JP2006144644A - 内燃機関の制御装置および制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 要求される燃料の量を精度よく求めて、燃焼室における空燃比を目標値に良好に近づけることができる内燃機関の制御装置および制御方法の提供。
【解決手段】 内燃機関１のＥＣＵ２０は、内燃機関１に対する要求に応じた見込空気量を推定し、見込空気量に応じて燃焼室３における混合気の空燃比が目標値以下となるように定めた当初噴射量分の燃料をインジェクタ１２から噴射させた後、圧縮行程中かつ点火前の所定のタイミングにおける燃焼室３内の筒内圧力に基づいて燃焼室３に吸入された空気の量を算出し、算出した吸入空気の量と当初噴射量とに基づいて燃焼室３における混合気の空燃比が目標値と一致するように定めた補正噴射量分の燃料をインジェクタ１２から噴射させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、燃料および空気の混合気を燃焼室の内部で燃焼させて動力を発生する内燃機関の制御装置および制御方法に関する。

従来から、内燃機関の燃料噴射方法として、燃焼室に供給すべき燃料の量を予測し、燃焼室に対して予測した量の燃料を供給した後、吸気弁の閉弁前に燃焼室に供給すべき燃料の量を再度予測した上で燃料の不足分を求め、燃焼室に対して不足分の燃料を再度供給する方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この方法では、燃焼室に供給すべき燃料の量は、各種パラメータに基づいて算出される吸気管圧力と機関回転数とを用いて予測される。

特開平１−２８５６４０号公報

しかしながら、上記従来例のように、各種パラメータに基づいて算出される吸気管圧力と機関回転数とを用いても、燃焼室に供給すべき燃料の量を精度よく予測することは困難である。このため、従来の手法を採用しても、燃焼室における混合気の空燃比が目標値から外れてしまうおそれがあった。

そこで、本発明は、要求される燃料の量を精度よく求めて、燃焼室における空燃比を目標値に良好に近づけることができる内燃機関の制御装置および制御方法の提供を目的とする。

本発明による内燃機関の制御装置は、燃焼室に対して燃料を供給するためのインジェクタを有し、燃焼室の内部で燃料および空気の混合気を燃焼させて動力を発生する内燃機関の制御装置において、燃焼室における筒内圧力を検出する筒内圧検出手段と、内燃機関に対する要求に応じた見込空気量を推定する見込空気量推定手段と、圧縮行程中かつ燃焼開始前の所定のタイミングで筒内圧検出手段によって検出される筒内圧力に基づいて、燃焼室に吸入された空気の量を算出する吸入空気量算出手段と、見込空気量推定手段によって推定された見込空気量に応じて燃焼室における混合気の空燃比が目標値以下となるように定められた当初噴射量分の燃料をインジェクタから噴射させると共に、当初噴射量と、吸入空気量算出手段によって算出された空気の量とに基づいて燃焼室における混合気の空燃比が目標値と一致するように定められた補正噴射量分の燃料をインジェクタから噴射させる燃料噴射制御手段とを備えることを特徴とする。

本発明による内燃機関の制御方法は、燃焼室に対して燃料を供給するためのインジェクタを有し、燃焼室の内部で燃料および空気の混合気を燃焼させて動力を発生する内燃機関の制御方法において、
（ａ）内燃機関に対する要求に応じた見込空気量を推定するステップと、
（ｂ）見込空気量に応じて燃焼室における混合気の空燃比が目標値以下となるように定められた当初噴射量分の燃料をインジェクタから噴射させるステップと、
（ｃ）圧縮行程中かつ燃焼開始前の所定のタイミングにおける燃焼室内の筒内圧力に基づいて、燃焼室に吸入された空気の量を算出するステップと、
（ｄ）当初噴射量と、ステップ（ｃ）で算出した空気の量とに基づいて燃焼室における混合気の空燃比が目標値と一致するように定められた補正噴射量分の燃料をインジェクタから噴射させるステップとを備えることを特徴とする。

本発明によれば、要求される燃料の量を精度よく求めて、燃焼室における空燃比を目標値に良好に近づけることが可能となる。

本発明による制御装置が適用される内燃機関では、例えば吸気弁が開弁される前の所定のタイミングになると、見込空気量推定手段によって内燃機関に対する要求に応じた見込空気量が推定される。見込空気量が推定されると、燃料噴射制御手段は、見込空気量に応じて燃焼室における混合気の空燃比が目標値以下となるように定められた当初噴射量分の燃料をインジェクタから噴射させる。その後、吸入空気量算出手段によって、圧縮行程中かつ燃焼開始前の所定のタイミングにおける燃焼室内の筒内圧力に基づいて、燃焼室に吸入された空気の量が算出される。そして、吸入空気の量が算出されると、燃料噴射制御手段は、当該吸入空気の量と上記当初噴射量とに基づいて燃焼室における混合気の空燃比が目標値と一致するように定められた補正噴射量分の燃料をインジェクタから噴射させる。

このように、この制御装置では、圧縮行程中かつ燃焼開始前の所定のタイミングにおける燃焼室内の筒内圧力に基づいて燃焼室に吸入された空気の量が算出される。ここで、圧縮行程中の筒内圧力は、相対的に高い値を示し、筒内圧検出手段（筒内圧センサ）の検出精度や筒内圧データの分解能等によらず精度よく検出され得るものである。従って、圧縮行程中かつ燃焼開始前の所定のタイミングにおける燃焼室内の筒内圧力を用いれば、燃焼室に吸入された空気の量を精度よく求めることができる。これにより、見込空気量に応じて定められる当初噴射量と、吸入空気の算出量とを用いて補正噴射量、すなわち、本来要求される燃料噴射量に対する燃料の不足分を定めれば、当初噴射量と補正噴射量との和を、内燃機関に対する要求と目標空燃比とに応じて理論的に定まる燃料噴射量に良好に近づけることが可能となる。

また、上記当初噴射量は、燃焼室における混合気の空燃比が目標値以下となるように定められることから、当初噴射量分の燃料が燃焼室に対して供給された時点で、燃焼室内に過剰に燃料が存在してしまうということはなく、補正噴射量分の燃料が燃焼室に対して供給された時点で、目標空燃比に応じた量の燃料が燃焼室内に導入されることになる。この結果、本発明による内燃機関の制御装置によれば、要求される燃料の量を精度よく求めて、燃焼室における空燃比を目標値に良好に近づけることが可能となる。

この場合、インジェクタは、燃焼室の内部に燃料を直接噴射する筒内噴射用インジェクタであり、当初噴射量は補正噴射量よりも多く、当初噴射量分の燃料はインジェクタによって吸気行程中に燃焼室内に噴射され、補正噴射量分の燃料はインジェクタによって圧縮行程中に燃焼室内に噴射されると好ましい。

このように、圧縮行程中に燃焼室内に噴射すべき燃料の量を減らすことにより、いわゆる高圧噴射を実行することに伴うコストアップを抑制することが可能となる。

また、内燃機関は、吸気弁および排気弁の少なくとも何れか一方の開弁特性を変化させることができる動弁機構を有しており、本発明による制御装置は、吸気弁と排気弁とのバルブオーバーラップによる筒内圧力の変化量を算出する筒内圧変化量算出手段を更に備え、吸入空気量算出手段は、圧縮行程中かつ燃焼開始前の所定のタイミングで筒内圧検出手段によって検出される筒内圧力と筒内圧変化量算出手段によって算出される筒内圧力の変化量とに基づいて、燃焼室に吸入された空気の量を算出すると好ましい。

吸気弁と排気弁とのバルブオーバーラップが設定された際に当該バルブオーバーラップに起因して燃焼室に残留する残留ガスの量Ｍｅは、バルブオーバーラップ中の所定のタイミング（クランク角がθ_１となるタイミング）における吸入空気の圧力をＰｍ（θ_１）とし、当該所定のタイミングにおける排気ガスの圧力Ｐｅ（θ_１）とし、その際の排気ガスの温度をＴｅとし、気体定数をＲ（Ｊ／（ｋｇ・Ｋ））とすると、次の（１）式により表される。

上記（１）式において、Ｓは、バルブオーバーラップ中にガスの通過を許容する有効面積であるガス通過有効面積を示す。かかるガス通過有効面積Ｓは、次の（２）式により表される。ただし、（２）式において、Ｎｅ（θ_１）は、クランク角がθ_１となるタイミングにおける機関回転数である。また、Ｒｉは、吸気弁Ｖｉのバルブ直径であり、Ｒｅは、排気弁Ｖｅのバルブ直径であり、Ｌｉ（θ）は、吸気弁Ｖｉのリフト量であり、Ｌｅ（θ）は、排気弁Ｖｅのリフト量であり、ＩＶＯは、吸気弁Ｖｉを開くタイミングにおけるクランク角度であり、ＥＶＣは、排気弁Ｖｅを閉じるタイミングにおけるクランク角度である。更に、（２）式において、√（Ｌｉ（θ）・Ｌｅ（θ））をＩＶＯからＥＶＣまで積分して得られる値（∫√（Ｌｉ（θ）・Ｌｅ（θ））ｄθ）は、可変バルブタイミング機構による進角量（ＶＶＴ進角量）に応じて定まる値である。

また、上記（１）式において、φ（Ｐｍ（θ_１）／Ｐｅ（θ_１））は、吸入空気の圧力と排気ガスの圧力との比に関連する項であり、基本的に次の（３）により表され、Ｐｍ（θ_１）／Ｐｅ（θ_１）の値が小さい場合、次の（４）式により表される。ただし、（３）および（４）式において、κは比熱比である。

一方、バルブオーバーラップに起因して燃焼室に残留する残留ガスの量Ｍｅと、バルブオーバーラップによる筒内圧力の変化量ΔＰｃとの間には、一般に、次の（５）式の関係が成立する。これにより、上記（１）式および（５）式から、筒内圧力の変化量ΔＰｃは、バルブオーバーラップに起因して燃焼室に残留する残留ガスの量Ｍｅに基づいて、次の（６）式のように表される。ただし、（６）式において、αは、実験等に基づいて定められる定数である。そして、この筒内圧力の変化量ΔＰｃと、圧縮行程中（吸気弁閉弁後）かつ燃焼開始前（火花点火前または圧縮着火前）の所定のタイミング（クランク角がθ_２となるタイミング）で筒内圧検出手段によって検出される筒内圧力Ｐｃ（θ_２）とから、燃焼室に吸入された空気の量Ｍ_ａｉｒを次の（７）式により表すことができる。ただし、（７）式において、βは、実験等に基づいて定められる定数である。

従って、本発明による内燃機関において実行されるように、バルブオーバーラップ中の所定のタイミングにおける吸入空気の圧力Ｐｍ（θ_１）、排気ガスの圧力Ｐｅ（θ_１）および機関回転数Ｎｅ（θ_１）と、圧縮行程中かつ燃焼開始前の所定のタイミングで検出された筒内圧力Ｐｃ（θ_２）とを得れば、多数のセンサを用いることなく、燃焼室内に吸入された空気の量を低コストで精度よく算出可能となる。

また、上述のように、バルブオーバーラップ中の吸入空気の圧力Ｐｍ（θ_１）と排気ガスの圧力Ｐｅ（θ_１）とに基づいてバルブオーバーラップによる筒内圧力の変化量ΔＰｃを算出するに際しては、排気ガスの圧力Ｐｅ（θ_１）が、バルブオーバーラップの直前または開始時に（クランク角がθ_０となるタイミングで）筒内圧検出手段によって検出される筒内圧力Ｐｃ（θ_０）に基づいて推定されると好ましい。

すなわち、バルブオーバーラップのために吸気弁を開弁させる前や吸気弁の開弁時の排気ガスの圧力は筒内圧力と概ね一致しており、内燃機関の負荷がさほど大きくない場合であれば、バルブオーバーラップのために吸気弁を開弁させた前後における排気ガスの圧力変化は小さい。従って、バルブオーバーラップ中の排気ガスの圧力Ｐｅ（θ_１）は、バルブオーバーラップの前または開始時に筒内圧検出手段によって検出される筒内圧力Ｐｃ（θ_０）に基づいて推定することが可能であり、内燃機関の低負荷時であれば、例えば、Ｐｅ（θ_１）＝Ｐｃ（θ_０）とすることができる。これにより、排気ガスの圧力を検出するセンサが不要となるので、燃焼室に吸入される空気量の算出に要するコストを低減させることが可能となる。

一方、内燃機関の負荷がある程度高まると、排気脈動等の影響によってバルブオーバーラップ中に排気ガスの圧力変化が大きくなり、バルブオーバーラップ中の排気ガスの圧力Ｐｅ（θ_１）をバルブオーバーラップの前または開始時に筒内圧検出手段によって検出される筒内圧力Ｐｃ（θ_０）にて代用するのは困難となる。

すなわち、内燃機関の負荷がある程度高まるまでは、上記（３）式の関数φに代入されるバルブオーバーラップ中の吸入空気の圧力Ｐｍ（θ_１）と排気ガスの圧力Ｐｅ（θ_１）との比は、バルブオーバーラップ中の吸入空気の圧力Ｐｍ（θ_１）とバルブオーバーラップの前または開始時に検出される筒内圧力Ｐｃ（θ_０）との比と概ね一致し、両者の値は、負荷の高まりと共に増加していく。これに対して、吸入空気の圧力Ｐｍ（θ_１）と筒内圧力Ｐｃ（θ_０）との比が実験的、経験的に定められる所定値εを上回ると、Ｐｍ（θ_１）／Ｐｅ（θ_１）＝Ｐｍ（θ_１）／Ｐｃ（θ_０）という相関が成立しなくなってしまう。

このため、吸入空気の圧力Ｐｍ（θ_１）と筒内圧力Ｐｃ（θ_０）との比が所定値εを上回った場合には、バルブオーバーラップ中の吸入空気の圧力Ｐｍ（θ_１）と排気ガスの圧力Ｐｅ（θ_１）との比が上記所定値εに固定されると仮定した上で、バルブオーバーラップ中の排気ガスの圧力Ｐｅ（θ_１）をバルブオーバーラップ中の吸入空気の圧力Ｐｍ（θ_１）と上記所定値εとに基づいて、Ｐｅ（θ_１）＝Ｐｍ（θ_１）／εとして定めると好ましい。これにより、バルブオーバーラップ中の排気ガスの圧力が実測されない場合に、内燃機関の負荷が高まったとしても、バルブオーバーラップに伴う排気ガスの圧力変化による影響を受けることなく、燃焼室に吸入される空気量を精度よく算出可能となる。

そして、複数の燃焼室を有する内燃機関においては、燃焼室ごとに筒内圧検出手段が設けられるとよく、この場合、燃焼室ごとに筒内圧力の変化量ΔＰｃが算出され、各燃焼室における筒内圧力の変化量ΔＰｃと、各筒内圧検出手段によって圧縮行程中かつ燃焼開始前の所定のタイミングで検出される各燃焼室における筒内圧力Ｐｃ（θ_２）とに基づいて、各燃焼室に吸入された空気の量が算出されると好ましい。これにより、燃焼室間の吸入空気量のばらつきを精度よく把握することができるので、各燃焼室における空燃比制御等の精度を向上させることが可能となる。

また、何れかの燃焼室におけるバルブオーバーラップ中の吸入空気の圧力は、当該燃焼室に先行して吸気行程が実行される燃焼室の吸気下死点における筒内圧力に基づいて推定されてもよい。

一般に、吸入空気の圧力と筒内圧力とは吸気下死点において概ね等しくなる。また、ある燃焼室においてバルブオーバーラップが実行されるタイミングは、当該燃焼室に対して１／Ｎサイクル（ただし、吸気、圧縮、膨張、排気の４行程を１サイクルとし、Ｎは気筒数を示す）だけ先行して吸気行程が実行される燃焼室において吸気下死点が到来するタイミングと概ね一致する。従って、これらを踏まえ、筒内圧力に基づいて吸入空気の圧力を推定することにより、吸入空気の圧力を検出するセンサが不要となり、各燃焼室に吸入される空気量の算出に要するコストをより一層低減させることが可能となる。

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態について具体的に説明する。

図１は、本発明による制御装置が適用された内燃機関を示す概略構成図である。同図に示される内燃機関１は、シリンダブロック２に形成された燃焼室３の内部で燃料および空気の混合気を燃焼させ、燃焼室３内でピストン４を往復移動させることにより動力を発生するものである。内燃機関１は多気筒エンジンとして構成されると好ましく、本実施形態の内燃機関１は、例えば４気筒エンジンとして構成される。

各燃焼室３の吸気ポートは、吸気管（吸気マニホールド）５にそれぞれ接続され、各燃焼室３の排気ポートは、排気管６（排気マニホールド）にそれぞれ接続されている。また、内燃機関１のシリンダヘッドには、吸気弁Ｖｉおよび排気弁Ｖｅが燃焼室３ごとに配設されている。各吸気弁Ｖｉは対応する吸気ポートを開閉し、各排気弁Ｖｅは対応する排気ポートを開閉する。各吸気弁Ｖｉおよび各排気弁Ｖｅは、可変バルブタイミング機構を含む動弁機構ＶＭによって開閉させられる。更に、内燃機関１は、気筒数に応じた数の点火プラグ７を有し、点火プラグ７は、対応する燃焼室３内に臨むようにシリンダヘッドに配設されている。

吸気管５は、図１に示されるように、サージタンク８に接続されている。サージタンク８には、給気ラインＬ１が接続されており、給気ラインＬ１は、エアクリーナ９を介して図示されない空気取入口に接続されている。そして、給気ラインＬ１の中途（サージタンク８とエアクリーナ９との間）には、スロットルバルブ（本実施形態では、電子制御式スロットルバルブ）１０が組み込まれている。一方、排気管６には、図１に示されるように、例えば三元触媒を含む前段触媒装置１１ａおよび例えばＮＯｘ吸蔵還元触媒を含む後段触媒装置１１ｂが接続されている。

更に、内燃機関１は、複数のインジェクタ１２を有し、各インジェクタ１２は、図１に示されるように、対応する燃焼室３内に臨むようにシリンダヘッドに配置されている。また、内燃機関１の各ピストン４は、いわゆる深皿頂面型に構成されており、その上面に、凹部４ａを有している。そして、内燃機関１では、各燃焼室３内に空気を吸入させた状態で、各インジェクタ１２から各燃焼室３内のピストン４の凹部４ａに向けてガソリン等の燃料が直接噴射される。これにより、内燃機関１では、点火プラグ７の近傍に燃料と空気との混合気の層が周囲の空気層と分離された状態で形成（成層化）されるので、極めて希薄な混合気を用いて安定した成層燃焼を実行することが可能となる。

上述の各点火プラグ７、スロットルバルブ１０、各インジェクタ１２および動弁機構ＶＭ等は、内燃機関１の制御装置として機能するＥＣＵ２０に電気的に接続されている。ＥＣＵ２０は、何れも図示されないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力ポート、および、記憶装置等を含むものである。ＥＣＵ２０には、図１に示されるように、クランク角センサ１４を始めとした各種センサが電気的に接続されている。ＥＣＵ２０は、記憶装置に記憶されている各種マップ等を用いると共に各種センサの検出値等に基づいて、所望の出力が得られるように、点火プラグ７、スロットルバルブ１０、インジェクタ１２、動弁機構ＶＭ等を制御する。

また、内燃機関１は、半導体素子、圧電素子、磁歪素子あるいは光ファイバ検出素子等を含む筒内圧センサ（筒内圧検出手段）１５を気筒数に応じた数だけ有している。各筒内圧センサ１５は、対応する燃焼室３内に受圧面が臨むようにシリンダヘッドに配設されており、図示されないＡ／Ｄ変換器等を介してＥＣＵ２０に電気的に接続されている。各筒内圧センサ１５は、燃焼室３内でその受圧面に加わる圧力（筒内圧力）を大気圧に対する相対値として出力するものであり、その受圧面に加わる圧力（筒内圧力）に応じた電圧信号（検出値を示す信号）をＥＣＵ２０に与える。

更に、内燃機関１は、サージタンク８内の吸入空気の圧力（吸気圧）を絶対圧力として検出する吸気圧センサ１６を有している。吸気圧センサ１６も、図示されないＡ／Ｄ変換器等を介してＥＣＵ２０に電気的に接続されており、検出したサージタンク８内の吸入空気の絶対圧力を示す信号をＥＣＵ２０に与える。なお、クランク角センサ１４、吸気圧センサ１６の検出値は、微小時間おきにＥＣＵ２０に順次与えられ、ＥＣＵ２０の所定の記憶領域（バッファ）に所定量ずつ格納保持される。また、各筒内圧センサ１５の検出値（筒内圧力）は、吸気圧センサ１６の検出値に基づいて絶対圧補正された上で、ＥＣＵ２０の所定の記憶領域（バッファ）に所定量ずつ格納保持される。

次に、図２を参照しながら、上述の内燃機関１における燃料噴射量の設定手順について説明する。内燃機関１が始動されると、ＥＣＵ２０によって図２に示される燃料噴射量設定ルーチンが燃焼室３ごとに繰り返し実行される。ＥＣＵ２０は、ある燃焼室（対象となる燃焼室）３において吸気弁Ｖｉが開弁される前の所定のタイミングになると、まず、アクセルペダルの踏込量（操作量）を検出する図示されないアクセル位置センサからの信号に基づいて、アクセルペダルの踏込量に応じた目標トルクを定めると共に、予め定められたマップ等から、目標トルクに応じた燃焼室３への吸入空気量の予測値である見込空気量を取得（推定）する（Ｓ１０）。

更に、ＥＣＵ２０は、Ｓ１２にて、運転条件に応じて定められる目標空燃比を取得すると共に、Ｓ１０にて取得した見込空気量に応じて燃焼室３における混合気の空燃比が目標空燃比以下となるように各インジェクタ１２から噴射させる燃料の量（当初噴射量）ｆｉを求める。本実施形態では、当初噴射量ｆｉは、見込空気量と目標空燃比とから定まる量の例えば８０％とされる。そして、ＥＣＵ２０は、吸気弁Ｖｉの開弁後、吸気行程中の所定のタイミングになると、対象となる燃焼室３に設けられているインジェクタ１２から当初噴射量ｆｉの燃料が噴射されるように、当該インジェクタ１２を開弁させる（Ｓ１２）。なお、本実施形態において、各燃焼室３における混合気の空燃比は、ＥＣＵ２０により、基本的に概ね理論空燃比付近に保たれ、目標空燃比は、およそ１４．７とされる。Ｓ１２の処理が完了すると、ＥＣＵ２０は、吸気弁Ｖｉの開弁タイミングが進角されているか否か判定する（Ｓ１４）。

ＥＣＵ２０は、Ｓ１４にて吸気弁Ｖｉの開弁タイミングが進角されていると判断した場合、ＥＣＵ２０は、対象となる燃焼室３について所定の記憶領域から、吸気弁Ｖｉと排気弁Ｖｅとのバルブオーバーラップ直前または開始時の所定のタイミング（クランク角がθ_０となるタイミング）で筒内圧センサ１５によって検出された筒内圧力Ｐｃ（θ_０）を読み出すと共に、吸気弁Ｖｉと排気弁Ｖｅとのバルブオーバーラップ中の所定のタイミング（クランク角がθ_１となるタイミング）で吸気圧センサ１６によって検出された吸入空気の圧力Ｐｍ（θ_１）とを読み出す（Ｓ１６）。また、Ｓ１６にて、ＥＣＵ２０は、バルブオーバーラップ中の所定のタイミング（クランク角がθ_１となるタイミング）でのクランク角センサ１４の検出値に基づいて、クランク角がθ_１となるタイミングでの機関回転数Ｎｅ（θ_１）を求めると共に、動弁機構ＶＭから、クランク角がθ_１となるタイミングでのＶＶＴ進角量を取得する。

本実施形態において、吸気弁Ｖｉと排気弁Ｖｅとのバルブオーバーラップ直前または開始時の所定のタイミングは、バルブオーバーラップの開始時すなわち吸気弁Ｖｉの開弁時とされ、クランク角が例えばθ_０＝上死点前２０°となるタイミングとされる。また、バルブオーバーラップ中の所定のタイミングは、クランク角が例えばθ_１＝上死点前１０°（排気上死点前１０°）となるタイミングとされる。Ｓ２０にて、クランク角がθ_０となるタイミングでの筒内圧力Ｐｃ（θ_０）とクランク角がθ_１となるタイミングでの吸入空気の圧力Ｐｍ（θ_１）とを取得すると、ＥＣＵ２０は、対象となる燃焼室３について、吸入空気の圧力Ｐｍ（θ_１）と筒内圧力Ｐｃ（θ_０）との比であるＰｍ（θ_１）／Ｐｃ（θ_０）の値を求めると共に、Ｐｍ（θ_１）／Ｐｃ（θ_０）の値が所定の閾値ε（本実施形態では、ε＝０．９５）以下であるか否か判定する（Ｓ１８）。

ここで、吸入空気の圧力Ｐｍ（θ_１）と筒内圧力Ｐｃ（θ_０）との比であるＰｍ（θ_１）／Ｐｃ（θ_０）と、上記（３）式において用いられるパラメータである吸入空気の圧力Ｐｍ（θ_１）と排気ガスの圧力Ｐｅ（θ_１）との比Ｐｍ（θ_１）／Ｐｅ（θ_１）との間には、図３に例示されるような関係が成立する。すなわち、内燃機関１の負荷がさほど大きくない範囲内では、Ｐｍ（θ_１）／Ｐｅ（θ_０）の値とＰｍ（θ_１）／Ｐｃ（θ_０）の値とは、負荷の高まりと共にそれぞれ増加し、Ｐｍ（θ_１）／Ｐｅ（θ_０）＝Ｐｍ（θ_１）／Ｐｃ（θ_０）という関係が成立する。

すなわち、バルブオーバーラップのために吸気弁Ｖｉを開弁させる直前のタイミングまたは開弁時において、排気ガスの圧力は筒内圧力と概ね一致しており、内燃機関１の負荷がさほど大きくない場合であれば、バルブオーバーラップのために吸気弁Ｖｉを開弁させた前後における排気ガスの圧力変化は小さい。従って、内燃機関１の負荷がさほど大きくない範囲内では、バルブオーバーラップ中、すなわち、クランク角がθ_１となるタイミングにおける排気ガスの圧力Ｐｅ（θ_１）を、バルブオーバーラップの直前または開始時、すなわち、クランク角がθ_０となるタイミングで筒内圧センサ１５によって検出される筒内圧力Ｐｃ（θ_０）に基づいて推定することが可能であり、Ｐｅ（θ_１）＝Ｐｃ（θ_０）、Ｐｍ（θ_１）／Ｐｅ（θ_０）＝Ｐｍ（θ_１）／Ｐｃ（θ_０）とみなすことができる。

これに対して、内燃機関１の負荷がある程度高まると、排気脈動等の影響により、バルブオーバーラップのために吸気弁Ｖｉを開弁させた前後において排気ガスの圧力変化が大きくなる。すなわち、内燃機関１の負荷がある程度高まり、吸入空気の圧力Ｐｍ（θ_１）と筒内圧力Ｐｃ（θ_０）との比Ｐｍ（θ_１）／Ｐｃ（θ_０）が所定値ε以上になると、Ｐｍ（θ_１）／Ｐｅ（θ_１）＝Ｐｍ（θ_１）／Ｐｃ（θ_０）という相関が成立しなくなり、バルブオーバーラップ中の排気ガスの圧力Ｐｅ（θ_１）をバルブオーバーラップの直前または開始時に筒内圧検出手段によって検出される筒内圧力Ｐｃ（θ_０）にて代用するのは困難となる。

これらの点に鑑みて、内燃機関１では、Ｓ１８にて各燃焼室３についてＰｍ（θ_１）／Ｐｃ（θ_０）の値が上記閾値ε以下であると判断された場合、バルブオーバーラップ中の排気ガスの圧力Ｐｅ（θ_１）がバルブオーバーラップの直前または開始時に筒内圧センサ１５によって検出される筒内圧力Ｐｃ（θ_０）にて代用され、ＥＣＵ２０によってＰｅ（θ_１）＝Ｐｃ（θ_０）と設定される（Ｓ２０）。また、Ｓ１８にて各燃焼室３についてＰｍ（θ_１）／Ｐｃ（θ_０）の値が上記閾値εを上回っていると判断された場合、ＥＣＵ２０によって、バルブオーバーラップ中の排気ガスの圧力Ｐｅ（θ_１）が、上記所定値εを用いて、
Ｐｅ（θ_１）＝Ｐｍ（θ_１）／ε
として設定される（Ｓ２２）。すなわち、Ｓ２２の処理では、バルブオーバーラップ中の吸入空気の圧力Ｐｍ（θ_１）と排気ガスの圧力Ｐｅ（θ_１）との比がガード値としての閾値ε（本実施形態では、０．９５）に固定されると仮定され、バルブオーバーラップ中の排気ガスの圧力Ｐｅ（θ_１）がバルブオーバーラップ中の吸入空気の圧力Ｐｍ（θ_１）と閾値εとに基づいて定められる。

Ｓ２０またはＳ２２の処理を実行すると、ＥＣＵ２０は、予め定められた関数式あるいはマップを用いてＳ１６にて取得したＶＶＴ進角量に対応する∫√（Ｌｉ（θ）・Ｌｅ（θ））ｄθの値を定め、この値と、Ｓ１６にて取得した機関回転数Ｎｅ（θ_１）とを用いて上記（２）からガス通過有効面積Ｓを算出する（Ｓ２４）。ガス通過有効面積Ｓを求めると、ＥＣＵ２０は、Ｓ１６にて取得した吸入空気の圧力Ｐｍ（θ_１）をＳ２０またはＳ２２にて設定したバルブオーバーラップ中の排気ガスの圧力Ｐｅ（θ_１）で除した値が閾値（２／（κ＋１））^{κ／（κ−１）}以上となっているか否か判定する（Ｓ２６）。本実施形態では、閾値（２／（κ＋１））^{κ／（κ−１）}として、例えばκ＝１．３２として得られる定数が用いられる。

上述のように、バルブオーバーラップによる筒内圧力の変化量ΔＰｃを算出する際に必要となるφ（Ｐｍ（θ_１）／Ｐｅ（θ_１））を表す式は、Ｐｍ（θ_１）／Ｐｅ（θ_１）の値に応じて変化する。このため、ＥＣＵ２０は、Ｓ２６にてＰｍ（θ_１）／Ｐｅ（θ_１）の値が上記閾値以上であると判断した場合、上記（３）式を用いてφ（Ｐｍ（θ_１）／Ｐｅ（θ_１））の値を算出する（Ｓ２８）。また、ＥＣＵ２０は、Ｓ２６にてＰｍ（θ_１）／Ｐｅ（θ_１）の値が上記閾値を下回ったと判断した場合、上記（４）式を用いてφ（Ｐｍ（θ_１）／Ｐｅ（θ_１））の値を算出する（Ｓ３０）。

Ｓ２４にてガス通過有効面積Ｓを求めると共に、Ｓ２８またはＳ３０にてφ（Ｐｍ（θ_１）／Ｐｅ（θ_１））の値を求めると、ＥＣＵ２０は、上記（６）式を用いて、対象となる燃焼室３についてバルブオーバーラップによる筒内圧力の変化量ΔＰｃを算出する（Ｓ３２）。Ｓ３２の処理の後、ＥＣＵ２０は、所定の記憶領域から、対象となる燃焼室３について、圧縮行程中かつ点火前のクランク角がθ_２となるタイミングで筒内圧センサ１５によって検出される筒内圧力Ｐｃ（θ_２）を読み出す（Ｓ３４）。なお、本実施形態では、圧縮行程中かつ点火前の所定のタイミングは、クランク角が例えばθ_２＝上死点前５０°（圧縮上死点前５０°）となるタイミングとされる。

そして、ＥＣＵ２０は、上記（７）式を用いて、Ｓ３２にて求めた筒内圧力の変化量ΔＰｃとＳ３４にて取得した筒内圧力Ｐｃ（θ_２）とから、対象となる燃焼室３について吸入空気の量Ｍ_ａｉｒを算出する（Ｓ３６）。このように、内燃機関１では、バルブオーバーラップ中の所定のタイミングにおける吸入空気の圧力Ｐｍ（θ_１）、排気ガスの圧力Ｐｅ（θ_１）および機関回転数Ｎｅ（θ_１）と、圧縮行程中かつ点火前の所定のタイミングで検出された筒内圧力Ｐｃ（θ_２）とを得ることにより、バルブオーバーラップが設定されている場合であっても、多数のセンサを用いることなく、各燃焼室３の内部に吸入された空気の量を低コストで精度よく算出可能となる。

また、内燃機関１では、負荷が比較的低く、Ｓ１８にてＰｍ（θ_１）／Ｐｃ（θ_０）の値が閾値ε以下であると判断された場合、バルブオーバーラップ中の排気ガスの圧力Ｐｅ（θ_１）がバルブオーバーラップの直前または開始時に筒内圧センサ１５によって検出される筒内圧力Ｐｃ（θ_０）にて代用される。これにより、排気ガスの圧力を実測するためのセンサが不要となるので、各燃焼室３に吸入される空気量の算出に要するコストを低減させることが可能となる。

そして、排気ガスの圧力を実測するためのセンサが省略されている内燃機関１では、負荷が高まってＳ１８にてＰｍ（θ_１）／Ｐｃ（θ_０）の値が閾値εを上回ったと判断された場合、バルブオーバーラップ中の吸入空気の圧力Ｐｍ（θ_１）と排気ガスの圧力Ｐｅ（θ_１）との比がいわゆるガード値としての閾値ε（本実施形態では、０．９５）に固定されるとの仮定のもと、バルブオーバーラップ中の排気ガスの圧力Ｐｅ（θ_１）が、閾値εに基づいて定められる（Ｓ２２）。このように、内燃機関１の負荷が高まった際には、吸入空気の圧力と排気ガスの圧力との差が小さく、また、残留ガスの自体も少なくなることから、Ｓ２２のような処理を実行しても、排気ガスの圧力変化による影響を受けることなく、各燃焼室３に吸入される空気量を精度よく算出することが可能となり、実用上良好な結果を得ることができる。

更に、複数の燃焼室３と、燃焼室３ごとに設けられた筒内圧センサ１５とを有する内燃機関１では、燃焼室３ごとに筒内圧力の変化量ΔＰｃが算出され、各燃焼室３における筒内圧力の変化量ΔＰｃと、各筒内圧センサ１５によって検出される各燃焼室３における筒内圧力Ｐｃ（θ_２）とに基づいて、各燃焼室３に吸入された空気の量が算出されることになる。これにより、燃焼室３間の吸入空気量のばらつきを精度よく把握可能となり、各燃焼室３における空燃比制御等の精度を向上させることができる。

Ｓ３６にて、対象となる燃焼室３に吸入された空気の量Ｍ_ａｉｒを算出すると、ＥＣＵ２０は、当該吸入空気の量Ｍ_ａｉｒとＳ１２にて定めた当初噴射量ｆｉとに基づいて燃焼室３における混合気の空燃比が目標空燃比（理論空燃比）と一致するように補正噴射量ｆｃを定める（Ｓ３８）。すなわち、Ｓ３８において、ＥＣＵ２０は、吸入空気の量Ｍ_ａｉｒと目標空燃比とから定まる本来の燃料の量から上記当初噴射量ｆｉを減じることにより、補正噴射量ｆｃを求める。そして、ＥＣＵ２０は、吸気弁Ｖｉの閉弁後、圧縮行程中の所定のタイミングになると、対象となる燃焼室３に設けられているインジェクタ１２から補正噴射量ｆｃの燃料が噴射されるように、当該インジェクタ１２を開弁させる（Ｓ３８）。

このように、見込空気量に応じて定められる当初噴射量ｆｉと、吸入空気の算出量Ｍ_ａｉｒとを用いて補正噴射量、すなわち、本来の燃料噴射量に対する燃料の不足分を定めれば、当初噴射量ｆｉと補正噴射量ｆｃとの和を、内燃機関１に対する要求と目標空燃比とに応じて理論的に定まる燃料噴射量に良好に近づけることが可能となる。また、上述のように、当初噴射量ｆｉは、燃焼室３における混合気の空燃比が目標値以下となるように定められることから、当初噴射量ｆｉの燃料が燃焼室３に対して供給された時点で、燃焼室３内に過剰に燃料が存在してしまうということはなく、補正噴射量ｆｃの燃料が燃焼室３に対して供給された時点で、目標空燃比に応じた量の燃料が燃焼室３内に導入されることになる。この結果、図２のルーチンを実行することにより、要求される燃料の量を精度よく求めて、燃焼室３における空燃比を目標空燃比に良好に近づけることが可能となる。

また、吸気行程中に燃焼室内に噴射される燃料の量である当初噴射量ｆｉは、見込空気量と目標空燃比とから定まる量の例えば８０％とされることから、圧縮行程中に燃焼室内に噴射される燃料の量である補正噴射量ｆｉよりも多くなる。従って、内燃機関１では、圧縮行程中に燃焼室３内に噴射すべき燃料の量を減らして、いわゆる高圧噴射を実行することに伴うコストアップを抑制することが可能となる。

一方、Ｓ１８にて吸気弁Ｖｉの開弁タイミングが進角されておらず、吸気弁Ｖｉと排気弁Ｖｅとのバルブオーバーラップが設定されていないと判断した場合、ＥＣＵ２０は、Ｓ３６にて用いられることになる筒内圧力の変化量ΔＰｃをゼロに設定する（Ｓ４０）。これにより、バルブオーバーラップが設定されていない場合、Ｓ３６では、Ｓ３４にて取得された筒内圧力Ｐｃ（θ_２）のみに基づいて、各燃焼室３に吸入された空気の量Ｍ_ａｉｒが算出されることになる。ここで、圧縮行程中の筒内圧力は、相対的に高い値を示し、筒内圧センサ１５の検出精度や筒内圧データの分解能等によらず精度よく検出され得るものである。従って、圧縮行程中かつ点火前の所定のタイミングにおける燃焼室３内の筒内圧力を用いれば、燃焼室３に吸入された空気の量を精度よく求めることができる。

バルブオーバーラップが設定されていない場合も、Ｓ３６の処理の後、ＥＣＵ２０は、Ｓ３８にて、吸入空気の量Ｍ_ａｉｒとＳ１２にて定めた上記当初噴射量ｆｉとに基づいて燃焼室３における混合気の空燃比が目標空燃比（理論空燃比）と一致するように定められた補正噴射量ｆｃを定める。そして、ＥＣＵ２０は、吸気弁Ｖｉの閉弁後、圧縮行程中の所定のタイミングになると、対象となる燃焼室３に設けられているインジェクタ１２から補正噴射量ｆｃの燃料が噴射されるように、当該インジェクタ１２を開弁させる（Ｓ３８）。

なお、本実施形態の内燃機関１は、いわゆる直噴エンジンとして説明されるが、これに限られるものではなく、本発明が吸気管（吸気ポート）噴射式の内燃機関や、ポート噴射用インジェクタと筒内噴射用インジェクタとを燃焼室ごとに備えた内燃機関に適用されることはいうまでもない。

また、上述の内燃機関１では、Ｓ１８にて否定判断がなされた場合、バルブオーバーラップ中の吸入空気の圧力Ｐｍ（θ_１）と排気ガスの圧力Ｐｅ（θ_１）との比がガード値としての閾値εに固定されると仮定されるが、これに限られるものではない。すなわち、図４に示されるように、吸入空気の圧力Ｐｍ（θ_１）と筒内圧力Ｐｃ（θ_０）との比であるＰｍ（θ_１）／Ｐｃ（θ_０）と、吸入空気の圧力Ｐｍ（θ_１）と排気ガスの圧力Ｐｅ（θ_１）との比Ｐｍ（θ_１）／Ｐｅ（θ_１）との関係は、複数の関数を用いて近似されてもよい。

図４の例では、Ｐｍ（θ_１）／Ｐｃ（θ_０）とＰｍ（θ_１）／Ｐｅ（θ_１）との関係が２本の直線を用いて近似されており、０≦Ｐｍ（θ_１）／Ｐｃ（θ_０）≦ε_１（ただし、ε_１は、実験的、経験的に定められる定数である。）の範囲では、Ｐｍ（θ_１）／Ｐｅ（θ_１）＝Ｐｍ（θ_１）／Ｐｃ（θ_０）となり、ε_１≦Ｐｍ（θ_１）／Ｐｃ（θ_０）≦１．０の範囲では、Ｐｍ（θ_１）／Ｐｅ（θ_１）が次の（８）式により表される（ただし、（８）式においてε_２は、実験的、経験的に定められる定数であり、ε_２＞ε_１である）。 このような近似手法が採用された場合には、図２のＳ１８にて否定判断がなされた際に、Ｓ２２にて、次の（９）式に従ってＰｅ（θ_１）の値が設定される。

また、本実施形態では、サージタンク８に吸入空気の圧力を検出する吸気圧センサ１６が設けられているが、吸気圧センサ１６は省略されてもよく、バルブオーバーラップ中の所定のタイミング（クランク角がθ_１となるタイミング）における吸入空気の圧力Ｐｍ（θ_１）は、筒内圧力に基づいて推定されてもよい。

すなわち、吸入空気の圧力と筒内圧力とは吸気下死点において概ね等しくなる。また、ある燃焼室３においてバルブオーバーラップが実行されるタイミングは、４気筒エンジンの場合、当該燃焼室３に対して１／４サイクル（１８０°）だけ先行して吸気行程が実行される燃焼室３において吸気下死点が到来するタイミングと概ね一致する。従って、これらを踏まえると、ある燃焼室３におけるバルブオーバーラップ中の吸入空気の圧力は、当該燃焼室３に対して１／４サイクルだけ先行して吸気行程が実行される燃焼室３の吸気下死点における筒内圧力に基づいて推定することができる。これにより、吸入空気の圧力を検出する吸気圧センサ１６が不要となり、各燃焼室３に吸入される空気量の算出に要するコストをより一層低減させることが可能となる。

図５は、バルブオーバーラップ中の所定のタイミングにおける吸入空気の圧力を筒内圧力に基づいて推定するルーチンを説明するためのフローチャートである。図５のルーチンは、ＥＣＵ２０によって例えば図２のＳ１４の前の所定のタイミングにおいて実行されるものである。この場合、ＥＣＵ２０は、所定の記憶領域から、対象となる燃焼室３よりも１／４サイクルだけ先行して吸気行程が実行される燃焼室（先行燃焼室）３の直近の吸気下死点における筒内圧センサ１５の検出値Ｐｃ（θ_ＢＤＣ）を読み出す（Ｓ１００）。更に、ＥＣＵ２０は、対象となる燃焼室３よりも１／４サイクルだけ先行して吸気行程が実行される燃焼室３の上記吸気下死点後の圧縮行程中の所定の２点における筒内圧センサ１５の検出値Ｐｃ（θ_ａ），Ｐｃ（θ_ｂ）を所定の記憶領域から読み出す（Ｓ１０２）。なお、クランク角θ_ａおよびθ_ｂは、圧縮行程中に含まれるように選択されれば、それぞれの値は任意とされ得る。

ここで、吸気圧センサが省略されている場合、筒内圧センサ１５の出力（相対圧力）を吸気圧センサ１６の検出値に基づいて絶対圧補正し得ないことから、筒内圧センサ１５の検出値Ｐｃ（θ_ａ），Ｐｃ（θ_ｂ）は、絶対圧補正されずにそのまま（相対圧力を示す状態で）当該記憶領域に記憶される。ここで、クランク角がθ_ａとなった際の絶対圧補正後の筒内圧力（真値）をＰａとし、クランク角がθ_ｂとなった際の絶対圧補正後の筒内圧力（真値）をＰｂとし、筒内圧センサ１５の絶対圧補正値をＰｒとすると、
Ｐａ＝Ｐｃ（θ_ａ）＋Ｐｒ
Ｐｂ＝Ｐｃ（θ_ｂ）＋Ｐｒ
となる。また、内燃機関の圧縮行程が断熱過程であるとみなし、比熱比をκとした場合、Ｐａ・Ｖ^κ（θ_ａ）＝Ｐｂ・Ｖ^κ（θ_ａ）という関係が成立し、この関係は、次の（１０）式のように表すことができる。そして、（１０）式を絶対圧補正値Ｐｒについて解くと、絶対圧補正値Ｐｒは、次の（１１）式のように表される。

このため、ＥＣＵ２０は、Ｓ１０２の処理の後、先行燃焼室３の圧縮行程中の所定の２点における筒内圧センサ１５の検出値Ｐｃ（θ_ａ），Ｐｃ（θ_ｂ）と、当該所定の２点における筒内容積Ｖ（θ_ａ），Ｖ（θ_ｂ）とを用いて、上記（１１）式より、先行燃焼室３に設けられている筒内圧センサ１５の絶対圧補正値Ｐｒを算出する（Ｓ１０４）。なお、Ｓ１０４にて用いられる筒内容積Ｖ（θ_ａ），Ｖ（θ_ｂ）の値は、予め算出された上で記憶装置に記憶されており、ＥＣＵ２０は、これら筒内容積Ｖ（θ_ａ），Ｖ（θ_ｂ）の値を記憶装置から読み出してＳ２０の処理に用いる。

Ｓ１０４にて絶対圧補正値Ｐｒを求めると、ＥＣＵ２０は、Ｓ１００にて取得した吸気下死点における筒内圧センサ１５の検出値Ｐｃ（θ_ＢＤＣ）と、Ｓ１０４にて求めた絶対圧補正値Ｐｒとを用いて、対象となる燃焼室３におけるバルブオーバーラップ中の吸入空気の圧力Ｐｍ（θ_１）を算出する（Ｓ１０６）。すなわち、ある燃焼室３におけるバルブオーバーラップ中の吸入空気の圧力Ｐｍ（θ_１）は、当該燃焼室３に対して１／４サイクル（Ｎ気筒エンジンでは、１／Ｎサイクル）だけ先行して吸気行程が実行される燃焼室３の吸気下死点における筒内圧力をＰｃ_−１８０（θ_ＢＤＣ）とすると、
Ｐｍ（θ_１）＝Ｐｒ＋Ｐｃ_−１８０（θ_ＢＤＣ）
として算出することができる。このように、図５のルーチンが実行されることにより、吸入空気の圧力を検出する吸気圧センサを用いることなく、筒内圧力Ｐ（θ）と筒内容積Ｖ（θ）とに基づいて、（筒内圧力Ｐ（θ）と筒内容積Ｖ（θ）を比熱比（所定の指数）κで累乗した値Ｖ^κ（θ）との積値Ｐ（θ）・Ｖ^κ（θ）に基づいて）、各燃焼室３に吸入される空気量を精度よく算出可能となる。

本発明による制御装置が適用された内燃機関を示す概略構成図である。 図１の内燃機関における燃料噴射量設定ルーチンを説明するためのフローチャートである。 バルブオーバーラップ中の所定のタイミングにおける吸入空気の圧力とバルブオーバーラップ直前または開始時の所定のタイミングにおける筒内圧力との比と、バルブオーバーラップ中の所定のタイミングにおける吸入空気の圧力と排気ガスの圧力との比との関係を例示するグラフである。 バルブオーバーラップ中の所定のタイミングにおける吸入空気の圧力とバルブオーバーラップ直前または開始時の所定のタイミングにおける筒内圧力との比と、バルブオーバーラップ中の所定のタイミングにおける吸入空気の圧力と排気ガスの圧力との比との関係を例示するグラフである。 バルブオーバーラップ中の所定のタイミングにおける吸入空気の圧力を筒内圧力に基づいて推定するルーチンを説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１ 内燃機関
３ 燃焼室
１４ クランク角センサ
１５ 筒内圧センサ
１６ 吸気圧センサ
２０ ＥＣＵ
Ｖｅ 排気弁
Ｖｉ 吸気弁
ＶＭ 動弁機構

Claims (9)

1. 燃焼室に対して燃料を供給するためのインジェクタを有し、前記燃焼室の内部で燃料および空気の混合気を燃焼させて動力を発生する内燃機関の制御装置において、
   前記燃焼室における筒内圧力を検出する筒内圧検出手段と、
   前記内燃機関に対する要求に応じた見込空気量を推定する見込空気量推定手段と、
   圧縮行程中かつ燃焼開始前の所定のタイミングで前記筒内圧検出手段によって検出される筒内圧力に基づいて、前記燃焼室に吸入された空気の量を算出する吸入空気量算出手段と、
   前記見込空気量推定手段によって推定された前記見込空気量に応じて前記燃焼室における混合気の空燃比が目標値以下となるように定められた当初噴射量分の燃料を前記インジェクタから噴射させると共に、前記当初噴射量と、前記吸入空気量算出手段によって算出された空気の量とに基づいて前記燃焼室における混合気の空燃比が目標値と一致するように定められた補正噴射量分の燃料を前記インジェクタから噴射させる燃料噴射制御手段とを備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記インジェクタは、前記燃焼室の内部に燃料を直接噴射する筒内噴射用インジェクタであり、前記当初噴射量は前記補正噴射量よりも多く、前記当初噴射量分の燃料は前記インジェクタによって吸気行程中に前記燃焼室内に噴射され、前記補正噴射量分の燃料は前記インジェクタによって圧縮行程中に前記燃焼室内に噴射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。
3. 前記内燃機関は、吸気弁および排気弁の少なくとも何れか一方の開弁特性を変化させることができる動弁機構を有しており、
   前記吸気弁と前記排気弁とのバルブオーバーラップによる筒内圧力の変化量を算出する筒内圧変化量算出手段を更に備え、
   前記吸入空気量算出手段は、圧縮行程中かつ燃焼開始前の所定のタイミングで前記筒内圧検出手段によって検出される筒内圧力と前記筒内圧変化量算出手段によって算出される前記筒内圧力の変化量とに基づいて、前記燃焼室に吸入された空気の量を算出することを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記筒内圧変化量算出手段は、前記吸気弁と前記排気弁とのバルブオーバーラップに起因して前記燃焼室に残留する残留ガスの量に基づいて前記燃焼室に吸入された空気の量を算出することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記筒内圧変化量算出手段は、前記バルブオーバーラップ中の吸入空気の圧力と排気ガスの圧力とに基づいて前記バルブオーバーラップによる筒内圧力の変化量を算出し、前記バルブオーバーラップ中の排気ガスの圧力は、前記バルブオーバーラップの前または開始時に前記筒内圧検出手段によって検出される筒内圧力に基づいて推定されることを特徴とする請求項３または４に記載の内燃機関の制御装置。
6. 前記バルブオーバーラップ中の吸入空気の圧力と、前記バルブオーバーラップの前または開始時に検出される筒内圧力との比が所定値を上回るまで、当該筒内圧力が前記バルブオーバーラップ中の排気ガスの圧力として代用される一方、前記バルブオーバーラップ中の吸入空気の圧力と、前記バルブオーバーラップの前または開始時に検出される筒内圧力との比が所定値を上回った場合、前記バルブオーバーラップ中の排気ガスの圧力が前記バルブオーバーラップ中の吸入空気の圧力と前記所定値とに基づいて定められることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の制御装置。
7. 前記内燃機関は、前記燃焼室を複数有すると共に、前記燃焼室ごとに前記筒内圧検出手段を備えており、前記筒内圧変化量算出手段は、前記燃焼室ごとに前記筒内圧力の変化量を算出し、前記吸入空気量算出手段は、前記各筒内圧検出手段によって検出される前記各燃焼室における筒内圧力と、前記筒内圧変化量算出手段によって算出される前記各燃焼室における前記筒内圧力の変化量とに基づいて、前記各燃焼室に吸入された空気の量を算出することを特徴とする請求項３から６の何れかに記載の内燃機関の制御装置。
8. 前記内燃機関は、前記燃焼室を複数有すると共に、前記燃焼室ごとに前記筒内圧検出手段を備えており、何れかの燃焼室における前記バルブオーバーラップ中の吸入空気の圧力は、当該燃焼室に先行して吸気行程が実行される燃焼室の吸気下死点における筒内圧力に基づいて推定されることを特徴とする請求項３から７の何れかに記載の内燃機関の制御装置。
9. 燃焼室に対して燃料を供給するためのインジェクタを有し、前記燃焼室の内部で燃料および空気の混合気を燃焼させて動力を発生する内燃機関の制御方法において、
   （ａ）前記内燃機関に対する要求に応じた見込空気量を推定するステップと、
   （ｂ）前記見込空気量に応じて前記燃焼室における混合気の空燃比が目標値以下となるように定められた当初噴射量分の燃料を前記インジェクタから噴射させるステップと、
   （ｃ）圧縮行程中かつ燃焼開始前の所定のタイミングにおける前記燃焼室内の筒内圧力に基づいて、前記燃焼室に吸入された空気の量を算出するステップと、
   （ｄ）前記当初噴射量と、ステップ（ｃ）で算出した空気の量とに基づいて前記燃焼室における混合気の空燃比が目標値と一致するように定められた補正噴射量分の燃料を前記インジェクタから噴射させるステップとを備えることを特徴とする内燃機関の制御方法。

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