JP2008274799A - 吸入空気量算出装置、内燃機関の制御装置及び制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】吸気圧センサ４２よりも下流側であって且つ燃焼室２４よりも上流側に配置されるタンブルジェネレーションバルブ（ＴＧＶ４４）の状態によって、内燃機関１０の吸入空気量の算出精度が変動すること。
【解決手段】吸気圧センサ４２によって検出される吸気圧及びクランク角センサ２２によって検出される回転速度と吸入空気量との関係について、ＴＧＶ４４が全開状態であるとき及びＴＧＶ４４が全閉状態であるときの２つのマップデータを用意する。ＴＧＶ４４の開度θに応じて、２つのマップデータによってマップ演算される吸入空気量を加重平均処理することで、最終的な吸入空気量を算出する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内燃機関の吸気通路内の圧力を検出する吸気圧検出手段の検出結果に基づき吸入空気量を算出する吸入空気量算出装置に関する。また、本発明は、上記吸入空気量算出装置を備える内燃機関の制御装置及び制御システムに関する。

この種の吸入空気量算出装置としては、吸気通路に設けられたサージタンク内の圧力（吸気圧）を検出する吸気圧センサの検出結果と、内燃機関の出力軸の回転速度とに基づき、吸入空気量（質量流量）をマップ演算するものが周知である。

一方、例えば下記特許文献１に見られるように、内燃機関の吸気ポートの上流側にタンブルジェネレーションバルブ（ＴＧＶ）を備えることで、タンブル流を生成し、ひいては燃焼効率の向上等を図る技術が提案されている。ここでは、内燃機関のアイドル運転状態等においては、ＴＧＶを閉弁させることで、吸入空気の流速を速め、燃焼室においてタンブル流を生成させている。一方、内燃機関の高回転運転領域や高負荷運転領域においては、ＴＧＶを閉弁させることで燃焼室に吸入される空気量を増大させている。
特開２００６−１７００７０号公報

ところで、上記ＴＧＶを備える内燃機関にあっては、回転速度及び吸気圧が同一であっても、燃焼室内に吸入される空気量は、ＴＧＶの状態に応じて変化し得る。このため、吸入空気量の算出精度がＴＧＶの状態に依存して変化するおそれがある。

なお、上記ＴＧＶを備えるものに限らず、吸気圧検出手段よりも下流側であって且つ燃焼室よりも上流側にアクチュエータを備えるものにあっては、アクチュエータの状態に応じて吸気圧に基づく吸入空気量の算出精度が低下するこうした実情も概ね共通したものとなっている。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、吸気圧検出手段よりも下流側であって且つ燃焼室よりも上流側に配置されるアクチュエータの状態にかかわらず、内燃機関の吸気通路内の圧力を検出する吸気圧検出手段の検出結果に基づき吸入空気量を高精度に算出することのできる吸入空気量算出装置を提供することにある。また、本発明の目的は、上記吸入空気量算出装置を備える内燃機関の制御装置及び制御システムを提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。

請求項１記載の発明は、前記吸気圧検出手段よりも下流側であって且つ前記内燃機関の燃焼室よりも上流側に配置されるアクチュエータの状態に基づき、前記吸入空気量の算出を行う算出手段を備えることを特徴とする。

吸気圧検出手段よりも下流側であって且つ内燃機関の燃焼室よりも上流側に配置されるアクチュエータは、吸気の状態を変化させ得る。このため、吸気圧検出手段に基づき算出される吸入空気量の算出精度は、上記アクチュエータの状態によって変動し得る。この点、上記発明では、上記アクチュエータの状態に基づき吸入空気量を算出することで、アクチュエータの状態にかかわらず、吸入空気量を高精度に算出することができる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記算出手段は、前記吸気圧検出手段の検出結果及び前記内燃機関の回転速度と吸入空気量とについての前記アクチュエータが静止状態にあるときにおける関係情報を記憶する記憶手段を備えて且つ、前記アクチュエータの操作量についての現在の値と前記関係情報とに基づき、前記吸入空気量を算出することを特徴とする。

アクチュエータの操作量についての現在の値が上記静止状態における値と等しいなら、上記関係情報から吸入空気量を直接的に算出することができる。また、アクチュエータの操作量についての現在の値が上記静止状態における値と異なる場合、現在の値に応じて関係情報を補正することで、吸入空気量を算出することができる。特に、上記検出結果及び回転速度によってはアクチュエータの操作量が一義的に定まらない場合には、上記検出結果及び回転速度と吸入空気量との関係情報を定める際にアクチュエータの操作量による影響を単一の関係情報に含めることによっては、吸入空気量を高精度に算出することができない。この点、上記発明では、上記関係情報に加えて、アクチュエータの操作量を用いることで、アクチュエータの操作量が検出結果及び回転速度から一義的に定まらない場合であっても、吸入空気量を高精度に算出することができる。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記アクチュエータは、前記吸気通路内の流路面積を調節する絞り弁であることを特徴とする。

吸気通路内の流路面積を調節する絞り弁は、吸気圧検出手段よりも下流側且つ燃焼室や吸気バルブよりも上流側において、吸気の流動状態を変化させる。このため、絞り弁の操作量（流路面積、開度）は、燃焼室内に吸入される空気量を変化させるパラメータとなる。この点、上記発明では、絞り弁の操作量に基づき吸入空気量を算出することで、これを高精度に算出することができる。

なお、請求項３記載の発明は、請求項４記載の発明によるように、前記絞り弁は、タンブル流を調節する弁であることを特徴としてもよい。

請求項５記載の発明は、請求項３又は４記載の発明において、前記算出手段は、前記絞り弁の全閉状態及び全開状態のそれぞれについて、前記内燃機関の回転速度及び前記吸気圧検出手段の検出結果と吸入空気量との関係を定めるマップデータを備え、これらマップデータと前記絞り弁の操作量とに基づき前記吸入空気量を算出することを特徴とする。

上記発明では、絞り弁が全開状態であるときや全閉状態であるときには、いずれか一方のマップデータを用いることで、吸入空気量を算出することができる。また、絞り弁の開度が中間の開度であるときには、上記２つのマップデータによって定まる吸入空気量の値を加重平均処理することで、吸入空気量を算出することができる。

請求項６記載の発明は、請求項５記載の発明において、前記絞り弁の開度が変化していると判断される場合、その過渡的な状態を推定する推定手段を更に備え、前記算出手段は、前記２つのマップデータから算出される吸入空気量に前記推定手段の推定結果に基づく加重平均処理を施すことで吸入空気量を算出することを特徴とする。

上記発明では、絞り弁の操作量の指令に対して実際の操作量の追従遅れが生じるときであっても、推定手段により実際の操作量を推定することができるため、実際の操作量に応じて吸入空気量をより高精度に算出することができる。

請求項７記載の発明は、請求項６記載の発明において、前記推定手段は、前記絞り弁の変化の指令タイミングからの経過時間に基づき前記推定を行うことを特徴とする。

絞り弁の開度の変化の指令に伴う実際の開度の変化は、指令タイミングからの経過時間に応じて定まる。上記発明では、この点に着目し、絞り弁の過渡的な開度を、絞り弁の変化の指令タイミングからの経過時間に応じて推定しつつ吸入空気量を算出することができる。

請求項８記載の発明は、請求項７記載の発明において、前記推定手段は、前記絞り弁の変化の指令タイミングからの経過時間に加えて、前記絞り弁近傍の温度及びその相当値に基づき前記推定を行うことを特徴とする。

絞り弁の変化の応答遅れは、絞り弁の温度に依存し得る。上記発明では、この点に着目し、絞り弁近傍の温度及びその相当値に基づき絞り弁の過渡的な開度を推定することで、この推定を高精度に行うことができる。

請求項９記載の発明は、請求項１〜８のいずれかに記載の吸入空気量算出装置と、前記算出手段によって算出される吸入空気量に基づき燃料噴射量を算出する手段と、前記算出される燃料噴射量に基づき前記内燃機関の燃料噴射弁を操作する手段とを備えることを特徴とする。

上記発明では、算出手段によって算出される吸入空気量に基づき燃料噴射量を算出することで、換言すれば、アクチュエータの操作量に応じて算出される吸入空気量に基づき燃料噴射量を算出することで、燃焼室内に吸入される空気量に応じた適切な噴射量を算出することができる。このため、燃料の燃焼を安定させたり、排気特性を良好としたりすることができる。

請求項１０記載の発明は、請求項１〜８のいずれかに記載の吸入空気量算出装置と、前記吸気圧検出手段と、前記絞り弁と、前記算出手段によって算出される吸入空気量に基づき燃料噴射量を算出する手段と、前記算出される燃料噴射量に基づき前記内燃機関の燃料噴射弁を操作する手段とを備えることを特徴とする。

上記発明では、算出手段によって算出される吸入空気量に基づき燃料噴射量を算出することで、換言すれば、アクチュエータの操作量に応じて算出される吸入空気量に基づき燃料噴射量を算出することで、燃焼室内に吸入される空気量に応じた適切な噴射量を算出することができる。このため、燃料の燃焼を安定させたり、排気特性を良好としたりすることができる。

以下、本発明にかかる吸入空気量算出装置、内燃機関の制御装置及び制御システムを車載内燃機関の吸入空気量算出装置、制御装置及び制御システムに適用した一実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１に、本実施形態にかかるエンジンシステムの全体構成を示す。このシステムの制御対象とする内燃機関１０としては、自動車用の多気筒（例えば直列４気筒）内燃機関を想定している。ただし、この図１においては、説明の便宜上、１つの気筒のみを図示している。また、同図１に示されるように、内燃機関１０は、４ストロークの吸気ポート噴射式の火花点火式内燃機関である。

内燃機関１０においては、シリンダブロック１２によりシリンダ（気筒）が形成されている。シリンダブロック１２には、冷却水が内燃機関１０内を循環するための冷却水路（ウォータジャケット１４）が形成されており、冷却水により内燃機関１０が冷却されている。また、シリンダブロック１２には、ウォータジャケット１４内の冷却水の温度（冷却水温）を検出する水温センサ１６が設けられている。更に、各気筒には、ピストン１８が収容され、そのピストン１８の往復動により、内燃機関１０の出力軸（クランク軸２０）が回転するようになっている。なお、クランク軸２０の外周側には、所定クランク角毎に（例えば３０°ＣＡ周期で）クランク角信号を出力するクランク角センサ２２が配設され、クランク軸２０の回転角度や回転速度等が検出可能とされている。

シリンダブロック１２の上端面にはシリンダヘッドが固定されており、シリンダブロック１２、シリンダヘッド及びピストン１８上面によって、燃焼室２４が区画形成されている。そして、シリンダヘッドには、燃焼室２４に開口する吸気ポート（吸気口）と排気ポート（排気口）とが形成されており、これら吸気ポート及び排気ポートは、それぞれクランク軸２０に連動するカム軸に取り付けられたカム（図示略）によって駆動される吸気バルブ２６と排気バルブ２８とにより開閉されるようになっている。また、吸気ポートには、内燃機関１０の各気筒に外気（新気）を吸入するための吸気通路３０が接続され、排気ポートには、内燃機関１０の各気筒からの燃焼ガス（排気）を排出するための排気通路３２が接続されている。

吸気通路３０には、吸気通路３０最上流部のエアクリーナ３４を通じて外気が吸入される。そして、エアクリーナ３４の下流側には、ＤＣモータ等のアクチュエータによって電子的に開度調節される電子制御式の吸気絞り弁（スロットルバルブ３６）と、スロットルバルブ３６の開度や動きを検出するためのスロットルセンサ３８とが設けられている。また、スロットルバルブ３６の下流側には、吸気脈動や吸気干渉を防ぐ等の目的で吸気通路３０の通路面積が拡大（拡径）されたサージタンク４０が設けられ、このサージタンク４０には吸気圧を検出するための吸気圧センサ４２が設けられている。

吸気通路３０のうちサージタンク４０の下流側は、内燃機関１０の各気筒に空気を導入するように分岐している。そして、分岐路には、吸気の流動状態を調節する吸気流調節弁としてのタンブルジェネレーションバルブ（ＴＧＶ４４）が、各気筒毎に設けられている。ＴＧＶ４４は、全閉となることで吸気通路３０内の流路面積を半減させ、全開となることで吸気通路３０内の流路面積を本来の流路面積とするものである。また、吸気通路３０の分岐路には、各気筒の吸気ポート近傍にて燃料を噴射供給する電磁駆動式（又はピエゾ駆動式等）の燃料噴射弁４６が、気筒毎に取り付けられている。内燃機関１０では、これら気筒毎に設けられた各燃料噴射弁４６により、吸気通路３０、特に各気筒の吸気ポートに対して、燃料（ガソリン）が噴射供給（ポート噴射）されるようになっている。そして、燃料噴射弁４６により噴射された燃料（厳密には吸入空気との混合気）は、点火プラグ４８によって点火され、吸気と燃料との反応に基づき燃料が燃焼する。

一方、内燃機関１０の排気通路３２には、排気浄化を行うための排気後処理装置として、例えば排気中のＣＯ、ＨＣ、ＮＯｘ等を浄化する三元触媒からなる触媒５０が設けられている。

図示しない車両には、上記センサのほかにも、同車両で行われる各種の制御に使用するために多くのセンサが設けられている。例えばアクセル操作部材（アクセルペダル）には、同ペダルの状態に応じた電気信号を出力するアクセルセンサ５２が設けられている。

一方、電子制御装置（ＥＣＵ６０）は、中央処理装置（ＣＰＵ６２）や、常時記憶保持装置６４を備えて構成されている。常時記憶保持装置６４は、ＥＣＵ６０の主電源の状態にかかわらず給電状態を維持するバックアップＲＡＭや、給電の有無にかかわらずデータを保持する不揮発性メモリ等、要は、ＥＣＵ６０の主電源の有無にかかわらず記憶データを保持する記憶装置である。ＥＣＵ６０は、上記各種センサの検出信号に基づいて内燃機関１０の運転状態やユーザの要求を把握し、それに応じて上記スロットルバルブ３６やＴＧＶ４４、燃料噴射弁４６等の各種アクチュエータを操作することにより、その時々の状況に応じた最適な態様で上記内燃機関１０に係る各種の制御を行っている。

図２に、本実施形態にかかるＴＧＶ４４の操作態様を示す。図２（ａ）に示されるように、本実施形態では、低・中負荷運転時においては、ＴＧＶ４４を閉弁状態とすることで吸気通路３０内の流路面積を半減させる。これにより、ＴＧＶ４４の上流側から下流側へと流動する吸気の流速が速められ、燃焼室２４においてタンブル流を生成することができる。燃焼室２４内では、タンブル流により混合気にタビュランスが誘発され、燃焼速度が向上する。

一方、図２（ｂ）に示されるように、高回転速度運転時や高負荷運転時においては、ＴＧＶ４４を開弁状態にする。これにより、ポンピングロスが低減されるため、燃焼室２４内の吸気の充填効率を向上させることができる。

上記ＴＧＶ４４の操作状態は、基本的には、吸気圧センサ４２によって検出される吸気圧と、クランク角センサ２２によって検出される回転速度とに応じて設定される。ただし、ＴＧＶ４４の開弁操作及び閉弁操作のハンチングを防止するため、開弁状態から閉弁状態へと移行させる条件と、閉弁状態から開弁状態へと移行させる条件とを異ならせることで、これら双方の状態間の切り替えにヒステリシスを持たせている。また、スロットルバルブ３６の操作に応じて、上記切り替え操作態様を変更する処理をも行う。

上記ＴＧＶ４４の操作によれば、内燃機関１０の運転状態に応じて吸気の流動状態を所望に制御することができる。ただし、サージタンク４０から燃焼室２４へと流動する吸気の状態が、ＴＧＶ４４によって変化させられるため、燃焼室２４内に充填される吸入空気量（質量流量）を、回転速度及び吸気圧から算出する場合には、その算出精度がＴＧＶ４４の状態に応じて変動し得る。すなわち、定常状態における回転速度及び吸気圧と吸入空気量との関係を計測するなどしてこの関係情報（マップデータ）を作成したとしても、これはＴＧＶ４４の開度がある定まった値で静止状態にあるときのものとなる。

ここで、上記マップデータに、ＴＧＶ４４の開度の影響を適切に反映させることはできない。すなわち、ＴＧＶ４４の開度の影響を適切に反映させるためには、マップの入力パラメータ（回転速度及び吸気圧）によってＴＧＶ４４の開度が一義的に定まることが条件となるが、上述したようにこの条件は満たされない。このため、上記マップデータを用いたのでは、吸入空気量を高精度に算出することができない。このため、こうした手法にて算出される吸入空気量に基づき燃料噴射量を算出したのでは、燃焼室２４に吸入される空気量にとって適切な噴射量を算出することができず、ひいては燃焼状態の悪化や、排気特性の悪化をもたらすおそれがある。ここで排気特性の悪化とは、触媒５０の浄化能力を最大限に引き出せる排気特性から離間することをいう。この場合、空燃比フィードバック制御によって最適な排気特性へとフィードバック制御されることとはなるものの、フィードバック制御による応答遅れに伴って排気特性の悪化が生じることには変わりない。

そこで本実施形態では、ＴＧＶ４４が所定開度で静止状態にあるときにおける回転速度及び吸気圧と吸入空気量との関係情報に加えて、ＴＧＶ４４の現在の操作量（開度）に基づき吸入空気量を算出する。詳しくは、ＴＧＶ４４が全開状態及び全閉状態のそれぞれで静止状態にあるときにおける回転速度及び吸気圧と吸入空気量との関係情報を用いて吸入空気量を算出する。以下、図３を用いてこれについて詳述する。

図３は、本実施形態にかかる吸入空気量の算出及び燃料噴射制御の処理手順を示す。この処理は、ＥＣＵ６０内のＣＰＵ６２によって例えば所定周期で繰り返し実行される。

この一連の処理では、まずステップＳ１０において、吸気圧センサ４２によって検出される吸気圧と、クランク角センサ２２によって検出される回転速度とを取得する。続くステップＳ１２においては、回転速度及び吸気圧と吸入空気量とについてのＴＧＶ４４の全開状態におけるマップデータ（Ｇ１マップ）及び全閉状態におけるマップデータ(Ｇ２マップ)を用いて吸入空気量Ｇ１，Ｇ２を算出する。ここで、Ｇ１マップは、ＴＧＶ４４が全開状態で静止して且つ吸気の流動が定常状態となるときにおける回転速度及び吸気圧毎に、吸入空気量を計測することで作成される。また、Ｇ２マップは、ＴＧＶ４４が全閉状態で静止して且つ吸気の流動が定常状態となるときにおける回転速度及び吸気圧毎に、吸入空気量を計測することで作成される。これら計測に際しては、ＴＧＶ４４以外の各アクチュエータの操作についてもこれらを固定しておく。例えば吸気バルブ２６や排気バルブ２８を駆動するカム軸とクランク軸２０との相対的な回転位相差を可変とするバルブタイミング可変装置を備える場合、回転位相差を回転速度及び吸気圧によって実際に操作される値に固定しておく。

上記吸入空気量Ｇ１は、現在の回転速度及び吸気圧において、ＴＧＶ４４が全開状態であるときの吸入空気量である。また、吸入空気量Ｇ２は、現在の回転速度及び吸気圧において、ＴＧＶ４４が全閉状態であるときの吸入空気量である。なお、上記２つのマップデータは、常時記憶保持装置６４に記憶されている。

続くステップＳ１４においては、ＴＧＶ４４の開度θを推定する。すなわち、本実施形態ではＴＧＶ４４が全開状態及び全閉状態の２値的な状態のいずれかに操作されるものであるとはいえ、状態の変更の指令が出されてから、ＴＧＶ４４の開度θが実際にその状態となるまでには応答遅れが生じる。このため、この過渡的な期間においても吸入空気量を高精度に算出すべく、本実施形態では、ＴＧＶ４４の開度θを推定する。

詳しくは、ＴＧＶ４４に対する現在の指令が全開状態であるのか全閉状態であるのか（指令情報Ｏ／Ｃ）と、今回の指令へと変更されてからの経過時間Ｔと、ＴＧＶ４４の温度相当値とに基づき、開度θを推定する。ここで経過時間Ｔは、指令情報と実際の開度θとについての応答遅れに起因した離間度合いを定めるパラメータである。また、温度相当値は、ＴＧＶ４４の応答性の温度依存性を決定するパラメータである。すなわち、ＴＧＶ４４の温度が低温であるほど応答遅れが顕著となることに鑑み、温度相当値が低いほど指令に対する実際の開度θの応答遅れ量を大きくする。本実施形態では、温度相当値を、水温センサ１６によって検出される冷却水温とする。

具体的には、例えば１次遅れモデルを用いて開度θを推定すればよい。そしてこの際、モデルを定めるパラメータを温度相当値に応じて可変設定すればよい。

続くステップＳ１６においては、開度θに基づく重み付け係数α，βを算出する。ここで、重み付け係数α、βは、ともに「０」以上「１」以下であって且つその和が「１」に規格化されたものである。上記重み付け係数αは、Ｇ１マップによってマップ演算される吸入空気量Ｇ１に乗算される係数であり、吸入空気量の算出に際して、現在の開度θに応じたＧ１マップの反映比率を定めるものである。一方、重み付け係数βは、Ｇ２マップによってマップ演算される吸入空気量Ｇ２に乗算される係数であり、吸入空気量の算出に際して、現在の開度θに応じたＧ２マップの反映比率を定めるものである。なお、ＴＧＶ４４が全閉状態であると推定されるときには、重み付け係数αが「０」となり、重み付け係数βが「１」となる。一方、ＴＧＶ４４が全開状態であると推定されるときには、重み付け係数αが「１」となり、重み付け係数βが「０」となる。

続くステップＳ１８では、重み付け係数α、βを用いて、吸入空気量Ｇ１，Ｇ２を加重平均処理することで、最終的な吸入空気量Ｇを算出する。そして、ステップＳ２０では、吸入空気量Ｇに基づき、燃料噴射量を算出する。そして、ステップＳ２２では、上記算出された燃料噴射量の燃料を噴射するように、燃料噴射弁４６を操作する。なお、ステップＳ２２の処理が完了するときには、この一連の処理を一旦終了する。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。

（１）吸気圧及び回転速度と吸入空気量とについてのＴＧＶ４４が静止状態にあるときにおける関係情報と、ＴＧＶ４４の操作量についての現在の値とに基づき、吸入空気量を算出した。これにより、ＴＧＶ４４の開度にかかわらず、吸入空気量を高精度に算出することができる。

（２）ＴＧＶ４４の全閉状態及び全開状態のそれぞれについて、回転速度及び吸気圧と吸入空気量との関係を定めるマップデータを備え、これらマップデータから算出される吸入空気量にＴＧＶ４４の開度θに基づく加重平均処理を施すことで吸入空気量を算出した。これにより、ＴＧＶ４４の開度θが全閉状態に対応した開度及び全開状態に対応した開度のいずれでもないときであれ、吸入空気量を算出することができる。

（３）ＴＧＶ４４の過渡的な開度θを推定し、推定される開度θに基づき重み付け係数α、βを決定した。これにより、ＴＧＶ４４の過渡的な状態においても吸入空気量を高精度に算出することができる。

（４）ＴＧＶ４４の変化の指令タイミングからの経過時間Ｔに基づき開度θを推定した。これにより、ＴＧＶ４４の過渡的な開度θを高精度に算出することができる。

（５）ＴＧＶ４４の温度相当値に基づき、開度θを推定した。これにより、ＴＧＶ４４の過渡的な開度θをより高精度に算出することができる。

（その他の実施形態）
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。

・ＴＧＶ４４の過渡的な開度θの推定を行わなくてもよい。この場合、ＴＧＶ４４の開度の指令に応じて、Ｇ１マップ及びＧ２マップのいずれか一方によるマップ演算によって吸入空気量を算出すればよい。

・上記実施形態では、重み付け係数α、βを開度θに基づき算出したが、これに限らない。例えば、回転速度及び吸気圧と吸入空気量との関係を定める単一のマップを備え、このマップにて算出される吸入空気量を開度θに基づき補正することで最終的な吸入空気量を算出してもよい。また、この際、回転速度に応じて空気を燃焼室２４へと吸入する力が変化することに鑑み、開度θによる補正に代えて、開度θと回転速度Ｎｅとに基づき補正をしてもよい。また例えば、燃焼室２４への空気の充填効率は、サージタンク４０内の吸気圧ＰｍとＴＧＶ４４近傍の圧力との差に依存することに鑑み、開度θと吸気圧Ｐｍとに基づき補正してもよい。更に、回転速度Ｎｅ、吸気圧Ｐｍ及び開度θに基づき補正してもよい。

・ＴＧＶ４４を開状態及び閉状態の２値的な動作で用いるものに限らない。例えば全閉状態から全開状態まで連続的な開度を実現可能なものであってもよい。この場合であれ、ＴＧＶ４４の開度が吸気圧及び回転速度によっては一義的に定まらない設定の場合、回転速度及び吸気圧と吸入空気量との関係情報を設定する際に、ＴＧＶ４４の影響を取り込むことが困難となる。また、ＴＧＶ４４の開度θ毎に３つ以上のマップを作成する場合には煩雑な処理が必要となる。しかし、こうした場合であっても、指令される開度θに応じて重み付け係数α、βを算出することで、Ｇ１マップによってマップ演算される吸入空気量Ｇ１とＧ２マップにてマップ演算される吸入空気量Ｇ２との加重平均処理によって吸入空気量を算出することができる。更に、開度指令値が変化する際には、過渡的な開度を上記実施形態の要領で推定することも有効である。

・ＴＧＶ４４近傍の温度の相当値としては、冷却水温に限らない。例えば外気温度や、吸気温、内燃機関１０の作動油温度等であってもよい。また、ＴＧＶ４４の温度そのものを検出するセンサを備え、この検出値を用いてもよい。

・回転速度及び吸気圧と吸入空気量との関係情報（マップデータ）に基づき吸入空気量を算出するものにも限らない。例えば、吸気通路内の流体モデルを用いて、吸気圧や吸気温、ＴＧＶ４４の開度に基づき吸入空気量を算出してもよい。

・算出される吸入空気量の用途としては、燃料噴射量の算出に限らない。例えば排気系の排気を吸気系に還流させる排気還流通路の流路面積を調節するバルブ（ＥＧＲバルブ）の目標開度の設定に用いてもよい。また、キャニスタ内に捕集された燃料蒸気を吸気系に吸入させるためにキャニスタ及び吸気系間の流路面積を調節するパージバルブについての開度の設定や、上記吸気系に吸入される燃料蒸気の流量の設定に用いてもよい。

・吸気通路３０内の流路面積を調節する絞り弁としては、ＴＧＶ４４に限らない。例えば、スワール流を調節する弁であるスワールコントロールバルブであってもよい。

・吸気バルブ２６の上流のアクチュエータの状態に基づき吸入空気量を算出するものにも限らない。例えば、単一の気筒の燃焼室２４と吸気通路３０とを連通及び遮断する吸気バルブ２６を複数備えるものにあっては、開弁状態となる吸気バルブ２６の数に応じて吸入空気量を算出してもよい。すなわち、吸気バルブ２６も吸気の流動状態を調節するアクチュエータであり、且つ開弁状態となる吸気バルブ２６の数が変化する場合、燃焼室２４に空気を吸入する際に吸気の流動状態が変化することとなるため、開弁する吸気バルブ２６の数に基づき吸入空気量を算出することが望ましい。

一実施形態にかかるエンジンシステムの全体構成を示す図。 同実施形態におけるＴＧＶの操作態様を示す図。 同実施形態における吸入空気量の算出及び燃料噴射制御の処理手順を示す流れ図。

符号の説明

１０…内燃機関、４０…サージタンク、４２…吸気圧センサ、４４…ＴＧＶ、６０…ＥＣＵ（吸入空気量算出装置及び内燃機関の制御装置の一実施形態）。

Claims (10)

1. 内燃機関の吸気通路内の圧力を検出する吸気圧検出手段の検出結果に基づき吸入空気量を算出する吸入空気量算出装置において、
   前記吸気圧検出手段よりも下流側であって且つ前記内燃機関の燃焼室よりも上流側に配置されるアクチュエータの状態に基づき、前記吸入空気量の算出を行う算出手段を備えることを特徴とする吸入空気量算出装置。
2. 前記算出手段は、前記吸気圧検出手段の検出結果及び前記内燃機関の回転速度と吸入空気量とについての前記アクチュエータが静止状態にあるときにおける関係情報を記憶する記憶手段を備えて且つ、前記アクチュエータの操作量についての現在の値と前記関係情報とに基づき、前記吸入空気量を算出することを特徴とする請求項１記載の吸入空気量算出装置。
3. 前記アクチュエータは、前記吸気通路内の流路面積を調節する絞り弁であることを特徴とする請求項１又は２記載の吸入空気量算出装置。
4. 前記絞り弁は、タンブル流を調節する弁であることを特徴とする請求項３記載の吸入空気量算出装置。
5. 前記算出手段は、前記絞り弁の全閉状態及び全開状態のそれぞれについて、前記内燃機関の回転速度及び前記吸気圧検出手段の検出結果と吸入空気量との関係を定めるマップデータを備え、これらマップデータと前記絞り弁の操作量とに基づき前記吸入空気量を算出することを特徴とする請求項３又は４記載の吸入空気量算出装置。
6. 前記絞り弁の開度が変化していると判断される場合、その過渡的な状態を推定する推定手段を更に備え、
   前記算出手段は、前記２つのマップデータから算出される吸入空気量に前記推定手段の推定結果に基づく加重平均処理を施すことで吸入空気量を算出することを特徴とする請求項５記載の吸入空気量算出装置。
7. 前記推定手段は、前記絞り弁の変化の指令タイミングからの経過時間に基づき前記推定を行うことを特徴とする請求項６記載の吸入空気量算出装置。
8. 前記推定手段は、前記絞り弁の変化の指令タイミングからの経過時間に加えて、前記絞り弁近傍の温度及びその相当値に基づき前記推定を行うことを特徴とする請求項７記載の吸入空気量算出装置。
9. 請求項１〜８のいずれかに記載の吸入空気量算出装置と、
   前記算出手段によって算出される吸入空気量に基づき燃料噴射量を算出する手段と、
   前記算出される燃料噴射量に基づき前記内燃機関の燃料噴射弁を操作する手段とを備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
10. 請求項１〜８のいずれかに記載の吸入空気量算出装置と、
    前記吸気圧検出手段と、
    前記絞り弁と、
    前記算出手段によって算出される吸入空気量に基づき燃料噴射量を算出する手段と、
    前記算出される燃料噴射量に基づき前記内燃機関の燃料噴射弁を操作する手段とを備えることを特徴とする内燃機関の制御システム。

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