(57)【要約】【課題】この発明は、燃料カット後であっても、筒内圧の検出信号に生じる温度ドリフトを精度よく補正することを目的とする。【解決手段】ＥＣＵ４０は、燃料カット前及び燃料カット後に対応する２つのタイミングにおいて、エンジン１０の温度と相関を有する前条件指標Ａと後条件指標Ｂとをそれぞれ取得する。そして、前条件指標Ａと後条件指標Ｂとに基いて、筒内圧センサ３６の検出信号の推定温度ドリフト量ΔＰbeforeを算出する。また、機関回転数ＮＥと推定温度ドリフト量ΔＰbeforeとに基いて推定誤差量ΔＰcycle（ｉ）を各クランク角毎に算出し、算出した推定誤差量ΔＰcycle（ｉ）に基いて実測筒内圧Ｐreal（ｉ）を補正する。これにより、燃料カット後であっても、温度ドリフトによる誤差が除去された真筒内圧Ｐtrue（ｉ）を安定的に検出することができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室内の圧力に対応する検出信号を出力する筒内圧検出手段と、
燃料カット前及び燃料カット後に対応する２つのタイミングにおいて、内燃機関の温度と相関を有する特定の指標をそれぞれ取得し、燃料カット前に取得した前記指標と燃料カット後に取得した前記指標とに基いて前記検出信号の温度ドリフト量を算出するドリフト量算出手段と、
前記ドリフト量算出手段により算出した前記温度ドリフト量に基いて前記検出信号を補正する信号補正手段と、
を備えた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関し、特に、筒内圧センサを備えた内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術として、例えば特許文献１（特開２００４−１６２５３２号公報）に開示されているように、筒内圧センサを有し、燃料カットを実行可能な内燃機関の制御装置が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１６２５３２号公報
【特許文献２】特開２０１１−１６３２８３号公報
【特許文献３】特開昭６３−１１３１６３号公報
【特許文献４】特開２０１３−７９６１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した従来技術では、燃料カットを実行した場合に、筒内圧センサの出力に温度ドリフトが生じ易い。この温度ドリフトは、筒内圧センサの出力に誤差を生じさせるので、筒内圧を用いる制御が悪影響を受けるという問題がある。
【０００５】
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、筒内圧検出手段に生じる温度ドリフトを精度よく補正し、燃料カット後であっても、筒内圧を用いた制御を安定的に実行す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】
【０００６】
第１の発明は、燃焼室内の圧力に対応する検出信号を出力する筒内圧検出手段と、燃料カット前及び燃料カット後に対応する２つのタイミングにおいて、内燃機関の温度と相関を有する特定の指標をそれぞれ取得し、燃料カット前に取得した前記指標と燃料カット後に取得した前記指標とに基いて前記検出信号の温度ドリフト量を算出するドリフト量算出手段と、前記ドリフト量算出手段により算出した前記温度ドリフト量に基いて前記検出信号を補正する信号補正手段と、を備えている。
【発明の効果】
【０００７】
第１の発明によれば、燃料カット前に取得した指標と、燃料カット後に取得した指標とに基いて筒内圧の検出信号の温度ドリフト量を算出することができ、この温度ドリフト量に基いて検出信号を補正することができる。従って、燃料カット後であっても、真の値に近い筒内圧を用いて各種の制御を安定的に実行することができ、温度ドリフトが制御に与える影響を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【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構成図である。
【図２】前条件指標Ａ及び後条件指標Ｂの算出例を示す説明図である。
【図３】推定誤差量ΔＰcycle（ｉ）を示す特性線図の一例である。
【図４】実測筒内圧Ｐreal（ｉ）の波形を示す特性線図の一例である。
【図５】真筒内圧Ｐtrue（ｉ）の波形を示す特性線図の一例である。
【図６】本発明の実施の形態２において、機関負荷ＫＬとダイヤフラム温度との関係を示す特性線図の一例である。
【図７】空燃比とダイヤフラム温度との関係を示す特性線図の一例である。
【図８】点火時期とダイヤフラム温度との関係を示す特性線図の一例である。
【図９】ダイヤフラム温度の変化ΔＴを示す特性線図の一例である。
【図１０】ダイヤフラム温度の変化ΔＴと温度ドリフト量ΔＰとの関係を示す特性線図の一例である。
【図１１】推定温度ドリフト量ΔＰbeforeの波形を示す特性線図の一例である。
【図１２】本発明の実施の形態３において、ＥＣＵにより実行される制御の一例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】
【０００９】
実施の形態１．
［実施の形態１の構成］
以下、図１乃至図６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構成図である。本実施の形態のシステムは、多気筒型の内燃機関としてのエンジン１０を備えている。なお、図１では、エンジン１０の１気筒のみを例示している。エンジン１０の各気筒には、ピストン１２により燃焼室１４が画成されており、ピストン１２はクランク軸１６に連結されている。また、エンジン１０は、吸気通路１８、排気通路２０、スロットルバルブ２２、燃料噴射弁２４、点火プラグ２６、吸気バルブ２８、排気バルブ３０等を備えている。
【００１０】
また、エンジン１０は、エンジン１０の回転数（機関回転数）及びクランク角を検出するための信号を出力するクランク角センサ３２と、吸入空気量を検出するエアフローセンサ３４と、燃焼室１４内の圧力（筒内圧）を検出する筒内圧センサ３６と、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)４０とを備えている。なお、筒内圧センサ３６は、例えば汎用的なダイヤフラム式の圧力センサにより構成され、本実施の形態において、筒内圧に対応する検出信号を出力する筒内圧検出手段に相当している。ＥＣＵ４０は、上記センサ３２，３４，３６を含むセンサ系統の出力に基いて、スロットルバルブ２２、燃料噴射弁２４、点火プラグ２６、吸気バルブ２８、排気バルブ３０等のアクチュエータを駆動することにより、エンジン１０を制御する。また、ＥＣＵ４０は、エンジン１０の減速運転時等に燃料噴射を一時的に停止する燃料カットを実行する。
【００１１】
［実施の形態１の特徴］
エンジン１０の運転中において、燃料カット等のように筒内での発熱量が過渡的に急変する運転時には、筒内圧センサ３６から出力される検出信号（センサ出力）に温度ドリフトが生じることがある。温度ドリフトは、数サイクルにわたって継続する場合もあり、センサ出力に誤差を生じさせる要因となる。特に、エンジンの始動及び停止を頻繁に行うシステムでは、大きな温度ドリフトが発生する頻度が高い。また、燃料カット時には、筒内での発熱量及び筒内圧センサ３６への熱伝導量が殆ど零となる。この場合、例えば特開２０１１−１６３２８３号公報に記載された温度ドリフトの補正方法では、計算上、温度ドリフトが発生しないことになり、温度ドリフトの算出及び補正を行うことができない。上述の課題を解決するために、ＥＣＵ４０は、以下に述べるドリフト量算出処理と信号補正処理とを実行し、燃料カットの前，後における特定の指標の変化に基いて検出信号を補正する。
【００１２】
（ドリフト量算出処理）
この処理では、まず、燃料カットが実行されるときに、燃料カット前及び燃料カット後に対応する２つのタイミングにおいて、機関温度と相関を有する特定の指標をそれぞれ取得する。特定の指標としては、エンジン１０の温度（機関温度）と相関を有する各種の指標を用いることができ、機関温度そのものでもよいが、他の例を挙げれば、筒内の圧力、筒内の発熱量等を用いることができる。以下の説明では、燃料カット前に取得した前記指標を前条件指標Ａと表記し、燃料カット後に取得した前記指標を後条件指標Ｂと表記する。図２は、前条件指標Ａ及び後条件指標Ｂの算出例を示す説明図である。
【００１３】
図２では、機関回転数ＮＥと機関負荷（負荷率）ＫＬとに基いて前記指標Ａ，Ｂを算出する場合を例示している。即ち、図２に示す処理では、燃料カット前の機関回転数ＮＥと機関負荷ＫＬとに基いて前条件指標Ａを算出し、燃料カット後の機関回転数ＮＥと機関負荷ＫＬとに基いて後条件指標Ｂを算出する。なお、機関負荷ＫＬは、エンジン１０の負荷状態を表すもので、吸入空気量と機関回転数ＮＥとを用いて算出される。また、本実施の形態では、例えば機関回転数ＮＥと機関負荷ＫＬとに基いて指標Ａ，Ｂを算出する２次元のデータマップ（指標算出マップ）を予め用意しておき、この指標算出マップから指標Ａ，Ｂを求めてもよい。
【００１４】
次に、ＥＣＵ４０は、前条件指標Ａと後条件指標Ｂとに基いて推定温度ドリフト量ΔＰbeforeを推定する。推定温度ドリフト量ΔＰbeforeは、筒内圧センサ３６の検出信号に生じる温度ドリフト量の推定値である。なお、本実施の形態では、例えば前条件指標Ａと後条件指標Ｂとに基いて推定温度ドリフト量ΔＰbeforeを算出する２次元のデータマップ（ドリフト量推定マップ）を予め用意しておき、このドリフト量推定マップから推定温度ドリフト量ΔＰbeforeを求めてもよい。
【００１５】
次に、ＥＣＵ４０は、推定温度ドリフト量ΔＰbeforeと機関回転数ＮＥとに基いて、各クランク角度毎の推定誤差量ΔＰcycle（ｉ）を算出する。図３は、推定誤差量ΔＰcycle（ｉ）を示す特性線図の一例である。なお、図３では、ＢＴＤＣ６０°ＣＡの筒内圧値をベース値として、推定温度ドリフト量ΔＰbefore及び推定誤差量ΔＰcycle（ｉ）を例示している。この図に示すように、推定誤差量ΔＰcycle（ｉ）は、燃料カットに対応するタイミングで生じてから徐々に増加し、最終的には推定温度ドリフト量ΔＰbeforeに達して一定となる。
【００１６】
このとき、推定誤差量ΔＰcycle（ｉ）の増加傾向は、機関回転数ＮＥに応じて変化する。従って、温度ドリフトにより個々のクランク角で生じるセンサ出力の推定誤差量ΔＰcycle（ｉ）は、推定温度ドリフト量ΔＰbeforeと機関回転数ＮＥとに基いて算出することができる。即ち、本実施の形態では、燃料カット前に取得した前条件指標Ａと、燃料カット後に取得した後条件指標Ｂとに基いて、個々のクランク角での推定誤差量ΔＰcycle（ｉ）を算出することができる。
【００１７】
（信号補正処理）
この処理では、ドリフト量算出処理により算出した推定温度ドリフト量ΔＰbefore、正確に言えば、推定誤差量ΔＰcycle（ｉ）に基いて、検出信号をリアルタイムで補正する。まず、図４は、実測筒内圧Ｐreal（ｉ）の波形を示す特性線図の一例である。実測筒内圧Ｐreal（ｉ）とは、筒内圧センサ３６から実際に出力される検出信号を一定のサンプリングタイミング毎に取得したもので、このサンプリングタイミングは、例えば推定誤差量ΔＰcycle（ｉ）が算出されるクランク角に同期している。なお、以下の説明で、「各クランク角毎に」とは、「クランク角が予め設定された一定の角度だけ進む毎に」という意味であり、一定の角度とは、例えば１℃Ａ、５℃Ａ等を含む任意の角度に設定される。
【００１８】
信号補正処理では、各クランク角毎に取得した実測筒内圧Ｐreal（ｉ）を、前述の推定誤差量ΔＰcycle（ｉ）により補正し、真筒内圧Ｐtrue（ｉ）を算出する。これにより、真筒内圧Ｐtrue（ｉ）は、図５に示すように、温度ドリフトによる誤差が除去された筒内圧の真値とほぼ等しくなる。図５は、真筒内圧Ｐtrue（ｉ）の波形を示す特性線図の一例である。このように、信号補正処理によれば、実測筒内圧Ｐreal（ｉ）と推定誤差量ΔＰcycle（ｉ）とに基いて、温度ドリフトにより生じた誤差をリアルタイムで精度よく補正し、真筒内圧Ｐtrue（ｉ）を得ることができる。従って、燃料カット後であっても、真筒内圧Ｐtrue（ｉ）を用いて各種の制御を安定的に実行することができ、筒内圧センサ３６の温度ドリフトが制御に与える影響を抑制することができる。
【００１９】
なお、前記実施の形態１では、最終的に真筒内圧Ｐtrue（ｉ）を算出するので、実測筒内圧Ｐreal（ｉ）と真筒内圧Ｐtrue（ｉ）との差分を求めることにより、実際に発生した温度ドリフト量を算出することができる。従って、実際の温度ドリフト量と推定温度ドリフト量ΔＰbeforeとの差分をドリフト量推定マップに反映させることにより、ドリフト量推定マップの学習制御を実行してもよい。
【００２０】
実施の形態２．
次に、図６乃至図１１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と同様の構成において、筒内圧センサのダイヤフラムの温度に基いて、推定温度ドリフト量ΔＰbeforeを算出することを特徴としている。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。
【００２１】
［実施の形態２の特徴］
前述した実施の形態１では、機関回転数ＮＥと機関負荷ＫＬとからなる２つのパラメータに基いて、前条件指標Ａ及び後条件指標Ｂを算出する方法を例示した。しかし、ノッキングが発生した場合、燃料の種類の変更により点火時期が遅角された場合等には、上記２つのパラメータのみを用いて、運転状態が適切に反映された指標Ａ，Ｂを算出するのが難しくなる。これに対し、他のパラメータも採用すると、指標算出マップ、ドリフト量推定マップ等を作成するのに膨大な工数が必要となり、実用性が乏しくなる。
【００２２】
このため、本実施の形態では、筒内圧センサのダイヤフラムの温度に基いて、推定温度ドリフト量ΔＰbeforeを算出する構成としている。詳しく述べると、温度ドリフトは、燃料カット等の過渡運転時に筒内圧センサ３６の温度が変化することによって生じるものであり、ダイヤフラムの温度変化と強い相関がある。この点に着目して、本実施の形態によるドリフト量算出処理では、まず、例えば機関回転数ＮＥ、機関負荷ＫＬ、点火時期ＳＡ及び空燃比（Ａ／Ｆ）からなる個々のパラメータとダイヤフラム温度との関係をそれぞれ表す複数の１次元データマップを用意する。
【００２３】
図６乃至図８は、上記各パラメータとダイヤフラム温度との関係をそれぞれ例示する特性線図である。詳しく述べると、まず、機関負荷ＫＬとダイヤフラム温度とは、図６に示す相関関係を有している。この図は、機関回転数ＮＥを所定の回転数に保持した状態で得られるものである。なお、機関回転数ＮＥが変化した場合にも、それぞれの機関回転数ＮＥにおいて、図６に例示したような相関関係を得ることができるので、個々の機関回転数ＮＥ毎に図６のようなデータマップを用意すればよい。また、空燃比とダイヤフラム温度とは、図７に示す相関関係を有している。また、点火時期とダイヤフラム温度とは、図８に示す相関関係を有している。なお、空燃比は、空燃比センサにより検出してもよいし、また、エンジン１０の運転状態に基いて算出してもよい。また、図８において、「ΔＳＡfrom適合点」とは、最適な点火時期からのずれΔＳＡを表している。
【００２４】
そして、ドリフト量算出処理では、上述した複数の１次元データマップを用いて、燃料カット前の運転状態である前条件（Ａ）でのダイヤフラム温度Ｔ１と、燃料カット後の運転状態である後条件（Ｂ）でのダイヤフラム温度Ｔ２とを算出する。続いて、図９に示すように、燃料カットの前，後におけるダイヤフラム温度の変化ΔＴを、ダイヤフラム温度Ｔ１，Ｔ２の差分として算出する（ΔＴ＝Ｔ１−Ｔ２）。なお、図９は、ダイヤフラム温度の変化ΔＴを示す特性線図の一例である。
【００２５】
このようにして算出されたダイヤフラム温度の変化ΔＴと、筒内圧センサ３６の温度ドリフト量ΔＰとの間には、例えば図１０に示すような相関関係が存在する。そこで、この相関関係を、例えばドリフト量推定マップとして予めデータ化しておくことにより、ダイヤフラム温度の変化ΔＴに基いて、ドリフト量推定マップから推定温度ドリフト量ΔＰbeforeを算出することができる。なお、図１１は、推定温度ドリフト量ΔＰbeforeの波形を示す特性線図の一例である。
【００２６】
このように構成される本実施の形態でも、前記実施の形態１と同様の効果を得ることができる。特に、本実施の形態では、燃料カット前，後のダイヤフラム温度に着目することにより、機関回転数ＮＥ及び機関負荷ＫＬだけでなく、点火時期ＳＡ及び空燃比（Ａ／Ｆ）からなる他のパラメータの影響も推定温度ドリフト量ΔＰbeforeに反映させることができる。従って、温度ドリフトをより正確に補正し、筒内圧の検出精度を向上させることができる。
【００２７】
実施の形態３．
次に、図１２を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。本実施の形態では、前記実施の形態１と同様の構成及び制御に加えて、筒内圧センサの検出信号を処理する内蔵アンプの出力許容範囲を考慮することを特徴としている。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。
【００２８】
［実施の形態３の特徴］
筒内圧センサ３６には、当該センサから出力される検出信号を増幅するための内蔵アンプが付設されている。実施の形態１で述べた手法では、例えば温度ドリフト量が過大となった場合に、検出信号が内蔵アンプの出力許容範囲から外れる可能性があり、これによって検出信号を誤補正する虞れがある。このため、本実施の形態では、検出信号が出力許容範囲から外れている場合には、信号補正処理を一時的に中断する。また、検出信号が出力許容範囲から外れるタイミングの予測と、出力範囲から実際に外れたタイミングとの差分をドリフト量推定マップに反映させることにより、ドリフト量推定マップの学習制御を実行してもよい。
【００２９】
次に、図１２を参照して、上述した制御を実現するための具体的な処理について説明する。図１２は、本発明の実施の形態３において、ＥＣＵにより実行される制御の一例を示すフローチャートである。この図に示すルーチンは、エンジンの運転中に繰返し実行されるものとする。図１２に示すルーチンでは、まず、ステップ１００において、実施の形態１で述べたドリフト量算出処理を実行し、推定温度ドリフト量ΔＰbeforeを算出する。そして、ステップ１０２では、推定温度ドリフト量ΔＰbeforeと機関回転数ＮＥとに基いて、前述した推定誤差量ΔＰcycle（ｉ）を各クランク角毎に算出する。
【００３０】
次に、ステップ１０４では、推定温度ドリフト量ΔＰbeforeに基いて、検出信号が内蔵アンプの出力許容範囲から外れた値までドリフトするか否かを判定する。そして、ステップ１０４の判定が成立した場合には、ステップ１０６に移行して実測筒内圧Ｐreal（ｉ）を各クランク角毎に取得する。続いて、ステップ１０８では、実測筒内圧Ｐreal（ｉ）と推定誤差量ΔＰcycle（ｉ）とに基いて、真筒内圧Ｐtrue（ｉ）を各クランク角毎に算出する。
【００３１】
次に、ステップ１１０では、時系列において互いに隣接する２つの真筒内圧Ｐtrue（ｉ），Ｐtrue（ｉ−１）の差分を算出し、この差分の絶対値が所定値よりも小さいかどうかを判定する。但し、この判定処理はｉ≧２の場合に行われるものである。そして、ステップ１１０の判定が不成立の場合には、当該判定が成立するまでステップ１０８，１１０の処理を繰返す。また、ステップ１１０の判定が成立した場合には、ステップ１１２に移行して検出信号が内蔵アンプの出力許容範囲から外れたと判定し、ステップ１１４により信号補正処理を中断した後に、ステップ１１６により筒内圧をマスクする。
【００３２】
次に、ステップ１１８では、推定温度ドリフト量ΔＰbeforeに基いて推定出力レンジ外突入タイミングｔ１beforeを算出し、実測温度ドリフト量に基いて実測出力レンジ外突入タイミングｔ１realを算出する。なお、実測温度ドリフト量は、実測筒内圧Ｐreal（ｉ）と真筒内圧Ｐtrue（ｉ）との差分として算出される。続いて、ステップ１２０では、推定出力レンジ外突入タイミングｔ１beforeと実測出力レンジ外突入タイミングｔ１realとの差分を算出し、この差分の絶対値が所定値よりも大きいか否かを判定する。この判定が成立した場合には、ステップ１２２によりドリフト量推定マップを学習し、ステップ１２４に移行する。また、ステップ１２０の判定が不成立の場合には、ステップ１２２を実行することなく、ステップ１２４に移行する。
【００３３】
次に、ステップ１２４では、推定温度ドリフト量ΔＰbeforeに基いて推定出力レンジ内復帰タイミングｔ２beforeを算出し、実測温度ドリフト量に基いて実測出力レンジ内復帰タイミングｔ２realを算出する。続いて、ステップ１２６では、推定出力レンジ内復帰タイミングｔ２beforeと実測出力レンジ内復帰タイミングｔ２realとの差分を算出し、この差分の絶対値が所定値よりも大きいか否かを判定する。この判定が成立した場合には、ステップ１２８によりドリフト量推定マップを学習し、ステップ１３０に移行する。また、ステップ１２６の判定が不成立の場合には、ステップ１２８を実行することなく、ステップ１３０に移行する。ステップ１３０では、実測出力レンジ内復帰タイミングｔ２realが到来した時点で、信号補正処理を再開し、筒内圧のマスクを解除する。
【００３４】
一方、ステップ１０４の判定が不成立の場合には、ステップ１３２に移行し、実測筒内圧Ｐreal（ｉ）を各クランク角毎に取得する。そして、ステップ１３４では、ステップ１０２と同様に推定誤差量ΔＰcycle（ｉ）を算出し、ステップ１３６では、ステップ１０８と同様に真筒内圧Ｐtrue（ｉ）を算出する。また、ステップ１３８では、実測筒内圧Ｐreal（ｉ）を補正せずに、実測温度ドリフト量ΔＰrealを算出する。
【００３５】
次に、ステップ１４０では、実測温度ドリフト量ΔＰrealと推定温度ドリフト量ΔＰbeforeとの差分を算出し、この差分の絶対値が所定値よりも大きいか否かを判定する。この判定が成立した場合には、ステップ１４２に移行し、ドリフト量推定マップを学習する。また、ステップ１４０の判定が不成立の場合には、ステップ１４２を実行することなく、本ルーチンを終了する。
【００３６】
このように構成される本実施の形態でも、前記実施の形態１と同様の作用効果を得ることができる。また、本実施の形態では、筒内圧センサ３６の検出信号が内蔵アンプの出力許容範囲から外れる場合に、信号補正処理を中断して誤補正を回避することができる。
【００３７】
なお、前記実施の形態１乃至３では、ＥＣＵ４０により実行されるドリフト量算出処理がドリフト量算出手段の具体例を示し、信号補正処理が信号補正手段の具体例を示している。また、前記実施の形態３では、実施の形態１の制御を前提として構成を説明したが、本発明はこれに限らず、実施の形態２，３を組合わせてシステムを構成してもよい。
【符号の説明】
【００３８】
１０  エンジン（内燃機関）
１４  燃焼室
２４  燃料噴射弁
２６  点火プラグ
３２  クランク角センサ
３４  エアフローセンサ
３６  筒内圧センサ（筒内圧検出手段）
４０  ＥＣＵ
Ａ  前条件指標（特定の指標）
Ｂ  後条件指標（特定の指標）
ΔＰbefore  推定温度ドリフト量（温度ドリフト量）
【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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