(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一運転パラメータの値を検出または推定する第一運転パラメータ推定手段と、
上記第一運転パラメータと第二運転パラメータとの関係をモデル化し、上記第一運転パラメータ推定手段によって検出または推定された第一運転パラメータの値に基づいてモデル計算式を用いて第二運転パラメータの値を推定する第二運転パラメータ推定手段と、
上記第二運転パラメータ推定手段によって推定された第二運転パラメータの値に基づいて内燃機関を制御する機関制御手段とを具備する内燃機関の制御装置において、
上記第二運転パラメータ推定手段のモデル計算式を修正するモデル修正手段を更に具備し、
上記モデル修正手段は、第一運転パラメータの所定の値に対応する第二運転パラメータの実際の値と該第一運転パラメータの所定の値に基づいて上記第二運転パラメータ推定手段によって算出された第二運転パラメータの推定値との適合誤差から、第一運転パラメータと第二運転パラメータとの関係をモデル化するのに伴って生じるモデル化近似誤差を除去した修正誤差に基づいて上記モデル計算式の修正を行う、内燃機関の制御装置。
【請求項２】
上記モデル化近似誤差が予め定められた誤差以上になると予想される機関運転領域では上記モデル修正手段による上記モデル計算式の修正を行わない、請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
上記第一運転パラメータが吸気管内圧力であり、上記第二運転パラメータが筒内吸入空気流量である、請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、内燃機関の吸気系を流体力学等に基づいてモデル化し、そのモデルを用いて算出した運転パラメータの値に基づいて内燃機関を制御する装置が検討されている。このような装置では、例えば内燃機関の吸気系についてスロットルモデル、吸気管モデル、吸気弁モデル等を構築し、これら各モデルを用いることによりスロットル弁開度、大気圧および大気温度等から筒内充填空気流量等を算出して、これに基づいて内燃機関の制御（例えば、燃料噴射量の制御等）を行うようにしている。
【０００３】
ところが、初期状態では実際の吸気系を比較的正確にモデル化していた場合であっても、例えば長期間の間に徐々にスロットル弁や吸気弁等の作動特性や流量特性が変化するような場合には、実際の吸気系とモデルとが一致しなくなってしまう。また、初期状態においてもスロットル弁や吸気弁等の特性は公差内でバラツキを生じており、必ずしも正確にモデルと一致していない場合がある。このため、スロットルモデルや吸気弁モデルでは、実際の吸気系とモデルとの間で誤差が生じ易い。
【０００４】
そこで、内燃機関の運転中にスロットルモデルや吸気弁モデルを修正することが検討されている。例えば特許文献１に記載の装置では、吸気管モデルのモデル計算式を用いて算出された吸気管内圧力の推定値と吸気管内圧力センサ等によって実測された吸気管内圧力の実測値とに基づいて吸気弁モデルのモデル計算式を修正するようにしている。これは、吸気管モデルのモデル計算式には吸気弁モデルのモデル計算式を用いて算出された筒内吸入空気流量の値が利用されることから、吸気弁モデルのモデル計算式に誤差が生じると吸気管モデルのモデル計算式を用いて算出された吸気管内圧力の推定値にも誤差が生じるためである。
【０００５】
このように、内燃機関の運転中にスロットルモデルや吸気弁モデル等を修正することにより、長期間の間にスロットル弁や吸気弁等の作動特性や流量特性が変化したり初期状態においてスロットル弁や吸気弁等の特性にバラツキが生じたりしても、実際の吸気系とモデルとを一致させることができる。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２６３５７１
【特許文献２】特開２００４−１７６６３１
【特許文献３】特開２００４−２１１５９０
【特許文献４】特開２０００−２９１４８４
【特許文献５】特開２００３−５８０４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上述したようなスロットルモデル、吸気管モデル、吸気弁モデル等の各モデルにおいてスロットル弁周り、吸気管内および吸気弁周り等の実際の流体の流れを忠実に表そうとすると計算負荷が極めて高くなるため、これらモデルは実際の流体の流れの近似モデルとされている。このため、内燃機関の吸気系をモデル化する際には機関運転領域によっては近似誤差が生じる（以下、「モデル化近似誤差」と称す）。このようなモデル化近似誤差は一般に比較的小さいため、各モデルにおいてはモデル化近似誤差を修正せずにモデル計算式による計算が行われることが多い。
【０００８】
ところが、上記特許文献１に記載の装置のように、スロットル弁や吸気弁等の作動特性や流量特性の変化および初期状態における吸気弁等の特性のバラツキを補償するために吸気弁モデル等の修正を行うと、このような特性変化やバラツキによって生じた誤差に加えてモデル化近似誤差をも修正してしまうことになる。
【０００９】
ここで、吸気弁モデル等の修正は一般に全ての機関運転領域について均一に行われるのに対して、モデル化近似誤差は全ての機関運転領域に亘って均一に生じるものではなく特定の機関運転領域のみにおいて大きくなる場合が多い。このため、モデル化近似誤差の大きい機関運転領域においてモデル化近似誤差を除去するようにモデルの修正を行うと、モデル化近似誤差の小さい機関運転領域においてはむしろモデルが実際の吸気系から乖離してしまうことになり、過剰修正となってしまう場合がある。
【００１０】
そこで、本発明は、モデル化近似誤差を考慮して過剰修正とならないように内燃機関の吸気系モデルを修正することができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、第１の発明では、第一運転パラメータの値を検出または推定する第一運転パラメータ推定手段と、上記第一運転パラメータと第二運転パラメータとの関係をモデル化し、上記第一運転パラメータ推定手段によって検出または推定された第一運転パラメータの値に基づいてモデル計算式を用いて第二運転パラメータの値を推定する第二運転パラメータ推定手段と、上記第二運転パラメータ推定手段によって推定された第二運転パラメータの値に基づいて内燃機関を制御する機関制御手段とを具備する内燃機関の制御装置において、上記第二運転パラメータ推定手段のモデル計算式を修正するモデル修正手段を更に具備し、上記モデル修正手段は、第一運転パラメータの所定の値に対応する第二運転パラメータの実際の値と該第一運転パラメータの所定の値に基づいて上記第二運転パラメータ推定手段によって算出された第二運転パラメータの推定値との適合誤差から、第一運転パラメータと第二運転パラメータとの関係をモデル化するのに伴って生じるモデル化近似誤差を除去した修正誤差に基づいて上記モデル計算式の修正を行う。
第１の発明によれば、適合誤差からモデル化近似誤差を除去したものに基づいてモデル計算式の修正が行われるため、スロットル弁や吸気弁等の作動特性や流量特性の変化および初期状態における吸気弁等の特性のバラツキのみを補償するように、すなわちモデル化近似誤差を除去しないようにモデル計算式の修正を行うことができる。
【００１２】
第２の発明では、第１の発明において、上記モデル化近似誤差が予め定められた誤差以上になると予想される機関運転領域では上記モデル修正手段による上記モデル計算式の修正を行わない。
【００１３】
第３の発明では、第１または第２の発明において、上記第一運転パラメータが吸気管内圧力であり、上記第二運転パラメータが筒内吸入空気流量である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、モデル化近似誤差を考慮して過剰修正とならないように内燃機関の吸気系モデルを修正することができる内燃機関の制御装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１に概略的に示した機関本体１は筒内噴射型火花点火式内燃機関を示す。しかしながら、本発明をポート噴射型火花点火式内燃機関等の別の火花点火式内燃機関や圧縮自着火式内燃機関に適用してもよい。
【００１６】
図１に示したように、本発明の実施形態では機関本体１はシリンダブロック２と、シリンダブロック２内で往復動するピストン３と、シリンダブロック２上に固定されたシリンダヘッド４とを具備する。ピストン３とシリンダヘッド４との間には燃焼室５が形成される。シリンダヘッド４には各気筒毎に吸気弁６と、吸気ポート７と、排気弁８と、排気ポート９とが配置される。さらに、図１に示したようにシリンダヘッド４の内壁面の中央部には点火プラグ１０が配置され、シリンダヘッド４内壁面周辺部には燃料噴射弁１１が配置される。また、ピストン３の頂面には燃料噴射弁１１の下方から点火プラグ１０の下方まで延びるキャビティ１２が形成されている。さらに、シリンダヘッド４には、吸気弁６の位相角およびバルブリフト量を連続的に変更可能な吸気弁制御装置１３が設けられている。
【００１７】
各気筒の吸気ポート７は吸気枝管１４を介してサージタンク１５に連結され、サージタンク１５は吸気管１６を介してエアクリーナ１７に連結される。吸気管１６内にはステップモータ１８によって駆動されるスロットル弁１９が配置される。一方、各気筒の排気ポート９は排気管２０に連結され、この排気管２０は排気浄化触媒２１を内蔵したケーシング２２に連結される。なお、以下の説明では、スロットル弁１９から吸気弁６までの吸気枝管１４、サージタンク１５、吸気管１６等の部分を吸気管部分２３と称す。
【００１８】
電子制御ユニット（ＥＣＵ）３１はディジタルコンピュータからなり、双方向性バス３２を介して相互に接続されたＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３３、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）３４、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）３５、入力ポート３６および出力ポート３７を具備する。サージタンク１５には、吸気管部分２３内の空気（吸気ガス）の圧力を検出するための吸気管内圧力センサ４０が設けられており、吸気管内圧力センサ４０は吸気管部分２３内の圧力に比例した出力電圧を発生し、この出力電圧が対応するＡＤ変換器３８を介して入力ポート３６に入力される。
【００１９】
また、スロットル弁１９の上流側の吸気管１６には吸気管１６内を通過して流れる吸入空気流量を検出するエアフロメータ４１が設けられており、本実施形態におけるエアフロメータ４１の構成については後述する。さらに、エアクリーナ１７近傍には吸気温度を検出する吸気温度センサ４２と、大気圧を検出する大気圧センサ４３とが設けられる。スロットル弁１９にはスロットル弁１９の開度を検出するスロットル弁開度センサ４４が設けられており、スロットル弁開度センサ４４はスロットル弁開度に対応する出力信号を発生させる。これらエアフロメータ４１、吸気温度センサ４２、大気圧センサ４３およびスロットル弁開度センサ４４はそれぞれ吸入空気流量（質量流量）、吸気温度（大気温度）、大気圧およびスロットル弁開度に対応する出力信号を発生し、この出力信号が対応するＡＤ変換器３８を介して入力ポート３６に入力される。
【００２０】
また、アクセルペダル４５にはアクセルペダル４５の踏込み量に比例した出力電圧を発生する負荷センサ４６が接続され、負荷センサ４６の出力電圧は対応するＡＤ変換器３８を介して入力ポート３６に入力される。また、クランク角センサ４７は例えばクランクシャフトが１５度回転する毎に出力パルスを発生し、この出力パルスが入力ポート３６に入力される。ＣＰＵ３５ではこのクランク角センサ４５の出力パルスから機関回転数が計算される。
【００２１】
一方、出力ポート３７は対応する駆動回路３９を介して点火プラグ１０、燃料噴射弁１１、吸気弁制御装置１３およびステップモータ１８に接続される。
【００２２】
ところで、内燃機関の制御装置では、内燃機関の燃焼室５において燃焼される混合気の空燃比を目標空燃比にするために、吸気弁６が閉じたときに燃焼室５内に充填されている空気の量（以下、「筒内充填空気量Ｍｃ」と称す）を推定し、推定された筒内充填空気量Ｍｃに基づいて混合気の空燃比が目標空燃比となるように燃料噴射弁１１によって内燃機関の燃焼室５（または吸気通路）に噴射する燃料の量（以下、「燃料噴射量」と称す）を定めている。したがって、内燃機関の燃焼室５において燃焼される混合気の空燃比を正確に目標空燃比とするためには、筒内充填空気量Ｍｃを正確に推定する必要がある。
【００２３】
通常、筒内充填空気量Ｍｃは、エアフロメータ等の多数のセンサ、およびこれらセンサからの出力値を引数とした多数のマップから推定される。ところが、このようにマップを用いて筒内充填空気量Ｍｃを推定する場合、推定される筒内充填空気量Ｍｃの値をより正確なものにするためには、必要なマップの数およびその引数の数が多くなる。このようにマップの数が多くなると、マップを保存するためのＥＣＵのＲＯＭを記憶容量の大きいものにしなければならず、内燃機関の制御装置の製造コストが高くなってしまう。さらに、各マップを作成するにはマップが用いられる内燃機関の形式毎に適合作業を行わなければならないが、この適合作業における測定点はマップの数およびその引数の数に応じて増大するため、マップの数およびその引数の数が多くなると適合作業の工数も増大してしまう。
【００２４】
そこで、マップを用いずに様々なモデルを用いて、数値計算により筒内充填空気量Ｍｃを算出する内燃機関の制御装置が検討されている。このような制御装置では、数値計算を多用することにより必要なマップの数を極力減らすようにしており、これにより適合作業を行う際の工数を大幅に削減しながらも、筒内充填空気量Ｍｃを正確に算出することができる。このような制御装置のうち本願出願人により提案されたものの一つに、図２に示したエアモデルを搭載した制御装置がある。図示したエアモデルは内燃機関に適用される最も単純なモデルであり、以下このエアモデルについて説明する。
【００２５】
エアモデルは、図２に示したようにスロットルモデルＭ１０、吸気管モデルＭ２０、吸気弁モデルＭ３０を備える。スロットルモデルＭ１０には、スロットル弁開度センサ４４によって検出されたスロットル弁１９の開度（スロットル弁開度）θｔと、大気圧センサ４３によって検出された内燃機関周囲の大気圧（または、吸気管１６に吸入される空気の圧力）Ｐａと、吸気温度センサ４２によって検出された内燃機関周囲の大気温度（または、吸気管１６に吸入される空気の温度）Ｔａと、後述する吸気管モデルＭ２０において算出された吸気管部分２３内の圧力（以下、「吸気管内圧力」と称す）Ｐｍとが入力され、これら入力された各パラメータの値を後述するスロットルモデルＭ１０のモデル計算式に代入することで、単位時間当たりにスロットル弁１９を通過する空気の流量（以下、「スロットル通過空気流量の推定値ｍｔ」と称す）が算出される。スロットルモデルＭ１０において算出されたスロットル通過空気流量の推定値ｍｔは、吸気管モデルＭ２０へ入力される。
【００２６】
吸気管モデルＭ２０には、スロットルモデルＭ１０において算出されたスロットル通過空気流量の推定値ｍｔと、以下で詳述する単位時間当たりに燃焼室５内に流入する空気の流量（以下、「筒内吸入空気流量ｍｃ」と称す。なお、筒内吸入空気流量ｍｃの定義については、吸気弁モデルＭ３０の説明において詳述する）とが入力され、これら入力された各パラメータの値を後述する吸気管モデルＭ２０のモデル計算式に代入することで、吸気管部分２３内に存在する空気の圧力（以下、「吸気管内圧力Ｐｍ」と称す）と吸気管部分２３内に存在する空気の温度（以下、「吸気管内温度Ｔｍ」と称す）とが算出される。吸気管モデルＭ２０において算出された吸気管内圧力Ｐｍと吸気管内温度Ｔｍは共に吸気弁モデルＭ３０へ入力され、さらに吸気管内圧力ＰｍはスロットルモデルＭ１０にも入力される。
【００２７】
吸気弁モデルＭ３０には、吸気管モデルＭ２０において算出された吸気管内圧力Ｐｍおよび吸気管内温度Ｔｍの他に大気温度Ｔａが入力され、これら入力された各パラメータの値を後述する吸気弁モデルＭ３０のモデル計算式に代入することで、筒内吸入空気流量ｍｃが算出される。算出された筒内吸入空気流量ｍｃは、筒内充填空気量Ｍｃに変換され、この筒内充填空気量Ｍｃに基づいて燃料噴射弁からの燃料噴射量が決定される。また、吸気弁モデルＭ３０において算出された筒内吸入空気流量ｍｃは吸気管モデルＭ２０に入力される。
【００２８】
図２から分かるように、エアモデルでは或るモデルにおいて算出されたパラメータの値が別のモデルへの入力値として利用されるので、エアモデル全体では、実際に入力される値はスロットル弁開度θｔ、大気圧Ｐａ、および大気温度Ｔａの三つのパラメータのみであり、これら三つのパラメータから筒内充填空気量Ｍｃが算出される。
【００２９】
次に、エアモデルの各モデルＭ１０〜Ｍ３０について説明する。
スロットルモデルＭ１０では、大気圧Ｐａ、大気温度Ｔａ、吸気内圧力Ｐｍ、スロットル弁開度θｔから、下記式（１）に基づいてスロットル通過空気流量の推定値ｍｔが算出される。ここで、式（１）におけるμｔはスロットル弁における流量係数で、スロットル弁開度θｔの関数であり、よって図３に示したようなマップから定まる。また、Ａｔはスロットル弁の開口断面積を示し、スロットル弁開度θｔの関数であり、図４に示したようなマップから定まる。なお、これら流量係数μｔおよび開口断面積Ａｔをまとめたμｔ・Ａｔをスロットル弁開度θｔから一つのマップで求まるようにしてもよい。また、Ｒは気体定数に関する定数であり、実際には気体定数を１mol当たりの気体（空気）の質量Ｍlmolで除算した値である。
【数１】
0004605049.tif 000002
【００３０】
また、Φ（Ｐｍ／Ｐａ）は下記式（２）に示した関数であり、この式（２）におけるκは比熱比（一定値とする）である。この関数Φ（Ｐｍ／Ｐａ）は図５に示したようなグラフに表すことができるので、このようなグラフをマップとしてＥＣＵ３１のＲＯＭ３４に保存し、実際には式（２）を用いて計算するのではなくマップからΦ（Ｐｍ／Ｐａ）の値を求めるようにしてもよい。
【数２】
0004605049.tif 000003
【００３１】
これらスロットルモデルＭ１０の式（１）および式（２）は、スロットル弁１９上流の気体の圧力を大気圧Ｐａ、スロットル弁１９上流の気体の温度を大気温度Ｔａ、スロットル弁１９の下流の気体の圧力を吸気管内圧力Ｐｍとして、図６に示したようなスロットル弁１９のモデルに対して、質量保存則、エネルギ保存則および運動量保存則を適用し、さらに気体の状態方程式、比熱比の定義式、およびマイヤーの関係式を利用することによって得られる。
【００３２】
吸気管モデルＭ２０では、スロットル通過空気流量の推定値ｍｔ、筒内吸入空気流量ｍｃ、および大気温度Ｔａから、下記式（３）および式（４）に基づいて吸気管内圧力Ｐｍおよび吸気管内温度Ｔｍが算出される。なお、式（３）および式（４）におけるＶｍはスロットル弁１９から吸気弁６までの吸気枝管１４、サージタンク１５、吸気管１６等の部分（吸気管部分２３）の容積に等しい定数である。
【数３】
0004605049.tif 000004
【数４】
0004605049.tif 000005
【００３３】
ここで、吸気管モデルＭ２０について図７を参照して説明する。吸気管部分２３の総気体量（総空気量）をＭとすると、総気体量Ｍの時間的変化は、吸気管部分に流入する気体の流量、すなわちスロットル通過空気流量の推定値ｍｔと、吸気管部分から流出する気体の流量、すなわち筒内吸入空気流量ｍｃとの差に等しいため、質量保存則により下記式（５）が得られ、この式（５）および吸気管部分２３における気体の状態方程式（Ｐｍ・Ｖｍ＝Ｍ・Ｒ・Ｔｍ）より、式（３）が得られる。
【数５】
0004605049.tif 000006
【００３４】
また、吸気管部分２３の気体のエネルギＭ・Ｃｖ・Ｔｍの時間的変化量は、吸気管部分２３に流入する気体のエネルギと吸気管部分２３から流出する気体のエネルギとの差に等しい。このため、吸気管部分２３に流入する気体の温度を大気温度Ｔａ、吸気管部分２３から流出する気体の温度を吸気管内温度Ｔｍとすると、エネルギ保存則により下記式（６）が得られ、この式（６）および上記気体の状態方程式より、式（４）が得られる。
【数６】
0004605049.tif 000007
【００３５】
吸気弁モデルＭ３０では、吸気管内圧力Ｐｍ、吸気管内温度Ｔｍ、および大気温度Ｔａから、下記式（７）に基づいて、筒内吸入空気流量ｍｃが算出される。なお、式（７）におけるａ、ｂは、機関回転数Ｎｅから、さらに吸気弁６の位相角（バルブタイミング）および作用角を変更できる可変動弁機構を備えた内燃機関の場合には吸気弁６の位相角、作用角から定まる値である。
【数７】
0004605049.tif 000008
【００３６】
上述した吸気弁モデルＭ３０について図８を参照して説明する。一般に、吸気弁６が閉じたときに燃焼室５内に充填されている空気の量である筒内充填空気量Ｍｃは、吸気弁６が閉弁するとき（吸気弁閉弁時）に確定し、吸気弁６閉弁時の燃焼室５内の圧力に比例する。また、吸気弁６閉弁時の燃焼室５内の圧力は吸気弁６上流の気体の圧力、すなわち吸気管内圧力Ｐｍと等しいとみなすことができる。したがって、筒内充填空気量Ｍｃは、吸気管内圧力Ｐｍに比例すると近似することができる。
【００３７】
ここで、一定時間（例えば、クランク角７２０°分）当たりに吸気管部分２３から流出する全空気流量を平均化したもの、または一定時間（例えば、クランク角７２０°分）当たりに吸気管部分２３から全ての気筒の燃焼室５に吸入される空気量を上記一定時間で除算したものを筒内吸入空気流量ｍｃ（以下で詳述する）とすると、筒内充填空気量Ｍｃが吸気管内圧力Ｐｍに比例することから、筒内吸入空気流量ｍｃも吸気管内圧力Ｐｍに比例すると考えられる。このことから、理論および経験則に基づいて、上記式（７）が得られる。なお、式（７）における値ａは比例係数であり、値ｂは燃焼室５内に残存していた既燃ガスを表す値（排気弁８閉弁時に燃焼室５内に残る既燃ガス量を後述する時間ΔＴ180°で除算したものと考えられる）である。また、実際の運転では過渡運転時に吸気管内温度Ｔｍが大きく変化する場合があるため、これに対する補正として理論および経験則に基づいて導かれたＴａ／Ｔｍが乗算されている。
【００３８】
ここで、筒内吸入空気流量ｍｃについて、図９を参照して内燃機関が４気筒である場合について説明する。なお、図９は横軸がクランクシャフトの回転角度、縦軸が単位時間当たりに吸気管部分２３から燃焼室５に実際に流入する空気の流量である。図９に示したように、４気筒の内燃機関では、吸気弁６が例えば１番気筒、３番気筒、４番気筒、２番気筒の順に開弁し、各気筒に対応する吸気弁６の開弁量に応じて吸気管部分２３から各気筒の燃焼室５内へ空気が流入する。例えば、吸気管部分２３から各気筒の燃焼室５内に流入する空気の流量の変位は図９に破線で示した通りであり、これを総合して吸気管部分２３から全気筒の燃焼室５に流入する空気の流量は図９に実線で示した通りである。また、例えば１番気筒への筒内充填空気量Ｍｃは図９に斜線で示した通りである。
【００３９】
これに対して、実線で示した吸気管部分２３から全ての気筒の燃焼室５に流入する空気の流量を平均化したものが筒内吸入空気流量ｍｃであり、図中に一点鎖線で示す。そして、この一点鎖線で示した筒内吸入空気流量ｍｃに、４気筒の場合にはクランクシャフトが１８０°（すなわち、４ストローク式内燃機関において１サイクル中にクランクシャフトが回転する角度７２０°を気筒数で割った角度）回転するのにかかる時間ΔＴ180°を乗算したものが筒内充填空気量Ｍｃとなる。したがって、吸気弁モデルＭ３０で算出された筒内吸入空気流量ｍｃにΔＴ180°を乗算することで、筒内充填空気量Ｍｃが算出される（Ｍｃ＝ｍｃ・ΔＴ180°）。より詳細には、筒内充填空気量Ｍｃが吸気弁閉弁時の圧力に比例することを考慮して、吸気弁閉弁時の筒内吸入空気流量ｍｃにΔＴ180°を乗算したものが筒内充填空気量Ｍｃとされる。
【００４０】
次に、上記エアモデルを内燃機関の制御装置に実装して、実際に筒内充填空気量Ｍｃを算出する場合について説明する。筒内充填空気量Ｍｃはエアモデルを用いて、上記式（１）、式（３）、式（４）、および式（７）を解くことにより表される。この場合、ＥＣＵ３１で処理するために、これらの式を離散化する必要がある。時刻ｔ、計算間隔Δｔを用いて式（１）、式（３）、式（４）、および式（７）を離散化すると、それぞれ下記式（８）、式（９）、式（１０）、および式（１１）が得られる。なお、吸気管内温度Ｔｍ（ｔ＋Δｔ）は、式（９）および式（１０）によってそれぞれ算出されたＰｍ／Ｔｍ（ｔ＋Δｔ）およびＰｍ（ｔ＋Δｔ）から、式（１２）によって算出される。
【数８】
0004605049.tif 000009
【数９】
0004605049.tif 000010
【数１０】
0004605049.tif 000011
【数１１】
0004605049.tif 000012
【数１２】
0004605049.tif 000013
【００４１】
このようにして実装されたエアモデルでは、スロットルモデルＭ１０の式（８）で算出された時刻ｔにおけるスロットル通過空気流量の推定値ｍｔ（ｔ）と、吸気弁モデルＭ３０の式（１１）で算出された時刻ｔにおける筒内吸入空気流量ｍｃ（ｔ）とが、吸気管モデルＭ２０の式（９）および式（１０）に代入され、これにより時刻ｔ＋Δｔにおける吸気管内圧力Ｐｍ（ｔ＋Δｔ）および吸気管内温度Ｔｍ（ｔ＋Δｔ）が算出される。次いで、算出されたＰｍ（ｔ＋Δｔ）およびＴｍ（ｔ＋Δｔ）は、スロットルモデルＭ１０および吸気弁モデルＭ３０の式（８）および式（１１）に代入され、これにより時刻ｔ＋Δｔにおけるスロットル通過空気流量の推定値ｍｔ（ｔ＋Δｔ）および筒内吸入空気流量ｍｃ（ｔ＋Δｔ）が算出される。そして、このような計算を繰り返すことによって、スロットル弁開度θｔ、大気圧Ｐａ、および大気温度Ｔａから、任意の時刻ｔにおける筒内吸入空気流量ｍｃが算出され、算出された筒内吸入空気流量ｍｃに上記時間ΔＴ180°を乗算することで、任意の時刻ｔにおける筒内充填空気量Ｍｃが算出される。
【００４２】
なお、内燃機関の始動時には、すなわち時刻ｔ＝０においては、吸気管内圧力Ｐｍは大気圧と等しい（Ｐｍ（０）＝Ｐａ）とされ、吸気管内温度Ｔｍは大気温度と等しい（Ｔｍ（０）＝Ｔａ）とされて、各モデルＭ１０〜Ｍ３０における計算が開始される。
【００４３】
また、上記エアモデルでは、大気温度Ｔａおよび大気圧Ｐａが一定であるとしているが、時刻によって変化する値としてもよく、例えば、大気温度を検出するための吸気温度センサによって時刻ｔにおいて検出された値を大気温度Ｔａ（ｔ）、大気圧を検出するための大気圧センサによって時刻ｔにおいて検出された値を大気圧Ｐａ（ｔ）として上記式（８）、式（１０）、および式（１１）に代入するようにしてもよい。
【００４４】
ところで、上記したように図２の装置ではスロットル弁開度θｔ、大気温度Ｔａおよび大気圧Ｐａのみを入力するモデル計算式を用いて機関始動時からの逐次計算により筒内充填吸気量が算出される。このため、エアモデルの各要素モデルに誤差が生じていると、算出される筒内充填吸気量は不正確になり燃料噴射量の正確な算出ができなくなる。
【００４５】
ここで、エアモデルの各要素モデル（スロットルモデルＭ１０、吸気管モデルＭ２０および吸気弁モデルＭ３０等）を考えると、モデル化そのものには誤差がない場合であっても、使用による特性の変化や製作公差によるバラツキなどにより誤差（以下、「経年・製作誤差」と称す）が生じている場合がある。そこで、本実施形態では、実測値に基づいて各要素モデルに生じている経年・製作誤差を補償すべく各要素モデルを修正するようにしている。
【００４６】
ここで、エアモデルに含まれる各要素モデルのうち、スロットルモデルＭ１０と吸気弁モデルＭ３０とは製作・組み立て公差によるバラツキや、使用による特性変化（流量係数の変化等）が生じやすい。これに対して、吸気管モデルＭ２０は単に容積のみが問題となる比較的単純なモデルであり、バラツキや使用による特性変化は生じにくいため、当初のモデル化さえ正確にできていれば運転中にこのモデルを修正する必要はない。したがって、経年・製作誤差が生じやすいスロットルモデルＭ１０および吸気弁モデルＭ３０について機関運転中に実測値に基づいてモデル計算式を修正することが必要である。
【００４７】
そこで、本実施形態では機関運転中の実測値に基づいて吸気弁モデルＭ３０の修正を行うこととしている。特に、本実施形態では、現在の実際のエアフロ通過空気流量、スロットル弁開度、吸気管内圧力等を、それぞれエアフロメータ４１、スロットル弁開度センサ４４、吸気管内圧力センサ４０等で実測し、これらの値を用いて図２の筒内充填吸気量計算とは独立してスロットルモデルＭ１０、吸気弁モデルＭ３０等についての修正操作を行う。以下では、吸気弁モデルＭ３０の修正方法について説明する。
【００４８】
上述したように、吸気弁モデルＭ３０の式（７）において用いられるａは比例係数であり、またｂは燃焼室５内に残存していた既燃ガスを表す適合値である。これら適合値ａ、ｂは、機関回転数ＮＥ、吸気弁の位相角および作用角（以下では、吸気弁の開弁時期ＶＶＴを例にとって説明する）等の機関運転状態に応じて定まる適合値である。このため、適合値ａ、ｂは後述するようなマップ領域毎に、例えば機関回転数ＮＥおよび吸気弁６の開弁時期ＶＶＴ等毎に、予め実験的にまたは計算により算出され、図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示したようにマップとしてＥＣＵ３１に保存される。そして機関運転時においては吸気弁モデルＭ３０で上記式（７）の計算をするにあたり、クランク角センサ４７によって検出された機関回転数ＮＥおよび吸気弁制御装置１３への吸気弁開弁時期ＶＶＴの指示値等に基づいて上記マップを用いて適合値ａ、ｂが算出される。なお、図１０（ａ）は適合値ａのマップを、図１０（ｂ）は適合値ｂのマップをそれぞれ示しており、図中のｘ軸は機関回転数ＮＥを、ｙ軸は吸気弁開弁時期ＶＶＴ（ｙ軸が大きくなるほど進角）をそれぞれ示している。
【００４９】
ところが、これら適合値ａ、ｂには、上述したように使用による特性の変化や製作公差によるバラツキなどにより経年・製作誤差が生じる場合がある。このように、適合値ａ、ｂに経年・製作誤差が生じている場合には、吸気弁モデルＭ３０の式（７）による筒内吸入空気流量の推定値ｍｃの算出を正確に行うために、適合値ａ、ｂを修正していく必要がある。
【００５０】
ここで、本実施形態では、上述したように適合値ａ、ｂがマップ領域毎に定められている。図１０に示した例では、適合値ａ、ｂは、マップ領域（例えば、図１０中の斜線部分が一つのマップ領域を表している）毎に、すなわち一定間隔の機関回転数および一定間隔の吸気弁開弁時期毎に定められている。したがって適合値ａ、ｂの修正は、各マップ領域毎に行われなければならない。
【００５１】
そこで、本実施形態では、吸気弁モデルＭ３０の式（７）で用いられる適合値ａ、ｂをマップ領域毎に修正することとしている。以下では、例として、機関回転数ＮＥおよび吸気弁開弁時期ＶＶＴがマップ領域Ｂ（すなわち、機関回転数ＮＥがＮＥ0からＮＥ1の間であって且つ吸気弁開弁時期ＶＶＴがＶＶＴ0からＶＶＴ1の間であるマップ領域）にある場合における適合値ａ、ｂ（すなわち、図１０におけるマップ値ａij、ｂij）の修正方法について説明する。
【００５２】
図１１は、内燃機関の運転中における吸気管内圧力Ｐｍ、機関回転数ＮＥおよび吸気弁開弁時期ＶＶＴのタイムチャートである。図示した例では、時刻ｔ0以降において機関回転数ＮＥがＮＥ0以上となっており、また時刻ｔ1以降において機関回転数ＮＥがＮＥ1以上となっている。すなわち、機関回転数ＮＥは時刻ｔ0から時刻ｔ1までに亘ってＮＥ0とＮＥ1との間の値となっており、それ以外の時刻においてはＮＥ0とＮＥ1との間の値となっていない。一方、吸気弁開弁時期ＶＶＴは時刻ｔ0から時刻ｔ1までに亘ってＶＶＴ0とＶＶＴ1との間の値となっている。
【００５３】
したがって、機関回転数ＮＥおよび吸気弁開弁時期ＶＶＴは、時刻ｔ0以前はマップ領域Ｂ内にはなく、時刻ｔ0においてマップ領域Ｂに侵入すると共に時刻ｔ0から時刻ｔ1までに亘ってマップ領域Ｂ内にある。その後、時刻ｔ1においてマップ領域Ｂから離脱して、時刻ｔ1以降はマップ領域Ｂ内にはない。そして、機関回転数ＮＥおよび吸気弁開弁時期ＶＶＴの値がマップ領域Ｂ内にあるとき、すなわち時刻ｔ0から時刻ｔ1までの間において、吸気弁モデルＭ３０の式（７）の計算をするにあたっては、マップ領域Ｂに対応した適合値ａ、ｂ（すなわち、マップ値ａij、ｂij）が用いられる。
【００５４】
ここで、上記式（６）について再び考えると、式（６）の左辺は吸気管部分２３の気体の内部エネルギの時間的変化量を表しており、式（６）の右辺のＣｐ・ｍｔ・Ｔａは吸気管部分２３に流入する気体のエネルギを、Ｃｐ・ｍｃ・Ｔｍは吸気管部分２３から流出した気体のエネルギをそれぞれ表している。ここで、吸気管部分２３における気体の状態方程式（Ｐｍ・Ｖｍ＝Ｍ・Ｒ・Ｔｍ）を考慮すると、式（６）の左辺は下記式（１３）のように表せる。
【数１３】
0004605049.tif 000014
【００５５】
したがって、時刻ｔ0から時刻ｔ1までの間の内部エネルギの時間的変化量は下記式（１４）のように表せる。特に、吸気管内圧力センサ４０により吸気管内圧力の実測値Ｐｍｒが検出されているため、式（１４）において吸気管内圧力の実測値Ｐｍｒを用いることによって、時刻ｔ0から時刻ｔ1までの間の実際の内部エネルギの時間的変化量を正確に算出することができる。なお、式（１４）においてＰｍｒ（ｔ0）は時刻ｔ0における吸気管内圧力の実測値を、Ｐｍｒ（ｔ1）は時刻ｔ1における吸気管内圧力の実測値をそれぞれ示している。
【数１４】
0004605049.tif 000015
【００５６】
一方、吸気管部分２３に流入する気体のエネルギ（すなわち、式（６）の左辺のＣｐ・ｍｔ・Ｔａ）に関しては、実質的な変数がスロットル通過空気流量ｍｔのみであるため、スロットルモデルＭ１０またはエアフロメータ４３等によってスロットル通過空気流量ｍｔを正確に算出または検出することができれば吸気管部分２３に流入する気体のエネルギを正確に算出することができる。特に、時刻ｔ0から時刻ｔ1までに吸気管部分２３に流入する気体のエネルギは下記式（１５）により算出することができる。
【数１５】
0004605049.tif 000016
【００５７】
このように時刻ｔ0から時刻ｔ1までの間の内部エネルギの時間的変化量が上記式（１４）で、時刻ｔ0から時刻ｔ1までに吸気管部分２３に流入する気体のエネルギが上記式（１５）でそれぞれ正確に算出されることから、式（１５）から式（１４）を減算した下記式（１６）により時刻ｔ0から時刻ｔ1までに吸気管部分２３から流出した気体のエネルギを正確に算出することができる。
【数１６】
0004605049.tif 000017
【００５８】
ここで、上述したように吸気管部分２３から流出した気体のエネルギをＣｐ・ｍｃ・Ｔｍで表すことができ、またこのｍｃとして吸気弁モデルＭ３０（すなわち、式（７））によって算出された筒内吸入空気流量の推定値ｍｃを用いると、時刻ｔ0から時刻ｔ1までに吸気管部分２３から流出した気体のエネルギは下記式（１７）のように表せる。そして、式（１６）および式（１７）はいずれも吸気管部分２３から流出した気体のエネルギを表しているため、本来であればこれら式によって算出された値は一致するはずである。
【数１７】
0004605049.tif 000018
【００５９】
ところが、吸気弁モデルＭ３０のモデル計算式（７）に誤差があると、式（１６）と式（１７）とによって算出された値は一致しない。特に上記式（１７）では吸気管内圧力として吸気管内圧力センサ４０により検出された吸気管内圧力の実測値Ｐｍｒが用いられていることを考慮すると、式（１６）と式（１７）とが一致しない場合は式（７）で用いられる適合値ａ、ｂに誤差があると考えられる。
【００６０】
そこで、本実施形態では、吸気弁モデルＭ３０によって算出された筒内吸入空気流量の推定値ｍｃに対する実際の筒内吸入空気流量の誤差率（実際の筒内吸入空気流量／吸気弁モデルＭ３０によって算出された筒内吸入空気流量の推定値。以下、「適合誤差率」と称す）をαとする。この適合誤差率αを式（１７）に乗算して算出された値と式（１６）によって算出された値とは等しくなるため、下記式（１８）が成立する。そして、式（１８）を適合誤差率αについて解くと、適合誤差率αは下記式（１９）のように表せる。
【数１８】
0004605049.tif 000019
【数１９】
0004605049.tif 000020
【００６１】
このようにして算出された適合誤差率αは、機関運転状態が特定のマップ領域にある場合、例えば機関回転数ＮＥおよび吸気弁開弁時期ＶＶＴがマップ領域Ｂにある場合における実際の筒内吸入空気流量と吸気弁モデルＭ３０によって算出された筒内吸入空気流量の推定値ｍｃとの誤差率を表している。そして、この筒内吸入空気流量における誤差を補償するために、本実施形態では、マップ領域Ｂに対応する適合値ａ、ｂ（すなわち、マップ値ａij、ｂij）に誤差率αを乗算したものをマップ領域Ｂに対応する新たな適合値ａ’、ｂ’とすることとしている（ａij’＝α・ａij、ｂij’＝α・ｂij）。このように吸気弁モデルＭ３０の式（７）に用いられる適合値ａ、ｂを修正することにより、吸気弁モデルＭ３０によって算出される筒内吸入空気流量の推定値ｍｃを実際の筒内吸入空気流量とほぼ等しい値とすることができる。すなわち、吸気弁モデルＭ３０が実際の吸気弁周りの吸気系にほぼ一致するように修正される。
【００６２】
このように、本実施形態では、機関運転状態（例えば、機関回転数ＮＥおよび吸気弁開弁時期ＶＶＴ等）が特定のマップ領域（例えば、上記マップ領域Ｂ）に侵入してから離脱するまでに吸気管部分２３から流出した気体のエネルギの実際の値（すなわち、吸気管部分２３のエネルギ保存則を用いて算出された値）と、斯かる気体のエネルギの吸気弁モデルＭ３０を用いて算出された値とが求められ、実際の値と吸気弁モデルＭ３０を用いて算出された値との比率に基づいて上記特定のマップ領域に対応する適合値ａ、ｂのマップ値を修正することにより、内燃機関が過渡運転を行っている場合であっても適合値ａ、ｂのマップ値を的確に修正することができる。
【００６３】
ここで、吸気管モデルＭ２０によって算出された吸気管内圧力の推定値は所定時間前に吸気弁モデルＭ３０によって算出された筒内吸入空気流量の推定値を用いて算出されている。このため、例えば吸気管内圧力の実測値と吸気弁モデルＭ３０によって算出された筒内吸入空気流量の推定値を用いて吸気管モデルＭ２０によって算出された吸気管内圧力の推定値との偏差に基づいて適合値ａ、ｂのマップ値を修正しようとすると、吸気管内圧力の実測値が現在の実際の筒内吸入空気流量に対応した値であるのに対して吸気管モデルＭ２０によって算出された吸気管内圧力の推定値は吸気弁モデルＭ３０によって算出された過去の筒内吸入空気流量の推定値ｍｃに対応した値となっているため、内燃機関が定常運転を行っているときには比較的的確に吸気弁モデルを修正することができるが、内燃機関が過渡運転を行っているときには的確に吸気弁モデルを修正することができない。
【００６４】
一方、本実施形態では、機関運転状態（例えば、機関回転数ＮＥおよび吸気弁開弁時期ＶＶＴ等）が特定のマップ領域（例えば、上記マップ領域Ｂ）に侵入してから離脱するまでに吸気管部分２３から流出した気体のエネルギの実際の値（すなわち、吸気管部分２３のエネルギ保存則を用いて算出された値）と、斯かる気体のエネルギの吸気弁モデルＭ３０を用いて算出された値とを比較し、これら値が一致するように適合値ａ、ｂのマップ値を修正するようにしている。このように機関運転状態が特定のマップ領域にある間に吸気管部分２３から流出した気体のエネルギの総量同士を比較することにより、すなわち斯かる間の単位時間当たりのエネルギ流出量の積分値同士を比較することにより、内燃機関が過渡運転を行っている場合であっても、この特定のマップ領域に対応する適合値ａ、ｂを的確に修正することができるようになる。
【００６５】
次に、上記式（１９）に基づいて実際にスロットル通過空気流量の推定値ｍｔおよび吸気管内圧力の実測値Ｐｍｒから適合誤差率αを算出する場合について説明する。ＥＣＵ３１では式（１９）中の積分項をそのまま算出することはできない。このため、式（１９）中のスロットル通過空気流量の推定値ｍｔについての積分項は時刻ｔ、計算間隔Δｔを用いて離散化された下記式（２０）によって算出され、吸気管内圧力Ｐｍについての積分項は時刻ｔ、計算間隔Δｔを用いて離散化された下記式（２１）によって算出される。
【数２０】
0004605049.tif 000021
【数２１】
0004605049.tif 000022
【００６６】
そして、スロットル通過空気流量の推定値ｍｔについての積分項に関しては、時刻ｔにおけるスロットル通過空気流量の推定値ｍｔ（ｔ）が式（２０）に代入され、これにより時刻ｔにおけるスロットル通過空気流量の推定値ｍｔについての積分項の値ｍｔｉｎｔ（ｔ）が算出される。また、吸気管内圧力の実測値Ｐｍｒについての積分項に関しては、時刻ｔにおける吸気管内圧力の実測値Ｐｍｒ（ｔ）が式（２１）に代入され、これにより時刻ｔにおける吸気管内圧力の実測値Ｐｍｒについての積分項の値ｈｉｎｔ（ｔ）が算出される。なお、いずれの積分項の算出にあたっても、機関回転数ＮＥおよび吸気弁開弁時期ＶＶＴが対象となるマップ領域に侵入したとき、すなわち時刻ｔ0におけるスロットル通過空気流量の推定値ｍｔ（ｔ0）および吸気管内圧力の実測値Ｐｍｒ（ｔ0）を初期値として上記式（２０）および式（２１）の計算が行われる。
【００６７】
そして、式（１９）による適合誤差率αの算出は、機関回転数ＮＥおよび吸気弁開弁時期ＶＶＴが対象となるマップ領域から離脱した後、すなわち時刻ｔ1以降に行われる。式（２０）についての初期値が時刻ｔ0におけるスロットル通過空気流量の推定値ｍｔ（ｔ0）であることから、時刻ｔ1におけるスロットル通過空気流量の推定値ｍｔについての積分項の値ｍｔｉｎｔ（ｔ1）は時刻ｔ0から時刻ｔ1までのｍｔの積分値を表しており、また、式（２１）についての初期値が時刻ｔ0における吸気管内圧力Ｐｍ（ｔ0）であることから、時刻ｔ1における吸気管内圧力の実測値Ｐｍｒについての積分項の値ｈｉｎｔ（ｔ1）は時刻ｔ0から時刻ｔ1までのａ・Ｐｍ＋ｂの積分値を表している。このため、上記マップ領域における適合誤差率αは下記式（２２）により算出せしめられる。
【数２２】
0004605049.tif 000023
【００６８】
ところで、上記説明では、吸気管内圧力センサ４０によって検出された吸気管内圧力の実測値を用いて式（１９）により適合誤差率αを算出することとしている。ところが、実際の吸気管部分２３内の圧力は吸気脈動により大きく変動しており、吸気管内圧力センサ４０によって検出される吸気管内圧力も図１２に実線で示したように大きく変動する。一方、上述した吸気管モデルＭ２０や吸気弁モデルＭ３０では、吸気管部分２３内に生じる圧力脈動を無視して吸気管部分２３内の実際の圧力の１サイクル（本実施形態では、クランク角７２０°）当たりの平均値（以下、「サイクル間平均値」と称す。）を吸気管内圧力Ｐｍとして用いている。また、吸気管内圧力センサ４０の出力にはノイズが含まれてしまうことも多い。
【００６９】
このため、吸気管内圧力センサ４０によって検出された時刻ｔ0および時刻ｔ1における吸気管内圧力の実測値Ｐｍｒ（ｔ0）およびＰｍｒ（ｔ1）を直接用いて適合誤差率αを算出すると、すなわち機関回転数ＮＥおよび吸気弁開弁時期ＶＶＴが或るマップ領域に侵入した時およびこのマップ領域から離脱した時に吸気管内圧力センサ４０によって検出された吸気管内圧力の実測値Ｐｍｒを直接用いて適合誤差率αを算出すると、算出された適合誤差率αの値が不正確なものになってしまう場合がある。
【００７０】
そこで、本実施形態では、上述したように吸気管内圧力センサ４０によって検出された吸気管内圧力の実測値Ｐｍｒを直接用いて適合誤差率αを算出せずに、吸気管内圧力センサ４０によって検出された吸気管内圧力の実測値のサイクル間平均値（図１２中の破線）を用いて適合誤差率αを算出することとしている。すなわち、機関回転数ＮＥおよび吸気弁開弁時期ＶＶＴが或るマップ領域に侵入した時を含むサイクルにおいて吸気管内圧力センサ４０によって検出された吸気管内圧力の実測値のサイクル間平均値をこのマップ侵入時の吸気管内圧力の実測値Ｐｍｒとして用い、このマップ領域から離脱した時を含むサイクルにおいて吸気管内圧力センサ４０によって検出された吸気管内圧力の実測値のサイクル間平均値をこのマップ離脱時の吸気管内圧力の実測値Ｐｍｒとして用いて、上記式（１９）により適合誤差率αを算出する。
【００７１】
このように、式（１９）に用いる吸気管内圧力の実測値Ｐｍｒとして吸気管内圧力センサ４０によって検出された吸気管内圧力の実測値のサイクル間平均値を用いることにより、式（１９）に入力される吸気管内圧力の実測値Ｐｍｒが、吸気管モデルＭ２０や吸気弁モデルＭ３０で用いられている吸気管内圧力Ｐｍと同様に、吸気管部分２３内に生じる圧力脈動の影響を排除した値となっており、よって式（１９）によって正確に適合誤差率αを算出することができるようになる。また、適合誤差率αを算出するにあたって吸気管内圧力センサ４０の出力に含まれているノイズの影響を抑制することができる。
【００７２】
ところで、上記説明では、適合値ａ、ｂについて吸気管内圧力Ｐｍの値に関わらず一定の場合を示している。しかしながら、マップ領域によっては、マップ領域が同じであっても吸気管内圧力Ｐｍが或る所定圧力Ｐｍｋ未満の場合（Ｐｍ＜Ｐｍｋ）とそれ以上の場合（Ｐｍ≧Ｐｍｋ）とでそれぞれ異なる二つの値（例えば、ａ1、ｂ1およびａ2、ｂ2）をとるようにすることによって、筒内吸入空気流量ｍｃをより正確に求めることが可能な場合があることがわかっている。すなわち、上記式（７）を下記式（２３）のようにすることによって筒内吸入空気流量ｍｃをより正確に算出することが可能となる。なお、この場合、これら二つの式で表される直線は、Ｐｍ＝Ｐｍｋの点において接続される。図１３中の実線は式（２３）を図示したものである。
【数２３】
0004605049.tif 000024
【００７３】
吸気管内圧力Ｐｍと筒内吸入空気流量ｍｃとの関係を上記式（２３）で表される二直線で近似することによって筒内吸入空気流量ｍｃをより正確に算出することが可能となるのは、特に吸気弁６と排気弁７とが共に開いている期間（すなわち、バルブオーバーラップ）がある場合等において既燃ガスが吸気ポート７に逆流することに関連するものと考えられる。すなわち、バルブオーバーラップがある場合において吸気管内圧力Ｐｍが所定圧力Ｐｍｋ以上であるときには吸気管内圧力Ｐｍが高いほど既燃ガスの逆流が顕著に減少するため、所定圧力Ｐｍｋ未満であるときと比較してａの値は大きくなると共にｂの値は小さくなる。
【００７４】
ただし、図１３に実線で示したように吸気管内圧力Ｐｍと筒内吸入空気流量ｍｃとの関係を上記式（２３）で表される二直線で近似した場合であっても、実際の吸気管内圧力と筒内吸入空気流量との関係に対して誤差が生じていることが多い。すなわち、吸気管内圧力Ｐｍと筒内吸入空気流量ｍｃとの関係を上記二直線で近似した場合、図１３に示したようにＰｍ＝Ｐｍｋの点（すなわち、これら二直線の連結点）において傾き（筒内吸入空気流量の変化量／吸気管内圧力の変化量）が急激に変化している。しかしながら、実際の吸気管内圧力と筒内吸入空気流量との関係では図１３に破線で示したようにその傾きが徐々に変化する。このため、吸気管内圧力と筒内吸入空気流量との関係を上記式（２３）で表される二直線で近似した場合には、実際の吸気管内圧力と筒内吸入空気流量との関係に対して図１３の実線と破線との間の間隔に相当する誤差が生じる。すなわち、吸気管内圧力Ｐｍと筒内吸入空気流量ｍｃとの関係を上記式（２３）で表される二直線で近似するようにモデル化するのに伴って図１３の実線と破線との間の間隔に相当するモデル化近似誤差（図１３中のＥｒｒｍ）が生じている。モデル化近似誤差は、図１３から分かるように、Ｐｍ＝Ｐｍｋの点近傍において、すなわち二直線間の屈曲点近傍において特に大きなものとなっている。
【００７５】
しかしながら、このようなモデル化近似誤差は、比較的小さいものであるため、吸気弁モデルＭ３０により吸気管内圧力Ｐｍに基づいて筒内吸入空気流量ｍｃを算出するにあたって許容範囲内であり、逆に斯かるモデル化近似誤差を除去するように吸気弁モデルのモデル計算式を作成すると、吸気弁モデルによって筒内吸入空気流量を算出するための計算負荷が極めて大きいものになってしまう。このため、本実施形態では、このような吸気弁モデルのモデル化近似誤差を除去せずに上記式（２３）を用いて吸気管内圧力Ｐｍに基づいて筒内吸入空気流量ｍｃを算出することとしている。
【００７６】
ところで、このように吸気管内圧力Ｐｍと筒内吸入空気流量ｍｃとの関係を二直線で表すようにモデル化した場合、吸気管内圧力センサ４０によって検出された吸気管内圧力の実測値Ｐｍｒに基づいて上述したように吸気弁モデルＭ３０のモデル計算式を修正すると、すなわち吸気管内圧力Ｐｍｒに基づいて上記式（２３）の適合値ａ1、ａ2、ｂ1、ｂ2を修正すると、修正操作に伴って吸気弁モデルＭ３０のモデル計算式に表される吸気管内圧力Ｐｍと筒内吸入空気流量ｍｃとの関係が、実際の吸気管内圧力と筒内吸入空気流量との関係から乖離してしまう場合がある。以下、このことについて説明する。
【００７７】
吸気管内圧力Ｐｍと筒内吸入空気流量ｍｃとの関係を式（２３）のように二直線で表すようにモデル化した機関運転領域において適合値ａ1、ａ2、ｂ1、ｂ2の修正を行う方法としては、上述した修正方法と同様な方法が考えられる。すなわち、上記式（１９）を用いて機関回転数ＮＥおよび吸気弁開弁時期ＶＶＴが或る特定のマップ領域にある場合における適合誤差率αを算出し、その後上記特定のマップ領域に対応する適合値ａ1、ａ2、ｂ1、ｂ2に適合誤差率αを乗算したものを新たな適合値ａ1、ａ2、ｂ1、ｂ2とする（ａ1＝α・ａ1、ａ2＝α・ａ2、ｂ1＝α・ｂ1、ｂ2＝α・ｂ2）ことが考えられる。
【００７８】
図１４は、図１３と同様に吸気管内圧力Ｐｍと筒内吸入空気流量ｍｃとの関係を表す図である。例えば、現在の式（２３）で表される吸気管内圧力Ｐｍと筒内吸入空気流量ｍｃとの関係が図１４に実線Ａで示したような関係となっていて、且つ実際の吸気管内圧力と筒内吸入空気流量との関係が図１４に一点鎖線Ｂで示したような関係となっている場合を考える。
【００７９】
この場合、式（２３）で表される吸気管内圧力Ｐｍと筒内吸入空気流量ｍｃとの関係が、実際の吸気管内圧力と筒内吸入空気流量との関係に適するように、すなわち図１４に破線Ｃで示したような関係（以下、「修正目標の吸気管内圧力と筒内吸入空気流量との関係」と称す）となるように式（２３）の適合値ａ1、ａ2、ｂ1、ｂ2を修正する必要がある。ここで、吸気管内圧力Ｐｍが上記Ｐｍｋから離れたＰｍ1であるときに上述したように適合誤差率αを算出して、この適合誤差率αに基づいて上述したように適合値ａ1、ａ2、ｂ1、ｂ2を修正すると、修正された適合値ａ1、ａ2、ｂ1、ｂ2を用いた式（２３）によって表される吸気管内圧力Ｐｍと筒内吸入空気流量ｍｃとの関係は図１４に破線Ｃで示したような関係となる。
【００８０】
すなわち、吸気管内圧力ＰｍがＰｍ1であるときの適合誤差率αに基づいて上述したように適合値ａ1、ａ2、ｂ1、ｂ2を修正すると、Ｐｍ1に基づいて修正前の適合値ａ1、ａ2、ｂ1、ｂ2を用いた式（２３）により算出される筒内吸入空気流量ｍｃ1（図中の実線Ａ上の点）と、吸気管内圧力ＰｍがＰｍ1であるときの実際の筒内吸入空気流量ｍｃ1’（図中の一点鎖線Ｂ上の点）との間の誤差（以下、「適合誤差Ｅｒｒａ」と称す）を除去するように適合値ａ1、ａ2、ｂ1、ｂ2が修正される。そして、吸気管内圧力ＰｍがＰｍ1である場合には上述したようなモデル化近似誤差Ｅｒｒｍがほとんど存在しないため、適合誤差Ｅｒｒａにはモデル化近似誤差Ｅｒｒｍがほとんど含まれていない。よって適合誤差Ｅｒｒａを除去するように（すなわち、適合誤差率αに基づいて）適合値ａ1、ａ2、ｂ1、ｂ2を修正することにより、修正された適合値ａ1、ａ2、ｂ1、ｂ2を用いた式（２３）によって表される吸気管内圧力Ｐｍと筒内吸入空気流量ｍｃとの関係は図１４に破線Ｃで示したような関係となる。したがって、吸気管内圧力Ｐｍが上記Ｐｍｋから離れた領域にあるときに算出された適合誤差率αに基づいて適合値ａ1、ａ2、ｂ1、ｂ2を修正した場合にはこれら適合値ａ1、ａ2、ｂ1、ｂ2を適切に修正することができる。
【００８１】
一方、吸気管内圧力Ｐｍが上記Ｐｍｋ近傍のＰｍ2であるときに上述したように適合誤差率αを算出して、この適合誤差率αに基づいて適合値ａ1、ａ2、ｂ1、ｂ2を修正すると、修正された適合値ａ1、ａ2、ｂ1、ｂ2を用いた式（２３）によって表される吸気管内圧力Ｐｍと筒内吸入空気流量ｍｃとの関係は図１４に二点鎖線Ｄで示したような関係となってしまう。
【００８２】
すなわち、吸気管内圧力ＰｍがＰｍ2であるときには上述したようなモデル化近似誤差Ｅｒｒｍが存在しており、適合誤差Ｅｒｒａにはモデル化近似誤差Ｅｒｒｍが含まれている。よって適合誤差Ｅｒｒａを除去するように適合値ａ1、ａ2、ｂ1、ｂ2を修正すると、除去する必要のないモデル化近似誤差Ｅｒｒｍまで除去されてしまい、その結果、修正された適合値ａ1、ａ2、ｂ1、ｂ2を用いた式（２３）によって表される吸気管内圧力Ｐｍと筒内吸入空気流量ｍｃとの関係は図１４に二点鎖線Ｄで示したような関係となってしまう。したがって、吸気管内圧力ＰｍがＰｍ2であるときに算出された適合誤差率αに基づいて適合値ａ1、ａ2、ｂ1、ｂ2を修正した場合にはこれら適合値ａ1、ａ2、ｂ1、ｂ2を適切に修正することができず、過剰な修正となってしまう。
【００８３】
そこで、本実施形態では、モデル計算式の修正、すなわち吸気弁モデルＭ３０の適合値ａ1、ａ2、ｂ1、ｂ2の修正を、適合誤差Ｅｒｒａ中に含まれるモデル化近似誤差Ｅｒｒｍを除去したものに基づいて行うこととしている。以下、本実施形態におけるモデル計算式の修正方法について説明する。
【００８４】
上述したように算出された任意の吸気管内圧力Ｐｍ（以下では、吸気管内圧力がＰｍ2である場合について説明する）における適合誤差率αは、その吸気管内圧力Ｐｍ2に基づいて修正前の適合値ａ1、ａ2、ｂ1、ｂ2を用いた式（２３）により算出された筒内吸入空気流量ｍｃ2と、その吸気管内圧力Ｐｍ2に対応する実際の筒内吸入空気流量ｍｃ2’との比率を示している（α＝ｍｃ2’／ｍｃ2）。
【００８５】
一方、修正目標の吸気管内圧力と筒内吸入空気流量との関係に一致するように修正された適合値ａ1’、ａ2’、ｂ1’、ｂ2’を用いた式（２３）により上記任意の吸気管内圧力Ｐｍ2に基づいて算出された筒内吸入空気流量ｍｃ2’’と、その吸気管内圧力Ｐｍ2に対応する実際の筒内吸入空気流量ｍｃ2’との比率をモデル化近似誤差率βとする。このモデル化近似誤差率βの求め方については後述する。
【００８６】
このようにモデル化近似誤差率βを設定すると、修正前の適合値ａ1、ａ2、ｂ1、ｂ2を用いた式（２３）により任意の吸気管内圧力Ｐｍ2に基づいて算出された筒内吸入空気流量ｍｃ2に適合誤差率αを乗算した値と、修正された適合値ａ1’、ａ2’、ｂ1’、ｂ2’を用いた式（２３）により上記任意の吸気管内圧力Ｐｍ2に基づいて算出された筒内吸入空気流量ｍｃ2’’にモデル化近似誤差率βを乗算した値とは、いずれも上記任意の吸気管内圧力Ｐｍ2に対応する実際の筒内吸入空気流量ｍｃ2’を示しているため、下記式（２４）が成立する。そして、これを変形すると下記式（２５）のように表せる。
【数２４】
0004605049.tif 000025
【数２５】
0004605049.tif 000026
【００８７】
ここで、α／βを修正誤差率γとすると（γ＝α／β）、修正誤差率γは、吸気管内圧力がＰｍ2であるときにおいて、修正前の適合値ａ1、ａ2、ｂ1、ｂ2を用いた式（２３）により算出された筒内吸入空気流量ｍｃ2と、修正目標の吸気管内圧力と筒内吸入空気流量との関係に適応するように修正された適合値ａ1’、ａ2’、ｂ1’、ｂ2’を用いた式（２３）により算出された筒内吸入空気流量ｍｃ2’’との比率を表している。このような関係は吸気管内圧力がＰｍ2であるときに限らず、吸気管内圧力の全ての領域において成立すると考えられる。そこで、本実施形態では、修正前の適合値ａ1、ａ2、ｂ1、ｂ2に修正誤差率γを乗算したものを新たな適合値とすることとしている（ａ1’＝γ・ａ1、ａ2’＝γ・ａ2、ｂ1’＝γ・ｂ1、ｂ2’＝γ・ｂ2）。
【００８８】
ここで、モデル化近似誤差率βは、吸気弁モデルＭ３０において吸気管内圧力Ｐｍと筒内吸入空気流量ｍｃとの関係を上記式（２３）で表される二直線で近似するようにモデル化するのに伴って実際の吸気管内圧力と筒内吸入空気流量との関係に対して生じる誤差率を表している（すなわち、図１４および図１５における一点鎖線Ｂに対する破線Ｃの誤差率を表している）。このモデル化近似誤差率βは、基本的に吸気弁モデルＭ３０を作成した時点で機関回転数ＮＥおよび吸気弁開弁時期ＶＶＴ等毎に定まることから、吸気弁モデルＭ３０の作成後に機関回転数ＮＥおよび吸気弁開弁時期ＶＶＴ等毎に実験によりまたは計算により求められる。そして、図１５（ｂ）に示したようなマップとしてＥＣＵ３１のＲＯＭ３４に記憶されている。
【００８９】
このように、本実施形態によれば、適合誤差に基づいて吸気弁モデルＭ３０の修正を行うのではなく、適合誤差からモデル化近似誤差を除去したものに基づいて吸気弁モデルＭ３０の修正を行うこととしている。すなわち、本実施形態では、適合誤差率をモデル化近似誤差率で除算したものに基づいて吸気弁モデルＭ３０のモデル計算式（２３）に用いられる適合値ａ1、ａ2、ｂ1、ｂ2を修正することとしている。これにより、モデル化近似誤差の大きい機関運転領域においても吸気弁モデルＭ３０を適切に修正することができるようになる。
【００９０】
図１６は、吸気弁モデルＭ３０のモデル計算式（２３）で用いられる適合値ａ1、ａ2、ｂ1、ｂ2の修正操作の制御ルーチンを示すフローチャートである。各ルーチンは一定の時間間隔毎の割り込みによって実行される。
【００９１】
まず、ステップ１０１において、機関回転数ＮＥ、吸気弁開弁時期ＶＶＴおよび吸気管内圧力の実測値Ｐｍｒがそれぞれクランク角センサ４７からの出力信号、吸気弁制御装置１３への入力信号および吸気管内圧力センサ４０からの出力信号に基づいて検出される。次いで、ステップ１０２において、ステップ１０１で検出された機関回転数ＮＥおよび吸気弁開弁時期ＶＶＴに基づいて前回の制御ルーチンから今回の制御ルーチンまでの間にマップ領域が移動したか否かが判定される。ステップ１０１においてマップ領域が移動していないと判定された場合には、制御ルーチンが終了せしめられる。
【００９２】
一方、ステップ１０１においてマップ領域が移動したと判定された場合、すなわち機関回転数ＮＥおよび吸気弁開弁時期ＶＶＴが前回の制御ルーチンにおけるマップ領域（以下、「直前のマップ領域」と称す）から離脱したと判定された場合には、ステップ１０３へと進む。ステップ１０３では、機関回転数ＮＥおよび吸気弁開弁時期ＶＶＴが直前のマップ領域内にあったときの吸気管内圧力の実測値Ｐｍｒ、スロットル通過空気流量ｍｔ等に基づいて上記式（１９）により適合誤差率αが算出される。次いで、ステップ１０４では、直前のマップ領域に対応する機関回転数ＮＥおよび吸気弁開弁時期ＶＶＴと、機関回転数ＮＥおよび吸気弁開弁時期ＶＶＴが直前のマップ領域にあったときの吸気管内圧力の実測値Ｐｍｒの平均値とに基づいて図１５（ｂ）に示したマップを用いてモデル化近似誤差率βが算出される。次いで、ステップ１０５では、適合誤差率αをモデル化近似誤差率βで除算したものが修正誤差率γとされる（γ＝α／β）。
【００９３】
ステップ１０６では、ステップ１０５で算出された修正誤差率γを現在の適合値ａ1、ａ2、ｂ1、ｂ2に乗算したものが新たな適合値ａ1、ａ2、ｂ1、ｂ2とされる（ａ1＝γ・ａ1、ａ2＝γ・ａ2、ｂ1＝γ・ｂ1、ｂ2＝γ・ｂ2）。
【００９４】
なお、上記実施形態では、適合誤差Ｅｒｒａ中に含まれるモデル化近似誤差Ｅｒｒｍを除去したものに基づいて吸気弁モデルＭ３０の適合値ａ1、ａ2、ｂ1、ｂ2の修正を行うにあたり、適合誤差率αをモデル化近似誤差率βで除算したものを吸気弁モデルＭ３０の適合値ａ1、ａ2、ｂ1、ｂ2に乗算している。しかしながら、適合誤差Ｅｒｒａからモデル化近似誤差Ｅｒｒｍを除去する方法は上記方法に限られず、例えば下記のような方法を用いてもよい。
【００９５】
すなわち、上記実施形態ではモデル化近似誤差Ｅｒｒｍを除去するにあたりモデル化近似誤差率βを利用しているが、その代わりにモデル化近似誤差量β’を用いてもよい。ここで、モデル化近似誤差量β’は、吸気弁モデルＭ３０において吸気管内圧力Ｐｍと筒内吸入空気流量ｍｃとの関係を上記式（２３）で表される二直線で近似するようにモデル化するのに伴って実際の吸気管内圧力と筒内吸入空気流量との関係に対して生じる誤差量を表している（すなわち、図１４における一点鎖線Ｂと破線Ｃとの間の誤差量を表している）。このモデル化近似誤差量β’は、モデル化近似誤差率βと同様に、吸気弁モデルＭ３０の作成後に機関回転数ＮＥおよび吸気弁開弁時期ＶＶＴ等毎に実験によりまたは計算により求められマップとしてＥＣＵ３１のＲＯＭ３４に記憶される。
【００９６】
そして内燃機関の運転時において、任意の吸気管内圧力Ｐｍ（以下では、吸気管内圧力がＰｍ2である場合について説明する）における適合誤差率αを算出すると共に、その任意の吸気管内圧力Ｐｍ2に基づいて修正前のａ1、ａ2、ｂ1、ｂ2を用いた式（２３）により筒内吸入空気流量ｍｃ2を算出する（ｍｃ2＝ａ2・Ｐｍ2＋ｂ2）。更に、その吸気管内圧力Ｐｍ2に対応する実際の筒内吸入空気流量ｍｃ2’を上記適合誤差率αと筒内吸入空気流量ｍｃ2に基づいて算出する（ｍｃ2’＝α・ｍｃ2）。
【００９７】
一方、上述したようにモデル化近似誤差量β’が図１４および図１５における一点鎖線Ｂに対する破線Ｃの誤差量を表していることから、上記任意の吸気管内圧力Ｐｍ2に対応するモデル化近似誤差量β’は、上記任意の吸気管内圧力Ｐｍ2であるときの実際の筒内吸入空気流量ｍｃ2’と、修正目標の吸気管内圧力と筒内吸入空気流量との関係に一致するように修正された適合値ａ1’、ａ2’、ｂ1’、ｂ2’を用いた式（２３）により上記任意の吸気管内圧力Ｐｍ2に基づいて算出された筒内吸入空気流量ｍｃ2’’との差分を表している。したがって、筒内吸入空気流量ｍｃ2’’は、上述したようにして算出された実際の筒内吸入空気流量ｍｃ2’からモデル化近似誤差量β’を減算することによって求められる（ｍｃ2’’＝ｍｃ2’−β’）。
【００９８】
ここで、修正誤差率γ’は、上述したようにｍｃ2’’／ｍｃ2に等しいことから、下記式（２６）のように表せる。これを、任意の吸気管内圧力Ｐｍについて一般化した形で表すと、式（２７）のようになる。そして、修正前の適合値ａ1、ａ2、ｂ1、ｂ2に修正誤差率γ’を乗算したものを新たな適合値とする（ａ1’＝γ’・ａ1、ａ2’＝γ’・ａ2、ｂ1’＝γ’・ｂ1、ｂ2’＝γ’・ｂ2）。このようにして適合誤差Ｅｒｒａ中に含まれるモデル化近似誤差Ｅｒｒｍを除去し、それに基づいて吸気弁モデルＭ３０の適合値ａ1、ａ2、ｂ1、ｂ2の修正を行ってもよい。
【数２６】
0004605049.tif 000027
【数２７】
0004605049.tif 000028
【００９９】
次に、上記実施形態の変更例について説明する。上記実施形態では、修正誤差率γを算出した後、この修正誤差率γを適合値ａ1、ａ2、ｂ1、ｂ2に乗算してこれら適合値を同じ割合で修正している。しかしながら、適合値ａ1、ａ2、ｂ1、ｂ2に必ずしも同程度の誤差が生じている場合ばかりではなく、適合値ａ1のみの誤差が大きい場合や、適合値ｂ1のみの誤差が大きい場合も存在する。したがって、適合値ａ1、ａ2、ｂ1、ｂ2を的確に修正するためには、適合値ａ1、ａ2、ｂ1、ｂ2を同率で修正せずに、各適合値ａ1、ａ2、ｂ1、ｂ2毎に修正する必要がある。
【０１００】
そこで、本変更例では、上述したように算出された修正誤差率γに基づいて適合値ａ1、ａ2、ｂ1、ｂ2を個別に修正することとしている。本変更例では、まず、機関回転数ＮＥおよび吸気弁開弁時期ＶＶＴが或るマップ領域にある場合において、修正誤差率γ（または、修正誤差率γ’）を算出すると共に、修正誤差率αの算出における積分期間、すなわち機関回転数ＮＥおよび吸気弁開弁時期ＶＶＴが上記マップ領域にある期間中における吸気管内圧力Ｐｍの平均値Ｐｍａｖｅを算出する。便宜上、このようにして算出された修正誤差率および吸気管内圧力の平均値をそれぞれγ1、Ｐｍ1とする。その後、機関回転数ＮＥおよび吸気弁開弁時期ＶＶＴが上記マップ領域にある場合において、再び上述したように修正誤差率γと吸気管内圧力の平均値Ｐｍａｖｅを算出する。便宜上、このようにして算出された修正誤差率および吸気管内圧力の平均値をそれぞれγ2、Ｐｍ2とする。同様にして、更に二回修正誤差率γと吸気管内圧力の平均値Ｐｍａｖｅが算出され、このようにして算出された修正誤差率および吸気管内圧力の平均値をそれぞれγ3、Ｐｍ3およびγ4、Ｐｍ4とする。なお、Ｐｍ1およびＰｍ2はＰｍｋ未満であり、Ｐｍ3およびＰｍ4はＰｍｋ以上である。
【０１０１】
図１７は、機関回転数ＮＥおよび吸気弁開弁時期ＶＶＴが上記マップ領域にある場合における吸気管内圧力Ｐｍと筒内吸入空気流量ｍｃとの関係を示した図である。適合値ａ1、ａ2、ｂ1、ｂ2が修正される前に吸気弁モデルＭ３０の式（２３）によって表される筒内吸入空気流量ｍｃと吸気管内圧力Ｐｍとの関係は、例えば図１７に実線で示された関係になっている。
【０１０２】
ここで、上述したようにして算出された修正誤差率γ1および吸気管内圧力Ｐｍ1を用いて算出されたγ1・（ａ1・Ｐｍ1＋ｂ1）は吸気管内圧力がＰｍ1であるときの修正目標の筒内吸入空気流量を表しており、また、修正誤差率γ2、γ3、γ4および吸気管内圧力Ｐｍ2、Ｐｍ3、Ｐｍ4を用いて算出されたγ2・（ａ1・Ｐｍ2＋ｂ1）、γ3・（ａ2・Ｐｍ3＋ｂ2）、γ4・（ａ2・Ｐｍ4＋ｂ2）は吸気管内圧力がＰｍ2、Ｐｍ3、Ｐｍ4であるときの実際の筒内吸入空気流量を正確に表している。このことから、点（Ｐｍ1、γ1・（ａ2・Ｐｍ1＋ｂ2））、点（Ｐｍ2、γ2・（ａ2・Ｐｍ2＋ｂ2））、点（Ｐｍ3、γ3・（ａ1・Ｐｍ3＋ｂ1））および点（Ｐｍ4、γ4・（ａ1・Ｐｍ4＋ｂ1））を通る直線（図１７中の破線）は、修正目標の吸気管内圧力と筒内吸入空気流量との関係に一致していると考えられる。したがって、修正後の適合値を用いた式（２３）によって表される二直線が上記四点を通るように適合値ａ1、ａ2、ｂ1、ｂ2を修正することで、吸気弁モデルＭ３０の式（２３）によって表される吸気管内圧力と筒内吸入空気流量との関係を、修正目標の吸気管内圧力と筒内吸入空気流量との関係にほぼ正確に一致させることができる。
【０１０３】
そこで、本実施形態では、上述した修正誤差率γ1、γ2、γ3、γ4および吸気管内圧力Ｐｍ1、Ｐｍ2、Ｐｍ3、Ｐｍ4を用いて、下記式（２８）、式（２９）、式（３０）および式（３１）により適合値ａ1、ａ2、ｂ1、ｂ2を修正することとしている。なお、これら式（２８）、式（２９）、式（３０）および式（３１）において、適合値ａ1’、ａ2’、ｂ1’、ｂ2’はそれぞれ修正後の適合値を示している。
【数２８】
0004605049.tif 000029
【数２９】
0004605049.tif 000030
【数３０】
0004605049.tif 000031
【数３１】
0004605049.tif 000032
【０１０４】
このように適合値ａ1、ａ2、ｂ1、ｂ2を修正することで、適合値ａ1、ａ2、ｂ1、ｂ2を個別に修正することができ、これにより修正後の適合値ａ1、ａ2、ｂ1、ｂ2を用いた式（２３）によって表される吸気管内圧力と筒内吸入空気流量との関係を、修正目標の吸気管内圧力と筒内吸入空気流量との関係にほぼ正確に一致させることができるようになる。
【０１０５】
なお、本実施形態では、四つの異なる吸気管内圧力（Ｐｍ1〜Ｐｍ4）において修正誤差率γを算出しているが、これらは四つ以上であればいくつの吸気管内圧力Ｐｍにおいて修正誤差率γを算出してもよい。また、これら吸気管内圧力Ｐｍ1〜Ｐｍ4のうち少なくとも二つはＰｍｋ未満であり、少なくとも二つはＰｍｋ以上であることが必要である。
【０１０６】
次に、本発明の第二実施形態の内燃機関の制御装置について説明する。図１８に実線で示したように吸気管内圧力Ｐｍと筒内吸入空気流量との関係を式（２３）のように二直線で近似した場合、上述したように二直線の連結点近傍（図１８の領域Ｘ）において、式（２３）で算出された筒内吸入空気流量と実際の筒内吸入空気流量と間のモデル化近似誤差Ｅｒｒｍが大きく、さらに図１３等には示していないが吸気管内圧力の大きい領域（図中の領域Ｙ）においてもモデル化近似誤差Ｅｒｒｍが大きい。また、これら領域では、吸気管内圧力が僅かにずれただけでもモデル化近似誤差Ｅｒｒｍが大きく変動してしまう。このため、上述したようにモデル化近似誤差Ｅｒｒｍを除去しても、これら領域（すなわち領域Ｘ、Ｙ）においては適切にモデル計算式を修正することができない場合がある。
【０１０７】
そこで、本実施形態では、モデル化近似誤差Ｅｒｒｍが所定誤差以上である機関運転領域またはモデル化近似誤差率βやモデル化近似誤差量β’のマップにおいて吸気管内圧力の変化量に対するモデル化近似誤差率βやモデル化近似誤差量β’の変化量（以下、「モデル化近似誤差の変化量」と称す）が所定量以上である機関運転領域（以下、「修正禁止領域」と称す）においてはモデル計算式の修正を行わず、それ以外の機関運転領域（以下、「修正許容領域」と称す）においてのみモデル計算式の修正を行うようにしている。すなわち、図１８に示したマップ領域では、領域Ｘおよび領域Ｙが修正禁止領域に該当し、これら領域においてはモデル計算式の修正を行わないようにしている。これにより、本実施形態によれば、的確にモデル計算式を修正することができる場合にのみモデル計算式の修正が行われる。
【０１０８】
なお、このようにモデル化近似誤差Ｅｒｒｍが大きい領域やモデル化近似誤差の変化量が大きい領域は各マップ領域毎に異なっている。したがって、例えば吸気管内圧力と筒内吸入空気流量との関係を一つの直線で近似することができるようなマップ領域ではモデル化近似誤差Ｅｒｒｍが比較的小さく且つモデル化近似誤差の変化量も小さいため、ほとんどの領域においてモデル式の修正が行われる。その一方で、例えば機関回転数ＮＥが高く且つ吸気弁開弁時期ＶＶＴが進角しているマップ領域では、モデル化近似誤差Ｅｒｒｍが大きい領域やモデル化近似誤差の変化量が大きい領域が広い（すなわち、図１８の領域Ｘおよび領域Ｙが広い）ため、かなりの領域においてモデル式の修正が行われない。
【０１０９】
図１９は、本発明の第二実施形態の制御装置において吸気弁モデルＭ３０のモデル計算式（２３）で用いられる適合値ａ1、ａ2、ｂ1、ｂ2の修正操作の制御ルーチンを示すフローチャートである。各ルーチンは一定の時間間隔毎の割り込みによって実行される。図１９に示したフローチャートでは、ステップ１２１、１２２、１２４〜１２７が図１６に示したステップ１０１〜１０６と同様であるため説明を省略する。
【０１１０】
ステップ１２３では、ステップ１２１で検出された直前のマップ領域に対応する機関回転数ＮＥおよび吸気弁開弁時期ＶＶＴと、機関回転数ＮＥおよび吸気弁開弁時期ＶＶＴが直前のマップ領域にあったときの吸気管内圧力の実測値Ｐｍｒの平均値とに基づいて、修正許容領域であるか否かが判定される。ステップ１２３において、直前のマップ領域における機関回転数ＮＥ、吸気弁開弁時期ＶＶＴおよび吸気管内圧力の実測値Ｐｍｒの平均値が修正可能領域にないと判定された場合には制御ルーチンが終了せしめられ、直前のマップ領域に対応する適合値ａ1、ａ2、ｂ1、ｂ2の修正は行われない。一方、ステップ１２３において、直前のマップ領域における機関回転数ＮＥ、吸気弁開弁時期ＶＶＴおよび吸気管内圧力の実測値Ｐｍｒの平均値が修正許容領域にあると判定された場合にはステップ１２４〜１２７へ進み、直前のマップ領域に対応する適合値ａ1、ａ2、ｂ1、ｂ2の修正が行われる。
【０１１１】
なお、上記実施形態では、修正許容領域であるか修正禁止領域であるかの判断を、機関回転数ＮＥおよび吸気弁開弁時期ＶＶＴと、機関回転数ＮＥおよび吸気弁開弁時期ＶＶＴが直前のマップ領域にあったときの吸気管内圧力の実測値Ｐｍｒの平均値とに基づいて行っているが、判断基準となる運転パラメータはこれらに限られず、例えばこれら運転パラメータに加えて、または吸気管内圧力の実測値Ｐｍｒの平均値の代わりに、スロットル開度ＴＡ等を用いても良い。
【０１１２】
次に、本発明の第二実施形態の変更例について説明する。上記実施形態では、適合値ａ1、ａ2、ｂ1、ｂ2の修正を行うにあたり、吸気管内圧力センサ４０の出力を利用している。また、上述したように適合誤差率αの算出にあたってはスロットル通過空気流量ｍｔが用いられる。スロットル通過空気流量ｍｔを求める方法としてはスロットルモデルＭ１０によって算出する方法とエアフロメータ４３の出力を直接利用する方法が挙げられる。ここで、スロットルモデルＭ１０を用いてスロットル通過空気流量ｍｔを正確に算出するためには、エアフロメータ４３の出力を利用してスロットルモデルＭ１０のモデル式を修正する必要がある。このため、スロットル通過空気流量ｍｔを正確に求めるためには、いずれの方法を用いた場合であってもエアフロメータ４３の出力が利用することになる。換言すると、上記実施形態では、適合値ａ1、ａ2、ｂ1、ｂ2の修正を行うにあたり、エアフロメータ４３の出力を利用していることになる。
【０１１３】
ここで、吸気管内圧力センサ４０やエアフロメータ４３による吸気管内圧力や吸気管通過空気流量の検出精度は全ての機関運転領域において一定ではなく、検出精度の悪い機関運転領域が存在する。例えば、エアフロメータ４３を例にとると、スロットル弁１９のスロットル開度が大きいときには検出精度が悪いことがわかっている。これは、スロットル開度が大きい場合には吸気脈動により吸気管１６内には逆流が発生する場合があるが、熱線式のエアフロメータ４３では逆流を検出できず、逆流の空気の流れを順流の空気の流れとして吸気管通過空気流量を検出してしまうことによるものである。
【０１１４】
このように、センサ４０、４３等の検出精度が悪い場合にこれらセンサ４０、４３の出力を利用してモデル式の修正を行うと、的確にモデル式を修正することができない。そこで、本変更例では、吸気管内圧力センサの検出精度が所定精度よりも悪い機関運転領域ではモデル計算式の修正を行わないようにしている。これにより、本変更例によれば、的確にモデル計算式を修正することができる場合にのみモデル計算式の修正が行われる。
【０１１５】
なお、上記説明では、吸気管内圧力と筒内吸入空気流量との関係を式（２３）のように二直線で近似した場合にのみモデル化近似誤差が存在し、斯かる場合にのみモデル化近似誤差を除去すべくモデル計算式の修正を行うこととしている。しかしながら、吸気管内圧力と筒内吸入空気流量との関係を一直線で近似した場合にも僅かながらモデル化近似誤差は存在するため、斯かる場合にも上述したようにモデル化近似誤差を除去すべくモデル計算式の修正を行ってもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１１６】
【図１】本発明の制御装置を搭載した内燃機関全体を示す図である。
【図２】エアモデルのブロック図である。
【図３】スロットル弁開度と流量係数との関係を示す図である。
【図４】スロットル弁開度と開口断面積との関係を示す図である。
【図５】関数Φ（Ｐｍ／Ｐａ）を示す図である。
【図６】スロットルモデルの基本概念を示す図である。
【図７】吸気管モデルの基本概念を示す図である。
【図８】吸気弁モデルの基本概念を示す図である。
【図９】筒内充填ガス量および筒内吸気ガス量の定義に関する図である。
【図１０】機関回転数および吸気弁開弁時期に基づいて定められた値ａ、ｂのマップを示す図である。
【図１１】吸気管内圧力、機関回転数、吸気弁開弁時期のタイムチャートである。
【図１２】吸気管内圧力のタイムチャートである。
【図１３】吸気管内圧力と筒内吸入空気流量との関係を示した図である。
【図１４】図１３と同様に、吸気管内圧力と筒内吸入空気流量との関係の例を示した図である。
【図１５】吸気管内圧力と筒内吸入空気流量およびモデル化近似誤差率との関係の例を示した図である。
【図１６】吸気弁モデルのモデル計算式で用いられる適合値の修正操作を示すフローチャートである。
【図１７】吸気管内圧力と筒内吸入空気流量との関係を示した図である。
【図１８】本発明の第二実施形態の制御装置について説明をするための図である。
【図１９】本発明の第二実施形態の制御装置において吸気弁モデルのモデル計算式で用いられる適合値の修正操作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１１７】
１    機関本体
５    燃焼室
６    吸気弁
７    吸気ポート
８    排気弁
１１    燃料噴射弁
１４    吸気枝管
１５    サージタンク
１６    吸気管
１９    スロットル弁
２３    吸気管部分
【図１】
0004605049.tif 000033
【図２】
0004605049.tif 000034
【図３】
0004605049.tif 000035
【図４】
0004605049.tif 000036
【図５】
0004605049.tif 000037
【図６】
0004605049.tif 000038
【図７】
0004605049.tif 000039
【図８】
0004605049.tif 000040
【図９】
0004605049.tif 000041
【図１０】
0004605049.tif 000042
【図１１】
0004605049.tif 000043
【図１２】
0004605049.tif 000044
【図１３】
0004605049.tif 000045
【図１４】
0004605049.tif 000046
【図１５】
0004605049.tif 000047
【図１６】
0004605049.tif 000048
【図１７】
0004605049.tif 000049
【図１８】
0004605049.tif 000050
【図１９】
0004605049.tif 000051