JP2010242745A - 内燃機関の燃焼室の圧力推定方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃焼サイクルのある工程において、燃焼室内部の圧力を推定する方法及び装置を提供することを目的とする。
【解決手段】燃料噴射弁２８における差圧変動を補償するために、燃料が噴射される内燃機関の燃焼室における圧力を、吸気弁が閉じるタイミングにおけるマニホールド圧と、吸気弁が閉じるタイミング及びその他の少なくとも一つのタイミングにおける燃焼室の容積に基づき、推定する。
【選択図】図４

Description

本発明は、内燃機関のためのエンジンマネジメントシステムにおける気筒圧の推定のための方法及び装置に関するものである。

内燃機関のためのエンジンマネジメントシステムは、多くのエンジン運転パラメータを制御している。

有害物質の排出を低く抑える効率的な燃焼を得るために、最近のエンジンマネジメントシステムは、個々の燃焼に対して目標となる燃料量を噴射するように燃料噴射弁を制御している。所望の燃料量は、通常、燃料供給管における燃料圧及び噴射弁が開放されて燃料を燃焼室に噴射する時間を制御するパルス幅に基づいて制御される。

しかしながら、噴射弁を通過する燃料流量は、燃料供給管と燃焼が行なわれる燃焼室内部との間の燃料噴射弁における圧力差の関数である。従って、目標とする燃料量を達成するために、噴射弁制御のパルス幅は、噴射弁における圧力差に対応して補正されることが必要である。例えば、直噴エンジンにおいては、噴射弁における圧力差は燃料供給管の圧力（すなわち、レール圧力）から燃焼室（例えば、該当する気筒の燃焼室）における圧力を差し引いた値に相当する。しかし、圧縮噴射期間中に、各気筒におけるピストンの移動及び燃料噴射により気筒内圧力が変化するために、噴射弁における圧力差も変動する。

燃焼室における悪環境のために、現在のところ、燃焼室内部の圧力を正確に測定することは経済的に現実的ではない。それ故、本願発明は、噴射弁における差圧に応じてより正確な補償を行うことができるように、燃焼サイクルの少なくともある部分（工程）における燃焼室内部の圧力を推定する方法及び装置を提供することを目的とするものである。

本願発明は、燃料噴射弁により燃料が噴射される内燃機関の燃焼室における圧力を推定する方法を提供するものである。この方法は、吸気弁が閉じるタイミングにおけるマニホールド圧、並びに吸気弁が閉じるタイミングおよび少なくともその他の一つのタイミングにおける燃焼室の容量に基づき、燃焼室の圧力を推定するものである。

この方法の一つの例において、噴射弁が開弁している間の燃焼室の平均圧力は、吸気弁が閉じるタイミングにおけるマニホールド圧並びに吸気弁が閉じるタイミングおよび少なくともその他の複数のタイミングにおける燃焼室の容量に基づき計算される推定圧力を使用して、それらの推定圧力を噴射弁が開弁している期間に亘って平均化することにより、求めることができる。

本願発明は、また、内燃機関の燃焼室に燃料を噴射するために燃料噴射弁が開弁する期間に対応する噴射パルスの幅を調整する方法を提供するものである。この方法は、推定された燃焼室の圧力に基づき、燃料供給圧に対して圧力補正を加えるものである。推定燃焼室圧力は、吸気弁が閉じるタイミングにおけるマニホールド圧、並びに吸気弁が閉じるタイミング及び少なくともその他の一つのタイミングにおける燃焼室の容積に基づき、計算される。

本願発明は、さらに、燃料が噴射される内燃機関のある気筒の燃焼室の圧力を推定する圧力推定手段を有するエンジンコントロールユニットを提供するものである。この圧力推定手段は、吸気弁が閉じるタイミングにおけるマニホールド圧、並びに吸気弁が閉じるタイミング及び少なくともその他の一つのタイミングにおける燃焼室の容積に基づき、燃焼室の圧力を推定するものである。

また、本願発明は、少なくとも１つの燃焼室と前述のエンジンコントロールユニットを有する内燃機関を含むエンジンシステムを提供するものである。

さらに、本願発明では、コンピューターが本願発明の上記の方法を実行することを可能にする、コンピューターが読取り可能なプログラムコードを記憶する（コンピューターが読取り可能な）記憶媒体を利用して、前記方法が実行される。

本願発明の実施形態における内燃機関の例を示す模式的な図である。 本願発明の実施形態におけるエンジンコントロールユニットの一部を示すブロック図である。 非燃焼サイクル（工程）における圧力変化を示すグラフである。 エンジンコントロールユニットの一部を示すブロック図である。 車両を示す模式図である。

本願発明の実施形態を、添付の図面を参照して、説明する。以下、内燃機関の燃料噴射弁における差圧に応じて補償を行なうことが可能な本願発明の実施形態を説明する。この実施形態では、燃料が噴射される内燃機関の燃焼室における圧力は、吸気弁が閉じるタイミングにおけるマニホールド圧、並びに吸気弁が閉じるタイミングおよび少なくともその他の一つのタイミングにおける燃焼室の容量に基づき、推定される。

図１は、内燃機関２０を含むエンジンシステム１０の全体を模式的に示している。図１に示されている内燃機関２０は、４気筒のガソリンエンジンである。エンジンシステム１０は、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）４０及び種々のセンサーからなるエンジンマネジメントシステム、並びにこのＥＣＵ４０が接続されるエンジンシステム１０の制御サブシステムにより制御されるものである。

電子制御装置からなるエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）４０は、プログラムされたロジックを実行する中央演算ユニット（ＣＰＵ）１４１（従って、ＣＰＵ１４１はプログラムされたロジック回路を形成する）、制御データ及び気筒圧推定ユニット５４を形成するために必要となるプログラムされたロジックなどの制御プログラムを記憶するＲＯＭ１４２、種々のデータを保存するＲＡＭ１４３、バッファーメモリ１４４、センサーからのデータ信号を通信するための入出力回路１４５、及びバスライン１４６から構成されている。

ＥＣＵ４０のＣＰＵ１４１は、例えば、図２に詳細に示されている気筒圧推定ユニット５４のためのプログラムされたロジックの処理を実行するものであり、それにより、プログラムされたロジック回路を形成する。ＥＣＵ４０は、エンジンの吸気側におけるスロットル２２の作動を制御する。吸気マニホールド３２におけるマニホールド圧力センサー２４は、ＥＣＵ４０にデータ信号を送信する。各気筒の燃料噴射弁２８は、燃料供給ライン（燃料配管）２７に接続されている。この実施形態において、燃料噴射弁２８は、各気筒に燃料を直接噴射する直噴インジェクターとして示されている。プレッシャーレギュレーター３０は、燃料供給ライン２６から燃料供給ライン２７への燃料圧を調節するために使用されるものである。個々の燃料噴射弁２８は、燃料の噴射時間を制御するための制御信号をＥＣＵ４０から受けている。点火プラグ３４は、ＥＣＵ４０から点火時期（ＩＧＴ）信号を受けている。

ＥＣＵ４０は、エンジンのクランク軸の回転を示すクランクセンサー３５から信号を得ている。エンジンコントロールユニット４０は、吸気及び排気カムシャフト３６及び４２の回転タイミングをそれぞれ示すカムシャフトセンサー３８及び４４からの信号も得ている。吸気及び排気カムシャフト３６及び４２は、図示しない吸気弁及び排気弁をそれぞれ制御している。ＥＣＵ４０は、図示しないその他のセンサーからもその他の信号を取得して、従来からも行なっているように、エンジンスピード、エンジン負荷などの運転パラメータをモニターしている。

ＥＣＵ４０は、自在加熱式排ガス酸素濃度（ＵＨＥＧＯ）センサー４８及び別の加熱式排ガス酸素濃度（ＨＥＧＯ）センサー５２からの信号も取得している。この実施形態において示されているＵＨＥＧＯセンサー４８及びＨＥＧＯセンサー５２は、排気マニホールド４６の下流において、触媒コンバーター５０のいずれかの側に配設されている。しかし、その他の例において、ＵＨＥＧＯセンサー４８及び／又はＨＥＧＯセンサー５２の配置は、この例と異なっていてもよい。ＥＣＵ４０は、図２及至図４においてより詳細に説明する気筒圧推定ユニット５４を有している。

図１においては、説明を容易にするために４気筒のエンジン示したが、本願発明は４気筒に限らずその他の数の気筒を有するエンジンも含むものである。例えば、４気筒を二つのグループ（列）に分けて配置した８気筒のエンジンであってもよい。その場合、４気筒の列のシリンダーヘッドは、図１に示されるようになる。但し、吸気マニホールドはそれぞれの列に対して設けられ、各々の列はスロットル２２に接続される。また、排気マニホールドはそれぞれの列に対して設けられ、各々の排気マニホールドはそれぞれの排気システムあるいは共通の排気システムに接続される。

図２は、気筒圧推定ユニット５４の部分的な一例を示す模式的なブロック図である。図２は、ＥＣＵ４０のＣＰＵ１４１により実行され、かつ気筒圧推定ユニット５４の実施形態に含まれる種々のプログラムされたロジックのブロックの一例を示している。その中には、噴射弁２８の動作を制御するための噴射量及び噴射パルス幅を決定するための種々のロジック要素が含まれている。図示及び説明の便宜上、図２においては１個の噴射弁２８のみが示されているが、多気筒エンジンのそれぞれの噴射弁に対して、それぞれの信号が提供される。

始動時噴射量（ＳＩＱ）ロジック６０は、始動時初期の噴射量のために使用される始動時噴射量値を提供する。始動後噴射量ロジック６２は、始動時の初期段階経過後に作動して噴射量の計算を行なうものである。

始動後噴射量ロジック６２は、エンジン負荷などに応じた噴射量の基本値を提供する基本噴射量（ＢＩＱ）ロジック６４を含む種々のロジックユニットを有している。空燃比（ＡＦＲ）ロジック６６は、エンジンシステムにおいて測定される種々のパラメータに基づいて、ＡＦＲフィードバック制御を行なう。燃料圧の補正（ＦＰＣ）ロジック６８は、後に図３及び図４を参照してより詳細に説明する燃料圧の補正を行なう。その他の補正（ＯＣ）ロジック７０は、例えば、噴射弁の温度補正、パージ制御補正、などの特別な実行に依存した補正要素を提供するものである。

始動時噴射量ロジック６０及び始動後噴射量ロジック６２のロジックユニットからの種々の出力は、最終噴射量（ＦＩＱ）ロジック７２に提供される。この最終噴射量ロジック７２は、前述したロジック要素６０、６２の出力信号の関数、例えば積として最終噴射量の値を算出する。この最終噴射量の値は、最終噴射パルス幅ロジック７４に提供される。この最終噴射パルス幅ロジック７４は、噴射弁２８の特性に沿った噴射量が得られるように噴射弁２８を制御するための信号を提供すべく、噴射制御信号を噴射弁２８に出力する。

更に、図２には、燃料カットオフ（ＦＣＯ）制御ロジック７６が示されている。この燃料カットオフ制御ロジック７６は、例えば、オーバーランの状態、オーバースピードの状態、失火の状態、着火抑制の状態、トルク減少の状態などに応じて、燃料カットオフ信号を発する。燃料カットオフ制御ロジック７６は、その信号を、噴射時期（ＩＴ）制御ロジック７８に与える。それにより、噴射時期制御ロジック７８は、燃料カットオフ制御ロジック７６からの出力に応じた一つ又は複数の所定の燃料カットオフ制御パターンに従って、それぞれの気筒における噴射をカット（中断）するための制御信号を、噴射弁２８に出力する。

以下、気筒圧の推定について、図３及び図４を参照して更に詳細に説明する。

図３は、時間に対する、燃焼室（例えば、エンジンのある気筒における燃焼室）内の圧力（気筒圧）の変化を示す模式的な図である。太い実線８０は、時間に対する気筒圧の推移を示している。即ち、ここでは、時間は左から右に進み、吸気弁の閉弁（ＩＶＣ）タイミング９１に対応する正のクランク角（ＣＡ）、噴射の開始（ＳＯＩ）タイミング９２に対応するクランク角、上死点（ＴＤＣ）のタイミング９４に対応するゼロクランク角、噴射の終了（ＥＯＩ）タイミング９６に対応するクランク角、そしてこのサイクルの終了タイミング９７に対応する負のクランク角、のそれぞれに対する気筒圧の推移を示している。

エンジンの作動において、上死点のタイミング９４は、気筒内におけるピストンの動きから決定する。吸気弁の閉弁（ＩＶＣ）タイミング９１及びサイクルの終了タイミング９７は、バルブタイミングに依存している。例えば、バルブタイミング可変装置を有するエンジンにおいて、吸気弁の閉弁（ＩＶＣ）タイミング９１及びサイクルの終了タイミング９７は、バルブタイミング可変装置の作動により、ダイナミックに変化する。噴射開始のタイミング９２及び噴射終了のタイミング９６は、エンジンの運転状態、噴射される燃料量、空気圧及びその他の色々な要因（バルブタイミング可変装置を有するエンジンにおいては、その装置におけるその時々の状態を含む）に依存して、サイクル毎に変化する。

図３は、吸気弁の閉弁（ＩＶＣ）のタイミング９１において、燃焼室の圧力が「Ｐ_０」であり、またその燃焼室の容積が「Ｖ_０」であることを示している。噴射の開始（ＳＯＩ）タイミング９２では、図３において、燃焼室の圧力が「Ｐ_１」で、燃焼室の容積が「Ｖ_１」であることが示されている。上死点（ＴＤＣ）のタイミング９４では、燃焼室の圧力が「Ｐ_２」で、燃焼室の容積が「Ｖ_２」である。図３において示される噴射の終了（ＥＯＩ）タイミング９６では、燃焼室の圧力が「Ｐ_３」で、燃焼室の容積が「Ｖ_３」である。圧力変化の推移８０から、燃焼室における圧力は、噴射の開始タイミング９２から噴射の終了タイミング９６の間において変化していることが分かる。それにより、噴射弁２８が開弁している間、燃焼室の圧力に依存して噴射弁２８における差圧が変化することも明らかである。

従って、噴射弁２８が燃料を燃焼室に供給する時間幅である噴射パルス幅を正確に決定するために、燃焼室における圧力変化を考慮に入れる必要ある。前述の説明から分かるように、吸気弁の閉弁（ＩＶＣ）タイミング９１、噴射開始（ＳＯＩ）タイミング９２、及び噴射終了（ＥＯＩ）タイミング９６を含む種々のタイミングは、その時点その時点におけるエンジン運転パラメータに依存して、エンジンのサイクル毎に変化する。

そのため、本願発明の実施形態では、噴射開始（ＳＯＩ）タイミング９２、上死点（ＴＤＣ）タイミング９４及び噴射終了（ＥＯＩ）タイミング９６における圧力を推定して、燃焼室における平均圧力を決定しようとするものである。以下の説明から明らかとなるように、噴射の終了が上死点前に起こることもあり得る。その場合、燃焼室内の平均圧力の推定は、噴射開始のタイミングに対応するクランク角での圧力の推定値及び噴射終了のタイミングに対応するクラック角での圧力の推定値に基づき、行なわれる。

本願発明の実施形態では、ハッチングを施した領域８２、８４、８６及び８８に関する計算に基づき、気筒内の圧力を推定する。なお、このハッチング領域８２、８４、８６及び８８は、圧縮噴射期間における気筒内圧力の推定領域を形成する。本願発明の実施形態は、等エントロピーの等式（ＰＶ^r＝一定）を用いた。この単純な等式は、近似値の計算には充分であるが、噴射された燃料による質量の変化、燃料の蒸発（潜熱）のエンタルピー、理想気体の反応（理論空燃比）からの燃料／空気混合気の偏差などの他の要因を考慮することにより、その精度を高めることが可能である。

図３に示される燃焼サイクルの図示内容は、燃焼の事象（燃焼行程）を含んではいない。この例では、燃焼が起こったことによる大幅な圧力上昇の前に噴射工程が終了していることを前提にしている。

図４は、図２に示されている燃料圧補正（ＦＰＣ）ロジック６８、最終噴射量（ＦＩＱ）ロジック７２、及び最終噴射パルス幅（ＦＩＰＷ）ロジック７４などの種々の機能的な構成要素を示している。それぞれの構成要素は、ＥＣＵ４０のＣＰＵ１４１により実行される。

燃料圧補正（ＦＰＣ）ロジック６８は、圧力推定ロジック１００、領域推定ロジック１０２、及び推定平均圧計算ロジック１０４を有している。

圧力推定ロジック１００は、吸気弁の閉弁（ＩＶＣ）タイミング９１におけるマニホールド空気圧センサー２４の圧力信号を取り込んで、燃焼室の圧力「Ｐ_０」とするＰ_０決定ロジック１１０を有している。吸気弁の閉弁（ＩＶＣ）タイミング９１は、クランクセンサー３５からのタイミング信号（現在のバルブタイミングに依存した補正を含んでいる信号）及び／又は吸気カムセンサー３８からのタイミング信号に基づき、吸気弁の閉弁（ＩＶＣ）タイミング演算ロジック１３２により決定される。

また、圧力推定ロジック１００は、吸気弁の閉弁（ＩＶＣ）タイミング９１、噴射開始（ＳＯＩ）タイミング９２、上死点（ＴＤＣ）タイミング９４及び噴射終了（ＥＯＩ）タイミング９６のそれぞれにおける燃焼室の容積を表す容積信号「Ｖ_０」、「Ｖ_１」、「Ｖ_２」、「Ｖ_３」を、気筒の幾何学データから算出する容積算出ロジック１１８を有している。

吸気弁の閉弁（ＩＶＣ）タイミング９１における、燃焼室の圧力「Ｐ_０」及び容積「Ｖ_０」は、第１の圧力推定ロジック１１２、第２の圧力推定ロジック１１４及び第３の圧力推定ロジック１１６に、入力信号として提供される。第１の圧力推定ロジック１１２は、更に別の第１の入力信号として、噴射開始（ＳＯＩ）タイミング９２における燃焼室の容積を表す容積信号「Ｖ１」を受け取る。容積算出ロジック１１８は、噴射開始（ＳＯＩ）タイミング９２における燃焼室の容積を表す容積信号「Ｖ_１」を算出するために、最終噴射量ロジック７２から提供される推定噴射開始（推定ＳＯＩ）タイミング９２を示すタイミング信号を受け取る。

第２の圧力推定ロジック１１４は、更に別の第２の入力信号として、容積算出ロジック１１８から上死点（ＴＤＣ）タイミング９４における燃焼室の容積を表す容積信号「Ｖ_２」を受け取る。第３の圧力推定ロジック１１６は、更に別の第３の入力信号として、容積算出ロジック１１８から噴射終了（ＥＯＩ）タイミング９６における圧縮室の容積を表す容積信号「Ｖ_３」を受け取る。容積算出ロジック１１８は、噴射終了（ＥＯＩ）タイミング９６における燃焼室の容積を表す容積信号「Ｖ_３」を算出するために、噴射終了（ＥＯＩ）要求ロジック１３０から出力された噴射終了（ＥＯＩ）タイミング９６を示すタイミング信号を受け取る。

「Ｖ_０」、「Ｖ_１」、「Ｖ_２」及び「Ｖ_３」の種々の値は、容積算出ロジック１１８において、それぞれのタイミング信号に応じてアクセス（入手）される容積の値を含むマップから取り出すことができる。この実施形態においては、噴射タイミングパルス幅は、基準点として噴射終了（ＥＯＩ）タイミングを使用している。そして、噴射開始（ＳＯＩ）タイミングが、適切なパルス幅を可能にするように計算される。噴射終了のタイミングは、点火タイミングを考慮する必要があり、かつ点火に先立ち要求された燃料の蓄積を行なうために燃料噴射が時間内に行なわれることが必要であるので、噴射終了（ＥＯＩ）タイミングは基準点を形成するものである。

第１の圧力推定ロジック１１２は、噴射タイミングの推定スタート時点における圧力を表す第１の推定圧力「Ｐ_１」を、Ｐ_０（Ｖ_０／Ｖ_１）^rの関数として計算すべく作動する。第２の圧力推定ロジック１１４は、上死点における第２の圧力推定値「Ｐ_２」を、Ｐ_０（Ｖ_０／Ｖ_２）^rの関数として計算すべく作動する。第３の圧力推定ロジック１１６は、噴射タイミングの終了時点における推定圧力を表す第３の圧力推定値「Ｐ_３」を、Ｐ_０（Ｖ_０／Ｖ_３）^rの関数として計算すべく作動する。第１の圧力推定ロジック１１２、第２の圧力推定ロジック１１４、及び第３の圧力推定ロジック１１６の出力信号は、領域推定ロジック１０２に入力される。

領域推定ロジック１０２は、噴射終了（ＥＯＩ）タイミングが上死点（ＴＤＣ）タイミングよりも前か後かに依存して、２つの異なる領域計算のうちいずれか一方の領域計算を、受領した信号に応じて行なう。領域推定ロジック１０２には、噴射終了（ＥＯＩ）タイミング要求ロジック１３０から、直接、噴射終了（ＥＯＩ）タイミングが入力されても良い。図４において示されるケース１は、上死点（ＴＤＣ）タイミングが噴射終了（ＥＯＩ）タイミングよりも先行する場合、即ち噴射終了が上死点よりも後になる場合である。この場合は、領域計算は下記の式１により行なわれる。

（数１）
面積＝（Ｐ_１＋Ｐ_２）／２×（ＳＯＩ）＋（Ｐ_２＋Ｐ_３）／２×（ＥＯＩ）
ケース２は、噴射終了（ＥＯＩ）タイミングが上死点（ＴＤＣ）タイミングよりも前となる場合であり、その場合は、領域計算ロジックは、下記の式２の計算により領域計算を行なう。

（数２）
面積＝（Ｐ_１＋Ｐ_３）／２×（ＳＯＩ−ＥＯＩ）
図より明らかなように、領域計算は、ケース１及びケース２において示されているように、それぞれハッチングされた領域全体を計算の対象にしている。領域推定ロジック１０２の出力信号は、下記の式３の計算により平均圧の推定を行なう推定平均圧計算ロジック１０４に入力される。

（数３）
Ｐ_ａｖ＝面積／（ＳＯＩ−ＥＯＩ）
ここで、面積は、領域推定ロジック１０２により計算された面積である。

図４において別々のロジック演算要素が示されているが、符号１００、１０２及び１０４により示されているロジック演算要素は、全部もしくはその一部がマップロジック（マップによる計算）に置き換えることも可能である。その場合、マップロジックに対する入力は、吸気弁の閉弁（ＩＶＣ）タイミング、推定噴射開始（推定ＳＯＩ）タイミング、及び噴射終了（ＥＯＩ）タイミングとなる。マップロジックからの出力は、推定平均圧計算ロジック１０４の出力に対応するものであり、その出力は最終噴射量ロジック７２に送信される。

図４に示されるように、最終噴射量ロジック７２は、その入力として、空気量、空燃比及び燃料量のパラメータを受け取っている。これらの入力は、燃料供給管における燃料圧１２０およびその他の入力（例えば、Ｎｅ：エンジン回転数）を含む潜在的な他の値と共に、パルス幅の値を算出するために、計算ロジック１２６において使用される。ここで出力されるパルス幅の値は、最終噴射パルス幅ロジック７４に送られる。そこにおいて補正パルス幅値が計算される。最終噴射パルス幅ロジック７４は、ＣＰＵ１４１の実行に際して、この補正パルス幅の値に基づき、噴射弁２８に対する噴射制御信号を出力する。それにより、噴射弁２８が所望の噴射量を供給するように制御される。

燃料供給管における燃料圧１２０の値は、ロジック回路１０４により出力される推定圧力値を使用して噴射弁２８における圧力差を計算する差圧ロジック１２４にも送られる。この差圧ロジック１２４は、パルス幅演算ロジック１２６が次のパルス幅の値を計算するために、パルス幅演算ロジック１２６に提供される次のタイミングの圧力値を計算するものである。

つまり、パルス幅演算ロジック１２６は、パルス幅を計算する際に、初回は、燃料供給管の燃料圧１２０を用い、２回目以降は、計算されたパルス幅に基づいて計算された推定噴射開始（推定ＳＯＩ）タイミングにおける圧力推定値などを用いて算出された差圧ｄＰを用いるのである。

噴射開始ロジック１２８は、噴射終了タイミング要求ロジック１３０により要求されたタイミングとパルス幅演算ロジック１２６により出力されたパルス幅の値に対応して、圧力推定ロジック１００に提供される推定噴射開始（推定ＳＯＩ）タイミングを出力する。パルス幅演算ロジック１２６により出力されたパルス幅の値と、差圧ロジックにより算出された圧力差の値（燃料配管における燃料圧力から（燃焼室の）平均圧力の推定値を差し引いた値に相当）は、最終噴射パルス幅ロジック７４に提供され、そこで補正パルス幅が、下記の式４の関数として計算される。

（数４）
補正パルス幅＝パルス幅×√（Ａ／（Ｂ−Ｃ））
ここで、Ａは、実験などにより求めた噴射弁における基準圧（一定値）、Ｂは燃料供給ラインにおける燃料圧、Ｃは平均シリンダー圧である。

前述のように、複数気筒のエンジンにおけるそれぞれの噴射弁に対してそれぞれの信号が生成されることが理解されるものであるが、図示および説明の便宜上、一つの噴射弁に対するパルス幅信号の生成について説明したものである。

前述のように、本願発明の実施形態では、エンジンのマニホールドの圧力及びクランク角から、シリンダーの燃焼室内の圧力を予想するために、物理法則（ＰＶ^ｒ＝一定）を使用している。

図５は、上で説明したエンジンシステム１０を搭載した自動車１５０を模式的に示す図である。

本願発明の実施形態では、エンジンコントロールユニット４０のＣＰＵ１４１により実行され、コンピューターが読取り可能な記憶媒体（例えば、ＥＣＵ４０のＲＯＭ１４２のようなＲＯＭ、あるいはＲＡＭ）に具体的に記憶されるコンピューターが読取り可能なプログラムコードを使用している。プログラムコードは、燃料が噴射される内燃機関の燃焼室における圧力を推定するために実行可能であり、その圧力は、吸気弁が閉じるタイミングにおけるマニホールドの圧力と吸気弁が閉じるタイミング及び少なくともその他の一つのタイミングにおける燃焼室の容積に基づき、推定される。

上記の通り実施例を詳細に説明したが、上述の説明を充分に理解するならば、種々の変形や変更が当該技術者にとって容易である。本願における特許請求の範囲は、これら全ての変形や変更並びにそれらの均等物も含むように理解されることを意図しているものである。上述の図面及び記載内容は、特別な例として記載されている本願発明に制限する意図を有するものではなく、むしろ、特許請求の範囲により特定される本願発明の範囲に含まれる全ての変形例、均等物及び代替案を含むものである。

４０ ＥＣＵ
６８ 燃料圧補正ロジック
７２ 最終噴射量ロジック
７４ 最終噴射パルス幅ロジック
１００ 圧力推定ロジック
１０２ 領域推定ロジック
１０４ 平均圧推定ロジック

Claims (22)

1. 噴射弁により燃料が噴射される内燃機関の燃焼室における圧力を推定する方法において、吸気弁が閉じるタイミングにおけるマニホールド圧と、吸気弁が閉じるタイミング及びその他の少なくとも一つのタイミングにおける燃焼室の容積に基づき、燃焼室の圧力を推定することを特徴とする圧力推定方法。
2. 燃焼室の圧力を推定するとき、少なくとも
   Ｐ_ｉ＝Ｐ_０（Ｖ_０／Ｖ_ｉ）^ｒＰ_ｉは、所定のタイミングにおける燃焼室における圧力推定値、
   Ｖ_ｉは、前記所定のタイミングにおける燃焼室の容積、
   Ｐ_０は、吸気弁が閉じるタイミングにおける吸気マニホールド圧、
   Ｖ_０は、吸気弁が閉じるタイミングにおける燃焼室の容積、
   で表される圧力推定値を計算することを特徴とする請求項１に記載の圧力推定方法。
3. 吸気弁が閉じるタイミングにおけるマニホールド圧と、吸気弁が閉じるタイミング及びその他の少なくとも二つのタイミングにおける燃焼室の容積に基づき、燃焼室の圧力を予測し、予測された燃焼室の圧力から、所定の期間における内燃機関のあるシリンダーにおける燃焼室内の平均圧力Ｐ_ａｖを推定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の圧力推定方法。
4. 燃焼室の圧力を推定するとき、少なくとも
   Ｐ_ｉ＝Ｐ_０（Ｖ_０／Ｖ_ｉ）^ｒ
   Ｐ_ｊ＝Ｐ_０（Ｖ_０／Ｖ_ｊ）^ｒ
   Ｐ_ｉは、第１の所定のタイミングにおける燃焼室における第１の圧力推定値、
   Ｖ_ｉは、前記第１の所定のタイミングにおける燃焼室の容積、
   Ｐ_ｊは、第２の所定のタイミングにおける燃焼室における第２の圧力推定値、
   Ｖ_ｊは、前記第２の所定のタイミングにおける燃焼室の容積、
   Ｐ_０は、吸気弁が閉じるタイミングにおける吸気マニホールド圧、
   Ｖ_０は、吸気弁が閉じるタイミングにおける燃焼室の容積、
   で表される第１及び第２の圧力推定値を計算することを特徴とする請求項３に記載の圧力推定方法。
5. 燃焼室内の平均圧力Ｐ_ａｖを、第１及び第２の圧力推定値Ｐ_ｉ及びＰ_ｊから求めることを特徴とする請求項４に記載の圧力推定方法。
6. 前記第１の圧力推定値Ｐ_ｉは、噴射開始タイミングにおける燃焼室の推定圧力、前記燃焼室の容積Ｖ_ｉは、前記噴射開始タイミングにおける燃焼室の容積、前記第２の推定圧力値Ｐ_ｊは、上死点よりも前の噴射終了タイミングにおける燃焼室の推定圧力、前記燃焼室の容積Ｖ_ｊは、上死点よりも前の噴射終了タイミングにおける燃焼室の容積、Ｐ_０は、吸気弁が閉じるタイミングにおける吸気マニホールド圧、Ｖ_０は、吸気弁が閉じるタイミングにおける燃焼室の容積、であることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の圧力推定方法。
7. 吸気弁が閉じるタイミングにおけるマニホールド圧と、吸気弁が閉じるタイミング及びその他の少なくとも三つのタイミングにおける燃焼室の容積に基づき、燃焼室の圧力を予測し、予測された燃焼室の圧力から、噴射弁が開弁している期間における内燃機関のあるシリンダーにおける燃焼室内の平均圧力Ｐ_ａｖを推定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の圧力推定方法。
8. 燃焼室の圧力を推定するとき、
   Ｐ_１＝Ｐ_０（Ｖ_０／Ｖ_１）^ｒ
   Ｐ_２＝Ｐ_０（Ｖ_０／Ｖ_２）^ｒ
   Ｐ_３＝Ｐ_０（Ｖ_０／Ｖ_３）^ｒ
   Ｐ_１は、噴射開始のタイミングにおける燃焼室における第１の圧力推定値、
   Ｖ_１は、前記噴射開始のタイミングにおける燃焼室の容積、
   Ｐ_２は、上死点のタイミングにおける燃焼室における第２の圧力推定値、
   Ｖ_２は、前記上死点のタイミングにおける燃焼室の容積、
   Ｐ_３は、上死点後の噴射終了のタイミングにおける燃焼室における第３の圧力推定値、
   Ｖ_３は、前記上死点後の噴射終了のタイミングにおける燃焼室の容積、
   Ｐ_０は、吸気弁が閉じるタイミングにおける吸気マニホールド圧、
   Ｖ_０は、吸気弁が閉じるタイミングにおける燃焼室の容積、
   で表される第１、第２及び第３の圧力推定値を計算することを特徴とする請求項７に記載の圧力推定方法。
9. 噴射開始のタイミング、上死点のタイミング、及び噴射終了のタイミングにわたって、第１、第２及び第３の圧力推定値Ｐ_１、Ｐ_２、Ｐ_３を平均化することにより、噴射弁が開弁している期間における内燃機関のあるシリンダーにおける燃焼室内の平均圧力Ｐ_ａｖを求めることを特徴とする請求項８に記載の圧力推定方法。
10. 内燃機関の燃焼室に燃料を噴射するために燃料噴射弁が開弁する時間に相当する噴射パルス幅を補正する方法において、
    推定される燃焼室の圧力に基づき燃料供給圧力に対して圧力補正を加え、この補正された燃料供給圧力に基づいて噴射パルス幅を補正するものであって、
    前記推定される燃焼室の圧力は、吸気弁が閉じるタイミングにおけるマニホールド圧と、吸気弁が閉じるタイミング及びその他の少なくとも一つのタイミングにおける燃焼室の容積に基づき、計算されることを特徴とする噴射パルス幅補正方法。
11. 少なくとも、
    Ｐ_ｉ＝Ｐ_０（Ｖ_０／Ｖ_ｉ）^ｒ
    Ｐ_ｉは、所定のタイミングにおける燃焼室における圧力推定値、
    Ｖ_ｉは、前記所定のタイミングにおける燃焼室の容積、
    Ｐ_０は、吸気弁が閉じるタイミングにおける吸気マニホールド圧、
    Ｖ_０は、吸気弁が閉じるタイミングにおける燃焼室の容積、
    により表される圧力推定値が計算されることを特徴とする請求項１０に記載の噴射パルス幅補正方法。
12. 少なくとも、
    Ｐ_ｉ＝Ｐ_０（Ｖ_０／Ｖ_ｉ）^ｒ
    Ｐ_ｊ＝Ｐ_０（Ｖ_０／Ｖ_ｊ）^ｒ
    Ｐ_ｉは、噴射開始のタイミングにおける燃焼室における第１の圧力推定値、
    Ｖ_ｉは、前記噴射開始のタイミングにおける燃焼室の容積、
    Ｐ_ｊは、上死点前における噴射終了のタイミングにおける燃焼室における第２の圧力推定値、
    Ｖ_ｊは、前記上死点前における噴射終了のタイミングにおける燃焼室の容積、
    Ｐ_０は、吸気弁が閉じるタイミングにおける吸気マニホールド圧、
    Ｖ_０は、吸気弁が閉じるタイミングにおける燃焼室の容積、
    で表される第１及び第２の圧力推定値を計算し、そして、
    推定した圧力値Ｐ_ｉ及びＰ_ｊを平均化することにより、噴射弁が開弁している期間における燃焼室の平均圧力推定値を計算することを特徴とする請求項１０に記載の噴射パルス幅補正方法。
13. Ｐ_１＝Ｐ_０（Ｖ_０／Ｖ_１）^ｒ
    Ｐ_２＝Ｐ_０（Ｖ_０／Ｖ_２）^ｒ
    Ｐ_３＝Ｐ_０（Ｖ_０／Ｖ_３）^ｒ
    Ｐ_１は、噴射開始のタイミングにおける燃焼室における第１の圧力推定値、
    Ｖ_１は、前記噴射開始のタイミングにおける燃焼室の容積、
    Ｐ_２は、上死点のタイミングにおける燃焼室における第２の圧力推定値、
    Ｖ_２は、前記上死点のタイミングにおける燃焼室の容積、
    Ｐ_３は、上死点後の噴射終了のタイミングにおける燃焼室における第３の圧力推定値、
    Ｖ_３は、前記上死点後の噴射終了のタイミングにおける燃焼室の容積、
    Ｐ_０は、吸気弁が閉じるタイミングにおける吸気マニホールド圧、
    Ｖ_０は、吸気弁が閉じるタイミングにおける燃焼室の容積、
    で表される第１、第２及び第２の圧力推定値を計算し、そして
    噴射開始のタイミング、上死点のタイミング、及び噴射終了のタイミングにわたって、第１、第２及び第３の圧力推定値Ｐ_１、Ｐ_２、Ｐ_３を平均化することにより、噴射弁が開弁している期間における燃焼室の平均圧力推定値を計算することを特徴とする請求項１０に記載の噴射パルス幅補正方法。
14. 所定の燃焼サイクルにおいて燃料供給圧に加えられる圧力補正は、先行する燃焼サイクルにおける燃焼室圧力推定値の計算に基づく、噴射弁が開弁している期間にわたる燃焼室の圧力に基づいていることを特徴とする請求項１０乃至請求項１３のいずれかに記載の噴射パルス幅補正方法。
15. 燃料が噴射される内燃機関のシリンダーの燃焼室における圧力を推定するための圧力推定ロジックを実行するプロセッサーを有し、
    前記圧力推定ロジックは、吸気弁が閉じるタイミングにおけるマニホールド圧と、吸気弁が閉じるタイミング及びその他の少なくとも一つのタイミングにおける燃焼室の容積に基づき、燃焼室の圧力を推定することを特徴とするエンジンコントロールユニット。
16. 前記圧力推定ロジックは、前記プロセッサーの実行により、少なくとも
    Ｐ_ｉ＝Ｐ_０（Ｖ_０／Ｖ_ｉ）^ｒ
    Ｐ_ｉは、所定のタイミングにおける燃焼室における圧力推定値、
    Ｖ_ｉは、前記所定のタイミングにおける燃焼室の容積、
    Ｐ_０は、吸気弁が閉じるタイミングにおける吸気マニホールド圧、
    Ｖ_０は、吸気弁が閉じるタイミングにおける燃焼室の容積、
    で表される圧力推定値を計算することを特徴とする請求項１５に記載のエンジンコントロールユニット。
17. 前記圧力推定ロジックは、前記プロセッサーの実行により、少なくとも
    Ｐ_ｉ＝Ｐ_０（Ｖ_０／Ｖ_ｉ）^ｒ
    Ｐ_ｊ＝Ｐ_０（Ｖ_０／Ｖ_ｊ）^ｒ
    Ｐ_ｉは、噴射開始のタイミングにおける燃焼室における第１の圧力推定値、
    Ｖ_ｉは、前記噴射開始のタイミングにおける燃焼室の容積、
    Ｐ_ｊは、上死点前における噴射終了のタイミングにおける燃焼室における第２の圧力推定値、
    Ｖ_ｊは、前記上死点前における噴射終了のタイミングにおける燃焼室の容積、
    Ｐ_０は、吸気弁が閉じるタイミングにおける吸気マニホールド圧、
    Ｖ_０は、吸気弁が閉じるタイミングにおける燃焼室の容積、
    で表される第１及び第２の圧力推定値を計算し、そして
    推定した圧力値Ｐ_１及びＰ_２を平均化することにより、噴射弁が開弁している期間における燃焼室の平均圧力推定値を計算することを特徴とする請求項１５に記載のエンジンコントロールユニット。
18. 前記圧力推定ロジックは、前記プロセッサーの実行により、少なくとも
    Ｐ_１＝Ｐ_０（Ｖ_０／Ｖ_１）^ｒ
    Ｐ_２＝Ｐ_０（Ｖ_０／Ｖ_２）^ｒ
    Ｐ_３＝Ｐ_０（Ｖ_０／Ｖ_３）^ｒ
    Ｐ_１は、噴射開始のタイミングにおける燃焼室における第１の圧力推定値、
    Ｖ_１は、前記噴射開始のタイミングにおける燃焼室の容積、
    Ｐ_２は、上死点のタイミングにおける燃焼室における第２の圧力推定値、
    Ｖ_２は、前記上死点のタイミングにおける燃焼室の容積、
    Ｐ_３は、上死点後の噴射終了のタイミングにおける燃焼室における第３の圧力推定値、
    Ｖ_３は、前記上死点後の噴射終了のタイミングにおける燃焼室の容積、
    Ｐ_０は、吸気弁が閉じるタイミングにおける吸気マニホールド圧、
    Ｖ_０は、吸気弁が閉じるタイミングにおける燃焼室の容積、
    で表される第１、第２及び第２の圧力推定値を計算し、そして
    噴射開始のタイミング、上死点のタイミング、及び噴射終了のタイミングにわたって、第１、第２及び第３の圧力推定値Ｐ_１、Ｐ_２、Ｐ_３を平均化することにより、噴射弁が開弁している期間における燃焼室の平均圧力推定値を計算することを特徴とする請求項１５に記載のエンジンコントロールユニット。
19. 前記圧力推定ロジックに接続された噴射パルス幅補正ロジックを有し、
    前記噴射パルス幅補正ロジックは、前記プロセッサーの実行により、内燃機関に燃料を噴射するために燃料噴射弁が開弁する期間の調整を行なうと共に、前記圧力推定ロジックにより計算された燃焼室圧力推定値に基づき燃料供給圧に対する圧力補正を行なうことによって、噴射パルス幅の調整値を計算することを特徴とする請求項１５に記載のエンジンコントロールユニット。
20. 前記噴射パルス幅補正ロジックは、前記プロセッサーの実行により、先行する燃焼サイクルにおける燃焼室圧力推定値の計算に基づき、所定の燃焼サイクルにおける燃料供給圧に対して圧力補正を加えることにより、噴射パルス幅の調整値を計算することを特徴とする請求項１９に記載のエンジンコントロールユニット。
21. 少なくとも一つの燃焼室を有する内燃機関と、エンジンコントロールユニットとを有するエンジンシステムにおいて、
    前記エンジンコントロールユニットは、プロセッサーの実行により、燃料が噴射される内燃機関の燃焼室における圧力を推定する圧力推定ロジックを有しており、
    前記圧力推定ロジックは、吸気弁が閉じるタイミングにおけるマニホールド圧と、吸気弁が閉じるタイミング及びその他の少なくとも一つのタイミングにおける燃焼室の容積に基づき、燃焼室の圧力を推定することを特徴とするエンジンシステム。
22. コンピューターを作動させることにより、燃料が噴射される内燃機関の燃焼室における圧力を推定することを可能にするところのコンピューターが読取り可能なプログラムコードを記憶しており、
    圧力の推定は、吸気弁が閉じるタイミングにおけるマニホールド圧と、吸気弁が閉じるタイミング及びその他の少なくとも一つのタイミングにおける燃焼室の容積に基づいて行われることを特徴とするコンピューターが読取り可能な記憶媒体。