(57)【要約】【課題】筒内圧センサの出力信号を用いて内燃機関を制御する制御装置に関し、筒内圧センサの出力信号から得られる筒内圧の真の筒内圧に対するオフセット量を精度良く算出可能にする。【解決手段】オフセット量Ｐ′を以下の式１によって算出する。そして、式１によって算出されたオフセット量Ｐ′を用いて筒内圧センサの出力信号から得られる筒内圧Ｐｏを補正する。  【数１】2011226357.tif 000012【選択図】図２
2011226357.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒内圧センサの出力信号を用いて内燃機関を制御する制御装置において、
前記筒内圧センサの出力信号を圧力値に変換する変換手段と、
前記筒内圧センサの出力信号から得られる筒内圧が真の筒内圧に対して有するオフセット量を算出する手段であって、
Ｐｏ：前記筒内圧センサの出力信号から得られる筒内圧
Ｐｏ１：燃焼開始時点のクランク角θ１において前記筒内圧センサの出力信号から得られる筒内圧
Ｐｏ２：燃焼終了時点のクランク角θ２において前記筒内圧センサの出力信号から得られる筒内圧
Ｖ：筒内容積
Ｖ１：前記クランク角θ１における筒内容積
Ｖ２：前記クランク角θ２における筒内容積
κ：ポリトロープ指数
α：所定の係数、とした場合に、
前記オフセット量Ｐ′を以下の式１によって算出するオフセット量算出手段と、
式１によって算出されたオフセット量Ｐ′を用いて前記筒内圧センサの出力信号から得られる筒内圧Ｐｏを補正する筒内圧補正手段と、
を備えることを特徴としている。
【数１】
2011226357.tif 000011
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、筒内圧センサの出力信号を用いて内燃機関を制御する制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、筒内圧センサの出力信号は、周囲温度によってその零点がサイクル単位で変動し、絶対圧（真の筒内圧）に対してオフセットすることが知られている。特開２００８−２９７９５２号公報には、このオフセットの量を計算で求める方法について記載されている。この公報に記載の方法は、圧縮行程を断熱変化と仮定して、ポアソンの法則である“ＰＶκ＝一定”の関係に基づき、燃焼前の２点のクランク角における筒内圧センサの出力信号と筒内容積とからオフセット量を算出する方法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２９７９５２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、燃焼前の圧縮行程における筒内圧は低いため、筒内圧センサの出力信号も低いレベルにとどまる。このため、筒内圧センサの出力信号に重畳するホワイトノイズや点火ノイズ、ＩＮ／ＥＸバルブの着座ノイズ、直噴インジェクタの電磁ノイズなどの影響を強く受けることになる。従来方法による計算では、このようにＳＮ比が良くない領域での筒内圧センサの出力信号が用いられるため、必ずしもオフセット量を精度良く算出できているとは言えなかった。
【０００５】
本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたもので、筒内圧センサの出力信号を用いて内燃機関を制御する制御装置に関し、筒内圧センサの出力信号から得られる筒内圧の真の筒内圧に対するオフセット量を精度良く算出可能にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的のために、本発明の内燃機関の制御装置は、
筒内圧センサの出力信号を用いて内燃機関を制御する制御装置において、
前記筒内圧センサの出力信号を圧力値に変換する変換手段と、
前記筒内圧センサの出力信号から得られる筒内圧が真の筒内圧に対して有するオフセット量を算出する手段であって、
Ｐｏ：前記筒内圧センサの出力信号から得られる筒内圧
Ｐｏ１：燃焼開始時点のクランク角θ１において前記筒内圧センサの出力信号から得られる筒内圧
Ｐｏ２：燃焼終了時点のクランク角θ２において前記筒内圧センサの出力信号から得られる筒内圧
Ｖ：筒内容積
Ｖ１：前記クランク角θ１における筒内容積
Ｖ２：前記クランク角θ２における筒内容積
κ：ポリトロープ指数
α：所定の係数、とした場合に、
前記オフセット量Ｐ′を以下の式１によって算出するオフセット量算出手段と、
式１によって算出されたオフセット量Ｐ′を用いて前記筒内圧センサの出力信号から得られる筒内圧Ｐｏを補正する筒内圧補正手段と、
を備えることを特徴としている。
【数１】
2011226357.tif 000003
【発明の効果】
【０００７】
燃焼開始時点から燃焼終了時点までは筒内圧が高くなる高圧領域であり、高圧領域における筒内圧センサの出力信号はＳＮ比が高い。本発明によれば、このＳＮ比が高い出力信号を用いてオフセット量の計算が行われるので、高い精度でオフセット量を求めることが可能であり、ひいては、真の筒内圧を筒内圧センサの出力信号から正確に特定することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態の制御装置が適用される内燃機関を示す図である。
【図２】本発明の効果について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
【００１０】
図１は、本実施の形態の制御装置が適用される内燃機関（以下、単にエンジンという）を示す図である。図１に示すエンジンは、スパークプラグ６を備えた火花点火式の４ストロークレシプロエンジンである。また、筒内に燃料を直接噴射する燃料直噴インジェクタ７を備えた筒内直噴エンジンでもある。図１では１つの気筒のみが描かれているが、一般的な車両用のエンジンは複数の気筒から構成されている。そのうち少なくとも１つの気筒には筒内圧を測定するための筒内圧センサ５が取り付けられている。また、このエンジンには、クランク軸の回転角に応じて信号を出力するクランク角度センサ８と、ノックの発生を検出するためのノックセンサ９とが取り付けられている。クランク角度センサ８の信号ＣＡからは、エンジン回転数（単位時間当たり回転数）や、ピストンの位置によって決まる筒内容積を計算することができる。気筒に接続された吸気通路の入口にはエアクリーナ１が設けられ、エアクリーナ１の下流にスロットルバルブ２が配置されている。スロットルバルブ２の下流にはサージタンク４が設けられていて、サージタンク４には吸気圧を測定するための吸気圧センサ３が取り付けられている。一方、気筒に接続された排気通路には２つの触媒１０，１１が配置されている。また、このエンジンの排気通路と吸気通路とを接続するＥＧＲ通路にはＥＧＲクーラ１３とＥＧＲバルブ１２とが設けられている。ＥＧＲクーラ１３にはその冷却水温を測定するための水温センサ１４が取り付けられている。また、このエンジンは制御装置としての演算処理装置２０を備えている。演算処理装置２０は各センサ３，５，８，９，１４からの信号を処理し、その処理結果を各アクチュエータ２，６，７，１２の操作に反映させている。
【００１１】
演算処理装置２０は、筒内圧センサ５の出力信号から筒内圧を算出する機能を有している。ただし、筒内圧センサ５の出力信号（電圧値）を圧力値に変換して得られる筒内圧は、真の筒内圧に対してオフセット量を有している。具体的には、筒内圧センサ５の出力信号から得られる筒内圧をＰｏ、オフセット量をＰ′、真の筒内圧をＰとすると、それらの間には“Ｐ＝Ｐｏ＋Ｐ′”となる関係が成立する。このため、筒内圧を用いてエンジン制御を精度良く行うためには、筒内圧センサ５の出力信号から得られる筒内圧Ｐｏの補正が必要となる。そこで、演算処理装置２０は、次の式１によってオフセット量Ｐ′を算出し、このオフセット量Ｐ′を用いて筒内圧センサ５の出力信号から得られる筒内圧Ｐｏを補正する。
【００１２】
【数２】
2011226357.tif 000004
【００１３】
上記の式１において、Ｐｏ１は燃焼開始時点のクランク角θ１において筒内圧センサ５の出力信号から得られる筒内圧であり、Ｐｏ２は燃焼終了時点のクランク角θ２において筒内圧センサ５の出力信号から得られる筒内圧である。また、Ｖは筒内容積であり、特に、Ｖ１はクランク角θ１における筒内容積、Ｖ２はクランク角θ２における筒内容積である。κはポリトロープ指数であって、αは後述する所定の係数である。
【００１４】
以下、式１の導き方について詳しく説明する。
【００１５】
まず、燃焼による発熱量をΔＱ、燃焼開始時点のクランク角θ１から燃焼終了時点のクランク角θ２まで区間の内部エネルギーの変化量をΔＵ、同区間における仕事量をΔＷとすると、熱力学第１法則によって次の式２が成り立つ。なお、燃焼開始時点のクランク角θ１は、筒内圧Ｐｏから計算できる発熱量や熱発生率から特定することができる。燃焼終了時点のクランク角θ２に関しても同様である。ただし、点火時期を基準にして各クランク角θ１，θ２を推定することもできる。その場合は、点火時期と各クランク角θ１，θ２とを関連付けるマップを用意しておけばよい。
【００１６】
【数３】
2011226357.tif 000005
【００１７】
クランク角θ１における真の筒内圧をＰ１、クランク角θ２における真の筒内圧をＰ２とすると、発熱量ΔＱは次の式３によって近似的に計算することができる。係数のαは厳密には筒内容積Ｖの関数であるが、燃焼開始時点から燃焼終了時点までの区間、すなわち、ＴＤＣの付近における筒内容積Ｖの変化は小さいため定数で近似することができる。その場合のαの値は実験で得られたデータを用いて適合により決定する。
【００１８】
【数４】
2011226357.tif 000006
【００１９】
一方、内部エネルギーの変化量ΔＵは次の式４によって計算することができる。
【００２０】
【数５】
2011226357.tif 000007
【００２１】
仕事量ΔＷは次の式５によって計算することができる。
【００２２】
【数６】
2011226357.tif 000008
【００２３】
上記の式２に式３、式４及び式５を代入することによって、次の式６を得ることができる。
【００２４】
【数７】
2011226357.tif 000009
【００２５】
この式６に“Ｐ＝Ｐｏ＋Ｐ′”の関係式を代入にすることによって、さらに次の式７を得ることができる。
【００２６】
【数８】
2011226357.tif 000010
【００２７】
この式７をオフセット量Ｐ′について解くことによって、上記の式１を得ることが出来る。
【００２８】
燃焼開始時点から燃焼終了時点までは筒内圧が高くなる高圧領域であり、高圧領域における筒内圧センサ５の出力信号はＳＮ比が高い。式１によれば、このＳＮ比が高い領域での出力信号から得られた筒内圧Ｐｏが計算に用いられるので、高い精度でのオフセット量Ｐ′の計算が可能になる。そして、このオフセット量Ｐ′を用いて筒内圧センサ５の出力信号から得られた筒内圧Ｐｏを補正することにより、真の筒内圧Ｐを正確に特定することが可能となる。
【００２９】
図２は、特開２００８−２９７９５２号公報に記載の手法（従来手法）による筒内圧の計算結果と、本実施の形態の手法（本手法）による筒内圧の計算結果とを比較したグラフである。本手法によれば、従来手法に比較して燃焼開始前の低圧領域における計算結果のばらつきが小さい。つまり、本手法によればオフセット量Ｐ′を従来よりも高い精度で算出可能なことをこのグラフからも確認することができる。
【００３０】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【符号の説明】
【００３１】
５  筒内圧センサ
２０  演算処理装置
【図１】
2011226357.tif 000013
【図２】
2011226357.tif 000014