JP5119189B2 - 内燃機関の吸入空気量推定装置 - Google Patents

Description

この発明は、吸気管圧力及び吸気管温度に基づいて内燃機関の各気筒に吸入される空気の質量である筒内吸入空気量を推定する内燃機関の吸入空気量推定装置に関する。

内燃機関の吸入空気量推定装置として、スロットル弁モデルや、吸気管モデル、吸気弁モデル等の物理モデルに基づいて作成された演算式を利用して吸気行程において吸気弁が閉弁されるまでの間に気筒内に充填される空気の質量Ｍｃを予め推定する内燃機関の吸入空気量推定装置が知られている（例えば特許文献１）。

こうした吸入空気量推定装置によれば、燃焼に供される空気の質量である上記質量Ｍｃを吸気弁が閉弁する前に推定することができるようになる。したがって、推定された質量Ｍｃに基づいて燃料噴射量を設定することにより、燃焼に供される空気の質量Ｍｃに合わせた量の燃料を気筒内に供給することができるようになり、スロットル開度が変更された直後のような過渡状態にも的確な機関制御を行うことができるようになる。

特許文献１には、吸気弁モデルの演算式として、経験則に基づいて作成された下記の数式を利用し、吸気通路におけるスロットル弁よりも下流側の部位の圧力である吸気管圧力Ｐｍと、スロットル弁よりも下流側の部位における空気の温度である吸気管温度Ｔｍとに基づいて各気筒に吸入される空気の質量である筒内吸入空気量ｍｃを算出する方法が記載されている。

尚、上記の数式における「Ｔａ」は、吸気通路内のスロットル弁よりも上流側の部位における空気の温度であり、ここでは大気温度としている。

上記の数式を利用して筒内吸入空気量ｍｃを算出する構成を採用すれば、スロットル弁モデルや吸気管モデルを通じて予測された吸気管圧力Ｐｍ及び吸気管温度Ｔｍに基づいて筒内吸入空気量ｍｃを推定することができるようになる。そして、こうして推定された筒内吸入空気量ｍｃに基づいて吸気弁が閉弁されるまでに気筒内に充填される空気の質量Ｍｃを算出してこれに基づいて燃料噴射量を設定することにより、上述したように的確な機関制御を実現することができるようになる。

国際公開ＷＯ２００３／０３３８９７号公報

ところで、上記の数式は実験等の結果に基づいて作成された式であり、この数式における係数ｃ，ｄの値は、この数式を利用して算出される筒内吸入空気量ｍｃの値が吸気管圧力Ｐｍ及び吸気管温度Ｔｍの変化に対する実際の筒内吸入空気量の変化に即したものとなるように、実験等の結果に基づいて経験的に設定される。そして、こうした実験等は一般に暖機完了後の機関運転を想定して行われている。

そのため、上記の数式を用いて筒内吸入空気量ｍｃを算出する内燃機関の吸入空気量推定装置にあっては、機関冷間時のように、係数ｃ，ｄを設定する際に想定していた状態と異なる条件下では、算出される筒内吸入空気量ｍｃの値が実際の筒内吸入空気量からずれたものとなり、ひいては的確な機関制御を実現することができなくなるおそれがある。

この発明は、上記実情に鑑みてなされたものでありその目的は機関冷間時から機関暖機完了後まで幅広い温度領域に亘って筒内吸入空気量のずれを抑制し、的確な機関運転を実現することのできる内燃機関の吸入空気量推定装置を提供することにある。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、「Ｐｍ」を吸気通路におけるスロットル弁よりも下流側の部位の圧力である吸気管負圧、「Ｔａ」を前記スロットル弁よりも上流側の部位の空気の温度、「Ｔｍ」を前記スロットル弁よりも下流側の部位の空気の温度である吸気管温度、「ＮＥ」を機関回転速度、「ｍｃ」を気筒内に吸入される空気の質量である筒内吸入空気量、「Ｃ」を補正係数とするとき、下記の数式によって表される関係を利用して筒内吸入空気量を算出する内燃機関の吸入空気量推定装置であって、

当該数式における「Ａ」に相当する圧力係数は、吸気管温度が低いときほど大きくなるように吸気管温度に基づいて可変設定される正の値であり、「Ｂ」に相当する回転係数は、吸気管温度が大気温度よりも低いときには負の値となる一方、吸気管温度が大気温度よりも高いときには正の値となるとともに、吸気管温度が高いときほど大きくなるように吸気管温度に基づいて可変設定される値であることをその要旨とする。

吸気通路を流れる空気は、気筒に吸入されるまでの間に吸気通路の壁面との間で熱交換を行う。そのため、気筒に吸入される空気の密度はこの熱交換による温度変化によっても変化する。ここで、機関回転速度が低いときには、吸気通路内を流れる空気の流速が遅いため、熱交換による温度変化が生じやすく、吸気通路内を流れる空気の密度は吸気通路の壁面の温度の影響を受けて変化しやすくなる。一方で、機関回転速度が高いときには、吸気通路内を流れる空気の流速が速いため、熱交換による温度変化が生じにくく、吸気通路を流れる空気の密度は吸気通路の壁面の温度の影響を受けにくい。

また、気筒内に吸入される空気の温度である吸気管温度が吸気通路に吸入される空気の温度である大気温度よりも低いときには、吸気通路を通じて気筒内に吸入される空気が吸気通路内における熱交換によって冷却されてその密度が小さくなり、気筒への空気の充填効率が向上する。一方で、吸気管温度が大気温度よりも高いときには、吸気通路を通じて気筒内に吸入される空気が吸気通路における熱交換によって暖められてその密度が大きくなり、気筒への空気の充填効率が低下する。

すなわち、吸気管温度が大気温度よりも低いときには、機関回転速度が低いときほど吸気通路内の空気が熱交換によって冷却されて収縮するため、充填効率が向上し、筒内吸入空気量が増大する。一方で、吸気管温度が大気温度よりも高いときには機関回転速度が高いときほど熱交換による吸気通路内の空気の膨張が抑制されるため、充填効率の低下が抑制され、筒内吸入空気量が増大する。

この点、上記請求項１に記載の発明にあっては、吸気管温度が低いときほど圧力係数が大きくなるように吸気管温度に基づいて圧力係数を可変設定するとともに、更に吸気管温度に基づいて機関回転速度にかかる係数である回転係数を可変設定するようにしている。そして、回転係数を、吸気管温度が大気温度よりも低いときに負の値にする一方、吸気管温度が大気温度よりも高いときに正の値にするとともに、吸気管温度が高いときほどその値が大きくなるようにしている。こうした構成によれば、吸気管温度が大気温度よりも低いときには機関回転速度が低いときほど算出される筒内吸入空気量の値が大きくなる一方、吸気管温度が大気温度よりも高いときには機関回転速度が高いときほど算出される筒内吸入空気量の値が大きくなるようになる。すなわち上記請求項１に記載の発明によれば、吸気管温度が筒内吸入空気量に与える影響を加味するとともに、更に機関回転速度が筒内吸入空気量に与える影響を加味した上で筒内吸入空気量を算出することができるようになり、機関冷間時から機関暖機完了後まで幅広い温度領域に亘って筒内吸入空気量をより的確に推定することができるようになる。

請求項２に記載の発明は、「Ｐｍ」を吸気通路におけるスロットル弁よりも下流側の部位の圧力である吸気管圧力、「Ｔａ」を前記スロットル弁よりも上流側の部位の空気の温度、「Ｔｍ」を前記スロットル弁よりも下流側の部位の空気の温度である吸気管温度、「ｍｃ」を気筒内に吸入される空気の質量である筒内吸入空気量、「Ｃ」を補正係数とするとき、下記の数式によって表される関係を利用して筒内吸入空気量を算出する内燃機関の吸入空気量推定装置であって、
当該数式における「Ａ」に相当する圧力係数は、吸気管温度が低いときほど大きくなるように吸気管温度に基づいて可変設定される正の値であり、前記圧力係数は、「Ａ」を同圧力係数、「Ｔｍ」を吸気管温度とするとき、
からなる数式に基づいて算出され、当該数式における「α」は負の値であり、且つ「β」は「Ｔｍ」の可変領域内において「Ａ」の値が常に正の値になるようにその大きさが設定されてなることをその要旨としている。
吸気管圧力が高いときほど、吸気通路内の空気の圧力と、気筒に生じる負圧との圧力差が大きくなり、気筒内に吸入される空気の量が増大する。このとき、吸気管温度が低いときには、吸気通路内の空気の密度が高くなっているため、吸気管温度が高いときよりも気筒内に吸入される空気の質量、すなわち筒内吸入空気量が増大する。一方で、吸気管温度が高いときには、吸気通路内の空気の密度が低くなるため、吸気管温度が低いときよりも筒内吸入空気量が減少する。すなわち、吸気管圧力の変化に対する筒内吸入空気量の増減度合は、吸気管温度に応じて変動し、吸気管温度が低いときほど、吸気管圧力の増減に伴う筒内吸入空気量の増減度合は大きくなる。
これに対して、従来のように暖機完了後の機関運転を想定して予め実験等を行い、その結果に基づいて筒内吸入空気量を算出する数式の各係数を設定するようにした場合には、上記のように吸気管温度に応じて吸気管圧力に対する筒内吸入空気量の増減度合が変化することが加味されていないため、吸気管温度が特に低くなる機関冷間時に、筒内吸入空気量を的確に算出することができなくなるおそれがある。
この点、上記請求項２に記載の内燃機関の吸入空気量推定装置にあっては、吸気管温度が低いときほど圧力係数が大きくなるように吸気管温度に基づいて圧力係数を可変設定するようにしている。そのため、吸気管温度に応じて吸気管圧力に対する筒内吸入空気量の増減度合が変化することを考慮し、それに即した態様で筒内吸入空気量を適切に算出することができるようになる。すなわち、機関温度が低く、吸気管温度が特に低くなる機関冷間時にあっても、適切に筒内吸入空気量を推定することができるようになる。したがって、上記請求項２に記載の構成によれば、機関冷間時から機関暖機完了後まで幅広い温度領域に亘って筒内吸入空気量のずれを抑制し、的確な機関運転を実現することができるようになる。
また、吸気管温度に比例して同吸気管温度が高いときほど小さくなるように圧力係数を算出するため、比較的簡単な演算によって吸気管温度の影響を加味して筒内吸入空気量を算出することができるようになり、演算負荷を過剰に増大させずに、機関冷間時から機関暖機完了後まで幅広い温度領域に亘って筒内吸入空気量を推定することができるようになる。
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の吸入空気量推定装置において、前記圧力係数は、「Ａ」を同圧力係数、「Ｔｍ」を吸気管温度とするとき、

からなる数式に基づいて算出され、当該数式における「α」は負の値であり、且つ「β」は「Ｔｍ」の可変領域内において「Ａ」の値が常に正の値になるようにその大きさが設定されてなることをその要旨とする。

上記請求項１に記載の発明のように吸気管温度の影響を加味した上で筒内吸入空気量を算出することのできる内燃機関の吸入空気量推定装置を具現化するためには、上記請求項３に記載の発明によるように、吸気管温度に比例して同吸気管温度が高いときほど小さくなるように圧力係数を算出する構成を採用することが望ましい。こうした構成によれば、比較的簡単な演算によって吸気管温度の影響を加味して筒内吸入空気量を算出することができるようになり、演算負荷を過剰に増大させずに、機関冷間時から機関暖機完了後まで幅広い温度領域に亘って筒内吸入空気量を推定することができるようになる。

請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の吸入空気量推定装置において、前記回転係数は、「Ｂ」を同回転係数、「Ｔｍ」を吸気管温度とするとき、

からなる数式に基づいて算出され、当該数式における「ε」は正の値であり、且つ「γ」は吸気管温度が大気温度と等しいときに「Ｂ」の値が「０」になるようにその大きさが設定されてなることをその要旨とする。

また、請求項１に記載の発明のように、吸気管温度の影響に加え、機関回転速度の影響を加味した上で筒内吸入空気量を算出することのできる内燃機関の吸入空気量推定装置を具現化するためには、具体的には上記請求項４に記載の発明のように、吸気管温度が大気温度と等しいときに「０」となり、吸気管温度に比例して同吸気管温度が高いときほど大きくなるように回転係数を算出する構成を採用することが望ましい。こうした構成によれば、比較的簡単な演算によって機関回転速度及び吸気管温度の影響を加味して筒内吸入空気量を算出することができるようになり、演算負荷を過剰に増大させずに、機関冷間時から機関暖機完了後まで幅広い温度領域に亘って筒内吸入空気量を推定することができるようになるとともに、その算出精度を向上させることができるようになる。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の内燃機関の吸入空気量推定装置において、内燃機関の暖機が完了したか否かを判定する暖機完了判定手段を備え、前記暖機完了判定手段によって前記内燃機関の暖機が完了していない旨の判定がなされた場合には、吸気管温度及び吸気管圧力と、筒内吸入空気量との関係を示す前記数式によって表される関係を利用して筒内吸入空気量を算出する一方、前記暖機完了判定手段によって暖機が完了している旨の判定がなされた場合には、下記の数式によって表される関係を利用して筒内吸入空気量を算出する内燃機関の吸入空気量推定装置であって、

当該数式における「ｃ」及び「ｄ」に相当する各係数は、当該数式を利用して算出される筒内吸入空気量の値が、暖機完了後の機関運転を想定して行われる実験において測定される実際の筒内吸入空気量に即した値となるように、予め行う前記実験の結果に基づいて設定されてなることをその要旨とする。

上記構成によれば、暖機完了後には、暖機完了後の機関運転を想定して行われた実験の結果に基づいて各係数が設定された数式に表される関係を利用して筒内吸入空気量が算出される。一方で、機関冷間時にあっては、吸気管温度に基づいて各係数が可変設定される上記請求項１又は上記請求項２に示される数式によって表される関係を利用して筒内吸入空気量が算出されるようになる。そのため、機関冷間時から機関暖機完了後まで幅広い温度領域において筒内吸入空気量を推定することができるようになる。

更に、こうした構成によれば、暖機完了後に参照される数式にあっては、暖機完了後の機関運転に特化させて各係数を設定することができる。また、機関冷間時に参照される数式にあっても、吸気管温度に基づいて可変設定される各係数の設定態様を機関冷間時に特化したものとすることができる。そのため、こうした構成によれば、機関冷間時から暖機完了後に亘って常に各係数が可変設定される数式を利用して筒内吸入空気量を算出するようにした場合と比較して、筒内吸入空気量の算出精度を向上させることができる。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の内燃機関の吸入空気量推定装置において、前記補正係数は、「Ｃ」を同補正係数、「Ｔｍ」を吸気管温度とするとき、

からなる数式に基づいて算出され、当該数式における「η」は負の値であり、且つ「ξ」は機関温度が前記実験の際に想定した機関温度から乖離しているときほど前記補正係数の絶対値が大きくなるようにその大きさが設定されてなることをその要旨とする。

上記請求項６に記載の発明のように、機関温度が前記実験の際に想定した機関温度から乖離しているときほど補正係数の値の絶対値が大きくなるように、補正係数を算出する構成を採用することもできる。こうした構成によれば、機関温度が前記実験の際に想定した機関温度から乖離しているときほど、筒内吸入空気量の補正量が大きくなり、機関温度の違いによる筒内吸入空気量のずれが抑制されるようになる。
請求項７に記載の発明は、「Ｐｍ」を吸気通路におけるスロットル弁よりも下流側の部位の圧力である吸気管圧力、「Ｔａ」を前記スロットル弁よりも上流側の部位の空気の温度、「Ｔｍ」を前記スロットル弁よりも下流側の部位の空気の温度である吸気管温度、「ｍｃ」を気筒内に吸入される空気の質量である筒内吸入空気量、「Ｃ」を補正係数とするとき、下記の数式によって表される関係を利用して筒内吸入空気量を算出する内燃機関の吸入空気量推定装置であって、
当該数式における「Ａ」に相当する圧力係数は、吸気管温度が低いときほど大きくなるように吸気管温度に基づいて可変設定される正の値であり、内燃機関の暖機が完了したか否かを判定する暖機完了判定手段を備え、前記暖機完了判定手段によって前記内燃機関の暖機が完了していない旨の判定がなされた場合には、吸気管温度及び吸気管圧力と、筒内吸入空気量との関係を示す前記数式によって表される関係を利用して筒内吸入空気量を算出する一方、前記暖機完了判定手段によって暖機が完了している旨の判定がなされた場合には、下記の数式によって表される関係を利用して筒内吸入空気量を算出し、
当該数式における「ｃ」及び「ｄ」に相当する各係数は、当該数式を利用して算出される筒内吸入空気量の値が、暖機完了後の機関運転を想定して行われる実験において測定される実際の筒内吸入空気量に即した値となるように、予め行う前記実験の結果に基づいて設定されてなり、前記補正係数は、「Ｃ」を同補正係数、「Ｔｍ」を吸気管温度とするとき、
からなる数式に基づいて算出され、当該数式における「η」は負の値であり、且つ「ξ」は機関温度が前記実験の際に想定した機関温度から乖離しているときほど前記補正係数の絶対値が大きくなるようにその大きさが設定されてなることを要旨とする。
上記構成では、吸気管温度が低いときほど圧力係数が大きくなるように吸気管温度に基づいて圧力係数を可変設定するようにしている。そのため、吸気管温度に応じて吸気管圧力に対する筒内吸入空気量の増減度合が変化することを考慮し、それに即した態様で筒内吸入空気量を適切に算出することができるようになる。すなわち、機関温度が低く、吸気管温度が特に低くなる機関冷間時にあっても、適切に筒内吸入空気量を推定することができるようになる。したがって、機関冷間時から機関暖機完了後まで幅広い温度領域に亘って筒内吸入空気量のずれを抑制し、的確な機関運転を実現することができるようになる。
更に、上記構成によれば、暖機完了後に参照される数式にあっては、暖機完了後の機関運転に特化させて各係数を設定することができる。また、機関冷間時に参照される数式にあっても、吸気管温度に基づいて可変設定される各係数の設定態様を機関冷間時に特化したものとすることができる。そのため、こうした構成によれば、機関冷間時から暖機完了後に亘って常に各係数が可変設定される数式を利用して筒内吸入空気量を算出するようにした場合と比較して、筒内吸入空気量の算出精度を向上させることができる。
また、機関温度が前記実験の際に想定した機関温度から乖離しているときほど補正係数の値の絶対値が大きくなるように、補正係数を算出しているため、機関温度が前記実験の際に想定した機関温度から乖離しているときほど、筒内吸入空気量の補正量が大きくなり、機関温度の違いによる筒内吸入空気量のずれが抑制されるようになる。

この発明の一実施形態にかかる内燃機関の概略構成、並びに同内燃機関を統括的に制御する電子制御装置と同内燃機関との関係を示す模式図。 同実施形態にかかる内燃機関における筒内吸入空気量の算出過程を示すブロック図。 筒内吸入空気量の算出に用いる吸気弁モデルを選択する処理の流れを示すフローチャート。 暖機後吸気弁モデルによる筒内吸入空気量の算出処理の流れを示すフローチャート。 冷間時吸気弁モデルによる筒内吸入空気量の算出処理の流れを示すフローチャート。 吸気管温度と圧力係数との関係を示すグラフ。 吸気管温度と回転係数との関係を示すグラフ。 吸気管温度と補正係数との関係を示すグラフ。 変更例にかかる圧力係数と吸気管温度との関係を示すグラフ。 変更例にかかる回転係数と吸気管温度との関係を示すグラフ。

以下、この発明にかかる内燃機関の吸入空気量推定装置を、車両に搭載される内燃機関を統括的に制御する電子制御装置に具体化した一実施形態について、図１〜８を参照して説明する。尚、図１は本実施形態にかかる内燃機関の概略構成、並びに同内燃機関と電子制御装置との関係を示す模式図である。

図１に示されるように内燃機関１０の気筒１１には、ピストン１２が摺動可能に収容されている。これにより、気筒１１の内周面とピストン１２の頂面及びシリンダヘッド１３によって燃焼室１４が区画形成されている。尚、内燃機関１０は複数の気筒１１を有する多気筒内燃機関であるが、図１にあっては複数の気筒１１のうちの１つのみを図示している。

シリンダヘッド１３には、各気筒１１に収容されたピストン１２と対向するように点火プラグ１８が設けられている。そして、各燃焼室１４には吸気通路２０及び排気通路３０がそれぞれ接続されており、吸気通路２０には各燃焼室１４に向かって燃料を噴射する燃料噴射弁１７が気筒１１毎に設けられている。

図１に示されるようにシリンダヘッド１３には吸気通路２０と燃焼室１４とを連通・遮断する吸気弁１５と、排気通路３０と燃焼室１４とを連通・遮断する排気弁１６とが設けられている。尚、吸気弁１５は図示しないクランクシャフトにタイミングチェーンを介して連結された吸気カムシャフトよって開閉駆動され、排気弁１６はクランクシャフトにタイミングチェーンを介して連結された排気カムシャフトによって開閉駆動される。

図１の左側に示されるように吸気通路２０の最上流部には、エアクリーナ２１が設けられている。このエアクリーナ２１には、吸入される空気に含まれる塵埃を捕集するフィルタ２２が設けられており、エアクリーナ２１を通じて塵埃を取り除いた空気が吸気通路２０を通じて燃焼室１４に吸入されるようになっている。

吸気通路２０のエアクリーナ２１よりも下流側の部分には、サージタンク２３が設けられている。サージタンク２３は、その流路断面積が吸気通路２０の他の部位よりも大きく設定されており、吸気通路２０を通過する空気の脈動を平滑化させる機能を有している。

また、図１の中央に示されるように吸気通路２０におけるエアクリーナ２１よりも下流側であり且つサージタンク２３よりも上流側の部位には、モータ２４によってその開度が制御されるスロットル弁２５が設けられている。

スロットル弁２５の開度制御や燃料噴射弁１７による燃料噴射量制御、点火プラグ１８による点火時期制御等は、内燃機関１０を統括的に制御する電子制御装置１００によって実行される。

電子制御装置１００は、機関制御にかかる各種演算処理を実行する中央演算処理装置（ＣＰＵ）、機関制御用の演算プログラムや演算マップ、各種データが記憶された読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、演算の結果等を一時的に記憶するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）等を備えている。

図１に示されるように電子制御装置１００には、下記のような各種のセンサが接続されている。アクセル開度センサ５０は運転者によるアクセルペダルの操作量であるアクセル操作量Ａｃｃｐを検出する。エアフロメータ５１はエアクリーナ２１を通じて吸気通路２０に導入された空気の温度Ｔａ及びその量である吸入空気量ＧＡを検出する。サージタンク２３に設けられる吸気圧センサ５２は吸気通路２０内の空気の圧力を検出する。燃焼室１４近傍の吸気通路２０に設けられる吸気管温度センサ５３は燃焼室１４に吸入される空気の温度を検出する。クランク角度センサ５４は内燃機関１０のクランクシャフトの回転速度である機関回転速度ＮＥを検出する。スロットル開度センサ５５はスロットル弁２５の開度であるスロットル開度θを検出する。水温センサ５６は機関冷却水温ＴＨＷを検出する。また、カム角度センサ５７は吸気カムシャフトの回転角を検出する。

電子制御装置１００は、これらの各種センサ５０〜５７からの出力信号に基づいて内燃機関１０を統括的に制御する。
本実施形態の内燃機関１０にあっては、スロットル開度θを変更した直後のような過渡状態にあっても適切な燃料噴射量制御を実現することができるように、吸気弁１５が閉弁されたときに気筒１１内に充填されているであろう空気の質量Ｍｃを、吸気弁１５が閉弁する前に予め推定するようにしている。そして、この推定された質量Ｍｃに基づいて燃料噴射量ｆｃを設定し、吸気行程における吸気弁１５が閉弁するまでの間に、燃料噴射量ｆｃに対応する量の燃料を気筒１１内に供給するようにしている。

こうした燃料噴射量制御を実現するために、電子制御装置１００は、図２に示されるようにアクセル開度センサ５０によって検出されたアクセル操作量Ａｃｃｐに基づいて目標スロットル開度θｒを算出し、この目標スロットル開度θｒを所定の遅延時間、例えば６４ミリ秒だけ遅延させてスロットル弁２５の開度制御に反映させるようにしている。すなわち、電子制御装置１００は、６４ミリ秒前のアクセル操作量Ａｃｃｐに基づいて算出された目標スロットル開度θｒを参照してモータ２４をフィードバック制御し、スロットル開度θを制御する。

また、電子制御装置１００は、図２に示されるようにアクセル操作量Ａｃｃｐに基づいて電子制御スロットルモデルＭ１を通じて予測スロットル開度θｔを算出する。上述したように実際のスロットル開度θは、アクセル操作量Ａｃｃｐの変化に対して６４ミリ秒だけ遅延した状態で制御される。そのため、電子制御スロットルモデルＭ１は、アクセル操作量Ａｃｃｐに基づいてこの遅延時間の分だけスロットル開度θの変化を先読みすることができる。そこで、この電子制御スロットルモデルＭ１にあっては、モータ２４の動作遅れ等を考慮した上で、６４ミリ秒後のスロットル開度θを予測スロットル開度θｔとして算出する。

そして、電子制御装置１００は、こうして電子制御スロットルモデルＭ１を通じて算出された予測スロットル開度θｔに基づいてスロットルモデルＭ２を通じてスロットル通過空気量ｍｔを算出する。

尚、このスロットルモデルＭ２は、特許文献１に記載されているように下記の数式（１）又は数式（２）によって表される関係を利用してスロットル通過空気量ｍｔを算出するものである。

尚、上記の数式（１）及び数式（２）における「Ｐａ」はスロットル弁２５よりも上流側の部位の圧力であり、「Ｔａ」はスロットル弁２５よりも上流側の部位の空気の温度である。このスロットルモデルＭ２にあっては、「Ｐａ」の値として大気圧を使用するとともに、「Ｔａ」としてエアフロメータ５１によって検出される吸入空気の温度Ｔａを使用する。

また、上記の数式（１）及び数式（２）における「Ｃｔ（θｔ）」は予測スロットル開度θｔに応じて変化する流量係数、「Ａｔ（θｔ）」は予測スロットル開度θｔに応じて変化するスロットル開口面積、「Ｒ」は気体定数、「κ」は比熱比である。

そして、上記の数式（１）及び数式（２）における「Ｐｍ」はスロットル弁２５よりも下流側の部位の圧力である吸気管圧力Ｐｍであり、「Ｔｍ」はスロットル弁２５よりも下流側の部位の空気の温度である吸気管温度Ｔｍである。スロットルモデルＭ２にあっては、これら「Ｐｍ」及び「Ｔｍ」として、後述する吸気管モデルＭ３を通じて直前に算出された吸気管圧力Ｐｍ及び吸気管温度Ｔｍを使用する。

尚、スロットルモデルＭ２にあっては、大気圧Ｐａが吸気管圧力Ｐｍよりも大きい順流の場合に数式（１）を使用し、大気圧Ｐａが吸気管圧力Ｐｍよりも小さい逆流の場合に数式（２）を使用する。

次に、電子制御装置１００は、算出されたスロットル通過空気量ｍｔに基づいて吸気管モデルＭ３を通じてスロットル弁２５よりも下流側の部位の圧力である吸気管圧力Ｐｍと、スロットル弁２５よりも下流側の部位における空気の温度である吸気管温度Ｔｍとを算出する。

尚、この吸気管モデルＭ３は、特許文献１に記載されているように下記の数式（３）及び数式（４）によって表される関係を利用して吸気管圧力Ｐｍと吸気管温度Ｔｍとを算出するものである。

尚、上記の数式（３）及び数式（４）における「Ｖｍ」は吸気通路２０におけるスロットル弁２５から吸気弁１５までの部分の容積である。

吸気管モデルＭ３にあっては、スロットルモデルＭ２を通じて算出されたスロットル通過空気量ｍｔと、後述する吸気弁モデルＭ４を通じて直前に算出された筒内吸入空気量ｍｃとに基づき、上記の数式（３）及び数式（４）に表される関係を利用して吸気管圧力Ｐｍ及び吸気管温度Ｔｍを算出する。

こうして吸気管圧力Ｐｍと吸気管温度Ｔｍを算出すると、電子制御装置１００は、図２に示されるように吸気弁モデルＭ４を通じて吸気管圧力Ｐｍ及び吸気管温度Ｔｍに基づいて気筒１１に吸入される空気の質量である筒内吸入空気量ｍｃを算出する。

尚、本実施形態の電子制御装置１００は、吸気弁モデルＭ４として冷間時吸気弁モデルと、暖機後吸気弁モデルとを有しており、内燃機関１０の暖機が完了しているか否かに基づいてこれらのうちのいずれか一方を選択し、筒内吸入空気量ｍｃを算出する。この筒内吸入空気量の算出処理については図３〜８を参照して後述する。

こうして吸気弁モデルＭ４を通じて筒内吸入空気量ｍｃを算出すると、電子制御装置１００は、算出された筒内吸入空気量ｍｃに基づき、吸気行程において吸気弁１５が閉弁するまでの間に気筒１１内に充填される空気の質量Ｍｃを推定する。すなわち、これまでに算出された筒内吸入空気量ｍｃを積算することにより、吸気弁１５が閉弁するまでの間に気筒１１内に充填される空気の質量Ｍｃを算出する。

そして、電子制御装置１００は、この算出された質量Ｍｃに基づいて燃料噴射量ｆｃを設定し、設定された燃料噴射量ｆｃに基づいて燃料噴射弁１７を駆動して吸気弁１５が閉弁するまでの間に設定された燃料噴射量ｆｃに対応する量の燃料を燃焼室１４内に供給する。

こうして吸気弁１５が閉弁する前に燃焼に供される空気の質量である質量Ｍｃを推定し、これに基づいて燃料噴射量ｆｃを設定することにより、スロットル開度θが変化した直後のような過渡状態にあっても燃焼に供される空気の量に対応した燃料噴射量制御を行うことができるようになり、的確な機関運転を実現することができる。

上述したように本実施形態の電子制御装置１００にあっては、吸気弁モデルＭ４を通じて筒内吸入空気量ｍｃを算出する際に、冷間時吸気弁モデル及び暖機後吸気弁モデルのうち、いずれか一方を選択して筒内吸入空気量ｍｃを算出するようにしている。

以下、こうした本実施形態の電子制御装置１００にかかる筒内吸入空気量ｍｃの演算処理について図３〜８を参照して詳しく説明する。
尚、図３は筒内吸入空気量ｍｃの算出に用いる吸気弁モデルを選択する処理の流れを示すフローチャートである。この処理は機関運転中に電子制御装置１００によって所定の制御周期で繰り返し実行される。

この処理が開始されると、電子制御装置１００は図３に示されるようにまずステップＳ１００において、機関冷却水温ＴＨＷが閾値Ｔｔｈ未満であるか否かを判定する。尚、閾値Ｔｔｈは、機関冷却水温ＴＨＷがこの閾値Ｔｔｈ以上であることに基づいて内燃機関１０の暖機が完了したことを判定できるように、その値の大きさが設定されている。

ステップＳ１００において、機関冷却水温ＴＨＷが閾値Ｔｔｈ未満である旨の判定がなされた場合（ステップＳ１００：ＹＥＳ）には、内燃機関１０の暖機が未完了であると判定してステップＳ２００へと進み、電子制御装置１００は冷間時吸気弁モデルによる筒内吸入空気量ｍｃの演算処理を実行する。

一方、ステップＳ１００において、機関冷却水温ＴＨＷが閾値Ｔｔｈ以上である旨の判定がなされた場合（ステップＳ１００：ＮＯ）には、内燃機関の暖機が完了していると判定してステップＳ３００へと進み、電子制御装置１００は暖機後吸気弁モデルによる筒内吸入空気量ｍｃの演算処理を実行する。

そして、ステップＳ２００又はステップＳ３００の演算処理を通じて筒内吸入空気量ｍｃを算出すると電子制御装置１００はこの処理を一旦終了する。
以下、図４を参照して上記ステップＳ３００における暖機後吸気弁モデルによる筒内吸入空気量ｍｃの算出処理について説明する。尚、図４は暖機後吸気弁モデルによる筒内吸入空気量ｍｃの演算処理の流れを示すフローチャートである。

この演算処理を開始すると、図４に示されるように電子制御装置１００はまずステップＳ３１０において、吸気管モデルＭ３を通じて算出された吸気管圧力Ｐｍと吸気管温度Ｔｍを読み込む。

そして、ステップＳ３２０へと進み、吸気管圧力Ｐｍ及び吸気管温度Ｔｍに基づいて下記の数式（５）に示される関係を利用して筒内吸入空気量ｍｃを算出する。

尚、この数式（５）における「Ｔａ」はエアフロメータ５１によって検出される温度Ｔａである。この数式（５）は、特許文献１に記載されているように従来から筒内吸入空気量ｍｃの算出に利用されている数式と同様のものである。

この数式（５）における係数ｃ，ｄは、暖機完了後の機関運転を想定した条件（例えば機関温度８０℃）で行う実験の結果に基づいて、暖機完了後の機関運転においてこの数式（５）を利用して算出される筒内吸入空気量ｍｃの値が実際の筒内吸入空気量に即したものとなるように、経験的に設定されている。

ステップＳ３２０において、吸気管圧力Ｐｍ及び吸気管温度Ｔｍに基づいて筒内吸入空気量ｍｃを算出すると電子制御装置１００はこの演算処理を終了する。
次に、図５〜８を参照して上記ステップＳ２００における冷間時吸気弁モデルによる筒内吸入空気量ｍｃの演算処理についてその内容を詳しく説明する。尚、図５は冷間時吸気弁モデルによる筒内吸入空気量ｍｃの演算処理の流れを示すフローチャートである。

この演算処理を開始すると、図５に示されるように電子制御装置１００はまずステップＳ２１０において、吸気管モデルＭ３を通じて算出された吸気管圧力Ｐｍと吸気管温度Ｔｍとを読み込むとともに、機関回転速度ＮＥを読み込む。

そして、ステップＳ２２０へと進み、吸気管温度Ｔｍに基づいて圧力係数Ａ、回転係数Ｂ、補正係数Ｃをそれぞれ算出する。
具体的には、圧力係数Ａは下記の数式（６）に基づいて算出される。

尚、この数式（６）における傾きαは負の値である。また数式（６）における切片βは、正の値であり、且つ図６に示されるように吸気管温度Ｔｍが取り得る温度領域において圧力係数Ａの値が常に正の値になるようにその大きさが設定されている。

これにより、ここで算出される圧力係数Ａは、図６に示されるように吸気管温度Ｔｍに比例して吸気管温度Ｔｍが高いときほど小さな値となり、且つ常に正の値となる。
回転係数Ｂは、下記の数式（７）に基づいて算出される。

尚、この数式（７）における傾きεは正の値である。また数式（７）における切片γは負の値であり、且つ吸気管温度Ｔｍが大気温度と略等しいときに回転係数Ｂが「０」になるようにその大きさが設定されている。ここでは、大気温度を２５℃と想定し、図７に示されるように吸気管温度Ｔｍが２５℃のときに回転係数Ｂが「０」になるように切片γの大きさを設定している。

これにより、ここで算出される回転係数Ｂは、図７に示されるように吸気管温度Ｔｍに比例して吸気管温度Ｔｍが高いときほど大きな値となり、且つ吸気管温度Ｔｍが２５℃より高いときに正の値となる一方、吸気管温度Ｔｍが２５℃未満のときに負の値となる。

補正係数Ｃは、下記の数式（８）に基づいて算出される。

尚、この数式（８）における傾きηは負の値である。また数式（８）における切片ξは正の値であり、且つ図８に示されるように吸気管温度Ｔｍが６０℃のときに補正係数Ｃが「０」になるようにその大きさが設定されている。

このように吸気管温度Ｔｍが６０℃のときに補正係数Ｃが「０」になるように切片ξの大きさを設定するのは、機関温度が、上述した暖機完了後の機関運転を想定して行われる実験において想定される機関温度（例えば８０℃）であるときに吸気管温度Ｔｍが約６０℃になるためである。すなわち、ここでは、機関温度が上記の実験において想定される機関温度であることが推定されるときに補正係数Ｃが「０」になるように切片ξの大きさを設定するようにしている。

これにより、ここで算出される補正係数Ｃは、図８に示されるように吸気管温度Ｔｍが６０℃よりも高くなるほどその値が小さくなる一方、吸気管温度Ｔｍが６０℃よりも低くなるほどその値が大きくなるとともに、機関温度が上記の実験において想定される機関温度（８０℃）から乖離し、吸気管温度Ｔｍが６０℃から乖離するほどその絶対値が大きくなる。

こうしてステップＳ２２０において、吸気管温度Ｔｍに基づいて各係数Ａ，Ｂ，Ｃを算出すると、ステップＳ２３０へと進む。
そして、下記の冷間時吸気弁モデルの数式（９）に算出された圧力係数Ａ、回転係数Ｂ、補正係数Ｃを代入するとともに、この数式（９）に示される関係を利用して吸気管圧力Ｐｍと、吸気管温度Ｔｍと、機関回転速度ＮＥとに基づいて筒内吸入空気量ｍｃを算出する。

尚、この数式（９）における「Ｔａ」はエアフロメータ５１によって検出される空気の温度Ｔａである。

こうしてステップＳ２３０において、筒内吸入空気量ｍｃを算出すると電子制御装置１００はこの演算処理を終了する。
このように本実施形態の電子制御装置１００にあっては、機関冷却水温ＴＨＷに基づいて内燃機関１０の暖機が完了したか否かを判定し、その結果に応じて筒内吸入空気量ｍｃを算出する際に利用する吸気弁モデルの数式を切り替える。

そして、機関冷間時には吸気管温度Ｔｍに基づいて冷間時吸気弁モデルの数式（９）における各係数Ａ，Ｂ，Ｃの値を可変設定するとともに、この冷間時吸気弁モデルの数式（９）に表される関係を利用して筒内吸入空気量ｍｃを算出する。

以上説明した実施形態によれば、以下の作用効果が得られるようになる。
（１）吸気管圧力Ｐｍが高いときほど、吸気通路２０内の空気の圧力と、気筒１１内に生じる負圧との圧力差が大きくなり、気筒１１に吸入される空気の量（体積）が増大する。このとき、吸気管温度Ｔｍが低いときには、吸気通路２０内の空気の密度が高くなっているため、吸気管温度Ｔｍが高いときよりも気筒１１内に吸入される空気の質量、すなわち筒内吸入空気量ｍｃが増大する。一方で、吸気管温度Ｔｍが高いときには、吸気通路２０内の空気の密度が低くなるため、吸気管温度Ｔｍが低いときよりも筒内吸入空気量ｍｃが減少する。すなわち、吸気管圧力Ｐｍの変化に対する筒内吸入空気量ｍｃの増減度合は、吸気管温度Ｔｍに応じて変動し、吸気管温度Ｔｍが低いときほど、吸気管圧力Ｐｍの増減に伴う筒内吸入空気量ｍｃの増減度合は大きくなる。

上記実施形態の電子制御装置１００にあっては、機関冷間時には吸気管温度Ｔｍが低いときほど圧力係数Ａが大きくなるように吸気管温度Ｔｍに基づいて圧力係数Ａを可変設定するようにしている。そのため、吸気管温度Ｔｍに応じて吸気管圧力Ｐｍに対する筒内吸入空気量ｍｃの増減度合が変化することを考慮し、それに即した態様で筒内吸入空気量ｍｃを適切に算出することができる。

すなわち、機関温度が低く、吸気管温度Ｔｍが特に低くなる機関冷間時にあっても適切に筒内吸入空気量ｍｃを推定することができるようになり、機関冷間時から機関暖機完了後まで幅広い温度領域に亘って筒内吸入空気量ｍｃのずれを抑制し、筒内吸入空気量ｍｃに基づいて的確な機関運転を実現することができるようになる。

（２）吸気通路２０を流れる空気は気筒１１に吸入されるまでの間に吸気通路２０の壁面との間で熱交換を行う。そのため、気筒１１に吸入される空気の密度はこの熱交換による温度変化によっても変化する。ここで、機関回転速度ＮＥが低いときには、吸気通路２０内を流れる空気の流速が遅いため、熱交換による温度変化が生じやすく、吸気通路２０内を流れる空気の密度は吸気通路２０の壁面の温度の影響を受けて変化しやすくなる。一方で、機関回転速度ＮＥが高いときには、吸気通路２０内を流れる空気の流速が速いため、熱交換による温度変化が生じにくく、吸気通路２０を流れる空気の密度は吸気通路２０の壁面の温度の影響を受けにくい。

また、気筒１１内に吸入される空気の温度である吸気管温度Ｔｍが吸気通路２０内に吸入される空気の温度である大気温度Ｔａよりも低いときには、吸気通路２０を通じて気筒１１内に吸入される空気が吸気通路２０内における熱交換によって冷却されてその密度が小さくなり、気筒１１への空気の充填効率が向上する。一方で、吸気管温度Ｔｍが大気温度Ｔａよりも高いときには、吸気通路２０を通じて気筒１１内に吸入される空気が吸気通路２０における熱交換によって暖められてその密度が大きくなり、気筒１１への空気の充填効率が低下する。

すなわち、吸気管温度Ｔｍが大気温度Ｔａよりも低いときには、機関回転速度ＮＥが低いときほど吸気通路２０内の空気が熱交換によって冷却されて収縮するため、充填効率が向上し、筒内吸入空気量ｍｃが増大する。一方で、吸気管温度Ｔｍが大気温度Ｔａよりも高いときには機関回転速度ＮＥが高いときほど熱交換による吸気通路２０内の空気の膨張が抑制されるため、充填効率の低下が抑制され、筒内吸入空気量ｍｃが増大する。

この点、上記実施形態の電子制御装置１００にあっては、機関冷間時には吸気管温度Ｔｍに応じて機関回転速度ＮＥにかかる係数である回転係数Ｂを可変設定するようにしている。そして、回転係数Ｂを、吸気管温度Ｔｍが大気温度として想定した２５℃よりも低いときに負の値にする一方、吸気管温度Ｔｍが２５℃よりも高いときに正の値にするとともに、吸気管温度Ｔｍが高いときほどその値が大きくなるようにしている。そのため、吸気管温度Ｔｍが２５℃未満であるときには機関回転速度ＮＥが低いときほど算出される筒内吸入空気量ｍｃの値が大きくなる一方、吸気管温度Ｔｍが２５℃よりも高いときには機関回転速度ＮＥが高いときほど算出される筒内吸入空気量ｍｃの値が大きくなるようになる。すなわち上記実施形態の電子制御装置１００にあっては、吸気管温度Ｔｍが筒内吸入空気量ｍｃに与える影響を加味するとともに、更に機関回転速度ＮＥが筒内吸入空気量ｍｃに与える影響を加味した上で筒内吸入空気量ｍｃを算出することができる。

（３）圧力係数Ａを数式（６）に基づいて算出することにより、同圧力係数Ａが吸気管温度Ｔｍに比例して同吸気管温度Ｔｍが高いときほど小さくなるようにしている。そのため、比較的簡単な演算によって上述したように吸気管温度Ｔｍの影響を加味して筒内吸入空気量ｍｃを算出することができ、電子制御装置１００の演算負荷を過剰に増大させずに、機関冷間時から機関暖機完了後まで幅広い温度領域に亘って筒内吸入空気量ｍｃを的確に推定することができる。

（４）回転係数Ｂを数式（７）に基づいて算出することにより、同回転係数Ｂが、吸気管温度Ｔｍが２５℃のときに「０」となり、吸気管温度Ｔｍに比例して同吸気管温度Ｔｍが高いときほど大きくなるようにしている。そのため、比較的簡単な演算によって上述したように機関回転速度ＮＥ及び吸気管温度Ｔｍの影響を加味して筒内吸入空気量ｍｃを算出することができ、電子制御装置１００の演算負荷を過剰に増大させずに、機関冷間時から機関暖機完了後まで幅広い温度領域に亘って筒内吸入空気量ｍｃを高い精度で推定することができる。

（５）暖機完了後には、数式（５）に表される関係を利用して筒内吸入空気量ｍｃを算出する一方、機関冷間時には吸気管温度Ｔｍに基づいて各係数Ａ，Ｂ，Ｃが可変設定される数式（９）によって表される関係を利用して筒内吸入空気量ｍｃを算出するようにしている。そのため、暖機完了後に参照される数式（５）にあっては暖機完了後の機関運転に特化させて各係数ｃ，ｄを設定し、機関冷間時に参照される数式（９）にあってはその各係数Ａ，Ｂ，Ｃの設定態様を機関冷間時に特化したものとすることができる。これにより、機関冷間時から暖機完了後に亘って常に数式（９）を利用して筒内吸入空気量ｍｃを算出する場合と比較して、筒内吸入空気量ｍｃの算出精度を向上させることができる。

（６）数式（８）を参照して補正係数Ｃを算出することにより、同補正係数Ｃの値が、吸気管温度Ｔｍが６０℃よりも高くなるほど小さくなる一方、吸気管温度Ｔｍが６０℃よりも低くなるほど大きくなるとともに、吸気管温度Ｔｍが６０℃から乖離するほど絶対値が大きくなるようしている。そのため、機関温度が暖機完了後の機関運転を想定して行われる実験の際に想定された機関温度（８０℃）から乖離し、吸気管温度Ｔｍが６０℃から乖離しているときほど、筒内吸入空気量ｍｃの補正量が大きくなる。すなわち、実験の際に想定した機関温度からの乖離が大きいときほど、補正量が大きくなり、想定した機関温度からの乖離による筒内吸入空気量ｍｃのずれが好適に抑制されるようになる。

尚、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・上記実施形態では、暖機完了判定手段として、機関冷却水温ＴＨＷが閾値Ｔｔｈ未満であるか否かを判定する構成を採用し、機関冷却水温ＴＨＷが閾値Ｔｔｈ未満ではない、すなわち機関冷却水温ＴＨＷが閾値Ｔｔｈ以上である旨の判定がなされたときに暖機が完了していることを判定するようにした。これに対して、暖機完了判定手段の構成は適宜変更することができる。例えば、機関温度を直接検出する温度センサを設け、この温度センサによって検出される温度が閾値以上であることに基づいて暖機が完了している旨を判定する構成を採用することもできる。

・上記実施形態にあっては、大気温度を２５℃と想定し、数式（７）における切片γの大きさを吸気管温度Ｔｍが２５℃のときに回転係数Ｂが「０」になる大きさに設定する構成を例示した。これに対して、切片γの大きさは、このように吸気管温度Ｔｍが２５℃のときに回転係数Ｂが「０」になる大きさに限らず、適宜変更することができる。しかし、切片γの大きさは、吸気管温度Ｔｍが大気温度と略等しいときに回転係数Ｂが「０」になるように設定されている必要があるため、切片γの大きさは、吸気管温度Ｔｍが２５±５℃程度の範囲にあるときに回転係数Ｂが「０」になるように設定することが望ましい。

・また、上記実施形態では、吸気管温度Ｔｍが６０℃のときに補正係数Ｃが「０」になるように数式（８）における切片ξの大きさを設定する構成を示した。これに対して、切片ξの大きさは、機関温度が暖機完了後の機関運転を想定して行われる実験において想定される機関温度と等しくなっているときに補正係数Ｃが「０」になるように設定されていればよく、適宜変更することができる。

・上記実施形態にあっては、図３を参照して説明したように暖機が完了していないと判定されたときに吸気管温度Ｔｍに基づいて各係数Ａ，Ｂ，Ｃが可変設定される冷間時吸気弁モデルの数式（９）を利用して筒内吸入空気量ｍｃを算出する構成を示した。

これに対して、暖機が完了しているか否かを判定する処理を省略し、機関冷間時から暖機完了後に亘って常に吸気管温度Ｔｍに基づいて各係数Ａ，Ｂ，Ｃが可変設定される数式（９）を利用して筒内吸入空気量ｍｃを算出する構成を採用することもできる。

・数式（９）に機関回転速度ＮＥにかかる項を設け、吸気管温度Ｔｍの影響と機関回転速度ＮＥの影響の双方を加味して筒内吸入空気量ｍｃを算出する構成を示したが、機関回転速度ＮＥにかかる項を省略し、下記の数式（１０）に表される関係を利用して吸気管温度Ｔｍの影響のみを考慮して筒内吸入空気量ｍｃを算出する構成を採用することもできる。

・各係数Ａ，Ｂ，Ｃは吸気管温度Ｔｍに比例して直線状に変化するものでなくてもよい。

例えば、圧力係数Ａは吸気管温度Ｔｍが低いときほど大きくなるように吸気管温度Ｔｍに応じて可変設定され、常に正の値をとるものであればよいため、例えば図９に示されるような演算マップを参照して吸気管温度Ｔｍに基づいて圧力係数Ａを設定するようにしてもよい。

また、回転係数Ｂは吸気管温度Ｔｍが大気温度よりも低いときには負の値となる一方、吸気管温度Ｔｍが大気温度よりも高いときには正の値となるとともに、吸気管温度Ｔｍが高いときほど大きくなるように吸気管温度Ｔｍに基づいて可変設定されるものであればよい。そのため、例えば、図１０に示されるように吸気管温度Ｔｍが大気温度（ここでは２５℃）よりも高いときと、吸気管温度Ｔｍが大気温度よりも低いときとで回転係数Ｂを算出する数式における傾きの大きさを異ならせるようにすることもできる。

すなわち、少なくとも機関温度の変化に応じて変化する筒内吸入空気量ｍｃの変化態様に即した態様で筒内吸入空気量ｍｃを算出することができるように、機関温度と相関を有する吸気管温度Ｔｍに応じて各係数Ａ，Ｂ，Ｃを可変設定することができるようになっていればよい。

１０…内燃機関、１１…気筒、１２…ピストン、１３…シリンダヘッド、１４…燃焼室、１５…吸気弁、１６…排気弁、１７…燃料噴射弁、１８…点火プラグ、２０…吸気通路、２１…エアクリーナ、２２…フィルタ、２３…サージタンク、２４…モータ、２５…スロットル弁、３０…排気通路、５０…アクセル開度センサ、５１…エアフロメータ、５２…吸気圧センサ、５３…吸気管温度センサ、５４…クランク角度センサ、５５…スロットル開度センサ、５６…水温センサ、５７…カム角度センサ、１００…電子制御装置。

Claims (7)

1. 「Ｐｍ」を吸気通路におけるスロットル弁よりも下流側の部位の圧力である吸気管負圧、「Ｔａ」を前記スロットル弁よりも上流側の部位の空気の温度、「Ｔｍ」を前記スロットル弁よりも下流側の部位の空気の温度である吸気管温度、「ＮＥ」を機関回転速度、「ｍｃ」を気筒内に吸入される空気の質量である筒内吸入空気量、「Ｃ」を補正係数とするとき、下記の数式によって表される関係を利用して筒内吸入空気量を算出する内燃機関の吸入空気量推定装置であって、
   当該数式における「Ａ」に相当する圧力係数は、吸気管温度が低いときほど大きくなるように吸気管温度に基づいて可変設定される正の値であり、「Ｂ」に相当する回転係数は、吸気管温度が大気温度よりも低いときには負の値となる一方、吸気管温度が大気温度よりも高いときには正の値となるとともに、吸気管温度が高いときほど大きくなるように吸気管温度に基づいて可変設定される値である
   ことを特徴とする内燃機関の吸入空気量推定装置。
2. 「Ｐｍ」を吸気通路におけるスロットル弁よりも下流側の部位の圧力である吸気管圧力、「Ｔａ」を前記スロットル弁よりも上流側の部位の空気の温度、「Ｔｍ」を前記スロットル弁よりも下流側の部位の空気の温度である吸気管温度、「ｍｃ」を気筒内に吸入される空気の質量である筒内吸入空気量、「Ｃ」を補正係数とするとき、下記の数式によって表される関係を利用して筒内吸入空気量を算出する内燃機関の吸入空気量推定装置であって、
   当該数式における「Ａ」に相当する圧力係数は、吸気管温度が低いときほど大きくなるように吸気管温度に基づいて可変設定される正の値であり、
   前記圧力係数は、「Ａ」を同圧力係数、「Ｔｍ」を吸気管温度とするとき、
   からなる数式に基づいて算出され、
   当該数式における「α」は負の値であり、且つ「β」は「Ｔｍ」の可変領域内において「Ａ」の値が常に正の値になるようにその大きさが設定されてなる
   ことを特徴とする内燃機関の吸入空気量推定装置。
3. 請求項１に記載の内燃機関の吸入空気量推定装置において、
   前記圧力係数は、「Ａ」を同圧力係数、「Ｔｍ」を吸気管温度とするとき、
   からなる数式に基づいて算出され、
   当該数式における「α」は負の値であり、且つ「β」は「Ｔｍ」の可変領域内において「Ａ」の値が常に正の値になるようにその大きさが設定されてなる
   ことを特徴とする内燃機関の吸入空気量推定装置。
4. 請求項１に記載の内燃機関の吸入空気量推定装置において、
   前記回転係数は、「Ｂ」を同回転係数、「Ｔｍ」を吸気管温度とするとき、
   からなる数式に基づいて算出され、
   当該数式における「ε」は正の値であり、且つ「γ」は吸気管温度が大気温度と等しいときに「Ｂ」の値が「０」になるようにその大きさが設定されてなる
   ことを特徴とする内燃機関の吸入空気量推定装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の内燃機関の吸入空気量推定装置において、
   内燃機関の暖機が完了したか否かを判定する暖機完了判定手段を備え、
   前記暖機完了判定手段によって前記内燃機関の暖機が完了していない旨の判定がなされた場合には、吸気管温度及び吸気管圧力と、筒内吸入空気量との関係を示す前記数式によって表される関係を利用して筒内吸入空気量を算出する一方、
   前記暖機完了判定手段によって暖機が完了している旨の判定がなされた場合には、下記の数式によって表される関係を利用して筒内吸入空気量を算出する内燃機関の吸入空気量推定装置であって、
   当該数式における「ｃ」及び「ｄ」に相当する各係数は、当該数式を利用して算出される筒内吸入空気量の値が、暖機完了後の機関運転を想定して行われる実験において測定される実際の筒内吸入空気量に即した値となるように、予め行う前記実験の結果に基づいて設定されてなる
   ことを特徴とする内燃機関の吸入空気量推定装置。
6. 請求項５に記載の内燃機関の吸入空気量推定装置において、
   前記補正係数は、「Ｃ」を同補正係数、「Ｔｍ」を吸気管温度とするとき、
   からなる数式に基づいて算出され、
   当該数式における「η」は負の値であり、且つ「ξ」は機関温度が前記実験の際に想定した機関温度から乖離しているときほど前記補正係数の絶対値が大きくなるようにその大きさが設定されてなる
   ことを特徴とする内燃機関の吸入空気量推定装置。
7. 「Ｐｍ」を吸気通路におけるスロットル弁よりも下流側の部位の圧力である吸気管圧力、「Ｔａ」を前記スロットル弁よりも上流側の部位の空気の温度、「Ｔｍ」を前記スロットル弁よりも下流側の部位の空気の温度である吸気管温度、「ｍｃ」を気筒内に吸入される空気の質量である筒内吸入空気量、「Ｃ」を補正係数とするとき、下記の数式によって表される関係を利用して筒内吸入空気量を算出する内燃機関の吸入空気量推定装置であって、
   当該数式における「Ａ」に相当する圧力係数は、吸気管温度が低いときほど大きくなるように吸気管温度に基づいて可変設定される正の値であり、
   内燃機関の暖機が完了したか否かを判定する暖機完了判定手段を備え、
   前記暖機完了判定手段によって前記内燃機関の暖機が完了していない旨の判定がなされた場合には、吸気管温度及び吸気管圧力と、筒内吸入空気量との関係を示す前記数式によって表される関係を利用して筒内吸入空気量を算出する一方、
   前記暖機完了判定手段によって暖機が完了している旨の判定がなされた場合には、下記の数式によって表される関係を利用して筒内吸入空気量を算出し、
   当該数式における「ｃ」及び「ｄ」に相当する各係数は、当該数式を利用して算出される筒内吸入空気量の値が、暖機完了後の機関運転を想定して行われる実験において測定される実際の筒内吸入空気量に即した値となるように、予め行う前記実験の結果に基づいて設定されてなり、
   前記補正係数は、「Ｃ」を同補正係数、「Ｔｍ」を吸気管温度とするとき、
   からなる数式に基づいて算出され、
   当該数式における「η」は負の値であり、且つ「ξ」は機関温度が前記実験の際に想定した機関温度から乖離しているときほど前記補正係数の絶対値が大きくなるようにその大きさが設定されてなる
   ことを特徴とする内燃機関の吸入空気量推定装置。