(57)【要約】【課題】この発明は、制御パラメータの状態に応じて適切に燃焼状態の悪化を抑制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。【解決手段】点火時期から所定の燃焼質量割合となるクランク角度までのクランク角期間を利用する燃料噴射量のフィードバック制御と、燃焼重心位置を利用する点火時期のフィードバック制御とを実行可能な内燃機関において、算出されたクランク角期間が異常である場合に、点火時期のフィードバック制御の実行のみならず燃料噴射量のフィードバック制御の実行も停止し、点火時期の補正値および燃料噴射量の補正値をそれぞれ前回値または前回値よりもゼロに近い値に設定する。【選択図】図１１
2016125363.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒内圧を検出する筒内圧検出手段と、
クランク角度を検出するクランク角検出手段と、
検出された筒内圧と検出されたクランク角度とに基づいて燃焼質量割合を算出する燃焼質量割合算出手段と、
運転状態に応じた基本点火時期を点火時期補正値で補正して点火時期を決定する点火時期決定手段と、
算出された燃焼質量割合に基づいて燃焼重心位置を算出する燃焼重心位置算出手段と、
算出された燃焼重心位置が、目標点火効率に応じた目標燃焼重心位置と一致するように前記点火時期補正値を調整する点火時期調整手段と、
運転状態に応じた基本噴射量を噴射量補正値で補正して燃料噴射量を決定する燃料噴射量決定手段と、
点火時期から燃焼重心よりも低い所定の燃焼質量割合となるクランク角度までのクランク角期間を算出するクランク角期間算出手段と、
算出されたクランク角期間が、目標クランク角期間と一致するように前記噴射量補正値を調整する噴射量調整手段と、
算出されたクランク角期間が異常であるか否かを判定するクランク角期間異常判定手段と、
算出されたクランク角期間が異常と判定された場合に、前記点火時期調整手段および前記噴射量調整手段による調整を停止する停止手段と、
算出されたクランク角期間が異常と判定された場合に、前記点火時期補正値および前記噴射量補正値をそれぞれ前回値、または直近数サイクルにおける平均値、または前回値よりもゼロに近い値に設定する補正値設定手段と、
を備える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】
この発明は、内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の低燃費技術として、理論空燃比よりも希薄な空燃比で運転するリーンバーン運転が有効であることが知られている。一般的に、燃焼変動が悪化しない範囲で希薄にするほど低燃費、低ＮＯｘ排出となるため、機関状態を監視し、ドライバビリティが悪化しない範囲で可能な限り希薄な空燃比に制御すること、すなわち、リーンリミット近傍で空燃比を制御するリーンリミット制御が好ましいといえる。
【０００３】
例えば、特開平２−１５３２４３号公報には、トルク変動に応じてリーンリミット制御実施することが開示されている。また、再始動時に環境変化があると、目標空燃比が変わるため最初は目標をリッチにしておき徐々に変更することが開示されている。
尚、出願人は、本発明に関連するものとして、上記の文献を含めて、以下に記載する文献を認識している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平２−１５３２４３号公報
【特許文献２】特開平１−２９０９７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
トルク変動を用いたリーンリミット制御は、トルクを統計処理することによって運転中のトルク変動を検出し、検出したトルク変動に基づいてリーンリミット近傍で空燃比を制御するというものである。しかしながら、トルク変動は統計処理に基づくパラメータであるため、所定の燃焼回数（例えば、１００回）が経過するまで算出することができない。また、定常運転中のエンジントルクの変動に基づく値であるため、各種要因（車両のアクセルペダル操作、および、空気やＥＧＲガスの応答遅れなど）によるトルクの過渡的な変化と切り分けて把握することが困難である。また、制御機会を増やすためには、過渡的な変化を許容する必要があり、そうすると、トルク変動の算出精度が低下する。このように、統計処理に基づくトルク変動を利用する手法では、時間がかかり、過渡運転においては成立しないため、実用性が低いといえる。
【０００６】
このような課題に対して、本願出願人は、特願２０１３−２３５８０３において、統計手法に依らない手法での筒内圧センサの検出値を用いたリーンリミット制御手法として、点火時期（ＳＡ）から燃焼質量割合が１０％となる時のクランク角度であるＣＡ１０までのクランク角期間（ＳＡ−ＣＡ１０）を制御パラメータとして利用する燃料噴射量のフィードバック制御と、当該フィードバック制御の実施に伴う空燃比の変化に起因する最適点火時期（ＭＢＴ）の変化の影響を無くすための点火時期制御として、燃焼重心位置を示すＣＡ５０を制御パラメータとして利用する点火時期のフィードバック制御とを協調的に行うことを提案している。このリーンリミット制御手法では、ＳＡ−ＣＡ１０を利用した燃料噴射量のフィードバック制御は、ＣＡ５０を利用した点火時期のフィードバック制御により点火時期が所定の目標点火効率（ＭＢＴである時に最大効率となる）に応じた点火時期に制御されていることを前提としている。
【０００７】
ところで、筒内圧センサの検出値に基づく制御パラメータに異常が生じた場合には、上述した２つのフィードバック制御により点火時期や燃料噴射量が誤補正され、却って燃費悪化、エミッション増加、ドライバビリティ悪化などを生じさせてしまうおそれがある。そのため、制御パラメータの異常を判定して適切に制御する必要がある。制御パラメータ実ＣＡ５０および実ＳＡ−ＣＡ１０のそれぞれについて異常を判定して、異常種類の組み合わせに応じた処理を実行することも考えられるが、処理が複雑になり、計算負荷も増大してしまう。
【０００８】
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、点火時期から所定の燃焼質量割合となるクランク角度までのクランク角期間を制御パラメータとして利用する燃料噴射量のフィードバック制御と、燃焼重心位置に基づく点火時期のフィードバック制御とを実施可能な内燃機関において、計算負荷を抑制しつつ、制御パラメータの状態に応じて適切に燃焼状態の悪化を抑制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】
【０００９】
本発明は、上述の課題を解決するため、内燃機関の制御装置であって、
筒内圧を検出する筒内圧検出手段と、
クランク角度を検出するクランク角検出手段と、
検出された筒内圧と検出されたクランク角度とに基づいて燃焼質量割合を算出する燃焼質量割合算出手段と、
運転状態に応じた基本点火時期を点火時期補正値で補正して点火時期を決定する点火時期決定手段と、
算出された燃焼質量割合に基づいて燃焼重心位置を算出する燃焼重心位置算出手段と、
算出された燃焼重心位置が、目標点火効率に応じた目標燃焼重心位置と一致するように前記点火時期補正値を調整する点火時期調整手段と、
運転状態に応じた基本噴射量を噴射量補正値で補正して燃料噴射量を決定する燃料噴射量決定手段と、
点火時期から燃焼重心よりも低い所定の燃焼質量割合となるクランク角度までのクランク角期間を算出するクランク角期間算出手段と、
算出されたクランク角期間が、目標クランク角期間と一致するように前記噴射量補正値を調整する噴射量調整手段と、
算出されたクランク角期間が異常であるか否かを判定するクランク角期間異常判定手段と、
算出されたクランク角期間が異常と判定された場合に、前記点火時期調整手段および前記噴射量調整手段による調整を停止する停止手段と、
算出されたクランク角期間が異常と判定された場合に、前記点火時期補正値および前記噴射量補正値をそれぞれ前回値、または直近数サイクルにおける平均値、または前回値よりもゼロに近い値に設定する補正値設定手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、制御パラメータ（算出されたクランク角期間）の値に異常がある場合には、噴射量調整手段による燃料噴射量の調整だけでなく、点火時期調整手段による点火時期の調整も停止される。これにより、誤った調整による燃焼状態の悪化を抑制することができる。また、算出されたクランク角期間についてのみ異常判定を行うことで、計算負荷を抑制することができる。また、両調整手段による調整が停止される場合において、点火時期調整手段および噴射量調整手段による調整の効果を残すように、点火時期補正値および噴射量補正値を設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１における内燃機関のシステム構成を説明するための図である。
【図２】点火時期と燃焼質量割合の波形とを表した図である。
【図３】ＮＯｘ排出量、燃費、トルク変動およびＳＡ−ＣＡ１０のそれぞれと空燃比（Ａ／Ｆ）との関係を表した図である。
【図４】リーンリミット付近の空燃比に対する、ＭＢＴとＭＢＴ制御時の燃焼重心位置（５０％燃焼点であるＣＡ５０）との関係を表した図である。
【図５】リーンリミット時の空燃比と点火時期との関係を表した図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係るＳＡ−ＣＡ１０を利用したフィードバック制御とＣＡ５０を利用したフィードバック制御の概要を説明するためのブロック図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係るＳＡ−ＣＡ１０を利用したフィードバック制御とＣＡ５０を利用したフィードバック制御とを実現するために、ＥＣＵ４０が実行する制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図８】本発明の実施の形態１に係るＳＡ−ＣＡ１０を利用したフィードバック制御を実現するために、ＥＣＵ４０が実行するサブルーチンを示すフローチャートである。
【図９】本実施形態における対応制御の一覧を示す図である。
【図１０】制御パラメータの異常種類と、制御パラメータ（ＳＡ−ＣＡ１０）の異常種類と対応制御との組み合わせについて説明するための図である。
【図１１】本発明の実施の形態１において、制御パラメータに異常が発生した場合に、適切な点火時期制御および燃料噴射制御を実現するためにＥＣＵ４０が実行する制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図１２】本発明の実施の形態１において、ＥＣＵ４０が実行する処理Ａの制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図１３】本発明の実施の形態１において、ＥＣＵ４０が実行する処理Ｂ−１の制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図１４】本発明の実施の形態１において、ＥＣＵ４０が実行する処理Ｂ−２の制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図１５】本発明に係る内燃機関の制御装置のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。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。
【００１３】
実施の形態１．
［実施の形態１のシステム構成］
図１は、本発明の実施の形態１における内燃機関のシステム構成を説明するための図である。図１に示すシステムは、火花点火式の内燃機関１０を備えている。内燃機関１０の筒内には、ピストン１２が設けられている。筒内におけるピストン１２の頂部側には、燃焼室１４が形成されている。燃焼室１４には、吸気通路１６および排気通路１８が連通している。
【００１４】
吸気通路１６の吸気ポートには、当該吸気ポートを開閉する吸気弁２０が設けられている。排気通路１８の排気ポートには、当該排気ポートを開閉する排気弁２２が設けられている。また、吸気通路１６には、電子制御式のスロットルバルブ２４が設けられている。
【００１５】
内燃機関１０の各気筒には、燃焼室１４内（筒内）に直接燃料を噴射するための燃料噴射装置２６（図には燃料噴射装置を構成する燃料噴射弁が示されている）、および、混合気に点火するための点火装置２８（図には点火装置２８の構成要素である点火プラグが示されている）がそれぞれ設けられている。さらに、各気筒には、筒内圧力を検出するための筒内圧センサ３０が組み込まれている。
【００１６】
さらに、本実施形態のシステムは、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)４０を備えている。ＥＣＵ４０は、各種プログラムやデータを記憶するメモリ、各種プログラムを実行し演算するプロセッサ、各種プログラムの演算に用いられるデータを入力する入力インタフェース、各種プログラムの演算結果に基づいた指示を出力する出力インタフェースを備える。
【００１７】
ＥＣＵ４０の入力インタフェースには、上述した筒内圧センサ３０に加え、エンジン回転速度を取得するためのクランク角センサ４２、および、吸入空気量を計測するためのエアフローメータ４４等の内燃機関１０の運転状態を取得するための各種センサが接続されている。また、ＥＣＵ４０の出力インタフェースには、上述したスロットルバルブ２４、燃料噴射装置２６および点火装置２８等の内燃機関１０の運転を制御するための各種アクチュエータが接続されている。ＥＣＵ４０は、それらのセンサ出力と所定のプログラムとに基づいて上記各種のアクチュエータを駆動することにより、燃料噴射制御および点火制御等の所定のエンジン制御を行うものである。また、ＥＣＵ４０は、筒内圧センサ３０の出力信号を、クランク角度と同期させてＡＤ変換して取得する機能を有している。これにより、ＡＤ変換の分解能が許す範囲で、任意のクランク角タイミングにおける筒内圧力を検出することができる。さらに、ＥＣＵ４０は、クランク角度の位置によって決まる筒内容積の値を、クランク角度に応じて算出する機能を有している。
【００１８】
［実施の形態１の制御］
（点火時期と燃焼質量割合）
図２は、点火時期と燃焼質量割合の波形とを表した図である。筒内圧センサ３０とクランク角センサ４２とを備える本実施形態のシステムによれば、内燃機関１０の各サイクルにおいて、クランク角度（ＣＡ）ベースで筒内圧データ（筒内圧波形）を取得することができる。そして、公知の手法で絶対圧補正を行った後の筒内圧波形を用いて、図２に示すような波形となる燃焼質量割合（以下、「ＭＦＢ」と称する）を算出することができる。
【００１９】
より具体的には、筒内圧データを用いて、任意のクランク角度θでの筒内の発熱量Ｑを次の（１）式にしたがって算出することができる。そして、算出された筒内の発熱量Ｑのデータを用いて、任意のクランク角度θにおけるＭＦＢを次の（２）式にしたがって算出することができる。したがって、この（２）式を利用して、ＭＦＢが所定割合α（％）となる時のクランク角度（以下、「ＣＡα」と称する）を取得することができる。
【００２０】
【数１】
2016125363.tif 000003
【００２１】
ただし、上記（１）式において、Ｐは筒内圧力、Ｖは筒内容積、κは筒内ガスの比熱比である。また、Ｐ０およびＶ０は、計算開始点θ０（想定される燃焼開始点に対して余裕をもって定められた圧縮行程中（ただし、吸気弁２０の閉弁後）の所定クランク角度θ）での筒内圧力および筒内容積である。また、上記（２）式において、θstaは燃焼開始点（ＣＡ０）であり、θfinは燃焼終了点（ＣＡ１００）である。
【００２２】
ここでは、図２を参照して代表的なクランク角度ＣＡαについて説明する。筒内の燃焼は、点火時期（ＳＡ）にて混合気に点火を行った後に着火遅れを伴って開始する。この燃焼開始点、すなわち、ＭＦＢが立ち上がりを示す点をＣＡ０と称する。ＣＡ０からＭＦＢが１０％となる時のクランク角度ＣＡ１０までのクランク角期間（ＣＡ０−ＣＡ１０）が初期燃焼期間に相当し、ＣＡ１０からＭＦＢが９０％となる時のクランク角度ＣＡ９０までのクランク角期間（ＣＡ１０−ＣＡ９０）が主燃焼期間に相当する。また、ＭＦＢが５０％となる時のクランク角度ＣＡ５０が燃焼重心位置に相当する。また、本実施形態では、ＳＡからＣＡ１０までのクランク角期間を「ＳＡ−ＣＡ１０」と称する。
【００２３】
（ＳＡ−ＣＡ１０を用いたリーンリミット制御）
図３は、ＮＯｘ排出量、燃費、トルク変動およびＳＡ−ＣＡ１０のそれぞれと空燃比（Ａ／Ｆ）との関係を表した図である。内燃機関の低燃費技術としては、理論空燃比よりも希薄な空燃比にて行うリーンバーン運転が有効である。図３のＮＯｘ排出量に関するグラフ、燃費に関するグラフに示すように、空燃比がリーンになるほど、燃費が良くなり、ＮＯｘ排出量が減少する。ただし、空燃比をリーンにし過ぎると、燃焼が悪化することで、燃費が悪化する。その一方で、トルク変動は、図３のトルク変動に関するグラフに示すように、空燃比がリーンになるにつれて徐々に大きくなり、空燃比がある値を超えてリーンになると急激に大きくなる。ここでいうトルク変動とは、時系列のトルク値に対する変動値のことである。以下、混合気の希薄燃焼限界の空燃比、より具体的には、内燃機関１０のドライバビリティの観点で限界となる閾値にトルク変動値が達する時の空燃比を、「リーンリミット」と称する。
【００２４】
図３のＮＯｘ排出量に関するグラフ、燃費に関するグラフ、トルク変動に関するグラフより、低燃費および低ＮＯｘ排出を実現するためには、内燃機関１０の状態を監視し、ドライバビリティが悪化しない範囲内で出来るだけリーンとなるように空燃比を制御すること、すなわち、リーンリミット近傍で空燃比を制御することが好ましいといえる。以下、このような空燃比の制御を「リーンリミット制御」と称する。
【００２５】
本実施形態では、リーンリミット制御として、ＳＡ−ＣＡ１０を利用した燃料噴射量のフィードバック制御を気筒別に行うこととする。このＳＡ−ＣＡ１０を利用したフィードバック制御は、リーンリミット付近の所定の目標ＳＡ−ＣＡ１０（目標クランク角期間）と、実ＳＡ−ＣＡ１０との差がゼロとなるように燃料噴射量を調整するというものである。より具体的には、実ＳＡ−ＣＡ１０が目標ＳＡ−ＣＡ１０よりも小さい場合には、各気筒の吸入空気量に応じた基本噴射量に基づく次サイクル用の燃料噴射量に対して、実ＳＡ−ＣＡ１０を目標ＳＡ−ＣＡ１０に近づけるための減量補正量が加えられる。一方、実ＳＡ−ＣＡ１０が目標ＳＡ−ＣＡ１０よりも大きい場合には、各気筒の吸入空気量に応じた基本噴射量に基づく次サイクル用の燃料噴射量に対して、実ＳＡ−ＣＡ１０を目標ＳＡ−ＣＡ１０に近づけるための増量補正量が加えられる。
【００２６】
本実施形態のリーンリミット制御のパラメータとしてＳＡ−ＣＡ１０を用いる利点について説明する。ＳＡ−ＣＡ１０は、着火遅れを代表するパラメータである。図３のＳＡ−ＣＡ１０に関するグラフに示すように、ＳＡ−ＣＡ１０は、空燃比との相関性が高く、リーンリミット付近においても空燃比に対して線形性を良好に保持している。このため、ＳＡ−ＣＡ１０の利用によって、リーンリミット近傍に空燃比をフィードバック制御し易くなる。
【００２７】
また、ＳＡ−ＣＡ１０は、次のような理由により、空燃比自体よりもリーンリミットの代表性が高いといえる。すなわち、リーンリミットとなる空燃比は運転条件（例えば、エンジン水温の高低）により変化するが、ＳＡ−ＣＡ１０は空燃比よりも運転条件に応じて変化しにくいことが本件の発明者らの実験によって確認されている。言い換えると、リーンリミットとなる空燃比は混合気の着火要因に依るところが大きいため、着火遅れを代表するＳＡ−ＣＡ１０の方が空燃比自体よりも運転条件等による影響を受けにくいといえる。ただし、エンジン回転速度が変わると、１クランク角度当たりの時間が変化するため、ＳＡ−ＣＡ１０の目標値である目標ＳＡ−ＣＡ１０は、エンジン回転速度に応じて設定されていることが好ましい。より好適には、ＳＡ−ＣＡ１０はエンジン負荷率によっても変化するため、目標ＳＡ−ＣＡ１０は、エンジン回転速度に代え、或いはそれとともに、エンジン負荷率に応じて設定されていると良い。
【００２８】
（ＳＡ−ＣＡ１０を利用した燃料噴射量のフィードバック制御と、ＣＡ５０を利用した点火時期のフィードバック制御との協調）
図４は、リーンリミット付近の空燃比に対する、ＭＢＴとＭＢＴ制御時の燃焼重心位置（５０％燃焼点であるＣＡ５０）との関係を表した図である。図５は、リーンリミット時の空燃比と点火時期との関係を表した図である。
【００２９】
図４のＭＢＴに関するグラフに示すように、ＭＢＴとなる点火時期は空燃比に応じて変化する。これは、空燃比の変化に応じて燃焼速度が変わるためである。より具体的には、空燃比がリーンになると、燃焼が遅くなる。その結果、より早く点火する必要があるため、ＭＢＴが進角側の時期に変化する。特に、リーンリミット付近のリーン空燃比領域では、微小な空燃比の変化に対しても、最適な点火時期が変化する。一方、ＭＢＴが得られる時のＣＡ５０は、図４のＣＡ５０に関するグラフに示すようにリーンリミット付近の空燃比ではほぼ一定となる。
【００３０】
上述した実施の形態１におけるＳＡ−ＣＡ１０を利用した燃料噴射量のフィードバック制御によって目標ＳＡ−ＣＡ１０と実ＳＡ−ＣＡ１０との差がゼロとなるように燃料噴射量が調整されると、空燃比が変化する。より具体的には、このフィードバック制御が実行されると、図４のＭＢＴに関するグラフに例示したように、ある目標ＳＡ−ＣＡ１０に対応する空燃比に対し、ある振れ幅で空燃比が変動する。その結果、ＭＢＴもある振れ幅で変動することになる。一方、リーンリミット時の空燃比は、図５に示すように点火時期の影響を受けて変化する。したがって、ＳＡ−ＣＡ１０を利用した燃料噴射量の制御に伴う空燃比の変化によってＭＢＴが変化しているにもかかわらず、変化前のＭＢＴで点火時期が固定されたままであると、この点火時期は、現在の空燃比に応じた真のＭＢＴから外れてしまう結果となる。例えば、ＭＢＴが進角側に変化しているにもかかわらず、変化前のＭＢＴで点火時期が固定されたままであると、現在の点火時期は真のＭＢＴに対して遅角側の時期となり、図５に示す関係より、リーンリミット時の空燃比は、点火時期が真のＭＢＴに制御されている時と比べてリッチとなる。その結果、ＳＡ−ＣＡ１０を利用した燃料噴射量のフィードバック制御によって空燃比がリーン側の値に振れた場合に、失火が発生してしまうことが懸念される。
【００３１】
以上のことから、ＳＡ−ＣＡ１０を利用した燃料噴射量のフィードバック制御を行う場合には、当該フィードバック制御の実施に伴う空燃比の変化に起因するＭＢＴの変化の影響を無くすための点火時期制御を気筒毎に行うことが好ましいといえる。そこで、本実施形態では、ＳＡ−ＣＡ１０を利用した燃料噴射量のフィードバック制御とともに、上記のＭＢＴの変化の影響を無くすためにＣＡ５０を利用した点火時期のフィードバック制御を協調的に行うこととする。
【００３２】
図４のＣＡ５０に関するグラフを参照して上述したように、ＭＢＴが得られる時のＣＡ５０は、リーンリミット付近において空燃比に対してほぼ変化しない。したがって、ＭＢＴが得られるときのＣＡ５０を目標ＣＡ５０（目標燃焼重心位置）として、筒内圧データの解析結果により得られるＣＡ５０（以下、「実ＣＡ５０」と称する）と目標ＣＡ５０との差が無くなるように点火時期を補正することにより、上記の空燃比変化の影響を受けずに点火時期をＭＢＴに調整できるようになる。このように、ＣＡ５０の利用は、この場合の点火時期の制御に適しているといえる。なお、ここでいうＣＡ５０を利用した点火時期制御は、必ずしもＭＢＴが得られるように制御するものに限らない。すなわち、ＣＡ５０を利用した点火時期制御は、いわゆる遅角燃焼時のようにＭＢＴ以外のある点火時期を目標点火時期とする場合にも、後述する点火効率に応じて目標ＣＡ５０を設定することによって利用することができる。
【００３３】
（２つのフィードバック制御の実行順序と応答速度の設定）
本実施形態では、ＳＡ−ＣＡ１０を利用した燃料噴射量のフィードバック制御を自由に行うのではなく、ＣＡ５０を利用した点火時期のフィードバック制御によって目標ＣＡ５０と実ＣＡ５０との差が所定値以下となっている状態で、ＳＡ−ＣＡ１０を利用した燃料噴射量のフィードバック制御を行うこととする。
【００３４】
さらに、本実施形態では、ＳＡ−ＣＡ１０を利用した燃料噴射量のフィードバック制御の応答速度よりも、ＣＡ５０を利用した点火時期のフィードバック制御の応答速度が高くなるように制御を構成する。
【００３５】
（実施の形態１のフィードバック制御の概要）
図６は、本発明の実施の形態１に係るＳＡ−ＣＡ１０を利用したフィードバック制御とＣＡ５０を利用したフィードバック制御の概要を説明するためのブロック図である。
【００３６】
本発明の実施の形態１に係るシステムにおいて、ＥＣＵ４０は、図６に示す各フィードバック制御の前提として、上述したように燃料噴射制御、点火制御等のエンジン制御を行う。燃料噴射制御では、運転状態（具体的には、エンジン回転速度およびエンジン負荷率）に応じた基本噴射量を、増量・減量補正量を示す噴射量補正値で補正して、気筒毎に各サイクルの燃料噴射量を決定し、所定のタイミングで燃料噴射装置２６に噴射させる。また、点火制御では、運転状態に応じた基本点火時期を、進角・遅角補正量を示す点火時期補正値で補正して、気筒毎に各サイクルの点火時期を決定し、決定した点火時期に点火装置２８に点火させる。
【００３７】
図６において、ＳＡ−ＣＡ１０を利用したフィードバック制御は、リーンリミット付近の所定の目標ＳＡ−ＣＡ１０と実ＳＡ−ＣＡ１０との差がゼロとなるように（すなわち、実ＳＡ−ＣＡ１０が目標ＳＡ−ＣＡ１０と一致するように）噴射量補正値を調整することで、次サイクルの燃料噴射量を調整するものである。ＣＡ５０を利用したフィードバック制御は、目標ＣＡ５０と実ＣＡ５０との差がゼロとなるように（すなわち、実ＣＡ５０が目標ＣＡ５０と一致するように）点火時期補正値を調整することで、次サイクルの点火時期を調整するものである。
【００３８】
ＳＡ−ＣＡ１０を利用したフィードバック制御では、図６に示すように、エンジン運転状態（具体的には、エンジン回転速度およびエンジン負荷率）に応じた目標ＳＡ−ＣＡ１０が設定される。ここでいう実ＳＡ−ＣＡ１０とは、点火時期から、筒内圧センサ（ＣＰＳ）３０とクランク角センサ４２とを利用して得られる筒内圧データの解析結果から求められたＣＡ１０までのクランク角期間として算出される値である。実ＳＡ−ＣＡ１０は、各気筒においてサイクル毎に算出される。
【００３９】
ＳＡ−ＣＡ１０を利用したフィードバック制御では、目標ＳＡ−ＣＡ１０と実ＳＡ−ＣＡ１０との差が無くなるように燃料噴射量を調整するために、一例としてＰＩ制御が使用されている。このＰＩ制御では、目標ＳＡ−ＣＡ１０と実ＳＡ−ＣＡ１０との差と所定のＰＩゲイン（比例項ゲインと積分項ゲイン）とを用いて、当該差およびその積算値の大きさに応じた噴射量補正値が算出される。そして、気筒毎に算出される噴射量補正値が、対象となる気筒の燃料噴射量に反映される。これにより、内燃機関（ＥＮＧ）１０の各気筒に供給される燃料噴射量が上記フィードバック制御によって調整（補正）されることになる。
【００４０】
また、ＣＡ５０を利用したフィードバック制御では、目標ＣＡ５０と実ＣＡ５０との差が無くなるように点火時期を補正するために、このＣＡ５０を利用したフィードバック制御についても、一例としてＰＩ制御が使用されている。このＰＩ制御では、目標ＣＡ５０と実ＣＡ５０との差と所定のＰＩゲイン（比例項ゲインと積分項ゲイン）とを用いて、当該差およびその差の積算値の大きさに応じた点火時期補正値が算出される。そして、気筒毎に算出される点火時期補正値が、対象となる気筒の点火時期に反映される。これにより、内燃機関（ＥＮＧ）１０の各気筒における点火時期が上記フィードバック制御によって調整（補正）されることになる。
【００４１】
また、本実施形態では、ＳＡ−ＣＡ１０を利用した燃料噴射量のフィードバック制御の応答速度よりも、ＣＡ５０を利用した点火時期のフィードバック制御の応答速度が高くなるようにするために、これらのフィードバック制御で用いるＰＩゲインに対して次のような配慮がなされている。すなわち、ＳＡ−ＣＡ１０を利用したフィードバック制御で用いるＰＩゲインよりも、ＣＡ５０を利用したフィードバック制御で用いるＰＩゲインの方が大きな値に設定されている。
【００４２】
（実施の形態１のフィードバック制御の具体的処理）
図７は、本発明の実施の形態１に係るＳＡ−ＣＡ１０を利用したフィードバック制御とＣＡ５０を利用したフィードバック制御とを実現するために、ＥＣＵ４０が実行する制御ルーチンを示すフローチャートである。なお、本ルーチンは、各気筒において燃焼終了後の所定タイミングにて、サイクル毎に繰り返し実行されるものとする。
【００４３】
図７に示すルーチンでは、ＥＣＵ４０は、先ず、リーンバーン運転中であるか否かを判定する（ステップ１００）。内燃機関１０では、所定の運転領域において理論空燃比よりもリーンな空燃比でのリーンバーン運転が行われるようになっている。ここでは、そのようなリーンバーン運転を行う運転領域に該当するか否かが判定される。
【００４４】
ステップ１００においてリーンバーン運転中であると判定した場合には、クランク角センサ４２とエアフローメータ４４とを用いて、エンジン回転速度およびエンジン負荷率を取得する（ステップ１０２）。エンジン負荷率は、エンジン回転速度と吸入空気量とに基づいて算出することができる。
【００４５】
次に、ＥＣＵ４０は目標点火効率を取得する（ステップ１０４）。目標点火効率は、点火時期がＭＢＴである時に最大値を示し、かつ、ＭＢＴからの目標点火時期の乖離の度合いを示す指標である。ＥＣＵ４０は、内燃機関１０の運転条件に応じて目標点火効率を定めたマップ（図示省略）を記憶しており、本ステップ１０４では、そのようなマップを参照して目標点火効率が取得される。
【００４６】
次に、ＥＣＵ４０は、目標ＣＡ５０を算出する（ステップ１０６）。目標ＣＡ５０は、ステップ１０２において取得したエンジン回転速度およびエンジン負荷率だけでなく、ステップ１０４において取得した目標点火効率にも基づいて設定される。より具体的には、目標点火効率が１である場合、すなわち、ＭＢＴを目標点火時期とする場合には、ＭＢＴが得られる時のＣＡ５０が目標ＣＡ５０として使用される。また、目標点火効率が１より小さい所定値である場合、すなわち、目標点火時期がＭＢＴに対して進角側または遅角側の所定時期とされる場合には、当該所定時期が得られる時のＣＡ５０が目標ＣＡ５０として使用される。
【００４７】
次に、ＥＣＵ４０は、筒内圧センサ３０とクランク角センサ４２とを利用して燃焼時に計測された筒内圧データを取得する（ステップ１０８）。
【００４８】
次に、ＥＣＵ４０は、ステップ１０８において筒内圧データを取得した後に、取得した筒内圧データの解析結果を利用して実ＣＡ５０を算出する（ステップ１１０）。
【００４９】
次に、ＥＣＵ４０は、ステップ１０６およびステップ１１０において算出した目標ＣＡ５０と実ＣＡ５０との差を算出する（ステップ１１２）。
【００５０】
次に、ＥＣＵ４０は、ステップ１１２において算出された差と所定のＰＩゲイン（比例項ゲインと積分項ゲイン）とを用いて、当該差およびその積算値の大きさに応じた点火時期補正値を算出する（ステップ１１４）。上述したように、ＳＡ−ＣＡ１０を利用したフィードバック制御で用いるＰＩゲインよりも、ＣＡ５０を利用したフィードバック制御で用いるＰＩゲインの方が大きな値に設定されている。
【００５１】
次に、ＥＣＵ４０は、ステップ１１４において算出された点火時期補正値に基づいて、次のサイクルで使用する点火時期を補正する（ステップ１１６）。具体的には、ＣＡ５０と点火時期との間には、ほぼ１対１の関係があり、例えば、目標ＣＡ５０よりも実ＣＡ５０が大きい場合（すなわち、目標ＣＡ５０よりも実ＣＡ５０が遅角している場合）には、燃焼を早めるために点火時期が進角されることになる。
【００５２】
次に、ＥＣＵ４０は、目標ＣＡ５０と実ＣＡ５０との差（絶対値）が所定値以下であるか否かを判定する（ステップ１１８）。その結果、上記差が所定値以下ではないと判定した場合、すなわち、ＣＡ５０を利用した点火時期のフィードバック制御によって実ＣＡ５０が目標ＣＡ５０の近傍に十分に収束していないと判断できる場合には、ＥＣＵ４０は、本ルーチンを終了し、同一気筒の次サイクルにおいて再度本ルーチンの処理を開始する。つまり、ステップ１１８の判定が不成立となったサイクルでは、ＳＡ−ＣＡ１０を利用した燃料噴射量のフィードバック制御は実行されない。
【００５３】
一方、上記ステップ１１８の判定が成立する場合、すなわち、ＣＡ５０を利用した点火時期のフィードバック制御によって実ＣＡ５０が目標ＣＡ５０の近傍に十分に収束していると判断できる場合には、ＥＣＵ４０は、ＳＡ−ＣＡ１０を利用した燃料噴射量のフィードバック制御を実行するために、図８に示すサブルーチンの処理を実行する。
【００５４】
図８は、本発明の実施の形態１に係るＳＡ−ＣＡ１０を利用したフィードバック制御を実現するために、ＥＣＵ４０が実行するサブルーチンを示すフローチャートである。
【００５５】
図８に示すルーチンでは、ＥＣＵ４０は、先ず、目標ＳＡ−ＣＡ１０を算出する（ステップ１２０）。目標ＳＡ−ＣＡ１０は、エンジン回転速度およびエンジン負荷率だけでなく、ステップ１０６において取得された目標点火効率にも基づく値として設定される。より具体的には、目標ＳＡ−ＣＡ１０の基準値は、エンジン回転速度およびエンジン負荷率に基づいて設定されるＭＢＴを想定したときの値として設定されている。最終的な目標ＳＡ−ＣＡ１０は、目標点火効率に応じて（すなわち、ＭＢＴからの目標点火時期の乖離量に応じて）設定される。より詳細に説明すると、最終的な目標ＳＡ−ＣＡ１０は、ＭＢＴに対する点火時期の遅角量が大きいほど、基準値に対してより小さな値となるように設定され、逆に、ＭＢＴに対する点火時期の進角量が大きいほど、基準値に対してより大きな値となるように設定される。
【００５６】
次に、ＥＣＵ４０は、実ＳＡ−ＣＡ１０を算出する（ステップ１２２）。実ＳＡ−ＣＡ１０は、現サイクルにおける点火時期から、ステップ１０８において取得した筒内圧データの解析結果として得られるＣＡ１０までのクランク角期間として算出される。
【００５７】
次に、ＥＣＵ４０は、ステップ１２０およびステップ１２２において算出した目標ＳＡ−ＣＡ１０と実ＳＡ−ＣＡ１０との差を算出する（ステップ１２４）。
【００５８】
次に、ＥＣＵ４０は、ステップ１２４において算出された差と所定のＰＩゲイン（比例項ゲインと積分項ゲイン）とを用いて、当該差およびその積算値の大きさに応じた噴射量補正値を算出する（ステップ１２６）。
【００５９】
次に、ＥＣＵ４０は、算出した噴射量補正値に基づいて、次のサイクルで使用する燃料噴射量を補正する（ステップ１２８）。具体的には、例えば、目標ＳＡ−ＣＡ１０よりも実ＳＡ−ＣＡ１０が大きい場合には、図３のＳＡ−ＣＡ１０に関するグラフに示す関係より、空燃比が狙い値よりもリーン側にずれていることに相当するため、空燃比をリッチ補正するために燃料噴射量が基本噴射量に対して増やされることになる。
【００６０】
以上説明した図７および図８に示すルーチンによれば、ＣＡ５０を利用した点火時期のフィードバック制御とＳＡ−ＣＡ１０を利用した燃料噴射量のフィードバック制御とが協調的に行われる。この点火時期のフィードバック制御によれば、ＭＢＴが得られる時の値がリーンリミット付近において空燃比に応じてほとんど変化しないＣＡ５０の特性を利用して（つまり、ＭＢＴと空燃比との関係を点火時期制御のために考慮する必要なしに）、点火時期を真のＭＢＴに適切に制御できる。そして、点火時期をＭＢＴに制御した状態で、ＳＡ−ＣＡ１０を利用した燃料噴射量のフィードバック制御を実行することで、リーンリミット付近において空燃比に対して線形性を有しているＳＡ−ＣＡ１０の特性を利用して、リーンバーン運転時に空燃比をリーンリミット近傍に好適に制御できるようになる。
【００６１】
［実施の形態１における特徴的制御］
（制御パラメータの異常種類に応じた点火時期および燃料噴射量の制御）
ところで、筒内圧センサ３０の出力信号にはノイズが乗るが、筒内圧が低いほどセンサ出力信号が小さく、相対的にノイズが大きくなるため、筒内圧センサ３０の検出値に含まれるノイズの割合は高くなってしまう。また、点火時期が近いＣＡ１０はＣＡ５０に比して点火時期の影響を受けやすい。そのため、筒内圧センサ３０の検出値に基づいて算出される実ＳＡ−ＣＡ１０と実ＣＡ５０とを比較すると、実ＣＡ５０の方がロバスト性の高い制御パラメータであるといえる。
【００６２】
筒内圧センサ３０の検出値に基づく制御パラメータに異常が生じた場合には、上述した２つのフィードバック制御により点火時期や燃料噴射量が誤補正され、却って燃費悪化、エミッション増加、ドライバビリティ悪化などを生じさせてしまうおそれがある。そのため、制御パラメータの異常を判定して適切に制御する必要がある。
【００６３】
しかし、実ＣＡ５０および実ＳＡ−ＣＡ１０のそれぞれについて異常判定を行えば、異常種類の組み合わせに応じた処理が必要となり処理が複雑化し、計算負荷も増大する。また、実ＣＡ５０のみについて異常判定を行えば、仮に実ＳＡ−ＣＡ１０が異常であっても実ＣＡ５０が正常であれば全体として正常と判定される。その結果、ロバスト性が低い制御パラメータである実ＳＡ−ＣＡ１０の異常が見過ごされ、ＳＡ−ＣＡ１０を利用した燃料噴射量のフィードバック制御が実行されることにより、燃料噴射量が誤補正され、却って燃費悪化等を生じさせてしまうおそれがある。
【００６４】
一方、実ＳＡ−ＣＡ１０のみについて異常判定を行えば、実ＳＡ−ＣＡ１０が正常な場合にはロバスト性が高い実ＣＡ５０も正常であり、実ＳＡ−ＣＡ１０が異常な場合には実ＣＡ５０は正常／異常のいずれかであるが、少なくともＳＡ−ＣＡ１０が異常な場合にＣＡ５０も異常とみなせばＣＡ５０の異常が見過ごされることはない。また、計算負荷を低く抑えることができる。
【００６５】
そこで、本実施形態のシステムでは、実ＳＡ−ＣＡ１０のみについて異常判定を行い、実ＳＡ−ＣＡ１０が異常である場合には、ＳＡ−ＣＡ１０を利用したフィードバック制御だけでなくＣＡ５０を利用したフィードバック制御も停止することとする。
【００６６】
一方で、実ＳＡ−ＣＡ１０の異常検知と共にフィードバック制御を停止した場合、フィードバック制御により補正量が最適化されていた状態が解除されるため、補正量をゼロとするなど大幅に変更されれば、燃費悪化、エミッション悪化、ドライバビリティ悪化を招くため、フィードバック停止時の対応が重要になる。そこで、本実施形態のシステムでは、制御パラメータの状態に応じて出来るだけフィードバック制御の効果を残すよう試みる。
【００６７】
以下の説明において、ＣＡ５０を利用した点火時期のフィードバック制御を「ＣＡ５０ＦＢ制御」とも表記し、ＳＡ−ＣＡ１０を利用した燃料噴射量のフィードバック制御を「ＳＡ−ＣＡ１０ＦＢ制御」とも表記する。
【００６８】
図９は、本実施形態における対応制御の一覧を示す図である。本実施形態における対応制御を分類するとＡとＢの２つに分類される。
【００６９】
対応制御Ａでは、ＣＡ５０ＦＢ制御およびＳＡ−ＣＡ１０ＦＢ制御の両方が停止される。そして、次サイクルの基本点火時期を補正する補正量を示す点火時期補正値は前回値のまま保持される。同様に、次サイクルの基本噴射量を補正する補正量を示す噴射量補正値も前回値のまま保持される。なお、前回値に替えて直近数サイクルにおける平均値を用いても良い。
【００７０】
対応制御Ｂでは、ＣＡ５０ＦＢ制御およびＳＡ−ＣＡ１０ＦＢ制御の両方が停止される。そして、点火時期補正値は前回値よりもゼロに近い値に設定される。同様に、噴射量補正値も前回値よりもゼロに近い値に設定される。
【００７１】
図１０は、制御パラメータの異常種類と、制御パラメータ（ＳＡ−ＣＡ１０）の異常種類と対応制御との組み合わせについて説明するための図である。図１０に示すように、異常種類には継続異常と短期異常とがある。
【００７２】
継続異常は、制御パラメータがパラメータ変動幅程度に定めた所定範囲を超える状況が、設定サイクル数以上連続して発生する状態をいう。所定範囲として、例えば±３σを用いることが考えられる。標準偏差σは運転中に計算することも可能であるが、数百サイクルほどのデータを必要とするため、予めエンジン回転速度およびエンジン負荷率と所定範囲との関係を定めたマップをＥＣＵ４０に記憶させておくことが望ましい。また、設定サイクル数は、例えば、５〜１０サイクル（１２００ｒｐｍ〜１５００ｒｐｍ時）であり、運転状態に応じて変更することとしてもよい。また、短期異常は、制御パラメータが上述の所定範囲を超える状況が、１〜設定サイクル数未満連続して発生する状態をいう。
【００７３】
実ＳＡ−ＣＡ１０が異常（短期異常、継続異常を問わない）である場合には、上述した対応制御Ａ、Ｂのいずれか１つが実行され、ＳＡ−ＣＡ１０ＦＢ制御だけでなくＣＡ５０ＦＢ制御も停止される。これにより、ＳＡ−ＣＡ１０ＦＢ制御により燃料噴射量が誤補正され、却って燃費悪化、エミッション増加、ドライバビリティ悪化などが生じることを回避できる。
【００７４】
（対応制御Ａについて）
実ＳＡ−ＣＡ１０が短期異常である場合には、ロバスト性が高い実ＣＡ５０は正常または短期異常であると考えられ、対応制御Ａが実行される。対応制御Ａでは、短期異常である実ＳＡ−ＣＡ１０（および実ＣＡ５０）はその後正常値に戻ることが期待されるため、点火時期補正値および噴射量補正値はそれぞれ前回値または直近数サイクルにおける平均値に保持される。
【００７５】
（対応制御Ｂについて）
実ＣＡ−ＣＡ１０が継続異常である場合には、実ＣＡ５０も継続異常である可能性があるため、対応制御Ｂが実行される。対応制御Ｂでは、更なる燃焼悪化を抑制するため、点火時期補正値および噴射量補正値はそれぞれ前回値よりもゼロに近い値に設定される。
【００７６】
好ましくは、対応制御Ｂにおいて、点火時期補正値および噴射量補正値のそれぞれをゼロに近づける変化量は、各補正値の前回値が減量補正を示す場合の方が増量補正を示す場合に比して多く設定される。
【００７７】
より具体的には、実ＳＡ−ＣＡ１０が継続異常である場合、かつ、噴射量補正値の前回値が減量補正を示す場合には、点火時期補正値および噴射量補正値はそれぞれゼロに設定される（対応制御Ｂ−１）。これにより、燃料噴射量の減量補正はされなくなり、次サイクルの燃料噴射量が基本噴射量で噴射されることで、前サイクルに比して空燃比はリッチ化され失火を回避することができる。
【００７８】
一方、実ＣＡ５０が継続異常である場合、かつ、噴射量補正値の前回値が増量補正を示す場合には、点火時期補正値および噴射量補正値はそれぞれ前回値よりもゼロに近い値に設定され、サイクル毎に徐々に補正量は減少される（対応制御Ｂ−２）。増量補正中の継続異常は、燃費悪化、エミッション悪化状態によるものと考えられるが、補正量を即時ゼロにすると大幅なリーン化により失火のおそれがあるため、徐々に補正量を減らすことでエンジントルクを確認しながら補正量をゼロに近づける。この場合、エンジントルク類推手段（トルクメータやクランク角速度）を用いて、発生トルクが所定値（ドライバビリティ悪化を招くトルク低下を示す値）以下となった場合、またはトルク変動が所定値以上となった場合、またはクランク角速度変動が所定値以上となった場合には、補正量の減量を停止することが望ましい。
【００７９】
以上説明したように、本実施形態のシステムでは、ＣＡ５０の異常判定を行わず、ＳＡ−ＣＡ１０の異常判定のみとしているため、計算負荷を低く抑えることができる。また、ＳＡ−ＣＡ１０の値に異常があり、両方のフィードバック制御が停止される場合において、制御パラメータの異常の継続状態に応じて、適切な対応制御を実行することで、可能な限りＣＡ５０ＦＢ制御およびＳＡ−ＣＡ１０ＦＢ制御による点火時期補正値および噴射量補正値の調整の効果を残すことができ、燃費悪化・エミッション悪化、ドライバビリティ悪化を抑制することができる。
【００８０】
（フローチャート）
図１１は、本発明の実施の形態１において、制御パラメータ（ＳＡ−ＣＡ１０）に異常が発生した場合に、適切な点火時期制御および燃料噴射制御を実現するためにＥＣＵ４０が実行する制御ルーチンを示すフローチャートである。なお、本ルーチンは、各気筒において燃焼終了後の所定タイミングにて、サイクル毎に繰り返し実行されるものとする。
【００８１】
図１１に示すルーチンでは、ＥＣＵ４０は、先ず、実ＳＡ−ＣＡ１０が正常であるか否かを判定する（ステップ２００）。ＥＣＵ４０は、現サイクルの筒内圧データの解析結果により得られる実ＳＡ−ＣＡ１０が所定範囲外であるか否かを判定する。所定範囲として、実験等に基づいて定められた所定の変動幅が設定されている。なお、所定の変動幅を定める指標として±３σを用いることが考えられる。標準偏差σは運転中に計算することも可能であるが、数百サイクルほどのデータを必要とするため、予めエンジン回転速度およびエンジン負荷率と所定範囲との関係を定めたマップをＥＣＵ４０に記憶させておく。
【００８２】
ステップ２００において実ＳＡ−ＣＡ１０が正常であると判定された場合、すなわち、実ＳＡ−ＣＡ１０および実ＣＡ５０が正常である場合には、ＥＣＵ４０は、ＣＡ４０ＦＢ制御およびＳＡ−ＣＡ１０ＦＢ制御を通常通り実行する（ステップ２０２）。
【００８３】
一方、ステップ２００において実ＳＡ−ＣＡ１０が異常であると判定された場合には、ＥＣＵ４０は、実ＳＡ−ＣＡ１０の異常が所定回数継続しているか否かを判定する（ステップ２０４）。所定回数は、例えば、５〜１０サイクル（１２００ｒｐｍ〜１５００ｒｐｍ時）であり、運転状態に応じて変更することとしてもよい。
【００８４】
ステップ２０４において実ＣＡ５０の異常が所定回数継続していない（短期異常）と判定された場合には、ＥＣＵ４０は、上述した対応制御Ａに対応する処理Ａの制御ルーチンを実行する。
【００８５】
図１２は、本発明の実施の形態１において、ＥＣＵ４０が実行する処理Ａの制御ルーチンを示すフローチャートである。処理Ａのルーチンでは、ＥＣＵ４０は、ＣＡ５０ＦＢ制御の実行を停止し、ＣＡ５０ＦＢ制御による点火時期補正値の調整を停止させる（ステップＡ１０）。次に、ＥＣＵ４０は、点火時期補正値を、前回値または直近数サイクルにおける平均値に設定する（ステップＡ１２）。また、ＥＣＵ４０は、ＳＡ−ＣＡ１０ＦＢ制御の実行を停止し、ＳＡ−ＣＡ１０ＦＢ制御による噴射量補正値の調整を停止させる（ステップＡ１４）。次に、ＥＣＵ４０は、噴射量補正値を、前回値または直近数サイクルにおける平均値に設定する（ステップＡ１６）。その後、図１１に戻りルーチンは終了される。なお、ステップＡ１０、Ａ１２の前にステップＡ１４、Ａ１６を実行してもよい。
【００８６】
図１１のステップ２０４において実ＣＡ５０の異常が所定回数継続している（継続異常）と判定された場合には、ＥＣＵ４０は、噴射量補正値の前回値又は直近数サイクルの平均値が減量補正を示す値であるか否かを判定する（ステップ２０６）。
【００８７】
ステップ２０６において減量補正を示す値であると判定された場合には、ＥＣＵ４０は、上述した対応制御Ｂ−１に対応する処理Ｂ−１の制御ルーチンを実行する。
【００８８】
図１３は、本発明の実施の形態１において、ＥＣＵ４０が実行する処理Ｂ−１の制御ルーチンを示すフローチャートである。処理Ｂ−１のルーチンでは、ＥＣＵ４０は、ＣＡ５０ＦＢ制御の実行を停止し、ＣＡ５０ＦＢ制御による点火時期補正値の調整を停止させる（ステップＢ１０）。次に、ＥＣＵ４０は、点火時期補正値をゼロに変更する（ステップＢ１２）。また、ＥＣＵ４０は、ＳＡ−ＣＡ１０ＦＢ制御の実行を停止し、ＳＡ−ＣＡ１０ＦＢ制御による噴射量補正値の調整を停止させる（ステップＢ１４）。次に、ＥＣＵ４０は、噴射量補正値をゼロに変更する（ステップＢ１６）。その後、図１１に戻りルーチンは終了される。なお、ステップＢ１０、Ｂ１２の前にステップＢ１４、Ｂ１６を実行してもよい。
【００８９】
図１１のステップ２０６において減量補正を示す値でないと判定された場合には、ＥＣＵ４０は、上述した対応制御Ｂ−２に対応する処理Ｂ−２の制御ルーチンを実行する。
【００９０】
図１４は、本発明の実施の形態１において、ＥＣＵ４０が実行する処理Ｂ−２の制御ルーチンを示すフローチャートである。処理Ｂ−２のルーチンでは、ＥＣＵ４０は、ＣＡ５０ＦＢ制御の実行を停止し、ＣＡ５０ＦＢ制御による点火時期補正値の調整を停止させる（ステップＢ２０）。次に、ＥＣＵ４０は、点火時期補正値を前回値よりもゼロに近い値に変更する（ステップＢ２２）。具体的には、基本点火時期に対する補正量を、本ルーチンが実行される度に徐々に減らして所定のサイクルを経てゼロになるように点火時期補正値を変更していく。また、ＥＣＵ４０は、ＳＡ−ＣＡ１０ＦＢ制御の実行を停止し、ＳＡ−ＣＡ１０ＦＢ制御による噴射量補正値の調整を停止させる（ステップＢ２４）。次に、ＥＣＵ４０は、噴射量補正値を、基本噴射量を前回値よりもゼロに近い値に変更する（ステップＢ２６）。具体的には、基本噴射量に対する補正量を、本ルーチンが実行される度に徐々に減らして所定のサイクルを経てゼロになるように噴射量補正値を変更していく。その後、図１１に戻りルーチンは終了される。なお、ステップＢ２０、Ｂ２２の前にステップＢ２４、Ｂ２６を実行してもよい。
【００９１】
以上説明したように、図１１に示すルーチンおよび図１２〜図１４に示すサブルーチンによれば、制御パラメータ（ＳＡ−ＣＡ１０）の値に異常があり、フィードバック制御が停止される場合において、制御パラメータの異常の継続状態に応じて、可能な限り各フィードバック制御の効果を残すように点火時期補正値と噴射量補正値を設定することができる。また、制御パラメータが正常範囲に戻った場合に、これらの点火時期補正値および噴射量補正値を用いて各フィードバック制御を再開することができ、早期に点火時期および燃料噴射量を目標値に収束させることができる。
【００９２】
ところで、上述した実施の形態１においては、点火時期との間でクランク角期間を規定する所定のクランク角度として１０％燃焼点であるＣＡ１０を用いることとしている。しかしながら、本発明における燃焼点は、ＣＡ１０に限らず、燃焼重心よりも低い燃焼質量割合（α％）が得られる時のクランク角度であるＣＡαであってもよい。そのうえで、ＣＡ１０の利用は、以下のような理由により、他の燃焼点の利用と比べて好ましいといえる。すなわち、ＣＡ１０よりも後の主燃焼期間（ＣＡ１０−ＣＡ９０）内の燃焼点を利用した場合には、得られるクランク角期間は、火炎が燃え広がる時に燃焼に影響するパラメータ（ＥＧＲ率、吸気温度およびタンブル比など）の影響を大きく受けてしまう。つまり、この場合に得られるクランク角期間は、純粋に空燃比に着目したものではなく、外乱に弱くなる。このような外乱の影響を排除するために、クランク角期間を上記パラメータに応じて補正する構成とすることは、適合工数の増加となる。これに対し、初期燃焼期間（ＣＡ０−ＣＡ１０）内の燃焼点を利用した場合には、得られるクランク角期間は、上記パラメータの影響を受けにくく、着火に影響する因子の影響が良く表れたものとなる。その結果、制御性が良くなる。その一方で、燃焼開始点（ＣＡ０）や燃焼終了点（ＣＡ１００）は、ＥＣＵ４０が取得する筒内圧センサ３０からの出力信号に重畳するノイズの影響によって誤差が生じ易い。このノイズの影響は、燃焼開始点（ＣＡ０）や燃焼終了点（ＣＡ１００）から離れるにつれて小さくなる。したがって、耐ノイズ性と適合工数の削減とを考慮すると、本実施形態で用いるように、上記ＣＡ１０が最も優れているといえる。
【００９３】
なお、点火時期は指示値と実際値との乖離が起きにくいことを前提とした場合には、実ＳＡ−ＣＡ１０の異常はＣＡ１０の異常とみなしてもよい。
【００９４】
図１５は、本発明に係る内燃機関の制御装置のブロック図である。ＥＣＵ４０を示すブロック内には、ＥＣＵ４０が備える種々の処理のうちの一部がブロックで表されている。これらブロックのそれぞれに演算資源が割り当てられている。ＥＣＵ４０には各ブロックに対応するプログラムがメモリに用意され、それらがプロセッサによって実行されることで各ブロックの処理がＥＣＵ４０において実現される。
【００９５】
図１５を用いて実施の形態１で説明した各種処理と本発明との対応関係について説明する。筒内圧センサ３０が本発明における「筒内圧検出手段」に、ランク角センサ４２が本発明における「クランク角検出手段」に、それぞれ相当する。上述したＥＣＵ４０が実行する燃料噴射制御および点火制御が、本発明における「燃料噴射量決定手段」および「点火時期決定手段」に、それぞれ相当している。
【００９６】
また、ＥＣＵ４０が、上記ステップ１１０の処理を実行することにより本発明における「燃焼質量割合算出手段」および「燃焼重心位置算出手段」が、上記ステップ１０２〜ステップ１１６の処理を実行することにより本発明における「点火時期調整手段」が、上記ステップ１２２の処理を実行することにより本発明における「クランク角期間算出手段」が、上記ステップ１２０〜ステップ１２８の処理を実行することにより本発明における「噴射量調整手段」が、上記ステップ２００の処理を実行することにより本発明における「クランク角期間異常判定手段」がそれぞれ実現されている。また、ＥＣＵ４０が、上述した対応制御Ａ、Ｂの少なくとも１つを実行することにより、前記本発明における「停止手段」および「補正値設定手段」がそれぞれ実現されている。
【符号の説明】
【００９７】
１０  内燃機関
１２  ピストン
１４  燃焼室
１６  吸気通路
１８  排気通路
２０  吸気弁
２２  排気弁
２４  スロットルバルブ
２６  燃料噴射装置
２８  点火装置
３０  筒内圧センサ
４０  ＥＣＵ（Electronic Control Unit）
４２  クランク角センサ
４４  エアフローメータ
【図１】
2016125363.tif 000004
【図２】
2016125363.tif 000005
【図３】
2016125363.tif 000006
【図４】
2016125363.tif 000007
【図５】
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【図６】
2016125363.tif 000009
【図７】
2016125363.tif 000010
【図８】
2016125363.tif 000011
【図９】
2016125363.tif 000012
【図１０】
2016125363.tif 000013
【図１１】
2016125363.tif 000014
【図１２】
2016125363.tif 000015
【図１３】
2016125363.tif 000016
【図１４】
2016125363.tif 000017
【図１５】
2016125363.tif 000018