内燃机的控制装置.pdf

本发明的内燃机的控制装置以较高的精度对带增压器的内燃机中的压缩机与节流器之间的节流器上游压力进行推定。节流器上游压力推定部基于来自AFS(12)的AFS吸入空气量Qa和进气歧管压力Pb，计算出合并从压缩机(31)下游到节流阀(4)上游的增压部与进气歧管(5)而得到的区域的平均密度ρave(n)，并基于进气歧管压力Pb和平均密度ρave(n)来推定节流器上游压力Pb。并且，节流器上游压力推定部对节流开度TP与有效开口面积CAt之间的关系进行学习，并基于节流开度学习值的范围、节流开度学习值与实际节流开度误差的偏差，来对节流器上游压力推定值(推定P2)进行修正。

权利要求书
1.  一种内燃机的控制装置，其特征在于，包括：
节流阀，该节流阀设置于内燃机的进气系统；
增压器，该增压器具有设置于所述节流阀的上游的所述进气系统的压缩机；
节流器上游压力控制部，该节流器上游压力控制部对所述增压器的驱动状态进行控制，并对在压缩机下游且在节流阀上游的增压部的压力即节流器上游压力进行控制；
吸入空气量检测部，该吸入空气量检测部设置于所述压缩机的上游，对吸入空气量进行检测；
进气歧管压力检测部，该进气歧管压力检测部检测所述节流阀下游的进气歧管部的压力，以作为进气歧管压力；
气缸吸入空气量计算部，该气缸吸入空气量计算部基于所述进气歧管压力计算气缸从所述进气歧管部吸入的气缸吸入空气量；以及
节流器上游压力推定部，该节流器上游压力推定部基于所述吸入空气量和所述气缸吸入空气量计算出合并所述增压部和所述进气歧管部而得到的区域的平均密度，基于所述进气歧管压力和所述平均密度来推定所述节流器上游压力，并作为节流器上游压力推定值进行输出。

2.  如权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于，还包括：
进气歧管温度检测部，该进气歧管温度检测部检测所述进气歧管部的温度，以作为进气歧管温度；以及
中间冷却器，该中间冷却器设置于所述增压部内，用于使所述增压部内的温度下降，
所述节流器上游压力推定部具有基于所述进气歧管温度推定所述增压部内的中间冷却器下游的温度的中间冷却器下游温度推定部，基于所述进气歧管压力、所述平均密度、以及所述中间冷却器下游温度来推定所述节流器上游压力。

3.  如权利要求1或2所述的内燃机的控制装置，其特征在于，
所述增压器由设置于所述内燃机的排气系统的涡轮、以及与所述涡轮一体旋转的所述压缩机构成，是涡轮增压器，
所述节流器上游压力控制部通过对设置于绕过所述涡轮的旁路通路的废气门 阀进行操作，从而控制所述节流器上游压力。

4.  如权利要求3所述的内燃机的控制装置，其特征在于，
所述废气门阀由电动马达进行驱动。

5.  如权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于，还包括：
油门开度检测部，该油门开度检测部对驾驶员的油门操作量进行检测；
节流阀控制部，该节流阀控制部对所述节流阀进行控制；以及
节流开度检测部，该节流开度检测部对所述节流阀的实际节流开度进行检测，
所述节流阀控制部包括：
目标吸入空气量计算部，该目标吸入空气量计算部基于所述油门操作量来计算通过所述节流阀的目标吸入空气量；
关系映射存储部，该关系映射存储部对通过测定得到的预先经过适配的节流开度与有效开口面积的关系映射进行存储；
实际有效开口面积计算部，该实际有效开口面积计算部基于所述进气歧管压力、所述节流器上游压力推定值、以及所述吸入空气量，来计算所述节流阀的实际有效开口面积；
节流开度学习部，该节流开度学习部基于检测到的所述实际节流开度、以及计算出的所述实际有效开口面积，来对所述关系映射进行学习修正；
目标有效开口面积计算部，该目标有效开口面积计算部基于所述目标吸入空气量、所述进气歧管压力、以及所述节流器上游压力推定值，来计算所述节流阀的目标有效开口面积；以及
目标节流开度计算部，该目标节流开度计算部基于经过所述学习修正的所述关系映射，根据所述目标有效开口面积来计算目标节流开度。

6.  如权利要求5所述的内燃机的控制装置，其特征在于，
所述节流器上游压力推定部包括：
偏差计算部，该偏差计算部计算所述实际节流开度和所述实际有效开口面积间的关系与经过所述学习修正后的所述关系映射之间的误差、以及所述误差的偏差；
偏差范围判定部，该偏差范围判定部判定所述误差的偏差是否在预先设定的第1范围以内；
关系范围判定部，该关系范围判定部判定相对于所述实际有效开口面积的所述实际节流开度是否在预先设定的第2范围以内；以及
节流器上游压力修正部，该节流器上游压力修正部在相对于所述实际有效开口面积的所述实际节流开度在所述第2范围外、且所述误差的偏差在所述第1范围外的情况下，对所述节流器上游压力推定值进行修正。

7.  如权利要求6所述的内燃机的控制装置，其特征在于，
由所述偏差计算部计算出的所述误差是作为所述实际节流开度与基于经过所述学习修正后的所述关系映射而计算出的相对于所述实际有效开口面积的经过学习修正的节流开度之间的偏差而计算得到的，是节流开度误差，
由所述偏差计算部计算出的所述误差的偏差是所述节流开度误差的方差或标准偏差。

8.  如权利要求6或7所述的内燃机的控制装置，其特征在于，
所述节流器上游压力修正部在相对于所述实际有效开口面积的所述实际节流开度大于预先设定的节流开度学习上限值时，向减少所述节流器上游压力推定值的一侧对所述节流器上游压力推定值进行更新，
所述节流器上游压力修正部在相对于所述实际有效开口面积的所述实际节流开度小于预先设定的节流开度学习下限值时，向增加所述节流器上游压力推定值的一侧对所述节流器上游压力推定值进行更新。

说明书内燃机的控制装置
技术领域
本发明涉及内燃机的控制装置，尤其涉及用于推定带增压器的内燃机中压缩机与节流器之间的压力即节流器上游压力的内燃机的控制装置。
背景技术
以往，存在有以提高内燃机(以下称为发动机)的输出为目的的带增压器的发动机控制系统，作为增压器的示例，已知有在发动机的进气系统搭载有通过利用废气所具有的能量使涡轮高速旋转来驱动的压缩机的涡轮增压器(以下，也记为T/C)，或者在发动机的进气系统搭载有从曲柄轴经由传送带等来进行驱动的压缩机的机械增压器(以下，也记为S/C)等。
此外，作为发动机控制系统中吸入空气量的检测方法，以往，已知有利用气流传感器(以下，称为AFS)来进行检测的方法(以下，称为AFS方式)、以及基于进气歧管内的压力(以下，称为进气歧管压力)来进行推定、即基于所谓的速度密度方式的方法(以下，称为S/D方式)。AFS方式的特征在于，对通过AFS的安装部(以下，称为AFS部)的空气流量(以下，称为AFS吸入空气量)直接进行测量，并且由于在稳定运转时进入气缸的空气流量(以下，称为气缸吸入空气量)变为与AFS吸入空气量大致相等，因此，稳定运转时的气缸吸入空气量的计算误差与S/D方式相比要小。但是，在带有增压器的发动机控制系统中，由于从AFS部到气缸的距离较长，因而需要对此间的响应延迟、密度变化进行模拟，在此基础上计算气缸吸入空气量，于是可认为过渡运转时的气缸吸入空气量的计算精度取决于模拟该响应延迟、密度变化的进气系统的物理模型的精度，以往提出了应对该问题的进气系统的物理模型(例如，参照日本专利特愿2014－084679号(以下，作为在先申请1。))。
在先申请1的实施方式1即带涡轮增压器的发动机控制系统中，公开了下述方法：使用气流传感器作为流量传感器，使用大气压传感器、节流器上游压力传感器、进气歧管压力传感器作为压力传感器，基于来自这些传感器的信息来计算气缸吸入空气量和节流器吸入空气量。在先申请1的实施方式2即带机械增压器的发动机控制系统中，公开了下述方法：使用气流传感器作为流量传感器，使用大气压传感器、S/C上游压力传感器、进气歧管压力传感器作为压力传感器，基于来自这些传感器的信息来计算气缸吸入空气量。然而，若使用这么多的传感器，则存在成本变高的问题。因此，作为在不使用传感器的情况下推定物理量的方法，提出了例如在不具有增压器的发动机控制系统(以下，称为N/A系统)中对大气压进行推定的方法(例如，参照日本专利特愿2014－023903号(以下，作为在先申请2。))。
在先申请2中公开了下述方法：在N/A系统中，为了能高精度地实现所谓的基于转矩的控制，边进行用于吸收节流器的机器差异偏差的节流开度学习控制，边在较广的运转区域内高精度地对大气压进行推定，由此可去除大气压传感器，并且利用节流控制，能够高精度地对吸入空气量进行控制。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2013－224596号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
如上所述，在先申请1的实施方式2即带机械增压器的发动机控制系统中，由于使用气流传感器作为流量传感器，使用大气压传感器、S/C上游压力传感器、进气歧管压力传感器作为压力传感器，并基于来自这些传感器的信息来计算气缸吸入空气量，因此，需要使用较多的传感器，从而存在成本较高的问题点。
通过应用在先申请2的方法，认为在像在先申请1的实施方式2那样节流器的上游侧为大气压的情况下，能够去除大气压传感器，但在先申请1的实施方式1 中节流器的上游侧不是大气压，因此无法对大气压进行推定。该情况下，即使考虑对节流器上游压力进行推定，但由于节流器上游压力会根据运转状态而发生较大的变化，因此，认为仅通过使用在先申请2的方法难以应对该变化的速度，从而存在无法高精度地推定节流器上游压力的问题点。
本发明是为了解决上述问题点而完成的，其目的在于提供一种内燃机的控制装置，能够高精度地对带增压器的内燃机中压缩机与节流阀之间的节流器上游压力进行推定。
解决技术问题所采用的技术方案
本发明的内燃机的控制装置包括：节流阀，该节流阀设置于内燃机的进气系统；节流开度检测部，该节流开度检测部对所述节流阀的开度进行检测；增压器，该增压器具有设置于所述节流阀的上游的所述进气系统的压缩机；节流器上游压力控制部，该节流器上游压力控制部对所述增压器的驱动状态进行控制，并对在压缩机下游且在节流阀上游的增压部的压力即节流器上游压力进行控制；吸入空气量检测部，该吸入空气量检测部设置于所述压缩机的上游，对吸入空气量进行检测；进气歧管压力检测部，该进气歧管压力检测部检测所述节流阀下游的进气歧管部的压力，以作为进气歧管压力；气缸吸入空气量计算部，该气缸吸入空气量计算部基于所述进气歧管压力计算气缸从所述进气歧管部吸入的气缸吸入空气量；以及节流器上游压力推定部，该节流器上游压力推定部基于所述吸入空气量和所述气缸吸入空气量计算出合并所述增压部和所述进气歧管部而得到的区域的平均密度，基于所述进气歧管压力和所述平均密度来推定所述节流器上游压力，并作为节流器上游压力推定值进行输出。
发明效果
本发明所涉及的内燃机的控制装置具备节流器上游压力推定部，该节流器上游压力推定部基于吸入空气量和气缸吸入空气量对合并增压部和进气歧管部而得到的区域的平均密度进行计算，基于进气歧管压力和平均密度来推定节流器上游压力，并作为节流器上游压力推定值进行输出，因此，即使在不具有节流器上游压力传感器的内燃机系统中，也能够以较高的精度对压缩机与节流阀之间的节流器上游压力进行推定。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式中的带涡轮增压器的发动机控制系统的概要的结构图。
图2是表示本发明的实施方式中的带涡轮增压器的发动机控制系统所进行的控制的概要的控制框图。
图3是示意性地示出本发明的实施方式中带涡轮增压器的发动机控制系统的各区域的空气的状态变化以及对其进行检测的传感器类别的图。
图4是本发明的实施方式中用于计算虚拟进气歧管容积的控制框图。
图5是本发明的实施方式中用于计算气缸吸入空气量的控制框图。
图6是本发明的实施方式中用于计算节流器吸入空气量的控制框图。
图7是本发明的实施方式中用于计算节流器上游压力的推定值(推定P2)的控制框图。
图8是本发明的实施方式中用于计算修正后P2及修正后ρave的控制框图。
图9是表示本发明的实施方式所涉及的整个P2修正处理的流程图。
图10是用于计算本发明的实施方式所涉及的节流开度误差的偏差的流程图。
图11是表示本发明的实施方式所涉及的有效开口面积与节流开度的关系的图。
图12是表示本发明的实施方式所涉及的有效开口面积与节流开度的关系的学习范围的图。
图13是用于计算本发明的实施方式所涉及的节流开度学习值的控制框图。
图14是用于存储本发明的实施方式所涉及的长时间学习值的控制框图。
图15是表示本发明的实施方式所涉及的节流开度学习基本值的计算方法的图。
图16是表示本发明的实施方式所涉及的有效开口面积与节流开度所能得到的关系的图。
图17是表示本发明的实施方式所涉及的长时间学习值的存储处理的图。
图18是表示本发明的实施方式所涉及的单调增加处理的图。
图19是表示式(27)的1.0≦x≦2.4时的曲线以及线性近似直线的图表。
具体实施方式
实施方式1.
下面，参照附图对本发明的优选实施方式进行说明，但在各图中，对于相同或相当的部分，标注相同标号来进行说明。另外，本发明所涉及的内燃机的控制装置以较高的精度对带增压器的发动机控制系统中的压缩机与节流器之间的节流器上游压力进行推定，从而控制内燃机。在下述实施方式中，以使用涡轮增压器作为增压器的发动机控制系统为例进行说明。
图1是表示本发明的实施方式中的带涡轮增压器的发动机控制系统的结构的概要的图。图1中，发动机1上安装有曲柄角传感器11，用于生成与曲柄轴的旋转相应的电信号。此外，发动机1的气缸8分别与形成进气通路的进气管2、以及形成排气通路的排气管7相连接。
进气管2的最上游部安装有空气净化器3。空气净化器3的下游侧以形成为一体或单独形成的方式设置有生成与吸入空气流量相应的电信号的AFS12、以及生成与吸入通路内的吸入空气温度相应的电信号的吸入空气温度传感器(以下，称为进气温度传感器)13。另外，图1示出AFS12与进气温度传感器13构成为一体的示例。
排气管7的最下游部设置有废气净化催化剂22。废气净化催化剂22的上游侧设置有空燃比传感器23，用于生成与燃烧的燃料和空气之间的比例相应的电信号。
在由进气管2和排气管7构成的进排气系统中，设置有具备压缩机(Compressor)31和涡轮32的增压器(涡轮增压器)36。涡轮32设置于排气管7的废气净化催化器22的上游侧，由排气管7内流动的废气进行旋转驱动。压缩机31设置于进气管2的AFS12的下游侧。该压缩机31随着涡轮32的旋转而被旋转驱动，从而能够对进气通路内的空气进行压缩。
压缩机31的下游侧设置有旁通空气阀(以下，称为ABV)33，用于将压缩空气量分流至进气管2，以使得主要在油门释放时增压压力不会过高。ABV33的下游 侧设置有中间冷却器(以下，称为I/C)30，用于冷却因被压缩机31绝热压缩而变为高温的空气。I/C30的下游侧设置有电子控制式的节流阀4，用于对送至发动机1的空气量进行调整。节流阀4与节流开度传感器14相连接，该节流开度传感器14生成与节流阀4的开度相应的电信号。
节流阀4的下游侧设置有包含用于抑制进气波动的稳压罐的进气歧管5。进气歧管5中以形成为一体的方式或单独形成的方式设置有进气歧管压力传感器15和进气歧管温度传感器16，该进气歧管压力传感器15和进气歧管温度传感器16生成与从稳压罐到进气歧管的空间内的压力和温度相应的电信号。另外，图1示出进气歧管压力传感器15与进气歧管温度传感器16构成为一体的示例。
进气歧管5的下游的发动机1侧设置有喷射燃料的喷射器17。另外，喷射器17可以设置为直接向气缸8内喷射燃料。
气缸8中设置有火花塞18和点火线圈19，该火花塞18用于对吸入发动机1的空气和从喷射器17喷射出的燃料相混合而生成的可燃混合气体进行点火，该点火线圈19向火花塞18提供用于打出火花的电流。并且，还设置有对从进气通路被导入到气缸8内的空气量进行调节的进气阀20、以及对从气缸8内被排出至内燃机的排气通路的空气量进行调节的排气阀21。另外，也可以在进气阀20和排气阀21的双方或其中一方的凸轮轴设置用于改变阀开关的定时的可变阀正时机构(以下，称为VVT)、用于改变阀的升程量的可变阀升程机构(以下，称为VVL)。
在排气阀21的下游及涡轮32的上游侧设置有用于将废气分流至排气旁通通路的废气门阀34，以使得即使增压压力因高旋转高负荷而增加也不会损坏发动机。作为驱动废气门阀34的方法，存在有对施加到膜片的压力进行控制的压力式、或者直接驱动阀开度的电动式。通常，若采用压力式，则如果增压压力没有高到一定程度，将无法驱动废气门阀34，而电动式的特征在于，不存在这种限制，无论运转状态如何均可以进行驱动，因此，压缩机31与节流阀4之间的压力即节流器上游压力的可控制范围较大。本实施方式中，采用电动式的废气门阀34，但在使用压力式的情况下，也可使用完全相同的方法。
图2是表示本发明的实施方式中的带涡轮增压器的发动机控制系统的结构的概要的控制框图。图2中，众所周知，电子控制单元(以下，称为ECU)100以由CPU、ROM、RAM等构成的微型计算机为主体而构成，通过执行ROM中所存储的各种控制程序，基于此时发动机1的运转状态来实施发动机1的各种控制。即，ECU100中输入来自各种传感器的检测信号，基于该信号计算目标节流开度、燃料喷射量、点火时期等，并输出用于驱动节流阀、喷射器、点火线圈等的信号。
具体而言，来自节流开度传感器14、曲柄角传感器11、AFS12、进气温度传感器13、进气歧管压力传感器15、进气歧管温度传感器16的电信号被输入至ECU100。此外，油门开度传感器40(图1中省略图示)以及大气压传感器9(图1中省略图示)的信号也输入到ECU100。油门开度传感器40生成与设置在驾驶座的脚下的油门的操作量相应的电信号。大气压传感器9生成与大气压相应的电信号，有时设置于图1的空气净化器3的附近、有时设置在ECU100的基板上。并且，还输入有来自上述传感器以外的其他传感器的电信号。图2所示的其他传感器中包含有空燃比传感器23、检测例如发动机1的气缸体的振动的爆震传感器(未图示)、检测发动机1的冷却水温的水温传感器(未图示)、检测车速的车速传感器(未图示)等。
此外，ECU100的输出侧与节流阀4、喷射器17、点火线圈19、ABV33、废气门阀34相连接。ECU100也与这些致动器以外的其他致动器相连接。其他致动器包含有用于驱动例如设置于进气阀20、排气阀21的VVT的致动器等。
ECU100根据基于来自曲柄角传感器11的曲柄角周期计算得到的发动机转速Ne、以及基于油门开度传感器40计算出的油门开度AP，计算驾驶员所要求的目标输出转矩TRQt。并且，ECU100计算为达成目标输出转矩TRQt所需的目标节流器吸入空气量Qtht，并计算为达成该目标节流器吸入空气量Qtht所需的目标节流开度TPt，基于此来驱动节流阀4。在ECU100中，为了以较高的精度达成该目标节流开度TPt，还要使用来自节流开度传感器14的节流开度TP来实施反馈控制。
此外，在ECU100中，基于发动机转速Ne、来自AFS12的AFS吸入空气量Qa、来自进气温度传感器13的进气温度Ta、来自进气歧管压力传感器15的进气歧管 压力Pb、来自进气歧管温度传感器16的进气歧管温度Tb、以及来自大气压传感器9的大气压Pa，使用后述的进气系统的物理模型，计算出压缩机31与节流阀4之间的压力即节流器上游压力P2、进入气缸8的气缸吸入空气量Qc、以及通过节流阀4的节流器吸入空气量Qth。基于所计算出的气缸吸入空气量Qc，来驱动喷射器17，以使得燃料喷射量变为实现可得到适当的废气、排气温度的目标空燃比的燃料喷射量Qf，并且驱动点火线圈19，以实现不会发生爆震等异常燃烧的适当的点火时期IG。另外，对于ECU100中燃料喷射量Qf的运算，还实施基于目标空燃比和空燃比传感器23的输出值的反馈控制。
为了以较高的精度达成上述目标节流器吸入空气量Qtht，还使用节流器吸入空气量Qth实施目标节流开度TPt的反馈控制。此外，还实施下述发动机输出的控制，即：根据AFS吸入空气量Qa、节流器上游压力P2，计算出例如专利文献1所示的压缩机驱动力Pc，基于该压缩机驱动力Pc计算用于防止进气系统压力、发动机输出过度增大的目标废气门开度WG，由此来驱动废气门阀34。此外，还实施以下控制，即：对ABV开度AB进行计算，基于此来驱动ABV33，以防止因非预期的过量增压而导致节流器上游压力P2变得过高。
下面，简单对专利文献1中压缩机驱动力Pc的计算方法进行说明。
首先，下面对压缩机31及涡轮32内的流动进行说明。这里，若考虑空气状态的相关物理定律，即质量守恒定律、多方状态变化、绝热效率，则涡轮32的输出Pt[W]及压缩机31的驱动力Pc[W]可分别通过下式(100)计算得到。
其中，Cp：定压比热[kJ/(kg·K)]，Wt：每单位流量的涡轮输出[J]，Wc：压缩机工作量[J]，κ：比热比，Qt：涡轮的质量流量[g/s]，Qcmp：压缩机的质量流量(压缩机通过流量)[g/s]，R：气体常数[kJ/(kg·K)]，ηt：涡轮的绝热效率，ηc：压缩机的绝热效率。此外，P：压力[kPa]，T：绝对温度[K]中的下标1～4分别表示：1：空气入口(大气)、2：气缸入口(进气)、3：气缸出口、4：排气口。
【数学式1】
Pt=Qt·wt·ηt=Qt·cpT3·ηt(1-(P4P3)κ-1κ)=Qt·ηt-κκ-1RT3(1-(P4P3)κ-1κ)---(100)]]>
Pc=Qcmp·wcηc=Qcmp·cPT1ηc((P2P1)κ-1κ-1)=Qcmp·1ηc·κκ-1RT1((P2P1)κ-1κ-1),(···cP=κκ-1R)]]>
并且，涡轮32与压缩机31具有下述特性，即：存在随着压力比的增加，流量·涡轮转速增加的趋势，由此可认为排气压力P3是排气流量Qex的函数。此外，可推测在汽车用涡轮增压器的常用区域，排气流量Qex与涡轮输出Pt具有大致成比例的关系，因此，可认为涡轮输出Pt是排气流量Qex的函数。由此，如下式(101)所示，压缩机驱动力Pc也可认为是排气流量Qex的函数。
Pc＝Pt·ηm∝Qex(101)
这里，在稳定状态下，由于压缩机通过流量Qcmp＝吸入空气流量Qa，因此，可使用吸入空气流量Qa和节流器上游压力P2，通过下式(102)来求得压缩机驱动力Pc。
【数学式2】
Pc=Qa·κκ-1RT1((p2p1)κ-1κ-1)---(102)]]>
本实施方式中，在ECU100中，实施上述发动机控制。下面，对基于进气系统的物理模型计算压缩机31与节流阀4之间的压力即节流器上游压力P2、进入气缸8的气缸吸入空气量Qc、通过节流阀4的节流器吸入空气量Qth的方法进行详细说明。
图3是示意性地示出本发明的实施方式中带涡轮增压器的发动机控制系统的 各区域的空气的状态变化(压力、温度、密度)以及对其进行检测的传感器类别的图。图3中，按下述方式进行定义(n：行程次数编号)。
Qcmp(n)：压缩机吸入空气量[g/s]的一次行程期间的平均值
Qa(n)：AFS吸入空气量[g/s]的一次行程期间的平均值
Qth(n)：节流器吸入空气量[g/s]的一次行程期间的平均值
Qc(n)：气缸吸入空气量[g/s]的一次行程期间的平均值
ΔT(n)：一次行程期间的时间[s]
V2u：I/C上游容积(压缩机～I/C的容积)[m^3]
V2d：I/C下游容积(I/C～节流阀的容积)[m^3]
Vb：进气歧管容积(节流阀～进气阀的容积)[m^3]
Vc：每气缸的气缸行程容积[m^3]
Pa(n)：大气压[kPa]的一次行程期间的平均值
P2(n)：节流器上游压力(推定值)[kPa]
Pb(n)：进气歧管压力[kPa]的一次行程期间的平均值
Ta(n)：进气温度[K]的一次行程期间的平均值
T2u(n)：I/C上游温度[K]的一次行程期间的平均值
T2d(n)：I/C下游温度[K]的一次行程期间的平均值
Tb(n)：进气歧管温度[K]的一次行程期间的平均值
ρa(n)：大气密度[g/m^3]的一次行程期间的平均值
ρ2u(n)：I/C上游密度[g/m^3]的一次行程期间的平均值
ρ2d(n)：I/C下游密度[g/m^3]的一次行程期间的平均值
ρb(n)：进气歧管密度[g/m^3]的一次行程期间的平均值
这里，由于不测量节流器上游压力，因此，以计算节流器上游压力P2的推定值为前提，来说明对进入气缸8的气缸吸入空气量Qc、通过节流阀4的节流器吸入空气量Qth进行计算的进气系统的物理模型。
对图3的状态变化进行说明。首先，压缩机31的上游侧(区域a)向大气开放，基本而言，成为大气压Pa(传感器测量值)和进气温度Ta(传感器测量值)。严格来说，也可以考虑因空气净化器3而造成的压力损耗等，但此处忽略不计。压缩机31中，空气因可逆绝热变化而被压缩，从而在压缩机31的下游侧(区域b)，压力和温度上升，密度也上升。接着，通过I/C30，若忽略此处的压力损耗，则在 I/C30的下游侧(区域c)，仅温度下降，而密度上升。若按上述方式来考虑，则通过I/C30时的状态变化呈等压变化，因此，区域b和区域c的压力是共通的，为节流器上游压力P2(推定值)，而温度方面，区域b为I/C上游温度T2u、区域c为I/C下游温度T2d。接着，通过节流阀4，在此处被节流后发生膨胀并积存于进气歧管5，节流器前后的状态变化变为等温变化，仅压力下降，并且密度也下降。其中，由于还有来自发动机侧的受热，从而温度稍有上升。其结果是，区域d的压力变为进气歧管压力Pb(传感器测量值)，温度变为进气歧管温度Tb(传感器测量值)。
对基于上述状态变化来计算各区域的密度的方法进行说明。区域a的大气压Pa、进气温度Ta均是传感器测量值，因此，基于式(1)所示的状态方程式，可计算出区域a的密度即大气密度ρa。这里，R为气体常数。
【数学式3】
Pa＝ρa·R·Ta∴ρa=PaR·Ta---(1)]]>
接着，对于区域b的密度ρ2u的计算方法，由于不测量区域b的温度即I/C上游温度T2u，因此，无法直接利用状态方程式进行计算。然而，由于压缩机31的前后的状态变化可认为是可逆绝热变化，因此，等熵变化的式(2)成立。由此，根据该式计算出I/C上游密度ρ2u，进一步根据与式(1)相同的状态方程式可计算出I/C上游温度T2u。这里，κ为比热比。
【数学式4】
Taρaκ=r2uρ2uκ]]>∴ρ2u=ρa.(P2Pa)1κ,T2u=p2ρ2u·R---(2)]]>
此外，在压缩机31的绝热效率ηad较低，难以认为呈可逆绝热变化的情况下， 可以使用将绝热效率ηad考虑在内的式(3)来计算I/C上游温度T2u，由此来计算I/C上游密度ρ2u。
【数学式5】
T2u=Ta.{(P2/Pa)κ-1κ-1ηad+1},ρ2u=P2R·T2u]]>
∴ρ2u=ρa.(P2Pa)·1(P2/Pa)κ-1κ-1ηad+1---(3)]]>
接着，对于区域c的密度ρ2d的计算方法，由于不测量区域c的温度即I/C下游温度T2d，因此，利用状态方程式无法进行计算。此外，如上所述，由于通过I/C30而导致温度下降，并且该温度下降量很大程度上受到I/C30的冷却能力、用于冷却的外部气体的影响，因此，难以简单地进行估算。由此，着眼于节流阀4的前后状态变化虽然为等温变化、但仍伴随着稍许的温度变化的情况，可根据传感器测量值即进气歧管温度Tb，基于例如式(4)来进行近似。暂时可将Ka设为1.0、Kb设为0.0，但可根据测量结果，通过求得近似系数来进一步提高精度。
【数学式6】
T2d＝Ka·Tb+Kb(4)
若求得I/C下游温度T2d，则可使用式(5)所示的状态方程式计算出区域c的密度ρ2d。
【数学式7】
P2＝ρ2d·R·T2d∴ρ2d=P2R·T2d---(5)]]>
使用作为传感器测量值的进气歧管压力Pb、进气歧管温度Tb，通过式(6)所示的状态方程式可计算出区域d中示出的进气歧管5的密度ρb。
【数学式8】
Pb＝ρb·R·Tb∴ρb=PbR·Tb---(6)]]>
若使用上述方法，可计算出区域a～d的密度。接着，考虑基于AFS吸入空气量Qa来计算气缸吸入空气量Qc的方法。在从压缩机31到进气阀上游为止所示出的区域(合并区域b、区域c、区域d而得到的区域bcd，总容积设为Vall[m^3]，平均密度设为ρave[g/m^3])，若对于新鲜气体应用质量守恒定律，则式(7)成立。这里，认为压缩机吸入空气量Qcmp与AFS吸入空气量Qa相等。
【数学式9】
Qa(n)·ΔT(n)-Qc(n)·ΔT(n)＝{ρave(n)-ρave(n-1)}·Vall(7)
这里，总容积Vall和平均密度ρave通过式(8)(9)来进行定义。
【数学式10】
Vall＝V2u+V2d+Vb(8)
【数学式11】
ρave(n)=ρ2u(n)·V2u+ρ2d(n)·V2d+ρb(n)·VbVall---(9)]]>
接着，若将进气歧管基准的体积效率设为Kv(n)，则可通过式(10)计算出气缸吸入空气量Qc(n)。另外，在通过S/D方式计算气缸吸入空气量Qc(n)的情况下，可使用式(10)。
【数学式12】
Qc(n)·ΔT(n)＝Kv(n)·ρb(n)·Vc(10)
然而，由于区域bcd的密度为ρave、容积为Vall，因此，此处存在质量为ρave×Vall的空气。若假设存在于该区域bcd的空气的密度为进气歧管密度ρb，则与相同质量的空气所占的容积(以下，称为虚拟进气歧管容积)Vb’之间的关系可由式(11)来表示。
【数学式13】
ρave(n)·Vall＝ρb(n)·Vb′(n)(11)
若将式(11)代入式(7)，则可得到式(12)。
【数学式14】
Qa(n)·ΔT9n)-Qc(n)·ΔT(n)＝ρave(n)·Vall-ρave(n-1)·Vall
＝ρb(n)·Vb′(n)-ρb(n-1)·Vb′(n-1)
(12)
以下，考虑区域bcd的密度为进气歧管密度ρb、容积为虚拟进气歧管容积Vb’ 的情况。若将式(10)代入式(12)，消去进气歧管密度ρb，则可得到式(13)。
【数学式15】
Qa(n)·ΔT(n)-Qc(n)·ΔT(n)=Qc(n)·ΔT(n)Kv(n)·Vc·Vb′(n)-Qc(n-1)·ΔT(n-1)Kv(n-1)·Vc·Vb′(n-1)---(13)]]>
若进一步针对Qc(n)·ΔT(n)，对式(13)进行求解，则得到式(14)。
【数学式16】
Qc(n)·ΔT(n)=Kv(n)·VcKv(n)·Vc+Vc′(n)·Vb′(n-1)Kv(n-1)·Vc·Qc(n-1)·ΔT(n-1)+Kv(n)·VcKv(n)·Vc+Vb′(n)·Qa(n)·ΔT(n)---(14)]]>
若在式(14)两边乘上Vb’(n)/(Kv(n)·Vc)，对其作进一步整理，则得到式(15)。
【数学式17】
Vb′(n)Kv(n)·Vc·Qc(n)·ΔT(n)=Kb′(n)Kv(n)·Vc+Vb′(n)·Vb′(n-1)Kv(n-1)·Vc·Qc(n-1)·ΔT(n-1)+Kv(n)·VcKv(n)·Vc+Vb′(n)·Vb′(n)Kv(n)·Vc·Qa(n)·ΔT(n)---(15)]]>
若将式(16)那样定义的中间变量代入式(15)，则得到式(17)，通过使用式(17)，可基于AFS吸入空气量Qa计算出气缸吸入空气量Qc。
【数学式18】
W(n)=Vb′(n)Kv(n)·Vc,K′=Vb′(n)Kv(n)·Vc+Vb′(n),1-K′=Kv(n)·VcKv(n)·Vc+Vb′(n),---(16)]]>
【数学式19】
W(n)·Qc(n)·ΔT(n)
＝K′·W(n-1)·Qc(n-1)·ΔT(n-1)+(1-K′)·W(n)·Qa(n)·ΔT(n)
(17)
通过在与发动机1的旋转同步的、例如每隔曲柄轴的预先设定的一定曲柄角所执行的中断处理中对按上述方式导出的式(17)进行运算，从而成为数字低通滤波器的运算式。即，发动机1的进气系统可认为是一阶滞后元件。
这里，对于使用式(17)，需要进气歧管基准的体积效率Kv(n)，该Kv需要使用式(10)来预先进行适配。对于该Kv，如果不存在VVT或VVL这种进气歧管基准的体积效率变化的机构，则适配工作量、映射数量可变少，但在使用进排气VVT等情况下，适配工作量、映射数则会变得庞大(以下，将通过映射计算出的Kv称为映射Kv)。这里，在下述内容中示出使用AFS吸入空气量Qa、进气歧管密度ρb来实时地计算出Kv的方法。即，将式(10)代入式(12)，消去气缸吸入空气量Qc，对Kv进行求解，从而得到式(18)。
【数学式20】
Qa(n)·ΔT(n)-Kv(n)·ρb(n)·Vc＝ρb(n)·Vb′(n)-ρb(n-1)·Vb′(n-1)
∴Kv(n)=Qa(n)·ΔT(n)-{ρb(n)·Vb′(n)-ρb(n-1)·Vb′(n-1)}ρb(n)·Vc---(18)]]>
由此，能够实时地计算出进气歧管基准的体积效率Kv(以下，称为实时Kv)。另外，通过式(18)运算得到的实时Kv有时会混入有因对传感器输出值进行平均时所产生的相位差、以及微小的测量噪声而导致的噪声，因此，通过对用于式(18)的传感器输出值、由式(18)计算得到的实时Kv进行滤波处理，从而使噪声分量衰减，使用噪声分量得以衰减的滤波后的Kv来进行式(17)的运算是有效的。另外，作为用于使噪声分量衰减的滤波器，可以使用低通滤波处理、针对过去数个行程期间的值计算简单的移动平均值的处理、计算加权移动平均值(针对过去数个行程期间的各个数据赋予不同的权重而得到的平均值)的处理。并且，也可以基于稳定运转时计算得到的实时Kv来对映射Kv进行学习修正。
接着，说明为了以较高精度达成上述的目标节流器吸入空气量Qtht而实施的目标节流开度TPt的反馈控制所需的节流器吸入空气量Qth的计算方法。在为带涡轮增压器的发动机控制系统的情况下，稳定运转时的节流器吸入空气量Qth可认为与AFS吸入空气量Qa、以及气缸吸入空气量Qc相等，而在过渡运转时，由于产生响应延迟，因此无法认为节流器吸入空气量Qth与AFS吸入空气量Qa、以及气缸吸入空气量Qc相等。因此，对于图3的区域d，对新鲜气体如式(19)那样重新应用质量守恒定律，从而导出节流器吸入空气量Qth。
【数学式21】
Qth(n)·ΔT(n)-Qc(n)·ΔT(n)＝{ρb(n)-ρb(n-1)}·Vb(19)
若将式(10)代入式(19)，消去ρb，则可得到式(20)。
【数学式22】
Qth(n)·ΔT(n)-Qc(n)·ΔT(n)={Qc(n)·ΔT(n)Kv(n)-Qc(n-1)·ΔT(n-1)Kv(n-1)}·VbVc---(20)]]>
在式(20)中，对式(21)的中间变量进行定义并整理，从而得到式(22)。
【数学式23】
K=VbVb+Kv(n)·Vc---(21)]]>
【数学式24】
Qc(n)·ΔT(n)Kv(n)=K·Qc(n-1)·ΔT(n-1)Kv(n-1)+(1-K)·Qth(n)·ΔT(n)Kv(n)---(22)]]>
若使式(22)变形，则得到式(23)，通过式(23)，使用由式(17)计算得到的气缸吸入空气量Qc和由式(18)计算得到的实时Kv，可计算出节流器吸入空气量Qth。
【数学式25】
Qth(n)·ΔT(n)Kv(n)=11-K·Qc(n)·ΔT(n)Kν(n)-K1-K·Qc(n-1)·ΔT(n-1)Kν(n-1)---(23)]]>
通过考虑上述进气系统的物理模型，可基于AFS吸入空气量Qa来计算出气缸吸入空气量Qc和节流器吸入空气量Qth。
接着，对节流器上游压力P2的推定方法进行说明。由于上述气缸吸入空气量 Qc和节流器吸入空气量Qth的计算以可推定得到节流器上游压力P2为前提，因此，在进行了下述所要说明的节流器上游压力P2的推定之后，需要计算气缸吸入空气量Qc和节流器吸入空气量Qth。首先，为了计算出压缩机下游的区域bcd的平均密度ρave，将式(10)代入到式(7)，从而得到式(24)。
【数学式26】
ρave(n)=ρave(n-1)+Qa(n)·ΔT(n)-Kv(n)·ρb(n)·VcVall---(24)]]>
这里所使用的进气歧管基准的体积效率Kv(n)不是上述实时Kv，而需要根据预先适配的映射Kv来进行计算。另外，如上所述，也可以基于稳定运转时计算得到的实时Kv来对映射Kv进行学习修正。通过式(24)，可根据AFS吸入空气量Qa(n)、进气歧管压力Pb(n)以及上一次平均密度ρave(n-1)来计算出平均密度ρave(n)。另外，平均密度的初始值ρave(0)设为发动机启动前的进气歧管密度或大气密度即可。
为了根据平均密度ρave(n)，计算出节流器上游的密度，对式(9)进行变形，从而得到式(25)。
【数学式27】
ρ2u(n)·V2u+ρ2d(n)·V2d＝ρave(n)·Vall-ρb(n)·Vb(25)
由于式(25)的右边已知，因此，考虑使用P2来导出左边的ρ2u、ρ2d。将式(2)和式(5)代入式(25)，从而导出式(26)的关系。
【数学式28】
ρa.(P2Pa)1κ·V2u+P2R·T2d·V2d=ρave(n)·Vall-ρb(n)·Vb---(26)]]>
若可根据式(26)计算出P2，则在将中间冷却器的影响考虑在内的情况下计算出P2。另外，在不考虑中间冷却器的影响的情况下，将V2d设为零即可。
这里，通过式(26)来计算P2的方法成为问题。由于存在指数项，因此无法作为简单的方程式来进行求解，但是，例如可通过基于牛顿法的数值解法来进行求解。然而，由于该方法需要反复进行计算，从而有可能导致运算量变多，从而无法适用于安装到发动机控制用的ECU。因此，对更为简单的方法进行说明。若考虑P2/Pa可取的范围为1.0～2.4左右，并描绘式(27)的1.0≦x≦2.4时的曲线及线性近似直线，则如图19所示那样。
【数学式29】
y=(x)1κ---(27)]]>
若限定在该范围，则可进行误差为±1.0[％]左右的线性近似，因此进行近似，从而得到式(28)。
【数学式30】
(P2Pa)1κ=Kc.P2Pa+Kd---(28)]]>
若将式(28)代入式(26)，则可通过式(29)计算出P2。
【数学式31】
P2=ρave(n)·Vall-ρb(n)·Vb-ρa·Kd·V2uρa·Kc·V2uPa+V2dR·T2d---(29)]]>
当然，也能以二次函数以上的函数对式(27)进行近似，通过解析地对该方程式进行求解来计算出P2。在考虑压缩机31的绝热效率ηad的情况下，不使用式(2)而将式(3)代入式(25)，但在该情况下，同样地也能利用一次函数或二次函数以上的函数来进行近似。
此外，由此推定得到的P2通过平衡运算而得到，通常认为误差会累积。因此，按照下述所要说明的方法，通过对推定得到的P2进行修正，能以更高的精度对P2进行推定。在节流阀4的前后，所谓节流式流量计的体积流量计算式(压缩性流体的情况)由下式(30)来表示。
【数学式32】
Qthv=α2d·CAt.2κ-1[(PbP2)2κ-(PbP2)κ+1κ]---(30)]]>
这里，将节流器吸入空气量(体积流量)设为Qthv[L/s]、节流器上游的音速设为α2d[m/s]、节流器的有效开口面积设为CAt[cm^2]。另外，节流器吸入空气量(体积流量)Qthv[L/s]可通过节流器吸入空气量Qth[g/s]和节流器上游密度ρ2d[g/m^3](推定值)来进行计算。
这里，若用下式(31)来定义无量纲流量σ[]，则式(30)可简化成下式(32)。
【数学式33】
σ=2κ-1[(PbP2)2κ-(PbP2)κ+1κ]---(31)]]>
【数学式34】
Qthv＝α2d·CAt·σ(32)
另外，节流器上游的音速α2d[m/s]可通过使用节流器上游温度T2d[K]的式(33)来进行计算。
【数学式35】
α2d=κRT2d---(33)]]>
这里，在给出节流器吸入空气量(体积流量)Qthv、节流器上游的音速α2d、无量纲流量α的情况下，节流器的有效开口面积CAt可通过将式(32)变形得到的下式进行计算。
【数学式36】
CAt=Qthνα2d·σ---(34)]]>
根据在先申请2，公开了下述方法，即：若大气压及其他的物理量为正确的值，则节流开度和有效开口面积的关系基本是一对一的关系，若实际的大气压与运算所使用的推定大气压之间发生偏差，则其关系也会发生偏差，从而节流开度与有效开口面积的关系也会发生偏差，因此，通过检测出该偏差，并对推定大气压进行修正，可提高大气压的推定精度。因此，通过将在先申请2的方法中的大气压替换为节流器上游压力，并应用于本实施方式，能够将推定得到的P2修正为更为准确的P2。
在先申请2所涉及的内燃机的控制装置的特征在于，包括：运转状态检测单元，该运转状态检测单元检测内燃机的运转状态；目标吸入空气流量计算单元，该目标吸入空气流量计算单元基于内燃机的运转状态计算目标吸入空气流量；设置于内燃机的进气通路的节流器；节流开度控制单元，该节流开度控制单元通过控制节流器的节流开度，来改变进气通路的有效开口面积，从而对进入内燃机的进气量进 行可变控制；节流开度检测单元，该节流开度检测单元对节流开度进行检测；压力检测单元，该压力检测单元检测节流器的内燃机一侧的压力作为进气歧管压力；检测节流器的进气温度的进气温度检测单元；检测向内燃机吸入的吸入空气流量的吸入空气流量检测单元；以及大气压推定单元，该大气压推定单元对适用于内燃机的控制参数的计算的大气压进行推定，大气压推定单元由下述单元构成，即：有效开口面积计算单元，该有效开口面积计算单元根据推定得到的大气压、吸入空气流量、进气歧管压力以及进气温度，计算出与节流开度相对应的有效开口面积；节流开度学习值计算单元，该节流开度学习值计算单元对所设定的有效开口面积与节流开度之间的关系映射、以及有效开口面积与节流开度的关系中的学习值进行计算；有效开口面积节流开度关系范围判定单元，该有效开口面积节流开度关系范围判定单元判定有效开口面积与节流开度之间的关系是否在预先设定的范围内；误差偏差计算单元，该误差偏差计算单元根据有效开口面积与节流开度的关系映射、与基于节流开度学习值计算单元修正得到的有效开口面积与节流开度的关系映射之间的误差，来计算误差偏差；偏差范围判定单元，该偏差范围判定单元判定误差偏差是否在预先设定的范围内；大气压推定值更新单元，该大气压推定值更新单元在有效开口面积与所述节流开度的关系在范围外、且误差偏差在范围外的情况下，对大气压推定值进行更新；以及目标节流开度计算部，该目标节流开度计算部使用由大气压推定值更新单元进行更新后的大气压推定值，来计算目标节流开度，由此将节流开度控制成目标节流开度。根据在先申请2所涉及的内燃机的控制装置，由于具有上述结构，因此，通过边学习对于节流器机器差异偏差的节流开度与有效开口面积的关系，边将节流开度的学习范围以及节流开度与有效开口面积之间的关系的统计偏差作为判断基准，来更新大气压推定值，从而能够边学习节流器机器差异偏差，边在较广的运转区域高精度地对大气压进行推定。因此，如上所述，通过将在先申请2的方法中的大气压替换为节流器上游压力，并应用于本实施方式，能够将推定得到的P2修正为更为准确的P2。
接着，使用图4～图8对ECU100内基于该进气系统的物理模型所实际执行的运算内容进行详细说明。首先，以计算出节流器上游压力的推定值P2为前提，来说明对进入气缸8的气缸吸入空气量Qc、通过节流阀4的节流器吸入空气量Qth进行计算的进气系统的物理模型。图4是用于计算本发明的实施方式的带涡轮增压器的发动机控制系统的虚拟进气歧管容积的控制框图，图5是用于计算气缸吸入空 气量的控制框图，图6是用于计算节流器吸入空气量的控制框图。
首先，对图4所示的计算虚拟进气歧管容积Vb’的方法进行说明。本运算在与发动机1的旋转相同步的、每隔曲柄轴的预先设定的一定曲柄角(例如，BTDC5degCA)来执行的中断处理(以下，称为B05中断处理)内进行处理。此外，在下述运算中，使用由传感器检测到的值的一次行程期间的平均值，该平均值可通过下述方式得到：每隔预先设定的一定间隔(例如，1ms或10degCA)对传感器输出值进行检测，并计算从上一次B05中断处理开始时到本次B05中断处理开始时的期间内所有传感器检测值的平均值。
在模块B401中，基于式(1)，根据大气压Pa(n)和进气温度Ta(n)计算出大气密度ρa(n)。在模块B402中，基于式(6)，根据进气歧管压力Pb(n)和进气歧管温度Tb(n)计算出进气歧管密度ρb(n)。接着，在模块B403中，基于式(4)，根据进气歧管温度Tb(n)，计算出I/C下游温度T2d(n)。另外，式(4)所使用的系数可暂定为Ka＝1.0、Kb＝0.0，但可通过根据测量结果，求得近似系数来进一步提高精度。接着在模块B404中，使用模块B403中计算得到的I/C下游温度T2d(n)、以及节流器上游压力P2(n)，基于式(5)，计算出I/C下游密度ρ2d(n)。在模块B405中，基于式(2)，根据节流器上游压力P2(n)、大气压Pa(n)、以及之前计算得到的大气密度ρa(n)，计算出I/C上游密度ρ2u(n)。这里，在式(2)的计算中需要进行指数函数的运算，但高精度的计算会导致运算负荷变大，因此，将预先单独计算得到的值作为表格值预先进行存储，检索与使用时的运转状态相对应的值来进行使用。在考虑压缩机31的绝热效率ηad的情况下，使用式(3)来取代式(2)即可。
根据以上计算得到的I/C上游密度ρ2u(n)、I/C下游密度ρ2d(n)、进气歧管密度ρb(n)，基于式(8)和式(9)，在模块B406中计算出平均密度ρave(n)，并且，继续在模块B407中，基于式(11)，使用模块B406中计算得到的平均密度ρave(n)和进气歧管密度ρb(n)，计算出虚拟进气歧管容积Vb’(n)。通过按上述顺序进行运算，能够根据已有的传感器检测值求得虚拟进气歧管容积Vb’(n)。
接着，对图5所示的气缸吸入空气量的计算方法进行说明。运算时机是在B05 中断处理内计算出虚拟进气歧管容积Vb’(n)之后，一次行程期间的时间ΔT(n)可根据上一次的B05中断处理开始时刻与本次的B05中断处理开始时刻的差来进行计算。(n-1)表示在上一次的B05中断处理中计算得到的值。
在模块B501中，根据进气歧管密度ρb(n)、ρb(n-1)、虚拟进气歧管容积Vb’(n)、Vb’(n-1)、AFS吸入空气量Qa(n)，基于式(18)计算出实时Kv，接着在模块B502中，进行用于使噪声分量衰减的滤波处理。作为用于使该噪声分量衰减的滤波器，可以使用低通滤波处理、针对过去数个行程期间的值计算简单的移动平均值的处理、计算加权移动平均值(针对过去数个行程期间的各个数据赋予不同的权重而得到的平均值)的处理。由此，能够计算出经过滤波处理后的实时Kv。
接着，在模块B503中，基于实时Kv与虚拟进气歧管容积Vb’(n)，计算出式(16)所示的中间变量。另外，此处使用实时Kv，但并不限于使用实时Kv，也可以使用式(10)将预先适配得到的Kv值作为映射进行存储，并使用通过检索与使用时的运转状态相对应的映射值来计算得到的映射Kv。并且，也可以基于稳定运转时计算得到的实时Kv来对映射Kv进行学习修正。接着在模块B504中，根据模块B503中计算得到的中间变量、AFS吸入空气量Qa(n)、上一次气缸吸入空气量Qc(n-1)，基于式(17)来计算气缸吸入空气量Qc(n)。由此，基于进气系统的物理模型，可根据AFS吸入空气量Qa计算出气缸吸入空气量Qc。
接着，对图6所示的节流器吸入空气量的计算方法进行说明。另外，运算时机是在B05中断处理内计算出气缸吸入空气量Qc(n)之后。
在模块B601中，根据实时Kv或映射Kv，基于式(21)计算出中间变量。接着在模块B602中，根据该中间变量、气缸吸入空气量Qc(n)、Qc(n-1)，基于式(23)计算出节流器吸入空气量Qth。
如上所述，若按照图4～6所示的运转顺序进行计算，可将进气系统的物理模型安装到ECU100内并在发动机控制系统内进行使用，通过使用由此计算得到的气缸吸入空气量Qc、节流器吸入空气量Qth，能够在带有涡轮增压器的发动机控制系统中，以较高的精度控制输出转矩、空燃比、点火时期等。另外，不限于涡轮增压 器，在带有机械增压器或电动增压器的发动机控制系统中，只要是图3所示的进气系统的结构(从上游开始，依次具有压缩机、I/C、节流阀)，就可通过完全相同的方法计算出气缸吸入空气量Qc、节流器吸入空气量Qth。
接着，对计算节流器上游压力P2的推定值的进气系统的物理模型进行说明。图7是用于计算本发明的实施方式中带涡轮增压器的发动机控制系统的节流器上游压力P2的推定值(以下，称为推定P2)的控制框图，图8是用于计算修正后P2及修正后ρave的控制框图。
说明图7所示的节流器上游压力P2的推定值的计算方法。另外，运算时机为在B05中断处理内计算虚拟进气歧管容积Vb’(n)、气缸吸入空气量Qc(n)、节流器吸入空气量Qth(n)等之前。其中，预先对图4的B401(大气密度ρa的计算)、B402(进气歧管密度ρb的计算)、B403(I/C下游温度T2d的计算)进行运算。
在模块B701中，根据AFS吸入空气量Qa(n)、进气歧管密度ρb(n)、上一次平均密度ρave(n-1)、映射Kv，基于式(24)来计算平均密度ρave(n)。接着在模块B702中，根据平均密度ρave(n)、进气歧管密度ρb(n)、大气密度ρa(n)、大气压Pa(n)、I/C下游温度T2d(n)，基于式(29)计算出推定P2。
接着，说明图8所示的修正后P2及修正后ρave的计算方法。另外，运算时机为计算出推定P2之后。在模块B801中，对虚拟进气歧管容积Vb’(n)、气缸吸入空气量Qc(n)、节流器吸入空气量Qth(n)进行运算。这些通过执行上述图4～图6所说明的运算而得到。接着在模块B802中，运算节流学习、偏差计算、P2修正的各处理，详细内容将在后文中阐述。通过后述处理，推定P2得以修正，从而计算出精度更高的节流器上游压力P2的推定值作为修正后P2。并且，在模块B803中，根据修正后P2(n)、节流器上游温度T2d(n)、大气密度ρa(n)、大气压Pa(n)、进气歧管密度ρb(n)，基于式(2)、(5)、及(9)，计算出修正后ρave(n)。通过在下一次的运算时机，将修正后ρave(n)作为图7的上一次平均密度ρave(n-1)进行使用，能够提高推定P2的推定精度。在考虑压缩机31的绝热效率ηad的情况下，使用式(3)来取代式(2)即可。
接着，参照图9～图18对图8的模块B802中所执行的节流学习、偏差计算、P2修正的各处理进行详细说明。
图9是表示整个P2修正处理的流程图。首先，在图9的流程图的步骤S901中，判定是否IG-S/W打开且发动机处于停止中，若为是，则前进至步骤S902，代入进气歧管压力Pb作为修正后P2，并结束处理。另外，由于考虑到发动机处于停止中时大气压、进气歧管压力、节流器上游压力均相等，因此，可以不代入进气歧管压力Pb，而代入大气压Pa。在步骤S901中，若为否，则判定为发动机处于运转中，从而前进至步骤S903。
接着，在步骤S903中，使用式(34)，对节流阀的实际有效开口面积CAt进行运算。接着，在步骤S904中对节流开度学习值进行运算。关于节流开度学习值的运算方法将在后文中阐述。接着，在步骤S905中，对节流开度误差的偏差进行运算。节流开度误差的偏差通过图10所示的流程图来进行运算。这里，对图10的流程图进行说明。首先，在步骤S1001中，根据步骤S903中计算得到的实际有效开口面积CAt、预先适配得到的有效开口面积与节流开度的关系映射、以及上一次的处理时机的节流开度学习值，计算出本次的节流开度学习值，并计算出对于实际有效开口面积CAt的学习后节流开度。例如如图11所示，在将纵轴设为节流开度，横轴设为有效开口面积时，若用实线来表示预先适配的有效开口面积与节流开度的关系映射，则经由节流开度学习值修正后的有效开口面积与节流开度的关系映射由虚线来表示。此处，若将步骤S903中计算得到的实际有效开口面积设为CAt1，则如图11所示求得学习后节流开度TP1。
接着，在步骤S1002中，根据由节流开度传感器14检测到的实际节流开度TP2和学习后节流开度TP1，计算出节流开度误差，并在步骤S1003中，计算假设节流开度误差的偏差为正态分布时的方差作为节流开度误差的偏差。在由N个数据(x1,x2,…,xn)构成样本的情况下，方差由下式(35)来定义。
【数学式37】
s2=1NΣi=1N(xi-x‾)2,(···x‾=1NΣi=1Nxi)---(35)]]>
由此，方差是各数据与平均值的误差的平方和的平均。本实施方式中，为了简单地计算出方差，使用学习后节流开度TP1作为平均值，计算出与实际节流开度TP2之间的误差的平方，并进一步将通过一次滤波实施了平均化处理的值作为相当于方差的值。具体而言，通过式(36)和式(37)进行计算。
【数学式38】
TPs[n]＝(TP2[n]-TP1[n])2(36)
【数学式39】
TPg[n]＝Kg×TPg[n-1]+(1-Kg)×TPs[n](37)
这里，TPs使用节流开度误差的平方，TPg使用节流开度误差的方差，Kg使用以滤波系数预先进行了适配的值。除上述一次滤波值以外，例如，也可以使用移动平均值。n表示本次的值，n-1表示上一次的值。
由此，通过假设节流开度误差的偏差为正态分布，能够对节流开度误差的偏差使用方差，从而能够容易地对偏差大小进行估计。以上，节流开度误差的偏差运算结束。另外，此处使用方差，但也可使用方差的平方根即标准偏差。
返回图9的流程图的说明。在步骤S906中，判定压力比是否小于预先设定的阈值A。这里，压力比是节流器前后的压力比，具体而言为进气歧管压力Pb/推定P2。阈值A是接近于1的值，例如设定为0.95。这是由于在压力比接近于1的情况下，有可能导致无量纲流量σ的灵敏度变高，从而节流开度学习值的误差变大，从而需避免该情况。在步骤S906中，若为是，则前进至步骤S907，若为否，则前进至步骤S912。在步骤S912中，直接将推定P2作为修正后P2，并结束处理。
步骤S907中，判定步骤S905中计算出的节流开度误差的偏差即方差是否大于阈值B。若为是，则前进至步骤S908，若为否，则前进至步骤S912。
接着，在步骤S908中，判定相对于实际有效开口面积CAt1的实际节流开度T2是否小于节流开度学习下限值。若为是，则前进至步骤S909，若为否，则前进至步骤S910。如图12所示，在将纵轴设为节流开度、将横轴设为有效开口面积时，若用实线表示预先适配得到的有效开口面积与节流开度的关系映射，则节流开度学习下限值由虚线表示，节流开度学习上限值由点划线表示。学习上下限值将节流器机器差异偏差考虑在内来预先设定得到。若步骤S903中计算得到实际有效开口面积CAt1与根据节流开度传感器14求得的实际节流开度TP2的交点在节流开度学习下限值TP3以下，则为是。图12的示例中，由于交点在节流开度学习下限值TP3之上，因此为否。
步骤S909中，将推定P2与预先设定的一定值Ptg_up相加而得到的值作为修正后P2，并结束处理。若交点小于节流开度学习下限值，则认为偏离不是因节流器机器差异偏差引起的，而是实际节流器上游压力P2大于推定P2这一原因，于是将推定P2与预先设定的一定值相加而作为修正后P2。为了避免急剧的推定值的变化，上述一定值Ptg_up优选设为例如1[kPa]以下左右的值。
步骤S910中，判定实际节流开度TP2是否大于节流开度学习上限值TP4。图12的示例中，由于交点在节流开度学习上限值TP4之上，因此为是。若为是，则前进至步骤S911，将从推定P2减去预先设定的一定值Ptg_down后得到的值作为修正后P2，并结束处理。学习上限值TP4将节流器机器差异偏差考虑在内来预先设定得到。若节流开度学习值大于学习上限值TP4，则认为偏离不是因节流器机器偏差引起的，而是实际节流器上游压力P2小于推定P2，因此从推定P2减去一定量来作为修正后P2。为了避免急剧的推定值的变化，上述一定值Ptg_down优选设为例如1[kPa]以下的值。若为否，则判定为推定P2正确，因此前进至步骤S912，并结束处理。
通过上述处理，并将考虑了节流开度学习值的节流开度与实际节流开度的误 差的统计偏差作为判断基准，由此能够以较高的精度对推定P2进行修正。
接着，对步骤S904的节流开度学习值的运算进行详细说明。基本上该运算与在先申请2所示的方法相同。对使用上述式(30)～式(34)所示的理论方程式的节流开度学习值的计算处理和长时间学习值的存储处理的实现方法进行说明。图13和图14是表示节流开度学习值的计算处理和长时间学习值的存储处理的控制框图。首先，参照图13的控制框图，对节流控制和节流开度学习的概要进行说明。在模块B1301中，根据油门开度等输入的各种数据计算出目标转矩这样的发动机输出指标，并计算为了达成所计算得到的发动机输出指标所需的目标气缸吸入空气量，基于目标气缸吸入空气量计算出通过节流器的目标吸入空气量(以下，称为目标Qthv*)。接着，在模块B1302中，根据目标Qthv*、节流器上游的音速α2d、无量纲流量σ，使用式(34)计算出目标有效开口面积(以下，称为目标CAt*)。由此，基于节流式流量计的流量计算式，计算目标CAt*，因此，即使在环境条件变化或EGR导入等发动机的运转状态发生变化的情况下，也可计算出能够很好地达成目标Qthv*的目标CAt*。
此外，对于模块B1302的运算所需的节流器上游的音速α2d，若使用式(33)在ECU100内进行运算，则会导致运算的负荷增大，因此，如模块B1303那样预先计算节流器上游的音速的理论值，并将其设为以节流器上游温度T2d为轴的映射进行存储，在模块B1302的运算前使用节流器上游温度T2d，在模块B1303中计算出节流器上游的音速α2d。
此外，对于模块B1302的运算所需的无量纲流量σ，若使用式(31)在ECU100内进行运算，也会导致运算负荷变得庞大，因此无法实际使用。因此，如模块B1304所示那样，为了抑制ECU100内的运算负荷，预先计算出无量纲流量的理论值，并将其作为以进气歧管压力Pb与推定P2的压力比Pb/P2为轴的映射进行存储，在模块B1302的运算之前计算出进气歧管压力Pb与推定P2的压力比Pb/P2，使用计算得到的压力比Pb/P2在模块B1304中计算出无量纲流量σ。
此外，一般而言，已知在压力比Pb/P2为预先设定的阈值E(若为空气，则约为0.528)以下的情况下，通过节流器的空气的流量发生饱和(所谓阻塞)。在发 生该阻塞的情况下，可知由式(31)计算得到的无量纲流量σ为一定值。因此，在进气歧管压力与大气压力的压力比在阈值E以下的情况下，通过将模块B1304中的映射的值设为与阈值E相对应的一定值(在为空气的情况下，则约为0.5787)，从而也能够应对发生了阻塞的情况。
此外，若压力比Pb/P2增大到某一程度，则对于无量纲流量σ，因吸入空气波动而带来的进气歧管压力的振动的影响有可能变大。因此，当压力比Pb/P2在预先设定的阈值Pr(例如，约0.95)以上时，将模块B1304的映射值作为对应于阈值Pr的一定值(例如，约0.26)进行处理，由此能够减少吸入空气波动的影响，确保节流器的控制性。另外，当进气歧管压力的峰值大于节流器上游压力时，由于考虑到会因进气歧管内的压力振动而产生在节流器内逆流的空气，因此，在该情况下，也可以将模块B1304的映射值作为对应于阈值Pr的一定值(例如，约0.26)进行处理。
如上述那样，使用模块B1302中计算出的目标CAt*，在模块B1305中计算出目标节流开度TP*。此时，预先对使用节流器吸入空气流量Qthv并通过式(34)计算得到的实际有效开口面积CAt与节流开度TP之间的关系进行测定，并将其作为有效开口面积与节流开度的关系映射进行存储，在该关系映射中，有效开口面积CAt与节流开度TP一一对应，通过使用该映射，能够根据目标有效开口面积CAt*计算出目标节流开度TP*。
下面说明在利用按上述方式计算得到的目标节流开度TP*来控制节流器时，为了减少因节流器体及各种传感器等的偏差或各种推定误差而引起的目标Qthv与实际Qthv的误差而计算节流开度学习值TPLRN的方法。
为了计算出节流开度学习值TPLRN，在模块B1306中，根据实际节流器吸入空气流量Qthv、节流器上游的音速α2d、无量纲流量σ来计算用于学习的实际有效开口面积CAti。接着在模块B1307中，使用与模块B1305相同的映射，根据实际有效开口面积CAti计算出学习用节流开度。然后在模块B1308中，计算出目标节流开度TP*与学习用节流开度TPi的偏差ΔTP(＝TP*-TPi)，将其作为节流开度学习基本值，在模块B1309中通过对ΔTP进行积分等而计算出节流开度学习值TPLRN 并进行存储。关于模块B1309中的节流开度学习值TPLRN的存储处理的详细内容在后文中阐述。在模块B1310中对上述计算得到的目标节流开度TP*和节流开度学习值TPLRN进行相加，最终计算出驱动节流阀4的学习修正后目标节流开度TPLRN*。
由此，节流开度学习值的计算处理如下：基于节流开度学习基本值ΔTP(目标开度TP*与学习用开度TPi的偏差)计算节流开度学习值TPLRN，利用节流开度学习值TPLRN对目标节流开度TP*进行修正，从而计算出学习修正后目标节流开度TPLRN*。
以下，参照图15，对节流开度控制的学习功能进行详细说明。图15是用于说明节流开度学习基本值的计算方法的图。这里，若考虑到节流开度TP与有效开口面积CAt一一对应，则在目标节流器吸入空气量Qthv*与实际节流器吸入空气量Qthv之间存在误差的情况下，根据目标节流器吸入空气量Qthv*计算得到的目标有效开口面积CAt*、与根据实际节流器吸入空气量Qthv计算而到的实际有效开口面积CAti之间也存在误差。
例如，如图15所示，考虑在用于控制的有效开口面积－节流开度的关系映射(以下，称为CAt-TP映射)(模块B1305和B1307所使用的映射，参照虚线)、与实际有效开口面积CAt与实际节流开度TP之间的关系(以下，称为“实际的CAt－TP的关系”，参照实线)间存在误差的情况，其中，实际有效开口面积CAt与实际节流开度TP之间的关系是将作为当前的控制对象即发动机1的节流器体的偏差、测定进气歧管压力Pb、进气温度Ta等的各种传感器的偏差包含在内进行推定运算而得到的。
此时，目标有效开口面积CAt*与目标节流开度TP*之间的关系由图15内的CAt－TP映射上的点a来表示。然而，如图15所示，若在CAt－TP映射(虚线)与实际的CAt－TP关系(实线)之间存在误差，则与目标节流开度TP*相对应的实际的CAt－TP关系(实线)上的点b的实际有效开口面积CAti不同于目标有效开口面积CAt*，将节流开度TP控制为目标节流开度TP*时得到的实际节流器吸入空气量Qthv也与目标节流器吸入空气量Qthv*不一致。
因此，为了计算出对该误差进行修正的学习值，而基于控制为目标开度TP*时所测定得到的实际节流器吸入空气量Qthv来计算实际有效开口面积CAti。实际有效开口面积CAti与目标开度TP*之间的关系由图15内的实际的CAt-TP的关系(实线)的曲线上的点b来表示。
图15中，为了达成目标有效开口面积CAt*(目标节流器吸入空气量Qthv*)，需要将节流开度TP控制为实际的CAt-TP关系(实线)的曲线上的点d，因此需要计算点a与点d之间的差分来作为学习值。此时，如图15所示，假设CAt－TP映射(虚线)与实际的CAt－TP关系(实线)在局部具有基本平行的关系，基于根据控制为目标节流开度TP*时的实际节流器吸入空气量Qthv计算得到的实际有效开口面积CAti，使用CAt－TP映射(虚线)计算出学习用节流开度TPi。
此处计算得到学习用节流开度TPi与实际有效开口面积CAti的关系由图15内的CAt－TP映射(虚线)上的点c来表示。因此，用点b与点c之间的差分来表示的节流开度学习基本值ΔTP(＝TP*-TPi)可视为和点a与点d之间的学习基本值大致相等。将该节流开度学习基本值ΔTP乘以增益并进行积分，从而得到节流开度学习值TPLRN，利用将目标节流开度TP*与节流开度学习值TPLRN相加而计算得到的学习修正后目标节流开度TPLRN*来控制节流开度，由此使得目标节流器吸入空气量Qthv*与实际节流器吸入空气量Qthv之间的误差减少。
通过上述方式，在计算用于得到目标节流器吸入空气量Qthv*的节流开度TP时，针对节流器体以及各种传感器等的偏差、各种推定运算中的误差，能够对有效开口面积CAt与节流开度TP之间的关系进行学习修正，以能够很好地达成目标节流器吸入空气量Qthv*。此时，若CAt－TP映射(虚线)与实际的CAt－TP关系(实线)之间的误差存在基本恒定(实质上平行)的关系，则即使单独将节流开度学习值TPLRN用作反馈控制，也能够在整个运转区域中进行良好的控制。
然而，例如如图16内所示那样，在(1)CAt－TP映射与实际的CAt－TP关系(参照实线)相交的情况下(参照虚线)，以及(2)CAt－TP映射相对于实际的CAt－TP关系(参照实线)的误差不保持恒定(平行)的情况下(参照点划线)，若单独使用节流开度学习值TPLRN，则有可能在过渡运转时发生跟踪延迟、过冲等问题。
因此，为了应对该情况，如图14所示，优选将节流开度学习基本值ΔTP分配为用作为反馈控制的实时学习值TPR、以及按对应于CAt－TP映射的CAt轴(图15、图16的横轴)的每一学习区域来进行存储的长时间学习值TPL进行存储，并基于此来计算节流开度学习值TPLRN。由此，能够使CAt－TP映射上的值与长时间学习值TPL之和接近于实际的CAt－TP关系。并且，通过同时使用实时学习值TPR，能够吸收因反馈控制而产生的瞬时误差。下面，在参照图14的功能框图的同时，参照图17和图18的说明图，对节流开度学习值的计算和存储方法进行详细说明。
图14中，利用模块B1401进行节流开度学习基本值ΔTP的分配处理，以预先设定的一定比例将其分配为实时学习值TPR和长时间学习值TPL。切换单元1401a在预先设定的复位条件成立的情况下，向计算实时学习值的模块B1402输入“0”，在预先设定的更新禁止条件成立的情况下，输入上一次的实时学习值TPR(n-1)，在实时学习值TPR的复位条件、更新禁止条件均不成立的情况下，输入分配后的节流开度学习基本值ΔTP。因此，在模块B1402中，在实时学习值TPR的复位条件、更新禁止条件(后述)不成立的情况下，基于分配后的节流开度学习基本值ΔTP，来计算出最终的实时学习值TPR。
切换单元1401b在预先设定的更新禁止条件成立的情况下，向模块B1403输入上一次的长时间学习值TPL(n-1)，在长时间学习值TPL的更新禁止条件不成立的情况下，输入分配后的节流开度学习基本值ΔTP。因此，在模块B1403中，在长时间学习值TPL的更新禁止条件不成立的情况下，基于分配后的节流开度学习基本值ΔTP，按对应于CAt－TP映射的CAt轴的每一学习区域来计算出最终的长时间学习值TPL。
另外，作为切换单元1401a、1401b中的更新禁止条件的具体例，在表示进气歧管压力Pb与推定P2之间的压力比Pb/P2为预先设定的阈值F以上的情况下、以及在进气歧管压力峰值大于节流器上游压力的情况下，由于式(34)的运算产生误差，因而可禁止进行实时学习值TPR和长时间学习值TPL的更新。
作为切换单元1401a中复位条件的具体例，可设为在表示目标节流器吸入空 气量Qthv*的时间变化率dQthv*/dt在达到预先设定的阈值G以上之后的经过时间处于预先设定的阈值H以内的期间，使实时学习值TPR复位。该条件相当于检测出过渡运转的情况，但通过将其也用作为长时间学习值TPL的更新禁止条件，可抑制误学习。
在模块B1404中，对长时间学习值TPL进行限制，以使得CAt－TP映射、以及通过加上长时间学习值TPL而进行了修正后的实际的CAt－TP关系呈单调增加。这也是用于抑制误学习的处理，是确保节流开度与吸入空气量的关系单调增加的处理。在模块B1405中，对每个学习区域存储单调增加处理后的长时间学习值TPL。模块B1406中，通过将实时学习值TPR与长时间学习值TPL相加来计算出节流开度学习值TPLRN。
另外，在模块B1405中，长时间学习值被存储于备用存储器。即，在发动机1停止过程中或ECU100的电源关闭时，实时学习值TPR被复位，而长时间学习值TPL通过备用存储器来进行保持。
接着，参照图17和图18，对图14所示的长时间学习值TPL的按每一学习区域的计算处理进行详细说明。图17和图18是表示长时间学习值的存储处理和单调增加处理的图。图15中，节流开度学习基本值ΔTP是点b与点c之间的差分，但也可以用作为点a与点d之间的学习值。这里，考虑以下情况：按与CAt－TP映射的CAt轴例如一一对应的每一学习区域来对节流开度学习基本值ΔTP进行分配并存储。此时，如图15所示，可以在与目标有效开口面积CAt*的前后的CAt轴对应的学习区域、以及与实际有效开口面积CAti的前后的CAt轴对应的学习区域中的至少一个学习区域中，将节流开度学习基本值ΔTP作为长时间学习值TPL进行存储。
另外，存储于与各CAt轴对应的学习区域的长时间学习值TPL可通过下述方式计算得到，即：通过将上一次的长时间学习值TPL(n-1)与基于节流开度学习基本值ΔTP而预先设定的一定值相加而得到，或者计算出与从该一定值到目标有效开口面积CAt*及实际有效开口面积CAti的前后的CAt轴为止的比相对应的值，并将该值与上一次的长时间学习值TPL(n-1)相加而得到。此外，若对于目标有效开 口面积CAt*和实际有效开口面积CAti两者均存储长时间学习值TPL，则能够缩短长时间学习值TPL的收敛时间。
在按上述方式计算长时间学习值TPL的情况下，由于可进行学习的条件仅为更新禁止条件不成立的情况，因而实际仅限于在稳定运转的常用区域进行学习。此外，一般情况下，节流开度TP与吸入空气量Qthv处于单调增加的关系，因此，有效开口面积CAt与节流开度TP之间的关系也需要为单调增加。
然而，在局部进行了学习的情况下，如图18内的虚线及虚线框所示那样，有可能会发生CAt－TP映射(参照实线)的值与长时间学习值TPL的和(参照虚线)不呈单调增加的情况。该情况下，即使例如目标节流器吸入空气量Qthv*在增加，学习修正后目标开度TPLRN*仍然减少，因此，会发生发动机1的输出下降、节流开度学习值TPLRN的误学习这样的问题。
因此，在模块B1404中，如图18内的虚线和虚线框所示那样，对长时间学习值TPL的每个学习区域进行限制长时间学习值TPL的处理，以使得CAt－TP映射(实线)的值与长时间学习值TPL之和(参照虚线)呈单调增加。由此，能够防止节流开度学习值TPLRN的误学习、误动作。通过上述方式，能够实现节流开度的学习修正，能够对节流开度与有效开口面积的关系进行学习。
由此，本实施方式中，对通过将本发明的进气系统的物理模块应用于带涡轮增压器的发动机控制系统，从而能推定节流器上游压力P2的处理进行了说明。通过使用该推定P2，即使在不具有节流器上游压力传感器的系统中，也能够高精度地计算出气缸吸入空气量Qc等。此外，在具有节流器上游压力传感器的系统中，通过使用推定P2，也能够应用于节流器上游压力传感器的故障诊断等。并且，通过对节流器上游压力进行修正，能够更高精度地推定P2，通过使用该修正后P2，对于气缸吸入空气量Qc等，也能够以更高的精度进行计算。
如上所述，本实施方式所涉及的内燃机的控制装置包括：节流阀4，该节流阀4设置于内燃机的进气系统；节流开度传感器14(节流开度检测部)，该节流开度传感器14对节流阀4的开度进行检测；增压器36，该增压器36具有设置于节流 阀4的上游的进气系统的压缩机31；节流器上游压力控制部(ECU100)，该节流器上游压力控制部对增压器36的驱动状态进行控制，并控制在压缩机下游且在节流阀上游的增压部的压力即节流器上游压力P2；AFS12(吸入空气量检测部)，该AFS12设置于压缩机31的上游，对吸入空气量Qa进行检测；进气歧管压力传感器15(进气歧管压力检测部)，该进气歧管压力传感器15检测节流阀下游的进气歧管部(进气歧管5)的压力作为进气歧管压力Pb；气缸吸入空气量计算部(ECU100)，该气缸吸入空气量计算部基于进气歧管压力Pb计算气缸8从进气歧管部吸入的气缸吸入空气量Qc；以及节流器上游压力推定部(ECU100)，该节流器上游压力推定部基于吸入空气量Qa和气缸吸入空气量Qc计算出合并增压部和进气歧管部而得到的区域(图3的区域b、c、d)的平均密度ρave(n)，基于进气歧管压力Pb和平均密度ρave(n)来推定节流器上游压力P2，并将其作为节流器上游压力推定值(推定P2)进行输出。本实施方式中，具备上述结构，能够基于吸入空气量Qa和气缸吸入空气量Qc计算出合并增压部和进气歧管部而得到的区域(图3的区域b、c、d)的平均密度ρave(n)，并基于进气歧管压力Pb和平均密度ρave(n)来推定节流器上游压力P2，通过使用节流器上游压力推定值(推定P2)，例如能够进行节流器控制、节流器上游压力控制。此外，对于带有具备节流器上游压力传感器的增压器的发动机控制系统的情况，例如，也可用于进行节流器上游压力传感器的故障判定。
此外，本实施方式所涉及的内燃机的控制装置还包括：进气歧管温度传感器16(进气歧管温度检测部)，该进气歧管温度传感器16检测进气歧管部的温度作为进气歧管温度Tb；以及I/C30(中间冷却器)，该I/C30设置于增压部内，用于使增压部内的温度下降，节流器上游压力推定部(ECU100)具有基于进气歧管温度Tb推定增压部内的中间冷却器下游的温度T2d的中间冷却器下游温度推定部，基于进气歧管压力Pb、平均密度ρave(n)、以及中间冷却器下游温度T2d来推定节流器上游压力P2，从而即使对于带有在增压部内具备中间冷却器的增压器的发动机控制系统的情况，也能够推定节流器上游压力。
本实施方式所涉及的内燃机的控制装置中，增压器36是涡轮增压器36，由设置于内燃机的排气系统的涡轮32、以及与涡轮32一体旋转的压缩机31构成，节流器上游压力控制部(ECU100)通过对废气门阀34进行操作来控制节流器上游压力P2，该废气门阀34设置于绕过涡轮32的旁路通路，因此，对于带有具备废气 门阀34的涡轮增压器的发动机控制系统的情况，也能够推定节流器上游压力P2，例如通过使用节流器上游压力推定值(推定P2)，能够进行反馈控制。
此外，在本实施方式所涉及的内燃机的控制装置中，废气门阀34由电动马达进行驱动，因此，对于带有具备电动废气门阀的涡轮增压器的发动机控制系统的情况，也能够推定节流器上游压力P2。
此外，本实施方式所涉及的内燃机的控制装置还包括：油门开度传感器40(油门开度检测部)，该油门开度传感器40对驾驶员的油门操作量进行检测；节流阀控制部(ECU100)，该节流阀控制部基于油门操作量计算可通过节流阀4的目标吸入空气量(目标Qthv*)，基于目标吸入空气量(目标Qthv*)、进气歧管压力Pb、节流器上游压力推定值(推定P2)、以及吸入空气量Qa，来控制节流阀4；以及节流开度传感器14(节流开度检测部)，该节流开度传感器14对节流阀4的实际节流开度TP进行检测，节流阀控制部具有：关系映射存储部，该关系映射存储部对通过测定得到的预先经过适配的节流开度TP与有效开口面积CAt的关系映射进行存储；实际有效开口面积计算部，该实际有效开口面积计算部基于进气歧管压力Pb、节流器上游压力推定值(推定P2)、以及吸入空气量Qa，来计算节流阀4的实际有效开口面积CAt；节流开度学习部，该节流开度学习部基于检测到的实际节流开度TP、以及计算出的实际有效开口面积CAt，来对所述关系映射进行学习修正；目标有效开口面积计算部，该目标有效开口面积计算部基于目标吸入空气量(目标Qthv*)、进气歧管压力Pb、以及节流器上游压力推定值(推定P2)，来计算节流阀4的目标有效开口面积CAt*；以及目标节流开度计算部，该目标节流开度计算部基于经过所述学习修正后的所述关系映射，根据目标有效开口面积CAt*计算出目标节流开度TP*，因此，通过使用节流器上游压力推定值(推定P2)，并对有效开口面积CAt与节流开度TP的关系映射进行学习，能够高精度地对目标吸入空气量进行控制。
此外，本实施方式所涉及的内燃机的控制装置中，节流器上游压力推定部具有：偏差计算部，该偏差计算部计算实际节流开度TP和实际有效开口面积CAt之间的关系与经过所述学习修正后的所述关系映射间的误差、以及所述误差的偏差；偏差范围判定部，该偏差范围判定部判定所述误差的偏差是否在预先设定的第1 范围(阈值B)以内；关系范围判定部，该关系范围判定部判定实际节流开度TP与实际有效开口面积CAt之间的所述关系是否在以所述关系映射为基准而预先设定的第2范围以内(实际节流开度TP是否是从学习值下限到上限的范围)；以及节流器上游压力修正部，该节流器上游压力修正部在实际节流开度TP与实际有效开口面积CAt的所述关系为所述第2范围外，且所述误差的偏差处于所述第1范围外的情况下，对节流器上游压力推定值(推定P2)进行修正，因此，通过基于实际节流开度TP与实际有效开口面积CAt间的关系、及误差的偏差来对节流器上游压力推定值(推定P2)进行修正，能够以更高的精度计算出节流器上游压力P2。
此外，本实施方式所涉及的内燃机的控制装置中，由偏差计算部计算出的所述误差是节流开度误差，是作为基于经过学习修正的所述关系映射计算出的相对于实际有效开口面积CAt的经过学习修正的节流开度TP、与实际节流开度TP间的偏差而计算得到的，由偏差计算部计算出的所述误差的偏差为节流开度误差的方差或标准偏差，因此，由此通过使用方差或标准偏差作为误差的偏差，能够容易地计算出误差的偏差。
此外，在本实施方式所涉及的内燃机的控制装置中，节流器上游压力修正部在相对于实际有效开口面积CAt的实际节流开度TP大于预先规定的节流开度学习上限值时，向减小节流器上游压力推定值(推定P2)的方向对节流器上游压力推定值(推定P2)进行更新，在相对于实际有效开口面积CAt的实际节流开度TP小于预先规定的节流开度学习下限值时，向增加节流器上游压力推定值(推定P2)的方向对节流器上游压力推定值(推定P2)进行更新，因此，通过基于实际节流开度TP与实际有效开口面积CAt的关系来修正节流器上游压力推定值(推定P2)，能够以更高的精度计算出节流器上游压力推定值(推定P2)。
标号说明
1发动机、2进气管、3空气净化器、4节流阀、5进气歧管、7排气管、8气缸、11曲柄角传感器、12AFS、13进气温度传感器、14节流开度传感器、15进气歧管压力传感器、16进气歧管温度传感器、17喷射器、18火花塞、19点火线圈、20进气阀、21排气阀、22废气净化催化剂、23空燃比传感器、30I/C、31 压缩机、32涡轮、33ABV、34废气门阀、35节流器上游压力传感器、36涡轮增压器、100ECU。