(57)【要約】【課題】エタノール含有燃料を使用可能な内燃機関において、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】エタノール含有燃料のエネルギ密度ｑを算出する（ステップ１０２）。エネルギ密度ｑと燃料噴射量ｆｃとに基づいて、噴射された燃料が燃焼した場合の熱発生量Ｑｅ（＝Ｑｍａｘ）を算出する（ステップ１０４）。燃焼区間中の３点のクランク角および熱発生量Ｑｃ（＝ＰＶκ）を算出し、これら３点を通る２次曲線の関数を算出する。当該２次関数を用いて、上記熱発生量Ｑｅに対応する燃焼終了時のクランク角Ｃｍａｘを算出する（ステップ１０６）。クランク角Ｃｍａｘ以降の熱発生量を補正する（ステップ１０８）。【選択図】図３
2011220128.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルコール含有燃料を使用する内燃機関の制御装置であって、
前記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、
前記アルコール含有燃料のアルコール濃度を検出する燃料性状センサと、
前記燃料性状センサによって検出されたアルコール濃度に基づいて、該アルコール含有燃料のエネルギ密度を取得するエネルギ密度取得手段と、
前記内燃機関の燃料噴射量と前記エネルギ密度とに基づいて、筒内ガスが燃焼したときの熱発生量（以下、最大熱発生量）を算出する最大熱発生量算出手段と、
前記筒内圧センサにより検出された筒内圧をＰ、該筒内圧の検出時における筒内容積をＶ、筒内ガスの比熱比をκとしたとき、κを累乗の指数としてＶを累乗した値とＰとの乗算値（以下、ＰＶκ値）を演算するＰＶκ値演算手段と、
燃焼過程における前記ＰＶκ値とクランク角との相関関係を用いて、前記最大熱発生量に対応するクランク角（以下、燃焼終了時クランク角）を算出する燃焼終了時クランク角算出手段と、
前記燃焼終了時クランク角と前記最大熱発生量とを用いて、断熱膨張過程の所定クランク角における熱発生量を補正する熱発生量補正手段と、
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】
前記燃焼終了時クランク角算出手段は、前記燃焼過程における複数点のＰＶκ値を用いて、前記ＰＶκ値とクランク角との相関関係を規定する関係式を算出する関係式算出手段を含み、前記関係式を用いて、前記燃焼終了時クランク角を算出することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記熱発生量補正手段は、前記最大熱発生量を前記断熱膨張過程の所定クランク角における実熱発生量として算出することを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記アルコール含有燃料のエネルギ密度のバラツキ度合を取得するバラツキ度合取得手段と、
前記バラツキ度合が大きいほど、前記最大熱発生量の値が前記ＰＶκ値の最大値（以下、最大ＰＶκ値）に近づくように補正する補正手段と、
を更に備え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】
前記バラツキ度合取得手段は、前記アルコール濃度に基づいて、前記アルコール含有燃料のエネルギ密度のバラツキ度合が低いほど１に近づき、該ばらつき度合が高いほど０に近づく係数（以下、重み係数）を取得する手段であり、
前記補正手段は、前記重み係数をＫとしたとき、前記最大熱発生量にＫを乗算した値と前記最大ＰＶκ値に（１−Ｋ）を乗算した値とを加算した値を、補正後の最大熱発生量として取得す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。
【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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−２６５４３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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。
【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】
【０００６】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、
アルコール含有燃料を使用する内燃機関の制御装置であって、
前記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、
前記アルコール含有燃料のアルコール濃度を検出する燃料性状センサと、
前記燃料性状センサによって検出されたアルコール濃度に基づいて、該アルコール含有燃料のエネルギ密度を取得するエネルギ密度取得手段と、
前記内燃機関の燃料噴射量と前記エネルギ密度とに基づいて、筒内ガスが燃焼したときの熱発生量（以下、最大熱発生量）を算出する最大熱発生量算出手段と、
前記筒内圧センサにより検出された筒内圧をＰ、該筒内圧の検出時における筒内容積をＶ、筒内ガスの比熱比をκとしたとき、κを累乗の指数としてＶを累乗した値とＰとの乗算値（以下、ＰＶκ値）を演算するＰＶκ値演算手段と、
燃焼過程における前記ＰＶκ値とクランク角との相関関係を用いて、前記最大熱発生量に対応するクランク角（以下、燃焼終了時クランク角）を算出する燃焼終了時クランク角算出手段と、
前記燃焼終了時クランク角と前記最大熱発生量とを用いて、断熱膨張過程の所定クランク角における熱発生量を補正する熱発生量補正手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００７】
第２の発明は、第１の発明において、
前記燃焼終了時クランク角算出手段は、前記燃焼過程における複数点のＰＶκ値を用いて、前記ＰＶκ値とクランク角との相関関係を規定する関係式を算出する関係式算出手段を含み、前記関係式を用いて、前記燃焼終了時クランク角を算出することを特徴とする。
【０００８】
第３の発明は、第１または第２の発明において、
前記熱発生量補正手段は、前記最大熱発生量を前記断熱膨張過程の所定クランク角における実熱発生量として算出することを特徴とする。
【０００９】
第４の発明は、第１乃至第３の何れか１つの発明において、
前記アルコール含有燃料のエネルギ密度のバラツキ度合を取得するバラツキ度合取得手段と、
前記バラツキ度合が大きいほど、前記最大熱発生量の値が前記ＰＶκ値の最大値（以下、最大ＰＶκ値）に近づくように補正する補正手段と、
を更に備えることを特徴とする。
【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、
前記バラツキ度合取得手段は、前記アルコール濃度に基づいて、前記アルコール含有燃料のエネルギ密度のバラツキ度合が低いほど１に近づき、該ばらつき度合が高いほど０に近づく係数（以下、重み係数）を取得する手段であり、
前記補正手段は、前記重み係数をＫとしたとき、前記最大熱発生量にＫを乗算した値と前記最大ＰＶκ値に（１−Ｋ）を乗算した値とを加算した値を、補正後の最大熱発生量として取得することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
第１の発明によれば、アルコール含有燃料のアルコール濃度に基づいて、筒内ガスの燃焼時の熱発生量（最大熱発生量）が算出される。筒内ガスの燃焼中は、筒内圧センサの検出値を用いて演算されたＰＶκ値（筒内圧力Ｐ、筒内容積Ｖ、比熱比κ）に重畳する熱歪み誤差が小さい。このため、本発明によれば、燃焼区間のＰＶκ値とクランク角との相関関係を用いて、該最大熱発生量に対応する燃焼終了時のクランク角を精度よく算出することができる。これにより、燃焼終了後の断熱過程の所定クランク角における熱発生量を高精度に補正することができる。
【００１２】
第２の発明によれば、燃焼区間における複数点のＰＶκ値を用いて、ＰＶκ値とクランク角との相関関係を規定する関数の関係式が演算される。このため、本発明によれば、かかる関係式を用いて、最大熱発生量に対応する燃焼終了時クランク角を精度よく算出することができる。
【００１３】
第３の発明によれば、燃焼終了後の断熱膨張過程におけるＰＶκ値は、理論上一定となる。このため、本発明によれば、最大熱発生量を断熱膨張過程の所定クランク角における実熱発生量として推定することができる。
【００１４】
第４の発明によれば、アルコール含有燃料のエネルギ密度のバラツキ度合が取得され、該ばらつき度合が大きいほど最大熱発生量の値が最大ＰＶκ値に近づく方向に補正される。エネルギ密度のバラツキ度合が大きいほど、最大熱発生量の誤差が大きくなる。このため、本発明によれば、最大熱発生量の誤差の大きさに応じた補正が可能となる。
【００１５】
第５の発明によれば、アルコール濃度に応じて、エネルギ密度のばらつき度合を最大熱発生量の誤差補正に反映させるための重み係数Ｋが取得される。アルコール濃度と該ばらつき度合とに間には相関関係が存在する。このため、本発明によれば、かかる重み係数Ｋを用いることによって、エネルギ密度のバラツキ度合に応じた、すなわち最大熱発生量の誤差の大きさに応じた補正が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。
【図２】クランク角に対する熱発生量Ｑを算出値と真値とで比較して示す図である。
【図３】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４】燃焼区間の曲線の関数を算出する方法を説明するための図である。
【図５】燃料中のエタノール濃度とエネルギ密度ｑとの関係を示す図である。
【図６】エタノール濃度と重み係数Ｋとの関係を示す一例である。
【図７】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。
【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のシステム構成を説明するための図である。図１に示すように、本実施形態のシステムは、内燃機関１０を備えている。内燃機関１０は、火花点火式のエンジンとして構成され、例えば車両の動力源として用いられる。本実施形態の内燃機関１０は、直列４気筒型であるものとするが、本発明における内燃機関の気筒数および気筒配置は特に限定されるものではない。図１には、内燃機関１０の一つの気筒の断面が示されている。
【００１９】
この内燃機関１０は、ガソリンを燃料として運転可能であるとともに、エタノールあるいはメタノールなどのアルコールと、ガソリンとを混合した燃料（以下、「混合燃料」とも称する）によっても運転可能なものである。この場合、混合燃料としては、アルコール成分の濃度（アルコール成分の割合）が低濃度（例えば数％程度）のものから高濃度（例えば８０％以上）のものまで、使用可能である。尚、本実施の形態のシステムでは、ガソリン燃料とエタノールとの混合燃料を使用することとして説明するが、使用可能な燃料はこれに限られず、他のアルコール燃料を使用することとしてもよい。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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、混合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。
【００２３】
燃料噴射弁３２に供給される混合燃料、すなわち燃料タンク（図示せず）内に貯留されている混合燃料のエタノール濃度は、ユーザーが給油を選択した燃料のエタノール濃度に応じて増減する。本実施形態では、該燃料タンクから燃料噴射弁３２へと連通する燃料配管（図示せず）の途中に設けた燃料性状センサ４６によって、燃料のエタノール濃度を検出可能になっている。燃料性状センサ４６としては、例えば、混合燃料の誘電率、屈折率などを測定することによってエタノール濃度を検出するものを用いることができる。なお、燃料性状センサ４６の設置位置は、上記燃料配管に図示の構成に限定されるものではない。例えば、燃料タンクまたはデリバリパイプに燃料性状センサ４６を設置してもよい。また、本発明では、タンク内燃料のエタノール濃度を検出する方法は、燃料性状センサ４６を用いる方法に限定されるものではない。例えば、空燃比フィードバック制御における学習値から燃料のエタノール濃度を検出（推定）するようにしてもよい。すなわち、ガソリンとエタノールとでは理論空燃比の値が異なるので、混合燃料の理論空燃比の値は、そのエタノール濃度に応じて異なる。このため、排気通路２０に設けられた空燃比センサ（図示せず）の信号をフィードバックすることによって学習される理論空燃比の値に基づいて、混合燃料のエタノール濃度を検出（推定）することが可能である。
【００２４】
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や燃料性状センサ４６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。
【００２５】
［実施の形態１の動作］
（筒内圧センサの熱歪み誤差について）
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熱発生量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。
【００２６】
ここで、筒内圧センサ３４の受圧ダイアフラムは、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、受圧ダイアフラムが熱膨張して変形する現象（熱歪み）が発生するおそれがある。受圧ダイアフラムが熱歪みよって膨張すると伝達ロッドの押圧量が減少してしまい、その結果、該筒内圧センサ３４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。
【００２７】
図２は、クランク角に対する熱発生量Ｑを算出値と真値とで比較して示す図である。尚、この図において点線で示す曲線は検出された筒内圧を用いて算出されたＰＶκ値（以下、「熱発生量Ｑｃ」と称する）を、実線で示す曲線は熱発生量Ｑの真値を、それぞれ示している。この図に示すとおり、熱発生量Ｑｃは、筒内圧センサ３４に熱歪みの影響により燃焼終了付近からその後の断熱過程にかけて、真値よりも低い値にずれている。これは、高温の既燃ガスに晒された受圧ダイアフラムが、燃焼がほぼ終了したところで遅れて歪み始めるためである。
【００２８】
また、図２について特筆すべきは、熱発生量Ｑｃの燃焼終了点であるＰ´点（最大熱発生量Ｑ´ｍａｘ，クランク角Ｃ´ｍａｘ）が、真値における燃焼終了点であるＰ点（最大熱発生量Ｑｍａｘおよびクランク角Ｃｍａｘ）に対してズレている点である。このため、Ｐ´点において熱歪み誤差が発生していないことを前提にその後の断熱過程の誤差を補正する方法では、熱歪みによる熱発生量Ｑの誤差を精度よく補正することができないおそれがある。
【００２９】
（本実施の形態の特徴的動作）
このように、熱発生量Ｑｃの熱歪み誤差を精度よく補正するためには、先ず、最大熱発生量Ｑｍａｘおよびそのクランク角Ｃｍａｘを精度よく算出することが求められる。そこで、本実施の形態のシステムでは、混合燃料中のエタノール濃度から算出される熱発生量を用いて、最大熱発生量Ｑｍａｘおよびそのクランク角Ｃｍａｘを精度よく算出することとする。以下、図３に示すルーチンに沿ってさらに詳細に説明する。
【００３０】
図３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。図３に示すルーチンでは、先ず、補正条件が成立しているか否かが判定される（ステップ１００）。ここでは、具体的には、内燃機関１０が暖機完了後の定常状態か否かが判定される。その結果、未だ補正条件が成立していない場合には、本ルーチンは速やかに終了される。
【００３１】
一方、上記ステップ１００において、補正条件が成立したと判定された場合には、次のステップに移行し、エネルギ密度ｑが算出される（ステップ１０２）。エタノールのエネルギ密度ｑは、ガソリンのそれに比してバラツキが小さい。これは、エタノールの組成バラツキがガソリンに比して小さいからである。したがって、高濃度エタノールの混合燃料については、エネルギ密度ｑに基づいて熱発生量を精度よく推定することが可能となる。尚、エタノール濃度とエネルギ密度ｑのバラツキとの関係については、後述する実施の形態２において詳しく説明する。ここでは、具体的には、先ず、混合燃料中のエタノール濃度が燃料性状センサ４６によって検出される。次に、かかる濃度に対応するエネルギ密度ｑが算出される。エネルギ密度ｑの算出は、例えば、エタノール濃度とエネルギ密度ｑとの関係を予め実験等で求めておき、マップデータとしてＥＣＵ４０に記憶しておくことで実現することができる。
【００３２】
次に、算出されたエネルギ密度ｑと燃料噴射量ｆｃとに基づいて、熱発生量Ｑｅが算出される（ステップ１０４）。熱発生量Ｑｅは、筒内圧を用いて算出された熱発生量Ｑｃとは異なり、エネルギ密度ｑに燃料噴射量ｆｃを乗算することで算出される値である。ここでは、具体的には、上記ステップ１０２において算出されたエネルギ密度ｑと燃料噴射量ｆｃとに基づいて、噴射された燃料が燃焼した場合の熱発生量Ｑｅ（＝Ｑｍａｘ）が算出される。
【００３３】
次に、上記ステップ１０４において算出された熱発生量Ｑｅに対応するクランク角Ｃｍａｘが算出される（ステップ１０６）。ここで、上述したとおり、筒内圧センサ３４の熱歪み誤差は、燃焼終了付近から発生する。このため、図２に示すとおり、熱発生量が急上昇している燃焼区間では、未だ熱歪み誤差は発生せず、熱発生量Ｑｃに誤差が重畳していないと判断できる。
【００３４】
そこで、本実施の形態のシステムでは、熱発生量Ｑｃの燃焼区間の曲線を近似的に関数で表すこととする。図４は、燃焼区間の曲線の関数を算出する方法を説明するための図である。尚、この図において点線で示す曲線は熱発生量Ｑの真値を、一点鎖線で示す曲線は熱発生量Ｑｃを、それぞれ示している。この図に示す熱発生量Ｑｃの燃焼区間の曲線を２次関数ｆ（ｘ）＝ａｘ２＋ｂｘ＋ｃとして近似的に定義すると、Ｐ点の熱発生量Ｑｅ（＝Ｑｍａｘ）は、Ｐ点のクランク角Ｃｍａｘを用いて次式（１）で表すことができる。
【００３５】
【数１】
2011220128.tif 000003
【００３６】
上式（１）をクランク角Ｃｍａｘについて解くと、Ｃｍａｘは次式（２）で表すことができる。尚、Ｃｍａｘの解は２つ存在するが、ここでは、図４に示すとおり小さい方を選択している。
【００３７】
【数２】
2011220128.tif 000004
【００３８】
次に、熱発生量Ｑｃが最大となるＰ´点よりもｎサンプル前のｎ点の熱発生量Ｑｎおよびクランク角Ｃｎが取得される。尚、このｎ点は熱歪み誤差が重畳していない燃焼区間の点である。熱発生量Ｑｎは、クランク角がＣｎのときの筒内圧Ｐ、筒内容積Ｖ、および比熱比κを用いて、ＰＶκを演算することで取得することができる。また同様に、Ｐ´点よりも（ｎ−１）サンプル前の熱発生量Ｑｎ−１およびクランク角Ｃｎ−１、および（ｎ−２）サンプル前の熱発生量Ｑｎ−２およびクランク角Ｃｎ−２が取得される。
【００３９】
上記３点の値に基づいて、上述した２次関数ｆ（ｘ）の定数ａ，ｂ，およびｃを求めることができる。したがって、これらの定数ａ，ｂ，およびｃと上記ステップ１０４において算出されたＱｅ（＝Ｑｍａｘ）とを上式（２）に代入することにより、Ｐ点の熱発生量Ｑｅ（＝Ｑｍａｘ）に対応したクランク角Ｃｍａｘを精度よく算出することができる。
【００４０】
筒内燃焼が終了するＰ点以降は断熱膨張行程となる。断熱行程の熱発生量は一定となる。このため、Ｐ点以降の断熱膨張行程の熱発生量は、Ｐ点の熱発生量Ｑｅで一定として熱発生量が補正される（ステップ１０８）。
【００４１】
このように、本実施の形態のシステムによれば、燃焼区間のクランク角に対する熱発生量の関数が近似的に算出される。このため、エネルギ密度ｑに基づいて算出された燃焼終了時の熱発生量Ｑｅに対応するクランク角Ｃｍａｘをかかる関数に基づいて算出することができるので、燃焼終了点の熱発生量およびそのクランク角を精度よく算出することができる。これにより、燃焼終了以降のクランク角に対応する熱発生量を精度よく補正することが可能となる。
【００４２】
ところで、本実施の形態のシステムでは、燃焼区間の曲線を２次曲線に近似して関数ｆ（ｘ）を算出することとしたが、関数ｆ（ｘ）は２次関数に限られない。すなわち、複数の関数の中から燃焼状態（燃焼区間の曲線の形状）に応じて選択することとしてもよい。
【００４３】
また、本実施の形態のシステムでは、断熱過程の熱発生量は一定であるとして、燃焼終了後の熱発生量を一定の値として補正しているが、断熱過程の熱発生量の補正はこれに限られない。すなわち、断熱過程における冷損の影響を考慮した補正や他の公知の補正を組み合わせることとしてもよい。
【００４４】
尚、上述した実施の形態１においては、熱発生量Ｑｃが前記第１の発明の「ＰＶκ値」に、熱発生量Ｑｍａｘが前記第１の発明の「最大熱発生熱量」に、クランク角Ｃｍａｘが前記第１の発明の「燃焼終了時クランク角」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「エネルギ密度算出手段」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「最大熱発生量算出手段」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「燃焼終了時クランク角算出手段」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「発生熱量補正手段」が、それぞれ実現されている。
【００４５】
実施の形態２．
［実施の形態２の特徴］
次に、図５乃至図７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６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。
【００４６】
上述した実施の形態１のシステムでは、混合燃料中のエタノール濃度に基づいて、エネルギ密度ｑを算出することとしている。しかしながら、上述したとおり、燃料組成のバラツキ度合が大きいと、その結果エネルギ密度ｑのバラツキ度合も大きくなってしまう。図５は、燃料中のエタノール濃度とエネルギ密度ｑとの関係を示す図である。この図に示すとおり、エタノール濃度が低くなるほど、つまりガソリンの割合が多くなるほど、エネルギ密度ｑのバラツキ度合が大きくなることがわかる。これは、混合物であるガソリン燃料は、燃料組成のバラツキがエタノールよりも大きいからである。このため、エタノール濃度の低い燃料を使用している場合においては、エネルギ密度ｑを精度よく算出することができず、結果として燃焼終了時の熱発生量Ｑｅを精度よく算出することができない。
【００４７】
ここで、筒内圧に基づいて算出された熱発生量Ｑｃ（＝ＰＶκ）は、熱歪み誤差が多少重畳するものの、燃料中のエタノール濃度の影響は受けずに比較的安定した値が算出される。そこで、本実施の形態のシステムでは、燃料中のエタノール濃度が低いほど、エネルギ密度ｑに基づいて算出された熱発生量Ｑｅに上記熱発生量Ｑｃの影響を反映させることとする。これにより、熱発生量Ｑｅのバラツキ誤差が大きくなるほど、該熱発生量Ｑｅをより熱発生量Ｑｃへ近づく方向へ補正することができるので、結果として熱発生量Ｑｅを有効に真値に近づけることができる。
【００４８】
熱発生量Ｑｅの補正は、より具体的には、次式（３）に基づいて行われる。
Ｑｘ＝Ｋ×Ｑｅ＋（１−Ｋ）×Ｑｃ  ・・・（３）
尚、この式において、Ｑｘは補正後の燃焼終了時の熱発生量を示しており、Ｋは重み係数を示している。重み係数Ｋは、Ｑｘに対するＱｅとＱｃの反映割合を規定する係数であって、例えば、図６のように規定される。図６は、エタノール濃度と重み係数Ｋとの関係を示す一例である。この図では、エタノール濃度が１００％のときに重み係数Ｋ＝１となり、エタノール濃度が０％（ガソリン濃度が１００％）のときにＫ＝０となるように規定されている。これによれば、エタノール濃度が１００％のときにＱｘ＝Ｑｅとなり、逆にエタノール濃度が０％のときにＱｘ＝Ｑｃｐｓとなる。尚、重み係数Ｋは、予め実験等で最適値を算出しておき、エタノール濃度に関連付けたマップデータとしてＥＣＵ４０に記憶させておくことが好ましい。これにより、エタノール濃度によらず燃焼終了時の熱発生量Ｑｘを精度よく算出することができる。
【００４９】
［実施の形態２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。
【００５０】
図７に示すルーチンでは、先ず、上記ステップ１００〜１０４の処理が実行されて、エネルギ密度ｑに基づく熱発生量Ｑｅが算出される（ステップ２００）。次に、筒内圧に基づく燃焼終了点の熱発生量Ｑｃが算出される（ステップ２０２）。ここでは、具体的には、熱発生量Ｑｃ（ＰＶκ値）が最大となるクランク角の熱発生量が、当該燃焼終了時の熱発生量Ｑｃとして算出される。
【００５１】
次に、重み係数Ｋが算出される（ステップ２０４）。ここでは、上記ステップ１０２において検出されたエタノール濃度に対応する重み係数が、図６に示すマップに基づいて算出される。次に、補正後の熱発生量Ｑｘが算出される（ステップ２０６）。ここでは、具体的には、上記ステップ２００において算出された熱発生量Ｑｅと、上記ステップ２０２において算出された熱発生量Ｑｃとが上式（３）に代入されて、補正後の熱発生量Ｑｘが算出される。次に、熱発生量Ｑｘに対応するクランク角が算出される（ステップ２０８）。次いで、断熱膨張行程の熱発生量が補正される（ステップ２１０）。ここでは、具体的には、上記ステップ１０６〜１０８と同様の処理が実行される。
【００５２】
以上説明したとおり、本実施の形態のシステムによれば、エタノール濃度に応じて、エネルギ密度ｑに基づいて算出された熱発生量Ｑｅが補正される。これにより、エタノール濃度が低い燃料が使用されている場合であっても燃焼終了時の熱発生量およびクランク角を精度よく算出することができるので、断熱過程に発生する熱歪みの誤差を高精度に補正することができる。
【００５３】
ところで、上述した実施の形態のシステムでは、重み係数Ｋを算出する際に図６に示すマップを使用することとしているが、重み係数Ｋを算出する方法はこれに限らない。すなわち、エタノール濃度をパラメータとする関数を規定して重み係数Ｋを算出することとしてもよいし、また、内燃機関１０の運転状態等を含めた多次元マップとして重み係数を規定することとしてもよい。
【００５４】
尚、上述した実施の形態２においては、ＥＣＵ４０が、上記ステップ２０２の処理を実行することにより、前記第１の発明における「ＰＶκ値算出手段」が、上記ステップ２０８の処理を実行することにより、前記第１の発明における「燃焼終了時クランク角算出手段」が、上記ステップ２１０の処理を実行することにより、前記第１の発明における「発生熱量補正手段」が、それぞれ実現されている。
【００５５】
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４の発明における「バラツキ度合取得手段」が、上記ステップ２０６の処理を実行することにより、前記第４の発明における「補正手段」が、それぞれ実現されている。
【符号の説明】
【００５６】
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
４６  燃料性状センサ
【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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