JP5021045B2 - 大気圧推定装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の吸気通路内に設けられるスロットル弁を通過する空気の流量を推定するスロットル弁通過空気流量推定装置を用いて大気圧を推定する大気圧推定装置に関する。

特許文献１には、スロットル弁の上流側の圧力と下流側の圧力との差圧、及びスロットル弁開度に応じて、スロットル弁通過空気流量を推定する手法が示されている。この手法によれば、空気流量の脈動を除去するための平均化、及びスロットル弁上流側の圧力及び吸気温に応じた空気密度補正が行われ、推定スロットル弁通過空気流量が算出される。

特開平３−１６８３４８号公報

スロットル弁を通過する空気の流量は、空気の粘性の影響を受け、空気の粘性は空気の温度に依存して変化する。そのため、上述した従来手法のように、空気密度補正を行うのみでは、スロットル弁通過空気流量を正確に推定することは困難である。

本発明はこの点に着目してなされたものであり、スロットル弁通過空気量流量をより正確に推定することができるスロットル弁通過空気流量推定装置を用いることにより、正確な大気圧の推定を行うことができる大気圧推定装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、内燃機関の吸気通路（２）内に設けられるスロットル弁（３）を通過する空気流量の推定値である推定スロットル弁通過空気流量（ＨＧＡＩＲＴＨ）を算出するスロットル弁通過空気流量推定装置により算出される推定スロットル弁通過空気流量（ＨＧＡＩＲＴＨ）を用いて推定大気圧（ＨＰＡ）を算出する推定大気圧算出手段を備える大気圧推定装置であって、前記スロットル弁（３）を通過する空気の流量（ＧＡＩＲ）を検出する流量検出手段を備え、前記スロットル弁通過空気流量推定装置は、前記スロットル弁の開度（ＴＨ）を検出するスロットル弁開度検出手段と、前記吸気通路内の前記スロットル弁の上流側及び下流側の圧力（ＨＰＡ，ＰＢＡ）と、前記スロットル弁開度（ＴＨ）とを、所定のモデル式に適用して前記推定スロットル弁通過空気流量（ＨＧＡＩＲＴＨ）を算出する推定流量算出手段と、前記機関の吸気温（ＴＡ）を検出する吸気温検出手段と、空気の粘性変化を示す粘性変化率（ＴＡＭＹＵ）を前記吸気温（ＴＡ）に応じて算出する粘性変化率算出手段と、前記粘性変化率（ＴＡＭＹＵ）に応じて前記モデル式を修正する修正手段とを備え、前記修正手段は、前記スロットル弁開度（ＴＨ）が小さくなるほど、前記修正の度合（ＴＡＭＹＵＲＡＴＩＯ）を増加させ、前記スロットル弁通過空気流量推定装置は、前記スロットル弁の上流側圧力として前記推定大気圧（ＨＰＡ）を使用し、前記推定大気圧算出手段は、前記推定スロットル弁通過空気流量（ＨＧＡＩＲＴＨ）が、検出されるスロットル弁通過空気流量（ＧＡＩＲ）と一致するように前記推定大気圧（ＨＰＡ）を更新することを特徴とする大気圧推定装置を提供する。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の大気圧推定装置において、前記機関により駆動される車両の車速（ＶＰ）を検出する車速検出手段を備え、前記車速（ＶＰ）が所定車速（ＶＰＬ）より高いときは、前記推定スロットル弁通過空気流量（ＨＧＡＩＲＴＨ）から検出スロットル弁通過空気流量（ＧＡＩＲ）を減算することにより流量偏差（ＤＧＡＩＲ）を算出して、該流量偏差（ＤＧＡＩＲ）が増加するほど減少するように更新量（ＣＯＲＨＰＡ）を設定する一方、前記車速（ＶＰ）が前記所定車速（ＶＰＬ）以下であるときは前記更新量（ＣＯＲＨＰＡ）を「０」に設定し、設定された更新量（ＣＯＲＨＰＡ）を用いて前記推定大気圧（ＨＰＡ）の更新を行うことを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、スロットル弁通過空気流量推定装置によって、吸気通路内のスロットル弁の上流側及び下流側の圧力と、スロットル弁開度とを、所定のモデル式に適用して推定スロットル弁通過空気流量が算出され、空気の粘性変化を示す粘性変化率が吸気温に応じて算出され、粘性変化率に応じてモデル式の修正が行われる。具体的には、スロットル弁開度が小さくなるほど修正の度合が増加するようにモデル式が修正される。空気の粘性は吸気温に依存して変化し、かつ空気の粘性の影響は、スロットル弁開度が小さくなるほど増加するので、吸気温に応じて算出される粘性変化率に応じてモデル式を修正するとともに、スロットル弁開度が小さくなるほど修正の度合を増加させることにより、空気の粘性の影響をモデル式に適切に反映させ、スロットル弁通過空気流量を正確に推定することができる。また、上記スロットル弁通過空気流量推定装置においてはスロットル弁の上流側圧力として推定大気圧を使用して推定スロットル弁通過空気流量が算出され、推定スロットル弁通過空気流量が検出されるスロットル弁通過空気流量と一致するように推定大気圧が更新される。推定スロットル弁通過空気流量が不正確なものであると、推定大気圧の精度も低下するが、上記スロットル弁通過空気流量推定装置を用いることにより、吸気温またはスロットル弁開度が変化しても正確な推定スロットル弁通過空気流量が得られ、推定大気圧の算出精度を向上させることができる。
請求項２に記載の発明によれば、車速が所定車速より高いときは、推定スロットル弁通過空気流量から検出スロットル弁通過空気流量を減算することにより流量偏差が算出され、該流量偏差が増加するほど減少するように更新量が設定される一方、車速が所定車速以下であるときは更新量が「０」に設定され、そのようにして設定された更新量を用いて推定大気圧の更新が行われる。

本発明の一実施形態にかかる内燃機関及びその制御装置の構成を示す図である。 推定大気圧（ＨＰＡ）を算出するモジュールの構成を示すブロック図である。 スロットル弁を通過する空気流における縮流を説明するための図である。 大気圧推定処理のメインルーチンのフローチャートである。 図４の処理で実行される大気圧推定処理サブルーチンのフローチャートである。 図５の処理で参照されるテーブルを示す図である。 図５の処理で参照されるテーブルを示す図である。 大気圧推定手法を説明するためのタイムチャートである。

以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態にかかる内燃機関とその制御装置の構成を示す図であり、図１において、例えば４気筒を有する内燃機関（以下単に「エンジン」という）１は、一部の気筒の吸気弁及び排気弁の作動を停止させることにより、その気筒の作動を休止させる気筒休止機構４０を備えている。

エンジン１の吸気通路２の途中にはスロットル弁３が配されている。また、スロットル弁３にはスロットル弁開度（ＴＨ）センサ４が連結されており、当該スロットル弁３の開度に応じた電気信号を出力して電子制御ユニット（以下（ＥＣＵ）という）５に供給する。スロットル弁３には、スロットル弁３を駆動するアクチュエータ７が接続されており、アクチュエータ７は、ＥＣＵ５によりその作動が制御される。

吸気通路２には、スロットル弁３を介してエンジン１に吸入される空気の流量である吸入空気流量ＧＡＩＲを検出する吸入空気流量センサ１３が設けられ、さらにスロットル弁３の上流側に吸気温ＴＡを検出する吸気温センサ９が設けられている。これらのセンサ１３及び９の検出信号は、ＥＣＵ５に供給される。

燃料噴射弁６はエンジン１とスロットル弁３との間かつ吸気通路２の図示しない吸気弁の少し上流側に各気筒毎に設けられており、各噴射弁は図示しない燃料ポンプに接続されていると共にＥＣＵ５に電気的に接続されて当該ＥＣＵ５からの信号により燃料噴射弁６の開弁時間が制御される。

エンジン１の各気筒の点火プラグ１２は、ＥＣＵ５に接続されており、ＥＣＵ５は点火プラグ１２に点火信号を供給し、点火時期制御を行う。
スロットル弁３の下流には吸気圧ＰＢＡを検出する吸気圧センサ８が取付けられている。またエンジン１の本体には、エンジン冷却水温ＴＷを検出するエンジン冷却水温センサ１０が取り付けられている。これらのセンサ８及び１０の検出信号は、ＥＣＵ５に供給される。

ＥＣＵ５には、エンジン１のクランク軸（図示せず）の回転角度を検出するクランク角度位置センサ１１が接続されており、クランク軸の回転角度に応じた信号がＥＣＵ５に供給される。クランク角度位置センサ１１は、エンジン１の特定の気筒の所定クランク角度位置でパルス（以下「ＣＹＬパルス」という）を出力する気筒判別センサ、各気筒の吸入行程開始時の上死点（ＴＤＣ）に関し所定クランク角度前のクランク角度位置で（４気筒エンジンではクランク角１８０度毎に）ＴＤＣパルスを出力するＴＤＣセンサ及びＴＤＣパルスより短い一定クランク角周期（例えば６度周期）で１パルス（以下「ＣＲＫパルス」という）を発生するＣＲＫセンサから成り、ＣＹＬパルス、ＴＤＣパルス及びＣＲＫパルスがＥＣＵ５に供給される。これらのパルスは、燃料噴射時期、点火時期等の各種タイミング制御、エンジン回転数（エンジン回転速度）ＮＥの検出に使用される。

ＥＣＵ５には、エンジン１によって駆動される車両のアクセルペダルの踏み込み量（以下「アクセルペダル操作量」という）ＡＰを検出するアクセルセンサ３１、及びエンジン１により駆動される車両の走行速度（車速）ＶＰを検出する車速センサ３２が接続されている。これらのセンサの検出信号は、ＥＣＵ５に供給される。

ＥＣＵ５は各種センサからの入力信号波形を整形し、電圧レベルを所定レベルに修正し、アナログ信号値をデジタル信号値に変換する等の機能を有する入力回路、中央演算処理ユニット（以下「ＣＰＵ」という）、ＣＰＵで実行される演算プログラム及び演算結果等を記憶する記憶回路のほか、アクチュエータ７、燃料噴射弁６、気筒休止機構４０に駆動信号を供給する出力回路等から構成される。

ＥＣＵ５のＣＰＵは、上記センサの検出信号に応じて、点火時期制御、スロットル弁３の開度制御、エンジン１に供給する燃料量（燃料噴射弁６の開弁時間）の制御、並びに気筒休止制御を行う。

さらにＥＣＵ５のＣＰＵは、大気圧ＰＡを推定する大気圧推定処理を実行し、該大気圧推定処理により得られる推定大気圧（ＨＰＡＦ）を、上記点火時期制御、燃料量制御などの制御に適用する。

図２は大気圧推定処理を実行する大気圧推定モジュールの構成を示すブロック図であり、図２に示される各ブロックの機能は後述するようにＥＣＵ５のＣＰＵで実行される演算処理により実現される。

図２に示す大気圧推定モジュールは、吸入空気流量推定部５１と、推定大気圧更新部５２と、第１なまし演算部５３と、遅延部５４と、第２なまし演算部５５とを備えている。

吸入空気流量推定部５１は、検出される吸気圧ＰＢＡ、吸気温ＴＡ、スロットル弁開度ＴＨ、エンジン回転数ＮＥ、及び１演算周期前に第１なまし演算部５３から出力された推定大気圧ＨＰＡＤを、下記式（１）に適用して推定スロットル弁通過空気流量ＨＧＡＩＲＴＨを算出する。式（１）のＫＣは流量の単位を［ｇ／ｓｅｃ］とするための変換定数であり、ＫＴＨ（ＴＨ）はスロットル弁開度ＴＨに応じて算出される開口面積流量関数であり、Ψ（ＰＢＡ／ＨＰＡＤ）は、スロットル弁３の上流側圧力（ＨＰＡＤ）と、下流側圧力（ＰＢＡ）との比率に応じて算出される圧力比流量関数であり、ＴＡＭＹＵＦは吸気温ＴＡ及びスロットル弁開度ＴＨに応じて設定される粘性補正係数であり、Ｒはガス定数である。

開口面積流量関数ＫＴＨは、予め実験的に求められ、テーブルとして記憶されている。また圧力比流量関数Ψは、下記式（２）で与えられる。式（２）の「κ」は空気の比熱比である。ただし、空気流速が音速を超えると、圧力比流量関数Ψは圧力比に拘わらず極大値をとるので、実際の演算処理では、圧力比流量関数Ψも予めテーブルとして記憶されたもの（図６（ｂ）参照）が使用される。

図３は、スロットル弁３を通過する空気流における縮流を説明するための図であり、有効開口面積ＡＥは開口面積Ａより小さくなり、その縮流の度合は空気の粘性及びスロットル弁開度ＴＨに依存する。そこで本実施形態では、下記式（３）により粘性補正係数ＴＡＭＹＵＦを算出して式（１）に適用し、空気の粘性変化及びスロットル弁開度ＴＨの変化に起因する有効開口面積ＡＥの変化を補正するようにしている。式（３）のＴＡＭＹＵは、吸気温ＴＡに応じて算出される粘性変化率であり、ＴＡＭＹＵＲＡＴＩＯは、スロットル弁開度ＴＨに応じて設定される重み係数である。
ＴＡＭＹＵＦ＝１−ＴＡＭＹＵＲＡＩＴＯ×（１−ＴＡＭＹＵ） （３）

空気の粘性は、吸気温ＴＡに依存して変化するので、粘性変化率ＴＡＭＹＵは、検出される吸気温ＴＡを下記式（４）に適用して算出される。式（４）のＴＡ０は例えば２５℃に設定される基準吸気温である。上記開口面積流量関数ＫＴＨは基準温度ＴＡ０に対応して設定されているので、粘性変化率ＴＡＭＹＵは、基準温度ＴＡ０における粘性を基準とした、吸気温ＴＡにおける粘性の変化率に相当する。式（４）のＣＡＩＲは所定定数であり、演算の対象となる流体が空気の場合は「１２０」に設定される。

また重み係数ＴＡＭＹＵＲＡＴＩＯは、スロットル弁開度ＴＨに応じて図７に示すＴＡＭＹＵＲＡＴＩＯテーブルを検索することにより算出される。ＴＡＭＹＵＲＡＴＩＯテーブルは、スロットル弁開度ＴＨが増加するほど重み係数ＴＡＭＹＵＲＡＴＩＯが減少するように設定されている。重み係数ＴＡＭＹＵＲＡＴＩＯは、「０」から「１」の間に値に設定され、スロットル弁が全開の状態でほぼ「０」となるように設定される。

粘性補正係数ＴＡＭＹＵＦを適用することにより、推定スロットル弁通過空気流量ＨＧＡＩＲＴＨの算出精度を高めることができる。

推定大気圧更新部５２は、推定スロットル弁通過空気流量ＨＧＡＩＲＴＨが検出される吸入空気流量ＧＡＩＲと一致するように、推定大気圧ＨＰＡを更新し、第１なまし演算処理前の推定大気圧（以下「更新推定大気圧」という）ＨＰＡＣＡＬを算出する。

第１なまし演算部５３は、更新推定大気圧ＨＰＡＣＡＬを下記式（５）に適用し、推定大気圧ＨＰＡを算出する。式（５）の「ｋ」は、演算周期で離散化した離散化時刻であり、ＣＡ１は「０」から「１」の間の値に設定されるなまし係数である。なお今回値であることを示す(k)は、省略している。
ＨＰＡ＝ＣＡ１×ＨＰＡＣＡＬ＋（１−ＣＡ１）×ＨＰＡ(k-1) （５）

遅延部５４は、推定大気圧ＨＰＡを１演算周期だけ遅延させ、遅延推定大気圧ＨＰＡＤ（＝ＨＰＡ(k-1)）を出力する。

第２なまし演算部５５は、推定大気圧ＨＰＡを下記式（６）に適用し、なまし推定大気圧ＨＰＡＦを算出する。式（６）のＣＡ２は「０」から「１」の間の値に設定されるなまし係数である。
ＨＰＡＦ＝ＣＡ２×ＨＰＡ＋（１−ＣＡ２）×ＨＰＡＦ(k-1) （６）

本実施形態では、式（６）により算出されるなまし推定大気圧ＨＰＡＦが、点火時期や燃料供給量などのエンジン制御パラメータの算出に適用される。

図４は、図２に示す大気圧推定モジュールの機能を実現する大気圧推定処理のメインルーチンのフローチャートである。この処理は、ＥＣＵ５のＣＰＵでＴＤＣパルスに同期して実行される。

ステップＳ１１では、第１初期化フラグＦＦＩＮＨＰＡＩＮＩが「１」であるか否かを判別する。最初はこの答が否定（ＮＯ）であるので、下記式（７）により、初期推定大気圧ＨＰＡＩＮＩを、ＨＰＡＩＮＩの前回設定値及び吸気圧ＰＢＡの何れか高い方に設定する（ステップＳ１２）。
ＨＰＡＩＮＩ＝ｍａｘ（ＨＰＡＩＮＩ(k-1)，ＰＢＡ） （７）

ステップＳ１３では、始動モードフラグＦＳＴＭＯＤが「１」であるか否かを判別する。始動モードフラグＦＳＴＭＯＤは、クランキング中（エンジン１の始動開始から自立運転を開始するまで）「１」に設定される。クランキング中は直ちに処理を終了し、自立運転が開始されるとステップＳ１４に進み、第１初期化フラグＦＦＩＮＨＰＡＩＮＩを「１」に設定する。

ステップＳ１４を実行すると、ステップＳ１１の答が肯定（ＹＥＳ）となり、ステップＳ１５に進んで、図５に示す大気圧推定サブルーチンを実行する。

図５のステップＳ２１では、第２初期化フラグＦＦＩＮＨＰＡＩＮＩＲが「１」であるか否かを判別する。最初はこの答が否定（ＮＯ）であるので、ステップＳ２２に進み、推定大気圧ＨＰＡ及び遅延推定大気圧ＨＰＡＤをともに、初期推定大気圧ＨＰＡＩＮＩに設定する。次いで第２初期化フラグＦＦＩＮＨＰＡＩＮＩＲを「１」に設定し（ステップＳ２３）、本処理を終了する。

ステップＳ２３を実行すると、ステップＳ２１の答が肯定（ＹＥＳ）となり、ステップＳ２４以下の処理を実行する。
ステップＳ２４では、スロットル弁開度ＴＨに応じて図６（ａ）に示すＫＴＨテーブルを検索し、開口面積流量関数値ＫＴＨを算出する。ＫＴＨテーブルは、スロットル弁開度ＴＨが増加するほど、開口面積流量関数値ＫＴＨが増加するように設定されている。

ステップＳ２５では、吸気圧ＰＢＡと遅延推定大気圧ＨＰＡＤとの比率である圧力比ＲＰＢＡＨＰＡを、下記式（８）により算出し、圧力比ＲＰＢＡＨＰＡに応じて図６（ｂ）に示すＦＰＢＡＰＡテーブルを検索し、圧力比流量関数値ＦＰＢＡＰＡを算出する。
ＲＰＢＡＨＰＡ＝ＰＢＡ／ＨＰＡＤ （８）

ステップＳ２６では、吸気温ＴＡに応じてＲＲＴＡテーブル（図示せず）を検索し、吸気温パラメータＲＲＴＡを算出する。ＲＲＴＡテーブルは、式（１）に含まれる下記式（９）の演算結果をテーブルとして記憶したものである。

ステップＳ２７では上記式（４）により粘性変化率ＴＡＭＹＵを算出し、ステップＳ２８では、スロットル弁開度ＴＨに応じて図７に示すＴＡＭＹＵＲＡＴＩＯテーブルを検索し、重み係数ＴＡＭＹＵＲＡＴＩＯを算出する。ステップＳ２９では、上記式（３）により粘性補正係数ＴＡＭＹＵＦを算出する。

ステップＳ３０では、エンジン回転数ＮＥに応じてＫＴＨＮＥテーブルを検索し、回転数補正係数ＫＴＨＮＥを算出する。ＫＴＨＮＥテーブルは、エンジン回転数ＮＥが増加するほど、回転数補正係数ＫＴＨＮＥが減少するように設定されている。回転数補正係数ＫＴＨＮＥは、吸入空気流量センサ１３より上流側に配置されるエアクリーナの圧力損失を補正するためのパラメータであり、エンジン回転数ＮＥが増加するほどエアクリーナの圧力損失が増加することを考慮して設定される。なお、エアクリーナの影響は通常はあまり大きくないので、回転数補正係数ＫＴＨＮＥを常に「１」に設定し、エンジン回転数ＮＥに応じた補正を行わないようにしてもよい。

ステップＳ３１では、下記式（１ａ）に開口面積流量関数値ＫＴＨ，圧力比流量関数値ＦＰＢＡＰＡ，吸気温パラメータＲＲＴＡ，遅延推定大気圧ＨＰＡＤ，粘性補正係数ＴＡＭＹＵＦ，及び回転数補正係数ＫＴＨＮＥを適用し、推定スロットル弁通過空気流量ＨＧＡＩＲＴＨを算出する。
ＨＧＡＩＲＴＨ＝ＫＣ×ＨＰＡＤ×ＫＴＨ×ＦＰＢＡＰＡ×ＫＴＨＮＥ
／（ＴＡＭＹＵＦ×ＲＲＴＡ） （１ａ）
上述したステップＳ２４〜Ｓ３１の処理が、吸入空気流量推定部５１の演算に相当する。

ステップＳ３２では、下記式（１１）により、流量偏差ＤＧＡＩＲを算出する。
ＤＧＡＩＲ＝ＨＧＡＩＲＴＨ−ＧＡＩＲ （１１）

ステップＳ３３では、車速ＶＰが所定低車速ＶＰＬ（例えば「０」）より大きいか否かを判別し、その答が否定（ＮＯ）であるときは更新量ＣＯＲＨＰＡを「０」に設定する（ステップＳ３５）。一方、ＶＰ＞ＶＰＬであるときは、流量偏差ＤＧＡＩＲに応じて図６（ｄ）に示すＣＯＲＨＰＡテーブルを検索し、更新量ＣＯＲＨＰＡを算出する（ステップＳ３４）。ＣＯＲＨＰＡテーブルは以下のように設定されている。流量偏差ＤＧＡＩＲが「０」近傍の所定範囲（所定値−Ｄ１以上かつ所定値Ｄ１以下の範囲）内にあるときは、更新量ＣＯＲＨＰＡは「０」に設定され、流量偏差ＤＧＡＩＲが所定値−Ｄ１より小さいときは、更新量ＣＯＲＨＰＡは所定量ＣＯＲ１（＞０）に設定され、流量偏差ＤＧＡＩＲが所定値Ｄ１より大きいときは、更新量ＣＯＲＨＰＡは所定量−ＣＯＲ１に設定される。

ステップＳ３６では、下記式（１２）により推定大気圧ＨＰＡ（前回値）に更新量ＣＯＲＨＰＡを加算して、更新推定大気圧ＨＰＡＣＡＬを算出する。
ＨＰＡＣＡＬ＝ＨＰＡ＋ＣＯＲＨＰＡ （１２）
ステップＳ３７では前記式（５）によるなまし演算により、推定大気圧ＨＰＡを算出し、ステップＳ３８では前記式（６）によるなまし演算により、なまし推定大気圧ＨＰＡＦを算出する。

図８は、本実施形態における推定大気圧ＨＰＡの推移を説明するためのタイムチャートであり、推定大気圧ＨＰＡの初期設定値が大気圧ＰＡから大きくずれている例を示す。この例では、時刻ｔ０において推定大気圧ＨＰＡが大気圧ＰＡよりかなり高いため、流量偏差ＤＧＡＩＲが大きくなり、更新量ＣＯＲＨＰＡが負の所定量「−ＣＯＲ１」に設定される。その結果、推定スロットル弁通過空気流量ＨＧＡＩＲＴＨが徐々に減少し、それにともなって推定大気圧ＨＰＡが減少して、最終的に大気圧ＰＡと一致する。図８は説明のために第１なまし演算処理が行われていない状態の推定大気圧ＨＰＡが示されている。なお、実際には推定大気圧ＨＰＡは、上述したようにエンジン始動直後の検出吸気圧ＰＢＡによって初期化されるので、推定大気圧ＨＰＡは最初から大気圧ＰＡとほぼ一致しており、大気圧ＰＡの変化に追従するように変化する。

以上のように本実施形態では、スロットル弁３の上流側圧力である遅延推定大気圧ＨＰＡＤ、スロットル弁下流側圧力である吸気圧ＰＢＡ、及びスロットル弁開度ＴＨに応じて式（１ａ）を用いて推定スロットル弁通過空気流量ＨＧＡＩＲＴＨが算出される。式（１ａ）には、空気の粘性変化の影響を補正するための粘性補正係数ＴＡＭＹＵＦが含まれており、粘性補正係数ＴＡＭＹＵＦは、吸気温に応じて算出される粘性変化率ＴＡＭＹＵと、スロットル弁開度ＴＨに応じて算出される重み係数ＴＡＭＹＵＲＡＴＩＯとを用いて算出される。具体的には、重み係数ＴＡＭＹＵＲＡＴＩＯがスロットル弁開度ＴＨが小さくなるほど増加するように設定され、粘性補正係数ＴＡＭＹＵＦに対する粘性変化率ＴＡＭＹＵの寄与度が増加するように、粘性補正係数ＴＡＭＹＵＦが算出される。空気の粘性の影響は、スロットル弁開度ＴＨが小さくなるほど増加するので、スロットル弁開度ＴＨが小さくなるほど粘性変化率ＴＡＭＹＵの寄与度を増加させることにより、空気の粘性の影響を式（１ａ）に適切に反映させ、推定スロットル弁通過空気流量ＨＧＡＩＲＴＨの算出精度を高めることができる。

また遅延推定大気圧ＨＰＡＤを使用して推定スロットル弁通過空気流量ＨＧＡＩＲＴＨが算出され、推定スロットル弁通過空気流量ＨＧＡＩＲＴＨが検出されるスロットル弁通過吸気流量ＧＡＩＲと一致するように推定大気圧ＨＰＡが更新される。この大気圧推定演算により、標高の高い山岳地帯で車両を高速で運転するような場合において大気圧ＰＡの比較的急激な変化に追従して正確な推定大気圧ＨＰＡを得ることができる。また燃料カット運転や一部気筒休止運転が行われても、良好な推定精度を維持することが可能となる。

この大気圧推定演算では、推定スロットル弁通過空気流量ＨＧＡＩＲＴＨが不正確なものであると、推定大気圧ＨＰＡの精度も低下するが、粘性補正係数ＴＡＭＹＵＦが適用される式（１ａ）を用いることにより、推定スロットル弁通過空気流量ＨＧＡＩＲＴＨの精度が高められ、推定大気圧ＨＰＡの算出精度を向上させることができる。

本実施形態では、スロットル弁開度センサ４、吸気温センサ９、吸入空気流量センサ１３、及び車速センサ３２が、それぞれスロットル弁開度検出手段、吸気温検出手段、流量検出手段、及び車速検出手段に相当し、ＥＣＵ５が、推定流量算出手段、粘性変化率算出手段、修正手段、及び推定大気圧算出手段を構成する。具体的には、図５のステップＳ２４〜Ｓ３１が推定流量算出手段に相当し、ステップＳ２７が粘性変化率算出手段に相当し、ステップＳ２８，Ｓ２９，及びＳ３１が修正手段に相当し、ステップＳ３２〜Ｓ３７が推定大気圧算出手段に相当する。

なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上述した実施形態では、式（４）を用いて粘性変化率ＴＡＭＹＵを算出するようにしたが、予め式（４）の演算結果をテーブルとしてメモリに記憶しておき、テーブル検索により粘性変化率ＴＡＭＹＵを算出するようにしてもよい。

また上述した実施形態では、推定スロットル弁通過空気流量ＨＧＡＩＲＴＨを大気圧の推定に適用したが、これ以外にも例えばエンジン１の各気筒に吸入される空気量である気筒吸入空気量ＧＡＩＲＣＹＬＮの算出にも適用可能である。気筒吸入空気量ＧＡＩＲＣＹＬＮは、例えば下記式（２１）により算出することができるので、式（２１）に適用される推定スロットル弁通過空気流量ＨＧＡＩＲＴＨとして式（１ａ）により算出されるものを適用することにより、より正確な気筒吸入空気量ＧＡＩＲＣＹＬＮを算出することができる。式（２１）は、スロットル弁３からエンジン１の各気筒までの吸気系を一次遅れ系としてモデル化した式であり、実際の特性を近似できることが確認されている。
ＧＡＩＲＣＹＬＮ(k)＝（１−ＣＶη）×ＧＡＩＲＣＹＬＮ(k-1)
＋ＣＶη×ＨＧＡＩＲＴＨ(k) （２１）

ここで「ｋ」は演算周期で離散化した離散化時刻、ＣＶηは気筒容積Ｖｃｙｌ、吸気通路のスロットル弁下流側の容積Ｖｉｎ、及びエンジン１の体積効率ηｖを用いて算出されるなまし係数である。

このように本発明を気筒吸入空気量の算出に適用する場合には、大気圧センサを設け、スロットル弁上流側の圧力として、推定大気圧ではなく大気圧センサにより検出される大気圧を適用するようにしてもよい。

また本発明は、クランク軸を鉛直方向とした船外機などのような船舶推進機用エンジンなどにおける推定スロットル弁通過空気流量の算出にも適用が可能である。

１ 内燃機関
２ 吸気通路
３ スロットル弁
４ スロットル弁開度センサ（スロットル弁開度検出手段）
５ 電子制御ユニット（推定流量算出手段、粘性変化率算出手段、修正手段、、推定大気圧算出手段）
８ 吸気圧センサ
９ 吸気温センサ（吸気温検出手段）
１３ 吸入空気流量センサ（流量検出手段）
３２ 車速センサ（車速検出手段）

Claims (2)

1. 内燃機関の吸気通路内に設けられるスロットル弁を通過する空気流量の推定値である推定スロットル弁通過空気流量を算出するスロットル弁通過空気流量推定装置により算出される推定スロットル弁通過空気流量を用いて推定大気圧を算出する推定大気圧算出手段を備える大気圧推定装置であって、
   前記スロットル弁を通過する空気の流量を検出する流量検出手段を備え、
   前記スロットル弁通過空気流量推定装置は、
   前記スロットル弁の開度を検出するスロットル弁開度検出手段と、
   前記吸気通路内の前記スロットル弁の上流側及び下流側の圧力と、前記スロットル弁開度とを、所定のモデル式に適用して前記推定スロットル弁通過空気流量を算出する推定流量算出手段と、
   前記機関の吸気温を検出する吸気温検出手段と、
   空気の粘性変化を示す粘性変化率を前記吸気温に応じて算出する粘性変化率算出手段と、
   前記粘性変化率に応じて前記モデル式を修正する修正手段とを備え、
   前記修正手段は、前記スロットル弁開度が小さくなるほど、前記修正の度合を増加させ、
   前記スロットル弁通過空気流量推定装置は、前記スロットル弁の上流側圧力として前記推定大気圧を使用し、
   前記推定大気圧算出手段は、前記推定スロットル弁通過空気流量が、検出されるスロットル弁通過空気流量と一致するように前記推定大気圧を更新することを特徴とする大気圧推定装置。
2. 前記機関により駆動される車両の車速を検出する車速検出手段を備え、
   前記推定大気圧算出手段は、前記車速が所定車速より高いときは、前記推定スロットル弁通過空気流量から検出スロットル弁通過空気流量を減算することにより流量偏差を算出して、該流量偏差が増加するほど減少するように更新量を設定する一方、前記車速が前記所定車速以下であるときは前記更新量を「０」に設定し、設定された更新量を用いて前記推定大気圧の更新を行うことを特徴とする請求項１に記載の大気圧推定装置。

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