(57)【要約】【課題】  この発明は内燃機関の吸気弁温度推定装置に関し、内燃機関の始動後における吸気弁温度を精度良く推定することを目的とする。【解決手段】  内燃機関の始動時における冷却水温Twを吸気弁温度Tvの初期値とする（ステップ１０１）。吸気弁が、その周囲を流れる流動ガスから受ける流動ガス受熱量QgまたはQg'を算出する（ステップ１０３〜１０５）。吸気弁が弁座から受ける接触面受熱量Qsを算出する（ステップ１０６）。付着燃料の気化熱量Qfを算出する（ステップ１０７）。吸気弁が燃焼ガスから受ける燃焼ガス受熱量Qbを算出する（ステップ１０８）。それらの熱量から求まる総受熱量に基づいて吸気弁温度Tvを更新する（ステップ１０９）。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気弁が、筒内の燃焼ガスから受ける燃焼ガス受熱量を算出する燃焼ガス受熱量算出手段と、
前記吸気弁が、その周囲を流れる流動ガスから受ける流動ガス受熱量を算出する流動ガス受熱量算出手段と、
前記燃焼ガス受熱量および前記流動ガス受熱量に基づいて、前記吸気弁が受ける総受熱量を算出する総受熱量算出手段と、
前記総受熱量に基づいて前記吸気弁の温度変化量を算出する温度変化量算出手段と、
前記吸気弁の初期温度を推定する初期温度推定手段と、
前記初期温度と、前記温度変化量とに基づいて、前記吸気弁の温度を推定する吸気弁温度推定手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の吸気弁温度推定装置。
【請求項２】
前記吸気弁に付着した燃料が気化する際に、前記吸気弁から持ち去られる気化熱量を算出する気化熱量算出手段を備え、
前記総受熱量算出手段は、前記燃焼ガス受熱量および前記流動ガス受熱量に基づいて算出した受熱量から前記気化熱量を減じた値を前記総受熱量とすることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の吸気弁温度推定装置。
【請求項３】
前記吸気弁が、弁座からの伝達により受熱する接触面受熱量を算出する接触面受熱量算出手段を備え、
前記総受熱量算出手段は、前記燃焼ガス受熱量および前記流動ガス受熱量に基づいて算出した受熱量に前記接触面受熱量を加えた値を前記総受熱量とすることを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の吸気弁温度推定装置。
【請求項４】
前記吸気弁の作用角を可変とする可変動弁機構を備え、
前記接触面受熱量算出手段は、前記作用角を基礎として前記接触面受熱量を算出することを特徴とする請求項３記載の内燃機関の吸気弁温度推定装置。
【請求項５】
前記流動ガス受熱量算出手段は、
吸気ポートから筒内へ向かって流れる吸入ガスに起因して生ずる吸入ガス受熱量を算出する吸入ガス受熱量算出手段と、
筒内から吸気ポートに逆流する吹き返しガスに起因して生ずる吹き返し受熱量を算出する吹き返し受熱量算出手段と、
前記吸入ガス受熱量および前記吹き返し受熱量に基づいて前記流動ガス受熱量を算出する最終受熱量算出手段と、
を含むことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載の内燃機関の吸気弁温度推定装置。
【請求項６】
前記吸気弁のリフト量を可変とする可変動弁機構と、
前記リフト量が判定値を下回っているか否かを判別するリフト量判別手段とを備え、
前記最終受熱量算出手段は、前記リフト量が前記判定値以上である場合に限り、前記吹き返し受熱量の存在を考慮することを特徴とする請求項５記載の内燃機関の吸気弁温度推定装置。
【請求項７】
前記流動ガス受熱量算出手段は、
吸気ポートから筒内へ向かって流れる吸入ガスに起因する吸入ガス受熱量のみを考慮した通常時受熱量を算出する通常時受熱量算出手段と、
前記吸入ガス受熱量に加えて、前記筒内から吸気ポートに逆流する吹き返しガスに起因する吹き返し受熱量をも考慮して吹き返し時受熱量を算出する吹き返し時受熱量算出手段と、
前記吹き返しガスの流量が判定値より多いか否かを判断する吹き返し量判断手段と、
前記吹き返しガスの流量が前記判定値以下である場合は前記通常時受熱量を前記流動ガス受熱量とし、前記吹き返しガスの流量が前記判定値より多い場合は前記吹き返し時受熱量を前記流動ガス受熱量とする最終受熱量設定手段と、
を含むことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載の内燃機関の吸気弁温度推定装置。
【請求項８】
前記吸気弁のリフト量を可変とする可変動弁機構と、
前記リフト量が判定値を下回っているか否かを判別するリフト量判別手段とを備え、
前記最終受熱量設定手段は、前記リフト量が前記判定値を下回っている場合は、前記通常時受熱量を前記流動ガス受熱量とすることを特徴とする請求項７記載の内燃機関の吸気弁温度推定装置。
【請求項９】
前記吸気弁のリフト量を可変とする可変動弁機構を備え、
前記流動ガス受熱量算出手段は、前記リフト量に基づいて前記流動ガス受熱量を算出することを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項記載の内燃機関の吸気弁温度推定装置。
【請求項１０】
内燃機関における燃料カットを検知する燃料カット検知手段を備え、
前記燃焼ガス受熱量算出手段は、燃料カットの実行中は、筒内で燃焼が生じないことを前提として設定した規則に従って前記燃焼ガス受熱量を算出することを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項記載の内燃機関の吸気弁温度推定装置。
【請求項１１】
内燃機関の停止時間を計数する停止時間計数手段と、
内燃機関の冷却水温を検出する冷却水温検出手段と、
前記停止時間が判定値を超えた場合に、吸気弁の温度を、その時点における冷却水温にリセットする吸気弁温度リセット手段と、
を備えることを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項記載の内燃機関の吸気弁温度推定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の吸気弁温度推定装置に係り、特に、ポート噴射式の内燃機関と組み合わせて用いるのに適した吸気弁温度推定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特開平８−６１１１５号公報に開示されているように、内燃機関の吸気弁の温度を推定するための装置が知られている。上記従来の装置は、内燃機関の始動時に冷却水温を検知し、その温度を吸気弁温度の初期値とする。内燃機関の停止後、十分な時間が経過した後は、吸気弁の温度と冷却水の温度が等しいと見なすことができる。従って、上記の手法によれば、吸気弁温度の初期値を精度良く検知することができる。
【０００３】
上述した従来の装置は、内燃機関の始動後は、点火の回数に応じて吸気弁の温度上昇分を推定し、その上昇分を初期値に加えることで吸気弁温度を推定することとしている。内燃機関では、点火が行われる毎に混合気の燃焼が生じ、その燃焼が生ずることにより吸気弁が加熱される。このため、吸気弁の温度上昇分と点火回数との間にはある程度の相関が認められる。従って、上述した従来の装置によれば、内燃機関が始動された後、ある程度の精度で吸気弁の温度を推定することが可能である。
【０００４】
【特許文献１】特開平８−６１１１５号公報
【特許文献２】特開平８−４９５８１号公報
【特許文献３】特開平１１−１４５０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、吸気弁を取り巻く環境は複雑であるため、点火の回数のみを基礎としたのでは、高精度にその温度を推定することはできない。より具体的には、吸気弁は、燃焼ガスとの間で熱を授受することに加えて、開弁時にその周囲を流動する流動ガス（新気や吹き返しのガス）との間でも熱の授受を行う。
【０００６】
そして、吸気弁と流動ガスとの間で授受される熱量は、必ずしも始動後の点火回数に対して相関を示すものではない。このため、上述した従来の手法によっては、既述した通り、吸気弁の温度を正確に推定することができない。
【０００７】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、吸気弁の周囲を流れるガスを影響を独立して考慮することにより、内燃機関の始動後における吸気弁温度を精度良く推定することのできる内燃機関の吸気弁温度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】
【０００８】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の吸気弁温度推定装置であって、
内燃機関の吸気弁が、筒内の燃焼ガスから受ける燃焼ガス受熱量を算出する燃焼ガス受熱量算出手段と、
前記吸気弁が、その周囲を流れる流動ガスから受ける流動ガス受熱量を算出する流動ガス受熱量算出手段と、
前記燃焼ガス受熱量および前記流動ガス受熱量に基づいて、前記吸気弁が受ける総受熱量を算出する総受熱量算出手段と、
前記総受熱量に基づいて前記吸気弁の温度変化量を算出する温度変化量算出手段と、
前記吸気弁の初期温度を推定する初期温度推定手段と、
前記初期温度と、前記温度変化量とに基づいて、前記吸気弁の温度を推定する吸気弁温度推定手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、第２の発明は、第1の発明において、
前記吸気弁に付着した燃料が気化する際に、前記吸気弁から持ち去られる気化熱量を算出する気化熱量算出手段を備え、
前記総受熱量算出手段は、前記燃焼ガス受熱量および前記流動ガス受熱量に基づいて算出した受熱量から前記気化熱量を減じた値を前記総受熱量とすることを特徴とする。
【００１０】
また、第３の発明は、第１または第２の発明において、
前記吸気弁が、弁座からの伝達により受熱する接触面受熱量を算出する接触面受熱量算出手段を備え、
前記総受熱量算出手段は、前記燃焼ガス受熱量および前記流動ガス受熱量に基づいて算出した受熱量に前記接触面受熱量を加えた値を前記総受熱量とすることを特徴とする。
【００１１】
また、第４の発明は、第３の発明において、
前記吸気弁の作用角を可変とする可変動弁機構を備え、
前記接触面受熱量算出手段は、前記作用角を基礎として前記接触面受熱量を算出することを特徴とする。
【００１２】
また、第５の発明は、第１乃至第４の発明において、
前記流動ガス受熱量算出手段は、
吸気ポートから筒内へ向かって流れる吸入ガスに起因して生ずる吸入ガス受熱量を算出する吸入ガス受熱量算出手段と、
筒内から吸気ポートに逆流する吹き返しガスに起因して生ずる吹き返し受熱量を算出する吹き返し受熱量算出手段と、
前記吸入ガス受熱量および前記吹き返し受熱量に基づいて前記流動ガス受熱量を算出する最終受熱量算出手段と、
を含むことを特徴とする。
【００１３】
また、第６の発明は、第５の発明において、
前記吸気弁のリフト量を可変とする可変動弁機構と、
前記リフト量が判定値を下回っているか否かを判別するリフト量判別手段とを備え、
前記最終受熱量算出手段は、前記リフト量が前記判定値以上である場合に限り、前記吹き返し受熱量の存在を考慮することを特徴とする。
【００１４】
また、第７の発明は、第１乃至第４の発明において、
前記流動ガス受熱量算出手段は、
吸気ポートから筒内へ向かって流れる吸入ガスに起因する吸入ガス受熱量のみを考慮した通常時受熱量を算出する通常時受熱量算出手段と、
前記吸入ガス受熱量に加えて、前記筒内から吸気ポートに逆流する吹き返しガスに起因する吹き返し受熱量をも考慮して吹き返し時受熱量を算出する吹き返し時受熱量算出手段と、
前記吹き返しガスの流量が判定値より多いか否かを判断する吹き返し量判断手段と、
前記吹き返しガスの流量が前記判定値以下である場合は前記通常時受熱量を前記流動ガス受熱量とし、前記吹き返しガスの流量が前記判定値より多い場合は前記吹き返し時受熱量を前記流動ガス受熱量とする最終受熱量設定手段と、
を含むことを特徴とする。
【００１５】
また、第８の発明は、第７の発明において、
前記吸気弁のリフト量を可変とする可変動弁機構と、
前記リフト量が判定値を下回っているか否かを判別するリフト量判別手段とを備え、
前記最終受熱量設定手段は、前記リフト量が前記判定値を下回っている場合は、前記通常時受熱量を前記流動ガス受熱量とすることを特徴とする。
【００１６】
また、第９の発明は、第１乃至第８の発明において、
前記吸気弁のリフト量を可変とする可変動弁機構を備え、
前記流動ガス受熱量算出手段は、前記リフト量に基づいて前記流動ガス受熱量を算出することを特徴とする。
【００１７】
また、第１０の発明は、第１乃至第９の発明において、
内燃機関における燃料カットを検知する燃料カット検知手段を備え、
前記燃焼ガス受熱量算出手段は、燃料カットの実行中は、筒内で燃焼が生じないことを前提として設定した規則に従って前記燃焼ガス受熱量を算出することを特徴とする。
【００１８】
また、第１１の発明は、第１乃至第１０の発明において、
内燃機関の停止時間を計数する停止時間計数手段と、
内燃機関の冷却水温を検出する冷却水温検出手段と、
前記停止時間が判定値を超えた場合に、吸気弁の温度を、その時点における冷却水温にリセットする吸気弁温度リセット手段と、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
第１の発明によれば、吸気弁が、筒内の燃焼ガスから受ける燃焼ガス受熱量と、その周囲を流れる流動ガスから受ける流動ガス受熱量とを別個独立に算出したうえで、それらに基づいて総受熱量を算出することができる。このため、本発明によれば、流動ガスの影響を正確に吸気弁温度に反映させることができ、その温度を精度良く推定することができる。
【００２０】
第２の発明によれば、吸気弁に付着した燃料が気化する際に生ずる気化熱量の影響をも吸気弁の温度に反映させることができる。
【００２１】
第３の発明によれば、吸気弁が、弁座から受ける接触面受熱量の影響をも吸気弁の温度に反映させることができる。
【００２２】
第４の発明によれば、吸気弁の作用角を変化させることができる。ところで、吸気弁の作用角が変化すると、吸気弁が弁座と接している時間が変化し、その結果、接触面受熱量にも変化が生ずる。本発明によれば、その変化を正確に捕らえて、吸気弁の温度に精度良く反映させることができる。
【００２３】
第５の発明によれば、吸気ポートから筒内へ向かって流れる吸入ガスに起因する吸入ガス受熱量と、筒内からの吹き返しに起因する吹き返し受熱量とを区別して算出し、それらに基づいて流動ガス受熱量を算出することができる。このため、本発明によれば、流動ガス受熱量を精度良く算出することができ、その結果、吸気弁の温度を精度良く推定することができる。
【００２４】
第６の発明によれば、吸気弁のリフト量を変化させることができる。ところで、吸気弁のリフト量が大きい場合は、吸気の流速が比較的小さくなることから筒内から吸気ポートへの吹き返しが発生し易くなる。これに対して、リフト量が小さい場合には、吸気の流速が十分に早くなることから、筒内からの吹き返しは生じ難い。本発明によれば、リフト量が判定値以上である場合に限り、吹き返し受熱量の存在が考慮される。このため、本発明によれば、吹き返しの影響を、効率的に、かつ適正に吸気弁の温度に反映させることができる。
【００２５】
第７の発明によれば、筒内へ流入する吸入ガスの影響のみを考慮した通常時受熱量と、その影響に加えて吹き返しの影響をも考慮した吹き返し時受熱量とを区別して算出することができる。そして、吹き返しガスの流量が判定値より多いか否かに応じて、それらの何れかを流動ガス受熱量とすることができる。このため、本発明によれば、流動ガス受熱量を精度良く算出することができ、その結果、吸気弁の温度を精度良く推定することができる。
【００２６】
第８の発明によれば、吹き返しの生じ難い小リフト時には、吹き返しの多少を判断するまでもなく、通常時受熱量を流動ガス受熱量とすることができる。このため、本発明によれば、吹き返しの影響を、効率的に、かつ適正に吸気弁の温度に反映させることができる。
【００２７】
第９の発明によれば、吸気弁のリフト量を変化させることができる。ところで、吸気弁の周囲を流れるガスの流速は、リフト量の大小に応じて変化する。そして、ガスの流速が変化すれば、流動ガス受熱量にも変化が生ずる。本発明によれば、その変化を正確に流動ガス受熱量に反映させることができ、その結果、吸気弁の温度を十分に高い精度で推定することができる。
【００２８】
第１０の発明によれば、燃料カット時には、筒内で燃焼が生じないことを前提として設定した規則に従って燃焼ガス受熱量を算出することができる。このため、本発明によれば、燃料カットの有無に影響されることなく、吸気弁の温度を常に精度良く推定することができる。
【００２９】
第１１の発明によれば、内燃機関が長期間停止して、吸気弁が十分に冷却されたような場合には、吸気弁の温度が冷却水温と等しくなったものと見なして、その温度をリセットすることができる。このため、本発明によれば、例えばハイブリッド車両など、内燃機関が頻繁に停止するような車両においても、吸気弁の温度を常に高い精度で推定することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
実施の形態１．
［実施の形態１の構成］
図１は、本発明の実施の形態１の構成を説明するための図である。図１に示すように、本発明の実施の形態１のシステムは、内燃機関１０を備えている。内燃機関１０には、吸気通路１２および排気通路１４が連通している。
【００３１】
吸気通路１４には、吸入空気量Gaを検出するためのエアフロメータ１６が配置されている。エアフロメータ１６の下流には、スロットルバルブ１８が配置されている。また、スロットルバルブ１８の更に下流には、吸気ポート内に燃料を噴射するためのインジェクタ２０が配置されている。
【００３２】
内燃機関１０は、吸気通路１２と筒内２２との導通状態を制御するための吸気弁２４を備えている。吸気弁２４には、その駆動源として、可変動弁機構２６が連結されている。可変動弁機構２６は、開弁タイミング、作用角、およびリフト量を適当に変化させつつ吸気弁２４を開閉動作させることができる。
【００３３】
筒内２２と排気通路１４との間には、排気弁２８が配置されている。排気弁２８には、その駆動源として可変動弁機構３０が連結されている。可変動弁機構３０は、開弁タイミング、作用角、およびリフト量を適当に変化させつつ排気弁２８を開閉動作させることができる。
【００３４】
本実施形態のシステムは、上記の如く、吸気弁２４および排気弁２８を、それぞれ可変動弁機構３０で駆動することとしているが、それらを駆動する機構は、これに限定されるものではない。すなわち、本実施形態のシステムにおいては、吸気弁２４および排気弁２８は、通常のカム機構により駆動されるものであってもよい。
【００３５】
内燃機関１０には、機関回転数Neを検出するための回転角センサ３２や、冷却水温Twを検出するための水温センサ３４が装着されている。本実施形態のシステムは、ECU(Electronic Control Unit)４０を備えている。ECU４０には、エアフロメータ１６や回転角センサ３２などを含む各種センサの出力が供給されている。ECU４０は、それらのセンサ出力を基礎として、インジェクタ２０や可変動弁機構２６，３０を含む各種アクチュエータを制御することができる。
【００３６】
［実施の形態１における吸気弁温度の推定手法］
内燃機関１０の運転中は、インジェクタ２０によって吸気ポート内に燃料が噴射される。吸気ポート２０に噴射された燃料は、その一部が吸気弁２４に付着する。内燃機関１０の暖機が十分に進んでおり、吸気弁２４が高温となっている状況下では、付着した燃料が短時間で気化するため、その付着の影響が筒内に吸入される燃料量に大きく及ぶことはない。
【００３７】
しかしながら、吸気弁２４の温度が十分に上昇していない状況下では、そこに付着した燃料が開弁期間中に完全には気化しない事態が生ずる。この場合、筒内に流入する燃料量を正確に把握するためには、吸気弁２４に付着した燃料のうち、気化する燃料の割合を精度良く推定することが必要である。そして、その推定を精度良く推定するためには、内燃機関１０の暖機過程において、吸気弁２４の温度を精度良く推定することが必要である。そこで、本実施形態のシステムは、内燃機関１０が始動された後、以下に説明する手法で吸気弁２４の温度推定を行うこととした。
【００３８】
図２（Ａ）および図２（Ｂ）は、本実施形態のシステムが吸気弁２４の温度Tvを算出する原理を説明するための図である。より具体的には、図２（Ａ）は、閉弁中における吸気弁２４の熱環境を説明するための図である。また、図２（Ｂ）は、開弁中における吸気弁の熱環境を説明するための図である。
【００３９】
図２（Ａ）中に示す符号Qb、QsおよびQfは、それぞれ、燃焼ガス受熱量、接触面受熱量、および燃料気化熱量を示している。燃焼ガス受熱量Qbは、筒内２２の燃焼ガスから吸気弁２４に与えられる熱量である。接触面受熱量Qsは、弁座との機械的な接触面から吸気弁２４に伝達される熱量である。また、燃料気化熱量Qfは、吸気弁２４に付着した燃料が気化する際に持ち去られる熱量である。図２（Ａ）に示すように、吸気弁２４の閉弁中には、主として上述した３種類の熱量が吸気弁２４とその周囲との間で授受される。
【００４０】
図２（Ｂ）中に示す符号QginおよびQgbackは、それぞれ、吸気弁２４の開弁に伴って生ずる吸入ガス受熱量、および吹き返し受熱量を示している。吸入ガス受熱量Qginは、吸気ポートから筒内２２へ流入する新気と吸気弁２４との間で授受される熱量である。一方、吹き返し受熱量Qgbackは、吸気弁２４の開弁中に筒内２２から吸気ポートに逆流する吹き返しガスに起因して生ずる受熱量である。図２（Ｂ）に示すように、吸気弁２４の開弁中は、主として、それら２種類の熱量が吸気弁２４とその周囲との間で授受される。以下、それらの受熱量を総称して、「流動ガス受熱量」と称す。
【００４１】
吸気弁２４の温度は、周囲の環境から熱を吸収することにより上昇し、周囲の環境に熱を放出することにより下降する。このため、吸気弁２４の初期温度が判れば、その後の総受熱量を検知することにより吸気弁２４の温度を推定することが可能である。そして、その推定を精度良く行うためには、上述した５種類の熱量を精度良く検知することが有効である。特に、図２（Ｂ）に示す流動ガス受熱量Qgin，Qgbackは、内燃機関１０の運転状態に応じて大きく変化するため、吸気弁温度Tvを高い精度で推定するためには、その値を正確に求めることが重要である。
【００４２】
そこで、本実施形態では、内燃機関１０の運転状態に基づいて、図２（Ａ）に示す３種類の受熱量Qb，Qs，Qfと、図２（Ｂ）に示す流動ガス受熱量Qgin，Qgbackとを、それぞれ別個独立に推定し、それらを統合することにより吸気弁２４が受ける総受熱量を精度良く算出することとした。そして、このようにして算出された総受熱量に基づいて、吸気弁温度Tvを精度良く推定することとした。
【００４３】
［実施の形態１における具体的処理］
図３は、上記の機能を実現するために、本実施形態において実行されるルーチンのフローチャートである。図３に示すルーチンは、内燃機関１０の始動開始と共に起動されるものとする。ここでは、先ず、その時点における冷却水温Twが吸気弁温度Tvの初期値として設定される（ステップ１０１）。内燃機関１０が十分に長い時間停止すると、吸気弁温度Tvは、内燃機関１０の温度、つまり、冷却水温Twに収束する。このため、内燃機関１０の始動時には、本ステップ１０１の処理を行うことで、吸気弁温度Tvを精度良く推定することができる。
【００４４】
次に、現在の内燃機関１０の状態を表す各種のパラメータが計測される（ステップ１０２）。ここでは、具体的には、吸入空気量Gaや機関回転数Neに加えて、可変動弁機構２６の状態、つまり、吸気弁２４の開弁タイミングVT、リフト量VL、および作用角Vθなどが検知される。
【００４５】
次に、吸気弁２４の開弁に伴って生ずる吹き返し量が判定値αより多量であるか否かが判別される（ステップ１０３）。吹き返し量は、内燃機関１０の状態に基づいて、具体的には、例えば、内燃機関１０の負荷KL、バルブオーバーラップ量VOL、および機関回転数NE等に基づいて推定することが可能である。
【００４６】
図４（Ａ）〜図４（Ｃ）は、吹き返し量と、負荷KL、バルブオーバーラップVOL、機関回転数NEとの関係を示した図である。本実施形態において、ECU４０には、これらの関係に対応するマップが記憶されている。上記ステップ１０３においては、そのマップを参照することにより、現在の状況下で生ずると予測される吹き返し量が推定され、更に、その推定値が既定の判定値αより大きいかが判別される。
【００４７】
判定値αは、流動ガス受熱量を求めるうえで、吹き返し受熱量Qgbackを考慮する必要があるか否かを判断するための値である。つまり、吹き返し受熱量Qgbackを考慮する必要がある程度に多量の吹き返しが発生しているかを判断するための値である。従って、吹き返し量＞αの不成立が認められる場合、つまり、吹き返し量が判定値α以下である場合は、流動ガス受熱量を推定するにあたり、吹き返しの影響を考慮する必要がないと判断できる。この場合は、吸入ガス受熱量Qginを算出したうえで、その値がそのまま流動ガス受熱量とされる（ステップ１０４）。以下、ここで得られる流動ガス受熱量を、符号「Qg」を付して表すこととする。
【００４８】
一方、上記ステップ１０３において、吹き返し量＞αの成立が認められた場合は、流動ガス受熱量を求める際に、吹き返しの影響を考慮する必要があると判断できる。この場合は、吸入ガス受熱量Qginと、吹き返し受熱量Qgbackとをそれぞれ算出したうえで、それらの和が流動ガス受熱量とされる（ステップ１０５）。以下、ここで得られる流動ガス流熱量については、符号「Qg'」を付して表すこととする。
【００４９】
（吸入ガス受熱量Qginの算出手法の例）
上述した吸入ガス受熱量Qginは、例えば、以下に示す演算式により算出することが可能である。
Qgin＝hgin・（Tin−Tv）・dtin                                      
hgin＝０．０４０４・（kg／Dv）・Revin０．８６８・（Dv／liftv）０．２７５
Revin＝（ρg・Ug・Dv）／μg                              ・・・（１）
【００５０】
但し、上段の式中、hginは熱伝達率であり、中段の式により求めることができる。また、Tinは吸入ガスの温度であり、Tvは吸気弁温度であり、dtinは吸気弁２４の周囲を吸入ガスが流通している時間である。Tinは吸入空気温度で代用することが可能である。Tvは、現時点での吸気弁温度の推定値を用いることができる。また、dtinは、機関回転数Neに基づいて求めるものとする。
【００５１】
中段の式において、kgは吸入ガスの熱伝達率であり、Dvは吸気弁２４の径である。これらは何れも既知の値である。また、liftvは吸気弁２４のリフト量であり、本実施形態では、可変動弁機構２６の状態より検知することができる。そして、Revinは、下段の式により定義される値である。
【００５２】
下段の式において、ρgは吸気ポートのガス密度であり、Ugは吸気ポートのガス流量である。ρgおよびUgは、吸気ポートの温度、吸入空気量Ga、吸気管圧力PMなどに基づいて公知の手法で算出することができる。また、μgは吸入ガスの粘性係数であり、既知の値である。このため、吸入ガス受熱量Qginは、上記（１）式を用いることにより、演算により求めることが可能である。
【００５３】
（吹き返し受熱量Qgbackの算出手法の例）
吹き返し受熱量Qgbackは、例えば、以下に示す演算式により算出することが可能である。
Qgback＝hgback・（Tback−Tv）・dtback
hgback＝１．２・（kg／liftv）・Revback０．３８・（２・liftv／Dv）０．６２
Revback＝（ρg・Ug・liftv）／μg                          ・・・（２）
【００５４】
但し、上段の式中、hgbackは熱伝達率であり、中段の式により求めることができる。また、Tbackは吹き返しガスの温度であり、dtbackは吸気弁２４の周囲に吹き返しが生じている時間である。Tbackは、公知の手法で検知可能な筒内ガスの温度で代用することが可能である。また、dtは、機関回転数Neに基づいて求めるものとする。
【００５５】
中段の式において、kgは吹き返しガスの熱伝達率であり、Dvは吸気弁２４の径である。これらは何れも既知の値である。また、liftvは吸気弁２４のリフト量であり、本実施形態では、可変動弁機構２６の状態より検知することができる。そして、Revbackは、下段の式により定義される値である。
【００５６】
下段の式において、ρgは吸気ポートのガス密度であり、Ugは吸気ポートのガス流量である。ρgおよびUgは、吸気ポートの温度、吸入空気量Ga、吸気管圧力PMなどに基づいて公知の手法で算出することができる。また、μgは吸入ガスの粘性係数であり、既知の値である。このため、吹き返し受熱量Qgbackは、上記（２）式を用いることにより、演算により求めることが可能である。
【００５７】
上記ステップ１０４において求めるべき流動ガス受熱量Qgは、上記（１）式を用いることにより算出することできる。また、上記ステップ１０５において求めるべき流動ガス受熱量Qg'は、上記（１）式の算出結果と上記（２）式の算出結果とを加算することにより求めることが可能である。このように、流動ガス受熱量は、吹き返しの影響を考慮しない場合（Qg）も、その影響を考慮する場合（Qg'）も演算により算出することが可能である。
【００５８】
（流動ガス受熱量Qg、Qg'の他の算出手法の例）
但し、流動ガス受熱量Qg、Qg'を求める手法は、上述したように演算式を用いる手法に限定されるものではない。つまり、吹き返しの影響を考慮しない流動ガス受熱量Qgは、機関回転数Ne、機関負荷KL、および吸気弁２４の開弁タイミングVTなどをパラメータとして予めマップ化しておくことが可能である。同様に、吹き返しの影響を考慮した流動ガス受熱量Qg'についても予めマップ化しておくことが可能である。このため、それらのマップを予めECU４０に記憶させたうえで、ステップ１０４および１０５では、それらのマップを参照することにより、流動ガス受熱量Qg或いはQg'を求めることとしてもよい。
【００５９】
（接触面受熱量Qsの算出）
図３に示すルーチンでは、次に、接触面受熱量Qsが算出される（ステップ１０６）。接触面受熱量Qsは、例えば、以下に示す演算式により算出することが可能である。
Qs＝hs・（Tvs−Tv）・dts                                      
hs＝４１３０・（Pm／５００００）０．６                      ・・・（３）
【００６０】
但し、上段の式中、hsは熱伝達率であり、下段の式により求めることができる。Tvsは弁座の温度であり、冷却水温Twで代用することができる。また、dtsは吸気弁２４が弁座に着座している時間であり、ここでは、機関回転数Neに基づいて算出することができる。そして、下段の式におけるPmは、吸気管圧力である。
【００６１】
接触面受熱量Qsは、上記（３）式を用いることにより、内燃機関１０の状態をパラメータとして演算により求めることが可能である。このため、上記ステップ１０６では、接触面受熱量Qsを正確に求めることができる。
【００６２】
但し、接触面受熱量Qsを求める手法は、上述したように演算式を用いる手法に限定されるものではない。つまり、吸気弁２４が弁座から受ける単位時間当たりの熱量は、弁座の温度と吸気弁温度Tvとの差ΔTに対してほぼ一義的に決まる値である。そして、吸気弁２４が弁座に着座している時間は、機関回転数Neの関数である。このため、接触面受熱量Qsは、上記温度差ΔTと機関回転数Neとをパラメータとして、予めマップ化しておくことが可能である。このため、ステップ１０６では、そのマップに基づいて接触面受熱量Qsを求めることとしてもよい。
【００６３】
（燃料気化熱量Qfの算出）
図３に示すルーチンでは、次に、燃料気化熱量Qfが算出される（ステップ１０７）。燃料気化熱量Qfは、例えば、以下に示す演算式により算出することが可能である。
Qf＝mf・｛（Tv−Tf）・Cpf＋Hf｝・dtf                    ・・・（４）
【００６４】
上記（４）式中、mfは燃料蒸発量である。燃料蒸発量mfは、吸気弁２４に向かって噴射される燃料の量、吸気弁温度Tv、更には吸気管圧力Pm等に基づいて求めることができる。Tfは燃料温度であり、その値は、例えば、始動時冷却水温に対応する固定値で近似することができる。また、Cpfは燃料比熱、Hfは燃料気化潜熱である。これらは何れも既定値として扱うことができる。そして、dtfは、燃料の気化期間として考慮すべき時間であり、ここでは、機関回転数Neの関数として設定することができる。
【００６５】
燃料気化熱量Qfは、上記（４）式を用いることにより、内燃機関１０の状態をパラメータとして演算により求めることが可能である。このため、上記ステップ１０７では、燃料気化熱量Qfを正確に求めることができる。
【００６６】
但し、燃料気化熱量Qfを求める手法は、上述したように演算式を用いる手法に限定されるものではない。つまり、燃料気化熱量Qfは、燃料噴射量と吸気弁温度Tvとをパラメータとして、予めマップ化しておくことが可能である。このため、ステップ１０７では、そのマップを参照して燃料気化熱量Qfを求めることとしてもよい。
【００６７】
（燃焼ガス受熱量Qbの算出）
図３に示すルーチンでは、次に、燃焼ガス受熱量Qbが算出される（ステップ１０８）。燃焼ガス受熱量Qbは、例えば、以下に示す演算式により算出することが可能である。
Qb＝hb・（Tc−Tv）・dtb
hb＝０．０１３・Dc−０．２・Pc０．８・Uc０．８・Tc−０．５３      ・・・（５）
【００６８】
但し、上段の式中、hbは熱伝達率であり、下段の式により求めることができる。Tcは筒内２２のガス温度であり、例えば、内燃機関１０の運転状態に基づいて、公知の手法により推定することができる。また、dtbは、燃焼ガスの温度が吸気弁２４に作用する時間であり、ここでは、機関回転数Neに基づいて算出することができる。
【００６９】
下段の式において、Dcはシリンダ径であり、既定の値として取り扱うことができる。Pcは筒内圧力であり、例えば、筒内圧センサにより実測することができる。また、UcおよびTcは、それぞれ、筒内２２のガス流速およびガス温度である。これらは、内燃機関１０の運転状態に基づいて公知の手法で推定することができる。
【００７０】
燃焼ガス受熱量Qbは、上記（５）式を用いることにより、内燃機関１０の状態をパラメータとして演算により求めることが可能である。このため、上記ステップ１０８では、燃焼ガス受熱量Qbを正確に求めることができる。
【００７１】
但し、燃焼ガス受熱量Qbを求める手法は、上述したように演算式を用いる手法に限定されるものではない。つまり、燃焼ガス受熱量Qbは、機関回転数Ne、機関負荷KL、吸気弁２４の開弁タイミング、更には、燃料噴射量などをパラメータとすることで、予めマップ化しておくことが可能である。このため、ステップ１０８では、そのマップを参照して燃焼ガス受熱量Qbを求めることとしてもよい。
【００７２】
（吸気弁温度Tvの更新）
上記の処理が終わると、次に、吸気弁温度Tvの更新処理が行われる（ステップ１０９）。ここでは、具体的には、先ず、今回の処理サイクルで得られた全ての受熱量に基づいて吸気弁２４の総受熱量（QgまたはQg'＋Qs−Qf＋Qb）が算出される。次に、総受熱量を吸気弁２４の比熱（既知であるものとする）で除することにより、今回の処理サイクルの間に生じた温度変化分ΔTvが算出される。最後に、現時点の吸気弁温度TvにΔTvを加えることにより、吸気弁温度Tvが最新値に更新される。
【００７３】
以上説明した通り、図３に示すルーチンによれば、吸気弁温度Tvに影響を与える受熱量を、流動ガス受熱量QgまたはQg'、接触面受熱量Qs、燃料気化熱量Qf、および燃焼ガス受熱量Qbに分けて、それぞれ個別に推定することができる。特に、流動ガス受熱量QgまたはQg'については、吹き返しの影響を考慮すべき場合と考慮する必要が内場合とを更に区別して推定することができる。そして、最終的には、それらの受熱量を統合して吸気弁温度Tvを更新することができる。
【００７４】
このような更新の手法によれば、内燃機関１０において生ずる様々な現象を、きめ細かく吸気弁温度Tvに反映させることができ、その推定精度を十分に高めることができる。このため、本実施形態のシステムによれば、吸気弁温度Tvを極めて高い精度で推定することが可能である。
【００７５】
ところで、上述した実施の形態１においては、吸気弁温度Tvを推定するにあたって、流動ガス受熱量QgまたはQg'、および燃焼ガス受熱量Qbに加えて、接触面受熱量Qsおよび燃料気化熱量Qfをも考慮することとしているが、その推定の手法はこれに限定されるものではない。すなわち、接触面受熱量Qsおよび燃料気化熱量Qfが吸気弁温度Tvに与える影響は、流動ガス受熱量QgまたはQg'や、燃焼ガス受熱量Qbによる影響に比して小さいため、吸気弁温度Tvは、接触面受熱量Qsや燃料気化熱量Qfを考慮せずに推定することとしてもよい。
【００７６】
尚、上述した実施の形態１においては、ECU４０が、ステップ１０８の処理を実行することにより前記第１の発明における「燃焼ガス受熱量算出手段」が、ステップ１０４または１０５の処理を実行することにより前記第１の発明における「流動ガス受熱量算出手段」が、ステップ１０１の処理を実行することにより前記第１の発明における「初期温度推定手段」が、上記ステップ１０９の処理を実行することにより前記第１の発明における「総受熱量算出手段」、「温度変化量算出手段」および「吸気弁温度推定手段」が、それぞれ実現されている。
【００７７】
また、上述した実施の形態１においては、ECU４０が、ステップ１０７の処理を実行することにより前記第２の発明における「気化熱量算出手段」が実現されている。更に、ここでは、ECU４０が、ステップ１０６の処理を実行することにより前記第３の発明における「接触面受熱量算出手段」が実現されている。
【００７８】
また、上述した実施の形態１においては、ECU４０が、ステップ１０４において吸入ガス受熱量Qginを算出することにより前記第５の発明における「吸入ガス受熱量算出手段」が、ステップ１０５において吹き返し受熱量Qgbackを算出することにより前記第５の発明における「吹き返し受熱量算出手段」が、ステップ１０４または１０５において、流動ガス受熱量QgまたはQg'を算出することにより前記第５の発明における「最終受熱量算出手段が、それぞれ実現されている。
【００７９】
また、上述した実施の形態１においては、ECU４０が、流動ガス受熱量Qgを算出することにより前記第７の発明における「通常時受熱量算出手段」が、流動ガス受熱量Qg'を算出することにより前記第７の発明のける「吹き返し時受熱量算出手段」が、それぞれ実現されていると共に、ECU４０が、ステップ１０３の処理を実行することにより前記第７の発明における「吹き返し量判断手段」が、ステップ１０３の判断に従ってステップ１０４または１０５の処理を実行することにより前記第７の発明における「最終受熱量設定手段」が、それぞれ実現されている。
【００８０】
実施の形態２．
［実施の形態２の特徴］
次に、図５および図６を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。本実施形態のシステムは、図１に示すシステムにおいて、ECU４０に、後述する図６に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。但し、本実施形態において、吸気弁２４の駆動源である可変動弁機構２６は、リフト量VLと作用角Vθとを、所定の規則に従って同時に変化させる機構、より具体的には、リフト量VLの増減に合わせて作用角Vθを増減させる機構であるものとする。
【００８１】
図５は、吸気弁２４のリフト量VLと吸気流速の関係を説明するための図である。より具体的には、図５（Ａ）は、リフト量VLが小さい状況下で生ずる現象を説明するための図であり、一方、図５（Ｂ）は、リフト量VLが大きい状況下で生ずる現象を説明するための図である。
【００８２】
吸気弁２４のリフト量VLが小さい場合は、筒内２２に流入する吸入ガスが狭い開口部分に集中する。その結果、リフト量VLが小さい場合は、リフト量VLが大きい場合に比して、吸気弁２４の周囲に早い流速が生ずる。そして、吸気弁２４が吸入ガスから受け取る熱量は、そのガスの流速が変わることにより変化する。このため、吸気弁２４の総受熱量を精度良く算出するためには、リフト量VLが大きい状況下で生ずる通常の吸入ガス受熱量Qgin（図５（Ｂ）参照）と、リフト量VLが小さい状況下で生ずる吸入ガス受熱量QginS（図５（Ａ）参照）とは、区別して捕らえることが適切である。
【００８３】
また、本実施形態では、既述した通り、吸気弁２４のリフト量VLと作用角Vθとが連動して変化する。その結果、リフト量VLが小さい状況下では、作用角Vθも小さなものとなる。ところで、吸気弁２４が弁座から受ける受熱量、つまり、接触面受熱量Qsは、吸気弁２４が弁座の着座している時間dtsの関数である。そして、その着座時間dtsは、作用角Vθに対してリニアが関係を示す。このため、吸気弁２４の総受熱量を正確に検知するためには、接触面受熱量Qsについても、作用角Vθが大きい状況下で生ずる値Qsと、作用角Vθが小さい状況下で生ずる値QsSとを区別することが適切である。
【００８４】
そこで、本実施形態のシステムは、吸気弁２４のリフト量VL（つまり作用角Vθ）が小さい場合と大きい場合とを区別して、それぞれの状況下で、適宜適切な手法で吸入ガス受熱量Qginおよび接触面受熱量Qsを算出することとした。以下、図６を参照して、その機能を実現するための処理内容を具体的に説明する。
【００８５】
［実施の形態２における具体的処理］
図６は、本実施形態においてECU４０が実行するルーチンのフローチャートである。図６に示すルーチンは、ステップ１０３および１０５が、ステップ１１０〜１１２に置き換えられている点を除き、図３に示すルーチンと同様である。以下、図６に示すステップのうち、図３に示すステップと同一のものについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
【００８６】
図６に示すルーチンでは、ステップ１０２において各種のパラメータが計測された後、吸気弁２４のリフト量VLが判定値βより小さいか否かが判別される（ステップ１１０）。判定値βは、リフト量VLが通常の値とみなせる下限の値である。従って、リフト量VLが判定値βを下回っていないと判別された場合は、リフト量VLが通常値として扱えると判断できる。この場合は、以後、実施の形態１の場合と同様に、ステップ１０４〜１０９の処理が順次実行される。
【００８７】
一方、上記ステップ１１０において、リフト量VLが判定値βを下回っていると判別された場合は、リフト量VLが、通常値として扱えない程度に小さな値であると判断できる。この場合は、リフト量VLが小さいことを前提とした手法で流動ガス受熱量Qg''が算出され（ステップ１１１）、次いで、作用角Vθが小さいことを前提とした手法で接触面受熱量Qs'が算出される（ステップ１１２）。その後、実施の形態１の場合と同様に、ステップ１０７〜１０９の処理が実行される。
【００８８】
図６に示すルーチンによれば、リフト量VLが通常値と見なせる場合（判定値βを下回っていない場合）は、ステップ１０４において、上記（１）式に従って算出された吸入ガス受熱量Qginが流動ガス受熱量Qgとされる。また、この場合は、ステップ１０６において、上記（３）式に従って接触面受熱量Qsが算出される。
【００８９】
上記（１）式は、リフト量VLが通常値と見なせる場合に、各種のパラメータと吸入ガス受熱量Qginとの間に成立する関係を精度良く表すものである。同様に、上記（３）式は、作用角Vθが通常の値である場合に各種パラメータと接触面受熱量Qsとの間に成立する関係を精度良く表すものである。このため、通常値と見なせるリフト量VLが生じている状況下では、それらの演算式を用いることで、現実に即した流動ガス受熱量Qgおよび接触面受熱量Qsを算出することができる。
【００９０】
上記（１）式には、吸気弁２４のリフト量VL（liftv）がパラメータの一つとして含まれている。このため、通常値と見なせる範囲内でリフト量VLが変動する限りは、（１）式により、精度良く吸入ガス受熱量Qgin（つまり、ここでは流動ガス受熱量Qg）を算出することができる。ところが、リフト量VLが十分に小さい領域では、（１）式により算出される吸入ガス受熱量Qginと現実の吸入ガス受熱量Qginとの間に無視できない乖離が生ずることがある。
【００９１】
ECU４０は、リフト量VLが十分に小さい領域で、現実の値に即した吸入ガス受熱量Qginを算出し得る演算式（例えば、（１）式の係数を変えたもの）を、（１）式と共に記憶している。ステップ１１１では、その演算式に従って算出された流入ガス受熱量Qginが流動ガス受熱量Qg''とされる。このため、ステップ１１１の処理によれば、VL＜βが成立する状況下で、現実の値に即した流動ガス受熱量Qg''を算出することができる。
【００９２】
上記（３）式には、吸気弁２４の着座時間dtsがパラメータとして含まれている。ECU４０は、ステップ１０６において、作用角Vθと機関回転数Neとに基づいて着座時間dtsを算出し、そのdtsを（３）式に代入する。このため、通常値と見なせる範囲内でリフト量VL（作用角Vθ）が変動する限りは、ステップ１０６の処理により精度良く接触面受熱量Qsを算出することができる。しかしながら、接触面受熱量Qsについても、リフト量VLが十分に小さい領域では、つまり、作用角Vθが十分に小さい領域では、（３）式による算出値が現実の値から大きく乖離することがある。
【００９３】
ECU４０は、リフト量VLが十分に小さい領域で、現実の値に即した接触面受熱量Qsを算出し得る演算式（例えば、（３）式の係数を変えたもの）を、（３）式と共に記憶している。ステップ１１２では、その演算式に従って接触面受熱量Qsが算出される。このため、ステップ１１２の処理によれば、VL＜βが成立する状況下で、現実の値に即した接触面受熱量Qs'を精度良く算出することができる。
【００９４】
以上説明した通り、図６に示すルーチンによれば、リフト量VLが通常値と見なせる場合と、リフト量VLが通常値に達しない場合とで、演算式を切り換えて用いることにより、何れの場合にも、流動ガス受熱量QgまたはQg''および接触面受熱量QsまたはQs'を精度良く算出することができる。このため、本実施形態のシステムによれば、リフト量VLの大小によらず、常に正確に吸気弁温度Tvを推定することができる。
【００９５】
ところで、上述した実施の形態２においては、流動ガス受熱量QgまたはQg''および接触面受熱量QsまたはQs'を、演算により算出することとしているが、それらは、マップを参照して算出することとしてもよい。すなわち、リフト量VLが大きい場合に適用すべきマップと、リフト量VLが小さい場合に適用すべきマップとを予め準備しておき、VL＜βの成否に応じて参照するマップを切り換えて、流動ガス受熱量QgまたはQg''、並びに接触面受熱量QsまたはQs'を算出することとしてもよい。
【００９６】
また、上述した実施の形態２においては、（１）式および（３）式が、十分にリフト量VLの小さい領域では、現実の状況に合致しないことを前提としているが、本発明はこのような前提に捕らわれるものではない。すなわち、（１）式および（３）式は、リフト量VLが十分に小さい領域でも精度良く流動ガス受熱量Qgや接触面受熱量Qsを算出し得るものであってもよい。この場合、ステップ１０４において（１）式に現実のliftvを代入することにより常に正確な流動ガス受熱量Qgを得ることができる。また、ステップ１０６において（３）式に作用角Vθに対応する着座時間dtsを代入することにより常に正確な接触面受熱量Qsを得ることができる。従って、この場合は、図６に示すルーチンからステップ１１０〜１１２を削除することができる。
【００９７】
また、上述した実施の形態２においては、吸気弁２４のリフト量VLと作用角Vθが連動することを前提としているが、本発明はこれに限定されるものではなく、可変動弁機構２６は、吸気弁２４のリフト量VLと作用角Vθを、別個独立に変化させ得るものであってもよい。そして、この場合は、リフト量VLの大小判断とは別に、作用角Vθの大小判断を行うことで、接触面受熱量Qsをステップ１０６で算出するか、或いはステップ１１２で算出するかを決定すればよい。
【００９８】
尚、上述した実施の形態２においては、ECU４０が、ステップ１０６および１１２において、作用角Vθに基づいて着座時間dtsを算出し、そのdtsを基礎として接触面受熱量QsまたはQs'を算出することにより、前記第４の発明における「接触面受熱量算出手段」が実現されている。
【００９９】
また、上述した実施の形態２においては、ECU４０が、ステップ１０４および１１１において、吸気弁２４のリフト量liftvを基礎として流動ガス受熱量QgまたはQg''を算出することにより、前記第９の発明における「流動ガス受熱量算出手段」が実現されている。
【０１００】
実施の形態３．
［実施の形態３の特徴］
次に、図７を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。本実施形態のシステムは、図１に示すシステムにおいて、ECU４０に、図７に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。但し、本実施形態において、吸気弁２４の駆動源である可変動弁機構２６は、実施の形態２の場合と同様に、リフト量VLと作用角Vθを連動して変化させる機構であるものとする。
【０１０１】
上述した実施の形態２のシステムは、吸入ガスの流速がリフト量VLに応じて変化することを考慮して、VLの大小に応じて流動ガス受熱量の算出手法を切り換えることとしている。ところで、流動ガス受熱量は、実施の形態１において説明したように、吹き返しの有無に応じて大きく変化する物理量である。従って、吸気弁温度Tvを高い精度で推定するためには、流動ガス受熱量を算出するにあたって、リフト量VLの影響と共に、吹き返しの影響をも考慮することが適切である。
【０１０２】
内燃機関１０において、筒内２２から吸気ポートに向かう吹き返しは、吸気ポートと筒内の圧力差が大きいほど、つまり、吸気ポートの圧力が低いほど生じ易い。また、その吹き返しは、吸気ポートと筒内２２とをつなぐ開口面積が大きいほど生じ易い。吸気弁２４が大きくリフトする状況下では、吸気ポート内の空気が筒内２２に多量に吸入されるため、吸気ポートの内圧が負圧化され易い。また、この場合は、筒内２２と吸気ポートとを連通する開口部の面積も大きくなる。
【０１０３】
このため、筒内２２から吸気ポートへ向かう吹き返しは、吸気弁２４のリフト量VLが大きくなるに従って生じ易くなる。換言すると、吸気弁２４のリフト量VLが十分に小さい領域は、実質的には吹き返しが生じない領域として捕らえることができる。そこで、本実施形態のシステムは、吸気弁２４のリフト量VLが十分に小さい領域では、吹き返しの影響を考慮することなく、吸入ガス受熱量Qginをそのまま流動ガス受熱量とし、リフト量VLが大きい領域でのみ、吹き返しの影響を考慮して流動ガス受熱量を算出することとした。
【０１０４】
［実施の形態３における具体的処理］
図７は、上記の機能を実現するために本実施形態においてECU４０が実行するルーチンのフローチャートである。図７に示すルーチンは、ステップ１１０〜１１２の処理が追加されている点を除き、図３に示すルーチンと同様である。また、このルーチンは、ステップ１１０に続くステップが、ステップ１０４からステップ１０３〜１０５に変更されている点を除き、図６に示すルーチンと同様である。
【０１０５】
図７に示すルーチンによれば、ステップ１０２において各種のパラメータが計測された後、ステップ１１０において、吸気弁２４のリフト量VLが判定値βより小さいか否かが判別される。その結果、VL＜βが成立すると判別された場合、つまり、リフト量VLが通常値に満たないと判別された場合は、実施の形態２の場合と同様に、ステップ１１１において吸気ガス受熱量Qg''が算出され、次いで、ステップ１１２において接触面受熱量Qs'が算出される。
【０１０６】
ステップ１１１の処理によれば、リフト量VLが小さいことを前提として設定した演算式（例えば（１）式と係数を変えた式）を用いて吸入ガス受熱量Qginが算出される。そして、その算出値Qginがそのまま流動ガス受熱量Qg''とされる。つまり、ここでは、吹き返しの影響を考慮することなく、リフト量VLの小さい状態で生ずる吸入ガスに起因する受熱量を、流動ガス受熱量Qg''として算出することができる。
【０１０７】
図７に示すルーチンによれば、ステップ１１０においてVL＜βの不成立が判別されると、つまり、吸気弁VLのリフト量VLが通常値に達していると判別されると、次に、ステップ１０３の処理により、判定値αを超える吹き返しの発生が予想されるか否かが判別される。その結果、吹き返し量＞αが成立しないと判別された場合は、吹き返しの影響を考慮する必要がないと判断され、ステップ１０４の処理により吸気ガス受熱量Qgが算出される。一方、吹き返し量＞αが成立すると判別された場合は、吹き返しの影響を考慮する必要があると判断され、ステップ１０５の処理により吸気ガス受熱量Qg'が算出される。
【０１０８】
ステップ１０４の処理によれば、上記（１）式に従って算出される吸入ガス受熱量Qginがそのまま流動ガス受熱量Qgとされる。また、ステップ１０５の処理によれば、上記（１）式に従って算出される吸入ガス受熱量Qginと上記（２）式により算出される吹き返し受熱量Qgbackの和が流動ガス受熱量Qg'とされる。これらの処理によれば、通常値と見なせるリフト量VLが生じている状況下で、現実の吹き返し発生状況に応じて、流動ガス受熱量QgまたはQg'を適正に算出することができる。
【０１０９】
以上説明した通り、図７に示すルーチンによれば、吸気弁２４のリフト量VLの大小、および吹き返し量の大小の双方を考慮したうえで、それぞれ適切な手法により流動ガス受熱量Qg、Qg'またはQg''を算出することができる。このため、本実施形態のシステムによれば、実施の形態１または２の場合に比して、吸気弁温度Tvの推定精度を更に高めることができる。
【０１１０】
尚、上述した実施の形態３においては、ECU４０が、図７に示すステップ１１０の処理を実行することにより前記第６または第８の発明における「リフト量判別手段」が、図７に示すステップ１０４，１０５および１１１の処理を実行することにより前記第６の発明における「最終受熱量算出手段」が、図７に示すステップ１１１の処理を実行することにより前記第８の発明における「最終受熱量設定手段」が、それぞれ実現されている。
【０１１１】
実施の形態４．
［実施の形態４の特徴］
次に、図８を参照して、本発明の実施の形態４について説明する。本実施形態のシステムは、図１に示すシステムにおいて、ECU４０に、図８に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
【０１１２】
内燃機関１０においては、高回転領域でアクセルペダルが開放された場合などに燃料カットの処理が行われることがある。上述した実施の形態１乃至３においては、筒内２２で混合気の燃焼が生ずることを前提として、上記（５）式に従って燃料ガス受熱量Qbを算出することとしている。
【０１１３】
しかしながら、燃料カットの実行中は、吸気通路１２から排気通路１４に空気が吹き抜けるだけで、筒内２２で混合気の燃焼は生じない。上記（５）式は、筒内２２で燃焼が生ずることを前提として設定された演算式であるから、燃料カット中は、（５）式による演算値と、筒内ガスと吸気弁２４との間で現実に授受される熱量との間に乖離が生ずることがある。そこで、本実施形態のシステムでは、燃料が噴射されている場合と、燃料カットの実行中とを区別して、それぞれ異なる手法で燃焼ガス受熱量Qbを算出することとした。
【０１１４】
［実施の形態４における具体的処理］
図８は、上記の機能を実現するために本実施形態においてECU４０が実行するルーチンのフローチャートである。図８に示すルーチンは、ステップ１０７に続くステップが、ステップ１０８からステップ１１３，１０８および１１４に変更されている点を除き、図３に示すルーチンと同様である。
【０１１５】
すなわち、図８に示すルーチンにおいては、ステップ１０７の処理が終わると、次に、燃料カット（F/C）が実行中であるか否かが判別される（ステップ１１３）。その結果、燃料カットが実行されていないと判別された場合は、実施の形態１の場合と同様に、ステップ１０８において燃焼ガス受熱量Qbが算出される。つまり、ここでは、上記（５）式に従って燃焼ガス受熱量Qbが算出される。
【０１１６】
上記（５）式は、筒内２２で燃焼が生ずることを前提として設定された演算式である。図８に示すルーチンによれば、ステップ１０７は、常に筒内２２で燃焼が生ずる状況下でのみ実行される。このため、上記ステップ１０７の処理によれば、燃料カットの非実行中において、燃焼ガス受熱量Qbを精度良く算出することができる。
【０１１７】
図８に示すルーチン中、上記ステップ１１３において燃料カットが実行中であると判別された場合は、次に、筒内２２を空気が吹き抜けることを前提とした手法で燃焼ガス受熱量Qb'が算出される（ステップ１１４）。つまり、ここでは、燃料カットの実行中に、筒内ガスと吸気弁２２との間で授受される熱量を精度良く算出し得る演算式に従って、燃焼ガス受熱量Qb'が算出される。
【０１１８】
上記ステップ１１４の処理によれば、燃料カットの実行中に、筒内ガスと吸気弁２４との間で現実に授受される熱量に即した値を、燃焼ガス受熱量Qb'として算出することができる。このため、図８に示すルーチンによれば、燃料カットの実行状況に影響されることなく、常に燃焼ガス受熱量QbまたはQb'を精度良く算出することができる。その結果、本実施形態のシステムによれば、実施の形態１乃至３の場合に比して、吸気弁温度Tvの推定精度を更に高めることができる。
【０１１９】
ところで、上述した実施の形態４においては、燃料カット中の燃焼ガス受熱量Qb'を算出するための演算式を予め求めておき、ステップ１１４では、その演算式に従って燃焼ガス受熱量Qb'を算出することとしているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、燃料カット中は、演算を行うことなく、燃焼ガス受熱量Qb'をゼロ或いは負の固定値などに設定することとしてもよい。
【０１２０】
また、上述した実施の形態４においては、燃料カット中もステップ１０７の処理により燃料気化熱量Qfを算出することとしているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、ステップ１０７の処理によれば、上記（４）式により燃料気化熱量Qfが算出される。燃料カットの実行中にmfをゼロとすれば、（４）式によっても燃料カット中の燃料気化熱量Qfを適正に算出することができる。しかしながら、このような演算を行うまでもなく、燃料カットの実行中は、燃料気化熱量Qfをゼロとすることとしてもよい。
【０１２１】
また、上述した実施の形態４においては、燃料カットが実行中であるか否かを区別せずに流動ガス受熱量Qg'を算出することとしているが（ステップ１０５参照）、流動ガス受熱量Qg'の演算手法は、燃料カットが実行されているか否かに応じて切り換えることとしてもよい。すなわち、実施の形態４において実行されるステップ１０５では、吹き返しの影響を考慮した流動ガス受熱量Qg'が算出される。
【０１２２】
ここで、流動ガス受熱量Qg'の基礎とされる吹き返し受熱量Qgbackは、上記（２）式により算出される。そして、その（２）式は、筒内２２で混合気が燃焼することを前提として設定された演算式である。このため、筒内２２で燃焼が生じない燃料カット中においては、（２）式による演算値が、必ずしも精度良く現実の吹き返し受熱量Qgbackの合致しない。
【０１２３】
そこで、筒内２２に空気のみが吸入される状況下で、現実に即した吹き返し受熱量Qgbackを算出し得る演算式を予め設定しておき、燃料カットの実行中は、その演算式を用いて流動ガス受熱量Qg'を算出することとしてもよい。このような算出手法を用いることとすれば、実施の形態４の場合に比して、吸気弁温度Tvの推定精度を更に高めることが可能である。
【０１２４】
尚、上述した実施の形態４においては、ECU４０が、ステップ１１３の処理を実行することにより前記第１０の発明における「燃料カット検知手段」が、ステップ１１４の処理を実行することにより前記第１０の発明における「燃焼ガス受熱量算出手段」が、それぞれ実現されている。
【０１２５】
実施の形態５．
［実施の形態５の特徴］
次に、図９を参照して、本発明の実施の形態５について説明する。本実施形態のシステムは、図１に示すシステムにおいて、ECU４０に、図９に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。また、本実施形態において、内燃機関１０は、特定の気筒を停止状態に維持する気筒停止運転を実現し得るものとする。
【０１２６】
気筒停止運転の実行中は、停止気筒として選択された気筒の吸気弁２４および排気弁２８が閉弁状態に維持されると共に、その気筒に対する燃料の噴射が停止される。このため、停止気筒においては、吸気弁温度Tvを推定するにあたって、吸気弁２４が開弁しないこと、筒内２２で燃焼が生じないこと、および吸気弁２４が常時弁座から熱を受け続けることなどを前提とする必要がある。
【０１２７】
上述した実施の形態１において、流動ガス受熱量QgまたはQg'の算出手法は、吸気弁２４の周囲を吸入ガスや吹き返しガスが流通することを前提として設定されている。このため、その手法によっては、停止気筒における流動ガス受熱量Qg'''を精度良く算出することはできない。
【０１２８】
また、上述した実施の形態１において、接触面受熱量Qsの算出手法は、吸気弁２４が断続的に弁座に着座することを前提として設定されている。このため、その手法による算出値と、停止気筒における接触面受熱量Qs’の現実値との間には、ある程度の乖離が生ずることがある。
【０１２９】
更に、上述した実施の形態１で用いられる手法によっては、燃料カット中の燃焼ガス受熱量Qb'が精度良く算出できないのと同じ理由（実施の形態４参照）で、停止気筒における燃焼ガス受熱量Qb''を精度良く算出することはできない。そこで、本実施形態のシステムは、運転中の気筒と停止中の気筒とを区別し、停止気筒においては、吸気弁２４の停止等を前提とした特殊な手法で流動ガス受熱量Qg'''等を算出することとした。
【０１３０】
［実施の形態５における具体的処理］
図９は、上記の機能を実現するために本実施形態において実行されるルーチンのフローチャートである。図９に示すルーチン中、ステップ１０１〜１０２、ステップ１０４〜１０９は、それぞれ図３中に共通する符号を付して示したステップと同一である。これらについては、説明の重複を避けるため、その詳細な説明を省略し、ここでは、主として図９に示すルーチンに特有のステップにつき説明を行う。尚、図９に示すルーチンは、内燃機関１０が備える複数の気筒のそれぞれにつき実行されるものとする。
【０１３１】
図９に示すルーチンによれば、ステップ１０２の処理が終了した後、当該気筒において、吸気弁２４のリフト量VLがゼロとされているか、つまり、当該気筒が停止気筒であるかが判別される（ステップ１２２）。その結果、VL＝０が成立しないと判別された場合は、以後、実施の形態１の場合と同様に、ステップ１０４およびステップ１０６〜１０９の処理が順次実行される。
【０１３２】
一方、当該気筒についてVL＝０が成立すると判別された場合は、吸気弁２４が閉弁状態に維持されることを前提として、流動ガス受熱量Qg'''が算出される（ステップ１２３）。本実施形態において、ECU４０は、上記の前提の下で現実に即した流動ガス受熱量Qg'''を算出し得る演算式を記憶している（例えば、（１）式と係数が異なる式）。ここでは、その演算式に従って流動ガス受熱量Qg'''が算出される。
【０１３３】
図９に示すルーチンでは、次に、吸気弁２４が常時弁座に着座していることを前提として、接触面受熱量Qs'が算出される（ステップ１２４）。本実施形態において、ECU４０は、上記の前提の下で現実に即した接触面受熱量Qs'を算出し得る演算式を記憶している（例えば、（３）式と係数が異なる式）。ここでは、その演算式に従って接触面受熱量Qs'が算出される。
【０１３４】
ECU４０は、次に、筒内２２で燃焼が起こらないことを前提として燃焼ガス受熱量Qb''を算出する（ステップ１２５）。ECU４０は、上記の前提の下で現実に即した燃焼ガス受熱量Qb''を算出し得る演算式を記憶している（例えば、（５）式と係数が異なる式）。ここでは、その演算式に従って燃焼ガス受熱量Qb''が算出される。
【０１３５】
以上説明した通り、図９に示すルーチンによれば、当該気筒が運転中であるか停止中であるかを区別して、それぞれの場合に、適宜適当な手法で流動ガス受熱量、接触面受熱量、および燃焼ガス受熱量を算出することができる。このため、本実施形態のシステムによれば、内燃機関１０において気筒停止運転が実行されている場合においても、全ての気筒において、吸気弁温度Tvを精度良く推定することが可能である。
【０１３６】
ところで、上述した実施の形態５においては、停止気筒の流動ガス受熱量Qg'''、接触面受熱量Qs'、および燃焼ガス受熱量Qb''を、それぞれ演算式を用いて算出することとしているが、それらを設定する手法はこれに限定されるものではない。すなわち、停止気筒においては、流動ガス受熱量Qg'''、接触面受熱量Qs'、および燃焼ガス受熱量Qb''を、それぞれ予め設定しておいた固定値に設定することとしてもよい。
【０１３７】
実施の形態６．
［実施の形態６の特徴］
次に、図１０を参照して、本発明の実施の形態６について説明する。本実施形態のシステムは、図１に示すシステムにおいて、ECU４０に、図１０に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
【０１３８】
本実施形態のシステムは、ハイブリッド車両やエコラン車両と組み合わせて用いる場合に特に有効なシステムである。すなわち、ハイブリッド車両やエコラン車両においては、車両システムの作動中に内燃機関１０に対して頻繁に停止および始動が要求される。このため、このような車両においては、吸気弁温度Tvの上昇と下降が頻繁に繰り返される。このような状況下では、吸気弁２４の総受熱量に基づいて精度良くその温度Tvを推定し続けることが困難である。そこで、本実施形態のシステムは、内燃機関１０の停止が認められた後、十分な時間が経過した場合には、その時点で、吸気弁温度Tvが冷却水温度Twと等しくなったものと見なして、推定誤差のリセットを図ることとした。
【０１３９】
［実施の形態６における具体的処理］
図１０は、上記の機能を実現するために本実施形態においてECU４０が実行するルーチンのフローチャートである。図１０に示すルーチンは、ステップ１０９の後にステップ１２０および１２２が追加されている点を除き、図３に示すルーチンと同様である。以下、主として図１０に特有のステップにつき、説明を行う。
【０１４０】
すなわち、図１０に示すルーチンによれば、ステップ１０９において吸気弁温度Tvが更新された後、内燃機関１０の停止時間F/Ctimeが更新される（ステップ１２０）。停止時間F/Ctimeは、内燃機関１０の停止中にインクリメントされる時間であり、内燃機関１０の運転中はゼロにリセットされる。
【０１４１】
次に、内燃機関１０の停止時間F/Ctimeが判定値t0を超えているか否かが判別される（ステップ１２１）。判定値t0は、内燃機関１０が停止した後、吸気弁温度Tvが冷却水温Twに収束するのに要する時間である。従って、F/Ctime＞０が成立しないと判別された場合は、吸気弁温度Tvと冷却水温Twとは等しく無いと判断できる。この場合は、以後、演算によるTvの推定を繰り返すべく、ステップ１０２以降の処理が再び実行される。
【０１４２】
一方、上記ステップ１２１において、F/Ctime＞t0の成立が認められた場合は、内燃機関１０が長期に渡って停止した結果、吸気弁温度Tvが冷却水温Twに収束したと判断できる。この場合、ECU４０は、吸気弁温度Tvに重畳している誤差をリセットするべく、ステップ１０１の処理を実行して、現在の吸気弁温度Tvを現在の冷却水温Twとする。
【０１４３】
以上の処理によれば、ハイブリッド車両やエコラン車両において、内燃機関１０が長期に渡って停止状態とされる毎に、吸気弁温度Tvの誤差をリセットすることができる。また、内燃機関１０の停止後、さほど時間が経過していない間は、演算によるTvの更新を続けることにより、その推定を持続しておくことができる。このため、本実施形態のシステムによれば、内燃機関１０の始動と停止が繰り返されるような状況下で、常に高い精度で吸気弁温度Tvの推定を継続することができる。
【０１４４】
尚、上述した実施の形態６においては、ECU４０が、ステップ１０１の処理を実行することにより前記第１１の発明における「冷却水温検出手段」が、ステップ１２１の処理を実行することにより前記第１１の発明における「吸気弁温度リセット手段」が、それぞれ実現されている。
【図面の簡単な説明】
【０１４５】
【図１】本発明の実施の形態１の構成を説明するための図である。
【図２】本発明の実施の形態１のシステムが吸気弁温度Tvを算出する手法を説明するための図である。
【図３】本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図４】吹き返し量と、負荷KL、バルブオーバーラップVOL、機関回転数NEとの関係を示した図である。
【図５】内燃機関の吸気弁のリフト量VLと吸気流速の関係を説明するための図である。
【図６】本発明の実施の形態２において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図７】本発明の実施の形態３において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図８】本発明の実施の形態４において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図９】本発明の実施の形態５において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図１０】本発明の実施の形態６において実行されるルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
【０１４６】
１０  内燃機関
１２  吸気通路
１４  排気通路
２４  吸気弁
２６，３０  可変動弁機構
２８  排気弁
４０  ECU(Electronic Control Unit)
【図１】
2006057581.tif 000003
【図２】
2006057581.tif 000004
【図３】
2006057581.tif 000005
【図４】
2006057581.tif 000006
【図５】
2006057581.tif 000007
【図６】
2006057581.tif 000008
【図７】
2006057581.tif 000009
【図８】
2006057581.tif 000010
【図９】
2006057581.tif 000011
【図１０】
2006057581.tif 000012