JP2006220139A - 内燃機関の制御装置および制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 検出された燃焼室内の燃焼割合を利用して内燃機関を制御する装置において、固体差や経時変化の存在する内燃機関の運転条件を改善する。
【解決手段】 内燃機関１のクランク角が所定の基準クランク角にあるときの燃焼室３における燃焼割合が、当該基準クランク角に対応して定められている基準燃焼割合と一致するように、前記内燃機関１の運転条件を変更する制御手段を備えた内燃機関の制御装置において、前記基準クランク角と前記基準燃焼割合とのうちの少なくとも一方を較正する。固体差や経時変化の存在する内燃機関１の運転条件を改善することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内燃機関の制御装置および制御方法に関し、とくに、内燃機関の燃焼室における燃焼割合に基づいて運転条件を変更するものに関する。

内燃機関を制御するために、燃焼室における燃焼割合を実際値として検出する方法として、燃焼室内のイオン電流を利用するものなど種々のものが提案されている。検出された燃焼室内の燃焼割合を利用して、内燃機関を制御する方法としては、例えば、所定の基準クランク角での燃焼割合が所定の基準燃焼割合と一致するように、点火時期を変更する方法が存在する（例えば、特許文献１および同２参照）。

特公平１−５９４３６号公報 特開平５−２１５０５９号公報

しかしながら、特定のクランク角での燃焼割合が所定の基準燃焼割合と一致していても、点火時期が最適であるとは限らない。すなわち、多数の内燃機関の間には個体差（例えば、クランク角を検出するためのロータの組み付け誤差）が存在するし、一つの内燃機関においても経時変化が存在するため、たとえ特定のクランク角での燃焼割合が所定の基準燃焼割合と一致していても、そのときの運転条件、例えば点火時期が、出力トルクやエミッション等の特定の評価基準に関して最適ではない可能性がある。

そこで、本発明の目的は、検出された燃焼室内の燃焼割合を利用して内燃機関を制御する装置において、固体差や経時変化の存在する内燃機関の運転条件を改善することにある。

本発明による内燃機関の制御装置は、内燃機関のクランク角が所定の基準クランク角にあるときの燃焼室における燃焼割合が、当該基準クランク角に対応して定められている基準燃焼割合と一致するように、前記内燃機関の所定の運転条件を変更する制御手段を備えた内燃機関の制御装置において、前記基準クランク角と前記基準燃焼割合とのうちの少なくとも一方を較正する較正手段を更に備えたことを特徴とする。

また、本発明による内燃機関の制御方法は、内燃機関のクランク角が所定の基準クランク角にあるときの燃焼室における燃焼割合が、当該基準クランク角に対応して定められている基準燃焼割合と一致するように、前記内燃機関の所定の運転条件を変更する制御ステップを含む内燃機関の制御方法において、前記基準クランク角と前記基準燃焼割合とのうちの少なくとも一方をオンボードで較正する較正ステップを更に含むことを特徴とする。

本発明の装置では、制御手段は、内燃機関のクランク角が所定の基準クランク角と一致しているときの前記内燃機関の燃焼室における燃焼割合が、当該基準クランク角に対応して定められている基準燃焼割合と一致するように、前記内燃機関の所定の運転条件を変更する。較正手段は、前記基準クランク角と前記基準燃焼割合とのうちの少なくとも一方を較正する。このように、本発明では、基準クランク角と基準燃焼割合とのうちの少なくとも一方が較正されるので、固体差や経時変化の存在する内燃機関の運転条件を改善することができる。

本発明における制御手段が制御の対象とする所定の運転条件は、例えば内燃機関の点火時期とし、前記較正手段は、前記点火時期が所定の基準点火時期と一致するように、前記較正を実行することができる。この場合には、簡易な構成によって本発明の所期の効果を得ることができる。

本発明における前記基準点火時期は、ＭＢＴとするのが好適である。図１０に示されるように、内燃機関の図示トルク（エンジン出力軸から出力される正味トルクに、エンジン内部の摩擦損失を加えたトータルトルク）は点火時期に応じて変化し、点火時期を遅角限界値から進角側に移動させると、図示トルクは上昇し、次いで下降する。このトルク特性曲線の頂点付近は比較的平坦となっており、点火時期を進角側に移動させた際にこの平坦部分に至る直前の点火時期がＭＢＴ（Minimum advance for Best Torque）と呼ばれる。ＭＢＴは、大きなトルクが得られると共にノッキングが発生しないタイミングであるため、本発明における基準点火時期をＭＢＴとすることで、ノッキングを発生させることなく大きなトルクを得ることができる。

本発明における較正手段による較正には、種々の方法および手順を利用できるが、例えば、トルクが一定であり且つ空燃比が一定である条件下で、所定の燃焼割合となるクランク角が変化するように、点火時期を変化させ、吸入空気量が最小値から所定範囲内となるクランク角を、較正された基準クランク角として採用する方法を用いることができる。図１０に示されるように、充填効率ＫＬとエンジン回転数ＮＥとが一定である条件下で、点火時期を漸増させた場合には、図示トルクはＭＢＴとなる点火時期まで漸増し、当該点火時期をすぎると漸減する。この特性を、図示トルクおよびエンジン回転数ＮＥが一定になるように正規化すると、充填効率ＫＬは、図１１に示されるように、ＭＢＴとなる点火時期を最低点とするＵ字型となる。上記方法はこのような特性を利用したものであり、この方法によれば、トルクが一定の条件下で較正を行うので、内燃機関の通常の使用時における定常運転状態を利用して較正を実行することが可能になる。

本発明における較正手段は、運転条件と前記基準クランク角との関係を示す第１のモデル式における係数を運転条件の計測値に基づいて修正する第１の係数修正手段を備え、且つ、該第１の係数修正手段によって修正された前記第１のモデル式に運転条件を代入することによって、較正された基準クランク角を算出することとしてもよい。この場合には、基準クランク角が運転条件の関数として与えられるので、処理を精度よく行うことが可能になる。ここにいう運転条件としては、エンジン回転数ＮＥ、負荷率または充填効率ＫＬ、およびバルブタイミングＶＶＴ、またはこれらの情報を含む他の物理量を用いるのが特に好適である。

本発明における較正手段は、前記基準クランク角を含む複数種類の運転条件と図示トルクとの関係を示す第２のモデル式における係数を前記複数種類の運転条件の計測値に基づいて修正する第２の係数修正手段を備え、且つ、該第２の係数修正手段によって修正された前記第２のモデル式と、当該修正された前記第２のモデル式から決定される図示トルクの最大値とを用いて、前記複数種類の運転条件における前記基準クランク角以外のものと前記基準クランク角との関係を示す第１のモデル式を更新することで、前記較正を実行することとしてもよい。この場合には、定常運転中であるか否かにかかわらず実データを取得して第２のモデル式を較正でき、且つ、図示トルクの最大値を第２のモデル式自体から求めるので、処理を迅速に行うことができる。ここにいう複数種類の運転条件としては、エンジン回転数ＮＥ、負荷率または充填効率ＫＬ、バルブタイミングＶＶＴ、および基準クランク角、またはこれらの情報を含む他の物理量を用いるのが特に好適である。

本発明における燃焼割合の算出には、種々の方法を利用できるが、例えば、燃焼室における筒内圧力を検出する筒内圧検出手段を更に備え、前記制御手段が、筒内圧検出手段によって検出された筒内圧力に基づいて燃焼割合を算出するのが好適である。

また、燃焼割合の算出は、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を所定の指数で累乗した値との積値に基づいて実行すると好ましい。

本発明者は、ある燃焼室について所定のタイミングにおける燃焼割合を算出する際の演算負荷を低減すべく鋭意研究を行った。その結果、本発明者は、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（当該筒内圧力Ｐ（θ）の検出時）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^κ（θ）との積値Ｐ（θ）・Ｖ^κ（θ）（以下、適宜「ＰＶ^κ」と記す）に着目した。

そして、本発明者は、クランク角に対する内燃機関の燃焼室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積値ＰＶ^κの変化パターンとが、図１２に示されるような相関を有することを見出した。図１２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値ＰＶ^κをプロットしたものである。また、図１２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／ｄθ・Δθ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。また、図１２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。

図１２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積値ＰＶ^κ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（ガソリンエンジンでは火花点火時、ディーゼルエンジンでは圧縮着火時）の前後（例えば、図１２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、積値ＰＶ^κ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。

本発明の好ましい実施形態においては、燃焼室における熱発生量Ｑと積値ＰＶ^κとの相関を利用して、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の積値ＰＶ^κ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、積値ＰＶ^κに基づいて燃焼室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燃焼室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１３に示されるように、積値ＰＶ^κ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。

図１３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。また、図１３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。

本発明における較正は、所定の較正実行条件が満たされたときに実行することとするのが特に好適である。また、前記所定の較正実行条件は、燃焼速度の情報を含むパラメータの変化量、圧縮比の変化量、ノックコントロールシステムによる点火時期の変化量、吸気管圧力の変化量、のうちの少なくともいずれかに基づくこととするのが特に好適である。

本発明における較正手段は、負荷とエンジン回転数とに応じて設定されている複数の運転領域について、較正を個別に実行することとするのが好適である。この場合には、より適切な較正が可能となる。

前記較正手段は、前記複数の運転領域のうち少なくとも一つの運転領域を較正の実行対象として選択する対象領域選択手段を更に備え、該対象領域選択手段は、前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記少なくとも一つの運転領域を選択するのが好適である。この場合には、較正の実行対象となる運転領域を運転状態に基づいて適切に選択することが可能になる。ここに言う運転状態としては、負荷率又は充填効率ＫＬおよびエンジン回転数ＮＥ、またはこれらの情報を含む他の物理量を用いるのが特に好適である。

対象領域選択手段は、ノックコントロールシステムによる点火時期の変化量が所定値以上である場合に、負荷が所定値以上の領域を選択するのが好適である。この場合には、ノッキングが発生しやすい運転領域について較正を適切に実行できる。

対象領域選択手段は、吸気管圧力の変化量が所定値以上である場合に、負荷が所定値以下の領域を選択してもよい。この場合には、燃焼が筒内の混合気流の影響を受け易い運転領域について較正を適切に実行できる。

本発明における較正は、オンボードで、すなわち内燃機関の通常の使用中に実行することとするのが特に好適である。

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態について具体的に説明する。

図１は、本発明による制御装置が適用された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。内燃機関１は多気筒エンジンとして構成されると好ましく、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。

各燃焼室３の吸気ポートは、吸気管（吸気マニホールド）５にそれぞれ接続され、各燃焼室３の排気ポートは、排気管（排気マニホールド）６にそれぞれ接続されている。また、内燃機関１のシリンダヘッドには、吸気弁Ｖｉおよび排気弁Ｖｅが燃焼室３ごとに配設されている。各吸気弁Ｖｉは、対応する吸気ポートを開閉し、各排気弁Ｖｅは、対応する排気ポートを開閉する。各吸気弁Ｖｉおよび各排気弁Ｖｅは、例えば、可変バルブタイミング機能を有する動弁機構（図示省略）によって動作させられる。更に、内燃機関１は、気筒数に応じた数の点火プラグ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。

吸気管５は、図１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、給気ラインが接続されており、給気ラインは、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、給気ラインの中途（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およびエアフローメータ２１が組み込まれている。一方、排気管６には、図１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。

更に、内燃機関１は、複数のインジェクタ１２を有し、各インジェクタ１２は、図１に示されるように、対応する吸気管５の内部（吸気ポート内）に臨むように配置されている。各インジェクタ１２は、各吸気管５の内部にガソリン等の燃料を噴射する。なお、本実施形態の内燃機関１は、いわゆるポート噴射式のガソリン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、本発明がいわゆる直噴式内燃機関に適用され得ることはいうまでもない。また、本発明が、ガソリンエンジンだけではなく、ディーゼルエンジンにも適用され得ることはいうまでもない。

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および動弁機構等は、内燃機関１の制御装置として機能するＥＣＵ２０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、Ａ／ＤおよびＤ／Ａ変換器、ならびに記憶装置等を含むものである。ＥＣＵ２０には、図１に示されるように、クランク角センサ１４、エアフローメータ２１や排気管６に設けられた空燃比センサ（Ｏ_２センサ）１６等の各種センサが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、各点火プラグ７、スロットルバルブ１０、各インジェクタ１２、動弁機構等を制御する。

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（筒内圧検出手段）１５を、気筒数に応じた数だけ有している。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、且つ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。各筒内圧センサ１５の検出値は、所定時間（所定クランク角）おきにＥＣＵ２０に順次与えられ、絶対圧力に補正された上で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。

このように構成される内燃機関１では、基本的に、運転中の各燃焼室３における燃料および空気の空燃比が理論空燃比（約１４．７）に設定される。すなわち、排気管６の空燃比センサ１６は、排気管６内を流通する排気ガス中の酸素濃度に応じた電圧を出力しており、ＥＣＵ２０は、空燃比センサ１６の応答遅れ等を考慮した上で、空燃比センサ１６の検出値に基づいて各燃焼室３における空燃比のリッチ／リーン判定を行っている。そして、ＥＣＵ２０は、空燃比センサ１６の検出値に基づいて燃焼室３における空燃比が理論空燃比よりも大きく（リーンに）なっていると判断すると、予め定められた手順に従ってインジェクタ１２からの燃料噴射量τを増量補正する。また、ＥＣＵ２０は、空燃比センサ１６の検出値に基づいて燃焼室３における空燃比が理論空燃比よりも小さく（リッチに）なっていると判断すると、予め定められた手順に従ってインジェクタ１２からの燃料噴射量τを減量補正する。

次に、図２ないし図４を参照しながら、上述の内燃機関１における燃焼開始時期すなわち点火時期の制御手順について説明する。

内燃機関１では、上述のような空燃比のフィードバック制御が実行されると共に、図２の点火時期制御ルーチンが、燃焼室３ごとに繰り返し実行される。図２において、まず、ＥＣＵ２０は、先に設定されている点火時期が到来すると、対象となる燃焼室３における点火プラグ７に対する点火指示出力を行い、これによって点火を実行する（Ｓ１０）。

次に、ＥＣＵ２０は、筒内圧センサ１５からの検出信号により、筒内圧力の値を取得し、これに基づいて、所定のタイミングにおける燃焼割合を算出する（Ｓ２０）。この燃焼割合の算出は、次の手順によって行われる。ＥＣＵ２０は、まず、対象となる燃焼室３について所定の記憶領域から、吸気弁Ｖｉの開弁後かつ点火前の第１のタイミング（クランク角がθ_１となるタイミング）における筒内圧力Ｐ（θ_１）と、点火の後かつ排気弁開弁前の第２タイミング（クランク角がθ_２となるタイミング）における筒内圧力Ｐ（θ_２）と、第１のタイミングと第２のタイミングとの間に予め定められており、クランク角＝θ_０（ただし、θ_１＜θ_０＜θ_２）となる所定のタイミングにおける筒内圧力Ｐ（θ_０）とを読み出す。このクランク角θ_０は、本発明における基準クランク角である。

クランク角θ_１は、燃焼室３内において燃焼が開始される時点（点火時）よりも十分に前のタイミングに設定されると好ましく、例えば−６０°とされる。また、クランク角θ_２は、燃焼室３内における混合気の燃焼が概ね完了したタイミングに設定されると好ましく、例えば９０°とされる。更に、基準クランク角θ_０は、その初期値として、燃焼割合ＭＦＢが５０％になることが実験的、経験的に知られているθ_０＝８°（上死点後８°）に設定されている。燃焼割合ＭＦＢが５０％となるクランク角を、以下適宜、ＣＡ５０という。なお、ＣＡ５０は、内燃機関の冷却損失に応じて変化するものであり、また、機種および個体差によっても上死点後８°から多少前後する。このため本実施形態では、後述する基準クランク角の較正処理により、基準クランク角θ_０すなわちＣＡ５０の目標値を較正するものである。

ＥＣＵ２０は、筒内圧力Ｐ（θ_１）、筒内圧力Ｐ（θ_０）および筒内圧力Ｐ（θ_２）を読み出すと、クランク角がθ_１，θ_０およびθ_２となる時の積値Ｐ（θ_１）・Ｖ^κ（θ_１），Ｐ（θ_０）・Ｖ^κ（θ_０）およびＰ（θ_２）・Ｖ^κ（θ_２）を算出する。すなわち、ＥＣＵ２０は、筒内圧力Ｐ（θ_１）と、筒内圧力Ｐ（θ_１）の検出時、すなわち、クランク角がθ_１となる時の筒内容積Ｖ（θ_１）を比熱比κ（本実施形態では、κ＝１．３２）で累乗した値との積である積値Ｐ（θ_１）・Ｖ^κ（θ_１）を算出する。同様に、ＥＣＵ２０は、筒内圧力Ｐ（θ_０）と、クランク角がθ_０となる時の筒内容積Ｖ（θ_０）を比熱比κで累乗した値との積である積値Ｐ（θ_０）・Ｖ^κ（θ_０）、および、筒内圧力Ｐ（θ_２）と、クランク角がθ_２となる時の筒内容積Ｖ（θ_２）を比熱比κで累乗した値との積である積値Ｐ（θ_２）・Ｖ^κ（θ_２）を算出する。なお、Ｖ^κ（θ_１），Ｖ^κ（θ_０）およびＶ^κ（θ_２），の値は、予め算出された上で記憶装置に記憶されている。

そして、ＥＣＵ２０は、クランク角がθ_１，θ_０およびθ_２となる時の積値Ｐ（θ_１）・Ｖ^κ（θ_１），Ｐ（θ_０）・Ｖ^κ（θ_０）およびＰ（θ_２）・Ｖ^κ（θ_２）を用いて、次の（４）式からクランク角がθ_０となるタイミングにおける燃焼割合ＭＦＢを算出する（Ｓ２０）。これにより、３点において検出された筒内圧力Ｐ（θ_１），Ｐ（θ_０），Ｐ（θ_２）に基づいて精度よく燃焼割合を求めることが可能となり、演算負荷を大幅に低減させることができる。

このようにして、Ｓ２０にて燃焼割合ＭＦＢを算出すると、ＥＣＵ２０は、算出された燃焼割合ＭＦＢが、予め定められている基準燃焼割合を下回っているかを判断する（Ｓ３０）。この判断の結果が肯定の場合は、ＥＣＵ２０は所定の進角量テーブルまたは関数に従って、点火時期の進角量を設定し（Ｓ４０）、設定された進角量に従って、点火時期の進角を行う（Ｓ５０）。またステップＳ３０における判断の結果が否定の場合には、ＥＣＵ２０は所定の遅角量テーブルまたは関数に従って、点火時期の遅角量を設定し（Ｓ６０）、設定された遅角量に従って、点火時期の遅角を行う（Ｓ７０）。以上の処理によって、点火時期は、燃焼割合ＭＦＢが基準燃焼割合に一致するように制御される。なお、この点火時期の制御では、制御のハンチングを防止するために、例えばステップＳ３０の判定において所定の不感帯を設けてもよい。

他方、内燃機関１では、図３の基準クランク角の較正実行判定ルーチンが、燃焼室３ごとに繰り返し実行される。図３において、まず、ＥＣＵ２０は、上述したクランク角センサ１４のほか、吸気ライン内に設置されたエアフローメータ２１などの各センサの検出値を読み込む（Ｓ１１０）。次に、ＥＣＵ２０は、読み込まれたこれらの検出値に基づいて、内燃機関１が定常運転状態にあるかを判定する(Ｓ１２０)。このステップＳ２０では、例えば、所定時間以上、エンジン回転数および負荷の変化がいずれも所定値以下である場合に肯定され、そうでない場合に否定される。

ステップＳ１２０において肯定、すなわち内燃機関１が定常運転状態にある場合には、次に、基準クランク角θ_０を較正済みかが判定される（Ｓ１３０）。この判定は、例えば、後述する図４の処理（ステップＳ２６０）でセットされる所定の較正終了フラグの参照によって行われる。

ステップＳ１３０で肯定すなわち較正が既に実行済みの場合には、出荷時または前回の較正時からの経時変化指標が所定値より大であるかが判定される（Ｓ１４０）この経時変化指標は、例えば、燃焼速度の情報を含むパラメータの変化量、圧縮比の変化量、ノックコントロールシステムによる点火時期の変化量、または吸気管圧力の変化量を用いることができる。

燃焼速度の情報を含むパラメータの変化量としては、例えば特定の運転条件（エンジン回転数ＮＥ、充填効率ＫＬ、点火時期ＳＡ）に対する基準クランク角θ_０における燃焼割合ＭＦＢの変化量（または変化速度）を用いることができる。圧縮比の変化量としては、例えば本発明に係る制御とは別途に行われる燃料カット制御（燃料消費を低減するために、減速時に気筒内への燃料供給をカットする制御）の実行時に、筒内圧力に基づいて算出される圧縮比の変化量（または変化速度）を用いることができる。ノックコントロールシステムによる点火時期の変化量としては、例えば本発明に係る制御とは別途に行われるノックコントロール制御（ノッキングの検出に応答して点火時期を進遅角する制御）による点火時期の制御量（または制御速度）を用いることができる。吸気管圧力の変化量としては、例えば吸気管５に設けられた吸気管圧力センサ（図示せず）の検出値であって、同一アイドル回転数に対するものの変化量（または変化速度）を用いることができる。なお、経時変化指標としては、これら燃焼速度の情報を含むパラメータの変化量、圧縮比の変化量、ノックコントロールシステムによる点火時期の変化量、または吸気管圧力の変化量のうちの複数のものを組み合わせて用いてもよい。また、経時変化指標としては、これらに限られず、内燃機関１の経時変化を反映しうる他の物理量を、単独であるいは複数種類を組み合わせて利用することができる。

経時変化指標が所定値より大である場合、および、上述したステップＳ１３０において基準クランク角が較正済みでない場合には、次に、基準クランク角較正実行フラグが１にセットされる（Ｓ１５０）。また、経時変化指標が所定値より小である場合、および上述したステップＳ１２０において定常運転状態にない場合には、基準クランク角較正実行フラグが０にリセットされる（Ｓ１６０）。この基準クランク角較正実行フラグは、後述する基準クランク角の較正ルーチンの実行条件として参照され、後述するとおり、同フラグが１にセットされているときに、後述する基準クランク角の較正ルーチンが実行される。

他方、内燃機関１では、図４の基準クランク角の較正ルーチンが、燃焼室３ごとに繰り返し実行される。図４において、まず、ＥＣＵ２０は、点火時期を制御することによって、ＣＡ５０を所定の初期値、例えば５°ＡＴＤＣ（上死点後５°）に設定する（Ｓ２１０）。この初期値は、ＣＡ５０として実験的にあるいは学習によって知られている値よりも十分に進角側とするのが好適である。次に、ＥＣＵ２０は、設定されたＣＡ５０に対応する予め定められた点火時期に、対象となる燃焼室３における点火プラグ７に対する点火指示出力を行い、これによって点火が実行される（Ｓ２２０）。

次に、ＥＣＵ２０は、クランク角センサ１４およびエアフローメータ２１の検出値に基づいて、所定の関数またはマップを用いて現在の吸入空気量を算出し、所定の記憶領域に記憶する（Ｓ２２０）。

次に、現在設定されているＣＡ５０が１５°ＡＴＤＣより大であるかが判断され（Ｓ２４０）、否定の場合には、ＣＡ５０が一定量（例えば２．５度）遅角される（Ｓ２５０）。ステップＳ２２０ないしＳ２５０の処理は、現在設定されているＣＡ５０が１５°ＡＴＤＣより大になるまで、ＣＡ５０の値を漸増させながら繰り返し実行される。

ステップＳ２４０において肯定、すなわち現在設定されているＣＡ５０が１５°ＡＴＤＣより大である場合には、ＥＣＵ２０は、ステップＳ２３０で各ＣＡ５０について記憶されている吸入空気量の値を参照して、各ＣＡ５０のうちから、吸入空気量が最小となるＣＡ５０を選択し、このＣＡ５０の値によって、基準クランク角θ_０の値を更新する（Ｓ２６０）。

最後にＥＣＵ２０は、較正終了フラグをセットする（Ｓ２７０）。この較正終了フラグは、上述したステップＳ１３０において、較正の実行タイミングを決定するために参照される。

以上の処理の結果、本実施形態では、図２に示される点火時期制御によって、内燃機関１のクランク角が所定の基準クランク角θ_０と一致しているときの内燃機関１の燃焼室３における燃焼割合ＭＦＢが、基準クランク角θ_０に対応して定められている基準燃焼割合と一致するように、内燃機関１の運転条件が変更される。そして、図４に示される基準クランク角の較正処理によって、基準クランク角θ_０が内燃機関１の運転状態に基づいて、例えば８°から１０°へと較正される。このように、本実施形態では、基準クランク角θ_０が内燃機関の状態に基づいて較正されるので、固体差や経時変化の存在する内燃機関１の運転条件を改善することができる。

また、本実施形態では、制御の対象とする運転条件を内燃機関１の点火時期とし、基準クランク角の較正処理において、点火時期が所定の基準点火時期と一致するように、基準クランク角を較正することとしたので、簡易な構成によって本発明の所期の効果を得ることができる。

また、本実施形態では、基準クランク角を較正するための方法として、トルクが一定であり且つ空燃比が一定である条件下で、所定の燃焼割合となるクランク角が変化するように、点火時期を変化させ、吸入空気量が最小値となるクランク角を、較正された目標クランク角（基準クランク角θ_０）として採用する方法を用いたので、内燃機関１の通常の使用時における定常運転状態を利用して較正を実行することが可能になる。なお、本実施形態では吸入空気量が最小値となるクランク角を、較正された基準クランク角として採用したが、吸入空気量に代えて、充填効率ＫＬなど、エンジン負荷の情報を含む任意の他のパラメータを用いてもよい。

また、本実施形態における較正は、所定の較正実行条件が満たされたときに実行することとしたので、較正を適切なタイミングで実行できる。

また、本実施形態における較正は、オンボードで、すなわち内燃機関の通常の使用中（車両の場合には、車載状態且つ車両の通常の使用中）に実行することとしたので、内燃機関の出荷後の経時変化による性能低下を抑制できる。

次に、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態では、図５に示されるように、負荷（充填効率ＫＬ）とエンジン回転数ＮＥとに応じて設定されている複数の運転領域（領域１，２，３，４）について、基準クランク角の較正が個別に実行される。また第２実施形態は、運転条件と前記基準クランク角との関係を示す第１のモデル式における係数を運転条件の計測値に基づいて修正する第１の係数修正手段を備え、且つ、該第１の係数修正手段によって修正された前記第１のモデル式に運転条件を代入することによって、較正された基準クランク角を算出する。第２実施形態の機械的構成は、上記第１実施形態と同様であるため、同一符号を付して詳細の説明を省略する。

第２実施形態では、領域１，２，３，４に対応する以下の第１のモデル式ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４が、ＥＣＵ２０に記憶されている。
領域１：ＣＡ５０_ＭＢＴ＝ｆ１（ＮＥ，ＫＬ，ＶＶＴ）
領域２：ＣＡ５０_ＭＢＴ＝ｆ２（ＮＥ，ＫＬ，ＶＶＴ）
領域３：ＣＡ５０_ＭＢＴ＝ｆ３（ＮＥ，ＫＬ，ＶＶＴ）
領域４：ＣＡ５０_ＭＢＴ＝ｆ４（ＮＥ，ＫＬ，ＶＶＴ）
第１のモデル式ｆ１〜ｆ４は、いずれもエンジン回転数ＮＥ、充填効率ＫＬ、およびバルブタイミングＶＶＴの関数である。第１のモデル式ｆ１の形式は次のとおりであり、ｆ２〜ｆ４の形式はｆ１と同一である。

ＣＡ５０_ＭＢＴ＝ｆ１（ＮＥ，ＫＬ，ＶＶＴ）
＝Ｃ（１，１）＋Ｃ（１，２）*ＮＥ＋Ｃ（１，３）*ＫＬ
＋Ｃ（１，４）*ＶＶＴ＋Ｃ（１，５）*ＫＬ^２＋Ｃ（１，６）*ＮＥ^３
＋Ｃ（１，７）*ＮＥ*ＫＬ^２＋Ｃ（１，８）*ＮＥ*ＶＶＴ^２
＋Ｃ（１，９）*ＫＬ*ＶＶＴ^２＋Ｃ（１，１０）*ＶＶＴ^３
ここでＣ（１，１）〜Ｃ（１，１０）は領域ごとに定めた係数であり、ｆ２についてはＣ（２，１）〜Ｃ（２，１０）が、ｆ３についてはＣ（３，１）〜Ｃ（３，１０）が、またｆ４についてはＣ（４，１）〜Ｃ（４，１０）が代わりに用いられる。

第２実施形態における制御について説明する。図６において、まず、ＥＣＵ２０は、上述したクランク角センサ１４のほか、吸気ライン内に設置されたエアフローメータ２１などの各センサの検出値を読み込む（Ｓ３１０）。次に、ＥＣＵ２０は、各センサの検出値に基づいて、運転領域を判別する（Ｓ３２０）。この運転領域の判別は、負荷を代表する充填効率ＫＬ、およびエンジン回転数ＮＥの検出値に基づいて行われる。

次に、当該運転領域につき、基準クランク角の較正実行判定出力が行われる（Ｓ３３０）。この実行判定出力の内容は、図３におけるステップＳ１２０からＳ１６０までの処理と同様であり、ここでは、定常運転か、基準クランク角を較正済みか、および、前回較正時からの経時変化指標が所定値より大かに基づいて、基準クランク角較正実行フラグがセットまたはリセットされる。この基準クランク角較正実行フラグは、当該運転領域についての基準クランク角の較正ルーチンの実行条件として参照され、後述するとおり、同フラグが１にセットされているときに、当該運転領域について後述する基準クランク角の較正ルーチンが実行される。

内燃機関１では、図７の基準クランク角の較正ルーチンが、燃焼室３ごとに実行される。図７において、まず、ＥＣＵ２０は、計測数カウンタｎを１にセットする（Ｓ４１０）。次に、その時点でのエンジン回転数ＮＥおよびペダル開度ＰＡに対する目標図示トルクＴｔ＝ｈ（ＮＥ，ＰＡ）を算出する（Ｓ４２０）。

そして、求められた目標図示トルクＴｔを保ちながら、ＣＡ５０を５°ＡＴＤＣから１５°ＡＴＤＣまで漸増させ、その過程における充填効率ＫＬを測定する（Ｓ４３０）。充填効率ＫＬの測定値は、例えばエアフローメータ２１または吸気ライン内に設置されたバキュームセンサ（図示せず）の検出値などに基づいて算出される。

５°ＡＴＤＣから１５°ＡＴＤＣまでについての処理が終了したことを条件に（Ｓ４４０）、ＥＣＵ２０は、充填効率ＫＬが最小となるＣＡ５０につき、ＣＡ５０_ＭＢＴｎ，ＮＥ_ｎ，ＫＬ_ｎ，ＶＶＴ_ｎの値を記憶する（Ｓ４５０）。これらステップＳ４３０〜Ｓ４５０の処理は、少なくとも第１のモデル式ｆ１の未知変数の数と等しい所定回数、繰り返し実行される（Ｓ４６０，Ｓ４７０）。

次に、ＥＣＵ２０は、第１のモデル式ｆ１の各係数Ｃ（１，１）〜Ｃ（１，１０）を最小二乗法により算出し記憶する（Ｓ４８０）。この処理は、次の式における残差二乗和Ｓ_１が最小となるように、残差二乗和Ｓ_１を各係数で偏微分したものを連立させて解くことで実行される。

ここでｆ０は、第１のモデル式ｆ１〜ｆ４の初期設定値または前回値である。

最後に、カウンタ値ｎが０にリセットされて（Ｓ４９０）、処理が終了する。

以上の手順で各係数が個別に更新された第１のモデル式ｆ１〜ｆ４は、以後の運転において使用される。すなわち、以後の運転においてはエンジン回転数ＮＥ・充填効率ＫＬおよびバルブタイミングＶＶＴの測定値が、第１のモデル式ｆ１〜ｆ４に個別に代入されて、ＣＡ５０_ＭＢＴの値が所定周期で逐次算出される。このようにして動的に設定される基準クランク角ＣＡ５０_ＭＢＴは、図２に示される点火時期制御ルーチンにおいて用いられる。

以上のとおり、第２実施形態では、負荷（充填効率ＫＬ）とエンジン回転数ＮＥとに応じて設定されている複数の運転領域（領域１，２，３，４）について、基準クランク角ＣＡ５０の較正が個別に実行されるので、より適切な較正が可能となる。

また、第２実施形態では、運転条件と前記基準クランク角との関係を示す第１のモデル式における係数を運転条件の計測値に基づいて修正する第１の係数修正手段を備え、且つ、該第１の係数修正手段によって修正された前記第１のモデル式に運転条件を代入することによって、較正された基準クランク角を算出する。したがって、基準クランク角ＣＡ５０が定数としてではなく、運転条件の関数として与えられるので、処理を精度よく行うことが可能になる。

次に、本発明の第３実施形態について説明する。第３実施形態は、運転条件と図示トルクとの関係を示す第２のモデル式における係数を運転条件の計測値に基づいて修正する第２の係数修正手段を備え、且つ、該第２の係数修正手段によって修正された前記第２のモデル式において図示トルクが最大値から所定範囲内となるクランク角によって、運転条件と前記基準クランク角との関係を示す第１のモデル式を更新することで、基準クランク角ＣＡ５０の較正を実行する。上述した第１および第２実施形態では定常運転中にＣＡ５０の較正を実行していたが、以下に説明する第３実施形態では、ＣＡ５０の較正を定常運転中であるか否かにかかわらず実行する。第３実施形態の機械的構成は、上記第１実施形態と同様であるため、同一符号を付して詳細の説明を省略する。

第３実施形態では、上述した第１のモデル式ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４に加えて、領域１，２，３，４に対応する以下の第２のモデル式ｇ１，ｇ２，ｇ３，ｇ４が、ＥＣＵ２０に記憶されている。
領域１：図示トルクＴａ＝ｇ１（ＮＥ，ＫＬ，ＶＶＴ，ＣＡ５０）
領域２：図示トルクＴａ＝ｇ２（ＮＥ，ＫＬ，ＶＶＴ，ＣＡ５０）
領域３：図示トルクＴａ＝ｇ３（ＮＥ，ＫＬ，ＶＶＴ，ＣＡ５０）
領域４：図示トルクＴａ＝ｇ４（ＮＥ，ＫＬ，ＶＶＴ，ＣＡ５０）
第２のモデル式ｇ１〜ｇ４は、いずれもエンジン回転数ＮＥ、充填効率ＫＬ、バルブタイミングＶＶＴ、および基準クランク角ＣＡ５０の関数である。第２のモデル式ｇ１の形式は次のとおりであり、ｇ２〜ｇ４の形式はｇ１と同一である。

図示トルクＴａ＝ｇ１（ＮＥ，ＫＬ，ＶＶＴ，ＣＡ５０）
＝Ｃ（１，１）＋Ｃ（１，２）*ＮＥ＋Ｃ（１，３）*ＫＬ
＋Ｃ（１，４）*ＶＶＴ＋Ｃ（１，５）*ＣＡ５０
＋Ｃ（１，６）*ＫＬ^２＋Ｃ（１，７）*ＫＬ*ＣＡ５０
＋Ｃ（１，８）*ＮＥ^３＋＋Ｃ（１，９）*ＣＡ５０^３
＋Ｃ（１，１０）*ＮＥ*ＫＬ^２＋Ｃ（１，１１）*ＮＥ*ＶＶＴ^２
＋Ｃ（１，１２）*ＫＬ*ＣＡ５０＋Ｃ（１，１３）*ＫＬ*ＶＶＴ^２
＋Ｃ（１，１４）*ＶＶＴ^３

ここでＣ（１，１）〜Ｃ（１，１４）は領域ごとに定めた係数であり、ｇ２についてはＣ（２，１）〜Ｃ（２，１４）が、ｇ３についてはＣ（３，１）〜Ｃ（３，１４）が、またｇ４についてはＣ（４，１）〜Ｃ（４，１４）が代わりに用いられる。

第３実施形態における制御について説明する。まず、ＥＣＵ２０は、上述した図６と同様の手順によって、各センサ値の読み込み、運転領域判別、および当該運転領域についての基準クランク角較正実行判定出力を行う。ただし、較正実行判定出力は、基準クランク角を較正済みか、および前回較正時からの経時変化指標が所定値より大かのみによって行われ、定常運転か否かの判断は行われない。したがって第３実施形態での較正は定常運転中か否かにかかわらず実行される。

次に、図８に示されるように、ＥＣＵ２０は、エンジン回転数ＮＥ、充填効率ＫＬ、バルブタイミングＶＶＴ、基準クランク角ＣＡ５０、および実図示トルクＴｃを測定・算出する（Ｓ５１０）。実図示トルクＴｃは、例えば筒内圧センサ１５の出力に基づいて算出することができる。次にＥＣＵ２０は、計測数カウンタｍをインクリメントする（Ｓ５２０）。これらの処理は、少なくとも第２のモデル式ｇ１の未知変数の数と等しい所定回数、繰り返し実行される（Ｓ５３０）。

次に、ＥＣＵ２０は、第２のモデル式ｇ１の各係数Ｃ（１，１）〜Ｃ（１，１４）を最小二乗法により算出し記憶する（Ｓ５４０）。この処理は、次の式における残差二乗和Ｓ_２が最小となるように、残差二乗和Ｓ_２を各係数で偏微分したものを連立させて解くことで実行される。

ここでｇ０は、第２のモデル式ｇ１〜ｇ４の初期設定値または前回値である。

そして、ＥＣＵ２０は、第２のモデル式ｇ１から、図示トルクの最大値ｇ_ｍａｘを算出し、ｇ_ｍａｘ＝ｇ１（ＮＥ，ＫＬ，ＶＶＴ，ＣＡ５０）を変形することによりモデル式ｆ_ｎｅｗを求め、このモデル式ｆ_ｎｅｗによって、第１のモデル式ｆ１を更新する（Ｓ５５０）。最後に、カウンタ値ｍが０にリセットされて（Ｓ５６０）、処理が終了する。なお、第２実施形態における第１のモデル式ｆ１〜ｆ４およびｆ_ｎｅｗの形式は、第１実施形態におけるものと同様であっても、異なっていても良い。

以上の手順で各係数が個別に更新された第１のモデル式ｆ１〜ｆ４は、以後の運転において使用される。すなわち、以後の運転においてはエンジン回転数ＮＥ・充填効率ＫＬおよびバルブタイミングＶＶＴの測定値が、更新された第１のモデル式ｆ１〜ｆ４に個別に代入されて、ＣＡ５０_ＭＢＴの値が所定周期で逐次算出される。このようにして動的に設定される基準クランク角ＣＡ５０_ＭＢＴは、図２に示される点火時期制御ルーチンにおいて用いられる。

以上のとおり、第３実施形態では、基準クランク角を含む複数種類の運転条件と図示トルクとの関係を示す第２のモデル式ｇ１〜ｇ４における係数を前記複数の運転条件の計測値に基づいて修正する第２の係数修正手段を備え、且つ、該第２の係数修正手段によって修正された前記第２のモデル式ｇ１〜ｇ４と、当該修正された前記第２のモデル式から決定される図示トルクの最大値ｇ_ｍａｘとを用いて、前記複数種類の運転条件における前記基準クランク角以外のものと前記基準クランク角との関係を示す第１のモデル式ｆ１〜ｆ４を更新することで、前記較正を実行することとした。上述した第１および第２実施形態では、定常運転中であることを条件に、実際にＣＡ５０を変更しながらＭＢＴとなるＣＡ５０の値を特定したが、これに対して第３実施形態では、定常運転中であるか否かにかかわらず実データを取得して第２のモデル式ｇ１〜ｇ４を較正でき、且つ、図示トルクの最大値ｇ_ｍａｘを第２のモデル式ｇ１〜ｇ４自体から求めるので、処理を迅速に行うことができる。

次に、本発明の第４実施形態について説明する。第４実施形態は、較正の対象となる運転領域の選択についての変形例である。上述した第２および第３実施形態では、負荷とエンジン回転数とに応じて設定されている複数の運転領域について、ＣＡ５０の較正を個別に実行したが、第４実施形態は、複数の運転領域（図５に示される領域１〜４）のうち少なくとも一つの運転領域を、エンジンの運転状態に基づいて、較正の実行対象として選択し、他の運転領域については較正を実行しない。この選択は、想定される経時変化の種類に応じて行われる。第４実施形態の機械的構成は、上記第１実施形態と同様であるため、同一符号を付して詳細の説明を省略する。

第４実施形態の動作について説明する。本実施形態では、前回の較正時からの圧縮比の変化量、ノックコントロールシステムによる点火時期の変化量、および吸気管圧力の変化量が、前回の較正時からの経時変化指標として用いられる。図９において、まず、ＥＣＵ２０は、経時変化指標となるパラメータを読み込む（Ｓ６１０）。

次に、ＥＣＵ２０は、前回の較正時からの圧縮比の変化量が基準値以上かを判断し（Ｓ６２０）、肯定の場合には、領域１，２，３，４の全てが、較正対象として選択される（Ｓ６５０）。圧縮比の経時変化量（または変化速度）が大きい場合は、その原因が燃焼室内のデポジットの堆積である可能性が高い。デポジットの堆積は、全ての負荷領域について影響が大きい。したがって、この場合には全ての負荷領域について、ＣＡ５０の較正が行われる。

次に、ＥＣＵ２０は、前回の較正時からのノックコントロールシステムの学習値（ノックが生じない限界である点火時期）の変化量が基準値以上かを判断し（Ｓ６３０）、肯定の場合には、領域３，４が、較正対象として選択される（Ｓ６６０）。ノッキングは主として高負荷領域で生じるため、ノックコントロールシステムの学習値の変化量が大きい場合は、高負荷の領域３，４についてＣＡ５０の較正を行うのが適切である。

次に、ＥＣＵ２０は、前回の較正時からの同一アイドル回転数に対する吸気管圧力の経時変化量が基準値以上かを判断し（Ｓ６４０）、肯定の場合には、領域１，２が、較正対象として選択される（Ｓ６７０）。吸気管圧力の変化は主として、燃焼が筒内のスワール流の影響を受け易い低負荷領域の運転に影響するため、この変化量が大きい場合には、低負荷の領域１，２についてＣＡ５０の較正を行うのが適切である。

以上の処理の結果、第４実施形態では、複数の運転領域のうち少なくとも一つの運転領域を、エンジンの運転状態に基づいて、較正の実行対象として選択し、この選択は、想定される経時変化の種類に応じて行われる。したがって、経時変化の種類に応じた適切な較正を実行することが可能になる。

なお、上記各実施形態では、本発明をある程度の具体性をもって説明したが、本発明については、特許請求の範囲に記載された発明の精神や範囲から離れることなしに、さまざまな改変や変更が可能であることは理解されなければならない。すなわち、本発明は特許請求の範囲およびその等価物の範囲および趣旨に含まれる修正および変更を包含するものである。例えば、上記実施形態では基準クランク角を較正したが、本発明における較正の対象は基準燃焼割合であっても良く、また、基準クランク角と基準燃焼割合との両者であってもよい。

また、上記実施形態では、基準点火時期をＭＢＴとしたが、本発明における基準点火時期はトルクを評価基準とするＭＢＴでなくても良く、例えばＮＯｘ排出量の最も少ない点火タイミングなど、他の評価基準に基づく最適な点火時期を選択することができ、また複数の評価基準の組み合わせにより決定される点火時期としても良い。

また、上記実施形態では吸入空気量が最小となるＣＡ５０の値によって基準クランク角θ_０を較正したが、吸入空気量が最小となるＣＡ５０の値そのものに代えて、所定の補間計算を行ってもよく、また吸入空気量が最小値から所定範囲内となるクランク角を、較正された目標クランク角（基準クランク角θ_０）として採用してもよい。更に、本発明における較正手段による較正には、これらの方法以外の種々の方法および手順を利用できる。

また、所定の較正実行条件は、前回の較正実行から起算された燃焼速度の情報を含むパラメータの変化量、圧縮比の変化量、ノックコントロールシステムによる点火時期の変化量、吸気管圧力の変化量、のうちの少なくともいずれかを含むこととするのが特に好適であるが、本発明における較正実行条件には、積算された運転時間や走行距離などのように、出荷後または前回の較正実行後の経時変化の情報を反映しうる他のパラメータを任意に採用することができる。

また、上記実施形態では制御手段によって変更される運転条件を点火時期としたが、制御対象となる運転条件はバルブタイミングや、ディーゼルエンジンでは燃料噴射時期など、他のパラメータであっても良く、かかる構成も本発明の範疇に属するものである。

本発明による制御装置が適用された内燃機関を示す概略構成図である。 第１実施形態において実行される点火時期制御ルーチンを説明するためのフローチャートである。 第１実施形態において実行される基準クランク核の較正実行判定ルーチンを説明するためのフローチャートである。 第１実施形態において実行される基準クランク角の較正ルーチンを説明するためのフローチャートである。 負荷とエンジン回転数とに応じて設定されている複数の運転領域を示すグラフである。 第２実施形態において実行される基準クランク角の較正実行判定ルーチンを説明するためのフローチャートである。 第２実施形態において実行される基準クランク角の較正ルーチンを説明するためのフローチャートである。 第３実施形態において実行される基準クランク角の較正ルーチンを説明するためのフローチャートである。 第４実施形態において実行される運転領域の選択ルーチンを説明するためのフローチャートである。 充填効率およびエンジン回転数を一定とした場合の点火時期と内燃機関のトルクとの相関を示すグラフである。 図１０のグラフをエンジン回転数および図示トルクを一定として正規化した場合の点火時期と内燃機関のトルクとの相関を示すグラフである。 本発明において用いられる積値ＰＶ^κ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。 積値ＰＶ^κ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。

符号の説明

１ 内燃機関
３ 燃焼室
７ 点火プラグ
１２ インジェクタ
１４ クランク角センサ
１５ 筒内圧センサ
１６ 空燃比センサ
２０ ＥＣＵ
Ｖｅ 排気弁
Ｖｉ 吸気弁

Claims (19)

1. 内燃機関のクランク角が所定の基準クランク角にあるときの燃焼室における燃焼割合が、当該基準クランク角に対応して定められている基準燃焼割合と一致するように、前記内燃機関の所定の運転条件を変更する制御手段を備えた内燃機関の制御装置において、
   前記基準クランク角と前記基準燃焼割合とのうちの少なくとも一方を較正する較正手段を更に備えたことを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 請求項１に記載の内燃機関の制御装置であって、
   前記所定の運転条件は前記内燃機関の点火時期であり、
   前記較正手段は、前記点火時期が所定の基準点火時期と一致するように、前記較正を実行することを特徴とする内燃機関の制御装置。
3. 請求項２に記載の内燃機関の制御装置であって、
   前記基準点火時期はＭＢＴであることを特徴とする内燃機関の制御装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の内燃機関の制御装置であって、
   前記較正手段は、トルクが一定であり且つ空燃比が一定である条件下で、所定の燃焼割合となるクランク角が変化するように、点火時期を変化させ、吸入空気量が最小値から所定範囲内となるクランク角を、較正された基準クランク角として採用することによって、前記較正を実行することを特徴とする内燃機関の制御装置。
5. 請求項４に記載の内燃機関の制御装置であって、
   前記較正手段は、運転条件と前記基準クランク角との関係を示す第１のモデル式における係数を前記運転条件の計測値に基づいて修正する第１の係数修正手段を備え、且つ、該第１の係数修正手段によって修正された前記第１のモデル式に前記運転条件を代入することによって、較正された基準クランク角を算出することを特徴とする内燃機関の制御装置。
6. 請求項２に記載の内燃機関の制御装置であって、
   前記較正手段は、前記基準クランク角を含む複数種類の運転条件と図示トルクとの関係を示す第２のモデル式における係数を前記複数種類の運転条件の計測値に基づいて修正する第２の係数修正手段を備え、且つ、該第２の係数修正手段によって修正された前記第２のモデル式と、当該修正された前記第２のモデル式から決定される図示トルクの最大値とを用いて、前記複数種類の運転条件における前記基準クランク角以外のものと前記基準クランク角との関係を示す第１のモデル式を更新することで、前記較正を実行することを特徴とする内燃機関の制御装置。
7. 請求項１ないし６のいずれかに記載の内燃機関の制御装置であって、
   前記燃焼室における筒内圧力を検出する筒内圧検出手段を更に備え、
   前記制御手段は、前記筒内圧検出手段によって検出された筒内圧力に基づいて前記燃焼割合を算出することを特徴とする内燃機関の制御装置。
8. 請求項７に記載の内燃機関の制御装置であって、
   前記制御手段は、前記筒内圧検出手段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を所定の指数で累乗した値との積値に基づいて、前記燃焼割合を算出することを特徴とする内燃機関の制御装置。
9. 請求項１ないし８のいずれかに記載の内燃機関の制御装置であって、
   前記較正手段は、所定の較正実行条件が満たされたときに、前記較正を実行することを特徴とする内燃機関の制御装置。
10. 請求項９に記載の内燃機関の制御装置であって、
    前記所定の較正実行条件は、
    燃焼速度の情報を含むパラメータの変化量、
    圧縮比の変化量、
    ノックコントロールシステムによる点火時期の変化量、
    吸気管圧力の変化量、
    のうちの少なくともいずれかに基づくことを特徴とする内燃機関の制御装置。
11. 請求項１ないし１０のいずれかに記載の内燃機関の制御装置であって、
    前記較正手段は、負荷とエンジン回転数とに応じて設定されている複数の運転領域について、前記較正を個別に実行することを特徴とする内燃機関の制御装置。
12. 請求項１１に記載の内燃機関の制御装置であって、
    前記較正手段は、前記複数の運転領域のうち少なくとも一つの運転領域を較正の実行対象として選択する対象領域選択手段を更に備え、該対象領域選択手段は、前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記少なくとも一つの運転領域を選択することを特徴とする内燃機関の制御装置。
13. 請求項１２に記載の内燃機関の制御装置であって、
    前記対象領域選択手段は、ノックコントロールシステムによる点火時期の変化量が所定値以上である場合に、負荷が所定値以上の領域を選択することを特徴とする内燃機関の制御装置。
14. 請求項１２に記載の内燃機関の制御装置であって、
    前記対象領域選択手段は、吸気管圧力の変化量が所定値以上である場合に、負荷が所定値以下の領域を選択することを特徴とする内燃機関の制御装置。
15. 請求項１ないし１４のいずれかに記載の内燃機関の制御装置であって、
    前記較正手段による較正は、オンボードで実行されることを特徴とする内燃機関の制御装置。
16. 内燃機関のクランク角が所定の基準クランク角にあるときの燃焼室における燃焼割合が、当該基準クランク角に対応して定められている基準燃焼割合と一致するように、前記内燃機関の所定の運転条件を変更する制御ステップを含む内燃機関の制御方法において、
    前記基準クランク角と前記基準燃焼割合とのうちの少なくとも一方をオンボードで較正する較正ステップを更に含むことを特徴とする内燃機関の制御方法。
17. 請求項１６に記載の内燃機関の制御方法であって、
    前記較正ステップは、トルクが一定であり且つ空燃比が一定である条件下で、所定の燃焼割合となるクランク角が変化するように、点火時期を変化させながら、吸入空気量を検出する検出ステップと、吸入空気量が最小値から所定範囲内となるクランク角を、較正された基準クランク角として採用する更新ステップと、を含むことを特徴とする内燃機関の制御方法。
18. 請求項１６に記載の内燃機関の制御方法であって、
    前記較正ステップは、運転条件と前記基準クランク角との関係を示す第１のモデル式における係数を前記運転条件の計測値に基づいて修正する第１の係数修正ステップと、該第１の係数修正ステップによって修正された前記第１のモデル式に前記運転条件を代入することによって、較正された基準クランク角を算出する算出ステップと、を含むことを特徴とする内燃機関の制御方法。
19. 請求項１６に記載の内燃機関の制御方法であって、
    前記較正ステップは、前記基準クランク角を含む複数種類の運転条件と図示トルクとの関係を示す第２のモデル式における係数を前記複数の運転条件の計測値に基づいて修正する第２の係数修正ステップと、該第２の係数修正ステップによって修正された前記第２のモデル式と、当該修正された前記第２のモデル式から決定される図示トルクの最大値とを用いて、前記複数の運転条件における前記基準クランク角以外のものと前記基準クランク角との関係を示す第１のモデル式を更新することで、前記較正を実行する更新ステップと、を含むことを特徴とする内燃機関の制御方法。
    

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