JP4029784B2 - 内燃機関のバルブクリアランス量推定装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関のバルブクリアランス量推定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、特許文献１に開示されているように、バルブリフト量に応じた機械的バルブ開口面積、バルブの作動角などに基づいて吸入空気量を算出すること知られている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１８０８９２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、始動直後のエンジン冷機状態、減速時燃料カット運転後、高車速高負荷運転時、または高水温時においては、シリンダヘッド・動弁系部品の熱膨張（熱変形）に伴いバルブクリアランス量が変化し、これに伴ってバルブリフト量が変化するため、バルブの作動状態を正確に知るためには、実際のバルブクリアランス量を知ることが重要であった。
【０００５】
本発明は上記問題に鑑み、実バルブクリアランス量を精度良く算出することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そのため本発明では、実バルブクリアランス量を、動弁系部品の熱変形によるバルブクリアランス変化量に基づいて算出する。また、動弁系部品の熱変形によるバルブクリアランス変化量を、動弁系部品のバルブ傘部の径方向の熱変形によるバルブクリアランスの変化量と、動弁系部品の軸方向の熱変形によるバルブクリアランスの変化量とに分離して算出する。
【０００７】
【発明の効果】
本発明によれば、熱変形によるバルブクリアランスの変化量を考慮して、実バルブクリアランス量を精度良く推定できるため、エンジンの各種制御に反映させることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。
図１は、内燃機関のバルブクリアランス量推定装置の構成図である。
【０００９】
エンジン１の各気筒のピストン２により画成される燃焼室３には、点火プラグ４を囲むように、吸気バルブ５と排気バルブ６とを備えている。吸気バルブ５及び排気バルブ６のリフト特性（開閉時期）は、吸気側及び排気側に設けられたバルブタイミング可変機構の可変動弁ソレノイド２２，２３により、カム軸に対するカム２４，２５の位相を変化させることで、バルブタイミングの制御が可能である。
【００１０】
吸気通路７には、電子制御スロットル弁１９が設けられており、これにより吸入空気量が制御される。燃料の供給は、吸気通路７に気筒毎に（または各燃焼室３に直接臨ませて）設けたインジェクタ２０によりなされる。燃焼室３内で混合気は点火プラグ４により点火されて燃焼し、排気通路８へ排出される。
【００１１】
ここで、電子制御スロットル弁１９、インジェクタ２０、点火プラグ４（パワトラ内蔵点火コイル２１）、可変動弁ソレノイド２２，２３の作動は、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）４０により制御される。
【００１２】
これらの制御のため、ＥＣＵ４０には、各種センサからの信号が入力されている。
クランク角センサ１４は、エンジン回転に同期してクランク角信号を出力し、これによりクランク角位置と共にエンジン回転数を検出可能である。そして、カム角センサ１６，１７は、吸気バルブ５及び排気バルブ６のカム角を検出可能であり、これにより可変動弁ソレノイド２２，２３の作動状態を検出可能である。
【００１３】
そして、吸気通路７にて吸入新気量を検出するエアフロメータ９、電子制御スロットル弁１９下流にて吸気圧力を検出する吸気圧力センサ１０、排気通路７にて排気圧力を検出する排気圧力センサ１１、排気通路８にて排気温度を検出する排気温度センサ１２、排気通路８にて排気中に含まれる酸素濃度を検出するＯ２センサ（酸素センサ）１３、エンジン１の冷却水温度を検出する水温センサ１５、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ１８、エンジン１の振動（特にノッキング振動）を検出するノックセンサ２９の出力信号もＥＣＵ４０に入力され、これらの状態を検出可能である。なおノックセンサ２９は、吸気バルブ５及び排気バルブ６の動作振動（着座振動など）を検出可能である。
【００１４】
図２は、エンジン１の主要部を示す断面図である。
吸気バルブ５及び排気バルブ６は、それぞれシリンダヘッド２７に摺動可能に取り付けられている。そして、バルブ５，６の一端はバルブ傘部５ａ，６ａがバルブシート３０，３１に着座可能であり、他端にはバルブリフタ３３，３４が取り付けられ、このバルブリフタ３３，３４がバルブスプリング２８，２９によりカム２４，２５に向けて付勢されている。
【００１５】
ここで、燃焼室３において燃焼が行われると、動弁系部品（吸気バルブ５、排気バルブ６など）及びシリンダヘッド２７が熱膨張により変形する。以下、吸気バルブ５及び排気バルブ６の熱変形によるバルブクリアランス（バルブ５，６の端部のバルブリフタ３３，３４と、カム（ベースサークル）２４，２５との間隔）の変形量を算出する考え方について、図３を用いて説明する。
【００１６】
図３は、吸気バルブ５及び排気バルブ６の熱変形によるバルブクリアランス変化量を算出するための考え方を示す概略図である。なお、吸気バルブ５及び排気バルブ６についてのバルブクリアランス変化量の算出については、同じ処理をするため、ここでは吸気バルブ５について説明する。
【００１７】
吸気バルブ５は、傘部５ａと軸部５ｂとで大別構成されている。バルブ５の傘部５ａは、バルブシート３０に着座しているため、燃焼室３において燃焼が行われると、主に傘方向（径方向）に熱膨張されて変形する。傘部５ａが熱膨張すると、その熱変形量分だけ傘方向に変形し、バルブシート３０と接する傘部５ａの部分が図示の下向きに押し出されるため、バルブクリアランス量が増加することとなる。
【００１８】
一方、バルブ５の傘部５ａからの熱伝導により軸部５ｂに熱が伝導されるため、軸部５ｂが軸方向に熱膨張されて変形する。軸部５ｂが熱膨張すると、その熱変形量分だけカム２４に向かって変形するため、クリアランス量が減少することとなる。
【００１９】
図４は、バルブクリアランス量推定装置の制御構成図である。
図示の通り、先ず、バルブ傘方向代表温度算出手段によりバルブ傘方向（径方向）の代表温度ＴｄＩ，ＴｄＥを算出する。一方、バルブ軸方向代表温度算出手段によりバルブ軸方向の代表温度ＴａｘＩ，ＴａｘＥを算出する。なお、ＴｄＩは吸気バルブ５の傘方向の代表温度、ＴｄＥは排気バルブ６の傘方向の代表温度、ＴａｘＩは吸気バルブ５の軸方向の代表温度、ＴａｘＥは排気バルブ６の軸方向の代表温度を示している。
【００２０】
次に、バルブ傘方向代表温度算出手段が行う吸気バルブ５及び排気バルブ６の代表温度ＴｄＩ，ＴｄＥの算出について、図５のバルブ代表温度の算出フローチャートを用いて説明する。なお、吸気バルブ５及び排気バルブ６について同じ処理を行うため、吸気バルブ５の代表温度ＴｄＩの算出についてのみ述べる。
【００２１】
ステップ１（図では「Ｓ１」と示す。以下同様）では、スタータスイッチがＯＮ（ＳＴＳＷ＝１）であるか否かを判断する。スタータスイッチがＯＮ（ＳＴＳＷ＝１）の場合には、ステップ２へ進み、吸気バルブ５の傘方向の温度ＴｄＩを水温Ｔｗとして算出する（ＴｄＩ＝Ｔｗ）。一方、スタータスイッチがＯＦＦ（ＳＴＳＷ＝０）の場合には、ステップ３へ進む。
【００２２】
ステップ３では、燃料カット状態（例えば、アクセルを踏んだ状態から減速のためにアクセルを離した状態など）であるか否かを判断する。燃料カット状態であるか否かの判断にあっては、これは、アクセル開度センサ１８、燃料噴射パルス、または空燃比などの信号に基づいて判断する。燃料カット状態である場合には、ステップ４へ進み、吸気バルブ５の温度上昇分平衡温度（水温を基準としている）ＴｄＩｈを０とする（ＴｄＩｈ＝０）。これは、傘方向のバルブ温度は、ほぼ水温Ｔｗに向けて収束し、温度上昇しないためである。一方、燃料カット状態でない場合には、ステップ５へ進む。
【００２３】
ステップ５では、図６に示すマップから温度上昇分平衡温度ＴｄＩｈを算出する。
図６は、温度上昇分平衡温度算出マップであり、横軸はエンジン回転数Ｎｅ、縦軸は発熱量Ｑを示している。なお、平衡温度ＴｄＩｈは、排気温度と相関が高いため、排気温度センサ１２の信号に基づいて算出されたマップにより算出してもよい。
【００２４】
図の矢印の通り、回転数Ｎｅ、発熱量Ｑが高くなれば、温度上昇分平衡温度ＴｄＩｈも高くなる。なお、温度上昇分平衡温度ＴｄＩｈは、水温Ｔｗからの温度上昇量である。
【００２５】
ここで、発熱量Ｑは、低位発熱量（発熱率）ＱLと燃料噴射量Ｔｉとの積により、次式により算出する。
Ｑ＝ＱL×Ｔｉ
低位発熱量ＱLは、目標燃焼当量比ＴＦＢＹＡの変化によるリッチ・リーン時の燃焼生成物それぞれの低位発熱量変化のトータル分であり、図７に示すテーブルにより算出する（但し、ＮＯｘ分は無視する）。なお、目標燃焼当量比ＴＦＢＹＡは、理論空燃比（ストイキ）を１４．７とすると、目標燃焼空燃比より次式により表され、目標燃焼空燃比がストイキのときに１となる。
【００２６】
ＴＦＢＹＡ＝１４．７／目標燃焼空燃比
図７は、低発熱量算出テーブルであり、横軸は目標燃焼当量比ＴＦＢＹＡ、縦軸は低位発熱量ＱLを示している。なお、図示の通り、目標燃焼当量比ＴＦＢＹＡがストイキよりリッチになると、未燃焼成分（ＣＯなど）が増加して発熱量が減少するため、低位発熱量ＱLが減少する。
【００２７】
再度図５を参照して、ステップ６では、温度変化割合Ａを図８のマップにより算出する。
図８は、温度変化割合算出マップであり、横軸はエンジン回転数Ｎｅ、縦軸は発熱量Ｑを示している。なお、温度変化割合Ａは、排気温度と相関が高いため、排気温度センサ１２の信号に基づいて算出されたマップにより算出してもよい。
【００２８】
図の矢印の通り、回転数Ｎｅ、発熱量Ｑが高くなれば、温度変化割合Ａの値も大きくなる。
ステップ７では、水温Ｔｗからの温度上昇量ＶＴｄＩを次式から算出する。
【００２９】
ＶＴｄＩ＝Ａ×（ＴｄＩｈ−ＴｄＩｚ）＋ＴｄＩｚ
ここで、ＴｄＩｚはバルブ傘方向の温度の前回値である。平衡温度ＴｄＩｈと前回値ＴｄＩｚとの差に温度変化割合Ａ（０≦Ａ≦１）を積算することで、前回値ＴｄＩｚからの温度上昇分を算出する。すなわち、この式は一次遅れの式であり、平衡温度ＴｄＩｈに対して温度上昇量ＶＴｄＩを一次遅れで追従させるものである。
【００３０】
ステップ８では、次式に示す通り、吸気バルブ５の傘方向代表温度ＴｄＩを、水温Ｔｗと、温度上昇量ＶＴｄＩとを加算することで算出する。これは平衡温度ＴｄＩｈ、前回値ＴｄＩｚは、いずれも水温Ｔｗからの温度上昇量であるためである。
【００３１】
ＴｄＩ＝Ｔｗ＋ＶＴｄＩ
次に、図４に示すバルブ軸方向代表温度算出手段のバルブ５，６の軸方向代表温度ＴａｘＩ，ＴａｘＥの算出について説明する。
【００３２】
バルブ５，６の軸方向の温度は、バルブ傘部５ａ，６ａからの熱伝導を伴うため、図３に示すように、バルブ５，６を軸方向に均等分した各部位（ｘ＝０，１，２，…）の１つ前（バルブ傘側）の部位温度から時間経過（ｔ＝０，１，２，…）による温度変化を考える必要がある。
【００３３】
ここで、前述により算出した傘方向の代表温度ＴｄＩ，ＴｄＥを軸方向の基準温度（ｘ＝０の部位における温度）とする。そして、基準温度の一次遅れから時間変化に対する軸方向の各部位の温度変化（Ｔ＝０，１，２，…）を以下の式により算出する。
【００３４】
Ｔ（ｘ＋Δｘ，ｔ＋Δｔ）＝−（ｑΔｘ／λ）＋Ｔ（ｘ，ｔ＋Δｔ）
ここで、ｑは熱流速（熱伝導量）であり、単位面積当たり単位時間に移動する熱量の大きさを示している。λは熱伝導率、すなわち熱の伝わり易さを示す比例定数であり、バルブの材料の種類及びその状態によって決まる物性値である。Δｘは、バルブ軸方向に等分する間隔である。Δｔは、経過時間である。
【００３５】
上記で時間変化に対する各部位の温度を算出し、所定時間、例えば１０秒前までのデータをＲＡＭに読み込み、平均値を演算する。この演算結果をバルブ軸方向の代表温度ＴａｘＩ，ＴａｘＥとする。
【００３６】
ここで再度図４を参照して、熱膨張係数算出手段は、バルブ傘方向代表温度ＴｄＩ，ＴｄＥ及びバルブ軸方向代表温度ＴａｘＩ，ＴａｘＥに基づいて、バルブの熱膨張係数ＴＨＥＣＸｄＩ，ＴＨＥＣＸｄＥ，ＴＨＥＣＸａｘＩ，ＴＨＥＣＸａｘＥを算出する。なお、ＴＨＥＣＸｄＩは吸気バルブ５の傘方向の熱膨張係数、ＴＨＥＣＸｄＥは排気バルブ６の傘方向の熱膨張係数、ＴＨＥＣＸａｘＩは吸気バルブ５の軸方向の熱膨張係数、ＴＨＥＣＸａｘＥは排気バルブ６の軸方向の熱膨張係数を示している。
【００３７】
熱膨張係数は、温度が１℃上昇したときにバルブがどのくらい膨張するかを表す定数であり、バルブ温度と材質とに相関が高い。熱膨張係数は温度、材質により値が決まっているため、代表点２点による直線近似式（図９参照）に、上記において算出した傘・軸方向のバルブ代表温度ＴｄＩ，ＴｄＥ，ＴａｘＩ，ＴａｘＥを入力することで、バルブ代表温度に対する熱膨張係数を算出する。
【００３８】
バルブ傘→軸方向換算熱変形量算出手段は、水温Ｔｗと、熱膨張係数算出手段により算出した値とに基づいて、バルブ傘方向の熱変形によるバルブクリアランス変化量（バルブ傘方向の熱変形量）を軸方向の熱変形によるバルブクリアランス変化量（バルブ軸方向の熱変形量）ＶＣＬＲｄＩ，ＶＣＬＲｄＥに換算する。
【００３９】
ここで、バルブ傘方向の熱変形量は、バルブ５，６の傘部５ａ，６ａとバルブシート３０，３１との接触角度に応じて、燃焼室側に突き出す量、すなわちバルブクリアランス量を増加させる量となるため（図３参照）、その角度を考慮し、軸方向の熱変形量として考える。バルブ傘部５ａ，６ａとバルブシート３０，３１との接触角度をθとして、バルブ傘部５ａ，６ａの傘方向長さ（傘部５ａ，６ａの直径）ＶｄＩ♯，ＶｄＥ♯、バルブ傘方向代表温度ＴｄＩ，ＴｄＥ、材質に基づいた熱膨張係数ＴＨＥＸＣｄＩ，ＴＨＥＸＣｄＥ、バルブ傘方向代表温度と水温との差（ＴｄＩ−Ｔｗ，ＴｄＥ−Ｔｗ）の積により以下の式に示すようにして、傘方向→軸方向の熱変形量ＶＣＬＲｄＩ，ＶＣＬＲｄＥをそれぞれ算出する。なお、バルブ傘部とバルブシートとの接触角度θを４５度（ｔａｎθ＝１）として、動弁系部品の熱変形量を簡略的に計算することが好ましい。
【００４０】
ＶＣＬＲｄＩ＝１／２×ｔａｎθ×ＶｄＩ♯×ＴＨＥＸｄＩ×（ＴｄＩ−Ｔｗ）
ＶＣＬＲｄＥ＝１／２×ｔａｎθ×ＶｄＥ♯×ＴＨＥＸｄＥ×（ＴｄＥ−Ｔｗ）
また、バルブ軸方向熱変形量算出手段は、水温Ｔｗと、熱膨張係数算出手段により算出した値とに基づいて、バルブ軸部５ｂ，６ｂの熱変形によるバルブクリアランスの変化量（バルブ軸部５ｂ，６ｂの熱変形量）ＶＣＬＲａｘＩ，ＶＣＬＲａｘＥを算出する。なお、ＶＣＬＲａｘＩは吸気バルブ軸部５ｂの軸方向の熱変形によるバルブクリアランス変化量、ＶＣＬＲａｘＥは排気バルブ軸部６ｂの軸方向の熱変形によるバルブクリアランス変化量を示している。
【００４１】
バルブ軸部熱変形量ＶＣＬＲａｘＩ，ＶＣＬＲａｘＥは、バルブ５，６の軸部５ｂ，６ｂの熱膨張した量であり、そのままクリアランス量を狭める量となる（図３参照）。従って、バルブ軸部熱変形量ＶＣＬＲａｘＩ，ＶＣＬＲａｘＥは、次式に示す通り、バルブ軸部５ｂ，６ｂの軸方向長さ（バルブ軸部５ｂ，６ｂの長さ）ＶａｘＩ♯，ＶａｘＥ♯、バルブ軸方向代表温度ＶａｘＩ，ＶａｘＥ、材料に基づいた熱膨張係数ＴＨＥＸＣａｘＩ，ＴＨＥＸＣａｘＥ、バルブ軸方向の代表温度と水温Ｔｗとの差（ＴａｘＩ−Ｔｗ，ＴａｘＥ−Ｔｗ）の積により算出される。
【００４２】
ＶＣＬＲａｘＩ＝ＶａｘＩ♯×ＴＨＥＸＣａｘＩ×（ＴａｘＩ−Ｔｗ）
ＶＣＬＲａｘＥ＝ＶａｘＥ♯×ＴＨＥＸＣａｘＥ×（ＴａｘＥ−Ｔｗ）
そして、バルブ熱変形量算出手段は、バルブ傘→軸方向換算熱変形量算出手段により算出したバルブ傘部５ａ，６ａの径方向の熱変形によるバルブクリアランス変形量（バルブ傘→軸方向換算熱変形量）ＶＣＬＲｄＩ，ＶＣＬＲｄＥと、バルブ軸方向熱変形量算出手段により算出したバルブ軸部５ｂ，６ｂの軸方向の熱変形によるバルブクリアランス変化量（バルブ軸部５ｂ，６ｂの熱変形量）ＶＣＬＲａｘＩ，ＶＣＬＲａｘＥとの差により、バルブ５，６の熱変形によるバルブクリアランス変化量（バルブ熱変形量）ＶＤＣＬＲＩ，ＶＤＣＬＲＥを算出する。
【００４３】
ＶＤＣＬＲＩ＝ＶＣＬＲｄＩ−ＶＣＬＲａｘＩ
ＶＤＣＬＲＥ＝ＶＣＬＲｄＥ−ＶＣＬＲａｘＥ
ここで差（ＶＣＬＲｄＩ−ＶＣＬＲａｘＩ，ＶＣＬＲｄＥ−ＶＣＬＲａｘＥ）により算出するのは、軸方向に影響する量、すなわちバルブ傘→軸方向換算熱変形量ＶＣＬＲｄＩ，ＶＣＬＲｄＥは、バルブシート３０，３１とバルブ５，６との接触角度θに応じて燃焼室側に突き出す量であり、バルブクリアランスを広げる量となる一方、バルブ軸部熱変形量ＶＣＬＲａｘＩ，ＶＣＬＲａｘＥは正反対、すなわちバルブクリアランスを狭める量となるためである（図３参照）。
【００４４】
また、シリンダヘッド熱変形量算出手段は、水温Ｔｗが平衡状態、すなわちシリンダヘッド２７等の各部品が水温Ｔｗと等しい状態にある場合において、シリンダヘッド２７の熱変形によるバルブクリアランス変化量（実バルブクリアランス量に与える影響を補完する量）ＶＣＬＲＳＴＤＩ，ＶＣＬＲＳＴＤＥを算出する。なお、ＶＣＬＲＳＴＤＩは水温平衡状態における吸気バルブ５の軸方向の熱変形によるバルブクリアランス変化量ＶＤＣＬＲＩに与える補完量、ＶＣＬＲＳＴＤＥは水温平衡状態における排気バルブ６の軸方向の熱変形によるバルブクリアランス変化量ＶＤＣＬＲＥに与える補完量を示している。
【００４５】
ここで、クーラント（エンジン１の冷却水）と接する、又は近接しているシリンダヘッド２７、バルブシート３０，３１、カムシャフトベースサークル半径部と、バルブ５，６とは、水温平衡時には、水温Ｔｗとの温度差が小さいため、熱変形量は図１０に示すように、常温（２５℃）と温間時（８０℃）とにおける水温平衡時の設計値に対して、水温により補間してシリンダヘッド２７の熱変形によるバルブクリアランス変化量ＶＣＬＲＳＴＤＩ，ＶＣＬＲＳＴＤＥを算出する。
【００４６】
図１０は、水温平衡状態のクリアランス量算出マップであり、横軸は水温、縦軸は吸気バルブ５及び排気バルブ６の各基準クリアランス量（ｍｍ）を示している。なお図１０においては、初期クリアランス量を０として示しており、これにより算出される水温平衡状態のバルブクリアランス変化量は、設計値＋熱変形量となる。
【００４７】
また、バルブクリアランス量算出手段は、次式に示す通り、バルブ熱変形量算出手段及びシリンダヘッド熱変形量算出手段の各算出値を加算して、バルブクリアランス量ＶＣＬＲＩ，ＶＣＬＲＥを算出する。なお、ＶＣＬＲＩは吸気バルブ５のバルブクリアランス量、ＶＣＬＲＥは排気バルブ６のバルブクリアランス量をそれぞれ示している。
【００４８】
ＶＣＬＲＩ＝ＶＤＣＬＲＩ＋ＶＣＬＲＳＴＤＩ
ＶＣＬＲＥ＝ＶＤＣＬＲＥ＋ＶＣＬＲＳＴＤＥ
なお、初期クリアランス量を考慮する場合には、バルブクリアランス量ＶＣＬＲＩ，ＶＣＬＲＥの算出の式において、初期クリアランス量算出マップ等により算出した値を加えて算出する。
【００４９】
次に、バルブクリアランス量ＶＣＬＲＩ，ＶＣＬＲＥを算出するための、燃焼室３近傍の各部位の温度算出について、図１１を用いて説明する。
図１１は、燃焼室３に面する各部品の温度推定制御構成図である。
【００５０】
図示の通り、吸気バルブ温度算出手段により前述の吸気バルブ５の温度を算出する。ここでは、バルブ温度として前述の傘方向代表温度ＴｄＩ，ＴｄＥを用いる。
【００５１】
そして、吸気バルブ温度算出手段により算出した吸気バルブ５の温度ＴｄＩ，ＴｄＥに基づいて、排気バルブ温度算出手段、プラグ周り壁温度算出手段、シリンダ壁温度算出手段、ピストン冠面温度算出手段、及びシリンダヘッド壁温度算出手段が各部位（燃焼室３に面する部品）の温度をそれぞれ算出する。
【００５２】
図１２は、バルブ５，６の軸方向代表温度ＴａｘＩ，ＴａｘＥをバルブ傘部５ａ，６ａの径方向の代表温度ＴｄＩ，ＴｄＥから算出する制御構成図である。
バルブ傘方向代表温度算出手段は、回転数Ｎｅ、目標燃焼当量比ＴＦＢＹＡ、水温Ｔｗ、及び吸入空気量に基づいてバルブ５，６の平衡温度ＴｄＩｈ，ＴｄＥｈを算出する。これは、水温Ｔｗ等から平衡温度ＴｄＩｈ，ＴｄＥｈを算出することにより、発熱量変化、燃焼室壁に付着した燃料の気化変化、排気温度やクーラント流量変化の影響を考慮するためである。そして、平衡温度ＴｄＩｈ，ＴｄＥｈ用いてバルブ傘方向（径方向）の代表温度ＴｄＩ，ＴｄＥを算出する。
【００５３】
なお、バルブ傘方向代表温度ＴｄＩ，ＴｄＥは、図８に示すように、エンジン回転数Ｎｅと発熱量（または吸入空気量）から算出した温度変化量（時定数）Ａを用いて算出してもよい。これによりエンジン回転数Ｎｅ、吸入空気量から温度変化割合を算出し、発熱量変化やクーラントの流量変化の影響を考慮してバルブ傘方向代表温度ＴｄＩ，ＴｄＥを算出する。
【００５４】
そして、バルブ軸方向代表温度算出手段は、バルブ傘方向の代表温度ＴｄＩ，ＴｄＥに基づいて、バルブ５，６の軸方向の代表温度ＴａｘＩ，ＴａｘＥを算出する。具体的には、バルブ傘方向の代表温度ＴｄＩ、ＴｄＥに補正係数をかけることでバルブ軸方向の代表温度ＴａｘＩ，ＴａｘＥを算出する。
【００５５】
なお、バルブ傘方向の代表温度ＴｄＩ、ＴｄＥを基準温度として、これに補正係数をかけることで動弁系部品（バルブ５，６）の他の部位の温度、例えば図３に示すように軸方向の均等分した各部位（ｘ＝０，１，２，３…）の温度を推定して、これからバルブ軸方向の代表温度ＴａｘＩ，ＴａｘＥや他の部位の平衡温度を算出してもよい。このようにしてバルブ傘方向代表温度ＴｄＩ、ＴｄＥから軸方向の熱伝導による温度変化を考慮した軸方向代表温度ＴａｘＩ，ＴａｘＥを推定することが実現される。一箇所の温度（バルブ傘方向の代表温度ＴｄＩ、ＴｄＥ）から複数の箇所の温度を推定することで、ＥＣＵ４０のメモリ容量（ＲＯＭ容量）を削減すると共に、測温センサを省略してコストを削減する。
【００５６】
ここで、バルブ５，６は吸気と排気、傘方向と軸方向ではそれぞれ温度及び温度応答が異なるため、それぞれに分けて説明する。以下、傘方向（径方向）のバルブ代表温度ＴｄＩ，ＴｄＥを前述の図５に示す算出フローチャートに基づいて説明する。なお、図５と同じ処理については、詳細な説明を省略する。
【００５７】
ステップ１では、スタータスイッチがＯＮであるか否かを判断し、ＯＮ（ＳＴＳＷ＝１）であれば、ステップ２へ進み、ＯＦＦ（ＳＴＳＷ＝０）であれば、ステップ３へ進む。
【００５８】
ステップ３では、燃料カット状態であるか否かを判断し、燃料カット状態であれば、ステップ４へ進む。一方、燃料カット状態でない場合には、ステップ５へ進み、図１３に示すマップから温度上昇分平衡温度ＴｄＩｈ，ＴｄＥｈを算出する。
【００５９】
図１３は、バルブ平衡温度算出テーブルであり、横軸はバルブに留まる熱量ＱｖＩ，ＱｖＥ、縦軸はバルブ平衡温度ＴｄＩｈ，ＴｄＥｈを示している。なお、排気バルブ６の温度は、排気温度と相関が高いため、排気温度センサ等により検出される温度から平衡温度ＴｄＩｈ，ＴｄＥｈを算出してもよい。
【００６０】
ここで、バルブに留まる熱量ＱｖＩ，ＱｖＥの算出について説明する。なお、ＱｖＩは吸気バルブ５に留まる熱量、ＱｖＥは排気バルブ６に留まる熱量を示している。
【００６１】
吸気バルブ５の温度は、燃焼室３からバルブ５，６に入ってくる熱量Ｑｉｎ、クーラント（エンジン１の冷却水）に出ていく熱量Ｑｏｕｔ、バルブ５に付着した燃料が気化して出ていく熱量Ｑｆに関係がある。このため、バルブ５，６に留まる熱量Ｑｖは、熱量Ｑｉｎから熱量Ｑｏｕｔ及び熱量Ｑｆを差し引いて、次式に示すようにして算出する。
【００６２】
Ｑｖ＝Ｑｉｎ−Ｑｏｕｔ−Ｑｆ
但し、排気バルブ６の温度は、バルブに付着した燃料が気化して出ていく熱量Ｑｆ分がないため、次式に示す通り、バルブに入ってくる熱量Ｑｉｎから出ていく熱量Ｑｏｕｔを差し引いて算出することができる。
【００６３】
Ｑｖ＝Ｑｉｎ−Ｑｏｕｔ
ここで、バルブに入ってくる熱量Ｑｉｎを次式により算出する。
Ｑｉｎ＝Ｔｉ×（４×ＣＯ２×Ｈｆ＋２８×ＣＯ×（Ｈｆ−Ｈｃｏ））／（４４×ＣＯ２＋２８×ＣＯ＋１６×ＨＣ）×Ｋ×Ｌ×（Ｔｇ−ＴｄＩｚ）×（Ｎｅ／２）×６０
なお、この式は吸気バルブ５についての式であるが、排気バルブ６について算出する場合には、（Ｔｇ−ＴｄＩｚ）を（Ｔｇ−ＴｄＥｚ）に置き換えて算出する。
【００６４】
ここで、（４×ＣＯ２×Ｈｆ＋２８×ＣＯ×（Ｈｆ−Ｈｃｏ））／（４４×ＣＯ２＋２８×ＣＯ＋１６×ＨＣ）は、目標燃焼当量比ＴＦＢＹＡの変化によるリッチ・リーン時の低位発熱量Ｈｆ（ストイキ時の燃料の低位発熱量）、Ｈｃｏ（リッチ時のみ発生するＣＯ分の低位発熱量）変化トータル分を考慮している。Ｋは補正係数であり、リーン側で燃焼ガスの比熱が変化する分の発熱量が小さくなるため、図１４に示すテーブルにより算出する。図１４は、発熱量変化係数算出テーブルであり、横軸は目標燃焼当量比ＴＦＢＹＡ、縦軸は発熱量変化係数Ｋを示している。また前述の式のＬは、熱伝達率×有効面積に相当する係数、すなわち自然対流と平均ピストンスピード（エンジン回転数Ｎｅに比例する）による強制対流と、熱伝達の有効面積を考慮した係数で、図１５に示す算出マップにより予め設定しておく。
【００６５】
図１５は、熱伝達率×有効面積に相当する係数Ｌの算出マップであり、横軸は回転数Ｎｅ、縦軸は基本燃料噴射量Ｔｐを示している。
図の矢印の通り、係数Ｌは回転数Ｎｅ、基本燃料噴射量Ｔｐが高いほど大きい値となる。
【００６６】
なお、前述の式の（Ｔｇ−ＴｄＩｚ），（Ｔｇ−ＴｄＥｚ）は、燃焼ガス温度Ｔｇと傘方向バルブ代表温度前回値ＴｄＩｚ，ＴｄＥｚとの差である。
ここで、クーラントに出ていく熱量Ｑｏｕｔは、バルブ５，６とクーラントとの間の熱伝達なので、次式のようにして算出可能である。
【００６７】
Ｑｏｕｔ＝（ＴａｘＩｚ−Ｔｗ）×Ｎｅ×Ｍ
Ｑｏｕｔ＝（ＴａｘＥｚ−Ｔｗ）×Ｎｅ×Ｍ
なお、ＴａｘＩｚは吸気バルブ５の軸方向バルブ代表温度の前回値、ＴａｘＥｚは排気バルブ６の軸方向バルブ代表温度の前回値を示している。
【００６８】
ここで、本来の温度差はバルブ温度と水温との差であるが、ここでは軸方向バルブ代表温度の前回値ＴａｘＩｚ，ＴａｘＥｚと水温Ｔｗとの差により算出する。なお、Ｍは係数であり、有効面積と冷却水の熱容量とから設定する値である。回転数Ｎｅは、クーラントの流量に比例する。
【００６９】
ここで、バルブに付着した燃料が気化する際に奪われる熱量Ｑｆを算出する。熱量Ｑｆは、バルブに付着した燃料の量ＭＦＶ、付着した燃料のうち気化した燃料の割合ＹＯ、燃料の物性で決まる気化潜熱ＣＬによって算出できる。
【００７０】
Ｑｆ＝ＭＦＶ×ＹＯ×ＣＬ
ここで、再度図５を参照して、ステップ６では、温度の時定数に相当する温度変化割合ＡＩ，ＡＥを算出する。ここでは、ステップ４で算出したバルブに留まる熱量ＱｖＩ，ＱｖＥにより、図１６に示すテーブルを用いて温度変化割合ＡＩ，ＡＥを算出する。
【００７１】
図１６は、バルブ温度変化割合算出テーブルであり、横軸はバルブに留まる熱量ＱｖＩ，ＱｖＥ、縦軸はバルブ温度変化割合ＡＩ，ＡＥを示している。
なお、排気バルブ６については、平衡温度ＴｄＥｈと同様に、排気温度との相関が高いため、排気温度から温度変化割合ＡＩ，ＡＥを算出してもよい。
【００７２】
ステップ７では、水温からの傘方向バルブ温度上昇量ＶＴｄＩ，ＶＴｄＥを算出する。平衡温度ＴｄＩｈ，ＴｄＥｈと、温度変化割合ＡＩ，ＡＥとにより、水温Ｔｗからの傘方向（径方向）のバルブ温度上昇量ＶＴｄＩ，ＶＴｄＥを次式により算出する。
【００７３】
ＶＴｄＩ＝ＡＩ×（ＴｄＩｈ−ＶＴｄＩｚ）＋ＶＴｄＩｚ
ＶＴｄＥ＝ＡＥ×（ＴｄＥｈ−ＶＴｄＥｚ）＋ＶＴｄＥｚ
この式は一次遅れの式であり、平衡温度ＶｄＩｈ，ＶｄＥｈに対して、バルブ温度上昇量ＶＴｄＩ，ＶＴｄＥを一次遅れで追従させるものである。
【００７４】
ステップ８では、傘方向バルブ代表温度ＴｄＩ，ＴｄＥを、次式に示す通り、水温Ｔｗと、傘方向バルブ温度上昇量ＶＴｄＩ，ＶＴｄＥとを加算することにより算出する。これは、傘方向バルブ温度上昇量ＶＴｄＩ，ＶＴｄＥは、水温Ｔｗからの温度上昇であるためである。
【００７５】
ＴｄＩ＝Ｔｗ＋ＶＴｄＩ
ＴｄＥ＝Ｔｗ＋ＶＴｄＥ
次に、軸方向に均等分した各部位でのバルブ温度Ｔａｘ（ｘ，ｔ）の算出について図３を用いて説明する。
【００７６】
バルブ軸方向へは熱伝導を伴うため、軸方向に均等分した各部位（ｘ＝０，１，２，…）の１つ手前の部位での時間経過（ｔ＝０，１，２，…）による温度変化を考える。
【００７７】
そして、前述のステップ８で算出した傘方向バルブ代表温度ＴｄＩ，ＴｄＥを軸方向の基準温度（ｘ＝０）とする。
Ｔａｘ（０，０）＝Ｔａｘ（１，０）＝Ｔａｘ（２，０）＝…＝Ｔａｘ（ｘ，０）
軸方向に均等分した各部位でのバルブ温度Ｔａｘ（ｘ，ｔ）は、バルブ傘方向代表温度ＴｄＩ，ＴｄＥに対して一次遅れであり、軸方向にそれぞれ時間変化に対して温度変化するものとして、Ｔａｘ（ｘ，ｔ）を次式により算出する。
【００７８】
Ｔａｘ（ｘ，ｔ）＝−（ｑΔｘ／λ）＋Ｔａｘ（ｘ−１，ｔ−１）
ここで、ｑは熱流速であり、単位面積当たり単位時間に移動する熱量の大きさを示している。λは熱伝導率、すなわち熱の伝わり易さを示す比例定数であり、バルブの材質の種類及び状態によってきまる物性値である。
【００７９】
次に、軸方向のバルブ代表温度ＴａｘＩ，ＴａｘＥを算出する。軸方向のバルブ代表温度の算出については、軸方向に均等分した各部位でのバルブ温度Ｔａｘ（ｘ，ｔ）を用いて、所定時間前（例えば１０秒前）までのデータをＲＡＭに読み込み、次式により算出する。
【００８０】
【数１】
ここで、ｉはバルブ５，６の軸部５ｂ，６ｂを軸方向に等分した数である。
【００８１】
また、軸方向のバルブ代表温度ＴａｘＩ，ＴａｘＥを算出する際に、次式に示すように、傘方向（径方向）のバルブ代表温度ＴｄＩ，ＴｄＥに所定の係数（補正係数）Ｐを乗算して軸方向の代表温度ＴａｘＩ，ＴａｘＥを算出してもよい。
【００８２】
ＴａｘＩ＝ＴｄＩ×Ｐ
ＴａｘＥ＝ＴｄＥ×Ｐ
ここでは、吸気バルブ５若しくは排気バルブ６の温度を推定しているが、バルブの平衡温度、温度変化割合（時定数）に係数をかけ、燃焼室に面する複数の部位の平衡温度、温度変化割合を求め、一次遅れにより算出してもよい。例えば、吸気バルブ５の傘方向平衡温度ＴｄＩｈと温度変化割合Ａとにそれぞれ係数をかけ、シリンダ壁温Ｔｃの平衡温度Ｔｃｈと温度変化割合Ｂとを算出してもよい。
【００８３】
このようにして算出したシリンダ壁の平衡温度Ｔｃｈ、温度変化割合Ｂ、及びシリンダ壁の前回値温度Ｔｃｈｚから、一次遅れによりシリンダ壁温Ｔｃを次式により算出することもできる。
【００８４】
Ｔｃ＝Ｂ×（Ｔｃｈ−Ｔｃｈｚ）＋Ｔｃｈｚ
本実施形態によれば、実バルブクリアランス量ＶＣＬＲＩ，ＶＣＬＲＥを、シリンダヘッド２７に対する動弁系部品（吸気バルブ５，排気バルブ６）の熱変形によるバルブクリアランス変化量に基づいて算出する。このため、動弁系部品及びシリンダヘッド２７の熱変形によってバルブクリアランス量が変化した場合においても、変化後のバルブクリアランス量ＶＣＬＲＩ，ＶＣＬＲＥを精度良く算出でき、エンジン１の各種制御に反映させることができる。
【００８５】
また本実施形態によれば、動弁系部品（吸気バルブ５，排気バルブ６）の熱変形によるバルブクリアランス変化量ＶＤＣＬＲＩ，ＶＤＣＬＲＥを、動弁系部品のバルブ傘部５ａ，６ａの径方向の熱変形によるバルブクリアランスの変化量ＶＣＬＲｄＩ，ＶＤＣＬＲｄＥと、動弁系部品の軸方向の熱変形によるバルブクリアランスの変化量ＶＣＬＲａｘＩ，ＶＣＬＲａｘＥとに分離して算出する。このため、軸方向と傘方向（径方向）とでは、温度、温度応答、クリアランス量への影響がそれぞれ異なるので、２方向に分離して算出することでバルブ軸方向の熱変形によるバルブクリアランス変化量ＶＤＣＬＲＩ，ＶＤＣＬＲＥを精度良く算出することができる。
【００８６】
また本実施形態によれば、動弁系部品（吸気バルブ５，排気バルブ６）のバルブ傘部５ａ，６ａの径方向の熱変形によるバルブクリアランスの変化量ＶＣＬＲｄＩ，ＶＤＣＬＲｄＥは、バルブ傘部５ａ，６ａとバルブシート３０，３１との接触角度θに基づいて算出する。このため、バルブ傘方向の熱変形量を軸方向の熱変形によるバルブクリアランス変化量ＶＣＬＲｄＩ，ＶＣＬＲｄＥに換算することができる。
【００８７】
また本実施形態によれば、動弁系部品（吸気バルブ５，排気バルブ６）のバルブ傘部５ａ，６ａの径方向の熱変形によるバルブクリアランスの変化量ＶＣＬＲｄＩ，ＶＤＣＬＲｄＥは、接触角度θを４５度として計算する。このため、傘方向の熱変形量を軸方向の熱変形によるバルブクリアランス変化量ＶＣＬＲｄＩ，ＶＣＬＲｄＥに換算する際の計算負荷を減少することができる。
【００８８】
また本実施形態によれば、動弁系部品（吸気バルブ５，排気バルブ６）のバルブ傘部５ａ，６ａの径方向の熱変形によるバルブクリアランスの変化量ＶＣＬＲｄＩ，ＶＤＣＬＲｄＥと、動弁系部品の軸方向の熱変形によるバルブクリアランスの変化量ＶＣＬＲａｘＩ，ＶＣＬＲａｘＥとは、それぞれ別々の代表温度（ＴａｘＩ，ＴａｘＥ、ＴｄＩ，ＴｄＥ）に基づいて算出する。このため、傘方向の熱変形は燃焼室３の燃焼からの熱を受ける一方、軸方向の熱変形は傘部５ａ，６ａからの熱伝導によるものであり、別々に算出することで精度良くバルブクリアランス量ＶＣＬＲＩ，ＶＣＬＲＥを算出できる。
【００８９】
また本実施形態によれば、動弁系部品（吸気バルブ５，排気バルブ６）の軸方向の代表温度（ＴａｘＩ，ＴａｘＥ）は、バルブ傘部５ａ，６ａの径方向の代表温度（ＴｄＩ，ＴｄＥ）から推定する。このため、一箇所の温度（バルブ傘方向の代表温度ＴｄＩ、ＴｄＥ）から容易にバルブ軸方向の代表温度（ＴａｘＩ，ＴａｘＥ）を推定でき、ＥＣＵ４０のメモリ容量（ＲＯＭ容量）を削減すると共に、測温センサを省略してコストを削減することができる。
【００９０】
また本実施形態によれば、バルブ傘部５ａ，６ａの径方向の代表温度（ＴｄＩ，ＴｄＥ）は、エンジン水温Ｔｗ、吸入空気量、目標燃焼当量比ＴＦＢＹＡ及びエンジン回転数Ｎｅから算出したバルブ平衡温度ＴｄＩｈ，ＴｄＥｈを用いて算出し、動弁系部品（吸気バルブ５，排気バルブ６）の他の部位の温度（ｘ＝０，１，２，３…の部位における温度Ｔ０，Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３…）は、バルブ傘部５ａ，６ａの径方向の代表温度ＴｄＩ，ＴｄＥに補正係数をかけることで算出する。このため、発熱量変化、燃焼室壁に付着した燃料の気化変化、排気温度やクーラント流量変化の影響を考慮でき、平衡温度ＴｄＩｈ，ＴｄＥｈ用いてバルブ傘方向（径方向）の代表温度ＴｄＩ，ＴｄＥを容易に算出できる。
【００９１】
また本実施形態によれば、バルブ傘部５ａ，６ａの径方向の代表温度ＴｄＩ，ＴｄＥは、吸入空気量及びエンジン回転数Ｎｅから算出した温度変化割合Ａを用いて算出する。このため、発熱量変化やクーラントの流量変化の影響を考慮することができ、軸方向代表温度ＴａｘＩ，ＴａｘＥを容易に算出できる。
【００９２】
また本実施形態によれば、バルブ傘部５ａ，６ａの径方向の代表温度ＴｄＩ，ＴｄＥは、エンジン水温Ｔｗ、吸入空気量、目標燃焼当量ＴＦＢＹＡ比及びエンジン回転数Ｎｅから算出したバルブ平衡温度ＴｄＩｈ，ＴｄＥｈに対して、エンジン水温Ｔｗからの温度上昇量ＶＴｄＩが時間遅れで追従し（ステップ７）、エンジン水温Ｔｗからの温度上昇量ＶＴｄＩとエンジン水温Ｔｗとを加算（Ｔｗ＋ＶＴｄＩ）することで算出する（ステップ８）。このため、バルブ軸方向代表温度ＴａｘＩ，ＴａｘＥを算出するための基準となるバルブ傘方向温度ＴｄＩ，ＴｄＥを推定できる。
【００９３】
また本実施形態によれば、動弁系部品（吸気バルブ５，排気バルブ６）の軸方向の代表温度ＴａｘＩ，ＴａｘＥは、バルブ傘部５ａ，６ａの径方向の代表温度ＴｄＩ，ＴｄＥを基準温度として、動弁系部品５，６を軸方向に均等分した各部位の温度（ｘ＝０，１，２，３…の部位における温度Ｔ０，Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３…）の平均値により算出する。このため、傘方向の代表温度ＴｄＩ，ＴｄＥを基準温度とすることで、軸方向の熱伝導による温度変化を考慮した軸方向代表温度ＴａｘＩ，ＴａｘＥを推定できる。
【００９４】
また本実施形態によれば、動弁系部品（吸気バルブ５，排気バルブ６）の軸方向の代表温度ＴａｘＩ，ＴａｘＥは、バルブ傘部５ａ，６ａの径方向の代表温度ＴｄＩ，ＴｄＥに補正係数Ｐを乗算することで算出する。このため、バルブ軸方向代表温度ＴａｘＩ，ＴａｘＥを容易に算出できる。
【００９５】
また本実施形態によれば、動弁系部品の排気バルブ６の平衡温度ＴｄＥｈ若しくは温度変化割合Ａは、排気温度から算出する。このため、平衡温度ＴｄＩｈ若しくは温度変化割合Ａは、排気温度と相関が高いため、マップにより容易に算出でき、これを用いてバルブクリアランス量ＶＣＬＲＩ，ＶＣＬＲＥの算出が容易にできる。
【００９６】
また本実施形態によれば、動弁系部品（吸気バルブ５，排気バルブ６）の熱変形によるバルブクリアランス変化量ＶＤＣＬＲＩ，ＶＤＣＬＲＥと、シリンダヘッドの熱変形によるバルブクリアランス変化量ＶＣＬＲＳＴＤＩ，ＶＣＬＲＳＴＤＥとを別々に算出し、両者から、実バルブクリアランス量ＶＣＬＲＩ，ＶＣＬＲＥを算出する。このため、シリンダヘッド２７に対する動弁系部品の熱変形量が精度良く算出できる。
【００９７】
また本実施形態によれば、シリンダヘッド２７の熱変形によるバルブクリアランス変化量ＶＣＬＲＳＴＤＩ，ＶＣＬＲＳＴＤＥは、シリンダヘッド２７の温度がエンジンの冷却水温度Ｔｗに等しいとして算出する。このため、シリンダヘッド２７の熱変形によるバルブクリアランス変化量ＶＣＬＲＳＴＤＩ，ＶＣＬＲＳＴＤＥを簡略化して算出できる。
【００９８】
なお、上述したバルブクリアランス量ＶＣＬＲＩ，ＶＣＬＲＥを精度良く算出することで、特許文献１に示した吸入新気量等の算出精度を向上できる。そして、バルブクリアランス量ＶＣＬＲＩ，ＶＣＬＲＥに基づいて、バルブ５，６の開口面積、内部ＥＧＲ量などの算出誤差を小さくすることができ、この内部ＥＧＲ量に応じて、点火時期、燃料噴射量、バルブ開閉タイミングなどを補正する制御を行うことで、運転性の向上や燃費・排気等の改善を図ることが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【図１】内燃機関のバルブクリアランス量推定装置の構成図
【図２】エンジンの主要部を示す断面図
【図３】バルブクリアランス量を算出するための考え方を示す概略図
【図４】バルブクリアランス量推定装置の制御構成図
【図５】バルブ代表温度の算出フローチャート
【図６】温度上昇分平衡温度算出マップ
【図７】低発熱量算出テーブル
【図８】温度変化割合算出マップ
【図９】水温平衡状態のクリアランス量算出マップ
【図１０】燃焼室に面する部品の温度推定制御構成図
【図１１】バルブ温度の推定制御構成図
【図１２】バルブ傘方向代表温度からバルブ軸方向の代表温度を算出する制御構成図
【図１３】バルブ平衡温度算出テーブル
【図１４】発熱量変化係数算出テーブル
【図１５】熱伝達率及び有効面積に相当する係数算出マップ
【図１６】バルブ温度変化割合算出マップ
【符号の説明】
１ エンジン
５ 吸気バルブ
６ 排気バルブ
５ａ，６ａ バルブ傘部
５ｂ，６ｂ バルブ軸部
１４ クランク角センサ
１５ 水温センサ
１６ 吸気側カム角センサ
１７ 排気側カム角センサ
１８ アクセル開度センサ
２４ 吸気カム
２５ 排気カム
４０ ＥＣＵ
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関のバルブクリアランス量推定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、特許文献１に開示されているように、バルブリフト量に応じた機械的バルブ開口面積、バルブの作動角などに基づいて吸入空気量を算出すること知られている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１８０８９２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、始動直後のエンジン冷機状態、減速時燃料カット運転後、高車速高負荷運転時、または高水温時においては、シリンダヘッド・動弁系部品の熱膨張（熱変形）に伴いバルブクリアランス量が変化し、これに伴ってバルブリフト量が変化するため、バルブの作動状態を正確に知るためには、実際のバルブクリアランス量を知ることが重要であった。
【０００５】
本発明は上記問題に鑑み、実バルブクリアランス量を精度良く算出することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そのため本発明では、実バルブクリアランス量を、動弁系部品の熱変形によるバルブクリアランス変化量に基づいて算出する。また、動弁系部品の熱変形によるバルブクリアランス変化量を、動弁系部品のバルブ傘部の径方向の熱変形によるバルブクリアランスの変化量と、動弁系部品の軸方向の熱変形によるバルブクリアランスの変化量とに分離して算出する。
【０００７】
【発明の効果】
本発明によれば、熱変形によるバルブクリアランスの変化量を考慮して、実バルブクリアランス量を精度良く推定できるため、エンジンの各種制御に反映させることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき本発明の実施形態について説明する。
図１は、内燃機関のバルブクリアランス量推定装置の構成図である。
【０００９】
エンジン１の各気筒のピストン２により画成される燃焼室３には、点火プラグ４を囲むように、吸気バルブ５と排気バルブ６とを備えている。吸気バルブ５及び排気バルブ６のリフト特性（開閉時期）は、吸気側及び排気側に設けられたバルブタイミング可変機構の可変動弁ソレノイド２２，２３により、カム軸に対するカム２４，２５の位相を変化させることで、バルブタイミングの制御が可能である。
【００１０】
吸気通路７には、電子制御スロットル弁１９が設けられており、これにより吸入空気量が制御される。燃料の供給は、吸気通路７に気筒毎に（または各燃焼室３に直接臨ませて）設けたインジェクタ２０によりなされる。燃焼室３内で混合気は点火プラグ４により点火されて燃焼し、排気通路８へ排出される。
【００１１】
ここで、電子制御スロットル弁１９、インジェクタ２０、点火プラグ４（パワトラ内蔵点火コイル２１）、可変動弁ソレノイド２２，２３の作動は、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）４０により制御される。
【００１２】
これらの制御のため、ＥＣＵ４０には、各種センサからの信号が入力されている。
クランク角センサ１４は、エンジン回転に同期してクランク角信号を出力し、これによりクランク角位置と共にエンジン回転数を検出可能である。そして、カム角センサ１６，１７は、吸気バルブ５及び排気バルブ６のカム角を検出可能であり、これにより可変動弁ソレノイド２２，２３の作動状態を検出可能である。
【００１３】
そして、吸気通路７にて吸入新気量を検出するエアフロメータ９、電子制御スロットル弁１９下流にて吸気圧力を検出する吸気圧力センサ１０、排気通路７にて排気圧力を検出する排気圧力センサ１１、排気通路８にて排気温度を検出する排気温度センサ１２、排気通路８にて排気中に含まれる酸素濃度を検出するＯ２センサ（酸素センサ）１３、エンジン１の冷却水温度を検出する水温センサ１５、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ１８、エンジン１の振動（特にノッキング振動）を検出するノックセンサ２９の出力信号もＥＣＵ４０に入力され、これらの状態を検出可能である。なおノックセンサ２９は、吸気バルブ５及び排気バルブ６の動作振動（着座振動など）を検出可能である。
【００１４】
図２は、エンジン１の主要部を示す断面図である。
吸気バルブ５及び排気バルブ６は、それぞれシリンダヘッド２７に摺動可能に取り付けられている。そして、バルブ５，６の一端はバルブ傘部５ａ，６ａがバルブシート３０，３１に着座可能であり、他端にはバルブリフタ３３，３４が取り付けられ、このバルブリフタ３３，３４がバルブスプリング２８，２９によりカム２４，２５に向けて付勢されている。
【００１５】
ここで、燃焼室３において燃焼が行われると、動弁系部品（吸気バルブ５、排気バルブ６など）及びシリンダヘッド２７が熱膨張により変形する。以下、吸気バルブ５及び排気バルブ６の熱変形によるバルブクリアランス（バルブ５，６の端部のバルブリフタ３３，３４と、カム（ベースサークル）２４，２５との間隔）の変形量を算出する考え方について、図３を用いて説明する。
【００１６】
図３は、吸気バルブ５及び排気バルブ６の熱変形によるバルブクリアランス変化量を算出するための考え方を示す概略図である。なお、吸気バルブ５及び排気バルブ６についてのバルブクリアランス変化量の算出については、同じ処理をするため、ここでは吸気バルブ５について説明する。
【００１７】
吸気バルブ５は、傘部５ａと軸部５ｂとで大別構成されている。バルブ５の傘部５ａは、バルブシート３０に着座しているため、燃焼室３において燃焼が行われると、主に傘方向（径方向）に熱膨張されて変形する。傘部５ａが熱膨張すると、その熱変形量分だけ傘方向に変形し、バルブシート３０と接する傘部５ａの部分が図示の下向きに押し出されるため、バルブクリアランス量が増加することとなる。
【００１８】
一方、バルブ５の傘部５ａからの熱伝導により軸部５ｂに熱が伝導されるため、軸部５ｂが軸方向に熱膨張されて変形する。軸部５ｂが熱膨張すると、その熱変形量分だけカム２４に向かって変形するため、クリアランス量が減少することとなる。
【００１９】
図４は、バルブクリアランス量推定装置の制御構成図である。
図示の通り、先ず、バルブ傘方向代表温度算出手段によりバルブ傘方向（径方向）の代表温度ＴｄＩ，ＴｄＥを算出する。一方、バルブ軸方向代表温度算出手段によりバルブ軸方向の代表温度ＴａｘＩ，ＴａｘＥを算出する。なお、ＴｄＩは吸気バルブ５の傘方向の代表温度、ＴｄＥは排気バルブ６の傘方向の代表温度、ＴａｘＩは吸気バルブ５の軸方向の代表温度、ＴａｘＥは排気バルブ６の軸方向の代表温度を示している。
【００２０】
次に、バルブ傘方向代表温度算出手段が行う吸気バルブ５及び排気バルブ６の代表温度ＴｄＩ，ＴｄＥの算出について、図５のバルブ代表温度の算出フローチャートを用いて説明する。なお、吸気バルブ５及び排気バルブ６について同じ処理を行うため、吸気バルブ５の代表温度ＴｄＩの算出についてのみ述べる。
【００２１】
ステップ１（図では「Ｓ１」と示す。以下同様）では、スタータスイッチがＯＮ（ＳＴＳＷ＝１）であるか否かを判断する。スタータスイッチがＯＮ（ＳＴＳＷ＝１）の場合には、ステップ２へ進み、吸気バルブ５の傘方向の温度ＴｄＩを水温Ｔｗとして算出する（ＴｄＩ＝Ｔｗ）。一方、スタータスイッチがＯＦＦ（ＳＴＳＷ＝０）の場合には、ステップ３へ進む。
【００２２】
ステップ３では、燃料カット状態（例えば、アクセルを踏んだ状態から減速のためにアクセルを離した状態など）であるか否かを判断する。燃料カット状態であるか否かの判断にあっては、これは、アクセル開度センサ１８、燃料噴射パルス、または空燃比などの信号に基づいて判断する。燃料カット状態である場合には、ステップ４へ進み、吸気バルブ５の温度上昇分平衡温度（水温を基準としている）ＴｄＩｈを０とする（ＴｄＩｈ＝０）。これは、傘方向のバルブ温度は、ほぼ水温Ｔｗに向けて収束し、温度上昇しないためである。一方、燃料カット状態でない場合には、ステップ５へ進む。
【００２３】
ステップ５では、図６に示すマップから温度上昇分平衡温度ＴｄＩｈを算出する。
図６は、温度上昇分平衡温度算出マップであり、横軸はエンジン回転数Ｎｅ、縦軸は発熱量Ｑを示している。なお、平衡温度ＴｄＩｈは、排気温度と相関が高いため、排気温度センサ１２の信号に基づいて算出されたマップにより算出してもよい。
【００２４】
図の矢印の通り、回転数Ｎｅ、発熱量Ｑが高くなれば、温度上昇分平衡温度ＴｄＩｈも高くなる。なお、温度上昇分平衡温度ＴｄＩｈは、水温Ｔｗからの温度上昇量である。
【００２５】
ここで、発熱量Ｑは、低位発熱量（発熱率）ＱLと燃料噴射量Ｔｉとの積により、次式により算出する。
Ｑ＝ＱL×Ｔｉ
低位発熱量ＱLは、目標燃焼当量比ＴＦＢＹＡの変化によるリッチ・リーン時の燃焼生成物それぞれの低位発熱量変化のトータル分であり、図７に示すテーブルにより算出する（但し、ＮＯｘ分は無視する）。なお、目標燃焼当量比ＴＦＢＹＡは、理論空燃比（ストイキ）を１４．７とすると、目標燃焼空燃比より次式により表され、目標燃焼空燃比がストイキのときに１となる。
【００２６】
ＴＦＢＹＡ＝１４．７／目標燃焼空燃比
図７は、低発熱量算出テーブルであり、横軸は目標燃焼当量比ＴＦＢＹＡ、縦軸は低位発熱量ＱLを示している。なお、図示の通り、目標燃焼当量比ＴＦＢＹＡがストイキよりリッチになると、未燃焼成分（ＣＯなど）が増加して発熱量が減少するため、低位発熱量ＱLが減少する。
【００２７】
再度図５を参照して、ステップ６では、温度変化割合Ａを図８のマップにより算出する。
図８は、温度変化割合算出マップであり、横軸はエンジン回転数Ｎｅ、縦軸は発熱量Ｑを示している。なお、温度変化割合Ａは、排気温度と相関が高いため、排気温度センサ１２の信号に基づいて算出されたマップにより算出してもよい。
【００２８】
図の矢印の通り、回転数Ｎｅ、発熱量Ｑが高くなれば、温度変化割合Ａの値も大きくなる。
ステップ７では、水温Ｔｗからの温度上昇量ＶＴｄＩを次式から算出する。
【００２９】
ＶＴｄＩ＝Ａ×（ＴｄＩｈ−ＴｄＩｚ）＋ＴｄＩｚ
ここで、ＴｄＩｚはバルブ傘方向の温度の前回値である。平衡温度ＴｄＩｈと前回値ＴｄＩｚとの差に温度変化割合Ａ（０≦Ａ≦１）を積算することで、前回値ＴｄＩｚからの温度上昇分を算出する。すなわち、この式は一次遅れの式であり、平衡温度ＴｄＩｈに対して温度上昇量ＶＴｄＩを一次遅れで追従させるものである。
【００３０】
ステップ８では、次式に示す通り、吸気バルブ５の傘方向代表温度ＴｄＩを、水温Ｔｗと、温度上昇量ＶＴｄＩとを加算することで算出する。これは平衡温度ＴｄＩｈ、前回値ＴｄＩｚは、いずれも水温Ｔｗからの温度上昇量であるためである。
【００３１】
ＴｄＩ＝Ｔｗ＋ＶＴｄＩ
次に、図４に示すバルブ軸方向代表温度算出手段のバルブ５，６の軸方向代表温度ＴａｘＩ，ＴａｘＥの算出について説明する。
【００３２】
バルブ５，６の軸方向の温度は、バルブ傘部５ａ，６ａからの熱伝導を伴うため、図３に示すように、バルブ５，６を軸方向に均等分した各部位（ｘ＝０，１，２，…）の１つ前（バルブ傘側）の部位温度から時間経過（ｔ＝０，１，２，…）による温度変化を考える必要がある。
【００３３】
ここで、前述により算出した傘方向の代表温度ＴｄＩ，ＴｄＥを軸方向の基準温度（ｘ＝０の部位における温度）とする。そして、基準温度の一次遅れから時間変化に対する軸方向の各部位の温度変化（Ｔ＝０，１，２，…）を以下の式により算出する。
【００３４】
Ｔ（ｘ＋Δｘ，ｔ＋Δｔ）＝−（ｑΔｘ／λ）＋Ｔ（ｘ，ｔ＋Δｔ）
ここで、ｑは熱流速（熱伝導量）であり、単位面積当たり単位時間に移動する熱量の大きさを示している。λは熱伝導率、すなわち熱の伝わり易さを示す比例定数であり、バルブの材料の種類及びその状態によって決まる物性値である。Δｘは、バルブ軸方向に等分する間隔である。Δｔは、経過時間である。
【００３５】
上記で時間変化に対する各部位の温度を算出し、所定時間、例えば１０秒前までのデータをＲＡＭに読み込み、平均値を演算する。この演算結果をバルブ軸方向の代表温度ＴａｘＩ，ＴａｘＥとする。
【００３６】
ここで再度図４を参照して、熱膨張係数算出手段は、バルブ傘方向代表温度ＴｄＩ，ＴｄＥ及びバルブ軸方向代表温度ＴａｘＩ，ＴａｘＥに基づいて、バルブの熱膨張係数ＴＨＥＣＸｄＩ，ＴＨＥＣＸｄＥ，ＴＨＥＣＸａｘＩ，ＴＨＥＣＸａｘＥを算出する。なお、ＴＨＥＣＸｄＩは吸気バルブ５の傘方向の熱膨張係数、ＴＨＥＣＸｄＥは排気バルブ６の傘方向の熱膨張係数、ＴＨＥＣＸａｘＩは吸気バルブ５の軸方向の熱膨張係数、ＴＨＥＣＸａｘＥは排気バルブ６の軸方向の熱膨張係数を示している。
【００３７】
熱膨張係数は、温度が１℃上昇したときにバルブがどのくらい膨張するかを表す定数であり、バルブ温度と材質とに相関が高い。熱膨張係数は温度、材質により値が決まっているため、代表点２点による直線近似式（図９参照）に、上記において算出した傘・軸方向のバルブ代表温度ＴｄＩ，ＴｄＥ，ＴａｘＩ，ＴａｘＥを入力することで、バルブ代表温度に対する熱膨張係数を算出する。
【００３８】
バルブ傘→軸方向換算熱変形量算出手段は、水温Ｔｗと、熱膨張係数算出手段により算出した値とに基づいて、バルブ傘方向の熱変形によるバルブクリアランス変化量（バルブ傘方向の熱変形量）を軸方向の熱変形によるバルブクリアランス変化量（バルブ軸方向の熱変形量）ＶＣＬＲｄＩ，ＶＣＬＲｄＥに換算する。
【００３９】
ここで、バルブ傘方向の熱変形量は、バルブ５，６の傘部５ａ，６ａとバルブシート３０，３１との接触角度に応じて、燃焼室側に突き出す量、すなわちバルブクリアランス量を増加させる量となるため（図３参照）、その角度を考慮し、軸方向の熱変形量として考える。バルブ傘部５ａ，６ａとバルブシート３０，３１との接触角度をθとして、バルブ傘部５ａ，６ａの傘方向長さ（傘部５ａ，６ａの直径）ＶｄＩ♯，ＶｄＥ♯、バルブ傘方向代表温度ＴｄＩ，ＴｄＥ、材質に基づいた熱膨張係数ＴＨＥＸＣｄＩ，ＴＨＥＸＣｄＥ、バルブ傘方向代表温度と水温との差（ＴｄＩ−Ｔｗ，ＴｄＥ−Ｔｗ）の積により以下の式に示すようにして、傘方向→軸方向の熱変形量ＶＣＬＲｄＩ，ＶＣＬＲｄＥをそれぞれ算出する。なお、バルブ傘部とバルブシートとの接触角度θを４５度（ｔａｎθ＝１）として、動弁系部品の熱変形量を簡略的に計算することが好ましい。
【００４０】
ＶＣＬＲｄＩ＝１／２×ｔａｎθ×ＶｄＩ♯×ＴＨＥＸｄＩ×（ＴｄＩ−Ｔｗ）
ＶＣＬＲｄＥ＝１／２×ｔａｎθ×ＶｄＥ♯×ＴＨＥＸｄＥ×（ＴｄＥ−Ｔｗ）
また、バルブ軸方向熱変形量算出手段は、水温Ｔｗと、熱膨張係数算出手段により算出した値とに基づいて、バルブ軸部５ｂ，６ｂの熱変形によるバルブクリアランスの変化量（バルブ軸部５ｂ，６ｂの熱変形量）ＶＣＬＲａｘＩ，ＶＣＬＲａｘＥを算出する。なお、ＶＣＬＲａｘＩは吸気バルブ軸部５ｂの軸方向の熱変形によるバルブクリアランス変化量、ＶＣＬＲａｘＥは排気バルブ軸部６ｂの軸方向の熱変形によるバルブクリアランス変化量を示している。
【００４１】
バルブ軸部熱変形量ＶＣＬＲａｘＩ，ＶＣＬＲａｘＥは、バルブ５，６の軸部５ｂ，６ｂの熱膨張した量であり、そのままクリアランス量を狭める量となる（図３参照）。従って、バルブ軸部熱変形量ＶＣＬＲａｘＩ，ＶＣＬＲａｘＥは、次式に示す通り、バルブ軸部５ｂ，６ｂの軸方向長さ（バルブ軸部５ｂ，６ｂの長さ）ＶａｘＩ♯，ＶａｘＥ♯、バルブ軸方向代表温度ＶａｘＩ，ＶａｘＥ、材料に基づいた熱膨張係数ＴＨＥＸＣａｘＩ，ＴＨＥＸＣａｘＥ、バルブ軸方向の代表温度と水温Ｔｗとの差（ＴａｘＩ−Ｔｗ，ＴａｘＥ−Ｔｗ）の積により算出される。
【００４２】
ＶＣＬＲａｘＩ＝ＶａｘＩ♯×ＴＨＥＸＣａｘＩ×（ＴａｘＩ−Ｔｗ）
ＶＣＬＲａｘＥ＝ＶａｘＥ♯×ＴＨＥＸＣａｘＥ×（ＴａｘＥ−Ｔｗ）
そして、バルブ熱変形量算出手段は、バルブ傘→軸方向換算熱変形量算出手段により算出したバルブ傘部５ａ，６ａの径方向の熱変形によるバルブクリアランス変形量（バルブ傘→軸方向換算熱変形量）ＶＣＬＲｄＩ，ＶＣＬＲｄＥと、バルブ軸方向熱変形量算出手段により算出したバルブ軸部５ｂ，６ｂの軸方向の熱変形によるバルブクリアランス変化量（バルブ軸部５ｂ，６ｂの熱変形量）ＶＣＬＲａｘＩ，ＶＣＬＲａｘＥとの差により、バルブ５，６の熱変形によるバルブクリアランス変化量（バルブ熱変形量）ＶＤＣＬＲＩ，ＶＤＣＬＲＥを算出する。
【００４３】
ＶＤＣＬＲＩ＝ＶＣＬＲｄＩ−ＶＣＬＲａｘＩ
ＶＤＣＬＲＥ＝ＶＣＬＲｄＥ−ＶＣＬＲａｘＥ
ここで差（ＶＣＬＲｄＩ−ＶＣＬＲａｘＩ，ＶＣＬＲｄＥ−ＶＣＬＲａｘＥ）により算出するのは、軸方向に影響する量、すなわちバルブ傘→軸方向換算熱変形量ＶＣＬＲｄＩ，ＶＣＬＲｄＥは、バルブシート３０，３１とバルブ５，６との接触角度θに応じて燃焼室側に突き出す量であり、バルブクリアランスを広げる量となる一方、バルブ軸部熱変形量ＶＣＬＲａｘＩ，ＶＣＬＲａｘＥは正反対、すなわちバルブクリアランスを狭める量となるためである（図３参照）。
【００４４】
また、シリンダヘッド熱変形量算出手段は、水温Ｔｗが平衡状態、すなわちシリンダヘッド２７等の各部品が水温Ｔｗと等しい状態にある場合において、シリンダヘッド２７の熱変形によるバルブクリアランス変化量（実バルブクリアランス量に与える影響を補完する量）ＶＣＬＲＳＴＤＩ，ＶＣＬＲＳＴＤＥを算出する。なお、ＶＣＬＲＳＴＤＩは水温平衡状態における吸気バルブ５の軸方向の熱変形によるバルブクリアランス変化量ＶＤＣＬＲＩに与える補完量、ＶＣＬＲＳＴＤＥは水温平衡状態における排気バルブ６の軸方向の熱変形によるバルブクリアランス変化量ＶＤＣＬＲＥに与える補完量を示している。
【００４５】
ここで、クーラント（エンジン１の冷却水）と接する、又は近接しているシリンダヘッド２７、バルブシート３０，３１、カムシャフトベースサークル半径部と、バルブ５，６とは、水温平衡時には、水温Ｔｗとの温度差が小さいため、熱変形量は図１０に示すように、常温（２５℃）と温間時（８０℃）とにおける水温平衡時の設計値に対して、水温により補間してシリンダヘッド２７の熱変形によるバルブクリアランス変化量ＶＣＬＲＳＴＤＩ，ＶＣＬＲＳＴＤＥを算出する。
【００４６】
図１０は、水温平衡状態のクリアランス量算出マップであり、横軸は水温、縦軸は吸気バルブ５及び排気バルブ６の各基準クリアランス量（ｍｍ）を示している。なお図１０においては、初期クリアランス量を０として示しており、これにより算出される水温平衡状態のバルブクリアランス変化量は、設計値＋熱変形量となる。
【００４７】
また、バルブクリアランス量算出手段は、次式に示す通り、バルブ熱変形量算出手段及びシリンダヘッド熱変形量算出手段の各算出値を加算して、バルブクリアランス量ＶＣＬＲＩ，ＶＣＬＲＥを算出する。なお、ＶＣＬＲＩは吸気バルブ５のバルブクリアランス量、ＶＣＬＲＥは排気バルブ６のバルブクリアランス量をそれぞれ示している。
【００４８】
ＶＣＬＲＩ＝ＶＤＣＬＲＩ＋ＶＣＬＲＳＴＤＩ
ＶＣＬＲＥ＝ＶＤＣＬＲＥ＋ＶＣＬＲＳＴＤＥ
なお、初期クリアランス量を考慮する場合には、バルブクリアランス量ＶＣＬＲＩ，ＶＣＬＲＥの算出の式において、初期クリアランス量算出マップ等により算出した値を加えて算出する。
【００４９】
次に、バルブクリアランス量ＶＣＬＲＩ，ＶＣＬＲＥを算出するための、燃焼室３近傍の各部位の温度算出について、図１１を用いて説明する。
図１１は、燃焼室３に面する各部品の温度推定制御構成図である。
【００５０】
図示の通り、吸気バルブ温度算出手段により前述の吸気バルブ５の温度を算出する。ここでは、バルブ温度として前述の傘方向代表温度ＴｄＩ，ＴｄＥを用いる。
【００５１】
そして、吸気バルブ温度算出手段により算出した吸気バルブ５の温度ＴｄＩ，ＴｄＥに基づいて、排気バルブ温度算出手段、プラグ周り壁温度算出手段、シリンダ壁温度算出手段、ピストン冠面温度算出手段、及びシリンダヘッド壁温度算出手段が各部位（燃焼室３に面する部品）の温度をそれぞれ算出する。
【００５２】
図１２は、バルブ５，６の軸方向代表温度ＴａｘＩ，ＴａｘＥをバルブ傘部５ａ，６ａの径方向の代表温度ＴｄＩ，ＴｄＥから算出する制御構成図である。
バルブ傘方向代表温度算出手段は、回転数Ｎｅ、目標燃焼当量比ＴＦＢＹＡ、水温Ｔｗ、及び吸入空気量に基づいてバルブ５，６の平衡温度ＴｄＩｈ，ＴｄＥｈを算出する。これは、水温Ｔｗ等から平衡温度ＴｄＩｈ，ＴｄＥｈを算出することにより、発熱量変化、燃焼室壁に付着した燃料の気化変化、排気温度やクーラント流量変化の影響を考慮するためである。そして、平衡温度ＴｄＩｈ，ＴｄＥｈ用いてバルブ傘方向（径方向）の代表温度ＴｄＩ，ＴｄＥを算出する。
【００５３】
なお、バルブ傘方向代表温度ＴｄＩ，ＴｄＥは、図８に示すように、エンジン回転数Ｎｅと発熱量（または吸入空気量）から算出した温度変化量（時定数）Ａを用いて算出してもよい。これによりエンジン回転数Ｎｅ、吸入空気量から温度変化割合を算出し、発熱量変化やクーラントの流量変化の影響を考慮してバルブ傘方向代表温度ＴｄＩ，ＴｄＥを算出する。
【００５４】
そして、バルブ軸方向代表温度算出手段は、バルブ傘方向の代表温度ＴｄＩ，ＴｄＥに基づいて、バルブ５，６の軸方向の代表温度ＴａｘＩ，ＴａｘＥを算出する。具体的には、バルブ傘方向の代表温度ＴｄＩ、ＴｄＥに補正係数をかけることでバルブ軸方向の代表温度ＴａｘＩ，ＴａｘＥを算出する。
【００５５】
なお、バルブ傘方向の代表温度ＴｄＩ、ＴｄＥを基準温度として、これに補正係数をかけることで動弁系部品（バルブ５，６）の他の部位の温度、例えば図３に示すように軸方向の均等分した各部位（ｘ＝０，１，２，３…）の温度を推定して、これからバルブ軸方向の代表温度ＴａｘＩ，ＴａｘＥや他の部位の平衡温度を算出してもよい。このようにしてバルブ傘方向代表温度ＴｄＩ、ＴｄＥから軸方向の熱伝導による温度変化を考慮した軸方向代表温度ＴａｘＩ，ＴａｘＥを推定することが実現される。一箇所の温度（バルブ傘方向の代表温度ＴｄＩ、ＴｄＥ）から複数の箇所の温度を推定することで、ＥＣＵ４０のメモリ容量（ＲＯＭ容量）を削減すると共に、測温センサを省略してコストを削減する。
【００５６】
ここで、バルブ５，６は吸気と排気、傘方向と軸方向ではそれぞれ温度及び温度応答が異なるため、それぞれに分けて説明する。以下、傘方向（径方向）のバルブ代表温度ＴｄＩ，ＴｄＥを前述の図５に示す算出フローチャートに基づいて説明する。なお、図５と同じ処理については、詳細な説明を省略する。
【００５７】
ステップ１では、スタータスイッチがＯＮであるか否かを判断し、ＯＮ（ＳＴＳＷ＝１）であれば、ステップ２へ進み、ＯＦＦ（ＳＴＳＷ＝０）であれば、ステップ３へ進む。
【００５８】
ステップ３では、燃料カット状態であるか否かを判断し、燃料カット状態であれば、ステップ４へ進む。一方、燃料カット状態でない場合には、ステップ５へ進み、図１３に示すマップから温度上昇分平衡温度ＴｄＩｈ，ＴｄＥｈを算出する。
【００５９】
図１３は、バルブ平衡温度算出テーブルであり、横軸はバルブに留まる熱量ＱｖＩ，ＱｖＥ、縦軸はバルブ平衡温度ＴｄＩｈ，ＴｄＥｈを示している。なお、排気バルブ６の温度は、排気温度と相関が高いため、排気温度センサ等により検出される温度から平衡温度ＴｄＩｈ，ＴｄＥｈを算出してもよい。
【００６０】
ここで、バルブに留まる熱量ＱｖＩ，ＱｖＥの算出について説明する。なお、ＱｖＩは吸気バルブ５に留まる熱量、ＱｖＥは排気バルブ６に留まる熱量を示している。
【００６１】
吸気バルブ５の温度は、燃焼室３からバルブ５，６に入ってくる熱量Ｑｉｎ、クーラント（エンジン１の冷却水）に出ていく熱量Ｑｏｕｔ、バルブ５に付着した燃料が気化して出ていく熱量Ｑｆに関係がある。このため、バルブ５，６に留まる熱量Ｑｖは、熱量Ｑｉｎから熱量Ｑｏｕｔ及び熱量Ｑｆを差し引いて、次式に示すようにして算出する。
【００６２】
Ｑｖ＝Ｑｉｎ−Ｑｏｕｔ−Ｑｆ
但し、排気バルブ６の温度は、バルブに付着した燃料が気化して出ていく熱量Ｑｆ分がないため、次式に示す通り、バルブに入ってくる熱量Ｑｉｎから出ていく熱量Ｑｏｕｔを差し引いて算出することができる。
【００６３】
Ｑｖ＝Ｑｉｎ−Ｑｏｕｔ
ここで、バルブに入ってくる熱量Ｑｉｎを次式により算出する。
Ｑｉｎ＝Ｔｉ×（４×ＣＯ２×Ｈｆ＋２８×ＣＯ×（Ｈｆ−Ｈｃｏ））／（４４×ＣＯ２＋２８×ＣＯ＋１６×ＨＣ）×Ｋ×Ｌ×（Ｔｇ−ＴｄＩｚ）×（Ｎｅ／２）×６０
なお、この式は吸気バルブ５についての式であるが、排気バルブ６について算出する場合には、（Ｔｇ−ＴｄＩｚ）を（Ｔｇ−ＴｄＥｚ）に置き換えて算出する。
【００６４】
ここで、（４×ＣＯ２×Ｈｆ＋２８×ＣＯ×（Ｈｆ−Ｈｃｏ））／（４４×ＣＯ２＋２８×ＣＯ＋１６×ＨＣ）は、目標燃焼当量比ＴＦＢＹＡの変化によるリッチ・リーン時の低位発熱量Ｈｆ（ストイキ時の燃料の低位発熱量）、Ｈｃｏ（リッチ時のみ発生するＣＯ分の低位発熱量）変化トータル分を考慮している。Ｋは補正係数であり、リーン側で燃焼ガスの比熱が変化する分の発熱量が小さくなるため、図１４に示すテーブルにより算出する。図１４は、発熱量変化係数算出テーブルであり、横軸は目標燃焼当量比ＴＦＢＹＡ、縦軸は発熱量変化係数Ｋを示している。また前述の式のＬは、熱伝達率×有効面積に相当する係数、すなわち自然対流と平均ピストンスピード（エンジン回転数Ｎｅに比例する）による強制対流と、熱伝達の有効面積を考慮した係数で、図１５に示す算出マップにより予め設定しておく。
【００６５】
図１５は、熱伝達率×有効面積に相当する係数Ｌの算出マップであり、横軸は回転数Ｎｅ、縦軸は基本燃料噴射量Ｔｐを示している。
図の矢印の通り、係数Ｌは回転数Ｎｅ、基本燃料噴射量Ｔｐが高いほど大きい値となる。
【００６６】
なお、前述の式の（Ｔｇ−ＴｄＩｚ），（Ｔｇ−ＴｄＥｚ）は、燃焼ガス温度Ｔｇと傘方向バルブ代表温度前回値ＴｄＩｚ，ＴｄＥｚとの差である。
ここで、クーラントに出ていく熱量Ｑｏｕｔは、バルブ５，６とクーラントとの間の熱伝達なので、次式のようにして算出可能である。
【００６７】
Ｑｏｕｔ＝（ＴａｘＩｚ−Ｔｗ）×Ｎｅ×Ｍ
Ｑｏｕｔ＝（ＴａｘＥｚ−Ｔｗ）×Ｎｅ×Ｍ
なお、ＴａｘＩｚは吸気バルブ５の軸方向バルブ代表温度の前回値、ＴａｘＥｚは排気バルブ６の軸方向バルブ代表温度の前回値を示している。
【００６８】
ここで、本来の温度差はバルブ温度と水温との差であるが、ここでは軸方向バルブ代表温度の前回値ＴａｘＩｚ，ＴａｘＥｚと水温Ｔｗとの差により算出する。なお、Ｍは係数であり、有効面積と冷却水の熱容量とから設定する値である。回転数Ｎｅは、クーラントの流量に比例する。
【００６９】
ここで、バルブに付着した燃料が気化する際に奪われる熱量Ｑｆを算出する。熱量Ｑｆは、バルブに付着した燃料の量ＭＦＶ、付着した燃料のうち気化した燃料の割合ＹＯ、燃料の物性で決まる気化潜熱ＣＬによって算出できる。
【００７０】
Ｑｆ＝ＭＦＶ×ＹＯ×ＣＬ
ここで、再度図５を参照して、ステップ６では、温度の時定数に相当する温度変化割合ＡＩ，ＡＥを算出する。ここでは、ステップ４で算出したバルブに留まる熱量ＱｖＩ，ＱｖＥにより、図１６に示すテーブルを用いて温度変化割合ＡＩ，ＡＥを算出する。
【００７１】
図１６は、バルブ温度変化割合算出テーブルであり、横軸はバルブに留まる熱量ＱｖＩ，ＱｖＥ、縦軸はバルブ温度変化割合ＡＩ，ＡＥを示している。
なお、排気バルブ６については、平衡温度ＴｄＥｈと同様に、排気温度との相関が高いため、排気温度から温度変化割合ＡＩ，ＡＥを算出してもよい。
【００７２】
ステップ７では、水温からの傘方向バルブ温度上昇量ＶＴｄＩ，ＶＴｄＥを算出する。平衡温度ＴｄＩｈ，ＴｄＥｈと、温度変化割合ＡＩ，ＡＥとにより、水温Ｔｗからの傘方向（径方向）のバルブ温度上昇量ＶＴｄＩ，ＶＴｄＥを次式により算出する。
【００７３】
ＶＴｄＩ＝ＡＩ×（ＴｄＩｈ−ＶＴｄＩｚ）＋ＶＴｄＩｚ
ＶＴｄＥ＝ＡＥ×（ＴｄＥｈ−ＶＴｄＥｚ）＋ＶＴｄＥｚ
この式は一次遅れの式であり、平衡温度ＶｄＩｈ，ＶｄＥｈに対して、バルブ温度上昇量ＶＴｄＩ，ＶＴｄＥを一次遅れで追従させるものである。
【００７４】
ステップ８では、傘方向バルブ代表温度ＴｄＩ，ＴｄＥを、次式に示す通り、水温Ｔｗと、傘方向バルブ温度上昇量ＶＴｄＩ，ＶＴｄＥとを加算することにより算出する。これは、傘方向バルブ温度上昇量ＶＴｄＩ，ＶＴｄＥは、水温Ｔｗからの温度上昇であるためである。
【００７５】
ＴｄＩ＝Ｔｗ＋ＶＴｄＩ
ＴｄＥ＝Ｔｗ＋ＶＴｄＥ
次に、軸方向に均等分した各部位でのバルブ温度Ｔａｘ（ｘ，ｔ）の算出について図３を用いて説明する。
【００７６】
バルブ軸方向へは熱伝導を伴うため、軸方向に均等分した各部位（ｘ＝０，１，２，…）の１つ手前の部位での時間経過（ｔ＝０，１，２，…）による温度変化を考える。
【００７７】
そして、前述のステップ８で算出した傘方向バルブ代表温度ＴｄＩ，ＴｄＥを軸方向の基準温度（ｘ＝０）とする。
Ｔａｘ（０，０）＝Ｔａｘ（１，０）＝Ｔａｘ（２，０）＝…＝Ｔａｘ（ｘ，０）
軸方向に均等分した各部位でのバルブ温度Ｔａｘ（ｘ，ｔ）は、バルブ傘方向代表温度ＴｄＩ，ＴｄＥに対して一次遅れであり、軸方向にそれぞれ時間変化に対して温度変化するものとして、Ｔａｘ（ｘ，ｔ）を次式により算出する。
【００７８】
Ｔａｘ（ｘ，ｔ）＝−（ｑΔｘ／λ）＋Ｔａｘ（ｘ−１，ｔ−１）
ここで、ｑは熱流速であり、単位面積当たり単位時間に移動する熱量の大きさを示している。λは熱伝導率、すなわち熱の伝わり易さを示す比例定数であり、バルブの材質の種類及び状態によってきまる物性値である。
【００７９】
次に、軸方向のバルブ代表温度ＴａｘＩ，ＴａｘＥを算出する。軸方向のバルブ代表温度の算出については、軸方向に均等分した各部位でのバルブ温度Ｔａｘ（ｘ，ｔ）を用いて、所定時間前（例えば１０秒前）までのデータをＲＡＭに読み込み、次式により算出する。
【００８０】
【数１】
【００８１】
また、軸方向のバルブ代表温度ＴａｘＩ，ＴａｘＥを算出する際に、次式に示すように、傘方向（径方向）のバルブ代表温度ＴｄＩ，ＴｄＥに所定の係数（補正係数）Ｐを乗算して軸方向の代表温度ＴａｘＩ，ＴａｘＥを算出してもよい。
【００８２】
ＴａｘＩ＝ＴｄＩ×Ｐ
ＴａｘＥ＝ＴｄＥ×Ｐ
ここでは、吸気バルブ５若しくは排気バルブ６の温度を推定しているが、バルブの平衡温度、温度変化割合（時定数）に係数をかけ、燃焼室に面する複数の部位の平衡温度、温度変化割合を求め、一次遅れにより算出してもよい。例えば、吸気バルブ５の傘方向平衡温度ＴｄＩｈと温度変化割合Ａとにそれぞれ係数をかけ、シリンダ壁温Ｔｃの平衡温度Ｔｃｈと温度変化割合Ｂとを算出してもよい。
【００８３】
このようにして算出したシリンダ壁の平衡温度Ｔｃｈ、温度変化割合Ｂ、及びシリンダ壁の前回値温度Ｔｃｈｚから、一次遅れによりシリンダ壁温Ｔｃを次式により算出することもできる。
【００８４】
Ｔｃ＝Ｂ×（Ｔｃｈ−Ｔｃｈｚ）＋Ｔｃｈｚ
本実施形態によれば、実バルブクリアランス量ＶＣＬＲＩ，ＶＣＬＲＥを、シリンダヘッド２７に対する動弁系部品（吸気バルブ５，排気バルブ６）の熱変形によるバルブクリアランス変化量に基づいて算出する。このため、動弁系部品及びシリンダヘッド２７の熱変形によってバルブクリアランス量が変化した場合においても、変化後のバルブクリアランス量ＶＣＬＲＩ，ＶＣＬＲＥを精度良く算出でき、エンジン１の各種制御に反映させることができる。
【００８５】
また本実施形態によれば、動弁系部品（吸気バルブ５，排気バルブ６）の熱変形によるバルブクリアランス変化量ＶＤＣＬＲＩ，ＶＤＣＬＲＥを、動弁系部品のバルブ傘部５ａ，６ａの径方向の熱変形によるバルブクリアランスの変化量ＶＣＬＲｄＩ，ＶＤＣＬＲｄＥと、動弁系部品の軸方向の熱変形によるバルブクリアランスの変化量ＶＣＬＲａｘＩ，ＶＣＬＲａｘＥとに分離して算出する。このため、軸方向と傘方向（径方向）とでは、温度、温度応答、クリアランス量への影響がそれぞれ異なるので、２方向に分離して算出することでバルブ軸方向の熱変形によるバルブクリアランス変化量ＶＤＣＬＲＩ，ＶＤＣＬＲＥを精度良く算出することができる。
【００８６】
また本実施形態によれば、動弁系部品（吸気バルブ５，排気バルブ６）のバルブ傘部５ａ，６ａの径方向の熱変形によるバルブクリアランスの変化量ＶＣＬＲｄＩ，ＶＤＣＬＲｄＥは、バルブ傘部５ａ，６ａとバルブシート３０，３１との接触角度θに基づいて算出する。このため、バルブ傘方向の熱変形量を軸方向の熱変形によるバルブクリアランス変化量ＶＣＬＲｄＩ，ＶＣＬＲｄＥに換算することができる。
【００８７】
また本実施形態によれば、動弁系部品（吸気バルブ５，排気バルブ６）のバルブ傘部５ａ，６ａの径方向の熱変形によるバルブクリアランスの変化量ＶＣＬＲｄＩ，ＶＤＣＬＲｄＥは、接触角度θを４５度として計算する。このため、傘方向の熱変形量を軸方向の熱変形によるバルブクリアランス変化量ＶＣＬＲｄＩ，ＶＣＬＲｄＥに換算する際の計算負荷を減少することができる。
【００８８】
また本実施形態によれば、動弁系部品（吸気バルブ５，排気バルブ６）のバルブ傘部５ａ，６ａの径方向の熱変形によるバルブクリアランスの変化量ＶＣＬＲｄＩ，ＶＤＣＬＲｄＥと、動弁系部品の軸方向の熱変形によるバルブクリアランスの変化量ＶＣＬＲａｘＩ，ＶＣＬＲａｘＥとは、それぞれ別々の代表温度（ＴａｘＩ，ＴａｘＥ、ＴｄＩ，ＴｄＥ）に基づいて算出する。このため、傘方向の熱変形は燃焼室３の燃焼からの熱を受ける一方、軸方向の熱変形は傘部５ａ，６ａからの熱伝導によるものであり、別々に算出することで精度良くバルブクリアランス量ＶＣＬＲＩ，ＶＣＬＲＥを算出できる。
【００８９】
また本実施形態によれば、動弁系部品（吸気バルブ５，排気バルブ６）の軸方向の代表温度（ＴａｘＩ，ＴａｘＥ）は、バルブ傘部５ａ，６ａの径方向の代表温度（ＴｄＩ，ＴｄＥ）から推定する。このため、一箇所の温度（バルブ傘方向の代表温度ＴｄＩ、ＴｄＥ）から容易にバルブ軸方向の代表温度（ＴａｘＩ，ＴａｘＥ）を推定でき、ＥＣＵ４０のメモリ容量（ＲＯＭ容量）を削減すると共に、測温センサを省略してコストを削減することができる。
【００９０】
また本実施形態によれば、バルブ傘部５ａ，６ａの径方向の代表温度（ＴｄＩ，ＴｄＥ）は、エンジン水温Ｔｗ、吸入空気量、目標燃焼当量比ＴＦＢＹＡ及びエンジン回転数Ｎｅから算出したバルブ平衡温度ＴｄＩｈ，ＴｄＥｈを用いて算出し、動弁系部品（吸気バルブ５，排気バルブ６）の他の部位の温度（ｘ＝０，１，２，３…の部位における温度Ｔ０，Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３…）は、バルブ傘部５ａ，６ａの径方向の代表温度ＴｄＩ，ＴｄＥに補正係数をかけることで算出する。このため、発熱量変化、燃焼室壁に付着した燃料の気化変化、排気温度やクーラント流量変化の影響を考慮でき、平衡温度ＴｄＩｈ，ＴｄＥｈ用いてバルブ傘方向（径方向）の代表温度ＴｄＩ，ＴｄＥを容易に算出できる。
【００９１】
また本実施形態によれば、バルブ傘部５ａ，６ａの径方向の代表温度ＴｄＩ，ＴｄＥは、吸入空気量及びエンジン回転数Ｎｅから算出した温度変化割合Ａを用いて算出する。このため、発熱量変化やクーラントの流量変化の影響を考慮することができ、軸方向代表温度ＴａｘＩ，ＴａｘＥを容易に算出できる。
【００９２】
また本実施形態によれば、バルブ傘部５ａ，６ａの径方向の代表温度ＴｄＩ，ＴｄＥは、エンジン水温Ｔｗ、吸入空気量、目標燃焼当量ＴＦＢＹＡ比及びエンジン回転数Ｎｅから算出したバルブ平衡温度ＴｄＩｈ，ＴｄＥｈに対して、エンジン水温Ｔｗからの温度上昇量ＶＴｄＩが時間遅れで追従し（ステップ７）、エンジン水温Ｔｗからの温度上昇量ＶＴｄＩとエンジン水温Ｔｗとを加算（Ｔｗ＋ＶＴｄＩ）することで算出する（ステップ８）。このため、バルブ軸方向代表温度ＴａｘＩ，ＴａｘＥを算出するための基準となるバルブ傘方向温度ＴｄＩ，ＴｄＥを推定できる。
【００９３】
また本実施形態によれば、動弁系部品（吸気バルブ５，排気バルブ６）の軸方向の代表温度ＴａｘＩ，ＴａｘＥは、バルブ傘部５ａ，６ａの径方向の代表温度ＴｄＩ，ＴｄＥを基準温度として、動弁系部品５，６を軸方向に均等分した各部位の温度（ｘ＝０，１，２，３…の部位における温度Ｔ０，Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３…）の平均値により算出する。このため、傘方向の代表温度ＴｄＩ，ＴｄＥを基準温度とすることで、軸方向の熱伝導による温度変化を考慮した軸方向代表温度ＴａｘＩ，ＴａｘＥを推定できる。
【００９４】
また本実施形態によれば、動弁系部品（吸気バルブ５，排気バルブ６）の軸方向の代表温度ＴａｘＩ，ＴａｘＥは、バルブ傘部５ａ，６ａの径方向の代表温度ＴｄＩ，ＴｄＥに補正係数Ｐを乗算することで算出する。このため、バルブ軸方向代表温度ＴａｘＩ，ＴａｘＥを容易に算出できる。
【００９５】
また本実施形態によれば、動弁系部品の排気バルブ６の平衡温度ＴｄＥｈ若しくは温度変化割合Ａは、排気温度から算出する。このため、平衡温度ＴｄＩｈ若しくは温度変化割合Ａは、排気温度と相関が高いため、マップにより容易に算出でき、これを用いてバルブクリアランス量ＶＣＬＲＩ，ＶＣＬＲＥの算出が容易にできる。
【００９６】
また本実施形態によれば、動弁系部品（吸気バルブ５，排気バルブ６）の熱変形によるバルブクリアランス変化量ＶＤＣＬＲＩ，ＶＤＣＬＲＥと、シリンダヘッドの熱変形によるバルブクリアランス変化量ＶＣＬＲＳＴＤＩ，ＶＣＬＲＳＴＤＥとを別々に算出し、両者から、実バルブクリアランス量ＶＣＬＲＩ，ＶＣＬＲＥを算出する。このため、シリンダヘッド２７に対する動弁系部品の熱変形量が精度良く算出できる。
【００９７】
また本実施形態によれば、シリンダヘッド２７の熱変形によるバルブクリアランス変化量ＶＣＬＲＳＴＤＩ，ＶＣＬＲＳＴＤＥは、シリンダヘッド２７の温度がエンジンの冷却水温度Ｔｗに等しいとして算出する。このため、シリンダヘッド２７の熱変形によるバルブクリアランス変化量ＶＣＬＲＳＴＤＩ，ＶＣＬＲＳＴＤＥを簡略化して算出できる。
【００９８】
なお、上述したバルブクリアランス量ＶＣＬＲＩ，ＶＣＬＲＥを精度良く算出することで、特許文献１に示した吸入新気量等の算出精度を向上できる。そして、バルブクリアランス量ＶＣＬＲＩ，ＶＣＬＲＥに基づいて、バルブ５，６の開口面積、内部ＥＧＲ量などの算出誤差を小さくすることができ、この内部ＥＧＲ量に応じて、点火時期、燃料噴射量、バルブ開閉タイミングなどを補正する制御を行うことで、運転性の向上や燃費・排気等の改善を図ることが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【図１】内燃機関のバルブクリアランス量推定装置の構成図
【図２】エンジンの主要部を示す断面図
【図３】バルブクリアランス量を算出するための考え方を示す概略図
【図４】バルブクリアランス量推定装置の制御構成図
【図５】バルブ代表温度の算出フローチャート
【図６】温度上昇分平衡温度算出マップ
【図７】低発熱量算出テーブル
【図８】温度変化割合算出マップ
【図９】水温平衡状態のクリアランス量算出マップ
【図１０】燃焼室に面する部品の温度推定制御構成図
【図１１】バルブ温度の推定制御構成図
【図１２】バルブ傘方向代表温度からバルブ軸方向の代表温度を算出する制御構成図
【図１３】バルブ平衡温度算出テーブル
【図１４】発熱量変化係数算出テーブル
【図１５】熱伝達率及び有効面積に相当する係数算出マップ
【図１６】バルブ温度変化割合算出マップ
【符号の説明】
１ エンジン
５ 吸気バルブ
６ 排気バルブ
５ａ，６ａ バルブ傘部
５ｂ，６ｂ バルブ軸部
１４ クランク角センサ
１５ 水温センサ
１６ 吸気側カム角センサ
１７ 排気側カム角センサ
１８ アクセル開度センサ
２４ 吸気カム
２５ 排気カム
４０ ＥＣＵ
Claims (13)
- 実バルブクリアランス量を、動弁系部品の熱変形によるバルブクリアランス変化量に基づいて算出し、
前記動弁系部品の熱変形によるバルブクリアランス変化量を、動弁系部品のバルブ傘部の径方向の熱変形によるバルブクリアランスの変化量と、動弁系部品の軸方向の熱変形によるバルブクリアランスの変化量とに分離して算出することを特徴とする内燃機関のバルブクリアランス量推定装置。 - 前記動弁系部品のバルブ傘部の径方向の熱変形によるバルブクリアランスの変化量は、バルブ傘部とバルブシートとの接触角度に基づいて算出することを特徴とする請求項１記載の内燃機関のバルブクリアランス量推定装置。
- 前記動弁系部品のバルブ傘部の径方向の熱変形によるバルブクリアランスの変化量は、前記接触角度を４５度として計算することを特徴とする請求項２記載の内燃機関のバルブクリアランス量推定装置。
- 前記動弁系部品のバルブ傘部の径方向の熱変形によるバルブクリアランスの変化量と、前記動弁系部品の軸方向の熱変形によるバルブクリアランスの変化量とは、それぞれ別々の代表温度に基づいて算出することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の内燃機関のバルブクリアランス量推定装置。
- 前記動弁系部品の軸方向の代表温度は、前記バルブ傘部の径方向の代表温度から推定することを特徴とする請求項４記載の内燃機関のバルブクリアランス量推定装置。
- 前記バルブ傘部の径方向の代表温度は、エンジン水温、吸入空気量、目標燃焼当量比及びエンジン回転数から算出したバルブ平衡温度を用いて算出し、前記動弁系部品の他の部位の温度は、前記バルブ傘部の径方向の代表温度に補正係数をかけることで算出することを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の内燃機関のバルブクリアランス量推定装置。
- 前記バルブ傘部の径方向の代表温度は、吸入空気量及びエンジン回転数から算出した温度変化割合を用いて算出することを特徴とする請求項６記載の内燃機関のバルブクリアランス量推定装置。
- 前記バルブ傘部の径方向の代表温度は、エンジン水温、吸入空気量、目標燃焼当量比及びエンジン回転数から算出したバルブ平衡温度に対して、エンジン水温からの温度上昇量が時間遅れで追従し、エンジン水温からの温度上昇量とエンジン水温とを加算することで算出することを特徴とする請求項４〜請求項７のいずれか１つに記載の内燃機関のバルブクリアランス量推定装置。
- 前記動弁系部品の軸方向の代表温度は、前記バルブ傘部の径方向の代表温度を基準温度として、前記動弁系部品を軸方向に均等分した各部位の温度の平均値により算出することを特徴とする請求項４〜請求項８のいずれか１つに記載の内燃機関のバルブクリアランス量推定装置。
- 前記動弁系部品の軸方向の代表温度は、前記バルブ傘部の径方向の代表温度に補正係数を乗算することで算出することを特徴とする請求項４〜請求項８のいずれか１つに記載の内燃機関のバルブクリアランス量推定装置。
- 前記動弁系部品の排気バルブの平衡温度若しくは温度変化割合は、排気温度から算出することを特徴とする請求項６〜請求項８のいずれか１つに記載の内燃機関のバルブクリアランス量推定装置。
- 前記実バルブクリアランス量を、前記動弁系部品の熱変形によるバルブクリアランス変化量と、シリンダヘッドの熱変形によるバルブクリアランス変化量とに基づいて算出することを特徴とする請求項１〜請求項１１のいずれか１つに記載の内燃機関のバルブクリアランス量推定装置。
- 前記シリンダヘッドの熱変形によるバルブクリアランス変化量は、前記シリンダヘッドの温度がエンジンの冷却水温度に等しいとして算出することを特徴とする請求項１２記載の内燃機関のバルブクリアランス量推定装置。
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