(57)【要約】【課題】本発明はエアフロメータを備える内燃機関において始動時の吸入空気量を精度良く取得するための吸入空気量演算装置に関する。【解決手段】標準大気圧ＥＰＡの下、かつ標準スロットル開度ＴＡ０の下で内燃機関が始動される際に生ずる標準吸入空気量ｅｇａ０の経時的変化を、始動時吸気特性として記憶する。エアフロメータが正確に吸入空気量ｅｇａを検出し得る状態が形成されるまでは（ステップ１０４）、実機関回転数Ｎｅまたは始動後経過時間ｔを検出し（ステップ１０６）、その検出値に基づいて、上記始動時吸気特性に則って、現在の標準吸入空気量ｅｇａ０を算出する（ステップ１１０）。そのｅｇａ０を大気圧補正係数ｋｐａで補正して、実吸入空気量ｅｇａを算出する（ステップ１１２）。【選択図】　　　　図３
2004116304.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関に対して始動トルクを与える動力源と、
標準大気圧下および所定スロットル開度下で前記内燃機関が前記動力源により始動される際に生ずる標準吸入空気量の経時的変化を、始動時吸気特性として記憶する始動時吸気特性記憶手段と、
所定時点において、その時点の時間変数として、実機関回転数または始動後経過時間を取得する時間変数取得手段と、
前記始動時吸気特性と、前記所定時点における時間変数とに基づいて、前記所定時点における実吸入空気量を演算する実吸入空気量演算手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の吸入空気量演算装置。
【請求項２】
現状大気圧を取得する現状大気圧取得手段と、
前記現状大気圧と、前記標準大気圧とに基づいて、大気圧補正係数を算出する大気圧補正係数算出手段とを備え、
前記実吸入空気量算出手段は、前記始動時吸気特性および前記所定時点における時間変数に加えて、前記大気圧補正係数を基礎として前記所定時点における実吸入空気量を算出することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の吸入空気量演算装置。
【請求項３】
内燃機関に対して始動トルクを与える動力源と、
標準大気圧下および所定スロットル開度下で前記内燃機関が前記動力源により始動される際に生ずる標準機関回転数の経時的変化を、始動時回転数特性として記憶する始動時回転数特性記憶手段と、
前記標準大気圧下および前記所定スロットル開度下で前記内燃機関が前記動力源により始動される際に生ずる標準吸気管圧力の経時的変化を、始動時吸気管圧力特性として記憶する始動時吸気管圧力特性記憶手段と、
所定時点における実機関回転数を検出する機関回転数検出手段と、
前記標準機関回転数の経時特定が前記所定時点に対応するものとして定めている機関回転数を、前記所定時点における標準機関回転数として検出する標準機関回転数検出手段と、
前記始動時回転数特性が前記所定時点に対応するものとして定めている吸気管圧力を、前記所定時点における標準吸気管圧力として検出する標準吸気管圧力検出手段と、
前記所定時点における標準機関回転数と前記実機関回転数との差に基づいて、その差が吸気管圧力に与える影響を排除するための補正値を算出する補正値算出手段と、
前記所定時点における標準吸気管圧力と前記補正値とに基づいて、前記所定時点における実吸気管圧力を推定する実吸気管圧力推定手段と、
前記実吸気管圧力と、前記実機関回転数とに基づいて、前記所定時点における実吸入空気量を演算する実吸入空気量演算手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の吸入空気量演算装置。
【請求項４】
現状大気圧を取得する現状大気圧取得手段と、
前記現状大気圧と、前記標準大気圧とに基づいて、大気圧補正係数を算出する大気圧補正係数算出手段とを備え、
前記実吸気管圧力推定手段は、前記所定時点における標準吸気管圧力および前記補正値に加えて、前記大気圧補正係数を基礎として前記実吸気管圧力を推定することを特徴とする請求項３記載の内燃機関の吸入空気量演算装置。
【請求項５】
現状大気圧を取得する現状大気圧取得手段と、
前記現状大気圧と、前記標準大気圧とに基づいて、大気圧補正係数を算出する大気圧補正係数算出手段とを備え、
前記実吸入空気量演算手段は、前記実吸気管圧力および前記実機関回転数に加えて、前記大気圧補正係数を基礎として前記実吸入空気量を演算することを特徴とする請求項３記載の内燃機関の吸入空気量演算装置。
【請求項６】
前記補正値算出手段は、
機関回転数と前記標準機関回転数との間に生ずるずれを、吸気管圧力と前記標準機関回転数とのずれに換算するための換算値を、始動後経過時間との関係で定めた換算特性記憶手段と、
前記所定時点における始動後経過時間に基づいて、当該所定時間における換算値を特定する換算値特定手段とを備え、
前記所定時点における標準機関回転数と前記実機関回転数との差に加えて、当該所定時点における換算値を基礎として、前記補正値を算出することを特徴とする請求項３乃至５の何れか１項記載の内燃機関の吸入空気量演算装置。
【請求項７】
内燃機関の吸気通路を流れる吸入空気量を実測するエアフロメータと、
前記エアフロメータにより実測された実測吸入空気量と、前記実吸入空気量演算手段により演算された実吸入空気量とを比較する比較手段と、
内燃機関の始動後、前記実測吸入空気量と前記実吸入空気量とが一致するまでの間は前記実吸入空気量を制御用吸変数として採用し、一方、両者が一致した後は前記実測吸入空気量を制御用変数として採用する制御用変数採用手段と、
を備えることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項記載の内燃機関の吸入空気量演算装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の吸入空気量演算装置に係り、特に、エアフロメータを備える内燃機関において、始動時の吸入空気量を精度良く取得するうえで好適な内燃機関の吸入空気量演算装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開平１０−１０３０９１号公報（特許文献１）には、内燃機関の吸気通路に、空気流量センサ（エアフロメータ）を備えるシステムが開示されている。エアフロメータは、吸気通路の内部に空気の流れが生じた場合に、その流れの大きさに応じた出力を発する。エアフロメータによれば、その内部を流れる空気量と筒内に吸入される空気量とが等しい場合には、筒内に吸入される空気量を精度良く検出することができる。
【０００３】
ところで、内燃機関の始動時は、吸気通路の内部が大気圧となっている。そして、その始動の直後は、大気圧とされている吸気通路内の空気が、多量に筒内に吸入される。一方、エアフロメータの内部を流れる空気流量は、吸気管圧力が負圧化するのに伴って増加し、その始動の直後は大きな値にはならない。このため、エアフロメータによっては、内燃機関の始動直後に、筒内に吸入される空気量を正確に検知することはできない。
【０００４】
内燃機関において、始動直後から良好な空燃比制御を実現し、排気エミッション特性を良好に維持するためには、また、内燃機関の始動時におけるショックを和らげて良好な乗車特性を実現するためには、その始動の直後から、吸入空気量が精度良く検出できることが望ましい。上記従来の装置は、このような要求に応えるため、内燃機関の筒内に燃焼圧センサを配置し、内燃機関の始動直後は、そのセンサ出力に基づいて吸入空気量の多少を判断することとしている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−１０３０９１号公報
【特許文献２】
特開平８−１４４８２２号公報
【特許文献３】
特開平６−１２９３０７号公報
【特許文献４】
特開２０００−７３８２３号公報
【特許文献５】
特開平５−１４９１６７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の装置においては、燃焼圧センサを筒内に配置することが必須である。このため、この構成を採る場合は、システムのコストアップが生ずることがある。また、筒内の燃焼圧は、必ずしも吸入空気量と１対１で対応するものではない。更に、筒内の燃焼圧を燃焼圧センサにより正確に検知することは必ずしも容易ではない。このため、上記従来の構成は、吸入空気量の検出精度の面でも改良の余地を残すものである。
【０００７】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、システムのコストアップを伴うことなく実現することができ、かつ、内燃機関の始動直後の吸入空気量を精度良く検出することのできる吸入空気量演算装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の吸入空気量演算装置であって、
内燃機関に対して始動トルクを与える動力源と、
標準大気圧下および所定スロットル開度下で前記内燃機関が前記動力源により始動される際に生ずる標準吸入空気量の経時的変化を、始動時吸気特性として記憶する始動時吸気特性記憶手段と、
所定時点において、その時点の時間変数として、実機関回転数または始動後経過時間を取得する時間変数取得手段と、
前記始動時吸気特性と、前記所定時点における時間変数とに基づいて、前記所定時点における実吸入空気量を演算する実吸入空気量演算手段と、
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、
現状大気圧を取得する現状大気圧取得手段と、
前記現状大気圧と、前記標準大気圧とに基づいて、大気圧補正係数を算出する大気圧補正係数算出手段とを備え、
前記実吸入空気量算出手段は、前記始動時吸気特性および前記所定時点における時間変数に加えて、前記大気圧補正係数を基礎としてと前記所定時点における実吸入空気量を算出することを特徴とする。
【００１０】
また、第３の発明は、内燃機関の吸入空気量演算装置であって、
内燃機関に対して始動トルクを与える動力源と、
標準大気圧下および所定スロットル開度下で前記内燃機関が前記動力源により始動される際に生ずる標準機関回転数の経時的変化を、始動時回転数特性として記憶する始動時回転数特性記憶手段と、
前記標準大気圧下および前記所定スロットル開度下で前記内燃機関が前記動力源により始動される際に生ずる標準吸気管圧力の経時的変化を、始動時吸気管圧力特性として記憶する始動時吸気管圧力特性記憶手段と、
所定時点における実機関回転数を検出する機関回転数検出手段と、
前記標準機関回転数の経時特定が前記所定時点に対応するものとして定めている機関回転数を、前記所定時点における標準機関回転数として検出する標準機関回転数検出手段と、
前記始動時回転数特性が前記所定時点に対応するものとして定めている吸気管圧力を、前記所定時点における標準吸気管圧力として検出する標準吸気管圧力検出手段と、
前記所定時点における標準機関回転数と前記実機関回転数との差に基づいて、その差が吸気管圧力に与える影響を排除するための補正値を算出する補正値算出手段と、
前記所定時点における標準吸気管圧力と前記補正値とに基づいて、前記所定時点における実吸気管圧力を推定する実吸気管圧力推定手段と、
前記実吸気管圧力と、前記実機関回転数とに基づいて、前記所定時点における実吸入空気量を演算する実吸入空気量演算手段と、
を備え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、
現状大気圧を取得する現状大気圧取得手段と、
前記現状大気圧と、前記標準大気圧とに基づいて、大気圧補正係数を算出する大気圧補正係数算出手段とを備え、
前記実吸気管圧力推定手段は、前記所定時点における標準吸気管圧力および前記補正値に加えて、前記大気圧補正係数を基礎として前記実吸気管圧力を推定することを特徴とする。
【００１２】
また、第５の発明は、第３の発明において、
現状大気圧を取得する現状大気圧取得手段と、
前記現状大気圧と、前記標準大気圧とに基づいて、大気圧補正係数を算出する大気圧補正係数算出手段とを備え、
前記実吸入空気量演算手段は、前記実吸気管圧力および前記実機関回転数に加えて、前記大気圧補正係数を基礎として前記実吸入空気量を演算することを特徴とする。
【００１３】
また、第６の発明は、第３乃至第５の発明の何れかにおいて、
前記補正値算出手段は、
機関回転数と前記標準機関回転数との間に生ずるずれを、吸気管圧力と前記標準機関回転数とのずれに換算するための換算値を、始動後経過時間との関係で定めた換算特性記憶手段と、
前記所定時点における始動後経過時間に基づいて、当該所定時間における換算値を特定する換算値特定手段とを備え、
前記所定時点における標準機関回転数と前記実機関回転数との差に加えて、当該所定時点における換算値を基礎として、前記補正値を算出することを特徴とする。
【００１４】
また、第７の発明は、第１乃至第６の発明の何れかにおいて、
内燃機関の吸気通路を流れる吸入空気量を実測するエアフロメータと、
前記エアフロメータにより実測された実測吸入空気量と、前記実吸入空気量演算手段により演算された実吸入空気量とを比較する比較手段と、
内燃機関の始動後、前記実測吸入空気量と前記実吸入空気量とが一致するまでの間は前記実吸入空気量を制御用吸変数として採用し、一方、両者が一致した後は前記実測吸入空気量を制御用変数として採用する制御用変数採用手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照してこの発明の実施の形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００１６】
実施の形態１．
［システム構成の説明］
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、本実施形態のシステムは、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。吸気通路１２の端部には、エアフィルタ１６が配置されている。エアフィルタ１６には吸気温センサ１８が組み付けられている。
【００１７】
エアフィルタ１８の下流には、エアフロメータ２０が配置されている。エアフロメータ２０は、吸気通路１２を流れる空気の質量流量に応じた出力を発するセンサである。エアフロメータ２０の下流には、電子制御式スロットルバルブ（以下、単に「スロットルバルブ」と称す）２２が配置されている。スロットルバルブ２２は、外部から供給される制御信号に応じた開度を実現することのできる弁機構である。スロットルバルブの近傍には、その開度を検出するためのスロットルセンサが配置されている。
【００１８】
内燃機関１０の吸気ポートには、燃料噴射弁２６が配置されている。燃料噴射弁２６には、図示しない燃料ポンプから、所定の圧力で燃料が供給されている。燃料噴射弁２６は、外部から供給される駆動信号を受けて開弁し、その開弁期間に応じた量の燃料を内燃機関１０に向けて噴射することができる。
【００１９】
内燃機関１０には、図示しない動力伝達機構を介してスタータモータ２８が連結されている。スタータモータ２８によれば、内燃機関１０に対して、所定の始動トルクを付与することができる。また、内燃機関１０は、図示しないクランク軸が所定クランク角だけ回転する毎にパルス信号を発生するクランク角センサ３０を備えている。
【００２０】
図１に示すシステムは、ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｕｎｉｔ）４０を備えている。ＥＣＵ４０には、上述したエアフロメータ２０やスロットルセンサ１８、或いはクランク角センサ３０などと共にイグニッションスイッチ（ＩＧ）４２が接続されている。ＥＣＵ４０は、それらのセンサやＩＧスイッチ４２の状態に応じて、スロットルバルブ２２、燃料噴射弁２６およびスタータモータ２８などを制御することができる。
【００２１】
本実施形態のシステムは、図１に示すように、吸入空気量を検出するために、エアフロメータ２０を備えている。ところで、エアフロメータ２０は、その近傍に空気の流れが発生することにより、その吸気通路１２を流れる空気の質量流量に応じた出力を発生する。このため、内燃機関１０の始動時など、エアフロメータ２０の近傍に殆ど空気の流れが生じない状況下では、筒内に吸入される空気の量をエアフロメータ２０により正確に検知することはできない。そこで、本実施形態の装置は、内燃機関１０の始動時には、以下に説明する手法により吸入空気量を推定することとした。
【００２２】
［吸入空気量の推定原理の説明］
図２は、本実施形態の装置が内燃機関１０の始動時に吸入空気量を推定する原理を説明するための図である。図２（Ａ）は、スロットル開度ＴＡの波形を示す。ここでは、スロットル開度ＴＡが時間的に変化することなく一定であることを示している。以下、この時のスロットル開度ＴＡを「標準スロットル開度ＴＡ０」と称す。
【００２３】
図２（Ｂ）は、標準大気圧の下、かつ、標準スロットル開度ＴＡ０の下でスタータモータ２８が内燃機関１０に対して始動トルクを与えた場合に、機関回転数Ｎｅに生ずる時間的変化を示す。以下、このような条件下で発生する機関回転数Ｎｅを「標準機関回転数Ｎｅ０」と称し、また、図２（Ｂ）に示すＮｅ０の時間的変化を「始動時回転数特性」と称す。以下、本実施形態では、スタータモータ２８が、ほぼ一定の始動時回転数特性で内燃機関１０を立ち上げることができるものとして説明を行う。
【００２４】
図２（Ｃ）は、標準大気圧の下、かつ、図２（Ａ）に示すスロットル開度ＴＡの下でスタータモータ２８が内燃機関１０に対して始動トルクを与えた場合に、吸気管圧力Ｐｍに生ずる時間的変化を示す。以下、このような条件下で発生する吸気管圧力Ｐｍを「標準吸気管圧力Ｐｍ０」と称し、また、図２（Ｃ）に示すＰｍ０の時間的変化を「始動時吸気管圧力特性」と称す。ある時点における吸気管圧力Ｐｍは、その時点における大気圧、スロットル開度ＴＡ、および機関回転数Ｎｅにより決定される。従って、標準大気圧の下、かつ、標準スロットル開度ＴＡ０の下、機関回転数Ｎｅが図２（Ｂ）に示す始動時回転数特性に沿った立ち上がりを示す場合、吸気管圧力Ｐｍは、常に図２（Ｃ）に示す始動時吸気管圧力特性に沿った変化を示すことになる。
【００２５】
図２（Ｄ）は、標準吸入空気量ｅｇａ０の時間的変化を示す。標準吸入空気量ｅｇａ０とは、標準大気圧の下、かつ、標準スロットル開度ＴＡ０の下、機関回転数Ｎｅおよび吸気管圧力Ｐｍが、それぞれ図２（Ｂ）に示す始動時回転数特性、および図２（Ｃ）に示す始動時吸気管圧力特性を示す場合に、内燃機関１０の筒内に吸入される空気量である。ある時点における吸入空気量ｅｇａは、その時点における機関回転数Ｎｅおよび吸気管負圧Ｐｍにより決定される。従って、機関回転数ＮＥが図２（Ｂ）に示す始動時回転数特性に沿った変化を示し、かつ、吸気管圧力Ｐｍが図２（Ｃ）に示す始動時吸気管圧力特性に沿った変化を示す場合、吸入空気量ｅｇａは、常に図２（Ｄ）に波形に沿った変化を示すことになる。以下、この変化を「始動時吸気特性」と称す。
【００２６】
以上説明した通り、大気圧が標準大気圧であり、かつ、スロットル開度ＴＡが標準スロットル開度ＴＡ０であるとすれば、内燃機関１０の始動後に生ずる吸入空気量ｅｇａは、スタータモータ２８が一定の立ち上がり特性を示す限り、常に図２（Ｄ）に示す始動時吸気特性に沿った変化を示す。そして、吸入空気量ｅｇａが、図２（Ｄ）に示す特性に沿った変化を示すことが既知であれば、内燃機関１０の始動後、所定時点における吸入空気量ｅｇａは、始動後経過時間に基づいて求めることができる。
【００２７】
尚、内燃機関１０の始動後は、機関回転数Ｎｅが始動後回転数特性に沿った変化を示すため、つまり、機関回転数Ｎｅと始動後経過時間とを１対１で対応付けることが可能である。このため、図２（Ｄ）に示す始動時吸気特性は、標準吸入空気量ｅｇａ０と始動後経過時間との関係として定める他、標準吸入空気量ｅｇａ０と始動後の機関回転数Ｎｅとの関係として定めることが可能である（図２（Ｄ）の横軸に括弧書きで示す（Ｎｅ）参照）。標準吸入空気量ｅｇａ０が、このように機関回転数Ｎｅとの関係で定められている場合は、内燃機関１０の始動後所定時点における吸入空気量ｅｇａは、その時点の機関回転数Ｎｅに基づいて求めることができる。
【００２８】
本実施形態において、ＥＣＵ４０は、図２（Ｄ）に示すような始動時吸気特性のマップ、つまり、標準吸入空気量ｅｇａ０の時間的変化を定めたマップを記憶している。そして、ＥＣＵ４０は、内燃機関１０が始動された後、エアフロメータ２０が適正に吸入空気量を検出し得る状態に至るまでは、そのマップを参照して吸入空気量ｅｇａを求めると共に、そのようにして求めたｅｇａを燃料噴射量制御の制御変数として採用することとしている。
【００２９】
［実施の形態における具体的処理の説明］
図３は、上記の機能を実現するためにＥＣＵ４０が実行する制御ルーチンのフローチャートを示す。このルーチンは、内燃機関１０の始動が開始された後、所定時間毎に繰り返し実行されるものとする。また、本実施形態において、内燃機関１０の始動は、常にスロットル開度ＴＡが標準スロットル開度ＴＡ０に制御された状態で行われるものとする。
【００３０】
図３に示すルーチンでは、先ず、現状大気圧ｅｐａが取得される（ステップ１００）。
現状大気圧ｅｐａは、図１に示すシステムに大気圧センサを加えて、その大気圧センサにより実測することができる。また、大気圧センサを用いない場合は、例えば特開平６−１２９３０７号公報に開示されるような公知の手法で求めることができる。より具体的には、現状大気圧ｅｐａは、内燃機関１０が既知の状態で定常運転を行っている際（例えばアイドル運転時）にエアフロメータ２０により吸入空気量を実測し、その実測値と、標準大気圧下で得られるべき吸入空気量とのずれに基づいて算出することができる。後者の手法を用いる場合、本ステップ１００では、内燃機関１０が停止する以前に最後に算出された現状大気圧ｅｐａを読み出せばよい。
【００３１】
図３に示すルーチンでは、次に、現状大気圧ｅｐａと、標準大気圧ＥＰＡとの比ｅｐａ／ＥＰＡが、大気圧補正係数ｋｐａとして算出される（ステップ１０２）。
大気圧補正係数ｋｐａは、後に吸入空気量ｅｇａの算出に用いられる係数であり、現状大気圧ｅｐａが標準大気圧ＥＰＡより高い場合には１．０より大きな値となり、一方、現状大気圧ｅｐａが標準大気圧ＥＰＡ　より低い場合には１．０より小さな値となる。
【００３２】
次に、内燃機関の始動時フラグｅｘｅｇｓｔａｒｔがＯＮとされているか否かが判断される（ステップ１０４）。
始動時フラグｅｘｅｇｓｔａｒｔは、停止していた内燃機関１０の始動が開始された後、所定期間に限ってＯＮとなるフラグ、より具体的には、内燃機関１０の始動が開始された後、エアフロメータ２０が吸入空気量ｅｇａを正確に検出することができない期間に限りＯＮとなるフラグである。
【００３３】
始動時フラグｅｘｅｇｓｔａｒｔの処理は、ＥＣＵ４０が他のルーチンにおいて実行する。このルーチンにおいて、ＥＣＵ４０は、スタータモータ２８による内燃機関１０のモータリングが開始された後、一定時間が経過するまでの期間中、始動時フラグｅｘｅｇｓｔａｒｔをＯＮとする。ここで、一定時間は、エアフロメータ２０により検出される吸入空気量ｅｇａが正確な値になるのに要する時間として予め定められた値である。従って、このような処理によれば、エアフロメータ２０が吸入空気量ｅｇａを正確に検出することができない期間に限り始動時フラグｅｘｅｇｓｔａｒｔをＯＮとするという上記の機能を確実に実現することができる。
【００３４】
ＥＣＵ４０は、また、上記の処理に代えて、スタータモータ２８によるモータリングが開始された後、エアフロメータ２０により検出される吸入空気量ｅｇａが、以下に示す手順で推定される吸入空気量ｅｇａと一致するまでの間に限り、始動時フラグｅｘｅｇｓｔａｒｔをＯＮとすることとしてもよい。両者が一致する場合は、エアフロメータ２０が吸入空気量ｅｇａを正確に検出していると判断することができる。このため、このような処理によっても、始動時フラグｅｘｅｇｓｔａｒｔに関する上記の機能を確実に実現することができる。
【００３５】
図３に示すルーチン中、上記ステップ１０４において、始動時フラグｅｘｅｇｓｔａｒｔがＯＮでないと判別された場合は、エアフロメータ２０が、吸入空気量ｅｇａを正確に検出し得る状態が既に形成されていると判断できる。この場合、以後、エアフロメータ２０の出力ｅｇａＡＦＭ［ｖ］に換算係数ｋを乗じた値が、吸入空気量ｅｇａ［ｇ／ｓｅｃ］として算出される（ステップ１０６）。
このようにして算出された吸入空気量ｅｇａは、以後、燃料噴射量制御などの制御用変数として用いられる。
【００３６】
一方、上記ステップ１０４において、ｅｘｅｇｓｔａｒｔ＝ＯＮが成立しないと判別された場合は、エアフロメータ２０によって吸入空気量ｅｇａが正確に検知できる状態は未だ形成されていないと判断することができる。この場合、次に、始動後経過時間ｔが検出される（ステップ１０８）。
尚、本ステップ１０８の処理は、ＥＣＵ４０が記憶している始動時吸気特性のマップ（図２（Ｄ）に示すようなマップ）が、標準吸入空気量ｅｇａ０と時間との関係を定めていることを前提としている。これに対して、始動時吸気特性のマップが、標準吸入空気量ｅｇａ０と機関回転数Ｎｅとの関係を定めている場合は、本ステップ１０８において、始動後経過時間ｔに代えて、現時点ｔにおける実機関回転数Ｎｅ（ｔ）を検出すればよい。
【００３７】
次に、始動時吸気特性のマップ上で、現在の始動後経過時間ｔ（または、実機関回転数Ｎｅ（ｔ））に対応するものとして定められている標準吸入空気量ｅｇａ０が検出される（ステップ１１０）。
【００３８】
次いで、その標準吸入空気量ｅｇａ０に、上記ステップ１０２において算出した大気圧補正係数ｋｐａを掛け合わせることにより、吸入空気量ｅｇａ＝ｅｇａ０×ｋｐａが算出される（ステップ１１２）。
上記ステップ１１０において算出される標準吸入空気量ｅｇａ０は、標準スロットル開度ＴＡ０の下、かつ、標準大気圧ＥＰＡの下で得られる吸入空気量である。本ルーチンが実行される状況では、標準スロットル開度ＴＡ０は確保されているが、標準大気圧は確保されていない。従って、正確な吸入空気量ｅｇａを得るためには、現状大気圧と標準大気圧ＥＰＡとのずれに起因する吸入空気量ｅｇａのずれを補正することが必要である。本ステップ１１２において、標準吸入空気量ｅｇａ０に大気圧補正係数ｋｐａを乗算すると、そのような要求を満たす補正を実現することができる。このため、本ステップ１１２の処理によれば、現状大気圧ｅｐａと標準大気圧ＥＰＡとのずれに関わらず、正確な吸入空気量ｅｇａを求めることができる。
このようにして算出された吸入空気量ｅｇａは、以後、燃料噴射量制御などの制御用変数として用いられる。
【００３９】
以上説明した通り、図３に示すルーチンによれば、内燃機関１０の始動が開始された後、エアフロメータ２０により正確な吸入空気量ｅｇａが検出できない期間中は、予め定められている始動時吸気特性（図２（Ｄ）参照）に則って、始動後経過時間ｔ、または機関回転数Ｎｅ（ｔ）に基づいて、精度良く吸入空気量ｅｇａを求めることができる。このため、本実施形態の装置によれば、内燃機関１０の始動直後から、高精度な空燃比制御を実現することができ、その結果、良好な排気エミッション特性、および良好な乗車特性を実現することができる。
【００４０】
また、図３に示すルーチンによれば、エアフロメータ２０が吸入空気量ｅｇａを正確に検出し得る状態が形成された後は、ｅｇａの推定処理を止めて、エアフロメータ２０の出力ｅｇａＡＦＭから求めた吸入空気量ｅｇａを制御用変数とすることができる。このため、本実施形態の装置によれば、ＥＣＵ４０の演算負荷を不必要に高めることなく、常に正確な吸入空気量ｅｇａを求めることができる。
【００４１】
［変形例等］
ところで、上述した実施の形態１は、内燃機関１０の始動は、常にスロットル開度ＴＡを標準スロットル開度ＴＡ０として行われることを前提としているが、その始動の手法はこれに限定されるものではない。すなわち、内燃機関１０の始動時におけるスロットル開度ＴＡは、補機類（エアコンやオルタネータ）の作動状態などに合わせて、ある程度の幅で増減させる必要が生ずることがある。このような要求には、例えば、以下に示す▲１▼または▲２▼のような手法で応えることができる。
【００４２】
▲１▼　複数のスロットル開度ＴＡにつき、図２（Ｄ）に示すような始動時吸気特性のマップを準備しておき、内燃機関１０の始動時には、その始動時のスロットル開度ＴＡに対して最適なマップを選択して上記図３に示す処理を実行する。
▲２▼　標準スロットル開度ＴＡ０からのスロットル開度ＴＡのずれが、吸入空気量ｅｇａに与える影響の大きさをマップとして予め記憶しておく。内燃機関１０の始動時には、現実のスロットル開度ＴＡと標準スロットル開度ＴＡ０との差ΔＴＡを求め、その差ΔＴＡに対応する補正量を上記のマップから読み出し、更に、上記ステップ１１２において算出される吸入空気量ｅｇａに対して、その補正量に対応する補正を施す。
これらの手法によれば、内燃機関１０の始動時におけるスロットル開度ＴＡが標準スロットル開度ＴＡ０からずれている場合においても、筒内に吸入される空気量ｅｇａを、始動の直後から正確に検出することが可能である。
【００４３】
また、上述した実施の形態１の装置は、通常の車両に対して搭載され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い。すなわち、実施の形態１の装置は、内燃機関の他にモータを駆動源として有するハイブリッド車両に搭載してもよい。ハイブリッド車両においては、通常の車両に比して頻繁に内燃機関１０の始動が繰り返される。また、ハイブリッド車両において、個々の始動時において、通常の車両に比して更に始動ショックを小さく抑えることが要求される。このため、本実施形態の装置は、通常の車両に搭載された場合より、ハイブリッド車両に搭載された場合に、より顕著に優れた効果を発揮することができる。
【００４４】
尚、上述した実施の形態１においては、スタータモータが前記第１の発明における「動力源」に相当している。また、実施の形態１の装置がハイブリッド車両に搭載される場合は、ハイブリッド車両が備えるモータが、その「動力源」に相当することになる。また、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ４０が、図２（Ｄ）に示すような始動時吸気特性を記憶することにより、前記第１の発明における「始動時吸気特性記憶手段」が、上記ステップ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「時間変数取得手段」が、上記ステップ１１０および１１２の処理を実行することにより前記第１の発明における「実吸入空気量演算手段」が、それぞれ実現されている。
【００４５】
また、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ４０が、上記ステップ１００の処理を実行することにより前記第２の発明における「現状大気圧取得手段」が、上記ステップ１０２の処理を実行することにより前記第２の発明における「大気圧補正係数算出手段」が、それぞれ実現されている。
【００４６】
また、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ４０が、始動時フラグｅｘｅｇｓｔａｒｔを処理するためのルーチンにおいて、エアフロメータ２０により検出された吸入空気量ｅｇａと、上記ステップ１１２の手法で算出された吸入空気量とを比較することにより前記第７の発明における「比較手段」が、上記ステップ１０４の判断に従って、以後、ステップ１０６の処理を実行すべきか、或いはステップ１０８〜１１２の処理を実行すべきかを決定することにより前記第７の発明における「制御用変数採用手段」が、それぞれ実現されている。
【００４７】
実施の形態２．
［Ｎｅずれに対する補正の必要性］
次に、図４乃至図６を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。
図４は、内燃機関１０の始動後に、実機関回転数Ｎｅと標準機関回転数Ｎｅ０との間にずれが発生する様子を示したものである。上述した実施の形態１は、内燃機関１０の始動時に、スタータモータ２８が、常に一定の始動時回転数特性に沿って機関回転数Ｎｅを立ち上げることを前提としている。これに対して、現実には、図４に示すように、機関回転数Ｎｅと標準機関回転数Ｎｅ０との間にはある程度のずれが生ずることがある。
【００４８】
上記図２（Ｃ）に示す始動時吸気特性、および上記図２（Ｄ）に示す始動時吸気特性は、何れも、機関回転数Ｎｅが、始動時回転数特性に沿って変化することを前提として定められたものである。従って、内燃機関１０の始動時に、機関回転数Ｎｅに図４に示すようなずれが発生する状況下では、吸気管圧力Ｐｍには図２（Ｃ）に示す特性からのずれが、また、吸入空気量ｅｇａには図２（Ｄ）に示す特性からのずれがそれぞれ発生する。
【００４９】
吸入空気量ｅｇａが図２（Ｄ）に示す始動時吸気特性から乖離した変化を示す場合、その特性を表すマップに従って正確な吸入空気量ｅｇａを得ることはできない。このため、機関回転数Ｎｅが始動時回転数特性からずれることのあるシステムでは、実施の形態１の手法が用いられると、始動時の吸入空気量ｅｇａにある程度の誤差が重畳するのを避けることができない。そこで、本実施形態の装置は、機関回転数Ｎｅに始動時回転数特性からのずれが生じた場合にも、正確な吸入空気量ｅｇａが算出できるように、以下に示す手法でその算出を行うこととした。
【００５０】
［実施の形態２における具体的処理の説明］
図５は、ＥＣＵ４０が、上記の機能を実現するための実行する制御ルーチンのフローチャートである。本実施形態の装置は、実施の形態１の装置と同様の構成を用いて、ＥＣＵ４０に、図２（Ｂ）および図２（Ｃ）に示すような始動時回転数特性、および始動時吸気管圧力特性に関するマップを記憶させると共に、図５に示す制御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。尚、図５において、上記図３に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
【００５１】
図５に示すルーチンでは、ステップ１０４において、始動フラグｅｘｅｇｓｔａｒｔがＯＮであると判断された場合、つまり、エアフロメータ２０が吸入空気量ｅｇａを正確に検出し得る状況が未だ形成されていないことが判断された場合、次に、現在の始動後経過時間ｔに対応する標準機関回転数Ｎｅ０（ｔ）が取得される（ステップ１２０）。
ＥＣＵ４０は、既述した通り、図２（Ｂ）に示すような始動時回転数特性に関するマップを記憶している。本ステップ１２０では、そのマップに則って標準機関回転数Ｎｅ０（ｔ）が取得される。
【００５２】
次に、クランク角センサ３０の出力信号に基づいて、現在の実機関回転数Ｎｅ（ｔ）が検出される（ステップ１２２）。
【００５３】
そして、次式に従って、標準機関回転数Ｎｅ０（ｔ）と、実機関回転数Ｎｅ（ｔ）との差ΔＮｅ（ｔ）が算出される（ステップ１２４）。
ΔＮｅ（ｔ）＝Ｎｅ０（ｔ）−Ｎｅ（ｔ）
【００５４】
図６は、標準機関回転数Ｎｅ０（ｔ）と実機関回転数Ｎｅ（ｔ）との差ΔＮｅ（ｔ）が、吸気管圧力Ｐｍに与える影響を説明するための図である。より具体的には、図６（Ａ）は、実機関回転数Ｎｅ（破線）が、標準機関回転数ＮｅＯ（実線）に対して低い方向にシフトした様子を示す特性図である。また、図６（Ｂ）は、実機関回転数Ｎｅに生じた上記のシフトに起因して、実吸気管圧力Ｐｍ（破線）が、標準吸気管圧力Ｐｍ０（実線）に対して高い方向にシフトした様子を示す特性図である。
【００５５】
図６に示すように、内燃機関１０の始動後における実吸気管圧力Ｐｍは、実機関回転数Ｎｅが過小である場合は、より大気圧に近い値、つまり、標準吸気管圧力Ｐｍ０より高い値となる。反対に、機関回転数Ｎｅが過大である場合は、実吸気管圧力は、標準吸気管圧力Ｐｍ０より更に低い値となる。そして、ΔＮｅと、その影響で実吸気管圧力Ｐｍに生ずる標準吸気管圧力Ｐｍ０からのずれ量ΔＰｍ＝Ｐｍ−Ｐｍ０（例えば、図６（Ｂ）に示す１０％）との関係は、予め実験的に求めておくことができる。
【００５６】
本実施形態では、具体的には、吸入空気量Ｐｍのずれ量ΔＰｍと機関回転数Ｎｅのずれ量ΔＮｅとの比ΔＰｍ／ΔＮｅが換算値ｉとして予め求められている。換算値ｉは、始動後経過時間ｔに対して変化する値であり、ＥＣＵ４０には、その換算値ｉと始動後経過時間ｔとの関係を定めたマップ（ｉ（ｔ）のマップ）が記憶されている。
【００５７】
図５に示すルーチンでは、上記ステップ１２４の処理に次いで、その換算値のマップを参照して、現在の始動後経過時間ｔに対応する換算値ｉ（ｔ）が求められる（ステップ１２６）。
【００５８】
次いで、その換算値ｉ（ｔ）が機関回転数の差ΔＮｅに掛け合わされ、補正値ｋ１＝ΔＮｅ（ｔ）×ｉ（ｔ）が算出される（ステップ１２８）。
本ステップ１２８の処理によれば、現在の始動後経過時間ｔとその時点での回転数差ΔＮｅとに対して、実吸気管圧力Ｐｍに生じていると推定されるずれ量（例えば１０％）を、補正値ｋ１として算出することができる。
【００５９】
図５に示すルーチンでは、次に、現在の始動後経過時間ｔに対応する標準吸気管圧力Ｐｍ０（ｔ）が取得される（ステップ１３０）。
ＥＣＵ４０は、既述した通り、図２（Ｃ）に示すような始動時吸気管圧力特性に関するマップを記憶している。本ステップ１３０では、そのマップに則って標準吸気管圧力Ｐｍ０（ｔ）が取得される。
【００６０】
次に、以下に示す演算式に従って、実吸気管圧力Ｐｍ（ｔ）が算出される（ステップ１３２）。
Ｐｍ（ｔ）＝Ｐｍ０（ｔ）×（１＋ｋ１）×ｋｐａ
上記演算式のうち、Ｐｍ０（ｔ）×（１＋ｋ１）なる演算によれば、標準吸気管圧力Ｐｍ０（ｔ）と補正値ｋ１とに基づき、標準大気圧ＥＰＡ下での実吸気管圧力Ｐｍを算出することができる。そして、上記の演算式によれば、その算出値に大気圧補正係数ｋｐａを掛け合わせることにより、現状大気圧ｅｐａの下で現実に発生している実吸気管圧力Ｐｍ（ｔ）を正確に算出することができる。
【００６１】
図５に示すルーチンでは、次に、上記ステップ１３２において算出された実吸気管圧力Ｐｍ（ｔ）と、上記ステップ１２２において検出された実機関回転数Ｎｅ（ｔ）とに基づき、現在の始動後経過時間ｔに対応する吸入空気量ｅｇａが算出される（ステップ１３４）。
吸入空気量ｅｇａは、既述した通り、機関回転数Ｎｅと吸気管圧力Ｐｍとが決まると、一義的に決定される物理量である。ＥＣＵ４０は、それらの関係を関数ｆｘとして記憶している。そして、本ステップ１３４では、その関数ｆｘにＰｍ（ｔ）およびＮｅ（ｔ）を代入し、以下に示す関係式に従って吸入空気量ｅｇａを算出する。
ｅｇａ＝ｆｘ（Ｎｅ（ｔ）、Ｐｍ（ｔ））
【００６２】
以上説明した通り、図５に示すルーチンによれば、始動時フラグｅｘｅｇｓｔａｒｔ＝ＯＮが成立している間は、任意の時点における吸入空気量ｅｇａを演算により精度良く求めることができる。そして、このルーチンによれば、機関回転数Ｎｅが標準機関回転数Ｎｅ０からずれている場合には、そのずれ分をも考慮して、精度良く吸入空気量ｅｇａを算出することができる。このため、本実施形態の装置によれば、内燃機関１０の始動時に、機関回転数Ｎｅが始動時回転数特性に沿って立ち上がると否とに関わらず、常に精度良く吸入空気量ｅｇａを算出することができる。
【００６３】
［変形例等］
ところで、上述した実施の形態２は、常にスロットル開度ＴＡを標準スロットル開度ＴＡ０として行われることを前提としているが、その始動の手法はこれに限定されるものではない。すなわち、内燃機関１０の始動時におけるスロットル開度ＴＡは、補機類（エアコンやオルタネータ）の作動状態などに合わせて、ある程度の幅で増減させる必要が生ずることがある。このような要求には、実施の形態１の場合と同様に、
▲１▼　スロットル開度ＴＡに対して複数のマップ（図２（Ｂ）および図２（Ｃ）に示すようなマップ）を準備しておくこと、または、
▲２▼　スロットル開度ＴＡのずれに起因する影響分だけ、上記ステップ１３４において算出された吸入空気量ｅｇａを補正すること、
により対処することができる。
【００６４】
また、上述した実施の形態２の装置は、通常の車両に対して搭載され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い。すなわち、実施の形態２の装置も、実施の形態１の場合と同様に、ハイブリッド車両に搭載することとしてもよい。
【００６５】
尚、上述した実施の形態２においては、スタータモータが前記第３の発明における「動力源」に相当している。また、実施の形態２の装置がハイブリッド車両に搭載される場合は、ハイブリッド車両が備えるモータが、その「動力源」に相当することになる。また、上述した実施の形態２においては、ＥＣＵ４０が、図２（Ｂ）に示すような始動時回転数特性を記憶することにより、前記第３の発明における「始動時回転数特性記憶手段」が、図２（Ｃ）に示すような始動時吸気管圧力特性を記憶することにより、前記第３の発明における「始動時吸気管圧力特性記憶手段」が、上記ステップ１２２の処理を実行することにより前記第３の発明における「機関回転数検出手段」が、上記ステップ１２０の処理を実行することにより前記第３の発明における「標準機関回転数検出手段」が、上記ステップ１３０の処理を実行することにより前記第３の発明における「標準吸気管圧力検出手段」が、上記ステップ１２４〜１２８の処理を実行することにより前記第３の発明における「補正値算出手段」が、上記ステップ１３２の処理を実行することにより前記第３の発明における「実吸気管圧力推定手段」が、上記ステップ１３４の処理を実行することにより前記第３の発明における「実吸入空気量演算手段」が、それぞれ実現されている。
【００６６】
また、上述した実施の形態３においては、ＥＣＵ４０が、図５に示すステップ１００の処理を実行することにより前記第４または第５の発明における「現状大気圧取得手段」が、図５に示すステップ１０２の処理を実行することにより前記第４または第５の発明における「大気圧補正係数算出手段」が、それぞれ実現されている。
【００６７】
また、上述した実施の形態３においては、ＥＣＵ４０が、始動時フラグｅｘｅｇｓｔａｒｔを処理するためのルーチンにおいて、エアフロメータ２０により検出された吸入空気量ｅｇａと、上記ステップ１３４の手法で算出された吸入空気量とを比較することにより前記第７の発明における「比較手段」が、上記ステップ１０４の判断に従って、以後、ステップ１０６の処理を実行すべきか、或いはステップ１２０〜１３４の処理を実行すべきかを決定することにより前記第７の発明における「制御用変数採用手段」が、それぞれ実現されている。
【００６８】
【発明の効果】
この発明は以上説明したように構成されているので、以下に示すような効果を奏する。
第１の発明によれば、標準吸入空気量の経時的変化を表す始動時吸気特性から、実機関回転数または始動後経過時間に対応する値を読み出すことにより、所定時点における実吸入空気量を精度良く求めることができる。
【００６９】
第２の発明によれば、始動時吸気特性から読み出された標準吸入空気量を大気圧補正係数で補正することにより、始動時吸気特性の前提とされる標準大気圧と現状大気圧との差に起因するずれを排除することができる。このため、本発明によれば、極めて精度良く実吸入空気量を求めることができる。
【００７０】
第３の発明によれば、標準機関回転数の経時的変化を表す始動時回転数特性に基づいて、所定時点における標準機関回転数を精度良く求めることができる。また、標準吸気管圧力の経時的変化を表す始動時吸気管圧力特性に基づいて、所定時点における標準吸気管圧力を精度良く求めることができる。そして、特定された標準吸気管圧力と、機関回転数のずれが吸気管圧力に与える影響を排除するための補正値とに基づいて、所定時点における実吸気管圧力を推定することができる。吸入空気量は、機関回転数と吸気管圧力が決まると一義的に決定される。本発明によれば、実測した実機関回転数と、上記の如く推定した実吸気管圧力とに基づき、精度良く実吸入空気量を求めることができる。
【００７１】
第４の発明によれば、始動時吸気管圧力特性の前提とされる標準大気圧と現状大気圧とのずれの影響を、実吸気管圧力を算出する段階で、その算出値に反映させることができる。このため、本発明によれば、実吸入空気量を極めて精度良く求めることができる。
【００７２】
第５の発明によれば、始動時吸気管圧力特性の前提とされる標準大気圧と現状大気圧とのずれの影響を、実吸入空気量を算出する段階で、その算出値に反映させることができる。このため、本発明によれば、実吸入空気量を極めて精度良く求めることができる。
【００７３】
第６の発明によれば、機関回転数と標準機関回転数とのずれ、および、そのずれを吸気管圧力と標準機関回転数とのずれに換算するための換算値を用いて、実吸気管圧力を求めるための補正値を算出することができる。そして、上記の換算値は、始動後経過時間の関数として予め定められた関係に従って特定される。機関回転数と標準機関回転数とのずれが吸気管圧力に与える影響は、時間の経過に伴って変化する。本発明によれば、その変化をも考慮することができるため、極めて精度良く実吸入空気量を求めることができる。
【００７４】
第７の発明によれば、内燃機関が始動された後、エアフロメータの検出値が不正確な間は、演算により求められた実吸入空気量を制御用変数として用いることができる。そして、エアフロメータが、演算により求められた実吸入空気量と同じ値を検出し得る状態になったら、その検出値を制御用変数として用いることができる。このため、本発明によれば、内燃機関の始動後、常に正確に吸入空気量を求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【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】実施の形態１の装置が内燃機関の始動時に吸入空気量を推定する原理を説明するための図である。
【図３】実施の形態１の装置において実行される制御ルーチンのフローチャートである。
【図４】内燃機関の始動後に機関回転数Ｎｅと標準機関回転数Ｎｅ０との間に生ずるずれを説明するための図である。
【図５】実施の形態２の装置において実行される制御ルーチンのフローチャートである。
【図６】機関回転数Ｎｅに生ずるずれと吸気管圧力Ｐｍに生ずるずれとの関係を説明するための図である。
【符号の説明】
１０　内燃機関
２０　エアフロメータ
２８　スタータモータ
３０　クランク角センサ
４０　ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｕｎｉｔ）
ＴＡ　スロットル開度
ＴＡ０　標準スロットル開度
Ｎｅ０　標準機関回転数
Ｎｅ　機関回転数
Ｐｍ０　標準吸気管圧力
Ｐｍ　吸気管圧力
ｅｇａ０　標準吸入空気量
ｅｇａ　吸入空気量
ＥＰＡ　標準大気圧
ｅｐａ　現状大気圧
ｅｘｅｇｓｔａｒｔ　始動時フラグ
ｋｐａ　大気圧補正係数
ｋ１　換算値
【図１】
2004116304.tif 000003
【図２】
2004116304.tif 000004
【図３】
2004116304.tif 000005
【図４】
2004116304.tif 000006
【図５】
2004116304.tif 000007
【図６】
2004116304.tif 000008