(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制御を実施する。【解決手段】内燃機関の各気筒の吸気弁３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１を配設する多連スロットルシステムの内燃機関用制御装置であって、吸入空気量制御手段１の上流から吸気弁３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１の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し、吸入空気量制御手段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、吸気弁が閉じきった時点の筒内圧力及び筒内に吸引された吸入空気量を推定する。【選択図】図４
2007046542.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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備え、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、クランク角に先駆けて、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の筒内圧力及び筒内に吸引された吸入空気量を推定することを特徴とする内燃機関用制御装置
【請求項２】
内燃機関の燃料噴射量を算出するため燃料噴射を開始する時期までに吸気弁が閉じきった時点の筒内に吸引された吸入空気量を推定する際に、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吸気弁が閉じきった時点の筒内圧力とし、前記吸気弁が閉じきった時点の筒内圧力と筒内容積から、吸気弁が閉じきった時点の筒内に吸引された吸入空気量を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】
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２に記載の内燃機関用制御装置
【請求項４】
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３に記載の内燃機関用制御装置
【請求項５】
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多連スロットルシステムの内燃機関用制御装置であって、吸入空気量制御手段の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の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４のいずれかに記載の内燃機関用制御装置
【請求項６】
内燃機関の全吸気管が集合する箇所に吸入空気量制御手段を配設する集合スロットルシステムの内燃機関用制御装置であって、吸入空気量制御手段の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４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〜請求項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。）に示されるような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ものであるので、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通りである。
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から分かるように、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を基に燃料制御することができない。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】
この発明は、上記のような従来装置の問題点を解消するためになされたもので、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。
【０００８】
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、吸入空気量を推定することで、計算負荷を小さくすることが可能な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】
【０００９】
この発明に係わる内燃機関用制御装置は、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備え、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、クランク角に先駆けて、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の筒内圧力及び筒内に吸引された吸入空気量を推定するよう構成したものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明の内燃機関用制御装置によれば、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できるため、前記吸入空気量を基に、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。
【００１１】
また、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推定して吸入空気量を推定する計算モデルを使用ことで、吸入空気量を推定する際の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】
【００１２】
この発明では、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。
【００１３】
【数１】
2007046542.tif 000003
【００１４】
つまり、任意のクランク角CA―△CA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った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。
【００１５】
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。
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。
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、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。
【００１６】
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。
なお、各気筒の吸気管が集合する通路内にスロットルを設置して内燃機関の吸入空気量を制御する一般的な集合部スロットルシステムでは、スロットル上流から容積変化を考慮した各筒内までの吸気通路をモデル化した集合部スロットルシステムモデルを使用する。
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。
【００１７】
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おける本発明の適用の一例である。実施の形態１では、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。
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。
【００１８】
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。
図４は、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の一例を示す概略図である。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。
図４において、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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
ところで、従来の技術では、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、吸気弁開モデルについて、図５、図６を参照して説明する。
【００２２】
図５において、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。
図５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。
【００２３】
【数２】
2007046542.tif 000004
【００２４】
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。
【００２５】
図６の吸気弁開モデルは、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。
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。
【００２６】
【数３】
2007046542.tif 000005
【００２７】
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ー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。
【００２８】
【数４】
2007046542.tif 000006
【００２９】
上記式（６）、（７）は前出の式（１）、（２）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をする。
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。
【００３０】
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。
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、そして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を推定する。
【００３１】
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））から構成される。
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、△CA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。
【００３２】
【数５】
2007046542.tif 000007
【００３３】
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。
【００３４】
【数６】
2007046542.tif 000008
【００３５】
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、△CA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。
【００３６】
【数７】
2007046542.tif 000009
【００３７】
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。
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△CA１とおいてCA１、△CA１に値を代入するものとする。
【００３８】
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。そこで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。
【００３９】
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。
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（図８）へ進む。
【００４０】
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−△CA）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。
【００４１】
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、△CA１＝△CA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。吸気弁閉モデル計算は図１０に示している通りｓ２３〜２８ステップで構成される。
まず、ｓ２３ステップでエンジン回転数と△CA１から時間項Ｓを算出する。その後、ｓ２４ステップで体積項Ｖ＝Ｖ２を実施し、ｓ２５ステップへ進む。
ｓ２５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、ｓ２６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、ｓ２７ステップへ進む。
ｓ２７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、ｓ２８ステップでＰ２_old＝Ｐ２_newを実施して、ｓ２１ステップへ進む。
【００４２】
前サイクル（＝CA−△CA）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△CA１＝IVC−（CA−△CA）とCA１＝IVCを実施して、ｓ９ステップに進む。
【００４３】
ｓ９ステップでは、吸気弁開モデル計算を実施する。吸気弁開モデル計算は図１１に示している通り、ｓ２９〜３７ステップで構成される。
まず、ｓ２９ステップでエンジン回転数と△CA１から時間項Ｓを算出する。
その後、ｓ３０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。
ｓ３１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。
ｓ３２ステップでは、Ｐ２_old=Ｐ２_newを実施、ｓ３３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、ｓ３４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、ｓ３５ステップへ進む。
ｓ３５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、ｓ３６ステップでＰ３_old=Ｐ３_newを実施、ｓ３７ステップでＰ２_old=Ｐ２_newを実施してｓ１０ステップへ進む。
【００４４】
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△CA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、△CA１＝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。
【００４５】
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−△CA）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、△CA１＝△CA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。
【００４６】
前サイクル（＝CA−△CA）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。
まず、ｓ１５ステップでIVOでの推定下流圧を算出するために、△CA１＝IVO−（CA−△CA）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△CA１＝△CA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。
【００４７】
ｓ２１ステップから以降は予測推定制御を実施する。
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であれば予測推定制御を実施するためにｓ２２ステップに進み、そうで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るまで待機する。
【００４８】
ｓ２２ステップに進んだ場合、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、ｓ３８〜ｓ５９ステップで構成される。
まずｓ３８、ｓ３９ステップで予測推定制御の前準備をする。ｓ４０〜ｓ５７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。ｓ５８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、ｓ５９ステップを経て吸入空気量算出フロー１を終了する。
【００４９】
ｓ３８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ｓ３９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、ｓ４０ステップに進む。
ｓ４０〜ｓ５７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、ｓ４１ステップでCA’＝ CA’＋△CAを実施してCA’を△CA分進める。
ｓ４２〜ｓ５６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〜ｓ７ステップ（前サイクル（＝CA−△CA）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「ｓ４２〜ｓ４５ステップ」
「ｓ４、ｓ１２〜ｓ１４ステップ（前サイクル（＝CA−△CA）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「ｓ４２、ｓ４８〜ｓ５０ステップ」
「ｓ４、ｓ１２、ｓ１５〜ｓ２０を経てｓ１４ステップ（前サイクル（＝CA−△CA）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「ｓ４２、ｓ４８、ｓ５１〜ｓ５６を経てｓ５０ステップ」
なお、「ｓ４、ｓ５、ｓ８〜ｓ１１ステップを経てｓ７ステップ（前サイクル（＝CA−△CA）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「ｓ４２、ｓ４３、ｓ４６、ｓ４７ステップ」が対応する。
【００５０】
ｓ４０〜ｓ５７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、ｓ５８ステップへ進む。
ｓ５８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、ｓ５９ステップへ進む。
ｓ５９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。ｓ５９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。
【００５１】
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推定することで、推定した当該気筒への燃料制御用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ことができる。
【００５２】
そして、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。
【００５３】
また、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。
【００５４】
実施の形態２．
実施の形態１では、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した。
実施の形態２では、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。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。
【００５５】
図２０に、実施の形態２の全体構成図を示す。なお、図中、図４との同一符号は、同一あるいは相当部分を示すものとする。
図２０は、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気筒も同様に構成されている。
図２０と実施の形態１の全体構成図である図４を見比べて分かるとおり、両者の違いは、スロットル下流部９に圧力センサ１１が具備されているか否かである。
図２０の圧力センサ１１は、各スロットル下流部９に具備され、各スロットルコントロールユニット７へスロットル下流圧力検出信号を送信するものとする。
また実施の形態１と同様に、実施の形態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。
【００５６】
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７にスロットル上流圧力P1の値、吸入空気温度T1の値、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）を組み込んでおく。
吸入空気量推定フロー２は、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へクランク角が所定周期A（：所定時期Aマップ（図１９）から算出）に到達した時点で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を推定する。
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のみで構成される。
つまり、吸入空気量推定フロー１と同様に吸入空気量推定フロー２内でも、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。
【００５７】
以下、ステップ毎に説明する。なお、図２１において、ｓ１０ステップとｓ２２ステップに関しては、実施の形態１のｓ１０ステップとｓ２２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８からトリガーを受けた後、まずｓｓ１ステップにて、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、圧力センサ１１からスロットル下流圧力を読み込み、ｓｓ２２ステップへ進む。
ｓ２２ステップでは、上述のとおり実施の形態１のｓ２２ステップと同一の処理（つまり、ｓ３８〜ｓ５９ステップと同一の処理）を実施して、燃料制御用吸入空気量を算出する。
その後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８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。
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。
【００５８】
実施の形態２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。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。
【００５９】
実施の形態３．
実施の形態１、２では多連スロットルシステムにおけるこの発明の説明を行った。
実施の形態３では、集合部スロットルシステムにおけるこの発明の説明を行う。
同時に、実施の形態１、２では適用しなかった、大気圧補正、吸入空気温度補正を実施の形態３に組み組み、説明を行う。
実施の形態３では、実施の形態１と同様に、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した上で、予測推定制御によってクランク角に先駆けて燃料噴射を開始する時期までに燃料制御用吸入空気量の推定を行う。
また、実施の形態１、２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、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した。
実施の形態３では、スロットル上流から容積変化を考慮した各筒内までの吸気通路をモデル化した集合部スロットルシステムモデルを使用して、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して計算負荷を小さくするよう構成している。
実施の形態１、２で使用した吸気弁閉モデル、吸気弁開モデルと異なる吸入空気量推定モデルを使用するのは、集合部スロットルシステムでは、スロットル下流部で各気筒がスロットルで遮蔽されることなく導通しているので、常時いずれかの少なくとも１つの気筒の吸気弁が開いており、さらに２つ以上の気筒の吸気弁が開いている場合では、吸気弁が開いているすべての気筒の筒内容積を考慮する必要があるからである。
また実施の形態３では、リアルタイム推定制御、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。
【００６０】
以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態３について詳細に説明する。
図２２は、実施の形態３の全体構成図である。図２２の内燃機関用制御装置は集合部スロットルシステムであり、一例として４気筒エンジンとした。
気筒部分は、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。なお、図中、図４、図２０との同一の名前かつ同一の符号を持つ構成要素は、図４、図２０の構成要素と同一ものを示す。
【００６１】
図２２において、エンジンには、吸気量を制限するスロットル弁１、気筒毎に燃料噴射弁２と吸気弁３と排気弁４が、そして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１２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TPS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１２へ送信する。
スロットルコントロールユニット１２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１３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、大気圧信号、吸入空気温度信号が入力される。
そして、スロットルコントロールユニット１２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１３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１２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、エンジン回転数検出信号とクランク角信号と大気圧と吸入空気温度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２２において、スロットル下流圧とはスロットル下流部１４の圧力のことである。
【００６２】
エンジンコントロールユニット１３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、各気筒のスロットルコントロールユニット１２から燃料制御用吸入空気量信号、大気圧センサ１５から大気圧検出信号、温度センサ１６から吸入空気温度検出信号が入力される。
なお、大気圧センサ１５と温度センサ１６は、スロットル弁１とエアクリーナー１７の間の吸気通路内に設置するものとする。
そして、エンジンコントロールユニット１３から各気筒の燃料噴射弁２へ燃料噴射制御信号、スロットルコントロールユニット１２へ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、大気圧信号、吸入空気温度信号が出力される。
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１３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。
【００６３】
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、この発明の実施の形態３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、集合部スロットルシステムにおいて、スロットル上流から容積変化を考慮した各筒内までの吸気通路をモデル化した、吸入空気量推定モデルである集合部スロットルシステムモデル（図２３）を使用する。
以下に、実施の形態３で使用する集合部スロットルシステムモデルについて図２３を参照して説明する。
【００６４】
図２３において、集合部スロットルシステムモデルは、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、そしてスロットル部〜吸気弁までのスロットル下流部を経て各筒内までで構成される。
スロットル上流部〜スロットル下流部は、実施の形態１で説明した吸気弁閉モデル及び吸気弁開モデルと同じ構成であり、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から、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。
また、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。
筒内に関しては、個々の筒内の構成は吸気弁開モデルでの筒内の構造と同じく、筒内圧力（P4〜P７）と筒内容積（V4〜V７）と吸入空気温度T１から構成され、筒内容積（V4〜V７）はクランク角に従って変化する。そして筒内圧力（P4〜P７）に関しては、吸気弁が開き始める時点を除いて吸気弁が開いている各気筒の筒内圧力とスロットル下流圧力が平衡しているものとする。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。
【００６５】
ある気筒の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及び吸気弁が開いている各気筒の筒内圧力」と当該気筒の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当該気筒の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「スロットル下流部及び吸気弁が開いている各気筒の筒内」が連通状態となり、「スロットル下流圧力及び吸気弁が開いている各気筒の筒内圧力」と当該気筒の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吸気弁が開いている各気筒の筒内圧力は、気体の状態方程式を基に以下の式から推定される。
【００６６】
【数８】
2007046542.tif 000010
【００６７】
ところで実施の形態１、２で使用した吸気弁開モデルと同様に、各気筒の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、それも考慮する必要がある。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各気筒の筒内容積が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（１２））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（１３）、（１４））する。
【００６８】
【数９】
2007046542.tif 000011
【００６９】
上記式（１３）、（１４）は実施の形態１の式（２）、（３）と同様に、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いる。なお、第１〜４気筒いずれかの吸気弁が開き始める時点では式（１１）で、Ｐ2_OPEN_IVOを推定した上で、それを式（１２）におけるＰ2_OPEN_oldとして単位時間当りスロットル通過流量の推定をする。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吸気弁が開いている各気筒の筒内圧力Ｐ’2_OPEN_oldと、スロットル下流容積Ｖ２と現時点の「吸気弁が開いている各気筒の筒内容積ΣＶk_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吸気弁が開いている各気筒の筒内圧力を推定する。
推定したスロットル下流圧力及び吸気弁が開いている各気筒の筒内圧力は、さらに所定周期後のスロットル下流圧力及び吸気弁が開いている各気筒の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する。
【００７０】
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３について説明する。図２４〜図３１は、吸入空気推定フロー３のフローチャートを示している。
吸入空気量推定フロー３では、上記に記載したとおり図２３の集合部スロットルシステム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１２に、クランク角をパラメータとした各吸気弁のバルブタイミングマップ（図３２（ａ）：吸気弁開閉の判定に使用）を組み込んでおく。
【００７１】
吸入空気量推定フロー３は、クランク角基準の所定周期△CA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、そして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を推定する。
吸入空気量推定フロー３は、予測推定制御を実施する制御ロジック（図２９〜図３１）と、リアルタイム推定制御を実施する制御ロジック（ｓｓｓ１、ｓｓｓ２、ｓｓｓ４〜ｓｓｓ２３ステップの制御ロジック）と、吸入空気温度と大気圧の補正を実施する制御ロジック（ｓｓｓ０ステップ）から構成される。
予測推定制御及びリアルタイム推定制御では、上記式（１１）〜（１４）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３内では、上記式（１３）、（１４）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、△CA間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。
【００７２】
【数１０】
2007046542.tif 000012
【００７３】
また上記式（１１）で説明したように、いずれかの気筒の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及び吸気弁が開いている筒内圧力と当該気筒の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３内では、式（１１）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。
【００７４】
【数１１】
2007046542.tif 000013
【００７５】
さらに式（１２）で示したように、集合部スロットルシステムモデルでスロットル下流圧力及び吸気弁が開いている各気筒の筒内圧力などを算出する際に、△CA間でスロットルからの流量がないと仮定した上で各気筒の筒内容積が変化した後のスロットル下流圧力及び吸気弁が開いている各気筒の筒内圧力を算出する必要がある。
吸入空気量算出フロー３では、各気筒の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下記の式（１７）により算出する。
【００７６】
【数１２】
2007046542.tif 000014
【００７７】
上記の式（１５）〜（１７）を使ってスロットル下流圧力及び吸気弁が開いている各気筒の筒内圧力を推定、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。
【００７８】
以下、ステップ毎に説明する。
なお、吸入空気量算出フロー３内では、式（１５）〜（１７）における現時点のクランク角をCA１、計算周期を△CA１とおいてCA１、△CA１に値を代入するものとする。
図２４において、まずｓｓｓ０ステップで、エンジンコントロールユニット１３から大気圧、吸入空気温度のセンサ値を読み込んで、読み込んだ大気圧のセンサ値をP1に、吸入空気温度のセンサ値をT1に代入する。
ｓｓｓ１ステップでは、エンジンが作動中か如何かを確認し、作動中ならばｓｓｓ２ステップへ、停止しているならばｓｓｓ３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ｓｓｓ３ステップでは、「P2_old＝P1」を実施して、吸入空気量算出フロー３を終了し、次のトリガーを受け取るまで待機する。
【００７９】
ｓｓｓ１ステップからｓｓｓ２ステップに進んだ場合、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、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、ｓｓｓ４ステップへ進む。
ｓｓｓ４ステップでは、各気筒の吸気弁のバルブタイミングマップ（図３２（ａ））を参照することにより、前サイクル（＝CA−△CA）から現時点（＝CA）の間にいずれの気筒もIVCまたはIVOに到達していないかどうかを判定する。
いずれの気筒もIVCまたはIVOに到達していないならばｓｓｓ５ステップ（図２６）へ進み、いずれかの気筒がIVCまたはIVOに到達している場合はｓｓｓ６ステップへ進む。
【００８０】
ｓｓｓ５ステップに進んだ場合、ｓｓｓ５ステップとｓｓｓ２３ステップからリアルタイム推定制御を実施し、CAでの推定下流圧及び吸気弁が開いている各気筒の推定筒内圧力を算出する。
まず、ｓｓｓ５ステップで△CA１＝△CAとCA１＝CAを実施して、ｓｓｓ２３ステップに進む。
ｓｓｓ２３ステップでは、推定下流圧計算を実施する。
推定下流圧計算は図２７で示すとおり、ｓｓｓ３０〜ｓｓｓ４１ステップで構成される。
まず、ｓｓｓ３０ステップで、エンジン回転数と△CA１から時間項Ｓを算出する。
その後、ｓｓｓ３１ステップで、CA１と筒内容積マップからCA１での吸気弁の開いている各気筒（IVCに達した気筒を含む）の筒内容積の和ΣＶk_newを算出してＶnewに代入し、ＶnewとＶ2から体積項Ｖを算出する。
【００８１】
ｓｓｓ３２ステップでは、式（１７）を使用して、CA１での（スロットルからの流量がないと仮定したときの）推定下流圧及び吸気弁が開いている各気筒の推定筒内圧力を算出する。
ｓｓｓ３３ステップでは、Ｐ2_old=Ｐ2_newを実施、ｓｓｓ３４ステップでは、（Ｐ2_old//Ｐ1）と（Ｐ1２/Ｔ1）と速度項マップから速度項Ｈを算出、ｓｓｓ３５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、ｓｓｓ３６ステップへ進む。
ｓｓｓ３６ステップでは、式（１５）からCA１での推定下流圧及び吸気弁が開いている各気筒の推定筒内圧力を算出する。
【００８２】
その後ｓｓｓ３７ステップへ進み、CA１が第１〜４気筒いずれかのIVCまたはIVOであるか否かを各吸気弁のバルブタイミングマップ（図３２（ａ））から判定する。
CA１が第１〜４気筒いずれのIVCまたはIVOでないときはｓｓｓ３８に進み、
Ｖold=Ｖnewを実施、そしてｓｓｓ４１ステップでＰ2_old=Ｐ2_newを実施した後、ｓｓｓ２４ステップへ進む。
ｓｓｓ３７ステップにおいて、CA１が第１〜４気筒いずれかのIVCまたはIVOである場合は、ｓｓｓ３９、ｓｓｓ４０ステップで筒内容積マップを使ってΣＶk_old を算出する。これはＶnewが「吸気弁が開いている各気筒（IVCに達した気筒を含む）の筒内容積の和」であるのに対して、Ｖoldが「吸気弁が開いている各気筒（IVOに達したを含む）の筒内容積の和」と定義が違うため、CA１が第１〜４気筒いずれかのIVCまたはIVOである場合は単純にＶold=Ｖnewと出来ないからである。
よってｓｓｓ３９ステップでCA１と筒内容積マップからCA１での「吸気弁が開いている各気筒（IVCを含む）の筒内容積の和」ΣＶk_newを算出した上で、ｓｓｓ４０ステップでＶold=ΣＶk_newを実施、そしてｓｓｓ４１ステップでＰ2_old=Ｐ2_newを実施した後、ｓｓｓ２４ステップへ進む。
【００８３】
ところで、ｓｓｓ４ステップで前サイクル（＝CA−△CA）から現時点（＝CA）の間にいずれの気筒もIVCまたはIVOに達していないかどうかを判定し、いずれかの気筒がIVCまたはIVOに達しているためｓｓｓ６ステップに進む場合は、ｓｓｓ６〜ｓｓｓ２３ステップで、△CA間をIVCまたはIVO毎に区切って推定下流圧等の算出を実施する。
これは式（１１）〜（１７）のところで記載しているように、例えばIVOでは吸気弁が開き始める気筒の筒内圧力と「スロットル下流圧力及び吸気弁が開いている各気筒の筒内圧力」が平衡したときの圧力を算出する必要があるなどの処理を実施するからである。
【００８４】
まず、ｓｓｓ６ステップで、各気筒の吸気弁のバルブタイミングマップ（図３２（ａ））を参照することにより、到達したいずれかの気筒のIVCまたはIVOのうち早く到達したのはIVOであるか否かを判定する。
IVOの方が早く到達した場合はｓｓｓ７ステップへ進み、IVCの方が早く到達した場合はｓｓｓ１５ステップへ進む。
【００８５】
ｓｓｓ７ステップへ進んだ場合、先に到達したIVO（以後、IVO_Fと称す）での推定下流圧を算出するために、△CA１＝IVO_F−（CA−△CA）とCA１＝IVO_Fを実施して、ｓｓｓ８ステップに進む。
ｓｓｓ８ステップではｓｓｓ２３ステップで説明した推定下流圧計算を実施して、IVO_Fでの推定下流圧及び吸気弁が開いている各気筒の推定筒内圧力を算出して、ｓｓｓ９ステップへ進む。
ｓｓｓ９ステップでは、IVO計算を実施する。
【００８６】
IVO計算は図２８に示すとおり、ｓｓｓ４２、ｓｓｓ４３ステップから構成される。
まずｓｓｓ４２ステップでIVO（ここではIVO_F）での「スロットル下流圧力及び吸気弁が開いている各気筒の筒内圧力」と、吸気弁が開き始める気筒の筒内圧力が平衡したときの圧力を推定する。これは式（１６）より算出される。
その後、ｓｓｓ４３ステップでＰ2_old=Ｐ2_newを実施してｓｓｓ１０ステップへ進む。
【００８７】
ｓｓｓ１０ステップではIVO_Fに到達した後、CAに至るまでにいずれかの気筒がIVCに到達するか否かの判定をｓｓｓ６と同様にして実施する。
いずれかの気筒がIVCに到達する場合にはｓｓｓ１１ステップへ、いずれの気筒もIVCに到達しない場合にはｓｓｓ１４ステップへ進む。  
【００８８】
ｓｓｓ１１ステップへ進んだ場合、IVO_Fより後に到達したIVC（以後、IVC_Lと称す）での推定下流圧等を算出するために、△CA１＝IVC_L−IVO_FとCA１＝IVC_Lを実施して、ｓｓｓ１２ステップに進む。
ｓｓｓ１２ステップでは、ｓｓｓ２３ステップで説明した推定下流圧計算を実施して、IVC_Lでの推定下流圧及び吸気弁が開いている各気筒の推定筒内圧力を算出する。
その後、ｓｓｓ１３ステップで、CAでの推定下流圧等を算出するために、△CA１＝CA−IVC_LとCA１＝CAを実施してｓｓｓ２３ステップに進み、CAでの推定下流圧及び吸気弁が開いている各気筒の推定筒内圧力を算出した後ｓｓｓ２４ステップに進む。
【００８９】
また、IVO_Fに到達した後、CAに至るまでにいずれの気筒のIVCにも到達しない場合、つまりｓｓｓ１０ステップからｓｓｓ１４ステップに進む場合は、ｓｓｓ１４ステップでCAでの推定下流圧等を算出するために、△CA１＝CA−IVO_FとCA１＝CAを実施してｓｓｓ２３ステップに進み、CAでの推定下流圧及び吸気弁が開いている各気筒の推定筒内圧力を算出した後ｓｓｓ２４ステップに進む。
【００９０】
ところで、ｓｓｓ６ステップで、到達したいずれかの気筒のIVCまたはIVOのうち早く到達したのはIVOであるか否かを判定し、IVCの方が早く到達したのでｓｓｓ１５ステップに進む場合は、先に到達したIVC（以後、IVC_Fと称す）での推定下流圧を算出するために、△CA１＝IVC_F−（CA−△CA）とCA１＝IVC_Fを実施して、ｓｓｓ１６ステップに進む。
ｓｓｓ１６ステップではｓｓｓ２３ステップで説明した推定下流圧計算を実施して、IVC_Fでの推定下流圧及び吸気弁が開いている各気筒の推定筒内圧力を算出して、ｓｓｓ１７ステップへ進む。
ｓｓｓ１７ステップではIVC_Fに到達した後、CAに至るまでにいずれかの気筒がIVOに到達するか否かの判定をｓｓｓ６と同様にして実施する。
いずれかの気筒がIVOに到達する場合にはｓｓｓ１８ステップへ、いずれの気筒もIVCに到達しない場合にはｓｓｓ２２ステップへ進む。
【００９１】
ｓｓｓ１８ステップへ進んだ場合、IVC_Fより後に到達したIVO（以後、IVO_Lと称す）での推定下流圧等を算出するために、△CA１＝IVO_L−IVC_FとCA１＝IVO_Lを実施して、ｓｓｓ１９ステップに進む。
ｓｓｓ１９ステップでは、ｓｓｓ２３ステップで説明した推定下流圧計算を実施して、IVO_Lでの推定下流圧及び吸気弁が開いている各気筒の推定筒内圧力を算出し、ｓｓｓ２０ステップへ進む。
ｓｓｓ２０ステップではｓｓｓ９ステップで説明したIVO計算を実施して、IVO（ここではIVO_L）での「スロットル下流圧力及び吸気弁が開いている各気筒の筒内圧力」と吸気弁が開き始める気筒の筒内圧力が平衡したときの圧力を推定する。
その後、ｓｓｓ２１ステップでCAでの推定下流圧等を算出するために、△CA１＝CA−IVO_LとCA１＝CAを実施してｓｓｓ２３ステップに進み、CAでの推定下流圧及び吸気弁が開いている各気筒の推定筒内圧力を算出した後、ｓｓｓ２４ステップに進む。
【００９２】
また、IVC_Fに到達した後、CAに至るまでにいずれの気筒もIVCに到達しない場合、つまり、ｓｓｓ１７ステップからｓｓｓ２２ステップに進む場合は、ｓｓｓ２２ステップでCAでの推定下流圧等を算出するために、△CA１＝CA−IVC_FとCA１＝CAを実施してｓｓｓ２３ステップに進み、CAでの推定下流圧及び吸気弁が開いている各気筒の推定筒内圧力を算出した後ｓｓｓ２４ステップに進む。
以上のｓｓｓ１〜ｓｓｓ２３ステップでリアルタイム推定制御により推定下流圧及び吸気弁が開いている各気筒の推定筒内圧力を算出した。
【００９３】
ｓｓｓ２４〜ｓｓｓ２５ステップでは、予測推定制御の実施判定及び予測推定制御を実施する。
まず、ｓｓｓ２４ステップでは、CAがいずれの気筒の所定時期Aではないか否かを判定する。なお、各気筒の所定時期Aはエンジン回転数と所定時期Aマップ（図３２（ｂ）：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。
図３２（ｂ）から分かるとおり、各気筒の所定時期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△CAずつシフトさせるようにしている。
【００９４】
ｓｓｓ２４ステップにおいて、CAがいずれの気筒の所定時期Aではない場合はｓｓｓ２６ステップへ進み、CAがいずれかの気筒の所定時期Aの場合はｓｓｓ２５ステップへ進む。
ｓｓｓ２４ステップからｓｓｓ２５ステップに進む場合は、ｓｓｓ２５ステップで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２９〜図３１に示されるように、ｓｓｓ４４〜ｓｓｓ７４ステップで構成される。まず、ｓｓｓ４４〜ｓｓｓ４６ステップで、予測推定制御の前準備をする。
ｓｓｓ４７〜ｓｓｓ７１ステップで、予測推定制御により（燃料制御用吸入空気量算出の対象気筒である）当該気筒のIVCでの予測推定下流圧及び吸気弁が開いている各気筒の予測推定筒内圧力（＝燃料制御用下流圧及び燃料制御用筒内圧力）を算出する。
ｓｓｓ７２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、ｓｓｓ７３、ｓｓｓ７４ステップを経て、ｓｓｓ２６ステップへ進む。
【００９５】
まずｓｓｓ４４ステップで、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ｓｓｓ４５ステップで、Ｐ2_A=Ｐ2_oldを、ｓｓｓ４６ステップで、ＶA=Ｖoldを実施して、現時点（＝当該気筒の所定時期A）での「推定下流圧及び吸気弁が開いている各気筒の推定筒内圧力」と「吸気弁が開いている各気筒（IVOに達した気筒を含む）の筒内容積の和」を保存した上で、ｓｓｓ４７ステップに進む。
【００９６】
ｓｓｓ４７〜ｓｓｓ７１ステップは、CA’が当該気筒のIVCに達するまでループする制御である。
まず、ｓｓｓ４８ステップでCA’＝ CA’＋△CAを実施してCA’を△CA分進める。
ｓｓｓ４９〜ｓｓｓ７０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ｓｓｓ４〜ｓｓｓ２３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。
「ｓｓｓ４、ｓｓｓ５、ｓｓｓ２３ステップ（CA−△CAからCAまでの間にいずれの気筒のIVO及びIVCにも到達しない状態）」と「ｓｓｓ４９、ｓｓｓ５０、ｓｓｓ７０ステップ」
「ｓｓｓ４、ｓｓｓ６〜ｓｓｓ１０、ｓｓｓ１４、ｓｓｓ２３ステップ（CA−△CAからCAまでの間に、いずれかの気筒のIVOに到達する状態）」と「ｓｓｓ４９、ｓｓｓ５１〜ｓｓｓ５５、ｓｓｓ６０、ｓｓｓ７０ステップ」
【００９７】
なお、「ｓｓｓ４、ｓｓｓ６〜ｓｓｓ１３、ｓｓｓ２３ステップ（CA−△CAからCAまでの間に、まずいずれかの気筒のIVOに到達した後、いずれかの気筒のIVCに到達する状態）」に関しては、予測推定制御の目的が、当該気筒のIVCでの予測推定下流圧及び吸気弁が開いている各気筒の予測推定筒内圧力を算出することであるため、「ｓｓｓ４、ｓｓｓ６〜ｓｓｓ１３、ｓｓｓ２３ステップ」と「ｓｓｓ４９、ｓｓｓ５１〜ｓｓｓ５７、ｓｓｓ５９、ｓｓｓ７０ステップ」が対応した上で、ｓｓｓ５７ステップ（IVC_Lでの予測推定下流圧及び吸気弁が開いている各気筒の予測推定筒内圧力を算出）のあとにIVC_Lが当該気筒のIVCであるか否かの判定を実施する制御ロジック（ｓｓｓ５８ステップ）を組み込んでいる。
ｓｓｓ５８ステップでは、IVC_Lが当該気筒のIVCでないのならｓｓｓ５９ステップに進み、IVC_Lが当該気筒のIVCならばｓｓｓ７１ステップに進みループを出るようにしている。
【００９８】
同様にして、「ｓｓｓ４、ｓｓｓ６、ｓｓｓ１５〜ｓｓｓ２１、ｓｓｓ２３ステップ（CA−△CAからCAまでの間に、まずいずれかの気筒のIVCに到達した後、いずれかの気筒のIVOに到達する状態）」では「ｓｓｓ４９、ｓｓｓ５１、ｓｓ６１、ｓｓｓ６２、ｓｓｓ６４〜ｓｓｓ６８、ｓｓｓ７０ステップ」が対応した上で、ｓｓｓ６２ステップ（IVC_Fでの予測推定下流圧及び吸気弁が開いている各気筒の予測推定筒内圧力を算出）のあとにｓｓｓ６３ステップでｓｓｓ５８ステップと同じ制御を組み込む。
また「ｓｓｓ４、ｓｓｓ６、ｓｓｓ１５〜ｓｓｓ１７、ｓｓｓ２２、ｓｓｓ２３ステップ（CA−△CAからCAまでの間に、いずれかの気筒のIVCに到達する状態）」では「ｓｓｓ４９、ｓｓｓ５１、ｓｓｓ６１、ｓｓｓ６２、ｓｓｓ６４、ｓｓｓ６９、ｓｓｓ７０ステップ」が対応した上で、ｓｓｓ６２ステップ（IVC_Fでの予測推定下流圧及び吸気弁が開いている各気筒の予測推定筒内圧力を算出）のあとにｓｓｓ６３ステップでｓｓｓ５８ステップと同じ制御を組み込む。
【００９９】
当該気筒のIVCでの予測推定下流圧及び吸気弁が開いている各気筒の予測推定筒内圧力（＝燃料制御用下流圧及び燃料制御用筒内圧力）を算出した後、ｓｓｓ７２ステップへ進む。
ｓｓｓ７２ステップでは燃料制御用筒内圧力と当該気筒の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１３へ送信した後、ｓｓｓ７３ステップへ進む。
ｓｓｓ７３ステップでは、Ｐ2_old=Ｐ2_Aを実施、ｓｓｓ７４ステップでは、Ｖold=ＶA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て、ｓｓｓ２６ステップに進む。
【０１００】
ｓｓｓ２６ステップでは、CAが各気筒の所定時期Aの算出時期か否かを判定する。
所定時期Aの算出時期は、例えば第１気筒の吸気行程のTDC（トップ・デッド・クランク）など４ストロークサイクルに１回程度の頻度となるようしておく。
CAが所定時期Aの算出時期でなければ吸入空気量算出フロー３を終了し、次のトリガーを受け取るまで待機し、CAが所定時期Aの算出時期であればｓｓｓ２７ステップへ進む。
ｓｓｓ２７ステップでは、各気筒の所定時期Aをエンジン回転数と所定時期Aマップ（図３２（ｂ））から算出し、吸入空気量算出フロー３を終了し、次のトリガーを受け取るまで待機する。
【０１０１】
以上の処理をエンジンスタートからエンジンストップまでスロットルコントロールユニット１２で実施することにより、集合部スロットルシステムである実施の形態３においても、実施の形態１、２と同様に、推定した当該気筒への燃料制御用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ことができる。
【０１０２】
また、実施の形態３では、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ことにより、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。
【０１０３】
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３と同様の補正制御を組み込むことにより実施の形態１、２でも実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【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】従来技術での過渡時における「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、２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３による内燃機関用制御装置の全体構成図である。
【図２３】この発明の実施の形態３における集合部スロットルシステムモデルを表した図である。
【図２４】この発明の実施の形態３における吸入空気量推定フロー３の部分フローチャートである。
【図２５】この発明の実施の形態３における吸入空気量推定フロー３の部分フローチャートである。
【図２６】この発明の実施の形態３における吸入空気量推定フロー３の部分フローチャートである。
【図２７】この発明の実施の形態３における吸入空気量推定フロー３の部分フローチャートである。
【図２８】この発明の実施の形態３における吸入空気量推定フロー３の部分フローチャートである。
【図２９】この発明の実施の形態３における吸入空気量推定フロー３の部分フローチャートである。
【図３０】この発明の実施の形態３における吸入空気量推定フロー３の部分フローチャートである。
【図３１】この発明の実施の形態３における吸入空気量推定フロー３の部分フローチャートである。
【図３２】この発明の実施形態３における、各気筒の吸気弁のバルブタイミングマップと各気筒の所定時期Aマップである。
【図３３】この発明の実施の形態３における速度項マップである。
【符号の説明】
【０１０５】
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、１４：スロットル下流部
１０：シリンダ  １１：圧力センサ  １５：大気圧センサ  １６：温度センサ
１７：エアクリーナ−
【図１】
2007046542.tif 000015
【図２】
2007046542.tif 000016
【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】
2007046542.tif 000021
【図８】
2007046542.tif 000022
【図９】
2007046542.tif 000023
【図１０】
2007046542.tif 000024
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2007046542.tif 000027
【図１４】
2007046542.tif 000028
【図１５】
2007046542.tif 000029
【図１６】
2007046542.tif 000030
【図１７】
2007046542.tif 000031
【図１８】
2007046542.tif 000032
【図１９】
2007046542.tif 000033
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
2007046542.tif 000037
【図２４】
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【図２５】
2007046542.tif 000039
【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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