内燃機関の制御装置
【課題】筒内圧検出値を絶対圧に補正する絶対圧補正の精度を向上させることが可能な内燃機関の制御装置を提供する。
【解決手段】所定気筒のＩＶＣから点火時期までの断熱期間中の任意の２点のクランク角θ１，θ２の組み合わせを複数特定する特定手段と、特定された各クランク角θ１，θ２における筒内圧検出値Ｐ１，Ｐ２を、筒内圧センサを用いてそれぞれ検出する筒内圧検出手段と、クランク角θ１，θ２における所定気筒の筒内容積をそれぞれＶ１，Ｖ２としたとき、絶対圧補正値（Ｐ２Ｖ２κ−Ｐ１Ｖ１κ）／（Ｖ１κ−Ｖ２κ）を、特定手段によって特定された複数のクランク角θ１，θ２の組み合わせに対してそれぞれ演算する絶対圧補正値演算手段と、演算された複数の絶対圧補正値の平均値を取得する平均値取得手段と、当該平均値を用いて筒内圧検出値を補正する絶対圧補正手段と、を備える。
【解決手段】所定気筒のＩＶＣから点火時期までの断熱期間中の任意の２点のクランク角θ１，θ２の組み合わせを複数特定する特定手段と、特定された各クランク角θ１，θ２における筒内圧検出値Ｐ１，Ｐ２を、筒内圧センサを用いてそれぞれ検出する筒内圧検出手段と、クランク角θ１，θ２における所定気筒の筒内容積をそれぞれＶ１，Ｖ２としたとき、絶対圧補正値（Ｐ２Ｖ２κ−Ｐ１Ｖ１κ）／（Ｖ１κ−Ｖ２κ）を、特定手段によって特定された複数のクランク角θ１，θ２の組み合わせに対してそれぞれ演算する絶対圧補正値演算手段と、演算された複数の絶対圧補正値の平均値を取得する平均値取得手段と、当該平均値を用いて筒内圧検出値を補正する絶対圧補正手段と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の制御装置に係り、特に、筒内圧センサが搭載された内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特開２００７−１４６７８５号公報には、筒内圧センサ（以下、「ＣＰＳ」とも称する）の検出値を用いて燃焼室内に吸入された空気量を算出し、この空気量を用いて点火時期を最適に決定する制御装置が提案されている。ＣＰＳは筒内圧を吸気管圧力に対する相対圧として検出する。このため、ＣＰＳの検出値を各種制御で使用するためには、この検出値を絶対圧に補正する必要がある。上記従来の制御装置では、吸気下死点後の圧縮行程中のＰＶκ値（κは比熱比）が理論上一定であることを利用して、その場合に成立するポアソンの関係式を用いた次式（１）により、ＣＰＳ検出値の絶対圧に対する誤差（絶対圧補正値Ｐｒ）を算出することとしている。尚、次式（１）において、Ｐｃ（θａ），Ｐｃ（θｂ）は、圧縮行程中の所定の２点のクランク角θａ，θｂにおけるＣＰＳの検出値であり、Ｖ（θａ），Ｖ（θｂ）はＰｃ（θａ），Ｐｃ（θｂ）検出時の筒内（燃焼室）容積を示している。
絶対圧補正値Ｐｒ＝（Ｐｃ（θｂ）・Ｖκ（θｂ）−Ｐｃ（θａ）・Ｖκ（θａ））／（Ｖκ（θａ）−Ｖκ（θｂ）） ・・・（１）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１４６７８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上式（１）では、断熱圧縮行程期間における２つのＣＰＳの検出値を用いて絶対圧補正値の算出を行う。このため、例えば吸気弁の閉じ時期（ＩＶＣ）を遅閉じとする場合、短い断熱圧縮行程期間内で２つのＣＰＳ検出値Ｐｃ（θａ），Ｐｃ（θｂ）を検出することになるので、筒内容積の差（Ｖκ（θａ）−Ｖκ（θｂ））が極端に小さくなってしまうおそれがある。この場合、上式（１）の分母がゼロに近づくこととなるため、絶対圧補正値のバラツキが大きくなってしまう。このように、内燃機関の断熱圧縮行程期間が短くなる運転条件においては、絶対圧補正値を精度よく算出することができないおそれがあり、改善が望まれていた。
【０００５】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、筒内圧センサによる筒内圧検出値を絶対圧に補正する絶対圧補正の精度を向上させることが可能な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】
【０００６】
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、
内燃機関の所定気筒の筒内圧検出値を出力する筒内圧センサと、
前記所定気筒のＩＶＣから点火時期までの断熱期間中の任意の２点のクランク角θ１，θ２の組み合わせを複数特定する特定手段と、
特定された各クランク角θ１，θ２における筒内圧検出値Ｐ１，Ｐ２を、前記筒内圧センサを用いてそれぞれ検出する筒内圧検出手段と、
前記クランク角θ１における前記所定気筒の筒内容積をＶ１、前記クランク角θ２における前記所定気筒の筒内容積をＶ２、前記所定気筒の筒内ガスの比熱比をκとしたとき、前記クランク角θ２におけるＰＶκの値Ｐ２Ｖ２κから前記クランク角θ１におけるＰＶκの値Ｐ１Ｖ１κを減算した値に（Ｖ１κ−Ｖ２κ）を除算した値（以下、絶対圧補正値）を、前記特定手段によって特定された複数のクランク角θ１，θ２の組み合わせに対してそれぞれ演算する絶対圧補正値演算手段と、
前記絶対圧補正値演算手段により演算された複数の絶対圧補正値の平均値を取得する平均値取得手段と、
前記平均値を用いて前記筒内圧検出値を補正する絶対圧補正手段と、
を備えることを特徴としている。
【０００７】
第２の発明は、第１の発明において、
前記特定手段は、前記クランク角θ１と前記クランク角θ２とのクランク角差が所定のクランク角期間となるクランク角θ１，θ２の組み合わせを複数特定することを特徴としている。
【０００８】
第３の発明は、第２の発明において、
前記所定気筒の点火時期から当該所定気筒内の混合気に実際に着火されるまでの着火遅れ期間を特定する着火遅れ期間取得手段と、
ＩＶＣから点火時期までの断熱期間が前記所定のクランク角期間よりも小さい場合に、前記断熱期間を前記着火遅れ期間分拡大させる断熱期間変更手段と、
を更に備えることを特徴としている。
【０００９】
第４の発明は、第３の発明において、
前記断熱期間変更手段により拡大された断熱期間において、前記特定手段により特定可能なクランク角θ１，θ２の組み合わせの回数が所定回数よりも小さい場合に、ＩＶＣの進角動作および点火時期の遅角動作のうち少なくとも何れか一方の動作を実行する第２の断熱期間変更手段を更に備えることを特徴としている。
【００１０】
第５の発明は、第１乃至第４の何れか１つの発明において、
前記絶対圧補正手段により補正された筒内圧検出値を用いて、燃焼重心位置を算出する燃焼重心位置算出手段と、
前記筒内圧検出値に基づいて、前記所定気筒の筒内圧が最大となるクランク角θＰｍａｘを特定するクランク角特定手段と、
クランク角θＰｍａｘと燃焼重心位置との関係を規定した規則に基づいて、前記クランク角θＰｍａｘに対応する燃焼重心位置を推定する推定手段と、
前記絶対圧補正手段による前記筒内圧検出値の補正精度が所定の基準範囲に含まれるか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段により前記補正精度が所定の基準範囲に含まれる場合には、前記燃焼重心位置算出手段による燃焼重心位置の算出を行い、前記補正精度が所定の基準範囲に含まれない場合には、前記推定手段による燃焼重心位置の算出を行う制御手段と、
を更に備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
第１の発明によれば、筒内圧センサ（ＣＰＳ）によって検出された筒内圧検出値を、絶対圧補正値を用いて補正する内燃機関の制御装置において、所定気筒の吸気弁の閉弁時期（ＩＶＣ）から点火時期（ＳＡ）までの断熱期間中に複数の絶対圧補正値が算出され、その平均値を用いて筒内圧検出値が絶対圧補正される。このため、本発明によれば、絶対圧補正値のバラツキを抑えることができるので、筒内圧検出値の補正精度を有効に高めることができる。
【００１２】
第２の発明によれば、クランク角θ１とクランク角θ２とのクランク角差が所定のクランク角期間となるクランク角θ１，θ２の組み合わせが複数特定される。所定のクランク角期間が大きいほど絶対圧補正値のバラツキは小さくなる。このため、本発明によれば、所定のクランク角期間を適切に設定することにより、絶対圧補正値のバラツキを所望の範囲に抑えることが可能となる。
【００１３】
第３の発明によれば、筒内圧センサ（ＣＰＳ）によって検出された筒内圧検出値を、絶対圧補正値を用いて補正する内燃機関の制御装置において、所定気筒の吸気弁の閉弁時期（ＩＶＣ）から点火時期（ＳＡ）までの断熱期間が所定のクランク角期間よりも短い場合に、当該断熱期間が着火遅れ期間分拡大される。着火遅れ期間は断熱期間に含めても実質的に問題はない。このため、本発明によれば、ドライバビリティを損なうことなく断熱期間を有効に拡大させることができるので、クランク角θ１，θ２の組み合わせの回数を増やして絶対圧補正値の平均値の精度を向上させることができる。
【００１４】
第４の発明によれば、クランク角θ１，θ２の組み合わせの回数が所定回数よりも小さい場合に、ＩＶＣの進角動作および点火時期の遅角動作のうち少なくとも何れか一方の動作が実行される。このため、本発明によれば、強制的に断熱期間を拡大させてクランク角θ１，θ２の組み合わせの回数を増やすことができるので、絶対圧補正値の平均値の精度を有効に向上させることができる。
【００１５】
第５の発明によれば、燃焼重心位置（ＣＡ５０）の算出において、筒内圧検出値の絶対圧補正の精度が確保できる場合には、絶対圧補正後の筒内圧を用いて燃焼重心位置の演算が行われ、絶対圧補正の精度が確保できない場合には、筒内圧検出値から特定されるクランク角θＰｍａｘを用いて燃焼重心位置（ＣＡ５０）が推定される。このため、本発明によれば、絶対圧補正による補正精度の低い筒内圧値が燃焼重心位置（ＣＡ５０）の演算に使用されることによる燃費の悪化等を有効に回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態１としてのシステム構成を説明するための概略構成図である。
【図２】内燃機関の圧縮行程における筒内圧Ｐ、筒内容積Ｖ、およびＰＶκ値の変化を示した図である。
【図３】クランク角ＣＡ１，ＣＡ２の間隔と、上式（３）の右辺との関係を示した図である。
【図４】本発明の実施の形態１において実行するルーチンを示すフローチャートである。
【図５】クランク角差ΔＣＡｂを特定する方法を説明するための図である。
【図６】計算可能回数Ｎｃの算出方法を説明するための図である。
【図７】絶対圧補正値の平均回数と絶対圧補正値のバラツキとの関係を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態２において実行するルーチンを示すフローチャートである。
【図９】クランク角期間と絶対圧補正値のバラツキとの関係を示す図である。
【図１０】絶対圧補正値Ｐｒの算出回数と絶対圧補正値のバラツキとの関係を示す図である。
【図１１】計算可能回数Ｎｃ２の算出方法を説明するための図である。
【図１２】θＰｍａｘとＣＡ５０との関係を示す図である。
【図１３】クランク角に対する筒内圧変化を示す図である。
【図１４】本発明の実施の形態３において実行するルーチンを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面に基づいてこの発明の実施の形態について説明する。尚、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。また、以下の実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１８】
実施の形態１．
［実施の形態１の構成］
図１は、本発明の実施の形態１としてのシステム構成を説明するための概略構成図である。図１に示すとおり、本実施の形態のシステムは内燃機関１０を備えている。内燃機関１０は、ガソリンを燃料とする火花点火式の多気筒エンジンとして構成されている。内燃機関１０の筒内には、その内部を往復運動するピストン１２が設けられている。また、内燃機関１０は、シリンダヘッド１４を備えている。ピストン１２とシリンダヘッド１４との間には、燃焼室１６が形成されている。燃焼室１６には、吸気通路１８および排気通路２０の一端がそれぞれ連通している。吸気通路１８および排気通路２０と燃焼室１６との連通部には、それぞれ吸気弁２２および排気弁２４が配置されている。
【００１９】
吸気弁２２には、バルブタイミングを可変制御する吸気バルブタイミング制御装置３６が備えられている。本実施形態では、吸気バルブタイミング制御装置３６として、クランク軸に対するカム軸（図示略）の位相角を変化させることで、作用角は一定のまま開閉タイミングを進角或いは遅角する可変バルブタイミング機構（ＶＶＴ）が用いられているものとする。以下、吸気バルブタイミング制御装置３６を「ＶＶＴ３６」と称する。
【００２０】
吸気通路１８の入口には、エアクリーナ２６が取り付けられている。エアクリーナ２６の下流には、スロットルバルブ２８が配置されている。スロットルバルブ２８は、アクセル開度に基づいてスロットルモータにより駆動される電子制御式のバルブである。
【００２１】
シリンダヘッド１４には、燃焼室１６の頂部から燃焼室１６内に突出するように点火プラグ３０が取り付けられている。また、シリンダヘッド１４には、燃料を筒内に噴射するための燃料噴射弁３２が設けられている。更に、シリンダヘッド１４には、各気筒の筒内圧力を検出するための筒内圧センサ（ＣＰＳ）３４がそれぞれ組み込まれている。
【００２２】
本実施の形態のシステムは、図１に示すとおり、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)４０を備えている。ＥＣＵ４０の入力部には、上述した筒内圧センサ３４の他、クランク軸の回転位置を検知するためのクランク角センサ４２等の各種センサが接続されている。また、ＥＣＵ４０の出力部には、上述したスロットルバルブ２８、点火プラグ３０、燃料噴射弁３２等の各種アクチュエータが接続されている。ＥＣＵ４０は、入力された各種の情報に基づいて、内燃機関１０の運転状態を制御する。
【００２３】
［実施の形態１の動作］
（絶対圧補正の基本動作）
ＣＰＳ３４は、筒内の燃焼状態を直接検出することができる点で、非常に有効なセンサである。このため、該ＣＰＳ３４の出力は、内燃機関１０の各種制御の制御パラメータとして利用される。例えば、検出された筒内圧は、筒内へ吸入された吸入空気量の算出、図示トルクの変動等の演算、発熱量ＰＶκやＭＦＢ（燃焼質量割合）の演算等に用いられる。これらは、失火検出や最適点火時期制御などに利用される。
【００２４】
但し、ＣＰＳ３４は、筒内圧を吸気管圧力に対する相対圧として検出する。このため、ＣＰＳ３４の検出値を各種制御で使用するためには、この検出値を絶対圧に補正する絶対圧補正を行う必要がある。以下、絶対圧補正の基本動作について図２を参照して説明する。
【００２５】
図２は、内燃機関１０の圧縮行程における筒内圧Ｐ、筒内（燃焼室１６）容積Ｖ、およびＰＶκ値（κは比熱比）の変化を示した図である。尚、図２の説明は、吸気弁２２を吸気下死点以後に閉じることを前提としている。
【００２６】
図２に示すように、ＩＶＣの後、筒内圧Ｐはピストン１２の上昇に伴い増加し、筒内容積Ｖはピストン１２の上昇に伴い減少する。ＣＰＳ３４は、この過程で吸気管圧力を基準とした相対圧を検出する。このため、図２中に破線で示すＣＰＳ検出値ＰＣＰＳＤＶは、図中に実線で示す筒内圧の真値ＰＴＶ（実線）から誤差Ｐｒに相当する分乖離してしまう。
【００２７】
真値ＰＴＶと検出値ＰＣＰＳＤＶとの間には、次式（２）に示す関係が成立する。そこで、ＥＣＵ４０は、検出値ＰＣＰＳＤＶから、この乖離に相当する分の誤差Ｐｒを除くための絶対圧補正を実行する。具体的には、ＩＶＣから点火時期（ＳＡ）までの断熱圧縮行程期間のＰＶκ値が理論上一定であること、および次式（２）に示す関係を利用して、その場合に成立するポアソンの関係式を用いた次式（３）により、誤差Ｐｒを絶対圧補正値Ｐｒとして算出する。尚、次式（３）において、Ｐ１，Ｐ２は、圧縮行程中の所定の２点のクランク角におけるＣＰＳ３４の検出値であり、Ｖ１，Ｖ２は、Ｐ１，Ｐ２検出時の筒内容積を示している。
ＰＴＶ＝ＰＣＰＳＤＶ＋Ｐｒ ・・・（２）
Ｐｒ＝（Ｐ２Ｖ２κ−Ｐ１Ｖ１κ）／（Ｖ１κ−Ｖ２κ） ・・・（３）
【００２８】
上式（２）および（３）を用いることにより、吸気管圧力を検出する構成を有していなくても、検出値ＰＣＰＳＤＶを絶対圧に補正することができる。尚、内燃機関１０の気筒数をｎ（ｎは２以上の整数を表す。以下同じ。）とした場合、絶対圧補正の対象気筒の断熱圧縮行程期間は、その対象気筒よりも１／ｎサイクル（７２０°／ｎ）先行する気筒の断熱圧縮行程期間と概ね一致する。そのため、上式（３）を用いる際に、そのＰ１，Ｐ２に対象気筒よりも１／ｎサイクル先行する気筒の検出値ＰＣＰＳＤＶを適用すれば、絶対圧補正の対象気筒の絶対圧補正値Ｐｒを精度高く推定することができる。
【００２９】
また、Ｐ１，Ｐ２検出時のクランク角をそれぞれＣＡ１，ＣＡ２（ＣＡ２＞ＣＡ１）とすると、ＣＡ２は、当該対象気筒の点火時期にできるだけ近い進角側が好ましく、ＣＡ１は、ＩＶＣにできるだけ近い遅角側が好ましい。これにより、ＣＡ１，ＣＡ２の間隔を最大限に拡げることができるので、絶対圧補正値Ｐｒの算出精度を高めることができる。
【００３０】
（本実施の形態の特徴的動作）
次に、図３乃至図７を参照して、本実施の形態の特徴的動作について説明する。内燃機関１０の低負荷運転中においては、ＩＶＣからＳＡまでのクランク角期間、すなわち断熱圧縮行程期間が短くなることがある。この場合、結果として筒内圧Ｐ１，Ｐ２を検出するクランク角ＣＡ１，ＣＡ２の間隔が狭まることになる。
【００３１】
図３は、クランク角ＣＡ１，ＣＡ２の間隔と、上式（３）の右辺との関係を示した図である。この図に示すとおり、検出間隔（ＣＡ１−ＣＡ２）が十分に長い場合は、（Ｐ２Ｖ２κ−Ｐ１Ｖ１κ）、（Ｖ１κ−Ｖ２κ）ともに大きな値をとるので、絶対圧補正値Ｐｒの算出値のバラツキは小さい。しかしながら、（ＣＡ１−ＣＡ２）が短くなると、それに伴い（Ｐ２Ｖ２κ−Ｐ１Ｖ１κ）や（Ｖ１κ−Ｖ２κ）も小さな値となるため、絶対圧補正値Ｐｒの算出値のバラツキが次第に大きくなってしまう。
【００３２】
また、上記絶対圧補正の動作によれば、ＩＶＣから点火時期までの圧縮行程中の所定の２点のクランク角ＣＡ１，ＣＡ２におけるＣＰＳの検出値Ｐ１，Ｐ２が利用される。このため、この２点におけるＰ１，Ｐ２の検出時にノイズが重畳した場合においては、絶対圧補正値Ｐｒを誤算出してしまうおそれがある。
【００３３】
そこで、本実施の形態のシステムでは、絶対圧補正値Ｐｒのバラツキを抑制するために、ＩＶＣからＳＡまでの断熱圧縮行程期間中の異なる複数の期間において絶対圧補正値Ｐｒを算出し、それらの値の平均値を用いて絶対圧補正を行うこととする。以下、フローチャートを参照して、当該絶対圧補正動作の具体的処理について詳細に説明する。
【００３４】
図４は、ＥＣＵ４０が本実施の形態１において実行するルーチンを示すフローチャートである。図４に示すルーチンでは、先ず、必要なクランク角差ΔＣＡｂが特定される（ステップ１００）。図５は、クランク角差ΔＣＡｂを特定する方法を説明するための図である。この図に示すとおり、クランク角ＣＡ１，ＣＡ２の間隔（ＣＡ１−ＣＡ２）が小さい領域において絶対圧補正値Ｐｒのバラツキが大きくなっている。そこで、本実施の形態のシステムでは、内燃機関１０の運転条件に基づいて、絶対圧補正値Ｐｒのバラツキが所定範囲となるクランク角差ΔＣＡｂが特定される。
【００３５】
次に、計算可能回数Ｎｃが算出される（ステップ１０２）。図６は、計算可能回数Ｎｃの算出方法を説明するための図である。この図に示すとおり、計算可能回数Ｎｃは、クランク角差ΔＣＡｂをΔＣＡずつ進角させて絶対圧補正値Ｐｒを複数回計算する場合に、ＩＶＣからＳＡまでの断熱圧縮行程期間において計算可能な最大回数であり、ＩＶＣ、ＳＡ、ΔＣＡｂ、ΔＣＡを用いた次式（４）により計算することができる。尚、ΔＣＡは、クランク角の計測分解能（例えば、１０°ＣＡ毎）であって、クランク角センサ４２やシステムの仕様によって決まる値である。
（ＩＶＣ−ΔＣＡｂ−ＳＡ）／ΔＣＡ＝Ｎｃ ・・・（４）
【００３６】
次に、絶対圧補正値Ｐｒのサイクル内平均値Ｐｒａｖｅが算出される（ステップ１０４）。ここでは、具体的には、１サイクルにおけるＩＶＣからＳＡまでの断熱圧縮行程期間において、ΔＣＡ毎の絶対圧補正値としてのＰｒ１〜ＰｒＮｃ+１が算出される。次に、これら（Ｎｃ＋１）個の絶対圧補正値の平均値が、絶対圧補正値Ｐｒのサイクル内平均値Ｐｒａｖｅとして算出される。図７は、絶対圧補正値の平均回数と絶対圧補正値のバラツキとの関係を示す図である。尚、ここでいう平均回数とは、サイクル内平均値Ｐｒａｖｅの算出に用いた絶対圧補正値の数を示している。この図に示すとおり、平均回数が大きいほど絶対圧補正値のバラツキが小さくなっている。このため、本実施の形態のシステムによれば、計算可能回数Ｎｃが大きいほど絶対圧補正値の算出精度を有効に高めることが可能となる。
【００３７】
次に、各種燃焼状態量の算出が実施される（ステップ１０６）。ここでは、具体的には、上式（２）を用いて、筒内圧の真値ＰＴＶが算出される。そして、算出された真値ＰＴＶは、筒内へ吸入された吸入空気量の算出や図示トルクの変動、発熱量ＰＶκやＭＦＢ（燃焼質量割合）の演算等に用いられる。
【００３８】
以上説明したとおり、本実施の形態のシステムによれば、ＣＰＳ３４による筒内圧の検出値を真値に補正する絶対圧補正において、補正精度を有効に高めることができる。これにより、燃焼状態を正確に把握することができるので、安定した燃焼による燃費の向上を期待することができる。
【００３９】
ところで、上述した実施の形態１のシステムでは、計算可能回数Ｎｃとして、１サイクルのＩＶＣからＳＡまでの断熱圧縮行程期間内において計算可能な最大回数を算出することとしているが、図７に示す絶対圧補正値の平均回数と絶対圧補正値のバラツキとの関係を利用して、絶対圧補正値のバラツキが所望の範囲となる最小の回数を計算可能回数Ｎｃとして使用してもよい。これにより、絶対圧補正値の必要精度は確保しつつ、演算負荷を最小限に抑えることが可能となる。
【００４０】
尚、上述した実施の形態１においては、クランク角差ΔＣＡｂが前記第２の発明の「所定のクランク角期間」に相当しているとともに、ＥＣＵ４０が、上記ステップ１００の処理を実行することにより、前記第２の発明における「特定手段」が、上記ステップ１０４の処理を実行することにより、前記第１の発明における「平均値取得手段」が、上記ステップ１０６の処理を実行することにより、前記第１の発明における「絶対圧補正手段」が、上記ステップ１０６または１１６の処理を実行することにより、前記第１の発明における「断熱期間変更手段」が、それぞれ実現されている。
【００４１】
実施の形態２．
［実施の形態２の特徴］
次に、図８乃至図１１を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態２のシステムは、図１に示すハードウェア構成を用いて、後述する図８に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
【００４２】
上述した実施の形態１のシステムでは、ノイズレベルに応じて特定されたクランク角差ΔＣＡｂがＩＶＣからＳＡまでの断熱圧縮行程期間（ＩＶＣ−ＳＡ）よりも小さい、すなわちクランク角差ΔＣＡｂの開始クランク角および終了クランク角が何れも断熱圧縮行程期間の期間中であることを前提とした上での絶対圧補正を行っている。しかしながら、内燃機関１０の運転条件によっては、特定されたクランク角差ΔＣＡｂが断熱圧縮行程期間（ＩＶＣ−ＳＡ）よりも大きくなる事態も想定される。
【００４３】
そこで、本発明の実施の形態２のシステムでは、クランク角差ΔＣＡｂが（ＩＶＣ−ＳＡ）よりも大きい場合に、点火後の着火遅れ期間を考慮して、断熱圧縮行程とみなすことのできる期間を最大限使用した絶対圧補正動作を行うこととする。以下、フローチャートを参照して、当該絶対圧補正動作の具体的処理について詳細に説明する。
【００４４】
図８は、ＥＣＵ４０が本実施の形態２において実行するルーチンを示すフローチャートである。図８に示すルーチンでは、先ず、必要なクランク角差ΔＣＡｂが特定される（ステップ２００）。ここでは、具体的には、上記ステップ１００の処理と同様の処理が実行される。次に、ＩＶＣからＳＡまでの断熱圧縮行程期間（ＩＶＣ−ＳＡ）が、上記ステップ２００において特定されたクランク角差ΔＣＡｂ以上か否かが判定される（ステップ２０２）。その結果、（ＩＶＣ−ＳＡ）≧ΔＣＡｂの成立が認められた場合には、（ＩＶＣ−ＳＡ）の期間内において、高精度の絶対圧補正値Ｐｒを算出することが可能と判断することができる。この場合、次のステップに移行し、上記ステップ１０２〜１０６の処理が実行される（ステップ２０４）。
【００４５】
一方、上記ステップ２０２において、（ＩＶＣ−ＳＡ）≧ΔＣＡｂの成立が認められない場合には、（ＩＶＣ−ＳＡ）の期間内においてクランク角差ΔＣＡｂを用いた絶対圧補正値Ｐｒを算出することができないと判断することができる。この場合、次のステップに移行し、ΔＣＡＰ２−Ｐ１＝（ＩＶＣ−ＳＡ）とした場合において絶対圧補正値Ｐｒの平均値が必要精度となるための絶対圧補正値Ｐｒの算出回数Ｎｔｈが算出される（ステップ２０６）。図９は、クランク角期間と絶対圧補正値のバラツキとの関係を示す図である。この図に示すとおり、クランク角期間ΔＣＡＰ２−Ｐ１が（ＩＶＣ−ＳＡ）である場合の絶対圧補正値のバラツキは、クランク角期間ΔＣＡＰ２−Ｐ１がΔＣＡｂである場合のそれに比して大きなものとなってしまう。図１０は、絶対圧補正値Ｐｒの算出回数と絶対圧補正値のバラツキとの関係を示す図である。この図に示すとおり、絶対圧補正値のバラツキは算出回数が増えるほど減少する。つまり、このような関係によれば、絶対圧補正値のバラツキが必要精度を確保可能なレベルとなる算出回数が存在することとなる。ここでは、係る関係に従い、必要精度を確保するための算出回数が特定される。
【００４６】
次に、計算可能回数Ｎｃ２が算出される（ステップ２０８）。ここで、計算可能回数Ｎｃ２は、クランク角差ΔＣＡＰ２−Ｐ１（＝ＩＶＣ−ＳＡ）をΔＣＡずつずらして絶対圧補正値Ｐｒを複数回計算する場合に、ＩＶＣから実着火クランク角ＣＡＱｓｔａまでの断熱圧縮行程期間において当該絶対圧補正値Ｐｒを計算可能な最大回数を示している。図１１は、計算可能回数Ｎｃ２の算出方法を説明するための図である。この図に示すとおり、内燃機関１０の点火時期ＳＡの後には着火遅れ期間が存在する。この着火遅れ期間については、断熱圧縮行程期間に含めることができる。そこで、本ステップでは、ＩＶＣ、ＳＡ、ＩＶＣ−ＳＡ（＝ΔＣＡＰ２−Ｐ１）、ΔＣＡを用いた次式（５）を用いて、計算可能回数Ｎｃ２が計算される。尚、実着火クランク角ＣＡＱｓｔａは、図１１に示すとおり、例えば、発熱量の変化量ｄＱ／ｄθが所定値よりも大きくなった時期として特定することができる。
（ＩＶＣ−（ＩＶＣ−ＳＡ）−ＣＡＱｓｔａ）／ΔＣＡ＝Ｎｃ２ ・・・（５）
【００４７】
次に、上記ステップ２０８において特定された計算可能回数ＮＣ２＋１が、上記ステップ２０６において特定された算出回数Ｎｔｈ以上か否かが判定される（ステップ２１０）。その結果、Ｎｃ２＋１≧Ｎｔｈの成立が認められない場合には、ＩＶＣから実着火クランク角ＣＡＱｓｔａまでの断熱圧縮行程期間において算出回数Ｎｔｈを実現できないと判断されて、次のステップに移行し、ＩＶＣからＳＡまでの期間を算出回数Ｎｔｈが実現可能な期間まで強制的に拡大すべく、ＶＶＴ３６を用いたＩＶＣの進角制御及び／又は点火時期ＳＡの遅角制御が実行される（ステップ２１２）。
【００４８】
一方、上記ステップ２１０において、Ｎｃ２＋１≧Ｎｔｈの成立が認められた場合、または、上記ステップ２１２の処理の後には、算出回数Ｎｔｈが実現可能と判断されて、次のステップに移行し、絶対圧補正値のサイクル内平均値が算出される（ステップ２１４）。ここでは、具体的には、１サイクルにおけるＩＶＣから実着火クランク角ＣＡＱｓｔａまでの断熱圧縮行程期間において、ΔＣＡ毎の絶対圧補正値としてＰｒ１〜ＰｒＮｃ２+１が算出される。次に、これら（Ｎｃ２＋１）個の絶対圧補正値の平均値が、絶対圧補正値Ｐｒのサイクル内平均値Ｐｒａｖｅとして算出される。
【００４９】
次に、各種燃焼状態量の算出が実施される（ステップ２１６）。ここでは、具体的には、上式（２）を用いて、筒内圧の真値ＰＴＶが算出される。そして、係る真値ＰＴＶを制御パラメータとして、筒内へ吸入された吸入空気量の算出や図示トルクの変動、発熱量ＰＶκやＭＦＢ（燃焼質量割合）、燃焼重心位置（ＣＡ５０）等の演算が行われる。これらの各種燃焼状態量は、失火検出や最適点火時期制御などに利用される。
【００５０】
以上説明したとおり、本実施の形態のシステムによれば、ＣＰＳ３４による筒内圧の検出値を真値に補正する絶対圧補正において、（ＩＶＣ−ＳＡ）の期間が短い運転条件であっても、補正精度を有効に高めることができる。これにより、燃焼状態を正確に把握することができるので、安定した燃焼による燃費の向上を期待することができる。
【００５１】
尚、上述した実施の形態２においては、ＥＣＵ４０が、上記ステップ２０８の処理を実行することにより、前記第３の発明における「着火遅れ期間取得手段」が、上記ステップ２１４の処理を実行することにより、前記第３の発明における「断熱期間変更手段」が、上記ステップ２１２の処理を実行することにより、前記第４の発明における「第２の断熱期間変更手段」が、それぞれ実現されている。
【００５２】
実施の形態３．
［実施の形態３の特徴］
次に、図１２乃至図１４を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。本実施の形態３のシステムは、図１に示すハードウェア構成を用いて、後述する図１４に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
【００５３】
上述した実施の形態１または２のシステムでは、絶対圧補正によって筒内圧の真値を高精度に算出し、各種燃焼状態量の算出に利用することとしている。しかしながら、ＩＶＣからＳＡまでの断熱圧縮行程期間が短い低負荷運転時やノイズレベルが悪化した場合、或いはＣＰＳ３４のセンサゲインが低下している場合等においては、絶対圧補正精度が確保できないことも想定される。このような場合においては、燃焼重心位置（ＣＡ５０）の算出精度を確保することができず、運転条件の悪化による燃費の低下やドライバビリティの悪化を招くおそれがある。
【００５４】
そこで、本実施の形態３のシステムでは、絶対圧補正後の筒内圧によってＣＡ５０を高精度に算出することができない場合に、筒内圧がピークとなった時点でのクランク角θＰｍａｘを用いてＣＡ５０を特定することとする。具体的には、ＣＰＳ３４のゲインが所定の許容範囲内にない場合や、絶対圧補正値のバラツキが所定の許容値以上の場合に、θＰｍａｘに基づいてＣＡ５０が推定される。図１２は、θＰｍａｘとＣＡ５０との関係を示す図である。この図に示すとおり、θＰｍａｘとＣＡ５０との間には相関関係が存在する。このため、θＰｍａｘを特定することができれば、ＣＡ５０を精度よく推定することが可能となる。
【００５５】
尚、内燃機関１０の運転条件によっては、筒内圧のピークが複数現れる場合がある。図１３は、クランク角に対する筒内圧変化を示す図である。この図に示すとおり、高負荷率時や点火遅角時においては、筒内の機械圧縮時と燃焼時との２箇所に筒内圧のピークが現れる場合がある。このような場合においては、燃焼時の筒内圧のピークに対応するクランク角をθＰｍａｘとして特定するようにする。
【００５６】
［本実施の形態３の具体的処理］
次に、図１４を参照して、本実施の形態３のシステムの具体的処理について説明する。図１４は、ＥＣＵ４０が本実施の形態３において実行するルーチンを示すフローチャートである。図１４に示すルーチンでは、先ず、ＣＰＳ３４のゲインが許容範囲内か否かが判定される（ステップ３００）。その結果、ＣＰＳ３４のゲインが許容範囲内でない場合には、発熱量に基づいたＣＡ５０の算出を高精度に行うことができないと判断されて、次のステップに移行し、θＰｍａｘに基づいてＣＡ５０が推定される（ステップ３０２）。ここでは、具体的には、ＣＰＳ３４の検出値に基づいて、燃焼時の筒内圧がピークとなるクランク角θＰｍａｘが特定される。次いで、図１２に示す関係に従い、θＰｍａｘに対応するＣＡ５０が特定される。
【００５７】
一方、上記ステップ３００の処理において、ＣＰＳ３４のゲインが許容範囲内である場合には、次のステップに移行し、絶対圧補正値のバラツキ（例えば、標準偏差σ）が許容値よりも小さいか否かが判定される（ステップ３０４）。その結果、絶対圧補正値のバラツキが許容値以上である場合には、発熱量に基づいたＣＡ５０の算出を高精度に行うことができないと判断されて、上記ステップ３０２に移行し、θＰｍａｘに基づいてＣＡ５０が推定される。一方、上記ステップ３０４の処理において、絶対圧補正値のバラツキが許容値より小さい場合には、発熱量に基づいたＣＡ５０の算出を高精度に行うことができると判断されて、次のステップに移行し、発熱量に基づくＣＡ５０の算出が行われる（ステップ３０６）。ここでは、具体的には、絶対圧補正が施された筒内圧の真値を用いて発熱量が算出され、係る発熱量を用いてＣＡ５０が算出される。
【００５８】
以上説明したとおり、本実施の形態のシステムによれば、発熱量を用いたＣＡ５０の算出を高精度に行うことができない場合に、θＰｍａｘを用いたＣＡ５０の推定が行われる。これにより、絶対圧補正の精度が低い場合であっても、ＣＡ５０を高精度に算出することができる。
【００５９】
尚、上述した実施の形態３においては、ＥＣＵ４０が、上記ステップ３０６の処理を実行することにより、前記第５の発明における「燃焼重心位置算出手段」が、上記ステップ３０２の処理を実行することにより、前記第５の発明における「クランク角特定手段」および「推定手段」が、上記ステップ３００または３０４の処理を実行することにより、前記第５の発明における「判定手段」および「制御手段」が、それぞれ実現されている。
【符号の説明】
【００６０】
１０ 内燃機関
１２ ピストン
１４ シリンダヘッド
１６ 燃焼室
１８ 吸気通路
２０ 排気通路
２２ 吸気弁
２４ 排気弁
２６ エアクリーナ
２８ スロットルバルブ
３０ 点火プラグ
３２ 燃料噴射弁
３４ 筒内圧センサ（ＣＰＳ）
３６ 吸気バルブタイミング制御装置（ＶＶＴ）
４０ ＥＣＵ(Electronic Control Unit)
４２ クランク角センサ
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の制御装置に係り、特に、筒内圧センサが搭載された内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特開２００７−１４６７８５号公報には、筒内圧センサ（以下、「ＣＰＳ」とも称する）の検出値を用いて燃焼室内に吸入された空気量を算出し、この空気量を用いて点火時期を最適に決定する制御装置が提案されている。ＣＰＳは筒内圧を吸気管圧力に対する相対圧として検出する。このため、ＣＰＳの検出値を各種制御で使用するためには、この検出値を絶対圧に補正する必要がある。上記従来の制御装置では、吸気下死点後の圧縮行程中のＰＶκ値（κは比熱比）が理論上一定であることを利用して、その場合に成立するポアソンの関係式を用いた次式（１）により、ＣＰＳ検出値の絶対圧に対する誤差（絶対圧補正値Ｐｒ）を算出することとしている。尚、次式（１）において、Ｐｃ（θａ），Ｐｃ（θｂ）は、圧縮行程中の所定の２点のクランク角θａ，θｂにおけるＣＰＳの検出値であり、Ｖ（θａ），Ｖ（θｂ）はＰｃ（θａ），Ｐｃ（θｂ）検出時の筒内（燃焼室）容積を示している。
絶対圧補正値Ｐｒ＝（Ｐｃ（θｂ）・Ｖκ（θｂ）−Ｐｃ（θａ）・Ｖκ（θａ））／（Ｖκ（θａ）−Ｖκ（θｂ）） ・・・（１）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１４６７８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上式（１）では、断熱圧縮行程期間における２つのＣＰＳの検出値を用いて絶対圧補正値の算出を行う。このため、例えば吸気弁の閉じ時期（ＩＶＣ）を遅閉じとする場合、短い断熱圧縮行程期間内で２つのＣＰＳ検出値Ｐｃ（θａ），Ｐｃ（θｂ）を検出することになるので、筒内容積の差（Ｖκ（θａ）−Ｖκ（θｂ））が極端に小さくなってしまうおそれがある。この場合、上式（１）の分母がゼロに近づくこととなるため、絶対圧補正値のバラツキが大きくなってしまう。このように、内燃機関の断熱圧縮行程期間が短くなる運転条件においては、絶対圧補正値を精度よく算出することができないおそれがあり、改善が望まれていた。
【０００５】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、筒内圧センサによる筒内圧検出値を絶対圧に補正する絶対圧補正の精度を向上させることが可能な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】
【０００６】
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、
内燃機関の所定気筒の筒内圧検出値を出力する筒内圧センサと、
前記所定気筒のＩＶＣから点火時期までの断熱期間中の任意の２点のクランク角θ１，θ２の組み合わせを複数特定する特定手段と、
特定された各クランク角θ１，θ２における筒内圧検出値Ｐ１，Ｐ２を、前記筒内圧センサを用いてそれぞれ検出する筒内圧検出手段と、
前記クランク角θ１における前記所定気筒の筒内容積をＶ１、前記クランク角θ２における前記所定気筒の筒内容積をＶ２、前記所定気筒の筒内ガスの比熱比をκとしたとき、前記クランク角θ２におけるＰＶκの値Ｐ２Ｖ２κから前記クランク角θ１におけるＰＶκの値Ｐ１Ｖ１κを減算した値に（Ｖ１κ−Ｖ２κ）を除算した値（以下、絶対圧補正値）を、前記特定手段によって特定された複数のクランク角θ１，θ２の組み合わせに対してそれぞれ演算する絶対圧補正値演算手段と、
前記絶対圧補正値演算手段により演算された複数の絶対圧補正値の平均値を取得する平均値取得手段と、
前記平均値を用いて前記筒内圧検出値を補正する絶対圧補正手段と、
を備えることを特徴としている。
【０００７】
第２の発明は、第１の発明において、
前記特定手段は、前記クランク角θ１と前記クランク角θ２とのクランク角差が所定のクランク角期間となるクランク角θ１，θ２の組み合わせを複数特定することを特徴としている。
【０００８】
第３の発明は、第２の発明において、
前記所定気筒の点火時期から当該所定気筒内の混合気に実際に着火されるまでの着火遅れ期間を特定する着火遅れ期間取得手段と、
ＩＶＣから点火時期までの断熱期間が前記所定のクランク角期間よりも小さい場合に、前記断熱期間を前記着火遅れ期間分拡大させる断熱期間変更手段と、
を更に備えることを特徴としている。
【０００９】
第４の発明は、第３の発明において、
前記断熱期間変更手段により拡大された断熱期間において、前記特定手段により特定可能なクランク角θ１，θ２の組み合わせの回数が所定回数よりも小さい場合に、ＩＶＣの進角動作および点火時期の遅角動作のうち少なくとも何れか一方の動作を実行する第２の断熱期間変更手段を更に備えることを特徴としている。
【００１０】
第５の発明は、第１乃至第４の何れか１つの発明において、
前記絶対圧補正手段により補正された筒内圧検出値を用いて、燃焼重心位置を算出する燃焼重心位置算出手段と、
前記筒内圧検出値に基づいて、前記所定気筒の筒内圧が最大となるクランク角θＰｍａｘを特定するクランク角特定手段と、
クランク角θＰｍａｘと燃焼重心位置との関係を規定した規則に基づいて、前記クランク角θＰｍａｘに対応する燃焼重心位置を推定する推定手段と、
前記絶対圧補正手段による前記筒内圧検出値の補正精度が所定の基準範囲に含まれるか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段により前記補正精度が所定の基準範囲に含まれる場合には、前記燃焼重心位置算出手段による燃焼重心位置の算出を行い、前記補正精度が所定の基準範囲に含まれない場合には、前記推定手段による燃焼重心位置の算出を行う制御手段と、
を更に備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
第１の発明によれば、筒内圧センサ（ＣＰＳ）によって検出された筒内圧検出値を、絶対圧補正値を用いて補正する内燃機関の制御装置において、所定気筒の吸気弁の閉弁時期（ＩＶＣ）から点火時期（ＳＡ）までの断熱期間中に複数の絶対圧補正値が算出され、その平均値を用いて筒内圧検出値が絶対圧補正される。このため、本発明によれば、絶対圧補正値のバラツキを抑えることができるので、筒内圧検出値の補正精度を有効に高めることができる。
【００１２】
第２の発明によれば、クランク角θ１とクランク角θ２とのクランク角差が所定のクランク角期間となるクランク角θ１，θ２の組み合わせが複数特定される。所定のクランク角期間が大きいほど絶対圧補正値のバラツキは小さくなる。このため、本発明によれば、所定のクランク角期間を適切に設定することにより、絶対圧補正値のバラツキを所望の範囲に抑えることが可能となる。
【００１３】
第３の発明によれば、筒内圧センサ（ＣＰＳ）によって検出された筒内圧検出値を、絶対圧補正値を用いて補正する内燃機関の制御装置において、所定気筒の吸気弁の閉弁時期（ＩＶＣ）から点火時期（ＳＡ）までの断熱期間が所定のクランク角期間よりも短い場合に、当該断熱期間が着火遅れ期間分拡大される。着火遅れ期間は断熱期間に含めても実質的に問題はない。このため、本発明によれば、ドライバビリティを損なうことなく断熱期間を有効に拡大させることができるので、クランク角θ１，θ２の組み合わせの回数を増やして絶対圧補正値の平均値の精度を向上させることができる。
【００１４】
第４の発明によれば、クランク角θ１，θ２の組み合わせの回数が所定回数よりも小さい場合に、ＩＶＣの進角動作および点火時期の遅角動作のうち少なくとも何れか一方の動作が実行される。このため、本発明によれば、強制的に断熱期間を拡大させてクランク角θ１，θ２の組み合わせの回数を増やすことができるので、絶対圧補正値の平均値の精度を有効に向上させることができる。
【００１５】
第５の発明によれば、燃焼重心位置（ＣＡ５０）の算出において、筒内圧検出値の絶対圧補正の精度が確保できる場合には、絶対圧補正後の筒内圧を用いて燃焼重心位置の演算が行われ、絶対圧補正の精度が確保できない場合には、筒内圧検出値から特定されるクランク角θＰｍａｘを用いて燃焼重心位置（ＣＡ５０）が推定される。このため、本発明によれば、絶対圧補正による補正精度の低い筒内圧値が燃焼重心位置（ＣＡ５０）の演算に使用されることによる燃費の悪化等を有効に回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態１としてのシステム構成を説明するための概略構成図である。
【図２】内燃機関の圧縮行程における筒内圧Ｐ、筒内容積Ｖ、およびＰＶκ値の変化を示した図である。
【図３】クランク角ＣＡ１，ＣＡ２の間隔と、上式（３）の右辺との関係を示した図である。
【図４】本発明の実施の形態１において実行するルーチンを示すフローチャートである。
【図５】クランク角差ΔＣＡｂを特定する方法を説明するための図である。
【図６】計算可能回数Ｎｃの算出方法を説明するための図である。
【図７】絶対圧補正値の平均回数と絶対圧補正値のバラツキとの関係を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態２において実行するルーチンを示すフローチャートである。
【図９】クランク角期間と絶対圧補正値のバラツキとの関係を示す図である。
【図１０】絶対圧補正値Ｐｒの算出回数と絶対圧補正値のバラツキとの関係を示す図である。
【図１１】計算可能回数Ｎｃ２の算出方法を説明するための図である。
【図１２】θＰｍａｘとＣＡ５０との関係を示す図である。
【図１３】クランク角に対する筒内圧変化を示す図である。
【図１４】本発明の実施の形態３において実行するルーチンを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面に基づいてこの発明の実施の形態について説明する。尚、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。また、以下の実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１８】
実施の形態１．
［実施の形態１の構成］
図１は、本発明の実施の形態１としてのシステム構成を説明するための概略構成図である。図１に示すとおり、本実施の形態のシステムは内燃機関１０を備えている。内燃機関１０は、ガソリンを燃料とする火花点火式の多気筒エンジンとして構成されている。内燃機関１０の筒内には、その内部を往復運動するピストン１２が設けられている。また、内燃機関１０は、シリンダヘッド１４を備えている。ピストン１２とシリンダヘッド１４との間には、燃焼室１６が形成されている。燃焼室１６には、吸気通路１８および排気通路２０の一端がそれぞれ連通している。吸気通路１８および排気通路２０と燃焼室１６との連通部には、それぞれ吸気弁２２および排気弁２４が配置されている。
【００１９】
吸気弁２２には、バルブタイミングを可変制御する吸気バルブタイミング制御装置３６が備えられている。本実施形態では、吸気バルブタイミング制御装置３６として、クランク軸に対するカム軸（図示略）の位相角を変化させることで、作用角は一定のまま開閉タイミングを進角或いは遅角する可変バルブタイミング機構（ＶＶＴ）が用いられているものとする。以下、吸気バルブタイミング制御装置３６を「ＶＶＴ３６」と称する。
【００２０】
吸気通路１８の入口には、エアクリーナ２６が取り付けられている。エアクリーナ２６の下流には、スロットルバルブ２８が配置されている。スロットルバルブ２８は、アクセル開度に基づいてスロットルモータにより駆動される電子制御式のバルブである。
【００２１】
シリンダヘッド１４には、燃焼室１６の頂部から燃焼室１６内に突出するように点火プラグ３０が取り付けられている。また、シリンダヘッド１４には、燃料を筒内に噴射するための燃料噴射弁３２が設けられている。更に、シリンダヘッド１４には、各気筒の筒内圧力を検出するための筒内圧センサ（ＣＰＳ）３４がそれぞれ組み込まれている。
【００２２】
本実施の形態のシステムは、図１に示すとおり、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)４０を備えている。ＥＣＵ４０の入力部には、上述した筒内圧センサ３４の他、クランク軸の回転位置を検知するためのクランク角センサ４２等の各種センサが接続されている。また、ＥＣＵ４０の出力部には、上述したスロットルバルブ２８、点火プラグ３０、燃料噴射弁３２等の各種アクチュエータが接続されている。ＥＣＵ４０は、入力された各種の情報に基づいて、内燃機関１０の運転状態を制御する。
【００２３】
［実施の形態１の動作］
（絶対圧補正の基本動作）
ＣＰＳ３４は、筒内の燃焼状態を直接検出することができる点で、非常に有効なセンサである。このため、該ＣＰＳ３４の出力は、内燃機関１０の各種制御の制御パラメータとして利用される。例えば、検出された筒内圧は、筒内へ吸入された吸入空気量の算出、図示トルクの変動等の演算、発熱量ＰＶκやＭＦＢ（燃焼質量割合）の演算等に用いられる。これらは、失火検出や最適点火時期制御などに利用される。
【００２４】
但し、ＣＰＳ３４は、筒内圧を吸気管圧力に対する相対圧として検出する。このため、ＣＰＳ３４の検出値を各種制御で使用するためには、この検出値を絶対圧に補正する絶対圧補正を行う必要がある。以下、絶対圧補正の基本動作について図２を参照して説明する。
【００２５】
図２は、内燃機関１０の圧縮行程における筒内圧Ｐ、筒内（燃焼室１６）容積Ｖ、およびＰＶκ値（κは比熱比）の変化を示した図である。尚、図２の説明は、吸気弁２２を吸気下死点以後に閉じることを前提としている。
【００２６】
図２に示すように、ＩＶＣの後、筒内圧Ｐはピストン１２の上昇に伴い増加し、筒内容積Ｖはピストン１２の上昇に伴い減少する。ＣＰＳ３４は、この過程で吸気管圧力を基準とした相対圧を検出する。このため、図２中に破線で示すＣＰＳ検出値ＰＣＰＳＤＶは、図中に実線で示す筒内圧の真値ＰＴＶ（実線）から誤差Ｐｒに相当する分乖離してしまう。
【００２７】
真値ＰＴＶと検出値ＰＣＰＳＤＶとの間には、次式（２）に示す関係が成立する。そこで、ＥＣＵ４０は、検出値ＰＣＰＳＤＶから、この乖離に相当する分の誤差Ｐｒを除くための絶対圧補正を実行する。具体的には、ＩＶＣから点火時期（ＳＡ）までの断熱圧縮行程期間のＰＶκ値が理論上一定であること、および次式（２）に示す関係を利用して、その場合に成立するポアソンの関係式を用いた次式（３）により、誤差Ｐｒを絶対圧補正値Ｐｒとして算出する。尚、次式（３）において、Ｐ１，Ｐ２は、圧縮行程中の所定の２点のクランク角におけるＣＰＳ３４の検出値であり、Ｖ１，Ｖ２は、Ｐ１，Ｐ２検出時の筒内容積を示している。
ＰＴＶ＝ＰＣＰＳＤＶ＋Ｐｒ ・・・（２）
Ｐｒ＝（Ｐ２Ｖ２κ−Ｐ１Ｖ１κ）／（Ｖ１κ−Ｖ２κ） ・・・（３）
【００２８】
上式（２）および（３）を用いることにより、吸気管圧力を検出する構成を有していなくても、検出値ＰＣＰＳＤＶを絶対圧に補正することができる。尚、内燃機関１０の気筒数をｎ（ｎは２以上の整数を表す。以下同じ。）とした場合、絶対圧補正の対象気筒の断熱圧縮行程期間は、その対象気筒よりも１／ｎサイクル（７２０°／ｎ）先行する気筒の断熱圧縮行程期間と概ね一致する。そのため、上式（３）を用いる際に、そのＰ１，Ｐ２に対象気筒よりも１／ｎサイクル先行する気筒の検出値ＰＣＰＳＤＶを適用すれば、絶対圧補正の対象気筒の絶対圧補正値Ｐｒを精度高く推定することができる。
【００２９】
また、Ｐ１，Ｐ２検出時のクランク角をそれぞれＣＡ１，ＣＡ２（ＣＡ２＞ＣＡ１）とすると、ＣＡ２は、当該対象気筒の点火時期にできるだけ近い進角側が好ましく、ＣＡ１は、ＩＶＣにできるだけ近い遅角側が好ましい。これにより、ＣＡ１，ＣＡ２の間隔を最大限に拡げることができるので、絶対圧補正値Ｐｒの算出精度を高めることができる。
【００３０】
（本実施の形態の特徴的動作）
次に、図３乃至図７を参照して、本実施の形態の特徴的動作について説明する。内燃機関１０の低負荷運転中においては、ＩＶＣからＳＡまでのクランク角期間、すなわち断熱圧縮行程期間が短くなることがある。この場合、結果として筒内圧Ｐ１，Ｐ２を検出するクランク角ＣＡ１，ＣＡ２の間隔が狭まることになる。
【００３１】
図３は、クランク角ＣＡ１，ＣＡ２の間隔と、上式（３）の右辺との関係を示した図である。この図に示すとおり、検出間隔（ＣＡ１−ＣＡ２）が十分に長い場合は、（Ｐ２Ｖ２κ−Ｐ１Ｖ１κ）、（Ｖ１κ−Ｖ２κ）ともに大きな値をとるので、絶対圧補正値Ｐｒの算出値のバラツキは小さい。しかしながら、（ＣＡ１−ＣＡ２）が短くなると、それに伴い（Ｐ２Ｖ２κ−Ｐ１Ｖ１κ）や（Ｖ１κ−Ｖ２κ）も小さな値となるため、絶対圧補正値Ｐｒの算出値のバラツキが次第に大きくなってしまう。
【００３２】
また、上記絶対圧補正の動作によれば、ＩＶＣから点火時期までの圧縮行程中の所定の２点のクランク角ＣＡ１，ＣＡ２におけるＣＰＳの検出値Ｐ１，Ｐ２が利用される。このため、この２点におけるＰ１，Ｐ２の検出時にノイズが重畳した場合においては、絶対圧補正値Ｐｒを誤算出してしまうおそれがある。
【００３３】
そこで、本実施の形態のシステムでは、絶対圧補正値Ｐｒのバラツキを抑制するために、ＩＶＣからＳＡまでの断熱圧縮行程期間中の異なる複数の期間において絶対圧補正値Ｐｒを算出し、それらの値の平均値を用いて絶対圧補正を行うこととする。以下、フローチャートを参照して、当該絶対圧補正動作の具体的処理について詳細に説明する。
【００３４】
図４は、ＥＣＵ４０が本実施の形態１において実行するルーチンを示すフローチャートである。図４に示すルーチンでは、先ず、必要なクランク角差ΔＣＡｂが特定される（ステップ１００）。図５は、クランク角差ΔＣＡｂを特定する方法を説明するための図である。この図に示すとおり、クランク角ＣＡ１，ＣＡ２の間隔（ＣＡ１−ＣＡ２）が小さい領域において絶対圧補正値Ｐｒのバラツキが大きくなっている。そこで、本実施の形態のシステムでは、内燃機関１０の運転条件に基づいて、絶対圧補正値Ｐｒのバラツキが所定範囲となるクランク角差ΔＣＡｂが特定される。
【００３５】
次に、計算可能回数Ｎｃが算出される（ステップ１０２）。図６は、計算可能回数Ｎｃの算出方法を説明するための図である。この図に示すとおり、計算可能回数Ｎｃは、クランク角差ΔＣＡｂをΔＣＡずつ進角させて絶対圧補正値Ｐｒを複数回計算する場合に、ＩＶＣからＳＡまでの断熱圧縮行程期間において計算可能な最大回数であり、ＩＶＣ、ＳＡ、ΔＣＡｂ、ΔＣＡを用いた次式（４）により計算することができる。尚、ΔＣＡは、クランク角の計測分解能（例えば、１０°ＣＡ毎）であって、クランク角センサ４２やシステムの仕様によって決まる値である。
（ＩＶＣ−ΔＣＡｂ−ＳＡ）／ΔＣＡ＝Ｎｃ ・・・（４）
【００３６】
次に、絶対圧補正値Ｐｒのサイクル内平均値Ｐｒａｖｅが算出される（ステップ１０４）。ここでは、具体的には、１サイクルにおけるＩＶＣからＳＡまでの断熱圧縮行程期間において、ΔＣＡ毎の絶対圧補正値としてのＰｒ１〜ＰｒＮｃ+１が算出される。次に、これら（Ｎｃ＋１）個の絶対圧補正値の平均値が、絶対圧補正値Ｐｒのサイクル内平均値Ｐｒａｖｅとして算出される。図７は、絶対圧補正値の平均回数と絶対圧補正値のバラツキとの関係を示す図である。尚、ここでいう平均回数とは、サイクル内平均値Ｐｒａｖｅの算出に用いた絶対圧補正値の数を示している。この図に示すとおり、平均回数が大きいほど絶対圧補正値のバラツキが小さくなっている。このため、本実施の形態のシステムによれば、計算可能回数Ｎｃが大きいほど絶対圧補正値の算出精度を有効に高めることが可能となる。
【００３７】
次に、各種燃焼状態量の算出が実施される（ステップ１０６）。ここでは、具体的には、上式（２）を用いて、筒内圧の真値ＰＴＶが算出される。そして、算出された真値ＰＴＶは、筒内へ吸入された吸入空気量の算出や図示トルクの変動、発熱量ＰＶκやＭＦＢ（燃焼質量割合）の演算等に用いられる。
【００３８】
以上説明したとおり、本実施の形態のシステムによれば、ＣＰＳ３４による筒内圧の検出値を真値に補正する絶対圧補正において、補正精度を有効に高めることができる。これにより、燃焼状態を正確に把握することができるので、安定した燃焼による燃費の向上を期待することができる。
【００３９】
ところで、上述した実施の形態１のシステムでは、計算可能回数Ｎｃとして、１サイクルのＩＶＣからＳＡまでの断熱圧縮行程期間内において計算可能な最大回数を算出することとしているが、図７に示す絶対圧補正値の平均回数と絶対圧補正値のバラツキとの関係を利用して、絶対圧補正値のバラツキが所望の範囲となる最小の回数を計算可能回数Ｎｃとして使用してもよい。これにより、絶対圧補正値の必要精度は確保しつつ、演算負荷を最小限に抑えることが可能となる。
【００４０】
尚、上述した実施の形態１においては、クランク角差ΔＣＡｂが前記第２の発明の「所定のクランク角期間」に相当しているとともに、ＥＣＵ４０が、上記ステップ１００の処理を実行することにより、前記第２の発明における「特定手段」が、上記ステップ１０４の処理を実行することにより、前記第１の発明における「平均値取得手段」が、上記ステップ１０６の処理を実行することにより、前記第１の発明における「絶対圧補正手段」が、上記ステップ１０６または１１６の処理を実行することにより、前記第１の発明における「断熱期間変更手段」が、それぞれ実現されている。
【００４１】
実施の形態２．
［実施の形態２の特徴］
次に、図８乃至図１１を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態２のシステムは、図１に示すハードウェア構成を用いて、後述する図８に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
【００４２】
上述した実施の形態１のシステムでは、ノイズレベルに応じて特定されたクランク角差ΔＣＡｂがＩＶＣからＳＡまでの断熱圧縮行程期間（ＩＶＣ−ＳＡ）よりも小さい、すなわちクランク角差ΔＣＡｂの開始クランク角および終了クランク角が何れも断熱圧縮行程期間の期間中であることを前提とした上での絶対圧補正を行っている。しかしながら、内燃機関１０の運転条件によっては、特定されたクランク角差ΔＣＡｂが断熱圧縮行程期間（ＩＶＣ−ＳＡ）よりも大きくなる事態も想定される。
【００４３】
そこで、本発明の実施の形態２のシステムでは、クランク角差ΔＣＡｂが（ＩＶＣ−ＳＡ）よりも大きい場合に、点火後の着火遅れ期間を考慮して、断熱圧縮行程とみなすことのできる期間を最大限使用した絶対圧補正動作を行うこととする。以下、フローチャートを参照して、当該絶対圧補正動作の具体的処理について詳細に説明する。
【００４４】
図８は、ＥＣＵ４０が本実施の形態２において実行するルーチンを示すフローチャートである。図８に示すルーチンでは、先ず、必要なクランク角差ΔＣＡｂが特定される（ステップ２００）。ここでは、具体的には、上記ステップ１００の処理と同様の処理が実行される。次に、ＩＶＣからＳＡまでの断熱圧縮行程期間（ＩＶＣ−ＳＡ）が、上記ステップ２００において特定されたクランク角差ΔＣＡｂ以上か否かが判定される（ステップ２０２）。その結果、（ＩＶＣ−ＳＡ）≧ΔＣＡｂの成立が認められた場合には、（ＩＶＣ−ＳＡ）の期間内において、高精度の絶対圧補正値Ｐｒを算出することが可能と判断することができる。この場合、次のステップに移行し、上記ステップ１０２〜１０６の処理が実行される（ステップ２０４）。
【００４５】
一方、上記ステップ２０２において、（ＩＶＣ−ＳＡ）≧ΔＣＡｂの成立が認められない場合には、（ＩＶＣ−ＳＡ）の期間内においてクランク角差ΔＣＡｂを用いた絶対圧補正値Ｐｒを算出することができないと判断することができる。この場合、次のステップに移行し、ΔＣＡＰ２−Ｐ１＝（ＩＶＣ−ＳＡ）とした場合において絶対圧補正値Ｐｒの平均値が必要精度となるための絶対圧補正値Ｐｒの算出回数Ｎｔｈが算出される（ステップ２０６）。図９は、クランク角期間と絶対圧補正値のバラツキとの関係を示す図である。この図に示すとおり、クランク角期間ΔＣＡＰ２−Ｐ１が（ＩＶＣ−ＳＡ）である場合の絶対圧補正値のバラツキは、クランク角期間ΔＣＡＰ２−Ｐ１がΔＣＡｂである場合のそれに比して大きなものとなってしまう。図１０は、絶対圧補正値Ｐｒの算出回数と絶対圧補正値のバラツキとの関係を示す図である。この図に示すとおり、絶対圧補正値のバラツキは算出回数が増えるほど減少する。つまり、このような関係によれば、絶対圧補正値のバラツキが必要精度を確保可能なレベルとなる算出回数が存在することとなる。ここでは、係る関係に従い、必要精度を確保するための算出回数が特定される。
【００４６】
次に、計算可能回数Ｎｃ２が算出される（ステップ２０８）。ここで、計算可能回数Ｎｃ２は、クランク角差ΔＣＡＰ２−Ｐ１（＝ＩＶＣ−ＳＡ）をΔＣＡずつずらして絶対圧補正値Ｐｒを複数回計算する場合に、ＩＶＣから実着火クランク角ＣＡＱｓｔａまでの断熱圧縮行程期間において当該絶対圧補正値Ｐｒを計算可能な最大回数を示している。図１１は、計算可能回数Ｎｃ２の算出方法を説明するための図である。この図に示すとおり、内燃機関１０の点火時期ＳＡの後には着火遅れ期間が存在する。この着火遅れ期間については、断熱圧縮行程期間に含めることができる。そこで、本ステップでは、ＩＶＣ、ＳＡ、ＩＶＣ−ＳＡ（＝ΔＣＡＰ２−Ｐ１）、ΔＣＡを用いた次式（５）を用いて、計算可能回数Ｎｃ２が計算される。尚、実着火クランク角ＣＡＱｓｔａは、図１１に示すとおり、例えば、発熱量の変化量ｄＱ／ｄθが所定値よりも大きくなった時期として特定することができる。
（ＩＶＣ−（ＩＶＣ−ＳＡ）−ＣＡＱｓｔａ）／ΔＣＡ＝Ｎｃ２ ・・・（５）
【００４７】
次に、上記ステップ２０８において特定された計算可能回数ＮＣ２＋１が、上記ステップ２０６において特定された算出回数Ｎｔｈ以上か否かが判定される（ステップ２１０）。その結果、Ｎｃ２＋１≧Ｎｔｈの成立が認められない場合には、ＩＶＣから実着火クランク角ＣＡＱｓｔａまでの断熱圧縮行程期間において算出回数Ｎｔｈを実現できないと判断されて、次のステップに移行し、ＩＶＣからＳＡまでの期間を算出回数Ｎｔｈが実現可能な期間まで強制的に拡大すべく、ＶＶＴ３６を用いたＩＶＣの進角制御及び／又は点火時期ＳＡの遅角制御が実行される（ステップ２１２）。
【００４８】
一方、上記ステップ２１０において、Ｎｃ２＋１≧Ｎｔｈの成立が認められた場合、または、上記ステップ２１２の処理の後には、算出回数Ｎｔｈが実現可能と判断されて、次のステップに移行し、絶対圧補正値のサイクル内平均値が算出される（ステップ２１４）。ここでは、具体的には、１サイクルにおけるＩＶＣから実着火クランク角ＣＡＱｓｔａまでの断熱圧縮行程期間において、ΔＣＡ毎の絶対圧補正値としてＰｒ１〜ＰｒＮｃ２+１が算出される。次に、これら（Ｎｃ２＋１）個の絶対圧補正値の平均値が、絶対圧補正値Ｐｒのサイクル内平均値Ｐｒａｖｅとして算出される。
【００４９】
次に、各種燃焼状態量の算出が実施される（ステップ２１６）。ここでは、具体的には、上式（２）を用いて、筒内圧の真値ＰＴＶが算出される。そして、係る真値ＰＴＶを制御パラメータとして、筒内へ吸入された吸入空気量の算出や図示トルクの変動、発熱量ＰＶκやＭＦＢ（燃焼質量割合）、燃焼重心位置（ＣＡ５０）等の演算が行われる。これらの各種燃焼状態量は、失火検出や最適点火時期制御などに利用される。
【００５０】
以上説明したとおり、本実施の形態のシステムによれば、ＣＰＳ３４による筒内圧の検出値を真値に補正する絶対圧補正において、（ＩＶＣ−ＳＡ）の期間が短い運転条件であっても、補正精度を有効に高めることができる。これにより、燃焼状態を正確に把握することができるので、安定した燃焼による燃費の向上を期待することができる。
【００５１】
尚、上述した実施の形態２においては、ＥＣＵ４０が、上記ステップ２０８の処理を実行することにより、前記第３の発明における「着火遅れ期間取得手段」が、上記ステップ２１４の処理を実行することにより、前記第３の発明における「断熱期間変更手段」が、上記ステップ２１２の処理を実行することにより、前記第４の発明における「第２の断熱期間変更手段」が、それぞれ実現されている。
【００５２】
実施の形態３．
［実施の形態３の特徴］
次に、図１２乃至図１４を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。本実施の形態３のシステムは、図１に示すハードウェア構成を用いて、後述する図１４に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。
【００５３】
上述した実施の形態１または２のシステムでは、絶対圧補正によって筒内圧の真値を高精度に算出し、各種燃焼状態量の算出に利用することとしている。しかしながら、ＩＶＣからＳＡまでの断熱圧縮行程期間が短い低負荷運転時やノイズレベルが悪化した場合、或いはＣＰＳ３４のセンサゲインが低下している場合等においては、絶対圧補正精度が確保できないことも想定される。このような場合においては、燃焼重心位置（ＣＡ５０）の算出精度を確保することができず、運転条件の悪化による燃費の低下やドライバビリティの悪化を招くおそれがある。
【００５４】
そこで、本実施の形態３のシステムでは、絶対圧補正後の筒内圧によってＣＡ５０を高精度に算出することができない場合に、筒内圧がピークとなった時点でのクランク角θＰｍａｘを用いてＣＡ５０を特定することとする。具体的には、ＣＰＳ３４のゲインが所定の許容範囲内にない場合や、絶対圧補正値のバラツキが所定の許容値以上の場合に、θＰｍａｘに基づいてＣＡ５０が推定される。図１２は、θＰｍａｘとＣＡ５０との関係を示す図である。この図に示すとおり、θＰｍａｘとＣＡ５０との間には相関関係が存在する。このため、θＰｍａｘを特定することができれば、ＣＡ５０を精度よく推定することが可能となる。
【００５５】
尚、内燃機関１０の運転条件によっては、筒内圧のピークが複数現れる場合がある。図１３は、クランク角に対する筒内圧変化を示す図である。この図に示すとおり、高負荷率時や点火遅角時においては、筒内の機械圧縮時と燃焼時との２箇所に筒内圧のピークが現れる場合がある。このような場合においては、燃焼時の筒内圧のピークに対応するクランク角をθＰｍａｘとして特定するようにする。
【００５６】
［本実施の形態３の具体的処理］
次に、図１４を参照して、本実施の形態３のシステムの具体的処理について説明する。図１４は、ＥＣＵ４０が本実施の形態３において実行するルーチンを示すフローチャートである。図１４に示すルーチンでは、先ず、ＣＰＳ３４のゲインが許容範囲内か否かが判定される（ステップ３００）。その結果、ＣＰＳ３４のゲインが許容範囲内でない場合には、発熱量に基づいたＣＡ５０の算出を高精度に行うことができないと判断されて、次のステップに移行し、θＰｍａｘに基づいてＣＡ５０が推定される（ステップ３０２）。ここでは、具体的には、ＣＰＳ３４の検出値に基づいて、燃焼時の筒内圧がピークとなるクランク角θＰｍａｘが特定される。次いで、図１２に示す関係に従い、θＰｍａｘに対応するＣＡ５０が特定される。
【００５７】
一方、上記ステップ３００の処理において、ＣＰＳ３４のゲインが許容範囲内である場合には、次のステップに移行し、絶対圧補正値のバラツキ（例えば、標準偏差σ）が許容値よりも小さいか否かが判定される（ステップ３０４）。その結果、絶対圧補正値のバラツキが許容値以上である場合には、発熱量に基づいたＣＡ５０の算出を高精度に行うことができないと判断されて、上記ステップ３０２に移行し、θＰｍａｘに基づいてＣＡ５０が推定される。一方、上記ステップ３０４の処理において、絶対圧補正値のバラツキが許容値より小さい場合には、発熱量に基づいたＣＡ５０の算出を高精度に行うことができると判断されて、次のステップに移行し、発熱量に基づくＣＡ５０の算出が行われる（ステップ３０６）。ここでは、具体的には、絶対圧補正が施された筒内圧の真値を用いて発熱量が算出され、係る発熱量を用いてＣＡ５０が算出される。
【００５８】
以上説明したとおり、本実施の形態のシステムによれば、発熱量を用いたＣＡ５０の算出を高精度に行うことができない場合に、θＰｍａｘを用いたＣＡ５０の推定が行われる。これにより、絶対圧補正の精度が低い場合であっても、ＣＡ５０を高精度に算出することができる。
【００５９】
尚、上述した実施の形態３においては、ＥＣＵ４０が、上記ステップ３０６の処理を実行することにより、前記第５の発明における「燃焼重心位置算出手段」が、上記ステップ３０２の処理を実行することにより、前記第５の発明における「クランク角特定手段」および「推定手段」が、上記ステップ３００または３０４の処理を実行することにより、前記第５の発明における「判定手段」および「制御手段」が、それぞれ実現されている。
【符号の説明】
【００６０】
１０ 内燃機関
１２ ピストン
１４ シリンダヘッド
１６ 燃焼室
１８ 吸気通路
２０ 排気通路
２２ 吸気弁
２４ 排気弁
２６ エアクリーナ
２８ スロットルバルブ
３０ 点火プラグ
３２ 燃料噴射弁
３４ 筒内圧センサ（ＣＰＳ）
３６ 吸気バルブタイミング制御装置（ＶＶＴ）
４０ ＥＣＵ(Electronic Control Unit)
４２ クランク角センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の所定気筒の筒内圧検出値を出力する筒内圧センサと、
前記所定気筒のＩＶＣから点火時期までの断熱期間中の任意の２点のクランク角θ１，θ２の組み合わせを複数特定する特定手段と、
特定された各クランク角θ１，θ２における筒内圧検出値Ｐ１，Ｐ２を、前記筒内圧センサを用いてそれぞれ検出する筒内圧検出手段と、
前記クランク角θ１における前記所定気筒の筒内容積をＶ１、前記クランク角θ２における前記所定気筒の筒内容積をＶ２、前記所定気筒の筒内ガスの比熱比をκとしたとき、前記クランク角θ２におけるＰＶκの値Ｐ２Ｖ２κから前記クランク角θ１におけるＰＶκの値Ｐ１Ｖ１κを減算した値に（Ｖ１κ−Ｖ２κ）を除算した値（以下、絶対圧補正値）を、前記特定手段によって特定された複数のクランク角θ１，θ２の組み合わせに対してそれぞれ演算する絶対圧補正値演算手段と、
前記絶対圧補正値演算手段により演算された複数の絶対圧補正値の平均値を取得する平均値取得手段と、
前記平均値を用いて前記筒内圧検出値を補正する絶対圧補正手段と、
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】
前記特定手段は、前記クランク角θ１と前記クランク角θ２とのクランク角差が所定のクランク角期間となるクランク角θ１，θ２の組み合わせを複数特定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】
前記所定気筒の点火時期から当該所定気筒内の混合気に実際に着火されるまでの着火遅れ期間を特定する着火遅れ期間取得手段と、
ＩＶＣから点火時期までの断熱期間が前記所定のクランク角期間よりも小さい場合に、前記断熱期間を前記着火遅れ期間分拡大させる断熱期間変更手段と、
を更に備えることを特徴とする請求項２記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記断熱期間変更手段により拡大された断熱期間において、前記特定手段により特定可能なクランク角θ１，θ２の組み合わせの回数が所定回数よりも小さい場合に、ＩＶＣの進角動作および点火時期の遅角動作のうち少なくとも何れか一方の動作を実行する第２の断熱期間変更手段を更に備えることを特徴とする請求項３記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記絶対圧補正手段により補正された筒内圧検出値を用いて、燃焼重心位置を算出する燃焼重心位置算出手段と、
前記筒内圧検出値に基づいて、前記所定気筒の筒内圧が最大となるクランク角θＰｍａｘを特定するクランク角特定手段と、
クランク角θＰｍａｘと燃焼重心位置との関係を規定した規則に基づいて、前記クランク角θＰｍａｘに対応する燃焼重心位置を推定する推定手段と、
前記絶対圧補正手段による前記筒内圧検出値の補正精度が所定の基準範囲に含まれるか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段により前記補正精度が所定の基準範囲に含まれる場合には、前記燃焼重心位置算出手段による燃焼重心位置の算出を行い、前記補正精度が所定の基準範囲に含まれない場合には、前記推定手段による燃焼重心位置の算出を行う制御手段と、
を更に備えることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１】
内燃機関の所定気筒の筒内圧検出値を出力する筒内圧センサと、
前記所定気筒のＩＶＣから点火時期までの断熱期間中の任意の２点のクランク角θ１，θ２の組み合わせを複数特定する特定手段と、
特定された各クランク角θ１，θ２における筒内圧検出値Ｐ１，Ｐ２を、前記筒内圧センサを用いてそれぞれ検出する筒内圧検出手段と、
前記クランク角θ１における前記所定気筒の筒内容積をＶ１、前記クランク角θ２における前記所定気筒の筒内容積をＶ２、前記所定気筒の筒内ガスの比熱比をκとしたとき、前記クランク角θ２におけるＰＶκの値Ｐ２Ｖ２κから前記クランク角θ１におけるＰＶκの値Ｐ１Ｖ１κを減算した値に（Ｖ１κ−Ｖ２κ）を除算した値（以下、絶対圧補正値）を、前記特定手段によって特定された複数のクランク角θ１，θ２の組み合わせに対してそれぞれ演算する絶対圧補正値演算手段と、
前記絶対圧補正値演算手段により演算された複数の絶対圧補正値の平均値を取得する平均値取得手段と、
前記平均値を用いて前記筒内圧検出値を補正する絶対圧補正手段と、
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】
前記特定手段は、前記クランク角θ１と前記クランク角θ２とのクランク角差が所定のクランク角期間となるクランク角θ１，θ２の組み合わせを複数特定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】
前記所定気筒の点火時期から当該所定気筒内の混合気に実際に着火されるまでの着火遅れ期間を特定する着火遅れ期間取得手段と、
ＩＶＣから点火時期までの断熱期間が前記所定のクランク角期間よりも小さい場合に、前記断熱期間を前記着火遅れ期間分拡大させる断熱期間変更手段と、
を更に備えることを特徴とする請求項２記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記断熱期間変更手段により拡大された断熱期間において、前記特定手段により特定可能なクランク角θ１，θ２の組み合わせの回数が所定回数よりも小さい場合に、ＩＶＣの進角動作および点火時期の遅角動作のうち少なくとも何れか一方の動作を実行する第２の断熱期間変更手段を更に備えることを特徴とする請求項３記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記絶対圧補正手段により補正された筒内圧検出値を用いて、燃焼重心位置を算出する燃焼重心位置算出手段と、
前記筒内圧検出値に基づいて、前記所定気筒の筒内圧が最大となるクランク角θＰｍａｘを特定するクランク角特定手段と、
クランク角θＰｍａｘと燃焼重心位置との関係を規定した規則に基づいて、前記クランク角θＰｍａｘに対応する燃焼重心位置を推定する推定手段と、
前記絶対圧補正手段による前記筒内圧検出値の補正精度が所定の基準範囲に含まれるか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段により前記補正精度が所定の基準範囲に含まれる場合には、前記燃焼重心位置算出手段による燃焼重心位置の算出を行い、前記補正精度が所定の基準範囲に含まれない場合には、前記推定手段による燃焼重心位置の算出を行う制御手段と、
を更に備えることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載の内燃機関の制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１３−１０４４０７（Ｐ２０１３−１０４４０７Ａ）
【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２０１１−２５０６６２（Ｐ２０１１−２５０６６２）
【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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