内燃機関の制御装置
【課題】本発明は、内燃機関の制御装置に関し、クランク角検出手段により検出されるクランク角とクランク角との間のクランク角においてもパラメータを精度良く取得することを目的とする。
【解決手段】本発明の内燃機関の制御装置は、第１のクランク角とその次に検出される第２のクランク角との間であって、クランク角検出手段のクランク角間隔に所定比率を乗じた角度だけ第１のクランク角より後にある中間クランク角でパラメータを取得しようとする場合に、前回のクランク角検出間隔時間に所定比率を乗じた時間だけ第１のクランク角検出タイミングより後にある第１のタイミングでパラメータを取得し、第１のクランク角と第２のクランク角との間の間隔時間に所定比率を乗じた時間だけ第１のクランク角の検出タイミングより後にある第２のタイミングと、第１のタイミングとのズレ時間に基づいて、第１のタイミングで取得されたパラメータに関する補正を行う。
【解決手段】本発明の内燃機関の制御装置は、第１のクランク角とその次に検出される第２のクランク角との間であって、クランク角検出手段のクランク角間隔に所定比率を乗じた角度だけ第１のクランク角より後にある中間クランク角でパラメータを取得しようとする場合に、前回のクランク角検出間隔時間に所定比率を乗じた時間だけ第１のクランク角検出タイミングより後にある第１のタイミングでパラメータを取得し、第１のクランク角と第２のクランク角との間の間隔時間に所定比率を乗じた時間だけ第１のクランク角の検出タイミングより後にある第２のタイミングと、第１のタイミングとのズレ時間に基づいて、第１のタイミングで取得されたパラメータに関する補正を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、内燃機関の制御装置は、内燃機関のクランク角をクランク角センサにより検出し、その検出されたクランク角に基づいて種々の制御や処理を行うように構成されている。クランク角センサは、所定のクランク角間隔でクランク角を検出する。そのクランク角間隔を例えば１０ＣＡ（Crank Angle）とすると、何らかのセンサ（例えば筒内圧センサ）の検出値を１０ＣＡ毎に取得する場合には、センサ値を１０ＣＡ毎にアナログデジタル変換（以下、「ＡＤ変換」と略記）する。以下、クランク角が１０ＣＡ毎に検出される間隔時間を「１０ＣＡ間隔時間」と称する。
【０００３】
上記クランク角間隔より細かい刻みでセンサ値を取得したい場合、例えば５ＣＡ毎に取得したい場合には、前回の１０ＣＡ間隔時間を１／２倍した時間後にセンサ値をＡＤ変換するようにタイマーをセットする。このとき、機関回転速度が一定である場合には、１０ＣＡ間隔時間も一定であるので、上記の方法により正確に５ＣＡ後にセンサ値を取得することができる。しかしながら、機関回転速度が増速していくとき、つまり内燃機関の加速時には、前回の１０ＣＡ間隔時間より今回の１０ＣＡ間隔時間が短くなるので、前回の１０ＣＡ間隔時間を１／２倍した時間後にＡＤ変換したセンサ値は、実際には５ＣＡ後より遅いタイミングでの値になってしまう。逆に、機関回転速度が減速していくとき、つまり内燃機関の減速時には、前回の１０ＣＡ間隔時間より今回の１０ＣＡ間隔時間が長くなるので、前回の１０ＣＡ間隔時間を１／２倍した時間後にＡＤ変換したセンサ値は、実際には５ＣＡ後より早いタイミングでの値になってしまう。このようなことから、内燃機関の加速時や減速時には、正確な中間クランク角でセンサ値を取得することができない。
【０００４】
特許文献１には、前回周期の時間ΔＴｉ−１をｎ等分して分割時間（ΔＴｉ−１）／ｎを算出し、今回周期におけるパルス信号の基準時ｉから所定数の分割時間が経過したタイミングＴi_k（ｋ＝１，２，・・・ｎ−１）におけるクランク角を基本中間クランク角θi_kとして決定し、そのタイミングＴi_kにおける、筒内状態に関わるＰＶκ等の所定のパラメータの値が、今回又はそれより前の周期におけるパルス信号の基準時におけるパラメータ値と等しくなるようなクランク角θi_k‘を算出し、この算出したクランク角θi_k‘と基本中間クランク角θi_kとを比較し、基本中間クランク角θi_kの正否を判定する内燃機関の制御装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−４０２０８号公報
【特許文献２】特開２００７−１８３２６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示された装置では、基本中間クランク角θi_kの正否を判定するためにＰＶκ等のパラメータの値を計算する必要があるので、計算負荷が大きい。また、特許文献１では、基本中間クランク角θi_kが正確でないと判定された場合に、その基本中間クランク角θi_kでＡＤ変換されたセンサ値をどのように補正するかについて開示されていない。
【０００７】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、クランク角検出手段により検出されるクランク角とクランク角との間のクランク角においてもパラメータを精度良く取得することのできる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の制御装置であって、
内燃機関のクランク角を所定のクランク角間隔で検出するクランク角検出手段と、
前記クランク角検出手段により検出される第１のクランク角とその次に検出される第２のクランク角とで所定のパラメータをそれぞれ取得するとともに、前記第１のクランク角と前記第２のクランク角との間のクランク角であって前記クランク角間隔に所定比率を乗じた角度だけ前記第１のクランク角より後にある所定の中間クランク角で前記パラメータを取得しようとする場合に、前記第１のクランク角の検出タイミングとその前のクランク角の検出タイミングとの間の間隔時間に前記所定比率を乗じた時間だけ前記第１のクランク角の検出タイミングより後にある第１のタイミングで前記パラメータを取得するパラメータ取得手段と、
前記第１のクランク角の検出タイミングと前記第２のクランク角の検出タイミングとの間の間隔時間に前記所定比率を乗じた時間だけ前記第１のクランク角の検出タイミングより後にある第２のタイミングと、前記第１のタイミングとのズレ時間に基づいて、前記第１のタイミングで取得されたパラメータに関する補正を行うパラメータ補正手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記パラメータ補正手段は、前記第１のタイミングが前記第２のタイミングより後である場合には、前記第１のクランク角で取得されたパラメータと前記第１のタイミングで取得されたパラメータとで内挿することによって前記中間クランク角でのパラメータを算出し、前記第１のタイミングが前記第２のタイミングより前である場合には、前記第１のタイミングで取得されたパラメータと前記第２のクランク角で取得されたパラメータとで内挿することによって前記中間クランク角でのパラメータを算出することを特徴とする。
【００１０】
また、第３の発明は、第１または第２の発明において、
前記パラメータ補正手段は、前記ズレ時間に基づいて、前記第１のタイミングでのクランク角と前記第２のタイミングでのクランク角とのズレ角度を算出し、該ズレ角度に基づいて前記補正を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
第１の発明によれば、クランク角検出手段により検出される第１のクランク角とその次に検出される第２のクランク角との間の中間クランク角でパラメータを取得しようとする場合に、第１のクランク角の検出タイミングとその前のクランク角の検出タイミングとの間の間隔時間に所定比率を乗じた時間だけ第１のクランク角の検出タイミングより後にある第１のタイミングでパラメータを取得する。そして、第１のクランク角の検出タイミングと第２のクランク角の検出タイミングとの間の間隔時間に所定比率を乗じた時間だけ第１のクランク角の検出タイミングより後にある第２のタイミングと、第１のタイミングとのズレ時間に基づいて、第１のタイミングで取得されたパラメータに関する補正を精度良く行うことができる。
【００１２】
第２の発明によれば、内燃機関の加速時、減速時の何れの場合においても、中間クランク角でのパラメータを精度良く算出することができる。
【００１３】
第３の発明によれば、第１のタイミングでのクランク角と第２のタイミングでのクランク角とのズレ角度に基づいて、上記補正を精度良く行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。
【図２】内燃機関の加速時におけるクランク角の検出タイミングと、ＡＤ変換のタイミングとの関係を示す図である。
【図３】ズレ角度ΔＣＡに基づく補正の方法を説明するための図である。
【図４】加速時において中間クランク角θでの筒内圧の値を算出する方法を説明するための図である。
【図５】減速時において中間クランク角θでの筒内圧の値を算出する方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において共通する要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
【００１６】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。図１に示すように、本発明の実施の形態１のシステムは、内燃機関１０を備えている。この内燃機関１０は、例えば車両等の動力源として好ましく使用することができる。内燃機関１０の気筒数および気筒配置は特に限定されるものではない。内燃機関１０の各気筒には、ピストン１２と、吸気弁１４と、排気弁１６と、点火プラグ１８と、燃料インジェクタ２０とが設けられている。図示の構成では、燃料インジェクタ２０は、吸気ポート内に燃料を噴射するように設けられているが、筒内に直接に燃料を噴射するように設けられていてもよい。また、本実施形態の内燃機関１０は、火花点火式のものであるが、本発明は、ディーゼルエンジンや予混合圧縮着火内燃機関にも適用可能である。
【００１７】
内燃機関１０の本体には、図示しない吸気マニホールドを介して吸気通路２２が接続され、また、図示しない排気マニホールドを介して排気通路２４が接続されている。吸気通路２２の途中には、吸入空気量を制御するためのスロットル弁３０が配置されている。
【００１８】
また、本実施形態のシステムは、内燃機関１０のクランク軸２６の回転角度（クランク角）θを検出するクランク角センサ２８と、気筒内の圧力を検出する筒内圧センサ３２と、内燃機関１０に対する運転者からの負荷指令を検出するためのアクセルポジションセンサ３４と、吸入空気量を検出するエアフローメータ（図示せず）と、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)５０とを更に備えている。上述した各種のセンサおよびアクチュエータは、ＥＣＵ５０に電気的に接続されている。ＥＣＵ５０は、各センサにより検出した情報に基いて各アクチュエータを駆動することにより、内燃機関１０の運転を制御する。
【００１９】
筒内容積Ｖは、クランク角θの関数、すなわちＶ（θ）として表すことができる。関数Ｖ（θ）は、気筒のボア、ストローク、コンロッド長など、内燃機関１０の諸元により定まる。ＥＣＵ５０には、クランク角θに基づいて筒内容積Ｖを算出するための情報（数式またはマップ）が予め記憶されている。
【００２０】
筒内圧Ｐは、クランク角θに伴って変化するので、Ｐ（θ）として表すことができる。本実施形態では、ＥＣＵ５０は、筒内圧センサ３２の検出信号をＡＤ変換することにより筒内圧Ｐ（θ）の値を取得するとともに、Ｐ（θ）×Ｖ（θ）、あるいはＰ（θ）×Ｖ（θ）κ（κは比熱比）などの値を算出し、その算出値を用いて１サイクル毎に燃焼を解析し、その解析結果を次サイクルの内燃機関１０の種々の操作量（例えば、燃料噴射、点火、バルブタイミング等）に反映させる制御（以下、「筒内圧センサ利用制御」と称する）を行う。
【００２１】
内燃機関１０の１サイクルのクランク角θは、０〜７２０°である。以下、クランク角θの単位を「ＣＡ」と表す。ＥＣＵ５０は、クランク角センサ２８の信号に基づいて、所定のクランク角間隔（本実施形態では、１０ＣＡ間隔とする）でクランク角θを検出することができる。ＥＣＵ５０は、クランク角θの検出（割込み）が１０ＣＡ間隔で入力される毎に、筒内圧センサ３２の検出信号をＡＤ変換して筒内圧Ｐの値を取得する。したがって、ＥＣＵ５０は、１０ＣＡ間隔の正確なクランク角位置での筒内圧Ｐの値を取得することができる。
【００２２】
しかしながら、筒内圧センサ利用制御の精度を高めるためには、１０ＣＡ間隔よりも更に細かい間隔で筒内圧Ｐを検出することが求められる場合がある。そのような場合、ＥＣＵ５０は、次のような制御を行う。以下の説明では、筒内圧Ｐの値を、クランク角θの検出（割込み）の２倍の頻度、すなわち、５ＣＡ間隔で取得（ＡＤ変換）しようとする場合について説明する。
【００２３】
図２は、内燃機関１０の加速時におけるクランク角θの検出タイミングと、ＡＤ変換のタイミングとの関係を示す図であり、横軸は時間である。図２中の円形のマークは、１０ＣＡ毎のクランク角θの検出（割込み）のタイミングで行われるＡＤ変換を表す。以下の説明では、クランク角検出タイミングと、次のクランク角検出タイミング（すなわち１０ＣＡ後のクランク角検出タイミング）との間の時間を、「１０ＣＡ間隔時間」と称し、記号Ｔ１０で表す。また、クランク角の検出（割込み）の回数を記号ｉで表す。
【００２４】
５ＣＡ間隔でＡＤ変換を行うためには、１０ＣＡ毎に検出されるクランク角の中間の５ＣＡのクランク角（以下、「中間クランク角５ＣＡ」と称する）においてもＡＤ変換を行う必要がある。ＥＣＵ５０は、中間クランク角５ＣＡでＡＤ変換を行うために、クランク角検出タイミングから、前回の１０ＣＡ間隔時間を１／２倍した時間、すなわち５ＣＡに相当すると予測される時間だけ後のタイミングでＡＤ変換を行うようにタイマー（逓倍ＡＤタイマー）をセットする。図２中のくさび形のマークは、この逓倍ＡＤタイマーによるＡＤ変換のタイミングを表す。また、図２中の逆三角形のマークは、今回のクランク角検出タイミングから次回のクランク角検出タイミングまでの１０ＣＡ間隔時間を１／２倍した時間後のタイミングを示す。この逆三角形のマークで示すタイミングは、中間クランク角５ＣＡの正しいタイミング、すなわち本来の正しいＡＤ変換タイミングに相当する。
【００２５】
図２から理解できるように、今回の１０ＣＡ間隔時間１０Ｔ（ｉ）が前回の１０ＣＡ間隔時間１０Ｔ（ｉ−１）と等しい場合には、逓倍ＡＤタイマーによる実際のＡＤ変換タイミング１０Ｔ（ｉ−１）／２は、本来の正しいＡＤ変換タイミング１０Ｔ（ｉ）／２と一致する。すなわち、この場合には、中間クランク角５ＣＡの位置に正確に対応する正しいタイミングでＡＤ変換を行うことができる。機関回転速度が変化せず一定の場合（定常運転時）には、１０ＣＡ間隔時間も一定であるので、このようにして、本来の正しいＡＤ変換タイミングでＡＤ変換を行い、正確な中間クランク角５ＣＡの位置での筒内圧Ｐの値を取得することができる。
【００２６】
これに対し、機関回転速度が変化する場合、例えば機関回転速度が増速していく加速時には、次のような問題がある。図２に示すように、加速時には、１０ＣＡ間隔時間は次第に短くなっていくので、今回の１０ＣＡ間隔時間１０Ｔ（ｉ＋１）は、前回の１０ＣＡ間隔時間１０Ｔ（ｉ）より短くなる。このため、逓倍ＡＤタイマーによる実際のＡＤ変換タイミング１０Ｔ（ｉ）／２は、本来の正しいＡＤ変換タイミング１０Ｔ（ｉ＋１）／２よりも遅いタイミングとなってしまう。
【００２７】
逆に、機関回転速度が減速していく減速時には、図示を省略するが、１０ＣＡ間隔時間は次第に長くなっていき、逓倍ＡＤタイマーによる実際のＡＤ変換タイミングは、本来の正しいＡＤ変換タイミングよりも早いタイミングとなってしまう。
【００２８】
以下の説明では、逓倍ＡＤタイマーによる実際のＡＤ変換タイミング（第１のタイミング）と、本来の正しいＡＤ変換タイミング（第２のタイミング）との偏差をズレ時間と称し、記号Δｔで表す。便宜上、逓倍ＡＤタイマーによる実際のＡＤ変換タイミングが本来の正しいＡＤ変換タイミングより遅くなる場合（すなわち加速時）をΔｔ＞０とし、逓倍ＡＤタイマーによる実際のＡＤ変換タイミングが本来の正しいＡＤ変換タイミングより早くなる場合（すなわち減速時）をΔｔ＜０とする。
【００２９】
このように、内燃機関１０の加速時や減速時には、逓倍ＡＤタイマーによる実際のＡＤ変換タイミングと、本来の正しいＡＤ変換タイミングとの間にズレ時間Δｔがあるため、逓倍ＡＤタイマーによりＡＤ変換された筒内圧Ｐの値は、正確な中間クランク角５ＣＡの位置での筒内圧Ｐの値とはならず、誤差を有する。そこで、本実施形態では、逓倍ＡＤタイマーによる実際のＡＤ変換がなされたタイミングでのクランク角と、本来の正しいＡＤ変換タイミングでのクランク角（すなわち、正確な中間クランク角５ＣＡの位置）との偏差（以下、「ズレ角度」と称し、記号ΔＣＡで表す。）を算出する。そして、その算出したズレ角度ΔＣＡに基づいて、補正を行う。
【００３０】
図２から理解できるように、ズレ時間Δｔは、今回の１０ＣＡ間隔時間１０Ｔ（ｉ＋１）と、前回の１０ＣＡ間隔時間１０Ｔ（ｉ）とに基づき、次式により算出することができる。
Δｔ＝１０Ｔ（ｉ）／２−１０Ｔ（ｉ＋１）／２ ・・・（１）
【００３１】
１０Ｔ（ｉ＋１）：１０＝Δｔ：ΔＣＡより、ズレ角度ΔＣＡは、次式により算出することができる。
ΔＣＡ＝Δｔ×１０／１０Ｔ（ｉ＋１） ・・・（２）
【００３２】
図３は、ズレ角度ΔＣＡに基づく補正の方法を説明するための図である。図３は、圧縮行程から膨張行程にかけての筒内圧Ｐの変化を示している。図３中の白い点は、筒内圧センサ３２の検出信号をＡＤ変換して筒内圧Ｐの値を取得した点を示している。ＥＣＵ５０は、上記（１）式および（２）式により、ズレ角度ΔＣＡを算出することができる。図３に示すように、例えばＢＴＤＣ（上死点前）４５ＣＡを狙って筒内圧Ｐを取得（ＡＤ変換）した際に、ΔＣＡ＝１であった場合には、実際に筒内圧Ｐを取得（ＡＤ変換）したクランク角位置は、ＢＴＤＣ４５ＣＡより１ＣＡ遅れたＢＴＤＣ４４ＣＡであったと知ることができる。
【００３３】
同様にして、ＢＴＤＣ３５ＣＡを狙って筒内圧Ｐを取得（ＡＤ変換）した際に、ΔＣＡ＝２であった場合には、実際に筒内圧Ｐを取得（ＡＤ変換）したクランク角位置は、ＢＴＤＣ３５ＣＡより２ＣＡ遅れたＢＴＤＣ３３ＣＡであったと知ることができる。筒内圧センサ利用制御において、例えばＰ（θ）×Ｖ（θ）κの値を算出する際には、筒内圧Ｐと筒内容積Ｖとのクランク角を正確に揃えて計算しないと、誤差が発生する。しかしながら、上記の場合において、ズレ角度ΔＣＡの情報がないとすると、取得した筒内圧ＰをＢＴＤＣ３５ＣＡでの値として取り扱うこととなり、Ｐ（ＢＴＤＣ３３ＣＡ）×Ｖ（ＢＴＤＣ３５ＣＡ）κなる値を算出することになるので、Ｐ（θ）×Ｖ（θ）κの値を正確に算出することができない。これに対し、本実施形態では、上記の場合において、ズレ角度ΔＣＡの情報に基づき、実際に筒内圧Ｐを取得（ＡＤ変換）したクランク角位置がＢＴＤＣ３３ＣＡであったと知ることができる。このため、実際に筒内圧Ｐを取得（ＡＤ変換）したクランク角位置であるＢＴＤＣ３３ＣＡにおける筒内容積Ｖ（ＢＴＤＣ３３ＣＡ）を求め、Ｐ（ＢＴＤＣ３３ＣＡ）×Ｖ（ＢＴＤＣ３３ＣＡ）κなる値を算出することができる。このため、Ｐ（θ）×Ｖ（θ）κの値を正確に算出することができ、筒内圧センサ利用制御の精度を向上することができる。
【００３４】
なお、任意のクランク角θにおけるＶ（θ）の値は、ＥＣＵ５０に関数Ｖ（θ）の数式を予め記憶しておき、その都度計算を行うことにより、求めることができる。また、そのような計算負荷を抑制するため、例えば１ＣＡ刻みまたは０．１ＣＡ刻み等の所定のクランク角毎にＶ（θ）の値を関連付けたマップをＥＣＵ５０に予め記憶しておき、そのマップを参照することでＶ（θ）の値を求めるようにしてもよい。その場合、ＥＣＵ５０に十分なＲＯＭ容量を確保し、Ｖ（θ）のマップのθの刻みをより細かくすることにより、Ｖ（θ）の値をより正確に求めることができる。
【００３５】
以上のように、本実施形態では、クランク角センサ２８の信号に基づいて検出される第１のクランク角と、その次に検出される１０ＣＡ後の第２のクランク角とで所定のパラメータ（筒内圧Ｐ）をそれぞれ取得（ＡＤ変換）するとともに、第１のクランク角と第２のクランク角との間のクランク角であってクランク角間隔１０ＣＡに所定比率１／２を乗じた角度（５ＣＡ）だけ第１のクランク角より後にある中間クランク角５ＣＡでパラメータ（筒内圧Ｐ）を取得しようとする場合に、第１のクランク角の検出タイミングとその前のクランク角の検出タイミングとの間の１０ＣＡ間隔時間１０Ｔ（ｉ）に上記所定比率１／２を乗じた時間１０Ｔ（ｉ）／２だけ第１のクランク角の検出タイミングより後にある第１のタイミングでタイマーによりパラメータ（筒内圧Ｐ）を取得し、第１のクランク角の検出タイミングと第２のクランク角の検出タイミングとの間の１０ＣＡ間隔時間１０Ｔ（ｉ＋１）に上記所定比率１／２を乗じた時間１０Ｔ（ｉ＋１）／２だけ第１のクランク角の検出タイミングより後にある第２のタイミングと、第１のタイミングとのズレ時間Δｔに基づいて、第１のタイミングで取得されたパラメータ（筒内圧Ｐ）に関する補正を行う。
【００３６】
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、例えば、第１のクランク角と第２のクランク角との間の複数の中間クランク角でパラメータ（筒内圧Ｐ）を取得する場合にも適用可能である。例えば、第１のクランク角と第２のクランク角との間のクランク角であってクランク角間隔１０ＣＡに所定比率１／４、１／２、３／４を乗じた角度（２．５ＣＡ、５ＣＡ、７．５ＣＡ）だけ第１のクランク角より後にある３つの中間クランク角２．５ＣＡ、５ＣＡ、７．５ＣＡでそれぞれパラメータ（筒内圧Ｐ）を取得しようとする場合には、第１のクランク角の検出タイミングとその前のクランク角の検出タイミングとの間の１０ＣＡ間隔時間１０Ｔ（ｉ）に上記所定比率１／４、１／２、３／４をそれぞれ乗じた時間１０Ｔ（ｉ）／４、１０Ｔ（ｉ）／２、３０Ｔ（ｉ）／４だけ第１のクランク角の検出タイミングより後にある３つの第１のタイミングでそれぞれタイマーによりパラメータ（筒内圧Ｐ）を取得し、第１のクランク角の検出タイミングと第２のクランク角の検出タイミングとの間の１０ＣＡ間隔時間１０Ｔ（ｉ＋１）に上記所定比率１／４、１／２、３／４をそれぞれ乗じた時間１０Ｔ（ｉ＋１）／４、１０Ｔ（ｉ＋１）／２、３０Ｔ（ｉ＋１）／４だけ第１のクランク角の検出タイミングよりそれぞれ後にある３つの第２のタイミングと、上記３つの第１のタイミングとのそれぞれのズレ時間Δｔに基づいて、上記３つの第１のタイミングで取得されたパラメータ（筒内圧Ｐ）に関する補正をそれぞれ行えば良い。また、本発明で取得するパラメータは、筒内圧Ｐに限定されるものではなく、内燃機関１０の運転に関する種々のパラメータについて同様に適用することができる。
【００３７】
また、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ５０が、クランク角センサ２８の信号に基づいて１０ＣＡ間隔でクランク角を検出することにより前記第１の発明における「クランク角検出手段」が実現されている。また、ＥＣＵ５０が、筒内圧センサ３２の検出信号を上述したタイミングでＡＤ変換して筒内圧Ｐの値を取得することにより前記第１の発明における「パラメータ取得手段」が実現されている。また、ＥＣＵ５０が、逓倍ＡＤタイマーにより取得された筒内圧Ｐ（θ）を用いてＰ（θ）×Ｖ（θ）κまたはＰ（θ）×Ｖ（θ）の値を算出する際に、ズレ角度ΔＣＡに基づいて筒内容積Ｖ（θ）の値を補正することにより、前記第１の発明における「パラメータ補正手段」が実現されている。
【００３８】
実施の形態２．
次に、図４および図５を参照して、本発明の実施の形態２について説明するが、上述した実施の形態１との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を簡略化または省略する。図４は、加速時において中間クランク角θでの筒内圧Ｐの値を算出する方法を説明するための図である。図５は、減速時において中間クランク角θでの筒内圧Ｐの値を算出する方法を説明するための図である。なお、本実施形態では、クランク角θをＢＴＤＣ（上死点前）の角度で表しており、θが減少する方向がクランク軸２６の回転方向に対応している。
【００３９】
図４および図５に示すように、本実施形態では、クランク角センサ２８の信号に基づいて検出される第１のクランク角（θ＋５）と、その次に検出される１０ＣＡ後の第２のクランク角（θ−５）との間のクランク角であって、５ＣＡだけ第１のクランク角（θ＋５）より後にある中間クランク角θでの筒内圧の値Ｐ（θ）を、内挿（補間）処理により算出する。本実施形態の説明では、第１のクランク角（θ＋５）でＡＤ変換されて取得された筒内圧の値をＰ（θ＋５）とし、第２のクランク角（θ−５）でＡＤ変換されて取得された筒内圧の値をＰ（θ−５）とする。なお、図４および図５では、θ＝ＢＴＤＣ３５ＣＡの場合を例示している。また、逓倍ＡＤタイマーによる実際のＡＤ変換タイミングでのクランク角をθ’とし、逓倍ＡＤタイマーによりＡＤ変換されて取得された筒内圧の値をＰ（θ’）とする。以上の定義により、次式が成り立つ。
ΔＣＡ＝θ−θ’ ・・・（３）
【００４０】
本実施形態において、ＥＣＵ５０は、実施の形態１と同様に、前述した（１）式および（２）式により、ズレ角度ΔＣＡを算出する。
【００４１】
実施の形態１で説明したように、内燃機関１０の加速時には、逓倍ＡＤタイマーによるＡＤ変換タイミング（第１のタイミング）は、本来の正しいＡＤ変換タイミング（第２のタイミング）より後になる。すなわち、Δｔ＞０となる。このため、この場合には、逓倍ＡＤタイマーによるＡＤ変換タイミング（第１のタイミング）でのクランク角θ’は、正しい中間クランク角θより後になる。すなわち、ΔＣＡ＞０となる。このような場合には、図４に示すように、中間クランク角θでの筒内圧の値Ｐ（θ）は、第１のクランク角（θ＋５）で取得された筒内圧の値Ｐ（θ＋５）と、逓倍ＡＤタイマーによるＡＤ変換タイミング（第１のタイミング）で取得された筒内圧の値Ｐ（θ’）との間の値になるので、その両者の値から内挿（補間）することにより、精度良く算出することができる。この内挿処理を実現するため、本実施形態では、ＥＣＵ５０は、内燃機関１０の加速時には、次式により中間クランク角θでの筒内圧の値Ｐ（θ）を算出する。
【００４２】
Ｐ（θ）＝｛Ｐ（θ’）−Ｐ（θ＋５）｝／（５＋ΔＣＡ）×５＋Ｐ（θ＋５）
・・・（４）
【００４３】
一方、内燃機関１０の減速時には、逓倍ＡＤタイマーによるＡＤ変換タイミング（第１のタイミング）は、本来の正しいＡＤ変換タイミング（第２のタイミング）より前になる。すなわち、Δｔ＜０となる。このため、この場合には、逓倍ＡＤタイマーによるＡＤ変換タイミング（第１のタイミング）でのクランク角θ’は、正しい中間クランク角θより前になる。すなわち、ΔＣＡ＜０となる。このような場合には、図５に示すように、中間クランク角θでの筒内圧の値Ｐ（θ）は、逓倍ＡＤタイマーによるＡＤ変換タイミング（第１のタイミング）で取得された筒内圧の値Ｐ（θ’）と、第２のクランク角（θ−５）で取得された筒内圧の値Ｐ（θ−５）との間の値になるので、その両者の値から内挿（補間）することにより、精度良く算出することができる。この内挿処理を実現するため、本実施形態では、ＥＣＵ５０は、内燃機関１０の減速時には、次式により中間クランク角θでの筒内圧の値Ｐ（θ）を算出する。
【００４４】
Ｐ（θ）＝｛Ｐ（θ−５）−Ｐ（θ’）｝／（ΔＣＡ−５）×ΔＣＡ＋Ｐ（θ’）
・・・（５）
【００４５】
以上説明した実施の形態２によれば、内燃機関１０の加速時、減速時の何れの場合においても、中間クランク角θでの筒内圧の値Ｐ（θ）を、内挿処理によって精度良く求めることができる。上述した実施の形態２においては、ＥＣＵ５０が、上記（４）式または（５）式に基づいて中間クランク角θでの筒内圧の値Ｐ（θ）を算出することにより前記第２の発明における「パラメータ補正手段」が実現されている。
【符号の説明】
【００４６】
１０ 内燃機関
１２ ピストン
１４ 吸気弁
１６ 排気弁
１８ 点火プラグ
２０ 燃料インジェクタ
２２ 吸気通路
２４ 排気通路
２６ クランク軸
２８ クランク角センサ
３０ スロットル弁
３２ 筒内圧センサ
３４ アクセルポジションセンサ
５０ ＥＣＵ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、内燃機関の制御装置は、内燃機関のクランク角をクランク角センサにより検出し、その検出されたクランク角に基づいて種々の制御や処理を行うように構成されている。クランク角センサは、所定のクランク角間隔でクランク角を検出する。そのクランク角間隔を例えば１０ＣＡ（Crank Angle）とすると、何らかのセンサ（例えば筒内圧センサ）の検出値を１０ＣＡ毎に取得する場合には、センサ値を１０ＣＡ毎にアナログデジタル変換（以下、「ＡＤ変換」と略記）する。以下、クランク角が１０ＣＡ毎に検出される間隔時間を「１０ＣＡ間隔時間」と称する。
【０００３】
上記クランク角間隔より細かい刻みでセンサ値を取得したい場合、例えば５ＣＡ毎に取得したい場合には、前回の１０ＣＡ間隔時間を１／２倍した時間後にセンサ値をＡＤ変換するようにタイマーをセットする。このとき、機関回転速度が一定である場合には、１０ＣＡ間隔時間も一定であるので、上記の方法により正確に５ＣＡ後にセンサ値を取得することができる。しかしながら、機関回転速度が増速していくとき、つまり内燃機関の加速時には、前回の１０ＣＡ間隔時間より今回の１０ＣＡ間隔時間が短くなるので、前回の１０ＣＡ間隔時間を１／２倍した時間後にＡＤ変換したセンサ値は、実際には５ＣＡ後より遅いタイミングでの値になってしまう。逆に、機関回転速度が減速していくとき、つまり内燃機関の減速時には、前回の１０ＣＡ間隔時間より今回の１０ＣＡ間隔時間が長くなるので、前回の１０ＣＡ間隔時間を１／２倍した時間後にＡＤ変換したセンサ値は、実際には５ＣＡ後より早いタイミングでの値になってしまう。このようなことから、内燃機関の加速時や減速時には、正確な中間クランク角でセンサ値を取得することができない。
【０００４】
特許文献１には、前回周期の時間ΔＴｉ−１をｎ等分して分割時間（ΔＴｉ−１）／ｎを算出し、今回周期におけるパルス信号の基準時ｉから所定数の分割時間が経過したタイミングＴi_k（ｋ＝１，２，・・・ｎ−１）におけるクランク角を基本中間クランク角θi_kとして決定し、そのタイミングＴi_kにおける、筒内状態に関わるＰＶκ等の所定のパラメータの値が、今回又はそれより前の周期におけるパルス信号の基準時におけるパラメータ値と等しくなるようなクランク角θi_k‘を算出し、この算出したクランク角θi_k‘と基本中間クランク角θi_kとを比較し、基本中間クランク角θi_kの正否を判定する内燃機関の制御装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−４０２０８号公報
【特許文献２】特開２００７−１８３２６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示された装置では、基本中間クランク角θi_kの正否を判定するためにＰＶκ等のパラメータの値を計算する必要があるので、計算負荷が大きい。また、特許文献１では、基本中間クランク角θi_kが正確でないと判定された場合に、その基本中間クランク角θi_kでＡＤ変換されたセンサ値をどのように補正するかについて開示されていない。
【０００７】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、クランク角検出手段により検出されるクランク角とクランク角との間のクランク角においてもパラメータを精度良く取得することのできる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の制御装置であって、
内燃機関のクランク角を所定のクランク角間隔で検出するクランク角検出手段と、
前記クランク角検出手段により検出される第１のクランク角とその次に検出される第２のクランク角とで所定のパラメータをそれぞれ取得するとともに、前記第１のクランク角と前記第２のクランク角との間のクランク角であって前記クランク角間隔に所定比率を乗じた角度だけ前記第１のクランク角より後にある所定の中間クランク角で前記パラメータを取得しようとする場合に、前記第１のクランク角の検出タイミングとその前のクランク角の検出タイミングとの間の間隔時間に前記所定比率を乗じた時間だけ前記第１のクランク角の検出タイミングより後にある第１のタイミングで前記パラメータを取得するパラメータ取得手段と、
前記第１のクランク角の検出タイミングと前記第２のクランク角の検出タイミングとの間の間隔時間に前記所定比率を乗じた時間だけ前記第１のクランク角の検出タイミングより後にある第２のタイミングと、前記第１のタイミングとのズレ時間に基づいて、前記第１のタイミングで取得されたパラメータに関する補正を行うパラメータ補正手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記パラメータ補正手段は、前記第１のタイミングが前記第２のタイミングより後である場合には、前記第１のクランク角で取得されたパラメータと前記第１のタイミングで取得されたパラメータとで内挿することによって前記中間クランク角でのパラメータを算出し、前記第１のタイミングが前記第２のタイミングより前である場合には、前記第１のタイミングで取得されたパラメータと前記第２のクランク角で取得されたパラメータとで内挿することによって前記中間クランク角でのパラメータを算出することを特徴とする。
【００１０】
また、第３の発明は、第１または第２の発明において、
前記パラメータ補正手段は、前記ズレ時間に基づいて、前記第１のタイミングでのクランク角と前記第２のタイミングでのクランク角とのズレ角度を算出し、該ズレ角度に基づいて前記補正を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
第１の発明によれば、クランク角検出手段により検出される第１のクランク角とその次に検出される第２のクランク角との間の中間クランク角でパラメータを取得しようとする場合に、第１のクランク角の検出タイミングとその前のクランク角の検出タイミングとの間の間隔時間に所定比率を乗じた時間だけ第１のクランク角の検出タイミングより後にある第１のタイミングでパラメータを取得する。そして、第１のクランク角の検出タイミングと第２のクランク角の検出タイミングとの間の間隔時間に所定比率を乗じた時間だけ第１のクランク角の検出タイミングより後にある第２のタイミングと、第１のタイミングとのズレ時間に基づいて、第１のタイミングで取得されたパラメータに関する補正を精度良く行うことができる。
【００１２】
第２の発明によれば、内燃機関の加速時、減速時の何れの場合においても、中間クランク角でのパラメータを精度良く算出することができる。
【００１３】
第３の発明によれば、第１のタイミングでのクランク角と第２のタイミングでのクランク角とのズレ角度に基づいて、上記補正を精度良く行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。
【図２】内燃機関の加速時におけるクランク角の検出タイミングと、ＡＤ変換のタイミングとの関係を示す図である。
【図３】ズレ角度ΔＣＡに基づく補正の方法を説明するための図である。
【図４】加速時において中間クランク角θでの筒内圧の値を算出する方法を説明するための図である。
【図５】減速時において中間クランク角θでの筒内圧の値を算出する方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において共通する要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
【００１６】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。図１に示すように、本発明の実施の形態１のシステムは、内燃機関１０を備えている。この内燃機関１０は、例えば車両等の動力源として好ましく使用することができる。内燃機関１０の気筒数および気筒配置は特に限定されるものではない。内燃機関１０の各気筒には、ピストン１２と、吸気弁１４と、排気弁１６と、点火プラグ１８と、燃料インジェクタ２０とが設けられている。図示の構成では、燃料インジェクタ２０は、吸気ポート内に燃料を噴射するように設けられているが、筒内に直接に燃料を噴射するように設けられていてもよい。また、本実施形態の内燃機関１０は、火花点火式のものであるが、本発明は、ディーゼルエンジンや予混合圧縮着火内燃機関にも適用可能である。
【００１７】
内燃機関１０の本体には、図示しない吸気マニホールドを介して吸気通路２２が接続され、また、図示しない排気マニホールドを介して排気通路２４が接続されている。吸気通路２２の途中には、吸入空気量を制御するためのスロットル弁３０が配置されている。
【００１８】
また、本実施形態のシステムは、内燃機関１０のクランク軸２６の回転角度（クランク角）θを検出するクランク角センサ２８と、気筒内の圧力を検出する筒内圧センサ３２と、内燃機関１０に対する運転者からの負荷指令を検出するためのアクセルポジションセンサ３４と、吸入空気量を検出するエアフローメータ（図示せず）と、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)５０とを更に備えている。上述した各種のセンサおよびアクチュエータは、ＥＣＵ５０に電気的に接続されている。ＥＣＵ５０は、各センサにより検出した情報に基いて各アクチュエータを駆動することにより、内燃機関１０の運転を制御する。
【００１９】
筒内容積Ｖは、クランク角θの関数、すなわちＶ（θ）として表すことができる。関数Ｖ（θ）は、気筒のボア、ストローク、コンロッド長など、内燃機関１０の諸元により定まる。ＥＣＵ５０には、クランク角θに基づいて筒内容積Ｖを算出するための情報（数式またはマップ）が予め記憶されている。
【００２０】
筒内圧Ｐは、クランク角θに伴って変化するので、Ｐ（θ）として表すことができる。本実施形態では、ＥＣＵ５０は、筒内圧センサ３２の検出信号をＡＤ変換することにより筒内圧Ｐ（θ）の値を取得するとともに、Ｐ（θ）×Ｖ（θ）、あるいはＰ（θ）×Ｖ（θ）κ（κは比熱比）などの値を算出し、その算出値を用いて１サイクル毎に燃焼を解析し、その解析結果を次サイクルの内燃機関１０の種々の操作量（例えば、燃料噴射、点火、バルブタイミング等）に反映させる制御（以下、「筒内圧センサ利用制御」と称する）を行う。
【００２１】
内燃機関１０の１サイクルのクランク角θは、０〜７２０°である。以下、クランク角θの単位を「ＣＡ」と表す。ＥＣＵ５０は、クランク角センサ２８の信号に基づいて、所定のクランク角間隔（本実施形態では、１０ＣＡ間隔とする）でクランク角θを検出することができる。ＥＣＵ５０は、クランク角θの検出（割込み）が１０ＣＡ間隔で入力される毎に、筒内圧センサ３２の検出信号をＡＤ変換して筒内圧Ｐの値を取得する。したがって、ＥＣＵ５０は、１０ＣＡ間隔の正確なクランク角位置での筒内圧Ｐの値を取得することができる。
【００２２】
しかしながら、筒内圧センサ利用制御の精度を高めるためには、１０ＣＡ間隔よりも更に細かい間隔で筒内圧Ｐを検出することが求められる場合がある。そのような場合、ＥＣＵ５０は、次のような制御を行う。以下の説明では、筒内圧Ｐの値を、クランク角θの検出（割込み）の２倍の頻度、すなわち、５ＣＡ間隔で取得（ＡＤ変換）しようとする場合について説明する。
【００２３】
図２は、内燃機関１０の加速時におけるクランク角θの検出タイミングと、ＡＤ変換のタイミングとの関係を示す図であり、横軸は時間である。図２中の円形のマークは、１０ＣＡ毎のクランク角θの検出（割込み）のタイミングで行われるＡＤ変換を表す。以下の説明では、クランク角検出タイミングと、次のクランク角検出タイミング（すなわち１０ＣＡ後のクランク角検出タイミング）との間の時間を、「１０ＣＡ間隔時間」と称し、記号Ｔ１０で表す。また、クランク角の検出（割込み）の回数を記号ｉで表す。
【００２４】
５ＣＡ間隔でＡＤ変換を行うためには、１０ＣＡ毎に検出されるクランク角の中間の５ＣＡのクランク角（以下、「中間クランク角５ＣＡ」と称する）においてもＡＤ変換を行う必要がある。ＥＣＵ５０は、中間クランク角５ＣＡでＡＤ変換を行うために、クランク角検出タイミングから、前回の１０ＣＡ間隔時間を１／２倍した時間、すなわち５ＣＡに相当すると予測される時間だけ後のタイミングでＡＤ変換を行うようにタイマー（逓倍ＡＤタイマー）をセットする。図２中のくさび形のマークは、この逓倍ＡＤタイマーによるＡＤ変換のタイミングを表す。また、図２中の逆三角形のマークは、今回のクランク角検出タイミングから次回のクランク角検出タイミングまでの１０ＣＡ間隔時間を１／２倍した時間後のタイミングを示す。この逆三角形のマークで示すタイミングは、中間クランク角５ＣＡの正しいタイミング、すなわち本来の正しいＡＤ変換タイミングに相当する。
【００２５】
図２から理解できるように、今回の１０ＣＡ間隔時間１０Ｔ（ｉ）が前回の１０ＣＡ間隔時間１０Ｔ（ｉ−１）と等しい場合には、逓倍ＡＤタイマーによる実際のＡＤ変換タイミング１０Ｔ（ｉ−１）／２は、本来の正しいＡＤ変換タイミング１０Ｔ（ｉ）／２と一致する。すなわち、この場合には、中間クランク角５ＣＡの位置に正確に対応する正しいタイミングでＡＤ変換を行うことができる。機関回転速度が変化せず一定の場合（定常運転時）には、１０ＣＡ間隔時間も一定であるので、このようにして、本来の正しいＡＤ変換タイミングでＡＤ変換を行い、正確な中間クランク角５ＣＡの位置での筒内圧Ｐの値を取得することができる。
【００２６】
これに対し、機関回転速度が変化する場合、例えば機関回転速度が増速していく加速時には、次のような問題がある。図２に示すように、加速時には、１０ＣＡ間隔時間は次第に短くなっていくので、今回の１０ＣＡ間隔時間１０Ｔ（ｉ＋１）は、前回の１０ＣＡ間隔時間１０Ｔ（ｉ）より短くなる。このため、逓倍ＡＤタイマーによる実際のＡＤ変換タイミング１０Ｔ（ｉ）／２は、本来の正しいＡＤ変換タイミング１０Ｔ（ｉ＋１）／２よりも遅いタイミングとなってしまう。
【００２７】
逆に、機関回転速度が減速していく減速時には、図示を省略するが、１０ＣＡ間隔時間は次第に長くなっていき、逓倍ＡＤタイマーによる実際のＡＤ変換タイミングは、本来の正しいＡＤ変換タイミングよりも早いタイミングとなってしまう。
【００２８】
以下の説明では、逓倍ＡＤタイマーによる実際のＡＤ変換タイミング（第１のタイミング）と、本来の正しいＡＤ変換タイミング（第２のタイミング）との偏差をズレ時間と称し、記号Δｔで表す。便宜上、逓倍ＡＤタイマーによる実際のＡＤ変換タイミングが本来の正しいＡＤ変換タイミングより遅くなる場合（すなわち加速時）をΔｔ＞０とし、逓倍ＡＤタイマーによる実際のＡＤ変換タイミングが本来の正しいＡＤ変換タイミングより早くなる場合（すなわち減速時）をΔｔ＜０とする。
【００２９】
このように、内燃機関１０の加速時や減速時には、逓倍ＡＤタイマーによる実際のＡＤ変換タイミングと、本来の正しいＡＤ変換タイミングとの間にズレ時間Δｔがあるため、逓倍ＡＤタイマーによりＡＤ変換された筒内圧Ｐの値は、正確な中間クランク角５ＣＡの位置での筒内圧Ｐの値とはならず、誤差を有する。そこで、本実施形態では、逓倍ＡＤタイマーによる実際のＡＤ変換がなされたタイミングでのクランク角と、本来の正しいＡＤ変換タイミングでのクランク角（すなわち、正確な中間クランク角５ＣＡの位置）との偏差（以下、「ズレ角度」と称し、記号ΔＣＡで表す。）を算出する。そして、その算出したズレ角度ΔＣＡに基づいて、補正を行う。
【００３０】
図２から理解できるように、ズレ時間Δｔは、今回の１０ＣＡ間隔時間１０Ｔ（ｉ＋１）と、前回の１０ＣＡ間隔時間１０Ｔ（ｉ）とに基づき、次式により算出することができる。
Δｔ＝１０Ｔ（ｉ）／２−１０Ｔ（ｉ＋１）／２ ・・・（１）
【００３１】
１０Ｔ（ｉ＋１）：１０＝Δｔ：ΔＣＡより、ズレ角度ΔＣＡは、次式により算出することができる。
ΔＣＡ＝Δｔ×１０／１０Ｔ（ｉ＋１） ・・・（２）
【００３２】
図３は、ズレ角度ΔＣＡに基づく補正の方法を説明するための図である。図３は、圧縮行程から膨張行程にかけての筒内圧Ｐの変化を示している。図３中の白い点は、筒内圧センサ３２の検出信号をＡＤ変換して筒内圧Ｐの値を取得した点を示している。ＥＣＵ５０は、上記（１）式および（２）式により、ズレ角度ΔＣＡを算出することができる。図３に示すように、例えばＢＴＤＣ（上死点前）４５ＣＡを狙って筒内圧Ｐを取得（ＡＤ変換）した際に、ΔＣＡ＝１であった場合には、実際に筒内圧Ｐを取得（ＡＤ変換）したクランク角位置は、ＢＴＤＣ４５ＣＡより１ＣＡ遅れたＢＴＤＣ４４ＣＡであったと知ることができる。
【００３３】
同様にして、ＢＴＤＣ３５ＣＡを狙って筒内圧Ｐを取得（ＡＤ変換）した際に、ΔＣＡ＝２であった場合には、実際に筒内圧Ｐを取得（ＡＤ変換）したクランク角位置は、ＢＴＤＣ３５ＣＡより２ＣＡ遅れたＢＴＤＣ３３ＣＡであったと知ることができる。筒内圧センサ利用制御において、例えばＰ（θ）×Ｖ（θ）κの値を算出する際には、筒内圧Ｐと筒内容積Ｖとのクランク角を正確に揃えて計算しないと、誤差が発生する。しかしながら、上記の場合において、ズレ角度ΔＣＡの情報がないとすると、取得した筒内圧ＰをＢＴＤＣ３５ＣＡでの値として取り扱うこととなり、Ｐ（ＢＴＤＣ３３ＣＡ）×Ｖ（ＢＴＤＣ３５ＣＡ）κなる値を算出することになるので、Ｐ（θ）×Ｖ（θ）κの値を正確に算出することができない。これに対し、本実施形態では、上記の場合において、ズレ角度ΔＣＡの情報に基づき、実際に筒内圧Ｐを取得（ＡＤ変換）したクランク角位置がＢＴＤＣ３３ＣＡであったと知ることができる。このため、実際に筒内圧Ｐを取得（ＡＤ変換）したクランク角位置であるＢＴＤＣ３３ＣＡにおける筒内容積Ｖ（ＢＴＤＣ３３ＣＡ）を求め、Ｐ（ＢＴＤＣ３３ＣＡ）×Ｖ（ＢＴＤＣ３３ＣＡ）κなる値を算出することができる。このため、Ｐ（θ）×Ｖ（θ）κの値を正確に算出することができ、筒内圧センサ利用制御の精度を向上することができる。
【００３４】
なお、任意のクランク角θにおけるＶ（θ）の値は、ＥＣＵ５０に関数Ｖ（θ）の数式を予め記憶しておき、その都度計算を行うことにより、求めることができる。また、そのような計算負荷を抑制するため、例えば１ＣＡ刻みまたは０．１ＣＡ刻み等の所定のクランク角毎にＶ（θ）の値を関連付けたマップをＥＣＵ５０に予め記憶しておき、そのマップを参照することでＶ（θ）の値を求めるようにしてもよい。その場合、ＥＣＵ５０に十分なＲＯＭ容量を確保し、Ｖ（θ）のマップのθの刻みをより細かくすることにより、Ｖ（θ）の値をより正確に求めることができる。
【００３５】
以上のように、本実施形態では、クランク角センサ２８の信号に基づいて検出される第１のクランク角と、その次に検出される１０ＣＡ後の第２のクランク角とで所定のパラメータ（筒内圧Ｐ）をそれぞれ取得（ＡＤ変換）するとともに、第１のクランク角と第２のクランク角との間のクランク角であってクランク角間隔１０ＣＡに所定比率１／２を乗じた角度（５ＣＡ）だけ第１のクランク角より後にある中間クランク角５ＣＡでパラメータ（筒内圧Ｐ）を取得しようとする場合に、第１のクランク角の検出タイミングとその前のクランク角の検出タイミングとの間の１０ＣＡ間隔時間１０Ｔ（ｉ）に上記所定比率１／２を乗じた時間１０Ｔ（ｉ）／２だけ第１のクランク角の検出タイミングより後にある第１のタイミングでタイマーによりパラメータ（筒内圧Ｐ）を取得し、第１のクランク角の検出タイミングと第２のクランク角の検出タイミングとの間の１０ＣＡ間隔時間１０Ｔ（ｉ＋１）に上記所定比率１／２を乗じた時間１０Ｔ（ｉ＋１）／２だけ第１のクランク角の検出タイミングより後にある第２のタイミングと、第１のタイミングとのズレ時間Δｔに基づいて、第１のタイミングで取得されたパラメータ（筒内圧Ｐ）に関する補正を行う。
【００３６】
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、例えば、第１のクランク角と第２のクランク角との間の複数の中間クランク角でパラメータ（筒内圧Ｐ）を取得する場合にも適用可能である。例えば、第１のクランク角と第２のクランク角との間のクランク角であってクランク角間隔１０ＣＡに所定比率１／４、１／２、３／４を乗じた角度（２．５ＣＡ、５ＣＡ、７．５ＣＡ）だけ第１のクランク角より後にある３つの中間クランク角２．５ＣＡ、５ＣＡ、７．５ＣＡでそれぞれパラメータ（筒内圧Ｐ）を取得しようとする場合には、第１のクランク角の検出タイミングとその前のクランク角の検出タイミングとの間の１０ＣＡ間隔時間１０Ｔ（ｉ）に上記所定比率１／４、１／２、３／４をそれぞれ乗じた時間１０Ｔ（ｉ）／４、１０Ｔ（ｉ）／２、３０Ｔ（ｉ）／４だけ第１のクランク角の検出タイミングより後にある３つの第１のタイミングでそれぞれタイマーによりパラメータ（筒内圧Ｐ）を取得し、第１のクランク角の検出タイミングと第２のクランク角の検出タイミングとの間の１０ＣＡ間隔時間１０Ｔ（ｉ＋１）に上記所定比率１／４、１／２、３／４をそれぞれ乗じた時間１０Ｔ（ｉ＋１）／４、１０Ｔ（ｉ＋１）／２、３０Ｔ（ｉ＋１）／４だけ第１のクランク角の検出タイミングよりそれぞれ後にある３つの第２のタイミングと、上記３つの第１のタイミングとのそれぞれのズレ時間Δｔに基づいて、上記３つの第１のタイミングで取得されたパラメータ（筒内圧Ｐ）に関する補正をそれぞれ行えば良い。また、本発明で取得するパラメータは、筒内圧Ｐに限定されるものではなく、内燃機関１０の運転に関する種々のパラメータについて同様に適用することができる。
【００３７】
また、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ５０が、クランク角センサ２８の信号に基づいて１０ＣＡ間隔でクランク角を検出することにより前記第１の発明における「クランク角検出手段」が実現されている。また、ＥＣＵ５０が、筒内圧センサ３２の検出信号を上述したタイミングでＡＤ変換して筒内圧Ｐの値を取得することにより前記第１の発明における「パラメータ取得手段」が実現されている。また、ＥＣＵ５０が、逓倍ＡＤタイマーにより取得された筒内圧Ｐ（θ）を用いてＰ（θ）×Ｖ（θ）κまたはＰ（θ）×Ｖ（θ）の値を算出する際に、ズレ角度ΔＣＡに基づいて筒内容積Ｖ（θ）の値を補正することにより、前記第１の発明における「パラメータ補正手段」が実現されている。
【００３８】
実施の形態２．
次に、図４および図５を参照して、本発明の実施の形態２について説明するが、上述した実施の形態１との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を簡略化または省略する。図４は、加速時において中間クランク角θでの筒内圧Ｐの値を算出する方法を説明するための図である。図５は、減速時において中間クランク角θでの筒内圧Ｐの値を算出する方法を説明するための図である。なお、本実施形態では、クランク角θをＢＴＤＣ（上死点前）の角度で表しており、θが減少する方向がクランク軸２６の回転方向に対応している。
【００３９】
図４および図５に示すように、本実施形態では、クランク角センサ２８の信号に基づいて検出される第１のクランク角（θ＋５）と、その次に検出される１０ＣＡ後の第２のクランク角（θ−５）との間のクランク角であって、５ＣＡだけ第１のクランク角（θ＋５）より後にある中間クランク角θでの筒内圧の値Ｐ（θ）を、内挿（補間）処理により算出する。本実施形態の説明では、第１のクランク角（θ＋５）でＡＤ変換されて取得された筒内圧の値をＰ（θ＋５）とし、第２のクランク角（θ−５）でＡＤ変換されて取得された筒内圧の値をＰ（θ−５）とする。なお、図４および図５では、θ＝ＢＴＤＣ３５ＣＡの場合を例示している。また、逓倍ＡＤタイマーによる実際のＡＤ変換タイミングでのクランク角をθ’とし、逓倍ＡＤタイマーによりＡＤ変換されて取得された筒内圧の値をＰ（θ’）とする。以上の定義により、次式が成り立つ。
ΔＣＡ＝θ−θ’ ・・・（３）
【００４０】
本実施形態において、ＥＣＵ５０は、実施の形態１と同様に、前述した（１）式および（２）式により、ズレ角度ΔＣＡを算出する。
【００４１】
実施の形態１で説明したように、内燃機関１０の加速時には、逓倍ＡＤタイマーによるＡＤ変換タイミング（第１のタイミング）は、本来の正しいＡＤ変換タイミング（第２のタイミング）より後になる。すなわち、Δｔ＞０となる。このため、この場合には、逓倍ＡＤタイマーによるＡＤ変換タイミング（第１のタイミング）でのクランク角θ’は、正しい中間クランク角θより後になる。すなわち、ΔＣＡ＞０となる。このような場合には、図４に示すように、中間クランク角θでの筒内圧の値Ｐ（θ）は、第１のクランク角（θ＋５）で取得された筒内圧の値Ｐ（θ＋５）と、逓倍ＡＤタイマーによるＡＤ変換タイミング（第１のタイミング）で取得された筒内圧の値Ｐ（θ’）との間の値になるので、その両者の値から内挿（補間）することにより、精度良く算出することができる。この内挿処理を実現するため、本実施形態では、ＥＣＵ５０は、内燃機関１０の加速時には、次式により中間クランク角θでの筒内圧の値Ｐ（θ）を算出する。
【００４２】
Ｐ（θ）＝｛Ｐ（θ’）−Ｐ（θ＋５）｝／（５＋ΔＣＡ）×５＋Ｐ（θ＋５）
・・・（４）
【００４３】
一方、内燃機関１０の減速時には、逓倍ＡＤタイマーによるＡＤ変換タイミング（第１のタイミング）は、本来の正しいＡＤ変換タイミング（第２のタイミング）より前になる。すなわち、Δｔ＜０となる。このため、この場合には、逓倍ＡＤタイマーによるＡＤ変換タイミング（第１のタイミング）でのクランク角θ’は、正しい中間クランク角θより前になる。すなわち、ΔＣＡ＜０となる。このような場合には、図５に示すように、中間クランク角θでの筒内圧の値Ｐ（θ）は、逓倍ＡＤタイマーによるＡＤ変換タイミング（第１のタイミング）で取得された筒内圧の値Ｐ（θ’）と、第２のクランク角（θ−５）で取得された筒内圧の値Ｐ（θ−５）との間の値になるので、その両者の値から内挿（補間）することにより、精度良く算出することができる。この内挿処理を実現するため、本実施形態では、ＥＣＵ５０は、内燃機関１０の減速時には、次式により中間クランク角θでの筒内圧の値Ｐ（θ）を算出する。
【００４４】
Ｐ（θ）＝｛Ｐ（θ−５）−Ｐ（θ’）｝／（ΔＣＡ−５）×ΔＣＡ＋Ｐ（θ’）
・・・（５）
【００４５】
以上説明した実施の形態２によれば、内燃機関１０の加速時、減速時の何れの場合においても、中間クランク角θでの筒内圧の値Ｐ（θ）を、内挿処理によって精度良く求めることができる。上述した実施の形態２においては、ＥＣＵ５０が、上記（４）式または（５）式に基づいて中間クランク角θでの筒内圧の値Ｐ（θ）を算出することにより前記第２の発明における「パラメータ補正手段」が実現されている。
【符号の説明】
【００４６】
１０ 内燃機関
１２ ピストン
１４ 吸気弁
１６ 排気弁
１８ 点火プラグ
２０ 燃料インジェクタ
２２ 吸気通路
２４ 排気通路
２６ クランク軸
２８ クランク角センサ
３０ スロットル弁
３２ 筒内圧センサ
３４ アクセルポジションセンサ
５０ ＥＣＵ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のクランク角を所定のクランク角間隔で検出するクランク角検出手段と、
前記クランク角検出手段により検出される第１のクランク角とその次に検出される第２のクランク角とで所定のパラメータをそれぞれ取得するとともに、前記第１のクランク角と前記第２のクランク角との間のクランク角であって前記クランク角間隔に所定比率を乗じた角度だけ前記第１のクランク角より後にある所定の中間クランク角で前記パラメータを取得しようとする場合に、前記第１のクランク角の検出タイミングとその前のクランク角の検出タイミングとの間の間隔時間に前記所定比率を乗じた時間だけ前記第１のクランク角の検出タイミングより後にある第１のタイミングで前記パラメータを取得するパラメータ取得手段と、
前記第１のクランク角の検出タイミングと前記第２のクランク角の検出タイミングとの間の間隔時間に前記所定比率を乗じた時間だけ前記第１のクランク角の検出タイミングより後にある第２のタイミングと、前記第１のタイミングとのズレ時間に基づいて、前記第１のタイミングで取得されたパラメータに関する補正を行うパラメータ補正手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記パラメータ補正手段は、前記第１のタイミングが前記第２のタイミングより後である場合には、前記第１のクランク角で取得されたパラメータと前記第１のタイミングで取得されたパラメータとで内挿することによって前記中間クランク角でのパラメータを算出し、前記第１のタイミングが前記第２のタイミングより前である場合には、前記第１のタイミングで取得されたパラメータと前記第２のクランク角で取得されたパラメータとで内挿することによって前記中間クランク角でのパラメータを算出することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記パラメータ補正手段は、前記ズレ時間に基づいて、前記第１のタイミングでのクランク角と前記第２のタイミングでのクランク角とのズレ角度を算出し、該ズレ角度に基づいて前記補正を行うことを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１】
内燃機関のクランク角を所定のクランク角間隔で検出するクランク角検出手段と、
前記クランク角検出手段により検出される第１のクランク角とその次に検出される第２のクランク角とで所定のパラメータをそれぞれ取得するとともに、前記第１のクランク角と前記第２のクランク角との間のクランク角であって前記クランク角間隔に所定比率を乗じた角度だけ前記第１のクランク角より後にある所定の中間クランク角で前記パラメータを取得しようとする場合に、前記第１のクランク角の検出タイミングとその前のクランク角の検出タイミングとの間の間隔時間に前記所定比率を乗じた時間だけ前記第１のクランク角の検出タイミングより後にある第１のタイミングで前記パラメータを取得するパラメータ取得手段と、
前記第１のクランク角の検出タイミングと前記第２のクランク角の検出タイミングとの間の間隔時間に前記所定比率を乗じた時間だけ前記第１のクランク角の検出タイミングより後にある第２のタイミングと、前記第１のタイミングとのズレ時間に基づいて、前記第１のタイミングで取得されたパラメータに関する補正を行うパラメータ補正手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記パラメータ補正手段は、前記第１のタイミングが前記第２のタイミングより後である場合には、前記第１のクランク角で取得されたパラメータと前記第１のタイミングで取得されたパラメータとで内挿することによって前記中間クランク角でのパラメータを算出し、前記第１のタイミングが前記第２のタイミングより前である場合には、前記第１のタイミングで取得されたパラメータと前記第２のクランク角で取得されたパラメータとで内挿することによって前記中間クランク角でのパラメータを算出することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記パラメータ補正手段は、前記ズレ時間に基づいて、前記第１のタイミングでのクランク角と前記第２のタイミングでのクランク角とのズレ角度を算出し、該ズレ角度に基づいて前記補正を行うことを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−１０４３９９（Ｐ２０１３−１０４３９９Ａ）
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５０５１６（Ｐ２０１１−２５０５１６）
【出願日】平成２３年１１月１６日（２０１１．１１．１６）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１６日（２０１１．１１．１６）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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