JP4000972B2 - In-cylinder gas state acquisition device for internal combustion engine - Google Patents

In-cylinder gas state acquisition device for internal combustion engine Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関のシリンダ内の圧力を相対圧力として検出する筒内相対圧力センサの出力値に基いて圧縮行程時にシリンダ内に吸入されている筒内吸入ガス量等のシリンダ内に吸入されているガスの状態を取得する内燃機関の筒内ガス状態取得装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関により燃焼される混合気の空燃比を所定の値とするためには、同内燃機関のシリンダ（気筒、燃焼室）内に吸入される空気の量（以下、「筒内吸入空気量」と称呼する。）を精度良く求める必要がある。このため、例えば、下記特許文献１に開示された内燃機関の筒内吸入空気量検出装置は、シリンダ内の筒内絶対圧力を検出する筒内絶対圧力センサと、シリンダ内に吸入される吸入空気の温度を検出する吸気温度センサと、シリンダ内から排出される排気ガスの温度を検出する排気温度センサとを備え、吸気温度センサの出力及び排気温度センサの出力等に基いて圧縮行程開始時点におけるシリンダ内に吸入されているガスの筒内ガス温度を推定するとともに、同推定された圧縮行程開始時点での筒内ガス温度と、筒内絶対圧力センサにより得られる圧縮行程開始時点での筒内絶対圧力、及び状態方程式等を使用して筒内吸入空気量を検出するようになっている。
【０００３】
ところで、上記したような絶対圧力を検出できる絶対圧力センサは、一般に、比較的狭い圧力範囲内では精度良く絶対圧力を検出できるものの、シリンダ内の圧力等のように比較的広い範囲内で変動する絶対圧力を同広い範囲の全域に渡って精度良く検出することができない。従って、シリンダ内の圧力を広範囲に渡って精度良く検出するためには、一般に、広範囲に渡って精度良く相対圧力（基準圧力からの相対圧力）を検出できる相対圧力センサを使用することが好適である。ところが、シリンダ内の圧力をかかる相対圧力センサにより検出する場合、同相対圧力センサにより得られるシリンダ内の筒内相対圧力の値を、上記筒内絶対圧力の値のように直接状態方程式に適用して筒内吸入空気量を求めることができない。
【０００４】
このため、下記特許文献２に開示された内燃機関の筒内吸入空気量検出装置は、圧縮行程時、シリンダ内のガスの状態はポリトロープ指数が一定のポリトロープ変化（可逆変化）すると仮定した上で、圧縮行程時における異なる２点での各（相対）圧力を筒内相対圧力センサにより検出して各圧力間の圧力差を求め、この圧力差の値と、エンジン回転速度と、同圧力差の値及びエンジン回転速度と筒内吸入空気量との関係を規定する実験的に求められたテーブルと、に基いて筒内吸入空気量を検出するようになっている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−１６６４４７号公報
【特許文献２】
特開平２−２３８１４９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、実際の内燃機関の運転状態は時々刻々と変化するので、圧縮行程時におけるシリンダと同シリンダ外部との間で伝達される熱量も時々刻々と変化し、その結果、実際の圧縮行程時におけるシリンダ内のガスの状態は、常にポリトロープ指数が一定のポリトロープ変化するとは限らない（非可逆変化する場合もある）。従って、上記特許文献２に開示された装置では、筒内吸入空気量が常に精度良く検出されるとは限らない。
【０００７】
さらには、上記特許文献２に開示された装置では、圧縮行程時における２点のみの筒内相対圧力値に基いて筒内吸入空気量を推定しているので、検出点数の少なさに起因する検出精度の低下により、上記圧力差の検出精度が低下して筒内吸入空気量が精度良く検出されない場合もある。
【０００８】
また、内燃機関の異常燃焼（例えば、ノッキング、ミスファイア等）の発生を検出するためには、シリンダ内の筒内絶対圧力を精度良く求める必要がある。ここで、シリンダ内の筒内吸入空気量を精度良く検出できれば、圧縮行程時におけるシリンダ内のガスに状態方程式を適用することで、シリンダ内の筒内絶対圧力をも精度良く計算でき、この計算された筒内絶対圧力値と、筒内相対圧力センサにより得られる筒内相対圧力値との差を圧力補正値（校正値）として設定することで、その後において、筒内相対圧力センサの出力値と同圧力補正値とに基いて筒内絶対圧力を精度良く求めることができるようになる。
【０００９】
ところが、上述したように、上記特許文献２に開示された装置では、筒内吸入空気量が精度良く検出されない場合もあるので、筒内絶対圧力をも精度良く求めることができない。即ち、上記特許文献２に開示された装置では、筒内相対圧力センサの出力値に基いて筒内吸入空気量（ガス量）、筒内絶対圧力等の圧縮行程時にシリンダ内に吸入されているガスの状態を精度良く取得することができないという問題がある。
【００１０】
従って、本発明の目的は、シリンダ内の相対圧力を検出できる筒内相対圧力センサの出力に基いて、筒内吸入ガス量（空気量）、筒内絶対圧力等のシリンダ内に吸入されているガスの状態を精度良く取得することができる内燃機関の筒内ガス状態取得装置を提供することにある。
【００１１】
【本発明の概要】
本発明の特徴は、シリンダ内の圧力を所定の基準圧力からの相対圧力である筒内相対圧力検出値として検出する筒内相対圧力センサを備え、前記筒内相対圧力検出値に基いて前記シリンダ内に吸入されているガスの状態を取得する内燃機関の筒内ガス状態取得装置が、圧縮行程時に前記シリンダ内に吸入されている筒内吸入ガス量、同圧縮行程の所定の時点における同シリンダ内の筒内ガス温度、及び同所定の時点における同シリンダ内の筒内絶対圧力のうちの２つの値を仮設定することで同所定の時点における同シリンダ内に吸入されているガスの状態を仮設定する仮設定手段と、前記仮設定された前記所定の時点におけるシリンダ内に吸入されているガスの状態から得られる同所定の時点におけるシリンダ内の仮の筒内絶対圧力の値と前記所定の時点における筒内相対圧力検出値との比較により仮の圧力補正値を算出し、前記所定の時点を含む前記圧縮行程の所定の区間内における複数の筒内相対圧力検出値と前記仮の圧力補正値とから同所定の区間内における同シリンダ内の複数の仮の筒内絶対圧力設定値を順次設定する第１計算手段と、前記仮設定手段により仮設定された前記所定の時点におけるシリンダ内のガスの状態を初期条件として、エネルギー保存則に基いて求められた同シリンダについてのモデルを使用して前記所定の区間内におけるシリンダ内の複数の仮の筒内絶対圧力計算値を順次計算する第２計算手段と、前記所定の区間内における前記複数の仮の筒内絶対圧力設定値と前記複数の仮の筒内絶対圧力計算値との偏差の程度を示す偏差指標値を計算する偏差指標値計算手段と、前記偏差指標値が示す前記偏差の程度が小さくなるように前記仮設定する２つの値を逐次補正して、前記仮設定手段、前記第１計算手段、前記第２計算手段、及び前記偏差指標値計算手段が行う一連の各処理を、同偏差の程度が略最小になるまで繰返し実行させるとともに、同偏差の程度が略最小になった時点で前記仮設定されている前記２つの値をそれぞれ真の値として設定し、前記所定の時点におけるシリンダ内に吸入されているガスの真の状態を取得する筒内ガス状態取得手段とを備えたことにある。
【００１２】
ここにおいて、前記仮設定手段は、圧縮行程時にシリンダ内に吸入されている筒内吸入ガス量、同圧縮行程の所定の時点における同シリンダ内の筒内ガス温度、及び同所定の時点における同シリンダ内の筒内絶対圧力（以下、「３つの値」と称呼する。）のうちの２つの値を仮設定することで、同仮設定された２つの値と、前記所定の時点での既知のピストン位置から求まる同所定の時点での既知のシリンダ容積と、圧縮行程時にシリンダ内に密閉されているガスに適用され得る状態方程式とに基いて残りの一つの値を算出し、仮設定することができる。
【００１３】
従って、前記第１計算手段が仮の圧力補正値を算出する際に使用する所定の時点におけるシリンダ内の仮の筒内絶対圧力の値は、所定の時点におけるシリンダ内の筒内絶対圧力の値が上記仮設定された２つの値のうちの一つとして仮設定されている場合には、その仮設定された値であり、所定の時点におけるシリンダ内の筒内絶対圧力の値が上記仮設定された２つの値に含まれていない場合には、同仮設定された２つの値と上記状態方程式等に基いて算出され、仮設定された値である。
【００１４】
第１計算手段は、このようにして仮設定された所定の時点における仮の筒内絶対圧力の値と、筒内相対圧力センサにより得られる同所定の時点における筒内相対圧力検出値との比較により仮の圧力補正値を計算する。そして、第１計算手段は、広範囲に渡って精度良く相対圧力（所定の基準圧力からの相対圧力）を検出できる前記筒内相対圧力センサにより得られる圧縮行程の所定の区間内における複数の筒内相対圧力検出値と、上記のように計算した仮の圧力補正値とに基いて、同所定の区間における複数の仮の筒内絶対圧力設定値を順次計算し設定することにより、同所定の区間内において、同複数の仮の筒内絶対圧力設定値を通る仮の筒内絶対圧力設定値の波形を求める。
【００１５】
また、第２計算手段は、圧縮行程時におけるシリンダと同シリンダ外部との間で伝達される熱量も考慮し得るとともに非可逆変化をも扱うことが可能なエネルギー保存則に基いて求められたシリンダ内についてのモデルを使用して、前記仮設定手段により仮設定された所定の時点におけるシリンダ内のガスの状態を初期条件として、所定の区間における複数の仮の筒内絶対圧力計算値を順次計算することにより、同所定の区間内において、同複数の仮の筒内絶対圧力計算値を通る仮の筒内絶対圧力計算値の波形を求める。
【００１６】
偏差指標値計算手段は、上記のように求められた所定の区間における複数の仮の筒内絶対圧力設定値と複数の仮の筒内絶対圧力計算値との偏差の程度を示す偏差指標値を計算する。この偏差指標値は、例えば、所定の区間内における同一クランク角度における仮の筒内絶対圧力設定値と仮の筒内絶対圧力計算値の差を２乗した値を同所定区間内に渡り積算した値であって、これに限定されない。
【００１７】
そして、筒内ガス状態取得手段は、偏差指標値が略最小になるように、仮設定手段により仮設定される上記２つの値を同定し、同定された２つの値をそれぞれ真の値として設定する。また、この筒内ガス状態取得手段は、上記２つの真の値をそれぞれ設定することで、同設定された２つの真の値と、所定の時点での既知のシリンダ容積と、圧縮行程時にシリンダ内に密閉されているガスに適用され得る状態方程式とに基いて上記３つの値のうちの残りの一つの真の値を算出することができる。具体的には、圧縮行程時にシリンダ内に吸入されている真の筒内吸入ガス量、同圧縮行程の所定の時点における同シリンダ内の真の筒内ガス温度、及び同所定の時点における同シリンダ内の真の筒内絶対圧力をそれぞれ求めることができる。
【００１８】
このようにして筒内ガス状態取得手段により求められた３つの真の値は、広範囲に渡って精度良く得られる筒内相対圧力検出値（実測値）に基いた仮の筒内絶対圧力設定値の波形と、圧縮行程時におけるシリンダと同シリンダ外部との間で伝達される熱量も考慮し得るとともに非可逆変化をも扱うことが可能であって経験則ではなく物理法則に従って表されたモデルにより得られる計算精度の高い仮の筒内絶対圧力計算値の波形とが略一致するように同定された値である。
【００１９】
また、筒内相対圧力検出値（実測値）に基いた筒内絶対圧力設定値の波形は、圧縮行程の所定の区間における多数の検出値（実測値）に基いて求められ得るので、検出点数の少なさに起因する検出精度の低下の影響が発生しにくい波形である。従って、本発明による筒内ガス状態取得装置によれば、筒内相対圧力センサの出力に基いて、上記３つの真の値、即ち、これらの値に基く上記所定の時点におけるシリンダ内のガスの真の状態を精度良く取得することができる。
【００２０】
また、これにより、例えば、流体力学等に基づく式により表される吸気系のモデルと、所定のテーブル（マップ）を用いて筒内吸入空気量を推定するように構成された筒内吸入空気量推定装置を有する内燃機関に対して上記本発明による筒内ガス状態取得装置を適用すれば、通常は、上記モデルとテーブルとに基いて筒内吸入空気量を推定するとともに、所定のタイミング毎に本発明による筒内ガス状態取得装置により真の筒内吸入ガス量を求め、同真の筒内吸入ガス量と推定された筒内吸入空気量との比較により上記テーブルを補正することで、筒内吸入空気量推定装置による筒内吸入空気量の推定精度を向上させることができる。
【００２１】
上記本発明による内燃機関の筒内ガス状態取得装置においては、前記筒内ガス状態取得手段は、前記所定の時点におけるシリンダ内の真の筒内絶対圧力を取得するように構成され、前記真の筒内絶対圧力の値と前記所定の時点における筒内相対圧力検出値との比較により真の圧力補正値を取得する圧力補正値取得手段を備えるように構成されることが好適である。
【００２２】
これによれば、圧力補正値取得手段により真の圧力補正値が取得された後において、筒内相対圧力センサの出力値である筒内相対圧力検出値と同真の圧力補正値とに基いてシリンダ内の筒内絶対圧力を精度良く求めることができるようになる。従って、内燃機関の異常燃焼（例えば、ノッキング、ミスファイア等）の発生を筒内絶対圧力の変化に基いて検出する装置を有する内燃機関に対して本発明による筒内ガス状態取得装置を適用すれば、内燃機関の異常燃焼の発生を精度良く検出できるようになる。
【００２３】
また、上記いずれかの筒内ガス状態取得装置においては、前記所定の時点は、吸気弁が閉弁する圧縮行程開始時点に設定されるとともに、前記所定の区間は、その始期が前記圧縮行程開始時点に、その終期が圧縮行程終了時点になるように設定されることが好適である。ここで、圧縮行程終了時点は、シリンダ内のガスが燃焼を開始して爆発行程に推移する時点である。これによれば、所定の区間の幅を最大とすることができ、筒内絶対圧力値設定値の波形は、より一層多数の検出値（実測値）に基いて求められ得るので、検出点数の少なさに起因する検出精度の低下の影響を最小限に抑制することが可能となる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による内燃機関の筒内ガス状態取得装置を含む燃料噴射量制御装置の実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は、この燃料噴射量制御装置を火花点火式多気筒（例えば、４気筒）内燃機関１０に適用したシステムの概略構成を示している。
【００２５】
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、及びオイルパン等を含むシリンダブロック部２０と、シリンダブロック部２０の上に固定されるシリンダヘッド部３０と、シリンダブロック部２０にガソリン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からの排ガスを外部に放出するための排気系統５０とを含んでいる。
【００２６】
シリンダブロック部２０は、シリンダ２１、ピストン２２、コンロッド２３、及びクランク軸２４を含んでいる。ピストン２２はシリンダ２１内を往復動し、ピストン２２の往復動がコンロッド２３を介してクランク軸２４に伝達され、これにより同クランク軸２４が回転するようになっている。シリンダ２１とピストン２２のヘッドは、シリンダヘッド部３０とともに燃焼室２５を形成している。
【００２７】
シリンダヘッド部３０は、燃焼室２５に連通した吸気ポート３１、吸気ポート３１を開閉する吸気弁３２、吸気弁３２を駆動するインテークカムシャフトを含むとともに同インテークカムシャフトの位相角及び同吸気弁３２のバルブリフト量（最大バルブリフト量）を連続的に変更し得る吸気弁制御装置３３、吸気弁制御装置３３のアクチュエータ３３ａ、燃焼室２５に連通した排気ポート３４、排気ポート３４を開閉する排気弁３５、排気弁３５を駆動するエキゾーストカムシャフト３６、点火プラグ３７、点火プラグ３７に与える高電圧を発生するイグニッションコイルを含むイグナイタ３８、及び燃料を吸気ポート３１内に噴射するインジェクタ（燃料噴射手段）３９を備えている。
【００２８】
吸気系統４０は、吸気ポート３１に連通し同吸気ポート３１とともに吸気通路を形成するインテークマニホールドを含む吸気管４１、吸気管４１の端部に設けられたエアフィルタ４２、吸気管４１内にあって吸気通路の開口断面積を可変とするスロットルバルブ４３、及びスワールコントロールバルブ（以下、「ＳＣＶ」と称呼する。）４４を備えている。スロットルバルブ４３は、ＤＣモータからなるスロットルバルブアクチュエータ４３ａにより吸気管４１内で回転駆動されるようになっている。ＳＣＶ４４は、前記スロットルバルブ４３よりも下流で前記インジェクタ３９よりも上流の位置にて前記吸気管４１に対し回動可能に支持されるとともに、ＤＣモータからなるＳＣＶアクチュエータ４４ａにより回転駆動されるようになっている。
【００２９】
排気系統５０は、排気ポート３４に連通したエキゾーストマニホールド５１、エキゾーストマニホールド５１に接続されたエキゾーストパイプ５２、及びエキゾーストパイプ５２に介装された触媒コンバータ（三元触媒装置）５３を備えている。
【００３０】
一方、このシステムは、熱線式エアフローメータ６１、吸気温センサ６２、大気圧センサ（スロットルバルブ上流圧力センサ）６３、スロットルポジションセンサ６４、SCV開度センサ６５、カムポジションセンサ６６、吸気弁リフト量センサ６７、クランクポジションセンサ６８、水温センサ６９、Ｏ2センサ７０、アクセル開度センサ７１、及び筒内相対圧力センサ７２を備えている。
【００３１】
エアフローメータ６１は、吸気管４１内を流れる吸入空気の質量流量に応じた電圧Vgを出力するようになっている。吸気温センサ６２は、エアフローメータ６１内に備えられていて、吸入空気の温度を検出し、吸気温度Taを表す信号を出力するようになっている。大気圧センサ６３は、スロットルバルブ４３の上流の圧力（即ち、大気圧）を検出し、スロットルバルブ上流圧力Paを表す信号を出力するようになっている。スロットルポジションセンサ６４は、スロットルバルブ４３の開度（スロットルバルブ開度）を検出し、スロットルバルブ開度TAを表す信号を出力するようになっている。SCV開度センサ６５は、ＳＣＶ４４の開度を検出し、ＳＣＶ開度θivを表す信号を出力するようになっている。
【００３２】
カムポジションセンサ６６は、インテークカムシャフトが９０°回転する毎に（即ち、クランク軸２４が１８０°回転する毎に）一つのパルスを有する信号（Ｇ２信号）を発生するようになっている。吸気弁リフト量センサ６７は、吸気弁３１のリフト量を検出し、吸気弁が全閉のとき「０」の値をとる吸気弁リフト量Lを表す信号を出力するようになっている。クランクポジションセンサ６８は、クランク軸２４が１０°回転する毎に幅狭のパルスを有するとともに同クランク軸２４が３６０°回転する毎に幅広のパルスを有する信号を出力するようになっている。この信号は、クランク角θca、及びエンジン回転速度Neを表す。
【００３３】
水温センサ６９は、内燃機関１０の冷却水の温度を検出し、冷却水温THWを表す信号を出力するようになっている。Ｏ2センサ７０は、触媒コンバータ５３に流入する排ガス中の酸素濃度に応じた信号を出力するようになっている。アクセル開度センサ７１は、運転者によって操作されるアクセルペダルの操作量Accpを表す信号を出力するようになっている。筒内相対圧力センサ７２は、シリンダ２１内（燃焼室２５内）の圧力を所定の基準圧力からの相対圧力として検出し、筒内相対圧力検出値Pmeasを表す信号を出力するようになっている。
【００３４】
電気制御装置８０は、互いにバスで接続されたＣＰＵ８１、ＣＰＵ８１が実行するプログラム、テーブル（マップ）、定数等を予め記憶したＲＯM８２、ＣＰＵ８１が必要に応じてデータを一時的に格納するＲＡＭ８３、電源が投入された状態でデータを格納するとともに同格納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ＲＡＭ８４、及びＡＤコンバータを含むインターフェース８５等からなるマイクロコンピュータである。インターフェース８５は、前記センサ６１〜７２と接続され、ＣＰＵ８１にセンサ６１〜７２からの信号を供給するとともに、同ＣＰＵ８１の指示に応じて吸気弁制御装置３３のアクチュエータ３３ａ、イグナイタ３８、インジェクタ３９、スロットルバルブアクチュエータ４３ａ、及びＳＣＶアクチュエータ４４ａに駆動信号を送出するようになっている。
【００３５】
次に、上記のように構成された燃料噴射量制御装置によるシミュレーションモデルを用いた燃料噴射量の決定方法（筒内吸入空気量Mcの推定方法）について説明する。以下に述べる処理は、ＣＰＵ８１がプログラムを実行することによりなされる。
【００３６】
（燃料噴射量fiの決定方法・筒内吸入空気量Mcの推定方法）
この燃料噴射量制御装置（吸入空気量推定装置）は、吸気行程にある気筒の吸気弁３２が閉じる前に同気筒に対して燃料を噴射しなければならないので、吸気弁３２が閉じた時点で（即ち、吸気弁閉時に）同気筒内に吸入されているであろう吸入空気量（筒内（燃焼室内）吸入空気量）を予測する必要がある。一方、吸気弁閉時の吸気管圧力PMFWDは、燃焼室２５に吸入されている筒内吸入空気量Mcと比例関係にある。従って、吸気管圧力PMFWDを予測することができれば、実際の筒内吸入空気量Mcを推定することができる。
【００３７】
そこで、本燃料噴射量制御装置は、吸気弁閉時の吸気管圧力PMFWDを予測・推定し、推定した吸気管圧力PMFWDを一気筒の排気量と空気密度の積で除した値に所定の係数を乗算することにより筒内吸入空気量Mcを求め、下記数１に基づいて燃料噴射量fiを決定する。数１において、Kは設定空燃比に応じて変化する係数である。
【００３８】
【数１】
fi ＝K・Mc
【００３９】
以下、吸気弁閉時の吸気管圧力PMFWDの推定方法について、同推定に使用するモデルとともに説明する。図２に示したように、吸気弁閉時の吸気管圧力PMFWDは電子制御スロットルモデルＭ１、スロットルモデルＭ２、吸気弁モデルＭ３、及びインテークマニホールドモデルＭ４により推定される。
【００４０】
（１）電子制御スロットルモデルＭ１
電子制御スロットルモデルＭ１は、現時点までのアクセルペダル操作量Accpに基づいて吸気弁閉時のスロットルバルブ開度TASを推定するモデルである。本実施形態においては、スロットルバルブ電子制御ロジックＡ１にて、アクセル開度センサ７１により検出されたアクセルペダル操作量Accpと、図３に示したアクセルペダル操作量Accpと目標スロットルバルブ開度θrとの関係を規定するテーブルとに基づいて暫定的な目標スロットルバルブ開度θr1が求められ、この暫定的な目標スロットルバルブ開度θr1を所定時間Ｔ（例えば、６４msec）だけ遅延させた値が最終的な目標スロットルバルブ開度θrとして決定される。そして、スロットルバルブ電子制御ロジックＡ１（電気制御装置８０）は、実際のスロットルバルブ開度TAが目標スロットルバルブ開度θrとなるようにスロットルバルブアクチュエータ４３ａに対して駆動信号を送出する。
【００４１】
このように、目標スロットルバルブ開度θrは、現時点から所定時間Ｔだけ前の時点におけるアクセルペダル操作量Accpに応じて決定されるから、現時点から吸気弁閉時までの時間をｔとすると、吸気弁閉時の目標スロットルバルブ開度θrは、現時点から時間（Ｔ−ｔ）前における暫定的な目標スロットルバルブ開度θr1と等しい。また、目標スロットルバルブ開度θrは、スロットルバルブアクチュエータ４３ａの作動遅れ時間を無視すれば、スロットルバルブ開度TASと等しい。このような考えに基づき、電子制御スロットルモデルＭ１は、検出されるエンジン回転速度Neと、内燃機関１０の運転状態に応じて別途定められる吸気弁の開閉タイミング（進角量）VT（上記信号Neと上記Ｇ２信号とにより求めた実際の開閉タイミングVTでも良い。）と等に基づいて現時点から吸気弁閉時までの時間ｔを求め、同時間ｔと、現時点から所定時間Ｔだけ前の時点から現時点までのアクセルペダル操作量Accp（又は、暫定的な目標スロットルバルブ開度θr1）の変化の経緯とに基づいて吸気弁閉時のスロットルバルブ開度TASを推定する。なお、スロットルバルブアクチュエータ４３ａの作動遅れ時間を考慮に加えて、吸気弁閉時のスロットルバルブ開度TASを推定してもよい。
【００４２】
（２）スロットルモデルＭ２
スロットルモデルＭ２は、スロットルバルブ４３を通過する空気量（スロットル通過空気量）mtを、エネルギー保存則、運動量保存則、質量保存則、及び状態方程式に基づいて得られた下記数２及び下記数３に基づいて推定するモデルである。下記数２及び下記数３において、μは流量係数、Ａtはスロットル開口面積、νはスロットルバルブ４３を通過する空気の流速、Paはスロットルバルブ上流圧力、Pmは吸気管圧力、Taは吸気温度、ρmは吸気密度、Ｒは気体定数、及びκは比熱比（以下、本吸入空気量推定装置において、κを一定値として扱う。）である。
【００４３】
【数２】
mt＝μ・Ａt・ν・ρm＝μ・Ａt・｛Pa/(Ｒ・Ta)1/2｝・Φ（Pm/Pa)
【００４４】
【数３】

Figure 0004000972
【００４５】
ここで、上記数２は、k1を所定の係数（＝μ・Ａt・｛Pa/(Ｒ・Ta)1/2｝）、mtsを吸気弁閉時のスロットル通過空気量とするとき下記数４に書き換えられる。また、数４において、内燃機関１０が定常状態にある場合（スロットルバルブ開度が一定である場合）のスロットル通過空気量をmtsTA、及び吸気管圧力をPmTAとすると、下記数５が得られるので、数４及び数５から係数k1を消去して下記数６を得ることができる。
【００４６】
【数４】
mts＝k1・Φ（Pm/Pa）
【００４７】
【数５】
mtsTA＝k1・Φ（PmTA/Pa）
【００４８】
【数６】
mts＝｛mtsTA／Φ（PmTA/Pa）｝・Φ（Pm/Pa）
【００４９】
上記数６の右辺における値｛mtsTA／Φ（PmTA/Pa）｝は、スロットルバルブ開度TAが一定であるときの吸入空気流量（スロットル通過空気量）に関する値であり、スロットルバルブ開度TA、エンジン回転速度Ne、吸気弁の開閉タイミングVT、及びスロットルバルブ上流圧力Paが決定されると、実質的に一意に定まる値である。スロットルモデルＭ２は、スロットルバルブ開度TA、エンジン回転速度Ne、吸気弁の開閉タイミングVT、及びスロットルバルブ上流圧力Paと、値｛mtsTA／Φ（PmTA/Pa）｝との関係を規定したテーブルをＲＯＭ８２内に記憶していて、このテーブルと吸気弁閉時の推定スロットルバルブ開度TAS、実際のエンジン回転速度Ne、実際の吸気弁の開閉タイミングVT、及び実際のスロットルバルブ上流圧力Paとに基づいて値｛mtsTA／Φ（PmTA/Pa）｝を求める。
【００５０】
また、数６の右辺における値Φ（Pm/Pa）は、上記数３から理解されるように、比熱比κが一定であるとき、吸気管圧力Pmとスロットルバルブ上流圧力Paにより決定される値である。スロットルモデルＭ２は、吸気管圧力Pm及びスロットルバルブ上流圧力Paと、値Φ（Pm/Pa）との関係を規定したテーブルをＲＯＭ８２内に記憶していて、このテーブルと、後述するインテークマニホールドモデルＭ４が現時点で既に演算している最新の吸気管圧力Pm、及び実際のスロットルバルブ上流圧力Paとに基づいて値Φ（Pm/Pa）を求める。以上により、吸気弁閉時のスロットル通過空気量mtsが求められる。
【００５１】
（３）吸気弁モデルＭ３
吸気弁モデルＭ３は、吸気管圧力Pm、吸気管内温度Tm、及び吸気温度THA等から筒内吸入空気流量mcを推定するモデルである。吸気弁閉時の気筒内圧力は吸気弁３２の上流の圧力、即ち吸気弁閉時の吸気管圧力Pmとみなすことができるので、筒内吸入空気流量mcは吸気弁閉時の吸気管圧力Pmに比例する。そこで、吸気弁モデルＭ３は筒内吸入空気流量mcを、経験則に基づく下記数７にしたがって求める。
【００５２】
【数７】
mc＝（Ta/Tm）・（ｃ・Pm−ｄ）
【００５３】
数７において、値ｃは比例係数、値ｄは筒内に残存していた既燃ガス量である。吸気弁モデルＭ３は、エンジン回転速度Ne、及び吸気弁の開閉タイミングVTと、比例係数ｃ、及び既燃ガス量ｄとの関係をそれぞれ規定するテーブルをＲＯＭ８２内に格納していて、実際のエンジン回転速度Neと、実際の吸気弁の開閉タイミングVTと前記格納しているテーブルとから比例係数ｃ、及び既燃ガス量ｄを求める。また、吸気弁モデルＭ３は、演算時点において、後述するインテークマニホールドモデルＭ４により既に推定されている直前（最新）の吸気弁閉時の吸気管圧力Pmと直前の吸気管内空気温度Tmとを上記数７に適用し、吸気弁閉時の筒内吸入空気流量mcを推定する。
【００５４】
（４）インテークマニホールドモデルＭ４
インテークマニホールドモデルＭ４は、質量保存則とエネルギー保存則とにそれぞれ基づいた下記数８及び下記数９にしたがって、吸気弁閉時の吸気管圧力Pmと、吸気弁閉時の吸気管内温度Tmとを求める。なお、Ｖは吸気管の容積、Ｒは気体定数、mtはスロットル通過空気量、Taはスロットルバルブ通過空気温度（即ち、吸気温度Ta）である。
【００５５】
【数８】
dPm/dt＝κ・(Ｒ/Ｖ)・(mt・Ta−mc・Tm)
【００５６】
【数９】
d(Pm/Tm）/dt＝(Ｒ/Ｖ)・(mt−mc)
【００５７】
図２に示したように、インテークマニホールドモデルＭ４は、スロットルモデルＭ２により推定されたスロットル通過空気量mtsを上記数８，数９におけるスロットル通過空気量mtとして使用し、吸気弁モデルＭ３により推定された吸気弁閉時の筒内吸入空気流量mcを上記数８，数９の筒内吸入空気流量mcとして使用する。このインテークマニホールドモデルＭ４により推定された吸気管圧力Pmが、前記吸気弁閉時の推定吸気管圧力PMFWDとなる。
【００５８】
以上のようにして、本燃料噴射量制御装置は、電子制御スロットルモデルＭ１、スロットルモデルＭ２、吸気弁モデルＭ３、インテークマニホールドモデルＭ４の各シミュレーションモデルを用いて吸気弁閉時の吸気管圧力PMFWDを予測・推定し、推定した吸気管圧力PMFWDに対して所定の計算を行うことにより筒内吸入空気量Mcを求め、上記数１に基づいて燃料噴射量fiを決定する。
【００５９】
（圧縮行程開始時点におけるシリンダ内のガス状態の取得）
本燃料噴射量制御装置は、通常、上述したように各種モデルを使用して、各気筒が吸気行程を迎える度に同吸気行程を迎える特定気筒における筒内吸入空気量Mcを求める一方で、本燃料噴射量制御装置に含まれる本発明による筒内ガス状態取得装置は、所定の条件が成立する度に、以下のようにして、同特定気筒における圧縮行程開始時点におけるシリンダ内のガス状態を取得して、同シリンダ内に吸入されている筒内吸入ガス量（質量）、圧縮行程開始時点における同シリンダ内の筒内絶対圧力等を求める。
【００６０】
（１）筒内相対圧力検出値の取得
先ず、本装置は、クランクポジションセンサ６８により得られる信号とカムポジションセンサ６６により得られる上記Ｇ２信号とにより求められる吸気弁３２の開閉タイミング（進角量）VTに基き、上記特定気筒の吸気弁３２が閉弁する（開状態から閉状態に移行する）圧縮行程開始時点（所定の時点）におけるクランク角θcaを求めて、その値をクランク角θ(1)として設定する。
【００６１】
そして、本装置は、図４に示すように、クランクポジションセンサ６８により得られるクランク角θcaがクランク角θ(1)になると、その時点における筒内相対圧力センサ７２により得られる筒内相対圧力検出値Pmeasを筒内相対圧力検出値Pmeas(1)としてＲＡＭ８３に格納する。以降、本装置は、クランク角θcaが所定の一定間隔（計算間隔）Δθだけ進む度にクランク角θcaの値を順にクランク角θ(H) (H=2,3,・・・)として設定していくとともに、クランク角θcaがクランク角θ(H) (H=2,3,・・・)になる度にその時点における上記筒内相対圧力検出値Pmeasを筒内相対圧力検出値Pmeas(H) (H=2,3,・・・)として順にＲＡＭ８３に格納していく。
【００６２】
本装置は、このような処理を上記特定気筒の点火プラグ３７が点火されて同特定気筒が爆発行程に移行する圧縮行程終了時点まで継続して行い、同圧縮行程終了時点における上記変数Hの値をサンプル数Nとして設定する。このようにして、本装置は、所定の時点である圧縮行程開始時点から圧縮行程終了時点までの所定の区間内における複数の（N個の）筒内相対圧力検出値Pmeas(H) (H=1,2,・・・,N-1,N)を取得して順次ＲＡＭ８３に記憶する。
【００６３】
（２）筒内吸入ガス量、及び筒内ガス平均温度の仮設定
次に、本装置は、上記複数の筒内相対圧力検出値Pmeas(H) (H=1,2,・・・,N-1,N)を取得した上記圧縮行程時（以下、この圧縮行程を「特定圧縮行程」と呼ぶ。）に上記特定気筒のシリンダ内に吸入されている筒内吸入ガス（混合気）量（質量）Mcm、及び特定圧縮行程開始時点における同シリンダ内の筒内ガス平均温度Tcmを、それぞれ下記数１０及び下記数１１により仮設定する。
【００６４】
【数１０】
Mcm＝fi＋Mc
【００６５】
【数１１】
Tcm＝Tm
【００６６】
上記数１０において、fiは上記特定気筒の上記特定圧縮行程開始時点の直前に同特定気筒内に実際に噴射された燃料噴射量であり、Mcは上記各モデルを用いて推定されている同特定気筒の上記特定圧縮行程時における筒内吸入空気量である。上記数１１において、Tmは上記インテークマニホールドモデルＭ４により推定されている上記特定気筒の吸気弁閉時（上記特定圧縮行程開始時点）の吸気管内温度Tmである。このように、上記数１０及び上記数１１を利用して、筒内吸入ガス量Mcm、及び筒内ガス平均温度Tcmをそれぞれ仮設定する手段が、仮設定手段を構成する。
【００６７】
（３）仮の圧力補正値の算出、及び仮の筒内絶対圧力設定値の設定
次に、本装置は、上記のように仮設定した筒内吸入ガス量Mcmの値及び筒内ガス平均温度Tcmの値を利用して、状態方程式に基く下記数１２により上記特定気筒の上記特定圧縮行程開始時点における仮の筒内絶対圧力P0（上記特定圧縮行程開始時点における上記特定気筒のシリンダ内のガスの状態の一つ）を求める（仮設定する）。
【００６８】
【数１２】
P0＝(Mcm・Rg・Tcm)/Vcm(1)
【００６９】
上記数１２において、Rgはガス定数であり（上述した気体定数Ｒとは異なる）、Vcm(1)は、上記特定圧縮行程開始時点、即ちクランク角θcaが上記クランク角θ(1)となる時点における既知のピストン２２の位置を利用して求まるシリンダ容積である。
【００７０】
次に、本装置は、上記のようにして求めた仮の筒内絶対圧力P0の値と、上記特定圧縮行程開始時点における上記筒内相対圧力検出値Pmeas(1)とから、下記数１３により図４に示す仮の圧力補正値ΔPを求める。
【００７１】
【数１３】
ΔP＝P0−Pmeas(1)
【００７２】
そして、本装置は、上記のようにして求めた仮の圧力補正値ΔPと、上記N個の筒内相対圧力検出値Pmeas(H) (H=1,2,・・・,N-1,N)の各々とに基いて、下記数１４により図４に示す上記所定の区間内におけるN個の仮の筒内絶対圧力設定値Pc(H) (H=1,2,・・・,N-1,N)を求める。このように、上記数１３を利用して仮の圧力補正値ΔPを求めるとともに、下記数１４を利用して仮の筒内絶対圧力設定値Pc(H) (H=1,2,・・・,N-1,N)を求める手段が、第１計算手段を構成する。
【００７３】
【数１４】
Pc(H)＝Pmeas(H)+ΔP (H=1,2,・・・,N-1,N)
【００７４】
（４）仮の筒内絶対圧力計算値の計算
次に、本装置は、上記のようにして仮設定した上記特定圧縮行程開始時点における上記特定気筒のシリンダ内のガスの状態のうちの仮の筒内絶対圧力P0の値、及び筒内吸入ガス量Mcmを初期条件として、エネルギー保存則に基づく下記数１５〜下記数１７、及び状態方程式に基いた下記数１８により記述されたシリンダモデルにより、図４に示す上記所定の区間内におけるN個の仮の筒内絶対圧力計算値Pcm(H) (H=1,2,・・・,N-1,N)を求める。
【００７５】
【数１５】
Figure 0004000972
【００７６】
【数１６】
Figure 0004000972
【００７７】
【数１７】
Figure 0004000972
【００７８】
【数１８】
Figure 0004000972
【００７９】
上記数１５はエネルギー保存則に基く基本式であって、上記特定気筒を模式的に表した図５に示すように、同数１５において、Pcmは仮の筒内絶対圧力計算値、Vcmはシリンダ容積、Qはシリンダ２１外部（シリンダ壁面、吸気ポート等）からシリンダ２１内に伝達される単位時間当たりの熱伝達量、κは比熱比である。上記数１６は、上記数１５における熱伝達量Qを表す基本式であって、同数１６において、Aは筒内表面積、hwは熱伝達率、Tcmは筒内ガス平均温度、Twは筒内壁面温度である。
【００８０】
数１７は所謂ウォッシーニ(Woschni)モデルを使用して上記数１６における熱伝達率hwを表した式であって、同数１７において、diはシリンダ内径、C1は定数（本例では、2.28）、Cwは平均ピストン速度である。上記数１８は上記特定圧縮行程において特定気筒内に密閉されているガス（混合気）に適用される状態方程式に基く式であって、同数１８において、Rgは上述した気体定数Ｒとは異なるガス定数、Mcmは筒内吸入ガス量（質量）である。
【００８１】
ここで、シリンダ容積Vcm、シリンダ容積の時間微分値dVcm/dt、筒内表面積Aはクランクポジションセンサ６８により得られるクランク角θcaに基いて求めることができ、平均ピストン速度Cwはエンジン回転速度Neに基いて求めることができ、筒内壁面温度Twは水温センサ６９により得られる冷却水温THWにて代用することができる。また、比熱比κは筒内ガス平均温度Tcmの関数として表すことができる。
【００８２】
従って、上記数１５〜上記数１８により記述されたシリンダモデルは、筒内吸入ガス量Mcm、及び時刻ｔにおける仮の筒内絶対圧力計算値Pcmの値が求められていると、上記数１８により時刻ｔにおける筒内ガス平均温度Tcmを求めることができ、その結果、上記数１７により時刻ｔにおける熱伝達率hwを求めることができる。そして、上記数１６により時刻ｔにおける熱伝達量Qを求めることができ、その結果、理論上、上記数１５により時刻（t+dt）における仮の筒内絶対圧力計算値Pcmを求めることができる。よって、筒内吸入ガス量Mcm、及び仮の筒内絶対圧力P0の値が初期条件（上記特定圧縮行程開始時点における値）として付与されると、上記シリンダモデルは、理論上、上記所定の区間内における仮の筒内絶対圧力計算値Pcmを順次求めることができる。
【００８３】
実際には、本装置は、以下のようにして、上記所定の区間内におけるN個の仮の筒内絶対圧力計算値Pcm(H) (H=1,2,・・・,N-1,N)を求める。先ず、上記数１５において、d/dtを(d/dθ)・(dθ/dt)=(d/dθ)・ω （θはクランク角，ωはクランクシャフトの角速度（即ち、エンジン回転速度Ne））に書き改めると、下記数１９が得られる。
【００８４】
【数１９】
Figure 0004000972
【００８５】
上記数１９の両辺に(κ-1)/(ω・Vcm)を乗算して整理すると下記数２０が得られる。
【００８６】
【数２０】
Figure 0004000972
【００８７】
ここで、上記数２０を、クランク角θに関して計算間隔Δθをもって離散化するため、数２０の左辺のdPcm/dθ，dκ/dθを、それぞれ下記数２１，下記数２２を用いて書き改め、さらに、数２０におけるPcmをPcm(θ)、κをκ(θ)、VcmをVcm(θ)、dVcm/dθをdVcm(θ)/dθ、ωをω(θ)、QをQ(θ)にそれぞれ書き改めると、下記数２３が得られる。
【００８８】
【数２１】
Figure 0004000972
【００８９】
【数２２】
Figure 0004000972
【００９０】
【数２３】
Figure 0004000972
【００９１】
また、上記数１６において、AをA(θ)、hwをhw(θ)、TcmをTcm(θ)にそれぞれ書き改めると、下記数２４が得られる。
【００９２】
【数２４】
Figure 0004000972
【００９３】
また、上記数１７及び上記数１８を書き改めると、それぞれ、下記数２５及び下記数２６が得られる。
【００９４】
【数２５】
Figure 0004000972
【００９５】
【数２６】
Figure 0004000972
【００９６】
そして、本装置は、初期条件として、筒内吸入ガス量Mcmを上記のように仮設定された筒内吸入ガス量Mcmに設定し、上記仮の筒内絶対圧力P0の値を、クランク角θcaが上記クランク角θ(1)となる上記特定圧縮行程開始時点における仮の筒内絶対圧力計算値Pcm(1)に設定することにより、上記数２６によりクランク角θcaがクランク角θ(1)となるときにおける筒内ガス平均温度Tcm(1)を求めることができ、その結果、上記数２５によりクランク角θcaがクランク角θ(1)となるときにおける熱伝達率hw(1)を求めることができる。また、上記筒内ガス平均温度Tcm(1)によりクランク角θcaがクランク角θ(1)となるときにおける比熱比κ(1)を求めることができる。なお、κ(0)はκ(1)と同一の値として設定される。
【００９７】
また、本装置は、上記数２４によりクランク角θcaがクランク角θ(1)となるときにおける熱伝達量Q(1)を求めることができ、その結果、上記数２３によりクランク角θcaがクランク角θ(2)（クランク角θ(1)+Δθ）となるときにおける仮の筒内絶対圧力計算値Pcm(2)を求めることができる。換言すれば、本装置は、仮の筒内絶対圧力計算値Pcm(1)が求まれば、上記数２３〜上記数２６を使用することにより仮の筒内絶対圧力計算値Pcm(2)を求めることができる。
【００９８】
従って、上記数２３〜上記数２６を繰り返し使用することにより、本装置は、図４に示すように、上記所定の区間内におけるN個の仮の筒内絶対圧力計算値Pcm(H) (H=1,2,・・・,N-1,N)を順次求めることができる。このように、上記数２３〜上記数２６を利用して仮の筒内絶対圧力計算値Pcm(H) (H=1,2,・・・,N-1,N)を求める手段が、第２計算手段を構成する。
【００９９】
（５）偏差指標値の計算
次に、本装置は、上記所定の区間におけるN個の仮の筒内絶対圧力設定値Pc(H)とN個の仮の筒内絶対圧力計算値Pcm(H) (H=1,2,・・・,N-1,N)との偏差の程度（図４において多数のドットで示された領域の面積に応じて変化する値）を示す偏差指標値として、下記数２７により表される値Ｅを採用する。このように、下記数２７を利用して偏差指標値Ｅを求める手段が、偏差指標値計算手段を構成する。
【０１００】
【数２７】
Figure 0004000972
【０１０１】
（６）筒内吸入ガス量Mcm、及び筒内ガス平均温度Tcmの同定
上述したように偏差指標値Ｅを求めた後、本装置は、上記偏差指標値Ｅが最小になるように、上記した（２）〜（５）の一連の各処理を繰り返し実行することにより、上記数１０及び上記数１１により仮設定した筒内吸入ガス量Mcm及び上記特定圧縮行程開始時点での筒内ガス平均温度Tcmを同定し、同定された筒内吸入ガス量Mcmの値及び筒内ガス平均温度Tcmの値を、それぞれ真の値である確定筒内吸入ガス量Mcfin及び確定筒内ガス平均温度Tcfinとして設定する。かかる同定方法の詳細は後述する。
【０１０２】
そして、本装置は、上記数１２において、Mcmの代わりに確定筒内吸入ガス量Mcfinの値を、Tcmの代わりに確定筒内ガス平均温度Tcfinをそれぞれ適用することにより、上記特定圧縮行程開始時点での筒内絶対圧力の真の値である確定筒内絶対圧力Pcfinを求め、上記特定圧縮行程開始時点での特定気筒のシリンダ内に吸入されているガスの真の状態を完全に取得する。このようにして、上記特定圧縮行程開始時点での特定気筒のシリンダ内に吸入されているガスの真の状態を取得する手段が、筒内ガス状態取得手段を構成する。
【０１０３】
また、これにより、本装置は、上記確定筒内吸入ガス量Mcfinから実際の燃料噴射量fiを減じることにより上記特定気筒の上記特定圧縮行程時における真の筒内吸入空気量を求め、この真の筒内吸入空気量の値と、上述した各モデルを用いて推定されている同特定気筒の同特定圧縮行程時における筒内吸入空気量Mcの値との比較により、先に説明した数７における比例係数ｃ及び既燃ガス量ｄをそれぞれ求めるためにＲＯＭ８２に格納されている各テーブルを補正する。
【０１０４】
さらには、本装置は、下記数２８により真の圧力補正値である確定圧力補正値ΔPfinを算出する。
【０１０５】
【数２８】
ΔPfin＝Pcfin - Pmeas(1)
【０１０６】
従って、本装置は、上記数２８により確定圧力補正値ΔPfinを算出した時点以降、筒内相対圧力センサ７２の出力値である筒内相対圧力検出値Pmeasに確定圧力補正値ΔPcfinを加算することにより、シリンダ２１内の筒内絶対圧力を精度良く求めることができるようになり、内燃機関１０の異常燃焼（例えば、ノッキング、ミスファイア等）の発生を精度良く検出できるようになる。このように、上記数２８を利用して確定圧力補正値ΔPfinを求める手段が、圧力補正値取得手段を構成する。以上のようにして、上記特定気筒の上記特定圧縮行程開始時点におけるシリンダ内のガス状態が取得される。
【０１０７】
（実際の作動）
次に、以上のように構成された本燃料噴射量制御装置、及び同燃料噴射量制御装置に含まれる本発明による筒内ガス状態取得装置の実際の作動について、電気制御装置８０のＣＰＵ８１が実行するルーチンをフローチャートにより示した図６〜図１２を参照しながら説明する。
【０１０８】
（スロットルバルブ制御）
電気制御装置８０のＣＰＵ８１は、図６にフローチャートにより示したスロットルバルブ開度を制御するためのルーチンを所定時間（１msec）の経過毎に実行するようになっている。従って、所定のタイミングとなると、ＣＰＵ８１はステップ６００から処理を開始し、ステップ６０５に進んでアクセルペダル操作量Accp読み込む。次いで、ＣＰＵ８１はステップ６１０に進み、同ステップ６１０にて図３と同じテーブルを用いることにより上記読み込んだアクセルペダル操作量Accpに基づく暫定的な目標スロットルバルブ開度θr1を求める。
【０１０９】
次に、ＣＰＵ８１はステップ６１５に進んで変数Ｉを「６４」に設定し、続くステップ６２０にて記憶値θr（Ｉ）にθr（Ｉ−１）の値を格納する。現時点では、変数Ｉは「６４」であるから、記憶値θr（６４）に記憶値θr（６３）の値が格納される。次いで、ＣＰＵ８１はステップ６２５に進み、変数Ｉが「１」と等しくなったか否かを判定する。この場合、変数Ｉの値は「６４」であるから、ＣＰＵ８１はステップ６２５にて「Ｎｏ」と判定してステップ６３０に進み、同ステップ６３０にて変数Ｉの値を「１」だけ減少し、その後上記ステップ６２０に戻る。この結果、ステップ６２０が実行されると、記憶値θr（６３）に記憶値θr（６２）の値が格納される。このような処理は、変数Ｉの値が「１」となるまで繰り返し実行される。
【０１１０】
その後、ステップ６３０の処理が繰り返されて変数Ｉの値が「１」となると、ＣＰＵ８１はステップ６２５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ６３５に進み、同ステップ６３５にて前記ステップ６１０にて求めた現時点における暫定的な目標スロットルバルブ開度θr1を記憶値θr（０）に格納する。以上により、現時点からＩmsec前（０msec≦Ｉmsec≦６４msec，Iは整数）の暫定的な目標スロットルバルブ開度θr（Ｉ）(Ｉ＝６４，６３，６２，・・・，２，１，０）がＲＡＭ８３内に記憶されることになる。
【０１１１】
次に、ＣＰＵ８１はステップ６４０に進み、同ステップ６４０にて記憶値θr（６４）を最終的な目標スロットルバルブ開度θrとして設定し、続くステップ６４５にて実際のスロットルバルブ開度が目標スロットルバルブ開度θrと等しくなるように、スロットルバルブアクチュエータ４３ａに対し駆動信号を出力し、その後ステップ６９５にて本ルーチンを一旦終了する。
【０１１２】
以降においても、上記ルーチンの処理は１msecの経過毎に実行される。この結果、実際のスロットルバルブ開度が、所定時間T（＝６４msec）前のアクセルペダル操作量Accpに基づく目標スロットルバルブ開度θrと等しくなるように制御される。これにより、上記電子制御スロットルモデルＭ１による吸気弁閉時のスロットルバルブ開度TASの推定が可能となる。
【０１１３】
（燃料噴射量fiの計算、噴射指示）
ＣＰＵ８１は、吸気行程を迎える特定気筒のクランク角θcaが、その気筒の吸気上死点から所定クランク角度だけ前の角度（例えば、BTDC９０°）になると、図７の燃料噴射量fiの計算ルーチンの処理をステップ７００から開始してステップ７０５に進み、図２に示した各モデルに従って別途計算されている吸気弁閉時の吸気管圧力PMFWDに基づく筒内吸入空気量Mcを読み込む。なお、筒内吸入空気量Mcは、所定時間毎に繰り返し実行される図２に示した各モデルに従う図示しないルーチンにより求められている。
【０１１４】
次に、ＣＰＵ８１はステップ７１０に進んで、ステップ７０５にて読み込んだ筒内吸入空気量Mcの値と上記数１の右辺とに基づいて燃料噴射量fiを計算する。そして、ＣＰＵ８１はステップ７１５に進んで、ステップ７１０にて計算された燃料噴射量fiだけ燃料を噴射するように前記特定気筒に対するインジェクタ３９に駆動信号を送出し、ステップ７９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【０１１５】
（筒内吸入ガス量の計算開始判定）
ＣＰＵ８１は、図８にフローチャートにより示した筒内吸入ガス量を計算するためのルーチンを所定時間の経過毎に実行するようになっている。従って、所定のタイミングとなると、ＣＰＵ８１はステップ８００から処理を開始し、ステップ８０５に進んで、筒内相対圧力取得処理実行中フラグＸＨＡＮの値が「０」であるか否かを判定する。筒内相対圧力取得処理実行中フラグＸＨＡＮは、その値が「１」のとき筒内相対圧力センサ７２の出力に基いて筒内相対圧力検出値Pmeasの取得処理を実行していることを示し、その値が「０」のとき同筒内相対圧力検出値Pmeasの取得処理を実行していないことを示す。
【０１１６】
いま、後述する筒内吸入ガス量等の計算開始条件が成立しておらず、且つ、前記筒内相対圧力検出値Pmeasの取得処理を実行していないとして説明を続けると、筒内相対圧力取得処理実行中フラグＸＨＡＮの値が「０」になっている。従って、ＣＰＵ８１はステップ８０５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ８１０に進み、筒内吸入ガス量等の計算開始条件が成立していて、且つ吸気行程を迎える特定気筒のクランク角θcaが上記開閉タイミング（進角量）VTに基いて計算される吸気弁閉時の角度より計算間隔Δθ（一定値）だけ前の角度になっているか否かを判定する。
【０１１７】
この筒内吸入ガス量等の計算開始条件は、冷却水温THWが所定温度以上であり、図示しない車速センサにより得られた車速が所定の高車速以上であり、スロットル弁開度TAの単位時間あたりの変化量が所定量以下である、機関が定常運転されている場合に成立する。更に、かかる計算開始条件に、前回の筒内吸入ガス量等の計算時点から所定時間以上が経過したこと、前回の筒内吸入ガス量等の計算時点から車両が所定距離以上運転されたこと、前回の筒内吸入ガス量等の計算時点から内燃機関１０が所定時間以上運転されたことの任意の一つ、又は一つ以上を加えても良い。現段階では、上述したように、筒内吸入ガス量等の計算開始条件は成立していないから、ＣＰＵ８１はステップ８１０にて「Ｎｏ」と判定してステップ８９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。
【０１１８】
次に、上記筒内吸入ガス量等の計算開始条件が成立したものとして説明を続けると、ＣＰＵ８１はステップ８１０に進んだとき、特定気筒のクランク角θcaが吸気弁閉時の角度より計算間隔Δθだけ前の角度になっていると同ステップ８１０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ８１５に進み、筒内相対圧力取得処理を開始するため、筒内相対圧力取得処理実行中フラグＸＨＡＮの値を「１」に設定し、続くステップ８２０にて変数Hの値を「０」に設定するとともに、続くステップ８２５にて現時点でクランクポジションセンサ６８により得られる前記特定気筒のクランク角θcaの値を変数θ1に格納した後、ステップ８９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【０１１９】
以降、ＣＰＵ８１は図８のルーチンをステップ８００から繰り返し実行するが、筒内相対圧力取得処理実行中フラグＸＨＡＮの値が「１」になっていることから、ステップ８０５に進んだとき、同ステップ８０５にて「Ｎｏ」と判定してステップ８３０に進み、前記特定気筒の点火プラグ３７が点火される前であるか否か（現時点が特定気筒の特定圧縮行程終了時点より前であるか否か）を判定するようになる。現時点では、前記特定気筒は吸気弁閉時直前（特定圧縮行程開始直前）の状態にあるから、ＣＰＵ８１はステップ８３０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ８９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。これにより、特定気筒の特定圧縮行程が終了するまでステップ８００，８０５，８３０，８９５の処理が繰り返し実行されて、筒内相対圧力取得処理実行中フラグＸＨＡＮの値は「１」に維持される。
【０１２０】
（筒内相対圧力等の取得）
一方、ＣＰＵ８１は図９に示した筒内相対圧力等の取得ルーチンを所定時間の経過毎に繰り返し実行している。従って、所定のタイミングになると、ＣＰＵ８１はステップ９００から処理を開始してステップ９０５に進み、筒内相対圧力取得処理実行中フラグＸＨＡＮの値が「１」であるか否かを判定する。ここで、ＣＰＵ８１は、筒内相対圧力取得処理実行中フラグＸＨＡＮの値が「０」であれば直ちにステップ９９５に進んで本ルーチンを一旦終了するが、現時点では先の図８のステップ８１５の処理により筒内相対圧力取得処理実行中フラグＸＨＡＮの値は「１」になっているので、ステップ９０５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ９１０に進み、現時点でクランクポジションセンサ６８により得られる前記特定気筒のクランク角θcaの値を変数θ2に格納する。
【０１２１】
次に、ＣＰＵ８１はステップ９１５に進んで、ステップ９１０の処理時点でのクランク角θcaの値が格納されている変数θ2の値から先の図８のステップ８２５の処理時点でのクランク角θcaの値が格納されている変数θ1の値を減算した値（角度）が上記計算間隔Δθ以上になっているか否かを判定する。現時点は先の図８のステップ８２５の処理を実行した直後であるから、現時点では変数θ2の値から変数θ1の値を減算した値が上記計算間隔Δθ未満であり、ＣＰＵ８１はステップ９１５にて「Ｎｏ」と判定して直ちにステップ９９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【０１２２】
以降、ＣＰＵ８１は、変数θ2の値から変数θ1の値を減算した値が上記計算間隔Δθ以上になるまで、上記ステップ９００〜ステップ９１５の処理を繰り返し実行する。そして、ステップ９１０の処理が繰り返されてクランク角θcaの増大とともに変数θ2の値が増大し、変数θ2の値から変数θ1の値を減算した値が上記計算間隔Δθに到達すると、ＣＰＵ８１はステップ９１５に進んだとき、「Ｙｅｓ」と判定してステップ９２０以降の筒内相対圧力等の取得処理を開始する。なお、この時点は、先の図８のステップ８１０にて「Ｙｅｓ」と判定した時点から計算間隔Δθだけ経過した時点であるので、特定気筒の吸気弁閉時（特定圧縮行程開始時点）に対応している。
【０１２３】
ＣＰＵ８１はステップ９２０に進むと、その時点での変数Hの値を「１」だけ増大した値を新たな変数Hとして格納する。現時点では、先の図８のステップ８２０の処理により変数Hの値は「０」になっているので、この処理により変数Hの値は「１」に設定される。次に、ＣＰＵ８１はステップ９２５に進み、現時点でのクランク角θcaが格納されている変数θ2の値をクランク角θ(H)に格納する。これにより、上記特定圧縮行程開始時点でのクランク角θcaの値がクランク角θ(1)に格納される。
【０１２４】
次いで、ＣＰＵ８１はステップ９３０に進み、現時点での筒内相対圧力検出値Pmeasを筒内相対圧力検出値Pmeas(H)に格納する。これにより、上記特定圧縮行程開始時点での筒内相対圧力検出値Pmeasが筒内相対圧力検出値Pmeas(1)に格納される。次に、ＣＰＵ８１はステップ９３５に進み、クランク角θ(H)の値と、クランク角θcaの関数f1とに基づいて得られるシリンダ容積の値をシリンダ容積Vcm(H)として設定する。これにより、上記特定圧縮行程開始時点でのシリンダ容積の値がシリンダ容積Vcm(1)に格納される。
【０１２５】
次に、ＣＰＵ８１はステップ９４０に進み、クランク角θ(H)の値と、クランク角θcaの関数f2とに基づいて得られるシリンダ容積のクランク角についての微分値をシリンダ容積微分値dVcm(H)/dθとして設定する。これにより、上記特定圧縮行程開始時点でのシリンダ容積微分値がシリンダ容積微分値Vcm(1)/dθに格納される。
【０１２６】
次いで、ＣＰＵ８１はステップ９４５に進み、クランク角θ(H)の値と、クランク角θcaの関数f3とに基づいて得られる筒内表面積の値を筒内表面積A(H)として設定する。これにより、上記特定圧縮行程開始時点での筒内表面積の値が筒内表面積A(1)に格納される。
【０１２７】
次に、ＣＰＵ８１はステップ９５０に進んで、現時点でのエンジン回転速度Neの値を角速度ω(H)に格納する。これにより、上記特定圧縮行程開始時点でのエンジン回転速度Neの値が角速度ω(1)に格納される。そして、ＣＰＵ８１はステップ９５５に進んで、変数θ2の値を変数θ1として格納した後ステップ９９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【０１２８】
以降、ＣＰＵ８１は、筒内相対圧力取得処理実行中フラグＸＨＡＮの値が「１」である限りにおいて、ステップ９１０，９１５の処理を繰り返し実行する。ここで、先に述べたとおり筒内相対圧力取得処理実行中フラグＸＨＡＮの値は特定圧縮行程が終了するまで「１」に維持されている。従って、現時点から特定圧縮行程が終了するまでの間、ステップ９１０の処理が繰り返されてクランク角θcaの増大とともに変数θ2の値が増大し、同変数θ2の値から既にステップ９５５にて設定されている変数θ1の最新値を減算した値が上記計算間隔Δθに到達する度ごとに、ステップ９２０以降の筒内相対圧力等の取得処理が実行される。
【０１２９】
この結果、特定圧縮行程開始時点以降、同特定圧縮行程終了時点までの間、クランク角θcaの値が計算間隔Δθだけ増大する毎に、変数Hが「1」ずつ増大するとともに、その各々の時点における各値、即ち、クランク角θ(H)、筒内相対圧力検出値Pmeas(H)、シリンダ容積Vcm(H)、シリンダ容積微分値Vcm(H)/dθ、筒内表面積A(H)、角速度ω(H) (H=1,2,3,・・・)が順次設定されていく。
【０１３０】
そして、上記特定気筒の点火プラグ３７が点火されて上記特定圧縮行程が終了すると、ＣＰＵ８１は図８のステップ８３０に進んだとき、「Ｎｏ」と判定してステップ８３５に進み、現時点での変数Hの値をサンプル数Nとして格納する。次いで、ＣＰＵ８１はステップ８４０に進み、現時点にて水温センサ６９により得られる冷却水温THWの値を筒内壁面温度Twとして設定し、続くステップ８４５にて、同ステップ８４５内に記載の式に基き、既に図９のステップ９５０にて算出されているN個の角速度ω(H) (H=1,2,・・・,N-1,N)の平均値を平均回転速度Nemeanとして設定するとともに、続くステップ８５０にて、平均回転速度Nemeanの値と、エンジン回転速度Neの関数f4とに基いて得られる平均ピストン速度を平均ピストン速度Cwとして格納する。
【０１３１】
次に、ＣＰＵ８１はステップ８５５に進んで、上記特定気筒の上記特定圧縮行程開始時点の直前に同特定気筒内に実際に噴射された燃料噴射量fiの値に、図２に示した各モデルに従う図示しないルーチンにより推定されている同特定気筒の同特定圧縮行程時における筒内吸入空気量Mcの値を加えた値を筒内吸入ガス量Mとして仮設定する。
【０１３２】
次いで、ＣＰＵ８１はステップ８６０に進み、図２に示したインテークマニホールドモデルＭ４に従う図示しないルーチンにより推定されている上記特定気筒の吸気弁閉時（上記特定圧縮行程開始時点）の吸気管内温度Tmの値を筒内ガス平均温度Tとして仮設定する。そして、ＣＰＵ８１はステップ８６５に進んで、前記筒内吸入ガス量Mの値を筒内吸入ガス量Mcmとして設定するとともに、続くステップ８７０にて前記筒内ガス平均温度Tの値を筒内ガス平均温度Tcmとして設定した後、ステップ８７５に進んで図１０に示した偏差指標値の計算ルーチンを実行する。
【０１３３】
（偏差指標値の計算）
即ち、ＣＰＵ８１はステップ１０００から処理を開始し、ステップ１００５に進んで、先の図８のステップ８６５，８７０にてそれぞれ設定した筒内吸入ガス量Mcmの値及び筒内ガス平均温度Tcmの値と、図９のステップ９３５にて既に設定されているシリンダ容積Vcm(1)の値と、上記数１２の右辺に相当するステップ１００５内に記載の式とに基いて上記特定圧縮行程開始時点における仮の筒内絶対圧力P0を算出する。
【０１３４】
次に、ＣＰＵ８１はステップ１０１０に進んで、仮の筒内絶対圧力P0の値を仮の筒内絶対圧力設定値Pc(1)として設定するとともに、続くステップ１０１５にて同仮の筒内絶対圧力P0の値を仮の筒内絶対圧力計算値Pcm(1)として設定する。次いで、ＣＰＵ８１は１０２０に進み、筒内絶対圧力設定値Pc(1)の値と、図９の９３０にて既に設定されている筒内相対圧力検出値Pmeas(1)と、上記数１３の右辺に相当するステップ１０２０内に記載の式とに基き仮の圧力補正値ΔPを算出する。
【０１３５】
次に、ＣＰＵ８１はステップ１０２５に進んで、偏差指標値Ｅの値を「０」にクリアするとともに、続くステップ１０３０にて変数Ｉを「１」に設定する。次いで、ステップ１０３５に進んで、図９のステップ９３０にて設定されている筒内相対圧力検出値Pmeas(I)の値と、ステップ１０２０にて算出した仮の圧力補正値ΔPと、上記数１４の右辺に相当するステップ１０３５内に記載の式とに基き仮の筒内絶対圧力設定値Pc(I)を算出する。
【０１３６】
次に、ＣＰＵ８１はステップ１０４０に進んで、仮の筒内絶対圧力計算値Pcm(I)の値（現時点では変数Ｉの値は「１」であり、ステップ１０１５にて設定した仮の筒内絶対圧力計算値Pcm(1)の値）と、ステップ１００５にて使用した筒内吸入ガス量Mcmの値と、図９のステップ９３５にて既に設定されているシリンダ容積Vcm(I)の値と、上記数２６の右辺に相当するステップ１０４０内に記載の式とに基き筒内ガス平均温度Tcm(I)を算出する。
【０１３７】
次いで、ＣＰＵ８１はステップ１０４５に進み、前記筒内ガス平均温度Tcm(I)の値と、筒内ガス平均温度Tcmの関数f5とに基いて得られる比熱比を比熱比κ(I)として設定し、続くステップ１０５０にて、図８のステップ８５０にて設定した平均ピストン速度Cwの値と、ステップ１０４０にて使用した仮の筒内絶対圧力計算値Pcm(I)の値と、ステップ１０４０にて算出した筒内ガス平均温度Tcm(I)の値と、上記数２５の右辺に相当するステップ１０５０内に記載の式とに基いて熱伝達率hw(I)を算出する。
【０１３８】
次に、ＣＰＵ８１はステップ１０５５に進んで、図９のステップ９４５にて設定した筒内表面積A(I)の値と、前記熱伝達率hw(I)の値と、ステップ１０４０にて算出した筒内ガス平均温度Tcm(I)の値と、図８のステップ８４０にて設定した筒内壁面温度Twの値と、上記数２４の右辺に相当するステップ１０５５内に記載の式とに基いて単位時間当たりの熱伝達量Q(I)を算出する。
【０１３９】
次いで、ＣＰＵ８１はステップ１０６０に進んで、ステップ１０４５にて設定したκ(I)の値及びκ(I-1)の値（現時点では変数Ｉの値は「１」であり、κ(0)の値はκ(1)の値と同一）と、ステップ１０４０にて使用したシリンダ容積Vcm(I)の値と、図９のステップ９４０にて設定したシリンダ容積微分値dVcm(I)/dθと、ステップ１０４０にて使用した仮の筒内絶対圧力計算値Pcm(I)の値と、ステップ１０５５にて算出した熱伝達量Q(I)の値と、図９のステップ９５０にて設定した角速度ω(I)の値と、上記数２３の右辺に相当するステップ１０６０内に記載の式とに基いて仮の筒内絶対圧力計算値Pcm(I+1)を算出する。
【０１４０】
現時点では、変数Ｉの値は「１」であるので、上述したステップ１０３５〜１０６０では、仮の筒内絶対圧力設定値Pc(1)、筒内ガス平均温度Tcm(1)、比熱比κ(1)、熱伝達率hw(1)、熱伝達量Q(1)、及び仮の筒内絶対圧力計算値Pcm(2)が算出・設定される。
【０１４１】
次に、ＣＰＵ８１はステップ１０６５に進み、その時点での偏差指標値Ｅの値に、仮の筒内絶対圧力計算値Pcm(I)から仮の筒内絶対圧力設定値Pc(I)を減じた値を二乗した値を加えた値を新たな偏差指標値Ｅとして設定する。現時点では、偏差指標値Ｅの値は「０」であり、変数Ｉの値は「１」であるので、この処理により、偏差指標値Ｅの値は(Pcm(1)-Pc(1))2となる。
【０１４２】
そして、ＣＰＵ８１はステップ１０７０に進んで変数Ｉの値が図８のステップ８３５にて設定したサンプル数Nの値と等しくなったか否かを判定する。現時点では変数Ｉの値は「１」であるので、ＣＰＵ８１はステップ１０７０にて「Ｎｏ」と判定してステップ１０７５に進み、変数Ｉの値を「１」だけ増大し、その後ステップ１０３５に戻る。
【０１４３】
この結果、変数Ｉの値は「２」になり、続くステップ１０３５〜１０６０では、仮の筒内絶対圧力設定値Pc(2)、筒内ガス平均温度Tcm(2)、比熱比κ(2)、熱伝達率hw(2)、熱伝達量Q(2)、及び仮の筒内絶対圧力計算値Pcm(3)が算出・設定される。ここで、ステップ１０４０にて使用される仮の筒内絶対圧力計算値Pcm(2)としては、直前にステップ１０６０の処理を実行した際に計算した仮の筒内絶対圧力計算値Pcm(2)が使用される。
【０１４４】
次に、ＣＰＵ８１は再びステップ１０６５に進み、その時点での偏差指標値Ｅの値に(Pcm(2)-Pc(2))2の値を加えた値を新たな偏差指標値Ｅとして設定する。このような処理は、ステップ１０７５の処理が繰り返されて変数Ｉの値がサンプル数Nになるまで繰り返し実行される。これにより、偏差指標値Ｅが上記数２７に示した式に基いた値となる。
【０１４５】
そして、変数Ｉの値がサンプル数Nになると、ＣＰＵ８１はステップ１０７０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１０９５に進み、本ルーチンを終了するとともに、図８のステップ８８０に戻る。このように、図１０の偏差指標値の計算ルーチンは、筒内吸入ガス量Mcmの値及び筒内ガス平均温度Tcmの値を設定すると、同設定した筒内吸入ガス量Mcmの値及び筒内ガス平均温度Tcmの値に基いた偏差指標値Ｅを計算するルーチンである。
【０１４６】
次いで、ＣＰＵ８１はステップ８８０に進むと、上述した図１０のルーチンにより計算された偏差指標値Ｅの値を偏差指標値前回値Ｅ１に格納するとともに、続くステップ８８５にて筒内相対圧力取得処理実行中フラグＸＨＡＮの値を「０」に設定した後、ステップ８９５に進んで図８のルーチンを一旦終了する。
【０１４７】
以降、ＣＰＵ８１は図８のルーチンをステップ８００から繰り返し実行するが、筒内相対圧力取得処理実行中フラグＸＨＡＮの値が「０」になっているので、ステップ８０５に進んだとき「Ｙｅｓ」と判定してステップ８１０に進むようになる。この時点では、筒内吸入ガス量等の計算を終了した直後であって先に説明した筒内吸入ガス量等の計算開始条件が成立していないので、ＣＰＵ８１はステップ８１０にて「Ｎｏ」と判定してステップ８９５に進み本ルーチンを一旦終了する。この結果、次回の筒内吸入ガス量等の計算開始条件が成立する時点までステップ８００，８０５，８１０，８９５の処理が繰り返し実行されて、筒内相対圧力取得処理実行中フラグＸＨＡＮの値は「０」に維持される。
【０１４８】
（偏差指標値最小化処理）
また、ＣＰＵ８１は図１１及びこれに続く図１２に示した偏差指標値を最小にするためのルーチンを所定時間の経過毎に繰り返し実行するようになっている。従って、所定のタイミングになると、ＣＰＵ８１はステップ１１００から処理を開始し、ステップ１１０２に進んで、筒内相対圧力取得処理実行中フラグＸＨＡＮの値が「１」から「０」に変化したか否かをモニタする。このとき、上記特定気筒の上記特定圧縮行程が終了し、上述した図８のステップ８８５にて筒内相対圧力取得処理実行中フラグＸＨＡＮの値が「１」から「０」に変更されると、ＣＰＵ８１はステップ１１０２にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１１０４に進む。なお、筒内相対圧力取得処理実行中フラグＸＨＡＮの値が変化していなければ、ＣＰＵ８１はステップ１１０２から図１２のステップ１１９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。
【０１４９】
いま、上記特定気筒の上記特定圧縮行程が終了した直後であるとすると、図８のステップ８８５にて筒内相対圧力取得処理実行中フラグＸＨＡＮの値が「１」から「０」に変更された直後であるから、ＣＰＵ８１はステップ１１０２からステップ１１０４に進み、その時点での筒内吸入ガス量Mの値に同定用補正量ΔMを加えた値を筒内吸入ガス量M(1)として設定するとともにその時点での筒内ガス平均温度Tの値を筒内ガス平均温度T(1)として設定し、続くステップ１１０６にて、その時点での筒内吸入ガス量Mの値から同定用補正量ΔMを値を減じた値を筒内吸入ガス量M(2)として設定するとともにその時点での筒内ガス平均温度Tの値を筒内ガス平均温度T(2)として設定し、続くステップ１１０８にて、その時点での筒内吸入ガス量Mの値を筒内吸入ガス量M(3)として設定するとともにその時点での筒内ガス平均温度Tの値に同定用補正温度ΔTを加えた値を筒内ガス平均温度T(3)として設定し、続くステップ１１１０にて、その時点での筒内吸入ガス量Mの値を筒内吸入ガス量M(4)として設定するとともにその時点での筒内ガス平均温度Tの値から同定用補正温度ΔTを減じた値を筒内ガス平均温度T(4)として設定する（現時点では、筒内吸入ガス量Mの値及び筒内ガス平均温度Tの値は、それぞれ図８のステップ８５５及びステップ８６０にて設定された値である。）。
【０１５０】
次に、ＣＰＵ８１はステップ１１１２に進んで変数Ｉを「１」に設定してステップ１１１４に進み、筒内吸入ガス量M(I)の値及び筒内ガス平均温度T(I)の値をそれぞれ筒内吸入ガス量Mcm及び筒内ガス平均温度Tcmとして設定する。現時点では変数Ｉの値は「１」であるので、筒内吸入ガス量M(1)の値及び筒内ガス平均温度T(1)の値がそれぞれ筒内吸入ガス量Mcm及び筒内ガス平均温度Tcmとして設定される。
【０１５１】
次いで、ＣＰＵ８１はステップ１１１６に進んで、先に説明した図１０の偏差指標値の計算ルーチンを実行する。これにより、筒内吸入ガス量M(1)の値及び筒内ガス平均温度T(1)の値に基いた偏差指標値Ｅが算出される。次に、ＣＰＵ８１はステップ１１１８に進んで、前記偏差指標値Ｅの値を偏差指標値Ｅ(I)として設定する。現時点では、変数Ｉの値は「１」であるので前記偏差指標値Ｅが偏差指標値Ｅ(1)として設定される。
【０１５２】
次いで、ＣＰＵ８１はステップ１１２０に進み、変数Ｉの値が「４」と等しいか否かを判定する。現時点では、変数Ｉの値は「１」であるので、ＣＰＵ８１はステップ１１２０にて「Ｎｏ」と判定してステップ１１２２に進み、変数Ｉの値を「１」だけ増大し、その後ステップ１１１４に戻る。この結果、続くステップ１１１４〜１１１８にて、筒内吸入ガス量M(2)の値及び筒内ガス平均温度T(2)の値に基いた偏差指標値Ｅが算出され、同偏差指標値Ｅが偏差指標値Ｅ(2)として設定される。このような処理は、ステップ１１２２の処理が繰り返されて変数Ｉの値が「４」になるまで繰り返される。この結果、偏差指標値Ｅ(I)は筒内吸入ガス量M(I)の値及び筒内ガス平均温度T(I)に基いて計算される値になるように設定される（I=1,2,3,4）。
【０１５３】
そして、変数Ｉの値が「４」になると、ＣＰＵ８１はステップ１１２０にて「Ｙｅｓ」と判定して図１２のステップ１１２４に進み、前記偏差指標値Ｅ(I) （I=1,2,3,4）のうち最小のものに対応する変数Ｉの値をIminとして設定するとともに、ステップ１１２６に進んで、最小偏差指標値Ｅ(Imin)からその時点での偏差指標値前回値Ｅ１（現時点では、図８のステップ８８０にて設定されている値）を減じた値を偏差指標値変化量ΔＥとして設定する。
【０１５４】
次に、ＣＰＵ８１はステップ１１２８に進み、前記偏差指標値変化量ΔＥの絶対値が最小化判定基準値ΔＥref以上であるか否かを判定する。いま、偏差指標値変化量ΔＥの絶対値が最小化判定基準値ΔＥref以上であるとして説明を続けると、ＣＰＵ８１はステップ１１２８にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１１３０に進み、筒内吸入ガス量M(Imin)の値及び筒内ガス平均温度T(Imin)の値を、それぞれ筒内吸入ガス量M及び筒内ガス平均温度Tとして再設定するとともに、続くステップ１１３２にて上記最小偏差指標値Ｅ(Imin)を偏差指標値前回値Ｅ１として再設定した後、図１１のステップ１１０４に戻る。
【０１５５】
この結果、続くステップ１１０４〜１１１０にて、筒内吸入ガス量M(I)及び筒内ガス平均温度T(I) (I=1,2,3,4)の各値が先のステップ１１３０にて設定された筒内吸入ガス量M及び筒内ガス平均温度Tに基いて再設定されて、続くステップ１１１２〜１１２６の処理が実行される。これにより、最小偏差指標値Ｅ(Imin)が更新されてより小さい値となり、更新された新たな最小偏差指標値Ｅ(Imin)から先のステップ１１３２にて設定された偏差指標値前回値Ｅ１を減じた値が新たな偏差指標値変化量ΔＥとして設定される。
【０１５６】
そして、ステップ１１２８にて再度、前記新たな偏差指標値変化量ΔＥの絶対値が上記最小化判定基準値ΔＥref以上であるか否かが判定され、その結果、新たな偏差指標値変化量ΔＥの絶対値が未だ上記最小化判定基準値ΔＥref以上であれば、同新たな偏差指標値変化量ΔＥの絶対値が上記最小化判定基準値ΔＥref未満になるまで上述した処理が繰り返し実行される。
【０１５７】
その結果、偏差指標値変化量ΔＥの絶対値が上記最小化判定基準値ΔＥref未満になると、その時点での最小偏差指標値Ｅ(Imin)が偏差指標値Ｅの最小値であることになる。このとき、ＣＰＵ８１はステップ１１２８にて「Ｎｏ」と判定してステップ１１３４に進み、その時点での筒内吸入ガス量M(Imin)の値及び筒内ガス平均温度T(Imin)の値を、それぞれ確定筒内吸入ガス量Mcfin及び確定筒内ガス平均温度Tcfinとして設定するとともに、続くステップ１１３６にて、同確定筒内吸入ガス量Mcfinの値及び同確定筒内ガス平均温度Tcfinの値と、上記数１２の右辺に相当するステップ１１３６内に記載の式とに基き確定筒内絶対圧力Pcfinを算出する。これにより、筒内吸入ガス量Mcm及び筒内ガス平均温度Tcmの同定が完了する。
【０１５８】
次いで、ＣＰＵ８１はステップ１１３８に進んで、前記確定筒内絶対圧力Pcfinの値と、図９のステップ９３０にて設定されている筒内相対圧力検出値Pmeas(1)と、上記数２８の右辺に相当するステップ１１３８内に記載の式とに基いて確定圧力補正値ΔPfinを算出する。
【０１５９】
次に、ＣＰＵ８１はステップ１１４０に進んで、上記確定筒内吸入ガス量Mcfinから実際の燃料噴射量fiを減じることにより上記特定気筒の上記特定圧縮行程時における真の筒内吸入空気量を求め、この真の筒内吸入空気量の値と、上述した各モデルを用いて推定されている同特定気筒の同特定圧縮行程時における筒内吸入空気量Mcの値とを比較することにより、先に説明した吸気弁モデルＭ３を記述する上記数７における比例係数ｃ及び既燃ガス量ｄをそれぞれ求めるためにＲＯＭ８２に格納されている各テーブルを補正する。そして、ＣＰＵ８１はステップ１１９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【０１６０】
以降、ＣＰＵ８１は図１１及びこれに続く図１２のルーチンを繰り返し実行するが、筒内相対圧力取得処理実行中フラグＸＨＡＮの値が「０」に維持されているので、図１１のステップ１１０２にて「Ｎｏ」と判定して図１２のステップ１１９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了するようになる。
【０１６１】
以上説明したように、本発明による筒内ガス状態取得装置の実施形態によれば、筒内相対圧力センサ７２の出力に基いて、上記特定気筒の上記特定圧縮行程開始時点におけるシリンダ内のガスの真の状態を精度良く取得することができた。
【０１６２】
また、上述した筒内吸入ガス量等の計算開始条件が成立する毎に、真の筒内吸入ガス量（Mcfin-fi）を求め、同真の筒内吸入ガス量（Mcfin-fi）と上記各モデルにより推定された筒内吸入空気量Mcとを比較して吸気弁モデルＭ３を記述する上記数７における比例係数ｃ及び既燃ガス量ｄをそれぞれ求めるための各テーブルを補正する。この結果、上記各モデルにより構成される筒内吸入空気量推定装置による筒内吸入空気量Mcの推定精度を向上させることができた。
【０１６３】
また、確定圧力補正値ΔPfinが取得された後においては、筒内相対圧力センサ７２の出力値である筒内相対圧力検出値Pmeasと同確定圧力補正値ΔPfinとに基いてシリンダ２１内の筒内絶対圧力を精度良く求めることができるようになる。従って、内燃機関の異常燃焼（例えば、ノッキング、ミスファイア等）の発生を精度良く検出できるようになった。
【０１６４】
さらには、最初に仮設定される筒内吸入ガス量Mcmの値は、上記特定気筒の上記特定圧縮行程開始時点の直前に同特定気筒内に実際に噴射された燃料噴射量fiと上記各モデルを用いて推定されている同特定気筒の上記特定圧縮行程時における筒内吸入空気量Mcとを加算した値であり、最初に仮設定される筒内ガス平均温度Tcmの値は、上記インテークマニホールドモデルＭ４により推定されている上記特定気筒の吸気弁閉時（上記特定圧縮行程開始時点）の吸気管内温度Tmである。従って、最初に仮設定される筒内吸入ガス量Mcmの値、及び最初に仮設定される筒内ガス平均温度Tcmの値は、それぞれ、実際の真の値に近い値である可能性が高いので、偏差指標値Ｅが最小となるように筒内吸入ガス量Mcmの値及び筒内ガス平均温度Tcmの値を同定する際に実行される処理の繰り返し回数を少なくすることができた。
【０１６５】
本発明は上記実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。例えば、上記実施形態では、仮設定手段は、（特定圧縮行程時にシリンダに吸入されている）筒内吸入ガス量Mcmと、（特定圧縮行程開始時点における）筒内ガス平均温度Tcmとを仮設定するように構成されているが、前記筒内吸入ガス量Mcm及び前記筒内ガス平均温度Tcmのいずれか一方と、（特定圧縮行程開始時点における）仮の筒内絶対圧力P0とを仮設定するように構成してもよい。この場合、前記筒内吸入ガス量Mcm及び前記筒内ガス平均温度Tcmの他方の値は、上記数１２を変形した式に基いて求めることができ、これにより、上記特定圧縮行程開始時点における上記特定気筒のシリンダ内のガスの状態が仮設定される。
【０１６６】
また、上記実施形態では、複数の（サンプル数N個の）仮の筒内絶対圧力設定値Pc(H) (H=1,2,・・・,N-1,N)等が設定される圧縮行程の所定の区間の終期を特定圧縮行程終了時点（点火プラグにより点火される時点）に設定しているが、内燃機関１０の運転状態に応じて所定の期間（例えば、アクセルペダルの操作量Accpが「０」となる期間）だけ燃料を噴射しない制御（所謂フューエルカット制御）が実行される場合、前記所定の区間の終期を、通常は特定圧縮行程終了時点に設定し、前記所定の期間内はピストンの位置が圧縮上死点に到達した時点に設定してもよい。
【０１６７】
また、上記実施形態では、エネルギー保存則、及び状態方程式に基くシリンダモデルを記述する上記数１５〜上記数１８のうちの熱伝達率hw（熱伝達量Q）を求めるための上記数１７において、定数C1を一定値「2.28」に設定しているが、値C1を仮設定手段により仮設定し、筒内ガス状態取得手段により同値C1の真の値を求めるように（偏差指標値Ｅが最小となるように同値C1を同定するように）構成してもよい。
【０１６８】
また、上記実施形態では、第１計算手段は、筒内ガス状態取得手段が仮設定手段、第１計算手段、第２計算手段、及び偏差指標値計算手段が行う一連の各処理を繰返し実行させる前に予め取得してある圧縮行程の所定の区間内における複数の筒内相対圧力検出値Pmeas(H) (H=1,2,・・・,N-1,N)に基いて、複数の仮の筒内絶対圧力設定値Pc(H) (H=1,2,・・・,N-1,N)を設定するように構成されているが、、前記第１計算手段を、前記筒内ガス状態取得手段が前記一連の各処理を繰返し実行する毎に、前記複数の筒内相対圧力検出値Pmeas(H) (H=1,2,・・・,N-1,N)を新たに取得して同新たに取得した複数の筒内相対圧力検出値Pmeas(H) (H=1,2,・・・,N-1,N)に基いて前記複数の仮の筒内絶対圧力設定値Pc(H) (H=1,2,・・・,N-1,N)を設定するように構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による筒内ガス状態取得装置を含む燃料噴射量制御装置を火花点火式多気筒内燃機関に適用したシステムの概略構成図である。
【図２】 図１に示した電気制御装置が筒内吸入空気量を推定するために採用した各種モデルの接続関係を示した機能ブロック図である。
【図３】 図１に示したＣＰＵが参照するアクセルペダル操作量と目標スロットルバルブ開度との関係を規定したテーブルを示す図である。
【図４】 図１に示した特定気筒の圧縮行程におけるクランク角に対する、複数の筒内相対圧力検出値、複数の仮の筒内絶対圧力設定値、及び複数の仮の筒内絶対圧力計算値の各々に基く波形の一例を示した図である。
【図５】 シリンダモデルを表すために使用する変数を説明するためシリンダ及びその近傍を概念的に示した図である。
【図６】 図１に示したＣＰＵが実行するスロットルバルブ開度を制御するためのルーチンを示したフローチャートである。
【図７】 図１に示したＣＰＵが実行する燃料噴射量を計算するためのルーチンを示したフローチャートである。
【図８】 図１に示したＣＰＵが実行する筒内吸入ガス量の計算を開始するか否かを決定するためのルーチンを示したフローチャートである。
【図９】 図１に示したＣＰＵが実行する複数の筒内相対圧力検出値等を取得するためのルーチンを示したフローチャートである。
【図１０】 図１に示したＣＰＵが実行する偏差指標値を計算するためのルーチンを示したフローチャートである。
【図１１】 図１に示したＣＰＵが実行する偏差指標値を最小化するためのルーチンの前半部を示したフローチャートである。
【図１２】 図１に示したＣＰＵが実行する偏差指標値を最小化するためのルーチンの後半部を示したフローチャートである。
【符号の説明】
１０…火花点火式多気筒内燃機関、２０…シリンダブロック部（エンジン本体部）、２１…シリンダ、２５…燃焼室、３１…吸気ポート、３２…吸気弁、３９…インジェクタ、４１…吸気管、４３…スロットルバルブ、６８…クランクポジションセンサ、７１…アクセル開度センサ、７２…筒内相対圧力センサ、８０…電気制御装置、８１…ＣＰＵ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is based on the output value of an in-cylinder relative pressure sensor that detects the pressure in the cylinder of the internal combustion engine as a relative pressure, and is sucked into the cylinder such as the amount of in-cylinder intake gas sucked into the cylinder during the compression stroke. The present invention relates to an in-cylinder gas state acquisition device for an internal combustion engine that acquires the state of a gas that is being discharged.
[0002]
[Prior art]
In order to set the air-fuel ratio of the air-fuel mixture combusted by the internal combustion engine to a predetermined value, the amount of air taken into the cylinder (cylinder, combustion chamber) of the internal combustion engine (hereinafter referred to as “cylinder intake air amount”). Need to be obtained with high accuracy. For this reason, for example, an in-cylinder intake air amount detection device for an internal combustion engine disclosed in Patent Document 1 below includes an in-cylinder absolute pressure sensor that detects an in-cylinder absolute pressure in the cylinder, and an intake air that is drawn into the cylinder. An intake air temperature sensor for detecting the temperature of the exhaust gas and an exhaust gas temperature sensor for detecting the temperature of the exhaust gas exhausted from the cylinder, and at the start of the compression stroke based on the output of the intake air temperature sensor, the output of the exhaust gas temperature sensor, etc. Estimates the in-cylinder gas temperature of the gas sucked into the cylinder, and estimates the in-cylinder gas temperature at the start of the compression stroke and the in-cylinder at the start of the compression stroke obtained by the in-cylinder absolute pressure sensor. The in-cylinder intake air amount is detected using the absolute pressure and the state equation.
[0003]
By the way, the absolute pressure sensor capable of detecting the absolute pressure as described above generally can detect the absolute pressure with accuracy within a relatively narrow pressure range, but fluctuates within a relatively wide range such as the pressure in the cylinder. The absolute pressure cannot be detected accurately over the entire wide range. Therefore, in order to accurately detect the pressure in the cylinder over a wide range, it is generally preferable to use a relative pressure sensor that can accurately detect the relative pressure (relative pressure from the reference pressure) over a wide range. is there. However, when the pressure in the cylinder is detected by the relative pressure sensor, the value of the cylinder relative pressure in the cylinder obtained by the relative pressure sensor is directly applied to the equation of state like the value of the cylinder absolute pressure. Therefore, the in-cylinder intake air amount cannot be obtained.
[0004]
Therefore, the in-cylinder intake air amount detection device for an internal combustion engine disclosed in Patent Document 2 below assumes that the state of the gas in the cylinder during the compression stroke is a polytropic change (reversible change) with a constant polytropic index. , Each (relative) pressure at two different points during the compression stroke is detected by an in-cylinder relative pressure sensor to obtain a pressure difference between the pressures, the value of this pressure difference, the engine speed, and the pressure difference The in-cylinder intake air amount is detected based on an experimentally determined table that defines the relationship between the value, the engine speed, and the in-cylinder intake air amount.
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-11-166447
[Patent Document 2]
JP-A-2-238149
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the actual operating state of the internal combustion engine changes from moment to moment, the amount of heat transferred between the cylinder and the outside of the cylinder during the compression stroke also changes from moment to moment, and as a result, during the actual compression stroke. The state of the gas in the cylinder does not always change the polytropy with a constant polytropic index (it may change irreversibly). Therefore, in the apparatus disclosed in Patent Document 2, the in-cylinder intake air amount is not always detected with high accuracy.
[0007]
Furthermore, in the apparatus disclosed in Patent Document 2, the in-cylinder intake air amount is estimated based on the in-cylinder relative pressure value at only two points during the compression stroke, which is caused by the small number of detection points. Due to the decrease in detection accuracy, the detection accuracy of the pressure difference may decrease, and the cylinder intake air amount may not be detected with high accuracy.
[0008]
In addition, in order to detect the occurrence of abnormal combustion (for example, knocking, misfire, etc.) in the internal combustion engine, it is necessary to accurately obtain the in-cylinder absolute pressure in the cylinder. Here, if the in-cylinder intake air amount in the cylinder can be detected accurately, the in-cylinder absolute pressure in the cylinder can be accurately calculated by applying the equation of state to the gas in the cylinder during the compression stroke. By setting the difference between the in-cylinder absolute pressure value and the in-cylinder relative pressure value obtained by the in-cylinder relative pressure sensor as a pressure correction value (calibration value), the output value of the in-cylinder relative pressure sensor is then set. Based on the same pressure correction value, the in-cylinder absolute pressure can be obtained with high accuracy.
[0009]
However, as described above, in the apparatus disclosed in Patent Document 2, the in-cylinder intake air amount may not be detected with high accuracy, and thus the in-cylinder absolute pressure cannot be obtained with high accuracy. That is, in the apparatus disclosed in Patent Document 2, the cylinder is sucked into the cylinder during the compression stroke of the cylinder intake air amount (gas amount), the cylinder absolute pressure, and the like based on the output value of the cylinder relative pressure sensor. There is a problem that the gas state cannot be obtained with high accuracy.
[0010]
Therefore, an object of the present invention is drawn into the cylinder such as in-cylinder intake gas amount (air amount) and in-cylinder absolute pressure based on the output of the in-cylinder relative pressure sensor capable of detecting the relative pressure in the cylinder. An object of the present invention is to provide an in-cylinder gas state acquisition device for an internal combustion engine that can acquire a gas state with high accuracy.
[0011]
[Outline of the present invention]
A feature of the present invention is that it includes an in-cylinder relative pressure sensor that detects a pressure in the cylinder as a detected value in a cylinder relative to a predetermined reference pressure, and the cylinder is based on the detected value in the cylinder. An in-cylinder gas state acquisition device for an internal combustion engine that acquires the state of gas sucked into the cylinder is configured such that the cylinder intake gas amount sucked into the cylinder during the compression stroke, and the cylinder at a predetermined point in the compression stroke. By temporarily setting two values of the in-cylinder gas temperature and the in-cylinder absolute pressure in the cylinder at the same predetermined time, the state of the gas sucked into the cylinder at the predetermined time can be determined. Temporary setting means for temporary setting, the value of the temporary in-cylinder absolute pressure in the cylinder at the predetermined time obtained from the temporarily set gas state sucked into the cylinder at the predetermined time, and the previous A temporary pressure correction value is calculated by comparison with the in-cylinder relative pressure detection value at a predetermined time point, and a plurality of in-cylinder relative pressure detection values in the predetermined section of the compression stroke including the predetermined time point are compared with the temporary pressure correction value. First calculation means for sequentially setting a plurality of temporary in-cylinder absolute pressure setting values in the same cylinder in the same predetermined section from the pressure correction value, and a cylinder at the predetermined time point temporarily set by the temporary setting means Using the model of the cylinder obtained based on the law of conservation of energy as the initial condition of the gas state in the cylinder, a plurality of provisional in-cylinder absolute pressure calculation values in the cylinder in the predetermined section are sequentially calculated. A deviation for calculating a deviation index value indicating a degree of deviation between the plurality of temporary in-cylinder absolute pressure set values and the plurality of temporary in-cylinder absolute pressure calculated values in the predetermined section. A standard value calculating means, and the temporary setting means, the first calculating means, and the second calculating means, by sequentially correcting the two values to be temporarily set so that the degree of the deviation indicated by the deviation index value is reduced. And the series of processes performed by the deviation index value calculating means are repeatedly executed until the degree of the deviation is substantially minimized, and the provisional setting is performed when the degree of the deviation is substantially minimized. In-cylinder gas state acquisition means for setting two values as true values and acquiring the true state of the gas sucked into the cylinder at the predetermined time point is provided.
[0012]
Here, the temporary setting means includes the cylinder intake gas amount sucked into the cylinder during the compression stroke, the cylinder gas temperature in the cylinder at a predetermined time in the compression stroke, and the cylinder at the predetermined time. By temporarily setting two values of the in-cylinder absolute pressure (hereinafter referred to as “three values”), the two temporarily set values and the known value at the predetermined time point are known. Calculate and provisionally set the remaining one value based on the known cylinder volume at the same predetermined time determined from the piston position and the equation of state that can be applied to the gas sealed in the cylinder during the compression stroke. Can do.
[0013]
Therefore, the temporary in-cylinder absolute pressure value in the cylinder at a predetermined time point used when the first calculation means calculates the temporary pressure correction value is the value of the in-cylinder absolute pressure in the cylinder at the predetermined time point. Is temporarily set as one of the two temporarily set values, and is the temporarily set value, and the value of the in-cylinder absolute pressure in the cylinder at a predetermined time is the temporary set value. If the two values are not included in the two values, the values are calculated based on the two temporarily set values and the state equation and the like, and are temporarily set.
[0014]
The first calculation means compares the temporary in-cylinder absolute pressure value at the predetermined time point thus temporarily set with the in-cylinder relative pressure detection value at the predetermined time point obtained by the in-cylinder relative pressure sensor. To calculate a temporary pressure correction value. The first calculating means is configured to detect a plurality of cylinders in a predetermined section of a compression stroke obtained by the cylinder relative pressure sensor capable of accurately detecting a relative pressure (relative pressure from a predetermined reference pressure) over a wide range. Based on the relative pressure detection value and the temporary pressure correction value calculated as described above, a plurality of temporary in-cylinder absolute pressure setting values in the predetermined section are sequentially calculated and set, thereby setting the predetermined section. The waveform of the temporary in-cylinder absolute pressure set value passing through the plurality of temporary in-cylinder absolute pressure set values is obtained.
[0015]
In addition, the second calculation means can take into account the amount of heat transferred between the cylinder and the outside of the cylinder during the compression stroke, and can determine the cylinder determined based on the energy conservation law that can handle irreversible changes. Using a model for the inside, a plurality of temporary in-cylinder absolute pressure calculation values in a predetermined section are sequentially calculated using the gas state in the cylinder at a predetermined time temporarily set by the temporary setting means as an initial condition. By doing this, the waveform of the temporary in-cylinder absolute pressure calculated value passing through the plurality of temporary in-cylinder absolute pressure calculated values in the same predetermined section is obtained.
[0016]
The deviation index value calculating means calculates a deviation index value indicating a degree of deviation between the plurality of temporary in-cylinder absolute pressure set values and the plurality of temporary in-cylinder absolute pressure calculated values in the predetermined section obtained as described above. calculate. The deviation index value is obtained by, for example, integrating the value obtained by squaring the difference between the provisional in-cylinder absolute pressure setting value and the provisional in-cylinder absolute pressure calculation value at the same crank angle in the predetermined section over the predetermined section. It is a value and it is not limited to this.
[0017]
The in-cylinder gas state acquisition unit identifies the two values temporarily set by the temporary setting unit so that the deviation index value becomes substantially minimum, and sets the two identified values as true values. To do. The in-cylinder gas state acquisition means sets the two true values, so that the two true values set, the known cylinder volume at a predetermined time, and the cylinder during the compression stroke The true value of the remaining one of the three values can be calculated based on the equation of state that can be applied to the gas sealed inside. Specifically, the true in-cylinder intake gas amount sucked into the cylinder during the compression stroke, the true in-cylinder gas temperature in the cylinder at a predetermined time in the compression stroke, and the cylinder at the predetermined time The true absolute cylinder pressure can be determined.
[0018]
The three true values obtained by the in-cylinder gas state acquisition means in this way are provisional in-cylinder absolute pressure set values based on the in-cylinder relative pressure detection values (actual measurement values) obtained with high accuracy over a wide range. And the amount of heat transferred between the cylinder and the outside of the cylinder during the compression stroke can be taken into account, and irreversible changes can be handled. It is a value identified so that the waveform of the calculated temporary cylinder absolute pressure calculated value with high calculation accuracy substantially matches.
[0019]
In addition, the waveform of the in-cylinder absolute pressure setting value based on the in-cylinder relative pressure detection value (actual measurement value) can be obtained based on a large number of detection values (actual measurement values) in a predetermined section of the compression stroke. It is a waveform that is less likely to be affected by a decrease in detection accuracy due to a small amount of. Therefore, according to the in-cylinder gas state acquisition device according to the present invention, based on the output of the in-cylinder relative pressure sensor, the three true values, that is, the gas in the cylinder at the predetermined time point based on these values. The true state can be acquired with high accuracy.
[0020]
In addition, for example, the cylinder intake air amount configured to estimate the cylinder intake air amount using a model of an intake system expressed by an equation based on fluid dynamics and the like and a predetermined table (map), for example. If the in-cylinder gas state acquisition device according to the present invention is applied to an internal combustion engine having an estimation device, usually, the in-cylinder intake air amount is estimated based on the model and the table, and at every predetermined timing. By obtaining the true in-cylinder intake gas amount by the in-cylinder gas state acquisition device according to the present invention and correcting the table by comparing the true in-cylinder intake gas amount with the estimated in-cylinder intake air amount, The estimation accuracy of the cylinder intake air amount by the internal intake air amount estimation device can be improved.
[0021]
In the in-cylinder gas state acquisition device for an internal combustion engine according to the present invention, the in-cylinder gas state acquisition unit is configured to acquire a true in-cylinder absolute pressure in the cylinder at the predetermined time point. It is preferable to include a pressure correction value acquisition unit that acquires a true pressure correction value by comparing the value of the cylinder absolute pressure with the cylinder relative pressure detection value at the predetermined time point.
[0022]
According to this, after the true pressure correction value is acquired by the pressure correction value acquisition means, the in-cylinder relative pressure detection value that is the output value of the in-cylinder relative pressure sensor and the true pressure correction value are used. It becomes possible to accurately obtain the in-cylinder absolute pressure in the cylinder. Therefore, the in-cylinder gas state acquisition device according to the present invention is applied to an internal combustion engine having a device that detects the occurrence of abnormal combustion (for example, knocking, misfire, etc.) of the internal combustion engine based on a change in the in-cylinder absolute pressure. Thus, the occurrence of abnormal combustion in the internal combustion engine can be accurately detected.
[0023]
In any one of the in-cylinder gas state acquisition devices, the predetermined time point is set to a compression stroke start time point at which the intake valve is closed, and the predetermined period starts at the start of the compression stroke. It is preferable that the end point is set to be the end point of the compression stroke. Here, the end of the compression stroke is the time when the gas in the cylinder starts to burn and transitions to the explosion stroke. According to this, the width of the predetermined section can be maximized, and the waveform of the in-cylinder absolute pressure value can be obtained based on a larger number of detected values (actually measured values). It is possible to suppress the influence of a decrease in detection accuracy due to the smallness to a minimum.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a fuel injection amount control device including an in-cylinder gas state acquisition device for an internal combustion engine according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a schematic configuration of a system in which this fuel injection amount control device is applied to a spark ignition type multi-cylinder (for example, four cylinders) internal combustion engine 10.
[0025]
The internal combustion engine 10 includes a cylinder block unit 20 including a cylinder block, a cylinder block lower case, an oil pan, and the like, a cylinder head unit 30 fixed on the cylinder block unit 20, and a gasoline mixture to the cylinder block unit 20. An intake system 40 for supplying and an exhaust system 50 for releasing exhaust gas from the cylinder block 20 to the outside are included.
[0026]
The cylinder block unit 20 includes a cylinder 21, a piston 22, a connecting rod 23, and a crankshaft 24. The piston 22 reciprocates in the cylinder 21, and the reciprocating motion of the piston 22 is transmitted to the crankshaft 24 through the connecting rod 23, whereby the crankshaft 24 rotates. The heads of the cylinder 21 and the piston 22 form a combustion chamber 25 together with the cylinder head portion 30.
[0027]
The cylinder head portion 30 includes an intake port 31 communicating with the combustion chamber 25, an intake valve 32 that opens and closes the intake port 31, an intake camshaft that drives the intake valve 32, and a phase angle of the intake camshaft and the intake valve 32. The intake valve control device 33 capable of continuously changing the valve lift amount (maximum valve lift amount), the actuator 33a of the intake valve control device 33, the exhaust port 34 communicating with the combustion chamber 25, and the exhaust valve that opens and closes the exhaust port 34 35, an exhaust camshaft 36 that drives the exhaust valve 35, an ignition plug 37, an igniter 38 that includes an ignition coil that generates a high voltage to be applied to the ignition plug 37, and an injector that injects fuel into the intake port 31 (fuel injection means) 39 is provided.
[0028]
The intake system 40 is provided in an intake pipe 41 including an intake manifold that communicates with the intake port 31 and forms an intake passage together with the intake port 31, an air filter 42 provided at an end of the intake pipe 41, and the intake pipe 41. A throttle valve 43 for changing the opening cross-sectional area of the intake passage and a swirl control valve (hereinafter referred to as “SCV”) 44 are provided. The throttle valve 43 is rotationally driven in the intake pipe 41 by a throttle valve actuator 43a made of a DC motor. The SCV 44 is rotatably supported with respect to the intake pipe 41 at a position downstream of the throttle valve 43 and upstream of the injector 39, and is rotated by an SCV actuator 44a formed of a DC motor. It has become.
[0029]
The exhaust system 50 includes an exhaust manifold 51 communicating with the exhaust port 34, an exhaust pipe 52 connected to the exhaust manifold 51, and a catalytic converter (three-way catalyst device) 53 interposed in the exhaust pipe 52.
[0030]
On the other hand, this system includes a hot-wire air flow meter 61, an intake air temperature sensor 62, an atmospheric pressure sensor (a throttle valve upstream pressure sensor) 63, a throttle position sensor 64, an SCV opening sensor 65, a cam position sensor 66, and an intake valve lift amount sensor. 67, crank position sensor 68, water temperature sensor 69, O 2 A sensor 70, an accelerator opening sensor 71, and an in-cylinder relative pressure sensor 72 are provided.
[0031]
The air flow meter 61 outputs a voltage Vg corresponding to the mass flow rate of the intake air flowing through the intake pipe 41. The intake air temperature sensor 62 is provided in the air flow meter 61, detects the temperature of the intake air, and outputs a signal representing the intake air temperature Ta. The atmospheric pressure sensor 63 detects the pressure upstream of the throttle valve 43 (that is, atmospheric pressure) and outputs a signal indicating the throttle valve upstream pressure Pa. The throttle position sensor 64 detects the opening (throttle valve opening) of the throttle valve 43 and outputs a signal representing the throttle valve opening TA. The SCV opening sensor 65 detects the opening of the SCV 44 and outputs a signal representing the SCV opening θiv.
[0032]
The cam position sensor 66 generates a signal (G2 signal) having one pulse every time the intake camshaft rotates 90 ° (that is, every time the crankshaft 24 rotates 180 °). The intake valve lift amount sensor 67 detects the lift amount of the intake valve 31 and outputs a signal representing the intake valve lift amount L that takes a value of “0” when the intake valve is fully closed. The crank position sensor 68 outputs a signal having a narrow pulse every time the crankshaft 24 rotates 10 ° and a wide pulse every time the crankshaft 24 rotates 360 °. This signal represents the crank angle θca and the engine speed Ne.
[0033]
The water temperature sensor 69 detects the temperature of the cooling water of the internal combustion engine 10 and outputs a signal representing the cooling water temperature THW. O 2 The sensor 70 outputs a signal corresponding to the oxygen concentration in the exhaust gas flowing into the catalytic converter 53. The accelerator opening sensor 71 outputs a signal representing the accelerator pedal operation amount Accp operated by the driver. The in-cylinder relative pressure sensor 72 detects the pressure in the cylinder 21 (in the combustion chamber 25) as a relative pressure from a predetermined reference pressure, and outputs a signal representing the in-cylinder relative pressure detection value Pmeas. .
[0034]
The electric control device 80 includes a CPU 81 connected by a bus, a program executed by the CPU 81, a table (map), a ROM 82 in which constants are stored in advance, a RAM 83 in which the CPU 81 temporarily stores data as necessary, a power source The microcomputer is composed of a backup RAM 84 that stores data in the on state and retains the stored data while the power is shut off, an interface 85 including an AD converter, and the like. The interface 85 is connected to the sensors 61 to 72, supplies signals from the sensors 61 to 72 to the CPU 81, and in response to instructions from the CPU 81, the actuator 33a, the igniter 38, the injector 39, and the throttle of the intake valve control device 33. Drive signals are sent to the valve actuator 43a and the SCV actuator 44a.
[0035]
Next, a method for determining the fuel injection amount (a method for estimating the in-cylinder intake air amount Mc) using the simulation model by the fuel injection amount control apparatus configured as described above will be described. The processing described below is performed by the CPU 81 executing a program.
[0036]
(Determination method of fuel injection amount fi and estimation method of in-cylinder intake air amount Mc)
This fuel injection amount control device (intake air amount estimation device) has to inject fuel into the cylinder before the intake valve 32 of the cylinder in the intake stroke is closed, so when the intake valve 32 is closed. In other words, it is necessary to predict the amount of intake air (in-cylinder (combustion chamber) intake air amount) that will be taken into the cylinder (when the intake valve is closed). On the other hand, the intake pipe pressure PMFWD when the intake valve is closed is proportional to the in-cylinder intake air amount Mc taken into the combustion chamber 25. Therefore, if the intake pipe pressure PMFWD can be predicted, the actual in-cylinder intake air amount Mc can be estimated.
[0037]
Therefore, the fuel injection amount control apparatus predicts and estimates the intake pipe pressure PMFWD when the intake valve is closed, and a predetermined coefficient is obtained by dividing the estimated intake pipe pressure PMFWD by the product of the displacement of one cylinder and the air density. To obtain the in-cylinder intake air amount Mc and determine the fuel injection amount fi based on the following equation (1). In Equation 1, K is a coefficient that changes according to the set air-fuel ratio.
[0038]
[Expression 1]
fi ＝ K ・ Mc
[0039]
Hereinafter, an estimation method of the intake pipe pressure PMFWD when the intake valve is closed will be described together with a model used for the estimation. As shown in FIG. 2, the intake pipe pressure PMFWD when the intake valve is closed is estimated by an electronically controlled throttle model M1, a throttle model M2, an intake valve model M3, and an intake manifold model M4.
[0040]
(1) Electronically controlled throttle model M1
The electronically controlled throttle model M1 is a model for estimating the throttle valve opening TAS when the intake valve is closed based on the accelerator pedal operation amount Accp up to the present time. In the present embodiment, the throttle valve electronic control logic A1 determines that the accelerator pedal operation amount Accp detected by the accelerator opening sensor 71 and the accelerator pedal operation amount Accp and the target throttle valve opening θr shown in FIG. A provisional target throttle valve opening θr1 is obtained based on a table that defines the relationship, and a value obtained by delaying the provisional target throttle valve opening θr1 by a predetermined time T (for example, 64 msec) is finally obtained. The target throttle valve opening θr is determined. Then, the throttle valve electronic control logic A1 (electric control device 80) sends a drive signal to the throttle valve actuator 43a so that the actual throttle valve opening TA becomes the target throttle valve opening θr.
[0041]
As described above, the target throttle valve opening θr is determined according to the accelerator pedal operation amount Accp at a time point that is a predetermined time T before the current time. Therefore, if the time from the current time to the closing time of the intake valve is t, The target throttle valve opening θr when the valve is closed is equal to the provisional target throttle valve opening θr1 before the time (T−t) from the present time. Further, the target throttle valve opening θr is equal to the throttle valve opening TAS if the operation delay time of the throttle valve actuator 43a is ignored. Based on such an idea, the electronically controlled throttle model M1 determines the intake valve opening / closing timing (advance amount) VT (the above-mentioned signal Ne) separately determined according to the detected engine speed Ne and the operating state of the internal combustion engine 10. And the actual opening / closing timing VT obtained from the G2 signal), and the like, and the time t from the present time to the closing time of the intake valve is obtained. The throttle valve opening TAS when the intake valve is closed is estimated based on the change of the accelerator pedal operation amount Accp (or the temporary target throttle valve opening θr1) up to the present time. In addition, the throttle valve opening TAS when the intake valve is closed may be estimated in consideration of the operation delay time of the throttle valve actuator 43a.
[0042]
(2) Throttle model M2
In the throttle model M2, the amount of air passing through the throttle valve 43 (the amount of air passing through the throttle) mt is calculated based on the energy conservation law, the momentum conservation law, the mass conservation law, and the equation of state below. It is a model estimated based on. In the following equations 2 and 3, μ is a flow coefficient, At is a throttle opening area, ν is a flow velocity of air passing through the throttle valve 43, Pa is a throttle valve upstream pressure, Pm is an intake pipe pressure, Ta is an intake air temperature, ρm is an intake density, R is a gas constant, and κ is a specific heat ratio (hereinafter, κ is treated as a constant value in the intake air amount estimation device).
[0043]
[Expression 2]
mt = μ ・ At ・ ν ・ ρm = μ ・ At ・ {Pa / (R ・ Ta) 1/2 } ・ Φ (Pm / Pa)
[0044]
[Equation 3]
Figure 0004000972
[0045]
Here, the above equation 2 shows that k1 is a predetermined coefficient (= μ · At · {Pa / (R · Ta) 1/2 }), When mts is the amount of air passing through the throttle when the intake valve is closed, the following equation 4 is rewritten. Further, in Expression 4, when the internal combustion engine 10 is in a steady state (when the throttle valve opening is constant), if the throttle passage air amount is mtsTA and the intake pipe pressure is PmTA, the following Expression 5 is obtained. The following equation 6 can be obtained by eliminating the coefficient k1 from the equations 4 and 5.
[0046]
[Expression 4]
mts ＝ k1 ・ Φ (Pm / Pa)
[0047]
[Equation 5]
mtsTA ＝ k1 ・ Φ (PmTA / Pa)
[0048]
[Formula 6]
mts = {mtsTA / Φ (PmTA / Pa)} · Φ (Pm / Pa)
[0049]
The value {mtsTA / Φ (PmTA / Pa)} on the right side of Equation 6 is a value related to the intake air flow rate (throttle passage air amount) when the throttle valve opening TA is constant, and the throttle valve opening TA, When the engine rotation speed Ne, the intake valve opening / closing timing VT, and the throttle valve upstream pressure Pa are determined, these values are determined uniquely. The throttle model M2 is a table that defines the relationship between the throttle valve opening TA, engine speed Ne, intake valve opening / closing timing VT, throttle valve upstream pressure Pa, and the value {mtsTA / Φ (PmTA / Pa)}. Based on this table and the estimated throttle valve opening TAS when the intake valve is closed, the actual engine speed Ne, the actual intake valve opening / closing timing VT, and the actual throttle valve upstream pressure Pa, stored in the ROM 82 To obtain the value {mtsTA / Φ (PmTA / Pa)}.
[0050]
Further, the value Φ (Pm / Pa) on the right side of Equation 6 is determined by the intake pipe pressure Pm and the throttle valve upstream pressure Pa when the specific heat ratio κ is constant, as can be understood from Equation 3 above. It is. The throttle model M2 stores a table defining the relationship between the intake pipe pressure Pm and the throttle valve upstream pressure Pa and the value Φ (Pm / Pa) in the ROM 82, and this table and an intake manifold model M4 described later. Calculates the value Φ (Pm / Pa) based on the latest intake pipe pressure Pm already calculated at the present time and the actual throttle valve upstream pressure Pa. Thus, the throttle passage air amount mts when the intake valve is closed is obtained.
[0051]
(3) Intake valve model M3
The intake valve model M3 is a model for estimating the in-cylinder intake air flow rate mc from the intake pipe pressure Pm, the intake pipe internal temperature Tm, the intake air temperature THA, and the like. Since the cylinder pressure when the intake valve is closed can be regarded as the pressure upstream of the intake valve 32, that is, the intake pipe pressure Pm when the intake valve is closed, the cylinder intake air flow rate mc is the intake pipe pressure Pm when the intake valve is closed. Is proportional to Therefore, the intake valve model M3 obtains the in-cylinder intake air flow rate mc according to the following formula 7 based on an empirical rule.
[0052]
[Expression 7]
mc = (Ta / Tm) ・ (c ・ Pm−d)
[0053]
In Equation 7, the value c is a proportional coefficient, and the value d is the amount of burnt gas remaining in the cylinder. The intake valve model M3 stores tables that define the relationship between the engine speed Ne, the opening / closing timing VT of the intake valve, the proportionality coefficient c, and the burned gas amount d in the ROM 82, and the actual engine The proportional coefficient c and the burned gas amount d are obtained from the rotational speed Ne, the actual opening / closing timing VT of the intake valve, and the stored table. Further, the intake valve model M3 calculates the intake pipe pressure Pm when the intake valve is closed immediately before (latest) already estimated by an intake manifold model M4 described later at the time of calculation and the intake pipe air temperature Tm immediately before the above number. 7 to estimate the in-cylinder intake air flow rate mc when the intake valve is closed.
[0054]
(4) Intake manifold model M4
The intake manifold model M4 calculates the intake pipe pressure Pm when the intake valve is closed and the intake pipe temperature Tm when the intake valve is closed according to the following formulas 8 and 9 based on the mass conservation law and the energy conservation law, respectively. Ask. V is the volume of the intake pipe, R is a gas constant, mt is the amount of air passing through the throttle, and Ta is the air temperature passing through the throttle valve (that is, the intake air temperature Ta).
[0055]
[Equation 8]
dPm / dt = κ ・ (R / V) ・ (mt ・ Ta−mc ・ Tm)
[0056]
[Equation 9]
d (Pm / Tm) / dt = (R / V) ・ (mt−mc)
[0057]
As shown in FIG. 2, the intake manifold model M4 uses the throttle passage air amount mts estimated by the throttle model M2 as the throttle passage air amount mt in the above equations 8 and 9, and is estimated by the intake valve model M3. The cylinder intake air flow rate mc when the intake valve is closed is used as the cylinder intake air flow rate mc of the above formulas 8 and 9. The intake pipe pressure Pm estimated by the intake manifold model M4 becomes the estimated intake pipe pressure PMFWD when the intake valve is closed.
[0058]
As described above, the fuel injection amount control apparatus calculates the intake pipe pressure PMFWD when the intake valve is closed using the simulation models of the electronically controlled throttle model M1, the throttle model M2, the intake valve model M3, and the intake manifold model M4. The in-cylinder intake air amount Mc is obtained by performing prediction / estimation and performing a predetermined calculation on the estimated intake pipe pressure PMFWD, and the fuel injection amount fi is determined based on the above equation (1).
[0059]
(Acquisition of gas state in the cylinder at the start of the compression stroke)
As described above, the fuel injection amount control apparatus normally uses various models to determine the in-cylinder intake air amount Mc in a specific cylinder that reaches the same intake stroke every time each cylinder reaches the intake stroke. The in-cylinder gas state acquisition device according to the present invention included in the fuel injection amount control device acquires the gas state in the cylinder at the start of the compression stroke in the specific cylinder as described below whenever a predetermined condition is satisfied. Then, the in-cylinder intake gas amount (mass) sucked into the cylinder, the in-cylinder absolute pressure in the cylinder at the start of the compression stroke, and the like are obtained.
[0060]
(1) Acquisition of in-cylinder relative pressure detection value
First, the present apparatus is based on the opening / closing timing (advance amount) VT of the intake valve 32 obtained from the signal obtained by the crank position sensor 68 and the G2 signal obtained by the cam position sensor 66, and the intake valve of the specific cylinder. The crank angle θca at the compression stroke start time (predetermined time) at which the valve 32 is closed (transition from the open state to the closed state) is obtained, and the value is set as the crank angle θ (1).
[0061]
Then, as shown in FIG. 4, when the crank angle θca obtained by the crank position sensor 68 becomes the crank angle θ (1), the present apparatus detects the in-cylinder relative pressure detected by the in-cylinder relative pressure sensor 72 at that time. The value Pmeas is stored in the RAM 83 as the in-cylinder relative pressure detection value Pmeas (1). Thereafter, the device sets the crank angle θca as the crank angle θ (H) (H = 2, 3,...) In order every time the crank angle θca advances by a predetermined constant interval (calculation interval) Δθ. Each time the crank angle θca reaches the crank angle θ (H) (H = 2, 3,...), The in-cylinder relative pressure detection value Pmeas at that time is changed to the in-cylinder relative pressure detection value Pmeas (H ) (H = 2, 3,...) Are sequentially stored in the RAM 83.
[0062]
This apparatus continues such processing until the end of the compression stroke when the ignition plug 37 of the specific cylinder is ignited and the specific cylinder enters the explosion stroke, and the value of the variable H at the end of the compression stroke Is set as the number of samples N. In this way, the present apparatus provides a plurality of (N) in-cylinder relative pressure detection values Pmeas (H) (H = H = H) within a predetermined section from the compression stroke start time to the compression stroke end time, which is a predetermined time. 1, 2,..., N−1, N) are acquired and sequentially stored in the RAM 83.
[0063]
(2) Temporary setting of in-cylinder intake gas amount and in-cylinder gas average temperature
Next, the present apparatus is configured to acquire the plurality of in-cylinder relative pressure detection values Pmeas (H) (H = 1, 2,..., N−1, N) during the compression stroke (hereinafter referred to as the compression stroke). Is referred to as “specific compression stroke”), the cylinder intake gas (air mixture) amount (mass) Mcm sucked into the cylinder of the specific cylinder, and the cylinder gas in the cylinder at the start of the specific compression stroke The average temperature Tcm is provisionally set by the following formula 10 and the following formula 11, respectively.
[0064]
[Expression 10]
Mcm = fi + Mc
[0065]
[Expression 11]
Tcm = Tm
[0066]
In the above formula 10, fi is the fuel injection amount actually injected into the specific cylinder immediately before the start of the specific compression stroke of the specific cylinder, and Mc is the specific specification estimated using the above models. This is the in-cylinder intake air amount during the specific compression stroke of the cylinder. In the above equation 11, Tm is the intake pipe internal temperature Tm estimated by the intake manifold model M4 when the intake valve of the specific cylinder is closed (the specific compression stroke start time). In this way, means for temporarily setting the in-cylinder intake gas amount Mcm and the in-cylinder gas average temperature Tcm using the above formulas 10 and 11 constitutes a temporary setting means.
[0067]
(3) Calculation of temporary pressure correction value and setting of temporary in-cylinder absolute pressure setting value
Next, the present device uses the value of the cylinder intake gas amount Mcm and the value of the cylinder gas average temperature Tcm temporarily set as described above, and the specific cylinder is specified by the following equation (12). A temporary in-cylinder absolute pressure P0 (one of the gas states in the cylinder of the specific cylinder at the start of the specific compression stroke) is obtained (temporarily set) at the start of the compression stroke.
[0068]
[Expression 12]
P0 ＝ (Mcm ・ Rg ・ Tcm) / Vcm (1)
[0069]
In the above equation 12, Rg is a gas constant (different from the gas constant R described above), and Vcm (1) is a time when the specific compression stroke starts, that is, a time when the crank angle θca becomes the crank angle θ (1). Is a cylinder volume obtained by using a known position of the piston 22 in FIG.
[0070]
Next, the present apparatus calculates the value of the temporary in-cylinder absolute pressure P0 obtained as described above and the in-cylinder relative pressure detection value Pmeas (1) at the start of the specific compression stroke according to the following equation (13). A temporary pressure correction value ΔP shown in FIG. 4 is obtained.
[0071]
[Formula 13]
ΔP = P0−Pmeas (1)
[0072]
Then, the present apparatus calculates the temporary pressure correction value ΔP obtained as described above and the N in-cylinder relative pressure detection values Pmeas (H) (H = 1, 2,..., N−1, Based on each of N), N temporary in-cylinder absolute pressure set values Pc (H) (H = 1, 2,..., N in the predetermined section shown in FIG. -1, N). As described above, the provisional pressure correction value ΔP is obtained using the above equation 13, and the provisional in-cylinder absolute pressure setting value Pc (H) (H = 1, 2,... , N−1, N) constitutes a first calculation means.
[0073]
[Expression 14]
Pc (H) = Pmeas (H) + ΔP (H = 1,2, ..., N-1, N)
[0074]
(4) Calculation of temporary in-cylinder absolute pressure calculation value
Next, the present apparatus determines the temporary in-cylinder absolute pressure P0 among the gas states in the cylinder of the specific cylinder at the start of the specific compression stroke temporarily set as described above, and the cylinder intake gas. With the amount Mcm as an initial condition, N cylinders in the predetermined section shown in FIG. 4 are obtained by a cylinder model described by the following formula 15 to the following formula 17 based on the energy conservation law and the following formula 18 based on the state equation. A temporary in-cylinder absolute pressure calculation value Pcm (H) (H = 1, 2,..., N−1, N) is obtained.
[0075]
[Expression 15]
Figure 0004000972
[0076]
[Expression 16]
Figure 0004000972
[0077]
[Expression 17]
Figure 0004000972
[0078]
[Expression 18]
Figure 0004000972
[0079]
The above formula 15 is a basic formula based on the law of conservation of energy. As shown in FIG. 5 schematically showing the specific cylinder, in the formula 15, Pcm is a temporary calculated absolute cylinder pressure, and Vcm is a cylinder volume. , Q is the amount of heat transfer per unit time transmitted from the outside of the cylinder 21 (cylinder wall surface, intake port, etc.) into the cylinder 21, and κ is the specific heat ratio. The above equation (16) is a basic expression representing the heat transfer amount Q in the above equation (15), where A is the surface area in the cylinder, hw is the heat transfer coefficient, Tcm is the average gas temperature in the cylinder, and Tw is the wall surface in the cylinder. Temperature.
[0080]
Equation (17) is an equation representing the heat transfer coefficient hw in Equation (16) using a so-called Woschni model, where Di is the cylinder inner diameter, C1 is a constant (in this example, 2.28), Cw Is the average piston speed. Equation 18 is based on an equation of state applied to a gas (air mixture) sealed in a specific cylinder in the specific compression stroke, and in Equation 18, Rg is a gas different from the gas constant R described above. The constant, Mcm, is the cylinder intake gas volume (mass).
[0081]
Here, the cylinder volume Vcm, the cylinder volume time differential value dVcm / dt, and the in-cylinder surface area A can be obtained based on the crank angle θca obtained by the crank position sensor 68, and the average piston speed Cw is determined by the engine speed Ne. The in-cylinder wall surface temperature Tw can be substituted by the cooling water temperature THW obtained by the water temperature sensor 69. Further, the specific heat ratio κ can be expressed as a function of the in-cylinder gas average temperature Tcm.
[0082]
Therefore, in the cylinder model described by the above formulas 15 to 18, the cylinder intake gas amount Mcm and the provisional in-cylinder absolute pressure calculation value Pcm at the time t are obtained, the formula 18 The in-cylinder gas average temperature Tcm at the time t can be obtained. As a result, the heat transfer coefficient hw at the time t can be obtained from the above equation (17). Then, the heat transfer amount Q at time t can be obtained from the above equation 16, and as a result, the provisional in-cylinder absolute pressure calculated value Pcm at time (t + dt) can be theoretically obtained from the above equation 15. . Therefore, when the cylinder intake gas amount Mcm and the provisional cylinder absolute pressure P0 are given as initial conditions (values at the start of the specific compression stroke), the cylinder model theoretically has the predetermined section. The temporary in-cylinder absolute pressure calculation value Pcm can be sequentially obtained.
[0083]
In practice, the present apparatus is configured to calculate N temporary in-cylinder absolute pressure values Pcm (H) (H = 1, 2,..., N−1 in the predetermined section as follows. N). First, in Equation 15, d / dt is (d / dθ) · (dθ / dt) = (d / dθ) · ω (θ is the crank angle, and ω is the angular velocity of the crankshaft (that is, the engine rotational speed Ne). ), The following equation 19 is obtained.
[0084]
[Equation 19]
Figure 0004000972
[0085]
Multiplying both sides of Equation 19 by (κ-1) / (ω · Vcm), the following Equation 20 is obtained.
[0086]
[Expression 20]
Figure 0004000972
[0087]
Here, in order to discretize the above equation 20 with a calculation interval Δθ with respect to the crank angle θ, dPcm / dθ and dκ / dθ on the left side of equation 20 are rewritten using the following equations 21 and 22, respectively. In Equation 20, Pcm is Pcm (θ), κ is κ (θ), Vcm is Vcm (θ), dVcm / dθ is dVcm (θ) / dθ, ω is ω (θ), and Q is Q (θ). When rewritten, the following equation 23 is obtained.
[0088]
[Expression 21]
Figure 0004000972
[0089]
[Expression 22]
Figure 0004000972
[0090]
[Expression 23]
Figure 0004000972
[0091]
In the above equation (16), when A is rewritten to A (θ), hw to hw (θ), and Tcm to Tcm (θ), the following equation (24) is obtained.
[0092]
[Expression 24]
Figure 0004000972
[0093]
Further, when the above formula 17 and the above formula 18 are rewritten, the following formula 25 and the following formula 26 are obtained, respectively.
[0094]
[Expression 25]
Figure 0004000972
[0095]
[Equation 26]
Figure 0004000972
[0096]
Then, as an initial condition, this apparatus sets the cylinder intake gas amount Mcm to the cylinder intake gas amount Mcm temporarily set as described above, and sets the value of the temporary cylinder absolute pressure P0 to the crank angle θca. Is set to the temporary in-cylinder absolute pressure calculation value Pcm (1) at the start of the specific compression stroke at which the crank angle θ (1) becomes the crank angle θ (1). The in-cylinder gas average temperature Tcm (1) can be obtained, and as a result, the heat transfer coefficient hw (1) when the crank angle θca becomes the crank angle θ (1) can be obtained by the above formula 25. it can. Further, the specific heat ratio κ (1) when the crank angle θca becomes the crank angle θ (1) can be obtained from the in-cylinder gas average temperature Tcm (1). Note that κ (0) is set as the same value as κ (1).
[0097]
Further, the present apparatus can obtain the heat transfer amount Q (1) when the crank angle θca becomes the crank angle θ (1) by the above equation 24, and as a result, the crank angle θca can be calculated by the above equation 23. A temporary in-cylinder absolute pressure calculation value Pcm (2) when θ (2) (crank angle θ (1) + Δθ) is obtained can be obtained. In other words, when the provisional in-cylinder absolute pressure calculation value Pcm (1) is obtained, the present apparatus uses the above-described Expression 23 to Expression 26 to obtain the provisional in-cylinder absolute pressure calculation value Pcm (2). Can be sought.
[0098]
Therefore, by repeatedly using the above Equation 23 to Equation 26, the present apparatus, as shown in FIG. 4, causes the N temporary in-cylinder absolute pressure calculation values Pcm (H) (H = 1, 2,..., N-1, N) can be obtained sequentially. In this way, means for obtaining the temporary in-cylinder absolute pressure calculated value Pcm (H) (H = 1, 2,..., N−1, N) using the above Equation 23 to Equation 26 is 2 constitute calculation means.
[0099]
(5) Deviation index value calculation
Next, the present apparatus includes N temporary in-cylinder absolute pressure set values Pc (H) and N temporary in-cylinder absolute pressure calculated values Pcm (H) (H = 1, 2, .., N-1, N) is expressed by the following equation 27 as a deviation index value indicating the degree of deviation (a value that changes according to the area of the region indicated by a large number of dots in FIG. 4). The value E is adopted. Thus, the means for obtaining the deviation index value E using the following equation 27 constitutes the deviation index value calculating means.
[0100]
[Expression 27]
Figure 0004000972
[0101]
(6) Identification of in-cylinder intake gas amount Mcm and in-cylinder gas average temperature Tcm
After obtaining the deviation index value E as described above, the present apparatus repeatedly executes the series of processes (2) to (5) described above so that the deviation index value E is minimized. The in-cylinder intake gas amount Mcm provisionally set according to the above Equation 10 and the above Equation 11 and the in-cylinder gas average temperature Tcm at the start of the specific compression stroke are identified. The values of the gas average temperature Tcm are set as the determined in-cylinder intake gas amount Mcfin and the determined in-cylinder gas average temperature Tcfin, which are true values, respectively. Details of this identification method will be described later.
[0102]
Then, the present apparatus applies the value of the determined in-cylinder intake gas amount Mcfin in place of Mcm and the determined in-cylinder gas average temperature Tcfin in place of Tcm in the above equation 12, so that the specific compression stroke start point is applied. The determined absolute cylinder pressure Pcfin which is the true value of the absolute cylinder pressure at is obtained, and the true state of the gas sucked into the cylinder of the specific cylinder at the start of the specific compression stroke is completely acquired. Thus, the means for acquiring the true state of the gas sucked into the cylinder of the specific cylinder at the start of the specific compression stroke constitutes the in-cylinder gas state acquisition means.
[0103]
Accordingly, the present apparatus obtains the true in-cylinder intake air amount during the specific compression stroke of the specific cylinder by subtracting the actual fuel injection amount fi from the determined in-cylinder intake gas amount Mcfin. By comparing the value of the in-cylinder intake air amount with the value of the in-cylinder intake air amount Mc at the same specific compression stroke of the same specific cylinder estimated using the above-described models, Each table stored in the ROM 82 is corrected in order to obtain the proportional coefficient c and burned gas amount d.
[0104]
Furthermore, the present apparatus calculates a definite pressure correction value ΔPfin, which is a true pressure correction value, by the following equation (28).
[0105]
[Expression 28]
ΔPfin ＝ Pcfin-Pmeas (1)
[0106]
Therefore, the present apparatus adds the determined pressure correction value ΔPcfin to the in-cylinder relative pressure detection value Pmeas that is the output value of the in-cylinder relative pressure sensor 72 after the time when the determined pressure correction value ΔPfin is calculated by the above equation 28. Thus, the in-cylinder absolute pressure in the cylinder 21 can be obtained with high accuracy, and the occurrence of abnormal combustion (for example, knocking, misfire, etc.) of the internal combustion engine 10 can be detected with high accuracy. Thus, the means for obtaining the determined pressure correction value ΔPfin using the above equation 28 constitutes the pressure correction value acquisition means. As described above, the gas state in the cylinder at the start of the specific compression stroke of the specific cylinder is acquired.
[0107]
(Actual operation)
Next, the CPU 81 of the electric control device 80 executes the actual operation of the fuel injection amount control device configured as described above and the in-cylinder gas state acquisition device according to the present invention included in the fuel injection amount control device. A routine for performing this will be described with reference to FIGS.
[0108]
(Throttle valve control)
The CPU 81 of the electric control device 80 is configured to execute a routine for controlling the throttle valve opening shown by the flowchart in FIG. 6 every elapse of a predetermined time (1 msec). Therefore, when the predetermined timing comes, the CPU 81 starts the process from step 600, proceeds to step 605, and reads the accelerator pedal operation amount Accp. Next, the CPU 81 proceeds to step 610, and obtains a temporary target throttle valve opening θr1 based on the read accelerator pedal operation amount Accp by using the same table as in FIG.
[0109]
Next, the CPU 81 proceeds to step 615 to set the variable I to “64”, and stores the value of θr (I−1) in the stored value θr (I) in the subsequent step 620. At this time, since the variable I is “64”, the value of the stored value θr (63) is stored in the stored value θr (64). Next, the CPU 81 proceeds to step 625 to determine whether or not the variable I is equal to “1”. In this case, since the value of the variable I is “64”, the CPU 81 makes a “No” determination at step 625 to proceed to step 630, and decreases the value of the variable I by “1” at step 630. Thereafter, the process returns to step 620. As a result, when step 620 is executed, the value of the stored value θr (62) is stored in the stored value θr (63). Such processing is repeatedly executed until the value of the variable I becomes “1”.
[0110]
Thereafter, when the process of step 630 is repeated and the value of the variable I becomes “1”, the CPU 81 makes a “Yes” determination at step 625 to proceed to step 635, and obtains it at step 610 at step 635. The provisional target throttle valve opening θr1 at the present time is stored in the stored value θr (0). As described above, provisional target throttle valve opening θr (I) (I = 64, 63, 62,..., 2, 1, 0) before Imsec from the present time (0 msec ≦ Imsec ≦ 64 msec, I is an integer) Is stored in the RAM 83.
[0111]
Next, the CPU 81 proceeds to step 640, where the stored value θr (64) is set as the final target throttle valve opening θr in step 640, and in step 645, the actual throttle valve opening is set to the target throttle valve. A drive signal is output to the throttle valve actuator 43a so as to be equal to the opening degree θr, and then, in step 695, this routine is temporarily ended.
[0112]
Thereafter, the processing of the above routine is executed every 1 msec. As a result, the actual throttle valve opening is controlled to be equal to the target throttle valve opening θr based on the accelerator pedal operation amount Accp before the predetermined time T (= 64 msec). This makes it possible to estimate the throttle valve opening TAS when the intake valve is closed by the electronic control throttle model M1.
[0113]
(Calculation of fuel injection amount fi, injection instruction)
When the crank angle θca of a specific cylinder that reaches the intake stroke becomes an angle (for example, BTDC 90 °) before the intake top dead center of the cylinder by a predetermined crank angle, the CPU 81 performs the calculation routine of the fuel injection amount fi in FIG. The process starts from Step 700 and proceeds to Step 705, where the in-cylinder intake air amount Mc based on the intake pipe pressure PMFWD when the intake valve is closed, which is separately calculated according to each model shown in FIG. The in-cylinder intake air amount Mc is obtained by a routine (not shown) according to each model shown in FIG. 2 that is repeatedly executed at predetermined time intervals.
[0114]
Next, the CPU 81 proceeds to step 710 and calculates the fuel injection amount fi based on the value of the cylinder intake air amount Mc read in step 705 and the right side of the above equation (1). The CPU 81 proceeds to step 715, sends a drive signal to the injector 39 for the specific cylinder so as to inject fuel by the fuel injection amount fi calculated in step 710, and proceeds to step 795 to temporarily execute this routine. finish.
[0115]
(Judgment to start calculation of in-cylinder intake gas amount)
The CPU 81 executes a routine for calculating the in-cylinder intake gas amount shown by the flowchart in FIG. 8 every elapse of a predetermined time. Accordingly, when the predetermined timing comes, the CPU 81 starts the process from step 800 and proceeds to step 805 to determine whether or not the value of the in-cylinder relative pressure acquisition process execution flag XHAN is “0”. The in-cylinder relative pressure acquisition process execution flag XHAN indicates that the acquisition process of the in-cylinder relative pressure detection value Pmeas is being executed based on the output of the in-cylinder relative pressure sensor 72 when the value is “1”. When the value is “0”, it indicates that the acquisition processing of the in-cylinder relative pressure detection value Pmeas is not executed.
[0116]
Now, assuming that the calculation start condition such as the in-cylinder intake gas amount, which will be described later, is not satisfied and that the acquisition process of the in-cylinder relative pressure detection value Pmeas is not executed, the in-cylinder relative pressure acquisition will be performed. The value of the processing execution flag XHAN is “0”. Therefore, the CPU 81 makes a “Yes” determination at step 805 to proceed to step 810 where the calculation start condition such as the in-cylinder intake gas amount is satisfied and the crank angle θca of the specific cylinder that reaches the intake stroke is It is determined whether or not the angle is a calculation interval Δθ (a constant value) before the intake valve closing angle calculated based on the timing (advance amount) VT.
[0117]
The calculation start condition such as the in-cylinder intake gas amount is that the coolant temperature THW is equal to or higher than a predetermined temperature, the vehicle speed obtained by a vehicle speed sensor (not shown) is equal to or higher than a predetermined high vehicle speed, and per unit time of the throttle valve opening TA. This is true when the amount of change in the engine is not more than a predetermined amount and the engine is in steady operation. Further, the calculation start condition includes that a predetermined time or more has elapsed since the previous calculation of the in-cylinder intake gas amount, etc., that the vehicle has been operated for a predetermined distance from the previous calculation of the in-cylinder intake gas amount, etc. Arbitrary one or one or more that the internal combustion engine 10 has been operated for a predetermined time or more from the previous calculation time of the cylinder intake gas amount or the like may be added. At the present stage, as described above, the calculation start condition such as the in-cylinder intake gas amount is not satisfied, so the CPU 81 makes a “No” determination at step 810 to proceed to step 895 to end this routine once. .
[0118]
Next, the description will be continued assuming that the calculation start condition such as the in-cylinder intake gas amount is satisfied. When the CPU 81 proceeds to step 810, the crank angle θca of the specific cylinder is calculated from the angle when the intake valve is closed by the calculation interval Δθ. If the angle is only the previous angle, it is determined as “Yes” in Step 810 and the process proceeds to Step 815 to start the in-cylinder relative pressure acquisition process. In step 820, the value of the variable H is set to “0”, and in step 825, the value of the crank angle θca of the specific cylinder currently obtained by the crank position sensor 68 is changed. After storing in θ1, the routine proceeds to step 895, and this routine is ended once.
[0119]
Thereafter, the CPU 81 repeatedly executes the routine of FIG. 8 from step 800. However, since the value of the in-cylinder relative pressure acquisition processing execution flag XHAN is “1”, when the routine proceeds to step 805, step 805 is executed. In step 830, whether or not the spark plug 37 of the specific cylinder is ignited (whether or not the current time is before the end of the specific compression stroke of the specific cylinder) is determined. Will come to judge. At this time, since the specific cylinder is in a state immediately before the intake valve is closed (immediately before the start of the specific compression stroke), the CPU 81 makes a “Yes” determination at step 830 to proceed to step 895 to end the present routine tentatively. Thus, the processes of steps 800, 805, 830, and 895 are repeatedly executed until the specific compression stroke of the specific cylinder is completed, and the value of the in-cylinder relative pressure acquisition process execution flag XHAN is maintained at “1”.
[0120]
(Acquisition of in-cylinder relative pressure, etc.)
On the other hand, the CPU 81 repeatedly executes an acquisition routine such as in-cylinder relative pressure shown in FIG. 9 every elapse of a predetermined time. Therefore, at a predetermined timing, the CPU 81 starts the process from step 900 and proceeds to step 905 to determine whether or not the value of the in-cylinder relative pressure acquisition process execution flag XHAN is “1”. Here, if the value of the in-cylinder relative pressure acquisition processing execution flag XHAN is “0”, the CPU 81 immediately proceeds to step 995 to end the present routine once, but at this time, the processing of step 815 of FIG. Since the value of the in-cylinder relative pressure acquisition processing execution flag XHAN is “1”, it is determined as “Yes” in step 905 and the process proceeds to step 910, and the above-described specification obtained by the crank position sensor 68 is performed. The value of the cylinder crank angle θca is stored in the variable θ2.
[0121]
Next, the CPU 81 proceeds to step 915 to change the value of the crank angle θca at the time of processing in step 825 of FIG. 8 from the value of the variable θ2 in which the value of the crank angle θca at the time of processing in step 910 is stored. It is determined whether or not the value (angle) obtained by subtracting the value of the variable θ1 in which is stored is equal to or greater than the calculation interval Δθ. Since the current time is immediately after the execution of the process of step 825 in FIG. 8, the value obtained by subtracting the value of the variable θ1 from the value of the variable θ2 is less than the calculation interval Δθ at the current time. If "No" is determined, the routine immediately proceeds to step 995 to end the present routine tentatively.
[0122]
Thereafter, the CPU 81 repeatedly executes the processing of step 900 to step 915 until the value obtained by subtracting the value of the variable θ1 from the value of the variable θ2 becomes equal to or greater than the calculation interval Δθ. When the process of step 910 is repeated and the value of the variable θ2 increases as the crank angle θca increases, and the value obtained by subtracting the value of the variable θ1 from the value of the variable θ2 reaches the calculation interval Δθ, the CPU 81 performs step 915. When proceeding to, “Yes” is determined, and acquisition processing of the cylinder relative pressure and the like after step 920 is started. Note that this time point corresponds to the time when the intake valve of the specific cylinder is closed (the time point when the specific compression stroke starts) because the calculation interval Δθ has passed since the time point determined as “Yes” in Step 810 of FIG. is doing.
[0123]
When the CPU 81 proceeds to step 920, it stores a value obtained by increasing the value of the variable H at that time by “1” as a new variable H. At this time, the value of the variable H has been set to “0” by the processing of step 820 in FIG. 8, and thus the value of the variable H is set to “1” by this processing. Next, the CPU 81 proceeds to step 925 and stores the value of the variable θ2 in which the current crank angle θca is stored in the crank angle θ (H). As a result, the value of the crank angle θca at the start of the specific compression stroke is stored in the crank angle θ (1).
[0124]
Next, the CPU 81 proceeds to step 930 to store the in-cylinder relative pressure detection value Pmeas at the current time in the in-cylinder relative pressure detection value Pmeas (H). As a result, the in-cylinder relative pressure detection value Pmeas at the start of the specific compression stroke is stored in the in-cylinder relative pressure detection value Pmeas (1). Next, the CPU 81 proceeds to step 935 to set the cylinder volume value obtained based on the value of the crank angle θ (H) and the function f1 of the crank angle θca as the cylinder volume Vcm (H). Thereby, the value of the cylinder volume at the start of the specific compression stroke is stored in the cylinder volume Vcm (1).
[0125]
Next, the CPU 81 proceeds to step 940, in which the cylinder volume differential value dVcm (H) is determined as a differential value for the crank angle of the cylinder volume obtained based on the value of the crank angle θ (H) and the function f2 of the crank angle θca. Set as / dθ. Thereby, the cylinder volume differential value at the start of the specific compression stroke is stored in the cylinder volume differential value Vcm (1) / dθ.
[0126]
Next, the CPU 81 proceeds to step 945 and sets the in-cylinder surface area value obtained based on the crank angle θ (H) value and the function f3 of the crank angle θca as the in-cylinder surface area A (H). Thus, the value of the in-cylinder surface area at the start of the specific compression stroke is stored in the in-cylinder surface area A (1).
[0127]
Next, the CPU 81 proceeds to step 950 so as to store the current value of the engine rotational speed Ne in the angular speed ω (H). As a result, the value of the engine rotational speed Ne at the start of the specific compression stroke is stored in the angular speed ω (1). Then, the CPU 81 proceeds to step 955, stores the value of the variable θ2 as the variable θ1, and then proceeds to step 995 to end the present routine tentatively.
[0128]
Thereafter, the CPU 81 repeatedly executes the processing of steps 910 and 915 as long as the value of the in-cylinder relative pressure acquisition processing execution flag XHAN is “1”. Here, as described above, the value of the in-cylinder relative pressure acquisition processing execution flag XHAN is maintained at “1” until the specific compression stroke is completed. Accordingly, from the present time until the specific compression stroke is completed, the processing of step 910 is repeated, and the value of the variable θ2 increases with the increase of the crank angle θca. The value of the variable θ2 has already been set in step 955. Every time the value obtained by subtracting the latest value of the variable θ1 reaches the calculation interval Δθ, an acquisition process such as in-cylinder relative pressure after step 920 is executed.
[0129]
As a result, every time the crank angle θca increases by the calculation interval Δθ from the start of the specific compression stroke to the end of the specific compression stroke, the variable H increases by “1” and each time point Each value, that is, crank angle θ (H), in-cylinder relative pressure detection value Pmeas (H), cylinder volume Vcm (H), cylinder volume differential value Vcm (H) / dθ, in-cylinder surface area A (H), Angular velocity ω (H) (H = 1, 2, 3,...) Is set sequentially.
[0130]
When the ignition plug 37 of the specific cylinder is ignited and the specific compression stroke ends, the CPU 81 determines “No” when the process proceeds to step 830 in FIG. 8, proceeds to step 835, and changes the current variable H Is stored as the number of samples N. Next, the CPU 81 proceeds to step 840, sets the value of the cooling water temperature THW obtained by the water temperature sensor 69 at this time as the in-cylinder wall surface temperature Tw, and in step 845, based on the formula described in step 845, An average value of the N angular velocities ω (H) (H = 1, 2,..., N−1, N) already calculated in step 950 in FIG. 9 is set as the average rotational speed Nemean, In the following step 850, the average piston speed obtained based on the value of the average rotational speed Nemean and the function f4 of the engine rotational speed Ne is stored as the average piston speed Cw.
[0131]
Next, the CPU 81 proceeds to step 855 so that the fuel injection amount fi actually injected into the specific cylinder immediately before the start of the specific compression stroke of the specific cylinder follows the respective models shown in FIG. A value obtained by adding the value of the cylinder intake air amount Mc during the same compression stroke of the same cylinder estimated by a routine (not shown) is temporarily set as the cylinder intake gas amount M.
[0132]
Next, the CPU 81 proceeds to step 860, and the value of the intake pipe internal temperature Tm when the intake valve of the specific cylinder is closed (the specific compression stroke start time) estimated by a routine (not shown) according to the intake manifold model M4 shown in FIG. Is temporarily set as the in-cylinder gas average temperature T. Then, the CPU 81 proceeds to step 865 to set the value of the cylinder intake gas amount M as the cylinder intake gas amount Mcm, and at the subsequent step 870, set the value of the cylinder gas average temperature T to the cylinder gas average. After the temperature Tcm is set, the routine proceeds to step 875, where the deviation index value calculation routine shown in FIG. 10 is executed.
[0133]
(Calculation of deviation index value)
That is, the CPU 81 starts the processing from step 1000, proceeds to step 1005, and sets the values of the cylinder intake gas amount Mcm and the cylinder gas average temperature Tcm set in steps 865 and 870 of FIG. 9, based on the value of the cylinder volume Vcm (1) already set in step 935 of FIG. 9 and the formula described in step 1005 corresponding to the right side of the equation 12, the temporary compression at the start of the specific compression stroke. The in-cylinder absolute pressure P0 is calculated.
[0134]
Next, the CPU 81 proceeds to step 1010 to set the temporary in-cylinder absolute pressure P0 as the temporary in-cylinder absolute pressure set value Pc (1), and in the subsequent step 1015, the temporary in-cylinder absolute pressure. The value of P0 is set as a temporary in-cylinder absolute pressure calculation value Pcm (1). Next, the CPU 81 proceeds to 1020, in-cylinder absolute pressure set value Pc (1), in-cylinder relative pressure detection value Pmeas (1) already set in 930 in FIG. The temporary pressure correction value ΔP is calculated based on the formula described in step 1020 corresponding to.
[0135]
Next, the CPU 81 proceeds to step 1025 to clear the value of the deviation index value E to “0”, and sets the variable I to “1” in the subsequent step 1030. Next, the routine proceeds to step 1035, where the in-cylinder relative pressure detection value Pmeas (I) set at step 930 in FIG. 9, the provisional pressure correction value ΔP calculated at step 1020, and the above formula 14 A temporary in-cylinder absolute pressure set value Pc (I) is calculated on the basis of the expression described in step 1035 corresponding to the right side.
[0136]
Next, the CPU 81 proceeds to step 1040 to calculate the temporary in-cylinder absolute pressure calculated value Pcm (I) (currently, the value of the variable I is “1”, and the temporary in-cylinder absolute value set in step 1015 Pressure calculated value Pcm (1)), cylinder intake gas amount Mcm used in step 1005, cylinder volume Vcm (I) already set in step 935 of FIG. The in-cylinder gas average temperature Tcm (I) is calculated based on the equation described in step 1040 corresponding to the right side of the above equation (26).
[0137]
Next, the CPU 81 proceeds to step 1045, and sets the specific heat ratio obtained based on the value of the in-cylinder gas average temperature Tcm (I) and the function f5 of the in-cylinder gas average temperature Tcm as the specific heat ratio κ (I). Subsequently, in step 1050, the value of the average piston speed Cw set in step 850 of FIG. 8, the value of the temporary in-cylinder absolute pressure calculation value Pcm (I) used in step 1040, and in step 1040 The heat transfer coefficient hw (I) is calculated based on the calculated value of the in-cylinder gas average temperature Tcm (I) and the expression described in step 1050 corresponding to the right side of Equation 25 above.
[0138]
Next, the CPU 81 proceeds to step 1055, and the value of the in-cylinder surface area A (I) set in step 945 of FIG. 9, the value of the heat transfer coefficient hw (I), and the cylinder calculated in step 1040. The unit based on the value of the average internal gas temperature Tcm (I), the value of the cylinder inner wall surface temperature Tw set in step 840 of FIG. 8, and the formula in step 1055 corresponding to the right side of the above equation 24 Calculate the amount of heat transfer Q (I) per hour.
[0139]
Next, the CPU 81 proceeds to step 1060 to set the value of κ (I) and the value of κ (I−1) set in step 1045 (currently, the value of the variable I is “1” and κ (0) The value is the same as the value of κ (1)), the cylinder volume Vcm (I) used in step 1040, the cylinder volume differential value dVcm (I) / dθ set in step 940 of FIG. The temporary in-cylinder absolute pressure calculation value Pcm (I) used in step 1040, the heat transfer amount Q (I) calculated in step 1055, and the angular velocity ω set in step 950 of FIG. A temporary in-cylinder absolute pressure calculation value Pcm (I + 1) is calculated on the basis of the value of (I) and the formula described in step 1060 corresponding to the right side of Equation 23 above.
[0140]
At this time, since the value of the variable I is “1”, in the above-described steps 1035 to 1060, the temporary in-cylinder absolute pressure set value Pc (1), the in-cylinder gas average temperature Tcm (1), the specific heat ratio κ ( 1), heat transfer coefficient hw (1), heat transfer amount Q (1), and temporary in-cylinder absolute pressure calculation value Pcm (2) are calculated and set.
[0141]
Next, the CPU 81 proceeds to step 1065 and subtracts the temporary in-cylinder absolute pressure set value Pc (I) from the temporary in-cylinder absolute pressure calculated value Pcm (I) to the value of the deviation index value E at that time. A value obtained by adding a value obtained by squaring the value is set as a new deviation index value E. At this time, since the value of the deviation index value E is “0” and the value of the variable I is “1”, the value of the deviation index value E is (Pcm (1) −Pc (1)) by this processing. 2 It becomes.
[0142]
Then, the CPU 81 proceeds to step 1070 and determines whether or not the value of the variable I is equal to the value of the number of samples N set at step 835 in FIG. Since the value of variable I is currently “1”, CPU 81 determines “No” in step 1070 and proceeds to step 1075 to increase the value of variable I by “1” and then returns to step 1035.
[0143]
As a result, the value of the variable I becomes “2”, and in the subsequent steps 1035 to 1060, the temporary in-cylinder absolute pressure setting value Pc (2), the in-cylinder gas average temperature Tcm (2), and the specific heat ratio κ (2) Then, the heat transfer coefficient hw (2), the heat transfer amount Q (2), and the temporary in-cylinder absolute pressure calculated value Pcm (3) are calculated and set. Here, as the temporary in-cylinder absolute pressure calculation value Pcm (2) used in step 1040, the temporary in-cylinder absolute pressure calculation value Pcm (2) calculated when the processing of step 1060 was executed immediately before. Is used.
[0144]
Next, the CPU 81 proceeds to step 1065 again and sets the deviation index value E at that time to (Pcm (2) -Pc (2)). 2 Is added as a new deviation index value E. Such a process is repeatedly executed until the process of step 1075 is repeated and the value of the variable I reaches the number N of samples. As a result, the deviation index value E becomes a value based on the equation shown in Equation 27 above.
[0145]
When the value of the variable I reaches the number of samples N, the CPU 81 makes a “Yes” determination at step 1070 to proceed to step 1095 to end the present routine and return to step 880 in FIG. In this way, the deviation index value calculation routine of FIG. 10 sets the in-cylinder intake gas amount Mcm and the in-cylinder gas average temperature Tcm, and sets the in-cylinder intake gas amount Mcm and the in-cylinder intake gas amount Mcm. This is a routine for calculating a deviation index value E based on the value of the gas average temperature Tcm.
[0146]
Next, when the CPU 81 proceeds to step 880, the deviation index value E calculated by the routine of FIG. 10 described above is stored in the deviation index value previous value E1, and in step 885, in-cylinder relative pressure acquisition processing is executed. After the value of the middle flag XHAN is set to “0”, the routine proceeds to step 895, and the routine of FIG.
[0147]
Thereafter, the CPU 81 repeatedly executes the routine of FIG. 8 from step 800, but since the value of the in-cylinder relative pressure acquisition processing execution flag XHAN is “0”, it is determined as “Yes” when the routine proceeds to step 805. Then, the process proceeds to step 810. At this time, immediately after the calculation of the in-cylinder intake gas amount and the like is completed and the above-described calculation start condition for the in-cylinder intake gas amount and the like is not satisfied, the CPU 81 determines “No” in step 810. Determination is made and the routine proceeds to step 895 to end the present routine tentatively. As a result, the processing in steps 800, 805, 810, and 895 is repeatedly executed until the next calculation start condition such as the in-cylinder intake gas amount is satisfied, and the value of the in-cylinder relative pressure acquisition processing execution flag XHAN is “ 0 "is maintained.
[0148]
(Deviation index value minimization process)
Further, the CPU 81 repeatedly executes a routine for minimizing the deviation index value shown in FIG. 11 and the subsequent FIG. 12 every elapse of a predetermined time. Accordingly, at the predetermined timing, the CPU 81 starts the process from step 1100 and proceeds to step 1102 to determine whether or not the value of the in-cylinder relative pressure acquisition process execution flag XHAN has changed from “1” to “0”. To monitor. At this time, when the specific compression stroke of the specific cylinder is completed and the value of the in-cylinder relative pressure acquisition process execution flag XHAN is changed from “1” to “0” in step 885 of FIG. 8 described above, The CPU 81 makes a “Yes” determination at step 1102 to proceed to step 1104. If the value of the in-cylinder relative pressure acquisition process execution flag XHAN has not changed, the CPU 81 directly proceeds from step 1102 to step 1195 in FIG. 12 to end the present routine tentatively.
[0149]
If it is immediately after the specific compression stroke of the specific cylinder is finished, the value of the in-cylinder relative pressure acquisition processing execution flag XHAN is changed from “1” to “0” in Step 885 of FIG. Immediately after that, the CPU 81 proceeds from step 1102 to step 1104, and sets a value obtained by adding the correction amount ΔM for identification to the value of the cylinder intake gas amount M at that time as the cylinder intake gas amount M (1). At the same time, the value of the in-cylinder gas average temperature T is set as the in-cylinder gas average temperature T (1), and in step 1106, the correction amount for identification is determined from the value of the in-cylinder intake gas amount M at that time. A value obtained by subtracting ΔM is set as the in-cylinder intake gas amount M (2), and the value of the in-cylinder gas average temperature T at that time is set as the in-cylinder gas average temperature T (2). The value of the cylinder intake gas amount M at that time is A value obtained by adding the correction temperature ΔT for identification to the value of the in-cylinder gas average temperature T at that time and setting it as the amount M (3) is set as the in-cylinder gas average temperature T (3), and then in step 1110 The value of the cylinder intake gas amount M at that time is set as the cylinder intake gas amount M (4), and the value obtained by subtracting the correction temperature ΔT for identification from the value of the cylinder gas average temperature T at that time In-cylinder gas average temperature T (4) is set (currently, the value of in-cylinder intake gas amount M and the value of in-cylinder gas average temperature T are the values set in step 855 and step 860 in FIG. 8, respectively. .)
[0150]
Next, the CPU 81 proceeds to step 1112, sets the variable I to “1”, proceeds to step 1114, and sets the value of the cylinder intake gas amount M (I) and the value of the cylinder gas average temperature T (I), respectively. In-cylinder intake gas amount Mcm and in-cylinder gas average temperature Tcm are set. Since the value of the variable I is “1” at this time, the value of the cylinder intake gas amount M (1) and the value of the cylinder gas average temperature T (1) are respectively the cylinder intake gas amount Mcm and the cylinder gas average. Set as temperature Tcm.
[0151]
Next, the CPU 81 proceeds to step 1116 to execute the deviation index value calculation routine of FIG. 10 described above. Thereby, the deviation index value E based on the value of the cylinder intake gas amount M (1) and the value of the cylinder gas average temperature T (1) is calculated. Next, the CPU 81 proceeds to step 1118 and sets the value of the deviation index value E as the deviation index value E (I). At this time, since the value of the variable I is “1”, the deviation index value E is set as the deviation index value E (1).
[0152]
Next, the CPU 81 proceeds to step 1120 to determine whether or not the value of the variable I is equal to “4”. At this time, since the value of the variable I is “1”, the CPU 81 makes a “No” determination at step 1120 to proceed to step 1122 to increase the value of the variable I by “1”, and then returns to step 1114. . As a result, in subsequent steps 1114 to 1118, a deviation index value E based on the value of the cylinder intake gas amount M (2) and the value of the cylinder gas average temperature T (2) is calculated, and the deviation index value E Is set as the deviation index value E (2). Such a process is repeated until the process of step 1122 is repeated and the value of the variable I becomes “4”. As a result, the deviation index value E (I) is set to be a value calculated based on the cylinder intake gas amount M (I) and the cylinder gas average temperature T (I) (I = 1). , 2,3,4).
[0153]
When the value of the variable I becomes “4”, the CPU 81 makes a “Yes” determination at step 1120 to proceed to step 1124 in FIG. 12, and the deviation index value E (I) (I = 1, 2, 3 , 4), the value of the variable I corresponding to the smallest one is set as Imin, and the process proceeds to step 1126, where the deviation index value previous value E1 at that time from the minimum deviation index value E (Imin) (currently, The value obtained by subtracting the value set in step 880 in FIG. 8 is set as the deviation index value change amount ΔE.
[0154]
Next, the CPU 81 proceeds to step 1128 to determine whether or not the absolute value of the deviation index value change amount ΔE is equal to or greater than the minimization determination reference value ΔEref. Now, if the description is continued assuming that the absolute value of the deviation index value change amount ΔE is equal to or greater than the minimization determination reference value ΔEref, the CPU 81 makes a “Yes” determination at step 1128 and proceeds to step 1130 to in-cylinder intake gas amount. The value of M (Imin) and the value of the in-cylinder gas average temperature T (Imin) are reset as the in-cylinder intake gas amount M and the in-cylinder gas average temperature T, respectively. After resetting E (Imin) as the deviation index value previous value E1, the process returns to step 1104 in FIG.
[0155]
As a result, in subsequent steps 1104 to 1110, the values of the cylinder intake gas amount M (I) and the cylinder gas average temperature T (I) (I = 1, 2, 3, 4) are transferred to the previous step 1130. Based on the in-cylinder intake gas amount M and the in-cylinder gas average temperature T set in the above, the subsequent processing in steps 1112 to 1126 is executed. As a result, the minimum deviation index value E (Imin) is updated to a smaller value, and the deviation index value previous value E1 set in the previous step 1132 is set from the updated new minimum deviation index value E (Imin). The reduced value is set as a new deviation index value change amount ΔE.
[0156]
In step 1128, it is again determined whether or not the absolute value of the new deviation index value change amount ΔE is equal to or greater than the minimization determination reference value ΔEref. If the absolute value is still greater than or equal to the minimization determination reference value ΔEref, the above-described processing is repeatedly executed until the absolute value of the new deviation index value change amount ΔE becomes less than the minimization determination reference value ΔEref.
[0157]
As a result, when the absolute value of the deviation index value change amount ΔE becomes less than the minimization determination reference value ΔEref, the minimum deviation index value E (Imin) at that time is the minimum value of the deviation index value E. At this time, the CPU 81 makes a “No” determination at step 1128 to proceed to step 1134, where the value of the cylinder intake gas amount M (Imin) and the value of the cylinder gas average temperature T (Imin) at that time are The determined in-cylinder intake gas amount Mcfin and the determined in-cylinder gas average temperature Tcfin are set, respectively, and in the subsequent step 1136, the determined in-cylinder intake gas amount Mcfin and the determined in-cylinder gas average temperature Tcfin, The determined in-cylinder absolute pressure Pcfin is calculated based on the equation described in step 1136 corresponding to the right side of the above equation (12). Thereby, the identification of the in-cylinder intake gas amount Mcm and the in-cylinder gas average temperature Tcm is completed.
[0158]
Next, the CPU 81 proceeds to step 1138, where the value of the determined in-cylinder absolute pressure Pcfin, the in-cylinder relative pressure detection value Pmeas (1) set in step 930 of FIG. Based on the equation described in the corresponding step 1138, the fixed pressure correction value ΔPfin is calculated.
[0159]
Next, the CPU 81 proceeds to step 1140, and obtains the true in-cylinder intake air amount during the specific compression stroke of the specific cylinder by subtracting the actual fuel injection amount fi from the determined in-cylinder intake gas amount Mcfin. By comparing this true in-cylinder intake air amount value with the in-cylinder intake air amount Mc value during the same specific compression stroke of the same specific cylinder estimated using the above-mentioned models, Each table stored in the ROM 82 is corrected in order to obtain the proportional coefficient c and the burned gas amount d in the above equation 7 describing the explained intake valve model M3. Then, the CPU 81 proceeds to step 1195 to end the present routine tentatively.
[0160]
Thereafter, the CPU 81 repeatedly executes the routine of FIG. 11 and the subsequent routine of FIG. 12, but since the value of the in-cylinder relative pressure acquisition process execution flag XHAN is maintained at “0”, in step 1102 of FIG. The determination is “No” and the process proceeds directly to step 1195 in FIG. 12 to end this routine once.
[0161]
As described above, according to the embodiment of the in-cylinder gas state acquisition device according to the present invention, the gas in the cylinder at the start of the specific compression stroke of the specific cylinder is based on the output of the in-cylinder relative pressure sensor 72. The true state was obtained with high accuracy.
[0162]
In addition, every time the above calculation start conditions such as the cylinder intake gas amount are satisfied, the true cylinder intake gas amount (Mcfin-fi) is obtained, and the true cylinder intake gas amount (Mcfin-fi) and the above-mentioned Comparing the in-cylinder intake air amount Mc estimated by each model, each table for obtaining the proportionality coefficient c and the burned gas amount d in the above equation 7 describing the intake valve model M3 is corrected. As a result, it was possible to improve the estimation accuracy of the in-cylinder intake air amount Mc by the in-cylinder intake air amount estimation device constituted by the above models.
[0163]
After the fixed pressure correction value ΔPfin is acquired, the in-cylinder in the cylinder 21 is based on the in-cylinder relative pressure detection value Pmeas that is the output value of the in-cylinder relative pressure sensor 72 and the determined pressure correction value ΔPfin. The absolute pressure can be obtained with high accuracy. Therefore, the occurrence of abnormal combustion (for example, knocking, misfire, etc.) of the internal combustion engine can be detected with high accuracy.
[0164]
Furthermore, the value of the in-cylinder intake gas amount Mcm that is temporarily set first is the fuel injection amount fi that is actually injected into the specific cylinder immediately before the start of the specific compression stroke of the specific cylinder and each of the models. The cylinder intake air amount Mc at the time of the specific compression stroke of the same cylinder estimated using the above is added, and the value of the in-cylinder gas average temperature Tcm initially set is the value of the intake manifold This is the intake pipe internal temperature Tm estimated by the model M4 when the intake valve of the specific cylinder is closed (at the start of the specific compression stroke). Therefore, the value of the in-cylinder intake gas amount Mcm that is temporarily set first and the value of the cylinder gas average temperature Tcm that is temporarily set first are likely to be close to the actual true values. Therefore, the number of repetitions of the processing executed when identifying the value of the cylinder intake gas amount Mcm and the value of the cylinder gas average temperature Tcm so that the deviation index value E is minimized can be reduced.
[0165]
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be employed within the scope of the present invention. For example, in the above embodiment, the temporary setting means temporarily sets the in-cylinder intake gas amount Mcm (inhaled into the cylinder during the specific compression stroke) and the in-cylinder gas average temperature Tcm (at the start of the specific compression stroke). In this configuration, either one of the in-cylinder intake gas amount Mcm and the in-cylinder gas average temperature Tcm and a temporary in-cylinder absolute pressure P0 (at the start of the specific compression stroke) are temporarily set. You may comprise as follows. In this case, the other value of the in-cylinder intake gas amount Mcm and the in-cylinder gas average temperature Tcm can be obtained based on an equation obtained by modifying the above equation 12, and thereby the above-mentioned value at the start of the specific compression stroke. The state of the gas in the cylinder of the specific cylinder is temporarily set.
[0166]
In the above embodiment, a plurality of (N samples) temporary in-cylinder absolute pressure set values Pc (H) (H = 1, 2,..., N−1, N) and the like are set. Although the end of the predetermined section of the compression stroke is set to the end of the specific compression stroke (the time when the ignition plug is ignited), a predetermined period (for example, the amount of operation of the accelerator pedal) according to the operating state of the internal combustion engine 10 When control (so-called fuel cut control) in which fuel is not injected only during a period when Accp is “0” is performed, the end of the predetermined section is normally set to the end of a specific compression stroke, and the predetermined period The inside may be set at the time when the position of the piston reaches the compression top dead center.
[0167]
Moreover, in the said embodiment, in the said Formula 17 for calculating | requiring the heat transfer rate hw (heat transfer amount Q) of the said Formula 15-the said Formula 18 describing the cylinder model based on an energy conservation law and a state equation, The constant C1 is set to a constant value “2.28”, but the value C1 is temporarily set by the temporary setting means, and the true value of the same value C1 is obtained by the in-cylinder gas state acquisition means (the deviation index value E is minimum). The equivalence C1 may be identified so that
[0168]
In the above embodiment, the first calculation means repeatedly executes a series of processes performed by the in-cylinder gas state acquisition means performed by the temporary setting means, the first calculation means, the second calculation means, and the deviation index value calculation means. Based on a plurality of in-cylinder relative pressure detection values Pmeas (H) (H = 1, 2,..., N-1, N) in a predetermined section of the compression stroke acquired in advance, a plurality of The provisional in-cylinder absolute pressure set value Pc (H) (H = 1, 2,..., N−1, N) is configured, but the first calculation means is the cylinder Each time the internal gas state acquisition means repeatedly executes each of the series of processes, the plurality of in-cylinder relative pressure detection values Pmeas (H) (H = 1, 2,..., N-1, N) are updated. And the newly acquired plurality of in-cylinder relative pressure detection values Pmeas (H) (H = 1, 2,..., N-1, N) based on the plurality of temporary in-cylinder absolute pressures. The setting value Pc (H) (H = 1, 2,..., N−1, N) may be set.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a system in which a fuel injection amount control device including an in-cylinder gas state acquisition device according to the present invention is applied to a spark ignition type multi-cylinder internal combustion engine.
FIG. 2 is a functional block diagram showing the connection relationship of various models adopted by the electric control device shown in FIG. 1 to estimate the in-cylinder intake air amount.
FIG. 3 is a diagram showing a table that defines the relationship between an accelerator pedal operation amount and a target throttle valve opening that are referred to by a CPU shown in FIG. 1;
4 is a plurality of in-cylinder relative pressure detection values, a plurality of provisional in-cylinder absolute pressure setting values, and a plurality of provisional in-cylinder absolute pressure calculation values with respect to the crank angle in the compression stroke of the specific cylinder shown in FIG. 1; It is the figure which showed an example of the waveform based on each of these.
FIG. 5 is a diagram conceptually showing a cylinder and its vicinity in order to explain variables used to represent a cylinder model.
FIG. 6 is a flowchart showing a routine for controlling the throttle valve opening executed by the CPU shown in FIG. 1;
FIG. 7 is a flowchart showing a routine for calculating a fuel injection amount executed by a CPU shown in FIG. 1;
FIG. 8 is a flowchart showing a routine for determining whether or not to start calculation of the in-cylinder intake gas amount executed by the CPU shown in FIG. 1;
FIG. 9 is a flowchart showing a routine for acquiring a plurality of in-cylinder relative pressure detection values and the like executed by the CPU shown in FIG. 1;
FIG. 10 is a flowchart showing a routine for calculating a deviation index value executed by the CPU shown in FIG. 1;
FIG. 11 is a flowchart showing the first half of a routine for minimizing a deviation index value executed by the CPU shown in FIG. 1;
12 is a flowchart showing the latter half of the routine for minimizing the deviation index value executed by the CPU shown in FIG. 1; FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Spark ignition type multi-cylinder internal combustion engine, 20 ... Cylinder block part (engine body part), 21 ... Cylinder, 25 ... Combustion chamber, 31 ... Intake port, 32 ... Intake valve, 39 ... Injector, 41 ... Intake pipe, 43 ... Throttle valve, 68 ... Crank position sensor, 71 ... Accelerator opening sensor, 72 ... In-cylinder relative pressure sensor, 80 ... Electric control device, 81 ... CPU.

Claims (3)

シリンダ内の圧力を所定の基準圧力からの相対圧力である筒内相対圧力検出値として検出する筒内相対圧力センサを備え、前記筒内相対圧力検出値に基いて前記シリンダ内に吸入されているガスの状態を取得する内燃機関の筒内ガス状態取得装置であって、
圧縮行程時に前記シリンダ内に吸入されている筒内吸入ガス量、同圧縮行程の所定の時点における同シリンダ内の筒内ガス温度、及び同所定の時点における同シリンダ内の筒内絶対圧力のうちの２つの値を仮設定することで同所定の時点における同シリンダ内に吸入されているガスの状態を仮設定する仮設定手段と、
前記仮設定された前記所定の時点におけるシリンダ内に吸入されているガスの状態から得られる同所定の時点におけるシリンダ内の仮の筒内絶対圧力の値と前記所定の時点における筒内相対圧力検出値との比較により仮の圧力補正値を算出し、前記所定の時点を含む前記圧縮行程の所定の区間内における複数の筒内相対圧力検出値と前記仮の圧力補正値とから同所定の区間内における同シリンダ内の複数の仮の筒内絶対圧力設定値を順次設定する第１計算手段と、
前記仮設定手段により仮設定された前記所定の時点におけるシリンダ内のガスの状態を初期条件として、エネルギー保存則に基いて求められた同シリンダについてのモデルを使用して前記所定の区間内におけるシリンダ内の複数の仮の筒内絶対圧力計算値を順次計算する第２計算手段と、
前記所定の区間内における前記複数の仮の筒内絶対圧力設定値と前記複数の仮の筒内絶対圧力計算値との偏差の程度を示す偏差指標値を計算する偏差指標値計算手段と、
前記偏差指標値が示す前記偏差の程度が小さくなるように前記仮設定する２つの値を逐次補正して、前記仮設定手段、前記第１計算手段、前記第２計算手段、及び前記偏差指標値計算手段が行う一連の各処理を、同偏差の程度が略最小になるまで繰返し実行させるとともに、同偏差の程度が略最小になった時点で前記仮設定されている前記２つの値をそれぞれ真の値として設定し、前記所定の時点におけるシリンダ内に吸入されているガスの真の状態を取得する筒内ガス状態取得手段と、
を備えた内燃機関の筒内ガス状態取得装置。An in-cylinder relative pressure sensor that detects a pressure in the cylinder as a detected value in a cylinder that is a relative pressure from a predetermined reference pressure is provided, and is sucked into the cylinder based on the detected value in the cylinder An in-cylinder gas state acquisition device for an internal combustion engine for acquiring a gas state,
Of the cylinder intake gas amount sucked into the cylinder during the compression stroke, the cylinder gas temperature in the cylinder at a predetermined point in the compression stroke, and the cylinder absolute pressure in the cylinder at the predetermined point Temporary setting means for temporarily setting the state of the gas sucked into the cylinder at the same predetermined time point by temporarily setting
The value of the temporary absolute cylinder pressure in the cylinder at the predetermined time obtained from the state of the gas sucked into the cylinder at the predetermined predetermined time and the in-cylinder relative pressure detection at the predetermined time A temporary pressure correction value is calculated by comparison with a value, and the predetermined interval is calculated from a plurality of in-cylinder relative pressure detection values and the temporary pressure correction value in a predetermined interval of the compression stroke including the predetermined time point. First calculation means for sequentially setting a plurality of temporary in-cylinder absolute pressure set values in the same cylinder,
A cylinder in the predetermined section using a model for the cylinder determined based on the law of conservation of energy, with the gas condition in the cylinder at the predetermined time point temporarily set by the temporary setting means as an initial condition. A second calculating means for sequentially calculating a plurality of temporary in-cylinder absolute pressure calculated values,
Deviation index value calculating means for calculating a deviation index value indicating a degree of deviation between the plurality of temporary in-cylinder absolute pressure set values and the plurality of temporary in-cylinder absolute pressure calculated values in the predetermined section;
The temporary setting means, the first calculation means, the second calculation means, and the deviation index value are sequentially corrected so that the degree of deviation indicated by the deviation index value is reduced. A series of processes performed by the calculation means are repeatedly executed until the degree of the deviation is substantially minimized, and the two values temporarily set when the degree of the deviation is substantially minimized are respectively true. In-cylinder gas state acquisition means for acquiring the true state of the gas sucked into the cylinder at the predetermined time point,
An in-cylinder gas state acquisition device for an internal combustion engine comprising: 請求項１に記載の内燃機関の筒内ガス状態取得装置であって、
前記筒内ガス状態取得手段は、前記所定の時点におけるシリンダ内の真の筒内絶対圧力を取得するように構成され、
前記真の筒内絶対圧力の値と前記所定の時点における筒内相対圧力検出値との比較により真の圧力補正値を取得する圧力補正値取得手段を備えた内燃機関の筒内ガス状態取得装置。An in-cylinder gas state acquisition device for an internal combustion engine according to claim 1,
The in-cylinder gas state acquisition means is configured to acquire a true in-cylinder absolute pressure in the cylinder at the predetermined time point,
In-cylinder gas state acquisition device for an internal combustion engine comprising pressure correction value acquisition means for acquiring a true pressure correction value by comparing the value of the true in-cylinder absolute pressure with the in-cylinder relative pressure detection value at the predetermined time point . 請求項１又は請求項２に記載の内燃機関の筒内ガス状態取得装置において、
前記所定の時点は、吸気弁が閉弁する圧縮行程開始時点に設定されるとともに、
前記所定の区間は、その始期が前記圧縮行程開始時点に、その終期が圧縮行程終了時点になるように設定された内燃機関の筒内ガス状態取得装置。In the in-cylinder gas state acquisition device for an internal combustion engine according to claim 1 or 2,
The predetermined time point is set to a compression stroke start time point at which the intake valve is closed,
The in-cylinder gas state acquisition device for an internal combustion engine, wherein the predetermined period is set such that the start period is the start time of the compression stroke and the end period is the end time of the compression stroke.
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