WO2006075539A1 - 内燃機関の空気量推定装置 - Google Patents

Abstract

この空気量推定装置は、コンプレッサ91aの上流の吸気通路に配設されたエアフローメータ61の出力量VafmをAFM逆モデルM1に入力することにより、検出遅れが補償された実際にコンプレッサに流入する空気の流量(コンプレッサ流入空気流量)mcmiを推定する。この装置は、現時点にて実際にコンプレッサから流出する空気の流量として採用した上記推定された実際のコンプレッサ流入空気流量mcmiと、同コンプレッサの下流の吸気通路内の空気の挙動を物理法則に従って記述した第1空気モデルM10及び第2空気モデルM20と、に基づいて現時点より先の時点にて気筒内に導入されている空気の量(筒内空気量)KLfwdを推定する。

Description

明 細 書

内燃機関の空気量推定装置 分 野

本 明は 、 内燃機関の気筒内に導入されている空気の量を推定す る装 に する。 背 景 技 術

従来から 、 内燃機関の吸気通路内を通流する空気の挙動をモ了ル 化した物理モデルを使用 して気筒内に導入されている空気の量であ る筒内空気量を推定する装置が知られている。

- のよ う な装置の一つと して、 特開 2 0 0 3 一 1 8 4 6 1 3号公 報は 、 推定される筒内空気量がス ロ ッ トル弁の上流の空気 （ス Π ク トル弁上流空気） の圧力及び温度と、 スロ ッ トル弁の下流の空気 （ ス口 ク トル弁下流空気） の圧力及び温度と、 を含む関係式によ り表 される物理モデルを使用する装置を開示している 従って、 ス 口 ク トル弁上流 気の圧力及び温度が精度良く 推定されなければ 、 筒内 空気量を精度良く推定するこ とができない。

と ころで 、 上記従来の装置が適用 される 自然吸気を行 う 内燃機関 においては 、 ス ロ ッ トル弁上流空気の圧力及び温度は、 大気の圧力 及ぴ温度と略等しい。 従って、 上記従来の装置は 、 スロ ッ トル弁の 上流にて吸 通路に配設された吸気圧センサ及び吸気温セ ンサの検 出値をス口 ッ トル弁上流空気の圧力及び温度と してそれぞれ採用 し ている

一方 、 内燃機関の最高出力を向上させる こ と等を 目的と.して 、 内 燃機関に過ホロ機が備え られる こ とがある。 過給機は、 吸気通路内の ス 口 トル弁の上流に配設されたコンプレッサを有する。 このよ う な内燃機関においては、 コ ンプレッサが作動する こ と によ り 、 同コ ンプレッサの下流の空気 （ス ロ ッ トル弁上流空気 ) が圧縮されるの で、 ス Π ク 卜ル弁上流空気の圧力及ぴ温度は大気の圧力及び温度と 比較して急激に変化する。 従って、 吸気圧セ ンサ及び吸気温センサ の検出値をスロ ッ トル弁上流空気の圧力及び温度と してそれぞれ採 用する と、 筒内空気量を精度良く推定できない恐れがある。

このため、 コンプレッサからス ロ ッ トル弁までの吸気通路 （ス ロ ッ トル弁上流部） 内の空気に関する保存則に基づいて物理モデルを 構築し、 同構築された物理モデルによ り ス ロ ッ トル弁上流空気の圧 力及び温度を推定する こ とが考えられる。 一般に、 ある空間内の空 気に関する保存則に基づいて構築された物理モデルによれば、 同空 間内の空気の圧力及び温度は、 同空間に流入する空気の流量を含む 関係式によ り 表される。 従って、 上記物理モデルによ り 、 ス ロ ッ ト ル弁上流空気の圧力及び温度を高い精度にて推定するためには、 コ ンプレッサから流出する空気の流量 （コンプレッサ流出空気流量） を高い精度にて求める必要がある。

と ころで、 このコ ンプレッサ流出空気流量は、 コンプレッサに流 入する空気の流量である コンプレッサ流入空気流量と等しいと考え る こ とができ る。 従って、 従来から コ ンプレッサの上流にて吸気通 路に配設されている熱線式エアフ ローメータによ り コンプレッサ流 入空気流量を検出し、 検出されたコ ンプレッサ流入空気流量をコ ン プレッサ流出空気流量と して採用する こ と によ り 、 コンプレッサ流 出空気流量を求めるこ とができる と考えられる。

しかしなが ら、 熱線式エアフローメ ータによ り検出される空気の 流量は、 実際の空気の流量に対して、 空気と熱線との間で熱が伝達 されるまでに要する時間や熱線を加熱するまでに要する時間等に起 因する時間遅れを伴う。 このよ う な検出遅れは、 熱線式エアフロー メータに限らず他の方式のエアフローメータを使用する場合におい ても発生する。 従って、 運転状態 （負荷及びエンジン回転速度等） が変化する過渡時等、 コ ンプレッサ流入空気流量が短い時間内に変 化する場合、 エアフローメータによ り 検出されるコンプレッサ流入 空気流量は、 実際のコンプレッサ流入空気流量と大き く 異なるので 、 同検出されたコンプレッサ流入空気流量をコンプレッサ流出空気 流量と して採用 しても、 スロ ッ トル弁上流空気の圧力及び温度を高 い精度にて推定するこ とができないという 問題があった。

従って、 本発明の 目的の一つは、 エアフローメ ータの検出遅れを 補償するエアフローメ ータ逆モデルを用いてコンプレッサ流入空気 流量を高い精度にて推定する こ と によ り 、 過給機を備える内燃機関 において筒内空気量を高い精度にて推定する こ とが可能な内燃機関 の空気量推定装置を提供するこ とにある。 発 明 の 開 示

本発明による内燃機関の空気量推定装置は、 外部から取り 込んだ 空気を気筒内に導入する吸気通路と、 前記吸気通路に配設され同吸 気通路内の空気を圧縮する コンプレッサを有する過給機と、 を備え る内燃機関に適用 され、 前記気筒内に導入されている空気の量であ る筒内空気量を推定する内燃機関の空気量推定装置である。

更に、 こ の空気量推定装置は、 エアフ ローメータ と、 コンプレツ サ流入空気流量推定手段と、 筒内空気量推定手段と、 を備える。

エアフローメ ータは、 前記コンプレッサの上流の前記吸気通路に 配設される と と もに入力量と しての同吸気通路を通過する空気の流 量を出力量と しての電気的な物理量に変換して出力する。

ンプレッサ流入空気流量推定手段は、 目 U dェァフ メ タの 入力量と 出力量と の関係を記述したェアフロ メ タの順モ了ルの 逆モ Tルであって同順モデノレの出力量を入力量と して与え - る と に よ り 同順モデ/レの入力量を出力量と して出力する逆モテルを備える と と もに 、 前記ェアフローメータが実際に出力 してレ、る 記電気的 な物理量を同逆モデルに同逆モデノレの入力量と して与える こ と によ り 同逆モデルの出力量を現時点にて実際に前記 ンプレ クサに流入 している空気の流量である コンプレ ツサ流入空気流

と して取得す 筒内空気量推定手段は iu記コ ンプレッサ力 ら刖記吸 通路内に 流出する空気の流量である コ ンプレ ツサ流出空気 量を用レ、て コ ンプレッサの下流の同吸気通路内の空気の挙動を物理法則に従つて した空気モデルに前記取得された現時点の ンプレ クサ流入空

¼流量を現時点の同コンプレツサ流出空気流量と して適用 して目 IJ記 筒内空気量を推定する。

これによれば、 実際にコンプレッサに流入している空気の流量で ある コ ンプレ ッ サ流入空 ¼流量に対するエアフ メ タの検出遅 れが補償されるので、 高い精度にて現時点のコンプレ ッサ流入空気 流直を推定する こ とがで る。 更に、 推定された現時点の ンプレ ッサ流入空気流量が現時点にてコ ンプレッサ力 ら流出する空気の流 量である コンプレッサ流出空気流量と して空気モテルに適用 され筒 内空気量が推定される。 こ の結果、 筒内空気量を高い精度にて 定 するこ とができる。

こ の場合、 前記筒内空気量 定手段の空気モテルは 目 U記コ ンプ レッサを通過する空気に同コンプレ ツサによ り 与んられる工ネルギ でめつて同コ ンプレ ツサの回転速度に応じて定まる コ ンプレ ッサ 付与ェネルギーを用いて前記空気の挙動を記述し、

前記筒内空気量推定手段は、

記コ ンプレッサ流出空気流量と、 前記コ ンプレクサの回転速度 と、 の関係である コ ンプレッサ作動状態関係を予め記 ISする ンプ レッサ作動状態関係記憶手段と、

、

m 5し 目し feされたコ ンプレッサ作動状態関係と —ヽ

、 記空気モ了ルに 適用 された現時点のコンプレッサ流出空気流量と 、 に基づいて現時 点の目 υ記 ^ ンプレッサの回転速度を取得する ンプレッサ回転速度 取得手段と 、

刖記取得された現時点のコ ンプレ ッ サの回転速度に基づいて現時 点の目 (j記コ ンプレッサ付与エネルギーを推定する ンプレ Vサ付与 工不ルギ一推定手段と、 を備える と と もに、

目 U記推定された現時点のコ ンプレッサ付与ェ ル ム

ネ ギ を刖記空気 モデルに適用して前記筒内空気量を推定するこ とが好適である

上記空気モデルは、 コ ンプレッサの下流の吸気通路内の 気の挙 動をエネノレギー保存則及ぴ質量保存側等の物理法則に従つて Ϊ己； し たモデルである。 と ころで、 コ ンプレッサを通過して ンプレッサ の下流の吸気通路内に流入する空気には、 同コ ンプレソサからェ不 ルギ一 （コンプレッサ付与エネルギー） が付与さ - れる の ンプ レッサ付与エネルギーは、 上記空気モデルに いて考慮される 。 従 つて 、 コ ンプレッサ付与エネルギーを高い精度にて推定しないと、 上記空気モデルによ り筒内空気量を高い精度にて - する と はで きない。

―方、 コ ンプレッサ流出空気流量と コンプレッサの回転速度と は 非常に相関が強い。 更に、 コンプレッサの回転速度と ンプレッサ 付与ェネルギ一とは非常に相関が強い。 従つて 、 上記構成のよ う に

、 現時点のコ ンプレ ッ サ流出空気流量に基づレ、て現時点の ンプレ ッサの回転速度を取得し、 同取得された現時点の ンプレ Vサの回 転 度に基づいて現時点のコンプレッサ付与ェネルギ一を推定する こ と によ り 、 同コンプレッサ付与エネルギーを高い精度にて推定す る こ とができ る。 そ して、 同推定された現時点のコ ンプレ Vサ付与 ェ不ルギ一に基づいて筒内空気量が推定される これによ り 、 筒内 空気量を髙い精度にて推定するこ とができる。

. また、 本発明によ る内燃機関の空気量推定装置は 、 外部から取り 込んだ空気を気筒内に導入する吸気通路と、 育 U記吸 通路に配 ax れ同吸気通路内の空気を圧縮する コ ンプレ サを有する過給機と、 前記過 機の下流にて前記吸気通路内に配置され同吸気通路内を通 流する 気の量を変更する よ う に開度を調整可能なス V 卜ル弁と

、 を備える内燃機関に適用 され 、 m E気筒内に導入されている 気 の量である筒内空気 を推定する内燃機 の空気量推定装 る m 置であ

、 の空気量推定装置は ェァフ 口 メ ータ と 、 3ンプレ V サ流入空気流量推定手段と、 筒内空気量推定手段と、 を備える。

エアフローメ ータは、 前記コンプレッサの上流の前記吸気通路に 配設される と と もに入力量と しての同吸気通路を通過する空気の流 量を出力量と しての電気的な物理量に変換して出力する。

ンプレッサ流入空気流量推定手段は、 目 U 己ェァフ 一メ ータの 入力量と 出力量と の関係を記述したェア フ ロ一メ一タの順モデノレの 逆モデルであつて同順モデルの出力量を入力量と して与 る こ と に よ り 同順モ τルの入力量を出力量と して出力する逆モテルを備える と と もに 、 m，己エアフ Pーメータが実際に出力 してレ、る刖記電気的 な物理量を同逆モデノレに同逆モ丁ルの入力量と して与える こ と によ 同逆モテルの出力量を現時点にて実際に前記 ンプレ サに流入 している空気の流量である コ ンプレ ッサ流入空気流量と して取得す 筒内空気量推定手段は、 少なく と も前記ス V 卜ル弁の開度と コンプレッサから前記吸気通路內に流出する 気の流量でめる コンプレ ツサ流出空気流量と、 を用いて同コ ンプレ ッ サの下流の 吸気通路内の空気の挙動を物理法則に従って目己述した空気モデルと

、 現時点よ り 先の時点の同スロ ッ トル弁の開度を推定するス口 ッ 卜 ル弁開度推定手段と、 前記取得された現時点の コ ンプレ ツサ流入

¼流量に基づいて現時点よ り先の時点の同コ ンプレッサ流出空 流 量を推定する コ ンプレッサ流出空気流量推定手段と 、 を含み、 同推 定された先の時点のスロ ッ トル弁の開度と、 定された先の時点 のコンプ レッサ流出空気流量と、 を同空気モァ ,■、、ルに適用する こ と に よ り 同先の時点の前記筒内空気量を推定する。

これによれば、 実際のコンプレッサ流入空気 量に対するェァフ 口一メ ータの検出遅れが補償される ので、 高レ、 in度にて現時点の ンプレッサ流入空気流量を推定する こ とがでさ る 更に、 推定され た現時点のコ ンプレッサ流入空気流量に基づいて現時点よ り 先の時 点のコンプレッサ流出空気流量が推定され、 同推定された先の時点 のコ ンプレッサ流出空気流量が空気モデルに適用 され筒内空気量が 推定される。 この結果、 現時点よ り先の時点の筒内空気量を高い精 度にて推定するこ とができる。

この場合、 この空気量推定装置は、

現時点の前記コンプレ ッサの下流の前記吸気通路内の空気の圧力 であるコンプレッサ下流圧力を推定する現在コ ンプレッサ下流圧力 推定手段を備える と と もに、

前記筒内空気量推定手段は、

現時点よ り先の時点の前記コ ンプレッサ下流圧力を推定する将来 コ ンプレッサ下流圧力推定手段を含み、

前記筒内空気量推定手段のコ ンプレッサ流出空気流量推定手段は 前記コ ンプレッサ流出空気流量と、 前記コ ンプレッサ下流圧力 と 、 前記コ ンプレ ッサの回転速度と、 の関係である コ ンプレ ッサ作動 状態関係を予め記憶するコ ンプレッサ作動状態関係記憶手段と、

前記記憶されたコ ンプレッサ作動状態関係と、 現時点のコ ンプレ ッサ流出空気流量と して採用 した前記取得された現時点のコ ンプレ ッサ流入空気流量と、 前記推定された現時点のコ ンプレッサ下流圧 力 と、 に基づいて現時点の前記コンプレ ッサの回転速度を取得する コンプレッサ回転速度取得手段と、

前記記憶されたコ ンプレッサ作動状態関係と、 前記推定された現 時点よ り先の時点のコ ンプレッサ下流圧力 と、 現時点よ り先の時点 のコ ンプレッサの回転速度と して採用 した前記取得された現時点の コ ンプレッサの回転速度と、 に基づいて同先の時点のコンプレッサ 流出空気流量を取得する将来コ ンプレッサ流出空気流量取得手段と 、 を含み、

更に、 前記筒内空気量推定手段は、 前記推定された先の時点のコ ンプレッサ下流圧力 と 、 前記取得された先の時点のコンプレッサ流 出空気流量と、 を用いて同先の時点の筒内空気量を推定する よ う に 構成されてなるこ とが好適である。

コンプレッサ流出空気流量と、 コ ンプレッサの下流の吸気通路内 の空気の圧力である コ ンプレッサ下流圧力と、 コ ンプレッサの回転 速度と、 は非常に相関が強い。 従って、 上記構成のよ う に、 コ ンプ レッサ流出空気流量と 、 コンプレッサ下流圧力 と、 コンプレッサの 回転速度と 、 の関係であるコ ンプ レ ッサ作動状態関係を予め記憶さ せておく こ と によ り 、 同記憶されたコンプレッサ作動状態関係と、 推定された現時点のコンプレッサ下流圧力と、 現時点のコンプレツ サ流出空気流量と、 に基づいて現時点のコンプレ ッ サの回転速度を 取得するこ とができる。

更に、 コ ンプレ ッサの回転速度は、 短い時間内では殆ど変化しな い。 従って、 同取得された現時点のコ ンプレ ツサの回転速度を現時 点よ り先の時点のコンプレクサの回転速度と して扱 う こ と によ り 、 上記記憶されたコ ンプ レ ツサ作動状態関係と、 推定された先の時点 のコ ンプレッサ下流圧力 と 、 先の時点の コ ンプレ ッ サの回転速度 と、 に基づいて同先の時点のコ ンプレ クサ流出空気流量を髙い精度 にて推定する こ とができ る 加えて、 同推定された先の時点の コ ン プレ ッ サ流出空気流量に基づレ、て同先の時点の筒内空気量が推定さ れる。 この結果、 同先の時占の筒内空 量を ¾い精度にて推定する こ とができる。

この場合、 前記筒内空気量推定手段のコ ンプ レッサ流出空 ¾流量 推定手段は、

、·.

前記記憶されたコンプ レ クサ作動状態関係と 、 刖記推定された現 時点のコ ンプレッサ下流圧力と 、 前記取得された現時点のコンプレ ッサ回転速度と、 に基づいて現時点のコンプレッサ流出空気流量を 取得する現在コ ンプレ ッサ流出空気流量取得手段と、

現時点のコンプレッサ流出空気流量と しての前記コンプレッサ流 入空気流量推定手段によ り 取得された現時点のコンプレッサ流入空 気流量と、 前記現在コンプレッサ流出空気流量取得手段によ り 取得 きれた現時点のコ ンプレッサ流出空気流量と、 の比に基づいて、 前 記将来コンプレッサ流出空気流量取得手段によ り 取得された現時点 よ り 先の時点のコンプレッサ流出空気流量を補正する将来コ ンプレ ッサ流出空気流量補正手段と、 を備えるこ とが好適である。

例えば、 記憶される コ ンプレッサ作動状態関係がテーブルによ り 与えられる場合、 テーブルを構成する全データから所望のデータを 検索するために要する時間を短縮する と と もに、 全データの記憶領 域を縮小させるために、 テーブルを構成するデータ数を少なく する こ とが好ま しい。 と ころで、 コ ンプレッサの回転速度の変化する範 囲は極めて広い。 従って、 コンプレ ッサの回転速度を所定の値ずつ 変化させてテーブルを作成する際に、 同所定の値を大き く する こ と によ り テ一ブルのデータ数を減少させる 二 とが考えられる しかしなが ら、 その所定の値を大き < する とヽ テ―ブルを使用 し て取得される コ ンプレツサの回転速度に含まれる誤差が大き く なる 従つて 、 同取得されたコンプレ 、ソサの回転速度と、 テ一プルと

、 に基づいてコ ンプレ ツサ流出 気流量を取得する と 、 取得され たコンプレッサ流出空気流量に今まれる誤差も大さ く なる とい う 問 題がある

と ころで、 誤差を含むコンプレッサの回転速度を用いて上記テー プルによ り 取得した現時点のコンプレ クサ流出 - ¼流量及び現時点 よ り 先の時点のコ ンプレッサ流出 流量には 、 同コンプレッサの 回転速度に含まれる誤差の影響が同様に表れている と考 られる。 換言する と、 現時点から筒内空気量が推定される先の時点までの短 い時間内では、 テープルを使用 して取得される誤差を含むコンプレ ッサ流出空気流量と、 真の コ ンプレ ッサ流出空 流量と 、 の比は、 それほど大き く変化しないと考えられる。

従って、 上記構成のよ う に、 コ ンプレッサ作動状態関係と しての テーブルを使用 して取得されたコンプレッサの回転速度と 同テープ ルと に基づいて取得された現時点のコ ンプレッサ流出空気流量と、 真のコンプレッサ流出空気流量と しての上記推定された現時点のコ ンプレッサ流入空気流量と、 の比に基づいて、 上記取得された先の 時点のコ ンプレッサ流出空気流量を補正すれば、 テーブルのデータ 数を増加させる こ と なく 現時点よ り先の時点のコ ンプレッサ流出空 気流量を高い精度にて推定するこ とができる。

上述したすべての空気量推定装置において、 前記コンプレッサ流 入空気流量推定手段は、

所定の入力量から所定のフィー ドパッ ク量を減じた値を P I D コ ン 卜 口一ラに入力 し、 同 P I D コ ン ト ローラ力 ら出力された量を前 記ェァフローモデルの順モデルに同順モデルの入力量と して入力す る と と あに、 同順モデルの出力量を同所定のフィ ー ドバック量とす るフィ一ドバックループを備え、 同所定の入力量と して前記エアフ 一メ一タが実際に出力 している前記電気的な物理量を与； Lる こ と によ り P I D コ ン ト ローラから出力された量を前記逆モデノレの出 力量と して取得するよ う に構成されてなるこ とが好適である。

ェァフローメータの順モデルの伝達関数を Hとする と、 上記のよ う に 成された逆モデルの伝達関数は、 P I D コ ン ト ローラを適切に lx疋するこ とによ り 、 1/Hに十分に近しレ、 '関数となる。 従つて、 順モ デルが複雑なために 、 数学的に厳密な逆モァルを構築する こ とがで きない場合であつても、 十分に正確な逆モ了ルを容易に構築する こ とがでさ 。

また 、 本発明による内燃機関の空 ¼量推定装置は、 外部から取り 込んだ空気を気筒内に導入する吸気通路と 、 fu記吸気通路に配 れ同吸 通路内の空気を圧縮する ンプ レ Vサを有する過給機と、 前記過 機の下流にて前記吸気通路内に配置され同吸 ¼通路内を通 流する -気の量を変更する よ う に開度を調整可能なス Π ク ル弁と

、 を懨える内燃機関に適用 され、 己 5¾筒内に導入されている空気 の量である筒内空 量を推定する内燃機 の空気量推 < -壮

Λ£装置である o

、 こ の空気量推定装置は、 ス Π ッ hルポシシ ョ ンセンサと、 ス ロ ッ 卜ル弁開度算出手段と、 ェァフ口 ―メータ と、 ェァフ 一メ ータ出力直 pD 'iM手段と、 コンプ レ クサ流入空気流量推定手段と 、 筒 内空気量推定手. pr と . 、 を備える。

ス 口 V ト ルポジシ ョ ンセ ンサは 、 入力量と しての前記ス ク ト ル 弁の開スを出力量と しての第 1 の i気的な物理量に変換して出力す ス

。

ス 口 ク トル弁開度算出手段は、 第 1 の所定時間の経過毎に 記ス ロ ッ 卜ルポジシ 3 ンセンサが実際に出力 している刖記第 1 の電気的 な物理量を取得し 同取得された第 1 の電 的な物理量に基づいて 同取得された第 1 の電気的な物理量が同ス ッ 卜ノレポジシ a ンセン

.、ム

サによ り 出力 された時点の実際の刖記ス 口 ク トル弁の開度を 出す

O 0

ェァフロ ーメ タは、 前記コ ンプレッサの上流の前記吸気通路に 配設される と と もに入力量と しての同吸 通路を通過する空気の流 量を出力量と しての第 2 の電気的な物理量に変換して出力する。

エア フ ロ ーメ ータ出力量記憶手段は、 第 2 の所定時間の経過毎に 前記エア フ ロ ーメータが実際に出力 している前記第 2 の電気的な物 理量を取得し、 前記取得された第 2 の電気的な物理量を記憶する。

ンプ レッサ流入空気流量推定手段は、 前 ΰェァフ π一メ一タの 入力量と 出力量との関係を記述したェア フ ローメ一タの順モデノレの 逆モデノレであつて同 j噴モデノレの出力量を入力量と して与える こ と に よ り 同順モデルの入力量を出力量と して出力する逆モ了ノレを備える と と あに、 現時点にて算出されている最新の前記実際のス ロ ッ 卜ル 弁の開 ュ、、 ^ '- 度を算出する基と なった前記第 1 の電気的な物理重 m記ス 口 、、、

ッ 卜ルポンショ ンセンサによ り 出力された時点の近傍の時点にね いて前記ェァフ口 メータ出力量記憶手段によ り記憶された目リ記第

2 の電気的な物理量を同逆モデルに同逆モデルの入力量と して与 る こ と によ り 同逆モァルの出力量を現時点にて実際に前記コ ンプレ サに流入している空気の流量である コ ンプレッサ流入空気流量と して取得する

筒内空気量推定手段は、 少なく と も前記ス ロ ッ トル弁の開度と 、 刖記コンプレッサから前記吸気通路内に流出する空気の流量である ンプレッサ流出空 流量と、 を用いて同コ ンプレッサの下流の 吸気通路内の空気の挙動を物理法則に従って記述した空気モデルに

、 現時点の ス口 V ル弁の開度と しての前記現時点にて算出され ている最新の実際のスロ ッ トル弁の開度と 、 現時点の同コ ンプレ サ流出空気流量と して採用 した前記取得された現時点のコンプレ y サ流入空気流量と . 、 を適用して前記筒内空気量を推定する

□、

ス口 ッ 卜ルホンシ 3 ンセ ンサの出力量と し'ての第 1 の電気的な物 理量が出力されてから同第 1 の電気的な物理量に基づいて実際のス ッ 卜ル弁の開度が算出されるまでに必要と されるス ロ ッ 卜 ル弁開 度算出時間は 、 種々 の計算に基づく 補正等が行われるため、 ェァフ 一メ一タの出力量と しての第 2 の電気的な物理量が出力されてか ら同第 2 の電気的な物理量に基づいて実際のコ ンプレ ツサ流入空気 流量が取得されるまでに必要と される コンプレッサ流入空気流量推 定時間よ り長い。

このため 、 実際のス ロ ッ ト ル弁の開度が算出された時 と、 実際 のコンプレ クサ流入空気流量が取得された時点と、 が略同一の時点 であつても 、 同実際のス ロ ッ トル弁の開度を算出する基と なつたス 口 ッ 卜ルポジショ ンセンサの出力量 （第 1 の電気的な物理量） が出 力された時点は、 同実際のコンプレッサ流入空気流量を取得する基 と なつたェァフ口一メータの出力量 （第 2 の電気的な物理量） が出 力された時点よ り 、 上記スロ ッ トル弁開度算出時間と上記コ ンプレ ッサ流入空気流量推定時間との差だけ前の時点となる。

従つて、 現時点にて取得されている最新のエアフローメ一タの出 力量に基づいて実際のコンプレッサ流入空気流量を取得する と と あ に 、 同取得された実際のコンプレッサ流入空気流量と、 現時点にて 算出されている最新の実際のス ロ ッ トル弁の開度と、 を空 に適用する と、 相互に異なる時点にて出力された電気的な物 それぞれ基づく スロ ッ トル弁の開度及びコンプレ サ流入空 を同空気モデルに適用する こ と になるので 、 高い 度にて筒 量を推定するこ とができない。

これに対し、 上記構成によれば、 所定時間の経過毎にェァ メータの出力量が記憶される と と もに、 現時点にて算出され 最新の実際のス ロ ッ トル弁の開度を算出する基と なつたス

ポジショ ンセンサの出力量が出力された時点の近傍の時点に 記憶されたエアフ ローメ ータ の出力量に基づいて現時点の実 ンプレッサ流入空気流量が取得される。

更に、 同現時点にて算出されている最新の実際のス 卜 開度と、 同取得された現時点のコ ンプレツサ流入空気流量と

モデルに適用 される。 これによ り 、 相互に近しい時点にて れた電気的な物理量にそれぞれ基づく ス ロ ッ 卜ル弁の開度及 プレッサ流入空気流量を空気モデルに適用する こ とができ る 高い精度にて筒内空気量を推定するこ とができ る。 図 面 の 簡 単 な 説 明

図 1 は、 本発明の実施形態に係る空気量推定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 は、 図 1 に示したエアフローメータの概略斜視図である。 図 3 は、 図 2 に示したエアフローメータの熱線計量部の拡大斜視 図である。

図 4 は、 ス ロ ッ トル弁開度を制御する と と もに筒内空気量を推定 するためのロジック及び各種モデルの機能ブロ ック図である。

図 5 は、 図 4 に示した A F M逆モデルの詳細な機能ブロ ック図で ある。

図 6 は、 図 4 に示した第 1 空気モデルの詳細な機能プロ ック図で ある。

図 7 は、 図 1 に示した C P Uが参照する コ ンプレッサ流出空気流 量とィ ンタークーラ部内圧力を吸気圧力で除した値と コンプレッサ 回転速度との関係を規定したテーブルを示した図である。

図 8 は、 図 1 に示した C P Uが参照する コ ンプレッサ流出空気流 量と コンプレッサ回転速度と コ ンプレッサ効率と の関係を規定した テーブルを示した図である。

図 9 は、 図 1 に示した C P Uが参照するアクセルペダル操作量と 目標ス ロ ッ トル弁開度と の関係を規定したテーブルを示した図であ る。

図 1 0 は、 暫定目標ス ロ ッ トル弁開度、 目標ス ロ ッ トル弁開度及 び予測スロ ッ トル弁開度の変化を示したタイムチヤ トである。

図 1 1 は 予測スロ ッ トル弁開度を算出する際に用いる関数を示 したグラフであ 。

図 1 2 は 図 4 に示した第 2空気モデルの詳細な機能ブ口 クク図 である

図 1 3 は 図 1 に示した C P Uが実行する ス ロ V トル弁開度を推 定するためのプロ グラムを示したフローチヤ トである。

図 1 4 は 図 1 に示した C P Uが実行する第 1 - モァルにぶ り コ ンプレ サ回転速度を推定するためのプロ ダラムを示したフ チヤ hであ 。

図 1 5 は 図 1 に示した C P Uが実行する実際のス 口 ッ 卜ル弁 度に基づいてス ロ ッ トル通過空気流量を推定するためのプ口 グラム を示したフ チヤ トである。

図 1 6 は 図 1 に示した C P Uが実行する実際の コ ンプレ クサ流 入空気流量を推定するためのプロ グラムを示したフ π チャ で ある

図 1 7 は 図 1 に示した C P Uが実行する コンプレッサ回転速度 及び ンプレッサ付与エネルギーを推定するためのプ口 グラムを示 したフ 口 チヤー トである。

図 1 8 は 図 1 に示した C P Uが実行する第 2空 ¼モテ /レによ り 筒内空 ¼ を推定するためのプロ グラムを示したフ π チャ 卜で めな

図 1 9 は 図 1 に示した C P Uが実行する推定されたス口 V 卜ル 弁開度に基づいてス ロ ッ ト ル通過空気流量を推定するためのプ グ ラムを示したフローチヤ トである。

図 2 0 は ス ロ ッ トル弁開度推定可能時点、 所定の時間間隔厶 to BU回推定時点 t l及び今回推定時点 t2の関係を示した模式図でめる 図 2 1 は 図 1 に示した C P Uが実行する コンプレッサ流出空気 流量及びコ ンプレッサ付与エネルギーを推定するためのプロ グラム を示したフローチヤ一トである 発明を実施するための最良の形態

以下、 本発明による内燃機関の空気量推定装置の実施形態につい て図面を参照しなが ら説明する。 図 1 は、 本発明の実施形態に係る 前記空気量推定装置を火花点火式多気筒 （ 4気筒） 内燃機関に適用 したシステムの概略構成を示している。 なお、 図 1 は、 特定気筒の 断面のみを示しているが、 他の気筒も同様な構成を備えている。

この内燃機関 1 0 は、 シ リ ンダブロ ッ ク 、 シ リ ンダプロ ッ ク ロ ワ 一ケース及びオイルパン等を含むシリ ンダブ口 ック部 2 0 と、 シリ ンダブ口 ック部 2 0 の上に固定されるシリ ンダへッ ド部 3 0 と、 シ リ ンダブロ ック部 2 0 に燃料と空気とからなる混合気を供給するた めの吸気系統 4 0 と、 シリ ンダプロ ッ ク部 2 0 からの排ガスを外部 に放出するための排気系統 5 0 と、 を含んでいる。

シリ ンダブ口 V ク部 2 0 は、 シ V ンダ 2 1 、 ピス ト ン 2 2 、 コ ン 口 ッ ド、 2 3 及びク ラ ンク軸 2 4 を含んでいる。 ピス ト ン 2 2 はシ リ ンダ 2 1 内を往復動し 、 ピス ト ン 2 2 の往復動が ン口 V ド 2 3 を 介してク ランク軸 2 4 に伝達され 、 これによ り |PJク ランク軸 2. 4 が 回転する よ う になつている。 シ ンダ 2 1 、 ピス 卜 ン 2 2 のへッ ド 及びシ V ンダへク ド、部 3 0 は、 燃焼 ( ¼筒) 2 5 を形成している シリ ンタ、へ、V ド、部 3 0 は、 燃焼室 2 5 に連通した吸気ポー ト 3 1

、 吸気ポー ト 3 1 を開閉する吸気弁 3 2 、 吸気弁 3 2 を駆動するィ ンテーク力ムシャ フ を含むと と もに イ ンテ一ク 力ムシャ フ ト の 位相角を連続的に変更する可変吸気タィ ミ ング装置 3 3 、 可変吸気 タイ ミ ング装置 3 3 のァクチュ ェ タ 3 3 a 、 燃焼室 2 5 に連通し た排気ポー ト 3 4 、 排気ポー ト 3 4 を開閉する排気弁 3 5 、 排気弁

3 5 を駆動するェキゾ一ス ト力ムシャ フ 卜 3 6 、 点火プラ グ 3 7 、 点火プラグ 3 7 に与える高電圧を発生するイ ダ二ッショ ン コイ ルを 含むィ グナイ タ 3 8及ぴ燃料を吸気ポ一卜 3 1 内に噴射するイ ンジ ヱクタ 3 9 を備えている。

吸気系統 4 0 は、 吸気ポー ト 3 1 に連通したイ ンテークマ二ホー ル ド 4 1 、 イ ンテークマ二ホール ド 4 1 に連通したサージタ ンク 4 2、 サージタ ンク 4 2 に一端が接続され吸気ポー ト 3 1 とイ ンテー クマ二ホール ド 4 1 とサージタ ンク 4 2 と と もに吸気通路を形成す る吸気ダク ト 4 3 、 吸気ダク ト 4 3 の他端部から下流 （サージタ ン ク 4 2 ) に向けて順に吸気ダク ト 4 3 に配設されたエアフ ィ ルタ 4

4 、 過給機 9 1 のコンプレッサ 9 1 a 、 イ ンタークーラ 4 5 、 スロ ッ トル弁 4 6及びス ロ ッ トル弁ァクチユエータ 4 6 a を備えている

。 なお、 コンプレッサ 9 l a の出口 （下流） 力、らス ロ ッ トル弁 4 6 までの吸気通路は、 イ ンタークーラ 4 5 と と もに、 スロ ッ トル弁上 流部と してのイ ンタークーラ部を構成している。 更に、 ス ロ ッ トル 弁 4 6 から吸気弁 3 2 までの吸気通路は、 スロ ッ トル弁下流部と し ての吸気管部を構成している。

イ ンタ ークーラ _{4 5} は空冷式であって、 吸気通路を通流する空気 を内燃機関 1 0の外部の空気によ り冷却するよ う になっている。

ス ロ ッ トル弁 4 6 は吸気ダク ト 4 3 に回転可能に支持され、 ス ロ ッ トル弁ァクチユエータ 4 6 a によ り駆動される こ と によ り 開度が 調整でき る よ う になっている。 これによ り 、 ス ロ ッ トル弁 4 6 は、 吸気ダク ト 4 3 の通路断面積を可変とする よ う になつている。 ス ロ ッ ト ル弁 4 6 の開度 （ス ロ ッ トル弁開度） は、 通路断面積を最小と する状態におけるスロ ッ ト ル弁 4 6 の位置から回転した角度によ り 定義される。

D C モータ力 らなるス ロ ッ トル弁ァクチユエータ 4 6 a は、 後述 する電気制御装置 7 0 が後述する電子制御ス ロ ッ トル弁ロ ジ ッ ク の 機能を達成する こ と によ り送出される駆動信号に応じて、 実際のス ロ ッ トル弁開度 0 taが目標ス ロ ッ トル弁開度 Θ ttとなるよ う にス ロ ッ トル弁 4 6 を駆動するよ う になつている。

排気系統 5 0 は、 排気ポー ト 3 4 に連通し同排気ポー ト 3 4 と と もに排気通路を形成するェキゾース トマ二ホール ドを含む排気管 5 1 、 排気管 5 1 内に配設された過給機 9 1 のタ ー ビン 9 1 b及びタ 一ビン 9 1 b の下流の排気管 5 1 に配設された三元触媒装置 5 2 を 備えている。

こ の よ う な配置によ り 、 過給機 9 1 のター ビン 9 1 b は排ガス の エネルギーによ り 回転する。 更に、 ター ビン 9 1 b は、 シャ フ ト を 介して吸気系統 4 0 のコンプレッサ 9 1 a と連結されている。 これ によ り 、 吸気系統 4 0 のコンプレッサ 9 1 a がタービン 9 1 b と一 体と なって回転して吸気通路内の空気を圧縮する。 即ち、 過給機 9 1 は、 排ガスのエネルギーを利用 して内燃機関 1 0 に空気を過給す るよ う になっている。 一方、 このシステムは、 熱線式のエアフ ーメ ータ 6 1 吸気温 センサ 6 2 、 吸気圧センサ 6 3 、 ス ロ ッ 卜ルポジシ ンセンサ 6 4

、 カムポジシ ョ ンセンサ 6 5 、 ク ラ ンク ポジシヨ ンセンサ 6 6 、 運 転状態量取得手段と してのアクセル開度センサ 6 7及ぴ電気制御装 置 7 0 を備えている ₍

エアフローメ ータ 6 1 は、 概略斜視図である図 2 に示したよ う に

、 吸気ダク ト 4 3 内を通流する空気の一部をバィパス させるパィパ ス通路と、 同パイパス通路に配設された熱線計量部 6 1 a と 、 同熱 線計量部 6 1 a に連結された信号処理部 6 1 b と、 からなつてレヽる 熱線計量部 6 1 a は 、 その拡大斜視図である図 3 に示したよ う に

、 白金熱線からなる吸気温計測用抵抗 （ボビン部） 6 1 a 1 と、 同 吸気温計測用抵抗 6 1 a 1 を前記信号処理部 6 1 b に連結して保持 するサポー ト部 6 1 a 2 と、 加熱用抵抗 (ヒータ） 6 1 a 3 と、 同 加熱用抵抗 6 1 a 3 を前記信号処理部 6 1 b ϊ 3¾ Ψα して保持するサ ポー ト部 6 1 a 4 と . を備えている。

信号処理部 6 1 b は 、 吸気温計測用抵抗 6 1 a 1 と加熱用抵抗 6 l a 3 と を含むプリ ッジ回路を備え、 このブリ ッジ回路によ り 吸気 温計測用抵抗 6 1 a 1 と加熱用抵抗 6 1 a 3 との温度差を常に一定 に維持する よ う に同加熱用抵抗 6 1 a 3 に供給する電力を調整する と と もに、 この供給する電力を電圧 Vafmに変換して出力する よ う に なっている。

このよ う な構成によ り 、 エアフ ローメ ータ 6 1 は、 入力量と して の吸気通路 （吸気ダク ト 4 3 ) 内を通過する空気の流量を出力量と しての電気的な物理量である上記電圧 Vafmに変換して出力する よ う になっている。

吸気温センサ 6 2 は、 エア フ ロ ーメ ータ 6 1 内に備えられていて 、 吸入空気の温度 （吸気温度） 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。 吸気圧センサ 6 3 は、 吸入空気の圧力 (吸気圧力） を検出し、 吸気圧力 Paを表す信号を出力する よ う に つている。

ス ロ ッ トルポジショ ンセンサ 6 4 は、 入力量と してのス ロ ッ トル 弁 4 6 の開度 （ス ロ ッ トル弁開度） をス ロ ッ トル弁開度に応じた電 気的な物理量である出力量と しての電圧 Vtaに変換して出力する よ う になっている。 カムポジショ ンセンサ 6 5 は、 イ ンテークカムシャフ トが 9 0 ° 回転する毎に （即ち、 ク ラ ンク軸 2 4が 1 8 0 ° 回転する毎に） 一 つのパルスを有する信号 （ G 2信号） を発生する よ う になっている ク ランクポジショ ンセンサ 6 6 は、 ク ラ ンク軸 2 4 力 S 1 0 ° 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 2 4 が 3 6 0 ° 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 になつて いる。 こ の信号は、 エンジン回転速度 NEを表す。 ア ク セル開度セ ン サ 6 7 は、 運転者によって操作されるア ク セルペダル 6 8 の操作量 を検出 し、 同アクセルペダルの操作量 （アクセルペダル操作量.） Accpを表す信号を出力するよ う になっている。

電気制御装置 7 0 は、 互いにバス で接続された C P U 7 1、 C P U 7 1 が実行するプロ グラム、 テーブル (ルック ア ップテーブル、 マップ）、 定数等を予め記憶した R OM 7 2、 C P U 7 1 が必要に応 じてデータを一時的に記憶する R A M 7 3 、 電源が投入された状態 でデータを記憶する と と もに同記憶したデータを電源が遮断されて いる間も保持するバックアップ R AM 7 4及び A D コ ンバータを含 むイ ンタ ーフ ェース 7 5等力、らなるマイ ク 口 コ ン ピュータである。 ィ ンターフ ェース 7 5 は、 前記セ ンサ 6 ：!〜 6 7 と接続され、 C P U 7 1 にセンサ 6 1〜 6 7 力 らの信号を供給する と と もに、 同 C P U 7 1 の指示に応じて可変吸気タイ ミ ング装置 3 3 のァクチユエ一 タ 3 3 a 、 ィ グナイ タ 3 8 、 イ ンジヱク タ 3 9及びス ロ ッ トル弁ァ クチユエータ 4 6 a に駆動信号 （指示信号） を送出する よ う になつ ている。

次に、 上記のよ う に構成された内燃機関の空気量推定装置がどの よ う に筒内空気量を推定するかについて説明する。

こ の空気量推定装置が適用 される内燃機関 1 0 においては、 イ ン ジェク タ 3 9 は吸気弁 3 2 の上流に配置されているので、 吸気弁 3 2 が閉弁する こ と によ り 吸気行程が終了する時点 （吸気弁閉弁時） までに燃料が噴射されなければならない。 従って、 擦！ ¾さ れる混合気の空燃比を 目標とする空燃比と一致させる噴射燃料量を 決定するためには、 こ の空気量推定装置は、 燃料噴射前の所定の時 点にて吸気弁閉弁時における筒内空気量 KLfw dを推定する必要があ る。

そこで、 この空気量推定装置は、 エネルギー保存則、 運動量保存 則及び質量保存則などの物理法則に基づいて構築された物理モデル を用いて現時点よ り先の時点のイ ンタークーラ部内の空気の圧力 Pic 及ぴ温度 Ticと、 吸気管部内の空気の圧力 Pm及び温度 Tmと、 を推定 し、 同推定した先の時点のイ ンタークーラ部内の空気の圧力 Pic及び 温度 Ticと、 吸気管部内の空気の圧力 Pm及び温度 Tmと、 に基づいて 、 同先の時点の筒内空気量 KLfwdを推定する。

この空気量推定装置は、 同先の時点のィ ンタークーラ部内の空気 の圧力 Pic及ぴ温度 Ticを推定するための物理モデルと して、 同先の 時点にてコ ンプレッサ 9 1 a から流出する空気の流量である コ ンプ レッサ流出空気流量 mcmを用いる物理モデルを採用する。 従って、 こ の空気量推定装置は、 同先の時点のコ ンプレッサ流出空気流量 mcmを推定する必要がある。

このため、 この空気量推定装置は、 コ ンプレッサ 9 l a の上流の 吸気通路に配設されたエアフローメ ータ 6 1 の出力量 Vafmに基づい て現時点にてコンプレッサ 9 1 a に流入する空気の流量である コン プレッサ流入空気流量 mcmiを推定し、 同推定されたコ ンプレッサ流 入空気流量 mcmiに基づいて現時点のコンプレッサ 9 1 a の回転速度 (コ ンプレッサ回転速度） Ncmを推定する。 更に、 この空気量推定 装置は、 現時点のコ ンプレッサ回転速度 Ncmに基づいて、 同先の時 点のコ ンプレッサ流出空気流量 mcmを推定する。

と ころで、 エアフローメータ 6 1 の出力量 Vafmは、 実際のコンプ レッサ流入空気流量 mcmiに対して時間的に遅れて変化する。 そこで 、 この空気量推定装置は、 エアフローメータ 6 1 の出力量 Vafmを、 エアフローメ ータ 6 1 の逆モデルに入力する こ と によ り 、 上記検出 遅れが補償された実際のコ ンプレツサ流入空気流量 mcmiを推定する 。 エアフローメ ータ 6 1 の逆モデノレは、 エアフローメータ 6 1 の入 力量と 出力量と の関係を記述したエアフローメ ータ 6 1 の順モデル の出力量を入力量と して与える こ と によ り 同順モデルの入力量を出 力量と して出力するモデルである。

このよ う にして、 この空気量推定装置は、 現時点よ り 先の時点の 筒内空気量 KLfwdを推定する。

具体的には、 この空気量推定装置は、 機能ブロ ック図である図 4 に示したよ う に、 エアフローメータ 6 1 の逆モデル （A F M逆モデ ル） M 1 、 ス ロ ッ トル弁開度算出手段 M 2及び電子制御ス ロ ッ トル 弁モデル M 3 を備える と と もに、 上記物理モデルと して、 第 1 空気 モデル M l 0及び第 2空気モデル M 2 0 を備えている。 また、 この 空気量推定装置は、 電子制御ス ロ ッ トル弁ロ ジック A 1 を備えてい る。

この空気量推定装置は、 A F M逆モデル M l.によ り 、 エアフロー メータ 6 1 の出力量 Vafmに基づいて上記検出遅れが補償された実際 のコンプレッサ流入空気流量 _mcmiを推定する。 更に、 この空気量推 定装置は、 ス ロ ッ トル弁開度算出手段 M 2 によ り 、 ス ロ ッ トルポジ シヨ ンセンサ 6 4 の出力量 Vtaに基づいて実際のス ロ ッ トル弁開度 6 taを算出する。 そ して、 この空気量推定装置は、 同検出遅れが補償 された実際のコンプレッサ流入空気流量 mcmiと、 同算出された実際 のス ロ ッ トル弁開度 0 taと、 を第 1 空気モデル M l 0 に適用する こ とによ り 、 現時点のコンプレッサ回転速度 Ncmを推定する。

一方、 この空気量推定装置は、 電子制御ス ロ ッ トル弁ロジック A 1 によ り ス ロ ッ トル弁 4 6 の開度を制御する と と もに、 電子制御ス 口 ッ トル弁モデル M 3 によ り現時点よ り 先の時点のスロ ッ トル弁開 度 0 teを推定する。

と ころで、 コ ンプレッサ回転速度 Ncmは短い時間内ではそれほど 大き く 変化しない。 そこで、 この空気量推定装置は、 上記推定され た先の時点のス ロ ッ トル弁開度 Θ teと、 現時点よ り 先の時点のコン プレッサ回転速度 Ncmと して採用 した上記推定された現時点のコ ン プレッサ回転速度 Ncmと、 を第 2空気モデル M 2 0 に適用する こ と によ り 、 同先の時点の筒内空気量 KLfwdを推定する。

以下、 個別具体的に、 各モデル及ぴロジック について説明する。 なお、 以下、 変数名の末尾に付された数字が 「 1 」 である変数は、 主と して第 1 空気モデル M l 0 において使用 される現時点の物理量 を表す変数であるこ と を意味し、 一方、 「 2」 である変数は、 主と し て第 2空気モデル M 2 0 において使用 される現時点よ り 先の時点の 物理量を表す変数であるこ とを意味している。

く A F M逆モデル M l 〉

A F M逆モデル M l は、 エアフローメータ 6 1 の出力量 Vaf mに基 づいて現時点にて実際にコンプレッサ 9 1 a に流入する空気の流量 (コンプレッサ流入空気流量） mcmiを推定するモデルである。 A F M逆モデル M 1 は、 図 5 に示したよ う に、 ローノ、。スフィルタ M 1 a 、 P I Dコン ト ローラ M l b及ぴエアフローメ ータ 6 1 の順モデル ( A F M順モデル） M l c を備える。 ローパスフィルタ M 1 a は、 所定の時間間隔毎に入力量が与えら れる と、 同与えられた入力量のデータ列が形成する波形の高周波数 成分の振幅を減衰させる （雑音成分を除去する） 処理を行う。 そし て、 ローパスフィルタ M l a は、 入力量から雑音成分を除去した量 を出力量と して出力する。

P I D コン ト ローラ M l b は、 比例要素、 微分要素及び積分要素 を備えていて、 A F M逆モデル M l が高い精度にてコンプレッサ流 入空気流量 mcmiを算出する こ とができるよ う に各要素のゲイ ンを設 定する。

A F M順モデル M l c は、 上述した検出遅れを模擬する よ う にェ アフロ一メ ータ 6 1 の入力量と しての実際のコンプレッサ流入空気 流量 mcmiと出力量 Vafmとの関係を記述したモデルである。 即ち、 A F M順モデル M 1 c によれば、 実際のコ ンプレ ッサ流入空気流量 mcmiに基づいてエアフローメータ 6 1の出力量 Vafmを推定するこ と ができ る。 A F M順モデル M 1 c の詳細はよ く 知られていて、 例え ば、 特開 2 0 0 0 - 3 2 0 3 9 1 号公報に記載されている。 従って 、 本明細書においては同 A F M順モデル M 1 c の詳細な説明を省略 し、 概要についてのみ述べる。

A F M順モデル M l c は、 実際のコンプレッサ流入空気流量 mcmi が入力される と、 コンプレッサ流入空気流量 mcmiと、 コンプレッサ 流入空気流量 mcmiが変化しない状態 （定常状態） における吸気温計 測用抵抗 6 1 a 1 の放熱量 （定常放熱量、 完全放熱量） Wと、 の関 係を規定するテーブル及ぴ入力された実際のコンプレッサ流入空気 流量 mcmiに基づいて定常放熱量 Wを取得する。 A F M順モデル M 1 c は、 同取得された定常放熱量 Wと 、 コ ンプレ ッサ流入空気流量 mcmiが変化する状態 （過渡状態） における吸気温計測用抵抗 6 1 a 1 の放熱量 （過渡放熱量、 応答放熱量） ω と、 の関係を表す下記（1) 式に従って、 同取得された定常放熱量 Wを時間的に遅れる よ う に処 理 （一次遅れ処理） し、 検出遅れを含んだ過渡放熱量 ω を算出する 。 こ こで、 て は、 コンプレッサ流入空気流量 mcmiに基づいて算出さ れる時定数である。 τ = ^- (W - ω) …(

dt て

A F M順モデル M l c は、 過渡放熱量 ω と、 エアフローメ ータ 6 1 の出力量 Vafmと、 の関係を規定するテープル及ぴ上記算出された 過渡放熱量 ω に基づいてエアフローメータ 6 1 の出力量 Vafmを推定 する。 このよ う に して、 A F M順モデル M l c は、 現時点の実際の コンプレツサ流入空気流量 mcmiに基づいてエアフローメータ 6 1 の 出力量 Vafmを推定するよ う になつている。

このよ う に構成された A F M逆モデル M l は、 所定の演算周期の 経過毎にエアフローメータ 6 1 の出力量 Vafmを入力量 χθと してロー パスフィルタ M l a に与える。 A F M逆モデル M l は、 ローパスフ ィルタ M l a から同入力量 χθの雑音成分を減衰させた出力量 Xを取得 する。 A F M逆モデル M l は、 同出力量 Xから A F M順モデル M l c からの出力量 zzを減じて得られる量 yを入力量 yと して P I D コン ト ローラ M l b に与える。 A F M逆モデル M l は、 P I D コン ト ロー ラ M l b から出力量 zを取得する。 A F M逆モデル M l は、 同出力量 zを入力量 zと して A F M順モデル M l c に与える と と もに、 同出力 量 zを現時点の実際のコンプレッサ流入空気流量 mcmiと して出力す る。

以下、 A F M逆モデル M l にェアフロ一メ ータ 6 1 の出力量 Vafm を入力する と、 同 A F M逆モデル M l の出力量が現時点の実際のコ ンプレッサ流入空気流量 mcmiとなる根拠を説明する。

P I Dコ ン ト ローラ M l bへの入力量 yと、 同 P I Dコ ン ト ローラ M l bからの出力量 zと、 の関係は、 下記（2)式のよ う に表される。 こ こで、 Gは P I Dコ ン ト ローラ M l b に対応する伝達関数である。 z=G · y 〜（2)

上記 P I Dコ ン ト ローラ M l bへの入力量 yは、 ローパスフィノレタ M l a からの出力量 Xから A F M順モデル M l c からの出力量 zzを減 じた量であるから、 下記（3)式のよ う に表される。

y= X— zz ··· (3)

A F M順モデル M 1 cへの入力量 zと、 同 A F M順モデル M 1 。 か らの出力量 zzと、 の関係は、 下記（4)式のよ う に表される。 こ こで、 Hは A F M順モデル M 1 c に対応する伝達関数である。

zz= H · z … (4)

上記（2)式に上記（3)式を代入し、 yを消去する と、 下記（5)式が得ら れる。

z= (x- zz) . G … (5)

更に、 上記（5)式に上記（4)式を代入し、 zzを消去する と と もに、 z/xについて整理する と、 下記（6)式が得られる。

z/x= G/(l+ G · H) … (6)

加えて、 上記（6)式の右辺に H及び 1/Hを乗じる と と もに、 伝達関数 Gの各要素のゲイ ンを I G ' H | が 1 よ り 十分に大き く なる よ う に設 定する と、 G · Hバ 1+ G · H) 1と近似できるので、 下記（7)式が得ら れる。 z G G-H 1 . 1

X 1+G-H 1+G-H H ^τ H 上記（7)式によれば、 A F Μ逆モデル Μ 1 に対応する実質的な伝達 関数は、 A F M順モデル M 1 c に対応する伝達関数の逆関数 1/Hとな つている。 即ち、 A F M逆モデル M 1 は、 A F M順モデル M 1 c の 出力量を入力量と して与える こ と によ り 同 A F M順モデル M l c の 入力量を出力量と して出力する逆モデルを構成している と言える。 これによ り 、 A F M逆モデル M l は、 エアフローメ ータ 6 1 の出力 量 Vafmを入力する と 、 現時点の実際のコ ンプレ ッサ流入空気流量 mcmiを出力する。

このよ う に、 入力量 Xからフ ィー ドパック量 zzを減じた値 yを P I D コ ン ト ローラ M l b に入力 し、 同 P I D コ ン ト ローラ M l b 力 ら 出力された量 zを A F M順モデル M l c に入力する と と もに、 同 A F M順モデル M l c の出力量 zzを上記ブ イ一ドバック量とするフ ィ ー ドパックループを含み、 同 P I D コ ン ト ローラ M l b 力 ら出力され た量 zを A F M逆モデル M 1 の出力量 mcmiと して出力する よ う に同 A F M逆モデル M l を構成する こ と によ り 、 数学的に逆関数を求め るこ となく 十分に正確な逆モデルを容易に構築するこ とができる。 <ス口 ッ トル弁開度算出手段 M 2 >

ス ロ ッ トル弁開度算出手段 M 2 は、 ス ロ ッ トルポジショ ンセンサ 6 4 の出力量 Vtaに基づいて現時点の実際のス ロ ッ トル弁 4 6 の開度 (ス ロ ッ トル弁開度） Θ taを算出する手段である。 ス ロ ッ トル弁開 度算出手段 M 2 の詳細はよ く 知られていて、 例えば、 特開平 9 一 1 2 6 0 3 6号公報に記載されている。 従って、 本明細書においては 同ス ロ ッ トル弁開度算出手段 M 2 の詳細な説明を省略し、 概要につ いてのみ述べる。

ス ロ ッ トル弁開度算出手段 M 2 は、 ス ロ ッ トル弁開度が変化しな い定常運転状態において、 エンジン回転速度 NE及びスロ ッ トル弁開 度 0 taと、 筒内空気量 KLと、 の関係を規定するテーブル MAPKLと、 エンジン回転速度 NEと、 ス ロ ッ トルポジショ ンセンサ 6 4 の出力量 Vta及び補正値 Δ Θ に基づいて求められたス ロ ッ トル弁開度 0 taOと 、 から基準となる筒内空気量である基準筒内空気量 KLstdを求める。 更に、 ス ロ ッ トル弁開度算出手段 M 2 は、 エアフローメータ 6 1 の 出力量 Vafmに基づいて実際の筒内空気量である実筒内空気量 KLaを 求める。

加えて、 ス ロ ッ トル弁開度算出手段 M 2 は、 同求められた基準筒 内空気量 KLstdと、 同求められた実筒内空気量 KLaと、 を比較して、 両者の差が十分に小さ く なる よ う に、 補正値 Δ 0 を変更する。 更に 、 ス ロ ッ トル弁開度算出手段 M 2 は、 ス ロ ッ トルポジショ ンセンサ 6 4 の出力量 Vta及び同変更された補正値 Δ Θ に基づいて実際のス ロ ッ トル弁開度 0 taを算出する。

<第 1 空気モデル M 1 0 >

第 1 空気モデル M l 0 は、 上記 A F M逆モデル M l によ り推定さ れた現時点の実際のコンプレッサ流入空気流量 mcmiと、 上記ス ロ ッ トル弁開度算出手段 M 2 によ り 算出された実際のス ロ ッ トル弁開度 0 taと、 に基づいて現時点のコンプレッサ回転速度 Ncmを推定する モデルである。 第 1 空気モデル M 1 0 は、 図 6 に示したよ う に、 過 給機 9 1 を備える内燃機関 1 0 においてコンプレッサ 9 1 a の下流 の吸気通路内の空気の挙動をモデル化した空気モデルを構成する ス ロ ッ トルモデル M i l 、 吸気弁モデル M l 2 、 第 1 コンプレッサモ デル M l 3 、 イ ンタークーラモデル M l 4及び吸気管モデル M l 5 を備えている。

後述する よ う に、 第 1 空気モデル M l 0 が備える上記モデル M l 1 〜M 1 5 を表す上記物理法則に基づいて導き出された数式 （以下、 「一般化された数式」 と も言う。） の一部は、 イ ンタークーラ部内の 空気の圧力 Pic及ぴ温度 Tic並びに吸気管部内の空気の圧力 Pm及ぴ温 度 Tmに関する時間微分項を含む。 第 1 空気モデル M l 0 は、 マイ ク 口 コ ンピュータによる計算が可能と なる よ う に上記時間微分項を含 む数式を離散化し、 同離散化された数式と、 今回の演算時点におけ る物理量と して推定された物理量と、 に基づいて、 同時点よ り所定 の演算周期後の次回の演算時点における物理量を推定する。

そして、 第 1 空気モデル M l 0 は、 このよ う な推定を繰り返すこ と によ り 、 演算周期の経過毎に次回の演算時点 （現時点よ り演算周 期後の時点） の物理量を推定する。 即ち、 第 1 空気モデル M l 0 は 、 反復して物理量の推定を行う こ と によ り 、 上記演算周期毎の物理 量を順次推定する ものである。 なお、 以下の説明において、 （k— 1) が付された各物理量を表す変数は、 k一 1回目 の推定時 （前回の演算 時点） にて推定されたそれぞれの物理量を表す変数である。 また、 (k)が付された各物理量を表す変数は、 k回目 の推定時 （今回の演算 時点） にて推定されたそれぞれの物理量を表す変数である。

以下、 図 6 に示した各モデルについて、 具体的に説明する。 なお 、 以下に述べるス ロ ッ トルモデル M l 1 、 吸気弁モデル M l 2及ぴ 吸気管モデル M l 5 を表す式の導出は周知であるため （特開 2 0 0 1 — 4 1 0 9 5 号公報及び特開 2 0 0 3 - 1 8 4 6 1 3号公報を参 照。）、 本明細書においては詳細な説明を省略する。

(ス ロ ッ ト ノレモデノレ M 1 1 )

ス ロ ッ トルモデル M 1 1 は、 本モデルを表す一般化された数式で あ り 、 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 式等の物理法則に基づいて得られた下記（8)式及び下記（9)式に基づい て、 ス ロ ッ トル弁 4 6 の周囲を通過する空気の流量 （ス ロ ッ トル通 過空気流量） mtを推定するモデルである。 下記（8)式において、 Ct ( Θ t ) はス ロ ッ ト ル弁開度 0 tに応じて変化する流量係数、 At ( Θ t ) はス ロ ッ トル弁開度 0 tに応じて変化するス ロ ッ ト ル開口断面積 （吸 気通路内のス ロ ッ トル弁 4 6 の周囲の開口断面積）、 Picはィ ンター クーラ部内の空気の圧力であるイ ンタークーラ部内圧力 （即ち、 過 給機 9 1 からス ロ ッ トル弁 4 6 までの吸気通路内の空気の圧力であ るコンプレッサ下流圧力 （スロ ッ トル弁上流圧力））、 Pmは吸気管部 内の空気の圧力である吸気管部内圧力 （即ち、 ス ロ ッ トル弁 4 6 か ら吸気弁 3 2 までの吸気通路内の空気の圧力であるス ロ ッ ト ル弁下 流圧力）、 Ticはィ ンタークーラ部内の空気の温度であるィ ンターク ーラ部内温度 （即ち、 過給機 9 1 からス ロ ッ トル弁 4 6 までの吸気 通路内の空気の温度である コンプレッサ下流温度 （スロ ッ トル弁上 流温度））、 Rは気体定数及び / c は空気の比熱比 （以下、 fc を一定値と して扱う。） である。 mt = Ct( Θ t)■ At( Θ t)■ , ^Pic - Φ (Pm/Pic) --(8)

V R'Tic

こ こで、 上記（8)式の右辺の流量係数 Ct ( 0 t) 及ぴス ロ ッ トル開口 断面積 At ( 0 t) の積 Ct ( Θ t) · At ( Θ t) は、 スロ ッ トル弁開度 0 t に基づいて決定でき る こ とが経験的に知られている。 従って、 値 Ct ( Θ t) · At ( Θ t) は、 ス ロ ッ トル弁開度 0 tと、 値 Ct ( 0 t) · At ( Θ t) と、 の関係を規定するテーブル MAPCTAT及びス ロ ッ トル弁開 度 0 tに基づいて求められる。 そこで、 スロ ッ トルモデル M i l は、 上記テーブル MAPCTATを R O M 7 2 に記憶させている。 更に、 スロ ッ ト ルモデル M 1 1 は、 値 Pm/Picと値 Φ (Pm/Pic)との関係を規定す るテーブル MAP Φを R OM 7 2 に記憶させている。

ス ロ ッ トルモデル M 1 1 は、 上記（8)式及ぴ上記（9)式と、 上記テー ブル MAPCTAT及ぴ上記テープル MAP Φ と、 を用いてス ロ ッ トル通 過空気流量 mtを推定する。 よ り 具体的に述べる と、 ス ロ ッ トルモデ ル M 1 1 は、 上記テーブル MAPCTATと、 上記ス ロ ッ トル弁開度算出 手段 M 2 によ り 算出された実際のス ロ ッ トル弁開度 0 taと、 から値 Ctl ( Θ ta) · Atl ( Θ ta) ( = MAPCTAT( Θ ta)) を求める。

更に、 ス ロ ッ トルモデル M 1 1 は、 上記テープル MAP Φ と、 後述 する吸気管モデル M l 5 によ り k一 1回目 の推定時に推定された吸気 管部内圧力 Pml(k— 後述するイ ンタークーラモデル M l 4 によ り k— 1回目 の推定時に推定されたィ ンタークーラ部内圧力 Picl(k— 1)で除 した値 （ Pml(k— 1)/Picl(k— 1)) と 、 か ら値 Φ l(Pml(k— 1)/Picl(k- 1)) ( =ΜΑΡΦ (Pml(k- l)/Picl(k- 1))) を求める。

ス ロ ッ トルモデル M 1 1 は、 以上のよ う に求めた値 Ct 1 ( Θ ta) · Atl ( Θ ta) 及ぴ値 Φ l(Pml(k— 1)/Picl(k— 1))と、 後述するイ ンタ 一クーラモデル M l 4 によ り k一 1回目の推定時に推定されたイ ンタ 一クーラ部内圧力 Picl(k— 1)及びィ ンタークーラ部内温度 Ticl(k一 1) と、 を上記（8)式に適用 してス ロ ッ ト ル通過'空気流量 mtl(k— 1)を求 める。

(吸気弁モデル M l 2 )'

吸気弁モデル M 1 2 は、 吸気管部内の空気の圧力である吸気管部 内圧力 Pm及び吸気管部内の空気の温度である吸気管部内温度 （即ち 、 ス ロ ッ トル弁 4 6 から吸気弁 3 2 までの吸気通路内の空気の温度 であるス ロ ッ トル弁下流温度） Tm等から吸気弁 3 2 の周囲を通過し て気筒内 （燃焼室 2 5 内） に流入する空気の流量である筒内流入空 気流量 mcを推定するモデルである。 吸気行程 （吸気弁 3 2 の閉弁時 も含む） における気筒内の圧力は吸気弁 3 2 の上流の圧力、 即ち、 吸気管部内圧力 Pmとみなすこ とができるので、 筒内流入空気流量 mc は吸気弁閉弁時の吸気管部内圧力 Pmに比例する と考える こ とができ る。 そこで、 吸気弁モデル M l 2 は、 筒内流入空気流量 mcを、 本モ デルを表す一般化された数式であ り 、 経験則に基づく 下記（10)式にし たがって求める。

mc = ( Ta/Tm) · ( c · Pm— d) …（10)

上記（10)式において、 値 cは比例係数及び値 dは気筒内に残存して いた既燃ガス量を反映した値である。 値 cは、 エンジン回転速度 NE 及び吸気弁 3 2の開閉タイ ミ ング VTと値 cとの関係を規定するテープ ル MAPC、 エンジン回転速度 NE及び吸気弁 3 2 の開閉タイ ミ ング VT から求め られる。 そ こで、 吸気弁モデル M 1 2 は、 上記テーブル MAPCを R O M 7 2 に記憶させている。 同様に、 値 dは、 エンジン回 転速度 NE及び吸気弁 3 2 の開閉タイ ミ ング VTと定数 dとの関係を規 定するテーブル MAPD、 エンジン回転速度 NE及び吸気弁 3 2 の開閉 タイ ミ ング VTから求められる。 そこで、 吸気弁モデル M l 2 は、 上 記テープル MAPDを R O M 7 2 に記憶させている。

吸気弁モデル M l 2 は、 上記（10)式と、 上記テープル MAPC及び上 記テーブル MAPDと、 を用いて筒内流入空気流量 mcを推定する。 よ り 具体的に述べる と 、 吸気弁モデル M 1 2 は、 上記テーブル MAPC と、 現時点のエンジン回転速度 NE及び現時点の吸気弁 3 2 の開閉タ イ ミ ング VTと、 力 ら値 cを求める（c=MAPC(NE，VT))。 更に、 吸気弁 モデル M 1 2 は、 上記テーブル MAPDと、 現時点のエンジン回転速 度 NE及び現時点の吸気弁 3 2 の開閉タイ ミ ング VTと、 から値 dを求 める（d=MAPD(NE,VT))。

吸気弁モデル M l 2 は、 後述する吸気管モデル M l 5 によ り k— 1 回目 の推定時に推定された吸気管部内圧力 Pm l (k— 1)及び吸気管部 内温度 Tm l (k— 1)と、 現時点の吸気温度 Taと、 上記求められた値 c及 ぴ値 dと、 を上記（10)式に適用 し、 筒内流入空気流量 mc l (k— 1)を推 定する。 (第 1 コンプレッサモデル M l 3 )

第 1 コ ンプレッサモデル M l 3 は、 イ ンタークーラ部内圧力 Pic、 コンプレッサ流入空気流量 mcmi等に基づいて、 コンプレッサ 9 l a の回転速度 （コ ンプレッサ回転速度） Ncm及ぴイ ンタークーラ部に 供給される空気が過給機 9 1 のコ ンプレッサ 9 1 a を通過する際に 単位時間あた り に同コンプレッサ 9 1 a によ り 与えられる コ ンプレ ッサ付与エネルギー Ecmを推定するモデルである。

先ず、 本モデルによ り推定される コ ンプレッサ回転速度 Ncmにつ いて説明する。 コンプレッサ回転速度 Ncmは、 コ ンプレッサ流出空 気流量 memと、 イ ンタークーラ部内圧力 Picを吸気圧力 Paで除した値 Pic/Paと、 に基づいて求め られる こ とが経験的に知られている。 従 つ て、 コ ンプレ ッサ回転速度 Ncmは、 コ ンプ レ ッ サ流出空気流量 mcmと、 イ ンタークーラ部内圧力 Picを吸気圧力 Paで除した値 Pic/Pa と 、 コ ンプレッサ回転速度 Ncmと 、 の関係 （コ ンプレッサ作動状態 関係） を規定し予め実験によ り求められたテーブル MAPCM、 イ ンタ 一クーラ部内圧力 Picを吸気圧力 Paで除した値 Pic/Pa及びコンプレツ サ流出空気流量 mcmに基づいて求められる。 そこで、 第 1 コ ンプレ ッサモデル M 1 3 は、 図 7 に示したよ う な上記テーブル MAPCMを R O M 7 2 に記憶させている。 なお、 上記テーブル MAPCMを記憶して いる R O M 7 2 は、 コ ンプレッサ作動状態関係記憶手段を構成して レ、る。

第 1 コンプレッサモデル M 1 3 は、 上記テーブル MAPCMを用いて コ ンプレッサ回転速度 Ncmを推定する。 よ り 具体的に述べる と、 第 1 コンプレッサモデル M 1 3 は、 上記テープル MAPCMと、 現時点の コンプレツサ流出空気流量 mcm l (k— 1)と して採用 した上記 A F M逆 モデル M l によ り推定された現時点の実際のコ ンプレッサ流入空気 流量 mcmi(k— 1)と、 後述するイ ンタークーラモデル M l 4 によ り k 一 1回目 の推定時に推定されたイ ンタークーラ部内圧力 Pic l(k— 1)を 現時点の吸気圧力 Paで除した値 Pic l (k— 1)/Paと、 から現時点のコ ン プ レ ッ サ回転速度 Ncm(k - 1) ( = MAPCM(mcm l (k一 l) ,Picl (k一 1)/Pa) ) を推定する。

なお、 第 1 コンプレッサモデル M 1 3 は、 上記テープル MAPCMに 代えて、 標準状態のコンプレッサ流出空気流量 mcmstdと、 同標準状 態のィ ンタ ーク ー ラ部内圧力 Picstdを標準圧力 Pstdで除 した値 Picstd/Pstdと、 同標準状態のコンプレッサ回転速度 Ncmstdと、 の関 係を規定するテーブル MAP CMSTDを R O M 7 2 に記憶させていても よい。 こ こで、 標準状態は、 コ ンプレッサ 9 l a に流入する空気で ある コンプレッサ流入空気の圧力が標準圧力 Pstd (例えば、 9 6 2 7 6 P a ) である と と もにコ ンプレッサ流入空気の温度が標準温度 Tstd (例えば、 3 0 3 . 0 2 K ) である状態である。

この場合、 第 1 コンプレッサモデル M l 3 は、 コ ンプレッサ流出 空気流量 memを下記（11)式の右辺に適用 して得られる標準状態のコ ンプレッサ流出空気流量 mcmstdと、 イ ンタークーラ部内圧力 Picを 吸気圧力 P aで除した値 Pic/P aと、 上記テーブル MAP CMSTDと、 力 ら 上記標準状態のコンプレツサ回転速度 Ncmstdを求め、 同求めた標準 状態のコンプレツサ回転速度 Ncmstdを下記（12)式の右辺に適用 して コンプレッサ流入空気の圧力が吸気圧力 Paである と と もにコンプレ ッサ流入空気の温度が吸気温度 Taである状態のコンプレッサ回転速 度 Ncmを求める。

Ta

Tstd

mcmstd— mcm (1 1 )

_Pa

Pstd

Ta

Ncm = Ncmstd' (12)

Tstd 次に 、 本モデルによ り 推定される コ ンプレッサ付与エネルギー Ecmについて説明する。 コ ンプレッサ付与エネルギー Ecmは、 本モ デルの一部を表す一般化された数式であ り 、 エネルギー保存則に基 づいた下記（13)式、 コンプレッサ効率 、 コンプレッサ流出空気流量 mcm ィ ンタークーラ部内圧力 Picを吸気圧力 Paで除した値 Pic/P a及 ぴ吸気温度 Taによ り求められる。

κ-S

κ

Pic 1

Ecm = Cp" mcm " a 一 1 (13)

Pa V

こ こで、 Cpは空気の定圧比熱である。 また、 コンプレッサ効率 は、 コンプレッサ流出空気流量 mcmと、 コンプレッサ回転速度 Ncm と、 に基づいて推定できる こ とが経験的に知られている。 従って、 コンプレッサ効率 77 は、 コンプレッサ流出空気流量 mcmと、 コ ンプ レッサ回転速度 Ncmと、 コンプレッサ効率 7) と、 の関係を規定し予 め実験によ り 求め られたテーブル MAPETA、 コ ンプレッサ流出空気 流量 mem及びコ ンプレッサ回転速度 Ncmに基づいて求め られる。 そ こで、 第 1 コンプレッサモデル M 1 3 は、 図 8 に示したよ う な上記 テ一ブル MAPETAを R O M 7 2 に記憶させている。

第 1 コ ンプレッサモデル M l 3 は、 上記（13)式と、 上記テーブル MAPETAと、 を用いてコ ンプレッサ付与エネルギー Ecmを推定する 。 よ り 具体的に述べる と、 第 1 コンプレッサモデル M l 3 は、 現時 点のコンプレ ツサ流出空気流量 mcml(k— 1)と して採用した上記 A F M逆モデル M l によ り推定された現時点の実際のコ ンプレッサ流入 空気流量 mcmi(k— 1)と、 上記推定された現時点のコンプレ ッサ回転 速度 Ncm(k_ l)と 、 上記テーブル MAPETAと 、 力 ら コ ンプレッサ効 率 7j l(k— 1) ( = MAPETA(mcml(k- l),Ncm(k- 1))) を推定する。

そして、 第 1 コンプレッサモデル M l 3 は、 同推定されたコ ンプ レッサ効率 l(k_ l)と 、 上記現時点のコ ンプレッサ流出空気流量 mcml(k- 1)と、 後述するイ ンタークーラモデル M l 4 によ り k一 1回 目 の推定時に推定されたィ ンタークーラ部内圧力 Picl(k— 1)を現時 点の吸気圧力 Paで除した値 Picl(k_ 1)/Paと、 現時点の吸気温度 Taと 、 を上記（13)式に適用 してコンプレ ツサ付与エネルギー Ecml(k— 1) を推定する。

ここで、 第 1 コンプレッサモデル M 1 3 の一部を記述した上記（13) 式の導出過程について説明する。 以下、 コンプレッサ 9 l a に流入 してから流出するまでの空気のエネルギーのすべてが温度上昇に寄 与する （即ち、 運動エネルギーを無視する） こ とを仮定する。

コ ンプレッサ 9 1 a に流入する空気である コ ンプレッサ流入空気 の流量を mi及ぴ同コンプレッサ流入空気の温度を Tiとおく と と もに 、 コ ンプレッサ 9 1 a から流出する空気である コンプレッサ流出空 気の流量を mo及び同コンプレッサ流出空気の温度を Toとおく と、 コ ンプレッサ流入空気のエネルギーは Cp . mi - Tiと表され、 コンプレ ッサ流出空気のエネルギーは Cp · mo · Toと表される。 コンプレッサ 流入空気のエネルギーにコ ンプレッサ付与エネルギー Ecmを加えた エネルギーはコンプレッサ流出空気のエネルギーと等しいので、 ェ ネルギー保存則に基づく 下記（14)式が得られる。

Cp · mi · Ti+ Ecm= Cp · mo · To …（14)

と ころで、 コ ンプレッサ流入空気の流量 miはコンプレッサ流出空 気の流量 moと等しいと考える こ とができ るので、 上記（14)式から下 記（15)式が得られる。

Ecm= Cp · mo · (To- Ti) ■·· (15)

—方、 コンプレッサ効率 は、 下記（16)式によ り定義される。

こ こで、 Piはコンプレッサ流入空気の圧力及ぴ Poはコ ンプレッサ 流出空気の圧力である。 上記（16)式を上記（15)式に代入する と、 下記 (17)式が得られる。

κ-\ 、

κ

Po 1

Ecm = Cp"mo"Ti 一 1 (17)

Pi

コ ンプレッサ流入空気の圧力 Pi及び温度 Tiは、 それぞれ吸気圧力 Pa及び吸気温度 Taと等しいと考える こ とができ る。 また、 圧力は温 度に比較して伝播しやすいので、 コンプレッサ流出空気の圧力 Poは イ ンタークーラ部内圧力 Picと等しいと考える こ とができる。 更に、 コンプレッサ流出空気の流量 moはコンプレッサ流出空気流量 memで ある。 これらを考慮すれば、 上記（17)式から上記（13)式が得られる。 (イ ンタークーラモデル M l 4 )

イ ンタークーラモデル M l 4 は、 本モデルを表す一般化された数 式であ り 、 イ ンタークーラ部内の空気に関する質量保存則及ぴエネ ルギー保存則にそれぞれ基づいた下記（18)式及び下記（19)式、 吸気温 度 Ta、 イ ンタークーラ部に流入する空気の流量 （即ち、 コ ンプレツ サ流出空気流量） mcm、 コ ンプレッサ付与エネルギー Ecm及びイ ン タークーラ部から流出する空気の流量 （即ち、 ス ロ ッ トル通過空気 流量） mtから、 イ ンタークーラ部内圧力 Pic及ぴイ ンタークーラ部内 温度 Ticを求めるモデルである。 なお、 下記（18)式及び下記（19)式に おいて、 Vicはインタークーラ部の容積である。

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

dPic/dt= κ · (R/Vic) · (mcm · Ta - mt · Tic)

+ ( _K - l)/(Vic) · (Ecm- K · (Tic- Ta)) ··· (19)

イ ンタークーラモデル M l 4 は、 上記（18)式及ぴ上記（19)式をそれ ぞれ差分法によ り離散化して得られる下記（20)式及ぴ下記（21)式を用 いて、 イ ンタークーラ部内圧力 Pic及ぴィ ンタークーラ部内温度 Tic を推定する。 こ こで、 Δ t は、 本モデルの演算周期と等しい時間で ある。

(Pic/Tic)(k)= (Pic/Tic)(k- 1)

+ 厶 t · (R/Vic) · (mcm(k- 1)一 mt(k— 1)) … (20) Pic(k)= Pic(k- 1)

+ Δ t · κ · (R/Vic) · (mcm(k- 1) · Ta— mt(k- 1) · Tic(k一 1)) +厶 t · ( K 一 l)/(Vic) · (Ecm(k- 1)一 K · (Tic(k- 1)一 Ta)) -" (21) よ り具体的に述べる と、 イ ンタークーラモデル M l 4は、 上記（20) 式及ぴ上記（21)式 と 、 上記現時点の コ ンプ レ ッ サ流出空気流量 mcml(k- 1)と して採用 した上記 A F M逆モデル M l によ り推定され た現時点の実際のコンプレッサ流入空気流量 mcmi(k— 1)と、 第 1 コ ンプレッサモデル M 1 3 によ り 取得されたコ ンプレッサ付与エネル ギー Ecm l(k— 1)と、 スロ ッ トルモデル M 1 1 によ り 取得されたス ロ ッ トル通過空気流量 mtl(k— 1)と、 現時点の吸気温度 Taと、 本モデル に よ り k一 1回 目 の推定時に推定されたイ ンタ ーク ーラ部内圧力 PicKk- 1)及ぴィ ンタークーラ部内温度 Ticl(k一 1)と、 に基づいて最 新のィ ンターク ーラ部内圧力 Picl(k)及ぴィ ンタークーラ部内温度 Ticl(k)を推定する。 ただし、 イ ンタークーラ部内圧力 Picl及ぴィ ン タークーラ部内温度 Ticlの推定が一度も行われていないと き （本モ デルによ り 1 回 目 の推定を行う と き （本例では、 内燃機関の運転開 始時））、 イ ンタークーラモデル M l 4 は、 イ ンタークーラ部内圧力 Picl(O)及びィ ンターク一ラ部内温度 Ticl(0)と して、 吸気圧力 Pa及び 吸気温度 Taをそれぞれ採用する。

ここで、 インタークーラモデル M l 4 を記述した上記（18)式及び上 記（19)式の導出過程について説明する。 先ず、 イ ンタークーラ部内の 空気に関する質量保存側に基づく （18)式について検討する。 イ ンター クーラ部内の総空気量を Mとする と、 総空気量 Mの単位時間あた り の 変化量 （時間的変化） は、 イ ンタークーラ部に流入する空気の流量 に相当する コンプレッサ流出空気流量 mcmと、 同イ ンタークーラ部 から流出する空気の流量に相当するス ロ ッ トル通過空気流量 mtと、 の差であるから、 質量保存則に基づく 下記（22)式が得られる。

dM/dt= mcm- mt …（22)

また、 ィ ンタークーラ部内の空気の圧力及ぴ温度が空間的に一様 であるこ と を仮定する と、 状態方程式に基づく 下記（23)式が得られる

。 そして、 上記（22)式に下記（23)式を代入して総空気量 Mを消去する と と もに、 イ ンタークーラ部の容積 Vicが変化しないこ とを考慮する と、 質量保存則に基づく 上記（18)式が得られる。

Pic - Vic = M - R - Tic " (23)

次に、 ィ ンタークーラ部内の空気に関するエネルギー保存則に基 づく （19)式について検討する。 イ ンタークーラ部内の空気のエネルギ 一 M · Cv · Tic ( Cvは空気の定容比熱） の単位時間あた り の変化量 （ d(M · Cv · Tic)/dt ) は、 単位時間あた り にイ ンタークーラ部内の空気 に与えられるエネルギーと 、 単位時間あた り に同ィ ンタークーラ部 内の空気から奪われるエネルギーと、 の差に等しい。 以下、 イ ンタ 一クーラ部内の空気のエネルギーのすべてが温度上昇に寄与する （ 即ち、 運動エネルギーを無視する） こ とを仮定する。

上記ィ ンタークーラ部内の空気に与えられるエネルギーは、 ィ ン タークーラ部に流入する空気のエネルギーである。 このィ ンターク ーラ部に流入する空気のエネルギーは、 コンプレッサ 9 1 a によ り 圧縮されないと仮定した場合に吸気温度 Taのままィ ンタークーラ部 に流入する空気のエネルギー Cp · mcm · Taと、 イ ンタークーラ部に 流入する空気に過給機 9 1 のコンプレッサ 9 1 a によ り 与えられる コンプレッサ付与エネルギー Ecmと、 の和に等しい。

—方、 上記ィ ンタークーラ部内の空気から奪われるエネルギーは 、 イ ンタークーラ部から流出する空気のエネルギー Cp · mt - Ticと 、 イ ンタークーラ 4 5 内の空気とイ ンタークーラ 4 5 の壁との間で 交換されるエネルギーである熱交換エネルギーと、 の和に等しい。

この熱交換エネルギーは、 一般的な経験則に基づく 式から、 イ ン タークーラ 4 5 内の空気の温度 Ticと、 イ ンタークーラ 4 5 の壁の温 度 Ticwと、 の差に比例する値 K · (Tic一 Ticw)と して求め られる。 こ こで、 Kは、 イ ンタークーラ 4 5 の表面積と、 イ ンタークーラ 4 5 内 の空気とイ ンタークーラ 4 5 の壁との間の熱伝達率と、 の積に応じ た値である。 と ころで、 上述したよ う に、 イ ンタークーラ 4 5 は、 内燃機関 1 0 の外部の空気によ り 吸気通路内の空気を冷却する よ う になっているので、 イ ンタークーラ 4 5 の壁の温度 Ticwは内燃機関 1 0 の外部の空気の温度と略等しい。 従って、 イ ンタークーラ 4 5 の壁の温度 Ticwは吸気温度 Taと等しいと考える こ とができ るので、 上記熱交換エネルギーは、 値 Κ · (Tic—Ta)と して求められる。 以上によ り 、 イ ンタークーラ部内の空気に関するエネルギー保存 則に基づく 下記（24)式が得られる。

d(M- CvTic)/ dt= Cp -mcm-Ta- Cp-mt-Tic

+ Ecm— K · (Tic— Ta) "' (24) と ころで、 比熱比 / c は下記（25)式、 マイヤーの関係は下記（26)式で 示されるから、 上記（23)式 （Pic'Vic= M'R'Tic)、 下記（25)式及ぴ下 記（26)式を用いて上記（24)式を変形する こ とによ り 、 上記（19)式が得 られる。 こ こで、 イ ンタークーラ部の容積 Vicは変化しないこ とが考 慮されている。

κ = Cp/Cv … (25)

Cp= Cv+ R " (26)

(吸気管モデル M 1 5 )

吸気管モデル M 1 5 は、 本モデルを表す一般化された数式であ り 、 吸気管部内の空気に関する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（27)式及び下記（28)式、 吸気管部に流入する空気 の流量 （即ち、 ス ロ ッ トル通過空気流量） mt、 イ ンタークーラ部内 温度 Tic及び吸気管部から流出する空気の流量 （即ち、 筒内流入空気 流量） mcから、 吸気管部内圧力 （ス ロ ッ トル弁下流圧力） Pm及び吸 気管部内温度 （ス ロ ッ トル弁下流温度） Tmを求めるモデルである。 なお、 下記（27)式及び下記（28)式において、 Vmは吸気管 ¾5 (ス ロ ッ トル弁 4 6 から吸気弁 3 2までの吸気通路） の容積である。

d(Pm/Tm)/dt= (R/Vm) - (mt- mc) …（27)

dPm/dt= κ · (R/Vm) · (mt · Tic一 mc · Tm) ··· (28)

吸気管モデル M 1 5 は、 上記（27)式及ぴ上記 (28)式をそれぞれ差分 法によ り離散化して得られる下記（29)式及び下記（30)式を用いて、 吸 気管部内圧力 Pm及び吸気管部内温度 Tmを推定する。 こ こで、 A t は、 本モデルの演算周期と等しい時間である。

(Pm/Tm)(k)= (Pm/Tm)(k- 1)

+ 厶 t · (R/Vm) · (mt(k- 1)一 mc(k— 1)) …（29)

Pm(k)= Pm(k- 1)+ Δ t · κ · (R/Vm) · (mt(k- 1) · Tic(k- 1)

一 mc(k— 1) · Tm(k— 1)) …（30) よ り具体的に述べる と、 吸気管モデル M 1 5 は、 上記（29)式及び上 記（30)式と、 上記スロ ッ トルモデル M 1 1 によ り取得されたス ロ ッ ト ル通過空気流量 mtl(k— 1)と、 吸気弁モデル M 1 2 によ り取得された 筒内流入空気流量 mcl(k— 1)と、 イ ンタークーラモデル M l 4 によ り k— 1回目 の推定時に推定されたイ ンタークーラ部内温度 Ticl(k一 1) と、 本モデルによ り k— 1回目 の推定時に推定された吸気管部内圧力 Pml(k- 1)及ぴ吸気管部内温度 Tml(k— 1)と、 に基づいて最新の吸気 管部内圧力 Pml(k)及び吸気管部内温度 Tml(k)を推定する。 ただし、 吸気管部内圧力 Pml及び吸気管部内温度 Tmlの推定が一度も行われ ていないと き （本モデルによ り 1 回目 の推定を行う と き （本例では 、 内燃機関の運転開始時））、 吸気管モデル M 1 5 は、 吸気管部内圧 力 Pml(0)及び吸気管部内温度 Tml(0)と して、 吸気圧力 Pa及び吸気温 度 Taをそれぞれ採用する。

このよ う に、 第 1 空気モデル M l 0 は、 上記 A F M逆モデル M l によ り推定された現時点の実際のコンプレッサ流入空気流量 mcmiと 、 上記ス ロ ッ トル弁開度算出手段 M 2 によ り 算出された実際のス ロ ッ トル弁開度 0 taと 、 に基づいて現時点のコ ンプレ ッサ回転速度 Ncmを推定する。

<電子制御ス ロ ッ トル弁モデル M 3 と電子制御スロ ッ トル弁口 ジッ ク A 1 >

次に、 ス ロ ッ トル弁開度を制御するための電子制御ス ロ ッ トル弁 ロ ジック A 1 と、 現時点よ り 先の時点のス ロ ッ ト ル弁開度を推定す る電子制御ス ロ ッ トル弁モデル M 3 について説明する。 電子制御ス ロ ッ トル弁モデル M 3 は、 電子制御ス ロ ッ トル弁ロ ジッ ク A 1 と協 働して、 現時点までのアクセルペダル操作量 Accpに基づいて所定の 遅延時間 TD (本例では、 6 4 m s ) 後の時点 （ス ロ ッ トル弁開度推 定可能時点） までのス ロ ッ トル弁開度 0 tを推定するモデルである。

具体的に述べる と、 電子制御ス ロ ッ トル弁ロ ジック A 1 は、 図 9 に示したアクセルペダル操作量 Accpと 目標スロ ッ トル弁開度 Θ ttと の関係を規定するテーブル及びアクセル開度センサ 6 7 によ り 検出 された実際のアクセルペダル操作量 Accpに基づいて暫定的な目標ス ロ ッ トル弁開度である暫定目標スロ ッ トル弁開度 0 tt 1 を所定時間 Δ Tt 1 (本例では、 2 m s ) の経過毎に決定する。 また、 電子制御ス ロ ッ トル弁ロジック A 1 は、 タイムチャー トである図 1 0 に示した よ う に、 この暫定目標スロ ッ トル弁開度 0 tt 1 を上記スロ ッ トル弁開 度推定可能時点の目標ス ロ ッ トル弁開度 0 ttと して設定する。 即ち、 電子制御スロ ッ トル弁ロ ジック A 1 は、 所定の遅延時間 TD前の時点 にて決定された暫定目標ス ロ ッ トル弁開度 Θ tt 1 を現時点の目標ス ロ ッ トル弁開度 0 ttと して設定する。 そして、 電子制御スロ ッ トル弁口 ジック A 1 は、 現時点のス ロ ッ トル弁開度 0 taが現時点の 目標ス ロ ッ トル弁開度 0 ttとなるよ う にス ロ ッ トル弁ァクチユエータ 4 6 a に 対して駆動信号を送出する。

と こ ろで、 電子制御ス ロ ッ トル弁ロジック A 1 から上記駆動信号 がス ロ ッ トル弁ァクチユエータ 4 6 a に対して送出される と、 同ス ロ ッ トノレ弁ァクチユエータ 4 6 a の作動の遅れやス ロ ッ トノレ弁 4 6 の慣性な どによ り 、 実際のス ロ ッ トル弁開度 0 taは、 ある遅れを伴 つて目標ス ロ ッ トル弁開度 0 ttに追従する。 そこで、 電子制御ス ロ ッ トル弁モデル M 3 は、 下記（31)式に基づいて遅延時間 TD後の時点に おけるス ロ ッ トル弁開度を推定 （予測） する （図 1 0 を参照。）。

Θ te (n) = Θ te (n - l) + Δ Tt 1 · g ( Θ tt(n) , Θ te (n ~ 1)) 〜（3 1) 上記（31)式において、 Θ te (n)は今回の演算時点にて新たに推定さ れる予測スロ ッ トル弁開度 0 teであ り 、 0 tt(n)は今回の演算時点に て新たに設定された目標スロ ッ トル弁開度 0 ttであり 、 0 te (n - 1)は 今回の演算時点にて既に推定されていた予測ス ロ ッ トル弁開度 ø _te

(即ち、 前回の演算時点にて新たに推定された予測ス ロ ッ トル弁開 度 0 te ) である。 また、 関数 g ( Θ tt , 0 te)は、 図 1 1 に示したよ う に、 0 ttと 0 teとの差 Δ 0 t ( = 0 tt— 0 te)が大きい程大きい値 をと る関数 （ Δ 0 t に関して単調増加する関数 g ) である。

こ の よ う に、 電子制御ス ロ ッ トル弁モデル M 3 は、 今回の演算時 点にて上記ス ロ ッ トル弁開度推定可能時点 （現時点から遅延時間 TD 後の時点） の目標ス ロ ッ トル弁開度 Θ ttを新たに決定する と と もに、 上記ス ロ ッ トル弁開度推定可能時点のス ロ ッ ト ル弁開度 0 teを新た に推定し、 上記ス ロ ッ トル弁開度推定可能時点までの目標ス ロ ッ ト ル弁開度 Θ ttと予測ス ロ ッ トル弁開度 Θ teと を、 現時点からの時間経 過に対応させた形で R A M 7 3 に記憶させる （格納する）。 なお、 上 記駆動信号がス ロ ッ トル弁ァクチユエータ 4 6 a に対して送出され た時点から殆ど遅れる こ と なく 実際のス ロ ッ トル弁開度 Θ taが 目標 ス ロ ッ トル弁開度 0 ttと一致する場合には、 上記（31)式に換えて式 （ Θ te (n) = Θ tt(n) ) を用いてス ロ ッ トル弁開度を推定してもよい。

<第 2空気モデル M 2 0 >

第 2空気モデル M 2 0 は、 上記電子制御ス ロ ッ トル弁モデル M 3 によ り 推定された現時点よ り 先の時点のス ロ ッ トル弁開度 Θ teと、 上記第 1 空気モデル M l 0 によ り推定された現時点のコンプレッサ 回転速度 Ncmと 、 に基づいて現時点 よ り 先の時点の筒内空気量 KLfwdを推定するモデルである。 第 2空気モデル M 2 0 は、 図 1 2 に示したよ う に、 過給機 9 1 を備える内燃機関 1 0 においてコ ンプ レッサ 9 1 a の下流の吸気通路内の空気の挙動をモデル化した上記 第 1空気モデル M l 0 の空気モデル （図 6 を参照。） と同様なモデル であって、 ス ロ ッ トルモデル M 2 1 、 吸気弁モデル M 2 2 、 第 2 コ ンプレッサモデル M 2 3 、 イ ンタークーラモデル M 2 4、 吸気管モ デル M 2 5及び吸気弁モデル M 2 6 を備えている。

と ころで、 第 2空気モデル M 2 0 は、 上記第 1 空気モデル M l 0 が現時点の物理量を推定するモデルであるのに対して、 現時点よ り 先の時点の物理量を推定する。 従って、 後述する よ う にモデル M 2 1 〜M 2 6 に適用するスロ ッ トル弁開度 0 t、 コ ンプレッサ回転速度 Ncm、 吸気圧力 Pa、 吸気温度 Ta、 エンジン回転速度 NE及び吸気弁 3 2 の開閉タイ ミ ング VT等の量は、 すべて現時点よ り 先の時点の量と する必要がある。

このため、 第 2空気モデル M 2 0 は、 上記電子制御ス ロ ッ トル弁 モデル M 3 によ り推定された現時点よ り 先の時点のスロ ッ トル弁開 度 0 teを使用する。 更に、 コ ンプレッサ回転速度 Ncmは現時点から 筒内空気量 KLfwdが推定される先の時点までの短い時間内ではそれ ほど大き く 変化しない。 そこで、 第 2空気モデル M 2 0 は、 上記先 の時点のコンプレッサ回転速度 Ncmと して上記第 1 空気モデル M 1 0 によ り推定された現時点のコ ンプレッサ回転速度 Ncmを採用する また、 吸気圧力 Pa、 吸気温度 Ta、 エンジン回転速度 NE及び吸気弁 3 2 の開閉タイ ミ ング VTは、 現時点から筒内空気量 KLfwdが推定さ れる先の時点までの短い時間内ではそれほど大き く 変化しない。 従 つて、 第 2空気モデル M 2 0 は、 上記先の時点の吸気圧力 Pa、 吸気 温度 Ta、 エンジン回転速度 NE及び吸気弁 3 2 の開閉タイ ミ ング VT と して、 現時点の吸気圧力 Pa、 吸気温度 Ta、 エンジン回転速度 NE及 び吸気弁 3 2の開閉タイ ミ ング VTをそれぞれ採用する。

以上のよ う に、 第 2空気モデル M 2 0 は、 推定された現時点よ り 先の時点のス ロ ッ トル弁開度 0 teと、 推定された現時点のコンプレ ッサ回転速度 Ncmと、 現時点の吸気圧力 Pa、 吸気温度 Ta、 エンジン 回転速度 NE及び吸気弁 3 2の開閉タイ ミ ング VTと、 上記モデル M 2 1 〜M 2 6 と、 に基づいて同先の時点の筒内空気量 KLfwdを推定す る。 なお、 後述する よ う に、 第 2空気モデル M 2 0 が備える上記モデ ル M 2 1〜M 2 6 を表す一般化された数式の一部は、 上記第 1 空気 モデル M l 0 と同様に、 イ ンタークーラ部内の空気の圧力 Pic及び温 度 Tic並びに吸気管部内の空気の圧力 Pm及び温度 Tmに関する時間微 分項を含む。 第 2空気モデル M 2 0 は、 第 1 空気モデル M l 0 と 同 様に、 上記時間微分項を含む数式を離散化し、 同離散化された数式 と 、 現時点よ り 先の第 1 時点 （後述する前回推定時点 tl ) における 物理量と、 に基づいて、 同第 1 時点よ り所定の微小時間後の第 2 時 点 （後述する今回推定時点 t2) における物理量を推定する。

そ して、 第 2空気モデル M 2 0 は、 このよ う な推定を繰り 返すこ と によ り 、 更に先の時点における物理量を推定する。 即ち、 第 2空 気モデル M 2 0 は、 反復して物理量の推定を行う こ と によ り 、 上記 微小時間毎の物理量を順次推定する ものである。 なお、 以下の説明 において、 （k一 1)が付された各物理量を表す変数は、 k _ l回 目 の推 定時 （前回の演算時点） にて推定されたそれぞれの物理量を表す変 数である。 また、 （k)が付された各物理量を表す変数は、 k回 目 の推 定時 （今回の演算時点） にて推定されたそれぞれの物理量を表す変 数である。

以下、 図 1 2 に示した各モデルについて、 具体的に説明する。 な お、 ス ロ ッ トルモデル M 2 1 、 吸気弁モデル M 2 2 、 イ ンタークー ラモデル M 2 4及び吸気管モデル M 2 5 は、 図 6 に示した上記第 1 空気モデル M 1 0 が備えるスロ ッ トルモデル M 1 1 、 吸気弁モデル M l 2 、 イ ンタークーラモデル M l 4及び吸気管モデル M l 5 とそ れぞれ同様である。 従って、 これらのモデルについては、 上記第 1 空気モデル M 1 0 が備えるモデルと相違する点を中心と して説明す る。

(ス ロ ッ ト ノレモデル M 2 1 )

ス ロ ッ トルモデル M 2 1 は、 上記ス ロ ッ トルモデル M 1 1 と 同様 に、 上記（8)式及ぴ上記（9)式と、 上記テーブル MAPCTAT及び上記テ 一プル MAP Φ と、 を用いてスロ ッ トル通過空気流量 mtを推定する。 よ り 具体的に述べる と、 ス ロ ッ トルモデル M 2 1 は、 上記テープル MAPCTATと、 上記電子制御ス 口 ッ トル弁モデル M 3 によ り推定され た現時点よ り先の時点のス ロ ッ トル弁開度 Θ teと、 から値 Ct2 ( Θ te ) - At2 ( Θ te ) ( = MAP CTAT( Θ te)) を求める。

更に、 ス ロ ッ トルモデル M 2 1 は'、 上記テーブル MAP Φ と、 後述 する吸気管モデル M 2 5 によ り k一 1回目 の推定時に推定された吸気 管部内圧力 Pm2(k— 1)を後述するィ ンタークーラモデル M 2 4 によ り k一 1回目 の推定時に推定されたイ ンタークーラ部内圧力 Pic2(k— 1)で除 した値 （ Pm2(k— 1)/Pic2(k— 1) ) と 、 か ら値 0 2(Pm2(k— 1)/Pic2(k - 1)) ( = ΜΑΡ Φ (Pm2(k - 1)/Pic2(k - 1)) ) を求める。

ス ロ ッ トルモデル M 2 1 は、 以上のよ う に求めた値 Ct2 ( Θ te ) · At2 ( Θ te ) 及び値 Φ 2(Pm2(k— 1)/Pic2(k— 1))と 、 後述するイ ンタ 一クーラモデル _{M 2} 4 によ り k— l回目 の推定時に推定されたイ ンタ 一クーラ部内圧力 Pic2(k— 1)及びィ ンタークーラ部内温度 Tic2(k— 1) と、 を上記（8)式に適用 してス ロ ッ トル通過空気流量 mt2(k— 1)を求 める。

(吸気弁モデル M 2 2 )

吸気弁モデル M 2 2 は、 上記吸気弁モデル M 1 2 と同様に、 上記 (10)式と、 上記テーブル MAPC及び上記テーブル MAPDと、 を用いて 筒内流入空気流量 mcを推定する。 よ り 具体的に述べる と、 吸気弁モ デル M 2 2 は、 上記テーブル MAPCと 、 現時点のエンジン回転速度 NE及び現時点の吸気弁 3 2 の開閉タイ ミ ング VTと、 から値 cを求め る（c=MAPC(NE，VT))。 更に、 吸気弁モデル M 2 2 は、 上記テーブル MAPDと、 現時点のエンジン回転速度 NE及ぴ現時点の吸気弁 3 2 の 開閉タイ ミ ング VTと、 から値 dを求める（d=MAPD (NE，VT))。

吸気弁モデル M 2 2 は、 後述する吸気管モデル M 2 5 によ り k— l 回 目 の推定時に推定された吸気管部内圧力 Pm2(k— 1)及び吸気管部 内温度 Tm2(k— 1)と、 現時点の吸気温度 Taと、 上記求められた値 c及 ぴ値 dと、 を上記（10)式に適用 し、 筒内流入空気流量 mc2(k— 1)を推 定する。

(第 2 コンプレッサモデル M 2 3 )

第 2 コンプレッサモデル M 2 3 は、 イ ンタークーラ部内圧力 Pic、 コンプレッサ回転速度 Ncm等に基づいて、 コ ンプレッサ流出空気流 量 mem及ぴコ ンプレッサ付与エネルギー Ecmを推定するモデルであ る。

先ず、 本モデルによ り推定される コ ンプレッサ流出空気流量 mem について説明する。 コ ンプレッサ流出空気流量 mcmは、 上記第 1 コ ンプレッサモデル M 1 3 において使用されるテープル MAPCMと、 ィ ンタークーラ部内圧力 pi_cを吸気圧力 p_aで除した値 Pi_c/p_a及びコンプ レッサ回転速度 Ncmと、 に基づいて求められる。 そこで、 第 2 コン プレッサモデル M 2 3 は、 上記第 1 コンプレッサモデル M 1 3 と 同 様に、 上記テーブル MAPCMを R O M 7 2 に記憶させている。 なお、 上記テーブル MAPCMを記憶している R O M 7 2 は、 コンプレッサ作 動状態関係記憶手段を構成している。

第 2 コンプレッサモデル M 2 3 は、 上記テーブル MAPCMを用いて コ ンプレッサ流出空気流量 mcmを推定する。 具体的に述べる と、 第 2 コンプレッサモデル M 2 3は、 上記テーブル MAPCMと、 後述する イ ンタークーラモデル M 2 4 によ り k一 1回目 の推定時に推定された ィ ンタークーラ部内圧力 pi_c2(k— 1)を現時点の吸気圧力 Paで除した 値 Pic2(k— 1)/Paと 、 現時点よ り 先の時点のコ ンプレッサ回転速度 Ncm(k一 1)と して採用 した上記第 1 コ ンプレッサモデル M l 3 によ り 推定された現時点のコ ンプレッサ回転速度 Ncm(k— 1)と 、 から コ ン プ レ ッ サ 流 出 空 気 流 量 mcm2(k— 1) ( = MAPCM(Pic2(k 一 l)/Pa, Ncm(k - 1)) ) を推定する。

なお、 第 2 コ ンプレッサモデル M 2 3 は、 上記第 1 コンプレッサ モデル M 1 3 と同様に、 上記テーブル MAPCMに代えて、 標準状態の ィ ン タ ー ク ー ラ 部 内 圧 力 Picstdを 標 準圧 力 Pstdで 除 し た 値 Picstd/Pstd及ぴ同標準状態のコンプレッサ回転速度 Ncmstdと、 同標 準状態のコンプレッサ流出空気流量 mcmstdと、 の関係を規定するテ 一ブル MAPMCMSTDを R O M 7 2 に記憶させていてもよい。

次に、 本モデルに よ り 推定される コ ンプレ ッサ付与エネルギー Ecmについて説明する。 コ ンプレッサ付与エネルギー Ecmは、 上記 第 1 コンプレッサモデル M l 3 と 同様に、 本モデルの一部を表す一 般化された数式であり 、 エネルギー保存則に基づいた上記（13)式、 コ ンプレッサ効率 、 コンプレッサ流出空気流量 mcm、 イ ンタークー ラ部内圧力 Picを吸気圧力 Paで除した値 Pic/Pa及び吸気温度 Taによ り 求められる。 また、 コ ンプレッサ効率 77 は、 上記第 1 コンプレッサ モデル M 1 3 において使用 されるテーブル MAPETAと、 コ ンプレツ サ流出空気流量 mcm及ぴコ ンプレッサ回転速度 Ncmと、 に基づいて 求められる。 そこで、 第 2 コンプレッサモデル M 2 3 は、 上記第 1 コ ンプレッサモデル M 1 3 と 同様に、 上記テーブル MAPETAを R O M 7 2 に記憶させている。

第 2 コンプレッサモデル M 2 3 は、 上記第 1 コンプレッサモデル M l 3 と 同様に、 上記（13)式と、 上記テーブル MAPETAと、 を用い てコ ンプレッサ付与エネルギー Ecmを推定する。 具体的に述べる と 、 第 2 コ ンプレッサモデル M 2 3 は、 上記テーブル MAPETAと、 上 記推定されたコンプレツサ流出空気流量 mcm2(k— 1)と、 現時点よ り 先の時点のコ ンプレツサ回転速度 Ncm(k— 1)と して採用 した上記第 1 コ ンプレッサモデル M l 3 によ り 推定された現時点のコンプレツ サ回転速度 Ncm(k— 1)と 、 か ら コ ンプ レ ッ サ効率 η 2(k— 1) ( = MAPETA(mcm2(k - l) ,Ncm(k - 1)) ) を推定する。

そ して、 第 2 コ ンプレッサモデル M 2 3 は、 同推定されたコンプ レッサ効率 2(]£— 1)と、 上記推定されたコ ンプレッサ流出空気流量 mcm2(k - 1)と、 イ ンタークーラモデル M 2 4 によ り k一 1回目の推定 時に推定されたィ ンタークーラ部内圧力 Pic2(k— 1)を現時点の吸気 圧力 Paで除した値 Pic2(k— 1)/Paと、 現時点の吸気温度 Taと、 を上記 ( 13)式に適用 してコンプレツサ付与エネルギー Ecm2(k— 1)を推定す る。

(イ ンタークーラモデル M 2 4 )

インタークーラモデル M 2 4 は、 上記（20)式及ぴ上記（21)式を用い て、 イ ンタークーラ部内圧力 Pic及びィ ンタークーラ部内温度 Ticを 推定する。 よ り 具体的に述べる と、 イ ンタークーラモデル M 2 4 は 、 上記（20)式及ぴ上記（21)式と、 上記第 2 コンプレ ッ サモデル M 2 3 によ り 取得されたコンプレツサ流出空気流量 mcm2(k _ 1)及びコンプ レッサ付与エネルギー Ecm2 (k— 1)と、 スロ ッ トルモデル M 2 1 によ り取得されたスロ ッ トル通過空気流量 mt2(k— 1)と、 現時点の吸気温 度 Taと、 本モデルによ り k— 1回目 の推定時に推定されたイ ンターク 一ラ部内圧力 Pic2(k— 1)及びィ ンタークーラ部内温度 Tic2(k— 1)と、 に基づいて最新のィ ンタークーラ部内圧力 Pic2(k)及びィ ンターク一 ラ部内温度 Tic2(k)を推定する。 ただし、 イ ンタークーラ部内圧力 Pic2及ぴィ ンタークーラ部内温度 Tic2の推定が一度も行われていな いと き （本モデルによ り 1 回目 の推定を行う と き （本例では、 内燃 機関の運転開始時））、 イ ンタークーラモデル M 2 4 は、 イ ンターク 一ラ部内圧力 Pic2(0)及ぴィ ンタークーラ部内温度 Tic2(0)と して、 吸 気圧力 Pa及ぴ吸気温度 Taをそれぞれ採用する。

(吸気管モデル M 2 5 )

吸気管モデル M 2 5 は、 上記（29)式及び上記（30)式を用いて、 吸気 管部内圧力 Pm及び吸気管部内温度 Tmを推定する。 よ り 具体的に述 ベる と、 吸気管モデル M 2 5は、 上記（29)式及ぴ上記（30)式と、 上記 スロ ッ ト ルモデル M 2 1 によ り 取得されたス ロ ッ ト ル通過空気流量 mt2(k - 1)と、 吸気弁モデル M 2 2 によ り 取得された筒内流入空気流 量 mc2(k— 1)と、 イ ンタークーラモデル M 2 4 によ り k一 1回目の推定 時に推定されたイ ンタークーラ部内温度 Tic2(k— 1)と、 本モデルによ り k一 1回 目 の推定時に推定された吸気管部内圧力 Pm2(k— 1)及び吸 気管部内温度 Tm2(k— 1)と 、 に基づいて最新の吸気管部内圧力 Pm2(k)及び吸気管部内温度 Tm2(k)を推定する。 ただし、 吸気管部内 圧力 Pm2及び吸気管部内温度 Tm2の推定が一度も行われていないと き （本モデルによ り 1 回目 の推定を行う と き （本例では、 内燃機関 の運転開始時））、 吸気管モデル M 2 5 は、 吸気管部内圧力 Pm2(0)及 び吸気管部内温度 Tm2(0)と して、 吸気圧力 Pa及び吸気温度 Taをそれ ぞれ採用する。

(吸気弁モデル M 2 6 )

吸気弁モデル M 2 6 は、 吸気弁モデル M 2 2 と 同様のモデルを含 んでいる。 吸気弁モデル M 2 6 においては、 吸気管モデル M 2 5 に よ り k回目 の推定時に推定された最新の吸気管部内圧力 Pm2(k)及び 吸気管部内温度 Tm2(k)と、 現時点の吸気温度 Taと、 を本モデルを表 す一般化 さ れた数式であ り 上記経験則に基づ く （10)式 （ mc = ( Ta/Tm ) · ( c · Pm - d) ) に適用 して最新の筒内流入空気流量 mc2(k) を求める。 そして、 吸気弁モデル M 2 6 は、 求めた筒内流入空気流 量 mc2(k)に現時点のエンジン回転速度 NE及ぴ現時点の吸気弁 3 2 の 開閉タイ ミ ング VTから算出される吸気弁 3 2 が開弁してから閉弁す るまでの時間 （吸気弁開弁時間） Tintを乗じる こ と によ り 現時点よ り先の時点の筒内空気量 KLfwdを求める。

このよ う に、 第 2空気モデル M 2 0 は、 上記電子制御ス ロ ッ トル 弁モデル M 3 によ り 推定された現時点よ り 先の時点のスロ ッ トル弁 開度 0 teと、 上記第 1 空気モデル M 1 0 によ り 推定された現時点の コンプレッサ回転速度 Ncmと、 に基づいて現時点よ り先の時点の筒 内空気量 KLfwdを推定する。

次に、 電気制御装置 7 0 の実際の作動について、 図 1 3 〜図 2 1 を参照しながら説明する。

くスロ ッ トル弁開度推定 >

C P U 7 1 は、 図 1 3 にフローチャー トによ り 示したスロ ッ トル 弁開度推定ルーチンを所定の演算周期 Δ Tt 1 (本例では、 2 m s ) の経過毎に実行する こ と によ り 、 上記電子制御ス ロ ッ トル弁モデル M 3及び上記電子制御ス ロ ッ トル弁ロ ジック A 1 の機能を達成する 。 なお、 ス ロ ッ トル弁開度推定ルーチンが実行されるこ と は、 ス ロ ッ トル弁開度推定手段の機能が達成されるこ とに対応している。

具体的に述べる と、 C P U 7 1 は所定のタイ ミ ングにてステ ップ 1 3 0 0 力 ら処理を開始し、 ステップ 1 3 0 5 に進んで変数 i に 「 0」 を設定し、 ステップ 1 3 1 0 に進んで変数 i が遅延回数 ntdlyと 等しいか否かを判定する。 こ の遅延回数 ntdlyは、 遅延時間 TD (本例 では、 6 4 m s ) を上記演算周期 Δ Tt 1 で除した値 （本例では、 3 2 ) である。

こ の時点で変数 i は 「 0」 である力 ら、 C P U 7 1 はステップ 1 3 1 0 にて 「 N o」 と判定し、 ステップ 1 3 1 5 に進んで目標スロ ッ ト ル弁開度 0 tt(i)に目標ス ロ ッ トル弁開度 Θ tt(i+l)の値を格納す る と と も に、 続く ステ ップ 1 3 2 0 にて予測ス ロ ッ トル弁開度 0 te(i)に予測ス ロ ッ トル弁開度 0 te(i+l)の値を格納する。 以上の処理 によ り 、 目標ス ロ ッ トル弁開度 0 tt(0)に 目標ス ロ ッ トル弁開度 0 tt(l)の値が格納され、 予測スロ ッ トル弁開度 Θ te(0)に予測スロ ッ ト ル弁開度 Θ te(l)の値が格納される。

次いで、 C P U 7 1 は、 ステップ 1 3 2 5 にて変数 i の値を 「 1 J だけ増大してステップ 1 3 1 0 にも どる。 そ して、 変数 i の値が 遅延回数 ntdlyよ り小さければ、 再びステップ 1 3 1 5〜 1 3 2 5 を 実行する。 即ち、 ステップ 1 3 1 5 〜 1 3 2 5 は、 変数 i の値が遅 延回数 ntdlyと等しく なるまで繰り返し実行ざれる。 これによ り 、 目 標ス ロ ッ トル弁開度 0 tt(i+l)の値が 目標ス ロ ッ トル弁開度 0 tt(i)に 順次シフ ト され、 予測ス ロ ッ トル弁開度 Θ te(i+l)の値が予測ス ロ ッ トル弁開度 0 te(i)に順次シフ ト されて行く。

前述のステップ 1 3 2 5 が繰り返される こ と によ り変数 i の値が 遅延回数 ntdlyと等しく なる と、 C P U 7 1 はステップ 1 3 1 0 にて 「Y e s 」 と判定してステ ップ 1 3 3 0 に進み、 同ステップ 1 3 3 0 にて現時点のアクセルペダル操作量 Accpと、 図 9 に示したテープ ルと、 に基づいて今回の暫定目標ス ロ ッ トル弁開度 0 ttl を求め、 こ れを遅延時間 TD後の 目標ス ロ ッ トル弁開度 0 ttとするために 目標ス ロ ッ トル弁開度 Θ tt(ntdly)に格納する。

次に、 C P U 7 1 はステップ 1 3 3 5 に進み、 同ステ ップ 1 3 3 5 にて、 前回の演算時点にて同演算時点から遅延時間 TD後の予測ス ロ ッ トル弁開度 0 teと して格納した予測ス ロ ッ トル弁開度 0 teditdly 一 1)と、 上記ステップ 1 3 3 0 にて遅延時間 TD後の 目標スロ ッ トル 弁開度 0 ttと して格納した 目標ス ロ ッ トル弁開度 0 tt(ntdly)と 、 上 記（31)式 （の右辺） に基づく ステップ 1 3 3 5 内に示した式と、 に基 づいて現時点から遅延時間 TD後の予測ス ロ ッ トル弁開度 0 te(ntdly) を算出する。 そ して、 0 ? 11 7 1 はステップ 1 3 4 0 に進み、 同ス テツプ 1 3 4 0 にて実際のス ロ ッ トル弁開度 Θ taが 目標ス ロ ッ ト ル 弁開度 Θ tt(0)と なる よ う にスロ ッ トル弁ァクチユエータ 4 6 a に対 して駆動信号を送出 し、 ステップ 1 3 9 5 に進んで本ルーチンを一 且終了する。

以上のよ う に、 目標スロ ッ トル弁開度 0 ttに関するメモリ （R A M 7 3 ) においては、 本ルーチンが実行される毎にメ モ リ の内容が一 つずつシフ ト されていき、 目標スロ ッ トル弁開度 0 tt(0)に格納され た値が、 電子制御ス ロ ッ トル弁ロ ジック A 1 によ り ス ロ ッ トル弁ァ クチユエータ 4 6 a に出力される 目標スロ ッ トル弁開度 0 ttと して設 定される。 即ち、 今回の本ルーチンの実行によ り 目標ス ロ ッ トル弁 開度 0 tt(ntdly)に格納された値は、 今後において本ルーチンが遅延 回数 ntdlyだけ繰り 返されたと き （遅延時間 TD後） に Θ tt(0)に格鈉 される。 また、 予測ス ロ ッ トル弁開度 0 teに関するメモ リ において は、 同メ モ リ 内の 0 te(m ) に現時点から所定時間（m · Δ Tt 1 ) 経過 後の予測ス ロ ッ トル弁開度 Θ teが格納される。 この場合の値 mは、 0 〜 ntdlyの整数である。

<スロ ッ トル弁開度算出 >

一方、 C P U 7 1 は、 上記ス ロ ッ トル弁開度算出手段 M 2 の機能 を達成する図示しないス ロ ッ トル弁開度算出ルーチンを所定の演算 周期 Δ Tt 2 (本例では、 8 m s ) の経過毎に実行するこ と によ り 、 同所定の演算周期 Δ Τΐ 2 の経過毎にス ロ ッ トルポジショ ンセンサ 6 4が実際に出力 している電気的な物理量である電圧 （出力量） Vtaを 取得し、 同取得されたス ロ ッ トルポジショ ンセンサ 6 4の出力量 Vta に基づいて実際のス ロ ッ トル弁開度 Θ taを算出する。 と ころで、 同 ルーチンによ り 実際のス ロ ッ ト ル弁開度 0 taを算出するためには、 所定のス ロ ッ トル弁開度算出.時間 （本例では、 8 m s ) が必要と さ れる。 従って、 ス ロ ッ トルポジショ ンセ ンサ 6 4の出力量 Vtaが出力 された時点から、 同所定のスロ ッ トル弁開度算出時間だけ後の時点 にて同出力量 Vtaに基づく 実際のス ロ ッ トル弁開度 0 taが算出される

<第 1 空気モデル M l 0 によるコンプレッサ回転速度の計算〉 また、 C P U 7 1 は、 上記ス ロ ッ トル弁開度算出ルーチンの実行 が終了する と、 続いて図 1 4 にフローチャー ト によ り示した第 1 空 気モデル M l 0 によ り コンプレ ッサ回転速度を計算するためのルー チンを実行する こ と によ り 、 同ルーチンを実行する時点における コ ンプレッサ回転速度 Ncm(k— 1)を推定する。 こ こで、 kは本ルーチン の実行が開始される毎に 1 が加算される整数であ り 、 本ルーチンの 実行が開始された回数を表すよ う になっている'。 なお、 図 1 4 のル 一チンの後述するステップ 1 4 1 5 を除く 各ステ ッ プの処理が実行 される こ と は、 筒内空気量推定手段の機能の一部が達成される こ と に対応している。

具体的に説明する と、 所定のタイ ミ ングになったと き、 C P U 7 1 はステップ 1 4 0 0 から処理を開始し、 ステップ 1 4 0 5 に進ん で上記ス ロ ッ トルモデル M 1 1 によ り ス ロ ッ トル通過空気流量 mtl(k — 1)を求めるため、 図 1 5 の フ ローチャー トに示したステ ップ 1 5 0 0 に進む。

次いで、 C P U 7 1 は、 ステップ 1 5 0 5 に進み上記ス ロ ッ トル 弁開度算出ルーチンによ り 算出された.実際のス ロ ッ トル弁開度 0 ta を取得する。

そして、 C P U 7 1 は、 ステップ 1 5 1 0 に進んで、 上記（8)式の Ct ( Θ t) · At ( Θ t) を、 上記テーブル MAPCTATと、 上記ステップ 1 5 0 5 にて取得された実際のス ロ ッ ト ル弁開度 0 taと 、 力 ら値 CtAtl(k- 1)と して求める。 '

次に、 〇 ？ 11 7 1 はステ ップ 1 5 1 5 に進んで、 上記テーブル MAP Φ と、 前回の図 1 4 のルーチンの実行時における後述するステ ップ 1 4 3 0 にて求め られた今回の演算時点 （現時点） における吸 気管部内圧力 Pml(k— 1)を前回の図 1 4 のルーチ ンの実行時におけ る後述するステップ 1 4 2 5 にて求め られた今回の演算時点におけ る ィ ン タ ー ク ー ラ 部 内 圧力 Picl(k _ 1)で 除 し た値 （ Pml(k— 1)/Picl(k- 1)) と、 から値 Φ l(Pml(k— 1)/Picl(k— 1))を求める。

そ して、 C P U 7 1 はステップ 1 5 2 0 に進んで、 上記ステ ップ

1 5 1 0及びステップ 1 5 1 5 にてそれぞれ求め られた値と、 上記 スロ ッ トルモデル M 1 1 を表す上記（8)式に基づく ステップ 1 5 2 0 内に示した式と、 前回の図 1 4 のルーチンの実行時における後述す るステップ 1 4 2 5 にて求められた今回の演算時点におけるイ ンタ 一クーラ部内圧力 Picl(k— 1)及びィ ンタークーラ部内温度 Ticl(k一 1) と 、 に基づいて今回の演算時点におけるス ロ ッ トル通過空気流量 mtl(k- 1)を求め、 ステップ 1 5 9 5 を経由 して図 1 4のステップ 1 4 1 0 に進む。

C P U 7 1 は、 ステップ 1 4 1 0 にて上記吸気弁モデル M l 2 を 表す上記（10)式の値 cを、 上記テーブル MAPCと、 現時点のエンジン 回転速度 NE及ぴ現時点の吸気弁 3 2の開閉タイ ミ ング VTと、 から求 める。 また、 同様に値 dを、 上記テーブル MAPDと、 現時点のェンジ ン回転速度 NE及び現時点の吸気弁 3 2の開閉タイ ミ ング VTと、 から 求める。 そ して、 C P U 7 1 は、 同ステップ 1 4 1 0 にて上記吸気 弁モデル M 1 2 を表す上記（10)式に基づく ステップ 1 4 1 0 内に示し た式と、 前回の本ルーチンの実行時における後述するステ ップ 1 4 3 0 にて求め られた今回の演算時点における吸気管部内圧力 Pml(k 一 1)及び吸気管部内温度 Tml(k— 1)と、 現時点の吸気温度 Taと、 に 基づいて今回の演算時点における筒内流入空気流量 mcl(k— 1)を求め る。

次に 、 C P U 7 1 はステップ 1 4 1 5 に進み上記 A F M逆モ丁ル

M 1 によ り コンプレッサ流入空気流量 mcmi(k— 1)を求めるため 、 図

1 6 のフローチャー トに示したステ ップ 1 6 0 0 に進む。 な 、 図

1 6 のルーチンが実行される こ と は、 コ ンプレッサ流入空 流量推 定手段の機能が達成されるこ とに対応している。

次レ、で、 C P U 7 1 は、 ステ ップ 1 6 0 5 に進みエアフ 一メ一 タ 6 1 の出力量 Vafm(k— 1)を読み込むと と もに、 同読み込んだ出力 量 Vafm(k— 1)を R AM 7 3 に記憶させる。 なお、 ステップ 1 6 0 5 の処理が実行される こ と は、 エアフローメータ 出力量記憶手段の機 能が達成されるこ とに対応している。

そ して、 C P U 7 1 は、 ステ ップ 1 6 1 0 に進み上記 A F M逆モ デル M 1 に対する入力量 xO(k— 1)に、 前回の本ルーチンの実行時に おける上記ステップ 1 6 0 5 にて読み込まれる と と もに R AM 7 3 に記憶されていた前回の演算時点におけるエアフローメ ータ 6 1 の 出力量 Vafm(k— 2)を設定する。

上述したよ う に、 ス ロ ッ トルポジショ ンセンサ 6 4 によ り 出力量 Vtaが出力された時点から所定のス口 ッ トル弁開度算出時間 （本例で は、 8 m s ) が経過した後に、 同出力量 Vtaに基づく 実際のス ロ ッ ト ル弁開度 Θ taが算出され、 同算出された実際のス ロ ッ トル弁開度 0 taが図 1 5の上記ステップ 1 5 0 5 にて取得される。 そこで、 この実施形態は、 上記ステップ 1 6 1 0 にて示したよ う に、 同所定のス ロ ッ トル弁開度算出時間だけ前の時点 （前回の演算 時点） において R A M 7 3 に記憶されたエアフローメータ 6 1 によ る出力量 Vafm(k— 2)を、 現時点 （今回の演算時点、 即ち、 前回の演 算時点から演算周期 Δ Tt 2 ( 8 m s ) だけ後の時点） にて上記 A F M逆モデル M l に同 A F M逆モデル M l の入力量 xO(k— 1)と して与 .る。

これによ り 、 後述する よ う に、 現時点にて算出されている最新の 実際のス ロ ッ トル弁開度 0 taを算出する基と なったス ロ ッ トルポジ ショ ンセンサ 6 4の出力量 Vtaが出力された時点と同一の時点にて出 力されたエアフローメ ータ 6 1 の出力量 Vafm(k— 2)に基づいてコン プレッサ流入空気流量 mcmi(k— 1)が推定される。 従って、 同一の時 点にて出力された出力量にそれぞれ基づく ス ロ ッ トル弁開度 Θ ta及 びコ ンプレッサ流入空気流量 mcmi(k_ l)を第 1 空気モデル M 1 0 に 適用する こ とができ るので、 高い精度にて筒内空気量を推定する こ とができる。

次に、 C P U 7 1 は、 ステップ 1 6 1 5 に進み上記ローパスフィ ルタ M 1 a に入力量 x0(k— 1)を入力する こ と によ り 、 出力量 x(k— 1) を算出する。 その後、 C P U 7 1 は、 ステップ 1 6 2 0 に進み前回 の本ルーチンの実行時における後述するステ ップ 1 6 3 0 にて算出 された前回の演算時点における A F M順モデル M 1 c の出力量 zz(k — 2)をフィ ー ドバック量と して上記ステ ップ 1 6 1 5 にて算出され た出力量 x(k_ l)から減じるこ とによ り 、 値 y(k— 1)を算出する。

次いで、 C P U 7 1 は、 ステ ップ 1 6 2 5 に進み上記ステ ップ 1 6 2 0 にて算出された値 y(k— 1)を上記 P I D コン ト iーラ M l わ に 入力する こ と によ り 、 出力量 z(k— 1)を算出する。 そして、 C P U 7 1 は、 ステップ 1 6 3 0 に進み上記ステップ 1 6 2 5 にて算出され た出力量 z(k— 1)を上記 A F M順モデル M 1 c に入力する こ と によ り 、 出力量 zz(k— 1)を算出する。

次に、 C P U 7 1 は、 ステップ 1 6 3 5 に進みコンプレッサ流入 空気流量 mcmi(k— 1)に上記ステップ 1 6 2 5 にて算出された出力量 z(k- 1)を設定し、 ステップ 1 6 9 5 を経由 して図 1 4のステップ 1 4 2 0 に進む。

そ して、 C P U 7 1 は同ステ ップ 1 4 2 0 にて上記第 1 コ ンプレ ッサモデル M l 3 によ り コ ンプレッサ回転速度 Ncm(k— 1)及びコ ン プレッサ付与エネルギー Ecml(k— 1)を求めるため、 図 1 7 のフロー チヤ一トに示したステップ 1 7 0 0 に進む。

次いで、 C P U 7 1 は、 ステップ 1 7 0 5 に進みコンプレッサ流 出空気流量 mcml(k— 1)に、 図 1 6 の上記ステップ 1 6 3 5 にて求め られたコンプレッサ流入空気流量 mcmi(k— 1)を設定する。 その後、 C P U 7 1 は、 ステップ 1 7 1 0 に進んで、 上記テーブル MAPCMと 、 前回の図 1 4 のルーチンの実行時における後述するステップ 1 4 2 5 にて求められた今回の演算時点におけるイ ンタ ークーラ部内圧 力 Picl(k— 1)を現時点の吸気圧力 Paで除した値 Picl(k— 1)/Pa及び上 記ステ ッ プ 1 7 0 5 にて設定 さ れた コ ンプ レ ッ サ流出空気流量 mcmKk- 1)と、 から今回の演算時点における コンプレッサ回転速度 Ncm(k一 1)を求める。 なお、 ステップ 1 7 1 0 の処理が実行される こ と は、 コ ンプレッサ回転速度取得手段の機能が達成される こ と に 対応している。 また、 ステップ 1 7 0 5及びステップ 1 7 1 0 の処 理が実行される こ と は、 コ ンプレッサ流出空気流量推定手段の機能 の一部が達成されるこ とに対応している。

そ して、 C P U 7 1 は、 ステ ップ 1 1 1 5 に進み上記テーブル MAPETAと、 上記ステ ップ 1 7 0 5 にて設定されたコンプレッサ流 出空気流量 mcml(k— 1)及び上記ステップ 1 7 1 0 にて求められたコ ンプレツサ回転速度 Ncm(k— 1)と、 からコンプレッサ効率 77 l(k— 1) を求める。

次に、 C P U 7 1 は、 ステップ 1 7 2 0 に進んで、 前回の図 1 4 のルーチンの実行時における後述するステ ップ 1 4 2 5 にて求めら れた今回の演算時点におけるィ ンタークーラ部内圧力 Picl(k— 1)を 現時点の吸気圧力 Paで除した値 Picl(k— 1)/Paと、 上記ステップ 1 7 0 5 にて設定されたコンプレツサ流出空気流量 mcml(k_ 1)と、 上記 ステップ 1 7 1 5 にて求められたコンプレッサ効率 7] l(k— 1)と、 現 時点の吸気温度 Taと、 第 1 コンプレッサモデル M 1 3 の一部を表す 上記（13)式に基づく ステップ 1 7 2 0 内に示した式と、 に基づいて今 回の演算時点における コンプレッサ付与エネルギー Ecml(k— 1)を求 め、 ステップ 1 7 9 5 を経由 して図 1 4 のステップ 1 4 2 5 に進む 。 なお、 ステップ 1 7 1 5及びステップ 1 7 2 0 の処理が実行され る こ と は、 コンプレッサ付与エネルギー推定手段の機能が達成され るこ とに対応している。

C P U 7 1 は、 同ステ ップ 1 4 2 5 にて上記イ ンタークーラモデ ル M 1 4 を表す上記（18)式及ぴ上記（19)式を離散化した上記（20)式及 び上曾己（21)式に基づく ステップ 1 4 2 5 内に示した式 （差分方程式） と、 上記ステップ 1 4 0 5及ぴステップ 1 4 2 0 にて求め られたス 口 ッ ト ル通過空気流量 mtl(k— 1)、 コ ンプ レ ッ サ流出空気流量 mcmKk- 1)及びコンプレツサ付与エネルギー Ecml(k— 1)と、 に基づ いて、 次回の演算時点におけるイ ンタークーラ部内圧力 Picl(k)と、 同ィ ンタークーラ部内圧力 Picl(k)を次回の演算時点におけるイ ンタ 一クーラ部内温度 Ticl(k)にて除した値 { Picl/Ticl} (k)と 、 を求め る。 なお、 A t l はイ ンタークーラモデル M l 4及び後述する吸気 管モデル M 1 5 で使用される時間離散間隔を示し、 式 （ Δ t 1 = 厶 Tt 2 ) によ り表される。 fi口ち、 ステップ 1 4 2 5 においては、 今回 の演算時点におけるィ ンタークーラ部内圧力 Picl(k— 1)及びイ ンタ 一クーラ部内温度 Ticl(k一 1)等から、 次回の演算時点におけるイ ンタ 一クーラ部内圧力 Picl(k)及びィ ンタークーラ部内温度 Ticl(k)が求め られる。 なお、 ステップ 1 4 2 5 の処理が実行される こ と は、 現在 コンプレッサ下流圧力推定手段の機能の一部が達成される こ と に対 応している。

次に、 C P U 7 1 はステップ 1 4 3 0 に進み、 上記吸気管モデル M 1 5 を表す上記（27)式及び上記（28)式を離散化した上記（29)式及び 上記（30)式に基づく ステップ 1 4 3 0内に示した式 （差分方程式） と 、 上記ステップ 1 4 0 5及ぴステップ 1 4 1 0 にてそれぞれ求めた ス ロ ッ トル通過空気流量 mtl(k— 1)及ぴ筒内流入空気流量 mcl(k— 1) と、 前回の本ルーチンの実行時における上記ステ ップ 1 4 2 5 にて 求め られた今回の演算時点におけるイ ンタークーラ部内温度 Ticl(k — 1)と 、 に基づいて、 次回の演算時点におけ る 吸気管部内圧力 Pml(k)と、 同吸気管部内圧力 Pml(k)を次回の演算時点における吸気 管部内温度 Tml(k)にて除した値 { Pml/Tml} (k)と、 を求める。 即 ち、 ステップ 1 4 3 0 においては、 今回の演算時点における吸気管 部内圧力 Pml(k— 1)及び吸気管部内温度 Tml(k— 1)等から、 次回の演 算時点における吸気管部内圧力 Pml(k)及び吸気管部内温度 Tml(k)が 求められる。

次いで、 C P U 7 1 は、 ステップ 1 4 9 5 に進んで本ルーチンを 一旦終了する。

このよ う に、 図 1 4 のルーチンが実行される こ と によ り 、 エアフ ローメータ 6 1 の出力量 Vafmに基づいて、 実際のコンプレッサ流入 空気流量 mcmi(k— 1)が推定される。 次に、 同推定された実際のコ ン プレツサ流入空気流量 mcmi(k— 1)に基づいて現時点のコ ンプレッサ 回転速度 Ncm(k— 1)が推定される と と もに、 今回の演算時点よ り微 小時間 Δ t 1 だけ先の時点 （次回の演算時点） のイ ンタークーラ部 内圧力 Pic l(k)、 イ ンタ ークーラ部内温度 Tic l (k)、 吸気管部内圧力 Pm(k)及び吸気管部内温度 Tm(k)が推定される。

<第 2空気モデル M 2 0 による筒内空気量の計算〉

一方、 C P U 7 1 は、 図 1 4 のルーチンの実行が終了する と、 続 いて図 1 8 にフローチャー トによ り示した第 2空気モデル M 2 0 に よ り筒内空気量を計算するためのルーチンを実行する こ と によ り 、 同ルーチンを実行する時点よ り 先の時点における筒内空気量 KLfwd を推定する。 なお、 図 1 8 のルーチンが実行される こ と は、 筒内空 気量推定手段の機能の一部が達成されるこ とに対応している。

具体的に説明する と、 所定のタイ ミ ングになったと き、 C P U 7 1 はステップ 1 8 0 0 から処理を開始し、 ステップ 1 8 0 5 に進ん で上記スロ ッ トルモデル M 2 1 によ り スロ ッ トル通過空気流量 mt2(k — 1)を求めるため、 図 1 9 のフローチャー トに示したステップ 1 9 0 0 に進む。

次いで、 C P U 7 1 は、 ステップ 1 9 0 5 に進み図 1 3 のスロ ッ トル弁開度推定ルーチンによ り メ モ リ に格納されている Θ te(m) ( m は、 0 〜 ntdlyの整数） から、 現時点よ り所定の時間間隔 Δ t0 (本例 では、 特定の気筒の燃料噴射開始時期前の所定の時点 （噴射燃料量 を決定する必要がある最終の時点） から同気筒の吸気行程における 吸気弁 3 2 の閉弁時 （吸気行程終了時点） ま での時間） だけ後の時 点と最も近い時点のス ロ ッ トル弁開度と して推定された予測ス ロ ッ トル弁開度 0 te (m)を予測スロ ッ トル弁開度 0 t(k)と して読み込む。 上述したよ う に、 kは、 図 1 4 のルーチンの実行が開始された回数を 表すよ う になっている。 と ころで、 本ルーチンは、 図 1 4 のルーチ ンの実行が終了する と続いて実行される。 従って、 kは、 本ルーチン の実行が開始された回数も表すよ う になっている。

以下、 説明の便宜上、 前回の演算時点 （本ルーチンを k— 1回目 に 実行している時点） において同ステップ 1 9 0 5 にて読み込んだ予 測ス口 ッ トル弁開度 Θ t(k一 1)に対応する時点を前回推定時点 t lと し 、 今回の演算時点 （本ルーチンを k回目に実行している時点） におい て同ステップ 1 9 0 5 にて読み込んだ予測スロ ッ トル弁開度 0 t(k)に 対応する時点を今回推定時点 t2とする （ス ロ ッ トル弁開度推定可能 時点、 所定の時間間隔 A t0、 前回推定時点 tl及ぴ今回推定時点 t2の 関係を示した模式図である図 2 0 を参照。）。

そして、 C P U 7 1 は、 ステップ 1 9 1 0 に進んで、 上記（8)式の Ct ( Θ t) · At ( Θ t) を、 上記テーブル MAPCTATと、 前回の本ルー チンの実行時における上記ステップ 1 9 0 5 にて読み込んだ予測ス ロ ッ トル弁開度 0 t(k- 1)と、 力 ら値 CtAt2(k— 1)と して求める。 . 次に、 C P U 7 1 はステ ッ プ 1 9 1 5 に進んで、 上記テーブル MAP Φ と、 前回の.図 1 8 のルーチンの実行時における後述するステ ップ 1 8 2 5 にて求められた前回推定時点 tlにおける吸気管部内圧 力 Pm2(k— 1)を前回の図 1 8 のルーチンの実行時における後述する ステ ップ 1 8' 2 0 にて求められた前回推定時点 tlにおけるイ ンター クーラ部内圧力 Pic2(k— 1)で除した値 （Pm2(k— 1)/Pic2(k— 1)) と 、 から値 Φ 2(Pm2(k- 1)/Pic2(k- 1))を求める。

そ して、 C P U 7 1 はステップ 1 9 2 0 に進んで、 上記ステ ップ 1 9 1 0及びステップ 1 9 1 5 にてそれぞれ求めた値と、 上記ス ロ ッ トルモデル M 2 1 を表す上記（8)式に基づく ステ ップ 1 9 2 0 内に 示した式と、 前回の図 1 8 のルーチンの実行時における後述するス テツプ 1 8 2 0 にて求め られた前回推定時点 tlにおけるイ ンターク 一ラ部内圧力 Pic2(k— 1)及びィ ンタークーラ部内温度 Tic2(k— 1)と、 に基づいて前回推定時点 tlにおけるスロ ッ トル通過空気流量 mt2(k— 1)を求め、 ステップ 1 9 9 5 を経由 して図 1 8 のステップ 1 8 1 0 に進む。

C P U 7 1 は、 ステップ 1 8 1 0 にて上記吸気弁モデル M 2 2 を 表す上記（10)式に基づく ステップ 1 8 1 0内に示した式と、 前回の本 ルーチンの実行時における後述するステップ 1 8 2 5 にて求め られ た前回推定時点 tlにおける吸気管部内圧力 Pm2(k— 1)及び吸気管部内 温度 Tm2(k— 1)と、 現時点の吸気温度 Taと、 に基づいて前回推定時 点 tlにおける筒内流入空気流量 mc2(k— 1)を求める。 こ の と き、 値 c 及び値 dと して、 図 1 4の上記ステップ 1 4 1 0 にて求めた値を使用 する。

次に、 C P U 7 1 はステ ップ 1 8 1 5 に進み上記第 2 コ ンプレツ サモデル M 2 3 によ り コンプレツサ流出空気流量 mcm2(k— 1)及ぴコ ンプレッサ付与エネルギー Ecm2(k— 1)を求めるため、 図 2 1 のフロ 一チャー トに示したステップ 2 1 0 0に進む。 次いで、 C P U 7 1 は、 ステップ 2 1 0 5 に進んで、 上記テープ ル MAPCMと、 前回の図 1 8 のルーチンの実行時における後述するス テツプ 1 8 2 0 にて求め られた前回推定時点 tlにおけるイ ンターク ーラ部内圧力 Pic2(k— 1)を現時点の吸気圧力 Paで除した値 Pic2(k— 1)/Pa及ぴ前回推定時点 t lにおける コンプレッサ回転速度と して採用 した図 1 4 の上記ステップ 1 4 2 0 にて求め られたコンプレッサ回 転速度 Ncm(k— 1)と、 から前回推定時点 t lにおけるコ ンプレッサ流出 空気流量 mcm2 (k— 1)を求める。 なお、 ステップ 2 1 0 5 の処理が実 行される こ と は、 将来コンプレッサ流出空気流量取得手段の機能が 達成されるこ と に対応している。

そ して、 C P U 7 1 は、 ステップ 2 1 1 0 に進み、 上記テーブル MAPCMと、 前回の図 1 4のルーチンの実行時における上記ステップ 1 4 2 5 にて求め られた今回の演算時点におけるイ ンタークーラ部 内圧力 Pic l(k— 1)を現時点の吸気圧力 Paで除した値 Pic l (k— 1)/Pa及 び図 1 4 の上記ステップ 1 4 2 0 にて求め られたコンプレッサ回転 速度 Ncm(k— 1)と、 から上記テーブル MAPCMによ り求めた今回の演 算時点における コンプレッサ流出空気流量 mcm lmapを求める。 なお 、 ステップ 2 1 1 0 の処理が実行される こ と は、 現在コ ンプレッサ 流出空気流量取得手段の機能が達成されるこ とに対応している。

次に、 C P U 7 1 は、 ステップ 2 1 1 5 に進み、 今回の演算時点 におけるコンプレツサ流出空気流量 mcm l(k— 1)と して採用 した図 1 4 の上記ステ ップ 1 4 1 5 にて求め られたコ ンプレッサ流入空気流 量 mcmi(k— 1)を、 上記ステップ 2 1 1 0 にて求められた上記テープ ル MAPCMによ り求めた今回の演算時点におけるコンプレッサ流出空 気流量 mcm lmapによ り 除した値を、 上記ステップ 2 1 0 5 にて求め られた前回推定時点 t lにおけるコ ンプ レ ツサ流出空気流量 mcm2(k— 1)に乗じて得られた値によ り 、 同前回推定時点 t lにおける コ ンプ レ ッサ流出空気流量 mcm2(k— 1)を更新する。

と ころで、 コ ンプレッサ回転速度の変化する範囲は極めて広いの で、 上記テーブル MAPCMのデータ数を少なく するために、 上記テー ブル MAPCM内におけるコンプレ ツサ回転速度の隣接するデータ間の 値の差は比較的大き く なつている。 従って、 図 1 4 の上記ステ ップ 1 4 2 0 にて求め られたコンプレッサ回転速度 Ncm(k— 1)は誤差を 含む。 このため、 上記ステップ 2 1 0 5 に示したよ う に、 上記テー プル MAPCMと、 同求められたコンプレ ツサ回転速度 Ncm(k— 1)と、 から前回推定時点 tlにおけるコンプレツサ流出空気流量 mcm2(k— 1) を求める と、 同求められた前回推定時点 tlにおける コンプレッサ流 出空気流量 mcm2(k— 1)は誤差を含む。

そこで、 この実施形態は、 上記テーブル MAPCMを使用するこ とな く 求めた今回の演算時点のコンプレッサ流出空気流量 mcml(k— 1)と 、 上記テーブル MAPCMを使用 して求めた今回の演算時点のコンプレ ッサ流出空気流量 mcmlmapと 、 の比 （コ ンプレッサ流出空気流量 mcmlma に対す る コ ンプ レ ッ サ流出空気流量 mcml(k— 1)の比 mcml(k- l)/mcmlmap ) を補正係数と して、 上記テーブル MAPCM を使用 して求めた前回推定時点 tlにおける コ ンプレッサ流出空気流 量 mcm2(k— 1)に乗ずる こ と によ り 、 同コ ンプレッサ流出空気流量 mcm2(k- 1)を補正する。

これによ り 、 上記テーブル MAPCMを使用 して取得された前回推定 時点 におけるコンプレツサ流出空気流量 mcm2(k— 1)に含まれる誤 差が補正されるので、 上記テーブル MAPCMのデータ数を増加させる こ と な く 、 同前回推定時点 tlにおける コ ンプ レ ッ サ流出空気流量 mcm2(k— 1)を高い精度にて推定するこ とができる。 なお、 ステップ 2 1 1 5 の処理が実行される こ と は、 将来コ ンプレッサ流出空気流 量補正手段の機能が達成される こ と に対応している。 また、 ステツ プ 2 1 0 5 力 らステップ 2 1 1 5 までの処理が実行される こ と は、 コ ンプレッサ流出空気流量推定手段の機能の一部が達成される こ と に対応している。

次に、 C P U 7 1 は、 ステップ 2 1 2 0 に進んで、 上記テープル MAPETAと、 上記ステップ 2 1 1 5 にて求められたコ ンプレッサ流 出空気流量 mcm2(k— 1)及ぴ図 1 4 の上記ステップ 1 4 2 0 にて求め られたコ ンプレッサ回転速度 Ncm(k— 1)と、 から コ ンプレッサ効率 η 2(k- 1)を求める。

次に、 C P U 7 1 は、 ステ ップ 2 1 2 5 に進んで、 前回の図 1 8 のルーチンの実行時における後述するステップ 1 8 2 0 にて求めら れた前回推定時点 tlにおけるイ ンタークーラ部内圧力 Pic2(k— 1)を現 時点の吸気圧力 Paで除した値 Pic2(k— 1)/Paと、 上記ステップ 2 1 1 5 にて求められたコンプレッサ流出空気流量 mcm2(k— 1)と、 上記ス テツプ 2 1 2 0 にて求められたコンプレッサ効率 rj 2(k— 1)と、 現時 点の吸気温度 Taと、 第 2 コンプレッサモデル M 2 3 の一部を表す上 記（13)式に基づく ステップ 2 1 2 5 内に示した式と、 に基づいて前回 推定時点 t lにおけるコンプレッサ付与エネルギー Ecm2(k— 1)を求め 、 ステップ 2 1 9 5 を経由 して図 1 8 のステ ップ 1 8 2 0に進む。

C P U 7 1 は、 同ステップ 1 8 2 0 にて上記イ ンタークーラモデ ル M 2 4 を表す上記（18)式及び上記（19)式を離散化した上記（20)式及 ぴ上記（21)式に基づく ステップ 1 8 2 0内に示した式 （差分方程式） と、 上記ステ ップ 1 8 0 5及びステップ 1 8 1 5 にて求められたス 口 ッ ト ル通過空気流量 mt2(k— 1)、 コ ンプ レ ッ サ流出空気流量 mcm2(k - 1)及ぴコンプレツサ付与エネルギー Ecm2(k _ 1)と、 に基づ いて、 今回推定時点 t2におけるィ ンタークーラ部内圧力 Pic2(k)と、 同ィ ンタークーラ部内圧力 Pic2(k)を今回推定時点 t2におけるィ ンタ 一クーラ部内温度 Tic2(k)にて除した値 { Pic2/Tic2 } (k)と、 を求め る。 なお、 A t 2 はイ ンタークーラモデル M 2 4及び後述する吸気 管モデル M 2 5 で使用される時間離散間隔を示し、 式 （ Δ t 2 = t2 一 t l ) によ り 表される。 fi卩ち、 ステップ 1 8 2 0 においては、 前回 推定時点 t lにおけるィ ンタークーラ部内圧力 Pic2(k— 1)及びィ ンター クーラ部内温度 Tic2(k— 1)等から、 今回推定時点 t2におけるイ ンター クーラ部内圧力 Pic2(k)及ぴィ ンタークーラ部内温度 Tic2(k)が求めら れる。 なお、 ステップ 1 8 2 0 の処理が実行される こ と は、 将来コ ンプレッサ下流圧力推定手段の機能の一部が達成される こ と に対応 している。 '

次に、 C P U 7 1 はステップ 1 8 2 5 に進み、 上記吸気管モデル M 2 5 を表す上記（27)式及び上記（28)式を離散化した上記（29)式及び 上記（30)式に基づく ステップ 1 8 2 5 内に示した式 （差分方程式） と 、 上記ステップ 1 8 0 5及びステップ 1 8 1 0 にてそれぞれ求めた スロ ッ トル通過空気流量 mt2(k— 1)及び筒内流入空気流量 mc2(k— 1) と、 前回の本ルーチンの実行時における上記ステップ 1 8 2 0 にて 求め られた前回推定時点 t lにおけるイ ンタークーラ部内温度 Tic2(k — 1)と 、 に基づいて、 今回推定時点 t2におけ る 吸気管部内圧力 Pm2(k)と、 同吸気管部内圧力 Pm2(k)を今回推定時点 t2における吸気 管部内温度 Tm2(k)にて除した値 { Pm2/Tm2 } (k)と、 を求める。 即 ち、 ステップ 1 8 2 5 においては、 前回推定時点 t lにおける吸気管 部内圧力 Pm2(k— 1)及び吸気管部内温度 Tm2(k— 1)等から、 今回推定 時点 t2における吸気管部内圧力 Pm2 (k)及ぴ吸気管部内温度 Tm2(k)が 求められる。

その後、 C P U 7 1 は、 ステ ップ 1 8 3 0 に進み上記吸気弁モデ ル M 2 6 を表す（10)式を用いて今回推定時点 t2における筒内流入空気 流量 mc2(k)を求める。 このと き、 値 c及び値 dと して、 図 1 4 の上記 ステ ップ 1 4 1 0 にて求められた値を使用する。 また、 吸気管部内 圧力 Pm2(k)及び吸気管部内温度 Tm2(k)は、 上記ステップ 1 8 2 5 に て求められた今回推定時点 t2における値 （最新の値） を用いる。

そ して、 C P U 7 1 は、 ステップ 1 8 3 5 に進んで現時点のェン ジン回転速度 NEと、 現時点の吸気弁 3 2 の開閉タイ ミ ング VTと、 に よ り 求められる吸気弁開弁時間 （吸気弁 3 2 が開弁してから閉弁す るまでの時間） Tintを計算し、 続く ステ ップ 1 8 4 0 にて上記今回 推定時点 t2における筒内流入空気流量 mc2(k)に吸気弁開弁時間 Tint を乗じて筒内空気量 KLfwdを算出し、 ステップ 1 8 9 5 に進んで本 ルーチンを一旦終了する。

このよ う に、 図 1 8 のルーチンが実行される こ と によ り 、 現時点 のコ ンプレッサ回転速度 Ncm(k— 1)に基づいて、 現時点よ り 先の今 回推定時点 t2のィ ンタークーラ部内圧力 Pic2(k)、 イ ンタークーラ部 内温度 Tic2(k)、 吸気管部内圧力 Pm(k)及び吸気管部内温度 Tm(k)が推 定される と と もに、 同今回推定時点 t2の筒内空気量 KLfwd力 S推定さ れる。

以上説明 したよ う に、 本発明による内燃機関の空気量推定装置の 実施形態は、 エアフ ローメータ 6 1 の出力量 Vafmを、 A F M逆モデ ル M l に同 A F M逆モデル M l の入力量 χθと して与える こ と によ り 、 同 A F M逆モデル M l の出力量 zを現時点の実際のコンプレッサ流 入空気流量 mcmiと して取得する。 これによ り 、 実際のコンプレッサ 流入空気流量 mcmiに対するエアフローメータ 6 1 の検出遅れを捕償 する こ とができ るので、 高い精度にて実際のコンプレヅサ流入空気 流量 mcmiを推定するこ とができる。

また、 この実施形態は、 フィ ー ドパッ クループにおいて順モデル と しての A F M順モデル M l c を用いた A F M逆モデル M l を使用 する。 これによ り 、 A F M順モデル M 1 c が複雑なために、 数学的 に厳密な逆モデルを構築する こ とができない場合であっても、 十分 に正確な同 A F M順モデル M l c の逆モデルを容易に構築する こ と ができる。

更に、 この実施形態は、 R O M 7 2 に記憶されたテーブル MAPCM と、 現時点のコンプレッサ流出空気流量 mcmiと して採用 した上記推 定された実際のコンプレッサ流入空気流量 mcmiと、 第 1 空気モデル M l 0 によ り推定されたイ ンタークーラ部内圧力 （コンプレッサ下 流圧力） Pic lを現時点の吸気圧力 Paで除した値 Pic l/Paと、 に基づい て現時点のコンプレッサ回転速度 Ncmを推定する。

加えて、 こ の実施形態は、 R O M 7 2 に記憶 されたテーブル MAP CMと、 第 2空気モデル M 2 0 によ り推定されたインタークーラ 部内圧力 （コンプレッサ下流圧力） Pic2を現時点の吸気圧力 Paで除 した値 Pic2/Paと、 現時点よ り先の時点のコンプレッサ回転速度と し て採用 した上記推定された現時点のコンプレッサ回転速度 Ncmと、 に基づいて同先の時点のコンプレッサ流出空気流量 mcm2を推定する 更に、 この実施形態は、 同推定された先の時点のコンプレッサ流 出空気流量 mcm2に基づいて、 同先の時点の筒内空気量 KLfwdを推定 する。 この結果、 現時点よ り先の時点の筒内空気量 KLfwdを高い精 度にて推定するこ とができる。

なお、 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 記実施形態においては、 遅延時間 TDを一定の時間と していたが、 内 燃機関 1 0 が所定のク ランク角度 （例えば、 ク ランク角度に して 2 7 0 ° ) だけ回転するのに要する時間 T270とする等、 エンジン回転 速度 NEに応じた可変の時間とする こ と もできる。

また、 上記実施形態においては、 イ ンタークーラ 4 5 を空冷式と していたが、 吸気通路を通流する空気を冷却水を循環させる こ と に よ り冷却する水冷式と しても よい。 この場合、 空気量推定装置は、 冷却水の温度 Twを検出する水温センサを備え、 同水温センサによ り 検出された冷却水の温度 Twに基づいてイ ンタークーラ 4 5 内の空気 とイ ンタークーラ 4 5 の壁との間で交換されるエネルギー （熱交換 エネルギー） を求めても よい。 即ち、 上記イ ンタークーラモデル M 1 4及ぴ上記イ ンタークーラモデル M 2 4 において上記（19)式に換え て、 下記（32)式が使用される。

dPic/dt = κ · (R/Vic) · (mcm · Ta— mt · Tic)

+ ( K — l)/(Vic) · (Ecm - K · (Tic - Tw)) ■·· (32)

更に、 上記実施形態においては、 エアフローメータ 6 1 を熱線式 のエアフローメータ と していたが、 他の方式によるエアフローメ ー タ とする こ と もでき る。 また、 上記実施形態においては、 過給機 9 1 をターボ式過給機と していたが、 機械式又は電気式の過給機 す

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Claims

請 求 の 範 囲

1 . 外部力 ら取り 込んだ空 を気筒内に導入する吸気通路とゝ m目 d 吸気通路に配設され同吸気通路内の空 を圧縮する コ ンプレ クサを 有する過給機と、 を備える内燃機関に適用 され、 目 IJ記 筒内に導入 されている空気の量である筒内空気量を推定する内燃機関の空気量 推定装置であって 、

記 ンプレツサの上流の刖目己吸 通路に配設される と と もに入 力量と しての同吸気通路を诵過する空 の流量を出力量と しての電 気的な物理量に変換して出力するェアフロ

m s己ェァフ ローメ一タの入力量と 出力量と の関係 §己： ^したエア フ ロ ーメ一タ の順モ丁ルの逆モ τルであつて同順モデルの出力量を 入力量と して与える こ と によ り |Ft]順モデルの入力量を出力量と して 出力する逆モデルを備える と と もに、 前記エアフ 一メ ータが実際 に出力 している前記電気的な物理量を同逆モデノレに同逆モデルの入 力量と して与える こ と によ り 同逆モデルの出力量を現時点にて実際 に j言己コンプレッサに流入してレ、る空気の流量である コンプレッサ 流入空気流量と して取得する ^ンプレツサ流入空 流量推定手段と

、

前記コ ンプレッサから刖 、 記吸 通路内に流出する空気の流量であ る コ ンプレッサ流出 気流量を用いて同コ ンプレクサの下流の同吸 気通路内の空気の挙動を物理法則に従つて 己述した空気モデルに前 記取得された現時点のコ ンプレクサ流入 ¼流量を現時点の同コン プレッサ 出空気流量と して適用 して前記筒内空 量を推定する筒 内空気量推定手段と、

を備えた内燃機関の空気量推定装置。

2 . 請求の範囲 1 に記載の内燃機関の空気量推定装置において、 前記筒内空気量推定手段の空気モデルは、 前記コンプレッサを通 過する空気に同コンプレッサによ り 与えられるエネルギーであって 同コ ンプレッサの回転速度に応じて定まる コ ンプレッサ付与エネル ギーを用いて前記空気の挙動を記述し、

前記筒内空気量推定手段は、

前記コ ンプレッサ流出空気流量と、 前記コ ンプレッサの回転速度 と、 の関係である コ ンプレッサ作動状態関係を予め記憶する コ ンプ レッサ作動状態関係記憶手段と、

目 U ¾π記 '[¾, れた ンプレクサ作動状態関係と 、 目 U記空 モ ルに 適用された現時点の コ ンプ レッサ流出空気 量と 、 に基づいて現時 点の前記コ ンプレ クサの回転速度を取得する ンプレ サ回転速度 取得手段と、

前記取得された現時点の ンプレツサの回転速度に基づレ、て現時 点の前記コ ンプレ ッサ付与ェネルギーを推定する ンプレ クサ付与 エネルギー推定手段と、 を備える と と もに、

前記推定された現時点のコ ンプレッサ付与エネルギーを前記空気 モデルに適用 して前記筒内空気量を推定する内燃機関の空気量推定 装置。

3 . 外部から取り 込んだ空気を気筒内に導入する吸気通路とヽ 目 U記 吸気通路に配設され同吸気通路内の空気を圧縮する ンプレ クサを 有する過給機と 、 m記過給機の下流にて前記吸気通路内に配置され 同吸気 路内を通流する空気の量を変更する よ う に開度を 整可能 なス ロ ク 卜ル弁と、 を備える内燃機関に適用 され 、 前記 筒内に導 入されてレ、る空気の量である筒内空気量を推定する内燃機関の空気 量推定装置であつて . 、

刖目己 ンプレッサの上流の前記吸気通路に配設される と と もに入 力量と しての同吸気通路を通過する空気の流量を出力量と しての電 気的な物理量に ^:変換して出力するエアフ ロ ーメータ と

ェァフ口一メータの入力量と 出力量と の関係を したェァ フロ一メ一タの順モデルの逆モデルであって同順モテルの出力量を 入力量と して与える こ と によ り 同順モデルの入力量を出力量と して 出力する逆モデルを備える と と もに 、 前記エアフ 一メ タが実 っ —、、 に出力 している目リ §己電気的な物理量を同逆モデルに同逆モ了ルの入 力量と して与える こ と によ り 同逆モデルの出力量を現時点にて実際 に J記 ンプレッサに流入して ヽる空気の流量である ンプレッサ 流入空気流量と して取得する コンプレッサ流入空気流量推定手段と 少なく と も m記ス ロ ッ 卜ル弁の開度と 、 記 ンプレ ッサから刖 記吸気通路内に流出する空気の流量である コ ンプレ クサ流出 流 量と 、 を用いて同コンプレ Vサの下流の 吸 通路内の空気の挙動 を物理法則に従つて記述した空気モデルと 、 現時点よ り先の時点の 同ス ロ ッ トル弁の開度を推定するス ロ ッ トル弁開度推定手段と、 前 記取得された現時点のコンプレッサ流入空気流量に基づいて現時点 よ り先の時点の同コ ンプレッサ流出空気流量を推定する コ ンプレツ サ流出空気流量推定手段と、 を含み、 同推定された先の時点のス ロ ッ トル弁の開度と、 同推定された先の時点のコ ンプレッサ流出空気 流量と、 を同空気モデルに適用する こ と によ り 同先の時点の前記筒 内空気量を推定する筒内空気量推定手段と、

を備えた内燃機関の空気量推定装置。

4 . 請求の範囲 3 に記載の内燃機関の空気量推定装置であって、 現時点の前記コ ンプレッサの下流の前記吸気通路内の空気の圧力 である コ ンプレッサ下流圧力を推定する現在コ ンプレッサ下流圧力 推定手段を備える と と もに、

前記筒内空気量推定手段は、

現時点よ り 先の時点の前記コ ンプレッサ下流圧力を推定する将来 コンプレッサ下流圧力推定手段を含み、

前記筒内空気量推定手段のコ ンプレッサ流出空気流量推定手段は 前記コ ンプレ ッサ流出空気流量と、 前記コ ンプレッサ下流圧力 と 、 前記コンプレッサの回転速度と、 の関係である コ ンプレッサ作動 状態関係を予め記憶する コンプレッサ作動状態関係記憶手段と、

前記記憶されたコ ンプレッサ作動状態関係と、 現時点のコンプレ ッサ流出空気流量と して採用 した前記取得された現時点のコンプレ ッサ流入空気流量と、 前記推定された現時点のコ ンプレッサ下流圧 力 と、 に基づいて現時点の前記コ ンプレッサの回転速度を取得する コンプレッサ回転速度取得手段と、

前記記憶されたコ ンプレッサ作動状態関係と、 前記推定された現 時点よ り 先の時点のコ ンプレッサ下流圧力 と、 現時点よ り先の時点 のコ ンプレ ッサの回転速度と して採用 した前記取得された現時点の コンプレッサの回転速度と、 に基づいて同先の時点のコンプレッサ 流出空気流量を取得する将来コ ンプレッサ流出空気流量取得手段と 、 を含み、

更に、 前記筒内空気量推定手段は、 前記推定された先の時点のコ ンプレッサ下流圧力 と、 前記取得された先の時点のコンプレッサ流 出空気流量と、 を用いて同先の時点の筒内空気量を推定する よ う に 構成されてなる内燃機関の空気量推定装置。

5 . 請求の範囲 4 に記載の内燃機関の空気量推定装置において、 前記筒内空気量推定手段のコ ンプレッサ流出空気流量推定手段は 前記記憶されたコ ンプ レ ッ サ作動状態関係と、 前記推定された現 時点のコ ンプレッサ下流圧力 と 、 前記取得された現時点のコンプ レ ッサ回転速度と、 に基づいて現時点のコンプレッサ流出空気流量を 取得する現在コンプレッサ流出空気流量取得手段と、

現時点のコンプレッサ流出空気流量と しての刖記 ンプレッサ流 入空気流量推定手段によ り 取得された現時点の ンプレッサ流入空 気流量と、 前記現在コ ンプ レ ッ サ流出空気流量取得手段によ り 取得 された現時点のコンプレッサ流出空気流量と の比に基づレ、て、 前 記将来コ ンプレッサ流出空気流量取得手段によ り 取得された現時点 よ り 先の時点のコ ンプレッサ流出空気流量を補正する将来コンプ レ ッサ流出空気流量補正手段と、 を備える内燃機 の空 m m定装置

6 . 請求の範囲 1 乃至請求の範囲 5 に記載の _m

内燃機 の空気量推定 装置において、

前記コ ンプレ ッサ流入空気流量推定手段は、

所定の入力量から所定のフィー ドバック量を減じた値を P I D コ ン ト ローラに入力 し、 同 P I D コ ン ト ローラから出力された量を前 記エアフロ ーモデルの順モデルに同順モデルの入力量と して入力す る と と もに、 同順モデルの出力量を同所定のフィー ドパック量とす る フィー ドバ ッ クループを備え、 同所定の入力量と して前記エアフ ロ ーメ ータが実際に出力 している前記電気的な物理量を与える こ と によ り 同 P I D コ ン ト ローラから出力された量を前記逆モデルの出 力量と して取得するよ う に構成された内燃機関の空気量推定装置。

7 . 外部から取り込んだ空気を気筒内に導入する吸気通路と、 前記 吸気通路に配設され同吸気通路内の空気を圧縮する コ ンプレッサを 有する過給機と、 前記過給機の下流にて前記吸気通路内に配置され 同吸気通路内を通流する空気の量を変更する よ う に開度を調整可能 なス ロ ッ トル弁と、 を備える内燃機関に適用 され、 前記気筒内に導 入されている空気の量である筒内空気量を 定する内燃機関の空 量推定装置であって、

入力量と しての前記ス ロ ッ ト ル弁の開度を出力量と しての第 1 の 気的な物理量に変換して出力する ス ロ ッ 卜ルポジショ ンセンサと

、

第 1 の所定時間の経過毎に前記ス ロ ッ トルポジショ ンセ ンサが実 際に出力 している前記第 1 の電気的な物理量を取得し、 同取得され た第 1 の電 5¾的な物理量に基づいて同取得された第 1 の電気的な物 理量が同ス 口 ッ ト ルポジシ ョ ンセ ンサによ り 出力された時点の実際 の前記ス Π ク ト ル弁の開度を算出するス ロ V トル弁開度算出手段と ヽ

刖記 ³ンプレ ッ サの上流の前記吸気通路に配設される と と あに入 力量と しての同吸気通路を通過する空気の流量を出力量と しての第

2 の電気的な物理量に変換して出力するエアフ ロ -メータ と、

第 2 の所定時間の経過毎に前記ェア フ ロ一メ一タが実際に出力 し ている前記第 2 の電気的な物理量を取得し 、 前記取得された第 2 の 電気的な物理量を記憶するエアフローメータ出力量記憶手段と、

記ェァフ口一メ一タの入力量と 出力重との関係を 己述したェァ フ 口 メ一タ の順モァノレの逆モデルであ つ て同順モ了ルの出力量を 入力量と して与える こ と によ り 同 j噴モテルの入力量を出力量と して 出力する逆モデルを備える と と もに、 現時点にて算出されている最 新の盲 υ記実際のス 口 ッ 卜ル弁の開度を算出する基と なつた刖記第 1 の電 的な物理量が U B己ス ッ ト ルポジシ 3 ンセ ンサによ り 出力さ れた時点の近傍の時点に いて刖記ェァフ口一メ一タ出力量記憶手 段によ り記憶された目 IJ 己第 2 の電気的な物理量を同逆モデノレに同逆 モデルの入力量と して与 る こ と によ り 同逆モテルの出力量を現時 点にて実際に HU記コンプレッサに流入している空 の流量である 3 ンプレッサ流入 与流量と して取得する ンプレ クサ流入空気流量 推定手段と 、

少な < と も前記ス ク 卜ル弁の開度と 、 mム記コンプレッサ力 ら前 記吸 通路内に流出する空気の流量である . ンプレ Vサ流出空 ¼流 量と 、 を用いて同コンプレクサの下流の 吸 ¼通路内の空気の挙動 を物理法則に従つて した空気モデルに 、 現時点の同ス ロ ッ トル 弁の開度と しての前記現時点にて算出されてレ、る最新の実際のス 口 ッ 卜ル弁の開度と、 現時点の コンプレ クサ流出 気流量と して採 用 した前記取得された現時点のコンプレッサ流入空気流量と、 を 用して前記筒内空気量を推定する筒内空気量推定手段と、

を備えた内燃機関の空気量推定装置。