(57)【要約】【課題】エンジンの燃焼室の吸入空気量を高い精度で且つ簡素な演算により得ることが出来るようにする。【解決手段】吸気弁１４の動作量ＶＬａの前回値ＶＬａ(n-1)と今回値ＶＬａ(n)とに基づいて、吸気弁１４の推定動作量ＶＬｃを演算する推定バルブ動作量演算手段６１と、推定バルブ動作量ＶＬｃに基づき燃焼室４の有効行程容積Ｖｃを演算する有効行程容積演算手段６４と、有効行程容積Ｖｃに基づき燃焼室４の吸入空気量Ｑｃを演算する吸入空気量演算手段６５とを備え、さらに、吸気弁動作量の前回値ＶＬａ(n-1)と今回値（ＶＬａ(n)）とに対する重み付けＫ，１−Ｋを設定する重み付け設定手段６２）を備えて構成する。【選択図】図１
2010037990.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気弁のバルブ特性を変更可能な可変動弁機構を有するエンジンの燃料室への吸入空気量を推定する、燃焼室の吸入空気量の推定装置であって、
該吸気弁の動作量を検出するバルブ動作量検出手段と、
該吸気弁動作量の前回値と今回値とに基づいて、吸気行程における該吸気弁の推定バルブ動作量を演算する推定バルブ動作量演算手段と、
該推定バルブ動作量演算手段で推定された該推定バルブ動作量に基づき該燃焼室の有効行程容積を演算する有効行程容積演算手段と、
該有効行程容積演算手段で演算された該有効行程容積に基づき該燃焼室の吸入空気量を演算する吸入空気量演算手段とを備え、さらに、
該バルブ動作量検出手段により検出された該吸気弁動作量の前回値と今回値とに対する重み付けを設定する重み付け設定手段を備え、
該推定バルブ動作量演算手段は、該重み付け設定手段により重み付けが設定された該吸気弁動作量の前回値と今回値とに基づいて吸気行程における該吸気弁の推定動作量を演算する
ことを特徴とする、燃焼室の吸入空気量の推定装置。
【請求項２】
該バルブ動作量検出手段は、該吸気弁の動作量として該吸気弁のバルブリフト量を検出するバルブリフト量検出手段であり、
該推定バルブ動作量演算手段は、該吸気弁の推定動作量として該吸気弁の推定リフト量を演算する
ことを特徴とする、請求項１記載の燃焼室の吸入空気量の推定装置。
【請求項３】
該重み付け設定手段は、
該バルブリフト量検出手段により検出された該吸気弁のバルブリフト量に応じて該重み付けを設定する
ことを特徴とする、請求項２記載の燃焼室の吸入空気量の推定装置。
【請求項４】
該重み付け設定手段は、
該バルブリフト量検出手段により検出された該吸気弁のバルブリフト量が小さいほど、該バルブリフト量の前回値に対する該重み付けを大きくするとともに該バルブリフト量の今回値に対する該重み付けを小さくする
ことを特徴とする、請求項３記載の燃焼室の吸入空気量の推定装置。
【請求項５】
該重み付け設定手段は、
該バルブリフト量検出手段により検出された該バルブリフト量が所定閾値より大きくなると、該バルブリフト量の前回値に対する該重み付けを最小にするとともに該バルブリフト量の今回値とに対する該重み付けを最大にする
ことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の燃焼室の吸入空気量の推定装置。
【請求項６】
該吸気弁の閉弁時期を検出する閉弁時期検出手段と、
該エンジンの回転数を検出する回転速度検出手段とを備え、
該有効行程容積演算手段は、
該推定バルブ動作量演算手段で推定された該推定バルブ動作量と該閉弁時期検出手段により検出された該吸気弁の閉弁時期と該回転速度検出手段で検出された該エンジン回転数とに基づいて得られる基本有効行程容積を用いて該有効行程容積を演算する
ことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の燃焼室の吸入空気量の推定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼室の吸入空気量の推定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、エンジンの燃焼室へ吸入される空気量（以下、単に、吸入空気量という）を正確に得ることで、エンジンを適切に制御する技術が広く知られている。
しかしながら、直接的に吸入空気量を検出することは困難であるため、エンジンの吸気通路における空気流量をエアフローセンサによって検出し、この検出結果に基づいて、吸入空気量を推定する手法が一般的に用いられている。
【０００３】
また、近年、吸気弁や排気弁のリフト量，開閉弁タイミングおよび開弁期間といったバルブ特性をエンジンの回転数や負荷に応じて変更する技術が開発されている。なお、バルブ特性を変更する機構は、一般的に、可変動弁機構と呼ばれるものである。
このような可変動弁機構が適用されたエンジンにおいて、吸入空気量を推定する技術は、例えば、以下の特許文献１に開示されている。
【０００４】
この特許文献１の技術は、エアフローメータによる検出値の変化量を鈍化させる処理（いわゆる「なまし」処理）を行なう際に用いられる係数（いわゆる「なまし率」）を、体積効率に応じて変化させるようになっている。
この体積効率はバルブ特性の変化に応じて変化するものであり、換言すれば、特許文献１の技術は、なまし率をバルブ特性に応じて変化させることで、吸入空気量を正確に検出することを狙っているものである。
【０００５】
もっとも、近年、より高い精度で吸入空気量を検出あるいは推定することが求められているが、特許文献１に記載の技術では精度的に十分とは言い難い。
【特許文献１】ＷＯ９９／５４６１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、さらに高い精度で吸入空気量を演算すべく、エンジン回転数およびバルブリフト量により有効シリンダ容積が得られるようにマップを作成するとともに、さらに、このマップにより得られた有効シリンダ容積を吸気マニホールド内の圧力（以下、単にインマニ圧力という）に応じた係数を用いて補正する手法も考えられる。
もちろん、このような技術によっても、吸入空気量の演算精度を高めることは可能である。
【０００７】
しかしながら、上記のインマニ圧補正係数は、エンジン回転数やエンジン負荷といったエンジン運転条件や、大気圧によって変化するだけではなく、バルブ特性に応じても変化する。
このため、エンジン運転条件、大気圧条件、および、バルブ特性に応じたマップの作成およびキャリブレーションといった多様な作業が求められるという課題が生じる。
【０００８】
また、種々の条件に適合したマップを用いて細かな演算をするこということは、演算処理負荷を増大させてしまうという課題もある。
本発明はこのような課題に鑑み案出されたもので、吸入空気量を高い精度で且つ簡素な演算により得ることが出来る、燃焼室の吸入空気量の推定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】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明の燃焼室の吸入空気量の推定装置（請求項１）は、吸気弁のバルブ特性を変更可能な可変動弁機構を有するエンジンの燃料室への吸入空気量を推定する、燃焼室の吸入空気量の推定装置であって、該吸気弁の動作量を検出するバルブ動作量検出手段と、該吸気弁動作量の前回値と今回値とに基づいて、吸気行程における該吸気弁の推定バルブ動作量を演算する推定バルブ動作量演算手段と、該推定バルブ動作量演算手段で推定された該推定バルブ動作量に基づき該燃焼室の有効行程容積を演算する有効行程容積演算手段と、該有効行程容積演算手段で演算された該有効行程容積に基づき該燃焼室の吸入空気量を演算する吸入空気量演算手段とを備え、さらに、該バルブ動作量検出手段により検出された該吸気弁動作量の前回値と今回値とに対する重み付けを設定する重み付け設定手段を備え、該推定バルブ動作量演算手段は、該重み付け設定手段により重み付けが設定された該吸気弁動作量の前回値と今回値とに基づいて吸気行程における該吸気弁の推定動作量を演算することを特徴としている。
【００１０】
また、請求項２記載の本発明の燃焼室の吸入空気量の推定装置は、請求項１記載の内容において、該バルブ動作量検出手段は、該吸気弁の動作量として該吸気弁のバルブリフト量を検出するバルブリフト量検出手段であり、該推定バルブ動作量演算手段は、該吸気弁の推定動作量として該吸気弁の推定リフト量を演算することを特徴としている。
また、請求項３記載の本発明の燃焼室の吸入空気量の推定装置は、請求項２記載の内容において、該重み付け設定手段は、該バルブリフト量検出手段により検出された該吸気弁のバルブリフト量に応じて該重み付けを設定することを特徴としている。
【００１１】
また、請求項４記載の本発明の燃焼室の吸入空気量の推定装置は、請求項３記載の内容において、該重み付け設定手段は、該バルブリフト量検出手段により検出された該吸気弁のバルブリフト量が小さいほど、該バルブリフト量の前回値に対する該重み付けを大きくするとともに該バルブリフト量の今回値に対する該重み付けを小さくすることを特徴としている。
【００１２】
また、請求項５記載の本発明の燃焼室の吸入空気量の推定装置は、請求項１〜４いずれか１項に記載の内容において、該重み付け設定手段は、該バルブリフト量検出手段により検出された該バルブリフト量が所定閾値より大きくなると、該バルブリフト量の前回値に対する該重み付けを最小にするとともに該バルブリフト量の今回値とに対する該重み付けを最大にすることを特徴としている。
【００１３】
また、請求項６記載の本発明の燃焼室の吸入空気量の推定装置は、請求項１〜５いずれか１項に記載の内容において、該吸気弁の閉弁時期を検出する閉弁時期検出手段と、該エンジンの回転数を検出する回転速度検出手段とを備え、該有効行程容積演算手段は、該推定バルブ動作量演算手段で推定された該推定バルブ動作量と該閉弁時期検出手段により検出された該吸気弁の閉弁時期と該回転速度検出手段で検出された該エンジン回転数とに基づいて得られる基本有効行程容積を用いて該有効行程容積を演算することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の燃焼室の吸入空気量の推定装置によれば、燃焼室への吸入空気量を高い精度で且つ簡素な演算により得ることが出来る。（請求項１）
また、燃焼室の吸入空気量を得るために好適な吸気弁の推定リフト量を得ることが出来る。（請求項２）
また、吸気弁のバルブリフト量を考慮し、正確な重み付けを設定することが出来る。（請求項３）
また、吸気弁のバルブリフト量が小さいほど、吸気弁バルブリフト量の前回値に対する重み付けを大きくするとともに吸気弁バルブリフト量の今回値に対する重み付けを小さくすることで、精度よく重み付けを設定することが出来る。（請求項４）
また、吸気弁バルブリフト量が所定閾値より大きいときに、吸気弁バルブリフト量の前回値に対する重み付けを最小にするとともに、吸気弁バルブリフト量の今回値に対する重み付けを最大にすることで、重み付けの精度を高めながら、重み付けの制御負荷を低減することが出来る。（請求項５）
また、推定バルブリフト量と吸気弁の閉弁時期とエンジンの回転速度とに基づいて、正確に有効行程容積を演算することが出来る。（請求項６）
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面により、本発明の一実施形態に係る燃焼室の吸入空気量の推定装置について説明すると、図１はその全体構成を示す模式的なブロック図、図２は吸気弁のリフト量とエンジン回転数とに応じてシリンダの基本有効行程容積を規定するＶｃｂマップの模式図である。
また、図３は可変動弁機構の一部を示す模式的な斜視図であり、図４は可変動弁機構の構造の一部を示す模式図であって（Ａ）および（Ｂ）は吸気弁のリフト量を最小に設定した場合を示し、（Ｃ）および（Ｄ）はリフト量を最大に設定した場合を示している。
【００１６】
また、図５は本実施形態において用いられる可変動弁機構により変更される吸気弁のバルブ特性を模式的に示すバルブリフト線図である。
また、図６は吸気弁のリフト動作を示す模式的なタイムチャートであり、図７は重み係数を規定する重み係数マップを示す模式図であり、図８はその動作を示す模式的なフローチャートである。
【００１７】
さらに、図９は吸気弁のリフト動作を示す模式的なタイムチャートであって、（Ａ）はバルブリフト量センサの出力を示し、（Ｂ）はバルブリフト量センサの出力のプロット値と推定バルブリフト量のプロット値を示し、（Ｃ）は吸気弁のリフト特性を示し、（Ｄ）は実吸入空気量とバルブリフト量センサのプロット値を用いて得られた吸入空気量と推定バルブリフト量のプロット値を用いて得られた吸入空気量とを示している。
【００１８】
図１に示すように、車両５０に搭載された４気筒エンジン１のシリンダヘッド２には、シリンダ３のそれぞれに点火プラグ１１が設けられている。
また、点火プラグ１１には高電圧の電力を供給する点火コイル（図示略）が接続されている。
また、シリンダヘッド２には、シリンダ３毎に吸気ポート５が形成されている。また、これらの吸気ポート５には、吸気弁がそれぞれ設けられている。
【００１９】
吸気弁は、クランク軸７の回転に応じて回転する吸気カムシャフト３８（図４中に図示）の吸気カム３５（図４中に図示）の動作に応じて開閉し、燃焼室４に対して吸気ポート５を開閉するようになっている。
クランク軸７の回転数、即ち、エンジン回転数Ｎｅは、エンジン回転数センサ４３によって検出され、検出結果は後述するＥＣＵ６０に随時出力されるようになっている。
【００２０】
吸気ポート５には、吸気マニホールド１５の下流端が接続されている。
この吸気マニホールド１５には、スロットルバルブ１６が設けられるとともに、このスロットルバルブ１６の開度（スロットル開度）θｔｈを検出するスロットルポジションセンサ１７が設けられている。
また、吸気マニホールド１５には、吸気マニホールド圧センサ１８が設けられている。この吸気マニホールド圧センサ１８は、スロットルバルブ１６よりも下流側における吸気マニホールド１５内の気圧Ｐｉｎを検出するものであって、検出結果はＥＣＵ６０に出力されるようになっている。
【００２１】
さらに、吸気マニホールド１５よりも上流側における吸気管（吸気通路）１９には、エアフローセンサ（空気量計測手段）２０が設けられている。このエアフローセンサ２０は、吸気管１９を通過して吸気マニホールド１５に流れ込む流入空気量Ｑｉｎを検出するものであって、検出結果は後述するＥＣＵ６０に出力されるようになっている。
吸気マニホールド１５には、電磁式の燃料噴射弁２１が取り付けられている。この燃料噴射弁２１には、燃料パイプ２２を介し、図示しない燃料タンクから燃料が供給されるようになっている。
【００２２】
また、シリンダヘッド２には、シリンダ３毎に排気ポート６が形成されている。また、これらの排気ポート６には、排気弁２４がそれぞれ設けられている。
排気弁２４は、クランク軸７の回転に応じて回転する排気カムシャフト（図示略）の排気カム（図示略）の動作に応じて開閉し、燃焼室４に対して排気ポート６を開閉するようになっている。
【００２３】
排気ポート６には、排気マニホールド２５の上流端が接続されている。
排気マニホールド２５の下流端には、排気管２６が接続されている。また、この排気管２６には、排気浄化触媒装置として三元触媒２７が介装されている。
そして、シリンダヘッド２には、吸気弁１４および排気弁２４の開弁期間，開閉タイミングおよびリフト量を連続的に変更可能な可変動弁機構３０が設けられている。なお、この可変動弁機構３０としては、種々のタイプのものが適用可能であり、また、その構造についても公知であるので、ここではその構造に関する詳細な説明を省略する。
【００２４】
また、この可変動弁機構３０には、バルブリフト量センサ（バルブ動作量検出手段）３１が設けられている。
図３に示すように、このバルブリフト量センサ３１は、可変動弁機構３０に内蔵される制御シャフト３２の角度θ３２を吸気弁１４のリフト量ＶＬａとして検出し、このリフト量ＶＬａをＥＣＵ６０に出力するようになっている。なお、このリフト量ＶＬａは、ＥＣＵ６０の図示しないメモリに随時記録されるようになっている。
【００２５】
この制御シャフト３２は、ウォームホイール３２Ａを一端に備えるとともに、上記のバルブリフト量センサ３１を他端に備えたシャフトである。
また、このウォームホイール３２Ａは、電気モータ３３の駆動軸３３Ａに設けられたウォーム３３Ｂと螺合するものである。
そして、この制御シャフト３２は、電気モータ３３の駆動軸３３Ａが正転したり逆転したりすることで、回転軸Ｃ３２を中心に回動し、その角度θ３２が変更されるようになっている。
【００２６】
また、この制御シャフト３２は、吸気弁１４を支持する吸気ロッカアーム３４のシャフト穴３４Ａに挿通されている。なお、制御シャフト３２と吸気ロッカアーム３４とは係合されておらず、相対回転が許容されるようになっている。
ここで、図４を用いながら、可変動弁機構３０の構造についてもう少し詳しく説明する。
【００２７】
この可変動弁機構３０は、制御シャフト３２，吸気ロッカアーム３４，スイングカム３７およびセンターロッカアーム３６を有している。
ここで、センターロッカアーム３６は、その一端がピボット３６Ｂにより制御シャフト３２に接続されるとともに、その他端がスイングカム３７に対してローラ３７Ｂを介して回動可能に接している。また、このセンターロッカアーム３６は、吸気カム３５と摺接するローラ（図示略）を有している。
【００２８】
したがって、図４中矢印Ｍ１で示すように、このセンターロッカアーム３６は、吸気カム３５の動きに追従して、接続軸３６Ａを中心に揺動するようになっている。
スイングカム３７は、シリンダヘッド２（図４では図示略）に固定された回転軸３７Ａを中心に揺動する部品である。また、このスイングカム３７には、センターロッカアーム３６の他端と回動可能に接しているローラ３７Ｂが形成されている。また、このスイングカム３７のカム面３７Ｃおよび３７Ｄは吸気ロッカアーム３４のローラ３４Ｂと摺接するようになっている。
【００２９】
したがって、図４中矢印Ｍ２で示すように、このスイングカム３７は、センターロッカアーム３６の揺動に追従して、回転軸３７Ａを中心に揺動するようになっている。
吸気ロッカアーム３４は、吸気弁１４を支持するものであって、図４中矢印Ｍ３で示すように、スイングカム３７の揺動に追従して、制御シャフト３２を中心に揺動するようになっており、この揺動量によって吸気バルブ１４のリフト量が決定する。
【００３０】
吸気ロッカアーム３４の揺動量は吸気ロッカアーム３４のローラ３４Ｂと摺接しているスイングカム３７のカム面３７Ｃおよび３７Ｄの形状によって決定される。カム面３７Ｃ(カム面の上部)はベースカム面になっており、この領域で吸気ロッカアーム３４のローラ３４Ｂと接している場合に吸気ロッカアーム３４は揺動せず吸気バルブ１４はリフトしない。カム面３７Ｄ(カム面の下部)はリフト面になっており、この領域で吸気ロッカアーム３４のローラ３４Ｂと接している場合に吸気ロッカアーム３４は揺動し吸気バルブ１４はリフトする。
【００３１】
そして、図３を用いて上述したように、電気モータ３３により駆動された制御シャフト３２が回動すると（図４（Ａ）中矢印Ｒ１参照）、制御シャフト３２とセンターロッカアーム３６との接続軸３６Ａが吸気弁１４側へ変位する（図４（Ａ）中矢印Ｍ４参照）。これにより、吸気カム３５がベース円上でセンターロッカアーム３６と接している時、即ち、図４（Ａ）および（Ｃ）に示す場合において、吸気ロッカアーム３４のローラ３４Ｂと接しているスイングカム３７のカム面３７Ｃの位置（図４（Ａ）中符号Ｐ１参照）から、カム面３７Ｄの位置（図４（Ｃ）中符号Ｐ２参照）へ変化する。
【００３２】
これにより、吸気カム３５がリフト円上でセンターロッカアーム３６と接している時、即ち、図４（Ｂ）および（Ｄ）に示す場合において、吸気ロッカアーム３４のローラ３４Ｂと接しているスイングカム３７のカム面は、吸気ロッカアーム３６が揺動しない３７Ｃの区間をほとんど使用せず吸気ロッカアーム３６が揺動する３７Ｄの区間を多く使用することになり、吸気ロッカアーム３６の揺動量が大きくなる。すなわち吸気バルブ１４のリフト量が大きくなる。
【００３３】
なお、この変動弁機構３０による、吸気弁１４のリフト特性は図５に示すとおりである。つまり、この可変動弁機構３０によれば、吸気弁１４のリフト量の増大に伴って開弁期間を長くすることが出来るとともに、吸気弁１４のリフト量の減少に伴ってその開弁期間を短くすることが出来るようになっている。
また、図１に示すように、車両５０には、ＥＣＵ(Electric Control Unit)６０が設けられている。
【００３４】
このＥＣＵ６０は、いずれも図示しないメモリやＣＰＵ(Central Processing Unit)を有する電子制御ユニットであり、いずれもソフトウェアとして、推定バルブリフト量演算部（推定バルブリフト量演算手段）６１，重み付け設定部（重み付け設定手段）６２，基本有効行程容積演算部（基本有効行程容積演算手段）６３，有効行程容積演算部（有効行程容積演算手段）６４および吸入空気量演算部（吸入空気量演算手段）６５を有している。また、このＥＣＵ６０のメモリには、重み係数Ｋ（後述する）を規定する重み係数マップ６５と、基本有効行程容積Ｖｃｂ（後述する）を規定するＶｃｂマップ６７とが記録されている。
【００３５】
推定バルブ動作量演算部（推定バルブ動作量演算手段）６１は、以下の式（１）を用いて、吸気弁１４のリフト量センサ出力ＶＬａの前回値ＶＬａ（ｎ−１）と今回値ＶＬａ（ｎ）とに基づき、推定バルブリフト量ＶＬｃの今回値ＶＬｃ（ｎ）を求めるものである。
ＶＬｃ（ｎ）＝Ｋ（ｎ）×ＶＬａ（ｎ−１）＋（１−Ｋ（ｎ））×ＶＬａ（ｎ）・・・（１）
この推定バルブリフト量ＶＬｃは、図６において「実際のバルブリフト」として示す実線のように、連続的に変化する吸気弁１４の実際のリフト量に近似したリフト量を示すものであって、後述する有効行程容積演算部６３による有効行程容積Ｖｃの演算に用いられるものである。なお、この推定バルブリフト量ＶＬｃは、図６において破線で示すように、リフト量センサ出力ＶＬａをなまし処理（スムージング処理ともいう）したものとして表すことも可能である。
【００３６】
また、この推定バルブ動作量演算部６１は、４つのシリンダ３における各ピストン１３のいずれかが吸気行程における下死点（吸気ＢＤＣ; Bottom Dead Center）に位置する度に、推定バルブリフト量ＶＬｃを演算するようになっている。
重み付け設定部６２は、リフト量センサ出力ＶＬａの今回値ＶＬａ（ｎ）を、図７に示す重み係数マップ６５に適用することで、重み係数Ｋの今回値Ｋ（ｎ）を得るようになっている。
【００３７】
そして、この重み付け設定部６２は、上式（１）において、リフト量センサ出力ＶＬａの前回値ＶＬａ（ｎ−１）に対する重み付けＫ（ｎ）およびリフト量センサ出力ＶＬａの今回値ＶＬａ（ｎ）に対する重み付け１−Ｋ（ｎ）を設定するようになっている。
つまり、この重み付け設定部６２は、リフト量センサ出力ＶＬａが小さいほど、リフト量センサ出力ＶＬａの前回値ＶＬａ（ｎ−１）に対する重み付け（即ち、式（１）のＫ（ｎ））を大きくするとともに、リフト量センサ出力ＶＬａの今回値ＶＬａ（ｎ）に対する重み付け（即ち、式（１）の（１−Ｋ（ｎ））を小さくするようになっている。
【００３８】
そして、図７に示すように、この重み付け設定部６２は、リフト量センサ出力ＶＬａ（ｎ）が閾値ＶＬｔｈより大きいときに（ＶＬａ（ｎ）＞ＶＬｔｈ）、重み係数Ｋを所定範囲の最小値（例えば、ゼロ）に設定するようになっている。
一方、リフト量センサ出力ＶＬａ（ｎ）が閾値ＶＬｔｈより小さいときに（ＶＬａ（ｎ）＞ＶＬｔｈ）、リフト量センサ出力ＶＬａ（ｎ）が減少するに連れて重み係数Ｋを徐々に増大させるようになっている。そして、リフト量センサ出力ＶＬａ（ｎ）における所定範囲の最小値において、重み係数Ｋを所定範囲の最大値（例えば、１）に設定するようになっている。
【００３９】
したがって、この重み付け設定部６２は、リフト量センサ出力ＶＬａ（ｎ）が閾値ＶＬｔｈより大きいときに（ＶＬａ（ｎ）＞ＶＬｔｈ）、リフト量センサ出力前回値ＶＬａ（ｎ−１）に対する重み付けＫ（ｎ）を最大にするとともに、リフト量センサ出力今回値ＶＬａ（ｎ）に対する重み付け１−Ｋ（ｎ）を最小にするようになっている。
また、この重み付け設定部６２は、図６中「演算タイミング」として示すように、４つのシリンダ３におけるピストン１３のいずれかが吸気ＢＤＣに位置する度に、重み係数Ｋを得るようになっている。
【００４０】
基本有効行程容積演算部（基本有効行程容積演算手段）６３は、エンジン回転数センサ４３から入力されたエンジン回転数Ｎｅと、推定バルブ動作量演算部６１で演算した推定バルブリフト量ＶＬｃの今回値ＶＬｃ（ｎ）とを、図２に示すＶｃｂマップ６６に適用することで、吸気弁１４の動的特性の変化に応じた基本有効行程容積Ｖｃｂの今回値Ｖｃｂ（ｎ）を得るものである。
【００４１】
換言すれば、この基本有効行程容積演算部６３は、以下の式（２）に示すように、基本有効行程容積Ｖｃｂ（ｎ）を得るようになっている。
Ｖｃｂ（ｎ）＝Ｖｃｂマップデータ（エンジン回転数Ｎｅ，推定バルブリフト量ＶＬｃ（ｎ））  ・・・（２）
なお、この基本有効行程容積Ｖｃｂは、吸気マニホールド圧Ｐｉｎおよび大気圧Ｐａｔが標準大気圧である場合（即ち、Ｐｉｎ＝Ｐａｔ≒１０１．３ｋＰａ）における、燃焼室１４の有効行程容積Ｖｃである。
【００４２】
そして、この有効行程容積Ｖｃとは、吸気行程、即ち、シリンダ３内への吸入空気の取り込み可能な状態において、燃焼室１４内の実質的な有効容積の最大値である。なお、この有効行程容積Ｖｃは、基本的には、吸気弁１４が閉じる時の燃焼室１４内の容積となるが、エンジン回転速度Ｎｅや吸気弁１４のバルブ特性によっても影響を受ける。
このため、Ｖｃｂマップ６７の縦軸には吸気弁１４の推定バルブリフト量ＶＬｃ（ｎ）が規定され、その横軸にはエンジン回転数Ｎｅが規定されている。
【００４３】
そして、このＶｃｂマップ６７には、推定バルブリフト量ＶＬｃ（ｎ）が増大、エンジン回転数Ｎeが減少するに連れて大きくなる特性線（マップデータ）として基本有効行程容積Ｖｃｂが規定されている。
有効行程容積演算部６４は、吸気行程の開始前後で、燃焼室１４内に残留する残留ガスの体積変化に応じ、基本有効行程容積演算部６３により演算された基本有効行程容積Ｖｃｂを補正することで、有効行程容積Ｖｃを演算するものである。
【００４４】
より具体的に、有効行程容積演算部６４は、以下の式（３）により、補正量ΔＶｃ１を演算するようになっている。
ΔＶｃ１＝｛（Ｐａｔ／Ｐｉｎ）−１｝Ｖｔｄｃ  ・・・（３）
その後、有効行程容積演算部６４は、以下の式（４）により、有効行程容積Ｖｃの今回値Ｖｃ（ｎ）を演算するようになっている。
【００４５】
Ｖｃ（ｎ）＝Ｖｃｂ−ΔＶｃ１
＝Ｖｃｂ−｛（Ｐａｔ／Ｐｉｎ）−１｝×Ｖｔｄｃ  ・・・（４）
ΔＶｃ１： 基本有効行程容積Ｖｃｂの補正量
Ｐａｔ： 大気圧
Ｐｉｎ： 吸気マニホールド圧Ｐｉｎ
Ｖｔｄｃ： 燃焼室容積
ここで、排気マニホールド２５の内圧Ｐｅｘは大気圧Ｐａｔであるとみなすことが出来るものである。また、この大気圧Ｐａｔは、図示しない大気圧センサにより検出されるようになっている。
【００４６】
吸気マニホールド圧Ｐｉｎは、吸気マニホールド圧センサ１８により検出されるようになっている。
燃焼室容積Ｖｔｄｃは、ＥＣＵ６０の図示しないメモリ内に記録されている。
そして、補正量ΔＶｃ１は、吸気行程開始の時点において、燃焼室１４から排出されなかった排ガス（即ち、残留ガス）が、燃焼室１４内で占める体積を示すものである。
【００４７】
吸入空気量演算部６５は、エアフローセンサ２０によって検出された流入空気量Ｑｉｎを、有効行程容積演算部６４によって演算された有効行程容積Ｖｃを用いた以下の式（５）によってなまし処理することにより、燃焼室１４の吸入空気量Ｑｃを演算するものである。
【００４８】
【数１】
2010037990.tif 000003
Ｑｃ（ｎ）： ｎ回目（今回）の吸気行程における吸入空気量
Ｖｃ（ｎ）： ｎ回目（今回）の吸気行程における有効行程容積
Ｖｃ（ｎ−１）： ｎ−１回目（前回）の吸気行程における有効行程容積
Ｖｓ： スロットル下流容積
Ｑｃ（ｎ−１）： ｎ−１回目（前回）の吸気行程における吸入空気量
Ｑｉｎ： 吸気行程中にスロットルバルブ１６を通過した空気量（流入空気量）
この式（５）は、フィルタ定数が可変の１次フィルタ演算式である。
【００４９】
なお、このなまし処理とは、流入空気量Ｑｉｎの変化量を鈍化させることであり、換言すれば、流入空気量Ｑｉｎの変化特性をスムージング処理することをいう。
また、スロットルバルブ１６からエアフローセンサ２０までの距離は比較的短く、また、空気流路は比較的大きな断面積であるので、スロットルバルブ１６の上流における圧力と、エアフローセンサ２０における圧力とは実質的に等しくなっている。
【００５０】
このため、スロットルバルブ１６の上流とエアフローセンサ２０との間における流入空気量Ｑｉｎの時間遅れは非常に小さい。したがって、エアフローセンサ２０によって検出された流入空気流量Ｑｉｎを、スロットルバルブ１６を通過した空気量であるとみなすようになっている。
また、スロットル下流容積Ｖｓは、スロットルバルブ１６から吸気弁に至る間の空気流路容積であって、ＥＣＵ６０の図示しないメモリに記録されている。
【００５１】
本発明の一実施形態に係る燃焼室の吸入空気量の推定装置は上述のように構成されているので、以下のような作用および効果を奏する。
図８のフローチャートに示すように、バルブリフト量センサ３１からリフト量センサ出力ＶＬａがＥＣＵ６０に読み込まれるとともに、エンジン回転数センサ４３から出力されたエンジン回転数ＮｅがＥＣＵ６０に読み込まれる（ステップＳ１１）。
【００５２】
また、大気圧Ｐａｔが大気圧センサ（図示略）からＥＣＵ６０に読み込まれるとともに、吸気マニホールド圧Ｐｉｎが吸気マニホールド圧センサ１８からＥＣＵ６０に読み込まれる（ステップＳ１１）。
さらに、エアフローセンサ２０から流入空気量ＱｉｎもＥＣＵ６０に読み込まれる（ステップＳ１１）。
【００５３】
そして、重み付け設定部６２が、ステップＳ１１においてＥＣＵ６０に読み込まれたリフト量センサ出力ＶＬａの今回値ＶＬａ（ｎ）を重み係数マップ６５に適用することで重み係数Ｋ（ｎ）を得る。これにより、上述の式（１）における重み付け（Ｋおよび１−Ｋ）を設定する（ステップＳ１２）。
その後、推定バルブ動作量演算部６１が、ステップＳ１２において重み付け設定された上式（１）を用いて、推定バルブリフトＶＬｃ（ｎ）を求める（ステップＳ１３）。
【００５４】
さらに、この基本有効行程容積演算部６３が、ステップＳ１１において得られたエンジン回転数Ｎｅと推定バルブリフト量ＶＬｃ（ｎ）とを、Ｖｃｂマップ６６に適用することで、基本有効行程容積Ｖｃｂ（ｎ）を得る（ステップＳ１４）。
そして、有効行程容積演算部６４が、ステップＳ１４で得られた基本有効行程容積Ｖｃｂ（ｎ）を上述の式（３）に適用することで補正量ΔＶｃ１を演算し、さらに、上述の式（４）により有効行程容積Ｖｃ（ｎ）を演算する（ステップＳ１５）。
【００５５】
その後、吸入空気量演算部６５が、ステップＳ１１において得られた流入空気量Ｑｉｎを、ステップＳ１５において演算された有効行程容積Ｖｃ（ｎ）を用いた上述の式（５）によって、吸入空気量Ｑｃを得る（ステップＳ１６）。
このように、本発明の一実施形態に係る燃焼室の吸入空気量の推定装置によれば、吸気弁１４の推定バルブリフト量ＶＬｃを用いることで、燃焼室１４の吸入空気量Ｑｃを高い精度で且つ簡素な演算により得ることが出来る。
【００５６】
また、吸気弁１４のリフト量センサ出力ＶＬａの前回値ＶＬａ（ｎ−１）に対する重み付けＫと、吸気弁１４のリフト量センサ出力ＶＬａの今回値ＶＬａ（ｎ）に対する重み付け１−Ｋとを正確に設定することで、連続的に変化する吸気弁１４の実際のリフト動作に近似したリフト量、即ち、推定バルブリフト量ＶＬｃを高い精度で得ることが出来る。
また、重み付け設定部６２が、リフト量センサ出力ＶＬａ（ｎ）が閾値ＶＬｔｈより大きいときに（ＶＬａ（ｎ）＞ＶＬｔｈ）、リフト量センサ出力前回値ＶＬａ（ｎ−１）に対する重み付けＫ（ｎ）を最大にするとともに、リフト量センサ出力今回値ＶＬａ（ｎ）に対する重み付け１−Ｋ（ｎ）を最小にするようになっている。したがって、重み付け（Ｋ，１−Ｋ）の精度を高めながら、ＣＰＵ６０による重み付け（Ｋ，１−Ｋ）の制御負荷を低減することが出来る。
【００５７】
ここで、図９のタイムチャートを用いて、本発明の作用および効果を改めて具体的に説明する。
図９（Ａ）の実線および（Ｂ）の黒塗り四角で示すように、吸気弁１４のリフト量が連続的に増大すると、バルブリフト量センサ３１の出力値、即ち、リフト量センサ出力ＶＬａが連続的に増大する。
【００５８】
ここで、リフト量センサ出力ＶＬａをそのまま用いて、燃焼室１４の吸入空気量Ｑｂを演算した場合を、図９（Ｄ）中白抜き四角で示す。
しかしながら、図９（Ｄ）中、時点ｔ１〜ｔ７の間で、この吸入空気量Ｑｂは、燃焼室１４における吸入空気量の実測値、即ち、実吸入空気量Ｑａよりも大きくなってしまっているが、時点ｔ８〜ｔ１９の間で、吸入空気量Ｑｂは、実吸入空気量Ｑと略一致している。
【００５９】
換言すれば、吸気弁１４のリフト量（即ち、リフト量センサ出力）ＶＬａが比較的小さい場合（即ち、時点ｔ１〜ｔ７の間）において、このリフト量ＶＬａの変化が燃焼室１４の吸入空気量Ｑｃに与える影響が比較的大きいのに対し、吸気弁１４のリフト量（即ち、リフト量センサ出力）ＶＬａが比較的大きい場合（即ち、時点ｔ８〜ｔ１９の間）において、リフト量ＶＬａの変化は、燃焼室１４の吸入空気量Ｑｃに与える影響が比較的小さいことがわかる。
【００６０】
一方、重み付け（Ｋ，１−Ｋ）が加味された推定バルブリフト量ＶＬｃを図９（Ｂ）中黒塗り三角で示す。
そして、この推定バルブリフト量ＶＬｃは、時点ｔ１〜ｔ７の間で、リフト量センサ出力ＶＬａに比べて小さく設定されていることがわかる。一方、この推定バルブリフト量ＶＬｃは、時点ｔ８〜ｔ１９の間で、リフト量センサ出力ＶＬａと略一致していることがわかる。
【００６１】
ここで、リフト量センサ出力ＶＬａではなく、推定バルブリフト量ＶＬｃを用いて、燃焼室１４の吸入空気量を演算した場合を、吸入空気量Ｑｃとして図９（Ｄ）中白抜き三角で示す。
この場合、図９（Ｄ）中、時点ｔ１〜ｔ７の間のみならず、時点ｔ８〜ｔ９の間においても、この吸入空気量Ｑｃは、実吸入空気量Ｑａと略一致していることがわかる。
【００６２】
このように、本発明によれば、吸気弁１４の推定バルブリフト量ＶＬｃを用いることで、燃焼室１４の実吸入空気量Ｑａを、吸入空気量Ｑｃとして高い精度で近似させることが出来るのである。
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は係る実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することが出来る。その一例を以下に示す。
【００６３】
上述の実施形態においては、基本有効行程容積演算部６３が、エンジン回転数センサ４３から得たエンジン回転数Ｎｅと、推定バルブリフト量ＶＬｃ（ｎ）とを、Ｖｃｂマップ６７に適用することで、吸気弁１４の動的特性の変化に応じた基本有効行程容積Ｖｃｂを得る場合について説明したが、これに限定されるものではない。
例えば、可変動弁機構（閉弁時期検出手段）３０により検出される吸気弁１４の閉弁時期ＩＣと、エンジン回転数センサ４３により検出されるエンジン回転数Ｎｅとに基づいて、基本有効行程容積Ｖｃｂを演算するようにしても良い。
【００６４】
この場合、ＥＣＵ６０の図示しないメモリに、図１０に示すＶｃｂマップ６８を記録し、閉弁時期ＩＣとエンジン回転数ＮｅとをこのＶｃｂマップに適用することで、基本有効行程容積Ｖｃｂを得るようにすれば良い。
このＶｃｂマップ６８を用いることで、吸気弁１４の閉弁時期ＩＣとエンジン回転数Ｎｅとに基づき、正確且つ迅速に基本有効行程容積Ｖｃｂを得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の一実施形態に係る燃焼室の吸入空気量の推定装置の全体構成を示す模式的なブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る燃焼室の吸入空気量の推定装置において用いられるＶｃｂマップの模式図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る燃焼室の吸入空気量の推定装置における可変動弁機構の一部を示す模式的な斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る燃焼室の吸入空気量の推定装置が適用されるエンジンにおける可変動弁機構の一部を示す模式図であって、（Ａ）および（Ｂ）は吸気弁のリフト量を比較的小さくした場合を示し、（Ｃ）および（Ｄ）はリフト量を比較的大きくした場合を示す。
【図５】本発明の一実施形態に係る燃焼室の吸入空気量の推定装置における可変動弁機構により変更される吸気弁のバルブ特性を示す模式的なバルブリフト線図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る燃焼室の吸入空気量の推定装置が適用されるエンジンにおける吸気弁のリフト動作を示す模式的なタイムチャートであって、（Ａ）はバルブリフト量センサの出力を主に示し、（Ｂ）はバルブリフト量が比較的小さい場合における吸気弁のバルブリフト線図であり、（Ｃ）はバルブリフト量が比較的大きい場合における吸気弁のバルブリフト線図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る燃焼室の吸入空気量の推定装置における重み係数マップを示す模式図である。
【図８】本発明の一実施形態の変形例に係る燃焼室の吸入空気量の推定装置の動作を示す模式的なフローチャートである。
【図９】本発明の一実施形態の変形例に係る燃焼室の吸入空気量の推定装置が適用されるエンジンにおける吸気弁のリフト動作を示す模式的なタイムチャートであって、（Ａ）はバルブリフト量センサの出力を示し、（Ｂ）はバルブリフト量と推定バルブリフト量とを示し、（Ｃ）は吸気弁のリフト特性を示し、（Ｄ）は実吸入空気量とバルブリフト量を用いて得られた演算と推定バルブリフト量を用いて得られた演算吸入空気量とを示している。
【図１０】本発明の一実施形態の変形例に係る燃焼室の吸入空気量の推定装置において用いられるＶｃｂマップの模式図である。
【符号の説明】
【００６６】
１  エンジン
４  燃焼室  
１４  吸気弁
１５  吸気マニホールド
１９  吸気管（吸気通路）
２０  エアフローセンサ（空気量検出手段）
３０  可変動弁機構
３１  バルブリフト量センサ（バルブ動作量検出手段）
４３  エンジン回転数センサ（回転速度検出手段）
６１  推定バルブリフト量演算部（推定バルブリフト演算手段）
６２  重み付け設定部（重み付け設定手段）
６３  基本有効行程容積演算部（基本有効行程容積演算手段）
６４  有効行程容積演算部（有効行程容積演算手段）
６５  吸入空気量演算部（吸入空気量演算手段）
ＩＣ  吸気弁の閉弁時期
Ｐｉｎ  吸気マニホールド圧（吸気通路内の通路内気圧）
Ｐａｔ  大気圧
Ｑｃ  吸入空気量
Ｑｉｎ  流入空気量
Ｖｃｂ  基本有効行程容積
Ｖｃ１  残留ガスの体積，補正値
Ｖｃ  有効行程容積
ＶＬａ  バルブリフト量センサの出力，吸気弁のリフト量
ＶＬｃ  推定バルブリフト量（推定動作量）
【図１】
2010037990.tif 000004
【図２】
2010037990.tif 000005
【図３】
2010037990.tif 000006
【図４】
2010037990.tif 000007
【図５】
2010037990.tif 000008
【図６】
2010037990.tif 000009
【図７】
2010037990.tif 000010
【図８】
2010037990.tif 000011
【図９】
2010037990.tif 000012
【図１０】
2010037990.tif 000013