(57)【要約】【課題】筒内圧センサを有する内燃機関において、該筒内圧センサの熱歪みによる出力誤差を簡易な構成で補正することのできる内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】筒内圧センサで検出された筒内圧Ｐ（θ）と筒内容積Ｖ（θ）と比熱比κとを用いて、発生熱量ＰＶκ（θ）を演算する（ステップ１００〜１０２）。ＰＶκ（θ）が最大となるクランク角θｆｉｘを燃焼後の断熱過程の開始クランク角として特定する（ステップ１０４）。θｆｉｘ以降のＰＶκ（θ）の変化に基づいて、補正係数Ｋｆｉｘを算出する（ステップ１０６）。補正係数Ｋｆｉｘを用いて、実発生熱量ＰＶκｆｉｘ（θ）を算出する（ステップ１１０）。好ましくは、水温と機関回転数とに基づいて、冷却損失とクランク角との相関関係を規定する冷損係数Ｋｃｏｏｌを算出し、実発生熱量ＰＶκｆｉｘ（θ）に反映させる（ステップ２００〜２０８）。【選択図】図７
2010236534.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の所定クランク角における筒内圧を検出する筒内圧センサと、
前記筒内圧センサで検出された筒内圧と、該筒内圧の検出時における筒内容積と、筒内ガスの比熱比と、を用いて、前記比熱比を累乗の指数として前記筒内容積を累乗した値と前記筒内圧との乗算値（以下、発生熱量）を演算する発生熱量演算手段と、
燃焼後の断熱過程における前記発生熱量とクランク角との相関関係を用いて、該断熱過程の所定クランク角における発生熱量誤差を演算する発生熱量誤差演算手段と、
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】
前記所定クランク角における発生熱量から前記発生熱量誤差を差し引いた値を実発生熱量として演算する実発生熱量演算手段を更に備え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】
前記実発生熱量に基づいて、所定クランク角における実筒内圧を演算する実筒内圧演算手段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】
前記発生熱量誤差演算手段は、前記断熱過程における少なくとも２点の発生熱量を用いて、前記発生熱量とクランク角との相関関係を規定する係数（以下、補正係数）を演算する補正係数演算手段を含み、
前記断熱過程の開始クランク角から所定クランク角までのクランク角期間と、前記補正係数とを用いて、前記発生熱量誤差を算出することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記開始クランク角は、前記発生熱量が最大となるクランク角であることを特徴とする請求項４記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記断熱過程の所定クランク角における発生熱量の冷却損失を演算する冷却損失演算手段と、
前記所定クランク角の実発生熱量から前記冷却損失を減算する冷却損失排除手段と、
を更に備えることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記冷却損失演算手段は、前記内燃機関の水温と機関回転数とに基づいて、前記冷却損失とクランク角との相関関係を規定する係数（以下、冷損係数）を演算する冷損係数演算手段を含み、
前記断熱過程の開始クランク角から所定クランク角までのクランク角期間と、前記冷損係数とを用いて、前記冷却損失を演算することを特徴とする請求項６記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
前記発生熱量誤差演算手段は、
前記断熱過程における少なくとも２点の発生熱量を用いて、前記発生熱量とクランク角との相関関係を規定する係数（以下、補正係数）を演算する補正係数演算手段と、
前記補正係数に基づいて、前記断熱過程の開始クランク角における筒内圧誤差を推定する推定手段と、
前記筒内圧誤差を前記補正係数に反映させることにより、該補正係数を補正する補正手段と、を含み、
前記開始クランク角から所定クランク角までのクランク角期間と、前記補正手段によって補正された補正後の補正係数とを用いて、前記発生熱量誤差を算出することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の内燃機関の制御装置。
【請求項９】
前記筒内圧センサは、前記断熱過程の筒内圧誤差がアンダーシュートする特性を有し、
前記開始クランク角は、前記発生熱量が最大となるクランク角であることを特徴とする請求項８記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１０】
内燃機関の所定クランク角における筒内圧を検出する筒内圧センサと、
前記筒内圧センサで検出された筒内圧と、該筒内圧の検出時における筒内容積と、筒内ガスの比熱比と、を用いて、前記比熱比を累乗の指数として前記筒内容積を累乗した値と前記筒内圧との乗算値（以下、発生熱量）を演算する発生熱量演算手段と、
燃焼後の断熱過程の開始クランク角を特定する開始クランク角特定手段と、
前記発生熱量演算手段によって演算された前記開始クランク角における発生熱量を、前記断熱過程の発生熱量として推定する発生熱量推定手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項１１】
前記筒内圧センサは、前記断熱過程の筒内圧誤差がアンダーシュートする特性を有し、
前記開始クランク角特定手段は、前記発生熱量が最大となるクランク角を該開始クランク角として特定することを特徴とする請求項１０記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１２】
前記断熱過程の所定クランク角における発生熱量の冷却損失を演算する冷却損失演算手段と、
前記所定クランク角の発生熱量から前記冷却損失を減算する冷却損失排除手段と、
を更に備えることを特徴とする請求項１０または１１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１３】
前記冷却損失演算手段は、前記内燃機関の水温と機関回転数とに基づいて、前記冷却損失とクランク角との相関関係を規定する係数（以下、冷損係数）を演算する冷損係数演算手段を含み、
前記断熱過程の開始クランク角から所定クランク角までのクランク角期間と、前記冷損係数とを用いて、前記冷却損失を演算することを特徴とする請求項１２記載の内燃機関の制御装置。
【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】
筒内圧センサの感度は、経時的に変化するものであり、またその感度には個体差も存在する。そこで、従来、例えば、特開２００５−３５１１４６号公報には、筒内圧センサの感度を推定可能とする内燃機関の制御装置が開示されている。この装置では、より具体的には、吸気行程中の所定のクランク角θ０における筒内圧と、クランク角がθ０＋λとなる時点における吸入空気圧と、クランク角がθ１，θ２となる圧縮行程中の少なくとも所定の２点における筒内圧および筒内容積とに基づいて、筒内圧センサの感度の推定値が算出される。このようにして算出される感度の正確な推定値を用いることで、筒内の情報を正確に把握することができるので、それらを内燃機関の制御に有効利用することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３５１１４６号公報
【特許文献２】特開平６−２６５４３０号公報
【特許文献３】特開２００７−４０２０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、筒内圧センサは内燃機関の筒内に露出して搭載される。このため、該センサが高温のガスに晒されると、構成部材に熱歪みが発生し、センサ出力に誤差が発生するおそれがある。この対策として、例えば、特開平６−２６５４３０号公報では、センサハードの観点から圧力測定精度を向上させることとしている。
【０００５】
しかしながら、上記従来の筒内圧センサのように、センサハードの観点から圧力測定精度を向上させることとすると、該センサの構成が複雑になってしまい、実用性に乏しいという問題がある。したがって、筒内圧センサの熱歪みに起因する出力誤差をオンボードで解決することが望まれていた。
【０００６】
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、筒内圧センサを有する内燃機関において、該筒内圧センサの熱歪みによる出力誤差を簡易な演算で補正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】
【０００７】
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、
内燃機関の所定クランク角における筒内圧を検出する筒内圧センサと、
前記筒内圧センサで検出された筒内圧と、該筒内圧の検出時における筒内容積と、筒内ガスの比熱比と、を用いて、前記比熱比を累乗の指数として前記筒内容積を累乗した値と前記筒内圧との乗算値（以下、発生熱量）を演算する発生熱量演算手段と、
燃焼後の断熱過程における前記発生熱量とクランク角との相関関係を用いて、該断熱過程の所定クランク角における発生熱量誤差を演算する発生熱量誤差演算手段と、
前記所定クランク角における発生熱量から前記発生熱量誤差を差し引いた値を実発生熱量として演算する実発生熱量演算手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００８】
第２の発明は、第１の発明において、
前記所定クランク角における発生熱量から前記発生熱量誤差を差し引いた値を実発生熱量として演算する実発生熱量演算手段を更に備えることを特徴とする。
【０００９】
第３の発明は、第１または第２の発明において、
前記実発生熱量に基づいて、所定クランク角における実筒内圧を演算する実筒内圧演算手段を更に備えることを特徴とする。
【００１０】
第４の発明は、第１乃至第３のいずれか１つの発明において、
前記発生熱量誤差演算手段は、前記断熱過程における少なくとも２点の発生熱量を用いて、前記発生熱量とクランク角との相関関係を規定する係数（以下、補正係数）を演算する補正係数演算手段を含み、
前記断熱過程の開始クランク角から所定クランク角までのクランク角期間と、前記補正係数とを用いて、前記発生熱量誤差を算出することを特徴とする。
【００１１】
第５の発明は、第４の発明において、
前記開始クランク角は、前記発生熱量が最大となるクランク角であることを特徴とする。
【００１２】
第６の発明は、第１乃至第５の何れか１つの発明において、
前記断熱過程の所定クランク角における発生熱量の冷却損失を演算する冷却損失演算手段と、
前記所定クランク角の実発生熱量から前記冷却損失を減算する冷却損失排除手段と、
を更に備えることを特徴とする。
【００１３】
第７の発明は、第６の発明において、
前記冷却損失演算手段は、前記内燃機関の水温と機関回転数とに基づいて、前記冷却損失とクランク角との相関関係を規定する係数（以下、冷損係数）を演算する冷損係数演算手段を含み、
前記断熱過程の開始クランク角から所定クランク角までのクランク角期間と、前記冷損係数とを用いて、前記冷却損失を演算することを特徴とする。
【００１４】
第８の発明は、第１乃至第３の何れか１つの発明において、
前記発生熱量誤差演算手段は、
前記断熱過程における少なくとも２点の発生熱量を用いて、前記発生熱量とクランク角との相関関係を規定する係数（以下、補正係数）を演算する補正係数演算手段と、
前記補正係数に基づいて、前記断熱過程の開始クランク角における筒内圧誤差を推定する推定手段と、
前記筒内圧誤差を前記補正係数に反映させることにより、該補正係数を補正する補正手段と、を含み、
前記開始クランク角から所定クランク角までのクランク角期間と、前記補正手段によって補正された補正後の補正係数とを用いて、前記発生熱量誤差を算出することを特徴とする。
【００１５】
第９の発明は、第８の発明において、
前記筒内圧センサは、前記断熱過程の筒内圧誤差がアンダーシュートする特性を有し、
前記開始クランク角は、前記発生熱量が最大となるクランク角であることを特徴とする。
【００１６】
第１０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、
内燃機関の所定クランク角における筒内圧を検出する筒内圧センサと、
前記筒内圧センサで検出された筒内圧と、該筒内圧の検出時における筒内容積と、筒内ガスの比熱比と、を用いて、前記比熱比を累乗の指数として前記筒内容積を累乗した値と前記筒内圧との乗算値（以下、発生熱量）を演算する発生熱量演算手段と、
燃焼後の断熱過程の開始クランク角を特定する開始クランク角特定手段と、
前記発生熱量演算手段によって演算された前記開始クランク角における発生熱量を、前記断熱過程の発生熱量として推定する発生熱量推定手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１７】
第１１の発明は、第１０の発明において、
前記筒内圧センサは、前記断熱過程の筒内圧誤差がアンダーシュートする特性を有し、
前記開始クランク角特定手段は、前記発生熱量が最大となるクランク角を該開始クランク角として特定することを特徴とする。
【００１８】
第１２の発明は、第１０または第１１の発明において、
前記断熱過程の所定クランク角における発生熱量の冷却損失を演算する冷却損失演算手段と、
前記所定クランク角の実発生熱量から前記冷却損失を減算する冷却損失排除手段と、
を更に備えることを特徴とする。
【００１９】
第１３の発明は、第１２の発明において、
前記冷却損失演算手段は、前記内燃機関の水温と機関回転数とに基づいて、前記冷却損失とクランク角との相関関係を規定する係数（以下、冷損係数）を演算する冷損係数演算手段を含み、
前記断熱過程の開始クランク角から所定クランク角までのクランク角期間と、前記冷損係数とを用いて、前記冷却損失を演算することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
第１の発明によれば、燃焼後の断熱過程における発生熱量とクランク角との間には、一定の相関関係が存在する。このため、本発明によれば、この相関関係に基づいて、所定クランク角における発生熱量誤差を高精度に算出することができる。
【００２１】
第２の発明によれば、燃焼後の断熱過程における発生熱量には、発生熱量誤差が重畳している。このため、本発明によれば、この発生熱量から発生熱量誤差を差し引くことにより、所定クランク角における実発生熱量を高い精度で推定することができる。
【００２２】
第３の発明によれば、演算された実発生熱量に基づいて、所定クランク角における実筒内圧が演算される。このため、本発明によれば、筒内圧センサの熱歪みに起因する出力誤差を高い精度で補正することができる。
【００２３】
第４の発明によれば、燃焼後の断熱過程における発生熱量とクランク角との相関関係を規定する補正係数が演算される。発生熱量は、燃焼後の断熱過程において理論上一定となる。このため、本発明によれば、当該断熱過程の開始クランク角から所定クランク角までのクランク角期間と当該補正係数とを用いて、所定クランク角における発生熱量誤差を精度よく算出することができる。
【００２４】
第５の発明によれば、発生熱量が最大となるクランク角が断熱過程の開始クランク角として特定される。このため、本発明によれば、簡易な方法で開始クランク角を特定することができる。
【００２５】
第６の発明によれば、発生熱量の冷却損失分が実発生熱量から減算される。このため、本発明によれば、冷却損失の影響を加味した高精度の実発生熱量を算出することができる。
【００２６】
第７の発明によれば、水温と機関回転数とに基づいて、冷却損失とクランク角と相関関係を規定する冷損係数が演算される。このため、本発明によれば、断熱過程の開始クランク角から所定クランク角までのクランク角期間と当該冷損係数とを用いて、所定クランク角における冷却損失を高い精度で特定することができる。
【００２７】
筒内圧センサの受熱量によっては、燃焼終了前から熱歪みに起因する誤差が発生する場合も想定される。第８の発明によれば、当該受熱量と一定の関係を有する補正係数を用いて、開始クランク角における筒内圧誤差が推定される。このため、本発明によれば、当該筒内圧誤差を補正係数に反映させることにより、断熱過程における発生熱量とクランク角との相関関係を精度よく規定することができるので、発生熱量誤差の算出精度を高めることができる。
【００２８】
第９の発明によれば、筒内圧センサの検出値に重畳する熱歪みによる誤差は、断熱過程においてアンダーシュートする特性を有している。このため、本発明によれば、断熱過程において発生熱量が下降するので、発生熱量が最大となるクランク角を断熱過程の開始クランク角として特定することができる。
【００２９】
燃焼後の断熱過程における発生熱量は、理論上一定となる。第１０の発明によれば、燃焼後の断熱過程の発生熱量が開始クランク角における発生熱量のまま一定であると推定される。このため、本発明によれば、断熱過程における筒内圧センサの検出値に重畳するノイズの影響を受けることなく、安定した発生熱量の推定値を得ることができる。
【００３０】
第１１の発明によれば、筒内圧センサの検出値に重畳する熱歪みによる誤差は、断熱過程においてアンダーシュートする特性を有している。このため、本発明によれば、断熱過程において発生熱量が下降するので、発生熱量が最大となるクランク角を断熱過程の開始クランク角として特定することができる。
【００３１】
第１２の発明によれば、発生熱量の冷却損失分が該発生熱量から減算される。このため、本発明によれば、冷却損失の影響を加味した高精度の発生熱量を算出することができる。
【００３２】
第１３の発明によれば、水温と機関回転数とに基づいて、冷却損失とクランク角と相関関係を規定する冷損係数が演算される。このため、本発明によれば、断熱過程の開始クランク角から所定クランク角までのクランク角期間と当該冷損係数とを用いて、所定クランク角における冷却損失を高い精度で特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【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】筒内圧センサ３４の要部を模式的に示す断面図である。
【図３】筒内圧センサ３４に熱歪みが発生した場合の様子を説明するための図である。
【図４】筒内圧センサ３４に熱歪みが発生した場合の各種出力と該出力の真値との関係を示す図である。
【図５】ＰＶκの算出値と真値との関係を説明するための図である。
【図６】熱歪み誤差を補正したＰＶκを示す図である。
【図７】本発明の実施の形態１において実行されるルーチンを示すフローチャートである。
【図８】θｆｉｘを算出する方法の一例を説明するための図である。
【図９】ＰＶκに対する冷却損失の影響を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態２において実行されるルーチンを示すフローチャートである。
【図１１】冷損係数Ｋｃｏｏｌを特定するためのマップである。
【図１２】ＰＶκの算出値と真値との関係を説明するための図である。
【図１３】本発明の実施の形態３において実行されるルーチンを示すフローチャートである。
【図１４】クランク角に対する筒内圧Ｐ、Ｖκ、およびＰＶκの変化を示す図である。
【図１５】ＰＶκの算出値と真値との関係を説明するための図である。
【図１６】補正量Ｋに対する筒内圧低下量ΔＰの大きさを規定するマップの一例である。
【図１７】本発明の実施の形態５において実行され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】
【００３４】
以下、図面に基づいてこの発明の幾つか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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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、筒内圧力を検出するための筒内圧センサ３４が組み込まれている。
【００３８】
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や水温を検知するための水温センサ４４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。
【００３９】
（筒内圧センサの構成）
次に、筒内圧センサ３４の要部の具体的な構成について説明する。図２は、筒内圧センサ３４の要部を模式的に示す断面図である。この図に示すとおり、筒内圧センサ３４は、
ハウジング３４１を有している。ハウジング３４１は中空の円柱構造を有しており、その一端にはハウジング３４２が接合されている。ハウジング３４２には、圧力に応じて電圧値が変化する歪みゲージ素子３４３が固定されている。
【００４０】
また、該ハウジング３４１の他端には、受圧ダイアフラム３４４が固定されている。受圧ダイアフラム３４４は、該筒内圧センサ３４をシリンダヘッド１４に固定した場合に、燃焼室１６内のガスに晒される部位となる。また、該ハウジング３４１の内部空間には、受圧ダイアフラム３４４が受けた圧力を歪みゲージ素子３４３へ伝達するための伝達ロッド３４５が収納されている。歪みゲージ素子３４３および受圧ダイアフラム３４４には、該伝達ロッド３４５によって常に予荷重が付与されている。
【００４１】
［実施の形態１の動作］
（筒内圧センサの出力について）
筒内圧センサ３４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、該筒内圧センサ３４の出力は種々の制御に利用される。例えば、検出された筒内圧Ｐは、排気エネルギの算出や図示トルクの変動等の演算に用いられる。このため、筒内圧Ｐの検出精度は、これらのパラメータを用いる触媒暖機制御や、トルクデマンド制御等に多大な影響を与えることとなる。また、この他にも、検出された筒内圧Ｐを用いて演算された発生熱量ＰＶκ（筒内容積Ｖ、筒内ガスの比熱比κ）やＭＦＢ（燃焼質量割合）が演算される。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。
【００４２】
（筒内圧センサの熱歪みについて）
次に、筒内圧センサ３４の熱歪みについて説明する。上述したとおり、筒内圧センサ３４の受圧ダイアフラム３４４は、燃焼室１６に露出している。このため、該燃焼室１６内の高温の既燃ガス（燃焼火炎）に晒されることにより、受圧ダイアフラム３４４の形状が変形する現象（以下、「熱歪み」と称する）が発生するおそれがある。図３は、筒内圧センサ３４に熱歪みが発生した場合の様子を説明するための図である。この図に示すとおり、受圧ダイアフラム３４４に熱歪みが発生すると、その形状が３４４Ａから３４４Ｂへ変形し、伝達ロッド３４５の押圧量が減少してしまう。したがって、筒内圧センサ３４に熱歪みが発生すると、該筒内圧センサの出力値が実際の圧力に対応する出力値よりも小さな値となってしまうおそれがある。
【００４３】
図４は、筒内圧センサ３４に熱歪みが発生した場合の各種出力と該出力の真値との関係を示す図である。尚、図４中（Ａ）はクランク角に対する筒内圧の変化を、図４中（Ｂ）はクランク角に対するＰＶκ（発生熱量）の変化を、図４中（Ｃ）はクランク角に対するＭＦＢ（燃焼質量割合）の変化を、それぞれ示している。
【００４４】
図４（Ａ）に示すとおり、筒内圧センサ３４に熱歪みが発生すると、該筒内圧センサ３４によって検出された筒内圧は、真値よりも低い値にずれている。また、図４（Ｂ）に示すとおり、ＰＶκの真値に対する出力ズレは、燃焼終了後の断熱過程で発生している。これは、高温の既燃ガスに晒された受圧ダイアフラム３４４が、燃焼終了後の断熱過程において変形するためである。
【００４５】
また、図４（Ｃ）に示すとおり、筒内圧センサ３４の熱歪みが発生すると、ＭＦＢも真値から大幅にずれてしまう。上述したとおり、ＭＦＢは最適点火制御やＥＧＲ制御等、様々な制御に用いられる。このため、不正確なＭＦＢを用いてこれらの制御が行われると、エミッションの悪化や燃費悪化といった不具合が発生するおそれがある。
【００４６】
そこで、本実施の形態のシステムでは、筒内圧センサ３４の熱歪みによる誤差を以下の方法で補正することとする。図５は、ＰＶκの算出値と真値との関係を説明するための図である。この図に示すとおり、燃焼後の断熱過程が開始されるクランク角θｆｉｘまでは、燃焼火炎による熱影響を受けない。このため、吸気弁が閉弁されるクランク角をθＩＶＣとすると、θＩＶＣ≦θ≦θｆｉｘのクランク角θにおける補正後の筒内圧Ｐｆｉｘ（θ）は、次式（１）で表される。
Ｐｆｉｘ（θ）＝Ｐ（θ）  ・・・（１）
【００４７】
上式（１）は、θＩＶＣ≦θ≦θｆｉｘのクランク角期間においては、熱歪み誤差の補正を行わないことを意味している。
【００４８】
一方、図５に示すとおり、θｆｉｘ以降のクランク角では、真値がほぼ一定の値であるのに対して、算出値は下降している。これは、燃焼後の断熱過程において、ＰＶκが理論上一定であるのに対して、算出値は燃焼火炎による熱影響を受けているからである。ここで、この図に示すとおり、θｆｉｘ以降の算出値は直線的に下降している。これは、受圧ダイアフラム３４４の熱膨張の応答が、燃焼による筒内の圧力変化よりも遅いためである。
【００４９】
つまり、θｆｉｘ以降のクランク角では、熱歪み誤差の傾向を直線で近似することができる。そこで、本実施の形態のシステムでは、この直線の傾きＫｆｉｘ（補正係数）に基づいて熱歪み誤差を推定し、クランク角θｆｉｘ以降の算出値を補正することとする。具体的には、先ず、補正係数Ｋｆｉｘは、排気弁が開弁されるクランク角をθＥＶＯとすると、以下の式で演算することができる。
Ｋｆｉｘ＝｛ＰＶκ（θＥＶＯ）−ＰＶκ（θｆｉｘ）｝／（θＥＶＯ−θｆｉｘ）  ・・・（２）
【００５０】
上式（２）における補正係数Ｋｆｉｘは、クランク角θｆｉｘにおける算出値ＰＶκ（θｆｉｘ）と、クランク角θＥＶＯにおける算出値ＰＶκ（θＥＶＯ）との２点を結ぶ直線の傾きを示している。上述したとおり、θｆｉｘ以降のクランク角におけるＰＶκ（θ）の真値は、ほぼ一定になっている。したがって、クランク角θにおける熱歪み誤差ΔＰＶκ（θ）は、次式（３）で表すことができる。
ΔＰＶκ（θ）＝Ｋｆｉｘ×（θ−θｆｉｘ）  ・・・（３）
【００５１】
したがって、θｆｉｘ≦θ≦θＥＶＯのクランク角θにおける補正後のＰＶκｆｉｘ（θ）は、次式（４）で表すことができる。
ＰＶκｆｉｘ（θ）＝ＰＶκ（θ）−ΔＰＶκ（θ）  ・・・（４）
【００５２】
また、上式（４）を用いて、θＩＶＣ≦θ≦θｆｉｘのクランク角θにおける補正後の筒内圧Ｐｆｉｘ（θ）は、次式（５）で表すことができる。
Ｐｆｉｘ（θ）＝ＰＶκｆｉｘ（θ）／Ｖκ（θ）  ・・・（５）
【００５３】
図６は、熱歪み誤差を補正したＰＶκを示す図である。この図に示すとおり、補正後のＰＶκは、補正前のそれに比して真値に近づいていることが分かる。このように、本実施の形態のシステムによれば、熱歪み誤差の影響を簡易な演算で効果的に補正することができる。
【００５４】
［実施の形態１の具体的処理］
次に、図７を参照して、本実施の形態の具体的処理について説明する。図７は、ＥＣＵ４０が熱歪み誤差を補正するルーチンを示すフローチャートである。
【００５５】
図７に示すルーチンでは、先ず、筒内圧が取得される（ステップ１００）。ここでは、具体的には、筒内圧センサ３４を用いて、クランク角θにおける筒内圧Ｐ（θ）が検出される。次に、ＰＶκ（θ）が演算される（ステップ１０２）。ここでは、具体的には、上記ステップ１００において取得された筒内圧Ｐ（θ）、該筒内圧検出時の筒内容積Ｖ（θ）、筒内ガスの比熱比κと、に基づいて、クランク角θにおけるＰＶκ（θ）が演算される。
【００５６】
次に、ＰＶκ（θ）が最大となるクランク角θｆｉｘが検出される（ステップ１０４）。ここでは、具体的には、ＭＦＢの検出期間（θＭＦＢｓｔａｒｔ〜θＭＦＢｅｎｄ）において、上記ステップ１０２において演算されたＰＶκ（θ）が最大となるクランク角θｆｉｘが検出される。次に、補正係数Ｋｆｉｘが算出される（ステップ１０６）。ここでは、具体的には、上記ステップ１０４において検出されたクランク角θｆｉｘ等を上式（２）に代入することにより算出される。
【００５７】
図７に示すルーチンでは、次に、補正後のＰＶκｆｉｘ（θ）（実発生熱量）が算出される（ステップ１０８）。ここでは、具体的には、上式（４）を用いることにより、所定範囲のクランク角θ（θｆｉｘ≦θ≦θＥＶＯ）のＰＶκ（θ）が補正される。
【００５８】
実発生熱量ＰＶκｆｉｘ（θ）は、種々の演算に用いられる。図７に示すルーチンでは、該ＰＶκｆｉｘ（θ）を用いて、実筒内圧Ｐｆｉｘ（θ）が演算される（ステップ１１０）。ここでは、具体的には、上式（５）を用いて、上記ステップ１０８において演算されたＰＶκｆｉｘ（θ）が補正される。また、ステップ１１２では、上記ステップ１１０において算出された筒内圧Ｐｆｉｘ（θ）を用いて、正確な内部エネルギが算出される。また、ステップ１１４では、上記ステップ１０８において算出されたＰＶκｆｉｘ（θ）を用いて、ＭＦＢが演算される。
【００５９】
以上説明したとおり、本実施の形態のシステムによれば、θｆｉｘ≦θ≦θＥＶＯのＰＶκ（θ）に重畳する熱歪み誤差を簡易な計算で補正することができる。これにより、センサハードによる誤差対策を行うことなく、センサ精度を高いレベルに維持することができる。
【００６０】
また、本実施の形態のシステムによれば、筒内圧センサの熱歪みによる誤差を補正することができるので、触媒暖機制御、失火検出、最適点火時期制御といった筒内圧をベースとした様々な制御を正確に実行することができる。
【００６１】
また、本実施の形態のシステムによれば、ルーチン毎に最適な補正係数Ｋｆｉｘが算出されるので、筒内圧センサ３４の固体バラツキや経年劣化等による誤差に対しても、高精度に対応することができる。
【００６２】
ところで、上述した実施の形態では、上式（２）に基づいて補正係数Ｋｆｉｘを算出することとしているが、補正係数Ｋｆｉｘの算出方法はこれに限られない。すなわち、クランク角θｆｉｘ以降のＰＶκ（θ）の近似直線の傾きを算出するのであれば、その手法は特に限定しない。
【００６３】
また、上述した実施の形態では、ＰＶκ（θ）が最大となるクランク角を熱歪み誤差が重畳し始めるクランク角θｆｉｘとして特定することとしているが、クランク角θｆｉｘの算出方法はこれに限られない。すなわち、熱歪み誤差は、筒内圧センサの種類によっては、真値よりも大きくなる方向に発生することも想定される。かかる場合においては、ＰＶκ（θ）が最大となるクランク角として、θｆｉｘを特定することができない。そこで、このような場合等においては、以下の方法によってクランク角θｆｉｘを特定することができる。
【００６４】
図８は、θｆｉｘを算出する方法の一例を説明するための図である。尚、この図において、点線Ｌ１で示す曲線は、筒内圧の真値に基づくＭＦＢの変化を、実線Ｌ２で示す曲線は、熱歪み誤差により筒内圧が真値よりも大きくなっている場合のＭＦＢの変化を、実線Ｌ３で示す曲線は、熱歪み誤差により筒内圧が真値よりも小さくなっている場合のＭＦＢの変化を、それぞれ示している。
【００６５】
この図に示すとおり、（ａ）に示す直線は、燃焼過程のＭＦＢ変化を近似した直線になっている。そこで、直線（ａ）上の任意のクランク角をθｃ、Ｃ１を定数とすると、直線（ａ）は次式（６）で表される。
｛ＰＶκ（θｃ＋ｄθ）−ＰＶκ（θｃ−ｄθ）｝／｛θ−（θｃ−ｄθ）｝×｛θ−（θｃ−ｄθ）｝＋Ｃ１  ・・・（６）
【００６６】
一方、（ｂ）に示す直線は、燃焼後の断熱膨張過程のＭＦＢ変化を近似した直線になっている。そこで、直線（ｂ）上の任意のクランク角をθＭ、Ｃ２を定数とすると、直線（ｂ）は次式（７）で表される。
｛ＰＶκ（θＥＶＯ）−ＰＶκ（θＭ）｝／（θＥＶＯ−θＭ）｝×（θＥＶＯ−θＭ）＋Ｃ２  ・・・（７）
【００６７】
上述したとおり、熱歪みは燃焼終了後の断熱過程で発生する。したがって、直線（ａ）と直線（ｂ）と交点のクランク角を上式（６）および（７）に基づいて算出することにより、この交点のクランク角を燃焼後の断熱過程が開始されるクランク角θｆｉｘとして特定することができる。この方法によれば、ＰＶκが最大値を持たない場合においても、θｆｉｘを高精度に算出することができる。
【００６８】
尚、上述した実施の形態１においては、ＰＶκが前記第１の発明の「発生熱量」に、ΔＰＶκ（θ）が前記第１の発明の「発生熱量誤差」に、それぞれ相当している。また、ＥＣＵ４０が、上記ステップ１０２の処理を実行することにより、前記第１の発明における「発生熱量演算手段」が、上記ステップ１０８の処理を実行することにより、前記第１の発明における「発生熱量誤差演算手段」が、それぞれ実現されている。
【００６９】
また、上述した実施の形態１においては、ＰＶκｆｉｘ（θ）が前記第２の発明の「実発生熱量」に相当しているとともに、ＥＣＵ４０が、上記ステップ１０８の処理を実行することにより、前記第２の発明における「実発生熱量演算手段」が実現されている。
【００７０】
また、上述した実施の形態１においては、Ｐｆｉｘ（θ）が前記第３の発明の「実筒内圧」に相当しているとともに、ＥＣＵ４０が、上記ステップ１１０の処理を実行することにより、前記第３の発明における「実筒内圧演算手段」が実現されている。
【００７１】
また、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ４０が、上記ステップ１０６の処理を実行することにより、前記第４の発明における「補正係数演算手段」が実現されている。
【００７２】
実施の形態２．
［実施の形態２の特徴］
次に、図９乃至図１１を参照して、実施の形態２の特徴について説明する。本実施の形態２は、図１に示すハードウェア構成を用いて、後述する図１０に示すルーチンを実行することにより実現することができる。
【００７３】
上述した実施の形態１のシステムでは、燃焼後の断熱過程においてＰＶκがほぼ一定となることを前提として、熱歪み誤差を補正することとしている。ここで、内燃機関１０が完全暖機状態、且つ、通常運転領域である場合には、この前提が成立するため、上記実施の形態１のシステムを用いたとしても熱歪み誤差を高精度に補正することができる。しかしながら、内燃機関１０では、暖機前の低水温状態や低回転状態等によって、冷却損失が生じてしまう。図９は、ＰＶκに対する冷却損失の影響を示す図である。この図中Ｌ４の曲線は機関回転数２０００ｒｐｍ、水温８６℃の条件でのＰＶκ（Ｐは真値）の変化を、Ｌ５の曲線は機関回転数１０００ｒｐｍ、水温２５℃の条件でのＰＶκ（Ｐは真値）の変化を、それぞれ示している。
【００７４】
この図に示すとおり、Ｌ５の曲線では、断熱過程において冷却損失が発生している。水温はシリンダ壁面が持ち去る熱エネルギに比例し、機関回転数は単位時間あたりに該筒内圧センサが受ける熱量に比例する。このため、冷却損失がある領域では、この図に示すとおり、ＰＶκは直線的に減少する。したがって、このような運転状態において、冷却損失による影響を考慮せずに熱歪み誤差を補正することとすると、燃焼行程中のＭＦＢ計算に誤差を発生させてしまう。その結果、燃焼重心は遅角側にずれてしまい、点火遅角による燃費損失、性能悪化、更にはドライバビリティの悪化等を誘発することが懸念される。
【００７５】
そこで、本実施の形態２では、熱歪みによる誤差と冷却損失による誤差とを区別して、該熱歪み誤差のみを補正することとする。具体的には、先ず、水温と機関回転数とに基づいて、冷損係数Ｋｃｏｏｌを特定する。この冷損係数Ｋｃｏｏｌは冷却損失に起因するＰＶκの傾き（減少割合）を示す係数である。このため、補正係数Ｋｆｉｘと冷損係数Ｋｃｏｏｌとの差分値としての補正係数Ｋｆｉｘ´（＝Ｋｆｉｘ−Ｋｃｏｏｌ）は、冷却損失の影響を加味した補正係数として機能する。したがって、かかる補正係数Ｋｆｉｘ´を用いてＰＶκを補正することにより、冷却損失による影響を加味しつつ、熱歪み誤差を補正することができる。
【００７６】
［実施の形態２の具体的処理］
次に、図１０を参照して、本実施の形態の具体的処理について説明する。図１０は、ＥＣＵ４０が熱歪み誤差を補正するルーチンを示すフローチャートである。
【００７７】
図１０に示すルーチンでは、先ず、機関回転数が所定値αよりも小さいか否かが判定される（ステップ２００）。所定値αは、内燃機関１０の冷却損失の影響がＰＶκの演算に影響を与えてしまう最大の回転数として、予め設定された値が読み込まれる。その結果、機関回転数＜所定値αの成立が認められた場合には、冷却損失の影響がＰＶκに重畳していると判断されて、次のステップに移行し、内燃機関１０の水温が検出される（ステップ２０２）。
【００７８】
次に、冷損係数Ｋｃｏｏｌがマップから読み込まれる（ステップ２０４）。図１１は、冷損係数Ｋｃｏｏｌを特定するためのマップを示す。ここでは、図１１に示すマップを用いて、上記ステップ２００および２０２において検出された機関回転数および水温に対応するＫｃｏｏｌが特定される。なお、このマップによれば、Ｋｃｏｏｌは、機関回転数が低いほど大きな値として特定され、また、水温が低いほど大きな値として特定される。
【００７９】
次に、補正係数Ｋｆｉｘ´が算出される（ステップ２０６）。ここでは、具体的には、先ず、上記ステップ１０６において算出された補正係数Ｋｆｉｘと上記ステップ２０６において読みこまれた冷損係数Ｋｃｏｏｌとの差分値が、冷損を加味した補正係数Ｋｆｉｘ´として算出される。そして、算出された補正係数Ｋｆｉｘ´が、新たな補正係数Ｋｆｉｘとして置き換えられる。
【００８０】
上記ステップ２０６の後、或いは上記ステップ２００において、機関回転数＜所定値αの成立が認められない場合には、次のステップに移行し、補正後のＰＶκｆｉｘ（θ）が算出される（ステップ２０８）。ここでは、具体的には、上記ステップ１０８と同様の処理が実行される。
【００８１】
以上説明したとおり、本実施の形態２のシステムによれば、冷却損失による影響を加味しつつ、熱歪み誤差を補正することができる。これにより、内燃機関１０の運転状態によらず、ＰＶκ（θ）に重畳する熱歪み誤差を高精度に補正することができる。
【００８２】
ところで、上述した実施の形態２では、図１１に示すマップを用いて、冷損係数Ｋｃｏｏｌを特定することとしているが、冷損係数Ｋｃｏｏｌを特定する方法はこれに限られない。すなわち内燃機関１０の冷却損失と相関を有する複数のパラメータを用いた多次元マップを用いて、冷損係数Ｋｃｏｏｌを特定することとしてもよい。
【００８３】
また、上述した実施の形態２では、冷却損失を加味した補正係数Ｋｆｉｘ´（＝Ｋｆｉｘ−Ｋｃｏｏｌ）を用いて、補正後のＰＶκｆｉｘ（θ）を算出することとしているが、冷却損失を加味した熱歪み誤差の補正方法はこれに限られない。すなわち、冷損係数Ｋｃｏｏｌを用いてＰＶκ（θ）の冷却損失分を別途算出しておき、補正係数Ｋｆｉｘを用いて演算されたＰＶκｆｉｘ（θ）から当該冷却損失分を減算することとしてもよい。
【００８４】
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６の発明における「冷却損失排除手段」が実現されている。
【００８５】
また、上述した実施の形態２においては、ＥＣＵ４０が、上記ステップ２０４の処理を実行することにより、前記第７の発明における「冷損係数演算手段」が実現されている。
【００８６】
実施の形態３．
［実施の形態３の特徴］
次に、図１２および図１３を参照して、実施の形態３の特徴について説明する。本実施の形態３は、図１に示すハードウェア構成を用いて、後述する図１３に示すルーチンを実行することにより実現することができる。
【００８７】
上述した実施の形態１のシステムでは、燃焼後の断熱過程において熱歪み誤差を補正することとしている（図６参照）。ここで、筒内圧Ｐには、他気筒の直噴ノイズや点火ノイズ等が重畳することがある。このため、算出されたＰＶκには、ＴＤＣから離れるほど、すなわち筒内容積Ｖが大きくなるほど、増幅されて大きくなったノイズが誤差要因として重畳することとなる。上述した実施の形態１のシステムでは、かかるノイズによる誤差を補正することはできない。
【００８８】
そこで、本実施の形態３のシステムでは、筒内圧センサ３４の熱歪みによる誤差、および上記ノイズによる誤差を以下の方法で補正することとする。図１２は、ＰＶκの算出値と真値との関係を説明するための図である。実施の形態１において上述したとおり、燃焼後の断熱過程が開始されるクランク角θｆｉｘまでは、燃焼火炎による熱影響を受けない。このため、θＩＶＣ≦θ≦θｆｉｘのクランク角θにおける補正後の筒内圧Ｐｆｉｘ（θ）は、上式（１）で表される。
【００８９】
一方、θｆｉｘ以降のクランク角では、図１２に示すとおり、真値は緩やかな下降直線になっている。これは、実施の形態２において上述した冷却損失の影響が、理論上一定であるＰＶκに重畳するからである。これに対して、算出値は、燃焼火炎による熱影響、およびノイズの影響を受けて大きく下降している。
【００９０】
そこで、本実施の形態３では、クランク角θｆｉｘにおける算出値ＰＶκ（θｆｉｘ）に冷却損失の影響を反映させた値を、θｆｉｘ≦θ≦θＥＶＯのクランク角θにおける補正後のＰＶκｆｉｘ（θ）として推定することとする。より具体的には、θｆｉｘ≦θ≦θＥＶＯのクランク角θにおける補正後のＰＶκｆｉｘ（θ）は、次式（８）で表すことができる。
【００９１】
ＰＶκｆｉｘ（θ）＝ＰＶκ（θｆｉｘ）−Ｋｗ（θ−θｆｉｘ）  ・・・（８）
ここで、Ｋｗは、水温と機関回転数とに基づいて特定される冷損係数であって、冷却損失に起因するＰＶκの変化率を示す係数である。このため、上式（８）によれば、かかる補正係数Ｋｗを用いて算出値ＰＶκ（θｆｉｘ）を補正することにより、冷却損失による影響を加味しつつ、熱歪み誤差およびノイズによる誤差を補正することができる。
【００９２】
［実施の形態３の具体的処理］
次に、図１３を参照して、本実施の形態の具体的処理について説明する。図１３は、ＥＣＵ４０が熱歪み誤差を補正するルーチンを示すフローチャートである。
【００９３】
図１３に示すルーチンでは、先ず、筒内圧Ｐ（θ）が取得される（ステップ３００）。次に、ＰＶκ（θ）が演算される（ステップ３０２）。次に、ＰＶκ（θ）が最大となるクランク角θｆｉｘが検出される（ステップ３０４）。ここでは、具体的には、上記ステップ１００〜１０４と同様の処理が実行される。
【００９４】
次に、冷損係数Ｋｗがマップから読み込まれる（ステップ３０４）。ここでは、具体的には、先ず、内燃機関１０の機関回転数および水温が検出される。次に、機関回転数と水温とをパラメータとする多次元マップを用いて、検出された機関回転数および水温に対応するＫｗが特定される。なお、このマップによれば、Ｋｗは、機関回転数が低いほど大きな値として特定され、また、水温が低いほど大きな値として特定される。
【００９５】
図１３に示すルーチンでは、次に、補正後のＰＶκｆｉｘ（θ）（実発生熱量）が算出される（ステップ３０８）。ここでは、具体的には、上式（８）を用いることにより、所定範囲のクランク角θ（θｆｉｘ≦θ≦θＥＶＯ）のＰＶκ（θ）が補正される。
【００９６】
実発生熱量ＰＶκｆｉｘ（θ）は、種々の演算に用いられる。図１３に示すルーチンでは、該ＰＶκｆｉｘ（θ）を用いて、実筒内圧Ｐｆｉｘ（θ）が演算される（ステップ３１０）。また、ステップ３１２では、上記ステップ３１０において算出された筒内圧Ｐｆｉｘ（θ）を用いて、正確な内部エネルギが算出される。また、ステップ３１４では、上記ステップ３０８において算出されたＰＶκｆｉｘ（θ）を用いて、ＭＦＢが演算される。
【００９７】
以上説明したとおり、本実施の形態のシステムによれば、冷却損失による影響を加味しつつ、θｆｉｘ≦θ≦θＥＶＯのＰＶκ（θ）に重畳する熱歪み誤差およびノイズによる誤差を簡易な計算で補正することができる。これにより、センサハードによる誤差対策を行うことなく、センサ精度を高いレベルに維持することができる。
【００９８】
ところで、上述した実施の形態３では、機関回転数と水温とを用いて、冷損係数Ｋｗを特定することとしているが、冷損係数Ｋｗを特定する方法はこれに限られない。すなわち内燃機関１０の冷却損失と相関を有する複数のパラメータを用いた多次元マップを用いて、冷損係数Ｋｗを特定することとしてもよい。
【００９９】
また、上述した実施の形態では、ＰＶκ（θ）が最大となるクランク角を熱歪み誤差が重畳し始めるクランク角θｆｉｘとして特定することとしているが、クランク角θｆｉｘの算出方法はこれに限られない。すなわち、実施の形態１において上述した図８に示す手法を用いてクランク角θｆｉｘを特定することとしてもよい。
【０１００】
尚、上述した実施の形態３においては、ＰＶκが前記第１０の発明の「発生熱量」に、クランク角θｆｉｘが前記第１０の発明の「開始クランク角」に、それぞれ相当している。また、ＥＣＵ４０が、上記ステップ３０８の処理を実行することにより、前記第１０の発明における「発生熱量推定手段」が実現されている。
【０１０１】
尚、上述した実施の形態３においては、ＥＣＵ４０が、上記ステップ３０８の処理を実行することにより、前記第１２の発明における「冷却損失排除手段」が実現されている。
【０１０２】
また、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１３の発明における「冷損係数演算手段」が実現されている。
【０１０３】
実施の形態４．
［実施の形態４の特徴］
次に、図１４を参照して、実施の形態４の特徴について説明する。上述した実施の形態３のシステムでは、クランク角θｆｉｘを算出する場合に、実施の形態１において上述した図８に示す手法を用いることができる。これによれば、熱歪み誤差がオーバーシュートする場合であってもアンダーシュートする場合であっても、クランク角θｆｉｘを特定することができる。
【０１０４】
しかしながら、図８に示す手法では、上式（７）におけるＰＶκ（θＥＶＯ）にノイズによる誤差が重畳し易い。図１４は、クランク角に対する筒内圧Ｐ、Ｖκ、およびＰＶκの変化を示す図である。この図に示すとおり、ＰＶκには、ＴＤＣから離れるほど、すなわち筒内容積Ｖが大きくなるほど、増幅されて大きくなったノイズが誤差要因として重畳することとなる。このため、ＰＶκ（θＥＶＯ）にかかる誤差が重畳してしまうと、クランク角θｆｉｘを高精度に算出することができないことも想定される。
【０１０５】
そこで、本実施の形態４のシステムでは、燃焼後の断熱過程における熱歪み誤差特性が、常にアンダーシュート傾向になるように調整された筒内圧センサ３４を用いることとする。このような筒内圧センサ３４によれば、常にＰＶκ（θ）が最大となるクランク角をθｆｉｘとして精度よく特定することができる。
【０１０６】
実施の形態５．
［実施の形態５の特徴］
次に、図１５乃至図１７を参照して、実施の形態５の特徴について説明する。本実施の形態５は、図１に示すハードウェア構成を用いて、後述する図１７に示すルーチンを実行することにより実現することができる。
【０１０７】
上述した実施の形態１のシステムでは、燃焼後の断熱過程において発生する熱歪み誤差を補正することとしている。しかしながら、筒内圧センサ３４の受熱量によっては、燃焼終了前から熱歪み誤差が発生する場合も想定される。図１５は、ＰＶκの算出値と真値との関係を説明するための図である。この図に示すとおり、断熱過程の開始クランク角、すなわちＰＶκ（θ）が最大となるクランク角θｆｉｘでは、ＰＶκ（θｆｉｘ）が真値よりも低い値になっている。これは、該筒内圧センサ３４の出力が熱歪みによって低下したためである。このような場合においては、図１５に示すとおり、当該ＰＶκ（θｆｉｘ）を用いて上述した実施の形態１のシステムの補正を実行することとしても、断熱過程におけるＰＶκ（θ）を精度よく補正することができない。
【０１０８】
そこで、本実施の形態５のシステムでは、燃焼終了前に重畳する熱歪み誤差の影響についても、精度よく補正を行うこととする。より具体的には、先ず、クランク角θｆｉｘにおける筒内圧誤差として、筒内圧低下量ΔＰを推定することとする。
【０１０９】
ここで、演算の都合上、実施の形態１において上述した補正係数Ｋｆｉｘに−(マイナス)を乗じた値を補正量Ｋとして定義する。そして、上式（２）、（３）、および（４）を整理すると、次式（９）（１０）が導かれる。
Ｋ＝｛ＰＶκ（θｆｉｘ）−ＰＶκ（θＥＶＯ）｝／（θＥＶＯ−θｆｉｘ）  ・・・（９）
ＰＶκｆｉｘ（θ）＝ＰＶκ（θ）＋（θ−θｆｉｘ）×Ｋ  ・・・（１０）
【０１１０】
ここで、補正量Ｋは、該筒内圧センサ３４の受熱量が大きくなるほど増加する。また、該筒内圧センサ３４の受熱量が大きいほど、燃焼終了までの熱歪みの影響が大きくなる。そこで、本実施の形態５では、補正量ＫとΔＰとの相関をマップに記憶しておき、該マップに基づいて、補正量Ｋに対応するΔＰを特定することとする。
【０１１１】
図１６は、補正量Ｋに対するΔＰの大きさを規定するマップの一例である。このマップによれば、補正量Ｋが小さい領域では、受熱量が少ないと推定できるため、クランク角θｆｉｘにおける筒内圧誤差ΔＰは略ゼロであると推定できる。一方、補正量Ｋが大きい領域では、受熱量の大きさに応じて筒内圧誤差ΔＰが発生すると推定できる。このように、当該マップによれば、補正量Ｋに基づいて、筒内圧誤差ΔＰを精度よく推定することができる。
【０１１２】
尚、筒内圧センサ３４の熱歪み誤差の発生タイミングは、熱伝達の一次遅れ系と考えられるため、かかる発生タイミングは機関回転数にも依存する。このため、図１６に示すマップを補正量Ｋと機関回転数とをパラメータとする多次元マップにすることが好ましい。これにより、筒内圧誤差ΔＰを更に高精度に推定することが可能となる。
【０１１３】
このように、クランク角θｆｉｘにおける筒内圧低下量ΔＰを精度よく推定することで、燃焼終了前の熱歪み誤差の影響が排除された実発生熱量ＰＶκｆｉｘ（θｆｉｘ）を演算することができる。したがって、このＰＶκｆｉｘ（θｆｉｘ）を上式（９）におけるＰＶκ（θｆｉｘ）に代入して補正量Ｋを再度演算し、上式（１０）に代入することにより、熱歪み誤差の影響が排除された高精度なＰＶκｆｉｘ（θ）を得ることができる。
【０１１４】
［実施の形態５の具体的処理］
次に、図１７を参照して、本実施の形態の具体的処理について説明する。図１７は、ＥＣＵ４０が熱歪み誤差を補正するルーチンを示すフローチャートである。
【０１１５】
図１７に示すルーチンでは、先ず、筒内圧Ｐ（θ）が取得される（ステップ４００）。次に、ＰＶκ（θ）が演算される（ステップ４０２）。次に、ＰＶκ（θ）が最大となるクランク角θｆｉｘが検出される（ステップ４０４）。ここでは、具体的には、上記ステップ１００〜１０４と同様の処理が実行される。
【０１１６】
次に、補正量Ｋが演算される（ステップ４０６）。ここでは、具体的には、上記ステップ４０４において検出されたクランク角θｆｉｘ等を上式（９）に代入することにより算出される。
【０１１７】
図１７のルーチンでは、次に、クランク角θｆｉｘにおける筒内圧低下量ΔＰが推定される(ステップ４０８)。ＥＣＵ４０は、上述した図１６に示すマップを記憶している。ここでは、具体的には、上記ステップ４０６において演算された補正量Ｋに対応する筒内圧低下量ΔＰが当該マップから特定される。
【０１１８】
次に、クランク角θｆｉｘにおける実発生熱量ＰＶκｆｉｘ（θｆｉｘ）が演算される(ステップ４１０)。ここでは、具体的には、ＰＶκ（θｆｉｘ）にΔＰＶκ（θｆｉｘ）を加算することにより、実発生熱量ＰＶκｆｉｘ（θｆｉｘ）が演算される。次に、補正量Ｋが再演算される（ステップ４１２）。ここでは、具体的には、上式（９）におけるＰＶκ（θｆｉｘ）に上記ステップ４１０において演算された実発生熱量ＰＶκｆｉｘ（θｆｉｘ）が代入される。
【０１１９】
図１７に示すルーチンでは、次に、補正後のＰＶκｆｉｘ（θ）（実発生熱量）が算出される（ステップ４１４）。ここでは、具体的には、上式（１０）に上記ステップ４１２において再演算されたＫを代入することにより、所定範囲のクランク角θ（θｆｉｘ≦θ≦θＥＶＯ）のＰＶκ（θ）が補正される。
【０１２０】
実発生熱量ＰＶκｆｉｘ（θ）は、種々の演算に用いられる。図１７に示すルーチンでは、該ＰＶκｆｉｘ（θ）を用いて、実筒内圧Ｐｆｉｘ（θ）が演算される（ステップ４１６）。また、ステップ４１８では、上記ステップ４１６において算出された筒内圧Ｐｆｉｘ（θ）を用いて、正確な内部エネルギが算出される。また、ステップ４２０では、上記ステップ４１４において算出されたＰＶκｆｉｘ（θ）を用いて、ＭＦＢが演算される。
【０１２１】
以上説明したとおり、本実施の形態５のシステムによれば、θｆｉｘ≦θ≦θＥＶＯのＰＶκ（θ）に重畳する熱歪み誤差を高精度に補正することができる。これにより、センサハードによる誤差対策を行うことなく、センサ精度を高いレベルに維持することができる。
【０１２２】
ところで、上述した実施の形態５では、補正量Ｋに基づいて筒内圧低下量ΔＰを特定することにより、高精度に補正された筒内圧Ｐｆｉｘ（θ）を演算することができる。したがって、この筒内圧Ｐｆｉｘ（θ）を用いて、図示トルクや図示平均有効圧を精度よく演算することができる。但し、クランク角毎に筒内圧Ｐｆｉｘ（θ）を演算して上述した図示トルクや図示平均有効圧を演算することとすると演算負荷が高くなってしまう。そこで、補正量Ｋ、機関回転数、および補正前の図示トルク（或いは図示平均有効圧）と図示トルク補正量（或いは図示平均有効圧補正量）との相関を直接マップに規定することとしてもよい。これにより、計算負荷を軽減しつつ高精度な図示トルク（或いは図示平均有効圧）を演算することができる。
【０１２３】
尚、上述した実施の形態５においては、ＰＶκが前記第１の発明の「発生熱量」に、ΔＰＶκ（θ）が前記第１の発明の「発生熱量誤差」に、それぞれ相当している。また、ＥＣＵ４０が、上記ステップ４０２の処理を実行することにより、前記第１の発明における「発生熱量演算手段」が、上記ステップ４１４の処理を実行することにより、前記第１の発明における「発生熱量誤差演算手段」が、それぞれ実現されている。
【０１２４】
また、上述した実施の形態５においては、ＰＶκｆｉｘ（θ）が前記第２の発明の「実発生熱量」に相当しているとともに、ＥＣＵ４０が、上記ステップ４１４の処理を実行することにより、前記第２の発明における「実発生熱量演算手段」が実現されている。
【０１２５】
また、上述した実施の形態５においては、Ｐｆｉｘ（θ）が前記第３の発明の「実筒内圧」に相当しているとともに、ＥＣＵ４０が、上記ステップ４１６の処理を実行することにより、前記第３の発明における「実筒内圧演算手段」が実現されている。
【０１２６】
また、上述した実施の形態５においては、補正量Ｋが前記第８の発明の「補正係数」に相当しているとともに、ＥＣＵ４０が、上記ステップ４０６の処理を実行することにより、前記第８の発明における「補正係数演算手段」が、上記ステップ４０８の処理を実行することにより、前記第８の発明における「推定手段」が、上記ステップ４１２の処理を実行することにより、前記第８の発明における「補正手段」が、それぞれ実現されている。
【符号の説明】
【０１２７】
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
４０  ＥＣＵ(Electronic Control Unit)
４２  クランク角センサ
４４  水温センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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