(57)【要約】【課題】エンジンの出力トルクの推定精度を高める。【解決手段】第１状態量推定部１０は、エンジン回転数および吸入空気量に基づいて第１推定吸気管圧力Ｐｍ（１）を算出し、第２状態量推定部２０は、エンジン回転数およびスロットル開度に基づいて第２推定吸気管圧力Ｐｍ（２）を算出し、第３状態量推定部３０は、エンジン回転数および大気圧に基づいて第３推定吸気管圧力Ｐｍ（３）を算出する。推定吸気管圧力の算出はエンジンの基準性能調査によって予め取得された特性データおよび関係式に基づいて行なわれる。誤り検出部４０は、推定吸気管圧力Ｐｍ（１），Ｐｍ（２），Ｐｍ（３）間の整合性を判定することにより物理量（吸入空気量、スロットル開度および大気圧）の誤りを検出する。推定値補正部５０は、残余の物理量に基づいて、誤りである物理量を補正して最終的な吸気管圧力Ｐｍ（Ｅ）を推定する。【選択図】図２
2009281339.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの出力を調整する調整機構と、
車両の運転状態に基づいて、前記エンジンに対する要求トルクを算出する要求トルク算出部と、
前記エンジンの現在の出力トルクを推定するトルク推定部と、
推定された前記現在の出力トルクと前記要求トルクとの偏差に基づいて、前記エンジンの目標トルクを設定するとともに、前記目標トルクに基づいて、前記調整機構の作動量を制御するトルク制御部とを備え、
前記トルク推定部は、
各々が、前記エンジンの運転状態または前記調整機構の作動量を示す複数の物理量を検知する複数のセンサと、
前記複数のセンサによって検知された前記複数の物理量の各々について、物理量と前記エンジンの運転状態を表わす第１の制御パラメータとの関係を基準性能として予め有し、物理量ごとに前記基準性能を参照して前記第１の制御パラメータを推定する複数の推定手段と、
前記複数の推定手段によってそれぞれ推定された複数の前記第１の制御パラメータに基づいて、前記物理量の誤りを検出する誤り検出手段と、
前記誤り検出手段によって誤りが検出された物理量に含まれる誤差を残余の物理量に基づいて推定するとともに、推定した誤差を用いて該物理量を補正する補正手段と、
前記残余の物理量および前記補正手段によって補正された物理量に基づいて、前記現在の出力トルクを推定するトルク推定手段とを含む、エンジンの制御装置。
【請求項２】
前記誤り検出手段は、前記複数の第１の制御パラメータの整合性を判定し、不整合と判定された前記第１の制御パラメータの推定に用いた物理量を誤りと診断する、請求項１に記載のエンジンの制御装置。
【請求項３】
前記補正手段は、前記基準性能に対して前記エンジンの公差を考慮した許容範囲を予め設定しておくとともに、前記誤りが検出された物理量の誤差を前記許容範囲に収まるように制限する、請求項２に記載のエンジンの制御装置。
【請求項４】
前記トルク推定手段は、前記残余の物理量および前記補正手段によって補正された物理量に基づいて前記第１の制御パラメータを算出し、算出された前記第１の制御パラメータに基づいて前記現在の出力トルクを推定する、請求項３に記載のエンジンの制御装置。
【請求項５】
前記調整機構は、作動量に応じて前記エンジンに吸入される空気量を調整し、
前記第１の制御パラメータは、吸気管圧力である、請求項１〜４のいずれか１項に記載のエンジンの制御装置。
【請求項６】
前記調整機構は、作動量に応じて前記エンジンの出力トルクを調整し、
前記第１の制御パラメータは、トルクである、請求項１〜４のいずれか１項に記載のエンジンの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、エンジンの制御装置に関し、より特定的には、エンジンの目標トルクが算出され、この目標トルクに基づいてエンジンの出力を調整する調整機構を制御する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、エンジンにおいては、吸入される空気量（気筒に充填される空気量）、点火時期などを調整することにより、出力が調整される。たとえば、スロットルバルブ、スワールコントロールバルブ、点火プラグ、インテークバルブ、エキゾーストバルブ、吸気管の長さを変更するＡＣＩＳ（Acoustic Control Induction System）など（以下、これらの機構を調整機構とも称する）により、エンジンの出力が調整される。このとき、調整機構は、運転者に操作されるアクセルペダルの開度（以下、アクセル開度とも称する）に応じてエンジンの目標トルクが算出されると、この目標トルクを実現するように作動量が制御される。
【０００３】
たとえば特開２００２−３０９９９３号公報（特許文献１）には、アクセル開度に基づいて要求トルクを算出する要求トルク算出手段と、算出された要求トルクに基づいて、エンジンに供給する要求空気量を算出する要求空気量算出手段と、要求空気量を達成するために必要な要求空気圧を算出する要求空気圧算出手段とを備え、要求空気量と要求空気量とから、要求空気量を達成するための制御対象であるスロットルバルブ開度を算出する内燃機関の制御装置が開示される。
【特許文献１】特開２００２−３０９９９３号公報
【特許文献２】特開平８−２４０１４６号公報
【特許文献３】特開２００５−２５６７１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、エンジンに吸入される空気量および点火時期などの制御は、エンジンの開発段階において、基準性能調査とも称される、特定数のエンジンを対象として行なわれる試験によって取得された特性データまたは関係式（以下、基準性能とも称する）に基づいて実行されるのが一般的である。
【０００５】
具体的には、エンジンを制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit）は、各種センサから調整機構の作動量およびエンジンの運転状態を表わす信号が入力されると、ＲＯＭに記憶されている基準性能を参照して、これらの入力信号から現在のエンジンの出力トルクを推定する。そして、推定トルクが、車両の運転状態に応じてエンジンに要求されるトルク（要求トルク）となるように、スロットル開度、点火時期、燃料噴射時期、燃料噴射量、吸排気バルブの開閉タイミングなどを制御する。
【０００６】
しかしながら、この基準性能は、量産の製造工程において調整機構およびセンサ類の寸法精度および組付け精度に基づく公差が生じることによって、エンジン間でばらつきが発生する可能性がある。また、調整機構およびセンサ類の経時的な劣化や故障などに起因して、エンジン出力が基準性能から大きくずれてしまうおそれがある。そのため、これらの場合には、もはや基準性能に基づいては現在の出力トルクを正確に推定することができなくなる。その結果、出力トルクのきめ細かい調整を行なうことができず、制御安定性を確保できなくなるという問題が生じる。
【０００７】
それゆえ、この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、エンジンの出力トルクの推定精度を高めることのできるエンジンの制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明のある局面に従うエンジンの制御装置は、エンジンの出力を調整する調整機構と、車両の運転状態に基づいて、エンジンに対する要求トルクを算出する要求トルク算出部と、エンジンの現在の出力トルクを推定するトルク推定部と、推定された現在の出力トルクと要求トルクとの偏差に基づいて、エンジンの目標トルクを設定するとともに、目標トルクに基づいて、調整機構の作動量を制御するトルク制御部とを備える。トルク推定部は、各々が、エンジンの運転状態または調整機構の作動量を示す複数の物理量を検知する複数のセンサと、複数のセンサによって検知された複数の物理量の各々について、物理量とエンジンの運転状態を表わす第１の制御パラメータとの関係を基準性能として予め有し、物理量ごとに基準性能を参照して第１の制御パラメータを推定する複数の推定手段と、複数の推定手段によってそれぞれ推定された複数の第１の制御パラメータに基づいて、物理量の誤りを検出する誤り検出手段と、誤り検出手段によって誤りが検出された物理量に含まれる誤差を残余の物理量に基づいて推定するとともに、推定した誤差を用いて該物理量を補正する補正手段と、残余の物理量および補正手段によって補正された物理量に基づいて、現在の出力トルクを推定するトルク推定手段とを含む。
【０００９】
好ましくは、誤り検出手段は、複数の第１の制御パラメータの整合性を判定し、不整合と判定された第１の制御パラメータの推定に用いた物理量を誤りと診断する。
【００１０】
好ましくは、補正手段は、基準性能に対してエンジンの公差を考慮した許容範囲を予め設定しておくとともに、誤りが検出された物理量の誤差を許容範囲に収まるように制限する。
【００１１】
好ましくは、トルク推定手段は、残余の物理量および補正手段によって補正された物理量に基づいて第１の制御パラメータを算出し、算出された第１の制御パラメータに基づいて現在の出力トルクを推定する。
【００１２】
好ましくは、調整機構は、作動量に応じてエンジンに吸入される空気量を調整する。第１の制御パラメータは、吸気管圧力である。
【００１３】
好ましくは、調整機構は、作動量に応じてエンジンの出力トルクを調整する。第１の制御パラメータは、トルクである。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、エンジンの出力トルクの推定精度を高めることができる。この結果、エンジンの実際の出力を目標トルクに精度良く一致させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。
【００１６】
図１は、この発明の実施の形態に係る制御装置を搭載したエンジンの概略構成図である。本実施の形態に係る制御装置は、たとえば図１に示すＥＣＵ（Electronic Control Unit）２００が、ＲＯＭ（Read Only Memory）に記憶されたプログラムを実行することにより実現される。
【００１７】
図１を参照して、エンジン１００の吸気管１０１の最上流部には、エアクリーナ１０２が設けられ、エアクリーナ１０２の下流側に、吸入空気量を検出するエアフローメータ３０４が設けられている。エアフローメータ３０４の下流側には、スロットルバルブ１０４が設けられている。エンジン１００に吸入される空気量は、スロットルバルブ１０４により調整される。スロットルバルブ１０４は、モータ１０５により駆動される電機制御式スロットルバルブである。スロットルバルブ１０４の開度（スロットル開度）は、スロットル開度センサ３０６により検出される。
【００１８】
さらにスロットルバルブ１０４の下流側には、サージタンク１０７が設けられる。サージタンク１０７には、吸気管圧力を検出する吸気管圧力センサ３０８が設けられている。サージタンク１０７は、各気筒に空気を導入する吸気マニホールド１０９が連結される。
【００１９】
空気は、シリンダ１０６（燃焼室）において燃料と混合される。シリンダ１０６には、インジェクタ１０８から燃料が直接噴射される。すなわち、インジェクタ１０８の噴射孔は、シリンダ１０６内に設けられている。燃料は、シリンダ１０６の吸気側（空気が導入される側）から噴射される。
【００２０】
燃料は、吸気工程において噴射される。燃料が噴射される時期は、吸気工程に限られない。また、本実施の形態においては、エンジン１００を、インジェクタ１０８の噴射孔がシリンダ１０６内に設けられた直噴エンジンとして説明するが、直噴用のインジェクタ１０８に加えて、ポート噴射用のインジェクタを設けてもよい。あるいは、直噴用のインジェクタ１０８に代えて、ポート噴射用のインジェクタを設けてもよい。
【００２１】
シリンダヘッドには気筒毎に点火プラグ１１０が取り付けられ、シリンダ１０６内の混合気は、点火プラグ１１０により着火されて燃焼する。燃焼後の混合気、すなわち排気ガスは、三元触媒１１２により浄化された後、車外に排出される。混合気の燃焼によりピストン１１４が押し上げられ、クランクシャフト１１６が回転する。クランク角センサ３０２は、シリンダブロック等に取り付けられ、クランクシャフト１１６の回転数（エンジン回転数）およびクランクシャフト１１６の回転角度を検出する。
【００２２】
シリンダ１０６の頭頂部には、吸気バルブ１１８および排気バルブ１２０が設けられる。シリンダ１０６に導入される空気の量および時期は吸気バルブ１１８により制御され、シリンダ１０６から排出される排気ガスの量および時期は排気バルブ１２０により制御される。吸気バルブ１１８はカム１２２により駆動され、排気バルブ１２０はカム１２４により駆動される。
【００２３】
シリンダ１０６に充填される空気量、すなわちエンジン１００の出力トルクは、カム１２２およびカム１２４にも設けられた可変バルブタイミング（ＶＶＴ：Variable Valve Timing）機構により、吸気バルブ１１８および排気バルブ１２０の開閉タイミングを変更することにより調整される。吸気バルブ１１８および排気バルブ１２０の開閉タイミングは、スロットル開度に応じて制御される。
【００２４】
たとえばスロットル開度に応じて、すなわち負荷に応じて吸気バルブ１１８と排気バルブ１２０とのオーバーラップ量を調整したり、吸気バルブ１１８の閉じタイミングを調整したりすることにより、気筒内に充填される空気量や内部ＥＧＲ（Engine Gas Recirculation）量などが調整され、エンジン１００の出力トルクがきめ細かく制御される。
【００２５】
ＥＣＵ２００は、エンジン１００が所望の運転状態となるように、スロットル開度、点火時期、燃料噴射時期、燃料噴射量、吸排気バルブの開閉タイミングなどを制御する。ＥＣＵ２００には、エアフローメータ３０４から吸入空気量Ｑを表わす信号が入力され、スロットル開度センサ３０６からスロットル開度ＴＡを表わす信号が入力され、吸気管圧力センサ３０８から吸気管圧力Ｐｍを表わす信号が入力され、クランク角センサ３０２からエンジン回転数ＮＥを表わす信号が入力される。
【００２６】
また、エンジン１００には、エンジン１００の周囲の大気の圧力、または吸気管１０１に吸入される空気の圧力を検出する大気圧センサ３１０が設けられており、ＥＣＵ２００には、大気圧センサ３１０から大気圧Ｐａを表わす信号が入力される。さらに、図示は省略するが、ＥＣＵ２００には、アクセル開度センサから運転者により操作されたアクセルペダルの開度（アクセル開度）ＡＣＣを表わす信号が入力される。
【００２７】
これらのセンサから入力された信号は、Ａ／Ｄ（Analog to Digital）変換器などからなる入力処理回路を介して、エンジン１００全体を制御するＣＰＵ（Central Processing Unit）に入力される。ＣＰＵは、これらのセンサからの入力信号に基づいて、ＲＯＭ（図示せず）に記憶される所定のプログラムを実行し、点火プラグ１１０、スロットルバルブ１０４およびインジェクタ１０８などに制御信号を出力する。
【００２８】
このように、点火プラグ１１０、スロットルバルブ１０４、インジェクタ１０８などによって、吸入空気量（気筒内に充填される空気量）および点火時期などを制御することによって、エンジン１００の出力（たとえば出力トルク）が調整される。すなわち、点火プラグ１１０、スロットルバルブ１０４、インジェクタ１０８などは、エンジン１００の出力を調整するための「調整機構」を構成する。
【００２９】
このとき、吸入空気量および点火時期などの制御は、エンジンの開発段階において、基準性能調査とも称される、特定数のエンジンを対象として行なわれる試験によって取得された特性データまたは関係式（基準性能）に基づいて実行される。
【００３０】
具体的には、ＥＣＵ２００は、図１に示す各種センサから調整機構の作動量およびエンジン１００の運転状態を表わす信号が入力されると、ＲＯＭに記憶されている基準性能を参照して、これらの入力信号から現在のエンジン１００の出力トルクを推定する。そして、推定トルクが、車両の運転状態に応じてエンジン１００に要求されるトルク（要求トルク）となるように、スロットル開度、点火時期、燃料噴射時期、燃料噴射量、吸排気バルブの開閉タイミングなどを制御する。
【００３１】
しかしながら、この基準性能は、量産の製造工程において調整機構およびセンサ類の寸法精度および組付け精度に基づく公差が生じることによって、エンジン間でばらつきが発生する可能性がある。また、調整機構およびセンサ類の経時的な劣化や故障などに起因して、エンジン出力が基準性能から大きくずれてしまうおそれがある。そのため、これらの場合には、もはや基準性能に基づいて現在の出力トルクを正確に推定することができなくなる。その結果、出力トルクのきめ細かい調整を行なうことができず、制御安定性を確保できなくなるという問題が生じる。
【００３２】
そこで、本実施の形態においては、ＥＣＵ２００は、エンジンの公差および経時劣化などを考慮してエンジン１００の現在の出力トルクを推定する。そして、ＥＣＵ２００は、推定トルクと要求トルクとの偏差に基づいて、エンジン１００の最終的な目標トルクを算出すると、この目標トルクを実現するように各調整機構の作動量の目標値（目標スロットル開度）を算出する。
【００３３】
以下に、本実施の形態に従うＥＣＵ２００における制御構造について詳細に説明する。
図２は、この発明の実施の形態に従うＥＣＵ２００における制御構造を示すブロック図である。図２に示す各機能ブロックは、代表的にＥＣＵ２００が予め格納されたプログラムを実行することで実現されるが、その機能の一部または全部を専用のハードウェアとして実装してもよい。
【００３４】
図２を参照して、ＥＣＵ２００は、第１状態量推定部１０と、第２状態量推定部２０と、第３状態量推定部３０と、誤り検出部４０と、推定値補正部５０と、トルク変換部６０と、目標トルク算出部７０と、目標スロットル開度算出部８０とを備える。
【００３５】
状態量推定部１０，２０，３０は、別々のセンサによって検知された互いに異なる物理量に基づいて、共通の制御パラメータを推定する。制御パラメータとは、エンジン１００の運転状態を表わすパラメータであって、目標トルクを実現するために制御されるパラメータである。本実施の形態では、一例として、吸気管圧力Ｐｍを推定するが、トルクを推定してもよい。また、以下では、制御パラメータの推定に用いられる物理量を、単に、推定要素とも称する。
【００３６】
具体的には、第１状態量推定部１０は、クランク角センサ３０２からのエンジン回転数ＮＥおよびエアフローメータ３０４からの吸入空気量Ｑに基づいて、吸気管圧力Ｐｍを推定する。第１状態量推定部１０は、推定した吸気管圧力（以下、第１推定吸気管圧力とも称する）Ｐｍ（１）を誤り検出部４０へ出力する。
【００３７】
第２状態量推定部２０は、クランク角センサ３０２からのエンジン回転数ＮＥおよびスロットル開度センサ３０６からのスロットル開度ＴＡに基づいて、吸気管圧力Ｐｍを推定する。第２状態量推定部２０は、推定した吸気管圧力（以下、第２推定吸気管圧力とも称する）Ｐｍ（２）を誤り検出部４０へ出力する。
【００３８】
第３状態量推定部３０は、クランク角センサ３０２からのエンジン回転数ＮＥおよび大気圧センサ３１０からの大気圧Ｐａに基づいて、吸気管圧力Ｐｍを推定する。第３状態量推定部３０は、推定した吸気管圧力（以下、第３推定吸気管圧力とも称する）Ｐｍ（３）を誤り検出部４０へ出力する。
【００３９】
ここで、各物理量から吸気管圧力Ｐｍの推定は、上述したエンジンの基準性能調査によって取得された特性データまたは関係式（基準性能）に基づいて行なわれる。図３には、基準性能の一例として、各物理量と吸気管圧力Ｐｍとの相関関係が示される。
【００４０】
詳細には、図３（１）は、吸入空気量Ｑと吸気管圧力Ｐｍとの相関関係を示し、図３（２）は、スロットル開度ＴＡと吸気管圧力Ｐｍとの相関関係を示し、図３（３）は、大気圧Ｐａと吸気管圧力Ｐｍとの相関関係を示す。いずれの相関関係とも、図中に実線で示されている。
【００４１】
なお、基準性能は、エンジンの運転領域ごとに取得される。一例として、図３（１）〜（３）に示す相関関係は、エンジン回転数ＮＥを段階的（８００ｒｐｍ，１６００ｒｐｍ，２４００ｒｐｍ，３２００ｒｐｍなど）に変化させながらエンジンを運転させた状況において、各段階での物理量Ｑ，ＴＡ，Ｐａと吸気管圧力Ｐｍとを実測することにより、あるいは、所定の吸気管モデルに各段階での物理量を代入して算出することにより得られたものである。
【００４２】
また、図３（１）〜（３）の各々においては、実線で示す基準性能を挟んで上限性能および下限性能がそれぞれ一点鎖線および破線で示されている。この上限性能および下限性能は、調整機構およびセンサ類の公差に起因して吸気管圧力Ｐｍに発生し得るばらつきについて、エンジンの出力性能上許容される範囲を示すものである。
【００４３】
第１状態量推定部１０は、図３（１）の相関関係を予めマップとして所有しており、クランク角センサ３０２からエンジン回転数ＮＥを受け、エアフローメータ３０４から吸入空気量Ｑを受けると、当該マップを参照して入力されたエンジン回転数ＮＥおよび吸入空気量Ｑに対応する吸気管圧力Ｐｍを抽出する。そして、その抽出した吸気管圧力Ｐｍを第１推定吸気管圧力Ｐｍ（１）として、誤り検出部４０へ出力する。
【００４４】
第２状態量推定部２０は、図３（２）の相関関係を予めマップとして所有しており、クランク角センサ３０２からエンジン回転数ＮＥを受け、スロットル開度センサ３０６からスロットル開度ＴＡを受けると、当該マップを参照して入力されたエンジン回転数ＮＥおよびスロットル開度ＴＡに対応する吸気管圧力Ｐｍを抽出する。そして、その抽出した吸気管圧力Ｐｍを第２推定吸気管圧力Ｐｍ（２）として、誤り検出部４０へ出力する。
【００４５】
第３状態量推定部３０は、図３（３）の相関関係を予めマップとして所有しており、クランク角センサ３０２からエンジン回転数ＮＥを受け、大気圧センサ３１０から大気圧Ｐａを受けると、当該マップを参照して入力されたエンジン回転数ＮＥおよび大気圧Ｐａに対応する吸気管圧力Ｐｍを抽出する。そして、その抽出した吸気管圧力Ｐｍを第３推定吸気管圧力Ｐｍ（３）として、誤り検出部４０へ出力する。
【００４６】
再び図２を参照して、誤り検出部４０は、状態量推定部１０，２０，３０から推定吸気管圧力Ｐｍ（１），Ｐｍ（２），Ｐｍ（３）をそれぞれ受け、吸気管圧力センサ３０８から吸気管圧力Ｐｍを受ける。誤り検出部４０は、推定吸気管圧力Ｐｍ（１），Ｐｍ（２），Ｐｍ（３）と吸気管圧力Ｐｍとの偏差に基づいて、物理量の誤りを検出する。
【００４７】
具体的には、誤り検出部４０は、最初に、第１推定吸気管圧力Ｐｍ（１）と吸気管圧力Ｐｍとの偏差ΔＰｍ１（＝｜Ｐｍ（１）−Ｐｍ｜）、第２推定吸気管圧力Ｐｍ（２）と吸気管圧力Ｐｍとの偏差ΔＰｍ２（＝｜Ｐｍ（２）−Ｐｍ｜）、第３推定吸気管圧力Ｐｍ（３）と吸気管圧力Ｐｍとの偏差ΔＰｍ３（＝｜Ｐｍ（３）−Ｐｍ｜）をそれぞれ算出する。そして、誤り検出部４０は、算出した偏差ΔＰｍ１，ΔＰｍ２，ΔＰｍ３の各々について、偏差が吸気管圧力Ｐｍに発生し得るばらつきの許容範囲（図３）に含まれているか否かを判定する。
【００４８】
たとえば第１推定吸気管圧力Ｐｍ（１）と吸気管圧力Ｐｍとの偏差ΔＰｍ１について、誤り検出部４０は、図３（１）の相関関係に基づいて、吸気管圧力センサ３０８からの吸気管圧力Ｐｍを基準性能としたときの吸気管圧力Ｐｍのばらつきの許容範囲を算出する。そして、その算出した許容範囲に第１推定吸気管圧力Ｐｍ（１）が含まれるか否かを判定する。このとき、第１推定吸気管圧力Ｐｍ（１）が当該許容範囲に含まれていない場合には、誤り検出部４０は、第１推定吸気管圧力Ｐｍ（１）の推定に用いた物理量である吸入空気量Ｑが異常であると判断する。
【００４９】
ここで、物理量が異常である要因としては、当該物理量を検知するセンサの故障、あるいは当該物理量を制御するための調整機構の故障などが予想され、いずれの場合であっても制御パラメータの推定精度を確保することが困難となる。そのため、本実施の形態では、異常と判断された物理量を推定要素から排除するものとする。
【００５０】
これに対して、偏差ΔＰｍ１，ΔＰｍ２，ΔＰｍ３の各々が吸気管圧力Ｐｍのばらつきの許容範囲に含まれている場合には、誤り検出部４０は、各物理量（吸入空気量Ｑ，スロットル開度ＴＡ，大気圧Ｐａ）が正常であると判断する。この場合、誤り検出部４０はさらに、物理量の推定要素としての確度を高めるために、物理量の誤り（エラー）を検出する。この物理量の誤りとは、物理量が正常である（許容範囲内である）と認められるものの、公差や経時劣化などに起因して真の物理量に対して誤差を有していることをいう。
【００５１】
具体的には、誤り検出部４０は、推定吸気管圧力Ｐｍ（１），Ｐｍ（２），Ｐｍ（３）の間の整合性を判定し、不整合と判定された推定吸気管圧力の導出に用いられた物理量をエラーであると判断する。なお、以下では、エラーと判断された物理量を、単に、エラー要素とも称する。たとえば、誤り検出部４０は、偏差ΔＰｍ１，ΔＰｍ２，ΔＰｍ３のうち最も大きい偏差に対応する推定吸気管圧力を特定し、その特定した推定吸気管圧力を不整合と判定する。そして、当該推定吸気管圧力の導出に用いた物理量をエラーであると判断する。誤り検出部４０は、エラーと判断された物理量（エラー要素）を表わす信号Ｅｒｒを推定値補正部５０へ出力する。
【００５２】
推定値補正部５０は、誤り検出部４０からの入力信号Ｅｒｒに基づいて、エラー要素が有する誤差（エラー量）を推定し、推定したエラー量を用いてエラー要素の補正を行なう。推定値補正部５０は、その補正されたエラー要素を用いて、再度、吸気管圧力Ｐｍの推定を行なう。推定された吸気管圧力Ｐｍ（Ｅ）はトルク変換部６０へ出力される。
【００５３】
具体的には、推定値補正部５０は、エラー要素を除く残余の推定要素を用いて吸気管圧力Ｐｍを推定すると、エラー要素の基準性能（図３の相関関係）を参照して、推定した吸気管圧力Ｐｍに対応する物理量を抽出し、その抽出した物理量を真の物理量と推定する。このとき、推定値補正部５０は、推定した真の物理量と現在の物理量との偏差をエラー量と推定する。
【００５４】
たとえば、誤り検出部４０において吸入空気量Ｑ，スロットル開度ＴＡ，大気圧Ｐａのうち吸入空気量Ｑがエラー要素であると判断された場合には、推定値補正部５０は、スロットル開度ＴＡおよび大気圧Ｐａを用いて吸気管圧力Ｐｍを推定する。この推定は、たとえば、予め構築された吸気管モデルを用いて吸気管圧力を演算することにより行なわれる。そして、推定値補正部５０は、図３（１）の相関関係（図中の実線）を参照して、吸気管圧力Ｐｍに対応する吸入空気量Ｑを真の吸入空気量と推定し、真の吸入空気量と吸入空気量Ｑとの偏差をエラー量と推定する。
【００５５】
ここで、推定値補正部５０は、推定したエラー量が調整機構およびセンサ類の公差を超えているか否かを判定する。このとき、エラー量が公差を超えている場合には、推定値補正部５０は、エラー量を公差内に収まるように制限する。公差を超えてエラー要素を補正することによって、却って推定要素としての確度を下げてしまうおそれがあるためである。
【００５６】
最後に、推定値補正部５０は、推定したエラー量に基づいてエラー要素を補正するとともに、補正後のエラー要素および残余の推定要素を用いて、最終的な吸気管圧力Ｐｍ（Ｅ）を推定する。吸気管圧力Ｐｍ（Ｅ）は、たとえば予め構築された吸気管モデルに補正後のエラー要素および残余の推定要素を適用することによって算出することができる。
【００５７】
このように本実施の形態によれば、出力トルクの推定要素を構成する複数の物理量の各々を用いて共通の制御パラメータと推定することにより、その推定結果の整合性に基づいて物理量のエラーを検出できる。さらに、エラーでない物理量を用いて、そのエラー量を補正することができる。これにより、各々が推定要素としての確度が保証された複数の物理量を用いて最終的な吸気管圧力を推定することができる。この結果、吸気管圧力の推定精度を高めることができる。
【００５８】
トルク変換部６０は、この推定された吸気管圧力Ｐｍ（Ｅ）をトルクＴ（Ｅ）に変換する。吸気管圧力Ｐｍ（Ｅ）からトルクＴ（Ｅ）への変換は、予め定められたマップに従って行なわれれる。この変換されたトルクＴ（Ｅ）が、エンジン１００の現在の出力トルクの推定値（推定トルク）に値する。
【００５９】
目標トルク算出部７０は、トルク変換部６０からトルクＴ（Ｅ）を受け、クランク角センサ３０２（図１）からエンジン回転数ＮＥを受け、アクセル開度センサからアクセル開度ＡＣＣを受けると、これらの入力情報に基づいてエンジン１００の最終的な目標トルクＴ＊を算出する。
【００６０】
具体的には、目標トルク算出部７０は、アクセル開度ＡＣＣおよびエンジン回転数ＮＥに基づいて、エンジン１００への要求トルクＴ（Ｄ）を算出する。そして、目標トルク算出部７０は、エンジン１００の現在の出力トルクＴ（Ｅ）と要求トルクＴ（Ｄ）との偏差に基づいて目標トルクＴ＊を算出する。
【００６１】
目標スロットル開度算出部８０は、算出された目標トルクＴ＊を実現するための目標スロットル開度ＴＡ＊を算出し、目標スロットル開度ＴＡ＊をスロットルバルブ１０４のモータ１０５に指令する。これにより、目標スロットル開度ＴＡ＊になるようにスロットルバルブ１０４が制御される。
【００６２】
図２に示すＥＣＵ２００の制御構造と本願発明との対応関係については、状態量推定部１０〜３０、誤り検出部４０、推定値補正部５０およびトルク変換部６０が「トルク推定部」を構成し、目標トルク算出部７０および目標スロットル開度算出部８０が「トルク制御部」を構成する。特に、「トルク推定部」を構成する複数の部位について、状態量推定部１０〜３０が「複数の推定手段」に相当し、誤り検出部４０が「誤り検出手段」に相当する。また、推定値補正部５０およびトルク変換部６０がそれぞれ、「補正手段」および「トルク推定手段」に相当する。
【００６３】
以上に説明した本実施の形態のエンジン制御は、ＥＣＵ２００によって図４〜図６の各ルーチンに従って実行される。以下、これら各ルーチンの処理内容を説明する。なお、図４〜図６に示す各ステップの処理は、所定の制御周期ごとに、ＥＣＵ２００が図２に示す各制御ブロックとして機能することで実現される。
【００６４】
図４のエラー要素検出処理ルーチンを参照して、本ルーチンが起動されると、まず、ＥＣＵ２００は、クランク角センサ３０２からのエンジン回転数ＮＥ、エアフローメータ３０４からの吸入空気量Ｑ、スロットル開度センサ３０６からのスロットル開度ＴＡ、大気圧センサ３１０からの大気圧Ｐａ、および吸気管圧力センサ３０８からの吸気管圧力Ｐｍを取得する（ステップＳ０１）。
【００６５】
次に、ＥＣＵ２００は、エンジン回転数ＮＥおよび吸入空気量Ｑに基づいて、第１吸気管圧力Ｐｍ（１）を推定する（ステップＳ０２）。また、ＥＣＵ２００は、エンジン回転数ＮＥおよびスロットル開度ＴＡに基づいて、第２吸気管圧力Ｐｍ（２）を推定する（ステップＳ０３）。さらに、ＥＣＵ２００は、エンジン回転数ＮＥおよび大気圧Ｐａに基づいて、第３吸気管圧力Ｐｍ（３）を推定する（ステップＳ０４）。
【００６６】
次に、ＥＣＵ２００は、推定した吸気管圧力Ｐｍ（１），Ｐｍ（２），Ｐｍ（３）の各々について、吸気管圧力センサ３０８からの吸気管圧力Ｐｍとの偏差ΔＰｍ１，ΔＰｍ２，ΔＰｍ３を算出する。そして、ＥＣＵ２００は、上述した方法によって、図３（１）の相関関係を用いて、算出した偏差ΔＰｍ１が吸気管圧力Ｐｍに発生し得るばらつきの許容範囲に含まれているか否かを判定する（ステップＳ０５）。偏差ΔＰｍ１が当該ばらつきの許容範囲に含まれていない場合（ステップＳ０５においてＮＯの場合）には、ＥＣＵ２００は、第１推定吸気管圧力Ｐｍ（１）の推定に用いた吸入空気量Ｑが異常であると判断し、吸入空気量Ｑを推定要素から排除する（ステップＳ０６）。
【００６７】
これに対して、偏差ΔＰｍ１がばらつきの許容範囲に含まれている場合（ステップＳ０５においてＹＥＳの場合）には、ＥＣＵ２００はさらに、図３（２）の相関関係を用いて、算出した偏差ΔＰｍ２が吸気管圧力Ｐｍに発生し得るばらつきの許容範囲に含まれているか否かを判定する（ステップＳ０７）。偏差ΔＰｍ２が当該ばらつきの許容範囲に含まれていない場合（ステップＳ０７においてＮＯの場合）には、ＥＣＵ２００は、第２推定吸気管圧力Ｐｍ（２）の推定に用いたスロットル開度ＴＡが異常であると判断し、スロットル開度ＴＡを推定要素から排除する（ステップＳ０８）。
【００６８】
これに対して、偏差ΔＰｍ２がばらつきの許容範囲に含まれている場合（ステップＳ０７においてＹＥＳの場合）には、ＥＣＵ２００はさらに、図３（３）の相関関係を用いて、算出した偏差ΔＰｍ３が吸気管圧力Ｐｍに発生し得るばらつきの許容範囲に含まれているか否かを判定する（ステップＳ０９）。偏差ΔＰｍ３が当該ばらつきの許容範囲に含まれていない場合（ステップＳ０９においてＮＯの場合）には、ＥＣＵ２００は、第３推定吸気管圧力Ｐｍ（３）の推定に用いた大気圧Ｐａが異常であると判断し、大気圧Ｐａを推定要素から排除する（ステップＳ１０）。
【００６９】
これに対して、偏差ΔＰｍ３がばらつきの許容範囲に含まれている場合（ステップＳ０９においてＹＥＳの場合）には、ＥＣＵ２００は、正常と判断された物理量間で推定吸気管圧力の整合性を判定することにより、物理量のエラーを検出する（ステップＳ１１）。このとき、ＥＣＵ２００は、偏差ΔＰｍ１，ΔＰｍ２，ΔＰｍ３のうち最も大きい偏差に対応する推定吸気管圧力を不整合と判定し、当該推定吸気管圧力の導出に用いられた物理量をエラーであると判断する（ステップＳ１２）。
【００７０】
図５の推定値補正処理ルーチンでは、まず、図４のエラー要素検出処理ルーチンによって検出されたエラー要素の補正が行なわれる。
【００７１】
具体的には、ＥＣＵ２００は、検出されたエラー要素が吸入空気量Ｑであるか否かを判定する（ステップＳ２０）。エラー要素が吸入空気量Ｑである場合（ステップＳ２０においてＹＥＳの場合）には、ＥＣＵ２００は、上述した方法によって、残余の推定要素であるスロットル開度ＴＡおよび大気圧Ｐａに基づいて吸入空気量Ｑのエラー量を推定する（ステップＳ２３）。そして、ＥＣＵ２００は、その推定したエラー量を吸入空気量Ｑの公差内に収まるように制限する（ステップＳ２４）。
【００７２】
これに対して、エラー要素が吸入空気量Ｑでない場合（ステップＳ２０においてＮＯの場合）には、ＥＣＵ２００は、エラー要素がスロットル開度ＴＡであるか否かを判定する（ステップＳ２１）。エラー要素がスロットル開度ＴＡである場合（ステップＳ２１においてＹＥＳの場合）には、ＥＣＵ２００は、上述した方法によって、残余の推定要素である吸入空気量Ｑおよび大気圧Ｐａに基づいてスロットル開度ＴＡのエラー量を推定する（ステップＳ２７）。そして、ＥＣＵ２００は、その推定したエラー量をスロットル開度ＴＡの公差内に収まるように制限する（ステップＳ２８）。
【００７３】
これに対して、エラー要素がスロットル開度ＴＡでない場合（ステップＳ２１においてＮＯの場合）には、ＥＣＵ２００は、さらにエラー要素が大気圧Ｐａであるか否かを判定する（ステップＳ２２）。エラー要素が大気圧Ｐａである場合（ステップＳ２２においてＹＥＳの場合）には、ＥＣＵ２００は、上述した方法によって、残余の推定要素である吸入空気量Ｑおよびスロットル開度ＴＡに基づいて大気圧Ｐａのエラー量を推定する（ステップＳ２５）。そして、ＥＣＵ２００は、その推定したエラー量を大気圧Ｐａの公差内に収まるように制限する（ステップＳ２６）。
【００７４】
次に、ＥＣＵ２００は、ステップＳ２３〜Ｓ２８によって推定されたエラー量に従ってエラー要素を補正する（ステップＳ２９）。最後に、ＥＣＵ２００は、補正されたエラー要素および残余の推定要素に基づいて最終的な推定吸気管圧力Ｐｍ（Ｅ）を算出する（ステップＳ３０）。
【００７５】
最後に、図６のエンジントルク制御処理ルーチンでは、図４および図５の処理ルーチンを経て算出された推定吸気管圧力Ｐｍ（Ｅ）がトルクに変換され、変換後のトルクがエンジン１００の現在の出力トルクＴ（Ｅ）と推定される（ステップＳ４０）。
【００７６】
ＥＣＵ２００は、アクセル開度ＡＣＣおよびエンジン回転数ＮＥ等に基づいて要求トルクＴ（Ｄ）を算出すると（ステップＳ４１）、現在の出力トルクＴ（Ｅ）と要求トルクＴ（Ｄ）との偏差に基づいて目標トルクＴ＊を算出する（ステップＳ４２）。そして、ＥＣＵ２００は、算出された目標トルクＴ＊を実現するための目標スロットル開度ＴＡ＊を算出し、目標スロットル開度ＴＡ＊をスロットルバルブ１０４のモータ１０５に指令する（ステップＳ４３）。これにより、目標スロットル開度ＴＡ＊になるようにスロットルバルブ１０４が制御される。
【００７７】
このように本実施の形態に係るエンジンの制御装置は、現在の出力トルクを推定するのに用いられる物理量にエンジンの公差および経時劣化などによって生じる誤差を、当該物理量の基準性能に基づいて検出し、その検出した誤差を用いて物理量を補正する。これにより、物理量の推定要素としての確度を保証できるため、現在の出力トルクを正確に推定することが可能となる。この結果、出力トルクのきめ細かい調整を行なうことができ、制御安定性を高めることができる。
【００７８】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】この発明の実施の形態に係る制御装置を搭載したエンジンの概略構成図である。
【図２】この発明の実施の形態に従うＥＣＵにおける制御構造を示すブロック図である。
【図３】エンジンの基準性能調査によって取得された基準性能を説明するための図である。
【図４】エラー要素検出処理ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】推定値補正処理ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。
【図６】エンジントルク制御処理ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８０】
１０  第１状態量推定部、２０  第２状態量推定部、３０  第３状態量推定部、４０  誤り検出部、５０  推定値補正部、６０  トルク変換部、７０  目標トルク算出部、８０  目標スロットル開度算出部、１００  エンジン、１０１  吸気管、１０２  エアクリーナ、１０４  スロットルバルブ、１０５  モータ、１０６  シリンダ、１０７  サージタンク、１０８  インジェクタ、１０９  吸気マニホールド、１１０  点火プラグ、１１２  三元触媒、１１４  ピストン、１１６  クランクシャフト、１１８  吸気バルブ、１２０  排気バルブ、１２２，１２４  カム、３０２  クランク角センサ、３０４  エアフローメータ、３０６  スロットル開度センサ、３０８  吸気管圧力センサ、３１０  大気圧センサ。
【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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