JP2009127466A - 内燃機関の判定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の運転状態が定常状態にあるか否かを迅速かつ高精度に判定することができる内燃機関の判定装置を提供する。
【解決手段】内燃機関３の判定装置１は、ＥＣＵ２を備える。ＥＣＵ２は、筒内圧ＰＣＹＬに応じて、図示平均有効圧力ＩＭＥＰを算出し（ステップ１〜３）、エンジン回転数ＮＥおよびアクセル開度ＡＰに応じて、要求トルクＴＲＱを算出し（ステップ１０，１１）と、比ＲＴＩ（＝ＴＲＱ／ＩＭＥＰ）に応じて、内燃機関３の運転状態が定常状態にあるか否かを判定する（ステップ２２）。
【選択図】図５

Description

本発明は、内燃機関の運転状態が定常状態にあるか否かを判定する内燃機関の判定装置に関する。

従来、内燃機関の判定装置として、特許文献１に記載されたものが知られている。この判定装置は、内燃機関の筒内圧を検出する筒内圧センサと、マイクロコンピュータからなるコントローラなどを備えている。また、内燃機関には、スワール制御弁が設けられている。

このコントローラでは、特許文献１の図３に示す判定処理によって、内燃機関の運転状態が安定状態すなわち定常状態にあるか否かが判定される。具体的には、ステップ１の判別結果がＹＥＳで、スワール制御弁が閉鎖状態に制御されているときに、筒内圧センサによって検出した筒内圧を、所定クランク角範囲で積分することにより、積分値Ｐｉを算出する（ステップ２）。そして、この算出処理を複数回の燃焼サイクルで実行することによって、複数の積分値Ｐｉをサンプリングし、これらをＲＡＭ内に記憶する（ステップ３）。そして、ＲＡＭ内の複数の積分値Ｐｉにおける最大値と最小値との偏差ΔＰｉを算出し、この偏差ΔＰｉが所定値以下であるときには、内燃機関の運転状態が定常状態にあると判定され、所定値を超えているときには、内燃機関の運転状態が過渡状態にあると判定される（ステップ４，５）。

特開平９−４２０２１号公報

上記従来の内燃機関の判定装置によれば、複数の積分値Ｐｉのサンプリング結果における最大値と最小値との偏差ΔＰｉに基づいて、内燃機関の運転状態が定常状態にあるか否かを判定するので、これらの積分値Ｐｉがサンプリングされるまでの間、すなわち複数回の燃焼サイクルが実行されるまでの間、判定を行うことができず、判定結果を得るのに時間を要するという問題がある。また、内燃機関に要求される運転負荷が急変した場合、それに従って筒内圧が変化するものの、この筒内圧の変化は運転負荷の変化と比べて緩やかなものとなることで、運転負荷の変化直後は適切な判定結果を得ることができないとともに、結果的に、適切な判定結果を得るのに時間を要してしまう。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、内燃機関が車両に搭載されている場合において、内燃機関の運転状態が定常状態にあるか否かを迅速かつ高精度に判定することができる内燃機関の判定装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に係る内燃機関３の判定装置１は、内燃機関３の筒内圧ＰＣＹＬを検出する筒内圧検出手段（ＥＣＵ２、筒内圧センサ２１）と、検出された筒内圧ＰＣＹＬに応じて、内燃機関３の実際の仕事を表す実仕事パラメータ（図示平均有効圧力ＩＭＥＰ）を算出する実仕事パラメータ算出手段（ＥＣＵ２、ステップ１〜３）と、内燃機関３の運転状態を表す運転状態パラメータ（エンジン回転数ＮＥ、アクセル開度ＡＰ）を検出する運転状態パラメータ検出手段（ＥＣＵ２、クランク角センサ２０、アクセル開度センサ２２）と、検出された運転状態パラメータに応じて、内燃機関３に要求される仕事を表す要求仕事パラメータ（要求トルクＴＲＱ）を算出する要求仕事パラメータ算出手段（ＥＣＵ２、ステップ１０，１１）と、算出された実仕事パラメータと算出された要求仕事パラメータとの関係（比ＲＴＩ、トルク偏差ＤＴＲＱ、圧力偏差ＤＩＭＥＰ）に応じて、内燃機関３の運転状態が定常状態にあるか否かを判定する定常状態判定手段（ＥＣＵ２、ステップ２２，３３，４３）と、を備えることを特徴とする。

この内燃機関の判定装置によれば、筒内圧に応じて、内燃機関の実際の仕事を表す実仕事パラメータが算出され、運転状態パラメータに応じて、内燃機関に要求される仕事を表す要求仕事パラメータが算出されるとともに、実仕事パラメータと要求仕事パラメータとの関係に応じて、内燃機関の運転状態が定常状態にあるか否かが判定される。この場合、実仕事パラメータは、内燃機関の燃焼エネルギを適切に表す筒内圧に応じて算出されるので、内燃機関の実際の仕事を適切に表し、要求仕事パラメータは、内燃機関の運転状態を表す運転状態パラメータに応じて算出されるので、そのときに内燃機関に要求されている仕事を適切に表す。そのため、以上のような実仕事パラメータと要求仕事パラメータとの関係は、その時点での内燃機関の運転状態が定常状態にあるか否かを適切に表すものとなる。例えば、実仕事パラメータと要求仕事パラメータとが互いに合致していれば、内燃機関の運転状態が定常状態にあることになる。したがって、この判定装置によれば、実仕事パラメータと要求仕事パラメータとの関係に応じて、定常状態の判定を高精度に実行することができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の内燃機関３の判定装置１において、実仕事パラメータ算出手段は、実仕事パラメータとして平均有効圧力（図示平均有効圧力ＩＭＥＰ）を算出し、要求仕事パラメータ算出手段は、要求仕事パラメータとして内燃機関３に要求される要求トルクＴＲＱを算出することを特徴とする。

この内燃機関の判定装置によれば、内燃機関の運転状態が定常状態にあるか否かの判定が、平均有効圧力と要求トルクの関係に応じて実行される。この場合、要求トルクは１回の制御（演算）タイミングで演算できるとともに、平均有効圧力は１回の燃焼サイクルの間での筒内圧の積分演算によって算出することができるので、判定結果を１回の燃焼サイクルの間で得ることができる。その結果、複数回の燃焼サイクルが実行されるまでの間、判定結果を得ることができない従来の場合と比べて、判定結果をより迅速に得ることができる。

請求項３に係る発明は、請求項２に記載の内燃機関３の判定装置１において、定常状態判定手段は、要求トルクＴＲＱと、要求トルクＴＲＱに基づいて内燃機関３を制御したときの１回の燃焼サイクル中に算出された平均有効圧力（図示平均有効圧力ＩＭＥＰ）との関係に応じて、定常状態の判定を実行する（ステップ２０〜２２，３０〜３３，４０〜４３）ことを特徴とする。

この内燃機関の判定装置によれば、要求トルクと、要求トルクに基づいて内燃機関を制御したときの１回の燃焼サイクル中に算出された平均有効圧力との関係に応じて、定常状態の判定が実行されるので、内燃機関が要求トルクに基づいて制御されたときの、要求トルクに対応する仕事の実際の達成度合に応じて、定常状態の判定を実行することができ、それにより、判定精度をさらに向上させることができる。

請求項４に係る発明は、請求項２に記載の内燃機関３の判定装置１において、定常状態判定手段は、平均有効圧力（図示平均有効圧力ＩＭＥＰ）および要求トルクＴＲＱの相対的な比ＲＴＩを算出するとともに、比ＲＴＩが所定範囲内にあるとき（Ｒ＿Ｌ＜ＲＴＩ＜Ｒ＿Ｈのとき）に、内燃機関３の運転状態が定常状態にあると判定する（ステップ２２，２３）ことを特徴とする。

この内燃機関の判定装置によれば、平均有効圧力および要求トルクの相対的な比が所定範囲内にあるときに、内燃機関の運転状態が定常状態にあると判定される。この場合、平均有効圧力および要求トルクは、一方に所定の換算係数を乗算することによって他方に換算できるという関係にあるので、そのような両者の相対的な比を用い、これが所定範囲にあるか否かを判定することによって、定常状態の判定を適切に実行することができる。

請求項５に係る発明は、請求項２に記載の内燃機関３の判定装置１において、定常状態判定手段は、平均有効圧力（図示平均有効圧力ＩＭＥＰ）および要求トルクＴＲＱの一方を他方に換算した換算値ＴＲＱ２，ＩＭＥＰ２と、平均有効圧力および要求トルクＴＲＱの他方との相対的な差分（トルク偏差ＤＴＲＱ、圧力偏差ＤＩＭＥＰ）を算出するとともに、差分が所定範囲内にあるとき（ＤＴ＿Ｌ＜ＤＴＲＱ＜ＤＴ＿Ｈのとき、またはＤＩ＿Ｌ＜ＤＩＭＥＰ＜ＤＩ＿Ｈのとき）に、内燃機関３の運転状態が定常状態にあると判定する（ステップ３３，３４，４３，４４）ことを特徴とする。

この内燃機関の判定装置によれば、平均有効圧力および要求トルクの一方を他方に換算した換算値と、平均有効圧力および要求トルクの他方との相対的な差分が所定範囲内にあるときに、内燃機関の運転状態が定常状態にあると判定される。前述したように、平均有効圧力および要求トルクは、一方に所定の換算係数を乗算することによって他方に換算できるという関係にあるので、上記差分を用い、これが所定範囲にあるか否かを判定することによって、定常状態の判定を適切に実行することができる。

以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係る内燃機関の判定装置について説明する。図１は、本実施形態の判定装置１およびこれを適用した内燃機関（以下「エンジン」という）３の概略構成を示しており、同図に示すように、判定装置１は、ＥＣＵ２を備えている。このＥＣＵ２は、後述するように、定常状態判定処理などの各種の制御処理を実行し、それにより、エンジン３を制御する。

エンジン３は、車両１０に搭載された直列４気筒型ディーゼルエンジンであり、４組の気筒３ａおよびピストン３ｂ（１組のみ図示）と、クランクシャフト３ｃなどを備えている。このエンジン３には、クランク角センサ２０および４つの筒内圧センサ２１（１つのみ図示）が設けられている。

このクランク角センサ２０は、マグネットロータ２０ａおよびＭＲＥピックアップ２０ｂで構成されており、クランクシャフト３ｃの回転に伴い、いずれもパルス信号であるＣＲＫ信号およびＴＤＣ信号をＥＣＵ２に出力する。

このＣＲＫ信号は、所定クランク角（例えば１゜）毎に１パルスが出力され、ＥＣＵ２は、このＣＲＫ信号に基づき、エンジン３の回転数（以下「エンジン回転数」という）ＮＥを算出する。また、ＴＤＣ信号は、各気筒３ａのピストン３ｂが吸気行程のＴＤＣ位置よりも若干、手前の所定のクランク角位置にあることを表す信号であり、所定クランク角毎に１パルスが出力される。なお、本実施形態では、クランク角センサ２０が運転状態パラメータ検出手段に相当し、エンジン回転数ＮＥが運転状態パラメータに相当する。

また、筒内圧センサ２１は、気筒３ａ毎に設けられた、グロープラグ４と一体型の圧電素子タイプのものであり、対応する気筒３ａ内の圧力すなわち筒内圧ＰＣＹＬの変化に伴ってたわむことにより、筒内圧ＰＣＹＬを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。ＥＣＵ２は、後述するように、筒内圧センサ２１の検出信号の電圧値（以下「検出電圧」という）ＶＣＰＳに基づき、筒内圧ＰＣＹＬおよび図示平均有効圧ＩＭＥＰを算出する。なお、本実施形態では、筒内圧センサ２１が筒内圧検出手段に相当する。

さらに、ＥＣＵ２には、アクセル開度センサ２２が接続されており、このアクセル開度センサ２２は、車両の図示しないアクセルペダルの踏み込み量（以下「アクセル開度」という）ＡＰを検出して、それを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。なお、本実施形態では、アクセル開度センサ２２が運転状態パラメータ検出手段に相当し、アクセル開度ＡＰが運転状態パラメータに相当する。

一方、ＥＣＵ２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、Ｉ／Ｏインターフェースおよび駆動回路（いずれも図示せず）などからなるマイクロコンピュータで構成されており、前述した各種のセンサ２０〜２２の検出信号などに応じて、以下に述べるように、図示平均有効圧ＩＭＥＰの算出処理および定常状態判定処理などの各種の制御処理を実行する。

なお、本実施形態では、ＥＣＵ２が、筒内圧検出手段、実仕事パラメータ算出手段、運転状態パラメータ検出手段、要求仕事パラメータ算出手段、および定常状態判定手段に相当する。

次に、図２を参照しながら、ＥＣＵ２によって実行される図示平均有効圧ＩＭＥＰの算出処理について説明する。この処理は、各気筒３ａにおける当該燃焼サイクルでの図示平均有効圧ＩＭＥＰを所定周期（例えばクランク角１゜毎の周期）で算出するものであり、ここでは１つの気筒３ａにおける処理内容を例にとって説明する。なお、以下の説明において算出される各種の値は、ＥＣＵ２のＲＡＭ内に記憶されるものとする。この処理では、まず、ステップ１（図では「Ｓ１」と略す。以下同じ）で、筒内圧センサ２１の検出電圧ＶＣＰＳを読み込む。

次に、ステップ２に進み、検出電圧ＶＣＰＳを用いて、本出願人が特開２００６−２３３７９８号公報に記載した手法により、筒内圧ＰＣＹＬを算出する。具体的には、モータリング圧力より推定した筒内圧の推定値と筒内圧センサ２１の検出電圧ＶＣＰＳより算出した算出値との偏差が最小になるように、筒内圧ＰＣＹＬが算出される。

ステップ２に続くステップ３で、上記ステップ２で算出された筒内圧ＰＣＹＬを用いて、本出願人が特開２００６−５２６４７号公報に記載した手法により、図示平均有効圧ＩＭＥＰを算出する。その後、本処理を終了する。なお、本実施形態では、図示平均有効圧力ＩＭＥＰが実仕事パラメータおよび平均有効圧力に相当する。

次に、図３を参照しながら、ＥＣＵ２によって実行される要求トルクＴＲＱの算出処理について説明する。この処理は、以下に述べるように、要求トルクＴＲＱを算出するものであり、１回の燃焼サイクルにおける最初のＴＤＣ信号の発生タイミングに同期して実行される。

この処理では、まず、ステップ１０で、ＲＡＭに記憶されている、エンジン回転数ＮＥおよびアクセル開度ＡＰのデータを読み込む。

次いで、ステップ１１に進み、エンジン回転数ＮＥおよびアクセル開度ＡＰに応じて、図示しないマップを検索することにより、要求トルクＴＲＱを算出する。このマップでは、要求トルクＴＲＱは、エンジン回転数ＮＥが高いほど、またはアクセル開度ＡＰが大きいほど、より大きな値に設定されている。これは、エンジン回転数ＮＥが高いほど、またはアクセル開度ＡＰが大きいほど、より大きなエンジン出力が要求されるためである。その後、本処理を終了する。

以上のように要求トルクＴＲＱが算出されると、今回の燃焼サイクルで、全気筒３ａの燃料噴射量および吸入空気量が要求トルクＴＲＱに基づいて制御され、それにより、要求トルクＴＲＱに相当するエンジン出力が得られるように、エンジン３が制御される。なお、本実施形態では、要求トルクＴＲＱが要求仕事パラメータに相当する。

次に、図４を参照しながら、ＥＣＵ２によって実行される定常状態判定処理について説明する。この処理は、エンジン３の運転状態が定常状態にあるか否かを判定するものであり、１回の燃焼サイクルにおける最初のＴＤＣ信号の発生タイミングに同期して、前述した要求トルクＴＲＱの算出処理に続けて実行される。

この処理では、まず、ステップ２０で、ＲＡＭに記憶されている要求トルクＴＲＱおよび図示平均有効圧力ＩＭＥＰのデータを読み込む。この場合、図示平均有効圧力ＩＭＥＰとして、最新の算出値を読み込むとともに、要求トルクＴＲＱとして、後述する理由により、前回の制御（演算）タイミングすなわち１燃焼サイクル前の制御タイミングで算出された値を読み込む。

次いで、ステップ２１に進み、要求トルクＴＲＱを図示平均有効圧力ＩＭＥＰで除算した値ＴＲＱ／ＩＭＥＰを、比ＲＴＩとして設定する。なお、本実施形態では、比ＲＴＩが実仕事パラメータと要求仕事パラメータとの関係および相対的な比に相当する。

次に、ステップ２２で、Ｒ＿Ｌ＜ＲＴＩ＜Ｒ＿Ｈが成立しているか否かを判定する。これらの２つの値Ｒ＿Ｈ，Ｒ＿Ｌは、比ＲＴＩの所定の上下限値であり、エンジン３の運転状態が定常状態にあるか否かを適切に判定できるような値に設定されている。

ステップ２２の判別結果がＹＥＳで、Ｒ＿Ｌ＜ＲＴＩ＜Ｒ＿Ｈが成立しているときには、エンジン３の運転状態が定常状態にあると判定して、ステップ２３に進み、それを表すために定常状態判定フラグＦ＿ＳＴＥＡＤＹを「１」に設定する。その後、本処理を終了する。

一方、ステップ２２の判別結果がＮＯのときには、エンジン３の運転状態が過渡状態にあると判定して、ステップ２４に進み、それを表すために定常状態判定フラグＦ＿ＳＴＥＡＤＹを「０」に設定する。その後、本処理を終了する。

なお、以上のように定常状態判定フラグＦ＿ＳＴＥＡＤＹが設定されると、図示しないが、ＥＣＵ２により、この定常状態判定フラグＦ＿ＳＴＥＡＤＹの値を用いて、エンジン３の各種の制御処理（例えば燃料噴射制御処理や吸入空気量制御処理）が実行される。

次に、図５を参照しながら、以上のような定常状態判定処理をエンジン３の運転中に実行した場合の判定結果例について説明する。同図に示すように、車両１０が走行中でエンジン３が要求トルクＴＲＱに基づいて制御されている場合、Ｒ＿Ｌ＜ＲＴＩ＜Ｒ＿Ｈが成立すると、定常状態判定フラグＦ＿ＳＴＥＡＤＹが「１」に設定されるとともに、Ｆ＿ＳＴＥＡＤＹ＝１が成立している間（例えば時刻ｔ１〜ｔ２，ｔ３〜ｔ４の間）は、エンジン回転数ＮＥおよび車速はいずれも急激な変化を示すことなく、ほぼ安定した状態にあることが判る。

すなわち、エンジン３の運転状態が定常状態にあるときに、Ｆ＿ＳＴＥＡＤＹ＝１が成立しており、結果的に、前述した定常状態判定処理において、高い判定精度が得られていることが判る。これは以下の理由による。すなわち、図示平均有効圧力ＩＭＥＰは、エンジン３の燃焼エネルギを適切に表す筒内圧ＰＣＹＬに基づいて算出されるので、エンジン３の実際の仕事を適切に表し、要求トルクＴＲＱは、エンジン回転数ＮＥおよびアクセル開度ＡＰに応じて算出されるので、そのときにエンジン３に要求されている仕事を適切に表す。

これに対して、前述した比ＲＴＩは、エンジン３が要求トルクＴＲＱに基づいて制御されている場合において、要求トルクＴＲＱを、その算出タイミングよりも１燃焼サイクル後のタイミングで算出した図示平均有効圧力ＩＭＥＰで除算することにより算出されるので、エンジン３が要求トルクＴＲＱに対応する仕事を実際にどの程度達成したかを適切に表すことになる。したがって、そのような比ＲＴＩが所定範囲（Ｒ＿Ｌ＜ＲＴＩ＜Ｒ＿Ｈの範囲）にあるか否かを判定することによって、エンジン３の運転状態が定常状態にあるか否かを精度よく判定できることになる。

以上のように、本実施形態の判定装置１によれば、比ＲＴＩが所定範囲（Ｒ＿Ｌ＜ＲＴＩ＜Ｒ＿Ｈの範囲）にあるか否かに応じて、エンジン３の運転状態が定常状態にあるか否かが判定されるので、上述した理由によって、高い判定精度を確保することができる。

また、要求トルクＴＲＱは１回の制御タイミングで演算できるとともに、図示平均有効圧力ＩＭＥＰは１回の燃焼サイクルの間での筒内圧ＰＣＹＬの積分演算によって算出することができるので、判定結果を１回の燃焼サイクルの間で得ることができる。その結果、複数回の燃焼サイクルが実行されるまでの間、判定結果を得ることができない従来の場合と比べて、判定結果をより迅速に得ることができる。

なお、実施形態は、実仕事パラメータとして図示平均有効圧力ＩＭＥＰを用いた例であるが、本発明の実仕事パラメータはこれに限らず、内燃機関の実際の仕事を表すものであればよい。例えば、実仕事パラメータとして、図示平均有効圧力ＩＭＥＰに代えて正味平均有効圧力ＢＭＥＰを用いてもよい。さらに、実仕事パラメータとして、図示平均有効圧力ＩＭＥＰまたは正味平均有効圧力ＢＭＥＰを仕事（ジュール）に換算した値を用いてもよい。

また、実施形態は、要求仕事パラメータとして要求トルクＴＲＱを用いた例であるが、本発明の実仕事パラメータはこれに限らず、内燃機関に要求される仕事を表すものであればよい。例えば、要求仕事パラメータとして、要求トルクＴＲＱを仕事（ジュール）に換算した値を用いてもよい。

さらに、実施形態は、実仕事パラメータと要求仕事パラメータとの関係として、比ＲＴＩ（＝ＴＲＱ／ＩＭＥＰ）を用いた例であるが、本発明の実仕事パラメータと要求仕事パラメータとの関係はこれに限らず、両者の関係を表すものであればよい。例えば、実施形態の比ＲＴＩに代えて、比ＩＭＥＰ／ＴＲＱを用いてもよい。さらに、比ＲＴＩに代えて、要求トルクＴＲＱと、図示平均有効圧力ＩＭＥＰを要求トルクに換算した換算値ＴＲＱ２との相対的な比（ＴＲＱ／ＴＲＱ２またはＴＲＱ２／ＴＲＱ）を用いてもよく、図示平均有効圧力ＩＭＥＰと、要求トルクＴＲＱを図示平均有効圧力に換算した換算値ＩＭＥＰ２との相対的な比（ＩＭＥＰ／ＩＭＥＰ２またはＩＭＥＰ２／ＩＭＥＰ）を用いてもよい。

以上の５つの比ＩＭＥＰ／ＴＲＱ，ＴＲＱ／ＴＲＱ２，ＴＲＱ２／ＴＲＱ，ＩＭＥＰ／ＩＭＥＰ２，ＩＭＥＰ２／ＩＭＥＰはいずれも、実施形態の比ＲＴＩと同様に、エンジン３が要求トルクＴＲＱに対応する仕事を実際にどの程度達成したかを適切に表すものであるので、これらの比のいずれかを用いた場合でも、実施形態の判定装置１と同様の作用効果を得ることができる。

また、実施形態は、定常状態判定手段としてＥＣＵ２を用いるとともに、その判定処理を図４に示すように実行した例であるが、本発明の定常状態判定手段はこれに限らず、エンジン３の運転状態が定常状態にあるか否かを判定できるものであればよい。例えば、実施形態の図４の定常状態判定処理に代えて、図６に示す定常状態判定処理を実行してもよい。この図６の処理も、図４の処理と同様に、１回の燃焼サイクルにおける最初のＴＤＣ信号の発生タイミングに同期して、前述した要求トルクＴＲＱの算出処理に続けて実行される。

この処理では、まず、ステップ３０で、前述したステップ２０と同様に、ＲＡＭに記憶されている要求トルクＴＲＱおよび図示平均有効圧力ＩＭＥＰのデータを読み込む。この場合も、図示平均有効圧力ＩＭＥＰとして、最新の算出値を読み込むとともに、要求トルクＴＲＱとして、前回の制御（演算）タイミングで算出された値を読み込む。

次いで、ステップ３１に進み、換算係数ＫＴＲＱと図示平均有効圧力ＩＭＥＰの積ＫＴＲＱ・ＩＭＥＰを、換算値ＴＲＱ２として設定する。この換算値ＴＲＱ２は、図示平均有効圧力ＩＭＥＰを要求トルクに換算したものであり、換算係数ＫＴＲＱは、行程容積などに基づいて予め設定される。

ステップ３１に続くステップ３２で、要求トルクＴＲＱと換算値ＴＲＱ２との差分ＴＲＱ−ＴＲＱ２を、トルク偏差ＤＴＲＱとして設定する。なお、この例では、トルク偏差ＤＴＲＱが、実仕事パラメータと要求仕事パラメータとの関係および相対的な差分に相当する。

次に、ステップ３３に進み、ＤＴ＿Ｌ＜ＤＴＲＱ＜ＤＴ＿Ｈが成立しているか否かを判定する。これらの２つの値ＤＴ＿Ｈ，ＤＴ＿Ｌは、トルク偏差ＤＴＲＱの所定の上下限値であり、エンジン３の運転状態が定常状態にあるか否かを適切に判定できるような値に設定されている。

ステップ３３の判別結果がＹＥＳで、ＤＴ＿Ｌ＜ＤＴＲＱ＜ＤＴ＿Ｈが成立しているときには、エンジン３の運転状態が定常状態にあると判定して、ステップ３４に進み、それを表すために定常状態判定フラグＦ＿ＳＴＥＡＤＹを「１」に設定する。その後、本処理を終了する。

一方、ステップ３３の判別結果がＮＯのときには、エンジン３の運転状態が過渡状態にあると判定して、ステップ３５に進み、それを表すために定常状態判定フラグＦ＿ＳＴＥＡＤＹを「０」に設定する。その後、本処理を終了する。

以上のように、図６の定常状態判定処理では、トルク偏差ＤＴＲＱを用いて、エンジン３の運転状態が定常状態にあるか否かが判定される。この場合、トルク偏差ＤＴＲＱは、前述した比ＲＴＩと同様に、エンジン３が要求トルクＴＲＱに対応する仕事を実際にどの程度達成したかを適切に表すものであるので、図６の定常状態判定処理によれば、前述した図４の定常状態判定処理と同様に、エンジン３の運転状態が定常状態にあるか否かを迅速かつ高精度に判定することができる。

なお、上記図６の処理は、平均有効圧力および要求トルクの一方を他方に換算した換算値と、平均有効圧力および要求トルクの他方との相対的な差分として、要求トルクＴＲＱと換算値ＴＲＱ２との差分ＴＲＱ−ＴＲＱ２（＝トルク偏差ＤＴＲＱ）を用いた例であるが、これに代えて、差分ＴＲＱ２−ＴＲＱ、差分の絶対値｜ＴＲＱ−ＴＲＱ２｜、または差分の絶対値｜ＴＲＱ２−ＴＲＱ｜を用いてもよい。例えば、差分の絶対値｜ＴＲＱ−ＴＲＱ２｜を用いる場合には、前述したステップ３２でトルク偏差ＤＴＲＱを差分の絶対値｜ＴＲＱ−ＴＲＱ２｜に設定し、ステップ３３で、トルク偏差ＤＴＲＱが所定値（正の一定値）よりも小さいか否かを判定するように構成すればよい。

以上の３つの差分ＴＲＱ２−ＴＲＱ，｜ＴＲＱ−ＴＲＱ２｜，｜ＴＲＱ２−ＴＲＱ｜はいずれも、上記差分ＴＲＱ−ＴＲＱ２と同様に、エンジン３が要求トルクＴＲＱに対応する仕事を実際にどの程度達成したかを適切に表すものであるので、これらの差分のいずれかを図６の処理で用いた場合にも、前述した図４の定常状態判定処理と同様の作用効果を得ることができる。

また、実施形態の図４の定常状態判定処理に代えて、図７に示す定常状態判定処理を実行してもよい。この図７の処理も、図４の処理と同様に、１回の燃焼サイクルにおける最初のＴＤＣ信号の発生タイミングに同期して、前述した要求トルクＴＲＱの算出処理に続けて実行される。

この処理では、まず、ステップ４０で、前述したステップ２０，３０と同様に、ＲＡＭに記憶されている要求トルクＴＲＱおよび図示平均有効圧力ＩＭＥＰのデータを読み込む。この場合も、図示平均有効圧力ＩＭＥＰとして、最新の算出値を読み込むとともに、要求トルクＴＲＱとして、前回の制御（演算）タイミングで算出された値を読み込む。

次いで、ステップ４１に進み、換算係数ＫＩＭＥＰと要求トルクＴＲＱの積ＫＩＭＥＰ・ＴＲＱを、換算値ＩＭＥＰ２として設定する。この換算値ＩＭＥＰ２は、要求トルクＴＲＱを図示平均有効圧力に換算したものであり、換算係数ＫＩＭＥＰは、行程容積などに基づいて予め設定される。

ステップ４１に続くステップ４２で、図示平均有効圧力ＩＭＥＰと上記換算値ＩＭＥＰ２との差分ＩＭＥＰ−ＩＭＥＰ２を、圧力偏差ＤＩＭＥＰとして設定する。なお、この例では、圧力偏差ＤＩＭＥＰが、実仕事パラメータと要求仕事パラメータとの関係および相対的な差分に相当する。

次に、ステップ４３に進み、ＤＩ＿Ｌ＜ＤＩＭＥＰ＜ＤＩ＿Ｈが成立しているか否かを判定する。これらの２つの値ＤＩ＿Ｈ，ＤＩ＿Ｌは、圧力偏差ＤＩＭＥＰの所定の上下限値であり、エンジン３の運転状態が定常状態にあるか否かを判定できるような値に設定されている。

ステップ４３の判別結果がＹＥＳで、ＤＩ＿Ｌ＜ＤＩＭＥＰ＜ＤＩ＿Ｈが成立しているときには、エンジン３の運転状態が定常状態にあると判定して、ステップ４４に進み、それを表すために定常状態判定フラグＦ＿ＳＴＥＡＤＹを「１」に設定する。その後、本処理を終了する。

一方、ステップ４３の判別結果がＮＯのときには、エンジン３の運転状態が過渡状態にあると判定して、ステップ４５に進み、それを表すために定常状態判定フラグＦ＿ＳＴＥＡＤＹを「０」に設定する。その後、本処理を終了する。

以上のように、図７の定常状態判定処理では、圧力偏差ＤＩＭＥＰを用いて、エンジン３の運転状態が定常状態にあるか否かが判定される。この場合、圧力偏差ＤＩＭＥＰは、前述した比ＲＴＩと同様に、エンジン３が要求トルクＴＲＱに対応する仕事を実際にどの程度達成したかを適切に表すものであるので、図７の定常状態判定処理によれば、前述した図４の定常状態判定処理と同様に、エンジン３の運転状態が定常状態にあるか否かを迅速かつ高精度に判定することができる。

なお、上記図７の処理は、平均有効圧力および要求トルクの一方を他方に換算した換算値と、平均有効圧力および要求トルクの他方との相対的な差分として、差分ＩＭＥＰ−ＩＭＥＰ２（＝圧力偏差ＤＩＭＥＰ）を用いた例であるが、これに代えて、差分ＩＭＥＰ２−ＩＭＥＰ、差分の絶対値｜ＩＭＥＰ−ＩＭＥＰ２｜、または差分の絶対値｜ＩＭＥＰ２−ＩＭＥＰ｜を用いてもよい。例えば、差分の絶対値｜ＩＭＥＰ−ＩＭＥＰ２｜を用いる場合には、前述したステップ４２で圧力偏差ＤＩＭＥＰを差分の絶対値｜ＩＭＥＰ−ＩＭＥＰ２｜に設定し、ステップ４３で、圧力偏差ＤＩＭＥＰが所定値（正の一定値）よりも小さいか否かを判定するように構成すればよい。

以上の３つの差分ＩＭＥＰ２−ＩＭＥＰ，｜ＩＭＥＰ−ＩＭＥＰ２｜，｜ＩＭＥＰ２−ＩＭＥＰ｜はいずれも、上記差分ＩＭＥＰ−ＩＭＥＰ２と同様に、エンジン３が要求トルクＴＲＱに対応する仕事を実際にどの程度達成したかを適切に表すものであるので、これらの差分のいずれかを図７の処理で用いた場合でも、前述した図４の定常状態判定処理と同様の作用効果を得ることができる。

また、実施形態は、本発明の判定装置をディーゼルエンジンに適用した例であるが、本発明の判定装置はこれに限らず、車両に搭載された内燃機関に適用可能である。例えば、本発明の判定装置を車両に搭載されたガソリンエンジンに適用してもよい。

さらに、実施形態は、本発明の判定装置を車両に搭載された内燃機関に適用した例であるが、本発明の判定装置はこれに限らず、様々な産業機械用の内燃機関に適用可能である。例えば、本発明の判定装置を船舶用の内燃機関に適用してもよい。

本発明の一実施形態に係る判定装置およびこれを適用した内燃機関の概略構成を模式的に示す図である。 図示平均有効圧力ＩＭＥＰの算出処理を示すフローチャートである。 要求トルクＴＲＱの算出処理を示すフローチャートである。 定常状態判定処理を示すフローチャートである。 本発明の判定装置による判定結果の一例を示すタイミングチャートである。 定常状態判定処理の変形例を示すフローチャートである。 定常状態判定処理の他の変形例を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 判定装置
２ ＥＣＵ（筒内圧検出手段、実仕事パラメータ算出手段、運転状態パラメータ検出
手段、要求仕事パラメータ算出手段、定常状態判定手段）
３ 内燃機関
１０ 車両
２０ クランク角センサ（運転状態パラメータ検出手段）
２１ 筒内圧センサ（筒内圧検出手段）
２２ アクセル開度センサ（運転状態パラメータ検出手段）
ＰＣＹＬ 筒内圧
ＩＭＥＰ 図示平均有効圧力（実仕事パラメータ、平均有効圧力）
ＮＥ エンジン回転数（運転状態パラメータ）
ＡＰ アクセル開度（運転状態パラメータ）
ＴＲＱ 要求トルク（要求仕事パラメータ）
ＲＴＩ 比（実仕事パラメータと要求仕事パラメータとの関係、相対的な比）
Ｒ＿Ｌ 所定の下限値（所定範囲を規定する値）
Ｒ＿Ｈ 所定の上限値（所定範囲を規定する値）
ＴＲＱ２ 換算値
ＤＴＲＱ トルク偏差（実仕事パラメータと要求仕事パラメータとの関係、相対的な差
分）
ＤＴ＿Ｌ 所定の下限値（所定範囲を規定する値）
ＤＴ＿Ｈ 所定の上限値（所定範囲を規定する値）
ＩＭＥＰ２ 換算値
ＤＩＭＥＰ 圧力偏差（実仕事パラメータと要求仕事パラメータとの関係、相対的な差分
）
ＤＩ＿Ｌ 所定の下限値（所定範囲を規定する値）
ＤＩ＿Ｈ 所定の上限値（所定範囲を規定する値）

Claims (5)

1. 内燃機関の筒内圧を検出する筒内圧検出手段と、
   当該検出された筒内圧に応じて、前記内燃機関の実際の仕事を表す実仕事パラメータを算出する実仕事パラメータ算出手段と、
   前記内燃機関の運転状態を表す運転状態パラメータを検出する運転状態パラメータ検出手段と、
   当該検出された運転状態パラメータに応じて、前記内燃機関に要求される仕事を表す要求仕事パラメータを算出する要求仕事パラメータ算出手段と、
   前記算出された実仕事パラメータと前記算出された要求仕事パラメータとの関係に応じて、前記内燃機関の運転状態が定常状態にあるか否かを判定する定常状態判定手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の判定装置。
2. 前記実仕事パラメータ算出手段は、前記実仕事パラメータとして平均有効圧力を算出し、
   前記要求仕事パラメータ算出手段は、前記要求仕事パラメータとして前記内燃機関に要求される要求トルクを算出することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の判定装置。
3. 前記定常状態判定手段は、前記要求トルクと、当該要求トルクに基づいて前記内燃機関を制御したときの１回の燃焼サイクル中に算出された前記平均有効圧力との関係に応じて、前記定常状態の判定を実行することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の判定装置。
4. 前記定常状態判定手段は、前記平均有効圧力および前記要求トルクの相対的な比を算出するとともに、当該比が所定範囲内にあるときに、前記内燃機関の運転状態が定常状態にあると判定することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の判定装置。
5. 前記定常状態判定手段は、前記平均有効圧力および前記要求トルクの一方を他方に換算した換算値と、前記平均有効圧力および前記要求トルクの他方との相対的な差分を算出するとともに、当該差分が所定範囲内にあるときに、前記内燃機関の運転状態が定常状態にあると判定することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の判定装置。

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