(57)【要約】【課題】エンジンの各気筒の吸気マニホールドにそれぞれ吸気絞り弁を備えたシステムにおいて、低コスト化しながら各気筒の吸入空気量を精度良く検出できるようにする。【解決手段】エンジン１１の吸気管１２にエアフローメータ２３を設け、第１気筒の吸気マニホールド１４に吸気圧力センサ２４を設ける。定常運転時には、エアフローメータ２３で各気筒の吸入空気量を検出し、更に、第１気筒の吸入空気量と他の気筒（第２気筒〜第４気筒）の吸入空気量を比較して、他の気筒の吸気圧力ばらつき補正係数を求めると共に、吸気圧力センサ２４の出力から求めた第１気筒の平均吸気圧力を他の気筒の吸気圧力ばらつき補正係数で補正して、他の気筒の平均吸気圧力を求める。そして、過渡運転時には、物理モデルを用いて吸気絞り弁１９の目標開度から推定吸気圧力を予測し、予測した推定吸気圧力と吸気圧力ばらつき補正係数とを用いて各気筒の吸入空気量を算出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の主吸気通路を各気筒に吸入空気を導入する分岐吸気通路に分岐し、各気筒の分岐吸気通路にそれぞれ吸入空気量を調整する吸気絞り弁を備えた内燃機関の吸入空気量検出装置において、
前記各気筒の分岐吸気通路のうちの特定気筒の分岐吸気通路に配置されて前記吸気絞り弁の下流側の吸気圧力を検出する吸気圧力センサと、
前記主吸気通路に配置されて吸入空気量を検出する吸入空気量センサと、
内燃機関の定常運転時に前記吸入空気量センサで各気筒の吸入空気量を検出する定常時吸入空気量検出手段と、
内燃機関の定常運転時に前記吸入空気量センサで検出した各気筒の吸入空気量に基づいて各気筒の吸気圧力ばらつきの情報を検出する吸気圧力ばらつき検出手段と、
内燃機関の過渡運転時に、前記吸気絞り弁の開度と直前の定常運転時に前記吸気圧力センサで検出した吸気圧力とに基づいて前記吸気絞り弁の下流側の吸気圧力を推定し、推定した吸気圧力と前記吸気圧力ばらつきの情報とに基づいて各気筒の吸入空気量を算出する過渡時吸入空気量検出手段と
を備えていることを特徴とする内燃機関の吸入空気量検出装置。
【請求項２】
内燃機関の定常運転時に前記吸気圧力センサで検出した吸気圧力と前記吸気圧力ばらつきの情報とに基づいて各気筒の吸気圧力を推定する気筒別吸気圧力推定手段を備え、
前記過渡時吸入空気量検出手段は、内燃機関の過渡運転時に前記吸気絞り弁の下流側の吸気圧力を推定する際に、直前の定常運転時に前記気筒別吸気圧力推定手段で推定した吸気圧力を初期値として用いることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の吸入空気量検出装置。
【請求項３】
前記吸気圧力ばらつき検出手段は、内燃機関の定常運転時に前記吸入空気量センサで検出した前記特定気筒の吸入空気量と他の気筒の吸入空気量とを比較して前記吸気圧力ばらつきの情報を算出し、
前記気筒別吸気圧力推定手段は、内燃機関の定常運転時に前記吸気圧力センサで検出した前記特定気筒の所定期間における吸気圧力の平均値を前記吸気圧力ばらつきの情報で補正して各気筒の所定期間における吸気圧力の平均値を算出することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の吸入空気量検出装置。
【請求項４】
アクセル操作量に基づいて前記吸気絞り弁の目標開度を算出し、前記吸気絞り弁の実開度を目標開度に一致させるように前記吸気絞り弁を制御する手段を備え、
前記過渡時吸入空気量検出手段は、内燃機関の過渡運転時に物理モデルを用いて前記吸気絞り弁の目標開度に基づいて前記吸気絞り弁の下流側の吸気圧力を予測し、予測した吸気圧力と前記吸気圧力ばらつきの情報とに基づいて各気筒の吸入空気量を算出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の内燃機関の吸入空気量検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の各気筒に吸入空気を導入する分岐吸気通路にそれぞれ吸入空気量を調整する吸気絞り弁を備えた内燃機関の吸入空気量検出装置に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１（国際公開第０３／０３３８９６号パンフレット）に記載されているように、内燃機関の各気筒の吸気管にそれぞれ吸気圧力を検出する吸気圧力センサを設け、各気筒の吸気圧力センサで検出した吸気圧力に基づいて各気筒の吸入空気量を算出するようにしたものがある。また、上記特許文献１では、吸気圧力の今回値と前回値との差である吸気圧力差が所定値以上となったときに、加速状態であると判定して、吸気圧力差とエンジン回転速度とに応じた加速時燃料噴射量を算出するようにしている。
【特許文献１】国際公開第０３／０３３８９６号パンフレット（第４頁〜第１１頁等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記特許文献１の技術では、内燃機関の各気筒にそれぞれ吸気圧力センサを設ける構成としているため、気筒数と同じ数の吸気圧力センサを設ける必要があり、その分、コストアップするという欠点がある。特に、近年、内燃機関の気筒数が多くなる傾向があり、センサ数の増加によるコストアップ幅の増加が問題となる。
【０００４】
また、内燃機関の過渡運転時にスロットル開度が変化してから吸気圧力センサの出力が変化するまでには時間遅れがあるが、上記特許文献１の技術では、内燃機関の定常運転時と過渡運転時とを区別することなく、吸気圧力センサで検出した吸気圧力に基づいて各気筒の吸入空気量を算出するため、過渡運転時にスロットル開度の変化に遅れて変化する吸入空気量（筒内充填空気量）を精度良く算出することができず、単に加速判定時に吸気圧力差とエンジン回転速度とに応じた加速時燃料噴射量を算出するだけであり、過渡運転時の空燃比制御性を十分に向上させることができないという欠点もある。
【０００５】
本発明は、これらの事情を考慮してなされたものであり、従って本発明の目的は、内燃機関の各気筒の吸気通路にそれぞれ吸気絞り弁を備えたシステムにおいて、低コスト化の要求を満たしながら各気筒の吸入空気量を精度良く検出することができると共に、過渡運転時の空燃比制御性を向上させることができる内燃機関の吸入空気量検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、内燃機関の主吸気通路を各気筒に吸入空気を導入する分岐吸気通路に分岐し、各気筒の分岐吸気通路にそれぞれ吸入空気量を調整する吸気絞り弁を備えた内燃機関の吸入空気量検出装置において、各気筒の分岐吸気通路のうちの特定気筒の分岐吸気通路に配置されて吸気絞り弁の下流側の吸気圧力を検出する吸気圧力センサと、主吸気通路に配置されて吸入空気量を検出する吸入空気量センサとを備え、内燃機関の定常運転時に、定常時吸入空気量検出手段によって、吸入空気量センサで各気筒の吸入空気量を検出すると共に、吸気圧力ばらつき検出手段によって、吸入空気量センサで検出した各気筒の吸入空気量に基づいて各気筒の吸気圧力ばらつきの情報を検出し、内燃機関の過渡運転時に、過渡時吸入空気量検出手段によって、吸気絞り弁の開度と直前の定常運転時に吸気圧力センサで検出した吸気圧力とに基づいて吸気絞り弁の下流側の吸気圧力を推定し、推定した吸気圧力と吸気圧力ばらつきの情報とに基づいて各気筒の吸入空気量を算出するようにしたものである。
【０００７】
この構成では、内燃機関の定常運転時には、主吸気通路に配置した吸入空気量センサ（例えばエアフローメータ）で各気筒の吸入空気量を精度良く検出することができる。
【０００８】
ところで、内燃機関の過渡運転時に吸気絞り弁の開度が変化してから主吸気通路に配置した吸入空気量センサの出力が変化するまでには時間遅れがあるため、内燃機関の過渡運転時に吸入空気量センサで吸気絞り弁の開度の変化に遅れて変化する吸入空気量（筒内充填空気量）を精度良く検出することは困難である。
【０００９】
そこで、本発明は、まず、内燃機関の定常運転時に、吸入空気量センサで検出した各気筒の吸入空気量に基づいて各気筒の吸気圧力ばらつきの情報を検出する。各気筒の吸気圧力のばらつきに応じて各気筒の吸入空気量がばらつくため、内燃機関の定常運転時に、吸入空気量センサで検出した各気筒の吸入空気量を用いれば、各気筒の吸入空気量ばらつきの情報、ひいては各気筒の吸気圧力ばらつきの情報を精度良く検出することができる。
【００１０】
そして、内燃機関の過渡運転時に、吸気絞り弁の開度と直前の定常運転時に吸気圧力センサで検出した吸気圧力とに基づいて吸気絞り弁の下流側の吸気圧力を推定し、推定した吸気圧力と吸気圧力ばらつきの情報とに基づいて各気筒の吸入空気量を算出する。このようにすれば、吸気絞り弁の開度から吸気圧力を精度良く推定することができ、更に、推定した吸気圧力と吸気圧力ばらつきの情報とを用いることで、推定した吸気圧力を各気筒の吸入空気量に換算することができ、各気筒の吸入空気量を精度良く算出することができる。これにより、内燃機関の過渡運転時に吸気絞り弁の開度の変化に遅れて変化する各気筒の吸入空気量を精度良く検出することができ、過渡運転時の空燃比制御性を向上させることができる。
【００１１】
しかも、本発明は、気筒数と同じ数の吸気圧力センサを設ける必要が無く、特定気筒の分岐吸気通路に吸気圧力センサを設けて、主吸気通路に吸入空気量センサを設けるだけで良く、低コスト化の要求を満たすことができる。
【００１２】
この場合、請求項２のように、内燃機関の定常運転時に吸気圧力センサで検出した吸気圧力と吸気圧力ばらつきの情報とに基づいて各気筒の吸気圧力を推定し、内燃機関の過渡運転時に吸気絞り弁の下流側の吸気圧力を推定する際に、直前の定常運転時に推定した吸気圧力を初期値として用いるようにしても良い。このようにすれば、内燃機関の過渡運転時に吸気絞り弁の開度から吸気圧力を推定する際の推定精度を向上させることができる。      
【００１３】
更に、請求項３のように、各気筒の吸気圧力ばらつきの情報を検出する際には、内燃機関の定常運転時に吸入空気量センサで検出した特定気筒の吸入空気量と他の気筒の吸入空気量とを比較して吸気圧力ばらつきの情報を算出し、各気筒の吸気圧力を推定する際には、内燃機関の定常運転時に吸気圧力センサで検出した特定気筒の所定期間（例えば吸気バルブの開弁期間）における吸気圧力の平均値を吸気圧力ばらつきの情報で補正して各気筒の所定期間における吸気圧力の平均値を算出するようにしても良い。このようにすれば、比較的簡単な演算処理で各気筒の吸気圧力（平均値）を精度良く推定することができる。
【００１４】
また、請求項４のように、アクセル操作量に基づいて吸気絞り弁の目標開度を算出し、吸気絞り弁の実開度を目標開度に一致させるように吸気絞り弁を制御するシステムの場合には、内燃機関の過渡運転時に物理モデルを用いて吸気絞り弁の目標開度に基づいて吸気絞り弁の下流側の吸気圧力を予測し、予測した吸気圧力と吸気圧力ばらつきの情報とに基づいて各気筒の吸入空気量を算出するようにしても良い。
【００１５】
このようにすれば、物理モデル（例えばオリフィスの式等）を用いて吸気絞り弁の目標開度から将来の吸気圧力を精度良く予測することができ、更に、予測した吸気圧力と吸気圧力ばらつきの情報とを用いることで、予測した吸気圧力を各気筒の吸入空気量に換算することができ、吸気絞り弁の開度の変化に遅れて変化する各気筒の吸入空気量（筒内充填空気量）を精度良く且つ応答良く予測することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための最良の形態を具体化した一実施例を説明する。
説明する。
まず、図１に基づいてエンジン吸気系の概略構成を説明する。内燃機関である例えば直列４気筒のエンジン１１は、第１気筒＃１〜第４気筒＃４の４つの気筒を有し、このエンジン１１の吸気管１２（主吸気通路）には、吸入空気量を検出するエアフローメータ２３（吸入空気量センサ）が設けられている。このエアフローメータ２３の下流側に、サージタンク１３が設けられ、このサージタンク１３には、エンジン１１の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド１４（分岐吸気通路）が設けられている。各気筒の吸気マニホールド１４には、それぞれ後述する吸気絞り弁ユニット１５が取り付けられ、第１気筒＃１の吸気マニホールド１４には、吸気絞り弁ユニット１５の下流側の吸気圧力を検出する吸気圧力センサ２４が設けられている。各気筒の吸気ポート近傍には、それぞれ燃料を噴射する燃料噴射弁（図示せず）が取り付けられている。また、エンジン１１のシリンダヘッドには、各気筒毎に点火プラグ（図示せず）が取り付けられ、各点火プラグの火花放電によって筒内の混合気に着火される。
【００１７】
また、エンジン１１のシリンダブロックには、冷却水温を検出する冷却水温センサ２５や、エンジン１１のクランク軸が所定クランク角回転する毎にパルス信号を出力するクランク角センサ２６が取り付けられている。このクランク角センサ２６の出力信号に基づいてクランク角やエンジン回転速度が検出される。更に、アクセルセンサ２７によってアクセル操作量（アクセルペダルの踏込量）が検出される。
【００１８】
次に、図２に基づいて吸気絞り弁ユニット１５の構成について説明する。各気筒の吸気絞り弁ユニット１５は、樹脂製のハウジング１７内に、断面略四角形状の吸気通路１８が形成され、この吸気通路１８内に、該吸気通路１８を開閉する片持ち式の吸気絞り弁１９（吸気絞り弁）がその下端側に連結されたシャフト２０を回動軸にして開閉回動するように設けられている。各吸気絞り弁１９の形状は、吸気通路１８の断面形状に合致する形状（本実施例では略四角形状）に形成されている。尚、吸気通路１８の断面形状や吸気絞り弁１９の形状は、略四角形状に限定されず、略半円形状、略半楕円形状等、他の形状であっても良いことは言うまでもない。
【００１９】
各気筒の吸気絞り弁１９は、共通のシャフト２０に連結されて一体的に回動するように設けられ、このシャフト２０に連結されたモータ２１（図１参照）がエンジン運転状態（アクセル操作量等）に応じて制御されることで、各気筒の吸気絞り弁１９の開度が制御されるようになっている。尚、各気筒の吸気絞り弁１９をアクセルペダルと機械的に連結してアクセル操作に連動して各気筒の吸気絞り弁１９が開閉動作する構成としても良い。
【００２０】
各気筒の吸気絞り弁１９は、シャフト２０側の端部（下端部）がハウジング１７の内壁面に接触（又は近接）するように設けられ、吸入空気が吸気絞り弁１９の下側をほとんど通過できないようになっている。そして、吸気絞り弁１９を開弁したときに、吸気絞り弁１９の上側のみに吸入空気の流路（ハウジング１７の内壁面との隙間）が形成されて、吸気絞り弁１９の開度に応じて吸気絞り弁１９の上側の流路断面積が変化するようになっている。また、ハウジング１７やその近傍には、吸気絞り弁１９の全開時に吸気絞り弁１９を格納する格納凹部２２が形成され、吸気絞り弁１９の全開時に吸気絞り弁１９が吸入空気流の妨げにならないようになっている。
【００２１】
上述した各種センサの出力は、制御回路（以下「ＥＣＵ」と表記する）２８に入力される。このＥＣＵ２８は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された各種のエンジン制御プログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて燃料噴射弁の燃料噴射量や点火プラグの点火時期を制御する。
【００２２】
更に、ＥＣＵ２８は、アクセルセンサ２７で検出したアクセル操作量等に基づいて吸気絞り弁１９の目標開度を算出し、吸気絞り弁１９の実開度を目標開度に一致させるように吸気絞り弁１９のモータ２１を制御する。
【００２３】
また、ＥＣＵ２８は、後述する図４及び図５の筒内吸入空気量算出プログラムを実行することで、次のようにして各気筒の筒内吸入空気量を算出する。
【００２４】
図３のタイムチャートに示すように、エンジン１１の定常運転時には、エアフローメータ２３の出力に基づいて、各気筒（第１気筒＃１〜第４気筒＃４）の吸気行程における筒内吸入空気量ＧＡ(#1)〜ＧＡ(#4)を検出する。
【００２５】
また、エンジン１１の定常運転時にエアフローメータ２３で検出した第１気筒＃１の筒内吸入空気量ＧＡ(#1)と、他の気筒（第２気筒＃２〜第４気筒＃４）の筒内吸入空気量ＧＡ(#2)〜ＧＡ(#4)とを比較して、第２気筒＃２〜第４気筒＃４の吸気圧力ばらつき補正係数Ｈ(#2)〜Ｈ(#4)を求める。この吸気圧力ばらつき補正係数Ｈが特許請求の範囲でいう吸気圧力ばらつきの情報に相当する。
【００２６】
更に、エンジン１１の定常運転時に吸気圧力センサ２４で検出した第１気筒＃１の吸気圧力Ｐｍに基づいて、第１気筒＃１の吸気行程期間（例えば吸気バルブの開弁期間）における平均吸気圧力ｍＰｍ(#1)を算出し、この第１気筒＃１の吸気行程期間における平均吸気圧力ｍＰｍ(#1)を他の気筒（第２気筒＃２〜第４気筒＃４）の吸気圧力ばらつき補正係数Ｈ(#2)〜Ｈ(#4)で補正して、他の気筒（第２気筒＃２〜第４気筒＃４）の吸気行程期間における平均吸気圧力ｍＰｍ(#2)〜ｍＰｍ(#4)を求める。
【００２７】
この後、定常運転時の各気筒の平均吸気圧力ｍＰｍｃを次式により算出する。
ｍＰｍｃ＝α(#1)×ｍＰｍ(#1)＋α(#2)×ｍＰｍ(#2)
＋α(#3)×ｍＰｍ(#3)＋α(#4)×ｍＰｍ(#4)
ここで、α(#i)は第ｉ気筒＃ｉの吸気行程期間にα(#i)＝１となり、それ以外の期間にα(#i)＝０となる（ｉ＝１〜４）。
【００２８】
つまり、第１気筒＃１〜第４気筒＃４の各吸気行程期間において、平均吸気圧力ｍＰｍｃは、それぞれ次式により算出される。
＃１の吸気行程期間：ｍＰｍｃ＝ｍＰｍ(#1)
＃２の吸気行程期間：ｍＰｍｃ＝ｍＰｍ(#2)
＃３の吸気行程期間：ｍＰｍｃ＝ｍＰｍ(#3)
＃４の吸気行程期間：ｍＰｍｃ＝ｍＰｍ(#4)
【００２９】
一方、エンジン１１の過渡運転時には、まず、物理モデル（例えばオリフィスの式等）を用いて吸気絞り弁１９の目標開度から吸気絞り弁１９の下流側の将来の推定吸気圧力Ｐｍｅを予測する。その際、直前の定常運転時に推定した平均吸気圧力ｍＰｍｃを推定吸気圧力の初期値Ｐｍｅ(0) として用いることで、推定吸気圧力Ｐｍｅの推定精度を向上させる。
【００３０】
この後、推定吸気圧力Ｐｍｅと吸気圧力ばらつき補正係数Ｈとを用いて過渡運転時の各気筒の筒内吸入空気量ｍｃを次式により算出する。
ｍｃ＝｛α(#1)×１＋α(#2)×Ｈ(#2)＋α(#3)×Ｈ(#3)
＋α(#4)×Ｈ(#4)｝／Ｈ(#n)×ＧＲＡＮＤ×Ｐｍｅ−ＧＡ0
【００３１】
ここで、ＧＲＡＮＤとＧＡ0 は、図６に示す吸気圧力Ｐｍと筒内吸入空気量ＧＡとの関係を規定する一次式（吸気圧力Ｐｍと筒内吸入空気量ＧＡとの関係を規定するマップ）における傾きＧＲＡＮＤと切片ＧＡ0 である。また、ｎは推定吸気圧力の初期値Ｐｍｅ(0) として用いた平均吸気圧力ｍＰｍｃの気筒番号である。
【００３２】
つまり、第１気筒＃１〜第４気筒＃４の各吸気行程期間において、筒内吸入空気量ｍｃは、それぞれ次式により算出される。
＃１の吸気行程期間：ｍｃ＝１／Ｈ(#n)×ＧＲＡＮＤ×Ｐｍｅ−ＧＡ0
＃２の吸気行程期間：ｍｃ＝Ｈ(#2)／Ｈ(#n)×ＧＲＡＮＤ×Ｐｍｅ−ＧＡ0
＃３の吸気行程期間：ｍｃ＝Ｈ(#3)／Ｈ(#n)×ＧＲＡＮＤ×Ｐｍｅ−ＧＡ0
＃４の吸気行程期間：ｍｃ＝Ｈ(#4)／Ｈ(#n)×ＧＲＡＮＤ×Ｐｍｅ−ＧＡ0
【００３３】
以上説明した本実施例の筒内吸入空気量算出処理は、ＥＣＵ２８によって図４及び図５の筒内吸入空気量算出プログラムに従って実行される。以下、このプログラムの処理内容を説明する。
【００３４】
図４及び図５に示す筒内吸入空気量算出プログラムは、ＥＣＵ２８の電源オン中に所定周期で実行される。本プログラムが起動されると、まず、ステップ１０１で、前回のエンジン運転状態が定常状態であるか否かを、例えば、アクセル操作量、エンジン回転速度、吸入空気量、吸気圧力等のうちの少なくとも１つに基づいて判定する。
【００３５】
このステップ１０１で、前回のエンジン運転状態が定常状態であると判定された場合には、ステップ１０２に進み、現在の平均吸気圧力ｍＰｍｃを過渡運転時の推定吸気圧力の初期値ｍＰｍ0 に設定する。
ｍＰｍ0 ＝ｍＰｍｃ
【００３６】
この後、ステップ１０３に進み、現在のエンジン運転状態が定常状態であるか否かを判定し、現在のエンジン運転状態が定常状態であると判定された場合には、ステップ１０４に進み、吸気圧力センサ２４で検出した第１気筒＃１の吸気圧力Ｐｍを読み込んだ後、ステップ１０５に進み、第１気筒＃１の吸気行程期間（例えば吸気バルブの開弁期間）における吸気圧力Ｐｍの積分値（∫Ｐｍ）を吸気行程期間の長さ｛ＩＶＣ(#1)−ＩＶＯ(#1)｝で除算して第１気筒＃１の吸気行程期間における平均吸気圧力ｍＰｍ(#1)を算出する。
【００３７】
ｍＰｍ(#1)＝（∫Ｐｍ）／｛ＩＶＣ(#1)−ＩＶＯ(#1)｝
ここで、ＩＶＯ(#1)は第１気筒＃１の吸気バルブの開弁タイミングで、ＩＶＣ(#1)は第１気筒＃１の吸気バルブの閉弁タイミングである。
【００３８】
この後、ステップ１０６に進み、エアフローメータ２３の出力に基づいて各気筒（第１気筒＃１〜第４気筒＃４）の吸気行程における筒内吸入空気量ＧＡ(#1)〜ＧＡ(#4)を算出する。このステップ１０６の処理が特許請求の範囲でいう定常時吸入空気量検出手段としての役割を果たす。
【００３９】
この後、ステップ１０７に進み、エアフローメータ２３で検出した第１気筒＃１の吸入空気量ＧＡ(#1)と、他の気筒（第２気筒＃２〜第４気筒＃４）の吸入空気量ＧＡ(#2)〜ＧＡ(#4)とを用いて、第２気筒＃２〜第４気筒＃４の吸気圧力ばらつき補正係数Ｈ(#2)〜Ｈ(#4)をそれぞれ次式により算出する。
Ｈ(#2)＝｛ＧＡ(#2)−ＧＡ0 ｝／｛ＧＡ(#1)−ＧＡ0 ｝
Ｈ(#3)＝｛ＧＡ(#3)−ＧＡ0 ｝／｛ＧＡ(#1)−ＧＡ0 ｝
Ｈ(#4)＝｛ＧＡ(#4)−ＧＡ0 ｝／｛ＧＡ(#1)−ＧＡ0 ｝
【００４０】
ここで、吸気圧力Ｐｍと筒内吸入空気量ＧＡとの関係を規定する一次式（図６参照）の切片ＧＡ0 は、エンジン回転速度、吸気バルブタイミング等に応じてマップ又は数式等により算出する。このステップ１０７の処理が特許請求の範囲でいう吸気圧力ばらつき検出手段としての役割を果たす。
【００４１】
この後、ステップ１０８に進み、第１気筒＃１の吸気行程期間における平均吸気圧力ｍＰｍ(#1)を他の気筒（第２気筒＃２〜第４気筒＃４）の吸気圧力ばらつき補正係数Ｈ(#2)〜Ｈ(#4)で補正して、他の気筒（第２気筒＃２〜第４気筒＃４）の吸気行程期間における平均吸気圧力ｍＰｍ(#2)〜ｍＰｍ(#4)を求める。
ｍＰｍ(#2)＝ｍＰｍ(#1)×Ｈ(#2)
ｍＰｍ(#3)＝ｍＰｍ(#1)×Ｈ(#3)
ｍＰｍ(#4)＝ｍＰｍ(#1)×Ｈ(#4)
【００４２】
この後、ステップ１０９に進み、定常運転時の各気筒の平均吸気圧力ｍＰｍｃを次式により算出する。
ｍＰｍｃ＝α(#1)×ｍＰｍ(#1)＋α(#2)×ｍＰｍ(#2)
＋α(#3)×ｍＰｍ(#3)＋α(#4)×ｍＰｍ(#4)
ここで、α(#i)はクランク角ＣＡが第ｉ気筒＃ｉの吸気行程期間｛ＩＶＯ(#i)≦ＣＡ≦ＩＶＣ(#i)｝にα(#i)＝１となり、それ以外の期間｛ＣＡ＜ＩＶＯ(#i)，ＩＶＣ(#i)＜ＣＡ｝にα(#i)＝０となる。
【００４３】
つまり、第１気筒＃１〜第４気筒＃４の各吸気行程期間において、平均吸気圧力ｍＰｍｃは、それぞれ次式により算出される。
＃１の吸気行程期間：ｍＰｍｃ＝ｍＰｍ(#1)
＃２の吸気行程期間：ｍＰｍｃ＝ｍＰｍ(#2)
＃３の吸気行程期間：ｍＰｍｃ＝ｍＰｍ(#3)
＃４の吸気行程期間：ｍＰｍｃ＝ｍＰｍ(#4)
これらのステップ１０８，１０９の処理が特許請求の範囲でいう気筒別吸気圧力推定手段としての役割を果たす。
【００４４】
この後、ステップ１１０に進み、エアフローメータ２３で検出した筒内吸入空気量ＧＡを定常運転時の筒内吸入空気量ｍｃとする。
ｍｃ＝ＧＡ
【００４５】
その後、上記ステップ１０３で、現在のエンジン運転状態が過渡状態であると判定されたときに、図５のステップ１１１に進み、前回のエンジン運転状態が定常状態であるか否かを判定し、前回のエンジン運転状態が定常状態であると判定された場合（つまり過渡状態であると判定された最初の演算周期の場合）には、ステップ１１２に進み、過渡演算カウンタのカウント値ｋを初期値（例えば「１」）にリセットする。
【００４６】
ｋ＝１
この後、ステップ１１３に進み、図７に示す吸気絞り弁ユニット１５の流路断面積Ａｔのマップを参照して、現在の吸気絞り弁１９の目標開度に応じた流路断面積Ａｔを算出し、物理モデル（例えばオリフィスの式）を用いて流路断面積Ａｔに基づいて吸気絞り弁１９の通過空気量ｍｔを算出する。
【００４７】
【数１】
2008095642.tif 000003
【００４８】
ここで、μは流量係数、Ｐａは大気圧、Ｒは気体定数、Ｔａは大気温である。また、推定吸気圧力の初期値Ｐｍｅ(0) はｍＰｍ0 （直前の定常運転時に推定した平均吸気圧力ｍＰｍｃ）に設定する。
【００４９】
この後、ステップ１１４で、推定筒内吸入空気量ｍｃｅ(k) を次式により算出する。
ｍｃｅ(k) ＝ＧＲＡＮＤ×Ｐｍｅ(k-1) −ＧＡ0
ここで、ＧＲＡＮＤとＧＡ0 は、図６に示す吸気圧力Ｐｍと筒内吸入空気量ＧＡとの関係を規定する一次式（吸気圧力Ｐｍと筒内吸入空気量ＧＡとの関係を規定するマップ）における傾きＧＲＡＮＤと切片ＧＡ0 である。
この後、ステップ１１５に進み、推定吸気管圧力Ｐｍｅ(k) を次式により算出する。
【００５０】
【数２】
2008095642.tif 000004
【００５１】
ここで、κは比熱比、Ｖは吸気管容積、Ｔｍは吸気温である。また、吸気温の初期値Ｔｍ(0) はＴａ（大気温）に設定する。
【００５２】
この後、ステップ１１６に進み、推定吸気圧力Ｐｍｅと吸気圧力ばらつき補正係数Ｈとを用いて過渡運転時の各気筒の筒内吸入空気量ｍｃを次式により算出する。
ｍｃ(k) ＝｛α(#1)×１＋α(#2)×Ｈ(#2)＋α(#3)×Ｈ(#3)
＋α(#4)×Ｈ(#4)｝／Ｈ(#n)×ＧＲＡＮＤ×Ｐｍｅ(k) −ＧＡ0
【００５３】
ここで、ＧＲＡＮＤとＧＡ0 は、図６に示す吸気圧力Ｐｍと筒内吸入空気量ＧＡとの関係を規定する一次式（吸気圧力Ｐｍと筒内吸入空気量ＧＡとの関係を規定するマップ）における傾きＧＲＡＮＤと切片ＧＡ0 である。また、ｎは推定吸気圧力の初期値Ｐｍｅ(0) として用いた平均吸気圧力ｍＰｍｃの気筒番号である。
【００５４】
つまり、第１気筒＃１〜第４気筒＃４の各吸気行程期間において、筒内吸入空気量ｍｃは、それぞれ次式により算出される。
＃１の吸気行程期間：ｍｃ＝１／Ｈ(#n)×ＧＲＡＮＤ×Ｐｍｅ−ＧＡ0
＃２の吸気行程期間：ｍｃ＝Ｈ(#2)／Ｈ(#n)×ＧＲＡＮＤ×Ｐｍｅ−ＧＡ0
＃３の吸気行程期間：ｍｃ＝Ｈ(#3)／Ｈ(#n)×ＧＲＡＮＤ×Ｐｍｅ−ＧＡ0
＃４の吸気行程期間：ｍｃ＝Ｈ(#4)／Ｈ(#n)×ＧＲＡＮＤ×Ｐｍｅ−ＧＡ0
これらのステップ１１３〜１１６の処理が特許請求の範囲でいう過渡時吸入空気量検出手段としての役割を果たす。
【００５５】
この後、ステップ１１７に進み、過渡演算カウンタのカウント値ｋを「１」だけカウントアップする。
ｋ＝ｋ＋１
【００５６】
以上説明した本実施例では、エンジン１１の定常運転時には、エアフローメータ２３で各気筒（第１気筒＃１〜第４気筒＃４）の筒内吸入空気量ＧＡ(#1)〜ＧＡ(#4)を検出することができる。また、エンジン１１の定常運転時に、エアフローメータ２３で検出した第１気筒＃１の筒内吸入空気量ＧＡ(#1)と、第２気筒＃２〜第４気筒＃４の筒内吸入空気量ＧＡ(#2)〜ＧＡ(#4)とを比較して、第２気筒＃２〜第４気筒＃４の吸気圧力ばらつき補正係数Ｈ(#2)〜Ｈ(#4)を求めると共に、吸気圧力センサ２４で検出した第１気筒＃１の吸気圧力Ｐｍに基づいて第１気筒＃１の吸気行程期間における平均吸気圧力ｍＰｍ(#1)を算出し、この第１気筒＃１の吸気行程期間における平均吸気圧力ｍＰｍ(#1)を、第２気筒＃２〜第４気筒＃４の吸気圧力ばらつき補正係数Ｈ(#2)〜Ｈ(#4)で補正して、第２気筒＃２〜第４気筒＃４の吸気行程期間における平均吸気圧力ｍＰｍ(#2)〜ｍＰｍ(#4)を求める。
【００５７】
そして、エンジン１１の過渡運転時には、直前の定常運転時に推定した平均吸気圧力を推定吸気圧力の初期値Ｐｍｅ(0) とし、物理モデル（例えばオリフィスの式等）を用いて吸気絞り弁１９の目標開度から吸気絞り弁１９の下流側の将来の推定吸気圧力Ｐｍｅを予測し、予測した推定吸気圧力Ｐｍｅと吸気圧力ばらつき補正係数Ｈとを用いて各気筒の筒内吸入空気量を算出する。これにより、エンジン１１の過渡運転時に吸気絞り弁１９の開度の変化に遅れて変化する各気筒の筒内吸入空気量（筒内充填空気量）を精度良く且つ応答良く予測することが可能となり、過渡運転時の空燃比制御性を向上させることができる。
【００５８】
しかも、本実施例では、気筒数と同じ数の吸気圧力センサ２４を設ける必要が無く、第１気筒＃１の吸気マニホールド１４に吸気圧力センサ２４を設けて、吸気管１２にエアフローメータ２３を設けるだけで良く、低コスト化の要求を満たすことができる。
【００５９】
また、本実施例では、エンジン１１の定常運転時に吸気圧力センサ２４で検出した第１気筒＃１の吸気圧力Ｐｍに基づいて第１気筒＃１の吸気行程期間における平均吸気圧力ｍＰｍ(#1)を算出し、この第１気筒＃１の吸気行程期間における平均吸気圧力ｍＰｍ(#1)を、第２気筒＃２〜第４気筒＃４の吸気圧力ばらつき補正係数Ｈ(#2)〜Ｈ(#4)で補正して、第２気筒＃２〜第４気筒＃４の吸気行程期間における平均吸気圧力ｍＰｍ(#2)〜ｍＰｍ(#4)を求めるようにしたので、比較的簡単な演算処理で各気筒の平均吸気圧力を精度良く推定することができる。
【００６０】
更に、本実施例では、エンジン１１の過渡運転時に吸気絞り弁１９の目標開度から吸気絞り弁１９の推定吸気圧力Ｐｍｅを予測する際に、直前の定常運転時に推定した平均吸気圧力を推定吸気圧力の初期値Ｐｍｅ(0) として用いるようにしたので、推定吸気圧力Ｐｍｅの推定精度を向上させることができる。
【００６１】
尚、上記実施例では、エンジン１１の過渡運転時に吸気絞り弁１９の目標開度から推定吸気圧力を推定するようにしたが、吸気絞り弁１９の実開度から推定吸気圧力を推定するようにしても良い。更に、推定吸気圧力の推定方法を適宜変更しても良いことは言うまでもない。
【００６２】
また、上記実施例では、第１気筒＃１の吸気絞り弁１９の下流側に吸気圧力センサ２４を配置するようにしたが、これに限定されず、他の気筒（第２気筒＃２〜第４気筒＃４のうちの１つ）の吸気絞り弁１９の下流側に吸気圧力センサ２４を配置するようにしても良い。或は、全気筒の中から選択した２つ以上の気筒の吸気絞り弁１９の下流側に吸気圧力センサ２４を配置するようにしても良い。
【００６３】
また、上記実施例では、本発明を４気筒エンジンに適用したが、２気筒エンジンや３気筒エンジン或は５気筒以上のエンジンに本発明を適用しても良い。
また、上記実施例では、本発明を吸気ポート噴射エンジンに適用したが、筒内噴射エンジンや吸気ポートと筒内の両方に燃料噴射弁を設けたデュアル噴射エンジンに本発明を適用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の一実施例におけるエンジン制御システムの概略構成図である。
【図２】吸気絞り弁ユニット及びその周辺部の縦断側面図である。
【図３】各気筒の筒内吸入空気量の算出方法を説明するためのタイムチャートである。
【図４】筒内吸入空気量算出プログラムの処理の流れを説明するフローチャート（その１）である。
【図５】筒内吸入空気量算出プログラムの処理の流れを説明するフローチャート（その２）である。
【図６】吸気圧力と筒内吸入空気量との関係を規定するマップ（一次式）の一例を概念的に示す図である。
【図７】吸気絞り弁の開度と流路断面積との関係を規定するマップの一例を概念的に示す図である。
【符号の説明】
【００６５】
１１…エンジン（内燃機関）、１２…吸気管（主吸気通路）、１４…吸気マニホールド（分岐吸気通路）、１５…吸気絞り弁ユニット、１７…ハウジング、１９…吸気絞り弁、２１…モータ、２３…エアフローメータ（吸入空気量センサ）、２４…吸気圧力センサ、２８…ＥＣＵ（定常時吸入空気量検出手段，吸気圧力ばらつき検出手段，気筒別吸気圧力推定手段，過渡時吸入空気量検出手段）
【図１】
2008095642.tif 000005
【図２】
2008095642.tif 000006
【図３】
2008095642.tif 000007
【図４】
2008095642.tif 000008
【図５】
2008095642.tif 000009
【図６】
2008095642.tif 000010
【図７】
2008095642.tif 000011