JPWO2016104186A1 - 内燃機関制御装置 - Google Patents

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Abstract

内燃機関制御装置（１００）では、制御部（１０７ｂ）が、内燃機関（１）の燃焼室を画成する壁部における第１の部位の温度に対応した第１の温度ＴＣＣと壁部における第１の部位よりも外壁面側である第２の部位の温度に対応した第２の温度ＴＥとの差分ΔＴＣＣに基づいて、内燃機関（１）の運転状態を制御する。

Description

本発明は、内燃機関制御装置に関し、特に二輪自動車等の車両の内燃機関に適用される内燃機関制御装置に関する。
近年、二輪自動車等の車両の内燃機関に対しては、コントローラを用いて、内燃機関に対する燃料の供給、空気の供給並びに燃料及び空気から成る混合気への点火を協働させながら内燃機関の運転状態を電子制御する電子制御式の内燃機関制御装置が採用されている。
具体的には、かかる内燃機関制御装置は、エアフローセンサ、スロットル開度センサ及び吸気マニホルド負圧センサ等のセンサからの各々の検出信号を用いて得られる内燃機関に対する吸入空気量やクランク角センサからの検出信号を用いて得られる内燃機関回転数等に基づき、内燃機関での適切な空燃比を実現するための燃料噴射量を算出して、この燃料噴射量で内燃機関に対して燃料噴射を実行すると共に、所定の点火時期で吸入空気及び噴射燃料の混合気に対して点火を実行する構成を有する。また、この際、内燃機関制御装置においては、内燃機関におけるＭＢＴ（Ｍｉｎｉｍｕｍ ａｄｖａｎｃｅ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｂｅｓｔ Ｔｏｒｑｕｅ）及びノック等に関する特性を考慮して、燃料噴射量及び点火時期における限界値が各々設定されている場合もある。また、このような内燃機関制御装置の中には、筒内圧センサ、ノックセンサ及びイオン電流センサ等のセンサからの各々の検出信号を用いて、燃焼室内の燃焼状態に応じた混合気への燃料噴射量及び点火時期の調整を各々実行する構成を有するものもある。
かかる状況下で、特許文献１は、エンジンの制御方法に関し、クランク角センサ、酸素濃度センサ、温度センサ、スロットル開度センサ、吸気管圧力センサ、熱線式吸入空気量センサ、吸入空気温度センサ、排気管温度センサ及び触媒温度センサを用いて、筒内温度の上昇によって点火以前に着火が起こるプレイグニッションを防止し、また点火以前に着火が起こってしまったときでも適切に処理を行ないエンジンの破損を防止する構成を有する。
特開平９−２７３４３６号公報
しかしながら、本発明者の検討によれば、特許文献１の構成では、酸素濃度センサ、吸気管圧力センサ、熱線式吸入空気量センサ、排気管温度センサ及び触媒温度センサ等の付加的なセンサを各種設ける必要があり、その構成が煩雑であると共に車両全体のコストが上昇する傾向にあると考えられる。
また、本発明者の検討によれば、５から１０ｋＨｚの周波数を有すると評価されるノック等の異常燃焼時の燃焼振動をより正確に捕らえるためには、少なくとも１００μｓ以下の周期のデータサンプリングが必要であることから、センサの高応答性や読み込み回路の高速化等が求められるものであり、その構成がより煩雑であると共に車両全体のコストがより上昇する傾向にあると考えられる。
つまり、現状では、特に軽量、且つ、小型であることが要求される二輪車用等の車両に好適に適用され得るような、簡便な構成で、燃焼室内の燃焼状態を検出しその燃焼状態に応じて内燃機関の運転状態を制御可能な内燃機関制御装置の実現が待望された状況にあるといえる。
本発明は、以上の検討を経てなされたものであり、簡便な構成で、燃焼室内の燃焼状態を検出しその燃焼状態に応じて内燃機関の運転状態を制御可能な内燃機関制御装置を提供することを目的とする。
以上の目的を達成するべく、本発明は、燃料の供給、空気の供給並びに前記燃料及び前記空気から成る混合気への点火のうち少なくとも１つを制御して、内燃機関の運転状態を制御する制御部を備えた内燃機関制御装置において、前記制御部は、前記内燃機関の燃焼室を画成する壁部における第１の部位の温度に対応した第１の温度と前記壁部における前記第１の部位よりも外壁面側である第２の部位の温度に対応した第２の温度とに基づいて、前記内燃機関の前記運転状態を制御することを第１の局面とする。
本発明は、第１の局面に加えて、前記制御部は、前記第１の温度と前記第２の温度とに基づく値を導出すると共に、前記内燃機関のトルクに基づき所定の閾値を設定し、前記値と前記所定の閾値とに基づいて、前記内燃機関の前記運転状態を制御することを第２の局面とする。
本発明は、第２の局面に加えて、前記値は、前記第１の温度と前記第２の温度との差分又は比率であることを第３の局面とする。
本発明は、第２又は第３の局面に加えて、前記制御部は、前記値と前記所定の閾値との大小関係に応じて、前記内燃機関の点火の時期を進角又は遅角する制御を行い、前記所定の閾値は、前記内燃機関のノッキングレベルに対応する閾値であることを第４の局面とする。
本発明は、燃料の供給、空気の供給並びに前記燃料及び前記空気から成る混合気への点火のうち少なくとも１つを制御して、内燃機関の運転状態を制御する制御部を備えた内燃機関制御装置において、前記制御部は、前記内燃機関の燃焼室を画成する壁部における第１の部位の温度に対応した第１の温度と前記壁部における前記第１の部位よりも外壁面側である第２の部位の温度に対応した第２の温度とに基づく値を導出すると共に、前記内燃機関のトルクが最大となる前記点火の時期に対応する所定の閾値を設定し、前記値と前記所定の閾値とに基づいて、前記内燃機関の前記運転状態を制御することを第５の局面とする。
本発明は、第５の局面に加えて、前記値は、前記第１の温度と前記第２の温度との差分又は比率であることを第６の局面とする。
本発明は、第５又は第６の局面に加えて、前記制御部は、前記値と前記所定の閾値との大小関係に応じて、前記内燃機関の点火の時期を進角又は遅角する制御を行うことを第７の局面とする。
本発明は、燃料の供給、空気の供給並びに前記燃料及び前記空気から成る混合気への点火のうち少なくとも１つを制御して、内燃機関の運転状態を制御する制御部を備えた内燃機関制御装置において、前記制御部は、前記内燃機関の燃焼室を画成する壁部における第１の部位の温度に対応した第１の温度と前記壁部における前記第１の部位よりも外壁面側である第２の部位の温度に対応した第２の温度とに基づく値を導出すると共に、前記内燃機関の所定の質量燃焼クランク角に対応する所定の閾値を設定し、前記値と前記所定の閾値とに基づいて、前記内燃機関の前記運転状態を制御することを第８の局面とする。
本発明は、第８の局面に加えて、前記値は、前記第１の温度と前記第２の温度との差分又は比率であることを第９の局面とする。
本発明は、第８又は第９の局面に加えて、前記制御部は、前記値と前記所定の閾値との大小関係に応じて、前記内燃機関の点火の時期を進角又は遅角する制御を行うことを第１０の局面とする。
本発明は、燃料の供給、空気の供給並びに前記燃料及び前記空気から成る混合気への点火のうち少なくとも１つを制御して、内燃機関の運転状態を制御する制御部を備えた内燃機関制御装置において、前記制御部は、前記内燃機関の燃焼室を画成する壁部における第１の部位の温度に対応した第１の温度と前記壁部における前記第１の部位よりも外壁面側である第２の部位の温度に対応した第２の温度とに基づいて、前記内燃機関の前記運転状態を制御し、前記第１の温度は、前記内燃機関の吸気バルブ側の前記壁部の温度として、前記吸気バルブ側の前記内燃機関の装着部位に装着された温度センサにより検出されるものであることを第１１の局面とする。
本発明は、第１１の局面に加えて、前記内燃機関の燃焼室を画成する壁部の内壁面から陥設されると共に前記内壁面に開口する凹部を介して、前記温度センサの第１温度センサ素子が、前記燃焼室に暴露されるように前記内燃機関に装着されていることを第１２の局面とする。
本発明は、第１２の局面に加えて、前記温度センサは、前記第１温度センサ素子と第２温度センサ素子とが筐体を共用する単一の温度センサであり、前記制御部は、前記第１温度センサ素子が検出した前記第１の温度と前記第２温度センサ素子が検出した前記第２の温度とを用いて、前記内燃機関の運転状態を制御することを第１３の局面とする。
本発明は、燃料の供給、空気の供給並びに前記燃料及び前記空気から成る混合気への点火のうち少なくとも１つを制御して、内燃機関の運転状態を制御する制御部を備えた内燃機関制御装置において、前記制御部は、前記内燃機関の燃焼室の壁表面温度に対応した第１の温度と前記内燃機関の代表温度に対応した第２の温度との差分に基づいて、前記内燃機関の前記運転状態を制御することを第１４の局面とする。
本発明は、第１４の局面に加えて、前記第１の温度は、前記内燃機関の吸気バルブ側における前記燃焼室の前記壁表面温度として、前記吸気バルブ側の前記内燃機関の装着部位に装着された温度センサにより検出されるものであることを第１５の局面とする。
本発明は、第１４又は第１５の局面に加えて、前記制御部は、前記第１の温度と前記第２の温度との前記差分に基づいて、前記混合気への前記点火の時期を制御することにより前記内燃機関の前記運転状態を制御することを第１６の局面とする。
本発明は、第１６の局面に加えて、前記制御部は、前記第１の温度と前記第２の温度との前記差分と所定の閾値との大小関係に応じて、前記点火の前記時期を進角又は遅角する制御を行い、前記所定の閾値は、前記内燃機関のノッキングレベルに対応する第１の閾値を含んで設定されていることを第１７の局面とする。
本発明は、第１７の局面に加えて、前記所定の閾値は、前記内燃機関のトルクが最大となる前記点火の時期に対応する第２の閾値を更に含んで設定されていることを第１８の局面とする。
本発明は、第１８の局面に加えて、前記所定の閾値は、前記内燃機関の所定の質量燃焼クランク角に対応する第３の閾値を更に含んで設定されていることを第１９の局面とする。
本発明は、内燃機関及び前記内燃機関に関する温度情報を検出する温度センサを搭載した車両の前記内燃機関の運転状態を、前記温度情報から算出した前記内燃機関に関する温度を用いて制御する制御部を備えた内燃機関制御装置において、前記制御部は、前記内燃機関の燃焼室を画成する壁部の内壁面から陥設されると共に前記内壁面に開口する凹部を介して、前記燃焼室に暴露されるように前記内燃機関に装着された前記温度センサの第１温度センサ素子が検出した前記燃焼室の温度情報から算出した前記燃焼室の温度を用いて、前記内燃機関の前記運転状態を制御することを第２０の局面とする。
以上の本発明の第１の局面にかかる内燃機関制御装置によれば、制御部が、内燃機関の燃焼室を画成する壁部における第１の部位の温度に対応した第１の温度と壁部における第１の部位よりも外壁面側である第２の部位の温度に対応した第２の温度とに基づいて、内燃機関の運転状態を制御するものであるため、簡便な構成で、燃焼室内の燃焼状態を検出しその燃焼状態に応じて内燃機関の運転状態を制御することができる。特に、燃焼室内の混合気に着火生成された火炎が伝播しにくい第１の部位の温度に対応した第１の温度と、第２の部位の温度に対応した第２の温度と、は、燃焼室内の燃焼状態の良・不良を示す適切な指標として用いることができるため、内燃機関の暖機中等の過渡的な温度状態や内燃機関が比較的低負荷で運転されることに起因する低温度状態においても、燃焼室内の燃焼状態を精度よく把握して内燃機関の運転状態を制御することができる。また、このように内燃機関の運転状態を適切に制御することにより、内燃機関の燃料消費率を向上することができる。更に、従来の内燃機関では、その個体差を考慮してノックの発生に対応する点火時期の閾値を遅角側に大きく設定しているため、高効率化の余地が残されているが、本発明の第１の局面にかかる内燃機関制御装置によれば、内燃機関の個体差を考慮する必要がなくなり、点火時期の閾値をより進角側とすることができるため、内燃機関をより高効率化することができる。特に、第１の温度と第２の温度とに基づいて内燃機関の冷却能力をも考慮することができるため、例えば冷却能力が十分である場合はより点火時期を進角側として内燃機関をより高効率化することができる。更に、ノックセンサでは、車両の内燃機関回転数が高くなるほど、車両の各種要因に起因する振動によりノックの発生の判定が困難となる傾向にあることに鑑みれば、ノックセンサにより振動を検出するのに代えて第１の温度と第２の温度とを検出することで、適切にノックの発生を抑制することができる。
また、本発明の第２の局面にかかる内燃機関制御装置によれば、制御部が、第１の温度と第２の温度とに基づく値を導出すると共に、内燃機関のトルクに基づき所定の閾値を設定し、値と所定の閾値とに基づいて、内燃機関の運転状態を制御するものであるため、値と所定の閾値とに基づいて内燃機関の運転状態を適切に制御することができる。
また、本発明の第３の局面にかかる内燃機関制御装置によれば、値が、第１の温度と第２の温度との差分又は比率であるため、第１の温度と第２の温度との差分又は比率と所定の閾値とに基づいて内燃機関の運転状態を適切に制御することができる。
また、本発明の第４の局面にかかる内燃機関制御装置によれば、制御部が、値と所定の閾値との大小関係に応じて、内燃機関の点火の時期を進角又は遅角する制御を行い、所定の閾値が、内燃機関のノッキングレベルに対応する閾値であるため、精度よく点火時期を制御しながら内燃機関の運転状態をノックの発生を抑制するように精度よく制御することができる。
また、本発明の第５の局面にかかる内燃機関制御装置によれば、制御部が、内燃機関の燃焼室を画成する壁部における第１の部位の温度に対応した第１の温度と壁部における第１の部位よりも外壁面側である第２の部位の温度に対応した第２の温度とに基づく値を導出すると共に、内燃機関のトルクが最大となる点火の時期に対応する所定の閾値を設定し、値と所定の閾値とに基づいて、内燃機関の運転状態を制御するものであるため、簡便な構成で、燃焼室内の燃焼状態を検出しその燃焼状態に応じて内燃機関の運転状態を制御することができる。特に、燃焼室内の混合気に着火生成された火炎が伝播しにくい第１の部位の温度に対応した第１の温度と、第２の部位の温度に対応した第２の温度と、は、燃焼室内の燃焼状態の良・不良を示す適切な指標として用いることができるため、内燃機関の暖機中等の過渡的な温度状態や内燃機関が比較的低負荷で運転されることに起因する低温度状態においても、燃焼室内の燃焼状態を精度よく把握して内燃機関の運転状態を制御することができる。また、このように内燃機関の運転状態を適切に制御することにより、内燃機関の燃料消費率を向上することができる。更に、従来の内燃機関では、その個体差を考慮してノックの発生に対応する点火時期の閾値を遅角側に大きく設定しているため、高効率化の余地が残されているが、本発明の第５の局面にかかる内燃機関制御装置によれば、内燃機関の個体差を考慮する必要がなくなり、点火時期の閾値をより進角側とすることができるため、内燃機関をより高効率化することができる。特に、第１の温度と第２の温度とに基づいて内燃機関の冷却能力をも考慮することができるため、例えば冷却能力が十分である場合はより点火時期を進角側として内燃機関をより高効率化することができる。また、より精度よく点火時期を制御しながら内燃機関の運転状態を、最大トルクを発生させるようにより精度よく制御することができる。更に、ノックセンサでは、車両の内燃機関回転数が高くなるほど、車両の各種要因に起因する振動によりノックの発生の判定が困難となる傾向にあることに鑑みれば、ノックセンサにより振動を検出するのに代えて第１の温度と第２の温度とを検出することで、適切にノックの発生を抑制することができる。
また、本発明の第６の局面にかかる内燃機関制御装置によれば、値が、第１の温度と第２の温度との差分又は比率であるため、第１の温度と第２の温度との差分又は比率と所定の閾値とに基づいて内燃機関の運転状態を適切に制御することができる。
また、本発明の第７の局面にかかる内燃機関制御装置によれば、制御部が、値と所定の閾値との大小関係に応じて、内燃機関の点火の時期を進角又は遅角する制御を行うため、精度よく点火時期を制御しながら内燃機関の運転状態を精度よく制御することができる。
また、本発明の第８の局面にかかる内燃機関制御装置によれば、制御部が、内燃機関の燃焼室を画成する壁部における第１の部位の温度に対応した第１の温度と壁部における第１の部位よりも外壁面側である第２の部位の温度に対応した第２の温度とに基づく値を導出すると共に、内燃機関の所定の質量燃焼クランク角に対応する所定の閾値を設定し、値と所定の閾値とに基づいて、内燃機関の運転状態を制御するものであるため、簡便な構成で、燃焼室内の燃焼状態を検出しその燃焼状態に応じて内燃機関の運転状態を制御することができる。特に、燃焼室内の混合気に着火生成された火炎が伝播しにくい第１の部位の温度に対応した第１の温度と、第２の部位の温度に対応した第２の温度と、は、燃焼室内の燃焼状態の良・不良を示す適切な指標として用いることができるため、内燃機関の暖機中等の過渡的な温度状態や内燃機関が比較的低負荷で運転されることに起因する低温度状態においても、燃焼室内の燃焼状態を精度よく把握して内燃機関の運転状態を制御することができる。また、このように内燃機関の運転状態を適切に制御することにより、内燃機関の燃料消費率を向上することができる。更に、従来の内燃機関では、その個体差を考慮してノックの発生に対応する点火時期の閾値を遅角側に大きく設定しているため、高効率化の余地が残されているが、本発明の第８の局面にかかる内燃機関制御装置によれば、内燃機関の個体差を考慮する必要がなくなり、点火時期の閾値をより進角側とすることができるため、内燃機関をより高効率化することができる。特に、第１の温度と第２の温度とに基づいて内燃機関の冷却能力をも考慮することができるため、例えば冷却能力が十分である場合はより点火時期を進角側として内燃機関をより高効率化することができる。また、所定の質量燃焼角に対応してより高精度に点火時期を制御しながら内燃機関の運転状態をより高精度に制御することができる。更に、ノックセンサでは、車両の内燃機関回転数が高くなるほど、車両の各種要因に起因する振動によりノックの発生の判定が困難となる傾向にあることに鑑みれば、ノックセンサにより振動を検出するのに代えて第１の温度と第２の温度とを検出することで、適切にノックの発生を抑制することができる。
また、本発明の第９の局面にかかる内燃機関制御装置によれば、値が、第１の温度と第２の温度との差分又は比率であるため、第１の温度と第２の温度との差分又は比率と所定の閾値とに基づいて内燃機関の運転状態を適切に制御することができる。
また、本発明の第１０の局面にかかる内燃機関制御装置によれば、制御部が、値と所定の閾値との大小関係に応じて、内燃機関の点火の時期を進角又は遅角する制御を行うため、精度よく点火時期を制御しながら内燃機関の運転状態を精度よく制御することができる。
また、本発明の第１１の局面にかかる内燃機関制御装置によれば、制御部が、内燃機関の燃焼室を画成する壁部における第１の部位の温度に対応した第１の温度と壁部における第１の部位よりも外壁面側である第２の部位の温度に対応した第２の温度とに基づいて、内燃機関の運転状態を制御し、第１の温度が、内燃機関の吸気バルブ側の壁部の温度として、吸気バルブ側の内燃機関の装着部位に装着された温度センサにより検出されるものであるため、簡便な構成で、燃焼室内の燃焼状態を検出しその燃焼状態に応じて内燃機関の運転状態を制御することができる。特に、燃焼室内の混合気に着火生成された火炎が伝播しにくい第１の部位の温度に対応した第１の温度と、第２の部位の温度に対応した第２の温度と、は、燃焼室内の燃焼状態の良・不良を示す適切な指標として用いることができるため、内燃機関の暖機中等の過渡的な温度状態や内燃機関が比較的低負荷で運転されることに起因する低温度状態においても、燃焼室内の燃焼状態を精度よく把握して内燃機関の運転状態を制御することができる。また、このように内燃機関の運転状態を適切に制御することにより、内燃機関の燃料消費率を向上することができる。更に、従来の内燃機関では、その個体差を考慮してノックの発生に対応する点火時期の閾値を遅角側に大きく設定しているため、高効率化の余地が残されているが、本発明の第１１の局面にかかる内燃機関制御装置によれば、内燃機関の個体差を考慮する必要がなくなり、点火時期の閾値をより進角側とすることができるため、内燃機関をより高効率化することができる。特に、第１の温度と第２の温度とに基づいて内燃機関の冷却能力をも考慮することができるため、例えば冷却能力が十分である場合はより点火時期を進角側として内燃機関をより高効率化することができる。また、第１の温度として、燃焼室内の混合気に着火生成された火炎が伝播しにくい傾向が顕著に現れる内燃機関の吸気バルブ側における壁部の温度を用いることができ、かかる第１の温度を用いて、燃焼室内の燃焼状態を確実に検出しその燃焼状態に応じて内燃機関の運転状態を制御することができる。更に、ノックセンサでは、車両の内燃機関回転数が高くなるほど、車両の各種要因に起因する振動によりノックの発生の判定が困難となる傾向にあることに鑑みれば、ノックセンサにより振動を検出するのに代えて第１の温度と第２の温度とを検出することで、適切にノックの発生を抑制することができる。
また、本発明の第１２の局面にかかる内燃機関制御装置によれば、内燃機関の燃焼室を画成する壁部の内壁面から陥設されると共に内壁面に開口する凹部を介して、温度センサの第１温度センサ素子が、燃焼室に暴露されるように内燃機関に装着されているため、簡便な構成で、第１温度センサ素子により第１の温度を検出しそのような検出温度に応じて内燃機関の運転状態を制御することができる。特に、燃焼室を画成するシリンダヘッド又はシリンダブロックの内壁表面に開口してそれから陥設された凹部に対応するように温度センサの筐体内に第１温度センサ素子を配置することにより、燃焼流により受ける衝撃を緩和しながら第１の温度を直接的に検出することができ、かかる第１の温度を用いて燃焼室内の燃焼状態を精度よく把握しながら内燃機関の運転状態を制御することができる。
また、本発明の第１３の局面にかかる内燃機関制御装置によれば、温度センサが、第１温度センサ素子と第２温度センサ素子とが筐体を共用する単一の温度センサであり、制御部が、第１温度センサ素子が検出した第１の温度と第２温度センサ素子が検出した第２の温度とを用いて、内燃機関の運転状態を制御するものであるため、温度センサの構成を簡素化しながら、第１の温度と第２の温度とを検出することができる。
また、本発明の第１４の局面にかかる内燃機関制御装置によれば、制御部が、内燃機関の燃焼室の壁表面温度に対応した第１の温度と内燃機関の代表温度に対応した第２の温度との差分に基づいて、内燃機関の運転状態を制御するものであるため、簡便な構成で、燃焼室内の燃焼状態を検出しその燃焼状態に応じて内燃機関の運転状態を制御することができる。特に、燃焼室内の混合気に着火生成された火炎が伝播しにくい燃焼室の壁表面温度と、燃焼室を含むシリンダブロックの温度を内燃機関の温度として代表的に示す内燃機関代表温度と、の差分は、燃焼室内の燃焼状態の良・不良を示す適切な指標として用いることができるため、内燃機関の暖機中等の過渡的な温度状態や内燃機関が比較的低負荷で運転されることに起因する低温度状態においても、燃焼室内の燃焼状態を精度よく把握して内燃機関の運転状態を制御することができる。また、このように内燃機関の運転状態を適切に制御することにより、内燃機関の燃料消費率を向上することができる。
また、本発明の第１５の局面にかかる内燃機関制御装置によれば、第１の温度が、内燃機関の吸気バルブ側における燃焼室の壁表面温度として、吸気バルブ側の内燃機関の装着部位に装着された温度センサにより検出されるものであるため、第１の温度として、燃焼室内の混合気に着火生成された火炎が伝播しにくい傾向が顕著に現れる内燃機関の吸気バルブ側における燃焼室の壁表面温度を用いることができ、かかる第１の温度を用いて、燃焼室内の燃焼状態を確実に検出しその燃焼状態に応じて内燃機関の運転状態を制御することができる。
また、本発明の第１６の局面にかかる内燃機関制御装置によれば、制御部が、第１の温度と第２の温度との差分に基づいて、混合気への点火の時期を制御することにより内燃機関の運転状態を制御するものであるため、適切に点火時期を制御しながら内燃機関の運転状態を適切に制御することができる。
また、本発明の第１７の局面にかかる内燃機関制御装置によれば、制御部が、第１の温度と第２の温度との差分と所定の閾値との大小関係に応じて、点火の時期を進角又は遅角する制御を行い、所定の閾値が、内燃機関のノッキングレベルに対応する第１の閾値を含んで設定されているものであるため、精度よく点火時期を制御しながら内燃機関の運転状態をノックの発生を抑制するように精度よく制御することができる。
また、本発明の第１８の局面にかかる内燃機関制御装置によれば、所定の閾値が、内燃機関のトルクが最大となる点火の時期に対応する第２の閾値を更に含んで設定されているものであるため、より精度よく点火時期を制御しながら内燃機関の運転状態を、最大トルクを発生させるようにより精度よく制御することができる。
また、本発明の第１９の局面にかかる内燃機関制御装置によれば、所定の閾値が、内燃機関の所定の質量燃焼クランク角に対応する第３の閾値を更に含んで設定されているものであるため、所定の質量燃焼角に対応してより高精度に点火時期を制御しながら内燃機関の運転状態をより高精度に制御することができる。
また、本発明の第２０の局面にかかる内燃機関制御装置によれば、制御部が、内燃機関の燃焼室を画成する壁部の内壁面から陥設されると共に内壁面に開口する凹部を介して、燃焼室に暴露されるように内燃機関に装着された温度センサの第１温度センサ素子が検出した燃焼室の温度情報から算出した燃焼室の温度を用いて、内燃機関の運転状態を制御するものであるため、簡便な構成で、内燃機関の燃焼室の温度等を検出しそのような検出温度に応じて内燃機関の運転状態を制御することができる。特に、燃焼室を画成するシリンダヘッド又はシリンダブロックの内壁表面に開口してそれから陥設された凹部に対応するように温度センサの筐体内に第１温度センサ素子を配置することにより、燃焼流により受ける衝撃を緩和しながら燃焼室の温度を直接的に検出することができ、かかる燃焼室の温度を用いて燃焼室内の燃焼状態を精度よく把握しながら内燃機関の運転状態を制御することができる。
図１は、本発明の実施形態における内燃機関及びそれに適用される内燃機関制御装置の構成を示す模式図である。 図２は、本実施形態の内燃機関制御装置における吸気側温度センサの取付けの構成を示す要部拡大断面図である。 図３Ａは、本実施形態の内燃機関制御装置における吸気側温度センサの配線の構成を示す要部回路図であり、図３Ｂは、本実施形態の内燃機関制御装置における吸気側温度センサの配線の構成の変形例を示す要部回路図である。 図４Ａは、本実施形態の内燃機関制御装置における冷機電源投入時のセンサ補正処理の流れを示すフローチャートであり、図４Ｂは、本実施形態の内燃機関制御装置における内燃機関の運転中の内燃機関運転状態制御処理の流れを示すフローチャートである。 図５Ａは、本実施形態の内燃機関制御装置における内燃機関運転状態制御処理で用いる内燃機関のトルクとノック発生閾値との関係を示す特性曲線の模式図であり、図５Ｂは、本実施形態の内燃機関制御装置における内燃機関運転状態制御処理で用いる内燃機関回転数及びスロットル開度とＭＢＴ閾値との関係を示すテーブルデータの模式図であり、図５Ｃは、本実施形態の内燃機関制御装置における内燃機関運転状態制御処理で用いる内燃機関回転数及びスロットル開度と質量燃焼点閾値との関係を示すテーブルデータの模式図である。 図６は、本実施形態の内燃機関制御装置における車両の加速時の内燃機関運転状態制御処理のタイムチャートである。 図７は、本実施形態において、マスタの内燃機関及びマスタの内燃機関に対して個体差を示す内燃機関について、トルクと、第１の温度と第２の温度との差分と、の関係を示す図である。 図８は、本実施形態の変形例における内燃機関運転状態制御処理の流れを示すフローチャートである。 図９は、本実施形態の別の変形例における内燃機関運転状態制御処理の流れを示すフローチャートである。 図１０は、本実施形態の更に別の変形例における内燃機関運転状態制御処理の流れを示すフローチャートである。
以下、図面を適宜参照して、本発明の実施形態における内燃機関制御装置につき、詳細に説明する。
〔内燃機関の構成〕
まず、図１を参照して、本実施形態における内燃機関制御装置が適用される内燃機関の構成について説明する。
図１は、本実施形態における内燃機関及びそれに適用される内燃機関制御装置の構成を示す模式図である。
図１に示すように、内燃機関１は、図示を省略する二輪自動車等の車両に搭載され、１又は複数の気筒２ａを有するシリンダブロック２を備えている。シリンダブロック２の気筒２ａに対応する部分の側壁内には、シリンダブロック２を冷却するためのクーラントが流通するクーラント通路３が形成されている。なお、図１中では、便宜上、気筒２ａの個数を１個のみとした例を示している。
気筒２ａの内部には、ピストン４が配置されている。ピストン４は、コンロッド５を介してクランクシャフト６に連結されている。クランクシャフト６には、それと共に同軸に回転するリラクタ７が設けられている。リラクタ７の外周面には、その周方向に所定のパターンで並置された複数の歯部７ａが立設されている。
シリンダブロック２の上部には、シリンダヘッド８が組み付けられている。シリンダブロック２の内壁面、ピストン４の上面、及びシリンダヘッド８の内壁面は、協働して気筒２ａの燃焼室９を画成している。
シリンダヘッド８には、燃焼室９内の燃料及び空気から成る混合気に点火する点火プラグ１０が設けられている。各燃焼室９に対する点火プラグ１０の個数は、複数であってもよい。
シリンダヘッド８には、燃焼室９と対応して連通する吸気管１１が組み付けられている。シリンダヘッド８内には、燃焼室９と吸気管１１とを対応して連通する吸気通路１１ａが形成されている。燃焼室９と吸気通路１１ａとの対応する接続部位には、吸気バルブ１２が設けられている。なお、吸気管１１は、気筒２ａの個数に応じた多岐管であってもよく、吸気通路１１ａの個数は、気筒２ａの個数に等しくなる。各燃焼室９に対する吸気バルブ１２の個数は、複数であってもよい。
吸気管１１には、その内部に燃料を噴射するインジェクタ１３が設けられている。吸気管１１には、インジェクタ１３の上流側にスロットルバルブ１４が設けられている。スロットルバルブ１４は、図示を省略するスロットル装置の構成部品であり、スロットル装置の本体部が吸気管１１に組み付けられている。なお、インジェクタ１３は、対応する燃焼室９に燃料を直接噴射するものであってもよい。また、インジェクタ１３及びスロットルバルブ１４の個数は、各々複数であってもよい。
また、シリンダヘッド８には、燃焼室９と対応して連通する排気管１５が組み付けられている。シリンダヘッド８内には、燃焼室９と排気管１５とを対応して連通する排気通路１５ａが形成されている。燃焼室９と排気通路１５ａとの対応する接続部位には、排気バルブ１６が設けられている。なお、排気管１５は、気筒２ａの個数に応じた多岐管であってもよく、排気通路１５ａの個数は、気筒２ａ及び排気管１５の個数に等しくなる。なお、各燃焼室９に対する排気バルブ１６の個数は、複数であってもよい。
〔内燃機関制御装置の構成〕
次に、図１を参照して、本実施形態における内燃機関制御装置の構成について説明する。
図１に示すように、本実施形態における内燃機関制御装置１００は、水温センサ１０１、クランク角センサ１０２、吸気温センサ１０３、スロットル開度センサ１０４、及び吸気側温度センサ１０５に電気的に接続されたＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）１０６を備えている。
水温センサ１０１は、クーラント通路３に侵入した態様でシリンダブロック２に装着され、クーラント通路３内を流通するクーラントの温度を内燃機関１の温度を代表的に示す内燃機関１の代表温度（内燃機関代表温度ＴＥ）として検出し、このように検出した内燃機関代表温度ＴＥを示す電気信号をＥＣＵ１０６に入力する。つまり、内燃機関代表温度ＴＥは、内燃機関１の燃焼室９を含むシリンダブロック２の温度を内燃機関１の温度として代表的に示すものである。
クランク角センサ１０２は、リラクタ７の外周面に形成されている歯部７ａに対向した態様でシリンダブロック２の下部に組み付けられた図示を省略するロアケース等に装着され、クランクシャフト６の回転に伴って回転する歯部７ａを検出することによって、クランクシャフト６の回転数を内燃機関１の回転数（内燃機関回転数ＮＥ）として検出する。クランク角センサ１０２は、このように検出した内燃機関回転数ＮＥを示す電気信号をＥＣＵ１０６に入力する。
吸気温センサ１０３は、吸気管１１内に侵入した態様で吸気管１１に装着され、吸気管１１内に流入する空気の温度を吸気温ＴＡとして検出し、このように検出した吸気温ＴＡを示す電気信号をＥＣＵ１０６に入力する。
スロットル開度センサ１０４は、スロットル装置の本体部に装着され、スロットルバルブ１４の開度をスロットル開度ＴＨとして検出し、このように検出したスロットル開度ＴＨを示す電気信号をＥＣＵ１０６に入力する。
吸気側温度センサ１０５は、燃焼室９内の混合気に点火プラグ１０により点火されてそれが着火されることにより生成された火炎が伝播しにくい部位である吸気バルブ１２側の壁表面温度（シリンダブロック２又はシリンダヘッド８における吸気バルブ１２側であって燃焼室９側の内壁表面温度）ＴＣＣを検出するようにシリンダブロック２又はシリンダヘッド８に装着され、このように検出した吸気バルブ１２側の壁表面温度ＴＣＣを示す電気信号をＥＣＵ１０６に入力する。ここで、吸気バルブ１２側の壁表面温度ＴＣＣは、燃焼室９内の混合気が着火されることにより生成された火炎が伝播しにくい部位の温度であるため、燃焼室９内の混合気の燃焼の状態に敏感に反応する温度である。一方で、内燃機関代表温度ＴＥは、本実施形態では水温センサ１０１で検出され、内燃機関１の燃焼室９を含むシリンダブロック２の温度を内燃機関１の温度として代表的に示すものであるため、吸気バルブ１２側の壁表面温度ＴＣＣに比較して、燃焼室９内の混合気の燃焼の状態に敏感には反応しない温度である。なお、燃焼室９内の混合気の燃焼の状態に敏感に反応する温度となるものであれば、吸気側温度センサ１０５以外の温度センサで検出されるシリンダブロック２等の壁表面温度を壁表面温度ＴＣＣとして採用することも可能であり、内燃機関１の温度として代表的に示すものであれば、水温センサ１０１以外の温度センサで検出される温度を内燃機関代表温度ＴＥとして採用することも可能である。また、かかる内燃機関代表温度ＴＥとしては、例えば内燃機関１の油温など、内燃機関１の冷却能力を考慮するために必要である内燃機関１の冷却・放熱に関する温度を用いることができる。内燃機関代表温度ＴＥは、温度センサにより直接検出してもよく、あるいは推定してもよい。また、内燃機関代表温度ＴＥは、内燃機関１が空冷のものである場合、車両の走行速度に応じて内燃機関１が受ける風の影響を考慮して推定してもよい。
ＥＣＵ１０６は、車両が備えるバッテリからの電力を利用して動作する。ＥＣＵ１０６は、マイコン１０７を備え、マイコン１０７は、メモリ１０７ａ及びＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１０７ｂを備えている。ＣＰＵ１０７ｂは、センサ補正処理や内燃機関運転状態制御処理等の車両の各種制御処理を実行する制御部として機能する。
メモリ１０７ａは、不揮発性の記憶装置によって構成され、センサ補正処理や内燃機関運転状態制御処理用等の制御プログラムや制御データを格納している。
ＣＰＵ１０７ｂは、水温センサ１０１、クランク角センサ１０２、吸気温センサ１０３、スロットル開度センサ１０４、及び吸気側温度センサ１０５からの電気信号を用いて、ＥＣＵ１０６全体の動作を制御する。
〔吸気側温度センサの構成〕
次に、図２から図３Ｂをも参照して、本実施形態における吸気側温度センサ１０５に関する具体的な構成についてより詳細に説明する。
図２は、本実施形態の内燃機関制御装置１００における吸気側温度センサ１０５の取付けの構成を示す要部拡大断面図である。また、図３Ａは、本実施形態の内燃機関制御装置１００における吸気側温度センサ１０５の配線の構成を示す要部回路図であり、図３Ｂは、本実施形態の内燃機関制御装置１００における吸気側温度センサ１０５の配線の構成の変形例を示す要部回路図である。
図２に示すように、吸気側温度センサ１０５は、黄銅製等の充分な耐熱性及び強度を有する部材製のケース１０５ｂと、ケース１０５ｂ中に各々配設されて封止されると共に典型的には各々がサーミスタである第１のセンサ素子１０５ｃ及び第２のセンサ素子１０５ｄと、を主として備える。なお、図２中では、一例として、吸気側温度センサ１０５は、シリンダヘッド８に装着されているが、必要に応じてシリンダブロック２に装着されていてもよい。
ケース１０５ｂは、内部に収容空間を有する中空の円筒状部材であり、シリンダヘッド８の内壁面８ｂ及び外壁面８ｃ間を貫通する貫通孔８ｄに嵌合又は螺合されることにより、シリンダヘッド８に装着される。ここで、シリンダヘッド８の内壁面８ｂは、燃焼室９を画成する隔壁面の一部であり、シリンダヘッド８の外壁面８ｃは、大気に接する隔壁面の一部である。シリンダヘッド８の貫通孔８ｄは、それが内壁面８ｂに開口する部分で内壁面８ｂから外壁面８ｃに向かって陥設された横断面が円状の小径部である凹部８ｅを有し、貫通孔８ｄの一般部が小径部である凹部８ｅに変化する変化面では段差部８ｆを有する。つまり、ケース１０５ｂが貫通孔８ｄの一般部に挿入されて嵌合又は螺合される過程で、ケース１０５ｂの先端部（貫通孔８ｄにおける最奥部）が段差部８ｆに当接することにより、ケース１０５ｂがシリンダヘッド８に対して位置決めされ、かつ、ケース１０５ｂの先端部が凹部８ｅを介して燃焼室９に暴露された状態で、ケース１０５ｂはシリンダヘッド８に取り付けられる。なお、シリンダヘッド８の凹部８ｅの陥設深さは、燃焼室９の大きさや形状にもよるが、一般的には数ミリメータ程度あれば足りる。また、シリンダヘッド８の凹部８ｅの径も、ケース１０５ｂや貫通孔８ｄの径にもよるが、一般的には数ミリメータ程度あれば足りる。なお、ケース１０５ｂは、角筒状部材であってもよく、これに対応して、貫通孔８ｄや凹部８ｅの形状を規定してもよい。また、吸気側温度センサ１０５がシリンダブロック２に装着される場合には、ケース１０５ｂは、シリンダブロック２における内壁面２ｂ及び外壁面２ｃ間を貫通する貫通孔に嵌合又は螺合されることになる。
第１のセンサ素子１０５ｃは、ケース１０５ｂ内の先端部に固設される。これにより、第１のセンサ素子１０５ｃは、ケース１０５ｂが貫通孔８ｄに嵌合又は螺合されて装着された状態では、貫通孔８ｄにおける最奥部に配置されて、ケース１０５ｂの先端部の壁部を介して貫通孔８ｄの凹部８ｅに隣接され、シリンダヘッド８における燃焼室９側の内壁面８ｂの表面温度、つまり燃焼室９の温度に応じた電気的特性値、具体的には電気抵抗値を呈することになる。貫通孔８ｄの孔軸方向において、第１のセンサ素子１０５ｃの位置は、内壁面８ｂと同一の位置であってもよく、内壁面８ｂよりも外壁面８ｃ側へ寄った位置であってもよい。
第２のセンサ素子１０５ｄは、シリンダヘッド８の外壁面８ｃから外方にはみ出さない範囲内で外壁面８ｃに位置的に対応してケース１０５ｂ内に固設される。これにより、第２のセンサ素子１０５ｄは、ケース１０５ｂが貫通孔８ｄに嵌合又は螺合されて装着された状態では、シリンダヘッド８の外壁面８ｃ近傍のシリンダヘッド８内に配置されて、シリンダヘッド８における外部側の外壁部温度、つまり内燃機関１の代表温度に応じた電気的特性値、具体的には電気抵抗値を呈することになる。貫通孔８ｄの孔軸方向において、第２のセンサ素子１０５ｄの位置は、第１のセンサ素子１０５ｃよりも外壁面８ｃ側であれば、外壁面８ｃと同一の位置であってもよく、外壁面８ｃよりも内壁面８ｂ側へ寄った位置であってもよい。なお、第１のセンサ素子１０５ｃ及び第２のセンサ素子１０５ｄは、双方の温度勾配定数を正確に合致させる観点からは、それらが共通の母材（例えば、母剤が焼結材である場合には、単一で共通の焼結材）から切り出されて作製されていることが好ましい。また、シリンダヘッド８にクーラント流路が設けられている場合には、クーラント流路を挟んで、第１のセンサ素子１０５ｃ及び第２のセンサ素子１０５ｄを配置することが好ましい。また、第１のセンサ素子１０５ｃ及び第２のセンサ素子１０５ｄは、必ずしも双方が設けられている必要はなく、燃焼室９の温度のみが直接的な検出対象である場合には、第２のセンサ素子１０５ｄを省略して、一般的なシリンダヘッド８のクーラント流路に配設される温度センサで代用してもかまわない。
また、図３Ａに示すように、第１のセンサ素子１０５ｃ及び第２のセンサ素子１０５ｄは、対応する２本の電気配線１０５ａ１及び１０５ａ２を介して、各々個別に、ＥＣＵ１０６のケース１０６ａ内に収容されたマイコン１０７のＣＰＵ１０７ｂに電気的に接続される。かかる電気的な接続構成においては、２本の電気配線１０５ａ１及び１０５ａ２を介して、第１のセンサ素子１０５ｃ及び第２のセンサ素子１０５ｄの各々の電気抵抗値に応じた出力電圧が、対応してＣＰＵ１０７ｂに入力されるため、ＣＰＵ１０７ｂは、燃焼室９の温度、内燃機関１の代表温度、及び燃焼室９の温度と内燃機関１の代表温度との差温（温度差）を算出することができる。
ここで、燃焼室９の温度は、燃焼室９内の混合気が着火されることにより生成された火炎の伝播状態に応じた燃焼室９内の混合気の燃焼の状態を直接的に反映して、変動周期が相対的に短いものであり、内燃機関１の代表温度は、内燃機関１の燃焼室９を含むシリンダブロック２の温度を内燃機関１の温度として代表的に示すものであって、燃焼室９の温度に比較して、燃焼室９内の混合気の燃焼の状態に敏感には反応しないような変動周期が相対的に長いものであるから、これらの差は、燃焼室９内の燃焼状態が良好である場合には、大きな値を示す一方で、これに比較して、点火時期が遅角状態にあって内燃機関１の出力が低い場合には、小さな値を示すものである。これ故、燃焼室９の温度と内燃機関１の代表温度との差温値は、燃焼室９内の燃焼状態の良・不良を示す指標となる。これ故、ＣＰＵ１０７ｂが、かかる差温を用いて、燃焼室９内の燃焼状態をより良好な状態とするように点火時期等を制御することにより、内燃機関１の運転状態をより良好な状態に制御することが可能となる。
また、第１のセンサ素子１０５ｃ及び第２のセンサ素子１０５ｄの電気的な接続構成は、より簡素化することもでき、図３Ｂに示す変形例のように、第１のセンサ素子１０５ｃ及び第２のセンサ素子１０５ｄは、１本の単一の電気配線１０５ａを介して、ＥＣＵ１０６のケース１０６ａ内に収容されたマイコン１０７のＣＰＵ１０７ｂに電気的に接続されてもよい。かかる接続構成においては、１本の電気配線１０５ａを介して、第１のセンサ素子１０５ｃ及び第２のセンサ素子１０５ｄの各々の電気抵抗値の合成抵抗値に応じた単一の出力電圧が、ＣＰＵ１０７ｂに入力されるため、電気的な接続構成が簡素化されると共に、ＣＰＵ１０７ｂは、典型的には、その出力電圧値に応じて燃焼室９の温度と内燃機関１の代表温度との差温（温度差）を算出することができる。
以上のような構成を有する内燃機関制御装置１００は、以下に示す冷機電源投入時におけるセンサ補正処理や内燃機関１の運転中における内燃機関運転状態制御処理を実行することによって、簡便な構成で、燃焼室９内の燃焼状態を検出して内燃機関１の運転状態を制御する。以下、更に図４Ａから図５Ｃをも参照して、冷機電源投入時におけるセンサ補正処理及び内燃機関１の運転中における内燃機関運転状態制御処理を実行する際の内燃機関制御装置１００の動作について、詳細に説明する。
〔冷機電源投入時のセンサ補正処理〕
まず、図４Ａを参照して、冷機電源投入時のセンサ補正処理を実行する際の内燃機関制御装置１００の動作について説明する。なお、かかる冷機電源投入時のセンサ補正処理は、内燃機関１の運転中の内燃機関運転状態制御処理をより精度よく実行するために、実行されることが好ましいものである。つまり、かかる冷機電源投入時のセンサ補正処理が実行される場合には、その完了後に内燃機関１の運転中の内燃機関運転状態制御処理が実行されるものである。
図４Ａは、本実施形態の内燃機関制御装置１００における冷機電源投入時のセンサ補正処理の流れを示すフローチャートである。
図４Ａに示すフローチャートは、車両の図示を省略するイグニッションスイッチがオンされて内燃機関制御装置１００が稼働されたタイミングで開始となり、冷機電源投入時のセンサ補正処理はステップＳ１の処理に進む。
ステップＳ１の処理では、ＣＰＵ１０７ｂが、車両のイグニッションスイッチが初めてオンされたか否か、つまり車両が製造されてから初めて冷機電源が投入されたか否かを判別する。車両が製造されてから初めて冷機電源が投入されたか否かは、例えば、車両が製造されてから初めて冷機電源が投入されたタイミングでオンされるメモリ１０７ａ中のフラグのオン／オフ情報を参照することによって判別することができる。判別の結果、既に冷機電源が投入されたことがある場合には、ＣＰＵ１０７ｂは、今回の一連のセンサ補正処理を終了する。一方、初めての冷機電源の投入である場合には、ＣＰＵ１０７ｂは、センサ補正処理をステップＳ２の処理に進める。
ステップＳ２の処理では、ＣＰＵ１０７ｂが、クランク角センサ１０２から入力される電気信号に基づいて内燃機関回転数ＮＥを検出し、その内燃機関回転数ＮＥに基づいて内燃機関１の始動前であるか否かを判別する。判別の結果、既に内燃機関１が始動している場合には、ＣＰＵ１０７ｂは、今回の一連のセンサ補正処理を終了する。一方、内燃機関１がまだ始動していない場合には、ＣＰＵ１０７ｂは、センサ補正処理をステップＳ３の処理に進める。
ステップＳ３の処理では、ＣＰＵ１０７ｂが、吸気温センサ１０３、水温センサ１０１、及び吸気側温度センサ１０５から入力された電気信号に基づいて、吸気温ＴＡ、内燃機関代表温度ＴＥ、吸気バルブ１２側の壁表面温度ＴＣＣが、所定の誤差範囲内にあるか否かを判別する。判別の結果、これらの温度が各々の所定の誤差範囲内にない場合には、ＣＰＵ１０７ｂは、今回の一連のセンサ補正処理を終了する。一方、これらの温度が各々の所定の誤差範囲内にある場合には、ＣＰＵ１０７ｂは、センサ補正処理をステップＳ４の処理に進める。
ステップＳ４の処理では、ＣＰＵ１０７ｂが、メモリ１０７ａに格納されていたマスタデータを対応して参照しながら、吸気温ＴＡ及び内燃機関代表温度ＴＥと吸気バルブ１２側の壁表面温度ＴＣＣとを比較することにより、吸気バルブ１２側の壁表面温度ＴＣＣの誤差を各々補正する。例えば、壁表面温度ＴＣＣが吸気温ＴＡ及び内燃機関代表温度ＴＥを各々用いて得られるべきそのマスタデータ中の標準温度よりも２℃高い場合には、ＣＰＵ１０７ｂは、壁表面温度ＴＣＣを２℃低くなるように補正する。ここで、マスタデータとしては、量産中央値の出力特性を発揮する内燃機関１における吸気温ＴＡ及び内燃機関温度ＴＥと吸気バルブ１２側の壁表面温度ＴＣＣとの対応関係をこれらの実測検出温度に基づき予め設定してメモリ１０７ａに格納されていたものを用いる。なお、かかる補正は、必要に応じて、吸気温ＴＡ及び内燃機関代表温度ＴＥの一方を用いてなされていてもよいし、更に別の基準温度を用いてなされていてもよい。この結果、吸気側温度センサ１０５の補正が、内燃機関１の量産中央仕様の性能が発揮できるように精度よくなされることになり、内燃機関１の運転中の内燃機関運転状態制御処理が、精度よく実行される結果につながることになる。これにより、ステップＳ４の処理は完了し、今回の一連のセンサ補正処理は終了する。
〔内燃機関運転中の内燃機関運転状態制御処理〕
次に、図４Ｂ、及び図５Ａから図５Ｃをも更に参照して、内燃機関１の運転中の内燃機関運転状態制御処理を実行する際の内燃機関制御装置１００の動作について説明する。
図４Ｂは、本実施形態の内燃機関制御装置１００における内燃機関１の運転中の内燃機関運転状態制御処理の流れを示すフローチャートである。また、図５Ａは、本実施形態の内燃機関制御装置１００における内燃機関運転状態制御処理で用いる内燃機関１が発生するトルクとノック発生閾値との関係を示す特性曲線の模式図であり、図５Ｂは、本実施形態の内燃機関制御装置１００における内燃機関運転状態制御処理で用いる内燃機関回転数及びスロットル開度とＭＢＴ閾値との関係を示すテーブルデータの模式図であり、図５Ｃは、本実施形態の内燃機関制御装置１００における内燃機関運転状態制御処理で用いる内燃機関回転数及びスロットル開度と質量燃焼点閾値との関係を示すテーブルデータの模式図である。
図４Ｂに示すフローチャートは、車両の図示を省略するイグニッションスイッチがオンされて内燃機関制御装置１００が稼働されたタイミングで開始となり、内燃機関１の運転中の内燃機関運転状態制御処理はステップＳ１１の処理に進む。内燃機関１の運転中の内燃機関運転状態制御処理は、内燃機関制御装置１００が稼働している間、所定の制御周期毎に繰り返し実行される。
ステップＳ１１の処理では、ＣＰＵ１０７ｂが、クランク角センサ１０２から入力される電気信号に基づいて内燃機関回転数ＮＥを検出し、その内燃機関回転数ＮＥに基づいて内燃機関１が運転中であるか否かを判別する。判別の結果、内燃機関１が運転中でない場合には、ＣＰＵ１０７ｂは、今回の一連の内燃機関運転状態制御処理を終了する。一方、内燃機関１が運転中である場合には、ＣＰＵ１０７ｂは、内燃機関運転状態制御処理をステップＳ１２の処理に進める。
ステップＳ１２の処理では、ＣＰＵ１０７ｂが、水温センサ１０１及び吸気側温度センサ１０５から入力された電気信号に基づいて、内燃機関代表温度ＴＥと吸気バルブ１２側の壁表面温度ＴＣＣとの差分ΔＴＣＣ（＝ＴＣＣ−ＴＥ）を算出する。ここで、吸気バルブ１２側の壁表面温度ＴＣＣは、燃焼室９内の混合気が着火されることにより生成された火炎が伝播しにくい部位の温度であって燃焼室９内の混合気の燃焼の状態に敏感に反応する温度であり、内燃機関代表温度ＴＥは、吸気バルブ１２側の壁表面温度ＴＣＣに比較して、内燃機関１の燃焼室９を含むシリンダブロック２の温度を内燃機関１の温度として代表的に示すものであって燃焼室９内の混合気の燃焼の状態に敏感には反応しない温度であるから、これらの差分ΔＴＣＣは、燃焼室９内の燃焼状態が良好である場合には、大きな値を示す一方で、これに比較して、点火時期が遅角状態にあって内燃機関１の出力が低い場合には、小さな値を示すものである。これ故、内燃機関代表温度ＴＥと吸気バルブ１２側の壁表面温度ＴＣＣとの差分ΔＴＣＣの値は、燃焼室９内の燃焼状態の良・不良を示す指標となる。これにより、ステップＳ１２の処理は完了し、内燃機関運転状態制御処理はステップＳ１３の処理に進む。
ステップＳ１３の処理では、ＣＰＵ１０７ｂが、ステップＳ１２の処理において算出された差分ΔＴＣＣの値が内燃機関１のノッキングレベルに対応する閾値（ノック発生閾値）以下であるか否かを判別する。具体的には、本実施形態では、メモリ１０７ａ内に図５Ａに示すような内燃機関のトルクに対してノック発生閾値を規定した特性曲線Ｌ１のデータが格納されている。ＣＰＵ１０７ｂは、クランク角センサ１０２及びスロットル開度センサ１０４から入力された電気信号に基づいて、内燃機関回転数ＮＥ及びスロットル開度ＴＨを算出し、内燃機関回転数ＮＥ及びスロットル開度ＴＨに基づいて内燃機関のトルクの導出し、内燃機関のトルクに対応するノック発生閾値を図５Ａに示す特性曲線Ｌ１のデータから読み出す。そして、ＣＰＵ１０７ｂは、差分ΔＴＣＣの値が読み出されたノック発生閾値以下であるか否かを判別する。判別の結果、差分ΔＴＣＣの値がノック発生閾値より大きい場合には、ＣＰＵ１０７ｂは、内燃機関運転状態制御処理をステップＳ１７の処理に進める。一方、差分ΔＴＣＣの値がノック発生閾値以下である場合には、ＣＰＵ１０７ｂは、内燃機関運転状態制御処理をステップＳ１４の処理に進める。
ステップＳ１４の処理では、ＣＰＵ１０７ｂが、ステップＳ１２の処理において算出された差分ΔＴＣＣの値が内燃機関１のトルクが最大となる点火時期に対応する閾値（ＭＢＴ（Ｍｉｎｉｍｕｍ ａｄｖａｎｃｅ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｂｅｓｔ Ｔｏｒｑｕｅ）閾値）以下であるか否かを判別する。具体的には、本実施形態では、メモリ１０７ａ内に図５Ｂに示すような内燃機関回転数ＮＥ及びスロットル開度ＴＨに対してＭＢＴ閾値の値Ｔｘｙを対応させたテーブルデータが格納されている。ＣＰＵ１０７ｂは、クランク角センサ１０２及びスロットル開度センサ１０４から入力された電気信号に基づいて、内燃機関回転数ＮＥ及びスロットル開度ＴＨに対応するＭＢＴ閾値Ｔｘｙを図５Ｂに示すテーブルデータから読み出す。そして、ＣＰＵ１０７ｂは、差分ΔＴＣＣの値が読み出されたＭＢＴ閾値Ｔｘｙ以下であるか否かを判別する。判別の結果、差分ΔＴＣＣの値がＭＢＴ閾値Ｔｘｙより大きい場合には、ＣＰＵ１０７ｂは、内燃機関運転状態制御処理をステップＳ１７の処理に進める。一方、差分ΔＴＣＣの値がＭＢＴ閾値Ｔｘｙ以下である場合には、ＣＰＵ１０７ｂは、内燃機関運転状態制御処理をステップＳ１５の処理に進める。
ステップＳ１５の処理では、ＣＰＵ１０７ｂが、ステップＳ１２の処理において算出された差分ΔＴＣＣの値が内燃機関１の所定（例えば５０％）の質量燃焼クランク角に対応する閾値（質量燃焼点閾値）以下であるか否かを判別する。具体的には、本実施形態では、メモリ１０７ａ内に図５Ｃに示すような内燃機関回転数ＮＥ及びスロットル開度ＴＨに対して質量燃焼点閾値の値ＴＴｘｙを対応させたテーブルデータが格納されている。ＣＰＵ１０７ｂは、クランク角センサ１０２及びスロットル開度センサ１０４から入力された電気信号に基づいて、現在の内燃機関回転数ＮＥ及びスロットル開度ＴＨに対応する質量燃焼点閾値ＴＴｘｙを図５Ｃに示すテーブルデータから読み出す。そして、ＣＰＵ１０７ｂは、差分ΔＴＣＣの値が読み出された質量燃焼点閾値ＴＴｘｙ以下であるか否かを判別する。判別の結果、差分ΔＴＣＣの値が質量燃焼点閾値ＴＴｘｙより大きい場合には、ＣＰＵ１０７ｂは、内燃機関運転状態制御処理をステップＳ１７の処理に進める。一方、差分ΔＴＣＣの値が質量燃焼点閾値ＴＴｘｙ以下である場合には、ＣＰＵ１０７ｂは、内燃機関運転状態制御処理をステップＳ１６の処理に進める。
ステップＳ１６の処理では、ＣＰＵ１０７ｂが、点火プラグ１０の点火時期を典型的にはフィードバック制御することによって、燃焼室９内の混合気への点火時期を進角することにより内燃機関１の運転状態を制御する。これにより、ステップＳ１６の処理は完了し、一連の内燃機関運転状態制御処理は終了する。
ステップＳ１７の処理では、ＣＰＵ１０７ｂが、点火プラグ１０の点火時期を典型的にはフィードバック制御することによって、燃焼室９内の混合気への点火時期を遅角することにより内燃機関１の運転状態を制御する。これにより、ステップＳ１７の処理は完了し、一連の内燃機関運転状態制御処理は終了する。
ここで、以上のような内燃機関制御装置１００における内燃機関運転状態制御処理が適用された内燃機関１が運転中である際に、内燃機関運転状態制御処理が実行されることによる内燃機関１の運転状態制御のタイムチャートの一例について、以下、更に図６をも参照して説明する。
図６は、本実施形態の内燃機関制御装置１００における車両の加速時の内燃機関運転状態制御処理のタイムチャートである。なお、図６においては、ＭＢＴ閾値Ｔｘｙ又は質量燃焼点閾値ＴＴｘｙを目標値として記し、かかる目標値は、ノック発生閾値よりも小さな値として示す。また、図５Ｂ又は図５Ｃに示すＭＢＴ閾値Ｔｘｙ又は質量燃焼点閾値ＴＴｘｙは、内燃機関１の回転数及びスロットル開度、すなわち内燃機関１のトルクに基づき設定される。
図６に示すように、内燃機関１の暖機後の時刻ｔ０から時刻ｔ１の期間では、内燃機関代表温度ＴＥと吸気バルブ１２側の壁表面温度ＴＣＣとの差分ΔＴＣＣの値が、目標値（ＭＢＴ閾値Ｔｘｙ又は質量燃焼点閾値ＴＴｘｙ）以下であるため、点火プラグ１０の点火時期を進角させる。
次に、時刻ｔ１から時刻ｔ４の期間では、差分ΔＴＣＣの値が目標値より大きいため、点火プラグ１０の点火時期を遅角させる。ここで、時刻ｔ２から時刻ｔ３の期間では、差分ΔＴＣＣの値が目標値のみならずノック発生閾値よりも大きいことから、差分ΔＴＣＣを早期に目標値へ収束させるべく、時刻ｔ１から時刻ｔ２及び時刻ｔ３から時刻ｔ４の期間と比較して点火プラグ１０の点火時期の遅角量を大きくすることが好ましい。
更に、時刻ｔ４以降の期間では、差分ΔＴＣＣの値が目標値以下であるため、点火プラグ１０の点火時期を進角させる。
なお、内燃機関１の運転中の内燃機関運転状態制御処理を簡素化するために、ステップＳ１２の処理において算出された差分ΔＴＣＣの値に直接的に基づいて、点火プラグ１０の点火時期を制御することも可能であり、かかる場合には、ステップＳ１３からステップＳ１５の各々の処理を省略することも可能である。具体的には、差分ΔＴＣＣに対して点火プラグ１０の点火時期の進角量又は遅角量を割り当てたテーブルやマップ等をメモリ１０７ａに予め記憶しておき、ＣＰＵ１０７ｂが差分ΔＴＣＣに基づいて当該テーブルやマップ等で点火プラグ１０の点火時期の進角量又は遅角量を検索することも可能である。また、内燃機関１の運転状態を制御するパラメータには、点火時期の他に燃料噴射量や空気供給量、ＥＧＲ量などが挙げられるため、点火時期の調整の他に燃料噴射量や空気供給量、ＥＧＲ量などを調整して内燃機関１の運転状態を制御してもよいし、これらを適宜組み合わせて内燃機関１の運転状態を制御してもよい。更に、内燃機関代表温度ＴＥと吸気バルブ１２側の壁表面温度ＴＣＣとの差分ΔＴＣＣに代えて、内燃機関代表温度ＴＥと吸気バルブ１２側の壁表面温度ＴＣＣとの比率を用いてもよい。また、図５Ａに示す特性曲線Ｌ１のデータ及び図５Ｂ及び図５Ｃに示すテーブルデータは、量産中央値の出力特性を発揮する内燃機関１（マスタの内燃機関）の出力を得られるように設定する他に、内燃機関１の個別の出力自体が得られるように設定してもよいことはもちろんである。
ここで、内燃機関１が、それが発生するトルクと、内燃機関代表温度ＴＥと吸気バルブ１２側の壁表面温度ＴＣＣとの差分ΔＴＣＣと、の関係においてマスタの内燃機関に対して個体差を示す場合に、差分ΔＴＣＣの算出の仕方の好適例について、以下、更に図７をも参照して説明する。
図７は、本実施形態において、マスタの内燃機関及びマスタの内燃機関に対して個体差を示す内燃機関について、トルクと、第１の温度と第２の温度との差分ΔＴＣＣと、の関係を示す図である。
例えば、図７に示すように、内燃機関１がマスタの内燃機関に対して差分ΔＴＣＣが小さい側に個体差を示す場合、点火プラグ１０の点火時期を進角側に設定することで差分ΔＴＣＣをＭＢＴ閾値Ｔｘｙ又は質量燃焼点閾値ＴＴｘｙへ向けて拡大させ、高効率化を達成することができる。一方で、例えば、図７に示すように、内燃機関１がマスタの内燃機関に対して差分ΔＴＣＣが大きい側に個体差を示す場合、点火プラグ１０の点火時期を遅角側に設定することで差分ΔＴＣＣを縮小させ、ノックの発生を抑制することができる。つまり、このように本実施形態の内燃機関制御装置１００によれば、内燃機関１がトルクと差分ΔＴＣＣとの関係についてマスタの内燃機関に対して個体差を示す場合に、効果的な制御を達成することができる。
また、以上のように説明してきた本実施形態における内燃機関制御装置１００の内燃機関運転状態制御処理では、ステップＳ１３からステップＳ１５の一連の閾値判別処理においてノック発生閾値、ＭＢＴ閾値及び質量燃焼点閾値という３種類の閾値を適用しているが、内燃機関１の燃焼特性及び仕様、並びにそれに使用する燃料の種類及び仕様等に応じて、これらの閾値の処理上の優先順位や組み合わせを変更してもよい。以下、かかる閾値の処理上の優先順位や組み合わせを変更した変形例について、更に図８から図１０をも参照して、詳細に説明する。
図８は、本実施形態の変形例における内燃機関運転状態制御処理の流れを示すフローチャートである。図９は、本実施形態の別の変形例における内燃機関運転状態制御処理の流れを示すフローチャートである。また、図１０は、本実施形態の更に別の変形例における内燃機関運転状態制御処理の流れを示すフローチャートである。
まず、前述した図４Ｂに示すステップＳ１３からステップＳ１５の一連の閾値判別処理は、内燃機関代表温度ＴＥと吸気バルブ１２側の壁表面温度ＴＣＣとの差分ΔＴＣＣが、ノック発生閾値、ＭＢＴ閾値及び質量燃焼点閾値の順に対応して小さくなるような内燃機関１及びその使用燃料の組み合わせ例において、好適に適用されるものであり、市販の自動二輪車等に搭載される内燃機関１では、このような構成例が実用上一般的である。
一方で、内燃機関１の燃焼特性及び仕様、並びにそれに使用する燃料の種類及び仕様等によっては、差分ΔＴＣＣ自体が実用上相対的に小さな値を呈する場合がある。かかる場合には、ノック発生閾値のみについて閾値判別処理を実行することにより、内燃機関運転状態制御処理を簡素化しながら、内燃機関１における実用上良好な燃焼特性が得られることになる。このようにノック発生閾値のみについて閾値判別処理を実行する内燃機関運転状態制御処理の流れは図８に示され、ここでは、図４Ｂに示すステップＳ１３におけるノック発生閾値のみが適用された閾値判別処理が実行されることになる。
また、内燃機関１の仕様等によっては、その出力トルクが最大となるような点火時期を実現することが最重要なセッティングとなる場合がある。かかる場合には、ＭＢＴ閾値のみについて閾値判別処理を実行することにより、内燃機関運転状態制御処理を簡素化しながら、内燃機関１における実用上必要な出力特性が得られることになる。このようにＭＢＴ閾値のみについて閾値判別処理を実行する内燃機関運転状態制御処理の流れは図９に示され、ここでは、図４Ｂに示すステップＳ１４におけるＭＢＴ閾値のみが適用された閾値判別処理が実行されることになる。
また、内燃機関１に使用する燃料の種類等によっては、その燃料が内燃機関１の燃焼に生じる影響を考慮した燃焼期間を実現することが最重要なセッティングとなる場合がある。かかる場合には、質量燃焼点閾値のみについて閾値判別処理を実行することにより、内燃機関運転状態制御処理を簡素化しながら、内燃機関１における実用上必要な燃焼特性が得られることになる。このように質量燃焼点閾値のみについて閾値判別処理を実行する内燃機関運転状態制御処理の流れは図１０に示され、ここでは、図４Ｂに示すステップＳ１５における質量燃焼点閾値のみが適用された閾値判別処理が実行されることになる。
以上の説明から明らかなように、本実施形態における内燃機関制御装置１００では、制御部１０７ｂが、内燃機関１の燃焼室９を画成する壁部における第１の部位の温度に対応した第１の温度ＴＣＣと壁部における第１の部位よりも外壁面側である第２の部位の温度に対応した第２の温度ＴＥとに基づいて、内燃機関１の運転状態を制御するものであるため、簡便な構成で、燃焼室９内の燃焼状態を検出しその燃焼状態に応じて内燃機関１の運転状態を制御することができる。特に、燃焼室９内の混合気に着火生成された火炎が伝播しにくい第１の部位の温度に対応した第１の温度ＴＣＣと、第２の部位の温度に対応した第２の温度ＴＥと、は、燃焼室９内の燃焼状態の良・不良を示す適切な指標として用いることができるため、内燃機関１の暖機中等の過渡的な温度状態や内燃機関１が比較的低負荷で運転されることに起因する低温度状態においても、燃焼室９内の燃焼状態を精度よく把握して内燃機関１の運転状態を制御することができる。また、このように内燃機関１の運転状態を適切に制御することにより、内燃機関１の燃料消費率を向上することができる。更に、従来の内燃機関では、その個体差を考慮してノックの発生に対応する点火時期の閾値を遅角側に大きく設定しているため、高効率化の余地が残されているが、本実施形態にかかる内燃機関制御装置１００によれば、内燃機関の個体差を考慮する必要がなくなり、点火時期の閾値をより進角側とすることができるため、内燃機関１をより高効率化することができる。特に、第１の温度ＴＣＣと第２の温度ＴＥとに基づいて内燃機関１の冷却能力をも考慮することができるため、例えば冷却能力が十分である場合はより点火時期を進角側として内燃機関１をより高効率化することができる。更に、ノックセンサでは、車両の内燃機関回転数が高くなるほど、車両の各種要因に起因する振動をノックに起因する振動であると誤判定しやすくなる傾向にあることに鑑みれば、第１の温度ＴＣＣと第２の温度ＴＥとを検出することで、ノックセンサにより車両の振動を検出する必要がなくなり、車両の各種要因に起因する振動をノックに起因する振動であると誤判定することを防止することができる。
また、本実施形態における内燃機関制御装置１００では、制御部１０７ｂが、第１の温度ＴＣＣと第２の温度ＴＥとに基づく値ΔＴＣＣを導出すると共に、内燃機関１のトルクに基づき所定の閾値を設定し、値ΔＴＣＣと所定の閾値とに基づいて、内燃機関１の運転状態を制御するものであるため、値ΔＴＣＣと所定の閾値とに基づいて内燃機関１の運転状態を適切に制御することができる。
また、本実施形態における内燃機関制御装置１００では、値ΔＴＣＣが、第１の温度ＴＣＣと第２の温度ＴＥとの差分又は比率であるため、第１の温度ＴＣＣと第２の温度ＴＥとの差分又は比率と所定の閾値とに基づいて内燃機関１の運転状態を適切に制御することができる。
また、本実施形態における内燃機関制御装置１００では、制御部１０７ｂが、値ΔＴＣＣと所定の閾値との大小関係に応じて、内燃機関１の点火の時期を進角又は遅角する制御を行い、所定の閾値が、内燃機関１のノッキングレベルに対応する閾値であるため、精度よく点火時期を制御しながら内燃機関１の運転状態をノックの発生を抑制するように精度よく制御することができる。
また、本実施形態における内燃機関制御装置１００では、制御部１０７ｂが、内燃機関１のトルクが最大となる点火の時期に対応する所定の閾値Ｔｘｙを設定するものであるため、より精度よく点火時期を制御しながら内燃機関１の運転状態を、最大トルクを発生させるようにより精度よく制御することができる。
また、本実施形態における内燃機関制御装置１００では、制御部１０７ｂが、内燃機関１の所定の質量燃焼クランク角に対応する所定の閾値ＴＴｘｙを設定するものであるため、所定の質量燃焼クランク角に対応してより高精度に点火時期を制御しながら内燃機関１の運転状態をより高精度に制御することができる。
また、本実施形態における内燃機関制御装置１００では、第１の温度ＴＣＣが、内燃機関１の吸気バルブ１２側の壁部の温度として、吸気バルブ１２側の内燃機関１の装着部位に装着された温度センサ１０５により検出されるものであるため、第１の温度ＴＣＣとして、燃焼室９内の混合気に着火生成された火炎が伝播しにくい傾向が顕著に現れる内燃機関１の吸気バルブ１２側における壁部の温度を用いることができ、かかる第１の温度ＴＣＣを用いて、燃焼室９内の燃焼状態を確実に検出しその燃焼状態に応じて内燃機関１の運転状態を制御することができる。
また、本実施形態における内燃機関制御装置１００では、内燃機関１の燃焼室９を画成する壁部の内壁面８ｂから陥設されると共に内壁面８ｂに開口する凹部８ｅを介して、温度センサ１０５の第１温度センサ素子１０５ｃが、燃焼室９に暴露されるように内燃機関１に装着されているため、簡便な構成で、第１温度センサ素子１０５ｃにより第１の温度ＴＣＣを検出しそのような検出温度に応じて内燃機関１の運転状態を制御することができる。特に、燃焼室９を画成するシリンダヘッド８又はシリンダブロック２の内壁表面に開口してそれから陥設された凹部８ｅに対応するように温度センサ１０５の筐体１０５ｂ内に第１温度センサ素子１０５ｃを配置することにより、燃焼流により受ける衝撃を緩和しながら第１の温度ＴＣＣを直接的に検出することができ、かかる第１の温度ＴＣＣを用いて燃焼室９内の燃焼状態を精度よく把握しながら内燃機関１の運転状態を制御することができる。
また、本実施形態における内燃機関制御装置１００では、温度センサ１０５が、第１温度センサ素子１０５ｃと第２温度センサ素子１０５ｄとが筐体１０５ｂを共用する単一の温度センサであり、制御部１０７ｂが、第１温度センサ素子１０５ｃが検出した第１の温度ＴＣＣと第２温度センサ素子１０５ｄが検出した第２の温度ＴＥとを用いて、内燃機関１の運転状態を制御するものであるため、温度センサ１０５の構成を簡素化しながら、第１の温度ＴＣＣと第２の温度ＴＥとを検出することができる。
また、本実施形態における内燃機関制御装置１００では、制御部１０７ｂが、内燃機関１の燃焼室９の壁表面温度に対応した第１の温度ＴＣＣと内燃機関１の代表温度に対応した第２の温度ＴＥとの差分ΔＴＣＣに基づいて、内燃機関１の運転状態を制御するものであるため、簡便な構成で、燃焼室９内の燃焼状態を検出しその燃焼状態に応じて内燃機関１の運転状態を制御することができる。特に、燃焼室９内の混合気に着火生成された火炎が伝播しにくい燃焼室９の壁表面温度ＴＣＣと、燃焼室９を含むシリンダブロック２の温度を内燃機関１の温度として代表的に示す内燃機関代表温度ＴＥと、の差分ΔＴＣＣは、燃焼室９内の燃焼状態の良・不良を示す適切な指標として用いることができるため、内燃機関１の暖機中等の過渡的な温度状態や内燃機関１が比較的低負荷で運転されることに起因する低温度状態においても、燃焼室９内の燃焼状態を精度よく把握して内燃機関１の運転状態を制御することができる。また、このように内燃機関１の運転状態を適切に制御することにより、内燃機関１の燃料消費率を向上することができる。
また、本実施形態における内燃機関制御装置１００では、第１の温度ＴＣＣが、内燃機関１の吸気バルブ１２側における燃焼室９の壁表面温度として、吸気バルブ１２側の内燃機関１の装着部位に装着された温度センサ１０５により検出されるものであるため、第１の温度ＴＣＣとして、燃焼室９内の混合気に着火生成された火炎が伝播しにくい傾向が顕著に現れる内燃機関１の吸気バルブ１２側における燃焼室９の壁表面温度を用いることができ、かかる第１の温度ＴＣＣを用いて、燃焼室９内の燃焼状態を確実に検出しその燃焼状態に応じて内燃機関１の運転状態を制御することができる。
また、本実施形態における内燃機関制御装置１００では、制御部１０７ｂが、第１の温度ＴＣＣと第２の温度ＴＥとの差分ΔＴＣＣに基づいて、混合気への点火の時期を制御することにより内燃機関１の運転状態を制御するものであるため、適切に点火時期を制御しながら内燃機関１の運転状態を適切に制御することができる。
また、本実施形態における内燃機関制御装置１００では、制御部１０７ｂが、第１の温度ＴＣＣと第２の温度ＴＥとの差分ΔＴＣＣと所定の閾値との大小関係に応じて、点火の時期を進角又は遅角する制御を行い、所定の閾値が、内燃機関１のノッキングレベルに対応する第１の閾値を含んで設定されているものであるため、精度よく点火時期を制御しながら内燃機関１の運転状態をノックの発生を抑制するように精度よく制御することができる。
また、本実施形態における内燃機関制御装置１００では、所定の閾値が、内燃機関１のトルクが最大となる点火の時期に対応する第２の閾値を更に含んで設定されているものであるため、より精度よく点火時期を制御しながら内燃機関１の運転状態を、最大トルクを発生させるようにより精度よく制御することができる。
また、本実施形態における内燃機関制御装置１００では、所定の閾値が、内燃機関１の所定の質量燃焼クランク角に対応する第３の閾値を更に含んで設定されているものであるため、所定の質量燃焼角に対応してより高精度に点火時期を制御しながら内燃機関１の運転状態をより高精度に制御することができる。
また、本実施形態における内燃機関制御装置１００では、制御部１０７ｂが、内燃機関１の燃焼室９を画成する壁部の内壁面８ｂから陥設されると共に内壁面８ｂに開口する凹部８ｅを介して、燃焼室９に暴露されるように内燃機関１に装着された温度センサ１０５の第１温度センサ素子１０５ｃが検出した燃焼室９の温度情報から算出した燃焼室９の温度を用いて、内燃機関１の運転状態を制御するものであるため、簡便な構成で、内燃機関１の燃焼室９の温度等を検出しそのような検出温度に応じて内燃機関１の運転状態を制御することができる。特に、燃焼室９を画成するシリンダヘッド８又はシリンダブロック２の内壁表面に開口してそれから陥設された凹部８ｅに対応するように温度センサ１０５の筐体１０５ｂ内に第１温度センサ素子１０５ｃを配置することにより、燃焼流により受ける衝撃を緩和しながら燃焼室９の温度を直接的に検出することができ、かかる燃焼室９の温度を用いて燃焼室９内の燃焼状態を精度よく把握しながら内燃機関１の運転状態を制御することができる。
なお、本発明は、部材の種類、形状、配置、個数等は前述の実施形態に限定されるものではなく、その構成要素を同等の作用効果を奏するものに適宜置換する等、発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることはもちろんである。
以上のように、本発明は、簡便な構成で、燃焼室内の燃焼状態を検出しその燃焼状態に応じて内燃機関の運転状態を制御可能な内燃機関制御装置を提供することができるものであり、その汎用普遍的な性格から車両等の内燃機関制御装置に広く適用され得るものと期待される。

Claims (20)

  1. 燃料の供給、空気の供給並びに前記燃料及び前記空気から成る混合気への点火のうち少なくとも１つを制御して、内燃機関の運転状態を制御する制御部を備えた内燃機関制御装置において、
    前記制御部は、前記内燃機関の燃焼室を画成する壁部における第１の部位の温度に対応した第１の温度と前記壁部における前記第１の部位よりも外壁面側である第２の部位の温度に対応した第２の温度とに基づいて、前記内燃機関の前記運転状態を制御することを特徴とする内燃機関制御装置。
  2. 前記制御部は、前記第１の温度と前記第２の温度とに基づく値を導出すると共に、前記内燃機関のトルクに基づき所定の閾値を設定し、
    前記値と前記所定の閾値とに基づいて、前記内燃機関の前記運転状態を制御することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関制御装置。
  3. 前記値は、前記第１の温度と前記第２の温度との差分又は比率であることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関制御装置。
  4. 前記制御部は、前記値と前記所定の閾値との大小関係に応じて、前記内燃機関の点火の時期を進角又は遅角する制御を行い、
    前記所定の閾値は、前記内燃機関のノッキングレベルに対応する閾値であることを特徴とする請求項２又は３に記載の内燃機関制御装置。
  5. 燃料の供給、空気の供給並びに前記燃料及び前記空気から成る混合気への点火のうち少なくとも１つを制御して、内燃機関の運転状態を制御する制御部を備えた内燃機関制御装置において、
    前記制御部は、前記内燃機関の燃焼室を画成する壁部における第１の部位の温度に対応した第１の温度と前記壁部における前記第１の部位よりも外壁面側である第２の部位の温度に対応した第２の温度とに基づく値を導出すると共に、
    前記内燃機関のトルクが最大となる前記点火の時期に対応する所定の閾値を設定し、
    前記値と前記所定の閾値とに基づいて、前記内燃機関の前記運転状態を制御することを特徴とする内燃機関制御装置。
  6. 前記値は、前記第１の温度と前記第２の温度との差分又は比率であることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関制御装置。
  7. 前記制御部は、前記値と前記所定の閾値との大小関係に応じて、前記内燃機関の点火の時期を進角又は遅角する制御を行うことを特徴とする請求項５又は６に記載の内燃機関制御装置。
  8. 燃料の供給、空気の供給並びに前記燃料及び前記空気から成る混合気への点火のうち少なくとも１つを制御して、内燃機関の運転状態を制御する制御部を備えた内燃機関制御装置において、
    前記制御部は、前記内燃機関の燃焼室を画成する壁部における第１の部位の温度に対応した第１の温度と前記壁部における前記第１の部位よりも外壁面側である第２の部位の温度に対応した第２の温度とに基づく値を導出すると共に、
    前記内燃機関の所定の質量燃焼クランク角に対応する所定の閾値を設定し、
    前記値と前記所定の閾値とに基づいて、前記内燃機関の前記運転状態を制御することを特徴とする内燃機関制御装置。
  9. 前記値は、前記第１の温度と前記第２の温度との差分又は比率であることを特徴とする請求項８に記載の内燃機関制御装置。
  10. 前記制御部は、前記値と前記所定の閾値との大小関係に応じて、前記内燃機関の点火の時期を進角又は遅角する制御を行うことを特徴とする請求項８又は９に記載の内燃機関制御装置。
  11. 燃料の供給、空気の供給並びに前記燃料及び前記空気から成る混合気への点火のうち少なくとも１つを制御して、内燃機関の運転状態を制御する制御部を備えた内燃機関制御装置において、
    前記制御部は、前記内燃機関の燃焼室を画成する壁部における第１の部位の温度に対応した第１の温度と前記壁部における前記第１の部位よりも外壁面側である第２の部位の温度に対応した第２の温度とに基づいて、前記内燃機関の前記運転状態を制御し、
    前記第１の温度は、前記内燃機関の吸気バルブ側の前記壁部の温度として、前記吸気バルブ側の前記内燃機関の装着部位に装着された温度センサにより検出されるものであることを特徴とする内燃機関制御装置。
  12. 前記内燃機関の燃焼室を画成する壁部の内壁面から陥設されると共に前記内壁面に開口する凹部を介して、前記温度センサの第１温度センサ素子が、前記燃焼室に暴露されるように前記内燃機関に装着されていることを特徴とする請求項１１に記載の内燃機関制御装置。
  13. 前記温度センサは、前記第１温度センサ素子と第２温度センサ素子とが筐体を共用する単一の温度センサであり、
    前記制御部は、前記第１温度センサ素子が検出した前記第１の温度と前記第２温度センサ素子が検出した前記第２の温度とを用いて、前記内燃機関の運転状態を制御することを特徴とする請求項１２に記載の内燃機関制御装置。
  14. 燃料の供給、空気の供給並びに前記燃料及び前記空気から成る混合気への点火のうち少なくとも１つを制御して、内燃機関の運転状態を制御する制御部を備えた内燃機関制御装置において、
    前記制御部は、前記内燃機関の燃焼室の壁表面温度に対応した第１の温度と前記内燃機関の代表温度に対応した第２の温度との差分に基づいて、前記内燃機関の前記運転状態を制御することを特徴とする内燃機関制御装置。
  15. 前記第１の温度は、前記内燃機関の吸気バルブ側における前記燃焼室の前記壁表面温度として、前記吸気バルブ側の前記内燃機関の装着部位に装着された温度センサにより検出されるものであることを特徴とする請求項１４に記載の内燃機関制御装置。
  16. 前記制御部は、前記第１の温度と前記第２の温度との前記差分に基づいて、前記混合気への前記点火の時期を制御することにより前記内燃機関の前記運転状態を制御することを特徴とする請求項１４又は１５に記載の内燃機関制御装置。
  17. 前記制御部は、前記第１の温度と前記第２の温度との前記差分と所定の閾値との大小関係に応じて、前記点火の前記時期を進角又は遅角する制御を行い、前記所定の閾値は、前記内燃機関のノッキングレベルに対応する第１の閾値を含んで設定されていることを特徴とする請求項１６に記載の内燃機関制御装置。
  18. 前記所定の閾値は、前記内燃機関のトルクが最大となる前記点火の時期に対応する第２の閾値を更に含んで設定されていることを特徴とする請求項１７に記載の内燃機関制御装
    置。
  19. 前記所定の閾値は、前記内燃機関の所定の質量燃焼クランク角に対応する第３の閾値を更に含んで設定されていることを特徴とする請求項１８に記載の内燃機関制御装置。
  20. 内燃機関及び前記内燃機関に関する温度情報を検出する温度センサを搭載した車両の前記内燃機関の運転状態を、前記温度情報から算出した前記内燃機関に関する温度を用いて制御する制御部を備えた内燃機関制御装置において、
    前記制御部は、前記内燃機関の燃焼室を画成する壁部の内壁面から陥設されると共に前記内壁面に開口する凹部を介して、前記燃焼室に暴露されるように前記内燃機関に装着された前記温度センサの第１温度センサ素子が検出した前記燃焼室の温度情報から算出した前記燃焼室の温度を用いて、前記内燃機関の前記運転状態を制御することを特徴とする内燃機関制御装置。
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