(57)【要約】【課題】この発明は、燃焼中の比熱比を正確に算出することを目的とする。【解決手段】ＥＣＵ５０は、点火時期やＰＶκの算出値に基いて、燃焼開始点ＣＡstと燃焼終了点ＣＡendとを取得する。そして、燃焼開始点ＣＡstの比熱比κstと、燃焼終了点ＣＡendの比熱比κendとの間をクランク角に応じて線形補間し、これにより燃焼中の任意の時点における比熱比κを算出する。この算出処理において、比熱比κst，κendは、混合気や排気ガスの比熱比等に応じて予め設定される。これにより、比熱比が燃焼中に変動しても、その値を正確に算出することができる。従って、比熱比の算出値に基いて燃焼制御等を高い精度で実行することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒内で燃焼されるガスの燃焼前の比熱比を取得する第１の比熱比取得手段と、
前記ガスの燃焼後の比熱比を取得する第２の比熱比取得手段と、
前記燃焼前の比熱比と前記燃焼後の比熱比との間を補間することにより燃焼中の比熱比を算出する第３の比熱比算出手段と、
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】
前記第３の比熱比算出手段は、前記燃焼前の比熱比と前記燃焼後の比熱比との間を線形補間することにより、燃焼中の任意の時点における比熱比を算出してなる請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記ガスの内部エネルギを取得する内部エネルギ取得手段と、
筒内圧及び筒内容積に基いて筒内での発熱量を算出し、燃焼前及び燃焼後の発熱量に基いて燃焼中の任意の時点における燃焼割合を算出する燃焼割合算出手段と、を備え、
前記第３の比熱比算出手段は、前記燃焼前の比熱比と前記燃焼後の比熱比との間を前記内部エネルギと前記燃焼割合とに応じて補間することにより、燃焼中の任意の時点における比熱比を算出してなる請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記第１の比熱比取得手段は、前記燃焼前の比熱比を混合気の比熱比に基いて設定し、前記第２の比熱比取得手段は、前記燃焼後の比熱比を排気ガスの比熱比に基いて設定してなる請求項１乃至３のうち何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記ガスの内部エネルギを取得する内部エネルギ取得手段を備え、
前記第１，第２の比熱比取得手段は、前記燃焼前及び燃焼後の比熱比をそれぞれの時点の内部エネルギに基いて算出してなる請求項１乃至３のうち何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
点火時期に基いて燃焼開始点を取得する燃焼開始点取得手段と、
少なくとも筒内圧に基いて燃焼終了点を取得する燃焼終了点取得手段と、を備え、
前記第１の比熱比取得手段は、前記燃焼開始点の比熱比を前記燃焼前の比熱比として取得し、前記第２の比熱比取得手段は、前記燃焼終了点の比熱比を前記燃焼後の比熱比として取得してなる請求項１乃至５のうち何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記燃焼終了点取得手段は、筒内での発熱量が最大となる時点を前記燃焼終了点として取得してなる請求項６に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
前記燃焼終了点取得手段は、内燃機関のクランク角により定められる筒内容積Ｖと、前記筒内圧Ｐと、前記燃焼開始点の比熱比κとに基いてＰＶκを算出し、このＰＶκが最大となる時点を前記燃焼終了点として取得してなる請求項６に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】
本発明は、内燃機関の制御装置に係り、特に、燃焼中の比熱比を算出する構成とした内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、内燃機関の筒内で発生する熱量Ｑは、筒内圧Ｐ、筒内容積Ｖ及び比熱比κに基いて算出されるＰＶκと比例することが知られている（Ｑ∝ＰＶκ）。ここで、筒内圧Ｐは、センサ等により検出することができ、筒内容積Ｖは、クランク角の関数として取得することができる。従って、比熱比κの値を求めることができれば、上記の比例関係により発熱量Ｑを算出し、これを制御に用いることができる。
【０００３】
そこで、例えば特許文献１（特開２００５−３５１１４５号公報）に開示されている従来技術では、所定の２点のクランク角において筒内圧と筒内容積とを検出し、これらの検出値に基いて比熱比を算出する構成としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３５１１４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従来技術では、２点のクランク角での筒内圧と筒内容積に基いて、比熱比を算出する構成としている。しかしながら、比熱比は、筒内ガスの組成や温度等に応じて変化するものであり、特に燃焼中（圧縮行程→膨張行程）には大きく変化する。このため、従来技術の方法では、燃焼中の比熱比を正確に算出するのが難しいという問題がある。
【０００６】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、本発明の目的は、燃焼中の比熱比を正確に算出することができ、筒内での発熱量等を高い精度で求めることが可能な内燃機関の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】
第１の発明は、筒内で燃焼されるガスの燃焼前の比熱比を取得する第１の比熱比取得手段と、
前記ガスの燃焼後の比熱比を取得する第２の比熱比取得手段と、
前記燃焼前の比熱比と前記燃焼後の比熱比との間を補間することにより燃焼中の比熱比を算出する第３の比熱比算出手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００８】
第２の発明によると、前記第３の比熱比算出手段は、前記燃焼前の比熱比と前記燃焼後の比熱比との間を線形補間することにより、燃焼中の任意の時点における比熱比を算出する構成としている。
【０００９】
第３の発明は、前記ガスの内部エネルギを取得する内部エネルギ取得手段と、
筒内圧及び筒内容積に基いて筒内での発熱量を算出し、燃焼前及び燃焼後の発熱量に基いて燃焼中の任意の時点における燃焼割合を算出する燃焼割合算出手段と、を備え、
前記第３の比熱比算出手段は、前記燃焼前の比熱比と前記燃焼後の比熱比との間を前記内部エネルギと前記燃焼割合とに応じて補間することにより、燃焼中の任意の時点における比熱比を算出する構成としている。
【００１０】
第４の発明によると、前記第１の比熱比取得手段は、前記燃焼前の比熱比を混合気の比熱比に基いて設定し、前記第２の比熱比取得手段は、前記燃焼後の比熱比を排気ガスの比熱比に基いて設定する構成としている。
【００１１】
第５の発明は、前記ガスの内部エネルギを取得する内部エネルギ取得手段を備え、
前記第１，第２の比熱比取得手段は、前記燃焼前及び燃焼後の比熱比をそれぞれの時点の内部エネルギに基いて算出する構成としている。
【００１２】
第６の発明は、点火時期に基いて燃焼開始点を取得する燃焼開始点取得手段と、
少なくとも筒内圧に基いて燃焼終了点を取得する燃焼終了点取得手段と、を備え、
前記第１の比熱比取得手段は、前記燃焼開始点の比熱比を前記燃焼前の比熱比として取得し、前記第２の比熱比取得手段は、前記燃焼終了点の比熱比を前記燃焼後の比熱比として取得する構成としている。
【００１３】
第７の発明によると、前記燃焼終了点取得手段は、筒内での発熱量が最大となる時点を前記燃焼終了点として取得する構成としている。
【００１４】
第８の発明によると、前記燃焼終了点取得手段は、内燃機関のクランク角により定められる筒内容積Ｖと、前記筒内圧Ｐと、前記燃焼開始点の比熱比κとに基いてＰＶκを算出し、このＰＶκが最大となる時点を前記燃焼終了点として取得する構成としている。
【発明の効果】
【００１５】
第１の発明によれば、第３の比熱比算出手段は、燃焼前の比熱比と燃焼後の比熱比との間を補間することにより、燃焼中の比熱比を正確に算出することができる。これにより、比熱比が燃焼中に大きく変動しても、その算出値を実際の値に対して高い精度で追従させることができ、算出時の誤差を低減することができる。従って、燃焼中の比熱比に基いて発熱量を正確に算出し、燃焼制御等を高い精度で実行することができる。
【００１６】
第２の発明によれば、燃焼中の比熱比は、燃焼前の値に対して大きく変動するが、その値は燃焼後の比熱比に収束していく。従って、燃焼前及び燃焼後の比熱比の間を線形補間することにより、燃焼中の比熱比を正確に算出することができる。しかも、線形補間を用いることにより、比較的簡単な演算で比熱比を求めることができるので、制御装置の演算負荷を軽減し、演算速度を向上させることができる。
【００１７】
第３の発明によれば、燃焼中の比熱比は、ガスの温度（内部エネルギ）と、ガスの組成（燃焼割合）とに応じて変化する。第３の比熱比算出手段は、これらのパラメータに基いて燃焼前の比熱比と燃焼後の比熱比との間を補間することができる。これにより、比熱比の算出値に対して、ガスの温度だけでなく、その組成変化も反映させることができ、燃焼中の比熱比が大きく変動する場合でも、その値を正確に算出することができる。
【００１８】
第４の発明によれば、第１の比熱比取得手段は、燃焼開始前に存在する混合気の比熱比に基いて、燃焼前の比熱比を設定することができる。また、第２の比熱比取得手段は、燃焼終了後に生じる排気ガスの比熱比に基いて、燃焼後の比熱比を設定することができる。
【００１９】
第５の発明によれば、燃焼前及び燃焼後の比熱比は、ガスの組成が変化しないので、内部エネルギに応じて変化する。従って、第１，第２の比熱比取得手段は、燃焼前及び燃焼後の比熱比をそれぞれの時点の内部エネルギに基いて正確に算出することができる。
【００２０】
第６の発明によれば、燃焼開始点取得手段と燃焼終了点取得手段とは、燃焼開始点及び燃焼終了点に基いて補間を行う区間を正確に設定することができる。従って、これらの時点を基準として比熱比の補間を正確に行うことができる。
【００２１】
第７の発明によれば、燃焼終了点では、筒内での発熱量が最大となる。燃焼終了点取得手段は、発熱量が最大となるクランク角を燃焼終了点として取得することができる。
【００２２】
第８の発明によれば、筒内での発熱量はＰＶκと比例するので、燃焼終了点取得手段は、ＰＶκが最大となるクランク角を燃焼終了点として取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【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全体構成図である。
【図２】燃焼行程における発熱量の変化と比熱比の変化を示す特性線図である。
【図３】本発明の実施の形態１において、ＥＣＵにより実行される制御のフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態２において、燃焼行程の前，後における筒内温度とクランク角との関係を示す特性線図である。
【図５】比熱比の逆数とクランク角との関係を示す特性線図である。
【図６】比熱比の逆数と筒内温度との関係を示す特性線図である。
【図７】燃焼中の比熱比の算出方法を説明するための説明図である。
【図８】本発明の実施の形態２による比熱比の算出値と、実際の比熱比とを比較して示す特性線図である。
【図９】本発明の実施の形態２において、ＥＣＵにより実行される制御のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
実施の形態１．
［実施の形態１の構成］
以下、図１乃至図３を参照しつつ、本発明の実施の形態１について説明する。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全体構成図である。本実施の形態のシステムは、多気筒型のエンジンからなる内燃機関１０を備えている。なお、図１では、内燃機関１０に搭載された複数気筒のうちの１気筒を例示している。内燃機関１０の各気筒１２には、ピストン１４の往復動作により拡大，縮小する燃焼室１６が設けられている。ピストン１４は、内燃機関１０の出力軸であるクランク軸１８に連結されている。
【００２５】
また、内燃機関１０は、各気筒１２に吸入空気を吸込む吸気通路２０と、各気筒１２から排気ガスを排出する排気通路２２とを備えている。吸気通路２０には、吸入空気量を検出するエアフローセンサ２４と、電子制御式のスロットルバルブ２６とが設けられている。スロットルバルブ２６は、アクセル開度等に基いてスロットルモータ２８により駆動され、吸入空気量を増減させる。また、各気筒１２には、吸気ポートに燃料を噴射する燃料噴射弁３０と、燃焼室１６内の混合気に点火する点火プラグ３２と、吸気通路２０を燃焼室１６に対して開，閉する吸気バルブ３４と、排気通路２２を燃焼室１６に対して開，閉する排気バルブ３６とが設けられている。
【００２６】
さらに、本実施の形態のシステムは、クランク角センサ３８、筒内圧センサ４０等を含むセンサ系統と、内燃機関１０の運転状態を制御するためのＥＣＵ(Electronic Control Unit)５０とを備えている。クランク角センサ３８は、クランク軸１８の回転に同期した信号を出力するもので、ＥＣＵ５０は、この出力に基いて機関回転数を検出したり、クランク角を検出することができる。また、筒内圧センサ４０は、圧電素子や歪みゲージ等を用いた一般的な圧力センサにより構成され、燃焼室１６内の圧力（筒内圧）を検出する。
【００２７】
センサ系統には、前記センサ２４，３８，４０に加えて、車両や内燃機関の制御に必要な各種のセンサ（例えば内燃機関の冷却水温を検出する水温センサ、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ、排気空燃比を検出する空燃比センサ等）が含まれており、これらのセンサはＥＣＵ５０の入力側に接続されている。また、ＥＣＵ５０の出力側には、スロットルモータ２８、燃料噴射弁３０、点火プラグ３２等を含む各種のアクチュエータが接続されている。
【００２８】
そして、ＥＣＵ５０は、内燃機関の状態をセンサ系統により検出し、その検出結果に基いて各アクチュエータを駆動することにより、運転制御を行う。具体的には、クランク角センサ４０の出力に基いて機関回転数とクランク角とを検出し、エアフローセンサ２４により検出した吸入空気量と、前記機関回転数とに基いて内燃機関の負荷率を算出する。また、クランク角の検出値に基いて燃料噴射時期、点火時期等を決定する。そして、吸入空気量、負荷率等に基いて燃料噴射量を算出し、燃料噴射弁３０を駆動すると共に、点火プラグ３２を駆動する。
【００２９】
また、ＥＣＵ５０は、筒内圧センサ４０により任意のクランク角での筒内圧Ｐを検出し、その検出結果を時系列データとして記憶する機能と、予め記憶したマップデータ等に基いて任意のクランク角での筒内容積Ｖを算出する機能とを有している。さらに、ＥＣＵ５０は、下記の方法により求めた比熱比κに基いて筒内での発熱量を算出し、この発熱量に基いて燃焼制御等を実行する。
【００３０】
[実施の形態１の特徴]
図２は、燃焼行程における発熱量の変化と比熱比の変化を示す特性線図である。図２（ａ）は、筒内での発熱量Ｑとクランク角との関係を示し、図２（ｂ）は、比熱比κとクランク角との関係を示している。また、図２中のＣＡstは、燃焼が開始される時点（燃焼開始点）のクランク角であり、ＣＡendは、燃焼が終了する時点（燃焼終了点）のクランク角である。図２（ｂ）に示すように、比熱比κはクランク角に応じて変化するが、特に燃焼中に大きく変化する傾向がある。
【００３１】
このため、本実施の形態では、燃焼開始点ＣＡstの比熱比κst（燃焼前の比熱比）と、燃焼終了点ＣＡendの比熱比κend（燃焼後の比熱比）とに基いて、燃焼中の比熱比を算出する構成としている。具体的には、比熱比κstと比熱比κendとの間をクランク角に応じて線形補間することにより、燃焼中の任意の時点（クランク角）における比熱比κを算出するものである。燃焼中の比熱比は、燃焼前の値に対して大きく変動するが、その値は燃焼後の比熱比に収束していく。従って、燃焼前及び燃焼後の比熱比の間を線形補間することにより、燃焼中の比熱比を正確に算出することができる。以下、この算出方法について具体的に説明する。
【００３２】
まず、線形補間を行う区間の始点となる燃焼開始点ＣＡstは、点火時期制御により設定された点火時期と等しい時点か、または点火時期に対して燃焼開始までの遅れ時間を加算した時点として設定される。一方、線形補間を行う区間の終点となる燃焼終了点ＣＡendは、図２（ａ）に示すように、筒内での発熱量Ｑが最大となる時点として算出される。ここで、発熱量Ｑは、筒内圧Ｐ、筒内容積Ｖ及び比熱比κにより算出されるＰＶκと比例するので、ＰＶκが最大となる時点のクランク角を、燃焼終了点ＣＡendとして取得することができる。なお、ＰＶκの算出処理において、筒内圧Ｐは、筒内圧センサ４０により検出される。また、任意のクランク角での筒内容積Ｖは、筒内容積Ｖとクランク角との関係を示すデータに基いて算出されるもので、このデータはＥＣＵ５０に予め記憶されている。さらに、ＰＶκの算出に用いる比熱比κとしては、例えば比熱比κstが用いられる。
【００３３】
また、燃焼開始点ＣＡstの比熱比κst及び燃焼終了点ＣＡendの比熱比κendは、実験や理論計算等により求められた所定値として予め設定されている。具体例を挙げると、比熱比κstは、理論空燃比に近い空燃比をもつ混合気の比熱比等に応じて定められ、本実施の形態では、例えば比熱比κst＝１．３９程度の値に設定されている。また、比熱比κendは、上記混合気の燃焼により生じた排気ガスの比熱比等に応じて定められ、本実施の形態では、例えば比熱比κend＝１．２４程度の値に設定されている。なお、上述した比熱比κst，κendの値は、本実施の形態における一例に過ぎず、本発明を限定するものではない。
【００３４】
次に、燃焼中（燃焼開始点ＣＡstから燃焼終了点ＣＡendまで）の比熱比変化ａを算出する。比熱比変化ａは、燃焼の進行に応じて変化する比熱比の変化率に相当するもので、上記の燃焼開始点ＣＡst、燃焼終了点ＣＡend及び比熱比κst，κendに基いて、下記（１）式により算出される。この比熱比変化ａを用いれば、任意のクランク角ＣＡにおける比熱比κは、下記（２）式により算出することができる。なお、クランク角ＣＡは、ＣＡend≧ＣＡ≧ＣＡstの範囲内とする。
【００３５】
ａ＝(κend−κst)／(ＣＡend−ＣＡst)                          ・・・（１）
κ＝κst＋ａ・(ＣＡ−ＣＡst)                                  ・・・（２）
【００３６】
図２（ｂ）は、上記（２）式により算出した比熱比κの算出値と、比熱比κの実際の値（真値）と、比熱比κとして一定値を用いた場合（比較例）とを示している。この図に示すように、本実施の形態によれば、燃焼中の比熱比κを正確に算出することができ、算出時の誤差を低減することができる。特に、比熱比κが燃焼中に大きく変動しても、その算出値を実際の値に対して高い精度で追従させることができる。従って、燃焼中の比熱比κに基いて発熱量を正確に算出し、燃焼制御等を高い精度で実行することができる。しかも、線形補間を用いることにより、比較的簡単な演算で比熱比κを求めることができるので、ＥＣＵ５０の演算負荷を軽減し、演算速度を向上させることができる。
【００３７】
［実施の形態１を実現するための具体的な処理］
図３は、本発明の実施の形態１において、ＥＣＵにより実行される制御のフローチャートである。この図に示すルーチンは、内燃機関の運転中に繰返し実行されるものとする。図３に示すルーチンでは、まず、点火時期に基いて燃焼開始点ＣＡstを算出する（ステップ１００）。また、前述の方法によりＰＶκを算出し、その算出値が最大となる位置を燃焼終了点ＣＡendとして算出する（ステップ１０２）。これにより、燃焼開始点ＣＡst及び燃焼終了点ＣＡendに基いて補間を行う区間を正確に設定することができる。
【００３８】
次の処理では、燃焼前の比熱比κstと燃焼後の比熱比κendとに基いて前記（１）式により比熱比変化ａを算出し（ステップ１０４）、その算出結果に基いて前記（２）式により任意のクランク角ＣＡにおける比熱比κを算出する（ステップ１０６）。さらに、ステップ１０６では、燃焼制御等に用いるために、算出した比熱比κに基いて筒内での発熱量（ＰＶκ）を算出する。
【００３９】
なお、上述した実施の形態１では、図３中のステップ１００が請求項６における燃焼開始点取得手段の具体例を示し、ステップ１０２が請求項６，７，８における燃焼終了点取得手段の具体例を示している。また、ステップ１０４は、請求項１，４における第１，第２の比熱比取得手段の具体例を示し、ステップ１０６は、請求項１，２における第３の比熱比取得手段の具体例を示している。
【００４０】
実施の形態２．
次に、図４乃至図９を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態では、前記実施の形態１と同様のシステム構成（図１）を採用しており、また、燃焼前の比熱比と燃焼後の比熱比とに基いて燃焼中の比熱比を算出する構成としている。しかし、本実施の形態では、筒内ガスの内部エネルギと燃焼割合とを考慮している点で、実施の形態１と構成が異なっている。なお、本実施の形態では、実施の形態１と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００４１】
［実施の形態２の特徴］
燃焼中の比熱比は、ガスの温度（内部エネルギＵ）と、ガスの組成（燃焼割合ＭＦＢ）とに応じて変化する。一方、燃焼前及び燃焼後の比熱比は、ガスの組成が変化しないので、内部エネルギＵに応じて変化する。そこで、本実施の形態では、まず、燃焼前及び燃焼後の比熱比をそれぞれの時点の内部エネルギＵに基いて算出する。また、燃焼前の比熱比と燃焼後の比熱比との間を、内部エネルギＵと燃焼割合ＭＦＢとに応じて補間することにより、燃焼中の任意の時点における比熱比を算出する構成としている。以下、この算出方法について具体的に説明する。
【００４２】
まず、燃焼前及び燃焼後の比熱比の算出方法について説明する。図４は、本発明の実施の形態２において、燃焼行程の前，後における筒内温度とクランク角との関係を示す特性線図である。この図に示すように、筒内温度は、燃焼により大きく上昇し、燃焼後には徐々に低下する。一方、図５は、比熱比の逆数とクランク角との関係を示す特性線図である。比熱比は、一般的に温度が上昇するほど減少するので、比熱比を逆数とすれば、図５に示すような特性が得られる。そして、図４及び図５に示すデータに基いて、比熱比逆数（１／κ）と筒内温度との関係を求めると、図６に示すようになる。
【００４３】
図６は、比熱比の逆数と筒内温度との関係を示す特性線図である。この図において、燃焼前（圧縮行程）の段階では、ガスの組成が変化せずに、その温度が圧縮により上昇する。従って、この段階では、筒内温度（内部エネルギＵ）と比熱比逆数（１／κ）との間に直線的な相関があるとみなすことができる。即ち、図６中に示す特性線のうち、燃焼前の段階に対応する特性線Ｌ1は、筒内ガスの内部エネルギＵと、所定の傾きａcmp及び切片ｂcmpとを用いて、下記（３）式のように表すことができる。
【００４４】
１／κ＝ａcmp・Ｕ＋ｂcmp      ・・・（３）
【００４５】
また、燃焼後の段階では、ガスの組成が変化せずに、その温度が膨張により低下するので、この場合にも、筒内温度と比熱比逆数との相関は直線的であるとみなすことができる。従って、燃焼後の段階に対応する特性線Ｌ2は、筒内ガスの内部エネルギＵと、所定の傾きａexp及び切片ｂexpとを用いて、下記（４）式のように表すことができる。
【００４６】
１／κ＝ａexp・Ｕ＋ｂexp      ・・・（４）
【００４７】
また、筒内ガスの内部エネルギＵは温度に比例するが、気体の状態方程式によれば、筒内ガスの温度Ｔ、筒内圧Ｐ、筒内容積Ｖ、ガスの質量Ｍ及びガス定数Ｒの間には、ＰＶ＝ＭＲＴなる関係式が成立する。この関係式において、筒内圧Ｐと筒内容積Ｖとは実施の形態１と同様に取得され、ガスの質量Ｍは、吸入空気量と燃料噴射量とに基いて算出することができる。従って、気体の状態方程式に基いてガスの温度Ｔを算出し、これを内部エネルギＵとして用いることができる。そして、この内部エネルギＵを、ＥＣＵ５０に予め記憶された前記（３），（４）式に代入することにより、燃焼前及び燃焼後の比熱比κを正確に算出することができる。なお、前記（３），（４）式に示す傾きａcmp，ａexpと切片ｂcmp，ｂexpとは、実験等により容易に特定されるものである。
【００４８】
次に、燃焼中の比熱比の算出方法について説明する。燃焼中の比熱比は、燃焼前（混合気）の比熱比から燃焼後（燃焼ガス）の比熱比に向けて徐々に変化する。この場合、比熱比は、筒内ガスの組成変化が反映される燃焼割合ＭＦＢ（Mass Fraction Burned）と、ガスの温度（内部エネルギ）とに応じて変化すると考えられる。燃焼割合ＭＦＢとは、筒内に流入した全燃料のうち燃焼した燃料の割合に相当するものである。
【００４９】
燃焼割合ＭＦＢは、燃焼前及び燃焼後（燃焼開始点及び燃焼終了点）の発熱量を基準として、燃焼中の任意の時点における発熱量を正規化することにより算出される。具体的に述べると、まず、燃焼開始点の発熱量は０である。また、燃焼終了点では、発熱量及びこれと比例するＰＶκが最大となるので、燃焼終了点の発熱量は、ＰＶκの最大値として得ることができる。そして、これらの具体値に基いて任意の時点の発熱量を正規化することにより、当該時点の燃焼割合ＭＦＢを求めることができる。
【００５０】
一方、燃焼中の比熱比は、燃焼割合ＭＦＢと筒内温度（内部エネルギＵ）とに応じて、図６中に示す特性線Ｌ3のように変化する。特性線Ｌ3の傾きは、燃焼割合ＭＦＢが増加するにつれて、前述した燃焼前の傾きａcmpから燃焼後の傾きａexpに向けて徐々に変化していることが判る。このことから、燃焼中の比熱比は、ＥＣＵ５０の演算サイクルにおいて今回の演算により取得された内部エネルギＵ今回値と、前回の演算により取得された内部エネルギＵ前回値と、前回の演算により算出された比熱比の逆数（１／κ前回値）と、燃焼割合ＭＦＢと、燃焼前及び燃焼後の傾きａcmp，ａexpとに基いて、下記（５）式のように表すことができる。
【００５１】
１／κ＝
{ａcmp−(ａcmp−ａexp)・ＭＦＢ／１００}・(Ｕ前回値−Ｕ今回値)＋１／κ前回値 
・・・（５）
【００５２】
図７は、燃焼中の比熱比の算出方法を説明するための説明図である。この図は、図６中の特性線Ｌ3を模式的に示している。図７中に示すように、上記（５）式中の（Ａ）項は、燃焼割合ＭＦＢが増加した分だけ燃焼前の傾きａcmpから燃焼後の傾きａexpに向けて変化した特性線Ｌ3の傾きを表している。一方、（Ｂ）項は、前回の演算から今回の演算までに増加した内部エネルギＵの増加量を表している。従って、これらの積を前回の演算時点における比熱比の逆数の算出値（１／κ前回値）に加算することにより、燃焼中の比熱比を逆数として求めることができる。
【００５３】
図８は、本発明の実施の形態２による比熱比の算出値と、実際の比熱比とを比較して示す特性線図である。この図に示すように、上記の方法により得られた比熱比の算出値は、燃焼前、燃焼中及び燃焼後を含む広い期間において、実際の比熱比（真値）と高い精度で一致している。特に、燃焼中の比熱比は、燃焼割合ＭＦＢと内部エネルギＵとに基いて算出されるので、比熱比の変動量が大きいにも拘らず、これを実際の値とほぼ一致させることができる。即ち、本実施の形態では、比熱比の算出値に対して、ガスの温度（内部エネルギＵ）だけでなく、その組成（燃焼割合ＭＦＢ）の変化も反映させることができる。
【００５４】
また、燃焼前及び燃焼後の比熱比についても、一定値ではなく、筒内温度（内部エネルギＵ）に応じて適切に変化させることができる。従って、本実施の形態によれば、前記実施の形態１と比較して、燃焼前、燃焼中及び燃焼後の比熱比をより正確に算出することができ、高い効果を得ることができる。
【００５５】
［実施の形態２を実現するための具体的な処理］
図９は、本発明の実施の形態２において、ＥＣＵにより実行される制御のフローチャートである。この図に示すルーチンは、内燃機関の運転中に繰返し実行されるものとする。図９に示すルーチンでは、まず、実施の形態１（図３）のステップ１００，１０２とほぼ同様の処理により、燃焼開始点ＣＡstと燃焼終了点ＣＡendとを算出する（ステップ２００，２０２）。
【００５６】
次の処理では、燃焼開始点ＣＡst及び燃焼終了点ＣＡendのＰＶκを算出し、燃焼開始点ＣＡstでは発熱量が０であり、燃焼終了点ＣＡendでは発熱量が最大となることを基準として、任意の時点の燃焼割合ＭＦＢを算出する（ステップ２０４）。また、筒内圧Ｐと筒内容積Ｖとに基いて内部エネルギＵを算出する（ステップ２０６）。そして、燃焼割合ＭＦＢと内部エネルギＵとに基いて、前述の方法により燃焼前、燃焼中及び燃焼後の比熱比κをそれぞれ算出する（ステップ２０８）。また、ステップ２０８では、この比熱比κを用いて正確な発熱量を再計算する。
【００５７】
なお、上述した実施の形態２では、図９中のステップ２００が請求項６における燃焼開始点取得手段の具体例を示し、ステップ２０２が請求項６，７，８における燃焼終了点取得手段の具体例を示している。また、ステップ２０８は、請求項１，５における第１，第２の比熱比取得手段、及び請求項１，３における第３の比熱比取得手段の具体例を示している。さらに、ステップ２０６は、請求項３，５における内部エネルギ取得手段の具体例を示し、ステップ２０４は、請求項３における燃焼割合算出手段の具体例を示している。
【００５８】
また、前記実施の形態１では、燃焼前及び燃焼後の比熱比κst，κendを一定値として設定し、燃焼中の比熱比を前記（２）式により算出する構成とした。また、実施の形態２では、燃焼前及び燃焼後の比熱比κを前記（３），（４）式により算出し、燃焼中の比熱比を前記（５）式により算出する構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、実施の形態１，２を組合わせる構成としてもよい。即ち、本発明では、燃焼前及び燃焼後の比熱比を一定値として設定し、燃焼中の比熱比を前記（５）式により算出してもよい。また、燃焼前及び燃焼後の比熱比を前記（３），（４）式により算出し、燃焼中の比熱比を前記（２）式により算出する構成としてもよい。
【符号の説明】
【００５９】
１０  内燃機関
１２  気筒
１４  ピストン
１６  燃焼室
１８  クランク軸
２０  吸気通路
２２  排気通路
２４  エアフローセンサ
２６  スロットルバルブ
２８  スロットルモータ
３０  燃料噴射弁
３２  点火プラグ
３４  吸気バルブ
３６  排気バルブ
３８  クランク角センサ
４０  筒内圧センサ
５０  ＥＣＵ
ＣＡst  燃焼開始点
ＣＡend  燃焼終了点
ＭＦＢ  燃焼割合
Ｕ  内部エネルギ
【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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