(57)【要約】【課題】  パルス信号の基準時の間におけるクランク角の検出精度を高めることができる内燃機関の制御装置の提供。【解決手段】  本発明に係る内燃機関の制御装置は、前回周期の時間ΔＴｉ−１をｎ（６）等分して分割時間（ΔＴｉ−１）／ｎを算出し、今回周期におけるパルス信号の基準時ｉから所定数の分割時間が経過したタイミングＴi_k（ｋ＝１，２，・・・ｎ−１）におけるクランク角を基本中間クランク角θi_kとして決定し、そのタイミングＴi_kにおける、筒内状態に関わる所定のパラメータが、今回又はそれより前の周期におけるパルス信号の基準時における前記パラメータと等しくなるようなクランク角θi_k‘を算出し、この算出したクランク角θi_k‘と基本クランク角θi_kとを比較し、基本クランク角θi_kの正否を判定する。【選択図】  図５
2007040208.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のクランク角周期でパルス信号を発生するパルス信号発生手段と、
前回周期で発生されたパルス信号の基準時から今回周期で発生されたパルス信号の基準時までの時間をｎ等分して分割時間を算出する分割時間算出手段と、
今回周期におけるパルス信号の基準時から所定数の分割時間が経過したタイミングにおけるクランク角を基本中間クランク角として決定する基本中間クランク角決定手段と、
そのタイミングにおける、筒内状態に関わる所定のパラメータが、今回又はそれより前の周期におけるパルス信号の基準時における前記パラメータと等しくなるようなクランク角を算出する算出手段と、
この算出されたクランク角と前記基本クランク角とを比較し、前記基本クランク角の正否を判定する判定手段と
を備えたことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記パラメータがＰＶκ（但し、Ｐは筒内圧力、Ｖは筒内容積、κは所定の定数）であり、
筒内圧力を検出する筒内圧センサをさらに備え、
前記タイミングにおける前記パラメータＰＶκが、そのタイミングに前記筒内圧センサにより検出された筒内圧力値を用い、
前記今回又はそれより前の周期におけるパルス信号の基準時における前記パラメータＰＶκが、その基準時に前記筒内圧センサにより検出された筒内圧力値と、その基準時のクランク角に対応した筒内容積値とを用いる
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】
前記判定手段により、前記算出されたクランク角が前記基本中間クランク角と異なると判定された場合に、前記算出されたクランク角に基づいて前記基本中間クランク角を補正する補正手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記補正手段により補正された後のクランク角の値に基づき所定の処理又は制御を実行する手段をさらに備えたことを特徴とする請求項２又は３記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
内燃機関の気筒数が３以上であることを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
所定のクランク角周期でパルス信号を発生するパルス信号発生手段と、
前回周期で発生されたパルス信号の基準時から今回周期で発生されたパルス信号の基準時までの時間をｎ等分して分割時間を算出する分割時間算出手段と、
今回周期におけるパルス信号の基準時から所定数の分割時間が経過したタイミングにおける、筒内状態に関わる所定のパラメータを算出すると共に、この算出されたパラメータが、今回又はそれより前の周期におけるパルス信号の基準時におけるパラメータと等しくなるようなクランク角を算出し、この算出されたクランク角を前記タイミングにおけるクランク角として決定するクランク角決定手段と
を備えたことを特徴とする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、内燃機関のクランク角の値を利用して種々の処理や制御を実行する内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関のクランク角をクランク角センサを用いて検出し、その検出されたクランク角の値を用いて制御を行ったり、そのクランク角に同期して種々の処理（角度同期処理）を実行したりする内燃機関の制御装置が知られている。特に、クランク角センサにより得られる信号は所定のクランク角周期で発生されるパルス信号であり、通常はパルス信号の立ち上がり時期がパルス信号の基準時（トリガー時期）とされている。
【０００３】
また、二つのパルス信号の基準時の間におけるクランク角を認識したい場合や、そのような中間のクランク角タイミングに同期して所定の処理、典型的には割り込み処理を実行したい場合があり、その角度タイミングを定めるため、基準時の間の時間を複数に分割する逓倍という処理が実行される場合がある。なお、割込み処理は、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）に現在実行中の処理ルーチンよりも優先レベルの高い処理を行うことが要求された場合、あるいは処理を何らかの外部的なタイミングに従って行う必要がある場合に行われる。
【０００４】
例えば特許文献１には、割込み発生回路で発生した割込み要求信号を、分周・逓倍回路で分周及び／又は逓倍させることで割込み要求信号の発生周期を変化させ、任意のタイミングで割込み要求信号を発生させ、ソフトウェア処理の負荷を低減する割込み制御装置が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１３１８９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、このような基準時の間の中間クランク角を決定する場合、従来は、前回パルスから今回パルスまでの時間（角度ではない）を計測すると共にその時間をｎ等分して分割時間を求め、今回パルス基準時から所定数ｍの分割時間が経過した時、クランク角周期をｎ等分した角度に所定数ｍを乗じて得られる角度が、パルス基準時から経過した、としている。
【０００７】
しかし、これによれば、前回周期の時間を用いて今回周期における中間クランク角を決定するため、決定された中間クランク角が真のクランク角に対し誤差を生ずることがある。例えば、内燃機関の加速中など、エンジン回転速度の変化に伴いパルス基準時の間の時間が時々刻々と変化する場合は、前回周期と今回周期との時間の長さが異なるため、得られた中間クランク角は真のクランク角からズレてしまう。このように従来方法では、パルス基準時の間のクランク角を正確に検出することが困難であり、また、そのような正確なクランク角の値を用いて処理や制御を実行することが困難であるという問題がある。
【０００８】
そこで、本発明は、パルス信号の基準時の間におけるクランク角の検出精度を高めることが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】
【０００９】
本発明による内燃機関の制御装置の一形態は、所定のクランク角周期でパルス信号を発生するパルス信号発生手段と、前回周期で発生されたパルス信号の基準時から今回周期で発生されたパルス信号の基準時までの時間をｎ等分して分割時間を算出する分割時間算出手段と、今回周期におけるパルス信号の基準時から所定数の分割時間が経過したタイミングにおけるクランク角を基本中間クランク角として決定する基本中間クランク角決定手段と、そのタイミングにおける、筒内状態に関わる所定のパラメータが、今回又はそれより前の周期におけるパルス信号の基準時における前記パラメータと等しくなるようなクランク角を算出する算出手段と、この算出されたクランク角と前記基本クランク角とを比較し、前記基本クランク角の正否を判定する判定手段とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
好ましくは、前記パラメータがＰＶκ（但し、Ｐは筒内圧力、Ｖは筒内容積、κは所定の定数）であり、筒内圧力を検出する筒内圧センサをさらに備え、前記タイミングにおける前記パラメータＰＶκが、そのタイミングに前記筒内圧センサにより検出された筒内圧力値を用い、前記今回又はそれより前の周期におけるパルス信号の基準時における前記パラメータＰＶκが、その基準時に前記筒内圧センサにより検出された筒内圧力値と、その基準時のクランク角に対応した筒内容積値とを用いる。
【００１１】
また、好ましくは、前記判定手段により、前記算出されたクランク角が前記基本中間クランク角と異なると判定された場合に、前記算出されたクランク角に基づいて前記基本中間クランク角を補正する補正手段をさらに備える。
【００１２】
また、好ましくは、前記補正手段により補正された後のクランク角の値に基づき所定の処理又は制御を実行する手段をさらに備える。
【００１３】
また、好ましくは、内燃機関の気筒数が３以上である。
【００１４】
また、本発明による内燃機関の制御装置の他の形態は、所定のクランク角周期でパルス信号を発生するパルス信号発生手段と、前回周期で発生されたパルス信号の基準時から今回周期で発生されたパルス信号の基準時までの時間をｎ等分して分割時間を算出する分割時間算出手段と、今回周期におけるパルス信号の基準時から所定数の分割時間が経過したタイミングにおける、筒内状態に関わる所定のパラメータを算出すると共に、この算出されたパラメータが、今回又はそれより前の周期におけるパルス信号の基準時におけるパラメータと等しくなるようなクランク角を算出し、この算出されたクランク角を前記タイミングにおけるクランク角として決定するクランク角決定手段とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、パルス信号の基準時の間におけるクランク角の検出精度を高めることができる内燃機関の制御装置の実現が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の好適一実施形態を説明する。
【００１７】
本実施形態における内燃機関の制御装置は、通常の制御装置と異なり、筒内情報検出手段により検出される筒内情報に基づいて機関の各種制御量（点火時期等）を直接的に制御する。本発明者は、演算負荷の低減化を図りつつ、内燃機関の高精度な制御を可能にするために鋭意研究を重ね、その結果、そのような筒内情報を用いた内燃機関の制御方法を創案するに至った。従来の手法では、エンジンの各運転状態について、最適と思われる制御量を予め実験等により求めてマップ化しておき、実際のエンジンの運転時に各マップ値を当てはめてエンジンの制御を行うマップ制御が一般的であった。これに対し、本発明者が開発した手法では、エンジン運転時における筒内の燃焼状態を直接検出し、この検出された燃焼状態を、予め定められた最適な燃焼状態に合わせ込むように各種制御量を制御するものである。この新たな手法によれば、従来多大な時間と労力とが費やされていた各種マップの作成、即ち適合という作業を大幅に簡略化することができ、開発期間の大幅な短縮等を図れる利点がある。
【００１８】
このような筒内燃焼状態を表す筒内情報としては、筒内圧力が代表的であり、従って筒内情報を検出する手段としては筒内圧検出手段、具体的には筒内圧センサが代表的である。このほか、筒内の燃焼は化学反応であり、燃焼時にイオンが発生することから、このイオン発生量を筒内情報として用い、このイオン発生量に応じた電流を出力するイオン電流検出装置を筒内情報検出手段として用いることができる。いずれにしても、筒内情報及びこれを検出する手段はこれらに限られない。例えば、これら筒内圧センサやイオン電流検出装置のような、検出部が筒内に露出したものに限らず、筒内情報を間接的に検知するものであってもよい。
【００１９】
制御される制御量としては、燃焼開始時期（ガソリンエンジンでは点火時期、ディーゼルエンジンでは着火時期）、燃料噴射量、燃料噴射時期等が代表的であるが、これらに限らず、例えばバルブオーバーラップ量や、筒内に吸入される空気量等であってもよい。以下一例として燃焼開始時期の場合を中心に説明を行う。
【００２０】
本発明者は、内燃機関の筒内における燃焼開始時期の高精度な制御を可能にするために筒内圧センサによって検出された筒内圧力と、当該筒内圧力の検出時における筒内容積とに基づいて算出される制御パラメータに着目するに至った。より詳細には、本発明者らは、クランク角がθである際に筒内圧検出手段によって検出される筒内圧力をＰ（θ）とし、クランク角がθである際の筒内容積をＶ（θ）とし、比熱比をκとした場合に、筒内圧力Ｐ（θ）と、筒内容積Ｖ（θ）を比熱比（所定の指数）κで累乗した値Ｖ（θ）κとの積として得られる制御パラメータＰ（θ）Ｖ（θ）κ（以下、適宜「ＰＶκ」と記す）に着目した。そして、本発明者は、まず、クランク角に対する内燃機関の筒内における熱発生量Ｑの変化パターンと、クランク角に対する制御パラメータＰＶκの変化パターンとが、図１に示されるような相関を有していることを見出した。ただし、図１において、−３６０°，０°および３６０°は、上死点に、−１８０°および１８０°は、下死点に対応する。
【００２１】
図１において、実線は、所定のモデル気筒において所定の微小クランク角おきに検出された筒内圧力と、当該筒内圧力の検出時における筒内容積を所定の比熱比κで累乗した値との積である制御パラメータＰＶκをプロットしたものである。また、図１において、破線は、上記モデル気筒における熱発生量Ｑを、次の（１）式に基づき、Ｑ＝∫ｄＱとして算出・プロットしたものである。なお、何れの場合も、簡単のために、κ＝１．３２とした。
ｄＱ／ｄθ＝｛ｄＰ／ｄθ・Ｖ＋κ・Ｐ・ｄＶ／ｄθ｝／｛κ−１｝・・・（１）
【００２２】
図１に示される結果からわかるように、クランク角に対する熱発生量Ｑの変化パターンと、クランク角に対する制御パラメータＰＶκの変化パターンとは、概ね一致（相似）しており、特に、筒内の混合気の燃焼開始（点火時または着火時）の前後（例えば、図１における約−１８０°から約１３５°までの範囲）では、熱発生量Ｑの変化パターンと、制御パラメータＰＶκの変化パターンとは極めて良好に一致することがわかる。
【００２３】
本発明の一形態では、このような新たに見出された筒内における熱発生量Ｑと制御パラメータＰＶκとの相関を利用し、筒内圧検出手段によって検出される筒内圧力と、当該筒内圧力の検出時における筒内容積とから算出される制御パラメータＰＶκに基づいて、ある２点間におけるトータルの熱発生量に対する当該２点間の所定のタイミングまでの熱発生量の比である燃焼割合（ＭＦＢ）が求められる。ここで、制御パラメータＰＶκに基づいて筒内における燃焼割合を算出すれば、高負荷な演算処理を要することなく筒内における燃焼割合を精度よく得ることができる。すなわち、図２に示されるように、制御パラメータＰＶκに基づいて求められる燃焼割合（同図における実線参照）は、熱発生率に基づいて求められる燃焼割合（同図における破線参照）とほぼ一致する。
【００２４】
図２において、実線は、上述のモデル気筒においてクランク角＝θとなるタイミングにおける燃焼割合を、次の（２）式に従うと共に、検出した筒内圧力Ｐ（θ）に基づいて算出し、プロットしたものである。ただし、簡単のために、κ＝１．３２とした。
ＭＦＢ＝{Ｐ（θ）Ｖ（θ）κ−Ｐ（−１２０°）・Ｖ（−１２０°）κ}／{Ｐ（１２０°）・Ｖ（１２０°）κ−Ｐ（−１２０°）・Ｖ（−１２０°）κ}×１００（％）
・・・（２）
【００２５】
また、図２において、破線は、上述のモデル気筒においてクランク角＝θとなるタイミングにおける燃焼割合を、上記（１）式および次の（３）式に従うと共に、検出した筒内圧力Ｐ（θ）に基づいて算出し、プロットしたものである。この場合も、簡単のために、κ＝１．３２とした。
【００２６】
【数１】
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【００２７】
そして、本発明の一形態では、筒内圧検出手段によって検出される筒内圧力と、当該筒内圧力の検出時における筒内容積とから算出される制御パラメータＰＶκに基づいて求められた燃焼割合が目標値と一致するように筒内における燃焼開始時期（火花点火時期または圧縮着火時期）が制御される。すなわち、筒内における燃焼状態が最適である場合、言い換えれば最適な燃焼開始時期（ＭＢＴ）から燃焼を開始した場合の、ある一定のクランク角における燃焼割合は、実験的或いは経験的に求めることができるので、その一定のクランク角における実測値としての燃焼割合が目標値と一致するように筒内における燃焼開始時期を制御することにより、ひいてはその他の制御量を制御することにより、筒内における燃焼を最適化することが可能になる。
【００２８】
本発明の一形態において、筒内燃焼状態が最適となるのは、クランク角θが圧縮上死点後８°の時点で燃焼割合が５０％になるときと定められる。ただしこの値はエンジンに応じて種々の値を採り得る。そこで、（２）式と、クランク角θが−１２０°、８°及び１２０°の時点における制御パラメータＰＶκとから、クランク角θが圧縮上死点後８°の時点での燃焼割合の実測値が算出され、この実測値が目標値である５０％と比較され、実測値が目標値より大きければ、燃焼開始時期が早すぎるとして燃焼開始時期が遅角され、実測値が目標値より小さければ燃焼開始時期が遅すぎるとして燃焼開始時期が進角される。このように、検出されるのは３点（−１２０°、８°及び１２０°）でのクランク角と筒内圧力とだけであり、演算は（２）式による簡単な演算のみである。なお、筒内容積はクランク角から一義的に決まるものであり、これらは等価であるといえる。従って、極めて簡単な検出と演算とによりエンジンの制御量を制御することができ、演算負荷及び制御負荷を著しく軽減することが可能である。
【００２９】
次に、このような制御を実行する内燃機関の制御装置の一形態を具体的に説明する。
【００３０】
図３は、本発明に係る内燃機関を示す概略構成図である。同図に示される内燃機関１は、シリンダブロック２に形成された燃焼室３の内部で燃料および空気の混合気を燃焼させ、燃焼室３内でピストン４を往復移動させることにより動力を発生するものである。なお、図３には１気筒のみが示されるが、内燃機関１は多気筒エンジンとして構成され、本実施形態の内燃機関１は、例えば４気筒エンジンとして構成される。また本実施形態の内燃機関１は火花点火式内燃機関、より具体的にはガソリンエンジンである。
【００３１】
各燃焼室３の吸気ポートは、吸気マニホールドを介して吸気管５に接続され、各燃焼室３の排気ポートは、排気マニホールドを介して排気管６に接続されている。また、内燃機関１のシリンダヘッドには、吸気ポートを開閉する吸気弁Ｖｉと、排気ポートを開閉する排気弁Ｖｅとが気筒ごと即ち燃焼室３ごとに配設されている。各吸気弁Ｖｉおよび各排気弁Ｖｅは、可変バルブタイミング機能を有する動弁機構ＶＭによって開閉させられる。更に、内燃機関１は、気筒毎に点火プラグ７を有し、点火プラグ７は、対応する燃焼室３内に臨むようにシリンダヘッドに配設されている。
【００３２】
吸気管５は、図３に示されるように、サージタンク８に接続されている。サージタンク８には、給気管Ｌ１が接続されており、給気管Ｌ１は、エアクリーナ９を介して図示されない空気取入口に接続されている。そして、給気管Ｌ１の中途（サージタンク８とエアクリーナ９との間）には、スロットルバルブ（本実施形態では、電子制御式スロットルバルブ）１０が組み込まれている。一方、排気管６には、図３に示されるように、三元触媒を含む前段触媒装置１１ａおよびＮＯｘ吸蔵還元触媒を含む後段触媒装置１１ｂが接続されている。
【００３３】
更に、内燃機関１は、図３に示されるように、気筒毎にインジェクタ１２を有し、インジェクタ１２は、対応する燃焼室３内に臨むようにシリンダヘッドに配設されている。また、内燃機関１の各ピストン４は、いわゆる深皿頂面型に構成されており、その上面には、凹部４ａが形成されている。そして、内燃機関１では、各燃焼室３内に空気を吸入させた状態で、各インジェクタ１２から各燃焼室３内のピストン４の凹部４ａに向けてガソリン等の燃料が直接噴射される。これにより、内燃機関１では、点火プラグ７の近傍に燃料と空気との混合気の層が周囲の空気層と分離された状態で形成（成層化）されるので、極めて希薄な混合気を用いて安定した成層燃焼を実行することが可能となる。なお、本実施形態の内燃機関１は、いわゆる直噴エンジンとして説明されるが、これに限られるものではなく、本発明が吸気管（吸気ポート）噴射式の内燃機関に適用され得ることはいうまでもない。
【００３４】
上述の各点火プラグ７、スロットルバルブ１０、各インジェクタ１２および動弁機構ＶＭ等は、内燃機関１の制御装置として機能する電子制御ユニット（以下ＥＣＵと称す）２０に電気的に接続されている。ＥＣＵ２０は、何れも図示されないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力ポート、および記憶装置等を含むものである。ＥＣＵ２０には、図３に示されるように、内燃機関１のクランク角センサ１４を始めとした各種センサが図示されないＡ／Ｄ変換器等を介して電気的に接続されている。ＥＣＵ２０は、記憶装置に記憶されている各種マップ等を用いると共に各種センサの検出値等に基づいて、所望の出力が得られるように、点火プラグ７、スロットルバルブ１０、インジェクタ１２、動弁機構ＶＭ等を制御する。
【００３５】
また、内燃機関１は、半導体素子、圧電素子あるいは光ファイバ検出素子等を含む筒内圧センサ１５を各気筒に有している。各筒内圧センサ１５は、対応する燃焼室３内に受圧面が臨むようにシリンダヘッドに配設されており、図示されないＡ／Ｄ変換器等を介してＥＣＵ２０に電気的に接続されている。各筒内圧センサ１５は、対応する燃焼室３における筒内圧力（相対圧力）を検出し、検出値を示す信号をＥＣＵ２０に与える。更に、内燃機関１は、サージタンク８内の吸入空気の圧力（吸気圧）を絶対圧力として検出する吸気圧センサ１６を有している。吸気圧センサ１６は、図示されないＡ／Ｄ変換器等を介してＥＣＵ２０に電気的に接続されており、検出したサージタンク８内の吸入空気の絶対圧力を示す信号をＥＣＵ２０に与える。クランク角センサ１４、各筒内圧センサ１５および吸気圧センサ１６の検出値は、微小時間おきにＥＣＵ２０に順次与えられ、ＥＣＵ２０の所定の記憶領域（バッファ）に所定量ずつ格納保持される。
【００３６】
次に、クランク角センサ１４によるクランク角の検出に関して説明すると、内燃機関１のクランク軸には図４（Ａ）に示されるようなロータ２６が固定されており、このロータ２６には例えば２歯だけ欠歯した３４歯の突起２６ａが所定角度Δθ例えば１０°間隔で形成されている。これら突起２６ａに対面して電磁ピックアップからなるクランク角センサ１４が配置される。このクランク角センサ１４はロータ２６の突起２６ａがクランク角センサ２７を通過する毎に出力パルスを発生する。
【００３７】
即ち、ロータ２６の突起２６ａがクランク角センサ１４に近づくとき及びクランク角センサ１４から離れるときに、クランク角センサ１４は図４（Ｂ）にＸで示されるように電位が互いに逆向きの出力電圧（センサ出力）Ｖを発生する。このセンサ出力Ｖが、一定電圧を基準としてＡＤ変換器により波形整形され、その結果図４（Ｂ）にＹで示されるようなロータ２６の突起２６ｂに対応した矩形波であるパルス信号が発生され、ＥＣＵ２０に入力される。こうしてＥＣＵ２０はパルス信号から角度Δθ（１０°）毎にクランク角を認識可能である。このクランク角は、パルス信号によって直接得られた値であり、正確な値である。
【００３８】
特に、パルス信号には基準時が定められており、本実施形態ではパルス信号が立ち上がった時がそのパルス信号の基準時とされる。つまりＥＣＵ２０は、そのパルス信号の基準時に、Δθ毎の正確なクランク角度を認識或いは検出することになる。以下、このパルス信号の基準時を「パルス基準時」という。
【００３９】
なお、ロータ２６の欠歯部分２６ｂがクランク角センサ１４を通過すると図４（Ｂ）にＺで示されるようにパルス同士の間隔が大きくなる。ＥＣＵ２０は、例えば、欠歯部分２６ｂを表す信号Ｚが検出されてから次の信号Ｚが出力されるまでの時間、即ちクランク軸が１回転するのに要した時間から機関回転速度Ｎを求める。本実施形態では欠歯部分２６ｂがクランク角センサ１４と対面したときに例えば１番気筒又は４番気筒が圧縮上死点にあるように欠歯部分２６ｂが形成されている。
【００４０】
ところで、このようなクランク角検出装置においては、パルス基準時におけるクランク角については正確な値を直接検出できるものの、パルス基準時の間のクランク角即ち中間クランク角については正確な値を直接検出することができず、推定に頼らざるを得ない。なおロータ２６の突起数を増やせばより多くのクランク角を正確に検出できるが、ハード上の限界がある。一方、制御の実行に際し、このような中間クランク角の認識或いは検出が必要となる場合がある。即ち、本実施形態の制御装置は、所定の中間クランク角の到来と同時に所定の割り込み処理を実行するようになっており、また、所定の中間クランク角の値に基づいて所定の処理又は制御を実行するようになっている。特に本実施形態のような、クランク角に対応するパラメータＰＶκを用いる制御装置においては、クランク角センサ１４によって得られるクランク角の基本周期（１０°）よりも細かい周期でクランク角を認識する必要があり、しかも真の値により近い正確な中間クランク角を認識することが必要である。言い換えれば、クランク角検出の分解能及び精度を上げることが必要となってくる。
【００４１】
よって、本実施形態では、パルス基準時の間の時間を複数に分割し、クランク角検出タイミングを増加させる逓倍という処理を実行する。以下これについて説明する。
【００４２】
図５は、図４（Ｂ）に示されたようなパルス信号を示し、ここで問題とするクランク角周期を今回周期といい、符号ｉで表す。今回周期の一つ前の周期を前回周期といい、符号ｉ−１で表す。同様に、今回周期の一つ後の周期を次回周期といい、符号ｉ＋１で表す。各周期の開始時期はパルス信号の立ち上がり時期、即ちパルス基準時であり、各周期の長さはクランク角の単位では等しいΔθ＝１０°であるが、時間の単位ではエンジン回転速度の変化に起因して必ずしも等しくはならない。即ち、前回周期の時間長さΔＴｉ−１と今回周期の時間長さΔＴｉとは必ずしも等しくない。本実施形態では、１クランク角周期を６分割する逓倍について説明するが、その分割数ｎについては任意の値を採用できる。なおｎは２以上の自然数として任意に設定できる。
【００４３】
今回周期における中間クランク角を認識するに際し、ＥＣＵ２０は、まず、前回周期の時間長さΔＴｉ−１を内蔵のタイマ等で計測し、これを６等分して分割時間（ΔＴｉ−１）／６を算出する。そして、今回周期のパルス基準時θｉから、分割時間（ΔＴｉ−１）／６に所定数ｋ（ｋ＝１，２，・・・ｎ−１）を乗じて得られる時間ｋ×（ΔＴｉ−１）／６が経過したタイミング（中間タイミングと称す）Ｔi_kにおけるクランク角を、それぞれ５つの中間クランク角即ち基本中間クランク角θi_k（θi_1、θi_2、θi_3、θi_4、θi_5）として順次決定する。θi_k＝θｉ＋ｋ×Δθ／ｎである。
【００４４】
ところで、単に前回周期の分割時間を用いて今回周期の基本中間クランク角を決定するこの方法だと、アイドル運転時や定速運転時のように回転速度変化がないときは特に問題ないものの、加速時や減速時のように前回周期と今回周期との時間長さが異なる場合、求められた基本中間クランク角は必ずしも真の値に等しい正確な値とはならない。例えば、減速時には前回周期よりも今回周期の方が時間長さが長くなり、基本中間クランク角θi_kがパルス基準時θｉから離れるほど、基本中間クランク角θi_kは真の値より少ない方向にズレていってしまう。
【００４５】
そこで、このようにして求められた基本中間クランク角θi_kに対し、その正否判定が行われる。そしてこの正否判定には前述の筒内状態に関わるパラメータＰＶκが用いられる。前述の説明から理解されるように、圧縮行程では断熱変化の式：Ｐ１Ｖ１κ＝Ｐ２Ｖ２κ（但しκは比熱比、本実施形態では１．３２）が成り立つと仮定することができるので、かかる正否判定が圧縮行程に行われる。ただし、燃焼が実行されないときはその式が膨張行程にも成り立つので、かかる場合には膨張行程でそのような正否判定を行ってもよい。
【００４６】
ＥＣＵ２０は、まずパルス基準時θｉの到来と同時に、筒内圧センサ１５により検出された筒内圧力Ｐ（θｉ）を取得すると共に、パルス基準時θｉのクランク角に対応する筒内容積Ｖ（θｉ）を予め記憶しておいたマップ又は関数式から算出して、パラメータＰ（θｉ）Ｖ（θｉ）κを算出し、所定の記憶領域に記憶する。次に、ＥＣＵ２０は、前記中間タイミングＴi_kに到達したと同時に、筒内圧センサ１５により検出された筒内圧力Ｐ（θi_k）を取得する。そしてＥＣＵ２０は、次式
Ｐ（θｉ）Ｖ（θｉ）κ＝Ｐ（θi_k）Ｖ（θi_k‘）κ  ・・・（４）
が成立するような筒内容積Ｖ（θi_k‘）を求め、この筒内容積Ｖ（θi_k’）に対応するクランク角即ち参照中間クランク角θi_k‘を算出する。この後ＥＣＵ２０は、参照中間クランク角θi_k‘と基本中間クランク角θi_kとを比較し、これらが等しい場合には基本中間クランク角θi_kを正確な中間クランク角と判定し、これらが異なる場合には基本中間クランク角θi_kを不正確な中間クランク角と判定する。
【００４７】
これによれば、パラメータＰＶκを用いて、より正確な中間クランク角θi_k‘を推定することができ、また、この中間クランク角θi_k‘に基づいて、暫定的に決定された基本中間クランク角θi_kの正否判定を行うことができる。
【００４８】
ここで、参照中間クランク角θi_k‘と基本中間クランク角θi_kとが異なる場合、ＥＣＵ２０は、基本中間クランク角θi_kに対し補正を行う。例えばＥＣＵ２０は、θi_k‘とθi_kとの差（θi_k‘−θi_k）をθi_kに加算して得られる値θi_k‘を補正後の最終的な中間クランク角として決定する。或いは、ＥＣＵ２０は、このような演算を行わず、直接、θi_kをθi_k‘に置き換え、θi_k‘を補正後の最終的な中間クランク角として決定する。
【００４９】
そして、ＥＣＵ２０は、こうして得られた最終的な中間クランク角θi_k‘を用いて所定の処理又は制御を実行する。このような処理又は制御には点火時期制御、燃料噴射制御等に関わる様々な処理又は制御が含まれる。例えば、圧縮上死点後８°の時点における燃焼割合を５０％に近づける本実施形態の点火時期制御の場合、ある中間クランク角θi_k‘の到来と同時かその付近で点火が実行される。また、上記（２）式のＰ（θ）Ｖ（θ）κにおけるθとして、中間クランク角θi_k‘の値が利用される。さらに、ある中間タイミングＴi_kで割り込み処理が実行される場合、このタイミングにおけるクランク角を表す値としてθi_k‘が用いられる。
【００５０】
ところで、上記（４）式は、燃焼が行われていないという状況を除けば、圧縮行程でのみ成立する。このため、４サイクルエンジンの１サイクル（＝７２０°クランク角）のうち、いずれかの気筒が圧縮行程になっている間だけ、かかる中間クランク角の正否判定及び補正等を行うことができる。通常、４気筒以上のエンジンでは、エンジンの１サイクル中或いは１回転中でいずれかの気筒が必ず圧縮行程になっているので、かかる中間クランク角の正否判定及び補正等を常時実行することができる。従って本発明は４気筒以上のエンジンに好適に適用される。
【００５１】
また、エンジンが３気筒であっても、４気筒以上の場合と同様、本発明は好適に適用することができる。即ち、図６に示す３気筒エンジンのサイクル線図によれば、等間隔爆発とした場合、７２０°／３＝２４０°毎に各気筒の圧縮が開始される。例えば＃１気筒の圧縮行程は０〜１８０°、＃２気筒の圧縮行程は２４０〜４２０°、＃３気筒の圧縮行程は４８０〜６６０°である。そしてこれをエンジンの１回転で見た場合、いずれかの気筒が必ず圧縮行程になっている。よって４気筒以上の場合と同様、かかる中間クランク角の正否判定及び補正等を常時実行することができる。
【００５２】
ところで、この実施形態においては、基準となるパラメータＰＶκとして今回周期のパルス基準時の値Ｐ（θｉ）Ｖ（θｉ）κを用いたが、これに限らず、今回周期より前の周期におけるパルス基準時の値を用いてもよい。これは、今回周期より前の周期におけるパルス基準時の値でも、圧縮行程に存在する限りは、上記（４）式を満足するからである。しかしながら、エンジンの運転状態が変化し得ることに鑑みれば、対象とする今回周期の値を用いるのが最適である。
【００５３】
本発明の他の実施形態として次のようなものも考えられる。前記実施形態によれば、参照中間クランク角θi_k‘と基本中間クランク角θi_kとを比較し、基本中間クランク角θi_kの正否判定を行い、これらが異なる場合には基本中間クランク角θi_kを参照中間クランク角θi_k‘により補正する、という方法を採用した。しかしながら、このような比較、判定、補正という段階を経ずに、直接、参照中間クランク角θi_k‘の値を求めるべき中間クランク角として決定してもよい。
【００５４】
即ち、ＥＣＵ２０は、まずパルス基準時θｉの到来と同時に、筒内圧センサ１５により検出された筒内圧力Ｐ（θｉ）を取得すると共に、パルス基準時θｉのクランク角に対応する筒内容積Ｖ（θｉ）を予め記憶しておいたマップ又は関数式から算出して、パラメータＰ（θｉ）Ｖ（θｉ）κを算出し、所定の記憶領域に記憶する。次に、ＥＣＵ２０は、中間タイミングＴi_k（＝θｉ＋ｋ×（ΔＴｉ−１）／６）の到来と同時に、筒内圧センサ１５により検出された筒内圧力Ｐ（θi_k）を取得する。そしてＥＣＵ２０は、次式
Ｐ（θｉ）Ｖ（θｉ）κ＝Ｐ（θi_k）Ｖ（θi_k‘）κ  ・・・（４）
が成立するような筒内容積Ｖ（θi_k‘）を求め、この筒内容積Ｖ（θi_k’）に対応するクランク角θi_k‘を算出する。そしてこのクランク角θi_k‘を直接、求めるべき中間クランク角として決定する。
【００５５】
なお、本発明は通常のマップ制御を行う内燃機関の制御装置にも適用可能である。またパルス信号が立ち下がった時をそのパルス信号の基準時としてもよい。本発明はガソリンエンジン以外の内燃機関、例えばディーゼルエンジンにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】制御パラメータＰＶκと、燃焼室内における熱発生量との相関を示すグラフである。
【図２】制御パラメータＰＶκに基づいて求められる燃焼割合と、熱発生率に基づいて求められる燃焼割合との相関を示すグラフである
【図３】本発明による制御装置を含む内燃機関を示す概略構成図である。
【図４】クランク角センサによるクランク角の検出に関する図であり、（Ａ）はクランク角センサとロータとの概略図、（Ｂ）はクランク角センサから出力される信号と、これを波形整形して得られるパルス信号とを示す。
【図５】パルス信号における各タイミングを示すグラフである。
【図６】３気筒エンジンのサイクル線図である。
【符号の説明】
【００５７】
１  内燃機関
２  シリンダブロック
３  燃焼室
４  ピストン
５  吸気管
６  排気管
７  点火プラグ
８  サージタンク
１０  スロットルバルブ
１２  インジェクタ
１４  クランク角センサ
１５  筒内圧センサ
１６  吸気圧センサ
２０  電子制御ユニット（ＥＣＵ）
２６  ロータ
２６ａ  突起
Ｌ１  給気管
Ｖｅ  排気弁
Ｖｉ  吸気弁
ＶＭ  動弁機構
Ｐ    筒内圧力
Ｖ    筒内容積
【図１】
2007040208.tif 000004
【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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