JP2018193879A - ピストン温度推定装置及びピストン温度推定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ピストンの温度を精度良く推定する。【解決手段】ピストン温度推定装置１は、エンジンＥが備えるピストンの温度を示すピストン温度を推定する推定部５２と、エンジンＥの状態を示す状態情報を取得する取得部５１と、状態情報が示すエンジンＥの状態と、推定されたピストン温度とに基づいて、推定されたピストン温度の補正値を算出する補正値算出部５３と、補正値に基づいて、推定されたピストン温度を補正する補正部５９と、を備える。【選択図】図４

Description

本発明は、ピストン温度推定装置及びピストン温度推定方法に関する。

従来、エンジンの構成部品の経時的な劣化度を検知するシステムが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−２０８７５１号公報

ところで、エンジンの構成部品であるピストンは、熱によるダメージを受ける。したがって、ピストンへのダメージの蓄積量を算出することにより、ピストンの製品寿命を算出することができる。ピストンの製品寿命を求めることにより、ピストンを備えるエンジンに関する不具合の検出に役立てることができる。

エンジンに関する不具合は精度良く検出されることが求められている。このため、ピストンの製品寿命を精度良く求めるために、ピストンの温度を精度良く推定することが求められている。

そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、ピストンの温度を精度良く推定することができるピストン温度推定装置及びピストン温度推定方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様に係るピストン温度推定装置は、内燃機関が備えるピストンの温度を示すピストン温度を推定する推定部と、前記内燃機関の状態を示す状態情報を取得する取得部と、前記状態情報が示す前記内燃機関の状態と、推定された前記ピストン温度とに基づいて、推定された前記ピストン温度の補正値を算出する補正値算出部と、前記補正値に基づいて、推定された前記ピストン温度を補正する補正部と、を備える。

前記取得部は、前記内燃機関が備えるクランクの回転数を示す情報と、前記内燃機関が備える燃焼室への燃料の噴射量を示す情報とを前記状態情報として取得し、前記推定部は、前記回転数と前記噴射量とに基づいて前記ピストン温度を推定してもよい。

前記取得部は、前記内燃機関に供給するオイルの圧力である油圧を示す油圧情報を前記状態情報として取得し、前記推定部は、前記回転数と前記噴射量とに基づいて、前記油圧を推定し、前記補正値算出部は、推定された油圧と前記油圧情報が示す油圧との差分と、前記ピストン温度とに基づいて前記補正値を算出してもよい。

前記補正値算出部は、前記ピストン温度の上昇に応じて前記補正値が大きくなるように前記補正値を算出してもよい。
前記補正値算出部は、推定された油圧と前記油圧情報が示す油圧との差分と、前記ピストン温度と、前記回転数とに基づいて前記補正値を算出してもよい。
前記補正値算出部は、前記回転数の増加に応じて前記補正値が小さくなるように前記補正値を算出してもよい。

前記取得部は、前記内燃機関に供給するオイルの温度である油温を示す油温情報を前記状態情報として取得し、前記推定部は、前記回転数と前記噴射量とに基づいて前記油温を推定し、前記補正値算出部は、推定された油温と前記油温情報が示す油温との差分と、前記ピストン温度とに基づいて前記補正値を算出してもよい。

前記取得部は、前記内燃機関に供給する空気の吸気温度を示す吸気温度情報を前記状態情報として取得し、前記推定部は、前記回転数と前記噴射量とに基づいて前記吸気温度を推定し、前記補正値算出部は、推定された吸気温度と前記吸気温度情報が示す吸気温度との差分と、前記ピストン温度とに基づいて前記補正値を算出してもよい。

前記取得部は、前記内燃機関に供給する空気の吸入空気量を示す吸入空気量情報を前記状態情報として取得し、前記推定部は、前記回転数と前記噴射量とに基づいて前記吸入空気量を推定し、前記補正値算出部は、推定された吸入空気量と、前記吸入空気量情報が示す吸入空気量との差分と、前記ピストン温度とに基づいて前記補正値を算出してもよい。

前記取得部は、前記内燃機関に供給する燃料の噴射時期を示す噴射時期情報を前記状態情報として取得し、前記推定部は、前記回転数と前記噴射量とに基づいて前記噴射時期を推定し、前記補正値算出部は、推定された噴射時期と、前記噴射時期情報が示す噴射時期との差分と、前記ピストン温度とに基づいて前記補正値を算出してもよい。

本発明の第２の態様に係るピストン温度推定方法は、コンピュータが実行する、内燃機関が備えるピストンの温度を示すピストン温度を推定するステップと、前記内燃機関の状態を示す状態情報を取得するステップと、前記状態情報が示す前記内燃機関の状態と、推定された前記ピストン温度とに基づいて、推定された前記ピストン温度の補正値を算出するステップと、前記補正値に基づいて、推定された前記ピストン温度を補正するステップと、を備える。

本発明によれば、ピストンの温度を精度良く推定することができるという効果を奏する。

本実施形態に係るピストン温度推定装置の構成を示す図である。 本実施形態に係る吸気温度選択部の構成の一例を示す図である。 本実施形態に係る吸気温度選択部の構成の他の一例を示す図である。 本実施形態に係るピストン温度推定部の構成を示す図である。 本実施形態に係る油圧補正計算部の構成を示す図である。 本実施形態に係る油温補正計算部の構成を示す図である。 本実施形態に係る吸気温度補正計算部の構成を示す図である。 本実施形態に係る吸入空気量補正計算部の構成を示す図である。 本実施形態に係る噴射時期補正計算部の構成を示す図である。 本実施形態に係るピストン温度補正部の構成を示す図である。 本実施形態に係る選択部及び補正部の構成の詳細を示す図である。

［ピストン温度推定装置１の概要］
図１は、本実施形態に係るピストン温度推定装置１の構成を示す図である。ピストン温度推定装置１は、車両Ｖに搭載される内燃機関であるエンジンＥが備えるピストンの温度を推定するコンピュータである。車両Ｖは、例えば、バスやトラック等の大型の車両である。ピストン温度推定装置１は、車両Ｖに搭載されており、車両Ｖに設けられている各種センサからエンジンＥの状態を示すエンジン状態情報を取得する。ピストン温度推定装置１は、当該エンジン状態情報に基づいて、ピストンの温度を推定する。

ここで、エンジンＥは、ディーゼルエンジンである。また、車両Ｖは、エンジンＥの排気を吸気側に戻し、吸気と混合させるＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）システムを実装しているものとする。また、ピストンの温度は、ピストンの表面温度であるものとする。また、本実施形態では、各種センサからエンジンＥの状態を示すエンジン状態情報を取得したが、これに限らない。ピストン温度推定装置１は、エンジンＥの状態を算出したり、推定したりすることによってエンジン状態情報を取得してもよい。

図１に示すように、ピストン温度推定装置１は、記憶部２と制御部３とを備える。
記憶部２は、例えば、ハードディスクやメモリである。記憶部２は、制御部３が推定したピストン温度を記憶する。

制御部３は、例えば、ＥＣＵ（Engine Control Unit）である。制御部３は、吸気温度選択部４と、ピストン温度推定部５と、ピストン温度補正部６とを備え、ピストン温度を推定する。

吸気温度選択部４は、ピストン温度の推定に適した位置において測定された温度を、ピストン温度推定部５に出力する吸気温度として選択する。これにより、ピストン温度推定部５は、吸気温度に基づいてピストン温度を精度良く推定することができる。吸気温度選択部４の詳細については後述する。

ピストン温度推定部５は、エンジン状態情報に含まれるエンジン回転数と、燃料の噴射量とに基づいて、ピストン温度を推定する。ここで、推定されるピストン温度は、ピストン温度の瞬時値であるものとする。ピストン温度推定部５は、エンジン状態情報と、推定されたピストン温度とに基づいて、ピストン温度の補正値を算出する。エンジンＥの状態は、例えば、エンジンＥが備える燃焼室への燃料の噴射量である燃料噴射量や、エンジンＥが備えるクランクの単位時間当たりの回転数であり、回転速度に対応するエンジン回転数や、吸気温度である。ピストン温度推定部５は、算出した補正値に基づいて、推定されたピストン温度を補正する。このようにすることで、ピストン温度推定部５は、エンジンＥの状態を示すエンジン状態情報に基づいて、精度良くピストン温度を推定することができる。ピストン温度推定部５の詳細については後述する。以下、ピストン温度推定部５によって補正されたピストン温度を、第１補正ピストン温度ともいう。

ピストンの実際の温度が、ピストン温度推定部５が算出した第１補正ピストン温度に変化するまでには時間がかかる。そこで、ピストン温度補正部６は、エンジンＥの状態に対応する時定数を選択し、当該時定数に基づいて、ピストン温度推定部５が推定した第１補正ピストン温度を補正する。これにより、ピストン温度補正部６は、ピストンの実際の温度変化を反映して、第１補正ピストン温度をさらに補正することができる。
続いて、吸気温度選択部４、ピストン温度推定部５、及びピストン温度補正部６の詳細について説明する。まず、吸気温度選択部４の詳細を説明する。

［吸気温度選択部４の詳細］
図２は、本実施形態に係る吸気温度選択部４の構成の一例を示す図である。吸気温度選択部４は、選択部４１と、取得部４２とを備える。

選択部４１は、エンジンＥの異なる場所に複数備えられた、エンジンＥが吸入した吸気の温度を計測する温度測定センサのうち、予め定められた１つの温度測定センサを選択する。

記憶部２には、温度測定センサを選択するパラメータとして０、１、２のいずれかが記憶されている。パラメータ０は、第１温度測定センサに対応するパラメータである。パラメータ１は、第２温度測定センサに対応するパラメータである。パラメータ２は、第３温度測定センサに対応するパラメータである。

エンジンＥは、第１温度測定センサ、第２温度測定センサ、及び第３温度測定センサを有する。第１温度測定センサは、吸気を冷却するインタークーラーの出口に設けられた温度測定センサである。第２温度測定センサは、エンジンＥが備えるシリンダーに吸気を分配するインテークマニホールドの出口に設けられた温度測定センサである。第３温度測定センサは、内燃機関に吸入される空気を圧縮するコンプレッサーよりも上流に設けられた温度測定センサである。

選択部４１は、記憶部２に記憶されているパラメータに基づいて、第１温度測定センサ、第２温度測定センサ、及び第３温度測定センサのいずれかを、エンジンＥが吸入した吸気の温度を計測する温度測定センサとして選択する。

取得部４２は、エンジンＥの吸気温度を示す情報を取得する。具体的には、取得部４２は、選択部４１が選択した温度測定センサが測定した温度を示す情報を、吸気温度を示す情報として取得する。例えば、取得部４２は、選択部４１が第１温度測定センサを選択した場合、吸気を冷却するインタークーラーの出口を通過する空気の温度を示す情報を、吸気温度を示す情報として取得する。

また、例えば、取得部４２は、選択部４１が第２温度測定センサを選択した場合、エンジンＥを構成するシリンダーに吸気を分配するインテークマニホールドの出口を通過する空気の温度を示す情報を、吸気温度を示す情報として取得する。また、例えば、取得部４２は、選択部４１が第３温度測定センサを選択した場合、エンジンＥに吸入される空気を圧縮するコンプレッサーよりも上流の空気の温度を示す情報を、吸気温度を示す情報として取得する。

ここで、予め定められた一の温度測定センサが故障等により吸気温度を測定することができなくなると、ピストン温度を推定することができなくなる。そこで、選択部４１は、複数の温度測定センサのうち、正常に動作している１つの温度測定センサを選択するようにしてもよい。

図３は、本実施形態に係る吸気温度選択部４の構成の他の一例を示す図である。図３に示すように、選択部４１は、第１温度測定センサの動作状態、第２温度測定センサの動作状態、及び第３温度測定センサの動作状態のうち、所定の順序に基づいて、正常に動作している１つの温度測定センサを選択する。所定の順序は、ピストン温度を推定する精度に基づいて定められる。

第１温度測定センサは、インタークーラーとエンジンＥとの間に設けられているので、第１温度測定センサで測定される温度は、吸気がコンプレッサー作動点、及びインタークーラーで冷却された後の温度である。したがって、第１温度測定センサで測定される温度は、エンジンＥに流入する吸気の温度に近い。

ただし、インタークーラーとエンジンＥとの間において、インタークーラーから放出された吸気にはＥＧＲガスが混合される。したがって、ＥＧＲガスが有する熱の影響により、第１温度測定センサで測定される温度と、ピストンに流入する吸気の温度との間に差が生じる。しかし、当該温度差は、後述する補正値算出部５３が備える吸入空気量補正計算部５７により算出される吸入空気量の補正値に基づいて補正することができる。したがって、第１温度測定センサで測定される温度が、ピストン温度を推定するために用いる吸気温度として最も適している。

第２温度測定センサは、インテークマニホールドとエンジンＥとの間に設けられているので、第２温度測定センサで測定される温度は、インタークーラーで冷却された吸気と、ＥＧＲクーラーで冷却されたＥＧＲガスとを混合した空気の温度である。したがって、第２温度測定センサで測定される温度は、エンジンＥに流入する吸気の温度である。

ただし、ピストン温度を推定するために用いる吸気温度として第２温度測定センサで測定される温度を選択した場合、後述する補正値算出部５３が備える吸気温度補正計算部５６は、第２温度測定センサで測定される温度に基づいて、ピストン温度の補正値を算出する。また、後述する補正値算出部５３が備える吸入空気量補正計算部５７は、エンジンＥに吸入される空気の流量に基づいて、ピストン温度の補正値を算出する。

ここで、ＥＧＲによって吸気と混合される排気の流量が増加すると、エンジンＥに吸入される空気の量が増加するとともに、第２温度測定センサで測定される温度が上昇する。これによって、ピストン温度が高めに推定される。一方、エンジンＥは、ＥＧＲ流量の増加により酸素濃度が低下するため、燃焼効率が悪くなり、実際のピストン温度は低下することとなる。したがって、ピストン温度を推定するために用いる吸気温度として第２温度測定センサで測定される温度を用いる場合、第１温度測定センサで測定される温度を用いる場合に比べてピストン温度を精度良く推定することができない可能性がある。

第３温度測定センサは、コンプレッサーよりも上流に設けられているので、第３温度測定センサで計測される温度は、外気の温度である。外気の温度は、様々な要素の影響を受けるので、ピストン温度を推定するために用いる吸気温度として第３温度測定センサで測定される温度を用いる場合、第１温度測定センサ及び第２温度測定センサで測定される温度を用いる場合に比べてピストン温度を精度良く推定することができない可能性がある。

以上の優先順位に従って、選択部４１は、第１温度測定センサが正常に動作している場合には、第１温度測定センサを選択する。また、選択部４１は、第１温度測定センサが正常に動作しておらず、第２温度測定センサが正常に動作している場合には、第２温度測定センサを選択する。また、選択部４１は、第１温度測定センサ及び第２温度測定センサが正常に動作しておらず、第３温度測定センサが正常に動作している場合には、第３温度測定センサを選択する。

このようにエンジンＥに備えられた複数の温度測定センサに優先順序を予め定めておくことで、吸気温度選択部４は、予め定められた１つの温度測定センサが故障等により吸気温度を測定することができなくなった場合であっても、ピストン温度を推定する精度が高い順に、正常に動作している温度計測センサを選択することができる。

［ピストン温度推定部５の詳細］
続いて、ピストン温度推定部５の詳細について説明する。図４は、本実施形態に係るピストン温度推定部５の構成を示す図である。ピストン温度推定部５は、取得部５１と、推定部５２と、補正値算出部５３と、補正部５９とを備える。

取得部５１は、外部から各種情報を取得するインターフェースである。取得部５１は、各種センサ及び吸気温度選択部４からエンジン状態情報を取得する。具体的には、取得部５１は、燃料噴射量を示す燃料噴射量情報と、エンジン回転数を示す回転数情報と、油圧を示す油圧情報と、油温を示す油温情報と、吸気温度を示す吸気温度情報と、吸入空気量を示す吸入空気量情報と、噴射時期を示す噴射時期情報と、吸入空気量検出状態とをエンジン状態情報として取得する。また、取得部５１は、インタークーラー温度検出状態を示す情報と、インテークマニホールド出口温度検出状態を示す情報と、吸気出口温度検出状態を示す情報と、油温検出状態を示す情報と、チェックバルブ開閉状態を示す情報と、油圧検出状態を示す情報とをエンジン状態情報として取得する。

油圧は、エンジンＥに供給するオイルの圧力である。油温は、エンジンＥに供給するオイルの温度である。吸気温度は、エンジンＥに供給する空気の吸気温度である。吸入空気量は、エンジンＥに供給する空気の吸入量である。噴射時期は、エンジンＥに供給する燃料の噴射時期である。

推定部５２は、取得部５１が取得した燃料噴射量情報が示す燃料噴射量及び回転数情報が示すエンジン回転数に基づいて、ピストン温度、油圧、油温、吸気温度、吸入空気量、噴射時期を推定する。具体的には、推定部５２は、記憶部２に予め記憶されている、ピストン温度マップ情報と、油圧マップ情報と、油温マップ情報と、吸気温度マップ情報と、吸入空気量マップ情報と、噴射時期マップ情報とに基づいて、ピストン温度、油圧、油温、吸気温度、吸入空気量、噴射時期を推定する。

ピストン温度マップ情報は、燃料噴射量と、エンジン回転数と、ピストン温度とを関連付けた情報である。油圧マップ情報は、燃料噴射量と、エンジン回転数と、油圧とを関連付けた情報である。油温マップ情報は、燃料噴射量と、エンジン回転数と、油温とを関連付けた情報である。吸気温度マップ情報は、燃料噴射量と、エンジン回転数と、吸気温度とを関連付けた情報である。吸入空気量マップ情報は、燃料噴射量と、エンジン回転数と、吸入空気量とを関連付けた情報である。噴射時期マップ情報は、燃料噴射量と、エンジン回転数と、燃料の噴射時期とを関連付けた情報である。

なお、本実施形態では、ピストン温度、油圧、油温、吸気温度、吸入空気量、噴射時期のそれぞれに対応する複数のマップ情報を有することとしたが、これに限らない。例えば、記憶部２は、複数のマップ情報の代わりに、燃料噴射量と、エンジン回転数と、ピストン温度と、油圧と、油温と、吸気温度と、吸入空気量と、噴射時期とを関連付けた１つのマップ情報を記憶してもよい。

推定部５２は、記憶部２に記憶されているピストン温度マップ情報を参照し、取得部５１が取得した燃料噴射量とエンジン回転数とに関連付けられているピストン温度を特定することにより、ピストン温度を推定する。推定部５２は、推定したピストン温度を示す情報を、補正値算出部５３及び補正部５９に出力する。以下、推定部５２が推定したピストン温度を推定ピストン温度ともいう。

同様に、推定部５２は、記憶部２に記憶されている油圧マップ情報、油温マップ情報、吸気温度マップ情報、吸入空気量マップ情報、及び噴射時期マップ情報を参照し、取得部５１が取得した燃料噴射量とエンジン回転数とに関連付けられている油圧、油温、吸気温度、吸入空気量、噴射時期を特定することにより、油圧、油温、吸気温度、吸入空気量、噴射時期を推定する。推定部５２は、推定した油圧、油温、吸気温度、吸入空気量、噴射時期を補正値算出部５３に出力する。

補正値算出部５３は、エンジン状態情報が示すエンジンＥの状態と、推定部５２によって推定された推定ピストン温度とに基づいて、推定ピストン温度の補正値を算出する。補正値算出部５３は、油圧補正計算部５４と、油温補正計算部５５と、吸気温度補正計算部５６と、吸入空気量補正計算部５７と、噴射時期補正計算部５８とを備える。以下、油圧補正計算部５４、油温補正計算部５５、吸気温度補正計算部５６、吸入空気量補正計算部５７、及び噴射時期補正計算部５８の詳細について説明する。

（油圧補正計算部５４）
まず、油圧補正計算部５４の詳細を説明する。油圧補正計算部５４は、推定部５２によって推定された油圧と、取得部５１が取得した油圧情報が示す油圧との差分と、推定部５２によって推定された推定ピストン温度と、エンジン回転数とに基づいて、油圧の差分に伴う推定ピストン温度の補正値である第１補正値を算出する。また、油圧補正計算部５４は、取得部５１が取得した油圧情報が示す油圧と、油圧検出状態と、チェックバルブ開閉状態とに基づいて、第１補正値を出力するか否かを制御する。

図５は、本実施形態に係る油圧補正計算部５４の構成を示す図である。図５に示すように、油圧補正計算部５４は、減算器５４Ａと、乗算器５４Ｂと、乗算器５４Ｃと、除算器５４Ｄと、乗算器５４Ｅと、加算器５４Ｆと、調整器５４Ｇと、スイッチ５４Ｈと、ＯＲ回路５４Ｉと、スイッチ５４Ｊとを備える。

減算器５４Ａは、取得部５１が取得した油圧情報が示す油圧から、推定部５２が推定した油圧である油圧推定値を減算し、油圧の差分を算出する。

乗算器５４Ｂは、第１油圧補正係数と、推定部５２が推定した推定ピストン温度とを乗算する。
乗算器５４Ｃは、減算器５４Ａから出力される油圧の差分と、第１油圧補正係数と推定ピストン温度との乗算値とを乗算する。
除算器５４Ｄは、乗算器５４Ｃから出力される、油圧の差分と第１油圧補正係数と推定ピストン温度との乗算値をエンジン回転数で除算することによって、第１油圧補正値を算出する。

乗算器５４Ｅは、減算器５４Ａから出力される油圧の差分と、第２油圧補正係数とを乗算することによって、第２油圧補正値を算出する。
加算器５４Ｆは、除算器５４Ｄから出力される第１油圧補正値と、乗算器５４Ｅから出力される第２油圧補正値とを加算する。これにより、第１補正値が算出される。

油圧補正計算部５４は、調整器５４Ｇ及びスイッチ５４Ｈを備えることにより、油圧が第１油圧閾値を超える場合に第１補正値を出力し、油圧が前記第１油圧閾値以下の場合に第１補正値を出力しないように制御する。また、油圧補正計算部５４は、油圧が第１油圧閾値を超えていない状態において、取得部５１が新たに取得した油圧情報が示す油圧が第１油圧閾値よりも大きい第２油圧閾値を超えた場合に第１補正値を出力し、取得部５１が新たに取得した油圧情報が示す油圧が第２油圧閾値以下の場合に第１補正値を出力しないように制御する。

調整器５４Ｇは、取得部５１が取得した油圧情報が示す油圧と、第１油圧閾値と、第１油圧閾値よりも大きい第２油圧閾値とに基づいて、第１補正値を有効にするか否かを判定するための判定値を生成する。具体的には、調整器５４Ｇは、取得部５１が取得した油圧情報が示す油圧が、第１油圧閾値以下である場合には、第１補正値を無効にすることを示す判定値０を出力する。また、調整器５４Ｇは、取得部５１が取得した油圧情報が示す油圧が、第２油圧閾値以上である場合には、第１補正値を有効にすることを示す判定値１を出力する。

調整器５４Ｇは、油圧が第１油圧閾値と第２油圧閾値との間で変動することにより判定値にチャタリングが生じることを防止するために、以下のように動作する。調整器５４Ｇは、取得部５１が取得した油圧情報が示す油圧が第１油圧閾値を超えていない状態において、取得部５１が新たに取得した油圧情報が示す油圧が第２油圧閾値未満である間は、判定値を０のままに維持する。また、調整器５４Ｇは、取得部５１が新たに取得した油圧情報が示す油圧が第２油圧閾値を超えた場合に、第１補正値を有効にすることを示す判定値１を出力する。

また、調整器５４Ｇは、自身が出力する判定値が１である場合において、取得部５１が新たに取得した油圧情報が示す油圧が第１油圧閾値を超えている場合には、継続して判定値１を出力し、第１油圧閾値以下の場合に判定値０を出力する。このようにすることで、調整器５４Ｇは、取得部５１が新たに取得した油圧情報が示す油圧が第１油圧閾値と第２油圧閾値との間で変動することによって、判定値にチャタリングが生じることを防止することができる。

スイッチ５４Ｈは、調整器５４Ｇが出力する判定値に基づいて、第１補正値を出力するか否かを切り替える。具体的には、スイッチ５４Ｈは、調整器５４Ｇが出力する判定値が１である場合には、加算器５４Ｆから出力される第１補正値を出力する。スイッチ５４Ｈは、調整器５４Ｇが出力する判定値が０である場合には、０を出力する。すなわち、スイッチ５４Ｈは、調整器５４Ｇが出力する判定値が０である場合には、第１補正値を出力しないように制御する。

ＯＲ回路５４Ｉは、ピストンへのオイルの噴射の有無を検出する検出部として機能する。ＯＲ回路５４Ｉは、ピストンにオイルを噴射するオイルチェックバルブが閉弁であるか否かを検出することにより、オイルの噴射の有無を検出する。

具体的には、ＯＲ回路５４Ｉは、油圧検出状態が示す値と、チェックバルブ開閉状態が示す値との論理積を出力する。ここで、油圧が検出可能な状態である場合には、油圧検出状態が示す値は０であり、油圧が検出できない状態である場合には、油圧検出状態が示す値は１であるものとする。また、チェックバルブが閉弁しており、ジェットが噴射されていない場合には、チェックバルブ開閉状態が示す値は１であり、チェックバルブが開弁しており、ジェットが噴射されている場合には、チェックバルブ開閉状態が示す値は０であるものとする。

スイッチ５４Ｊは、ＯＲ回路５４Ｉが出力する値に基づいて、スイッチ５４Ｈが出力する値を出力するか否かを切り替える。具体的には、スイッチ５４Ｊは、ＯＲ回路５４Ｉが出力する値が１である場合には、０を出力する。スイッチ５４Ｊは、ＯＲ回路５４Ｉが出力する値が０である場合には、スイッチ５４Ｈが出力する値を出力する。これにより、油圧補正計算部５４は、推定された油圧と油圧情報が示す油圧との差分と、ＯＲ回路５４Ｉにおいて検出されたオイルの噴射の有無とに基づいて、推定ピストン温度の補正値を算出する。

ここで、油圧の差分をｄｏｐ、第１油圧補正係数をｋ_ｏｐ１、第２油圧補正係数をｋ_ｏｐ２、推定ピストン温度をＴ_ｐｓ、エンジン回転数をＮ_ｅｎｇ、第１補正値をｄＴ_ｐｓ１とする。スイッチ５４Ｈ及びスイッチ５４Ｊによって、加算器５４Ｆから出力された第１補正値が出力される場合、第１補正値ｄＴ_ｐｓ１は、以下の式（１）で表わされる。

（１）式に示すように、油圧補正計算部５４は、推定ピストン温度の上昇に応じて補正値が大きくなるように第１補正値を算出する。また、油圧補正計算部５４は、エンジン回転数の増加に応じて補正値が小さくなるように第１補正値を算出する。ピストンに設けられているクーリングチャネルでは、ピストンの挙動によってオイルが撹拌される。エンジン回転数が増加すればするほど、クーリングチャネル内のオイルが撹拌され、ピストン温度の上昇に伴う補正量が抑制される。これに対して、油圧補正計算部５４は、推定ピストン温度をエンジン回転数で除算することによって、エンジン回転数の増加に対応してピストン温度の上昇に伴う補正量が抑制されるように補正値を算出することができる。

（油温補正計算部５５）
続いて、油温補正計算部５５の詳細を説明する。油温補正計算部５５は、推定部５２によって推定された油温と、取得部５１が取得した油温情報が示す油温との差分と、推定部５２によって推定された推定ピストン温度とに基づいて、油温の差分に伴う推定ピストン温度の補正値である第２補正値を算出する。また、油温補正計算部５５は、取得部５１が取得した油温検出状態に基づいて、第２補正値を出力するか否かを制御する。

図６は、本実施形態に係る油温補正計算部５５の構成を示す図である。図６に示すように、油温補正計算部５５は、減算器５５Ａと、乗算器５５Ｂと、乗算器５５Ｃと、乗算器５５Ｄと、加算器５５Ｅと、乗算器５５Ｆと、乗算器５５Ｇと、乗算器５５Ｈと、加算器５５Ｉと、比較器５５Ｊと、スイッチ５５Ｋと、スイッチ５５Ｌとを備える。

減算器５５Ａは、取得部５１が取得した油温情報が示す油温から、推定部５２が推定した油温である油温推定値を減算し、油温の差分を算出する。

乗算器５５Ｂは、第１油温上昇時補正係数と、推定部５２が推定した推定ピストン温度とを乗算する。
乗算器５５Ｃは、減算器５５Ａから出力される油温の差分と、乗算器５５Ｂから出力される第１油温上昇時補正係数と推定ピストン温度との乗算値とを乗算することによって、第１油温上昇時補正値を算出する。

乗算器５５Ｄは、減算器５５Ａから出力される油温の差分と、第２油温上昇時補正係数とを乗算することによって、第２油温上昇時補正値を算出する。
加算器５５Ｅは、乗算器５５Ｃから出力される第１油温上昇時補正値と、乗算器５５Ｄから出力される第２油温上昇時補正値とを加算することにより、油温上昇時補正値を算出する。

乗算器５５Ｆは、第１油温低下時補正係数と、推定部５２が推定した推定ピストン温度とを乗算する。
乗算器５５Ｇは、減算器５５Ａから出力される油温の差分と、乗算器５５Ｆから出力される第１油温低下時補正係数と推定ピストン温度との乗算値とを乗算することによって、第１油温低下時補正値を算出する。

乗算器５５Ｈは、減算器５５Ａから出力される油温の差分と、第２油温低下時補正係数とを乗算することによって、第２油温低下時補正値を算出する。
加算器５５Ｉは、乗算器５５Ｇから出力される第１油温低下時補正値と、乗算器５５Ｈから出力される第２油温低下時補正値とを加算することにより、油温低下時補正値を算出する。

比較器５５Ｊは、減算器５５Ａから出力される油温の差分が０以上であるか否かを判定する。比較器５５Ｊは、油温の差分が０以上である場合に１を出力し、油温の差分が０未満である場合に０を出力する。

スイッチ５５Ｋは、比較器５５Ｊが出力する値に基づいて、油温上昇時補正値を出力するか、油温低下時補正値を出力するかを切り替える。具体的には、スイッチ５５Ｋは、比較器５５Ｊが出力する値が１である場合には、加算器５５Ｅから出力される油温上昇時補正値を出力する。スイッチ５５Ｋは、比較器５５Ｊが出力する値が０である場合には、加算器５５Ｉから出力される油温低下時補正値を出力する。

スイッチ５５Ｌは、油温検出状態が示す値に基づいて、スイッチ５５Ｋが出力する値を出力するか否かを切り替える。ここで、油温が検出可能な状態である場合には、油温検出状態が示す値は０であり、油温が検出できない状態である場合には、油温検出状態が示す値は１であるものとする。具体的には、スイッチ５５Ｌは、油温検出状態が示す値が１である場合には、０を出力する。スイッチ５５Ｌは、油温検出状態が示す値が０である場合には、スイッチ５５Ｋが出力する値、すなわち、油温上昇時補正値又は油温低下時補正値を出力する。

ここで、油温の差分をｄｏｔ、第１油温上昇時補正係数をｋ_ｏｔｕ１、第２油温上昇時補正係数をｋ_ｏｔｕ２、第１油温低下時補正係数をｋ_ｏｔｄ１、第２油温低下時補正係数をｋ_ｏｔｄ２、推定ピストン温度をＴ_ｐｓ、第２補正値をｄＴ_ｐｓ２とする。スイッチ５５Ｋ及びスイッチ５５Ｌによって油温上昇時補正値が第２補正値として出力される場合、第２補正値ｄＴ_ｐｓ２は、以下の式（２）で表わされる。また、スイッチ５５Ｋ及びスイッチ５５Ｌによって油温低下時補正値が第２補正値として出力される場合、第２補正値ｄＴ_ｐｓ２は、以下の式（３）で表わされる。

（２）、（３）式に示すように、油温補正計算部５５が、推定ピストン温度の上昇に応じて補正値が大きくなるように第２補正値を算出することが確認できる。

（吸気温度補正計算部５６）
続いて、吸気温度補正計算部５６の詳細を説明する。吸気温度補正計算部５６は、推定部５２によって推定された吸気温度と、取得部５１が取得した吸気温度情報が示す吸気温度との差分と、推定部５２によって推定された推定ピストン温度とに基づいて、吸気温度の差分に伴う推定ピストン温度の補正値である第３補正値を算出する。また、吸気温度補正計算部５６は、インタークーラー温度検出状態と、インテークマニホールド出口温度検出状態と、吸気出口温度検出状態とに基づいて、第３補正値を出力するか否かを制御する。

図７は、本実施形態に係る吸気温度補正計算部５６の構成を示す図である。図７に示すように、吸気温度補正計算部５６は、減算器５６Ａと、乗算器５６Ｂと、乗算器５６Ｃと、乗算器５６Ｄと、加算器５６Ｅと、スイッチ５６Ｆと、スイッチ５６Ｇとを備える。

減算器５６Ａは、取得部５１が取得した吸気温度情報が示す吸気温度から、推定部５２が推定した吸気温度である吸気温度推定値を減算することにより、吸気温度の差分を算出する。

乗算器５６Ｂは、第１吸気温度補正係数と、推定部５２が推定した推定ピストン温度とを乗算する。
乗算器５６Ｃは、減算器５６Ａから出力される吸気温度の差分と、乗算器５６Ｂから出力される第１吸気温度補正係数と推定ピストン温度との乗算値とを乗算することによって、第１吸気温度補正値を算出する。

乗算器５６Ｄは、減算器５６Ａから出力される吸気温度の差分と、第２吸気温度補正係数とを乗算することによって、第２吸気温度補正値を算出する。
加算器５６Ｅは、乗算器５６Ｃから出力される第１吸気温度補正値と、乗算器５６Ｄから出力される第２吸気温度補正値とを加算することにより、吸気温度補正値を算出する。

スイッチ５６Ｆは、吸気温度選択部４の選択部４１において設定されている選択値と、インタークーラー温度検出状態と、インテークマニホールド出口温度検出状態と、吸気出口温度検出状態が示す値に基づいて、０又は１を出力する。ここで、インタークーラーの温度が検出可能な状態である場合には、インタークーラー温度検出状態が示す値は０であり、インタークーラーの温度が検出できない状態である場合には、インタークーラー温度検出状態が示す値は１であるものとする。また、インテークマニホールド出口温度の温度が検出可能な状態である場合には、インテークマニホールド出口温度検出状態が示す値は０であり、インテークマニホールド出口温度の温度が検出できない状態である場合には、インテークマニホールド出口温度検出状態が示す値は１であるものとする。また、吸気出口の温度が検出可能な状態である場合には、吸気出口温度検出状態が示す値は０であり、吸気出口の温度が検出できない状態である場合には、吸気出口温度検出状態が示す値は１であるものとする。

スイッチ５６Ｆは、選択値が示す値が０の場合には、インタークーラー温度検出状態が示す値を出力し、選択値が示す値が１の場合には、インテークマニホールド出口温度検出状態が示す値を出力し、選択値が示す値が２の場合には、吸気出口温度検出状態が示す値を出力する。これにより、スイッチ５６Ｆは、吸気温度が検出可能であるか否かを示す情報を出力することができる。

スイッチ５６Ｇは、スイッチ５６Ｆから出力された値に基づいて、加算器５６Ｅが出力する値を出力するか否かを切り替える。具体的には、スイッチ５６Ｇは、スイッチ５６Ｆから出力された値が１である場合には、０を出力する。スイッチ５６Ｇは、スイッチ５６Ｆから出力された値が０である場合には、加算器５６Ｅが出力する値を出力する。

ここで、吸気温度の差分をｄａｔ、第１吸気温度補正係数をｋ_ａｔ１、第２吸気温度補正係数をｋ_ａｔ２、推定ピストン温度をＴ_ｐｓ、第３補正値をｄＴ_ｐｓ３とする。スイッチ５６Ｇによって吸気温度補正値が出力される場合、第３補正値ｄＴ_ｐｓ３は、以下の式（４）で表わされる。

（４）式に示すように、吸気温度補正計算部５６が、推定ピストン温度の上昇に応じて補正値が大きくなるように第３補正値を算出することが確認できる。

続いて、吸入空気量補正計算部５７の詳細を説明する。吸入空気量補正計算部５７は、推定部５２によって推定された吸入空気量と、取得部５１が取得した吸入空気量情報が示す吸入空気量との差分と、推定部５２によって推定された推定ピストン温度とに基づいて、吸入空気量の差分に伴う推定ピストン温度の補正値である第４補正値を算出する。また、吸入空気量補正計算部５７は、取得部５１が取得した燃料噴射量及び吸入空気量検出状態に基づいて、第４補正値を出力するか否かを制御する。

（吸入空気量補正計算部５７）
図８は、本実施形態に係る吸入空気量補正計算部５７の構成を示す図である。図８に示すように、吸入空気量補正計算部５７は、減算器５７Ａと、乗算器５７Ｂと、乗算器５７Ｃと、乗算器５７Ｄと、加算器５７Ｅと、乗算器５７Ｆと、乗算器５７Ｇと、乗算器５７Ｈと、加算器５７Ｉと、比較器５７Ｊと、スイッチ５７Ｋと、調整器５７Ｌと、スイッチ５７Ｍと、スイッチ５７Ｎとを備える。

減算器５７Ａは、取得部５１が取得した吸入空気量情報が示す吸入空気量から、推定部５２が推定した吸入空気量である吸入空気量推定値を減算し、吸入空気量の差分を算出する。

乗算器５７Ｂは、第１吸入量上昇時補正係数と、推定部５２が推定した推定ピストン温度とを乗算する。
乗算器５７Ｃは、減算器５７Ａから出力される吸入空気量の差分と、乗算器５７Ｂから出力される第１吸入量上昇時補正係数と推定ピストン温度との乗算値とを乗算することによって、第１吸入量上昇時補正値を算出する。

乗算器５７Ｄは、減算器５７Ａから出力される吸入空気量の差分と、第２吸入量上昇時補正係数とを乗算することによって、第２吸入量上昇時補正値を算出する。
加算器５７Ｅは、乗算器５７Ｃから出力される第１吸入量上昇時補正値と、乗算器５７Ｄから出力される第２吸入量上昇時補正値とを加算することにより、吸入量上昇時補正値を算出する。

乗算器５７Ｆは、第１吸入量低下時補正係数と、推定部５２が推定した推定ピストン温度とを乗算する。ここで、推定された吸入空気量に対して、取得した吸入空気量が少ない場合、吸気側の流量に対し、ＥＧＲによって吸気と混合される排気の流量の比率であるＥＧＲ率が上昇する。ＥＧＲ率が上昇すると、燃焼温度が低下するため、ピストン温度が下がりやすくなる。このため、第１吸入量低下時補正係数は、第１吸入量上昇時補正係数に比べて小さくなる。

乗算器５７Ｇは、減算器５７Ａから出力される吸入空気量の差分と、乗算器５７Ｆから出力される第１吸入量低下時補正係数と推定ピストン温度との乗算値とを乗算することによって、第１吸入量低下時補正値を算出する。

乗算器５７Ｈは、減算器５７Ａから出力される吸入空気量の差分と、第２吸入量低下時補正係数とを乗算することによって、第２吸入量低下時補正値を算出する。
加算器５７Ｉは、乗算器５７Ｇから出力される第１吸入量低下時補正値と、乗算器５７Ｈから出力される第２吸入量低下時補正値とを加算することにより、吸入量低下時補正値を算出する。

比較器５７Ｊは、減算器５７Ａから出力される吸入空気量の差分が０以上であるか否かを判定する。比較器５７Ｊは、吸入空気量の差分が０以上である場合に１を出力し、吸入空気量の差分が０未満である場合に０を出力する。

スイッチ５７Ｋは、比較器５７Ｊが出力する値に基づいて、吸入量上昇時補正値を算出するか、吸入量低下時補正値を算出するかを切り替える。具体的には、スイッチ５７Ｋは、比較器５７Ｊが出力する値が１である場合には、加算器５７Ｅから出力される吸入量上昇時補正値を出力する。スイッチ５７Ｋは、比較器５７Ｊが出力する値が０である場合には、加算器５７Ｉから出力される吸入量低下時補正値を出力する。

吸入空気量補正計算部５７は、調整器５７Ｌ及びスイッチ５７Ｍを備えることにより、取得部５１が取得した燃料噴射量情報が示す噴射量が第１噴射量閾値を超える場合に、吸入空気量情報が示す吸入空気量と、吸入空気量推定値とに基づく第４補正値を出力し、噴射量が第１噴射量閾値以下の場合に第４補正値を出力しないように制御する。また、吸入空気量補正計算部５７は、噴射量が第１噴射量閾値を超えていない状態において、取得部５１が新たに取得した燃料噴射量情報が示す噴射量が第１噴射量閾値よりも大きい第２噴射量閾値を超えた場合に第４補正値を出力し、取得部５１が新たに取得した燃料噴射量情報が示す噴射量が第２噴射量閾値以下の場合に第４補正値を出力しないように制御する。

ここで、第１噴射量閾値は、燃料が未噴射であるか否かを判定する閾値である。燃料噴射量が第１噴射量閾値よりも低い場合、すなわち、燃料の未噴射時には、ピストン温度の変化に対するＥＧＲの影響が少ない。このため、吸入空気量補正計算部５７は、燃料噴射量が第１噴射量閾値よりも低い場合、吸入空気量に係る補正を行わないように制御する。

調整器５７Ｌは、取得部５１が取得した燃料噴射量情報が示す噴射量と、第１噴射量閾値と、第２噴射量閾値とに基づいて、第４補正値を有効にするか否かを判定するための判定値を生成する。具体的には、調整器５７Ｌは、取得部５１が取得した燃料噴射量が、第１噴射量閾値以下である場合には、第４補正値を無効にすることを示す判定値０を出力する。また、調整器５７Ｌは、取得部５１が取得した燃料噴射量情報が示す燃料噴射量が、第２噴射量閾値以上である場合には、第４補正値を有効にすることを示す判定値１を出力する。

調整器５７Ｌは、燃料噴射量が第１噴射量閾値と第２噴射量閾値との間で変動することにより判定値にチャタリングが生じることを防止するために、以下のように動作する。調整器５７Ｌは、取得部５１が取得した燃料噴射量情報が示す噴射量が、第１噴射量閾値を超えていない状態において、取得部５１が新たに取得した燃料噴射量情報が示す燃料噴射量が第２噴射量閾値未満である間は、判定値を０のままに維持する。また、調整器５７Ｌは、取得部５１が新たに取得した燃料噴射量情報が示す燃料噴射量が第２噴射量閾値を超えた場合に、第４補正値を有効にすることを示す判定値１を出力する。

また、調整器５７Ｌは、自身が出力する判定値が１である場合において、取得部５１が新たに取得した燃料噴射量情報が示す燃料噴射量が第１噴射量閾値を超える場合には、継続して判定値１を出力し、第１噴射量閾値以下の場合に判定値０を出力する。このようにすることで、調整器５７Ｌは、取得部５１が新たに取得した噴射量情報が示す噴射量が第１噴射量閾値と第２噴射量閾値との間で変動することによってチャタリングが生じることを防止することができる。

スイッチ５７Ｍは、調整器５７Ｌが出力する判定値に基づいて、スイッチ５７Ｋが出力する値を出力するか否かを切り替える。具体的には、スイッチ５７Ｍは、調整器５７Ｌが出力する判定値が１である場合には、スイッチ５７Ｋが出力する値、すなわち、吸入量上昇時補正値又は吸入量低下時補正値を出力する。スイッチ５７Ｍは、調整器５７Ｌが出力する判定値が０である場合には、判定値０を出力する。

スイッチ５７Ｎは、吸入空気量検出状態が示す値に基づいて、スイッチ５７Ｍが出力する値を出力するか否かを切り替える。ここで、吸入空気量が検出可能な状態である場合には、吸入空気量検出状態が示す値は０であり、吸入空気量が検出できない状態である場合には、油温検出状態が示す値は１であるものとする。スイッチ５７Ｎは、吸入空気量検出状態が示す値が１である場合には、０を出力する。スイッチ５５Ｌは、吸入空気量検出状態が示す値が０である場合には、スイッチ５７Ｍが出力する値を出力する。

ここで、吸入空気量の差分をｄｍａｆ、第１吸入量上昇時補正係数をｋ_{ｍａｆｕ１}、第２吸入量上昇時補正係数をｋ_{ｍａｆｕ２}、第１吸入量低下時補正係数をｋ_{ｍａｆｄ１}、第２吸入量低下時補正係数をｋ_{ｍａｆｄ２}、推定ピストン温度をＴ_ｐｓ、第４補正値をｄＴ_ｐｓ４とする。スイッチ５７Ｋ、スイッチ５７Ｍ及びスイッチ５７Ｎによって吸入量上昇時補正値が第４補正値として出力される場合、第４補正値ｄＴ_ｐｓ４は、以下の式（５）で表わされる。また、スイッチ５７Ｋ、スイッチ５７Ｍ及びスイッチ５７Ｎによって吸入量低下時補正値が第４補正値として出力される場合、第４補正値ｄＴ_ｐｓ４は、以下の式（６）で表わされる。

（５）、（６）式に示すように、吸入空気量補正計算部５７が、推定ピストン温度の上昇に応じて補正値が大きくなるように第４補正値を算出することが確認できる。

（噴射時期補正計算部５８）
続いて、噴射時期補正計算部５８の詳細を説明する。噴射時期補正計算部５８は、推定部５２によって推定された噴射時期と、取得部５１が取得した噴射時期情報が示す噴射時期との差分と、推定部５２によって推定された推定ピストン温度とに基づいて、噴射時期の差分に伴う推定ピストン温度の補正値である第５補正値を算出する。また、噴射時期補正計算部５８は、燃料噴射量に基づいて、第５補正値を出力するか否かを制御する。

図９は、本実施形態に係る噴射時期補正計算部５８の構成を示す図である。図９に示すように、噴射時期補正計算部５８は、減算器５８Ａと、乗算器５８Ｂと、乗算器５８Ｃと、乗算器５８Ｄと、加算器５８Ｅと、調整器５８Ｆと、スイッチ５８Ｇとを備える。

減算器５８Ａは、取得部５１が取得した噴射時期情報が示す噴射時期から、推定部５２が推定した噴射時期である噴射時期推定値を減算し、噴射時期の差分を算出する。

乗算器５８Ｂは、第１噴射時期補正係数と、推定部５２が推定した推定ピストン温度とを乗算する。
乗算器５８Ｃは、減算器５８Ａから出力される噴射時期の差分と、乗算器５８Ｂから出力される第１噴射時期補正係数と推定ピストン温度との乗算値とを乗算することによって、第１噴射時期補正値を算出する。

乗算器５８Ｄは、減算器５８Ａから出力される噴射時期の差分と、第２噴射時期補正係数とを乗算することによって、第２噴射時期補正値を算出する。
加算器５８Ｅは、乗算器５８Ｃから出力される第１噴射時期補正値と、乗算器５８Ｄから出力される第２噴射時期補正値とを加算することにより、噴射時期補正値を算出する。

噴射時期補正計算部５８は、調整器５８Ｆ及びスイッチ５８Ｇを備えることにより、取得部５１が取得した燃料噴射量情報が示す噴射量が第１噴射量閾値を超える場合に、噴射時期情報が示す噴射時期と、噴射時期推定値とに基づく第５補正値を出力し、噴射量が第１噴射量閾値以下の場合に第５補正値を出力しないように制御する。また、噴射時期補正計算部５８は、噴射量が第１噴射量閾値を超えていない状態において、取得部５１が新たに取得した燃料噴射量情報が示す噴射量が第２噴射量閾値を超えた場合に第５補正値を出力し、取得部５１が新たに取得した燃料噴射量情報が示す噴射量が第２噴射量閾値以下の場合に第５補正値を出力しないように制御する。

ここで、第１噴射量閾値は、燃料が未噴射であるか否かを判定する閾値である。燃料噴射量が第１噴射量閾値よりも低い場合、すなわち、燃料の未噴射時には、ピストン温度の変化に対する噴射時期の影響が少ない。このため、噴射時期補正計算部５８は、燃料噴射量が第１噴射量閾値よりも低い場合、第５補正値を出力せずに、噴射時期に係る補正を行わないように制御する。

調整器５８Ｆは、取得部５１が取得した燃料噴射量と、第１噴射量閾値と、第２噴射量閾値とに基づいて、第５補正値を有効にするか否かを判定するための判定値を生成する。調整器５８Ｆの機能は、吸入空気量補正計算部５７が備える調整器５７Ｌと同じ機能であるので説明を省略する。

スイッチ５８Ｇは、調整器５８Ｆから出力された値に基づいて、加算器５８Ｅが出力する値を出力するか否かを切り替える。具体的には、スイッチ５８Ｇは、調整器５８Ｆから出力された値が１である場合には、加算器５８Ｅが出力する値を出力する。スイッチ５８Ｇは、調整器５８Ｆから出力された値が０である場合には、０を出力する。

ここで、噴射時期の差分をｄｓｏｉ、第１噴射時期補正係数をｋ_ｓｏｉ１、第２噴射時期補正係数をｋ_ｓｏｉ２、推定ピストン温度をＴ_ｐｓ、第５補正値をｄＴ_ｐｓ５とする。スイッチ５８Ｇによって噴射時期補正値が第５補正値として出力される場合、第５補正値ｄＴ_ｐｓ５は、以下の式（７）で表わされる。

（７）式に示すように、噴射時期補正計算部５８が、推定ピストン温度の上昇に応じて補正値が大きくなるように第５補正値を算出することが確認できる。

図４に説明を戻す。補正部５９は、補正値算出部５３が算出した補正値に基づいて、推定部５２が推定した推定ピストン温度を補正する。具体的には、補正部５９は、推定部５２が推定した推定ピストン温度に、補正値算出部５３が算出した第１補正値〜第５補正値を加算することにより、推定ピストン温度を補正する。補正部５９は、補正後の推定ピストン温度を第１補正ピストン温度としてピストン温度補正部６に出力する。

［ピストン温度補正部６の詳細］
続いて、ピストン温度補正部６の詳細について説明する。ピストン温度補正部６は、エンジン状態情報に基づいて、ピストン温度推定部５が推定した第１補正ピストン温度を補正する。図１０は、本実施形態に係るピストン温度補正部６の構成を示す図である。ピストン温度補正部６は、取得部６１と、選択部６２と、補正部６３とを備える。

補正部５９が出力する第１補正ピストン温度と実際のピストン温度との関係は、エンジンＥの状態によって異なる場合がある。そして、エンジンＥの状態によって、第１補正ピストン温度の変化の速度に対応する時定数が変化する。そこで、ピストン温度補正部６は、エンジンＥの状態に基づいて第１補正ピストン温度を補正するために、エンジンＥの状態に対応する第１補正ピストン温度の時定数に基づいて第１補正ピストン温度をさらに補正する。

取得部６１は、外部から各種情報を取得するインターフェースである。取得部６１は、例えば、エンジンＥの状態を示すエンジン状態情報を取得する。具体的には、取得部６１は、エンジン回転数を示す回転数情報と、エンジンＥが備える燃焼室への燃料の噴射量を示す燃料噴射量情報と、油温を示す油温情報とをエンジン状態情報として取得する。また、取得部６１は、ピストン温度推定部５が出力した第１補正ピストン温度を取得する。

選択部６２は、第１補正ピストン温度の変化状況に基づいて、第１補正ピストン温度の温度変化の速さの度合いを示す時定数を選択する。具体的には、選択部６２は、第１補正ピストン温度の変化状況とエンジン状態情報とに基づいて、時定数を選択する。より具体的には、選択部６２は、第１補正ピストン温度の変化状況と、回転数情報と、燃料噴射量情報とに基づいて時定数を選択する。

補正部６３は、選択部６２が選択した時定数に基づいて、第１補正ピストン温度を補正する。具体的には、補正部６３は、取得部６１が新たに取得した第１補正ピストン温度と、１周期前に取得された第１補正ピストン温度との差分値を時定数で除算した値を１周期前の第１補正ピストン温度に加算することにより、第１補正ピストン温度を補正する。ここで、第１補正ピストン温度を補正した後の温度を第２補正ピストン温度ともいう。

第１補正ピストン温度の変化が早い場合には、選択部６２は、相対的に小さい時定数を選択する。これにより、第２補正ピストン温度は、新たに取得した第１補正ピストン温度がより多く反映されたものとなる。また、第１補正ピストン温度の変化が遅い場合、選択部６２は、相対的に大きい時定数を選択する。これにより、第２補正ピストン温度は、１周期前に取得した第１補正ピストン温度がより多く反映されたものとなる。補正部６３は、この算出した値を１周期前の第１補正ピストン温度に加算することにより、実際のピストン温度変化の勾配に対応するピストン温度に補正することができる。

図１１は、本実施形態に係る選択部６２及び補正部６３の構成の詳細を示す図である。図１１に示すように、選択部６２は、調整器６２Ａと、スイッチ６２Ｂと、調整器６２Ｃと、スイッチ６２Ｄと、ＯＲ回路６２Ｅと、スイッチ６２Ｆと、１次遅れ演算器６２Ｇと、比較器６２Ｈと、スイッチ６２Ｉとを備える。また、補正部６３は、除算器６３Ａと、減算器６３Ｂと、乗算器６３Ｃと、加算器６３Ｄとを備える。

調整器６２Ａは、取得部６１が取得した回転数情報が示すエンジン回転数と、第１回転数閾値と、第１回転数閾値よりも大きい第２回転数閾値とに基づいて、エンジンＥが停止しているか否かを判定するための判定値を生成する。具体的には、調整器６２Ａは、取得部６１が取得した回転数情報が示すエンジン回転数が、第１回転数閾値以下である場合には、エンジンＥが停止していることを示す判定値０を出力する。また、調整器６２Ａは、取得部６１が取得した回転数情報が示すエンジン回転数が、第２回転数閾値以上である場合には、エンジンＥが駆動していることを示す判定値１を出力する。

調整器６２Ａは、エンジン回転数が第１回転数閾値と第２回転数閾値との間で変動することにより判定値にチャタリングが生じることを防止するために、以下のように動作する。調整器６２Ａは、取得部６１が取得した回転数情報が示すエンジン回転数が、第１回転数閾値を超えていない状態において、取得部６１が新たに取得した回転数情報が示すエンジン回転数が第２回転数閾値未満である間は、判定値を０のままに維持する。また、調整器６２Ａは、取得部６１が新たに取得した回転数情報が示すエンジン回転数が第２回転数閾値を超えた場合に、エンジンＥが駆動したことを示す判定値１を出力する。

また、調整器６２Ａは、自身が出力する判定値が１である場合において、取得部６１が新たに取得した回転数情報が示すエンジン回転数が、第１回転数閾値を超えている場合には、継続して判定値１を出力し、第１回転数閾値以下の場合に判定値０を出力する。このようにすることで、調整器６２Ａは、取得部６１が新たに取得した回転数情報が示すエンジン回転数が第１回転数閾値と第２回転数閾値との間で変動することによって、判定値にチャタリングが生じることを防止することができる。

スイッチ６２Ｂは、調整器６２Ａが出力する判定値に基づいて、第１補正ピストン温度低下、燃料未噴射かつエンジン駆動時の時定数を出力するか、第１補正ピストン温度低下、燃料未噴射かつエンジン停止時の時定数を出力するかを切り替える。具体的には、スイッチ６２Ｂは、調整器６２Ａが出力する判定値が１である場合には、第１補正ピストン温度低下、かつ、燃料未噴射、かつ、エンジン駆動時の時定数を示す第２時定数を出力する。スイッチ６２Ｂは、調整器６２Ａが出力する値が０である場合には、第１補正ピストン温度低下、かつ、エンジン停止時の時定数を示す第１時定数を出力する。

ここで、第１補正ピストン温度が低下し、エンジンＥが稼動し、燃料が未噴射の場合、エンジンＥに供給するオイル及び冷却水がエンジンＥを循環するので、第１補正ピストン温度の変化は早くなる。第１補正ピストン温度が低下し、エンジンＥが停止し、燃料が未噴射の場合、エンジンＥに供給するオイル及び冷却水の循環が停止するので、第１補正ピストン温度の変化は遅くなる。したがって、第１時定数は、第２時定数よりも値が小さい。

調整器６２Ｃは、取得部６１が取得した燃料噴射量情報が示す燃料噴射量と、第１噴射量閾値と、第２噴射量閾値とに基づいて、燃料が噴射されている状態か否かを判定するための判定値を生成する。具体的には、調整器６２Ｃは、取得部６１が取得した燃料噴射量情報が示す燃料噴射量が第１噴射量閾値以下である場合には、燃料噴射が停止していることを示す判定値０を出力する。また、調整器６２Ｃは、取得部６１が取得した燃料噴射量情報が示す燃料噴射量が第２噴射量閾値以上である場合には、燃料噴射が行われていることを示す判定値１を出力する。調整器６２Ｃの機能は、図８に示す調整器５７Ｌと同じ機能であるので説明を省略する。

スイッチ６２Ｄは、調整器６２Ｃが出力する値に基づいて、第１補正ピストン温度低下かつ燃料噴射時の時定数を出力するか、第１補正ピストン温度低下かつ燃料未噴射時の時定数を出力するかを切り替える。具体的には、スイッチ６２Ｄは、調整器６２Ｃが出力する値が１である場合には、第１補正ピストン温度低下かつ燃料噴射時の時定数を示す第３時定数を出力する。スイッチ６２Ｄは、調整器６２Ｃが出力する値が０である場合には、スイッチ６２Ｂが出力する値、すなわち、第１補正ピストン温度低下かつエンジン停止時の時定数を示す第１時定数、又は第１補正ピストン温度低下かつ燃料未噴射時の時定数を示す第２時定数を出力する。

ここで、第１補正ピストン温度が低下し、燃料が噴射されている場合、エンジンＥは燃料を燃焼しているので、第１補正ピストン温度が低下する。したがって、この場合、エンジンＥが停止し、燃料が未噴射の場合と比べて、第１補正ピストン温度の低下速度は遅くなる。したがって、第３時定数は、第１時定数よりも値が小さい。

ＯＲ回路６２Ｅは、調整器６２Ａが出力する値と、調整器６２Ｃが出力する値との論理和を出力する。具体的には、ＯＲ回路６２Ｅは、エンジン停止かつ燃料未噴射の場合には０を出力し、それ以外の場合には１を出力する。

スイッチ６２Ｆは、ＯＲ回路６２Ｅが出力する値に基づいて、取得部６１が取得した第１補正ピストン温度を出力するか、取得部６１が取得した油温を出力するかを切り替える。具体的には、スイッチ６２Ｆは、ＯＲ回路６２Ｅが出力する値が１である場合には、第１補正ピストン温度を出力する。スイッチ６２Ｆは、ＯＲ回路６２Ｅが出力する値が０である場合には、油温を出力する。

１次遅れ演算器６２Ｇは、後述する加算器６３Ｄが出力する第１補正ピストン温度のうち、１周期前の第１補正ピストン温度の値を出力する。ここで、１次遅れ演算器６２Ｇは、１周期前の第１補正ピストン温度が取得できない初回の出力時には、取得部６１が取得した油温を出力する。

比較器６２Ｈは、スイッチ６２Ｆから出力される値が、１次遅れ演算器６２Ｇから出力される１周期前の第１補正ピストン温度以上であるか否かを判定することにより、第１補正ピストン温度が上昇しているか、低下しているかを判定し、判定値を出力する。比較器６２Ｈは、スイッチ６２Ｆから出力される値が、１次遅れ演算器６２Ｇから出力される１周期前の第１補正ピストン温度以上である場合には、第１補正ピストン温度が上昇していることを示す判定値１を出力する。比較器６２Ｈは、スイッチ６２Ｆから出力される値が、１次遅れ演算器６２Ｇから出力される１周期前の第１補正ピストン温度未満である場合には、第１補正ピストン温度が低下していることを示す判定値０を出力する。

スイッチ６２Ｉは、比較器６２Ｈが出力する値に基づいて、第１補正ピストン温度上昇時の時定数を出力するか、第１補正ピストン温度低下時の時定数を出力するかを切り替える。具体的には、スイッチ６２Ｉは、比較器６２Ｈが出力する値が１である場合には、第１補正ピストン温度上昇時の時定数を示す第４時定数を出力する。スイッチ６２Ｉは、比較器６２Ｈが出力する値が０である場合には、スイッチ６２Ｄが出力する値、すなわち、第１補正ピストン温度低下時の時定数を示す第１時定数、第２時定数、又は第３時定数を出力する。
ここで、第４時定数は、第１補正ピストン温度が上昇しているため、第３時定数よりも値が小さい。

除算器６３Ａは、予め定められた所定値を、スイッチ６２Ｉから出力される時定数で除算した値を算出する。ここで、所定値は例えばサンプリング間隔を示す値である。
減算器６３Ｂは、スイッチ６２Ｆから出力される値、すなわち、第１補正ピストン温度又は油温から、１次遅れ演算器６２Ｇから出力される１周期前の第１補正ピストン温度を減算し、第１補正ピストン温度の差分を算出する。

乗算器６３Ｃは、除算器６３Ａから出力される所定値を時定数で除算した値と、減算器６３Ｂから出力される第１補正ピストン温度の差分とを乗算する。
加算器６３Ｄは、乗算器６３Ｃから出力される値と、１次遅れ演算器６２Ｇから出力される１周期前の第１補正ピストン温度とを加算し、第２補正ピストン温度を算出する。加算器６３Ｄは、例えば、算出した第２補正ピストン温度を示す情報と、時間を示す情報とを関連付けてピストン温度の変化を示す温度変化情報として記憶部１１に記憶させる。

ここで、加算器６３Ｄが算出した第１補正ピストン温度をＴ_ｐｓ、１周期前の第１補正ピストン温度をＴ_ｐｓｏ、所定値をＸ、時定数をτとする。加算器６３Ｄによって第１補正ピストン温度が出力される場合、第２補正ピストン温度Ｔ_ｐｓは、以下の式（８）で表される。

（８）式に示すように、補正部６３は、予め定められたサンプリング間隔に基づいて、１周期前に推定された第１補正ピストン温度を取得し、新たに推定された第１補正ピストン温度と、１周期前に推定された第１補正ピストン温度との差分値を時定数で除算して得られた温度を、１周期前に推定された第１補正ピストン温度に加算することにより、第２補正ピストン温度を補正する。

また、第４時定数は第３時定数よりも小さく、第３時定数は第１時定数よりも小さく、第１時定数は第２時定数よりも小さい。したがって、式（８）に示されるように、加算器６３Ｄが算出した第２補正ピストン温度Ｔ_ｐｓの影響の度合いは、第４時定数、第３時定数、第１時定数、第２時定数の順に大きくなり、温度変化の反応が早くなる。

このように、ピストン温度補正部６は、エンジンＥの状態に対応して時定数を選択し、当該時定数に基づいて第１補正ピストン温度を補正するので、実際のピストン温度変化の勾配に対応するピストン温度に補正することができる。

［本実施形態に係る効果］
以上説明したように、本実施形態に係るピストン温度推定装置１は、エンジンＥが備えるピストンの温度を示すピストン温度を推定し、エンジンＥの状態を示すエンジン状態情報を取得し、エンジン状態情報が示すエンジンＥの状態と、推定されたピストン温度とに基づいて、推定されたピストン温度の補正値を算出し、当該補正値に基づいて、推定されたピストン温度を補正する。このようにすることで、ピストン温度推定装置１は、エンジンＥの状態をピストン温度に反映させ、ピストン温度を精度良く推定することができる。また、ピストン温度推定装置１は、時定数を用いて第１補正ピストン温度を補正することにより、ピストンの実際の温度変化を反映したピストン温度とすることができる。

また、補正値算出部５３は、マップ情報に基づいて特定した各要素（油圧、油温、吸気温度、吸入空気量、噴射時期）の値と、測定された各要素の値との差分に基づいて各補正値（第１補正値〜第５補正値）を算出する。このようにすることで、補正値算出部５３は、測定された各要素の値のみに基づいて補正値を算出する場合に比べて、精度良く補正値を算出することができる。これにより、ピストン温度推定装置１は、ピストン温度を精度良く推定することができる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

例えば、上述の実施形態では、油温補正計算部５５において、油温上昇時、油温低下時とで異なる補正係数を用いて第２補正値を算出し、吸入空気量補正計算部５７において、吸入量上昇時と、吸入量低下時とで異なる補正係数を用いて第４補正値を算出した。これと同様に、油圧補正計算部５４、吸気温度補正計算部５６、噴射時期補正計算部５８においても、油圧、吸気温度、噴射時期の変化状況に応じて、異なる補正係数を用いて補正値を算出してもよい。このようにすることで、ピストン温度推定装置１は、補正値の特性が非線形の場合に、補正式が示す補正式の特性を非線形の特性に対応させることができる。

１・・・ピストン温度推定装置
２・・・記憶部
３・・・制御部
４・・・吸気温度選択部
４１・・・選択部
４２・・・取得部
５・・・ピストン温度推定部
５１・・・取得部
５２・・・推定部
５３・・・補正値算出部
５４・・・油圧補正計算部
５５・・・油温補正計算部
５６・・・吸気温度補正計算部
５７・・・吸入空気量補正計算部
５８・・・噴射時期補正計算部
５９・・・補正部
６・・・ピストン温度補正部
６１・・・取得部
６２・・・選択部
６３・・・補正部
Ｅ・・・エンジン
Ｖ・・・車両

Claims (11)

1. 内燃機関が備えるピストンの温度を示すピストン温度を推定する推定部と、
   前記内燃機関の状態を示す状態情報を取得する取得部と、
   前記状態情報が示す前記内燃機関の状態と、推定された前記ピストン温度とに基づいて、推定された前記ピストン温度の補正値を算出する補正値算出部と、
   前記補正値に基づいて、推定された前記ピストン温度を補正する補正部と、
   を備えるピストン温度推定装置。
2. 前記取得部は、前記内燃機関が備えるクランクの回転数を示す情報と、前記内燃機関が備える燃焼室への燃料の噴射量を示す情報とを前記状態情報として取得し、
   前記推定部は、前記回転数と前記噴射量とに基づいて前記ピストン温度を推定する、
   請求項１に記載のピストン温度推定装置。
3. 前記取得部は、前記内燃機関に供給するオイルの圧力である油圧を示す油圧情報を前記状態情報として取得し、
   前記推定部は、前記回転数と前記噴射量とに基づいて、前記油圧を推定し、
   前記補正値算出部は、推定された油圧と前記油圧情報が示す油圧との差分と、前記ピストン温度とに基づいて前記補正値を算出する、
   請求項２に記載のピストン温度推定装置。
4. 前記補正値算出部は、前記ピストン温度の上昇に応じて前記補正値が大きくなるように前記補正値を算出する、
   請求項３に記載のピストン温度推定装置。
5. 前記補正値算出部は、推定された油圧と前記油圧情報が示す油圧との差分と、前記ピストン温度と、前記回転数とに基づいて前記補正値を算出する、
   請求項３又は４に記載のピストン温度推定装置。
6. 前記補正値算出部は、前記回転数の増加に応じて前記補正値が小さくなるように前記補正値を算出する、
   請求項５に記載のピストン温度推定装置。
7. 前記取得部は、前記内燃機関に供給するオイルの温度である油温を示す油温情報を前記状態情報として取得し、
   前記推定部は、前記回転数と前記噴射量とに基づいて前記油温を推定し、
   前記補正値算出部は、推定された油温と前記油温情報が示す油温との差分と、前記ピストン温度とに基づいて前記補正値を算出する、
   請求項２から６のいずれか１項に記載のピストン温度推定装置。
8. 前記取得部は、前記内燃機関に供給する空気の吸気温度を示す吸気温度情報を前記状態情報として取得し、
   前記推定部は、前記回転数と前記噴射量とに基づいて前記吸気温度を推定し、
   前記補正値算出部は、推定された吸気温度と前記吸気温度情報が示す吸気温度との差分と、前記ピストン温度とに基づいて前記補正値を算出する、
   請求項２から７のいずれか１項に記載のピストン温度推定装置。
9. 前記取得部は、前記内燃機関に供給する空気の吸入空気量を示す吸入空気量情報を前記状態情報として取得し、
   前記推定部は、前記回転数と前記噴射量とに基づいて前記吸入空気量を推定し、
   前記補正値算出部は、推定された吸入空気量と、前記吸入空気量情報が示す吸入空気量との差分と、前記ピストン温度とに基づいて前記補正値を算出する、
   請求項２から８のいずれか１項に記載のピストン温度推定装置。
10. 前記取得部は、前記内燃機関に供給する燃料の噴射時期を示す噴射時期情報を前記状態情報として取得し、
    前記推定部は、前記回転数と前記噴射量とに基づいて前記噴射時期を推定し、
    前記補正値算出部は、推定された噴射時期と、前記噴射時期情報が示す噴射時期との差分と、前記ピストン温度とに基づいて前記補正値を算出する、
    請求項２から９のいずれか１項に記載のピストン温度推定装置。
11. コンピュータが実行する、
    内燃機関が備えるピストンの温度を示すピストン温度を推定するステップと、
    前記内燃機関の状態を示す状態情報を取得するステップと、
    前記状態情報が示す前記内燃機関の状態と、推定された前記ピストン温度とに基づいて、推定された前記ピストン温度の補正値を算出するステップと、
    前記補正値に基づいて、推定された前記ピストン温度を補正するステップと、
    を備えるピストン温度推定方法。
    

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