CN102439280B

CN102439280B - 内燃机的控制装置

Info

Publication number: CN102439280B
Application number: CN201080001991.5A
Authority: CN
Inventors: 安田宏通; 铃木裕介; 田中聪一郎
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-04-19
Filing date: 2010-04-19
Publication date: 2014-10-22
Anticipated expiration: 2030-04-19
Also published as: US8831856B2; DE112010005500T5; CN102439280A; US20120046850A1; JPWO2011132253A1; JP4893857B2; DE112010005500B4; WO2011132253A1

Abstract

本发明提供一种能够推定热产生量的内燃机的控制装置。运算处理装置(20)能够计算与曲轴角θ对应的PV^k和PV^k的变化率dPV^k/dθ。为了方便，将“在PV^k增加中dPV^k/dθ取为最大值的曲轴转角”设为表示“50％燃烧比例的曲轴转角”，也称为“θ_CA50”。另外，将针对θ_CA50计算出的PV^k也称为“PV^k _CA50”。另外，为了方便，将燃烧开始时刻的PV^k(在本实施方式中如图3、4设为零)和PV^k _CA50的差也称为ΔPV^k _CA50。将ΔPV^k _CA50被2倍之后的值设为总热产生量Q。

Description

内燃机的控制装置

技术领域

本发明涉及内燃机的控制装置。

背景技术

以往，例如日本专利文献特开2006-144643号公报所公开的那样，已知通过计算求出内燃机燃烧时的热量的各种信息的技术。在上述公报中具体公开了以下技术：利用汽缸内压传感器的输出值计算燃烧刚结束后的发热量，并基于该发热量计算燃烧空燃比。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利文献特开2006-144643号公报；

专利文献2：日本专利文献特开2007-120392号公报；

专利文献3：日本专利文献特开2007-113396号公报。

已知有求出基于内燃机的燃烧的热产生量并使用在内燃机的各种控制上的技术。在内燃机的燃烧中从燃烧开始时刻到燃烧结束时刻热产生量逐渐增长。热产生量例如能够使用在如上述以往的技术那样的燃烧空燃比的计算等上。

热产生量能够基于燃烧开始时刻的热量和燃烧结束时刻的热量的变化量(差)来求出。在以往的热产生量计算方法中，利用迎来燃烧结束时刻时的汽缸内压传感器输出值等检测燃烧结束时期的热产生量。具体地说，取得迎来了燃烧结束时刻的汽缸内压传感器输出值，并依据该输出值求出热产生量。通过根据实际的传感器值计算燃烧结束时期的热产生量，能够精度良好地求出该燃烧行程中的最终的热产生量。

但是，在总是要求在燃烧结束时刻的传感器的检测值的方法中，在燃烧结束之前无法得出关于热产生量的最终的结论。另外，在燃烧结束时期与通常的运转条件相比而产生较大滞后的运转条件下，燃烧结束时刻有可能推后到排气门的开启时期。在这样的情况下，在使用汽缸内压传感器的输出值时会导致特有的弊病。即，在这样的情况下，有时根据汽缸内压传感器输出值难以明确地判别燃烧结束时刻，有时将汽缸内压传感器的输出值使用在燃烧结束时刻的热产生量的计算的基础上是不恰当的。

因此，本申请的发明者在进行专心研究的基础上发现以下观点：即使不使用在燃烧结束时刻的传感器检测值也能利用燃烧结束前的信息推定地求出热产生量。

发明内容

本发明就是为了解决上述问题而完成的，其目的在于提供一种能够利用燃烧结束前的信息推定热产生量的内燃机的控制装置。

第一发明为了实现上述目的是一种内燃机的控制装置，其特征在于，具备：

取得单元，其求得内燃机的热产生量或者与该热产生量之间具有相关关系的参数，来作为热产生量信息值；

推定单元，其基于上述热产生量信息值的变化率取得最大值的时期的上述热产生量信息值的规定倍数的值，来推定上述时期以后的热产生量；和

控制单元，其利用由上述推定单元推定出的上述热产生量，进行上述内燃机的控制。

此外，第二发明在第一发明中，其特征在于：

上述取得单元包括：

传感器输出取得单元，其取得上述内燃机的汽缸内压传感器的输出；和

基于由上述传感器输出取得单元所取得的上述汽缸内压传感器的输出，来求得上述热产生量或上述参数的单元。

此外，第三发明在第一或者第二发明中，其特征在于：

上述取得单元包括：在上述内燃机的运转中针对每个规定期间，来求得上述热产生量信息值的单元，

上述推定单元包括：

峰值时刻确定单元，其通过检测或推定来确定上述热产生量信息值的变化率取得最大值的时刻亦即峰值时刻；

确定信息取得单元，其取得在上述内燃机的运转中由上述信息取得单元所取得的上述热产生量信息值之中的关于由上述峰值时刻确定单元所确定的上述峰值时刻的值；和

计算单元，其通过使用由上述确定信息取得单元所取得的上述热产生量信息值和规定的系数进行的计算，来求得上述峰值时刻以后的上述热产生量。

此外，第四发明在第三发明中，其特征在于：

上述计算单元包括：基于由上述确定信息取得单元所取得的关于上述峰值时刻的上述热产生量信息值被2倍之后的值，来求得燃烧结束时期的热产生量的单元。

此外，第五发明在第三或第四发明中，其特征在于：

上述计算单元包括除去单元，上述除去单元从求得上述热产生量用的上述计算中被使用的数值之中，来去除上述内燃机的燃烧结束时刻前的经过了规定时期之后由上述确定信息取得单元所取得的上述热产生量信息值。

此外，第六发明在第一至第五发明的任一个中，其特征在于：

上述内燃机的控制装置具备判定单元，上述判定单元对上述内燃机的燃烧结束时期是否比规定时期滞后或者是否有可能比规定时期滞后进行判定，

上述控制单元，在上述判定单元判定为上述燃烧结束时期比上述规定时期滞后或者有可能比规定时期滞后时，利用由上述热产生量取得单元所求出的上述热产生量，来进行上述内燃机的控制。

此外，第七发明在第六发明中，其特征在于：

上述判定单元判定上述内燃机的燃烧结束时期比规定时期滞后或者有可能比规定时期滞后的情形，包括下述情形中的至少一种情形，即：上述内燃机的滞后角为规定值以上的情形；上述内燃机处在催化剂预热运转中的情形；上述内燃机中的EGR亦即废气再循环的量为规定量以上的情形；以及上述内燃机正在进行稀薄燃烧的情形。

此外，第八发明在第一至第七发明的任一项中，其特征在于：

上述控制单元包括空燃比检测单元和特性检测单元中的至少一个单元，其中，上述空燃比检测单元利用由上述推定单元所推定出的上述热产生量，来对上述内燃机的燃烧时的空燃比进行检测，上述特性检测单元利用由上述推定单元所推定出的上述热产生量，来对上述内燃机的燃料的燃料特性进行检测。

发明的效果

根据第一发明通过利用所说的在热产生量的变化率最大时燃烧比例是50％的关系，能够推定热产生量。

根据第二发明，在利用根据汽缸内压传感器输出求出的热产生量信息值(热产生量或与该热产生量之间具有相关关系的参数)进行热产生量计算的结构中，即使是燃烧结束时期滞后时，也能取得热产生量的推定值。

根据第三发明，能够明确确定热产生量的变化率或者与该热产生量相关的参数的变化率取为最大值的时期。基于确定的该时期的热产生量或者与该热产生量相关的参数能够计算燃烧结束时期的热产生量。

根据第四发明，通过简单的计算能够高精度地求出燃烧结束时期的热产生量。

根据第五发明，通过将使热产生量使用在计算上的区间的结束时期确定在比燃烧结束时刻靠前，能够在比燃烧结束靠前某种程度的时刻停止热产生量的计算值的使用。由此，即使在如燃烧行程的后期热产生量信息值的噪声增加的条件下，也能高精度地求出热产生量。

根据第六发明，即使在燃烧结束时期滞后的情况下，也能够可靠地在内燃机的控制中利用燃烧结束时期的热产生量。

根据第七发明，能够根据具体的情景准确地进行内燃机的燃烧结束时期是否滞后的判定。

根据第八发明，在利用热产生量检测燃烧空燃比或者燃烧特性的情况下，能够提前进行检测。

附图说明

图1是表示本发明实施方式1的内燃机的控制装置的构成的图；

图2是用于说明本发明的实施方式1的控制装置的动作的图；

图3是用于说明本发明实施方式1的控制装置的动作的图；

图4是用于说明本发明的实施方式1的控制装置的动作的图；

图5是在本发明的实施方式1中运算处理装置所执行的例程的流程图；

图6是用于说明在本发明的实施方式1中能够得到的效果的图；

图7是在本发明的实施方式2中运算处理装置20所执行的例程的流程图。

符号说明

1…空气滤清器；2…节气门；3…进气压力传感器；4…稳压罐；5…汽缸内压传感器；6…火花塞；7…燃料直喷喷射器；8…曲轴转角传感器；10、11…催化剂；12…EGR阀；13…EGR冷却器；14…水温传感器；20…运算处理装置。

具体实施方式

实施方式1.

[实施方式1的构成]

图1是表示本发明实施方式1的内燃机的控制装置的构成的图。本实施方式的控制装置适合于对车辆等移动体、具体地说安装在汽车上的内燃机的控制中。

图1是表示应用本实施方式的控制装置的内燃机(以下简称为发动机)的图。图1所示的发动机是具有火花塞6的火花点火式的4冲程往复式发动机。另外，也有包括向汽缸内直接喷射燃料的燃料直喷喷射器7的汽缸内直喷发动机。此外，应用本发明的发动机并不限于本实施方式的汽缸内直喷发动机。对于孔喷射式的发动机也能应用本发明。

在该发动机中，进气门和排气门分别被未图示的进气可变动阀机构和排气可变动阀机构驱动。这些可变动阀机构具有可变气门正时(VVT：Variable Valve Timing)机构，能够将进气门和排气门的相位在规定的范围内切换。

图1仅描绘了一个汽缸，但是一般的车辆用的发动机由多个汽缸构成。在其中至少一个汽缸中安装有用于测量汽缸内压的汽缸内压传感器5。

另外，在该发动机中，安装有根据曲轴的转角输出信号的曲轴转角传感器8。根据曲轴转角传感器8的信号CA能够计算发动机转速(每单位时间的转速)和由活塞的位置确定的汽缸内容积V。

在与汽缸连接的进气通路的入口设置有空气滤清器1，在空气滤清器1的下游配置有节气门2。在节气门2的下游设置有稳压罐4，在稳压罐4安装有用于测量进气压力的进气压力传感器3。另一方面，在与汽缸连接的排气通路上配置有两处催化剂10、11。此外，虽然没有图示，但是可以设置空燃比传感器或副氧传感器等各种废气传感器。

该发动机设置有连接排气通路和进气通路的EGR通路。在该EGR通路中设置有EGR冷却器13和EGR阀12。在EGR冷却器13安装有用于测量该冷却水温的水温传感器14。

并且，该发动机具有作为控制装置的运算处理装置20。运算处理装置20处理来自各个传感器3、5、8、14的信号，并使该处理结果反映到各个致动器2、6、7、12和所述可变动阀机构的操作上。运算处理装置20可以是所谓的ECU(Electronic Control Unit，电子控制单元)。

运算处理装置20存储使汽缸内压传感器5的输出信号与曲轴转角同步并进行模拟/数字转换(AD转换)的处理。通过执行该处理，能够检测出希望的正时中的汽缸内压的值。

运算处理装置20存储用于计算与热产生量之间具有相关关系的参数PV^k的PV^k计算处理。该处理能够根据曲轴转角θ使用每个曲轴角的汽缸内压P(θ)、每个曲轴角的汽缸内容积V(θ)以及比热比K计算出P(θ)·V(θ)^k。并且，运算处理装置20存储有计算P(θ)·V(θ)^k的变化率的处理。通过该处理能够计算出关于燃烧行程中的希望的正时(曲轴转角)的、热产生量的变化率dPV^k/dθ。

运算处理装置20存储有通过使用了PV^k的值所进行的计算而求出空燃比的处理。该处理具体地说是根据汽缸内压传感器5的输出值求出进气行程中的发热量和燃烧刚结束后的发热量、并通过计算求出空燃比的处理。此种空燃比检测技术由于例如如日本专利文献特开2006-144643号公报记载的那样是公知的，因此省略以上的说明。

[实施方式1涉及的控制装置的动作]

图2至图4是用于说明本发明实施方式1涉及的控制装置的动作的图。热产生量能够基于燃烧开始时刻的热量和燃烧结束时刻的热量之间的变化量(差)求出。此外，下面为了方便，也将燃烧开始时刻的热量和燃烧结束时刻的热量的差称为“总热产生量”，也有时用标号Q表示。在以往的热产生量计算方法中，利用迎来燃烧结束时刻时的汽缸内压传感器输出值等检测燃烧结束时期的热产生量。

但是，在总是要求在燃烧结束时刻的传感器检测值的方法中，在燃烧结束之前无法得到关于热产生量的最终的结论。另外，在燃烧结束时期与通常的运转条件相比而有较大滞后的运转条件下，燃烧结束时刻有可能完全推后到排气门的开启时期。

图2是表示热产生量的计算方法的概念的图。热产生量能够根据从燃烧开始时刻到燃烧结束时刻的PV^k的变化量(图2的箭头)求出。燃烧开始时刻能确定在点火时期或者紧接在此之前的时期。燃烧结束时刻根据膨胀行程中冷却损失的影响和噪声(传感器的热应变误差等)影响的观点，能够设为PV^k为最大的时刻等。

这里，例如像催化剂预热控制的执行时的滞后角燃烧、大量的EGR(Exhaust Gas Recirculation)的执行中、以及稀薄燃烧这样的燃烧不稳定的运转条件时，燃烧期间会变长。由于燃烧时间变长，在排气门开启之前持续燃烧的情况下，变得难以判定燃烧结束时刻。其结果是，在这样的燃烧条件时，难以准确计算出关于燃烧结束时刻的热产生量。

图3是分别示出伴随着曲轴转角的推移的通常燃烧条件下的汽缸内压P的波形(图3的(a))、PV^k的波形(图3的(b))、以及热产生量的变化率dPV^k/dθ的波形(图3的(c))的图。另一方面，图4是分别示出伴随着曲轴转角的推移的滞后角燃烧条件中汽缸内压P的波形(图4的(a))、PV^k的波形(图4的(b))、以及热产生量的变化率dPV^k/dθ的波形(图4的(c))的图。

在图3所示的通常燃烧条件的情况中，与排气门打开的曲轴转角相比足够提前地表示燃烧结束时刻。因此，能够明确地确定燃烧结束时刻。因此，能够明确地确定燃烧结束时刻。因此，如图3的(b)所示，基于燃烧开始时刻和燃烧结束时刻之间的PV^k的差(变化量)，根据PV^k的最大值PV^k _max能够求出总热产生量Q。但是，在另一方面，在如图4的滞后角燃烧条件情况下，会出现即使在排气门打开时刻也处于燃烧的中途的情况。在根据汽缸内压传感器5的输出值计算PV^k时，当在燃烧的中途打开排气门时，将最大值PV^k _max使用在热产生量计算上是不适当的。这是因为如图4的(b)的虚线所示，考虑了热产生量比PV^k _max大的情况。

因此，本申请发明者在进行专心研究时，找出即使不使用在燃烧结束时刻的传感器检测值，也能利用燃烧结束前的信息推定热产生量的方法。本申请发明者着眼于能够将使“在燃烧比例的变化率为最大的曲轴转角下的热产生量”被大约2倍之后的值作为总热产生量Q来处理。

所说的燃烧比例(下面也称“MFB”)是被定义为表示燃烧的进行状态的值。具体而言，燃烧比例假设在0～1的范围(或者0％～100％的范围)变化，假设燃烧比例是0(0％)的情况下表示燃烧开始时刻，在燃烧比例是1(100％)的情况下表示燃烧结束时刻。

MFB＝(P_θV_θ ^k-P_θ0V_θ0 ^k)/(P_θfV_θf ^k-P_θ0V_θ0 ^k)…(1)

不过在上述式(1)中，P_θ0以及V_θ0分别是在曲轴转角θ是规定的燃烧开始时刻θ0的情况下的汽缸内压P以及汽缸内容积V，P_θf以及V_θf分别是在曲轴转角θ是规定的燃烧结束时期θf的情况下的汽缸内压P以及汽缸内容积V。另外，Pθ以及Vθ分别是在曲轴转角θ是任意的值的情况下的汽缸内压P以及汽缸内容积V。k是比热比。

本申请发明者着眼于50％燃烧比例的曲轴转角与燃烧比例的变化率为最大的曲轴转角、即为PV^k的变化率为最大的曲轴转角一致。根据该观点，在本实施方式中，确定dPV^k/dθ取为最大值的曲轴转角，基于在该曲轴转角下的PV^k被2倍之后的值求出总热产生量Q。

下面为了方便，将“在PV^k增加中dPV^k/dθ取为最大值的曲轴转角”设为表示“50％燃烧比例的曲轴转角”，也称为“θ_CA50”。另外，将关于θ_CA50计算出的PV^k也称为“PV^k _CA50”。另外，为了方便将燃烧开始时刻中PV^k(在本实施方式如图3、4所示设为零)和PV^k _CA50的差也称为ΔPV^k _CA50。

在本实施方式中，如图4的(b)所示，将ΔPV^k _CA50被2倍之后的值设为总热产生量Q。由此，根据实施方式1即使不使用在燃烧结束时刻的传感器检测值、即即使不等待燃烧结束时刻也能使用PV^k _CA50推定地求出热产生量Q的将来的信息。并且，根据实施方式1，在利用根据汽缸内压传感器5的输出求出的PV^k进行热产生量计算结构中，即使是如图4的那样燃烧结束时刻滞后时，也能推定地求出总热产生量Q。

[实施方式1的具体的处理]

下面，使用图5对实施方式1涉及的内燃机的控制装置中执行的具体的处理进行说明。图5是在本发明的实施方式1中运算处理装置20执行的例程的流程图。

另外，在实施方式1中，运算处理装置20被构成为除了用于计算所述的ΔPV^k _CA50的处理，还能执行用于计算ΔPV^k _max的处理。例如先存储根据曲轴角θ计算出的P(θ)·V(θ)^k的最大值，并通过将该存储的最大值和燃烧开始时刻的P(θ)·V(θ)^k之间的差而能够计算出ΔPV^k _max。

在图5所示的例程中，首先判定ΔPV^k _max是否超过规定值α(步骤S100)。在该步骤中，首先进行ΔPV^k _max的计算。在ΔPV^k _max是规定值α以下的情况下判定为不点火(步骤S102)。

在承认步骤S100的条件的成立的情况下，接着判定催化剂预热控制是否处于执行中(步骤S104)。在本实施方式中，在图1所示的发动机中，设为在规定条件下执行催化剂预热控制。在步骤S104中，判定当前是否基于来自运算处理装置20的控制指令执行催化剂预热控制。

在步骤S104的条件不成立的情况下，由于当前催化剂预热控制没有被执行，所以使用图4能够认为所例示的基于燃烧期间长期化的热产生量的计算的弊病的可能性小。因此，在本实施方式中，在步骤S104的条件不成立的情况下，将ΔPV^k _max作为热产生量Q处理(步骤S114)。由此，避开由于燃烧期间长期化等引起的精度恶化的弊病，并能够利用燃烧结束时期中的汽缸内压传感器5的输出值求出准确的PV^k _max，并进行基于汽缸内压传感器5的实际测量值的热产生量的计算。

在承认步骤S104的条件成立的情况下，进行θ_CA50的计算(步骤S106)。由于能够根据步骤S104的条件成立确认处于催化剂预热控制的执行中，因此在此之后的处理中，基于所述的实施方式1的方法进行热产生量的推定值的计算。首先，使用与曲轴角θ对应的P(θ)、V(θ)的各自的值，如在图4的(c)中示意地示出的那样，逐次地计算出与曲轴角θ对应的dPV^k/dθ的值。之后，监视dPV^k/dθ的增减，确定dPV^k/dθ取最大值时的曲轴角θ。这里将所确定的曲轴角作为θ_CA50处理。

接着，执行计算ΔPV^k _CA50的处理(步骤S108)。在该步骤中，首先确定燃烧开始时刻的PV^k(在本实施方式中如图3、4所示设为零)。接着，求出燃烧开始时刻的PV^k和PV^k _CA50的差，并将该差作为ΔPV^k _CA50处理。

接着，执行用于求出总热产生量Q的计算“Q＝2×ΔPV^k _CA50”(步骤S110)。在该步骤中，将使在步骤S108计算的ΔPV^k _CA50被2倍之后的值代入到总热产生量Q中。该计算的图像在图4的(b)中也示意性地示出。

之后，执行计算燃烧空燃比的处理(步骤S112)。在该步骤中，利用在步骤S110或步骤S114计算的总热产生量Q的值，执行运算处理装置20所存储的空燃比的计算处理。由此，能够求出燃烧空燃比。

根据以上的处理，根据需要，使用的不是燃烧结束时刻的热产生量相关参数PV^k _max而是50％燃烧比例的热产生量相关参数PV^k _CA50，由此即使不等待燃烧结束时刻也能推定地求出热产生量Q的将来的信息。并且，根据实施方式1涉及的上述的具体的处理，在使用根据汽缸内压传感器5的输出求出的PV^k来进行热产生量计算的结构中，即使是如图4所示的燃烧结束时刻滞后时，也能取得总热产生量Q的推定值。

另外，根据实施方式1涉及的上述具体的处理，按照步骤S106的处理，能够明确确定热产生量的变化率或者与热产生量相关的参数的变化率取为最大值时期。根据所确定的该时期中的热产生量或者与该热产生量相关的参数，按照步骤S108、110的处理能够计算总热产生量Q。

并且，根据实施方式1涉及的上述的具体的处理，在所述的将ΔPV^k _CA50乘以2的简单的计算中，能够高精度地求出燃烧结束时期的热产生量。在实施方式1中，由于根据步骤S014的条件成立与否选择性地执行步骤S114的处理和步骤S110的处理，因此也存在能够共用ΔPV^k的计算处理的优点。

根据实施方式1的上述具体的处理，判定催化剂预热控制是否处于执行中，并能够基于该判定结果分开使用步骤S110和S114的处理。由此，即使在燃烧结束时期滞后或者有可能滞后的情况下也能够可靠地在内燃机的控制中使用热产生量的信息。具体地说能够可靠地将热产生量的信息使用在燃烧空燃比的计算中。

另外，在上述实施方式1中，PV^k相当于所述第一发明中的“参数”，dPV^k/dθ相当于所述第一发明中的“热产生量信息值的变化率”，θ_CA50相当于所述第一发明中的“所述热产生量信息值的变化率取为最大的时期”，运算处理装置20所存储的“PV^k计算处理”相当于所述第一发明中的“取得单元”。另外，在上述的实施方式1中，通过运算处理装置20执行上述图5的例程的步骤S106、S108以及S110的处理实现所述第一发明中的“推定单元”，通过运算处理装置20执行上述图5的例程的步骤S112的处理实现所述第一发明中的“控制单元”。

另外，在上述的实施方式1中，汽缸内压传感器5相当于所述第二发明中的“汽缸内压传感器”。另外，在上述实施方式1中，运算处理装置20通过在上述图5的例程中执行步骤S106的处理来实现所述第三发明中的“峰值时刻确定单元”，通过执行步骤S108的处理实现所述第三发明中的“确定信息取得单元”，通过执行步骤S110的处理实现所述第三发明中的“计算单元”。

另外，在上述实施方式1中，通过运算处理装置20执行上述图5的例程的步骤S104的处理实现所述第六发明中的“判定单元”。

[在实施方式1中获得的效果]

图6是用于说明在本实施方式1中所获得的效果的图。示出了对催化剂预热运转中的空燃比检测精度进行验证的结果。在图6中分别示出了“PVkmax法”所涉及的测量点和“应用2×PVkCA50”所涉及的测量点。纵轴是使用汽缸内压传感器(CPS)输出值推定地求出的空燃比的值。“PVkmax法”所涉及的测量点如在图5的例程的步骤S114中记载的那样，是使用根据“Q＝ΔPV^k _max”这样的关系而得到的热产生量来检测出空燃比的结果。“应用2×PVkCA50”所涉及的测定点是使用基于实施方式1所涉及的“Q＝2×ΔPV^k _CA50”这样的关系得到的热产生量来检测出空燃比的结果。如图6所示，可判断出即使在催化剂预热运转中也能够根据“应用2×PVkCA50”得到高精度地对应实际的空燃比的线性特性。

此外，作为实施方式1所涉及的控制装置的背景也存在如下述的技术背景。作为与将来的耗油量、排量限制的强化相对应的系统，汽缸内压传感器的开发在各个公司中被推进，一部分已经被应用。通过安装汽缸内压传感器能够进行细致的燃烧控制以及准确的参数检测。因此，能够提高发动机的控制性能。

作为应用汽缸内压传感器的技术之一而存在检测燃烧空燃比的技术(例如参考日本专利文献特开2006-144643号公报)。根据这样的技术，与基于空燃比传感器的以往的空燃比检测方法相比能够实时并且准确地进行空燃比检测。但是，如前面所述，在燃烧涉及到膨胀行程后期～排气行程初期的情况下，难以进行依据汽缸内压传感器输出值的空燃比检测。在该问题上，根据本实施方式，能够抑制在滞后角燃烧条件中产生的弊病，并实现利用了汽缸内压传感器的实时并且准确的空燃比检测。

此外，在下述的(1)～(3)的各项的情况下也能分别享有下述该项的优点。

(1)不限定运转条件的控制结构成为可能

根据本实施方式，即使在如催化剂预热滞后角的情况、即燃烧结束时刻推后到排气门打开(EVO，Exhaust Valve Opening)时期附近或者之后的情况(“过滞后角燃烧”的情况)下，也能推定本来能产生的热产生量。由此，具有不限定运转条件的控制结构成为可能的优点。

例如，在以往的汽油发动机中的内燃机控制中，由于在催化剂预热时空燃比传感器没有起动，因此无法进行空燃比反馈控制。但是，根据本实施方式涉及的方法，即使在催化剂预热区域中也能进行细致的空燃比反馈控制，能够改善排放。结果能够在整个运转区域中进行空燃比检测，将空燃比检测功能与汽缸内压传感器结合能够削减空燃比传感器。结果，也能够削减系统成本。

另外，通过使用到燃烧重心位置为止的热产生量或相关参数PV^k而具有下述的(2)和(3)的优点。

(2)噪声的影响小

在实施方式1中，使用PV^k作为热产生量相关参数。PV^k越远离TDC，通过V^k重叠在汽缸内压传感器输出上的噪声越增大。因此当想要搜索通过燃烧结束时刻远离TDC的滞后角燃烧而热产生量为最大的点时，容易受到噪声的影响。

因此，可以将热产生量的计算区间划分到在燃烧重心位置为止(在实施方式1中为θ_CA50)。具体地说，在运算处理装置20中，可以将PV^k的计算区间或者允许使用的区间限制到与燃烧重心位置对应的规定曲轴角(在实施方式1中为θ_CA50)。由此也能够难以受到噪声的影响。即使在这样的变形例中，如果根据实施方式1得到到θ_CA50为止的汽缸内压传感器输出值，则能够推定地求出之后的热产生量。

此外，这里描述的进行热产生量的计算区间(PV^k的计算区间或者允许使用的区间)的限定的结构相当于所述第五发明中的“除外单元”。

(3)汽缸内压传感器的热应变误差的影响小

滞后角燃烧的燃烧期间长(即燃烧速度慢)。因此，越是低速旋转，每单位时间汽缸内压传感器暴露在燃烧气体中的时间越长。结果对汽缸内压传感器带来热应变误差。

另一方面，如果是到燃烧重心位置为止，则热应变误差的影响比较小。在该问题上，由于根据实施方式1使用到燃烧重心位置(在实施方式1中为θ_CA50)为止的汽缸内压传感器输出值，因此也能避免热应变误差的不好影响。

此外，在实施方式1中，计算ΔPV^k _CA50被2倍之后的值作为总热产生量Q。但是，本发明并不限于此。通过利用所说的在热产生量的变化率为最大时燃烧比例是50％的关系，不限于燃烧结束时刻的热产生量，也可以推定热产生量的将来的信息、即比θ_CA50靠后的热产生量(例如总热产生量Q为70％、80％、90％的信息等)。该情况下，考虑ΔPV^k _CA50的2倍与总热产生量Q相当这一点，可以使运算处理装置20执行将ΔPV^k _CA50为适当常数倍的运算处理，或者可以执行不限于固定的数值而适当地生成函数(系数的映射等)并将该函数的输出值乘以ΔPV^k _CA50的运算处理。即使通过这些运算处理，也能基于在热产生量的变化率为最大时燃烧比例为50％这样的关系，使ΔPV^k _CA50为规定倍数而求出热产生量的推定值。

另外，在实施方式1中是在ΔPV^k _CA50上乘以2，但是本发明并不限于所说的将ΔPV^k _CA50严密地设为2.0倍的计算形式。按照ΔPV^k _CA50的2倍相当总热产生量Q的准则可以确定大致2倍的规定的系数，并将该规定系数乘以ΔPV^k _CA50。这是因为即使在具体的计算方法中施加形式上的变更，通过基于ΔPV^k _CA50被2倍之后的值进行燃烧结束时期的热产生量的计算，也能与实施方式1同样地推定地求出热产生量。

此外，在本实施方式中推定地求出的热产生量的使用方法并不限于所说的求出燃烧空燃比的使用方法。假设热产生量/燃料喷射量与低位发热量成比例(∝)，则在本实施方式求出的热产生量也能使用在检测酒精浓度等的燃料特性的情况下。此外，在该变形例中，“热产生量/燃料喷射量与低位发热量成比例(∝)地来检测酒精浓度的处理”相当于所述第8发明的“特性检测单元”。

实施方式2.

实施方式2的硬件结构、软件结构除了实施方式2涉及的控制装置能够执行图7所示的例程的这点之外，基本设为与实施方式1的结构相同。下面用了避免重复，适当地省略或者简化说明。

在大量外部EGR和稀薄燃烧中，当脱离通常燃烧而进入到不稳定燃烧区域时，能够偶然地产生滞后角燃烧。因此，在实施方式2中，不进行是否处于催化剂预热滞后角控制执行中的判定，而是总是监视θ_CA50，在与规定值相比为滞后角的燃烧周期中基于ΔPV^k _CA50推定发热量。

使用图7说明在实施方式2涉及的内燃机的控制装置中执行具体的处理。图7是在本发明的实施方式2中运算处理装置20执行的例程的流程图。图7的流程图删除图5的流程图的步骤S104的处理，取而代之的是添加步骤S206的处理。对于与图5同样的处理标注相同标号，简略或省略说明。

在图7的例程中首先与实施方式1同样执行步骤S100的处理。在步骤S102的条件不成立的情况下与实施方式1同样由步骤S102判定不点火。

在步骤S100的条件成立时，执行实施方式1涉及的θ_CA50计算处理(步骤S106)。

接着，判定θ_CA50是否比规定值β大(步骤S206)。在该步骤的条件不成立的情况下，判定为在实施方式2中视为问题的滞后角燃烧没有发生。因此，处理按照S114、S112依次进行，在空燃比检测后结束此次的例程。

另一方面，在承认步骤S206的条件成立的情况下，能够判定为发生在实施方式2中视为问题的滞后角燃烧。因此，在该情况下，处理进入到步骤S108、S110，执行使用ΔPV^k _CA50的热产生量的推定值计算。之后，使用该推定的热产生量进行燃烧空燃比的检测(步骤S112)，结束此次例程。

根据以上的处理，通过步骤S206的判定处理，即使燃烧结束时期滞后的情况，也能可靠地在内燃机的控制中利用燃烧结束时期的热产生量。

此外，在上述的实施方式2中，通过运算处理装置20执行上述步骤S206的处理实现所述第六发明中的“判定单元”。

此外，燃烧结束时期是否滞后的判定例如可以如下进行。

(i)在EGR(Exhaust Gas Recirculation)的量是规定量以上的情况

具体地说，基于EGR阀12的开度是否是规定开度以上，可以判定燃烧结束时期是否滞后或者是否有可能滞后。或者，通过计算实际的EGR量并判定该EGR量是否是规定量以上等，可以判定燃烧结束时期是否滞后或者有可能滞后。该情况下，可以判定燃烧结束时期是否滞后到基于上述步骤S114的ΔPV^k _CA50的热产生量计算的精度恶化成为问题的程度。

(ii)所述内燃机进行稀薄燃烧的情况

具体而言，只要基于当前发动机的控制空燃比等的各种控制参数的信息，执行是否在进行当前稀薄燃烧的判定例程即可。该情况下，可以判定燃烧结束时期是否滞后到基于上述步骤S114的ΔPV^k _max的热产生量计算的精度恶化成为问题的程度。

针对这些(i)(ii)的方法、可以单独使用实施方式1涉及的催化剂预热运转判定、以及实施方式2涉及的θ_CA50的规定值比较判定，或者可以组合使用。

Claims

1.一种内燃机的控制装置，其特征在于，具备：

推定单元，其基于所述热产生量信息值的变化率取得最大值的时期的所述热产生量信息值的规定倍数的值，来推定所述时期以后的热产生量；和

控制单元，其利用由所述推定单元推定出的所述热产生量，进行所述内燃机的控制，

所述内燃机的控制装置具备判定单元，所述判定单元对所述内燃机的燃烧结束时期是否比规定时期滞后或者是否有可能比规定时期滞后进行判定，

所述控制单元，在所述判定单元判定为所述燃烧结束时期比所述规定时期滞后或者有可能比规定时期滞后时，利用由所述热产生量取得单元所求出的所述热产生量，来进行所述内燃机的控制。

2.根据权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于：

所述取得单元包括：

传感器输出取得单元，其取得所述内燃机的汽缸内压传感器的输出；和

基于由所述传感器输出取得单元所取得的所述汽缸内压传感器的输出，来求得所述热产生量或所述参数的单元。

3.根据权利要求1或2所述的内燃机的控制装置，其特征在于：

所述取得单元包括：在所述内燃机的运转中针对每个规定期间，来求得所述热产生量信息值的单元，

所述推定单元包括：

峰值时刻确定单元，其通过检测或推定来确定所述热产生量信息值的变化率取得最大值的时刻亦即峰值时刻；

确定信息取得单元，其取得在所述内燃机的运转中由所述信息取得单元所取得的所述热产生量信息值之中的关于由所述峰值时刻确定单元所确定的所述峰值时刻的值；和

计算单元，其通过使用由所述确定信息取得单元所取得的所述热产生量信息值和规定的系数进行的计算，来求得所述峰值时刻以后的所述热产生量。

4.根据权利要求3所述的内燃机的控制装置，其特征在于：

所述计算单元包括：基于由所述确定信息取得单元所取得的关于所述峰值时刻的所述热产生量信息值被2倍之后的值，来求得燃烧结束时期的热产生量的单元。

5.根据权利要求3所述的内燃机的控制装置，其特征在于：

所述计算单元包括除去单元，所述除去单元从求得所述热产生量用的所述计算中被使用的数值之中，来去除所述内燃机的燃烧结束时刻前的经过了规定时期之后由所述确定信息取得单元所取得的所述热产生量信息值。

6.根据权利要求1所述的内燃机的控制装置，其特征在于：

所述判定单元判定所述内燃机的燃烧结束时期比规定时期滞后或者有可能比规定时期滞后的情形，包括下述情形中的至少一种情形，即：所述内燃机的滞后角为规定值以上的情形；所述内燃机处在催化剂预热运转中的情形；所述内燃机中的EGR亦即废气再循环的量为规定量以上的情形；以及所述内燃机正在进行稀薄燃烧的情形。

7.根据权利要求1中任一项所述的内燃机的控制装置，其特征在于：

所述控制单元包括空燃比检测单元和特性检测单元中的至少一个单元，其中，所述空燃比检测单元利用由所述推定单元所推定出的所述热产生量，来对所述内燃机的燃烧时的空燃比进行检测，所述特性检测单元利用由所述推定单元所推定出的所述热产生量，来对所述内燃机的燃料的燃料特性进行检测。