JP5874686B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、内燃機関の制御装置に係り、特に、筒内圧センサの検出値を利用して各種エンジン制御、各種判定処理および各種推定処理を実行する装置として好適な内燃機関の制御装置に関する。

従来、例えば特許文献１には、内燃機関の運転状態検出装置が開示されている。この従来の装置は、内燃機関の運転状態を検出するセンサ（例えば、筒内圧センサ）を備え、運転状態（エンジン回転数）に応じて、センサの検出値のサンプリングを時間同期で行うかあるいはクランク角度同期で行うかを切り替えている。

特開平２−０９９７４３号公報 特開平１１−１９０２５０号公報 特開２０１０−１２７１０２号公報

筒内圧センサによれば、燃焼時の筒内圧波形を捉えることができる。そして、クランク角度同期での筒内圧データを用いることで、燃焼解析（発熱量、燃焼質量割合、５０％燃焼点などの算出）を行うことができる。しかしながら、エンジン回転数が低すぎると、クランク角度同期での筒内圧データのサンプリング間隔が長くなるので、燃焼時の筒内圧波形を忠実に捉えにくくなる。また、燃焼時の筒内圧波形を捉えるための筒内圧データのサンプリングは、エンジン回転数だけでなく燃焼速度の影響も受ける。燃焼速度は、エンジン回転数が同一であっても、内燃機関の運転状態などに応じて変化する。その結果、エンジン回転数が同一であっても、燃焼速度次第で、信頼性の高い筒内圧データのサンプリングを行える場合とそれを行えない場合とが生じ得る。したがって、上記特許文献１のように、エンジン回転数によってクランク角度同期の筒内圧データを用いるかどうかを切り替えるという手法では、次のような問題が生じる。すなわち、筒内圧データのサンプリングの信頼性を高く確保することを意図してクランク角同期に切り替えるエンジン回転数の閾値を高く設定した場合には、低エンジン回転数側において燃焼速度次第では実際には信頼性が確保しているといえるときであっても、クランク角度同期での筒内圧データのサンプリングが行われないこととなってしまう。この点、上記特許文献１の手法は、サンプリングした筒内圧データの信頼性が充足されているか否かを判定するうえで未だ改善の余地を残すものであった。

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、クランク角度同期でサンプリングする筒内圧データの信頼性を簡便かつ精度良く判定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、内燃機関の制御装置であって、
筒内圧を検出するための筒内圧センサと、
内燃機関を制御するためのアクチュエータと、
前記筒内圧センサを用いてサンプリングしたクランク角度同期の筒内圧データに基づいて筒内の発熱量データを算出する発熱量データ算出手段と、
前記発熱量データを用いて特定した燃焼期間中に存在する当該発熱量データの数が２つ以上である場合と、前記燃焼期間中に存在する前記発熱量データの数が２つ未満である場合とで、前記筒内圧データを利用した燃焼解析に基づく前記アクチュエータの制御を切り替える制御切替手段と、
を備えることを特徴とする。

また、第２の発明は、内燃機関の制御装置であって、
筒内圧を検出するための筒内圧センサと、
前記筒内圧センサを用いてサンプリングしたクランク角度同期の筒内圧データに基づいて筒内の発熱量データを算出する発熱量データ算出手段と、
前記発熱量データを用いて特定した燃焼期間中に存在する当該発熱量データの数が２つ以上である場合に、サンプリングしたクランク角度同期の前記筒内圧データに信頼性があると判定するデータ信頼性判定手段と、
を備えることを特徴とする。

また、第３の発明は、第１の発明において、
前記制御切替手段は、前記燃焼期間中に存在する前記発熱量データの数が２つ以上である場合には、前記筒内圧データを利用した燃焼解析に基づく前記アクチュエータの制御の実行を許可し、前記燃焼期間中に存在する前記発熱量データの数が２つ未満である場合には、前記アクチュエータの制御の実行を禁止することを特徴とする。

また、第４の発明は、第３の発明において、
前記アクチュエータの制御は、前記筒内圧データを利用した燃焼解析に基づくフィードバック制御であって前記アクチュエータを用いた所定の制御対象パラメータに関するフィードバック制御であり、
前記制御切替手段は、前記燃焼期間中に存在する前記発熱量データの数が２つ以上である場合には、前記フィードバック制御の実行を許可し、前記燃焼期間中に存在する前記発熱量データの数が２つ未満である場合には、前記フィードバック制御の実行を禁止することを特徴とする。

また、第５の発明は、第１の発明において、
前記アクチュエータの制御は、前記筒内圧データを利用した燃焼解析に基づくフィードバック制御であって前記アクチュエータを用いた所定の制御対象パラメータに関するフィードバック制御が行われるものであり、
前記制御切替手段は、前記燃焼期間中に存在する前記発熱量データの数が２つ以上である場合よりも、前記燃焼期間中に存在する前記発熱量データの数が２つ未満である場合の方が、前記フィードバック制御におけるフィードバックゲインを小さくすることを特徴とする。

また、第６の発明は、第１〜第５の発明の何れか１つにおいて、
前記燃焼期間中に存在する前記発熱量データの数が２つ以上である場合には、前記筒内圧データを利用した燃焼解析に基づく所定の判定処理の実行を許可し、前記燃焼期間中に存在する前記発熱量データの数が２つ未満である場合には、前記判定処理の実行を禁止し、または、前記筒内圧データを利用しないもしくは当該筒内圧データの一部を利用する他の手法に基づく前記判定処理の実行を許可する判定処理切替手段を更に備えることを特徴とする。

また、第７の発明は、第１〜第６の発明の何れか１つにおいて、
前記燃焼期間中に存在する前記発熱量データの数が２つ以上である場合には、前記筒内圧データを利用した燃焼解析に基づく所定のパラメータの推定処理の実行を許可し、前記燃焼期間中に存在する前記発熱量データの数が２つ未満である場合には、前記推定処理の実行を禁止し、または、既定値を利用する前記推定処理の実行を許可する推定処理切替手段を更に備えることを特徴とする。

また、第８の発明は、第１の発明において、
前記発熱量データを用いて特定した燃焼期間中に存在する当該発熱量データの数が２つ以上である場合に、サンプリングしたクランク角度同期の前記筒内圧データに信頼性があると判定するデータ信頼性判定手段を更に備えることを特徴とする。

また、第９の発明は、第２または第８の発明において、
前記データ信頼性判定手段は、前記燃焼期間の始点である燃焼開始時期よりも後であって、筒内ガスの内部エネルギーが最大値を示す第２クランク角度以前の前記発熱量データは、前記燃焼期間中に存在する前記発熱量データであると判定することを特徴とする。

また、第１０の発明は、第９の発明において、
前記データ信頼性判定手段は、最小発熱量に対して発熱量の値が最初に上昇した前記発熱量データのクランク角度である第１クランク角度以後であって、前記第２クランク角度以前の期間中に存在する前記発熱量データの数が２つ以上である場合に、サンプリングしたクランク角度同期の前記筒内圧データに信頼性があると判定することを特徴とする。

また、第１１の発明は、第９または第１０の発明において、
前記データ信頼性判定手段は、前記筒内圧データに基づいて算出した内部エネルギーデータ中の内部エネルギー最大値のプロット点と、最小発熱量に対して発熱量の値が最初に上昇した前記発熱量データのクランク角度である第１クランク角度以後の前記内部エネルギーデータであって前記内部エネルギー最大値よりも前の前記内部エネルギーデータのプロット点とが同一直線上にある場合には、前記内部エネルギーデータ中の内部エネルギー最大値が、真の前記第２クランク角度よりも前のデータであると判定することを特徴とする。

また、第１２の発明は、第９〜第１１の発明の何れか１つにおいて、
前記データ信頼性判定手段は、前記筒内圧データに基づいて算出した内部エネルギーデータ中の内部エネルギー最大値のプロット点と、最小発熱量に対して発熱量の値が上昇した前記発熱量データのクランク角度である第１クランク角度以後の前記内部エネルギーデータであって前記内部エネルギー最大値よりも前の前記内部エネルギーデータのプロット点とが同一直線上にない場合には、前記内部エネルギーデータ中の内部エネルギー最大値よりも１つ前のデータが、真の前記第２クランク角度よりも前のデータであると判定することを特徴とする。

また、第１３の発明は、第９または第１０の発明において、
前記データ信頼性判定手段は、前記筒内圧データに基づいて算出した内部エネルギーデータ中の内部エネルギー最大値よりも前のデータは、真の前記第２クランク角度よりも前のデータであると判定することを特徴とする。

また、第１４の発明は、第１１の発明において、
前記内部エネルギーデータ中の前記内部エネルギー最大値のプロット点と、前記第１クランク角度以後の前記内部エネルギーデータであって前記内部エネルギー最大値よりも前の前記内部エネルギーデータのプロット点とが同一直線上にある場合には、前記内部エネルギーデータ中の内部エネルギー最大値のプロット点と、前記第１クランク角度以後の前記内部エネルギーデータであって前記内部エネルギー最大値よりも前の前記内部エネルギーデータのプロット点のうちの何れか２点を通る直線と、前記内部エネルギーデータ中の内部エネルギー最大値の直後の２つのデータのプロット点を通る直線との交点のデータが、真の内部エネルギー最大値であると推定し、当該交点のクランク角度を真の第２クランク角度であると推定する内部エネルギー最大データ推定手段を更に備えることを特徴とする。

また、第１５の発明は、第１２の発明において、
前記内部エネルギーデータ中の前記内部エネルギー最大値のプロット点と、前記第１クランク角度以後の前記内部エネルギーデータであって前記内部エネルギー最大値よりも前の前記内部エネルギーデータのプロット点とが同一直線上にない場合には、前記第１クランク角度以後の前記内部エネルギーデータであって前記内部エネルギー最大値よりも前の前記内部エネルギーデータのプロット点のうちの何れか２点を通る直線と、前記内部エネルギーデータ中の内部エネルギー最大値のプロット点と、当該内部エネルギー最大値よりも１つ後のデータのプロット点とを通る直線との交点のデータが、真の内部エネルギー最大値であると推定し、当該交点のクランク角度を真の第２クランク角度であると推定する内部エネルギー最大データ推定手段を更に備えることを特徴とする。

また、第１６の発明は、第２，８、９〜１３の発明の何れか１つにおいて、
前記筒内圧データに基づいて算出した内部エネルギーデータ中の内部エネルギー最大値の直前の２つのデータのプロット点を通る直線と、前記内部エネルギーデータ中の前記内部エネルギー最大値の直後の２つのデータのプロット点を通る直線との交点のデータが、真の内部エネルギー最大値であると推定し、当該交点のクランク角度を真の第２クランク角度であると推定する内部エネルギー最大データ推定手段を更に備えることを特徴とする。

また、第１７の発明は、第１４〜第１６の発明の何れか１つにおいて、
前記内部エネルギー最大データ推定手段により推定された真の内部エネルギー最大値と真の第２クランク角度とを用いて、当該真の第２クランク角度での筒内圧を算出する追加筒内圧算出手段を更に備えることを特徴とする。

また、第１８の発明は、第１１の発明において、
前記内部エネルギーデータ中の前記内部エネルギー最大値のプロット点と、前記第１クランク角度以後の前記内部エネルギーデータであって前記内部エネルギー最大値よりも前の前記内部エネルギーデータのプロット点とが同一直線上にある場合には、前記内部エネルギーデータ中の前記内部エネルギー最大値よりも１つ後のデータもしくは更に１つ後のデータに対応する前記発熱量データを、最大発熱量のデータとして設定する最大発熱量データ設定手段を更に備えることを特徴とする。

また、第１９の発明は、第１２の発明において、
前記内部エネルギーデータ中の前記内部エネルギー最大値のプロット点と、前記第１クランク角度以後の前記内部エネルギーデータであって前記内部エネルギー最大値よりも前の前記内部エネルギーデータのプロット点とが同一直線上にない場合には、前記内部エネルギーデータ中の前記内部エネルギー最大値もしくは当該内部エネルギー最大値よりも１つ後のデータに対応する前記発熱量データを、最大発熱量のデータとして設定する最大発熱量データ設定手段を更に備えることを特徴とする。

筒内の発熱量の波形は、いわゆるＺ特性（燃焼期間中に発熱量Ｑが急峻に変化する態様でステップ的に値が変化する特性）を有している。このような特性を有する発熱量の波形を筒内圧データに基づく離散した発熱量データで忠実に再現しようとすると、燃焼期間中の発熱量データが２点未満では発熱量の波形を忠実に再現することはできず、燃焼期間中に発熱量データが２点以上あることが必要となる。このことを利用して、燃焼期間中に存在する当該発熱量データの数が２つ以上である場合には、サンプリングしたクランク角度同期の筒内圧データに信頼性があると判定可能であるといえる。したがって、第１、第３〜第５の発明によれば、信頼性があると判断できる筒内圧データの燃焼解析結果を有効に利用したエンジン制御（アクチュエータの制御）を行えるようになり、また、信頼性のない筒内圧データを利用した燃焼解析に基づくエンジン制御が行われるのを防止することができる。

上記のように、燃焼期間中に存在する当該発熱量データの数が２つ以上である場合には、サンプリングしたクランク角度同期の筒内圧データに信頼性があると判定可能であるといえる。したがって、第２および第８の発明によれば、クランク角度同期でサンプリングする筒内圧データの信頼性を簡便かつ精度良く判定することができる。

第６の発明によれば、信頼性があると判断できる筒内圧データの燃焼解析結果を有効に利用した判定処理を行えるようになり、また、信頼性のない筒内圧データを利用した燃焼解析に基づく判定処理が行われるのを防止することができる。

第７の発明によれば、信頼性があると判断できる筒内圧データの燃焼解析結果を有効に利用した推定処理を行えるようになり、また、信頼性のない筒内圧データを利用した燃焼解析に基づく推定処理が行われるのを防止することができる。

第９の発明によれば、熱歪などの影響によって発熱量の波形にばらつきが生じているか否かに関係なく、筒内ガスの内部エネルギーの最大値が燃焼終了時期よりも必ず前となることを利用して、発熱量データが燃焼期間中に存在するものであるか否かを判定できるようになる。

第１０の発明によれば、燃焼開始時期よりも必ず後となる第１クランク角度と、燃焼終了時期よりも必ず前となる第２クランク角度とを利用して、燃焼期間中に存在する当該発熱量データの数が２つ以上であるか否かを確実に判断することができる。このため、熱歪などの影響によって発熱量Ｑの波形にばらつきが生じているか否かに関係なく、サンプリングしたクランク角度同期の筒内圧データの信頼性を精度良く判定できるようになる。

第１１〜第１３の発明によれば、特定のサンプリングデータが確実に真の燃焼期間中のデータであるか否かを判定することが可能となる。

第１４〜第１６の発明によれば、内部エネルギーのデータの相対的な位置関係を利用して、真の内部エネルギー最大値および真の第２クランク角度を正確に推定することが可能となる。

第１７の発明によれば、上記のように推定した真の内部エネルギー最大値および真の第２クランク角度を利用して、筒内圧のサンプリングデータを利用した燃焼解析を行う際に、筒内圧のデータを１点増やすことができる。

第１８および第１９の発明によれば、内部エネルギーのデータの相対的な位置関係を利用して、熱歪などの影響によって発熱量の波形にばらつきが生じているか否かに関係なく最大発熱量のデータを正確に特定することが可能となる。

本発明の実施の形態１における内燃機関のシステム構成を説明するための図である。 着火始動時の動作を表したタイムチャートである。 燃焼速度のばらつきによるクランク角度同期でのサンプリング精度の保証回転数のばらつきを説明するための図である。 同一エンジン回転数下における燃焼速度の変化に応じた発熱量の波形の違いを表した図である。 筒内圧Ｐ、発熱量Ｑおよび燃焼割合ＭＦＢの基本的な波形を表した図である。 燃焼期間（θｍｉｎ〜θｍａｘ）中でクランク角度同期での筒内圧データを２点未満しかサンプリングできていない場合の燃焼解析例を示す図である。 燃焼期間（θｍｉｎ〜θｍａｘ）中でクランク角度同期での筒内圧データを２点以上サンプリングできている場合の燃焼解析例を示す図である。 本発明の実施の形態１において実行される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における判定手法の課題を説明するための図である。 本発明の実施の形態１における判定手法の課題を説明するための図である。 クランク角度に対する内部エネルギーＰＶおよび発熱量Ｑのそれぞれの変化を表した図である。 本発明の実施の形態２において実行されるルーチンのフローチャートである。 発熱量データが真の第２クランク角度θよりも前のデータ（つまり、燃焼中のデータ）であると判定する手法を説明するための図である。 発熱量データが真の第２クランク角度θよりも前のデータ（つまり、燃焼中のデータ）であると判定する手法を説明するための図である。 筒内圧のサンプリングデータを利用して算出した内部エネルギーＰＶのデータを用いて真のＰＶｍａｘおよび真の第２クランク角度θを推定する手法を説明するための図である。 筒内圧のサンプリングデータを利用して算出した内部エネルギーＰＶのデータを用いて真のＰＶｍａｘおよび真の第２クランク角度θを推定する手法を説明するための図である。 最大発熱量Ｑｍａｘのデータの特定手法を説明するための図である。 最大発熱量Ｑｍａｘのデータの特定手法を説明するための図である。 本発明の実施の形態３において実行されるルーチンのフローチャートである。 燃焼期間中の発熱量データの他の判定手法を説明するための図である。 筒内圧のサンプリングデータを利用して算出した内部エネルギーＰＶのデータを用いて真のＰＶｍａｘおよび真の第２クランク角度θを推定する他の手法を説明するための図である。 本発明の実施の形態４において実行されるルーチンのフローチャートである。

実施の形態１．
先ず、図１から図８を参照して、本発明の実施の形態１について説明する。
［内燃機関のシステム構成］
図１は、本発明の実施の形態１における内燃機関１０のシステム構成を説明するための図である。
図１に示すシステムは、内燃機関（一例として、火花点火式内燃機関）１０を備えている。内燃機関１０の筒内には、ピストン１２が設けられている。筒内におけるピストン１２の頂部側には、燃焼室１４が形成されている。燃焼室１４には、吸気通路１６および排気通路１８が連通している。

吸気通路１６の吸気ポートには、当該吸気ポートを開閉する吸気弁２０が設けられており、排気通路１８の排気ポートには、当該排気ポートを開閉する排気弁２２が設けられている。吸気弁２０および排気弁２２は、それぞれ、吸気可変動弁機構２４および排気可変動弁機構２６により開閉駆動される。ここでは、可変動弁機構２４、２６は、吸気弁および排気弁の開閉時期を制御するための可変バルブタイミング（ＶＶＴ）機構をそれぞれ備えているものとする。また、吸気通路１６には、電子制御式のスロットルバルブ２８が設けられている。

内燃機関１０の各気筒には、燃焼室１４内（筒内）に直接燃料を噴射するための燃料噴射弁３０、および、混合気に点火するための点火プラグ３２がそれぞれ設けられている。更に、各気筒には、筒内圧Ｐを検出するための筒内圧センサ３４が組み込まれている。

内燃機関１０は、吸気通路１６と排気通路１８とを接続するＥＧＲ通路３６を備えている。ＥＧＲ通路３６の途中には、ＥＧＲ通路３６を通って吸気通路１６に還流されるＥＧＲガス（外部ＥＧＲガス）の量を調整するためのＥＧＲバルブ３８が配置されている。また、排気通路１８には、排気ガスを浄化するための触媒４０が配置されている。

更に、本実施形態のシステムは、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)５０を備えている。ＥＣＵ５０の入力部には、上述した筒内圧センサ３４に加え、クランク角度およびエンジン回転数（クランク角速度）を検出するためのクランク角センサ５２、および、吸入空気量を計測するためのエアフローメータ５４等の内燃機関１０の運転状態を検出するための各種センサが接続されている。また、ＥＣＵ５０の出力部には、上述した可変動弁機構２４、２６、スロットルバルブ２８、燃料噴射弁３０、点火プラグ３２およびＥＧＲバルブ３８等の各種アクチュエータが接続されている。ＥＣＵ５０は、それらのセンサ出力と所定のプログラムとに基づいて上記各種のアクチュエータを駆動することにより、燃料噴射制御および点火制御等の各種エンジン制御を行うものである。また、ＥＣＵ５０は、筒内圧センサ３４の出力信号を、クランク角センサ５２により検出されるクランク角度と同期させてＡＤ変換して取得する機能を有している。これにより、ＡＤ変換の分解能が許す範囲で、任意のタイミングにおける筒内圧Ｐを検出することができる。更に、ＥＣＵ５０は、クランク角度位置によって決まる筒内容積Ｖの値を、クランク角度に応じて算出する機能を有している。また、内燃機関１０には、ＥＣＵ５０により制御される電子制御式のロックアップ機構５６を有する自動変速機（ＡＴ）が組み合わされている。

以上説明したように、内燃機関１０は筒内圧センサ３４を備えている。このような筒内圧センサ３４を備える内燃機関１０によれば、筒内圧センサ３４を用いてクランク角度と同期した燃焼時の筒内圧データを取得することにより、各サイクルで行われる燃焼に対し、各種エンジン制御（燃料噴射制御および点火制御など）に用いるうえで有益な発熱量Ｑなどの各種の燃焼状態量を算出することが可能となる。そして、得られた燃焼状態量を次サイクルのエンジン制御に反映させることができる。

［クランク角同期での筒内圧データのサンプリングに関する課題］
筒内圧センサ３４によれば、燃焼時の筒内圧波形を捉えることができる。そして、クランク角度同期での筒内圧データを用いることで、燃焼解析（発熱量、燃焼質量割合、５０％燃焼点（燃焼重心点）およびトルクなどの燃焼状態量の算出）を行うことができる。しかしながら、エンジン回転数が低すぎると、クランク角度同期での筒内圧データのサンプリング間隔が長くなるので、燃焼時の筒内圧波形を忠実に捉えにくくなる。具体的には、このような課題が生ずる状況としては、例えば、以下の図２に示すような着火始動時が該当する。尚、燃焼解析のための筒内圧データとしてクランク角度同期でのサンプリングデータが必要となる理由は、燃焼解析には筒内容積Ｖが必要であり、筒内容積Ｖの算出のためにはクランク角度が必要となるためである。

図２は、着火始動時の動作を表したタイムチャートである。
着火始動は、膨張行程で停止している気筒に対して図２（Ａ）に示すように燃料噴射および点火を行うことで当該気筒において燃焼を発生させ、この燃焼の圧力でクランク軸５８を回転駆動することでスターターモーターを使用せずに内燃機関１０を始動（再始動）させるという態様の始動手法である。着火始動時には、クランク軸５８がほとんど回らない間に燃焼が終了する（図２（Ｂ）に示すようにクランク角度で１０°程度）。その結果、クランク角度同期での筒内圧のデータ（白丸印）のサンプリング間隔は、筒内圧の変化に対して図２（Ａ）に示すように長くなってしまい、燃焼波形を忠実に捉えられなくなる。このため、そのような筒内圧のデータを用いた解析により算出される筒内の発熱量では、図２（Ｃ）に示すように、発熱量の立ち上がりや最大発熱量近傍のデータを取得できなくなる。その結果、燃焼が生じていないように見えてしまう。以上のように、着火始動時のように燃焼期間に対してエンジン回転数が十分に低い場合には、燃焼時の筒内圧を十分にサンプリングすることができないため、サンプリングした筒内圧データの精度が荒くなり、その結果、当該筒内圧データを用いた燃焼解析の精度も悪くなってしまう。

上記の課題への対策として、エンジン回転数が低いときには、クランク角度同期でのサンプリングに代えて、時間同期での筒内圧のサンプリングを行う技術が知られている。しかしながら、燃焼時の筒内圧波形を捉えるための筒内圧データのサンプリングは、エンジン回転数だけでなく燃焼速度の影響も受ける。燃焼速度は、エンジン回転数が同一であっても、内燃機関の運転状態などに応じて変化する。より具体的には、燃焼温度が変わる要因としては、吸入空気量、吸入空気温度、筒内温度、エンジン冷却水温度、燃料性状（重質／軽質、アルコール濃度）、気圧、点火時期、空燃比、噴射時期、燃料圧力、外部ＥＧＲガス量、内部ＥＧＲガス量（バルブタイミングの調整によるＥＧＲガス量）、バルブタイミングおよびバルブ作用角などが挙げられる。

図３は、燃焼速度のばらつきによるクランク角度同期でのサンプリング精度の保証回転数のばらつきを説明するための図である。図３中に示す燃焼期間の閾値Ａは、所定クランク角度間隔でのクランク角度同期によって筒内圧データの十分なサンプリングが可能となる燃焼期間を示している。一方、図３中に回転数範囲Ｂとして示すように、燃焼速度がばらつくことで、クランク角度同期でのサンプリング精度の保証回転数にばらつきが生じてしまう。

図４は、同一エンジン回転数下における燃焼速度の変化に応じた発熱量の波形の違いを表した図である。図４に示すように、燃焼速度が高い場合（図４（Ａ））は、燃焼速度が低い場合（図４（Ｂ））と比べて、燃焼に伴う発熱量の変化が急峻となる。このように、同一エンジン回転数であっても、燃焼速度次第で、燃焼期間（θｍｉｎ〜θｍａｘ）中の筒内圧データのサンプリング数に差が生ずることとなり、信頼性の高い筒内圧データのサンプリングを行える場合とそれを行えない場合とが生じ得る。したがって、単にエンジン回転数によってクランク角度同期の筒内圧データを用いるかどうかを切り替えるという手法では、次のような問題が生じる。すなわち、筒内圧データのサンプリングの信頼性を高く確保することを意図してクランク角同期に切り替えるエンジン回転数の閾値を高く設定した場合には、低エンジン回転数側において燃焼速度次第では実際には信頼性が確保しているといえるときであっても、クランク角度同期での筒内圧データのサンプリングが行われないこととなってしまう。逆に、クランク角同期に切り替えるエンジン回転数の閾値を低く設定した場合には、取得した筒内圧データに基づく燃焼解析結果に十分な精度が得られにくくなる。

［実施の形態１における筒内圧のサンプリングデータの信頼性の特徴的な判定手法］
そこで、本実施形態では、クランク角度同期でサンプリングした筒内圧データに基づいて筒内の発熱量データを算出し、発熱量データを用いて特定した燃焼期間中に存在する発熱量データの数が２つ以上である場合に、サンプリングしたクランク角度同期の筒内圧データに信頼性があると判定するようにした。より具体的には、燃焼期間中に存在する発熱量データの数が２つ以上である場合には、クランク角度同期でサンプリングした筒内圧データに、燃焼解析に必要な（燃焼状態量の算出に必要な）精度があると判定するようにした。

図５は、筒内圧Ｐ、発熱量Ｑおよび燃焼割合ＭＦＢの基本的な波形を表した図である。
図５（Ａ）に示すように、筒内圧Ｐの波形は、燃焼に伴ってピーク値をとる波形となる。図５（Ｂ）に示すように、発熱量Ｑの波形は、筒内圧データを用いて、例えば、熱力学の第１法則に基づく既知の式に従って算出することができる。ここで、燃焼開始時の発熱量Ｑ（すなわち、１サイクル中の発熱量Ｑの最小値）をＱｍｉｎとし、燃焼終了時の発熱量Ｑ（すなわち、１サイクル中の発熱量Ｑの最大値）をＱｍａｘとし、また、最小発熱量Ｑｍｉｎでのクランク角度を燃焼開始時期θｍｉｎとし、最大発熱量Ｑｍａｘでのクランク角度を燃焼終了時期θｍａｘとする。図５（Ｃ）は、燃焼質量割合（以下、「燃焼割合ＭＦＢ」と略する）の波形であり、発熱量Ｑのデータに基づいて、最小発熱量Ｑｍｉｎであるときを０％とし、最大発熱量Ｑｍａｘであるときを１００％として算出することができる。燃焼割合ＭＦＢの波形が求まれば、燃焼割合ＭＦＢが５０％となるときのクランク角度である５０％燃焼点（燃焼重心点）を算出することができる。

図６は、燃焼期間（θｍｉｎ〜θｍａｘ）中でクランク角度同期での筒内圧データを２点未満しかサンプリングできていない場合の燃焼解析例を示す図である。より具体的には、図６（Ａ）および（Ｂ）は、燃焼期間中に筒内圧のサンプリングデータを１点も取得できなかったケースを示しており、図６（Ｃ）は、燃焼期間中に筒内圧のサンプリングデータを１点だけ取得できたケースを示している。これらのケースでは、真の燃焼割合ＭＦＢ（破線）に対する真の５０％燃焼点（星印）に対して、サンプリングした筒内圧データに基づいて算出される５０％燃焼点（黒丸印）の誤差が大きくなる。このように、燃焼期間中の筒内圧のサンプリングデータの数が２点未満となる場合には、燃焼解析結果（ここでは、５０％燃焼点の算出結果）に十分な精度があるとはいえない。したがって、このような場合には、サンプリングしたクランク角度同期の筒内圧データには信頼性がない（燃焼解析に必要な精度が十分にない）と判断することができる。

図７は、燃焼期間（θｍｉｎ〜θｍａｘ）中でクランク角度同期での筒内圧データを２点以上サンプリングできている場合の燃焼解析例を示す図である。より具体的には、図７（Ａ）および（Ｂ）は、何れも、燃焼期間中に筒内圧のサンプリングデータを２点取得できているケースを示している。このケースでは、真の５０％燃焼点（星印）に対して、サンプリングした筒内圧データに基づいて算出される５０％燃焼点（黒丸印）の誤差が十分に小さくなる。このように、燃焼期間中の筒内圧のサンプリングデータの数が２点以上となる場合には、燃焼解析結果（ここでは、５０％燃焼点の算出結果）に十分な精度があることが分かる。発熱量Ｑの変化量が一番大きい箇所はＱｍｉｎからＱｍａｘであり、これに対応する燃焼期間（θｍｉｎ〜θｍａｘ）の中でサンプリングデータを２点取得できる場合には、変化量の小さい最大発熱量Ｑｍａｘ近傍のデータ取得もできていると考えられることができる。したがって、燃焼期間中の筒内圧のサンプリングデータの数が２点以上となる場合には、サンプリングしたクランク角度同期の筒内圧データには信頼性がある（燃焼解析に必要な精度が十分にある）と判断することができる。

更に付け加えると、上述したように、本実施形態では、クランク角度同期でサンプリングした筒内圧データ自体を直接用いるのではなく、筒内圧のサンプリングデータに基づいて発熱量Ｑを算出したうえで、燃焼期間中に発熱量データが２点以上あるか否かの判定結果を利用して、サンプリングデータの信頼性（精度）の有無を判定することとしている。発熱量Ｑの波形は、図５（Ｂ）に示すように、いわゆるＺ特性（燃焼期間中に発熱量Ｑが急峻に変化する態様でステップ的に値が変化する特性）を有している。このような特性を有する発熱量Ｑの波形を筒内圧のサンプリングデータに基づく離散した発熱量データで忠実に再現しようとすると、燃焼期間中の発熱量データが２点未満では発熱量Ｑの波形を忠実に再現することはできず、燃焼期間中に発熱量データが２点以上あることが必要となる。このため、既述したように、燃焼期間中の筒内圧のサンプリングデータの数が２点以上となる場合には、サンプリングしたクランク角度同期の筒内圧データには信頼性がある（燃焼解析に必要な精度が十分にある）と判断することができる。

図８は、本発明の実施の形態１における筒内圧のサンプリングデータの信頼性の特徴的な判定を実現するために、ＥＣＵ５０が実行するルーチンを示すフローチャートである。尚、本ルーチンは、各気筒においてサイクル毎に繰り返し実行されるものとする。

図８に示すルーチンでは、ＥＣＵ５０は、先ず、筒内圧センサ３４およびクランク角センサ５２を用いて、クランク角度同期での筒内圧データを取得する（ステップ１００）。ＥＣＵ５０は、次いで、取得した筒内圧データを利用して、クランク角度同期での発熱量Ｑのデータを算出する（ステップ１０２）。

次に、ＥＣＵ５０は、燃焼期間（θｍｉｎ〜θｍａｘ）中に発熱量Ｑのデータが２点以上あるか否かを判定する（ステップ１０４）。燃焼期間を規定するための燃焼開始時期θｍｉｎおよび燃焼終了時期θｍａｘは、例えば、以下のような手法によって特定することができる。すなわち、燃焼開始時期θｍｉｎは、発熱量Ｑのデータの中で、発熱量Ｑがゼロから最初に上昇したデータの１つ前のデータのクランク角度を利用して特定することができる。また、燃焼終了時期θｍａｘは、発熱量Ｑの上昇後に発熱量Ｑの変化が収まったデータ（発熱量Ｑの変化量が所定値以下となったデータ）のクランク角度を利用して特定することができる。尚、最大発熱量Ｑｍａｘは、後述の実施の形態３の手法を用いて特定することが好適である。

上記ステップ１０４において燃焼期間中に発熱量Ｑのデータが２点以上あると判定した場合には、ＥＣＵ５０は、サンプリングしたクランク角度同期の筒内圧データに信頼性がある（より具体的には、サンプリングした筒内圧データに、燃焼解析に必要な（燃焼状態量の算出に必要な）精度がある）と判定する（ステップ１０６）。一方、燃焼期間中に発熱量Ｑのデータが２点以上ないと判定した場合には、ＥＣＵ５０は、サンプリングしたクランク角度同期の筒内圧データに信頼性がない（より具体的には、サンプリングした筒内圧データに、燃焼解析に必要な（燃焼状態量の算出に必要な）精度がない）と判定する（ステップ１０８）。

以上説明した図８に示すルーチンによれば、エンジン回転数や燃焼速度によらずに、筒内圧のサンプリングデータの信頼性を判定することができる。このため、エンジン回転数が所定値よりも低い場合に一律でクランク角度同期のサンプリングデータを使用しないようにするという従来手法では燃焼解析を行えなかった低エンジン回転数領域であっても、上記ルーチンによれば、サンプリングデータの信頼性があると判断したことを条件として、燃焼解析を行えるようになる。このように、従来手法と比べ、燃焼解析結果を利用した各種エンジン制御などの実施機会を増やすことが可能となる。

尚、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ５０が上記ステップ１００および１０２の処理を実行することにより前記第１および第２の発明における「発熱量データ算出手段」が実現されており、ＥＣＵ５０が上記ステップ１０４〜１０８の処理を実行することにより前記第２および第８の発明における「データ信頼性判定手段」が実現されている。

実施の形態２．
次に、図９〜図１２を主に参照して、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に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ５０に図８に示すルーチンに代えて後述の図１２に示すルーチンを実行させることにより実現することができるものである。

［実施の形態１における筒内圧のサンプリングデータの信頼性の判定手法の課題］
図９および図１０は、上述した実施の形態１における判定手法の課題を説明するための図である。
図９中に実線で示すように、真の発熱量Ｑの波形では、燃焼終了時期θｍａｘ経過後の発熱量Ｑは、一定ないし若干減少傾向となる。筒内圧センサの出力波形には、受圧部の熱歪などの要因によって歪が生じ得る。筒内圧センサの出力波形が熱歪などの影響を受けている場合には、燃焼終了時期θｍａｘ経過後の発熱量Ｑの波形にばらつきが生ずる。より具体的には、図９中に破線で示すように、燃焼終了時期θｍａｘ経過後に発熱量Ｑが上昇していくケースと、当該発熱量Ｑが低下していくケースとがある。

燃焼終了時期θｍａｘ経過後に発熱量Ｑが低下していくケースであれば、最大発熱量Ｑｍａｘが得られるクランク角度位置自体は大きく変化しないため、上述した実施の形態１の手法によって特定した燃焼期間（θｍｉｎ〜θｍａｘ）をサンプリングデータの信頼性の判定に用いても問題ないといえる。

これに対し、燃焼終了時期θｍａｘ経過後に発熱量Ｑが上昇を続けていくケースでは、どの発熱量データが最大発熱量Ｑｍａｘであるかを簡単に特定することが難しくなる。その結果、図１０を例に用いて説明すると、この例において最大発熱量Ｑｍａｘとすることが望ましいＱｍａｘ１ではなく、その１つ後のデータであるＱｍａｘ２が最大発熱量Ｑｍａｘとみなされる可能性がある。Ｑｍａｘ２が最大発熱量Ｑｍａｘとみなされた場合には、期間（θｍｉｎ〜θ’ｍａｘ）を燃焼期間とみなしてしまうことになる。期間（θｍｉｎ〜θ’ｍａｘ）を燃焼期間として用いた場合には、真の燃焼期間（θｍｉｎ〜θｍａｘ）ではサンプリングデータを１点しか取得できていないにもかかわらず、２点のサンプリングデータを取得できていると判断し、サンプリングデータに信頼性があると誤判定してしまうことになる。

［実施の形態２における筒内圧のサンプリングデータの信頼性の特徴的な判定手法］
本実施形態では、熱歪などの影響によって発熱量Ｑの波形にばらつきが生じる場合であっても燃焼期間中に発熱量データ（筒内圧Ｐのサンプリングデータに基づく）を２点以上取得できているか否かを判定可能とするために、以下のような判定手法を用いることとした。

図１１は、クランク角度に対する内部エネルギーＰＶおよび発熱量Ｑのそれぞれの変化を表した図である。
筒内ガスの内部エネルギーＰＶは、気体の状態方程式（ＰＶ＝ｎＲＴ）からも分かるように、筒内温度に比例するパラメータとなる。したがって、内部エネルギーが最大値ＰＶｍａｘを示すクランク角度位置（以下、「第２クランク角度θ２」と称する）は、筒内温度が最大値を示す点であり、燃焼中であることが分かる。すなわち、ＰＶｍａｘが得られる第２クランク角度θ２は、図１１からも分かるように、必ず燃焼終了時期θｍａｘよりも前の点となるといえる。

また、内部エネルギーＰＶの波形も、発熱量Ｑの波形と同様に、熱歪などの影響を受ける。しかしながら、図１１（Ａ）に示すように、内部エネルギーＰＶの波形が熱歪などの影響を受けるのは、内部エネルギーの最大値ＰＶｍａｘの経過後であり、ＰＶｍａｘが得られる第２クランク角度θ２は、熱歪が発生しても変化しない。したがって、熱歪などの影響の有無に関係なく、ＰＶｍａｘが得られる第２クランク角度θ２は、真の燃焼期間中に必ず含まれることになる。

更に、本実施形態では、サンプリングした筒内圧データに基づく発熱量データの中で最小発熱量Ｑｍｉｎから上昇した最初のデータの第１クランク角度をθ１として求めることとした。このように定義した第１クランク角度θ１は、燃焼開始時期θｍｉｎよりも必ず後の点といえる。

そのうえで、本実施形態では、上記のように特定した第１クランク角度θ１以後であって第２クランク角度θ２以前の期間（θ１〜θ２）内に発熱量データが２点以上存在しているか否かを判定するようにした。そして、期間（θ１〜θ２）内に発熱量データが２点以上存在している場合には、真の燃焼期間（θｍｉｎ〜θｍａｘ）内に２点以上の発熱量データを取得できていると判定するようにした。

第１および第２クランク角度θ１およびθ２は、上述したように、真の燃焼期間（θｍｉｎ〜θｍａｘ）内に含まれるといえる。このため、期間（θ１〜θ２）内に発熱量データが２点以上存在している場合には、自ずと真の燃焼期間（θｍｉｎ〜θｍａｘ）内に２点以上の発熱量データを取得できていると判断することができる。このように、上記判定手法によれば、熱歪などの影響によって発熱量Ｑの波形にばらつきが生じているか否かに関係なく、真の燃焼期間（θｍｉｎ〜θｍａｘ）内で２点以上の発熱量データ（サンプリングデータ）を取得できているかどうかを正確に判断できるようになる。その結果、熱歪などの影響によって発熱量Ｑの波形にばらつきが生じているか否かに関係なく、クランク角度同期でサンプリングした筒内圧データに信頼性があるか否かを正確に判定することが可能となる。

図１２は、本発明の実施の形態２における筒内圧のサンプリングデータの信頼性の特徴的な判定を実現するために、ＥＣＵ５０が実行するルーチンを示すフローチャートである。尚、本ルーチンは、各気筒においてサイクル毎に繰り返し実行されるものとする。また、図１２において、実施の形態１における図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１２に示すルーチンでは、ＥＣＵ５０は、ステップ１０２において発熱量Ｑのデータを算出した後に、上述した第１クランク角度θ１が検出されたか否かを判定する（ステップ２００）。第１クランク角度θ１さえも検出されない場合には、ＥＣＵ５０は、サンプリングしたクランク角度同期の筒内圧データに信頼性がない（燃焼解析に必要な精度がない）と判定する（ステップ１０８）。

一方、第１クランク角度θ１が検出された場合には、ＥＣＵ５０は、次いで、筒内圧データと筒内容積データとを用いて、クランク角度同期での内部エネルギーＰＶのデータを算出する（ステップ２０２）。次いで、ＥＣＵ５０は、算出した内部エネルギーＰＶのデータ中の最大値を内部エネルギー最大値ＰＶｍａｘとして取得し、ＰＶｍａｘのクランク角度を第２クランク角度θ２として算出する（ステップ２０４）。

次に、ＥＣＵ５０は、第１クランク角度θ１以後であって第２クランク角度θ２以前の期間（θ１〜θ２）内に発熱量データが２点以上存在しているか否かを判定する（ステップ２０６）。その結果、期間（θ１〜θ２）内に発熱量データが２点以上存在している場合、すなわち、真の燃焼期間（θｍｉｎ〜θｍａｘ）内に２点以上の発熱量データを取得できていると判断できる場合には、ＥＣＵ５０は、サンプリングしたクランク角度同期の筒内圧データに信頼性がある（燃焼解析に必要な精度がある）と判定する（ステップ１０６）。一方、期間（θ１〜θ２）内の発熱量データの数が２つ未満である場合には、真の燃焼期間（θｍｉｎ〜θｍａｘ）内でも２点以上の発熱量データを取得できていない可能性が高いため、ＥＣＵ５０は、サンプリングしたクランク角度同期の筒内圧データに信頼性がない（燃焼解析に必要な精度がない）と判定する（ステップ１０８）。

尚、上述した実施の形態２においては、ＥＣＵ５０が上記ステップ２００〜２０６、１０６および１０８の処理を実行することにより前記第２、第８、第９および第１０の発明における「データ信頼性判定手段」が実現されている。

実施の形態３．
次に、図１３〜図１９を主に参照して、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に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ５０に図１２に示すルーチンとともに後述の図１９に示すルーチンを実行させることにより実現することができるものである。

［発熱量データが真の第２クランク角度θ２よりも前のデータであると判定する手法］
上述した実施の形態２においては、算出した内部エネルギーＰＶのデータ中の最大値（以下、「サンプリングデータ中のＰＶｍａｘ」と称する場合がある）のクランク角度を第２クランク角度θ２として取得することとしている。しかしながら、後述の図１３および図１４に示すように、サンプリングデータ中のＰＶｍａｘのクランク角度は、真のＰＶｍａｘに対する真の第２クランク角度θよりも前になる場合と、それよりも後となる場合とがある。そこで、本実施形態では、発熱量データ（サンプリングデータ）が真の第２クランク角度θ２よりも前のデータであると確実に判定できるようにするために、以下に示す手法を用いることとした。

図１３および図１４は、発熱量データが真の第２クランク角度θよりも前のデータ（つまり、燃焼中のデータ）であると判定する手法を説明するための図である。
既述したように、第１クランク角度θ１は、最小発熱量Ｑｍｉｎから上昇した最初のデータのクランク角度を用いて取得することができる。そのうえで、本実施形態では、図１３に示すように、サンプリングデータ中のＰＶｍａｘのプロット点と、これよりも前のデータであって第１クランク角度θ１以後のデータのプロット点とが同一直線上にあるか否かが判定される。

図１３は、サンプリングデータ中のＰＶｍａｘのプロット点と、これよりも前のデータであって第１クランク角度θ１以後のデータのプロット点（図１３の例では合計３点）とが同一直線上にある例を示している。本実施形態では、この場合には、サンプリングデータ中のＰＶｍａｘが、真のＰＶｍａｘに対する真の第２クランク角度θ２よりも前のデータ、つまり、燃焼中のデータであると判定される。図１１（Ａ）等を見ても分かるように、内部エネルギーＰＶの波形は、燃焼の開始後に直線的に立ち上がっていくものであり、その上昇が収まった直後に最大値ＰＶｍａｘを示す。このため、真のＰＶｍａｘに対する真の第２クランク角度θ２は、図１３に示すように、上記直線から外れた直後に存在するといえ、したがって、上記のような判定が可能となる。

内部エネルギーＰＶのデータが図１３に示すように同一直線上にあるか否かは、例えば、次のような手法によって判定することができる。すなわち、図１３のケースを例に挙げて説明すると、第１クランク角度θ１での内部エネルギーＰＶのデータｄ１のプロット点とその１つ後のデータｄ２のプロット点とを結ぶ直線の傾きα１と、データｄ２のプロット点とサンプリング中のＰＶｍａｘのプロット点とを結ぶ直線の傾きα２との差が所定値以下である場合に、判定対象の（３つの）データのプロット点が直線上にあると判断することができる。尚、判定対象のデータ数が３つ以外の場合（ただし、２つ以上）の処理も、上記と同様であり、隣接する２つのデータのプロット点間の傾きをそれぞれ算出し、算出したすべての傾きの差が所定値以下であるか否かが判定される。

一方、図１４は、サンプリングデータ中のＰＶｍａｘのプロット点と、これよりも前のデータであって第１クランク角度θ１以後のプロット点（図１４の例では合計３点）とが同一直線上にのらない例を示している。すなわち、このような例では、傾きα１’と傾きα２’との差が上記所定値よりも大きいため、判定対象のデータのプロット点が直線上にのらないと判断される。この場合には、サンプリングデータ中のＰＶｍａｘは真のＰＶｍａｘに対する真の第２クランク角度θ２以降のデータであることが分かる。このため、本実施形態では、この場合には、サンプリングデータ中のＰＶｍａｘよりも１つ前のデータが、真のＰＶｍａｘに対する真の第２クランク角度θ２よりも前のデータ、つまり、燃焼中のデータであると判定される。

以上説明した図１３および図１４に示す手法によれば、特定の発熱量データ（サンプリングデータ）が確実に真の燃焼期間中のデータであるか否かを判定することが可能となる。言い換えれば、真の燃焼終了時期θｍａｘに対する特定の発熱量データ（サンプリングデータ）の位置関係を正確に判定できるようになる。

尚、図１３および図１４に示す手法は、次のように言い換えることもできる。すなわち、第１クランク角度θ１以後の内部エネルギーＰＶのデータの各プロット点が１つの直線上にあるか否かが判断される。そして、１つの直線上にある点のうちで内部エネルギーＰＶが最大値を示すデータがＰＶｍａｘである場合には、サンプリングデータ中のＰＶｍａｘが、真の第２クランク角度θ２よりも前のデータ、つまり、燃焼中のデータであると判定され、１つの直線上にＰＶｍａｘが乗らない場合には、サンプリングデータ中のＰＶｍａｘよりも１つ前のデータが真の第２クランク角度θ２よりも前のデータ、つまり、燃焼中のデータであると判定される。

［真のＰＶｍａｘおよび真の第２クランク角度θ２の推定手法］
図１５および図１６は、筒内圧のサンプリングデータを利用して算出した内部エネルギーＰＶのデータを用いて真のＰＶｍａｘおよび真の第２クランク角度θを推定する手法を説明するための図である。

図１５は、上記図１３に示す例と対応しており、サンプリングデータ中のＰＶｍａｘのプロット点と、これよりも前のデータであって第１クランク角度θ１以後のデータｄ１、ｄ２のプロット点（図１５の例では合計３点）とが同一直線上にある例を示している。本実施形態では、この場合には、この３点を通る直線Ｌ１と、サンプリングデータ中のＰＶｍａｘよりも後の２つのデータのプロット点を通る直線Ｌ２との交点の値が真のＰＶｍａｘであり、この値のクランク角度が真の第２クランク角度θ２であると推定される。尚、直線Ｌ１は、第１クランク角度θ１以後であってサンプリングデータ中のＰＶｍａｘ以前のデータのプロット点のうちの何れか２点を通る直線（ここでは、３点以上のプロット点が存在する場合には、それらの近似直線もこれに該当するとみなす）であればよい。このため、上記の例では、サンプリング中のＰＶｍａｘのプロット点とデータｄ１もしくはｄ２のプロット点の計２点を通る直線が用いられてもよいし、或いは、データｄ１のプロット点とデータｄ２のプロット点の計２点を通る直線が用いられてもよい。

図１６は、上記図１４に示す例と対応しており、サンプリングデータ中のＰＶｍａｘのプロット点と、これよりも前のデータであって第１クランク角度θ１以後のデータｄ１、ｄ２のプロット点（図１６の例では合計３点）とが同一直線上にのらない例を示している。この場合には、真のＰＶｍａｘは、図１４を参照して説明したように、サンプリングデータ中のＰＶｍａｘよりも前となる。そこで、本実施形態では、この場合には、サンプリングデータ中のＰＶｍａｘよりも前の２つのデータ（燃焼開始後のデータ）のプロット点を通る直線Ｌ１’と、サンプリングデータ中のＰＶｍａｘのプロット点とその１つ後のデータのプロット点とを通る直線Ｌ２’との交点の値が真のＰＶｍａｘであり、この値のクランク角度が真の第２クランク角度θ２であると推定される。尚、直線Ｌ１’は、第１クランク角度θ１以後であってサンプリングデータ中のＰＶｍａｘよりも前のデータのプロット点のうちの何れか２点を通る直線（ここでは、３点以上のプロット点が存在する場合には、それらの近似直線もこれに該当するとみなす）であればよい。

以上説明した図１５および図１６に示す手法によれば、内部エネルギーＰＶのデータ（サンプリングデータ）の相対的な位置関係を利用して、真のＰＶｍａｘおよび真の第２クランク角度θ２を正確に推定することが可能となる。

［真のＰＶｍａｘが得られる真の第２クランク角度θ２での筒内圧Ｐの算出］
また、本実施形態では、図１５および図１６を参照して上述した手法によって推定した真のＰＶｍａｘおよび真の第２クランク角度θ２を利用して、真の第２クランク角度θでの筒内圧Ｐを算出することとした。真のＰＶｍａｘから筒内圧Ｐと筒内容積Ｖとの積が分かっており、かつ、真の第２クランク角度θ２が分かっていることで、真の第２クランク角度θ２での筒内容積Ｖも算出することができる。したがって、算出した筒内容積Ｖと真のＰＶｍａｘとにより、真の第２クランク角度θ２での筒内圧Ｐを算出することができる。これにより、筒内圧のサンプリングデータを利用した燃焼解析を行う際に、筒内圧Ｐのデータを１点増やすことができる。

［最大発熱量Ｑｍａｘのデータの特定手法］
実施の形態２において図１０を参照して既述したように、熱歪などの筒内圧波形のばらつき要因が生じた場合には、最大発熱量Ｑｍａｘのクランク角度位置が不正確となる。その影響は、燃焼割合ＭＦＢもしくは５０％燃焼点（ＣＡ５０）などの燃焼解析値の算出の誤差として表れる。

図１７および図１８は、最大発熱量Ｑｍａｘのデータの特定手法を説明するための図である。
図１７は、上記図１３に示す例と対応しており、サンプリングデータ中のＰＶｍａｘのプロット点と、これよりも前のデータであって第１クランク角度θ１以後のデータｄ１、ｄ２のプロット点（図１７の例では合計３点）とが同一直線上にある例を示している。既述したように、このような場合には、真の第２クランク角度θ２は、サンプリングデータ中のＰＶｍａｘよりも後であることが分かる。そこで、本実施形態では、このことを利用し、最大発熱量Ｑｍａｘのデータとして、サンプリングデータ中のＰＶｍａｘの１つ後の発熱量データを用いることとした。

この例では、サンプリングデータ中のＰＶｍａｘは、真の第２クランク角度θ２よりも前のデータ、つまり、燃焼中のデータとなる。このため、サンプリングデータ中のＰＶｍａｘに対応する発熱量データを最大発熱量Ｑｍａｘのデータとして用いるよりも、サンプリングデータ中のＰＶｍａｘの１つ後の発熱量データを最大発熱量Ｑｍａｘのデータとして用いる方が適切であるといえる。このように、この特定手法によれば、真のＰＶｍａｘの直後に到来する真の燃焼終了時期θｍａｘ（真の最大発熱量Ｑｍａｘのクランク角度）に近い発熱量データを用いて、熱歪などの影響によって発熱量Ｑの波形にばらつきが生じているか否かに関係なく最大発熱量Ｑｍａｘのデータを正確に特定することが可能となる。

ただし、図１７に示す例において、内燃機関１０の運転状態によってはサンプリングデータ中のＰＶｍａｘの２つ後の発熱量データが真の最大発熱量Ｑｍａｘに最も近い点であるといえる場合もある。そこで、図１７に示す例のようにサンプリングデータ中のＰＶｍａｘが真の第２クランク角度θ２よりも前のデータとなる場合においては、最大発熱量Ｑｍａｘのデータとして、サンプリングデータ中のＰＶｍａｘの１つもしくは２つ後の発熱量データを用いることとし、運転状態に応じて、これらのうちのどちらを用いるかを変更するようにしてもよい。

図１８は、上記図１４に示す例と対応しており、サンプリングデータ中のＰＶｍａｘのプロット点と、これよりも前のデータであって第１クランク角度θ１までのデータｄ１、ｄ２のプロット点（図１８の例では合計３点）とが同一直線上にのらない例を示している。既述したように、このような場合には、真の第２クランク角度θ２は、サンプリングデータ中のＰＶｍａｘよりも前であることが分かる。そこで、本実施形態では、このことを利用し、最大発熱量Ｑｍａｘのデータとして、サンプリングデータ中のＰＶｍａｘに対応する発熱量データを用いることとした。このような場合には、真の第２クランク角度θ２の直後のデータとなるサンプリングデータ中のＰＶｍａｘに対応する発熱量データを利用することで、真のＰＶｍａｘの直後に到来する真の燃焼終了時期θｍａｘ（真の最大発熱量Ｑｍａｘのクランク角度）に近い発熱量データを用いて、熱歪などの影響によって発熱量の波形にばらつきが生じているか否かに関係なく最大発熱量Ｑｍａｘのデータを正確に特定することが可能となる。

ただし、図１８の例において、内燃機関１０の運転状態によってはサンプリングデータ中のＰＶｍａｘに対応する発熱量データよりも１つ後の発熱量データが真の最大発熱量Ｑｍａｘに最も近い点であるといえる場合もある。そこで、図１８に示す例のようにサンプリングデータ中のＰＶｍａｘが真の第２クランク角度θ２よりも後のデータとなる場合においては、最大発熱量Ｑｍａｘのデータとして、サンプリングデータ中のＰＶｍａｘに対応する発熱量データもしくはその１つ後の発熱量データを用いることとし、運転状態に応じて、これらのうちのどちらを用いるかを変更するようにしてもよい。

図１９は、本発明の実施の形態３における上述した特徴的な処理を実現するために、ＥＣＵ５０が実行するルーチンを示すフローチャートである。尚、本ルーチンは、図１２に示すルーチンを並行して、各気筒においてサイクル毎に繰り返し実行されるものとする。また、図１９に示すルーチンの処理によって得られた結果は、図１２に示すルーチンの処理に反映されるものとする。具体的には、後述のステップ３０４もしくは３１２の処理（サンプリングデータ中のＰＶｍａｘの位置の判定結果）は、上記ステップ２０６の判定に利用される。また、後述のステップ３２４において推定される真の第２クランク角度θ２を上記ステップ２０６の判定に利用してもよい。

図１９に示すルーチンでは、ＥＣＵ５０は、上記ステップ２０２において筒内圧データと筒内容積データとを用いてクランク角度同期での内部エネルギーＰＶのデータを算出した後に、そのデータ中の最大値、すなわち、サンプリングデータ中のＰＶｍａｘを算出する（ステップ３００）。

次に、ＥＣＵ５０は、図１３および図１４を参照して既述した手法を用いて、サンプリングデータ中のＰＶｍａｘのプロット点と、これよりも前の内部エネルギーＰＶのデータであって第１クランク角度θ１以後のデータのプロット点（図１３の例では合計３点）とが同一直線上にあるか否かを判定する（ステップ３０２）。

上記ステップ３０２の判定によって上記データが同一直線上にあると判定した場合には、ＥＣＵ５０は、真の第２クランク角度θ２は、サンプリングデータ中のＰＶｍａｘよりも後である、つまり、サンプリングデータ中のＰＶｍａｘは燃焼中のデータであると判定する（ステップ３０４）。

次に、ＥＣＵ５０は、サンプリングデータ中のＰＶｍａｘの１つ後の発熱量データを真の最大発熱量Ｑｍａｘとする（ステップ３０６）。次いで、ＥＣＵ５０は、サンプリングデータ中のＰＶｍａｘのプロット点とその１つ前のデータのプロット点とを通る直線Ｌ１を算出する（ステップ３０８）とともに、サンプリングデータ中のＰＶｍａｘよりも後の２つのデータのプロット点を通る直線Ｌ２を算出する（ステップ３１０）。

一方、上記ステップ３０２の判定によって上記データが同一直線上にのらないと判定した場合には、ＥＣＵ５０は、真の第２クランク角度θ２は、サンプリングデータ中のＰＶｍａｘよりも前である、つまり、サンプリングデータ中のＰＶｍａｘよりも１つ前のデータが燃焼中のデータであると判定する（ステップ３１２）。

次に、ＥＣＵ５０は、サンプリングデータ中のＰＶｍａｘに対応する発熱量データを真の最大発熱量Ｑｍａｘとする（ステップ３１４）。次いで、ＥＣＵ５０は、サンプリングデータ中のＰＶｍａｘよりも前の２つのデータのプロット点を通る直線Ｌ１’を算出する（ステップ３１６）とともに、サンプリングデータ中のＰＶｍａｘのプロット点とその１つ後のデータのプロット点とを通る直線Ｌ２’を算出する（ステップ３１８）。

次に、ＥＣＵ５０は、直線Ｌ１と直線Ｌ２との交点、もしくは直線Ｌ１’と直線Ｌ２’との交点を算出する（ステップ３２０）。そのうえで、ＥＣＵ５０は、算出した交点の内部エネルギーの値を真のＰＶｍａｘとする（ステップ３２２）とともに、当該交点のクランク角度を真の第２クランク角度θ２とする（ステップ３２４）。ＥＣＵ５０は、次いで、算出した真のＰＶｍａｘと真の第２クランク角度θ２とを利用して、真の第２クランク角度θ２での筒内圧Ｐを算出する（ステップ３２６）。

ところで、上述した実施の形態３においては、図１３および図１４を参照して説明したように、サンプリングデータ中のＰＶｍａｘのプロット点と、これよりも前のデータであって第１クランク角度θ１以後のデータのプロット点とが同一直線上にあるか否かに基づいて、真の第２クランク角度θ２に対するサンプリングデータ中のＰＶｍａｘの位置を判定することとしている。しかしながら、このような手法に代え、或いはこれとともに、例えば、図２０を参照して説明する以下の手法を用いるようにしてもよい。

図２０は、燃焼期間中の発熱量データの他の判定手法を説明するための図である。
図２０に示すように、真の第２クランク角度θ２は、サンプリングデータ中のＰＶｍａｘの前後のどちらかに存在し、或いは、サンプリングデータ中のＰＶｍａｘと一致する可能性もある。しかしながら、真の第２クランク角度θ２は、サンプリングデータ中のＰＶｍａｘより１つ前のデータｄ２よりも更に前となることはない。このデータｄ２よりも前に真のＰＶｍａｘが存在するためには、データｄ２の方が図２０中に示すサンプリングデータ中のＰＶｍａｘよりも内部エネルギーＰＶの大きなデータであることを必要とし、矛盾が生じるためである。したがって、筒内圧Ｐのサンプリングデータに基づいて算出した内部エネルギーＰＶのデータの中から最大値（サンプリングデータ中のＰＶｍａｘ）を算出したうえで、算出したサンプリングデータ中のＰＶｍａｘよりも１つ前のデータｄ２は、真の第２クランク角度θ２よりも前のデータ、つまり、燃焼中のデータであると判定してもよい。このような手法によれば、サンプリングデータ中のＰＶｍａｘ自体が真の第２クランク角度θ２よりも前であるか否かを判定することはできないが、実施の形態３で説明した手法とは異なり、複数のデータが直線上にあるか否かを判断する必要なしに、燃焼期間中の発熱量データの特定を行えるようになる。

また、上述した実施の形態３においては、図１５および図１６を参照して説明したように、サンプリングデータ中のＰＶｍａｘとともにその前後の内部エネルギーＰＶのデータを用いて算出した直線Ｌ１（Ｌ１’）と直線Ｌ２（Ｌ２’）との交点を利用して、真のＰＶｍａｘと真の第２クランク角度θ２とを推定することとしている。しかしながら、このような手法に代え、例えば、図２１を参照して説明する以下のような手法を用いるようにしてもよい。

図２１は、筒内圧のサンプリングデータを利用して算出した内部エネルギーＰＶのデータを用いて真のＰＶｍａｘおよび真の第２クランク角度θを推定する他の手法を説明するための図である。
図２１に示す手法では、先ず、筒内圧Ｐのサンプリングデータに基づいて算出した内部エネルギーＰＶのデータの中から最大値（サンプリングデータ中のＰＶｍａｘ）が算出される。そのうえで、図２１に示すように、サンプリングデータ中のＰＶｍａｘを除いて、サンプリングデータ中のＰＶｍａｘよりも前の２点（データｄ１、ｄ２）を通る直線Ｌ１’’と、サンプリングデータ中のＰＶｍａｘよりも後の２点（データｄ３、ｄ４）を通る直線Ｌ２’’との交点を利用して、真のＰＶｍａｘと真の第２クランク角度θ２とが推定される。このような手法によっても、内部エネルギーＰＶのデータ（サンプリングデータ）の相対的な位置関係を利用して、真のＰＶｍａｘおよび真の第２クランク角度θ２を正確に推定することが可能となる。

尚、上述した実施の形態３においては、ＥＣＵ５０が上記ステップ２００〜２０６、１０６、１０８、３００〜３０４および３１２の処理、並びに図２０を参照して説明した処理を実行することにより前記第２、第８、第９〜第１３の発明における「データ信頼性判定手段」が実現されており、ＥＣＵ５０が上記ステップ３０８、３１０および３１６〜３２４、並びに図２１を参照して説明した処理を実行することにより前記第１４〜第１６の発明における「内部エネルギー最大データ推定手段」が実現されており、ＥＣＵ５０が上記ステップ３２６の処理を実行することにより前記第１７の発明における「追加筒内圧算出手段」が実現されており、ＥＣＵ５０が上記ステップ３０６および３１４の処理を実行することにより前記第１８および第１９の発明における「最大発熱量データ設定手段」が実現されている。

実施の形態４．
次に、図２２を主に参照して、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に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ５０に図８に示すルーチンに代えて後述の図２２に示すルーチンを実行させることにより実現することができるものである。

［データの信頼性判定結果に応じたエンジン制御、判定処理および推定処理の切り替え］
本実施形態の内燃機関１０のように筒内圧センサを備える内燃機関では、筒内圧センサを用いてクランク角度同期で筒内圧データを取得し、取得した筒内圧データに基づく燃焼解析結果を利用した各種エンジン制御、各種判定処理および各種パラメータの推定処理を行うことができる。本実施形態では、上述した実施の形態１〜３における筒内圧のサンプリングデータの信頼性の判定結果に応じて、各種エンジン制御、各種判定処理および各種パラメータの推定処理を切り替えることを特徴としている。

図２２は、筒内圧のサンプリングデータの信頼性の判定結果に応じた各種エンジン制御、各種判定処理および各種パラメータの推定処理の切り替えを実現するために、本発明の実施の形態４においてＥＣＵ５０が実行するルーチンを示すフローチャートである。尚、図２２において、実施の形態１における図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。ここでは、図８に示すルーチンのステップ１０４の判定結果に応じて各種エンジン制御などを切り替える処理について説明するが、本実施形態における各種エンジン制御などの切り替えは、実施の形態２における図１２に示すルーチンのステップ２０６の判定結果に応じて行われるものであってもよい。また、ここでは、ステップ１０６もしくは１０８の処理による筒内圧データの信頼性の判定処理とともに各種エンジン制御などを切り替える処理を行う例について説明を行うこととする。しかしながら、本実施形態における各種エンジン制御などを切り替える処理は、ステップ１０６もしくは１０８の処理による筒内圧データの信頼性の判定処理を伴わずに、ステップ１０４もしくは２０６の判定結果に応じて実行されるものであってもよい。

図２２に示すルーチンでは、ＥＣＵ５０は、ステップ１０４において燃焼期間（θｍｉｎ〜θｍａｘ）中に発熱量Ｑのデータが２点以上あると判定した場合には、ステップ１０６においてクランク角度同期の筒内圧Ｐのサンプリングデータに信頼性がある（燃焼解析に必要な精度がある）と判定する。この場合には、ＥＣＵ５０は、次いで、ステップ４００に進む。ステップ４００では、次のような処理が実行される。すなわち、筒内圧データを利用した燃焼解析に基づくフィードバック制御であって内燃機関１０を制御するための所定のアクチュエータを用いた所定の制御対象パラメータに関するフィードバック（Ｆ／Ｂ）制御の実行が許可される。この場合のフィードバックゲインとしては、各々のフィードバック制御のために予定されていた通りのものが使用される。また、筒内圧データを利用した燃焼解析に基づく所定のアクチュエータの制御の実行が許可される。更に、筒内圧データを利用した燃焼解析に基づく所定の判定処理の実行が許可される。更には、筒内圧データを利用した燃焼解析に基づく所定のパラメータの推定処理の実行が許可される。

一方、ＥＣＵ５０は、ステップ１０４において燃焼期間（θｍｉｎ〜θｍａｘ）中に発熱量Ｑのデータが２点以上ないと判定した場合には、ステップ１０８においてクランク角度同期の筒内圧Ｐのサンプリングデータに信頼性がない（燃焼解析に必要な精度がない）と判定する。この場合には、ＥＣＵ５０は、次いで、ステップ４０２に進む。ステップ４０２では、次のような処理が実行される。すなわち、上記ステップ４００のために説明したフィードバック制御の実行が禁止される。また、上記ステップ４００の処理が行われる場合と比べ、フィードバック制御に用いられるフィードバックゲインが縮小される。更に、上記ステップ４００のために説明したアクチュエータの制御の実行が禁止される。更に、上記ステップ４００のために説明した判定処理の実行が禁止され、または、筒内圧データを利用しないもしくは当該筒内圧データの一部を利用する他の手法に基づく判定処理の実行が許可される。更には、上記ステップ４００のために説明した推定処理の実行が禁止され、または、既定値を利用する他の手法に基づく推定処理の実行が許可される。

次に、燃焼期間中の発熱量データの取得数に応じて上記ステップ４００および４０２の処理によって切り替えられる各種エンジン制御、各種判定処理および各種パラメータの推定処理の具体例について説明する。

（ＣＡ５０を用いたＭＢＴ点火時期制御）
筒内圧データを利用した燃焼解析によって算出可能な５０％燃焼点（ＣＡ５０）が所定時期となるように点火時期のフィードバック制御を実行することにより、点火時期を最適点火時期ＭＢＴに制御することができるようになる。
上記図２２に示すルーチンによれば、燃焼期間中の発熱量データの数が２点以上である場合には、このようなＭＢＴ点火時期制御の実行が許可される（ステップ４００）。一方、燃焼期間中の発熱量データの数が２点未満である場合には、ＭＢＴ点火時期制御の実行が禁止される（ステップ４０２）。この場合には、ＭＢＴ点火時期制御の禁止に代え、上記ステップ４００の処理が行われる場合と比べ、当該ＭＢＴ点火時期制御に用いられるフィードバックゲインを縮小してもよい（ステップ４０２）。このように、燃焼期間中の発熱量データの数が２点以上である場合よりは少ない反映の度合いで、筒内圧データを利用した燃焼解析結果を反映した制御を行うようにしてもよい。更には、燃焼期間中の発熱量データの数が１点となる場合には、フィードバックゲインの縮小を行い、発熱量データの数が０点となる場合には、ＭＢＴ点火時期制御の実行を禁止するというように、発熱量データの数が２点未満となる場合における処理に差を設けてもよい。
以上のように、この例においては、上記ステップ４００および４０２の処理でいうところの「フィードバック制御」には「ＭＢＴ点火時期制御」が該当し、「所定のアクチュエータ」には「点火プラグ３２」が該当し、「制御対象パラメータ」には「点火時期」が該当する。

（推定空燃比を用いた空燃比の気筒間ばらつき抑制制御）
筒内圧データを利用した燃焼解析結果に基づいて筒内圧センサ３４が配置された気筒の空燃比を推定する手法が知られている。筒内圧センサ３４を利用して各気筒の空燃比を取得することによって、空燃比の気筒間ばらつき（インバランス）を把握できるようになる。そのうえで、推定した各気筒の空燃比が所定の目標値（例えば、理論空燃比）となるように燃料噴射量のフィードバック制御を実行することにより、空燃比の気筒間ばらつきを抑制することができるようになる。
上記図２２に示すルーチンによれば、燃焼期間中の発熱量データの数が２点以上である場合には、このような空燃比の気筒間ばらつき抑制制御の実行が許可される（ステップ４００）。一方、燃焼期間中の発熱量データの数が２点未満である場合には、空燃比の気筒間ばらつき抑制制御の実行が禁止される（ステップ４０２）。この場合には、空燃比の気筒間ばらつき抑制制御の禁止に代え、上記ステップ４００の処理が行われる場合と比べ、当該空燃比の気筒間ばらつき抑制制御に用いられるフィードバックゲインを縮小してもよい（ステップ４０２）。すなわち、この例においても、燃焼期間中の発熱量データの数が２点以上である場合よりは少ない反映の度合いで、筒内圧データを利用した燃焼解析を反映した制御を行うようにしてもよい。
以上のように、この例においては、上記ステップ４００および４０２の処理でいうところの「フィードバック制御」には「空燃比の気筒間ばらつき抑制制御」が該当し、「所定のアクチュエータ」には「燃料噴射弁３０」が該当し、「制御対象パラメータ」には「空燃比」が該当する。

（トルク変動の算出結果を用いたＡＴロックアップ回転数制御）
トルクコンバーターを使用する自動変速機（ＡＴ）において、ロックアップ機構５６によるロックアップ（内燃機関１０と自動変速機との直結化）を行うことにより、駆動力の伝達効率を高めて燃費向上を図ることができる。この効果をより多く引き出すためには、ロックアップを行うエンジン回転数（ロックアップ回転数）を低く設定することが望ましいが、トルク変動が大きくなり易い低エンジン回転数領域において安易にロックアップを行うと、車両のドライバビリティが悪化してしまう。筒内圧データを利用した燃焼解析によれば、発熱量Ｑを算出したうえで発熱量Ｑからトルク（図示トルク）を算出することができる。したがって、各気筒のトルクの算出値に基づいて、気筒間でのトルク変動を算出することができる。このように筒内圧データを利用してトルク変動を把握できる場合であれば、トルク変動を所定レベル以下に抑えつつロックアップ回転数を下げていくロックアップ低回転化制御を行うことが好適である。
上記図２２に示すルーチンによれば、燃焼期間中の発熱量データの数が２点以上である場合には、ロックアップ低回転化制御の実行が許可される（ステップ４００）。一方、燃焼期間中の発熱量データの数が２点未満である場合には、車両のドライバビリティが悪化しないようにロックアップ低回転化制御の実行が禁止される（ステップ４０２）。この場合には、ロックアップ低回転化制御の禁止に代え、燃焼解析結果の信頼性不足による誤差分を見込んだうえで、可能な範囲内でロックアップ回転数を下げる制御の実行を許可してもよい。すなわち、この例においても、燃焼期間中の発熱量データの数が２点以上である場合よりは少ない反映の度合いで、筒内圧データを利用した燃焼解析を反映した制御を行うようにしてもよい。
以上のように、この例においては、上記ステップ４００および４０２の処理でいうところの「アクチュエータの制御」には「ロックアップ機構５６に関するロックアップ低回転化制御」が該当する。

（トルク変動の算出結果を用いた空燃比リーン化制御）
上記のように筒内圧データを利用してトルク変動を把握できる場合であれば、リーンバーン運転時においてより効果的に燃費向上を図るうえでは、トルク変動を所定レベル以下に抑えつつ、燃料噴射弁３０を用いて燃料噴射量を減らしていくことで空燃比をより大きくリーンにしていく空燃比リーン化制御を行うことが好適である。
上記図２２に示すルーチンによれば、燃焼期間中の発熱量データの数が２点以上である場合には、空燃比リーン化制御の実行が許可される（ステップ４００）。一方、燃焼期間中の発熱量データの数が２点未満である場合には、車両のドライバビリティが悪化しないように空燃比リーン化制御の実行が禁止される（ステップ４０２）。この場合には、空燃比リーン化制御の禁止に代え、燃焼解析結果の信頼性不足による誤差分を見込んだうえで、可能な範囲内で空燃比をリーンにする制御の実行を許可してもよい。すなわち、この例においても、燃焼期間中の発熱量データの数が２点以上である場合よりは少ない反映の度合いで、筒内圧データを利用した燃焼解析を反映した制御を行うようにしてもよい。
以上のように、この例においては、上記ステップ４００および４０２の処理でいうところの「アクチュエータの制御」には「燃料噴射弁３０を用いた空燃比リーン化制御」が該当する。

（トルク変動の算出結果を用いたＥＧＲガス増量制御）
上記のように筒内圧データを利用してトルク変動を把握できる場合であれば、燃費向上および排気エミッション向上などを図るうえでは、トルク変動を所定レベル以下に抑えつつ、ＥＧＲバルブ３８の調整もしくは可変動弁機構２４、２６によるバルブオーバーラップ期間の調整を用いてＥＧＲガス量を増やしていくＥＧＲガス増量制御を行うことが好適である。
上記図２２に示すルーチンによれば、燃焼期間中の発熱量データの数が２点以上である場合には、ＥＧＲガス増量制御の実行が許可される（ステップ４００）。一方、燃焼期間中の発熱量データの数が２点未満である場合には、車両のドライバビリティが悪化しないようにＥＧＲガス増量制御の実行が禁止される（すなわち、ＥＧＲバルブ３８の開度を変更しない、もしくはバルブオーバーラップ期間を拡大しない）（ステップ４０２）。この場合には、ＥＧＲガス増量制御の禁止に代え、燃焼解析結果の信頼性不足による誤差分を見込んだうえで、可能な範囲内でＥＧＲガス量を増やす制御の実行を許可してもよい。すなわち、この例においても、燃焼期間中の発熱量データの数が２点以上である場合よりは少ない反映の度合いで、筒内圧データを利用した燃焼解析を反映した制御を行うようにしてもよい。
以上のように、この例においては、上記ステップ４００および４０２の処理でいうところの「アクチュエータの制御」には「ＥＧＲバルブ３８もしくは可変動弁機構２４、２６を用いたＥＧＲガス増量制御」が該当する。

（トルク変動の算出結果を用いた触媒暖機のための点火時期遅角制御）
上記のように筒内圧データを利用してトルク変動を把握できる場合であれば、触媒４０の暖機促進のために、トルク変動を所定レベル以下に抑えつつ、排気温度の上昇のために点火時期遅角制御を行うことが好適である。
上記図２２に示すルーチンによれば、燃焼期間中の発熱量データの数が２点以上である場合には、点火時期遅角制御の実行が許可される（ステップ４００）。一方、燃焼期間中の発熱量データの数が２点未満である場合には、失火を回避するために点火時期遅角制御の実行が禁止される（ステップ４０２）。
以上のように、この例においては、上記ステップ４００および４０２の処理でいうところの「アクチュエータの制御」には「点火プラグ３２を用いた点火時期遅角制御」が該当する。

（トルクの算出結果を用いたＦ／Ｃ解除回転数の低回転化制御）
上記のように筒内圧データを利用してトルクを把握できる場合であれば、燃費向上を図るために、減速中のトルクの大きさに基づいて、燃料噴射弁３０を用いたフューエルカット（Ｆ／Ｃ）を解除するエンジン回転数の低回転化を図る制御を行うことが好適である。
上記図２２に示すルーチンによれば、燃焼期間中の発熱量データの数が２点以上である場合には、そのようなＦ／Ｃ解除回転数の低回転化制御の実行が許可される（ステップ４００）。一方、燃焼期間中の発熱量データの数が２点未満である場合には、Ｆ／Ｃ解除回転数の低回転化制御の実行が禁止される（ステップ４０２）。この場合には、Ｆ／Ｃ解除回転数の低回転化制御の禁止に代え、燃焼解析結果の信頼性不足による誤差分を見込んだうえで、可能な範囲内でＦ／Ｃ解除回転数を下げる制御の実行を許可してもよい。すなわち、この例においても、燃焼期間中の発熱量データの数が２点以上である場合よりは少ない反映の度合いで、筒内圧データを利用した燃焼解析を反映した制御を行うようにしてもよい。
以上のように、この例においては、上記ステップ４００および４０２の処理でいうところの「アクチュエータの制御」には「燃料噴射弁３０に関するＦ／Ｃ解除回転数の低回転化制御」が該当する。

（トルクの算出結果を用いた減速時トルク制御）
上記のように筒内圧データを利用してトルクを把握できる場合であれば、減速時に燃料噴射量を調整することにより減速時のトルクを適切に制御することが可能となる。
上記図２２に示すルーチンによれば、燃焼期間中の発熱量データの数が２点以上である場合には、そのような減速時トルク制御の実行が許可され、所望のトルクが得られるように燃料噴射量が最適に制御される（ステップ４００）。一方、燃焼期間中の発熱量データの数が２点未満である場合には、燃料噴射量の減少による内燃機関１０のストールを防止するために、減速時トルク制御の実行が禁止される（ステップ４０２）。この場合には、減速時トルク制御の禁止に代え、燃焼解析結果の信頼性不足による誤差分を見込んだうえで、可能な範囲内で燃料噴射量の減少を試みる制御の実行を許可してもよい。すなわち、この例においても、燃焼期間中の発熱量データの数が２点以上である場合よりは少ない反映の度合いで、筒内圧データを利用した燃焼解析を反映した制御を行うようにしてもよい。
以上のように、この例においては、上記ステップ４００および４０２の処理でいうところの「アクチュエータの制御」には「燃料噴射弁３０を用いた減速時トルク制御」が該当する。

（トルクの算出結果を用いた始動時トルク制御）
上記のように筒内圧データを利用してトルクを把握できる場合であれば、始動時に（始動直後に）エンジン回転数の吹き上がりを抑制するための制御（例えば、点火時期の遅角によるトルク抑制）を行うことが好適である。
上記図２２に示すルーチンによれば、燃焼期間中の発熱量データの数が２点以上である場合には、そのような始動時トルク制御の実行が許可され、始動時に所定値以上の上昇率でエンジン回転数が増加しないようにするために点火時期の遅角が許可される（ステップ４００）。一方、燃焼期間中の発熱量データの数が２点未満である場合には、点火時期の遅角による内燃機関１０のストールを防止するために、始動時トルク制御の実行が禁止される（ステップ４０２）。
以上のように、この例においては、上記ステップ４００および４０２の処理でいうところの「アクチュエータの制御」には「点火プラグ３２を用いた始動時トルク制御」が該当する。

（ＣＡ５０もしくはＣＡ１０を用いたプレイグニッション判定処理）
筒内圧データを利用した燃焼解析によれば、燃焼割合ＭＦＢの波形を用いて５０％燃焼点（ＣＡ５０）もしくは１０％燃焼点（ＣＡ１０）を算出することができる。ＣＡ５０もしくはＣＡ１０が所定の判定値よりも進角側の値であるか否かを判定することにより、プレイグニッションの発生の有無を判定することができる。
上記図２２に示すルーチンによれば、燃焼期間中の発熱量データの数が２点以上である場合には、このようなプレイグニッション判定処理の実行が許可される（ステップ４００）。一方、燃焼期間中の発熱量データの数が２点未満である場合には、プレイグニッション判定処理の実行が禁止される（ステップ４０２）。この場合には、上記のプレイグニッション判定処理の禁止に代え、筒内圧データの一部を利用する他の手法に基づくプレイグニッション判定処理として、最大筒内圧Ｐｍａｘを利用した判定を行うようにしてもよい。より具体的には、最大筒内圧Ｐｍａｘが所定の判定値よりも大きい場合に、プレイグニッションが発生したと判定してもよい。

（燃料性状・エタノール濃度判定処理）
筒内圧データを利用した燃焼解析によって算出可能な発熱量Ｑ、燃焼割合ＭＦＢもしくは燃焼速度に基づいて、燃料性状、或いは、バイオ燃料に代表される異種燃料が混合された異種混合燃料中の所定燃料の濃度（例えば、エタノール濃度）を判定する手法が知られている。
上記図２２に示すルーチンによれば、燃焼期間中の発熱量データの数が２点以上である場合には、このような燃料性状などの判定処理の実行が許可される（ステップ４００）。内燃機関１０の制御では、どのような性状の燃料であっても内燃機関１０の運転を維持できるようにするために、性状の良くない（重質な）燃料を基準とした燃料噴射量（多めの量）および点火時期（進角側の時期）が使用されるようになっている。上記判定処理によって燃料性状が良いと判定された場合には、燃料噴射量を減少させ、点火時期を遅角させる制御が行われることとなる。一方、燃焼期間中の発熱量データの数が２点未満である場合には、上記の燃料性状などの判定処理の実行が禁止される（ステップ４０２）。したがって、この場合には、性状の良くない（重質な）燃料を基準とした上記の燃料噴射量および点火時期が使用される。

（推定空燃比を用いた空燃比の気筒間インバランス判定処理）
既述したように、筒内圧データを利用した燃焼解析によれば、空燃比の気筒間インバランス（ばらつき）を把握できるようになる。
上記図２２に示すルーチンによれば、燃焼期間中の発熱量データの数が２点以上である場合には、このような空燃比の気筒間インバランスの判定処理の実行が許可される（ステップ４００）。一方、燃焼期間中の発熱量データの数が２点未満である場合には、上記の空燃比の気筒間インバランスの判定処理の実行が禁止される（ステップ４０２）。

（発熱量Ｑを用いた失火判定処理）
筒内圧データを利用した燃焼解析により算出可能な発熱量Ｑが所定の判定値以下であるか否かに基づいて、失火が生じたか否かを判定することができる。
上記図２２に示すルーチンによれば、燃焼期間中の発熱量データの数が２点以上である場合には、このような失火判定処理の実行が許可される（ステップ４００）。一方、燃焼期間中の発熱量データの数が２点未満である場合には、上記の失火判定処理に代え、筒内圧データを利用しない他の手法に基づく失火判定処理として、エンジン回転数の変動を利用する周知の回転変動法を用いた失火判定処理の実行が禁止される（ステップ４０２）。

（内部エネルギーＰＶを用いた筒内温度およびＮＯｘ排出量の推定処理）
筒内圧データを利用した燃焼解析により算出可能な内部エネルギーＰＶは、既述したように、筒内温度に比例するパラメータである。したがって、内部エネルギーＰＶに基づいて筒内温度を推定することができる。また、筒内温度とＮＯｘ排出量との間には、相関関係がある。したがって、推定した筒内温度に基づいて、ＮＯｘ排出量を推定することもできる。
上記図２２に示すルーチンによれば、燃焼期間中の発熱量データの数が２点以上である場合には、このような筒内温度およびＮＯｘ排出量の推定処理の実行が許可される（ステップ４００）。一方、燃焼期間中の発熱量データの数が２点未満である場合には、上記の筒内温度およびＮＯｘ排出量の推定処理の実行が禁止される（ステップ４０２）。この場合には、上記の筒内温度およびＮＯｘ排出量の推定処理に代え、既定値（例えば、前回の推定値）を利用（保持）するという他の手法による筒内温度およびＮＯｘ排出量の推定処理の実行が許可される。
以上のように、この例においては、上記ステップ４００および４０２の処理でいうところの「所定のパラメータ」には「筒内温度」および「ＮＯｘ排出量」が該当する。

以上例示したように、本実施形態でいうところのエンジン制御の切り替えとは、アクチュエータの制御（フィードバック制御を含む）の実行と禁止（停止）との切り替え、フィードバックゲインの変更、および、アクチュエータの制御（フィードバック制御を含む）と燃焼解析結果の誤差を加味したうえでの余裕を持たせた制御との切り替えといった各種態様を含むものである。また、本実施形態でいうところの判定処理の切り替えとは、筒内圧データの燃焼解析結果に基づく判定処理の実行と禁止の切り替え、および、当該燃焼解析結果に基づく判定処理と筒内圧データを利用しないもしくは当該筒内圧データの一部を利用する他の手法に基づく判定処理との切り替えといった各種態様を含むものである。更に、本実施形態でいうところの推定処理の切り替えとは、筒内圧データの燃焼解析結果に基づく推定処理の実行と禁止の切り替え、および、当該燃焼解析結果に基づく推定処理と既定値を利用する他の手法に基づく推定処理との切り替えといった各種態様を含むものである。

以上説明した図２２に示すルーチンによれば、燃焼期間中の発熱量データの数が２点以上であることでサンプリングデータに信頼性があると判定された場合には、筒内圧センサ３４を利用して行うエンジン制御、判定処理および推定処理として予定されていたものが実行される。これに対し、燃焼期間中の発熱量データの数が２点未満であることでサンプリングデータに信頼性がないと判定された場合には、そのようなエンジン制御、判定処理および推定処理の禁止（停止）、フィードバック制御の場合にはフィードバックゲインの縮小、筒内圧データを利用しないもしくは当該筒内圧データの一部を利用する他の手法に基づく上記判定処理の実行、または、既定値を利用する上記推定処理の実行がなされる。言い換えれば、上記ルーチンの処理によれば、燃焼期間中の発熱量データの数（すなわち、サンプリングデータの信頼性の良し悪し）に応じて、筒内圧データを利用した燃焼解析結果が次サイクルの制御に反映させる度合いが変更されることになる。より具体的には、燃焼期間中の発熱量データの数が２点未満である場合には、上記燃焼解析結果の反映がなしとされるか、もしくは燃焼期間中の発熱量データの数が２点以上である場合よりも上記燃焼解析結果の反映が少なくされる。

以上のように、本ルーチンによれば、信頼性があると判断できる筒内圧データの燃焼解析結果を有効に利用したエンジン制御、判定処理および推定処理を行えるようになり、また、信頼性のない筒内圧データを利用した燃焼解析に基づくエンジン制御、判定処理および推定処理が行われるのを防止することができる。また、エンジン回転数が所定値よりも低い場合に一律でクランク角度同期のサンプリングデータを使用しないようにするという従来手法と比べ、燃焼解析結果を利用した各種エンジン制御、各種判定処理および各種推定処理の実施機会を増やすことが可能となる。

尚、上述した実施の形態４においては、ＥＣＵ５０が上記ステップ１０４の判定結果に応じて上記ステップ４００もしくは４０２の処理を実行することにより前記第１の発明における「制御切替手段」、「判定処理切替手段」および「推定処理切替手段」が実現されている。

１０ 内燃機関
１２ ピストン
１４ 燃焼室
１６ 吸気通路
１８ 排気通路
２０ 吸気弁
２２ 排気弁
２４ 吸気可変動弁機構
２６ 排気可変動弁機構
２８ スロットルバルブ
３０ 燃料噴射弁
３２ 点火プラグ
３４ 筒内圧センサ
３６ ＥＧＲ通路
３８ ＥＧＲバルブ
４０ 触媒
５０ ＥＣＵ(Electronic Control Unit)
５２ クランク角センサ
５４ エアフローメータ
５６ 電子制御式ロックアップ機構
５８ クランク軸

Claims (19)

1. 筒内圧を検出するための筒内圧センサと、
   内燃機関を制御するためのアクチュエータと、
   前記筒内圧センサを用いてサンプリングしたクランク角度同期の筒内圧データに基づいて筒内の発熱量データを算出する発熱量データ算出手段と、
   前記発熱量データを用いて特定した燃焼期間中に存在する当該発熱量データの数が２つ以上である場合と、前記燃焼期間中に存在する前記発熱量データの数が２つ未満である場合とで、前記筒内圧データを利用した燃焼解析に基づく前記アクチュエータの制御を切り替える制御切替手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 筒内圧を検出するための筒内圧センサと、
   前記筒内圧センサを用いてサンプリングしたクランク角度同期の筒内圧データに基づいて筒内の発熱量データを算出する発熱量データ算出手段と、
   前記発熱量データを用いて特定した燃焼期間中に存在する当該発熱量データの数が２つ以上である場合に、サンプリングしたクランク角度同期の前記筒内圧データに信頼性があると判定するデータ信頼性判定手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
3. 前記制御切替手段は、前記燃焼期間中に存在する前記発熱量データの数が２つ以上である場合には、前記筒内圧データを利用した燃焼解析に基づく前記アクチュエータの制御の実行を許可し、前記燃焼期間中に存在する前記発熱量データの数が２つ未満である場合には、前記アクチュエータの制御の実行を禁止することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記アクチュエータの制御は、前記筒内圧データを利用した燃焼解析に基づくフィードバック制御であって前記アクチュエータを用いた所定の制御対象パラメータに関するフィードバック制御であり、
   前記制御切替手段は、前記燃焼期間中に存在する前記発熱量データの数が２つ以上である場合には、前記フィードバック制御の実行を許可し、前記燃焼期間中に存在する前記発熱量データの数が２つ未満である場合には、前記フィードバック制御の実行を禁止することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記アクチュエータの制御は、前記筒内圧データを利用した燃焼解析に基づくフィードバック制御であって前記アクチュエータを用いた所定の制御対象パラメータに関するフィードバック制御が行われるものであり、
   前記制御切替手段は、前記燃焼期間中に存在する前記発熱量データの数が２つ以上である場合よりも、前記燃焼期間中に存在する前記発熱量データの数が２つ未満である場合の方が、前記フィードバック制御におけるフィードバックゲインを小さくすることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
6. 前記燃焼期間中に存在する前記発熱量データの数が２つ以上である場合には、前記筒内圧データを利用した燃焼解析に基づく所定の判定処理の実行を許可し、前記燃焼期間中に存在する前記発熱量データの数が２つ未満である場合には、前記判定処理の実行を禁止し、または、前記筒内圧データを利用しないもしくは当該筒内圧データの一部を利用する他の手法に基づく前記判定処理の実行を許可する判定処理切替手段を更に備えることを特徴とする請求項１〜５の何れか１つに記載の内燃機関の制御装置。
7. 前記燃焼期間中に存在する前記発熱量データの数が２つ以上である場合には、前記筒内圧データを利用した燃焼解析に基づく所定のパラメータの推定処理の実行を許可し、前記燃焼期間中に存在する前記発熱量データの数が２つ未満である場合には、前記推定処理の実行を禁止し、または、既定値を利用する前記推定処理の実行を許可する推定処理切替手段を更に備えることを特徴とする請求項１〜６の何れか１つに記載の内燃機関の制御装置。
8. 前記発熱量データを用いて特定した燃焼期間中に存在する当該発熱量データの数が２つ以上である場合に、サンプリングしたクランク角度同期の前記筒内圧データに信頼性があると判定するデータ信頼性判定手段を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
9. 前記データ信頼性判定手段は、前記燃焼期間の始点である燃焼開始時期よりも後であって、筒内ガスの内部エネルギーが最大値を示す第２クランク角度以前の前記発熱量データは、前記燃焼期間中に存在する前記発熱量データであると判定することを特徴とする請求項２または８に記載の内燃機関の制御装置。
10. 前記データ信頼性判定手段は、最小発熱量に対して発熱量の値が最初に上昇した前記発熱量データのクランク角度である第１クランク角度以後であって、前記第２クランク角度以前の期間中に存在する前記発熱量データの数が２つ以上である場合に、サンプリングしたクランク角度同期の前記筒内圧データに信頼性があると判定することを特徴とする請求項９に記載の内燃機関の制御装置。
11. 前記データ信頼性判定手段は、前記筒内圧データに基づいて算出した内部エネルギーデータ中の内部エネルギー最大値のプロット点と、最小発熱量に対して発熱量の値が最初に上昇した前記発熱量データのクランク角度である第１クランク角度以後の前記内部エネルギーデータであって前記内部エネルギー最大値よりも前の前記内部エネルギーデータのプロット点とが同一直線上にある場合には、前記内部エネルギーデータ中の内部エネルギー最大値が、真の前記第２クランク角度よりも前のデータであると判定することを特徴とする請求項９または１０に記載の内燃機関の制御装置。
12. 前記データ信頼性判定手段は、前記筒内圧データに基づいて算出した内部エネルギーデータ中の内部エネルギー最大値のプロット点と、最小発熱量に対して発熱量の値が上昇した前記発熱量データのクランク角度である第１クランク角度以後の前記内部エネルギーデータであって前記内部エネルギー最大値よりも前の前記内部エネルギーデータのプロット点とが同一直線上にない場合には、前記内部エネルギーデータ中の内部エネルギー最大値よりも１つ前のデータが、真の前記第２クランク角度よりも前のデータであると判定することを特徴とする請求項９〜１１の何れか１つに記載の内燃機関の制御装置。
13. 前記データ信頼性判定手段は、前記筒内圧データに基づいて算出した内部エネルギーデータ中の内部エネルギー最大値よりも前のデータは、真の前記第２クランク角度よりも前のデータであると判定することを特徴とする請求項９または１０に記載の内燃機関の制御装置。
14. 前記内部エネルギーデータ中の前記内部エネルギー最大値のプロット点と、前記第１クランク角度以後の前記内部エネルギーデータであって前記内部エネルギー最大値よりも前の前記内部エネルギーデータのプロット点とが同一直線上にある場合には、前記内部エネルギーデータ中の内部エネルギー最大値のプロット点と、前記第１クランク角度以後の前記内部エネルギーデータであって前記内部エネルギー最大値よりも前の前記内部エネルギーデータのプロット点のうちの何れか２点を通る直線と、前記内部エネルギーデータ中の内部エネルギー最大値の直後の２つのデータのプロット点を通る直線との交点のデータが、真の内部エネルギー最大値であると推定し、当該交点のクランク角度を真の第２クランク角度であると推定する内部エネルギー最大データ推定手段を更に備えることを特徴とする請求項１１に記載の内燃機関の制御装置。
15. 前記内部エネルギーデータ中の前記内部エネルギー最大値のプロット点と、前記第１クランク角度以後の前記内部エネルギーデータであって前記内部エネルギー最大値よりも前の前記内部エネルギーデータのプロット点とが同一直線上にない場合には、前記第１クランク角度以後の前記内部エネルギーデータであって前記内部エネルギー最大値よりも前の前記内部エネルギーデータのプロット点のうちの何れか２点を通る直線と、前記内部エネルギーデータ中の内部エネルギー最大値のプロット点と、当該内部エネルギー最大値よりも１つ後のデータのプロット点とを通る直線との交点のデータが、真の内部エネルギー最大値であると推定し、当該交点のクランク角度を真の第２クランク角度であると推定する内部エネルギー最大データ推定手段を更に備えることを特徴とする請求項１２に記載の内燃機関の制御装置。
16. 前記筒内圧データに基づいて算出した内部エネルギーデータ中の内部エネルギー最大値の直前の２つのデータのプロット点を通る直線と、前記内部エネルギーデータ中の前記内部エネルギー最大値の直後の２つのデータのプロット点を通る直線との交点のデータが、真の内部エネルギー最大値であると推定し、当該交点のクランク角度を真の第２クランク角度であると推定する内部エネルギー最大データ推定手段を更に備えることを特徴とする請求項２、８〜１３の何れか１つに記載の内燃機関の制御装置。
17. 前記内部エネルギー最大データ推定手段により推定された真の内部エネルギー最大値と真の第２クランク角度とを用いて、当該真の第２クランク角度での筒内圧を算出する追加筒内圧算出手段を更に備えることを特徴とする請求項１４〜１６の何れか１つに記載の内燃機関の制御装置。
18. 前記内部エネルギーデータ中の前記内部エネルギー最大値のプロット点と、前記第１クランク角度以後の前記内部エネルギーデータであって前記内部エネルギー最大値よりも前の前記内部エネルギーデータのプロット点とが同一直線上にある場合には、前記内部エネルギーデータ中の前記内部エネルギー最大値よりも１つ後のデータもしくは更に１つ後のデータに対応する前記発熱量データを、最大発熱量のデータとして設定する最大発熱量データ設定手段を更に備えることを特徴とする請求項１１に記載の内燃機関の制御装置。
19. 前記内部エネルギーデータ中の前記内部エネルギー最大値のプロット点と、前記第１クランク角度以後の前記内部エネルギーデータであって前記内部エネルギー最大値よりも前の前記内部エネルギーデータのプロット点とが同一直線上にない場合には、前記内部エネルギーデータ中の前記内部エネルギー最大値もしくは当該内部エネルギー最大値よりも１つ後のデータに対応する前記発熱量データを、最大発熱量のデータとして設定する最大発熱量データ設定手段を更に備えることを特徴とする請求項１２に記載の内燃機関の制御装置。

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