(57)【要約】【課題】筒内吸入新気量をより正確に求める。【解決手段】筒内に吸入されるＥＧＲガスには、筒内に直接的に吸入される筒内直接吸入ＥＧＲガスと、吸気管内全体に拡散した後に筒内に間接的に吸入される筒内間接吸入ＥＧＲガスとがあり、筒内間接吸入ＥＧＲガスは新気と共に混合ガスの形で筒内に吸入されると考えると、筒内吸入ガス流量ｍｃは、筒内直接吸入ＥＧＲガス流量ｍｃ＿ｅｇｒ＿ｄｉと、筒内吸入混合ガス流量ｍｃｍとの合計であり、筒内吸入混合ガス流量ｍｃｍは筒内吸入新気流量ｍｃ＿ａｉｒと筒内間接吸入ＥＧＲガスの流量ｍｃ＿ｅｇｒ＿ｉｎｄｉとの合計である。ｍｃ及びｍｃ＿ｅｇｒ＿ｄｉを算出し、前者から後者を減算することによりｍｃｍを算出する。混合ガス中のＥＧＲガスの割合を表す混合ガス中ＥＧＲ率ｒｅｇｒを算出し、ｍｃｍとｒｅｇｒとから、筒内吸入新気流量ｍｃ＿ａｉｒを算出する。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スロットル弁下流の吸気管と排気管とを排気ガス再循環通路を介し互いに接続して筒内に排気ガス再循環ガスを供給するようにした内燃機関において、筒内に吸入される新気及び排気ガス再循環ガスの総量である筒内吸入ガス量を算出する手段と、排気ガス再循環通路から吸気管内に吸入された後に筒内に直接的に吸入される排気ガス再循環ガスの量である筒内直接吸入排気ガス再循環ガス量を算出する手段と、排気ガス再循環通路から吸気管内に吸入されて拡散した後に筒内に間接的に吸入される排気ガス再循環ガスの量である筒内間接吸入排気ガス再循環ガス量を算出する手段と、筒内に吸入される新気の量である筒内吸入新気量を、これら筒内吸入ガス量と筒内直接吸入排気ガス再循環ガス量と筒内間接吸入排気ガス再循環ガス量とに基づいて算出する手段と、を具備した新気量算出装置。
【請求項２】
前記筒内間接吸入排気ガス再循環ガス量を算出する手段が、新気と筒内に間接的に吸入される排気ガス再循環ガスとの混合ガスの量である筒内吸入混合ガス量を算出する手段と、該筒内吸入混合ガス量に対する筒内間接吸入排気ガス再循環ガス量の割合である混合ガス中排気ガス再循環率を算出する手段と、これら筒内吸入混合ガス量と混合ガス中排気ガス再循環率とに基づいて筒内間接吸入排気ガス再循環ガス量を算出する手段と、を具備した請求項１に記載の内燃機関の新気量算出装置。
【請求項３】
前記混合ガス中排気ガス再循環率を算出する手段が、排気ガス再循環通路から吸気管内に吸入される排気ガス再循環ガスのうち筒内に間接的に吸入されることになる排気ガス再循環ガスの量である間接排気ガス再循環ガス量を算出する手段と、該間接排気ガス再循環ガス量に基づいて混合ガス中排気ガス再循環率を算出する手段と、を具備した請求項２に記載の内燃機関の新気量算出装置。
【請求項４】
前記排気ガス再循環通路内を流通する排気ガス再循環ガスの量を制御する排気ガス再循環制御弁が排気ガス再循環通路内に配置されており、前記間接排気ガス再循環ガス量を算出する手段が、排気ガス再循環通路から吸気管内に吸入される排気ガス再循環ガスの量である吸気管吸入排気ガス再循環ガス量を算出する手段と、吸気管吸入排気ガス再循環ガス量に対する間接排気ガス再循環ガス量の割合である間接分割合を、スロットル弁下流の吸気管内の圧力と排気ガス再循環制御弁の開度とに基づいて算出する手段と、これら吸気管吸入排気ガス再循環ガス量と間接分割合とに基づいて間接排気ガス再循環ガス量を算出する手段と、を具備した請求項３に記載の内燃機関の新気量算出装置。
【請求項５】
前記筒内直接吸入排気ガス再循環ガス量を算出する手段が、排気ガス再循環通路から吸気管内に吸入される排気ガス再循環ガスのうち筒内に直接的に吸入される排気ガス再循環ガスの量である直接排気ガス再循環ガス量を算出する手段と、該直接排気ガス再循環ガス量に基づいて筒内直接吸入排気ガス再循環ガス量を算出する手段と、を具備した請求項１に記載の内燃機関の新気量算出装置。
【請求項６】
前記内燃機関が複数の気筒を備えており、これら気筒がそれぞれ対応する吸気枝管を介して共通のサージタンクに接続されており、前記排気ガス再循環通路が排気ガス再循環枝管に分岐されてこれら排気ガス再循環枝管がそれぞれ対応する気筒の吸気枝管に接続されている請求項１に記載の内燃機関の新気量算出装置。
【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新気量算出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スロットル弁下流の吸気管内の圧力である吸気管圧力を算出し、この吸気管圧力に基づいて吸入空気量を算出するようにした内燃機関が公知である（特許文献１参照）。この内燃機関では、スロットル弁下流の吸気管内に存在する空気についてエネルギ保存則及び質量保存則を適用することにより吸気管圧力を算出するようにしている。
【０００３】
一方、従来より、スロットル弁下流の吸気管と排気管とを排気ガス再循環通路を介し互いに接続して筒内に排気ガス再循環ガスを供給するようにした内燃機関が知られている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−４１０９５号公報
【特許文献２】
特開２００２−１４７２７９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１では排気ガス再循環ガスが供給される内燃機関については何ら言及されていない。
【０００６】
ところで、排気ガス再循環ガスが供給されているときには筒内に新気と排気ガス再循環ガスとが吸入されるということを考えると、筒内に吸入されるガスの総量を算出し、排気ガス再循環通路から吸気管内に吸入される排気ガス再循環ガスの量を算出し、前者から後者を減算すれば、筒内に吸入される新気の量である筒内吸入新気量を算出できるかに見える。
【０００７】
しかしながら、このように吸気管内に流入する排気ガス再循環ガスの量と、吸気管から流出して筒内に吸入される排気ガス再循環ガスの量とを単純に等しいものと考えることはできない。詳しくは後述するが、簡単に説明すると、筒内に吸入される排気ガス再循環ガスには、排気ガス再循環通路から吸気管内に吸入された後に筒内に直接的に吸入される排気ガス再循環ガスと、排気ガス再循環通路から吸気管内に吸入された後吸気管内全体に拡散した後に筒内に間接的に吸入される排気ガス再循環ガスとがあるからである。
【０００８】
即ち、筒内吸入新気量を正確に求めるためには、筒内に直接的に吸入される排気ガス再循環ガスの量と、筒内に間接的に吸入される排気ガス再循環ガスの量とを別個に評価する必要があるということになる。
【０００９】
そこで本発明の目的は、筒内に直接的に吸入される排気ガス再循環ガスの量と、筒内に間接的に吸入される排気ガス再循環ガスの量とを別個に評価することにより、筒内吸入新気量をより正確に求めることができる内燃機関の新気量算出装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために１番目の発明によれば、スロットル弁下流の吸気管と排気管とを排気ガス再循環通路を介し互いに接続して筒内に排気ガス再循環ガスを供給するようにした内燃機関において、筒内に吸入される新気及び排気ガス再循環ガスの総量である筒内吸入ガス量を算出する手段と、排気ガス再循環通路から吸気管内に吸入された後に筒内に直接的に吸入される排気ガス再循環ガスの量である筒内直接吸入排気ガス再循環ガス量を算出する手段と、排気ガス再循環通路から吸気管内に吸入されて拡散した後に筒内に間接的に吸入される排気ガス再循環ガスの量である筒内間接吸入排気ガス再循環ガス量を算出する手段と、筒内に吸入される新気の量である筒内吸入新気量を、これら筒内吸入ガス量と筒内直接吸入排気ガス再循環ガス量と筒内間接吸入排気ガス再循環ガス量とに基づいて算出する手段と、を具備している。
【００１１】
また、２番目の発明によれば１番目の発明において、前記筒内間接吸入排気ガス再循環ガス量を算出する手段が、新気と筒内に間接的に吸入される排気ガス再循環ガスとの混合ガスの量である筒内吸入混合ガス量を算出する手段と、該筒内吸入混合ガス量に対する筒内間接吸入排気ガス再循環ガス量の割合である混合ガス中排気ガス再循環率を算出する手段と、これら筒内吸入混合ガス量と混合ガス中排気ガス再循環率とに基づいて筒内間接吸入排気ガス再循環ガス量を算出する手段と、を具備している。
【００１２】
また、３番目の発明によれば２番目の発明において、前記混合ガス中排気ガス再循環率を算出する手段が、排気ガス再循環通路から吸気管内に吸入される排気ガス再循環ガスのうち筒内に間接的に吸入されることになる排気ガス再循環ガスの量である間接排気ガス再循環ガス量を算出する手段と、該間接排気ガス再循環ガス量に基づいて混合ガス中排気ガス再循環率を算出する手段と、を具備している。
【００１３】
また、４番目の発明によれば３番目の発明において、前記排気ガス再循環通路内を流通する排気ガス再循環ガスの量を制御する排気ガス再循環制御弁が排気ガス再循環通路内に配置されており、前記間接排気ガス再循環ガス量を算出する手段が、排気ガス再循環通路から吸気管内に吸入される排気ガス再循環ガスの量である吸気管吸入排気ガス再循環ガス量を算出する手段と、吸気管吸入排気ガス再循環ガス量に対する間接排気ガス再循環ガス量の割合である間接分割合を、スロットル弁下流の吸気管内の圧力と排気ガス再循環制御弁の開度とに基づいて算出する手段と、これら吸気管吸入排気ガス再循環ガス量と間接分割合とに基づいて間接排気ガス再循環ガス量を算出する手段と、を具備している。
【００１４】
また、５番目の発明によれば１番目の発明において、前記筒内直接吸入排気ガス再循環ガス量を算出する手段が、排気ガス再循環通路から吸気管内に吸入される排気ガス再循環ガスのうち筒内に直接的に吸入される排気ガス再循環ガスの量である直接排気ガス再循環ガス量を算出する手段と、該直接排気ガス再循環ガス量に基づいて筒内直接吸入排気ガス再循環ガス量を算出する手段と、を具備している。
【００１５】
また、６番目の発明によれば１番目の発明において、前記内燃機関が複数の気筒を備えており、これら気筒がそれぞれ対応する吸気枝管を介して共通のサージタンクに接続されており、前記排気ガス再循環通路が排気ガス再循環枝管に分岐されてこれら排気ガス再循環枝管がそれぞれ対応する気筒の吸気枝管に接続されている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明を火花点火式内燃機関に適用した場合を示している。しかしながら、本発明を圧縮着火式内燃機関に適用することもできる。
【００１７】
図１を参照すると、１は例えば四つの気筒を備えた機関本体、２はシリンダブロック、３はシリンダヘッド、４はピストン、５は燃焼室、６は吸気弁、７は吸気ポート、８は排気弁、９は排気ポート、１０は点火栓、１１は燃料噴射弁をそれぞれ示す。吸気ポート７は対応する吸気枝管１２を介してサージタンク１３に連結され、サージタンク１３は吸気ダクト１４を介してエアクリーナ１５に連結される。吸気ダクト１４内にはステップモータ１６により駆動されるスロットル弁１７が配置される。なお、本明細書では、スロットル弁１７下流の吸気ダクト、サージタンク１３、吸気枝管１２、及び吸気ポート７を吸気管と称する場合がある。
【００１８】
一方、排気ポート１１は排気マニホルド１８及び排気管１９を介して触媒コンバータ２０に連結され、この触媒コンバータ２０は図示しないマフラを介して大気に連通される。
【００１９】
排気マニホルド１８と各吸気枝管１２とは排気ガス再循環（以下、ＥＧＲと称す）供給管２１を介して互いに連結され、ＥＧＲ供給管２１内には電気制御式ＥＧＲ制御弁２２が配置される。図１に示される内燃機関では図２に示されるように、ＥＧＲ制御弁２２下流のＥＧＲ供給管２１がＥＧＲ枝管２３に分岐され、各ＥＧＲ枝管２３がそれぞれ対応する吸気枝管１２に接続されている。また、各ＥＧＲ枝管２３の出口端部には各気筒に供給されるＥＧＲガスの量にばらつきが生ずるのを抑制するために、絞り２４が設けられている。なお、ＥＧＲ制御弁２２はステップモータを備えており、このステップモータのステップ数ＳＴＰが大きくなるとＥＧＲ制御弁２２の開度が大きくなる。即ち、ステップ数ＳＴＰはＥＧＲ制御弁２２の開度を表している。
【００２０】
電子制御ユニット３０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス３１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）３２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）３４、入力ポート３５及び出力ポート３６を具備する。スロットル弁１７にはスロットル開度θｔを検出するためのスロットル開度センサ４０が取り付けられる。更に、アクセルペダル４１にはアクセルペダル４１の踏み込み量を検出するための負荷センサ４２が接続される。アクセルペダル４１の踏み込み量は要求負荷を表している。更に、吸気ダクト１４内には大気温度Ｔａ（Ｋ）を検出するための大気温センサ４４と、大気圧Ｐａ（ｋＰａ）を検出するための大気圧センサ４５とがそれぞれ取り付けられる。これらセンサ４０，４２，４４，４５の出力信号はそれぞれ対応するＡＤ変換器３７を介して入力ポート３５に入力される。更に入力ポート３５にはクランクシャフトが例えば３０°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ４３が接続される。ＣＰＵ３４ではクランク角センサ４３の出力パルスに基づいて機関回転数ＮＥが算出される。一方、出力ポート３６は対応する駆動回路３８を介して点火栓１０、燃料噴射弁１１、ステップモータ１６、及びＥＧＲ制御弁２２にそれぞれ接続され、これらは電子制御ユニット３０からの出力信号に基づいて制御される。
【００２１】
図１に示される内燃機関では、燃料噴射量ＱＦは例えば次式に基づいて算出される。
【００２２】
ＱＦ＝ｋＡＦ・ＫＬ
ここで、ｋＡＦは空燃比設定係数を、ＫＬは機関負荷率（％）をそれぞれ示している。
【００２３】
空燃比設定係数ｋＡＦは目標空燃比を表す係数であり、目標空燃比が大きくなると即ちリーンになると小さくなり、目標空燃比が小さくなると即ちリッチになると大きくなる。この空燃比設定係数ｋＡＦは機関運転状態例えば要求負荷及び機関回転数の関数として予めＲＯＭ３２内に記憶されている。
【００２４】
一方、機関負荷率ＫＬは各気筒の筒内に充填された新気の量を表すものであり、例えば次式により定義される。
【００２５】
【数１】
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【００２６】
ここで、Ｍｃ＿ａｉｒは吸気弁６が開弁し次いで閉弁したときに各気筒の筒内に充填されている新気の量である筒内充填新気量（ｇ）を、ＤＳＰは機関の排気量（リットル）を、ＮＣＹＬは気筒数を、ρａｓｔｄは標準状態（１気圧、２５℃）における空気の密度（約１．２ｇ／リットル）を、それぞれ示している。また、ｋｋは各定数をひとまとめにして表したものを表しており、筒内充填新気量Ｍｃ＿ａｉｒは次式のように表されることになる。
【００２７】
Ｍｃ＿ａｉｒ＝ＫＬ／ｋｋ
更に、筒内に吸入される新気の流量を筒内吸入新気流量ｍｃ＿ａｉｒ（ｇ／ｓｅｃ）とすると、筒内充填新気量Ｍｃ＿ａｉｒは次式のようにも表される。
【００２８】
Ｍｃ＿ａｉｒ＝ｍｃ＿ａｉｒ・ｔｉｖ
ここで、ｔｉｖは各気筒において吸気行程１回に要する時間（ｓｅｃ）を表している。
【００２９】
従って、実際の空燃比を目標空燃比に正確に一致させるためには、機関負荷率ＫＬ又は筒内充填新気量Ｍｃ＿ａｉｒ又は筒内吸入新気流量ｍｃ＿ａｉｒを正確に求ればよいことになる。以下では、筒内吸入新気流量ｍｃ＿ａｉｒを求める場合を例にとって説明することにする。
【００３０】
さて、冒頭で述べたように、筒内に吸入されるＥＧＲガスには、ＥＧＲ供給管２１から吸気管内に吸入された後に筒内に直接的に吸入されるＥＧＲガスと、ＥＧＲ供給管２１から吸気管内に吸入されて拡散した後に筒内に間接的に吸入されるＥＧＲガスとがある。このことについて詳しく説明する。
【００３１】
ＥＧＲガスは概略的に言うと、ＥＧＲ供給管２１のＥＧＲ枝管２３からそれぞれ対応する吸気枝管１２内に流入し、吸気枝管１２内及び吸気ポート７内に一時的に滞留した後に、続く吸気行程において筒内に吸入される。
【００３２】
ところが、例えば吸気弁６と排気弁８とが同時に開弁しているオーバラップ期間が比較的大きい場合には、吸気弁６が開弁すると同時に、吸気枝管１２内及び吸気ポート７内に滞留しているＥＧＲガスが吸気管上流に向けて吹き戻され、サージタンク１３内及び吸気ダクト１４内まで拡散する恐れがある。或いは、比較的多量のＥＧＲガスが供給される場合には、吸気枝管１２内及び吸気ポート７内がこの多量のＥＧＲガスにより満たされ、ＥＧＲガスが吸気枝管１２から溢れてサージタンク１３内及び吸気ダクト１４内にまで拡散する恐れがある。このようにサージタンク１３及び吸気ダクト１４内まで即ち吸気管内全体に拡散したＥＧＲガスは次いで、新気との混合ガスの形で筒内に吸入される。
【００３３】
従って、筒内に吸入されるＥＧＲガスには、吸気ポート７から筒内に直接的に吸入されるＥＧＲガス、即ち筒内直接吸入ＥＧＲガスと、吸気管内全体に拡散した後に筒内に間接的に吸入されるＥＧＲガス、即ち筒内間接吸入ＥＧＲガスとがあると考えることができる。
【００３４】
吸気管内全体に拡散したＥＧＲガスは次いでいずれかの筒内に吸入され、しかしながらどの気筒に吸入されるかはわからない。即ち、例えば１番気筒＃１のＥＧＲ枝管２３から対応する吸気枝管１２内に流入したＥＧＲガスの一部が吸気管内全体に拡散したときには、このＥＧＲガスが最終的に１番気筒＃１内に吸入されるとは限らない。また、ＥＧＲ枝管２３から対応する吸気枝管１２内に流入したＥＧＲガスのうち一部が筒内に直接的に吸入され、残りが筒内に間接的に吸入されると考えると、この筒内に間接的に吸入されるＥＧＲガスは筒内に直接的に吸入されるＥＧＲガスよりも時間的に遅れて筒内に吸入されることになる。
【００３５】
従って、各ＥＧＲ枝管２３から対応する吸気枝管１２内に流入したＥＧＲガスの量をそのまま、対応する気筒の筒内に吸入されたＥＧＲガスの量と考えることはできない。即ち、筒内直接吸入ＥＧＲガスと筒内間接吸入ＥＧＲガスとを別個に評価する必要があるということになる。
【００３６】
上述したように筒内間接吸入ＥＧＲガスは新気と共に混合ガスの形で筒内に吸入される。従って、この混合ガスを筒内吸入混合ガスと称すると、筒内に吸入されるガスは筒内直接吸入ＥＧＲガスと筒内吸入混合ガスとにより構成されると考えることができる。
【００３７】
そうすると、図３に示されるように、筒内に吸入される新気及びＥＧＲガスの総流量を筒内吸入ガス流量ｍｃ（ｇ／ｓｅｃ）とし、筒内に吸入される筒内直接吸入ＥＧＲガスの流量を筒内直接吸入ＥＧＲガス流量ｍｃ＿ｅｇｒ＿ｄｉ（ｇ／ｓｅｃ）とし、筒内に吸入される筒内吸入混合ガスの流量を筒内吸入混合ガス流量ｍｃｍ（ｇ／ｓｅｃ）とすると、次式が成立する。
【００３８】
ｍｃ＝ｍｃ＿ｅｇｒ＿ｄｉ＋ｍｃｍ
更に、筒内吸入混合ガス中の新気成分の流量を混合ガス中新気流量ｍｃｍ＿ａｉｒ（ｇ／ｓｅｃ）とし、ＥＧＲガス成分の流量を混合ガス中ＥＧＲガス流量ｍｃｍ＿ｅｇｒ（ｇ／ｓｅｃ）とすると、次式が成立する。
【００３９】
ｍｃｍ＝ｍｃｍ＿ａｉｒ＋ｍｃｍ＿ｅｇｒ
ここで、混合ガス中新気流量ｍｃｍ＿ａｉｒは上述した筒内吸入新気流量ｍｃ＿ａｉｒに一致し、混合ガス中ＥＧＲガス流量ｍｃｍ＿ｅｇｒは筒内に吸入される筒内間接吸入ＥＧＲガスの流量である筒内間接吸入ＥＧＲガス流量ｍｃ＿ｅｇｒ＿ｉｎｄｉ（ｇ／ｓｅｃ）に一致する。
【００４０】
本発明による実施例では、まず筒内吸入ガス流量ｍｃと筒内直接吸入ＥＧＲガス流量ｍｃ＿ｅｇｒ＿ｄｉとが算出され、次いで次式（１）に基づいて筒内吸入混合ガス流量ｍｃｍが算出される。
【００４１】
ｍｃｍ＝ｍｃ−ｍｃ＿ｅｇｒ＿ｄｉ      …（１）
その上で、筒内吸入混合ガスの量に対する筒内間接吸入ＥＧＲガスの量の割合である混合ガス中ＥＧＲ率ｒｅｇｒ（＝ｍｃｍ＿ｅｇｒ／ｍｃｍ）が算出され、次いで次式に基づいて混合ガス中新気流量ｍｃｍ＿ａｉｒ即ち筒内吸入新気流量ｍｃ＿ａｉｒが算出される。
【００４２】
ｍｃ＿ａｉｒ＝（１−ｒｅｇｒ）・ｍｃｍ
即ち、混合ガス中ＥＧＲガス流量ｍｃｍ＿ｅｇｒないし筒内間接吸入ＥＧＲガス流量ｍｃｅｇｒ＿ｉｎｄｉを直接求めることができるのであれば、これを求めて筒内吸入混合ガス流量ｍｃｍから減算すれば混合ガス中新気流量ｍｃｍ＿ａｉｒを簡単に算出することができる（ｍｃｍ＿ａｉｒ＝ｍｃｍ−ｍｃｍ＿ｅｇｒ）。ところが、混合ガス中ＥＧＲガス流量ｍｃｍ＿ｅｇｒないし筒内間接吸入ＥＧＲガス流量ｍｃ＿ｅｇｒ＿ｉｎｄｉを直接求めることは困難であり、そこで本発明による実施例では混合ガス中ＥＧＲ率ｒｅｇｒを用いて混合ガス中新気流量ｍｃｍ＿ａｉｒを算出するようにしている。この混合ガス中ＥＧＲ率ｒｅｇｒについては後に詳しく説明する。
【００４３】
従って、筒内吸入ガス流量ｍｃ、筒内直接吸入ＥＧＲガス流量ｍｃ＿ｅｇｒ＿ｄｉ、及び混合ガス中ＥＧＲ率ｒｅｇｒを算出すれば筒内吸入新気流量ｍｃ＿ａｉｒを算出できることになる。次に、これらｍｃ、ｍｃ＿ｅｇｒ＿ｄｉ、及びｒｅｇｒの算出方法について順次説明する。
【００４４】
まず、本発明による実施例では、次式に基づいて筒内吸入ガス流量ｍｃが算出される。
【００４５】
【数２】
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【００４６】
ここで、Ｐｍは吸気管内の圧力である吸気管圧力（ｋＰａ）を、Ｔｍは吸気管内の温度である吸気管温度（Ｋ）を、ｋｉｖａ，ｋｉｖｂはパラメータを、それぞれ表している。パラメータｋｉｖａ，ｋｉｖｂはそれぞれ、機関回転数ＮＥの関数として予め実験により求められており、図４（Ａ）及び（Ｂ）に示すマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶されている。
【００４７】
即ち、理論及び経験則によれば、筒内吸入ガス流量ｍｃは吸気弁６が閉弁したときの筒内圧力に比例し、この筒内圧力は吸気弁６上流のガス圧力、即ち吸気管圧力Ｐｍにほぼ一致する。従って、筒内吸入ガス流量ｍｃは吸気管圧力Ｐｍの一次関数式の形で表すことができるのである。
【００４８】
そうすると、吸気管圧力Ｐｍ及び吸気管温度Ｔｍがわかれば筒内吸入ガス流量ｍｃがわかるということになる。これら吸気管圧力Ｐｍ及び吸気管温度Ｔｍは例えばセンサにより検出することもできるが、本発明による実施例では吸気管についての質量保存則及びエネルギ保存則に着目した計算により吸気管圧力Ｐｍ及び吸気管温度Ｔｍを算出するようにしている。
【００４９】
即ち、図５に示されるように、スロットル弁１７を通過して吸気管ＩＭ内に流入する新気の流量をスロットル弁通過新気流量ｍｔ（ｇ／ｓｅｃ）とし、ＥＧＲ枝管２３の絞り２４を通過して吸気管ＩＭ内に流入する新気及びＥＧＲガスの流量を吸気管吸入ガス流量ｍｅｇｒ（ｇ／ｓｅｃ）とすると、吸気弁６を通過して吸気管ＩＭから流出し筒内に吸入される新気及びＥＧＲガスの流量は筒内吸入ガス流量ｍｃであるから、吸気管ＩＭについての質量保存則は次式（２）で表される。
【００５０】
【数３】
2004197615.tif 000005
【００５１】
ここで、Ｍｍは吸気管ＩＭ内に存在する新気及びＥＧＲガスの質量（ｇ）を、ｔは時間を、それぞれ表している。
【００５２】
この場合、本発明による実施例では、絞り２４を通過して吸気管ＩＭ内に流入するのがＥＧＲガスのみでなく、新気及びＥＧＲガスであると考えている。このことについて簡単に説明する。ＥＧＲ制御弁２２が一旦閉弁されると吸気管ＩＭ内の新気が絞り２４を介してＥＧＲ枝管２３内に流入し、絞り２４からＥＧＲ制御弁２２までのＥＧＲ枝管２３内ないしＥＧＲ供給管２１内は新気で満たされることになる。このため、次いでＥＧＲ制御弁２２が開弁されると、ＥＧＲ枝管２３内ないしＥＧＲ供給管２１内の新気が順次、絞り２４を通過して吸気管ＩＭ内に流入し、従ってＥＧＲ制御弁２２が開弁されてからしばらくの間は絞り２４を通過して新気が吸気管ＩＭ内に流入することになる。
【００５３】
従って、絞り２４を通過して吸気管ＩＭ内に吸入される新気の流量を吸気管吸入新気流量ｍｅｇｒ＿ａｉｒ（ｇ／ｓｅｃ）とし、絞り２４を通過して吸気管ＩＭ内に吸入されるＥＧＲガスの流量を吸気管吸入ＥＧＲガス流量ｍｅｇｒ＿ｅｇｒ（ｇ／ｓｅｃ）とすると、次式が成立する。
【００５４】
ｍｅｇｒ＝ｍｅｇｒ＿ａｉｒ＋ｍｅｇｒ＿ｅｇｒ
なお、後述するように、吸気管吸入新気流量ｍｅｇｒ＿ａｉｒはＥＧＲ制御弁２２が開弁されてからの時間が経過するにつれて次第に減少し、最終的にはゼロになる。
【００５５】
そうすると、スロットル弁１７を通過して吸気管ＩＭ内に新気がスロットル弁通過新気流量ｍｔだけ流入し、絞り２４を通過して吸気管ＩＭ内に新気が吸気管吸入新気流量ｍｅｇｒ＿ａｉｒだけ流入し、絞り２４を通過して吸気管ＩＭ内にＥＧＲガスが吸気管吸入ＥＧＲガス流量ｍｅｇｒ＿ｅｇｒだけ流入し、吸気弁６を通過して吸気管ＩＭから混合ガスが筒内吸入混合ガス流量ｍｃｍだけ流出し、吸気弁６を通過して吸気管ＩＭから筒内直接吸入ＥＧＲガス流量ｍｃ＿ｅｇｒ＿ｄｉだけ流出するから、吸気管ＩＭについてのエネルギ保存則は次式（３）で表される。
【００５６】
【数４】
2004197615.tif 000006
【００５７】
ここで、Ｖｍは吸気管ＩＭの容積（ｍ３）を、Ｒは気体定数を、Ｔｅは排気マニホルド１８内の排気ガスの温度である排気管温度（Ｋ）を、それぞれ表している。更に、Ｃｖは新気の定容比熱を、Ｃｐは新気の定圧比熱をそれぞれ表している。厳密に言えば、新気のみの場合か、ＥＧＲガスのみの場合か、又は新気とＥＧＲガスの混合ガスの場合かによって、これら定容比熱及び定圧比熱は互いに異なる値とすべきである。しかしながら、これら定容比熱Ｃｖ及び定圧比熱Ｃｐを新気のものとして取り扱っても実用上は差し支えないことが確認されている。
【００５８】
ところで、本発明による実施例では上述したように、吸気管ＩＭ内から筒内に直接的に吸入される筒内直接吸入ＥＧＲガスと、吸気管ＩＭ内から筒内に間接的に吸入される筒内間接吸入ＥＧＲガスとに着目している。そうすると、絞り２４を通過して吸気管ＩＭ内に吸入されるＥＧＲガスは、絞り２４を通過して筒内に直接的に吸入されるＥＧＲガスと、吸気管ＩＭ内全体に拡散した後に筒内に間接的に吸入されることになるＥＧＲガスとにより構成されると考えることができる。
【００５９】
そこで、絞り２４を通過して筒内に直接的に吸入されることになるＥＧＲガスの流量を直接ＥＧＲガス流量ｍｅｇｒ＿ｅｇｒ＿ｄｉ（ｇ／ｓｅｃ）とし、絞り２４を通過して筒内に間接的に吸入されることになるＥＧＲガスの流量を間接ＥＧＲガス流量ｍｅｇｒ＿ｅｇｒ＿ｉｎｄｉ（ｇ／ｓｅｃ）とすると、次式が成立する。
【００６０】
ｍｅｇｒ＿ｅｇｒ＝ｍｅｇｒ＿ｅｇｒ＿ｄｉ＋ｍｅｇｒ＿ｅｇｒ＿ｉｎｄｉ
この直接ＥＧＲガス流量ｍｅｇｒ＿ｅｇｒ＿ｄｉは筒内直接吸入ＥＧＲガス流量ｍｃ＿ｅｇｒ＿ｄｉに一致すると考えることができる。なお、本発明による実施例では、流量が間接ＥＧＲガス流量ｍｅｇｒ＿ｅｇｒ＿ｉｎｄｉで表されるＥＧＲガスは吸気管ＩＭ内に流入すると直ちに吸気管ＩＭ内全体に拡散するものとしている。
【００６１】
その上で、状態方程式（Ｐｍ・Ｖｍ＝Ｍｍ・Ｒ・Ｔｍ）、マイヤーの関係式（Ｃｐ＝Ｃｖ＋Ｒ）、及び比熱比κ（＝Ｃｐ／Ｃｖ）を用いると、上述の式（２）（３）はそれぞれ次式（４）（５）のように書き換えられる。
【００６２】
【数５】
2004197615.tif 000007
【００６３】
従って、これら式（４）（５）を逐次解いていけば、吸気管圧力Ｐｍ及び吸気管温度Ｔｍを算出することができる。実際の計算では式（４）（５）は計算時間間隔Δｔ及び計算回数を表すパラメータｋを用いて次式（６）（７）のように表される。
【００６４】
【数６】
2004197615.tif 000008
【００６５】
これら式（６）（７）からわかるように、吸気管圧力Ｐｍ及び吸気管温度Ｔｍを用いて筒内吸入ガス流量ｍｃが算出され、算出された筒内吸入ガス流量ｍｃを用いて次回の吸気管圧力Ｐｍ及び吸気管温度Ｔｍが算出される。
【００６６】
ここで、比熱比κ、気体定数Ｒ、及び吸気管容積Ｖｍは一定値であり、筒内吸入混合ガス流量ｍｃｍは上述の式（１）を用いて算出され、大気温度Ｔａは大気温センサ４４により検出される。一方、排気管温度Ｔｅはセンサなどにより検出することもできるが、排気管温度Ｔｅは機関回転数ＮＥ及び吸気管吸入ガス流量ｍｅｇｒに依存し、即ち図６（Ａ）に示されるように機関回転数ＮＥが高くなるにつれて高くなり、吸気管吸入ガス流量ｍｅｇｒ多くなるにつれて高くなる。そこで本発明による実施例では、排気管温度Ｔｅを機関回転数ＮＥ及び吸気管吸入ガス流量ｍｅｇｒの関数として予め実験により求めて図６（Ｂ）に示されるマップの形でＲＯＭ３２内に記憶しておき、このマップを用いて排気管温度Ｔｅを算出するようにしている。
【００６７】
従って、式（４）（５）ないし式（６）（７）を解くためには、スロットル弁通過新気流量ｍｔ、吸気管吸入ガス流量ｍｅｇｒ、吸気管吸入新気流量ｍｅｇｒ＿ａｉｒ、及び間接ＥＧＲガス流量ｍｅｇｒ＿ｅｇｒ＿ｉｎｄｉを算出する必要がある。
【００６８】
スロットル弁通過新気流量ｍｔは例えばエアフローメータにより検出することもできるが、本発明による実施例では次のような計算により求められる。即ち、図７に示されるように、スロットル弁１７上流の圧力及び温度を大気圧Ｐａ及び大気温度Ｔａとし、スロットル弁１７下流の圧力及び温度を吸気管圧力Ｐｍ及び吸気管温度Ｔｍと考えると、スロットル弁通過新気流量ｍｔはスロットル弁１７を通過する新気の線速度ｖｔ（ｍ／ｓｅｃ）を用いて次式（８）のように表される。
【００６９】
ｍｔ＝μｔ・Ａｔ・ｖｔ・ρｍ      …（８）
ここで、μｔはスロットル弁１７における流量係数を、Ａｔはスロットル弁１７の開口面積（ｍ２）を、ρｍはスロットル弁１７下流即ち吸気管ＩＭ内における新気の密度（ｋｇ／ｍ３）を、それぞれ表している。流量係数μｔ及び開口面積Ａｔはそれぞれスロットル開度θｔの関数として実験により予め求められており、図８（Ａ）（Ｂ）に示されるマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶されている。
【００７０】
また、スロットル弁１７の前後における新気についてのエネルギ保存則は次式（９）で表される。
【００７１】
ｖ２／２＋Ｃｐ・Ｔｍ＝Ｃｐ・Ｔａ      …（９）
更に、スロットル弁１７の無限遠上流では吸気管断面積が無限大でありかつ新気流速がゼロであることを考えると、スロットル弁１７前後における新気についての運動量保存則は次式（１０）で表される。
【００７２】
ρｍ・ｖ２＝Ｐａ−Ｐｍ      …（１０）
従って、スロットル弁１７上流における状態方程式（Ｐａ＝ρａ・Ｒ・Ｔａ、ここでρａはスロットル弁１７上流即ち大気における新気の密度（ｋｇ／ｍ３））、及びスロットル弁１７下流における状態方程式（Ｐｍ＝ρｍ・Ｒ・Ｔｍ）と、上述の式（８）（９）（１０）とから、スロットル弁通過新気流量ｍｔは次式により表される。
【００７３】
【数７】
2004197615.tif 000009
【００７４】
次に、吸気管吸入ガス流量ｍｅｇｒについて説明する。図５に示されるように、ＥＧＲ制御弁２２を通過するＥＧＲガスの流量を制御弁通過ＥＧＲガス流量ｍｅｇｒｖ（ｇ／ｓｅｃ）とすると、吸気管吸入ガス流量ｍｅｇｒはこの制御弁通過ＥＧＲガス流量ｍｅｇｒｖに一致すると考えることができる。従って、制御弁通過ＥＧＲガス流量ｍｅｇｒｖを算出すればよいということになる。
【００７５】
本願発明者らによれば、機関定常運転時でかつＥＧＲガスが供給されているときの筒内吸入新気流量ｍｃ＿ａｉｒ＿ｏｎと、吸気管圧力Ｐｍとの関係を、勾配が互いに異なりかつ接続点において連続している二つの一次関数式で表せることが確認されている。即ち、図９（Ａ）に示されるように、二つの勾配をｋａ＿ｏｎ１，ｋａ＿ｏｎ２とし、接続点ＣＰｏｎにおける吸気管圧力及び筒内吸入新気流量をそれぞれｋｂ，ｋｃｏｎとすると、この場合の筒内吸入新気流量ｍｃ＿ａｉｒ＿ｏｎは次式（１１）のように表される。
【００７６】
ｍｃ＿ａｉｒ＿ｏｎ＝ｋａ＿ｏｎ１・（Ｐｍ−ｋｂ）＋ｋｃ＿ｏｎ      …Ｐｍ≦ｋｂ
＝ｋａ＿ｏｎ２・（Ｐｍ−ｋｂ）＋ｋｃ＿ｏｎ      …Ｐｍ＞ｋｂ      …（１１）
ここで、ｋａ＿ｏｎ１，ｋａ＿ｏｎ２はそれぞれ、機関回転数ＮＥ及びＥＧＲ制御弁２２の開度を表すステップ数ＳＴＰの関数であり、ｋｂは機関回転数ＮＥの関数であり、ｋｃ＿ｏｎは機関回転数ＮＥ及びステップ数ＳＴＰの関数である。
【００７７】
同様に、機関定常運転時でかつＥＧＲガスが供給されていないときの筒内吸入新気流量ｍｃ＿ａｉｒ＿ｏｆｆと、吸気管圧力Ｐｍとの関係も、勾配が互いに異なりかつ接続点において連続している二つの一次関数式で表せることが確認されている。即ち、図９（Ａ）に示されるように、二つの勾配をｋａ＿ｏｆｆ１，ｋａ＿ｏｆｆ２とし、接続点ＣＰｏｆｆにおける吸気管圧力及び筒内吸入新気流量をそれぞれｋｂ，ｋｃｏｆｆとすると、この場合の筒内吸入新気流量ｍｃ＿ａｉｒ＿ｏｆｆは次式（１２）のように表される。
【００７８】
ｍｃ＿ａｉｒ＿ｏｆｆ＝ｋａ＿ｏｆｆ１・（Ｐｍ−ｋｂ）＋ｋｃ＿ｏｆｆ…Ｐｍ≦ｋｂ
＝ｋａ＿ｏｆｆ２・（Ｐｍ−ｋｂ）＋ｋｃ＿ｏｆｆ…Ｐｍ＞ｋｂ      …（１２）
ここで、ｋａ＿ｏｆｆ１，ｋａ＿ｏｆｆ２，ｋｃ＿ｏｆｆはそれぞれ、機関回転数ＮＥの関数である。なお、式（１１）におけるｋｂと式（１２）におけるｋｂとを互いに異ならせてもよい。
【００７９】
ＥＧＲガスが供給されていないときには、筒内に新気のみが充填されるということを考えると、ＥＧＲガスが供給されていないときの筒内吸入新気流量ｍｃ＿ａｉｒ＿ｏｆｆはこのとき筒内に吸入されるガスの総量、即ち筒内吸入ガス流量ｍｃを表していると考えることができる。
【００８０】
ここで、ＥＧＲガスが供給されているときと供給されていないときとで筒内吸入ガス流量ｍｃが変わらないと考えると、ＥＧＲガスが供給されていないときの筒内吸入新気流量ｍｃ＿ａｉｒ＿ｏｆｆは、ＥＧＲガスが供給されていないときの筒内吸入ガス流量ｍｃだけでなく、ＥＧＲガスが供給されているときの筒内吸入ガス流量ｍｃをも表しているということになる。
【００８１】
従って、ＥＧＲガスが供給されていないときの筒内吸入新気流量ｍｃ＿ａｉｒ＿ｏｆｆから、ＥＧＲガスが供給されているときの筒内吸入新気流量ｍｃ＿ａｉｒ＿ｏｎを差し引いた結果Δｍｃ＿ａｉｒ（＝ｍｃ＿ａｉｒ＿ｏｆｆ−ｍｃ＿ａｉｒ＿ｏｎ）は、定常運転時において筒内に吸入されるＥＧＲガスの量である筒内吸入ＥＧＲガス流量ｍｃ＿ｅｇｒ（ｇ／ｓｅｃ）を表しているということになる。
【００８２】
その上で、定常運転時には、制御弁通過ＥＧＲガス流量ｍｅｇｒｖは筒内吸入ＥＧＲガス量ｍｃ＿ｅｇｒに一致する。従って、上述した差Δｍｃ＿ａｉｒは定常運転時における制御弁通過ＥＧＲガス流量ｍｅｇｒｖをも表しているということになる。
【００８３】
更に、この差Δｍｃ＿ａｉｒは過渡運転時における制御弁通過ＥＧＲガス流量ｍｅｇｒｖをも表している。即ち、制御弁通過ＥＧＲガス流量ｍｅｇｒｖはＥＧＲ制御弁２２前後の圧力差、即ち排気管圧力Ｐｅと吸気管圧力Ｐｍとの差に大きく依存し、過渡運転時におけるＥＧＲ制御弁２２上流の排気圧Ｐｅ及び排気温Ｔｅが定常運転時におけるＰｅ及びＴｅとそれほど変わらないと考えれば、定常運転時であろうと過渡運転時であろうと、吸気管圧力Ｐｍが決まれば制御弁通過ＥＧＲガス流量ｍｅｇｒｖが決まるのである。
【００８４】
このように、差Δｍｃ＿ａｉｒは定常運転時であろうと過渡運転時であろうと、制御弁通過ＥＧＲガス流量ｍｅｇｒｖを表しており、従って吸気管吸入ガス流量ｍｅｇｒを表している。
【００８５】
ここで、（ｋａ＿ｏｆｆ１−ｋａ＿ｏｎ１）をｋｄ１とし、（ｋａ＿ｏｆｆ２−ｋａ＿ｏｎ２）をｋｄ２とし、（ｋｃ＿ｏｆｆ−ｋｃ＿ｏｎ）をｋｅとすれば、差Δｍｃ＿ａｉｒ即ち吸気管吸入ガス流量ｍｅｇｒは次式（１３）で表される。
【００８６】
ｍｅｇｒ＝ｋｄ１・（Ｐｍ−ｋｂ）＋ｋｅ      …Ｐｍ≦ｋｂ
＝ｋｄ２・（Ｐｍ−ｋｂ）＋ｋｅ      …Ｐｍ＞ｋｂ      …（１３）
この場合の吸気管吸入ガス流量ｍｅｇｒが図９（Ｂ）に示されている。本発明による実施例では、勾配ｋｄ１，ｋｄ２及び接続点ＣＰにおける吸気管吸入ガス流量ｋｅは機関回転数ＮＥ及びＥＧＲ制御弁開度ＳＴＰの関数として、接続点ＣＰにおける吸気管圧力ｋｂは機関回転数ＮＥの関数として、それぞれ予め実験により求められて図１０（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）に示すマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶されており、式（１３）を用いて吸気管吸入ガス流量ｍｅｇｒが算出される。
【００８７】
なお、式（１３）からわかるように、差Δｍｃ＿ａｉｒないし制御弁通過ＥＧＲガス流量ｍｅｇｒｖないし吸気管吸入ガス流量ｍｅｇｒも、勾配が互いに異なりかつ接続点において連続している二つの一次関数式で表されるということになる。
【００８８】
次に、吸気管吸入新気流量ｍｅｇｒ＿ａｉｒについて説明する。上述したように、吸気管吸入新気流量ｍｅｇｒ＿ａｉｒは吸気管吸入ガス流量ｍｅｇｒのうちの新気成分であり、残り（＝ｍｅｇｒ−ｍｅｇｒ＿ａｉｒ）はＥＧＲガス成分即ち吸気管吸入ＥＧＲガス流量ｍｅｇｒ＿ｅｇｒである。従って、吸気管吸入ＥＧＲガス流量ｍｅｇｒ＿ｅｇｒを算出すれば、既に述べたように算出される吸気管吸入ガス流量ｍｅｇｒを用いて吸気管吸入新気流量ｍｅｇｒ＿ａｉｒが算出されることになる。
【００８９】
図１１において破線で示されるように、時期ＸにおいてＥＧＲ制御弁２２が開弁し、制御弁通過ＥＧＲガス流量ｍｅｇｒｖないし吸気管吸入ガス流量ｍｅｇｒがゼロから例えばｍｅｇｒ１まで増大したとすると、吸気管吸入ＥＧＲガス流量ｍｅｇｒ＿ｅｇｒは実線で示されるように、時期Ｘから時間Ｔｄだけ経過するまではほぼゼロに維持され、時間Ｔｄだけ経過するとｍｅｇｒ１まで徐々に増大する。従って、吸気管吸入ＥＧＲガス流量ｍｅｇｒ＿ｅｇｒは、吸気管吸入ガス流量ｍｅｇｒを時定数τｅｇｒでもって一次遅れ処理した結果ｍｅｇｒｓｍを、ムダ時間Ｔｄだけ遅延させたものと考えることができる。
【００９０】
この一次遅れ処理値ｍｅｇｒｓｍは次式で表される。
【００９１】
【数８】
2004197615.tif 000010
【００９２】
従って、ムダ時間Ｔｄを計算時間間隔Δｔで割り算した結果をムダ時間相当計算回数Ｉｄｘ（＝Ｔｄ／Δｔ）とすると、現時点での吸気管吸入ＥＧＲガス流量ｍｅｇｒ＿ｅｇｒ（ｋ）は次式で表される。
【００９３】
ｍｅｇｒ＿ｅｇｒ（ｋ）＝ｍｅｇｒｓｍ（ｋ−Ｉｄｘ）
即ち、ムダ時間相当計算回数Ｉｄｘだけ前に計算された一次遅れ処理値ｍｅｇｒｓｍ（ｋ−Ｉｄｘ）が現時点での吸気管吸入ＥＧＲガス流量ｍｅｇｒ＿ｅｇｒとされる。なお、時定数τｅｇｒ及びムダ時間Ｔｄはそれぞれ機関回転数ＮＥの関数として予め実験により求められており、図１２（Ａ）（Ｂ）に示されるマップの形でＲＯＭ３２内に記憶されている。
【００９４】
次に、間接ＥＧＲガス流量ｍｅｇｒ＿ｅｇｒ＿ｉｎｄｉについて説明する。この間接ＥＧＲガス流量ｍｅｇｒ＿ｅｇｒ＿ｉｎｄｉは上述したように、吸気管吸入ＥＧＲガス流量ｍｅｇｒ＿ｅｇｒのうちの間接吸入分である。
【００９５】
本発明による実施例では、吸気管吸入ＥＧＲガス流量ｍｅｇｒ＿ｅｇｒのうち間接分割合ｋｉｎｄｉだけ、吸気管内全体に拡散して筒内に間接的に吸入されることになると考え、次式に基づいて間接ＥＧＲガス流量ｍｅｇｒ＿ｅｇｒ＿ｉｎｄｉを算出するようにしている。
【００９６】
ｍｅｇｒ＿ｅｇｒ＿ｉｎｄｉ＝ｋｉｎｄｉ・ｍｅｇｒ＿ｅｇｒ
この間接分割合ｋｉｎｄｉは図１３（Ａ）に示されるように、吸気管圧力Ｐｍが低くなるにつれて大きくなり、吸気管圧力Ｐｍが更に小さくなるとほぼ一定に維持される。また、間接分割合ｋｉｎｄｉはＥＧＲ制御弁開度ＳＴＰが大きくなるにつれて大きくなる。間接分割合ｋｉｎｄｉは吸気管圧力Ｐｍ及びＥＧＲ制御弁開度ＳＴＰの関数として予め実験により求められており、図１３（Ｂ）に示すマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶されている。
【００９７】
このように、スロットル弁通過新気流量ｍｔ、吸気管吸入ガス流量ｍｅｇｒ、吸気管吸入新気流量ｍｅｇｒ＿ａｉｒ、及び間接ＥＧＲガス流量ｍｅｇｒ＿ｅｇｒ＿ｉｎｄｉが算出されるので、上述した式（４）（５）ないし式（６）（７）を解くことができ、斯くして吸気管圧力Ｐｍ及び吸気管温度Ｔｍを算出することができる。
【００９８】
上述した吸気管吸入ＥＧＲガス流量ｍｅｇｒ＿ｅｇｒのうちの残りは直接ＥＧＲガス流量ｍｅｇｒ＿ｅｇｒ＿ｄｉであり、このｍｅｇｒ＿ｅｇｒ＿ｄｉは上述したように、筒内直接吸入ＥＧＲガス流量ｍｃ＿ｅｇｒ＿ｄｉに一致する。従って、筒内直接吸入ＥＧＲガス流量ｍｃ＿ｅｇｒ＿ｄｉは次式により算出できることになる。
【００９９】
ｍｃ＿ｅｇｒ＿ｄｉ＝（１−ｋｉｎｄｉ）・ｍｅｇｒ＿ｅｇｒ
次に、混合ガス中ＥＧＲ率ｒｅｇｒについて説明する。この混合ガス中ＥＧＲ率ｒｅｇｒは上述したように、筒内吸入混合ガス流量ｍｃｍに対する筒内間接吸入ＥＧＲガス流量の割合である（＝ｍｃｍ＿ｅｇｒ／ｍｃｍ）。
【０１００】
吸気管ＩＭ内に存在する新気及びＥＧＲガスの総質量Ｍｍに対する、吸気管ＩＭ内に存在するＥＧＲガスの質量Ｍｅｇｒ（ｇ）の比を吸気管内ＥＧＲ率ｒｅｇｒｍ（＝Ｍｅｇｒ／Ｍｍ）と称すると、上述した混合ガス中ＥＧＲ率ｒｅｇｒはこの吸気管内ＥＧＲ率ｒｅｇｒｍに一致すると考えることができる。そこで本発明による実施例では、吸気管内ＥＧＲ率ｒｅｇｒｍ即ちＭｅｇｒ／Ｍｍを混合ガス中ＥＧＲ率ｒｅｇｒとしている。
【０１０１】
吸気管ＩＭ内に存在するＥＧＲガスについての質量保存則は次式で表される。
【０１０２】
【数９】
2004197615.tif 000011
【０１０３】
一方、吸気管ＩＭ内に存在するガスについての質量保存則は次式で表される。
【０１０４】
【数１０】
2004197615.tif 000012
【０１０５】
従って、混合ガス中ＥＧＲ率ｒｅｇｒ（ｋ）は次式により表される。
【０１０６】
【数１１】
2004197615.tif 000013
【０１０７】
このようにして筒内吸入ガス流量ｍｃ、筒内直接吸入ＥＧＲガス流量ｍｃ＿ｅｇｒ＿ｄｉ、及び混合ガス中ＥＧＲ率ｒｅｇｒが算出され、斯くして筒内吸入新気流量ｍｃ＿ａｉｒが算出される。
【０１０８】
図１４及び１５は本発明による実施例の機関負荷率ＫＬ算出ルーチンを示している。このルーチンは上述した計算時間間隔Δｔ毎の割り込みによって実行される。
【０１０９】
図１４及び１５を参照すると、まずステップ１００では、パラメータｋが１だけインクリメントされる。続くステップ１０１及び１０２はスロットル弁通過新気流量ｍｔ（ｋ−１）を算出するための部分である。ステップ１０１では、図８（Ａ）（Ｂ）のマップからスロットル弁１７の流量係数μｔ及び開口面積Ａｔが算出される。続くステップ１０２では次式に基づいてスロットル弁通過新気流量ｍｔ（ｋ−１）が算出される。
【０１１０】
【数１２】
2004197615.tif 000014
【０１１１】
続くステップ１０３及び１０４は吸気管吸入ガス流量ｍｅｇｒ（ｋ−１）を算出するための部分である。ステップ１０３では、接続点ＣＰ（図９（Ｂ）参照）における吸気管圧力ｋｂ及び吸気管吸入ガス流量ｋｅが図１０（Ｄ）（Ｃ）のマップからそれぞれ算出され、算出されたｋｂと吸気管圧力Ｐｍ（ｋ−１）とに応じて勾配ｋｄ１又はｋｄ２が図１０（Ａ）又は（Ｂ）のマップから算出される。続くステップ１０４では、次式に基づいて吸気管吸入ガス流量ｍｅｇｒ（ｋ−１）が算出される。
【０１１２】
ｍｅｇｒ（ｋ−１）＝ｋｄ１・（Ｐｍ（ｋ−１）−ｋｂ）＋ｋｅ      …Ｐｍ（ｋ−１）≦ｋｂ
＝ｋｄ２・（Ｐｍ（ｋ−１）−ｋｂ）＋ｋｅ      …Ｐｍ（ｋ−１）＞ｋｂ
続くステップ１０５から１１０までは吸気管吸入ＥＧＲガス流量ｍｅｇｒ＿ｅｇｒ及び吸気管吸入新気流量ｍｅｇｒ＿ａｉｒを算出するための部分である。ステップ１０５では、図１２（Ａ）のマップから時定数τｅｇｒが算出される。続くステップ１０６では、次式に基づいて吸気管吸入ガス流量ｍｅｇｒの一次遅れ処理値ｍｅｇｒｓｍ（ｋ−１）が算出される。
【０１１３】
【数１３】
2004197615.tif 000015
【０１１４】
続くステップ１０７では、図１２（Ｂ）のマップからムダ時間Ｔｄが算出される。続くステップ１０８では、ムダ時間相当計算回数Ｉｄｘが算出される。続くステップ１０９では、次式に基づいて吸気管吸入ＥＧＲガス流量ｍｅｇｒ＿ｅｇｒが算出される。
【０１１５】
ｍｅｇｒ＿ｅｇｒ（ｋ−１）＝ｍｅｇｒｓｍ（（ｋ−１）−Ｉｄｘ）
続くステップ１１０では、次式に基づいて吸気管吸入新気流量ｍｅｇｒ＿ａｉｒが算出される。
【０１１６】
ｍｅｇｒ＿ａｉｒ（ｋ−１）＝ｍｅｇｒ（ｋ−１）−ｍｅｇｒ＿ｅｇｒ（ｋ−１）
続くステップ１１１及び１１２は筒内吸入ガス流量ｍｃを算出するための部分である。ステップ１１１では、図４（Ａ）（Ｂ）のマップからパラメータｋｉｖａ，ｋｉｖｂが算出される。続くステップ１１２では、次式に基づいて筒内吸入ガス流量ｍｃが算出される。
【０１１７】
【数１４】
2004197615.tif 000016
【０１１８】
続くステップ１１３からステップ１１５は間接ＥＧＲガス流量ｍｅｇｒ＿ｅｇｒ＿ｉｎｄｉ及び筒内直接吸入ＥＧＲガス流量ｍｃ＿ｅｇｒ＿ｄｉを算出するための部分である。ステップ１１３では、吸気管圧力Ｐｍ（ｋ−１）と図１３（Ｂ）のマップから間接分割合ｋｉｎｄｉが算出される。続くステップ１１４では、次式に基づいて間接ＥＧＲガス流量ｍｅｇｒ＿ｅｇｒ＿ｉｎｄｉ（ｋ−１）が算出される。
【０１１９】
ｍｅｇｒ＿ｅｇｒ＿ｉｎｄｉ（ｋ−１）＝ｋｉｎｄｉ・ｍｅｇｒ＿ｅｇｒ（ｋ−１）
続くステップ１１５では、次式に基づいて筒内直接吸入ＥＧＲガス流量ｍｃ＿ｅｇｒ＿ｄｉ（ｋ−１）が算出される。
【０１２０】
ｍｃ＿ｅｇｒ＿ｄｉ（ｋ−１）＝（１−ｋｉｎｄｉ）・ｍｅｇｒ＿ｅｇｒ（ｋ−１）
続くステップ１１６では、次式に基づいて筒内吸入混合ガス流量ｍｃｍが算出される。
【０１２１】
ｍｃｍ（ｋ−１）＝ｍｃ（ｋ−１）−ｍｃ＿ｅｇｒ＿ｄｉ（ｋ−１）
続くステップ１１７では、次式に基づいて筒内吸入新気流量ｍｃ＿ａｉｒが算出される。
【０１２２】
ｍｃ＿ａｉｒ＝（１−ｒｅｇｒ（ｋ−１））・ｍｃｍ（ｋ−１）
続くステップ１１８では吸気行程１回に要する時間ｔｉｖが算出され、続くステップ１１９では筒内吸入新気流量ｍｃ＿ａｉｒにｔｉｖを乗算することにより筒内充填新気量Ｍｃ＿ａｉｒが算出される（Ｍｃ＿ａｉｒ＝ｍｃ＿ａｉｒ・ｔｉｖ）。続くステップ１２０では筒内充填新気量Ｍｃ＿ａｉｒに上述した定数ｋｋを乗算することにより機関負荷率ＫＬが算出される（ＫＬ＝ｋｋ・Ｍｃ＿ａｉｒ）。図示しない燃料噴射量算出ルーチンでは、上述した空燃比設定係数ｋＡＦが算出され、機関負荷率ＫＬに空燃比設定係数ｋＡＦを乗算することにより燃料噴射量ＱＦが算出される（ＱＦ＝ｋＡＦ・ＫＬ）。
【０１２３】
続くステップ１２１から１２３は各種パラメータを更新する部分である。ステップ１２１では（Ｐｍ／Ｔｍ）（ｋ）が上述の式（６）に基づいて更新され続くステップ１２２では、Ｐｍ（ｋ）が上述の式（７）に基づいて更新され、続くステップ１２３ではｒｅｇｒ（ｋ）が上述の式（１０）に基づいて更新される。
【０１２４】
上述の実施例では混合ガス中ＥＧＲ率ｒｅｇｒを、筒内吸入混合ガス流量ｍｃｍに対する混合ガス中ＥＧＲガス流量ｍｃｍ＿ｅｇｒの割合（＝ｍｃｍ＿ｅｇｒ／ｍｃｍ）の形で表している。しかしながら、混合ガス中ＥＧＲ率ｒｅｇｒを、例えば混合ガス中新気流量ｍｃｍ＿ａｉｒに対する混合ガス中ＥＧＲガス流量ｍｃｍ＿ｅｇｒの割合（＝ｍｃｍ＿ｅｇｒ／ｍｃｍ＿ａｉｒ）の形で表すこともできる。
【０１２５】
また、上述の実施例では間接分割合ｋｉｎｄｉを、吸気管吸入ＥＧＲガス流量ｍｅｇｒ＿ｅｇｒに対する間接ＥＧＲガス流量ｍｅｇｒ＿ｅｇｒ＿ｉｎｄｉの割合（＝ｍｅｇｒ＿ｅｇｒ＿ｉｎｄｉ／ｍｅｇｒ＿ｅｇｒ）の形で表している。しかしながら、間接分割合ｋｉｎｄｉを、例えば直接ＥＧＲガス流量ｍｅｇｒ＿ｅｇｒ＿ｄｉに対する間接ＥＧＲガス流量ｍｅｇｒ＿ｅｇｒ＿ｉｎｄｉ（＝ｍｅｇｒ＿ｅｇｒ＿ｉｎｄｉ／ｍｅｇｒ＿ｅｇｒ＿ｄｉ）の割合の形で表すこともできる。
【０１２６】
【発明の効果】
筒内吸入新気量をより正確に求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】内燃機関の全体図である。
【図２】ＥＧＲ枝管の詳細図である。
【図３】筒内直接吸入ＥＧＲガス流量及び筒内間接吸入ＥＧＲガス流量を説明するための図である。
【図４】パラメータｋｉｖａ，ｋｉｖｂを示す線図である。
【図５】各パラメータを説明するための図である。
【図６】排気管温度Ｔｅを示す線図である。
【図７】スロットル弁通過新気流量ｍｔを説明するための図である。
【図８】スロットル弁の流量係数μｔ及び開口面積Ａｔを示す線図である。
【図９】吸気管吸入ガス流量ｍｅｇｒを説明するための図である。
【図１０】勾配ｋｄ１，ｋｄ２並びに接続点における吸気管圧力ｋｂ及び吸気管吸入ガス流量ｋｃを示す線図である。
【図１１】吸気管吸入ＥＧＲガス流量ｍｅｇｒ＿ｅｇｒを説明するための図である。
【図１２】時定数τｅｇｒ及びムダ時間Ｔｄを示す線図である。
【図１３】間接分割合ｋｉｎｄｉを示す線図である。
【図１４】機関負荷率ＫＬの算出ルーチンを示すフローチャートである。
【図１５】機関負荷率ＫＬの算出ルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…機関本体
１２…吸気枝管
１７…スロットル弁
２２…ＥＧＲ制御弁
２３…ＥＧＲ枝管
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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