内燃機関の制御装置
【課題】内燃機関の運転状態が筒内流入空気量が大幅に変化する状態にあるときに実際の筒内流入空気量に一致する筒内流入空気量を算出することにある。
【解決手段】モデル式に基づいて吸気行程中に燃焼室２５内に吸入される空気の量を算出し、筒内流入空気量の算出値に基づいて内燃機関の運転を制御する内燃機関の制御装置において、筒内流入空気量の算出が開始されてから所定時間が経過したときの筒内流入空気量の実際値を筒内流入空気量の算出開始時に筒内流入空気量の予測値として算出する。この予測値と筒内流入空気量の算出開始時の筒内流入空気量の実際値との差を筒内流入空気量の算出開始時に筒内流入空気量の変化予測値として算出する。この変化予測値が所定の変化予測値よりも大きいときに筒内流入空気量の算出値を筒内流入空気量の変化予測値に応じて補正する。補正された筒内流入空気量の算出値に基づいて内燃機関の運転が制御される。
【解決手段】モデル式に基づいて吸気行程中に燃焼室２５内に吸入される空気の量を算出し、筒内流入空気量の算出値に基づいて内燃機関の運転を制御する内燃機関の制御装置において、筒内流入空気量の算出が開始されてから所定時間が経過したときの筒内流入空気量の実際値を筒内流入空気量の算出開始時に筒内流入空気量の予測値として算出する。この予測値と筒内流入空気量の算出開始時の筒内流入空気量の実際値との差を筒内流入空気量の算出開始時に筒内流入空気量の変化予測値として算出する。この変化予測値が所定の変化予測値よりも大きいときに筒内流入空気量の算出値を筒内流入空気量の変化予測値に応じて補正する。補正された筒内流入空気量の算出値に基づいて内燃機関の運転が制御される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の制御装置として吸気行程中に燃焼室内に吸入される空気の量に応じて燃焼室内に供給する燃料の量を最適な量に制御するものが知られている。こうした制御装置において最適な量の燃料を燃焼室内に供給するためには吸気行程中に燃焼室内に吸入される空気の量を正確に知ることが必要である。また最適な量の燃料を燃焼室内に供給するため以外にも内燃機関の運転を制御する上で吸気行程中に燃焼室内に吸入される空気の量を正確に知ることが必要である場合もある。
【０００３】
特許文献１には吸気行程中に燃焼室内に吸入される空気の量を正確に知るための手段が開示されている。特許文献１に開示されている手段によれば吸気通路を介して燃焼室内に吸入される空気に関して質量保存則およびエネルギ保存則から導き出されるモデル式を利用して吸気行程中に燃焼室内に吸入される空気の量（以下「筒内流入空気量」という）を算出するようにしている。ここで特許文献１に開示されているモデル式は離散化されたものであるのでこのモデル式によれば筒内流入空気量の算出は一定の時間間隔でもって行われることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−０４１０９５号公報
【特許文献２】特開２００６−０７０８８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで特許文献１に開示されているようにモデル式を利用して計算によって筒内流入空気量を算出する場合、筒内流入空気量を算出するのに一定の時間を要する。したがってモデル式を利用して筒内吸入空気量を算出するときには少なくとも筒内流入空気量の計算が完了する時点の筒内流入空気量または筒内流入空気量の計算が完了する時点よりも先の筒内流入空気量を算出するようにすることが好ましい。ところが上述したように離散化されたモデル式を利用して筒内流入空気量を算出する場合、筒内流入空気量の算出は一定の時間間隔でもって行われるが特許文献１に開示されている手段によればこの一定の時間間隔の間に筒内流入空気量が大幅に増加したり減少したりすること、すなわち筒内流入空気量が大幅に変化することが想定されていない。このため内燃機関の運転状態が筒内流入空気量が大幅に変化する状態にあるときには離散化されたモデル式を利用して筒内流入空気量を算出したとしても該筒内流入空気量の算出が完了したときには実際の筒内流入空気量が筒内流入空気量の算出が開始されたときの実際の筒内流入空気量に比べて大幅に変化してしまっているので算出された筒内流入空気量が実際の筒内流入空気量に一致しているとは言えなくなる。
【０００６】
そこで本発明の目的は内燃機関の運転状態が筒内流入空気量が大幅に変化する状態にあるときに実際の筒内流入空気量に一致する筒内流入空気量を算出することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
１番目の発明によれば、燃焼室内に吸入される空気に関して質量保存則およびエネルギ保存則を利用して導き出された筒内流入空気量算出モデル式に基づいて吸気行程中に燃焼室内に吸入される空気の量を筒内流入空気量の算出値として算出し、該筒内流入空気量の算出値に基づいて内燃機関の運転を制御する内燃機関の制御装置において、吸気行程中に実際に燃焼室内に吸入される空気の量を筒内流入空気量の実際値と称するとしたとき、筒内流入空気量の算出が開始されてから予め定められた時間が経過したときの筒内流入空気量の実際値を筒内流入空気量の算出開始時に筒内流入空気量の予測値として算出し、該筒内流入空気量の予測値と筒内流入空気量の算出開始時の筒内流入空気量の実際値との差を筒内流入空気量の算出開始時に筒内流入空気量の変化予測値として算出し、該筒内流入空気量の変化予測値が予め定められた変化予測値よりも大きいときに筒内流入空気量の算出値を前記筒内流入空気量の変化予測値に応じて補正し、該補正された筒内流入空気量の算出値に基づいて内燃機関の運転が制御される。
【０００８】
２番目の発明によれば、１番目の発明において、燃焼室に接続された吸気通路内にスロットル弁が配置されており、筒内流入空気量の算出開始時の前記スロットル弁の開度と当該筒内流入空気量の算出開始時に目標とすべきスロットル弁の開度との差が予め定められた開度差よりも大きいときに筒内流入空気量の変化予測値が前記予め定められた変化予測値よりも大きいと判断される。
【０００９】
３番目の発明によれば、２番目の発明において、前記スロットル弁下流の吸気通路内の圧力をスロットル弁下流圧力と称するとしたとき、筒内流入空気量の算出が開始されてから前記予め定められた時間が経過したときのスロットル弁下流圧力を当該筒内流入空気量の算出開始時にスロットル弁下流圧力の予測値として算出し、該スロットル弁下流圧力の予測値と筒内流入空気量の算出開始時のスロットル弁下流圧力との差を当該筒内流入空気量の算出開始時にスロットル弁下流圧力の変化量として算出し、該スロットル弁下流圧力の変化量が予め定められた圧力変化量よりも大きいときに筒内流入空気量の変化予測値が前記予め定められた変化予測値よりも大きいと判断される。
【００１０】
４番目の発明によれば、２または３番目の発明において、前記スロットル弁下流の吸気通路内の圧力をスロットル弁下流圧力と称し且つ前記スロットル弁を通過する空気の流量をスロットル弁通過空気流量と称するとしたとき、スロットル弁下流圧力が特定の圧力よりも高いときにはスロットル弁の開度が一定であってもスロットル弁下流圧力が高いほどスロットル弁通過空気流量が小さく、筒内流入空気量の算出が開始されてから前記予め定められた時間が経過するまでの間にスロットル弁下流圧力が前記特定の圧力を越えて高くなり或いはスロットル弁下流圧力が前記特定の圧力よりも高い領域において高くなると判断されたとき又はスロットル弁下流圧力が前記特定の圧力を越えて低くなり或いはスロットル弁下流圧力が前記特定の圧力よりも高い領域において低くなると判断されたときに筒内流入空気量の変化予測値が前記予め定められた変化予測値よりも大きいと判断される。
【００１１】
５番目の発明によれば、２〜４番目の発明のいずれか１つにおいて、前記スロットル弁下流の吸気通路内の圧力をスロットル弁下流圧力と称し且つ前記スロットル弁を通過する空気の流量をスロットル弁通過空気流量と称するとしたとき、スロットル弁下流圧力が特定の圧力よりも高いときにはスロットル弁の開度が一定であってもスロットル弁下流圧力が高いほどスロットル弁通過空気流量が小さく且つスロットル弁下流圧力が一定であればスロットル弁の開度が大きいほどスロットル弁通過空気流量が大きく、筒内流入空気量の算出開始時のスロットル弁の開度、スロットル弁下流圧力、およびスロットル弁通過空気流量をそれぞれ基準スロットル開度、基準スロットル弁下流圧力、および基準スロットル弁通過空気流量と称するとしたとき、前記予め定められた時間が経過したときにスロットル弁の開度が前記基準スロットル開度よりも大きく且つスロットル弁下流圧力が前記基準スロットル弁下流圧力よりも高く且つ前記予め定められた時間が経過したときのスロットル弁の開度においてスロットル弁通過空気流量が前記基準スロットル弁通過空気流量に等しくなるスロットル弁下流圧力よりも前記予め定められた時間が経過したときのスロットル弁下流圧力が高いと判断されたときに筒内流入空気量の変化予測値が前記予め定められた変化予測値よりも大きいと判断され且つ筒内流入空気量の変化予測値が前記予め定められた変化予測値よりも大きく減少すると判断される。
【００１２】
６番目の発明によれば、１番目の発明において、燃焼室に接続された吸気通路内にスロットル弁が配置されており、前記スロットル弁下流の吸気通路内の圧力をスロットル弁下流圧力と称するとしたとき、筒内流入空気量の算出が開始されてから前記予め定められた時間が経過したときのスロットル弁下流圧力を筒内流入空気量の算出開始時にスロットル弁下流圧力の予測値として算出し、該スロットル弁下流圧力の予測値と筒内流入空気量の算出開始時のスロットル弁下流圧力との差を当該筒内流入空気量の算出開始時にスロットル弁下流圧力の変化量として算出し、該スロットル弁下流圧力の変化量が予め定められた圧力変化量よりも大きいときに筒内流入空気量の変化予測値が前記予め定められた変化予測値よりも大きいと判断される。
【００１３】
７番目の発明によれば、１番目の発明において、燃焼室に接続された吸気通路内にスロットル弁が配置されており、前記スロットル弁下流の吸気通路内の圧力をスロットル弁下流圧力と称し且つ前記スロットル弁を通過する空気の流量をスロットル弁通過空気流量と称するとしたとき、スロットル弁下流圧力が特定の圧力よりも高いときにはスロットル弁の開度が一定であってもスロットル弁下流圧力が高いほどスロットル弁通過空気流量が小さく、筒内流入空気量の算出が開始されてから前記予め定められた時間が経過するまでの間にスロットル弁下流圧力が前記特定の圧力を越えて高くなり或いはスロットル弁下流圧力が前記特定の圧力よりも高い領域において高くなると判断されたとき又はスロットル弁下流圧力が前記特定の圧力を越えて低くなり或いはスロットル弁下流圧力が前記特定の圧力よりも高い領域において低くなると判断されたときに筒内流入空気量の変化予測値が前記予め定められた変化予測値よりも大きいと判断される。
【００１４】
８番目の発明によれば、１番目の発明において、燃焼室に接続された吸気通路内にスロットル弁が配置されており、前記スロットル弁下流の吸気通路内の圧力をスロットル弁下流圧力と称し且つ前記スロットル弁を通過する空気の流量をスロットル弁通過空気流量と称するとしたとき、スロットル弁下流圧力が特定の圧力よりも高いときにはスロットル弁の開度が一定であってもスロットル弁下流圧力が高いほどスロットル弁通過空気流量が小さく且つスロットル弁下流圧力が一定であればスロットル弁の開度が大きいほどスロットル弁通過空気流量が大きく、筒内流入空気量の算出開始時のスロットル弁の開度、スロットル弁下流圧力、およびスロットル弁通過空気流量をそれぞれ基準スロットル開度、スロットル弁下流圧力、および基準スロットル弁通過空気流量と称するとしたとき、前記予め定められた時間が経過したときにスロットル弁の開度が前記基準スロットル開度よりも大きく且つ実スロットル下流圧力が前記基準スロットル弁下流圧力よりも高く且つ前記予め定められた時間が経過したときのスロットル弁の開度においてスロットル弁通過空気流量が前記基準スロットル弁通過空気流量に等しくなるスロットル弁下流圧力よりも前記予め定められた時間が経過したときのスロットル弁下流圧力が高いと判断されたときに筒内流入空気量の変化予測値が前記予め定められた変化予測値よりも大きいと判断され且つ筒内流入空気量の変化予測値が前記予め定められた変化予測値よりも大きく減少すると判断される。
【００１５】
９番目の発明によれば、１番目の発明において、燃焼室に接続された吸気通路内にスロットル弁が配置されており、前記筒内流入空気量算出モデル式が前記スロットル弁を通過する空気の流量をスロットル弁通過空気流量の算出値として算出するスロットル弁通過空気流量算出モデル式を含んでおり、筒内流入空気量の変化予測値が前記予め定められた変化予測値よりも大きいと判断されたときに前記スロットル弁通過空気流量算出モデル式によって算出されるスロットル弁通過空気流量の算出値を筒内流入空気量の変化予測値に応じて補正することによって前記筒内流入空気量算出モデル式によって算出される筒内流入空気量の算出値が筒内流入空気量の変化予測値に応じて補正される。
【００１６】
１０番目の発明によれば、９番目の発明において、前記スロットル弁を通過する空気の流量をスロットル弁通過空気流量と称するとしたとき、筒内流入空気量の算出が開始されてから前記予め定められた時間が経過したときのスロットル弁通過空気流量を筒内流入空気量の算出開始時にスロットル弁通過空気流量の予測値として算出し、該スロットル弁通過空気流量の予測値と筒内流入空気量の算出開始時のスロットル弁通過空気流量との差を当該筒内流入空気量の算出開始時にスロットル弁通過空気流量の変化予測値として算出し、該筒内流入空気量の変化予測値が前記予め定められた変化予測値よりも大きいと判断されたときにスロットル弁通過空気流量の算出値をスロットル弁通過空気流量の変化予測値に応じて補正することによって該スロットル弁通過空気流量の算出値が筒内流入空気量の変化予測値に応じて補正される。
【００１７】
１１番目の発明によれば、１０番目の発明において、前記スロットル弁下流の吸気通路内の圧力をスロットル弁下流圧力と称するとしたとき、筒内流入空気量の算出が開始されてから前記予め定められた時間が経過したときのスロットル弁下流圧力を筒内流入空気量算出処理の開始時にスロットル弁下流圧力の予測値として算出し、該スロットル弁下流圧力の予測値と筒内流入空気量の算出開始時のスロットル弁下流圧力との差を当該筒内流入空気量の算出開始時にスロットル弁下流圧力の変化量として算出し、筒内流入空気量の変化予測値が前記予め定められた変化予測値よりも大きいと判断されたときにスロットル弁通過空気流量の算出値をスロットル弁下流圧力の変化量に応じて補正することによって該スロットル弁通過空気流量の算出値が前記スロットル弁通過空気流量の変化予測値に応じて補正される。
【００１８】
１２番目の発明によれば、１０または１１番目の発明において、筒内流入空気量の算出が開始されてから前記予め定められた時間が経過したときのスロットル弁の開度を筒内流入空気量の算出開始時にスロットル開度の予測値として算出し、該スロットル開度の予測値と筒内流入空気量の算出開始時のスロットル弁の開度との差を当該筒内流入空気量の算出開始時にスロットル開度の変化予測値として算出し、筒内流入空気量の変化予測値が前記予め定められた変化予測値よりも大きいと判断されたときにスロットル弁通過空気流量の算出値をスロットル開度の変化予測値に応じて補正することによって該スロットル弁通過空気流量の算出値がスロットル弁通過空気流量の変化予測値に応じて補正される。
【００１９】
１３番目の発明によれば、１〜１２番目の発明のいずれか１つにおいて、筒内流入空気量の変化予測値が前記予め定められた変化予測値よりも大きいと判断されたときであって筒内流入空気量の変化予測値が前記予め定められた変化予測値よりも大きく増加すると判断されたときには筒内流入空気量の算出値が大きくなるように補正され、一方、筒内流入空気量の変化予測値が前記予め定められた変化予測値よりも大きいと判断されたときであって筒内流入空気量の変化予測値が前記予め定められた変化予測値よりも大きく減少すると判断されたときには筒内流入空気量の算出値が小さくなるように補正される。
【００２０】
１４番目の発明によれば、９〜１３番目の発明のいずれか１つにおいて、筒内流入空気量の算出開始時の前記スロットル弁の開度と当該筒内流入空気量の算出開始時に目標とすべきスロットル弁の開度との差が予め定められた開度差よりも大きいときに筒内流入空気量の変化予測値が前記予め定められた変化予測値よりも大きいと判断される。
【００２１】
１５番目の発明によれば、９〜１４番目の発明のいずれか１つにおいて、前記スロットル弁下流の吸気通路内の圧力をスロットル弁下流圧力と称するとしたとき、筒内流入空気量の算出が開始されてから前記予め定められた時間が経過したときのスロットル弁下流圧力を筒内流入空気量の算出開始時にスロットル弁下流圧力の予測値として算出し、該スロットル弁下流圧力の予測値と筒内流入空気量の算出開始時のスロットル弁下流圧力との差を当該筒内流入空気量の算出開始時にスロットル弁下流圧力の変化量として算出し、該スロットル弁下流圧力の変化量が予め定められた圧力変化量よりも大きいときに筒内流入空気量の変化予測値が前記予め定められた変化予測値よりも大きいと判断される。
【００２２】
１６番目の発明によれば、９〜１５番目の発明のいずれか１つにおいて、前記スロットル弁下流の吸気通路内の圧力をスロットル弁下流圧力と称し且つ前記スロットル弁を通過する空気の流量をスロットル弁通過空気流量と称するとしたとき、スロットル弁下流圧力が特定の圧力よりも高いときにはスロットル弁の開度が一定であってもスロットル弁下流圧力が高いほどスロットル弁通過空気流量が小さく、筒内流入空気量の算出が開始されてから前記予め定められた時間が経過するまでの間にスロットル弁下流圧力が前記特定の圧力を越えて高くなり或いはスロットル弁下流圧力が前記特定の圧力よりも高い領域において高くなると判断されたとき又はスロットル弁下流圧力が前記特定の圧力を越えて低くなり或いはスロットル弁下流圧力が前記特定の圧力よりも高い領域において低くなると判断されたときに筒内流入空気量の変化予測値が前記予め定められた変化予測値よりも大きいと判断される。
【００２３】
１７番目の発明によれば、９〜１６番目の発明のいずれか１つにおいて、前記スロットル弁下流の吸気通路内の圧力をスロットル弁下流圧力と称し且つ前記スロットル弁を通過する空気の流量をスロットル弁通過空気流量と称するとしたとき、スロットル弁下流圧力が特定の圧力よりも高いときにはスロットル弁の開度が一定であってもスロットル弁下流圧力が高いほどスロットル弁通過空気流量が少なく且つスロットル弁下流圧力が一定であればスロットル弁の開度が大きいほどスロットル弁通過空気流量が多く、筒内流入空気量の算出開始時のスロットル弁の開度、スロットル弁下流圧力、およびスロットル弁通過空気流量をそれぞれ基準スロットル開度、基準スロットル弁下流圧力、および基準スロットル弁通過空気流量と称するとしたとき、前記予め定められた時間が経過したときにスロットル弁の開度が前記基準スロットル開度よりも大きく且つスロットル弁下流圧力が前記基準スロットル弁下流圧力よりも高く且つ前記予め定められた時間が経過したときのスロットル弁の開度においてスロットル弁通過空気流量が前記基準スロットル弁通過空気流量に等しくなるスロットル弁下流圧力よりも前記予め定められた時間が経過したときのスロットル弁下流圧力が高いと判断されたときに前記筒内流入空気量の変化予測値が前記予め定められた変化予測値よりも大きいと判断され且つ筒内流入空気量の変化予測値が前記予め定められた変化予測値よりも大きく減少すると判断される。
【００２４】
１８番目の発明によれば、１〜１７番目の発明のいずれか１つにおいて、前記筒内流入空気量の算出が予め定められた時間間隔でもって実行され、前記予め定められた時間が該予め定められた時間間隔に等しい。
【００２５】
１９番目の発明によれば、１〜１７番目の発明のいずれか１つにおいて、前記予め定められた時間が筒内流入空気量の算出が開始されてから当該筒内流入空気量の算出によって算出された筒内流入空気量の算出値が内燃機関の運転の制御に利用されるまでの時間に等しい。
【００２６】
２０番目の発明によれば、１〜１９番目の発明のいずれか１つにおいて、内燃機関が過給機を具備し、前記筒内流入空気量算出モデル式が前記過給機のコンプレッサを通過する空気の流量をコンプレッサ通過空気流量の算出値として算出するコンプレッサ通過空気流量算出モデル式を含んでおり、筒内流入空気量の変化予測値が前記予め定められた変化予測値よりも大きいと判断されたときに前記コンプレッサ通過空気流量算出モデル式によって算出されるコンプレッサ通過空気流量の算出値を筒内流入空気量の変化予測値に応じて補正することによって前記筒内流入空気量算出モデル式によって算出される筒内流入空気量の算出値が筒内流入空気量の変化予測値に応じて補正される。
【００２７】
以上、１〜２０番目の発明によれば筒内流入空気量の算出が開始された後における実際の筒内流入空気量の変化量が比較的大きいときに該筒内流入空気量の変化量に応じて筒内流入空気量の算出値が補正されるので実際の筒内流入空気量に一致する筒内流入空気量が算出され或いは少なくとも補正されていない筒内流入空気量の算出値に比べて実際の筒内流入空気量に近い筒内流入空気量が算出される。
【００２８】
また１９番目の発明によれば筒内流入空気量の算出値がそれが内燃機関の運転の制御に利用されるまでの筒内流入空気量の変化量に応じて補正されるので内燃機関の運転の制御に利用されるときの実際の筒内流入空気量に一致する筒内流入空気量が算出され或いは少なくとも補正されていない筒内流入空気量の算出値に比べて実際の筒内流入空気量に近い筒内流入空気量が算出される。
【００２９】
また２０番目の発明によれば過給機を備えた内燃機関においても実際の筒内流入空気流量の変化量に一致する筒内流入空気量が算出され或いは少なくとも補正されていない筒内流入空気量の算出値に比べて実際の筒内流入空気量に近い筒内流入空気量が算出される。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の制御装置が適用される火花点火式内燃機関を示した図である。
【図２】本発明のモデルの機能を示した機能ブロック図である。
【図３】アクセルペダル踏込量Ａccpと目標スロットル開度θｔとの関係を規定するマップを示した図である。
【図４】目標スロットル開度θｔと予測スロットル開度θｅとの差Δθと関数ｆ（θｔ，θｅ）との関係を規定するマップを示した図である。
【図５】スロットル開度θと積Ｃ（θ）・Ａ（θ）との関係を規定するマップを示した図である。
【図６】圧力比Ｐｍ／Ｐａとスロットル開度θと値Φ（Ｐｍ／Ｐａ）との関係を規定するマップを示した図である。
【図７】機関回転数ＮＥと吸気弁開閉タイミングＶＴと比例係数ｃとの関係を規定するマップを示した図である。
【図８】機関回転数ＮＥと吸気弁開閉タイミングＶＴと値ｄとの関係を規定するマップを示した図である。
【図９】圧力比Ｐｍ／Ｐａとスロットル弁通過空気流量ｍｔとの関係を示した図である。
【図１０】圧力比Ｐｍ／Ｐａとスロットル弁通過空気流量ｍｔとの関係を示した図である。
【図１１】吸気管圧力Ｐｍと値Φ（Ｐｍ／Ｐａ）との関係を示した図である。
【図１２】吸気管圧力Ｐｍとスロットル開度θと値Φ（Ｐｍ／Ｐａ）との関係を規定するマップを示した図である。
【図１３】電子制御スロットル弁モデルＭ１に従った演算を実行するフローチャートの一例を示した図である。
【図１４】スロットルモデルＭ２、吸気弁モデルＭ３、吸気管モデルＭ４、および吸気弁モデルＭ５に従った演算を実行するフローチャートの一例を示した図である。
【図１５】スロットルモデルＭ２、吸気弁モデルＭ３、吸気管モデルＭ４、および吸気弁モデルＭ５に従った演算を実行するフローチャートの一例を示した図である。
【図１６】スロットルモデルＭ２、吸気弁モデルＭ３、吸気管モデルＭ４、および吸気弁モデルＭ５に従った演算を実行するフローチャートの一例を示した図である。
【図１７】本発明の制御装置が適用される火花点火式内燃機関であって過給機を備えた火花点火式内燃機関を示した図である。
【図１８】本発明のモデルの機能を示した機能ブロック図である。
【図１９】圧力比Ｐｍ／Ｐｉとスロットル開度θと値Φ（Ｐｍ／Ｐｉ）との関係を規定するマップを示した図である。
【図２０】圧力比Ｐｉ／Ｐａとコンプレッサ回転数ＮＣとコンプレッサ流出空気流量ｍｃｍとの関係を示した図である。
【図２１】圧力比Ｐｍ／Ｐｉとコンプレッサ回転数ＮＣとコンプレッサ流出空気流量ｍｃｍとの関係を規定するマップを示した図である。
【図２２】コンプレッサ流出空気流量ｍｃｍとコンプレッサ回転数ＮＣとコンプレッサ効率ηとの関係を示した図である。
【図２３】コンプレッサ流出空気流量ｍｃｍとコンプレッサ回転数ＮＣとコンプレッサ効率ηとの関係を規定するマップを示した図である。
【図２４】インタークーラ圧力Ｐｉとコンプレッサ回転数ＮＣとコンプレッサ流出空気流量ｍｃｍとの関係を示した図である。
【図２５】インタークーラ圧力Ｐｉとコンプレッサ回転数ＮＣとコンプレッサ流出空気流量ｍｃｍとの関係を規定するマップを示した図である。
【図２６】圧力比Ｐｍ／Ｐｉとスロットル弁通過空気流量ｍｔとの関係を示した図である。
【図２７】スロットルモデルＭ２、吸気弁モデルＭ３、吸気管モデルＭ４、吸気弁モデルＭ５、コンプレッサモデルＭ６、およびインタークーラモデルＭ７に従った演算を実行するフローチャートの一例を示した図である。
【図２８】スロットルモデルＭ２、吸気弁モデルＭ３、吸気管モデルＭ４、吸気弁モデルＭ５、コンプレッサモデルＭ６、およびインタークーラモデルＭ７に従った演算を実行するフローチャートの一例を示した図である。
【図２９】スロットルモデルＭ２、吸気弁モデルＭ３、吸気管モデルＭ４、吸気弁モデルＭ５、コンプレッサモデルＭ６、およびインタークーラモデルＭ７に従った演算を実行するフローチャートの一例を示した図である。
【図３０】インタークーラ圧力Ｐｉとコンプレッサ回転数ＮＣとコンプレッサ流出空気流量ｍｃｍとの関係を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の制御装置が適用された内燃機関の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の制御装置が適用された火花点火式内燃機関を示している。なお図１に示されている内燃機関は複数の燃焼室、すなわち複数の気筒を備えた多気筒内燃機関であり、図１には特定の１つの気筒のみの構成が示されているが残りの気筒もこれと同じ構成を備えている。
【００３２】
図１に示した内燃機関１０はシリンダブロック、シリンダブロックロワーケース、およびオイルパン等を含むシリンダブロック部２０と、該シリンダブロック部２０上に固定されたシリンダヘッド部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からの排気ガスを外界に排出するための排気系統５０とを具備する。
【００３３】
シリンダブロック部２０はシリンダ２１と、ピストン２２と、コンロッド２３と、クランクシャフト２４とを有する。ピストン２２はシリンダ２１内を往復動し、該ピストン２２の往復動がコンロッド２３を介してクランクシャフト２４に伝達され、これによりクランクシャフト２４が回転せしめられる。またシリンダ２１の内壁面と、ピストン２２の上壁面と、シリンダヘッド部３０の下壁面とによって燃焼室２５が形成されている。
【００３４】
シリンダヘッド部３０は燃焼室２５に連通する吸気ポート３１と、該吸気ポート３１を開閉する吸気弁３２と、該吸気弁３２を駆動する吸気カムシャフト（図示せず）と、該吸気カムシャフトの位相角を連続的に変更することができるアクチュエータ３３ａを備えた可変吸気タイミング装置３３とを有する。またシリンダヘッド部３０は燃焼室２５に連通する排気ポート３４と、該排気ポート３４を開閉する排気弁３５と、該排気弁３５を駆動する排気カムシャフト３６とを有する。さらにシリンダヘッド部３０は燃焼室２５内の燃料に点火する点火栓３７と、該点火栓３７に高電圧を付与するイグニッションコイルを備えたイグナイタ３８と、燃料を吸気ポート３１内に噴射する燃料噴射弁３９とを有する。
【００３５】
吸気系統４０は吸気ポート３１に接続された吸気枝管４１と、該吸気枝管４１に接続されたサージタンク４２と、該サージタンク４２に接続された吸気ダクト４３とを有する。これら吸気ダクト４３、吸気ポート３１、吸気枝管４１、およびサージタンク４２は吸気通路を構成する。さらに吸気系統４０は吸気ダクト４３の上流端から下流に向かって（すなわちサージタンク４２に向かって）順にエアフィルタ４４と、スロットル弁４６と、該スロットル弁４６を駆動するスロットル弁駆動用アクチュエータ４６ａとを吸気ダクト４３に有する。また吸気ダクト４３には該吸気ダクト４３内を流れる空気の圧力を検出する圧力センサ６１と、吸気ダクト４３内を流れる空気の温度を検出する温度センサ６２とが取り付けられている。
【００３６】
スロットル弁４６は吸気ダクト４３に回転可能に取り付けられており、スロットル弁駆動用アクチュエータ４６ａによって駆動されることによりその開度が調節されるようになっている。すなわちスロットル弁４６は吸気ダクト４３の流路面積を調節することができる。スロットル弁駆動用アクチュエータ４６ａはＤＣモータからなり、後述する電気制御装置７０によって実行される電子制御スロットル弁ロジックに従って出力される駆動信号に応じて実際のスロットル弁４６の開度（以下「スロットル開度」という）が目標スロットル開度となるようにスロットル弁４６を駆動する。
【００３７】
排気系統５０は排気ポート３４に接続された排気枝管を含む排気管５１と、該排気管５１に配設された三元触媒装置５２とを有する。これら排気管５１、排気ポート３４、および三元触媒装置は排気通路を構成する。
【００３８】
また内燃機関１０は吸気カムシャフトの位相角を検出するカムポジションセンサ６４と、クランクシャフト２４の位相角を検出するクランクポジションセンサ６５と、アクセルペダルの踏込量を検出するアクセル開度センサ６６と、電気制御装置７０とを具備する。アクセル開度センサ６６は内燃機関１０の運転状態に関するパラメータを取得する運転状態取得手段Ａ２として機能する。
【００３９】
圧力センサ６１はエアフィルタ４４とスロットル弁４６との間の吸気ダクト４３に取り付けられており、吸気ダクト４３内の空気の圧力を検出してスロットル弁４６上流の吸気通路内の空気の圧力（以下「吸気圧力」という）を表す信号を出力する。一方、温度センサ６２はエアフィルタ４４とスロットル弁４６との間の吸気ダクト４３に取り付けられており、吸気ダクト４３内の空気の温度を検出してスロットル弁４６上流の吸気通路内の空気の温度（以下「吸気温度」という）を表す信号を出力する。カムポジションセンサ６４は吸気カムシャフトが９０°回転する毎に（すなわちクランクシャフト２４が１８０°回転する毎に）パルス信号を発生する。一方、クランクポジションセンサ６５はクランクシャフト２４が１０°回転する毎に幅狭のパルス信号を発生すると共にクランクシャフト２４が３６０°回転する毎に幅広のパルス信号を発生する。クランクポジションセンサ６５が発生するパルス信号に基づいて内燃機関の回転数（以下「機関回転数」という）が算出可能である。またアクセル開度センサ６６は運転者によって操作されるアクセルペダル６７の踏込量を検出して該アクセルペダルの踏込量を表す信号を出力する。
【００４０】
電気制御装置７０はマイクロコンピュータであり、双方向性バスによって互いに接続されたＣＰＵ（マイクロプロセッサ）７１と、該ＣＰＵ７１が実行するプログラム、マップ（ルックアップテーブルを含む）、および定数等を予め記憶したＲＯＭ（リードオンリメモリ）７２と、ＣＰＵ７１が必要に応じてデータを一時的に記憶するＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）７３と、電源が投入された状態でデータを記憶すると共に該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ＲＡＭ５４と、ＡＤ変換器を含むインターフェース７５とからなる。インターフェース７５は圧力センサ６１および温度センサ６２に接続され、ＣＰＵ７１にこれら圧力センサ６１および温度センサ６２からの信号を供給すると共に該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、燃料噴射弁３９、およびスロットル弁駆動用アクチュエータ４６ａに駆動信号を出力する。
【００４１】
次に上述したように構成された内燃機関において吸気行程中に燃焼室内に吸入される空気の量（以下「筒内流入空気量」という）の算出方法についてその概要を説明する。
【００４２】
内燃機関１０では該内燃機関の運転状態（以下「機関運転状態」という）に応じて燃焼室２５内に形成される混合気の空燃比として目標空燃比が設定される。一方、内燃機関１０では燃料噴射弁３９が吸気弁３２上流に配置されている。したがって燃料を燃焼室２５内に供給して燃焼室２５内に目標空燃比の混合気を形成するためには吸気行程が終了するまでに、すなわち吸気弁３２が閉弁するまでに燃料噴射弁３９から噴射すべき燃料の量（以下「燃料噴射量」という）が決定され、そして燃料噴射弁３９から燃料が噴射されなければならない。ここで燃焼室２５内に目標空燃比の混合気を形成する燃料噴射量を決定するためには燃料噴射弁３９から燃料が噴射されるまでに吸気弁３２が閉弁したときの筒内流入空気量が算出されていなければならない。そこで本実施形態では筒内流入空気量算出装置によって以下のようにして燃料噴射弁３９から燃料が噴射されるまでに筒内流入空気量が算出される。
【００４３】
すなわち本実施形態の筒内流入空気量算出装置は吸気通路内の空気に関して質量保存則、エネルギ保存則、および運動量保存則等の物理法則を利用して導き出された複数の物理モデルを利用して筒内流入空気量を算出する。すなわち図２の機能ブロック図に示されているように本実施形態の筒内流入空気量算出装置は電子制御スロットル弁モデルＭ１と、スロットルモデルＭ２と、吸気弁モデルＭ３と、吸気管モデルＭ４と、吸気弁モデルＭ５とを利用して筒内流入空気量を算出する。
【００４４】
各モデルの機能を簡単に説明すると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と協働してアクセルペダル踏込量に基づいて目標とすべきスロットル開度（以下「目標スロットル開度」という）を設定し、スロットル開度が目標スロットル開度となるようにスロットル弁駆動用アクチュエータ４６ａに駆動信号を出力すると共に実際のスロットル開度の予測値を算出するモデルである。またスロットルモデルＭ２はスロットル弁４６を通過する空気の流量（以下「スロットル弁通過空気流量」という）を算出するモデルであり、吸気弁モデルＭ３は吸気弁３２を通過して燃焼室２５内に流入する空気の流量（以下「吸気弁通過空気流量」という）を算出するモデルであり、吸気管モデルＭ４はスロットル弁４６下流の吸気通路内の圧力（以下「吸気管圧力」という）およびスロットル弁４６下流の吸気通路内の温度（以下「吸気管温度」という）を算出するモデルであり、吸気弁モデルＭ５は筒内流入空気量を算出するモデルである。
【００４５】
なお各モデルのモデル式がｙ＝ｆ（ｘ）といった一般化された数式（以下「一般式」という）で表せるとした場合、現時点よりも先の或る時点の値ｙを求めるためには変数ｘとして現時点よりも先の或る時点の値を使用する必要がある。すなわち一般式によって求めるべき値が現時点よりも先の或る時点の値である場合には一般式において使用される変数として現時点よりも先の或る時点の値を使用する必要がある。ここで上述したように本実施形態の筒内流入空気量算出装置によって求めるべき筒内流入空気量は該筒内流入空気量算出装置による算出処理が開始された時点、すなわち現時点よりも先の或る時点の筒内流入空気量である。
【００４６】
したがってスロットル開度、吸気管圧力、吸気管温度、および吸気圧力を変数として使用するスロットルモデルＭ２に従った算出処理においては当該スロットルモデルＭ２に従った算出処理の実行時点、すなわち現時点よりも先の或る時点のスロットル開度、吸気管圧力、吸気管温度、および吸気圧力を使用する必要がある。ここで現時点から先の或る時点までの期間が比較的短ければ吸気圧力はこの比較的短い期間内に大幅に変化することはない。そこで本実施形態ではスロットルモデルＭ２に従った算出処理においては現時点の吸気圧力を使用する。一方、スロットル開度、吸気管圧力、および吸気管温度は現時点から先の或る時点までの期間が比較的短くてもこの比較的短い期間内に大幅に変化することがある。そこで本実施形態ではスロットルモデルＭ２に従った算出処理においては現時点よりも先の或る時点のスロットル開度、吸気管圧力、および吸気管温度をそれぞれ使用する。
【００４７】
同様に吸気管圧力、吸気管温度、吸気温度、機関回転数、および吸気弁３２の開閉タイミング（以下「吸気弁開閉タイミング」という）を変数として使用する吸気弁モデルＭ３、吸気管モデルＭ４、および吸気弁モデルＭ５に従った算出処理においてもこれらモデルに従った算出処理の実行時点、すなわち現時点よりも先の或る時点の吸気管圧力、吸気管温度、吸気温度、機関回転数、および吸気弁開閉タイミングを使用する必要がある。ここで現時点から先の或る時点までの期間が比較的短ければ吸気温度、機関回転数、および吸気弁開閉タイミングＶＴはこの比較的短い期間内に大幅に変化することはない。そこで本実施形態では吸気弁モデルＭ３、吸気管モデルＭ４、および吸気弁モデルＭ５に従った算出処理においては現時点の吸気温度、機関回転数、および吸気弁開閉タイミングをそれぞれ使用する。一方、吸気管圧力および吸気管温度は現時点から先の或る時点までの期間が比較的短くてもこの比較的短い期間内に大幅に変化することがある。そこで本実施形態では吸気弁モデルＭ３、吸気管モデルＭ４、および吸気弁モデルＭ５に従った算出処理においては現時点よりも先の或る時点の吸気管圧力および吸気管温度をそれぞれ使用する。
【００４８】
斯くして本実施形態では各モデルＭ２〜Ｍ５に従った算出処理が開始される時点を現時点とした場合、現時点よりも先の或る時点のスロットル開度、吸気管圧力、吸気か温度、吸気圧力、吸気温度、機関回転数、および吸気弁開閉タイミングに基づいて筒内流入空気量が算出されるので斯くして算出された筒内流入空気量は現時点よりも先の或る時点の筒内流入空気量である。
【００４９】
次に図１に示されている内燃機関の制御装置における筒内流入空気量の算出方法についてその詳細を各モデルの詳細と共に説明する。
【００５０】
まず電子制御スロットル弁モデルＭ１について説明する。電子制御スロットル弁モデルＭ１は予め定められた時間間隔ΔＴ１（以下「所定時間間隔ΔＴ１」といい、例えば、２ｍｓである）毎に実行される。そして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と協働してアクセルペダル踏込量に基づいて目標スロットル開度を設定し、スロットル開度が目標スロットル開度となるようにスロットル弁駆動用アクチュエータ４６ａに駆動信号を出力すると共に実際のスロットル開度の予測値を算出するモデルである。
【００５１】
すなわちアクセルペダル踏込量Ａccpと目標スロットル開度θｔとの間には図３に示されているような一定の関係がある。そこで本実施形態ではアクセルペダル踏込量Ａccpと目標スロットル開度との関係を規定するマップＭａをＲＯＭ７２に図３に示されているような形で予め記憶させておく。そして電子制御スロットル弁ロジックＡ１は今回の電子制御スロットル弁モデルＭ１に従った演算の実行時点（以下「モデル演算時点」という）においてアクセル開度センサ６６によって検出される実際のアクセルペダル踏込量Ａccpに基づいて上記マップＭａから目標スロットル開度θｔを求める。そして電子制御スロットル弁ロジックＡ１は斯くして求めた目標スロットル開度θｔを今回のモデル演算時点から予め定められた時間（以下「所定遅延時間」といい、例えば、６４ｍｓである）ＴＤ後における目標スロットル開度として設定する。さらに電子制御スロットル弁ロジックＡ１はスロットル開度が今回のモデル演算時点の目標スロットル開度、すなわち所定遅延時間ＴＤ前に電子制御スロットル弁ロジックＡ１によって設定された目標スロットル開度となるようにスロットル弁駆動用アクチュエータ４６ａに駆動信号を出力する。
【００５２】
ところでスロットル弁駆動用アクチュエータ４６ａの動作には一定の遅れが伴い、またスロットル弁４６には慣性がある。このため電子制御スロットル弁ロジックＡ１からスロットル弁駆動用アクチュエータ４６ａに駆動信号が出力されたとしてもスロットル開度は一定の遅れを伴って目標スロットル開度になる。そこで電子制御スロットル弁モデルＭ１は下式１に基づいて上記所定遅延時間ＴＤ後における実際のスロットル開度の予測値を予測スロットル開度θｅとして算出してＲＯＭ５３に記憶させ或いは格納する。
θｅ(i)＝θｅ(i-1)＋ΔＴ１・ｆ（θｔ(i)，θｅ(i-1)） …（１）
【００５３】
上式１において、θｅ(i)は今回の電子制御スロットル弁モデルＭ１に従った演算の実行（以下「モデル演算」という）によって算出されるべき所定遅延時間ＴＤ後の予測スロットル開度であり、θｅ(i-1)は前回のモデル演算（すなわち上記所定時間間隔ΔＴ１前に実行された電子制御スロットル弁モデルＭ１に従った演算）によって算出された予測スロットル開度であり、θｔ(i)は今回のモデル演算によって設定される所定遅延時間ＴＤ後の目標スロットル開度であり、ΔＴ１は上記所定時間間隔、すなわちモデル演算が行われる時間間隔である。また図４に示されているように関数ｆ（θｔ，θｅ）は目標スロットル開度θｔと予測スロットル開度θｅとの差Δθが大きいほど大きい値をとる関数、すなわち差Δθに関して単調増加する関数である。
【００５４】
斯くして電子制御スロットル弁モデルＭ１によれば電子制御スロットル弁ロジックＡ１によって目標スロットル開度θｔを求めて該求められた目標スロットル開度が現時点よりも所定遅延時間ＴＤ先の時点の目標スロットル開度に設定され、現時点の実際のスロットル開度が所定遅延時間ＴＤ前に現時点の目標スロットル開度として設定された目標スロットル開度となるようにスロットル弁駆動用アクチュエータ４６ａに駆動信号が出力されると共に現時点よりも所定遅延時間ＴＤ先の時点の実際のスロットル開度が予測スロットル開度θｅとして算出される。
【００５５】
なおスロットル弁駆動用アクチュエータ４６ａの動作に遅れがなく且つスロットル弁４６の慣性を無視することができる場合には上式１によって予測スロットル開度θｅを算出する代わりに目標スロットル開度θｔをそのまま予測スロットル開度θｅとしてもよい。
【００５６】
次にスロットルモデルＭ２について説明する。なおこのスロットルモデルＭ２を表すモデル式を導き出す手法は周知（例えば特開２００１−０４１０９５号公報および特開２００３−１８４６１３号公報参照）であるので当該スロットルモデルＭ２の導出手法に関する詳細な説明は省略する。また以下に説明するスロットルモデルＭ２、吸気弁モデルＭ３、吸気管モデルＭ４、および吸気弁モデルＭ５に従った演算は一連の演算として上記所定時間間隔ΔＴ１とは異なる予め定められた時間間隔ΔＴ２（以下「所定時間間隔ΔＴ２」といい、例えば、８ｍｓである）毎に実行される。もちろん所定時間間隔ΔＴ２と所定時間間隔ΔＴ１とが等しくてもよい。
【００５７】
さてスロットルモデルＭ２は質量保存則、エネルギ保存則、運動量保存則、および気体の状態方程式等の物理法則を利用して導き出された以下のモデル式２およびモデル式３に基づいてスロットル弁通過空気流量、すなわちスロットル弁４６を通過する空気の流量を算出するモデルである。
【数１】
【数２】
【００５８】
上記モデル式２およびモデル式３において、ｍｔは今回の当該スロットルモデルＭ２に従った演算（以下「モデル演算」という）によって算出されるべきスロットル弁通過空気流量であり、θはスロットル開度、すなわち本実施形態では予測スロットル開度θｅであり、Ｃ（θ）はスロットル開度θに対応する流量係数であり、Ａ（θ）はスロットル開度θに対応するスロットル流路面積、すなわち吸気通路の流路のうちスロットル弁４６によって塞がれておらず、空気が流れることができる流路の面積であり、Ｐａは吸気圧力、すなわちスロットル弁４６上流の吸気通路内の圧力であり、Ｔａは吸気温度、すなわちスロットル弁４６上流の吸気通路内の温度であり、Ｐｍは吸気管モデルＭ４に従った演算（詳細は後述）によって算出される吸気管圧力、すなわちスロットル弁４６下流の吸気通路内の圧力である。また、Ｒは気体定数であり、κは空気の比熱比である。なお本実施形態ではκは一定値としている。
【００５９】
また上記モデル式２の流量係数Ｃ（θ）とスロットル流路面積Ａ（θ）との積（＝Ｃ（θ）・Ａ（θ））はスロットル開度に基づいた値として実験等によって予め求めておくことができる。そこで本実施形態ではスロットル開度θと上記積Ｃ（θ）・Ａ（θ）との関係を規定するマップＭｃａを求めてＲＯＭ７２に図５に示されているような形で予め記憶させておく。そしてスロットルモデルＭ２は予測スロットル開度θｅに基づいて上記マップＭｃａから上記積Ｃ（θ）・Ａ（θ）を求める。
【００６０】
さらに上記モデル式２の値Φ（Ｐｍ／Ｐａ）も吸気圧力Ｐａに対する吸気管圧力Ｐｍの比（以下「圧力比」という）Ｐｍ／Ｐａとスロットル開度θとに基づいた値として実験等によって予め求めておくことができる。そこで本実施形態では圧力比Ｐｍ／Ｐａとスロットル開度θと値Φ（Ｐｍ／Ｐａ）との関係を規定するマップＭΦを求めてＲＯＭ７２に図６に示されているような形で予め記憶させておく。そしてスロットルモデルＭ２は圧力比Ｐｍ／Ｐａと予測スロットル開度θｅとに基づいて上記マップＭΦから上記値Φ（Ｐｍ／Ｐａ）を求める。
【００６１】
次に吸気弁モデルＭ３について説明する。なおこの吸気弁モデルＭ３を表すモデル式を導き出す手法は周知（例えば特開２００１−０４１０９５号公報および特開２００３−１８４６１３号公報参照）であるので当該吸気弁モデルＭ３の導出手法に関する詳細な説明は省略する。
【００６２】
吸気弁モデルＭ３は経験則を利用して導き出された以下のモデル式４に基づいて筒内流入空気流量、すなわち吸気弁３２を通過して燃焼室２５内に流入する空気の流量を算出するモデルである。
ｍｃ＝（Ｔａ／Ｔｍ）・（ｃ・Ｐｍ−ｄ） …（４）
【００６３】
上記モデル式４において、ｍｃは今回の当該吸気弁モデルＭ３に従った演算（以下「モデル演算」という）によって算出されるべき筒内流入空気流量であり、Ｔａは吸気温度、すなわちスロットル弁４６上流の吸気通路内の温度であり、Ｔｍは吸気管モデルＭ４に従った演算（詳細は後述）によって算出される吸気管温度、すなわちスロットル弁４６下流の吸気通路内の温度であり、Ｐｍは吸気管モデルＭ４に従った演算（詳細は後述）によって算出される吸気管圧力、すなわちスロットル弁４６下流の吸気通路内の圧力であり、ｃは機関回転数と吸気弁開閉タイミングとに対応する比例係数であり、ｄは排気行程において燃焼室２５から排気通路に排出されずに燃焼室２５内に残る既燃ガスの量に対応する値であって機関回転数と吸気弁開閉タイミングとに対応する値である。
【００６４】
なお上記モデル式４では吸気管圧力Ｐｍを変数として使用するようになっているが本来、筒内流入空気流量を算出するためには吸気行程における燃焼室２５内の圧力（以下「筒内圧力」という）を使用すべきである。しかしながら吸気行程における筒内圧力は吸気弁３２上流の吸気通路内の圧力、すなわち吸気管圧力に等しいとみなすことができる。したがって本実施形態では吸気弁モデルＭ３において筒内圧力の代わりに吸気管圧力Ｐｍを変数として使用している。
【００６５】
また比例係数ｃは機関回転数と吸気弁開閉タイミングとに基づいた値として実験等によって予め求めておくことができる。そこで本実施形態では機関回転数ＮＥと吸気弁開閉タイミングＶＴと比例係数ｃとの関係を規定するマップＭｃを求めてＲＯＭ７２に図７に示されているような形で予め記憶させておく。そして吸気弁モデルＭ３は機関回転数ＮＥと吸気弁開閉タイミングＶＴとに基づいて上記マップＭｃから比例係数ｃを求める。
【００６６】
同様に値ｄも機関回転数と吸気弁開閉タイミングとに基づいた値として実験等によって予め求めておくことができる。そこで本実施形態では機関回転数ＮＥと吸気弁開閉タイミングＶＴと値ｄとの関係を規定するマップＭｄを求めてＲＯＭ７２に図８に示されているような形で予め記憶させておく。そして吸気弁モデルＭ３は機関回転数ＮＥと吸気弁開閉タイミングＶＴとに基づいて上記マップＭｄから値ｄを求める。
【００６７】
次に吸気管モデルＭ４について説明する。なおこの吸気管モデルＭ４を表すモデル式を導き出す手法は周知（例えば特開２００１−０４１０９５号公報および特開２００３−１８４６１３号公報参照）であるので当該吸気管モデルＭ４の導出手法に関する詳細な説明は省略する。
【００６８】
吸気管モデルＭ４は質量保存則およびエネルギ保存則を利用して導き出された以下のモデル式５およびモデル式６に基づいて吸気管圧力および吸気管温度を算出するモデルである。
ｄ（Ｐｍ／Ｔｍ）／ｄｔ＝（Ｒ／Ｖｍ）・（ｍｔ−ｍｃ） …（５）
ｄＰｍ／ｄｔ＝κ・（Ｒ／Ｖｍ）・（ｍｔ・Ｔａ−ｍｃ・Ｔｍ） …（６）
【００６９】
上記モデル式４およびモデル式５において、Ｐｍは今回のモデル演算によって算出されるべき吸気管圧力であり、Ｔｍは今回のモデル演算によって算出されるべき吸気管温度であり、Ｒは気体定数であり、Ｖｍはスロットル弁４６と吸気弁３２との間の吸気通路の容積であり、ｍｔはスロットルモデルＭ２に従った演算によって算出されるスロットル弁通過空気流量であり、ｍｃは吸気弁モデルＭ３に従った演算によって算出される筒内流入空気流量であり、Ｔａは吸気温度であり、κは空気の比熱比である。
【００７０】
次に吸気弁モデルＭ５について説明する。吸気弁モデルＭ５は経験則を利用して導き出されたモデル式７およびモデル式８に基づいて筒内流入空気量を算出するモデルである。
ｍｃ＝（Ｔａ／Ｔｍ）・（ｃ・Ｐｍ−ｄ） …（７）
ＫＬfwd＝ｍｃ・Ｔint …（８）
【００７１】
上記モデル式７およびモデル式８において、ｍｃは今回の当該吸気弁モデルＭ５に従った演算（以下「モデル演算」という）によって算出されるべき筒内流入空気流量であり、Ｔａは吸気温度であり、Ｔｍは吸気管温度であり、Ｐｍは吸気管圧力であり、ｃは機関回転数と吸気弁開閉タイミングとに対応する比例係数であり、ｄは排気行程において燃焼室２５から排気通路に排出されずに燃焼室２５内に残る既燃ガスの量に対応する値であって機関回転数と吸気弁開閉タイミングとに対応する値であり、ＫＬfwdは今回のモデル演算によって算出されるべき筒内流入空気量、すなわち吸気行程中に燃焼室２５内に流入する空気の総量であり、Ｔintは吸気弁３２が開弁してから閉弁するまでの時間である。
【００７２】
なお上記モデル式７では上記モデル式４に関連して説明した理由と同じ理由で筒内圧力の代わりに吸気管圧力Ｐｍを変数として使用している。また比例定数ｃは吸気弁モデルＭ３に関連して説明した比例定数ｃと同じものであり、吸気弁モデルＭ３と同様に機関回転数ＮＥと吸気弁開閉タイミングＶＴとに基づいて上記マップＭｃ（図７参照）から求められる。また値ｄも吸気弁モデルＭ３に関連して説明した値ｄと同じものであり、吸気弁モデルＭ３と同様に機関回転数ＮＥと吸気弁開閉タイミングＶＴとに基づいて上記マップＭｄ（図８参照）から求められる。
【００７３】
ところで上述したようにして筒内流入空気量が算出される場合、該筒内流入空気量を算出する演算が開始されてから該演算が完了するまでには一定の時間を要する。また筒内流入空気量を算出する演算が完了してから該算出された筒内流入空気量が実際に内燃機関の運転の制御に利用されるまでに一定の時間を要する場合もある。ここで筒内流入空気量を算出する演算の開始後の短い期間における筒内流入空気量の変化量が比較的小さい場合には算出される筒内流入空気量はそれが内燃機関の運転の制御に利用されるときの実際の筒内流入空気量に一致していると言える。しかしながら筒内流入空気量を算出する演算の開始後の短い期間における筒内流入空気量の変化量が比較的大きい場合には算出された筒内流入空気量が内燃機関の運転の制御に利用されるときには実際の筒内流入空気量は筒内流入空気量を算出する演算が開始されたときに比べて大きく変化していることになる。そしてこの場合、上述したように算出される筒内流入空気量はそれが内燃機関の運転の制御に利用されるときの実際の筒内流入空気量に一致しているとは言えない。
【００７４】
そこで本実施形態では上述したようにして算出される筒内流入空気量がそれが内燃機関の運転の制御に利用されるときの実際の筒内流入空気量に一致していると言えないと筒内流入空気量を算出する演算の実行時に判断された場合には該演算によって算出される筒内流入空気量がそれが内燃機関の運転の制御に利用されるときの実際の筒内流入空気量に一致するように該演算によって算出される筒内流入空気量を補正する。
【００７５】
すなわち筒内流入空気量を算出する演算（以下「筒内流入空気量演算」という）の開始時における目標スロットル開度と実際のスロットル開度との差が予め定められた開度差よりも大きいときには実際のスロットル開度を目標スロットル開度にするためにスロットル開度が比較的大きく変化しているときであると言える。そこで本実施形態では筒内流入空気量演算が開始されたときに目標スロットル開度と実際のスロットル開度（本実施形態では予測スロットル開度）との差を算出し、該差が予め定められた開度差よりも大きいときには上記モデルＭ２〜Ｍ５に従った筒内流入空気量演算（以下「モデル演算」ともいう）によって算出される筒内流入空気量を以下のようにして補正する。
【００７６】
すなわちモデル演算の開始時に予測スロットル開度と目標スロットル開度との差が比較的大きいときにはモデル演算の開始後の短い期間におけるスロットル開度の変化量が大きいと推察される。そしてスロットル開度の変化量が大きい場合には筒内流入空気量の変化量も大きいと言える。こうした理由から本実施形態では予測スロットル開度と目標スロットル開度との差が予め定められた開度差よりも大きいときには筒内流入空気量の変化量が予め定められた変化量よりも大きいと判断し、モデル演算によって算出される筒内流入空気量を補正する。
【００７７】
すなわち今回のモデル演算によって算出される補正前のスロットル弁通過空気流量ｍｔ(k)と前回のモデル演算によって算出されたスロットル弁通過空気流量ｍｔ(k-1)との差Δｍｔ(k)（＝ｍｔ(k)−ｍｔ(k-1)）を算出する。ここで算出される差Δｍｔ(k)は今回のモデル演算の開始時点から次回のモデル演算の開始時点までに変化するであろうスロットル弁通過空気流量の変化量に相当する。したがってこの差Δｍｔ(k)を、今回のモデル演算によって算出されるスロットル弁通過空気流量ｍｔ(k)に加算すれば斯くして得られるスロットル弁通過空気流量は次回のモデル演算の開始時点の実際のスロットル弁通過空気流量に一致していると言える。
【００７８】
そこで本実施形態では上述したようにして算出される差Δｍｔ(k)を今回のモデル演算によって算出されるスロットル弁通過空気流量ｍｔに加算する補正を行う。
【００７９】
これによれば前回のモデル演算によって算出されたスロットル弁通過空気流量よりも今回のモデル演算によって算出される補正前のスロットル弁通過空気流量のほうが大きければ上記差Δｍｔは正の値をとるので補正後のスロットル弁通過空気流量は補正前のスロットル弁通過空気流量よりも上記差Δｍｔだけ大きくなる。そして斯くして補正されたスロットル弁通過空気流量が吸気管モデルＭ４に従った演算に使用されることになり、結果的に今回のモデル演算によって算出される筒内流入空気量は補正前のスロットル弁通過空気流量を使用した場合に算出される筒内流入空気量よりも大きくなる。
【００８０】
一方、前回のモデル演算によって算出されたスロットル弁通過空気流量よりも今回のモデル演算によって算出される補正前のスロットル弁通過空気流量のほうが小さければ上記差Δｍｔは負の値をとるので補正後のスロットル弁通過空気流量は補正前のスロットル弁通過空気流量よりも上記差Δｍｔだけ小さくなる。そして斯くして補正されたスロットル弁通過空気流量が吸気管モデルＭ４に従った演算に使用されることになり、結果的に吸気弁モデルＭ５に従った演算の実行によって算出される筒内流入空気量は補正前のスロットル弁通過空気流量を使用した場合に算出される筒内流入空気量よりも小さくなる。
【００８１】
このようにスロットル弁通過空気流量を補正すればモデル演算によって最終的に得られる筒内流入空気量はそれが内燃機関の運転の制御に使用される時点の実際の筒内流入空気量に一致しているか或いは少なくとも補正されていない場合に算出される筒内流入空気量よりも実際の筒内流入空気量に近くなる。
【００８２】
なお上述した例では筒内流入空気量の変化量が予め定められた変化量よりも大きいか否かの判断を予測スロットル開度と目標スロットル開度との差に基づいて行っているがこれに代えて或いはこれに加えて吸気管圧力の変化量に基づいて行ってもよい。すなわち吸気管圧力の変化量が比較的大きいときにはモデル演算の開始後の短い期間におけるスロットル弁通過空気流量の変化量が大きいと推察される。そしてスロットル弁通過空気流量の変化量が大きい場合には筒内流入空気量の変化量も大きいと言える。そこで前回のモデル演算時点の吸気管圧力Ｐｍ(k-1)と今回のモデル演算時点の吸気管圧力Ｐｍ(k)との差ΔＰｍ(k)が予め定められた圧力差よりも大きいときに筒内流入空気量の変化量が予め定められた変化量よりも大きいと判断するようにしてもよい。
【００８３】
また上述した例ではスロットル弁通過空気流量に対する補正量として今回のモデル演算によって算出される補正前のスロットル弁通過空気流量と前回のモデル演算によって算出されたスロットル弁通過空気流量との差を使用しているがこれに代えて以下のようにして算出される値をスロットル弁通過空気流量に対する補正量として使用してもよい。すなわち今回のモデル演算時点の吸気管圧力Ｐｍ(k)と前回のモデル演算時点の吸気管圧力Ｐｍ(k-1)との差ΔＰｍ(k)（＝Ｐｍ(k)−Ｐｍ(k-1)）を算出し、該差ΔＰｍ(k)を上記モデル式２において吸気管圧力Ｐｍの代わりに使用して上記モデル式２に従った計算を行う。この計算によって算出される値はスロットル弁通過空気流量の変化量Δｍｔ(k)であり、これを今回のモデル演算によって算出されるスロットル弁通過空気流量ｍｔ(k)に加算する補正を行う。
【００８４】
これによれば前回のモデル演算時点の吸気管圧力Ｐｍ(k-1)に比べて今回のモデル演算時点の吸気管圧力Ｐｍ(k)のほうが大きければ上記変化量Δｍｔ(k)が正の値をとるので補正後のスロットル弁通過空気流量は補正前のスロットル弁通過空気流量よりも上記変化量Δｍｔ(k)だけ大きくなる。そして斯くして補正されたスロットル弁通過空気流量が吸気管モデルＭ４に従った演算に使用されることになり、結果的に今回のモデル演算によって算出される筒内流入空気量は補正前のスロットル弁通過空気流量を使用した場合に算出される筒内流入空気量よりも大きくなる。
【００８５】
一方、前回のモデル演算時点の吸気管圧力Ｐｍ(k-1)に比べて今回のモデル演算時点の吸気管圧力Ｐｍ(k)のほうが小さければ上記変化量Δｍｔ(k)は負の値をとるので補正後のスロットル弁通過空気流量は補正前のスロットル弁通過空気流量よりも上記変化量Δｍｔ(k)だけ小さくなる。そして斯くして補正されたスロットル弁通過空気流量が吸気管モデルＭ４に従った演算に使用されることになり、結果的に今回のモデル演算によって算出される筒内流入空気量は補正前のスロットル弁通過空気流量を使用した場合に算出される筒内流入空気量よりも小さくなる。
【００８６】
このようにスロットル弁通過空気流量を補正してもモデル演算によって最終的に得られる筒内流入空気量は該筒内流入空気量が内燃機関の運転の制御に使用される時点の実際の筒内流入空気量に一致しているか或いは少なくとも補正されていない場合に算出される筒内流入空気量よりも実際の筒内流入空気量に近くなる。
【００８７】
また筒内流入空気量の変化量が予め定められた変化量よりも大きいか否かの判断を以下のように行ってもよい。すなわち吸気圧力Ｐａに対する吸気管圧力Ｐｍの比、すなわち圧力比Ｐｍ／Ｐａとスロットル弁通過空気流量ｍｔとの関係は図９に示されているような関係にある。すなわちスロットル開度θが一定であって圧力比Ｐｍ／Ｐａが特定の圧力比Ｒｓよりも小さい場合、圧力比に係わらずスロットル弁通過空気流量は一定である。一方、スロットル開度が一定であって圧力比が特定の圧力比Ｒｓよりも大きい場合、圧力比が大きいほどスロットル弁通過空気流量は小さい。また圧力比が一定である場合にはスロットル開度が大きいほどスロットル弁通過空気流量は大きい。
【００８８】
このことは吸気圧力Ｐａが大気圧に略等しく、したがって吸気圧力が略一定であると仮定すれば以下のように表現することもできる。すなわちスロットル開度θが一定であって吸気管圧力Ｐｍが上記特定の圧力比Ｒｓに対応する特定の圧力よりも低い場合、吸気管圧力に係わらずスロットル弁通過空気流量ｍｔは一定であり、スロットル開度が一定であって吸気管圧力が上記特定の圧力よりも高い場合、吸気管圧力が高いほどスロットル弁通過空気流量は小さく、吸気管圧力が一定である場合、スロットル開度が大きいほどスロットル弁通過空気流量は大きいとも言える。
【００８９】
いずれにしても圧力比Ｐｍ／Ｐａが特定の圧力比Ｒｓを越えて大きくなったときにはスロットル開度θが一定であってもスロットル弁通過空気流量ｍｔが大きく変化することになる。また圧力比が上記特定の圧力比よりも大きい領域において大きくなったときにもスロットル開度が一定であってもスロットル弁通過空気流量が大きく変化する。逆に圧力比が上記特定の圧力比を越えて小さくなったときにもスロットル開度が一定であってもスロットル弁通過空気流量が大きく変化し、圧力比が上記特定の圧力比よりも大きい領域において小さくなったときにもスロットル開度が一定であってもスロットル弁通過空気流量が大きく変化する。
【００９０】
そこで前回のモデル演算時点から今回のモデル演算時点までの間に圧力比Ｐｍ／Ｐａが上記特定の圧力比Ｒｓを越えて大きくなったとき或いは上記特定の圧力比よりも大きい領域において大きくなったとき或いは上記特定の圧力比を越えて小さくなったとき或いは上記特定の圧力比よりも大きい領域において小さくなったときにはスロットル開度θが一定であっても今回のモデル演算の開始後の短い期間内にスロットル弁通過空気流量ｍｔが大きく変化し、したがって筒内流入空気量が大きく変化すると判断する。そしてこのように判断された場合には前回のモデル演算時点の圧力比Ｐｍ／Ｐａ(k-1)と今回のモデル演算時点の圧力比Ｐｍ／Ｐａ(k)との差ΔＰｍ／Ｐａ(k)（＝Ｐｍ／Ｐａ(k-1)−Ｐｍ／Ｐａ(k)）を算出し、上記モデル式２において圧力比Ｐｍ／Ｐａの代わりに斯くして算出された差ΔＰｍ／Ｐａ(k)を使用して上記モデル式２に従った計算を行う。この計算によって算出される値はスロットル弁通過空気流量の変化量Δｍｔ(k)であり、今回のモデル演算の開始時点から次回のモデル演算の開始時点までの間に変化するであろうスロットル弁通過空気流量の変化量に相当すると考えることができる。そこで斯くして算出されたスロットル弁通過空気流量の変化量Δｍｔ(k)を今回のモデル演算によって算出されるスロットル弁通過空気流量ｍｔ(k)に加算する補正を行う。
【００９１】
これによれば前回のモデル演算時点の圧力比Ｐｍ／Ｐａに比べて今回のモデル演算時点の圧力比のほうが大きければ上記差ΔＰｍ／Ｐａは負の値をとり、したがって上記変化量Δｍｔも負の値をとるので補正後のスロットル弁通過空気流量は補正前のスロットル弁通過空気流量よりも上記変化量Δｍｔだけ小さくなる。そして斯くして補正されたスロットル弁通過空気流量が吸気管モデルＭ４に従った演算に使用されることになり、結果的に今回のモデル演算によって算出される筒内流入空気量は補正前のスロットル弁通過空気流量を使用した場合に算出される筒内流入空気量よりも小さくなる。
【００９２】
一方、前回のモデル演算時点の圧力比Ｐｍ／Ｐａに比べて今回のモデル演算時点の圧力比のほうが小さければ上記差ΔＰｍ／Ｐａは正の値をとり、したがって上記変化量Δｍｔも正の値をとるので補正後のスロットル弁通過空気流量は補正前のスロットル弁通過空気流量よりも上記変化量Δｍｔだけ大きくなる。そして斯くして補正されたスロットル弁通過空気流量が吸気管モデルＭ４に従った演算に使用されることになり、結果的に今回のモデル演算によって算出される筒内流入空気量は補正前のスロットル弁通過空気流量を使用した場合に算出される筒内流入空気量よりも大きくなる。
【００９３】
このようにスロットル弁通過空気流量を補正すればモデル演算によって最終的に得られる筒内流入空気量は該筒内流入空気量が内燃機関の運転の制御に使用される時点の実際の筒内流入空気量に一致しているか或いは少なくとも補正されていない場合に算出される筒内流入空気量よりも実際の筒内流入空気量に近くなる。
【００９４】
ところで多くの場合、スロットル開度が大きくなればスロットル弁通過空気流量は大きくなり、逆にスロットル開度が小さくなればスロットル弁通過空気流量は小さくなる。ところが図９を参照して説明したように圧力比Ｐｍ／Ｐａが上記特定の圧力比Ｒｓよりも大きい場合にはスロットル開度θが一定であっても圧力比が大きくなるとスロットル弁通過空気流量ｍｔは小さくなる。したがってスロットル開度が大きくなったとしてもこのときに圧力比が或る一定の値以上に大きくなるとスロットル弁通過空気流量が小さくなることがあり、逆にスロットル開度が小さくなったとしてもこのときに圧力比が或る一定の値以上に小さくなるとスロットル弁通過空気流量が大きくなることがある。
【００９５】
そこでモデル演算の開始後の短い期間内の筒内流入空気量の変化量が予め定められた変化量よりも大きいか否かの判断として上述した手法に加えて或いは上述した手法に代えて以下の手法を採用してもよい。
【００９６】
例えば、前回のモデル演算時点のスロットル開度θが開度θ１であったとする。この場合、スロットル弁通過空気流量ｍｔは圧力比Ｐｍ／Ｐａに応じて図１０の実線Ｌ１に沿って変化する。したがって前回のモデル演算時点の圧力比が値Ｒ１であった場合、前回のモデル演算時点のスロットル弁通過空気流量は値ｍｔ１である。ここで今回のモデル演算時点のスロットル開度が前回のモデル演算時点の開度θ１よりも大きくなって開度θ２になっていたとする。この場合、スロットル弁通過空気流量ｍｔは圧力比に応じて図１０の実線Ｌ２に沿って変化する。ここで今回のモデル演算時点のスロットル弁通過空気流量が前回のモデル演算時点のスロットル弁通過空気流量ｍｔ１と等しいとすると今回のモデル演算時点の圧力比は上記特定の圧力比Ｒｓよりも大きい値Ｒ２になっていることになる。別の云い方をすればスロットル開度が開度θ１よりも大きくなって開度θ２に変化したとしても圧力比が値Ｒ１よりも大きくなって上記特定の圧力比Ｒｓよりも大きい値Ｒ２に変化していれば今回のモデル演算時点のスロットル弁通過空気流量は前回のモデル演算時点のスロットル弁通過空気流量から変化していないことになる。したがってスロットル開度が開度θ１よりも大きくなって開度θ２に変化したとしても今回のモデル演算時点の圧力比が値Ｒ２よりも大きい値に変化していれば今回のモデル演算時点のスロットル弁通過空気流量は前回のモデル演算時点のスロットル弁通過空気流量よりも小さくなる。一方、スロットル開度が開度θ１よりも大きくなって開度θ２に変化したときに圧力比が値Ｒ２よりも小さい値に変化していれば今回のモデル演算時点のスロットル弁通過空気流量は前回のモデル演算時点のスロットル弁通過空気流量よりも大きくなる。
【００９７】
また前回のモデル演算時点のスロットル開度θが開度θ２であり、圧力比Ｐｍ／Ｐａが特定の圧力比Ｒｓよりも大きい値Ｒ２であった場合、前回のモデル演算時点のスロットル弁通過空気流量は値ｍｔ１である。ここで今回のモデル演算時点のスロットル開度が前回のモデル演算時点の開度θ２よりも小さくなって開度θ１になっていたとする。ここで今回のモデル演算時点のスロットル弁通過空気流量が前回のモデル演算時点のスロットル弁通過空気流量ｍｔ１と等しいとすると今回のモデル演算時点の圧力比は値Ｒ１になっていることになる。別の云い方をすればスロットル開度が開度θ２よりも小さくなって開度θ１に変化したとしても圧力比が値Ｒ２よりも小さくなって値Ｒ１に変化していれば今回のモデル演算時点のスロットル弁通過空気流量は前回のモデル演算時点のスロットル弁通過空気流量から変化していないことになる。したがってスロットル開度が開度θ２よりも小さくなって開度θ１に変化したとしても圧力比が値Ｒ１よりも小さい値に変化していれば今回のモデル演算時点のスロットル弁通過空気流量は前回のモデル演算時点のスロットル弁通過空気流量よりも大きくなる。一方、スロットル開度が開度θ２よりも小さくなって開度θ１に変化したときに圧力比が値Ｒ１よりも大きい値に変化していれば今回のモデル演算時点のスロットル弁通過空気流量は前回のモデル演算時点のスロットル弁通過空気流量よりも小さくなる。
【００９８】
このように今回のモデル演算時点の圧力比が前回のモデル演算時点の圧力比から上記特定の圧力比を越えて大きくなったとき或いは今回のモデル演算時点の圧力比が該特定の圧力比よりも大きい領域において前回のモデル演算時点の圧力比よりも大きくなったときには今回のモデル演算時点のスロットル開度が前回のモデル演算時点のスロットル開度から変化しているか否かに係わらずスロットル弁通過空気流量が大きく変化する。逆に今回のモデル演算時点の圧力比が前回のモデル演算時点の圧力比から特定の圧力比を超えて小さくなったとき或いは今回のモデル演算時点の圧力比が該特定の圧力比よりも大きい領域において前回のモデル演算時点の圧力比よりも小さくなったときにも今回のモデル演算時点のスロットル開度が前回のモデル演算時点のスロットル開度から変化しているか否かに係わらずスロットル弁通過空気流量が大きく変化する。
【００９９】
そこで圧力比が前回のモデル演算時点から今回のモデル演算時点までの間に上記特定の圧力比を越えて大きくなったとき或いは上記特定の圧力比よりも大きい領域において大きくなったとき或いは上記特定の圧力比を越えて小さくなったとき或いは上記特定の圧力比よりも大きい領域において小さくなったときにはスロットル開度の変化の有無にかかわらず今回のモデル演算の開始後の短い期間内にスロットル弁通過空気流量が大きく変化し、したがって筒内流入空気量が大きく変化すると判断する。そしてこの場合、前回のモデル演算時点の圧力比Ｐｍ／Ｐａ(k-1)と今回のモデル演算時点の圧力比Ｐｍ／Ｐａ(k)との差ΔＰｍ／Ｐａ(k)（＝Ｐｍ／Ｐａ(k-1)−Ｐｍ／Ｐａ(k)）を算出し、上記モデル式２において圧力比Ｐｍ／Ｐａの代わりにこの算出された差ΔＰｍ／Ｐａ(k)を使用して上記モデル式２に従った計算を行う。この計算によって算出される値はスロットル弁通過空気流量の変化量Δｍｔ(k)であり、今回のモデル演算の開始時点から次回のモデル演算の開始時点までの間に変化するであろうスロットル弁通過空気流量の変化量に相当すると考えることができる。そこで斯くして算出されたスロットル弁通過空気流量の変化量Δｍｔ(k)を今回のモデル演算によって算出されるスロットル弁通過空気流量ｍｔ(k)に加算する補正を行う。
【０１００】
これによれば前回のモデル演算時点の圧力比Ｐｍ／Ｐａに比べて今回のモデル演算時点の圧力比のほうが大きければ上記差ΔＰｍ／Ｐａは負の値をとり、したがって上記変化量Δｍｔも負の値をとるので補正後のスロットル弁通過空気流量は補正前のスロットル弁通過空気流量よりも上記変化量Δｍｔだけ小さくなる。そして斯くして補正されたスロットル弁通過空気流量が吸気管モデルＭ４に従った演算に使用されることになり、結果的に今回のモデル演算によって算出される筒内流入空気量は補正前のスロットル弁通過空気流量を使用した場合に算出される筒内流入空気量よりも小さくなる。
【０１０１】
一方、前回のモデル演算時点の圧力比Ｐｍ／Ｐａに比べて今回のモデル演算時点の圧力比のほうが小さければ上記差ΔＰｍ／Ｐａは正の値をとり、したがって上記変化量Δｍｔも正の値をとるので補正後のスロットル弁通過空気流量は補正前のスロットル弁通過空気流量よりも上記変化量Δｍｔだけ大きくなる。そして斯くして補正されたスロットル弁通過空気流量が吸気管モデルＭ４に従った演算に使用されることになり、結果的に今回のモデル演算によって算出される筒内流入空気量は補正前のスロットル弁通過空気流量を使用した場合に算出される筒内流入空気量よりも大きくなる。
【０１０２】
このようにスロットル弁通過空気流量を補正すればモデル演算によって最終的に得られる筒内流入空気量は該筒内流入空気量が内燃機関の運転の制御に使用される時点の実際の筒内流入空気量に一致しているか或いは少なくとも補正されていない場合に算出される筒内流入空気量よりも実際の筒内流入空気量に近くなる。
【０１０３】
なおモデル演算の開始後の短い期間内の筒内流入空気量の変化量が予め定められた変化量よりも大きいと判断されたときに今回のモデル演算によって算出されるスロットル弁通過空気流量を補正する実施形態において吸気管圧力が一定である場合にはスロットル弁通過空気流量に対する補正を以下のように行ってもよい。
【０１０４】
すなわち吸気管圧力Ｐｍが一定である場合、吸気管圧力はスロットルモデルＭ２の式２における変数とはならない。また吸気圧力Ｐａおよび吸気温度Ｔａはそれぞれ大気圧および大気温度に略等しく、略一定であると考えることができるのでこれら吸気圧力および吸気温度もスロットルモデルＭ２の式２における変数とはならない。したがってこの場合、スロットルモデルＭ２の式２において変数となるのはスロットル開度θに応じて変化する積Ｃ（θ）・Ａ（θ）の部分のみである。そしてスロットル開度θと積Ｃ（θ）・Ａ（θ）との間には図５に示されている関係がある。
【０１０５】
そこでスロットル開度θと積Ｃ（θ）・Ａ（θ）との関係を規定するマップＭｃａを求めてＲＯＭ７２に図５に示されているような形で予め記憶させておく。そして予測スロットル開度と目標スロットル開度との差が予め定められた開度差よりも大きいことから今回のモデル演算の開始後の短い期間内の筒内流入空気量の変化量が予め定められた変化量よりも大きいと判断され、前回のモデル演算時点から今回のモデル演算時点まで吸気管圧力Ｐｍが一定であるときには予測スロットル開度θｅと目標スロットル開度θｔとの差Δθ（＝θｔ―θｅ）に基づいて上記マップＭｃａ（図５参照）から積Ｃ（θ）・Ａ（θ）の差ΔＣ（θ）・Ａ（θ）を求める。そして上記モデル式２において積Ｃ（θ）・Ａ（θ）の代わりに斯くして求められた差ΔＣ（θ）・Ａ（θ）を使用して上記モデル式２に従った計算を行う。この計算によって算出される値はスロットル弁通過空気流量の変化量Δｍｔ(k)であり、今回のモデル演算の開始時点から次回のモデル演算の開始時点までの間に変化するであろうスロットル弁通過空気流量の変化量に相当すると考えることができる。そこで斯くして算出されたスロットル弁通過空気流量の変化量Δｍｔ(k)を今回のモデル演算によって算出されるスロットル弁通過空気流量ｍｔ(k)に加算する補正を行う。
【０１０６】
これによれば目標スロットル開度に比べて予測スロットル開度のほうが小さければ上記差Δθは正の値をとるので補正後のスロットル弁通過空気流量は補正前のスロットル弁通過空気流量よりも上記変化量Δｍｔ(k)だけ大きくなる。そして斯くして補正されたスロットル弁通過空気流量が吸気管モデルＭ４に従った演算に使用されることになり、結果的に今回のモデル演算によって算出される筒内流入空気量は補正前のスロットル弁通過空気流量を使用した場合に算出される筒内流入空気流量よりも大きくなる。そしてこの場合、算出された筒内流入空気量は少なくとも今回のモデル演算の開始時点から短い期間が経過した時点の実際の筒内流入空気量に一致していると言える。
【０１０７】
一方、目標スロットル開度に比べて予測スロットル開度のほうが大きければ上記差Δθは負の値をとるので補正後のスロットル弁通過空気流量は補正前のスロットル弁通過空気流量よりも上記変化量Δｍｔ(k)だけ小さくなる。そして斯くして補正されたスロットル弁通過空気流量が吸気管モデルＭ４に従った演算に使用されることになり、結果的に今回のモデル演算によって算出される筒内流入空気量は補正前のスロットル弁通過空気流量を使用した場合に算出される筒内流入空気流量よりも小さくなる。そしてこの場合も算出された筒内流入空気量は少なくとも今回のモデル演算の開始時点から短い期間が経過した時点の実際の筒内流入空気量に一致していると言える。
【０１０８】
もちろん図５から判るようにスロットル開度θと積Ｃ（θ）・Ａ（θ）との関係を示す曲線において該曲線上の点における傾きにスロットル開度θの変化量を掛ければ積Ｃ（θ）・Ａ（θ）の変化量が求められる。そこでスロットル開度θとこれに対応する傾きとの関係を規定するマップを求めてＲＯＭ７２に予め記憶されておき、スロットル開度θに基づいて該マップから傾きを求め、これにスロットル開度θの変化量を掛けることによって積Ｃ（θ）・Ａ（θ）の変化量を求め、これに基づいてスロットル弁通過空気流量に対する補正量を算出するようにしてもよい。
【０１０９】
またモデル演算の開始後の短い期間内の筒内流入空気量の変化量が予め定められた変化量よりも大きいと判断されたとき今回のモデル演算によって算出されるスロットル弁通過空気流量を補正する実施形態においてスロットル開度が一定である場合にはスロットル弁通過空気流量に対する補正を以下のように行ってもよい。
【０１１０】
すなわちスロットル開度θが一定である場合、スロットル開度はスロットルモデルＭ２の式２における変数とはならない。また吸気圧力Ｐａおよび吸気温度Ｔａはそれぞれ大気圧および大気温度に略等しく、略一定であると考えることができるのでこれら吸気圧力および吸気温度もスロットルモデルＭ２の式２における変数とはならない。したがってこの場合、スロットルモデルＭ２の式２において変数となるのは吸気管圧力Ｐｍに応じて変化する値Φ（Ｐｍ／Ｐａ）の部分のみである。そして吸気管圧力Ｐｍと値Φ（Ｐｍ／Ｐａ）との間には図１１に示されている関係がある。すなわちスロットル開度θが一定であって圧力比Ｐｍ／Ｐａが特定の圧力比Ｒｓよりも小さい場合、圧縮比に係わらず値Φ（Ｐｍ／Ｐａ）は一定である。一方、スロットル開度が一定であって圧力比が特定の圧力比Ｒｓよりも大きい場合、圧力比が大きいほど値Φ（Ｐｍ／Ｐａ）は小さい。また圧力比が一定である場合にはスロットル開度が大きいほど値Φ（Ｐｍ／Ｐａ）は大きい。
【０１１１】
そこで吸気管圧力Ｐｍとスロットル開度θと値Φ（Ｐｍ／Ｐａ）との関係を規定するマップＭΦを求めてＲＯＭ７２に図１２に示されているような形で予め記憶させておく。そして前回のモデル演算時点の吸気管圧力Ｐｍ(k-1)と今回のモデル演算時点の吸気管圧力Ｐｍ(k)との差ΔＰｍ(k)（＝Ｐｍ(k-1)−Ｐｍ(k)）が予め定められた圧力差よりも大きいことから今回のモデル演算の開始後の短い期間内の筒内流入空気量の変化量が予め定められた変化量よりも大きいと判断され、前回のモデル演算時点から今回のモデル演算時点までスロットル開度θが一定であるときには上記差ΔＰｍ(k)に基づいて上記マップＭΦから値Φ（Ｐｍ／Ｐａ）の差ΔΦ（Ｐｍ／Ｐａ）を求める。そして上記モデル式２において値Φ（Ｐｍ／Ｐａ）の代わりに斯くして求められた差ΔΦ（Ｐｍ／Ｐａ）を使用して上記モデル式２に従った計算を行う。この計算によって算出される値はスロットル弁通過空気流量の変化量Δｍｔ(k)であり、今回のモデル演算の開始時点から次回のモデル演算の開始時点までの間に変化するであろうスロットル弁通過空気流量の変化量に相当すると考えることができる。そこで斯くして算出されたスロットル弁通過空気流量の変化量Δｍｔ(k)を今回のモデル演算によって算出されるスロットル弁通過空気流量ｍｔ(k)に加算する補正を行う。
【０１１２】
これによれば前回のモデル演算時点の吸気管圧力に比べて今回のモデル演算時点の吸気管圧力のほうが小さければ上記差ΔＰｍ(k)は正の値をとるので補正後のスロットル弁通過空気流量は補正前のスロットル弁通過空気流量よりも上記変化量Δｍｔ(k)だけ大きくなる。そして斯くして補正されたスロットル弁通過空気流量が吸気管モデルＭ４に従った演算に使用されることになり、結果的に今回のモデル演算によって算出される筒内流入空気量は補正前のスロットル弁通過空気流量を使用した場合に算出される筒内流入空気量よりも大きくなる。
【０１１３】
一方、前回のモデル演算時点の吸気管圧力に比べて今回のモデル演算時点の吸気管圧力のほうが大きければ上記差ΔＰｍ(k)は負の値をとるので補正後のスロットル弁通過空気流量は補正前のスロットル弁通過空気流量よりも上記変化量Δｍｔ(k)だけ小さくなる。そして斯くして補正されたスロットル弁通過空気流量が吸気管モデルＭ４に従った演算に使用されることになり、結果的に今回のモデル演算によって算出される筒内流入空気量は補正前のスロットル弁通過空気流量を使用した場合に算出される筒内流入空気量よりも小さくなる。
【０１１４】
このようにスロットル弁通過空気流量を補正すればモデル演算によって最終的に得られる筒内流入空気量は該筒内流入空気量が内燃機関の運転の制御に使用される時点の実際の筒内流入空気量に一致しているか或いは少なくとも補正されていない場合に算出される筒内流入空気量よりも実際の筒内流入空気量に近くなる。
【０１１５】
もちろん図９から判るように各スロットル開度θに対応する圧力比Ｐｍ／Ｐａと値Φ（Ｐｍ／Ｐａ）との関係を示す曲線において或る特定の圧力比Ｐｍ／Ｐａに対応する該曲線上の点における傾きに圧力比Ｐｍ／Ｐａの変化量を掛ければ値Φ（Ｐｍ／Ｐａ）の変化量が求められる。そこでスロットル開度θと圧力比Ｐｍ／Ｐａとこれらに対応する傾きとの関係を規定するマップを求めてＲＯＭ７２に予め記憶させておき、スロットル開度θと圧力比Ｐｍ／Ｐａとに基づいて該マップから傾きを求め、これに圧力比Ｐｍ／Ｐａを掛けることによって値Φ（Ｐｍ／Ｐａ）の変化量を求め、これに基づいてスロットル弁通過空気流量に対する補正量を算出するようにしてもよい。
【０１１６】
なお図１１に示されている吸気管圧力Ｐｍと値Φ（Ｐｍ／Ｐａ）との関係を見れば判るように上記差ΔＰｍ(k)が予め定められた圧力差よりも大きいときであっても前回のモデル演算時点の吸気管圧力も今回のモデル演算時点の吸気管圧力も特定の圧力Ｐｓよりも小さい場合にはＲＯＭ７２に記憶させてあるマップから求まる上記差ΔΦ（Ｐｍ／Ｐａ）は零となる。このため上記モデル式２に従った計算によって算出されるスロットル弁通過空気流量の変化量Δｍｔ(k)は零になる。したがってこの場合、結果的にはスロットル弁通過空気流量は補正されないことになり、筒内流入空気量も補正されないことになる。
【０１１７】
次に上述したモデルＭ１〜Ｍ５に従って筒内流入空気量を算出するルーチンの一例を説明する。このルーチンは図１３〜図１６に示されている。
【０１１８】
図１３に示されているルーチンは電子制御スロットル弁モデルＭ１に従った演算を実行するルーチンであり、上記所定時間間隔ΔＴ１毎に実行される。このルーチンが開始されると始めにステップ１０１においてアクセル開度センサ６５によって検出されるアクセルペダル踏込量Ａccpに基づいて図３に示されているマップＭθから目標スロットル開度θｔ(i+1)が求められ、これが今回のモデル演算時点から上記所定遅延時間ＴＤ後の目標スロットル開度θｔ(i)としてＲＯＭ７２に格納される。次いでステップ１０２において上式１に従って予測スロットル開度θｅ(i+1)が算出され、これが今回のモデル演算時点から所定遅延時間ＴＤ後の予測スロットル開度θｅ(i)としてＲＯＭ７２に格納される。次いでステップ１０３においてスロットル開度が今回のモデル演算時点の目標スロットル開度として所定遅延時間ＴＤ前にＲＯＭ７２に格納された目標スロットル開度になるようにスロットル弁駆動用アクチュエータ４６ａに駆動信号が出力され、ルーチンが終了する。
【０１１９】
図１４〜図１６に示されているルーチンはスロットルモデルＭ２、吸気弁モデルＭ３、吸気管モデルＭ４、および吸気弁モデルＭ５に従った演算を実行するルーチンであり、上記所定時間間隔ΔＴ２毎に実行される。このルーチンが開始されると始めにステップ２０１において図１３のルーチンの実行によってＲＯＭ７２に格納されている目標スロットル開度θｔのうち時間的に今回のモデル演算時点よりも後の時点であって該演算時点に最も近い時点の目標スロットル開度θｔが今回のモデル演算に使用する目標スロットル開度θｔ(k-1)として読み込まれる。次いでステップ２０２において同じく図１３のルーチンの実行によってＲＯＭ７２に格納されている予測スロットル開度θｅのうち時間的に今回のモデル演算時点よりも後の時点であって該演算時点に最も近い時点の予測スロットル開度θｅが今回のモデル演算に使用する予測スロットル開度θｅ(k-1)として読み込まれる。
【０１２０】
次いでステップ２０３において上記ステップ２０１で読み込まれた目標スロットル開度θｔ(k-1)と上記ステップ２０２で読み込まれた予測スロットル開度θｅ(k-1)との差Δθ(k-1)の絶対値が予め定められた開度差Δθｓよりも大きい（｜Δθ(k-1)｜＞Δθｓ）か否かが判別される。ここで｜Δθ(k-1)｜＞Δθｓであると判別されたとき、すなわち今回のモデル演算時点から次回のモデル演算時点までの間に筒内流入空気量が大きく変化すると判断されたときにはルーチンはスロットルモデルＭ２に従った演算と該演算によって算出されるスロットル弁通過空気流量の補正とを行うステップ２０４〜ステップ２０８に進む。すなわちステップ２０４において上記ステップ２０２で読み込まれた予測スロットル開度θｅ(k-1)に基づいて上記マップＭｃａ（図５参照）から値Ｃ（θ）(k-1)・Ａ（θ）(k-1)が求められる。次いでステップ２０５において前回のモデル演算時点の吸気圧力Ｐａ(k-1)に対する前回のモデル演算時点の吸気管圧力Ｐｍ(k-1)の圧力比Ｐｍ(k-1)／Ｐａ(k-1)に基づいて上記マップＭΦ（図６参照）から値Φ（Ｐｍ(k-1)／Ｐａ(k-1)）が求められる。次いでステップ２０６において上記ステップ２０４において求められた値Ｃ（θ）(k-1)・Ａ（θ）(k-1)と、上記ステップ２０５において求められた値Φ（Ｐｍ(k-1)／Ｐａ(k-1)）と、前回のモデル演算時点の吸気管圧力Ｐｍ(k-1)と、前回のモデル演算時点の吸気管温度Ｔｍ(k-1)とに基づいて上記モデル式２に従ってスロットル弁通過空気流量ｍｔ(k-1)が算出される。
【０１２１】
次いでステップ２０７において上記ステップ２０６において算出されたスロットル弁通過空気流量ｍｔ(k-1)と前回のモデル演算によって算出されたスロットル弁通過空気流量ｍｔ(k-2)との差Δｍｔ(k-1)（＝ｍｔ(k-1)−ｍｔ(k-2)）が算出される。次いでステップ２０８において上記ステップ２０７において算出された差Δｍｔ(k-1)が上記ステップ２０６において算出されたスロットル弁通過空気流量ｍｔ(k-1)に加算される補正が行われ、ルーチンは吸気弁モデルＭ３に従った演算を実行するステップ２０９〜ステップ２１１に進む。したがってこれによればステップ２０３において今回のモデル演算時点から次回のモデル演算時点までの間に筒内流入空気量が大きく変化すると判断されたときにはステップ２０９以降のモデル演算においては補正されたスロットル弁通過空気流量が使用されることになり、結果的に今回のモデル演算によって算出される筒内流入空気量が補正された形となる。
【０１２２】
一方、ステップ２０３において｜Δθ(k-1)｜≦Δθｓであると判別されたときに、すなわち今回のモデル演算時点から次回のモデル演算時点までの間に筒内流入空気量が大きくは変化しないと判断されたときにはルーチンはスロットルモデルＭ２に従った演算を実行する図１５のステップ２１８〜ステップ２２０に進む。すなわちステップ２１８において上記ステップ２０２において読み込まれた予測スロットル開度θｅ(k-1)に基づいて上記マップＭｃａ（図５参照）から値Ｃ（θ）(k-1)・Ａ（θ）(k-1)が求められる。次いでステップ２１９において前回のモデル演算時点の吸気圧力Ｐａ(k-1)に対する前回のモデル演算時点の吸気管圧力Ｐｍ(k-1)の圧力比Ｐｍ(k-1)／Ｐａ(k-1)に基づいて上記マップＭΦ（図６参照）から値Φ（Ｐｍ(k-1)／Ｐａ(k-1)）が求められる。次いでステップ２２０において上記ステップ２１８において求められた値Ｃ（θ）(k-1)・Ａ（θ）(k-1)と、上記ステップ２１９において求められた値Φ（Ｐｍ(k-1)／Ｐａ(k-1)）と、前回のモデル演算時点の吸気管圧力Ｐｍ(k-1)と、前回のモデル演算時点の吸気温度Ｔｍ(k-1)とに基づいて上記モデル式２に従ってスロットル弁通過空気流量ｍｔ(k-1)が算出され、ルーチンは吸気弁モデルＭ３に従った演算を実行するステップ２０９〜ステップ２１１に進む。したがってこれによればステップ２０３において今回のモデル演算時点から次回のモデル演算時点までの間に筒内流入空気量が大きくは変化しないと判断されているときにはステップ２２０において算出されたスロットル弁通過空気流量ｍｔ(k-1)に対する補正は行われず、ステップ２０９以降のモデル演算においては補正されていないスロットル弁通過空気流量が使用されることになり、結果的に今回のモデル演算によって算出される筒内流入空気量が補正されていない形となる。
【０１２３】
ステップ２０９では今回のモデル演算時点の機関回転数ＮＥ(k-1)および吸気弁開閉タイミングＶＴ(k-1)に基づいて上記マップＭｃ（図７参照）から値ｃ(k-1)が求められる。次いで２１０において今回のモデル演算時点の機関回転数ＮＥ(k-1)および吸気弁開閉タイミングＶＴ(k-1)に基づいて上記マップＭｄ（図８参照）から値ｄ(k-1)が求められる。次いでステップ２１１において上記ステップ２０９において求められた値ｃ(k-1)と、上記ステップ２１０において求められた値ｄ(k-1)と、前回のモデル演算時点の吸気温度Ｔａ(k-1)と、前回のモデル演算時点の吸気管温度Ｔｍ(k-1)と、前回のモデル演算時点の吸気管圧力Ｐｍ(k-1)とに基づいて上記モデル式４に従って筒内流入空気流量ｍｃ(k-1)が算出される。
【０１２４】
次いでルーチンは吸気管モデルＭ４に従った演算を実行する図１６のステップ２１２に進む。すなわちステップ２１２において上記ステップ２０８または上記ステップ２２０において算出されたスロットル弁通過空気流量ｍｔ(k-1)と、上記ステップ２１１において算出された筒内流入空気流量ｍｃ(k-1)と、前回のモデル演算時点の吸気温度Ｔａ(k-1)とに基づいて上記モデル式５およびモデル式６に従って吸気管圧力Ｐｍ(k)と吸気管温度Ｔｍ(k)とが算出される。
【０１２５】
次いでルーチンは吸気弁モデルＭ５に従った演算を実行するステップ２１３〜ステップ２１７に進む。すなわちステップ２１３において今回のモデル演算時点の機関回転数ＮＥ(k-1)および吸気弁開閉タイミングＶＴ(k-1)に基づいて上記マップＭｃ（図７参照）から値ｃ(k-1)が求められる。次いでステップ２１４において今回のモデル演算時点の機関回転数ＮＥ(k-1)および吸気開閉タイミングＶＴ(k-1)に基づいて上記マップＭｄ（図８参照）から値ｄ(k-1)が求められる。次いで２１５において上記ステップ２１３において算出された値ｃ(k-1)と、上記ステップ２１４において算出された値ｄ(k-1)と、上記ステップ２１２において算出された吸気管圧力Ｐｍ(k)と、同じく上記ステップ２１２において算出された吸気管温度Ｔｍ(k)と、前回のモデル演算時点の吸気温度Ｔａ(k-1)とに基づいて上記モデル式４に従って筒内流入空気流量ｍｃ(k)が算出される。次いでステップ２１６において今回のモデル演算時点の機関回転数ＮＥ(k-1)および吸気弁開閉タイミングＶＴ(k-1)に基づいて吸気弁開弁時間Ｔint(k)が算出される。次いでステップ２１７において上記ステップ２１５において算出された筒内流入空気流量ｍｃ(k)と、上記ステップ２１６において算出された吸気弁開弁時間Ｔint(k)とに基づいて上式８に従って筒内流入空気量ＫＬfwd(k)が算出され、ルーチンが終了する。
【０１２６】
なお図１４のステップ２０３における今回のモデル演算時点から次回のモデル演算時点までの間に筒内流入空気量が大きく変化するか否かの判断として吸気管圧力の変化量に基づいた判断を採用してもよい。この場合には図１４のステップ２０３において前回のモデル演算時点の吸気管圧力Ｐｍ(k-1)と今回のモデル演算時点の吸気管圧力Ｐｍ(k)との差ΔＰｍ(k)の絶対値が予め定められた圧力差ΔＰｍｓよりも大きい（｜ΔＰｍ(k)｜＞ΔＰｍｓ）か否かを判別するようにすればよい。この場合、｜ΔＰｍ(k)｜＞ΔＰｍｓであると判別されたときには図１４のステップ２０４に進み、一方、｜ΔＰｍ(k)｜≦ΔＰｍｓであると判別されたときには図１５のステップ２１８に進むようにする。
【０１２７】
同様に筒内流入空気量の変化量が予め定められた変化量よりも大きいか否かの判断として上述したその他の判断を図１４のステップ２０３における判断に採用してもよい。
【０１２８】
また図１４のステップ２０７におけるスロットル弁通過空気流量に対する補正量として今回のモデル演算時点の吸気管圧力Ｐｍ(k)と前回のモデル演算時点の吸気管圧力Ｐｍ(k-1)との差ΔＰｍ(k)に基づいて算出される補正量を採用してもよい。この場合、ステップ２０７において今回のモデル演算時点の吸気管圧力Ｐｍ(k)と前回のモデル演算時点の吸気管圧力Ｐｍ(k-1)との差ΔＰｍ(k)（＝Ｐｍ(k)−Ｐｍ(k-1)）を吸気管圧力Ｐｍの代わりに使用して上記モデル式２に従った計算を行い、この計算によって算出される値、すなわちスロットル弁通過空気流量の変化量Δｍｔ(k)をスロットル弁通過空気流量に対する補正量としてステップ２０８においてスロットル弁通過空気流量ｍｔ(k-1)に加算するようにする。
【０１２９】
同様にスロットル弁通過空気流量に対する補正量として上述したその他の補正量を図１４のステップ２０７における補正量に採用してもよい。
【０１３０】
ところで図１７に示されているように過給機９１を備えた内燃機関が知られている。次にこうした過給機９１を備えた内燃機関に本発明を適用した場合について説明する。図１７に示されている内燃機関では過給機９１のコンプレッサ９１ａがスロットル弁４６上流の吸気ダクト４３内に配置されている。一方、過給機９１の排気タービン９１ｂが排気管５１内に配置されている。コンプレッサ９１ａは排気タービン９１ｂに連結されており、排気タービン９１ｂが排気ガスによって回転せしめられると該排気タービン９１ｂの回転がコンプレッサ９１ａに伝達され、該コンプレッサ９１ａが回転せしめられるようになっている。コンプレッサ９１ａが回転せしめられると該コンプレッサ９１ａはその下流へと空気を圧縮しつつ吐出する。
【０１３１】
またコンプレッサ９１ａ近傍の吸気ダクト４３には該コンプレッサ９１ａの回転数を検出するコンプレッサ回転数センサ６３が取り付けられている。コンプレッサ回転数センサ６３はコンプレッサ９１ａが３６０°回転する毎に信号を出力する。またコンプレッサ回転数センサ６３は電気制御装置７０のインターフェース７５に接続されており、該コンプレッサ回転数センサ６３から出力される信号はインターフェース７５を介してＣＰＵ７１に供給される。
【０１３２】
またコンプレッサ９１ａとスロットル弁４６との間の吸気ダクト４３には吸気ダクト４３内を流れる空気を冷却するインタークーラ４５が配置されている。インタークーラ４５は内燃機関１０の外部の空気によって吸気ダクト４３内を流れる空気を冷却する。
【０１３３】
図１７に示されている内燃機関の上述した構成以外の構成は図１に示されている内燃機関の構成と同じである。
【０１３４】
次に図１７に示されている内燃機関において吸気行程中に燃焼室内に吸入される空気の量、すなわち筒内流入空気量の算出方法についてその概要を説明する。
【０１３５】
本実施形態の筒内流入空気量算出装置は図１８の機能ブロック図に示されているように電子制御スロットル弁モデルＭ１と、スロットルモデルＭ２と、吸気弁モデルＭ３と、吸気管モデルＭ４と、吸気弁モデルＭ５と、コンプレッサモデルＭ６と、インタークーラモデルＭ７とを利用して筒内流入空気量を算出する。
【０１３６】
各モデルの機能を簡単に説明すると電子制御スロットル弁モデルＭ１は図１〜図１６を参照して説明した実施形態（以下「第１実施形態」という）の電子制御スロットル弁モデルＭ１と同じモデルである。またスロットルモデルＭ２はスロットル弁通過空気流量を算出するモデルであって第１実施形態のスロットルモデルＭ２と同様のモデルであり、吸気弁モデルＭ３は吸気弁通過空気流量を算出するモデルであって第１実施形態の吸気弁モデルＭ３と同様のモデルであり、吸気管モデルＭ４は吸気管圧力および吸気管温度を算出するモデルであって第１実施形態の吸気管モデルＭ４と同様のモデルであり、吸気弁モデルＭ５は筒内流入空気量を算出するモデルであって第１実施形態の吸気弁モデルＭ５と同様のモデルである。
【０１３７】
さらにコンプレッサモデルＭ６はコンプレッサ９１ａから流出する空気の流量（以下「コンプレッサ流出空気流量」という）を算出するモデルであり、インタークーラモデルＭ７はインタークーラ４５内の空気の圧力（以下「インタークーラ圧力」という）およびインタークーラ４５内の空気の温度（以下「インタークーラ温度」という）を算出するモデルである。
【０１３８】
次に図１７に示されている内燃機関における筒内流入空気量の算出方法についてその詳細を各モデルの詳細を共に説明する。なお電子制御スロットル弁モデルＭ１は第１実施形態の電子制御スロットル弁モデルＭ１と同じであるので説明は省略する。また以下に説明するスロットルモデルＭ２、吸気弁モデルＭ３、吸気管モデルＭ４、コンプレッサモデルＭ６、インタークーラモデルＭ７、および吸気弁モデルＭ５に従った演算は一連の演算として第１実施形態と同じく所定時間間隔ΔＴ２毎に実行される。
【０１３９】
まず本実施形態（以下「第２実施形態」ともいう）のスロットルモデルＭ２について説明する。第２実施形態のスロットルモデルＭ２は質量保存則、エネルギ保存則、運動量保存則、および気体の状態方程式等の物理法則を利用して導き出された以下のモデル式９およびモデル式１０に基づいてスロットル弁通過空気流量を算出するモデルである。
【数３】
【数４】
【０１４０】
上記モデル式９およびモデル式１０において、ｍｔは今回の当該スロットルモデルＭ２に従った演算（以下「モデル演算」という）によって算出されるべきスロットル弁通過空気流量であり、θはスロットル開度であり、Ｃ（θ）はスロットル開度θに対応する流量係数であり、Ａ（θ）はスロットル開度θに対応するスロットル流路面積であり、Ｐｍは吸気管モデルＭ４に従った演算（詳細は後述）によって算出される吸気管圧力であり、Ｒは気体定数であり、κは空気の比熱比である。また、ＰｉはインタークーラモデルＭ７に従った演算（詳細は後述）によって算出されるインタークーラ圧力、すなわちインタークーラ４５内の空気の圧力であり、ＴｉはインタークーラモデルＭ７に従った演算（詳細は後述）によって算出されるインタークーラ温度、すなわちインタークーラ４５内の空気の温度である。なお本実施形態でもκは一定値としている。
【０１４１】
また上記モデル式９の積Ｃ（θ）・Ａ（θ）は電子制御スロットル弁モデルＭ１に従った演算によって算出される予測スロットル開度θｅに基づいて図５に示されているマップＭｃａから求められる。また値Φ（Ｐｍ／Ｐｉ）はインタークーラモデルＭ７に従った演算（詳細は後述）によって算出されるインタークーラ圧力Ｐｉに対する吸気管圧力Ｐｍの比（以下「圧力比」という）Ｐｍ／Ｐｉと予測スロットル開度θｅとに基づいて図１９に示されているマップＭΦから求められる。
【０１４２】
次に第２実施形態の吸気弁モデルＭ３について説明する。第２実施形態の吸気弁モデルＭ３は経験則を利用して導き出された以下のモデル式１１に基づいて筒内流入空気流量を算出するモデルである。
ｍｃ＝（Ｔｉ／Ｔｍ）・（ｃ・Ｐｍ−ｄ） …（１１）
【０１４３】
上記モデル式１１において、ｍｃは今回の当該吸気弁モデルＭ３に従った演算（以下「モデル演算」という）によって算出されるべき筒内流入空気流量であり、Ｔｍは吸気管モデルＭ４に従った演算（詳細は後述）によって算出される吸気管温度であり、ｃは機関回転数と吸気弁開閉タイミングとに対応する比例係数であり、ｄは排気行程において燃焼室２５から排気通路に排出されずに燃焼室２５内に残る既燃ガスの量に対応する値であって機関回転数と吸気弁開閉タイミングとに対応する値であり、ＴｉはインタークーラモデルＭ７に従った演算（詳細は後述）によって算出されるインタークーラ温度である。
【０１４４】
なお比例係数ｃは機関回転数ＮＥと吸気弁開閉タイミングＶＴとに基づいて図７に示されているマップＭｃから求められる。一方、値ｄは機関回転数ＮＥと吸気弁開閉タイミングＶＴとに基づいて図８に示されているマップＭｄから求められる。
【０１４５】
次にコンプレッサモデルＭ６について説明する。コンプレッサモデルＭ６はコンプレッサ流出空気流量、すなわちコンプレッサ４５から流出する空気の流量を算出するモデルである。
【０１４６】
ところでコンプレッサ流出空気流量はインタークーラ圧力と吸気圧力（第２実施形態における吸気圧力はコンプレッサ４５上流の吸気ダクト４３内の空気の圧力をいう）との比とコンプレッサ回転数とに基づいて経験的に推定することができる。すなわちコンプレッサ流出空気流量ｍｃｍとインタークーラ圧力Ｐｉを吸気圧力Ｐａで除した値（以下「圧力比」という）Ｐｉ／Ｐａとコンプレッサ回転数ＮＣとの間には図２０に示されているような関係があり、コンプレッサ流出空気流量ｍｃｍは値Ｐｉ／Ｐａが大きいほど少なく、コンプレッサ回転数Ｎｃが大きいほど多い。そしてコンプレッサ流出空気流量は圧力比とコンプレッサ回転数ＮＣとに基づいた値として実験等によって予め求めておくことができる。そこで第２実施形態では圧力比Ｐｉ／Ｐａと、コンプレッサ回転数ＮＣと、コンプレッサ流出空気流量ｍｃｍとの関係を規定するマップＭｍｃｍを求めてＲＯＭ７２に図２１に示されているような形で予め記憶させておく。そしてコンプレッサモデルＭ６は値Ｐｉ／Ｐａとコンプレッサ回転数ＮＣとに基づいて上記マップＭｍｃｍからコンプレッサ流出空気流量ｍｃｍを算出する。
【０１４７】
次にインタークーラモデルＭ７について説明する。インタークーラモデルＭ７は質量保存則およびエネルギ保存則を利用して導き出された以下のモデル式１２およびモデル式１３に基づいて今回の当該インタークーラモデルＭ７に従った演算の実行（以下「モデル演算」という）時点のインタークーラ圧力およびインタークーラ温度を算出するモデルである。
【０１４８】
ｄ（Ｐｉ／Ｔｉ）／ｄｔ＝（Ｒ／Ｖｉ）・（ｍｃｍ−ｍｔ） …（１２）
ｄＰｉ／ｄｔ＝κ・（Ｒ／Ｖｉ）・（ｍｃｍ・Ｔａ−ｍｔ・Ｔｉ）
＋（κ−１）／Ｖｉ・（Ｅｃ−Ｋ・（Ｔｉ−Ｔａ）） …（１３）
【０１４９】
上記モデル式１２およびモデル式１３において、Ｐｉは今回のモデル演算によって算出されるべきインタークーラ圧力であり、Ｔｉは今回のモデル演算によって算出されるべきインタークーラ温度であり、Ｖｉはコンプレッサ９１ａの吐出口とスロットル弁４６との間の吸気通路の容積であり、ｍｃｍはコンプレッサモデルＭ６に従った演算によって算出される今回のモデル演算時点のコンプレッサ流出空気流量であり、Ｅｃはコンプレッサ９１ａによって圧縮されることによって空気に与えられたエネルギ（算出方法は後述）であり、ｍｔはスロットルモデルＭ２に従った演算によって算出される今回のモデル演算時点のスロットル弁通過空気流量であり、Ｔａは今回のモデル演算時点の吸気温度であり、Ｒは気体定数であり、κは空気の比熱比であり、Ｋは係数（詳細は後述）である。
【０１５０】
ここで上記モデル式１２およびモデル式１３の導出方法について説明する。コンプレッサ９１ａとスロットル弁４６ｔの間の吸気通路の部分をインタークーラ部と称し、該インタークーラ部内の空気の総量を総空気量Ｍとしたとき、総空気量Ｍの単位時間当たりの変化量ｄＭ／ｄｔはインタークーラ部に流入する空気の流量に相当するコンプレッサ流出空気流量ｍｃｍとインタークーラ部から流出する空気の流量に相当するスロットル弁通過空気流量ｍｔとの差であるので質量保存則に基づいて以下の式１４が成立する。
ｄＭ／ｄｔ＝ｍｃｍ−ｍｔ …（１４）
【０１５１】
またインタークーラ部内の空気に関して状態方程式に基づいて次式１５が成立する。
Ｐｉ・Ｖｉ＝Ｍ・Ｒ・Ｔｉ …（１５）
【０１５２】
ここで上式１４を上式１５に代入して総空気量Ｍを消去し、インタークーラ部の容積Ｖｉが一定であることを考慮すれば上記モデル式１２が得られる。
【０１５３】
一方、インタークーラ部内の空気のエネルギの変化量をインタークーラ内エネルギ変化量Ｅｉとし、コンプレッサ９１ａによって圧縮される前の空気のエネルギを圧縮前空気エネルギＥａとし、コンプレッサ９１ａによって圧縮されることによって空気に与えられるエネルギをコンプレッサ付与エネルギＥｃとし、インタークーラ４５の壁から外部に放出される空気のエネルギを放熱空気エネルギＥｄとし、インタークーラ部から流出する空気のエネルギを流出空気エネルギＥｔとしたとき、インタークーラ部内の空気に関してエネルギ保存則から次式１６が成立する。
Ｅｉ＝Ｅａ＋Ｅｃ−Ｅｄ−Ｅｔ …（１６）
【０１５４】
インタークーラ内エネルギ変化量Ｅｉはインタークーラ部に流入する空気のエネルギ、すなわち圧縮前空気エネルギＥａとコンプレッサ付与エネルギＥｃとの和から放熱空気エネルギＥｄと流出空気エネルギＥｔとを差し引いた値に等しい。
【０１５５】
そしてこれらエネルギのうち圧縮前空気エネルギＥａおよび流出空気エネルギＥｔはそれぞれ次式１７および次式１８に従って算出可能である。
Ｅａ＝Ｃｐ・ｍｃｍ・Ｔａ …（１７）
Ｅｔ＝Ｃｐ・ｍｔ・Ｔｉ …（１８）
【０１５６】
上式１７〜１９において、Ｃｐは空気の定圧比熱であり、ｍｃｍはコンプレッサ流出空気流量であり、Ｔａは吸気温度であり、ｍｔはスロットル通過空気流量であり、Ｔｉはインタークーラ温度である。
【０１５７】
またコンプレッサ付与エネルギＥｃは次式１９に従って算出可能である。
【数５】
【０１５８】
上式１９において、Ｃｐは空気の定圧比熱であり、ｍｃｍはコンプレッサ流出空気流量であり、Ｔａは吸気温度であり、Ｐｉはインタークーラ圧力であり、Ｐａは吸気圧力であり、ηはコンプレッサ効率である。
【０１５９】
すなわちコンプレッサ９１ａに流入する空気の流量をコンプレッサ流入空気流量ｍｃｉとし、コンプレッサに流入する空気の温度をコンプレッサ流入空気温度Ｔｃｉとし、コンプレッサから流出する空気の流量をコンプレッサ流出空気流量ｍｃｏとし、コンプレッサから流出する空気の温度をコンプレッサ流出空気温度Ｔｃｏとしたとき、コンプレッサに流入する空気のエネルギＥｃｉおよびコンプレッサから流出する空気のエネルギＥｃｏはそれぞれ次式２０および次式２１で表される。
Ｅｃｉ＝Ｃｐ・ｍｃｉ・Ｔｃｉ …（２０）
Ｅｃｏ＝Ｃｐ・ｍｃｏ・Ｔｃｏ …（２１）
【０１６０】
ここでコンプレッサに流入するエネルギＥｃｉとコンプレッサ付与エネルギＥｃとの和はコンプレッサから流出する空気のエネルギＥｃｏに等しいことからエネルギ保存則に基づいて上式２０および上式２１を利用して次式２２が成立する。
Ｃｐ・ｍｃｉ・Ｔｃｉ＋Ｅｃ＝Ｃｐ・ｍｃｏ・Ｔｃｏ …（２２）
【０１６１】
ここでコンプレッサに流入する空気の流量はコンプレッサから流出する空気の流量に等しいことを考慮して上式２２を変形すれば次式２３が得られる。
Ｅｃ＝Ｃｐ・ｍｃｏ・（Ｔｃｏ−Ｔｃｉ） …（２３）
【０１６２】
一方、コンプレッサ効率ηは次式２４によって表される。
【数６】
【０１６３】
上式２４において、Ｔｃｉはコンプレッサに流入する空気の温度であり、Ｐｉｏはコンプレッサから流出する空気の圧力であり、Ｐｉはインタークーラ圧力であり、Ｔｉｏは
コンプレッサから流出する空気の温度であり、κは空気の比熱比である。
【０１６４】
上式２４を上式２２に代入して変形すれば次式２５が得られる。
【数７】
【０１６５】
ここでコンプレッサに流入する空気の圧力Ｐｃｉおよび温度Ｔｃｉはそれぞれ吸気圧力Ｐａおよび吸気温度Ｔａに等しいと言える。またコンプレッサから流出する空気の圧力Ｐｃｏはインタークーラ圧力Ｐｉに等しいと言える。さらにコンプレッサから流出する空気の流量ｍｃｏはコンプレッサ流出空気流量ｍｃｍである。したがってこれらを考慮して上式２５を変形すれば上式１９が得られる。
【０１６６】
なおコンプレッサ流出空気流量とコンプレッサ回転数とコンプレッサ効率との間には図２２に示されているような関係がある。すなわちコンプレッサ効率ηはコンプレッサ回転数が一定であればコンプレッサ流出空気流量が或る一定の流量になるまではコンプレッサ流出空気流量が多いほど大きく、コンプレッサ流出空気流量が或る一定の流量を超えるとコンプレッサ流出空気流量が多いほど小さい。すなわちコンプレッサ効率ηはコンプレッサ流出空気流量が或る一定の流量になるところでピークとなる。またコンプレッサ効率ηのピークはコンプレッサ流出空気流量が多いほど大きく、またコンプレッサ効率ηがピークとなるコンプレッサ流出空気流量はコンプレッサ回転数が大きくなるほど多い。そしてコンプレッサ効率はコンプレッサ流出空気流量とコンプレッサ回転数とに基づいた値として実験等によって予め求めておくことができる。そこで本実施形態ではコンプレッサ流出空気流量ｍｃｍとコンプレッサ回転数Ｎｃとコンプレッサ効率ηとの関係を規定するマップＭηを求めてＲＯＭ７２に図２３に示されているような形で予め記憶させておく。そしてインタークーラモデルＭ７はコンプレッサモデルＭ６に従った演算によって算出されるコンプレッサ流出空気流量ｍｃｍとコンプレッサ回転数Ｎｃとに基づいて上記マップＭηからコンプレッサ効率ηを求める。
【０１６７】
また以上の説明ではコンプレッサから空気に与えられるエネルギはコンプレッサに流入してから流出するまでの空気の温度上昇に寄与し、空気の運動への寄与は無視している。
【０１６８】
さらに放出空気エネルギＥｄは次式２６に従って算出可能である。
Ｅｄ＝Ｋ・（Ｔｉ−Ｔａ） …（２６）
【０１６９】
上式２６において、Ｋはインタークーラ４５の表面積とインタークーラ４５内の空気からインタークーラ４５の壁への熱伝達率との積に応じた係数であり、Ｔｉはインタークーラ温度であり、Ｔａは吸気温度である。
【０１７０】
すなわち放出空気エネルギＥｄは経験則に基づいてインタークーラ温度Ｔｉとインタークーラ４５の壁の温度Ｔｗとの差に比例する。ここでインタークーラ４５は内燃機関１０の外部の空気によって該インタークーラ内の空気を冷却することからインタークーラ４５の壁の温度Ｔｗは内燃機関１０の外部の温度に等しく、結果的には吸気温度Ｔａに等しいと言える。したがって放出空気エネルギＥｉはインタークーラ温度Ｔｉと吸気温度Ｔａとの差に比例する。このことから上式２６が成立する。
【０１７１】
そしてインタークーラ内エネルギ変化量Ｅｉは次式２７で表される。
Ｅｉ＝ｄ（Ｍ・Ｃｖ・Ｔｉ）／ｄｔ …（２７）
【０１７２】
上式２７において、Ｍは総空気量であり、Ｃｖは空気の定積比熱であり、Ｔｉはインタークーラ温度である。
【０１７３】
したがって上式１６〜上式２７から次式２８が得られる。
ｄ（Ｍ・Ｃｖ・Ｔｉ）／ｄｔ＝Ｃｐ・ｍｃｍ・Ｔａ＋Ｅｃ
−Ｋ・（Ｔｉ−Ｔａ）−Ｃｐ・ｍｔ・Ｔｉ …（２８）
【０１７４】
そして比熱比κが次式２９で表され、マイヤーの関係が次式３０で表されることからこれら式２９および式３０を用いて上式２８を変形すると上式１３が得られる。
κ＝Ｃｐ／Ｃｖ …（２９）
Ｃｐ＝Ｃｖ＋Ｒ …（３０）
【０１７５】
次に第２実施形態の吸気管モデルＭ４について説明する。第２実施形態の吸気管モデルＭ４は質量保存則およびエネルギ保存則を利用して導き出された以下のモデル式３１およびモデル式３２に基づいて吸気管圧力および吸気管温度を算出するモデルである。
ｄ（Ｐｍ／Ｔｍ）／ｄｔ＝（Ｒ／Ｖｍ）・（ｍｔ−ｍｃ） …（３１）
ｄＰｍ／ｄｔ＝κ・（Ｒ／Ｖｍ）・（ｍｔ・Ｔｉ−ｍｃ・Ｔｍ） …（３２）
【０１７６】
上記モデル式３１およびモデル式３２において、Ｐｍは今回のモデル演算によって算出されるべき吸気管圧力であり、Ｔｍは今回のモデル演算によって算出されるべき吸気管温度であり、Ｒは気体定数であり、Ｖｍはスロットル弁４６と吸気弁３２との間の吸気通路の容積であり、ｍｔはスロットルモデルＭ２に従った演算によって算出されるスロットル弁通過空気流量であり、ｍｃは吸気弁モデルＭ３に従った演算によって算出される筒内流入空気流量であり、ＴｉはインタークーラモデルＭ７に従った演算によって算出されるインタークーラ温度であり、κは空気の比熱比である。
【０１７７】
次に第２実施形態の吸気弁モデルＭ５について説明する。第２実施形態の吸気弁モデルＭ５は経験則を利用して導き出された以下のモデル式３３およびモデル式３４に基づいて筒内流入空気量を算出するモデルである。
ｍｃ＝（Ｔｉ／Ｔｍ）・（ｃ・Ｐｍ−ｄ） …（３３）
ＫＬfwd＝ｍｃ・Ｔint …（３４）
【０１７８】
上記モデル式３３およびモデル式３４において、ｍｃは今回の当該吸気弁モデルＭ５に従った演算（以下「モデル演算」という）によって算出されるべき筒内流入空気流量であり、Ｔｉはインタークーラ温度であり、Ｔｍは吸気管温度であり、ｃは機関回転数と吸気弁開閉タイミングとに対応する比例係数であり、ｄは排気行程において燃焼室２５から排気通路に排出されずに燃焼室２５内に残る既燃ガスの量に対応する値であって機関回転数と吸気弁開閉タイミングとに対応する値であり、ＫＬfwdは今回のモデル演算によって算出されるべき筒内流入空気量であり、Ｔintは吸気弁３２が開弁してから閉弁するまでの時間である。
【０１７９】
なお比例定数ｃは吸気弁モデルＭ３に関連して説明した比例係数ｃと同じものであり、吸気弁モデルＭ３と同様に機関回転数ＮＥと吸気弁開閉タイミングＶＴとに基づいて上記マップＭｃ（図７参照）から求められる。また値ｄも吸気弁モデルＭ３に関連して説明した値ｄと同じものであり、吸気弁モデルＭ３と同様に機関回転数ＮＥと吸気弁開閉タイミングＶＴとに基づいて上記マップＭｄ（図８参照）から求められる。
【０１８０】
ところで上述したようにしてコンプレッサ流出空気流量が算出される場合、該コンプレッサ流出空気流量を算出する演算が開始されてから該演算が完了するまでには一定の時間を要する。またコンプレッサ流出空気流量を算出する演算が完了してから該算出されたコンプレッサ流出空気流量を使用して算出される筒内流入空気量が実際に内燃機関の運転の制御に利用されるまでに一定の時間を要する場合もある。ここでコンプレッサ流出空気流量を算出する演算の開始後の短い期間におけるコンプレッサ流出空気流量の変化量が比較的小さい場合には算出されるコンプレッサ流出空気流量は該コンプレッサ流出空気流量を利用して算出される筒内流入空気量が内燃機関の運転の制御に利用されるときの実際のコンプレッサ流出空気流量に一致しており、この場合、該コンプレッサ流出空気流量を利用して算出される筒内流入空気量もそれが内燃機関の運転の制御に利用されるときの実際の筒内流入空気量に一致していると言える。しかしながら筒内流入空気量を算出する演算の開始後の短い期間におけるコンプレッサ流出空気流量の変化量が比較的大きい場合には算出されたコンプレッサ流出空気流量を利用して算出される筒内流入空気量が内燃機関の運転の制御に利用されるときには実際のコンプレッサ流出空気流量は該コンプレッサ流出空気流量を算出する演算が開始されたときに比べて大きく変化していることになる。そしてこの場合、上述したようにして算出されるコンプレッサ流出空気流量は該コンプレッサ流出空気流量を利用して算出される筒内流入空気量が内燃機関の運転の制御に利用されるときの実際のコンプレッサ流出空気流量に一致しているとは言えず、したがって該コンプレッサ流出空気流量を利用して算出される筒内流入空気量もそれが内燃機関の運転の制御に利用されるときの実際の筒内流入空気量に一致しているとは言えない。
【０１８１】
そこで第２実施形態では上述したようにして算出されるコンプレッサ流出空気流量が該コンプレッサ流出空気流量を利用して算出される筒内流入空気量が内燃機関の運転の制御に利用されるときの実際のコンプレッサ流出空気流量に一致していると言えないと筒内流入空気量を算出する演算の実行時に判断された場合には該演算によって算出される筒内流入空気量がそれが内燃機関の運転の制御に利用されるときの実際の筒内流入空気量に一致するようにコンプレッサモデルＭ６に従った演算によって算出されるコンプレッサ流出空気流量を補正する。
【０１８２】
すなわち筒内流入空気量演算（すなわち筒内流入空気量を算出する演算）の開始時における目標スロットル開度と実際のスロットル開度との差が予め定められた開度差よりも大きいときには実際のスロットル開度を目標スロットル開度にするためにスロットル開度が比較的大きく変化しているときであると言える。そこで本実施形態では筒内流入空気量演算が開始されたときに目標スロットル開度と実際のスロットル開度（本実施形態では予測スロットル開度）との差を算出し、該差が予め定められた開度差よりも大きいときにはコンプレッサモデルＭ５に従った演算によって算出されるコンプレッサ流出空気流量を以下のようにして補正し、結果的に該コンプレッサ流出空気流量を利用して算出される筒内流入空気量を補正する。
【０１８３】
すなわち上記モデルＭ２〜Ｍ７に従った筒内流入空気量演算（以下「モデル演算」ともいう）の開始時に予測スロットル開度と目標スロットル開度との差が比較的大きいときにはモデル演算の開始後の短い期間におけるスロットル開度の変化量が大きいと推察される。そしてスロットル開度の変化量が大きい場合にはスロットル弁通過空気流量の変化量も大きく、したがってコンプレッサ流出空気流量の変化量も大きいと言える。こうした理由から本実施形態では予測スロットル開度と目標スロットル開度との差が予め定められた開度差よりも大きいときにはコンプレッサ流出空気流量の変化量が予め定められた変化量よりも大きく、したがって筒内流入空気量の変化量も予め定められた変化量よりも大きいと判断し、コンプレッサモデルＭ６に従った演算によって算出されるコンプレッサ流出空気流量を補正する。
【０１８４】
すなわちインタークーラ圧力Ｐｉとコンプレッサ回転数ＮＣとコンプレッサ流出空気流量ｍｃｍとの間には図２４に示されているような関係がある。すなわちコンプレッサ回転数ＮＣが一定であればインタークーラ圧力Ｐｉが大きいほどコンプレッサ流出空気流量ｍｃｍが少なく、インタークーラ圧力Ｐｉが一定であればコンプレッサ回転数ＮＣが大きいほどコンプレッサ流出空気流量は多い。ここで図２４から判るように各コンプレッサ回転数に対応するインタークーラ圧力とコンプレッサ流出空気流量との関係を示す曲線において或る特定のインタークーラ圧力に対応する該曲線上の点における傾きにインタークーラ圧力の変化量を掛ければコンプレッサ流出空気流量の変化量が求められる。そこで本実施形態ではコンプレッサ回転数ＮＣとインタークーラ圧力Ｐｉとこれらに対応する傾きｄｍｃｍとの関係を規定するマップＭｄｍｃｍを求めてＲＯＭ７２に図２５に示されているような形で予め記憶させておく。そしてコンプレッサ流出空気流量の変化量が予め定められた変化量よりも大きいと判断されたときにはコンプレッサ回転数ＮＣとインタークーラ圧力Ｐｉとに基づいて上記マップＭｄｍｃｍから傾きｄｍｃｍを求める。そして今回のモデル演算時点のインタークーラ圧力Ｐｉ(k)と前回のモデル演算時点のインタークーラ圧力Ｐｉ(k-1)との差ΔＰｉ(k)（＝Ｐｉ(k)−Ｐｉ(k-1)）を算出し、該算出された差ΔＰｉ(k)を上記傾きｄｍｃｍに掛けることによってコンプレッサ流出空気流量に対する補正量Δｍｃｍ(k)を算出する。ここで算出される差Δｍｃｍ(k)は今回のモデル演算の開始時点から次回のモデル演算の開始時点までに変化するであろうコンプレッサ流出空気流量の変化量に相当する。したがってこの差Δｍｃｍ(k)を、今回のモデル演算によって算出されるコンプレッサ流出空気流量ｍｃｍ(k)に加算すれば斯くして得られるコンプレッサ流出空気流量は次回のモデル演算の開始時点の実際のコンプレッサ流出空気流量に一致しているか或いはそれに近いと言える。
【０１８５】
そこで本実施形態では上述したようにして算出される補正量Δｍｃｍを今回のモデル演算によって算出されるコンプレッサ流出空気流量ｍｃｍに加算する補正を行う。
【０１８６】
これによれば前回のモデル演算によって算出されたインタークーラ圧力よりも今回のモデル演算によって算出されるインタークーラ圧力のほうが高ければ上記差ΔＰｉは正の値をとり、上記傾きｄｍｃｍが負の値であることから上記補正量Δｍｃｍが負の値をとるので補正後のコンプレッサ流出空気流量は補正前のコンプレッサ流出空気流量よりも上記補正量Δｍｃｍだけ小さくなる。そして斯くして補正されたコンプレッサ流出空気流量がインタークーラモデルＭ７に従った演算に使用されることになり、結果的に今回のモデル演算によって算出される筒内流入空気量は補正前のコンプレッサ流出空気流量を使用した場合に算出される筒内流入空気量よりも小さくなる。
【０１８７】
一方、前回のモデル演算によって算出されたインタークーラ圧力よりも今回のモデル演算によって算出されるインタークーラ圧力のほうが低ければ上記差ΔＰｉは負の値をとり、上記傾きが負の値であることから上記補正量Δｍｃｍが正の値をとるので補正後のコンプレッサ流出空気流量は補正前のコンプレッサ流出空気流量よりも上記補正量Δｍｃｍだけ大きくなる。そして斯くして補正されたコンプレッサ流出空気流量がインタークーラモデルＭ７に従った演算に使用されることになり、結果的に今回のモデル演算によって算出される筒内流入空気量は補正前のコンプレッサ流出空気流量を使用した場合に算出される筒内流入空気量よりも大きくなる。
【０１８８】
このようにコンプレッサ流出空気流量を補正すればモデル演算によって最終的に得られる筒内流入空気量はそれが内燃機関の運転の制御に使用される時点の実際の筒内流入空気量に一致しているか或いは少なくとも補正されていない場合に算出される筒内流入空気量よりも実際の筒内流入空気量に近くなる。
【０１８９】
なお上述した例ではコンプレッサ流出空気流量の変化量が予め定められた変化量よりも大きいか否かの判断を予測スロットル開度と目標スロットル開度との差に基づいて行っているがこれに代えて或いはこれに加えて第１実施形態に関連して説明したように吸気管圧力の変化量に基づいて行ってもよい。
【０１９０】
またコンプレッサ流出空気流量の変化量が予め定められた変化量よりも大きいか否かの判断として上述した判断に代えて或いはこれに加えて第１実施形態に関連して説明した吸気圧力Ｐａに対する吸気管圧力Ｐｍの比Ｐｍ／Ｐａを利用した判断と同様の判断を採用してもよい。すなわちインタークーラ圧力Ｐｉに対する吸気管圧力Ｐｍの比Ｐｍ／Ｐｉとスロットル弁通過空気流量ｍｔとの関係との関係は図２６に示されているような関係にある。すなわちスロットル開度θが一定であって圧力比Ｐｍ／Ｐｉが特定の圧力比Ｒｓよりもちいさい場合、圧力比に係わらずスロットル弁通過空気流量は一定である。一方、スロットル開度が一定であって圧力比が特定の圧力比Ｒｓよりも大きい場合、圧力比が大きいほどスロットル弁通過空気流量はちいさい。また圧力比が一定である場合にはスロットル開度が大きいほどスロットル弁通過空気流量は大きい。
【０１９１】
したがって圧力比Ｐｍ／Ｐｉが特定の圧力比Ｒｓを越えて大きくなったときにはスロットル開度θが一定であってもスロットル弁通過空気流量ｍｔが大きく変化することになる。また圧力比が上記特定の圧力比よりも大きい領域において大きくなったときにもスロットル開度が一定であってもスロットル弁通過空気流量が大きく変化する。逆に圧力比が上記特定の圧力比を越えて小さくなったときにもスロットル開度が一定であってもスロットル弁通過空気流量が大きく変化し、圧力比が上記特定の圧力比よりも大きい領域において小さくなったときにもスロットル開度が一定であってもスロットル弁通過空気流量が大きく変化する。
【０１９２】
一般的にスロットル弁通過空気流量が大きく変化するときにはコンプレッサ流出空気流量も大きく変化すると言える。そこで前回のモデル演算時点から今回のモデル演算時点までの間に圧力比Ｐｍ／Ｐｉが上記特定の圧力比Ｒｓを越えて大きくなったとき或いは上記特定の圧力比よりも大きい領域において大きくなったとき或いは上記特定の圧力比を越えて小さくなったとき或いは上記特定の圧力比よりも大きい領域において小さくなったときにはスロットル開度θが一定であっても今回のモデル演算の開始後の短い期間内にスロットル弁通過空気流量ｍｔが大きく変化し、したがってコンプレッサ流入空気流量も大きく変化し、したがって筒内流入空気量も大きく変化すると判断するようにしてもよい。そしてコンプレッサ流入空気流量が大きく変化すると判断されたときには上述したようにしてコンプレッサ流入空気流量を補正することによって筒内流入空気流量を補正する。
【０１９３】
またコンプレッサ流出空気流量の変化量が予め定められた変化量よりも大きいか否かの判断として上述した判断に代えて或いはこれに加えてコンプレッサ回転数に基づいた判断を採用してもよい。すなわちコンプレッサ回転数の変化量が大きいときにはコンプレッサ流出空気流量の変化量も大きいと言える。そこで前回のモデル演算時点のコンプレッサ回転数ＮＣ(k-1)と今回のモデル演算時点のコンプレッサ回転数ＮＣ(k)との差ΔＮＣ(k)（＝ＮＣ(k)−ＮＣ(k-1)）の絶対値が予め定められた回転数差ΔＮＣｓよりも大きいときにコンプレッサ流出空気流量の変化量が大きいと判断してもよい。
【０１９４】
またコンプレッサ流出空気流量の変化量が予め定められた変化量よりも大きいか否かの判断として上述した判断に代えて或いはこれに加えて以下の判断を採用してもよい。すなわち前回のモデル演算時点のインタークーラ圧力に対する今回のモデル演算時点のインタークーラ圧力の差ΔＰｉを算出し、この差ΔＰｉを今回のモデル演算時点のインタークーラ圧力に加算したものを暫定インタークーラ圧力として算出する。この暫定インタークーラ圧力は次回のモデル演算時点にとりうるであろうインタークーラ圧力に相当する。さらに前回のモデル演算時点のコンプレッサ回転数に対する今回のモデル演算時点のコンプレッサ回転数の差ΔＮＣを算出し、この差ΔＮＣを今回のモデル演算時点のコンプレッサ回転数に加算したものを暫定コンプレッサ回転数として算出する。この暫定コンプレッサ回転数は次回のモデル演算時点にとりうるであろうコンプレッサ回転数に相当する。
【０１９５】
ここで図３０を参照して説明すると今回のモデル演算時点のインタークーラ圧力が圧力Ｐｉ１であり、今回のモデル演算時点のコンプレッサ回転数がＮＣ１であるとすればコンプレッサ流出空気流量は流量ｍｃｍ１である。ここで次回のモデル演算時点のインタークーラ圧力が上記暫定インタークーラ圧力Ｐｉ２であるとした場合、コンプレッサ回転数が回転数ＮＣ２であればコンプレッサ流出空気流量は今回のモデル演算時点のコンプレッサ流出空気流量ｍｃｍ１と同じ流量となる。したがって上記暫定コンプレッサ回転数が回転数ＮＣ２であれば今回のモデル演算時点から次回のモデル演算時点までの間にコンプレッサ流出空気流量は変化しないか少なくとも大きくは変化しない。一方、暫定コンプレッサ回転数が回転数ＮＣ２よりも大きい回転数ＮＣ３であればコンプレッサ流出空気流量は流量ｍｃｍ２まで大きくなるので今回のモデル演算時点から次回のモデル演算時点まので間に大きく変化することになる。逆に、暫定コンプレッサ回転数が回転数ＮＣ２よりも小さい回転数であってもコンプレッサ流出空気流量は今回のモデル演算時点から次回のモデル演算時点までの間に大きく変化することになる。
【０１９６】
そこで上述したようにして暫定インタークーラ圧力と暫定コンプレッサ回転数とを算出し、インタークーラ圧力が暫定インタークーラ圧力になった場合であってもコンプレッサ流出空気流量が今回のモデル演算時点の流量と等しくなるコンプレッサ回転数を基準コンプレッサ回転数として求める。そしてこの基準コンプレッサ回転数と暫定コンプレッサ回転数との差が予め定められた回転数差よりも大きいときにコンプレッサ流出空気流量の変化量が予め定められた変化量よりも大きくなると判断するようにしてもよい。
【０１９７】
なおこの判断を採用した場合、基準コンプレッサ回転数よりも暫定コンプレッサ回転数のほうが大きければコンプレッサ流出空気流量が大きくなるように該コンプレッサ流出空気流量を補正する。一方、基準コンプレッサ回転数よりも暫定コンプレッサ回転数のほうが小さければコンプレッサ流出空気流量が小さくなるように該コンプレッサ流出空気流量を補正する。
【０１９８】
またコンプレッサ流出空気流量の変化量が予め定められた変化量よりも大きいか否かの判断として上述した判断に代えて或いはこれに加えて以下の判断を採用してもよい。すなわちコンプレッサ９１ａは排気タービン９１ｂが排気ガスによって回転せしめられることによって回転せしめられる。したがって排気タービン９１ｂが排気ガスから受けるエネルギとコンプレッサ９１ａが空気に与えるエネルギとが等しければコンプレッサ回転数は変化しない。しかしながら排気タービン９１ｂが排気ガスから受けるエネルギよりもコンプレッサ９１ａが空気に与えるエネルギのほうが小さければコンプレッサ回転数は大きくなり、逆に排気タービン９１ｂが排気ガスから受けるエネルギよりもコンプレッサ９１ａが空気に与えるエネルギのほうが大きければコンプレッサ回転数は小さくなる。
【０１９９】
そこで排気タービン９１ｂが排気ガスから受けるエネルギとコンプレッサ９１ａが空気に与えるエネルギとの差の絶対値が予め定められたエネルギ差よりも大きいときにコンプレッサ流出空気流量の変化量が予め定められた変化量よりも大きいと判断するようにしてもよい。
【０２００】
なおこの判断を採用した場合、排気タービン９１ｂが排気ガスから受けるエネルギよりもコンプレッサ９１ａが空気に与えるエネルギのほうが小さければコンプレッサ流出空気流量が大きくなるように該コンプレッサ流出空気流量を補正する。一方、排気タービン９１ｂが排気ガスから受けるエネルギよりもコンプレッサ９１ａが空気に与えるエネルギのほうが大きければコンプレッサ流出空気流量が小さくなるように該コンプレッサ流出空気流量を補正する。
【０２０１】
また上述した例ではコンプレッサ流出空気流量に対する補正量として前回のモデル演算によって算出されたインタークーラ圧力と今回のモデル演算によって算出されるインタークーラ圧力との差を利用しているがこれに代えて以下のように算出される値をコンプレッサ流出空気流量に対する補正量として使用してもよい。すなわち今回のモデル演算によって算出される補正前のコンプレッサ流出空気流量ｍｃｍ(k)と前回のモデル演算によって算出されたコンプレッサ流出空気流量ｍｃｍ(k-1)との差Δｍｃｍ(k)（＝ｍｃｍ(k)−ｍｃｍ(k-1)）を算出する。ここで算出される差Δｍｃｍ(k)は今回のモデル演算の開始時点から次回のモデル演算の開始時点までに変化するであろうコンプレッサ流出空気流量の変化量に相当すると考えられる。したがってこの差Δｍｃｍ(k)を、今回のモデル演算によって算出されるコンプレッサ流出空気流量ｍｃｍ(k)に加算すれば斯くして得られるコンプレッサ流出空気流量は少なくとも次回のモデル演算の開始時点の実際のコンプレッサ流出空気流量に一致していると言える。
【０２０２】
そこでこの例では上述したようにして算出された差Δｍｃｍ(k)を今回のモデル演算によって算出されるコンプレッサ流出空気流量に加算する補正を行う。
【０２０３】
これによれば前回のモデル演算によって算出されたコンプレッサ流出空気流量に比べて今回のモデル演算によって算出される補正前のコンプレッサ流出空気流量のほうが大きければ上記差Δｍｃｍは正の値をとるので補正後のコンプレッサ流出空気流量は補正前のコンプレッサ流出空気流量よりも上記差ｍｃｍだけ大きくなる。そして斯くして補正されたコンプレッサ流出空気流量がインタークーラモデルＭ７に従った演算に使用されることになり、結果的に今回のモデル演算によって算出される筒内流入空気量は補正前のコンプレッサ流出空気流量を使用した場合に算出される筒内流入空気量よりも大きくなる。
【０２０４】
一方、前回のモデル演算によって算出されたコンプレッサ流出空気流量に比べて今回のモデル演算によって算出される補正前のコンプレッサ流出空気流量のほうが小さければ上記差ｍｃｍ(k)は負の値をとるので補正後のコンプレッサ流出空気流量は補正前のコンプレッサ流出空気流量よりも上記差ｍｃｍ(k)だけ小さくなる。そして斯くして補正されたコンプレッサ流出空気流量がインタークーラモデルＭ７に従った演算に使用されることになり、結果的に今回のモデル演算によって算出される筒内流入空気量は補正前のコンプレッサ流出空気流量を使用した場合に算出される筒内流入空気量よりも小さくなる。
【０２０５】
このようにコンプレッサ流出空気流量を補正してもモデル演算によって最終的に得られる筒内流入空気量は該筒内流入空気量が内燃機関の運転の制御に使用される時点の実際の筒内流入空気量に一致しているか或いは少なくとも補正されていない場合に算出される筒内流入空気量よりも実際の筒内流入空気量に近くなる。
【０２０６】
なお第１実施形態における筒内流入空気量に対する補正方法を第２実施形態における筒内流入空気量に対する補正に適用してもよい。この場合、第１実施形態において吸気圧力Ｐａを使用している部分はインタークーラ圧力Ｐｉを使用し、吸気温度Ｔａを使用している部分はインタークーラ温度Ｔｉを使用する。
【０２０７】
次に第２実施形態に従って筒内流入空気量を算出するルーチンの一例を説明する。このルーチンの例は図２７および図２８に示されている。なお電子制御スロットル弁モデルＭ１に従った演算ルーチンは図１３に示されているルーチンと同じであるのでその説明は省略する。
【０２０８】
図２７および図２８に示されているルーチンは上記モデルＭ２〜Ｍ７に従った演算を実行するルーチンであり、上記所定時間間隔ΔＴ２毎に実行される。このルーチンが開始されると始めにステップ３０１において図１３のルーチンの実行によってＲＯＭ７２に格納されている目標スロットル開度θｔのうち時間的に今回のモデル演算時点よりも後の時点であって該目標演算時点に最も近い時点の目標スロットル開度θｔが今回のモデル演算に使用する目標スロットル開度θｔ(k-1)として読み込まれる。次いでステップ３０２において同じく図１３のルーチンの実行によってＲＯＭ７２に格納されている予測スロットル開度θｅのうち時間的に今回のモデル演算時点よりも後の時点であって該演算時点に最も近い時点の予測スロットル開度θｅが今回のモデル演算に使用する予測スロットル開度θｅ(k-1)として読み込まれる。
【０２０９】
次いでルーチンはスロットルモデルＭ２に従った演算を実行するステップ３０３〜ステップ３０５に進む。ステップ３０３では上記ステップ３０２で読み込まれた予測スロットル開度θｅ(k-1)に基づいて上記マップＭｃａ（図５参照）から値Ｃ（θ）(k-1)・Ａ（θ）(k-1)が求められる。次いでステップ３０４において前回のモデル演算時点の吸気管圧力Ｐｍ(k-1)を前回のモデル演算時点のインタークーラ圧力Ｐｉ(k-1)で除した値Ｐｍ(k-1)／Ｐｉ(k-1)に基づいて上記マップＭΦ（図１９参照）から値Φ（Ｐｍ(k-1)／Ｐｉ(k-1)）が求められる。次いでステップ３０５において上記ステップ３０３において求められた値Ｃ（θ）(k-1)・Ａ（θ）(k-1)と、上記ステップ３０４において求められた値Φ（Ｐｍ(k-1)／Ｐｉ(k-1)）と、前回のモデル演算時点の吸気管圧力Ｐｍ(k-1)と、前回のモデル演算時点のインタークーラ温度Ｔｉ(k-1)とに基づいて上記モデル式９に従ってスロットル弁通過空気流量ｍｔ(k-1)が算出される。
【０２１０】
次いでルーチンは吸気弁モデルＭ３に従った演算を実行するステップ３０６〜ステップ３０８に進む。すなわちステップ３０６において今回のモデル演算時点の機関回転数ＮＥ(k-1)および吸気弁開閉タイミングＶＴ(k-1)に基づいて上記マップＭｃ（図７参照）から値ｃ(k-1)が求められる。次いでステップ３０７において今回のモデル演算時点の機関回転数ＮＥ(k-1)および吸気弁開閉タイミングＶＴ(k-1)に基づいて上記マップＭｄ（図８参照）から値ｄ(k-1)が求められる。次いでステップ３０８において上記ステップ３０６において求められた値ｃ(k-1)と、上記ステップ３０７において求められた値ｄ(k-1)と、前回のモデル演算時点のインタークーラ温度Ｔｉ(k-1)と、前回のモデル演算時点の吸気管温度Ｔｍ(k-1)と、前回のモデル演算時点の吸気管圧力Ｐｍ(k-1)とに基づいて上記モデル式１１に従って筒内流入空気流量ｍｃ(k-1)が算出される。
【０２１１】
次いで図２８のステップ３０９において上記ステップ３０１で読み込まれた目標スロットル開度θｔ(k-1)と上記ステップ３０２で読み込まれた予測スロットル開度θｅ(k-1)との差Δθ(k-1)の絶対値が予め定められた開度差Δθｓよりも大きい（｜Δθ(k-1)｜＞Δθｓ）か否かが判別される。ここで｜Δθ(k-1)｜＞Δθｓであると判別されたとき、すなわち今回のモデル演算時点から次回のモデル演算時点までの間にコンプレッサ流出空気流量が大きく変化すると判断されたときにはルーチンはコンプレッサモデルＭ５に従った演算と該演算によって算出されるコンプレッサ流出空気流量の補正とを行うステップ３１０〜ステップ３１２に進む。すなわちステップ３１０において前回のモデル演算時点のインタークーラ圧力Ｐｉ(k-1)に対する前回のモデル演算時点の吸気管圧力Ｐｍ(k-1)の圧力比Ｐｍ(k-1)／Ｐｉ(k-1)と前回のモデル演算時点のコンプレッサ回転数ＮＣ(k-1)とに基づいて上記マップＭｍｃｍ（図２１参照）からコンプレッサ流出空気流量ｍｃｍ(k-1)が求められる。次いでステップ３１１において前回のモデル演算時点のコンプレッサ回転数ＮＣ(k-1)と前回のモデル演算時点のインタークーラ圧力Ｐｉ(k-1)とに基づいて上記マップＭｍｃｍ（図２５参照）から傾きｄｍｃｍ(k-1)が求められる。次いでステップ３１２において今回のモデル演算時点のインタークーラ圧力Ｐｉ(k-1)と前回のモデル演算時点のインタークーラ圧力Ｐｉ(k-2)との差ΔＰｉ(k-1)（＝Ｐｉ(k-1)−Ｐｉ(k-2)）が算出される。次いでステップ３１３において上記ステップ３１２において算出された差ΔＰｉ(k-1)を上記ステップ３１１において求められた傾きｄｍｃｍ(k-1)に掛けることによってコンプレッサ流出空気流量に対する補正量Δｍｃｍ(k-1)が算出される。次いでステップ３１４において上記ステップ３１０において算出されたコンプレッサ流出空気流量ｍｃｍ(k-1)に上記ステップ３１３において算出された補正量Δｍｃｍ(k-1)が加算される補正が行われ、ルーチンはインタークーラモデルＭ７に従った演算を実行する図２９のステップ３１５に進む。したがってこれによればステップ３０９において今回のモデル演算時点から次回のモデル演算時点までの間にコンプレッサ流出空気流量が大きく変化すると判断されたときにはステップ３１５以降のモデル演算においては補正されたコンプレッサ流出空気流量が使用されることになり、結果的に今回のモデル演算によって算出される筒内流入空気量が補正された形となる。
【０２１２】
一方、ステップ３０９において｜Δθ(k-1)｜≦Δθｓであると判別されたとき、すなわち今回のモデル演算時点から次回のモデル演算時点までの間にコンプレッサ流出空気流量が大きくは変化しないと判断されたときにはルーチンはコンプレッサモデルＭ５に従った演算を実行するステップ３２２に進む。すなわちステップ３２２において前回のモデル演算時点のインタークーラ圧力Ｐｉ(k-1)に対する前回のモデル演算時点の吸気管圧力Ｐｍ(k-1)の圧力比Ｐｍ(k-1)／Ｐｉ(k-1)と前回のコンプレッサ回転数ＮＣ(k-1)とに基づいて上記マップＭｍｃｍ（図２１参照）からコンプレッサ流出空気流量ｍｃｍ(k-1)が求められ、ルーチンはインタークーラモデルＭ７に従った演算を実行する図２９のステップ３１５に進む。したがってこれによればステップ３０９において今回のモデル演算時点から次回のモデル演算時点までの間にコンプレッサ流出空気流量が大きくは変化しないと判断されたときにはステップ３１５以降のモデル演算においては補正されていないコンプレッサ流出空気流量が使用されることになり、結果的に今回のモデル演算によって算出される筒内流入空気量が補正されていない形となる。
【０２１３】
ステップ３１５では上記ステップ３１４または上記ステップ３２２において算出されたコンプレッサ流出空気流量ｍｃｍ(k-1)と、上記ステップ３０５において算出されたスロットル弁通過空気流量ｍｔ(k-1)と、前回のモデル演算時点の吸気温度Ｔａ(k-1)と、上式１９に従って算出されるコンプレッサ付与エネルギＥｃとに基づいて上記モデル式１２およびモデル式１３に従ってインタークーラ圧力Ｐｉ(k)とインタークーラ温度Ｔｉ(k)とが算出される。
【０２１４】
次いでルーチンは吸気管モデルＭ４に従った演算を実行する図２９のステップ３１３に進む。すなわちステップ３１３において上記ステップ３０５において算出されたスロットル弁通過空気流量ｍｔ(k-1)と、上記ステップ３０８において算出された筒内流入空気流量ｍｃ(k-1)と、今回のモデル演算時点のインタークーラ温度Ｔｉ(k-1)とに基づいて上記モデル式３１およびモデル式３２に従って吸気管圧力Ｐｍ(k)と吸気管温度Ｔｍ(k)とが算出される。
【０２１５】
次いでルーチンは吸気弁モデルＭ５に従った演算を実行するステップ３１７〜ステップ３２１に進む。すなわちステップ３１７において今回のモデル演算時点の機関回転数ＮＥ(k-1)および吸気弁開閉タイミングＶＴ(k-1)に基づいて上記マップＭｃ（図７参照）から値ｃ(k-1)が求められる。次いでステップ３１８において今回のモデル演算時点の機関回転数ＮＥ(k-1)および吸気開閉タイミングＶＴ(k-1)に基づいて上記マップＭｄ（図８参照）から値ｄ(k-1)が求められる。次いでステップ３１９において上記ステップ３１７において求められた値ｃ(k-1)と、上記ステップ３１８において求められた値ｄ(k-1)と、上記ステップ３１６において算出された吸気管圧力Ｐｍ(k)と、同じくステップ３１６において算出された吸気管温度Ｔｍ(k)と、上記ステップ３１５において算出されたインタークーラ温度Ｔｉ(k)とに基づいて上記モデル式３３に従って筒内流入空気流量ｍｃ(k)が算出される。次いでステップ３２０において今回のモデル演算時点の機関回転数ＮＥ(k-1)および吸気弁開閉タイミングＶＴ(k-1)に基づいて吸気弁開弁時間Ｔint(k)が算出される。次いでステップ３２１において上記ステップ３１９において算出された筒内流入空気流量ｍｃ(k)と、上記ステップ３２０において算出された吸気弁開弁時間Ｔintとに基づいて上式３４に従って筒内流入空気量ＫＬfwd(k)が算出され、ルーチンが終了する。
【０２１６】
なお上述した実施形態では前回のモデル演算時点から今回のモデル演算時点までの期間に或る特定のパラメータ値の変化量（例えば、スロットル弁通過空気流量の変化量）に応じてモデル演算によって算出される筒内流入空気量を補正している。すなわち前回のモデル演算時点から今回のモデル演算時点までの或る特定のパラメータ値の変化量に等しい量だけ今回のモデル演算時点から次回のモデル演算時点までに該パラメータ値が変化することが考慮されている。したがって上述した実施形態では補正後の筒内流入空気量は次回のモデル演算時点の筒内流入空気量に一致する値または少なくともそれに近い値となる。
【０２１７】
しかしながら前回のモデル演算時点から今回のモデル演算時点までの期間の或る特定のパラメータ値の変化量を筒内流入空気量に対する補正に利用するのではなく、例えば、該期間よりも短い期間の或る特定のパラメータ値の変化量を利用したり、逆に、上記期間よりも長い期間の或る特定のパラメータ値の変化量を利用したりしてもよい。この場合、補正後の筒内流入空気量はパラメータ値の変化量を算出する基準となった期間だけ今回のモデル演算時点から経過したときの筒内流入空気量に一致する値または少なくともそれに近い値となっている。一例として、パラメータ値の補正量を算出する基準となる期間として今回のモデル演算によって算出される筒内流入空気量が実際に内燃機関の運転の制御に利用されるまでの期間を採用してもよい。この場合、算出される筒内流入空気量はそれが実際に内燃機関の運転の制御に利用されるときの実際の筒内流入空気量に一致する値または少なくともそれに近い値となる。
【符号の説明】
【０２１８】
１０…内燃機関、２１…シリンダ、２５…燃焼室、３１…吸気ポート、３２…吸気弁、３４…排気ポート、３５…排気弁、３９…燃料噴射弁、４１…吸気枝管、４２…サージタンク、４３…吸気ダクト、４４…エアフィルタ、４５…インタークーラ、４６…スロットル弁、４６ａ…スロットル弁駆動用アクチュエータ、５１…排気管、６１…圧力センサ、６２…温度センサ、６３…コンプレッサ回転数センサ、６５…クランクポジションセンサ、６６…アクセル開度センサ、６７…アクセルペダル、７０…電気制御装置、９１…過給機、９１ａ…コンプレッサ、９１ｂ…タービン
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の制御装置として吸気行程中に燃焼室内に吸入される空気の量に応じて燃焼室内に供給する燃料の量を最適な量に制御するものが知られている。こうした制御装置において最適な量の燃料を燃焼室内に供給するためには吸気行程中に燃焼室内に吸入される空気の量を正確に知ることが必要である。また最適な量の燃料を燃焼室内に供給するため以外にも内燃機関の運転を制御する上で吸気行程中に燃焼室内に吸入される空気の量を正確に知ることが必要である場合もある。
【０００３】
特許文献１には吸気行程中に燃焼室内に吸入される空気の量を正確に知るための手段が開示されている。特許文献１に開示されている手段によれば吸気通路を介して燃焼室内に吸入される空気に関して質量保存則およびエネルギ保存則から導き出されるモデル式を利用して吸気行程中に燃焼室内に吸入される空気の量（以下「筒内流入空気量」という）を算出するようにしている。ここで特許文献１に開示されているモデル式は離散化されたものであるのでこのモデル式によれば筒内流入空気量の算出は一定の時間間隔でもって行われることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−０４１０９５号公報
【特許文献２】特開２００６−０７０８８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで特許文献１に開示されているようにモデル式を利用して計算によって筒内流入空気量を算出する場合、筒内流入空気量を算出するのに一定の時間を要する。したがってモデル式を利用して筒内吸入空気量を算出するときには少なくとも筒内流入空気量の計算が完了する時点の筒内流入空気量または筒内流入空気量の計算が完了する時点よりも先の筒内流入空気量を算出するようにすることが好ましい。ところが上述したように離散化されたモデル式を利用して筒内流入空気量を算出する場合、筒内流入空気量の算出は一定の時間間隔でもって行われるが特許文献１に開示されている手段によればこの一定の時間間隔の間に筒内流入空気量が大幅に増加したり減少したりすること、すなわち筒内流入空気量が大幅に変化することが想定されていない。このため内燃機関の運転状態が筒内流入空気量が大幅に変化する状態にあるときには離散化されたモデル式を利用して筒内流入空気量を算出したとしても該筒内流入空気量の算出が完了したときには実際の筒内流入空気量が筒内流入空気量の算出が開始されたときの実際の筒内流入空気量に比べて大幅に変化してしまっているので算出された筒内流入空気量が実際の筒内流入空気量に一致しているとは言えなくなる。
【０００６】
そこで本発明の目的は内燃機関の運転状態が筒内流入空気量が大幅に変化する状態にあるときに実際の筒内流入空気量に一致する筒内流入空気量を算出することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
１番目の発明によれば、燃焼室内に吸入される空気に関して質量保存則およびエネルギ保存則を利用して導き出された筒内流入空気量算出モデル式に基づいて吸気行程中に燃焼室内に吸入される空気の量を筒内流入空気量の算出値として算出し、該筒内流入空気量の算出値に基づいて内燃機関の運転を制御する内燃機関の制御装置において、吸気行程中に実際に燃焼室内に吸入される空気の量を筒内流入空気量の実際値と称するとしたとき、筒内流入空気量の算出が開始されてから予め定められた時間が経過したときの筒内流入空気量の実際値を筒内流入空気量の算出開始時に筒内流入空気量の予測値として算出し、該筒内流入空気量の予測値と筒内流入空気量の算出開始時の筒内流入空気量の実際値との差を筒内流入空気量の算出開始時に筒内流入空気量の変化予測値として算出し、該筒内流入空気量の変化予測値が予め定められた変化予測値よりも大きいときに筒内流入空気量の算出値を前記筒内流入空気量の変化予測値に応じて補正し、該補正された筒内流入空気量の算出値に基づいて内燃機関の運転が制御される。
【０００８】
２番目の発明によれば、１番目の発明において、燃焼室に接続された吸気通路内にスロットル弁が配置されており、筒内流入空気量の算出開始時の前記スロットル弁の開度と当該筒内流入空気量の算出開始時に目標とすべきスロットル弁の開度との差が予め定められた開度差よりも大きいときに筒内流入空気量の変化予測値が前記予め定められた変化予測値よりも大きいと判断される。
【０００９】
３番目の発明によれば、２番目の発明において、前記スロットル弁下流の吸気通路内の圧力をスロットル弁下流圧力と称するとしたとき、筒内流入空気量の算出が開始されてから前記予め定められた時間が経過したときのスロットル弁下流圧力を当該筒内流入空気量の算出開始時にスロットル弁下流圧力の予測値として算出し、該スロットル弁下流圧力の予測値と筒内流入空気量の算出開始時のスロットル弁下流圧力との差を当該筒内流入空気量の算出開始時にスロットル弁下流圧力の変化量として算出し、該スロットル弁下流圧力の変化量が予め定められた圧力変化量よりも大きいときに筒内流入空気量の変化予測値が前記予め定められた変化予測値よりも大きいと判断される。
【００１０】
４番目の発明によれば、２または３番目の発明において、前記スロットル弁下流の吸気通路内の圧力をスロットル弁下流圧力と称し且つ前記スロットル弁を通過する空気の流量をスロットル弁通過空気流量と称するとしたとき、スロットル弁下流圧力が特定の圧力よりも高いときにはスロットル弁の開度が一定であってもスロットル弁下流圧力が高いほどスロットル弁通過空気流量が小さく、筒内流入空気量の算出が開始されてから前記予め定められた時間が経過するまでの間にスロットル弁下流圧力が前記特定の圧力を越えて高くなり或いはスロットル弁下流圧力が前記特定の圧力よりも高い領域において高くなると判断されたとき又はスロットル弁下流圧力が前記特定の圧力を越えて低くなり或いはスロットル弁下流圧力が前記特定の圧力よりも高い領域において低くなると判断されたときに筒内流入空気量の変化予測値が前記予め定められた変化予測値よりも大きいと判断される。
【００１１】
５番目の発明によれば、２〜４番目の発明のいずれか１つにおいて、前記スロットル弁下流の吸気通路内の圧力をスロットル弁下流圧力と称し且つ前記スロットル弁を通過する空気の流量をスロットル弁通過空気流量と称するとしたとき、スロットル弁下流圧力が特定の圧力よりも高いときにはスロットル弁の開度が一定であってもスロットル弁下流圧力が高いほどスロットル弁通過空気流量が小さく且つスロットル弁下流圧力が一定であればスロットル弁の開度が大きいほどスロットル弁通過空気流量が大きく、筒内流入空気量の算出開始時のスロットル弁の開度、スロットル弁下流圧力、およびスロットル弁通過空気流量をそれぞれ基準スロットル開度、基準スロットル弁下流圧力、および基準スロットル弁通過空気流量と称するとしたとき、前記予め定められた時間が経過したときにスロットル弁の開度が前記基準スロットル開度よりも大きく且つスロットル弁下流圧力が前記基準スロットル弁下流圧力よりも高く且つ前記予め定められた時間が経過したときのスロットル弁の開度においてスロットル弁通過空気流量が前記基準スロットル弁通過空気流量に等しくなるスロットル弁下流圧力よりも前記予め定められた時間が経過したときのスロットル弁下流圧力が高いと判断されたときに筒内流入空気量の変化予測値が前記予め定められた変化予測値よりも大きいと判断され且つ筒内流入空気量の変化予測値が前記予め定められた変化予測値よりも大きく減少すると判断される。
【００１２】
６番目の発明によれば、１番目の発明において、燃焼室に接続された吸気通路内にスロットル弁が配置されており、前記スロットル弁下流の吸気通路内の圧力をスロットル弁下流圧力と称するとしたとき、筒内流入空気量の算出が開始されてから前記予め定められた時間が経過したときのスロットル弁下流圧力を筒内流入空気量の算出開始時にスロットル弁下流圧力の予測値として算出し、該スロットル弁下流圧力の予測値と筒内流入空気量の算出開始時のスロットル弁下流圧力との差を当該筒内流入空気量の算出開始時にスロットル弁下流圧力の変化量として算出し、該スロットル弁下流圧力の変化量が予め定められた圧力変化量よりも大きいときに筒内流入空気量の変化予測値が前記予め定められた変化予測値よりも大きいと判断される。
【００１３】
７番目の発明によれば、１番目の発明において、燃焼室に接続された吸気通路内にスロットル弁が配置されており、前記スロットル弁下流の吸気通路内の圧力をスロットル弁下流圧力と称し且つ前記スロットル弁を通過する空気の流量をスロットル弁通過空気流量と称するとしたとき、スロットル弁下流圧力が特定の圧力よりも高いときにはスロットル弁の開度が一定であってもスロットル弁下流圧力が高いほどスロットル弁通過空気流量が小さく、筒内流入空気量の算出が開始されてから前記予め定められた時間が経過するまでの間にスロットル弁下流圧力が前記特定の圧力を越えて高くなり或いはスロットル弁下流圧力が前記特定の圧力よりも高い領域において高くなると判断されたとき又はスロットル弁下流圧力が前記特定の圧力を越えて低くなり或いはスロットル弁下流圧力が前記特定の圧力よりも高い領域において低くなると判断されたときに筒内流入空気量の変化予測値が前記予め定められた変化予測値よりも大きいと判断される。
【００１４】
８番目の発明によれば、１番目の発明において、燃焼室に接続された吸気通路内にスロットル弁が配置されており、前記スロットル弁下流の吸気通路内の圧力をスロットル弁下流圧力と称し且つ前記スロットル弁を通過する空気の流量をスロットル弁通過空気流量と称するとしたとき、スロットル弁下流圧力が特定の圧力よりも高いときにはスロットル弁の開度が一定であってもスロットル弁下流圧力が高いほどスロットル弁通過空気流量が小さく且つスロットル弁下流圧力が一定であればスロットル弁の開度が大きいほどスロットル弁通過空気流量が大きく、筒内流入空気量の算出開始時のスロットル弁の開度、スロットル弁下流圧力、およびスロットル弁通過空気流量をそれぞれ基準スロットル開度、スロットル弁下流圧力、および基準スロットル弁通過空気流量と称するとしたとき、前記予め定められた時間が経過したときにスロットル弁の開度が前記基準スロットル開度よりも大きく且つ実スロットル下流圧力が前記基準スロットル弁下流圧力よりも高く且つ前記予め定められた時間が経過したときのスロットル弁の開度においてスロットル弁通過空気流量が前記基準スロットル弁通過空気流量に等しくなるスロットル弁下流圧力よりも前記予め定められた時間が経過したときのスロットル弁下流圧力が高いと判断されたときに筒内流入空気量の変化予測値が前記予め定められた変化予測値よりも大きいと判断され且つ筒内流入空気量の変化予測値が前記予め定められた変化予測値よりも大きく減少すると判断される。
【００１５】
９番目の発明によれば、１番目の発明において、燃焼室に接続された吸気通路内にスロットル弁が配置されており、前記筒内流入空気量算出モデル式が前記スロットル弁を通過する空気の流量をスロットル弁通過空気流量の算出値として算出するスロットル弁通過空気流量算出モデル式を含んでおり、筒内流入空気量の変化予測値が前記予め定められた変化予測値よりも大きいと判断されたときに前記スロットル弁通過空気流量算出モデル式によって算出されるスロットル弁通過空気流量の算出値を筒内流入空気量の変化予測値に応じて補正することによって前記筒内流入空気量算出モデル式によって算出される筒内流入空気量の算出値が筒内流入空気量の変化予測値に応じて補正される。
【００１６】
１０番目の発明によれば、９番目の発明において、前記スロットル弁を通過する空気の流量をスロットル弁通過空気流量と称するとしたとき、筒内流入空気量の算出が開始されてから前記予め定められた時間が経過したときのスロットル弁通過空気流量を筒内流入空気量の算出開始時にスロットル弁通過空気流量の予測値として算出し、該スロットル弁通過空気流量の予測値と筒内流入空気量の算出開始時のスロットル弁通過空気流量との差を当該筒内流入空気量の算出開始時にスロットル弁通過空気流量の変化予測値として算出し、該筒内流入空気量の変化予測値が前記予め定められた変化予測値よりも大きいと判断されたときにスロットル弁通過空気流量の算出値をスロットル弁通過空気流量の変化予測値に応じて補正することによって該スロットル弁通過空気流量の算出値が筒内流入空気量の変化予測値に応じて補正される。
【００１７】
１１番目の発明によれば、１０番目の発明において、前記スロットル弁下流の吸気通路内の圧力をスロットル弁下流圧力と称するとしたとき、筒内流入空気量の算出が開始されてから前記予め定められた時間が経過したときのスロットル弁下流圧力を筒内流入空気量算出処理の開始時にスロットル弁下流圧力の予測値として算出し、該スロットル弁下流圧力の予測値と筒内流入空気量の算出開始時のスロットル弁下流圧力との差を当該筒内流入空気量の算出開始時にスロットル弁下流圧力の変化量として算出し、筒内流入空気量の変化予測値が前記予め定められた変化予測値よりも大きいと判断されたときにスロットル弁通過空気流量の算出値をスロットル弁下流圧力の変化量に応じて補正することによって該スロットル弁通過空気流量の算出値が前記スロットル弁通過空気流量の変化予測値に応じて補正される。
【００１８】
１２番目の発明によれば、１０または１１番目の発明において、筒内流入空気量の算出が開始されてから前記予め定められた時間が経過したときのスロットル弁の開度を筒内流入空気量の算出開始時にスロットル開度の予測値として算出し、該スロットル開度の予測値と筒内流入空気量の算出開始時のスロットル弁の開度との差を当該筒内流入空気量の算出開始時にスロットル開度の変化予測値として算出し、筒内流入空気量の変化予測値が前記予め定められた変化予測値よりも大きいと判断されたときにスロットル弁通過空気流量の算出値をスロットル開度の変化予測値に応じて補正することによって該スロットル弁通過空気流量の算出値がスロットル弁通過空気流量の変化予測値に応じて補正される。
【００１９】
１３番目の発明によれば、１〜１２番目の発明のいずれか１つにおいて、筒内流入空気量の変化予測値が前記予め定められた変化予測値よりも大きいと判断されたときであって筒内流入空気量の変化予測値が前記予め定められた変化予測値よりも大きく増加すると判断されたときには筒内流入空気量の算出値が大きくなるように補正され、一方、筒内流入空気量の変化予測値が前記予め定められた変化予測値よりも大きいと判断されたときであって筒内流入空気量の変化予測値が前記予め定められた変化予測値よりも大きく減少すると判断されたときには筒内流入空気量の算出値が小さくなるように補正される。
【００２０】
１４番目の発明によれば、９〜１３番目の発明のいずれか１つにおいて、筒内流入空気量の算出開始時の前記スロットル弁の開度と当該筒内流入空気量の算出開始時に目標とすべきスロットル弁の開度との差が予め定められた開度差よりも大きいときに筒内流入空気量の変化予測値が前記予め定められた変化予測値よりも大きいと判断される。
【００２１】
１５番目の発明によれば、９〜１４番目の発明のいずれか１つにおいて、前記スロットル弁下流の吸気通路内の圧力をスロットル弁下流圧力と称するとしたとき、筒内流入空気量の算出が開始されてから前記予め定められた時間が経過したときのスロットル弁下流圧力を筒内流入空気量の算出開始時にスロットル弁下流圧力の予測値として算出し、該スロットル弁下流圧力の予測値と筒内流入空気量の算出開始時のスロットル弁下流圧力との差を当該筒内流入空気量の算出開始時にスロットル弁下流圧力の変化量として算出し、該スロットル弁下流圧力の変化量が予め定められた圧力変化量よりも大きいときに筒内流入空気量の変化予測値が前記予め定められた変化予測値よりも大きいと判断される。
【００２２】
１６番目の発明によれば、９〜１５番目の発明のいずれか１つにおいて、前記スロットル弁下流の吸気通路内の圧力をスロットル弁下流圧力と称し且つ前記スロットル弁を通過する空気の流量をスロットル弁通過空気流量と称するとしたとき、スロットル弁下流圧力が特定の圧力よりも高いときにはスロットル弁の開度が一定であってもスロットル弁下流圧力が高いほどスロットル弁通過空気流量が小さく、筒内流入空気量の算出が開始されてから前記予め定められた時間が経過するまでの間にスロットル弁下流圧力が前記特定の圧力を越えて高くなり或いはスロットル弁下流圧力が前記特定の圧力よりも高い領域において高くなると判断されたとき又はスロットル弁下流圧力が前記特定の圧力を越えて低くなり或いはスロットル弁下流圧力が前記特定の圧力よりも高い領域において低くなると判断されたときに筒内流入空気量の変化予測値が前記予め定められた変化予測値よりも大きいと判断される。
【００２３】
１７番目の発明によれば、９〜１６番目の発明のいずれか１つにおいて、前記スロットル弁下流の吸気通路内の圧力をスロットル弁下流圧力と称し且つ前記スロットル弁を通過する空気の流量をスロットル弁通過空気流量と称するとしたとき、スロットル弁下流圧力が特定の圧力よりも高いときにはスロットル弁の開度が一定であってもスロットル弁下流圧力が高いほどスロットル弁通過空気流量が少なく且つスロットル弁下流圧力が一定であればスロットル弁の開度が大きいほどスロットル弁通過空気流量が多く、筒内流入空気量の算出開始時のスロットル弁の開度、スロットル弁下流圧力、およびスロットル弁通過空気流量をそれぞれ基準スロットル開度、基準スロットル弁下流圧力、および基準スロットル弁通過空気流量と称するとしたとき、前記予め定められた時間が経過したときにスロットル弁の開度が前記基準スロットル開度よりも大きく且つスロットル弁下流圧力が前記基準スロットル弁下流圧力よりも高く且つ前記予め定められた時間が経過したときのスロットル弁の開度においてスロットル弁通過空気流量が前記基準スロットル弁通過空気流量に等しくなるスロットル弁下流圧力よりも前記予め定められた時間が経過したときのスロットル弁下流圧力が高いと判断されたときに前記筒内流入空気量の変化予測値が前記予め定められた変化予測値よりも大きいと判断され且つ筒内流入空気量の変化予測値が前記予め定められた変化予測値よりも大きく減少すると判断される。
【００２４】
１８番目の発明によれば、１〜１７番目の発明のいずれか１つにおいて、前記筒内流入空気量の算出が予め定められた時間間隔でもって実行され、前記予め定められた時間が該予め定められた時間間隔に等しい。
【００２５】
１９番目の発明によれば、１〜１７番目の発明のいずれか１つにおいて、前記予め定められた時間が筒内流入空気量の算出が開始されてから当該筒内流入空気量の算出によって算出された筒内流入空気量の算出値が内燃機関の運転の制御に利用されるまでの時間に等しい。
【００２６】
２０番目の発明によれば、１〜１９番目の発明のいずれか１つにおいて、内燃機関が過給機を具備し、前記筒内流入空気量算出モデル式が前記過給機のコンプレッサを通過する空気の流量をコンプレッサ通過空気流量の算出値として算出するコンプレッサ通過空気流量算出モデル式を含んでおり、筒内流入空気量の変化予測値が前記予め定められた変化予測値よりも大きいと判断されたときに前記コンプレッサ通過空気流量算出モデル式によって算出されるコンプレッサ通過空気流量の算出値を筒内流入空気量の変化予測値に応じて補正することによって前記筒内流入空気量算出モデル式によって算出される筒内流入空気量の算出値が筒内流入空気量の変化予測値に応じて補正される。
【００２７】
以上、１〜２０番目の発明によれば筒内流入空気量の算出が開始された後における実際の筒内流入空気量の変化量が比較的大きいときに該筒内流入空気量の変化量に応じて筒内流入空気量の算出値が補正されるので実際の筒内流入空気量に一致する筒内流入空気量が算出され或いは少なくとも補正されていない筒内流入空気量の算出値に比べて実際の筒内流入空気量に近い筒内流入空気量が算出される。
【００２８】
また１９番目の発明によれば筒内流入空気量の算出値がそれが内燃機関の運転の制御に利用されるまでの筒内流入空気量の変化量に応じて補正されるので内燃機関の運転の制御に利用されるときの実際の筒内流入空気量に一致する筒内流入空気量が算出され或いは少なくとも補正されていない筒内流入空気量の算出値に比べて実際の筒内流入空気量に近い筒内流入空気量が算出される。
【００２９】
また２０番目の発明によれば過給機を備えた内燃機関においても実際の筒内流入空気流量の変化量に一致する筒内流入空気量が算出され或いは少なくとも補正されていない筒内流入空気量の算出値に比べて実際の筒内流入空気量に近い筒内流入空気量が算出される。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の制御装置が適用される火花点火式内燃機関を示した図である。
【図２】本発明のモデルの機能を示した機能ブロック図である。
【図３】アクセルペダル踏込量Ａccpと目標スロットル開度θｔとの関係を規定するマップを示した図である。
【図４】目標スロットル開度θｔと予測スロットル開度θｅとの差Δθと関数ｆ（θｔ，θｅ）との関係を規定するマップを示した図である。
【図５】スロットル開度θと積Ｃ（θ）・Ａ（θ）との関係を規定するマップを示した図である。
【図６】圧力比Ｐｍ／Ｐａとスロットル開度θと値Φ（Ｐｍ／Ｐａ）との関係を規定するマップを示した図である。
【図７】機関回転数ＮＥと吸気弁開閉タイミングＶＴと比例係数ｃとの関係を規定するマップを示した図である。
【図８】機関回転数ＮＥと吸気弁開閉タイミングＶＴと値ｄとの関係を規定するマップを示した図である。
【図９】圧力比Ｐｍ／Ｐａとスロットル弁通過空気流量ｍｔとの関係を示した図である。
【図１０】圧力比Ｐｍ／Ｐａとスロットル弁通過空気流量ｍｔとの関係を示した図である。
【図１１】吸気管圧力Ｐｍと値Φ（Ｐｍ／Ｐａ）との関係を示した図である。
【図１２】吸気管圧力Ｐｍとスロットル開度θと値Φ（Ｐｍ／Ｐａ）との関係を規定するマップを示した図である。
【図１３】電子制御スロットル弁モデルＭ１に従った演算を実行するフローチャートの一例を示した図である。
【図１４】スロットルモデルＭ２、吸気弁モデルＭ３、吸気管モデルＭ４、および吸気弁モデルＭ５に従った演算を実行するフローチャートの一例を示した図である。
【図１５】スロットルモデルＭ２、吸気弁モデルＭ３、吸気管モデルＭ４、および吸気弁モデルＭ５に従った演算を実行するフローチャートの一例を示した図である。
【図１６】スロットルモデルＭ２、吸気弁モデルＭ３、吸気管モデルＭ４、および吸気弁モデルＭ５に従った演算を実行するフローチャートの一例を示した図である。
【図１７】本発明の制御装置が適用される火花点火式内燃機関であって過給機を備えた火花点火式内燃機関を示した図である。
【図１８】本発明のモデルの機能を示した機能ブロック図である。
【図１９】圧力比Ｐｍ／Ｐｉとスロットル開度θと値Φ（Ｐｍ／Ｐｉ）との関係を規定するマップを示した図である。
【図２０】圧力比Ｐｉ／Ｐａとコンプレッサ回転数ＮＣとコンプレッサ流出空気流量ｍｃｍとの関係を示した図である。
【図２１】圧力比Ｐｍ／Ｐｉとコンプレッサ回転数ＮＣとコンプレッサ流出空気流量ｍｃｍとの関係を規定するマップを示した図である。
【図２２】コンプレッサ流出空気流量ｍｃｍとコンプレッサ回転数ＮＣとコンプレッサ効率ηとの関係を示した図である。
【図２３】コンプレッサ流出空気流量ｍｃｍとコンプレッサ回転数ＮＣとコンプレッサ効率ηとの関係を規定するマップを示した図である。
【図２４】インタークーラ圧力Ｐｉとコンプレッサ回転数ＮＣとコンプレッサ流出空気流量ｍｃｍとの関係を示した図である。
【図２５】インタークーラ圧力Ｐｉとコンプレッサ回転数ＮＣとコンプレッサ流出空気流量ｍｃｍとの関係を規定するマップを示した図である。
【図２６】圧力比Ｐｍ／Ｐｉとスロットル弁通過空気流量ｍｔとの関係を示した図である。
【図２７】スロットルモデルＭ２、吸気弁モデルＭ３、吸気管モデルＭ４、吸気弁モデルＭ５、コンプレッサモデルＭ６、およびインタークーラモデルＭ７に従った演算を実行するフローチャートの一例を示した図である。
【図２８】スロットルモデルＭ２、吸気弁モデルＭ３、吸気管モデルＭ４、吸気弁モデルＭ５、コンプレッサモデルＭ６、およびインタークーラモデルＭ７に従った演算を実行するフローチャートの一例を示した図である。
【図２９】スロットルモデルＭ２、吸気弁モデルＭ３、吸気管モデルＭ４、吸気弁モデルＭ５、コンプレッサモデルＭ６、およびインタークーラモデルＭ７に従った演算を実行するフローチャートの一例を示した図である。
【図３０】インタークーラ圧力Ｐｉとコンプレッサ回転数ＮＣとコンプレッサ流出空気流量ｍｃｍとの関係を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の制御装置が適用された内燃機関の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の制御装置が適用された火花点火式内燃機関を示している。なお図１に示されている内燃機関は複数の燃焼室、すなわち複数の気筒を備えた多気筒内燃機関であり、図１には特定の１つの気筒のみの構成が示されているが残りの気筒もこれと同じ構成を備えている。
【００３２】
図１に示した内燃機関１０はシリンダブロック、シリンダブロックロワーケース、およびオイルパン等を含むシリンダブロック部２０と、該シリンダブロック部２０上に固定されたシリンダヘッド部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からの排気ガスを外界に排出するための排気系統５０とを具備する。
【００３３】
シリンダブロック部２０はシリンダ２１と、ピストン２２と、コンロッド２３と、クランクシャフト２４とを有する。ピストン２２はシリンダ２１内を往復動し、該ピストン２２の往復動がコンロッド２３を介してクランクシャフト２４に伝達され、これによりクランクシャフト２４が回転せしめられる。またシリンダ２１の内壁面と、ピストン２２の上壁面と、シリンダヘッド部３０の下壁面とによって燃焼室２５が形成されている。
【００３４】
シリンダヘッド部３０は燃焼室２５に連通する吸気ポート３１と、該吸気ポート３１を開閉する吸気弁３２と、該吸気弁３２を駆動する吸気カムシャフト（図示せず）と、該吸気カムシャフトの位相角を連続的に変更することができるアクチュエータ３３ａを備えた可変吸気タイミング装置３３とを有する。またシリンダヘッド部３０は燃焼室２５に連通する排気ポート３４と、該排気ポート３４を開閉する排気弁３５と、該排気弁３５を駆動する排気カムシャフト３６とを有する。さらにシリンダヘッド部３０は燃焼室２５内の燃料に点火する点火栓３７と、該点火栓３７に高電圧を付与するイグニッションコイルを備えたイグナイタ３８と、燃料を吸気ポート３１内に噴射する燃料噴射弁３９とを有する。
【００３５】
吸気系統４０は吸気ポート３１に接続された吸気枝管４１と、該吸気枝管４１に接続されたサージタンク４２と、該サージタンク４２に接続された吸気ダクト４３とを有する。これら吸気ダクト４３、吸気ポート３１、吸気枝管４１、およびサージタンク４２は吸気通路を構成する。さらに吸気系統４０は吸気ダクト４３の上流端から下流に向かって（すなわちサージタンク４２に向かって）順にエアフィルタ４４と、スロットル弁４６と、該スロットル弁４６を駆動するスロットル弁駆動用アクチュエータ４６ａとを吸気ダクト４３に有する。また吸気ダクト４３には該吸気ダクト４３内を流れる空気の圧力を検出する圧力センサ６１と、吸気ダクト４３内を流れる空気の温度を検出する温度センサ６２とが取り付けられている。
【００３６】
スロットル弁４６は吸気ダクト４３に回転可能に取り付けられており、スロットル弁駆動用アクチュエータ４６ａによって駆動されることによりその開度が調節されるようになっている。すなわちスロットル弁４６は吸気ダクト４３の流路面積を調節することができる。スロットル弁駆動用アクチュエータ４６ａはＤＣモータからなり、後述する電気制御装置７０によって実行される電子制御スロットル弁ロジックに従って出力される駆動信号に応じて実際のスロットル弁４６の開度（以下「スロットル開度」という）が目標スロットル開度となるようにスロットル弁４６を駆動する。
【００３７】
排気系統５０は排気ポート３４に接続された排気枝管を含む排気管５１と、該排気管５１に配設された三元触媒装置５２とを有する。これら排気管５１、排気ポート３４、および三元触媒装置は排気通路を構成する。
【００３８】
また内燃機関１０は吸気カムシャフトの位相角を検出するカムポジションセンサ６４と、クランクシャフト２４の位相角を検出するクランクポジションセンサ６５と、アクセルペダルの踏込量を検出するアクセル開度センサ６６と、電気制御装置７０とを具備する。アクセル開度センサ６６は内燃機関１０の運転状態に関するパラメータを取得する運転状態取得手段Ａ２として機能する。
【００３９】
圧力センサ６１はエアフィルタ４４とスロットル弁４６との間の吸気ダクト４３に取り付けられており、吸気ダクト４３内の空気の圧力を検出してスロットル弁４６上流の吸気通路内の空気の圧力（以下「吸気圧力」という）を表す信号を出力する。一方、温度センサ６２はエアフィルタ４４とスロットル弁４６との間の吸気ダクト４３に取り付けられており、吸気ダクト４３内の空気の温度を検出してスロットル弁４６上流の吸気通路内の空気の温度（以下「吸気温度」という）を表す信号を出力する。カムポジションセンサ６４は吸気カムシャフトが９０°回転する毎に（すなわちクランクシャフト２４が１８０°回転する毎に）パルス信号を発生する。一方、クランクポジションセンサ６５はクランクシャフト２４が１０°回転する毎に幅狭のパルス信号を発生すると共にクランクシャフト２４が３６０°回転する毎に幅広のパルス信号を発生する。クランクポジションセンサ６５が発生するパルス信号に基づいて内燃機関の回転数（以下「機関回転数」という）が算出可能である。またアクセル開度センサ６６は運転者によって操作されるアクセルペダル６７の踏込量を検出して該アクセルペダルの踏込量を表す信号を出力する。
【００４０】
電気制御装置７０はマイクロコンピュータであり、双方向性バスによって互いに接続されたＣＰＵ（マイクロプロセッサ）７１と、該ＣＰＵ７１が実行するプログラム、マップ（ルックアップテーブルを含む）、および定数等を予め記憶したＲＯＭ（リードオンリメモリ）７２と、ＣＰＵ７１が必要に応じてデータを一時的に記憶するＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）７３と、電源が投入された状態でデータを記憶すると共に該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ＲＡＭ５４と、ＡＤ変換器を含むインターフェース７５とからなる。インターフェース７５は圧力センサ６１および温度センサ６２に接続され、ＣＰＵ７１にこれら圧力センサ６１および温度センサ６２からの信号を供給すると共に該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、燃料噴射弁３９、およびスロットル弁駆動用アクチュエータ４６ａに駆動信号を出力する。
【００４１】
次に上述したように構成された内燃機関において吸気行程中に燃焼室内に吸入される空気の量（以下「筒内流入空気量」という）の算出方法についてその概要を説明する。
【００４２】
内燃機関１０では該内燃機関の運転状態（以下「機関運転状態」という）に応じて燃焼室２５内に形成される混合気の空燃比として目標空燃比が設定される。一方、内燃機関１０では燃料噴射弁３９が吸気弁３２上流に配置されている。したがって燃料を燃焼室２５内に供給して燃焼室２５内に目標空燃比の混合気を形成するためには吸気行程が終了するまでに、すなわち吸気弁３２が閉弁するまでに燃料噴射弁３９から噴射すべき燃料の量（以下「燃料噴射量」という）が決定され、そして燃料噴射弁３９から燃料が噴射されなければならない。ここで燃焼室２５内に目標空燃比の混合気を形成する燃料噴射量を決定するためには燃料噴射弁３９から燃料が噴射されるまでに吸気弁３２が閉弁したときの筒内流入空気量が算出されていなければならない。そこで本実施形態では筒内流入空気量算出装置によって以下のようにして燃料噴射弁３９から燃料が噴射されるまでに筒内流入空気量が算出される。
【００４３】
すなわち本実施形態の筒内流入空気量算出装置は吸気通路内の空気に関して質量保存則、エネルギ保存則、および運動量保存則等の物理法則を利用して導き出された複数の物理モデルを利用して筒内流入空気量を算出する。すなわち図２の機能ブロック図に示されているように本実施形態の筒内流入空気量算出装置は電子制御スロットル弁モデルＭ１と、スロットルモデルＭ２と、吸気弁モデルＭ３と、吸気管モデルＭ４と、吸気弁モデルＭ５とを利用して筒内流入空気量を算出する。
【００４４】
各モデルの機能を簡単に説明すると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と協働してアクセルペダル踏込量に基づいて目標とすべきスロットル開度（以下「目標スロットル開度」という）を設定し、スロットル開度が目標スロットル開度となるようにスロットル弁駆動用アクチュエータ４６ａに駆動信号を出力すると共に実際のスロットル開度の予測値を算出するモデルである。またスロットルモデルＭ２はスロットル弁４６を通過する空気の流量（以下「スロットル弁通過空気流量」という）を算出するモデルであり、吸気弁モデルＭ３は吸気弁３２を通過して燃焼室２５内に流入する空気の流量（以下「吸気弁通過空気流量」という）を算出するモデルであり、吸気管モデルＭ４はスロットル弁４６下流の吸気通路内の圧力（以下「吸気管圧力」という）およびスロットル弁４６下流の吸気通路内の温度（以下「吸気管温度」という）を算出するモデルであり、吸気弁モデルＭ５は筒内流入空気量を算出するモデルである。
【００４５】
なお各モデルのモデル式がｙ＝ｆ（ｘ）といった一般化された数式（以下「一般式」という）で表せるとした場合、現時点よりも先の或る時点の値ｙを求めるためには変数ｘとして現時点よりも先の或る時点の値を使用する必要がある。すなわち一般式によって求めるべき値が現時点よりも先の或る時点の値である場合には一般式において使用される変数として現時点よりも先の或る時点の値を使用する必要がある。ここで上述したように本実施形態の筒内流入空気量算出装置によって求めるべき筒内流入空気量は該筒内流入空気量算出装置による算出処理が開始された時点、すなわち現時点よりも先の或る時点の筒内流入空気量である。
【００４６】
したがってスロットル開度、吸気管圧力、吸気管温度、および吸気圧力を変数として使用するスロットルモデルＭ２に従った算出処理においては当該スロットルモデルＭ２に従った算出処理の実行時点、すなわち現時点よりも先の或る時点のスロットル開度、吸気管圧力、吸気管温度、および吸気圧力を使用する必要がある。ここで現時点から先の或る時点までの期間が比較的短ければ吸気圧力はこの比較的短い期間内に大幅に変化することはない。そこで本実施形態ではスロットルモデルＭ２に従った算出処理においては現時点の吸気圧力を使用する。一方、スロットル開度、吸気管圧力、および吸気管温度は現時点から先の或る時点までの期間が比較的短くてもこの比較的短い期間内に大幅に変化することがある。そこで本実施形態ではスロットルモデルＭ２に従った算出処理においては現時点よりも先の或る時点のスロットル開度、吸気管圧力、および吸気管温度をそれぞれ使用する。
【００４７】
同様に吸気管圧力、吸気管温度、吸気温度、機関回転数、および吸気弁３２の開閉タイミング（以下「吸気弁開閉タイミング」という）を変数として使用する吸気弁モデルＭ３、吸気管モデルＭ４、および吸気弁モデルＭ５に従った算出処理においてもこれらモデルに従った算出処理の実行時点、すなわち現時点よりも先の或る時点の吸気管圧力、吸気管温度、吸気温度、機関回転数、および吸気弁開閉タイミングを使用する必要がある。ここで現時点から先の或る時点までの期間が比較的短ければ吸気温度、機関回転数、および吸気弁開閉タイミングＶＴはこの比較的短い期間内に大幅に変化することはない。そこで本実施形態では吸気弁モデルＭ３、吸気管モデルＭ４、および吸気弁モデルＭ５に従った算出処理においては現時点の吸気温度、機関回転数、および吸気弁開閉タイミングをそれぞれ使用する。一方、吸気管圧力および吸気管温度は現時点から先の或る時点までの期間が比較的短くてもこの比較的短い期間内に大幅に変化することがある。そこで本実施形態では吸気弁モデルＭ３、吸気管モデルＭ４、および吸気弁モデルＭ５に従った算出処理においては現時点よりも先の或る時点の吸気管圧力および吸気管温度をそれぞれ使用する。
【００４８】
斯くして本実施形態では各モデルＭ２〜Ｍ５に従った算出処理が開始される時点を現時点とした場合、現時点よりも先の或る時点のスロットル開度、吸気管圧力、吸気か温度、吸気圧力、吸気温度、機関回転数、および吸気弁開閉タイミングに基づいて筒内流入空気量が算出されるので斯くして算出された筒内流入空気量は現時点よりも先の或る時点の筒内流入空気量である。
【００４９】
次に図１に示されている内燃機関の制御装置における筒内流入空気量の算出方法についてその詳細を各モデルの詳細と共に説明する。
【００５０】
まず電子制御スロットル弁モデルＭ１について説明する。電子制御スロットル弁モデルＭ１は予め定められた時間間隔ΔＴ１（以下「所定時間間隔ΔＴ１」といい、例えば、２ｍｓである）毎に実行される。そして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と協働してアクセルペダル踏込量に基づいて目標スロットル開度を設定し、スロットル開度が目標スロットル開度となるようにスロットル弁駆動用アクチュエータ４６ａに駆動信号を出力すると共に実際のスロットル開度の予測値を算出するモデルである。
【００５１】
すなわちアクセルペダル踏込量Ａccpと目標スロットル開度θｔとの間には図３に示されているような一定の関係がある。そこで本実施形態ではアクセルペダル踏込量Ａccpと目標スロットル開度との関係を規定するマップＭａをＲＯＭ７２に図３に示されているような形で予め記憶させておく。そして電子制御スロットル弁ロジックＡ１は今回の電子制御スロットル弁モデルＭ１に従った演算の実行時点（以下「モデル演算時点」という）においてアクセル開度センサ６６によって検出される実際のアクセルペダル踏込量Ａccpに基づいて上記マップＭａから目標スロットル開度θｔを求める。そして電子制御スロットル弁ロジックＡ１は斯くして求めた目標スロットル開度θｔを今回のモデル演算時点から予め定められた時間（以下「所定遅延時間」といい、例えば、６４ｍｓである）ＴＤ後における目標スロットル開度として設定する。さらに電子制御スロットル弁ロジックＡ１はスロットル開度が今回のモデル演算時点の目標スロットル開度、すなわち所定遅延時間ＴＤ前に電子制御スロットル弁ロジックＡ１によって設定された目標スロットル開度となるようにスロットル弁駆動用アクチュエータ４６ａに駆動信号を出力する。
【００５２】
ところでスロットル弁駆動用アクチュエータ４６ａの動作には一定の遅れが伴い、またスロットル弁４６には慣性がある。このため電子制御スロットル弁ロジックＡ１からスロットル弁駆動用アクチュエータ４６ａに駆動信号が出力されたとしてもスロットル開度は一定の遅れを伴って目標スロットル開度になる。そこで電子制御スロットル弁モデルＭ１は下式１に基づいて上記所定遅延時間ＴＤ後における実際のスロットル開度の予測値を予測スロットル開度θｅとして算出してＲＯＭ５３に記憶させ或いは格納する。
θｅ(i)＝θｅ(i-1)＋ΔＴ１・ｆ（θｔ(i)，θｅ(i-1)） …（１）
【００５３】
上式１において、θｅ(i)は今回の電子制御スロットル弁モデルＭ１に従った演算の実行（以下「モデル演算」という）によって算出されるべき所定遅延時間ＴＤ後の予測スロットル開度であり、θｅ(i-1)は前回のモデル演算（すなわち上記所定時間間隔ΔＴ１前に実行された電子制御スロットル弁モデルＭ１に従った演算）によって算出された予測スロットル開度であり、θｔ(i)は今回のモデル演算によって設定される所定遅延時間ＴＤ後の目標スロットル開度であり、ΔＴ１は上記所定時間間隔、すなわちモデル演算が行われる時間間隔である。また図４に示されているように関数ｆ（θｔ，θｅ）は目標スロットル開度θｔと予測スロットル開度θｅとの差Δθが大きいほど大きい値をとる関数、すなわち差Δθに関して単調増加する関数である。
【００５４】
斯くして電子制御スロットル弁モデルＭ１によれば電子制御スロットル弁ロジックＡ１によって目標スロットル開度θｔを求めて該求められた目標スロットル開度が現時点よりも所定遅延時間ＴＤ先の時点の目標スロットル開度に設定され、現時点の実際のスロットル開度が所定遅延時間ＴＤ前に現時点の目標スロットル開度として設定された目標スロットル開度となるようにスロットル弁駆動用アクチュエータ４６ａに駆動信号が出力されると共に現時点よりも所定遅延時間ＴＤ先の時点の実際のスロットル開度が予測スロットル開度θｅとして算出される。
【００５５】
なおスロットル弁駆動用アクチュエータ４６ａの動作に遅れがなく且つスロットル弁４６の慣性を無視することができる場合には上式１によって予測スロットル開度θｅを算出する代わりに目標スロットル開度θｔをそのまま予測スロットル開度θｅとしてもよい。
【００５６】
次にスロットルモデルＭ２について説明する。なおこのスロットルモデルＭ２を表すモデル式を導き出す手法は周知（例えば特開２００１−０４１０９５号公報および特開２００３−１８４６１３号公報参照）であるので当該スロットルモデルＭ２の導出手法に関する詳細な説明は省略する。また以下に説明するスロットルモデルＭ２、吸気弁モデルＭ３、吸気管モデルＭ４、および吸気弁モデルＭ５に従った演算は一連の演算として上記所定時間間隔ΔＴ１とは異なる予め定められた時間間隔ΔＴ２（以下「所定時間間隔ΔＴ２」といい、例えば、８ｍｓである）毎に実行される。もちろん所定時間間隔ΔＴ２と所定時間間隔ΔＴ１とが等しくてもよい。
【００５７】
さてスロットルモデルＭ２は質量保存則、エネルギ保存則、運動量保存則、および気体の状態方程式等の物理法則を利用して導き出された以下のモデル式２およびモデル式３に基づいてスロットル弁通過空気流量、すなわちスロットル弁４６を通過する空気の流量を算出するモデルである。
【数１】
【数２】
【００５８】
上記モデル式２およびモデル式３において、ｍｔは今回の当該スロットルモデルＭ２に従った演算（以下「モデル演算」という）によって算出されるべきスロットル弁通過空気流量であり、θはスロットル開度、すなわち本実施形態では予測スロットル開度θｅであり、Ｃ（θ）はスロットル開度θに対応する流量係数であり、Ａ（θ）はスロットル開度θに対応するスロットル流路面積、すなわち吸気通路の流路のうちスロットル弁４６によって塞がれておらず、空気が流れることができる流路の面積であり、Ｐａは吸気圧力、すなわちスロットル弁４６上流の吸気通路内の圧力であり、Ｔａは吸気温度、すなわちスロットル弁４６上流の吸気通路内の温度であり、Ｐｍは吸気管モデルＭ４に従った演算（詳細は後述）によって算出される吸気管圧力、すなわちスロットル弁４６下流の吸気通路内の圧力である。また、Ｒは気体定数であり、κは空気の比熱比である。なお本実施形態ではκは一定値としている。
【００５９】
また上記モデル式２の流量係数Ｃ（θ）とスロットル流路面積Ａ（θ）との積（＝Ｃ（θ）・Ａ（θ））はスロットル開度に基づいた値として実験等によって予め求めておくことができる。そこで本実施形態ではスロットル開度θと上記積Ｃ（θ）・Ａ（θ）との関係を規定するマップＭｃａを求めてＲＯＭ７２に図５に示されているような形で予め記憶させておく。そしてスロットルモデルＭ２は予測スロットル開度θｅに基づいて上記マップＭｃａから上記積Ｃ（θ）・Ａ（θ）を求める。
【００６０】
さらに上記モデル式２の値Φ（Ｐｍ／Ｐａ）も吸気圧力Ｐａに対する吸気管圧力Ｐｍの比（以下「圧力比」という）Ｐｍ／Ｐａとスロットル開度θとに基づいた値として実験等によって予め求めておくことができる。そこで本実施形態では圧力比Ｐｍ／Ｐａとスロットル開度θと値Φ（Ｐｍ／Ｐａ）との関係を規定するマップＭΦを求めてＲＯＭ７２に図６に示されているような形で予め記憶させておく。そしてスロットルモデルＭ２は圧力比Ｐｍ／Ｐａと予測スロットル開度θｅとに基づいて上記マップＭΦから上記値Φ（Ｐｍ／Ｐａ）を求める。
【００６１】
次に吸気弁モデルＭ３について説明する。なおこの吸気弁モデルＭ３を表すモデル式を導き出す手法は周知（例えば特開２００１−０４１０９５号公報および特開２００３−１８４６１３号公報参照）であるので当該吸気弁モデルＭ３の導出手法に関する詳細な説明は省略する。
【００６２】
吸気弁モデルＭ３は経験則を利用して導き出された以下のモデル式４に基づいて筒内流入空気流量、すなわち吸気弁３２を通過して燃焼室２５内に流入する空気の流量を算出するモデルである。
ｍｃ＝（Ｔａ／Ｔｍ）・（ｃ・Ｐｍ−ｄ） …（４）
【００６３】
上記モデル式４において、ｍｃは今回の当該吸気弁モデルＭ３に従った演算（以下「モデル演算」という）によって算出されるべき筒内流入空気流量であり、Ｔａは吸気温度、すなわちスロットル弁４６上流の吸気通路内の温度であり、Ｔｍは吸気管モデルＭ４に従った演算（詳細は後述）によって算出される吸気管温度、すなわちスロットル弁４６下流の吸気通路内の温度であり、Ｐｍは吸気管モデルＭ４に従った演算（詳細は後述）によって算出される吸気管圧力、すなわちスロットル弁４６下流の吸気通路内の圧力であり、ｃは機関回転数と吸気弁開閉タイミングとに対応する比例係数であり、ｄは排気行程において燃焼室２５から排気通路に排出されずに燃焼室２５内に残る既燃ガスの量に対応する値であって機関回転数と吸気弁開閉タイミングとに対応する値である。
【００６４】
なお上記モデル式４では吸気管圧力Ｐｍを変数として使用するようになっているが本来、筒内流入空気流量を算出するためには吸気行程における燃焼室２５内の圧力（以下「筒内圧力」という）を使用すべきである。しかしながら吸気行程における筒内圧力は吸気弁３２上流の吸気通路内の圧力、すなわち吸気管圧力に等しいとみなすことができる。したがって本実施形態では吸気弁モデルＭ３において筒内圧力の代わりに吸気管圧力Ｐｍを変数として使用している。
【００６５】
また比例係数ｃは機関回転数と吸気弁開閉タイミングとに基づいた値として実験等によって予め求めておくことができる。そこで本実施形態では機関回転数ＮＥと吸気弁開閉タイミングＶＴと比例係数ｃとの関係を規定するマップＭｃを求めてＲＯＭ７２に図７に示されているような形で予め記憶させておく。そして吸気弁モデルＭ３は機関回転数ＮＥと吸気弁開閉タイミングＶＴとに基づいて上記マップＭｃから比例係数ｃを求める。
【００６６】
同様に値ｄも機関回転数と吸気弁開閉タイミングとに基づいた値として実験等によって予め求めておくことができる。そこで本実施形態では機関回転数ＮＥと吸気弁開閉タイミングＶＴと値ｄとの関係を規定するマップＭｄを求めてＲＯＭ７２に図８に示されているような形で予め記憶させておく。そして吸気弁モデルＭ３は機関回転数ＮＥと吸気弁開閉タイミングＶＴとに基づいて上記マップＭｄから値ｄを求める。
【００６７】
次に吸気管モデルＭ４について説明する。なおこの吸気管モデルＭ４を表すモデル式を導き出す手法は周知（例えば特開２００１−０４１０９５号公報および特開２００３−１８４６１３号公報参照）であるので当該吸気管モデルＭ４の導出手法に関する詳細な説明は省略する。
【００６８】
吸気管モデルＭ４は質量保存則およびエネルギ保存則を利用して導き出された以下のモデル式５およびモデル式６に基づいて吸気管圧力および吸気管温度を算出するモデルである。
ｄ（Ｐｍ／Ｔｍ）／ｄｔ＝（Ｒ／Ｖｍ）・（ｍｔ−ｍｃ） …（５）
ｄＰｍ／ｄｔ＝κ・（Ｒ／Ｖｍ）・（ｍｔ・Ｔａ−ｍｃ・Ｔｍ） …（６）
【００６９】
上記モデル式４およびモデル式５において、Ｐｍは今回のモデル演算によって算出されるべき吸気管圧力であり、Ｔｍは今回のモデル演算によって算出されるべき吸気管温度であり、Ｒは気体定数であり、Ｖｍはスロットル弁４６と吸気弁３２との間の吸気通路の容積であり、ｍｔはスロットルモデルＭ２に従った演算によって算出されるスロットル弁通過空気流量であり、ｍｃは吸気弁モデルＭ３に従った演算によって算出される筒内流入空気流量であり、Ｔａは吸気温度であり、κは空気の比熱比である。
【００７０】
次に吸気弁モデルＭ５について説明する。吸気弁モデルＭ５は経験則を利用して導き出されたモデル式７およびモデル式８に基づいて筒内流入空気量を算出するモデルである。
ｍｃ＝（Ｔａ／Ｔｍ）・（ｃ・Ｐｍ−ｄ） …（７）
ＫＬfwd＝ｍｃ・Ｔint …（８）
【００７１】
上記モデル式７およびモデル式８において、ｍｃは今回の当該吸気弁モデルＭ５に従った演算（以下「モデル演算」という）によって算出されるべき筒内流入空気流量であり、Ｔａは吸気温度であり、Ｔｍは吸気管温度であり、Ｐｍは吸気管圧力であり、ｃは機関回転数と吸気弁開閉タイミングとに対応する比例係数であり、ｄは排気行程において燃焼室２５から排気通路に排出されずに燃焼室２５内に残る既燃ガスの量に対応する値であって機関回転数と吸気弁開閉タイミングとに対応する値であり、ＫＬfwdは今回のモデル演算によって算出されるべき筒内流入空気量、すなわち吸気行程中に燃焼室２５内に流入する空気の総量であり、Ｔintは吸気弁３２が開弁してから閉弁するまでの時間である。
【００７２】
なお上記モデル式７では上記モデル式４に関連して説明した理由と同じ理由で筒内圧力の代わりに吸気管圧力Ｐｍを変数として使用している。また比例定数ｃは吸気弁モデルＭ３に関連して説明した比例定数ｃと同じものであり、吸気弁モデルＭ３と同様に機関回転数ＮＥと吸気弁開閉タイミングＶＴとに基づいて上記マップＭｃ（図７参照）から求められる。また値ｄも吸気弁モデルＭ３に関連して説明した値ｄと同じものであり、吸気弁モデルＭ３と同様に機関回転数ＮＥと吸気弁開閉タイミングＶＴとに基づいて上記マップＭｄ（図８参照）から求められる。
【００７３】
ところで上述したようにして筒内流入空気量が算出される場合、該筒内流入空気量を算出する演算が開始されてから該演算が完了するまでには一定の時間を要する。また筒内流入空気量を算出する演算が完了してから該算出された筒内流入空気量が実際に内燃機関の運転の制御に利用されるまでに一定の時間を要する場合もある。ここで筒内流入空気量を算出する演算の開始後の短い期間における筒内流入空気量の変化量が比較的小さい場合には算出される筒内流入空気量はそれが内燃機関の運転の制御に利用されるときの実際の筒内流入空気量に一致していると言える。しかしながら筒内流入空気量を算出する演算の開始後の短い期間における筒内流入空気量の変化量が比較的大きい場合には算出された筒内流入空気量が内燃機関の運転の制御に利用されるときには実際の筒内流入空気量は筒内流入空気量を算出する演算が開始されたときに比べて大きく変化していることになる。そしてこの場合、上述したように算出される筒内流入空気量はそれが内燃機関の運転の制御に利用されるときの実際の筒内流入空気量に一致しているとは言えない。
【００７４】
そこで本実施形態では上述したようにして算出される筒内流入空気量がそれが内燃機関の運転の制御に利用されるときの実際の筒内流入空気量に一致していると言えないと筒内流入空気量を算出する演算の実行時に判断された場合には該演算によって算出される筒内流入空気量がそれが内燃機関の運転の制御に利用されるときの実際の筒内流入空気量に一致するように該演算によって算出される筒内流入空気量を補正する。
【００７５】
すなわち筒内流入空気量を算出する演算（以下「筒内流入空気量演算」という）の開始時における目標スロットル開度と実際のスロットル開度との差が予め定められた開度差よりも大きいときには実際のスロットル開度を目標スロットル開度にするためにスロットル開度が比較的大きく変化しているときであると言える。そこで本実施形態では筒内流入空気量演算が開始されたときに目標スロットル開度と実際のスロットル開度（本実施形態では予測スロットル開度）との差を算出し、該差が予め定められた開度差よりも大きいときには上記モデルＭ２〜Ｍ５に従った筒内流入空気量演算（以下「モデル演算」ともいう）によって算出される筒内流入空気量を以下のようにして補正する。
【００７６】
すなわちモデル演算の開始時に予測スロットル開度と目標スロットル開度との差が比較的大きいときにはモデル演算の開始後の短い期間におけるスロットル開度の変化量が大きいと推察される。そしてスロットル開度の変化量が大きい場合には筒内流入空気量の変化量も大きいと言える。こうした理由から本実施形態では予測スロットル開度と目標スロットル開度との差が予め定められた開度差よりも大きいときには筒内流入空気量の変化量が予め定められた変化量よりも大きいと判断し、モデル演算によって算出される筒内流入空気量を補正する。
【００７７】
すなわち今回のモデル演算によって算出される補正前のスロットル弁通過空気流量ｍｔ(k)と前回のモデル演算によって算出されたスロットル弁通過空気流量ｍｔ(k-1)との差Δｍｔ(k)（＝ｍｔ(k)−ｍｔ(k-1)）を算出する。ここで算出される差Δｍｔ(k)は今回のモデル演算の開始時点から次回のモデル演算の開始時点までに変化するであろうスロットル弁通過空気流量の変化量に相当する。したがってこの差Δｍｔ(k)を、今回のモデル演算によって算出されるスロットル弁通過空気流量ｍｔ(k)に加算すれば斯くして得られるスロットル弁通過空気流量は次回のモデル演算の開始時点の実際のスロットル弁通過空気流量に一致していると言える。
【００７８】
そこで本実施形態では上述したようにして算出される差Δｍｔ(k)を今回のモデル演算によって算出されるスロットル弁通過空気流量ｍｔに加算する補正を行う。
【００７９】
これによれば前回のモデル演算によって算出されたスロットル弁通過空気流量よりも今回のモデル演算によって算出される補正前のスロットル弁通過空気流量のほうが大きければ上記差Δｍｔは正の値をとるので補正後のスロットル弁通過空気流量は補正前のスロットル弁通過空気流量よりも上記差Δｍｔだけ大きくなる。そして斯くして補正されたスロットル弁通過空気流量が吸気管モデルＭ４に従った演算に使用されることになり、結果的に今回のモデル演算によって算出される筒内流入空気量は補正前のスロットル弁通過空気流量を使用した場合に算出される筒内流入空気量よりも大きくなる。
【００８０】
一方、前回のモデル演算によって算出されたスロットル弁通過空気流量よりも今回のモデル演算によって算出される補正前のスロットル弁通過空気流量のほうが小さければ上記差Δｍｔは負の値をとるので補正後のスロットル弁通過空気流量は補正前のスロットル弁通過空気流量よりも上記差Δｍｔだけ小さくなる。そして斯くして補正されたスロットル弁通過空気流量が吸気管モデルＭ４に従った演算に使用されることになり、結果的に吸気弁モデルＭ５に従った演算の実行によって算出される筒内流入空気量は補正前のスロットル弁通過空気流量を使用した場合に算出される筒内流入空気量よりも小さくなる。
【００８１】
このようにスロットル弁通過空気流量を補正すればモデル演算によって最終的に得られる筒内流入空気量はそれが内燃機関の運転の制御に使用される時点の実際の筒内流入空気量に一致しているか或いは少なくとも補正されていない場合に算出される筒内流入空気量よりも実際の筒内流入空気量に近くなる。
【００８２】
なお上述した例では筒内流入空気量の変化量が予め定められた変化量よりも大きいか否かの判断を予測スロットル開度と目標スロットル開度との差に基づいて行っているがこれに代えて或いはこれに加えて吸気管圧力の変化量に基づいて行ってもよい。すなわち吸気管圧力の変化量が比較的大きいときにはモデル演算の開始後の短い期間におけるスロットル弁通過空気流量の変化量が大きいと推察される。そしてスロットル弁通過空気流量の変化量が大きい場合には筒内流入空気量の変化量も大きいと言える。そこで前回のモデル演算時点の吸気管圧力Ｐｍ(k-1)と今回のモデル演算時点の吸気管圧力Ｐｍ(k)との差ΔＰｍ(k)が予め定められた圧力差よりも大きいときに筒内流入空気量の変化量が予め定められた変化量よりも大きいと判断するようにしてもよい。
【００８３】
また上述した例ではスロットル弁通過空気流量に対する補正量として今回のモデル演算によって算出される補正前のスロットル弁通過空気流量と前回のモデル演算によって算出されたスロットル弁通過空気流量との差を使用しているがこれに代えて以下のようにして算出される値をスロットル弁通過空気流量に対する補正量として使用してもよい。すなわち今回のモデル演算時点の吸気管圧力Ｐｍ(k)と前回のモデル演算時点の吸気管圧力Ｐｍ(k-1)との差ΔＰｍ(k)（＝Ｐｍ(k)−Ｐｍ(k-1)）を算出し、該差ΔＰｍ(k)を上記モデル式２において吸気管圧力Ｐｍの代わりに使用して上記モデル式２に従った計算を行う。この計算によって算出される値はスロットル弁通過空気流量の変化量Δｍｔ(k)であり、これを今回のモデル演算によって算出されるスロットル弁通過空気流量ｍｔ(k)に加算する補正を行う。
【００８４】
これによれば前回のモデル演算時点の吸気管圧力Ｐｍ(k-1)に比べて今回のモデル演算時点の吸気管圧力Ｐｍ(k)のほうが大きければ上記変化量Δｍｔ(k)が正の値をとるので補正後のスロットル弁通過空気流量は補正前のスロットル弁通過空気流量よりも上記変化量Δｍｔ(k)だけ大きくなる。そして斯くして補正されたスロットル弁通過空気流量が吸気管モデルＭ４に従った演算に使用されることになり、結果的に今回のモデル演算によって算出される筒内流入空気量は補正前のスロットル弁通過空気流量を使用した場合に算出される筒内流入空気量よりも大きくなる。
【００８５】
一方、前回のモデル演算時点の吸気管圧力Ｐｍ(k-1)に比べて今回のモデル演算時点の吸気管圧力Ｐｍ(k)のほうが小さければ上記変化量Δｍｔ(k)は負の値をとるので補正後のスロットル弁通過空気流量は補正前のスロットル弁通過空気流量よりも上記変化量Δｍｔ(k)だけ小さくなる。そして斯くして補正されたスロットル弁通過空気流量が吸気管モデルＭ４に従った演算に使用されることになり、結果的に今回のモデル演算によって算出される筒内流入空気量は補正前のスロットル弁通過空気流量を使用した場合に算出される筒内流入空気量よりも小さくなる。
【００８６】
このようにスロットル弁通過空気流量を補正してもモデル演算によって最終的に得られる筒内流入空気量は該筒内流入空気量が内燃機関の運転の制御に使用される時点の実際の筒内流入空気量に一致しているか或いは少なくとも補正されていない場合に算出される筒内流入空気量よりも実際の筒内流入空気量に近くなる。
【００８７】
また筒内流入空気量の変化量が予め定められた変化量よりも大きいか否かの判断を以下のように行ってもよい。すなわち吸気圧力Ｐａに対する吸気管圧力Ｐｍの比、すなわち圧力比Ｐｍ／Ｐａとスロットル弁通過空気流量ｍｔとの関係は図９に示されているような関係にある。すなわちスロットル開度θが一定であって圧力比Ｐｍ／Ｐａが特定の圧力比Ｒｓよりも小さい場合、圧力比に係わらずスロットル弁通過空気流量は一定である。一方、スロットル開度が一定であって圧力比が特定の圧力比Ｒｓよりも大きい場合、圧力比が大きいほどスロットル弁通過空気流量は小さい。また圧力比が一定である場合にはスロットル開度が大きいほどスロットル弁通過空気流量は大きい。
【００８８】
このことは吸気圧力Ｐａが大気圧に略等しく、したがって吸気圧力が略一定であると仮定すれば以下のように表現することもできる。すなわちスロットル開度θが一定であって吸気管圧力Ｐｍが上記特定の圧力比Ｒｓに対応する特定の圧力よりも低い場合、吸気管圧力に係わらずスロットル弁通過空気流量ｍｔは一定であり、スロットル開度が一定であって吸気管圧力が上記特定の圧力よりも高い場合、吸気管圧力が高いほどスロットル弁通過空気流量は小さく、吸気管圧力が一定である場合、スロットル開度が大きいほどスロットル弁通過空気流量は大きいとも言える。
【００８９】
いずれにしても圧力比Ｐｍ／Ｐａが特定の圧力比Ｒｓを越えて大きくなったときにはスロットル開度θが一定であってもスロットル弁通過空気流量ｍｔが大きく変化することになる。また圧力比が上記特定の圧力比よりも大きい領域において大きくなったときにもスロットル開度が一定であってもスロットル弁通過空気流量が大きく変化する。逆に圧力比が上記特定の圧力比を越えて小さくなったときにもスロットル開度が一定であってもスロットル弁通過空気流量が大きく変化し、圧力比が上記特定の圧力比よりも大きい領域において小さくなったときにもスロットル開度が一定であってもスロットル弁通過空気流量が大きく変化する。
【００９０】
そこで前回のモデル演算時点から今回のモデル演算時点までの間に圧力比Ｐｍ／Ｐａが上記特定の圧力比Ｒｓを越えて大きくなったとき或いは上記特定の圧力比よりも大きい領域において大きくなったとき或いは上記特定の圧力比を越えて小さくなったとき或いは上記特定の圧力比よりも大きい領域において小さくなったときにはスロットル開度θが一定であっても今回のモデル演算の開始後の短い期間内にスロットル弁通過空気流量ｍｔが大きく変化し、したがって筒内流入空気量が大きく変化すると判断する。そしてこのように判断された場合には前回のモデル演算時点の圧力比Ｐｍ／Ｐａ(k-1)と今回のモデル演算時点の圧力比Ｐｍ／Ｐａ(k)との差ΔＰｍ／Ｐａ(k)（＝Ｐｍ／Ｐａ(k-1)−Ｐｍ／Ｐａ(k)）を算出し、上記モデル式２において圧力比Ｐｍ／Ｐａの代わりに斯くして算出された差ΔＰｍ／Ｐａ(k)を使用して上記モデル式２に従った計算を行う。この計算によって算出される値はスロットル弁通過空気流量の変化量Δｍｔ(k)であり、今回のモデル演算の開始時点から次回のモデル演算の開始時点までの間に変化するであろうスロットル弁通過空気流量の変化量に相当すると考えることができる。そこで斯くして算出されたスロットル弁通過空気流量の変化量Δｍｔ(k)を今回のモデル演算によって算出されるスロットル弁通過空気流量ｍｔ(k)に加算する補正を行う。
【００９１】
これによれば前回のモデル演算時点の圧力比Ｐｍ／Ｐａに比べて今回のモデル演算時点の圧力比のほうが大きければ上記差ΔＰｍ／Ｐａは負の値をとり、したがって上記変化量Δｍｔも負の値をとるので補正後のスロットル弁通過空気流量は補正前のスロットル弁通過空気流量よりも上記変化量Δｍｔだけ小さくなる。そして斯くして補正されたスロットル弁通過空気流量が吸気管モデルＭ４に従った演算に使用されることになり、結果的に今回のモデル演算によって算出される筒内流入空気量は補正前のスロットル弁通過空気流量を使用した場合に算出される筒内流入空気量よりも小さくなる。
【００９２】
一方、前回のモデル演算時点の圧力比Ｐｍ／Ｐａに比べて今回のモデル演算時点の圧力比のほうが小さければ上記差ΔＰｍ／Ｐａは正の値をとり、したがって上記変化量Δｍｔも正の値をとるので補正後のスロットル弁通過空気流量は補正前のスロットル弁通過空気流量よりも上記変化量Δｍｔだけ大きくなる。そして斯くして補正されたスロットル弁通過空気流量が吸気管モデルＭ４に従った演算に使用されることになり、結果的に今回のモデル演算によって算出される筒内流入空気量は補正前のスロットル弁通過空気流量を使用した場合に算出される筒内流入空気量よりも大きくなる。
【００９３】
このようにスロットル弁通過空気流量を補正すればモデル演算によって最終的に得られる筒内流入空気量は該筒内流入空気量が内燃機関の運転の制御に使用される時点の実際の筒内流入空気量に一致しているか或いは少なくとも補正されていない場合に算出される筒内流入空気量よりも実際の筒内流入空気量に近くなる。
【００９４】
ところで多くの場合、スロットル開度が大きくなればスロットル弁通過空気流量は大きくなり、逆にスロットル開度が小さくなればスロットル弁通過空気流量は小さくなる。ところが図９を参照して説明したように圧力比Ｐｍ／Ｐａが上記特定の圧力比Ｒｓよりも大きい場合にはスロットル開度θが一定であっても圧力比が大きくなるとスロットル弁通過空気流量ｍｔは小さくなる。したがってスロットル開度が大きくなったとしてもこのときに圧力比が或る一定の値以上に大きくなるとスロットル弁通過空気流量が小さくなることがあり、逆にスロットル開度が小さくなったとしてもこのときに圧力比が或る一定の値以上に小さくなるとスロットル弁通過空気流量が大きくなることがある。
【００９５】
そこでモデル演算の開始後の短い期間内の筒内流入空気量の変化量が予め定められた変化量よりも大きいか否かの判断として上述した手法に加えて或いは上述した手法に代えて以下の手法を採用してもよい。
【００９６】
例えば、前回のモデル演算時点のスロットル開度θが開度θ１であったとする。この場合、スロットル弁通過空気流量ｍｔは圧力比Ｐｍ／Ｐａに応じて図１０の実線Ｌ１に沿って変化する。したがって前回のモデル演算時点の圧力比が値Ｒ１であった場合、前回のモデル演算時点のスロットル弁通過空気流量は値ｍｔ１である。ここで今回のモデル演算時点のスロットル開度が前回のモデル演算時点の開度θ１よりも大きくなって開度θ２になっていたとする。この場合、スロットル弁通過空気流量ｍｔは圧力比に応じて図１０の実線Ｌ２に沿って変化する。ここで今回のモデル演算時点のスロットル弁通過空気流量が前回のモデル演算時点のスロットル弁通過空気流量ｍｔ１と等しいとすると今回のモデル演算時点の圧力比は上記特定の圧力比Ｒｓよりも大きい値Ｒ２になっていることになる。別の云い方をすればスロットル開度が開度θ１よりも大きくなって開度θ２に変化したとしても圧力比が値Ｒ１よりも大きくなって上記特定の圧力比Ｒｓよりも大きい値Ｒ２に変化していれば今回のモデル演算時点のスロットル弁通過空気流量は前回のモデル演算時点のスロットル弁通過空気流量から変化していないことになる。したがってスロットル開度が開度θ１よりも大きくなって開度θ２に変化したとしても今回のモデル演算時点の圧力比が値Ｒ２よりも大きい値に変化していれば今回のモデル演算時点のスロットル弁通過空気流量は前回のモデル演算時点のスロットル弁通過空気流量よりも小さくなる。一方、スロットル開度が開度θ１よりも大きくなって開度θ２に変化したときに圧力比が値Ｒ２よりも小さい値に変化していれば今回のモデル演算時点のスロットル弁通過空気流量は前回のモデル演算時点のスロットル弁通過空気流量よりも大きくなる。
【００９７】
また前回のモデル演算時点のスロットル開度θが開度θ２であり、圧力比Ｐｍ／Ｐａが特定の圧力比Ｒｓよりも大きい値Ｒ２であった場合、前回のモデル演算時点のスロットル弁通過空気流量は値ｍｔ１である。ここで今回のモデル演算時点のスロットル開度が前回のモデル演算時点の開度θ２よりも小さくなって開度θ１になっていたとする。ここで今回のモデル演算時点のスロットル弁通過空気流量が前回のモデル演算時点のスロットル弁通過空気流量ｍｔ１と等しいとすると今回のモデル演算時点の圧力比は値Ｒ１になっていることになる。別の云い方をすればスロットル開度が開度θ２よりも小さくなって開度θ１に変化したとしても圧力比が値Ｒ２よりも小さくなって値Ｒ１に変化していれば今回のモデル演算時点のスロットル弁通過空気流量は前回のモデル演算時点のスロットル弁通過空気流量から変化していないことになる。したがってスロットル開度が開度θ２よりも小さくなって開度θ１に変化したとしても圧力比が値Ｒ１よりも小さい値に変化していれば今回のモデル演算時点のスロットル弁通過空気流量は前回のモデル演算時点のスロットル弁通過空気流量よりも大きくなる。一方、スロットル開度が開度θ２よりも小さくなって開度θ１に変化したときに圧力比が値Ｒ１よりも大きい値に変化していれば今回のモデル演算時点のスロットル弁通過空気流量は前回のモデル演算時点のスロットル弁通過空気流量よりも小さくなる。
【００９８】
このように今回のモデル演算時点の圧力比が前回のモデル演算時点の圧力比から上記特定の圧力比を越えて大きくなったとき或いは今回のモデル演算時点の圧力比が該特定の圧力比よりも大きい領域において前回のモデル演算時点の圧力比よりも大きくなったときには今回のモデル演算時点のスロットル開度が前回のモデル演算時点のスロットル開度から変化しているか否かに係わらずスロットル弁通過空気流量が大きく変化する。逆に今回のモデル演算時点の圧力比が前回のモデル演算時点の圧力比から特定の圧力比を超えて小さくなったとき或いは今回のモデル演算時点の圧力比が該特定の圧力比よりも大きい領域において前回のモデル演算時点の圧力比よりも小さくなったときにも今回のモデル演算時点のスロットル開度が前回のモデル演算時点のスロットル開度から変化しているか否かに係わらずスロットル弁通過空気流量が大きく変化する。
【００９９】
そこで圧力比が前回のモデル演算時点から今回のモデル演算時点までの間に上記特定の圧力比を越えて大きくなったとき或いは上記特定の圧力比よりも大きい領域において大きくなったとき或いは上記特定の圧力比を越えて小さくなったとき或いは上記特定の圧力比よりも大きい領域において小さくなったときにはスロットル開度の変化の有無にかかわらず今回のモデル演算の開始後の短い期間内にスロットル弁通過空気流量が大きく変化し、したがって筒内流入空気量が大きく変化すると判断する。そしてこの場合、前回のモデル演算時点の圧力比Ｐｍ／Ｐａ(k-1)と今回のモデル演算時点の圧力比Ｐｍ／Ｐａ(k)との差ΔＰｍ／Ｐａ(k)（＝Ｐｍ／Ｐａ(k-1)−Ｐｍ／Ｐａ(k)）を算出し、上記モデル式２において圧力比Ｐｍ／Ｐａの代わりにこの算出された差ΔＰｍ／Ｐａ(k)を使用して上記モデル式２に従った計算を行う。この計算によって算出される値はスロットル弁通過空気流量の変化量Δｍｔ(k)であり、今回のモデル演算の開始時点から次回のモデル演算の開始時点までの間に変化するであろうスロットル弁通過空気流量の変化量に相当すると考えることができる。そこで斯くして算出されたスロットル弁通過空気流量の変化量Δｍｔ(k)を今回のモデル演算によって算出されるスロットル弁通過空気流量ｍｔ(k)に加算する補正を行う。
【０１００】
これによれば前回のモデル演算時点の圧力比Ｐｍ／Ｐａに比べて今回のモデル演算時点の圧力比のほうが大きければ上記差ΔＰｍ／Ｐａは負の値をとり、したがって上記変化量Δｍｔも負の値をとるので補正後のスロットル弁通過空気流量は補正前のスロットル弁通過空気流量よりも上記変化量Δｍｔだけ小さくなる。そして斯くして補正されたスロットル弁通過空気流量が吸気管モデルＭ４に従った演算に使用されることになり、結果的に今回のモデル演算によって算出される筒内流入空気量は補正前のスロットル弁通過空気流量を使用した場合に算出される筒内流入空気量よりも小さくなる。
【０１０１】
一方、前回のモデル演算時点の圧力比Ｐｍ／Ｐａに比べて今回のモデル演算時点の圧力比のほうが小さければ上記差ΔＰｍ／Ｐａは正の値をとり、したがって上記変化量Δｍｔも正の値をとるので補正後のスロットル弁通過空気流量は補正前のスロットル弁通過空気流量よりも上記変化量Δｍｔだけ大きくなる。そして斯くして補正されたスロットル弁通過空気流量が吸気管モデルＭ４に従った演算に使用されることになり、結果的に今回のモデル演算によって算出される筒内流入空気量は補正前のスロットル弁通過空気流量を使用した場合に算出される筒内流入空気量よりも大きくなる。
【０１０２】
このようにスロットル弁通過空気流量を補正すればモデル演算によって最終的に得られる筒内流入空気量は該筒内流入空気量が内燃機関の運転の制御に使用される時点の実際の筒内流入空気量に一致しているか或いは少なくとも補正されていない場合に算出される筒内流入空気量よりも実際の筒内流入空気量に近くなる。
【０１０３】
なおモデル演算の開始後の短い期間内の筒内流入空気量の変化量が予め定められた変化量よりも大きいと判断されたときに今回のモデル演算によって算出されるスロットル弁通過空気流量を補正する実施形態において吸気管圧力が一定である場合にはスロットル弁通過空気流量に対する補正を以下のように行ってもよい。
【０１０４】
すなわち吸気管圧力Ｐｍが一定である場合、吸気管圧力はスロットルモデルＭ２の式２における変数とはならない。また吸気圧力Ｐａおよび吸気温度Ｔａはそれぞれ大気圧および大気温度に略等しく、略一定であると考えることができるのでこれら吸気圧力および吸気温度もスロットルモデルＭ２の式２における変数とはならない。したがってこの場合、スロットルモデルＭ２の式２において変数となるのはスロットル開度θに応じて変化する積Ｃ（θ）・Ａ（θ）の部分のみである。そしてスロットル開度θと積Ｃ（θ）・Ａ（θ）との間には図５に示されている関係がある。
【０１０５】
そこでスロットル開度θと積Ｃ（θ）・Ａ（θ）との関係を規定するマップＭｃａを求めてＲＯＭ７２に図５に示されているような形で予め記憶させておく。そして予測スロットル開度と目標スロットル開度との差が予め定められた開度差よりも大きいことから今回のモデル演算の開始後の短い期間内の筒内流入空気量の変化量が予め定められた変化量よりも大きいと判断され、前回のモデル演算時点から今回のモデル演算時点まで吸気管圧力Ｐｍが一定であるときには予測スロットル開度θｅと目標スロットル開度θｔとの差Δθ（＝θｔ―θｅ）に基づいて上記マップＭｃａ（図５参照）から積Ｃ（θ）・Ａ（θ）の差ΔＣ（θ）・Ａ（θ）を求める。そして上記モデル式２において積Ｃ（θ）・Ａ（θ）の代わりに斯くして求められた差ΔＣ（θ）・Ａ（θ）を使用して上記モデル式２に従った計算を行う。この計算によって算出される値はスロットル弁通過空気流量の変化量Δｍｔ(k)であり、今回のモデル演算の開始時点から次回のモデル演算の開始時点までの間に変化するであろうスロットル弁通過空気流量の変化量に相当すると考えることができる。そこで斯くして算出されたスロットル弁通過空気流量の変化量Δｍｔ(k)を今回のモデル演算によって算出されるスロットル弁通過空気流量ｍｔ(k)に加算する補正を行う。
【０１０６】
これによれば目標スロットル開度に比べて予測スロットル開度のほうが小さければ上記差Δθは正の値をとるので補正後のスロットル弁通過空気流量は補正前のスロットル弁通過空気流量よりも上記変化量Δｍｔ(k)だけ大きくなる。そして斯くして補正されたスロットル弁通過空気流量が吸気管モデルＭ４に従った演算に使用されることになり、結果的に今回のモデル演算によって算出される筒内流入空気量は補正前のスロットル弁通過空気流量を使用した場合に算出される筒内流入空気流量よりも大きくなる。そしてこの場合、算出された筒内流入空気量は少なくとも今回のモデル演算の開始時点から短い期間が経過した時点の実際の筒内流入空気量に一致していると言える。
【０１０７】
一方、目標スロットル開度に比べて予測スロットル開度のほうが大きければ上記差Δθは負の値をとるので補正後のスロットル弁通過空気流量は補正前のスロットル弁通過空気流量よりも上記変化量Δｍｔ(k)だけ小さくなる。そして斯くして補正されたスロットル弁通過空気流量が吸気管モデルＭ４に従った演算に使用されることになり、結果的に今回のモデル演算によって算出される筒内流入空気量は補正前のスロットル弁通過空気流量を使用した場合に算出される筒内流入空気流量よりも小さくなる。そしてこの場合も算出された筒内流入空気量は少なくとも今回のモデル演算の開始時点から短い期間が経過した時点の実際の筒内流入空気量に一致していると言える。
【０１０８】
もちろん図５から判るようにスロットル開度θと積Ｃ（θ）・Ａ（θ）との関係を示す曲線において該曲線上の点における傾きにスロットル開度θの変化量を掛ければ積Ｃ（θ）・Ａ（θ）の変化量が求められる。そこでスロットル開度θとこれに対応する傾きとの関係を規定するマップを求めてＲＯＭ７２に予め記憶されておき、スロットル開度θに基づいて該マップから傾きを求め、これにスロットル開度θの変化量を掛けることによって積Ｃ（θ）・Ａ（θ）の変化量を求め、これに基づいてスロットル弁通過空気流量に対する補正量を算出するようにしてもよい。
【０１０９】
またモデル演算の開始後の短い期間内の筒内流入空気量の変化量が予め定められた変化量よりも大きいと判断されたとき今回のモデル演算によって算出されるスロットル弁通過空気流量を補正する実施形態においてスロットル開度が一定である場合にはスロットル弁通過空気流量に対する補正を以下のように行ってもよい。
【０１１０】
すなわちスロットル開度θが一定である場合、スロットル開度はスロットルモデルＭ２の式２における変数とはならない。また吸気圧力Ｐａおよび吸気温度Ｔａはそれぞれ大気圧および大気温度に略等しく、略一定であると考えることができるのでこれら吸気圧力および吸気温度もスロットルモデルＭ２の式２における変数とはならない。したがってこの場合、スロットルモデルＭ２の式２において変数となるのは吸気管圧力Ｐｍに応じて変化する値Φ（Ｐｍ／Ｐａ）の部分のみである。そして吸気管圧力Ｐｍと値Φ（Ｐｍ／Ｐａ）との間には図１１に示されている関係がある。すなわちスロットル開度θが一定であって圧力比Ｐｍ／Ｐａが特定の圧力比Ｒｓよりも小さい場合、圧縮比に係わらず値Φ（Ｐｍ／Ｐａ）は一定である。一方、スロットル開度が一定であって圧力比が特定の圧力比Ｒｓよりも大きい場合、圧力比が大きいほど値Φ（Ｐｍ／Ｐａ）は小さい。また圧力比が一定である場合にはスロットル開度が大きいほど値Φ（Ｐｍ／Ｐａ）は大きい。
【０１１１】
そこで吸気管圧力Ｐｍとスロットル開度θと値Φ（Ｐｍ／Ｐａ）との関係を規定するマップＭΦを求めてＲＯＭ７２に図１２に示されているような形で予め記憶させておく。そして前回のモデル演算時点の吸気管圧力Ｐｍ(k-1)と今回のモデル演算時点の吸気管圧力Ｐｍ(k)との差ΔＰｍ(k)（＝Ｐｍ(k-1)−Ｐｍ(k)）が予め定められた圧力差よりも大きいことから今回のモデル演算の開始後の短い期間内の筒内流入空気量の変化量が予め定められた変化量よりも大きいと判断され、前回のモデル演算時点から今回のモデル演算時点までスロットル開度θが一定であるときには上記差ΔＰｍ(k)に基づいて上記マップＭΦから値Φ（Ｐｍ／Ｐａ）の差ΔΦ（Ｐｍ／Ｐａ）を求める。そして上記モデル式２において値Φ（Ｐｍ／Ｐａ）の代わりに斯くして求められた差ΔΦ（Ｐｍ／Ｐａ）を使用して上記モデル式２に従った計算を行う。この計算によって算出される値はスロットル弁通過空気流量の変化量Δｍｔ(k)であり、今回のモデル演算の開始時点から次回のモデル演算の開始時点までの間に変化するであろうスロットル弁通過空気流量の変化量に相当すると考えることができる。そこで斯くして算出されたスロットル弁通過空気流量の変化量Δｍｔ(k)を今回のモデル演算によって算出されるスロットル弁通過空気流量ｍｔ(k)に加算する補正を行う。
【０１１２】
これによれば前回のモデル演算時点の吸気管圧力に比べて今回のモデル演算時点の吸気管圧力のほうが小さければ上記差ΔＰｍ(k)は正の値をとるので補正後のスロットル弁通過空気流量は補正前のスロットル弁通過空気流量よりも上記変化量Δｍｔ(k)だけ大きくなる。そして斯くして補正されたスロットル弁通過空気流量が吸気管モデルＭ４に従った演算に使用されることになり、結果的に今回のモデル演算によって算出される筒内流入空気量は補正前のスロットル弁通過空気流量を使用した場合に算出される筒内流入空気量よりも大きくなる。
【０１１３】
一方、前回のモデル演算時点の吸気管圧力に比べて今回のモデル演算時点の吸気管圧力のほうが大きければ上記差ΔＰｍ(k)は負の値をとるので補正後のスロットル弁通過空気流量は補正前のスロットル弁通過空気流量よりも上記変化量Δｍｔ(k)だけ小さくなる。そして斯くして補正されたスロットル弁通過空気流量が吸気管モデルＭ４に従った演算に使用されることになり、結果的に今回のモデル演算によって算出される筒内流入空気量は補正前のスロットル弁通過空気流量を使用した場合に算出される筒内流入空気量よりも小さくなる。
【０１１４】
このようにスロットル弁通過空気流量を補正すればモデル演算によって最終的に得られる筒内流入空気量は該筒内流入空気量が内燃機関の運転の制御に使用される時点の実際の筒内流入空気量に一致しているか或いは少なくとも補正されていない場合に算出される筒内流入空気量よりも実際の筒内流入空気量に近くなる。
【０１１５】
もちろん図９から判るように各スロットル開度θに対応する圧力比Ｐｍ／Ｐａと値Φ（Ｐｍ／Ｐａ）との関係を示す曲線において或る特定の圧力比Ｐｍ／Ｐａに対応する該曲線上の点における傾きに圧力比Ｐｍ／Ｐａの変化量を掛ければ値Φ（Ｐｍ／Ｐａ）の変化量が求められる。そこでスロットル開度θと圧力比Ｐｍ／Ｐａとこれらに対応する傾きとの関係を規定するマップを求めてＲＯＭ７２に予め記憶させておき、スロットル開度θと圧力比Ｐｍ／Ｐａとに基づいて該マップから傾きを求め、これに圧力比Ｐｍ／Ｐａを掛けることによって値Φ（Ｐｍ／Ｐａ）の変化量を求め、これに基づいてスロットル弁通過空気流量に対する補正量を算出するようにしてもよい。
【０１１６】
なお図１１に示されている吸気管圧力Ｐｍと値Φ（Ｐｍ／Ｐａ）との関係を見れば判るように上記差ΔＰｍ(k)が予め定められた圧力差よりも大きいときであっても前回のモデル演算時点の吸気管圧力も今回のモデル演算時点の吸気管圧力も特定の圧力Ｐｓよりも小さい場合にはＲＯＭ７２に記憶させてあるマップから求まる上記差ΔΦ（Ｐｍ／Ｐａ）は零となる。このため上記モデル式２に従った計算によって算出されるスロットル弁通過空気流量の変化量Δｍｔ(k)は零になる。したがってこの場合、結果的にはスロットル弁通過空気流量は補正されないことになり、筒内流入空気量も補正されないことになる。
【０１１７】
次に上述したモデルＭ１〜Ｍ５に従って筒内流入空気量を算出するルーチンの一例を説明する。このルーチンは図１３〜図１６に示されている。
【０１１８】
図１３に示されているルーチンは電子制御スロットル弁モデルＭ１に従った演算を実行するルーチンであり、上記所定時間間隔ΔＴ１毎に実行される。このルーチンが開始されると始めにステップ１０１においてアクセル開度センサ６５によって検出されるアクセルペダル踏込量Ａccpに基づいて図３に示されているマップＭθから目標スロットル開度θｔ(i+1)が求められ、これが今回のモデル演算時点から上記所定遅延時間ＴＤ後の目標スロットル開度θｔ(i)としてＲＯＭ７２に格納される。次いでステップ１０２において上式１に従って予測スロットル開度θｅ(i+1)が算出され、これが今回のモデル演算時点から所定遅延時間ＴＤ後の予測スロットル開度θｅ(i)としてＲＯＭ７２に格納される。次いでステップ１０３においてスロットル開度が今回のモデル演算時点の目標スロットル開度として所定遅延時間ＴＤ前にＲＯＭ７２に格納された目標スロットル開度になるようにスロットル弁駆動用アクチュエータ４６ａに駆動信号が出力され、ルーチンが終了する。
【０１１９】
図１４〜図１６に示されているルーチンはスロットルモデルＭ２、吸気弁モデルＭ３、吸気管モデルＭ４、および吸気弁モデルＭ５に従った演算を実行するルーチンであり、上記所定時間間隔ΔＴ２毎に実行される。このルーチンが開始されると始めにステップ２０１において図１３のルーチンの実行によってＲＯＭ７２に格納されている目標スロットル開度θｔのうち時間的に今回のモデル演算時点よりも後の時点であって該演算時点に最も近い時点の目標スロットル開度θｔが今回のモデル演算に使用する目標スロットル開度θｔ(k-1)として読み込まれる。次いでステップ２０２において同じく図１３のルーチンの実行によってＲＯＭ７２に格納されている予測スロットル開度θｅのうち時間的に今回のモデル演算時点よりも後の時点であって該演算時点に最も近い時点の予測スロットル開度θｅが今回のモデル演算に使用する予測スロットル開度θｅ(k-1)として読み込まれる。
【０１２０】
次いでステップ２０３において上記ステップ２０１で読み込まれた目標スロットル開度θｔ(k-1)と上記ステップ２０２で読み込まれた予測スロットル開度θｅ(k-1)との差Δθ(k-1)の絶対値が予め定められた開度差Δθｓよりも大きい（｜Δθ(k-1)｜＞Δθｓ）か否かが判別される。ここで｜Δθ(k-1)｜＞Δθｓであると判別されたとき、すなわち今回のモデル演算時点から次回のモデル演算時点までの間に筒内流入空気量が大きく変化すると判断されたときにはルーチンはスロットルモデルＭ２に従った演算と該演算によって算出されるスロットル弁通過空気流量の補正とを行うステップ２０４〜ステップ２０８に進む。すなわちステップ２０４において上記ステップ２０２で読み込まれた予測スロットル開度θｅ(k-1)に基づいて上記マップＭｃａ（図５参照）から値Ｃ（θ）(k-1)・Ａ（θ）(k-1)が求められる。次いでステップ２０５において前回のモデル演算時点の吸気圧力Ｐａ(k-1)に対する前回のモデル演算時点の吸気管圧力Ｐｍ(k-1)の圧力比Ｐｍ(k-1)／Ｐａ(k-1)に基づいて上記マップＭΦ（図６参照）から値Φ（Ｐｍ(k-1)／Ｐａ(k-1)）が求められる。次いでステップ２０６において上記ステップ２０４において求められた値Ｃ（θ）(k-1)・Ａ（θ）(k-1)と、上記ステップ２０５において求められた値Φ（Ｐｍ(k-1)／Ｐａ(k-1)）と、前回のモデル演算時点の吸気管圧力Ｐｍ(k-1)と、前回のモデル演算時点の吸気管温度Ｔｍ(k-1)とに基づいて上記モデル式２に従ってスロットル弁通過空気流量ｍｔ(k-1)が算出される。
【０１２１】
次いでステップ２０７において上記ステップ２０６において算出されたスロットル弁通過空気流量ｍｔ(k-1)と前回のモデル演算によって算出されたスロットル弁通過空気流量ｍｔ(k-2)との差Δｍｔ(k-1)（＝ｍｔ(k-1)−ｍｔ(k-2)）が算出される。次いでステップ２０８において上記ステップ２０７において算出された差Δｍｔ(k-1)が上記ステップ２０６において算出されたスロットル弁通過空気流量ｍｔ(k-1)に加算される補正が行われ、ルーチンは吸気弁モデルＭ３に従った演算を実行するステップ２０９〜ステップ２１１に進む。したがってこれによればステップ２０３において今回のモデル演算時点から次回のモデル演算時点までの間に筒内流入空気量が大きく変化すると判断されたときにはステップ２０９以降のモデル演算においては補正されたスロットル弁通過空気流量が使用されることになり、結果的に今回のモデル演算によって算出される筒内流入空気量が補正された形となる。
【０１２２】
一方、ステップ２０３において｜Δθ(k-1)｜≦Δθｓであると判別されたときに、すなわち今回のモデル演算時点から次回のモデル演算時点までの間に筒内流入空気量が大きくは変化しないと判断されたときにはルーチンはスロットルモデルＭ２に従った演算を実行する図１５のステップ２１８〜ステップ２２０に進む。すなわちステップ２１８において上記ステップ２０２において読み込まれた予測スロットル開度θｅ(k-1)に基づいて上記マップＭｃａ（図５参照）から値Ｃ（θ）(k-1)・Ａ（θ）(k-1)が求められる。次いでステップ２１９において前回のモデル演算時点の吸気圧力Ｐａ(k-1)に対する前回のモデル演算時点の吸気管圧力Ｐｍ(k-1)の圧力比Ｐｍ(k-1)／Ｐａ(k-1)に基づいて上記マップＭΦ（図６参照）から値Φ（Ｐｍ(k-1)／Ｐａ(k-1)）が求められる。次いでステップ２２０において上記ステップ２１８において求められた値Ｃ（θ）(k-1)・Ａ（θ）(k-1)と、上記ステップ２１９において求められた値Φ（Ｐｍ(k-1)／Ｐａ(k-1)）と、前回のモデル演算時点の吸気管圧力Ｐｍ(k-1)と、前回のモデル演算時点の吸気温度Ｔｍ(k-1)とに基づいて上記モデル式２に従ってスロットル弁通過空気流量ｍｔ(k-1)が算出され、ルーチンは吸気弁モデルＭ３に従った演算を実行するステップ２０９〜ステップ２１１に進む。したがってこれによればステップ２０３において今回のモデル演算時点から次回のモデル演算時点までの間に筒内流入空気量が大きくは変化しないと判断されているときにはステップ２２０において算出されたスロットル弁通過空気流量ｍｔ(k-1)に対する補正は行われず、ステップ２０９以降のモデル演算においては補正されていないスロットル弁通過空気流量が使用されることになり、結果的に今回のモデル演算によって算出される筒内流入空気量が補正されていない形となる。
【０１２３】
ステップ２０９では今回のモデル演算時点の機関回転数ＮＥ(k-1)および吸気弁開閉タイミングＶＴ(k-1)に基づいて上記マップＭｃ（図７参照）から値ｃ(k-1)が求められる。次いで２１０において今回のモデル演算時点の機関回転数ＮＥ(k-1)および吸気弁開閉タイミングＶＴ(k-1)に基づいて上記マップＭｄ（図８参照）から値ｄ(k-1)が求められる。次いでステップ２１１において上記ステップ２０９において求められた値ｃ(k-1)と、上記ステップ２１０において求められた値ｄ(k-1)と、前回のモデル演算時点の吸気温度Ｔａ(k-1)と、前回のモデル演算時点の吸気管温度Ｔｍ(k-1)と、前回のモデル演算時点の吸気管圧力Ｐｍ(k-1)とに基づいて上記モデル式４に従って筒内流入空気流量ｍｃ(k-1)が算出される。
【０１２４】
次いでルーチンは吸気管モデルＭ４に従った演算を実行する図１６のステップ２１２に進む。すなわちステップ２１２において上記ステップ２０８または上記ステップ２２０において算出されたスロットル弁通過空気流量ｍｔ(k-1)と、上記ステップ２１１において算出された筒内流入空気流量ｍｃ(k-1)と、前回のモデル演算時点の吸気温度Ｔａ(k-1)とに基づいて上記モデル式５およびモデル式６に従って吸気管圧力Ｐｍ(k)と吸気管温度Ｔｍ(k)とが算出される。
【０１２５】
次いでルーチンは吸気弁モデルＭ５に従った演算を実行するステップ２１３〜ステップ２１７に進む。すなわちステップ２１３において今回のモデル演算時点の機関回転数ＮＥ(k-1)および吸気弁開閉タイミングＶＴ(k-1)に基づいて上記マップＭｃ（図７参照）から値ｃ(k-1)が求められる。次いでステップ２１４において今回のモデル演算時点の機関回転数ＮＥ(k-1)および吸気開閉タイミングＶＴ(k-1)に基づいて上記マップＭｄ（図８参照）から値ｄ(k-1)が求められる。次いで２１５において上記ステップ２１３において算出された値ｃ(k-1)と、上記ステップ２１４において算出された値ｄ(k-1)と、上記ステップ２１２において算出された吸気管圧力Ｐｍ(k)と、同じく上記ステップ２１２において算出された吸気管温度Ｔｍ(k)と、前回のモデル演算時点の吸気温度Ｔａ(k-1)とに基づいて上記モデル式４に従って筒内流入空気流量ｍｃ(k)が算出される。次いでステップ２１６において今回のモデル演算時点の機関回転数ＮＥ(k-1)および吸気弁開閉タイミングＶＴ(k-1)に基づいて吸気弁開弁時間Ｔint(k)が算出される。次いでステップ２１７において上記ステップ２１５において算出された筒内流入空気流量ｍｃ(k)と、上記ステップ２１６において算出された吸気弁開弁時間Ｔint(k)とに基づいて上式８に従って筒内流入空気量ＫＬfwd(k)が算出され、ルーチンが終了する。
【０１２６】
なお図１４のステップ２０３における今回のモデル演算時点から次回のモデル演算時点までの間に筒内流入空気量が大きく変化するか否かの判断として吸気管圧力の変化量に基づいた判断を採用してもよい。この場合には図１４のステップ２０３において前回のモデル演算時点の吸気管圧力Ｐｍ(k-1)と今回のモデル演算時点の吸気管圧力Ｐｍ(k)との差ΔＰｍ(k)の絶対値が予め定められた圧力差ΔＰｍｓよりも大きい（｜ΔＰｍ(k)｜＞ΔＰｍｓ）か否かを判別するようにすればよい。この場合、｜ΔＰｍ(k)｜＞ΔＰｍｓであると判別されたときには図１４のステップ２０４に進み、一方、｜ΔＰｍ(k)｜≦ΔＰｍｓであると判別されたときには図１５のステップ２１８に進むようにする。
【０１２７】
同様に筒内流入空気量の変化量が予め定められた変化量よりも大きいか否かの判断として上述したその他の判断を図１４のステップ２０３における判断に採用してもよい。
【０１２８】
また図１４のステップ２０７におけるスロットル弁通過空気流量に対する補正量として今回のモデル演算時点の吸気管圧力Ｐｍ(k)と前回のモデル演算時点の吸気管圧力Ｐｍ(k-1)との差ΔＰｍ(k)に基づいて算出される補正量を採用してもよい。この場合、ステップ２０７において今回のモデル演算時点の吸気管圧力Ｐｍ(k)と前回のモデル演算時点の吸気管圧力Ｐｍ(k-1)との差ΔＰｍ(k)（＝Ｐｍ(k)−Ｐｍ(k-1)）を吸気管圧力Ｐｍの代わりに使用して上記モデル式２に従った計算を行い、この計算によって算出される値、すなわちスロットル弁通過空気流量の変化量Δｍｔ(k)をスロットル弁通過空気流量に対する補正量としてステップ２０８においてスロットル弁通過空気流量ｍｔ(k-1)に加算するようにする。
【０１２９】
同様にスロットル弁通過空気流量に対する補正量として上述したその他の補正量を図１４のステップ２０７における補正量に採用してもよい。
【０１３０】
ところで図１７に示されているように過給機９１を備えた内燃機関が知られている。次にこうした過給機９１を備えた内燃機関に本発明を適用した場合について説明する。図１７に示されている内燃機関では過給機９１のコンプレッサ９１ａがスロットル弁４６上流の吸気ダクト４３内に配置されている。一方、過給機９１の排気タービン９１ｂが排気管５１内に配置されている。コンプレッサ９１ａは排気タービン９１ｂに連結されており、排気タービン９１ｂが排気ガスによって回転せしめられると該排気タービン９１ｂの回転がコンプレッサ９１ａに伝達され、該コンプレッサ９１ａが回転せしめられるようになっている。コンプレッサ９１ａが回転せしめられると該コンプレッサ９１ａはその下流へと空気を圧縮しつつ吐出する。
【０１３１】
またコンプレッサ９１ａ近傍の吸気ダクト４３には該コンプレッサ９１ａの回転数を検出するコンプレッサ回転数センサ６３が取り付けられている。コンプレッサ回転数センサ６３はコンプレッサ９１ａが３６０°回転する毎に信号を出力する。またコンプレッサ回転数センサ６３は電気制御装置７０のインターフェース７５に接続されており、該コンプレッサ回転数センサ６３から出力される信号はインターフェース７５を介してＣＰＵ７１に供給される。
【０１３２】
またコンプレッサ９１ａとスロットル弁４６との間の吸気ダクト４３には吸気ダクト４３内を流れる空気を冷却するインタークーラ４５が配置されている。インタークーラ４５は内燃機関１０の外部の空気によって吸気ダクト４３内を流れる空気を冷却する。
【０１３３】
図１７に示されている内燃機関の上述した構成以外の構成は図１に示されている内燃機関の構成と同じである。
【０１３４】
次に図１７に示されている内燃機関において吸気行程中に燃焼室内に吸入される空気の量、すなわち筒内流入空気量の算出方法についてその概要を説明する。
【０１３５】
本実施形態の筒内流入空気量算出装置は図１８の機能ブロック図に示されているように電子制御スロットル弁モデルＭ１と、スロットルモデルＭ２と、吸気弁モデルＭ３と、吸気管モデルＭ４と、吸気弁モデルＭ５と、コンプレッサモデルＭ６と、インタークーラモデルＭ７とを利用して筒内流入空気量を算出する。
【０１３６】
各モデルの機能を簡単に説明すると電子制御スロットル弁モデルＭ１は図１〜図１６を参照して説明した実施形態（以下「第１実施形態」という）の電子制御スロットル弁モデルＭ１と同じモデルである。またスロットルモデルＭ２はスロットル弁通過空気流量を算出するモデルであって第１実施形態のスロットルモデルＭ２と同様のモデルであり、吸気弁モデルＭ３は吸気弁通過空気流量を算出するモデルであって第１実施形態の吸気弁モデルＭ３と同様のモデルであり、吸気管モデルＭ４は吸気管圧力および吸気管温度を算出するモデルであって第１実施形態の吸気管モデルＭ４と同様のモデルであり、吸気弁モデルＭ５は筒内流入空気量を算出するモデルであって第１実施形態の吸気弁モデルＭ５と同様のモデルである。
【０１３７】
さらにコンプレッサモデルＭ６はコンプレッサ９１ａから流出する空気の流量（以下「コンプレッサ流出空気流量」という）を算出するモデルであり、インタークーラモデルＭ７はインタークーラ４５内の空気の圧力（以下「インタークーラ圧力」という）およびインタークーラ４５内の空気の温度（以下「インタークーラ温度」という）を算出するモデルである。
【０１３８】
次に図１７に示されている内燃機関における筒内流入空気量の算出方法についてその詳細を各モデルの詳細を共に説明する。なお電子制御スロットル弁モデルＭ１は第１実施形態の電子制御スロットル弁モデルＭ１と同じであるので説明は省略する。また以下に説明するスロットルモデルＭ２、吸気弁モデルＭ３、吸気管モデルＭ４、コンプレッサモデルＭ６、インタークーラモデルＭ７、および吸気弁モデルＭ５に従った演算は一連の演算として第１実施形態と同じく所定時間間隔ΔＴ２毎に実行される。
【０１３９】
まず本実施形態（以下「第２実施形態」ともいう）のスロットルモデルＭ２について説明する。第２実施形態のスロットルモデルＭ２は質量保存則、エネルギ保存則、運動量保存則、および気体の状態方程式等の物理法則を利用して導き出された以下のモデル式９およびモデル式１０に基づいてスロットル弁通過空気流量を算出するモデルである。
【数３】
【数４】
【０１４０】
上記モデル式９およびモデル式１０において、ｍｔは今回の当該スロットルモデルＭ２に従った演算（以下「モデル演算」という）によって算出されるべきスロットル弁通過空気流量であり、θはスロットル開度であり、Ｃ（θ）はスロットル開度θに対応する流量係数であり、Ａ（θ）はスロットル開度θに対応するスロットル流路面積であり、Ｐｍは吸気管モデルＭ４に従った演算（詳細は後述）によって算出される吸気管圧力であり、Ｒは気体定数であり、κは空気の比熱比である。また、ＰｉはインタークーラモデルＭ７に従った演算（詳細は後述）によって算出されるインタークーラ圧力、すなわちインタークーラ４５内の空気の圧力であり、ＴｉはインタークーラモデルＭ７に従った演算（詳細は後述）によって算出されるインタークーラ温度、すなわちインタークーラ４５内の空気の温度である。なお本実施形態でもκは一定値としている。
【０１４１】
また上記モデル式９の積Ｃ（θ）・Ａ（θ）は電子制御スロットル弁モデルＭ１に従った演算によって算出される予測スロットル開度θｅに基づいて図５に示されているマップＭｃａから求められる。また値Φ（Ｐｍ／Ｐｉ）はインタークーラモデルＭ７に従った演算（詳細は後述）によって算出されるインタークーラ圧力Ｐｉに対する吸気管圧力Ｐｍの比（以下「圧力比」という）Ｐｍ／Ｐｉと予測スロットル開度θｅとに基づいて図１９に示されているマップＭΦから求められる。
【０１４２】
次に第２実施形態の吸気弁モデルＭ３について説明する。第２実施形態の吸気弁モデルＭ３は経験則を利用して導き出された以下のモデル式１１に基づいて筒内流入空気流量を算出するモデルである。
ｍｃ＝（Ｔｉ／Ｔｍ）・（ｃ・Ｐｍ−ｄ） …（１１）
【０１４３】
上記モデル式１１において、ｍｃは今回の当該吸気弁モデルＭ３に従った演算（以下「モデル演算」という）によって算出されるべき筒内流入空気流量であり、Ｔｍは吸気管モデルＭ４に従った演算（詳細は後述）によって算出される吸気管温度であり、ｃは機関回転数と吸気弁開閉タイミングとに対応する比例係数であり、ｄは排気行程において燃焼室２５から排気通路に排出されずに燃焼室２５内に残る既燃ガスの量に対応する値であって機関回転数と吸気弁開閉タイミングとに対応する値であり、ＴｉはインタークーラモデルＭ７に従った演算（詳細は後述）によって算出されるインタークーラ温度である。
【０１４４】
なお比例係数ｃは機関回転数ＮＥと吸気弁開閉タイミングＶＴとに基づいて図７に示されているマップＭｃから求められる。一方、値ｄは機関回転数ＮＥと吸気弁開閉タイミングＶＴとに基づいて図８に示されているマップＭｄから求められる。
【０１４５】
次にコンプレッサモデルＭ６について説明する。コンプレッサモデルＭ６はコンプレッサ流出空気流量、すなわちコンプレッサ４５から流出する空気の流量を算出するモデルである。
【０１４６】
ところでコンプレッサ流出空気流量はインタークーラ圧力と吸気圧力（第２実施形態における吸気圧力はコンプレッサ４５上流の吸気ダクト４３内の空気の圧力をいう）との比とコンプレッサ回転数とに基づいて経験的に推定することができる。すなわちコンプレッサ流出空気流量ｍｃｍとインタークーラ圧力Ｐｉを吸気圧力Ｐａで除した値（以下「圧力比」という）Ｐｉ／Ｐａとコンプレッサ回転数ＮＣとの間には図２０に示されているような関係があり、コンプレッサ流出空気流量ｍｃｍは値Ｐｉ／Ｐａが大きいほど少なく、コンプレッサ回転数Ｎｃが大きいほど多い。そしてコンプレッサ流出空気流量は圧力比とコンプレッサ回転数ＮＣとに基づいた値として実験等によって予め求めておくことができる。そこで第２実施形態では圧力比Ｐｉ／Ｐａと、コンプレッサ回転数ＮＣと、コンプレッサ流出空気流量ｍｃｍとの関係を規定するマップＭｍｃｍを求めてＲＯＭ７２に図２１に示されているような形で予め記憶させておく。そしてコンプレッサモデルＭ６は値Ｐｉ／Ｐａとコンプレッサ回転数ＮＣとに基づいて上記マップＭｍｃｍからコンプレッサ流出空気流量ｍｃｍを算出する。
【０１４７】
次にインタークーラモデルＭ７について説明する。インタークーラモデルＭ７は質量保存則およびエネルギ保存則を利用して導き出された以下のモデル式１２およびモデル式１３に基づいて今回の当該インタークーラモデルＭ７に従った演算の実行（以下「モデル演算」という）時点のインタークーラ圧力およびインタークーラ温度を算出するモデルである。
【０１４８】
ｄ（Ｐｉ／Ｔｉ）／ｄｔ＝（Ｒ／Ｖｉ）・（ｍｃｍ−ｍｔ） …（１２）
ｄＰｉ／ｄｔ＝κ・（Ｒ／Ｖｉ）・（ｍｃｍ・Ｔａ−ｍｔ・Ｔｉ）
＋（κ−１）／Ｖｉ・（Ｅｃ−Ｋ・（Ｔｉ−Ｔａ）） …（１３）
【０１４９】
上記モデル式１２およびモデル式１３において、Ｐｉは今回のモデル演算によって算出されるべきインタークーラ圧力であり、Ｔｉは今回のモデル演算によって算出されるべきインタークーラ温度であり、Ｖｉはコンプレッサ９１ａの吐出口とスロットル弁４６との間の吸気通路の容積であり、ｍｃｍはコンプレッサモデルＭ６に従った演算によって算出される今回のモデル演算時点のコンプレッサ流出空気流量であり、Ｅｃはコンプレッサ９１ａによって圧縮されることによって空気に与えられたエネルギ（算出方法は後述）であり、ｍｔはスロットルモデルＭ２に従った演算によって算出される今回のモデル演算時点のスロットル弁通過空気流量であり、Ｔａは今回のモデル演算時点の吸気温度であり、Ｒは気体定数であり、κは空気の比熱比であり、Ｋは係数（詳細は後述）である。
【０１５０】
ここで上記モデル式１２およびモデル式１３の導出方法について説明する。コンプレッサ９１ａとスロットル弁４６ｔの間の吸気通路の部分をインタークーラ部と称し、該インタークーラ部内の空気の総量を総空気量Ｍとしたとき、総空気量Ｍの単位時間当たりの変化量ｄＭ／ｄｔはインタークーラ部に流入する空気の流量に相当するコンプレッサ流出空気流量ｍｃｍとインタークーラ部から流出する空気の流量に相当するスロットル弁通過空気流量ｍｔとの差であるので質量保存則に基づいて以下の式１４が成立する。
ｄＭ／ｄｔ＝ｍｃｍ−ｍｔ …（１４）
【０１５１】
またインタークーラ部内の空気に関して状態方程式に基づいて次式１５が成立する。
Ｐｉ・Ｖｉ＝Ｍ・Ｒ・Ｔｉ …（１５）
【０１５２】
ここで上式１４を上式１５に代入して総空気量Ｍを消去し、インタークーラ部の容積Ｖｉが一定であることを考慮すれば上記モデル式１２が得られる。
【０１５３】
一方、インタークーラ部内の空気のエネルギの変化量をインタークーラ内エネルギ変化量Ｅｉとし、コンプレッサ９１ａによって圧縮される前の空気のエネルギを圧縮前空気エネルギＥａとし、コンプレッサ９１ａによって圧縮されることによって空気に与えられるエネルギをコンプレッサ付与エネルギＥｃとし、インタークーラ４５の壁から外部に放出される空気のエネルギを放熱空気エネルギＥｄとし、インタークーラ部から流出する空気のエネルギを流出空気エネルギＥｔとしたとき、インタークーラ部内の空気に関してエネルギ保存則から次式１６が成立する。
Ｅｉ＝Ｅａ＋Ｅｃ−Ｅｄ−Ｅｔ …（１６）
【０１５４】
インタークーラ内エネルギ変化量Ｅｉはインタークーラ部に流入する空気のエネルギ、すなわち圧縮前空気エネルギＥａとコンプレッサ付与エネルギＥｃとの和から放熱空気エネルギＥｄと流出空気エネルギＥｔとを差し引いた値に等しい。
【０１５５】
そしてこれらエネルギのうち圧縮前空気エネルギＥａおよび流出空気エネルギＥｔはそれぞれ次式１７および次式１８に従って算出可能である。
Ｅａ＝Ｃｐ・ｍｃｍ・Ｔａ …（１７）
Ｅｔ＝Ｃｐ・ｍｔ・Ｔｉ …（１８）
【０１５６】
上式１７〜１９において、Ｃｐは空気の定圧比熱であり、ｍｃｍはコンプレッサ流出空気流量であり、Ｔａは吸気温度であり、ｍｔはスロットル通過空気流量であり、Ｔｉはインタークーラ温度である。
【０１５７】
またコンプレッサ付与エネルギＥｃは次式１９に従って算出可能である。
【数５】
【０１５８】
上式１９において、Ｃｐは空気の定圧比熱であり、ｍｃｍはコンプレッサ流出空気流量であり、Ｔａは吸気温度であり、Ｐｉはインタークーラ圧力であり、Ｐａは吸気圧力であり、ηはコンプレッサ効率である。
【０１５９】
すなわちコンプレッサ９１ａに流入する空気の流量をコンプレッサ流入空気流量ｍｃｉとし、コンプレッサに流入する空気の温度をコンプレッサ流入空気温度Ｔｃｉとし、コンプレッサから流出する空気の流量をコンプレッサ流出空気流量ｍｃｏとし、コンプレッサから流出する空気の温度をコンプレッサ流出空気温度Ｔｃｏとしたとき、コンプレッサに流入する空気のエネルギＥｃｉおよびコンプレッサから流出する空気のエネルギＥｃｏはそれぞれ次式２０および次式２１で表される。
Ｅｃｉ＝Ｃｐ・ｍｃｉ・Ｔｃｉ …（２０）
Ｅｃｏ＝Ｃｐ・ｍｃｏ・Ｔｃｏ …（２１）
【０１６０】
ここでコンプレッサに流入するエネルギＥｃｉとコンプレッサ付与エネルギＥｃとの和はコンプレッサから流出する空気のエネルギＥｃｏに等しいことからエネルギ保存則に基づいて上式２０および上式２１を利用して次式２２が成立する。
Ｃｐ・ｍｃｉ・Ｔｃｉ＋Ｅｃ＝Ｃｐ・ｍｃｏ・Ｔｃｏ …（２２）
【０１６１】
ここでコンプレッサに流入する空気の流量はコンプレッサから流出する空気の流量に等しいことを考慮して上式２２を変形すれば次式２３が得られる。
Ｅｃ＝Ｃｐ・ｍｃｏ・（Ｔｃｏ−Ｔｃｉ） …（２３）
【０１６２】
一方、コンプレッサ効率ηは次式２４によって表される。
【数６】
【０１６３】
上式２４において、Ｔｃｉはコンプレッサに流入する空気の温度であり、Ｐｉｏはコンプレッサから流出する空気の圧力であり、Ｐｉはインタークーラ圧力であり、Ｔｉｏは
コンプレッサから流出する空気の温度であり、κは空気の比熱比である。
【０１６４】
上式２４を上式２２に代入して変形すれば次式２５が得られる。
【数７】
【０１６５】
ここでコンプレッサに流入する空気の圧力Ｐｃｉおよび温度Ｔｃｉはそれぞれ吸気圧力Ｐａおよび吸気温度Ｔａに等しいと言える。またコンプレッサから流出する空気の圧力Ｐｃｏはインタークーラ圧力Ｐｉに等しいと言える。さらにコンプレッサから流出する空気の流量ｍｃｏはコンプレッサ流出空気流量ｍｃｍである。したがってこれらを考慮して上式２５を変形すれば上式１９が得られる。
【０１６６】
なおコンプレッサ流出空気流量とコンプレッサ回転数とコンプレッサ効率との間には図２２に示されているような関係がある。すなわちコンプレッサ効率ηはコンプレッサ回転数が一定であればコンプレッサ流出空気流量が或る一定の流量になるまではコンプレッサ流出空気流量が多いほど大きく、コンプレッサ流出空気流量が或る一定の流量を超えるとコンプレッサ流出空気流量が多いほど小さい。すなわちコンプレッサ効率ηはコンプレッサ流出空気流量が或る一定の流量になるところでピークとなる。またコンプレッサ効率ηのピークはコンプレッサ流出空気流量が多いほど大きく、またコンプレッサ効率ηがピークとなるコンプレッサ流出空気流量はコンプレッサ回転数が大きくなるほど多い。そしてコンプレッサ効率はコンプレッサ流出空気流量とコンプレッサ回転数とに基づいた値として実験等によって予め求めておくことができる。そこで本実施形態ではコンプレッサ流出空気流量ｍｃｍとコンプレッサ回転数Ｎｃとコンプレッサ効率ηとの関係を規定するマップＭηを求めてＲＯＭ７２に図２３に示されているような形で予め記憶させておく。そしてインタークーラモデルＭ７はコンプレッサモデルＭ６に従った演算によって算出されるコンプレッサ流出空気流量ｍｃｍとコンプレッサ回転数Ｎｃとに基づいて上記マップＭηからコンプレッサ効率ηを求める。
【０１６７】
また以上の説明ではコンプレッサから空気に与えられるエネルギはコンプレッサに流入してから流出するまでの空気の温度上昇に寄与し、空気の運動への寄与は無視している。
【０１６８】
さらに放出空気エネルギＥｄは次式２６に従って算出可能である。
Ｅｄ＝Ｋ・（Ｔｉ−Ｔａ） …（２６）
【０１６９】
上式２６において、Ｋはインタークーラ４５の表面積とインタークーラ４５内の空気からインタークーラ４５の壁への熱伝達率との積に応じた係数であり、Ｔｉはインタークーラ温度であり、Ｔａは吸気温度である。
【０１７０】
すなわち放出空気エネルギＥｄは経験則に基づいてインタークーラ温度Ｔｉとインタークーラ４５の壁の温度Ｔｗとの差に比例する。ここでインタークーラ４５は内燃機関１０の外部の空気によって該インタークーラ内の空気を冷却することからインタークーラ４５の壁の温度Ｔｗは内燃機関１０の外部の温度に等しく、結果的には吸気温度Ｔａに等しいと言える。したがって放出空気エネルギＥｉはインタークーラ温度Ｔｉと吸気温度Ｔａとの差に比例する。このことから上式２６が成立する。
【０１７１】
そしてインタークーラ内エネルギ変化量Ｅｉは次式２７で表される。
Ｅｉ＝ｄ（Ｍ・Ｃｖ・Ｔｉ）／ｄｔ …（２７）
【０１７２】
上式２７において、Ｍは総空気量であり、Ｃｖは空気の定積比熱であり、Ｔｉはインタークーラ温度である。
【０１７３】
したがって上式１６〜上式２７から次式２８が得られる。
ｄ（Ｍ・Ｃｖ・Ｔｉ）／ｄｔ＝Ｃｐ・ｍｃｍ・Ｔａ＋Ｅｃ
−Ｋ・（Ｔｉ−Ｔａ）−Ｃｐ・ｍｔ・Ｔｉ …（２８）
【０１７４】
そして比熱比κが次式２９で表され、マイヤーの関係が次式３０で表されることからこれら式２９および式３０を用いて上式２８を変形すると上式１３が得られる。
κ＝Ｃｐ／Ｃｖ …（２９）
Ｃｐ＝Ｃｖ＋Ｒ …（３０）
【０１７５】
次に第２実施形態の吸気管モデルＭ４について説明する。第２実施形態の吸気管モデルＭ４は質量保存則およびエネルギ保存則を利用して導き出された以下のモデル式３１およびモデル式３２に基づいて吸気管圧力および吸気管温度を算出するモデルである。
ｄ（Ｐｍ／Ｔｍ）／ｄｔ＝（Ｒ／Ｖｍ）・（ｍｔ−ｍｃ） …（３１）
ｄＰｍ／ｄｔ＝κ・（Ｒ／Ｖｍ）・（ｍｔ・Ｔｉ−ｍｃ・Ｔｍ） …（３２）
【０１７６】
上記モデル式３１およびモデル式３２において、Ｐｍは今回のモデル演算によって算出されるべき吸気管圧力であり、Ｔｍは今回のモデル演算によって算出されるべき吸気管温度であり、Ｒは気体定数であり、Ｖｍはスロットル弁４６と吸気弁３２との間の吸気通路の容積であり、ｍｔはスロットルモデルＭ２に従った演算によって算出されるスロットル弁通過空気流量であり、ｍｃは吸気弁モデルＭ３に従った演算によって算出される筒内流入空気流量であり、ＴｉはインタークーラモデルＭ７に従った演算によって算出されるインタークーラ温度であり、κは空気の比熱比である。
【０１７７】
次に第２実施形態の吸気弁モデルＭ５について説明する。第２実施形態の吸気弁モデルＭ５は経験則を利用して導き出された以下のモデル式３３およびモデル式３４に基づいて筒内流入空気量を算出するモデルである。
ｍｃ＝（Ｔｉ／Ｔｍ）・（ｃ・Ｐｍ−ｄ） …（３３）
ＫＬfwd＝ｍｃ・Ｔint …（３４）
【０１７８】
上記モデル式３３およびモデル式３４において、ｍｃは今回の当該吸気弁モデルＭ５に従った演算（以下「モデル演算」という）によって算出されるべき筒内流入空気流量であり、Ｔｉはインタークーラ温度であり、Ｔｍは吸気管温度であり、ｃは機関回転数と吸気弁開閉タイミングとに対応する比例係数であり、ｄは排気行程において燃焼室２５から排気通路に排出されずに燃焼室２５内に残る既燃ガスの量に対応する値であって機関回転数と吸気弁開閉タイミングとに対応する値であり、ＫＬfwdは今回のモデル演算によって算出されるべき筒内流入空気量であり、Ｔintは吸気弁３２が開弁してから閉弁するまでの時間である。
【０１７９】
なお比例定数ｃは吸気弁モデルＭ３に関連して説明した比例係数ｃと同じものであり、吸気弁モデルＭ３と同様に機関回転数ＮＥと吸気弁開閉タイミングＶＴとに基づいて上記マップＭｃ（図７参照）から求められる。また値ｄも吸気弁モデルＭ３に関連して説明した値ｄと同じものであり、吸気弁モデルＭ３と同様に機関回転数ＮＥと吸気弁開閉タイミングＶＴとに基づいて上記マップＭｄ（図８参照）から求められる。
【０１８０】
ところで上述したようにしてコンプレッサ流出空気流量が算出される場合、該コンプレッサ流出空気流量を算出する演算が開始されてから該演算が完了するまでには一定の時間を要する。またコンプレッサ流出空気流量を算出する演算が完了してから該算出されたコンプレッサ流出空気流量を使用して算出される筒内流入空気量が実際に内燃機関の運転の制御に利用されるまでに一定の時間を要する場合もある。ここでコンプレッサ流出空気流量を算出する演算の開始後の短い期間におけるコンプレッサ流出空気流量の変化量が比較的小さい場合には算出されるコンプレッサ流出空気流量は該コンプレッサ流出空気流量を利用して算出される筒内流入空気量が内燃機関の運転の制御に利用されるときの実際のコンプレッサ流出空気流量に一致しており、この場合、該コンプレッサ流出空気流量を利用して算出される筒内流入空気量もそれが内燃機関の運転の制御に利用されるときの実際の筒内流入空気量に一致していると言える。しかしながら筒内流入空気量を算出する演算の開始後の短い期間におけるコンプレッサ流出空気流量の変化量が比較的大きい場合には算出されたコンプレッサ流出空気流量を利用して算出される筒内流入空気量が内燃機関の運転の制御に利用されるときには実際のコンプレッサ流出空気流量は該コンプレッサ流出空気流量を算出する演算が開始されたときに比べて大きく変化していることになる。そしてこの場合、上述したようにして算出されるコンプレッサ流出空気流量は該コンプレッサ流出空気流量を利用して算出される筒内流入空気量が内燃機関の運転の制御に利用されるときの実際のコンプレッサ流出空気流量に一致しているとは言えず、したがって該コンプレッサ流出空気流量を利用して算出される筒内流入空気量もそれが内燃機関の運転の制御に利用されるときの実際の筒内流入空気量に一致しているとは言えない。
【０１８１】
そこで第２実施形態では上述したようにして算出されるコンプレッサ流出空気流量が該コンプレッサ流出空気流量を利用して算出される筒内流入空気量が内燃機関の運転の制御に利用されるときの実際のコンプレッサ流出空気流量に一致していると言えないと筒内流入空気量を算出する演算の実行時に判断された場合には該演算によって算出される筒内流入空気量がそれが内燃機関の運転の制御に利用されるときの実際の筒内流入空気量に一致するようにコンプレッサモデルＭ６に従った演算によって算出されるコンプレッサ流出空気流量を補正する。
【０１８２】
すなわち筒内流入空気量演算（すなわち筒内流入空気量を算出する演算）の開始時における目標スロットル開度と実際のスロットル開度との差が予め定められた開度差よりも大きいときには実際のスロットル開度を目標スロットル開度にするためにスロットル開度が比較的大きく変化しているときであると言える。そこで本実施形態では筒内流入空気量演算が開始されたときに目標スロットル開度と実際のスロットル開度（本実施形態では予測スロットル開度）との差を算出し、該差が予め定められた開度差よりも大きいときにはコンプレッサモデルＭ５に従った演算によって算出されるコンプレッサ流出空気流量を以下のようにして補正し、結果的に該コンプレッサ流出空気流量を利用して算出される筒内流入空気量を補正する。
【０１８３】
すなわち上記モデルＭ２〜Ｍ７に従った筒内流入空気量演算（以下「モデル演算」ともいう）の開始時に予測スロットル開度と目標スロットル開度との差が比較的大きいときにはモデル演算の開始後の短い期間におけるスロットル開度の変化量が大きいと推察される。そしてスロットル開度の変化量が大きい場合にはスロットル弁通過空気流量の変化量も大きく、したがってコンプレッサ流出空気流量の変化量も大きいと言える。こうした理由から本実施形態では予測スロットル開度と目標スロットル開度との差が予め定められた開度差よりも大きいときにはコンプレッサ流出空気流量の変化量が予め定められた変化量よりも大きく、したがって筒内流入空気量の変化量も予め定められた変化量よりも大きいと判断し、コンプレッサモデルＭ６に従った演算によって算出されるコンプレッサ流出空気流量を補正する。
【０１８４】
すなわちインタークーラ圧力Ｐｉとコンプレッサ回転数ＮＣとコンプレッサ流出空気流量ｍｃｍとの間には図２４に示されているような関係がある。すなわちコンプレッサ回転数ＮＣが一定であればインタークーラ圧力Ｐｉが大きいほどコンプレッサ流出空気流量ｍｃｍが少なく、インタークーラ圧力Ｐｉが一定であればコンプレッサ回転数ＮＣが大きいほどコンプレッサ流出空気流量は多い。ここで図２４から判るように各コンプレッサ回転数に対応するインタークーラ圧力とコンプレッサ流出空気流量との関係を示す曲線において或る特定のインタークーラ圧力に対応する該曲線上の点における傾きにインタークーラ圧力の変化量を掛ければコンプレッサ流出空気流量の変化量が求められる。そこで本実施形態ではコンプレッサ回転数ＮＣとインタークーラ圧力Ｐｉとこれらに対応する傾きｄｍｃｍとの関係を規定するマップＭｄｍｃｍを求めてＲＯＭ７２に図２５に示されているような形で予め記憶させておく。そしてコンプレッサ流出空気流量の変化量が予め定められた変化量よりも大きいと判断されたときにはコンプレッサ回転数ＮＣとインタークーラ圧力Ｐｉとに基づいて上記マップＭｄｍｃｍから傾きｄｍｃｍを求める。そして今回のモデル演算時点のインタークーラ圧力Ｐｉ(k)と前回のモデル演算時点のインタークーラ圧力Ｐｉ(k-1)との差ΔＰｉ(k)（＝Ｐｉ(k)−Ｐｉ(k-1)）を算出し、該算出された差ΔＰｉ(k)を上記傾きｄｍｃｍに掛けることによってコンプレッサ流出空気流量に対する補正量Δｍｃｍ(k)を算出する。ここで算出される差Δｍｃｍ(k)は今回のモデル演算の開始時点から次回のモデル演算の開始時点までに変化するであろうコンプレッサ流出空気流量の変化量に相当する。したがってこの差Δｍｃｍ(k)を、今回のモデル演算によって算出されるコンプレッサ流出空気流量ｍｃｍ(k)に加算すれば斯くして得られるコンプレッサ流出空気流量は次回のモデル演算の開始時点の実際のコンプレッサ流出空気流量に一致しているか或いはそれに近いと言える。
【０１８５】
そこで本実施形態では上述したようにして算出される補正量Δｍｃｍを今回のモデル演算によって算出されるコンプレッサ流出空気流量ｍｃｍに加算する補正を行う。
【０１８６】
これによれば前回のモデル演算によって算出されたインタークーラ圧力よりも今回のモデル演算によって算出されるインタークーラ圧力のほうが高ければ上記差ΔＰｉは正の値をとり、上記傾きｄｍｃｍが負の値であることから上記補正量Δｍｃｍが負の値をとるので補正後のコンプレッサ流出空気流量は補正前のコンプレッサ流出空気流量よりも上記補正量Δｍｃｍだけ小さくなる。そして斯くして補正されたコンプレッサ流出空気流量がインタークーラモデルＭ７に従った演算に使用されることになり、結果的に今回のモデル演算によって算出される筒内流入空気量は補正前のコンプレッサ流出空気流量を使用した場合に算出される筒内流入空気量よりも小さくなる。
【０１８７】
一方、前回のモデル演算によって算出されたインタークーラ圧力よりも今回のモデル演算によって算出されるインタークーラ圧力のほうが低ければ上記差ΔＰｉは負の値をとり、上記傾きが負の値であることから上記補正量Δｍｃｍが正の値をとるので補正後のコンプレッサ流出空気流量は補正前のコンプレッサ流出空気流量よりも上記補正量Δｍｃｍだけ大きくなる。そして斯くして補正されたコンプレッサ流出空気流量がインタークーラモデルＭ７に従った演算に使用されることになり、結果的に今回のモデル演算によって算出される筒内流入空気量は補正前のコンプレッサ流出空気流量を使用した場合に算出される筒内流入空気量よりも大きくなる。
【０１８８】
このようにコンプレッサ流出空気流量を補正すればモデル演算によって最終的に得られる筒内流入空気量はそれが内燃機関の運転の制御に使用される時点の実際の筒内流入空気量に一致しているか或いは少なくとも補正されていない場合に算出される筒内流入空気量よりも実際の筒内流入空気量に近くなる。
【０１８９】
なお上述した例ではコンプレッサ流出空気流量の変化量が予め定められた変化量よりも大きいか否かの判断を予測スロットル開度と目標スロットル開度との差に基づいて行っているがこれに代えて或いはこれに加えて第１実施形態に関連して説明したように吸気管圧力の変化量に基づいて行ってもよい。
【０１９０】
またコンプレッサ流出空気流量の変化量が予め定められた変化量よりも大きいか否かの判断として上述した判断に代えて或いはこれに加えて第１実施形態に関連して説明した吸気圧力Ｐａに対する吸気管圧力Ｐｍの比Ｐｍ／Ｐａを利用した判断と同様の判断を採用してもよい。すなわちインタークーラ圧力Ｐｉに対する吸気管圧力Ｐｍの比Ｐｍ／Ｐｉとスロットル弁通過空気流量ｍｔとの関係との関係は図２６に示されているような関係にある。すなわちスロットル開度θが一定であって圧力比Ｐｍ／Ｐｉが特定の圧力比Ｒｓよりもちいさい場合、圧力比に係わらずスロットル弁通過空気流量は一定である。一方、スロットル開度が一定であって圧力比が特定の圧力比Ｒｓよりも大きい場合、圧力比が大きいほどスロットル弁通過空気流量はちいさい。また圧力比が一定である場合にはスロットル開度が大きいほどスロットル弁通過空気流量は大きい。
【０１９１】
したがって圧力比Ｐｍ／Ｐｉが特定の圧力比Ｒｓを越えて大きくなったときにはスロットル開度θが一定であってもスロットル弁通過空気流量ｍｔが大きく変化することになる。また圧力比が上記特定の圧力比よりも大きい領域において大きくなったときにもスロットル開度が一定であってもスロットル弁通過空気流量が大きく変化する。逆に圧力比が上記特定の圧力比を越えて小さくなったときにもスロットル開度が一定であってもスロットル弁通過空気流量が大きく変化し、圧力比が上記特定の圧力比よりも大きい領域において小さくなったときにもスロットル開度が一定であってもスロットル弁通過空気流量が大きく変化する。
【０１９２】
一般的にスロットル弁通過空気流量が大きく変化するときにはコンプレッサ流出空気流量も大きく変化すると言える。そこで前回のモデル演算時点から今回のモデル演算時点までの間に圧力比Ｐｍ／Ｐｉが上記特定の圧力比Ｒｓを越えて大きくなったとき或いは上記特定の圧力比よりも大きい領域において大きくなったとき或いは上記特定の圧力比を越えて小さくなったとき或いは上記特定の圧力比よりも大きい領域において小さくなったときにはスロットル開度θが一定であっても今回のモデル演算の開始後の短い期間内にスロットル弁通過空気流量ｍｔが大きく変化し、したがってコンプレッサ流入空気流量も大きく変化し、したがって筒内流入空気量も大きく変化すると判断するようにしてもよい。そしてコンプレッサ流入空気流量が大きく変化すると判断されたときには上述したようにしてコンプレッサ流入空気流量を補正することによって筒内流入空気流量を補正する。
【０１９３】
またコンプレッサ流出空気流量の変化量が予め定められた変化量よりも大きいか否かの判断として上述した判断に代えて或いはこれに加えてコンプレッサ回転数に基づいた判断を採用してもよい。すなわちコンプレッサ回転数の変化量が大きいときにはコンプレッサ流出空気流量の変化量も大きいと言える。そこで前回のモデル演算時点のコンプレッサ回転数ＮＣ(k-1)と今回のモデル演算時点のコンプレッサ回転数ＮＣ(k)との差ΔＮＣ(k)（＝ＮＣ(k)−ＮＣ(k-1)）の絶対値が予め定められた回転数差ΔＮＣｓよりも大きいときにコンプレッサ流出空気流量の変化量が大きいと判断してもよい。
【０１９４】
またコンプレッサ流出空気流量の変化量が予め定められた変化量よりも大きいか否かの判断として上述した判断に代えて或いはこれに加えて以下の判断を採用してもよい。すなわち前回のモデル演算時点のインタークーラ圧力に対する今回のモデル演算時点のインタークーラ圧力の差ΔＰｉを算出し、この差ΔＰｉを今回のモデル演算時点のインタークーラ圧力に加算したものを暫定インタークーラ圧力として算出する。この暫定インタークーラ圧力は次回のモデル演算時点にとりうるであろうインタークーラ圧力に相当する。さらに前回のモデル演算時点のコンプレッサ回転数に対する今回のモデル演算時点のコンプレッサ回転数の差ΔＮＣを算出し、この差ΔＮＣを今回のモデル演算時点のコンプレッサ回転数に加算したものを暫定コンプレッサ回転数として算出する。この暫定コンプレッサ回転数は次回のモデル演算時点にとりうるであろうコンプレッサ回転数に相当する。
【０１９５】
ここで図３０を参照して説明すると今回のモデル演算時点のインタークーラ圧力が圧力Ｐｉ１であり、今回のモデル演算時点のコンプレッサ回転数がＮＣ１であるとすればコンプレッサ流出空気流量は流量ｍｃｍ１である。ここで次回のモデル演算時点のインタークーラ圧力が上記暫定インタークーラ圧力Ｐｉ２であるとした場合、コンプレッサ回転数が回転数ＮＣ２であればコンプレッサ流出空気流量は今回のモデル演算時点のコンプレッサ流出空気流量ｍｃｍ１と同じ流量となる。したがって上記暫定コンプレッサ回転数が回転数ＮＣ２であれば今回のモデル演算時点から次回のモデル演算時点までの間にコンプレッサ流出空気流量は変化しないか少なくとも大きくは変化しない。一方、暫定コンプレッサ回転数が回転数ＮＣ２よりも大きい回転数ＮＣ３であればコンプレッサ流出空気流量は流量ｍｃｍ２まで大きくなるので今回のモデル演算時点から次回のモデル演算時点まので間に大きく変化することになる。逆に、暫定コンプレッサ回転数が回転数ＮＣ２よりも小さい回転数であってもコンプレッサ流出空気流量は今回のモデル演算時点から次回のモデル演算時点までの間に大きく変化することになる。
【０１９６】
そこで上述したようにして暫定インタークーラ圧力と暫定コンプレッサ回転数とを算出し、インタークーラ圧力が暫定インタークーラ圧力になった場合であってもコンプレッサ流出空気流量が今回のモデル演算時点の流量と等しくなるコンプレッサ回転数を基準コンプレッサ回転数として求める。そしてこの基準コンプレッサ回転数と暫定コンプレッサ回転数との差が予め定められた回転数差よりも大きいときにコンプレッサ流出空気流量の変化量が予め定められた変化量よりも大きくなると判断するようにしてもよい。
【０１９７】
なおこの判断を採用した場合、基準コンプレッサ回転数よりも暫定コンプレッサ回転数のほうが大きければコンプレッサ流出空気流量が大きくなるように該コンプレッサ流出空気流量を補正する。一方、基準コンプレッサ回転数よりも暫定コンプレッサ回転数のほうが小さければコンプレッサ流出空気流量が小さくなるように該コンプレッサ流出空気流量を補正する。
【０１９８】
またコンプレッサ流出空気流量の変化量が予め定められた変化量よりも大きいか否かの判断として上述した判断に代えて或いはこれに加えて以下の判断を採用してもよい。すなわちコンプレッサ９１ａは排気タービン９１ｂが排気ガスによって回転せしめられることによって回転せしめられる。したがって排気タービン９１ｂが排気ガスから受けるエネルギとコンプレッサ９１ａが空気に与えるエネルギとが等しければコンプレッサ回転数は変化しない。しかしながら排気タービン９１ｂが排気ガスから受けるエネルギよりもコンプレッサ９１ａが空気に与えるエネルギのほうが小さければコンプレッサ回転数は大きくなり、逆に排気タービン９１ｂが排気ガスから受けるエネルギよりもコンプレッサ９１ａが空気に与えるエネルギのほうが大きければコンプレッサ回転数は小さくなる。
【０１９９】
そこで排気タービン９１ｂが排気ガスから受けるエネルギとコンプレッサ９１ａが空気に与えるエネルギとの差の絶対値が予め定められたエネルギ差よりも大きいときにコンプレッサ流出空気流量の変化量が予め定められた変化量よりも大きいと判断するようにしてもよい。
【０２００】
なおこの判断を採用した場合、排気タービン９１ｂが排気ガスから受けるエネルギよりもコンプレッサ９１ａが空気に与えるエネルギのほうが小さければコンプレッサ流出空気流量が大きくなるように該コンプレッサ流出空気流量を補正する。一方、排気タービン９１ｂが排気ガスから受けるエネルギよりもコンプレッサ９１ａが空気に与えるエネルギのほうが大きければコンプレッサ流出空気流量が小さくなるように該コンプレッサ流出空気流量を補正する。
【０２０１】
また上述した例ではコンプレッサ流出空気流量に対する補正量として前回のモデル演算によって算出されたインタークーラ圧力と今回のモデル演算によって算出されるインタークーラ圧力との差を利用しているがこれに代えて以下のように算出される値をコンプレッサ流出空気流量に対する補正量として使用してもよい。すなわち今回のモデル演算によって算出される補正前のコンプレッサ流出空気流量ｍｃｍ(k)と前回のモデル演算によって算出されたコンプレッサ流出空気流量ｍｃｍ(k-1)との差Δｍｃｍ(k)（＝ｍｃｍ(k)−ｍｃｍ(k-1)）を算出する。ここで算出される差Δｍｃｍ(k)は今回のモデル演算の開始時点から次回のモデル演算の開始時点までに変化するであろうコンプレッサ流出空気流量の変化量に相当すると考えられる。したがってこの差Δｍｃｍ(k)を、今回のモデル演算によって算出されるコンプレッサ流出空気流量ｍｃｍ(k)に加算すれば斯くして得られるコンプレッサ流出空気流量は少なくとも次回のモデル演算の開始時点の実際のコンプレッサ流出空気流量に一致していると言える。
【０２０２】
そこでこの例では上述したようにして算出された差Δｍｃｍ(k)を今回のモデル演算によって算出されるコンプレッサ流出空気流量に加算する補正を行う。
【０２０３】
これによれば前回のモデル演算によって算出されたコンプレッサ流出空気流量に比べて今回のモデル演算によって算出される補正前のコンプレッサ流出空気流量のほうが大きければ上記差Δｍｃｍは正の値をとるので補正後のコンプレッサ流出空気流量は補正前のコンプレッサ流出空気流量よりも上記差ｍｃｍだけ大きくなる。そして斯くして補正されたコンプレッサ流出空気流量がインタークーラモデルＭ７に従った演算に使用されることになり、結果的に今回のモデル演算によって算出される筒内流入空気量は補正前のコンプレッサ流出空気流量を使用した場合に算出される筒内流入空気量よりも大きくなる。
【０２０４】
一方、前回のモデル演算によって算出されたコンプレッサ流出空気流量に比べて今回のモデル演算によって算出される補正前のコンプレッサ流出空気流量のほうが小さければ上記差ｍｃｍ(k)は負の値をとるので補正後のコンプレッサ流出空気流量は補正前のコンプレッサ流出空気流量よりも上記差ｍｃｍ(k)だけ小さくなる。そして斯くして補正されたコンプレッサ流出空気流量がインタークーラモデルＭ７に従った演算に使用されることになり、結果的に今回のモデル演算によって算出される筒内流入空気量は補正前のコンプレッサ流出空気流量を使用した場合に算出される筒内流入空気量よりも小さくなる。
【０２０５】
このようにコンプレッサ流出空気流量を補正してもモデル演算によって最終的に得られる筒内流入空気量は該筒内流入空気量が内燃機関の運転の制御に使用される時点の実際の筒内流入空気量に一致しているか或いは少なくとも補正されていない場合に算出される筒内流入空気量よりも実際の筒内流入空気量に近くなる。
【０２０６】
なお第１実施形態における筒内流入空気量に対する補正方法を第２実施形態における筒内流入空気量に対する補正に適用してもよい。この場合、第１実施形態において吸気圧力Ｐａを使用している部分はインタークーラ圧力Ｐｉを使用し、吸気温度Ｔａを使用している部分はインタークーラ温度Ｔｉを使用する。
【０２０７】
次に第２実施形態に従って筒内流入空気量を算出するルーチンの一例を説明する。このルーチンの例は図２７および図２８に示されている。なお電子制御スロットル弁モデルＭ１に従った演算ルーチンは図１３に示されているルーチンと同じであるのでその説明は省略する。
【０２０８】
図２７および図２８に示されているルーチンは上記モデルＭ２〜Ｍ７に従った演算を実行するルーチンであり、上記所定時間間隔ΔＴ２毎に実行される。このルーチンが開始されると始めにステップ３０１において図１３のルーチンの実行によってＲＯＭ７２に格納されている目標スロットル開度θｔのうち時間的に今回のモデル演算時点よりも後の時点であって該目標演算時点に最も近い時点の目標スロットル開度θｔが今回のモデル演算に使用する目標スロットル開度θｔ(k-1)として読み込まれる。次いでステップ３０２において同じく図１３のルーチンの実行によってＲＯＭ７２に格納されている予測スロットル開度θｅのうち時間的に今回のモデル演算時点よりも後の時点であって該演算時点に最も近い時点の予測スロットル開度θｅが今回のモデル演算に使用する予測スロットル開度θｅ(k-1)として読み込まれる。
【０２０９】
次いでルーチンはスロットルモデルＭ２に従った演算を実行するステップ３０３〜ステップ３０５に進む。ステップ３０３では上記ステップ３０２で読み込まれた予測スロットル開度θｅ(k-1)に基づいて上記マップＭｃａ（図５参照）から値Ｃ（θ）(k-1)・Ａ（θ）(k-1)が求められる。次いでステップ３０４において前回のモデル演算時点の吸気管圧力Ｐｍ(k-1)を前回のモデル演算時点のインタークーラ圧力Ｐｉ(k-1)で除した値Ｐｍ(k-1)／Ｐｉ(k-1)に基づいて上記マップＭΦ（図１９参照）から値Φ（Ｐｍ(k-1)／Ｐｉ(k-1)）が求められる。次いでステップ３０５において上記ステップ３０３において求められた値Ｃ（θ）(k-1)・Ａ（θ）(k-1)と、上記ステップ３０４において求められた値Φ（Ｐｍ(k-1)／Ｐｉ(k-1)）と、前回のモデル演算時点の吸気管圧力Ｐｍ(k-1)と、前回のモデル演算時点のインタークーラ温度Ｔｉ(k-1)とに基づいて上記モデル式９に従ってスロットル弁通過空気流量ｍｔ(k-1)が算出される。
【０２１０】
次いでルーチンは吸気弁モデルＭ３に従った演算を実行するステップ３０６〜ステップ３０８に進む。すなわちステップ３０６において今回のモデル演算時点の機関回転数ＮＥ(k-1)および吸気弁開閉タイミングＶＴ(k-1)に基づいて上記マップＭｃ（図７参照）から値ｃ(k-1)が求められる。次いでステップ３０７において今回のモデル演算時点の機関回転数ＮＥ(k-1)および吸気弁開閉タイミングＶＴ(k-1)に基づいて上記マップＭｄ（図８参照）から値ｄ(k-1)が求められる。次いでステップ３０８において上記ステップ３０６において求められた値ｃ(k-1)と、上記ステップ３０７において求められた値ｄ(k-1)と、前回のモデル演算時点のインタークーラ温度Ｔｉ(k-1)と、前回のモデル演算時点の吸気管温度Ｔｍ(k-1)と、前回のモデル演算時点の吸気管圧力Ｐｍ(k-1)とに基づいて上記モデル式１１に従って筒内流入空気流量ｍｃ(k-1)が算出される。
【０２１１】
次いで図２８のステップ３０９において上記ステップ３０１で読み込まれた目標スロットル開度θｔ(k-1)と上記ステップ３０２で読み込まれた予測スロットル開度θｅ(k-1)との差Δθ(k-1)の絶対値が予め定められた開度差Δθｓよりも大きい（｜Δθ(k-1)｜＞Δθｓ）か否かが判別される。ここで｜Δθ(k-1)｜＞Δθｓであると判別されたとき、すなわち今回のモデル演算時点から次回のモデル演算時点までの間にコンプレッサ流出空気流量が大きく変化すると判断されたときにはルーチンはコンプレッサモデルＭ５に従った演算と該演算によって算出されるコンプレッサ流出空気流量の補正とを行うステップ３１０〜ステップ３１２に進む。すなわちステップ３１０において前回のモデル演算時点のインタークーラ圧力Ｐｉ(k-1)に対する前回のモデル演算時点の吸気管圧力Ｐｍ(k-1)の圧力比Ｐｍ(k-1)／Ｐｉ(k-1)と前回のモデル演算時点のコンプレッサ回転数ＮＣ(k-1)とに基づいて上記マップＭｍｃｍ（図２１参照）からコンプレッサ流出空気流量ｍｃｍ(k-1)が求められる。次いでステップ３１１において前回のモデル演算時点のコンプレッサ回転数ＮＣ(k-1)と前回のモデル演算時点のインタークーラ圧力Ｐｉ(k-1)とに基づいて上記マップＭｍｃｍ（図２５参照）から傾きｄｍｃｍ(k-1)が求められる。次いでステップ３１２において今回のモデル演算時点のインタークーラ圧力Ｐｉ(k-1)と前回のモデル演算時点のインタークーラ圧力Ｐｉ(k-2)との差ΔＰｉ(k-1)（＝Ｐｉ(k-1)−Ｐｉ(k-2)）が算出される。次いでステップ３１３において上記ステップ３１２において算出された差ΔＰｉ(k-1)を上記ステップ３１１において求められた傾きｄｍｃｍ(k-1)に掛けることによってコンプレッサ流出空気流量に対する補正量Δｍｃｍ(k-1)が算出される。次いでステップ３１４において上記ステップ３１０において算出されたコンプレッサ流出空気流量ｍｃｍ(k-1)に上記ステップ３１３において算出された補正量Δｍｃｍ(k-1)が加算される補正が行われ、ルーチンはインタークーラモデルＭ７に従った演算を実行する図２９のステップ３１５に進む。したがってこれによればステップ３０９において今回のモデル演算時点から次回のモデル演算時点までの間にコンプレッサ流出空気流量が大きく変化すると判断されたときにはステップ３１５以降のモデル演算においては補正されたコンプレッサ流出空気流量が使用されることになり、結果的に今回のモデル演算によって算出される筒内流入空気量が補正された形となる。
【０２１２】
一方、ステップ３０９において｜Δθ(k-1)｜≦Δθｓであると判別されたとき、すなわち今回のモデル演算時点から次回のモデル演算時点までの間にコンプレッサ流出空気流量が大きくは変化しないと判断されたときにはルーチンはコンプレッサモデルＭ５に従った演算を実行するステップ３２２に進む。すなわちステップ３２２において前回のモデル演算時点のインタークーラ圧力Ｐｉ(k-1)に対する前回のモデル演算時点の吸気管圧力Ｐｍ(k-1)の圧力比Ｐｍ(k-1)／Ｐｉ(k-1)と前回のコンプレッサ回転数ＮＣ(k-1)とに基づいて上記マップＭｍｃｍ（図２１参照）からコンプレッサ流出空気流量ｍｃｍ(k-1)が求められ、ルーチンはインタークーラモデルＭ７に従った演算を実行する図２９のステップ３１５に進む。したがってこれによればステップ３０９において今回のモデル演算時点から次回のモデル演算時点までの間にコンプレッサ流出空気流量が大きくは変化しないと判断されたときにはステップ３１５以降のモデル演算においては補正されていないコンプレッサ流出空気流量が使用されることになり、結果的に今回のモデル演算によって算出される筒内流入空気量が補正されていない形となる。
【０２１３】
ステップ３１５では上記ステップ３１４または上記ステップ３２２において算出されたコンプレッサ流出空気流量ｍｃｍ(k-1)と、上記ステップ３０５において算出されたスロットル弁通過空気流量ｍｔ(k-1)と、前回のモデル演算時点の吸気温度Ｔａ(k-1)と、上式１９に従って算出されるコンプレッサ付与エネルギＥｃとに基づいて上記モデル式１２およびモデル式１３に従ってインタークーラ圧力Ｐｉ(k)とインタークーラ温度Ｔｉ(k)とが算出される。
【０２１４】
次いでルーチンは吸気管モデルＭ４に従った演算を実行する図２９のステップ３１３に進む。すなわちステップ３１３において上記ステップ３０５において算出されたスロットル弁通過空気流量ｍｔ(k-1)と、上記ステップ３０８において算出された筒内流入空気流量ｍｃ(k-1)と、今回のモデル演算時点のインタークーラ温度Ｔｉ(k-1)とに基づいて上記モデル式３１およびモデル式３２に従って吸気管圧力Ｐｍ(k)と吸気管温度Ｔｍ(k)とが算出される。
【０２１５】
次いでルーチンは吸気弁モデルＭ５に従った演算を実行するステップ３１７〜ステップ３２１に進む。すなわちステップ３１７において今回のモデル演算時点の機関回転数ＮＥ(k-1)および吸気弁開閉タイミングＶＴ(k-1)に基づいて上記マップＭｃ（図７参照）から値ｃ(k-1)が求められる。次いでステップ３１８において今回のモデル演算時点の機関回転数ＮＥ(k-1)および吸気開閉タイミングＶＴ(k-1)に基づいて上記マップＭｄ（図８参照）から値ｄ(k-1)が求められる。次いでステップ３１９において上記ステップ３１７において求められた値ｃ(k-1)と、上記ステップ３１８において求められた値ｄ(k-1)と、上記ステップ３１６において算出された吸気管圧力Ｐｍ(k)と、同じくステップ３１６において算出された吸気管温度Ｔｍ(k)と、上記ステップ３１５において算出されたインタークーラ温度Ｔｉ(k)とに基づいて上記モデル式３３に従って筒内流入空気流量ｍｃ(k)が算出される。次いでステップ３２０において今回のモデル演算時点の機関回転数ＮＥ(k-1)および吸気弁開閉タイミングＶＴ(k-1)に基づいて吸気弁開弁時間Ｔint(k)が算出される。次いでステップ３２１において上記ステップ３１９において算出された筒内流入空気流量ｍｃ(k)と、上記ステップ３２０において算出された吸気弁開弁時間Ｔintとに基づいて上式３４に従って筒内流入空気量ＫＬfwd(k)が算出され、ルーチンが終了する。
【０２１６】
なお上述した実施形態では前回のモデル演算時点から今回のモデル演算時点までの期間に或る特定のパラメータ値の変化量（例えば、スロットル弁通過空気流量の変化量）に応じてモデル演算によって算出される筒内流入空気量を補正している。すなわち前回のモデル演算時点から今回のモデル演算時点までの或る特定のパラメータ値の変化量に等しい量だけ今回のモデル演算時点から次回のモデル演算時点までに該パラメータ値が変化することが考慮されている。したがって上述した実施形態では補正後の筒内流入空気量は次回のモデル演算時点の筒内流入空気量に一致する値または少なくともそれに近い値となる。
【０２１７】
しかしながら前回のモデル演算時点から今回のモデル演算時点までの期間の或る特定のパラメータ値の変化量を筒内流入空気量に対する補正に利用するのではなく、例えば、該期間よりも短い期間の或る特定のパラメータ値の変化量を利用したり、逆に、上記期間よりも長い期間の或る特定のパラメータ値の変化量を利用したりしてもよい。この場合、補正後の筒内流入空気量はパラメータ値の変化量を算出する基準となった期間だけ今回のモデル演算時点から経過したときの筒内流入空気量に一致する値または少なくともそれに近い値となっている。一例として、パラメータ値の補正量を算出する基準となる期間として今回のモデル演算によって算出される筒内流入空気量が実際に内燃機関の運転の制御に利用されるまでの期間を採用してもよい。この場合、算出される筒内流入空気量はそれが実際に内燃機関の運転の制御に利用されるときの実際の筒内流入空気量に一致する値または少なくともそれに近い値となる。
【符号の説明】
【０２１８】
１０…内燃機関、２１…シリンダ、２５…燃焼室、３１…吸気ポート、３２…吸気弁、３４…排気ポート、３５…排気弁、３９…燃料噴射弁、４１…吸気枝管、４２…サージタンク、４３…吸気ダクト、４４…エアフィルタ、４５…インタークーラ、４６…スロットル弁、４６ａ…スロットル弁駆動用アクチュエータ、５１…排気管、６１…圧力センサ、６２…温度センサ、６３…コンプレッサ回転数センサ、６５…クランクポジションセンサ、６６…アクセル開度センサ、６７…アクセルペダル、７０…電気制御装置、９１…過給機、９１ａ…コンプレッサ、９１ｂ…タービン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室内に吸入される空気に関して質量保存則およびエネルギ保存則を利用して導き出された筒内流入空気量算出モデル式に基づいて吸気行程中に燃焼室内に吸入される空気の量を筒内流入空気量の算出値として算出し、該筒内流入空気量の算出値に基づいて内燃機関の運転を制御する内燃機関の制御装置において、吸気行程中に実際に燃焼室内に吸入される空気の量を筒内流入空気量の実際値と称するとしたとき、筒内流入空気量の算出が開始されてから予め定められた時間が経過したときの筒内流入空気量の実際値を筒内流入空気量の算出開始時に筒内流入空気量の予測値として算出し、該筒内流入空気量の予測値と筒内流入空気量の算出開始時の筒内流入空気量の実際値との差を筒内流入空気量の算出開始時に筒内流入空気量の変化予測値として算出し、該筒内流入空気量の変化予測値が予め定められた変化予測値よりも大きいときに筒内流入空気量の算出値を前記筒内流入空気量の変化予測値に応じて補正し、該補正された筒内流入空気量の算出値に基づいて内燃機関の運転が制御されることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
燃焼室に接続された吸気通路内にスロットル弁が配置されており、筒内流入空気量の算出開始時の前記スロットル弁の開度と当該筒内流入空気量の算出開始時に目標とすべきスロットル弁の開度との差が予め定められた開度差よりも大きいときに筒内流入空気量の変化予測値が前記予め定められた変化予測値よりも大きいと判断されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記スロットル弁下流の吸気通路内の圧力をスロットル弁下流圧力と称するとしたとき、筒内流入空気量の算出が開始されてから前記予め定められた時間が経過したときのスロットル弁下流圧力を当該筒内流入空気量の算出開始時にスロットル弁下流圧力の予測値として算出し、該スロットル弁下流圧力の予測値と筒内流入空気量の算出開始時のスロットル弁下流圧力との差を当該筒内流入空気量の算出開始時にスロットル弁下流圧力の変化量として算出し、該スロットル弁下流圧力の変化量が予め定められた圧力変化量よりも大きいときに筒内流入空気量の変化予測値が前記予め定められた変化予測値よりも大きいと判断されることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記スロットル弁下流の吸気通路内の圧力をスロットル弁下流圧力と称し且つ前記スロットル弁を通過する空気の流量をスロットル弁通過空気流量と称するとしたとき、スロットル弁下流圧力が特定の圧力よりも高いときにはスロットル弁の開度が一定であってもスロットル弁下流圧力が高いほどスロットル弁通過空気流量が小さく、筒内流入空気量の算出が開始されてから前記予め定められた時間が経過するまでの間にスロットル弁下流圧力が前記特定の圧力を越えて高くなり或いはスロットル弁下流圧力が前記特定の圧力よりも高い領域において高くなると判断されたとき又はスロットル弁下流圧力が前記特定の圧力を越えて低くなり或いはスロットル弁下流圧力が前記特定の圧力よりも高い領域において低くなると判断されたときに筒内流入空気量の変化予測値が前記予め定められた変化予測値よりも大きいと判断されることを特徴とする請求項２または３に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記スロットル弁下流の吸気通路内の圧力をスロットル弁下流圧力と称し且つ前記スロットル弁を通過する空気の流量をスロットル弁通過空気流量と称するとしたとき、スロットル弁下流圧力が特定の圧力よりも高いときにはスロットル弁の開度が一定であってもスロットル弁下流圧力が高いほどスロットル弁通過空気流量が小さく且つスロットル弁下流圧力が一定であればスロットル弁の開度が大きいほどスロットル弁通過空気流量が大きく、筒内流入空気量の算出開始時のスロットル弁の開度、スロットル弁下流圧力、およびスロットル弁通過空気流量をそれぞれ基準スロットル開度、基準スロットル弁下流圧力、および基準スロットル弁通過空気流量と称するとしたとき、前記予め定められた時間が経過したときにスロットル弁の開度が前記基準スロットル開度よりも大きく且つスロットル弁下流圧力が前記基準スロットル弁下流圧力よりも高く且つ前記予め定められた時間が経過したときのスロットル弁の開度においてスロットル弁通過空気流量が前記基準スロットル弁通過空気流量に等しくなるスロットル弁下流圧力よりも前記予め定められた時間が経過したときのスロットル弁下流圧力が高いと判断されたときに筒内流入空気量の変化予測値が前記予め定められた変化予測値よりも大きいと判断され且つ筒内流入空気量の変化予測値が前記予め定められた変化予測値よりも大きく減少すると判断されることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
燃焼室に接続された吸気通路内にスロットル弁が配置されており、前記スロットル弁下流の吸気通路内の圧力をスロットル弁下流圧力と称するとしたとき、筒内流入空気量の算出が開始されてから前記予め定められた時間が経過したときのスロットル弁下流圧力を筒内流入空気量の算出開始時にスロットル弁下流圧力の予測値として算出し、該スロットル弁下流圧力の予測値と筒内流入空気量の算出開始時のスロットル弁下流圧力との差を当該筒内流入空気量の算出開始時にスロットル弁下流圧力の変化量として算出し、該スロットル弁下流圧力の変化量が予め定められた圧力変化量よりも大きいときに筒内流入空気量の変化予測値が前記予め定められた変化予測値よりも大きいと判断されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
燃焼室に接続された吸気通路内にスロットル弁が配置されており、前記スロットル弁下流の吸気通路内の圧力をスロットル弁下流圧力と称し且つ前記スロットル弁を通過する空気の流量をスロットル弁通過空気流量と称するとしたとき、スロットル弁下流圧力が特定の圧力よりも高いときにはスロットル弁の開度が一定であってもスロットル弁下流圧力が高いほどスロットル弁通過空気流量が小さく、筒内流入空気量の算出が開始されてから前記予め定められた時間が経過するまでの間にスロットル弁下流圧力が前記特定の圧力を越えて高くなり或いはスロットル弁下流圧力が前記特定の圧力よりも高い領域において高くなると判断されたとき又はスロットル弁下流圧力が前記特定の圧力を越えて低くなり或いはスロットル弁下流圧力が前記特定の圧力よりも高い領域において低くなると判断されたときに筒内流入空気量の変化予測値が前記予め定められた変化予測値よりも大きいと判断されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
燃焼室に接続された吸気通路内にスロットル弁が配置されており、前記スロットル弁下流の吸気通路内の圧力をスロットル弁下流圧力と称し且つ前記スロットル弁を通過する空気の流量をスロットル弁通過空気流量と称するとしたとき、スロットル弁下流圧力が特定の圧力よりも高いときにはスロットル弁の開度が一定であってもスロットル弁下流圧力が高いほどスロットル弁通過空気流量が小さく且つスロットル弁下流圧力が一定であればスロットル弁の開度が大きいほどスロットル弁通過空気流量が大きく、筒内流入空気量の算出開始時のスロットル弁の開度、スロットル弁下流圧力、およびスロットル弁通過空気流量をそれぞれ基準スロットル開度、スロットル弁下流圧力、および基準スロットル弁通過空気流量と称するとしたとき、前記予め定められた時間が経過したときにスロットル弁の開度が前記基準スロットル開度よりも大きく且つ実スロットル下流圧力が前記基準スロットル弁下流圧力よりも高く且つ前記予め定められた時間が経過したときのスロットル弁の開度においてスロットル弁通過空気流量が前記基準スロットル弁通過空気流量に等しくなるスロットル弁下流圧力よりも前記予め定められた時間が経過したときのスロットル弁下流圧力が高いと判断されたときに筒内流入空気量の変化予測値が前記予め定められた変化予測値よりも大きいと判断され且つ筒内流入空気量の変化予測値が前記予め定められた変化予測値よりも大きく減少すると判断されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項９】
燃焼室に接続された吸気通路内にスロットル弁が配置されており、前記筒内流入空気量算出モデル式が前記スロットル弁を通過する空気の流量をスロットル弁通過空気流量の算出値として算出するスロットル弁通過空気流量算出モデル式を含んでおり、筒内流入空気量の変化予測値が前記予め定められた変化予測値よりも大きいと判断されたときに前記スロットル弁通過空気流量算出モデル式によって算出されるスロットル弁通過空気流量の算出値を筒内流入空気量の変化予測値に応じて補正することによって前記筒内流入空気量算出モデル式によって算出される筒内流入空気量の算出値が筒内流入空気量の変化予測値に応じて補正されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１０】
前記スロットル弁を通過する空気の流量をスロットル弁通過空気流量と称するとしたとき、筒内流入空気量の算出が開始されてから前記予め定められた時間が経過したときのスロットル弁通過空気流量を筒内流入空気量の算出開始時にスロットル弁通過空気流量の予測値として算出し、該スロットル弁通過空気流量の予測値と筒内流入空気量の算出開始時のスロットル弁通過空気流量との差を当該筒内流入空気量の算出開始時にスロットル弁通過空気流量の変化予測値として算出し、該筒内流入空気量の変化予測値が前記予め定められた変化予測値よりも大きいと判断されたときにスロットル弁通過空気流量の算出値をスロットル弁通過空気流量の変化予測値に応じて補正することによって該スロットル弁通過空気流量の算出値が筒内流入空気量の変化予測値に応じて補正されることを特徴とする請求項９に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１１】
前記スロットル弁下流の吸気通路内の圧力をスロットル弁下流圧力と称するとしたとき、筒内流入空気量の算出が開始されてから前記予め定められた時間が経過したときのスロットル弁下流圧力を筒内流入空気量算出処理の開始時にスロットル弁下流圧力の予測値として算出し、該スロットル弁下流圧力の予測値と筒内流入空気量の算出開始時のスロットル弁下流圧力との差を当該筒内流入空気量の算出開始時にスロットル弁下流圧力の変化量として算出し、筒内流入空気量の変化予測値が前記予め定められた変化予測値よりも大きいと判断されたときにスロットル弁通過空気流量の算出値をスロットル弁下流圧力の変化量に応じて補正することによって該スロットル弁通過空気流量の算出値が前記スロットル弁通過空気流量の変化予測値に応じて補正されることを特徴とする請求項１０に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１２】
筒内流入空気量の算出が開始されてから前記予め定められた時間が経過したときのスロットル弁の開度を筒内流入空気量の算出開始時にスロットル開度の予測値として算出し、該スロットル開度の予測値と筒内流入空気量の算出開始時のスロットル弁の開度との差を当該筒内流入空気量の算出開始時にスロットル開度の変化予測値として算出し、筒内流入空気量の変化予測値が前記予め定められた変化予測値よりも大きいと判断されたときにスロットル弁通過空気流量の算出値をスロットル開度の変化予測値に応じて補正することによって該スロットル弁通過空気流量の算出値がスロットル弁通過空気流量の変化予測値に応じて補正されることを特徴とする請求項１０または１１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１３】
筒内流入空気量の変化予測値が前記予め定められた変化予測値よりも大きいと判断されたときであって筒内流入空気量の変化予測値が前記予め定められた変化予測値よりも大きく増加すると判断されたときには筒内流入空気量の算出値が大きくなるように補正され、一方、筒内流入空気量の変化予測値が前記予め定められた変化予測値よりも大きいと判断されたときであって筒内流入空気量の変化予測値が前記予め定められた変化予測値よりも大きく減少すると判断されたときには筒内流入空気量の算出値が小さくなるように補正されることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１４】
筒内流入空気量の算出開始時の前記スロットル弁の開度と当該筒内流入空気量の算出開始時に目標とすべきスロットル弁の開度との差が予め定められた開度差よりも大きいときに筒内流入空気量の変化予測値が前記予め定められた変化予測値よりも大きいと判断されることを特徴とする請求項９〜１３のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１５】
前記スロットル弁下流の吸気通路内の圧力をスロットル弁下流圧力と称するとしたとき、筒内流入空気量の算出が開始されてから前記予め定められた時間が経過したときのスロットル弁下流圧力を筒内流入空気量の算出開始時にスロットル弁下流圧力の予測値として算出し、該スロットル弁下流圧力の予測値と筒内流入空気量の算出開始時のスロットル弁下流圧力との差を当該筒内流入空気量の算出開始時にスロットル弁下流圧力の変化量として算出し、該スロットル弁下流圧力の変化量が予め定められた圧力変化量よりも大きいときに筒内流入空気量の変化予測値が前記予め定められた変化予測値よりも大きいと判断される請求項９〜１４のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１６】
前記スロットル弁下流の吸気通路内の圧力をスロットル弁下流圧力と称し且つ前記スロットル弁を通過する空気の流量をスロットル弁通過空気流量と称するとしたとき、スロットル弁下流圧力が特定の圧力よりも高いときにはスロットル弁の開度が一定であってもスロットル弁下流圧力が高いほどスロットル弁通過空気流量が小さく、筒内流入空気量の算出が開始されてから前記予め定められた時間が経過するまでの間にスロットル弁下流圧力が前記特定の圧力を越えて高くなり或いはスロットル弁下流圧力が前記特定の圧力よりも高い領域において高くなると判断されたとき又はスロットル弁下流圧力が前記特定の圧力を越えて低くなり或いはスロットル弁下流圧力が前記特定の圧力よりも高い領域において低くなると判断されたときに筒内流入空気量の変化予測値が前記予め定められた変化予測値よりも大きいと判断されることを特徴とする請求項９〜１５のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１７】
前記スロットル弁下流の吸気通路内の圧力をスロットル弁下流圧力と称し且つ前記スロットル弁を通過する空気の流量をスロットル弁通過空気流量と称するとしたとき、スロットル弁下流圧力が特定の圧力よりも高いときにはスロットル弁の開度が一定であってもスロットル弁下流圧力が高いほどスロットル弁通過空気流量が少なく且つスロットル弁下流圧力が一定であればスロットル弁の開度が大きいほどスロットル弁通過空気流量が多く、筒内流入空気量の算出開始時のスロットル弁の開度、スロットル弁下流圧力、およびスロットル弁通過空気流量をそれぞれ基準スロットル開度、基準スロットル弁下流圧力、および基準スロットル弁通過空気流量と称するとしたとき、前記予め定められた時間が経過したときにスロットル弁の開度が前記基準スロットル開度よりも大きく且つスロットル弁下流圧力が前記基準スロットル弁下流圧力よりも高く且つ前記予め定められた時間が経過したときのスロットル弁の開度においてスロットル弁通過空気流量が前記基準スロットル弁通過空気流量に等しくなるスロットル弁下流圧力よりも前記予め定められた時間が経過したときのスロットル弁下流圧力が高いと判断されたときに前記筒内流入空気量の変化予測値が前記予め定められた変化予測値よりも大きいと判断され且つ筒内流入空気量の変化予測値が前記予め定められた変化予測値よりも大きく減少すると判断されることを特徴とする請求項９〜１６のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１８】
前記筒内流入空気量の算出が予め定められた時間間隔でもって実行され、前記予め定められた時間が該予め定められた時間間隔に等しいことを特徴とする請求項１〜１７のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１９】
前記予め定められた時間が筒内流入空気量の算出が開始されてから当該筒内流入空気量の算出によって算出された筒内流入空気量の算出値が内燃機関の運転の制御に利用されるまでの時間に等しいことを特徴とする請求項１〜１７のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項２０】
内燃機関が過給機を具備し、前記筒内流入空気量算出モデル式が前記過給機のコンプレッサを通過する空気の流量をコンプレッサ通過空気流量の算出値として算出するコンプレッサ通過空気流量算出モデル式を含んでおり、筒内流入空気量の変化予測値が前記予め定められた変化予測値よりも大きいと判断されたときに前記コンプレッサ通過空気流量算出モデル式によって算出されるコンプレッサ通過空気流量の算出値を筒内流入空気量の変化予測値に応じて補正することによって前記筒内流入空気量算出モデル式によって算出される筒内流入空気量の算出値が筒内流入空気量の変化予測値に応じて補正されることを特徴とする請求項１〜１９のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１】
燃焼室内に吸入される空気に関して質量保存則およびエネルギ保存則を利用して導き出された筒内流入空気量算出モデル式に基づいて吸気行程中に燃焼室内に吸入される空気の量を筒内流入空気量の算出値として算出し、該筒内流入空気量の算出値に基づいて内燃機関の運転を制御する内燃機関の制御装置において、吸気行程中に実際に燃焼室内に吸入される空気の量を筒内流入空気量の実際値と称するとしたとき、筒内流入空気量の算出が開始されてから予め定められた時間が経過したときの筒内流入空気量の実際値を筒内流入空気量の算出開始時に筒内流入空気量の予測値として算出し、該筒内流入空気量の予測値と筒内流入空気量の算出開始時の筒内流入空気量の実際値との差を筒内流入空気量の算出開始時に筒内流入空気量の変化予測値として算出し、該筒内流入空気量の変化予測値が予め定められた変化予測値よりも大きいときに筒内流入空気量の算出値を前記筒内流入空気量の変化予測値に応じて補正し、該補正された筒内流入空気量の算出値に基づいて内燃機関の運転が制御されることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
燃焼室に接続された吸気通路内にスロットル弁が配置されており、筒内流入空気量の算出開始時の前記スロットル弁の開度と当該筒内流入空気量の算出開始時に目標とすべきスロットル弁の開度との差が予め定められた開度差よりも大きいときに筒内流入空気量の変化予測値が前記予め定められた変化予測値よりも大きいと判断されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記スロットル弁下流の吸気通路内の圧力をスロットル弁下流圧力と称するとしたとき、筒内流入空気量の算出が開始されてから前記予め定められた時間が経過したときのスロットル弁下流圧力を当該筒内流入空気量の算出開始時にスロットル弁下流圧力の予測値として算出し、該スロットル弁下流圧力の予測値と筒内流入空気量の算出開始時のスロットル弁下流圧力との差を当該筒内流入空気量の算出開始時にスロットル弁下流圧力の変化量として算出し、該スロットル弁下流圧力の変化量が予め定められた圧力変化量よりも大きいときに筒内流入空気量の変化予測値が前記予め定められた変化予測値よりも大きいと判断されることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記スロットル弁下流の吸気通路内の圧力をスロットル弁下流圧力と称し且つ前記スロットル弁を通過する空気の流量をスロットル弁通過空気流量と称するとしたとき、スロットル弁下流圧力が特定の圧力よりも高いときにはスロットル弁の開度が一定であってもスロットル弁下流圧力が高いほどスロットル弁通過空気流量が小さく、筒内流入空気量の算出が開始されてから前記予め定められた時間が経過するまでの間にスロットル弁下流圧力が前記特定の圧力を越えて高くなり或いはスロットル弁下流圧力が前記特定の圧力よりも高い領域において高くなると判断されたとき又はスロットル弁下流圧力が前記特定の圧力を越えて低くなり或いはスロットル弁下流圧力が前記特定の圧力よりも高い領域において低くなると判断されたときに筒内流入空気量の変化予測値が前記予め定められた変化予測値よりも大きいと判断されることを特徴とする請求項２または３に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記スロットル弁下流の吸気通路内の圧力をスロットル弁下流圧力と称し且つ前記スロットル弁を通過する空気の流量をスロットル弁通過空気流量と称するとしたとき、スロットル弁下流圧力が特定の圧力よりも高いときにはスロットル弁の開度が一定であってもスロットル弁下流圧力が高いほどスロットル弁通過空気流量が小さく且つスロットル弁下流圧力が一定であればスロットル弁の開度が大きいほどスロットル弁通過空気流量が大きく、筒内流入空気量の算出開始時のスロットル弁の開度、スロットル弁下流圧力、およびスロットル弁通過空気流量をそれぞれ基準スロットル開度、基準スロットル弁下流圧力、および基準スロットル弁通過空気流量と称するとしたとき、前記予め定められた時間が経過したときにスロットル弁の開度が前記基準スロットル開度よりも大きく且つスロットル弁下流圧力が前記基準スロットル弁下流圧力よりも高く且つ前記予め定められた時間が経過したときのスロットル弁の開度においてスロットル弁通過空気流量が前記基準スロットル弁通過空気流量に等しくなるスロットル弁下流圧力よりも前記予め定められた時間が経過したときのスロットル弁下流圧力が高いと判断されたときに筒内流入空気量の変化予測値が前記予め定められた変化予測値よりも大きいと判断され且つ筒内流入空気量の変化予測値が前記予め定められた変化予測値よりも大きく減少すると判断されることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
燃焼室に接続された吸気通路内にスロットル弁が配置されており、前記スロットル弁下流の吸気通路内の圧力をスロットル弁下流圧力と称するとしたとき、筒内流入空気量の算出が開始されてから前記予め定められた時間が経過したときのスロットル弁下流圧力を筒内流入空気量の算出開始時にスロットル弁下流圧力の予測値として算出し、該スロットル弁下流圧力の予測値と筒内流入空気量の算出開始時のスロットル弁下流圧力との差を当該筒内流入空気量の算出開始時にスロットル弁下流圧力の変化量として算出し、該スロットル弁下流圧力の変化量が予め定められた圧力変化量よりも大きいときに筒内流入空気量の変化予測値が前記予め定められた変化予測値よりも大きいと判断されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
燃焼室に接続された吸気通路内にスロットル弁が配置されており、前記スロットル弁下流の吸気通路内の圧力をスロットル弁下流圧力と称し且つ前記スロットル弁を通過する空気の流量をスロットル弁通過空気流量と称するとしたとき、スロットル弁下流圧力が特定の圧力よりも高いときにはスロットル弁の開度が一定であってもスロットル弁下流圧力が高いほどスロットル弁通過空気流量が小さく、筒内流入空気量の算出が開始されてから前記予め定められた時間が経過するまでの間にスロットル弁下流圧力が前記特定の圧力を越えて高くなり或いはスロットル弁下流圧力が前記特定の圧力よりも高い領域において高くなると判断されたとき又はスロットル弁下流圧力が前記特定の圧力を越えて低くなり或いはスロットル弁下流圧力が前記特定の圧力よりも高い領域において低くなると判断されたときに筒内流入空気量の変化予測値が前記予め定められた変化予測値よりも大きいと判断されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
燃焼室に接続された吸気通路内にスロットル弁が配置されており、前記スロットル弁下流の吸気通路内の圧力をスロットル弁下流圧力と称し且つ前記スロットル弁を通過する空気の流量をスロットル弁通過空気流量と称するとしたとき、スロットル弁下流圧力が特定の圧力よりも高いときにはスロットル弁の開度が一定であってもスロットル弁下流圧力が高いほどスロットル弁通過空気流量が小さく且つスロットル弁下流圧力が一定であればスロットル弁の開度が大きいほどスロットル弁通過空気流量が大きく、筒内流入空気量の算出開始時のスロットル弁の開度、スロットル弁下流圧力、およびスロットル弁通過空気流量をそれぞれ基準スロットル開度、スロットル弁下流圧力、および基準スロットル弁通過空気流量と称するとしたとき、前記予め定められた時間が経過したときにスロットル弁の開度が前記基準スロットル開度よりも大きく且つ実スロットル下流圧力が前記基準スロットル弁下流圧力よりも高く且つ前記予め定められた時間が経過したときのスロットル弁の開度においてスロットル弁通過空気流量が前記基準スロットル弁通過空気流量に等しくなるスロットル弁下流圧力よりも前記予め定められた時間が経過したときのスロットル弁下流圧力が高いと判断されたときに筒内流入空気量の変化予測値が前記予め定められた変化予測値よりも大きいと判断され且つ筒内流入空気量の変化予測値が前記予め定められた変化予測値よりも大きく減少すると判断されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項９】
燃焼室に接続された吸気通路内にスロットル弁が配置されており、前記筒内流入空気量算出モデル式が前記スロットル弁を通過する空気の流量をスロットル弁通過空気流量の算出値として算出するスロットル弁通過空気流量算出モデル式を含んでおり、筒内流入空気量の変化予測値が前記予め定められた変化予測値よりも大きいと判断されたときに前記スロットル弁通過空気流量算出モデル式によって算出されるスロットル弁通過空気流量の算出値を筒内流入空気量の変化予測値に応じて補正することによって前記筒内流入空気量算出モデル式によって算出される筒内流入空気量の算出値が筒内流入空気量の変化予測値に応じて補正されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１０】
前記スロットル弁を通過する空気の流量をスロットル弁通過空気流量と称するとしたとき、筒内流入空気量の算出が開始されてから前記予め定められた時間が経過したときのスロットル弁通過空気流量を筒内流入空気量の算出開始時にスロットル弁通過空気流量の予測値として算出し、該スロットル弁通過空気流量の予測値と筒内流入空気量の算出開始時のスロットル弁通過空気流量との差を当該筒内流入空気量の算出開始時にスロットル弁通過空気流量の変化予測値として算出し、該筒内流入空気量の変化予測値が前記予め定められた変化予測値よりも大きいと判断されたときにスロットル弁通過空気流量の算出値をスロットル弁通過空気流量の変化予測値に応じて補正することによって該スロットル弁通過空気流量の算出値が筒内流入空気量の変化予測値に応じて補正されることを特徴とする請求項９に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１１】
前記スロットル弁下流の吸気通路内の圧力をスロットル弁下流圧力と称するとしたとき、筒内流入空気量の算出が開始されてから前記予め定められた時間が経過したときのスロットル弁下流圧力を筒内流入空気量算出処理の開始時にスロットル弁下流圧力の予測値として算出し、該スロットル弁下流圧力の予測値と筒内流入空気量の算出開始時のスロットル弁下流圧力との差を当該筒内流入空気量の算出開始時にスロットル弁下流圧力の変化量として算出し、筒内流入空気量の変化予測値が前記予め定められた変化予測値よりも大きいと判断されたときにスロットル弁通過空気流量の算出値をスロットル弁下流圧力の変化量に応じて補正することによって該スロットル弁通過空気流量の算出値が前記スロットル弁通過空気流量の変化予測値に応じて補正されることを特徴とする請求項１０に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１２】
筒内流入空気量の算出が開始されてから前記予め定められた時間が経過したときのスロットル弁の開度を筒内流入空気量の算出開始時にスロットル開度の予測値として算出し、該スロットル開度の予測値と筒内流入空気量の算出開始時のスロットル弁の開度との差を当該筒内流入空気量の算出開始時にスロットル開度の変化予測値として算出し、筒内流入空気量の変化予測値が前記予め定められた変化予測値よりも大きいと判断されたときにスロットル弁通過空気流量の算出値をスロットル開度の変化予測値に応じて補正することによって該スロットル弁通過空気流量の算出値がスロットル弁通過空気流量の変化予測値に応じて補正されることを特徴とする請求項１０または１１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１３】
筒内流入空気量の変化予測値が前記予め定められた変化予測値よりも大きいと判断されたときであって筒内流入空気量の変化予測値が前記予め定められた変化予測値よりも大きく増加すると判断されたときには筒内流入空気量の算出値が大きくなるように補正され、一方、筒内流入空気量の変化予測値が前記予め定められた変化予測値よりも大きいと判断されたときであって筒内流入空気量の変化予測値が前記予め定められた変化予測値よりも大きく減少すると判断されたときには筒内流入空気量の算出値が小さくなるように補正されることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１４】
筒内流入空気量の算出開始時の前記スロットル弁の開度と当該筒内流入空気量の算出開始時に目標とすべきスロットル弁の開度との差が予め定められた開度差よりも大きいときに筒内流入空気量の変化予測値が前記予め定められた変化予測値よりも大きいと判断されることを特徴とする請求項９〜１３のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１５】
前記スロットル弁下流の吸気通路内の圧力をスロットル弁下流圧力と称するとしたとき、筒内流入空気量の算出が開始されてから前記予め定められた時間が経過したときのスロットル弁下流圧力を筒内流入空気量の算出開始時にスロットル弁下流圧力の予測値として算出し、該スロットル弁下流圧力の予測値と筒内流入空気量の算出開始時のスロットル弁下流圧力との差を当該筒内流入空気量の算出開始時にスロットル弁下流圧力の変化量として算出し、該スロットル弁下流圧力の変化量が予め定められた圧力変化量よりも大きいときに筒内流入空気量の変化予測値が前記予め定められた変化予測値よりも大きいと判断される請求項９〜１４のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１６】
前記スロットル弁下流の吸気通路内の圧力をスロットル弁下流圧力と称し且つ前記スロットル弁を通過する空気の流量をスロットル弁通過空気流量と称するとしたとき、スロットル弁下流圧力が特定の圧力よりも高いときにはスロットル弁の開度が一定であってもスロットル弁下流圧力が高いほどスロットル弁通過空気流量が小さく、筒内流入空気量の算出が開始されてから前記予め定められた時間が経過するまでの間にスロットル弁下流圧力が前記特定の圧力を越えて高くなり或いはスロットル弁下流圧力が前記特定の圧力よりも高い領域において高くなると判断されたとき又はスロットル弁下流圧力が前記特定の圧力を越えて低くなり或いはスロットル弁下流圧力が前記特定の圧力よりも高い領域において低くなると判断されたときに筒内流入空気量の変化予測値が前記予め定められた変化予測値よりも大きいと判断されることを特徴とする請求項９〜１５のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１７】
前記スロットル弁下流の吸気通路内の圧力をスロットル弁下流圧力と称し且つ前記スロットル弁を通過する空気の流量をスロットル弁通過空気流量と称するとしたとき、スロットル弁下流圧力が特定の圧力よりも高いときにはスロットル弁の開度が一定であってもスロットル弁下流圧力が高いほどスロットル弁通過空気流量が少なく且つスロットル弁下流圧力が一定であればスロットル弁の開度が大きいほどスロットル弁通過空気流量が多く、筒内流入空気量の算出開始時のスロットル弁の開度、スロットル弁下流圧力、およびスロットル弁通過空気流量をそれぞれ基準スロットル開度、基準スロットル弁下流圧力、および基準スロットル弁通過空気流量と称するとしたとき、前記予め定められた時間が経過したときにスロットル弁の開度が前記基準スロットル開度よりも大きく且つスロットル弁下流圧力が前記基準スロットル弁下流圧力よりも高く且つ前記予め定められた時間が経過したときのスロットル弁の開度においてスロットル弁通過空気流量が前記基準スロットル弁通過空気流量に等しくなるスロットル弁下流圧力よりも前記予め定められた時間が経過したときのスロットル弁下流圧力が高いと判断されたときに前記筒内流入空気量の変化予測値が前記予め定められた変化予測値よりも大きいと判断され且つ筒内流入空気量の変化予測値が前記予め定められた変化予測値よりも大きく減少すると判断されることを特徴とする請求項９〜１６のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１８】
前記筒内流入空気量の算出が予め定められた時間間隔でもって実行され、前記予め定められた時間が該予め定められた時間間隔に等しいことを特徴とする請求項１〜１７のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１９】
前記予め定められた時間が筒内流入空気量の算出が開始されてから当該筒内流入空気量の算出によって算出された筒内流入空気量の算出値が内燃機関の運転の制御に利用されるまでの時間に等しいことを特徴とする請求項１〜１７のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項２０】
内燃機関が過給機を具備し、前記筒内流入空気量算出モデル式が前記過給機のコンプレッサを通過する空気の流量をコンプレッサ通過空気流量の算出値として算出するコンプレッサ通過空気流量算出モデル式を含んでおり、筒内流入空気量の変化予測値が前記予め定められた変化予測値よりも大きいと判断されたときに前記コンプレッサ通過空気流量算出モデル式によって算出されるコンプレッサ通過空気流量の算出値を筒内流入空気量の変化予測値に応じて補正することによって前記筒内流入空気量算出モデル式によって算出される筒内流入空気量の算出値が筒内流入空気量の変化予測値に応じて補正されることを特徴とする請求項１〜１９のいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【公開番号】特開２０１０−２４２６９３（Ｐ２０１０−２４２６９３Ａ）
【公開日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−９４５２５（Ｐ２００９−９４５２５）
【出願日】平成２１年４月９日（２００９．４．９）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月９日（２００９．４．９）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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