(57)【要約】【課題】内燃機関の幅広い運転条件において、筒内圧センサの熱歪みによる出力低下を補正可能な新規な手法を提供する。【解決手段】本実施の形態においては、燃料供給が遮断される燃料カット運転（ＦＣ運転）中のサイクルにおける熱発生量Ｑｆｃに基づいて、供給燃料が燃焼するサイクル（燃焼サイクル）における熱発生量Ｑｆを補正する。また、この熱発生量Ｑｆｃには、ＦＣ運転中の複数サイクルに亘って算出した熱発生量Ｑｆｃの平均値Ｑｆｃ＿ａｖｅと、熱発生量Ｑｆｃに対応する理論熱発生量Ｑｆｃｉの平均値Ｑｆｃｉ＿ａｖｅとの差｜Ｑｆｃｉ＿ａｖｅ−Ｑｆｃ＿ａｖｅ｜が用いられる。【選択図】図２
2015206289.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃焼室内の圧力検出値を出力する筒内圧センサと、
前記内燃機関の運転中、且つ、前記燃焼室において燃料が燃焼しない非燃焼時の前記圧力検出値を用い、当該非燃焼時に前記燃焼室内で発生する実熱発生量を当該非燃焼時の運転条件に対応させてサイクル毎に算出する実熱発生量算出手段と、
前記実熱発生量の算出時に、前記非燃焼時に前記燃焼室内で発生する理論熱発生量を前記非燃焼時の運転条件に対応させて算出する理論熱発生量算出手段と、
前記実熱発生量の算出回数が所定回数以上となった場合に、それまでに算出した前記実熱発生量と前記理論熱発生量を用いて、前記筒内圧センサの非燃焼時における熱歪み量を算出する非燃焼時熱歪み量算出手段と、
前記非燃焼時における熱歪み量と、前記燃焼室において燃料が燃焼する燃焼時の運転条件とに基づき前記筒内圧センサの燃焼時における熱歪み量を算出する燃焼時熱歪み量算出手段と、
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】
前記燃焼時における熱歪み量を用いて、前記燃焼時に前記燃焼室内で発生する熱発生量を補正する熱発生量補正手段を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記非燃焼時熱歪み量算出手段は、前記実熱発生量と前記理論熱発生量を運転条件毎の算出回数に応じてそれぞれ加重平均する加重平均手段を更に備えることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記非燃焼時には、前記燃焼室への燃料供給が遮断される燃料カット運転時と、前記燃焼室において失火が検出された失火検出時とが含まれ、
前記燃料カット運転時に前記燃焼室内で発生する理論熱発生量は、前記失火検出時に前記燃焼室内で発生する理論熱発生量よりも小さい値に設定されていることを特徴とする請求項１乃至３何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記非燃焼時における熱歪み量の経時的な変化が減少傾向にある場合、前記筒内圧センサにデポジットが堆積していると判定する異常判定手段を更に備えることを特徴とする請求項１乃至４何れか１項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】
この発明は、内燃機関の制御装置に関し、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】
筒内圧センサが搭載された内燃機関においては、筒内圧センサの受圧部の熱歪みによる出力低下に対する各種対策がなされているところである。例えば、特開２０１０−２３６５３４号公報には、燃焼後の断熱過程における熱発生量とクランク角との相関関係を用いて、熱歪みによる出力低下を補正する内燃機関の制御装置が開示されている。この制御装置では、燃焼終了時のクランク角において最大値となり、その後の断熱過程においてもこの最大値で一定となる熱発生量ＰＶκ（Ｐ：筒内圧、Ｖ：筒内容積、κ：筒内ガスの比熱比）の理論値を、当該断熱過程における筒内圧センサの実際の出力に基づく熱発生量ＰＶκの実測値と比較することにより、熱歪みによる出力低下を補正している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６３−１１３１６３号公報
【特許文献２】特開２０１０−２３６５３４号公報
【特許文献３】特開２０１１−１５７８５０号公報
【特許文献４】特開２０１１−５２６１６号公報
【特許文献５】特開２０１３−２５３４９９号公報
【特許文献６】特開２００６−２３４４６９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、筒内圧センサの出力に基づいて算出した熱発生量ＰＶκは、内燃機関の各種制御やオンボード自己診断に利用されている。例えば、熱発生量ＰＶκを用いた失火の検出はＳ／Ｎ比が良いとされ、多くの検討がなされている。ここで、失火の検出は、法規上、正トルク領域で行うとされている。正トルク領域のうち、ＭＢＴを実現することのできるＭＢＴ領域や、点火時期をＭＢＴまで進角する前のトレースノック領域においては、熱発生量ＰＶκが大きい。そのため、各種の誤差影響を加味しても失火の検出精度を十分に確保できる。
【０００５】
一方、正トルク領域内であっても、負トルク領域等の他領域との境界付近においては、失火の検出精度の確保が困難となる。何故なら、このような領域は負荷が低く、点火時期が遅角されることから燃焼速度、熱発生タイミングが共に遅く、筒内圧を正確に計測可能な排気弁の開弁時までに熱発生量ＰＶκが十分に大きくならないためである。また、低負荷領域においては、高負荷領域に比べて筒内圧センサの出力に重畳するノイズの影響が大きくなる。故に、低負荷領域において算出した熱発生量ＰＶκを用いた場合には、各種制御やオンボード自己診断の精度が低下する可能性がある。
【０００６】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものである。即ち、内燃機関の幅広い運転条件において、筒内圧センサの熱歪みによる出力低下を補正可能な新規な手法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、内燃機関の燃焼室内の圧力検出値を出力する筒内圧センサと、
前記内燃機関の運転中、且つ、前記燃焼室において燃料が燃焼しない非燃焼時の前記圧力検出値を用い、当該非燃焼時に前記燃焼室内で発生する実熱発生量を当該非燃焼時の運転条件に対応させてサイクル毎に算出する実熱発生量算出手段と、
前記実熱発生量の算出時に、前記非燃焼時に前記燃焼室内で発生する理論熱発生量を前記非燃焼時の運転条件に対応させて算出する理論熱発生量算出手段と、
前記実熱発生量の算出回数が所定回数以上となった場合に、それまでに算出した前記実熱発生量と前記理論熱発生量を用いて、前記筒内圧センサの非燃焼時における熱歪み量を算出する非燃焼時熱歪み量算出手段と、
前記非燃焼時における熱歪み量と、前記燃焼室において燃料が燃焼する燃焼時の運転条件とに基づき前記筒内圧センサの燃焼時における熱歪み量を算出する燃焼時熱歪み量算出手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記燃焼時における熱歪み量を用いて、前記燃焼時に前記燃焼室内で発生する熱発生量を補正する熱発生量補正手段を更に備えることを特徴とする。
【０００９】
また、第３の発明は、第１または第２の発明において、
前記非燃焼時熱歪み量算出手段は、前記実熱発生量と前記理論熱発生量を運転条件毎の算出回数に応じてそれぞれ加重平均する加重平均手段を更に備えることを特徴とする。
【００１０】
また、第４の発明は、第１乃至第３の発明の何れか１つにおいて、
前記非燃焼時には、前記燃焼室への燃料供給が遮断される燃料カット運転時と、前記燃焼室において失火が検出された失火検出時とが含まれ、
前記燃料カット運転時に前記燃焼室内で発生する理論熱発生量は、前記失火検出時に前記燃焼室内で発生する理論熱発生量よりも小さい値に設定されていることを特徴とする。
【００１１】
また、第５の発明は、第１乃至第４の発明の何れか１つにおいて、
前記非燃焼時における熱歪み量の経時的な変化が減少傾向にある場合、前記筒内圧センサにデポジットが堆積していると判定する異常判定手段を更に備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
第１の発明によれば、非燃焼時の筒内圧センサの圧力検出値を用いて算出した実熱発生量を用いて筒内圧センサの非燃焼時における熱歪み量を算出し、算出した非燃焼時における熱歪み量を用いて筒内圧センサの燃焼時における熱歪み量を算出するので、燃焼時の筒内圧センサの圧力検出値を用いて当該燃焼時における熱歪み量を直接的に算出する場合に比べて点火時期の影響を小さくすることができる。また、実熱発生量の算出回数が所定回数以上となった場合に、それまでに算出した実熱発生量と理論熱発生量を用いて筒内圧センサの非燃焼時における熱歪み量を算出するので、筒内圧センサの出力に重畳するノイズの影響を小さくすることもできる。また、非燃焼時における熱歪み量と燃焼時の運転条件とに基づき燃焼時における熱歪み量を算出するので、内燃機関の運転条件による制約を受けることなく燃焼時における熱歪み量を算出できる。従って、内燃機関の幅広い運転条件において、筒内圧センサの熱歪みによる出力低下を補正できる。
【００１３】
第２の発明によれば、燃焼時に燃焼室内で発生する熱発生量を高精度に補正できる。
【００１４】
第３の発明によれば、実熱発生量と理論熱発生量を運転条件毎の算出回数に応じてそれぞれ加重平均するので、非燃焼時に運転条件が変更された場合であっても、実熱発生量と理論熱発生量の算出精度を確保できる。
【００１５】
燃料カット運転時においては、失火検出時に比べてより多くの熱量が燃焼室外に放出される。第４の発明は、この点を考慮して理論熱発生量を設定しているので、燃料カット運転時、失火検出時の何れの場合においても、理論熱発生量の算出精度を確保できる。
【００１６】
第５の発明によれば、筒内圧センサへのデポジットの堆積を検出できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】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】実施の形態１において、ＥＣＵ５０により実行される熱歪み量ＨＳｆｃの推定ルーチンを示した図である。
【図３】実施の形態１において、ＥＣＵ５０により実行される熱発生量Ｑｆの補正ルーチンを示した図である。
【図４】熱歪み量の負荷による補正式を説明するための図である。
【図５】熱歪み量の点火時期による補正式を説明するための図である。
【図６】実施の形態２において、ＥＣＵ５０により実行される熱歪み量ＨＳｆｃの推定ルーチンを示した図である。
【図７】失火中の熱発生量Ｑａｆ（実線）と、ＦＣ運転中の熱発生量Ｑｆｃ（破線）の推移を示した図である。
【図８】実施の形態３において、ＥＣＵ５０により実行される熱歪み量ＨＳａｆの推定ルーチンを示した図である。
【図９】熱歪み量とデポジット堆積量との関係を示した図である。
【図１０】実施の形態４において、ＥＣＵ５０により実行される異常判定ルーチンを示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
実施の形態１．
先ず、図１乃至図５を参照しながら、本発明の実施の形態１について説明する。
【００１９】
［システム構成の説明］
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。本実施形態のシステムは、内燃機関としてのエンジン１０を備えている。エンジン１０は、ガソリンを燃料とする火花点火式の多気筒エンジンとして構成されている。エンジン１０は、複数のシリンダ１２を有しているが、図１には、複数気筒のうちの１つのシリンダの断面が示されている。
【００２０】
シリンダ１２はシリンダブロック１４内に形成され、シリンダ１２内にはピストン１６が設けられている。シリンダブロック１４の上部にはシリンダヘッド１８が組み付けられている。ピストン１６上面からシリンダヘッド１８下面までの空間は燃焼室２０を形成している。シリンダヘッド１８には、燃焼室２０内の混合気に点火する点火プラグ２２が設けられている。また、シリンダヘッド１８には、燃焼室２０内の圧力（筒内圧）を検出するための筒内圧センサ（ＣＰＳ）２４が設けられている。燃焼室２０には、吸気通路２６および排気通路２８の一端がそれぞれ連通している。吸気通路２６と燃焼室２０の連通部には吸気弁３０が配置されている。排気通路２８と燃焼室２０の連通部には、排気弁３２が配置されている。
【００２１】
吸気通路２６の上流側には、吸入空気量を検出するためのエアフロメータ３４が設けられている。エアフロメータ３４の下流側には、サージタンク３６が設けられている。サージタンク３６は、吸気脈動の減衰効果等を発揮するために、吸気通路２６の途中に一定の広がりをもつ空間を形成している。サージタンク３６の下流には、エンジン１０の吸気ポートに燃料を噴射するためのインジェクタ３８が設けられている。
【００２２】
また、本実施形態のシステムは、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)５０を備えている。ＥＣＵ５０の入力側には、ＣＰＳ２４、エアフロメータ３４の他、エンジン１０の制御に必要な各種センサ（例えば、エンジン回転数を検出するクランク角センサ４０、エンジン水温を検出する温度センサ等）が電気的に接続されている。一方、ＥＣＵ５０の出力側には、点火プラグ２２、インジェクタ３８等を含む各種のアクチュエータが接続されている。また、ＥＣＵ５０の出力側には、エンジン１０を搭載した車両のインストルメントパネル（何れも図示しない）に配置されたＭＩＬ（Malfunction Indication Lamp）４２も接続されている。ＥＣＵ５０は、上述した各種センサの出力と所定のプログラムに従って各種アクチュエータを駆動することにより、エンジン１０の運転状態を制御している。
【００２３】
［実施の形態１の特徴］
上述したように、低負荷領域においては、筒内圧センサの出力に重畳するノイズの影響が無視できない。また、失火検出領域においては、ノイズに加えて点火時期の遅角による影響もある。そこで、本実施の形態においては、燃料供給が遮断される燃料カット運転（以下「ＦＣ運転」ともいう。）中のサイクルにおける熱発生量Ｑｆｃに基づいて、供給燃料が燃焼するサイクル（以下「燃焼サイクル」ともいう。）における熱発生量Ｑｆを補正する。また、熱発生量Ｑｆｃには、ＦＣ運転中の複数サイクルに亘って算出した熱発生量Ｑｆｃの平均値Ｑｆｃ＿ａｖｅを用いる。なお、ＦＣ運転中のサイクルにおける負荷ＫＬｆｃおよび点火時期ＳＡｆｃは一定であるものとする。
【００２４】
図２乃至図５を参照しながら、本実施の形態における熱発生量Ｑｆの補正手法について説明する。図２は、実施の形態１において、ＥＣＵ５０により実行されるＦＣ運転中のＣＰＳ２４の熱歪み量ＨＳｆｃの推定ルーチンを示した図である。図３は、実施の形態１において、ＥＣＵ５０により実行される燃焼サイクルにおける熱発生量Ｑｆの補正ルーチンを示した図である。なお、図２に示すルーチンは、エンジン１０の運転中に定期的に繰り返して実行されるものとする。また、図３に示すルーチンは、熱歪み量ＨＳｆｃの推定が終了していることを前提として、燃焼サイクル毎に繰り返して実行されるものとする。
【００２５】
図２に示すルーチンでは、先ず、エンジン１０がＦＣ運転中であるか否かが判定され（ステップＳ１０）、ＦＣ運転中であると判定された場合には、燃焼室２０で実際に発生した熱発生量Ｑｆｃ（以下「実熱発生量Ｑｆｃ」ともいう。）がサイクル単位で算出される（ステップＳ１２）。実熱発生量Ｑｆｃは、具体的に、吸気弁３０閉弁時から排気弁３２開弁時までのＣＰＳ２４の出力を用いて算出した熱発生量（熱発生率）ｄＱ（θ）／ｄθ（θ：クランク角）の積分により算出される。ここで、熱発生量ｄＱ（θ）／ｄθは、熱力学上のエネルギ保存則から得られる演算式を用いて算出される。なお、このような演算式を用いた熱発生量ｄＱ（θ）／ｄθの算出手法については、例えば特開２０１０−４８１７１号公報に開示されている。算出した実熱発生量Ｑｆｃは、ＥＣＵ５０内に一時的に記録される。なお、ステップＳ１０において、ＦＣ運転中でないと判定された場合には、ステップＳ１０に戻る。
【００２６】
ステップＳ１２に続いて、実熱発生量Ｑｆｃに対応する理論値（以下「理論熱発生量Ｑｆｃｉ」ともいう。）が算出される（ステップＳ１４）。理論熱発生量Ｑｆｃｉは、具体的に、ＦＣ運転中のサイクルにおける負荷ＫＬｆｃにおける理論熱発生量ＱｆｃｉをＥＣＵ５０内から読み出し、所定の補正係数を演算することで算出される。算出した理論熱発生量Ｑｆｃｉは、ＥＣＵ５０内に一時的に記録される。なお、理論熱発生量Ｑｆｃｉは、負荷毎に事前の適合等により求められ、マップの形式でＥＣＵ５０内に予め記憶されているものとする。また、所定の補正係数は、冷却損失に関する補正係数であり、実熱発生量Ｑｆｃ算出時における吸気温度、気圧、オイル温度、水温等を加味した演算式を用いて算出される。
【００２７】
ステップＳ１４に続いて、ＦＣ運転中に経過したサイクル数が所定値以上か否かが判定される（ステップＳ１６）。この所定値は、ＣＰＳ２４の出力に重畳するノイズ影響を低減するのに十分な実熱発生量Ｑｆｃの算出回数として予め設定されているものとする。経過サイクル数が所定値未満の場合、ステップＳ１０に戻る。経過サイクル数が所定値以上の場合は、ステップＳ１８，Ｓ２０の処理が行われる。
【００２８】
ステップＳ１８においては、実熱発生量Ｑｆｃの平均値Ｑｆｃ＿ａｖｅと、理論熱発生量Ｑｆｃｉの平均値Ｑｆｃｉ＿ａｖｅとが算出される。続いて、ステップＳ２０において、これらの平均値の差｜Ｑｆｃ＿ａｖｅ−Ｑｆｃｉ＿ａｖｅ｜が算出される。当該平均値差がＦＣ運転中のＣＰＳ２４の熱歪み量ＨＳｆｃに相当する。熱歪み量ＨＳｆｃはＥＣＵ５０内に一時的に記録される。
【００２９】
図３に示すルーチンでは、先ず、燃焼サイクルにおける熱歪み量ＨＳｆが算出される（ステップＳ３０）。具体的には、先ず、図２のステップＳ２０において記録した熱歪み量ＨＳｆｃをＥＣＵ５０内から読み出し、読み出した熱歪み量ＨＳｆｃに対して現在の負荷ＫＬｆおよび点火時期ＳＡｆに基づく補正を行うことによって、燃焼サイクルにおける熱歪み量ＨＳｆを算出する。図４は熱歪み量の負荷による補正式を示したもので、図５は熱歪み量の点火時期による補正式を示したものである。図４、５に示すように、現在の負荷ＫＬｆが大きいほど、現在の点火時期ＳＡｆが進角側であるほど、熱歪み量ＨＳｆが大きくなるように補正される。これらの補正式は事前の適合等により求められＥＣＵ５０内に予め記憶されているものとする。また、読み出した熱歪み量ＨＳｆｃに対しては、現在の吸気温度、気圧、オイル温度、水温等を加味した補正も行われる。吸気温度等の補正式については、負荷や点火時期の補正式と同様に事前の適合等により求められているものとする。なお、読み出した熱歪み量ＨＳｆｃに対する補正は、上述した補正式によるものでなくてもよい。例えば、熱歪み量ＨＳｆｃと負荷ＫＬと点火時期ＳＡとの関係を事前に適合して作成したマップを用いて、読み出した熱歪み量ＨＳｆｃを補正してもよい。
【００３０】
続いて、燃焼サイクルにおける熱発生量Ｑｆが補正される（ステップＳ３２）。先ず、図２のステップＳ１２に示した手法により、燃焼室２０で実際に発生した熱発生量Ｑｆ（以下「実熱発生量Ｑｆ」ともいう。）が算出される。続いて、ステップＳ３０で算出した熱歪み量ＨＳｆに基づいて、実熱発生量Ｑｆが補正される。実熱発生量Ｑｆの補正は、実熱発生量Ｑｆと熱歪み量ＨＳｆとの関係を事前に適合して作成したマップを用いる手法、或いは、補正式を用いる手法によって行うことができる。
【００３１】
以上、図２乃至図３に示したルーチンによれば、ＦＣ運転中に算出した熱歪み量ＨＳｆｃに基づいて、燃焼サイクルにおける熱歪み量ＨＳｆを算出できる。従って、燃焼サイクルにおいて熱歪み量ＨＳｆを直接的に算出する場合に比べて点火時期の影響を小さくすることができる。また、複数サイクルに亘って算出した熱発生量Ｑｆｃの平均値Ｑｆｃ＿ａｖｅを用いて熱歪み量ＨＳｆｃを算出するので、ノイズの影響をも小さくすることができる。従って、燃焼サイクルにおける熱発生量Ｑｆを高精度に補正できる。つまり、ＣＰＳ２４の熱歪みによる出力低下を良好に補正できる。従って、触媒暖機制御、最適点火時期制御といったエンジン１０の各種制御や、失火検出といったオンボード自己診断を正確に実行することが可能となる。
【００３２】
ところで、上記実施の形態１においては、図２のステップＳ１８，Ｓ２０の説明の際に述べたように、平均値Ｑｆｃ＿ａｖｅと平均値Ｑｆｃｉ＿ａｖｅを算出し、その後にこれらの平均値の差｜Ｑｆｃ＿ａｖｅ−Ｑｆｃｉ＿ａｖｅ｜を算出した。しかし、実熱発生量Ｑｆｃと理論熱発生量Ｑｆｃｉの差｜Ｑｆｃ−Ｑｆｃｉ｜を算出し、その後に差｜Ｑｆｃｉ−Ｑｆｃ｜の平均値を算出してもよい。なお、本変形例は、後述する各実施の形態にも同様に適用できる。
【００３３】
なお、上記実施の形態１においては、図２のステップＳ１２の処理を実行することにより上記第１の発明の「実熱発生量算出手段」が、同図のステップＳ１４の処理を実行することにより同発明の「理論熱発生量算出手段」が、同図のステップＳ１６，Ｓ１８，Ｓ２０の処理を実行することにより同発明の「非燃焼時熱歪み量算出手段」が、図３のステップのステップＳ３０の処理を実行することにより同発明の「燃焼時熱歪み量算出手段」が、それぞれ実現されている。
また、図３のステップＳ３０，Ｓ３２の処理を実行することにより上記第２の発明の「熱発生量補正手段」が実現されている。
【００３４】
実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２について図６を参照しながら説明する。本実施の形態は、図１に示したシステム構成を用いて、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される。
【００３５】
［実施の形態２の特徴］
上記実施の形態１においては、ＦＣ運転中のサイクルにおける負荷が一定値ＫＬｆｃであることを前提として平均値Ｑｆｃ＿ａｖｅおよび平均値Ｑｆｃｉ＿ａｖｅを算出した。しかし、ＦＣ運転中であっても負荷の推移はあり、負荷が安定するまでに複数サイクルを要する場合も多いことから、負荷が安定する前にＦＣ運転から復帰してしまう場合が想定される。そうすると、熱歪み量ＨＳｆｃの算出機会が確保できなくなるので問題となる。そこで、本実施の形態においては、その算出時の負荷ＫＬ（例えば１５％刻みの負荷領域）と関連付けて熱発生量ＱｆｃをＥＣＵ５０に記録し、負荷ＫＬ毎の算出回数に応じた重み付けを行って平均値Ｑｆｃ＿ａｖｅを算出する。
【００３６】
図６を参照しながら、本実施の形態における熱歪み量ＨＳｆｃの推定手法について説明する。図６は、実施の形態２において、ＥＣＵ５０により実行されるＦＣ運転中のＣＰＳ２４の熱歪み量ＨＳｆｃの推定ルーチンを示した図である。なお、図６に示すルーチンは、エンジン１０の運転中に定期的に繰り返して実行されるものとする。
【００３７】
図６に示すルーチンでは、先ず、エンジン１０がＦＣ運転中であるか否かが判定され（ステップＳ４０）、ＦＣ運転中であると判定された場合には実熱発生量Ｑｆｃがサイクル単位で算出される（ステップＳ４２）。実熱発生量Ｑｆｃの算出手法は、図２のステップＳ１２において説明した通りである。算出した実熱発生量Ｑｆｃは、例えば、当該算出時における負荷ＫＬに関連付けたデータ組（ＫＬ（ｉ），Ｑｆｃ（ｉ））の形式でＥＣＵ５０内に一時的に記録される（ｉ：ＦＣ運転中の経過サイクル数）。
【００３８】
ステップＳ４２に続いて、理論熱発生量Ｑｆｃｉが算出される（ステップＳ４４）。理論熱発生量Ｑｆｃｉの算出手法は、図２のステップＳ１４において説明した通りである。算出した理論熱発生量Ｑｆｃｉは、実熱発生量Ｑｆｃ同様のデータ組（ＫＬ（ｉ），Ｑｆｃｉ（ｉ））の形式でＥＣＵ５０内に一時的に記録される。
【００３９】
ステップＳ４４に続いて、ＦＣ運転中に経過したサイクル数が所定値以上か否かが判定される（ステップＳ４６）。本ステップの処理は、図２のステップＳ１６の処理と同様である。
【００４０】
ステップＳ４６に続いて、重み付け計算の要否が判定される（ステップＳ４８）。具体的には、先ず、ＥＣＵ５０内に記憶した全てのデータ組が読み出され、負荷ＫＬが同一となるデータ組数の総データ組数に占める割合が算出される。そして、算出した割合のうちの最大値が所定値（例えば６０％）以上であれば、ＣＰＳ２４の出力に重畳するノイズ影響を低減するのに十分なデータ組数が確保されていると判断できるので、ステップＳ５０に進む。一方、当該最大値が所定値未満であれば、重み付け計算を行う必要があると判断できるので、ステップＳ５２に進む。
【００４１】
ステップＳ５０では、最大割合を占めるデータ組の実熱発生量Ｑｆｃの平均値Ｑｆｃ＿ａｖｅと、対応する理論熱発生量Ｑｆｃｉの平均値Ｑｆｃｉ＿ａｖｅとが算出される（単純平均）。一方、ステップＳ５２では、負荷ＫＬが同一値となるデータ組毎に実熱発生量Ｑｆｃの平均値Ｑｆｃ＿ａｖｅが算出され、当該データ組毎の平均値Ｑｆｃ＿ａｖｅに対してデータ組数に応じた重み付け計算がされ、最終的な平均値Ｑｆｃ＿ａｖｅが算出される（加重平均）。ステップＳ５２では、平均値Ｑｆｃ＿ａｖｅと同様に、理論熱発生量Ｑｆｃｉの平均値Ｑｆｃｉ＿ａｖｅも算出される。
【００４２】
ステップＳ５０またはＳ５２に続いて、平均値Ｑｆｃ＿ａｖｅと平均値Ｑｆｃｉ＿ａｖｅの差が算出される（ステップＳ５４）。当該平均値差がＦＣ運転中のＣＰＳ２４の熱歪み量ＨＳｆｃに相当する。熱歪み量ＨＳｆｃはＥＣＵ５０内に一時的に記録される。
【００４３】
なお、熱歪み量ＨＳｆｃを用いた燃焼サイクルにおける熱発生量Ｑｆの補正手法については、上記実施の形態１と同様である。
【００４４】
以上、図６に示したルーチンによれば、ＦＣ運転中のサイクルにおける負荷ＫＬが同一値となるデータ組数の総データ組数に占める割合に応じて実熱発生量Ｑｆｃおよび理論熱発生量Ｑｆｃｉの平均値の算出手法を切り替えることができる。そのため、ＦＣ運転中の負荷変動によって、実熱発生量Ｑｆｃや理論熱発生量Ｑｆｃｉにサイクル間差が生じたとしても、重み付け計算によって平均値Ｑｆｃ＿ａｖｅと平均値Ｑｆｃｉ＿ａｖｅを高精度に算出できる。従って、上記実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００４５】
なお、上記実施の形態２においては、図６のステップＳ４８，Ｓ５２の処理を実行することにより上記第３の発明の「加重平均手段」が実現されている。
【００４６】
実施の形態３．
次に、本発明の実施の形態３について図７乃至図８を参照しながら説明する。本実施の形態は、図１に示したシステム構成を用いて、後述する図８に示すルーチンを実行することにより実現される。
【００４７】
［実施の形態３の特徴］
上記実施の形態１においては、ＦＣ運転中のサイクルにおける熱発生量Ｑｆｃに基づいて燃焼サイクルにおける熱発生量Ｑｆを補正した。本実施の形態においては、熱発生量Ｑｆｃの代わりに、失火中のサイクルにおける熱発生量Ｑａｆに基づいて熱発生量Ｑｆを補正する。失火中であれば熱発生量Ｑａｆの演算に及ぼす点火時期の影響を小さくできるので、上記実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００４８】
但し、失火中のサイクルにおいて燃焼室２０で実際に発生する熱発生量Ｑａｆ（以下「実熱発生量Ｑａｆ」ともいう。）は、実熱発生量Ｑｆｃと異なることが分かっている。図７は、失火中の熱発生量Ｑａｆ（実線）と、ＦＣ運転中の熱発生量Ｑｆｃ（破線）の推移を示した図である。なお、図７の実線は、点火カットで失火を与えたときに得られる熱発生量の平均的な推移を示したものであり、同破線は燃料カットを行ったときに得られた熱発生量の平均的な推移を示したものである。図７の（ａ）と（ｂ）では負荷条件のみが異なり、回転数および点火時期は同一である。
【００４９】
図７に示すように、熱発生量Ｑａｆおよび熱発生量Ｑｆｃは何れも負の値を示す。つまり、ＦＣ運転中や失火中においては、熱放出が起こっている。また、熱発生量Ｑａｆと熱発生量Ｑｆｃを比べると、クランク角２０°付近までは両者は略等しいものの、クランク角２０°以降においては熱発生量Ｑａｆよりも熱発生量Ｑｆｃの方が小さくなり、その差が徐々に拡大する。ここで、実熱発生量Ｑｆｃは、吸気弁３０閉弁時から排気弁３２開弁時までの熱発生量Ｑｆｃの積算値であることは既に述べた通りであり、実熱発生量Ｑａｆは実熱発生量Ｑｆｃと同様にして求められることから、図７の結果は、実熱発生量Ｑａｆよりも実熱発生量Ｑｆｃの方が小さくなることを意味している。換言すれば、ＦＣ運転中においては、失火中に比べてより多くの熱量が燃焼室２０の外に放出される。
【００５０】
そこで、本実施の形態においては、熱発生量Ｑａｆの理論値（以下「理論熱発生量Ｑａｆｉ」ともいう。）には、理論熱発生量Ｑｆｃｉよりも小さな値を採用する。なお、理論熱発生量Ｑａｆｉは、理論熱発生量Ｑｆｃｉと同様に、適合時の負荷ＫＬに関連付けてマップの形式でＥＣＵ５０内に記憶されているものとする。
【００５１】
図８を参照しながら、本実施の形態における熱歪み量ＨＳａｆの推定手法について説明する。図８は、実施の形態３において、ＥＣＵ５０により実行される失火中のＣＰＳ２４の熱歪み量ＨＳａｆの推定ルーチンを示した図である。なお、図８に示すルーチンは、エンジン１０の運転中に定期的に繰り返して実行されるものとする。
【００５２】
図８に示すルーチンでは、先ず、エンジン１０がＦＣ運転中でないか否かが判定され（ステップＳ６０）、ＦＣ運転中でないと判定された場合には、燃焼室２０において失火が発生しているか否かが判定される（ステップＳ６２）。失火の発生は、吸気弁３０閉弁時から排気弁３２開弁時までのＣＰＳ２４の出力を用いて算出した熱発生量Ｑの値が負の値であるか否かにより判定される。なお、算出した熱発生量Ｑが負の値である場合は、この熱発生量Ｑが後述のステップＳ６８の処理において必要となるため、ＥＣＵ５０内に一時的に記録される。また、熱発生量Ｑの算出手法は、図２のステップＳ１２において説明した通りである。一方、ステップＳ６０において、ＦＣ運転中であると判定された場合には、ステップＳ６０に戻る。
【００５３】
ステップＳ６２に続いて、理論熱発生量Ｑａｆｉが算出される（ステップＳ６４）。理論熱発生量Ｑａｆｉの算出手法は、図２のステップＳ１４において説明した通りである。
【００５４】
ステップＳ６４に続いて、失火中に経過したサイクル数が所定値以上か否かが判定される（ステップＳ６６）。本ステップの処理は図２のステップＳ１６の処理と同様である。
【００５５】
ステップＳ６６に続いて、ステップＳ６８，Ｓ７０の処理が行われる。ステップＳ６８においては、実熱発生量Ｑａｆの平均値Ｑａｆ＿ａｖｅと、理論熱発生量Ｑａｆｉの平均値Ｑａｆｉ＿ａｖｅとが算出される。なお、実熱発生量ＱａｆにはステップＳ６２において算出した熱発生量Ｑの値が用いられる。続いて、ステップ７０において、これらの平均値の差｜Ｑａｆｉ＿ａｖｅ−Ｑａｆ＿ａｖｅ｜が算出される。当該平均値差が失火中のＣＰＳ２４の熱歪み量ＨＳａｆに相当する。熱歪み量ＨＳａｆはＥＣＵ５０内に一時的に記録される。
【００５６】
なお、実施の形態１の熱歪み量ＨＳｆｃを熱歪み量ＨＳａｆと読み替えれば、熱歪み量ＨＳａｆを用いた燃焼サイクルにおける熱発生量Ｑｆの補正手法となる。
【００５７】
以上、図８に示したルーチンによれば、失火中に算出した熱歪み量ＨＳａｆに基づいて、燃焼サイクルにおける熱歪み量ＨＳｆを算出できる。従って、上記実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００５８】
実施の形態４．
次に、本発明の実施の形態４について図９乃至図１０を参照しながら説明する。本実施の形態は、図１に示したシステム構成を用いて、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される。
【００５９】
［実施の形態４の特徴］
上記実施の形態１乃３においては、ＣＰＳ２４の熱歪み量はＣＰＳ２４の受熱・放熱に依存する。そこで、ＣＰＳ２４への熱の授受に関する要素が経時的に変化した場合、その補正が必要となる。しかし、ＣＰＳ２４の周囲にデポジットが堆積する場合があり、デポジットの堆積が進行した場合には熱歪み量が減少する。図９は、熱歪み量とデポジット堆積量との関係を示した図である。図９に示すように、デポジット堆積量が多くなるほど熱歪み量が減少する。そこで、本実施の形態においては、熱歪み量ＨＳｆｃを学習値として記憶しておき、この熱歪み量ＨＳｆｃの経時的な変化が減少傾向にある場合には車両の運転者にメンテナンスを受けるように促す。
【００６０】
図１０は、実施の形態４において、ＥＣＵ５０により実行される異常判定ルーチンを示した図である。なお、図１０に示すルーチンは、図２または図６に示したルーチンにより熱歪み量ＨＳｆｃの推定が終了していることを前提として、燃焼サイクル毎に繰り返して実行されるものとする。
【００６１】
図１０に示すルーチンでは、先ず、熱歪み量ＨＳｆｃの学習データ数が所定値以上であるか否かが判定され（ステップＳ７０）、当該データ数が所定値以上であると判定された場合には、熱歪み量ＨＳｆｃの経時的な変化が求められる（ステップＳ７２）。具体的には、熱歪み量ＨＳｆｃの学習値をＥＣＵ５０内から読み出し、例えば最小二乗法を用いて読み出した熱歪み量ＨＳｆｃの学習データの傾きが求められる。ステップＳ７０において、熱歪み量ＨＳｆｃの学習データ数が所定値未満であると判定され場合は、異常判定に必要なデータ数が不十分であると判断できるので、ステップＳ７０に戻る。
【００６２】
続いて、熱歪み量ＨＳｆｃの経時的な変化が減少傾向にあるか否かが判定される（ステップＳ７４）。具体的には、ステップＳ７２で算出した学習データの傾きが所定値以下であるか否かが判定される。デポジットが堆積していれば当該傾きは負の値となるので、当該所定値は負の値として設定されている。当該傾きが所定値以下の場合は、ＣＰＳ２４の周囲に堆積したデポジット量が許容値を上回ったと判断できる。そのため、ステップＳ７６に進みＭＩＬ４２が点灯される。一方、当該傾きが所定値を上回る場合は、本ルーチンを終了する。
【００６３】
以上、図１０に示したルーチンによれば、熱歪み量ＨＳｆｃの経時的な変化が減少傾向ある場合、ＭＩＬ４２を点灯して車両の運転者に注意喚起できる。従って、デポジットによってＣＰＳ２４の熱歪みによる出力低下の補正精度が低下する前に、対策を講じることが可能となる。
【００６４】
ところで、上記実施の形態４においては、熱歪み量ＨＳｆｃの経時的な変化に基づきデポジット堆積量を推定した。しかし、熱歪み量ＨＳｆｃの代わりに、上記実施の形態３で説明した熱歪み量ＨＳａｆの経時的な変化に基づきデポジット堆積量を推定してもよい。
【００６５】
なお、上記実施の形態４においては、図１０の一連の処理を実行することにより上記第５の発明の「異常判定手段」が実現されている。
【符号の説明】
【００６６】
１０  エンジン
２０  燃焼室
２４  筒内圧センサ（ＣＰＳ）
３８  インジェクタ
５０  ＥＣＵ
【図１】
2015206289.tif 000003
【図２】
2015206289.tif 000004
【図３】
2015206289.tif 000005
【図４】
2015206289.tif 000006
【図５】
2015206289.tif 000007
【図６】
2015206289.tif 000008
【図７】
2015206289.tif 000009
【図８】
2015206289.tif 000010
【図９】
2015206289.tif 000011
【図１０】
2015206289.tif 000012