(57)【要約】    【課題】  湿度（水蒸気分圧）に影響されず、簡易に吸入空気流量の検出精度を高めひいては燃料噴射量制御精度を高められるようにした。    【解決手段】  車速ＶＳＰが所定値ＶＳＰ０以上の走行状態で、大気温度Ｔａを検出し、大気温度Ｔａに基づいて大気の飽和水蒸気分圧Ｐｗｈ（Ｔａ）を算出し、該飽和水蒸気分圧Ｐｗｈ（Ｔａ）の所定割合（例えば５０％）を、実際の水蒸気分圧Ｐｗ（Ｔａ）として算出する。【選択図】  図３
2006343136.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
大気圧中の水蒸気分圧を、大気温度を含むパラメータに基づいて、演算により検出することを特徴とする水蒸気分圧検出装置。
【請求項２】
大気温度によって定まる飽和水蒸気分圧が高いほど、水蒸気分圧を高い値に算出することを特徴とする請求項１に記載の水蒸気分圧検出装置。
【請求項３】
水蒸気分圧を、飽和水蒸気分圧の所定割合として算出することを特徴とする請求項２に記載の水蒸気分圧検出装置。
【請求項４】
前記所定割合を、５０％とすることを特徴とする請求項３に記載の水蒸気分圧検出装置。
【請求項５】
前記所定割合を、大気圧が低いほど小さい値とすることを特徴とする請求項３に記載の水蒸気分圧検出装置。
【請求項６】
水蒸気分圧を、上限値以下に制限して算出することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の水蒸気分圧検出装置。
【請求項７】
前記上限値は、大気圧または大気圧の所定割合とすることを特徴とする請求項６に記載の水蒸気分圧検出装置。
【請求項８】
車両に搭載されたエンジンに吸入される空気中の水蒸気分圧を検出する装置において、大気温度をエンジン吸入前の外気温度または吸入後の吸気温度として検出された温度を用いることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１つに記載の水蒸気分圧検出装置。
【請求項９】
大気温度を検出する複数の手段を備え、これら検出手段で検出される大気温度の最も低い温度を水蒸気分圧の算出に用いることを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか１つに記載の水蒸気分圧検出装置。
【請求項１０】
車両に搭載されたエンジンに吸入される空気中の水蒸気分圧を検出する装置において、
車速が停車に近い低車速以上のときに検出した大気温度を用いて水蒸気分圧を検出することを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれか１つに記載の水蒸気分圧検出装置。
【請求項１１】
エンジンの吸気流量を検出する吸気流量検出手段と、
吸気中の水蒸気分圧を算出する水蒸気分圧算出手段と、
前記検出された吸気流量と算出された水蒸気分圧とに基づいて水蒸気分を除去した吸気流量を算出する吸気流量算出手段と、
を含んで構成したことを特徴とするエンジンの吸気流量検出装置。
【請求項１２】
前記水蒸気分圧算出手段が、請求項１〜請求項１０のいずれか１つに記載の水蒸気分圧検出装置で構成されることを特徴とする請求項９に記載のエンジンの吸気流量検出装置。
【請求項１３】
前記吸気流量検出手段は、吸気流体の比熱とモル流量との積に比例した熱流量を検出する手段であることを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載のエンジンの吸気流量検出装置。
【請求項１４】
前記吸気流量検出手段は、エンジンの吸気通路に装着された吸入空気流量検出用のエアフロメータであることを特徴とする請求項１１に記載のエンジンの吸気流量検出装置。
【請求項１５】
前記吸気流量検出手段は、エンジンのシリンダに吸入されるサイクル毎の空気のモル流量を、次式で算出することを特徴とする請求項１１〜請求項１３のいずれか１つに記載のエンジンの吸気流量検出装置。
熱流量［Ｊ／Ｋ／ｓ］／流体の定圧比熱Ｃｐ［Ｊ／Ｋ／mol］×空気のモル分率［％］×サイクル周波数［１／ｓ／cycle］
ただし、定圧比熱Ｃｐ＝{水蒸気分圧×水蒸気の定圧比熱Ｃｐｗ＋（全圧−水蒸気分圧）×空気の定圧比熱Ｃｐａｉｒ}／全圧
【請求項１６】
前記全圧および水蒸気分圧は、大気における圧力またはエンジン吸気通路のコレクタ部内における圧力を用いることを特徴とする請求項１５に記載のエンジンの吸気流量検出装置。
【請求項１７】
前記空気のモル分率［％］は、次式で算出することを特徴とする請求項１５〜請求項１６のいずれか１つに記載のエンジンの吸気流量検出装置。
空気のモル分率＝１−水蒸気分圧／全圧
【請求項１８】
前記吸気流量検出手段は、エンジン吸気通路のコレクタ部内圧力と、エンジン回転速度を含むパラメータによって吸気流量を演算する手段であることを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載のエンジンの吸気流量検出装置。
【請求項１９】
前記コレクタ部内圧力を、センサによって検出し、またはモデルを用いて演算することを特徴とする請求項１６または請求項１８に記載のエンジンの吸気流量検出装置。
【請求項２０】
前記吸気流量の演算は、次式で表される空気のモル分率を用いて水蒸気分を除去した空気の流量として算出することを特徴とする請求項１８または請求項１９に記載のエンジンの吸気流量検出装置。
空気のモル分率＝１−水蒸気分圧／全圧
【請求項２１】
エンジン吸気通路のコレクタ部内に流入する水蒸気を含む流体のモル流入量と、コレクタ部外に流出する水蒸気を含む流体のモル流出量とを算出し、これらモル流入量とモル流出量とに基づいてコレクタ部内圧力を検出することを特徴とするコレクタ内圧検出装置。
【請求項２２】
前記モル流入量を、請求項１１〜請求項２０のいずれか１つに記載の吸気流量検出装置によって検出することを特徴とする請求項２１に記載のコレクタ内圧検出装置。
【請求項２３】
前記モル流出量は、エンジン回転速度を含むパラメータ用いて算出されることを特徴とする請求項２１または請求項２２に記載のコレクタ内圧検出装置。
【請求項２４】
大気またはコレクタ部内の温度を用いてコレクタ内圧力を検出することを特徴とする請求項２１〜請求項２３のいずれか１つに記載のコレクタ内圧検出装置。
【請求項２５】
前記モル流入量は、ＥＧＲ、パージされる蒸発燃料を含んでいることを特徴とする請求項２１〜請求項２４のいずれか１つに記載のコレクタ内圧検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大気中の水蒸気分圧（湿度）を推定で検出する技術および水蒸気分圧を考慮してエンジンの吸気流量あるいはエンジン吸気通路のコレクタ部内の圧力を検出する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジン（内燃機関）の吸気流量を計測する手段として、通電により発熱させた熱線や熱膜が、吸気流に熱を奪われて温度低下しようとするのを、温度一定に維持するように通電量を制御し、この通電量が、吸気流が奪う熱量（熱流量）と比例することを利用して吸気流量を計測する熱式流量計が知られており、該計測された吸気流量を用いて燃料噴射量や点火時期を制御している。
【０００３】
上記の流量計測方式では、吸気中の空気だけでなく水蒸気によっても熱を奪うことになるため、必要とする空気の流量を正確に検出することができない。特に、湿度が高くなるほど、相対的に空気の割合が減少し、また、水蒸気の比熱は空気の比熱に比べて大きいので、水蒸気が奪う熱量がより大きくなって、空気流量の検出誤差が大きくなってしまうという問題がある。
【０００４】
この問題に対し、特許文献１，２では、湿度を検出する機構を用いて、流量検出値を補正する技術を開示している。
【特許文献１】特開平５−３４６３３６号公報
【特許文献２】特開平５−５２６２５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、特許文献１，２では、湿度検出機構の製造コストが高く、その割には、信頼性が低いため実用化には大きな障害となっている。
また、燃料噴射量算出のために吸気充填効率を演算するときに、コレクタ部の応答をモデル化することがあるが、従来は、水蒸気分圧の変化による定常状態での演算精度の悪化に加えて、過渡状態でも演算精度の悪化を生じていた。
【０００６】
本発明は、このような従来の課題に着目してなされたもので、低コストで簡易に水蒸気分圧（湿度）を推定し、かつ、水蒸気分圧を用いてエアフロメータで検出されるエンジンの吸気流量あるいはモデル化によって吸気流量を算出する際に用いるコレクタ内圧力を、高精度に補正して検出できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、本発明は、第１の発明として、大気圧中の水蒸気分圧を、大気温度に基づいて演算により検出する構成とした。
また、第２の発明として、エンジンの吸気流量を検出する吸気流量検出手段と、吸気中の水蒸気分圧を検出する水蒸気分圧検出手段と、を備え、前記検出された吸気流量と水蒸気分圧とに基づいて水蒸気分を除去した吸気流量を吸気流量算出手段によって算出する構成とした。
【０００８】
また、第３の発明として、エンジン吸気通路のコレクタ部内に流入する水蒸気を含む吸気のモル流入量と、コレクタ部外に流出する水蒸気を含む吸気のモル流出量とを算出し、これらモル流入量とモル流出量とに基づいてコレクタ部内の圧力を検出する構成とした。
【発明の効果】
【０００９】
第１の発明によれば、大気温度が高くなるほど飽和水蒸気分圧が高くなる特性に基づいて、湿度センサ等を用いることなく、演算によってエンジン吸気中の水蒸気分圧など、実用に適合した水蒸気分圧を算出することができる。
第２の発明によれば、エアフロメータ等で検出された水蒸気を含む吸気流量から、上記などの吸気流量装置によって求められた水蒸気分圧を用いて水蒸気分を除去した空気のみの流量を検出することができ、ひいては、湿度に影響されることなく吸入空気量に正確に対応した燃料噴射量の算出等を行える。
【００１０】
第３の発明によれば、例えば、吸気系をモデル化し、コレクタからの吸気の流入量と流出量との収支演算によって算出されるコレクタ内圧を用いて吸気流量を算出するような場合に、水蒸気圧も含めたコレクタ内圧を用いることで精度よく吸気流量を算出することができ、また、気体は物質の種類によらず物質量（モル）当たりの体積が一定になる性質があるので、質量流量よりもモル流量を用いて算出することで、圧力演算が容易かつ精度よく行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、本発明の実施形態に係る内燃機関の構成を示す。
エンジン１の燃焼室に接続されて空気を吸入する吸気通路２には、上流端部にエアクリーナ３が装着され、該エアクリーナ３の下流側に介装されたスロットル弁４を経てコレクタ部５が設けられ、該コレクタ部５に接続された気筒毎の吸気ポート６に燃料噴射弁７が装着され、吸気ポートの下流端を開閉する吸気バルブ８が装着されている。
【００１２】
前記エアクリーナ３には、大気圧を検出する大気圧センサ９が装着され、エアクリーナ３とスロットル弁４との間には、吸気温度センサ１０ａを内蔵した熱線または熱フィルム式など熱式流量計であるエアフロメータ１０が装着され、コレクタ部５には、コレクタ部５内の吸気圧（コレクタ内圧）を検出する吸気圧センサ１１が装着されている。
また、エンジン１の燃焼室に接続されて排気バルブ１２から燃焼排気を排出する排気通路１３には、排気浄化触媒１４が装着され、該触媒１４の上流側に空燃比センサ１５が装着されている。この他、該エンジン１が搭載される車両の速度を検出する車速センサ１６が設けられる。
【００１３】
前記センサ類からの検出信号は、エンジンコントロールユニット（以下ＥＣＵという）２０に入力され、ＥＣＵ２０は、これら検出信号に基づいて、吸気流量を検出し、該吸気流量に基づいて燃料噴射量を設定し、燃料噴射弁７を駆動して燃料噴射量を制御する。ここで、本発明では、水蒸気を含む吸気の流量を水蒸気分圧に基づいて補正し、水分を除去した空気流量として精度よく検出することにより、燃料噴射量の制御精度を高める。
【００１４】
図２は、上記のように、エンジンのシリンダに吸入される空気量を算出し、該シリンダ吸入空気量に見合った燃料噴射量を設定するシステムの制御ブロック図を示す。
概要を説明すると、大気温度を検出し、大気温度を含むパラメータに基づいて吸気中の水蒸気分圧を算出し、エアフロメータで検出した熱流量と大気圧センサ９で検出した大気圧と前記水蒸気分圧とに基づいてコレクタ部５への吸気のモル流入量を算出する。
【００１５】
一方、エンジン回転速度に基づいてシリンダへの吸気の体積流量を算出し、該体積流量と前記コレクタ部５への吸気のモル流入量とに基づいてコレクタ内圧を算出し、該コレクタ内圧と前記モル流入量とに基づいてコレクタ部から流出しシリンダに流入する吸気のモル流量を算出し、このシリンダへの吸気のモル流量を前記水蒸気分圧を用いて補正することにより水蒸気分を除去した空気のみの流量を算出する。この空気流量とエンジン回転速度に基づいて、サイクルあたりの吸入空気量を算出し、該吸入空気量に見合った燃料噴射量を算出する。
【００１６】
以下、ブロック毎に説明する。
図３は、エンジン１に吸入される大気中の水蒸気分圧を、推定により検出するフローを示す。
ステップＳ１では、車速センサ１６で検出される車速ＶＳＰが所定値ＶＳＰ０以上の走行中であるかを判定し、所定値ＶＳＰ０未満のときはこのルーチンを終了して大気温度を検出することなく水蒸気分圧の検出を禁止する。
【００１７】
これは、停車ないし停車に近い低速走行時は、エンジンルーム内の熱気など周囲の大気が淀んだ状態であり、正しい大気温度を測定できないことがある。そこで、車速が所定以上の速度で走行している条件で検出することで、エンジンルーム内に淀むことなく異常に温度上昇することのない温度を検出できるので、正確に大気温度を得ることができ、結果的に水蒸気分圧も正しく得ることができるようにする。
【００１８】
ステップＳ１で、車速が所定値以上と判定された場合は、ステップＳ２へ進んで大気温度Ｔａを検出する。
具体的には、前記吸気温度センサ１０ａで検出された吸気温度を用いればよい。なお、吸気温度センサを、コレクタ部５に配置してコレクタ部５内の吸気の温度を用いてもよい。
【００１９】
また、エンジン１外部のエアコン等に外気温度センサを設けている場合は、該外気温度を用いてもよいが、大気温度を検出する複数のセンサを設けている場合には、これらセンサの検出値の内で最も低温の検出値を大気温度Ｔａとして用いるのが望ましい。
これは、検出温度が高くてもエンジンルーム内の熱気などの影響で温度上昇した可能性が高く、実際の水蒸気分圧が異常に高い可能性は低いので、低温側の検出値を用いる方がよいからである。
【００２０】
ステップＳ３では、ステップＳ２で検出した大気温度Ｔａに基づいて、飽和水蒸気分圧Ｐｗｈ（Ｔａ）を算出する。これは、図４に示す変換マップを参照して求めればよい。図４（対数図示）で明らかなように、大気温度が高くなるほど、飽和水蒸気分圧は高くなる。
ステップＳ４では、前記大気温度Ｔａに応じた飽和水蒸気分圧Ｐｗｈ（Ｔａ）に基づいて、大気中の水蒸気分圧Ｐｗ（Ｔａ）を以下のような推定によって算出する。
【００２１】
まず、水蒸気分圧Ｐｗ（Ｔａ）が飽和水蒸気分圧Ｐｗｈ（Ｔａ）を超えることはないので、飽和水蒸気分圧Ｐｗｈ（Ｔａ）以下に制限し、飽和水蒸気分圧Ｐｗｈ（Ｔａ）が大気温度Ｔａの増大に応じて増大する傾向に倣って、大気温度Ｔａが高くなるほど水蒸気分圧も高くなるように算出する。
具体的には、次式のように、吸気温度Ｔａで定まる飽和水蒸気分圧Ｐｗｈ（Ｔａ）に対し、１より小さい係数ｋを乗じた値を、大気（吸気）中の水蒸気圧Ｐｗ（Ｔａ）として算出する。
【００２２】
Ｐｗ（Ｔａ）＝ｋ×Ｐｗｈ（Ｔａ）・・・(1)
ここで、係数ｋは、１より小の値に設定されるが、次式のように０．５（５０％）を選択し、吸気温度Ｔａにおいて取りうる水蒸気分圧の範囲０〜Ｐｗｈ（Ｔａ）の中央値を選択することにより、平均誤差を最小とすることができる（図４参照）。
Ｐｗ（Ｔａ）＝０．５×Ｐｗｈ（Ｔａ）・・・(2)
また、係数ｋを前記大気圧センサ９で検出された大気圧Ｐａが低いときは小さい値に設定してもよい。このようにすれば、大気圧が低く（標高が高く）気温が低い場合は乾燥している場合が多いので、このような場合に実状に合わせて水蒸気分圧を小さい値とすることができる。ただし、元々水蒸気分圧の絶対値が小さい領域でのことなので、大気圧による補正を行わなくてもそれほど大きな誤差にはならない。
【００２３】
なお、大気圧は運転状態に応じて推定した値でもよく、カーナビで得られるＧＰＳからの高度情報を利用してもよい。
また、図５に示すように、以上のようにして算出した水蒸気分圧に対して上限値ＰｗＬＭＴを設定して上限値ＰｗＬＭＴ以下に制限するようにしてもよい。
このようにすれば、温度が高くても実質的な水蒸気分圧が異常に高い可能性は低いので、エンジンの熱気などの影響であると判断し、上限値で制限することで過補正を回避することができる。
【００２４】
ここで、上記上限値ＰｗＬＭＴを、大気圧としてもよい。水蒸気分圧が大気圧より高くなることはないからである。ここで、用いる大気圧は、簡易的に標準状態での大気圧（≒１００ｋＰａ）でもよい。
また、上限値ＰｗＬＭＴを、大気圧の所定割合（例えば、約１０％の１０ｋＰａ）に設定してもよい。本実施形態で推定される水蒸気分圧は、吸入空気流量を正確に求めるために用いられるものではあるが、吸入空気流量は燃料噴射量の算出に用いられ、水蒸気分圧が大気圧の数１０％になると、本当にそうであったとしても、そのまま水蒸気分圧に応じて減少した空気量に合わせて燃料噴射量を設定すると、水分による冷却作用が相対的に大きくなって燃焼性が不安定となってしまい却って好ましくない結果となる。
【００２５】
そこで、水蒸気分圧が大気圧の所定割合以下に制限することで、上記事態の発生を回避できる。
図６は、コレクタ部５へ流入する吸気のモル流量を算出するフローを示す。
ステップＳ１１では、前記エアフロメータ１０の出力に基づいて熱流量Ｑ［Ｊ／Ｋ／mol］を算出する。ここで、既述のように熱式流量計であるエアフロメータ１０で検出される吸気流量は、空気と水蒸気とが奪った熱流量Ｑに相当する値として検出される。
【００２６】
ステップＳ１２では、図２で算出された水蒸気分圧Ｐｗ（Ｔａ）を読み込む。
ステップＳ１３では、吸気（空気＋水蒸気）の定圧比熱Ｃｐを次式(3)により、算出する。
Ｃｐ＝Ｐｗ（Ｔａ）×Ｃｐｗ＋{全圧−Ｐｗ（Ｔａ）}×Ｃｐａ・・・(3)
ここで、Ｃｐｗ：水蒸気の定圧比熱＝２．０４［Ｊ／Ｋ／mol］
Ｃｐａ：空気の定圧比熱＝１．６６［Ｊ／Ｋ／mol］
また、全圧は、スロットル上流の圧力つまり大気圧を用いるか、コレクタ内圧Ｐｃ（吸気圧センサ１１の検出値または後述する算出値）を用いる。
【００２７】
ステップＳ１４では、前記熱流量Ｑと定圧比熱Ｃｐとを用いて、次式(4)により、コレクタ部５に流入するモル流入量ｎinを算出する。
ｎin＝Ｑ／Ｃｐ［mol／ｓ］・・・(4)
図７は、コレクタ部５から流出してシリンダに吸入される空気の体積流量を算出するフローを示す。
【００２８】
ステップＳ２１では、エンジン回転速度Ｎｅ、コレクタ内圧Ｐｃ（吸気圧センサ１１の検出値または後述する算出値）を読み込む。
ステップＳ２２では、エンジン回転速度Ｎｅに基づいて、シリンダ吸入体積効率ηを、図８に示すマップから参照して設定する。この、シリンダ吸入体積効率ηは、エンジン回転速度Ｎｅに応じた吸気の慣性によって変化するが、予め実験で求めたデータを前記マップに割り付ける。
【００２９】
ステップＳ２３では、前記エンジン回転速度Ｎｅおよびシリンダ吸入体積効率ηに基づいて、次式(5)によりシリンダに吸入される体積流量Ｑｃｙｌを算出する。
Ｑｃｙｌ＝Ｖ×Ｎｅ／１２０×η・・・(5)
Ｖ：エンジンの排気量
図９は、コレクタ部５から流出する吸気のモル流出量ｎoutを算出しつつ、上記吸気圧センサ１１を備えない場合に、逐次変化するコレクタ内圧Ｐｃを算出更新するフローを示す。
【００３０】
ステップＳ３１では、コレクタ部５内の温度Ｔｃ、および前記(5)式で算出されたコレクタ部５への吸気のモル流入量ｎinを読み込む。コレクタ部５に温度センサを有しない場合は、温度Ｔｃを、前記大気温度Ｔａで代用してよい。
ステップＳ３２では、コレクタ部５から流出してシリンダに吸入される吸気のモル流出量ｎoutを算出する。これは、前記(2)式で算出した体積流量Ｑｃｙｌを、コレクタ内圧Ｐｃの前回算出値Ｐｃ（ｎ−１）（初期値は大気圧Ｐａ）と温度Ｔａを用いて、次式(6)のように換算する。
【００３１】
ｎout＝Ｐｃ（ｎ−１）／（Ｒ・Ｔａ）・Ｑｃｙｌ・・・(6)
ただし、Ｒ：一般ガス定数（≒８４８ｋｇｍ／ｋmol・Ｋ）
ステップＳ３３では、上記コレクタ部５内へのモル流入量ｎinとコレクタ部５からのモル流出量ｎoutとに基づいて、以下のように、逐次変化するコレクタ内圧Ｐｃを算出する。
【００３２】
コレクタ内の気体（空気）の状態方程式は、次式(7)で示される。
Ｐｃ・Ｖｃ＝ｎ・Ｒ・Ｔｃ・・・(7)
Ｖc：コレクタ部容積
ｎ：コレクタ部内の吸気のモル数
コレクタ部の容積Ｖｃ、温度Ｔｃ（≒Ｔａ）一定とすると、コレクタ内圧Ｐｃの変化量ΔＰｃは、次式(8)で示されるように、コレクタ部５内の吸気のモル数の変化量Δｎによって定まる。
【００３３】
ΔＰｃ＝Δｎ・Ｒ・Ｔｃ／Ｖｃ・・・(8)
演算時間間隔毎のコレクタ内圧変化量はＰｃ−Ｐｃ（ｎ−１）、コレクタ部５内の吸気モル数ｎの変化量Δｎは、（ｎin−ｎout）で表される。
したがって、次式(9)が成立する。
Ｐｃ−Ｐｃ（ｎ−１）＝（ｎin−ｎout）・Ｒ・Ｔｃ／Ｖｃ
→Ｐｃ＝Ｐｃ（ｎ−１）＋（ｎin−ｎout）・Ｒ・Ｔｃ／Ｖｃ・・・(9)
Ｐｃ（ｎ−１）：コレクタ内圧Ｐｃの前回演算値
このようにして、コレクタ内圧Ｐｃを逐次算出更新しつつ、コレクタ部５からの吸気のモル流出量ｎoutを、次式(10)のように算出更新できる。
【００３４】
ｎout＝ｎin−（Ｐｃ−Ｐｃ（ｎ−１））・Ｖｃ／（Ｒ・Ｔｃ）・・・(10)
なお、エンジン停止状態から運転開始するときのスロットル弁下流のコレクタ内圧Ｐｃは、スロットル弁上流の大気圧Ｐａに等しく、コレクタ部５へのモル流入量ｎinの初期値は０である。すなわち、初めはコレクタ部への吸気の流入は無く、下流側であるシリンダを負圧源として生じる負圧によってコレクタ部からモル流出量ｎoutが流出することによってコレクタ内圧Ｐｃが大気圧Ｐａより低下し、該低下したコレクタ内圧Ｐｃと大気圧Ｐａとの差圧によって、コレクタ部５へのモル流入量ｎinを生じてコレクタ部への流入が始まる。
【００３５】
なお、吸気圧センサ１１の検出値Ｐｃを用いる場合は、上記(6)式で、Ｐｃ（ｎ−１）の代わりに検出値Ｐｃを用いてモル流出量ｎoutを算出すればよい。
図１０は、水蒸気を除去したシリンダ吸入空気量を算出し、該空気量に見合った燃料噴射量を算出するフローを示す。
ステップＳ４１で、前記コレクタ部５からの吸気のモル流出量ｎout、エンジン回転速度Ｎｅを読み込む。
【００３６】
ステップＳ４２では、前記吸気のモル流出量ｎoutが空気と水蒸気とを合わせたモル流量として算出されるので、次式のように、前記水蒸気分圧Ｐｈｗ（Ｔａ）を用いて、水蒸気分を除去した空気のみのモル流出量ｎoutａを、次式(11)のように算出する。
ｎoutａ＝ｎout・{１−Ｐｈｗ（Ｔａ）／全圧}
＝{ｎin−（Ｐｃ−Ｐｃ（ｎ−１））・Ｖｃ／（Ｒ・Ｔｃ）}
・{１−Ｐｈｗ（Ｔａ）／全圧}・・・(11)
ここで、{１−Ｐｈｗ（Ｔａ）／全圧}は、吸気中における空気のモル分率を表し、全圧は、大気圧Ｐａまたはコレクタ内圧Ｐｃを用いる
ステップＳ４３では、上記のようにして、水蒸気分を除去したコレクタ部５から流出するモル流量ｎoutａ、つまりシリンダへ吸入される空気のモル流量ｎcylａ（＝ｎoutａ）と、エンジン回転速度Ｎｅに基づいて、サイクル周波数に同期して設定される燃料噴射量Ｔｉを、次式(12)のように算出する。
【００３７】
Ｔｉ＝ｋ・ｎcylａ／Ｎｅ、ｋは定数・・・(12)
なお、モル流量ｎcylａに空気の分子量Ｍを乗じることによって、一般的に用いられる質量流量ｍに換算することができる。
このようにすれば、水蒸気分を除去した空気流量に見合った量の燃料噴射量が設定され、水蒸気分圧（湿度）に影響されることなく、高精度な空燃比制御を行うことができる。
【００３８】
また、上記実施形態では、コレクタ部への吸気の流入量ｎinをエアフロメータの検出値から求めたが、スロットル弁４を通過する流量として、以下のように算出することもできる。
スロットル弁４前後の圧力比Ｐｃ／Ｐａが臨界圧力比［＝２／（κ＋１）｝κ／（κ−１）；κは吸気の比熱比］より大きいときは、次式(13)で算出される。
【００３９】
【数１】
2006343136.tif 000003
【００４０】
ここで、ＡTHは、スロットル弁４の開度に応じたスロットル開口面積であり、スロットル開度を検出するスロットルセンサを設け、図１１に示すようなスロットル開度−スロットル開口面積の変換マップを設定し、該マップを参照して算出すればよい。
一方、前記圧力比Ｐｃ／Ｐａが臨界圧力比以下のときは、スロットル弁４から離れたコレクタ内圧Ｐｃによらず、スロットル弁４近傍での前後圧力比が臨界圧力比一定に維持され、スロットル弁４を通過する吸気流速が音速一定となるソニック流状態となる。
【００４１】
すなわち、(14)式において、右辺の第３項（√部分）のＰｃ／Ｐａを臨界圧力比｛２／（κ＋１）｝κ／（κ−１）]に置き換えた値となり、次式(14)で表される。
【００４２】
【数２】
2006343136.tif 000004
【００４３】
このようにして、算出したコレクタ部５への吸気の流量ｎinを、図７のステップＳ３２で読み込み、以下、第１の実施形態と同様にして、コレクタ内圧Ｐｃ、シリンダ部への吸気の流量ｎoutを算出更新後、水蒸気分を除去するため、空気のモル分率を乗じることで、空気のみの流量を検出することができ、燃料噴射量制御精度を向上することができる。
以上示した実施形態では、吸気系をモデル化してコレクタからの流出量をシリンダへの吸気流量として算出するものに適用したため、過渡状態での上流部の吸気流量検出値の遅れに対処することができる。
【００４４】
これに対し、簡易的な吸気流量検出では、あるいは、定常状態と過渡状態とを判別し定常状態と判別されたときは、エアフロメータの検出値または上記のスロットル部流量算出によって得られたコレクタ部５への吸気の流入量ｎinを用いて燃料噴射量を設定する構成としてもよい。
この場合も、水蒸気分圧Ｐｈｗ（Ｔａ）を用いて、水蒸気分を除去した空気のみの流量ｎinａを、次式(15)のように算出することができる。
【００４５】
ｎinａ＝ｎin・{１−Ｐｈｗ（Ｔａ）／全圧}
・{１−Ｐｈｗ（Ｔａ）／全圧}・・・(15)
全圧は、大気圧Ｐａまたはコレクタ内圧Ｐｃを用いる
さらに、空気流量ｎinａを用いて、サイクル周波数に同期した燃料噴射量Ｔｉが次式(16)のように算出される。
【００４６】
Ｔｉ＝ｋ・ｎinａ／Ｎｅ、ｋは定数・・・(16)
さらに、以上示した実施形態において、コレクタ内圧Ｐｃをコレクタ部５に圧力センサを設けて検出してもよく、また、コレクタ部５に流入する吸気の流量として、ＥＧＲやパージされた蒸発燃料を加えて演算することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明に係る実施形態におけるエンジン（内燃機関）のシステム構成を示す図。
【図２】同上実施形態における制御ブロック図。
【図３】大気（吸気）中の水蒸気分圧を算出するフローチャート。
【図４】温度に対する飽和水蒸気分圧および実施形態において算出（推定）した水蒸気分圧を対数で示した図。
【図５】同じく、上限値で制限した水蒸気分圧を示した図。
【図６】コレクタ部への吸気のモル流入量を算出するフローチャート。
【図７】シリンダ吸入体積流量を算出するフローチャート。
【図８】エンジン回転速度に対するシリンダ吸入体積を示す図。
【図９】コレクタ内圧を算出するフローチャート。
【図１０】シリンダ吸入空気のモル流量および燃料噴射量を算出するフローチャート。
【図１１】スロットル開度とスロットル開口面積の変換マップ。
【符号の説明】
【００４８】
１    エンジン、
２    吸気通路
４    スロットル弁
５    コレクタ部
７    燃料噴射弁
９    大気圧センサ
１０    エアフロメータ
１０ａ  吸気温度センサ
１１    吸気圧センサ
１６    エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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