口面積の補正量の更新を禁止する。

ここで、ステップ８〜ステップ１０では、所定の安定条件（ステップ２〜ステップ６）および前後圧力比が所定の条件（０．２≦圧力比＜０．５）を満たす場合において、吸入空気流量の検出値に基づいてスロットルバルブ開口面積を算出し、スロットルバルブ開度に基づいて算出されるスロットルバルブ開口面積と吸入空気流量の検出値に基づいて算出されるスロットルバルブ開口面積との差に基づいて開口面積の補正量を学習する。

ステップ８では、エアフロメータ２３（例えば熱線式流量計）により検出される電制スロットルバルブ１３を通過する気体の流量を流量係数で除算することで測定開口面積を算出する。流量係数は、圧力センサ２４およびブーストセンサ２５により検出した電制スロットルバルブ１３の前後圧力比（下流圧力／上流圧力）を、前述の図３の流量係数算出テーブルに割り当てて求めた値を用いるが、この処理を行うときはチョーク状態であるため、略一定値となる。

ステップ９では、スロットル開度センサ２２により検出した補正前開口面積をステップ８にて算出した測定開口面積で減算することで現在の電制スロットルバルブ１３の開口面積のズレ量Ｔｍｐ、すなわちスロットルバルブ開度に基づいて算出されるスロットルバルブ開口面積と吸入空気流量の検出値に基づいて算出されるスロットルバルブ開口面積との差を算出する。

ステップ１０では、次式に示すように、ステップ９にて算出したバルブ開口面積のズレ量Ｔｍｐに対し所定の重み付け（重み付け定数Ｗ＝例えば１／１６）を行い、前回のバルブ開口面積のズレ量（前回値）との加重平均処理を行うことにより、バルブ開口面積の補正量を算出（学習）する。なお、前回のバルブ開口面積のズレ量の初期値は０とする。
バルブ開口面積補正量＝Ｔｍｐ×Ｗ＋前回値×（１−Ｗ） ；但し、０＜Ｗ＜１
なお、ステップ１０では、算出したバルブ開口面積補正量をＥＣＵ３０内のメモリに記憶・保持しておく。

ステップ１１では、補正前開口面積に開口面積補正量（学習値）を加算することで電制スロットルバルブ１３の開口面積を補正する。なお、ステップ２〜ステップ６の所定の安定条件および前後圧力比の所定条件（０．２≦圧力比＜０．５）を満たさない場合には、前回の開口面積補正量を用いる。
このように所定の安定条件（ステップ２〜ステップ６）および前後圧力比の所定条件（０．２≦圧力比＜０．５）の下、すなわち、電制スロットルバルブ１３を通過する気体の流量がバルブ開口面積にだけ依存する条件でバルブ開口面積を補正することで、図５のバルブ開口面積算出テーブルに示す太線（本来の開口面積）のように、スロットル開度に応じた開口面積を適切に保持することができる。

例えば、電制スロットルバルブ１３を通過する気体の流量がバルブ開口面積にだけ依存する条件でない場合には、図５に示すように、電制スロットルバルブ１３の製造ばらつきや劣化により、電制スロットルバルブ１３の開口面積が本来の開口面積からズレが生じてしまう。
ステップ１２では、前後圧力比を図３の流量係数算出テーブルに割り当てて流量係数を算出する。

ステップ１３では、前述の式（流量＝開口面積×流量係数）により電制スロットルバルブ１３を通過する気体の流量を算出する。開口面積は、ステップ１１にて算出したバルブ開口面積を用いる。
次に、本発明の吸気系モデルについて図７を用いて説明する。
吸気系モデルは、スロットルモデル３１、ポンプ（エンジン）モデル３２、コレクタモデル３３、およびシリンダモデル３４から大別構成されている。

スロットルモデル３１には、スロットル開度センサ２２により検出された電制スロットルバルブ１３の開度（補正前開口面積）、圧力センサ２４により検出した電制スロットルバルブ１３の上流の圧力（または大気圧）、およびコレクタモデル３３により算出された電制スロットルバルブ１３の下流の圧力（コレクタ１１内の圧力）が入力される。
スロットルモデル３１は、これらの入力に基づいてバルブ１３の上流圧力と下流圧力とから前後圧力比（下流圧力／上流圧力）を算出する（ステップ１）。

前述の所定の安定条件（ステップ２〜ステップ６）および前後圧力比の所定条件（ステップ７）を満たす時にバルブ開口面積の補正量を算出する（ステップ８〜ステップ１０）。
補正後の開口面積を算出する一方（ステップ１１）、前後圧力比を前述の流量係数算出テーブル（図３）に割り当てて流量係数を算出する（ステップ１２）。

そして、前述の流量を算出する式（流量＝開口面積×流量係数）により、電制スロットルバルブ１３を通過する吸気量（体積流量）を算出する（ステップ１３）。
ポンプモデル３２は、エンジン１の吸気をポンプ作用と考え、エンジン回転数に基づいて体積吸気量を算出する。
コレクタモデル３３は、スロットル通過吸気量、バルブ上流圧力、吸気温度、エンジン回転数、および体積吸気量に基づいてコレクタ圧力（密度）を算出する。

シリンダモデル３４は、コレクタ圧力および体積吸気量に基づいてシリンダ吸気量を算出する。
なお、図７では、コレクタ１１内の圧力（下流圧力）は、スロットル通過吸気量、バルブ上流圧力、吸気温度、エンジン回転数、および体積吸気量に基づいて算出することについて説明したが、前述のようにブーストセンサ２５により算出してもよい。そして、スロットルモデル３１により圧力比を算出するようにしてもよい。

本実施形態によれば、スロットルバルブ１３の開度を検出し、これに基づいてスロットルバルブ開口面積を算出する内燃機関のバルブ開口面積算出装置において、スロットルバルブ１３の前後圧力比（下流圧力／上流圧力）がチョーク状態に相当する第１所定値（０．４以上０．５未満の値）未満で、かつ第１所定値より小さい第２所定値（０．２以上０．３未満の値）以上の所定圧力比領域にて（ステップ７）、吸入空気流量の検出値に基づいてスロットルバルブ開口面積を算出し（ステップ８）、スロットルバルブ開度に基づいて算出されるスロットルバルブ開口面積（ステップ１）と吸入空気流量の検出値に基づいて算出されるスロットルバルブ開口面積との差に基づいて開口面積の補正量を学習し（ステップ１０）、スロットルバルブ開度に基づいてスロットルバルブ開口面積を算出する際に、前記学習値によってスロットルバルブ開口面積を補正する（ステップ１１）。このため、製造ばらつき又は劣化などがある場合においても、流量がバルブ開口面積にだけ依存する条件（流速がチョーク状態になっている時）で開口面積の補正量を学習できる。この学習値によってスロットルバルブ開口面積を適切に補正できる。これによりスロットルバルブ１３を通過する気体の流量（＝流量係数×前後圧力比）を精度良く算出できる。流量の推定精度が向上すれば、空燃比精度およびトルク制御の精度を向上できる。

また本実施形態によれば、学習値は、スロットルバルブ開度に基づいて算出されるスロットルバルブ開口面積と吸入空気流量の検出値に基づいて算出されるスロットルバルブ開口面積との差Ｔｍｐに対して所定の重み付けＷを行い、前回のスロットルバルブ開口面積の差との加重平均処理を行うことにより算出する（ステップ１０）。このため、バルブ開口面積を本来の値に収束させるようバルブ開口面積の補正量を算出することができる。

また本実施形態によれば、吸入空気流量の検出値に基づいて算出されるスロットルバルブ開口面積は、吸入空気流量の検出値を、スロットルバルブ前後圧力比に基づいて算出した流量係数で除算することで算出する（ステップ８）。このため、スロットルバルブ開口面積を簡単に算出できる。
また本実施形態によれば、吸入空気量の検出値は、熱線式流量計（エアフロメータ２３）による検出値である。このため、製造ばらつき又は劣化のある場合におけるスロットルバルブ開口面積を簡単に算出できる。

また本実施形態によれば、スロットルバルブ前後圧力比の第１所定値は、０．４以上０．５未満の値、スロットルバルブ前後圧力比の第２所定値は、０．２以上０．３未満の値である（ステップ７）。このため、バルブ開口面積と流量との関係（流量係数）が安定した状態で、バルブ開口面積の補正量を算出できる。
また本実施形態によれば、運転条件が所定の安定条件を満たさないときは、開口面積の補正量の学習（更新）を禁止する（ステップ２〜ステップ６）。このため、流量がバルブ開口面積にのみ依存する条件でバルブ開口面積の補正量を学習できる。

また本実施形態によれば、所定の安定条件は、少なくとも水温が暖機温度以上であること（ステップ２）、燃料タンクからの蒸発燃料を吸気側へ導くパージ配管１５の開度を制御するパージバルブ１９が全閉であること（ステップ３）、排気通路８から排気の一部を吸気側へ還流させるＥＧＲ配管１６の開度を制御するＥＧＲバルブ２０が全閉であること（ステップ４）、ブレーキ倍力装置の負圧室圧力がコレクタ圧力以上であること（ステップ５）、ブレーキの非作動時であること（ステップ５）、スロットルバルブ１３の開度変化が所定値未満であること（ステップ７）を条件とする。このため、電制スロットルバルブ１３を通過する気体の流量がバルブ開口面積にのみ依存する条件をより厳格に規定できる。

次に、本発明の第２の実施形態について図８を参照して説明する。
本実施形態では、前述の実施形態において、ステップ２〜ステップ４およびステップ６の所定の安定条件を満たさないときであっても、ステップ１４およびステップ１５の条件を満たす場合には例外的に所定の安定条件を満たすものとしている。なお、ステップ５では、前述のブレーキスイッチがＯＦＦであるか否か（ブレーキ非作動状態）の判定のみを行うこととしている。

ステップ１４では、電制スロットルバルブ１３の前後圧力比（下流圧力／上流圧力）が０．３以上０．４未満（０．３≦圧力比＜０．４）であるか否かを判定する。すなわち、前述の実施形態と比較して、前後圧力比の第１所定値を小さくする一方、第２所定値を大きくすることで、前後圧力比の範囲を狭めている。
前後圧力比が０．３以上０．４未満（０．３≦圧力比＜０．４）であればステップ１５へ進む。このように前後圧力比の範囲を狭めることで、ステップ２〜ステップ６のいずれかの所定の安定条件を満たさないときであっても、スロットルバルブ１３を通過する気体の流量がバルブ開口面積にのみ依存する条件として扱うことができる。

一方、前後圧力比が０．３以上０．４未満でなければ（圧力比＜０．３、または０．４≦圧力比）、ステップ１１へ進み（バルブ開口面積の補正量の更新を禁止）、前述の処理を行う。
ステップ１５では、ブレーキ倍力装置の負圧室２１ａ内の負圧がコレクタ１１内の負圧以上であるか否か（負圧室圧力≧下流圧力、言い換えればチェックバルブ２１の閉状態）を判定する。負圧室圧力が下流圧力以上（負圧室圧力≧下流圧力）であれば、ステップ８へ進み、前述のバルブ開口面積補正量の更新処理を行う。

一方、負圧室圧力が下流圧力未満（負圧室圧力＜下流圧力）であれば、ステップ１１へ進む。これにより、ブレーキ作動時であっても所定の安定条件を満たすものとして、バルブ開口面積の補正をすることができる。
なお、本発明は、筒内直接噴射式の内燃機関においても同様に適用可能である。

エンジンの制御装置のシステム構成図 電制スロットルバルブ周辺の流れを示す図 流量係数算出テーブル 第１の実施形態を示すフローチャート 開口面積算出テーブル 開口面積算出テーブル 吸気系モデルを示すブロック図 第２の実施形態を示すフローチャート

符号の説明

１ エンジン
２ シリンダ
５ 点火プラグ
９ 吸気通路
１０ 燃料噴射弁
１１ コレクタ
１３ 電制スロットルバルブ
１９ パージバルブ
２０ ＥＧＲバルブ
２１ チェックバルブ
２１ａ 負圧室
２２ スロットル開度センサ
２３ エアフロメータ
２４ 圧力センサ
２５ ブーストセンサ
２６ 吸気温センサ
２７ クランク角センサ
２８ 水温センサ
３０ ＥＣＵ
３１ スロットルモデル
３２ ポンプモデル
３３ コレクタモデル
３４ シリンダモデル

Claims (16)

1. スロットルバルブの開度を検出し、これに基づいてスロットルバルブ開口面積を算出する内燃機関のバルブ開口面積算出装置において、
   スロットルバルブの前後圧力比がチョーク状態に相当する第１所定値未満で、かつ第１所定値より小さい第２所定値以上の所定圧力比領域にて、吸入空気流量の検出値に基づいてスロットルバルブ開口面積を算出し、スロットルバルブ開度に基づいて算出されるスロットルバルブ開口面積と前記吸入空気流量の検出値に基づいて算出されるスロットルバルブ開口面積との差に基づいて開口面積の補正量を学習し、
   スロットルバルブ開度に基づいてスロットルバルブ開口面積を算出する際に、前記学習値によってスロットルバルブ開口面積を補正することを特徴とする内燃機関のバルブ開口面積算出装置。
2. 前記学習値は、前記スロットルバルブ開度に基づいて算出されるスロットルバルブ開口面積と前記吸入空気流量の検出値に基づいて算出されるスロットルバルブ開口面積との差に対して所定の重み付けを行い、前回のスロットルバルブ開口面積の差との加重平均処理を行うことにより算出することを特徴とする請求項１記載の内燃機関のバルブ開口面積算出装置。
3. 前記吸入空気流量の検出値に基づいて算出されるスロットルバルブ開口面積は、前記吸入空気流量の検出値を、スロットルバルブ前後圧力比に基づいて算出した流量係数で除算することで算出することを特徴とする請求項１または請求項２記載の内燃機関のバルブ開口面積算出装置。
4. 前記吸入空気量の検出値は、熱線式流量計による検出値であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の内燃機関のバルブ開口面積算出装置。
5. 前記スロットルバルブ前後圧力比の第１所定値は、０．４以上０．５未満の値であることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の内燃機関のバルブ開口面積算出装置。
6. 前記スロットルバルブ前後圧力比の第２所定値は、０．２以上０．３未満の値であることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の内燃機関のバルブ開口面積算出装置。
7. 運転条件が所定の安定条件を満たさないときは、前記開口面積の補正量の学習を禁止することを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載の内燃機関のバルブ開口面積算出装置。
8. 運転条件が所定の安定条件を満たさないときは、前記前後圧力比の第１所定値を小さくすることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載の内燃機関のバルブ開口面積算出装置。
9. 運転条件が所定の安定条件を満たさないときは、前記前後圧力比の第２所定値を大きくすることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載の内燃機関のバルブ開口面積算出装置。
10. 前記所定の安定条件は、少なくとも水温が暖機温度以上であることを条件とすることを特徴とする請求項７〜請求項９のいずれか１つに記載の内燃機関のバルブ開口面積算出装置。
11. 前記所定の安定条件は、少なくとも燃料タンクからの蒸発燃料を吸気側へ導くパージ配管の開度を制御するパージバルブが全閉であることを条件とすることを特徴とする請求項７〜請求項１０のいずれか１つに記載の内燃機関のバルブ開口面積算出装置。
12. 前記所定の安定条件は、少なくとも排気通路から排気の一部を吸気側へ還流させるＥＧＲ配管の開度を制御するＥＧＲバルブが全閉であることを条件とすることを特徴とする請求項７〜請求項１１のいずれか１つに記載の内燃機関のバルブ開口面積算出装置。
13. 前記所定の安定条件は、少なくともブレーキ倍力装置の負圧室圧力がコレクタ圧力以上であることを条件とすることを特徴とする請求項７〜請求項１２のいずれか１つに記載の内燃機関のバルブ開口面積算出装置。
14. 前記所定の安定条件は、少なくともブレーキの非作動時であることを条件とすることを特徴とする請求項７〜請求項１３のいずれか１つに記載の内燃機関のバルブ開口面積算出装置。
15. ブレーキの作動時であってもブレーキ倍力装置の負圧室圧力がコレクタ圧力以上の時は、前記所定の安定条件を満たすものとすることを特徴とする請求項１４記載の内燃機関のバルブ開口面積算出装置。
16. 前記所定の安定条件は、少なくとも前記スロットルバルブの開度変化が所定値未満であることを条件とすることを特徴とする請求項７〜請求項１５のいずれか１つに記載の内燃機関のバルブ開口面積算出装置。

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