JP5282849B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

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Description

この発明は、内燃機関の制御装置に係り、特に、車両に搭載される内燃機関の制御を実行するのに好適な内燃機関の制御装置に関する。
燃費やエミッションに関する要求が高まる中、燃焼状態を把握するために筒内圧センサを搭載することが注目されている。しかし、筒内圧センサはコストが高いため、採用するにはコストの低下と、他のセンサを代替する等の更なるメリットが求められる。
例えば、特許文献１に開示されるように、筒内圧センサを備えた内燃機関が知られている。また、本公報には、空燃比センサを代替するために、筒内圧センサの出力値から発熱量を検出し、検出した発熱量から空燃比を算出する手法が開示されている。具体的には、リッチ域においては発熱量／噴射時間から空燃比を算出し、リーン域においては発熱量／空気量から空燃比を算出することが開示されている。このような手法によれば、空燃比が目標空燃比と一致するように、算出した空燃比と目標空燃比との差に基づいて燃料噴射量を補正する噴射量フィードバック制御を実施することができる。
日本特開２００６−１４４６４３号公報 日本特開２００５−２３８５０号公報 日本特開２００６−９７５８８号公報
図２１は、発熱量／噴射量と空気過剰率λとの関係を、燃料中のエタノール濃度毎に表した図である。発熱量／噴射量は発熱効率を意味し、噴射量は噴射時間に比例する。図２１に示すように、発熱量／噴射量はリッチ側ほど低下する。そのため、上記従来の空燃比に基づく噴射量フィードバック制御では、発熱量／噴射量が低下すれば空燃比がリッチになったと判定し、燃料噴射量を低減することとなる。
しかしながら、上記従来の噴射量フィードバック制御によれば、次のような問題が生じる。図２１に示すように、発熱量／噴射量（発熱効率）は、燃料中のエタノール濃度が高いほど（Ｅ８５）、ガソリン燃料（Ｅ０）に比して低くなる。すなわち、発熱量／噴射量は、エタノール濃度が高くなれば、空燃比がリッチでなくても低下することとなる。
上記従来の噴射量フィードバック制御では、発熱量／噴射量（発熱効率）が、エタノール濃度等の燃料性状によって変化することについて考慮されていない。そのため、設定値よりも高い濃度のエタノール混合燃料が給油された場合には、発熱量／噴射量が低下し、空燃比がリッチになったと誤判定することとなる。その結果、噴射量フィードバック制御により、燃料噴射量が減量され続け、リーン失火に至ることとなる。上記従来の内燃機関においてこの課題を回避するには、エタノール濃度センサが別途必要となるが、それではコストアップは避けられない。
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、燃料性状によらないで好適な噴射量フィードバック制御を実施することのできる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
第１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の制御装置であって、
筒内圧を検出する筒内圧センサと、
前記筒内圧センサにより検出された筒内圧に基づいて筒内新気量を算出する筒内新気量算出手段と、
前記筒内圧センサにより検出された筒内圧に基づいて実発熱量を算出する実発熱量算出手段と、
前記筒内新気量算出手段により算出された筒内新気量から所定の空気過剰率における目標発熱量を算出する目標発熱量算出手段と、
前記実発熱量算出手段により算出された実発熱量が前記目標発熱量と一致するように、該実発熱量と前記目標発熱量との比較値を燃料噴射量にフィードバックするフィードバック手段と、を備えることを特徴とする。
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記実発熱量は、燃焼開始から排気バルブが開くまでの期間内における最大値であることを特徴とする。
また、第３の発明は、第１又は第２の発明において、
運転要求に基づいて目標空気過剰率を設定する目標空気過剰率設定手段と、
前記目標発熱量を、前記所定の空気過剰率における発熱量と前記目標空気過剰率における発熱量との発熱量比に基づいて補正する補正手段と、を備えることを特徴とする。
また、第４の発明は、第１乃至第３の発明のいずれかにおいて、
水温を検出する水温検出手段と、
前記目標発熱量を、前記水温検出手段により検出された水温が低いほど減少補正する補正手段と、を備えることを特徴とする。
また、第５の発明は、第１乃至第４の発明のいずれかにおいて、
点火時期に基づいて燃焼割合が所定割合となる目標燃焼点を設定する目標燃焼点設定手段と、
前記目標発熱量を、ＭＢＴでの燃焼割合が前記所定割合となる燃焼点（以下、ＭＢＴ燃焼点と記す。）における発熱量と、前記目標燃焼点における発熱量との発熱量比に基づいて補正する補正手段と、を備えることを特徴とする。
また、第６の発明は、第１乃至第５の発明のいずれかにおいて、
前記実発熱量算出手段により算出された実発熱量を得るために要した燃料噴射量と、該実発熱量とに基づいて燃料中のアルコール濃度を取得するアルコール濃度取得手段と、
前記目標発熱量を、前記アルコール濃度取得手段により取得されたアルコール濃度が高いほど減少補正する補正手段と、を備えることを特徴とする。
また、第７の発明は、第１乃至第６の発明のいずれかにおいて、
ＥＧＲ率を取得するＥＧＲ率取得手段と、
前記目標発熱量を、前記ＥＧＲ率取得手段により取得されたＥＧＲ率が高いほど増大補正する補正手段と、を備えることを特徴とする。
また、第８の発明は、第１乃至第７の発明のいずれかにおいて、
点火時期に基づいて燃焼割合が前記所定割合となる目標燃焼点を設定する目標燃焼点設定手段と、
前記点火時期における燃焼割合が前記所定割合となる実燃焼点を算出する実燃焼点算出手段と、
前記実発熱量を、ＭＢＴ燃焼点に対する前記目標燃焼点の発熱量比と、ＭＢＴ燃焼点に対する前記実燃焼点の発熱量比との差に基づいて補正する実発熱量補正手段と、を備えることを特徴とする。
所定の空気過剰率における発熱量比は、燃料性状による差が僅かである（図２）。第１の発明によれば、実発熱量が、所定の空気過剰率における目標発熱量と一致するように、実発熱量と目標発熱量との比較値を燃料噴射量にフィードバックすることができる。目標制御量を発熱量とすることで、燃料性状の影響を殆ど受けないロバスト性の高い噴射量フィードバック制御が可能となる。
第２の発明によれば、燃焼開始から排気バルブが開くまでの期間内における最大値を実発熱量とする。そのため、本発明によれば、実発熱量を精度高く検出することができる。
第３の発明によれば、前記目標発熱量を、所定の空気過剰率における発熱量と目標空気過剰率における発熱量との発熱量比に基づいて補正する。そのため、本発明によれば、目標発熱量をより精度高く補正し、触媒浄化ウィンドウに合わせた噴射量制御の精度を高めることができる。また、発熱量比に基づけば、運転条件の影響を受けないため、適合工数及びＲＯＭ容量を大幅に削減することができる。
第４の発明によれば、目標発熱量を水温が低いほど減少補正する。そのため、本発明によれば、冷却損失に起因する発熱量の変化分に応じて、目標発熱量をより精度高く補正し、触媒浄化ウィンドウに合わせた噴射量制御の精度を高めることができる。
第５の発明によれば、目標発熱量を、ＭＢＴ燃焼点における発熱量と、目標燃焼点における発熱量との発熱量比に基づいて補正する。そのため、本発明によれば、点火時期に起因する発熱量の変化分に応じて、目標発熱量をより精度高く補正し、触媒浄化ウィンドウに合わせた噴射量制御の精度を高めることができる。また、発熱量比に基づけば、運転条件の影響を受けないため、適合工数及びＲＯＭ容量を大幅に削減することができる。
第６の発明によれば、目標発熱量をアルコール濃度が高いほど減少補正する。そのため、本発明によれば、アルコール濃度に起因する発熱量の変化分に応じて、目標発熱量をより精度高く補正し、触媒浄化ウィンドウに合わせた噴射量制御の精度を高めることができる。
第７の発明によれば、目標発熱量をＥＧＲ率が高いほど増大補正する。そのため、本発明によれば、ＥＧＲ率に起因する発熱量の変化分に応じて、目標発熱量をより精度高く補正し、触媒浄化ウィンドウに合わせた噴射量制御の精度を高めることができる。
第８の発明によれば、実発熱量を、ＭＢＴ燃焼点に対する目標燃焼点の発熱量比と、ＭＢＴ燃焼点に対する実燃焼点の発熱量比との差に基づいて補正する。そのため、本発明によれば、制御誤差に起因する発熱量の変化分に応じて、実発熱量を精度高く補正し、触媒浄化ウィンドウに合わせた噴射量制御の精度を高めることができる。
本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための概略構成図である。 燃料中のエタノール濃度とストイキにおける発熱量比との関係を表した図である。 本発明の実施の形態１においてＥＣＵ５０が実行する制御ルーチンのフローチャートである。 本発明の実施の形態１における燃焼質量割合変化率とＥＧＲ率との関係をエンジン回転数ＮＥ毎に示した図である。 本発明の実施の形態１におけるサブフィードバック制御の概略を示す図である。 空気過剰率λと発熱量との関係を、運転条件毎に調べた実験結果を示す図である。 図６と同じ運転条件において、空気過剰率λと発熱量比との関係を表した図である。 本発明の実施の形態２においてＥＣＵ５０が実行するサブルーチンのフローチャートである。 本発明の実施の形態３におけるＭＢＴ以外の５０％燃焼点のＡＴＤＣ８ＣＡからの偏差と発熱量比との関係を表した図である。 本発明の実施の形態３においてＥＣＵ５０が実行するサブルーチンのフローチャートである。 本発明の実施の形態４におけるＭＢＴ以外の５０％燃焼点のＡＴＤＣ８ＣＡからの偏差と発熱量比との関係を表した図である。 本発明の実施の形態４においてＥＣＵ５０が実行するサブルーチンのフローチャートである。 本発明の実施の形態５における水温と発熱量補正係数との関係を表した図である。 本発明の実施の形態５においてＥＣＵ５０が実行するサブルーチンのフローチャートである。 本発明の実施の形態６においてＥＣＵ５０が実行するサブルーチンのフローチャートである。 本発明の実施の形態６における空気過剰率λと発熱量／噴射量のストイキ比との関係を表した図である。 本発明の実施の形態６における噴射時間／発熱量とエタノール濃度との関係を表した図である。 本発明の実施の形態６におけるエタノール濃度と発熱量補正比との関係を表した図である。 本発明の実施の形態７におけるＥＧＲ率と発熱量変化比率との関係を表した図である。 本発明の実施の形態７においてＥＣＵ５０が実行するサブルーチンのフローチャートである。 発熱量／噴射量と空気過剰率λとの関係を、燃料中のエタノール濃度毎に表した図である。
Ｑｄ 実発熱量
Ｑｔ 理想発熱量
ｑｂ 基本噴射量
ｑｈ 噴射量補正量
α 閾値
λ 空気過剰率
１０ エンジン
１２ スパークプラグ
１４ インジェクタ
１６ 筒内圧センサ
１８ クランク角度センサ
２４ エアフローメータ
２６ スロットルバルブ
２７ スロットル開度センサ
３０ 吸気圧センサ
３４ 触媒
３６ ＥＧＲ通路
４２ サブＯ２センサ
４４ 水温センサ
５０ ＥＣＵ(Electronic Control Unit)
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
実施の形態１．
［実施の形態１のシステム構成］
図１は、本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための概略構成図である。図１に示すシステムは、内燃機関（以下、単にエンジンという。）１０を備えている。図１に示すエンジン１０は、スパークプラグ１２を備えた火花点火式の４ストロークレシプロエンジンである。また、エンジン１０は、筒内に燃料を直接噴射するインジェクタ１４を備えた筒内直噴エンジンでもある。燃料には、ガソリンやアルコール（例えば、エタノール）混合燃料が用いられる。
図１では１つの気筒のみが描かれているが、車両用のエンジン１０は、一般的に複数の気筒から構成されている。各気筒には筒内圧を検出するための筒内圧センサ１６が取り付けられている。また、エンジン１０には、クランク軸の回転角に応じて信号ＣＡを出力するクランク角度センサ１８が取り付けられている。
エンジン１０の吸気系には、各気筒に接続された吸気通路２０が設けられている。吸気通路２０の入口には、エアクリーナ２２が設けられている。エアクリーナ２２の下流には、吸気通路２０に吸入される空気の流量に応じた信号ＧＡを出力するエアフローメータ２４が取り付けられている。エアフローメータ２４の下流には、電子制御式のスロットルバルブ２６が設けられている。スロットルバルブ２６の近傍には、スロットルバルブ２６の開度に応じた信号ＴＡを出力するスロットル開度センサ２７が取り付けられている。スロットルバルブ２６の下流には、サージタンク２８が設けられている。サージタンク２８の近傍には、吸気圧を測定するための吸気圧センサ３０が取り付けられている。
エンジン１０の排気系には、各気筒に接続された排気通路３２が設けられている。排気通路３２には触媒３４が設けられている。触媒としては、例えば、三元触媒、ＮＯｘ触媒等が用いられる。また、排気通路３２には、吸気通路２０に接続されるＥＧＲ通路３６が設けられている。ＥＧＲ通路３６には、ＥＧＲクーラ３８とＥＧＲバルブ４０とが設けられている。
エンジン１０の制御系には、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)５０が設けられている。ＥＣＵ５０の入力部には、上述した筒内圧センサ１６、クランク角度センサ１８、エアフローメータ２４、スロットル開度センサ２７、吸気圧センサ３０等の各種センサが接続されている。また、ＥＣＵ５０の出力部には、上述したスパークプラグ１２、インジェクタ１４、スロットルバルブ２６、ＥＧＲバルブ４０等の各種アクチュエータが接続されている。ＥＣＵ５０は、入力された各種の情報に基づいて、エンジン１０の運転状態を制御する。また、ＥＣＵ５０は、クランク角度センサ１８の信号ＣＡから、エンジン回転数ＮＥ（単位時間当たり回転数）や、ピストンの位置によって決まる筒内容積Ｖを計算することができる。
［実施の形態１における特徴的制御］
上述したシステム構成においては、エミッション等を好適に保つため、噴射量フィードバック制御（ＰＩＤ制御）を実施することが望まれる。ところが、上述したシステムでは、コスト低減のため、触媒３４の上流に空燃比センサが取り付けられていない。そこで、例えば日本特開２００６−１４４６４３号公報に開示されているように、空燃比センサを代替するために、筒内圧センサの出力値から検出される発熱量から空燃比を算出し、空燃比を理論空燃比に一致させるように、空燃比と理論空燃比との差に応じた補正量を燃料噴射量にフィードバックすることが考えられる。
しかしながら、空燃比センサからは、空気過剰率λ（空燃比／理論空燃比）が検出されるところ、筒内圧センサの出力値に基づいて算出されるものは空燃比に過ぎない。そのため、エタノール濃度が異なる燃料が給油される等、理論空燃比が変化する条件下においては、エタノール濃度センサを別途取り付けない限り、適切な理論空燃比を設定することができない。適切な理論空燃比が設定できなければ、筒内圧センサの出力値に基づいて算出された空燃比によっては、エミッション等を好適に保つ噴射量フィードバック制御を実施することができないこととなる。
次に、このような課題を解決する本実施形態の制御概要について図２を用いて説明する。図２は、燃料中のエタノール濃度とストイキ（空気過剰率λ＝１）における発熱量比（Ｅ０以外でのストイキにおける発熱量／Ｅ０でのストイキにおける発熱量）との関係を表した図である。理論空燃比はＥ０で約１４．６、Ｅ１００で約９．０と値が異なる。つまり、ストイキにおいては、Ｅ１００の方がＥ０よりも多くの燃料が噴射されることとなる（約１．５倍）。図２に示す通り、エタノール濃度が異なってもストイキにおける発熱量比の差は僅かである。発明者の知見によれば、その差は、Ｅ０とＥ１００とで約２．３％程度であるという結果が得られている。また、所定の空気過剰率においてもストイキの場合と略同様の結果が得られている。このような結果によれば、目標制御量を発熱量とすることで、エタノール濃度の影響を受けない噴射量フィードバック制御が可能となる。
そこで、本実施形態のシステムでは、発熱量を所定の空気過剰率における理想発熱量に一致させるように、発熱量と理想発熱量との差に応じた補正量を燃料噴射量にフィードバックすることとした。
（制御ルーチン）
図３は、上述の動作を実現するために、ＥＣＵ５０が実行する制御ルーチンのフローチャートである。この制御ルーチンは、例えば１サイクル毎に実行される。図３に示すルーチンでは、まず、筒内に導入された筒内新気量ＫＬとＥＧＲ率とが算出される（ステップ１００）。図４は、燃焼質量割合変化率とＥＧＲ率との関係をエンジン回転数ＮＥ毎に示した図である。ＥＣＵ５０には、図４に示す関係マップが予め記憶されている。ＥＣＵ５０は、クランク角度センサ１８の信号ＣＡからエンジン回転数ＮＥを算出する。また、ＥＣＵ５０は、クランク角に同期した筒内圧センサ１６によって検出された燃焼圧から燃焼質量割合変化率（燃焼速度）を算出する。そして、ＥＣＵ５０は、図４に示す関係マップからエンジン回転数ＮＥと燃焼質量割合変化率とに応じたＥＧＲ率（内部ＥＧＲ＋外部ＥＧＲ）を取得する。さらに、ＥＣＵ５０は、圧縮行程における圧縮圧から新気とＥＧＲガスとの総量を算出し、この総量とＥＧＲ率とから筒内新気量ＫＬを算出する。
次に、エンジン回転数ＮＥと筒内新気量ＫＬと目標空気過剰率とに基づいて、基本噴射量ｑｂが算出される（ステップ１１０）。ＥＣＵ５０には、エンジン回転数ＮＥと筒内新気量ＫＬと目標空気過剰率とに応じた基本噴射量ｑｂを定めたマップが予め記憶されている。目標空気過剰率は、例えばストイキ（空気過剰率λ＝１）に設定されているものとする。
続いて、筒内圧センサ１６の出力値に基づいて、燃焼開始以降の累積発熱量がクランク角毎に算出される（ステップ１２０）。累積発熱量は、燃焼前のクランク角θ１における筒内圧Ｐ（θ１）と筒内容積Ｖ（θ１）、燃焼開始後のクランク角θ２における筒内圧Ｐ（θ２）と筒内容積Ｖ（θ２）、実験的に求められる定数αＡ、及び比熱比κに基づいて式（１）から算出される。なお、式（１）については、日本特開２００６−１４４６４３等に詳細な説明が記載されている。そのため、本実施形態の説明においては、その説明は省略する。
Figure 0005282849
ところで、燃焼終了後に検出される発熱量は、冷却損失および筒内圧センサ１６の受熱によるセンサ内部の歪みに起因する出力誤差の影響を大きく受ける。また、排気バルブが開いた後の期間は、筒内容積Ｖの値が大きくなるため、ノイズ等によって発熱量が正確に検出されない可能性がある。さらに、発熱量の検出タイミングをｄＱ／ｄθ＝０とすれば、例えば筒内圧センサ１６のＡＤ変換を１０ＣＡといった粗い間隔で実施する場合には、必ずしもｄＱ／ｄθ＝０が検出されず、或いは、ノイズ振幅等の影響で誤ったタイミングで発熱量を検出してしまう可能性もある。
そこで、本実施形態のシステムにおいては、式（１）で算出される累積発熱量の内、排気バルブが開くまでの期間内においての最大値を実発熱量Ｑｄと決定することとする。排気バルブが開く時期は、クランク角度センサ１８の信号ＣＡから算出される。このような構成によれば、上述した問題に対する影響なく、実発熱量Ｑｄを精度良く検出することができる。
ステップ１２０の処理後、実発熱量Ｑｄと閾値αとを比較して失火しないか否かが判定される（ステップ１３０）。ＥＣＵ５０には、失火が生じない程度の発熱量を実験等により定めた閾値αが記憶されている。実発熱量Ｑｄが閾値αよりも大きい場合には、失火しないと判定される。
ステップ１３０において、失火しないと判断された場合には、ステップ１５０〜１７０で詳説する発熱量に基づく噴射量フィードバック制御が開始される（ステップ１４０）。本実施形態における噴射量フィードバック制御は、実発熱量Ｑｄを目標発熱量（後述する理想発熱量Ｑｔ）に一致させるように、実発熱量Ｑｄと理想発熱量Ｑｔとの差に応じた噴射量補正量を基本噴射量ｑｂに増減補正するものである。
まず、前回燃焼時の理想発熱量Ｑｔが算出される（ステップ１５０）。具体的には、既に燃焼を終えた前回サイクルにおいて、適正な噴射量が噴射されればどれだけの発熱量を発生したかが算出される。ＥＣＵ５０には、エンジン回転数ＮＥと筒内新気量ＫＬとに応じた理想発熱量Ｑｔを定めたマップが目標空気過剰率毎に記憶されている。理想発熱量Ｑｔは、筒内新気量ＫＬの増大に伴い線形的に増大する傾向がある。ＥＣＵ５０は、上記マップから前サイクルでのエンジン回転数ＮＥと筒内新気量ＫＬとに応じた理想発熱量Ｑｔを取得する。
続いて、理想発熱量Ｑｔと実発熱量Ｑｄとの偏差に基づいて噴射量補正量ｑｈが算出される（ステップ１６０）。ＥＣＵ５０には、実発熱量Ｑｄが理想発熱量Ｑｔより小さいほど正値に大きく、実発熱量Ｑｄが理想発熱量Ｑｔより大きいほど負値に大きい噴射量補正量ｑｈを定めた噴射量補正マップが記憶されている。ＥＣＵ５０は、噴射量補正マップから理想発熱量Ｑｔと実発熱量Ｑｄとの偏差に応じた噴射量補正量ｑｈを取得する。
そして、ステップ１１０において算出された基本噴射量ｑｂに噴射量補正量ｑｈを加算して最終噴射量が算出される（ステップ１７０）。ＥＣＵ５０は、インジェクタ１４に最終噴射量に応じた燃料を噴射させる。これにより、実発熱量Ｑｄを理想発熱量Ｑｔに一致させるように噴射量フィードバック制御が実施される。その後本ルーチンは終了される。
なお、ステップ１３０において、失火すると判定された場合には、噴射量補正量ｑｈの値は０に設定される。そのため、ステップ１７０では、基本噴射量ｑｂが最終噴射量として算出される。
以上説明したように、図３に示すルーチンによれば、実発熱量Ｑｄをストイキにおける理想発熱量Ｑｔに一致させるように、実発熱量Ｑｄと理想発熱量Ｑｔとの差に応じた噴射量補正量ｑｈを基本噴射量ｑｂにフィードバックすることができる。目標制御量を発熱量とすることで、エタノール濃度（燃料性状）の影響を受けないロバスト性の高いシステムを実現することができる。また、本実施形態のシステムによれば、空燃比センサ及びエタノール濃度センサを別途必要としないため、コストの低減を図ることができる。さらに、図３に示すルーチンによれば、最終噴射量を算出するまでの過程において、パラメータに噴射時間を用いていない。そのため、インジェクタ１４による噴射ばらつきの影響を排除でき、精度の高い噴射量フィードバック制御を実現することができる。
ところで、上述した実施の形態１のシステムにおいては、ＥＧＲ率を、ステップ１００の処理により算出することとしているが、ＥＧＲ率の算出方法はこれに限定されるものではない。例えば、ステップ１００において、エアフローメータ２４と吸気圧センサ３０とスロットル開度センサ２７との出力値に応じた外部ＥＧＲ率の推定値を定めたマップから外部ＥＧＲ率を取得し、バルブオーバーラップ量の設定値に応じた内部ＥＧＲ率の推定値を定めたマップから内部ＥＧＲ率を取得することとしても良い。なお、この点は以下の実施の形態でも同様である。
また、上述した実施の形態１のシステムにおいては、累積発熱量を、式（１）に基づいて算出することとしているが、累積発熱量の算出方法はこれに限定されるものではない。例えば、ステップ１２０において、次の式（２）に基づいて算出することとしても良い。なお、この点は以下の実施の形態でも同様である。
Figure 0005282849
また、上述した実施の形態１のシステムにおいては、理想発熱量Ｑｔを、ストイキ（空気過剰率λ＝１）におけるものとしているが、例えば、所定の空気過剰率を定めて、当該空気過剰率における理想発熱量Ｑｔを用いることとしても良い。
また、上述した実施の形態１のシステムにおいては、触媒３４上流の空燃比センサの機能を、筒内圧センサ１６で代替することとしているが、さらに加えて、触媒３４下流にサブＯ２センサ４２を配置することとしてもよい。図５は、サブフィードバック制御の概略を示す図である。サブフィードバック制御では、触媒３４の下流に取り付けられたサブＯ２センサ４２の出力がストイキ出力となるように、ステップ１６０において算出された噴射量補正量ｑｈが更に補正される。なお、この点は以下の実施の形態でも同様である。
尚、上述した実施の形態１においては、筒内圧センサ１６が前記第１の発明における「筒内圧センサ」に相当している。また、ここでは、ＥＣＵ５０が、上記ステップ１００の処理を実行することにより前記第１の発明における「筒内圧新気量算出手段」が、上記ステップ１２０の処理を実行することにより前記第１の発明における「実発熱量算出手段」が、上記ステップ１５０の処理を実行することにより前記第１の発明における「目標発熱量算出手段」が、上記ステップ１６０〜ステップ１７０の処理を実行することにより前記第１の発明における「フィードバック手段」が、それぞれ実現されている。更に、実施の形態１においては、上記ステップ１２０において算出される実発熱量Ｑｄが前記第１及び第２の発明における「実発熱量」に、上記ステップ１５０において算出される理想発熱量Ｑｔが前記第１の発明における「目標発熱量」に、それぞれ対応している。
実施の形態２．
［実施の形態２のシステム構成］
次に、図６〜図８を参照して本発明の実施の形態２について説明する。本実施形態のシステムは図１に示す構成において、ＥＣＵ５０に後述する図３及び図８のルーチンを実施させることで実現することができる。
［実施の形態２における特徴的制御］
上述した実施の形態１では、燃料性状によらないで、実発熱量Ｑｄをストイキ（空気過剰率λ＝１）における理想発熱量Ｑｔに一致させる噴射量フィードバック制御を実施している。ところで、エンジン１０の制御においては、ドライバビリティやエミッション等を好適に保つためにリッチ要求やリーン要求がなされ、一時的にリッチ域やリーン域での運転が求められる場合もある。
図６は、空気過剰率λと発熱量との関係を、運転条件毎に調べた実験結果を示す図である。図６に示すように、発熱量は、同一運転条件において空気過剰率λがストイキよりもリッチになるに従い増加し、リーンになるに従い低下する傾向がある。詳細には、例えばガソリン燃料においては、空燃比１１近傍まではリッチになるに従い発熱量が増加する傾向にある。また、空燃比制御の実用域は空燃比１２〜１８程度である。噴射量フィードバック制御の精度を高めるためには、目標空気過剰率に応じた発熱量の変化に基づいて理想発熱量Ｑｔを補正することが望ましい。
しかしながら、発熱量は、エンジン回転数ＮＥや単位時間当たりの噴射量といった運転条件毎に大きく異なる（図６）。そのため、図６に示す関係をそのまま用いて理想発熱量Ｑｔを補正しようとすれば、運転条件毎に補正量を適合する必要が生じる。また、ＥＣＵ５０のＲＯＭ容量も多く必要になるという課題も生じる。
次に、このような課題を解決する本実施形態の制御概要について図７を用いて説明する。図７は、図６と同じ運転条件において、空気過剰率λと発熱量比（ストイキ以外における発熱量／ストイキにおける発熱量）との関係を表した図である。発熱量比は空気過剰率λの２次関数で表される。図７に示す通り、運転条件によらず、空気過剰率λに対応する発熱量比は一意に定まる。そして、発熱量比は、空気過剰率λがストイキよりもリッチになるに従って大きくなり、リーンになるに従って小さくなる傾向がある。
そこで、本実施形態のシステムでは、図７に示す空気過剰率λと発熱量比との関係に基づいて理想発熱量Ｑｔを補正することとした。
（制御ルーチン）
図８は、上述の機能を実現するために、ＥＣＵ５０が実行するサブルーチンのフローチャートである。このルーチンは、図３のステップ１５０の処理に換えて実行されるサブルーチンである。換言すれば、本実施形態の制御ルーチンは、図３のステップ１５０の処理が、図８のサブルーチンに置き換えられている点を除き、図３に示すルーチンと同様である。以下、本実施形態の制御ルーチンのうち、図３に示すステップと同一のステップについては、その説明を省略または簡略する。
図８に示すサブルーチンは、図３に示すステップ１４０の処理後に実行される。このサブルーチンでは、まず、前回燃焼時の理想発熱量Ｑｔが算出される（ステップ２００）。具体的には、既に燃焼を終えた前回サイクルにおいて、適正な噴射量が噴射されればどれだけの発熱量を発生したかが算出される。ＥＣＵ５０には、エンジン回転数ＮＥと筒内新気量ＫＬとに応じた理想発熱量Ｑｔを定めたマップが目標空気過剰率毎に記憶されている。理想発熱量Ｑｔは筒内新気量ＫＬの増大に伴い線形的に増大する。ＥＣＵ５０は、上記マップから前サイクルでのエンジン回転数ＮＥと筒内新気量ＫＬとに応じた理想発熱量Ｑｔを取得する。
次に、目標空気過剰率に基づいて理想発熱量Ｑｔが補正される（ステップ２１０）。ＥＣＵ５０には、他のルーチンにおいてドライバビリティやエミッション等を好適に保つためになされる運転要求（リッチ要求やリーン要求）に応じた空気過剰率λの目標値（目標空気過剰率）を定めたマップが予め記憶されている。例えば、リッチ要求がなされると、目標空気過剰率は１より小さく（例えば、空気過剰率λ＝０．９）設定される。リーン要求がなされると、目標空気過剰率は１より大きく（例えば、空気過剰率λ＝１．１）設定される。また、ＥＣＵ５０には、上述した図７に示す関係マップが予め記憶されている。この関係マップから、目標空気過剰率に応じた発熱量比が取得される。ＥＣＵ５０は、取得した発熱量比を補正係数として理想発熱量Ｑｔに乗じて新たな理想発熱量Ｑｔとする。
ステップ２１０の処理後、新たな理想発熱量Ｑｔに基づいて図３のステップ１６０以降の処理が実行される。
以上説明したように、図８に示すサブルーチンによれば、目標空気過剰率と発熱量比との関係に基づいて理想発熱量Ｑｔを補正することができる。そのため、本実施形態のシステムによれば、触媒浄化ウィンドウに合わせた噴射量制御の精度を高めることができる。また、目標空気過剰率と発熱量比との関係によれば、燃料性状及び運転条件の影響を受けないロバスト性の高いシステムを実現することができる。さらに、本実施形態のシステムによれば、図７に示した単一の関係マップに基づいて理想発熱量Ｑｔを補正することができるため、運転条件に応じた適合工数を大幅に削減することができる。加えて、ＥＣＵ５０のＲＯＭ容量を大幅に削減することができる。
尚、上述した実施の形態２においては、ＥＣＵ５０が、上記ステップ２１０の処理を実行することにより前記第３の発明における「目標空気過剰率設定手段」及び「補正手段」が、それぞれ実現されている。
実施の形態３．
［実施の形態３のシステム構成］
次に、図９〜図１０を参照して本発明の実施の形態３について説明する。本実施形態のシステムは図１に示す構成において、ＥＣＵ５０に後述する図３及び図１０のルーチンを実施させることで実現することができる。
［実施の形態３における特徴的制御］
上述した実施の形態１では、燃料性状によらないで、実発熱量Ｑｄをストイキ（空気過剰率λ＝１）における理想発熱量Ｑｔに一致させる噴射量フィードバック制御を実施している。ところで、エンジン１０の制御においては、運転要求（燃費やエミッション等に関する要求）に応じて、スパークプラグ１２の点火時期をＭＢＴ（Minimum Advance for Best Torque）から進角・遅角させる点火時期制御も行われる。
発明者の知見によれば、点火時期をＭＢＴから進角させると総発熱量は減少する。また、点火時期をＭＢＴから遅角させると総発熱量は増大する。そのため、燃焼割合が５０％となる燃焼時期（以下、単に５０％燃焼点という。）における発熱量は、遅角側ほど高くなり進角側ほど低くなる。このように発熱量が点火時期の影響を受けるのは、燃焼重心位置によってＨＣの後燃え量が変化するためであると考えられる。噴射量フィードバック制御の精度を高めるためには、このような点火時期による発熱量への影響を鑑みて、理想発熱量Ｑｔを補正することが望ましい。
しかしながら、発熱量は、エンジン回転数ＮＥや筒内新気量ＫＬといった運転条件毎に大きく異なる。そのため、運転条件毎に理想発熱量Ｑｔを補正しようとすれば、運転条件毎に補正量を適合する必要が生じる。また、ＥＣＵ５０のＲＯＭ容量も多く必要になるという課題も生じる。
次に、このような課題を解決する本実施形態の制御概要について図９を用いて説明する。本実施形態においては、ＭＢＴにおける５０％燃焼点（以下、ＭＢＴ５０％燃焼点という。）が圧縮上死点後８ＣＡ（以下、ＡＴＤＣ８ＣＡという。）であるものとする。図９は、ＭＢＴ以外における５０％燃焼点のＡＴＤＣ８ＣＡからの偏差と、発熱量比（ＭＢＴ以外における５０％燃焼点の発熱量／ＭＢＴ５０％燃焼点の発熱量）との関係を表した図である。図９に示す通り、運転条件によらず、上述の偏差と発熱量比との関係は一意に定まる。また、発熱量比は、ＭＢＴよりも遅角するに従って大きくなり、ＭＢＴよりも進角するに従って小さくなる傾向がある。
そこで、本実施形態のシステムでは、図９に示す５０％燃焼点のＡＴＤＣ８ＣＡからの偏差と発熱量比との関係に基づいて理想発熱量Ｑｔを補正することとした。
（制御ルーチン）
図１０は、上述の機能を実現するために、ＥＣＵ５０が実行するサブルーチンのフローチャートである。このルーチンは、図３のステップ１５０の処理に換えて実行されるサブルーチンである。本実施形態の制御ルーチンは、図８のステップ２１０の処理後に、ステップ２３０が追加されている点を除き、図３及び図８に示すルーチンと同様である。以下、本実施形態の制御ルーチンのうち、図３及び図８に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
図１０に示すサブルーチンでは、ステップ２１０の処理後に、図９に示す５０％燃焼点のＡＴＤＣ８ＣＡからの偏差と発熱量比との関係に基づいて理想発熱量Ｑｔを補正する（ステップ２３０）。具体的に説明する。ＥＣＵ５０には、他のルーチンにおいて運転要求（燃費やエミッション等に関する要求）に応じた５０％燃焼点の目標値（以下、目標５０％燃焼点という。）を定めたマップが予め記憶されている。このマップから運転条件に応じた５０％燃焼点が取得され、目標５０％燃焼点として設定される。そして、ＭＢＴ５０％燃焼点と目標５０％燃焼点との偏差が算出される。さらに、ＥＣＵ５０には、上述した図９に示す関係マップが予め記憶されている。この関係マップから上記偏差に応じた発熱量比が取得される。ＥＣＵ５０は、取得した発熱量比を補正係数として理想発熱量Ｑｔに乗じて新たな理想発熱量Ｑｔとする。
ステップ２３０の処理後、新たな理想発熱量Ｑｔに基づいて図３のステップ１６０以降の処理が実行される。
以上説明したように、図１０に示すサブルーチンによれば、目標５０％燃焼点のＡＴＤＣ８ＣＡからの偏差と発熱量比との関係に基づいて理想発熱量Ｑｔを補正することができる。そのため、本実施形態のシステムによれば、触媒浄化ウィンドウに合わせた噴射量制御の精度を高めることができる。また、目標５０％燃焼点のＡＴＤＣ８ＣＡからの偏差と発熱量比との関係によれば、燃料性状及び運転条件の影響を受けないロバスト性の高いシステムを実現することができる。さらに、本実施形態のシステムによれば、上述の実施の形態に比して発熱量への影響因子をさらに考慮したことによって、より精度高く理想発熱量Ｑｔを補正でき、触媒浄化ウィンドウに合わせた適切な噴射量制御を実現することができる。
また、本実施形態のシステムによれば、図９に示した単一の関係マップに基づいて理想発熱量Ｑｔを補正することができるため、運転条件に応じた適合工数を大幅に削減することができる。さらに、ＥＣＵ５０のＲＯＭ容量を大幅に削減することができる。
ところで、上述した実施の形態３のシステムにおいては、ステップ２３０における理想発熱量Ｑｔの補正を、ステップ２１０における理想発熱量Ｑｔの補正と併用することとしているが、これに限定されるものではない。ステップ２１０の処理を行わず、ステップ２３０の処理のみ行うこととしても良い。なおこの点は以下の実施の形態でも同様である。
また、上述した実施の形態３のシステムにおいては、図９に示す関係マップを、５０％燃焼点を基準として定めることとしているが、燃焼点の基準はこれに限定されるものではない。任意の燃焼割合における燃焼点としてもよい。
また、上述した実施の形態３のシステムにおいては、ＭＢＴにおける５０％燃焼点を、ＡＴＤＣ８ＣＡとしているが、この値はシステムによって異なるものであり、ＡＴＤＣ８ＣＡに限定されるものではない。
尚、上述した実施の形態３においては、ＥＣＵ５０が、上記ステップ２３０の処理を実行することにより前記第５の発明における「目標燃焼点設定手段」及び「補正手段」が、それぞれ実現されている。
実施の形態４．
［実施の形態４のシステム構成］
次に、図１１〜図１２を参照して本発明の実施の形態４について説明する。本実施形態のシステムは図１に示す構成において、ＥＣＵ５０に後述する図３及び図１１のルーチンを実施させることで実現することができる。
［実施の形態４における特徴的制御］
上述した実施の形態３では、運転要求に応じた目標５０％燃焼点を定めて点火時期制御が行われる。しかしながら、点火時期制御の過程においては制御誤差が生じる。制御誤差が生じれば発熱量も変化することとなる。噴射量フィードバック制御の精度を高めるためには、このような制御誤差による発熱量への影響に鑑み、発熱量の変化分に応じて実発熱量Ｑｄを補正することが望ましい。
ところが、発熱量は、エンジン回転数ＮＥや筒内新気量ＫＬといった運転条件毎に大きく異なる。そのため、運転条件毎に実発熱量Ｑｄを補正しようとすれば、運転条件毎に補正量を適合する必要が生じる。また、ＥＣＵ５０のＲＯＭ容量も多く必要になるという課題も生じる。
次に、このような課題を解決する本実施形態の制御概要について図１１を用いて説明する。本実施形態においては、ＭＢＴにおける５０％燃焼点（ＭＢＴ５０％燃焼点）が圧縮上死点後８ＣＡ（ＡＴＤＣ８ＣＡ）であるものとする。図１１は、ＭＢＴ以外における５０％燃焼点のＡＴＤＣ８ＣＡからの偏差と、発熱量比（ＭＢＴ以外における５０％燃焼点の発熱量／ＭＢＴ５０％燃焼点の発熱量）との関係を表した図である。図１１に示す通り、運転条件によらず、上述の偏差と発熱量比との関係は一意に定まる。また、発熱量比は、ＭＢＴよりも遅角するに従って大きくなり、ＭＢＴよりも進角するに従って小さくなる傾向がある。
図１１に示すａは、目標５０％燃焼点を示す。図１１に示すｂは、目標５０％燃焼点に応じて点火時期制御を行った結果である現実の５０％燃焼点（以下、実５０％燃焼点という。）を示す。上述した通り、このような差は制御誤差により生じる。そこで、本実施形態のシステムでは、ＭＢＴ５０％燃焼点に対する目標５０％燃焼点の発熱量比と、ＭＢＴ５０％燃焼点に対する実５０％燃焼点の発熱量比との差に基づいて、実発熱量Ｑｄを補正することとした。
（制御ルーチン）
図１２は、上述の機能を実現するために、ＥＣＵ５０が実行するサブルーチンのフローチャートである。このルーチンは、図３のステップ１５０の処理に換えて実行されるサブルーチンである。本実施形態の制御ルーチンは、図１０のステップ２３０の処理後に、ステップ２６０が追加されている点を除き、図３及び図１０に示すルーチンと同様である。以下、本実施形態の制御ルーチンのうち、図３及び図１０に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
図１２に示すサブルーチンでは、ステップ２３０の処理後に、図１１に示す目標５０％燃焼点及び実５０％燃焼点のＡＴＤＣ８ＣＡからの偏差と発熱量比との関係に基づいて実発熱量Ｑｄを補正する（ステップ２６０）。具体的に説明する。まず、実５０％燃焼点として、前回サイクルにおける総発熱量の半分となるクランク角が算出される。そして、ＭＢＴ５０％燃焼点と実５０％燃焼点との偏差が算出される。ＥＣＵ５０には、上述した図１１に示す関係マップが予め記憶されている。この関係マップから偏差に応じた発熱量比（以下、実５０％燃焼点発熱量比という。）が取得される。
また、ＥＣＵ５０には、他のルーチンにおいて運転要求に応じた目標５０％燃焼点を定めたマップが予め記憶されている。このマップから前回サイクルの運転条件に応じた目標５０％燃焼点が設定される。次に、ＭＢＴ５０％燃焼点と目標５０％燃焼点との偏差が算出される。その後、図１１に示す関係マップから偏差に応じた発熱量比（以下、目標５０％燃焼点発熱量比という。）が取得される。
その後、目標５０％燃焼点発熱量比と実５０％燃焼点発熱量比との差から、目標５０％燃焼点に対する実５０％燃焼点の発熱量比が求められる。ＥＣＵ５０は、求めた発熱量比を補正係数として実発熱量Ｑｄに乗じて新たな実発熱量Ｑｄとする。
ステップ２６０の処理後、新たな実発熱量Ｑｄに基づいて図３のステップ１６０以降の処理が実行される。
以上説明したように、図１２に示すサブルーチンによれば、目標５０％燃焼点及び実５０％燃焼点のＡＴＤＣ８ＣＡからの偏差と発熱量比との関係に基づいて実発熱量Ｑｄを補正することができる。そのため、本実施形態のシステムによれば、触媒浄化ウィンドウに合わせた噴射量制御の精度を高めることができる。また、発熱量比との関係によれば、燃料性状及び運転条件の影響を受けないロバスト性の高いシステムを実現することができる。さらに、本実施形態のシステムによれば、制御誤差に起因する発熱量の変化分に応じて精度高く実発熱量Ｑｄを補正でき、触媒浄化ウィンドウに合わせた適切な噴射量制御を実現することができる。
また、本実施形態のシステムによれば、図１２に示した単一の関係マップに基づいて実発熱量Ｑｄを補正することができるため、運転条件に応じた適合工数を大幅に削減することができる。さらに、ＥＣＵ５０のＲＯＭ容量を大幅に削減することができる。
ところで、上述した実施の形態４のシステムにおいては、ステップ２６０における実発熱量Ｑｄの補正を、ステップ２１０及び２３０における理想発熱量Ｑｔの補正と併用することとしているが、これに限定されるものではない。ステップ２６０の処理のみ又は各ステップの処理と組み合わせることとしても良い。なお、この点は以下の実施の形態でも同様である。
尚、上述した実施の形態４においては、ＥＣＵ５０が、上記ステップ２６０の処理を実行することにより前記第８の発明における「目標燃焼点設定手段」と「実燃焼点算出手段」と「実発熱量補正手段」が、それぞれ実現されている。
実施の形態５．
［実施の形態５のシステム構成］
次に、図１３〜図１４を参照して本発明の実施の形態５について説明する。本実施形態のシステムには、上述した図１の構成に、エンジン１０の水温を検出する水温センサ４４が加えられている。水温センサ４４は、ＥＣＵ５０の入力部に接続されている。そして、本実施形態のシステムは、ＥＣＵ５０に後述する図３及び図１４のルーチンを実施させることで実現することができる。
［実施の形態５における特徴的制御］
上述した実施の形態１では、燃料性状によらないで、実発熱量Ｑｄをストイキ（空気過剰率λ＝１）における理想発熱量Ｑｔに一致させる噴射量フィードバック制御を実施している。ところで、発熱量は、水温（シリンダ壁温）による冷却損失の違いによっても変化する。噴射量フィードバック制御の精度を高めるためには、このような影響を鑑みて理想発熱量Ｑｔを補正することが望ましい。
図１３は、水温と発熱量補正係数との関係を表した図である。完全暖機状態（例えば、８０℃）における発熱量補正係数は１である。また、発熱量補正係数は、運転条件によって変更されるものではなく水温のみよって定まるものである。さらに、発熱量補正係数は、水温が完全暖機状態よりも低いほど小さくなり、完全暖機状態よりも高いほど大きくなる傾向がある。本実施形態のシステムでは、図１３に示す水温と発熱量補正係数との関係に基づいて理想発熱量Ｑｔを補正することとした。具体的には、水温が低いほど理想発熱量Ｑｔを減少補正することとした。
（制御ルーチン）
図１４は、上述の機能を実現するために、ＥＣＵ５０が実行するサブルーチンのフローチャートである。このルーチンは、図３のステップ１５０の処理に換えて実行されるサブルーチンである。本実施形態の制御ルーチンは、図１２のステップ２１０の処理後に、ステップ２２０が追加されている点を除き、図３及び図１２に示すルーチンと同様である。以下、本実施形態の制御ルーチンのうち、図３及び図１２に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
図１４に示すサブルーチンでは、ステップ２１０の処理後に、図１３に示す水温と発熱量補正係数との関係に基づいて理想発熱量Ｑｔを補正する（ステップ２２０）。まず、水温センサ４４により水温が検出される。ＥＣＵ５０には、上述した図１３に示す関係マップが予め記憶されている。この関係マップから、水温に応じた発熱量補正係数が取得される。ＥＣＵ５０は、取得した発熱量補正係数を理想発熱量Ｑｔに乗じて新たな理想発熱量Ｑｔとする。
ステップ２６０の処理後、新たな理想発熱量Ｑｔに基づいて図３のステップ１６０以降の処理が実行される。
以上説明したように、図１４に示すサブルーチンによれば、水温と発熱量補正係数との関係に基づいて理想発熱量Ｑｔを補正することができる。そのため、本実施形態のシステムによれば、触媒浄化ウィンドウに合わせた噴射量制御の精度を高めることができる。また、発熱量補正係数は水温のみをパラメータとして定まるため、運転条件に応じた適合工数を大幅に削減することができる。さらに、ＥＣＵ５０のＲＯＭ容量を大幅に削減することができる。
ところで、上述した実施の形態５のシステムにおいては、ステップ２２０における理想発熱量Ｑｔの補正を、ステップ２１０、２３０における理想発熱量Ｑｔの補正、及びステップ２６０における実発熱量Ｑｄの補正と併用することとしているが、これに限定されるものではない。ステップ２２０の処理のみ又は各ステップの処理と組み合わせることとしても良い。なお、この点は以下の実施の形態でも同様である。
尚、上述した実施の形態５においては、水温センサ４４が前記第４の発明における「水温検出手段」に相当している。また、ここでは、ＥＣＵ５０が、上記ステップ２２０の処理を実行することにより前記第４の発明における「補正手段」が実現されている。
実施の形態６．
［実施の形態６のシステム構成］
次に、図１５〜図１８を参照して本発明の実施の形態６について説明する。本実施形態のシステムは図１に示す構成において、ＥＣＵ５０に後述する図３及び図１５のルーチンを実施させることで実現することができる。
［実施の形態６における特徴的制御］
上述した実施の形態１では、燃料性状が異なってもストイキにおける発熱量比の違いは僅かである点に着目して（図２）、実発熱量Ｑｄをストイキにおける理想発熱量Ｑｔに一致させる噴射量フィードバック制御を実施している。ここで、燃料性状による気化潜熱の違い等に起因する発熱量比の違いも踏まえて、理想発熱量Ｑｔを補正できれば更に望ましい。そこで、本実施形態のシステムでは、燃料性状による発熱量比の違いに基づいて理想発熱量Ｑｔを補正することとした。
（制御ルーチン）
図１５は、上述の機能を実現するために、ＥＣＵ５０が実行するサブルーチンのフローチャートである。このルーチンは、図３のステップ１５０の処理に換えて実行されるサブルーチンである。本実施形態の制御ルーチンは、図１４のステップ２３０の処理後に、ステップ２４０が追加されている点を除き、図３及び図１４に示すルーチンと同様である。以下、本実施形態の制御ルーチンのうち、図３及び図１４に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
図１５に示すサブルーチンでは、ステップ２１０の処理後に、燃料性状によって理想発熱量Ｑｔを補正する（ステップ２４０）。以下、ステップ２４０における処理を３段階に分けて説明する。
まず、第１段階の処理について説明する。図１６は、空気過剰率λと発熱量／噴射量のストイキ比との関係を表した図である。ＥＣＵ５０には、図１６に示す関係マップが記憶されている。上述した通り、発熱量／噴射量（発熱効率）は、リッチ側ほど低下する傾向がある（図２１）。また、ストイキ比によれば運転条件の影響を受けない。この関係マップから目標空気過剰率に応じた発熱量／噴射量のストイキ比が取得される。取得したストイキ比の逆数を発熱量に乗じて発熱量を補正する。この処理により、低位発熱量の変化分を予め補正することができる。
次に、第２段階の処理について説明する。図１７は、噴射時間／発熱量とエタノール濃度との関係を表した図である。ＥＣＵ５０には、図１７に示す関係マップが記憶されている。噴射時間は噴射量に相当し、インジェクタ１４の制御値から算出される。この関係マップから、第１段階で補正した発熱量に基づいて、発熱量／噴射時間に応じたエタノール濃度が取得される。なお、過去所定サイクル数における発熱量と噴射量とに基づくことが望ましい。
続いて、第３段階の処理について説明する。図１８は、エタノール濃度と発熱量補正比との関係を表した図である。発熱量補正比は、図２におけるストイキにおける発熱量比に対応している。図１８は、上述した図２と同様の傾向を有しているため、その説明は省略する。ＥＣＵ５０には、図１８に示す関係マップが記憶されている。この関係マップから、第２段階で取得したエタノール濃度に応じた発熱量補正値が取得される。その後、ＥＣＵ５０は、発熱量補正値を理想発熱量Ｑｔに乗じて新たな理想発熱量Ｑｔとする。
ステップ２６０の処理後、新たな理想発熱量Ｑｔに基づいて図３のステップ１６０以降の処理が実行される。
以上説明したように、図１５に示すサブルーチンによれば、目標空気過剰率の変化に応じた、低位発熱量の変化分を予め補正した上で、燃料性状を判定することでより精度の高い燃料性状検出ができる。その結果、精度高く理想発熱量Ｑｔを補正し、触媒浄化ウィンドウに合わせた適切な噴射量制御を実現することができる。
ところで、上述した実施の形態６のシステムにおいては、ステップ２４０における理想発熱量Ｑｔの補正を、ステップ２１０〜２３０における理想発熱量Ｑｔの補正、及びステップ２６０における実発熱量Ｑｄの補正と併用することとしているが、これに限定されるものではない。ステップ２４０の処理のみ又は各ステップの処理と組み合わせることとしても良い。なお、この点は以下の実施の形態でも同様である。
尚、上述した実施の形態６においては、ＥＣＵ５０が、上記ステップ２４０の処理を実行することにより前記第６の発明における「アルコール濃度取得手段」と「補正手段」が、それぞれ実現されている。
実施の形態７．
［実施の形態７のシステム構成］
次に、図１９〜図２０を参照して本発明の実施の形態６について説明する。本実施形態のシステムは図１に示す構成において、ＥＣＵ５０に後述する図３及び図２０のルーチンを実施させることで実現することができる。
［実施の形態７における特徴的制御］
上述した実施の形態１では、燃料性状によらないで、実発熱量Ｑｄをストイキ（空気過剰率λ＝１）における理想発熱量Ｑｔに一致させる噴射量フィードバック制御を実施している。ところで、発熱量は、ＥＧＲガスの増加により比熱比が上昇し冷却損失が低下することによっても変化する。噴射量フィードバック制御の精度を高めるためには、このような影響を鑑みて理想発熱量Ｑｔを補正することが望ましい。
図１９は、ＥＧＲ率と発熱量変化比率との関係を表した図である。図１９に示すように、運転条件によらず、ＥＧＲ率の増大に伴って発熱量変化増加率も線形的に増大する傾向がある。例えば、ＥＧＲ率２０％に対して発熱量は４％増加する。そこで、本実施形態のシステムでは、図１９に示すＥＧＲ率と発熱量変化比率との関係に基づいて理想発熱量Ｑｔを補正することとした。具体的には、ＥＧＲ率が高いほど理想発熱量Ｑｔを増大補正することとした。
（制御ルーチン）
図２０は、上述の機能を実現するために、ＥＣＵ５０が実行するサブルーチンのフローチャートである。このルーチンは、図３のステップ１５０の処理に換えて実行されるサブルーチンである。本実施形態の制御ルーチンは、図１５のステップ２４０の処理後に、ステップ２５０が追加されている点を除き、図３及び図１５に示すルーチンと同様である。以下、本実施形態の制御ルーチンのうち、図３及び図１５に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
図２０に示すサブルーチンでは、ステップ２１０の処理後に、図１９に示すＥＧＲ率と発熱量変化比率との関係に基づいて理想発熱量Ｑｔを補正する（ステップ２５０）。ＥＣＵ５０には、上述した図１９に示す関係マップが予め記憶されている。ステップ２１０では、この関係マップから、ステップ１００において算出されたＥＧＲ率に応じた発熱量変化比率が取得される。ＥＣＵ５０は、取得した発熱量変化比率を理想発熱量Ｑｔに乗じて新たな理想発熱量Ｑｔとする。
ステップ２６０の処理後、新たな理想発熱量Ｑｔに基づいて図３のステップ１６０以降の処理が実行される。
以上説明したように、図１４に示すサブルーチンによれば、ＥＧＲ率と噴射量変化比率との関係に基づいて理想発熱量Ｑｔを補正することができる。発熱量変化比率はＥＧＲ率のみをパラメータとして定まるため、運転条件の影響を受けないロバスト性の高いシステムを実現することができる。また、本実施形態のシステムによれば、発熱量への影響因子を全て想定することによって触媒浄化ウィンドウに合わせた適切な噴射量制御を実現することができる。
ところで、上述した実施の形態７のシステムにおいては、ステップ２５０における理想発熱量Ｑｔの補正を、ステップ２１０〜２４０における理想発熱量Ｑｔの補正、及びステップ２６０における実発熱量Ｑｄの補正と併用することとしているが、これに限定されるものではない。ステップ２５０の処理のみ又は各ステップの処理と組み合わせることとしても良い。なお、この点は以下の実施の形態でも同様である。
尚、上述した実施の形態７においては、ＥＣＵ５０が、上記ステップ１００の処理を実行することにより前記第７の発明における「ＥＧＲ率取得手段」が、上記ステップ２５０の処理を実行することにより前記第７の発明における「補正手段」が、それぞれ実現されている。

Claims (8)

  1. 異なるアルコール濃度の燃料が給油されうる内燃機関の制御装置であって、
    筒内圧を検出する筒内圧センサと、
    前記筒内圧センサにより検出された筒内圧に基づいて筒内新気量を算出する筒内新気量算出手段と、
    前記筒内圧センサにより検出された筒内圧に基づいて実発熱量を算出する実発熱量算出手段と、
    前記筒内新気量算出手段により算出された筒内新気量から所定の空気過剰率における目標発熱量を算出する目標発熱量算出手段と、
    前記実発熱量算出手段により算出された実発熱量が前記目標発熱量と一致するように、該実発熱量と前記目標発熱量との比較値を燃料噴射量にフィードバックするフィードバック手段と、
    を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
  2. 前記実発熱量は、燃焼開始から排気バルブが開くまでの期間内における最大値であること、を特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
  3. 運転要求に基づいて目標空気過剰率を設定する目標空気過剰率設定手段と、
    前記目標発熱量を、前記所定の空気過剰率における発熱量と前記目標空気過剰率における発熱量との発熱量比に基づいて補正する補正手段と、
    を備えることを特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関の制御装置。
  4. 水温を検出する水温検出手段と、
    前記目標発熱量を、前記水温検出手段により検出された水温が低いほど減少補正する補正手段と、
    を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の内燃機関の制御装置。
  5. 点火時期に基づいて燃焼割合が所定割合となる目標燃焼点を設定する目標燃焼点設定手段と、
    前記目標発熱量を、ＭＢＴでの燃焼割合が前記所定割合となる燃焼点（以下、ＭＢＴ燃焼点と記す。）における発熱量と、前記目標燃焼点における発熱量との発熱量比に基づいて補正する補正手段と、
    を備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の内燃機関の制御装置。
  6. 前記実発熱量算出手段により算出された実発熱量を得るために要した燃料噴射量と、該実発熱量とに基づいて燃料中のアルコール濃度を取得するアルコール濃度取得手段と、
    前記目標発熱量を、前記アルコール濃度取得手段により取得されたアルコール濃度が高いほど減少補正する補正手段と、
    を備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の内燃機関の制御装置。
  7. ＥＧＲ率を取得するＥＧＲ率取得手段と、
    前記目標発熱量を、前記ＥＧＲ率取得手段により取得されたＥＧＲ率が高いほど増大補正する補正手段と、
    を備えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項記載の内燃機関の制御装置。
  8. 点火時期に基づいて燃焼割合が前記所定割合となる目標燃焼点を設定する目標燃焼点設定手段と、
    前記点火時期における燃焼割合が前記所定割合となる実燃焼点を算出する実燃焼点算出手段と、
    前記実発熱量を、ＭＢＴ燃焼点に対する前記目標燃焼点の発熱量比と、ＭＢＴ燃焼点に対する前記実燃焼点の発熱量比との差に基づいて補正する実発熱量補正手段と、
    を備えることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項記載の内燃機関の制御装置。
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