JP4276241B2 - エンジンの制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、燃料噴射量（空燃比）等を制御するエンジンの制御装置に係り、特に、始動時の空燃比制御精度悪化を効果的に抑えることのできるロバストなエンジンの制御装置に関する。

近年、北米、欧州、国内等の自動車用エンジンの排ガス規制強化に伴い、エンジン排気エミッション特性の向上が強く要求されつつある。触媒の高性能化及び触媒制御の高精度化が進み、エンジンの排気エミッション特性は、始動時に排出されるものが支配的になっている。始動時の排気エミッション特性を向上させるためにも、空燃比制御の高精度化は有効だが、排気空燃比を検出して、燃料噴射量を補正する排気空燃比フィードバック制御は、始動後一定時間後（１０〜２０ｓ後）に開始されるのが一般的である。

一方で、空燃比センサの早期活性化、プレヒートシステムの導入などにより、始動直後からの排気空燃比フィードバック制御が実用化される見通しである。しかし、低温時、重質燃料時など、燃料気化率が低いとき、燃焼室内に流入した燃料は燃焼することなく排気通路に排出される。排出された燃料は、排気通路内及び排気空燃比センサのプローブで酸化される。このとき排気空燃比は実際の燃焼空燃比よりリッチになり、排気空燃比をフィードバックして燃料量を決めると、燃焼空燃比が適正（ストイキ近傍）に制御されず大幅にリーン化し、排気浄化性能及び運転性能が悪化する。このような事情から、始動直後から燃焼空燃比を高精度に検出し、制御する技術が必要である。

そのため、従来より、例えば下記特許文献１、２に見られるように、種々の制御方法及び装置が提案されている。
特開２００３−８３１３３号公報 特開平１０−３０５３７号公報

前記特許文献１には、始動時温度が低いときは、排気空燃比センサによる排気空燃比フィードバックによる燃料補正量下限値を制限して、燃焼空燃比の過度なリーン化を防ぐ制御方法が開示されている。しかし、本制御方法では、燃焼空燃比の過度のリーン化を防ぐだけで、燃焼空燃比を適正な空燃比に制御できない。また、下限値は、特定の燃料性状に基づいて決めることになるため、例えば軽質燃料で下限値を決めると、リーン失火する可能性が高くなる。重質燃料で下限値を決めると、軽質時のリーン側への制御範囲が必要以上に制限される。

また、前記特許文献２には、空燃比フィードバックによる燃料補正量が燃焼に反映されるまでの応答特性を、回転変動を用いて気筒毎に検出し、点火時期を適正に補正する制御方法が開示されている。しかし、本制御方法では、燃料噴射から気筒毎の燃焼空燃比までの応答性を推定して点火時期を制御するのみであり、排気空燃比と燃焼空燃比の誤差を補正するものではなく、また、燃焼空燃比を制御しないので、本課題を解決できない。

また、燃焼室内の燃焼空燃比を直接検出するのが、もっとも好ましいが、筒内空燃比は濃淡分布が大きく、一点計測では精度悪い。また、気筒別に空燃比センサを取り付ける必要もあり、コスト高が課題である。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、低コストでかつ始動時の燃焼空燃比を高精度に制御することのできるエンジンの制御装置を提供することにある。

前記目的を達成すべく、本発明に係るエンジンの制御装置の第１態様は、燃焼室内の燃焼状態を検出もしくは推定する燃焼状態検出推定手段と、排気空燃比及び前記検出もしくは推定された燃焼状態に基づいて、燃焼室内の燃焼空燃比を推定する燃焼空燃比推定手段と、を備える（図１参照）。

すなわち、前述したように、例えば、排気中未燃燃料の影響により排気空燃比が燃焼空燃比よりもリッチとなった場合でも、燃焼状態は燃焼空燃比に応じた状態となるため、燃焼状態を検出もしくは推定する手段を備えることで、排気空燃比の妥当性を監視するとともに、排気空燃比を参考にしつつ、より正確な燃焼状態を検出もしくは推定するものである。ここに、燃焼状態は、燃焼空燃比を直接検出することが望ましいが、前述したように、筒内空燃比は濃淡分布が大きく、一点計測では精度悪く、また、気筒別に空燃比センサを取り付ける必要もあり、コスト高が課題となるため、必ずしも、空燃比センサである必要はなく、むしろ、燃焼の平均情報（例えば、図示平均有効圧、回転変動、燃焼温度など）の方が、好ましい。

本発明に係るエンジンの制御装置の第２態様は、前記推定された燃焼空燃比に基づいて、エンジン制御パラメータを演算する手段を備える（図２参照）。

すなわち、燃焼空燃比に基づいてエンジンを制御することで、排気空燃比誤検出時のエンジン制御性能悪化を防ぐとともに、エンジン制御性能の向上を図るものである。

本発明に係るエンジンの制御装置の第３態様では、前記燃焼状態検出推定手段は、前記燃焼状態を、エンジン回転数あるいはエンジン回転数のn次微分値(nは整数)に基づいて推定するようにされる（図３参照）。

すなわち、エンジンの回転変動に基づいて燃焼状態を検出もしくは推定するものである。特に、エンジン回転数の１次微分値、２次微分値・・・を用いることで、より高精度に燃焼状態（燃焼変動）を検出することが可能となるものである。

本発明に係るエンジンの制御装置の第４態様では、前記燃焼状態検出推定手段は、前記燃焼状態を、エンジンの筒内圧力、筒内温度、及び発生トルクのうちの少なくとも一つに基づいて推定するようにされる（図３参照）。

すなわち、燃焼状態は、エンジンの筒内圧力（燃焼圧力）、筒内温度、発生トルクであることを明記するものである。いずれも、空燃比の次元の検出ではないが、燃焼空燃比と相関のある物理量であり、これら検出値と排気空燃比から、燃焼空燃比を高精度に検出もしくは推定するものである。

本発明に係るエンジンの制御装置の第５態様では、排気通路に、前記排気空燃比を検出する排気センサが配備される（図３参照）。

すなわち、排気空燃比は、排気通路に備えられた排気センサで検出することを明記するものである。排気センサは、例えば、空燃比センサ、Ｏ_２センサ、ＮＯｘセンサなどである。

本発明に係るエンジンの制御装置の第６態様では、前記燃焼状態検出推定手段は、前記燃焼状態から燃焼空燃比基本値を演算し、前記燃焼空燃比推定手段は、前記燃焼空燃比基本値と前記排気空燃比とに基づいて、前記燃焼空燃比を推定するようにされる（図４参照）。

すなわち、前記燃焼状態から燃焼空燃比と相関のあるパラメータに一旦変換し、燃焼空燃比基本値と排気空燃比から燃焼空燃比を求めるものである。

本発明に係るエンジンの制御装置の第７態様では、前記燃焼空燃比推定手段は、前記燃焼空燃比基本値と前記排気空燃比とを比較し、該比較結果に基づいて、前記燃焼空燃比基本値及び前記排気空燃比のうちのどちらかを燃焼空燃比と推定するようにされる（図５参照）。

本発明に係るエンジンの制御装置の第８態様では、前記燃焼空燃比推定手段は、前記燃焼空燃比基本値及び前記排気空燃比うちの大きい方を前記燃焼空燃比とするようにされる（図５参照）。

すなわち、例えば、排気中未燃燃料の影響により排気空燃比が燃焼空燃比よりもリッチとなった場合、燃焼空燃比基本値は排気空燃比よりもリーン、すなわち大きくなる。このとき、燃焼空燃比基本値を燃焼空燃比として選択するものである。

本発明に係るエンジンの制御装置の第９態様では、前記燃焼空燃比推定手段は、前記燃焼状態に基づいて、排気空燃比補正量を演算し、前記排気空燃比を前記排気空燃比補正量で補正した値を燃焼空燃比と推定するようにされる（図６参照）。

すなわち、推定された燃焼状態に基づいて、排気空燃比の誤差を補正し、補正された排気空燃比を燃焼空燃比とするものである。

本発明に係るエンジンの制御装置の第１０態様では、前記制御パラメータ演算手段は、前記制御パラメータとして、燃料噴射量、点火時期、及び吸入空気量のうちの少なくとも一つを演算するようにされる（図７参照）。
すなわち、制御対象を燃料噴射量、点火時期、吸入空気量と明記するものである。

本発明に係るエンジンの制御装置の第１１態様では、前記制御パラメータ演算手段による前記燃焼空燃比に基づく制御パラメータ演算を、エンジンの運転状態に基づいて許可又は禁止する制御パラメータ演算許可手段を備える（図８参照）。

すなわち、前述のように、排気空燃比の検出誤差は、特に、低温時に発生しやすい。したがって、例えば、低温時のみなど、エンジンの運転状態に基づいて、前記燃焼空燃比によるエンジン制御パラメータの演算を行うものである。

本発明に係るエンジンの制御装置の第１２態様では、前記制御パラメータ演算許可手段は、エンジンの冷却水温、吸気温、始動後経過時間、始動後総サイクル数、始動後総吸入空気量等のエンジンの温度を代表するパラメータに基づいて、前記制御パラメータ演算を許可又は禁止するようにされる。

すなわち、前述のように、排気空燃比の検出誤差は、特に、低温時に発生しやすい。したがって、例えば、低温時を検出するためエンジンの温度を代表する上記パラメータの値に基づいて、燃焼空燃比によるエンジン制御パラメータの演算を行うか否かを判断するものである。

本発明に係るエンジンの制御装置の第１３態様では、前記制御パラメータ演算許可手段は、エンジンの冷却水温が所定値以下、エンジンの吸気温が所定値以下、エンジン始動後経過時間が所定値以下、エンジン始動後総サイクル数が所定値以下、及び、エンジン始動後総吸入空気量が所定値以下、の条件うちの少なくとも一つの条件を満たすとき、前記燃焼空燃比に基づく前記エンジン制御パラメータの演算を許可するようにされる。

すなわち、第１１態様及び第１２態様で述べたように、排気空燃比の検出誤差が発生しやすい、低温時を上記エンジン温度を代表するパラメータで検出し、当該条件が成立しているときのみ、燃焼空燃比によるエンジン制御パラメータの演算を行うものである。

本発明に係るエンジンの制御装置の第１４態様では、前記燃焼空燃比と前記排気空燃比の差もしくは比が所定値以上のとき、前記制御パラメータ演算許可手段は、前記制御パラメータ演算手段に、前記排気空燃比に基づいてエンジン制御パラメータを補正させるか、もしくは、前記エンジン制御パラメータの演算を禁止するようにされる（図９参照）。

すなわち、排気空燃比と燃焼空燃比の乖離が、大きい場合、排気空燃比の検出値の信憑性が著しく低いとし、排気空燃比を用いた制御を停止するものである。

本発明に係るエンジンの制御装置の第１５態様では、前記燃焼空燃比に基づいて、前記排気空燃比をフィードバックして燃料量を制御する制御パラメータを補正するか、もしくは、フィードバック制御を停止するようにされる。

すなわち、第１４態様で述べた制御装置を、排気空燃比をフィードバックして燃料量を制御するいわゆる排気空燃比フィードバック制御と明記するものである。

本発明に係るエンジンの制御装置の第１６態様では、前記排気空燃比に基づいて、前記燃焼状態と前記燃焼空燃比基本値の関係を学習する手段を備える（図１０参照）。

すなわち、燃焼状態と燃焼空燃比基本値の関係を、排気空燃比を用いて学習するものである。より具体的には、燃焼空燃比と排気空燃比の誤差がないあるいは十分に小さいときの運転条件において、排気空燃比を燃焼空燃比とし、このときの燃焼状態と排気空燃比の関係を持って、燃焼状態と燃焼空燃比の関係として学習するものである。

本発明に係るエンジンの制御装置の第１７態様では、前記学習手段は、エンジンの運転状態に基づいて、前記学習を実行するようにされる（図１１参照）。

すなわち、第１６態様で述べたように、学習実施の可否をエンジンの運転条件に基づいて、決めるものである。

本発明に係るエンジンの制御装置の第１８態様では、前記学習手段は、エンジンの冷却水温が所定値以上、エンジンの吸気温が所定値以上、エンジン始動後経過時間が所定値以上、エンジン始動後総サイクル数が所定値以上、及び、エンジン始動後総吸入空気量が所定値以上、の条件うちの少なくとも一つを満たしたとき、前記学習を実行するようにされる。

すなわち、第１６、第１７態様の説明で述べたように、燃焼空燃比と排気空燃比の誤差がないあるいは十分に小さいときの運転条件であるエンジンの温度が十分に高いときをより具体的に規定するものである。

本発明に係るエンジンの制御装置の第１９態様では、エンジンの吸入空気量と燃料噴射量とに基づいて供給空燃比を演算する手段を備える（図１２参照）。

すなわち、空燃比は、空気量と燃料量の重量比を意味するが、吸気通路、燃焼室、排気通路に至るまでの過程で、空気量、燃料量それぞれに伝達特性が存在する。特に、空燃比伝達系において、燃料噴射から燃焼までの伝達特性の影響度は大きい。このことから、燃焼室の空燃比である燃焼空燃比、排気通路内の空燃比である排気空燃比に加えて、吸気通路の空燃比である供給空燃比を演算する手段を備えるものである。

本発明に係るエンジンの制御装置の第２０態様では、前記供給空燃比、前記燃焼空燃比、及び、前記排気空燃比をそれぞれ独立して推定もしくは検出するようにされる（図１３参照）。

すなわち、前述までの、排気空燃比、燃焼空燃比の推定もしくは検出に加えて、供給空燃比を演算する手段をそれぞれに個別に備えることで、空燃比伝達系をオンラインでより正確に把握するものである。

本発明に係るエンジンの制御装置の第２１態様では、前記制御パラメータ演算手段は、前記供給空燃比、前記燃焼空燃比、及び前記排気空燃比に基づいて、エンジンの制御パラメータを演算するようにされる（図１４参照）。

すなわち、空燃比伝達系の代表的パラメータである供給空燃比、燃焼空燃比、及び排気空燃比のそれぞれを情報として、エンジンの制御パラメータを演算することで、冷機時、過渡時などの空燃比をより高精度に制御することを図るものである。

本発明に係るエンジンの制御装置の第２２態様では、前記供給空燃比、前記燃焼空燃比、及び前記排気空燃比のうちの少なくとも一つに基づいて燃料性状を推定する手段を備える（図１５参照）。

すなわち、空燃比伝達系の特性は、燃料気化率の影響するところ大である。したがって、例えば、エンジン低温時など、比較的燃料気化率が低く、燃料性状差の影響が出やすい領域で、供給空燃比、燃焼空燃比、及び排気空燃比を比較することで、燃料性状を検出するものである。

本発明に係るエンジンの制御装置の第２３態様では、前記燃焼空燃比推定手段、前記制御パラメータ演算手段、及び前記燃料性状推定手段は、前記空燃比を当量比の次元で扱うようにされる。

すなわち、燃料噴射量と比例の関係にある当量比で演算を行うことで、扱いやすく、また、演算誤差も小さくするものである。

本発明に係るエンジンの制御装置の第２４態様では、前記排気空燃比に基づくフィードバック制御実行中において、前記排気空燃比の検出値が前記燃焼空燃比と異なっている場合も、燃焼空燃比を所望の空燃比に制御するようにされる。

すなわち、前記態様の制御装置を用いれば、燃焼空燃比を排気空燃比を検出して間接的に制御する場合において、未燃燃料などの影響で、排気空燃比が燃焼空燃比と異なる場合においても、本来の目的である燃焼空燃比を所望の空燃比に制御することができることを明記するものである。

本発明によれば、低コストでかつ始動時の燃焼空燃比を高精度に制御することができ、その結果、冷機始動時における排気エミッション特性の向上等を図ることができるとともに、高い安定性を確保することができる。

以下、本発明のエンジンの制御装置の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
図１６は、本発明に係るエンジンの制御装置の実施形態（第１〜第７実施例で共通）を、それが適用された車載用エンジンの一例と共に示す概略構成図である。

図示のエンジン１０は、例えば４つの気筒＃１、＃２、＃３、＃４を有する多気筒エンジンであって、シリンダ１２と、このシリンダ１２の各気筒＃１、＃２、＃３、＃４内に摺動自在に嵌挿されたピストン１５と、を有し、該ピストン１５上方には燃焼室１７が画成される。各気筒＃１、＃２、＃３、＃４の燃焼室１７には、点火プラグ３５が臨設されている。

燃料の燃焼に供せられる空気は、吸気通路２０の始端部に設けられたエアクリーナ２１から取り入れられ、エアフローセンサ２４を通り、電制スロットル弁２５を通ってコレクタ２７に入り、このコレクタ２７から前記吸気通路２０の下流端に配在された吸気弁２８を介して各気筒＃１、＃２、＃３、＃４の燃焼室１７に吸入される。また、前記吸気通路２０の下流部分（吸気ポート）には、燃料噴射弁３０が配置されている。

燃焼室１７に吸入された空気と燃料噴射弁３０から噴射された燃料との混合気は、点火プラグ３５による火花点火により燃焼せしめられ、その燃焼廃ガス（排気）は、燃焼室１７から排気弁４８を介して排気通路４０の上流部分を形成する個別通路部４０Ａに排出され、その個別通路部４０Ａから排気集合部４０Ｂを通って排気通路４０に備えられた三元触媒５０に流入して浄化された後、外部に排出される。

また、排気通路４０における三元触媒５０より下流側には酸素センサ５２が配在され、排気通路４０における触媒５０より上流側の排気集合部４０Ｂには、排気空燃比を検出する排気センサとしての空燃比センサ５１が配在されている。

前記空燃比センサ５１は、排気中に含まれる酸素の濃度に対して線形の出力特性を持つ。排気中の酸素濃度と空燃比の関係はほぼ線形になっており、したがって、酸素濃度を検出する空燃比センサ５１により、前記排気集合部４０Ｂにおける排気空燃比を求めることが可能となる。コントロールユニット１００（後述）では、空燃比センサ５１からの信号から三元触媒５０上流の排気空燃比を求め、酸素センサ５２からの信号から、三元触媒５０下流の酸素濃度もしくはストイキに対してリッチもしくはリーンであるかを求める。また、両センサ５１、５２の出力を用いて三元触媒５０の浄化効率が最適となるよう燃料噴射量もしくは空気量を逐次補正するF/B制御を行う。

また、燃焼室１７から排気通路４０に排出された排気ガスの一部は、必要に応じてＥＧＲ通路４１を介して吸気通路２０に導入され、吸気通路２０の分岐通路部を介して各気筒の燃焼室１７に還流される。前記ＥＧＲ通路４１には、ＥＧＲ率を調整するためのＥＧＲバルブ４２が介装されている。

そして、本実施形態の制御装置１においては、エンジン１０の種々の制御を行うため、マイクロコンピュータを内蔵するコントロールユニット１００が備えられている。

コントロールユニット１００は、基本的には、図１７に示される如くに、ＣＰＵ１０１、入力回路１０２、入出力ポート１０３、ＲＡＭ１０４、ＲＯＭ１０５等で構成される。

コントロールユニット１００には、入力信号として、エアフローセンサ２４により検出される吸入空気量に応じた信号、スロットルセンサ２８により検出されるスロットル弁２５の開度に応じた信号、クランク角センサ（回転数センサ）３７から得られるクランクシャフト１８の回転（エンジン回転数）・位相をあらわす信号（クランク角センサ３７からは、例えば、回転角１度毎に信号パルスが出力される）、排気通路４０における三元触媒５０より下流側に配在された酸素センサ５２からの、三元触媒５０下流の酸素濃度もしくはストイキに対してリッチもしくはリーンであるかを表す信号、排気通路４０における触媒５０より上流側の排気集合部４０Ｂに配在された空燃比センサ５１により検出される酸素濃度（空燃比）に応じた信号、シリンダ１２に配設された水温センサ１９により検出されるエンジン冷却水温に応じた信号、アクセルセンサ３６から得られるアクセルペダル３９の踏み込み量（運転者の要求トルクを示す）に応じた信号、筒内圧センサ５６から得られる各気筒内（燃焼室１７内）の圧力に応じた信号、筒内温度センサ５７から得られる気筒内（燃焼室１７内）の温度に応じた信号、等が供給される。

コントロールユニット１００においては、空燃比センサ５１、酸素センサ５２、スロットルセンサ２８、エアフローセンサ２４、クランク角センサ３７、水温センサ１９、アクセルセンサ３６、筒内圧センサ５６、筒内温度センサ５７等の各センサの出力が入力され、これらのセンサ出力からコントロールユニット１００は、エンジンの運転状態を認識し、この運転状態に基づいて、吸入空気量、燃料噴射量、点火時期のエンジンの主要な操作量を演算する。コントロールユニット１００で演算された燃料噴射量は開弁パルス信号に変換され、燃料噴射弁駆動回路１１７から燃料噴射弁３０に送られる。また、コントロールユニット１００で演算された点火時期で点火されるよう駆動信号が点火出力回路１１６から点火プラグ３５に送られる。

より詳細には、コントロールユニット１００においては、入力回路１０２にてノイズ除去等の信号処理を行った後、入出力ポート１０３に送られる。入力ポートの値はＲＡＭ１０４に保管され、ＣＰＵ１０１内で演算処理される。演算処理の内容を記述した制御プログラムはＲＯＭ１０５に予め書き込まれている。制御プログラムに従って演算された各アクチュエータ操作量を表す値はＲＡＭ１０４に保管された後、出力ポート１０３に送られる。

点火プラグ３５に対する駆動信号は点火出力回路１１６内の一次側コイルの通流時はＯＮとなり、非通流時はＯＦＦとなるＯＮ・ＯＦＦ信号がセットされる。点火時期はＯＮからＯＦＦになる時点である。出力ポート１０３にセットされた点火プラグ３５用の信号は点火出力回路１１６で点火に必要な十分なエネルギーに増幅され点火プラグ３５に供給される。また、燃料噴射弁３０の駆動信号（開弁パルス信号）は開弁時ＯＮ、閉弁時ＯＦＦとなるＯＮ・ＯＦＦ信号がセットされ、燃料噴射弁駆動回路１１７で燃料噴射弁３０を開弁するのに十分なエネルギーに増幅されて燃料噴射弁３０に供給される。電制スロットル弁２５の目標開度を実現する駆動信号は、電制スロットル駆動回路１１８を経て、電制スロットル弁２５に送られる。

次に、コントロールユニット１００が実行する処理内容を具体的に説明する。
［第１実施例（１Ａ）：図１８］
図１８は、第１実施例の制御装置１Ａを示す制御システム図である。図示の制御装置１Ａは、基本燃料噴射量演算手段１２０、燃料補正量演算手段１３０、燃焼状態検出手段１４０、燃焼空燃比推定手段１５０を備えている。基本燃料噴射量Tpに燃料補正量演算手段１３０で演算されるTp_hos1を乗じて、全気筒の燃焼空燃比が所望空燃比となるよう燃料噴射量Tiが演算される。燃料噴射量補正量演算手段１３０で演算されるTp_hos1の値は、特に、始動時の燃料気化率が低い領域で、燃焼空燃比が所望空燃比（ストイキ近傍）となるよう演算される。燃焼状態検出手段１４０では、回転変動から燃焼空燃比基本値を演算する。燃焼空燃比推定手段１５０では、前記燃焼空燃比基本値と排気空燃比から燃焼空燃比を演算する。

以下、基本燃料噴射量演算手段１２０、燃料噴射量補正量演算手段１３０、燃焼状態検出手段１４０、燃焼空燃比推定手段１５０の詳細説明をする。

＜基本燃料噴射量演算手段１２０（図１９）＞
本演算手段１２０では、エンジンの吸入空気量に基づいて任意の運転条件において目標トルクと目標空燃比を同時に実現する燃料噴射量を演算する。具体的には図１８に示されるように、基本燃料噴射量Tpを演算する。Cylは気筒数を表し、ここでは６である。Ｋは、燃料噴射弁（インジェクタ）３０の仕様（燃料噴射パルス幅と燃料噴射量の関係）に基づき決める。

＜燃料噴射量補正量演算手段１３０（図２０）＞
本演算手段１３０では燃料噴射量補正量Tp_hos1を演算する。特に、始動時の燃料気化率が低い領域で、燃焼空燃比が所望空燃比（ストイキ近傍）となるよう演算される。具体的には、図２０で示されるように、始動後時間、始動時水温に応じて演算される。Tp_hos1は、燃料気化率を補償するよう演算されるので、始動時水温に応じて、初期値が決まり、始動後時間に応じて、徐々に減少する動きとなる。

＜燃焼状態検出手段１４０（図２１）＞
図２１は、燃焼状態検出手段１４０を示した図である。本検出手段１４０は、燃焼状態検出許可手段１４１、１次微分値・２次微分値演算手段１４２、有効パワ演算手段１４３、燃焼状態指標演算手段１４４、燃焼空燃比基本値演算手段１４５を備える。燃焼状態検出許可手段１４１では、回転変動から燃焼状態の検出を行うか否かを判定する。１次微分値・２次微分値演算手段１４２では、１２０゜毎のパルス間の所要時間ΔT120の１次微分値・２次微分値演算する。マイコンでの演算なので、実際は、差分処理となる。燃焼状態検出許可フラグ=1のとき、１次微分値及び２次微分値に所定の処理を施して、有効パワ、燃焼状態指数、燃焼空燃比基本値の順で演算する。
なお、各ブロックの処理の詳細は後述する。

＜１次微分値２次微分値演算手段１４２（図２２）＞
本演算手段１４２では、１２０゜毎のパルス間の所要時間ΔT120の１次微分値・２次微分値を演算する。具体的には、図２２に示されるように、マイコンでの演算なので、実際は差分処理となる。

＜燃焼状態検出許可手段１４１（図２３）＞
本許可手段１４１では、燃焼状態検出許可フラグの演算を行う。具体的には、図２３に示されるように、「始動後のサイクルが所定値Cycle_sidou0以上」で、かつ「冷却水温Twn(k)が所定範囲内にあり」、かつ「吸気温Twa(k)が所定範囲内にある」とき、燃焼状態を検出すべく燃焼状態検出許可フラグ=1とする。それ以外のときは、不許可とし不安定度検出許可フラグ=０とする。なお、Cycle_sidou0は、エンジンの性能で決めるのがよい。初爆から検出する場合、完爆以降で検出する場合、回転数がピークに達した後に検出する場合など、目的に添った値に設定するのがよい。また、冷却水温及び吸気温同様である。第７実施例で示されるように、燃料性状の影響を検出したい場合は、燃料気化率差が発生する領域で設定するのがよい。

＜有効パワ演算手段１４３（図２４）＞
本演算手段１４３では、１次微分値の正値及び２次微分値の負値それぞれの有効パワを演算する。具体的には、図２４に示される。
燃焼状態検出許可フラグが１かつ１次微分値が所定値以上のとき、有効パワ発生フラグ（１次微分）を１とし、１次微分値と所定値の差を有効パワ（１次微分）とする。燃焼状態検出許可フラグが１かつ２次微分値が所定値以下のとき、有効パワ発生フラグ（２次微分）を１とし、２次微分値と所定値の差を有効パワ（２次微分）とする。
また、燃焼状態検出許可フラグ＝1になってからの本処理の起動毎に、燃焼状態検出許可後総燃焼数を１ずつ加算させ、検出許可後の総燃焼回数を演算する。

なお、上記例では、有効パワを敷居値との差（相対値）で求めたが、絶対値とするのもよい。

＜燃焼状態指数演算手段（１次微分値）１４４（図２５）＞
本演算手段１４４は、１次微分値の有効パワに基づいて、回転変動の発生頻度とその強さを演算する。具体的には、図２５に示されるように、有効パワ発生フラグ（１次微分）=1のとき、燃焼回数・変動の強さ更新フラグ（１次微分）、燃焼回数（１次微分）、変動の強さ（１次微分）を演算する。この演算は、図４９に例示される如くの方式で行う。なお、有効パワ発生フラグ（１次微分）＝1、かつ有効パワ発生回数（１次微分）が３回以上になったとき、燃焼回数・変動の強さ（１次微分）更新フラグ＝1とする。

＜燃焼状態指数演算手段（２次微分値）１４４’（図２６）＞
本演算手段１４４’は、２次微分値の有効パワに基づいて、回転変動の発生頻度とその強さを演算する。具体的には、図２６に示されるように、有効パワ発生フラグ（２次微分）=1のとき、燃焼回数・変動の強さ更新フラグ（２次微分）、燃焼回数（２次微分）、変動の強さ（２次微分）を演算する。この演算は、図４９に例示される１次微分値の場合と同様に行う。なお、有効パワ発生フラグ（２次微分）＝1かつ有効パワ発生回数（２次微分）が３回以上になったとき、燃焼回数・変動の強さ（２次微分）更新フラグ=1とする。

＜燃焼空燃比基本値演算手段１４５（図２７）＞
本演算手段１４５は、上記燃焼状態指数に基づいて、燃焼空燃比基本値C_abf0を演算する。具体的には、図２７（Ａ）〜（Ｄ）に示されるように、例えば、変動の強さ（１次微分）と回転数Neとから、C_abf0を求める。回転数Neを参照するのは、回転数Neに応じて、変動の強さ（１次微分）と燃焼空燃比の相関が変化することに配慮したものである。あるいは、変動の強さ（２次微分）と回転数Neとから、C_abf0を、変動の強さ（２次微分）と回転数Neとから、C_abf0を、あるいは、燃焼回数（２次微分）と回転数Neとから、C_abf0を求めても良い。又は、各C_abf0の中でもっとも大きな値（リーンな値）を選択するようにしても良い。

＜燃焼空燃比推定手段１５０、１５０’（図２８、図２９）＞
本演算手段１５０、１５０’は、上記燃焼空燃比基本値に基づいて、燃焼空燃比C_abfを演算する。具体的には、図２８（燃焼空燃比推定手段１５０）に示されるように、燃焼空燃比基本値C_abf0 と排気空燃比E_abfとの差が所定値以上のとき、すなわち、燃焼空燃比基本値C_abf0が排気空燃比E_abfより、一定値以上、リーンであることを示したときは、排気空燃比E_abfの値には、例えば未燃燃料の影響を受けて、妥当性がないとして、燃焼空燃比基本値C_abf0を燃焼空燃比C_abfとする。燃焼空燃比基本値C_abf0 と排気空燃比E_abfとの差が所定値以上ではないとき、排気空燃比E_abfの値には、妥当性があるとして、排気空燃比E_abfを燃焼空燃比C_abfとする。

あるいは、図２９（燃焼空燃比推定手段１５０’）に示されるような方式で、燃焼空燃比C_abfを求めても良い。すなわち、燃焼空燃比基本値C_abf0 と排気空燃比E_abfとの差が所定値以上のとき、排気空燃比E_abfに排気空燃比補正値E_abf_hosを加えた値を燃焼空燃比C_abfとする。すなわち、燃焼空燃比基本値C_abf0が排気空燃比E_abfより、一定値以上、リーンであることを示したときは、排気空燃比E_abfの値には、例えば未燃燃料の影響を受けて、妥当性がないとして、排気空燃比E_abfに補正を施して燃焼空燃比C_abfとする。補正値は、燃焼空燃比をより正確に検出していると考えられる燃焼空燃比基本値C_abf0から求める。

燃焼空燃比基本値C_abf0 と排気空燃比E_abfとの差が所定値以上ではないときは、図２８と同様に、排気空燃比E_abfの値には、妥当性があるとして、排気空燃比E_abfを燃焼空燃比C_abfとする。

［第２実施例（１Ｂ）：図３０］
第１実施例では、回転変動を検出して、燃焼空燃比に相関とある燃焼状態としたが、本実施例では、筒内圧を検出して、燃焼空燃比と相関のある燃焼状態とする。

図３０は、本実施例の制御装置１Ｂを示すシステム図である。図示の制御装置１Ｂは、第１実施例と基本的には同じであるが、燃焼状態の検出に回転数センサ３７ではなく、筒内圧センサ５６を用いる。すなわち、回転数センサ３７に代えて、筒内圧センサ５６の検出値Pcyl（筒内圧プロフィール）を用いて、燃焼状態を検出（燃焼空燃比基本値を演算）するものである。また、供給空燃比の演算を行う供給空燃比演算手段２６０が追加されている。以下においては、第１実施例とは構成機能が異なる手段を重点的に説明する。なお、先に説明した実施例のものと同じ名称の手段は、符号が異なっていても、略同一構成機能を有しているので、説明を簡略化ないし省略し、以下においては、先に説明した実施例とは構成機能が異なる手段を重点的に説明する。

＜供給空燃比演算手段２６０（図３１）＞
本演算手段２６０では、供給空燃比の演算を行う。具体的には、図３１に示されるように、基本燃料噴射量（理論空燃比相当燃料噴射量）Tpと実燃料噴射量Tiの比に、理論空燃比相当値１４．６を乗じた値を供給空燃比S_abfとする。

＜燃焼状態検出手段２４０（図３２）＞
図３２は、燃焼状態検出手段２４０を示した図である。本検出手段２４０は、燃焼状態検出許可手段２４１、図示平均有効圧演算手段２４２、燃焼空燃比基本値演算手段２４５からなる。
燃焼状態検出許可手段２４１では、筒内圧プロフィールPcylから燃焼空燃比基本値の演算を行うか否かを判定し、検出許可時は、燃焼状態検出許可フラグを１とする。不許可（禁止）のときは、０とする。図示平均有効圧演算手段２４２では、筒内圧プロフィールPcylから図示平均有効圧Piを演算する。なお、筒内圧プロフィールから、図示平均有効圧の演算方法は、よく知られているので、ここでは、詳述しないが、可能な限り、高速で回転同期サンプリングをして求めるのが好ましい。燃焼空燃比基本値演算手段２４５では、図示平均有効圧Piに基づいて、燃焼空燃比基本値C_abf0を演算する（詳細は下記）。

＜燃焼空燃比基本値演算手段２４５（図３３）＞
本演算手段２４５では、燃焼空燃比基本値を演算する。具体的には、図３３に示されるように、基本燃料噴射量Tpから、基準図示平均有効圧Pi0を求める。実図示平均有効圧Piと基準図示平均有効圧Pi0の比に基づいて、燃焼空燃比C_abf0を求めるが、供給空燃比S_abfも参照して求める。一般に燃焼空燃比に対する図示平均有効圧の特性は、点火時期が一定であれば、ストイキ近傍を最大として、上に凸の傾向を示す。したがって、供給空燃比の値に基づいて、燃焼空燃比がストイキよりもリッチ側にあるかリーン側にあるかを事前に区別するものである。

なお、本例では、図示平均有効圧から燃焼空燃比基本値を求めたが、その他、１サイクル間の最大筒内圧を用いるのも良い。

［第３実施例（１Ｃ）：図３４］
第１実施例では、回転変動を検出して、また、第２実施例では筒内圧を検出して、燃焼空燃比に相関のある燃焼状態としたが、第３実施例では、筒内温度を検出して、燃焼空燃比と相関のある燃焼状態とする。

図３４は、第３実施例の制御装置１Ｃを示すシステム図である。図示の制御装置１Ｃは、第２実施例と基本的には同じであるが、燃焼状態の検出に筒内圧センサ５６ではなく、筒内温度センサ５７を用いる。すなわち、筒内圧センサ５６に代えて、筒内温度センサ５７の検出値Tcylを用いて、燃焼状態を検出（燃焼空燃比基本値を演算）する。なお、先に説明した実施例のものと同じ名称の手段は、符号が異なっていても、略同一構成機能を有しているので、説明を簡略化ないし省略し、以下においては、先に説明した実施例とは構成機能が異なる手段を重点的に説明する。

＜燃焼状態検出手段３４０（図３５）＞
図３５は、燃焼状態検出手段３４０を示す図である。本検出手段３４０は、燃焼状態検出許可手段３４１、燃焼空燃比基本値演算手段３４５からなる。

燃焼状態検出許可手段３４１では、筒内温度プロフィールTcylから燃焼空燃比基本値の演算を行うか否かを判定し、検出許可時は、燃焼状態検出許可フラグを１とする。燃焼空燃比基本値演算手段３４５では、筒内温度プロフィールTcylに基づいて、燃焼空燃比基本値C_abf0を演算する（詳細は下記）。

＜燃焼空燃比基本値演算手段３４５（図３６）＞
本演算手段３４５では、燃焼空燃比基本値を演算する。具体的には、図３６に示されるように、基本燃料噴射量Tpから、基準筒内温度Tcyl0を求める。１サイクル間の平均筒内温度Tcyl_mと基準筒内温度Tcyl0の比に基づいて、燃焼空燃比C_abf0を求めるが、供給空燃比S_abfも参照して求める。一般に、燃焼空燃比に対する筒内温度の特性は、点火時期が一定であれば、ストイキ近傍を最大として、上に凸の傾向を示す。したがって、供給空燃比の値に基づいて、燃焼空燃比がストイキよりもリッチ側にあるかリーン側にあるかを事前に区別することができる。

なお、本実施例では、１サイクル間の平均筒内温度から燃焼空燃比基本値を求めたが、その他、１サイクル間の最大筒内温度を用いるのも良い。

［第４実施例（１Ｄ）：図３７］
第１、第２、第３実施例では、それぞれ回転変動、筒内圧、筒内温度を検出して、燃焼空燃比に相関のある燃焼状態とし、さらに排気空燃比を用いて、燃焼空燃比を推定演算した。第４実施例では、推定された燃焼空燃比を用いてエンジンの制御パラメータ（ここでは燃料噴射量）を演算する。

図３７は、第４実施例の制御装置１Ｄを示すシステム図である。図示の制御装置１Ｄは、第１実施例と基本的には同じであるが、燃焼空燃比C_abfを用いて燃料噴射量補正量Tp_hos2を演算する燃料噴射量（第２）補正量演算手段が追加されている。なお、先に説明した実施例のものと同じ名称の手段は、符号が異なっていても、略同一構成機能を有しているので、説明を簡略化ないし省略し、以下においては、先に説明した実施例とは構成機能が異なる手段を重点的に説明する。

＜燃料噴射量（第２）補正量演算手段４３０、４３０’（図３８、図３９）＞
本演算手段４３０では、燃焼空燃比C_abfから燃料噴射量補正量Tp_hos2を求める。具体的には、図３８に示されるように、燃焼空燃比C_abfからマップなどを参照してTp_hos2を求める。また、図３９に示される演算手段４３０’のように、目標空燃比Tg_abfと燃焼空燃比C_abfの差からＰＩ制御器を用いて燃料噴射量補正量Tp_hos2を演算するのもよい。マップの設定値、ＰＩ制御器の設定値は、実機試験から経験的に求めるのも良い。

なお、本例においては、燃焼空燃比を回転数センサ３７の検出に基づいて求めたが、第２及び第３実施例で述べた筒内圧、筒内温度から燃焼空燃比を推定するのもよい。

［第５実施例（１Ｅ）：図４０］
第４実施例では、推定された燃焼空燃比を用いてエンジンの制御パラメータ（燃料噴射量）を演算する方式とした。第５実施例では、推定された燃焼空燃比を用いて排気空燃比フィードバック制御のパラメータを操作する。

図４０は、第５実施例の制御装置１Ｅを示すシステム図である。図示の制御装置１Ｅは、第４実施例と構成が類似しているが、燃料噴射量第２補正量演算手段４３０に代えて、排気空燃比フィードバック制御手段が５７０が追加されている。また、燃焼空燃比C_abfを用いて排気空燃比フィードバック制御のパラメータを操作すべく、燃焼空燃比C_abfが排気空燃比フィードバック制御手段５７０に入力されている。なお、先に説明した実施例のものと同じ名称の手段は、符号が異なっていても、略同一構成機能を有しているので、説明を簡略化ないし省略し、以下においては、先に説明した実施例とは構成機能が異なる手段を重点的に説明する。

＜排気空燃比フィードバック制御手段５７０（図４１）＞
本制御手段５７０では、排気空燃比E_abfに基づいて、燃料補正量Tp_hos2を求める。具体的には、図４１に示されるように、排気空燃比E_abfと目標空燃比Tg_abfの差からＰＩ制御器を用いて、燃料補正量Tp_hos2を求める。ただし、燃焼空燃比C_abf と排気空燃比E_abfとの差が所定値以上のときは、排気空燃比E_abfに妥当性がないとして、Tp_hos2=1として、排気空燃比E_abfによるフィードバック制御を停止する。

なお、本例においては、燃焼空燃比を回転数センサ３７の検出に基づいて求めたが、第２及び第３実施例で述べた筒内圧、筒内温度から燃焼空燃比を推定するのもよい。

［第６実施例（１Ｆ）：図４２］
本実施例では、燃焼状態と燃焼空燃比の関係をオンラインで学習する方式を開示する。
図４２は、第６実施例の制御装置１Ｆを示すシステム図である。図示の制御装置１Ｆでは、第１実施例（図１８）では燃燃焼状態検出手段１４０であったものが、焼状態検出兼燃焼空燃比基本値学習手段６４０となっている。なお、先に説明した実施例のものと同じ名称の手段は、符号が異なっていても、略同一構成機能を有しているので、説明を簡略化ないし省略し、以下においては、先に説明した実施例とは構成機能が異なる手段を重点的に説明する。

＜燃焼状態検出兼燃焼空燃比基本値学習手段６４０（図４３）＞
本手段６４０は、図４３に示されるように、第１実施例の燃焼状態検出手段１４０（図２１）に対して、学習許可手段６４６、学習値演算手段６４７が追加され、学習値演算手段６４７の演算結果が燃焼空燃比基本値演算手段６４５に反映されるようになっている。より具体的には、学習許可フラグf_gakusyuu_kyoka=1のとき、燃焼状態と燃焼空燃比の関係のオンライン学習を許可する。学習値演算手段６４７では、燃焼状態を代表する燃焼状態指数と排気空燃比E_abfの関係を学習するものである。

＜学習許可手段６４６（図４４）＞
本手段６４６では、燃焼状態と燃焼空燃比の関係のオンライン学習を許可するか否かを判定する。具体的には、図４４に示されるように、始動後のサイクルが所定値Cycle_sidou1以上でかつ冷却水温Twnが所定範囲内にあり、かつ吸気温Twaが所定範囲内にあるとき、学習許可フラグf_gakusyuu_kyokaを１として、学習を許可し、それ以外のときは、学習許可フラグf_gakusyuu_kyokaを０として、学習を禁止する。前記条件は、燃焼空燃比と排気空燃比の誤差がないあるいは十分に小さいときの条件を意味し、排気空燃比E_abfを燃焼空燃比とみなし、このときの燃焼状態(変動の強さなど)と排気空燃比E_abfの関係を持って、燃焼状態と燃焼空燃比基本値の関係として学習するものである。

＜学習値演算手段６４７（図４５）＞
本演算手段６４７では、学習値を演算する。具体的には、図４５（Ａ）〜（Ｄ）に示されるように、例えば、燃焼状態指数である燃焼回数（１次微分）と燃焼空燃比基本値C_abf0の関係を学習する学習値CNT_dd_time_e_gak(i,j)は、燃焼回数（１次微分）(i)と回転数(Ne)(j)で決められる学習マップ格子に、E_abfをCNT_dd_time_e_gak(i,j)としてストアする。
燃焼回数学習値（２次微分）、変動の強さ学習値（１次微分）、変動の強さ学習値（２次微分）の演算方法についても、図中に示されるように、同様の方式で行われる。

＜燃焼空燃比基本値演算手段６４５（図４６）＞
本演算手段６４５は、燃焼状態指数に基づいて、燃焼空燃比基本値C_abf0を演算する。具体的には、図４６に示されるように、第１実施例の同演算手段１４５（図２７）に対して、上述の学習値が反映される機能が追加されている。燃焼回数（１次微分）の学習値CNT_dd_time_e_gak(i,j)は、図４６中の参照マップの領域(i,j)に該当する値である。その他の燃焼状態指数である燃焼回数（２次微分）、変動の強さ（１次微分）、変動の強さ（２次微分）の学習値CNT_ddd_l_time_e_gak(i,j)、P_dd_time_e_gak(i,j)、P_ddd_l_time_e_gak(i,j)の反映方法についても、図中に示されるように、同様の方式で行われる。

なお、本実施例においては、燃焼空燃比を回転数センサ３７の検出に基づいたが、第２及び第３実施例で述べた筒内圧、筒内温度から燃焼状態指数を演算し、同学習するのもよい。

［第７実施例（１Ｇ）：図４７］
本実施例では、供給空燃比、燃焼空燃比、排気空燃比から使用燃料の性状（気化率）を推定する方式を開示する。なお、第２実施例の方式をベースとしている。

図４７は、第７実施例の制御装置１Ｇを示すシステム図である。図示の制御装置１Ｇでは、第２実施例（図３０）に対して、燃料性状推定手段７８０が追加されている。燃料性状推定手段７８０は、例えば、エンジン低温時など、比較的燃料気化率が低く、燃料性状差の影響が出やすい領域で、供給空燃比、燃焼空燃比、排気空燃比を比較することで、燃料性状を検出するものである。なお、先に説明した実施例のものと同じ名称の手段は、符号が異なっていても、略同一構成機能を有しているので、説明を簡略化ないし省略し、以下においては、先に説明した実施例とは構成機能が異なる手段を重点的に説明する。

＜燃料性状推定手段７８０（図４８）＞
本手段７８０では、使用燃料の性状を推定する。具体的には、図４８に示されるように、燃焼状態検出許可フラグ =1のとき、供給空燃比S_abfと燃焼空燃比C_abfの差、及び燃焼空燃比C_abf及び排気空燃比E_abfの差からマップを参照して、燃料性状指数を演算する。すなわち、空燃比伝達系の特性は、燃料性状（燃料気化率）の影響するところ大である。したがって、例えば、エンジン低温時など、比較的燃料気化率が低く、燃料性状差の影響が出やすい領域で、供給空燃比、燃焼空燃比、排気空燃比を比較することで、燃料性状を検出するものである。燃焼状態検出許可フラグ=０のときは、燃料性状指数は前回値を維持する。

なお、本実施例では、図示平均有効圧から燃焼空燃比基本値を求めたが、その他、１サイクル間の最大筒内圧を用いるのも良い。また、第１及び第３実施例で述べた回転変動、筒内温度から燃焼空燃比基本値を求めるのもよい。

本発明に係る制御装置の第１態様の説明に供される図。 本発明に係る制御装置の第２態様の説明に供される図。 本発明に係る制御装置の第３〜第５態様の説明に供される図。 本発明に係る制御装置の第６態様の説明に供される図。 本発明に係る制御装置の第７、第８態様の説明に供される図。 本発明に係る制御装置の第９態様の説明に供される図。 本発明に係る制御装置の第１０態様の説明に供される図。 本発明に係る制御装置の第１１〜第１３態様の説明に供される図。 本発明に係る制御装置の第１４、第１５態様の説明に供される図。 本発明に係る制御装置の第１６態様の説明に供される図。 本発明に係る制御装置の第１７、第１８態様の説明に供される図。 本発明に係る制御装置の第１９態様の説明に供される図。 本発明に係る制御装置の第２０態様の説明に供される図。 本発明に係る制御装置の第２１態様の説明に供される図。 本発明に係る制御装置の第２２態様の説明に供される図。 本発明に係る制御装置の実施形態が適用されたエンジンを示す概略構成図。 図１６に示されるコントロールユニットの内部構成を示す図。 第１実施例の制御システム図。 図１８に示される基本燃料噴射量演算手段の説明に供される図。 図１８に示される燃料補正量演算手段の説明に供される図。 図１８に示される燃焼状態検出手段の説明に供される図。 図２１に示される１次微分値２次微分値演算手段の説明に供される図。 図２１に示される燃焼状態検出許可手段の説明に供される図。 図２１に示される有効パワ演算手段の説明に供される図。 図２１に示される燃焼状態指数演算手段（１次微分値）の説明に供される図。 図２１に示される燃焼状態指数演算手段（２次微分値）の説明に供される図。 図２１に示される１次微分値２次微分値演算手段の説明に供される図。 図１８に示される燃焼空燃比推定手段の一例の説明に供される図。 図１８に示される燃焼空燃比推定手段の他の例の説明に供される図。 第２実施例の制御システム図。 図３０に示される供給空燃比演算手段の説明に供される図。 図３０に示される燃焼状態検出手段の説明に供される図。 図３２に示される燃焼空燃比基本値演算手段の説明に供される図。 第３実施例の制御システム図。 図３４に示される燃焼状態検出手段の説明に供される図。 図３５に示される燃焼空燃比基本値演算手段の説明に供される図。 第４実施例の制御システム図。 図３７に示される燃料噴射量第２補正量演算手段の一例の説明に供される図。 図３７に示される燃料噴射量第２補正量演算手段の他の例の説明に供される図。 第５実施例の制御システム図。 図４０に示される排気空燃比フィードバック制御手段の説明に供される図。 第６実施例の制御システム図。 図４２に示される燃焼状態検出兼燃焼空燃比基本値学習手段の説明に供される図。 図４３に示される学習許可手段の説明に供される図。 図４３に示される学習値演算手段の説明に供される図。 図４３に示される燃焼空燃比基本値演算手段の説明に供される図。 第７実施例の制御システム図。 図４７に示される燃料性状推定手段の説明に供される図。 図２５に示される燃焼状態指数演算手段（一次微分値）の説明に供される図。

符号の説明

１０ エンジン
１９ 水温センサ
２４ エアフローセンサ
３０ 燃料噴射弁
３７ クランク角センサ（回転数センサ）
５０ 三元触媒
５１ 空燃比センサ（排気センサ）
５２ 酸素センサ
５６ 筒内圧センサ
５７ 筒内温度センサ
１００ コントロールユニット
１２０ 基本燃料噴射量演算手段
１３０ 燃料補正量演算手段
１４０ 燃焼状態検出手段
１５０ 燃焼空燃比推定手段
２６０ 供給空燃比演算手段
３４５ 燃焼空燃比基本値演算手段
４３０ 燃料噴射量第２補正量演算手段
５７０ 排気空燃比フィードバック制御手段
６４０ 燃焼状態検出兼燃焼空燃比基本値学習手段
７８０ 燃料性状推定手段

Claims (24)

1. 燃焼室内の燃焼状態を、エンジン回転数あるいはエンジン回転数のn次微分値(nは整数)に基づいて検出する燃焼状態検出手段と、排気空燃比及び前記検出された燃焼状態に基づいて、燃焼室内の燃焼空燃比を推定する燃焼空燃比推定手段と、を備えたことを特徴とするエンジンの制御装置。
2. 燃焼室内の前記燃焼状態を、エンジンの筒内圧力、筒内温度、及び発生トルクのうちの少なくとも一つに基づいて検出する燃焼状態検出手段と、排気空燃比及び前記検出された燃焼状態に基づいて、燃焼室内の燃焼空燃比を推定する燃焼空燃比推定手段と、を備えたことを特徴とするエンジンの制御装置。
3. 前記推定された燃焼空燃比に基づいて、エンジン制御パラメータを演算する手段を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載のエンジンの制御装置。
4. 排気通路に、前記排気空燃比を検出する排気センサが配備されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のエンジンの制御装置。
5. 前記燃焼状態検出手段は、前記燃焼状態から燃焼空燃比基本値を演算し、前記燃焼空燃比推定手段は、前記燃焼空燃比基本値と前記排気空燃比とに基づいて、前記燃焼空燃比を推定することを特徴とする請求項４に記載のエンジンの制御装置。
6. 前記燃焼空燃比推定手段は、前記燃焼空燃比基本値と前記排気空燃比とを比較し、該比較結果に基づいて、前記燃焼空燃比基本値及び前記排気空燃比のうちのどちらかを燃焼空燃比と推定することを特徴とする請求項５に記載のエンジンの制御装置。
7. 前記燃焼空燃比推定手段は、前記燃焼空燃比基本値及び前記排気空燃比うちの大きい方を前記燃焼空燃比と推定することを特徴とする請求項５に記載のエンジンの制御装置。
8. 前記燃焼空燃比推定手段は、前記燃焼状態に基づいて、排気空燃比補正量を演算し、前記排気空燃比を前記排気空燃比補正量で補正した値を燃焼空燃比と推定することを特徴とする請求項４に記載のエンジンの制御装置。
9. 前記制御パラメータ演算手段は、前記制御パラメータとして、燃料噴射量、点火時期、及び吸入空気量のうちの少なくとも一つを演算することを特徴とする請求項３に記載のエンジンの制御装置。
10. 前記制御パラメータ演算手段による前記燃焼空燃比に基づく制御パラメータ演算を、エンジンの運転状態に基づいて許可又は禁止する制御パラメータ演算許可手段を備えていることを特徴とする請求項３に記載のエンジンの制御装置。
11. 前記制御パラメータ演算許可手段は、エンジンの冷却水温、吸気温、始動後経過時間、始動後総サイクル数、始動後総吸入空気量等のエンジンの温度を代表するパラメータに基づいて、前記制御パラメータ演算を許可又は禁止することを特徴とする請求項１０に記載のエンジンの制御装置。
12. 前記制御パラメータ演算許可手段は、エンジンの冷却水温が所定値以下、エンジンの吸気温が所定値以下、エンジン始動後経過時間が所定値以下、エンジン始動後総サイクル数が所定値以下、及び、エンジン始動後総吸入空気量が所定値以下、の条件うちの少なくとも一つの条件を満たすとき、前記燃焼空燃比に基づく前記エンジン制御パラメータの演算を許可することを特徴とする請求項１１に記載のエンジンの制御装置。
13. 前記燃焼空燃比と前記排気空燃比の差もしくは比が所定値以上のとき、前記制御パラメータ演算許可手段は、前記制御パラメータ演算手段に、前記排気空燃比に基づいてエンジン制御パラメータを補正させるか、もしくは、前記エンジン制御パラメータの演算を禁止することを特徴とする請求項１０から１２のいずれか一項に記載のエンジンの制御装置。
14. 前記制御パラメータ演算手段は、前記燃焼空燃比に基づいて、前記排気空燃比をフィードバックして燃料量を制御する制御パラメータを補正するか、もしくは、フィードバック制御を停止することを特徴とする請求項３から１３のいずれか一項に記載のエンジンの制御装置。
15. 前記排気空燃比に基づいて、前記燃焼状態と前記燃焼空燃比基本値の関係を学習する手段を備えていることを特徴とする請求項５から１４のいずれか一項に記載のエンジンの制御装置。
16. 前記学習手段は、エンジンの運転状態に基づいて、前記学習を実行することを特徴とする請求項１５に記載のエンジンの制御装置。
17. 前記学習手段は、エンジンの冷却水温が所定値以上、エンジンの吸気温が所定値以上、エンジン始動後経過時間が所定値以上、エンジン始動後総サイクル数が所定値以上、及び、エンジン始動後総吸入空気量が所定値以上、の条件うちの少なくとも一つを満たしたとき、前記学習を実行することを特徴とする請求項１６に記載のエンジンの制御装置。
18. エンジンの吸入空気量と燃料噴射量とに基づいて供給空燃比を演算する手段を備えていることを特徴とする請求項１から１７のいずれか一項に記載のエンジンの制御装置。
19. 供給空燃比、前記燃焼空燃比、及び、前記排気空燃比をそれぞれ独立して推定もしくは検出するようにされていることを特徴とする請求項１から１８のいずれか一項に記載のエンジンの制御装置。
20. 前記制御パラメータ演算手段は、前記供給空燃比、前記燃焼空燃比、及び前記排気空燃比に基づいて、エンジンの制御パラメータを演算することを特徴とする請求項１９に記載のエンジンの制御装置。
21. 供給空燃比、前記燃焼空燃比、及び前記排気空燃比のうちの少なくとも一つに基づいて燃料性状を推定する手段を備えていることを特徴とする請求項１から２０のいずれか一項に記載のエンジンの制御装置。
22. 前記燃焼空燃比推定手段、前記制御パラメータ演算手段、及び前記燃料性状推定手段は、前記空燃比を当量比の次元で扱うことを特徴とする請求項２１に記載のエンジンの制御装置。
23. 前記排気空燃比に基づくフィードバック制御実行中において、前記排気空燃比の検出値が前記燃焼空燃比と異なっている場合も、燃焼空燃比を所望の空燃比に制御するようにされていることを特徴とする請求項１から２２のいずれか一項に記載のエンジンの制御装置。
24. 請求項１から２３のいずれか一項に記載のエンジンの制御装置を搭載した自動車。

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