(57)【要約】【課題】筒内空気量の推定精度を極力高く維持しながら計算負荷を軽減することが可能な内燃機関の空気量推定装置を提供すること。【解決手段】推定装置は、吸気通路の壁面の温度Tim,Tstが低く且つスロットル弁開度TAeが大きいとき（運転状態量条件が満足されるとき）、吸気通路の壁面から吸気通路内の空気へ伝達される熱エネルギー（熱伝達エネルギー）が０であるという仮定の下で構築された第１空気モデルＭ１０を使用して筒内空気量KLを推定する。一方、運転状態量条件が満足されないとき、熱伝達エネルギーを推定し熱伝達エネルギーを考慮に入れたエネルギー保存則に基づいて構築された第２空気モデルＭ２０に同推定された熱伝達エネルギーを適用することにより筒内空気量KLを推定する。この結果、運転状態量条件が満足されるときには筒内空気量KLの推定精度を極力高く維持しながら計算負荷を軽減することができる。【選択図】  図２
2008144680.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の空気量推定装置であって、
外部から取り込んだ空気を気筒内に導入する吸気通路の壁面から同吸気通路の所定領域内の空気へ伝達される熱エネルギーである熱伝達エネルギーが０であるという仮定の下で同所定領域内の空気に関するエネルギー保存則に基づいて構築された第１の物理モデルを使用することにより同気筒内に導入されている空気の量である筒内空気量を推定する第１筒内空気量推定手段と、
前記熱伝達エネルギーを推定するとともに、前記所定領域内の空気に関するエネルギー保存則であって前記熱伝達エネルギーが同所定領域内の空気のエネルギーの増加分として取り扱われるエネルギー保存則に基づいて構築された第２の物理モデルに同推定された熱伝達エネルギーを適用することにより前記筒内空気量を推定する第２筒内空気量推定手段と、
前記所定領域内の空気のエネルギーの増加分に占める前記熱伝達エネルギーの割合である熱エネルギー割合に影響を与える前記内燃機関の運転状態量を取得するとともに、同取得された運転状態量が前記第１筒内空気量推定手段により推定されるであろう筒内空気量と前記第２筒内空気量推定手段により推定されるであろう筒内空気量との差の大きさを所定の大きさよりも小さくする範囲内にあるという運転状態量条件を満足するか否かを判定する運転状態量条件判定手段と、
前記運転状態量条件判定手段により前記運転状態量条件を満足すると判定されるときに前記第１筒内空気量推定手段によって前記筒内空気量を推定させ、一方、同運転状態量条件判定手段により同運転状態量条件を満足しないと判定されるときに前記第２筒内空気量推定手段によって前記筒内空気量を推定させる筒内空気量推定切替手段と、
を備える空気量推定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の空気量推定装置において、
前記運転状態量条件判定手段は、前記運転状態量として前記吸気通路の壁面の温度を取得するとともに、同壁面の温度が所定の閾値温度よりも低いときに前記運転状態量条件を満足すると判定するように構成されている空気量推定装置。
【請求項３】
請求項１に記載の内燃機関の空気量推定装置において、
前記運転状態量条件判定手段は、前記吸気通路内に配設され且つ開度を変更することにより同吸気通路内を通過する空気の流量を変更するスロットル弁の開度を前記運転状態量として取得するとともに、同スロットル弁の開度が所定の閾値開度よりも大きいときに前記運転状態量条件を満足すると判定するように構成されている内燃機関の空気量推定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の気筒内に導入されている空気の量を推定する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、外部から取り込んだ空気を内燃機関の気筒内に導入する吸気通路のうちのスロットル弁から吸気弁までの吸気管部（サージタンク及びインテークマニホールドを含む）内の空気に関するエネルギー保存則に基づいて構築された物理モデルを用いることにより、気筒内に導入されている空気量（筒内空気量）を推定する内燃機関の空気量推定装置が知られている。この物理モデルを構築する基となったエネルギー保存則においては、吸気管部の壁面から吸気管部内の空気へ伝達される熱エネルギー（熱伝達エネルギー）が吸気管部内の空気のエネルギーの増加分として取り扱われている。
【０００３】
この空気量推定装置においては、吸気管部の壁面から吸気管部内の空気へ熱エネルギーが伝達されることによる筒内空気量の変化が考慮されるので、この熱エネルギーにより筒内空気量が比較的大きく変化する場合においても筒内空気量が高い精度にて推定される（例えば、特許文献１を参照。）。
【特許文献１】特開２００４−２９３５４６号公報
【発明の開示】
【０００４】
ところで、熱伝達エネルギーが考慮されることにより構築された上記物理モデル（以下、「前者の物理モデル」とも称呼する。）を用いて筒内空気量を推定する処理は、前記熱伝達エネルギーが０であるとの仮定の下で吸気管部内の空気に関するエネルギー保存則に基づいて構築された物理モデル（以下、「後者の物理モデル」とも称呼する。）を用いる場合よりも複雑となる。従って、前者の物理モデルを用いて筒内空気量を算出する際の計算負荷は、後者の物理モデルを用いる場合よりも高くなる。
【０００５】
一方、吸気管部内の空気のエネルギーの増加分に占める熱伝達エネルギーの割合である熱エネルギー割合が小さくなるほど、熱伝達エネルギーの変化が筒内空気量の変化に及ぼす影響の程度は小さくなる。従って、前者の物理モデルを用いて推定される筒内空気量と後者の物理モデルを用いて推定される筒内空気量との差の大きさも小さくなる。従って、熱エネルギー割合が十分に小さいときには、上記後者の物理モデルを用いても十分に高い精度にて筒内空気量が推定される。しかしながら、上記従来の空気量推定装置においては、常に上記前者の物理モデルを用いて筒内空気量を推定しているので、計算負荷が無駄に高くなってしまう場合があった。
【０００６】
本発明は、このような知見に基づいてなされたものであって、その目的は、筒内空気量の推定精度を極力高く維持しながら計算負荷を軽減することが可能な内燃機関の空気量推定装置を提供することにある。
【０００７】
かかる目的を達成するため本発明に係る内燃機関の空気量推定装置は、第１筒内空気量推定手段と、第２筒内空気量推定手段と、運転状態量条件判定手段と、筒内空気量推定切替手段と、を備える。
第１筒内空気量推定手段は、外部から取り込んだ空気を気筒内に導入する吸気通路の壁面から同吸気通路の所定領域内の空気へ伝達される熱エネルギーである熱伝達エネルギーが０であるという仮定の下で同所定領域内の空気に関するエネルギー保存則に基づいて構築された第１の物理モデルを使用することにより同気筒内に導入されている空気の量である筒内空気量を推定する手段である。
【０００８】
第２筒内空気量推定手段は、前記熱伝達エネルギーを推定するとともに、前記所定領域内の空気に関するエネルギー保存則であって前記熱伝達エネルギーが同所定領域内の空気のエネルギーの増加分として取り扱われるエネルギー保存則に基づいて構築された第２の物理モデルに同推定された熱伝達エネルギーを適用することにより前記筒内空気量を推定する手段である。
【０００９】
運転状態量条件判定手段は、前記所定領域内の空気のエネルギーの増加分に占める前記熱伝達エネルギーの割合である熱エネルギー割合に影響を与える前記内燃機関の運転状態量を取得するとともに、同取得された運転状態量が前記第１筒内空気量推定手段により推定されるであろう筒内空気量と前記第２筒内空気量推定手段により推定されるであろう筒内空気量との差の大きさを所定の大きさよりも小さくする範囲内にあるという運転状態量条件を満足するか否かを判定する手段である。
【００１０】
筒内空気量推定切替手段は、前記運転状態量条件判定手段により前記運転状態量条件を満足すると判定されるときに前記第１筒内空気量推定手段によって前記筒内空気量を推定させ、一方、同運転状態量条件判定手段により同運転状態量条件を満足しないと判定されるときに前記第２筒内空気量推定手段によって前記筒内空気量を推定させる手段である。
【００１１】
これによれば、運転状態量条件が満足されるとき、熱伝達エネルギーが０であるとの仮定の下でエネルギー保存則に基づいて構築された第１の物理モデルを用いて筒内空気量が推定される。このとき、第１の物理モデルを用いて推定されるであろう筒内空気量と、熱伝達エネルギーが所定領域内の空気のエネルギーの増加分として取り扱われるエネルギー保存則に基づいて構築された第２の物理モデルを用いて推定されるであろう筒内空気量と、の差の大きさは比較的小さい。従って、第１の物理モデルを用いても筒内空気量を十分に高い精度にて推定することができる。更に、第２の物理モデルを用いる場合よりも計算負荷を軽減することができる。即ち、運転状態量条件が満足されるときには、筒内空気量の推定精度を極力高く維持しながら計算負荷を軽減することができる。
【００１２】
一方、運転状態量条件が満足されないとき、第２の物理モデルを用いて筒内空気量が推定される。これにより、熱伝達エネルギーによって筒内空気量が比較的大きく変化しても、筒内空気量を高い精度にて推定することができる。
【００１３】
この場合、前記運転状態量条件判定手段は、前記運転状態量として前記吸気通路の壁面の温度を取得するとともに、同壁面の温度が所定の閾値温度よりも低いときに前記運転状態量条件を満足すると判定するように構成されていることが好適である。
【００１４】
吸気通路の壁面の温度（壁面温度）が低くなるほど、壁面温度と所定領域内の空気の温度との間の差が小さくなるので熱伝達エネルギーは小さくなる。従って、壁面温度が十分に低いときには、上記熱エネルギー割合は十分に小さくなる。その結果、熱伝達エネルギーが筒内空気量に及ぼす影響が十分に小さくなるので、第１の物理モデルを用いて推定されるであろう筒内空気量と、第２の物理モデルを用いて推定されるであろう筒内空気量と、の差の大きさは十分に小さくなる。従って、上記構成のように、壁面温度が閾値温度よりも低いときに第１の物理モデルに基づいて筒内空気量を推定すれば、筒内空気量の推定精度を極力高く維持しながら計算負荷を軽減することができる。
【００１５】
また、本発明による内燃機関の空気量推定装置の他の態様において、
前記運転状態量条件判定手段は、前記吸気通路内に配設され且つ開度を変更することにより同吸気通路内を通過する空気の流量を変更するスロットル弁の開度を前記運転状態量として取得するとともに、同スロットル弁の開度が所定の閾値開度よりも大きいときに前記運転状態量条件を満足すると判定するように構成されていることが好適である。
【００１６】
吸気通路内に配設されたスロットル弁の開度（スロットル弁開度）が大きくなるほど、吸気通路内を通過する空気の流量は多くなる。従って、吸気通路の所定領域に流入する空気が保有するエネルギー（所定領域に流入する空気のエネルギー、即ち、流入エネルギー）は大きくなる。従って、スロットル弁開度が十分に大きいときには、吸気通路の所定領域内の空気のエネルギーの増加分に占める流入エネルギーの割合が十分に大きくなるので、上記熱エネルギー割合は十分に小さくなる。その結果、熱伝達エネルギーが筒内空気量に及ぼす影響が十分に小さくなるので、第１の物理モデルを用いて推定されるであろう筒内空気量と、第２の物理モデルを用いて推定されるであろう筒内空気量と、の差の大きさは十分に小さくなる。従って、上記構成のように、スロットル弁開度が閾値開度よりも大きいときに第１の物理モデルに基づいて筒内空気量を推定すれば、筒内空気量の推定精度を極力高く維持しながら計算負荷を軽減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
＜構成＞
以下、本発明による内燃機関の空気量推定装置の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態に係る前記空気量推定装置を火花点火式多気筒（４気筒）内燃機関に適用したシステムの概略構成を示している。なお、図１は、特定気筒の断面のみを示しているが、他の気筒も同様な構成を備えている。
【００１８】
この内燃機関１０は、シリンダブロック、シリンダブロックロワーケース及びオイルパン等を含むシリンダブロック部２０と、シリンダブロック部２０の上に固定されるシリンダヘッド部３０と、シリンダブロック部２０に空気と燃料とからなる混合ガスを供給するための吸気系統４０と、シリンダブロック部２０からの排ガスを外部に放出するための排気系統５０と、を含んでいる。
【００１９】
シリンダブロック部２０は、シリンダ２１、ピストン２２、コンロッド２３及びクランク軸２４を含んでいる。ピストン２２はシリンダ２１内を往復動し、ピストン２２の往復動がコンロッド２３を介してクランク軸２４に伝達され、これによりクランク軸２４が回転するようになっている。シリンダ２１、ピストン２２のヘッド及びシリンダヘッド部３０は、燃焼室（気筒）２５を形成している。
【００２０】
シリンダヘッド部３０は、燃焼室２５に連通した吸気ポート３１、吸気ポート３１を開閉する吸気弁３２、吸気弁３２を駆動するインテークカムシャフトを含むとともに同インテークカムシャフトの位相角を連続的に変更する可変吸気タイミング装置３３、可変吸気タイミング装置３３のアクチュエータ３３ａ、燃焼室２５に連通した排気ポート３４、排気ポート３４を開閉する排気弁３５、排気弁３５を駆動するエキゾーストカムシャフト３６、点火プラグ３７、点火プラグ３７に与える高電圧を発生するイグニッションコイルを含むイグナイタ３８及び指示信号に応答して燃焼室２５内に供給するための燃料を吸気ポート３１内に噴射する燃料噴射手段としてのインジェクタ３９を備えている。
【００２１】
吸気系統４０は、各気筒の吸気ポート３１にそれぞれ連通する独立した複数の通路からなるインテークマニホールド４１、インテークマニホールド４１のすべての通路に連通したサージタンク４２、サージタンク４２に一端が接続された吸気ダクト４３、吸気ダクト４３の他端部から下流（サージタンク４２）に向けて順に吸気ダクト４３に配設されたエアフィルタ４４、スロットル弁４５及びスロットル弁駆動手段としてのスロットル弁アクチュエータ４５ａを備えている。なお、吸気ポート３１、インテークマニホールド４１、サージタンク４２及び吸気ダクト４３は、内燃機関１０の外部から取り込んだ空気を気筒内に導入する吸気通路を形成している。また、スロットル弁４５から吸気弁３２までの吸気通路は吸気管部を構成している。なお、本明細書において、吸気管部は吸気通路の所定領域とも称呼される。
【００２２】
スロットル弁４５は、吸気ダクト４３に回転可能に支持されている。スロットル弁４５は、スロットル弁アクチュエータ４５ａにより駆動されることによって開度を変更することにより吸気ダクト４３の通路断面積を変更するようになっている。このような構成により、スロットル弁４５は、吸気ダクト４３（吸気通路）内を通過する空気の流量を変更できる。
【００２３】
ＤＣモータからなるスロットル弁アクチュエータ４５ａは、後述する電気制御装置７０が後述する電子制御スロットル弁ロジックの機能を達成することにより送出される駆動信号に応じて、実際のスロットル弁４５の開度（スロットル弁開度）TAが目標スロットル弁開度TAtに一致するようにスロットル弁４５を駆動するようになっている。
【００２４】
排気系統５０は、各気筒の排気ポート３４に連通したエキゾーストマニホールド５１、エキゾーストマニホールド５１に接続され排気ポート３４とエキゾーストマニホールド５１とともに排気通路を形成する排気管５２及び排気管５２に配設された排気浄化用触媒としての三元触媒５３を備えている。
【００２５】
一方、このシステムは、熱線式のエアフローメータ６１、吸気温度センサ６２、吸気圧力センサ６３、スロットルポジションセンサ６４、カムポジションセンサ６５、クランクポジションセンサ６６、冷却水温度センサ６７、アクセルペダル操作量検出手段としてのアクセル開度センサ６８及び電気制御装置７０を備えている。
【００２６】
エアフローメータ６１は、エアフィルタ４４とスロットル弁４５との間の吸気ダクト４３に配設されている。エアフローメータ６１は、吸気ダクト４３内を通過する空気の流量（即ち、吸気流量）を検出し、吸気流量Gaを表す信号を出力するようになっている。
吸気温度センサ６２は、エアフィルタ４４とスロットル弁４５との間の吸気ダクト４３に配設されている。吸気温度センサ６２は、スロットル弁４５の上流における空気の温度（即ち、吸気温度）Taを検出し、吸気温度Taを表す信号を出力するようになっている。
吸気圧力センサ６３は、エアフィルタ４４とスロットル弁４５との間の吸気ダクト４３に配設されている。吸気圧力センサ６３は、スロットル弁４５の上流における空気の圧力（即ち、吸気圧力）Paを検出し、吸気圧力Paを表す信号を出力するようになっている。
【００２７】
スロットルポジションセンサ６４は、スロットル弁４５の開度（スロットル弁開度）TAaを検出し、同スロットル弁開度TAaを表す信号を出力するようになっている。
カムポジションセンサ６５は、インテークカムシャフトが９０°回転する毎に（即ち、クランク軸２４が１８０°回転する毎に）生じるパルスを有する信号（Ｇ２信号）を出力するようになっている。
クランクポジションセンサ６６は、クランク軸２４が１０°回転する毎に生じる幅狭のパルスを有するとともに同クランク軸２４が３６０°回転する毎に生じる幅広のパルスを有する信号を出力するようになっている。この信号は、エンジン回転速度NEを表す。
【００２８】
冷却水温度センサ６７は、シリンダ２１の側壁内を循環する冷却水の温度（冷却水温度）Twを検出し、冷却水温度Twを表す信号を出力するようになっている。
【００２９】
アクセル開度センサ６８は、運転者によって操作されるアクセルペダル８１の操作量Accpを検出し、アクセルペダル８１の操作量（アクセルペダル操作量）Accpを表す信号を出力するようになっている。
【００３０】
電気制御装置７０は、互いにバスで接続されたＣＰＵ７１、ＣＰＵ７１が実行するプログラム、テーブル（ルックアップテーブル、マップ）、定数等を予め記憶したＲＯＭ７２、ＣＰＵ７１が必要に応じてデータを一時的に記憶するＲＡＭ７３、電源が投入された状態にてデータを記憶するとともに同記憶したデータを電源が遮断されている間も保持するバックアップＲＡＭ７４及びＡＤコンバータを含むインターフェース７５等からなるマイクロコンピュータである。インターフェース７５は、前記センサ６１〜６８と接続され、ＣＰＵ７１にセンサ６１〜６８からの信号を供給するとともに、ＣＰＵ７１の指示に応じて可変吸気タイミング装置３３のアクチュエータ３３ａ、イグナイタ３８、インジェクタ３９及びスロットル弁アクチュエータ４５ａに駆動信号（指示信号）を送出するようになっている。
【００３１】
＜作動の概要＞
次に、上記のように構成された内燃機関の空気量推定装置が気筒内に導入されている空気量（筒内空気量）をどのように推定するかについて説明する。
【００３２】
この空気量推定装置が適用される内燃機関１０においては、インジェクタ３９は吸気弁３２の上流に配置されているので、吸気弁３２が閉弁することにより吸気行程が終了する時点（吸気弁閉弁時）までに燃料が噴射されなければならない。従って、気筒内に形成される混合ガスの空燃比を目標とする空燃比と一致させる燃料噴射量を決定するために、この空気量推定装置は、燃料噴射前の所定の時点にて吸気弁閉弁時における筒内空気量KLを推定する必要がある。
【００３３】
そこで、この空気量推定装置は、エネルギー保存則、運動量保存則及び質量保存則などの物理法則に基づいて構築された物理モデルを用いることにより、現時点よりも先の時点の吸気管部内の空気の圧力Pm及び温度Tmを推定し同推定した先の時点の吸気管部内の空気の圧力Pm及び温度Tmに基づいて同先の時点の筒内空気量KLを推定する。
【００３４】
ところで、サージタンク４２の内壁面の温度（サージタンク壁面温度）Tst及びインテークマニホールド４１の内壁面の温度（インテークマニホールド壁面温度）Timが低くなるほど、これらの壁面（吸気通路の壁面）から吸気管部（吸気通路の所定領域）内の空気へ伝達される熱エネルギーである熱伝達エネルギーは小さくなる。従って、吸気管部内の空気のエネルギーの増加分に占める熱伝達エネルギーの割合である熱エネルギー割合も小さくなる。即ち、サージタンク壁面温度Tst及びインテークマニホールド壁面温度Timのいずれもが十分に低いときには、熱伝達エネルギーによって吸気管部内の空気の圧力Pm及び温度Tmはほとんど変化しない。
【００３５】
また、スロットル弁４５の開度（スロットル弁開度）TAが大きくなるほど、吸気管部内を通過する空気の流量は多くなる。従って、流入エネルギーが大きくなる。即ち、吸気管部内の空気のエネルギーの増加分に占める流入エネルギーの割合が大きくなるので、上記熱エネルギー割合が小さくなる。従って、スロットル弁開度TAが十分に大きいときには、熱伝達エネルギーによって吸気管部内の空気の圧力Pm及び温度Tmがほとんど変化しない。
【００３６】
そこで、この空気量推定装置は、（１）サージタンク壁面温度Tstが所定の閾値温度αよりも低いという条件、（２）インテークマニホールド壁面温度Timが所定の閾値温度βよりも低いという条件、及び、（３）スロットル弁開度TAが所定の閾値開度γよりも大きいという条件、のいずれもが成立しているとき（即ち、後述する運転状態量条件を満足するとき）、熱伝達エネルギーが考慮されないエネルギー保存則に基づいて構築された第１の物理モデルを、吸気管部内の空気の圧力Pm及び温度Tmと筒内空気量KLとを推定するための上記物理モデルとして使用する。これにより、空気量推定装置は、筒内空気量KLを高い精度にて推定することができる。
【００３７】
一方、上記（１）〜（３）の条件のいずれか１つが成立していないとき、熱伝達エネルギーによって吸気管部内の圧力Pm及び温度Tmは比較的大きく変化する。従って、空気量推定装置は、熱伝達エネルギーが考慮されたエネルギー保存則に基づいて構築された第２の物理モデルを、吸気管部内の空気の圧力Pm及び温度Tmと筒内空気量KLとを推定するための上記物理モデルとして使用する。これにより、空気量推定装置は、熱伝達エネルギーによって吸気管部内の空気の圧力Pm及び温度Tmが比較的大きく変化しても、筒内空気量KLを高い精度にて推定することができる。
【００３８】
この結果、筒内空気量KLの推定精度を確保しつつ、上記（１）〜（３）の条件のいずれもが成立している場合には第１の物理モデルが使用されるので計算負荷を軽減することができる。なお、本明細書において、サージタンク壁面温度Tst及びインテークマニホールド壁面温度Timのそれぞれは、吸気通路の壁面の温度とも称呼される。
【００３９】
より具体的に述べると、この空気量推定装置は、機能ブロック図である図２に示したように、電子制御スロットル弁ロジックＡ１、噴射量決定ロジックＡ２、電子制御スロットル弁モデルＭ１、吸気通路部壁面温度推定手段Ｍ２、空気モデル選択部Ｍ３、第１の物理モデルとしての第１空気モデルＭ１０及び第２の物理モデルとしての第２空気モデルＭ２０を備えている。
【００４０】
（電子制御スロットル弁ロジックＡ１）
電子制御スロットル弁ロジックＡ１は、アクセルペダル操作量Accpと暫定目標スロットル弁開度TAt1との関係であって暫定目標スロットル弁開度TAt1がアクセルペダル操作量Accpに関して単調に増加する関係を規定するテーブルMapTAtを備えている。
【００４１】
電子制御スロットル弁ロジックＡ１は、テーブルMapTAtと、検出されたアクセルペダル操作量Accpと、に基づいて暫定目標スロットル弁開度TAt1（＝MapTAt(Accp)）を決定し、現時点よりも所定の遅延時間ＴＤ（本例では、６４ｍｓ）だけ先の時点のスロットル弁開度の目標値（目標スロットル弁開度）TAtを現時点にて決定された暫定目標スロットル弁開度TAt1に設定するようになっている。
【００４２】
換言すると、電子制御スロットル弁ロジックＡ１は、現時点の目標スロットル弁開度TAtを現時点よりも遅延時間ＴＤだけ前の時点にて決定された暫定目標スロットル弁開度TAt１に設定するようになっている。そして、電子制御スロットル弁ロジックＡ１は、設定された現時点の目標スロットル弁開度TAtに応じた駆動信号をスロットル弁アクチュエータ４５ａに対して送出するようになっている。
【００４３】
（噴射量決定ロジックＡ２）
噴射量決定ロジックＡ２は、第１空気モデルＭ１０又は第２空気モデルＭ２０のいずれか一方により推定された筒内空気量KLと、内燃機関１０の運転状態に応じて定められた目標空燃比AbyFと、に基づいて燃料噴射量fi（fi＝Kf・KL／AbyF、Kfは定数。）を決定し、決定された燃料噴射量fiに応じた指示信号をインジェクタ３９に対して送出するようになっている。
【００４４】
（電子制御スロットル弁モデルＭ１）
電子制御スロットル弁モデルＭ１は、電子制御スロットル弁ロジックＡ１により設定された現時点よりも遅延時間ＴＤだけ先の時点までの目標スロットル弁開度TAtに基づいて現時点から（現時点よりも）遅延時間ＴＤだけ先の時点までのスロットル弁開度（予測スロットル弁開度）TAeを推定するようになっている。
【００４５】
電子制御スロットル弁モデルＭ１は、目標スロットル弁開度TAtに応じた駆動信号がスロットル弁アクチュエータ４５ａに対して送出されてから遅れることなく実際のスロットル弁開度TAがその目標スロットル弁開度TAtに追従するとの仮定に基づくモデルであって、現時点よりも遅延時間ＴＤだけ先の時点の予測スロットル弁開度TAeを同時点の目標スロットル弁開度TAtに設定するようになっている。
【００４６】
なお、目標スロットル弁開度TAtに応じた駆動信号がスロットル弁アクチュエータ４５ａに対して送出されてから実際のスロットル弁開度TAがその目標スロットル弁開度TAtに追従するまでに比較的大きな遅れを伴う場合、電子制御スロットル弁モデルＭ１は、この遅れを考慮に入れて予測スロットル弁開度TAeを算出するように構成されることが好適である。
【００４７】
（吸気通路部壁面温度推定手段Ｍ２）
吸気通路部壁面温度推定手段Ｍ２は、サージタンク壁面温度Tstと冷却水温度Tw及び吸気温度Taとの関係を規定するテーブルであって実験による測定値に基づいて予め設定されたテーブルMapTstを備える。吸気通路部壁面温度推定手段Ｍ２は、このテーブルMapTstと、冷却水温度センサ６７により検出された冷却水温度Twと、吸気温度センサ６２により検出された吸気温度Taと、に基づいてサージタンク壁面温度Tstを求めるようになっている。
【００４８】
吸気通路部壁面温度推定手段Ｍ２は、インテークマニホールド壁面温度Timと冷却水温度Twとの関係を規定するテーブルであって実験による測定値に基づいて予め設定されたテーブルMapTimを更に備える。吸気通路部壁面温度推定手段Ｍ２は、このテーブルMapTimと、冷却水温度センサ６７により検出された冷却水温度Twと、に基づいてインテークマニホールド壁面温度Timを求めるようになっている。
【００４９】
（空気モデル選択部Ｍ３）
空気モデル選択部Ｍ３は、電子制御スロットル弁モデルＭ１により推定された予測スロットル弁開度TAeと、吸気通路部壁面温度推定手段Ｍ２により推定されたサージタンク壁面温度Tst及びインテークマニホールド壁面温度Timと、に基づいて第１空気モデルＭ１０及び第２空気モデルＭ２０のいずれを使用するかを決定する（第１空気モデルＭ１０及び第２空気モデルＭ２０のいずれか一方を選択する）ようになっている。
【００５０】
空気モデル選択部Ｍ３は、運転状態量条件を満足するときに第１空気モデルＭ１０を選択し、一方、運転状態量条件を満足しないときに第２空気モデルＭ２０を選択する。ここで、運転状態量条件は、（１）サージタンク壁面温度Tstが所定の閾値温度αよりも低く、且つ、（２）インテークマニホールド壁面温度Timが所定の閾値温度βよりも低く、且つ、（３）予測スロットル弁開度TAeが所定の閾値開度γよりも大きい、という条件である。
【００５１】
また、閾値温度α、閾値温度β及び閾値開度γは、上記運転状態量条件が満足されている限り、後述する第１空気モデルＭ１０により推定される筒内空気量KLと、後述する第２空気モデルＭ２０により推定される筒内空気量KLと、の差の大きさが所定の大きさよりも小さくなるように、予め設定されている。
【００５２】
（第１空気モデルＭ１０）
第１空気モデルＭ１０は、電子制御スロットル弁モデルＭ１により推定されたスロットル弁開度（予測スロットル弁開度）TAeと、エネルギー保存則、運動量保存則及び質量保存則等の物理法則に基づいて構築された物理モデルと、に基づいて現時点よりも先の時点の筒内空気量KLを推定するようになっている。この物理モデルは、特開２００３−１８４６１３号公報及び特開２００１−４１０９５号公報等に詳細に開示されている。
第１空気モデルＭ１０は、図３に示したように、スロットルモデルＭ１１、吸気弁モデルＭ１２、第１吸気管モデルＭ１３及び吸気弁モデルＭ１４を備えている。
【００５３】
後述するように、上記モデルＭ１１〜Ｍ１４を表す上記物理法則に基づいて導き出された数式（以下、「一般化された数式」とも言う。）の一部は、吸気管部内の空気の圧力Pm及び温度Tmに関する時間微分項を含む。第１空気モデルＭ１０は、マイクロコンピュータによる計算が可能となるように上記時間微分項を含む数式を離散化し、同離散化された数式と、ある時点における物理量として推定された物理量と、に基づいて、同時点より所定の微小時間（タイムステップΔt）後の先の時点における物理量を推定する。
【００５４】
そして、第１空気モデルＭ１０は、このような推定を繰り返すことにより、更に先の時点の物理量を推定する。即ち、第１空気モデルＭ１０は、反復して物理量の推定を行うことにより、上記微小時間毎の物理量を順次推定するものである。なお、以下の説明において、物理量を表す変数のうちの(k-1)が付された変数は、k-1回目の推定時（前回の演算時点）にて推定された物理量を表す変数である。また、物理量を表す変数のうちの(k)が付された変数は、k回目の推定時（今回の演算時点）にて推定された物理量を表す変数である。
【００５５】
以下、上記第１空気モデルＭ１０を構成する上記モデルＭ１１〜Ｍ１４について、個別具体的に説明する。なお、各モデルを表す式の導出は上述した公報に詳細に開示されているため、本明細書においては詳細な説明を省略する。
【００５６】
（スロットルモデルＭ１１）
スロットルモデルＭ１１は、本モデルを表す一般化された数式であり、エネルギー保存則、運動量保存則、質量保存則及び状態方程式等の物理法則に基づいて得られた下記(1)式及び下記(2)式に基づいて、スロットル弁４５の周囲を通過する空気の流量（スロットル通過空気流量）mtを推定するモデルである。下記(1)式において、Ct（TA）はスロットル弁開度TAに応じて変化する流量係数、At（TA）はスロットル弁開度TAに応じて変化するスロットル開口断面積（吸気通路内のスロットル弁４５の周囲の開口断面積）、Paはスロットル弁４５の上流における吸気通路内の空気の圧力であるスロットル弁上流圧力（即ち、吸気圧力）、Pmは吸気管部内の空気の圧力である吸気管部内圧力（即ち、スロットル弁４５から吸気弁３２までの吸気通路内の空気の圧力であるスロットル弁下流圧力）、Taはスロットル弁４５の上流における吸気通路内の空気の温度であるスロットル弁上流温度（即ち、吸気温度）、Rは気体定数及びκは空気の比熱比ある。
【数１】
2008144680.tif 000003
【数２】
2008144680.tif 000004
【００５７】
ここで、上記(1)式の右辺の流量係数Ct（TA）及びスロットル開口断面積At(TA)の積Ct(TA)・At(TA)は、スロットル弁開度TAに基づいて決定できることが経験的に知られている。そこで、スロットルモデルＭ１１は、スロットル弁開度TAと、値Ct(TA)・At(TA)と、の関係を規定するテーブルMapCTATをＲＯＭ７２に記憶させていて、同テーブルMapCTATと、電子制御スロットル弁モデルＭ１により推定された予測スロットル弁開度TAeと、に基づいて値Ct(TAe)・At(TAe)（＝MapCTAT(TAe)）を求める。
【００５８】
更に、スロットルモデルＭ１１は、値Pm/Paと値Φ(Pm/Pa)との関係を規定するテーブルMapΦをＲＯＭ７２に記憶させていて、後述する第１吸気管モデルＭ１３によりk-1回目の推定時に推定された吸気管部内圧力Pm(k-1)を吸気圧力センサ６３により検出された吸気圧力Paで除した値Pm(k-1)/Paと、前記テーブルMapΦと、から値Φ(Pm(k-1)/Pa)（＝MapΦ(Pm(k-1)/Pa)）を求める。
【００５９】
スロットルモデルＭ１１は、以上のように求めた値Ct(TAe）・At(TAe)及び値Φ(Pm(k-1)/Pa)と、上記吸気圧力Pa及び吸気温度センサ６２により検出された吸気温度Taと、を上記(1)式に適用してスロットル通過空気流量mt(k-1)を求める。
【００６０】
（吸気弁モデルＭ１２）
吸気弁モデルＭ１２は、上記吸気管部内圧力Pm及び上記吸気管部内の空気の温度である吸気管部内温度（即ち、スロットル弁４５から吸気弁３２までの吸気通路内の空気の温度であるスロットル弁下流温度）Tm等から吸気弁３２の周囲を通過して気筒（燃焼室２５）内に流入する空気の流量である筒内流入空気流量mcを推定するモデルである。吸気行程（吸気弁３２の閉弁時も含む）における気筒内の圧力は吸気弁３２の上流の圧力、即ち、吸気管部内圧力Pmとみなすことができるので、筒内流入空気流量mcは吸気弁閉弁時の吸気管部内圧力Pmに比例すると考えることができる。そこで、吸気弁モデルＭ１２は、筒内流入空気流量mcを、本モデルを表す一般化された数式であり、経験則に基づく下記(3)式に従って求める。
mc＝（Ta/Tm）・（c・Pm−d）  …(3)
【００６１】
上記(3)式において、値cは比例係数及び値dは気筒内に残存していた既燃ガス量を反映した値である。値cは、エンジン回転速度NE及び吸気弁３２の開閉タイミングVTと値cとの関係を規定するテーブルMapC、現時点のエンジン回転速度NE及び現時点の吸気弁３２の開閉タイミングVTから求めることができる(c=MapC(NE,VT))。テーブルMapCは、ＲＯＭ７２に記憶されている。同様に、値dは、エンジン回転速度NE及び吸気弁３２の開閉タイミングVTと値dとの関係を規定するテーブルMapD、現時点のエンジン回転速度NE及び現時点の吸気弁３２の開閉タイミングVTから求めることができる(d=MapD(NE,VT))。テーブルMapDは、ＲＯＭ７２に記憶されている。
【００６２】
吸気弁モデルＭ１２は、後述する第１吸気管モデルＭ１３によりk-1回目の推定時に推定された吸気管部内圧力Pm(k-1)及び吸気管部内温度Tm(k-1)と、現時点の吸気温度Taと、を上記(3)式に適用し、筒内流入空気流量mc(k-1)を推定する。
【００６３】
（第１吸気管モデルＭ１３）
第１吸気管モデルＭ１３は、本モデルを表す一般化された数式であって吸気管部（吸気通路の所定領域）内の空気に関する質量保存則に基づいた下記(4)式、本モデルを表す一般化された数式であって熱伝達エネルギーが０であると仮定した場合における吸気管部内の空気に関するエネルギー保存則に基づいた下記(5)式、吸気管部に流入する空気の流量（即ち、スロットル通過空気流量）mt、吸気温度Ta及び吸気管部から流出する空気の流量（即ち、筒内流入空気流量）mcから、吸気管部内圧力（スロットル弁下流圧力）Pm及び吸気管部内温度（スロットル弁下流温度）Tmを求めるモデルである。なお、下記(4)式及び下記(5)式において、Vmは吸気管部（スロットル弁４５から吸気弁３２までの吸気通路）の容積である。
d(Pm/Tm）/dt＝(R/Vm)・(mt−mc)  …(4)
dPm/dt＝κ・(R/Vm)・(mt・Ta−mc・Tm)  …(5)
【００６４】
第１吸気管モデルＭ１３は、上記(4)式及び上記(5)式をそれぞれ差分法により離散化して得られる下記(6)式及び下記(7)式と、スロットルモデルＭ１１により取得されたスロットル通過空気流量mt(k-1)と、吸気弁モデルＭ１２により取得された筒内流入空気流量mc(k-1)と、現時点の吸気温度Taと、本モデルによりk-1回目の推定時に推定された吸気管部内圧力Pm(k-1)及び吸気管部内温度Tm(k-1)と、タイムステップΔtと、に基づいて最新の吸気管部内圧力Pm(k)及び吸気管部内温度Tm(k)を推定する。ただし、吸気管部内圧力Pm及び吸気管部内温度Tmの推定が一度も行われていないとき（本モデルにより１回目の推定を行うとき（本例では、内燃機関１０の運転開始時））、第１吸気管モデルＭ１３は、吸気管部内圧力Pm(0)及び吸気管部内温度Tm(0)として、吸気圧力Pa及び吸気温度Taをそれぞれ採用する。
(Pm/Tm)(k)＝(Pm/Tm)(k-1)＋Δt・(R/Vm)・(mt(k-1)−mc(k-1))  …(6)
Pm(k)＝Pm(k-1)＋Δt・κ・(R/Vm)・(mt(k-1)・Ta−mc(k-1)・Tm(k-1))  …(7)
【００６５】
ここで、第１吸気管モデルＭ１３を記述した上記(4)式及び上記(5)式の導出過程について説明する。先ず、吸気管部内の空気に関する質量保存側に基づく(4)式について検討する。吸気管部内の総空気量をMとすると、総空気量Mの単位時間あたりの変化量（時間的変化）は、吸気管部に流入する空気の流量に相当するスロットル通過空気流量mtと、同吸気管部から流出する空気の流量に相当する筒内流入空気流量mcと、の差であるから、質量保存則に基づく下記(8)式が得られる。
dM／dt＝mt−mc  …(8)
【００６６】
また、吸気管部内の空気の圧力及び温度が空間的に一様であることを仮定すると、状態方程式に基づく下記(9)式が得られる。そして、上記(8)式に下記(9)式を代入して総空気量Mを消去するとともに、吸気管部の容積Vmが変化しないことを考慮すると、質量保存則に基づく上記(4)式が得られる。
Pm・Vm＝M・R・Tm  …(9)
【００６７】
次に、吸気管部内の空気に関するエネルギー保存則に基づく上記(5)式について検討する。吸気管部内の空気のエネルギーM・Cv・Tm（Cvは空気の定容比熱）の単位時間あたりの変化量（d(M・Cv・Tm)/dt）は、単位時間あたりの吸気管部内の空気のエネルギーの増加分（単位時間あたりに吸気管部内の空気に与えられるエネルギー）と、単位時間あたりの吸気管部内の空気のエネルギーの減少分（単位時間あたりに吸気管部内の空気から奪われるエネルギー）と、の差に等しい。以下、吸気管部内の空気のエネルギーのすべてが温度上昇に寄与する（即ち、運動エネルギーを無視する）ことを仮定する。
【００６８】
上記吸気管部内の空気のエネルギーの増加分は、吸気管部の壁面から吸気管部内の空気へ伝達される熱エネルギーである熱伝達エネルギーが０であることを仮定すると、単位時間あたりに吸気管部に流入する空気が保有するエネルギー（単位時間あたりに吸気管部に流入する空気のエネルギー、即ち、流入エネルギー）のみである。この流入エネルギーは、Cp・mt・Taと表される。ここで、Cpは空気の定圧比熱である。一方、上記吸気管部内の空気のエネルギーの減少分は、吸気管部から流出する空気が保有するエネルギー（吸気管部から流出する空気のエネルギー、即ち、流出エネルギー）Cp・mt・Ticである。
【００６９】
従って、吸気管部内の空気に関するエネルギー保存則に基づく下記(10)式が得られる。
d(M・Cv・Tm)／dt＝Cp・mt・Ta−Cp・mc・Tm  …(10)
【００７０】
ところで、比熱比κは下記(11)式、マイヤーの関係は下記(12)式で示されるから、上記(9)式（Pic・Vic＝M・R・Tic）、下記(11)式及び下記(12)式を用いて上記(10)式を変形することにより、上記(5)式が得られる。ここで、吸気管部の容積Vmは変化しないことが考慮されている。
κ＝Cp／Cv  …(11)
Cp＝Cv＋R  …(12)
【００７１】
（吸気弁モデルＭ１４）
吸気弁モデルＭ１４は、上記吸気弁モデルＭ１２と同様のモデルを含んでいる。吸気弁モデルＭ１４においては、上記第１吸気管モデルＭ１３によりk回目の推定時に推定された最新の吸気管部内圧力Pm(k)及び吸気管部内温度Tm(k)と、現時点の吸気温度Taと、を本モデルを表す一般化された数式であり上記経験則に基づく(3)式（mc＝（Ta/Tm）・（c・Pm−d））に適用して最新の筒内流入空気流量mc(k)を求める。そして、吸気弁モデルＭ１４は、求めた筒内流入空気流量mc(k)に現時点のエンジン回転速度NE及び現時点の吸気弁３２の開閉タイミングVTから算出される吸気弁３２が開弁してから閉弁するまでの時間（吸気弁開弁時間）Tintを乗じることにより吸気行程において吸気弁３２が閉弁する時点にて気筒内に導入されている空気の量である筒内空気量KLを求める。
【００７２】
（第２空気モデルＭ２０）
第２空気モデルＭ２０は、第１吸気管モデルＭ１３に代えて第２吸気管モデルＭ２３を備える点、及び、熱伝達モデルＭ２４を備える点、のみにおいて上記第１空気モデルＭ１０と相違している。以下、かかる相違点を中心として説明する。
【００７３】
第２空気モデルＭ２０は、電子制御スロットル弁モデルＭ１により推定されたスロットル弁開度（予測スロットル弁開度）TAeと、吸気通路部壁面温度推定手段Ｍ２により推定されたサージタンク壁面温度Tst及びインテークマニホールド壁面温度Timと、エネルギー保存則、運動量保存則及び質量保存則等の物理法則に基づいて構築された物理モデルと、に基づいて現時点よりも先の時点の筒内空気量KLを推定するようになっている。この物理モデルは、特開２００４−２９３５４６号公報等に詳細に開示されている。
【００７４】
第２空気モデルＭ２０は、図４に示したように、スロットルモデルＭ２１、吸気弁モデルＭ２２、第２吸気管モデルＭ２３、熱伝達モデルＭ２４及び吸気弁モデルＭ２５を備えている。
スロットルモデルＭ２１、吸気弁モデルＭ２２及び吸気弁モデルＭ２５は、第１空気モデルＭ１０が備えるスロットルモデルＭ１１、吸気弁モデルＭ１２及び吸気弁モデルＭ１４とそれぞれ同一のモデルである。
【００７５】
（第２吸気管モデルＭ２３）
第２吸気管モデルＭ２３は、熱伝達エネルギーが０であると仮定した場合における吸気管部内の空気に関するエネルギー保存則に基づく上記(5)式に代えて、熱伝達エネルギーが上記吸気管部内の空気のエネルギーの増加分として取り扱われるエネルギー保存則に基づく数式を用いる点のみにおいて、第１空気モデルＭ１０における第１吸気管モデルＭ１３と相違している。
【００７６】
より具体的に述べると、上記吸気管部内の空気のエネルギーの増加分は、熱伝達エネルギーが０であることを仮定しない場合、熱伝達エネルギーと流入エネルギーとの和である。従って、本モデルにおける吸気管部内の空気に関するエネルギー保存則に基づく数式は、単位時間あたりに吸気管部の壁面から吸気管部内の空気へ伝達される熱エネルギー（単位時間あたりの熱伝達エネルギー）Qを流入エネルギーに加えることにより得られる。即ち、熱伝達エネルギーQを上記(10)式の右辺に加えることにより上記エネルギー保存則に基づく数式としての下記(13)式が得られる。
d(M・Cv・Tm)／dt＝Cp・mt・Ta−Cp・mc・Tm＋Q  … (13)
【００７７】
そして、第１吸気管モデルＭ１３と同様に、上記(9)式、上記(11)式及び上記(12)式を用いて上記(13)式を変形することにより、本モデルを表す一般化された数式のうちの吸気管部内の空気に関するエネルギー保存則に基づく数式である下記(14)式が得られる。
dPm/dt＝κ・(R/Vm)・(mt・Ta−mc・Tm＋Q/Cp)  …(14)
【００７８】
第２吸気管モデルＭ２３は、上記(6)式と、上記(14)式を差分法により離散化して得られる下記(15)式と、スロットルモデルＭ２１により取得されたスロットル通過空気流量mt(k-1)と、吸気弁モデルＭ２２により取得された筒内流入空気流量mc(k-1)と、後述する熱伝達モデルＭ２４により取得された熱伝達エネルギーQ(k-1)と、現時点の吸気温度Taと、本モデルによりk-1回目の推定時に推定された吸気管部内圧力Pm(k-1)及び吸気管部内温度Tm(k-1)と、タイムステップΔtと、に基づいて最新の吸気管部内圧力Pm(k)及び吸気管部内温度Tm(k)を推定する。
Pm(k)＝Pm(k-1)＋Δt・κ・(R/Vm)・(mt(k-1)・Ta−mc(k-1)・Tm(k-1)
＋Q(k-1)/Cp)  …(15)
【００７９】
（熱伝達モデルＭ２４）
熱伝達モデルＭ２４は、サージタンク壁面温度Tst、インテークマニホールド壁面温度Tim及び吸気管部内温度Tm等から上記第２吸気管モデルＭ２３において用いられる単位時間あたりの熱伝達エネルギーQを推定するモデルである。
【００８０】
熱伝達エネルギーQは、サージタンク４２の内壁面からサージタンク４２内の空気に伝達される熱エネルギー（サージタンク熱伝達エネルギー）Qstと、インテークマニホールド４１の内壁面からインテークマニホールド４１内の空気に伝達される熱エネルギー（インテークマニホールド熱伝達エネルギー）Qimと、の和により下記(16)式のように表される。
Q＝Qst＋Qim  …(16)
【００８１】
ところで、サージタンク４２内においては、空気が比較的長く滞留するので、サージタンク４２の内壁面とサージタンク４２内の空気との間の熱伝達は、自然対流による熱伝達が主であると考えることができる。そこで、熱伝達モデルＭ２４は、サージタンク熱伝達エネルギーQstを、本モデルの一部を表す一般化された数式であり、経験則に基づく下記(17)式及び下記(18)式に従って求める。
Qst＝Ast・hwst・(Tst−Tm)  …(17)
hwst＝f1(Tst−Tm)  …(18)
【００８２】
ここで、Astはサージタンク４２の内壁面の表面積に相当する値であり、hwstは自然対流熱伝達率である。また、関数f1は、図５に示したように、サージタンク壁面温度Tstと吸気管部内温度Tmとの差である温度差(Tst−Tm)にかかわらず略一定となる値を有する関数である。なお、関数f1は、温度差(Tst−Tm)が大きくなるほど大きい値を有する関数（温度差(Tst−Tm)に関して単調増加する関数f1）であってもよい。
【００８３】
一方、インテークマニホールド４１内においては、空気が比較的短い時間のうちに通過するので、インテークマニホールド４１の内壁面とインテークマニホールド４１内の空気との間の熱伝達は、強制対流による熱伝達が主であると考えることができる。そこで、熱伝達モデルＭ２４は、インテークマニホールド熱伝達エネルギーQimを、本モデルの一部を表す一般化された数式であり、経験則に基づく下記(19)式及び下記(20)式に従って求める。
Qim＝Aim・hwim・(Tim−Tm)  …(19)
hwim＝f2(mc)  …(20)
【００８４】
ここで、Aimはインテークマニホールド４１の内壁面の表面積に相当する値であり、hwimは強制対流熱伝達率である。また、関数f2は、図６に示したように、筒内流入空気流量mcが大きくなるほど大きい値を有する関数である。本例では、f2＝kmc・mc0.8（kmcは定数）である。
【００８５】
熱伝達モデルＭ２４は、第２吸気管モデルＭ２３によりk-1回目の推定時に推定された吸気管部内温度Tm(k-1)と、吸気通路部壁面温度推定手段Ｍ２により推定されたサージタンク壁面温度Tst及びインテークマニホールド壁面温度Timと、を上記(16)〜(20)式に適用することにより、熱伝達エネルギーQ(k-1)を推定する。
【００８６】
＜作動の詳細＞
次に、電気制御装置７０の実際の作動について、図７〜図１０を参照しながら説明する。
【００８７】
（目標スロットル弁開度設定）
電気制御装置７０のＣＰＵ７１は、上記電子制御スロットル弁ロジックＡ１の機能を達成するための図示しない目標スロットル弁開度設定ルーチンを所定の演算周期Δt1（本例では、２ｍｓ）の経過毎に実行するようになっている。
【００８８】
従って、所定のタイミングになると、ＣＰＵ７１は、前回までのこのルーチンの実行により設定されている目標スロットル弁開度TAt(1)〜TAt(Ntd)を値の順序を維持したまま目標スロットル弁開度TAt(0)〜TAt(Ntd-1)にシフトさせる。ここで、Ntdは、遅延時間ＴＤ（本例では、６４ｍｓ）を上記演算周期Δt1で除した値（本例では、３２）である。
【００８９】
次いで、ＣＰＵ７１は、アクセル開度センサ６８により検出されたアクセルペダル操作量Accpを読み込むとともに、読み込んだアクセルペダル操作量Accpと、上記テーブルMapTAtと、に基づいて暫定目標スロットル弁開度TAt1（＝MapTAt(Accp)）を決定する。そして、ＣＰＵ７１は、現時点よりも遅延時間ＴＤだけ先の時点（スロットル弁開度推定可能時点）のスロットル弁開度の目標値（目標スロットル弁開度）TAt(Ntd)を現時点にて決定された暫定目標スロットル弁開度TAt1に設定する。
【００９０】
そして、ＣＰＵ７１は、設定された現時点の目標スロットル弁開度TAt(0)に応じた駆動信号をスロットル弁アクチュエータ４５ａに対して送出する。このようにして、現時点よりも遅延時間ＴＤだけ前の時点にて検出されたアクセルペダル操作量Accpに基づく駆動信号が現時点にてスロットル弁アクチュエータ４５ａに対して送出される。これにより、実際のスロットル弁開度TAは、スロットル弁アクチュエータ４５ａが駆動信号を受信してからそれほど遅れることなく現時点の目標スロットル弁開度TAt(0)と一致する。
【００９１】
（スロットル弁開度推定）
一方、ＣＰＵ７１は、上記電子制御スロットル弁モデルＭ１の機能を達成するための図示しないスロットル弁開度推定ルーチンを上記目標スロットル弁開度設定ルーチンに続いて実行するようになっている。
【００９２】
従って、上記目標スロットル弁開度設定ルーチンの実行が終了すると、ＣＰＵ７１は、スロットル弁開度推定ルーチンの処理を開始し、現時点よりも遅延時間ＴＤだけ先の時点の予測スロットル弁開度TAe(Ntd)を上記目標スロットル弁開度設定ルーチンにおいて設定された現時点よりも遅延時間ＴＤだけ先の時点の目標スロットル弁開度TAt(Ntd)に設定する。従って、ＣＰＵ７１がこのルーチンを実行することにより、現時点から（現時点よりも）遅延時間ＴＤだけ先の時点までのスロットル弁開度TAが推定（予測）された（即ち、予測スロットル弁開度TAe(0)〜TAe(Ntd)が算出された）状態が常に維持される。
【００９３】
（空気モデル選択）
一方、ＣＰＵ７１は、図７にフローチャートにより示した空気モデル選択ルーチンを所定の演算周期Δt2（本例では、８ｍｓ）の経過毎に実行するようになっている。
【００９４】
従って、所定のタイミングになると、ＣＰＵ７１は、ステップ７００から処理を開始してステップ７０５に進み、吸気温度センサ６２により検出された吸気温度Taを読み込む。次いで、ＣＰＵ７１は、ステップ７１０に進んで冷却水温度センサ６７により検出された冷却水温度Twを読み込む。
【００９５】
そして、ＣＰＵ７１は、ステップ７１５に進んで、上記テーブルMapTstと、上記ステップ７０５にて読み込まれた吸気温度Taと、上記ステップ７１０にて読み込まれた冷却水温度Twと、に基づいて、上記熱エネルギー割合に影響を与える運転状態量の１つとしてのサージタンク壁面温度Tstを推定（取得）する。次に、ＣＰＵ７１は、ステップ７２０に進んで、上記テーブルMapTimと、上記ステップ７１０にて読み込まれた冷却水温度Twと、に基づいて、上記熱エネルギー割合に影響を与える運転状態量の１つとしてのインテークマニホールド壁面温度Timを推定（取得）する。
【００９６】
次いで、ＣＰＵ７１は、ステップ７２５に進んで、上記スロットル弁開度推定ルーチンにより設定されている予測スロットル弁開度TAe(m)（mは、０〜Ntdの整数）から、現時点より所定の時間間隔Δt0だけ後の時点と最も近い時点のスロットル弁開度として推定された予測スロットル弁開度TAe(n)を予測スロットル弁開度TA(k)として読み込む。即ち、ＣＰＵ７１は、上記熱エネルギー割合に影響を与える運転状態量の１つとしての予測スロットル弁開度TA(k)を取得する。
【００９７】
ここで、時間間隔Δt0は、特定の気筒の燃料噴射開始時期前の所定の燃料噴射量決定時点（燃料噴射量を決定する必要がある最終の時点、本例では、特定の気筒のクランク角が吸気行程開始時点（その気筒の吸気弁３２の開弁時）近傍の上死点（吸気上死点）よりも７５°だけ進角したクランク角に一致した時点）から吸気行程終了時点（その気筒の吸気弁３２の閉弁時）までの時間である。また、値kは本ルーチンの実行が開始される毎に１が加算される整数であり、本ルーチンの実行が開始された回数を表すようになっている。
【００９８】
以下、説明の便宜上、前回の演算時点（本ルーチンをk-1回目に実行している時点）において同ステップ７２５にて読み込んだ予測スロットル弁開度TA(k-1)に対応する時点を前回推定時点t1とし、今回の演算時点（本ルーチンをk回目に実行している時点）において同ステップ７２５にて読み込んだ予測スロットル弁開度TA(k)に対応する時点を今回推定時点t2とする（スロットル弁開度推定可能時点、所定の時間間隔Δt0、前回推定時点t1及び今回推定時点t2の関係を示した模式図である図８を参照。）。
【００９９】
そして、ＣＰＵ７１は、ステップ７３０に進んで、運転状態量条件を満足する（運転状態量条件が成立している）か否かを判定する。ここで、運転状態量条件は、（１）上記ステップ７１５にて推定されたサージタンク壁面温度Tstが上記閾値温度αよりも低く、且つ、（２）上記ステップ７２０にて推定されたインテークマニホールド壁面温度Timが上記閾値温度βよりも低く、且つ、（３）前回の演算時点において上記ステップ７２５にて読み込んだ予測スロットル弁開度TA(k-1)が上記閾値開度γよりも大きい、という前述した条件である。なお、ステップ７１５〜ステップ７３０の処理が実行されることは、運転状態量条件判定手段の機能が達成されることに対応している。
【０１００】
まず、内燃機関１０の運転が開始した直後の時点であって、運転者がアクセルペダル８１を操作することによりアクセルペダル操作量Accpが比較的大きくなり、その結果、スロットル弁開度TAが上記閾値開度γよりも大きくなった場合から説明する。この場合、内燃機関１０の温度が比較的低いので、サージタンク壁面温度Tstは上記閾値温度αよりも低く、且つ、インテークマニホールド壁面温度Timは上記閾値温度βよりも低い。
【０１０１】
従って、ＣＰＵ７１は、ステップ７３０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ７３５に進み、使用空気モデルフラグXamの値を「１」に設定する。ここで、使用空気モデルフラグXamは、使用される予定の空気モデルを表すフラグであって、その値が「１」であれば第１空気モデルＭ１０を使用する予定であり、「２」であれば第２空気モデルＭ２０を使用する予定であることを示す。後述する通り、使用空気モデルフラグXamの値は、本ルーチンにおいて、運転状態量条件を満足する（運転状態量条件が成立している）ときに「１」に設定され、運転状態量条件を満足しない（運転状態量条件が成立していない）ときに「２」に設定される。なお、ステップ７３５の処理が実行されることは、筒内空気量推定切替手段の機能の一部が達成されることに対応している。
そして、ＣＰＵ７１はステップ７９９に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【０１０２】
（筒内空気量推定）
一方、ＣＰＵ７１は、図９にフローチャートにより示した筒内空気量推定ルーチンを空気モデル選択ルーチンに続いて実行するようになっている。
【０１０３】
従って、所定のタイミングになると、ＣＰＵ７１は、ステップ９００から処理を開始してステップ９０５に進み、上記スロットルモデルＭ１１（又は、スロットルモデルＭ２１）により前回推定時点t1のスロットル通過空気流量mt(k-1)を求める。
【０１０４】
より具体的に述べると、ＣＰＵ７１は、上記空気モデル選択ルーチンの前回の実行時において上記ステップ７２５にて読み込んだ予測スロットル弁開度TA(k-1)と、上記テーブルMapCTATと、に基づいて値CtAt(TA(k-1))を求める。
【０１０５】
更に、ＣＰＵ７１は、本ルーチンの前回実行時において後述するステップ９２０又はステップ９５５にて求められた前回推定時点t1における吸気管部内圧力Pm(k-1)を吸気圧力センサ６３により検出された吸気圧力Paにより除した値Pm(k-1)/Paと、上記テーブルMapΦと、に基づいて値Φ(Pm(k-1)/Pa)を求める。
【０１０６】
加えて、ＣＰＵ７１は、求められた値CtAt(TA(k-1))及び値Φ(Pm(k-1)/Pa)と、上記吸気圧力Pa及び吸気温度センサ６２により検出された吸気温度Taと、を上記スロットルモデルＭ１１を表す(1)式に基づくステップ９０５内に示した式に適用してスロットル通過空気流量mt(k-1)を求める。
【０１０７】
次いで、ＣＰＵ７１は、ステップ９１０に進んで上記吸気弁モデルＭ１２（又は、吸気弁モデルＭ２２）により前回推定時点t1の筒内流入空気流量mc(k-1)を求める。
より具体的に述べると、ＣＰＵ７１は、クランクポジションセンサ６６により検出されたエンジン回転速度NEと、現時点の吸気弁３２の開閉タイミングVTと、上記テーブルMapC及び上記テーブルMapDと、に基づいて値ｃ及び値ｄを求める。更に、ＣＰＵ７１は、求められた値ｃ及び値ｄを上記吸気弁モデルＭ１２を表す(3)式に基づくステップ９１０内に示した式に適用して筒内流入空気流量mc(k-1)を求める。
【０１０８】
そして、ＣＰＵ７１は、ステップ９１５に進んで、使用空気モデルフラグXamの値が「１」であるか否かを判定する。この時点では、使用空気モデルフラグXamの値が「１」であるので、ＣＰＵ７１は、ステップ９１５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ９２０に進む。なお、ステップ９１５の処理が実行されることは、筒内空気量推定切替手段の機能の一部が達成されることに対応している。
【０１０９】
ステップ９２０にてＣＰＵ７１は、上記第１吸気管モデルＭ１３により今回推定時点t2の（最新の）吸気管部内圧力Pm(k)及び吸気管部内温度Tm(k)を求める。
より具体的に述べると、ＣＰＵ７１は、今回推定時点t2と前回推定時点t1との差であるタイムステップΔt（＝t2−t1）と、上記求められたスロットル通過空気流量mt(k-1)と、上記求められた筒内流入空気流量mc(k-1)と、本ルーチンの前回実行時において求められた前回推定時点t1の吸気管部内圧力Pm(k-1)及び吸気管部内温度Tm(k-1)と、を上記第１吸気管モデルＭ１３を表す(4)式及び(5)式を離散化した(6)式及び(7)式（ステップ９２０内に示した式（差分方程式））に適用して、今回推定時点t2の吸気管部内圧力Pm(k)及び吸気管部内温度Tm(k)を求める。
【０１１０】
そして、ＣＰＵ７１は、ステップ９２５に進んで上記吸気弁モデルＭ１４（又は、吸気弁モデルＭ２５）により今回推定時点t2の（最新の）筒内流入空気流量mc(k)を求める。
より具体的に述べると、ＣＰＵ７１は、上記ステップ９２０にて求められた今回推定時点t2の吸気管部内圧力Pm(k)及び吸気管部内温度Tm(k)と、上記ステップ９１０にて求められた値ｃ及び値ｄと、を上記吸気弁モデルＭ１４を表す(3)式に基づくステップ９２５内に示した式に適用して筒内流入空気流量mc(k)を求める。
【０１１１】
次いで、ＣＰＵ７１は、ステップ９３０に進んで、検出されたエンジン回転速度NEと、現時点の吸気弁３２の開閉タイミングVTと、に基づいて吸気弁開弁時間（気筒内に空気を導入するために吸気弁３２が開弁してから閉弁するまでの時間）Tintを求め、続くステップ９３５にて同求められた吸気弁開弁時間Tintを上記ステップ９２５にて求められた筒内流入空気流量mc(k)に乗じることにより今回推定時点t2における筒内空気量KLを求める。
そして、ＣＰＵ７１はステップ９９９に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【０１１２】
以上のように推定される筒内空気量KLについて、更に、説明する。ここで、説明の便宜上、クランク軸２４が３６０°だけ回転する間に経過する時間よりも上記筒内空気量推定ルーチンの演算周期Δt2が十分に短い場合であって、且つ、上記時間間隔Δt0が大きく変化しない場合を考える。このとき、今回推定時点t2は、上述した筒内空気量推定ルーチンの実行が繰り返される毎にほぼ演算周期Δt2だけ先の時点へと移行していく。そして、上記燃料噴射量決定時点にて本ルーチンが実行されると、今回推定時点t2は上記吸気行程終了時点（上記特定の気筒の吸気弁３２の閉弁時）と略一致する。従って、この時点にて算出される筒内空気量KLは、上記吸気行程終了時点の筒内空気量の推定値となっている。
【０１１３】
なお、ステップ９０５、ステップ９１０及びステップ９２０〜ステップ９３５の処理が実行されることは、第１筒内空気量推定手段の機能が達成されることに対応している。
【０１１４】
（燃料噴射量決定）
一方、ＣＰＵ７１は、図示しない燃料噴射量決定ルーチンを上記燃料噴射量決定時点が到来する毎に実行する。なお、燃料噴射量決定ルーチンが実行されることは、噴射量決定ロジックＡ２の機能が達成されることに対応している。
【０１１５】
従って、所定のタイミングになると、ＣＰＵ７１は燃料噴射量決定ルーチンの処理を開始し、内燃機関１０の運転状態に応じて目標空燃比AbyFを決定し、同ルーチンの実行時において求められている最新の筒内空気量KLを決定された目標空燃比AbyFにより除した値に定数Kfを乗じることにより、燃料噴射量fiを決定する。そして、ＣＰＵ７１は、決定された燃料噴射量fiに応じた指示信号をインジェクタ３９に対して送出する。なお、本例においては、定数Kfは、「１」に設定され、目標空燃比AbyFは、理論空燃比に設定されている。
【０１１６】
このように、運転状態量条件が満足される場合には、熱伝達エネルギーが０であるとの仮定の下でエネルギー保存則に基づいて構築された第１空気モデルＭ１０を用いて筒内空気量KLが推定される。
【０１１７】
この場合においては、サージタンク壁面温度Tst及びインテークマニホールド壁面温度Timが十分に低いので、熱伝達エネルギーが十分に小さい。更に、この場合においては、スロットル弁開度TAが十分に大きいので、吸気管部内を通過する空気の流量は十分に多い。従って、上記熱エネルギー割合は十分に小さい。
【０１１８】
その結果、第１空気モデルＭ１０を用いることにより筒内空気量KLを十分に高い精度にて推定することができる。更に、第２空気モデルＭ２０を用いる場合よりも計算負荷を軽減することができる。即ち、運転状態量条件が満足されるときには、筒内空気量KLの推定精度を極力高く維持しながら計算負荷を軽減することができる。
【０１１９】
次に、運転者がアクセルペダル８１を操作することによりアクセルペダル操作量Accpが比較的小さくなり、その結果、スロットル弁開度TAが上記閾値開度γよりも小さくなった場合について説明を続ける。
【０１２０】
この場合、ＣＰＵ７１が図７の空気モデル選択ルーチンの処理を開始してステップ７３０に進んだとき、ＣＰＵ７１は、同ステップ７３０にて「Ｎｏ」と判定してステップ７４０に進む。ＣＰＵ７１は、ステップ７４０にて使用空気モデルフラグXamの値を「２」に設定し、ステップ７９９に進んで本ルーチンを一旦終了する。なお、ステップ７４０の処理が実行されることは、筒内空気量推定切替手段の機能の一部が達成されることに対応している。
【０１２１】
更に、ＣＰＵ７１が図９の筒内空気量推定ルーチンの実行を開始すると、ＣＰＵ７１は、使用空気モデルフラグXamの値が「１」であるか否かを判定するステップ９１５に進んだとき、同ステップ９１５にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ９５０に進んで上記熱伝達モデルＭ２４により熱伝達エネルギーQ(k-1)を求めるため、図１０のフローチャートに示したステップ１０００に進む。
【０１２２】
そして、ＣＰＵ７１は、ステップ１００５に進んで吸気温度センサ６２により検出された吸気温度Taを読み込むとともに、続くステップ１０１０にて冷却水温度センサ６７により検出された冷却水温度Twを読み込む。
【０１２３】
次いで、ＣＰＵ７１は、ステップ１０１５に進んで、上記ステップ１００５にて読み込んだ吸気温度Taと、上記ステップ１０１０にて読み込んだ冷却水温度Twと、上記テーブルMapTstと、に基づいてサージタンク壁面温度Tstを推定する。なお、ステップ１０１５の処理が実行されることは、吸気通路部壁面温度推定手段Ｍ２の機能の一部が達成されることに対応している。
【０１２４】
そして、ＣＰＵ７１は、ステップ１０２０に進んで、上記筒内空気量推定ルーチンの前回実行時において上記ステップ９２０又は後述するステップ９５５にて求められた前回推定時点t1における吸気管部内温度Tm(k-1)を上記ステップ１０１５にて推定されたサージタンク壁面温度Tstから減じた値Tst-Tm(k-1)と、上記関数f1と、に基づいて自然対流熱伝達率hwstを求める。
【０１２５】
次いで、ＣＰＵ７１は、ステップ１０２５に進んで、上記値Tst-Tm(k-1)と、上記ステップ１０２０にて求められた自然対流熱伝達率hwstと、を上記熱伝達モデルＭ２４を表す(17)式に基づくステップ１０２５内に示した式に適用してサージタンク熱伝達エネルギーQstを推定する。
【０１２６】
次に、ＣＰＵ７１は、ステップ１０３０に進んで上記ステップ１０１０にて読み込んだ冷却水温度Twと、上記テーブルMapTimと、に基づいてインテークマニホールド壁面温度Timを推定する。なお、ステップ１０３０の処理が実行されることは、吸気通路部壁面温度推定手段Ｍ２の機能の一部が達成されることに対応している。
【０１２７】
そして、ＣＰＵ７１は、ステップ１０３５に進んで、上記筒内空気量推定ルーチンの今回実行時において上記ステップ９１０にて求められた前回推定時点t1における筒内流入空気流量mc(k-1)と、上記関数f2と、に基づいて強制対流熱伝達率hwimを求める。
【０１２８】
次いで、ＣＰＵ７１は、ステップ１０４０に進んで、上記筒内空気量推定ルーチンの前回実行時において上記ステップ９２０又は後述するステップ９５５にて求められた前回推定時点t1における吸気管部内温度Tm(k-1)を上記ステップ１０３０にて推定されたインテークマニホールド壁面温度Timから減じた値Tim-Tm(k-1)と、上記ステップ１０３５にて求められた強制対流熱伝達率hwimと、を上記熱伝達モデルＭ２４を表す(19)式に基づくステップ１０４０内に示した式に適用してインテークマニホールド熱伝達エネルギーQimを推定する。
【０１２９】
そして、ＣＰＵ７１は、ステップ１０４５に進んで上記ステップ１０２５にて推定されたサージタンク熱伝達エネルギーQstに上記ステップ１０４０にて推定されたインテークマニホールド熱伝達エネルギーQimを加えることにより前回推定時点t1の熱伝達エネルギーQ(k-1)を推定する。
そして、ＣＰＵはステップ１０９９を経由して図９のステップ９５５に進む。
【０１３０】
ステップ９５５にてＣＰＵ７１は、上記第２吸気管モデルＭ２３により今回推定時点t2の（最新の）吸気管部内圧力Pm(k)及び吸気管部内温度Tm(k)を求める。
より具体的に述べると、ＣＰＵ７１は、上記ステップ９５０にて推定された前回推定時点t1の熱伝達エネルギーQ(k-1)と、上記タイムステップΔt（＝t2−t1）と、上記求められたスロットル通過空気流量mt(k-1)と、上記求められた筒内流入空気流量mc(k-1)と、本ルーチンの前回実行時において求められた前回推定時点t1の吸気管部内圧力Pm(k-1)及び吸気管部内温度Tm(k-1)と、を上記第２吸気管モデルＭ２３を表す(4)式及び(14)式を離散化した(6)式及び(15)式（ステップ９５５内に示した式（差分方程式））に適用して、今回推定時点t2の吸気管部内圧力Pm(k)及び吸気管部内温度Tm(k)を求める。
【０１３１】
次いで、ＣＰＵ７１は、ステップ９２５以降のステップに進んで、今回推定時点t2における筒内空気量KLを求めた後、図９のルーチンを一旦終了する。
なお、ステップ９０５、ステップ９１０、ステップ９５０、ステップ９５５及びステップ９２５〜ステップ９３５の処理が実行されることは、第２筒内空気量推定手段の機能が達成されることに対応している。
【０１３２】
このように、運転状態量条件が満足されない場合には、第２空気モデルＭ２０を用いて筒内空気量KLが推定される。
この場合においては、スロットル弁開度TAが比較的小さいので、吸気管部内を通過する空気の流量は比較的少ない。即ち、上記流入エネルギーが比較的小さいので、上記熱エネルギー割合は比較的大きい。
【０１３３】
そこで、上述したように、第２空気モデルＭ２０を用いることにより、熱伝達エネルギーQによって筒内空気量KLが比較的大きく変化しても、筒内空気量KLを高い精度にて推定することができる。
【０１３４】
一方、内燃機関１０の運転に伴い燃焼室２５にて発生する熱エネルギーによりサージタンク４２が加熱されることによってサージタンク壁面温度Tstが上記閾値温度αよりも高くなった場合、又は、インテークマニホールド４１が加熱されることによってインテークマニホールド壁面温度Timが上記閾値温度βよりも高くなった場合について説明を続ける。
【０１３５】
この場合も、スロットル弁開度TAが上記閾値開度γよりも小さくなった場合と同様に、第２空気モデルＭ２０を用いて筒内空気量KLが推定される。この場合においては、サージタンク壁面温度Tst又はインテークマニホールド壁面温度Timが比較的高いので、熱伝達エネルギーが比較的大きい。従って、この場合においては、上記熱エネルギー割合は比較的大きい。そこで、上述したように、第２空気モデルＭ２０を用いることにより、熱伝達エネルギーQによって筒内空気量KLが比較的大きく変化しても、筒内空気量KLを高い精度にて推定することができる。
【０１３６】
以上説明したように、本発明による内燃機関の空気量推定装置の実施形態によれば、運転状態量条件が満足されるときには、第１空気モデルＭ１０（第１の物理モデル）を用いることにより筒内空気量KLの推定精度を極力高く維持しながら計算負荷を軽減することができる。一方、運転状態量条件が満足されないときには、第２空気モデルＭ２０（第２の物理モデル）を用いることにより、熱伝達エネルギーQによって筒内空気量KLが比較的大きく変化しても、筒内空気量KLを高い精度にて推定することができる。
【０１３７】
なお、本発明は上記実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、上記実施形態は、（１）サージタンク壁面温度Tstが上記閾値温度αよりも低いという条件、（２）インテークマニホールド壁面温度Timが上記閾値温度βよりも低いという条件、及び、（３）スロットル弁開度TAが上記閾値開度γよりも大きいという条件、からなる３つの条件のすべてに基づいて使用される予定の空気モデルを選択するように構成されていたが、（１）〜（３）の３つの条件のうちの１つの条件又は２つの条件のみに基づいて使用される予定の空気モデルを選択するように構成されていてもよい。
【０１３８】
より具体的に述べると、上記実施形態は、サージタンク壁面温度Tst及びインテークマニホールド壁面温度Tim（吸気通路の壁面の温度）にかかわらず（上記（１）の条件及び上記（２）の条件を用いることなく）、上記（３）の条件のみに基づいて、使用される予定の空気モデルを選択するように構成されていてもよい。一方、上記実施形態は、スロットル弁開度TAにかかわらず（上記（３）の条件を用いることなく）、上記（１）の条件及び上記（２）の条件の両方に基づいて、使用される予定の空気モデルを選択するように構成されていてもよい。更に、上記（１）の条件及び上記（２）の条件のいずれか一方のみに基づいて、使用される予定の空気モデルを選択するように構成されていてもよい。
【０１３９】
また、上記実施形態は、サージタンク壁面温度Tst及びインテークマニホールド壁面温度Timに代えて、吸気通路の壁面の温度を代表する温度Twallを取得し、取得された温度Twallが所定の閾値温度よりも低いか否かに基づいて、使用される予定の空気モデルを選択するように構成されていてもよい。
更に、上記実施形態は、吸気通路の壁面の温度を表す物理量として冷却水温度Twを採用してもよい。
【０１４０】
また、上記実施形態においては、熱伝達モデルＭ２４は、サージタンク４２内の空気の自然対流による熱伝達と、インテークマニホールド４１内の空気の強制対流による熱伝達と、を考慮に入れたモデルであったが、サージタンク４２内の空気の強制対流による熱伝達を更に考慮に入れてもよく、インテークマニホールド４１内の空気の自然対流による熱伝達を更に考慮に入れてもよい。また、熱伝達モデルＭ２４は、自然対流による熱伝達と、強制対流による熱伝達と、を区別することなく熱伝達エネルギーQを求めるモデルであってもよい。
【０１４１】
加えて、上記実施形態は、サージタンク壁面温度Tst及びインテークマニホールド壁面温度Timを予め記憶されたテーブルに基づいて推定するように構成されていたが、テーブルを用いることなく物理モデル等に基づいてサージタンク壁面温度Tst及びインテークマニホールド壁面温度Timを推定するように構成されていてもよい。また、上記実施形態は、サージタンク壁面温度Tst及びインテークマニホールド壁面温度Timを検出するセンサを備えていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１４２】
【図１】本発明の実施形態に係る内燃機関の空気量推定装置を火花点火式多気筒内燃機関に適用したシステムの概略構成図である。
【図２】筒内空気量を推定することにより燃料噴射量を決定するための手段及びモデルの機能ブロック図である。
【図３】図２に示した第１空気モデルの詳細な機能ブロック図である。
【図４】図２に示した第２空気モデルの詳細な機能ブロック図である。
【図５】図４に示した熱伝達モデルにより用いられる自然対流熱伝達率を決定するための関数を示すグラフである。
【図６】図４に示した熱伝達モデルにより用いられる強制対流熱伝達率を決定するための関数を示すグラフである。
【図７】図１に示したＣＰＵが実行するプログラムであって使用される予定の空気モデルを選択するためのプログラムを示したフローチャートである。
【図８】スロットル弁開度推定可能時点、所定の時間間隔Δt0、前回推定時点t1及び今回推定時点t2の関係を示した模式図である。
【図９】図１に示したＣＰＵが実行するプログラムであって筒内空気量を推定するためのプログラムを示したフローチャートである。
【図１０】図１に示したＣＰＵが実行するプログラムであって熱伝達エネルギーを推定するためのプログラムを示したフローチャートである。
【符号の説明】
【０１４３】
１０…内燃機関、２０…シリンダブロック部、２５…燃焼室、３１…吸気ポート、３２…吸気弁、３４…排気ポート、３５…排気弁、３９…インジェクタ、４０…吸気系統、４１…インテークマニホールド、４２…サージタンク、４３…吸気ダクト、４５…スロットル弁、４５ａ…スロットル弁アクチュエータ、６２…吸気温度センサ、６３…吸気圧力センサ、６４…スロットルポジションセンサ、６７…冷却水温度センサ、６８…アクセル開度センサ、７０…電気制御装置、７１…ＣＰＵ、８１…アクセルペダル、Ａ１…電子制御スロットル弁ロジック、Ａ２…噴射量決定ロジック、Ｍ１…電子制御スロットル弁モデル、Ｍ２…吸気通路部壁面温度推定手段、Ｍ３…空気モデル選択部、Ｍ１０…第１空気モデル、Ｍ２０…第２空気モデル、Ｍ１３…第１吸気管モデル、Ｍ２３…第２吸気管モデル、Ｍ２４…熱伝達モデル。
【図１】
2008144680.tif 000005
【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】
2008144680.tif 000011
【図８】
2008144680.tif 000012
【図９】
2008144680.tif 000013
【図１０】
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