(57)【要約】【課題】燃料噴射を開始する時期までに、クランク角に先駆けて当該気筒の吸気弁閉時のスロットル下流圧、筒内圧力、吸入空気量を予測推定するに際し、過渡状態でのスロットル流路面積の変化による影響をなくして、吸入空気量を高精度に推定できる装置を得る。【解決手段】吸入空気量制御手段１の上流圧力と下流圧力と流路面積、内燃機関回転数、筒内容積、吸入空気温度を用いて、燃料噴射を開始する時期までに、当該気筒の吸気弁３閉時のスロットル下流圧、筒内圧力、吸入空気量を予測推定すると共に、予測推定開始時期から吸気弁が閉じきる時点までの間でスロットル流路面積を固定制御する手段を備えたもの。【選択図】図４
2007046541.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流路面積を制御することで内燃機関への吸入空気量を制御する吸入空気量制御手段と、吸入空気量制御手段の流路面積を検出する流路面積検出手段と、吸入空気量制御手段の下流の圧力を検出する下流圧力検出手段と、内燃機関回転数検出手段を具備し、吸入空気量制御手段の上流圧力と下流圧力と、吸入空気量制御手段の流路面積と、内燃機関回転数と、筒内容積と、吸入空気温度を用いて、燃料噴射を開始する時期までに、当該気筒の吸気弁が閉じきった時点までの筒内に吸引される吸入空気量を推定する内燃機関用制御装置であって、前記推定を開始する時期から吸気弁が閉じきる時点までの間で吸入空気量制御手段の流路面積を固定すべく制御することを特徴とする内燃機関用制御装置
【請求項２】
吸気弁が閉じきった時点までの筒内に吸引される吸入空気量は、吸気弁が閉じきった時点の筒内圧力に基づいて推定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用制御装置
【請求項３】
クランク角に先駆けて推定される吸気弁が閉じきった時点の予測推定下流圧をもって、吸気弁が閉じきった時点の筒内圧力とすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関用制御装置
【請求項４】
前回の予測推定下流圧と、吸入空気量制御手段の上流圧力と、吸入空気量制御手段の流路面積、筒内容積、内燃機関回転数、吸入空気温度から推定される前回から所定周期後の予測推定下流圧であって、前回から所定周期後の予測推定下流圧の推定を繰り返すことによって、吸気弁が閉じきった時点の予測推定下流圧を推定することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の内燃機関用制御装置
【請求項５】
予測推定下流圧の推定を開始する時期は燃料噴射を開始する時期より前の所定時期であり、前記所定時期は内燃機関回転数が増加するほど燃料噴射を開始する時期に対して予測推定下流圧の推定を開始する時期が早まる方へシフトさせることを特徴とする請求項４に記載の内燃機関用制御装置
【請求項６】
複数の気筒を有する内燃機関の各気筒の吸気弁に一端が導通し、他端が各気筒の集合部に導通する独立吸気管の各々に吸入空気量制御手段を配設する内燃機関用制御装置であって、吸入空気量制御手段上流から吸気弁までの吸気通路をモデル化した吸気弁閉モデルと、吸入空気量制御手段上流から容積変化を考慮した筒内までの吸気通路をモデル化した吸気弁開モデルの２つの吸入空気量推定モデルを有することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の内燃機関用制御装置
【請求項７】
下流圧力は、前回推定した下流圧力と、吸入空気量制御手段の上流圧力と、吸入空気量制御手段の流路面積、筒内容積、内燃機関回転数、吸入空気温度から推定することを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の内燃機関用制御装置
【請求項８】
下流圧力の推定を、クランク角に従がって所定周期毎に実施することを特徴とする請求項７に記載の内燃機関用制御装置
【請求項９】
下流圧力を検出するセンサを具備し、下流圧力は前記センサの出力に基づくことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の内燃機関用制御装置
【請求項１０】
吸入空気量制御手段は、スロットル弁であり、前記流路面積はスロットル開度に基づき設定されることを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれかに記載の内燃機関用制御装置
【請求項１１】
内燃機関回転数検出手段は、クランク角を検出できるセンサであり、内燃機関回転数を検出するとともに、クランク角に基づき設定される筒内容積を検出することを特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれかに記載の内燃機関用制御装置
【請求項１２】
大気圧力検出手段を具備した内燃機関であって、大気圧力検出手段から検出される圧力に基づいて、吸入空気量制御手段の上流圧力を補正することを特徴とする請求項１〜求項１１のいずれかに記載の内燃機関用制御装置
【請求項１３】
吸入空気温度検出手段を具備した内燃機関において、吸入空気温度検出手段から検出される吸入空気温度に基づいて、吸入空気温度を補正することを特徴とする請求項１〜請求項１２のいずれかに記載の内燃機関用制御装置
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関への吸入空気量を制御する吸入空気量制御手段を備えた内燃機関用制御装置において、気筒の吸気弁が閉じきった時点の筒内圧力および筒内に吸引された吸入空気量を、燃料噴射を開始するよりも前に推定するようにした内燃機関用制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の筒内への吸入空気量算出の方法として、従来より、圧力センサやエアフローセンサなどを設置し、その検出値から吸入空気量を算出することが知られている。
この場合、センサ類具備によるコストがかかる。特に気筒毎にスロットルを設置した多連スロットルシステムにおいては、センサ類も気筒毎に設置することとなり、よりコスト高となる。
そこで、圧力センサやエアフローセンサなどを使用すること無しに筒内への吸入空気量を推定し、燃料量制御を実施するものとして、例えば、特開平５−２２２９９８号公報（以下、特許文献１という。）に示される内燃機関の吸気状態検出装置が提案されている。
この特許文献１に記載のものは、スロットル弁、吸気弁、排気弁をオリフィスとみなすことで、オリフィスの流路面積とオリフィスの上流、下流の圧力から流体力学の式に基づいて、オリフィス部を通過する空気量（オリフィス通過流量）を推定する。推定したスロットル部通過流量と吸気弁通過流量から新たなスロットル下流圧力を、吸気弁通過流量と排気弁通過流量から新たな筒内圧力を推定し、次回各通過流量推定に使用する。これをクランク角に従って逐次実施することでスロットル下流圧力、筒内圧力、そして筒内への吸気流入出量積算による吸入空気量を推定する。これにより圧力センサやエアフローセンサなどを使用すること無しに、筒内への吸入空気量を推定し燃料量制御を実施することが出来ると記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平５−２２２９９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般的に内燃機関の当該気筒の燃料噴射を開始する時期はシリンダへの吸引時間、燃料の霧化に掛かる時間を考慮して、当該気筒の吸気弁が閉じきる時点に対して２行程程度前までに設定されており、このことは当該気筒の燃料噴射を開始する時期に対して２行程程度先の筒内への吸入空気量を推定する必要があることを示している。
しかし上記特許文献１の従来技術では、クランク角に従ってリアルタイムでのスロットル下流圧力、筒内圧力、筒内への吸気流入出量の推定を実施するので、燃料噴射制御に使用する吸入空気量は、当該気筒が吸気行程を完了する２行程前に吸気行程を完了した他気筒の吸入空気量を使用する等しなければならない。
【０００５】
前記制御を、図１を参照して説明する。
図１は、４気筒エンジンにおける各気筒の行程表（横軸：時間、縦軸：気筒ナンバー）を示している。図１内の記号等は、図１の右側に記載している凡例のとおりである。
第４気筒の燃料噴射時期αを例にとって前記制御を説明する。
第４気筒の燃料噴射時期αで噴射する燃料は、第４気筒の吸気行程βで筒内に吸引されるので、第４気筒の吸気行程βでの吸入空気量を基に燃料制御を実施するのが望ましい。しかし、図１から分かるとおり、第４気筒の吸気行程βよりも前に第４気筒の燃料噴射時期αがくるので、第４気筒の燃料噴射時期αで第４気筒の吸気行程βを基に燃料制御ができない。よって、従来技術では第１気筒の吸気行程γで推定した吸入空気量を基に、第４気筒の燃料噴射時期αでの燃料制御を実施している。
【０００６】
この場合、特に過渡運転時でスロットル流路面積が急激に変化する等すれば、図２に示すように、実際の吸入空気量と燃料量算出で使用する吸入空気量とのずれが大きくなり、排ガスや燃費、ドライバビリティ等に悪影響を与えてしまう。
また、上記従来技術では、スロットル下流圧力、筒内圧力、筒内への吸気流入出量の推定に際しスロットル弁、吸気弁、排気弁の計３箇所の通過流量推定を実施するため、その際に実施する計算負荷が大きい。内燃機関回転数が大きくなれば各部通過流量推定のための計算の許容時間が減少していくので計算負荷が大きいと推定が間に合わなくなり、それを回避するためにより高機能のコントロールユニットを設置する必要が生じる。これによりコストが高くなってしまう問題がある。
【０００７】
このような問題点を解消するものとして、発明者等は、上記特許文献１のように、クランク角に従ってリアルタイムでのスロットル下流圧、筒内圧力、吸入空気量を推定するだけでなく、当該気筒の燃料噴射を開始する時期までにクランク角に先駆けて当該気筒の吸気弁が閉じきった時点のスロットル下流圧力、筒内圧力、吸入空気量を予測推定することで、推定した当該気筒への吸入空気量を使用して高精度な燃料噴射制御を実施する方法（以下、吸入空気量推定手段１と称す。）を別途提案している。
【０００８】
しかし、吸入空気量推定手段１においては、流体力学の式に基づいてスロットル下流圧力、筒内圧力、吸入空気量をクランク角に先駆けて予測推定する際に、予測推定を開始する時期から吸気弁が閉じきる時点までの間での、実際のスロットル流路面積変化を考慮してはいないものである。
従って、予測推定を開始する時期から吸気弁が閉じきる時点までの間で、実際のスロットル流路面積が大きく変化するような過渡状態では、吸入空気量推定手段１であっても、実際の吸入空気量と燃料量算出で使用する吸入空気量とのずれが生じ（図２参照）、排ガスや燃費、ドライバビリティ等に悪影響を与える恐れがある。
【０００９】
この発明は、上記のような問題点を解消するものであり、流路面積を制御するスロットルを具備した内燃機関制御用装置において、スロットル下流圧力、筒内圧力、吸入空気量をクランク角に先駆けて予測推定する際に、予測推定を開始する時期から吸気弁が閉じきる時点までの間のスロットル流路面積変化を考慮する必要をなくして、吸入空気量をより高精度に推定することのできる内燃機関用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】
【００１０】
この発明に係わる内燃機関用制御装置は、流路面積を制御することで内燃機関への吸入空気量を制御する吸入空気量制御手段と、吸入空気量制御手段の流路面積を検出する流路面積検出手段と、吸入空気量制御手段の下流の圧力を検出する下流圧力検出手段と、内燃機関回転数検出手段を具備し、吸入空気量制御手段の上流圧力と下流圧力と、吸入空気量制御手段の流路面積と、内燃機関回転数と、筒内容積と、吸入空気温度を用いて、燃料噴射を開始する時期までに、当該気筒の吸気弁が閉じきった時点までの筒内に吸引される吸入空気量を推定する内燃機関用制御装置であって、前記推定を開始する時期から吸気弁が閉じきる時点までの間で、吸入空気量制御手段の流路面積を固定すべく制御することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
この発明の内燃機関用制御装置によれば、予測推定を開始する時期から吸気弁が閉じきる時点までの間でスロットル流路面積を固定すべく制御した上で、当該気筒の燃料噴射を開始する時期までにクランク角に先駆けて当該気筒の吸気弁が閉じきった時点の吸入空気量を推定するので、予測推定を開始する時期から吸気弁が閉じきる時点までの間のスロットル流路面積変化の影響を受けることなく、特に内燃機関の過渡運転時において、高精度な燃料噴射制御を実施することができる。
【００１２】
また、スロットル部、吸気弁、排気弁の計３箇所の通過流量推定を実施するのではなく、スロットル部通過流量のみを計算して、スロットル下流圧力、筒内圧力、吸入空気量を推定するので、計算負荷が小さくなり、低コストの演算装置での吸入空気量推定が実施できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
この発明は、流路面積を制御するスロットルを具備した内燃機関用制御装置であって、吸入空気量推定手段１によってスロットル下流圧力、筒内圧力、吸入空気量をクランク角に先駆けて予測推定する際に、予測推定を開始する時期から吸気弁が閉じきる時点までの間で、スロットル流路面積を固定すべく制御することによって、予測推定を開始する時期から吸気弁が閉じきる時点までの間のスロットル流路面積の変化を考慮する必要をなくしたものである。以下、前述の吸入空気量推定手段１とあわせて説明する。
【００１４】
吸入空気量推定手段１では、従来技術のように流体力学の式を基にクランク角に従って所定周期毎にリアルタイムでのスロットル下流圧、筒内圧力、吸入空気量を推定する制御（以下、リアルタイム推定制御と称す。）を実施するだけでなく、クランク角に先駆けて燃料噴射を開始する時期までに、吸気弁が閉じきった時のスロットル下流圧、筒内圧力、吸入空気量を予測推定する制御（以下、予測推定制御と称す。）も実施する。
リアルタイム推定制御及び予測推定制御での任意のクランク角におけるスロットル下流圧力は、例えば下記の式（１）のような漸化式で推定される。
【００１５】
【数１】
2007046541.tif 000003
【００１６】
つまり、任意のクランク角CA―ΔCAでのスロットル下流圧力は、CAでのスロットル下流圧力を推定するための基礎となる。
予測推定制御は、燃料噴射を開始する時期より前の所定時期（以下、所定時期Aと称す）から吸気弁が閉じきった時点のスロットル下流圧、筒内圧力、吸入空気量を即座に推定することを目的とし、スロットル上流圧力と下流圧力、スロットル流路面積、筒内容積、内燃機関回転数、吸入空気温度から流体力学の式に基づいた式１のような漸化式を、クランク角に先駆けて吸気弁が閉じきる時点に達するまで繰り返すことで、吸気弁が閉じきった時点のスロットル下流圧、筒内圧力、吸入空気量の推定を完了させる。
以降では、便宜上、予測推定制御でのスロットル下流圧力と筒内圧力を、それぞれ予測推定下流圧、予測推定筒内圧力と称し、さらに吸気弁が閉じきった時点の予測推定下流圧、予測推定筒内圧力を燃料制御用下流圧、燃料制御用筒内圧力と称す。そして、燃料制御用筒内圧力と吸気弁が閉じきった時点の筒内容積と吸入空気温度から推定される吸入空気量を、燃料制御用吸入空気量と称す。また、リアルタイム推定制御でのスロットル下流圧力と筒内圧力を、それぞれ推定下流圧、推定筒内圧力と称す。
【００１７】
この発明では、予測推定制御の際に所定時期Aから吸気弁が閉じきる時点までの間のスロットル流路面積変化を考慮する必要をなくすために、所定時期Aから吸気弁が閉じきる時点までの間のスロットル流路面積を固定すべく制御する。
なお、スロットル流路面積はスロットル開度に依存するので、スロットル開度を固定すべく制御（以下、スロットル開度固定制御と称す）することでスロットル流路面積を固定すべく制御する。前記制御により、スロットル開度が急激に大きくなる過渡時でも、所定時期Aから吸気弁が閉じきる時点までの間のスロットル開度が固定されるので、所定時期Aから吸気弁が閉じきる時点までの間にスロットル流路面積が大きく変化して、実際の吸入空気量と燃料制御用吸入空気量にずれが生じるといったことがなくなる。
【００１８】
図２３に、この発明における目標スロットル開度と実スロットル開度の関係のイメージ図（横軸：時間、縦軸：スロットル開度）を示す。
図２３に示すように、目標スロットル開度に追随しようとして実スロットル開度は変化していくが、所定時期Aから吸気弁が閉じきる時点までの間でスロットル開度固定制御により実スロットル開度は固定される。
また、実際のスロットル下流圧力と推定下流圧と予測推定下流圧の関係をイメージ図にしたものを図３に示す。
【００１９】
図３は多連スロットルシステムを想定しており、上段図はクランク角と実際のスロットル下流圧力の関係、中段図はクランク角とNサイクルにおける推定下流圧及び予測推定下流圧の関係、そして下段図はクランク角とN＋１サイクルにおける推定下流圧の関係を示したものである。
なお、上段図にスロットル開度固定制御区間を示している。
図３に示されるように、リアルタイム推定制御により所定周期毎に推定下流圧力を推定する一方で、所定時期Aから燃料噴射を開始する時期までに予測推定制御によって燃料制御用下流圧を推定する。
そして、予測推定制御を開始するために所定時期Aでのスロットル下流圧力が必要であるが、これは図３で示したようにリアルタイム推定制御で推定する、もしくは各気筒のスロットル下流部に圧力センサを具備したものであって、クランク角が当該気筒の所定時期Aに到達したときに圧力センサ等から取得したスロットル下流圧力値を使用する。
そして従来技術ではスロットル弁、吸気弁、排気弁の３箇所の通過流量を推定してスロットル下流圧力、筒内圧力、吸入空気量等を推定していたのに対して、吸入空気量推定手段１ではスロットル部通過流量のみを推定してスロットル下流圧力、筒内圧力、吸入空気量等を推定することで計算負荷を小さくする。
【００２０】
具体的には多連スロットルシステムにおいて、スロットル上流から吸気弁までの吸気通路をモデル化した吸気弁閉モデルと、スロットル上流から容積変化を考慮した筒内までの吸気通路をモデル化した吸気弁開モデル、の２つの吸入空気量推定モデルを使用する。
吸気弁閉モデルは吸気弁が閉じているときの、そして吸気弁開モデルは吸気弁が開いているときのスロットル下流圧力、筒内圧力、吸入空気量等を推定するために使用する。
また、燃料制御用下流圧、燃料制御用筒内圧力、燃料制御用吸入空気量推定時等で使用する大気圧、吸入空気温度をセンサから取得し、その値を使用することにより、より高精度の燃料制御用下流圧、燃料制御用筒内圧力、燃料制御用吸入空気量推定を実施できる。
以下、実施の形態に基づき詳細に説明する。
【００２１】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１は、気筒毎にスロットルを設置した多連スロットルシステムに適用した場合の一例を示すものである。
実施の形態１では、所定時期Aから吸気弁が閉じきる時点までの間でスロットル流路面積を固定すべく制御した上で、リアルタイム推定制御による所定時期Aでの推定下流圧の推定と、所定時期Aでの推定下流圧を基にした予測推定制御による燃料制御用吸入空気量の推定を行う。
なお、スロットル流路面積はスロットル開度に依存するので、スロットル開度固定制御を実施することでスロットル流路面積を固定すべく制御する。
また実施の形態１では、推定下流圧や燃料制御用吸入空気量の推定において、スロットル上流から吸気弁までの吸気通路をモデル化した吸気弁閉モデルと、スロットル上流から容積変化を考慮した筒内までの吸気通路をモデル化した吸気弁開モデルを使用する。
吸気弁閉モデルと吸気弁開モデルは、スロットル上流圧力と下流圧力及び筒内圧力、スロットル流路面積、筒内容積、内燃機関回転数、吸入空気温度から流体力学の式に基づいてスロットル通過流量を推定し、推定したスロットル通過流量と筒内容積変化から新たなスロットル下流圧力及び筒内圧力を推定する計算を実施する。
つまり、従来技術のようにスロットル部、吸気弁部、排気弁部の３ヶ所の通過流量を計算するのではなく、スロットル部のみの通過流量を計算することで計算負荷を小さくする。
以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態１について詳細に説明する。
【００２２】
図４は、この発明の実施の形態１の全体構成図の一例を示すものである。図４は、多連スロットルシステムであり、代表的に第１気筒のみ示したが、エンジンの第２〜４気筒も同様に構成されている。
エンジンには、気筒毎に吸気量を制限するスロットル弁１、燃料噴射弁２、吸気弁３、排気弁４、エンジン本体部にクランク角センサ５が設けられている。
スロットル弁１は、スロットル弁１毎に設置されたスロットルアクチュエータ６で駆動し、スロットルコントロールユニット７により、スロットルアクチュエータ６へスロットル開度制御信号を送ることでスロットル弁１は電子制御される。
スロットルアクチュエータ６には、スロットル開度を検出するセンサ（以下、TPSと称す）が具備され、スロットル開度検出信号をスロットルコントロールユニット７へ送信する。なお、実施の形態１において、スロットルコントロールユニット７は各スロットルアクチュエータ６毎に設置され、各スロットル弁１は個別に制御されるものとする。
【００２３】
スロットルコントロールユニット７には、スロットルアクチュエータ６からスロットル開度検出信号、そしてエンジンコントロールユニット８からエンジン回転数信号、クランク角信号、目標吸入空気量信号が入力される。
そして、スロットルコントロールユニット７からスロットルアクチュエータ６へスロットル開度制御信号、エンジンコントロールユニット８へ燃料制御用吸入空気量信号が出力される。
スロットルコントロールユニット７では、スロットル開度検出信号と、燃料制御用吸入空気量と、目標吸入空気量信号から目標スロットル開度の決定と、エンジン回転数信号と、クランク角信号等から燃料制御用吸入空気量等の推定処理が実施される。
なお、図４において、スロットル下流圧とはスロットル下流部９の圧力、筒内圧力とはシリンダ１０内の圧力のことである。
【００２４】
エンジンコントロールユニット８には、アクセルポジションセンサからアクセル踏み込み量検出信号、クランク角センサ５からクランク角検出信号が入力される。
そして、エンジンコントロールユニット８から各気筒の燃料噴射弁２へ燃料噴射制御信号が出力される。なお、燃料噴射弁２は気筒別に独立で噴射するものとする。
エンジンコントロールユニット８では、クランク角検出信号からエンジン回転数とクランク角の検出、アクセル踏み込み量と燃料制御用吸入空気量等から目標吸入空気量の決定、燃料制御用吸入空気量と目標空燃比等から燃料噴射量の決定がなされる。
【００２５】
ところで、従来技術では、スロットル弁、吸気弁、排気弁の３箇所の通過流量を推定して、スロットル下流圧力、筒内圧力、吸入空気量等を推定していたのに対して、この発明では、スロットル部通過流量のみを推定して、スロットル下流圧力、筒内圧力、吸入空気量等を推定することで計算負荷を小さくすることを達成するために、多連スロットルシステムにおいて、スロットル上流から吸気弁までの吸気通路をモデル化した吸気弁閉モデル（図５）と、スロットル上流から容積変化を考慮した筒内までの吸気通路をモデル化した吸気弁開モデル（図６）の２つの吸入空気量推定モデルを吸気弁の状態を判断して切り替えて使用する。
そこで、実施の形態１で使用する吸気弁閉モデル（図５）、吸気弁開モデル（図６）について図を参照して説明する。
【００２６】
図５に示す吸気弁閉モデルは、吸気弁が閉じている状態におけるスロットル通過流量の推定とスロットル下流圧力、吸入空気量等の推定を実施するためのモデルで、スロットル上流部とスロットル開口部、そしてスロットル部〜吸気弁までのスロットル下流部から形成され筒内は考慮しない。
スロットル上流部は、スロットル上流圧力P１と吸入空気温度T１で構成される。
スロットル開口部は、スロットル流路面積ATから構成され、スロットル開口部を通過する吸入空気は、スロットル上流圧力P1とスロットル下流圧力P2から圧力を受ける。
スロットル下流部は、スロットル下流圧力P2とスロットル下流容積V2と吸入空気温度T1から構成される。
なお、スロットル上流圧力P１は略大気圧として取り扱い、吸入空気温度T１は全域で一定として取り扱う。
この吸気弁閉モデルにおけるスロットル通過流量の推定は、流体力学の式を基に以下の式から推定される。
【００２７】
【数２】
2007046541.tif 000004
【００２８】
式（２）、（３）は、スロットルを通過する吸入空気の速度が、音速となるか否かの指標であるスロットル上流と下流の圧力比から場合分けしており、式（２）は、スロットルを通過する吸入空気の速度が音速未満となる条件のときの、式（３）は、音速となる条件のときの単位時間当りスロットル通過流量である。
上記の単位時間当りスロットル通過流量と、所定周期と、スロットル下流圧力P2と、スロットル下流容積V2と、吸入空気温度T1から、気体の状態方程式を使って所定周期後のスロットル下流圧力を推定する。推定したスロットル下流圧力は、さらに所定周期後のスロットル下流圧力を推定する際の基礎とする。
上記の処理を所定周期毎に実施して、吸気弁が開き始める時点に達したところで吸気弁開モデルに切り替える。
【００２９】
図６に示す吸気弁開モデルは、吸気弁が開いている状態におけるスロットル通過流量の推定とスロットル下流圧力、筒内圧力、吸入空気量等の推定を実施するためのモデルで、スロットル上流部とスロットル開口部、スロットル部〜吸気弁までのスロットル下流部と、クランク角に従って容積が変化する筒内から形成される。
スロットル上流部とスロットル開口部とスロットル下流部に関しては、スロットル吸気弁閉モデルと同じ構成であり、吸入空気温度も同様に全域で一定とする。
筒内は筒内圧力P3と筒内容積V3と吸入空気温度T1から構成され、筒内容積V3はクランク角に従って変化する。そして、筒内圧力P3は吸気弁が開き始める時点を除いてスロットル下流圧力と平衡（P23（P2＝P3））しているものとする。
【００３０】
吸気弁が開き始める時点のスロットル通過流量を推定する場合、まず、吸気弁が開き始める時点のスロットル下流圧力と筒内圧力が平衡したときの圧力を推定する必要がある。この理由は、吸気弁が開く直前は排気行程なので筒内は略大気圧であり、この状態で吸気弁が開くと、略大気圧の筒内と負圧になっているスロットル下流部が連通状態となり、下流圧と筒内圧力が平衡状態になるからである。
圧力平衡後のスロットル下流圧力及び筒内圧力は、気体の状態方程式を基に以下の式から推定される。
【００３１】
【数３】
2007046541.tif 000005
【００３２】
なお、吸気弁が開き始める時点の筒内圧力は略大気圧となっているので、Ｐ3_IVOの値はスロットル上流圧力Ｐ１と等しいものとする。
また、吸気弁開モデルでスロットル通過流量の推定を実施するにあたり、吸気弁閉モデルと扱いが異なるところは、筒内容積の変化によりスロットル下流圧力及び筒内圧力が変化するので、それを考慮する必要があることである。
そこで、スロットル通過流量の推定の際に、まず所定周期の間にスロットルからの流量がないと仮定した上で、筒内容積の変化したときのスロットル下流圧力及び筒内圧力を推定（下記の式（５））し、推定したスロットル下流圧力及び筒内圧力を基にスロットル通過流量を推定（下記の式（６）、（７））する。
【００３３】
【数４】
2007046541.tif 000006
【００３４】
上記式（６）、（７）は、前出の式（２）、（３）と同様の式である。なお、吸気弁が開き始める時点では式（４）でＰ23_IVOを推定した上で、それを式（５）におけるＰ23_oldとして単位時間当りスロットル通過流量の推定する。上記の単位時間当りスロットル通過流量と、所定周期と、現時点（スロットルからの流量がないと仮定したとき）のスロットル下流圧力及び筒内圧力Ｐ’23_oldと、スロットル下流容積Ｖ2と現時点の筒内容積Ｖ3_newの和と、吸入空気温度T1から、気体の状態方程式を使って現時点のスロットル下流圧力及び筒内圧力を推定する。推定したスロットル下流圧力及び筒内圧力は、さらに所定周期後のスロットル下流圧力及び筒内圧力を推定する際の基礎とする。
上記の処理を所定周期毎に実施して、吸気弁が閉じきる時点に到達したところで、筒内
圧力と筒内容積と吸入空気温度から気体の状態方程式を使って筒内への吸入空気量を推定
後、吸気弁閉モデルに切り替える。
【００３５】
次にスロットルコントロールユニット７で行われる吸入空気量推定フロー１について説明する。図７〜図１４は、吸入空気推定フロー１のフローチャートを示している。
吸入空気量推定フロー１では、上記に記載したとおり図５、図６の吸気弁閉モデル、吸気弁開モデルを使用することとする。
またスロットルコントロールユニット７に、スロットル上流圧力P1（＝定数）、吸気温度T１（＝定数）値、さらにクランク角をパラメータとした吸気弁のバルブタイミングマップ（図１５：吸気弁開閉の判定に使用）を組み込んでおく。
【００３６】
吸入空気量推定フロー１は、クランク角基準の所定周期ΔCA毎にエンジンコントロールユニット８からスロットルコントロールユニット７へ送られるトリガーを受けたときに実施し、予測推定制御によって、予測推定下流圧及び予測推定筒内圧力と燃料制御用吸入空気量の推定、リアルタイム推定制御によって、推定下流圧及び推定筒内圧力の推定、そして、所定時期Aから吸気弁が閉じきる時点までの間でスロットル開度固定制御を実施する。
吸入空気量推定フロー１は、予測推定制御を実施する制御ロジック（図１２〜図１４）と、リアルタイム推定制御を実施する制御ロジック（ｓ１、ｓ２、ｓ４〜ｓ２０ステップの制御ロジック（図７、図８））、そしてスロットル開度固定制御の開始、終了をおこなう制御ロジック（ｓ２３、ｓ２６ステップ（図９））から構成される。
【００３７】
スロットル開度固定制御は、一旦開始すると、ｓ２６ステップでスロットル開度固定制御を終了するまでスロットル開度を固定すべく制御する。
予測推定制御及びリアルタイム推定制御では、上記式（２）〜（７）と気体の状態方程式を使用して、予測推定下流圧や燃料制御用吸入空気量等を算出する。
吸入空気量推定フロー１内では、上記式（２）、（３）、（６）、（７）で示した単位時間当りスロットル通過流量と気体の状態方程式を基に、ΔCA前から現時点までのスロットル通過流量により変化するスロットル下流圧力を下記の式から算出する。
【００３８】
【数５】
2007046541.tif 000007
【００３９】
また、上記式（４）で説明したように、吸気弁が開き始める時点のスロットル通過流量を推定する場合、まず吸気弁が開き始める時点のスロットル下流圧力と筒内圧力が平衡したときの圧力を推定する必要がある。
吸入空気量推定フロー１内では、式（４）を基にした下記の式から平衡したときの圧力を算出する。
【００４０】
【数６】
2007046541.tif 000008
【００４１】
さらに式（５）で示したように、吸気弁開モデルでスロットル下流圧力及び筒内圧力などを算出する際に、ΔCA間でスロットルからの流量がないと仮定した上で、筒内容積が変化した後のスロットル下流圧力及び筒内圧力を算出する必要がある。
吸入空気量算出フロー1では筒内容積が変化した後のスロットル下流圧力及び筒内圧力を下記の式（１０）により算出する。
【００４２】
【数７】
2007046541.tif 000009
【００４３】
上記の式（８）〜（１０）を吸気弁閉モデル（式（８）のみ）と吸気弁開モデル（式（８）、
（１０）、そして吸気弁開き始め時点で式（９））で使い分けて、スロットル下流圧力及び吸気弁が開いている時の筒内圧力を推定、または予測推定する。
なお、予測推定により推定される燃料制御用筒内圧力と筒内容積と吸入空気温度から、気
体の状態方程式を使って吸気弁が閉じきった時点で筒内に吸引した吸入空気量を予測推定
することが出来る。
【００４４】
以下、ステップ毎に説明する。なお、吸入空気量算出フロー１内では式（８）〜（１０）における現時点のクランク角をCA１、計算周期をΔCA１とおいてCA１、ΔCA１に値を代入するものとする。
まず、図７において、ｓ１ステップにて、エンジンが作動中か如何かを確認し、作動中ならばｓ２ステップへ、停止しているならばｓ３ステップへ進む。
エンジンが停止している場合、スロットルを介して吸気流量がスロットル下流容積にたまるので、スロットル下流圧力が大気圧まで回復する。よって、ｓ３ステップでは、スロットル上流圧力が略大気圧なので「P2_old＝P1」を実施したあと、吸入空気量算出フロー１を終了し、次のトリガーを受けるまで待機する。
ｓ１ステップからｓ２ステップに進んだ場合、エンジンコントロールユニット８からクランク角、エンジン回転数、スロットルアクチュエータ６からスロットル開度を読み込み、ｓ４ステップへ進む。
【００４５】
ｓ４ステップでは、吸気弁のバルブタイミングマップ（図１５）を参照することにより、現時点（クランク角CA）で吸気弁が閉じているか否かを判定する（以下、吸気弁が開き始める時点をIVO、吸気弁が閉じきった時点をIVCと称す）。
吸気弁が閉じている場合はｓ５ステップへ進み、吸気弁が開いている場合はｓ１２ステップへ進む。
ｓ５ステップへ進んだ場合、ｓ４ステップと同様にして前サイクル（＝CA−ΔCA）で吸気弁が閉じていたか如何かを判定する。
閉じていればｓ６ステップへ、開いていればｓ８ステップへ進む。
ｓ６ステップに進んだ場合、ｓ７ステップまでで吸気弁閉モデルを使ってリアルタイム推定制御により推定下流圧を算出する。
まずｓ６ステップにて、ΔCA１＝ΔCAとCA１＝CAを実施して、ｓ７ステップに進む。
ｓ７ステップでは、吸気弁閉モデル計算を実施する。
【００４６】
吸気弁閉モデル計算は、図１０に示しているとおり、ｓ２７〜ｓ３２ステップで構成される。
まず、ｓ２７ステップでエンジン回転数とΔCA１から時間Ｓを算出する。その後、ｓ２８ステップで体積項Ｖ＝Ｖ2を実施し、ｓ２９ステップへ進む。
ｓ２９ステップでは、（Ｐ2_old/Ｐ1）と速度項マップから速度項Ｈを算出、ｓ３０ステップではスロットル開度と面積項マップから面積項Ｄを算出して、ｓ３１ステップへ進む。
ｓ３１ステップでは、式（８）からCA１での推定下流圧を算出する。その後、ｓ３２ステップで、P2_old＝Ｐ2_new  を実施して、ｓ２１ステップへ進む。
【００４７】
前サイクル（＝CA−ΔCA）で吸気弁が開いていて現時点（＝CA）で吸気弁が閉じている、つまりｓ５ステップからｓ８ステップ進んだ場合は、まずｓ９ステップまでで吸気弁開モデルを使ってリアルタイム推定制御によりIVCでの推定下流圧及び推定筒内圧力を算出する。
それから、ｓ１０ステップからｓ１１ステップを経てｓ７ステップまでで、リアルタイム推定制御によりIVC以降の推定下流圧を算出する。
ｓ８ステップでは、IVCでの推定下流圧及び推定筒内圧力を算出するためにΔCA１＝IVC−（CA−ΔCA）とCA１＝IVCを実施して、ｓ９ステップに進む。
【００４８】
ｓ９ステップでは、吸気弁開モデル計算を実施する。吸気弁閉モデル計算は図１１に示しているとおりｓ３３〜ｓ４１ステップで構成される。
まず、ｓ３３ステップで、エンジン回転数とΔCA１から時間項Ｓを算出する。
その後、ｓ３４ステップでCA１と筒内容積マップからCA１での筒内容積Ｖ3_newを算出して、体積項Ｖを算出する。
ｓ３５ステップでは、式（１０）を使用して吸気弁開モデルでCA１での（スロットルからの流量がないと仮定したときの）推定下流圧及び推定筒内圧力を算出する。
ｓ３６ステップでは、P2_old＝Ｐ2_newを実施、ｓ３７ステップでは、（Ｐ2_old/Ｐ1）と速度項マップから速度項Ｈを算出、ｓ３８ステップでは、スロットル開度と面積項マップから面積項Ｄを算出して、ｓ３９ステップへ進む。
ｓ３９ステップでは、式（８）からCA１での推定下流圧及び推定筒内圧力を算出する。
その後、ｓ４０ステップで、Ｖ3_old=Ｖ3_newを実施、ｓ４１ステップで、P2_old＝Ｐ2_newを実施してｓ１０ステップへ進む。
【００４９】
ｓ１０ステップでは、所定時期Aの算出を実施する。これは、エンジン回転数と所定時期Aマップ（図１９：エンジン回転数をパラメータとしたマップ）から算出される。
なお、図１９から分かるとおり、所定時期Aは、内燃機関回転数が増加するにつれて、推定処理時間確保のため予測推定制御の開始が早まる方へ所定周期ΔCAずつシフトさせるようにしている。所定時期Aを算出後、ｓ１１ステップへ進む。
ｓ１１ステップでは、ΔCA１＝CA−IVCとCA1＝CAを実施し、IVC以降の推定下流圧算出に備える。
その後、ｓ７ステップで、吸気弁閉モデル計算を実施してCA１での推定下流圧を算出して、ｓ２１ステップへ進む。
【００５０】
現時点（＝CA）で吸気弁が開いている、つまりｓ４ステップからｓ１２ステップへ進んだ場合、まずｓ１２ステップにて、前サイクル（＝CA−ΔCA）ですでに吸気弁が開いていたか否かを判定する。
開いていればｓ１３ステップへ進み、閉じていればｓ１５ステップへ進む。
ｓ１３ステップへ進んだ場合ΔCA１＝ΔCAとCA1＝CAを実施し、ｓ１４ステップでは、ｓ９ステップで説明した吸気弁開モデル計算を実施して、CA１での推定下流圧及び推定筒内圧力を算出後、ｓ２１ステップへ進む。
前サイクル（＝CA−ΔCA）で吸気弁が閉じていて現時点（＝CA）で吸気弁が開いている、つまりｓ１２ステップからｓ１５ステップへ進んだ場合、ｓ１６ステップまででIVOでの推定下流圧を算出する。そして、ｓ１７〜ｓ２０ステップを経てｓ１４ステップまででIVO以降の推定下流圧及び推定筒内圧力を算出する。
【００５１】
まず、ｓ１５ステップで、IVOでの推定下流圧を算出するためにΔCA１＝IVO−（CA−ΔCA）とCA１＝IVOを実施して、ｓ１６ステップに進む。
ｓ１６ステップでは、ｓ７ステップで説明した吸気弁閉モデル計算を実施してIVOでの推定下流圧を算出する。
ｓ１７ステップでは、IVOと筒内容積マップからIVOでの筒内容積Ｖ3_newを算出する。
ｓ１８ステップでは、IVOでのスロットル下流圧力と筒内圧力が平衡したときの圧力を推定する。これは式（９）より算出される。
その後はｓ１９ステップで、P2_old＝Ｐ2_newを実施、ｓ２０ステップでΔCA１＝ΔCAとCA1＝CAを実施した上で、ｓ１４ステップにて吸気弁開モデル計算を実施して、CA１での推定下流圧及び推定筒内圧力を算出する。
その後、ｓ２１ステップへ進む。
【００５２】
ｓ２１ステップから以降は、予測推定制御の実施及び「スロットル開度固定制御の開始、終了」をおこなう。
まず、ｓ２１ステップにて、CAが所定時期Aであるか否かを判定することで、予測推定制御を実施するか否かを判定する。
CA＝所定時期Aであれば、スロットル開度固定制御の開始及び予測推定制御を実施するためにｓ２３ステップに進み、そうでなければｓ２２ステップへ進む。
【００５３】
ｓ２３ステップに進んだ場合、スロットル開度固定制御を開始し、ｓ２４ステップへ進む。
ｓ２４ステップでは、予測推定制御による燃料制御用吸入空気量算出を実施する。
これは、図１２〜図１４に示されるように、ｓ４２〜ｓ６３ステップで構成される。
まず、ｓ４２、ｓ４３ステップで、予測推定制御の前準備をする。
ｓ４４〜ｓ６１ステップで、予測推定制御によりIVCでの予測推定下流圧及び予測推定筒内圧力（＝燃料制御用下流圧及び燃料制御用筒内圧力）を算出する。
ｓ６２ステップで、燃料制御用筒内圧力から燃料制御用吸入空気量を算出し、ｓ６３ステップを経て吸入空気量算出フロー１を終了する。
【００５４】
ｓ４２ステップでは、CA’＝CAを実施する。CA’は予測推定制御を実施する際に使用するクランク角である。そしてｓ４３ステップで、Ｐ2_A=P2_oldを実施して現時点（＝所定時期A）での推定下流圧を保存した上でｓ４４ステップに進む。
ｓ４４〜ｓ６１ステップは、CA’がIVCに達するまでループする制御である。
まず、ｓ４５ステップでCA’＝ CA’＋ΔCAを実施してCA’をΔCA分進める。
ｓ４６〜ｓ６０ステップは、フローチャートを見比べて分かるとおり、CAがCA’となっていることを除いて基本的にｓ４〜ｓ２０ステップと同じである。
それぞれは、下記のとおり対応するので詳しい説明は省略する。
「ｓ４〜７ステップ（前サイクル（＝CA−ΔCA）で吸気弁が閉じていて現時点（＝CA）で吸気弁が閉じている状態）」と「ｓ４６〜４９ステップ」
「ｓ４、ｓ１２〜ｓ１４ステップ（前サイクル（＝CA−ΔCA）で吸気弁が開いていて現時点（＝CA）で吸気弁が開いている状態）」と「ｓ４６、ｓ５２〜ｓ５４ステップ」
「ｓ４、ｓ１２、ｓ１５〜ｓ２０を経てｓ１４ステップ（前サイクル（＝CA−ΔCA）で吸気弁が閉じていて現時点（＝CA）で吸気弁が開いている状態）」と「ｓ４６、ｓ５２、ｓ５５〜ｓ６０を経てｓ５４ステップ」
【００５５】
なお「ｓ４、ｓ５、ｓ８〜ｓ１１ステップを経てｓ７ステップ（前サイクル（＝CA−ΔCA）で吸気弁が開いていて現時点（＝CA）で吸気弁が閉じている状態）」に関しては、予測推定制御でIVC以降の予測推定下流圧を算出する必要はないため、「ｓ４、ｓ５、ｓ８〜ｓ１１ステップを経てｓ７ステップ」のうちのｓ７、ｓ１０、ｓ１１ステップにあたるステップを省いた「ｓ４、ｓ５、ｓ８、ｓ９ステップ」と「ｓ４６、ｓ４７、ｓ５０、ｓ５１ステップ」が対応する。
【００５６】
ｓ４４〜６１ステップのループ制御を実施して、IVCでの燃料制御用下流圧及び燃料制御用筒内圧力を算出した後、ｓ６２ステップへ進む。
ｓ６２ステップでは、燃料制御用筒内圧力とIVCでの筒内容積と吸入空気温度から気体の状態方程式を使って燃料制御用吸入空気量を算出する。
そして、算出した燃料制御用吸入空気量をエンジンコントロールユニット８へ送信した後、ｓ６３ステップへ進む。
ｓ６３ステップでは、P2_old=Ｐ2_Aを実施して、次のトリガーを受け取った後に行うリアルタイム推定制御に備える。
ｓ６３ステップを処理後、吸入空気量算出フロー１を終了し、次のトリガーを受け取るまで待機する。
【００５７】
ｓ２１ステップで、CAが所定時期Aであるか否かを判定し、CA＝所定時期Aではないのでｓ２２ステップへ進む場合、ｓ２２ステップでは、スロットル開度固定制御を実施中か否かの判定をして、スロットル開度固定制御を実施していなければ、吸入空気量算出フロー１を終了し次のトリガーを受け取るまで待機する。
そして、スロットル開度固定制御を実施中ならば、ｓ２５ステップへ進む。
【００５８】
ｓ２５ステップでは、スロットル開度固定制御の終了判定を実施する。
スロットル開度固定制御は、CAがIVCに到達するまで実施されるので、CAがIVCに到達したならばｓ２６ステップへ進み、スロットル開度固定制御を終了した上、で吸入空気量算出フロー１を終了し次のトリガーを受け取るまで待機する。
また、到達していないならばそのまま吸入空気量算出フロー１を終了し次のトリガーを受け取るまで待機する。
【００５９】
以上の処理をエンジン動作中に気筒毎に具備されたスロットルコントロールユニット７で実施することにより、エアフローセンサや圧力センサを具備しない実施の形態１において、所定時期Aから燃料噴射を開始する時期までに、クランク角に先駆けて当該気筒の燃料制御用吸入空気量を予測推定する際に、図２３で示したように、所定時期Aから吸気弁が閉じきる時点までの間でスロットル開度固定制御により実スロットル開度は固定される。
前記制御により、予測推定を開始する時期から吸気弁が閉じきる時点までの間の実際のスロットル流路面積が変化しないので、推定される当該気筒への燃料制御用吸入空気量の精度が増して高精度な燃料噴射制御を実施することができる。
【００６０】
そして、この発明の実施の形態１によれば、従来技術のようにスロットル部、吸気弁、排気弁の計３箇所の通過流量計算を実施するのではなく、スロットル部通過流量のみを計算してスロットル下流圧力、筒内圧力、吸入空気量を推定することで計算負荷を小さくすることが可能である。
【００６１】
また、上述の実施の形態１では、スロットルコントロールユニット７で吸入空気量の推定を実施し、エンジンコントロールユニット８で燃料量演算を実施したシステムを示したが、当然のことながら、これらの機能をエンジンコントロールユニット８に統合して、吸入空気量の推定をエンジンコントロールユニット８で実施してもよい。
【００６２】
実施の形態２．
実施の形態１では、所定時期Aから吸気弁が閉じきる時点までの間でスロットル開度を固定すべく制御した上で、スロットル下流圧力を検出するセンサを設置せず、リアルタイム推定制御により所定時期Aでのスロットル下流圧力を推定するものについて説明した。
実施の形態２では、所定時期Aから吸気弁が閉じきる時点までの間でスロットル開度を固定すべく制御した上で、所定時期Aでのスロットル下流圧力を圧力センサにより検出するものである。
つまり、圧力センサにより検出した所定時期Aでのスロットル下流圧力を基に、実施の形態１でも実施した予測推定制御を実施することで、燃料制御用吸入空気量の推定を行う。また、実施の形態１と同様に実施の形態２でも、推定下流圧や燃料制御用吸入空気量の推定において、計算負荷を従来技術よりも小さくするため、吸気弁閉モデルと吸気弁開モデルを使用することにより、従来技術のようにスロットル部、吸気弁部、排気弁部の３ヶ所の通過流量を計算するのではなく、スロットル部のみの通過流量を計算するようにする。そしてまた、実施の形態２では、予測推定制御の際に使用するスロットル上流圧力と吸入空気温度をセンサ値で補正する制御も合わせて実施する。
以下、図に基づいて、実施の形態２について説明する。
【００６３】
図２０は、この発明の実施の形態２の全体構成図を示すものである。なお、図中、図４との同一符号および同一名称は、同一部分を示すものとする。
図２０において、この実施の形態２の内燃機関用制御装置も実施の形態１と同じ多連スロットルシステムであり、代表的に第１気筒のみ示したが、エンジンの第２〜４気筒も実施の形態１と同様に構成されている。
図２０と実施の形態１の図４を見比べて分かるとおり、両者の違いは、各スロットル下流部９にそれぞれ圧力センサ１１が具備されていることと、エアクリーナー１６とスロットル弁１の間の吸気通路内に、大気圧センサ１４と温度センサ１５が設置されていることと、上記センサ値が各スロットルコントロールユニット１２及びエンジンコントロールユニット１３に入力されることである。
また実施の形態１と同様に、実施形態２でも使用する吸気弁閉モデルと吸気弁開モデルに関しては、構成、式など実施の形態１と同様のため説明は省略する。
【００６４】
次にスロットルコントロールユニット１２で行われる吸入空気量推定フロー２のフローチャートについて説明する。
図２１は、実施の形態２において実施する吸入空気推定フロー２のフローチャートを示している。
吸入空気量推定フロー２では、実施の形態２が実施の形態１と同様に、各スロットル弁１が個別制御の多連スロットルシステムであることから、図５、図６の吸気弁閉モデル、吸気弁開モデルを使用することとする。また、実施の形態１と同様に、スロットルコントロールユニット１２にクランク角をパラメータとした吸気弁のバルブタイミングマップ（図１５）を組み込んでおく。
【００６５】
吸入空気量推定フロー２は、クランク角基準の所定周期ΔCA毎にエンジンコントロールユニット１３からスロットルコントロールユニット１２へ送られるトリガーを受けたときに実施し、予測推定制御から予測推定下流圧及び予測推定筒内圧力と燃料制御用吸入空気量の推定、そして、所定時期Aから吸気弁が閉じきる時点までの間でスロットル開度固定制御を実施する。
吸入空気量推定フロー２は、予測推定制御を実施する制御ロジック（ｓ２４ステップ（実施形態１の図１２〜図１４））と、スロットル開度固定制御の開始、終了をおこなう制御ロジック（ｓ２３、ｓ２６ステップ）から構成される。
吸入空気量推定フロー２での予測推定制御は、吸入空気量推定フロー１と同様に、実施の形態１で示した式（８）〜（１０）と気体の状態方程式及び各種マップ（図１５、図１６、図１８、図１９）を使用して予測推定下流圧や燃料制御用吸入空気量等を算出する。
【００６６】
なお、式（８）の速度項を算出するために使用する速度項マップに関しては、図２２に示す速度項マップを使用する。これは、実施の形態1のようにスロットル上流圧力Ｐ1と吸入空気温度Ｔ1を定数として取り扱うのではなく、センサ値を基にスロットル上流圧力Ｐ1と吸入空気温度Ｔ1を補正するので、Ｐ1及びＴ1も速度項Ｈのパラメータとして取り扱うことが必要となるからである。
図２２の速度項マップは、式（８）において、P2_oldとスロットル上流圧力Ｐ1の比「Ｐ2_old/Ｐ1」と、スロットル上流圧力Ｐ1の二乗と吸入空気温度Ｔ1の比「Ｐ12/Ｔ1」をパラメータとした３次元マップである。図２２の速度項マップはＰ12/Ｔ1を固定パラメータとしてみた場合（図２２のY−Y’軸）は、実施の形態１の図１７と同様の傾向となり、Ｐ2_old/Ｐ1を固定パラメータとしてみた場合（図２２のX−X’軸）は比例増加となる。
また、スロットル開度固定制御は一旦開始すると、ｓ２６ステップでスロットル開度固定制御を終了するまでスロットル開度を固定すべく制御する。
【００６７】
以下、ステップ毎に説明する。なお、図２１のｓ１、ｓ１０、ｓ２１〜ｓ２６ステップに関しては、実施の形態１のｓ１、ｓ１０、ｓ２１〜ｓ２６ステップと同一処理を実施する。
エンジンコントロールユニット１３からトリガーを受けた後、まずｓ１ステップにてエンジンが作動中か如何かを確認し、作動中ならばｓｓ１ステップへ、停止しているならば吸入空気量算出フロー２を終了して次のトリガーを受けるまで待機する。
ｓｓ１ステップでは、エンジンコントロールユニット１３からクランク角、エンジン回転数、大気圧（スロットル上流圧力Ｐ1に代入）、吸入空気温度、スロットルアクチュエータ６からスロットル開度、圧力センサ１１からスロットル下流圧力を読み込み、ｓ２１ステップへ進む。
ｓ２１ステップでは、上述のとおり実施の形態１のｓ２１ステップと同一の処理を実施して、クランク角CAが所定時期Aではないならばｓ２２ステップへ進み、CAが所定時期Aならばスロットル開度固定制御及び予測推定制御を実施するためｓ２３ステップへ進む。
【００６８】
ｓ２２ステップに進んだ場合、以降は実施の形態１と同様にして、まずｓ２２ステップでスロットル開度固定制御を実施中か否かを判定し、スロットル開度固定制御を実施していないならば、そのまま吸入空気量算出フロー２を終了して次のトリガーを受けるまで待機、スロットル開度固定制御を実施中ならば、ｓ２５ステップで、CAがIVCに到達したか否かを判定する。
IVCに到達したならば、ｓ２６ステップで、スロットル開度固定制御を終了後、吸入空気量算出フロー２を終了して次のトリガーを受けるまで待機する。
また、IVCに到達していないならば、そのまま吸入空気量算出フロー２を終了して次のトリガーを受けるまで待機する。
【００６９】
ｓ２１ステップにてCAが所定時期Aでありｓ２３ステップへ進んだ場合、実施の形態１と同様にして、スロットル開度固定制御を開始してｓ２４ステップへ進む。
ｓ２４ステップでは、実施の形態１で説明した図１２〜図１４（ｓ４２〜６３ステップ）に示される予測推定制御による燃料制御用吸入空気量算出を実施する。
なお、予測推定制御による燃料制御用吸入空気量算出に際し、式（８）で使用する速度項Ｈを算出するために使用するマップは、図２２に記載の速度項マップである。
ｓ２４ステップで燃料制御用吸入空気量を算出し、エンジンコントロールユニット１３に送信した後にｓ１０ステップへ進む。
ｓ１０ステップでは、これも上述のとおり実施の形態１のｓ１０ステップと同一の処理を実施して、所定時期Aを算出してエンジンコントロールユニット１３に送信する。
ｓ１０ステップ処理後、吸入空気量算出フロー２を終了し次のトリガーを受け取るまで待機する。
【００７０】
以上の処理をエンジン動作中に気筒毎に具備されたスロットルコントロールユニット７で実施することにより、圧力センサ１１を使用した燃料制御用吸入空気量の推定を実施することができる。
【００７１】
この発明の実施の形態２の内燃機関用制御装置によれば、実施の形態１と比較して、気筒毎に圧力センサ１１を具備しているためコスト高となる。
しかし、吸入空気量推定フロー１と吸入空気量推定フロー２を見比べて分かるように、実施の形態２では、より簡単な制御ロジックで燃料制御用吸入空気量の推定を実施することができる。
【００７２】
そして、所定時期Aでのスロットル下流圧力を圧力センサ１１で検出し、また、スロットル弁上流に大気圧センサと温度センサを設置して一定期間毎に大気圧と吸入空気温度を補正するので、実施の形態１よりもより高精度な燃料制御用吸入空気量の推定を実施することができるものである。
【００７３】
なお、大気圧センサと温度センサによる大気圧と吸入空気温度補正は、スロットル弁上流での大気圧センサと温度センサを設置し実施の形態２と同様の補正制御を組み込むことにより、実施の形態１でも実施可能なことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】従来技術での４気筒エンジンにおける、燃料噴射を開始する時期と参照する吸入空気量の関係を示した各気筒の行程表である。
【図２】過渡時における「燃料量算出で使用する吸入空気量」と「実際の吸入空気量」の関係を示した図である。
【図３】実際のスロットル下流圧力と推定下流圧と予測推定下流圧の関係を示した図である。
【図４】この発明の実施の形態１による内燃機関用制御装置の全体構成図である。
【図５】この発明の実施の形態１における吸気弁閉モデルを表した図である。
【図６】この発明の実施の形態１における吸気弁開モデルを表した図である。
【図７】この発明の実施の形態１における吸入空気量推定フロー１のフローチャートである。
【図８】この発明の実施の形態１における吸入空気量推定フロー１の部分フローチャートである。
【図９】この発明の実施の形態１における吸入空気量推定フロー１の部分フローチャートである。
【図１０】この発明の実施の形態１における吸入空気量推定フロー１の部分フローチャートである。
【図１１】この発明の実施の形態１における吸入空気量推定フロー１の部分フローチャートである。
【図１２】この発明の実施の形態１における吸入空気量推定フロー１の部分フローチャートである。
【図１３】この発明の実施の形態１における吸入空気量推定フロー１の部分フローチャートである。
【図１４】この発明の実施の形態１における吸入空気量推定フロー１の部分フローチャートである。
【図１５】この発明の実施の形態１、２における吸気弁のバルブタイミングマップである。
【図１６】この発明の実施の形態１、２における面積項マップである。
【図１７】この発明の実施の形態１における速度項マップである。
【図１８】この発明の実施の形態１、２における筒内容積マップである。
【図１９】この発明の実施の形態１、２における所定時期Aマップである。
【図２０】この発明の実施の形態２による内燃機関用制御装置の全体構成図である。
【図２１】この発明の実施の形態２における、吸入空気量推定フロー２のフローチャートである。
【図２２】この発明の実施の形態２における速度項マップである。
【図２３】この発明における目標スロットル開度と実スロットル開度の関係を示すイメージ図である。
【符号の説明】
【００７５】
１：スロットル弁  ２：燃料噴射弁  ３：吸気弁  ４：排気弁  ５：クランク角センサ
６：スロットルアクチュエータ  ７、１２：スロットルコントロールユニット
８、１３：エンジンコントロールユニット  ９：スロットル下流部  １０：シリンダ
１１：圧力センサ  １４：大気圧センサ  １５：温度センサ  １６：エアクリーナ−
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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