JP2014080917A - 内燃機関の筒内圧検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】筒内圧センサが搭載された内燃機関において、実クランク角に対応した筒内圧情報を高精度に検出可能な内燃機関の筒内圧検出装置を提供する。
【解決手段】内燃機関１０が未燃焼中であるか否かを判定する（ステップ１００）。その結果、未燃焼中である場合には、モータリング中の筒内圧最大値Ｐ_ｍａｘを筒内圧センサ３４により特定し、当該Ｐ_ｍａｘに対応するクランク角θ_Ｐｍａｘをクランク角センサ４２により検出する（ステップ１０２）。次に、機関回転数および機関負荷率に対応する基準クランク角θ_{Ｐｍａｘｔｇｔ}を特定し、θ_Ｐｍａｘがθ_{Ｐｍａｘｔｇｔ}となるように修正する（ステップ１０４）。次に、Ｐ_ｍａｘに対応するクランク角の計測値が修正後のクランク角となるように、クランク角センサ４２の信号とそれに対応するクランク角（計測値）との関係を補正する（ステップ１０６）。
【選択図】図６

Description

この発明は、内燃機関の筒内圧検出装置に係り、特に、筒内圧センサを用いて内燃機関の筒内圧を検出する筒内圧検出装置に関する。

従来、例えば特開昭６３−９６７９号公報には、基準クランク角位置の検出誤差を修正して、当該基準クランク角位置から気筒内圧力が最大となる位置までの圧力最大角を正確に検出する技術が開示されている。この技術では、より具体的には、内燃機関のモータリング時の気筒内圧力を検出し、その圧力最大値の発生位置を機関ピストンの実上死点位置として検出する。そして、当該実上死点位置情報に応じて基準クランク角位置を補正し、該補正基準クランク角位置に基づいて圧力最大角を求めることとしている。

特開昭６３−９６７９号公報 特開２０１０−２３６５３４号公報

上述した従来の技術では、内燃機関のモータリング時の圧力最大値の発生位置を実上死点位置として検出している。しかしながら、モータリング時における圧縮行程から膨張行程にかけては圧縮漏れが発生する。このため、圧力最大値の発生位置と実上死点位置との間にはズレが生じる。また、筒内圧センサによって検出される圧力には熱歪み等に起因する誤差の影響が重畳する場合がある。

このように、筒内圧センサを用いてモータリング時の圧力最大値を検出し、その発生位置を実上死点位置として検出する従来の技術では、実上死点位置の検出時に誤差の影響が重畳してしまい、実クランク角に対応する筒内圧情報を精度よく検出できないおそれがある。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、実クランク角に対応した筒内圧情報を高精度に検出可能な内燃機関の筒内圧検出装置を提供することを目的とする。

第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の筒内圧検出装置であって、
内燃機関の所定気筒に設けられた筒内圧センサと、
前記内燃機関のクランク角に応じた信号を出力するクランク角センサと、
前記内燃機関のモータリング時又は燃料カット時において、前記筒内圧センサにより最大筒内圧が検出される時点での最大筒内圧クランク角を、前記クランク角センサを用いて取得する最大筒内圧クランク角取得手段と、
前記最大筒内圧クランク角がＴＤＣとなるように、前記クランク角センサの信号とそれに対応するクランク角との関係を補正する補正手段と、を備え、
前記補正手段は、前記内燃機関の機関回転数が所定値以下の場合に、前記補正手段に用いる前記最大筒内圧クランク角を遅角側の値へ補正する遅角補正手段を含むことを特徴としている。

第２の発明は、第１の発明において、
前記遅角補正手段は、前記機関回転数が小さいほど前記最大筒内圧クランク角を遅角側の値に補正することを特徴としている。

第３の発明は、第１または第２の発明において、
前記遅角補正手段は、前記内燃機関の充填効率が大きいほど前記最大筒内圧クランク角を遅角側の値に補正することを特徴としている。

第４の発明は、第１乃至第３の何れか１つの発明において、
前記遅角補正手段は、前記内燃機関の水温が低いほど前記最大筒内圧クランク角を遅角側の値に補正することを特徴としている。

第５の発明は、第１乃至第４の何れか１つの発明において、
前記筒内圧最大値に出力ズレが生じているか否かを判定する判定手段と、
前記筒内圧最大値に出力ズレが生じていると判定された場合に、前記補正手段による動作を制限する制限手段と、
を更に備えることを特徴としている。

第６の発明は、第１乃至第５の何れか１つの発明において、
前記筒内圧最大値に出力ズレが生じているか否かを判定する判定手段と、
前記筒内圧最大値に出力ズレが生じていると判定された場合に、前記出力ズレを補正する出力ズレ補正手段と、
を更に備えることを特徴としている。

第７の発明は、第５または第６の発明において、
前記判定手段は、発熱量の絶対値が所定値より小さい場合に、前記出力ズレが発生していることを判定する手段を含むことを特徴としている。

第８の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の筒内圧検出装置であって、
内燃機関の所定気筒に設けられた筒内圧センサと、
前記内燃機関のクランク角に応じた信号を出力するクランク角センサと、
前記内燃機関のモータリング時又は燃料カット時において、前記筒内圧センサにより最大筒内圧が検出される時点での最大筒内圧クランク角を、前記クランク角センサを用いて取得する最大筒内圧クランク角取得手段と、
前記最大筒内圧クランク角が所定の基準クランク角となるように、前記クランク角センサの信号とそれに対応するクランク角との関係を補正する補正手段と、を備え、
前記補正手段は、前記内燃機関の機関回転数が所定値より大きい領域では前記基準クランク角をＴＤＣに設定し、前記内燃機関の機関回転数が所定値以下となる領域では前記基準クランク角をＴＤＣよりも進角側の値に設定する設定手段を含むことを特徴としている。

第９の発明は、第８の発明において、
前記設定手段は、前記内燃機関の機関回転数が所定値以下となる領域では前記機関回転数が小さいほど前記基準クランク角をＴＤＣよりも進角側の値に設定することを特徴としている。

第１０の発明は、第８または第９の発明において、
前記設定手段は、前記内燃機関の機関回転数が所定値以下となる領域では前記内燃機関の充填効率が大きいほど前記基準クランク角をＴＤＣよりも進角側の値に設定することを特徴としている。

第１１の発明は、第８乃至第１０の何れか１つの発明において、
前記特定手段は、前記内燃機関の機関回転数が所定値以下となる領域では前記内燃機関の水温が低いほど前記基準クランク角をＴＤＣよりも進角側の値に設定することを特徴としている。

第１２の発明は、第８乃至第１１の何れか１つの発明において、
前記筒内圧最大値に出力ズレが生じているか否かを判定する判定手段と、
前記筒内圧最大値に出力ズレが生じていると判定された場合に、前記補正手段による動作を制限する制限手段と、
を更に備えることを特徴としている。

第１３の発明は、第８乃至第１１の何れか１つの発明において、
前記筒内圧最大値に出力ズレが生じているか否かを判定する判定手段と、
前記筒内圧最大値に出力ズレが生じていると判定された場合に、前記出力ズレを補正する出力ズレ補正手段と、
を更に備えることを特徴としている。

第１４の発明は、第１２または第１３の発明において、
前記判定手段は、圧縮行程から膨張行程にかけての発熱量の絶対値が所定値より小さい場合に、前記出力ズレが発生していることを判定する手段を含むことを特徴としている。

第１の発明によれば、モータリング時または燃料カット時の筒内圧が筒内圧センサにより計測され、その最大筒内圧に対応するクランク角（最大筒内圧クランク角）がクランク角センサの出力信号に基づいて取得される。そして、当該最大筒内圧クランク角がＴＤＣになるように、クランク角センサの信号とそれに対応するクランク角との関係が補正される。この際、機関回転数が所定値以下の場合には、当該最大筒内圧クランク角が遅角側の値に補正された上で、クランク角センサの信号とそれに対応するクランク角との関係が補正される。機関回転数が低い領域では、筒内の圧縮漏れの影響が筒内圧検出値に重畳するため、最大筒内圧クランク角が圧縮漏れのない場合に比して進角側へずれることとなる。このため、本発明によれば、圧縮漏れに起因する最大筒内圧クランク角のズレを有効に補正した上で、クランク角センサの信号とそれに対応するクランク角との関係が補正されるので、実クランク角に対応する筒内圧検出値を精度よく検出することが可能となる。

第２の発明によれば、機関回転数が小さいほど最大筒内圧クランク角が遅角側の位置に補正される。機関回転数が小さいほど圧縮漏れは大きくなる。このため、本発明によれば、圧縮漏れに起因する最大筒内圧クランク角のズレを有効に補正することができる。

第３の発明によれば、充填効率（機関負荷）が大きいほど最大筒内圧クランク角が遅角側の位置に補正される。機関負荷が大きいほど圧縮漏れは大きくなる。このため、本発明によれば、圧縮漏れに起因する最大筒内圧クランク角のズレを有効に補正することができる。

第４の発明によれば、内燃機関の水温が低いほど最大筒内圧クランク角が遅角側の位置に補正される。水温が低いほど圧縮漏れは大きくなる。このため、本発明によれば、圧縮漏れに起因する最大筒内圧クランク角のズレを有効に補正することができる。

第５の発明によれば、筒内圧検出値に出力ズレが生じている場合には、補正動作が制限される。このため、本発明によれば、クランク角センサの信号とそれに対応する計測値との関係が誤補正されることを有効に抑止することができる。

第６の発明によれば、筒内圧検出値に出力ズレが生じている場合には、当該出力ズレが補正される。このため、本発明によれば、クランク角に対応する筒内圧検出値を精度よく検出することが可能となる。

第７の発明によれば、発熱量の絶対値が所定値よりも小さい場合に、出力ズレが発生していると判定される。出力ズレが生じていない場合には、発熱量が０近傍で推移するのに対して、出力ズレが発生していると、発熱量が０近傍を超えて大きな値に推移する。このため、本発明によれば、発熱量の絶対値と所定値とを比較することにより、出力ズレの発生有無を高精度に判定することができる。

第８の発明によれば、モータリング時または燃料カット時の筒内圧が筒内圧センサにより計測され、その最大筒内圧に対応するクランク角（最大筒内圧クランク角）がクランク角センサの出力信号に基づいて特定される。そして、当該最大筒内圧クランク角が所定の基準クランク角になるように、クランク角センサの信号とそれに対応するクランク角との関係が補正される。この際、基準クランク角は、機関回転数が所定値より大きい領域ではＴＤＣに設定され、機関回転数が所定値以下となる領域ではＴＤＣよりも進角側の値に設定される。機関回転数が低い領域では、筒内の圧縮漏れの影響が筒内圧検出値に重畳するため、最大筒内圧クランク角が圧縮漏れのない場合に比して進角側へずれることとなる。このため、本発明によれば、圧縮漏れの影響が反映された基準クランク角に基づいてクランク角センサの信号とそれに対応するクランク角との関係が補正されるので、実クランク角に対応する筒内圧検出値を精度よく検出することが可能となる。

第９の発明によれば、機関回転数が所定値以下となる領域では機関回転数が小さいほど基準クランク角がより遅角側の値として特定される。機関回転数が小さいほど圧縮漏れは大きくなる。このため、本発明によれば、圧縮漏れの影響が反映された基準クランク角を精度よく特定することができる。

第１０の発明によれば、機関回転数が所定値以下となる領域では充填効率（機関負荷）が大きいほど基準クランク角がより遅角側の値として特定される。機関負荷が大きいほど圧縮漏れは大きくなる。このため、本発明によれば、圧縮漏れの影響が反映された基準クランク角を精度よく特定することができる。

第１１の発明によれば、機関回転数が所定値以下となる領域では内燃機関の水温が低いほど基準クランク角がより遅角側の値として特定される。水温が低いほど圧縮漏れは大きくなる。このため、本発明によれば、圧縮漏れの影響が反映された基準クランク角を精度よく特定することができる。

第１２の発明によれば、筒内圧検出値に出力ズレが生じている場合には、補正動作が制限される。このため、本発明によれば、クランク角センサの検出信号に基づいて特定された基準クランク角が誤補正されることを有効に抑止することができる。

第１３の発明によれば、筒内圧検出値に出力ズレが生じている場合には、当該出力ズレが補正される。このため、本発明によれば、クランク角に対応する筒内圧検出値を精度よく検出することが可能となる。

第１４の発明によれば、圧縮行程から膨張行程にかけての発熱量の絶対値が所定値よりも小さい場合に、出力ズレが発生していると判定される。出力ズレが生じていない場合には、発熱量が０近傍で推移するのに対して、出力ズレが発生していると、発熱量が０近傍を超えて大きな値に推移する。このため、本発明によれば、発熱量の絶対値と所定値とを比較することにより、出力ズレの発生有無を高精度に判定することができる。

本発明の実施の形態１としてのシステム構成を説明するための概略構成図である。 モータリング時のクランク角に対する筒内圧変化を示す図である。 図２におけるＴＤＣ近傍の筒内圧変化を詳細に説明するための図である。 機関回転数に対するＰｍａｘの実ＴＤＣからのズレ量を示す図である。 機関回転数および機関負荷に対する基準クランク角θ_{Ｐｍａｘｔｇｔ}を規定したマップを示す。 本発明の実施の形態１において実行するルーチンを示すフローチャートである。 出力ズレの有無による筒内圧力挙動の差異を示す図である。 出力ズレの有無による発熱量挙動を示す図である。 本発明の実施の形態２において実行するルーチンを示すフローチャートである。 出力ズレの影響を補正する手法を説明するための図である。

以下、図面に基づいてこの発明の実施の形態について説明する。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。また、以下の実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
［実施の形態１の構成］
図１は、本発明の実施の形態１としてのシステム構成を説明するための概略構成図である。図１に示すとおり、本実施の形態のシステムは内燃機関１０を備えている。内燃機関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。内燃機関１０の筒内には、その内部を往復運動するピストン１２が設けられている。また、内燃機関１０は、シリンダヘッド１４を備えている。ピストン１２とシリンダヘッド１４との間には、燃焼室１６が形成されている。燃焼室１６には、吸気通路１８および排気通路２０の一端がそれぞれ連通している。吸気通路１８および排気通路２０と燃焼室１６との連通部には、それぞれ吸気弁２２および排気弁２４が配置されている。

吸気弁２２には、バルブタイミングを可変制御する吸気バルブタイミング制御装置３６が備えられている。本実施形態では、吸気バルブタイミング制御装置３６として、クランク軸に対するカム軸（図示略）の位相角を変化させることで、作用角は一定のまま開閉タイミングを進角或いは遅角する可変バルブタイミング機構（ＶＶＴ）が用いられているものとする。

吸気通路１８の入口には、エアクリーナ２６が取り付けられている。エアクリーナ２６の下流には、スロットルバルブ２８が配置されている。スロットルバルブ２８は、アクセル開度に基づいてスロットルモータにより駆動される電子制御式のバルブである。

シリンダヘッド１４には、燃焼室１６の頂部から燃焼室１６内に突出するように点火プラグ３０が取り付けられている。また、シリンダヘッド１４には、燃料を筒内に噴射するための燃料噴射弁３２が設けられている。更に、シリンダヘッド１４には、各気筒の筒内圧力を検出するための筒内圧センサ（ＣＰＳ）３４がそれぞれ組み込まれている。

本実施の形態のシステムは、図１に示すとおり、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)４０を備えている。ＥＣＵ４０の入力部には、上述した筒内圧センサ３４の他、クランク軸の回転位置を検知するためのクランク角センサ４２等の各種センサが接続されている。また、ＥＣＵ４０の出力部には、上述したスロットルバルブ２８、点火プラグ３０、燃料噴射弁３２等の各種アクチュエータが接続されている。ＥＣＵ４０は、入力された各種の情報に基づいて、内燃機関１０の運転状態を制御する。

［実施の形態１の動作］
筒内圧センサ（ＣＰＳ）は、筒内の燃焼状態を直接検出することができる点で、非常に有効なセンサである。このため、該ＣＰＳの出力は、内燃機関の各種制御の制御パラメータとして利用される。例えば、検出された筒内圧は、筒内へ吸入された吸入空気量の算出、図示トルクの変動等の演算、発熱量ＰＶ^κやＭＦＢ（燃焼質量割合）の演算等に用いられる。これらは、失火検出や最適点火時期制御などに利用される。

但し、ＣＰＳから取得される信号を各種制御に用いるためには、当該信号が実クランク角情報と正確に同期していなければならない。しかしながら、筒内圧とクランク角とは、それぞれ異なるセンサによって計測された後、ＥＣＵ等によりその情報が紐付けられる。このため、これらのセンサのアナログ信号のセンシングからデジタル情報の格納までの過程において、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）処理やＡ／Ｄ変換処理において各種時間的遅れが発生し、筒内圧情報とクランク角情報とが正確に紐付けできないおそれがある。

上記課題を解決するための方法としては、モータリング時又は燃料カット時（すなわち筒内燃焼が行われていない状態での機関駆動時であって、モータリング時は燃料噴射時または燃料未噴射時のモータリングを含む）の筒内圧情報を用いて、当該筒内圧が最大値となる時期を圧縮ＴＤＣとしてクランク角信号と実クランク角との関係を補正する方法（いわゆるＴＤＣ補正）が知られている。しかしながら、ＴＤＣ補正を実走行中に行うこととすると、ピストンリングとシリンダボアとの隙間から圧縮空気が漏れ出す現象（圧縮漏れ）が発生することがある。

図２は、モータリング時のクランク角に対する筒内圧変化を示す図である。この図に示すとおり、圧縮漏れが有る場合における筒内圧最大値Ｐ_ｍａｘのクランク角は、圧縮漏れがない場合のＰ_ｍａｘのクランク角（すなわち、実ＴＤＣ）に比して進角側にずれていることが分かる。このことを、図３を用いて詳細に説明する。図３は、図２におけるＴＤＣ近傍の筒内圧変化を詳細に説明するための図である。尚、図３中（ａ）は、ＴＤＣ近傍における圧縮漏れによる圧力減少量を示す図であり、図３中（ｂ）は、圧縮漏れ有無によるＰ_ｍａｘの変化を示す図である。

圧縮漏れは高圧側の領域において時間に応じて進行する。このため、図３中（ａ）に示すとおり、ＴＤＣ近傍での圧縮漏れによる圧力減少量は、クランク角が遅角側へ移行するほど多量となる。したがって、図３中（ｂ）に示すとおり、圧力変化が小さいＴＤＣ近傍において（ａ）に示すような圧縮漏れが発生すると、Ｐ_ｍａｘのクランク角が進角側にずれてしまう。

また、圧縮漏れの度合は機関回転数に関連している。図４は、機関回転数に対するＰ_ｍａｘの実ＴＤＣからのズレ量を示す図である。上述したとおり、圧縮漏れは時間に応じて進行する。このため、この図に示すとおり、機関回転数が低い領域においてＰ_ｍａｘの実ＴＤＣからのズレ量が大きくなっている。また、圧縮漏れは筒内圧が高圧であるほど多量となるため、機関負荷（充填効率）が大きいほどＰ_ｍａｘの実ＴＤＣからのズレ量が大きくなる。

このように、モータリング時のＰ_ｍａｘの実ＴＤＣからのズレ量は、機関回転数および機関負荷に応じて変化する。そこで、本実施の形態では、ＴＤＣ補正を行う場合に、機関回転数および機関負荷に基づいて、Ｐ_ｍａｘに対応するクランク角が実クランク角となるように修正することとする。具体的には、筒内圧センサ３４によって検出されたＰ_ｍａｘに対応するクランク角θ_Ｐｍａｘ（最大筒内圧クランク角）を、クランク角センサ４２により検出する。そして、機関回転数および機関負荷から推定される圧縮漏れ時の実クランク角（以下、基準クランク角）θ_{Ｐｍａｘｔｇｔ}をマップから特定する。図５は、機関回転数および機関負荷に対する基準クランク角θ_{Ｐｍａｘｔｇｔ}を規定したマップを示す。このマップに示すとおり、基準クランク角θ_{Ｐｍａｘｔｇｔ}は、所定の低回転領域において、回転数が低いほどまたは機関負荷が高負荷であるほど進角側の値に特定される。そして、検出されたクランク角θ_Ｐｍａｘが基準クランク角θ_{Ｐｍａｘｔｇｔ}となるようなクランク角修正量を算出し、筒内圧検出値とクランク角検出値との関係に反映させる。これにより、クランク角に対応した筒内圧を精度よく算出することが可能となる。

［実施の形態１の具体的処理］
次に、フローチャートを参照して、本実施の形態のシステムにおいて実行されるＴＤＣ補正の具体的処理について説明する。図６は、本発明の実施の形態１のルーチンを示すフローチャートである。図６に示すルーチンでは、先ず、内燃機関１０が未燃焼中であるか否かが判定される（ステップ１００）。ここでは、具体的には、内燃機関１０の始動前のクランキング中や始動後のフューエルカット中であるか否かが判定される。その結果、未燃焼中ではないと判定された場合には、筒内圧のモータリング波形を検出することができないため、本ルーチンは速やかに終了される。

一方、上記ステップ１００において、未燃焼中であると判定された場合には、筒内圧のモータリング波形を検出可能と判断されて、次のステップに移行し、Ｐ_ｍａｘに対応するクランク角θ_Ｐｍａｘ、およびそのときの機関回転数、機関負荷率が取得される（ステップ１０２）。ここでは、具体的には、筒内圧センサ３４を用いて、モータリング中の筒内圧最大値Ｐ_ｍａｘが特定される。そして、Ｐ_ｍａｘに対応するクランク角θ_Ｐｍａｘがクランク角センサ４２により検出される。

次に、検出されたクランク角θ_ＰｍａｘがＰ_ｍａｘに対応する実クランク角位置に修正される（ステップ１０４）。ここでは、具体的には、図５に示すマップに従い、上記ステップ１０２において取得された機関回転数および機関負荷率に対応する基準クランク角θ_{Ｐｍａｘｔｇｔ}が特定される。そして、次式（１）に従い、上記ステップ１０２において検出されたクランク角θ_Ｐｍａｘが基準クランク角θ_{Ｐｍａｘｔｇｔ}となるように修正される。
修正後のクランク角＝θ_Ｐｍａｘ＋クランク角修正量 ・・・（１）
（クランク角修正量＝θ_{Ｐｍａｘｔｇｔ}−θ_Ｐｍａｘ）

次に、上記ステップ１０４において算出されたクランク角修正量が学習される（ステップ１０６）。ここでは、具体的には、Ｐ_ｍａｘに対応するクランク角の計測値が修正後のクランク角（＝θ_Ｐｍａｘ＋クランク角修正量）となるように、クランク角センサ４２の信号とそれに対応するクランク角（計測値）との関係が補正される。

以上説明したとおり、本実施の形態１の筒内圧検出装置によれば、ＴＤＣ補正を高精度に実現することにより、筒内圧センサ３４の検出信号とクランク角センサ４２の検出信号とを精度よく同期させることができる。これにより、実クランク角に対応する筒内圧を精度よく検出することが可能となる。

ところで、上述した実施の形態１の筒内圧検出装置では、未燃焼時の筒内圧最大値Ｐ_ｍａｘに対応するクランク角θ_Ｐｍａｘを圧縮漏れ時の推定クランク角（基準クランク角）に修正することとしているが、当該クランク角θ_Ｐｍａｘを圧縮漏れが発生していない場合のクランク角に修正し、当該修正後のクランク角が所定のクランク角（例えばＴＤＣ）となるように、クランク角信号と計測値との関係を補正することとしてもよい。この場合、クランク角θ_Ｐｍａｘの修正量（遅角量）としては、基準クランク角θ_{Ｐｍａｘｔｇｔ}を用いればよい。これにより、クランク角θ_Ｐｍａｘを圧縮漏れがない場合のクランク角に有効に修正することができる。

また、上述した実施の形態１の筒内圧検出装置では、機関回転数と機関負荷率とに基づいて基準クランク角θ_{Ｐｍａｘｔｇｔ}を特定することとしているが、機関回転数と機関負荷率との何れか一方のみを用いてθ_{Ｐｍａｘｔｇｔ}を特定してもよい。また、冷却水温が低いほど圧縮漏れの影響は大きくなる傾向にある。そこで、冷却水温を更なるパラメータとして、θ_{Ｐｍａｘｔｇｔ}の特定へ反映させることとしてもよい。具体的には、例えば、機関回転数、機関負荷率および冷却水温に対応する基準クランク角θ_{Ｐｍａｘｔｇｔ}をマップ等に記憶しておくことで実現することができる。これにより、基準クランク角θ_{Ｐｍａｘｔｇｔ}を更に精度よく特定することが可能となる。

また、上述した実施の形態１においては、Ｐ_ｍａｘが前記第１の発明の「最大筒内圧」に、θ_Ｐｍａｘが前記第１の発明の「最大筒内圧クランク角」に、それぞれ相当している。また、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ４０が、上記ステップ１０２の処理を実行することにより、前記第１の発明における「最大筒内圧クランク角取得手段」が、上記ステップ１０４の処理を実行することにより、前記第１の発明における「遅角補正手段」が、上記ステップ１０６の処理を実行することにより、前記第１の発明における「補正手段」が、それぞれ実現されている。

尚、上述した実施の形態１においては、Ｐ_ｍａｘが前記第８の発明の「最大筒内圧」に、θ_Ｐｍａｘが前記第８の発明の「最大筒内圧クランク角」に、それぞれ相当している。また、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ４０が、上記ステップ１０２の処理を実行することにより、前記第８の発明における「最大筒内圧クランク角取得手段」が、上記ステップ１０４および１０６の処理を実行することにより、前記第８の発明における「補正手段」が、それぞれ実現されている。

実施の形態２．
［実施の形態２の特徴］
次に、図７乃至図１０を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態２のシステムは、図１に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ４０に後述する図９に示すルーチンを実行させることにより実現することができる。

上述した実施の形態１のシステムでは、未燃焼時の筒内圧センサ３４の検出値を用いて、クランク角信号とクランク角計測値との関係を補正することとしている。しかしながら、例えば、高負荷からフューエルカットに移行した場合など、筒内圧センサ３４のセンサ温度が変化している最中の検出値には、熱膨張もしくは収縮に起因する出力ズレ（以下、単に「出力ズレ」と称する）が重畳する。図７は、出力ズレの有無による筒内圧力挙動の差異を示す図である。この図に示す通り、出力ズレが発生している場合には、出力ズレが発生していない場合に対して圧力挙動にズレが生じている。このような場合には、Ｐ_ｍａｘを精度よく特定することができないので、クランク角補正には不向きである。

そこで、本実施の形態のシステムでは、出力ズレの有無を判断した上で、出力ズレの生じていない筒内圧挙動を選別し、クランク角補正を実施することとする。出力ズレの有無は、具体的には、未燃焼時の発熱量挙動から判断することができる。図８は、出力ズレの有無による発熱量挙動を示す図である。この図に示すとおり、出力ズレの生じていない未燃焼時には、発熱量ＰＶ^κが０近傍の範囲にあるのに対して、出力ズレが生じている場合には、発熱量が０近傍の範囲を超えて大きくなっている。したがって、未燃焼時の発熱量（絶対値）が所定の範囲に含まれているか否かを判定することで、出力ズレの有無を正確に判定することが可能となる。

このように、出力ズレの有無を判断した上で、出力ズレの生じていない筒内圧挙動を用いてクランク角補正を行うことにより、補正精度を高めることが可能となる。

[実施の形態２の具体的処理]
次に、実施の形態２のシステムにおける具体的処理について説明する。図９は、ＥＣＵ４０が本実施の形態２において実行するルーチンを示すフローチャートである。図９に示すルーチンでは、先ず、内燃機関１０が未燃焼中であるか否かが判定される（ステップ２００）。ここでは、具体的には、上記ステップ１００と同様の処理が実行される。その結果、未燃焼中ではないと判定された場合には、筒内圧のモータリング波形を検出することができないため、本ルーチンは速やかに終了される。

一方、上記ステップ２００において、未燃焼中であると判定された場合には、筒内圧のモータリング波形を検出可能と判断されて、次のステップに移行し、発熱量の絶対値が所定値Ｑ_ｔｈよりも小さいか否かが判定される（ステップ２０２）。ここでは、具体的には、未燃焼時の圧縮行程から膨張行程にかけての発熱量が順次算出されて所定値Ｑ_ｔｈと比較される。所定値Ｑ_ｔｈは、未燃焼時の発熱量が正常であることを判定するための閾値として、予め記憶された値が読み込まれる。

上記ステップ２０２の処理の結果、｜発熱量｜＜Ｑ_ｔｈの成立が認められない場合には、出力ズレが発生しているためＴＤＣ補正を行うことができないと判断されて、本ルーチンは速やかに終了される。一方、上記ステップ２０２において、｜発熱量｜＜Ｑ_ｔｈの成立が認められた場合には、出力ズレが発生していないためＴＤＣ補正を行うことができると判断されて、次のステップに移行し、Ｐ_ｍａｘに対応するクランク角θ_Ｐｍａｘ、およびそのときの機関回転数、機関負荷率が取得される（ステップ２０４）。次に、検出されたクランク角θ_ＰｍａｘがＰ_ｍａｘに対応する実クランク角位置に修正される（ステップ２０６）。次に、上記ステップ２０６において算出されたクランク角修正量が学習される（ステップ２０８）。ここでは、具体的には、上記ステップ１０２〜１０６と同様の処理が実行される。

以上説明したとおり、本実施の形態２の筒内圧検出装置によれば、出力ズレが発生していない場合にクランク角補正が実施されるので、当該ＴＤＣ補正を高精度に実現することができる。これにより、筒内圧センサ３４の検出信号とクランク角の計測値との関係を有効に補正することができるので、実クランク角に対応する筒内圧を精度よく検出することが可能となる。

ところで、上述した実施の形態２の筒内圧検出装置では、出力ズレが発生していない場合にクランク角補正を実施することとしているが、出力ズレが発生している場合であっても、筒内圧挙動に重畳する出力ズレの影響を補正した上でクランク角補正を行うこととしてもよい。図１０は、出力ズレの影響を補正する手法を説明するための図である。尚、図１０中の（ａ）は補正前後のＰＶ^κ挙動を、図１０中の（ｂ）は、補正前後の筒内圧挙動を示している。図１０（ａ）に示すとおり、先ず、補正前のＰＶ^κから出力ズレの影響を補正する。具体的には、例えば、正常時の発熱量挙動を学習しておき、補正後の発熱量ＰＶ^κが当該学習された正常値となるように補正する。そして、補正後のＰＶ^κをＶ^κで除算することにより、図１０中（ｂ）に示す補正後の筒内圧挙動を算出することができる。尚、正常時の発熱量挙動は、デポジットの堆積等による冷却損失の変化により、０（ゼロ）とはならない。このため、ここでは、デポジットの指標等を用いてベースの発熱量の波形に対する変化量を学習し、これらの影響を踏まえた正常時の発熱量挙動を学習しておく必要がある。発熱量挙動を補正して筒内圧挙動に変換する技術は、例えば、特開２０１０−２３６５３４号公報等に詳細に記載されているので、ここでの詳細な説明は省略する。

また、上述した実施の形態２の筒内圧検出装置では、未燃焼時の筒内圧最大値Ｐ_ｍａｘに対応するクランク角θ_Ｐｍａｘを圧縮漏れ時のクランク角の推定値（基準クランク角）に修正することとしているが、当該クランク角θ_Ｐｍａｘを圧縮漏れが発生していない場合のクランク角に修正し、当該修正後のクランク角が実ＴＤＣとなるように、クランク角信号と計測値との関係を補正することとしてもよい。この場合、クランク角θ_Ｐｍａｘの修正量（遅角量）としては、基準クランク角θ_{Ｐｍａｘｔｇｔ}を用いればよい。これにより、クランク角θ_Ｐｍａｘを圧縮漏れがない場合のクランク角に有効に修正することができる。

また、上述した実施の形態２の筒内圧検出装置では、機関回転数と機関負荷率とに基づいて基準クランク角θ_{Ｐｍａｘｔｇｔ}を特定することとしているが、機関回転数と機関負荷率との何れか一方のみを用いてθ_{Ｐｍａｘｔｇｔ}を特定してもよい。また、冷却水温が低いほど圧縮漏れの影響は大きくなる傾向にある。そこで、冷却水温を更なるパラメータとして、θ_{Ｐｍａｘｔｇｔ}の特定へ反映させることとしてもよい。具体的には、例えば、機関回転数、機関負荷率および冷却水温に対応する基準クランク角θ_{Ｐｍａｘｔｇｔ}をマップ等に記憶しておくことで実現することができる。これにより、基準クランク角θ_{Ｐｍａｘｔｇｔ}を更に精度よく特定することが可能となる。

尚、上述した実施の形態２においては、ＥＣＵ４０が、上記ステップ２０２の処理を実行することにより、前記第５および第１２の発明における「判定手段」および「制限手段」が実現されている。

１０ 内燃機関
１２ ピストン
１４ シリンダヘッド
１６ 燃焼室
１８ 吸気通路
２０ 排気通路
２２ 吸気弁
２４ 排気弁
２６ エアクリーナ
２８ スロットルバルブ
３０ 点火プラグ
３２ 燃料噴射弁
３４ 筒内圧センサ（ＣＰＳ）
３６ 吸気バルブタイミング制御装置（ＶＶＴ）
４０ ＥＣＵ(Electronic Control Unit)
４２ クランク角センサ

Claims (14)

1. 内燃機関の所定気筒に設けられた筒内圧センサと、
   前記内燃機関のクランク角に応じた信号を出力するクランク角センサと、
   前記内燃機関のモータリング時又は燃料カット時において、前記筒内圧センサにより最大筒内圧が検出される時点での最大筒内圧クランク角を、前記クランク角センサを用いて取得する最大筒内圧クランク角取得手段と、
   前記最大筒内圧クランク角がＴＤＣとなるように、前記クランク角センサの信号とそれに対応するクランク角との関係を補正する補正手段と、を備え、
   前記補正手段は、前記内燃機関の機関回転数が所定値以下の場合に、前記補正手段に用いる前記最大筒内圧クランク角を遅角側の値へ補正する遅角補正手段を含むことを特徴とする内燃機関の筒内圧検出装置。
2. 前記遅角補正手段は、前記機関回転数が小さいほど前記最大筒内圧クランク角を遅角側の値に補正することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の筒内圧検出装置。
3. 前記遅角補正手段は、前記内燃機関の充填効率が大きいほど前記最大筒内圧クランク角を遅角側の値に補正することを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の筒内圧検出装置。
4. 前記遅角補正手段は、前記内燃機関の水温が低いほど前記最大筒内圧クランク角を遅角側の値に補正することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の内燃機関の筒内圧検出装置。
5. 前記筒内圧最大値に出力ズレが生じているか否かを判定する判定手段と、
   前記筒内圧最大値に出力ズレが生じていると判定された場合に、前記補正手段による動作を制限する制限手段と、
   を更に備えることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載の内燃機関の筒内圧検出装置。
6. 前記筒内圧最大値に出力ズレが生じているか否かを判定する判定手段と、
   前記筒内圧最大値に出力ズレが生じていると判定された場合に、前記出力ズレを補正する出力ズレ補正手段と、
   を更に備えることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項記載の内燃機関の筒内圧検出装置。
7. 前記判定手段は、発熱量の絶対値が所定値より小さい場合に、前記出力ズレが発生していることを判定する手段を含むことを特徴とする請求項５または６記載の内燃機関の筒内圧検出装置。
8. 内燃機関の所定気筒に設けられた筒内圧センサと、
   前記内燃機関のクランク角に応じた信号を出力するクランク角センサと、
   前記内燃機関のモータリング時又は燃料カット時において、前記筒内圧センサにより最大筒内圧が検出される時点での最大筒内圧クランク角を、前記クランク角センサを用いて取得する最大筒内圧クランク角取得手段と、
   前記最大筒内圧クランク角が所定の基準クランク角となるように、前記クランク角センサの信号とそれに対応するクランク角との関係を補正する補正手段と、を備え、
   前記補正手段は、前記内燃機関の機関回転数が所定値より大きい領域では前記基準クランク角をＴＤＣに設定し、前記内燃機関の機関回転数が所定値以下となる領域では前記基準クランク角をＴＤＣよりも進角側の値に設定する設定手段を含むことを特徴とする筒内圧検出装置。
9. 前記設定手段は、前記内燃機関の機関回転数が所定値以下となる領域では前記機関回転数が小さいほど前記基準クランク角をＴＤＣよりも進角側の値に設定することを特徴とする請求項８記載の内燃機関の筒内圧検出装置。
10. 前記設定手段は、前記内燃機関の機関回転数が所定値以下となる領域では前記内燃機関の充填効率が大きいほど前記基準クランク角をＴＤＣよりも進角側の値に設定することを特徴とする請求項８または９記載の内燃機関の筒内圧検出装置。
11. 前記特定手段は、前記内燃機関の機関回転数が所定値以下となる領域では前記内燃機関の水温が低いほど前記基準クランク角をＴＤＣよりも進角側の値に設定することを特徴とする請求項８乃至１０の何れか１項記載の内燃機関の筒内圧検出装置。
12. 前記筒内圧最大値に出力ズレが生じているか否かを判定する判定手段と、
    前記筒内圧最大値に出力ズレが生じていると判定された場合に、前記補正手段による動作を制限する制限手段と、
    を更に備えることを特徴とする請求項８乃至１１の何れか１項記載の内燃機関の筒内圧検出装置。
13. 前記筒内圧最大値に出力ズレが生じているか否かを判定する判定手段と、
    前記筒内圧最大値に出力ズレが生じていると判定された場合に、前記出力ズレを補正する出力ズレ補正手段と、
    を更に備えることを特徴とする請求項８乃至１１の何れか１項記載の内燃機関の筒内圧検出装置。
14. 前記判定手段は、圧縮行程から膨張行程にかけての発熱量の絶対値が所定値より小さい場合に、前記出力ズレが発生していることを判定する手段を含むことを特徴とする請求項１２または１３記載の内燃機関の筒内圧検出装置。

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