CN100549396C - 用于内燃机的空气量估计装置 - Google Patents

Abstract

这种空气量估计装置向AFM反演模型(M1)输入压缩机(91a)上游进气通道中布置的空气流量计(61)的输出量Vafm，从而估计实际流入到压缩机中的空气的流速(压缩机流入空气流速)mcmi，所述流速已补偿检测延迟。这种装置基于以下来估计当前时间点之后的未来时间点的气缸中引入的空气量(气缸内部空气量)KLfwd：当前时间点的用作实际流出压缩机的空气流速的估计的实际压缩机流入空气流速mcmi；以及第一和第二空气模型(M10)和(M20)，其描述了根据物理定律的压缩机下游进气通道之内空气的动态。

Description

用于内燃机的空气量估计装置

技术领域

本发明涉及用于估计已被引入到内燃机气缸中的空气量的装置。

背景技术

传统上，已存在已知的装置，用于通过利用物理模型，其模拟流过内燃机进气通道的空气的动态，估计气缸内部的空气量(已被引入到内燃机气缸中的空气量)。

日本专利申请公开(kokai)号2003-184613披露了这样的装置之一。披露的装置使用这样的物理模型，其中，要被估计的气缸内部空气量通过这样的方程表达，所述方程包括关于节流阀的空气上游(节流阀上游空气)的压力和温度以及关于节流阀的空气下游(节流阀下游空气)的压力和温度的项。因此，气缸内部空气量不能被准确地估计，除非节流阀上游空气的压力和温度被准确地估计。

顺便提及，在向其应用上述传统装置的自然吸气内燃机中，节流阀上游空气的压力和温度通常与大气中的那些相等。因此，在传统装置中，节流阀的进气通道上游中布置的入口空气压力传感器和入口空气温度传感器所检测的压力和温度被用作节流阀上游空气的压力和温度。

与此同时，在某些情况下，在内燃机上提供涡轮增压器以便增加发动机的最大输出。涡轮增压器包括进气通道之内的节流阀的上游布置的压缩机。在这样的内燃机中，由于当压缩机操作时压缩了压缩机的空气下游(节流阀上游空气)，所以与大气的那些相比，节流阀上游空气的压力和温度突然变化。因此，可能地，当入口空气压力传感器和入口空气温度传感器所检测的压力和温度用作节流阀上游空气的压力和温度时，不能准确地估计气缸内部的空气量。

可以想象的解决方案是，在关于从压缩机延伸到节流阀的进气通道(节流阀上游部分)之内的空气的守恒定律的基础上构造物理模型，并且借助于构造的物理模型估计节流阀上游空气的压力和温度。通常，根据在关于一定空间之内的空气的守恒定律的基础上构造的物理模型，空间之内的空气的压力和温度能够通过这样的方程表达，所述方程包括关于流入到空间中的空气流速的项。因此，为了借助于上述物理模型准确地估计节流阀上游空气的压力和温度，必须准确地获得流出压缩机的空气的流速(压缩机流出空气流速)。

顺便提及，这个压缩机流出空气流速能够被认为等于压缩机流入空气流速，其为流入到压缩机中的空气的流速。因此，压缩机流出空气流速可以通过以下获得：借助于已传统上布置在压缩机的进气通道上游中的热丝空气流量计检测压缩机流入空气流速，并且使用检测的压缩机流入空气流速作为压缩机流出空气流速。

然而，热丝空气流量计所检测的空气流速包括关于实际空气流速的时间延迟，所述时间延迟源于空气和热丝之间的热传送所需的时间以及加热该热丝所需的时间。这样的检测延迟不仅当使用热丝空气流量计时发生，而且当使用其他类型的空气流量计时也发生。因此，当在短期时间之内，例如在其期间操作条件(负载、发动机速度等等)变化的过渡期之内，压缩机流入空气流速变化时，引发下述问题：即使当检测的压缩机流入空气流速用作压缩机流出空气流速时，也不能准确地估计节流阀上游空气的压力和温度，因为借助于空气流量计检测的压缩机流入空气流速大大不同于实际的压缩机流入空气流速。

因此，本发明的目标是提供用于装备有涡轮增压器的内燃机的空气量估计装置，所述装置能够借助于补偿空气流量计检测延迟的空气流量计反演模型来准确地估计压缩机流入空气流速，从而准确地估计气缸内部空气量。

发明内容

根据本装置的用于内燃机的空气量估计装置适用于这样的内燃机，其具有：进气通道，用于将外部空气引入到气缸中；以及涡轮增压器，其包括压缩机，所述压缩机布置在进气通道中并压缩进气通道之内的空气。空气量估计装置估计气缸内部的空气量，其为已被引入到气缸中的空气量。

空气量估计装置包括空气流量计、压缩机流入空气流速估计装置和气缸内部空气量估计装置。

空气流量计布置在压缩机上游的进气通道中。空气流量计将穿过进气通道的空气的流速转换成电物理量，并且输出该电物理量，其中所述流速为输入量，所述电物理量为输出量。

压缩机流入空气流速估计装置包括反演模型，其为与空气流量计的正演模型相反的模型，所述正演模型描述了空气流量计的输入量和输出量之间的关系，并且该反演模型如此构造，以致于当正演模型的输出量被供应给反演模型作为输入量时，反演模型输出正演模型的相应输入量作为输出量。压缩机流入空气流速估计装置通过向反演模型供应从空气流量计实际输出的电物理量作为反演模型的输入量，获得反演模型的输出量作为压缩机流入空气流速，其为当前时间点实际流入到压缩机中的空气流速。

气缸内部空气量估计装置包括空气模型，其根据物理定律，使用从所述压缩机流入进气通道的空气的流速即压缩机流出空气的流速，描述了压缩机下游的进气通道之内的空气的动态。气缸内部空气量估计装置通过将所获得的当前时间点的压缩机流入空气流速作为当前时间点的压缩机流出空气流速而应用于空气模型，来估计气缸内部空气量。

根据这种构造，空气流量计关于压缩机流入空气流速(其为实际流入到压缩机中的空气的流速)的检测延迟被补偿。因此能够准确地估计当前时间点的压缩机流入空气流速。进一步，在当前时间点估计的压缩机流入空气流速作为压缩机流出空气流速，其为在当前时间点流出压缩机的空气的流速，被供应给空气模型，由此估计气缸内部空气量。结果，能够准确地估计气缸内部空气量。

在这种情况下，优选地，气缸内部空气量估计装置的空气模型借助于由压缩机向穿过压缩机的空气施加的压缩机施加能量来描述空气的动态，所述压缩机施加能量根据压缩机的转速而变化，并且

气缸内部空气量估计装置包括：

压缩机操作条件关系存储装置，用于预先存储压缩机操作条件关系，其为压缩机流出空气流速和压缩机转速之间的关系；

压缩机转速获得装置，用于在存储的压缩机操作条件关系和供应给空气模型的当前时间点的压缩机流出空气流速的基础上，获得当前时间点的压缩机转速；以及

压缩机施加能量估计装置，用于在获得的当前时间点的压缩机转速的基础上，估计当前时间点的压缩机施加能量，其中，气缸内部空气量估计装置通过将估计的当前时间点的压缩机施加能量应用于空气模型，来估计气缸内部空气量。

上述空气模型是这样的模型，其根据诸如能量守恒定律和质量守恒定律之类的物理定律，描述了压缩机的进气通道下游之内的空气的动态。顺便提及，压缩机向穿过压缩机并流入到压缩机进气通道下游中的空气施加能量(压缩机施加能量)。这个压缩机施加能量在空气模型中被考虑。因此，气缸内部的空气量不能被准确地估计，除非压缩机施加能量被准确地估计。

压缩机流出空气流速和压缩机转速(压缩机的转速)之间具有非常强的相关性。进一步，压缩机转速和压缩机施加能量之间具有非常强的相关性。因此，在下述情况下，所述情况为，在当前时间点的压缩机流出空气流速的基础上获得当前时间点的压缩机的转速，并且在当前时间点获得的压缩机的转速的基础上估计当前时间点的压缩机施加能量，如上述构造中的那样，在上述情况下，能够准确地估计压缩机施加能量。然后在当前时间点估计的压缩机施加能量的基础上估计气缸内部的空气量。结果，能够准确地估计气缸内部的空气量。

根据本装置的用于内燃机的空气量估计装置还适用于这样的内燃机，其具有：进气通道，用于将外部空气引入到气缸中；涡轮增压器，其包括压缩机，所述压缩机布置在进气通道中并压缩进气通道之内的空气；以及节流阀，其布置在进气通道中以位于涡轮增压器的下游，并且它的开度能够调节，以改变流过进气通道的空气量。空气量估计装置估计气缸内部的空气量，其为已被引入到气缸中的空气量。

空气量估计装置包括空气流量计、压缩机流入空气流速估计装置和气缸内部空气量估计装置。

空气流量计布置在压缩机上游的进气通道中。空气流量计将作为输入量的穿过进气通道的空气的流速转换成作为输出量的电物理量，并且输出电物理量。

压缩机流入空气流速估计装置包括反演模型，其为与空气流量计的正演模型相反的模型，所述正演模型描述了空气流量计的输入量和输出量之间的关系，并且该反演模型如此构造，以致于当正演模型的输出量被供应给反演模型作为输入量时，反演模型输出正演模型的相应输入量作为输出量。压缩机流入空气流速估计装置向反演模型供应从空气流量计实际输出的电物理量作为反演模型的输入量，以便获得反演模型的输出量作为压缩机流入空气流速，其为当前时间点实际流入到压缩机中的空气流速。

气缸内部空气量估计装置包括：空气模型，其根据物理定律，至少借助于节流阀的开度和压缩机流出空气流速，其为流出压缩机进入到进气通道中的空气的流速，描述了压缩机下游的进气通道之内的空气的动态；节流阀开度估计装置，用于估计当前时间点之后的未来时间点的节流阀的开度；以及压缩机流出空气流速估计装置，用于在获得的当前时间点的压缩机流入空气流速的基础上，估计未来时间点的压缩机流出空气流速，其中，气缸内部空气量估计装置通过将估计的未来时间点的节流阀的开度和估计的未来时间点的压缩机流出空气流速应用于空气模型，来估计未来时间点的气缸内部空气量。

根据这种构造，空气流量计关于实际压缩机流入空气流速的检测延迟被补偿。因此能够准确地估计当前时间点的压缩机流入空气流速。进一步，在当前时间点估计的压缩机流入空气流速的基础上估计未来时间点的压缩机流出空气流速，并且估计的未来时间点的压缩机流出空气流速被应用于空气模型，由此估计气缸内部空气量。结果，能够准确地估计未来时间点的气缸内部空气量。

在这种情况下，优选地，空气量估计装置包括当前压缩机下游压力估计装置，用于估计当前时间点的压缩机下游压力，其为压缩机下游的进气通道之内的空气的压力；

气缸内部空气量估计装置包括未来压缩机下游压力估计装置，用于估计当前时间点之后的未来时间点的压缩机下游压力；并且

气缸内部空气量估计装置的压缩机流出空气流速估计装置包括：

压缩机操作条件关系存储装置，用于预先存储压缩机操作条件关系，其为压缩机流出空气流速、压缩机下游压力和压缩机转速之间的关系；

压缩机转速获得装置，用于在存储的压缩机操作条件关系、作为当前时间点的压缩机流出空气流速使用的所获得的当前时间点的压缩机流入空气流速和估计的当前时间点的压缩机下游压力的基础上，获得当前时间点的压缩机转速；以及

未来压缩机流出空气流速获得装置，用于基于在存储的压缩机操作条件关系、估计的未来时间点的压缩机下游压力和作为未来时间点的压缩机转速使用的所获得的当前时间点的压缩机转速，获得未来时间点的压缩机流出空气流速，其中

气缸内部空气量估计装置借助于估计的未来时间点的压缩机下游压力和获得的未来时间点的压缩机流出空气流速，估计未来时间点的气缸内部空气量。

在压缩机流出空气流速、压缩机下游压力(压缩机的进气通道下游之内的空气的压力)和压缩机转速之间存在强相关性。因此，在如上述构造中那样预先存储压缩机操作条件关系的情况下，所述压缩机操作条件关系为压缩机流出空气流速、压缩机下游压力和压缩机转速之间的关系，在存储的压缩机操作条件关系、估计的当前时间点的压缩机下游压力和当前时间点的压缩机流出空气流速的基础上，能够获得当前时间点的压缩机转速。

压缩机转速很难在短期时间内变化。因此，如果获得的当前时间点的压缩机转速被处理为未来时间点的压缩机转速，则在存储的压缩机操作条件关系、估计的未来时间点的压缩机下游压力和未来时间点的压缩机转速的基础上，能够准确地估计未来时间点的压缩机流出空气流速。另外，在估计的未来时间点的压缩机流出空气流速的基础上，估计未来时间点的气缸内部空气量。结果，能够准确地估计未来时间点的气缸内部空气量。

在这种情况下，优选地，气缸内部空气量估计装置的压缩机流出空气流速估计装置包括：

当前压缩机流出空气流速获得装置，用于在存储的压缩机操作条件关系、估计的当前时间点的压缩机下游压力和获得的当前时间点的压缩机转速的基础上，获得当前时间点的压缩机流出空气流速；以及

未来压缩机流出空气流速校正装置，用于基于(a)由所述压缩机流入空气流速估计装置获得的作为当前时间点的压缩机流出空气流速使用的当前时间点的压缩机流入空气流速与(b)通过当前压缩机流出空气流速获得装置而获得的当前时间点的压缩机流出空气流速之间的比率，校正通过未来压缩机流出空气流速获得装置而获得的未来时间点的压缩机流出空气流速。

例如，在将要存储的压缩机操作条件关系以表格形式给出的情况下，优选地，构成表格的数据集的数目小，以便缩短从构成表格的全部数据集中搜索期望数据集所需的时间并减少全部数据集的存储区域。顺便提及，压缩机转速在相当宽的范围内变化。因此，如果通过重复操作以便以预定量改变压缩机转速来制作表格，那么可以想象，通过增加所述预定量，能够减少表格的数据集的数目。

然而，如果预定量增加，则从表格获得的压缩机转速中包括的误差增加。因此，当在获得的压缩机转速和表格的基础上获得压缩机流出空气流速时，引发下述问题：获得的压缩机流出空气流速中包括的误差增加。

顺便提及，在当前时间点的压缩机流出空气流速和借助于上述表格与包括误差的压缩机转速获得的未来时间点的压缩机流出空气流速中，压缩机转速中包含的误差的影响类似地出现。换言之，在为其估计气缸内部空气量的当前时间点和未来时间点之间的短期时间之内，借助于表格与包括误差的压缩机转速获得的压缩机流出空气流速和真实的压缩机流出空气流速之间的比率能够被认为没有很大变化。

因此，在如上述构造中那样的情况下，在当前时间点的压缩机流出空气流速——其是在表示压缩机操作条件关系的表格和借助于表格获得的压缩机转速的基础上获得的——和作为真实压缩机流出空气流速的估计的当前时间点的压缩机流入空气流速之间的比率的基础上，校正获得的未来时间点的压缩机流出空气流速。结果，未来时间点的压缩机流出空气流速能够被准确地估计，而没有增加表格的数据集的数目。

在上述全部空气量估计装置中，优选地，压缩机流入空气流速估计装置包括反馈回路，其中，通过从预定输入量减去预定反馈量获得的值被输入到PID控制器，从PID控制器输出的量被输入到空气流动模型的正演模型作为正演模型的输入量，并且正演模型的输出量用作预定反馈量。压缩机流入空气流速估计装置被构造，以通过提供从空气流量计实际输出的电物理量作为预定输入量，获得从PID控制器输出的量作为反演模型的输出量。

当空气流量计的正演模型的传递函数用H表示时，如上所述构造的反演模型的传递函数通过恰当设置PID控制器而成为充分接近于1/H的函数。因此，即使当数学上严格的反演模型因为正演模型的复杂性而不能构造时，也能够容易地构造充分准确的反演模型。

根据本装置的用于内燃机的空气量估计装置还适用于这样的内燃机，其具有：进气通道，用于将外部空气引入到气缸中；涡轮增压器，其包括压缩机，所述压缩机布置在进气通道中并压缩进气通道之内的空气；以及节流阀，其布置在进气通道中以位于涡轮增压器的下游，并且它的开度能够调节，以改变流过进气通道的空气量。空气量估计装置估计气缸内部的空气量，其为已被引入到气缸中的空气量。

空气量估计装置包括节流位置传感器、节流阀开度计算装置、空气流量计、空气流量计输出量存储装置、压缩机流入空气流速估计装置和气缸内部空气量估计装置。

节流位置传感器将作为输入量的节流阀的开度转换成作为输出量的第一电物理量，并且输出该第一电物理量。

节流阀开度计算装置每前进第一预定时间都获得从节流位置传感器实际输出的第一电物理量，并且在获得的第一电物理量的基础上，计算当获得的第一电物理量从节流位置传感器输出时的时间点的节流阀的实际开度。

空气流量计布置在压缩机上游的进气通道中。空气流量计将作为输入量通过进气通道的空气的流速，转换成作为输出量的第二电物理量，并且输出该第二电物理量。

空气流量计输出量存储装置每前进第二预定时间都获得从空气流量计实际输出的第二电物理量，并且存储获得的第二电物理量。

压缩机流入空气流速估计装置包括反演模型，其为与空气流量计的正演模型相反的模型，所述正演模型描述了空气流量计的输入量和输出量之间的关系，并且该反演模型如此构造，以致于当正演模型的输出量被供应给反演模型作为输入量时，反演模型输出正演模型的相应输入量作为输出量。由所述空气流量计输出量存储装置所存储的在时间上接近所述节流位置传感器输出与当前时间点前计算的全部节流阀实际开度中的最新节流阀实际开度相对应的第一电物理量时的时间点的所述第二物理量，被应用于反演模型作为反演模型的输入量，以便获得反演模型的输出量作为压缩机流入空气流速，其为当前时间点的实际流入到压缩机中的空气的流速。

气缸内部空气量估计装置包括空气模型，其根据物理定律，至少借助于节流阀的开度和压缩机流出空气流速，其为流出压缩机进入到进气通道中的空气的流速，描述了压缩机下游的进气通道之内的空气的动态。为了估计气缸内部空气量，当前时间点之前已被计算的全部节流阀的实际开度中的最近的节流阀的实际开度作为当前时间点的节流阀的开度被应用于空气模型，并且作为当前时间点的压缩机流出空气流速使用的所获得的当前时间点的压缩机流入空气流速被应用于空气模型。

输出第一电物理量(节流位置传感器的输出量)时的时间点和在第一电物理量的基础上计算节流阀的实际开度时的时间点之间的节流阀开度计算时间，长于输出第二电物理量(空气流量计的输出量)时的时间点和在第二电物理量的基础上获得实际压缩机流入空气流速时的时间点之间的压缩机流入空气流速估计时间，这是因为校正等等在各种计算的基础上执行。

因此，即使在计算节流阀的实际开度时的时间点通常与获得实际压缩机流入空气流速时的时间点一致的情况下，从其计算节流阀的实际开度的节流位置传感器的输出量(第一电物理量)被输出的时间点，也比从其获得实际压缩机流入空气流速的空气流量计的输出量(第二电物理量)被输出的时间点早节流阀开度计算时间和压缩机流入空气流速估计时间之间的差。

因此，如果在当前时间点之前已获得的空气流量计的全部输出量中的最近的空气流量计的输出量的基础上获得实际压缩机流入空气流速，并且获得的实际压缩机流入空气流速和当前时间点之前已被计算的节流阀的全部实际开度中的最近的节流阀的实际开度被应用于空气模型，则基于在不同时间点输出的电物理量的节流阀的开度(节流阀开度)和压缩机流入空气流速分别被应用于空气模型。因此不能准确地估计气缸内部空气量。

与此形成对照，根据上述构造，空气流量计的输出量每前进预定时间被存储；并且在下述时间点附近的时间点存储的空气流量计的输出量的基础上获得当前时间点的实际压缩机流入空气流速，在所述时间点处，节流位置传感器输出从其计算当前时间点之前已被计算的节流阀的全部实际开度中的最近的节流阀的实际开度的输出量。

此外，当前时间点之前已被计算的节流阀的全部实际开度中的最近的节流阀的实际开度和获得的当前时间点的压缩机流入空气流速被应用于空气模型。根据这种构造，基于在相互接近的时间点输出的电物理量的节流阀的开度和压缩机流入空气流速能够分别被应用于空气模型。结果，能够准确地估计气缸内部空气量。

附图说明

图1是系统的示意性构造图，所述系统被如此构造，以致于根据本发明实施例的空气量估计装置被应用于火花点火多气缸式内燃机。

图2是图1中显示的空气流量计的示意性透视图。

图3是图2中显示的空气流量计的热丝测量部分的放大透视图。

图4是用于控制节流阀开度和估计气缸内部空气量的逻辑和各种模型的功能框图。

图5是图4中显示的AFM反演模型的详细功能框图。

图6是图4中显示的第一空气模型的详细功能框图。

图7是指定压缩机流出空气流速、通过中间冷却器部分内部压力除以入口空气压力获得的值以及压缩机转速之间的关系的表格，所述表格由图1中显示的CPU参考。

图8是指定压缩机流出空气流速、压缩机转速和压缩机效率之间的关系的表格，所述表格由图1中显示的CPU参考。

图9是指定加速器踏板操作量和目标节流阀开度之间的关系的表格，所述表格由图1中显示的CPU参考。

图10是显示临时目标节流阀开度、目标节流阀开度、预测节流阀开度中的变化的时间图。

图11是显示用于计算预测节流阀开度的函数的曲线图。

图12是图4中显示的第二空气模型的详细功能框图。

图13是显示图1中显示的CPU执行以估计节流阀开度的程序的流程图。

图14是显示图1中显示的CPU执行以借助于第一空气模型估计压缩机转速的程序的流程图。

图15是显示图1中显示的CPU执行以在实际节流阀开度的基础上估计节流经过空气流速的程序的流程图。

图16是显示图1中显示的CPU执行以估计实际压缩机流入空气流速的程序的流程图。

图17是显示图1中显示的CPU执行以估计压缩机转速和压缩机施加能量的程序的流程图。

图18是显示图1中显示的CPU执行以借助于第二空气模型估计气缸内部空气量的程序的流程图。

图19是显示图1中显示的CPU执行以在估计的节流阀开度的基础上估计节流经过空气流速的程序的流程图。

图20是显示节流阀开度可预见时间点、预定时间间隔Δt0、以前估计时间点t1和当前估计时间点t2之间的关系的图解。

图21是显示图1中显示的CPU执行以估计压缩机流出空气流速和压缩机施加能量的程序的流程图。

具体实施方式

参考附图来描述根据本发明的用于内燃机的空气量估计装置的实施例。图1显示了系统的示意性构造，所述系统被如此构造，以致于空气量估计装置被应用于火花点火多气缸(例如4气缸)式内燃机。图1仅显示了特定气缸的横截面；然而，其余气缸具有类似构造。

内燃机10包括：气缸体部分20，其包括气缸体、气缸体下壳体和油盘；气缸盖部分30，其固定在气缸体部分20上；进气系统40，用于向气缸体部分20供应燃料和空气的气体混合物；以及排气系统50，用于从气缸体部分20向发动机外部发出排气。

气缸体部分20包括气缸21、活塞22、连杆23和曲柄轴24。活塞22中的每一个在相应的气缸21之内往复运动。活塞22的往复运动经由相应的连杆23传输到曲柄轴24，由此曲柄轴24旋转。气缸21与活塞22的头部和气缸盖部分30一起形成燃烧室(气缸)25。

气缸盖部分30包括：进气口31，其与燃烧室25连通；进气阀32，用于开启和关闭进气口31；可变进气正时单元33，其包括进气凸轮轴，用于驱动进气阀32和连续改变进气凸轮轴的相角；可变进气正时单元33的促动器33a；排气口34，其与燃烧室25连通；排气阀35，用于开启和关闭排气口34；排气凸轮轴36，用于驱动排气阀35；火花塞37；点火器38，其包括点火线圈，用于生成要被供应给火花塞37的高电压；以及喷射器39，用于将燃料喷射到进气口31中。

进气系统40包括：进气歧管41，其与进气口31连通；缓冲罐42，其与进气歧管41连通；进气管43，其一端连接到缓冲罐42，并且和进气口31、进气歧管41与缓冲罐42一起形成进气通道；以及空气过滤器44、涡轮增压器91的压缩机91a、中间冷却器45、节流阀46和节流阀促动器46a，它们连续地从进气管43的另一端朝向下游侧(缓冲罐42)布置在进气管43中。值得注意地，从压缩机91a的出口(下游)延伸到节流阀46的进气通道与中间冷却器45协作形成中间冷却器部分(节流阀上游部分)。而且，从节流阀46延伸到进气阀32的进气通道形成进气管部分(节流阀下游部分)。

中间冷却器45是空气冷却式的，并且借助于发动机10外部的空气冷却穿过进气通道的空气。

节流阀46可旋转地支撑在进气管43上。通过由节流阀促动器46a驱动节流阀46，能够调节节流阀46的开度。这样一来，节流阀46就改变了进气管43的通道的横截面积。节流阀46的开度(节流阀开度)由节流阀46已从节流阀46使通道的横截面积最小化的位置旋转的角度限定。

节流阀促动器46a，其由DC电机组成，响应驱动信号，所述驱动信号由实现稍后将要描述的电子控制节流阀逻辑的功能的稍后将要描述的电控制装置70发送，如此驱动节流阀46，以致于实际节流阀开度θta与目标节流阀开度θtt一致。

排气系统50包括：排气管51，其包括排气歧管，其与排气口34连通，并与排气口34一起形成排气通道；涡轮增压器91的涡轮91b，其布置在排气管51之内；以及三元催化转化器52，其布置在涡轮91b下游的排气管51中。

依靠这样的布置，借助于排气的能量来旋转涡轮增压器91的涡轮91b。涡轮91b通过轴连接到进气系统40的压缩机91a。因此，进气系统40的压缩机91a与涡轮91b一起旋转，以便压缩进气通道之内的空气。亦即，涡轮增压器91通过利用排气的能量将空气增压到发动机10中。

与此同时，这个系统包括：热丝空气流量计61；入口空气温度传感器62；入口空气压力传感器63；节流位置传感器64；凸轮位置传感器65；曲柄位置传感器66；加速器开度传感器67(操作状态量获得装置)；以及电控制装置70。

如图2所示，所述图2为空气流量计61的示意性透视图，空气流量计61包括：旁路通道，流过进气管43的空气的部分流入到其中；热丝测量部分61a，其布置在旁路通道中；以及信号处理部分61b，其连接到热丝测量部分61a。

如图3所示，所述图3为热丝测量部分61a的放大透视图，热丝测量部分61a包括：入口空气温度测量电阻器(筒管部分)61a1，其由铂热丝组成；支撑部分61a2，其使入口空气温度测量电阻器61a1连接到信号处理部分61b从而保持电阻器61a1；加热电阻器(加热器)61a3；以及支撑部分61a4，其使加热电阻器61a3连接到信号处理部分61b从而保持电阻器61a3。

信号处理部分61b具有桥式电路，其包括入口空气温度测量电阻器61a1和加热电阻器61a3；借助于桥式电路，以这样的方式调节将要供应给加热电阻器61a3的功率：维持入口空气温度测量电阻器61a1和加热电阻器61a3之间的恒定温差；将供应的功率转换成电压Vafm；并且输出电压Vafm。

依靠这样的构造，空气流量计61将作为输出量的穿过进气通道(进气管43)的空气的流速转换成上述电压Vafm，其为电物理量(输出量)，并且输出电压Vafm。

入口空气温度传感器62设置在空气流量计61之内，并且检测入口空气的温度(入口空气温度)并输出表示入口空气温度Ta的信号。大气压力传感器63检测入口空气的压力(入口空气压力)，并且输出表示入口空气压力Pa的信号。

节流位置传感器64将作为输入量的节流阀46的开度(节流阀开度)转换成电压Vta，其为根据节流阀开度而变化的电物理量(输出量)，并且输出电压Vta。

凸轮位置传感器65生成每次进气凸轮轴旋转90度(亦即每次曲柄轴24旋转180度)都具有单脉冲的信号(G2信号)。

曲柄位置传感器66输出每次曲柄轴24旋转10度都具有窄脉冲并且每次曲柄轴24旋转360度都具有宽脉冲的信号。这个信号表示发动机速度NE。加速器开度传感器67检测驾驶员操作的加速器踏板68的操作量，并且输出表示加速器踏板的操作量(加速器踏板操作量)Accp的信号。

电控制装置70是微型计算机，其包括通过总线相互连接的以下元件：CPU 71；ROM 72，在其中预先存储将要由CPU 71执行的程序、表格(查找表格、映射)、常量等等；RAM 73，CPU 71在需要时将数据临时存储在其中；备用RAM 74，其当电源保持接通时存储数据，并且即使当电源保持断开时也保持存储的数据；以及接口75，包括AD转换器。接口75连接到上述传感器61到67。来自传感器61到67的信号通过接口75供应到CPU 71。来自CPU 71的驱动信号(指令信号)通过接口75发送到可变进气正时单元33的促动器33a、点火器38、喷射器39和节流阀促动器46a。

下一步将描述如此构造的用于内燃机的空气量估计装置如何估计气缸内部空气量。

在向其应用这个空气量估计装置的发动机10中，喷射器39布置在进气阀32的上游。因此，燃料必须在进气阀32关闭并因而进气冲程结束时(进气阀关闭时间)喷射。所以，为了确定燃料喷射量，其致使气缸中形成的气体混合物的空气燃料比率与目标空气燃料比率一致，这个空气量估计装置必须在燃料喷射之前的预定时间处估计进气阀关闭时间的气缸内部空气量KLfwd。

考虑到上面，借助于在诸如能量守恒定律、动量守恒定律和质量守恒定律之类的物理定律的基础上构造的物理模型，本空气量估计装置估计当前时间点之后的未来时间点的进气管部分之内空气的压力Pm与温度Tm和中间冷却器部分之内空气的压力Pic与温度Tic，并且在未来时间点的估计的进气管部分之内空气的压力Pm与温度Tm和估计的中间冷却器部分之内空气的压力Pic与温度Tic的基础上，估计未来时间点的气缸内部空气量KLfwd。

关于用于估计未来时间点的中间冷却器部分之内空气的压力Pic和温度Tic的物理模型，本空气量估计装置利用这样的物理模型，所述物理模型使用未来时间点的压缩机流出空气流速mcm，其为流出压缩机91a的空气的流速。因此，本空气量估计装置必须估计未来时间点的压缩机流出空气流速mcm。

为了这样的估计，本空气量估计装置在压缩机91a上游的进气通道中布置的空气流量计61的输出量Vafm的基础上，估计当前时间点的压缩机流入空气流速mcmi，其为流入到压缩机91a中的空气的流速，然后在估计的压缩机流入空气流速mcmi的基础上，估计当前时间点的压缩机91a的转速Ncm(压缩机转速)。进一步，在当前时间点的压缩机转速Ncm的基础上，本空气量估计装置估计未来时间点的压缩机流出空气流速mcm。

顺便提及，空气流量计61的输出量Vafm随着关于实际压缩机流入空气流速mcmi的时间延迟而变化。考虑到这个，本空气量估计装置将空气流量计61的输出量Vafm输入到空气流量计61的反演模型，从而估计补偿上述检测延迟的实际压缩机流入空气流速mcmi。空气流量计61的反演模型是这样的模型，其被如此构造，以致于当描述空气流量计61的输入和输出量之间关系的空气流量计61的正演模型的输出量被给予模型作为输入量时，该模型输出正演模型的输入量作为输出量。

用这种方式，本空气量估计装置估计当前时间点之后的未来时间点的气缸内部空气量KLfwd。

具体地，如图4的功能框图所示，本空气量估计装置包括空气流量计61的反演模型(AFM反演模型)M1、节流阀开度计算装置M2和电子控制节流阀模型M3。另外，本空气量估计装置包括如上述物理模型那样的第一空气模型M10和第二空气模型M20。进一步，本空气量估计装置包括电子控制节流阀逻辑A1。

本空气量估计装置借助于AFM反演模型M1在空气流量计61的输出量Vafm的基础上估计补偿上述检测延迟的实际压缩机流入空气流速mcmi。进一步，本空气量估计装置借助于节流阀开度计算装置M2在节流位置传感器64的输出量Vta的基础上计算实际节流阀开度θta。本空气量估计装置然后将补偿检测延迟的实际压缩机流入空气流速mcmi和计算的实际节流阀开度θta应用于第一空气模型M10，从而估计当前时间点的压缩机转速Ncm。

与此同时，本空气量估计装置借助于电子控制节流阀逻辑A1控制节流阀46的开度，并且借助于电子控制节流阀模型M3估计当前时间点之后的未来时间点的节流阀开度θte。

顺便提及，压缩机转速Ncm并不在短期时间内显著变化。因此，通过将估计的未来时间点的节流阀开度θte和用作未来时间点的压缩机转速Ncm的当前时间点的压缩机转速Ncm应用于第二空气模型M20，本空气量估计装置估计未来时间点的气缸内部空气量KLfwd。

现在来单独并具体地描述模型和逻辑。值得注意地，后缀为数字“1”的任何变量的值都指示主要用在第一空气模型M10中的表示当前时间点的物理量的值。另外，后缀为数字“2”的任何变量的值都指示主要用在第二空气模型M20中的表示未来时间点的物理量的值。

<AFM反演模型M1>

AFM反演模型M1在空气流量计61的输出量Vafm的基础上估计当前时间点的实际流入到压缩机91a中的空气的流速(压缩机流入空气流速)mcmi。如图5所示，AFM反演模型M1包括低通滤波器M1a、PID控制器M1b和空气流量计61的正演模型(AFM正演模型)M1c。

当以预定间隔将输入量给予低通滤波器M1a时，低通滤波器M1a执行使借助于给予输入量的一系列数据形成的波形的高频分量的幅度衰减(去除噪声分量)的处理。低通滤波器M1a然后输出通过从输入量去除噪声分量获得的量作为输出量。

PID控制器M1b包括比例元件、微分元件和积分元件，并且元件的增益被如此设置，以致于AFM反演模型M1能够准确地计算压缩机流入空气流速mcmi。

AFM正演模型M1c是这样的模型，其描述了空气流量计61的输出量Vafm和实际压缩机流入空气流速mcmi(空气流量计61的输入量)之间的关系，以便模拟上述检测延迟。亦即，AFM正演模型M1c能够在实际压缩机流入空气流速mcmi的基础上估计空气流量计61的输出量Vafm。AFM正演模型M1c的细节是众所周知的，并且例如在日本专利申请公开(kokai)号2000-320391中描述。因此，在本说明书中，AFM正演模型M1c的详细描述不再重复，并且将仅描述其概要。

当输入实际压缩机流入空气流速mcmi时，AFM正演模型M1c在输入的实际压缩机流入空气流速mcmi和下述表格的基础上获得稳定热辐射量W，所述表格规定了压缩机流入空气流速mcmi和压缩机流人空气流速mcmi没有变化的状态(稳定状态)下的流入空气温度测量电阻器61a1的热辐射量(稳定热辐射量或完全热辐射量)W之间的关系。AFM正演模型M1c执行下述处理(一阶延迟处理)，其根据以下方程(1)延迟获得的稳定热辐射量W中的变化，所述方程(1)表示了获得的稳定热辐射量W和压缩机流入空气流速mcmi变化的状态(过渡状态)下的流入空气温度测量电阻器61a1的热辐射量(过渡热辐射量、响应热辐射量)ω之间的关系，并且计算包括检测延迟的热辐射量ω。这里，τ是在压缩机流入空气流速mcmi的基础上计算的时间常数。

$\frac{\mathrm{d\&omega;}}{\mathrm{dt}}=\frac{1}{\mathrm{\&tau;}}(W-\mathrm{\&omega;})\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(1\right)$

AFM正演模型M1c在计算的热辐射量ω和规定了热辐射量ω与空气流量计61的输出量Vafm之间的关系的表格的基础上，估计空气流量计61的输出量Vafm。用这种方式，AFM正演模型M1c在当前时间点的实际压缩机流入空气流速mcmi的基础上，估计空气流量计61的输出量Vafm。

如上所述构造的AFM反演模型M1随着每次预定计算周期过去，都将空气流量计61的输出量Vafm提供给低通滤波器M1a作为输入量x0。AFM反演模型M1从低通滤波器M1a获得通过使输入量x0的噪声分量衰减而产生的输出量x。AFM反演模型M1向PID控制器M1b提供量y，其是通过从输出量x减去AFM正演模型M1c的输出量zz获得的，作为输入量y。AFM反演模型M1从PID控制器M1b获得输出量z。AFM反演模型M1将输出量z提供给AFM正演模型M1c作为输入量z，并且输出该输出量z作为当前时间点的实际压缩机流入空气流速mcmi。

下面在此将描述为什么当空气流量计61的输出量Vafm输入到AFM反演模型M1时，AFM反演模型M1的输出量表示当前时间点的实际压缩机流入空气流速mcmi的原因。

向PID控制器M1b提供的输入量y和从PID控制器M1b输出的输出量z之间的关系通过以下方程(2)表示。这里，G是对应于PID控制器M1b的传递函数。

z＝G·y    ……(2)

由于向PID控制器M1b提供的输入量y是通过从低通滤波器M1a的输出量x减去AFM正演模型M1c的输出量zz获得的量，所以输入量y通过以下方程(3)表示。

y＝x-zz         ……(3)

向AFM正演模型M1c提供的输入量z和从AFM正演模型M1c输出的输出量zz之间的关系通过以下方程(4)表示。这里，H是对应于AFM正演模型M1c的传递函数。

zz＝H·z        ……(4)

当用方程(3)代替方程(2)中的y以消去y时，获得以下方程(5)。

z＝(x-zz)·G    ……(5)

进一步，当用方程(4)代替方程(5)中的zz以消去zz，然后解作为结果的方程求出z/x时，获得以下方程(6)。

z/x＝G/(1+G·H) ……(6)

另外，在传递函数G的单独元件的增益被如此设置以致于|G·H|的值变得充分大于1的情况下，当方程(6)的右侧乘以H和1/H时，获得以下方程(7)，其中G·H/(1+G·H)能够近似于1。

$\frac{z}{x}=\frac{G}{1+G\&CenterDot;H}=\left(\frac{G\&CenterDot;H}{1+G\&CenterDot;H}\right)\frac{1}{H}\&ap;\frac{1}{H}\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(7\right)$

根据方程(7)，对应于AFM反演模型M1的实际传递函数是对应于AFM正演函数M1c的传递函数的反函数1/H。亦即，AFM反演模型M1能够被说成构成反函数，其中，当AFM正演模型M1c的输出量被提供给该模型作为输入量时，该模型输出AFM正演模型M1c的输入量作为输出量。因此，当空气流量计61的输出量Vafm输入到AFM反演模型M 1时，AFM反演模型M1输出当前时间点的实际压缩机流入空气流速mcmi。

如上所述，借助于以下，能够容易地构造足够准确的反演模型，而不用在数学上获得反函数：如此构造AFM反演模型M1，以致于AFM反演模型M1包括反馈回路，其中，通过从输入量x减去反馈量zz获得的值y被输入到PID控制器M1b，从PID控制器M1b输出的量z被输入到AFM正演模型M1c，并且AFM正演模型M1c的输出量zz用作上述反馈量；并且AFM反演模型M1输出从PID控制器M1b输出的量z作为其输出量mcmi。

<节流阀开度计算装置M2>

节流阀开度计算装置M2在节流位置传感器64的输出量Vta的基础上，计算当前时间点的节流阀46的实际开度(节流阀开度)θta。节流阀开度计算装置M2的细节是众所周知的，并且例如在日本专利申请公开(kokai)号H9-126036中描述。因此，在本说明书中，节流阀开度计算装置M2的详细描述不再重复，并且将仅描述其概要。

在其中节流阀开度没有变化的稳定操作状态下，节流阀开度计算装置M2从以下获得参考气缸内部空气量KLstd：表格MAPKL，其规定了发动机速度NE与节流阀开度θta和气缸内部空气量KL之间的关系；发动机速度NE；以及在节流位置传感器64的输出量Vta和校正值Δθ的基础上获得的节流阀开度θta0。进一步，节流阀开度计算装置M2在空气流量计61的输出量Vafm的基础上，获得实际气缸内部空气量KLa。

另外，节流阀开度计算装置M2比较获得的参考气缸内部空气量KLstd和获得的实际气缸内部空气量KLa，并且如此改变校正值Δθ，以致于获得的参考气缸内部空气量KLstd和获得的实际气缸内部空气量KLa之间的差充分减少。此外，节流阀开度计算装置M2在节流位置传感器64的输出量Vta和改变的校正值Δθ的基础上，计算实际节流阀开度θta。

<第一空气模型M10>

第一空气模型M10在借助于AFM反演模型M1估计的当前时间点的实际压缩机流入空气流速mcmi和借助于节流阀开度计算装置M2计算的实际节流阀开度θta的基础上，估计当前时间点的压缩机转速Ncm。如图6所示，第一空气模型M10包括节流模型M11、进气阀模型M12、第一压缩机模型M13、中间冷却器模型M14和进气管模型M15，它们构成空气模型，模拟装备有涡轮增压器91的发动机10中的压缩机91a下游的进气通道之内空气的动态。

如稍后将要描述的那样，表示第一空气模型M10的模型M11到M15并且在上述物理定律的基础上得出的一些数学公式(在下文中，公式还可以被称为“通用数学公式”)包括关于中间冷却器部分之内空气的压力Pic与温度Tic和进气管部分之内空气的压力Pm与温度Tm的时间微分项。为了使计算能被微型计算机执行，第一空气模型M10离散化包括时间微分项的数学公式，并且在离散化的数学公式和被估计为当前计算时间的物理量的物理量的基础上，估计下一个计算时间的物理量，其比当前计算时间晚预定计算间隔(计算周期)。

通过重复这样的估计，第一空气模型M10每次计算周期过去都估计下一个计算时间(比当前时间点晚计算周期的时间点)的物理值。亦即，第一空气模型M10通过重复地估计物理量，连续地为每个计算周期估计物理量。在以下描述中，表示物理量的向其添加(k-1)的变量，是表示在第(k-1)次估计时(在以前计算时)估计的物理量的变量。进一步，表示物理量的向其添加k的变量，是表示在第k次估计时(在当前计算时)估计的物理量的变量。

现在来具体地描述图6中显示的各个模型。值得注意地，由于得出表示节流模型M11、进气阀模型M12和进气管模型M15的公式的方法是众所周知的(见日本专利申请公开(kokai)号2001-41095和2003-184613)，所以在本说明书中，其详细描述不再重复。

(节流模型M11)

基于以下方程(8)、(9-1)和(9-2)，其为表示本模型并且在诸如能量守恒定律、动量守恒定律、质量守恒定律和状态方程之类的物理定律的基础上得出的通用数学公式，节流模型M11估计在节流阀46周围经过的空气的流速(节流经过空气流速)mt。在方程(8)中，Ct(θt)表示流速系数，其根据节流阀开度θt而变化；At(θt)表示节流开度横截面积(在进气通道之内的节流阀46周围的开度的横截面积)，其根据节流阀开度θt而变化；Pic表示中间冷却器部分内部压力，其为中间冷却器部分之内的空气的压力(亦即压缩机下游压力(节流阀上游压力)，其为从涡轮增压器91延伸到节流阀46的进气通道之内的空气的压力)；Pm表示进气管部分内部压力(亦即节流阀下游压力，其为从节流阀46延伸到进气阀32的进气通道之内的空气的压力)；Tic表示中间冷却器部分内部温度，其为中间冷却器部分之内的空气的温度(亦即压缩机下游温度(节流阀上游温度)，其为从涡轮增压器91延伸到节流阀46的进气通道之内的空气的温度)；R表示气体常数；并且κ表示空气的比热比(在下文中，κ将作为常数值处理)。

$\mathrm{mt}=\mathrm{Ct}\left(\mathrm{\&theta;t}\right)\&CenterDot;\mathrm{At}\left(\mathrm{\&theta;t}\right)\&CenterDot;\frac{\mathrm{Pic}}{\sqrt{R\&CenterDot;\mathrm{Tic}}}\&CenterDot;\mathrm{\&Phi;}(\mathrm{Pm}/\mathrm{Pic})\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(8\right)$

$\mathrm{\&Phi;}(\mathrm{Pm}/\mathrm{Pic})=\sqrt{\frac{\mathrm{\&kappa;}}{2\&CenterDot;(\mathrm{\&kappa;}+1)}}$

$\mathrm{\&Phi;}(\mathrm{Pm}/\mathrm{Pic})=\sqrt{\{\frac{\mathrm{\&kappa;}-1}{2\mathrm{\&kappa;}}(1-\frac{\mathrm{Pm}}{\mathrm{Pic}})+\frac{\mathrm{Pm}}{\mathrm{Pic}}\}(1-\frac{\mathrm{Pm}}{\mathrm{Pic}})}$

这里，凭经验可知，能够在节流阀开度θt的基础上确定方程(8)右侧的流速系数Ct(θt)和节流开度横截面积At(θt)的乘积Ct(θt)·At(θt)。因此，基于表格MAPCTAT，其规定了节流阀开度θt和值Ct(θt)·At(θt)之间的关系，以及节流阀开度θt，获得值Ct(θt)·At(θt)。节流模型M11使用ROM 72中存储的表格MAPCTAT。进一步，节流模型M11使用表格MAPΦ，其存储在ROM72中，规定了值Pm/Pic和值Φ(Pm/Pic)之间的关系。

节流模型M11借助于方程(8)、(9-1)和(9-2)、表格MAPCTAT以及表格MAPΦ估计节流经过空气流速mt。更加具体地，节流模型M11从表格MAPCTAT和通过节流阀开度计算装置M2计算的实际节流阀开度θta获得值Ct1(θta)·At1(θta)(＝MAPCTAT(θta))。

此外，基于表格MAPΦ和值(Pm1(k-1)/Pic1(k-1))，其为通过由稍后将要描述的进气管模型M15在第(k-1)次估计时估计的进气管部分内部压力Pm1(k-1)除以由稍后将要描述的中间冷却器模型M14在第(k-1)次估计时估计的中间冷却器部分内部压力Pic1(k-1)获得的值，节流模型M11获得值Φ1(Pm1(k-1)/Pic1(k-1))(＝MAPΦ(Pm1(k-1)/Pic1(k-1)))。

节流模型M11向方程(8)应用值Ct1(θta)·At1(θta)和值Φ1(Pm1(k-1)/Pic1(k-1))，它们已如上所述获得；以及中间冷却器部分内部压力Pic(k-1)和中间冷却器部分内部温度Tic(k-1)，它们由稍后将要描述的中间冷却器模型M14在第(k-1)次估计时估计，由此获得节流经过空气流速mt1(k-1)。

(进气阀模型M12)

基于进气管部分内部压力Pm，其为进气管部分之内空气的压力，以及进气管部分内部温度Tm，其为进气管部分之内空气的温度(亦即节流阀下游温度，其为从节流阀46延伸到进气阀32的进气通道之内空气的温度)，等等，进气阀模型M12估计气缸流入空气流速mc，其为在进气阀32周围经过之后流入到气缸中(进入燃烧室25中)的空气的流速。对应于进气冲程(包括进气阀32关闭时间)的时期期间的气缸内压力能够被认为等于进气阀32上游压力；亦即进气管部分内部压力Pm。因此，气缸流入空气流速mc在进气阀关闭时能够被认为与进气管部分内部压力Pm成比例地变化。考虑到这个，根据以下方程(10)，其为表示本模型并基于经验法则的通用数学公式，进气阀模型M12获得气缸流入空气流速mc。

mc＝(Ta/Tm)·(c·Pm-d)    ……(10)

在方程(10)中，值c表示比例系数；并且值d表示反映已保留在气缸内的燃烧过的气体的量的值。基于表格MAPC，其规定了发动机速度NE与进气阀32的开启关闭正时VT和值c之间的关系；发动机速度NE；以及进气阀32的开启关闭正时VT，获得值c。进气阀模型M12中使用的表格MAPC存储在ROM 72中。类似地，基于表格MAPD，其规定了发动机速度NE与进气阀32的开启关闭正时VT和常数d之间的关系；发动机速度NE；以及进气阀32的开启关闭正时VT，获得值d。进气阀模型M12中使用的表格MAPD存储在ROM 72中。

进气阀模型M12借助于方程(10)、表格MAPC和表格MAPD估计气缸流入空气流速mc。更加具体地，进气阀模型M12从表格MAPC、当前时间点的发动机速度NE和当前时间点的进气阀32的开启关闭正时VT获得值c(c＝MAPC(NE，VT))。进一步，进气阀模型M12从表格MAPD、当前时间点的发动机速度NE和当前时间点的进气阀32的开启关闭正时VT获得值d(d＝MAPD(NE，VT))。

进气阀模型M12向方程(10)应用进气管部分内部压力Pm1(k-1)和进气管部分内部温度Tm1(k-1)，它们由稍后将要描述的进气管模型M15在第(k-1)次估计时估计；当前时间点的入口空气温度Ta；以及获得的值c和值d，由此获得气缸流入空气流速mc1(k-1)。

(第一压缩机模型M13)

第一压缩机模型M13在中间冷却器部分内部压力Pic、压缩机流入空气流速mcmi等等的基础上，估计压缩机91a的转速(压缩机转速)Ncm和压缩机施加能量Ecm，其为当空气穿过压缩机91a时涡轮增压器91的压缩机91a给予要被供应给中间冷却器部分的空气的每单位时间的能量。

首先，将描述通过本模型估计的压缩机转速Ncm。凭经验可知，在压缩机流出空气流速mcm和通过中间冷却器部分内部压力Pic除以入口空气压力Pa获得的值Pic/Pa的基础上，能够获得压缩机转速Ncm。因此，基于表格MAPCM，其通过实验在以前获得，规定了压缩机流出空气流速mcm、值Pic/Pa(通过中间冷却器部分内部压力Pic除以入口空气压力Pa获得)和压缩机转速Ncm之间的关系(压缩机操作条件关系)；值Pic/Pa(通过中间冷却器部分内部压力Pic除以入口空气压力Pa获得)；以及压缩机流出空气流速mcm，获得压缩机转速Ncm。图7显示了表格MAPCM，其存储在ROM 72中，由第一压缩机模型M13使用。值得注意地，存储表格MAPCM的ROM 72构成压缩机操作条件关系存储装置。

第一压缩机模型M13借助于表格MAPCM估计压缩机转速Ncm。更加具体地，第一压缩机模型M13从以下估计当前时间点的压缩机转速Ncm(k-1)(＝MAPCM(mcm1(k-1)，Pic1(k-1)/Pa))：表格MAPCM；当前时间点的实际压缩机流入空气流速mcmi(k-1)，其由AFM反演模型M1估计，用作当前时间点的压缩机流出空气流速mcm1(k-1)；以及值Pic1(k-1)/Pa，其通过稍后将要描述的中间冷却器模型M14在第(k-1)次估计时估计的中间冷却器部分内部压力Pic1(k-1)除以当前时间点的入口空气压力Pa获得。

值得注意地，第一压缩机模型M13可以使用ROM 72中存储的表格MAPCMSTD而不是表格MAPCM。表格MAPCMSTD规定了标准状态下的压缩机流出空气流速(标准状态压缩机流出空气流速)mcmstd、通过标准状态下的中间冷却器部分内部压力Picstd除以标准压力Pstd获得的值Picstd/Pstd、以及标准状态下的压缩机转速(标准状态压缩机转速)Ncmstd之间的关系。这里，标准状态是这样的状态，其中，作为流入到压缩机91a中的空气的压缩机流入空气压缩机的压力为标准压力Pstd(例如96276Pa)，并且压缩机流入空气的温度为标准温度Tstd(例如303.02K)。

在这种情况下，基于通过将压缩机流出空气流速mcm应用于以下方程(11)的右侧获得的标准状态压缩机流出空气流速mcmstd、通过中间冷却器部分内部压力Pic除以入口空气压力Pa获得的值Pic/Pa、以及上述表格MAPCMSTD，第一压缩机模型M13获得上述标准状态压缩机转速Ncmstd；并且将获得的标准状态压缩机转速Ncmstd应用于以下方程(12)的右侧，从而获得下述状态下的压缩机转速Ncm，在所述状态中，压缩机流入空气的压力等于入口空气压力Pa，并且压缩机流入空气的温度等于入口空气温度Ta。

$\mathrm{mcmstd}=\mathrm{mcm}\&CenterDot;\frac{\sqrt{\frac{\mathrm{Ta}}{\mathrm{Tstd}}}}{\frac{\mathrm{Pa}}{\mathrm{Pstd}}}\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(11\right)$

$\mathrm{Ncm}=\mathrm{Ncmstd}\&CenterDot;\sqrt{\frac{\mathrm{Ta}}{\mathrm{Tstd}}}\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(12\right)$

下一步，将描述通过本模型估计的压缩机施加能量Ecm。压缩机施加能量Ecm从以下方程(13)获得，其为通用数学公式，表示了本模型的部分，并且基于：能量守恒定律；压缩机效率η；压缩机流出空气流速mcm；值Pic/Pa，其通过中间冷却器部分内部压力Pic除以入口空气压力Pa获得；以及入口空气温度Ta。

$\mathrm{Ecm}=\mathrm{Cp}\&CenterDot;\mathrm{mcm}\&CenterDot;\mathrm{Ta}({\left(\frac{\mathrm{Pic}}{\mathrm{Pa}}\right)}^{\frac{\mathrm{\&kappa;}-1}{\mathrm{\&kappa;}}}-1)\frac{1}{\mathrm{\&eta;}}\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(13\right)$

这里，Cp表示空气在恒压下的比热。进一步，凭经验可知，在压缩机流出空气流速mcm和压缩机转速Ncm的基础上能够估计压缩机效率η。因此，基于以下获得压缩机效率η：表格MAPETA，其通过实验在以前获得，规定了压缩机流出空气流速mcm、压缩机转速Ncm和压缩机效率η之间的关系；压缩机流出空气流速mcm；以及压缩机转速Ncm。考虑到这个，第一压缩机模型M13使用表格MAPETA，其显示在图8中并且存储在ROM 72中。

第一压缩机模型M13借助于上述方程(13)和上述表格MAPETA估计压缩机施加能量Ecm。更加具体地，第一压缩机模型M13基于以下估计压缩机效率η1(k-1)(＝MAPETA(mcm1(k-1)，Ncm(k-1)))：当前时间点的实际压缩机流入空气流速mcmi(k-1)，其由AFM反演模型M1估计，用作当前时间点的压缩机流出空气流速mcm1(k-1)；估计的当前时间点的压缩机转速Ncm(k-1)；以及表格MAPETA。

随后，第一压缩机模型M13向上述方程(13)应用：估计的压缩机效率η1(k-1)；当前时间点的压缩机流出空气流速mcm1(k-1)；值Pic(k-1)/Pa，其通过稍后将要描述的中间冷却器模型M14在第(k-1)次估计时估计的中间冷却器部分内部压力Pic(k-1)除以当前时间点的入口空气压力Pa获得；以及当前时间点的入口空气温度Ta，由此估计压缩机施加能量Ecm1(k-1)。

这里，将描述得出上述方程(13)的过程，所述方程(13)部分地描述了第一压缩机模型M13。在以下描述中，向进入压缩机91a和离开压缩机91a之间的时期期间的空气施加的所有能量都假定贡献给温度的增加(亦即，动能被忽略)。

当作为流入到压缩机91a中的空气的压缩机流入空气压缩机的流速用mi表示、压缩机流入空气的温度用Ti表示、作为流出压缩机91a的空气的压缩机流出空气压缩机的流速用mo表示、并且压缩机流出空气的温度用To表示时，压缩机流入空气的能量用Cp·mi·Ti表示，并且压缩机流出空气的能量用Cp·mo·To表示。由于压缩机流入空气的能量与压缩机施加能量Ecm之和等于压缩机流出空气的能量，所以获得基于能量守恒定律的以下方程(14)。

Cp·mi·Ti+Ecm＝Cp·mo·To    ……(14)

顺便提及，由于压缩机流入空气的流速mi能够被认为等于压缩机流出空气的流速mo，所以从方程(14)获得以下方程(15)。

Ecm＝Cp·mo·(To-Ti)          ……(15)

与此同时，压缩机效率η由以下方程(16)规定。

$\mathrm{\&eta;}=\frac{\mathrm{Ti}({\left(\frac{\mathrm{Po}}{\mathrm{Pi}}\right)}^{\frac{\mathrm{\&kappa;}-1}{\mathrm{\&kappa;}}}-1)}{\mathrm{To}-\mathrm{Ti}}\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(16\right)$

这里，Pi表示压缩机流入空气的压力，并且Po表示压缩机流出空气的压力。当用方程(16)代替方程(15)中的(To-Ti)以消去(To-Ti)时，获得以下方程(17)。

$\mathrm{Ecm}=\mathrm{Cp}\&CenterDot;\mathrm{mo}\&CenterDot;\mathrm{Ti}({\left(\frac{\mathrm{Po}}{\mathrm{Pi}}\right)}^{\frac{\mathrm{\&kappa;}-1}{\mathrm{\&kappa;}}}-1)\frac{1}{\mathrm{\&eta;}}\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\&CenterDot;\left(17\right)$

压缩机流入空气的压力Pi和温度Ti能够被认为分别等于入口空气压力Pa和入口空气温度Ta。进一步，由于压力传播比温度更加容易，所以压缩机流出空气的压力Po能够被认为等于中间冷却器部分内部压力Pic。此外，压缩机流出空气的流速mo为压缩机流出空气流速mcm。当考虑这些因素时，能够从方程(17)获得上述方程(13)。

(中间冷却器模型M14)

中间冷却器模型M14在以下方程(18)和(19)的基础上获得中间冷却器部分内部压力Pic和中间冷却器部分内部温度Tic，所述方程(18)和(19)是通用数学公式，其表示本模型，并且基于：关于中间冷却器部分之内空气的质量守恒定律和能量守恒定律；入口空气温度Ta；流入到中间冷却器部分中的空气的流速(亦即压缩机流出空气流速)mcm；压缩机施加能量Ecm；以及流出中间冷却器部分的空气的流速(亦即节流经过空气流速)mt。值得注意地，在以下方程(18)和(19)中，Vic表示中间冷却器部分的容积。

d(Pic/Tic)/dt＝(R/Vic)·(mcm-mt)     ……(18)

dPic/dt＝κ·(R/Vic)·(mcm·Ta-mt·Tic)

+(κ-1)/(Vic)·(Ecm-K·(Tic-Ta))          ……(19)

中间冷却器模型M14借助于以下方程(20)和(21)估计中间冷却器部分内部压力Pic和中间冷却器部分内部温度Tic，所述方程(20)和(21)借助于差分方法通过离散化方程(18)和(19)获得。这里，Δt是等于本模型计算周期的时间。

(Pic/Tic)(k)＝(Pic/Tic)(k-1)

+Δt·(R/Vic)·(mcm(k-1)-mt(k-1))        ……(20)

Pic(k)＝Pic(k-1)

+Δt·κ·(R/Vic)·(mcm(k-1)·Ta-mt(k-1)·Tic(k-1))

+Δt·(κ-1)/(Vic)·(Ecm(k-1)-K·(Tic(k-1)

                         -Ta))           ……(21)

更加具体地，中间冷却器模型M14基于以下估计最近的中间冷却器部分内部压力Pic1(k)和中间冷却器部分内部温度Tic1(k)：方程(20)和(21)；当前时间点的实际压缩机流入空气流速mcmi(k-1)，其由AFM反演模型M1估计，用作当前时间点的压缩机流出空气流速mcm1(k-1)；压缩机施加能量Ecm1(k-1)，其通过第一压缩机模型M13获得；节流经过空气流速mt1(k-1)，其通过节流模型M11获得；当前时间点的入口空气温度Ta；以及通过本模型在第(k-1)次估计时估计的中间冷却器部分内部压力Pic1(k-1)和中间冷却器部分内部温度Tic1(k-1)。值得注意地，当中间冷却器部分内部压力Pic1和中间冷却器部分内部温度Tic1的估计从未执行过时(当通过本模型执行第一次估计时(在本例子中，当启动内燃机时))，中间冷却器模型M14分别使用入口空气压力Pa和入口空气温度Ta作为中间冷却器部分内部压力Pic1(0)和中间冷却器部分内部温度Tic1(0)。

这里，得出描述中间冷却器模型M14的上述方程(18)和(19)的过程将被描述。首先，将研究基于关于中间冷却器部分之内空气的质量守恒定律的方程(18)。当中间冷却器部分之内空气的总量用M表示时，总空气量M的每单位时间的变化量(时间变化)等于压缩机流出空气流速mcm和节流经过空气流速mt之间的差，其中所述压缩机流出空气流速mcm对应于流入到中间冷却器部分中的空气的流速，所述节流经过空气流速mt对应于流出中间冷却器部分的空气的流速。因此，获得基于质量守恒定律的以下方程(22)。

dM/dt＝mcm-mt           ……(22)

进一步，在中间冷却器部分之内空气的压力和温度空间均匀的假定下，获得基于状态方程的以下方程(23)。当用方程(23)代替方程(22)中的M以消去M并且考虑到中间冷却器部分的容积Vic没有变化的事实时，获得上述方程(18)。

Pic·Vic＝M·R·Tic     ……(23)

下一步，将研究基于关于中间冷却器部分之内空气的能量守恒定律的方程(19)。中间冷却器部分之内空气的能量M·Cv·Tic(Cv是空气在恒容下的比热)的每单位时间的变化量(d(M·Cv·Tic)/dt)等于每单位时间给予中间冷却器部分之内空气的能量和每单位时间从中间冷却器部分之内空气去除的能量之间的差。在以下描述中，中间冷却器部分之内空气的所有能量都假定贡献给温度的增加(亦即，动能被忽略)。

给予中间冷却器部分之内空气的能量是流入到中间冷却器部分中的空气的能量。这个流入到中间冷却器部分中的空气的能量等于在空气未被压缩机91a压缩的假定下流入到中间冷却器部分中同时保持入口空气温度Ta的空气的能量Cp·mcm·Ta与压缩机施加能量Ecm压缩机之和，该压缩机施加能量Ecm为涡轮增压器91的压缩机91a向流入到中间冷却器部分中的空气施加的能量。

与此同时，从中间冷却器部分之内空气去除的能量等于流出中间冷却器部分的空气的能量Cp·mt·Tic与热交换能量之和，该热交换能量为中间冷却器45之内的空气和中间冷却器45的壁之间交换的能量。

根据基于一般经验法则的方程获得这个热交换能量为值K·(Tic-Ticw)，其与中间冷却器45之内空气的温度Tic和中间冷却器45的壁的温度Ticw之间的差成比例。这里，K表示对应于中间冷却器45的表面积和中间冷却器45之内的空气与中间冷却器45的壁之间的传热系数的乘积的值。顺便提及，由于中间冷却器45如上所述适用于借助于发动机10外面的空气来冷却排气通道之内的空气，所以中间冷却器45的壁的温度Ticw通常等于发动机10外面空气的温度。因此，中间冷却器45的壁的温度Ticw能够被认为等于入口空气温度Ta。所以，能够获得上述热交换能量为值K·(Tic-Ta)。

这样一来，就能够获得基于关于中间冷却器部分之内空气的能量守恒定律的以下方程(24)。

d(M·Cv·Tic)/dt＝Cp·mcm·Ta-Cp·mt·Tic

                     +Ecm-K·(Tic-Ta)         ……(24)

顺便提及，比热比κ用以下方程(25)表示，并且迈尔(Mayer)关系用以下方程(26)表示。因此，通过借助于上述方程(23)(Pic·Vic＝M·R·Tic)和以下方程(25)与(26)变换方程(24)，能够获得上述方程(19)。这里，通过考虑到中间冷却器部分的容积Vic没有变化的事实执行变换。

κ＝Cp/Cv    ……(25)

Cp＝Cv+R     ……(26)

(进气管模型M15)

进气管模型M15在以下方程(27)和(28)的基础上获得进气管部分内部压力(亦即节流阀下游压力)Pm和进气管部分内部温度(亦即节流阀下游温度)Tm，所述方程(27)和(28)是通用数学公式，其表示本模型，并且基于：关于进气管部分之内空气的质量守恒定律和能量守恒定律；流入到进气管部分中的空气的流速(亦即节流经过空气流速)mt；中间冷却器部分内部温度Tic；以及流出进气管部分的空气的流速(亦即气缸流入空气流速)mc。在方程(27)和(28)中，Vm表示进气管部分(从节流阀46延伸到进气阀32的进气通道)的容积。

d(Pm/Tm)/dt＝(R/Vm)·(mt-mc)           ……(27)

dPm/dt＝κ·(R/Vm)·(mt·Tic-mc·Tm)   ……(28)

进气管模型M15借助于以下方程(29)和(30)估计进气管部分内部压力Pm和进气管部分内部温度Tm，所述方程(29)和(30)借助于差分方法通过离散化方程(27)和(28)获得。这里，Δt是等于本模型计算周期的时间。

(Pm/Tm)(k)＝(Pm/Tm)(k-1)

+Δt·(R/Vm)·(mt(k-1)-mc(k-1))        ……(29)

Pm(k)＝Pm(k-1)+Δt·κ·(R/Vm)·

(mt(k-1)·Tic(k-1)-mc(k-1)·Tm(k-1))    ……(30)

更加具体地，进气管模型M15基于以下估计最近的进气管部分内部压力Pm1(k)和最近的进气管部分内部温度Tm1(k)：方程(29)和(30)；节流经过空气流速mt1(k-1)，其通过节流模型M11获得；气缸流入空气流速mc1(k-1)，其通过进气阀模型M12获得；中间冷却器部分内部温度Tic1(k-1)，其由中间冷却器模型M14在第(k-1)次估计时估计；以及进气管部分内部压力Pm1(k-1)和进气管部分内部温度Tm1(k-1)，其由本模型在第(k-1)次估计时估计。值得注意地，当进气管部分内部压力Pm1和进气管部分内部温度Tm1的估计从未执行过时(当通过本模型执行第一次估计时(在本例子中，当起动内燃机时))，进气管模型M15分别使用入口空气压力Pa和入口空气温度Ta作为进气管部分内部压力Pm1(0)和进气管部分内部温度Tm1(0)。

如上所述，在AFM反演模型M1所估计的当前时间点的实际压缩机流入空气流速mcmi和节流阀开度计算装置M2所计算的实际节流阀开度θta的基础上，第一空气模型M10估计当前时间点的压缩机转速Ncm。

<电子控制节流阀模型M3和电子控制节流阀逻辑A1>

下一步，将描述电子控制节流阀逻辑A1，其用于控制节流阀开度，以及电子控制节流阀模型M3，其用于估计当前时间点之后的未来时间点的节流阀开度。电子控制节流阀模型M3与电子控制节流阀逻辑A1协作，以便在直到当前时间点为止的时间点的加速器踏板操作量Accp的基础上，估计直到比当前时间点晚预定延迟时间TD(在本例子中为64ms)的时间点(节流阀开度可预见时间点)为止的时间点的节流阀开度θt。

具体地，每次预定时间ΔTt1(在本例子中为2ms)过去时，电子控制节流阀逻辑A1都基于以下确定临时目标节流阀开度θtt1：图9的表格，其规定了加速器踏板操作量Accp和目标节流阀开度θtt之间的关系；以及实际的加速器踏板操作量Accp，其由加速器开度传感器67检测。进一步，如图10所示，其为时间图，电子控制节流阀逻辑A1存储临时目标节流阀开度θtt1作为节流阀开度可预见时间点的目标节流阀开度θtt。亦即，电子控制节流阀逻辑A1将在比当前时间点早预定延迟时间TD的时间点确定的临时目标节流阀开度θtt1设置为当前时间点的目标节流阀开度θtt。随后，电子控制节流阀逻辑A1向节流阀促动器46a输出驱动信号，以便当前时间点的节流阀开度θta与当前时间点的目标节流阀开度θtt一致。

顺便提及，当从电子控制节流阀逻辑A1向节流阀促动器46a供应驱动信号时，实际的节流阀开度θta以某种延迟跟随目标节流阀开度θtt，所述延迟由节流阀促动器46a的促动延迟、节流阀46的惯性等等引起。考虑到这个，电子控制节流阀模型M3在以下方程(31)的基础上估计(预测)比当前时间点晚预定延迟时间TD的时间点的节流阀开度(见图10)。

θte(n)＝θte(n-1)+

ΔTt1·g(θtt(n)，θte(n-1))                 ……(31)

在方程(31)中，θte(n)是在当前计算时间新近估计的预测节流阀开度θte，θtt(n)是在当前计算时间新近设置的目标节流阀开度θtt，并且θte(n-1)是在当前计算时间之前已经被估计的预测节流阀开度θte(亦即在以前计算时间新近估计的预测节流阀开度θte)。进一步，如图11所示，函数g(θtt，θte)是这样的函数，其提供了随θtt和θte之间的差Δθt(＝θtt-θte)而增加的值(函数g随Δθt而单调增加)。

如上所述，电子控制节流阀模型M3在当前计算时间新近确定上述节流阀开度可预见时间点(比当前时间点晚预定延迟时间TD的时间点)的目标节流阀开度θtt；新近估计节流阀开度可预见时间点的节流阀开度θte；并且将直到节流阀开度可预见时间点为止的时间点的目标节流阀开度θtt和预测节流阀开度θte记忆(存储)在RAM 73中，同时使它们与时间从当前时间点的流逝相关联。值得注意地，在下述情况下，其中，在驱动信号被供应给节流阀促动器46a之后，实际的节流阀开度θta以可忽略的延迟与目标节流阀开度θtt一致，在上述情况下，可以借助于代替上述方程(31)的方程(θte(n)＝θtt(n))来估计节流阀开度。

<第二空气模型M20>

在电子控制节流阀模型M3估计的未来时间点的节流阀开度θte和第一空气模型M10估计的当前时间点的压缩机转速Ncm的基础上，第二空气模型M20估计晚于当前时间点的未来时间点的气缸内部空气量KLfwd。如图12所示，第二空气模型M20是类似于第一空气模型M10(见图6)的空气模型，其模拟装备有涡轮增压器91的发动机10中的压缩机91a下游的排气通道之内空气的动态。第二空气模型M20包括节流模型M21、进气阀模型M22、第二压缩机模型M23、中间冷却器模型M24、进气管模型M25和进气阀模型M26。

与第一空气模型M10不同，其估计当前时间点的物理量(如在当前时间点测量的那样的物理量)，第二空气模型M20估计未来时间点的物理量(如在未来时间点测量的那样的物理量)。因此，如稍后将要描述的那样，被应用于模型M21到M26的节流阀开度θt、压缩机转速Ncm、入口空气压力Pa、入口空气温度Ta、发动机速度NE、进气阀32的开启关闭正时VT等等，必须是当前时间点之后的未来时间点的那些。

所以，第二空气模型M20使用电子控制节流阀模型M3估计的当前时间点之后的未来时间点的节流阀开度θte。压缩机转速Ncm在用于估计气缸内部空气量KLfwd的当前时间点和未来时间点之间的短时间之内没有很大变化。因此，第二空气模型M20使用第一空气模型M10估计的当前时间点的压缩机转速Ncm作为未来时间点的压缩机转速Ncm。

进一步，入口空气压力Pa、入口空气温度Ta、发动机速度NE和进气阀32的开启关闭正时VT在用于估计气缸内部空气量KLfwd的当前时间点和未来时间点之间的短时间之内没有很大变化。因此，第二空气模型M20分别使用当前时间点的入口空气压力Pa、入口空气温度Ta、发动机速度NE和进气阀32的开启关闭正时VT作为未来时间点的入口空气压力Pa、入口空气温度Ta、发动机速度NE和进气阀32的开启关闭正时VT。

如上所述，基于估计的未来时间点的节流阀开度θte、估计的当前时间点的压缩机转速Ncm、当前时间点的入口空气压力Pa、当前时间点的入口空气温度Ta、当前时间点的发动机速度NE、以及当前时间点的进气阀32的开启关闭正时VT，第二空气模型M20借助于模型M21到M26估计未来时间点的气缸内部空气量KLfwd。

值得注意地，如稍后将要描述的那样，如第一空气模型M10的情况下那样，表示第二空气模型M20的模型M21到M26的一些通用数学公式包括关于中间冷却器部分之内空气的压力Pic与温度Tic和进气管部分之内空气的压力Pm与温度Tm的时间微分项。在第二空气模型M20中，如第一空气模型M10的情况下那样，包括时间微分项的数学公式被离散化；并且，基于离散化的数学公式和第一时间点的物理量，所述第一时间点晚于当前时间点(稍后将要描述的以前估计时间t1)，估计第二时间点的物理量，所述第二时间点比第一时间点晚预定微小时间(稍后将要描述的当前估计时间t2)。

通过重复这样的估计，第二空气模型M20估计进一步未来时间点的物理量。亦即，第二空气模型M20通过重复地估计物理量在微小时间的每个周期(间隔)连续地估计物理量。在以下描述中，表示物理量的向其添加(k-1)的变量，是表示在第(k-1)次估计时(在以前计算时)估计的物理量的变量。进一步，表示物理量的向其添加k的变量，是表示在第k次估计时(在当前计算时)估计的物理量的变量。

现在来具体地描述图12中显示的各个模型。值得注意地，节流模型M21、进气阀模型M22、中间冷却器模型M24和进气管模型M25分别类似于图6中显示的第一空气模型M10的节流模型M11、进气阀模型M12、中间冷却器模型M14和进气管模型M15。因此，对于这些模型，将主要描述与第一空气模型M10的相应模型的不同点。

(节流模型M21)

和节流模型M11一样，节流模型M21借助于上述方程(8)、(9-1)和(9-2)、上述表格MAPCTAT以及上述表格MAPΦ，估计节流经过空气流速mt。更加具体地，节流模型M21在表格MAPCTAT和电子控制节流阀模型M3估计的未来时间点的节流阀开度θte的基础上，获得值Ct2(θte)·At2(θte)(＝MAPCTAT(θte))。

此外，节流模型M21基于以下获得值Φ2(Pm2(k-1)/Pic2(k-1))(＝MAPΦ(Pm2(k-1)/Pic2(k-1)))：上述表格MAPΦ；以及值Pm2(k-1)/Pic2(k-1)，其通过以下获得：进气管部分内部压力Pm2(k-1)，其通过稍后将要描述的进气管模型M25在第(k-1)次估计时估计，除以中间冷却器部分内部压力Pic2(k-1)，其通过稍后将要描述的中间冷却模型M24在第(k-1)次估计时估计。

节流模型M21向上述方程(8)应用：值Ct2(θte)·At2(θte)和值Φ2(Pm2(k-1)/Pic2(k-1))，它们已如上所述获得；以及中间冷却器部分内部压力Pic2(k-1)和中间冷却器部分内部温度Tic2(k-1)，它们由稍后将要描述的中间冷却器模型M24在第(k-1)次估计时估计，由此获得节流经过空气流速mt2(k-1)。

(进气阀模型M22)

和进气阀模型M12一样，进气阀模型M22借助于上述方程(10)、上述表格MAPC和上述表格MAPD，估计气缸流入空气流速mc。更加具体地，进气阀模型M22在表格MAPC、当前时间点的发动机速度NE和当前时间点的进气阀32的开启关闭正时VT的基础上获得值c(c＝MAPC(NE，VT))。进一步，进气阀模型M22在表格MAPD、当前时间点的发动机速度NE和当前时间点的进气阀32的开启关闭正时VT的基础上获得值d(d＝MAPD(NE，VT))。

进气阀模型M22向上述方程(10)应用：进气管部分内部压力Pm2(k-1)和进气管部分内部温度Tm2(k-1)，它们由稍后将要描述的进气管模型M25在第(k-1)次估计时估计；当前时间点的入口空气温度Ta；以及获得的值c和d，由此估计气缸流入空气流速mc2(k-1)。

(第二压缩机模型M23)

第二压缩机模型M23在中间冷却器部分内部压力Pic、压缩机转速Ncm等等的基础上，估计压缩机流出空气流速mcm和压缩机施加能量Ecm。

首先，将描述通过本模型估计的压缩机流出空气流速mcm。基于以下获得压缩机流出空气流速mcm：表格MAPCM，其用在第一压缩机模型M13中；值Pic/Pa，其通过中间冷却器部分内部压力Pic除以入口空气压力Pa获得；以及压缩机转速Ncm。如第一压缩机模型M13的情况下那样，第二压缩机模型M23使用ROM 72中存储的表格MAPCM。值得注意地，存储表格MAPCM的ROM 72构成压缩机操作条件关系存储装置。

第二压缩机模型M23借助于表格MAPCM估计压缩机流出空气流速mcm。更加具体地，第二压缩机模型M23基于以下估计压缩机流出空气流速mcm2(k-1)(＝MAPCM(Pic2(k-1)/Pa，Ncm(k-1)))：表格MAPCM；值Pic2(k-1)/Pa，其通过稍后将要描述的中间冷却器模型M24在第(k-1)次估计时估计的中间冷却器部分内部压力Pic2(k-1)除以当前时间点的入口空气压力Pa获得；以及当前时间点的压缩机转速Ncm(k-1)，其由第一压缩机模型M13估计，用作未来时间点的压缩机转速Ncm(k-1)。

值得注意地，如第一压缩机模型M13的情况下那样，第二压缩机模型M23可以使用ROM 72中存储的表格MAPMCMSTD而不是表格MAPCM。表格MAPMCMSTD规定了通过标准状态下的中间冷却器部分内部压力Picstd除以标准压力Pstd获得的值Picstd/Pstd、标准状态下的压缩机转速Ncmstd、以及标准状态下的压缩机流出空气流速mcmstd之间的关系。

下一步，将描述通过本模型估计的压缩机施加能量Ecm。如第一压缩机模型M13的情况下那样，在上述方程(13)的基础上获得压缩机施加能量Ecm，所述方程(13)为通用数学公式，其表示本模型的部分，并且基于：能量守恒定律；压缩机效率η；压缩机流出空气流速mcm；值Pic/Pa，其通过中间冷却器部分内部压力Pic除以入口空气压力Pa获得；以及入口空气温度Ta。进一步，基于以下获得压缩机效率η：表格MAPETA，其用在第一压缩机模型M13中；压缩机流出空气流速mcm；以及压缩机转速Ncm。如第一压缩机模型M13的情况下那样，第二压缩机模型M23使用ROM 72中存储的表格MAPETA。

和第一压缩机模型M13一样，第二压缩机模型M23借助于上述方程(13)和上述表格MAPETA估计压缩机施加能量Ecm。更加具体地，第二压缩机模型M23基于以下估计压缩机效率η2(k-1)(＝MAPETA(mcm2(k-1)，Ncm(k-1)))：表格MAPETA；估计的压缩机流出空气流速mcm2(k-1)；以及当前时间点的压缩机转速Ncm(k-1)，其由第一压缩机模型M13估计，用作当前时间点之后的未来时间点的压缩机转速Ncm(k-1)。

随后，第二压缩机模型M23向上述方程(13)应用：估计的压缩机效率η2(k-1)；估计的压缩机流出空气流速mcm2(k-1)；值Pic2(k-1)/Pa，其通过中间冷却器模型M24在第(k-1)次估计时估计的中间冷却器部分内部压力Pic2(k-1)除以当前时间点的入口空气压力Pa获得；以及当前时间点的入口空气温度Ta，由此估计压缩机施加能量Ecm2(k-1)。

(中间冷却器模型M24)

中间冷却器模型M24借助于上述方程(20)和(21)估计中间冷却器部分内部压力Pic和中间冷却器部分内部温度Tic。更加具体地，中间冷却器模型M24基于以下估计最近的中间冷却器部分内部压力Pic2(k)和最近的中间冷却器部分内部温度Tic2(k)：方程(20)和(21)；压缩机流出空气流速mcm2(k-1)和压缩机施加能量Ecm2(k-1)，其通过第二压缩机模型M23获得；节流经过空气流速mt2(k-1)，其通过节流模型M21获得；当前时间点的入口空气温度Ta；以及通过本模型在第(k-1)次估计时估计的中间冷却器部分内部压力Pic2(k-1)和中间冷却器部分内部温度Tic2(k-1)。值得注意地，当中间冷却器部分内部压力Pic2和中间冷却器部分内部温度Tic2的估计从未执行过时(当通过本模型执行第一次估计时(在本例子中，当启动内燃机时))，中间冷却器模型M24分别使用入口空气压力Pa和入口空气温度Ta作为中间冷却器部分内部压力Pic2(0)和中间冷却器部分内部温度Tic2(0)。

(进气管模型M25)

进气管模型M25借助于上述方程(29)和(30)估计进气管部分内部压力Pm和进气管部分内部温度Tm。更加具体地，进气管模型M25基于以下估计最近的进气管部分内部压力Pm2(k)和最近的进气管部分内部温度Tm2(k)：方程(29)和(30)；节流经过空气流速mt2(k-1)，其通过节流模型M21获得；气缸流入空气流速mc2(k-1)，其通过进气阀模型M22获得；中间冷却器部分内部温度Tic2(k-1)，其由中间冷却器模型M24在第(k-1)次估计时估计；以及进气管部分内部压力Pm2(k-1)和进气管部分内部温度Tm2(k-1)，其由本模型在第(k-1)次估计时估计。值得注意地，当进气管部分内部压力Pm2和进气管部分内部温度Tm2的估计从未执行过时(当通过本模型执行第一次估计时(在本例子中，当启动内燃机时))，进气管模型M25分别使用入口空气压力Pa和入口空气温度Ta作为进气管部分内部压力Pm2(0)和进气管部分内部温度Tm2(0)。

(进气阀模型M26)

进气阀模型M26包括类似于进气阀模型M22的模型。在进气阀模型M26中，通过以下获得最近的气缸流入空气流速mc2(k)：将进气管模型M25在第k次估计时估计的最近的进气管部分内部压力Pm2(k)和进气管部分内部温度Tm2(k)以及当前时间点的入口空气温度Ta应用于方程(10)(mc＝(Ta/Tm)·(c·Pm-d))，其为通用数学公式，表示了本模型，并且基于经验法则。随后，进气阀模型M26将获得的气缸流入空气流速mc2(k)乘以进气阀32处于开启状态期间的时间(进气阀开启时间)Tint。从当前时间点的发动机速度NE和当前时间点的进气阀32的开启关闭正时VT来计算进气阀开启时间Tint。结果，获得在当前时间点之后的未来时间点的气缸内部空气量KLfwd。

如上所述，基于电子控制节流阀模型M3估计的未来时间点的节流阀开度θte和第一空气模型M10估计的当前时间点的压缩机转速Ncm，第二空气模型M20估计当前时间点之后的未来时间点的气缸内部空气量KLfwd。

下一步，将参考图13到21描述电子控制装置70的实际操作。

<节流阀开度的估计>

每次预定计算周期(间隔)ΔTt1(在本例子中为2ms)过去时，CPU 71通过执行图13中的流程图显示的节流阀开度估计程序，完成电子控制节流阀模型M3和电子控制节流阀逻辑A1的功能。值得注意地，执行节流阀开度估计程序对应于完成节流阀开度估计装置的功能。

更加具体地，CPU 71以预定正时从步骤1300开始处理，前进到步骤1305以便将变量i设置为“0”(在用于变量i的存储区中设置“0”)，然后前进到步骤1310以便确定变量i是否等于延迟次数ntdly。这个延迟次数ntdly是通过延迟时间TD(在本例子中为64ms)除以上述预定计算周期ΔTt1获得的值(在本例子中为32)。

由于变量的值在这个时间点为“0”，所以CPU 71在步骤1310做出“否”确定(确定步骤1310中的答案为“否”)，并且前进到步骤1315以便在用于目标节流阀开度θtt(i)的存储区中存储目标节流阀开度θtt(i+1)的值。在其后的步骤1320中，CPU 71在用于预测节流阀开度θte(i)的存储区中存储预测节流阀开度θte(i+1)的值。作为上述处理的结果，目标节流阀开度θtt(1)的值存储在用于目标节流阀开度θtt(0)的存储区中，并且预测节流阀开度θte(1)的值存储在用于预测节流阀开度θte(0)的存储区中。

下一步，CPU 71在步骤1325中将变量i的值增加“1”，然后返回到步骤1310。当变量i的值小于延迟次数ntdly时，CPU 71再次执行步骤1315到1325。亦即，重复执行步骤1315到1325，直到变量i的值等于延迟次数ntdly为止。结果，目标节流阀开度θtt(i+1)的值被连续地转移到用于目标节流阀开度θtt(i)的存储区，并且预测节流阀开度θte(i+1)的值被连续地转移到用于预测节流阀开度θte(i)的存储区。

当作为重复执行上述步骤1325的结果，变量i的值变得等于延迟次数ntdly时，CPU 71在步骤1310做出“是”确定，然后前进到步骤1330。在步骤1330，CPU 71在当前时间点的加速器踏板操作量Accp和图9中显示的表格的基础上，获得用于这个时间的临时目标节流阀开度θtt1的值，并且将它存储在用于目标节流阀开度θtt(ntdly)的存储区中，以便使用它作为延迟时间TD过去之后的目标节流阀开度θtt。

下一步，CPU 71前进到步骤1335，并且在预测节流阀开度θte(ntdly-1)、目标节流阀开度θtt(ntdly)、以及基于上述方程(31)(其右侧)的步骤1335的方框中显示的方程的基础上，计算比当前时间点晚延迟时间TD的时间点的预测节流阀开度θte(ntdly)。预测节流阀开度θte(ntdly-1)在以前计算时被存储为比以前计算时晚延迟时间TD的时间点的预测节流阀开度θte。目标节流阀开度θtt(ntdly)在上述步骤1330中被存储为延迟时间TD过去之后的目标节流阀开度θtt。CPU 71然后前进到步骤1340，并且向节流阀促动器46a发送驱动信号，以便实际的节流阀开度θta与目标节流阀开度θtt(0)一致(变得相等)。CPU 71然后前进到步骤1395以便结束本程序的当前执行。

如上所述，在与目标节流阀开度θtt相关的存储器(RAM 73)中，每次执行本程序时一个接一个地转移存储器的内容(数据集)；并且用于目标节流阀开度θtt(0)的存储区中存储的值被设置为目标节流阀开度θtt，其通过电子控制节流阀逻辑A1输出到节流阀促动器46a。亦即，当本程序的执行已被重复未来的延迟次数ntdly时(在延迟时间TD过去之后)，作为本程序当前执行的结果，用于目标节流阀开度θtt(ntdly)的存储区中存储的值存储在用于θtt(0)的存储区中。进一步，在与预测节流阀开度θte相关的存储器中，比当前时间点晚预定时间(m·ΔTt1)的时间点的预测节流阀开度θte存储在存储器中的用于θte(m)的存储区中。值m是0和ntdly之间的整数。

<节流阀开度的计算>

与此同时，每次预定计算周期ΔTt2(在本例子中为8ms)过去时，CPU 71通过执行未显示的节流阀开度计算程序，完成节流阀开度计算装置M2的功能。具体地，每次预定计算周期ΔTt2过去时，CPU 71获得电压(输出量)Vta，其为从节流位置传感器64实际输出的电物理量，并且在获得的节流位置传感器64的输出量Vta的基础上，计算实际节流阀开度θta。为了通过本程序计算实际节流阀开度θta，CPU71需要预定的节流阀开度计算时间(在本例子中为8ms)。因此，在节流位置传感器64的输出量Vta被输出时的时间点之后，预定的节流阀开度计算时间过去时，基于输出量Vta的实际节流阀开度θta被计算。

<通过第一空气模型M10的压缩机转速的计算>

当节流阀开度计算程序的执行结束时，CPU 71执行图14中的流程图显示的程序，以便借助于第一空气模型M10计算压缩机转速，从而估计执行本程序时的时间点的压缩机转速Ncm(k-1)。这里，k是整数，每次执行本程序时它的值增加1，并且它表示本程序的执行已开始的次数。值得注意地，图14的程序的各个步骤的执行处理，除了稍后将要描述的步骤1415之外，对应于完成气缸内部空气量估计装置的功能的部分。

具体地，以预定正时，CPU 71从步骤1400开始处理，并且前进到步骤1405，然后前进到图15中显示的流程图的步骤1500，以便通过上述节流模型M11获得节流经过空气流速mt1(k-1)。

随后，CPU 71前进到步骤1505，以便获得通过上述节流阀开度计算程序计算的实际节流阀开度θta。

CPU 71然后前进到步骤1510，以便从上述表格MAPCTAT和步骤1505中获得的实际节流阀开度θta中获得作为值CtAt1(k-1)的上述方程(8)的Ct(θt)·At(θt)。

下一步，CPU 71前进到步骤1515，并且从上述表格MAPΦ和值Pm1(k-1)/Pic1(k-1)中获得值Φ1(Pm1(k-1)/Pic1(k-1))，所述Pm1(k-1)/Pic1(k-1)通过以下获得：图14的程序的以前执行时的步骤1430(稍后将要描述)中获得的当前计算的时间点(当前时间点)的进气管部分内部压力Pm1(k-1)，除以图14的程序的以前执行时的步骤1425(稍后将要描述)中获得的当前计算的时间点的中间冷却器部分内部压力Pic1(k-1)。

CPU 71然后前进到步骤1520，以便基于以下获得当前计算的时间点的节流经过空气流速mt1(k-1)：分别在上述步骤1510和1515中获得的值；基于上述方程(8)的方程，其表示了节流模型M11并显示在步骤1520的方框中；以及图14的程序的以前执行时的步骤1425(稍后将要说明)中获得的当前计算的时间点的中间冷却器部分内部压力Pic1(k-1)和中间冷却器部分内部温度Tic1(k-1)。随后，CPU 71经由步骤1595前进到图14的步骤1410。

在步骤1410中，CPU 71在上述表格MAPC、当前时间点的发动机速度NE和当前时间点的进气阀32的开启关闭正时VT的基础上，获得表示进气阀模型M12的上述方程(10)的值c。类似地，CPU 71在上述表格MAPD、当前时间点的发动机速度NE和当前时间点的进气阀32的开启关闭正时VT的基础上，获得值d。随后，在步骤1410中，CPU 71基于以下获得当前计算的时间点的气缸流入空气流速mc1(k-1)：表示进气阀模型M12并显示在步骤1410的方框中的上述方程(10)；本程序的以前执行时的步骤1430(稍后将要描述)中获得的当前计算的时间点的进气管部分内部压力Pm1(k-1)和进气管部分内部温度Tm1(k-1)；以及当前时间点的入口空气温度Ta。

下一步，CPU 71前进到步骤1415，然后前进到图16的流程图的步骤1600，以便借助于上述AFM反演模型M1获得压缩机流入空气流速mcmi(k-1)。值得注意地，执行图16的程序对应于完成压缩机流入空气流速估计装置的功能。

CPU 71然后前进到步骤1605以便读取空气流量计61的输出量Vafm(k-1)，并且将读取的输出量Vafm(k-1)存储在RAM 73中。值得注意地，执行步骤1605的处理对应于完成空气流量计输出量存储装置的功能。

随后，CPU 71前进到步骤1610，然后以前计算的时间点的空气流量计61的输出量Vafm(k-2)，其在本程序的以前执行期间的上述步骤1605中被读取并存储在RAM 73中，被设置以用作用于AFM反演模型M1的输入量x0(k-1)。

如上所述，在从输出量Vta从节流位置传感器64输出时的时间点过去预定节流阀开度计算时间(在本例子中为8ms)之后，基于输出量Vta的实际节流阀开度θta被计算，并且在图15的上述步骤1505中获得计算的实际节流阀开度θta。

考虑到上面，在本实施例中，如上述步骤1610所示，比当前时间点早预定节流阀开度计算时间的时间点(以前计算的时间点)的RAM73中存储的空气流量计61的输出量Vafm(k-2)，被输入(馈送)到AFM反演模型M1，作为当前时间点(当前计算的时间点；亦即，比以前计算的时间点晚计算周期ΔTt2(8ms)的时间点)的AFM反演模型M1的输入量x0(k-1)。

依靠这种处理，如稍后将会描述的那样，在空气流量计61的输出量Vafm(k-2)的基础上估计压缩机流入空气流速mcmi(k-1)，所述空气流量计61的输出量Vafm(k-2)在和这样的时间点相同的时间点输出，在所述时间点，当前时间点之前已被计算的全部实际节流阀开度θta中的最近的实际节流阀开度θta从其计算的节流位置传感器64的输出量Vta被输出。因此，基于在相同的时间点输出的各个输出量的节流阀开度θta和压缩机流入空气流速mcmi(k-1)能够被应用于第一空气模型M10，由此能够精确地估计气缸内部空气量。

下一步，CPU 71前进到步骤1615，并且通过将输入量x0(k-1)输入到低通滤波器M1a来计算输出量x(k-1)。其后，CPU 71前进到步骤1620，并且通过从步骤1615中计算的输出量x(k-1)减去在本程序的以前执行期间的步骤1630(稍后将要描述)中计算的以前计算的时间点的AFM正演模型M1c的输出量zz(k-2)(反馈量)来计算值y(k-1)。

随后，CPU 71前进到步骤1625，以便通过将步骤1620中计算的值y(k-1)输入到上述PID控制器M1b来计算输出量z(k-1)。CPU 71然后前进到步骤1630，并且通过将步骤1625中计算的输出量z(k-1)输入到AFM正演模型M1c来计算输出量zz(k-1)。

下一步，CPU 71前进到步骤1635，并且设置步骤1625中计算的输出量z(k-1)以用作压缩机流入空气流速mcmi(k-1)。CPU 71然后经由步骤1695前进到图14的步骤1420。

在步骤1420中，CPU 71前进到图17的流程图的步骤1700，以便借助于上述第一压缩机模型M13获得压缩机转速Ncm(k-1)和压缩机施加能量Ecm(k-1)。

随后，CPU 71前进到步骤1705，并且设置在图16的上述步骤1635中获得的压缩机流入空气流速mcmi(k-1)以用作压缩机流出空气流速mcm1(k-1)。其后，CPU 71前进到步骤1710，并且基于以下获得当前计算的时间点的压缩机转速Ncm(k-1)：上述表格MAPCM；值Pic1(k-1)/Pa，其通过图14的程序的以前执行时的步骤1425(稍后将要描述)中获得的当前计算的时间点的中间冷却器部分内部压力Pic1(k-1)除以当前时间点的入口空气压力Pa获得；以及步骤1705中存储的压缩机流出空气流速mcm1(k-1)。值得注意地，执行步骤1710的处理对应于完成压缩机转速获得装置的功能。进一步，执行步骤1705和1710的处理对应于完成压缩机流出空气流速估计装置的功能的部分。

随后，CPU 71前进到步骤1715，并且基于以下获得压缩机效率η1(k-1)：上述表格MAPETA；步骤1705中存储的压缩机流出空气流速mcm1(k-1)；以及步骤1710中获得的压缩机转速Ncm(k-1)。

下一步，CPU 71前进到步骤1720，并且基于以下获得当前计算的时间点的压缩机施加能量Ecm(k-1)：值Pic(k-1)/Pa，其通过图14的程序的以前执行时的步骤1425(稍后将要描述)中获得的当前计算的时间点的中间冷却器部分内部压力Pic1(k-1)除以当前时间点的入口空气压力Pa获得；步骤1705中存储的压缩机流出空气流速mcm1(k-1)；步骤1715中获得的压缩机效率η1(k-1)；当前时间点的入口空气温度Ta；以及方程，其显示在步骤1720的方框中，基于表示第一压缩机模型M13的部分的上述方程(13)。CPU 71然后经由步骤1795前进到图14的步骤1425。值得注意地，执行步骤1715和1720的处理对应于完成压缩机施加能量估计装置的功能。

在步骤1425中，CPU 71基于以下获得下一个计算的时间点的中间冷却器部分内部压力Pic1(k)和通过中间冷却器部分内部压力Pic1(k)除以下一个计算的时间点的中间冷却器部分内部温度Tic1(k)获得的值{Pic1/Tic1}(k)：方程(差分方程)，其显示在步骤1425的方框中，基于通过离散化表示中间冷却器模型M14的上述方程(18)和(19)获得的上述方程(20)和(21)；以及在上述步骤1405和1420中获得的节流经过空气流速mt1(k-1)、压缩机流出空气流速mcm1(k-1)和压缩机施加能量Ecm1(k-1)。值得注意地，Δt1表示稍后将要描述的中间冷却器模型M14和进气管模型M15中使用的时间步长(时间离散间隔)，并且用方程(Δt1＝ΔTt2)表示。亦即，在步骤1425中，从当前计算的时间点的中间冷却器部分内部压力Pic1(k-1)和中间冷却器部分内部温度Tic1(k-1)等等获得下一个计算的时间点的中间冷却器部分内部压力Pic1(k)和中间冷却器部分内部温度Tic1(k)。值得注意地，执行步骤1425的处理对应于完成当前压缩机下游压力估计装置的功能的部分。

下一步，CPU 71前进到步骤1430，并且基于以下获得下一个计算的时间点的进气管部分内部压力Pm1(k)和通过进气管部分内部压力Pm1(k)除以下一个计算的时间点的进气管部分内部温度Tm1(k)获得的值{Pm1/Tm1}(k)：方程(差分方程)，其显示在步骤1430的方框中，基于通过离散化表示进气管模型M15的上述方程(27)和(28)获得的上述方程(29)和(30)；分别在上述步骤1405和1410中获得的节流经过空气流速mt1(k-1)和气缸流入空气流速mc1(k-1)；以及当前计算的时间点的中间冷却器部分内部温度Tic1(k-1)，其在本程序的以前执行期间的上述步骤1425中获得。亦即，在步骤1430中，从当前计算的时间点的进气管部分内部压力Pm1(k-1)和进气管部分内部温度Tm1(k-1)等等获得下一个计算的时间点的进气管部分内部压力Pm1(k)和进气管部分内部温度Tm1(k)。

随后，CPU 71前进到步骤1495，并且结束本程序的当前执行。

如上所述，作为图14的程序执行的结果，在空气流量计61的输出量Vafm的基础上估计实际压缩机流入空气流速mcmi(k-1)。下一步，在估计的实际压缩机流入空气流速mcmi(k-1)的基础上估计当前时间点的压缩机转速Ncm(k-1)；并且在估计的实际压缩机流入空气流速mcmi(k-1)的基础上估计比当前计算的时间点晚微小时间Δt1的时间点(下一个计算的时间点)的中间冷却器部分内部压力Pic1(k)、中间冷却器部分内部温度Tic1(k)、进气管部分内部压力Pm(k)和进气管部分内部温度Tm(k)。

<通过第二空气模型M20的气缸内部空气量的计算>

与此同时，当图14的程序执行结束时，CPU 71执行图18中的流程图显示的程序，以便借助于第二空气模型M20计算气缸内部空气量，从而估计晚于执行本程序时的时间点的未来时间点的气缸内部空气量KLfwd。值得注意地，执行图18的程序对应于完成气缸内部空气量估计装置的功能的部分。

具体地，以预定正时，CPU 71从步骤1800开始处理，前进到步骤1805，然后前进到图19中显示的流程图的步骤1900，以便通过上述节流模型M21获得节流经过空气流速mt2(k-1)。

随后，CPU 71前进到步骤1905，并且从通过图13的节流阀开度估计程序而存储在存储器中的预测节流阀开度θte(m)(m是0和ntdly之间的整数)中，读取作为和下述时间点最接近的时间点的节流阀开度而估计的预测节流阀开度θte(m)作为预测节流阀开度θt(k)，所述时间点比当前时间点晚预定时间间隔Δt0(在本例子中，为特定气缸的燃料喷射开始时间之前的预定时间点(在其之前必须确定燃料喷射量的最后时间点)和进气阀32在气缸的进气冲程中关闭时的时间点(进气冲程结束时间)之间的时期)。如上所述，k表示图14的程序的执行已开始的次数。在完成图14的程序执行之后连续地执行本程序。因此，k也表示本程序的执行已开始的次数。

在以下描述中，为了便于理解，对应于以前计算的时间点(本程序的第(k-1)次执行的时间点)的步骤1905中读取的预测节流阀开度θt(k-1)的时间点被称作以前估计时间点t1，并且对应于当前计算的时间点(本程序的第k次执行的时间点)的步骤1905中读取的预测节流阀开度θt(k)的时间点被称作当前估计时间点t2(见图20，其为显示节流阀开度可预见时间点、预定时间间隔Δt0、以前估计时间点t1和当前估计时间点t2之间的关系的图解)。

CPU 71然后前进到步骤1910，以便在上述表格MAPCTAT和以前计算的时间点的步骤1905中读取的预测节流阀开度θt(k-1)的基础上，获得作为值CtAt2(k-1)的上述方程(8)的Ct(θt)·At(θt)。

下一步，CPU 71前进到步骤1915，并且在上述表格MAPΦ和值Pm2(k-1)/Pic2(k-1)的基础上获得值Φ2(Pm2(k-1)/Pic2(k-1))，所述Pm2(k-1)/Pic2(k-1)通过以下获得：图18的程序的以前执行时的步骤1825(稍后将要描述)中获得的以前估计时间点t1的进气管部分内部压力Pm2(k-1)，除以图18的程序的以前执行时的步骤1820(稍后将要描述)中获得的以前估计时间点t1的中间冷却器部分内部压力Pic2(k-1)。

CPU 71然后前进到步骤1920，以便基于以下获得以前估计时间点t1的节流经过空气流速mt2(k-1)：分别在上述步骤1910和1915中获得的值；基于上述方程(8)的方程，其表示了节流模型M21并显示在步骤1920的方框中；以及图18的程序的以前执行时的步骤1820(稍后将要说明)中获得的以前估计时间点t1的中间冷却器内部内部压力Pic2(k-1)和中间冷却器部分内部温度Tic2(k-1)。随后，CPU 71经由步骤1995前进到图18的步骤1810。

在步骤1810中，CPU 71基于以下获得以前估计时间点t1的气缸流入空气流速mc2(k-1)：方程，其基于方程(10)，表示进气阀模型M22并显示在步骤1810的方框中；本程序的以前执行时的步骤1825(稍后将要描述)中获得的以前估计时间点t1的进气管部分内部压力Pm2(k-1)和进气管部分内部温度Tm2(k-1)；以及当前时间点的入口空气温度Ta。此时，在图14的上述步骤1410中获得的值c和d用作步骤1810中的值c和d。

下一步，CPU 71前进到步骤1815，然后前进到图21的流程图的步骤2100，以便借助于上述第二压缩机模型M23获得压缩机流出空气流速mcm2(k-1)和压缩机施加能量Ecm2(k-1)。

随后，CPU 71前进到步骤2105，并且基于以下获得以前估计时间点t1的压缩机流出空气流速mcm2(k-1)：上述表格MAPCM；值Pic2(k-1)/Pa，其通过图18的程序的以前执行时的步骤1820(稍后将要描述)中获得的以前估计时间点t1的中间冷却器部分内部压力Pic2(k-1)除以当前时间点的入口空气压力Pa获得；以及压缩机转速Ncm(k-1)，其在图14的上述步骤1420中获得，并且用作以前估计时间点t1的压缩机转速。值得注意地，执行步骤2105的处理对应于完成未来压缩机流出空气流速获得装置的功能。

随后，CPU 71前进到步骤2110，并且基于以下获得借助于上述表格MAPCM获得的当前计算的时间点的压缩机流出空气流速mcm1map：上述表格MAPCM；值Pic1(k-1)/Pa，其通过图14的程序的以前执行时的上述步骤1425中获得的当前计算的时间点的中间冷却器部分内部压力Pic1(k-1)除以当前时间点的入口空气压力Pa获得；以及在图14的上述步骤1420中获得的压缩机转速Ncm(k-1)。值得注意地，执行步骤2110的处理对应于完成当前压缩机流出空气流速获得装置的功能。

下一步，CPU 71前进到步骤2115，并且用第一值更新以前估计时间点t1的压缩机流出空气流速mcm2(k-1)，所述第一值通过第二值乘以上述步骤2105中获得的以前估计时间点t1的压缩机流出空气流速mcm2(k-1)获得，所述第二值通过以下获得：压缩机流入空气流速mcmi(k-1)，其在图14的上述步骤1415中获得并用作当前计算的时间点的压缩机流出空气流速mcm1(k-1)，除以借助于表格MAPCM获得的当前计算的时间点的压缩机流出空气流速mcm1map，其在上述步骤2110中获得。

顺便提及，由于压缩机转速在相当宽的范围内变化，所以为了减少表格MAPCM中数据集的数目，表格MAPCM中压缩机转速的相邻数据集之间的差比较大。因此，图14的上述步骤1420中获得的压缩机转速Ncm(k-1)包含误差。所以，如果在如上述步骤2105所示的表格MAPCM和获得的压缩机转速Ncm(k-1)的基础上获得以前估计时间点t1的压缩机流出空气流速mcm2(k-1)，则获得的以前估计时间点t1的压缩机流出空气流速mcm2(k-1)包含误差。

考虑到这个，在本实施例中，不借助于表格MAPCM获得的当前计算的时间点的压缩机流出空气流速mcm1(k-1)和借助于表格MAPCM获得的当前计算的时间点的压缩机流出空气流速mcm1map之间的比率(压缩机流出空气流速mcm1(k-1)对压缩机流出空气流速mcm1map的比率mcm1(k-1)/mcm1map)被获得作为校正系数；并且借助于表格MAPCM获得的以前估计时间点t1的压缩机流出空气流速mcm2(k-1)乘以校正系数，由此校正压缩机流出空气流速mcm2(k-1)。

使用这种处理，借助于表格MAPCM获得的以前估计时间点t1的压缩机流出空气流速mcm2(k-1)中包含的误差被校正。因此，以前估计时间点t1的压缩机流出空气流速mcm2(k-1)能够被准确地估计，而不用增加表格MAPCM中数据集的数目。值得注意地，执行步骤2115的处理对应于完成未来压缩机流出空气流速校正装置的功能。进一步，执行步骤2105到2115的处理对应于完成压缩机流出空气流速估计装置的功能的部分。

随后，CPU 71前进到步骤2120，并且从以下获得压缩机效率η2(k-1)：上述表格MAPETA；步骤2115中获得的压缩机流出空气流速mcm2(k-1)；以及图14的上述步骤1420中获得的压缩机转速Ncm(k-1)。

下一步，CPU 71前进到步骤2125，并且基于以下获得以前估计时间点t1的压缩机施加能量Ecm2(k-1)：值Pic2(k-1)/Pa，其通过图18的程序的以前执行时的步骤1820(稍后将要描述)中获得的以前估计时间点t1的中间冷却器部分内部压力Pic2(k-1)除以当前时间点的入口空气压力Pa获得；步骤2115中获得的压缩机流出空气流速mcm2(k-1)；步骤2120中获得的压缩机效率η2(k-1)；当前时间点的入口空气温度Ta；以及方程，其显示在步骤2125的方框中，基于表示第二压缩机模型M23的部分的上述方程(13)。CPU 71然后经由步骤2195前进到图18的步骤1820。

在步骤1820中，CPU 71基于以下获得当前估计时间点t2的中间冷却器部分内部压力Pic2(k)和通过中间冷却器部分内部压力Pic2(k)除以当前估计时间点t2的中间冷却器部分内部温度Tic2(k)获得的值{Pic2/Tic2}(k)：方程(差分方程)，其显示在步骤1820的方框中，基于通过离散化表示中间冷却器模型M24的上述方程(18)和(19)获得的上述方程(20)和(21)；以及在上述步骤1805和1815中获得的节流经过空气流速mt2(k-1)、压缩机流出空气流速mcm2(k-1)和压缩机施加能量Ecm2(k-1)。值得注意地，Δt2表示稍后将要描述的中间冷却器模型M24和进气管模型M25中使用的时间步长(时间离散间隔)，并且用方程(Δt2＝t2-t1)表示。亦即，在步骤1820中，从以前估计时间点t1的中间冷却器部分内部压力Pic2(k-1)和中间冷却器部分内部温度Tic2(k-1)等等获得当前估计时间点t2的中间冷却器部分内部压力Pic2(k)和中间冷却器部分内部温度Tic2(k)。值得注意地，执行步骤1820的处理对应于完成当前压缩机下游压力估计装置的功能的部分。

下一步，CPU 71前进到步骤1825，并且基于以下获得当前估计时间点t2的进气管部分内部压力Pm2(k)和通过进气管部分内部压力Pm2(k)除以当前估计时间点t2的进气管部分内部温度Tm2(k)获得的值{Pm2/Tm2}(k)：方程(差分方程)，其显示在步骤1825的方框中，基于通过离散化表示进气管模型M25的上述方程(27)和(28)获得的上述方程(29)和(30)；分别在上述步骤1805和1810中获得的节流经过空气流速mt2(k-1)和气缸流入空气流速mc2(k-1)；以及以前估计时间点t1的中间冷却器部分内部温度Tic2(k-1)，其在本程序的以前执行期间的上述步骤1820中获得。亦即，在步骤1825中，从以前估计时间点t1的进气管部分内部压力Pm2(k-1)和进气管部分内部温度Tm2(k-1)等等获得当前估计时间点t2的进气管部分内部压力Pm2(k)和进气管部分内部温度Tm2(k)。

随后，CPU 71前进到步骤1830，并且借助于表示进气阀模型M26的上述方程(10)获得当前估计时间点t2的气缸流入空气流速mc2(k)。此时，在图14的上述步骤1410中获得的值c和d用作步骤1830中的值c和d。进一步，在步骤1830中使用上述步骤1825中获得的当前估计时间点t2的进气管部分内部压力Pm2(k)和进气管部分内部温度Tm2(k)(最近的值)。

CPU 71然后前进到步骤1835，以便计算进气阀开启时间(进气阀32处于开启状态期间的时间)Tint，其能够在当前时间点的发动机速度NE和当前时间点的进气阀32的开启关闭正时VT的基础上获得，然后前进到步骤1840，以便通过当前估计时间点t2的气缸流入空气流速mc2(k)乘以进气阀开启时间Tint，计算气缸内部空气量KLfwd。随后，CPU 71前进到步骤1895，以便结束本程序的当前执行。

作为图18的程序执行的结果，在当前时间点的压缩机转速Ncm(k-1)的基础上估计晚于当前时间点的当前估计时间点t2的中间冷却器部分内部压力Pic2(k)、中间冷却器部分内部温度Tic2(k)、进气管部分内部压力Pm2(k)和进气管部分内部温度Tm2(k)，并且估计当前估计时间点t2的气缸内部空气量KLfwd。

如上所述，在本发明的用于内燃机的空气量估计装置的实施例中，空气流量计61的输出量Vafm被供应给AFM反演模型M1作为AFM反演模型M1的输入量x0，从而获得AFM反演模型M1的输出量z作为当前时间点的实际压缩机流入空气流速mcmi。依靠这个，能够补偿空气流量计61与实际压缩机流入空气流速mcmi相关的检测延迟。因此能够准确地估计实际压缩机流入空气流速mcmi。

进一步，本实施例使用AFM反演模型M1，其在反馈回路中使用AFM正演模型M1c。因此，即使当数学上严格的反演模型因为AFM正演模型M1c的复杂性而不能构造时，也能够容易地构造AFM正演模型M1c的充分准确的反演模型。

此外，本实施例基于以下估计当前时间点的压缩机转速Ncm：ROM 72中存储的表格MAPCM；估计的当前时间点的用作压缩机流出空气流速mcm1的实际压缩机流入空气流速mcmi；以及通过由第一空气模型M10估计的中间冷却器部分内部压力(压缩机下游压力)Pic1除以当前时间点的入口空气压力Pa获得的值Pic1/Pa。

另外，本实施例基于以下估计当前时间点之后的未来时间点的压缩机流出空气流速mcm2：ROM 72中存储的表格MAPCM；通过由第二空气模型M20估计的中间冷却器部分内部压力(压缩机下游压力)Pic2除以当前时间点的入口空气压力Pa获得的值Pic2/Pa；以及用作未来时间点的压缩机转速的估计的当前时间点的压缩机转速Ncm。

此外，本实施例在估计的未来时间点的压缩机流出空气流速mcm2的基础上估计未来时间点的气缸内部空气量KLfwd。结果，能够准确地估计未来时间点的气缸内部空气量KLfwd。

值得注意地，本发明并不限于上述实施例，并且在本发明的范围之内可以使用各种修改。例如，在上述实施例中，延迟时间TD是常数。然而，延迟时间可以是变化的时间，其根据发动机速度NE而变化；诸如发动机10旋转曲柄轴24预定曲柄角(例如270°曲柄角)所需的时间T270。

在上述实施例中，中间冷却器45是空气冷却式的。然而，该中间冷却器45可以是水冷却式的，其中，借助于循环冷却水冷却流过进气通道的空气。在这种情况下，空气量估计装置可以包括水温传感器，用于检测冷却水的温度Tw，并且在水温传感器所检测的冷却水的温度Tw的基础上获得中间冷却器45之内的空气和中间冷却器45的壁之间交换的能量(热交换能量)。亦即，在中间冷却器模型M14和中间冷却器模型M24中，代替上述方程(19)，使用以下方程(32)。

dPic/dt＝κ·(R/Vic)·(mcm·Ta-mt·Tic)

+(κ-1)/(Vic)·(Ecm-K·(Tic-Tw))               ……(32)

在上述实施例中，空气流量计61是热丝式的。然而，可以使用其他类型的空气流量计。进一步，在上述实施例中，涡轮增压器91是涡轮式增压器。然而，可以代替涡轮增压器91而使用机械或电气式增压器。

Claims (7)

1.一种用于内燃机的空气量估计装置，所述内燃机具有：进气通道，用于将外部空气引入到气缸中；以及涡轮增压器，其包括压缩机，所述压缩机布置在所述进气通道中并压缩所述进气通道之内的空气，所述空气量估计装置估计气缸内部的空气量，所述气缸内部的空气量为已被引入到所述气缸中的空气量，并且所述空气量估计装置包括：

空气流量计，其布置在所述压缩机上游的进气通道中，并且将作为输入量的通过所述进气通道的空气的流速，转换成作为输出量的电物理量，并且输出所述电物理量；

压缩机流入空气流速估计装置，其包括反演模型，所述反演模型为与所述空气流量计的正演模型相反的模型，所述正演模型描述了所述空气流量计的输入量和输出量之间的关系，并且该反演模型如此构造，以致于当所述正演模型的输出量被供应给所述反演模型作为输入量时，所述反演模型输出所述正演模型的相应输入量作为输出量，其中，所述压缩机流入空气流速估计装置通过向所述反演模型供应从所述空气流量计实际输出的电物理量作为所述反演模型的输入量，获得所述反演模型的输出量作为压缩机流入空气流速，所述压缩机流入空气流速为当前时间点的实际流入到所述压缩机中的空气的流速；以及

气缸内部空气量估计装置，其包括空气模型，所述空气模型根据物理定律，使用从所述压缩机流入所述进气通道的空气的流速即压缩机流出空气的流速，描述了所述压缩机下游的进气通道之内的空气的动态，其中，所述气缸内部空气量估计装置通过将所获得的当前时间点的压缩机流入空气流速作为当前时间点的压缩机流出空气流速而应用于所述空气模型，来估计所述气缸内部空气量。

2.根据权利要求1所述的用于内燃机的空气量估计装置，其中：

所述气缸内部空气量估计装置的所述空气模型借助于由所述压缩机向通过所述压缩机的空气施加的压缩机施加能量来描述空气的动态，所述压缩机施加能量根据所述压缩机的转速而变化，并且

所述气缸内部空气量估计装置包括：

压缩机操作条件关系存储装置，用于预先存储压缩机操作条件关系，其为所述压缩机流出空气流速和所述压缩机的转速之间的关系；

压缩机转速获得装置，用于基于存储的压缩机操作条件关系和供应给所述空气模型的当前时间点的所述压缩机流出空气流速，获得当前时间点的所述压缩机的转速；以及

压缩机施加能量估计装置，用于基于获得的当前时间点的压缩机转速，估计当前时间点的所述压缩机施加能量，其中，所述气缸内部空气量估计装置通过将所述估计的当前时间点的压缩机施加能量应用于所述空气模型，来估计所述气缸内部空气量。

3.一种用于内燃机的空气量估计装置，所述内燃机具有：进气通道，用于将外部空气引入到气缸中；涡轮增压器，其包括压缩机，所述压缩机布置在所述进气通道中并压缩所述进气通道之内的空气；以及节流阀，其布置在所述进气通道中以位于所述涡轮增压器的下游，并且它的开度能够调节，以改变流过所述进气通道的空气量，所述空气量估计装置估计气缸内部的空气量，所述气缸内部的空气量为已被引入到所述气缸中的空气量，并且所述空气量估计装置包括：

空气流量计，其布置在所述压缩机上游的进气通道中，并且将作为输入量的通过所述进气通道的空气的流速，转换成作为输出量的电物理量，并且输出所述电物理量；

压缩机流入空气流速估计装置，其包括反演模型，所述反演模型为与所述空气流量计的正演模型相反的模型，所述正演模型描述了所述空气流量计的输入量和输出量之间的关系，并且该反演模型如此构造，以致于当所述正演模型的输出量被供应给所述反演模型作为输入量时，所述反演模型输出所述正演模型的相应输入量作为输出量，其中，所述压缩机流入空气流速估计装置向所述反演模型供应从所述空气流量计实际输出的电物理量作为所述反演模型的输入量，以便获得所述反演模型的输出量作为压缩机流入空气流速，所述压缩机流入空气流速为当前时间点实际流入到所述压缩机中的空气的流速；以及

气缸内部空气量估计装置，其包括：空气模型，其根据物理定律，至少借助于所述节流阀的开度和压缩机流出空气流速，描述了所述压缩机下游的进气通道之内的空气的动态，所述压缩机流出空气流速为流出所述压缩机进入到所述进气通道中的空气的流速；节流阀开度估计装置，用于估计当前时间点之后的未来时间点的所述节流阀的开度；以及压缩机流出空气流速估计装置，用于基于获得的当前时间点的压缩机流入空气流速，估计未来时间点的压缩机流出空气流速，其中，所述气缸内部空气量估计装置通过将估计的未来时间点的所述节流阀的开度和估计的未来时间点的压缩机流出空气流速应用于所述空气模型，来估计未来时间点的气缸内部空气量。

4.根据权利要求3所述的用于内燃机的空气量估计装置，进一步包括：

当前压缩机下游压力估计装置，用于估计当前时间点的压缩机下游压力，所述压缩机下游压力为所述压缩机下游的进气通道之内的空气的压力；其中

所述气缸内部空气量估计装置包括未来压缩机下游压力估计装置，用于估计当前时间点之后的未来时间点的压缩机下游压力；并且

所述气缸内部空气量估计装置的所述压缩机流出空气流速估计装置包括：

压缩机操作条件关系存储装置，用于预先存储压缩机操作条件关系，其为压缩机流出空气流速、压缩机下游压力和压缩机转速之间的关系；

压缩机转速获得装置，用于基于存储的压缩机操作条件关系、作为当前时间点的压缩机流出空气流速使用的所获得的当前时间点的压缩机流入空气流速和估计的当前时间点的压缩机下游压力，获得当前时间点的压缩机转速；以及

未来压缩机流出空气流速获得装置，用于基于存储的压缩机操作条件关系、估计的未来时间点的压缩机下游压力和作为未来时间点的压缩机转速使用的所获得的当前时间点的压缩机转速，获得未来时间点的压缩机流出空气流速，其中

所述气缸内部空气量估计装置借助于估计的未来时间点的压缩机下游压力和获得的未来时间点的压缩机流出空气流速，估计未来时间点的气缸内部空气量。

5.根据权利要求4所述的用于内燃机的空气量估计装置，其中，所述气缸内部空气量估计装置的所述压缩机流出空气流速估计装置包括：

当前压缩机流出空气流速获得装置，用于基于存储的压缩机操作条件关系、估计的当前时间点的压缩机下游压力和获得的当前时间点的压缩机转速，获得当前时间点的压缩机流出空气流速；以及

未来压缩机流出空气流速校正装置，用于基于(a)由所述压缩机流入空气流速估计装置获得的作为当前时间点的压缩机流出空气流速使用的当前时间点的压缩机流入空气流速与(b)通过所述当前压缩机流出空气流速获得装置而获得的当前时间点的压缩机流出空气流速之间的比率，校正通过所述未来压缩机流出空气流速获得装置而获得的未来时间点的压缩机流出空气流速。

6.根据权利要求1到5中任何一项所述的用于内燃机的空气量估计装置，其中，所述压缩机流入空气流速估计装置包括反馈回路，其中，通过从预定输入量减去预定反馈量获得的值被输入到PID控制器，从所述PID控制器输出的量被输入到所述空气流动模型的正演模型作为所述正演模型的输入量，并且所述正演模型的输出量用作预定反馈量，其中，所述压缩机流入空气流速估计装置被构造，以通过提供从所述空气流量计实际输出的电物理量作为预定输入量，获得从所述PID控制器输出的量作为所述反演模型的输出量。

7.一种用于内燃机的空气量估计装置，所述内燃机具有：进气通道，用于将外部空气引入到气缸中；涡轮增压器，其包括压缩机，所述压缩机布置在所述进气通道中并压缩所述进气通道之内的空气；以及节流阀，其布置在所述进气通道中以位于所述涡轮增压器的下游，并且它的开度能够调节，以改变流过所述进气通道的空气量，所述空气量估计装置估计气缸内部的空气量，所述气缸内部的空气量为已被引入到所述气缸中的空气量，并且所述空气量估计装置包括：

节流位置传感器，其将作为输入量的所述节流阀的开度，转换成作为输出量的第一电物理量，并且输出所述第一电物理量；

节流阀开度计算装置，用于每前进第一预定时间都获得从所述节流位置传感器实际输出的所述第一电物理量，并且基于获得的所述第一电物理量，计算当所获得的所述第一电物理量从所述节流位置传感器输出时的所述节流阀的实际开度；

空气流量计，其布置在所述压缩机上游的进气通道中，并且将作为输入量的通过所述进气通道的空气的流速，转换成作为输出量的第二电物理量，并且输出所述第二电物理量；

空气流量计输出量存储装置，用于每前进第二预定时间都获得从所述空气流量计实际输出的所述第二电物理量，并且存储获得的所述第二电物理量；

压缩机流入空气流速估计装置，其包括反演模型，所述反演模型为与所述空气流量计的正演模型相反的模型，所述正演模型描述了所述空气流量计的输入量和输出量之间的关系，并且该反演模型如此构造，以致于当所述正演模型的输出量被供应给所述反演模型作为输入量时，所述反演模型输出所述正演模型的相应输入量作为输出量，其中，由所述空气流量计输出量存储装置所存储的在时间上接近所述节流位置传感器输出与当前时间点前计算的全部节流阀实际开度中的最新节流阀实际开度相对应的第一电物理量时的时间点的所述第二物理量，被应用于所述反演模型作为所述反演模型的输入量，以便获得所述反演模型的输出量作为压缩机流入空气流速，所述压缩机流入空气流速为当前时间点的实际流入到所述压缩机中的空气的流速；

气缸内部空气量估计装置包括空气模型，其根据物理定律，至少借助于所述节流阀的开度和压缩机流出空气流速，描述了所述压缩机下游的进气通道之内的空气的动态，所述压缩机流出空气流速为流出所述压缩机进入到所述进气通道中的空气的流速，其中，为了估计气缸内部空气量，当前时间点之前已被计算的全部节流阀的实际开度中的最新的节流阀的实际开度作为当前时间点的节流阀的开度被应用于所述空气模型，并且作为当前时间点的压缩机流出空气流速使用的所获得的当前时间点的压缩机流入空气流速被应用于所述空气模型。

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