(57)【要約】【課題】簡易なモデルで精度よく先の時点の筒内空気量を推定することができる内燃機関の空気量推定装置を提供する。【解決手段】本実施例に係る内燃機関の空気量推定装置は、先の時点のインタークーラの出口圧力を、圧力センサにより検出された圧力と、先の時点のスロットル弁通過空気量と、現時点でのスロットル弁通過空気量とに基づいて推定する。これにより、簡易なモデルで従来のものよりも精度よく先の時点の筒内空気量を推定することができる。【選択図】図３
2009197711.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から取り込んだ空気を気筒内に導入する吸気通路と、同吸気通路内を通流する空気の量を変更するスロットル弁と、前記スロットル弁の上流に配設され同吸気通路内の空気を圧縮する過給機と、前記過給機と前記スロットル弁の間に配設されたインタークーラと、前記インタークーラの出口の空気の圧力を検出する圧力センサとを備える内燃機関に適用され、
少なくとも現時点よりも先の時点の前記スロットル弁の開度と前記先の時点のインタークーラの出口圧力とに基づいてスロットル通過空気量を推定し、前記先の時点のスロットル弁の開度と前記吸気通路から流出する空気の流量とから吸気通路内圧力を推定し、推定された前記吸気通路内圧力から筒内流入空気流量を推定する物理モデルにより、先の時点にて前記気筒内に導入される空気の量である筒内空気量を推定する内燃機関の空気量推定装置であって、
前記先の時点のインタークーラの出口圧力を、前記圧力センサにより検出された圧力と、前記先の時点のスロットル弁通過空気量と、前記現時点でのスロットル弁通過空気量とに基づいて推定する、ことを特徴とする内燃機関の空気量推定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の空気量推定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、吸気管内を流通する空気の挙動をモデル化した物理モデルを使用して、現時点より先の時点の筒内空気量を推定する装置が提案されている（特許文献１乃至４参照）。特に、特許文献１、２には、過給機を備えた内燃機関に関して、筒内空気量を推定する装置が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６‐６３８０２号公報
【特許文献２】特開２００６‐１９４１０７号公報
【特許文献３】特開２００６−３２２４５３号公報
【特許文献４】特表２００１−５１６４２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで過給機を備えた内燃機関において、低負荷から加速した場合には、図１に示すように、インタークーラ出口圧力Picが一旦低下した後に、再び上昇する。この理由は、スロットル開度を大きくすることによるスロットル流量Mtの増加は瞬時に起こるのに対して、インタークーラ出口圧力Picや、コンプレッサ流量Mcpの増加は、以下のように順を追って生じるため、スロットル流量Mtの増加よりも遅れることが原因と考えられる。即ち、スロットル流量Mtが増加すると、サージタンク圧力Pmが増大し、次に、吸気弁流量Mcが増加する。吸気弁流量Mcが増加すると、排気圧力、排気温度が増大し、コンプレッサの回転数が増加する。これにより、コンプレッサ流量が増加し、インタークーラ出口圧力Picが再び増加する。このような過程を得てインタークーラ出口圧力Picが増大すると考えられる。
【０００５】
特許文献１に開示されている装置においては、圧力センサにより実測された現時点でのインタークーラ出口圧力Pic(特許文献１においては、スロットル弁上流圧力Puactに相当)を、スロットル弁上流圧力Puとして採用し、各モデルにおいて算出している。このように、本来、先の時点でのインタークーラ出口圧力Picを用いて算出すべきところ、現時点でのインタークーラ出口圧力Picを用いて算出しているため、特許文献１に開示されているモデルによると、図１に示すように先の時点の吸気管圧力Pmの推定結果は、急上昇して、直ちに下降し、再度上昇する挙動を示すことになる。しかしながら、実際の吸気管圧力は、図１に示すように、滑らかに上昇するため、実際の吸気管圧力と、推定された吸気管圧力Pmとの誤差が大きくなる。推定された吸気管圧力Pmの誤差が大きいと、精度よく先の時点での筒内空気量を推定することができない。
【０００６】
また、特許文献２に開示されている装置においては、先の時点でのコンプレッサの回転数と、現在時点でのコンプレッサの回転数の現在値とが等しいと仮定して空気量を推定しているため、精度よく先の時点での筒内空気量を推定することができない。また、コンプレッサの回転数は、コンプレッサ流量とコンプレッサ前後の差圧から計算されるが、精度を向上させるためには、複雑なマップが必要となり、ＥＣＵの処理負担が大きくなる。
【０００７】
そこで本発明は、簡易なモデルで精度よく先の時点の筒内空気量を推定することができる内燃機関の空気量推定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】
【０００８】
上記目的は、外部から取り込んだ空気を気筒内に導入する吸気通路と、同吸気通路内を通流する空気の量を変更するスロットル弁と、前記スロットル弁の上流に配設され同吸気通路内の空気を圧縮する過給機と、前記過給機と前記スロットル弁の間に配設されたインタークーラと、前記インタークーラの出口の空気の圧力を検出する圧力センサとを備える内燃機関に適用され、少なくとも現時点よりも先の時点の前記スロットル弁の開度と前記先の時点のインタークーラの出口圧力とに基づいてスロットル通過空気量を推定し、前記先の時点のスロットル弁の開度と前記吸気通路から流出する空気の流量とから吸気通路内圧力を推定し、推定された前記吸気通路内圧力から筒内流入空気流量を推定する物理モデルにより、先の時点にて前記気筒内に導入される空気の量である筒内空気量を推定する内燃機関の空気量推定装置であって、前記先の時点のインタークーラの出口圧力を、前記圧力センサにより検出された圧力と、前記先の時点のスロットル弁通過空気量と、前記現時点でのスロットル弁通過空気量とに基づいて推定する、ことを特徴とする内燃機関の空気量推定装置によって達成できる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、簡易なモデルで精度よく先の時点の筒内空気量を推定することができる内燃機関の空気量推定装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明による内燃機関の空気量推定装置の各実施形態について図面を参照しながら説明する。図２は、本発明に係る前記空気量推定装置を内燃機関に適用したシステムの概略構成を示している。
【００１１】
この内燃機関１０は、シリンダブロック部２０と、シリンダヘッド部３０と、シリンダブロック部２０に燃料と空気とからなる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。
【００１２】
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。シリンダ２１、ピストン２２のヘッド及びシリンダヘッド部３０は、燃焼室２５を形成している。
【００１３】
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、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３９を備えている。
【００１４】
吸気系統４０は、吸気ポート３１に連通したインテークマニホールド４１、インテークマニホールド４１に連通したサージタンク４２、サージタンク４２に一端が接続されインテークマニホールド４１及びサージタンク４２とともに吸気通路を形成する吸気ダクト４３、吸気ダクト４３の他端部から下流（サージタンク４２）に向けて順に吸気ダクト４３に配設されたエアフィルタ４４、過給機の一部を構成するコンプレッサ４５、インタークーラ４６、スロットル弁４７及びスロットル弁アクチュエータ４７ａを備えている。なお、スロットル弁４７から吸気弁３２までの吸気通路は、吸気管部を構成している。
【００１５】
コンプレッサ４５は、後述する排気通路の下流部に配設されたタービンが排ガスのエネルギーにより回転させられることにより、回転して吸気ダクト４３内の空気を圧縮する。これにより、コンプレッサ４５は、内燃機関１０に空気を過給する。
【００１６】
インタークーラ４６は水冷式または空冷式であって、吸気ダクト４３を通過する空気を冷却する。
【００１７】
スロットル弁４７は吸気ダクト４３に回転可能に支持され、スロットル弁アクチュエータ４７ａにより駆動されることにより開度が調整される。これにより、スロットル弁４７は、吸気ダクト４３の通路断面積を変更する。
【００１８】
ＤＣモータからなるスロットル弁アクチュエータ４７ａは、後述する電気制御装置７０が達成する電子制御スロットル弁ロジックにより送出される駆動信号に応じて、実際のスロットル弁開度θtaが目標スロットル弁開度θttとなるようにスロットル弁４７を駆動する。
【００１９】
吸気系統４０は、更に、バイパス通路４８と、バイパス通路切替弁４８ａ及びバイパス通路切替弁アクチュエータ４８ｂと、を備えている。
【００２０】
バイパス通路４８は、一端がエアフィルタ４４の下流であってコンプレッサ４５の上流にて吸気ダクト４３に接続されるとともに、他端がインタークーラ４６の下流であってスロットル弁４７の上流にて同吸気ダクト４３に接続されている。
【００２１】
バイパス通路切替弁４８ａは、バイパス通路４８に回転可能に支持され、指示信号に応じて作動するバイパス通路切替弁アクチュエータ４８ｂにより駆動されることによりバイパス通路４８を連通状態又は遮断状態にする。
【００２２】
排気系統５０は、排気ポート３４に連通し同排気ポート３４とともに排気通路を形成するエキゾーストマニホールドを含む排気管５１を備えている。
【００２３】
一方、このシステムは、圧力センサ６１、温度センサ６２、カムポジションセンサ６３、クランクポジションセンサ６４、運転状態量取得手段としてのアクセル開度センサ６５及び電気制御装置７０を備えている。
【００２４】
圧力センサ６１は、インタークーラ４６の出口に配設されている。圧力センサ６１は、吸気ダクト４３内の空気の圧力を検出し、スロットル弁４７の上流の吸気通路内の空気の圧力であるインタークーラ圧力Picを表す信号を出力するようになっている。温度センサ６２は、インタークーラ４６とスロットル弁４７の間の吸気ダクト４３に配設されている。温度センサ６２は、吸気ダクト４３内の空気の温度を検出し、スロットル弁４７の上流の吸気通路内の空気の温度であるスロットル弁上流温度Tuactを表す信号を出力するようになっている。
【００２５】
カムポジションセンサ６３は、インテークカムシャフトが９０°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。クランクポジションセンサ６４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。この信号は、エンジン回転速度NEを表す。アクセル開度センサ６５は、運転者によって操作されるアクセルペダル６６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。
【００２６】
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記憶するＲＡＭ７３、電源が投入された状態でデータを記憶するとともに同記憶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６１〜６５と接続され、ＣＰＵ７１にセンサ６１〜６５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４７ａ及びバイパス通路切替弁アクチュエータ４８ｂに駆動信号（指示信号）を送出するようになっている。
【００２７】
次に、上記のように構成された内燃機関の空気量推定装置による筒内空気量の推定方法の概要について説明する。空気量推定装置は、エネルギー保存則、運動量保存則及び質量保存則などの物理法則に基づいて構築された物理モデルを用いて、現時点（演算時点）より先の時点の筒内空気量を推定する。
【００２８】
この空気量推定装置は、電子制御スロットル弁モデルＭ１を備えるとともに、上記物理モデルとして、スロットルモデルＭ２、吸気弁モデルＭ３、Ｍ５、及び吸気管モデルＭ４を備えている。また、この空気量推定装置は、電子制御スロットル弁ロジックＡ１を備えている。
【００２９】
モデルＭ２〜Ｍ５は、ある時点における空気の挙動を表すように上記物理法則に基づいて導き出された数式により表される。
【００３０】
ここで、一般化された数式において使用される値（変数）は、求めたい値が「ある時点」の値であるならば、すべて「ある時点」の値でなくてはならない。即ち、例えば、あるモデルがｙ＝ｆ（ｘ）という一般化された数式により表されているとき、現時点より先の特定の時点のｙの値を求めるには、変数ｘを同先の特定の時点の値としなければならない。
【００３１】
ところで、前述したように、本空気量推定装置により求めたい筒内空気量は、現時点（演算時点）より先の時点の値である。従って、後述するようにモデルＭ２〜Ｍ５にて使用するスロットル弁開度θt、インタークーラ出口圧力Pic、スロットル弁上流温度Tu、エンジン回転速度NE及び吸気弁３２の開閉タイミングVT等の値は、すべて現時点より先の時点の値とする必要がある。
【００３２】
このため、本空気量推定装置は、目標とするスロットル弁開度を決定した時点から遅延させてスロットル弁４７を制御することにより、現時点より先の時点（現時点から現時点より先の第１時点（本例では、現時点から遅延時間TDだけ経過した後の時点）までの時点）のスロットル弁開度を推定する。
【００３３】
更に、本発明の発明者は、インタークーラ出口圧力Picの、先の時点での圧力を精度よく推定することにより、筒内流入空気量を精度よく推定することが可能となることを見出した。そこで、本空気量推定装置は、上記先の時点のインタークーラ出口圧力Picfwdを、圧力センサ６１により検出された現時点のインタークーラ出口圧力Piccrtから推定する。
【００３４】
エンジン回転速度NE及び吸気弁３２の開閉タイミングVTは、上記先の時点までの短い時間内ではそれほど大きく変化しない。従って、本空気量推定装置は、上記一般化された数式において、上記先の時点のエンジン回転速度NE及び吸気弁３２の開閉タイミングVTとして、現時点のエンジン回転速度NE及び吸気弁３２の開閉タイミングVTをそれぞれ採用する。
【００３５】
以上のように、本空気量推定装置は、推定された現時点より先の時点のスロットル弁開度θtと、推定された先の時点のインタークーラ出口圧力Picfwd及びスロットル弁上流温度Tuactと、現時点のエンジン回転速度NE及び吸気弁３２の開閉タイミングVTと、上記モデルＭ２〜Ｍ５と、に基づいて同先の時点の筒内空気量を推定する。
【００３６】
以下、具体的に、各モデルＭ１〜Ｍ５及びロジックＡ１について説明する。なお、これらのモデルについての詳細は周知であるため（特開２００１−４１０９５号公報及び特開２００３−１８４６１３号公報、特開２００６−６３８０２号公報を参照。）、本明細書においては詳細な説明を省略する。
【００３７】
（電子制御スロットル弁モデルＭ１と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は、電子制御スロットル弁ロジックＡ１と協働して、現時点までのアクセルペダル操作量Accpに基づいて前記上記第１の時点までのスロットル弁開度θtを推定するモデルである。尚、上記モデルＭ１及びロジックＡ１は、特開２００６−６３８０２号公報に開示されているものと同一であるため、その詳細な説明は省略する。
【００３８】
（スロットルモデルＭ２）
スロットルモデルＭ２は、本モデルを表す一般化された数式であり、物理法則に基づいて得られた(1)式及び(2)式に基づいて、スロットル弁４７の周囲を通過する空気の流量（スロットル通過空気流量）mtを推定するモデルである。(1)式において、Ct（θt）はスロットル弁開度θtに応じて変化する流量係数、At（θt）はスロットル弁開度θtに応じて変化するスロットル開口断面積（吸気管内のスロットル弁４７の周囲の開口断面積）、Picはインタークーラ４６の出口の空気の圧力であるインタークーラ出口圧力、Pmは吸気管部内の空気の圧力である吸気管内圧力、Tuはスロットル弁４７の上流の吸気管内の空気の温度であるスロットル弁上流温度、Rは気体定数及びκは比熱比（以下、κを一定値として扱う。）である。
【００３９】
【数１】
2009197711.tif 000003
【００４０】
【数２】
2009197711.tif 000004
【００４１】
上記(1)式及び(2)式は、同一時点における物理量の関係を表す式である。従って、厳密には、上記(1)式の右辺の各変数にスロットル通過空気流量mtを推定したい先の時点の値を代入して、同先の時点のスロットル通過空気流量mtを求める必要がある。従って、スロットル弁上流圧力Puとして、圧力センサ６１により検出された現時点のインタークーラ出口圧力Piccrtから推定された先の時点のインタークーラ出口圧力Picfwdを採用する。また、先の時点のスロットル弁上流温度Tuとして温度センサ６２により検出された現時点のスロットル弁上流温度Tuactを採用する。
【００４２】
次に、(1)式及び(2)式を用いたスロットル通過空気流量mtの実際の求め方を述べる。いま、スロットル弁開度θtが一定である定常運転時を想定し、その場合のスロットル通過空気流量及び吸気管内圧力がそれぞれmtTA及びPmTAであるとすると、(1)式から下記(3)式が得られる。
mtTA＝Ct(θt)・At(θt)・｛Pu/(R・Tu)1/2｝・Φ（PmTA/Pu） …(3)
【００４３】
従って、(1)式及び(3)式から下記(4)式を得る。
【００４４】
【数３】
2009197711.tif 000005
【００４５】
以上により、第１の時点のスロットル通過空気量mtを推定できる。
【００４６】
ところで、後述する吸気弁モデルＭ３によれば、吸気弁３２の周囲を通過して気筒内に流入する空気の流量である筒内流入空気流量mcは下記(5)式に従う。
mc＝（Tu/Tm）・（c・Pm−d） …(5)
(5)式において、Tmは吸気管部内の空気の温度である吸気管内温度及び値c,dは適合定数である。後述するように、値cは、エンジン回転速度NE及び吸気弁３２の開閉タイミングVTと定数cとの関係を規定するテーブルMAPCから求めることができる(c=MAPC(NE,VT))。同様に、値dは、エンジン回転速度NE及び吸気弁３２の開閉タイミングVTと定数dとの関係を規定するテーブルMAPDから求めることができる(d=MAPD(NE,VT))。
【００４７】
また、スロットル弁開度θtが一定である定常運転時においては、スロットル通過空気流量mt（この場合、mtTA）と筒内流入空気流量mcとは等しいので、(5)式から下記(6)式が得られる。
mtTA＝（Tu/Tm）・（c・PmTA−d） …(6)
【００４８】
ここで、(6)式の右辺の吸気管内圧力PmTAは、スロットル弁開度θt、エンジン回転速度NE及び吸気弁３２の開閉タイミングVTに基づいて経験的に決定することができる。そこで、スロットルモデルＭ２は、スロットル弁開度θt、エンジン回転速度NE及び吸気弁３２の開閉タイミングVTと、定常運転時における吸気管内圧力PmTAと、の関係を規定するテーブルMAPPMをＲＯＭ７２に記憶させていて、電子制御スロットル弁モデルＭ１により推定された予測スロットル弁開度θt(k-1)（＝θte）と、現時点のエンジン回転速度NE及び現時点の吸気弁３２の開閉タイミングVTと、前記テーブルMAPPMと、に基づいて吸気管内圧力PmTA(k-1)（＝MAPPM(θt(k-1),NE,VT)）を求める。
【００４９】
更に、スロットルモデルＭ２は、現時点のエンジン回転速度NE及び現時点の吸気弁３２の開閉タイミングVTと、上記テーブルMAPC及び上記テーブルMAPDと、後述する吸気管モデルＭ４により既に推定されている直前（最新）の吸気管内温度Tm(k-1)と、温度センサ６２により検出された現時点のスロットル弁上流温度Tuactと、を(6)式に適用してmtTA(k-1)を求める。
【００５０】
更に、スロットルモデルＭ２は、値Pm/Puと値Φ(Pm/Pu)との関係を規定するテーブルMAPΦをＲＯＭ７２に記憶させていて、前記吸気管内圧力PmTA(k-1)を推定された先の時点のインタークーラ出口圧力Picfwdで除した値（PmTA(k-1)/Picfwd）と、前記テーブルMAPΦと、から値Φ(PmTA(k-1)/Picfwd)（＝MAPΦ(PmTA(k-1)/Picfwd)）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Ｍ４により既に推定されている直前（最新）の吸気管内圧力Pm(k-1)を上記検出したインタークーラ出口圧力Picfwdで除した値（Pm(k-1)/Picfwd）と、前記テーブルMAPΦと、から値Φ(Pm(k-1)/Picfwd)（＝MAPΦ(Pm(k-1)/Picfwd)）を求める。スロットルモデルＭ２は、以上のように求めたスロットル通過空気流量mtTA(k-1)と、値Φ(PmTA(k-1)/Picfwd)と、値Φ(Pm(k-1)/Picfwd)と、を上記(4)式に適用してスロットル通過空気流量mt(k-1)を求める。
【００５１】
（吸気弁モデルＭ３）
吸気弁モデルＭ３は、吸気管内圧力Pm、吸気管内温度Tm及びスロットル弁上流温度Tu等から筒内流入空気流量mcを推定するモデルである。吸気行程（吸気弁３２の閉弁時も含む）における気筒内（シリンダ２１内、燃焼室２５内）の圧力は吸気弁３２の上流の圧力、即ち、吸気管内圧力Pmとみなすことができるので、筒内流入空気流量mcは吸気弁閉弁時の吸気管内圧力Pmに比例すると考えることができる。そこで、吸気弁モデルＭ３は、筒内流入空気流量mcを、本モデルを表す一般化された数式であり、経験則に基づく下記(7)式にしたがって求める。
mc＝（Tu/Tm）・（c・Pm−d） …(7)
【００５２】
筒内流入空気流量mcを求めるためには、厳密には、上記(7)式の右辺の各変数に同筒内流入空気流量mcを推定したい先の時点の値を代入する必要がある。しかし、上述のスロットルモデルＭ２と同様に、本モデルは、上記先の時点のスロットル弁上流温度Tuとして温度センサ６２により検出された現時点のスロットル弁上流温度Tuactを採用する。
【００５３】
上記(7)式において、値cは比例係数、値dは気筒内に残存していた既燃ガス量を反映した値である。値ｃ、dは、ＲＯＭ７２に記憶された所定のテーブルにより算出される。
【００５４】
吸気弁モデルＭ３は、後述する吸気管モデルＭ４により既に推定されている直前（最新）の吸気管内圧力Pm(k-1)及び吸気管内温度Tm(k-1)と、温度センサ６２により検出された現時点のスロットル弁上流温度Tuactと、を上記(7)式に適用し、筒内流入空気流量mc(k-1)を推定する。
【００５５】
（吸気管モデルＭ４）
吸気管モデルＭ４は、本モデルを表す一般化された数式であり、物理法則に基づいた下記(8)式及び下記(9)式、吸気管部に流入する空気の流量（即ち、スロットル通過空気流量）mt、スロットル弁上流温度Tu及び吸気管部から流出する空気の流量（即ち、筒内流入空気流量）mcから、吸気管内圧力Pm及び吸気管内温度Tmを求めるモデルである。なお、下記(8)式及び下記(9)式において、Vmは吸気管部（スロットル弁４７から吸気弁３２までの吸気管）の容積である。
d(Pm/Tm)/dt＝(R/Vm)・(mt−mc) …(8)
dPm/dt＝κ・(R/Vm)・(mt・Tu−mc・Tm) …(9)
【００５６】
吸気管内圧力Pmの時間微分値dPm/dtを求めるためには、厳密には、上記(9)式の右辺の各変数に同時間微分値dPm/dtを推定したい先の時点の値を代入する必要がある。しかし、上述のスロットルモデルＭ２及び吸気弁モデルＭ３と同様に、本モデルは、上記先の時点のスロットル弁上流温度Tuとして温度センサ６２により検出された現時点のスロットル弁上流温度Tuactを採用する。
【００５７】
吸気管モデルＭ４は、スロットルモデルＭ２により取得されたスロットル通過空気流量mt(k-1)と、吸気弁モデルＭ３により取得された筒内流入空気流量mc(k-1)と、温度センサ６２により検出された現時点のスロットル弁上流温度Tuactと、を上記(8)式及び上記(9)式の右辺に適用する。そして、(8)式及び(9)式に基づく計算を行って、最新の吸気管内圧力Pm(k)及び吸気管内温度Tm(k)を推定する。
【００５８】
（吸気弁モデルＭ５）
吸気弁モデルＭ５は、上述の吸気弁モデルＭ３と同様のモデルを含んでいる。本モデルも、筒内流入空気流量mcを推定したい先の時点のスロットル弁上流温度Tuとして温度センサ６２により検出された現時点のスロットル弁上流温度Tuactを採用する。
【００５９】
吸気弁モデルＭ５においては、上記吸気管モデルＭ４が推定した最新の吸気管内圧力Pm(k)及び吸気管内温度Tm(k)と、温度センサ６２により検出された現時点のスロットル弁上流温度Tuactと、を本モデルを表す一般化された数式であり上記経験則に基づく(7)式（mc＝（Tu/Tm）・（c・Pm−d））に適用して最新の筒内流入空気流量mc(k)を求める。そして、吸気弁モデルＭ５は、求めた筒内流入空気流量mc(k)に現時点のエンジン回転速度NE及び現時点の吸気弁３２の開閉タイミングVTから算出される吸気弁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推定される筒内空気量である予測筒内空気量KLfwdを求める。
【００６０】
次に、電気制御装置７０の実際の作動について、図３、図４を参照しながら説明する。尚、ＣＰＵ７１が実行する、スロットル弁開度推定ルーチンは、特開２００６−６３８０２号公報に開示されているものと、同一であるため、その説明は省略する。
【００６１】
（筒内空気量推定）
一方、ＣＰＵ７１は、図３にフローチャートにより示した筒内空気量推定ルーチンを所定の演算周期ΔTt２の経過毎に実行することにより、現時点より先の時点の筒内空気量を推定する。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７００から処理を開始し、ステップ７０５に進んで圧力センサ６１により検出されたインタークーラ出口圧力Piccrtを読み込むとともに、続くステップ７１０にて温度センサ６２により検出されたスロットル弁上流温度Tuactを読み込む。
【００６２】
次に、ＣＰＵ７１は、ステップ７１５に進んで上記スロットルモデルＭ２（上記(4)式に基づくステップ７１５内に示した式）によりスロットル通過空気流量mt(k-1)を求めるため、図４のフローチャートに示したステップ８００に進む。
【００６３】
次いで、ＣＰＵ７１は、ステップ８０５に進んで、スロットル弁開度推定ルーチンによりメモリに格納されているθte(m)（mは、０〜ntdlyの整数）から、現時点より所定の時間間隔Δt0（本例では、特定の気筒の燃料噴射開始時期前の所定の時点（筒内空気量の推定が完了している必要がある最終の時点）から同気筒の吸気行程における吸気弁３２の閉弁時（第２時点）までの時間）だけ後の時点と最も近い時点のスロットル弁開度として推定された予測スロットル弁開度θte(m)を予測スロットル弁開度θt(k-1)として読み込む。以下、説明の便宜上、前回の演算時点における上記予測スロットル弁開度θt(k-1)に対応する時点を前回推定時点t1とし、今回の演算時点における上記予測スロットル弁開度θt(k-1)に対応する時点を今回推定時点t2とする。
【００６４】
その後、ＣＰＵ７１は、ステップ８１０に進んで、上記(6)式の係数cを、テーブルMAPCと、現時点のエンジン回転速度NE及び現時点の吸気弁３２の開閉タイミングVTと、から求める。また、同様に値dを、テーブルMAPDと、現時点のエンジン回転速度NE及び現時点の吸気弁３２の開閉タイミングVTと、から求める。
【００６５】
次いで、ＣＰＵ７１はステップ８１５に進んで、予測スロットル弁開度θt(k-1)、現時点のエンジン回転速度NE及び現時点の吸気弁３２の開閉タイミングVTと、テーブルMAPPMと、から定常運転時の吸気管内圧力PmTA(k-1)を求め、ステップ８２０に進んで、ステップ７１０にて読み込んだスロットル弁上流温度Tuactと、前回の図３のルーチンの実行時における後述するステップ７２５にて求められた前回推定時点t1における吸気管内温度Tm(k-1)と、上記(6)式と、に基づいて定常運転時のスロットル通過空気流量mtTA(k-1)を求める。
【００６６】
次いで、ＣＰＵ７１はステップ８２５に進み、同ステップ８２５にて値Φ(PmTA(k-1)/Piccrt)を上記テーブルMAPΦと、上記ステップ８１５にて求めた吸気管内圧力PmTA(k-1)をステップ７０５にて読み込んだインタークーラ出口圧力Piccrtで除した値（PmTA(k-1)/Piccrt）と、から求める。
【００６７】
また、続くステップ８３０にて、前回の図３のルーチンの実行時における後述するステップ７２５にて求められた前回推定時点t1における吸気管内圧力Pm(k-1)を上記インタークーラ出口圧力Piccrtで除した値（Pm(k-1)/Piccrt）と、上記テーブルMAPΦと、から値Φ(Pm(k-1)/Piccrt)を求め、続くステップ８３５にて上記ステップ８２０、ステップ８２５及びステップ８３０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８３５内に示した式と、に基づいて前回推定時点t1におけるスロットル通過空気流量mt(k-1)を求め、ステップ８９５を経由して図３のステップ７２０に進む。
【００６８】
ＣＰＵ７１は、ステップ７２０にて上記吸気弁モデルＭ３を表す(7)式を用いて前回推定時点t1における筒内流入空気流量mc(k-1)を求める。このとき、係数c及び値dとして、図４のステップ８１０にて求めた値を使用する。また、吸気管内圧力Pm(k-1)及び吸気管内温度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７２５にて求められた値（前回推定時点t1における値）を用いる。
【００６９】
次に、ＣＰＵ７１はステップ７２５に進み、上記吸気管モデルＭ４を表す(8)式及び(9)式を離散化したステップ７２５に示した式（差分方程式）と、上記ステップ７１５及びステップ７２０にてそれぞれ求めたスロットル通過空気流量mt(k-1)及び筒内流入空気流量mc(k-1)と、に基づいて、今回推定時点t2における先の時点の吸気管内圧力Pmfwd(k)と、同吸気管内圧力Pmfwd(k)を今回推定時点t2における吸気管内温度Tm(k)にて除した値｛Pmfwd/Tm｝(k)と、を求める。なお、Δｔは吸気管モデルＭ４で使用される離散間隔を示し、式（Δｔ＝t2−t1）により表される。即ち、ステップ７２５においては、前回推定時点t1における先の時点の吸気管内圧力Pmfwd(k-1)及び吸気管内温度Tm(k-1)等から、今回推定時点t2における吸気管内圧力Pmfwd(k)及び吸気管内温度Tm(k)が求められる。
【００７０】
次に、今回推定時点t2の先の時点のインタークーラ出口圧力Picfwdを推定する。具体的には、以下の式(11)により行う
Picfwd(k)=Piccrt(k)-GAIN・(Mtfwd(k)-Mtcrt(k))…(11)
今回推定時点t2の先の時点のスロットル流量Mtfwd(k)は、スロットルモデルＭ２の(4)式を用いて算出する。具体的には、前回推定時点t1の先の時点の吸気管圧力Pmfwd(k-1)を吸気管圧力Pmとして、前回推定時点t1の先の時点のインタークーラ出口圧力Picfwd(k-1)をスロットル弁上流圧力Puとして、今回推定時点t2先の時点のスロットル流量Mtfwd(k)を算出する。図５（Ａ）は、今回推定時点t2の先の時点のスロットル流量Mtfwd(k)の算出の説明図である。
現時点のスロットル流量Mtcrt(k)についても、同様に、スロットルモデルＭ２の(4)式を用いて算出する。具体的には、前回推定時点t1の現時点の吸気管圧力Pm(k-1)を吸気管圧力Pmとして、前回推定時点t1の現時点のインタークーラ出口圧力Piccrt(k-1)をスロットル弁上流圧力Puとして、今回推定時点t2の現時点のスロットル流量Mtcrt(k)を算出する。図５（Ｂ）は、今回推定時点の現時点のスロットル流量Mtcrt(k)の算出の説明図である。
【００７１】
尚、値GAINは、運転条件と定数GAINとの関係を規定するテーブルMAPGAINにより、求めることができる。以上により、インタークーラ出口圧力の挙動を予測することができる、
【００７２】
次いで、ＣＰＵ７１は、ステップ７３０にて上記吸気弁モデルＭ５を表す(7)式を用いて今回推定時点t2における筒内流入空気流量mc(k)を求める。このとき、係数c及び値dとして、図８のステップ８１０にて求めた値を使用する。また、吸気管内圧力Pm(k)及び吸気管内温度Tm(k)は、上記ステップ７２５にて求められた今回推定時点t2の先の時点の吸気管内圧力Pmfwd(k)、吸気管内温度Tm(k)を用いる。
【００７３】
そして、ＣＰＵ７１は、ステップ７３５に進んで現時点のエンジン回転速度NEと、現時点の吸気弁３２の開閉タイミングVTと、により求められる吸気弁開弁時間（吸気弁３２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７４０にて上記今回推定時点t2における筒内流入空気流量mc(k)に吸気弁開弁時間Tintを乗じて予測筒内空気量KLfwdを算出し、ステップ７９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【００７４】
これにより、前回推定時点t1の予測スロットル弁開度θt(k-1)と、今回推定時点t2の先の時点のインタークーラ出口圧力Piccrtと、温度センサ６２により検出されたスロットル弁上流温度Tuactと、に基づいて前回推定時点t1より微小時間Δｔだけ先の今回推定時点t2の予測筒内空気量KLfwdが推定される。
【００７５】
このように、予測筒内空気量を推定する際に、少なくとも先の時点でのインタークーラ出口圧力に基づいて推定することにより、ＣＰＵの処理負荷を増大させることなく、筒内空気量の予測精度が向上する。
【００７６】
上述した実施例は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】推定された先の時点での吸気管圧力と、実際の吸気管圧力の挙動との誤差の説明図である。
【図２】本発明に係る空気量推定装置を内燃機関に適用したシステムの概略構成を示している。
【図３】ＣＰＵが実行する筒内空気量を推定するためのプラグラムを示したフローチャートである。
【図４】。ＣＰＵが実行するスロットル通過空気量を推定するためのプラグラムを示したフローチャートである。
【図５】図５（Ａ）は、今回推定時点の先の時点のスロットル流量の算出の説明図であり、図５（Ｂ）は、今回推定時点の現時点のスロットル流量の算出の説明図である。
【符号の説明】
【００７８】
１０…内燃機関
４５…コンプレッサ
４６…インタークーラ
４７…スロットル弁
４８…バイパス通路
６１…圧力センサ
６２…温度センサ
６５…アクセル開度センサ
６６…アクセルペダル
７０…電気制御装置
７１…ＣＰＵ
７２…ＲＯＭ
７３…ＲＡＭ
【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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