(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路とスロットル弁よりも下流のスロットル弁下流吸気通路とを接続する排気ガス還流通路と、前記排気ガス還流通路に介装されるとともに前記内燃機関の運転状態に応じて開度が変更される排気ガス還流弁とを備えた内燃機関の排気ガス還流装置であって、
前記排気ガス還流弁の開度を推定する開度推定手段と、
少なくとも前記推定された開度に基づいて前記排気ガス還流弁を通過して前記スロットル弁下流吸気通路に流入する排気ガス流量を推定する還流弁通過排気ガス流量推定手段と、
前記内燃機関の実際の運転状態を示す実運転状態パラメータを取得する実運転状態パラメータ取得手段と、
前記スロットル弁を通過して前記スロットル弁下流吸気通路に流入する実空気流量に応じた出力値を発生する空気流量センサと、
少なくとも前記実運転状態パラメータと前記推定された還流弁通過排気ガス流量とに基づいて吸気状態を示す第１吸気状態指標値を推定する第１推定手段と、
少なくとも前記空気流量センサの出力値に基づいて吸気状態を示す第２吸気状態指標値を推定する第２推定手段と、
前記第１推定手段により推定された第１吸気状態指標値と前記第２推定手段により推定された第２吸気状態指標値との比較結果に基づいて前記推定された開度を補正するように前記開度推定手段を補正する補正手段と、
を備え、
前記第１推定手段及び前記第２推定手段の少なくとも一つは、スロットル弁下流吸気通路内圧力を推定するように構成され、
前記補正手段は、前記推定されたスロットル弁下流吸気通路内圧力が所定値よりも大きい場合に前記開度推定手段を補正するように構成された内燃機関の排気ガス還流装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の排気ガス還流装置において、
前記第１推定手段及び前記第２推定手段は、前記第１吸気状態指標値及び前記第２吸気状態指標値として、スロットル弁通過空気流量、スロットル弁下流吸気通路内圧力、及び燃焼室内に吸入される吸入空気量のうちの少なくとも一つを推定するように構成された内燃機関の排気還流装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の内燃機関の排気ガス還流装置において、
前記補正手段は、前記内燃機関が定常運転状態にあるときに前記開度推定手段を補正するように構成された内燃機関の排気ガス還流装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の内燃機関の排気ガス還流装置において、
前記第１推定手段は、少なくとも前記実運転状態パラメータと前記推定された還流弁通過排気ガス流量とに基づいてスロットル弁通過空気流量を推定し、同推定されたスロットル弁通過空気流量の空気が実際に前記スロットル弁を通過したと仮定した場合に前記空気流量センサが出力するであろう出力値を推定するとともに、少なくとも同推定された出力値に応じたスロットル弁通過空気流量に基づいて前記第１吸気状態指標値を推定するように構成された内燃機関の排気ガス還流装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、排気通路とスロットル弁よりも下流のスロットル弁下流吸気通路とを接続する排気ガス還流通路に介装された排気ガス還流弁を介して排気通路内の排気ガスの一部を同スロットル弁下流吸気通路に還流する内燃機関の排気ガス還流装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、内燃機関において、排気通路とスロットル弁よりも下流のスロットル弁下流吸気通路とを接続する排気ガス還流通路を設けて排気ガスの一部をスロットル弁下流吸気通路に還流させるとともに、排気ガス還流通路の途中に排気ガス還流弁を設けて排気ガスの還流量を制御することで、外部に排出される排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）の排出量の低減と燃費の向上を図る排気ガス還流制御が知られている。
【０００３】
この還流される排気ガスは燃焼に寄与しないガスであるから、還流される排気ガス（の還流量）は内燃機関の空燃比或いは燃料噴射量を制御する際に外乱となる。従って、前記排気ガス還流制御においては、還流される排気ガスの還流量（従って、排気ガス還流率）を精度良く推定する必要がある。
【０００４】
このため、例えば、下記特許文献１に開示された内燃機関の排気還流率推定装置は、エンジン回転速度、及びスロットル弁下流吸気通路内圧力と、定常運転時における排気ガス還流率との関係を規定するテーブル（マップ）を記憶していて、各センサに検出される実際のエンジン回転速度、及び実際のスロットル弁下流吸気通路内圧力と、前記テーブルとから定常運転状態における排気ガス還流率を推定する。
【０００５】
また、上記開示された装置は、排気ガス還流弁の開度（弁体のリフト量、弁の開口面積）、及びスロットル弁下流吸気通路内圧力と、排気ガス還流量との関係を規定するテーブル（マップ）を記憶していて、内燃機関の運転状態に応じてＥＣＵにより決定される排気ガス還流弁の開度指令値及び前記スロットル弁下流吸気通路内圧力と同テーブルとから開度指令値に基づく排気ガス還流量を求めるとともに、同排気ガス還流弁の実開度を検出する開度センサにより検出される実開度及び同スロットル弁下流吸気通路内圧力と同テーブルとから実開度に基づく排気ガス還流量を求める。
【０００６】
そして、上記装置は、前記開度指令値に基づく排気ガス還流量に対する前記実開度に基づく排気ガス還流量の割合を前記推定した定常運転状態における排気ガス還流率に乗ずることで正味排気ガス還流率を推定するようになっている。これにより、内燃機関が過渡運転状態にあって排気ガス還流弁の応答遅れにより排気ガス還流弁の前記開度指令値と実開度との間に差が生じる状態にあるときであっても、精度良く（正味）排気ガス還流率を推定できるようになっている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平８−１２８３５９号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記開示された装置においては、前記正味排気ガス還流率を推定する際に排気ガス還流弁の実開度を検出する開度センサが必要不可欠となっていて、その結果、部品点数の増加、構成の複雑化等に伴い製造コストが高くなるという問題がある。
【０００９】
一方、上記開示された装置において前記開度センサを用いることなく上記と同様に排気ガス還流率（従って、排気ガス還流量）を推定するためには、排気ガス還流弁の実開度を推定する開度推定手段が必要となる。この場合、前記開度推定手段による推定開度と実開度との間に生じ得る差（推定誤差）を補償する手段を備えていないと、推定開度と実開度との間に定常的な誤差が発生し、その結果、推定開度が定常的に正確な値と異なる値となって排気ガス還流量を精度良く推定することができないという問題がある。
【００１０】
よって、本発明の目的は、排気ガス還流弁の実開度を検出する開度センサを用いることなく同排気ガス還流弁の開度を精度良く推定することができる内燃機関の排気ガス還流装置を提供することにある。
【００１１】
【発明の概要】
本発明の特徴は、内燃機関の排気通路とスロットル弁よりも下流のスロットル弁下流吸気通路とを接続する排気ガス還流通路と、前記排気ガス還流通路に介装されるとともに前記内燃機関の運転状態に応じて開度が変更される排気ガス還流弁とを備えた内燃機関の排気ガス還流装置が、前記排気ガス還流弁の開度を推定する開度推定手段と、少なくとも前記推定された開度に基づいて前記排気ガス還流弁を通過して前記スロットル弁下流吸気通路に流入する排気ガス流量を推定する還流弁通過排気ガス流量推定手段と、前記内燃機関の実際の運転状態を示す実運転状態パラメータを取得する実運転状態パラメータ取得手段と、前記スロットル弁を通過して前記スロットル弁下流吸気通路に流入する実空気流量に応じた出力値を発生する空気流量センサと、少なくとも前記実運転状態パラメータと前記推定された還流弁通過排気ガス流量とに基づいて吸気状態を示す第１吸気状態指標値を推定する第１推定手段と、少なくとも前記空気流量センサの出力値に基づいて吸気状態を示す第２吸気状態指標値を推定する第２推定手段と、前記第１推定手段により推定された第１吸気状態指標値と前記第２推定手段により推定された第２吸気状態指標値との比較結果に基づいて前記推定された開度を補正するように前記開度推定手段を補正する補正手段とを備えたことにある。
【００１２】
ここにおいて、前記排気ガス還流弁は、マイクロコンピュータからの駆動信号に応じて弁体を駆動する電磁弁を備え、同駆動信号に応じて能動的に開度が制御されるものであっても、スロットル弁下流吸気通路内圧力等に弁体が応動して受動的に開度が調整されるものであってもよい。また、「開度」は、弁の開口面積と同義であって、弁体の弁座からのリフト量が弁の開口面積に対応する構造を有する排気ガス還流弁が使用される場合には、「開度」は弁体のリフト量を意味する。
【００１３】
実際の運転状態を示す実運転状態パラメータは、例えば、スロットル弁の実開度、内燃機関の回転速度等であって、これらに限定されない。また、前記吸気状態を示す第１吸気状態指標値及び第２吸気状態指標値は、例えば、スロットル弁通過空気流量、スロットル弁下流吸気通路内圧力、及び燃焼室内に吸入される吸入空気量のうちの少なくとも一つであって、これらに限定されない。
【００１４】
上記構成によれば、第１推定手段は、少なくとも前記実運転状態パラメータ取得手段により取得された正確な値である実運転状態パラメータと前記還流弁通過排気ガス流量推定手段により推定された還流弁通過排気ガス流量とに基づいて（前記空気流量センサの出力値に基づくことなく）吸気状態を示す第１吸気状態指標値（例えば、スロットル弁通過空気流量）を推定する。一方、第２推定手段は、少なくとも正確な出力値を発生し得る前記空気流量センサの同出力値に基づいて吸気状態を示す第２吸気状態指標値（例えば、スロットル弁通過空気流量）を推定する。
【００１５】
ここで、前記還流弁通過排気ガス流量推定手段により推定された還流弁通過排気ガス流量は、前記開度推定手段により推定された排気ガス還流弁の推定開度に基づいて推定されているので、同推定開度の推定誤差の影響を受ける。従って、前記還流弁通過排気ガス流量に基づいて推定される第１吸気状態指標値も前記推定誤差の影響を受ける。一方、第２吸気状態指標値は前記推定誤差の影響を受けない。従って、第１吸気状態指標値と第２吸気状態指標値との間に差が生じているとき、この差は前記推定開度の推定誤差に由来するものであるとすることができる。
【００１６】
従って、かかる知見に基づき、上記のように、第１吸気状態指標値と第２吸気状態指標値との比較結果（例えば、差、比。）に基づいて前記推定開度を補正するように前記補正手段が前記開度推定手段を補正するように構成すれば、前記推定開度の推定誤差を確実に補償することができ、その結果、排気ガス還流弁の実開度を検出する開度センサを用いることなく同排気ガス還流弁の開度を精度良く推定することができる。
【００１７】
この場合、前記補正手段は、前記内燃機関が定常運転状態にあるときに前記開度推定手段を補正するように構成されることが好適である。一般に、空気流量センサ（エアフローメータ）には応答遅れが発生する。従って、スロットル弁開度が急変する等、内燃機関が過渡運転状態にあってスロットル弁通過空気流量が急変するような状況においては、空気流量センサの出力値に基づいて推定される第２吸気状態指標値は同空気流量センサの応答遅れが反映された値となる。一方、前記実運転状態パラメータと前記還流弁通過排気ガス流量は前記過渡運転状態にあっても応答遅れのない値として取得・推定され得るので、これらの値に基づいて推定される第１吸気状態指標値は応答遅れのない値とされ得る。
【００１８】
従って、内燃機関が前記過渡運転状態にある場合であって第１吸気状態指標値と第２吸気状態指標値との間に差が生じているとき、この差は前記推定開度の推定誤差のみならず前記応答遅れにも由来することとなって、その結果、前記補正手段が前記推定開度の推定誤差を正確に補償し得なくなる場合が発生し得る。
【００１９】
これに対し、上記のように、内燃機関が定常運転状態にあるときに限り前記開度推定手段を補正するように構成すれば、推定開度を補正する際に使用される第２吸気状態指標値が応答遅れのない正確な値となり得るので、同推定開度の推定誤差を確実に補償し得るようになり、その結果、排気ガス還流弁の開度を確実に精度良く推定することができる。
【００２０】
また、上記いずれかの排気ガス還流装置においては、前記第１推定手段は、少なくとも前記実運転状態パラメータと前記推定された還流弁通過排気ガス流量とに基づいてスロットル弁通過空気流量を推定し、同推定されたスロットル弁通過空気流量の空気が実際に前記スロットル弁を通過したと仮定した場合に前記空気流量センサが出力するであろう出力値（空気流量センサの応答遅れが考慮された出力値）を推定するとともに、少なくとも同推定された出力値に応じたスロットル弁通過空気流量に基づいて前記第１吸気状態指標値を推定するように構成されることが好適である。
【００２１】
これによれば、実運転状態パラメータと前記推定された還流弁通過排気ガス流量とに基づいて推定されるスロットル弁通過空気流量が急変するような場合、同推定されたスロットル弁通過空気流量に対して上記した空気流量センサの応答遅れが考慮されたスロットル弁通過空気流量が求められる。そして、この空気流量センサの応答遅れが考慮されたスロットル弁通過空気流量に基づいて第１吸気状態指標値が推定される。
【００２２】
従って、内燃機関が過渡運転状態にあるとき、第１吸気状態指標値及び第２吸気状態指標値が共に前記空気流量センサの応答遅れが考慮（反映）された値として推定されることになり、その結果、第１吸気状態指標値と第２吸気状態指標値との間に差が生じているとき、この差は実質的に前記推定開度の推定誤差に由来するものになる。よって、内燃機関が過渡運転状態にあるときであっても、前記補正手段が前記推定開度の推定誤差を正確に補償し得、排気ガス還流弁の開度を精度良く推定することができる。
【００２３】
なお、上記いずれかの排気ガス還流装置においては、前記第１推定手段及び前記第２推定手段の少なくとも一つは、スロットル弁下流吸気通路内圧力を推定するように構成され、前記補正手段は、前記推定されたスロットル弁下流吸気通路内圧力が所定値よりも大きい場合に前記開度推定手段を補正するように構成される。ここで、所定値は、例えば、下記臨界圧力、又は同臨界圧力近傍の値であって、これらに限定されない。
【００２４】
一般に、スロットル弁を通過してスロットル弁下流吸気通路に流入するスロットル弁通過空気流量、吸気弁を通過してスロットル弁下流吸気通路から燃焼室内に吸入される吸気弁通過混合ガス（空気と排気ガスとの混合ガス）流量等のような弁（絞り）を通過するガスの流量は、弁の開度（開口面積）が大きいほど、また、弁の上流側ガス圧力と下流側ガス圧力との差圧が大きいほど大きくなる。
【００２５】
しかしながら、下流側ガス圧力が流体力学における臨界圧力（critical pressure）以下のとき（且つ、上流側ガス圧力、及び開口面積が一定のとき）、同下流側ガス圧力に拘わらず弁を通過する流量が一定となることが知られている。従って、スロットル弁下流吸気通路内の圧力が前記臨界圧力よりも大きいとき、同スロットル弁下流吸気通路内圧力に応じてスロットル弁通過空気流量は変化する一方で、スロットル弁下流吸気通路内の圧力が前記臨界圧力以下のとき（且つ、上流側ガス圧力（大気圧）、及びスロットル弁の開口面積が一定のとき）、同スロットル弁下流吸気通路内圧力が変化してもスロットル弁通過空気流量は一定値に維持される。
【００２６】
一方、スロットル弁下流吸気通路内圧力は、スロットル弁下流吸気通路に流入する還流弁通過排気ガス流量に応じて変化する。従って、前記還流弁通過排気ガス流量推定手段により推定された還流弁通過排気ガス流量が上記のように前記推定開度の推定誤差の影響を受けていると、同推定された還流弁通過排気ガス流量に基づいて計算（推定）されるスロットル弁下流吸気通路内圧力も同推定誤差の影響を受ける。
【００２７】
以上のことから、前記推定されるスロットル弁下流吸気通路内圧力が前記臨界圧力よりも大きいときは、同推定されるスロットル弁下流吸気通路内圧力に基づいて計算されるスロットル弁通過空気流量は前記推定誤差の影響を受け得る一方で、同推定されるスロットル弁下流吸気通路内圧力が前記臨界圧力以下のときは、同計算されるスロットル弁通過空気流量は前記推定誤差の影響を受け得ない。
【００２８】
従って、前記推定されるスロットル弁下流吸気通路内圧力が前記臨界圧力以下のとき、前記計算されたスロットル弁通過空気流量と前記空気流量センサの出力値に基づく実際のスロットル弁通過空気流量との間に差が生じていても、かかる差が前記推定開度の推定誤差に由来するものであるか否かが不明となる。換言すれば、このとき、第１吸気状態指標値は前記推定誤差の影響を受けているか否かが不明となり、その結果、第１吸気状態指標値と第２吸気状態指標値との間に生じた差が前記推定開度の推定誤差に由来するものであるか否かが不明になる。
【００２９】
以上のことから、上記のように、前記推定されたスロットル弁下流吸気通路内圧力が所定値よりも大きい場合に限り前記開度推定手段を補正するように構成すれば、推定開度を補正する際に使用される第１吸気状態指標値が確実に前記推定開度の推定誤差の影響を受けた値となるから、第１吸気状態指標値と第２吸気状態指標値との比較結果に基づいて、より一層同推定開度の推定誤差が確実に補償され得るようになる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による内燃機関の排気ガス還流装置の実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の実施形態に係る排気ガス還流装置を含んだ燃料噴射量制御装置を火花点火式多気筒（４気筒）内燃機関１０に適用したシステムの概略構成を示している。
【００３１】
この内燃機関１０は、シリンダブロック、シリンダブロックロワーケース、及びオイルパン等を含むシリンダブロック部２０と、シリンダブロック部２０の上に固定されるシリンダヘッド部３０と、シリンダブロック部２０にガソリン混合気を供給するための吸気系統４０と、シリンダブロック部２０からの排ガスを外部に放出するための排気系統５０とを含んでいる。
【００３２】
シリンダブロック部２０は、シリンダ２１、ピストン２２、コンロッド２３、及びクランク軸２４を含んでいる。ピストン２２はシリンダ２１内を往復動し、ピストン２２の往復動がコンロッド２３を介してクランク軸２４に伝達され、これにより同クランク軸２４が回転するようになっている。シリンダ２１とピストン２２のヘッドは、シリンダヘッド部３０とともに燃焼室２５を形成している。
【００３３】
シリンダヘッド部３０は、燃焼室２５に連通した吸気ポート３１、吸気ポート３１を開閉する吸気弁３２、吸気弁３２を駆動するインテークカムシャフトを含むとともに同インテークカムシャフトの位相角を連続的に変更する可変吸気タイミング装置３３、可変吸気タイミング装置３３のアクチュエータ３３ａ、燃焼室２５に連通した排気ポート３４、排気ポート３４を開閉する排気弁３５、排気弁３５を駆動するエキゾーストカムシャフト３６、点火プラグ３７、点火プラグ３７に与える高電圧を発生するイグニッションコイルを含むイグナイタ３８、及び燃料を吸気ポート３１内に噴射するインジェクタ（燃料噴射手段）３９を備えている。
【００３４】
吸気系統４０は、吸気ポート３１に連通し同吸気ポート３１とともに吸気通路を形成するインテークマニホールドを含む吸気管４１、吸気管４１の端部に設けられたエアフィルタ４２、吸気管４１内にあって吸気通路の開口断面積を可変とするスロットル弁４３、スロットル弁駆動手段を構成するスロットル弁アクチュエータ４３ａ、スワールコントロールバルブ（以下、「ＳＣＶ」と称呼する。）４４、及びＳＣＶアクチュエータ４４ａを備えている。ここで、スロットル弁４３よりも下流であって吸気弁３２よりも上流の吸気通路は「スロットル弁下流吸気通路」を構成している。
【００３５】
ＤＣモータからなるスロットル弁アクチュエータ４３ａは、後述する電子制御装置７０が達成する電子制御スロットル弁ロジックにより目標スロットル弁開度TAtが与えられると、実際のスロットル弁開度TAが目標スロットル弁開度TAtとなるようにスロットル弁４３を駆動するようになっている。
【００３６】
ＤＣモータからなるＳＣＶアクチュエータ４４ａは、電気制御装置７０から駆動信号を受け、前記スロットル弁４３よりも下流で前記インジェクタ３９よりも上流の位置にて前記吸気管４１に対し回動可能に支持され、燃焼室２５に吸入される空気にスワールを発生させるためのＳＣＶ４４を回転駆動するようになっている。
【００３７】
排気系統５０は、排気ポート３４に連通したエキゾーストマニホールド５１、エキゾーストマニホールド５１に接続されたエキゾーストパイプ５２、エキゾーストパイプ５２に介装された所謂酸素吸蔵・放出機能を備えた触媒コンバータ（三元触媒装置）５３、排気ガス還流通路５４、及び、排気ガス還流通路５４の途中に配設されるとともに同排気ガス還流通路５４を連通・遮断する排気ガス還流弁としてのＥＧＲバルブ５５を備えている。ここで、排気ポート３４、エキゾーストマニホールド５１、及びエキゾーストパイプ５２は、排気通路を構成している。
【００３８】
排気ガス還流通路５４は、排気ポート３４の下流側近傍の排気通路と、スロットル弁４３の下流側であってインジェクタ３９の上流側の吸気通路とを連通する連通路である。ＥＧＲバルブ５５は、弁の開口面積に対応する弁体のリフト量を調整可能な常閉型のリニア式電磁弁を含んで構成されていて、電気制御装置７０により目標リフト量Letに応じた駆動信号が与えられると、実際のリフト量が同目標リフト量Letに近づくように同弁体が能動的に駆動されるようになっている。換言すれば、内燃機関の運転状態に応じた電気制御装置７０からの駆動信号に応じて、ＥＧＲバルブ５５の弁体のリフト量が調整されて排気通路からスロットル弁下流吸気通路に還流される排気ガスの還流量が調整できるようになっている。
【００３９】
一方、このシステムは、空気流量センサとしての熱線式エアフローメータ６１、吸気温センサ６２、大気圧センサ（スロットル弁上流圧力センサ）６３、スロットルポジションセンサ６４、SCV開度センサ６５、カムポジションセンサ６６、クランクポジションセンサ６７、水温センサ６８、空燃比センサ６９、アクセル操作量検出手段（の一部）を構成するアクセル開度センサ８１、及び排気ガス温度センサ８２を備えている。
【００４０】
エアフローメータ６１は、概略斜視図である図２に示したように、吸気管４１内を流れる吸入空気の一部をバイパスさせるバイパス通路と、このバイパス通路にバイパスされた吸入空気の質量流量を計測する熱線計量部６１ａと、計測された質量流量に応じた電圧Vg（出力値）を出力する信号処理部６１ｂとからなっている。熱線計量部６１ａは、その拡大斜視図である図３に示したように、白金熱線からなる吸気温計測用抵抗（ボビン部）６１ａ１と、同吸気温計測用抵抗６１ａ１を前記信号処理部６１ｂに連結して保持するサポート部６１ａ２と、加熱用抵抗（ヒータ）６１ａ３と、同加熱用抵抗６１ａ３を前記信号処理部６１ｂに連結して保持するサポート部６１ａ４とを備えている。信号処理部６１ｂは、吸気温計測用抵抗６１ａ１と加熱用抵抗６１ａ３とで構成されるブリッジ回路を有し、このブリッジ回路により吸気温計測用抵抗６１ａ１と加熱用抵抗６１ａ３との温度差を常に一定に維持するように同加熱用抵抗６１ａ３に供給する電力を調整するとともに、この供給する電力を前記電圧Vgに変換して出力するようになっている。エアフローメータ６１の出力値Vgとスロットル弁通過空気流量mtAFMとの関係は図４に示したとおりであり、第２推定手段としての電気制御装置７０は同図４の関係を利用することにより、スロットル弁通過空気流量mtAFMの値を第２吸気状態指標値として取得（推定）するようになっている。
【００４１】
吸気温センサ６２は、エアフローメータ６１内に備えられていて、吸入空気の温度（吸気温度）を検出し、吸気温度THAを表す信号を出力するようになっている。大気圧センサ６３は、スロットル弁４３の上流の圧力（即ち、大気圧）を検出し、スロットル弁上流圧力Paを表す信号を出力するようになっている。スロットルポジションセンサ６４は、スロットル弁４３の開度を検出し、スロットル弁開度TAを表す信号を出力するようになっている。SCV開度センサ６５は、ＳＣＶ４４の開度を検出し、ＳＣＶ開度θivを表す信号を出力するようになっている。カムポジションセンサ６６は、インテークカムシャフトが９０°回転する毎に（即ち、クランク軸２４が１８０°回転する毎に）一つのパルスを有する信号（Ｇ２信号）を発生するようになっている。クランクポジションセンサ６７は、クランク軸２４が１０°回転する毎に幅狭のパルスを有するとともに同クランク軸２４が３６０°回転する毎に幅広のパルスを有する信号を出力するようになっている。この信号は、エンジン回転速度NEを表す。ここで、少なくともスロットル弁開度TAとエンジン回転速度NEは実運転状態パラメータに対応している。従って、少なくともスロットルポジションセンサ６４とクランクポジションセンサ６７は実運転状態パラメータ取得手段に対応している。
【００４２】
水温センサ６８は、内燃機関１０の冷却水の温度を検出し、冷却水温THWを表す信号を出力するようになっている。空燃比センサ６９は、触媒コンバータ５３に流入する排ガス中の酸素濃度を検出することで空燃比を表す信号を出力するようになっている。アクセル開度センサ８１は、運転者によって操作されるアクセルペダルＡＰの操作量を検出し、同アクセルペダルの操作量Accpを表す信号を出力するようになっている。排気ガス温度センサ８２は、ＥＧＲバルブ５５に流入する排気ガスの温度を検出し、排気ガス温度Teを表す信号を出力するようになっている。
【００４３】
電気制御装置７０は、互いにバスで接続されたＣＰＵ７１、ＣＰＵ７１が実行するプログラム、テーブル（ルックアップテーブル、マップ）、定数等を予め記憶したＲＯＭ７２、ＣＰＵ７１が必要に応じてデータを一時的に格納するＲＡＭ７３、電源が投入された状態でデータを格納するとともに同格納したデータを電源が遮断されている間も保持するバックアップＲＡＭ７４、及びＡＤコンバータを含むインターフェース７５等からなるマイクロコンピュータである。インターフェース７５は、前記センサ６１〜６９，８１〜８２と接続され、ＣＰＵ７１にセンサ６１〜６９，８１〜８２からの信号を供給するとともに、同ＣＰＵ７１の指示に応じて可変吸気タイミング装置３３のアクチュエータ３３ａ、イグナイタ３８、インジェクタ３９、スロットル弁アクチュエータ４３ａ、ＳＣＶアクチュエータ４４ａ、及びＥＧＲバルブ５５に駆動信号を送出するようになっている。
【００４４】
ＲＯＭ７２は、エンジン回転速度NE、及び後述する吸入空気量KLfwdと、目標リフト量Letとの関係を規定する所定のテーブルを記憶していて、ＣＰＵ７１は、クランクポジションセンサ６７の出力に基づく実際のエンジン回転速度NE、及び後述するように求められる吸入空気量KLfwd（KLfwd(k-1)）と、前記ＲＯＭ７２が記憶しているテーブルとから目標リフト量Letを逐次求め、同目標リフト量Letに応じた駆動信号をＥＧＲバルブ５５に逐次出力するようになっている。
【００４５】
次に、上記のように構成された排気ガス還流装置を含んだ燃料噴射量制御装置（以下、「本装置」と云うこともある。）による物理モデルを用いた燃料噴射量の決定方法について説明する。以下に述べる処理は、ＣＰＵ７１がプログラムを実行することにより行われる。
【００４６】
（燃料噴射量fiの決定方法の概要）
このような燃料噴射量制御装置は、吸気行程にある気筒、又は吸気行程の直前の状態にある気筒（即ち、燃料噴射気筒）の吸気弁３２が、その吸気行程において開弁した状態から閉弁する状態に移行する時点（吸気弁閉弁時）より前の時点にて、同気筒に対して所定量の燃料を噴射する必要がある。そのため、本燃料噴射量制御装置は、吸気弁３２が閉弁状態に移行する時点において同気筒内に吸入されているであろう吸入空気量を前もって予測し、同予測した吸入空気量に応じた燃料量の燃料を同吸気弁３２の閉弁時より前の時点で同気筒に対して噴射する。本例においては、噴射終了時期を、燃料噴射気筒の吸気上死点前７５°クランクアングル（以下、「BTDC７５°CA」と表す。他のクランクアングルについても同様に表す。）と定めている。従って、本装置は、噴射に要する時間（インジェクタの開弁時間）、ＣＰＵ７１の計算時間を考慮して、BTDC７５°CAの時点よりも前の時点にて、燃料噴射気筒の吸入空気量を予測する。
【００４７】
一方、吸気弁閉弁時の吸気管圧力（即ち、吸気管内空気圧力、又は、スロットル弁下流吸気通路内における空気と排気ガスとの混合ガス圧力）は、吸入空気量（又は、吸入混合ガス量）と密接な関係にある。また、吸気弁閉弁時の吸気管圧力は、吸気弁閉弁時のスロットル弁開度に依存する。そこで、本装置は、吸気弁閉弁時のスロットル弁開度を予測・推定し、そのスロットル弁開度に基づいて燃料噴射気筒の吸入空気量KLfwd(k)を事前に予測し、下記数１に示したように、予測した予測吸入空気量KLfwd(k)をエンジンの運転状態に応じて別途定められる目標空燃比AbyFrefで除することで燃料噴射量fi(k)を求める。ここで、添え字ｋは今回の演算値であることを示している（以下、他の変数等についても同様。）。以上が、燃料噴射量fiを求める方法の概要である。
【００４８】
【数１】
fi(k) ＝ KLfwd(k) / AbyFref
【００４９】
（具体的構成・作用）
以下、上記した燃料噴射量fiを求めるための本装置の具体的構成、及び作用について説明する。この排気ガス還流装置を含んだ燃料噴射量制御装置は、機能ブロック図である図５に示したように、現時点での実際のアクセルペダルの操作量Accpを検出するアクセル開度センサ８１、電子制御スロットル弁ロジックＡ１、電子制御スロットル弁モデルＭ１、内燃機関の吸気系における空気（及び排気ガス）の挙動をモデル化した空気モデルを含む吸入空気モデルＡ２、目標空燃比設定手段Ａ３、及び噴射量決定手段Ａ４を含んでいる。以下、個別具体的に、各手段、及びモデル等について説明する。
【００５０】
（電子制御スロットル弁ロジックと電子制御スロットル弁モデル）
先ず、スロットル弁開度を制御するための電子制御スロットル弁ロジックＡ１と、将来における（現時点よりも先の時点における）スロットル弁開度TAestを予測する電子制御スロットル弁モデルＭ１について説明する。
【００５１】
電子制御スロットル弁ロジックＡ１は、先ず、演算周期ΔTt（例えば、８msec）の経過毎にアクセル開度センサ８１の出力値に基づいてアクセルペダル操作量Accpを読込み、読み込んだアクセル操作量Accpと図６のアクセル操作量Accpと目標スロットル弁開度TAaccとの関係を規定したテーブルとに基づいて今回の暫定目標スロットル弁開度TAaccを求め、この暫定目標スロットル弁開度TAaccを図７のタイムチャートに示したように、所定の遅延時間TDだけ遅延し、この遅延した暫定目標スロットル弁開度TAaccを目標スロットル弁開度TAtとして設定してスロットル弁アクチュエータ４３ａに出力する。なお、遅延時間TDは、本例においては一定の時間であるが、内燃機関が所定のクランク角度（例えば、クランク角２７０°CA）だけ回転するのに要する時間T270とする等、エンジン回転速度NEに応じた可変の時間とすることもできる。
【００５２】
ところで、電子制御スロットル弁ロジックＡ１から目標スロットル弁開度TAtがスロットル弁アクチュエータ４３ａに出力された場合であっても、同スロットル弁アクチュエータ４３ａの遅れや、スロットル弁４３の慣性などにより、実際のスロットル弁開度TAは、ある遅れをもって目標スロットル弁開度TAtに追従する。そこで、電子制御スロットル弁モデルＭ１においては、下記数２に基いて遅延時間TD後におけるスロットル弁開度を予測・推定する（図７を参照）。
【００５３】
【数２】
TAest(k+1)＝TAest(k)＋ΔTt・ｆ（TAt(k)，TAest(k))
【００５４】
数２において、TAest(k+1)は今回の演算タイミングにおいて新たに予測・推定される予測スロットル弁開度TAestであり、TAt(k)は今回の演算タイミングにて新たに得られた目標スロットル弁開度TAtであり、TAest(k)は今回の演算タイミングにおいて既に予測・推定されていた最新の予測スロットル弁開度TAest（即ち、前回の演算タイミングにおいて予測・推定されたスロットル弁開度TAest）である。また、関数ｆ（TAt(k)，TAest(k)）は、図８に示したように、TAt(k)とTAest(k)との差ΔTA（＝TAt(k)−TAest(k))が大きい程大きい値をとる関数（ΔTAに関して単調増加する関数ｆ）である。
【００５５】
このように、電子制御スロットル弁モデルＭ１（ＣＰＵ７１）は、今回の演算タイミングにて遅延時間TD後の目標スロットル弁開度TAtを新たに決定するとともに、遅延時間TD後のスロットル弁開度TAestを新たに予測・推定し、現時点から遅延時間TD経過後までの目標スロットル弁開度TAtと予測スロットル弁開度TAestを、現時点からの時間経過に対応させた形でＲＡＭ７３に記憶・格納する。
【００５６】
(吸入空気モデルＡ２)
再び図５を参照すると、吸入空気モデルＡ２は、内燃機関の吸気系における空気（及び、排気ガス）の挙動をモデル化した空気モデルを構成するスロットルモデルＭ２、吸気弁モデルＭ３、ＥＧＲ弁モデルＭ４、吸気管モデルＭ５、及び吸気弁モデルＭ６を備えていて、少なくとも電子制御スロットル弁モデルＭ１により予測・推定された予測スロットル弁開度TAestに基いて同燃料噴射気筒の今回の吸気行程における吸気弁閉弁時の吸入空気量（予測吸入空気量）KLfwd(k)を予測・推定する。上記スロットルモデルＭ２、吸気弁モデルＭ３、ＥＧＲ弁モデルＭ４、吸気管モデルＭ５、及び吸気弁モデルＭ６については、後に詳述する。
【００５７】
なお、本例では、スロットルモデルＭ２、吸気弁モデルＭ３、ＥＧＲ弁モデルＭ４、吸気管モデルＭ５、及び吸気弁モデルＭ６により吸気弁閉弁時の予測吸入空気量KLfwd(k)を予測・推定するが、吸入空気モデルＡ２は、燃料噴射気筒の今回の吸気行程における吸気弁閉弁時の予測スロットル弁開度TAest、同燃料噴射気筒の今回の吸気行程における吸気弁閉弁時の実エンジン回転速度NE、及びテーブル（スロットル弁開度TA、エンジン回転速度NE、及び吸入空気量との関係を規定したテーブル）を用いて、今回の吸気行程における吸気弁閉弁時の予測吸入空気量KLfwd(k)を求める（予測する）ように構成されていてもよい。
【００５８】
（目標空燃比設定手段Ａ３）
目標空燃比設定手段Ａ３は、内燃機関の運転状態であるエンジン回転速度NE、及び目標スロットル弁開度TAt等に基いて目標空燃比AbyFrefを決定する手段である。この目標空燃比AbyFrefは、例えば、内燃機関の暖機終了後においては、特殊な場合を除き理論空燃比に設定されてよい。
【００５９】
（噴射量決定手段Ａ４）
図５に示した噴射量決定手段Ａ４は、吸入空気モデルＡ２により算出された特定気筒の今回の吸気行程における吸気弁閉弁時の予測吸入空気量KLfwd(k)、及び目標空燃比設定手段Ａ３により決定された目標空燃比AbyFrefに基いて、上記数１に従って、同特定気筒の今回の吸気行程に対する燃料噴射量fi(k)を決定する手段である。
【００６０】
次に、上述した吸入空気モデルＡ２について詳細に説明する。図５に示したように、吸入空気モデルＡ２はモデルＭ２〜Ｍ６を備えている。以下、吸入空気モデルＡ２が備える各モデルについて、個別に説明を加える。
【００６１】
（スロットルモデルＭ２）
スロットルモデルＭ２は、スロットル弁４３を通過した空気流量（スロットル弁通過空気流量）mtを、エネルギー保存則、運動量保存則、質量保存則、及び状態方程式等の物理法則に基づいて得られた下記数３及び下記数４に基づいて推定するモデルである。下記数３及び下記数４において、Ct（θt）はスロットル弁開度θt（＝TA）に応じて変化する流量係数、At（θt）はスロットル弁開度θt（＝TA）に応じて変化するスロットル開口面積（吸気管４１の開口面積）、νはスロットル弁４３を通過する空気の流速、Paはスロットル弁上流圧力（即ち、大気圧）、Pmは吸気管圧力（スロットル弁下流吸気通路内混合ガス（空気）圧力）、Taは吸気温度（大気温度）、Rは気体定数、及びκは比熱比である。なお、本例では、空気を酸素原子と窒素原子の２原子にて構成された２原子分子として扱うことにより、比熱比κを1.4（一定値）と仮定する。
【００６２】
【数３】
mt＝Ct(θt)・At(θt)・ν・ρm＝Ct(θt)・At(θt)・｛Pa/(R・Ta)1/2｝・Φ（Pm/Pa）
【００６３】
【数４】
0004207573.tif 000002
【００６４】
上記数４において、値(1/(κ+1))≒0.4167は吸気管圧力Pmが流体力学における臨界圧力(critical pressure)になっているときに対応している。上記数４にて示される値(Pm/Pa)と値Φ（Pm/Pa）との関係は図９に示すようになる。図９に示したように、吸気管圧力Pmが前記臨界圧力よりも大きいとき（即ち、値(Pm/Pa)＞0.4167のとき）、同吸気管圧力Pmの増加に応じて値Φ（Pm/Pa）（従って、スロットル弁通過空気流量mt）は減少する。他方、吸気管圧力Pmが前記臨界圧力以下のとき（即ち、値(Pm/Pa)≦0.4167のとき）、値Φ（Pm/Pa）（従って、スロットル弁通過空気流量mt）は吸気管圧力Pmに係わらず一定値となる。
【００６５】
次に、スロットルモデルＭ２におけるスロットル通過空気流量mtの求め方について述べると、上記数３においてCt(θt)・At(θt)・｛Pa/(R・Ta)1/2｝をk1とおき、mtsを吸気弁閉弁時のスロットル通過空気流量とするとき、上記数３は下記数５に書き換えられる。
【００６６】
【数５】
mts＝k1・Φ（Pm/Pa)
【００６７】
また、上記数５において、内燃機関１０が定常状態にある場合（スロットル弁開度が一定のまま推移して吸気弁閉弁に至る場合）のスロットル弁通過空気流量をmtsTA、及びそのときの吸気管圧力をPmTAとすると、下記数６が得られるので、数５及び数６から係数k1を消去して下記数７を得ることができる。
【００６８】
【数６】
mtsTA＝k1・Φ（PmTA/Pa）
【００６９】
【数７】
mts＝｛mtsTA／Φ（PmTA/Pa）｝・Φ（Pm/Pa）
【００７０】
上記数７の右辺における値mtsTAは、スロットル弁開度TAが一定である定常運転状態での吸入空気流量（スロットル弁通過空気流量）に関する値であり、このような定常運転状態にあってはスロットル弁通過空気流量mtは、吸気弁通過混合ガス流量mcから還流弁通過排気ガス流量meを減じた流量と等しくなる。そこで、スロットルモデルＭ２は、後述する吸気弁モデルＭ３で用いる経験則により得られた式（下記数８）を用いて現時点から演算周期ΔTtだけ前の時点の吸気弁通過混合ガス流量mcTAを求めるとともに、後述するＥＧＲ弁モデルＭ４が使用する図１０に示したテーブルを用いて現時点から演算周期ΔTtだけ前の時点の還流弁通過排気ガス流量meTAを求め、吸気弁通過混合ガス流量mcTAから還流弁通過排気ガス流量meTAを減じた値を値mtsTAとする。なお、この値mtsTAを求める際の各パラメータ（エンジン回転速度NE、及び吸気弁開閉タイミングVT）は、総て現時点から演算周期ΔTt前での実際の値を用いる。
【００７１】
また、スロットルモデルＭ２は、燃料噴射開始時期直前（BTDC９０°CA）から吸気弁閉弁時までの時間をエンジン回転速度NEから求め、この時間と略一致する遅延時間後の予測スロットル弁開度TAestをＲＡＭ７２から読み出し、それを予測スロットル弁開度TAest(k-1)とする。加えて、スロットルモデルＭ２は、スロットル弁開度TA、予測吸入空気量KLfwd、エンジン回転速度NE、及び吸気弁の開閉タイミングVTと、吸気管圧力Pmとの関係を規定するテーブルMAPPMをＲＯＭ７２内に記憶していて、前記予測スロットル弁開度TAest(k-1)、後述する吸気弁モデルＭ６が既に求めている前回の（予測）吸入空気量KLfwd(k-1)、現時点から演算周期ΔTt前の実際のエンジン回転速度NE、及び現時点から演算周期ΔTt前の実際の吸気弁の開閉タイミングVTと、前記テーブルMAPPMとに基づいて上記数７の右辺における吸気管圧力PmTA（＝MAPPM(TAest(k-1),KLfwd(k-1),NE,VT)）を求める。
【００７２】
更に、スロットルモデルＭ２は、値Pm/Paと値Φ(Pm/Pa)との関係を規定する上述した図９に示すテーブルMAPΦを記憶していて、前記吸気管圧力PmTAをスロットル弁上流圧力Paで除した値（PmTA/Pa）と、前記テーブルMAPΦとから、上記数７の右辺における値Φ(PmTA/Pa)（＝MAPΦ(PmTA/Pa)）を求める。同様にして、スロットルモデルＭ２は、後述する吸気管モデルＭ５が既に求めている前回の吸気管圧力Pm(k-1)をスロットル弁上流圧力Paで除した値（Pm(k-1)/Pa）と、前記テーブルMAPΦとから、上記数７の右辺における値Φ(Pm/Pa)（＝MAPΦ(Pm(k-1)/Pa)）を求める。以上により、上記数７の右辺の各因数が求められるので、これらを掛け合わせることにより、予測スロットル弁通過空気流量mts(＝mt(k-1))が求められる。このようにして予測スロットル弁通過空気流量mts(＝mt(k-1))を取得する手段がスロットル弁通過空気流量取得手段に相当する。
【００７３】
（吸気弁モデルＭ３）
吸気弁モデルＭ３は、吸気管圧力Pm、吸気管内温度Tm、及び吸気温度THA等から吸気弁通過混合ガス流量mcを推定するモデルである。吸気弁閉弁時の気筒内圧力は吸気弁３２の上流の圧力、即ち吸気弁閉弁時の吸気管圧力Pmとみなすことができるので、吸気弁通過混合ガス流量mcは吸気弁閉弁時の吸気管圧力Pmに比例する。そこで、吸気弁モデルＭ３は吸気弁通過混合ガス流量mcを、経験則に基づく下記数８にしたがって求める。
【００７４】
【数８】
mc＝（THA/Tm）・（c・Pm−d）
【００７５】
数８において、値cは比例係数、値dは筒内に残存していた既燃ガス量に対応する量である。吸気弁モデルＭ３は、エンジン回転速度NE、及び吸気弁の開閉タイミングVTと、比例係数c、及び既燃ガス量dとの関係をそれぞれ規定するテーブルMAPC、及びMAPDをＲＯＭ７２内に格納していて、現時点から演算周期ΔTt前の実際のエンジン回転速度NEと、現時点から演算周期ΔTt前の実際の吸気弁の開閉タイミングVTと、前記格納しているテーブルとから比例係数c（＝MAPC(NE,VT)）、及び既燃ガス量d（＝MAPD(NE,VT)）を求める。また、吸気弁モデルＭ３は、演算時点にて、後述する吸気管モデルＭ５により既に推定されている最新の吸気管圧力Pm(＝Pm(k-1))と最新の吸気管内混合ガス温度Tm(＝Tm(k-1))とを上記数８に適用し、吸気弁通過混合ガス流量mc（＝mc(k-1)）を推定する。このようにして吸気弁通過混合ガス流量mc（＝mc(k-1)）を取得する手段が吸気弁通過混合ガス流量取得手段に相当する。
【００７６】
（ＥＧＲ弁モデルＭ４）
ＥＧＲ弁モデルＭ４は、吸気管圧力Pm、スロットル弁上流圧力Pa、及びＥＧＲバルブ５５の弁体の推定リフト量Leから還流弁通過排気ガス流量meを推定するモデルである。より具体的に述べると、ＥＧＲ弁モデルＭ４は、吸気管圧力Pmをスロットル弁上流圧力Paで除した値(Pm/Pa)、及びＥＧＲバルブ５５の弁体の推定リフト量Leと、還流弁通過排気ガス流量meとの関係を規定する図１０に示したテーブルMAPMEをＲＯＭ７２内に記憶していて、演算時点にて、後述する吸気管モデルＭ５により既に推定されている最新の吸気管圧力Pm(＝Pm(k-1))をスロットル弁上流圧力Paで除した値(Pm(k-1)/Pa)、及び現時点から演算周期ΔTt前の時点における後述するように推定されるＥＧＲバルブ５５の弁体の推定リフト量Le（数１５を参照）と、前記テーブルMAPMEとに基づいて還流弁通過排気ガス流量me(＝me(k-1))を推定する。このようにして還流弁通過排気ガス流量me（＝me(k-1)）を取得する手段が還流弁通過排気ガス流量取得手段に相当する。
【００７７】
（吸気管モデルＭ５）
吸気管モデルＭ５は、質量保存則とエネルギー保存則とにそれぞれ基づいた下記数９及び下記数１０、スロットル弁通過空気流量mt、スロットル弁通過空気温度（即ち、吸入空気温度THA）Ta、還流弁通過排気ガス流量me、ＥＧＲバルブ５５に流入する排気ガス温度Te、及び吸気管４１から流出する吸気弁通過混合ガス流量mcから、吸気管圧力Pm、及び吸気管内混合ガス温度Tmを求めるモデルである。なお、下記数９、及び下記数１０において、Vmはスロットル弁下流吸気通路の容積である。
【００７８】
【数９】
d(Pm/Tm)/dt＝(R/Vm)・(mt＋me−mc)
【００７９】
【数１０】
dPm/dt＝κ・(R/Vm)・(mt・Ta＋me・Te−mc・Tm)
【００８０】
吸気管モデルＭ５は、上記数９、及び上記数１０の右辺におけるスロットル弁通過空気流量mt（＝mt(k-1)）をスロットルモデルＭ２から取得し、吸気弁通過混合ガス流量mc（＝mc(k-1)）を吸気弁モデルＭ３から取得するとともに、還流弁通過排気ガス流量me（＝me(k-1)）をＥＧＲ弁モデルＭ４から取得する。そして、数９及び数１０に基づく計算を行って最新の吸気管圧力Pm(＝Pm(k))、及び吸気管内混合ガス温度Tm(＝Tm(k))を推定する。
【００８１】
実際には、吸気管モデルＭ５は、上記数９及び上記数１０の各々を時間について演算周期Δtをもって離散化した下記数１１及び下記数１２に基づいて、吸気管圧力Pm(k)、及び吸気管内混合ガス温度Tm(k)を求める。なお、下記数１１及び下記数１２において、添え字k-1は前回の演算値であることを示している（以下、他の変数等についても同様。）。
【００８２】
【数１１】
0004207573.tif 000003
【００８３】
【数１２】
0004207573.tif 000004
【００８４】
また、吸気管モデルＭ５は、上記吸気管圧力Pm、及び吸気管内混合ガス温度Tmを求めるのみならず、スロットル弁下流吸気通路内における排気ガス還流率Re(k)、及び燃焼室２５内における排気ガス還流率Re(k-N)をも求める。ここで、本例では、スロットル弁下流吸気通路内における排気ガス還流率を同吸気通路内における空気と排気ガスの混合ガスの質量に対する排気ガスの質量の割合、燃焼室２５内における排気ガス還流率を同燃焼室２５内における混合ガスの質量に対する排気ガスの質量の割合と定義する。
【００８５】
具体的には、吸気管モデルＭ５は、エンジン回転速度NE、及び予測吸入空気量KLfwdと、スロットル弁下流吸気通路内における排気ガス還流率Re(k)との関係を規定するテーブルMAPREをＲＯＭ７２内に記憶していて、現時点におけるエンジン回転速度NE、及び後述する吸気弁モデルＭ６により既に求められている最新の予測吸入空気量KLfwd(k-1)と、前記テーブルMAPREとに基づいてスロットル弁下流吸気通路内における排気ガス還流率Re(k)を推定する。
【００８６】
また、ＥＧＲバルブ５５を通過した排気ガスがスロットル弁下流吸気通路に流入してから燃焼室２５に流入するまでには所定の時間（以下、「むだ時間τ」と称呼する。）を要する。従って、時刻ｔにおける燃焼室２５内における排気ガス還流率は時刻ｔよりむだ時間τ前におけるスロットル弁下流吸気通路内における排気ガス還流率Re(t-τ)と等しいと仮定することができる。
【００８７】
ここで、前記むだ時間τは、少なくともエンジン回転速度NE、及び（予測）吸入空気量KLfwdに応じて変化すると考えられるから、現時点での実際のエンジン回転速度NE、及び吸気弁モデルＭ６が算出した最新の（前回の）予測吸入空気量KLfwd(k-1)をそれぞれ引数とする関数ftにより下記数１３に基づいて求めることができる。
【００８８】
【数１３】
τ＝ft(NE,KLfwd(k-1))
【００８９】
以上より、吸気管モデルＭ５は、スロットル弁下流吸気通路内における排気ガス還流率Reの過去の演算値のうち上記数１３に従って求められるむだ時間τ前に相当するN回前の演算値Re(k-N)を選択し、同選択したN回前の演算値Re(k-N)を燃焼室２５内における排気ガス還流率として設定（推定）する。
【００９０】
（吸気弁モデルＭ６）
吸気弁モデルＭ６は、上記吸気弁モデルＭ３と同様のモデルを含んでいて、ここでは吸気管モデルＭ５が算出した最新の吸気管圧力Pm(＝Pm(k))、及び吸気管内混合ガス温度Tm(＝Tm(k))と、現時点のエンジン回転速度NEと、現時点の吸気弁の開閉タイミングVTと、前記マップMAPCと、前記マップMAPDと、上記経験則に基づく数８（mc＝（THA/Tm）・（c・Pm−d））とを用いて最新の吸気弁通過混合ガス流量mc（＝mc(k)）を求める。そして、吸気弁モデルＭ６は、前記求めた吸気弁通過混合ガス流量mc(k)と吸気管モデルＭ５が求めている前記燃焼室２５内における排気ガス還流率Re(k-N)とを用いて、下記数１４により最新の吸気弁通過空気流量mcA(k)を求め、この吸気弁通過空気流量mcA(k)に、エンジン回転速度NEから算出される吸気行程に要する時間（吸気弁３２が開弁してから閉弁するまでの時間）Tintを乗じることにより予測吸入空気量KLfwd(k)を求める。吸気弁モデルＭ６は、このような演算を各気筒毎に所定時間の経過毎に行う。
【００９１】
【数１４】
mcA(k)＝(1-Re(k-N))・mc(k)
【００９２】
このように、吸入空気モデルＡ２は、予測吸入空気量KLfwd(k)を所定時間の経過毎に更新するが、燃料噴射開始時期直前（BTDC９０°CA）から吸気弁閉弁時までの時間と略一致する遅延時間TD後の予測スロットル弁開度TAestに基いて予測吸入空気量KLfwd(k)を計算すること、及び同燃料噴射開始時期直前の時点での予測吸入空気量KLfwd(k)に基いて燃料噴射量fi(k)が計算されること（上記数１を参照。）から、同吸入空気モデルＡ２は、ある気筒の吸気行程に対する吸気弁閉弁時の予測スロットル弁開度TAestに基いて、吸入空気量を実質的に予測する予測吸入空気量算出手段を構成していることになる。
【００９３】
即ち、吸入空気モデルＡ２は、特定の気筒の今回の吸気行程に対する吸気弁閉弁時より前の所定時点（本例においては、同気筒の今回の吸気行程に対する燃料噴射開始（BTDC７５°CA）前の所定のタイミング、具体的にはBTDC９０°CAにて同気筒の今回の吸気行程での吸気弁閉弁時の吸入空気量である予測吸入空気量KLfwd(k)を、電子制御スロットル弁モデルＭ１により予測された今回の吸気行程の吸気弁閉弁時近傍の時点の予測スロットル弁開度TAestとモデルＭ２〜Ｍ６とに基づいて算出するのである。以上、図５に示した各モデル、及び各手段により、燃料噴射量fi(k)が計算される。
【００９４】
（ＥＧＲバルブの弁体のリフト量の推定）
先に説明したように、ＥＧＲ弁モデルＭ４は前記還流弁通過排気ガス流量meを推定する際にＥＧＲバルブ５５の弁体のリフト量を使用する。しかしながら、本装置はＥＧＲバルブ５５の弁体のリフト量を検出するセンサを備えていない。従って、本装置は前記弁体の推定リフト量Leを推定する必要がある。
【００９５】
ここで、先に説明したように、ＥＧＲバルブ５５の弁体は、その実リフト量が、電気制御装置７０により内燃機関１０の運転状態に応じて決定される目標リフト量Letに一致するように駆動される。しかしながら、前記弁体を駆動するアクチュエータ（リニア式電磁弁）の遅れや、同弁体の慣性などにより実際の弁体のリフト量は、ある遅れをもって前記目標リフト量Letに追従する。そこで、本装置は、電気制御装置７０により決定される前記目標リフト量Letに一次遅れ処理を施した値を原則的に推定リフト量Leとして推定する。
【００９６】
（推定リフト量の補正の概要）
ところで、ＥＧＲバルブ５５の弁体を駆動するリニア式電磁弁自体の異常、経年変化などにより、ＥＧＲバルブ５５の弁体の実リフト量が前記目標リフト量Letから（オフセット量ΔLeだけ）偏移したリフト量に一致するように同弁体が駆動される事態が発生することも考えられる。このような場合、弁体の実リフト量と推定リフト量Leとの間に定常的な誤差が発生し、ＥＧＲモデルＭ４が計算する還流弁通過排気ガス流量meにも定常的な推定誤差が発生する。
【００９７】
そうすると、還流弁通過排気ガス流量meに基づいて計算（推定）される前記スロットル弁通過空気流量mt、前記スロットル弁下流吸気通路内混合ガス圧力Pm、前記予測吸入空気量KLfwd等にも定常的な推定誤差が発生するようになって、所定の目標空燃比（理論空燃比）を得るための正確な燃料噴射量fi(k)を算出することができなくなる。
【００９８】
そこで、本装置は、実際には前記オフセット量ΔLeを含む下記数１５に基づいて推定リフト量Leを計算するとともに、以下に説明するように同オフセット量ΔLeを所定の条件が成立する毎に補正（更新）していく。下記数１５において、関数fleは、引数である目標リフト量Letに所定のゲイン、所定の時定数による一次遅れ処理を施した値を求める関数である。下記数１５に基づいて推定リフト量Leを計算する手段が開度推定手段に相当する。
【００９９】
【数１５】
Le＝fle(Let)＋ΔLe
【０１００】
（オフセット量ΔLeの補正）
次に、前記オフセット量ΔLeの補正（更新）について詳細に説明する。本装置は、演算周期ΔTt毎に、図１１に示す第１推定手段としての吸入空気モデルＡ５により第１吸気状態指標値としてのスロットル弁通過空気流量mtes(mtes(k-1))を求めるとともに、図１２に示す第２推定手段としての吸入空気モデルＡ６により第２吸気状態指標値としてのスロットル弁通過空気流量mtAFM(mtAFM(k-1))を求める。そして、本装置は、前記求めたスロットル弁通過空気流量mtesと前記求めたスロットル弁通過空気流量mtAFMとの比較結果に基づいて前記オフセット量ΔLeを補正する。以下、先ず、吸入空気モデルＡ５について詳述する。
【０１０１】
（吸入空気モデルＡ５）
吸入空気モデルＡ５は、上述した図５の吸入空気モデルＡ２が含んでいる各モデルＭ２〜Ｍ５にそれぞれ対応する同一のモデルであって使用するパラメータのみが異なるスロットルモデルＭ2a、吸気弁モデルＭ3a、ＥＧＲ弁モデルＭ4a、及び吸気管モデルＭ5aと、同吸入空気モデルＡ２が含んでいる各モデルＭ３〜Ｍ６にそれぞれ対応する同一のモデルであって使用するパラメータのみが異なる吸気弁モデルＭ3aa、ＥＧＲ弁モデルＭ4aa、吸気管モデルＭ5aa、及び吸気弁モデルＭ6aaと、エアフローメータ６１についてのモデルであるエアフローメータモデルＭ7aaと、を備えていて、少なくともスロットルポジションセンサ６４により検出された実運転状態パラメータとしての実際のスロットル弁開度TAact、及びＥＧＲ弁モデルＭ4aにより推定された還流弁通過排気ガス流量mea等に基いて、エアフローメータモデルＭ7aaが出力であるスロットル弁通過空気流量mtes(k-1)を求めるモデルである。以下、上述した吸入空気モデルＡ２との相違点についてのみ説明する。なお、吸入空気モデルＡ５に係わる各モデル、各量を吸入空気モデルＡ２に係わる対応する各モデル、各量と区別するため、吸入空気モデルＡ５に係わる各モデル、各量の名称末尾に文字「a」又は「aa」を追加している。
【０１０２】
（スロットルモデルＭ2a）
スロットルモデルＭ2aは、上記数７に基き、現時点から演算周期ΔTt前の時点における実際のスロットル弁通過空気流量mtaを求める。この場合においても、上記数７の右辺のmtsTAaは、吸気弁通過混合ガス流量mcaから還流弁通過排気ガス流量meaを減じた流量と等しいと考えられるので、後述する吸気弁モデルＭ3aで用いる上記数８、及び後述するＥＧＲ弁モデルＭ4aで用いる図１０に示したテーブルにより同値mtsTAaを求める。なお、値mtsTAaを求める際の各パラメータ（エンジン回転速度NE、及び吸気弁開閉タイミング）は、総て現時点から演算周期ΔTt前での実際の値を用いる。
【０１０３】
また、スロットルモデルＭ2aは、現時点から演算周期ΔTt前に検出された実際のスロットル弁開度TAact(k-1)、現時点から演算周期ΔTt前の実際のエンジン回転速度NE、現時点から演算周期ΔTt前の実際の吸気弁の開閉タイミングVT、及び前記吸気弁モデルＭ６が既に求めている前回の予測吸入空気量KLfwd(k-1)と、前記テーブルMAPPMとに基いて上記数７の右辺における吸気管圧力PmTAa（＝MAPPM(TAact(k-1),KLfwd(k-1),NE,VT)）を求める。
【０１０４】
更に、スロットルモデルＭ2aは、前記吸気管圧力PmTAaをスロットル弁上流圧力Paで除した値（PmTAa/Pa）と、前記テーブルMAPΦとから、上記数７の右辺における値Φ(PmTAa/Pa)（＝MAPΦ(PmTAa/Pa)）を求める。同様にして、スロットルモデルＭ2aは、後述する吸気管モデルＭ5aが既に求めている前回の吸気管圧力Pma(k-1)をスロットル弁上流圧力Paで除した値（Pma(k-1)/Pa）と、前記テーブルMAPΦとから、上記数７の右辺における値Φ(Pma/Pa)（＝MAPΦ(Pma(k-1)/Pa)）を求める。以上により、上記数７の右辺の各因数が求められるので、これらを掛け合わせることにより、実際のスロットル通過空気流量mts(＝mta(k-1))が求められる。
【０１０５】
（吸気弁モデルＭ3a）
吸気弁モデルＭ3aは、吸気弁通過混合ガス流量mcaを上記経験則に基づく数８にしたがって求める。具体的には、比例係数cを現時点から演算周期ΔTt前の実際のエンジン回転速度NEと、現時点から演算周期ΔTt前の実際の吸気弁の開閉タイミングVTと、MAPC(NE,VT)とから求め、既燃ガス量dを、同エンジン回転速度NEと、同吸気弁の開閉タイミングVTと、MAPD(NE,VT)とから求める。また、吸気弁モデルＭ3aは、演算時点にて、後述する吸気管モデルＭ5aにより既に推定されている最新の吸気管圧力Pma(＝Pma(k-1))と最新の吸気管内空気温度Tma(＝Tma(k-1))とを上記数８に適用し、吸気弁通過混合ガス流量mca（＝mca(k-1)）を求める。
【０１０６】
（ＥＧＲ弁モデルＭ4a）
ＥＧＲ弁モデルＭ4aは、後述する吸気管モデルＭ5aにより既に推定されている最新の吸気管圧力Pma(＝Pma(k-1))をスロットル弁上流圧力Paで除した値(Pma(k-1)/Pa)、及び現時点から演算周期ΔTt前の時点における上記数１５に基づく推定リフト量Leと、図１０に示した前記テーブルMAPMEとに基づいて還流弁通過排気ガス流量mea(＝mea(k-1))を推定する。
【０１０７】
（吸気管モデルＭ5a）
吸気管モデルＭ5aは、上記数１１及び上記数１２、スロットルモデルＭ2aにより求められた実際のスロットル弁通過空気流量mta、実際のスロットル弁通過空気温度（即ち、吸入空気温度THA）Ta、吸気弁モデルＭ3aにより求められた吸気管から流出する混合ガス流量mca（即ち、吸気弁通過混合ガス流量）、及びＥＧＲ弁モデルＭ4aにより求められた還流弁通過排気ガス流量mea等から、吸気管圧力Pma（＝Pma(k)）、及び吸気管内空気温度Tma（＝Tma(k)）を求める。
【０１０８】
（エアフローメータモデルＭ7aa）
エアフローメータモデルＭ7aaは、スロットル弁通過空気流量（実吸入空気流量）が所定の量αである場合に、エアフローメータ６１が出力するであろう値を推定し、この推定値に基づいてスロットル弁通過空気流量mtesを推定するモデルである。この場合、上記所定の量αは、スロットルモデルM2aが推定した現時点から演算周期ΔTt前の時点におけるスロットル弁通過空気流量mta(k-1)である。
【０１０９】
以下、エアフローメータモデルＭ7aaについて具体的に述べると、エアフローメータモデルＭ7aaは、先ず、前記スロットル弁通過空気流量mta(k-1)に対する完全放熱量W1，W2を、同完全放熱量W1，W2とスロットル弁通過空気流量mtとの関係をそれぞれ規定した図１３に示したテーブルと、同スロットル弁通過空気流量mta(k-1)とに基づいて求める。完全放熱量W1、及び完全放熱量W2は、図３に示した熱線計量部６１ａのボビン部６１ａ１、及び同熱線計量部６１ａのサポート部６１ａ２にそれぞれ対応した放熱遅れを含まない放熱量である。
【０１１０】
次に、エアフローメータモデルＭ7aaは、ボビン部６１ａ１、及びサポート部６１ａ２にそれぞれ対応する放熱量であり、完全放熱量W1，W2に対してそれぞれ一次遅れの特性を有する（応答遅れを含む）放熱量（応答放熱量）w1,w2を下記数１６及び下記数１７にしたがって求める。数１６，数１７における添え字(k)は今回の演算値、添え字(k-1)は前回の演算値を表し、Δｔは前回の演算値を求めてから今回の演算値を求めるまでの時間（演算周期ΔTt）である。
【０１１１】
【数１６】
w1(k)＝Δｔ・（W1(k)−w1(k-1)）／τ１＋w1(k-1)
【０１１２】
【数１７】
w2(k)＝Δｔ・（W2(k)−w2(k-1)）／τ２＋w2(k-1)
【０１１３】
上記数１６，数１７において、τ１、及びτ２は、ボビン部６１ａ１、及びサポート部６１ａ２にそれぞれ対応する上記一次遅れ特性の時定数であり、下記数１８及び下記数１９により求められる。数１８，数１９中の値k10,k20、及び値m1，m2には、実験的に求められた値である。また、数１８，数１９中の値ｕはエアフローメータ６１の熱線計量部６１ａにバイパスされた単位断面積当たりの通過空気量であり、図４に示したエアフローメータ６１の出力電圧Vgとスロットル弁通過空気流量mtAFMとの関係を規定するVg−mtAFM変換テーブルと、現時点から演算周期ΔTt前におけるエアフローメータ６１の実際の出力電圧Vgとに基づいて求められたスロットル弁通過空気流量mtAFMを、前記熱線計量部６１ａのバイパス流路断面積Ｓで除した値（mtAFM/Ｓ）である。
【０１１４】
【数１８】
τ１＝k10・ｕm1
【０１１５】
【数１９】
τ２＝k20・ｕm2
【０１１６】
そして、エアフローメータモデルＭ7aaは、応答放熱量w1,w2の和（w1＋w2）とエアフローメータ６１が出力するであろう値に基づくスロットル弁通過空気流量mtesとの関係を規定した図１４に示したテーブルと、上記数１６〜数１９により求められた応答放熱量w1,w2の和（w1＋w2）とに基づいて、現時点から演算周期ΔTt前にてエアフローメータ６１が出力するであろう値に基づく（即ち、エアフローメータ６１の応答遅れが考慮された）スロットル弁通過空気流量mtes(k-1)を求める。なお、内燃機関１０がスロットル弁開度TAが一定となる定常運転状態にある場合、このスロットル弁通過空気流量mtes(k-1)は、スロットルモデルＭ2aが推定した現時点から演算周期ΔTt前のスロットル弁通過空気流量mta(k-1)と同一となる。
【０１１７】
（吸気弁モデルＭ3aa）
吸気弁モデルＭ3aaは、吸気弁モデルＭ3aと同様、演算時点にて後述する吸気管モデルＭ5aaにより既に推定されている最新の吸気管圧力Pmaa(＝Pmaa(k-1))と最新の吸気管内空気温度Tmaa(＝Tmaa(k-1))とを上記数８に適用する等により、吸気弁通過混合ガス流量mcaa（＝mcaa(k-1)）を求める。
【０１１８】
（ＥＧＲ弁モデルＭ4aa）
ＥＧＲ弁モデルＭ4aaは、ＥＧＲ弁モデルＭ4aと同様、後述する吸気管モデルＭ5aaにより既に推定されている最新の吸気管圧力Pmaa(＝Pmaa(k-1))をスロットル弁上流圧力Paで除した値(Pmaa(k-1)/Pa)、及び現時点から演算周期ΔTt前の時点における上記数１５に基づく推定リフト量Leと、前記テーブルMAPMEとに基づいて還流弁通過排気ガス流量meaa(＝meaa(k-1))を推定する。
【０１１９】
（吸気管モデルＭ5aa）
吸気管モデルＭ5aaは、上記数１１及び上記数１２に相当する式、エアフローメータモデルＭ7aaにより求められたスロットル弁通過空気流量mtes、実際のスロットル弁通過空気温度（即ち、吸入空気温度THA）Ta、吸気弁モデルＭ3aaにより求められた吸気管から流出する混合ガス流量mcaa（即ち、吸気弁通過混合ガス流量）、及びＥＧＲ弁モデルＭ4aaにより求められた還流弁通過排気ガス流量meaa等から、吸気管圧力Pmaa（＝Pmaa(k)）、及び吸気管内空気温度Tmaa（＝Tmaa(k)）を求める。
【０１２０】
また、吸気管モデルＭ5aaは、現時点におけるエンジン回転速度NE、及び後述する吸気弁モデルＭ6aaにより既に求められている最新の実吸入空気量KLacta(k-1)と、前記テーブルMAPREとに基づいてスロットル弁下流吸気通路内における排気ガス還流率Reaa(k)を推定するとともに、同スロットル弁下流吸気通路内における排気ガス還流率Reaaの過去の演算値のうち、現時点におけるエンジン回転速度NE、前記実吸入空気量KLacta(k-1)、及び下記数２０とに従って求められるむだ時間τ前に相当するNaa回前の演算値Reaa(k-Naa)を選択し、同選択したNaa回前の演算値Reaa(k-Naa)を燃焼室２５内における排気ガス還流率として設定（推定）する。
【０１２１】
【数２０】
τ＝ft(NE,KLacta(k-1))
【０１２２】
（吸気弁モデルＭ6aa）
吸気弁モデルＭ6aaは、入力するパラメータが異なる点を除き、上記吸気弁モデルＭ3aaと同様のモデルであり、吸気管モデルＭ5aaが算出した最新の吸気管圧力Pmaa(＝Pmaa(k))、及び吸気管内空気温度Tmaa(＝Tmaa(k))と、上記経験則に基づく数８（mc＝(THA/Tm)・(c・Pm−d)）を用いて吸気弁通過混合ガス流量mcaa（＝mcaa(k)）を求める。そして、吸気弁モデルＭ6aaは、前記求めた吸気弁通過混合ガス流量mcaa(k)と吸気管モデルＭ5aaが求めている前記燃焼室２５内における排気ガス還流率Reaa(k-Naa)とを用いて、上記数１４と同様の式により最新の吸気弁通過空気流量mcAaa(k)を求め、この吸気弁通過空気流量mcAaa(k)に、エンジン回転速度NEから算出される吸気行程に要する時間（吸気弁３２が開弁してから閉弁するまでの時間）Tintを乗じることにより実吸入空気量KLacta(k)を求める。吸気弁モデルＭ6aaは、このような演算を各気筒毎に所定時間の経過毎に行う。
【０１２３】
以上、説明したように、吸入空気モデルＡ５は、少なくともスロットルポジションセンサ６４により検出された実際のスロットル弁開度TAact、ＥＧＲ弁モデルＭ4aにより推定された還流弁通過排気ガス流量mea等、並びに、モデルＭ2a〜Ｍ5a、モデルＭ7aa、及びモデルＭ3aa〜Ｍ6aaからなる内燃機関の吸気系における空気（混合ガス）の挙動をモデル化した空気モデルとに基いて、演算周期ΔTt毎に、第１吸気状態指標値としてのスロットル弁通過空気流量mtes(mtes(k-1))（及び、吸気管圧力Pmaa(Pmaa(k))、実吸入空気量KLacta(KLacta(k))等）を求める。
【０１２４】
（吸入空気モデルＡ６）
吸入空気モデルＡ６は、吸入空気モデルＡ２が含んでいる各モデルＭ３〜Ｍ６にそれぞれ対応する同一のモデルであって使用するパラメータのみが異なる吸気弁モデルＭ3b、ＥＧＲ弁モデルＭ4b、吸気管モデルＭ5b、及び吸気弁モデルＭ6bと、エアフローメータ６１の出力Vgをスロットル弁通過空気流量mtAFMに変換するテーブル変換部Ｍ8bと、を備えていて、エアフローメータ６１の出力Vgに基いてスロットル弁通過空気流量mtAFM(k-1)を求めるモデルである。なお、吸入空気モデルＡ６に係わる各モデル、各量を吸入空気モデルＡ２及び吸入空気モデルＡ５に係わる対応する各モデル、各量と区別するため、吸入空気モデルＡ６に係わる各モデル、各量の名称末尾に文字「b」を追加している。
【０１２５】
吸入空気モデルＡ６は、テーブル変換部Ｍ8bにより、演算周期ΔTt毎に、現時点から演算周期ΔTt前の時点におけるエアフローメータ６１の出力Vg、及び図４に示したテーブルを利用して現時点から演算周期ΔTt前の時点における第２吸気状態指標値としてのスロットル弁通過空気流量mtAFM(k-1)を求める。また、吸入空気モデルＡ６は、テーブル変換部Ｍ8bが求めた前記スロットル弁通過空気流量mtAFM(k-1)に基づいて、モデルＭ3b〜Ｍ6bを利用して、上述した吸入空気モデルＡ５におけるモデルＭ3aa〜Ｍ6aaと同様に吸気管圧力Pmb(Pmb(k))、実吸入空気量KLactb(KLactb(k))等を求める。即ち、モデルＭ3b〜Ｍ6bは、入力するパラメータをエアフローメータモデルＭ7aaが求めたスロットル弁通過空気流量mtes(k-1)からテーブル変換部Ｍ8bが求めたスロットル弁通過空気流量mtAFM(k-1)に変更した点を除けば、モデルＭ3aa〜Ｍ6aaと全く同一である。従って、ここでは、モデルＭ3b〜Ｍ6bについての詳細な説明を省略する。
【０１２６】
以上、説明したように、吸入空気モデルＡ６は、エアフローメータ６１の出力Vg等、並びに、テーブル変換部Ｍ8b、及びモデルＭ3b〜Ｍ6bからなる内燃機関の吸気系における空気（混合ガス）の挙動をモデル化した空気モデルとに基いて、演算周期ΔTt毎に、第２吸気状態指標値としてのスロットル弁通過空気流量mtAFM(mtAFM(k-1))（及び、吸気管圧力Pmb(Pmb(k))、実吸入空気量KLactb(KLactb(k))等）を求める。
【０１２７】
（オフセット量ΔLeの補正の具体的内容）
先に説明したように、吸入空気モデルＡ５は、各センサにより正確に取得された実際のスロットル弁開度TAact、エンジン回転速度NE、吸気弁の開閉タイミングVT等（即ち、実運転状態パラメータ）と、ＥＧＲ弁モデルＭ4aにより推定された還流弁通過排気ガス流量meaとに基づいて（エアフローメータ６１の出力Vgに基づくことなく）、（エアフローメータ６１の応答遅れが考慮されない値としての）スロットル弁通過空気流量mtaを推定し、同スロットル弁通過空気流量mta、及びエアフローメータモデルＭ7aaに基づいてエアフローメータ６１の応答遅れが考慮された値としてのスロットル弁通過空気流量mtesを推定する。一方、吸入空気モデルＡ６は、正確な出力値を発生し得るエアフローメータ６１の出力Vg（のみ）に基づいて実際のスロットル弁通過空気流量mtAFMを計測（推定）する。
【０１２８】
ここで、ＥＧＲ弁モデルＭ4aにより推定された還流弁通過排気ガス流量meaは、上記数１５に従って計算されたＥＧＲバルブ５５の弁体の推定リフト量Leに基づいて推定されているので、同推定リフト量Leの推定誤差の影響を受ける。従って、前記還流弁通過排気ガス流量meaに基づいて推定されるスロットル弁通過空気流量mta、従ってスロットル弁通過空気流量mtesも前記推定誤差の影響を受ける。一方、スロットル弁通過空気流量mtAFMは前記推定誤差の影響を受けない。従って、スロットル弁通過空気流量mtesとスロットル弁通過空気流量mtAFMとの間に差が生じているとき、この差は前記推定リフト量Leの推定誤差に由来するものであるとすることができる。
【０１２９】
そこで、本装置は、後述する所定の条件が成立する毎に、スロットル弁通過空気流量mtesとスロットル弁通過空気流量mtAFMの偏差Δmtの絶対値が所定の基準値Δmtrefよりも大きいとき、正の定数Hに前記偏差Δmtを乗じた値を現時点でのオフセット量ΔLeに加えた値を新たなオフセット量ΔLeとして設定することで、同オフセット量ΔLeを補正（更新）していく。
【０１３０】
例えば、前記推定リフト量Leが実際のリフト量よりも小さい値に計算されているために、前記推定されている還流弁通過排気ガス流量meaが実際の還流弁通過排気ガス流量よりも小さい値に計算されている場合について考察する。このとき、スロットル弁下流側圧力の推定値である前記推定されている吸気管圧力Pmaがスロットル弁下流側圧力の実際値である実際の吸気管圧力よりも小さい値に計算されることになり、この結果、前記推定されているスロットル弁通過空気流量mta、従ってスロットル弁通過空気流量mtesが実際のスロットル弁通過空気流量mtAFMよりも大きくなっている。従って、上記偏差Δmtが正の値となり、オフセット量ΔLeは、現時点での値に正の値であるH・Δmtを加えた値に補正（更新）される。これにより、上記数１５に従って計算される補正後の推定リフト量Leは、補正前の値よりも正の値である前記H・Δmtだけ大きい値に計算されて実際のリフト量に近づく。
【０１３１】
一方、前記推定リフト量Leが実際のリフト量よりも大きい値に計算されている場合は、上記した場合とは反対に上記偏差Δmtが負の値となって、オフセット量ΔLeは、現時点での値に負の値であるH・Δmtを加えた値に補正（更新）される。これにより、上記数１５に従って計算される補正後の推定リフト量Leは、補正前の値よりも前記H・Δmtの絶対値だけ小さい値に計算されて実際のリフト量に近づく。以上のようにして前記推定リフト量Leの推定誤差が補償されていく。このように推定リフト量Leを補正する手段が補正手段に対応する。
【０１３２】
（オフセット量ΔLeの補正の条件）
先に説明したように、エアフローメータモデルＭ7aaが計算するスロットル弁通過空気流量mtesは、同エアフローメータモデルＭ7aaにより推定されたエアフローメータ６１の応答遅れが反映された値として計算されている。しかしながら、エアフローメータモデルＭ7aaにより推定されたエアフローメータ６１の応答遅れにも推定誤差が発生する可能性がある。従って、内燃機関１０が過渡運転状態にある場合であってスロットル弁通過空気流量mtesとスロットル弁通過空気流量mtAFMとの間に差が生じているとき、この差は前記推定リフト量Leの推定誤差のみならず前記応答遅れの推定誤差にも由来することとなって、その結果、前記推定リフト量Leの推定誤差が正確に補償され得なくなる場合が発生し得る。
【０１３３】
また、先に説明したように、前記推定される吸気管圧力Pmaが前記臨界圧力以下のとき、前記推定されるスロットル弁通過空気流量mta、従ってスロットル弁通過空気流量mtesは同吸気管圧力Pmaの変化に応じては変化しない。従って、前記推定リフト量Leの推定誤差の影響により吸気管圧力Pmaが実際の吸気管圧力から偏移していても、前記推定されるスロットル弁通過空気流量mtesは同推定リフト量Leの推定誤差の影響を受け得ない。よって、このとき、スロットル弁通過空気流量mtesとスロットル弁通過空気流量mtAFMとの間に差が生じていても、かかる差が前記推定リフト量Leの推定誤差に由来するものであるか否かが不明となって、その結果、前記推定リフト量Leの推定誤差が正確に補償され得なくなる場合が発生し得る。
【０１３４】
そこで、本装置は、以上のことを鑑み、内燃機関１０が定常運転状態（スロットル弁開度TAが所定時間以上に渡り一定値に保持されている状態）にあるときであって、且つ、前記推定される吸気管圧力Pma(k)をスロットル弁上流圧力Paで除した値(Pma(k)/Pa)が値(1/(κ+1))よりも大きいとき（即ち、吸気管圧力Pma(k)が前記臨界圧力よりも大きいとき）に限って、上記したオフセット量ΔLeの補正、従って、推定リフト量Leの補正を行う。
【０１３５】
（実際の作動）
次に、電気制御装置７０の実際の作動について、図１５〜図２９に示したフローチャートを参照しながら説明する。
【０１３６】
（目標スロットル弁開度、及び推定スロットル弁開度の計算）
ＣＰＵ７１は、図１５にフローチャートにより示したルーチンを演算周期ΔTt（ここでは、８msec）の経過毎に実行することにより、上記電子制御スロットル弁ロジックＡ１、及び電子制御スロットル弁モデルＭ１の機能を達成する。具体的に述べると、ＣＰＵ７１は所定のタイミングにてステップ１５００から処理を開始し、ステップ１５０５に進んで変数ｉに「０」を設定し、ステップ１５１０に進んで変数ｉが遅延回数ntdlyと等しいか否かを判定する。この遅延回数ntdlyは、遅延時間TDを演算周期ΔTtで除した値である。
【０１３７】
この時点で変数ｉは「０」であるから、ＣＰＵ７１はステップ１５１０にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ１５１５に進んで暫定目標スロットル弁開度TAt(i)に暫定目標スロットル弁開度TAt(i+1)の値を格納するとともに、続くステップ１５２０にて予測スロットル弁開度TAest(i)に予測スロットル弁開度TAest(i+1)の値を格納する。以上の処理により、暫定目標スロットル弁開度TAt(0)に暫定目標スロットル弁開度TAt(1)の値が格納され、予測スロットル弁開度TAest(0)に予測スロットル弁開度TAest(1)の値が格納される。
【０１３８】
次いで、ＣＰＵ７１は、ステップ１５２５にて変数ｉの値を「１」だけ増大してステップ１５１０にもどる。そして変数ｉの値が今回の遅延回数ntdlyより小さければ、再びステップ１５１５〜１５２５を実行する。即ち、ステップ１５１５〜１５２５は、変数ｉの値が遅延回数ntdlyと等しくなるまで繰り返し実行される。これにより、暫定目標スロットル弁開度TAt(i+1)の値が暫定目標スロットル弁開度TAt(i)に順次シフトされ、予測スロットル弁開度TAest(i+1)の値が予測スロットル弁開度TAest(i)に順次シフトされて行く。
【０１３９】
前述のステップ１５２５が繰り返されることにより変数ｉの値が遅延回数ntdlyと等しくなると、ＣＰＵ７１はステップ１５１０にて「Ｙｅｓ」と判定してステッ１５３０に進み、同ステップ１５３０にて現時点の実際のアクセル操作量Accpと、図６に示したテーブルとに基づいて今回の暫定目標スロットル弁開度TAaccを求め、これを暫定目標スロットル弁開度TAt(ntdly)に格納する。
【０１４０】
次に、ＣＰＵ７１はステップ１５３５に進み、同ステップ１５３５にて前回の予測（推定）スロットル弁開度TAest(ntdly)と、今回の暫定目標スロットル弁開度TAaccと、上記数２（の右辺）に基づくステップ１５３５内に記載した式とに応じて今回の予測スロットル弁開度TAest(ntdly)を算出する。そして、ステップ１５４０にて目標スロットル弁開度TAtに暫定目標スロットル弁開度TAt(0)の値を設定するとともに、予測スロットル弁開度TAestに最新の予測スロットル弁開度TAest(ntdly)を格納し、ステップ１５９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【０１４１】
以上のように、目標スロットル弁開度TAtに関するメモリにおいては、本ルーチンが実行される毎にメモリの内容が一つずつシフトされて行き、暫定目標スロットル弁開度TAt(0)に格納された値が、電子制御スロットル弁ロジックＡ１によってスロットル弁アクチュエータ４３ａに出力される目標スロットル弁開度TAtとして設定される。即ち、今回の本ルーチンの実行により暫定目標スロットル弁開度TAt(ntdly)に格納された値は、今後において本ルーチンが遅延回数ntdlyだけ繰り返されたときにTAt(0)に格納され、目標スロットル弁開度TAtとなる。また、予測スロットル弁開度TAestに関するメモリにおいては、同メモリ内のTAest(m)に現時点から所定時間(m*ΔTt)経過後の予測スロットル弁開度TAestが格納されて行く。この場合の値mは、１〜ntdlyの整数である。
【０１４２】
（目標リフト量、及び推定リフト量の計算）
ＣＰＵ７１は、図１６にフローチャートにより示したルーチンを演算周期ΔTtの経過毎に実行することにより、ＥＧＲバルブ５５の弁体の目標リフト量Let、及び推定リフト量Leを計算する。具体的に述べると、ＣＰＵ７１は所定のタイミングにてステップ１６００から処理を開始し、ステップ１６０５に進んで、現時点でのエンジン回転速度NE、後述する図１７のステップ１７４５にて前回計算した値である予測吸入空気量KLfwd(k-1)、及び、エンジン回転速度NEと予測吸入空気量KLfwdから目標リフト量Letを求める関数fletに基づいて目標リフト量Letを求める。なお、予測吸入空気流量KLfwdの括弧内の変数がkではなくk-1となっているのは、この吸入空気流量KLfwd(k-1)が演算周期ΔTt前の各種値を用いて求められた値であることを意味していて、この変数k，k-1の意味は以下に述べる他の値についても同様である。
【０１４３】
次に、ＣＰＵ７１はステップ１６１０に進んで、前記目標リフト量Letの値に応じた駆動信号をＥＧＲバルブ５５へ出力するように指示する。これにより、ＥＧＲバルブ５５は、実際のリフト量が前記目標リフト量Letに近づくように駆動制御される。
【０１４４】
次いで、ＣＰＵ７１はステップ１６１５に進み、上記数１５と同様のステップ１６１５内に示した式に従って推定リフト量Leを求める。このとき、オフセット量ΔLeは、後述する図２９のステップ２９２５にて更新されている最新の値を使用する。そして、ＣＰＵ７１はステップ１６９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【０１４５】
（予測吸入空気量KLfwdの計算）
ＣＰＵ７１は、所定の演算周期ΔTt（８msec）の経過毎に図１７に示した予測吸入空気量計算ルーチンを実行することで、吸入空気モデルＡ２（スロットルモデルＭ２、吸気弁モデルＭ３、ＥＧＲ弁モデルＭ４、吸気管モデルＭ５、及び吸気弁モデルＭ６）の機能を達成するようになっている。具体的に説明すると、所定のタイミングになったとき、ＣＰＵ７１はステップ１７００から処理を開始し、ステップ１７０５に進んで上記スロットルモデルＭ２（上記数７に基くステップ１７０５内に示した式）によりスロットル弁通過空気流量mt(k-1)を求めるため、図１８のフローチャートに示したステップ１８００に進む。
【０１４６】
ステップ１８００に進んだＣＰＵ７１は、ステップ１８０５に進んで上記数８の係数c（＝c(k-1)）を、上記テーブルMAPCと、現時点より演算周期ΔTt前のエンジン回転速度NE、及び現時点より演算周期ΔTt前の吸気弁の開閉タイミングVTとから求める。また、同様に値d（＝d(k-1)）を、上記テーブルMAPDと、現時点より演算周期ΔTt前のエンジン回転速度NE、及び現時点より演算周期ΔTt前の吸気弁の開閉タイミングVTとから求める。
【０１４７】
次いで、ＣＰＵ７１はステップ１８１０に進んで燃料噴射開始時期直前（BTDC９０°CA）から吸気弁閉弁時までの時間をエンジン回転速度NEから求め、この時間と略一致する遅延時間後の予測スロットル弁開度TAestをＲＡＭ７３から読み出し、それを予測スロットル弁開度TAest(k-1)とし、その予測スロットル弁開度TAest(k-1)、前回の本ルーチン実行時における後述する図１７のステップ１７４５にて求められた予測吸入空気量KLfwd(k-1)、現時点より演算周期ΔTt前のエンジン回転速度NE、及び現時点より演算周期ΔTt前の吸気弁の開閉タイミングVTと、上記テーブルMAPPMと、から吸気管圧力PmTAを求める。
【０１４８】
次いで、ＣＰＵ７１はステップ１８１５に進んで、前記求めた吸気管圧力PmTA、前回の図１６のルーチン実行時においてステップ１６１５にて求めた推定リフト量Leと、図１０に示したテーブルと同様のステップ１８１５内に記載のテーブルと、から還流弁通過排気ガス流量meTAを求めるとともに、ステップ１８２０に進んで上記数８に基づくステッ１８２０内に記載の式により、吸気弁通過混合ガス流量mcTAを求める。なお、ステップ１８２０において用いるスロットル弁通過空気温度Taは吸気温センサ６２が検出する吸入空気温度THAを用い、吸気管内混合ガス温度Tm(k-1)は、前回の本ルーチン実行時における後述する図１７のステップ１７２０にて求められた値を用いる。
【０１４９】
次に、ＣＰＵ７１はステップ１８２５に進み、同ステップ１８２５内に記載の式に従ってスロットル弁通過空気流量mtsTAを求める。次いで、ＣＰＵ７１はステップ１８３０に進み、同ステップ１８３０にて値Φ(PmTA/Pa)を上記テーブルMAPΦと上記ステップ１８１０にて求めた吸気管圧力PmTAをスロットル弁上流圧力（大気圧センサ６３が検出する大気圧）Paで除した値（PmTA/Pa）とから求める。また、ＣＰＵ７１は続くステップ１８３５にて、前回の本ルーチン実行時における後述する図１７のステップ１７２０にて求められた吸気管圧力Pm(k-1)をスロットル弁上流圧力Paで除した値（Pm(k-1)/Pa）と、上記テーブルMAPΦとから値Φ(Pm(k-1)/Pa)を求め、続くステップ１８４０にて上記ステップ１８２５、ステップ１８３０、及びステップ１８３５にてそれぞれ求めた値と、スロットルモデルＭ２を表すステップ１８４０内に示した式とに基いてスロットル弁通過空気流量mt(k-1)を求めた後、ステップ１８９５を経由して図１７のステップ１７１０に進む。
【０１５０】
ＣＰＵ７１は、ステップ１７１０にて上記吸気弁モデルＭ３を表す上記数８を用いて吸気弁通過混合ガス流量mc(k-1)を求める。このとき、係数c、及び値dとして、上記ステップ１８０５にて求めた値を使用する。また、吸気管圧力Pm(k-1)、及び吸気管内混合ガス温度Tm(k-1)は、前回の本ルーチン実行時における後述するステップ１７２０にて求められた値を用い、スロットル通過空気温度Taは吸気温センサ６２が検出する吸入空気温度THAを用いる。
【０１５１】
次いで、ＣＰＵ７１はステップ１７１５に進み、図１０に示した前記テーブルMAPMEと同様のステップ１７１５内に記載のテーブルを用いて還流弁通過排気ガス流量me(k-1)を求める。このとき、吸気管圧力Pm(k-1)は、前回の本ルーチン実行時における後述するステップ１７２０にて求められた値を用い、推定リフト量Leは、前回の図１６のルーチン実行時においてステップ１６１５にて求めた値を用いる。
【０１５２】
次に、ＣＰＵ７１はステップ１７２０に進み、上記吸気管モデルＭ５を表す上記数１１、及び数１２と、上記ステップ１７０５、ステップ１７１０、及びステップ１７１５にてそれぞれ求めたスロットル弁通過空気流量mt(k-1)、吸気弁通過混合ガス流量mc(k-1)、及び還流弁通過排気ガス流量me(k-1)に基いて、今回の吸気管圧力Pm(k)と、同吸気管圧力Pm(k)を今回の吸気管内混合ガス温度Tm(k)にて除した値｛Pm/Tm｝(k)とを求める。なお、Δｔは吸気管モデルＭ５で使用される離散間隔を示し、計算時間をΔTt（＝８msec）、前回(k-1)の燃料噴射開始時期から吸気弁閉弁時までの時間をt0、今回(k)の燃料噴射開始時期から吸気弁閉弁時までの時間をt1とするとき、Δｔ＝ΔTt＋（t1−t0）で表される時間である。
【０１５３】
次いで、ＣＰＵ７１はステップ１７２５に進み、同ステップ１７２５に示した上記数８に相当する吸気弁モデルＭ６を表す式に基いて今回の吸気弁通過混合ガス流量mc(k)を求める。具体的に述べると、ＣＰＵ７１はステップ１７２５に進んだとき、図１９に示したステップ１９００に進み、次のステップ１９０５にて係数c(k)をエンジン回転速度NEと吸気弁の開閉タイミングVTとMAPCとにより求め（c(k)＝MAPC(NE,VT)）、続くステップ１９１０にて値d(k)をエンジン回転速度NEと吸気弁の開閉タイミングVTとMAPDとにより求める（d(k)＝MAPD(NE,VT)）。このときのエンジン回転速度NE、及び吸気弁の開閉タイミングVTは、現時点での値を用いる。
【０１５４】
そして、ＣＰＵ７１は、ステップ１９１５に進んで、上記図１７のステップ１７２０にて求められた今回の吸気管圧力Pm(k)、及び同ステップ１７２０にて求められた今回の吸気管内混合ガス温度Tm(k)、並びに、ステップ１９０５にて求められた係数c(K)、及びステップ１９１０にて求められた値d(k)を用いて、今回の吸気弁通過混合ガス流量mc(k)を算出し、ステップ１９９５を経由して図１７のステップ１７３０に進む。
【０１５５】
ＣＰＵ７１はステップ１７３０に進むと、スロットル弁下流排気ガス還流率Re(k)を算出するため図２０に示したステップ２０００に進み、続くステップ２００５にて上記数１３に相当する同ステップ２００５内に記載の式に従って前記むだ時間τを計算するとともに、同計算したむだ時間τに相当する演算回数を表す値Nを計算する。このとき、エンジン回転速度NEは現時点での値を用い、予測吸入空気量KLfwd(k-1)は前回の本ルーチン実行時において後述するステップ１７４５にて求めた値を用いる。
【０１５６】
次いで、ＣＰＵ７１はステップ２０１０に進んで、前記テーブルMAPREに相当する同ステップ２０１０内に示した関数freを用いてスロットル弁下流吸気通路内における排気ガス還流率Re(k)を計算する。このとき、エンジン回転速度NEは現時点での値を用い、予測吸入空気量KLfwd(k-1)は前回の本ルーチン実行時において後述するステップ１７４５にて求めた値を用いる。そして、ＣＰＵ７１はステップ２０９５を経由して図１７のステップ１７３５に進む。
【０１５７】
ＣＰＵ７１はステップ１７３５にて、上記数１４に相当するステップ１７３５内に記載の式に従って今回の吸気弁通過空気流量mcA(k)を計算する。このとき、吸気弁通過混合ガス流量mc(k)は今回の本ルーチン実行時においてステップ１７２５にて求めた値を用い、燃焼室２５内における排気ガス還流率Re(k-N)はN回前の本ルーチン実行時において図２０のステップ２０１０にて求めた値を用いる。
【０１５８】
次いで、ＣＰＵ７１はステップ１７４０に進んで、現時点でのエンジン回転速度NEと、インテークカムシャフトのカムプロフィールで決定されている吸気弁開弁角とから吸気弁開弁時間（吸気弁が開弁してから閉弁するまでの時間）Tintを計算し、続くステップ１７４５にて上記今回の吸気弁通過空気流量mcA(k)に吸気弁開弁時間Tintを乗じて予測吸入空気量KLfwd(k)を算出し、ステップ１７９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。以上により、演算周期ΔTt毎に、予測吸入空気量KLfwd(k)が求められる。
【０１５９】
（噴射実行ルーチン）
次に、電気制御装置７０が、実際に噴射を行うために実行するルーチンについて、同ルーチンをフローチャートにより示した図２１を参照して説明すると、ＣＰＵ７１は各気筒のクランク角度がBTDC９０°ＣＡになる毎に、各気筒毎に同図２１に示したルーチンを実行するようになっている。
【０１６０】
従って、特定の（任意の）気筒（吸気行程を迎える気筒）のクランク角度がBTDC９０°ＣＡになると、ＣＰＵ７１はステップ２１００から処理を開始し、続くステップ２１０５にて、図１７のステップ１７４５にて求められている最新の予測吸入空気量KLfwd(k)（即ち、特定の気筒の今回の吸気行程での吸気弁閉弁時（近傍の時点）の予測吸入吸気量）を目標空燃比AbyFrefで除することにより特定の気筒の燃料噴射量fi(k)を求める。
【０１６１】
次に、ＣＰＵ７１はステップ２１１０に進んで、前記特定の気筒のインジェクタ３９に対して前記燃料噴射量fi(k)の燃料の噴射を指示する。これにより、燃料噴射量fi(k)に応じた量の燃料が前記特定気筒のインジェクタ３９から噴射される。そして、ＣＰＵ７１はステップ２１９５にて本ルーチンを一旦終了する。
【０１６２】
（実吸入空気量KLactaの計算）
ＣＰＵ７１は、所定の演算周期ΔTt（８msec）の経過毎に図２２、及びこれに続く図２３に示したエアフローメータモデルＭ7aaの出力mtesに基づく実吸入空気量KLactaの計算ルーチンを実行することで、吸入空気モデルＡ５（スロットルモデルＭ2a、吸気弁モデルＭ3a、ＥＧＲ弁モデルＭ4a、吸気管モデルＭ5a、吸気弁モデルＭ6a、エアフローメータモデルＭ7aa、吸気弁モデルＭ3aa、ＥＧＲ弁モデルＭ4aa、吸気管モデルＭ5aa、及び、吸気弁モデルＭ6aa）の機能を達成するようになっている。このルーチンは、先に説明した図１７の予測吸入空気量KLfwdの計算ルーチンと同様な処理を行って、前記実吸入空気量KLactaを求める。
【０１６３】
その際、ＣＰＵ７１は、図１８、及び図２０に示したルーチンとそれぞれ同様な処理を行うための図２４（図２２のステップ２２０５に対応する）、及び図２６（図２３のステップ２３２５に対応する）に示したルーチンを実行するとともに、図２２のステップ２２２５に対応するエアフローメータモデルＭ7aaの機能を達成するための図２５に示したルーチンを実行する。また、本ルーチンでは、係数c(k-1)、及び値d(k-1)として、図１８のステップ１８０５にて計算されている最新の値を使用し、係数c(k)、及び値d(k)として、図１９のステップ１９０５、及びステップ１９１０にてそれぞれ計算されている最新の値を使用する。
【０１６４】
また、図１７のルーチン内の各ステップと、図２２及び図２３のルーチン内の各ステップとの対応関係について説明すると、予測吸入吸気量KLfwdを計算するために使用されるスロットル弁通過空気流量mt(k-1)を求める図１７のステップ１７０５は、スロットルモデルＭ2a、吸気弁モデルＭ3a、ＥＧＲ弁モデルＭ4a、吸気管モデルＭ5a、及びエアフローメータモデルＭ7aaの各機能をそれぞれ達成する図２２のステップ２２０５〜ステップ２２２５に対応する。即ち、図２２のステップ２２０５〜ステップ２２２５の実行により、実吸入吸気量KLactaを計算するために使用されるエアフローメータモデルＭ7aaの出力に基づくスロットル弁通過空気流量mtes(k-1)が求められる。
【０１６５】
そして、吸気弁モデルＭ３、ＥＧＲ弁モデルＭ４、吸気管モデルＭ５、及び吸気弁モデルＭ６の各機能をそれぞれ達成する図１７のステップ１７１０〜ステップ１７４５は、吸気弁モデルＭ3aa、ＥＧＲ弁モデルＭ4aa、吸気管モデルＭ5aa、及び吸気弁モデルＭ6aaの各機能をそれぞれ達成する図２３のステップ２３０５〜ステップ２３４０にそれぞれ対応する。以下、図１７〜図２０のルーチンにおいて対応するルーチンが存在しない図２５に示したエアフローメータモデルＭ7aaの機能を達成するためのルーチンについてのみ詳細に説明し、その他の各ルーチンについての詳細な説明は省略する。
【０１６６】
（エアフローメータモデルＭ7aaによるスロットル弁通過空気流量mtesの計算）ＣＰＵ７１は、所定の演算周期ΔTtの経過毎に図２５に示したルーチンを実行することで、エアフローメータモデルＭ7aaの機能を達成するようになっている。従って、所定のタイミングになったとき、ＣＰＵ７１はステップ２５００から処理を開始し、ステップ２５０５に進んで図４に示したテーブルと同じテーブルと、現時点から演算周期ΔTt前の時点におけるエアフローメータ６１の出力Vgとを用いて、現時点から演算周期ΔTt前の時点における実際のスロットル弁通過空気流量mtAFMを求める。
【０１６７】
次に、ＣＰＵ７１はステップ２５１０に進み、図１３に示したテーブルと同じテーブルと、図２２のステップ２２０５にて求められているスロットル弁通過空気流量mta(k-1)とを用いて完全放熱量W1(k)，W2(k)をそれぞれ求める。次いで、ＣＰＵ７１はステップ２５１５に進んで、上記数１８及び上記数１９に従って時定数τ１、τ２をそれぞれ求めるとともに、続くステップ２５２０にて上記数１６及び上記数１７に従って応答放熱量w1(k),w2(k)をそれぞれ求める。なお、Δｔは本ルーチンの演算周期ΔTt（即ち、８msec）である。
【０１６８】
次に、ＣＰＵ７１はステップ２５２５に進み、図１４に示したテーブルと同じテーブルと、前記応答放熱量w1(k),w2(k)の和（w1(k)＋w2(k)）とを用いて、現時点から演算周期ΔTt前の時点においてエアフローメータ６１が出力するであろう値に基づくスロットル弁通過空気流量mtes(k-1)を求めた後、ステップ２５９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。以上、図２２〜図２６の各ルーチンを実行することにより、演算周期ΔTt毎に、図２３のステップ２３４０にて実吸入空気量KLacta(k)が求められる。
【０１６９】
（実吸入空気量KLactbの計算）
ＣＰＵ７１は、所定の演算周期ΔTt（８msec）の経過毎に図２７に示したエアフローメータ６１の出力Vgに基づく実吸入空気量KLactbの計算ルーチンを実行することで、吸入空気モデルＡ６（テーブル変換部Ｍ8b、吸気弁モデルＭ3b、ＥＧＲ弁モデルＭ4b、吸気管モデルＭ5b、及び吸気弁モデルＭ6b）の機能を達成するようになっている。このルーチンは、先に説明した図２２及び図２３の実吸入空気量KLactaの計算ルーチンと同様な処理を行って、前記実吸入空気量KLactbを求める。
【０１７０】
その際、ＣＰＵ７１は、図２６に示したルーチンと同様な処理を行うための図２８（図２７のステップ２７２５に対応する）に示したルーチンを実行する。また、本ルーチンでも、係数c(k-1)、及び値d(k-1)として、図１８のステップ１８０５にて計算されている最新の値を使用し、係数c(k)、及び値d(k)として、図１９のステップ１９０５、及びステップ１９１０にてそれぞれ計算されている最新の値を使用する。
【０１７１】
図２２及び図２３のルーチン内の各ステップと、図２７のルーチン内の各ステップとの対応関係について説明すると、吸気弁モデルＭ3aa、ＥＧＲ弁モデルＭ4aa、吸気管モデルＭ5aa、及び吸気弁モデルＭ6aaの各機能をそれぞれ達成する図２３のステップ２３０５〜ステップ２３４０は、吸気弁モデルＭ3b、ＥＧＲ弁モデルＭ4b、吸気管モデルＭ5b、及び吸気弁モデルＭ6bの各機能をそれぞれ達成する図２７のステップ２７０５〜ステップ２７４０にそれぞれ対応する。
【０１７２】
また、実吸入吸気量KLactbを計算するために使用される現時点から演算周期ΔTt前の時点におけるエアフローメータ６１の出力Vgに基づくスロットル弁通過空気流量mtAFM(k-1)としては、図２５のステップ２５０５にて求められている最新の値mtAFMを使用する。従って、実吸入吸気量KLactaを計算するために使用されるスロットル弁通過空気流量mtes(k-1)を求めるための図２２のステップ２２０５〜２２２５に対応するステップは、図２７のルーチンには存在しない。以上、図２７のルーチンを実行することにより、演算周期ΔTt毎に、図２７のステップ２７４０にて実吸入空気量KLactb(k)が求められる。
【０１７３】
（推定リフト量Leの補正）
ＣＰＵ７１は、図２９にフローチャートにより示したルーチンを演算周期ΔTtの経過毎に実行することにより、ＥＧＲバルブ５５の弁体の推定リフト量Leを求める際に使用するオフセット量ΔLeを補正することで推定リフト量Leの推定誤差を補償する。具体的に述べると、ＣＰＵ７１は所定のタイミングにてステップ２９００から処理を開始し、ステップ２９０５に進んで内燃機関１０が定常運転状態（スロットル弁開度TAが所定時間以上に渡り一定値に保持されている状態）にあるか否かを判定する。このステップ２９０５の判定において「Ｎｏ」と判定すると、ＣＰＵ７１はステップ２９９５に直ちに進んで本ルーチンを一旦終了する。
【０１７４】
いま、ステップ２９０５の判定において「Ｙｅｓ」と判定したものとすると、ＣＰＵ７１はステップ２９１０に進んで、同ステップ２９１０内に示した不等式が成立しているか否か、即ち、図２２のステップ２２２０にて計算されている最新の吸気管圧力Pma(k)が前記臨界圧力よりも大きいか否かを判定する。このステップ２９１０の判定において「Ｎｏ」と判定した場合も、ＣＰＵ７１はステップ２９９５に直ちに進んで本ルーチンを一旦終了する。即ち、内燃機関１０が定常運転状態にあるときであって、且つ、前記吸気管圧力Pma(k)が前記臨界圧力よりも大きいときに限って、ＣＰＵ７１はステップ２９１５以降に進み、オフセット量ΔLeの補正処理を実行する。
【０１７５】
ステップ２９１５に進むと、ＣＰＵ７１は図２２のステップ２２２５にて求められている最新のスロットル弁通過空気流量mtes(k-1)から図２５のステップ２５０５にて求められている最新のスロットル弁通過空気流量mtAFM(＝mtAFM(k-1))を減じた値を偏差Δmtとして設定する。次に、ＣＰＵ７１はステップ２９２０に進み、前記偏差Δmtの絶対値が所定の基準値Δmtrefよりも大きいか否かを判定する。このとき、「Ｎｏ」と判定すると、ＣＰＵ７１はステップ２９９５に直ちに進んで本ルーチンを一旦終了するが、「Ｙｅｓ」と判定したときはステップ２９２５に進んで、所定値Hに前記偏差Δmtを乗じた値を現時点でのオフセット量ΔLeに加えた値を新たなオフセット量ΔLeとして設定する。
【０１７６】
これにより、図１６のステップ１６１５にて推定リフト量Leを計算する際に使用されるオフセット量ΔLeが補正される。以上のようにして、内燃機関１０が定常運転状態にあって、且つ、前記吸気管圧力Pma(k)が前記臨界圧力よりも大きいという条件が成立する毎に、オフセット量ΔLeの補正処理が実行されて推定リフト量Leの推定誤差が補償される。
【０１７７】
以上、説明したように、本発明による内燃機関の排気ガス還流装置を含んだ燃料噴射量制御装置の上記実施形態によれば、ＥＧＲバルブ５５の弁体の推定リフト量Leの推定誤差の影響を受ける還流弁通過排気ガス流量meaと、各センサから取得される正確な値であるエンジン回転速度NE、スロットル弁開度TA、吸気弁の開閉タイミングVT等の実運転状態パラメータと、内燃機関の吸気系における空気（混合ガス）の挙動をモデル化した空気モデルと、に基づいて（エアフローメータ６１の出力Vgに基づくことなく）、スロットル弁通過空気流量mtaが求められ、同スロットル弁通過空気流量mta及びエアフローメータモデルＭ7aaによりエアフローメータ６１の応答遅れが反映されたスロットル弁通過空気流量mtesが求められる。一方、エアフローメータ６１の出力Vgに基づいて、前記推定リフト量Leの推定誤差の影響を受けない実際のスロットル弁通過空気流量mtAFMが求められる。そして、スロットル弁通過空気流量mtesとスロットル弁通過空気流量mtAFMの偏差Δmtに応じて前記推定リフト量Le（オフセット量ΔLe）が補正されることで同推定リフト量Leの推定誤差が補償される。従って、ＥＧＲバルブ５５の実リフト量を検出するセンサを用いることなく同実リフト量を精度良く推定することができる。この結果、還流弁通過排気ガス流量meを精度良く求めることができるので、内燃機関の吸気状態を精度良く計算することができ、機関の空燃比を目標空燃比とするための燃料噴射量fiを精度良く計算することができた。
【０１７８】
また、内燃機関１０が定常運転状態にあって、且つ、前記吸気管圧力Pma(k)が前記臨界圧力よりも大きいという条件が成立する場合にのみ、前記推定リフト量Leが補正される。従って、スロットル弁通過空気流量mtAFMがエアフローメータ６１の応答遅れによる誤差を含まない値として正確に求められるとともに、スロットル弁通過空気流量mta、従ってスロットル弁通過空気流量mtesが確実に前記推定リフト量Leの推定誤差の影響を受け得る値として計算される場合にのみ同推定リフト量Leが補正されることになる。換言すれば、前記偏差Δmtが確実に前記推定リフト量Leの推定誤差のみに由来する値となる場合にのみ同偏差Δmtに基づいて同推定リフト量Leが補正される。この結果、より一層ＥＧＲバルブ５５の弁体の実リフト量を精度良く推定することができた。
【０１７９】
本発明は上記実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、上記実施形態においては、スロットル弁通過空気流量mtes（第１吸気状態指標値）とスロットル弁通過空気流量mtAFM（第２吸気状態指標値）との偏差Δmtの絶対値が所定値（Δmtref）を超える場合に前記推定リフト量Leを補正するように構成されているが、同偏差Δmtを所謂比例・積分処理（ＰＩ処理）することにより得られる制御量（フィードバック制御量）に基づいて同推定リフト量Leを補正するように構成してもよい。
【０１８０】
また、上記実施形態においては、スロットル弁通過空気流量mtesとスロットル弁通過空気流量mtAFMとの比較結果のみに基づいて前記推定リフト量Leを補正しているが、第１吸気状態指標値としてのスロットル弁通過空気流量mtes、吸気管圧力Pmaa、及び実吸入空気量KLactaのうちの少なくとも一つと、第２吸気状態指標値としてのスロットル弁通過空気流量mtAFM、吸気管圧力Pmb、及び実吸入空気量KLactbのうちの少なくとも一つとの対応する値同士の比較結果に基づいて前記推定リフト量Leを補正するように構成してもよい。
【０１８１】
また、上記実施形態においては、内燃機関１０が定常運転状態にあるときに前記推定リフト量Leの補正を行うように構成されている。従って、前記推定リフト量Leの補正が行われる際にはエアフローメータ６１の応答遅れが反映されない値であるスロットル弁通過空気流量mtaと同エアフローメータ６１の応答遅れが反映される値であるスロットル弁通過空気流量mtesとは等しくなっている。従って、上記実施形態においては、スロットル弁通過空気流量mtesとスロットル弁通過空気流量mtAFMとの比較結果に基づいて前記推定リフト量Leを補正する代わりに、スロットル弁通過空気流量mtaとスロットル弁通過空気流量mtAFMとの比較結果に基づいて前記推定リフト量Leを補正するように構成してもよい。この場合、吸入空気モデルＡ５におけるエアフローメータモデルＭ7aaを省略してもよい。
【０１８２】
また、上記実施形態においては、内燃機関１０が定常運転状態にあるときに前記推定リフト量Leの補正を行うように構成されているが、前記推定リフト量Leを補正する際に比較されるスロットル弁通過空気流量mtaとスロットル弁通過空気流量mtAFMは共にエアフローメータ６１の応答遅れが反映され得る値として求められているので、内燃機関１０が定常運転状態にない過渡運転状態にあるときにおいても前記推定リフト量Leの補正を行うように構成してもよい。
【０１８３】
また、上記実施形態においては、吸入空気モデルＡ５及び吸入空気モデルＡ６においてＥＧＲ弁モデルＭ4aa及びＥＧＲ弁モデルＭ4bがそれぞれ含まれているが、これらＥＧＲ弁モデルＭ4aa及びＥＧＲ弁モデルＭ4bを共に省略してもよい。
【０１８４】
また、上記実施形態においては、吸入空気モデルＡ５において実吸入空気量KLactaを、吸入空気モデルＡ６において実吸入空気量KLactbをそれぞれ計算しているが、かかる実吸入空気量KLacta及び実吸入空気量KLactbを求めるための計算を省略してもよい。この場合、吸入空気モデルＡ５においてモデルＭ3aa〜モデルＭ6aa、並びに、吸入空気モデルＡ６においてモデルＭ3b〜モデルＭ6bを省略することができる。
【０１８５】
また、上記実施形態においては、吸気管圧力Pmaが流体力学における前記臨界圧力（同臨界圧力よりも所定圧力だけ大きい圧力でもよい。）よりも大きい場合に前記推定リフト量Leの補正を行うように構成しているが、吸気管圧力Pmaa及び吸気管圧力Pmbの少なくとも一つが前記臨界圧力（同臨界圧力よりも所定圧力だけ大きい圧力でもよい。）よりも大きい場合に同推定リフト量Leの補正を行うように構成してもよい。
【０１８６】
また、上記実施形態においては、ＥＧＲバルブ５５は、実際のリフト量が同目標リフト量Letに近づくように弁体がリニア式電磁弁により駆動されることで開度が能動的に制御され得るように構成されているが、ＥＧＲバルブ５５は、吸気管圧力（スロットル弁下流吸気通路内圧力）等に弁体が応動して受動的に開度が調整されるように構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による排気ガス還流装置を含んだ燃料噴射量制御装置を火花点火式多気筒内燃機関に適用したシステムの概略構成図である。
【図２】  図１に示したエアフローメータの概略斜視図である。
【図３】  図２に示したエアフローメータの熱線計量部の拡大斜視図である。
【図４】  図１に示したＣＰＵが参照するエアフローメータの出力とスロットル弁通過空気流量との関係を規定したテーブルを示したグラフである。
【図５】  スロットル弁開度を制御するとともに予測吸入空気量、及び燃料噴射量を決定するための各種ロジック、及び各種モデルの機能ブロック図である。
【図６】  図１に示したＣＰＵが参照するアクセルペダル操作量と暫定目標スロットル弁開度との関係を規定したテーブルを示したグラフである。
【図７】  暫定目標スロットル弁開度、目標スロットル弁開度、及び予測スロットル弁開度の変化を示したタイムチャートである。
【図８】  予測スロットル弁開度を算出する際に用いる関数を示したグラフである。
【図９】  スロットルモデルがスロットル弁通過空気流量を計算する際における値(Pm/Pa)と値Φ（Pm/Pa）との関係を示したグラフである。
【図１０】  図１に示したＣＰＵが参照する吸気管圧力、及びＥＧＲバルブの弁体の推定リフト量と、還流弁通過排気ガス流量との関係を規定したテーブルを示したグラフである。
【図１１】  第１吸気状態指標値を求めるための吸入空気モデルの機能ブロック図である。
【図１２】  第２吸気状態指標値を求めるための吸入空気モデルの機能ブロック図である。
【図１３】  図１に示したＣＰＵが参照するスロットル弁通過空気流量と完全放熱量との関係を規定したテーブルを示したグラフである。
【図１４】  図１に示したＣＰＵが参照する応答放熱量の和とエアフローメータが出力するであろう値に基づくスロットル弁通過空気流量との関係を規定したテーブルを示したグラフである。
【図１５】  図１に示したＣＰＵが実行する目標スロットル弁開度、及び予測スロットル弁開度を演算するためのプログラムを示したフローチャートである。
【図１６】  図１に示したＣＰＵが実行するＥＧＲバルブの目標リフト量、及び推定リフト量を演算するためのプログラムを示したフローチャートである。
【図１７】  図１に示したＣＰＵが実行する予測吸入空気量を算出するためのプログラムを示したフローチャートである。
【図１８】  図１に示したＣＰＵが実行する（予測）スロットル弁通過空気流量を算出するためのプログラムを示したフローチャートである。
【図１９】  図１に示したＣＰＵが実行する（予測）吸気弁通過混合ガス流量を算出するためのプログラムを示したフローチャートである。
【図２０】  図１に示したＣＰＵが実行する排気ガス還流率を算出するためのプログラムを示したフローチャートである。
【図２１】  図１に示したＣＰＵが実行する燃料噴射実行（燃料噴射量計算）のためのプログラムを示したフローチャートである。
【図２２】  図１に示したＣＰＵが実行するエアフローメータモデルの出力に基づく実吸入空気量を算出するためのプログラムの前半部を示したフローチャートである。
【図２３】  図１に示したＣＰＵが実行するエアフローメータモデルの出力に基づく実吸入空気量を算出するためのプログラムの後半部を示したフローチャートである。
【図２４】  図１に示したＣＰＵが実行するエアフローメータモデルに入力するためのスロットル弁通過空気流量を算出するためのプログラムを示したフローチャートである。
【図２５】  図１に示したＣＰＵが実行するエアフローメータモデルの出力である第１吸気状態指標値としてのスロットル弁通過空気流量を算出するためのプログラムを示したフローチャートである。
【図２６】  図１に示したＣＰＵが実行する排気ガス還流率を算出するためのプログラムを示したフローチャートである。
【図２７】  図１に示したＣＰＵが実行するエアフローメータの出力に基づく実吸入空気量を算出するためのプログラムを示したフローチャートである。
【図２８】  図１に示したＣＰＵが実行する排気ガス還流率を算出するためのプログラムを示したフローチャートである。
【図２９】  図１に示したＣＰＵが実行するＥＧＲバルブの推定リフト量を補正するためのプログラムを示したフローチャートである。
【符号の説明】
１０…火花点火式多気筒内燃機関、２０…シリンダブロック部（エンジン本体部）、２５…燃焼室、３１…吸気ポート、３２…吸気弁、３９…インジェクタ、４１…吸気管、４３…スロットル弁、４３ａ…スロットル弁アクチュエータ、５４…排気ガス還流通路、５５…ＥＧＲバルブ、６１…エアフローメータ、７０…電気制御装置、７１…ＣＰＵ
【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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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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