JP6524952B2 - 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する。

特許文献１に記載の内燃機関は、過給器を有している。過給器のコンプレッサーは吸気通路に配設されている。吸気通路には、前記コンプレッサーよりも上流側に吸気温度センサが設けられている。特許文献１に記載の内燃機関の制御装置は、気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁の駆動態様を制御し、該燃料噴射弁から段階的に燃料を噴射させる。この噴射態様は、主噴射と、該主噴射に先立って少量の燃料を噴射するプレ噴射とを含んでいる。プレ噴射によって気筒内に予め火種を作ることにより、主噴射における燃焼性が高められる。内燃機関の制御装置は、吸気温度センサによってコンプレッサーよりも上流側の吸気温度を検出し、該吸気温度に基づいてプレ噴射における燃料噴射量を制御する。

また、内燃機関の制御装置は、吸気通路におけるコンプレッサーよりも下流側の吸気マニホールドに吸気温度センサを備え、該吸気温度センサの検出値に基づき、内燃機関の制御を実行することもある。

特開２０１３‐２４９８２１号公報

上述したように、内燃機関の制御装置は、コンプレッサーよりも上流側に設けられている吸気温度センサからの情報を利用して内燃機関の各種制御を実行する場合がある。こうした場合に、前記吸気温度センサにおいて例えば異常などが生じると、該吸気温度センサの検出機能が損なわれる。内燃機関の制御装置は、吸気マニホールドに吸気温度センサを有する場合もあるが、この吸気温度センサはコンプレッサーよりも下流側の吸気温度の情報を得ることを目的として設けられている。したがって、コンプレッサーよりも上流側に設けられている吸気温度センサの検出機能が損なわれた場合や、コンプレッサーよりも上流側に吸気温度センサが設けられていない場合など、コンプレッサーよりも上流側の吸気温度の情報がない状況においては、この吸気温度に基づく内燃機関の各種制御の精度が低下するおそれがある。

上記課題を解決するための内燃機関の制御装置は、過給器を備える内燃機関に適用され、該内燃機関の燃焼に関するパラメータを制御する内燃機関の制御装置であって、吸気通路における、前記過給器のコンプレッサーよりも下流側の下流側吸気温度を検出する検出部と、前記吸気通路における、前記コンプレッサーよりも上流側の上流側吸気温度が予め設定されている基準値と一致していることを前提として前記パラメータの制御量を算出する算出部と、前記算出部によって算出された前記パラメータの制御量を補正する補正部とを有し、前記補正部は、前記上流側吸気温度が前記基準値と一致していることを前提として前記下流側吸気温度の推定値である下流側推定値を算出する下流側温度算出部を有し、該下流側推定値と前記検出部によって検出された下流側吸気温度とに基づいて前記パラメータの制御量を補正する、または、前記検出部によって検出された前記下流側吸気温度から前記上流側吸気温度の推定値である上流側推定値を算出する上流側温度算出部を有し、該上流側推定値と前記基準値とに基づいて前記パラメータの制御量を補正する。

パラメータの制御量は、上流側吸気温度が基準値と一致していることを前提として算出される。実際の上流側吸気温度が基準値とずれている場合には、算出される制御量が必ずしも適切なものとならない場合もある。そのため、この基準値と実際の上流側吸気温度とのずれに応じて制御量を補正することが望ましい。

上記構成では、上流側吸気温度が基準値と一致していることを前提として下流側吸気温度の推定値である下流側推定を算出し、この下流側推定値と、検出部によって検出された実際の下流側吸気温度とに基づいて制御量を補正する。検出部によって検出された下流側吸気温度は、実際の上流側吸気温度と相関する。そのため、検出部によって検出された下流側吸気温度と、上流側吸気温度が基準値と一致していることを前提として算出された下流側推定値とのずれは、実際の上流側吸気温度と基準値とのずれを反映している。また、検出部によって検出された下流側吸気温度から上流側吸気温度の推定値を算出することもできる。この算出された上流側推定値と基準値とのずれも、実際の上流側吸気温度と基準値とのずれを反映している。このため、基準値と実際の上流側吸気温度とのずれに基づいて制御量を補正することにより、吸気通路における、コンプレッサーよりも下流側の吸気温度の情報はもちろん、上流側の吸気温度の推定情報も考慮して内燃機関の燃焼に関するパラメータを制御することができる。そのため、コンプレッサーよりも上流側の吸気温度の推定情報を考慮することなく内燃機関の制御を実行する場合に比べて、制御の精度を向上させることができる。

第１実施形態の内燃機関の制御装置が適用される内燃機関の概略構成を示す模式図。 機関回転速度ＮＥ、燃料噴射量Ｑｍ、及びベース噴射時期ｆｔｍｂｓの関係を示すマップ。 機関回転速度ＮＥ、燃料噴射量Ｑｍ、及び推定下流側吸気温度ｅｔｈｉａｂｓの関係を示すマップ。 推定上流側吸気温度ｅｔｈａｅｓ及び補正値ｆｔｍｃｍの関係を示すマップ。 第１実施形態の内燃機関の制御装置が実行する主噴射の噴射時期の算出制御に係る一連の処理の流れを示すフローチャート。 同実施形態の内燃機関の制御装置が実行する取得処理に係る一連の処理の流れを示すフローチャート。 第２実施形態の内燃機関の制御装置が実行する主噴射の噴射時期の算出制御に係る一連の処理の流れを示すフローチャート。 同実施形態の内燃機関の制御装置が実行する取得処理に係る一連の処理の流れを示すフローチャート。 実下流側吸気温度ｅｔｈｉａから推定下流側吸気温度ｅｔｈｉａｂｓを減算した差Δｅｔｈと補正値ｆｔｍｃｍとの関係を示すマップ。

（第１実施形態）
内燃機関の制御装置の第１実施形態について、図１〜図６を参照して説明する。本実施形態は、内燃機関としてディーゼル機関を採用している。

図１に示すように、内燃機関には、複数の気筒１０Ａが内部に形成された機関本体１０を有している。機関本体１０には、吸気通路１１と排気通路１２とが連結されている。吸気通路１１は、機関本体１０に連結された吸気マニホールド１１Ａと、吸気マニホールド１１Ａの吸気上流側の端部に連結された吸気管１１Ｂとからなる。吸気マニホールド１１Ａは、吸気下流側の端部が気筒１０Ａの数に合わせて分岐した形に形成されており、各気筒１０Ａと繋がっている。排気通路１２は、機関本体１０に連結された排気マニホールド１２Ａと、排気マニホールド１２Ａの排気下流側の端部に連結された排気管１２Ｂとからなる。排気マニホールド１２Ａは、排気上流側の端部が気筒１０Ａの数に合わせて分岐した形に形成されており、各気筒１０Ａと繋がっている。

各気筒１０Ａには、気筒１０Ａ内に燃料を噴射する燃料噴射弁１３がそれぞれ設けられている。各燃料噴射弁１３には、燃料供給系１４を通じて燃料が供給される。燃料供給系１４は、燃料噴射弁１３がそれぞれ接続されているコモンレール１４Ａを有している。コモンレール１４Ａには、燃料供給通路１４Ｂの一端が連結されている。燃料供給通路１４Ｂの他端には燃料が貯留されている燃料タンク１４Ｃが連結されている。燃料供給通路１４Ｂの経路上には燃料ポンプ１４Ｄが配設されている。燃料ポンプ１４Ｄの駆動により、燃料タンク１４Ｃ内の燃料が加圧されてコモンレール１４Ａに供給される。吸気通路１１を流れる吸気は各気筒１０Ａに導入され、燃料噴射弁１３から気筒１０Ａ内に噴射された燃料と混合気を形成する。混合気は各気筒１０Ａ内で燃焼し、燃焼によって生成された排気は排気通路１２に排出される。

内燃機関には、過給器１５が設けられている。過給器１５は、吸気通路１１に配設されているコンプレッサー１６と排気通路１２に配設されているタービン１７とを有している。コンプレッサー１６は、コンプレッサーハウジング１６Ａと、該コンプレッサーハウジング１６Ａに収容されているコンプレッサーホイール１６Ｂとからなる。タービン１７は、タービンハウジング１７Ａと、該タービンハウジング１７Ａに収容されているタービンホイール１７Ｂとからなる。コンプレッサー１６とタービン１７とは、ベアリング１８を介して連結されている。ベアリング１８は、コンプレッサーハウジング１６Ａとタービンハウジング１７Ａに連結されているベアリングハウジング１８Ａと、ベアリングハウジング１８Ａの内部に回転可能に支持されている回転軸１８Ｂとからなる。回転軸１８Ｂは、その一端がコンプレッサーホイール１６Ｂに連結されており、その他端がタービンホイール１７Ｂに連結されている。コンプレッサーホイール１６Ｂとタービンホイール１７Ｂとは回転軸１８Ｂを回転中心として一体に回転可能である。

排気通路１２を流れる排気はタービンホイール１７Ｂを回転させる。この回転により、コンプレッサーホイール１６Ｂは回転し、吸気通路１１を流れる吸気を下流側に圧送する。過給器１５には、タービン１７に流入する排気の流れを制御するアクチュエータ１９が設けられている。アクチュエータ１９を制御することにより、過給器１５による吸気の過給圧を調節できる。

吸気通路１１には、コンプレッサー１６よりも上流側に、吸気に含まれる異物を取り除くエアクリーナ２０が設けられている。また、吸気通路１１には、コンプレッサー１６よりも下流側に、該コンプレッサー１６によって圧縮された空気を冷却するためのインタークーラ２１が設けられている。インタークーラ２１は、吸気通路１１に配設されている熱交換部２１Ａを有している。熱交換部２１Ａには、供給通路２１Ｂ及び排出通路２１Ｃの一端がそれぞれ連結されている。供給通路２１Ｂ及び排出通路２１Ｃの各他端は、ラジエータ２１Ｄに連結されている。供給通路２１Ｂには、その経路上に駆動ポンプ２１Ｅが設けられている。インタークーラ２１の内部には冷却水が充填されている。

駆動ポンプ２１Ｅが駆動されると、ラジエータ２１Ｄから供給通路２１Ｂに流れた冷却水が熱交換部２１Ａに供給される。熱交換部２１Ａでは、冷却水と吸気通路１１を流れる吸気との熱交換が行われ、吸気は冷却される。吸気からの受熱により温度の高くなった冷却水は、排出通路２１Ｃを通じてラジエータ２１Ｄに流れ、該ラジエータ２１Ｄにおいて外気と熱交換することにより、その熱を放出する。放熱により温度の低下した冷却水はラジエータ２１Ｄから排出され、供給通路２１Ｂを通じて再度熱交換部２１Ａに供給される。インタークーラ２１では、このように冷却水を循環させることにより、吸気を冷却する。

吸気通路１１における、インタークーラ２１よりも下流側には、吸気の温度を検出する吸気温度センサ３０が設けられている。吸気温度センサ３０は、吸気マニホールド１１Ａに配設されており、該吸気マニホールド１１Ａ内の吸気の温度を検出する。吸気温度センサ３０によって、吸気通路１１における、コンプレッサー１６よりも下流側の下流側吸気温度が検出される。吸気マニホールド１１Ａには、該吸気マニホールド１１Ａ内の吸気の圧力を検出する吸気圧センサ２２も設けられている。

内燃機関には、電子制御装置４０が設けられている。電子制御装置４０には、吸気温度センサ３０や吸気圧センサ２２などの各種センサからの出力信号が入力される。また、各種センサとして、機関回転速度ＮＥを検出する回転速度センサ２３、運転者のアクセルペダルの踏込量を検出するアクセルペダルセンサ２４、及びイグニッションスイッチ２５等の出力信号も入力される。電子制御装置４０は、吸気圧センサ２２等の出力信号に基づいて過給器１５のアクチュエータ１９を制御することにより過給圧を調節する。また、吸気温度センサ３０によって検出される吸気温度に基づいて駆動ポンプ２１Ｅを制御することによりインタークーラ２１の駆動量を制御する。なお、この駆動量は、吸気の冷却能と言い換えることができ、駆動量が大きいときほど吸気からの受熱を大きくできる。

電子制御装置４０は、燃料噴射弁１３の駆動態様を制御して、該燃料噴射弁１３から段階的に燃料を噴射させるようにもしている。この噴射態様は、主噴射と、該主噴射に先立って少量の燃料を噴射するパイロット噴射とを含んでいる。パイロット噴射を実行することにより、気筒１０Ａ内には主噴射に先立って吸気と燃料との混合気が生成される。この混合気は、主噴射の実行前に圧縮着火して筒内温度を上昇させる。この予熱により、主噴射における着火遅れを抑制できる。電子制御装置４０は、内燃機関の燃焼に関するパラメータである主噴射の燃料噴射量Ｑｍや噴射時期、パイロット噴射の燃料噴射量Ｑｐや噴射時期などを制御している。電子制御装置４０は、アクセルペダルセンサ２４等の出力信号に基づいて機関負荷ＫＬを算出する。そして、機関負荷ＫＬ及び機関回転速度ＮＥに基づいて、主噴射における燃料噴射量Ｑｍや、パイロット噴射における燃料噴射量Ｑｐ及び噴射時期を算出する。電子制御装置４０は、主噴射における噴射時期を、機関回転速度ＮＥ及び機関負荷ＫＬに加えて、吸気通路１１における、コンプレッサー１６よりも上流側の上流側吸気温度の推定情報に基づいて算出する。

電子制御装置４０は、ソフトウェア及びハードウェアのうち少なくとも一方で構成されている機能部として、図１に示すように、主噴射の噴射時期の制御量であるベース噴射時期ｆｔｍｂｓを算出するベース算出部４１と、ベース算出部４１によって算出されたベース噴射時期ｆｔｍｂｓを補正する補正部４２とを有している。

ベース算出部４１では、機関回転速度ＮＥと燃料噴射量Ｑｍとに基づいて主噴射のベース噴射時期ｆｔｍｂｓを算出する。図２に示すように、ベース噴射時期ｆｔｍｂｓは、機関回転速度ＮＥが高いときほど、及び燃料噴射量Ｑｍが多いときほど遅角側になるように算出される。機関回転速度ＮＥが高いときほど、及び燃料噴射量Ｑｍが多いときほど、気筒１０Ａ内の吸気の温度上昇速度が増大するため、燃料を気筒１０Ａ内に噴射してから着火温度に達するまでの時間（以下「着火遅れ時間」という。）が短くなる。このようにベース噴射時期ｆｔｍｂｓを設定することにより、主噴射における燃焼開始時期を、機関回転速度ＮＥ及び燃料噴射量Ｑｍによる着火遅れ時間を考慮して目標時期（例えば、クランク角で、ピストンの圧縮上死点後（ＡＴＤＣ）５°）に制御することが可能になる。

図１に示すように、補正部４２は、下流側温度算出部４２Ａ、上流側温度算出部４２Ｂ、補正値算出部４２Ｃ、及び補正実行部４２Ｄを有している。
下流側温度算出部４２Ａは、吸気通路１１における、コンプレッサー１６よりも下流側の下流側吸気温度の推定値である推定下流側吸気温度ｅｔｈｉａｂｓを算出する。この推定下流側吸気温度ｅｔｈｉａｂｓが下流側推定値である。下流側吸気温度は、吸気通路１１に導入される外気の温度、すなわち、コンプレッサー１６よりも上流側の上流側吸気温度と、内燃機関の機関本体１０の温度、すなわち機関回転速度ＮＥ及び燃料噴射量Ｑｍとに相関するパラメータである。内燃機関の機関本体１０の温度が高ければ、該機関本体１０に連結されている吸気通路１１を通じた吸気の受熱量が多くなり、下流側吸気温度は高くなる。また、上流側吸気温度が高いときには、受熱前の吸気の温度が既に高い状態になっている。そのため、吸気通路１１から受ける熱量が同じである場合には、上流側吸気温度が低いときと比較して上流側吸気温度が高いときの方が下流側吸気温度は高くなる。

上流側吸気温度、過給圧、及びインタークーラ２１の駆動量、機関回転速度ＮＥ、及び燃料噴射量Ｑｍ等についてそれぞれ所定の基準値が設定されている。そして、これら各パラメータが基準値と一致しているときの内燃機関の運転状態である基準状態において、機関回転速度ＮＥ及び燃料噴射量Ｑｍのみを変化させたときの機関回転速度ＮＥ及び燃料噴射量Ｑｍと下流側吸気温度との関係を示したマップが下流側温度算出部４２Ａに予め記憶されている。このマップは、基準状態において予め実験やシミュレーションを行うことによって求めることができる。この基準状態において設定されている上流側吸気温度を基準上流側吸気温度ＥＴＨＡＳＤとする。この基準上流側吸気温度ＥＴＨＡＳＤが、上流側吸気温度について予め設定されている基準値である。基準上流側吸気温度ＥＴＨＡＳＤは、予め電子制御装置４０に記憶されている。下流側温度算出部４２Ａでは、図３に示すように、予め記憶されているマップに基づいて、機関回転速度ＮＥ及び燃料噴射量Ｑｍから推定下流側吸気温度ｅｔｈｉａｂｓを算出する。この推定下流側吸気温度ｅｔｈｉａｂｓは、基準上流側吸気温度ＥＴＨＡＳＤの外気が吸気通路１１のエアクリーナ２０に取り込まれているときの状況において、ある機関回転速度ＮＥ及びある燃料噴射量Ｑｍで内燃機関を運転した場合に想定される下流側吸気温度の推定値である。このように、推定下流側吸気温度ｅｔｈｉａｂｓは、上流側吸気温度が予め設定されている基準上流側吸気温度ＥＴＨＡＳＤと一致していることを前提として算出される。推定下流側吸気温度ｅｔｈｉａｂｓは、機関回転速度ＮＥが高いときほど、及び燃料噴射量Ｑｍが多いときほど高くなるように算出される。

上流側温度算出部４２Ｂは、吸気通路１１における、コンプレッサー１６よりも上流側の上流側吸気温度の推定値である推定上流側吸気温度ｅｔｈａｅｓを算出する。上流側温度算出部４２Ｂは、次式（１）に基づいて算出される。なお、吸気温度センサ３０によって検出された下流側吸気温度を実下流側吸気温度ｅｔｈｉａとする。

ｅｔｈａｅｓ＝ｅｔｈｉａ−ｅｔｈｉａｂｓ＋ＥＴＨＡＳＤ…式（１）
ところで、実下流側吸気温度ｅｔｈｉａは、上流側吸気温度、および内燃機関の機関本体１０の温度だけではなく、過給圧やインタークーラ２１の駆動量の影響も反映している。すなわち、実下流側吸気温度ｅｔｈｉａは、過給圧が高いときほど、及びインタークーラ２１の駆動量が低いときほど高い温度になる。上述したように、推定下流側吸気温度ｅｔｈｉａｂｓは、過給圧やインタークーラ２１の駆動量が所定の基準値で一定となっている基準状態において算出される値であり、過給圧やインタークーラ２１の駆動量の変化の影響は反映されていない。そのため、実下流側吸気温度ｅｔｈｉａから推定下流側吸気温度ｅｔｈｉａｂｓを減算した差Δｅｔｈ（＝ｅｔｈｉａ−ｅｔｈｉａｂｓ）には、実際の上流側吸気温度と基準上流側吸気温度ＥＴＨＡＳＤとのずれはもちろん、基準状態における過給圧（以下「基準過給圧」という。）と実際の過給圧（以下「実過給圧」という。）とのずれや、基準状態におけるインタークーラ２１の駆動量（以下「基準駆動量」という。）と実際のインタークーラ２１の駆動量（以下「実駆動量」という。）とのずれの影響も反映されている。すなわち、上記差Δｅｔｈは、実過給圧が基準過給圧と同じであって、且つ実駆動量が基準駆動量と同じである場合においては、実際の上流側吸気温度と基準上流側吸気温度ＥＴＨＡＳＤとのずれを反映した値になると言える。そのため、実過給圧が基準過給圧と同じであって、且つ実駆動量が基準駆動量と同じである場合には、上記式（１）により、この差Δｅｔｈ（＝ｅｔｈｉａ−ｅｔｈｉａｂｓ）と基準上流側吸気温度ＥＴＨＡＳＤとを加算することにより算出される推定上流側吸気温度ｅｔｈａｅｓは、実際の上流側吸気温度に等しいとみなすことができる。また、実過給圧や実駆動量がそれぞれの基準値からずれている場合には、推定上流側吸気温度ｅｔｈａｅｓは、過給圧の影響やインタークーラ２１の駆動量の影響を反映した上で推定される温度になるため、実際の上流側吸気温度と等しくなるとは限らず、実際の上流側吸気温度よりも高い値、もしくは低い値になることもある。

補正値算出部４２Ｃでは、図４に示すように、上流側温度算出部４２Ｂによって算出された推定上流側吸気温度ｅｔｈａｅｓに基づいて、噴射時期の補正値ｆｔｍｃｍを算出する。推定上流側吸気温度ｅｔｈａｅｓは、上述したように、下流側吸気温度の推定値である推定下流側吸気温度ｅｔｈｉａｂｓと、吸気温度センサ３０によって検出された実下流側吸気温度ｅｔｈｉａとに基づいて算出されている。そのため、補正値算出部４２Ｃにおいて算出される補正値ｆｔｍｃｍは、推定下流側吸気温度ｅｔｈｉａｂｓと実下流側吸気温度ｅｔｈｉａとに基づいて算出されたものとなる。

上流側吸気温度が高いときほど気筒１０Ａ内に導入される吸気の温度が高くなる。気筒１０Ａ内に導入される吸気の温度が高いときほど、気筒１０Ａ内の吸気の温度も高くなり、噴射された燃料の着火遅れ時間が短くなる。補正値算出部４２Ｃによって算出される補正値ｆｔｍｃｍは、正負両方の値をとる。補正値ｆｔｍｃｍはその数値が「０」よりも大きいときには、その値が大きくなるほど噴射時期がより遅角側になるように補正度合いを大きくすることを意味している。また、その数値が「０」よりも小さいときには、その数値が小さくなるほど（絶対値が大きくなるほど）噴射時期がより進角側になるように補正度合いを大きくすることを意味している。推定上流側吸気温度ｅｔｈａｅｓが基準上流側吸気温度ＥＴＨＡＳＤと等しいときには、吸気の温度による着火遅れ時間への影響は上述した基準状態で想定されるものと同じであり、吸気の温度に応じた噴射時期の補正は必要ない。そのため、補正値ｆｔｍｃｍは「０」に設定される。一方、推定上流側吸気温度ｅｔｈａｅｓが基準上流側吸気温度ＥＴＨＡＳＤよりも高くなるほど、着火遅れ時間は短くなる。そのため、補正値ｆｔｍｃｍを「０」よりも大きい値にして噴射開始時期を遅らせることにより目標時期において着火するように噴射時期を調節する。また、推定上流側吸気温度ｅｔｈａｅｓが基準上流側吸気温度ＥＴＨＡＳＤよりも小さくなるほど、着火遅れ時間は長くなる。そのため、補正値ｆｔｍｃｍを「０」よりも小さい値にして噴射開始時期を早くすることにより早期に燃料を噴射して目標時期において着火するように調節する。推定上流側吸気温度ｅｔｈａｅｓは実過給圧や実駆動量の影響も反映されており、この推定上流側吸気温度ｅｔｈａｅｓに基づいて補正値ｆｔｍｃｍを算出することにより、吸気の温度変化の影響を燃料噴射時期に適切に反映させて補正を行うことができる。

補正実行部４２Ｄでは、次式（２）に基づいて、ベース算出部４１によって算出されたベース噴射時期ｆｔｍｂｓを補正値算出部４２Ｃによって算出された補正値ｆｔｍｃｍによって補正し、実噴射時期ｆｔｍｆｉｎを算出する。なお、実噴射時期ｆｔｍｆｉｎが大きいときほど、噴射時期は遅角側に設定されることになる。

ｆｔｍｆｉｎ＝ｆｔｍｂｓ＋ｆｔｍｃｍ…式（２）
電子制御装置４０は、補正実行部４２Ｄによって実噴射時期ｆｔｍｆｉｎを算出すると、これに基づいて燃料噴射弁１３の駆動を制御する。内燃機関の制御装置は、ベース算出部４１、及び補正部４２を有する電子制御装置４０と、検出部としての吸気温度センサ３０とによって構成されている。

次に、内燃機関の制御装置によって実行される、主噴射の噴射時期の算出制御に係る一連の処理の流れについて説明する。この制御は、内燃機関の制御装置によって所定の周期で繰り返し実行される。

図５に示すように、内燃機関の制御装置はこの一連の処理を開始すると、まずベース算出部４１によって、図２に示すマップに基づき、主噴射のベース噴射時期ｆｔｍｂｓを算出する（ステップＳ５００）。このマップは、基準状態において燃料噴射量Ｑｍ及び機関回転速度ＮＥのみを変数として予め実験やシミュレーションを行うことにより求められたものであり、上流側吸気温度が予め設定されている基準上流側吸気温度ＥＴＨＡＳＤと一致していることを前提としたものである。その後、補正部４２によって、ステップＳ５０１〜Ｓ５０３の処理を実行し、ベース噴射時期ｆｔｍｂｓを補正する。

ステップＳ５０１の処理では上流側吸気温度の推定情報を取得する。以下、この取得処理に係る一連の処理の流れについて説明する。図６に示すように、この一連の処理では、まず電子制御装置４０によって、内燃機関が始動されてから所定時間経過しているか否かを判定する（ステップＳ６００）。電子制御装置４０によって、イグニッションスイッチ２５がＯＦＦからＯＮに切り替えられてからの時間をカウントすることにより、内燃機関が始動されてからの経過時間を算出することができる。なお、このカウントは、イグニッションスイッチ２５がＯＮからＯＦＦに切り替えられたときにリセットされる。上記所定時間としては、内燃機関の運転状態を安定させるために必要な時間を設定すれば良く、例えば、内燃機関を始動してから暖機が完了するまでの時間を設定することができる。内燃機関が始動されてから所定時間経過していると判定したときには（ステップＳ６００：ＹＥＳ）、検出部である吸気温度センサ３０によって実下流側吸気温度ｅｔｈｉａを検出する（ステップＳ６０１）。実下流側吸気温度ｅｔｈｉａを検出すると、電子制御装置４０の下流側温度算出部４２Ａにより、推定下流側吸気温度ｅｔｈｉａｂｓを算出する（ステップＳ６０２）。この処理では、図３に示すマップに基づき、機関回転速度ＮＥが高いときほど、及び燃料噴射量Ｑｍが多いときほど高い温度になるように推定下流側吸気温度ｅｔｈｉａｂｓを算出する。ステップＳ６０３の処理では、上流側温度算出部４２Ｂが、実下流側吸気温度ｅｔｈｉａ、推定下流側吸気温度ｅｔｈｉａｂｓ、及び基準上流側吸気温度ＥＴＨＡＳＤに基づいて、上記式（１）から推定上流側吸気温度ｅｔｈａｅｓを算出する。こうして推定上流側吸気温度ｅｔｈａｅｓを算出すると、この一連の処理を終了する。

一方、ステップＳ６００の処理において、電子制御装置４０によって内燃機関が始動してから所定時間経過していないと判定したとき（ステップＳ６００：ＮＯ）には、内燃機関の運転状態が安定していないおそれがある。そのため、基準状態における実験やシミュレーションに適合させて算出されるパラメータを用いて上流側吸気温度を推定すると、実際の上流側吸気温度から大きく乖離した値になるおそれがある。そのため、この場合には、吸気温度センサ３０によって実下流側吸気温度ｅｔｈｉａを検出し（ステップＳ６０４）、上流側温度算出部４２Ｂは、この実下流側吸気温度ｅｔｈｉａと同じ温度になるように推定上流側吸気温度ｅｔｈａｅｓを算出する（ステップＳ６０５）。こうして推定上流側吸気温度ｅｔｈａｅｓを算出すると、この一連の処理を終了する。

こうしてステップＳ５０１に係る一連の処理を終了すると、次に、図５に示すステップＳ５０２の処理に移行し、補正値算出部４２Ｃが、図４に示すマップに基づいて噴射時期の補正値ｆｔｍｃｍを算出する。補正値算出部４２Ｃでは、推定下流側吸気温度ｅｔｈｉａｂｓと実下流側吸気温度ｅｔｈｉａとに基づいて算出された推定上流側吸気温度ｅｔｈａｅｓから補正値ｆｔｍｃｍが算出される。その後、ステップＳ５０３の処理に移行し、補正実行部４２Ｄが、上記式（２）に基づいて、ベース噴射時期ｆｔｍｂｓを補正値ｆｔｍｃｍによって補正し、実噴射時期ｆｔｍｆｉｎを算出する。これにより、上流側の吸気温度の推定情報を考慮して主噴射における燃料噴射時期が設定される。内燃機関の制御装置は、実噴射時期ｆｔｍｆｉｎを算出すると、この一連の処理を終了する。以降は、この一連の処理を再度実行するまで、今回の処理におけるステップＳ５０３の処理において算出された実噴射時期ｆｔｍｆｉｎで主噴射を実行するように燃料噴射弁１３の駆動が制御される。

本実施形態にかかる内燃機関の制御装置の作用効果について説明する。
（１）本実施形態では、吸気マニホールド１１Ａに設けられている吸気温度センサ３０によって実下流側吸気温度ｅｔｈｉａを検出する。実下流側吸気温度ｅｔｈｉａは、実際の上流側吸気温度と相関する温度である。また、上流側吸気温度が基準上流側吸気温度ＥＴＨＡＳＤと一致していることを前提として、推定下流側吸気温度ｅｔｈｉａｂｓを算出する。実下流側吸気温度ｅｔｈｉａと推定下流側吸気温度ｅｔｈｉａｂｓとのずれは、実際の上流側吸気温度と基準上流側吸気温度ＥＴＨＡＳＤとのずれを反映している。そのため、これら実下流側吸気温度ｅｔｈｉａと推定下流側吸気温度ｅｔｈｉａｂｓとに基づいて、推定上流側吸気温度ｅｔｈａｅｓを算出することにより、推定上流側吸気温度ｅｔｈａｅｓに、基準上流側吸気温度ＥＴＨＡＳＤと実際の上流側吸気温度とのずれを反映させることができる。そして、推定上流側吸気温度ｅｔｈａｅｓから補正値ｆｔｍｃｍを算出し、この補正値ｆｔｍｃｍによって、上流側吸気温度が基準上流側吸気温度ＥＴＨＡＳＤと一致していることを前提として算出されるベース噴射時期ｆｔｍｂｓを補正する。したがって、本実施形態によれば、基準上流側吸気温度ＥＴＨＡＳＤと実際の上流側吸気温度とのずれに基づいて主噴射におけるベース噴射時期ｆｔｍｂｓを補正することができる。

このように、本実施形態では、実下流側吸気温度ｅｔｈｉａと推定下流側吸気温度ｅｔｈｉａｂｓとに基づいて、上流側の吸気温度の情報を取得している。そのため、コンプレッサー１６よりも上流側に設けられている吸気温度センサが故障した場合や、コンプレッサー１６よりも上流側に吸気温度センサが設けられていない場合でも、吸気通路１１における、コンプレッサー１６よりも下流側の吸気温度の情報はもちろん、上流側の吸気温度の推定情報も考慮して主噴射の噴射時期を制御することができる。したがって、コンプレッサー１６よりも上流側の吸気温度の推定情報を考慮することなく内燃機関の主噴射の噴射時期を制御する場合に比べて、制御の精度を向上させることができる。

（２）吸気温度センサ３０は、吸気マニホールド１１Ａに設けられており、気筒１０Ａに近い位置での吸気温度の検出が可能である。吸気温度センサ３０の検出値を用いて算出された推定上流側吸気温度ｅｔｈａｅｓには、過給圧やインタークーラ２１の駆動量の影響も反映されており、気筒１０Ａ内に導入される吸気温度に即した態様で噴射時期の補正が行われる。このため、主噴射の噴射時期を制御する上で、その構成が適切になる。

（３）内燃機関の始動直後は、その運転状態が安定しないため、基準状態における実験やシミュレーションに適合させて算出されるパラメータを用いて上流側吸気温度を推定すると、実際の上流側吸気温度から大きく乖離した値になるおそれがある。本実施形態では、内燃機関が始動されてから所定時間経過するまでは、吸気温度センサ３０によって検出された実下流側吸気温度ｅｔｈｉａと同じ温度になるように推定上流側吸気温度ｅｔｈａｅｓを設定している。そのため、推定上流側吸気温度ｅｔｈａｅｓが実際の上流側吸気温度から大きく乖離することが抑えられる。したがって、内燃機関の運転状態が安定しない場合において、主噴射の噴射時期の制御精度が低下することを抑制できる。

（第２実施形態）
内燃機関の制御装置の第２実施形態について、図７〜図９を参照して説明する。本実施形態では、主噴射の噴射時期の算出制御が第１実施形態と異なっている。そのため、以下では、第１実施形態と異なる構成について説明し、第１実施形態と同様の構成については共通の符号を付してその詳細な説明は省略する。

図７に示すように、内燃機関の制御装置は、主噴射の噴射時期の算出制御に係る一連の処理を開始すると、ベース算出部４１によって、図２に示すマップに基づき、主噴射のベース噴射時期ｆｔｍｂｓを算出する（ステップＳ７００）。この処理は、第１実施形態におけるステップＳ５００の処理と同様である。その後、補正部４２によって、ステップＳ７０１〜Ｓ７０３の処理を実行し、ベース噴射時期ｆｔｍｂｓを補正する。

ステップＳ７０１の処理では上流側吸気温度の推定情報を取得する。以下、この取得処理に係る一連の処理の流れについて説明する。この一連の処理では、図８に示すように、まず吸気温度センサ３０によって実下流側吸気温度ｅｔｈｉａを検出する（ステップＳ８００）。実下流側吸気温度ｅｔｈｉａを検出すると、電子制御装置４０の下流側温度算出部４２Ａにより、図３に示すマップに基づき、推定下流側吸気温度ｅｔｈｉａｂｓを算出する（ステップＳ８０１）。ステップＳ８０１の処理において推定下流側吸気温度ｅｔｈｉａｂｓを算出すると、次に、ステップＳ８０２の処理に移行する。この処理では、実際の下流側吸気温度と、上流側吸気温度が基準上流側吸気温度ＥＴＨＡＳＤと一致していることを前提として算出された下流側吸気温度の推定値とのずれを示す指標として、実下流側吸気温度ｅｔｈｉａから推定下流側吸気温度ｅｔｈｉａｂｓを減算した差Δｅｔｈ（＝ｅｔｈｉａ−ｅｔｈｉａｂｓ）を算出する。こうして差Δｅｔｈを算出すると、この一連の処理を終了する。差Δｅｔｈには、上述したように、実際の上流側吸気温度と基準上流側吸気温度ＥＴＨＡＳＤとのずれはもちろん、基準過給圧と実過給圧とのずれや、インタークーラ２１の基準駆動量と実駆動量とのずれの影響も反映されている。そのため、実過給圧が基準過給圧と同じであって、且つ実駆動量が基準駆動量と同じである場合には、この差Δｅｔｈは、基準上流側吸気温度ＥＴＨＡＳＤと実際の上流側吸気温度との差に等しいとみなすことができる。このように、差Δｅｔｈは、実際の上流側吸気温度が基準上流側吸気温度ＥＴＨＡＳＤからどの程度ずれているのかを反映しており、この差Δｅｔｈには、上流側の吸気温度の推定情報が含まれている。なお、実過給圧や実駆動量がそれぞれ基準値からずれている場合には、差Δｅｔｈは、過給圧の影響やインタークーラ２１の駆動量の影響を反映した上で算出されるため、基準上流側吸気温度ＥＴＨＡＳＤと実際の上流側吸気温度との差に等しくなるとは限らず、その差よりも大きい値、もしくは小さい値になることもある。

ステップＳ７０１に係る一連の処理を終了すると、次に、補正値算出部４２Ｃは、図９に示すマップに基づき、差Δｅｔｈに基づいて主噴射のベース噴射時期ｆｔｍｂｓの補正値ｆｔｍｃｍを算出する（ステップＳ７０２）。図９に示すように、差Δｅｔｈが「０」のときには、補正値ｆｔｍｃｍは「０」に設定される。これは、差Δｅｔｈが「０」のときには、基準上流側吸気温度ＥＴＨＡＳＤと実際の上流側吸気温度とが同じになっていると判断できるためである。この場合には、吸気の温度による着火遅れ時間への影響は基準状態で想定されるものと同じであり、吸気の温度に応じた噴射時期の補正は必要ない。一方、差Δｅｔｈが「０」よりも高くなるほど、補正値ｆｔｍｃｍを「０」よりも大きい値にする。これは、基準上流側吸気温度ＥＴＨＡＳＤよりも実際の上流側吸気温度が高く、着火遅れ時間が短いときに、噴射開始時期を遅らせることにより目標時期において着火するように噴射時期を調節するためである。また、差Δｅｔｈが「０」よりも小さくなるほど補正値ｆｔｍｃｍを「０」よりも小さい値にする。これは、基準上流側吸気温度ＥＴＨＡＳＤよりも実際の上流側吸気温度が低く、着火遅れ時間が長いときに、噴射開始時期を早くして早期に燃料を噴射することで目標時期において着火するように調節するためである。差Δｅｔｈは上述したようには実過給圧や実駆動量の影響を反映しており、実際に気筒１０Ａ内に導入される吸気の温度を反映した値になっている。そのため、この差Δｅｔｈに基づいて補正値ｆｔｍｃｍを算出することにより、吸気通路１１を流れる吸気の温度変化の影響を燃料噴射時期に反映させて補正を行うことができる。

その後、ステップＳ７０３の処理に移行し、補正実行部４２Ｄが、上記式（２）に基づいて、ベース噴射時期ｆｔｍｂｓを補正値ｆｔｍｃｍによって補正し、実噴射時期ｆｔｍｆｉｎを算出する。これにより、上流側の吸気温度の推定情報を考慮して主噴射の噴射時期が設定される。内燃機関の制御装置は、実噴射時期ｆｔｍｆｉｎを算出すると、この一連の処理を終了する。以降は、この一連の処理を再度実行するまで、今回の処理におけるステップＳ７０３の処理において算出された実噴射時期ｆｔｍｆｉｎで主噴射を実行するように燃料噴射弁１３の駆動が制御される。

本実施形態によれば、上記（２）と同様の作用効果に加えて、以下の作用効果を得ることができる。
（４）本実施形態では、吸気マニホールド１１Ａに設けられている吸気温度センサ３０によって実下流側吸気温度ｅｔｈｉａを検出する。実下流側吸気温度ｅｔｈｉａは、実際の上流側吸気温度と相関する温度である。また、上流側吸気温度が基準上流側吸気温度ＥＴＨＡＳＤと一致していることを前提として推定下流側吸気温度ｅｔｈｉａｂｓを算出する。そして、実下流側吸気温度ｅｔｈｉａから推定下流側吸気温度ｅｔｈｉａｂｓを減算した差Δｅｔｈ（＝ｅｔｈｉａ−ｅｔｈｉａｂｓ）を算出する。差Δｅｔｈには、実際の上流側吸気温度と基準上流側吸気温度ＥＴＨＡＳＤとのずれが反映されている。そして、差Δｅｔｈから補正値ｆｔｍｃｍを算出し、この補正値ｆｔｍｃｍによって、上流側吸気温度が基準上流側吸気温度ＥＴＨＡＳＤと一致していることを前提として算出されるベース噴射時期ｆｔｍｂｓを補正する。これにより、基準上流側吸気温度ＥＴＨＡＳＤと実際の上流側吸気温度とのずれに基づいて主噴射におけるベース噴射時期ｆｔｍｂｓを補正することができる。

このように、本実施形態では、実下流側吸気温度ｅｔｈｉａから推定下流側吸気温度ｅｔｈｉａｂｓを減算した差Δｅｔｈに基づいて、上流側の吸気温度の情報を取得している。そのため、コンプレッサー１６よりも上流側に設けられている吸気温度センサが故障した場合や、コンプレッサー１６よりも上流側に吸気温度センサが設けられていない場合でも、吸気通路１１における、コンプレッサー１６よりも下流側の吸気温度の情報はもちろん、上流側の吸気温度の推定情報も考慮して主噴射の噴射時期を制御することができる。したがって、コンプレッサー１６よりも上流側の吸気温度の推定情報を考慮することなく内燃機関の主噴射の噴射時期を制御する場合に比べて、制御の精度を向上させることができる。

上記実施形態は以下のように変更して実施することができる。
・内燃機関の制御装置は、下流側温度算出部４２Ａによって算出された推定下流側吸気温度ｅｔｈｉａｂｓと、吸気温度センサ３０によって検出された実下流側吸気温度ｅｔｈｉａとに基づいて噴射時期を補正する補正部４２に代えて、次のような補正部を備えていてもよい。

すなわち、補正部は、検出部である吸気温度センサ３０によって検出された実下流側吸気温度ｅｔｈｉａから上流側吸気温度の推定値を算出する上流側温度算出部を有している。吸気通路１１に取り込まれた吸気は、所定の温度変化を経てコンプレッサー１６よりも下流側の吸気通路１１に流れる。この温度変化量は、機関回転速度ＮＥ、燃料噴射量Ｑｍ、過給圧、及びインタークーラ２１の駆動量によって変わる。上流側温度算出部には、機関回転速度ＮＥ、燃料噴射量Ｑｍ、過給圧、及びインタークーラ２１の駆動量を変化させたときの吸気の温度変化量が予めマップとして記憶している。上流側温度算出部は、吸気温度センサ３０によって検出された実下流側吸気温度ｅｔｈｉａから、上記マップに基づいて現在の運転状態における温度変化量を算出し、この温度変化量の分だけ逆算して上流側吸気温度の推定値を算出する。この算出された上流側吸気温度の推定値（以下「上流側推定値」という）は、吸気温度センサ３０によって検出された実下流側吸気温度ｅｔｈｉａに基づいて算出されており、実際の上流側吸気温度と略等しい温度になる。補正部は、基準上流側吸気温度ＥＴＨＡＳＤと上流側推定値とに基づいて、例えば、上流側推定値から基準上流側吸気温度ＥＴＨＡＳＤを減算することにより、実際の上流側吸気温度と基準上流側吸気温度ＥＴＨＡＳＤとのずれを算出する。そして、このずれが「０」よりも大きいときには、その数値が大きくなるほど（絶対値が大きくなるほど）補正値ｆｔｍｃｍが「０」よりも大きくなるように算出し、このずれが「０」よりも小さいときには、その数値が小さくなるほど（絶対値が大きくなるほど）補正値ｆｔｍｃｍが「０」よりも小さくなるように算出する。そして、上記式（２）に基づいて、ベース噴射時期ｆｔｍｂｓを補正値ｆｔｍｃｍによって補正し、実噴射時期ｆｔｍｆｉｎを算出する。こうした構成であっても、吸気通路１１における、コンプレッサー１６よりも下流側の吸気温度の情報はもちろん、上流側の吸気温度の推定情報も考慮して主噴射の噴射時期を制御することができる。したがって、コンプレッサー１６よりも上流側の吸気温度の推定情報を考慮することなく内燃機関の主噴射の噴射時期を制御する場合に比べて、制御の精度を向上させることができる。

・第１実施形態における取得処理に係る一連の流れでは、内燃機関の運転状態が安定しているか否かを判定するために、ステップＳ６００の処理において、内燃機関が始動されてから所定時間経過しているか否かを判定するようにしていたが、この構成は変更可能である。例えば、ステップＳ６００の処理に代えて、機関回転速度が所定回転速度以上であるか否かの判定を行うようにしてもよい。この判定では、所定回転速度として、例えばアイドル回転速度を設定することができる。こうした構成によっても、内燃機関の運転状態が安定しているか否かを判定することができる。また、取得処理において、内燃機関が始動されてから所定時間経過しているか否かの判定と、機関回転速度が所定回転速度以上であるか否かの判定の両方を行うようにしてもよい。こうした場合には、両方の判定において肯定判定になった場合に、ステップＳ６０１の処理に移行するようにしてもよいし、いずれか一方の処理において肯定判定になった場合に、ステップＳ６０１の処理に移行するようにしてもよい。

・第１実施形態において、ステップＳ６００の処理を省略してもよい。すなわち、取得処理では、内燃機関の運転状態が安定しているか否かを判定せずに、ステップＳ６０１の処理から開始するようにしてもよい。

・内燃機関の制御装置が制御する燃焼パラメータとして、主噴射における噴射時期を例に説明したが、他の燃焼パラメータを制御するものであってもよい。例えば、パイロット噴射における噴射時期、パイロット噴射における噴射量、燃料噴射弁１３の噴射圧などを制御してもよい。パイロット噴射における噴射時期は、上述した実施形態と同様に、推定された上流側吸気温度が基準上流側吸気温度ＥＴＨＡＳＤよりも高いときほど遅角側に補正する。また、上述したように、パイロット噴射は、気筒１０Ａ内に主噴射に先立って燃料を噴射し、主噴射の実行前に圧縮着火することで筒内温度を上昇させる。推定された上流側吸気温度が高いときには、気筒１０Ａ内の吸気の温度も高くなるため、この予熱量は少なくてすむ。したがって、推定された上流側吸気温度が基準上流側吸気温度ＥＴＨＡＳＤよりも高いときほどパイロット噴射の噴射量が少なくなるように補正してもよい。また、吸気の温度が高いときほど吸気の密度は疎になる。そのため、所望の空燃比に制御する上では、吸気の温度が高いときには噴射圧を下げて燃料噴射量を低下させることが望ましい場合もある。したがって、噴射圧を制御するときには、推定された上流側吸気温度が基準上流側吸気温度ＥＴＨＡＳＤよりも高いときほど噴射圧を低下させるようにすればよい。

・吸気温度センサ３０は、吸気通路１１における、過給器１５のコンプレッサー１６よりも下流側の下流側吸気温度を検出することができるのであれば、吸気マニホールド１１Ａではなく、吸気管１１Ｂに設けられていてもよい。

・上記実施形態では、内燃機関の制御装置をディーゼルエンジンに適用した例について説明したが、内燃機関の制御装置をガソリンエンジンに適用することも可能である。ガソリンエンジンに適用した場合には、上述したパラメータとして点火プラグの点火時期を採用してもよい。すなわち、吸気の温度が高いときにはノッキングの抑制のため、点火時期を遅角させるように補正するものであってもよい。

１０…機関本体、１０Ａ…気筒、１１…吸気通路、１１Ａ…吸気マニホールド、１１Ｂ…吸気管、１２…排気通路、１２Ａ…排気マニホールド、１２Ｂ…排気管、１３…燃料噴射弁、１４…燃料供給系、１４Ａ…コモンレール、１４Ｂ…燃料供給通路、１４Ｃ…燃料タンク、１４Ｄ…燃料ポンプ、１５…過給器、１６…コンプレッサー、１６Ａ…コンプレッサーハウジング、１６Ｂ…コンプレッサーホイール、１７…タービン、１７Ａ…タービンハウジング、１７Ｂ…タービンホイール、１８…ベアリング、１８Ａ…ベアリングハウジング、１８Ｂ…回転軸、１９…アクチュエータ、２０…エアクリーナ、２１…インタークーラ、２１Ａ…熱交換部、２１Ｂ…供給通路、２１Ｃ…排出通路、２１Ｄ…ラジエータ、２１Ｄ…駆動ポンプ、２２…吸気圧センサ、２３…回転速度センサ、２４…アクセルペダルセンサ、２５…イグニッションスイッチ、３０…吸気温度センサ（検出部）、４０…電子制御装置、４１…ベース算出部（算出部）、４２…補正部、４２Ａ…下流側温度算出部、４２Ｂ…上流側温度算出部、４２Ｃ…補正値算出部、４２Ｄ…補正実行部。

Claims (1)

1. 過給器を備える内燃機関に適用され、該内燃機関の燃焼に関するパラメータを制御する内燃機関の制御装置であって、
   吸気通路における、前記過給器のコンプレッサーよりも下流側の下流側吸気温度を検出する検出部と、
   前記吸気通路における、前記コンプレッサーよりも上流側の上流側吸気温度が予め設定されている基準値と一致していることを前提として前記パラメータの制御量を算出する算出部と、
   前記算出部によって算出された前記パラメータの制御量を補正する補正部とを有し、
   前記補正部は、
   前記上流側吸気温度が前記基準値と一致していることを前提として前記下流側吸気温度の推定値である下流側推定値を算出する下流側温度算出部を有し、該下流側推定値と前記検出部によって検出された下流側吸気温度とに基づいて前記パラメータの制御量を補正する
   内燃機関の制御装置。

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