(57)【要約】【課題】ターボチャージャを備えた内燃機関において、排気圧による体積効率相当値への影響を考慮し、膨大なメモリ容量を必要とせず、少ない適合定数と少ない演算負荷で、内燃機関を好適に制御するために十分な精度でシリンダ吸入空気量を算出する。【解決手段】排気圧と補正前体積効率相当値用排気圧とインマニ圧から補正算出用パラメータを算出し、この補正算出用パラメータを用いて補正前体積効率相当値を補正して補正後体積効率相当値を算出し、この補正後体積効率相当値に基づいてインマニ７からシリンダ１０に入る空気量を算出する。【選択図】図３
2014134161.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気路に設けられたタービンと、上記内燃機関の吸気路に設けられたスロットルバルブの上流側に設けられ、上記タービンと一体に回転する圧縮機を有する過給機を備えた内燃機関を制御する内燃機関の制御装置であって、
上記スロットルバルブの下流に設けられるサージタンク及びインテークマニホールドを含む部分で構成されるインマニの内部圧力をインマニ圧として検出するインマニ圧検出手段と、
上記インマニの内部吸気温度をインマニ温として検出するインマニ温検出手段と、
上記タービンを迂回するバイパス通路に設けられ、開度を変更して上記バイパス通路の流路断面積を変更するウェイストゲートバルブと、
上記内燃機関の回転速度を検出する回転速度検出手段と、
上記タービンの上流に設けられる排気路内の圧力を排気圧として算出する排気圧算出手段と、
上記ウェイストゲートバルブの所定開度ないし所定開度指示値における上記インマニから上記内燃機関のシリンダに入る空気量を示す指標である補正前体積効率相当値を、上記インマニ圧と上記内燃機関の回転速度に基づいて算出する補正前体積効率相当値算出手段と、
上記補正前体積効率相当値に対する排気圧である補正前体積効率相当値用排気圧を、上記インマニ圧と上記内燃機関の回転速度に基づいて算出する補正前体積効率相当値用排気圧算出手段と、を備え、
上記排気圧と上記補正前体積効率相当値用排気圧と上記インマニ圧とから補正算出用パラメータを算出し、該補正算出用パラメータを用いて上記補正前体積効率相当値を補正することにより補正後体積効率相当値を算出し、
上記補正後体積効率相当値に基づいて上記インマニから上記シリンダに入る空気量を算出することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
上記補正算出用パラメータは、下記の式により算出され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。  
2014134161.tif 000013
【請求項３】
上記補正後体積効率相当値は、下記の式により算出されることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。
2014134161.tif 000014
【請求項４】
上記排気圧算出手段は、上記シリンダから排気される排気ガス流量と大気圧と上記ウェイストゲートバルブの開度ないし開度指示値に基づいて排気圧を算出するものであって、
上記排気ガス流量は、該排気ガス流量の算出実施時点の排気行程から、膨張行程、圧縮行程と遡った先の吸気行程の上記シリンダに入った空気量と、上記遡った先の吸気行程での目標空燃費ないし前記排気ガス流量の算出実施時点の実空燃費に基づいて算出することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の制御装置に関し、詳しくは、シリンダに吸入される空気量を精度良く算出するための内燃機関の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関を好適に制御するためには、シリンダに吸入される空気量を高精度に算出し、シリンダに吸入される空気量に応じた燃料制御、点火制御を行うことが重要である。内燃機関のシリンダに吸入される空気量を計測する方法の１つとして、スロットルバルブ下流のサージタンク及びインテークマニホールドを含む部分（以下、総称してインマニ）内の圧力を計測するために圧力センサ（以下、インマニ圧センサ）を設け、インマニ圧センサにより計測されるインマニ圧と内燃機関の回転速度（以下、エンジン回転数）より、シリンダに吸入される空気量を算出する方法（以下、Ｓ／Ｄ方式：Speed DensＩty方式）が知られている。このＳ／Ｄ方式は、インマニ圧センサが比較的安価であることから広く使用されている。
【０００３】
Ｓ／Ｄ方式の例としては、例えば特開平０８−３０３２９３号公報（特許文献１）に開示された方式がある。特許文献１では、インマニ圧とインマニからシリンダに吸入される空気量（以下、シリンダ吸入空気量）の指標である体積効率相当値（特許文献１では、体積効率ＶＥと呼称）、シリンダ体積Ｖ、及び温度Ｔからシリンダ吸入空気量が算出されることが示されている。なお、体積効率ＶＥは、インマニ圧とエンジン回転数を軸とする１つのマップに格納等を行う。
【０００４】
また近年では、更なる低燃費化、高出力化のために、吸気バルブのバルブ開閉タイミングの変化を可能とした可変バルブタイミング機構（ＶＶＴ：VarＩable Valve TＩmＩng）を備えたもの（以下、吸気ＶＶＴ）が一般的になっている。吸気ＶＶＴを備えたエンジンでは、バルブ開閉タイミングの違いによって排気路からシリンダに吹きかえる排気ガスの量が変化することや、実質的な圧縮比が変化することにより、同一のインマニ圧とエンジン回転数の状態であっても、バルブ開閉タイミングの違いによってはシリンダ吸入空気量が大きく変化する。よって、バルブ開閉タイミングによる体積効率ＶＥへの影響を考慮しないと、特許文献１に開示されているようなＳ／Ｄ方式においては、定常及び過渡の全運転領域でシリンダ吸入空気量の算出精度が低下してしまう。
【０００５】
上記課題に対して、例えば特開２００８−１３８６３０号公報（特許文献２）に記載されているように、吸気ＶＶＴを備えたエンジンを考慮した方法がある。特許文献２は、エンジンの吸気管のスロットルバルブ上流部に設けられたエアフロセンサ（ＡＦＳ：AＩr Flow Sensor）により空気量を計測する方法（ＡＦＳ方式）であって、質量保存則のみから吸気系をモデル化しており、体積効率補正係数を用いることで、シリンダ吸入空気量を算出する。なお、特許文献１に記載された技術と特許文献２に記載された技術は、いわゆる理想気体の状態方程式（Ｐ＝ρＲＴ、Ｐ：圧力、ρ：密度、Ｒ：気体定数、Ｔ：温度）の関係を考慮するものとなっており、特許文献２の体積効率補正係数と、特許文献１の体積効率ＶＥとは同様のものと考える（以下、呼称を本出願も含めて体積効率相当値Ｋｖとする）。また、吸気ＶＶＴの無いエンジンにおいては特許文献１と同様に、体積効率相当値Ｋｖはインマニ圧とエンジン回転数を軸とする１つのマップに格納等を行う。
【０００６】
特許文献２に開示されている方法は、体積効率相当値Ｋｖマップを吸気ＶＶＴ位相角の作動状態毎に持つものであり、例えば吸気ＶＶＴ位相角の作動範囲を６個の代表点で表し、その間を補間して使用する場合であれば６個の体積効率相当値Ｋｖマップを持つ。こうすることで、バルブ開閉タイミングによる体積効率相当値Ｋｖへの影響を考慮した上でのシリンダ吸入空気量の算出を行うことができる。
【０００７】
なお、特許文献１の方法においても、上記のように体積効率相当値Ｋｖマップを吸気ＶＶＴ位相角の作動状態毎に持つことで、バルブ開閉タイミングによる体積効率相当値Ｋｖへの影響を考慮した上でのシリンダ吸入空気量の算出を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平０８−３０３２９３号公報
【特許文献２】特開２００８−１３８６３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、エンジンの出力を向上させること等を目的として、排気ガスでタービンを回転させて動かす過給機をエンジンの吸気路に搭載するターボチャージャが知られている。このターボチャージャにおいては、通常タービン上流に排気バイパス通路を有し、この排気バイパス通路に設けられたウェイストゲートバルブ（以下、Ｗ／Ｇバルブ）にて排気路内を流れる排気ガスの一部をバイパス通路へと分流させ、排気ガスのタービンへの流入量を調節することにより過給圧を適正レベルに制御している。
【００１０】
詳しくは、Ｗ／Ｇバルブの開度を開き側に制御した場合は排気ガスのタービンへの流入量が減少するため過給圧が低下し、Ｗ／Ｇバルブの開度を閉じ側に制御した場合は排気ガスのタービンへの流入量が増加するため過給圧が上昇する。このとき、タービンの上流の排気路内の圧力（以下、排気圧）も変化し、Ｗ／Ｇバルブの開度を開き側に制御した場合は排気圧が低下し、Ｗ／Ｇバルブの開度を閉じ側に制御した場合は排気圧が上昇する。
【００１１】
同一のインマニ圧、エンジン回転数、バルブ開閉タイミングの状態にて、排気圧が高い場合は排気路からシリンダに吹きかえる排気ガスの量が多くなり、排気圧が低い場合は排気路からシリンダに吹きかえる排気ガスの量が少なくなる。つまり、同一のインマニ圧、エンジン回転数、バルブ開閉タイミングでも、Ｗ／Ｇバルブの開度によって排気圧が大きく変化するターボチャージャ搭載エンジンにおいては、排気圧による体積効率相当値Ｋｖへの影響も考慮しないと、シリンダ吸入空気量の算出精度が低下してしまう。
【００１２】
以下に、排気圧による体積効率相当値Ｋｖへの影響についてより詳細に説明する。シリンダ吸入空気量と体積効率相当値Ｋｖとの関係は（１）式に示される。
【００１３】
【数１】
2014134161.tif 000003
【００１４】
なお、（１）式は、特許文献１と同様のものである。（１）式から、体積効率相当値Ｋｖはシリンダ吸入空気量Ｑ（ｇ／ｓ）、インマニ圧Ｐｂ（ｋＰａ）、シリンダの行程容積Ｖｃ（Ｌ）、インマニ温Ｔｂ（Ｋ）、ガス定数Ｒ（Ｊ／ｋｇ・Ｋ）、所定クランク角周期Ｔ_ＳＧＴ（ｓｅｃ）から算出でき、実機試験により対象エンジンの各運転領域での体積効率相当値Ｋｖを取得する。取得した体積効率相当値Ｋｖは、インマニ圧とエンジン回転数を軸とした体積効率相当値Ｋｖマップに格納等を行うことで、実際のエンジン制御においては、
インマニ圧とエンジン回転数と体積効率相当値Ｋｖマップから体積効率相当値Ｋｖを算出する。
【００１５】
図１４のイメージＩ〜ＩＩＩは、同一のエンジン回転数における、インマニ圧に対する排気圧、内部ＥＧＲ率｛＝吸気バルブ閉時点のシリンダ内の既燃ガス分圧÷（吸気バルブ閉時点のシリンダ内の既燃ガス分圧＋吸気バルブ閉時点のシリンダ内の空気分圧）｝、シリンダ吸入空気量の関係を示すイメージ図である。各イメージ図中の実線はＷ／Ｇバルブ全閉（過給側）、二点鎖線はＷ／Ｇバルブ全開（リリーフ側）での関係を示す。なお、Ｗ／Ｇバルブ全閉、全開とで、吸気バルブのバルブ開閉タイミングは同一である。
【００１６】
図１４のイメージＩを用いてインマニ圧に対する排気圧の関係について説明する。イメージＩの横軸はインマニ圧、縦軸は排気圧を示す。
縦破線Ａよりインマニ圧が低い領域では、Ｗ／Ｇバルブ全開、全閉とで排気圧は略同等である。これは、Ｗ／Ｇバルブ全開、全閉にかかわらず排気ガスのタービンへの流入量が少なく、過給できるほどのタービンの回転を得られてない（排気圧も上昇はしない）ためである。そして、縦破線Ａ〜Ｂに当たるインマニ圧の領域において、Ｗ／Ｇバルブ全閉の場合は排気ガスのタービンへの流入量が多く、過給するのに十分なタービンの回転が得られると共に、排気ガスがタービンを通りぬける際の抵抗も大きくなるので排気圧は大気圧よりも上昇している。一方、Ｗ／Ｇバルブ全開の場合は、排気ガスの多くが排気バイパス通路側を通るため、排気圧は大気圧をわずかに上回る程度である。そして、縦破線Ｂよりインマニ圧が高い領域では、排気ガスの流量が多いため、Ｗ／Ｇバルブ全開の場合でも排気ガスを排気バイパス通路側に逃がしきれずにタービンへの流入量が増えてくるので排気圧は大気圧よりも上昇している。
【００１７】
次に、図１４のイメージＩＩを用いてインマニ圧に対する内部ＥＧＲ率の関係について説明する。イメージＩＩの横軸はインマニ圧、縦軸は内部ＥＧＲ率を示す。
縦破線Ａよりインマニ圧が低い領域では、Ｗ／Ｇバルブ全開、全閉とで同一インマニ圧に対する内部ＥＧＲ率は略同等である。これは、Ｗ／Ｇバルブ全開、全閉とで排気圧は略同等であるので（イメージＩ参照）、Ｗ／Ｇバルブ全開、全閉とで排気路からシリンダに吹きかえる排気ガスの量も略同等であるためである。そして、縦破線Ａ〜Ｂに当たるインマニ圧の領域においては、Ｗ／Ｇバルブ全閉に対してＷ／Ｇバルブ全開の同一インマニ圧における内部ＥＧＲ率は低くなっている。これは、Ｗ／Ｇバルブ全閉に対して同一インマニ圧におけるＷ／Ｇバルブ全開での排気圧が低いので（イメージＩ参照）、Ｗ／Ｇバルブ全閉に対してＷ／Ｇバルブ全開での排気路からシリンダに吹きかえる排気ガスの量が少なくなるためである。そして、縦破線Ｂよりインマニ圧が高い領域では、インマニ圧が高くなるにつれてＷ／Ｇバルブ全開と全閉での同一インマニ圧における内部ＥＧＲ率の差が小さくなる。これは、インマニ圧が高くなるにつれてシリンダ吸入空気量が増加することにより、排気ガスが排気路からシリンダに吹きかえるにあたりシリンダ内での余地が少なくなっていき、Ｗ／Ｇバルブ全開と全閉とで排気圧に差があっても（イメージＩ参照）、同一インマニ圧における排気路からシリンダに吹きかえる排気ガスの量の差が小さくなるためである。
【００１８】
次に、図１４のイメージＩＩＩを用いてインマニ圧に対するシリンダ吸入空気量の関係について説明する。イメージＩＩＩの横軸はインマニ圧、縦軸はシリンダ吸入空気量Ｑを示す。
縦破線Ａよりインマニ圧が低い領域では、Ｗ／Ｇバルブ全開、全閉とで同一インマニ圧における内部ＥＧＲは略同等であるので（イメージＩＩ参照）、Ｗ／Ｇバルブ全開、全閉とで同一のインマニ圧におけるシリンダ吸入空気量Ｑは略同等となる。そして、縦破線Ａ〜Ｂに当たるインマニ圧の領域においては、Ｗ／Ｇバルブ全閉に対してＷ／Ｇバルブ全開の同一インマニ圧における内部ＥＧＲ率は低いので(イメージＩＩ参照)、Ｗ／Ｇバルブ全閉に対してＷ／Ｇバルブ全開の同一インマニ圧におけるシリンダ吸入空気量Ｑは多くなる。そして、縦破線Ｂよりインマニ圧が高い領域では、インマニ圧が高くなるにつれてＷ／Ｇバルブ全開と全閉での同一インマニ圧における内部ＥＧＲの差が小さくなるので、Ｗ／Ｇバルブ全開と全閉での同一インマニ圧におけるシリンダ吸入空気量Ｑの差は小さくなる。
【００１９】
以上のように、同一のインマニ圧とエンジン回転数の状態であっても、排気圧の違いによってはシリンダ吸入空気量が大きく変化し、実際のエンジン制御においてインマニ圧、エンジン回転数、及び体積効率相当値Ｋｖマップから算出される体積効率相当値Ｋｖに対して排気圧の影響を考慮しない場合は、シリンダ吸入空気量の算出精度が低下してしまう問題がある。例として、上記（１）式に基づいて算出したＷ／Ｇバルブ全閉での体積効率相当値Ｋｖを、予めインマニ圧とエンジン回転数を軸としたマップに格納し、実際のエンジン制御に使用した場合を考える。Ｗ／Ｇバルブが全閉に制御されるときは、エンジン制御用コンピュータユニット（以下、ＥＣＵ）内で算出されるシリンダ吸入空気量Ｑは実際の空気量に対して精度よく算出されるが、Ｗ／Ｇバルブを開き側に制御し、Ｗ／Ｇバルブ全閉に対する同一のインマニ圧とエンジン回転数での排気圧が低下するに伴い、ＥＣＵ内で算出されるシリンダ吸入空気量Ｑは実際の空気量に対して少なく出されてしまうケースが生じる。
【００２０】
上記の問題に対して、特許文献１及び特許文献２では、排気圧による体積効率相当値Ｋｖへの影響を考慮する内容は記載されていない。
【００２１】
また、バルブ開閉タイミングによる体積効率相当値Ｋｖへの影響を考慮したときと同じく、体積効率相当値ＫｖマップをＷ／Ｇバルブの作動状態毎に持つことが考えられ、Ｗ／Ｇバルブの作動範囲を６個の代表点で表し、その間を補間して使用する場合であれば６個の体積効率相当値Ｋｖマップを持つ。この方法により排気圧による体積効率相当値Ｋｖへの影響を考慮することは可能である。しかし、例えば吸気ＶＶＴとターボチャージャとを備えたエンジンにおいては、バルブ開閉タイミングを考慮するための体積効率相当値Ｋｖマップ６個をＷ／Ｇバルブの作動範囲の６個の代表点毎に持つこととなる。つまり６×６の３６枚の体積効率相当値Ｋｖマップが必要となるので、適合やデータ設定において多大な工数が必要になると共に、ＥＣＵのマイクロコンピュータに必要なメモリ容量も膨大となってしまうという問題がある。
【００２２】
また、インマニ圧とエンジン回転数に対して一意のＷ／Ｇバルブの開度となるようなＷ／Ｇバルブの開度制御とした場合は、インマニ圧とエンジン回転数に対する排気圧も一意となり、同一のインマニ圧とエンジン回転数における排気圧の違いの考慮は不要である。しかし、その場合、Ｗ／Ｇバルブを任意の開度に制御すること（例えば、ドライバーの加速要求に対して、一時的にＷ／Ｇバルブを閉じ側に制御して過給圧を上げて加速性を得る等）ができない問題がある。
【００２３】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、ターボチャージャを備えた内燃機関において、排気圧による体積効率相当値への影響を考慮し、膨大なメモリ容量を必要とせず、少ない適合定数と少ない演算負荷で、内燃機関を好適に制御するために十分な精度でシリンダ吸入空気量を算出する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している。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
この発明による内燃機関の制御装置は、内燃機関の排気路に設けられたタービンと、上記内燃機関の吸気路に設けられたスロットルバルブの上流側に設けられ、上記タービンと一体に回転する圧縮機を有する過給機を備えた内燃機関を制御する内燃機関の制御装置であって、
上記スロットルバルブの下流に設けられるサージタンク及びインテークマニホールドを含む部分で構成されるインマニの内部圧力をインマニ圧として検出するインマニ圧検出手段と、上記インマニの内部吸気温度をインマニ温として検出するインマニ温検出手段と、
上記タービンを迂回するバイパス通路に設けられ、開度を変更して上記バイパス通路の流路断面積を変更するウェイストゲートバルブと、上記内燃機関の回転速度を検出する回転速度検出手段と、上記タービンの上流に設けられる排気路内の圧力を排気圧として算出する排気圧算出手段と、上記ウェイストゲートバルブの所定開度ないし所定開度指示値における上記インマニから上記内燃機関のシリンダに入る空気量を示す指標である補正前体積効率相当値を、上記インマニ圧と上記内燃機関の回転速度に基づいて算出する補正前体積効率相当値算出手段と、上記補正前体積効率相当値に対する排気圧である補正前体積効率相当値用排気圧を、上記インマニ圧と上記内燃機関の回転速度に基づいて算出する補正前体積効率相当値用排気圧算出手段と、を備え、
上記排気圧と上記補正前体積効率相当値用排気圧と上記インマニ圧から補正算出用パラメータを算出し、該補正算出用パラメータを用いて上記補正前体積効率相当値を補正することにより補正後体積効率相当値を算出し、上記補正後体積効率相当値に基づいて上記インマニから上記シリンダに入る空気量を算出することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２５】
この発明による内燃機関の制御装置によれば、インマニ圧と内燃機関の回転速度に基づいて算出される補正前体積効率相当値に対して、排気圧と上記補正前体積効率相当値に対する排気圧とインマニ圧から補正算出用パラメータを算出し、該補正算出用パラメータを用いて上記補正前体積効率相当値を補正することにより、過給機を搭載する内燃機関においても排気圧の変化に関わらず運転状態に応じてシリンダ吸入空気量を精度良く算出できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】この発明の実施の形態１による内燃機関を概略的に示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１による内燃機関の制御部を示すブロック図である。
【図３】この発明の実施の形態１によるシリンダ吸入空気量算出手段を示すブロック図である。
【図４】この発明の実施の形態１による排気ガス流量を算出するフローチャートである。
【図５】この発明の実施の形態１による排気圧を算出するフローチャートである。
【図６】この発明の実施の形態１による排気圧÷大気圧を算出するためのマップを示す図である。
【図７】この発明の実施の形態１による排気圧÷大気圧を算出するためのマップを示す図である。
【図８】この発明の実施の形態１による補正算出用パラメータを算出するフローチャートである。
【図９】この発明の実施の形態１によるインマニ圧÷排気圧に対するバッファの値を算出するためのテーブルを示す図である。
【図１０】この発明の実施の形態１による補正前体積効率相当値を算出するフローチャートである。
【図１１】この発明の実施の形態１による補正前体積効率相当値を算出するためのマップを示す図である。
【図１２】この発明の実施の形態１による補正後体積効率相当値を算出するフローチャートである。
【図１３】この発明の実施の形態１によるシリンダ吸入空気量を算出するフローチャートである。
【図１４】同一のエンジン回転速度における、インマニ圧に対する排気圧、内部ＥＧＲ率、シリンダ吸入空気量の関係を示すイメージ図である。
【図１５】排気ガスが排気路からシリンダに吹きかえる状態のモデル図である。
【図１６】同一のエンジン回転数における、Ｗ／Ｇバルブの各開度及び各インマニ圧での１−体積効率相当値に対する内部ＥＧＲ率の関係を示すイメージ図である。
【図１７】排気ガス流量に対する排気圧÷大気圧の関係を示すイメージ図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、この発明による内燃機関の制御装置の好適な実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２８】
実施の形態１．
まず、この発明の実施の形態１を説明するにあたり、図１５を用いて排気圧の変化に対する排気路からシリンダに吹きかえる排気ガスの量の変化について説明する。図１５は、排気ガスが排気路からシリンダに吹きかえる状態のモデル図で、符号７はインマニ、符号９は吸気バルブ、符号１０はシリンダ、符号１７はピストン、符号２０は排気バルブ、符号２６は排気路（タービンの上流）、符号２７は排気路２６からの吹き返り部を示す。吸気バルブ９と排気バルブ２０は共に開いた状態であり、インマニ７とシリンダ１０でのガスは平衡状態（圧力、温度等が同じ）であるとする。まず、等エントロピ変化の関係式及び音速の関係式から（２）式が示される。
【００２９】
【数２】
2014134161.tif 000004
【００３０】
また、排気路２６からの吹き返り部２７でのエネルギー保存則は（３）式で示される。
【００３１】
【数３】
2014134161.tif 000005
【００３２】
そして排気路２６からの吹き返り部２７の流速ｕｂは、（２）式と（３）式から（４）式で示される。
【００３３】
【数４】
2014134161.tif 000006
【００３４】
次には排気路２６からの吹き返り部２７の有効開口面積相当値をＣAtとおき、これと（４）式を用いて排気路２６からの吹き返り部２７の質量流量ｍｂを求めると（５）式が示される。
【００３５】
【数５】
2014134161.tif 000007
【００３６】
そして、（２）式と気体の状態方程式を用いて（５）式を式変形すると（６）式が示される。
【００３７】
【数６】
2014134161.tif 000008
【００３８】
この（６）式をもとに、排気圧の変化に対する排気路２６からシリンダ１０に吹きかえる排気ガスの量の変化を以下のとおり求める。
実機試験により対象エンジンの各運転領域での補正前体積効率相当値Ｋｖ０を取得する際に合わせて取得した排気圧（補正前体積効率相当値用排気圧）をＰ３０、インマニ温をＴｂ０とし、同一のインマニ圧とエンジン回転数における排気路２６からシリンダ１０に吹きかえる排気ガスの量の変化を、補正前体積効率相当値Ｋｖ０での排気路２６からシリンダ１０に吹きかえる排気ガスの量ｍｂ０との比η’で表すと（７）式で示される。
【００３９】
【数７】
2014134161.tif 000009
【００４０】
このη’を補正算出用パラメータとして、後述の（９）式を用いて補正前体積効率相当値Ｋｖ０を補正することにより、ターボチャージャを備えたエンジンにおいても排気圧の変化に関わらず運転状態に応じて精度良く算出することが可能となる。なお、実際のエンジン制御において（７）式を使用した上での補正を実施するにあたり、インマニ圧Ｐｂ０だけでなく、インマニ温Ｔｂ０も予めインマニ圧とエンジン回転数を軸としたマップに格納しておく必要がある。そうすることにより、インマニ温Ｔｂ０のマップを格納するために必要な分のメモリ容量が増えてしまうことになる。そこで、（７）式におけるインマニ圧Ｐ３０及びＰ３の影響に対してインマニ温Ｔ３０及びＴ３の影響がかなり小さいことを鑑みて、（７）式から√Ｔｂ０／Ｔｂを省いた（８）式を補正算出用パラメータηとして、補正前体積効率相当値Ｋｖ０の補正を実施する。
【００４１】
【数８】
2014134161.tif 000010
【００４２】
続いて、補正算出用パラメータηを基に補正前体積効率相当値Ｋｖ０を補正する方法について説明する。
まず、体積効率相当値Ｋｖと内部ＥＧＲ率の関係について説明する。体積効率相当値Ｋｖはシリンダ吸入空気量の指標であり、例えば体積効率相当値Ｋｖ＝１の場合はシリンダの行程容積のすべてがシリンダ吸入空気量で満たされることを示し、体積効率相当値Ｋｖ＝０の場合はシリンダの行程容積のすべてが既燃ガスで満たされることを示す。内部ＥＧＲ率は前述のとおり吸気バルブ閉時点のシリンダ内の既燃ガスの割合を示す。よって、１−Ｋｖと内部ＥＧＲ率×１００とは等価もしくは相関があると考えられる。そこで、本発明者らは実機試験により１−Ｋｖに対する内部ＥＧＲ率の関係を確認した。
【００４３】
図１６は、同一のエンジン回転数における、Ｗ／Ｇバルブの各開度（全開〜全閉）及び各インマニ圧での１−Ｋｖに対する内部ＥＧＲ率の関係を示すイメージ図である。
図１６の横軸は１−Ｋｖ、縦軸は内部ＥＧＲ率÷１００（内部ＥＧＲ率が１００％で１）を示す。なお、体積効率相当値Ｋｖは、Ｗ／Ｇバルブの各開度及び各インマニ圧にてそれぞれ（１）式から算出したものである。図１６に示すように、１−Ｋｖと内部ＥＧＲ率÷１００とが等価ではないものの、インマニ圧及びＷ／Ｇバルブの開度に関わらず１−Ｋｖに対する内部ＥＧＲ率÷１００は一意であり、１−Ｋｖと内部ＥＧＲ率とで相関があることが分かる。１−Ｋｖと内部ＥＧＲ率とで相関があることと、前述のとおり排気路２６からシリンダ１０に吹きかえる排気ガスの量が内部ＥＧＲ率に影響することを鑑み、（８）式の補正算出用パラメータと補正前体積効率相当値Ｋｖ０とを用いた補正前体積効率相当値Ｋｖ０の補正は（９）式で示される。
【００４４】
【数９】
2014134161.tif 000011
【００４５】
補正後体積効率相当値Ｋｖ_ｎｅｗを用いることにより、ターボチャージャを備えたエンジンにおいても排気圧の変化に関わらず運転状態に応じて精度良く算出することが可能となる。
【００４６】
続いて、本発明者らは、実機試験により、シリンダ１０から排気される排気ガス流量に対する排気圧÷大気圧の関係が図１７に示すとおりであることを確認した。
図１７は、排気ガス流量Ｑｅｘに対する排気圧÷大気圧の関係を示すイメージ図で、横軸は排ガス流量Ｑｅｘ、縦軸は排気圧÷大気圧を示す。なお、排気圧ではなく排気圧÷大気圧としているのは、高地での運転等で大気圧が平地よりも比較的低い場合も考慮したためである。また、図１７中の実線はＷ／Ｇバルブの開度＝０％（全閉）、破線はＷ／Ｇバルブの開度＝２０％、一点鎖線はＷ／Ｇバルブの開度＝４０％、長破線はＷ／Ｇバルブの開度＝６０％、長一点鎖線はＷ／Ｇバルブの開度＝８０％、長二点鎖線はＷ／Ｇバルブの開度＝１００％（全開）でのシリンダ１０から排気される排気ガス流量に対する排気圧÷大気圧の関係を示す。
【００４７】
図１７中の縦破線Ｃよりも排気ガス流量が少ない領域はＷ／Ｇバルブの開度にかかわらず排気ガスのタービンへの流入量が少なく排気圧÷大気圧は略同等である。縦破線Ｃよりも排気ガス流量が多い領域では、排気ガス流量が多くなるほど排気圧÷大気圧は高くなる傾向を示し、また、同一の排気ガス流量でもＷ／Ｇバルブの開度が開き側ほどバイパス通路へと分流する排気ガスの量が増える（タービンへの流入量が減る）ので排気圧÷大気圧は低くなる傾向を示す。そして、インマニ圧やエンジン回転数にかかわらず、排気ガス流量とＷ／Ｇバルブの開度に対して排気圧÷大気圧が一意である。よって、実機試験により対象エンジンの各運転領域で予め取得した排気圧÷大気圧を、排気ガス流量とＷ／Ｇバルブの開度ないし開度指示値を軸としたマップに格納等を行うことで、実際のエンジン制御においては排気ガス流量とＷ／Ｇバルブの開度ないし開度指示値から排気圧÷大気圧を算出し、排気圧÷大気圧に大気圧を乗じて排気圧を算出することができる。
【００４８】
ここで、実際のエンジン制御における排気ガス流量の算出方法について説明する。ある時点ｎでの排気ガス流量は、ある時点ｎにて排気行程に当たる気筒がその以前の膨張行程、圧縮行程と遡った先の吸気行程にてシリンダ吸入空気量と燃料量の和である。なお燃料量は、吸気行程におけるシリンダ吸入空気量に対してそのときの目標空燃比で除算するか、または吸気行程におけるシリンダ吸入空気量に対してある時点ｎでの実空燃比で除算することで算出できる。例えば、目標空燃比を用いる場合は（１０）式で示される形で算出できる。
【００４９】
【数１０】
2014134161.tif 000012
【００５０】
なお、実空燃比を用いる場合は（１０）式のＡＦｔ（ｎ−３）をある時点ｎでの実空燃比ＡＦ（ｎ）に置き換えることで算出できる。
【００５１】
上記構成により、ターボチャージャを備えたエンジンにおいても、排気圧の変化に関わらずシリンダ吸入空気量を精度良く算出できる効果がある。
【００５２】
以下、図面を参照しながらこの発明の実施の形態１について詳細に説明する。図１は、実施の形態１による内燃機関１００を概略的に示す構成図である。内燃機関１００には空気がエアクリーナー１を通り導入される。導入された空気はコンプレッサ２が回転することにより過給される。コンプレッサ２はタービン軸３を介してタービン４に接続されている。タービン４は排気ガスのエネルギーによって回転する。コンプレッサ２により過給された空気は、インタークーラー５を通り、吸入空気量を調節するスロットルバルブ６、スロットルバルブ６の下流に位置するサージタンク及びインテークマニホールドを含む部分であるインマニ７を経てインジェクタ８からの燃料噴射により混合気となり、吸気バルブ９を通ってシリンダ１０内に吸入される。
【００５３】
なお、吸気バルブ９には、バルブ開閉タイミングを可変するための吸気ＶＶＴ１１が配設され、この空気が吸入される通路上には、コンプレッサ２の上流と下流を接続したバイパス通路の流量を制御するエアバイパスバルブ１２、インマニ７内の温度を測定するインマニ温センサ１３、インマニ７内の圧力を計測するインマニ圧センサ１４が配設されている。また、スロットル開度センサ１５がスロットルバルブ６に内蔵されている。シリンダヘッドには、点火プラグを駆動するための点火コイル１６が配設されており、シリンダ１０内に吸入された混合気は点火プラグにより点火されて燃焼し、既燃ガスとなる。シリンダ１０内にはピストン１７があり、ピストン１７にはクランク軸１８が接続されている。燃焼ガスによってピストン１７が上下することによりクランク軸１８は回転させられる。クランク軸１８には図示しないクランクプレートが取り付けられている。クランクプレートには突起があり、クランク角センサ１９はこの突起を検出することによりクランク角度位置、所定クランク角周期やエンジン回転数を検出する。即ち、クランク角センサ１９は内燃機関１００の回転速度検出手段として機能する。
【００５４】
シリンダ１０内の既燃ガスは排気バルブ２０を通って排気される。排気ガスは排出する際、タービン４を回転させる。また、タービン４の上流と下流をバイパスする通路があり、タービン４へ導入される排気ガスの量はバイパス通路に配設されたＷ／Ｇバルブ２１で調整される。Ｗ／Ｇバルブ２１はモータ駆動であるＷ／Ｇバルブアクチュエータ２２と接続されており、このＷ／Ｇバルブアクチュエータ２２を駆動させることでＷ／Ｇバルブ２１が開閉動作し、バイパス通路の排気ガス流量を調整する。なお、Ｗ／Ｇバルブアクチュエータ２２は、モータ駆動に限らず、スロットルバルブ６の上流圧を駆動源とした正圧式アクチュエータ等を用いてもよい。そして排気路２６には図示しないＯ２センサや触媒等が配設される。
【００５５】
図２は、実施の形態１における内燃機関１００の制御部を示すブロック図である。スロットル開度センサ１５で測定されたスロットルバルブ６の開度と、インマニ温センサ１３で測定されたインマニ温と、インマニ圧センサ１４で測定されたインマニ圧と、大気圧センサ２３で測定された大気圧と、クランク角センサ１９で測定されたクランク角検出用信号は、ＥＣＵ２００に入力される。また上記以外の各種センサ（例えば水温センサ２４やアクセルポジションセンサ２５等）からもＥＣＵ２００に測定値が入力される。
【００５６】
ＥＣＵ２００では、詳細を後述するシリンダ吸入空気量算出手段３０において、シリンダ吸入空気量が算出される。ここで算出されたシリンダ吸入空気量に基づいて、インジェクタ８、点火コイル１６が駆動される。また、シリンダ吸入空気量と入力された各種データに基づきスロットル開度指示値、吸気ＶＶＴ位相角指示値、Ｗ／Ｇバルブ開度指示値を算出し、これらを達成するようにスロットルバルブ６の開度、吸気ＶＶＴ１１の位相角、Ｗ／Ｇバルブ２１の開度が制御される。その他の各種アクチュエータも必要に応じて制御される。また、ＥＣＵ２００は、後述する３行程前までのシリンダ吸入空気量Ｑと３行程前までの目標空燃比ＡＦｔを保存するためのメモリ領域を持つものとする。
【００５７】
図３は、シリンダ吸入空気量算出手段３０を示すブロック図である。シリンダ吸入空気量算出手段３０は、補正前体積効率相当値Ｋｖ０の補正算出用パラメータηを算出するための手段として、排気ガス流量Ｑｅｘ（ｎ）算出手段３０１と、排気圧Ｐ３（ｎ）、Ｐ３０（ｎ）算出手段３０２と、補正算出用パラメータη（ｎ）算出手段３０３を備えるとともに、補正前体積効率相当値Ｋｖ０を算出するための補正前体積効率相当値Ｋｖ０（ｎ）算出手段３０４と、補正前体積効率相当値Ｋｖ０を補正するための補正後体積効率相当値Ｋｖ_ｎｅｗ（ｎ）算出手段３０５と、シリンダ吸入空気量Ｑ（ｎ）を算出するための吸入空気量Ｑ（ｎ）算出手段３０６と、を備えている。以下、図３及び後述の図を用いて、シリンダ吸入空気量算出手段３０について説明する。
【００５８】
まずシリンダ吸入空気量算出手段３０のうち、図３の排気ガス流量Ｑｅｘ（ｎ）算出手段３０１について説明する。
排気ガス流量Ｑｅｘ（ｎ）算出手段３０１では、排気圧Ｐ３（ｎ）の算出に必要な排ガス流量Ｑｅｘ（ｎ）を算出する。図４に、排気ガス流量Ｑｅｘ（ｎ）算出手段３０１のフローチャートを示す。
図４のステップＳ４０１にて、３行程前のシリンダ吸入空気量Ｑ（ｎ−３）と目標空燃比ＡＦｔ（ｎ−３）を取得する。３行程前のシリンダ吸入空気量Ｑ（ｎ−３）と目標空燃比ＡＦｔ（ｎ−３）に関しては、後述のとおり、吸入空気量Ｑ（ｎ）算出手段３０６を経てシリンダ吸入空気量Ｑ、目標空燃比ＡＦｔを算出した後に３行程前までの値をＥＣＵ２００内のメモリに逐次保存するようにしている。そして、ステップＳ４０２にて、３行程前のシリンダ吸入空気量Ｑ（ｎ−３）と目標空燃比ＡＦｔ（ｎ−３）、及び（１０）式から、排気ガス流量Ｑｅｘ（ｎ）を算出する。なお、前述のとおり、３行程前の目標空燃比ＡＦｔ（ｎ−３）の代わりにＯ２センサ等から検出される実空燃比を用いてもよく、その場合は（１０）式の目標空燃比ＡＦｔ（ｎ−３）を実空燃比ＡＦ（ｎ）に置き換える形となり、後述のＥＣＵ２００内のメモリに目標空燃比ＡＦｔを逐次保存する処理は不要である。
【００５９】
続いて、排気圧Ｐ３（ｎ）、Ｐ３０（ｎ）算出手段３０２について説明する。
排気圧Ｐ３（ｎ）、Ｐ３０（ｎ）算出手段３０２では、補正算出用パラメータη（ｎ）の算出に必要な排気圧Ｐ３（ｎ）、Ｐ３０（ｎ）を算出する。図５に排気圧Ｐ３、Ｐ３０算出手段３０２のフローチャートを示す。
図５のステップＳ５０１にて、エンジン回転数Ｎｅ（ｎ）、Ｗ／Ｇバルブ開度指示値Ｄ（ｎ）、大気圧Ｐ１（ｎ）、インマニ圧Ｐｂ（ｎ）、吸気ＶＶＴ位相角ＩＶＴ（ｎ）、排気ガス流量Ｑｅｘ（ｎ）算出手段３０１にて算出した排ガス流量Ｑｅｘ（ｎ）を取得する。次にステップＳ５０２〜ステップＳ５０３にて排気圧Ｐ３（ｎ）、ならびにステップＳ５０４〜ステップＳ５０５にて排気圧Ｐ３０（ｎ）を算出する。
【００６０】
まず、排気圧Ｐ３（ｎ）については、ステップＳ５０２にて、排ガス流量Ｑｅｘ（ｎ）とＷ／Ｇバルブ開度指示値Ｄ（ｎ）、及び図６に示すマップ６０１を用いて｛排気圧Ｐ３÷大気圧Ｐ１｝（ｎ）を算出する。なお、前述のとおり、実機試験により対象エンジンの排ガス流量ＱｅｘとＷ／Ｇバルブ開度指示値Ｄ、及び排気圧Ｐ３÷大気圧Ｐ１の関係を予め図６のマップ６０１に格納しておく。マップ６０１は、排ガス流量ＱｅｘとＷ／Ｇバルブ開度指示値Ｄを軸とし、排気圧Ｐ３÷大気圧Ｐ１の値が格納されている。ここで、排気圧ではなく排気圧÷大気圧としているのは、前述のとおり、高地での運転等で大気圧が平地よりも比較的低い状態でも精度よく排気圧を算出するためであり、ステップＳ５０３にて、ステップＳ５０２で算出した｛排気圧Ｐ３÷大気圧Ｐ１｝（ｎ）とステップＳ５０１で取得した大気圧Ｐ１（ｎ）とを乗じて排気圧Ｐ３（ｎ）を算出する。なお、Ｗ／Ｇバルブ２１またはＷ／Ｇバルブアクチュエータ２２にＷ／Ｇバルブ２１の実開度を検出するセンサが配設されている場合は、Ｗ／Ｇバルブ開度指示値の代わりにＷ／Ｇバルブ２１の実開度を用いてもよい。
【００６１】
次に、補正前体積効率相当値Ｋｖ０に対する排気圧Ｐ３０（ｎ）については、ステップＳ５０４にて、エンジン回転数Ｎｅ（ｎ）、インマニ圧Ｐｂ（ｎ）、吸気ＶＶＴ位相角ＩＶＴ（ｎ）、及び図７に示すマップ７０１を用いて｛排気圧Ｐ３０÷大気圧Ｐ１｝（ｎ）を算出する。なお、実機試験により対象エンジン回転数Ｎｅ、インマニ圧Ｐｂ、吸気ＶＶＴ位相角ＩＶＴ、及び排気圧Ｐ３０÷大気圧Ｐ１の関係を予め図７のマップ７０１に格納しておく。マップ７０１は、エンジン回転数Ｎｅとインマニ圧Ｐｂを軸とし、補正前体積効率相当値Ｋｖ０に対する排気圧Ｐ３０÷大気圧Ｐ１の値が格納されている。ここで、排気圧ではなく排気圧÷大気圧としているのは、マップ６０１と同様に、高地での運転等で大気圧が平地よりも比較的低い状態でも精度よく排気圧を算出するためでる。また、このマップ７０１は吸気ＶＶＴ位相角ＩＶＴの作動範囲の代表点毎に持つものであり、吸気ＶＶＴ位相角ＩＶＴが０〜５０度である場合は、例として吸気ＶＶＴ位相角ＩＶＴ＝０、１０、２０、３０、４０、５０度でそれぞれマップ７０１を持つ。なお、補正前体積効率相当値Ｋｖ０に対する排気圧Ｐ３０とは、前述のとおり、後述する補正前体積効率相当値Ｋｖ０のマップ１１０１のマップ値を実機試験により取得する際に合わせて取得した排気圧である。そして、ステップＳ５０５にて、ステップＳ５０４で算出した｛排気圧Ｐ３０÷大気圧Ｐ１｝（ｎ）とステップＳ５０１で取得した大気圧Ｐ１（ｎ）とを乗じて排気圧Ｐ３０（ｎ）を算出する。
【００６２】
なお、本実施の形態では使用していない排気圧センサを備えたシステムである場合は、実際のエンジン制御においても排気圧センサから排気圧Ｐ３（ｎ）を検出できるので、上記のうち、排気ガス流量Ｑｅｘ（ｎ）算出手段３０１と、排気圧Ｐ３（ｎ）、Ｐ３０（ｎ）算出手段３０２の内のステップＳ５０２〜ステップＳ５０３とマップ６０１は不要である。
【００６３】
続いて、補正算出用パラメータη（ｎ）算出手段３０３について説明する。
補正算出用パラメータη（ｎ）算出手段３０３では、補正前体積効率相当値Ｋｖ０（ｎ）の補正に必要な補正算出用パラメータη（ｎ）を算出する。図８に補正算出用パラメータη（ｎ）算出手段３０３のフローチャートを示す。
図８のステップＳ８０１にて、インマニ圧Ｐｂ（ｎ）、及び排気圧Ｐ３（ｎ）、Ｐ３０（ｎ）算出手段３０２で算出した排気圧Ｐ３（ｎ）とＰ３０（ｎ）を取得する。
【００６４】
次に、ステップＳ８０２にてインマニ圧Ｐｂ（ｎ）と排気圧Ｐ３（ｎ）と図９に示すテーブル９０１を用いてバッファＢＦ（ｎ）を算出する。なお、バッファＢＦ（ｎ）とは前述の（８）式に示す補正算出用パラメータη（ｎ）のうちの分子に当るものである。また、ステップＳ８０３ではインマニ圧Ｐｂ（ｎ）と排気圧Ｐ３０（ｎ）とテーブル９０１を用いてバッファＢＦ０（ｎ）を算出する。なお、バッファＢＦ０（ｎ）とは前述の（８）式に示す補正算出用パラメータη（ｎ）のうちの分母に当るものである。
【００６５】
テーブル９０１は、図９に示すように、インマニ圧Ｐｂ÷排気圧Ｐ３またはインマニ圧Ｐｂ÷排気圧Ｐ３０に対するバッファＢＦまたはＢＦ０の値が格納される。なお、バッファＢＦ、ＢＦ０は測定値ではなく、前述の（８）式に基づいた計算値であり、図９中の記号αでは、流体のチョークを考慮してインマニ圧Ｐｂ÷排気圧Ｐｘ＝０．５２８の時と同値を格納し、記号βではインマニ圧Ｐｂ÷排気圧Ｐｘの変動に対する過度のバッファＢＦ、ＢＦ０変動を防ぐためインマニ圧Ｐｂ÷排気圧Ｐｘ＝０．９５の時と同値を格納している。ステップＳ８０２にてバッファＢＦ（ｎ）、ステップＳ８０３にてバッファＢＦ０（ｎ）を算出した後に、ステップＳ８０4にて前述の（８）式からバッファＢＦ（ｎ）、ＢＦ０（ｎ）を用いて補正算出用パラメータη（ｎ）を算出する。
【００６６】
続いて、補正前体積効率相当値Ｋｖ０（ｎ）算出手段３０４について説明する。補正前体積効率相当値Ｋｖ０（ｎ）算出手段３０４では補正前体積効率相当値Ｋｖ０（ｎ）を算出する。図１０に補正前体積効率相当値Ｋｖ０（ｎ）算出手段３０４のフローチャートを示す。
ステップＳ１００１にて、エンジン回転数Ｎｅ（ｎ）、インマニ圧Ｐｂ（ｎ）、吸気ＶＶＴ位相角ＩＶＴ（ｎ）を取得する。次に、ステップＳ１００２にて、エンジン回転数Ｎｅ（ｎ）とインマニ圧Ｐｂ（ｎ）と吸気ＶＶＴ位相角ＩＶＴ（ｎ）と図１１に示すマップ１１０１を用いて補正前体積効率相当値Ｋｖ０を算出する。なお、前述したように、実機試験により対象エンジンのエンジン回転数Ｎｅとインマニ圧Ｐｂと吸気ＶＶＴ位相角ＩＶＴと補正前体積効率相当値Ｋｖ０の関係を予め図１１に示すマップ１１０１に格納しておく。マップ１１０１は、エンジン回転数Ｎｅとインマニ圧Ｐｂを軸とし、補正前体積効率相当値Ｋｖ０の値が格納されている。また、このマップ１１０１は、吸気ＶＶＴ位相角ＩＶＴの作動範囲の代表点毎に持つものであり、吸気ＶＶＴ位相角ＩＶＴが０〜５０度である場合は、例として吸気ＶＶＴ位相角ＩＶＴ＝０、１０、２０、３０、４０、５０度でそれぞれマップ１１０１を持つ。
【００６７】
続いて、補正後体積効率相当値Ｋｖ_ｎｅｗ（ｎ）算出手段３０５について説明する。補正後体積効率相当値Ｋｖ_ｎｅｗ（ｎ）算出手段３０５では補正算出用パラメータη（ｎ）を用いて補正前体積効率相当値Ｋｖ０（ｎ）を補正する。図１２に補正後体積効率相当値Ｋｖ_ｎｅｗ（ｎ）算出手段３０５のフローチャートを示す。
ステップＳ１２０１にて、補正前体積効率相当値Ｋｖ０（ｎ）算出手段３０４で算出した補正前体積効率相当値Ｋｖ０（ｎ）と、補正算出用パラメータη（ｎ）算出手段３０３で算出した補正算出用パラメータη（ｎ）を取得する。次に、ステップＳ１２０２にて（９）式のとおり補正前体積効率相当値Ｋｖ０（ｎ）と補正算出用パラメータη（ｎ）を用いて補正後体積効率相当値Ｋｖ_ｎｅｗを算出する。
【００６８】
最後に、シリンダ吸入空気量Ｑ（ｎ）算出手段について説明する。吸入空気量Ｑ（ｎ）算出手段３０６では、シリンダ吸入空気量Ｑ（ｎ）を算出する。図１３に吸入空気量Ｑ（ｎ）算出手段３０６のフローチャートを示す。
ステップＳ１３０１にて、補正後体積効率相当値Ｋｖ_ｎｅｗ（ｎ）算出手段３０５で算出した補正後体積効率相当値Ｋｖ_ｎｅｗ（ｎ）、エンジン回転数Ｎｅ（ｎ）、インマニ圧Ｐｂ（ｎ）、インマニ温Ｔｂ（ｎ）を取得する。次に、ステップＳ１３０２にて（１）式によりエンジン回転数Ｎｅ（ｎ）から所定クランク角周期Ｔ_ＳＧＴ（ｎ）を算出する。そして、ステップＳ１３０３にて（１）式により補正後体積効率相当値Ｋｖ_ｎｅｗ（ｎ）とインマニ圧Ｐｂ（ｎ）とインマニ温Ｔｂ（ｎ）と所定クランク角周期Ｔ_ＳＧＴ（ｎ）を用いてシリンダ吸入空気量Ｑ（ｎ）を算出する。前述のとおり、ここで算出されたシリンダ吸入空気量Ｑ（ｎ）ならびにＥＣＵ２００に入力された各種データに基づき、各種制御値が算出される。
【００６９】
なお、本実施の形態では、目標空燃比ＡＦｔ（ｎ）はインマニ圧Ｐｂと、エンジン回転数Ｎｅと、インマニ圧Ｐｂとエンジン回転数Ｎｅを軸に持つ図示しない目標空燃比ＡＦｔマップとから算出されるものとするが、目標空燃比ＡＦｔ（ｎ）の算出方法はこれに限定されないものである。そして、ステップＳ１３０４にて、前述のとおりシリンダ吸入空気量Ｑ（ｎ）と目標空燃比ＡＦｔ（ｎ）をメモリに保存する。なお、排気ガス流量Ｑｅｘ（ｎ）算出手段３０１にて目標空燃比ＡＦｔ（ｎ）の代わりに実空燃比を使用する場合は、前述のとおり目標空燃比ＡＦｔ（ｎ）をメモリに保存する処理は不要である。
【００７０】
以上説明したように、実施の形態１による内燃機関の制御装置によれば、スロットルバルブ６の下流に設けられるサージタンク及びインテークマニホールドを含む部分で構成されるインマニ７の内部圧力をインマニ圧として検出するインマニ圧センサ１４と、インマニ７の内部吸気温度をインマニ温として検出するインマニ温センサ１３と、内燃機関１００の排気路２６に設けられたタービン４を迂回するバイパス通路に設けられ、開度を変更して上記バイパス通路の流路断面積を変更するＷ／Ｇバルブ２１と、内燃機関１００の回転速度を検出するクランク角センサ１９と、タービン４の上流に設けられる排気路２６内の圧力を排気圧として算出する排気圧算出手段３０２と、Ｗ／Ｇバルブ２１の所定開度ないし所定開度指示値におけるインマニ７からシリンダ１０に入る空気量を示す指標である補正前体積効率相当値を、上記インマニ圧と内燃機関１００の回転速度に基づいて算出する補正前体積効率相当値Ｋｖ０（ｎ）算出手段３０４と、上記補正前体積効率相当値に対する排気圧である補正前体積効率相当値用排気圧を、上記インマニ圧と内燃機関１００の回転速度に基づいて算出する補正前体積効率相当値用排気圧算出手段３０２と、を備え、上記排気圧と上記補正前体積効率相当値用排気圧と上記インマニ圧とから補正算出用パラメータを算出し、該補正算出用パラメータを用いて上記補正前体積効率相当値を補正することにより補正後体積効率相当値を算出し、上記補正後体積効率相当値に基づいてインマニ７からシリンダ１０に入る空気量を算出するので、ターボチャージャを備えた内燃機関１００においても、排気圧の変化に関わらずシリンダ吸入空気量を精度良く算出できる効果がある。
【００７１】
また、補正算出用パラメータを上記（８）式により算出することにより、理論に基づいて精度よく補正算出用パラメータを算出できる効果がある。
【００７２】
また、補正後体積効率相当値を上記（９）式により算出することにより、理論に基づいて精度よく補正前体積効率相当値を補正できる効果がある。
【００７３】
また、排気圧算出手段は、シリンダ１０から排気される排気ガス流量と大気圧とＷ／Ｇバルブ２１の開度ないし開度指示値に基づいて排気圧を算出するものであって、上記排気ガス流量は、該排気ガス流量の算出実施時点の排気行程から、膨張行程、圧縮行程と遡った先の吸気行程のシリンダ１０に入った空気量と、上記遡った先の吸気行程での目標空燃費ないし前記排気ガス流量の算出実施時点の実空燃費に基づいて算出するので、内燃機関の制御装置において必要となる排気圧を、高い耐熱性ならびに耐腐食性を備えた高価な排気圧センサを用いることなく検出できる効果がある。
【符号の説明】
【００７４】
１  エアクリーナー、２  コンプレッサ、３  タービン軸、４  タービン、５  インタークーラー、６  スロットルバルブ、７  インマニ、８  インジェクタ、９  吸気バルブ、１０  シリンダ、１１  吸気ＶＶＴ、１２  エアバイパスバルブ、１３  インマニ温センサ、１４  インマニ圧センサ、１５  スロットル開度センサ、１６  点火コイル、１７  ピストン、１８  クランク軸、１９  クランク角センサ、２０  排気バルブ、２１  Ｗ／Ｇバルブ、２２  Ｗ／Ｇバルブアクチュエータ、２３  大気圧センサ、２４  水温センサ、２５  アクセルポジションセンサ、２６  排気路、２７  排気路からの吹き返り部、３０  シリンダ吸入空気量算出手段、１００  内燃機関、２００  ＥＣＵ、３０１  排気ガス流量Ｑｅｘ（ｎ）算出手段、３０２  排気圧Ｐ３（ｎ）、Ｐ３０（ｎ）算出手段、３０３  補正算出用パラメータη（ｎ）算出手段、３０４  補正前体積効率相当値Ｋｖ０（ｎ）算出手段、３０５  補正後体積効率相当値Ｋｖ_ｎｅｗ（ｎ）算出手段、３０６  吸入空気量Ｑ（ｎ）算出手段。
【図１】
2014134161.tif 000015
【図２】
2014134161.tif 000016
【図３】
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【図４】
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【図５】
2014134161.tif 000019
【図６】
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【図７】
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【図８】
2014134161.tif 000022
【図９】
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【図１０】
2014134161.tif 000024
【図１１】
2014134161.tif 000025
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2014134161.tif 000029
【図１６】
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【図１７】
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