JP7421687B2 - 内燃機関制御装置及び内燃機関制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関制御装置及び内燃機関制御方法に関する。

近年の排気規制や燃費規制の強化により、ガソリンエンジンの低排気化、及び高効率化が求められている。このような状況下において、エンジン（内燃機関とも呼ぶ）の燃焼室内の状態を推定し、その推定結果に基づいてエンジンを制御する燃焼制御技術が知られている。推定した燃焼状態に応じて点火時期や噴射時期などを適切に制御することによって、エンジンの熱効率を向上させる、あるいは有害ガスの排出を減らす等の対応が可能となる。このような燃焼状態の推定技術の例が、例えば特許文献１に開示されている。

特許文献１には、「エンジンの回転加速度を算出する手段と、回転加速度に基づいて燃焼室内の燃焼状態を推定する手段」が記載されている。具体的には、回転加速度が極値となる回転位置と燃焼位相との相関を用いて、回転角センサで検出した回転加速度が極値となる回転位置から、燃焼位相を推定することが記載されている。

特許文献１に開示された技術に関わるエンジンの実現象の例について説明する。
図１６Ａ及び図１６Ｂは、クランクアングルに対する筒内圧とエンジンの回転数との関係を示す図である。図１６Ａ及び図１６Ｂに示す事例では、特許文献１に開示された回転加速度の代わりに、回転数をパラメータとして説明する。

図１６Ａは、クランク角と筒内圧との関係を示す曲線の例を示す。この曲線上には、点火時期及びＭＦＢ５０のタイミングが示されている。点火時期に従って混合気に点火が行われた後、燃焼が開始して筒内圧が上昇し、混合気の質量燃焼割合が５０％となる燃焼位相（以下、「ＭＦＢ（Mass Fraction Burned）５０」と呼ぶ）を経て、燃焼が終了する。この燃焼位相が、クランクシャフトを通じて回転数が極値（最大値）となる回転位置（以下、「θω＿ＭＡＸ」と呼ぶ）に影響を及ぼす。以下の説明で、質量燃焼割合が５０％となる燃焼位相を「燃焼重心」とも呼ぶ。そして、図１６Ａに示す曲線は、燃焼重心から点火時期を近似する第２近似曲線の例として用いられる。

図１６Ｂは、クランク角と、回転数との関係を示す曲線の例が示す。この曲線上には、回転数が最大値となるθω＿ＭＡＸのタイミングが示されている。図１６Ｂに示す曲線は、クランク角に対する回転数を近似するための第１近似曲線の例として用いられる。

図１７は、θω＿ＭＡＸとＭＦＢ５０との関係を示すグラフである。
図１６Ａ及び図１６Ｂに示した曲線で表される物理現象を背景とした上で、図１７では、θω＿ＭＡＸとＭＦＢ５０の高い相関の例が示される。そこで、図１７に示すθω＿ＭＡＸとＭＦＢ５０との関係を基に校正曲線を作成することで、内燃機関制御装置がθω＿ＭＡＸからＭＦＢ５０を推定することが可能となる。

このような校正曲線による燃焼制御に関する技術は、例えば、特許文献２に開示されている。特許文献２には、クランク角センサで検出したθ＿ＭＡＸを基に校正曲線からＭＦＢ５０を推定し、目標ＭＦＢ５０との差分に基づいて点火時期を制御することが記載されている。

特開２０１７－１５０３９３号公報 特開２０２０－１９０２３４号公報

なお、気筒毎に適切な点火時期を設定することで、内燃機関の燃焼効率を向上させることが可能である。そのため、近年では、気筒毎に固有の点火時期を指示する気筒別点火時期制御が用いられている。しかしながら、各気筒の点火時期を個別に制御する気筒別点火時期制御を行った場合、気筒別点火時期制御を行った気筒のＭＦＢ５０の変化によって、燃焼トルクが変化し、クランクアングル速度も変化する。

また、内燃機関には、複数の気筒が設けられており、各気筒はクランクシャフトにより接続されている。そのため、気筒別点火時期制御を行った気筒により、他の気筒のθω＿ＭＡＸの位相も変化する。その結果、各気筒のθω＿ＭＡＸとＭＦＢ５０の相関性が変化することで、図１７に示す校正曲線にエラーが発生し、燃焼重心であるＭＦＢ５０の推定精度が低下していた。

本発明の目的は、上記の問題点を考慮し、燃焼重心を高精度に推定することができる内燃機関制御装置及び内燃機関制御方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、例えば請求の範囲に記載の構成を採用する。
本願は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるなら、本発明の内燃機関制御装置は、複数の気筒の点火時期を個別に調整し、制御する内燃機関制御装置において、回転数変換部と、最大回転数検知部と、燃焼重心推定部と、偏差演算部と、を備えている。回転数変換部は、気筒に接続されたクランクシャフトのクランク角を内燃機関の回転数に変換する。最大回転数検知部は、回転数変換部が変換した回転数の最大値を検知する。燃焼重心推定部は、回転数の最大値から気筒の燃焼重心を推定する。偏差演算部は、複数の気筒のうち点火時期が調整された調整後気筒における調整後の点火時期と複数の気筒のうち調整後気筒とは同一又は異なる補正対象気筒の点火時期との偏差を算出する。そして、燃焼重心推定部は、偏差演算部が算出した偏差に基づいて、補正対象気筒の燃焼重心を推定する際に用いる回転数の最大値と燃焼重心との関係を変更する。

また、本発明の内燃機関制御方法は、複数の気筒の点火時期を個別に調整し、制御する内燃機関制御方法において、以下（１）から（４）に示す処理を含む。
（１）気筒に接続されたクランクシャフトのクランク角を内燃機関の回転数に変換する処理。
（２）変換した回転数の最大値を検知する処理。
（３）複数の気筒のうち点火時期が調整された調整後気筒における調整後の点火時期と複数の気筒のうち調整後気筒とは同一又は異なる補正対象気筒の点火時期との偏差を算出する処理。
（４）偏差に基づいて、補正対象気筒の燃焼重心を推定する際に用いる回転数の最大値と燃焼重心との関係を変更し、補正対象気筒の燃焼重心を推定する処理。

上記構成の内燃機関制御装置及び内燃機関制御方法によれば、燃焼重心を高精度に推定することができる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施の形態の説明により明らかにされる。

実施の形態例にかかる内燃機関制御装置が搭載された内燃機関の構成を示す概略構成図である。 実施の形態例にかかる内燃機関制御装置の制御系を示すブロック図である。 実施の形態例にかかる内燃機関制御装置の燃焼検知部の構成例を示すブロック図である。 従来の点火時期制御である平均点火時期制御を示す説明図である。 従来の平均点火時期制御の制御例を示す図である。 実施の形態例にかかる内燃機関制御装置における気筒別点火時期制御を示す説明図である。 実施の形態例にかかる内燃機関制御装置における気筒別点火時期制御の制御例を示す図である。 実施の形態例にかかる内燃機関制御装置における気筒別点火時期制御の制御例を示す図である。 不適切な校正曲線で推定した場合の推定ＭＦＢ５０を示す図である。 実施の形態例にかかる内燃機関制御装置における気筒別点火時期制御の制御例を示す図である。 実施の形態例にかかる内燃機関制御装置における校正曲線の補正処理の概要を示す説明図である。 補正後の校正曲線で推定した場合の推定ＭＦＢ５０を示す図である。 実施の形態例にかかる内燃機関制御装置におけるＭＦＢ５０の第１の推定動作例を示すフローチャートである。 実施の形態例にかかる内燃機関制御装置におけるＭＦＢ５０の第２の推定動作例を示すフローチャートである。 実施の形態例にかかる内燃機関制御装置におけるＭＦＢ５０の第３の推定動作例を示す説明図である。 従来のクランクアングルに対する筒内圧とエンジン回転数との関係を示すもので、図１６Ａはクランクアングルと筒内圧との関係を示し、図１６Ｂはクランクアングルとエンジン回転数との関係を示す図である。 従来のθω＿ＭＡＸとＭＦＢ５０との関係を示す図である。

以下、内燃機関制御装置及び内燃機関制御方法の実施の形態例について、図１～図１５を参照して説明する。なお、各図において共通の部材には、同一の符号を付している。

１．実施の形態例
１－１．内燃機関制御の構成例
まず、実施の形態例（以下、「本例」という）にかかる内燃機関制御装置の構成例について、図１から図３を参照して説明する。
図１は、内燃機関制御装置が搭載された内燃機関の構成例を示す概略構成図である。

図１に示す内燃機関１００は、筒内噴射型のエンジンである。内燃機関１００は、吸入行程、圧縮行程、燃焼（膨張）行程、排気行程の４行程を繰り返す４サイクルエンジンである。さらに、内燃機関１００は、例えば、３つの気筒（シリンダ）を備えた多気筒エンジンである。なお、内燃機関１００が有する気筒の数は、３つに限定されるものではなく、４つ又は６つ以上の気筒を有していてもよい。

内燃機関１００は、吸気量を測定するエアフローセンサ１と、吸気を過給するコンプレッサ２と、過給された吸気を冷却するインタークーラ３と、シリンダ５内に吸入するガスを調節するスロットルバルブ４とを備える。そして、スロットルバルブ４の近傍には、スロットルバルブ４の開度を検出するためのスロットルセンサ１７が設けられている。

また、内燃機関１００は、各気筒のシリンダ５に点火エネルギーを供給する点火プラグ６と、各気筒のシリンダ５の中に燃料を噴射する燃料噴射装置９と、シリンダ５に流入した燃料とガスの混合気を圧縮するピストン１０とを備える。さらに、内燃機関１００は、シリンダ５へ流入する混合気を調整する吸気バルブ７と、燃焼後の排気ガスを排出する排気バルブ８を備える。

また、内燃機関１００は、クランクシャフトに取り付けられたシグナルロータ１３の信号を検出するクランク角センサ１１と、冷却水の温度を測定する水温センサ１２とを備える。さらに、内燃機関１００は、排気ガスの運動エネルギーを、シャフトを介してコンプレッサ２に伝えるタービン１４と、排気ガス中の有害物質を浄化する三元触媒１５を備える。そして、三元触媒１５の近傍には、排気ガス中に含まれる酸素濃度を検出するＡ／Ｆセンサ１６が取り付けられている。

上述したエアフローセンサ１、クランク角センサ１１、水温センサ１２、Ａ／Ｆセンサ１６、スロットルセンサ１７及びアクセルの操作量を検出するアクセルセンサ１８（図２参照）等の各種センサの出力信号は、内燃機関１００を制御する内燃機関制御装置（ＥＣＵ：Engine Control Unit）２００に入力される。

［ＥＣＵの構成］
次に、図２を参照して内燃機関１００を制御する内燃機関制御装置２００の構成について説明する。
図２は、内燃機関制御装置２００の構成を示すブロック図である。

図２に示すように、内燃機関制御装置２００は、入力回路２０１と、入出力ポート２０２と、ＲＡＭ（Random Access Memory）２０３と、ＲＯＭ（Read Only Memory）２０４と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２０５を有する。また、内燃機関制御装置２００は、スロットル弁駆動回路２０６と、燃料噴射装置駆動回路２０７と、点火出力回路２０８と、を有する。なお、スロットル弁駆動回路２０６、燃料噴射装置駆動回路２０７及び点火出力回路２０８は、電気的に制御される回路である。

入力回路２０１には、スロットルセンサ１７、エアフローセンサ１、クランク角センサ１１、水温センサ１２、Ａ／Ｆセンサ１６、アクセルセンサ１８等の各センサからの出力が入力される。入力回路２０１は、入力された信号に対してノイズ除去等の信号処理を行って、入出力ポート２０２へ送る。入出力ポート２０２の入力ポートに入力された値はＲＡＭ２０３に格納される。

ＲＯＭ２０４には、ＣＰＵ２０５により実行される各種演算処理の内容を記述した制御プログラムや、各処理に用いられるＭＡＰやデータテーブル等が記憶されている。ＲＡＭ２０３には、入出力ポート２０２の入力ポートに入力された値や、制御プログラムに従って演算された各アクチュエータの操作量を表す値を格納する格納領域が設けられている。また、ＲＡＭ２０３に格納された各アクチュエータの操作量を表す値は、入出力ポート２０２の出力ポートに送られる。

入出力ポート２０２の出力ポートにセットされたスロットルバルブ４の目標開度を実現する駆動信号は、スロットル弁駆動回路２０６を経て、スロットルバルブ４を駆動するモータに送られる。燃料噴射装置９の駆動信号は、開弁時ＯＮ、閉弁時ＯＦＦとなるＯＮ・ＯＦＦ信号である。入出力ポート２０２の出力ポートにセットされた燃料噴射装置９の駆動信号は、燃料噴射装置駆動回路２０７で燃料噴射装置９を駆動するのに十分なエネルギーに増幅されて、燃料噴射装置９に供給される。

点火プラグ６に対する作動信号は、点火出力回路２０８内の一次側コイルの通流時にＯＮとなり、非通流時にＯＦＦとなるＯＮ・ＯＦＦ信号である。点火プラグ６の点火時期は、点火プラグ６に対する作動信号がＯＮからＯＦＦになる時点である。入出力ポート２０２の出力ポートにセットされた点火プラグ６に対する作動信号は、点火出力回路２０８で点火に必要な十分なエネルギーに増幅されて、点火プラグ６に供給される。

また、ＣＰＵ２０５には、ＭＦＢ５０を推定する燃焼検知部３００（図３参照）が設けられている。

［燃焼検知部の構成］
次に、図３を参照して燃焼検知部３００の構成について説明する。
図３は、燃焼検知部３００の構成を示すブロック図である。

図３に示すように、燃焼検知部３００は、回転数変換部３０１と、θω＿ＭＡＸ検知部３０２と、ＭＦＢ５０推定部３０３と、平均値演算部３０４と、偏差演算部３０５とを備えている。

回転数変換部３０１は、計測されたクランク角を内燃機関１００の回転数に変換する。例えば、回転数変換部３０１は、ＲＡＭ２０３から入力されたクランク角センサ１１のパルス信号の数を回転数の値（以下、「回転数」と称する）を示す回転数信号に変換する。そして、回転数変換部３０１は、変換した回転数をθω＿ＭＡＸ検知部３０２に出力する。ここで、回転数変換部３０１は、クランク角に対する回転数を近似する第１近似曲線（図１６Ｂ参照）を用いてクランク角を回転数に変換する。

最大回転数検知部であるθω＿ＭＡＸ検知部３０２は、入力した回転数信号に基づいて、回転数の最大値（以下、「θω＿ＭＡＸ」と称する）を検知する。そして、θω＿ＭＡＸ検知部３０２は、検知したθω＿ＭＡＸをＭＦＢ５０推定部３０３に出力する。

燃焼重心推定部であるＭＦＢ５０推定部３０３は、複数の気筒ごとにＭＦＢ５０とθω＿ＭＡＸとの関係を示す複数の校正曲線を有している。そして、ＭＦＢ５０推定部３０３は、θω＿ＭＡＸ検知部３０２から出力されたθω＿ＭＡＸと、校正曲線に基づいて、気筒ごとにＭＦＢ５０を推定する。そして、ＭＦＢ５０推定部３０３は、推定したＭＦＢ５０（以下、「推定ＭＦＢ５０」と称する）を点火出力回路２０８に出力する。点火出力回路２０８は、推定ＭＦＢ５０が予め設定された目標ＭＦＢ５０に近づくように、各気筒の点火時期を調整する。

後述するように、各気筒の点火時期を個別に調整した場合、クランクシャフトを介して相互に接続された他の気筒（以下、「補正対象気筒」と称する）のθω＿ＭＡＸの位相が変化する。そのため、ＭＦＢ５０推定部３０３は、補正対象気筒の校正曲線を補正し、補正した校正曲線に基づいて、補正対象気筒のＭＦＢ５０を推定する。

平均値演算部３０４には、点火時期制御を実施した気筒の調整後の点火時期＃ｎ、＃ｎ+１がＲＡＭ２０３から入力される。平均値演算部３０４は、入力された点火時期の平均値（以下、「平均点火時期」と称する）ｔ１を算出する。そして、平均値演算部３０４は、平均点火時期ｔ１を偏差演算部３０５に出力する。

偏差演算部３０５には、補正対象気筒の点火時期（以下、「補正対象気筒点火時期」と称する）ｔ０がＲＡＭ２０３から入力される。そして、偏差演算部３０５は、平均点火時期ｔ１と補正対象気筒点火時期ｔ０の偏差を演算する。偏差演算部３０５は、演算した偏差をＭＦＢ５０推定部３０３に出力する。

ＭＦＢ５０推定部３０３は、θω＿ＭＡＸ検知部３０２から出力された補正対象気筒のθω＿ＭＡＸを用いて、補正前の校正曲線により補正前ＭＦＢ５０を推定する。また、ＭＦＢ５０推定部３０３は、加算部３０７と、校正曲線補正部３０６を有している。加算部３０７は、推定した補正前ＭＦＢ５０に、偏差演算部３０５から出力された偏差を足し合わせる。加算部３０７により足し合わせた値が補正後ＭＦＢ５０となる。そして、加算部３０７は、補正後ＭＦＢ５０を校正曲線補正部３０６に出力する。

校正曲線補正部３０６は、補正後ＭＦＢ５０に基づいて、補正対象気筒の校正曲線を補正する。そして、ＭＦＢ５０推定部３０３は、補正された校正曲線と、θω＿ＭＡＸ検知部３０２から出力されたθω＿ＭＡＸを用いて、補正対象気筒のＭＦＢ５０を推定する。また、ＭＦＢ５０推定部３０３は、推定した補正対象気筒のＭＦＢ５０を点火出力回路２０８に出力する。そして、点火出力回路は、ＭＦＢ５０推定部３０３から出力された推定ＭＦＢ５０に基づいて、補正対象気筒の点火時期を制御する。

１－２．点火時期制御
次に、上述した構成を有する内燃機関制御装置２００における点火時期制御について説明する。以下に示す例では、３気筒エンジンを例として説明する。

［平均点火時期制御］
まず、図４及び図５を参照して従来の点火時期制御として平均点火時期制御について説明する。
図４は、従来の平均点火時期制御を示す説明図、図５は、従来の平均点火時期制御の制御例を示す図である。図５における各グラフには、上部に筒内圧と点火時期及び燃焼重心であるＭＦＢ５０を図示している。そして、図５における各グラフの下部には、回転数とその極大値であるθω＿ＭＡＸが図示されている。また、図５に示すように、各気筒のθω＿ＭＡＸとＭＦＢ５０に関する校正曲線は、全気筒の点火時期が共通の条件で作成されている。

図４に示すように、従来の点火時期制御では、まずクランク角センサが検出した信号から最大角速度であるθω＿ＭＡＸを検出する。なお、θω＿ＭＡＸは、各気筒で共通である。次に、このθω＿ＭＡＸを用いて、図５に示す各気筒の校正曲線から各気筒のＭＦＢ５０を推定する。また、推定した各気筒のＭＦＢ５０の平均値である平均ＭＦＢ５０を算出する。そして、平均ＭＦＢ５０が適切なＭＦＢ５０となるように点火時期ｔａを算出する。また、算出された点火時期ｔａは、図５に示すように、各気筒で共通である。そして、算出された点火時期ｔａが点火出力回路に出力されて、各気筒の点火プラグが算出された点火時期ｔａに基づいて点火する。

なお、気筒毎に適切な点火時期を設定することで、内燃機関の燃焼効率を向上させることが可能である。そのため、気筒毎に固有の点火時期を指示する気筒別点火時期制御が用いられている。

［気筒別点火時期制御］
次に、図６から図１０を参照して本例の点火時期制御、すなわち気筒別に点火時期を制御する方法について説明する。
図６は、気筒別点火時期制御を示す説明図、図７、図８及び図１０は、気筒別点火時期制御の制御例を示す図である。図７、図８及び図１０における各グラフには、上部に筒内圧と点火時期及び燃焼重心であるＭＦＢ５０を図示している。そして、図７、図８及び図１０における各グラフの下部には、回転数とその極大値であるθω＿ＭＡＸが図示されている。

図６に示すように、気筒別点火時期制御では、クランク角センサが検出した信号から最大角速度であるθω＿ＭＡＸを検出する。また、図７に示すように、第１気筒、第２気筒及び第３気筒ごとに、それぞれ燃焼重心であるＭＦＢ５０と、最大角速度であるθω＿ＭＡＸの関係を示す校正曲線が設定されている。そして、各気筒の校正曲線により、気筒毎にＭＦＢ５０を推定する。

気筒別点火時期制御では、推定した各気筒のＭＦＢ５０が最適なＭＦＢ５０、すなわち目標ＭＦＢ５０となるように、各気筒の点火時期がそれぞれ算出されて、各気筒の点火時期が調整される。なお、以下の説明では、気筒の点火時期が調整されたときを気筒別点火時期制御が実施されたと判断する。また、気筒別点火時期制御は、例えば、内燃機関１００が搭載された車両の走行状態や、推定ＭＦＢ５０と目標ＭＦＢ５０との差が予め設定された閾値を超えた際に、複数の気筒に対して個別に実施される。

また、図７に示す例では、第１気筒と第２気筒のみに気筒別点火時期制御を実施した場合を示している。この第１気筒及び第２気筒が調整後気筒に相当する。また、第１気筒と第２気筒の点火時期の調整幅Ａ１が同じ例を示している。そのため、第１気筒と第２気筒の調整後の点火時期の平均値（以下、「平均点火時期」と称する）ｔ１は、調整後の点火時期と同一である。

図７に示すように、第１気筒と第２気筒の点火時期が変化したため、第１気筒及び第２気筒のＭＦＢ５０の位相が変化する。そのため、θω＿ＭＡＸの位相も調整幅Ｂ１で変化する。このように、第１気筒及び第２気筒は、ＭＦＢ５０とθω＿ＭＡＸの位相が共に変化するため、第１気筒及び第２気筒の校正曲線は、変化しない。

図８は、気筒別点火時期制御による校正曲線の変化を示す図である。
ここで、第１気筒、第２気筒及び第３気筒は、クランクシャフトを介して相互に接続されている。図８に示すように、第１気筒及び第２気筒のＭＦＢ５０の位相変化が、第３気筒へ伝播し、第３気筒のθω＿ＭＡＸが第１気筒及び第２気筒と同様に変化する。しかしながら、第３気筒の点火時期は、調整されていないため、第３気筒のＭＦＢ５０の位相は変化しない。

その結果、第３気筒では、θω＿ＭＡＸの位相のみが変化したため、θω＿ＭＡＸとＭＦＢ５０の関係を示す実際の校正曲線は、点線から実線に遷移する。そのため、図８に示す点線は、気筒別点火時期制御により他気筒（第１気筒及び第２気筒）のＭＦＢ５０の位相変化による自気筒（第３気筒）のθω＿ＭＡＸの位相変化を考慮しない不適切な校正曲線となる。

図９は、不適切な校正曲線で推定した場合の推定ＭＦＢ５０を示す図である。図９の横軸は時間を示している。
図９に示すように、θω＿ＭＡＸの位相変化を考慮しない不適切な校正曲線でＭＦＢ５０を推定した場合、第３気筒では、実線で示す推定値である推定ＭＦＢ５０と、点線で示す実測値である真値ＭＦＢ５０との間に大きな乖離が発生する。そのため、ＭＦＢ５０を高精度に推定するためには、校正曲線を点線から実線に補正する処理が必要となる。

ここで、図１０に示すように、補正対象気筒（第３気筒）の点火時期ｔ０と、気筒別点火時期制御を実施した第１気筒及び第２気筒の調整後の点火時期の平均点火時期ｔ１の偏差は、Ａ２となる。そして、補正対象気筒の補正前のＭＦＢ５０の位相と気筒別点火時期制御を実施することで変化した気筒のＭＦＢ５０の偏差をＣ１とする。このとき、点火時期の偏差Ａ２とＭＦＢ５０の偏差Ｃ１が等しくなることが分かった。そのため、本例の内燃機関制御装置２００では、この点火時期の偏差とＭＦＢの偏差の関係を用いて、補正対象気筒の校正曲線を補正している。

次に、図１１を参照して校正曲線の補正処理について説明する。
図１１は、校正曲線の補正処理の概要を示す説明図である。
図１１に示すように、クランク角センサが検出した信号から最大角速度であるθω＿ＭＡＸを検出する。そして、補正対象気筒における補正前の校正曲線と検出したθω＿ＭＡＸから補正前のＭＦＢ５０が推定される。次に、気筒別点火時期制御を実施した気筒の調整後の点火時期の平均点火時期ｔ１と補正対象気筒の点火時期ｔ０の偏差（差分）Ａ２を算出する。そして、推定した補正前のＭＦＢ５０に算出した偏差Ａ２を加算することで、校正曲線が補正される。

なお、上述した例では、偏差Ａ２を加算することで校正曲線を補正する例を説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、偏差Ａ２から補正値を算出し、算出した補正値をＭＦＢ５０に乗算する等その他各種の方法で校正曲線を補正してもよい。

図１２は、補正後の校正曲線で推定した場合の推定ＭＦＢ５０を示す図である。図１２の横軸は時間を示している。図１２における実線は、推定値であり、点線は、実測値である。
図１２に示すように、校正曲線を補正することで、補正対象気筒である第３気筒の推定値である推定ＭＦＢ５０を、実測値である真値ＭＦＢ５０に近づけることができる。このように、気筒別点火時期制御を実施した場合でも、ＭＦＢ５０を高精度に推定することができる。

２．燃焼重心（ＭＦＢ５０）の推定動作例
２－１．第１の推定動作作例
次に、本例の内燃機関制御装置２００で実施されるＭＦＢ５０の第１の推定動作例について図１３を参照して説明する。
図１３は、ＭＦＢ５０の第１の推定動作例を示すフローチャートである。図１３に示す第１の推定動作例では、３気筒エンジンにおける第１気筒と第２気筒に対して気筒別点火時期制御が実施され、第３気筒のＭＦＢ５０を推定する動作について説明する。

まず、ＣＰＵ２０５は、ＭＦＢ５０推定部３０３が推定した第１気筒及び第２気筒の推定ＭＦＢ５０に基づいて、第１気筒及び第２気筒の点火時期を算出する。すなわち、推定ＭＦＢ５０が目標ＭＦＢ５０に近づくような点火時期を算出する。そして、ＣＰＵ２０５は、算出した点火時期に基づいて、ＣＰＵ２０５は、第１気筒及び第２気筒の点火時期を調整する気筒別点火時期制御を実施する（ステップＳ１１）。

次に、平均値演算部３０４は、点火時期制御を実施した第１気筒及び第２気筒の調整後の点火時期をＲＡＭ２０３から取得する。そして、平均値演算部３０４は、第１気筒及び第２気筒の調整後の点火時期の平均値、すなわち平均点火時期ｔ１を算出する（ステップＳ１２）。

次に、ＭＦＢ５０推定部３０３は、気筒別点火時期制御を実施していない第３気筒の最大角速度であるθω＿ＭＡＸと補正前の校正曲線に基づいて、ＭＦＢ５０を求める（ステップＳ１３）。

また、偏差演算部３０５は、平均点火時期ｔ１と、第３気筒の点火時期ｔ０の偏差Ａ２を算出する（ステップＳ１４）。そして、偏差演算部３０５は、算出した偏差Ａ２をＭＦＢ５０推定部３０３に入力する。ＭＦＢ５０推定部３０３の加算部３０７は、ステップＳ１３の処理で求めたＭＦＢ５０にステップＳ１４の処理で算出した偏差Ａ２を足し合わせ、補正後ＭＦＢ５０を算出する（ステップＳ１５）。

次に、校正曲線補正部３０６は、ステップＳ１５の処理で算出した補正後ＭＦＢ５０に基づいて、第３気筒の校正曲線を補正する（ステップＳ１６）。以後、ＭＦＢ５０推定部５０は、ステップＳ１６の処理で補正した校正曲線に基づいて第３気筒のＭＦＢ５０を推定する。このように、気筒別点火時期制御を実施したことで生じたθω＿ＭＡＸの変化を考慮することで、燃焼重心であるＭＦＢ５０の推定精度を高めることができる。

第１の推定動作例では、第１気筒と第２気筒の複数の気筒に対して気筒別点火時期制御が実施された例を説明し、第１気筒及び第２気筒の調整後の点火時期の平均値を算出する例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、第１気筒に対してのみ気筒別点火時期制御が実施された場合、偏差演算部３０５は、第１気筒の調整後の点火時期と、気筒別点火時期制御を実施していない第２気筒の点火時期の偏差を算出する。

そして、ＭＦＢ５０推定部３０３は、この偏差を用いて第２気筒の校正曲線の補正を行う。さらに、偏差演算部３０５は、第１気筒の調整後の点火時期と、気筒別点火時期制御を実施していない第３気筒の点火時期の偏差を算出する。そして、ＭＦＢ５０推定部３０３は、この偏差を用いて第３気筒の校正曲線の補正を行う。これにより、気筒別点火時期制御が実施された気筒により生じる他の気筒への影響を考慮することができ、ＭＦＢ５０の推定精度の向上を図ることができる。

また、本例では、ＭＦＢ５０推定部３０３が気筒ごとに最大角速度であるθω＿ＭＡＸと、燃料重心であるＭＦＢ５０の関係を示す校正曲線を有しており、この校正曲線を補正する例を説明したが、これに限定されるものではない。最大角速度であるθω＿ＭＡＸと、燃料重心であるＭＦＢ５０の関係を示すものとして、例えば、数式やマップをＭＦＢ５０推定部３０３が気筒ごとに有しており、この数式やマップを補正してもよい。

２－２．第２の推定動作例
次に、図１４を参照してＭＦＢ５０の第２の推定動作例について説明する。
図１４は、ＭＦＢ５０の第２の推定動作例を示すフローチャートである。図１４に示す第２の推定動作例では、４気筒エンジンにおいて、第１気筒、第２気筒及び第３気筒の気筒別点火時期が実施されて、第４気筒の校正曲線を補正した後の状態について説明する。また、図１４に示す動作例では、気筒休止制御により第３気筒が休止されるときを想定している。ここで、校正曲線を補正した後に、気筒休止が実施された場合、平均点火時期が変化する可能性がある。そのため、図１４に示す動作例では、気筒休止が実施された場合、再度アクティブな気筒、すなわち休止していない気筒の点火時期から平均点火時期を算出している。

図１４に示すように、ＣＰＵ２０５は、第１気筒及び第２気筒、第３気筒への気筒別点火時期制御を実施する（ステップＳ２１）。ステップＳ２１の処理において、ＭＦＢ５０推定部３０３の校正曲線補正部３０６により、第４気筒の校正曲線は、第１気筒及び第２気筒、第３気筒の調整後の点火時期の平均点火時期と、第４気筒の点火時期との偏差に基づいて補正されている。

次に、ＣＰＵ２０５は、内燃機関１００に設けた各種センサや指令信号に基づいて、気筒休止検知を実施する（ステップＳ２２）。そして、ＣＰＵ２０５は、気筒休止が実施されたか否かを判断する（ステップＳ２３）。ステップＳ２３の処理において、気筒休止が実施されていないと判断した場合（ステップＳ２３のＮＯ判定）、処理が終了する。すなわち、第４気筒のＭＦＢ５０は、ステップＳ２１の処理で補正された校正曲線に基づいて推定される。

これに対して、ステップＳ２３の処理において、気筒休止が実施されたと判断した場合（ステップＳ２３のＹＥＳ判定）、平均値演算部３０４は、休止していない気筒である第１気筒及び第２気筒の調整後の点火時期の平均値（平均点火時期）を算出する（ステップＳ２４）。

次に、ＭＦＢ５０推定部３０３は、気筒別点火時期制御を実施していない第４気筒の最大角速度であるθω＿ＭＡＸと補正前の校正曲線に基づいて、ＭＦＢ５０を求める（ステップＳ２５）。

また、偏差演算部３０５は、ステップＳ２４で再算出した平均点火時期と、第４気筒の点火時期の偏差を算出する（ステップＳ２６）。そして、偏差演算部３０５は、算出した偏差をＭＦＢ５０推定部３０３に入力する。ＭＦＢ５０推定部３０３の加算部３０７は、ステップＳ２５の処理で求めたＭＦＢ５０にステップＳ２６の処理で算出した偏差を足し合わせ、補正後ＭＦＢ５０を算出する（ステップＳ２７）。

次に、校正曲線補正部３０６は、ステップＳ２７の処理で算出した補正後ＭＦＢ５０に基づいて、第４気筒の校正曲線を補正する（ステップＳ２８）。以後、ＭＦＢ５０推定部５０は、ステップＳ２８の処理で補正した校正曲線に基づいて第４気筒のＭＦＢ５０を推定する。なお、休止している第３気筒がアクティブになった際は、平均値演算部３０４は、再び気筒別点火時期制御が実施され、かつアクティブ（燃焼状態）な気筒の点火時期の平均値を算出する。

このように、気筒の休止及び燃焼の状態を検出し、アクティブな気筒の点火時期のみで平均点火時期を算出することで、補正対象気筒の校正曲線を適切に補正することができ、ＭＦＢ５０の推定精度を高めることができる。

２－３．第３の推定動作例
次に、図１５を参照してＭＦＢ５０の第３の推定動作例について説明する。
図１５は、ＭＦＢ５０の第３の推定動作例を示す説明図である。図１５に示す第３の推定動作例では、４気筒エンジンにおいて、第１気筒及び第２気筒、第３気筒、第４気筒の全ての気筒に対して気筒別点火時期制御が実施された場合について説明する。

図１５に示すように、気筒別点火時期制御が実施されることで、第１気筒の点火時期は、点火時期ｔｎ１から点火時期ｔｍ１に調整され、第２気筒の点火時期は、点火時期ｔｎ２から点火時期ｔｍ２に調整される。そして、第３気筒の点火時期は、点火時期ｔｎ３から点火時期ｔｍ３に調整され、第４気筒の点火時期は、点火時期ｔｎ４から点火時期ｔｍ４に調整される。そのため、各気筒のＭＦＢ５０の位相も変化する。また、各気筒は、クランクシャフトを介して接続されているため、各気筒のθω＿ＭＡＸの位相が同様に変化する。

各気筒が個別に点火時期が制御されるため、点火時期の調整幅は、各気筒で異なり、ＭＦＢ５０の位相の変化量にずれが生じる。また、各気筒における調整後の点火時期ｔｍ１、ｔｍ２、ｔｍ３、ｔｍ４と平均点火時期ｔ＿ａｖｅの偏差Δ＃１、Δ＃２、Δ＃３、Δ＃４は、各気筒のＭＦＢ５０とＭＦＢ５０の平均値ＭＦＢ５０＿ａｖｅの偏差Δ＃１、Δ＃２、Δ＃３、Δ＃４とほぼ等しい。

そのため、平均値演算部３０４は、既知である各気筒の調整後の点火時期ｔｍ１、ｔｍ２、ｔｍ３、ｔｍ４から平均点火時期ｔ＿ａｖｅを算出する。そして、偏差演算部３０５は、各気筒の点火時期ｔｍ１、ｔｍ２、ｔｍ３、ｔｍ４と平均点火時期ｔ＿ａｖｅの偏差＃１、Δ＃２、Δ＃３、Δ＃４を算出する。また、ＭＦＢ５０推定部５０は、θω＿ＭＡＸと補正前の校正曲線から各気筒のＭＦＢ５０を推定する。上述したように、各気筒のθω＿ＭＡＸは、同様に変化するために、補正前の校正曲線から推定されたＭＦＢ５０は、平均値ＭＦＢ５０＿ａｖｅとほぼ等しくなる。

そして、ＭＦＢ５０推定部５０は、平均値ＭＦＢ５０＿ａｖｅに偏差演算部３０５で算出した偏差＃１、Δ＃２、Δ＃３、Δ＃４を加算し、各気筒の校正曲線を補正する。その後、ＭＦＢ５０推定部５０は、補正後の校正曲線に基づいて、各気筒のＭＦＢ５０を推定する。これにより、各気筒が個別に点火時期が制御された場合でも、各気筒のＭＦＢ５０を高精度に推定することができる。

なお、本発明は、上述し、かつ図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、請求の範囲に記載した発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形実施が可能である。

例えば、上述した実施の形態例は本発明を分かりやすく説明するために装置及びシステムの構成を詳細かつ具体的に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されない。また、ここで説明した実施の形態の構成の一部を他の実施の形態の構成に置き換えることは可能であり、さらにはある実施の形態の構成に他の実施の形態の構成を加えることも可能である。また、実施の形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換することも可能である。

また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。

１…エアフローセンサ、 ５…シリンダ（気筒）、 ６…点火プラグ、 １０…ピストン、 １１…クランク角センサ、 １３…シグナルロータ、 １００…内燃機関、 ２００…内燃機関制御装置（ＥＣＵ）、 ２０１…入力回路、 ２０２…入出力ポート、 ２０３…ＲＡＭ、 ２０４…ＲＯＭ、 ２０５…ＣＰＵ、 ２０６…スロットル弁駆動回路、 ２０７…燃料噴射装置駆動回路、 ２０８…点火出力回路、 ３００…燃焼検知部、 ３０１…回転数変換部、 ３０２…θω＿ＭＡＸ検知部（最大回転数検知部）、 ３０３…ＭＦＢ５０推定部（燃焼重心推定部）、 ３０４…平均値演算部、 ３０５…偏差演算部、 ３０６…校正曲線補正部、 ３０７…加算部

Claims (8)

1. 複数の気筒の点火時期を個別に調整し、制御する内燃機関制御装置において、
   前記気筒に接続されたクランクシャフトのクランク角を内燃機関の回転数に変換する回転数変換部と、
   前記回転数変換部が変換した前記回転数の最大値を検知する最大回転数検知部と、
   前記回転数の最大値から前記気筒の燃焼重心を推定する燃焼重心推定部と、
   複数の前記気筒のうち点火時期が調整された調整後気筒における調整後の点火時期と複数の前記気筒のうち前記調整後気筒とは同一又は異なる補正対象気筒の点火時期との偏差を算出する偏差演算部と、を備え、
   前記燃焼重心推定部は、前記偏差演算部が算出した前記偏差に基づいて、前記補正対象気筒の前記燃焼重心を推定する際に用いる前記回転数の最大値と前記燃焼重心との関係を変更する
   内燃機関制御装置。
2. 前記燃焼重心推定部は、複数の前記気筒ごとに前記回転数の最大値と前記燃焼重心との関係を示す校正曲線を有し、
   前記偏差演算部が算出した前記偏差に基づいて、前記補正対象気筒の前記校正曲線を補正する校正曲線補正部を有する
   請求項１に記載の内燃機関制御装置。
3. 前記燃焼重心推定部は、
   前記調整後気筒の前記点火時期を調整した際に変化した前記回転数の最大値に基づいて、前記補正対象気筒の補正前燃焼重心を推定し、
   前記校正曲線補正部は、推定した前記補正前燃焼重心に前記偏差を加算することで、前記校正曲線を補正する
   請求項２に記載の内燃機関制御装置。
4. 前記調整後気筒が複数存在する際に、複数の前記調整後気筒の調整後の点火時期の平均値を算出する平均値演算部を備え、
   前記偏差演算部は、前記平均値と前記補正対象気筒の点火時期との偏差を算出する
   請求項１に記載の内燃機関制御装置。
5. 前記平均値演算部は、複数の前記調整後気筒の休止を検知した際に、複数の前記調整後気筒のうち休止していない気筒の調整後の点火時期の平均値を再び演算し、
   前記偏差演算部は、再び演算された前記平均値と前記補正対象気筒の点火時期との偏差を算出する
   請求項４に記載の内燃機関制御装置。
6. 前記補正対象気筒は、前記調整後気筒と同一の気筒であり、
   前記偏差演算部は、前記平均値と前記補正対象気筒の調整後の点火時期との偏差を算出する
   請求項４に記載の内燃機関制御装置。
7. 前記補正対象気筒は、前記調整後気筒とは異なる気筒である
   請求項１に記載の内燃機関制御装置。
8. 複数の気筒の点火時期を個別に調整し、制御する内燃機関制御方法において、
   前記気筒に接続されたクランクシャフトのクランク角を内燃機関の回転数に変換する処理と、
   変換した前記回転数の最大値を検知する処理と、
   複数の前記気筒のうち点火時期が調整された調整後気筒における調整後の点火時期と複数の前記気筒のうち前記調整後気筒とは同一又は異なる補正対象気筒の点火時期との偏差を算出する処理と、
   前記偏差に基づいて、補正対象気筒の燃焼重心を推定する際に用いる前記回転数の最大値と燃焼重心との関係を変更し、前記補正対象気筒の燃焼重心を推定する処理と、
   を含む内燃機関制御方法。

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