(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の各運転条件における点火時期とＭＢＴとに基づいて、前記ＭＢＴからの点火リタード量を算出すると共に、前記点火リタード量と前記内燃機関の各運転条件におけるトルク発生効率との関係から前記トルク発生効率を算出し、前記トルク発生効率と前記内燃機関の各運転状態における熱効率とから出力トルクの補正を行なう内燃機関の制御装置において、
前記内燃機関の吸気路からシリンダ内に導入される空気量を制御する吸気ＶＶＴ制御量を算出する吸気ＶＶＴ制御量算出手段と、
前記シリンダ内から前記内燃機関の排気路に排出される燃焼ガス量を制御する排気ＶＶＴ制御量を算出する排気ＶＶＴ制御量算出手段と、
前記内燃機関の標準運転状態における吸入空気流量充填効率とエンジン回転速度とに基づいて基本ＭＢＴを算出する基本ＭＢＴ算出手段と、
前記ＭＢＴが、前記吸気ＶＶＴ制御量と前記排気ＶＶＴ制御量とにより変化する特性を用いて第１ＶＶＴ補正係数を算出する第１ＶＶＴ補正係数算出手段と、
前記吸気ＶＶＴ制御量と前記ＭＢＴとの関係が、前記エンジン回転速度の変化によって前記吸気ＶＶＴ制御量に沿って移動する特性を用いて、前記エンジン回転速度から算出されるシフト量の補正係数を算出する第２ＶＶＴ補正係数算出手段と、
前記吸気ＶＶＴ制御量と前記ＭＢＴとの関係が、前記吸入空気流量充填効率の変化によって前記ＭＢＴの傾きが変化する特性を用いて、前記吸入空気流量充填効率から算出されるゲイン量の補正係数を算出する第３ＶＶＴ補正係数算出手段と、
前記吸気ＶＶＴ制御量と前記ＭＢＴとの関係が、前記排気ＶＶＴ制御量の変化によって前記ＭＢＴの方向に沿って前記ＭＢＴが一定となる前記吸気ＶＶＴ制御量の領域が狭くなる特性を用いて、前記排気ＶＶＴ制御量と前記エンジン回転速度とから算出されるオフセット量の補正係数を算出する第４ＶＶＴ補正係数算出手段と、
前記第１から第４ＶＶＴ補正係数算出手段で算出された補正係数に基づいて前記基本ＭＢＴを補正し、前記ＭＢＴを算出するＭＢＴ算出手段と、を備えたことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記内燃機関の標準運転状態における前記吸入空気流量充填効率と、前記エンジン回転速度とに基づいて、基本熱効率を算出すると共に、
前記排気ＶＶＴ制御量と前記熱効率との関係が２次関数で近似できる特性を用いて、前記２次関数の３つの係数となる第５ＶＶＴ補正係数と、第６ＶＶＴ補正係数と、第７ＶＶＴ補正係数を、前記吸入空気流量充填効率と前記エンジン回転速度とに基づいて算出し、
前記第５ＶＶＴ補正係数から前記第７ＶＶＴ補正係数に基づいて、前記基本熱効率を補正し、前記熱効率を算出することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
ドライバのアクセル操作に基づいて前記内燃機関が発生すべき目標トルクを算出する目標トルク算出手段と、前記目標トルクに基づいて、前記内燃機関が吸入すべき目標吸入空気流量を算出する目標吸入空気流量演算手段と、を備え、
前記目標吸入空気流量演算手段は、前記トルク発生効率と前記熱効率とに基づいて前記目標トルクを補正し、前記目標吸入空気流量を算出することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記内燃機関の吸気管における吸入空気流量を用いて実際に吸入する実吸入空気流量を算出する実吸入空気流量演算手段と、前記実吸入空気流量に基づいて前記内燃機関から発生すべき推定トルクを算出する推定トルク算出手段と、を備え、
前記推定トルク算出手段は、前記トルク発生効率と前記熱効率とに基づいて、前記実吸入空気流量を補正し、前記推定トルクを算出することを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
ドライバのアクセル操作に基づいて前記内燃機関が発生すべき目標トルクを算出する目標トルク算出手段と、前記内燃機関の吸気管が実際に吸入する実吸入空気流量に基づいて前記内燃機関から発生すべき推定トルクを算出する推定トルク算出手段と、前記内燃機関の点火時期を制御する点火時期制御手段と、を備え、
前記点火時期制御手段は、前記目標トルク、前記推定トルク、前記トルク発生効率、および前記熱効率に基づいて、前記点火時期を算出することを特徴とする請求項１または請求項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】
この発明は、出力トルクを制御目標として内燃機関を制御する内燃機関の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、運転者あるいは車両側からの駆動力の要求値である内燃機関（以下、エンジンとも言う。）の出力軸トルクをエンジン出力目標値として、エンジン制御量である空気量、燃料量、および点火時期を決定し、また、実際のエンジンの運転状態から実出力トルクを推定して上記各車両システムに送信することにより、協調制御を実現して良好な走行性能を得る内燃機関の制御装置が提案されている。
【０００３】
例えば、特表平１１−５０１０９９号公報（特許文献１）に開示された従来の内燃機関の制御方法は、運転変数の関数として内燃機関の出力トルクを計算する制御方法であって、エンジン回転速度、エンジン負荷、混合物組成（空燃比）、最適点火角（点火時期）、排気ガス戻し率（ＥＧＲ率）に基づいて出力トルクが算出されている。
具体的には、まず、エンジン回転速度およびエンジン負荷に基づいて、特性曲線群（制御マップ）から最適燃焼トルクが算出される。続いて、この最適燃焼トルクに対して、実際の点火時期やＥＧＲ率による補正を行うことによって、出力トルクが精度よく算出される。なお、実際の点火時期やＥＧＲ率による補正の補正量は、それぞれの運転ポイント毎の制御マップから算出される。
【０００４】
また、例えば、特開２０００−１３６７４９号公報（特許文献２）に開示された従来のガソリン直接噴射式内燃機関のトルク決定方法は、運転変数の関数としてモデルにより内燃機関の出力トルクを計算する方法であって、運転変数に基づいて所定の制御マップから標準条件における最大トルクが決定され、出力トルクを調節する内燃機関の少なくとも１つの制御変数に対して効率が予め与えられて、その効率がこの制御変数のその時点の値、およびこの制御変数の標準値の関数として決定され、実際の出力トルクを決定するために、最大トルクがこの少なくとも１つの効率で補正されている。
【０００５】
また、例えば、特開２００９−１３９２２号公報（特許文献３）に開示された内燃機関の制御装置は、熱効率を推定して内燃機関の出力トルクを計算する制御方法であって、エンジン回転速度、エンジン負荷、空燃比、ＥＧＲ率と、着火時期・燃焼期間に基づいて出力トルクが算出されている。
具体的には、１次関数に基づいた近似式を用いて点火時期から着火時期を、シリンダ内の温度および圧力の変化、作動流体の組成、および着火時期より燃焼期間を算出し、着火時期および燃焼期間に基づいて実熱効率が算出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表平１１−５０１０９９号公報
【特許文献２】特開２０００−１３６７４９号公報
【特許文献３】特開２００９−１３９２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、上記特許文献１あるいは特許文献２に開示された従来の内燃機関の制御装置では、各運転変数に応じた制御マップを用いて内燃機関の出力トルクを算出している。そのため、適合する制御マップの量が多くなり、適合の工数が多くなるとともに、大容量のＲＯＭが必要になるという問題点があった。
【０００８】
これに対して、特許文献３に開示された従来の内燃機関の制御装置では、着火時期および燃焼期間に基づいた実熱効率を用いることで、特許文献１あるいは特許文献２の開示技術に比べてより少ない制御マップで、内燃機関の実出力トルクを高精度に算出することができる。
【０００９】
しかしながら、この特許文献３に開示された従来の内燃機関の制御装置では、点火時期から近似式により着火時期を算出しているため、燃焼期間を含めた演算結果を考慮した場合、近似により精度が実演算に比べて粗くなることと、各状態変化をすべて加味した燃焼期間を算出するためにはすべての条件毎に演算式を設けることになり、条件が複雑になること、また、着火時期および燃焼期間に基づいた実熱効率を算出するためには、従来よりも高機能高精度の演算処理（ＣＰＵ）が必要になり、演算負荷（時間）も増加するという問題点があった。
【００１０】
また、出力トルクは吸気および排気バルブのタイミング（ＶＶＴ：Variable Valve Timing）制御により影響を受けるが、特許文献３の開示技術には吸気ＶＶＴによる補正が含まれていないという問題点があった。
【００１１】
この発明は、上記のような問題点を解決することを課題とするものであって、その目的は、制御マップ容量を抑えつつ適合工数の増大を抑制することができ、吸気および排気ＶＶＴを含め、さまざまな運転条件やばらつきによらないで燃焼効率に基づいた高精度なトルク制御を行うことができる内燃機関の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明に係る内燃機関の制御装置は、内燃機関の各運転条件における点火時期とＭＢＴとに基づいて、前記ＭＢＴからの点火リタード量を算出すると共に、前記点火リタード量と前記内燃機関の各運転条件におけるトルク発生効率との関係から前記トルク発生効率を算出し、前記トルク発生効率と前記内燃機関の各運転状態における熱効率とから出力トルクの補正を行なう内燃機関の制御装置において、
前記内燃機関の吸気路からシリンダ内に導入される空気量を制御する吸気ＶＶＴ制御量を算出する吸気ＶＶＴ制御量算出手段と、前記シリンダ内から前記内燃機関の排気路に排出される燃焼ガス量を制御する排気ＶＶＴ制御量を算出する排気ＶＶＴ制御量算出手段と、前記内燃機関の標準運転状態における吸入空気流量充填効率とエンジン回転速度とに基づいて基本ＭＢＴを算出する基本ＭＢＴ算出手段と、前記ＭＢＴが、前記吸気ＶＶＴ制御量と前記排気ＶＶＴ制御量とにより変化する特性を用いて第１ＶＶＴ補正係数を算出する第１ＶＶＴ補正係数算出手段と、前記吸気ＶＶＴ制御量と前記ＭＢＴとの関係が、前記エンジン回転速度の変化によって前記吸気ＶＶＴ制御量に沿って移動する特性を用いて、前記エンジン回転速度から算出されるシフト量の補正係数を算出する第２ＶＶＴ補正係数算出手段と、前記吸気ＶＶＴ制御量と前記ＭＢＴとの関係が、前記吸入空気流量充填効率の変化によって前記ＭＢＴの傾きが変化する特性を用いて、前記吸入空気流量充填効率から算出されるゲイン量の補正係数を算出する第３ＶＶＴ補正係数算出手段と、前記吸気ＶＶＴ制御量と前記ＭＢＴとの関係が、前記排気ＶＶＴ制御量の変化によって前記ＭＢＴの方向に沿って前記ＭＢＴが一定となる前記吸気ＶＶＴ制御量の領域が狭くなる特性を用いて、前記排気ＶＶＴ制御量と前記エンジン回転速度とから算出されるオフセット量の補正係数を算出する第４ＶＶＴ補正係数算出手段と、前記第１から第４ＶＶＴ補正係数算出手段で算出された補正係数に基づいて前記基本ＭＢＴを補正し、前記ＭＢＴを算出するＭＢＴ算出手段と、を備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
この発明は、点火リタード量とトルク発生効率との関係が２次関数で近似できるトルク曲線の特性と熱効率とを用いてトルク補正を行なうトルク演算手段において、吸気ＶＶＴおよび排気ＶＶＴ等の変化に対する燃焼状態変化の影響、および制御動作点における影響を考慮した補正係数を算出し、熱効率とトルク発生効率、並びにＭＢＴに対して吸気ＶＶＴおよび排気ＶＶＴ等の変化に対する補正を行なうので、マップ容量や適合工数の増大を抑制することができ、さまざまな運転条件やばらつきによらない燃焼効率に基づいた高精度なトルク制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】この発明の実施の形態１に係る内燃機関の吸気系を示す概略構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係るエンジン制御部の構成を概略的に示すブロック図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係るＥＣＵの吸入空気流量制御と熱効率演算と推定トルク演算と他演算等に関する機能を具体的に示すブロック図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る推定トルクの算出処理を示すフローチャートである。
【図５】この発明の実施の形態１に係る吸入空気流量の制御処理を示すフローチャートである。
【図６】この発明の実施の形態１に係る実熱効率演算の算出処理を具体的に示す制御ブロック図である。
【図７】この発明の実施の形態１に係るエンジントルクの点火時期に対する特性図である。
【図８】この発明の実施の形態１に係るＭＢＴに対するＶＶＴ補正係数の算出を具体的に示すブロック図である。
【図９】この発明の実施の形態１に係るＭＢＴに対する吸気ＶＶＴ開度、回転速度、吸入空気流量充填効率、排気ＶＶＴ開度の関係を示す図である。
【図１０】この発明の実施の形態１に係る熱効率に対するＶＶＴ補正係数の算出を具体的に示すブロック図である。
【図１１】この発明の実施の形態１に係る熱効率に対する排気ＶＶＴ開度の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付の図面を参照して、この発明に係る内燃機関の制御装置について好適な実施の形態を説明する。なお、この実施の形態により発明が限定されるものではなく、諸種の設計的変更を含むものである。
【００１６】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る内燃機関の吸気系を示す概略構成図である。図１において、エンジン１のクランクには、その回転角に応じた電気信号を生成するクランク角センサ２が取り付けられている。また、エンジン１の燃焼室の吸入口には、吸気路を形成する吸気管３が接続されている。
【００１７】
吸気管３の上流側（エンジン１の反対側）には、取り込んだ外気を浄化するエアクリーナ４が取り付けられている。吸気管３のエアクリーナ４の下流側（エンジン１側）には、吸入空気流量に応じた電気信号を生成するエアフローセンサ５と、吸気管３内の吸入空気温度に応じた電気信号を生成する吸入空気温センサ（吸気温センサ）６とが互いに一体または別体に設けられている。なお、図１では両センサ５および６が一体に構成された例を図示している。
【００１８】
また、吸気管３のエアフローセンサ５および吸入空気温センサ６の下流側には、エンジン１に送られる空気量を調整するスロットルバルブ７が設けられている。スロットルバルブ７には、そのスロットル開度に応じた電気信号を生成するスロットルポジションセンサ８が接続されている。
【００１９】
吸気管３のスロットルバルブ７の下流側には、吸気脈動を解消するサージタンク９が設けられている。サージタンク９には、サージタンク９内の空気圧に応じた電気信号を生成するインマニ圧センサ１０が設けられている。なお、エアフローセンサ５およびインマニ圧センサ１０については、両方とも設けてもよいし、何れか一方のみを設けてもよい。また、インマニ圧を直接測定するインマニ圧センサ１０に代えて、他のセンサ情報からインマニ圧を推定する手段を用いてもよい。
【００２０】
サージタンク９には、電子的に制御され、エンジン１の排気管１１と連通したＥＧＲ管１２を開閉させて、吸気管３に導入される排気ガスの再循環のために導入量を調節するＥＧＲバルブ１３が接続されている。また、吸気管３において、サージタンク９の下流のエンジン１側には、燃料を噴射するインジェクタ１４が設けられている。なお、インジェクタ１４は、シリンダ１５内に直接燃料を噴射するように設けてもよい。
【００２１】
シリンダ１５の頂部には、エンジン１に吸入された空気とインジェクタ１４から噴射された燃料とが混合して生成される可燃混合気に点火する点火プラグ１６と、点火プラグ１６に火花を飛ばすための電流を発生させる点火コイル１７とが設けられている。また、吸気管３からシリンダ１５内に導入される空気量を調節する吸気バルブ１８と、シリンダ１５内からエンジン１の排気管１１に排出される空気量を調節する排気バルブ１９が設けられている。
【００２２】
図２は、エンジン１の制御部の構成を概略的に示すブロック図である。図２において、電子制御ユニット（以下、ＥＣＵと言う。）１００は、クランク角センサ２、エアフローセンサ５、吸入空気温センサ６、スロットルポジションセンサ８、インマニ圧センサ１０、および空燃比センサ２０のそれぞれによって生成された電気信号を受ける。
【００２３】
また、ＥＣＵ１００は、大気圧に応じた電気信号を生成する大気圧センサ（図示せず）と、上記各センサ２、５、６、８、１０、２０以外の各種センサとのそれぞれからも電気信号を受ける。この各種センサには、アクセル（図示せず）の操作量に応じた電気信号を生成するアクセルポジションセンサ（図示せず）や、エンジン１の燃焼制御用のセンサや車両の挙動制御用のセンサ（例えば、車速センサ、水温センサ等）が含まれている。
【００２４】
ＥＣＵ１００は、クランク角センサ２からの回転速度Ｎｅ、エアフローセンサ５からの実吸入空気流量Ｑｒ、吸入空気温センサ６からの吸入空気温度ＡＴ、スロットルポジションセンサ８からのスロットル開度ＴＨ、インマニ圧センサ１０からのインマニ圧ＰＢ、空燃比センサ２０からの空燃比ＡＦ、および車両に設けられたアクセルの開度を検出するアクセル開度センサ（図示せず）からのアクセル開度Ｄ等の各入力データに基づいて、エンジン１から発生した実トルクを推定した推定出力トルクＴＲＱを算出するとともに、上記各センサ２、５、６、８、１０、２０からの入力データ、および他のコントローラ（例えば、トランスミッション制御、ブレーキ制御、トラクション制御、スタビリティ制御等）からのトルク要求値に基づいて、目標出力トルクＴＲＱｔを算出する。
【００２５】
また、ＥＣＵ１００は、目標出力トルクＴＲＱｔを達成するように、ＥＧＲ率Ｒ、空燃比ＡＦ、吸気ＶＶＴ開度Ｖｉｎ、排気ＶＶＴ開度Ｖｅｘ、および点火時期ＩＴ等の各制御目標値を参照して、目標吸入空気流量Ｑｔの目標値を達成するようにスロットルバルブ７を制御し、ＥＧＲ率Ｒの目標値を達成するようにＥＧＲバルブ１３を制御し、吸気ＶＶＴ開度Ｖｉｎの目標値を達成するように吸気バルブ１８を制御し、排気ＶＶＴ開度Ｖｅｘの目標値を達成するように排気バルブ１９を制御し、空燃比ＡＦの目標値を達成するようにインジェクタ１４を駆動し、点火時期ＩＴの目標値を達成するように点火コイル１７に通電する。また、ＥＣＵ１００は、これらのアクチュエータ以外のアクチュエータに対する目標値も算出する。
【００２６】
ここで、ＥＣＵ１００は、演算処理を実行するＣＰＵと、プログラムデータや固定値データを記憶するＲＯＭと、格納されているデータを更新して順次書き換えられるＲＡＭとを有するマイクロプロセッサ（図示せず）で構成されている。
【００２７】
図３は、ＥＣＵ１００の内部を具体的に示すブロック構成図である。ＥＣＵ１００は、機能的には、主構成手段として後述のように、吸入空気流量制御手段と、推定トルク演算手段と、トルク発生効率演算手段や熱効率演算手段を備えている。
【００２８】
ＥＣＵ１００のＲＯＭには、空燃比制御手段１１０、ＥＧＲバルブ開度制御手段１１１、ＥＧＲ率算出手段１１２、吸気ＶＶＴ制御手段１１３、排気ＶＶＴ制御手段１１４、トルク発生効率算出手段１１５、推定トルク算出手段１１６、点火時期制御手段１１７、および吸入空気流量制御手段１１８がソフトウェアとして記憶されている。
【００２９】
また、吸入空気流量制御手段１１８には、スロットル開度制御手段１１９、要求トルク算出手段１２０、目標トルク算出手段１２１、目標シリンダ内新気量算出手段１２２、目標吸入空気流量算出手段１２３、および熱効率演算手段１２４がソフトウェアとして記憶されている。
【００３０】
また、トルク発生効率算出手段１１５には、ＭＢＴ（Minimum Spark Advance for Best Torque の略で、スロットル開度およびエンジン回転速度が一定で、かつトルクが最大となる点火時期のことを言う。）を算出するＭＢＴ演算手段１２５、および熱効率の低下割合を算出する低下割合演算手段１２６がソフトウェアとして記憶されている。
【００３１】
空燃比制御手段１１０は、インジェクタ１４を駆動してエンジン１に供給する燃料量を変化させ、可燃混合気の空燃比ＡＦを制御する。また、ＥＧＲバルブ開度制御手段１１１は、例えば実吸入空気流量Ｑｒやエンジン１の回転速度Ｎｅ等の運転状態に応じて、ＥＧＲバルブ１３の開度を制御する。また、ＥＧＲ率算出手段１１２は、例えば実吸入空気流量Ｑｒやエンジン１の回転速度Ｎｅ等の運転状態と、ＥＧＲバルブ１３の開度とに基づいて、排気ガスの導入率を示すＥＧＲ率Ｒを算出する。
【００３２】
吸気ＶＶＴ制御手段１１３は、運転状態に応じて吸気ＶＶＴ制御量を算出し、吸気管３からシリンダ１５内に導入される空気量を調節する吸気バルブ１８の開度を制御する。また、排気ＶＶＴ制御手段１１４は、運転状態に応じて排気ＶＶＴ制御量を算出し、シリンダ１５内から排気管１１に排出される燃焼ガスを調節する排気バルブ１９の開度を制御する。
【００３３】
トルク発生効率算出手段１１５は、空燃比ＡＦ、ＥＧＲ率Ｒ、吸気ＶＶＴ開度Ｖｉｎ、排気ＶＶＴ開度Ｖｅｘ、点火時期ＩＴ、実吸入空気流量Ｑｒまたはインマニ圧ＰＢから算出される吸入空気流量充填効率（以下、充填効率と言う。）Ｅｃ、および回転速度Ｎｅに基づいて、エンジン１のトルク発生効率を算出する。
【００３４】
熱効率演算手段１２４は、空燃比ＡＦ、ＥＧＲ率Ｒ、吸気ＶＶＴ開度Ｖｉｎ、排気ＶＶＴ開度Ｖｅｘ、実吸入空気流量Ｑｒまたはインマニ圧ＰＢから算出される充填効率Ｅｃ、および回転速度Ｎｅに基づいて、エンジン１の熱効率ηを算出する。そして、トルク発生効率と熱効率ηにより実熱効率ηｉを算出する。
【００３５】
推定トルク算出手段１１６は、空燃比ＡＦ、実吸入空気流量Ｑｒまたはインマニ圧ＰＢから算出される充填効率Ｅｃ、および実熱効率ηｉ（＝トルク発生効率×熱効率η）に基づいて、エンジン１から発生した実トルクを推定するための演算、即ちエンジン１の推定出力トルクＴＲＱまたは推定図示平均有効圧Ｐｉｒを算出する。
【００３６】
点火時期制御手段１１７は、点火コイル１７に通電してエンジン１の点火時期ＩＴを制御する。また、スロットル開度制御手段１１９は、スロットルバルブ７のスロットル開度ＴＨを制御することにより、吸気管３の開口面積を変化させて、実吸入空気流量Ｑｒを可変制御する。また、要求トルク算出手段１２０は、例えばエンジン１の回転速度Ｎｅ（または、車両の走行速度Ｖｓ）とアクセル開度Ｄとに基づいて、車両の運転者による運転者要求出力トルクＴＲＱｄを算出する。
【００３７】
目標トルク算出手段１２１は、運転者要求出力トルクＴＲＱｄに基づいて、エンジン１が発生すべき目標出力トルクＴＲＱｔ、または目標図示平均有効圧Ｐｉｔを算出する。また、目標シリンダ内新気量算出手段１２２は、目標出力トルクＴＲＱｔまたは目標図示平均有効圧Ｐｉｔと、実熱効率ηｉ（＝トルク発生効率×熱効率η）、空燃比ＡＦとに基づいて、目標シリンダ内新気量Ｑｃｔを算出する。また、目標吸入空気流量算出手段１２３は、目標シリンダ内新気量Ｑｃｔに基づいて、エンジン１が吸入すべき目標吸入空気流量Ｑｔを算出する。また、吸入空気流量制御手段１１８は、実吸入空気流量Ｑｒが目標吸入空気流量Ｑｔと一致するように、スロットル開度制御手段１１９を介してスロットル開度ＴＨを制御する。
【００３８】
以下、図１〜図３とともに、図４を参照しながら、実施の形態１に係る推定トルク算出手段１１６での推定出力トルクＴＲＱの算出処理について、より具体的に説明する。図４は、推定トルクの算出処理を示すフローチャートである。
まず、エアフローセンサ５、またはインマニ圧センサ１０は、エンジン１に吸入される実吸入空気流量Ｑｒ、またはサージタンク９内のインマニ圧ＰＢを検出する（ステップＳ１０１）。
【００３９】
続いて、推定トルク算出手段１１６は、実吸入空気流量Ｑｒに対してフィルタ処理を実行するか、またはインマニ圧ＰＢからシリンダ１５内の密度を推定することにより、一行程あたりの実シリンダ内新気量Ｑｃｒ［ｇ］を算出する（ステップＳ１０２）。
【００４０】
次に、空燃比センサ２０は、可燃混合気の空燃比ＡＦを検出する（ステップＳ１０３）。なお、空燃比ＡＦは、空燃比センサ２０によって検出された実際の検出値であってもよいし、インジェクタ１４の駆動時間を算出するために用いられる空燃比ＡＦの目標値から求めてもよい。
【００４１】
続いて、推定トルク算出手段１１６は、一行程あたりの実シリンダ内新気量Ｑｃｒと空燃比ＡＦとに基づいて、次式（１）のように、一行程あたりの燃料量Ｑｆ［ｇ］を算出する（ステップＳ１０４）。
Ｑｆ＝Ｑｃｒ／ＡＦ・・・（１）
【００４２】
また、推定トルク算出手段１１６は、エンジン１に使用される燃料の発熱量（例えば、ガソリンの場合には、約４４［ＭＪ／ｋｇ］）に基づいて、一行程あたりの燃料量Ｑｆから発熱量Ｈｔ［Ｊ］を算出する（ステップＳ１０５）。
【００４３】
次に、トルク発生効率算出手段１１５は、エンジン１のトルク発生効率［％］を算出し、熱効率演算手段１２４は、エンジン１の熱効率η［％］を算出する。そして、トルク発生効率と熱効率ηにより実熱効率ηｉを算出する（ステップＳ１０６）。なお、トルク発生効率、熱効率η、実熱効率ηｉの算出処理については後述する。
【００４４】
続いて、推定トルク算出手段１１６は、発熱量Ｈｔと実熱効率ηｉとに基づいて、次式（２）のように、燃焼ガスがシリンダ１５内でピストンに対して行う仕事である実図示仕事Ｗｉ［Ｊ］を算出する（ステップＳ１０７）。
Ｗｉ＝Ｈｔ×ηｉ・・・（２）
【００４５】
次に、推定トルク算出手段１１６は、実図示仕事Ｗｉに基づいて、次式（３）のように、推定図示平均有効圧Ｐｉｒ［ｋＰａ］を算出する（ステップＳ１０８）。
Ｐｉｒ＝Ｗｉ／Ｖｃ・・・（３）
なお、式（３）において、Ｖｃ［Ｌ］は一気筒あたりのシリンダ行程容積を示している。
【００４６】
続いて、推定トルク算出手段１１６は、推定図示平均有効圧Ｐｉｒに基づいて、次式（４）のように、推定出力トルクＴＲＱ［Ｎｍ］を算出する（ステップＳ１０９）。
ＴＲＱ＝Ｐｉｒ×Ｖｃ×ｚ／（２π×ｉ）・・・（４）
なお、式（４）において、ｚは気筒数、ｉは１サイクルあたりの回転速度（例えば、４サイクルエンジンの場合は、ｉ＝２）をそれぞれ示している。
【００４７】
このように、実熱効率ηｉを用いることにより、推定出力トルクＴＲＱを高精度に算出することができる。
【００４８】
次に、図１〜図３とともに、図５を参照しながら、実施の形態１に係る吸入空気流量制御手段１１８での吸入空気流量制御の算出処理について説明する。図５は、吸入空気流量制御のフローチャートである。
まず、クランク角センサ２は、エンジン１の回転速度Ｎｅを検出し、アクセル開度センサ（図示なし）は、アクセル開度Ｄを検出する（ステップＳ２０１）。なお、エンジン１の回転速度Ｎｅは、前述の検出された値を用いればよい。また、このとき、クランク角センサ２がエンジン１の回転速度Ｎｅを検出する代わりに、車速センサ（図示せず）が車両の走行速度Ｖｓを検出してもよい。
【００４９】
続いて、要求トルク算出手段１２０は、エンジン１の回転速度Ｎｅ（または走行速度Ｖｓ）と、アクセル開度Ｄと運転者要求出力トルクＴＲＱｄとの関係が記された運転者要求出力トルクマップを用いて、エンジン１の回転速度Ｎｅ（または走行速度Ｖｓ）およびアクセル開度Ｄから、運転者要求出力トルクＴＲＱｄを算出する（ステップＳ２０２）。
【００５０】
次に、他のコントローラ（例えば、トランスミッション制御、ブレーキ制御、トラクション制御等）から、それぞれのトルク要求値が入力される（ステップＳ２０３）。
【００５１】
続いて、吸入空気流量制御手段１１８は、運転者要求出力トルクＴＲＱｄとトルク要求値とを比較して、最終要求出力トルクを算出する（ステップＳ２０４）。ここで算出された最終要求出力トルクは、エンジン１のクランク軸から出力されるトルクを示している。
【００５２】
次に、吸入空気流量制御手段１１８は、一般にエンジン補機と呼ばれるオルタネータ、エアコン用コンプレッサ、パワステ用ポンプ、トランスミッション用ポンプ、およびトルクコンバータ等の負荷を算出する（ステップＳ２０５）。
【００５３】
続いて、吸入空気流量制御手段１１８は、最終要求出力トルクとエンジン補機負荷とを加算して、エンジン１に付随する補機負荷を考慮したエンジン要求出力トルクを算出する（ステップＳ２０６）。
【００５４】
次に、吸入空気流量制御手段１１８は、エンジン１自身の持つメカロスやポンピングロス（総称して、エンジンロスと言う。）を算出する（ステップＳ２０７）。
【００５５】
続いて、目標トルク算出手段１２１は、エンジン要求出力トルクとエンジンロスとを加算して、エンジン１のシリンダ１５内で発生すべき目標図示平均有効圧Ｐｉｔを算出する（ステップＳ２０８）。なお、目標トルク算出手段１２１は、目標図示平均有効圧Ｐｉｔの代わりに、目標出力トルクＴＲＱｔを算出してもよい。
【００５６】
次に、トルク発生効率算出手段１１５は、エンジン１のトルク発生効率を算出し、熱効率演算手段１２４は、エンジン１の熱効率ηを算出し、トルク発生効率と熱効率ηにより実熱効率ηｉを算出し、空燃比センサ２０は、可燃混合気の空燃比ＡＦを検出する（ステップＳ２０９）。なお、実熱効率ηｉは後述の検出された値、空燃比ＡＦは前述の検出された値を用いればよい。
【００５７】
続いて、目標シリンダ内新気量算出手段１２２は、目標図示平均有効圧Ｐｉｔ、実熱効率ηｉおよび空燃比ＡＦに基づいて、目標図示平均有効圧Ｐｉｔを実現するための目標シリンダ内新気量Ｑｃｔを算出する（ステップＳ２１０）。ここで、目標シリンダ内新気量Ｑｃｔは、前述した式（１）〜式（３）を逆算して、次式（５）で表される。
Ｑｃｔ＝ＡＦ×Ｑｆ
＝ＡＦ×Ｈｔ／４４０００
＝ＡＦ×Ｗｉ／（η×４４０００）
＝ＡＦ×Ｐｉｔ×Ｖｃ／（η×４４０００）・・・（５）
【００５８】
次に、目標吸入空気流量算出手段１２３は、目標シリンダ内新気量Ｑｃｔと、回転速度Ｎｅとに基づいて、エンジン１が吸入すべき目標吸入空気流量Ｑｔ［ｇ／ｓ］を算出する（ステップＳ２１１）。
【００５９】
続いて、吸入空気流量制御手段１１８は、実吸入空気流量Ｑｒが目標吸入空気流量Ｑｔと一致するように、スロットル開度ＴＨの目標値を算出し、スロットル開度制御手段１１９を介してスロットル開度ＴＨを制御する（ステップＳ２１２）。ここでは、オリフィスの流量算出式、およびエアフローセンサ５を用いたスロットル開度フィードバック等の少なくとも一方を用いることにより、目標吸入空気流量Ｑｔを高精度に達成することができる。
【００６０】
このように吸入空気流量を制御することにより、運転者要求出力トルクＴＲＱｄや他のコントローラからのトルク要求値を高精度に達成することができる。
【００６１】
続いて、熱効率について以下に説明する。一般に、内燃機関の熱力学的サイクルは、オットーサイクルとディーゼルサイクルとに大別され、ガソリンエンジンは、オットーサイクルに近似され、ディーゼルエンジンは、ディーゼルサイクルに近似されることが多い。これらのサイクルから熱効率を算出する場合には、作動流体が大気温度における空気の比熱を持った完全ガス（理想気体）であり、かつ、燃焼が上死点において瞬時に行われるとする理論空気サイクルとして考えることが一般的である。
【００６２】
この場合、オットーサイクルにおける熱効率は、作動流体の比熱比κとエンジンの圧縮比εとのみに依存して決まることが知られている。即ち、理論空気サイクルにおいて、作動流体の比熱比κやエンジンの圧縮比εが変化しない場合には、どのような運転状態であっても熱効率が一定の値となる。
【００６３】
しかしながら、実際のエンジンのサイクルにおいては、以下に示す４点が理論空気サイクルと異なることが知られている。
まず、第１点目として、高温、高圧下で燃焼が行われるので、熱解離が生じる。また、第２点目として、行程中に燃焼が行われるので、作動流体の組成が圧縮行程と膨張行程とで互いに異なる。また、第３点目として、作動流体の組成や温度が変化するので、比熱が変化する。また、第４点目として、燃焼が瞬時に行われることはなく、ある程度の期間継続する。
【００６４】
そこで、実熱効率ηｉを算出する場合には、本来上記の４点を考慮する必要があるが、第４点目である燃焼期間については、前述のとおり、各状態変化をすべて加味するためには条件が複雑になるため、第４点目の影響を他の補正項に含めることで、第１点目から第３点目までに留めて考慮することにする。
【００６５】
次に、図１〜図３を参照しながら、実施の形態１に係る熱効率ηの算出処理について、前述の説明をもとに公知技術に基づいて簡単に説明する。
【００６６】
まずは、充填効率Ｅｃ［％］および、エンジン１の回転速度Ｎｅを算出する。充填効率Ｅｃは、実吸入空気流量Ｑｒに対してフィルタ処理を実行するか、またはインマニ圧ＰＢからシリンダ１５内の密度を推定することにより算出された一行程あたりの実シリンダ内新気量Ｑｃｒ［ｇ］と、標準状態における空気のシリンダ行程容積Ｖｃに対する質量Ｑｃｏ［ｇ］とに基づいて、次式（６）のように算出される。
Ｅｃ=Ｑｃｒ／Ｑｃｏ・・・（６）
【００６７】
ここで、燃焼によって生じる熱解離は燃焼時の温度と圧力とに依存し、これらは充填効率Ｅｃと強い相関があるものと考えられる。そこで、以下、上記第１点目に示した熱解離を考慮した熱効率を基本熱効率ηｂ［％］と称する。
まず、熱効率演算手段１２４は、充填効率Ｅｃと基本熱効率ηｂとの関係が記された基本熱効率マップを用いて、充填効率Ｅｃおよびエンジン１の回転速度Ｎｅから、基本熱効率ηｂを算出する。
【００６８】
次に、上記第２点目および第３点目による熱効率への影響について考える。
これら２点は、作動流体の組成、および組成の変化に起因しているので、作動流体の組成に応じて基本熱効率ηｂを補正すればよいと考えられる。ここで、作動流体の組成を示す物理量としては、例えば、空燃比ＡＦ、ＥＧＲ率Ｒ、吸気ＶＶＴ開度Ｖｉｎ、排気ＶＶＴ開度Ｖｅｘ等が考えられる。そこで、作動流体の組成を示す各々の物理量に基づいて、基本熱効率ηｂを補正する。
【００６９】
前述で一例として挙げた作動流体の組成を示す各々の物理量について具体的に説明すると、空燃比センサ２０は、可燃混合気の空燃比ＡＦを検出し、ＥＧＲ率算出手段１１２は、ＥＧＲ率Ｒを算出し、吸気ＶＶＴ制御手段１１３および排気ＶＶＴ制御手段１１４は、それぞれ吸気ＶＶＴ開度Ｖｉｎと排気ＶＶＴ開度Ｖｅｘを算出する。
【００７０】
なお、空燃比ＡＦは、前述のように目標値から求めてもよい。また、ＥＧＲ率Ｒについては、ＥＧＲバルブ１３を経由して導入された外部ＥＧＲ量と、排気行程から吸気行程までのガス交換時にシリンダ１５内に残留した燃焼ガスである内部ＥＧＲ量とが加算された総ＥＧＲ量が算出され、この総ＥＧＲ量に基づいて算出される場合と、外部ＥＧＲ量のみでＥＧＲ量を算出される場合に分けられる。
【００７１】
外部ＥＧＲ量については、例えばエンジン１の回転速度Ｎｅや充填効率Ｅｃ等の運転状態と、ＥＧＲバルブ１３の開度と外部ＥＧＲ量との関係が記された外部ＥＧＲ量マップを予めＲＯＭに記憶し、外部ＥＧＲ量マップを現時点の運転状態で検索すればよい。また、内部ＥＧＲ量についても同様に、例えばエンジン１の回転速度Ｎｅや充填効率Ｅｃ等の運転状態と、ＶＶＴと内部ＥＧＲ量との関係が記された内部ＥＧＲ量マップを予めＲＯＭに記憶し、内部ＥＧＲ量マップを現時点での運転状態で検索すればよい。
【００７２】
なお、外部ＥＧＲ量を算出する別の方法として、エアフローセンサ５で検出された実吸入空気流量Ｑｒから推定されるサージタンク９内の新気分圧と、インマニ圧センサ１０で検出されたインマニ圧ＰＢから外部ＥＧＲ量を推定してもよい。また、別の方法として、予め、排圧（排気管１１の圧力）とインマニ圧ＰＢとＥＧＲバルブ１３の開度とから、オリフィスの流量算出式を用いて外部ＥＧＲ量を算出してもよい。
【００７３】
なお、ＥＧＲ率Ｒについて外部ＥＧＲ量のみとする場合は、運転状態に応じて算出した吸気ＶＶＴ制御量、および排気ＶＶＴ制御量に基づいて、吸気ＶＶＴ開度Ｖｉｎと排気ＶＶＴ開度Ｖｅｘを算出する。
【００７４】
次に、熱効率演算手段１２４は、前述の空燃作動流体の組成を示す各々の物理量と熱効率との関係が記されたマップ等を用いて、各々の物理量に対する補正係数を算出する。そして、基本熱効率ηｂと各々の物理量に対する補正係数とを用いて、補正後熱効率ηｒ［％］を算出する。
【００７５】
ここで、作動流体の組成を示す物理量として水温は含まれていないが、前述の空燃作動流体の組成を示す各々の物理量と同様に、まずは、水温ＷＴを検出し、熱効率との関係が記されたマップ等を用いて補正係数を算出し、上記補正後熱効率ηｒ［％］に更に補正してもよい。
【００７６】
続いて、実施の形態１に係るＭＢＴであるθｍを算出するトルク発生効率算出手段１１５におけるＭＢＴ演算手段１２５について、公知技術に基づいて簡単に説明する。前述の熱効率演算手段１２４における考え方と同様に、まず、ＭＢＴ演算手段１２５は、充填効率ＥｃとＭＢＴとの関係が記された基本ＭＢＴマップを用いて、充填効率Ｅｃおよび回転速度Ｎｅから、基本ＭＢＴであるθｍｂを算出する。
【００７７】
次に、前述の熱効率演算手段１２４における考え方と同様に、前述の空燃作動流体の組成を示す各々の物理量（水温も含める）とＭＢＴとの関係が記されたマップ等を用いて、各々の物理量に対する補正係数を算出する。
【００７８】
次に、基本ＭＢＴであるθｍｂと各々の物理量に対する補正係数とを用いて、補正後ＭＢＴであるθｍｒを算出し、これをＭＢＴであるθｍとする。
【００７９】
続いて、実施の形態１に係るトルク発生効率算出手段１１５における熱効率の低下割合Ａを算出する低下割合演算手段１２６について、公知技術に基づいて簡単に説明する。点火時期に対する熱効率の関係は、ＭＢＴ時の熱効率を最大にして、進角しても遅角しても２次関数を近似した特性にて低下することは公知である。従って、低下の割合をその２次関数の傾きとして近似することで低下割合が算出される。なお、前述の熱効率演算手段１２４やＭＢＴ演算手段１２５における考え方と同様に、前述の空燃作動流体の組成を示す各々の物理量（水温も含める）に基づいて、基本低下割合Ａｂや補正後低下割合Ａｒを算出してもよい。
【００８０】
次に、実熱効率ηｉの算出処理について図６のフローチャート参照しながら説明する。まずは、点火時期ＩＴを算出する（ステップＳ３０１）。そもそもエンジン１のトルク特性は、図７に示すように点火時期ＩＴについての２次関数として近似することができる。具体的には、前述より算出されたＭＢＴであるθｍ（ステップＳ３０２）と点火時期ＩＴとに基づいて、次式（７）のようにリタード量θｒを算出する（ステップＳ３０３）。
θｒ＝θｍ−ＩＴ・・・（７）
【００８１】
次に、リタード量θｒとトルク量を示すトルク発生効率との関係が２次関数で近似できるトルク曲線の特性を用いて、トルク発生効率を算出する。具体的には、低下割合Ａを傾きとした２次関数となるトルク曲線の特性に基づいて、リタード量θｒから次式（８）のように、トルク量に対して正規化されたトルク発生効率Ｋを算出する（ステップＳ３０５）。このとき、トルク発生効率Ｋの代わりに、エンジントルクＴのようなトルク絶対量を算出してもよい。
Ｋ＝１−Ａｒ×θｒ×θｒ・・・（８）
【００８２】
次に、トルク発生効率Ｋと前述により算出された熱効率η（ステップＳ３０６）に基づいて、次式（９）のように実熱効率ηｉを算出する（ステップＳ３０７）。
ηｉ＝η×Ｋ・・・（９）
【００８３】
このように、ＭＢＴであるθｍ、点火時期ＩＴ、低下割合Ａ、熱効率ηから実熱効率ηｉを算出する。
【００８４】
次に、図１〜図３、および図６、図７とともに、図８を参照しながら、実施の形態１に係るトルク発生効率算出手段１１５におけるＭＢＴ演算手段１２５のＭＢＴ対する第１〜第４のＶＶＴ補正係数の算出について説明する。なお、図９に示す吸気ＶＶＴ開度ＶｉｎとＭＢＴとの関係が、回転速度Ｎｅ、充填効率Ｅｃ、あるいは排気ＶＶＴ開度Ｖｅｘによって変化する特性を用いて説明する。
【００８５】
まず、図９は、実機データを検証して導かれた、ＭＢＴに対する吸気ＶＶＴ開度Ｖｉｎ、回転速度Ｎｅ、充填効率Ｅｃ、排気ＶＶＴ開度Ｖｅｘの関係を示す図であり、具体的には、排気ＶＶＴ開度の最進角（０ｄｅｇ）に対して、吸気ＶＶＴ開度ＶｉｎとＭＢＴとの関係が示されており（左上図）、この左上図に対して回転速度Ｎｅが上昇すると、吸気ＶＶＴ開度Ｖｉｎの特性が、ＭＢＴが一定となる吸気ＶＶＴ開度Ｖｉｎの領域に沿って右側にシフトされる関係となる（右上図）。つまり、回転速度Ｎｅの変化によって、ＭＢＴが一定となる吸気ＶＶＴ開度Ｖｉｎの領域に沿って吸気ＶＶＴ開度Ｖｉｎの制御量の方向に移動する特性といえる。また、左上図に対して充填効率Ｅｃが上昇すると、ＭＢＴの特性の傾きが小さくなる関係となる（左下図）。つまり、充填効率Ｅｃの変化によって、ＭＢＴの傾きが変化する特性といえる。また、左上図に対して回転速度Ｎｅと充填効率Ｅｃが上昇すると、吸気ＶＶＴ開度Ｖｉｎの特性が、ＭＢＴが一定となる吸気ＶＶＴ開度Ｖｉｎの領域に沿って右側にシフトされ、ＭＢＴの傾きが小さくなる関係となる（右下図）。更に、排気ＶＶＴ開度Ｖｅｘが遅角側に進むにつれて、排気ＶＶＴ開度の最進角（０ｄｅｇ）に対して、ＭＢＴのオフセットが増加する関係となる（中下図）。つまり、排気ＶＶＴ開度Ｖｅｘの制御量の変化によって、ＭＢＴの方向と吸気ＶＶＴ開度Ｖｉｎの制御量の方向に沿って移動する特性といえる。
【００８６】
トルク発生効率算出手段１１５におけるＭＢＴ演算手段１２５については、吸気ＶＶＴ開度Ｖｉｎと排気ＶＶＴ開度Ｖｅｘを算出し（ステップＳ４０１）、吸気ＶＶＴ開度Ｖｉｎと排気ＶＶＴ開度Ｖｅｘとの関係が記されたマップより第１ＶＶＴ補正係数ＫＢｖｖｔ２を算出する（ステップＳ４０２）。
【００８７】
そして、回転速度Ｎｅと充填効率Ｅｃを算出し（ステップＳ４０３）、回転速度Ｎｅとの関係が記された補正マップより、第２ＶＶＴ補正係数ＫＳｖｖｔ２を算出する（ステップＳ４０４）。
【００８８】
そして、ステップＳ４０２で算出された第１ＶＶＴ補正係数ＫＢｖｖｔ２と、第２ＶＶＴ補正係数ＫＳｖｖｔ２を加算して０クリップ処置（補正値は正値のみ）を行う（ステップＳ４０５）。
【００８９】
更に、排気ＶＶＴ開度Ｖｅｘと回転速度Ｎｅとの関係が記された補正マップより、第３ＶＶＴ補正係数ＫＯｖｖｔ２を算出する（ステップＳ４０６）。また、充填効率Ｅｃとの関係が記された補正マップより、第４ＶＶＴ補正係数ＫＧｖｖｔ２を算出する（ステップＳ４０７）。
【００９０】
そして、ステップＳ４０６で算出された第３ＶＶＴ補正係数ＫＯｖｖｔ２と、ステップＳ４０７で算出された第４ＶＶＴ補正係数ＫＧｖｖｔ２とに基づいて、次式（１０）のようにＭＢＴに対するＶＶＴ補正係数Ｋｖｖｔ１を算出する（ステップＳ４０８）。
Ｋｖｖｔ１＝｛ｍａｘ（ＫＢｖｖｔ２＋ＫＳｖｖｔ２）＋ＫＯｖｖｔ２｝
×ＫＧｖｖｔ２・・・（１０）
【００９１】
次に、基本ＭＢＴであるθｍｂを算出し（ステップＳ４０９）、ＭＢＴに対するＶＶＴ補正係数Ｋｖｖｔ１にて補正することにより、補正後ＭＢＴであるθｍｒを算出する（ステップＳ４１０）。
【００９２】
このように、吸気ＶＶＴ開度Ｖｉｎと排気ＶＶＴ開度Ｖｅｘとの関係が記されたマップより算出した第１ＶＶＴ補正係数ＫＢｖｖｔ２、回転速度Ｎｅとの関係が記された補正マップより算出した第２ＶＶＴ補正係数ＫＳｖｖｔ２、排気ＶＶＴ開度Ｖｅｘと回転速度Ｎｅとの関係が記された補正マップより算出した第３ＶＶＴ補正係数ＫＯｖｖｔ２、充填効率Ｅｃとの関係が記された補正マップより算出した第４ＶＶＴ補正係数ＫＧｖｖｔ２に基づいて、ＭＢＴ対するＶＶＴ補正係数Ｋｖｖｔ１を算出し、基本ＭＢＴであるθｍｂを補正して、補正後ＭＢＴであるθｍｒを算出する。
【００９３】
そして、補正後ＭＢＴであるθｍｒ、前述の低下割合Ａ、および点火時期ＩＴから、トルク発生効率Ｋを算出し、熱効率ηから実熱効率ηｉを、制御マップ容量を抑えつつ、吸気ＶＶＴ開度Ｖｉｎ、排気ＶＶＴ開度Ｖｅｘ、関係充填効率Ｅｃ、回転速度Ｎｅなどのさまざまな運転条件やばらつきによらないで高精度に算出することができる。
【００９４】
なお、第１ＶＶＴ補正係数ＫＢｖｖｔ２、第２ＶＶＴ補正係数ＫＳｖｖｔ２、第３ＶＶＴ補正係数ＫＯｖｖｔ２、第４ＶＶＴ補正係数ＫＧｖｖｔ２については、さまざまな運転条件による厳密な測定によって設定するか、もしくは、工数を考慮して、ツール等を使用した計算でのエンジンシミュレーションの数値結果を用いて設定すればよい。
【００９５】
次に、図１〜図３、および図６、図７とともに、図１０を参照しながら、実施の形態１に係る熱効率演算手段１２４の熱効率に対するＶＶＴ補正係数の算出について説明する。なお、図１１に示す排気ＶＶＴ開度Ｖｅｘと熱効率との関係が２次関数で近似できる特性を用いて説明する。
【００９６】
まず、図１１は、実機データを検証して導かれた熱効率ηに対する排気ＶＶＴ開度Ｖｅｘの関係を示す図であり、具体的には２次関数で近似できる特性となる。
【００９７】
熱効率演算手段１２４の熱効率に対するＶＶＴ補正係数の算出については、吸気ＶＶＴ開度Ｖｉｎと排気ＶＶＴ開度Ｖｅｘを算出する（ステップＳ４０１）。また、回転速度Ｎｅと充填効率Ｅｃを算出する（ステップＳ４０３）。
【００９８】
そして、排気ＶＶＴ開度Ｖｅｘの２乗に対する充填効率Ｅｃと回転速度Ｎｅとの関係が記された傾きマップより第５ＶＶＴ補正係数Ａを算出する（ステップＳ４２１）。
【００９９】
そして、排気ＶＶＴ開度Ｖｅｘに対する充填効率Ｅｃと回転速度Ｎｅとの関係が記された傾きマップより第６ＶＶＴ補正係数Ｂを算出する（ステップＳ４２２）。
【０１００】
更に、吸気ＶＶＴ開度Ｖｉｎに対する充填効率Ｅｃと回転速度Ｎｅとの関係が記されたオフセットのマップより第７ＶＶＴ補正係数Ｃを算出する（ステップＳ４２３）。
【０１０１】
そして、ステップＳ４０１で算出された排気ＶＶＴ開度Ｖｅｘと、ステップＳ４２１における傾きマップより算出した第５ＶＶＴ補正係数Ａと、ステップＳ４２２における傾きマップより算出した第６ＶＶＴ補正係数Ｂと、ステップＳ４２３におけるオフセットのマップより算出した第７ＶＶＴ補正係数Ｃに基づいて、次式（１１）のように２次関数の傾きやオフセットを表す、熱効率に対するＶＶＴ補正係数Ｋｖｖｔ２を算出する（ステップＳ４２４）。
Ｋｖｖｔ２＝Ａ×Ｖｅｘ×Ｖｅｘ＋Ｂ×Ｖｅｘ＋Ｃ・・・（１１）
【０１０２】
次に、基本熱効率であるηｂを算出し（ステップＳ４２５）、熱効率に対するＶＶＴ補正係数Ｋｖｖｔ２にて補正し、補正後熱効率のηｒを算出する（ステップＳ４２６）。
【０１０３】
（削除）
【０１０４】
このように、充填効率Ｅｃおよび回転速度Ｎｅとの関係が記された傾きマップより算出した第５ＶＶＴ補正係数Ａ、傾きマップより算出した第６ＶＶＴ補正係数Ｂ、オフセットのマップより算出した第７ＶＶＴ補正係数Ｃに基づいて、熱効率に対するＶＶＴ補正係数Ｋｖｖｔ２を算出し、基本熱効率ηｂを補正して補正後熱効率ηｒを算出する。
【０１０５】
そして、前述のＭＢＴであるθｍ、低下割合Ａ、および点火時期ＩＴから、トルク発生効率Ｋを算出し、補正後熱効率ηｒから実熱効率ηｉを、制御マップ容量を抑えつつ、吸気ＶＶＴ開度Ｖｉｎ、排気ＶＶＴ開度Ｖｅｘ、関係充填効率Ｅｃ、回転速度Ｎｅなどのさまざまな運転条件やばらつきによらないで高精度に算出することができる。
【０１０６】
なお、傾きマップより算出した第５ＶＶＴ補正係数Ａ、傾きマップより算出した第６ＶＶＴ補正係数Ｂ、オフセットのマップより算出した第７ＶＶＴ補正係数Ｃについては、さまざまな運転条件による厳密な測定によって設定するか、もしくは、工数を考慮して、ツール等を使用した計算でのエンジンシミュレーションの数値結果を用いて設定すればよい。
【０１０７】
前述により、推定トルク算出手段１１６は、実熱効率ηｉに基づいて推定出力トルクＴＲＱを高精度に算出している。ここで、実熱効率ηｉは、トルク発生効率算出手段１１５と熱効率演算手段１２４とによって、基本ＭＢＴであるθｍｂを各々の物理量に対する補正係数を用いて補正された補正後ＭＢＴのθｍｒと、低下割合Ａ、もしくは基本低下割合Ａｂを各々の物理量に対する補正係数を用いて補正された補正後低下割合Ａｒと、点火時期ＩＴと、からトルク発生効率Ｋを算出し、このトルク発生効率Ｋと熱効率ηにより算出する。予め、吸入空気流量制御手段１１８により実熱効率ηｉに基づいて吸入空気流量が高精度に制御できることから、本実施の形態は実現可能である。
【０１０８】
以上詳述したように、実施の形態１に係る内燃機関の制御装置によれば、推定トルク算出手段１１６は、空燃比ＡＦ、インマニ圧ＰＢまたは実吸入空気流量Ｑｒ、実熱効率ηｉに基づいて、エンジン１の推定出力トルクＴＲＱまたは推定図示平均有効圧Ｐｉｒを算出する。そのため、制御マップ容量を抑えつつ、エンジン１の推定出力トルクＴＲＱを高精度に算出することができる。
【０１０９】
また、吸入空気流量制御手段１１８は、目標トルク算出手段１２１が算出した目標図示平均有効圧Ｐｉｔ（目標出力トルクＴＲＱｔ）に基づいて目標吸入空気流量Ｑｔを算出し、この目標吸入空気流量Ｑｔを達成するようにスロットル開度ＴＨの目標値を算出して、スロットル開度制御手段１１９を介してスロットル開度ＴＨを制御する。
【０１１０】
また、点火時期制御手段１１７は、目標トルク算出手段１２１、推定トルク算出手段１１６、トルク発生効率算出手段１１５、熱効率演算手段１２４に基づいて、点火時期ＩＴを制御する。そのため、運転者要求出力トルクＴＲＱｄや他のコントローラからのトルク要求値を高精度に達成することができる。
【０１１１】
なお、ＥＧＲ率Ｒ、空燃比ＡＦおよび点火時期ＩＴについては、エンジン１の回転速度Ｎｅや充填効率Ｅｃ等の運転状態に対応した最適値が予め制御マップとして記憶されており、目標吸入空気流量Ｑｔが達成された時点で最適な制御値が算出され、その制御値を目標値としてＥＧＲバルブ１３、インジェクタ１４および点火コイル１７を制御することにより、それぞれ最適値に制御される。
【符号の説明】
【０１１２】
１  エンジン（内燃機関）、２  クランク角センサ、３  吸気管、４  エアクリーナ、５  エアフローセンサ、６  吸入空気温センサ、７  スロットルバルブ、８  スロットルポジションセンサ、９  サージタンク、１０  インマニ圧センサ、１１  排気管、１２  ＥＧＲ管、１３  ＥＧＲバルブ、１４  インジェクタ、１５  シリンダ、１６  点火プラグ、１７  点火コイル、１８  吸気バルブ、１９  排気バルブ、２０  空燃比センサ、１００  電子制御ユニット（ＥＣＵ）、１１０  空燃比制御手段、１１１  ＥＧＲバルブ開度制御手段、１１２  ＥＧＲ率算出手段、１１３  吸気ＶＶＴ制御手段、１１４  排気ＶＶＴ制御手段、１１５  トルク発生効率算出手段、１１６  推定トルク算出手段、１１７  点火時期制御手段、１１８  吸入空気流量制御手段、１１９  スロットル開度制御手段、１２０  要求トルク算出手段、１２１  目標トルク算出手段、１２２  目標シリンダ内新気量算出手段、１２３  目標吸入空気流量算出手段、１２４  熱効率演算手段、１２５  ＭＢＴ演算手段、１２６  低下割合演算手段
【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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