(57)【要約】【課題】気筒の筒内圧に基づき、体積効率を精度よく求めてエンジンの制御に反映することが可能なエンジン制御装置を提供する。【解決手段】ＥＣＵ３４は、エンジン１の選択気筒が圧縮行程にあるときに１燃焼サイクルの燃料の燃焼開始前となる第１及び第２クランク角で筒内圧センサ４によりそれぞれ検出された第１及び第２筒内圧に基づき、第１及び第２筒内圧の相違に対応するパラメータを含んで予め定められた演算式を用いて体積効率を求め、求められた体積効率に基づいて設定した制御量に応じてエンジンを制御する。【選択図】図３
2010133353.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの気筒の筒内圧を検出する筒内圧検出手段と、
上記気筒が圧縮行程にあるときに上記気筒における１燃焼サイクルの燃料の燃焼開始前となる第１及び第２クランク角で上記筒内圧検出手段によりそれぞれ検出された第１及び第２筒内圧に基づき、上記第１及び第２筒内圧の相違に対応するパラメータを含んで予め定められた演算式を用いて上記気筒の体積効率を求め、求められた体積効率に基づいて設定した制御量に応じて上記エンジンを制御する制御手段と
を備えることを特徴とするエンジン制御装置。
【請求項２】
上記第１クランク角は上記気筒の圧縮行程下死点に対応するクランク角であり、上記第２クランク角は上記気筒の圧縮行程上死点に対応するクランク角であって、
上記制御手段は、上記気筒における燃料の燃焼開始が上記第２クランク角より後であるときに、上記気筒の１燃焼サイクルにおいて、上記第１クランク角で上記筒内圧検出手段により検出された第１筒内圧と、上記第２クランク角で上記筒内圧検出手段により検出された第２筒内圧とに基づき、上記気筒の体積効率を演算することを特徴とする請求項１に記載のエンジン制御装置。
【請求項３】
上記制御手段は、上記気筒における燃料供給開始時期が上記第２クランク角より前であるときには上記気筒の燃料開始時期を上記第２クランク角以降に遅角し、上記第１クランク角で上記筒内圧検出手段により検出された第１筒内圧と、上記第２クランク角で上記筒内圧検出手段により検出された第２筒内圧とに基づき、上記気筒の体積効率を演算することを特徴とする請求項２に記載のエンジン制御装置。
【請求項４】
上記制御手段は、上記気筒における燃料供給開始時期が上記第２クランク角より前であるときには上記気筒の燃料供給を停止し、上記第１クランク角で上記筒内圧検出手段により検出された第１筒内圧と、上記第２クランク角で上記筒内圧検出手段により検出された第２筒内圧とに基づき、上記気筒の体積効率を演算することを特徴とする請求項２に記載のエンジン制御装置。
【請求項５】
上記制御手段は、上記第１及び第２筒内圧と、上記燃料が燃焼を開始する前の上記気筒内の気体の比熱比とに基づき、上記体積効率を演算することを特徴とする請求項１に記載のエンジン制御装置。
【請求項６】
上記制御手段は、上記筒内圧検出手段により検出された筒内圧に基づき、上記気筒の１燃焼サイクルにおける上記第１クランク角から上記第２クランク角までの熱発生量を演算し、上記熱発生量が所定範囲内にない場合には、上記熱発生量が所定範囲内となるように上記比熱比を修正することを特徴とする請求項５に記載のエンジン制御装置。
【請求項７】
上記演算式は、上記第１及び第２筒内圧と、上記燃料が燃焼を開始する前の上記気筒内の気体の比熱比とを用いて表されるポリトロープ式から導き出された演算式であることを特徴とする請求項５に記載のエンジン制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエンジン制御装置に関し、特に気筒の体積効率を用いて設定された制御量に応じて制御が行われるエンジンの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、エンジンの燃料供給量や点火時期などを精度よく制御するため、エンジンの制御量を決定する際に気筒の体積効率を考慮するようにした制御装置が知られている。
例えば特許文献１には、吸気行程が終了したときの吸気弁閉弁時に筒内圧センサで検出された筒内圧をパラメータとし、予め設定されている筒内圧と体積効率との関係を示したマップから対応する体積効率を読み出し、読み出した体積効率に基づき燃料噴射量及び点火時期を定めるようにした制御装置が開示されている。
【０００３】
また、特許文献２には、圧縮行程における２つの異なるクランク角で検出された筒内圧の差を、基準状態での上記２つのクランク角における筒内圧の差により正規化し、正規化によって得られた値と、予め記憶された体積効率とに基づき、基本燃料噴射量を設定するようにした制御装置が開示されている。
【特許文献１】特開２０００−４５８２３号公報
【特許文献２】特開平２−２５６８５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１及び２の制御装置はガソリンエンジンに適用されるものであるが、例えばディーゼルエンジンの場合には、ガソリンエンジンに比べＥＧＲ機構により大量のＥＧＲガスが吸気側に還流され、ＥＧＲ率も大きく変動する。このため、上記特許文献１及び２の制御装置のように、予め記憶された体積効率を用いて制御量の設定を行うようにした場合、大量のＥＧＲガスの導入やＥＧＲ率の大幅な変動に伴い、これに対応した適切な体積効率を得ることができなくなる可能性がある。また仮に、想定されるあらゆる運転状態にも対応できるように、特許文献１の制御装置のように予め様々な運転状態に対応した体積効率を記憶することにより、このような問題を解消しようとする場合、ＥＧＲガス量やＥＧＲ率の変動幅が大きいので、膨大なデータ量を記憶しておくために多くの記憶容量を必要とするといった問題が発生する可能性がある。
【０００５】
また、ディーゼルエンジンに限らず、近年ではエンジンの高性能化や、排気特性の向上を目的として、可変バルブタイミング装置や、可変容量過給装置などのような吸排気系の制御デバイスが用いられる場合がある。このような場合にも、制御デバイスの作動状態が体積効率に影響を及ぼすため、同様の問題が生じるおそれがある。
更に、特許文献１の制御装置のように、吸気弁閉弁時、即ち特定の１状態における筒内圧を用いるだけでは、そのときどきにおいて筒内圧が変動した場合に、筒内圧の変動が大気圧などの外部環境の変化によるものであるのか、或いは上述したような可変機構の作動状態の変化によるものなのかを適正に区別することができず、その結果得られる体積効率に大きな誤差を生じるおそれがある。
【０００６】
一方、特許文献２の制御装置では、予め記憶しておいた体積効率を大気圧によって補正するようにしているが、上述した各種制御デバイスの作動状態による影響が考慮されておらず、この場合にも制御デバイスの作動状態の変化によって体積効率に大きな誤差を生じるおそれがある。
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、気筒の筒内圧に基づき、体積効率を精度よく求めてエンジンの制御に反映することが可能なエンジン制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明のエンジン制御装置は、エンジンの気筒の筒内圧を検出する筒内圧検出手段と、上記気筒が圧縮行程にあるときに上記気筒における１燃焼サイクルの燃料の燃焼開始前となる第１及び第２クランク角で上記筒内圧検出手段によりそれぞれ検出された第１及び第２筒内圧に基づき、上記第１及び第２筒内圧の相違に対応するパラメータを含んで予め定められた演算式を用いて上記気筒の体積効率を求め、求められた体積効率に基づいて設定した制御量に応じて上記エンジンを制御する制御手段とを備えることを特徴とする（請求項１）。
【０００８】
圧縮行程において燃料が燃焼を開始する前の気筒内の気体は、圧縮されることによって圧力が大きく変化するが、このときの気体の圧力変化、即ち筒内圧の変化は、吸気行程で気筒内に導入された気体の量によって影響を受ける。言い換えれば、圧縮行程において燃料が燃焼を開始する前の筒内圧の変化は、気筒の実際の体積効率によって影響を受ける。従って、このように気筒内で燃料が燃焼を開始する前の２つの異なるクランク角で検出された第１及び第２筒内圧に基づき、第１及び第２筒内圧の相違に対応するパラメータを有して予め定められた演算式を用いて演算を行うことにより、実際の体積効率の変動に対応して精度の高い体積効率が求められる。
【０００９】
また、上記エンジン制御装置において、上記第１クランク角は上記気筒の圧縮行程下死点に対応するクランク角であり、上記第２クランク角は上記気筒の圧縮行程上死点に対応するクランク角であって、上記制御手段は、上記気筒における燃料の燃焼開始が上記第２クランク角より後であるときに、上記気筒の１燃焼サイクルにおいて、上記第１クランク角で上記筒内圧検出手段により検出された第１筒内圧と、上記第２クランク角で上記筒内圧検出手段により検出された第２筒内圧とに基づき、上記気筒の体積効率を演算することを特徴とする（請求項２）。
【００１０】
このように構成されたエンジン制御装置によれば、筒内圧の変動範囲を最大限利用することにより筒内圧の相違についての精度をできる限り高くすることができると共に、第１及び第２筒内圧を安定して容易に検出することができる。このため、第１及び第２筒内圧に基づいて求められる体積効率についても、より一層高い精度を確保することができる。
更に、このように構成されるエンジン制御装置において、上記制御手段は、上記気筒における燃料供給開始時期が上記第２クランク角より前であるときには上記気筒の燃料開始時期を上記第２クランク角以降に遅角し、上記第１クランク角で上記筒内圧検出手段により検出された第１筒内圧と、上記第２クランク角で上記筒内圧検出手段により検出された第２筒内圧とに基づき、上記気筒の体積効率を演算することを特徴とする（請求項３）。
【００１１】
或いは、上述のように第２クランク角を気筒の圧縮行程上死点に対応するクランク角としたエンジン制御装置において、上記制御手段は、上記気筒における燃料供給開始時期が上記第２クランク角より前であるときには上記気筒の燃料供給を停止し、上記第１クランク角で上記筒内圧検出手段により検出された第１筒内圧と、上記第２クランク角で上記筒内圧検出手段により検出された第２筒内圧とに基づき、上記気筒の体積効率を演算することを特徴とする（請求項４）。
【００１２】
燃料供給開始時期が第２クランク角より前である場合、気筒に供給された燃料が第２クランク角より前で燃焼を開始する可能性がある。従って、この場合に第２クランク角で筒内圧検出手段によって検出される第２筒内圧は、燃料の燃焼によって影響を受けることになる。そこで、このような場合、制御手段は燃料開始時期を上記第２クランク角以降に修正するか、或いはその気筒の燃料供給を停止し、第１及び第２クランク角で筒内圧検出手段により検出された第１及び第２筒内圧に基づき体積効率の演算を行う。従って、第１及び第２筒内圧は燃料の燃焼による影響を受けることなく精度よく検出されるので、演算によって求められる体積効率に良好な精度を確保することができる。
【００１３】
また具体的には、上記エンジン制御装置において、上記制御手段は、上記第１及び第２筒内圧と、上記燃料が燃焼を開始する前の上記気筒内の気体の比熱比とに基づき、上記体積効率を演算することを特徴とする（請求項５）。
更に、このように構成されたエンジン制御装置において、上記制御手段は、上記筒内圧検出手段により検出された筒内圧に基づき、上記気筒の１燃焼サイクルにおける上記第１クランク角から上記第２クランク角までの熱発生量を演算し、上記熱発生量が所定範囲内にない場合には、上記熱発生量が所定範囲内となるように上記比熱比を修正することを特徴とする（請求項６）。
【００１４】
エンジンには排気特性向上のためにＥＧＲ機構が設けられるのが一般的であるが、気筒に導入される気体にＥＧＲガスが含まれる場合、ＥＧＲ率の変化によっても体積効率が影響を受ける。そこで、このように気筒内の気体の比熱比を修正しながら、第１及び第２筒内圧に加え比熱比も用いて演算を行うことにより、ＥＧＲ率の変化などに伴う比熱比の変動に対応して精度よく体積効率を求めることができる。
【００１５】
また具体的には、上述のように気筒内の気体の比熱比を用いるようにしたエンジン制御装置において、上記演算式は、上記第１及び第２筒内圧と、上記燃料が燃焼を開始する前の上記気筒内の気体の比熱比とを用いて表されるポリトロープ式から導き出された演算式であることを特徴とする（請求項７）。
このように構成されたエンジン制御装置によれば、第１筒内圧と第２筒内圧との相違に対応するパラメータと気筒内の気体の比熱比とを含む体積効率の演算式が得られる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のエンジン制御装置によれば、圧縮行程における燃料の燃焼開始前の筒内圧の変化は、気筒の実際の体積効率によって影響を受けるので、気筒内で燃料が燃焼を開始する前の２つの異なるクランク角で検出された第１及び第２筒内圧に基づき、第１及び第２筒内圧の相違に対応するパラメータを含んで予め定められた演算式を用いて体積効率を演算することにより、実際の体積効率の変動に対応して精度の高い体積効率を求めることが可能となる。従って、予めエンジンの様々な状態を想定して体積効率をマップなどに記憶する必要がなくなると共に、エンジンに吸排気系の様々な制御デバイスが設けられるような場合であっても、制御デバイスの作動状態に対応し、精度の高い体積効率を演算によってリアルタイムに求めることができる。
【００１７】
この結果、こうして求められた体積効率を用いて得られた制御量によってエンジンを制御することにより、エンジンの運転状態を精度よく制御することができるので、良好な排気特性や、運転効率の向上に伴う燃費改善を安定して実現することが可能となる。また、経年変化により実際の体積効率が変化した場合にも、これに対応して精度よく体積効率を演算により求めることができるので、上述したような効果を引き続き確保することができる。
【００１８】
また、請求項２のエンジン制御装置のように、第１クランク角を気筒の圧縮行程下死点に対応するクランク角とすると共に、第２クランク角を気筒の圧縮行程上死点に対応するクランク角とした場合、筒内圧の変動範囲を最大限利用することにより筒内圧の相違についての精度をできる限り高くすることができると共に、圧縮行程下死点及び上死点において第１及び第２筒内圧を安定して容易に検出することができる。このため、第１及び第２筒内圧に基づいて求められる体積効率についても、より一層高い精度を確保することができる。
【００１９】
また、燃料供給開始時期が第２クランク角より前であるときに、請求項３のエンジン制御装置のように燃料開始時期を第２クランク角以降に修正するようにした場合、或いは請求項４のエンジン制御装置のようにその気筒の燃料供給を停止するようにした場合、第１及び第２筒内圧は燃料の燃焼による影響を受けることなく精度よく検出されるので、演算によって求められる体積効率に良好な精度を確保することができる。
【００２０】
また、請求項５のエンジン制御装置のように体積効率の演算の際に気筒内の気体の比熱比を反映し、特に請求項６のエンジン制御装置のように比熱比を修正するようにした場合には、ＥＧＲ率の変化などによって気筒内の気体の組成が変化して実際の体積効率に影響が生じるようなことがあっても、これに対応して演算式に用いられる比熱比が修正されるので、精度よく体積効率を求めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るエンジン制御装置が適用されたエンジンシステムの全体構成図である。
本実施形態においてエンジン１は、車両に動力源として搭載された直列４気筒のディーゼルエンジンとして構成されている。エンジン１の各気筒には、燃焼室内に燃料を噴射するインジェクタ２が設けられ、燃料噴射ポンプ（図示せず）から供給されてコモンレール（図示せず）に蓄えられた高圧の燃料が各インジェクタに２に供給されるようになっている。またエンジン１の各気筒には、各気筒の燃焼室内の圧力である筒内圧を検出するための筒内圧センサ（筒内圧検出手段）４がそれぞれ設けられている。
【００２２】
吸気管６には可変容量のターボチャージャ８が装備されており、図示しないエアクリーナから吸入された吸気は、吸気管６からターボチャージャ８のコンプレッサ８ａへと流入する。コンプレッサ８ａで過給された吸気は、インタークーラ１０及び吸気制御弁１２を介して吸気マニホールド１４に導入され、図示しない吸気ポートを介してエンジン１の各気筒の燃焼室内に供給される。
【００２３】
吸気管６のコンプレッサ８ａより上流側には、大気からエンジン１に吸入される空気、即ち新気の流量を検出するためのエアフローセンサ１６が設けられている。このエアフローセンサ１６は、エンジン１に吸入される新気流量に対応して変化する電圧を検出信号として出力する。また、吸気制御弁１２と吸気マニホールド１４との間には、エンジン１の吸気に関し、吸気温度を検出する吸気温センサ１８と吸気圧力を検出する吸気圧センサ２０とが設けられている。
【００２４】
一方、エンジン１の各気筒の燃焼室から排気が排出される排気ポート（図示せず）は、排気マニホールド２２を介して排気管２４に接続されている。なお、排気マニホールド２２と吸気マニホールド１４との間には、ＥＧＲクーラ２６及びＥＧＲ弁２８を介して排気マニホールド２２と吸気マニホールド１４とを連通するＥＧＲ通路３０が設けられ、ＥＧＲ弁２８の開度を変更することにより排気マニホールド２２から吸気マニホールド１４へのＥＧＲガスの還流量を調整可能となっている。
【００２５】
排気管２４は、ターボチャージャ８のタービン８ｂが介装されると共に、排気後処理装置３０に接続されている。なお、タービン８ｂの回転軸はコンプレッサ８ａの回転軸と機械的に連結されており、タービン８ｂが排気管２４内を流動する排気を受けて回転することによりコンプレッサ８ａを駆動するようになっている。上述したように、ターボチャージャ８は可変容量となっており、図示しないアクチュエータによってタービン８ｂに供給される排気を制御することにより、コンプレッサ８ａによる吸気の過給状態を変化させることができるように構成されている。
【００２６】
排気後処理装置３２は、エンジン１の排気中に含まれるパティキュレートやＮＯｘなどの有害成分を無害化するものであり、ケーシング内に収容されたパティキュレートフィルタや触媒装置など（いずれも図示せず）によって構成される。
ＥＣＵ３４は、エンジン１の運転制御をはじめとして総合的な制御を行うための制御装置であり、ＣＰＵ、メモリ、タイマカウンタなどから構成され、様々な制御量の演算を行うと共に、その制御量に基づき各種制御デバイスの制御を行っている。
【００２７】
ＥＣＵ３４の入力側には、各種制御に必要な情報を収集するため、上述した各気筒の筒内圧センサ４、エアフローセンサ１６、吸気温センサ１８、吸気圧センサ２０のほか、エンジン１のクランク軸（図示せず）の回転に同期してクランク角信号を出力するクランク角センサ３６、及び運転者によるアクセルペダル（図示せず）の踏込量を検出するアクセルセンサ３８などの各種センサ類が接続されている。一方、ＥＣＵ３４の出力側には演算した制御量に基づき制御が行われる各気筒のインジェクタ２、ターボチャージャ８の過給容量を変更するためのアクチュエータ、吸気制御弁１２及びＥＧＲ弁２８などの各種制御デバイスが接続されている。
【００２８】
例えば、ＥＣＵ３４はＥＧＲ制御を実行し、ＥＧＲ通路３０に設けられたＥＧＲ弁２８の開度を調整して排気マニホールド２２から吸気マニホールド１４に還流されるＥＧＲガスの量を制御することにより、エンジン１の空気過剰率を目標空気過剰率に制御する。この目標空気過剰率は、エンジン１の各燃焼室における燃焼状態を悪化させることなくスモークやＮＯｘの発生を抑制可能な空気過剰率として予めエンジン１の回転数やエンジン１への燃料供給量に基づきＥＧＲ制御マップとして記憶されているものである。
【００２９】
このようなＥＧＲガス量の制御を行う際に、エンジン１の実際の筒内空気過剰率を精度よく求めるため、ＥＣＵ３４は気筒の体積効率ηｖを用いている。本実施形態における筒内空気過剰率の演算について具体的に説明すると、以下のとおりである。
まずＥＣＵ３４は、筒内圧センサ２によって検出された筒内圧に基づき、図示平均有効圧Ｐｍｉを求める。図２は、エンジン１のＰ−Ｖ線図の一例を示すグラフであるが、図２に示されるように、１燃焼サイクルにおいて筒内圧は、ａ点、ｂ点、ｃ点、ｄ点をそれぞれ結ぶ実線に沿って変化する。即ち、図２におけるａ点が圧縮行程下死点となり、ｂ点が圧縮行程上死点となる。そして、図２中のａ点、ｂ点、ｃ点、ｄ点をそれぞれ結ぶ実線によって囲まれたハッチング部分の面積がエンジン１の一気筒における図示仕事を表しており、これを同気筒の行程容積Ｖｈで除したものが図示平均有効圧となる。なお、図２中のｂ点のときの燃焼室容積Ｖｃは、ピストンが圧縮上死点にあるときの燃焼室容積である。
【００３０】
Ｐ−Ｖ線図におけるパラメータのうちの燃焼室容積については、クランク角センサ３６からのクランク角信号とピストンストロークとによって求めることができるので、筒内圧センサ４によって検出された気筒毎の筒内圧から気筒毎のＰ−Ｖ線図を得ることが可能である。即ちＥＣＵ３４は、１燃焼サイクルにおける燃焼室容積と筒内圧との関係について積分演算を行うことにより、各気筒の図示平均有効圧Ｐｍｉｃｙｌを求める。
【００３１】
次にＥＣＵ３４は、こうして求められた図示平均有効圧Ｐｍｉｃｙｌを用い、エンジン１の筒内空気過剰率λｃｙｌを演算する。ここで筒内空気過剰率λｃｙｌは、次のようにして求めることができる。
図示平均有効圧Ｐｍｉは、上述したようにエンジン１のＰ−Ｖ線図に示されるような燃焼室容積と筒内圧との関係に基づいて求めることができるほか、下記式（１）によって演算することもできる。
【００３２】
【数１】
2010133353.tif 000003
【００３３】
なお、上記式（１）において、Ｈｕは単位重量あたりの燃料の発熱量、ηｉはエンジン１の特性に対応して予め設定された図示熱効率、Ｖｈは行程容積である。
また、１燃焼サイクルにおいてエンジン１に供給される空気重量をＧａｉｒとし、理論空燃比をＬｏとすると、エンジン１の空気過剰率λは下記式（２）によって表される。
【００３４】
【数２】
2010133353.tif 000004
【００３５】
一方、吸気マニホールド１４における吸気温Ｔｂ及び吸気圧Ｐｂのもとでエンジン１に吸入される気体の体積をＶｂとし、この気体のモル数をｎ、気体定数をＲとした場合、下記式（３）が成立する。
Ｐｂ・Ｖｂ＝ｎ・Ｒ・Ｔｂ  ・・・  （３）
従って、エンジン１の体積効率ηｖを用い、１燃焼サイクルにおいてエンジン１の気筒内に導入される気体重量Ｇｃｙｌは下記式（４）によって表される。
【００３６】
【数３】
2010133353.tif 000005
【００３７】
ここで、上記式（２）によって表される空気過剰率λを筒内空気過剰率λｃｙｌとすれば、Ｇｃｙｌ≒Ｇａｉｒと見なすことができる。従って、上記式（１）、（２）及び（４）から、エンジン１の筒内空気過剰率λｃｙｌは下記式（５）のように表される。
【００３８】
【数４】
2010133353.tif 000006
【００３９】
上記式（５）において、単位量あたりの燃料の発熱量Ｈｕ、図示熱効率ηｉ、及び理論空燃比Ｌｏについては予め定めることが可能であり、気体定数ＲについてもＥＧＲガス量によって大きく変動するものではないので、予め定められた所定値を適用することが可能である。従って、体積効率ηｖが定まれば、前述のようにして求められた図示平均有効圧Ｐｍｉｃｙｌ、並びに吸気温センサ１８によって検出された吸気温Ｔｂ、及び吸気圧センサ２０によって検出された吸気圧Ｐｂを用い、上記式（５）による演算を行うことによって筒内空気過剰率λｃｙｌを求めることができる。
【００４０】
ＥＣＵ３４は、このようにして求められた筒内空気過剰率λｃｙｌを用い、上述したようにしてＥＧＲ弁２８の開度を調整して排気マニホールド２２から吸気マニホールド１４に還流されるＥＧＲガスの量を制御することにより、エンジン１の筒内空気過剰率を目標空気過剰率に制御する。上記式（５）には、体積効率ηｖが含まれており、体積効率ηｖの精度は筒内空気過剰率λｃｙｌの精度に影響を及ぼすことになる。
【００４１】
またＥＣＵ３４は、エンジン１の各気筒に設けられたインジェクタ２から、それぞれ対応する気筒の燃焼室内に供給される燃料についての目標噴射開始時期及び目標噴射量の演算、並びに演算した目標噴射開始時期及び目標噴射量に基づくインジェクタ４の制御といった燃料噴射制御も行っている。
即ちＥＣＵ３４は、クランク角センサ３６から出力されるクランク角信号に基づいて求めたエンジン回転数と、アクセルセンサ３８によって検出されたアクセルペダルの踏込量とに基づき、予め記憶している目標燃料噴射量マップから対応する目標燃料噴射量を読み出して設定する。なお、この目標燃料噴射量マップは、エンジン回転数とアクセルペダルの踏込量とに対応した出力が、スモークやＮＯｘの生成量などに関して適正な排気特性を維持しながら得られるように、エンジン回転数とアクセルペダルの踏込量とをパラメータとして予め設定されている。ＥＣＵ３４は、こうして設定した目標燃料噴射量に基づき各気筒に設けられたインジェクタ２から燃料を噴射するようにインジェクタ２を制御する。
【００４２】
ＥＣＵ３４がこのような燃料噴射量の制御を行う際にも、前述したようにして求めた筒内空気過剰率λｃｙｌに基づき目標噴射量を補正して、より良好な排気特性が確保できるようにしている。
このように、本実施形態においては、エンジン１の体積効率ηｖがＥＧＲガス量の制御及び燃料噴射量の制御に用いられており、この体積効率ηｖの精度を高めることによって上述したＥＧＲ制御や燃料噴射制御の精度を高めることが可能となる。
【００４３】
そこで、ＥＣＵ３４は体積効率ηｖを精度よく求めるため、体積効率演算制御を実行する。図３は、ＥＣＵ３４が実行する体積効率演算制御のフローチャートである。ＥＣＵ３４は、エンジン１が運転中であるときに、予め選択された１つの気筒（以下、選択気筒という）について、所定の制御周期で図３のフローチャートに従い空気過剰率演算制御を実行する。
【００４４】
体積効率演算制御において１つの制御周期が始まると、まずＥＣＵ３４はステップＳ１において、エンジン１の運転状態が体積効率演算モードにあるか否かを判定する。即ちＥＣＵ３４は、体積効率に影響を及ぼす吸排気系の制御デバイスにおいて、その制御量に所定量以上の変化があった場合に、エンジン１の運転状態が体積効率演算モードにあると判定する。より具体的に説明すると、本実施形態では吸気制御弁１２の制御量が吸気制御弁１２に対応して予め設定された変化量以上に変化した場合、ＥＧＲ弁２８の制御量がＥＧＲ弁２８に対応して予め設定された変化量以上に変化した場合、及び可変容量のターボチャージャ８のアクチュエータに対する制御量がターボチャージャ８に対応して予め設定された変化量以上に変化した場合のいずれかに該当するときに、エンジン１の運転状態が体積効率演算モードにあると判定する。
【００４５】
ステップＳ１において、エンジン１の運転状態が体積効率演算モードにないとＥＣＵ３４が判定した場合は、実際の体積効率に変動は生じていないものとして、その制御周期を終える。これに伴い、前述したＥＧＲ制御及び燃料噴射制御においてＥＣＵ３４は、それまで使用していた体積効率ηｖを引き続き使用する。なお、製造後に初めてエンジン１を運転した場合には、予め記憶していた標準的な体積効率が用いられるようになっている。
【００４６】
一方、ステップＳ１においてエンジン１の運転状態が体積効率演算モードにあると判定した場合、ＥＣＵ３４は処理をステップＳ２に進める。ステップＳ２においてＥＣＵ３４は、選択気筒における燃料の燃焼開始時期が圧縮行程上死点のクランク角ＴＤＣ以前であるか否かを判定する。具体的には、本実施形態の場合、ＥＣＵ３４は燃料噴射制御において選択気筒について設定した燃料の目標噴射開始時期（燃料供給開始時期）が圧縮行程上死点のクランク角ＴＤＣより前である場合に、選択気筒における燃料の燃焼開始時期が圧縮行程上死点のクランク角ＴＤＣ以前であると判定する。
【００４７】
ここでは、まずステップＳ２において選択気筒における燃料の燃焼開始時期が圧縮行程上死点のクランク角ＴＤＣより後であると判定した場合について説明する。ステップＳ２の判定によりステップＳ４に処理を進めると、ＥＣＵ３４は体積効率ηｖの演算に必要な情報を取り込む。
体積効率ηｖの具体的な演算方法については後述するが、体積効率ηｖの演算には、選択気筒の筒内圧センサ４によって検出された筒内圧、吸気圧センサ２０によって検出された吸気圧Ｐｂ、予め記憶している選択気筒内の気体の比熱比κなどが用いられ、ＥＣＵ３４はこれらの情報をステップＳ４で取り込む。
【００４８】
ここで、ステップＳ４において取り込む選択気筒の筒内圧について、より具体的に説明する。ＥＣＵ３４は、クランク角センサ３６から出力されるクランク角信号に基づき、選択気筒の１燃焼サイクルにおいて、圧縮行程下死点に対応する第１クランク角ＢＤＣ（即ち図２のａ点のクランク角）から、圧縮行程上死点に対応する第２クランク角ＴＤＣ（即ち図２のｂ点のクランク角）までの間に選択気筒の筒内圧センサ４によって検出された筒内圧を、所定の単位クランク角変化幅Δθごとにサンプリングし、ステップＳ４において選択気筒における筒内圧に関する情報として取り込む。
【００４９】
次のステップＳ５に処理を進めると、ＥＣＵ３４はステップＳ４で取り込んだ筒内圧を用い、選択気筒における第１クランク角ＢＤＣから第２クランク角ＴＤＣまでの間の熱発生量Ｑｔｄｃを演算する。
ここで、ステップＳ５における熱発生量Ｑｔｄｃの演算の方法について具体的に説明する。選択気筒における単位クランク角あたりの熱発生量である熱発生率ｄＱ／ｄθは、筒内圧をＰ、筒内容積をＶとした場合、下記式（６）によって表される。
【００５０】
【数５】
2010133353.tif 000007
【００５１】
図４は、選択気筒におけるクランク角と筒内圧との関係を模式的に示すグラフである。前述したように選択気筒における燃料の燃焼開始時期が圧縮行程上死点の第２クランク角ＴＤＣより後である場合、選択気筒における筒内圧は、図４中の実線で表される曲線に沿って変化する。即ち、例えば選択気筒における燃料噴射が、第２クランク角ＴＤＣより後となる図４中のクランク角θｉｂで開始されるとすると、選択気筒の燃焼室内に噴射された燃料が着火遅れによってクランク角θｃｂで燃焼を開始するまでの間、選択気筒の筒内圧は第２クランク角ＴＤＣにおいてピークに達し、その後は徐々に低下していく。
【００５２】
図４に示されるように、上記式（６）におけるｄＰ／ｄθは、選択気筒においてクランク角が単位クランク角変化幅Δθだけ変化したときの筒内圧の変化ΔＰに相当する。上述したように、ＥＣＵ３４はステップＳ４において、第１クランク角ＢＤＣから第２クランク角ＴＤＣまでの間に単位クランク角変化幅Δθごとにサンプリングした選択気筒の筒内圧を取り込んでいる。従って、サンプリングした筒内圧から、単位クランク角変化幅Δθごとの筒内圧の変化ΔＰを求めることができる。
【００５３】
また、上記式（６）におけるｄＶ／ｄθは、クランク角がΔθだけ変化したときの燃焼室容積の変化ΔＶに相当する。選択気筒の圧縮行程下死点における燃焼室容積Ｖｃと、選択気筒の行程容積Ｖｈとが予め判っているので、このｄＶ／ｄθについても求めることが可能である。従って、上記式（６）の演算を行うことにより選択気筒における第１クランク角ＢＤＣから第２クランク角ＴＤＣまでの間の熱発生率ｄＱ／ｄθを単位クランク角変化幅Δθごとに求めることができる。
【００５４】
選択気筒における第１クランク角ＢＤＣから第２クランク角ＴＤＣまでの間の熱発生量Ｑｔｄｃは、こうして求められた熱発生率ｄＱ／ｄθを、下記式（７）のように単位クランク角変化幅Δθごとに第１クランク角ＢＤＣから第２クランク角ＴＤＣまでの間にわたり積算することによって求めることができる。
【００５５】
【数６】
2010133353.tif 000008
【００５６】
ここで、熱発生率ｄＱ／ｄθを求めるための式（６）には、選択気筒内の気体の比熱比κが含まれており、ＥＣＵ３４はそのときに記憶している比熱比κをステップＳ４で取り込み、式（６）による演算に用いる。第１クランク角ＢＤＣから第２クランク角ＴＤＣまでの間の熱発生量Ｑｔｄｃは、燃料の燃焼を伴わない気体の圧縮によって発生するものであるため、所定の幅を持って予め設定された許容範囲（所定範囲）内に収まるはずであるが、式（６）及び（７）の演算によって求められた熱発生量Ｑｔｄがこの許容範囲内にない場合、式（６）の演算に用いた比熱比κが実際の比熱比からずれていることになる。
【００５７】
そこでＥＣＵ３４は、ステップＳ５からステップＳ６に処理を進めると、ステップＳ５で求めた熱発生量Ｑｔｄｃと、第１クランク角ＢＤＣから第２クランク角ＴＤＣまでの間の燃焼を伴わない気体の圧縮によって選択気筒に発生する標準的な熱発生量として予め定めた基準熱発生量Ｑｒとの偏差の絶対値が、許容範囲ΔＱｓ以下であるかを判定する。
そして、熱発生量Ｑｔｄｃと基準熱発生量Ｑｒとの偏差の絶対値が許容範囲ΔＱｓより大きいときには、処理をステップＳ７に進め、熱発生量Ｑｔｄｃと基準熱発生量Ｑｒとの大小関係に基づき、熱発生量Ｑｔｄｃが基準熱発生量Ｑｒに近付く方向に比熱比κを修正する。比熱比κの修正方法については種々考えられるが、例えば熱発生量Ｑｔｄｃと基準熱発生量Ｑｒとの大小関係に基づき、比熱比κに対して所定の修正量Δκを加算もしくは減算するようにしてもよい。
【００５８】
こうしてステップＳ７において比熱比κを修正すると、ＥＣＵ３４はステップＳ４で取り込んだ情報に基づき、再びステップＳ５において選択気筒における第１クランク角ＢＤＣから第２クランク角ＴＤＣまでの間の熱発生量Ｑｔｄｃを、上述したようにして式（６）及び（７）により演算する。但し、このとき用いる比熱比κは、ステップＳ７で修正された比熱比κを用いる。
【００５９】
更にＥＣＵ３４は、こうしてステップＳ５で再び求めた熱発生量Ｑｔｄｃを用い、ステップＳ６において熱発生量Ｑｔｄｃと基準熱発生量Ｑｒとの偏差の絶対値が許容範囲ΔＱｓ以下であるか否かを再び判定する。従って、熱発生量Ｑｔｄｃと基準熱発生量Ｑｒとの偏差の絶対値が許容範囲ΔＱｓ以下となるまでは、ステップＳ７における比熱比κの修正が繰り返されることになる。そして、比熱比κの修正により、ステップＳ６において熱発生量Ｑｔｄｃと基準熱発生量Ｑｒとの偏差の絶対値が許容範囲ΔＱｓ以下であると判定すると、比熱比κが適正な値に修正されたことになるので、ＥＣＵ３４は既に記憶している比熱比をステップＳ７で修正された比熱比κで更新した上で、処理をステップＳ６からステップＳ８に進める。
【００６０】
なお、ステップＳ５からステップＳ６に処理を進めたときに、熱発生量Ｑｔｄｃと基準熱発生量Ｑｒとの偏差の絶対値が許容範囲ΔＱｓ以下であると判定した場合には、既に比熱比κが適正な値となっているので、ＥＣＵ３４はステップＳ７における比熱比κの修正を行うことなくステップＳ６から直ちにステップＳ８に処理を進める。
ステップＳ８においてＥＣＵ３４は、ステップＳ４で取り込んだ筒内圧、及び記憶している比熱比κを用い、選択気筒の体積効率ηｖを演算する。なお、ここで用いる比熱比κは、上述したようにしてステップＳ７で比熱比κの修正及び更新が行われた場合には、更新後の比熱比κが用いられる。
【００６１】
以下では、ステップＳ８における体積効率ηｖの演算について具体的に説明する。選択気筒内の燃料が圧縮行程において燃焼を開始していないとき、２つの異なるクランク角での燃焼室容積をそれぞれ第１燃焼室容積Ｖ１及び第２燃焼室容積Ｖ２とすると共に、筒内圧をそれぞれ第１筒内圧Ｐ１及び第２筒内圧Ｐ２とすると、これら第１及び第２燃焼室容積Ｖ１，Ｖ２並びに第１及び第２筒内圧Ｐ１，Ｐ２の関係は、選択気筒内の気体の比熱比κを用いたポリトロープ式から、下記式（８）のように表される。
【００６２】
Ｐ１・Ｖ１κ＝Ｐ２・Ｖ２κ  ・・・  （８）
そして、上記式（８）を変形することにより、第２筒内圧Ｐ２は下記式（９）によって表される。
【００６３】
【数７】
2010133353.tif 000009
【００６４】
ここで、２つのクランク角のうちの一方を第１クランク角ＢＤＣとすると、第１クランク角ＢＤＣは圧縮行程下死点のクランク角であるから、上記式（９）中の第１燃焼室容積Ｖ１は予め大きさが判っている圧縮行程下死点の燃焼室容積Ｖｃであり、第１筒内圧Ｐ１は吸気圧センサ２０によって検出された吸気圧Ｐｂとすることができる。
また、２つのクランク角のうちの他方を第２クランク角ＴＤＣとすると、第２クランク角ＴＤＣは圧縮行程上死点のクランク角であるから、上記式（９）中の第２燃焼室容積Ｖ２は、燃焼室容積Ｖｃ、予め大きさが判っている行程容積Ｖｈ、及び選択気筒の体積効率ηｖを用い、下記式（１０）によって表される。
【００６５】
Ｖ１＝ηｖ・Ｖｈ＋Ｖｃ  ・・・  （１０）
従って、上記式（９）で表される第２筒内圧Ｐ２を、第２クランク角ＴＤＣでの筒内圧Ｐｔｄｃとすれば、下記式（１１）が成立する。
【００６６】
【数８】
2010133353.tif 000010
【００６７】
ここで、選択気筒の圧縮比εが下記式（１２）によって表されるので、圧縮行程下死点の燃焼室容積Ｖｃは下記式（１３）によって表される。
【００６８】
【数９】
2010133353.tif 000011
【００６９】
【数１０】
2010133353.tif 000012
【００７０】
従って、上記式（１１）及び（１３）から、選択気筒の体積効率ηｖは下記式（１４）で表される。
【００７１】
【数１１】
2010133353.tif 000013
【００７２】
上記式（１４）において、圧縮率εは予め定めることが可能であり、比熱比κも前述したように必要に応じて修正を加えながら値が定められるので、第２クランク角ＴＤＣで選択気筒の筒内圧センサ４によって検出された筒内圧Ｐｔｄｃ、及び吸気圧センサ２０によって検出された吸気圧Ｐｂを用い、選択気筒の体積効率ηｖを演算することができる。
即ち、前述したようにＥＣＵ３４がステップＳ４で取り込んだ情報には、第１クランク角ＢＤＣから第２クランク角ＴＤＣまでの間に単位クランク角変化幅Δθごとにサンプリングした選択気筒の筒内圧が含まれており、この中から第２クランク角ＴＤＣのときの筒内圧Ｐｔｄｃを取り出し、同じくステップＳ４で取り込んだ情報に含まれる吸気圧Ｐｂと共に上記式（１４）による演算に用いる。なお、圧縮率εについてはＥＣＵ３４が予め記憶しているものを用いる。また、ここで用いる比熱比κもその時点で記憶されているものを用いるが、前述したようにしてステップＳ７で比熱比κの修正及び更新が行われた場合には、更新された比熱比κが用いられる。
【００７３】
上記式（１４）におけるＰｔｄｃ／Ｐｂは、第１クランク角ＢＤＣにおける第１筒内圧Ｐ１を吸気圧Ｐｂで代用したものであるから、第２クランク角ＴＤＣにおける第２筒内圧ＰｔｄｃをＰ２と表記すれば、これら第１及び第２筒内圧Ｐ１，Ｐ２を用いてＰ２／Ｐ１とも表すことができる。即ち、上記式（１４）は、第１筒内圧Ｐ１に対する第２筒内圧Ｐ２の比をパラメータとして含む演算式であり、言い換えれば第１筒内圧Ｐ１と第２筒内圧Ｐ２との相違に対応するパラメータを含む演算式であることになる。
【００７４】
燃料が燃焼を開始する前の圧縮行程における筒内圧の変化は、選択気筒における実際の体積効率の変動によって影響を受けるが、このような式（１４）を用いて体積効率ηｖの演算を行うことにより、選択気筒における実際の体積効率の変動に対応して精度の高い体積効率ηｖを求めることができる。即ち、例えばＥＧＲ制御においてＥＧＲ弁２８の開度が変更され、選択気筒に供給されるＥＧＲガスの量が変化するのに伴って選択気筒の実際の体積効率が変化した場合、ＥＧＲガス量の変化に伴って第１筒内圧Ｐ１から第２筒内圧Ｐ２への変化も異なったものとなる。上記式（１４）には、このような筒内圧の変化が反映されるので、選択気筒の体積効率ηｖを精度よく求めることができる。
【００７５】
また、第１筒内圧Ｐ１に対する第２筒内圧Ｐ２の比は、第１筒内圧Ｐ１から第２筒内圧Ｐ２への変化の度合いが大きいほど精度を向上させることが可能であることから、本実施形態では筒内圧の変動範囲を最大限利用するために第１クランク角を圧縮行程下死点のクランク角とすると共に第２クランク角を圧縮行程上死点のクランク角として、上記式（１４）による演算の精度を向上させるようにしている。また、このように第１及び第２クランク角を圧縮行程下死点及び上死点のクランク角とすることにより、圧縮行程下死点及び上死点において第１及び第２筒内圧を安定して容易に検出することができる。本実施形態では第１筒内圧に代えて吸気圧Ｐｂを用いているものの、第２筒内圧Ｐｔｄｃを精度よく検出できるので、上記式（１４）によって求められる体積効率ηｖに対し、より一層高い精度を確保することができる。
【００７６】
更に、上記式（１４）には、選択気筒内の気体の比熱比κが含まれており、前述したように、この比熱比κは実際の比熱比の変動に対応して適正な値に維持されるようになっている。従って、選択気筒の燃焼室内に存在する気体の組成がＥＧＲガスの導入などによって変動しても、これに対応して比熱比κが適正に修正されるので、上記式（１４）を用いて演算される体積効率ηｖには高い精度が確保される。
【００７７】
ＥＣＵ３４は、こうしてステップＳ８において選択気筒の体積効率ηｖを演算すると、それまで記憶していた体積効率を、ステップＳ８で求めた体積効率ηｖに更新し、その制御周期を終了する。次の制御周期でＥＣＵ３４は、再びステップＳ１から処理を開始し、ステップＳ１では、前述したようにエンジン１の運転状態が体積効率演算モードにあるか否かを判定する。従って、エンジン１の運転状態が再び体積効率演算モードとなるまでの間は、上述したような体積効率ηｖの更新は行われず、記憶している体積効率ηｖを用いてエンジン１の制御が行われる。
【００７８】
なお、第１及び第２クランク角は、本実施形態のように圧縮行程下死点及び上死点のクランク角に限定されるわけではなく、選択気筒が圧縮行程にあるときに、燃料が燃焼を開始する前の２つの異なるクランク角を第１及び第２クランク角としてもよい。
但し、この場合には、第１及び第２クランク角におけるピストン位置に応じた比率を行程容積Ｖｈに乗じた上で、圧縮行程下死点における燃焼室容積Ｖｃに加算して第１及び第２燃焼室容積Ｖ１，Ｖ２を求める必要がある。このため、前記式（１１）が本実施形態の場合に比べて幾分複雑になり、結果として体積効率ηｖの演算式も前記式（１４）に比べて幾分複雑になる。また、この場合には第１及び第２筒内圧Ｐ１，Ｐ２のいずれも選択気筒の筒内圧センサ４によって検出された筒内圧を用いる必要がある。
【００７９】
次に、体積効率演算制御のステップＳ２において、選択気筒における燃料の燃焼開始時期が圧縮行程上死点の第２クランク角ＴＤＣ以前であるとＥＣＵ３４が判定した場合について説明する。この場合、ＥＣＵ３４は処理をステップＳ２からステップＳ３に進める。
前述したように本実施形態においてＥＣＵ３４は、燃料噴射制御で選択気筒について設定した燃料の目標噴射開始時期が圧縮行程上死点の第２クランク角ＴＤＣより前である場合に、燃料の燃焼開始時期が圧縮行程上死点の第２クランク角ＴＤＣ以前であると判定する。燃料の目標噴射開始時期が第２クランク角ＴＤＣより前である場合、選択気筒に供給された燃料は第２クランク角ＴＤＣより前に燃焼を開始する可能性がある。
【００８０】
前述したように図４は、選択気筒におけるクランク角と筒内圧との関係を模式的に表すグラフであるが、クランク角θｉａで燃料の噴射が開始され、選択気筒の燃焼室内に噴射された燃料が第２クランク角ＴＤＣより前となるクランク角θｃａで燃焼を開始したとすると、クランク角θｃａまでは実線に沿って変化していた筒内圧が、燃料の燃焼開始に伴ってクランク角θｃａから一点鎖線で示されるように急激に上昇する。本実施形態では第２クランク角を圧縮行程上死点のクランク角ＴＤＣとしているので、このように燃料が第２クランク角ＴＤＣより前に燃焼を開始すると、第２筒内圧Ｐｔｄｃを精度よく検出することができなくなる。
【００８１】
そこで、ステップＳ２において燃料の燃焼開始時期が第２クランク角ＴＤＣ以前であると判定した場合、ＥＣＵ３４は処理をステップＳ３に進め、選択気筒における燃料の目標噴射開始時期を第２クランク角ＴＤＣ以降（例えば上死点後１０°）に遅角する。これにより、選択気筒における燃料の燃焼開始時期が第２クランク角ＴＤＣより後になる。従って、圧縮行程上死点の第２クランク角ＴＤＣにおいて第２筒内圧Ｐｔｄｃを精度よく検出することができる。
【００８２】
ＥＣＵ３４は、ステップＳ３で選択気筒における燃料の目標噴射開始時期を第２クランク角ＴＤＣ以降に遅角すると、ステップＳ４に処理を進め、その後の１燃焼サイクルにおいて収集した、体積効率ηｖの演算に必要な情報を前述したようにして取り込む。
ステップＳ４で情報を取り込んだ後の体積効率演算制御における一連の処理は前述したとおりであって、ＥＣＵ３４はステップＳ８において体積効率ηｖを前記式（１４）により演算する。そして、それまで記憶していた体積効率ηｖを、新たに求めた体積効率ηｖに更新し、その制御周期を終了する。
【００８３】
従って、選択気筒における燃料の燃焼開始時期が圧縮行程上死点の第２クランク角ＴＤＣ以前である場合にも、燃料の燃焼開始時期を第２クランク角ＴＤＣより遅らせることにより、第２クランク角における筒内圧を精度よく検出することができる。よって、この場合にも前記式（１４）によって求められる体積効率ηｖに、前述したとおりの高い精度を確保することができる。
【００８４】
以上のようにしてＥＣＵ３４が体積効率演算制御を行うことにより、選択気筒の体積効率ηｖを精度よく求めることができるので、この体積効率ηｖを用いて得られた制御量により制御を行うＥＧＲ制御や燃料噴射制御においても精度の高い制御を実現することができる。この結果、良好な排気特性や、運転効率の向上に伴う燃費改善を安定して実現することが可能となる。また、経年変化により実際の体積効率が変化した場合にも、これに対応して演算により精度よく体積効率ηｖを求めることができるので、上述したような効果を引き続き確保することができる。
【００８５】
なお、本実施形態では、前述したようにＥＧＲ制御及び燃料噴射制御の制御量を求める際に体積効率ηｖを用いているが、体積効率ηｖを用いて求めた制御量が適用される制御であれば、ＥＧＲ制御や燃料噴射制御以外のものであっても、本実施形態と同様に精度の高い制御を実現可能である。
また、本実施形態では、可変容量のターボチャージャ８、吸気制御弁１２及びＥＧＲ弁２８といった制御デバイスのそれぞれの作動状態が変化することにより、エンジン１の実際の体積効率は様々に変化する。このとき、選択気筒の第１及び第２筒内圧も、これらの制御デバイスの作動状態の変化に応じて変動し、その変動が前記式（１４）にリアルタイムに反映されるので、各制御デバイスの作動状態にかかわらず、選択気筒の体積効率ηｖを精度よく求めることができる。
【００８６】
そして、このように前記式（１４）を用いた演算によって精度の高い体積効率ηｖを得ることができるので、予めエンジン１の様々な運転状態を想定して体積効率をマップなどに記憶する必要がなくなる。
また、本実施形態では筒内圧の変動範囲を最大限利用するために第１クランク角を圧縮行程下死点とすると共に第２クランク角を圧縮行程上死点として、できるだけ高い精度で体積効率を求めることができるようにしているが、選択気筒における燃料の燃焼開始時期が圧縮行程上死点の第２クランク角ＴＤＣ以前であると判定した場合は、燃料の燃焼開始時期を第２クランク角ＴＤＣより遅らせるので、燃料噴射制御において設定される燃料の目標噴射開始時期にかかわらず、常に高い精度で体積効率ηｖを求めることができる。
【００８７】
更に、前記式（１４）には、選択気筒内の気体の比熱比κが含まれており、前述したように、この比熱比κは実際の比熱比の変化に対応して適正な値に維持されるようになっている。従って、選択気筒の燃焼室内に存在する気体の組成がＥＧＲガスの導入などによって変動しても、これに対応して比熱比κが適正に修正されるので、前記式（１４）を用いて演算される体積効率ηｖには高い精度が確保される。
【００８８】
以上で本発明の一実施形態に係るエンジン制御装置についての説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
例えば、上記実施形態でＥＣＵ３４は、体積効率演算制御のステップＳ２において、燃料の目標噴射開始時期が圧縮行程上死点の第２クランク角ＴＤＣより前である場合に、燃料の燃焼開始時期が圧縮行程上死点の第２クランク角ＴＤＣ以前であると判定するようにした。しかしながら、燃料の燃焼開始時期が第２クランク角ＴＤＣ以前であるか否かの判定は、これに限定されるものではない。
【００８９】
例えば、選択気筒における筒内圧は、図４に一点鎖線で示されるように、燃料の燃焼開始に伴って、それまでの上昇度合いに比べて更に急激に上昇するようになる。そこで、選択気筒の筒内圧センサ４によって検出された筒内圧をモニタし、このような急激な筒内圧の変化が生じ始める時期が第２クランク角ＴＤＣ以前であるか否かを判定するようにしてもよい。但し、この場合には圧縮行程における筒内圧の変化をモニタした上で上記の判定を行う必要があるので、体積効率演算制御のステップＳ３以降の処理は、次の燃焼サイクルにおいて行われることになる。
【００９０】
また、上記実施形態では、体積効率演算制御のステップＳ２において燃料の燃焼開始時期が圧縮行程上死点の第２クランク角ＴＤＣ以前であると判定した場合、燃料の目標噴射開始時期を第２クランク角ＴＤＣ以降に遅角した。しかしながら、これに代えて、選択気筒における燃料噴射を、筒内圧の検出が行われる１燃焼サイクルについて停止するようにしてもよい。この場合には、燃料噴射が停止された燃焼サイクルで選択気筒から燃料の燃焼に伴う動力を得ることができなくなるものの、体積効率ηｖについては上記実施形態と同様に精度よく求めることができる。
【００９１】
また、上記実施形態では、予め選択された１つの気筒についてＥＣＵ３４が体積効率演算制御を行うようにしたが、複数の気筒または全気筒について同様に体積効率演算制御を行うようにしてもよい。例えば、気筒毎に設けられた可変動弁機構が、気筒毎または気筒群ごとに異なる作動状態となりうる場合には、気筒毎または気筒群ごとに体積効率演算制御を行うのが有効である。
【００９２】
また、上記実施形態では、吸排気系の制御デバイスとして、可変容量のターボチャージャ８、吸気制御弁１２及びＥＧＲ弁２８を用いたが、上述のように可変動弁機構や、排気絞り弁など、様々な制御デバイスを有したエンジンにおいても、それぞれの制御デバイスの作動状態に応じて変動する実際の体積効率の変化に対応して、本実施形態と同様に精度よく体積効率ηｖを求めることができる。
【００９３】
また、上記実施形態においては、第１クランク角ＢＤＣにおける第１筒内圧を、吸気圧センサ２０によって検出された吸気圧Ｐｂで代用するようにしたが、選択気筒の筒内圧センサ４によって検出された筒内圧を用いるようにしてもよい。
なお、本実施形態ではエンジン１を直列４気筒のディーゼルエンジンとしたが、エンジン１の気筒数や形式については、これに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】本発明の一実施形態に係るエンジン制御装置が適用されたエンジンシステムの全体構成図である。
【図２】エンジンのＰ−Ｖ線図の一例を示すグラフである。
【図３】ＥＣＵが実行する体積効率演算制御のフローチャートである。
【図４】圧縮行程における筒内圧の変化を説明するためにクランク角と筒内圧との関係を模式的に示すグラフである。
【符号の説明】
【００９５】
１  エンジン
４  筒内圧センサ（筒内圧検出手段）
３４  ＥＣＵ（制御手段）
【図１】
2010133353.tif 000014
【図２】
2010133353.tif 000015
【図３】
2010133353.tif 000016
【図４】
2010133353.tif 000017