内燃機関の制御装置
【課題】電子制御スロットルの製造バラつきがある場合でも、従来より最適なスロットル制御を行うことができる内燃機関の制御装置を提供する。
【解決手段】エンジンＥＣＵは、内燃機関のアイドル時のエンジン回転数制御後、この学習を行って（ステップＳ１）、アイドル時の単位時間あたりの吸入空気量を表す学習値を得て（ステップＳ２）、内燃機関のエンジン回転数を検出し（ステップＳ３）、学習値とエンジン回転数とに基づいて走行時の吸入空気量を算出し（ステップＳ４）、この値に基づいてスロットル開度を制御する（ステップＳ５）。
【解決手段】エンジンＥＣＵは、内燃機関のアイドル時のエンジン回転数制御後、この学習を行って（ステップＳ１）、アイドル時の単位時間あたりの吸入空気量を表す学習値を得て（ステップＳ２）、内燃機関のエンジン回転数を検出し（ステップＳ３）、学習値とエンジン回転数とに基づいて走行時の吸入空気量を算出し（ステップＳ４）、この値に基づいてスロットル開度を制御する（ステップＳ５）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子制御スロットルを用いてスロットル開度を制御する内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、コンピュータ制御された車両では、内燃機関の制御装置としてＥＣＵ（Electronic Control Unit）を用いて、内燃機関に関する各種制御を総合的に制御することで、走行状況に応じて最適な燃焼状態が得られるようになっている。ＥＣＵは、特に燃料噴射制御（ＥＦＩ）、点火時期制御（ＥＳＡ）、アイドル回転数制御（ＩＳＣ）などの制御を行って、車両の高性能・高出力化、低燃費化およびエミッション性能の向上などを図るようになっている。
【０００３】
このうち、アイドル回転数制御（以下、ＩＳＣという）においては、ＥＣＵは、アイドル時の実エンジン回転数をアイドル時の目標エンジン回転数に一致させるよう制御しており、一般には、実エンジン回転数が目標エンジン回転数よりも低い場合には、スロットルバルブの開度を所定の補正量だけ大きくし、反対に、実エンジン回転数が目標エンジン回転数よりも高い場合には、スロットルバルブの開度を所定の補正量だけ小さくするフィードバック制御を実行している。
【０００４】
また、ＥＣＵは、アイドリング中やアクセルＯＦＦの減速時など、ＩＳＣの実行中にはスロットル開度に基づいて吸入空気量を推定しているため、このスロットル開度には高い精度が求められている。そこで、従来、アクセル開度を電気的に検知し、検知したアクセル開度に応じてモータによりバルブを開閉することで、スロットル開度を制御する電子制御スロットルが広く利用されている。この電子制御スロットルは、メカニカルスロットルに比べ、吸入空気量をきめ細かく制御することができ、燃費向上とＮＯＸ低減を達成する上で好適であり、さらに、部品点数を減らして、重量減を達成する上でも好適である。
【０００５】
このような電子制御スロットルを有する内燃機関において、適切な吸入空気量を得るためのスロットル開度制御の精度を向上するための様々な技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に開示されたものは、スロットルバルブの周辺にデポジット（堆積物）が付着することに起因して、空気通路の断面積が減少し、所望の空気量が得られなくなり、スロットルバルブの開度から算出される吸入空気量の誤差が経時的に発生することを課題としている。
【０００６】
このため、特許文献１に開示されたものは、スロットル開度およびエンジン回転数に基づいて基準吸入空気量を算出し、当該基準吸入空気量と実際の吸入空気量との比較結果などに基づいて、スロットル開度に対する補正値を所定のスロットル開度領域毎に算出するようになっている。そして、補正値により補正されたスロットル開度である学習後スロットル開度をスロットル開度領域毎に学習することで、より正確なスロットルバルブの開度を把握するようになっている。
【０００７】
一方、モータおよび内燃機関の駆動力により走行するハイブリッド車において、車両の減速時に内燃機関のアイドル制御を実行する場合、車両に振動が発生することを抑制するために、スロットルバルブの開度を制御する技術も提案されている（例えば、特許文献２参照）。この特許文献２に開示されたものは、内燃機関と車輪軸とが連結された構成を有しているため、車両減速時における内燃機関のアイドル制御中に、減速による車輪軸の回転数の低下によりエンジン回転数が引き下げられると、車両に振動が発生するおそれがあることを課題としている。
【０００８】
このため、特許文献２に開示されたものは、予め定められた実行条件が成立すると、車輪の回転数など検出された物理量に基づく車両の減速の度合いに応じて、スロットル開度の制御量や目標エンジン回転数などアイドル制御に関連する制御量を補正するようになっていた。これにより、車両の減速時におけるエンジン回転数の低下を抑制するようになっていた。
【０００９】
このように、従来、様々な態様でＩＳＣ制御を実行し、経時変化や車両の走行状況に応じて内燃機関に吸入される空気量を調整するようにスロットルバルブの開度を補正することが知られていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平９−１２６０３６号公報
【特許文献２】特開２００８−１２０３５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上述した特許文献１および２に開示されたものは、いずれも電子制御スロットルに製造バラつきがあるにもかかわらず、この流量特性の個体差を考慮するようなものではなかった。つまり、上述した特許文献１および２に開示されたものは、スロットルバルブの開度についてデポジットなどに起因した経時変化や車両の走行状態に応じて補正を行うようになっているものの、電子制御スロットルの製造バラつきを考慮して、走行時の吸入空気量を算出するようなものではなかった。
【００１２】
このため、特許文献１および２に開示されたものでは、電子制御スロットルの製造バラつきにより、スロットル開度に応じた吸入空気量が所望の吸入空気量から乖離する場合が発生し、最適な燃焼状態とするための制御の正確性が低下するおそれがあった。例えば、電子制御スロットルの個体差により、電子制御スロットルの流量特性が、平均的な流量特性を有するものより流量が多くなるものが引き当たった場合には、空気量過多によりエンジン回転数の吹き上がりを生じさせる可能性があった。また、電子制御スロットルの流量特性が、平均的な流量特性を有するものより流量が少なくなるものが引き当たった場合には、空気量不足により自立運転できる下限負荷率を割り込んで、エンストを発生させる可能性があった。
【００１３】
したがって、特許文献１および２のいずれに開示されたものも、アイドル時やアクセルＯＦＦによる減速時などスロットル開度に基づいて吸入空気量を推定する場合に、スロットル開度の制御に対して得られる実吸入空気量と推定される吸入空気量とが一致せず、最適なスロットル制御を実行できない可能性があった。
【００１４】
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、電子制御スロットルの製造バラつきがある場合でも、従来より最適なスロットル制御を行うことができる内燃機関の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】
【００１５】
本発明に係る内燃機関の制御装置は、上記目的達成のため、（１）内燃機関の吸入空気量を調整するためのスロットルバルブを含む電子制御スロットルを用いて、前記スロットルバルブのスロットル開度を制御する内燃機関の制御装置であって、前記内燃機関のアイドル時のエンジン回転数制御を行うアイドル回転数制御手段と、前記アイドル時のエンジン回転数制御の学習を行って、アイドル時の単位時間あたりの吸入空気量を表す学習値を得る学習値取得手段と、前記内燃機関のエンジン回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、前記学習値と前記エンジン回転数とに基づいて走行時の吸入空気量の目標値を算出する算出手段と、前記走行時の吸入空気量の目標値に基づいて前記スロットル開度を制御するスロットル開度制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１６】
この構成により、電子制御スロットルの製造バラつきがある場合であっても、アイドル回転数制御（ＩＳＣ）学習から得られる、アイドル時の単位時間あたりの吸入空気量を表すＩＳＣ学習値を用いて、電子制御スロットルの個体差を示すスロットル流量特性を特定できる。したがって、この学習値とエンジン回転数とに基づいて走行時空気量の目標値を算出することで、電子制御スロットルの製造バラつきに因らないで、従前より良好なスロットル制御を行うことができる。
【００１７】
上記（１）に記載の内燃機関の制御装置において、（２）前記学習値と予め定められた基準値との差から前記電子制御スロットルの流量特性を特定する特定手段を備え、前記算出手段は、前記特定手段により特定された流量特性と前記エンジン回転数とに基づいて走行時の吸入空気量を算出することが好ましい。
【００１８】
この構成により、電子制御スロットルの流量特性に個体差がある場合に、アイドル時の単位時間あたりの吸入空気量を表す学習値と所定の基準値との差に基づいて、電子制御スロットルの個体差を特定できる。したがって、この特定された流量特性とエンジン回転数とに基づいて走行時空気量の目標値を算出することで、電子制御スロットルの製造バラつきに因らないで、従前よりも良好なスロットル制御を行うことができる。
【００１９】
上記（２）に記載の内燃機関の制御装置において、（３）前記基準値は、複数の前記電子制御スロットルにおける前記アイドル時の単位時間あたりの吸入空気量の中央値であることが好ましい。
【００２０】
この構成により、吸入空気量の平均的な値である中央値を基準にとるので、測定対象となる電子制御スロットルの流量特性が中央品からどの程度ずれているかを算出することが可能となる。
【００２１】
上記（３）に記載の内燃機関の制御装置において、（４）複数の前記電子制御スロットルを同一のスロットル開度にした場合に吸入空気量が最大となる前記電子制御スロットルのアイドル時の単位時間あたりの吸入空気量、吸入空気量が最小となる前記電子制御スロットルのアイドル時の単位時間あたりの吸入空気量、および前記基準値と、前記学習値取得手段により得られる学習値とに基づいて、測定対象となる前記電子制御スロットルの個体差を示す流量特性を特定することが好ましい。
【００２２】
この構成により、電子制御スロットルの個体差上、中央品と同一のスロットル開度において流量が中央品より多くなる特性を有するものが引き当たった場合には、例えば、中央品の場合と比べて、走行時空気量の目標値を減らすことで、空気量過多によりエンジン回転数の吹き上がりを生じさせることを未然に防ぐことができる。また、中央品と同一のスロットル開度において流量が中央品より少なくなるものが引き当たった場合にも、例えば、中央品の場合と比べて、走行時空気量の目標値を増やすことで、空気量不足により自立運転できる下限負荷率を割り込んで、エンストを発生させることを未然に防ぐことができる。このため、電子制御スロットルの製造バラつきに因らないで、従前より良好なスロットル制御を行うことができる。
【００２３】
上記（１）から（４）のいずれか一に記載の内燃機関の制御装置において、（５）前記学習値および前記エンジン回転数と、前記走行時の吸入空気量とを対応させたマップを記憶した記憶手段をさらに備え、前記算出手段は、前記マップを参照することにより前記走行時の吸入空気量の目標値を算出することが好ましい。
【００２４】
この構成により、予め記憶しておいた学習値およびエンジン回転数と、走行時空気量とを対応させたマップを利用して、電子制御スロットルの流量特性に応じた走行時空気量の目標値を迅速かつ正確に算出することができる。また、このマップは、適宜、記憶手段に記憶させることができるため、マップの取り込みや修正などについて柔軟に対応することができる。
【００２５】
上記（１）から（５）のいずれか一に記載の内燃機関の制御装置において、（６）前記走行時の吸入空気量は、車両の減速走行時における吸入空気量であることが好ましい。
【００２６】
この構成により、アイドルスピードコントロールにより吸入空気量が調整される車両の走行状態において吸入空気量センサを用いずに吸入空気量を推定する場合においても、本願発明を適用することにより、正確に吸入空気量を推定し、適切なスロットル制御を実行することができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、電子制御スロットルを用いてスロットル開度を制御する内燃機関において、電子制御スロットルの製造バラつきがある場合でも、電子制御スロットルの流量特性に応じたスロットル開度の制御を実行することができる。したがって、従来と比較して電子制御スロットルの製造バラつきに因らずより正確なスロットル開度の制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施の形態に係る車両の制御装置を示すブロック構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る動力分割機構の構成を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る電子制御スロットルの流量特性を、スロットル開度と流量の関係に基づいて、中央品と、流量上限品と、流量下限品の三つに区別して示した図である。
【図４】本発明の実施の形態に係るＩＳＣ学習値に対応する流量特性およびエンジン回転数と、走行時空気量とを対応させたマップを示した図である。
【図５】本発明の実施の形態に係るエンジンＥＣＵの構成を概略的に示す機能ブロック図である。
【図６】本発明の実施の形態に係るスロットル開度制御処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００３０】
まず、本発明が適用される車両の構成について説明する。以下の説明では、ガソリンエンジンに併せて、モータからの駆動力を利用して走行するハイブリッド車両１に適用する場合を例に説明する。しかしながら、本発明は、他の種類の車両、例えば、通常のガソリンエンジンのみを利用する車両に適用してもよい。
【００３１】
図１に示すように、ハイブリッド車両１は、駆動源としてのエンジン１２０と、回転電機であるモータジェネレータ（ＭＧ）１４０と、を備えている。本実施の形態においては、エンジン１２０はガソリンエンジンにより構成されている。また、エンジン１２０は、本発明に係る内燃機関を構成している。
【００３２】
以下、説明の便宜上、モータジェネレータ１４０について説明する際に、モータ１４０Ａとジェネレータ１４０Ｂとに分けて説明するが、従来技術で公知なように、ハイブリッド車両１の走行状態に応じて、モータ１４０Ａがジェネレータとして機能したり、ジェネレータ１４０Ｂがモータとして機能してもよい。
【００３３】
また、ハイブリッド車両１は、エンジン１２０やモータジェネレータ１４０で発生した動力を駆動輪１６０に伝達するための減速機１８０を備えている。また、ハイブリッド車両１は、遊星歯車機構などにより構成されエンジン１２０の発生する動力を駆動輪１６０およびジェネレータ１４０Ｂの２経路に分配するための動力分割機構２００を備えている。
【００３４】
また、ハイブリッド車両１は、モータジェネレータ１４０を駆動するための電力を充電する走行用バッテリ２２０と、走行用バッテリ２２０の直流とモータ１４０Ａおよびジェネレータ１４０Ｂの交流とを変換しながら電流制御を行うためのインバータ２４０と、を備えている。なお、走行用バッテリ２２０の代わりにキャパシタなどの蓄電機構を備えていてもよい。
【００３５】
さらに、ハイブリッド車両１は、走行用バッテリ２２０とインバータ２４０の間にコンバータ２４２を備えている。コンバータ２４２は、走行用バッテリ２２０の定格電圧が、モータ１４０Ａやジェネレータ１４０Ｂの定格電圧よりも低い場合に、走行用バッテリ２２０からモータ１４０Ａやジェネレータ１４０Ｂに電力を供給するときに電力を昇圧するようになっている。コンバータ２４２には図示しない平滑コンデンサが内蔵されており、コンバータ２４２が昇圧動作を行う際に、平滑コンデンサに電荷が蓄えられる。
【００３６】
ハイブリッド車両１は、発進時や低速走行時などであって、エンジン１２０の効率が悪い場合には、モータジェネレータ１４０のモータ１４０Ａのみにより走行を行うことができる。また、エンジン１２０の効率が良好な通常の走行時には、例えば動力分割機構２００によりエンジン１２０の動力を２経路に分けて、一方で駆動輪１６０の直接駆動を行い、他方でジェネレータ１４０Ｂを駆動して発電を行うことができる。この時、発生する電力でモータ１４０Ａを駆動して駆動輪１６０の駆動補助を行ってもよい。
【００３７】
また、ハイブリッド車両１は、高速走行時には、さらに走行用バッテリ２２０からの電力をモータ１４０Ａに供給してモータ１４０Ａの出力を増大させることにより駆動力の追加を行ってもよい。また、減速時には、駆動輪１６０により従動するモータ１４０Ａがジェネレータとして機能して回生発電を行い、回収した電力を走行用バッテリ２２０に蓄えることができる。なお、走行用バッテリ２２０の充電量が低下し、充電が特に必要な場合には、エンジン１２０の出力を増加してジェネレータ１４０Ｂによる発電量を増やし走行用バッテリ２２０に対する充電量を増加してもよい。
【００３８】
また、後述するＨＶ＿ＥＣＵ３２０は、上述のように走行用バッテリ２２０の充電が必要な場合や、エアコンなどの補機を駆動する場合や、エンジン１２０の冷却水の温度を所定温度まで上げる場合などには、低速走行時でも必要に応じてエンジン１２０の駆動力を増加する制御を行うようになっている。さらに、ＨＶ＿ＥＣＵ３２０は、ハイブリッド車両１の運転状態や走行用バッテリ２２０の状態によっては、燃費を向上させるために、エンジン１２０を適宜停止させて、その後の運転状態や走行用バッテリ２２０の状態に基づいて再始動させるように、エンジン１２０を間欠運転してもよい。
【００３９】
図２に示すように、動力分割機構２００は、サンギヤ２０２と、リングギヤ２０６と、サンギヤ２０２とリングギヤ２０６との間の複数のピニオンギヤ２０８の回転軸を連結して設けられるプラネタリキャリア２０４とを含む遊星歯車機構により構成されている。サンギヤ２０２は、ジェネレータ１４０Ｂの回転軸に接続されている。リングギヤ２０６は、モータ１４０Ａの回転軸に接続されている。そして、プラネタリキャリア２０４は、エンジン１２０の出力軸に接続されている。
【００４０】
モータ１４０Ａおよびリングギヤ２０６が一体的に回転する回転軸には、さらにチェーンドライブスプロケット２１６が接続されている。チェーンドライブスプロケット２１６に入力された動力は、チェーン２１０を介してチェーンドライブスプロケット２１２に伝達される。また、チェーンドライブスプロケット２１２は、カウンタドライブギヤ２１４から減速機１８０（図１参照）に動力を伝達するようになっている。
【００４１】
また、エンジン１２０から出力されたトルクは、プラネタリキャリア２０４に入力されると、サンギヤ２０２によってジェネレータ１４０Ｂに、リングギヤ２０６によってモータ１４０Ａおよび出力軸（駆動輪１６０側）に、それぞれ伝達される。また、ＨＶ＿ＥＣＵ３２０は、回転中のエンジン１２０を停止させる時には、エンジン１２０が回転しているので、この回転の運動エネルギーをジェネレータ１４０Ｂで電気エネルギーに変換して、エンジン１２０の回転数を低下させる。
【００４２】
図１に戻り、ハイブリッド車両１は、内燃機関の制御装置として、エンジンＥＣＵ２８０を備えている。エンジンＥＣＵ２８０は、エンジン１２０に関する各種制御を総合的に制御することで、運転状況に応じて最適な燃焼状態が得られるようになっている。また、ハイブリッド車両１は、エンジン１２０の動作状態を制御するエンジンＥＣＵ２８０の他に、走行用バッテリ２２０の充放電状態を管理制御するバッテリＥＣＵ２６０を備えている。ここで、本実施の形態に係るエンジンＥＣＵ２８０は、本発明に係るアイドル回転数制御手段、学習値取得手段、エンジン回転数検出手段、算出手段、スロットル開度制御手段、特定手段および記憶手段を構成する。
【００４３】
さらに、ハイブリッド車両１は、車両の走行状態などに応じてモータジェネレータ１４０、バッテリＥＣＵ２６０およびインバータ２４０などを制御するＭＧ＿ＥＣＵ３００を備えている。さらに、ハイブリッド車両１は、ＨＶ＿ＥＣＵ３２０を備えており、上記バッテリＥＣＵ２６０、エンジンＥＣＵ２８０およびＭＧ＿ＥＣＵ３００などを相互に管理制御している。このＨＶ＿ＥＣＵ３２０は、エンジン出力とモータ出力を車両負荷や走行状態などに応じて最適配分し、ハイブリッド車両１が最も効率よく運行できるように、ハイブリッドシステム全体を制御している。
【００４４】
以下、本発明の実施形態では、エンジンＥＣＵ２８０が内燃機関の制御装置を構成するものとして説明する。但し、このエンジンＥＣＵ２８０に対して、図１に示した他のＥＣＵの機能を統合させるように構成してもよい。
【００４５】
本実施の形態に係るハイブリッド車両１は、エンジン１２０と、エンジン１２０に吸気するための吸気系と、エンジン１２０からの排気を排出するための排気系と、エンジンＥＣＵ２８０によって構成されるエンジンシステムを備えている。以下、図１を参照して、本発明の実施形態に関するエンジンシステムについて概略的に説明する。
【００４６】
エンジン１２０の吸気通路１２２には、吸入空気のほこりなどを捕捉するためのエアクリーナ１２２Ａと、エンジン１２０に吸入される空気量を調整するためのスロットルバルブ１２２Ｃが設けられている。これら吸気通路１２２と、エアクリーナ１２２Ａと、スロットルバルブ１２２Ｃと、図示していないインテークマニホールドとによって吸気系が構成されている。
【００４７】
スロットルバルブ１２２Ｃは、電子制御スロットルの一部を構成しており、エンジンＥＣＵ２８０は、アクセル開度を電気的に検知すると、その電気信号に応じてスロットルバルブ１２２Ｃを開閉するモータを制御しスロットル開度を調節するようになっている。電子制御スロットルは、メカニカルスロットルに比べて、吸入空気量をきめ細かく制御できるため、特に燃費向上とＮＯＸ低減を達成する上で好適である。
【００４８】
吸気通路１２２には、エアクリーナ１２２Ａを通ってエンジン１２０に吸入される空気量を検知するためのエアフローメータ１２２Ｂが設けられている。エアフローメータ１２２Ｂは、例えば、吸気温センサ内蔵のホットワイヤ式エアフローメータにより構成されている。また、スロットルバルブ１２２Ｃには、開度を検知するためのスロットル開度センサ３４０が設けられている。スロットル開度センサ３４０は、例えば、ホール素子を用いた電子式のポジションセンサにより構成されている。
【００４９】
また、アクセルペダルには、アクセルペダル踏込み量、すなわちアクセル開度を検知するためのアクセルポジションセンサ３３０が配置されている。アクセルポジションセンサ３３０は、アクセルペダル踏込み量に対して直線的に出力電圧が得られるリニアタイプのセンサにより構成されている。これらセンサ１２２Ｂ、３３０、３４０の検知結果を示す信号は、エンジンＥＣＵ２８０に入力されるようになっている。
【００５０】
また、エンジン１２０のシリンダブロック内部には、図示しないピストン、燃焼室および点火プラグが設けられており、吸気ポートにはフューエルインジェクタが設けられている。フューエルインジェクタは、燃焼室内に燃料を噴射するようになっており、このフューエルインジェクタから燃焼室内に噴射された燃料と、吸気通路１２２を通ってインテークマニホールドから導入された空気との混合気が、エンジンＥＣＵ２８０の制御下で、点火プラグを用いて着火されて燃焼する。
【００５１】
エンジン１２０のシリンダブロック内部には、シリンダブロック内を流通する冷却水の水温を検知するための水温センサ３６０が設けられている。また、エンジン１２０のシリンダブロック内部には、クランク位置やクランク角度を検知するためのクランクポジションセンサ３８０が設けられている。これらセンサ３６０、３８０の検知結果を示す信号は、エンジンＥＣＵ２８０に入力されるようになっている。
【００５２】
また、エンジン１２０の排気通路１２４には、ＣＯ、ＨＣ、ＮＯＸを低減させる三元触媒コンバータ１２４Ｂや、排気音を小さくする消音器１２４Ｄなどが設けられている。これら排気通路１２４と、三元触媒コンバータ１２４Ｂと、消音器１２４Ｄと、図示しないエキゾーストマニホールドとによって排気系が構成されている。
【００５３】
排気通路１２４には、三元触媒コンバータ１２４Ｂに導入される排気に基づいて空燃比（Ａ／Ｆ）を検知するための空燃比センサ１２４Ａが設けられている。また、排気通路１２４には、三元触媒コンバータ１２４Ｂの温度を検知する触媒温度センサ１２４Ｃが設けられている。これらセンサ１２４Ａ、１２４Ｃの検知結果を示す信号は、エンジンＥＣＵ２８０に入力されるようになっている。
【００５４】
エンジンＥＣＵ２８０は、上述した各種センサからの検出結果を用いて、吸気系、エンジン１２０および排気系に関する各種制御を総合的に制御するようになっている。エンジンＥＣＵ２８０は、内燃機関の制御装置として、燃料噴射制御（ＥＦＩ）、点火時期制御（ＥＳＡ）、アイドル回転数制御（ＩＳＣ）などの制御を行って、車両の高出力化、低燃費化およびエミッション性能の向上などを図るようになっている。
【００５５】
エンジンＥＣＵ２８０は、ＩＳＣにおいて、アイドル時の実エンジン回転数が目標エンジン回転数よりも低い場合には、スロットルバルブ１２２Ｃの開度を所定の補正量だけ大きくして吸入空気量を増量補正し、反対に、アイドル時の実エンジン回転数が目標エンジン回転数よりも高い場合には、スロットルバルブ１２２Ｃの開度を所定の補正量だけ小さくして吸入空気量を減量補正している。
【００５６】
本実施の形態においては、エンジンＥＣＵ２８０は、アイドル時の目標エンジン回転数を１０００ｒｐｍに設定するとともに、目標エンジン回転数と実エンジン回転数との差を用いたフィードバック制御によりスロットルバルブ１２２Ｃの開度を調節して、実エンジン回転数を１０００ｒｐｍに一致させる。
【００５７】
通常、エンジンＥＣＵ２８０は、アイドル時には電子制御スロットルのスロットルバルブ１２２Ｃの開度に基づいて吸入空気量を推定するため、このスロットル開度には高い精度が要求される。しかしながら、大量生産の過程において、設計上は同一であっても、個々の部品に個体差が生じ得る。このような電子制御スロットルの製造バラつきに起因して、個体差に応じて流量やスロットル開度が影響を受ける。
【００５８】
そこで、本実施の形態に係るエンジンＥＣＵ２８０は、以下に説明するように、電子制御スロットルに製造バラつきがある場合であっても、各電子制御スロットルの流量特性に応じた走行時の吸入空気量を算出することで、電子制御スロットルの製造バラつきに因らないで最適なスロットル制御を行うようになっている。
【００５９】
図３は、電子制御スロットルの製造バラつきに関して、スロットルバルブ１２２Ｃのスロットル開度と流量との関係について例示したグラフである。図３には、３つの曲線が示されているが、このうち、中央の曲線は、設計および製造上、基準となる電子制御スロットルの中央品について示している。通常、この中央品が示す数値に基づいて、スロットル開度を基準とした吸入空気量が定められている。以下、このような基準となる電子制御スロットルのことを中央品と呼ぶ。
【００６０】
また、一番上の曲線は、上記電子制御スロットルの中央品と比べて、同一スロットル開度にしたときに、流量が最大となる電子制御スロットルについて示している。以下、このような個体差を有する電子制御スロットルを流量上限品と呼ぶ。同様に、一番下の曲線は、上記電子制御スロットルの中央品と比べて、同一スロットル開度にしたときに、流量が最少となる電子制御スロットルについて示している。以下、このような個体差を有する電子制御スロットルを流量下限品と呼ぶ。
【００６１】
このような個体差は、大量生産される電子制御スロットルに関して、所定量の母体について検討することで、スロットル開度と流量との関係について予め実験的な測定により導き出されている。
【００６２】
従来は、この個体差を考慮したスロットル制御が実行されていなかったため、この個体差に起因して、最適な燃焼状態となるように正確にエンジン１２０を制御することに不都合を生じさせる可能性があった。すなわち、ハイブリッド車両１に搭載された電子制御スロットルが流量上限品の近傍の流量特性を有する場合には、操作上、中央品と同一スロットル開度にしたときに、より多くの流量が流動する結果、空気量過多によりエンジン回転数の吹き上がりを生じさせる可能性があった。逆に、流量下限品の近傍の流量特性を有する場合には、操作上、中央品と同一スロットル開度にしたときに、より少ない流量が流動する結果、空気量不足により自立運転できる下限負荷率を割り込んで、エンストを発生させる可能性があった。
【００６３】
そこで、エンジンＥＣＵ２８０は、ＩＳＣ学習を含むＩＳＣ制御を行う。このＩＳＣ学習によって、エンジンＥＣＵ２８０は、スロットルボディに設けられているスロットル開度センサ３４０から信号を受け取って、対応するスロットルバルブ１２２Ｃの開度を検出できる。
【００６４】
また、エンジンＥＣＵ２８０は、中央品におけるスロットル開度と吸入空気量とを対応付けた開度特性マップをＲＯＭに記憶しており、エンジンＥＣＵ２８０は、アイドル時のフィードバック制御により得られたスロットルバルブ１２２Ｃの開度と当該開度特性マップより、中央品に換算した場合の吸入空気量を算出し、これを学習値ＥＱＧとして記憶するようになっている。
【００６５】
ここで、開度特性マップは、例えば、図３に示したグラフのうち、中央品の特性を表すグラフにより構成されている。つまり、エンジンＥＣＵ２８０は、目標とする吸入空気量を算出すると、この開度特性マップにしたがってスロットルバルブ１２２Ｃの開度を設定し、この開度になるようスロットル制御を実行するようになっている。
【００６６】
したがって、学習値ＥＱＧは、エンジン１２０のアイドル回転数保持に必要とされる単位時間あたりの吸入空気量を、同じスロットル開度における中央品の吸入空気量に換算した値を意味する。
【００６７】
アイドル時の単位時間あたりの吸入空気量は、電子制御スロットルの個体差にかかわらず一定の値となる。しかし、電子制御スロットルの個体差のため、吸入空気量に変化が生じ得る場合には、中央品に従って設定されている当初のスロットルバルブ１２２Ｃの開度に補正が必要となる。したがって、エンジンＥＣＵ２８０は、アイドル時の単位時間あたりの吸入空気量を表す学習値ＥＱＧを得るとともに、この学習値ＥＱＧを用いて個体差を導き出すようになっている。
【００６８】
また、エンジンＥＣＵ２８０は、後述する空気量算出マップ（図４参照）における流量上限品、流量下限品および中央品の学習値ＥＱＧと、今回算出された学習値ＥＱＧとを比較することにより、電子制御スロットルの個体差を導き出すことができる。なお、空気量算出マップにおける流量上限品、流量下限品および中央品の学習値ＥＱＧは、予め実験的な測定により求められている。
【００６９】
なお、上記のように、学習値ＥＱＧは、エンジン１２０のアイドル回転数保持に必要な空気量を同じスロットル開度における中央品の吸入空気量に換算した値である。このため、流量上限品の学習値ＥＱＧは、中央品の学習値ＥＱＧよりも小さくなり、また、流量下限品の学習値ＥＱＧよりも大きくなる。つまり、アイドル回転数を保持するために必要な吸入空気量は電子制御スロットルに個体差がある場合であっても変わらないが、操作上、電子制御スロットルの中央品のスロットル開度にて制御するため、学習値ＥＱＧを用いることによりスロットル開度が個体差に応じて補正されることになる。なお、学習値ＥＱＧは、フィードバック制御により収束した学習値、すなわちアイドル時に１０００ｒｐｍを維持するためのスロットル開度における中央品の吸入空気量を用いているので、デポジット付着など経時変化に起因する誤差もこの学習値ＥＱＧに反映されている。したがって、エンジンＥＣＵ２８０は、この学習値ＥＱＧを用いることにより、経時変化に起因する誤差も補正した状態でスロットル制御を実行していることになる。
【００７０】
また、エンジンＥＣＵ２８０は、電子制御スロットルの流量特性を表す学習値ＥＱＧを算出すると、当該学習値ＥＱＧと予め定められた基準値との差から、電子制御スロットルの流量特性の区分を判定する。すなわち、エンジンＥＣＵ２８０は、基準値として、図３に示した中央品の値を用いる。そして、この基準値と、算出した学習値ＥＱＧとを比較検討する。基準値と学習値ＥＱＧとの差が所定値以下であれば、対応する電子制御スロットルの流量特性は、中央品であると判定する。一方、基準値と学習値ＥＱＧとの差が所定値を超えていれば、対応する電子制御スロットルの流量特性は、学習値ＥＱＧが基準値より小さい場合に流量上限品であると、基準値より大きい場合に流量下限品であるとそれぞれ判定するようになっている。なお、基準値は、複数の電子制御スロットルにおけるアイドル時の単位時間あたりの吸入空気量の中央値である。
【００７１】
エンジンＥＣＵ２８０は、上記方法によって、電子制御スロットルの個体差を判別した後、この結果に応じて、最適なスロットル操作が行われるように制御を行うようになっている。すなわち、従来は、電子制御スロットルの個体差を考慮せずに、エンジン回転数から走行時空気量を算出していたため、吸入空気量に関して電子制御スロットルに個体差がある場合には、必ずしもエンジン回転数に基づいて算出された目標走行時空気量が最適な値とはいえない場合があったのに対して、本実施の形態に係るエンジンＥＣＵ２８０は、電子制御スロットルの個体差を考慮して、エンジン回転数から目標走行時空気量を算出することで、より正確で優れた制御を実現できる。
【００７２】
図４は、電子制御スロットルの個体差に応じて、エンジン回転数から走行時空気量を算出する空気量算出マップの例を示している。本実施の形態に係る空気量算出マップでは、電子制御スロットルの個体差を、上から順に、流量上限品の場合と、中央品の場合と、流量下限品の場合との３区分に分けた場合を示している。また、本実施形態では、アイドル回転数（１０００ｒｐｍ）保持に必要な空気量の学習値ＥＱＧとして、流量上限品の場合は２．０Ｌ／ｓ、中央品の場合は２．５Ｌ／ｓ、流量下限品の場合は３．０Ｌ／ｓであることを示している。これらの値は、各品毎のアイドル時における収束値を示しており、予め実験的に求められている。
【００７３】
また、図４では、エンジン回転数（Ｎｅ）の例として、１０００ｒｐｍ、１２００ｒｐｍ、１６００ｒｐｍおよび２０００ｒｐｍを示している。なお、これらのエンジン回転数は一例にすぎない。
【００７４】
また、図４に示すマップでは、電子制御スロットルの個体差として、２．０Ｌ／ｓ、２．５Ｌ／ｓ、３．０Ｌ／ｓの３つの場合に分ける場合を例に示しているが、個体差をより細分化してもよい。さらに、本実施の形態においては、アイドル回転数が１０００ｒｐｍの場合を例に説明してるが、このアイドル回転数は一例であり、また、車両の状態に応じてＥＱＧを算出するアイドル回転数を変更してもよい。
【００７５】
空気量算出マップは、電子制御スロットルの個体差およびエンジン回転数と、走行時空気量を対応させたものである。このため、エンジンＥＣＵ２８０は、電子制御スロットルの個体差と、エンジン回転数とを得ると、ＲＯＭに記憶されている空気量算出マップを参照して、目標の走行時空気量を算出するようになっている。例えば、エンジンＥＣＵ２８０は、測定対象の電子制御スロットルを中央品と判別しており、エンジン回転数が１６００ｒｐｍの場合、走行時空気量の目標値を、アイドル回転数時の２．５Ｌ／ｓに、エンジン回転数が上がった結果として１．０Ｌ／ｓを加えた３．５Ｌ／ｓに設定する。
【００７６】
また、エンジンＥＣＵ２８０は、測定対象の電子制御スロットルを上限品と判別しており、エンジン回転数が１６００ｒｐｍの場合、走行時空気量の目標値を、アイドル回転数時の２．０Ｌ／ｓに、エンジン回転数が上がった結果として０．８Ｌ／ｓを加えた２．８Ｌ／ｓに設定する。
【００７７】
また、エンジンＥＣＵ２８０は、走行時空気量の目標値を算出すると、スロットルバルブ１２２Ｃの開度をこの走行時空気量の目標値に対応する開度となるように制御する。エンジンＥＣＵ２８０は、中央品におけるスロットルバルブ１２２Ｃの開度と走行時空気量とを対応付けた開度特性マップをＲＯＭに記憶しているが、上記のように算出した走行時空気量は、所望の吸入空気量となるスロットル開度と同一のスロットル開度における中央品の走行時空気量に換算しているので、エンジンＥＣＵ２８０は、スロットルバルブ１２２Ｃをこの算出した走行時空気量に対応する開度になるよう調節することにより、中央品以外の流量特性を有する電子制御スロットルにおいても適切にスロットル開度を制御し、吸入空気量を最適化できる。
【００７８】
以下、図５を参照して、エンジンＥＣＵ２８０の構成を示す機能ブロック図について概略的に説明する。
【００７９】
エンジンＥＣＵ２８０は、図５に示すように、入力インターフェース（以下、入力Ｉ／Ｆという）４００と、演算処理部５００と、記憶装置６００と、出力インターフェース（以下、出力Ｉ／Ｆという）７００と、を備えている。なお、この機能ブロック図は本発明の説明に必要な箇所を概略的に示したものであって、通信機能など他の公知の機能は説明を簡略にするために省略する。
【００８０】
入力Ｉ／Ｆ４００は、エアフローメータ１２２Ｂ（図１参照）からの吸入空気量信号や、クランクポジションセンサ３８０（図１参照）からのエンジン回転数信号など、各センサからの信号を受信して、演算処理部５００に送信する。演算処理部５００は、ＩＳＣ学習判定部５０２と、電子制御スロットルの流量特性判定部５０４と、走行時空気量算出部５０６と、スロットル開度制御部５０８とを含んでいる。
【００８１】
ＩＳＣ学習判定部５０２は、エンジン１２０のＩＳＣ学習について、ＩＳＣ学習の完了を示す予め定められた条件が成立したか否かを判定する。予め定められた条件は、例えば、ＩＳＣフィードバック制御が所定時間以上行われたこと、ＩＳＣ学習値であるＥＱＧの所定時間あたりの変動が予め定められた範囲内に収まっていることなど、学習値ＥＱＧの精度が十分高くなったと判断するための条件である。
【００８２】
電子制御スロットルの流量特性判定部５０４は、電子制御スロットルの流量特性に応じて、スロットル開度を補正するために、電子制御スロットルの個体差としての流量特性を判定する。例えば、ＩＳＣ学習完了後に得られた学習値ＥＱＧと、記憶装置６００に予め記憶された中央品のＥＱＧである基準値との差から、検出対象となっている電子制御スロットルの流量特性が、中央品、流量上限品、あるいは流量下限品のいずれの区分に属するかを特定する。
【００８３】
走行時空気量算出部５０６は、クランクポジションセンサ３８０から受信するエンジン回転数信号に基づくエンジン回転数と、上記電子制御スロットルの流量特性とから、走行時空気量を算出する。走行時空気量は、上記学習値ＥＱＧとエンジン回転差とに応じて設定される。例えば、走行時空気量算出部５０６は、学習値ＥＱＧから導き出された電子制御スロットルの流量特性と、エンジン回転数とを取得すると、記憶装置６００に記憶された、図４に示す空気量算出マップを参照し、走行時空気量を算出するようになっている。
【００８４】
スロットル開度制御部５０８は、走行時空気量算出部５０６にて決定された走行時空気量に基づいてスロットルバルブ１２２Ｃの開度を制御する。すなわち、スロットル開度制御部５０８は、走行時空気量および記憶装置６００に記憶されている開度特性マップに基づいてスロットル開度制御信号を生成して、出力Ｉ／Ｆ７００を介してスロットルバルブ１２２Ｃにスロットル開度制御信号を送信する。そして、スロットル開度を決定された走行時空気量に対応する開度になるように、スロットルバルブ１２２Ｃのスロットルモータを制御する。スロットルモータの形態は任意であって、良好なスロットル開度制御を行うことができれば、様々な形態で構成されてもよい。
【００８５】
なお、本実施の形態において、ＩＳＣ学習判定部５０２と、電子制御スロットルの流量特性判定部５０４と、走行時空気量算出部５０６と、スロットル開度制御部５０８は、いずれも演算処理部５００であるＣＰＵが記憶装置６００に記憶されたプログラムを実行することにより実現される、ソフトウェアとして機能する記憶装置６００は、ＲＡＭ(Random Access Memory)、ＲＯＭ(Read Only Memory)、フラッシュメモリなど公知の記憶手段により構成されている。上記記憶装置６００には、各種データ、プログラム、閾値、マップなどが記憶されており、必要に応じて演算処理部５００からデータが読み出されたり、格納されたりする。なお、本実施の形態に係る記憶装置６００は、本発明に係る記憶手段を構成する。
【００８６】
図６は、本実施の形態に係るスロットルバルブ１２２Ｃのスロットル開度の制御を示すフローチャートである。なお、以下に説明する処理は、予めエンジンＥＣＵ２８０のＲＯＭに記憶されているプログラムによって実現され、所定の時間間隔で実行される。
【００８７】
まず、エンジンＥＣＵ２８０は、内燃機関のアイドル時のエンジン回転数制御（ＩＳＣ）を行って、このＩＳＣ学習が完了しているか否かを判定する（ステップＳ１）。ＩＳＣ学習が完了していれば（ステップＳ１にてＹＥＳ）、処理はステップＳ２に移される。一方、ＩＳＣ学習が完了していなければ（ステップＳ１にてＮＯ）、処理はステップＳ１に戻される。
【００８８】
ＩＳＣ学習が完了している場合、エンジンＥＣＵ２８０は、ステップＳ２にて、ＩＳＣ学習の完了後に得られたスロットル開度と開度特性マップとに基づいて、中央品に換算した場合のアイドル時の単位時間あたりの吸入空気量を学習値ＥＱＧとして算出する。ここで、学習値ＥＱＧは、ＩＳＣフィードバック制御に基づいて得られる値であるため、デポジットなどに起因した経時変化も加味された値が算出されることになる。
【００８９】
そして、エンジンＥＣＵ２８０は、この学習値ＥＱＧを用いて、電子制御スロットルの流量特性の区分を判定する。例えば、エンジンＥＣＵ２８０は、予め定められた基準値を記憶装置６００に記憶しておく。そして、この基準値と上記学習値ＥＱＧとの差から、電子制御スロットルの流量特性の割出を行う。本実施の形態においては、エンジンＥＣＵ２８０は、上述したように、電子制御スロットルの流量特性を流量上限品、中央品および流量下限品のうちのいずれかに決定する。
【００９０】
また、エンジンＥＣＵ２８０は、ステップＳ３にて、エンジン回転数を検出するが、例えば、エンジンＥＣＵ２８０は、クランク位置やクランク角度を検知するクランクポジションセンサ３８０を利用して、エンジン回転数を検出する。なお、本実施の形態においては、ステップＳ２にて、学習値ＥＱＧを得た後、ステップＳ３にて、エンジン回転数を検出している。しかしながら、本発明はこの順序に限定されず、例えば、エンジンＥＣＵ２８０は、エンジン回転数を検出した後、学習値ＥＱＧを得るようにしてもよい。さらに、エンジンＥＣＵ２８０は、学習値ＥＱＧとエンジン回転数の検出を同時に行ってもよい。
【００９１】
次に、エンジンＥＣＵ２８０は、ステップＳ４にて、ステップＳ２にて特定した電子制御スロットルの流量特性の区分と、ステップＳ３にて検出した内燃機関のエンジン回転数とを用いて、走行時空気量の目標値を算出する。例えば、図４に示したように、エンジンＥＣＵ２８０は、上記学習値ＥＱＧから導き出される電子制御スロットルの流量特性およびエンジン回転数と、走行時空気量とを対応させた空気量算出マップを予めＲＯＭに記憶しておく。そして、この空気量算出マップに上記流量特性およびエンジン回転数を適用することで、走行時空気量の目標値を算出する。
【００９２】
最後に、エンジンＥＣＵ２８０は、ステップＳ５にて、電子スロットル制御を行う。上記のように、エンジンＥＣＵ２８０は、中央品の走行時空気量とスロットル開度を対応させた開度特性マップを持っている。そして、ステップＳ４で算出された走行空気量の目標値は、中央品の目標走行空気量に換算したものであるので、この開度特性マップと得られた走行時空気量とに基づいて、スロットルバルブ１２２Ｃの開度を算出する。そして、エンジンＥＣＵ２８０は、スロットルバルブ１２２Ｃが算出された開度になるように、電子制御スロットルのスロットルモータを制御する。ステップＳ５にて電子スロットル制御が行われたならば、一連の処理は終了する。
【００９３】
以上のように、本発明に係る内燃機関の制御装置は、電子制御スロットルを用いてスロットル開度を制御するエンジン１２０において、従前の制御装置では、電子制御スロットルの製造バラつきを考慮に入れずに制御を行っていたことに対して、電子制御スロットルの製造バラつきがある場合でも、電子制御スロットルの流量特性にあった走行時の吸入空気量の指示値を算出して、制御に反映させることができる。このため、本発明によれば、電子制御スロットルの製造バラつきに因らないで最適なスロットル制御を行うことができ、従来と比較して、より正確に制御することができる。
【００９４】
また、電子制御スロットルの流量特性に個体差がある場合に、アイドル時の単位時間あたりの吸入空気量を表す学習値と所定の基準値との差に基づいて、電子制御スロットルの個体差を特定できる。したがって、この特定された流量特性とエンジン回転数とに基づいて走行時空気量の目標値を算出することで、電子制御スロットルの製造バラつきに因らないで、従前よりも良好なスロットル制御を行うことができる。
【００９５】
また、吸入空気量の平均的な値である中央値を基準にとるので、測定対象となる電子制御スロットルの流量特性が中央品からどの程度ずれているかを算出することが可能となる。
【００９６】
また、電子制御スロットルの個体差上、中央品と同一のスロットル開度において流量が中央品より多くなる特性を有するものが引き当たった場合には、例えば、中央品の場合と比べて、走行時空気量の目標値を減らすことで、空気量過多によりエンジン回転数の吹き上がりを生じさせることを未然に防ぐことができる。また、中央品と同一のスロットル開度において流量が中央品より少なくなるものが引き当たった場合にも、例えば、中央品の場合と比べて、走行時空気量の目標値を増やすことで、空気量不足により自立運転できる下限負荷率を割り込んで、エンストを発生させることを未然に防ぐことができる。このため、電子制御スロットルの製造バラつきに因らないで、従前より良好なスロットル制御を行うことができる。
【００９７】
また、予め記憶しておいた学習値およびエンジン回転数と、走行時空気量とを対応させたマップを利用して、電子制御スロットルの流量特性に応じた走行時空気量の目標値を迅速かつ正確に算出することができる。また、このマップは、適宜、記憶手段に記憶させることができるため、マップの取り込みや修正などについて柔軟に対応することができる。
【００９８】
また、アイドルスピードコントロールにより吸入空気量が調整される車両の走行状態において吸入空気量センサを用いずに吸入空気量を推定する場合においても、本願発明を適用することにより、正確に吸入空気量を推定し、適切なスロットル制御を実行することができる。
【００９９】
なお、図４に示した空気量算出マップに示されている値は、よりきめ細かく設定されていてもよい。この場合、図４に示したマップに示されない値については、経験的にデータを集めてもよく、または、線形補間などの計算を行うことにより算出してもよい。電子制御スロットルの流量特性およびエンジン回転数と、走行時空気量との関係については、実験的あるいは解析的に様々に設定することができる。さらに、マップの利用とともに、またはこの利用に代えて、電子制御スロットルの流量特性およびエンジン回転数と、走行時空気量との関係を示す数式を用いて走行時空気量を算出するようにしてよい。また、線形補間などの計算を用いる場合には、エンジンＥＣＵ２８０は、電子制御スロットルの流量特性を流量上限品、中央品あるいは流量下限品などいずれの区分に該当するかを判定せず、算出した学習値ＥＱＧと、線形補間により算出される値との和により、目標とする走行時空気量を算出するようにしてもよい。
【０１００】
また、上述した実施の形態では、エンジンＥＣＵ２８０は、学習値ＥＱＧを用いて、電子制御スロットルの流量特性を特定し、次に、図４に示すように、特定した電子制御スロットルの流量特性とエンジン回転数を用いて、走行時空気量の目標値を算出する場合について説明した。したがって、図５に示した構成では、演算処理部５００は、ＩＳＣ学習判定部５０２と、電子制御スロットルの流量特性判定部５０４と、走行時空気量算出部５０６と、スロットル開度制御部５０８とを含むようになっている。
【０１０１】
これに対し、図５の破線で示すように、電子制御スロットルの流量特性判定部５０４と、走行時空気量算出部５０６とを一つにまとめるようにしてもよい。
【０１０２】
例えば、エンジンＥＣＵ２８０は、ＩＳＣ学習を行って、このＩＳＣ学習値ＥＱＧを得ると、ＩＳＣ学習値ＥＱＧを利用して、電子制御スロットルの流量特性を判定すると同時に、走行時空気量を算出するようにしてもよい。つまり、エンジンＥＣＵ２８０は、学習値ＥＱＧを算出すると、この電子制御スロットルの特性区分を判別せず、この学習値ＥＱＧと空気量算出マップから直接走行時空気量の目標値を算出するようにする。
【０１０３】
また、エンジンＥＣＵ２８０は、ＩＳＣの制御を行う過程において、エアコンの作動状態や電気負荷の大きさなどに応じてアイドル目標回転数を変更するように流量調節手段を制御する補正制御を行ってもよい。この場合、この補正制御に合わせて、対応するマップが記憶装置６００から読み出されて、利用される。
【０１０４】
また、以上の説明においては、ＩＳＣ学習値ＥＱＧを利用して、電子制御スロットルの流量特性を判定しているものの、その種類は、電子制御スロットルの個体差の範囲内に限定されていた。しかしながら、エンジンＥＣＵ２８０は、電子制御スロットルの個体差の割出しを行うだけでなく、個体差の範囲内に収まらないレベルで値を相違させている部品の割出しをも行えるように構成されていてもよい。
【０１０５】
例えば、エンジンＥＣＵ２８０は、学習値ＥＱＧと基準値との比較検討の結果、学習値ＥＱＧが単に基準値を上回るだけでなく、さらに流量上限品の値を上回る結果が得られた場合には、対応する電子制御スロットルについて、流量過大の規格外品として識別するようにしてもよい。同様に、上記比較検討の結果、学習値ＥＱＧが単に基準値を下回るだけでなく、さらに流量下限品の値を下回る結果が得られた場合には、対応する電子制御スロットルについて、流量過小の規格外品として識別するようにしてもよい。
【０１０６】
この場合、例えば、過って規格外の電子制御スロットルが車両に取り付けられていた場合には、エンジンＥＣＵ２８０は、ＩＳＣ学習後にこの電子制御スロットルの識別を行った後、速やかに、視覚または聴覚を利用した警告を示したり、部品の交換などを促してもよい。なお、通常は上記のような規格外品の電子制御スロットルが用いられることはないが、本発明のさらなる実施例として、このような場合においても対応できるように構成することは可能である。
【０１０７】
また、以上の説明においては、内燃機関の制御装置として、エンジンＥＣＵ２８０を想定している。ここで、図１に示した構成では、上記のように、車両１の各ＥＣＵを別構成としているが、これら２つ以上のＥＣＵの機能を統合して構成することは可能である。例えば、図１に点線で示すように、ＭＧ＿ＥＣＵ３００とＨＶ＿ＥＣＵ３２０とを統合したＥＣＵとしてもよい。さらに、エンジンＥＣＵ２８０に他のＥＣＵの機能を統合することは可能である。
【０１０８】
また、以上の説明においては、図６に示した本発明に係るプログラムが、エンジンＥＣＵ２８０で実行される場合について説明したが、これに限定されず、ＨＶ＿ＥＣＵ３２０とエンジンＥＣＵ２８０とが協働してプログラムを実行するように構成してもよい。
【０１０９】
また、以上の説明では、スロットルバルブ１２２Ｃの開度調整によってアイドリング回転数を制御する場合を例に説明したが、本発明はこれに限定されず、スロットルバルブ１２２Ｃをバイパスするバイパス管にＩＳＣバルブを設置し、このＩＳＣバルブの開度調整によってアイドリング回転数を制御するものに対しても適用可能である。
【０１１０】
以上のように、本発明に係る内燃機関の制御装置は、電子制御スロットルの製造バラつきがある場合でも、従来より最適なスロットル制御を行うことができる内燃機関の制御装置を提供するという効果を奏するものであり、電子制御スロットルを用いてスロットル開度を制御する内燃機関の制御装置に有用である。
【符号の説明】
【０１１１】
１ ハイブリッド車両
１２０ エンジン（内燃機関）
１２２Ｃ スロットルバルブ
１４０ モータジェネレータ
１６０ 駆動輪
２００ 動力分割機構
２６０ バッテリＥＣＵ
２８０ エンジンＥＣＵ（制御装置、アイドル回転数制御手段、学習値取得手段、エンジン回転数検出手段、算出手段、スロットル開度制御手段、特定手段、記憶手段）
３００ ＭＧ＿ＥＣＵ
３２０ ＨＶ＿ＥＣＵ
３３０ アクセルポジションセンサ
３４０ スロットル開度センサ
３６０ 水温センサ
３８０ クランクポジションセンサ
５００ 演算処理部
５０２ ＩＳＣ学習判定部
５０４ 流量特性判定部
５０６ 走行時空気量算出部
５０８ スロットル開度制御部
６００ 記憶装置（記憶手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子制御スロットルを用いてスロットル開度を制御する内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、コンピュータ制御された車両では、内燃機関の制御装置としてＥＣＵ（Electronic Control Unit）を用いて、内燃機関に関する各種制御を総合的に制御することで、走行状況に応じて最適な燃焼状態が得られるようになっている。ＥＣＵは、特に燃料噴射制御（ＥＦＩ）、点火時期制御（ＥＳＡ）、アイドル回転数制御（ＩＳＣ）などの制御を行って、車両の高性能・高出力化、低燃費化およびエミッション性能の向上などを図るようになっている。
【０００３】
このうち、アイドル回転数制御（以下、ＩＳＣという）においては、ＥＣＵは、アイドル時の実エンジン回転数をアイドル時の目標エンジン回転数に一致させるよう制御しており、一般には、実エンジン回転数が目標エンジン回転数よりも低い場合には、スロットルバルブの開度を所定の補正量だけ大きくし、反対に、実エンジン回転数が目標エンジン回転数よりも高い場合には、スロットルバルブの開度を所定の補正量だけ小さくするフィードバック制御を実行している。
【０００４】
また、ＥＣＵは、アイドリング中やアクセルＯＦＦの減速時など、ＩＳＣの実行中にはスロットル開度に基づいて吸入空気量を推定しているため、このスロットル開度には高い精度が求められている。そこで、従来、アクセル開度を電気的に検知し、検知したアクセル開度に応じてモータによりバルブを開閉することで、スロットル開度を制御する電子制御スロットルが広く利用されている。この電子制御スロットルは、メカニカルスロットルに比べ、吸入空気量をきめ細かく制御することができ、燃費向上とＮＯＸ低減を達成する上で好適であり、さらに、部品点数を減らして、重量減を達成する上でも好適である。
【０００５】
このような電子制御スロットルを有する内燃機関において、適切な吸入空気量を得るためのスロットル開度制御の精度を向上するための様々な技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に開示されたものは、スロットルバルブの周辺にデポジット（堆積物）が付着することに起因して、空気通路の断面積が減少し、所望の空気量が得られなくなり、スロットルバルブの開度から算出される吸入空気量の誤差が経時的に発生することを課題としている。
【０００６】
このため、特許文献１に開示されたものは、スロットル開度およびエンジン回転数に基づいて基準吸入空気量を算出し、当該基準吸入空気量と実際の吸入空気量との比較結果などに基づいて、スロットル開度に対する補正値を所定のスロットル開度領域毎に算出するようになっている。そして、補正値により補正されたスロットル開度である学習後スロットル開度をスロットル開度領域毎に学習することで、より正確なスロットルバルブの開度を把握するようになっている。
【０００７】
一方、モータおよび内燃機関の駆動力により走行するハイブリッド車において、車両の減速時に内燃機関のアイドル制御を実行する場合、車両に振動が発生することを抑制するために、スロットルバルブの開度を制御する技術も提案されている（例えば、特許文献２参照）。この特許文献２に開示されたものは、内燃機関と車輪軸とが連結された構成を有しているため、車両減速時における内燃機関のアイドル制御中に、減速による車輪軸の回転数の低下によりエンジン回転数が引き下げられると、車両に振動が発生するおそれがあることを課題としている。
【０００８】
このため、特許文献２に開示されたものは、予め定められた実行条件が成立すると、車輪の回転数など検出された物理量に基づく車両の減速の度合いに応じて、スロットル開度の制御量や目標エンジン回転数などアイドル制御に関連する制御量を補正するようになっていた。これにより、車両の減速時におけるエンジン回転数の低下を抑制するようになっていた。
【０００９】
このように、従来、様々な態様でＩＳＣ制御を実行し、経時変化や車両の走行状況に応じて内燃機関に吸入される空気量を調整するようにスロットルバルブの開度を補正することが知られていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平９−１２６０３６号公報
【特許文献２】特開２００８−１２０３５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上述した特許文献１および２に開示されたものは、いずれも電子制御スロットルに製造バラつきがあるにもかかわらず、この流量特性の個体差を考慮するようなものではなかった。つまり、上述した特許文献１および２に開示されたものは、スロットルバルブの開度についてデポジットなどに起因した経時変化や車両の走行状態に応じて補正を行うようになっているものの、電子制御スロットルの製造バラつきを考慮して、走行時の吸入空気量を算出するようなものではなかった。
【００１２】
このため、特許文献１および２に開示されたものでは、電子制御スロットルの製造バラつきにより、スロットル開度に応じた吸入空気量が所望の吸入空気量から乖離する場合が発生し、最適な燃焼状態とするための制御の正確性が低下するおそれがあった。例えば、電子制御スロットルの個体差により、電子制御スロットルの流量特性が、平均的な流量特性を有するものより流量が多くなるものが引き当たった場合には、空気量過多によりエンジン回転数の吹き上がりを生じさせる可能性があった。また、電子制御スロットルの流量特性が、平均的な流量特性を有するものより流量が少なくなるものが引き当たった場合には、空気量不足により自立運転できる下限負荷率を割り込んで、エンストを発生させる可能性があった。
【００１３】
したがって、特許文献１および２のいずれに開示されたものも、アイドル時やアクセルＯＦＦによる減速時などスロットル開度に基づいて吸入空気量を推定する場合に、スロットル開度の制御に対して得られる実吸入空気量と推定される吸入空気量とが一致せず、最適なスロットル制御を実行できない可能性があった。
【００１４】
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、電子制御スロットルの製造バラつきがある場合でも、従来より最適なスロットル制御を行うことができる内燃機関の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】
【００１５】
本発明に係る内燃機関の制御装置は、上記目的達成のため、（１）内燃機関の吸入空気量を調整するためのスロットルバルブを含む電子制御スロットルを用いて、前記スロットルバルブのスロットル開度を制御する内燃機関の制御装置であって、前記内燃機関のアイドル時のエンジン回転数制御を行うアイドル回転数制御手段と、前記アイドル時のエンジン回転数制御の学習を行って、アイドル時の単位時間あたりの吸入空気量を表す学習値を得る学習値取得手段と、前記内燃機関のエンジン回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、前記学習値と前記エンジン回転数とに基づいて走行時の吸入空気量の目標値を算出する算出手段と、前記走行時の吸入空気量の目標値に基づいて前記スロットル開度を制御するスロットル開度制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１６】
この構成により、電子制御スロットルの製造バラつきがある場合であっても、アイドル回転数制御（ＩＳＣ）学習から得られる、アイドル時の単位時間あたりの吸入空気量を表すＩＳＣ学習値を用いて、電子制御スロットルの個体差を示すスロットル流量特性を特定できる。したがって、この学習値とエンジン回転数とに基づいて走行時空気量の目標値を算出することで、電子制御スロットルの製造バラつきに因らないで、従前より良好なスロットル制御を行うことができる。
【００１７】
上記（１）に記載の内燃機関の制御装置において、（２）前記学習値と予め定められた基準値との差から前記電子制御スロットルの流量特性を特定する特定手段を備え、前記算出手段は、前記特定手段により特定された流量特性と前記エンジン回転数とに基づいて走行時の吸入空気量を算出することが好ましい。
【００１８】
この構成により、電子制御スロットルの流量特性に個体差がある場合に、アイドル時の単位時間あたりの吸入空気量を表す学習値と所定の基準値との差に基づいて、電子制御スロットルの個体差を特定できる。したがって、この特定された流量特性とエンジン回転数とに基づいて走行時空気量の目標値を算出することで、電子制御スロットルの製造バラつきに因らないで、従前よりも良好なスロットル制御を行うことができる。
【００１９】
上記（２）に記載の内燃機関の制御装置において、（３）前記基準値は、複数の前記電子制御スロットルにおける前記アイドル時の単位時間あたりの吸入空気量の中央値であることが好ましい。
【００２０】
この構成により、吸入空気量の平均的な値である中央値を基準にとるので、測定対象となる電子制御スロットルの流量特性が中央品からどの程度ずれているかを算出することが可能となる。
【００２１】
上記（３）に記載の内燃機関の制御装置において、（４）複数の前記電子制御スロットルを同一のスロットル開度にした場合に吸入空気量が最大となる前記電子制御スロットルのアイドル時の単位時間あたりの吸入空気量、吸入空気量が最小となる前記電子制御スロットルのアイドル時の単位時間あたりの吸入空気量、および前記基準値と、前記学習値取得手段により得られる学習値とに基づいて、測定対象となる前記電子制御スロットルの個体差を示す流量特性を特定することが好ましい。
【００２２】
この構成により、電子制御スロットルの個体差上、中央品と同一のスロットル開度において流量が中央品より多くなる特性を有するものが引き当たった場合には、例えば、中央品の場合と比べて、走行時空気量の目標値を減らすことで、空気量過多によりエンジン回転数の吹き上がりを生じさせることを未然に防ぐことができる。また、中央品と同一のスロットル開度において流量が中央品より少なくなるものが引き当たった場合にも、例えば、中央品の場合と比べて、走行時空気量の目標値を増やすことで、空気量不足により自立運転できる下限負荷率を割り込んで、エンストを発生させることを未然に防ぐことができる。このため、電子制御スロットルの製造バラつきに因らないで、従前より良好なスロットル制御を行うことができる。
【００２３】
上記（１）から（４）のいずれか一に記載の内燃機関の制御装置において、（５）前記学習値および前記エンジン回転数と、前記走行時の吸入空気量とを対応させたマップを記憶した記憶手段をさらに備え、前記算出手段は、前記マップを参照することにより前記走行時の吸入空気量の目標値を算出することが好ましい。
【００２４】
この構成により、予め記憶しておいた学習値およびエンジン回転数と、走行時空気量とを対応させたマップを利用して、電子制御スロットルの流量特性に応じた走行時空気量の目標値を迅速かつ正確に算出することができる。また、このマップは、適宜、記憶手段に記憶させることができるため、マップの取り込みや修正などについて柔軟に対応することができる。
【００２５】
上記（１）から（５）のいずれか一に記載の内燃機関の制御装置において、（６）前記走行時の吸入空気量は、車両の減速走行時における吸入空気量であることが好ましい。
【００２６】
この構成により、アイドルスピードコントロールにより吸入空気量が調整される車両の走行状態において吸入空気量センサを用いずに吸入空気量を推定する場合においても、本願発明を適用することにより、正確に吸入空気量を推定し、適切なスロットル制御を実行することができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、電子制御スロットルを用いてスロットル開度を制御する内燃機関において、電子制御スロットルの製造バラつきがある場合でも、電子制御スロットルの流量特性に応じたスロットル開度の制御を実行することができる。したがって、従来と比較して電子制御スロットルの製造バラつきに因らずより正確なスロットル開度の制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施の形態に係る車両の制御装置を示すブロック構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る動力分割機構の構成を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る電子制御スロットルの流量特性を、スロットル開度と流量の関係に基づいて、中央品と、流量上限品と、流量下限品の三つに区別して示した図である。
【図４】本発明の実施の形態に係るＩＳＣ学習値に対応する流量特性およびエンジン回転数と、走行時空気量とを対応させたマップを示した図である。
【図５】本発明の実施の形態に係るエンジンＥＣＵの構成を概略的に示す機能ブロック図である。
【図６】本発明の実施の形態に係るスロットル開度制御処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００３０】
まず、本発明が適用される車両の構成について説明する。以下の説明では、ガソリンエンジンに併せて、モータからの駆動力を利用して走行するハイブリッド車両１に適用する場合を例に説明する。しかしながら、本発明は、他の種類の車両、例えば、通常のガソリンエンジンのみを利用する車両に適用してもよい。
【００３１】
図１に示すように、ハイブリッド車両１は、駆動源としてのエンジン１２０と、回転電機であるモータジェネレータ（ＭＧ）１４０と、を備えている。本実施の形態においては、エンジン１２０はガソリンエンジンにより構成されている。また、エンジン１２０は、本発明に係る内燃機関を構成している。
【００３２】
以下、説明の便宜上、モータジェネレータ１４０について説明する際に、モータ１４０Ａとジェネレータ１４０Ｂとに分けて説明するが、従来技術で公知なように、ハイブリッド車両１の走行状態に応じて、モータ１４０Ａがジェネレータとして機能したり、ジェネレータ１４０Ｂがモータとして機能してもよい。
【００３３】
また、ハイブリッド車両１は、エンジン１２０やモータジェネレータ１４０で発生した動力を駆動輪１６０に伝達するための減速機１８０を備えている。また、ハイブリッド車両１は、遊星歯車機構などにより構成されエンジン１２０の発生する動力を駆動輪１６０およびジェネレータ１４０Ｂの２経路に分配するための動力分割機構２００を備えている。
【００３４】
また、ハイブリッド車両１は、モータジェネレータ１４０を駆動するための電力を充電する走行用バッテリ２２０と、走行用バッテリ２２０の直流とモータ１４０Ａおよびジェネレータ１４０Ｂの交流とを変換しながら電流制御を行うためのインバータ２４０と、を備えている。なお、走行用バッテリ２２０の代わりにキャパシタなどの蓄電機構を備えていてもよい。
【００３５】
さらに、ハイブリッド車両１は、走行用バッテリ２２０とインバータ２４０の間にコンバータ２４２を備えている。コンバータ２４２は、走行用バッテリ２２０の定格電圧が、モータ１４０Ａやジェネレータ１４０Ｂの定格電圧よりも低い場合に、走行用バッテリ２２０からモータ１４０Ａやジェネレータ１４０Ｂに電力を供給するときに電力を昇圧するようになっている。コンバータ２４２には図示しない平滑コンデンサが内蔵されており、コンバータ２４２が昇圧動作を行う際に、平滑コンデンサに電荷が蓄えられる。
【００３６】
ハイブリッド車両１は、発進時や低速走行時などであって、エンジン１２０の効率が悪い場合には、モータジェネレータ１４０のモータ１４０Ａのみにより走行を行うことができる。また、エンジン１２０の効率が良好な通常の走行時には、例えば動力分割機構２００によりエンジン１２０の動力を２経路に分けて、一方で駆動輪１６０の直接駆動を行い、他方でジェネレータ１４０Ｂを駆動して発電を行うことができる。この時、発生する電力でモータ１４０Ａを駆動して駆動輪１６０の駆動補助を行ってもよい。
【００３７】
また、ハイブリッド車両１は、高速走行時には、さらに走行用バッテリ２２０からの電力をモータ１４０Ａに供給してモータ１４０Ａの出力を増大させることにより駆動力の追加を行ってもよい。また、減速時には、駆動輪１６０により従動するモータ１４０Ａがジェネレータとして機能して回生発電を行い、回収した電力を走行用バッテリ２２０に蓄えることができる。なお、走行用バッテリ２２０の充電量が低下し、充電が特に必要な場合には、エンジン１２０の出力を増加してジェネレータ１４０Ｂによる発電量を増やし走行用バッテリ２２０に対する充電量を増加してもよい。
【００３８】
また、後述するＨＶ＿ＥＣＵ３２０は、上述のように走行用バッテリ２２０の充電が必要な場合や、エアコンなどの補機を駆動する場合や、エンジン１２０の冷却水の温度を所定温度まで上げる場合などには、低速走行時でも必要に応じてエンジン１２０の駆動力を増加する制御を行うようになっている。さらに、ＨＶ＿ＥＣＵ３２０は、ハイブリッド車両１の運転状態や走行用バッテリ２２０の状態によっては、燃費を向上させるために、エンジン１２０を適宜停止させて、その後の運転状態や走行用バッテリ２２０の状態に基づいて再始動させるように、エンジン１２０を間欠運転してもよい。
【００３９】
図２に示すように、動力分割機構２００は、サンギヤ２０２と、リングギヤ２０６と、サンギヤ２０２とリングギヤ２０６との間の複数のピニオンギヤ２０８の回転軸を連結して設けられるプラネタリキャリア２０４とを含む遊星歯車機構により構成されている。サンギヤ２０２は、ジェネレータ１４０Ｂの回転軸に接続されている。リングギヤ２０６は、モータ１４０Ａの回転軸に接続されている。そして、プラネタリキャリア２０４は、エンジン１２０の出力軸に接続されている。
【００４０】
モータ１４０Ａおよびリングギヤ２０６が一体的に回転する回転軸には、さらにチェーンドライブスプロケット２１６が接続されている。チェーンドライブスプロケット２１６に入力された動力は、チェーン２１０を介してチェーンドライブスプロケット２１２に伝達される。また、チェーンドライブスプロケット２１２は、カウンタドライブギヤ２１４から減速機１８０（図１参照）に動力を伝達するようになっている。
【００４１】
また、エンジン１２０から出力されたトルクは、プラネタリキャリア２０４に入力されると、サンギヤ２０２によってジェネレータ１４０Ｂに、リングギヤ２０６によってモータ１４０Ａおよび出力軸（駆動輪１６０側）に、それぞれ伝達される。また、ＨＶ＿ＥＣＵ３２０は、回転中のエンジン１２０を停止させる時には、エンジン１２０が回転しているので、この回転の運動エネルギーをジェネレータ１４０Ｂで電気エネルギーに変換して、エンジン１２０の回転数を低下させる。
【００４２】
図１に戻り、ハイブリッド車両１は、内燃機関の制御装置として、エンジンＥＣＵ２８０を備えている。エンジンＥＣＵ２８０は、エンジン１２０に関する各種制御を総合的に制御することで、運転状況に応じて最適な燃焼状態が得られるようになっている。また、ハイブリッド車両１は、エンジン１２０の動作状態を制御するエンジンＥＣＵ２８０の他に、走行用バッテリ２２０の充放電状態を管理制御するバッテリＥＣＵ２６０を備えている。ここで、本実施の形態に係るエンジンＥＣＵ２８０は、本発明に係るアイドル回転数制御手段、学習値取得手段、エンジン回転数検出手段、算出手段、スロットル開度制御手段、特定手段および記憶手段を構成する。
【００４３】
さらに、ハイブリッド車両１は、車両の走行状態などに応じてモータジェネレータ１４０、バッテリＥＣＵ２６０およびインバータ２４０などを制御するＭＧ＿ＥＣＵ３００を備えている。さらに、ハイブリッド車両１は、ＨＶ＿ＥＣＵ３２０を備えており、上記バッテリＥＣＵ２６０、エンジンＥＣＵ２８０およびＭＧ＿ＥＣＵ３００などを相互に管理制御している。このＨＶ＿ＥＣＵ３２０は、エンジン出力とモータ出力を車両負荷や走行状態などに応じて最適配分し、ハイブリッド車両１が最も効率よく運行できるように、ハイブリッドシステム全体を制御している。
【００４４】
以下、本発明の実施形態では、エンジンＥＣＵ２８０が内燃機関の制御装置を構成するものとして説明する。但し、このエンジンＥＣＵ２８０に対して、図１に示した他のＥＣＵの機能を統合させるように構成してもよい。
【００４５】
本実施の形態に係るハイブリッド車両１は、エンジン１２０と、エンジン１２０に吸気するための吸気系と、エンジン１２０からの排気を排出するための排気系と、エンジンＥＣＵ２８０によって構成されるエンジンシステムを備えている。以下、図１を参照して、本発明の実施形態に関するエンジンシステムについて概略的に説明する。
【００４６】
エンジン１２０の吸気通路１２２には、吸入空気のほこりなどを捕捉するためのエアクリーナ１２２Ａと、エンジン１２０に吸入される空気量を調整するためのスロットルバルブ１２２Ｃが設けられている。これら吸気通路１２２と、エアクリーナ１２２Ａと、スロットルバルブ１２２Ｃと、図示していないインテークマニホールドとによって吸気系が構成されている。
【００４７】
スロットルバルブ１２２Ｃは、電子制御スロットルの一部を構成しており、エンジンＥＣＵ２８０は、アクセル開度を電気的に検知すると、その電気信号に応じてスロットルバルブ１２２Ｃを開閉するモータを制御しスロットル開度を調節するようになっている。電子制御スロットルは、メカニカルスロットルに比べて、吸入空気量をきめ細かく制御できるため、特に燃費向上とＮＯＸ低減を達成する上で好適である。
【００４８】
吸気通路１２２には、エアクリーナ１２２Ａを通ってエンジン１２０に吸入される空気量を検知するためのエアフローメータ１２２Ｂが設けられている。エアフローメータ１２２Ｂは、例えば、吸気温センサ内蔵のホットワイヤ式エアフローメータにより構成されている。また、スロットルバルブ１２２Ｃには、開度を検知するためのスロットル開度センサ３４０が設けられている。スロットル開度センサ３４０は、例えば、ホール素子を用いた電子式のポジションセンサにより構成されている。
【００４９】
また、アクセルペダルには、アクセルペダル踏込み量、すなわちアクセル開度を検知するためのアクセルポジションセンサ３３０が配置されている。アクセルポジションセンサ３３０は、アクセルペダル踏込み量に対して直線的に出力電圧が得られるリニアタイプのセンサにより構成されている。これらセンサ１２２Ｂ、３３０、３４０の検知結果を示す信号は、エンジンＥＣＵ２８０に入力されるようになっている。
【００５０】
また、エンジン１２０のシリンダブロック内部には、図示しないピストン、燃焼室および点火プラグが設けられており、吸気ポートにはフューエルインジェクタが設けられている。フューエルインジェクタは、燃焼室内に燃料を噴射するようになっており、このフューエルインジェクタから燃焼室内に噴射された燃料と、吸気通路１２２を通ってインテークマニホールドから導入された空気との混合気が、エンジンＥＣＵ２８０の制御下で、点火プラグを用いて着火されて燃焼する。
【００５１】
エンジン１２０のシリンダブロック内部には、シリンダブロック内を流通する冷却水の水温を検知するための水温センサ３６０が設けられている。また、エンジン１２０のシリンダブロック内部には、クランク位置やクランク角度を検知するためのクランクポジションセンサ３８０が設けられている。これらセンサ３６０、３８０の検知結果を示す信号は、エンジンＥＣＵ２８０に入力されるようになっている。
【００５２】
また、エンジン１２０の排気通路１２４には、ＣＯ、ＨＣ、ＮＯＸを低減させる三元触媒コンバータ１２４Ｂや、排気音を小さくする消音器１２４Ｄなどが設けられている。これら排気通路１２４と、三元触媒コンバータ１２４Ｂと、消音器１２４Ｄと、図示しないエキゾーストマニホールドとによって排気系が構成されている。
【００５３】
排気通路１２４には、三元触媒コンバータ１２４Ｂに導入される排気に基づいて空燃比（Ａ／Ｆ）を検知するための空燃比センサ１２４Ａが設けられている。また、排気通路１２４には、三元触媒コンバータ１２４Ｂの温度を検知する触媒温度センサ１２４Ｃが設けられている。これらセンサ１２４Ａ、１２４Ｃの検知結果を示す信号は、エンジンＥＣＵ２８０に入力されるようになっている。
【００５４】
エンジンＥＣＵ２８０は、上述した各種センサからの検出結果を用いて、吸気系、エンジン１２０および排気系に関する各種制御を総合的に制御するようになっている。エンジンＥＣＵ２８０は、内燃機関の制御装置として、燃料噴射制御（ＥＦＩ）、点火時期制御（ＥＳＡ）、アイドル回転数制御（ＩＳＣ）などの制御を行って、車両の高出力化、低燃費化およびエミッション性能の向上などを図るようになっている。
【００５５】
エンジンＥＣＵ２８０は、ＩＳＣにおいて、アイドル時の実エンジン回転数が目標エンジン回転数よりも低い場合には、スロットルバルブ１２２Ｃの開度を所定の補正量だけ大きくして吸入空気量を増量補正し、反対に、アイドル時の実エンジン回転数が目標エンジン回転数よりも高い場合には、スロットルバルブ１２２Ｃの開度を所定の補正量だけ小さくして吸入空気量を減量補正している。
【００５６】
本実施の形態においては、エンジンＥＣＵ２８０は、アイドル時の目標エンジン回転数を１０００ｒｐｍに設定するとともに、目標エンジン回転数と実エンジン回転数との差を用いたフィードバック制御によりスロットルバルブ１２２Ｃの開度を調節して、実エンジン回転数を１０００ｒｐｍに一致させる。
【００５７】
通常、エンジンＥＣＵ２８０は、アイドル時には電子制御スロットルのスロットルバルブ１２２Ｃの開度に基づいて吸入空気量を推定するため、このスロットル開度には高い精度が要求される。しかしながら、大量生産の過程において、設計上は同一であっても、個々の部品に個体差が生じ得る。このような電子制御スロットルの製造バラつきに起因して、個体差に応じて流量やスロットル開度が影響を受ける。
【００５８】
そこで、本実施の形態に係るエンジンＥＣＵ２８０は、以下に説明するように、電子制御スロットルに製造バラつきがある場合であっても、各電子制御スロットルの流量特性に応じた走行時の吸入空気量を算出することで、電子制御スロットルの製造バラつきに因らないで最適なスロットル制御を行うようになっている。
【００５９】
図３は、電子制御スロットルの製造バラつきに関して、スロットルバルブ１２２Ｃのスロットル開度と流量との関係について例示したグラフである。図３には、３つの曲線が示されているが、このうち、中央の曲線は、設計および製造上、基準となる電子制御スロットルの中央品について示している。通常、この中央品が示す数値に基づいて、スロットル開度を基準とした吸入空気量が定められている。以下、このような基準となる電子制御スロットルのことを中央品と呼ぶ。
【００６０】
また、一番上の曲線は、上記電子制御スロットルの中央品と比べて、同一スロットル開度にしたときに、流量が最大となる電子制御スロットルについて示している。以下、このような個体差を有する電子制御スロットルを流量上限品と呼ぶ。同様に、一番下の曲線は、上記電子制御スロットルの中央品と比べて、同一スロットル開度にしたときに、流量が最少となる電子制御スロットルについて示している。以下、このような個体差を有する電子制御スロットルを流量下限品と呼ぶ。
【００６１】
このような個体差は、大量生産される電子制御スロットルに関して、所定量の母体について検討することで、スロットル開度と流量との関係について予め実験的な測定により導き出されている。
【００６２】
従来は、この個体差を考慮したスロットル制御が実行されていなかったため、この個体差に起因して、最適な燃焼状態となるように正確にエンジン１２０を制御することに不都合を生じさせる可能性があった。すなわち、ハイブリッド車両１に搭載された電子制御スロットルが流量上限品の近傍の流量特性を有する場合には、操作上、中央品と同一スロットル開度にしたときに、より多くの流量が流動する結果、空気量過多によりエンジン回転数の吹き上がりを生じさせる可能性があった。逆に、流量下限品の近傍の流量特性を有する場合には、操作上、中央品と同一スロットル開度にしたときに、より少ない流量が流動する結果、空気量不足により自立運転できる下限負荷率を割り込んで、エンストを発生させる可能性があった。
【００６３】
そこで、エンジンＥＣＵ２８０は、ＩＳＣ学習を含むＩＳＣ制御を行う。このＩＳＣ学習によって、エンジンＥＣＵ２８０は、スロットルボディに設けられているスロットル開度センサ３４０から信号を受け取って、対応するスロットルバルブ１２２Ｃの開度を検出できる。
【００６４】
また、エンジンＥＣＵ２８０は、中央品におけるスロットル開度と吸入空気量とを対応付けた開度特性マップをＲＯＭに記憶しており、エンジンＥＣＵ２８０は、アイドル時のフィードバック制御により得られたスロットルバルブ１２２Ｃの開度と当該開度特性マップより、中央品に換算した場合の吸入空気量を算出し、これを学習値ＥＱＧとして記憶するようになっている。
【００６５】
ここで、開度特性マップは、例えば、図３に示したグラフのうち、中央品の特性を表すグラフにより構成されている。つまり、エンジンＥＣＵ２８０は、目標とする吸入空気量を算出すると、この開度特性マップにしたがってスロットルバルブ１２２Ｃの開度を設定し、この開度になるようスロットル制御を実行するようになっている。
【００６６】
したがって、学習値ＥＱＧは、エンジン１２０のアイドル回転数保持に必要とされる単位時間あたりの吸入空気量を、同じスロットル開度における中央品の吸入空気量に換算した値を意味する。
【００６７】
アイドル時の単位時間あたりの吸入空気量は、電子制御スロットルの個体差にかかわらず一定の値となる。しかし、電子制御スロットルの個体差のため、吸入空気量に変化が生じ得る場合には、中央品に従って設定されている当初のスロットルバルブ１２２Ｃの開度に補正が必要となる。したがって、エンジンＥＣＵ２８０は、アイドル時の単位時間あたりの吸入空気量を表す学習値ＥＱＧを得るとともに、この学習値ＥＱＧを用いて個体差を導き出すようになっている。
【００６８】
また、エンジンＥＣＵ２８０は、後述する空気量算出マップ（図４参照）における流量上限品、流量下限品および中央品の学習値ＥＱＧと、今回算出された学習値ＥＱＧとを比較することにより、電子制御スロットルの個体差を導き出すことができる。なお、空気量算出マップにおける流量上限品、流量下限品および中央品の学習値ＥＱＧは、予め実験的な測定により求められている。
【００６９】
なお、上記のように、学習値ＥＱＧは、エンジン１２０のアイドル回転数保持に必要な空気量を同じスロットル開度における中央品の吸入空気量に換算した値である。このため、流量上限品の学習値ＥＱＧは、中央品の学習値ＥＱＧよりも小さくなり、また、流量下限品の学習値ＥＱＧよりも大きくなる。つまり、アイドル回転数を保持するために必要な吸入空気量は電子制御スロットルに個体差がある場合であっても変わらないが、操作上、電子制御スロットルの中央品のスロットル開度にて制御するため、学習値ＥＱＧを用いることによりスロットル開度が個体差に応じて補正されることになる。なお、学習値ＥＱＧは、フィードバック制御により収束した学習値、すなわちアイドル時に１０００ｒｐｍを維持するためのスロットル開度における中央品の吸入空気量を用いているので、デポジット付着など経時変化に起因する誤差もこの学習値ＥＱＧに反映されている。したがって、エンジンＥＣＵ２８０は、この学習値ＥＱＧを用いることにより、経時変化に起因する誤差も補正した状態でスロットル制御を実行していることになる。
【００７０】
また、エンジンＥＣＵ２８０は、電子制御スロットルの流量特性を表す学習値ＥＱＧを算出すると、当該学習値ＥＱＧと予め定められた基準値との差から、電子制御スロットルの流量特性の区分を判定する。すなわち、エンジンＥＣＵ２８０は、基準値として、図３に示した中央品の値を用いる。そして、この基準値と、算出した学習値ＥＱＧとを比較検討する。基準値と学習値ＥＱＧとの差が所定値以下であれば、対応する電子制御スロットルの流量特性は、中央品であると判定する。一方、基準値と学習値ＥＱＧとの差が所定値を超えていれば、対応する電子制御スロットルの流量特性は、学習値ＥＱＧが基準値より小さい場合に流量上限品であると、基準値より大きい場合に流量下限品であるとそれぞれ判定するようになっている。なお、基準値は、複数の電子制御スロットルにおけるアイドル時の単位時間あたりの吸入空気量の中央値である。
【００７１】
エンジンＥＣＵ２８０は、上記方法によって、電子制御スロットルの個体差を判別した後、この結果に応じて、最適なスロットル操作が行われるように制御を行うようになっている。すなわち、従来は、電子制御スロットルの個体差を考慮せずに、エンジン回転数から走行時空気量を算出していたため、吸入空気量に関して電子制御スロットルに個体差がある場合には、必ずしもエンジン回転数に基づいて算出された目標走行時空気量が最適な値とはいえない場合があったのに対して、本実施の形態に係るエンジンＥＣＵ２８０は、電子制御スロットルの個体差を考慮して、エンジン回転数から目標走行時空気量を算出することで、より正確で優れた制御を実現できる。
【００７２】
図４は、電子制御スロットルの個体差に応じて、エンジン回転数から走行時空気量を算出する空気量算出マップの例を示している。本実施の形態に係る空気量算出マップでは、電子制御スロットルの個体差を、上から順に、流量上限品の場合と、中央品の場合と、流量下限品の場合との３区分に分けた場合を示している。また、本実施形態では、アイドル回転数（１０００ｒｐｍ）保持に必要な空気量の学習値ＥＱＧとして、流量上限品の場合は２．０Ｌ／ｓ、中央品の場合は２．５Ｌ／ｓ、流量下限品の場合は３．０Ｌ／ｓであることを示している。これらの値は、各品毎のアイドル時における収束値を示しており、予め実験的に求められている。
【００７３】
また、図４では、エンジン回転数（Ｎｅ）の例として、１０００ｒｐｍ、１２００ｒｐｍ、１６００ｒｐｍおよび２０００ｒｐｍを示している。なお、これらのエンジン回転数は一例にすぎない。
【００７４】
また、図４に示すマップでは、電子制御スロットルの個体差として、２．０Ｌ／ｓ、２．５Ｌ／ｓ、３．０Ｌ／ｓの３つの場合に分ける場合を例に示しているが、個体差をより細分化してもよい。さらに、本実施の形態においては、アイドル回転数が１０００ｒｐｍの場合を例に説明してるが、このアイドル回転数は一例であり、また、車両の状態に応じてＥＱＧを算出するアイドル回転数を変更してもよい。
【００７５】
空気量算出マップは、電子制御スロットルの個体差およびエンジン回転数と、走行時空気量を対応させたものである。このため、エンジンＥＣＵ２８０は、電子制御スロットルの個体差と、エンジン回転数とを得ると、ＲＯＭに記憶されている空気量算出マップを参照して、目標の走行時空気量を算出するようになっている。例えば、エンジンＥＣＵ２８０は、測定対象の電子制御スロットルを中央品と判別しており、エンジン回転数が１６００ｒｐｍの場合、走行時空気量の目標値を、アイドル回転数時の２．５Ｌ／ｓに、エンジン回転数が上がった結果として１．０Ｌ／ｓを加えた３．５Ｌ／ｓに設定する。
【００７６】
また、エンジンＥＣＵ２８０は、測定対象の電子制御スロットルを上限品と判別しており、エンジン回転数が１６００ｒｐｍの場合、走行時空気量の目標値を、アイドル回転数時の２．０Ｌ／ｓに、エンジン回転数が上がった結果として０．８Ｌ／ｓを加えた２．８Ｌ／ｓに設定する。
【００７７】
また、エンジンＥＣＵ２８０は、走行時空気量の目標値を算出すると、スロットルバルブ１２２Ｃの開度をこの走行時空気量の目標値に対応する開度となるように制御する。エンジンＥＣＵ２８０は、中央品におけるスロットルバルブ１２２Ｃの開度と走行時空気量とを対応付けた開度特性マップをＲＯＭに記憶しているが、上記のように算出した走行時空気量は、所望の吸入空気量となるスロットル開度と同一のスロットル開度における中央品の走行時空気量に換算しているので、エンジンＥＣＵ２８０は、スロットルバルブ１２２Ｃをこの算出した走行時空気量に対応する開度になるよう調節することにより、中央品以外の流量特性を有する電子制御スロットルにおいても適切にスロットル開度を制御し、吸入空気量を最適化できる。
【００７８】
以下、図５を参照して、エンジンＥＣＵ２８０の構成を示す機能ブロック図について概略的に説明する。
【００７９】
エンジンＥＣＵ２８０は、図５に示すように、入力インターフェース（以下、入力Ｉ／Ｆという）４００と、演算処理部５００と、記憶装置６００と、出力インターフェース（以下、出力Ｉ／Ｆという）７００と、を備えている。なお、この機能ブロック図は本発明の説明に必要な箇所を概略的に示したものであって、通信機能など他の公知の機能は説明を簡略にするために省略する。
【００８０】
入力Ｉ／Ｆ４００は、エアフローメータ１２２Ｂ（図１参照）からの吸入空気量信号や、クランクポジションセンサ３８０（図１参照）からのエンジン回転数信号など、各センサからの信号を受信して、演算処理部５００に送信する。演算処理部５００は、ＩＳＣ学習判定部５０２と、電子制御スロットルの流量特性判定部５０４と、走行時空気量算出部５０６と、スロットル開度制御部５０８とを含んでいる。
【００８１】
ＩＳＣ学習判定部５０２は、エンジン１２０のＩＳＣ学習について、ＩＳＣ学習の完了を示す予め定められた条件が成立したか否かを判定する。予め定められた条件は、例えば、ＩＳＣフィードバック制御が所定時間以上行われたこと、ＩＳＣ学習値であるＥＱＧの所定時間あたりの変動が予め定められた範囲内に収まっていることなど、学習値ＥＱＧの精度が十分高くなったと判断するための条件である。
【００８２】
電子制御スロットルの流量特性判定部５０４は、電子制御スロットルの流量特性に応じて、スロットル開度を補正するために、電子制御スロットルの個体差としての流量特性を判定する。例えば、ＩＳＣ学習完了後に得られた学習値ＥＱＧと、記憶装置６００に予め記憶された中央品のＥＱＧである基準値との差から、検出対象となっている電子制御スロットルの流量特性が、中央品、流量上限品、あるいは流量下限品のいずれの区分に属するかを特定する。
【００８３】
走行時空気量算出部５０６は、クランクポジションセンサ３８０から受信するエンジン回転数信号に基づくエンジン回転数と、上記電子制御スロットルの流量特性とから、走行時空気量を算出する。走行時空気量は、上記学習値ＥＱＧとエンジン回転差とに応じて設定される。例えば、走行時空気量算出部５０６は、学習値ＥＱＧから導き出された電子制御スロットルの流量特性と、エンジン回転数とを取得すると、記憶装置６００に記憶された、図４に示す空気量算出マップを参照し、走行時空気量を算出するようになっている。
【００８４】
スロットル開度制御部５０８は、走行時空気量算出部５０６にて決定された走行時空気量に基づいてスロットルバルブ１２２Ｃの開度を制御する。すなわち、スロットル開度制御部５０８は、走行時空気量および記憶装置６００に記憶されている開度特性マップに基づいてスロットル開度制御信号を生成して、出力Ｉ／Ｆ７００を介してスロットルバルブ１２２Ｃにスロットル開度制御信号を送信する。そして、スロットル開度を決定された走行時空気量に対応する開度になるように、スロットルバルブ１２２Ｃのスロットルモータを制御する。スロットルモータの形態は任意であって、良好なスロットル開度制御を行うことができれば、様々な形態で構成されてもよい。
【００８５】
なお、本実施の形態において、ＩＳＣ学習判定部５０２と、電子制御スロットルの流量特性判定部５０４と、走行時空気量算出部５０６と、スロットル開度制御部５０８は、いずれも演算処理部５００であるＣＰＵが記憶装置６００に記憶されたプログラムを実行することにより実現される、ソフトウェアとして機能する記憶装置６００は、ＲＡＭ(Random Access Memory)、ＲＯＭ(Read Only Memory)、フラッシュメモリなど公知の記憶手段により構成されている。上記記憶装置６００には、各種データ、プログラム、閾値、マップなどが記憶されており、必要に応じて演算処理部５００からデータが読み出されたり、格納されたりする。なお、本実施の形態に係る記憶装置６００は、本発明に係る記憶手段を構成する。
【００８６】
図６は、本実施の形態に係るスロットルバルブ１２２Ｃのスロットル開度の制御を示すフローチャートである。なお、以下に説明する処理は、予めエンジンＥＣＵ２８０のＲＯＭに記憶されているプログラムによって実現され、所定の時間間隔で実行される。
【００８７】
まず、エンジンＥＣＵ２８０は、内燃機関のアイドル時のエンジン回転数制御（ＩＳＣ）を行って、このＩＳＣ学習が完了しているか否かを判定する（ステップＳ１）。ＩＳＣ学習が完了していれば（ステップＳ１にてＹＥＳ）、処理はステップＳ２に移される。一方、ＩＳＣ学習が完了していなければ（ステップＳ１にてＮＯ）、処理はステップＳ１に戻される。
【００８８】
ＩＳＣ学習が完了している場合、エンジンＥＣＵ２８０は、ステップＳ２にて、ＩＳＣ学習の完了後に得られたスロットル開度と開度特性マップとに基づいて、中央品に換算した場合のアイドル時の単位時間あたりの吸入空気量を学習値ＥＱＧとして算出する。ここで、学習値ＥＱＧは、ＩＳＣフィードバック制御に基づいて得られる値であるため、デポジットなどに起因した経時変化も加味された値が算出されることになる。
【００８９】
そして、エンジンＥＣＵ２８０は、この学習値ＥＱＧを用いて、電子制御スロットルの流量特性の区分を判定する。例えば、エンジンＥＣＵ２８０は、予め定められた基準値を記憶装置６００に記憶しておく。そして、この基準値と上記学習値ＥＱＧとの差から、電子制御スロットルの流量特性の割出を行う。本実施の形態においては、エンジンＥＣＵ２８０は、上述したように、電子制御スロットルの流量特性を流量上限品、中央品および流量下限品のうちのいずれかに決定する。
【００９０】
また、エンジンＥＣＵ２８０は、ステップＳ３にて、エンジン回転数を検出するが、例えば、エンジンＥＣＵ２８０は、クランク位置やクランク角度を検知するクランクポジションセンサ３８０を利用して、エンジン回転数を検出する。なお、本実施の形態においては、ステップＳ２にて、学習値ＥＱＧを得た後、ステップＳ３にて、エンジン回転数を検出している。しかしながら、本発明はこの順序に限定されず、例えば、エンジンＥＣＵ２８０は、エンジン回転数を検出した後、学習値ＥＱＧを得るようにしてもよい。さらに、エンジンＥＣＵ２８０は、学習値ＥＱＧとエンジン回転数の検出を同時に行ってもよい。
【００９１】
次に、エンジンＥＣＵ２８０は、ステップＳ４にて、ステップＳ２にて特定した電子制御スロットルの流量特性の区分と、ステップＳ３にて検出した内燃機関のエンジン回転数とを用いて、走行時空気量の目標値を算出する。例えば、図４に示したように、エンジンＥＣＵ２８０は、上記学習値ＥＱＧから導き出される電子制御スロットルの流量特性およびエンジン回転数と、走行時空気量とを対応させた空気量算出マップを予めＲＯＭに記憶しておく。そして、この空気量算出マップに上記流量特性およびエンジン回転数を適用することで、走行時空気量の目標値を算出する。
【００９２】
最後に、エンジンＥＣＵ２８０は、ステップＳ５にて、電子スロットル制御を行う。上記のように、エンジンＥＣＵ２８０は、中央品の走行時空気量とスロットル開度を対応させた開度特性マップを持っている。そして、ステップＳ４で算出された走行空気量の目標値は、中央品の目標走行空気量に換算したものであるので、この開度特性マップと得られた走行時空気量とに基づいて、スロットルバルブ１２２Ｃの開度を算出する。そして、エンジンＥＣＵ２８０は、スロットルバルブ１２２Ｃが算出された開度になるように、電子制御スロットルのスロットルモータを制御する。ステップＳ５にて電子スロットル制御が行われたならば、一連の処理は終了する。
【００９３】
以上のように、本発明に係る内燃機関の制御装置は、電子制御スロットルを用いてスロットル開度を制御するエンジン１２０において、従前の制御装置では、電子制御スロットルの製造バラつきを考慮に入れずに制御を行っていたことに対して、電子制御スロットルの製造バラつきがある場合でも、電子制御スロットルの流量特性にあった走行時の吸入空気量の指示値を算出して、制御に反映させることができる。このため、本発明によれば、電子制御スロットルの製造バラつきに因らないで最適なスロットル制御を行うことができ、従来と比較して、より正確に制御することができる。
【００９４】
また、電子制御スロットルの流量特性に個体差がある場合に、アイドル時の単位時間あたりの吸入空気量を表す学習値と所定の基準値との差に基づいて、電子制御スロットルの個体差を特定できる。したがって、この特定された流量特性とエンジン回転数とに基づいて走行時空気量の目標値を算出することで、電子制御スロットルの製造バラつきに因らないで、従前よりも良好なスロットル制御を行うことができる。
【００９５】
また、吸入空気量の平均的な値である中央値を基準にとるので、測定対象となる電子制御スロットルの流量特性が中央品からどの程度ずれているかを算出することが可能となる。
【００９６】
また、電子制御スロットルの個体差上、中央品と同一のスロットル開度において流量が中央品より多くなる特性を有するものが引き当たった場合には、例えば、中央品の場合と比べて、走行時空気量の目標値を減らすことで、空気量過多によりエンジン回転数の吹き上がりを生じさせることを未然に防ぐことができる。また、中央品と同一のスロットル開度において流量が中央品より少なくなるものが引き当たった場合にも、例えば、中央品の場合と比べて、走行時空気量の目標値を増やすことで、空気量不足により自立運転できる下限負荷率を割り込んで、エンストを発生させることを未然に防ぐことができる。このため、電子制御スロットルの製造バラつきに因らないで、従前より良好なスロットル制御を行うことができる。
【００９７】
また、予め記憶しておいた学習値およびエンジン回転数と、走行時空気量とを対応させたマップを利用して、電子制御スロットルの流量特性に応じた走行時空気量の目標値を迅速かつ正確に算出することができる。また、このマップは、適宜、記憶手段に記憶させることができるため、マップの取り込みや修正などについて柔軟に対応することができる。
【００９８】
また、アイドルスピードコントロールにより吸入空気量が調整される車両の走行状態において吸入空気量センサを用いずに吸入空気量を推定する場合においても、本願発明を適用することにより、正確に吸入空気量を推定し、適切なスロットル制御を実行することができる。
【００９９】
なお、図４に示した空気量算出マップに示されている値は、よりきめ細かく設定されていてもよい。この場合、図４に示したマップに示されない値については、経験的にデータを集めてもよく、または、線形補間などの計算を行うことにより算出してもよい。電子制御スロットルの流量特性およびエンジン回転数と、走行時空気量との関係については、実験的あるいは解析的に様々に設定することができる。さらに、マップの利用とともに、またはこの利用に代えて、電子制御スロットルの流量特性およびエンジン回転数と、走行時空気量との関係を示す数式を用いて走行時空気量を算出するようにしてよい。また、線形補間などの計算を用いる場合には、エンジンＥＣＵ２８０は、電子制御スロットルの流量特性を流量上限品、中央品あるいは流量下限品などいずれの区分に該当するかを判定せず、算出した学習値ＥＱＧと、線形補間により算出される値との和により、目標とする走行時空気量を算出するようにしてもよい。
【０１００】
また、上述した実施の形態では、エンジンＥＣＵ２８０は、学習値ＥＱＧを用いて、電子制御スロットルの流量特性を特定し、次に、図４に示すように、特定した電子制御スロットルの流量特性とエンジン回転数を用いて、走行時空気量の目標値を算出する場合について説明した。したがって、図５に示した構成では、演算処理部５００は、ＩＳＣ学習判定部５０２と、電子制御スロットルの流量特性判定部５０４と、走行時空気量算出部５０６と、スロットル開度制御部５０８とを含むようになっている。
【０１０１】
これに対し、図５の破線で示すように、電子制御スロットルの流量特性判定部５０４と、走行時空気量算出部５０６とを一つにまとめるようにしてもよい。
【０１０２】
例えば、エンジンＥＣＵ２８０は、ＩＳＣ学習を行って、このＩＳＣ学習値ＥＱＧを得ると、ＩＳＣ学習値ＥＱＧを利用して、電子制御スロットルの流量特性を判定すると同時に、走行時空気量を算出するようにしてもよい。つまり、エンジンＥＣＵ２８０は、学習値ＥＱＧを算出すると、この電子制御スロットルの特性区分を判別せず、この学習値ＥＱＧと空気量算出マップから直接走行時空気量の目標値を算出するようにする。
【０１０３】
また、エンジンＥＣＵ２８０は、ＩＳＣの制御を行う過程において、エアコンの作動状態や電気負荷の大きさなどに応じてアイドル目標回転数を変更するように流量調節手段を制御する補正制御を行ってもよい。この場合、この補正制御に合わせて、対応するマップが記憶装置６００から読み出されて、利用される。
【０１０４】
また、以上の説明においては、ＩＳＣ学習値ＥＱＧを利用して、電子制御スロットルの流量特性を判定しているものの、その種類は、電子制御スロットルの個体差の範囲内に限定されていた。しかしながら、エンジンＥＣＵ２８０は、電子制御スロットルの個体差の割出しを行うだけでなく、個体差の範囲内に収まらないレベルで値を相違させている部品の割出しをも行えるように構成されていてもよい。
【０１０５】
例えば、エンジンＥＣＵ２８０は、学習値ＥＱＧと基準値との比較検討の結果、学習値ＥＱＧが単に基準値を上回るだけでなく、さらに流量上限品の値を上回る結果が得られた場合には、対応する電子制御スロットルについて、流量過大の規格外品として識別するようにしてもよい。同様に、上記比較検討の結果、学習値ＥＱＧが単に基準値を下回るだけでなく、さらに流量下限品の値を下回る結果が得られた場合には、対応する電子制御スロットルについて、流量過小の規格外品として識別するようにしてもよい。
【０１０６】
この場合、例えば、過って規格外の電子制御スロットルが車両に取り付けられていた場合には、エンジンＥＣＵ２８０は、ＩＳＣ学習後にこの電子制御スロットルの識別を行った後、速やかに、視覚または聴覚を利用した警告を示したり、部品の交換などを促してもよい。なお、通常は上記のような規格外品の電子制御スロットルが用いられることはないが、本発明のさらなる実施例として、このような場合においても対応できるように構成することは可能である。
【０１０７】
また、以上の説明においては、内燃機関の制御装置として、エンジンＥＣＵ２８０を想定している。ここで、図１に示した構成では、上記のように、車両１の各ＥＣＵを別構成としているが、これら２つ以上のＥＣＵの機能を統合して構成することは可能である。例えば、図１に点線で示すように、ＭＧ＿ＥＣＵ３００とＨＶ＿ＥＣＵ３２０とを統合したＥＣＵとしてもよい。さらに、エンジンＥＣＵ２８０に他のＥＣＵの機能を統合することは可能である。
【０１０８】
また、以上の説明においては、図６に示した本発明に係るプログラムが、エンジンＥＣＵ２８０で実行される場合について説明したが、これに限定されず、ＨＶ＿ＥＣＵ３２０とエンジンＥＣＵ２８０とが協働してプログラムを実行するように構成してもよい。
【０１０９】
また、以上の説明では、スロットルバルブ１２２Ｃの開度調整によってアイドリング回転数を制御する場合を例に説明したが、本発明はこれに限定されず、スロットルバルブ１２２Ｃをバイパスするバイパス管にＩＳＣバルブを設置し、このＩＳＣバルブの開度調整によってアイドリング回転数を制御するものに対しても適用可能である。
【０１１０】
以上のように、本発明に係る内燃機関の制御装置は、電子制御スロットルの製造バラつきがある場合でも、従来より最適なスロットル制御を行うことができる内燃機関の制御装置を提供するという効果を奏するものであり、電子制御スロットルを用いてスロットル開度を制御する内燃機関の制御装置に有用である。
【符号の説明】
【０１１１】
１ ハイブリッド車両
１２０ エンジン（内燃機関）
１２２Ｃ スロットルバルブ
１４０ モータジェネレータ
１６０ 駆動輪
２００ 動力分割機構
２６０ バッテリＥＣＵ
２８０ エンジンＥＣＵ（制御装置、アイドル回転数制御手段、学習値取得手段、エンジン回転数検出手段、算出手段、スロットル開度制御手段、特定手段、記憶手段）
３００ ＭＧ＿ＥＣＵ
３２０ ＨＶ＿ＥＣＵ
３３０ アクセルポジションセンサ
３４０ スロットル開度センサ
３６０ 水温センサ
３８０ クランクポジションセンサ
５００ 演算処理部
５０２ ＩＳＣ学習判定部
５０４ 流量特性判定部
５０６ 走行時空気量算出部
５０８ スロットル開度制御部
６００ 記憶装置（記憶手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸入空気量を調整するためのスロットルバルブを含む電子制御スロットルを用いて、前記スロットルバルブのスロットル開度を制御する内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関のアイドル時のエンジン回転数制御を行うアイドル回転数制御手段と、
前記アイドル時のエンジン回転数制御の学習を行って、アイドル時の単位時間あたりの吸入空気量を表す学習値を得る学習値取得手段と、
前記内燃機関のエンジン回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、
前記学習値と前記エンジン回転数とに基づいて走行時の吸入空気量の目標値を算出する算出手段と、
前記走行時の吸入空気量の目標値に基づいて前記スロットル開度を制御するスロットル開度制御手段と、を備えたことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記学習値と予め定められた基準値との差から前記電子制御スロットルの流量特性を特定する特定手段を備え、
前記算出手段は、前記特定手段により特定された流量特性と前記エンジン回転数とに基づいて走行時の吸入空気量を算出することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記基準値は、複数の前記電子制御スロットルにおける前記アイドル時の単位時間あたりの吸入空気量の中央値であることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
複数の前記電子制御スロットルを同一のスロットル開度にした場合に吸入空気量が最大となる前記電子制御スロットルのアイドル時の単位時間あたりの吸入空気量、吸入空気量が最小となる前記電子制御スロットルのアイドル時の単位時間あたりの吸入空気量、および前記基準値と、前記学習値取得手段により得られる学習値とに基づいて、測定対象となる前記電子制御スロットルの個体差を示す流量特性を特定することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記学習値および前記エンジン回転数と、前記走行時の吸入空気量とを対応させたマップを記憶した記憶手段をさらに備え、
前記算出手段は、前記マップを参照することにより前記走行時の吸入空気量の目標値を算出することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一の請求項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記走行時の吸入空気量は、車両の減速走行時における吸入空気量であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一の請求項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１】
内燃機関の吸入空気量を調整するためのスロットルバルブを含む電子制御スロットルを用いて、前記スロットルバルブのスロットル開度を制御する内燃機関の制御装置であって、
前記内燃機関のアイドル時のエンジン回転数制御を行うアイドル回転数制御手段と、
前記アイドル時のエンジン回転数制御の学習を行って、アイドル時の単位時間あたりの吸入空気量を表す学習値を得る学習値取得手段と、
前記内燃機関のエンジン回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、
前記学習値と前記エンジン回転数とに基づいて走行時の吸入空気量の目標値を算出する算出手段と、
前記走行時の吸入空気量の目標値に基づいて前記スロットル開度を制御するスロットル開度制御手段と、を備えたことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記学習値と予め定められた基準値との差から前記電子制御スロットルの流量特性を特定する特定手段を備え、
前記算出手段は、前記特定手段により特定された流量特性と前記エンジン回転数とに基づいて走行時の吸入空気量を算出することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記基準値は、複数の前記電子制御スロットルにおける前記アイドル時の単位時間あたりの吸入空気量の中央値であることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
複数の前記電子制御スロットルを同一のスロットル開度にした場合に吸入空気量が最大となる前記電子制御スロットルのアイドル時の単位時間あたりの吸入空気量、吸入空気量が最小となる前記電子制御スロットルのアイドル時の単位時間あたりの吸入空気量、および前記基準値と、前記学習値取得手段により得られる学習値とに基づいて、測定対象となる前記電子制御スロットルの個体差を示す流量特性を特定することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記学習値および前記エンジン回転数と、前記走行時の吸入空気量とを対応させたマップを記憶した記憶手段をさらに備え、
前記算出手段は、前記マップを参照することにより前記走行時の吸入空気量の目標値を算出することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一の請求項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記走行時の吸入空気量は、車両の減速走行時における吸入空気量であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一の請求項に記載の内燃機関の制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−１１３２５８（Ｐ２０１３−１１３２５８Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２６１９５６（Ｐ２０１１−２６１９５６）
【出願日】平成２３年１１月３０日（２０１１．１１．３０）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月３０日（２０１１．１１．３０）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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