JP4479281B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関し、詳細にはディーゼル機関の燃焼を最適化する制御装置に関する。

近年の排気ガス規制の強化や騒音低減に対する要求から、ディーゼル機関においても燃焼室内での燃焼最適化の要求が高まってきている。燃焼最適化のためにはディーゼル機関においても燃料噴射量、燃料噴射時期、噴射期間などを正確に制御することが必要となる。しかし、ディーゼル機関では、理論空燃比よりかなり高いリーン空燃比領域で燃焼が行われており、ガソリン機関のように、正確に空燃比を目標空燃比に維持する必要がなかったため、従来、燃料噴射量、燃料噴射時期などの燃料噴射パラメータもガソリン機関ほどには精密な制御は行われていない。

又、従来、ディーゼル機関では機関運転条件（回転数、アクセル開度など）から燃料噴射量、噴射時期、噴射圧、ＥＧＲガス量などを決定しているが、他の条件が精密に制御可能であったとしても、実際の燃料噴射量が目標噴射量に対して誤差を生じるため燃焼状態を目標とする状態に正確に制御することは困難であった。

更に、燃焼状態改善のために最近ディーゼル機関において採用されるようになったコモンレール式高圧燃料噴射装置では、燃料噴射時間が短く、しかも噴射中に燃料噴射圧力が変化する等のため、燃料噴射量に誤差を生じやすい問題がある。このため、コモンレール式高圧燃料噴射装置では燃料噴射弁の公差を小さく設定して燃料噴射精度を向上させる等の対策が取られているが、実際には燃料噴射弁は各部の摩耗などにより使用期間ともに燃料噴射特性が変化するため、燃料噴射量を常に正確に目標値に一致させることは困難である。

このように、ディーゼル機関では燃料噴射量などに誤差が生じやすいため最適な燃焼状態を得る目標値を設定できても、実際にその燃料噴射量を目標値に合致させることが困難な事情がある。

そこで、燃焼状態を目標とする燃焼状態に合致させるために、実際の燃焼状態を何らかの形で検出し、実際の燃焼状態が目標とする燃焼状態に合致するように燃料噴射量や燃料噴射時期などの燃料噴射パラメータをフィードバック制御するものの開発が進められている。

本願出願人も先に出願した特願２００２−２６３１７３号明細書において、各種の燃焼状態に関わる指標を検出して燃料噴射をフィードバック制御する内燃機関の燃焼制御装置を出願している。
前記の指標の中には、例えば、クランク角度に対する燃焼圧力Ｐ、あるいは、さらに、クランク角度に対する燃焼室容積Ｖを使用しているのがある。したがって、クランク角度にズレがあると指標がズレてしまい、正しい制御を実行することができない。
また、この様な、燃焼制御以外の制御、例えば、可変バルブタイミングを備えるようなものにおいてもクランク角度がずれていると正しい制御を実行できない。

本発明は上記問題に鑑み、クランク角度のズレを検出することを目的とし、さらにズレが解消されるように補正することも目的とする。

請求項１に記載の発明によれば、非着火運転中に、燃焼室内圧力をＰ、燃焼室容積をＶ、比熱比をκとして、
予め設定した複数のクランク角度位置において筒内圧力センサで検出したＰの値とクランク角度に基づいて算出したＶの値と予め定めたκの値とに基づいてＰＶ^κを算出し、算出された複数のＰＶ^κの値に基づいて、クランク角センサで検出した検出クランク角と実際のクランク角との間の誤差であるクランク角度のズレを検出するクランク角度ズレ検出手段を有する、制御装置が提供される。
このように構成される制御装置では、複数のクランク角度位置において算出された複数のＰＶ^κの値に基づいて、クランク角度のズレが検出される。

請求項２の発明によれば、請求項１の発明において、互いに異なる２つのクランク角度位置においてＰＶ^κを算出し、算出された２つのクランク角度位置におけるＰＶ^κの値の差に基づいて、クランク角度のズレを検出する、制御装置が提供される。
このように構成される制御装置では、互いに異なる２つのクランク角度位置において算出したＰＶ^κの値の差に基づいて、クランク角度のズレが検出される。

請求項３の発明によれば、請求項１の発明において、前記κの値としてクランク角度位置にかかわらず一定の値を用いて前記ＰＶ ^κ の値を算出し、互いに異なる２つのクランク角度位置の間において前記算出されたＰＶ^κの値が最小値となる時期に基づいてクランク角度のズレを検出する、制御装置が提供される。
このように構成される制御装置では、互いに異なる２つのクランク角度位置の間においてＰＶ^κの値が最小値となる時期に基づいてクランク角度のズレが検出される。

請求項４の発明によれば、請求項２または３の発明において、２つのクランク角度位置が、互いに上死点との差が等しい、上死点前のクランク角度位置と上死点後のクランク角度位置に設定され、請求項５の発明によれば、特に、２つのクランク角度位置は、上死点前２０°と上死点後２０°に設定される。

請求項６の発明によれば、請求項２の発明において、予め標準機関において、前記互いに異なる２つのクランク角度位置においてＰＶ^κを算出し、算出されたＰＶ^κの差と、クランク角度のズレの関係を、もとめ、
前記関係を前記内燃機関の制御装置が記憶しており、
前記クランク角度ズレ検出手段は、前記関係と前記非着火運転中に算出された２つのＰＶ^κの値の差とからクランク角のズレを検出する、ようにした内燃機関の制御装置が提供される。
このように構成される内燃機関の制御装置では、予め標準機関において、互いに異なる２つのクランク角度位置においてＰＶ^κを算出し、算出されたＰＶ^κの差と、クランク角度のズレの関係をもとめ、この関係を内燃機関の制御装置が記憶していて、この関係と非着火運転中に算出された２つのＰＶ^κの値の差とからクランク角のズレが検出される。

請求項７の発明によれば、請求項６の発明において、前記関係を異なる吸気質量に対してもとめて記憶しているようにした、内燃機関の制御装置が提供される。
このように構成される内燃機関の制御装置では、異なる吸気質量に対してもとめたＰＶ^κの差とクランク角度のズレの関係を使用することができるので吸気質量の差による影響が除去され精度がよい。

請求項８の発明によれば、請求項６の発明において、前記関係を２つのＰＶ^κの差を無次元化した値に対してもとめて記憶しているようにした内燃機関の制御装置が提供される。
このように構成された内燃機関の制御装置では、前記関係の吸気質量の変化による差が微小となり、記憶しておく前記関係を少なくすることもできる。

請求項９の発明によれば、請求項１の発明において、前記κの値として、クランク角度位置に応じて定まる値を用いて前記ＰＶ ^κ の値を算出し、上死点付近でＰＶ^κの値がクランク角に対して直線的に変化するか否か、を判定する直線性判定手段を有し、直線的に変化している場合にはクランク角のズレがないと判断する、ようにした内燃機関の制御装置が提供される。
このように構成される内燃機関の制御装置では、直線性判定手段によって、上死点付近でＰＶ^κの値がクランク角に対して直線的に変化するか否か、すなわち、ＰＶ^κの変化が直線性を有するか否か、が判定され、直線性を有している場合にはクランク角のズレがないと判断される。

請求項１０の発明によれば、請求項１の発明において、前記非着火運転中に算出された複数のＰＶ^κの値を、熱損失分を補う補正をする熱損失補正係数で補正する、ようにした内燃機関の制御装置が提供される。
このように構成される内燃機関の制御装置では、熱損失分が熱損失補正係数で補正されるので、精度が向上する。
請求項１１の発明によれば、前記熱損失補正係数が、冷却水温に対する補正をおこなう水温補正係数と、機関回転数に対する補正をおこなう回転数補正係数の、少なくとも一方を含む、ようにされる。

請求項１２の発明では、請求項１の発明において、クランク角度のズレに起因する制御の誤差をなくすように検出されたズレに基づいて補正をおこなう補正手段を有する、制御装置が提供される。
このように構成される制御装置では、ズレに起因する制御の誤差をなくすように検出されたズレに基づいて補正がおこなわれる。

請求項１３の発明では、請求項１２の発明において、補正手段はクランク角度そのものを補正する制御装置が提供される。
請求項１４の発明では、請求項１２の発明において、補正手段は上死点を修正する制御装置が提供される。
請求項１５の発明では、請求項１２の発明において、補正手段はクランク角度に対して算出するパラメータを補正する、制御装置が提供される。

請求項１６の発明では、請求項１２の発明において、燃焼室内圧力Ｐ、あるいは、さらに燃焼室容積Ｖを含むパラメータにもとづき燃焼制御をおこない、前記燃焼室内圧力Ｐ、燃焼室容積Ｖの算出に際して、クランク角度ズレ検出手段で検出したクランク角度のズレにもとづいて補正をおこなう、制御装置が提供される。
このように構成される制御装置では、燃焼室内圧力Ｐ、あるいは、さらに燃焼室容積Ｖを含むパラメータにもとづき燃焼制御がおこなわれるがクランク角に依存する燃焼室内圧力Ｐ、燃焼室容積Ｖの算出に際して、クランク角度ズレ検出手段で検出したクランク角度のズレにもとづいて補正がおこなわれるので正確な制御をおこなうことができる。

各請求項に記載の発明によれば、クランク角度のずれを検出することができる。
特に、請求項７の発明のようにすれば、異なる吸気質量に対してもとめたＰＶ^κの差とクランク角度のズレの関係を使用することができるので吸気質量の差による影響が除去され精度がよい。
特に、請求項１０、１１のようにすれば、熱損失分が熱損失補正係数で補正されるので、精度が向上する。
特に、請求項１２〜１５のようにすれば、ズレの影響がなくなるように補正がされる。
特に、請求項１６の発明では精度のよい燃焼制御をおこなうことができる。

以下、添付の図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の燃料噴射装置を自動車用ディーゼル機関に適用した場合の実施形態の概略構成を示す図である。
図１において、１は内燃機関（本実施形態では＃１から＃４の４つの気筒を備えた４気筒４サイクルディーゼル機関が使用される）、１０ａ〜１０d は機関１の＃１から＃４の各気筒燃焼室に直接燃料を噴射する燃料噴射弁を示している。燃料噴射弁１０ａ〜１０ｄは、それぞれ燃料通路（高圧燃料配管）を介して共通の蓄圧室（コモンレール）３に接続されている。コモンレール３は、高圧燃料噴射ポンプ５から供給される加圧燃料を貯留し、貯留した高圧燃料を高圧燃料配管を介して各燃料噴射弁１０ａ〜１０d に分配する機能を有する。
そして、この機関では燃料噴射弁１０ａ〜１０dは惰行走行時には燃料を供給しない。

図１に２０で示すのは、機関の制御を行う電子制御ユニット（ＥＣＵ）である。ＥＣＵ２０は、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）、入出力ポートを双方向バスで接続した公知の構成のマイクロコンピュータとして構成されている。
ＥＣＵ２０は、本実施形態では、燃料ポンプ５の吐出量を制御してコモンレール３の圧力を機関運転条件に応じて定まる目標値に制御する燃料圧制御を行っている他、機関運転状態に応じて燃料噴射の噴射時期及び噴射量を設定するとともに、本発明に関して、後述するクランク角度のズレを補正する。
そして、筒内圧センサ出力に基づいて算出した燃焼パラメータの値が、機関運転状態に応じて定められる目標値に一致するように燃料噴射量、噴射時期等をフィードバック制御する。

機関１のアクセルペダル（図示せず）近傍にはアクセル開度（運転者のアクセルペダル踏み込み量）を検出するアクセル開度センサ２１が設けられている。
カム角センサ２３は、機関１のカム軸近傍に配置され、クランク回転角度に換算して７２０度毎に基準パルスを出力する。また、クランク角度センサ２５は、機関１ のクランク軸近傍に配置され所定クランク回転角毎（例えば１５度毎）にクランク角度パルスを発生し、クランク軸の回転位相を検出する。また、車速センサ２６は車両の走行速度を検出する。

ＥＣＵ２０は、クランク角度センサ２５から入力するクランク回転角パルス信号の周波数から機関回転数を算出し、アクセル開度センサ２１から入力するアクセル開度信号と、機関回転数とに基づいて燃料噴射弁１０ａから１０ｄの燃料噴射時期と燃料噴射量とを算出する。

また、図１に２９ａから２９ｄで示すのは、各気筒１０ａから１０ｄに配置され、気筒燃焼室内の圧力を検出する公知の形式の筒内圧センサである。筒内圧センサ２９ａ〜２９ｄが発生する圧力に対応する出力電圧ＥはＡＤコンバータ３０を経てＥＣＵ２０に供給される。

以下、上記のようにハード構成される本発明の実施の形態の制御について説明する。
初めに、第１の実施の形態の制御の考え方を説明する。
前述したように惰行走行中は燃料噴射がおこなわれず機関１はモータリング運転（非発火運転）状態となる。そして、このモータリング運転時には略断熱サイクルと見なすことができ、Ｐを筒内圧力、Ｖをシリンダ容積、κを比熱比＝Ｃｐ／Ｃｖとして、ＰＶ^κは一定と考えることができる。
ただし、κは温度、気体の組成の関数であって、クランク角度に応じてもとめたものである。気体の組成は大気組成と考えられ、また、モータリング時の温度は計算でも推定できるのでクランク角度に応じて予め、例えば、図４に示すようなマップに記憶しておき、これを読み込んで使用する。

したがって、上死点の前後でクランク角度に対してプロットしたＰＶ^κの値は一定の直線となるはずである。しかし、クランク角度がズレていると上死点を挟んで勾配をもつことになる。

図５がクランク角度のズレが上死点の前後（上死点前２０°〜上死点後２０°の間）でＰＶ^κの値に与える影響を示す図であって、
Ａはクランク角度のズレが＋０．４°の場合を、
Ｂはクランク角度のズレが＋０．２°の場合を、
Ｃはクランク角度のズレが ０° の場合を、
Ｄはクランク角度のズレが−０．２°の場合を、
Ｅはクランク角度のズレが−０．４°の場合を、示している。

なお、クランク角度のズレが＋（プラス）ということは実際よりも早くクランク角度の値を出力している、すなわち先読みしている、ということであり、例えば、＋０．４°ということは上死点前０．４°を上死点として検出していることを意味する。逆に、クランク角度のズレが−（マイナス）ということは実際よりも遅くクランク角度の値を出力している、すなわち後読みしている、ということであり、例えば、−０．４°ということは上死点後０．４°を上死点としていることを意味している。

図示されるように、Ａ，Ｂのように先読みしている場合は、ＰＶ^κの値は上死点前が大きく上死点後が小さく、Ｃの場合は一定であり、Ｄ，Ｅのように後読みしている場合は、ＰＶ^κの値は上死点前が小さく上死点後が大きい。
図６に示すのは、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅの各場合について、上死点前２０°のＰＶ^κの値から上死点後２０°のＰＶ^κの値を減算した値ΔＳをクランク角度のズレ角Δθに対してプロットしたものである。

この図から、上死点前２０°のＰＶ^κの値から上死点後２０°のＰＶ^κの値を減算した値を算出すれば、クランク角度のズレ角Δθをもとめることができるということが明らかである。
そこで、第１の実施の形態では、上記にしたがって図２に示すフローチャートによりクランク角度のズレ角Δθをもとめ、それによって上死点（ＴＤＣ）を補正する。以下、図２のフローチャートの各ステップの作用を説明する。

ステップ２０１においては、現在惰行走行中であるか、否か、を判定する。これはアクセル開度センサ２１が開度０（ゼロ）を検出し、かつ、車速センサ２６が車速が０（ゼロ）でないことを検出した場合に、惰行走行中であると判定する。あるいは、燃料噴射弁１０ａ〜１０ｄにＥＣＵ２０から噴射指示の信号を送っていないことを検出して惰行走行中であると判定しても良い。

ステップ２０１で否定判定された場合はステップ２１０に飛んで、何もせず終了する。ステップ２０１で肯定判定された場合はステップ２０２に進む。前述したように、惰行走行中は、燃料噴射弁１０ａ〜１０ｄは燃料を噴射しないので、ステップ２０２に進んだ場合は、機関１は非発火（モータリング）運転状態となっている。

ステップ２０２、２０３では、それぞれ、少なくとも、上死点前２０°と上死点後２０°の２つの時点を含んで、燃焼室内圧力Ｐ、及び、燃焼室容積Ｖを算出し、ステップ２０４では図３のマップからκを読み込む。

そして、ステップ２０５ではステップ２０２，２０３で算出したＰ、Ｖ及びステップ２０４で読み込んだκから、上死点前２０°と上死点後２０°におけるＰＶ^κを算出する。さらに、ステップ２０６では、ステップ２０４でもとめた上死点前２０°と上死点後２０°におけるＰＶ^κの差ΔＳを算出する。

ステップ２０７では、ステップ２０６でもとめたΔＳが０（ゼロ）であるか、否か、を判定する。ステップ２０７で肯定判定された場合は、上死点前２０°と上死点後２０°が等しいことを意味しており、クランク角度のズレがないことを意味している。したがって、そのまま、ステップ２１０に飛んで終了する。一方、ステップ２０７で否定は判定された場合はステップ２０８に進み図６の関係からズレ角Δθをもとめる。さらにステップ２０９に進み、上死点ＴＤＣにステップ２０８で求めたΔθを加えて補正してからステップ２１０に進んで終了する。
第１の実施の形態は上記のように実行され、クランク角度のズレを検出し、このズレがなくなるように、上死点が移動される。

次に第２の実施の形態について説明する。この第２の実施の形態は、比熱比κを一定の値、例えば、κ＝１．４にしてクランク角度のズレを補正するものである。
図７に示すのが、κを一定の値にした際の、クランク角度θがズレた場合の上死点前２０°〜上死点後２０°のＰＶ^κの変化を示す図である。この場合は、ずれ角Δθが０の場合が上死点で最小値を有し、ズレ角が＋（プラス）になると、すなわち先読みすると、最小値が上死点後にズレ、逆にズレ角が−（マイナス）になると、すなわち後読みすると、最小値が上死点前にズレる。

そこで、第２の実施の形態では、最小値の位置が上死点の前にあるか後にあるかを判別し、それによって、先読みか後読みを判定し、その結果に応じて、最小値が上死点にくるように補正する。

図３がこの第２の実施の形態のフローチャートであって、ステップ３０１からステップ３０３は第１の実施の形態と同じである。ステップ３０４ではκを読み込むが、第１の実施の形態のようにマップからθに応じた値を読み込むのではなく予め記憶していた一定値、この場合は１．４を読み込む。ステップ３０５では上死点前後、例えば、上死点前２０°から上死点後２０°の範囲においてＰＶ^κを算出する。

ステップ３０６ではＰＶ^κの最小値の位置ＰＳminを算出し、ステップ３０７ではステップ３０６で算出したＰＶ^κの最小値の位置ＰＳminが上死点にあるか、否か、を判定する。ステップ３０７で肯定判定された場合は、ＰＶ^κの最小値の位置ＰＳminが上死点にあるということであり、クランク角度θはズレていないことを意味しており、そのまま、ステップ３１１に飛んで終了する。

一方、ステップ３０７で否定判定された場合はステップ３０８に進み、ステップ３０６で算出したＰＶ^κの最小値の位置ＰＳminが上死点より後か、否か、を判定する。ステップ３０８で肯定判定された場合は、図７からクランク角度θが先読みされている場合であるので、ステップ３０９に進んで上死点を予め定めた角度αだけ遅らせる。一方、ステップ３０８で否定判定された場合は、図７からクランク角度θが後読みされている場合であるので、ステップ３１０に進んで上死点を予め定めた角度αだけ進ませる。そして、ステップ３０９、ステップ３１０の処理が終了したら、ステップ３０１に戻り、ステップ３０７で肯定判定されるまでステップ３０２〜３１０の処理を繰り返す。

この様にして、第２の実施の形態はクランク角度θのズレを補正することができる。
なお、第１の実施の形態でも、この第２の実施の形態のステップ３０８、ステップ３０９のように、上死点を予め定めた角度だけ移動してクランク角度θのズレを補正することもできる。

その他、例えば、上死点前２０°から上死点までのＰＶ^κの曲線の形状と上死点から上死点後２０°までのＰＶ^κの曲線の形状が、上死点の線に関して対称であるか、否か、によっても判定することもできるが、計算が複雑になる割には精度はよくない。

次に、クランク角度のズレの補正について説明する。これは、クランク角度をどのように利用しているかによって変わり、
（Ａ）クランク角度そのものを補正する方法
（Ｂ）クランク角度のズレはそのままで、クランク角度に対して求める別の検出値を補正する方法と、がある。

例えば、クランク角度に対する燃焼室内圧力Ｐを筒内圧センサで測定し、クランク角度に対する燃焼室容積Ｖを記憶しておき、ＰＶ、あるいは、ＰＶ^γを燃焼状態をあらわすパラメータとして燃焼制御をおこなう場合（本発明におけるクランク角度のズレの検出そのものも含まれる）には、まず（Ｂ）の方法で、燃焼室容積Ｖを徐々に補正し、（Ａ）の方法で燃焼室内圧力Ｐを補正することが可能である。（Ｂ）の方法は、記憶値をシフトするだけであり、新たに燃焼室内圧力Ｐを取得することなくソフト的に対応できるため容易である。
このようにして、燃焼制御の精度を容易に向上することができる。

さらに、（Ａ）の方法は、燃焼制御をおこなわない場合にも利用できる。例えば、可変バルブタイミング機構を作動させる場合の開弁時期、閉弁時期の制御の基準としての上死点を補正し、精度を向上させることができる。

ところで、実際の機関においては、吸入空気質量（吸気管圧力）が異なるとＰＶ^κの値の値が変化すること、また、モータリング運転（非着火運転）でも熱損失があり、図５に示した上死点近辺のＰＶ^κの曲線は全体が右下がりになる。

図８は、上記を説明する図であって、吸入空気質量が大きい場合（１．０４ｇ／ｒｅｖ）と、小さい場合（０．３ｇ／ｒｅｖ）のモータリング時のＰＶ^κの変化を示す図である。実線で示すのがΔθ＝０の場合、点線で示すのがΔθ＝−１．４°の場合である。

そこで、以下に説明するの第３の実施の形態、および、その変形例においては、上記の影響を考慮した制御をおこなっている。
まず、第３の実施の形態について説明する。この第３の実施の形態では、実験的に各空気質量毎に、Δθについても、色々と変化させた場合の変化を計測し、それにもとづいて、図６と同様に、上死点前２０°の値と上死点後２０°の値の差であるΔＳとΔθの関係をもとめこれを記憶しておく。図９に示すのが複数のマップである。

そして、第３の実施の形態では、図１０のフローチャートにしたがって制御をおこなう。このフローチャートのステップＳ１００１〜ステップＳ１００６は図２の第１の実施の形態のステップＳ２０１〜ステップＳ２０６と同じである。しかし、ステップＳ１００６の終了後は、ΔＳが０か否かの判定はおこなわずに、ステップＳ１００７で上述のように図９の複数のマップからΔθをもとめる。そして、ステップＳ１００８で第１の実施の形態のステップＳ２０９と同様な処理をしてからステップＳ１００９に進み終了する。

次に第３の実施の形態の第１変形例について説明する。
この第３の実施の形態の第１変形例では、ΔＳの代わりに以下のように、上死点前２０°のＰＶ^κの値から上死点後２０°のＰＶ^κの値を減算したものを、上死点後２０°のＰＶ^κの値で除算して無次元化したΔＳ’をもとめる。
ΔＳ’＝（ＰＶ^κ _(BTDC20°)−ＰＶ^κ _(ATDC20°)）／ＰＶ^κ _(ATDC20°)

そして、このΔＳ’とΔθの関係を、実験的に、各吸気質量に対してもとめる。
この関係は無次元化したことによって各吸気質量に対して大きくばらつかない。そこで、上記の関係の平均をもとめる。図１１に示すのがこの平均的な関係を示すグラフである。そして、このグラフを用いてクランク角のずれを算出し、上死点のずれを第１の実施の形態と同様に補正する。

図１２がこの制御のフローチャートである。このフローチャートのステップＳ１２０１〜ステップＳ１２０５は図２の第１の実施の形態のステップＳ２０１〜ステップＳ２０５と同じである。そして、ステップＳ１２０５では上述のように上死点前２０°のＰＶ^κの値から上死点後２０°のＰＶ^κの値を減算したものを、上死点後２０°のＰＶ^κの値で除算してΔＳ’を算出する。そして、ステップＳ１２０７で上述の図１１のマップからΔθをもとめる。そして、ステップＳ１２０８で第１の実施の形態のステップＳ２０９と同様な処理をしてからステップＳ１２０９に進み終了する。

なお、上述の無次元化の演算において、上死点前２０°のＰＶ^κの値から上死点後２０°のＰＶ^κの値を減算したものを、上死点後２０°のＰＶ^κの値で除算するかわりに、上死点前２０°のＰＶ^κの値、あるいは、上死点でのＰＶ^κの値で除算してもよい。 但し、上死点でのＰＶ^κの値を使うと、分子側での演算のための上死点後２０°のＰＶ^κの値と上死点前２０°のＰＶ^κの値に加えて、さらに、ＰＶ^κの値を演算する必要があるので、上死点後２０°のＰＶ^κの値か、上死点前２０°のＰＶ^κの値で除算するのが好ましい。

次に第４の実施の形態を説明する。
上述したように、熱損失がある場合にはＰＶ^κは上死点付近で図８に示したように、右下がりとなるが、クランク角のズレがない場合には、同図に示されているように、上死点近辺では直線になる。

そこで、この第４の実施の形態ではＰＶ^κが上死点前後で直線性を有しているか、否か、を判定し、その結果、ＰＶ^κが上死点前後で直線性を有している場合にはそのまま終了し、直線性を有していない場合は、直線性を有するようになるまで上死点を補正する。

図１３は上記の第４の実施の形態の制御のフローチャートである。
ステップＳ１３０１〜ステップＳ１３０４は図２の第１の実施の形態のステップＳ２０１〜ステップＳ２０４と同じである。ステップＳ１３０５では、上死点前４０°のＰＶ^κの値ＰＶ^κ _(BTDC40°)、上死点前２０°のＰＶ^κの値ＰＶ^κ _(BTDC20°)、上死点のＰＶ^κの値ＰＶ^κ _(TDC)、上死点後２０°のＰＶ^κの値ＰＶ^κ _(ATDC20°)、上死点後４０°のＰＶ^κの値ＰＶ^κ _(ATDC40°)、を算出する。

ステップＳ１３０６では、ステップＳ１３０５でもとめた各ＰＶ^κの値をもちいて、上死点付近の直線性を示す指標ＬＩＮを演算する。ＬＩＮの詳細は後述する。
ステップＳ１３０７では、ＬＩＮの値が０（ゼロ）に近い予め定めた値ＬＩＮＡよりも小さいか、否か、からＰＶ^κが上死点付近で直線性を有しているか、否か、を判定する。ステップＳ１３０７で肯定判定された場合はそのままステップＳ１３１３に飛んで終了する。

ステップＳ１３０７で否定判定された場合はステップＳ１３０８に進み上死点を予め定めた幅βだけ進ませ、ステップＳ１３０９で再度ＬＩＮを算出する。ステップＳ１３１０ではステップＳ１３０９で算出したＬＩＮがステップＳ１３０６で算出したＬＩＮより小さいか否かで直線性が増したか、否か、を判定する。

ステップＳ１３１０で肯定判定された場合はステップＳ１３０６に戻る。一方、ステップＳ１３１０で否定判定された場合はステップＳ１３１１で上死点を予め定めた幅βだけ遅らせ、ステップＳ１３１２でＬＩＮを再度算出する。ステップＳ１３１３ではスＬＩＮの値が０（ゼロ）に近い予め定めた値ＬＩＮＡよりも小さいか、否か、からＰＶ^κが上死点付近で直線性を有しているか、否か、を判定する。ステップＳ１３１３で肯定判定された場合はステップＳ１３１４に進み終了し、否定判定された場合はステップＳ１３１１に戻る。

ここで、上述のステップＳ１３０６、ステップＳ１３０９、ステップＳ１３１２におけるＬＩＮの算出について説明する。
ＬＩＮは、
Ａ＝ＰＶ^κ _(BTDC40°)− ＰＶ^κ _(BTDC20°)
Ｂ＝ＰＶ^κ _(BTDC20°)− ＰＶ^κ _(TDC)
Ｃ＝ＰＶ^κ _(TDC)− ＰＶ^κ _(ATDC20°)
Ｄ＝ＰＶ^κ _(ATDC20°)− ＰＶ^κ _(ATDC40°)とした時に、
ＬＩＮ＝[｛（Ａ−Ｂ）−（Ｂ−Ｃ）｝² +｛（Ｃ−Ｄ）−（Ｄ−Ｅ）｝²]^1/2である。

図１４は上記を説明する図である。図示されるように、ＰＶ^κが上死点の近辺で直線である場合は、上記のＡ＝Ｂ、Ｃ＝Ｄであり、Ａ−Ｂ＝０、Ｃ−Ｄ＝０となり、ＬＩＮ＝０となる。そして、ＬＩＮが小さいほど直線性が高いことを意味する。そこで、０（ゼロ）に近いＬＩＮの値を、ＬＩＮＡとして予め設定し、ＬＩＮＡよりも小さい場合に直線性を有していると判断するのである。

ところで、熱損失はエンジン回転数が高いほど大きく、また冷却水温が低いほど大きい。したがって、同じ吸気量でも、エンジン回転数や冷却水温が異なればＰＶ^κの値は異なり、ΔＳやΔＳ’の値が異なり、ΔＳやΔＳ’とΔθの関係も異なる。ところが、エンジン回転数や冷却水温が異なる場合について、ΔＳとΔθの関係のマップを記憶するためには膨大な記憶容量を必要とする。

そこで、第５の実施の形態では、第３の実施の形態において、算出したＰＶ^κ _(ATDC20°)、および、ＰＶ^κ _(ATDC40°)の値に、補正係数を乗算して標準の回転数における値に補正し、一方、マップも標準の値の時のものにしておく。
図１５はエンジン回転数に対する補正係数ＫＲを説明する図であり、標準回転数を２０００ｒｐｍとし、エンジン回転数が２０００ｒｐｍの時に１、２０００ｒｐｍよりも大きい時には１より小さく、２０００ｒｐｍより小さい時には１より大きくなるように補正係数ＫＲが設定されている。
図１６は冷却水温に対する補正係数ＫＷを説明する図であり、標準の冷却水温を８０℃とし、冷却水温が８０℃の時に１、冷却水温が８０℃よりも低い時には大きく、冷却水温が８０℃よりも高い時には大きくなるように補正係数ＫＷが設定されている。

図１７が第５の実施の形態の制御のフローチャートであり、ステップＳ１７０１〜ステップＳ１７０３、ステップＳ１７０５、ステップＳ１７０６、ステップＳ１７０８〜ステップＳ１７１１は、それぞれ、図１０に示した第３の実施の形態のステップＳ１００１〜ステップＳ１００３、ステップＳ１００４、ステップＳ１００５、ステップＳ１００６〜ステップＳ１００９と同じで、ステップＳ１７０３とステップＳ１７０５の間で上述のＫＲ、ＫＷを読みこむステップＳ１７０４をおこない、ステップＳ１７０６とステップＳ１７０８の間でＰＶ^κ _(ATDC20°)、および、ＰＶ^κ _(ATDC40°)の標準化をおこなうようにした点が異なる。
第５の実施の形態の補正は第３の実施の形態に対しておこなったものであるが、このような補正は、その他の実施の形態に対しても適用できる。

本発明は、往復動式の内燃機関に適用できる。

本発明の実施の形態のハード構成を概略的に示す図である。 本発明の第１の実施の形態における制御のフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態における制御のフローチャートである。 第１の実施の形態で使用するκの値のマップである。 第１の実施の形態においてクランク角度のズレ角による上死点前後のＰＶ^κの値の変化を示す図である。 第１の実施の形態において、上死点前２０°のＰＶ^κの値から上死点後２０°のＰＶ^κの値を減算した値ΔＳとクランク角度のズレ角Δθの関係を示す図である。 第２の実施の形態においてクランク角度のズレ角による上死点前後のＰＶ^κの値の変化を示す図である。 吸入空気量の差によるＰＶ^κの変化を示す図である。 各吸入空気量におけるΔＳとΔθの関係を示すマップである。 第３の実施の形態の制御のフローチャートである。 第３の実施の形態の第１変形例におけるΔＳ’とΔθの関係を示すマップである。 第３の実施の形態の第１変形例の制御のフローチャートである。 第４の実施の形態における制御のフローチャートである。 図１３のＬＩＮを説明する図である。 エンジン回転数に対する補正係数を示す図である。 冷却水温に対する補正係数を示す図である。 第５の実施の形態の制御のフローチャートである。

符号の説明

１…ディーゼル機関
３…コモンレール
１０ａ〜１０ｄ…筒内燃料噴射弁
２０…電子制御ユニット
２５…クランク角度センサ
２９ａ〜２９ｄ…筒内圧センサ

Claims (16)

1. 内燃機関の制御装置であって、
   非着火運転中に、燃焼室内圧力をＰ、燃焼室容積をＶ、比熱比をκとして、
   予め設定した複数のクランク角度位置において、筒内圧力センサで検出したＰの値とクランク角度に基づいて算出したＶの値と予め定めたκの値とに基づいてＰＶ^κを算出し、算出された複数のＰＶ^κの値に基づいて、クランク角センサで検出した検出クランク角と実際のクランク角との間の誤差であるクランク角度のズレを検出するクランク角度ズレ検出手段を有する、ことを特徴とする制御装置。
2. 互いに異なる２つのクランク角度位置においてＰＶ^κを算出し、算出された２つのクランク角度位置におけるＰＶ^κの値の差に基づいて、クランク角度のズレを検出する、ことを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
3. 前記κの値としてクランク角度位置にかかわらず一定の値を用いて前記ＰＶ ^κ の値を算出し、互いに異なる２つのクランク角度位置の間において前記算出されたＰＶ^κの値が最小値となる時期に基づいてクランク角度のズレを検出する、ことを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
4. ２つのクランク角度位置を、互いに上死点との差が等しい、上死点前のクランク角度位置と上死点後のクランク角度位置に設定した、ことを特徴とする請求項２または３に記載の制御装置。
5. ２つのクランク角度位置を、上死点前２０°と上死点後２０°に設定した、ことを特徴とする請求項４に記載の制御装置。
6. 予め標準機関において、前記互いに異なる２つのクランク角度位置においてＰＶ^κを算出し、算出されたＰＶ^κの差と、クランク角度のズレの関係を、もとめ、
   前記関係を前記内燃機関の制御装置が記憶しており、
   前記クランク角度ズレ検出手段は、前記関係と前記非着火運転中に算出された２つのＰＶ^κの値の差とからクランク角のズレを検出する、ことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
7. 前記関係を異なる吸気質量に対してもとめて記憶している、ことを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の制御装置。
8. 前記関係を２つのＰＶ^κの差を無次元化した値に対してもとめて記憶している、ことを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の制御装置。
9. 前記κの値として、クランク角度位置に応じて定まる値を用いて前記ＰＶ ^κ の値を算出し、上死点付近でＰＶ^κの値がクランク角に対して直線的に変化するか否か、を判定する直線性判定手段を有し、直線的に変化している場合にはクランク角のズレがないと判断する、ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
10. 前記非着火運転中に算出された複数のＰＶ^κの値を、熱損失分を補う補正をする熱損失補正係数で補正する、ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
11. 前記熱損失補正係数が、冷却水温に対する補正をおこなう水温補正係数と、機関回転数に対する補正をおこなう回転数補正係数の、少なくとも一方を含む、ことを特徴とする請求項１０に記載の内燃機関の制御装置。
12. クランク角度のズレに起因する制御の誤差をなくすように検出されたズレに基づいて補正をおこなう補正手段を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
13. 補正手段はクランク角度そのものを補正する、ことを特徴とする請求項１２に記載の制御装置。
14. 補正手段は上死点を修正する、ことを特徴とする請求項１２に記載の制御装置。
15. 補正手段はクランク角度に対して算出するパラメータを補正する、ことを特徴とする請求項１２に記載の制御装置。
16. 燃焼室内圧力Ｐ、あるいは、さらに燃焼室容積Ｖを含むパラメータにもとづき燃焼制御をおこない、前記燃焼室内圧力Ｐ、燃焼室容積Ｖの算出に際して、クランク角度ズレ検出手段で検出したクランク角度のズレの補正をおこなう、ことを特徴とする請求項１２に記載の制御装置。

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