内燃机的控制设备.pdf

一种用于内燃机的控制设备，包括缸内压力传感器(34)，用于检测缸内压力(P，100)。根据利用缸内压力传感器(34)采样的与曲轴角同步的缸内压力数据，计算(102)缸内热释放量数据。如果使用热释放量数据识别的燃烧时间段中所存在的热释放量数据的项数为两个以上(104)，那么控制设备判断与曲轴角同步采样的缸内压力数据是可靠的(106)并且发动机可以被相应地控制。

权利要求书
1.  一种用于内燃机的控制设备，包括：
缸内压力传感器，用于检测缸内压力；
热释放量数据计算装置，用于基于使用所述缸内压力传感器采样的与曲轴角同步的缸内压力数据来计算缸内的热释放量数据；和
数据可靠性判断装置，用于在使用所述热释放量数据识别的燃烧时间段中所存在的所述热释放量数据的项数为两个以上的情况下，判断所采样的与曲轴角同步的缸内压力数据是可靠的。

2.  根据权利要求1所述的用于内燃机的控制设备，还包括：
致动器，用于控制所述内燃机；以及
控制切换装置，用于在使用所述热释放量数据识别的燃烧时间段中所存在的所述热释放量数据的项数为两个以上的情况与该燃烧时间段中所存在的所述热释放量数据的项数小于两个的情况之间，切换基于利用所述缸内压力数据的燃烧分析的所述致动器的控制。

3.  根据权利要求2所述的用于内燃机的控制设备，
其中，所述控制切换装置在所述燃烧时间段中所存在的所述热释放量数据的项数为两个以上的情况下，允许基于利用所述缸内压力数据的燃烧分析执行所述致动器的控制，在所述燃烧时间段中所存在的所述热释放量数据的项数小于两个的情况下，禁止执行所述致动器的控制。

4.  根据权利要求3所述的用于内燃机的控制设备，
其中，所述致动器的控制是与预定控制对象参数相关联的、使用所述致动器的并基于利用所述缸内压力数据的燃烧分析的反馈控制，并且
其中，所述控制切换装置在所述燃烧时间段中所存在的所述热释 放量数据的项数为两个以上的情况下，允许执行所述反馈控制，在所述燃烧时间段中所存在的所述热释放量数据的项数小于两个的情况下，禁止执行所述反馈控制。

5.  根据权利要求3所述的用于内燃机的控制设备，
其中，所述致动器的控制是与预定控制对象参数相关联的、使用所述致动器的并基于利用所述缸内压力数据的燃烧分析的反馈控制，并且
其中，所述控制切换装置在所述燃烧时间段中所存在的所述热释放量数据的项数小于两个的情况下，与所述燃烧时间段中所存在的所述热释放量数据的项数为两个以上的情况相比，减小所述反馈控制中的反馈增益。

6.  根据权利要求1到5中任意一项所述的用于内燃机的控制设备，还包括判断处理切换装置，用于在所述燃烧时间段中所存在的所述热释放量数据的项数为两个以上的情况下，允许基于利用所述缸内压力数据的燃烧分析执行预定判断处理，并且所述判断处理切换装置用于在所述燃烧时间段中所存在的所述热释放量数据的项数小于两个的情况下，禁止执行所述判断处理或者允许基于不利用所述缸内压力数据或者利用一部分所述缸内压力数据的另一个方法执行所述判断处理。

7.  根据权利要求1到6中任意一项所述的用于内燃机的控制设备，还包括估计处理切换装置，用于在所述燃烧时间段中所存在的所述热释放量数据的项数为两个以上的情况下，允许基于利用所述缸内压力数据的燃烧分析执行用于估计预定参数的估计处理，并且所述估计处理切换装置用于在所述燃烧时间段中所存在的所述热释放量数据的项数小于两个的情况下，禁止执行所述估计处理或者允许利用预设值执行所述估计处理。

8.  根据权利要求1到7中任意一项所述的用于内燃机的控制设备，
其中，所述数据可靠性判断装置判断在所述燃烧时间段的起点处的燃烧开始定时之后并在缸内气体的内部能量表现出最大值的第二曲轴角处或其之前采样的热释放量数据是所述燃烧时间段中所存在的热释放量数据。

9.  根据权利要求8所述的用于内燃机的控制设备，
其中，所述数据可靠性判断装置判断当在第一曲轴角处或其之后开始并且在所述第二曲轴角之前结束的时间段中所存在的所述热释放量数据的项数为两个以上的情况下，所采样的与曲轴角同步的缸内压力数据是可靠的，其中所述第一曲轴角是热释放量相对于最小热释放量首次上升的所述热释放量数据的项的曲轴角。

10.  根据权利要求8或9所述的用于内燃机的控制设备，
其中，所述数据可靠性判断装置判断在基于所述缸内压力数据计算的内部能量数据中的内部能量最大值的标绘点与所述内部能量数据的在第一曲轴角处或其之后并在所述内部能量最大值之前的项的标绘点共线的情况下，所述内部能量最大值是在真实的第二曲轴角之前的数据项，其中所述第一曲轴角是热释放量相对于最小热释放量首次上升的所述热释放量数据的项的曲轴角。

11.  根据权利要求8到10中任意一项所述的用于内燃机的控制设备，
其中，所述数据可靠性判断装置判断在基于所述缸内压力数据计算的内部能量数据中的内部能量最大值的标绘点与所述内部能量数据的在第一曲轴角处或其之后并在所述内部能量最大值之前的项的标绘点不共线的情况下，作为所述内部能量最大值的前一个项的数据项是在真实的第二曲轴角之前的数据项，其中所述第一曲轴角是热释放量相对于最小热释放量上升的所述热释放量数据的项的曲轴角。

12.  根据权利要求8或9所述的用于内燃机的控制设备，
其中，所述数据可靠性判断装置判断在基于所述缸内压力数据计算的内部能量数据中的内部能量最大值之前的数据项是在真实的第二曲轴角之前的数据项。

13.  根据权利要求10所述的用于内燃机的控制设备，还包括内部能量最大数据估计装置，用于在所述内部能量最大值的标绘点与所述内部能量数据的在所述第一曲轴角处或其之后并在所述内部能量最大值之前的项的标绘点共线的情况下，估计关于以下交叉点的数据是真实的内部能量最大值并且估计在所述交叉点处的曲轴角是真实的第二曲轴角，其中，该交叉点是穿过所述内部能量数据的在所述第一曲轴角处或其之后并在所述内部能量最大值之前的项的标绘点中的任何两个点和所述内部能量最大值的标绘点的直线与穿过紧接在所述内部能量最大值之后的两个数据项的标绘点的直线之间的交叉点。

14.  根据权利要求11所述的用于内燃机的控制设备，还包括内部能量最大数据估计装置，用于在所述内部能量最大值的标绘点与所述内部能量数据的在所述第一曲轴角处或其之后并在所述内部能量最大值之前的项的标绘点不共线的情况下，估计关于以下交叉点的数据是真实的内部能量最大值并且估计在所述交叉点处的曲轴角是真实的第二曲轴角，其中，该交叉点是穿过所述内部能量数据的在所述第一曲轴角处或其之后并在所述内部能量最大值之前的项的标绘点中的任何两个点的直线与穿过所述内部能量最大值的标绘点和作为所述内部能量最大值的后一个项的数据项的标绘点的直线之间的交叉点。

15.  根据权利要求1到13中任意一项所述的用于内燃机的控制设备，还包括内部能量最大数据估计装置，用于估计关于以下交叉点的数据是真实的内部能量最大值并且估计在所述交叉点处的曲轴角是真 实的第二曲轴角，其中，该交叉点是穿过紧接在基于所述缸内压力数据计算的内部能量数据中的内部能量最大值之前的两个数据项的标绘点的直线与穿过紧接在所述内部能量最大值之后的两个数据项的标绘点的直线之间的交叉点。

16.  根据权利要求13到15中任意一项所述的用于内燃机的控制设备，还包括附加缸内压力计算装置，用于使用由所述内部能量最大数据估计装置估计的真实的内部能量最大值和真实的第二曲轴角计算在所述真实的第二曲轴角处的缸内压力。

17.  根据权利要求10所述的用于内燃机的控制设备，还包括最大热释放量数据设置装置，用于在所述内部能量最大值的标绘点与所述内部能量数据的在所述第一曲轴角处或其之后并在所述内部能量最大值之前的项的标绘点共线的情况下，将与作为所述内部能量最大值的后一个项的数据项对应的所述热释放量数据或与作为所述数据项的再后一个项的数据项对应的所述热释放量数据，设置作为最大热释放量的数据。

18.  根据权利要求11所述的用于内燃机的控制设备，还包括最大热释放量数据设置装置，用于在所述内部能量最大值的标绘点与所述内部能量数据数据的在所述第一曲轴角处或其之后并在所述内部能量最大值之前的项的标绘点不共线的情况下，将与所述内部能量最大值对应的所述热释放量数据或与在所述内部能量最大值之后的数据项对应的所述热释放量数据，设置作为最大热释放量的数据。

说明书内燃机的控制设备
技术领域
本发明涉及内燃机的控制设备，更具体地，涉及适合于作为利用缸内压力传感器的检测值，进行各种发动机控制，各种判定处理和各种估计处理的设备的内燃机的控制设备。
背景技术
如在例如专利文献1中公开的那样，已知一种检测内燃机的运转状态的设备。上述传统设备包括检测内燃机的运转状态的传感器(例如，缸内压力传感器)，并按照运转状态(发动机转速)，在同步的定时或者与曲轴角同步地进行传感器的检测值的采样。
包括上述文献在内，作为本发明的现有技术，申请人知道以下文献。
引文列表
专利文献
专利文献1：日本特许公开No.2-099743公报
专利文献2：日本特许公开No.11-190250公报
专利文献3：日本特许公开No.2010-127102公报
发明内容
技术问题
利用缸内压力传感器，可以捕捉燃烧时的缸内压力波形。此外，利用与曲轴角同步的缸内压力数据，能够进行燃烧分析(热释放量、已燃质量分数、50％燃烧点等的计算)。不过，如果发动机转速过低，那么用于采样与曲轴角同步的缸内压力数据的间隔变长，从而难以可靠地捕捉燃烧时的缸内压力波形。此外，为捕捉燃烧时的缸内压力波形而进行的缸内压力数据的采样不仅受发动机转速影响，而且受燃烧速度影响。 即使发动机转速保持相同，燃烧速度也随着内燃机的运转状态等而变化。于是，即使发动机转速保持相同，取决于燃烧速度，也会出现其中能够进行缸内压力数据的高度精确采样的情况和其中不能进行所述采样的情况。因而，在采用按照发动机转速，切换利用和不利用与曲轴角同步的缸内压力数据的方法，比如在上述专利文献1中记载的方法的情况下，出现以下问题。即，在以确保缸内压力数据的高度可靠采样为目的，把切换到曲轴角同步的发动机转速的阈值设定成较高值的情况下，即使当可以说取决于燃烧速度，在低发动机转速侧实际确保可靠性时，也意味不能进行与曲轴角同步的缸内压力数据的采样。在这方面，就判定采样的缸内压力数据的可靠性是否充足而论，在上述专利文献1中记载的方法仍有改善余地。
为了解决上述问题，设想了本发明，本发明的目的是提供一种用于内燃机的控制设备，所述控制设备能够简单并且精确地判定与曲轴角同步采样的缸内压力数据的可靠性。
技术问题的解决方案
本发明的第一方面是一种用于内燃机的控制设备，包括：
缸内压力传感器，用于检测缸内压力；
热释放量数据计算装置，用于基于使用所述缸内压力传感器采样的与曲轴角同步的缸内压力数据来计算缸内的热释放量数据；和
数据可靠性判断装置，用于在使用所述热释放量数据识别的燃烧时间段中所存在的所述热释放量数据的项数为两个以上的情况下，判断所采样的与曲轴角同步的缸内压力数据是可靠的。
本发明的第二方面是一种按照本发明的第一方面的用于内燃机的控制设备，还包括：
致动器，用于控制所述内燃机；以及
控制切换装置，用于在使用所述热释放量数据识别的燃烧时间段中所存在的所述热释放量数据的项数为两个以上的情况与该燃烧时间段中所存在的所述热释放量数据的项数小于两个的情况之间，切换基 于利用所述缸内压力数据的燃烧分析的所述致动器的控制。
本发明的第三方面是一种按照本发明的第二方面的用于内燃机的控制设备，
其中，所述控制切换装置在所述燃烧时间段中所存在的所述热释放量数据的项数为两个以上的情况下，允许基于利用所述缸内压力数据的燃烧分析执行所述致动器的控制，在所述燃烧时间段中所存在的所述热释放量数据的项数小于两个的情况下，禁止执行所述致动器的控制。
本发明的第四方面是一种按照本发明的第三方面的用于内燃机的控制设备，
其中，所述致动器的控制是与预定控制对象参数相关联的、使用致动器的并基于利用所述缸内压力数据的燃烧分析的反馈控制，并且
其中，所述控制切换装置在所述燃烧时间段中所存在的所述热释放量数据的项数为两个以上的情况下，允许执行所述反馈控制，在所述燃烧时间段中所存在的所述热释放量数据的项数小于两个的情况下，禁止执行所述反馈控制。
本发明的第五方面是一种按照本发明的第三方面的用于内燃机的控制设备，
其中，所述致动器的控制是与预定控制对象参数相关联的、使用致动器的并基于利用所述缸内压力数据的燃烧分析的反馈控制，并且
其中，所述控制切换装置在所述燃烧时间段中所存在的所述热释放量数据的项数小于两个的情况下，与所述燃烧时间段中所存在的所述热释放量数据的项数为两个以上的情况相比，减小所述反馈控制中的反馈增益。
本发明的第六方面是一种按照本发明的第一到第五方面任意之一的用于内燃机的控制设备，还包括判断处理切换装置，用于在所述燃烧时间段中所存在的所述热释放量数据的项数为两个以上的情况下，允许基于利用所述缸内压力数据的燃烧分析执行预定判断处理，并且所述判断处理切换装置用于在所述燃烧时间段中所存在的所述热释放量数 据的项数小于两个的情况下，禁止执行所述判断处理或者允许基于不利用所述缸内压力数据或者利用一部分所述缸内压力数据的另一个方法执行所述判断处理。
本发明的第七方面是一种按照本发明的第一到第六方面任意之一的用于内燃机的控制设备，还包括估计处理切换装置，用于在所述燃烧时间段中所存在的所述热释放量数据的项数为两个以上的情况下，允许基于利用所述缸内压力数据的燃烧分析执行用于估计预定参数的估计处理，并且所述估计处理切换装置用于在所述燃烧时间段中所存在的所述热释放量数据的项数小于两个的情况下，禁止执行所述估计处理或者允许利用预设值执行所述估计处理。
本发明的第八方面是一种按照本发明的第一到第七方面任意之一的用于内燃机的控制设备，
其中，所述数据可靠性判断装置判断在所述燃烧时间段的起点处的燃烧开始定时之后并在缸内气体的内部能量表现出最大值的第二曲轴角处或其之前采样的热释放量数据是所述燃烧时间段中所存在的热释放量数据。
本发明的第九方面是一种按照本发明的第八方面的用于内燃机的控制设备，
其中，所述数据可靠性判断装置判断当在第一曲轴角处或其之后开始并且在所述第二曲轴角之前结束的时间段中所存在的所述热释放量数据的项数为两个以上的情况下，所采样的与曲轴角同步的缸内压力数据是可靠的，其中所述第一曲轴角是热释放量相对于最小热释放量首次上升的所述热释放量数据的项的曲轴角。
本发明的第十方面是一种按照本发明的第八或第九方面的用于内燃机的控制设备，
其中，所述数据可靠性判断装置判断在基于所述缸内压力数据计算的内部能量数据中的内部能量最大值的标绘点与所述内部能量数据的在第一曲轴角处或其之后并在所述内部能量最大值之前的项的标绘点共线的情况下，所述内部能量最大值是在真实的第二曲轴角之前的 数据项，其中所述第一曲轴角是热释放量相对于最小热释放量首次上升的所述热释放量数据的项的曲轴角。
本发明的第十一方面是一种按照本发明的第八到第十方面任意之一的用于内燃机的控制设备，
其中，所述数据可靠性判断装置判断在基于所述缸内压力数据计算的内部能量数据中的内部能量最大值的标绘点与所述内部能量数据的在第一曲轴角处或其之后并在所述内部能量最大值之前的项的标绘点不共线的情况下，作为所述内部能量最大值的前一个项的数据项是在真实的第二曲轴角之前的数据项，其中所述第一曲轴角是热释放量相对于最小热释放量上升的所述热释放量数据的项的曲轴角。
本发明的第十二方面是一种按照本发明的第八或第九方面任意之一的用于内燃机的控制设备，
其中，所述数据可靠性判断装置判断在基于所述缸内压力数据计算的内部能量数据中的内部能量最大值之前的数据项是在真实的第二曲轴角之前的数据项。
本发明的第十三方面是一种按照本发明的第十方面的用于内燃机的控制设备，还包括内部能量最大数据估计装置，用于在所述内部能量最大值的标绘点与所述内部能量数据的在所述第一曲轴角处或其之后并在所述内部能量最大值之前的项的标绘点共线的情况下，估计关于以下交叉点的数据是真实的内部能量最大值并且估计在所述交叉点处的曲轴角是真实的第二曲轴角，其中，该交叉点是穿过所述内部能量数据的在所述第一曲轴角处或其之后并在所述内部能量最大值之前的项的标绘点中的任何两个点和所述内部能量最大值的标绘点的直线与穿过紧接在所述内部能量最大值之后的两个数据项的标绘点的直线之间的交叉点。
本发明的第十四方面是一种按照本发明的第十一方面的用于内燃机的控制设备，还包括内部能量最大数据估计装置，用于在所述内部能量最大值的标绘点与所述内部能量数据的在所述第一曲轴角处或其之后并在所述内部能量最大值之前的项的标绘点不共线的情况下，估计 关于以下交叉点的数据是真实的内部能量最大值并且估计在所述交叉点处的曲轴角是真实的第二曲轴角，其中，该交叉点是穿过所述内部能量数据的在所述第一曲轴角处或其之后并在所述内部能量最大值之前的项的标绘点中的任何两个点的直线与穿过所述内部能量最大值的标绘点和作为所述内部能量最大值的后一个项的数据项的标绘点的直线之间的交叉点。
本发明的第十五方面是一种按照本发明的第一到第十三方面任意之一的用于内燃机的控制设备，还包括内部能量最大数据估计装置，用于估计关于以下交叉点的数据是真实的内部能量最大值并且估计在所述交叉点处的曲轴角是真实的第二曲轴角，其中，该交叉点是穿过紧接在基于所述缸内压力数据计算的内部能量数据中的内部能量最大值之前的两个数据项的标绘点的直线与穿过紧接在所述内部能量最大值之后的两个数据项的标绘点的直线之间的交叉点。
本发明的第十六方面是一种按照本发明的第十三到第十五方面任意之一的用于内燃机的控制设备，还包括附加缸内压力计算装置，用于使用由所述内部能量最大数据估计装置估计的真实的内部能量最大值和真实的第二曲轴角计算在所述真实的第二曲轴角处的缸内压力。
本发明的第十七方面是一种按照本发明的第十方面的用于内燃机的控制设备，还包括最大热释放量数据设置装置，用于在所述内部能量最大值的标绘点与所述内部能量数据的在所述第一曲轴角处或其之后并在所述内部能量最大值之前的项的标绘点共线的情况下，将与作为所述内部能量最大值的后一个项的数据项对应的所述热释放量数据或与作为所述数据项的后另一个项的数据项对应的所述热释放量数据，设置作为最大热释放量的数据。
本发明的第十八方面是一种按照本发明的第十一方面的用于内燃机的控制设备，还包括最大热释放量数据设置装置，用于在所述内部能量最大值的标绘点与所述内部能量数据数据的在所述第一曲轴角处或其之后并在所述内部能量最大值之前的项的标绘点不共线的情况下，将与所述内部能量最大值对应的所述热释放量数据或与在所述内部能 量最大值之后的数据项对应的所述热释放量数据，设置作为最大热释放量的数据。
本发明的有益效果
缸内热释放量波形具有所谓的“Z特性”(值按照在燃烧时间段中，热释放量Q急剧变化的方式阶梯式变化的特性)。当试图用基于缸内压力数据分散的热释放量数据，可靠地再现具有这种特性的热释放量的波形时，如果燃烧时间段中的热释放量的项数小于两个，那么不能可靠地再现热释放量的波形，并且在燃烧时间段内的热释放量数据的项数必须为两个以上。利用该事实，可以说当燃烧时间段中所存在的热释放量数据的项数为两个以上时，能够判断与曲轴角同步地采样的缸内压力数据是可靠的。于是，按照本发明的第一方面，能够简单并且精确地判断与曲轴角同步地采样的缸内压力数据的可靠性。
按照本发明的第二到第五方面，能够进行有效地利用关于可被判断为可靠的缸内压力数据的燃烧分析结果的发动机控制(致动器的控制)。此外，能够防止进行基于利用不可靠的缸内压力数据的燃烧分析的发动机控制。
按照本发明的第六方面，能够进行有效地利用关于可被判断为可靠的缸内压力数据的燃烧分析结果的判断处理。此外，能够防止进行基于利用不可靠的缸内压力数据的燃烧分析的判断处理。
按照本发明的第七方面，能够进行有效地利用关于可被判断为可靠的缸内压力数据的燃烧分析结果的估计处理。此外，能够防止进行基于利用不可靠的缸内压力数据的燃烧分析的估计处理。
按照本发明的第八方面，通过利用与是否归因于热应变等而在热释放量的波形中出现变动无关，缸内气体的内部能量的最大值总是在燃烧终止定时之前的事实，能够判断热释放量数据是否存在于燃烧时间段中。
按照本发明的第九方面，通过利用总是在燃烧开始定时之后的第一曲轴角，和总是在燃烧终止定时之前的第二曲轴角，能够可靠地判断燃烧时间段中所存在的热释放量数据的项数是否为两个以上。从而，与是否归因于热应变等的影响而在热释放量Q的波形中出现变动无关，能 够精确地判断与曲轴角同步地采样的缸内压力数据的可靠性。
按照本发明的第十到第十二方面，能够判断特定的采样数据是否确实是在真实的燃烧时间段内所采样的数据。
按照本发明的第十三到第十五方面，通过利用内部能量的数据项之间的相对位置关系，能够正确地估计真实的内部能量最大值和真实的第二曲轴角。
按照本发明的第十六方面，通过利用如上所述估计的真实的内部能量最大值和真实的第二曲轴角，当利用缸内压力的采样数据进行燃烧分析时，相对于缸内压力的数据项的数目可被增大一项。
按照本发明的第十七和第十八方面，通过利用内部能量的数据项之间的相对位置关系，能够与是否归因于热应变等的影响而在热释放量的波形中出现变动无关地正确识别最大热释放量的数据。
附图说明
图1是说明按照本发明的第一实施例的内燃机的系统结构的视图；
图2是表示点火起动时的操作的时间图；
图3是说明由燃烧速度的变动引起的与曲轴角同步的采样精度的保证转速的变动的视图；
图4是图解说明在相同的发动机转速下，与燃烧速度的变化对应的热释放量波形的差异的视图；
图5是图解说明缸内压力P、热释放量Q和已燃质量分数MFB的基本波形的视图；
图6是图解说明在燃烧时间段(θmin到θmax)中，与曲轴角同步采样小于两项的缸内压力数据的情况下的燃烧分析例子的视图；
图7是图解说明在燃烧时间段(θmin到θmax)中，与曲轴角同步采样两项以上的缸内压力数据的情况下的燃烧分析例子的视图；
图8是在本发明的第一实施例中执行的例程的流程图；
图9是说明与本发明的第一实施例的判断方法相关的问题的视图；
图10是说明与本发明的第一实施例的判断方法相关的问题的视图；
图11是分别图解说明相对于曲轴角的内部能量PV和热释放量Q的变化的视图；
图12是在本发明的第二实施例中执行的例程的流程图；
图13是说明用于判断热释放量数据是否是在真实的第二曲轴角θ2之前的数据(即，在燃烧期间获得的数据)的方法的视图；
图14是说明用于判断热释放量数据是否是在真实的第二曲轴角θ2之前的数据(即，在燃烧期间获得的数据)的方法的视图；
图15是说明利用使用缸内压力的采样数据计算的内部能量PV的数据，估计真实的PVmax和真实的第二曲轴角θ2的方法的视图；
图16是说明利用使用缸内压力的采样数据计算的内部能量PV的数据，估计真实的PVmax和真实的第二曲轴角θ2的方法的视图；
图17是说明识别最大热释放量Qmax的数据的方法的视图；
图18是说明识别最大热释放量Qmax的数据的方法的视图；
图19是在本发明的第三实施例中执行的例程的流程图；
图20是说明判断燃烧时间内的热释放量数据的另一种方法的视图；
图21是说明利用使用缸内压力的采样数据计算的内部能量PV的数据，估计真实的PVmax和真实的第二曲轴角θ2的另一种方法的视图；
图22是在本发明的第四实施例中执行的例程的流程图。
具体实施方式
第一实施例
首先参考图1-图8，说明本发明的第一实施例。
[内燃机的系统结构]
图1是说明按照本发明的第一实施例的内燃机10的系统结构的视图。
图1中所示的系统包括内燃机(作为一个示例，火花点火式内燃机)10。在内燃机10的各个汽缸内，设置活塞12。在相应汽缸内的活塞12的顶部侧，形成燃烧室14。进气通道16和排气通道18与燃烧室14连通。
在进气口设置开关进气通道16的进气口的进气阀20。在排气口设置 开关排气通道18的排气口的排气阀22。进气可变阀机构24和排气可变阀机构26分别驱动开关进气阀20和排气阀22。这种情况下，可变阀机构24和26分别包括控制进气阀和排气阀的开关正时的可变阀正时(VVT)机构。在进气通道16中，还设置电子控制式节气门28。
内燃机10的各个汽缸设置有用于把燃油直接喷射到燃烧室14中(喷射到汽缸中)的燃料喷射阀30，和用于点燃空燃混合物的火花塞32。在各个汽缸中，还安装有用于检测缸内压力P的缸内压力传感器34。
内燃机10包括连接在进气通道16和排气通道18之间的排气再循环EGR(ExhaustGasRecirculation)通道36。在EGR通道36中，布置有用于调整通过EGR通道36回流到进气通道16的EGR气体(外部EGR气体)的量的EGR阀38。在排气通道18中，还布置用于净化排气的催化剂40。
本实施例的系统还包括电子控制单元(ECU)50。除了上述缸内气压传感器34之外，用于检测内燃机10的运转状态的各种传感器(比如用于检测曲轴角和发动机转速(曲轴角速度)的曲轴角传感器52，和用于测量进气量的气流计54)连接到ECU50的输入部分。各种致动器，比如上面说明的可变阀机构24和26、节气门28、燃料喷射阀30、火花塞32和EGR阀38，连接到ECU50的输出部分。ECU50通过根据各个传感器的输出和预定程序来驱动上述各个致动器，进行各种发动机控制，比如燃料喷射控制和点火控制。ECU50还具有使缸内压力传感器34的输出信号与由曲轴角传感器52检测的曲轴角同步的功能，并使同步信号经历AD变换，从而获得作为结果的信号。从而能够检测在AD变换分辨率允许的范围中，在任意定时的缸内压力P。另外，ECU50具有按照相关曲轴角，计算取决于曲轴角位置的缸内容积V的值的功能。具有由ECU50控制的电子控制式锁止机构56的自动变速器(AT)也被并入内燃机10中。
如上所述，内燃机10包括缸内压力传感器34。在包括这种缸内压力传感器的内燃机10中，通过利用缸内压力传感器34获得与曲轴角同步的燃烧时的缸内压力数据，能够对于在各个循环中进行的燃烧，计算当 用在各种发动机控制(燃油喷射控制和点火控制等)中时有益的各种燃烧状态量，比如热释放量Q。获得的燃烧状态量随后可在下一个循环的发动机控制中反映出。
[关于与曲轴角同步的缸内压力数据的采样的问题]
燃烧时的缸内压力波形可利用缸内压力传感器34捕捉。此外，通过利用与曲轴角同步的缸内压力数据，能够进行各种燃烧分析(诸如热释放量、已燃质量分数、50％燃烧点(燃烧重心)和扭矩之类燃烧状态量的计算)。不过，如果发动机转速过低，那么用于采样与曲轴角同步的缸内压力数据的间隔变长，从而变得难以可靠地捕捉燃烧时的缸内压力波形。具体地，例如，在下面说明的图2中图解所示的点火起动的时间对应于其中发生这种问题的状况。需要与曲轴角同步的采样数据作为用于燃烧分析的缸内压力数据的原因在于燃烧分析需要缸内容积V，而计算缸内容积V需要曲轴角。
图2是表示点火起动时的操作的时间图。
点火起动是这样的起动方法：其中对于已经停止在其膨胀行程的汽缸，如图2的(A)中所示进行燃料喷射和点火，因此导致在汽缸中发生燃烧，从而通过借助燃烧的压力来旋转地驱动曲轴58，而不使用起动机地起动(再起动)内燃机10。在点火起动的情况下，燃烧在曲轴58旋转极小量(如图2的(B)中所示，与约10°的曲轴角对应的量)的时间段内终止。结果，相对于缸内压力的变化，如图2的(A)中所示，与曲轴角同步的缸内压力数据(用白色的圆圈表示)的采样间隔延长，从而不能可靠地捕捉燃烧波形。因此，就利用使用这种缸内压力数据的分析计算的缸内热释放量来说，如图2的(C)中所示，不能获得热释放量的上升或者最大热释放量附近的数据。于是，看起来好像未发生燃烧似的。如上所述，在发动机转速相对于燃烧时间段足够低的情况下，像在点火起始时一样，由于不能充分采样燃烧时的缸内压力，因此所采样的缸内压力数据的精度较差，于是，利用该缸内压力数据的燃烧分析的精度也恶化。
作为对于上述问题的对策，已知以下技术：当发动机转速较低时， 代替进行与曲轴角同步的采样，进行与时间同步的缸内压力的采样。不过，用于捕捉燃烧时的缸内压力波形的缸内压力数据的采样还受燃烧速度影响，而不仅仅受发动机转速影响。即使发动机转速保持相同，燃烧速度也随着例如内燃机的运转状态而变化。更具体地，作为导致燃烧温度变化的因素，可以举出进气量、进气温度、缸内温度、发动机冷却水温度、燃料性质(重质/轻质，乙醇浓度)、气压、点火定时、空燃比、注射定时、燃料压力、外部EGR气体量、内部EGR气体量(通过调整阀正时而获得的EGR气体量)、阀正时、阀工作角度等。
图3是说明由燃烧速度的变动引起的，对于与曲轴角同步的采样精度的保证转速的变动的视图。图3中所示的燃烧时间段的阈值A表示其中能够进行预定的曲轴角间隔中的与曲轴角同步的缸内压力数据的充足采样的燃烧时间段。另一方面，如在图3中的转速范围B所示，对于与曲轴角同步的采样精度的保证转速发生变动，所述变动由燃烧速度的变动引起。
图4是图解说明在相同的发动机转速下，与燃烧速度的变化一致的热释放量波形的差异的视图。如图4中所示，当燃烧速度较高时(图4的(A))，与当燃烧速度较低时(图4的(B))相比，伴随燃烧的热释放量的变化更急剧。从而，即使当发动机转速保持相同时，取决于燃烧速度，在燃烧时间段(θmin到θmax)中采样的缸内压力数据的项数方面出现差异，并且会出现其中能够进行高度可靠的缸内压力数据的采样的情况，和其中不能进行高度可靠的缸内压力数据的采样的情况。于是，当采用仅仅取决于发动机转速在使用和不使用与曲轴角同步的缸内压力数据之间切换的方法时，出现以下问题。即，在以确保缸内压力数据的高度可靠采样为目的，把切换到与曲轴角同步的采样的发动机转速的阈值设定成较高值的情况下，即使当可以说取决于燃烧速度，在低发动机转速侧实际确保可靠性时，也不进行与曲轴角同步的缸内压力数据的采样。相反，在把切换到与曲轴角同步的采样的发动机转速的阈值设定为较低值的情况下，难以在基于获得的缸内压力数据的燃烧分析结果中得到足够精度。
[第一实施例中的判断缸内压力的采样数据的可靠性的特征判断方法]
因而，在本实施例中，根据与曲轴角同步地采样的缸内压力数据，计算缸内热释放量数据。此外，在本实施例中，在利用热释放量数据指定的燃烧时间段中所存在的热释放量数据的项数为两个以上的情况下，与曲轴角同步地采样的缸内压力数据被判断为可靠。更具体地，在燃烧时间段中所存在的热释放量数据的项数为两个以上的情况下，判断与曲轴角同步地采样的缸内压力数据具有燃烧分析所需的精度(计算燃烧状态量的精度)。
图5是图解说明缸内压力P、热释放量Q和已燃质量分数MFB的基本波形的视图。如图5的(A)中所示，缸内压力P的波形是作为燃烧的结果，达到峰值的波形。如图5的(B)中所示，例如，通过利用缸内压力，按照基于在下式(1)中所示的热力学第一定律的下式(2)和(3)，可计算热释放量Q的波形。这种情况下，燃烧开始时的热释放量Q(即，一个循环中的热释放量Q的最小值)被视为Qmin，燃烧终止时的热释放量Q(即，一个循环中的热释放量Q的最大值)被视为Qmax，最小热释放量Qmin时的曲轴角被视为燃烧开始定时θmin，而最大热释放量Qmax时的曲轴角被视为燃烧终止定时θmax。图5的(C)表示通过把最小热释放量Qmin时的值作为0％，把最大热释放量Qmax时的值作为100％，可根据热释放量Q的数据计算的已燃质量分数MFB的波形。如果已燃质量分数MFB的波形可被确定，那么可以计算50％燃烧点(燃烧重心)，50％燃烧点是当已燃质量分数变成50％时的曲轴角。注意在式(1)中，U表示内部能量，W表示功。另外，在式(2)中，θ表示曲轴角，κ表示比热比。
[数学式1]
dQ＝dU+dW…(1)
dQ/dθ=1κ-1×(V×dPdθ+P×κ×dVdθ)...(2)]]>
Q=ΣdQdθ...(3)]]>
图6是图解说明在燃烧时间段(θmin到θmax)中，与曲轴角同步采样了小于两项的缸内压力数据的情况下的燃烧分析例子的视图。更具体地，图6的(A)和(B)图解说明在燃烧时间段内，甚至缸内压力的一项采样数据都未获得的情况，图6的(C)图解说明在燃烧时间段内，只获得缸内压力的一项采样数据的情况。在这些情况下，相对于真实的已燃质量分数MFB(虚线)的真实的50％燃烧点(星号)，根据采样的缸内压力数据计算的50％燃烧点(黑色圆圈)存在较大误差。在诸如其中燃烧时间段中的缸内压力的采样数据的项数小于两个之类的情况下，不能认为燃烧分析结果(这种情况下，计算50％燃烧点的结果)足够精确。因而，在这种情况下，可以判断与曲轴角同步的采样缸内压力数据不可靠(该数据不具有用于燃烧分析的足够精度)。
图7是图解说明在燃烧时间段(θmin到θmax)中，与曲轴角同步地采样了两项以上的缸内压力数据的情况下的燃烧分析例子的视图。更具体地，图7的(A)和(B)都图解说明其中在燃烧时间段中，获得缸内压力的两项采样数据的情况。在这些情况下，相对于真实的50％燃烧点(星号)，根据采样的缸内压力数据计算的50％燃烧点(黑色圆圈)的误差足够小。从而，认为在诸如其中燃烧时间段中的缸内压力的采样数据的项数为两个以上之类的情况下，燃烧分析结果(这种情况下，计算50％燃烧点的结果)具有足够的精度。热释放量Q的变化量最大的区间是从Qmin到Qmax，从而可以考虑如果在与之对应的燃烧时间段(θmin到θmax)中已经获得了两项采样数据，那么在变化量较小的最大热释放量Q附近，也已获得数据。因而，在燃烧时间段中的缸内压力的采样数据的数据项为两个以上的情况下，可以判断与曲轴角同步地采样的缸内压力数据可靠(该数据具有用于燃烧分析的足够精度)。
此外，如上所述，按照本实施例，采用以下布置：不直接使用与曲轴角同步采样的缸内压力数据，而是改为根据缸内压力的采样数据计算热释放量Q，之后利用判断燃烧时间段中的热释放量数据的项数是否为两个以上的结果来判断采样数据是否可靠(精确)。如图5的(B)中所示，热释放量Q的波形具有所谓的“Z特性”(值按照在燃烧时间段中， 热释放量Q急剧变化的方式阶梯式变化的特性)。当试图用基于缸内压力的采样数据分散的热释放量数据，可靠地再现具有这种特性的热释放量Q的波形时，如果燃烧时间段中的热释放量的项数小于两个，那么不能可靠地再现热释放量Q的波形，并且在燃烧时间段中采样的热释放量数据的项数必须为两个以上。从而，如上所述，当燃烧时间段中的缸内压力的采样数据的项数为两个以上时，可判断与曲轴角同步地采样的缸内压力数据是可靠的(具有用于燃烧分析的足够精度)。
图8是图解说明按照本发明的第一实施例，ECU50为实现缸内压力的采样数据的可靠性的特征判断而执行的例程的流程图。假定在各个汽缸中的每次循环，反复执行本例程。
按照图8中所示的例程，首先，通过利用缸内压力传感器34和曲轴角传感器52，ECU50获得与曲轴角同步的缸内压力数据(步骤100)。之后，ECU50利用获得的缸内压力数据计算与曲轴角同步的热释放量Q的数据(步骤102)。
ECU50随后判断燃烧时间段(θmin到θmax)中的热释放量Q的数据的项数是否是两个以上(步骤104)。例如，利用以下方法，可以识别用于定义燃烧时间段的燃烧开始定时θmin和燃烧终止定时θmax。即，燃烧开始定时θmin可以利用热释放量Q的数据项之中，在其中热释放量Q首次从0上升的数据项之前一项的数据项的曲轴角来识别。此外，例如，燃烧终止定时θmax可以利用在热释放量Q上升之后，热释放量Q的变化在该处停止的数据项之前一项的数据项(热释放量Q达到最大的数据项)的曲轴角来识别。
如果在上这步骤104，判断燃烧时间段中的热释放量Q的数据的项数为两个以上，那么ECU50判断与曲轴角同步地采样的缸内压力数据是可靠的(更具体地，采样的缸内压力数据具有为燃烧分析所需(计算燃烧状态量所需)的精度)(步骤106)。相反，如果判断燃烧时间段中的热释放量Q的数据的项数不是两个以上，那么ECU50判断与曲轴角同步地采样的缸内压力数据不可靠(更具体地，采样的缸内压力数据不具有为燃烧分析所需(计算燃烧状态量所需)的精度)(步骤108)。
按照在上面说明的图8中图解所示的例程，能够不管发动机转速或燃烧速度地判断缸内压力的采样数据的可靠性。从而，即使在其中按照被配置成在发动机转速低于预定值的情况下一律不利用与曲轴角同步的采样数据的传统方法，不能进行燃烧分析的低发动机转速区域中，按照上述例程，仍然能够在判断采样数据可靠的条件下进行燃烧分析。从而，与传统方法相比，能够增加实现利用燃烧分析结果的各种发动机控制等的机会。
注意，在上述第一实施例中，按照本发明的上述第一方面的“热释放量数据计算装置”是通过ECU50执行上述步骤100和102中的处理实现的，按照本发明的第一方面的“数据可靠性判断装置”是通过ECU50执行上述步骤104-108中的处理实现的。
第二实施例
下面主要参考图9-12，说明本发明的第二实施例。
通过利用图1中所示的硬件结构，并使ECU50执行在后面说明的图12中图解所示的例程，而不是图8中图解所示的例程，可以实现本实施例的系统。
[与第一实施例中的判断缸内压力的采样数据的可靠性的方法相关的问题]
图9和图10是说明与上面说明的第一实施例的判断方法相关的问题的视图。
如图9中用实线所示，在真实的热释放量Q的波形中，在经过燃烧终止定时θmax之后，热释放量Q倾向于恒定或者稍微减小。在缸内压力传感器的输出波形中，会出现由诸如受压部分的热应变之类因素引起的失真。在缸内压力传感器的输出波形受热应变等影响的情况下，在经过燃烧终止定时θmax之后的热释放量Q的波形中，出现变动。更具体地，如图9中用虚线所示，在一些情况下，在经过燃烧终止定时θmax之后，热释放量Q上升，而在一些情况下，在经过燃烧终止定时θmax之后，热释放量Q降低。
在经过燃烧终止定时θmax之后热释放量Q降低的情况下，由于获 得最大热释放量Qmax之处的曲轴角位置本身不显著变化，因此可以说即使利用第一实施例的上述方法识别的燃烧时间段(θmin到θmax)被用于判断采样数据的可靠性，也不会出现问题。
相反，在经过燃烧终止定时θmax之后热释放量Q继续上升的情况下，难以简单地识别哪个热释放量数据项是最大热释放量Qmax的数据。从而，以图10为例说明这种情况，存在优选采用为本例中的最大热释放量Qmax的热释放量Qmax1将不被采用为最大热释放量Qmax，而是作为热释放量Qmax1的后一个项的热释放量Qmax2将被视为最大热释放量Qmax的可能性。如果热释放量Qmax2被视为最大热释放量Qmax，那么时间段(θmin到θ′max)将被视为燃烧时间段。如果时间段(θmin到θ′max)被用作燃烧时间段，那么即使在真实的燃烧时间段(θmin到θmax)中仅仅获得了一项采样数据，也会判断获得了两项采样数据，这将导致采样数据可靠的错误判断。
[第二实施例中的判断缸内压力的采样数据的可靠性的特征方法]
在本实施例中，利用以下判断方法，使得即使当归因于热应变等的影响在热释放量Q的波形中出现变动时，也能够判断在燃烧时间段中是否已经获得了(基于缸内压力P的采样数据的)两项以上的热释放量数据。
图11是分别图解说明相对于曲轴角的内部能量PV和热释放量Q的变化的视图。
根据气体的状态方程式(PV＝nRT)也将明白，缸内气体的内部能量PV是与缸内温度成比例的参数。这揭示内部能量表现出最大值PVmax之处的曲轴角位置(下面称为“第二曲轴角θ2”)是缸内温度表现出最大值的点，并且是在燃烧期间。即，如根据图11也将明白的，可以说获得PVmax之处的第二曲轴角θ2总是在燃烧终止定时θmax之前。
此外，类似于热释放量Q的波形，内部能量PV的波形受热应变等影响。不过，如图11的(A)中所示，内部能量PV的波形在经过内部能量最大值PVmax之后受热应变等影响，从而即使发生热应变，获得PVmax之处的第二曲轴角θ2也不会变化。于是，获得PVmax之处的第 二曲轴角θ2总是包含在真实的燃烧时间段中，与热应变等的有无无关。
另外，按照本实施例，采用以下布置：把基于采样的缸内压力数据的各项热释放量数据之中的，热释放量首次从最小热释放量Qmin上升之处的数据项的第一曲轴角定义为曲轴角θ1。可以说按照这种方式定义的第一曲轴角θ1总是在燃烧开始定时θmin之后。
此外，按照本实施例，随后判断两项以上的热释放量数据是否位于在如上所述识别的第一曲轴角θ1之处或之后，并在第二曲轴角θ2之处或之前的时间段(θ1到θ2)内。如果两项以上的热释放量数据位于时间段(θ1到θ2)内，那么判断在真实的燃烧时间段(θmin到θmax)中，获得了两项以上的热释放量数据。
如上所述，可以说第一和第二曲轴角θ1和θ2包含在真实的燃烧时间段(θmin到θmax)中。于是，如果两项以上的热释放量数据位于时间段(θ1到θ2)中，自然可以判断在真实的燃烧时间段(θmin到θmax)中获得了两项以上的热释放量数据。从而，按照上述判断方法，不管是否归因于热应变等的影响在热释放量Q的波形中发生变动，都能够正确地判断在真实的燃烧时间段(θmin到θmax)中，是否获得了两项以上的热释放量数据(采样数据)。从而，与是否归因于热应变等的影响而在热释放量Q的波形中发生变动无关，能够准确地判断与曲轴角同步地采样的缸内压力数据是否可靠。
图12是图解说明按照本发明的第二实施例，ECU50为实现缸内压力的采样数据的可靠性的特征判断而执行的例程的流程图。假定在各个汽缸中的每次循环，反复执行本例程。此外，在图12中，和按照第一实施例的图8中的步骤相同的步骤用相同的附图标记表示，这些步骤的说明在下面被省略或简化。
在图12中所示的例程中，在步骤102中计算热释放量Q的数据之后，ECU50判断是否检测到上述第一曲轴角θ1(步骤200)。如果还未检测到第一曲轴角θ1，那么ECU50判断与曲轴角同步地采样的缸内压力数据不可靠(不具有为燃烧分析所需的精度)(步骤108)。
另一方面，如果已检测出第一曲轴角θ1，那么ECU50随后利用缸 内压力数据和缸内容积数据来计算与曲轴角同步的内部能量PV的数据(步骤202)。之后，ECU50获得计算的内部能量PV数据之中的最大值，作为内部能量最大值PVmax，并计算对于值PVmax的曲轴角，作为第二曲轴角θ2(步骤204)。
之后，ECU50判断两项以上的热释放量数据是否位于在第一曲轴角θ1之处或之后并在第二曲轴角θ2之处或之前的时间段(θ1到θ2)内(步骤206)。如果作为结果，判断两项以上的热释放量数据位于时间段(θ1到θ2)内，即，如果可以判断在真实的燃烧时间段(θmin到θmax)中已经获得了两项以上的热释放量数据，那么ECU50判断与曲轴角同步地采样的缸内压力数据可靠(具有为燃烧分析必要的精度)(步骤106)。相反，如果时间段(θ1到θ2)中的热释放量数据的项数小于两个，那么由于在真实的燃烧时间段(θmin到θmax)中未获得两项以上的热释放量数据的可能性高，因此ECU50判断与曲轴角同步地采样的缸内压力数据不可靠(不具有为燃烧分析必要的精度)(步骤108)。
注意，在上面说明的第二实施例中，按照本发明的上述第一、第八和第九方面的“数据可靠性判断装置”由执行上述步骤200-206、106和108中的处理的ECU50实现。
第三实施例
下面主要参考图13-19，说明本发明的第三实施例。
通过利用图1中所示的硬件结构，并使ECU50执行在后面说明的图19中图解所示的例程，以及在图12中图解所示的例程，可以实现本实施例的系统。
[判断热释放量数据是否是在真实第二曲轴角θ2之前的数据的方法]
在上述第二实施例中，采用这样的布置：获得相对于计算的内部能量PV数据中的最大值(下面可称为“采样数据中的PVmax”)的曲轴角，作为第二曲轴角θ2。不过，如后面说明的图13和14中所示，在一些情况下，采样数据中的相对于PVmax的曲轴角可能在相对于真实PVmax的真实第二曲轴角θ2之前或之后。于是，按照本实施例，使用下面说明的方法，以使得能够确实判断热释放量数据(采样数据)是否是在真实 的第二曲轴角θ2之前的数据。
图13和图14是说明用于判断热释放量数据是否是在真实的第二曲轴角θ2之前的数据(即，在燃烧期间获得的数据)的方法的视图。如上所述，通过利用对于热释放量Q首次从最小热释放量Qmin上升之处的数据项的曲轴角，能够获得第一曲轴角θ1。在获得第一曲轴角θ1之后，按照本实施例，如图13中所示，判断采样数据中的PVmax的标绘点，与在第一曲轴角θ1之处或之后并在PVmax的标绘点之前的数据项的标绘点是否共线。
图13图解说明其中采样数据中的PVmax的标绘点，与在第一曲轴角θ1之处或之后并在PVmax的标绘点之前的数据项的标绘点(在图13中所示的例子中，总共3个点)共线的例子。按照本实施例，这种情况下，判断采样数据中的PVmax是在相对于真实的PVmax的真实第二曲轴角θ2之前的数据，即，是在燃烧期间获得的数据。根据图11的(A)等也会明白，内部能量PV的波形在燃烧开始之后直线上升，紧接在内部能量PV的波形停止上升之后，表现出最大值PVmax。于是，如图13中所示，可以说相对于真实PVmax的真实第二曲轴角θ2位于紧接在上述直线之后，并与上述直线分离的位置，因而上述判断是可能的。
例如，利用以下方法，可以判断相对于内部能量PV的数据项是否如图13中所示共线。即，以图13中图解所示的情况为例，当连接在第一曲轴角θ1处的内部能量PV的数据项d1的标绘点和作为数据项d1的后一个项的数据项d2的标绘点的直线的倾角α1，与连接数据项d2的标绘点和样本数据中的PVmax的标绘点的直线的倾角α2之间的差值等于或小于预定值时，可判断作为判断对象的各项(3项)数据的标绘点在直线上。注意当作为判断对象的数据项的数目不同于3(不过，等于或大于2)的情况下的处理也类似于上述处理，并且是通过计算相邻的每两项数据的标绘点之间的相应倾角，并判断所有计算的倾角之间的差值是否小于或等于预定值进行的。
另一方面，图14图解说明其中采样数据中的PVmax的标绘点，和在第一曲轴角θ1之处或之后并在PVmax之前的数据项的标绘点(在图 14中所示的例子中，总共3个点)不共线的例子。即，按照本例，由于倾角α1′和倾角α2′之间的差值大于上述预定值，因此可判断作为判断对象的数据项的标绘点不在直线上。这种情况下，认为采样数据中的PVmax是在相对于真实PVmax的真实第二曲轴角θ2之处或之后的曲轴角的数据项。从而，按照本实施例，这种情况下，判断在采样数据中的PVmax的数据项之前一项的数据项是在相对于真实PVmax的真实第二曲轴角θ2之前的数据项，即，是在燃烧期间获得的数据项。
如上所述，按照在图13和图14中图解所示的方法，能够判断特定的一项热释放量数据(采样数据)是否是在真实的燃烧时间段中获得的数据项。换句话说，能够准确地判断特定的一项热释放量数据(采样数据)相对于真实的燃烧终止定时θmax的位置关系。
注意，也可如下用另一种方式说明在图13和图14中图解所示的方法。即，该方法判断在第一曲轴角θ1之处或之后的内部能量PV的数据项的各个标绘点是否在一条直线上。此外，在所述一条直线上的各个点之中，内部能量表现出最大值之处的数据项是PVmax的数据项的情况下，判断采样数据中的PVmax是在真实的第二曲轴角θ2之前获得的数据，即，是在燃烧期间获得的数据。相反，如果PVmax的数据项不在所述一条直线上，那么判断在采样数据中的PVmax的数据项之前一项的数据项是在真实的第二曲轴角θ2之前获得的数据，即，是在燃烧期间获得的数据。
[估计真实的PVmax和真实的第二曲轴角θ2的方法]
图15和图16是说明使用利用缸内压力的采样数据计算的内部能量PV的数据，估计真实的PVmax和真实的第二曲轴角θ2的方法的视图。
图15对应于上面说明的图13中图解所示的例子，图解说明其中采样数据中的PVmax的标绘点，和在第一曲轴角θ1之处或之后并在PVmax的标绘点之前的数据项d1和d2的标绘点(在图15中所示的例子中，总共3个点)共线的例子。按照本实施例，这种情况下，估计在通过上述3个点的直线L1，与通过在采样数据中的PVmax之后的两项数据的标绘点的直线L2的交叉点之处的值是真实的PVmax，相对于该 值的曲轴角是真实的第二曲轴角θ2。注意，直线L1是通过在采样数据中的PVmax之处或之前，并在第一曲轴角θ1之处或之后的数据项的标绘点之中的任意两个点的直线就足够了(这种情况下，如果存在3个以上的标绘点，那么涉及所述3个以上的标绘点的近似直线被视为与之对应)。从而，在上面说明的例子中，可以使用通过由采样数据中的PVmax的标绘点和数据项d1或d2的标绘点组成的总共2个点的直线，或者可以使用通过由数据项d1的标绘点和数据项d2的标绘点组成的总共2个点的直线。
图16对应于上面说明的图14中所示的例子，图解说明其中采样数据中的PVmax的标绘点，和在第一曲轴角θ1之处或之后并在采样数据中的PVmax的标绘点之前的数据项d1和d2的标绘点(在图16中所示的例子中，总共3个点)不共线的例子。这种情况下，如上参考图14所述，真实的PVmax在采样数据中的PVmax之前。于是，按照本实施例，在这种情况下，估计在通过在采样数据中的PVmax之前的两项数据(在燃烧开始之后的数据)的标绘点的直线L1′，与通过采样数据中的PVmax的标绘点和作为采样数据中的PVmax的后一个项的数据项的标绘点的直线L2′的交叉点之处的值是真实的PVmax，在该值处的曲轴角是真实的第二曲轴角θ2。注意，直线L1′是通过在采样数据中的PVmax之前并在第一曲轴角θ1之处或之后的数据项的标绘点之中的任意两个点的直线就足够了(这种情况下，如果存在3个以上的标绘点，那么涉及所述3个以上的标绘点的近似直线被视为与之对应)。
按照在上述图15和图16中图解所示的方法，通过利用内部能量PV的数据(采样数据)之间的相对位置关系，能够准确地估计真实的PVmax和真实的第二曲轴角θ2。
[在获得真实PVmax的真实第二曲轴角θ2之处的缸内压力P的计算]
此外，按照本实施例，使用利用上面参考图15和图16说明的方法估计的真实的PVmax和真实的第二曲轴角θ2，计算在真实的第二曲轴角θ2之处的缸内压力P。由于根据真实的PVmax已知缸内压力P和缸内容积V的乘积，并且已知真实的第二曲轴角θ2，从而能够计算在真实 的第二曲轴角θ2之处的缸内容积V。因而，借助计算的缸内容积V和真实的PVmax，能够计算在真实的第二曲轴角θ2之处的缸内压力P。从而当利用缸内压力的采样数据进行燃烧分析时，能够把缸内压力P的数据项的数目增加一项。
[识别最大热释放量Qmax数据的方法]
如上在第二实施例中参考图10所述，当出现诸如热应变之类导致缸内压力波形的变动的因素时，最大热释放量Qmax的曲轴角位置变得不精确。这种不精确的影响被表现成诸如已燃质量分数MFB或50％燃烧点(CA50)之类燃烧分析值的计算误差。
图17和图18是说明识别最大热释放量Qmax的数据的方法的视图。
图17对应于在上面说明的图13中图解所示的例子，图解说明其中采样数据中的PVmax的标绘点，和在采样数据中的PVmax之前并在第一曲轴角θ1之处或之后的数据项d1和d2的标绘点(在图17中所示的例子中，总共3个点)共线的例子。如在上面所述，这种情况下，识别出真实的第二曲轴角θ2在采样数据中的PVmax之后。于是，按照本实施例，采用以下布置：利用该事实，使用作为采样数据中的PVmax的后一个项的热释放量数据项作为最大热释放量Qmax的数据。
按照本例，采样数据中的PVmax是在真实的第二曲轴角θ2之前获得的数据，即，在燃烧期间获得的数据。从而，可以说与其利用与采样数据中的PVmax对应的热释放量数据项作为最大热释放量Qmax的数据，更适宜的是利用作为采样数据中的PVmax的后一个项的热释放量数据项作为最大热释放量Qmax的数据。从而，按照本识别方法，通过利用接近紧接在真实PVmax之后到来的真实的燃烧终止定时θmax(真实的最大热释放量Qmax的曲轴角)的热释放量数据，能够精确地识别最大热释放量Qmax的数据，而不管是否归因于热应变等的影响而在热释放量Q的波形中出现变动。
不过，在图17中图解所示的例子中，还存在其中可以说取决于内燃机10的运转状态，在采样数据中的PVmax之后两项的热释放量数据项是最接近真实的最大热释放量Qmax的数据项的情况。于是，在如图17 中所示的例子中一样，采样数据中的PVmax是在真实的第二曲轴角θ2之前获得的数据的情况下，可以采用以下布置：利用作为采样数据中的PVmax的后一个项或再后一个项的热释放量数据项作为最大热释放量Qmax的数据，并按照运转状态，改变要使用这些数据项中的哪一个。
图18对应于在上面说明的图14中图解所示的例子，图解说明其中采样数据中的PVmax的标绘点，和在采样数据中的PVmax之前并在第一曲轴角θ1之处或之后的数据项d1和d2的标绘点(在图18中所示的例子中，总共3个点)不共线的例子。如在上面所述，这种情况下，识别出真实的第二曲轴角θ2在采样数据中的PVmax之前。于是，按照本实施例，采用以下布置：利用该事实，使用对应于采样数据中的PVmax的热释放量数据项作为最大热释放量Qmax的数据。这种情况下，通过利用作为紧接在真实的第二曲轴角θ2之后获得的数据的、对应于采样数据中的PVmax的热释放量数据，能够使用接近紧接在真实的PVmax之后到来的真实的燃烧终止定时θmax(相对于真实的最大热释放量Qmax的曲轴角)的热释放量数据，精确地识别最大热释放量Qmax的数据，而不管是否归因于热应变等的影响而在热释放量波形中出现变动。
不过，在图18中图解所示的例子中，还存在其中可以说取决于内燃机10的运转状态，作为对应于采样数据中的PVmax的热释放量数据项的后一个项的热释放量数据项是最接近真实的最大热释放量Qmax的数据项的情况。于是，在如图18中所示的例子中一样，采样数据中的PVmax是在真实的第二曲轴角θ2之后获得的数据的情况下，可以采用以下布置：利用对应于采样数据中的PVmax的热释放量数据项，或者作为其的后一个项的热释放量数据项作为最大热释放量Qmax的数据，并按照运转状态，改变要使用这些数据项中的哪一个。
图19是图解说明按照本发明的第三实施例，ECU50为实现上述特征判断而执行的例程的流程图。假定与图12中图解所示的例程并行，在各个汽缸中的每个循环，反复执行本例程。另外假定在图12中图解所示的例程的处理中，反映通过图19中图解所示的例程的处理获得的结果。具体地，在上面说明的步骤206中的判断中，利用后面说明的步骤304 或312中的处理(判断采样数据中的PVmax的位置的结果)。此外，在上面说明的步骤206中的判断中，可以利用在后面说明的步骤324中估计的真实的第二曲轴角θ2。
在图19中所示的例程中，在上述步骤202中，利用缸内压力数据和缸内容积数据，计算与曲轴角同步的内部能量PV之后，ECU50计算数据中的最大值，即，采样数据中的PVmax(步骤300)。
之后，利用上面参考图13和图14说明的方法，ECU50判断采样数据中的PVmax的标绘点，和在PVmax的标绘点之前并在第一曲轴角θ1之处或之后的内部能量PV的数据项的标绘点(在图13中所示的例子中，总共3个点)是否共线(步骤302)。
如果在步骤302中判断的结果是数据项共线，那么ECU50判断真实的第二曲轴角θ2是在采样数据中的PVmax之后，即，采样数据中的PVmax是在燃烧期间获得的数据(步骤304)。
之后，ECU50把作为采样数据中的PVmax的后一个项的热释放量数据项作为真实的最大热释放量Qmax(步骤306)。之后，ECU50计算通过采样数据中的PVmax的标绘点和在采样数据中的PVmax之前一项的数据项的标绘点的直线L1(步骤308)，还计算通过在采样数据中的PVmax之后的两个数据项的标绘点的直线L2(步骤310)。
相反，如果在上述步骤302中，判断上述数据项不共线，那么ECU50判断真实的第二曲轴角θ2是在采样数据中的PVmax之前，即，在采样数据中的PVmax之前一项的数据项是在燃烧期间获得的数据(步骤312)。
之后，ECU50把对应于采样数据中的PVmax的热释放量数据项作为真实的最大热释放量Qmax(步骤314)。之后，ECU50计算通过在采样数据中的PVmax之前的两个数据项的标绘点的直线L1′(步骤316)，还计算通过采样数据中的PVmax的标绘点和作为采样数据中的PVmax的后一个项的数据项的标绘点的直线L2′(步骤318)。
之后，ECU50计算直线L1和直线L2的交叉点，或者直线L1′和直线L2′之间的交叉点(步骤320)。之后，ECU50把计算的交叉点处的 内部能量的值作为真实的PVmax(步骤322)，还把交叉点处的曲轴角作为真实的第二曲轴角θ2(步骤324)。之后，ECU50利用计算的真实PVmax和真实的第二曲轴角θ2，计算在真实的第二曲轴角θ2处的缸内压力P(步骤326)。
在这方面，在上述第三实施例中，如参考图13和图14所述，采用以下布置：根据采样数据中的PVmax的标绘点，和在采样数据中的PVmax之前并在第一曲轴角θ1之处或之后的数据项的标绘点是否共线，判断采样数据中的PVmax相对于真实的第二曲轴角θ2的位置。不过，也可采用以下布置：代替上述方法或者与上述方法一起，利用下面参考图20说明的方法。
图20是说明判断燃烧时间段中的热释放量数据的另一种方法的视图。
如图20中所示，存在真实的第二曲轴角θ2位于采样数据中的PVmax之前或之后，或者与采样数据中的PVmax重合的可能性。不过，不出现其中真实的第二曲轴角θ2的位置在数据项d2之前的情况，数据项d2是在采样数据中的PVmax之前一项的数据项。这是因为为了使真实的PVmax存在于数据项d2之前，数据项d2必须是与图20中所示的采样数据中的PVmax相比，值更大的内部能量PV的数据，并且从而会出现矛盾。于是，可以采用以下布置：在计算根据缸内压力P的采样数据计算的内部能量PV的数据之中的最大值(采样数据中的PVmax)之后，判断作为在计算的采样数据中的PVmax之前一项的数据项的数据项d2是在真实的第二曲轴角θ2之前的数据项，即，是在燃烧期间获得的数据的。按照这种方法，尽管不能判断采样数据中的PVmax本身是否在真实的第二曲轴角θ2之前，不过和第三实施例中说明的方法不同，可以进行在燃烧时间段中获得的热释放量数据项的识别，而不必判断多个数据项是否在直线上。
此外，在上面的第三实施例中，采用以下布置：如参考图15和图16所述，通过利用使用采样数据中的PVmax和在采样数据中的PVmax之前和之后的内部能量PV的数据计算的直线L1(L1′)和直线L2(L2′) 的交叉点，估计真实的PVmax和真实的第二曲轴角θ2。不过也可采用以下布置：代替上述方法或者与上述方法一起，利用例如下面参考图21说明的方法。
图21是说明利用使用缸内压力的采样数据计算的内部能量PV的数据，估计真实的PVmax和真实的第二曲轴角θ2的另一种方法的视图。
按照图21中图解所示的方法，首先，在根据缸内压力P的采样数据计算的内部能量PV的数据之中，计算最大值(采样数据中的PVmax)。之后，如图21中所示，利用通过在采样数据中的PVmax之前的两项数据(数据d1和d2)的标绘点的直线L1″，与通过在采样数据中的PVmax之后的两项数据(数据d3和d4)的标绘点的直线L2″的交叉点，估计真实的PVmax和真实的第二曲轴角θ2，直线L1″和L2″不包括采样数据中的PVmax。按照这种方法，也能够利用内部能量PV的数据(采样数据)之间的相对位置关系，精确地估计真实的PVmax和真实的第二曲轴角θ2。
注意，在上述第三实施例中，按照上面说明的本发明的第一方面和本发明的第八到第十二方面的“数据可靠性判断装置”是通过ECU50执行上述步骤200-206、106、108、300-304和312中的处理，以及参考图20说明的处理实现的。此外，在上述第三实施例中，按照上面说明的本发明的第十三到第十五方面的“内部能量最大数据估计装置”是通过ECU50执行上述步骤308、310和316-324中的处理，以及参考图21说明的处理实现的，按照上面说明的本发明的第十六方面的“附加缸内压力计算装置”是通过ECU50执行上述步骤326中的处理实现的，按照上面说明的本发明的第十七和第十八方面的“最大热释放量数据设置装置”是通过ECU50执行上述步骤306和314中的处理实现的。
第四实施例
下面主要参考图22，说明本发明的第四实施例。
通过利用图1的硬件结构，并使ECU50执行在后面说明的图22中图解所示的例程，代替在图8中图解所示的例程，可以实现本实施例的系统。
[按照判断数据的可靠性的结果的发动机控制、判断处理和估计处理的切换]
在包括缸内压力传感器的内燃机，比如本实施例的内燃机10中，利用缸内压力传感器，能够获得与曲轴角同步的缸内压力传感器数据，并且利用基于获得的缸内压力数据的燃烧分析结果，可以进行各种发动机控制、各种判断处理和估计各种参数的处理。本实施例的特征在于按照根据上面说明的第一到第三实施例，判断缸内压力的采样数据的可靠性的结果，切换各种发动机控制、各种判断处理和估计各种参数的处理。
图22是图解说明在本发明的第四实施例中，ECU50为实现按照判断缸内压力的采样数据的可靠性的结果，切换各种发动机控制、各种判断处理和估计各种参数的处理而执行的例程的流程图。在图22中，与关于第一实施例的图8中的步骤相同的步骤用相同的附图标记表示，这些步骤的说明在下面被省略或简化。尽管这里将说明按照在图8中所示的例程的步骤104中获得的判断结果，切换各种发动机控制等的处理，不过，也可按照第二实施例的图12中所示的例程的步骤206中获得的判断结果，进行按照本实施例的各种发动机控制等的切换。此外，这种情况下的说明涉及连同利用步骤106或108中的处理判断缸内压力数据的可靠性的处理一起，进行切换各种发动机控制等的处理的例子。不过，也可采用以下布置：其中按照在步骤104或206中获得的判断结果，执行本实施例的切换各种发动机控制等的处理，而不伴随利用步骤106或108中的处理判断缸内压力数据的可靠性的处理。
在图22中图解所示的例程中，如果在步骤104，ECU50判断存在两个以上在燃烧时间段(θmin到θmax)中获得的热释放量Q的数据项，那么在步骤106，ECU50判断与曲轴角同步地获得的缸内压力P的采样数据是可靠的(具有为燃烧分析所需的精度)。ECU50随后进入步骤400。在步骤400中，执行以下处理。即，允许反馈(F/B)控制的执行，反馈控制与由预定致动器用于内燃机10的控制的预定控制对象参数相关联，内燃机10的控制是基于利用缸内压力数据进行的燃烧分析的反馈控制。作为这种情况下的反馈增益，使用预定用于各种反馈控制的 各个值。还允许执行基于利用缸内压力数据进行的燃烧分析的预定致动器的控制。另外，允许执行基于利用缸内压力数据进行的燃烧分析的预定判断处理。此外，允许执行基于利用缸内压力数据进行的燃烧分析，估计预定参数的处理。
相反，如果在步骤104，ECU50判断不存在两个以上在燃烧时间段(θmin到θmax)中获得的热释放量Q的数据项，那么在步骤108，ECU50判断与曲轴角同步地获得的缸内压力P的采样数据不可靠(不具有为燃烧分析所需的精度)。这种情况下，ECU50进入步骤402。在步骤402中，执行以下处理。即，禁止执行上面关于步骤400说明的反馈控制。此外，与其中进行上述步骤400中的处理的情况相比，反馈控制中使用的反馈增益被减小。还禁止执行上面关于步骤400说明的致动器的控制。此外，禁止执行上面关于步骤400说明的判断处理，或者允许执行基于不利用缸内压力数据，或者利用部分的缸内压力数据的另一种方法的判断处理。另外，禁止执行上面关于步骤400说明的估计处理，或者允许执行基于利用预置值的另一种方法的估计处理。
下面，说明按照在燃烧时间段中获得的热释放量数据的项数，利用步骤400和402中的上述处理切换的各种发动机控制、各种判断处理和估计各种参数的处理的具体例子。
(利用CA50的MBT点火定时控制)
通过执行点火定时的反馈控制，以致可以借助利用缸内压力数据的燃烧分析计算的50％燃烧点(CA50)成为预定定时，点火定时可被控制到最佳点火定时MBT。
按照在图22中图解所示的上述例程，在燃烧时间段中的热释放量数据的项数为两个以上的情况下，允许执行这种MBT点火定时控制(步骤400)。另一方面，在燃烧时间段中的热释放量数据的项数小于两个的情况下，禁止执行MBT点火定时控制(步骤402)。这种情况下，代替禁止MBT点火定时控制，可以与进行上述步骤400中的处理的情况相比，减小MBT点火定时控制中使用的反馈增益(步骤402)。从而，可以采用以下布置：进行其中与在燃烧时间段中获得的热释放量数据的项数为 两个以上的情况相比，程度较小地反映利用缸内压力数据的燃烧分析的结果的控制。另外，可以采用以下布置：区分当热释放量数据的项数小于两个时进行的各种处理，从而在燃烧时间段中获得的热释放量数据的项数为1的情况下，进行反馈增益的减小，而在燃烧时间段中获得的热释放量数据的项数为0的情况下，禁止执行MBT点火定时控制。
如在上面所述，在本例中，“MBT点火定时控制”对应于上述步骤400和402中的处理中的“反馈控制”，“火花塞32”对应于“预定致动器”，而“点火定时”对应于“控制对象参数”。
(利用估计的空燃比，抑制汽缸之间的空燃比变动的控制)
已知一种根据利用缸内压力数据的燃烧分析的结果，估计其中布置缸内压力传感器34的汽缸的空燃比的方法。通过利用缸内压力传感器34获得各个汽缸的空燃比，可以查明汽缸之间的空燃比变动(不平衡)。之后，通过执行燃料喷射量的反馈控制，以致各个汽缸的估计空燃比变成预定目标值(例如，理论空燃比)，可以抑制汽缸之间的空燃比变动。
按照在上面说明的图22中图解所示的例程，在燃烧时间段中获得的热释放量数据的项数为两个以上的情况下，允许执行这种抑制汽缸之间的空燃比变动的控制(步骤400)。另一方面，如果在燃烧时间段中获得的热释放量数据的项数小于两个，那么禁止执行抑制汽缸之间的空燃比变动的控制(步骤402)。这种情况下，代替禁止抑制汽缸之间的空燃比变动的控制，可以与进行上述步骤400中的处理的情况相比，减小在抑制汽缸之间的空燃比变动的控制中使用的反馈增益(步骤402)。即，在本例中，也可采用以下布置：进行其中与在燃烧时间段中获得的热释放量数据的项数为两个以上的情况相比，程度较小地反映利用缸内压力数据的燃烧分析的控制。
如在上面所述，在本例中，“抑制汽缸之间的空燃比变动的控制”对应于上述步骤400和402中的处理中的“反馈控制”，“燃料喷射阀30”对应于“预定致动器”，而“空燃比”对应于“控制对象参数”。
(利用扭矩波动计算结果的AT锁止转速控制)
在利用变矩器的自动变速器(AT)中，通过借助锁止机构56进行 锁止操作(内燃机10和自动变速器之间的直接耦接)，可以提高驱动力的传递效率，从而提高燃料效率。为了更大程度地引出这种效果，理想的是把进行锁止操作的发动机转速(锁止转速)设定为较低的速度。不过，如果在其中扭矩波动易于较大的低发动机转速区中，不加以适当考虑地进行锁止操作，那么车辆的驾驶性能恶化。按照利用缸内压力数据的燃烧分析，在计算热释放量Q之后，能够根据热释放量Q计算扭矩(指示的扭矩)。因而，根据各个汽缸的扭矩的计算值，可以计算汽缸之间的扭矩波动。在按照这种方式利用缸内压力数据可查明扭矩波动的情况下，有利的是进行降低锁止转速的控制，所述控制在把扭矩波动抑制到预定水平以下的同时，减小锁止转速。
按照在上面说明的图22中图解所示的例程，在燃烧时间段中获得的热释放量数据的项数为两个以上的情况下，允许执行降低锁止转速的控制(步骤400)。另一方面，如果在燃烧时间段中获得的热释放量数据的项数小于两个，那么禁止执行降低锁止转速的控制，以致车辆的驾驶性能不会恶化(步骤402)。这种情况下，也可采用以下布置：其中代替禁止降低锁止转速的控制，在考虑到由燃烧分析结果的可靠性不足引起的误差量的同时，在可能的范围内允许执行降低锁止转速的控制。即，在本例中，也可采用以下布置：进行其中与在燃烧时间段中获得的热释放量数据的项数为两个以上的情况相比，程度较小地反映利用缸内压力数据的燃烧分析的控制。
如在上面所述，在本例中，“降低与锁止机构56相关的锁止转速的控制”对应于上述步骤400和402中的处理中的“致动器的控制”。
(利用扭矩波动计算结果，使空燃比稀化的控制)
在如上所述，利用缸内压力数据，能够查明扭矩波动的情况下，为了更有效地提高稀燃运转时的燃料效率，有利的是在把扭矩波动抑制到预定水平以下的同时，进行使空燃比稀化的控制，该控制通过利用燃料喷射阀30降低燃料喷射量，使空燃比更加稀化。
按照在上面说明的图22中图解所示的例程，在燃烧时间段中获得的热释放量数据的项数为两个以上的情况下，允许执行使空燃比稀化的控 制(步骤400)。另一方面，如果在燃烧时间段中获得的热释放量数据的项数小于两个，那么禁止执行使空燃比稀化的控制，以致车辆的驾驶性能不会恶化(步骤402)。这种情况下，也可采用以下布置：代替禁止使空燃比稀化的控制，在考虑到由燃烧分析结果的可靠性不足引起的误差量的同时，在可能的范围内允许执行使空燃比更加稀化的控制。即，在本例中，也可采用以下布置：进行其中与在燃烧时间段中获得的热释放量数据的项数为两个以上的情况相比，程度较小地反映利用缸内压力数据的燃烧分析的控制。
如在上面所述，在本例中，“利用燃料喷射阀30使空燃比稀化的控制”对应于上述步骤400和402中的处理中的“致动器的控制”。
(利用扭矩波动计算结果的EGR气体量增大控制)
在如上所述利用缸内压力数据能够查明扭矩波动的情况下，为了提高燃料效率和改善废气排放，有利的是在把扭矩波动抑制到预定水平以下的同时，进行EGR气体量增大控制，EGR气体量增大控制是通过调整EGR阀38，或者利用可变阀机构24和26调整阀重叠时间段，增大EGR气体的量的控制。
按照在上面说明的图22中图解所示的例程，在燃烧时间段中获得的热释放量数据的项数为两个以上的情况下，允许执行EGR气体量增大控制(步骤400)。另一方面，如果在燃烧时间段中获得的热释放量数据的项数小于两个，那么禁止执行EGR气体量增大控制，以致车辆的驾驶性能不会恶化(即，EGR阀38的开度不被改变，或者阀重叠时间段不被增大)(步骤402)。这种情况下，也可采用以下布置：代替禁止执行EGR气体量增大控制，在考虑到由燃烧分析结果的可靠性不足引起的误差量的同时，在可能的范围内允许执行增大EGR气体量的控制。即，在本例中，也可采用以下布置：进行其中与在燃烧时间段中获得的热释放量数据的项数为两个以上的情况相比，程度较小地反映利用缸内压力数据的燃烧分析的控制。
如在上面所述，在本例中，“利用EGR阀38或可变阀机构24和26的EGR气体量增大控制”对应于上述步骤400和402中的处理中的“致动 器的控制”。
(利用扭矩波动计算结果，预热催化剂的点火定时推迟控制)
在如上所述利用缸内压力数据能够查明扭矩波动的情况下，为了加速催化剂40的预热，有利的是在把扭矩波动抑制到预定水平以下的同时，进行升高废气温度的点火定时推迟控制。
按照在上面说明的图22中图解所示的例程，在燃烧时间段中获得的热释放量数据的项数为两个以上的情况下，允许执行点火定时推迟控制(步骤400)。另一方面，如果在燃烧时间段中获得的热释放量数据的项数小于两个，那么禁止执行点火定时推迟控制，以避免失火(misfire)(步骤402)。
如在上面所述，在本例中，“利用火花塞32的点火定时推迟控制”对应于上述步骤400和402中的处理中的“致动器的控制”。
(利用扭矩计算结果，降低F/C被解除的转速的控制)
在如上所述利用缸内压力数据能够查明扭矩的情况下，为了提高燃料效率，有利的是进行根据减速期间的扭矩的大小，利用燃料喷射阀30，降低燃料切断(F/C)被解除的转速的控制。
按照在上面说明的图22中图解所示的例程，在燃烧时间段中获得的热释放量数据的项数为两个以上的情况下，允许执行这种降低F/C被解除的转速的控制(步骤400)。另一方面，如果在燃烧时间段中获得的热释放量数据的项数小于两个，那么禁止执行降低F/C被解除的转速的控制(步骤402)。这种情况下，也可采用以下布置：代替禁止降低F/C被解除的转速的控制，允许在考虑到由燃烧分析结果的可靠性不足引起的误差量的同时，在可能的范围内执行降低F/C被解除的转速的控制。即，在本例中，也可采用以下布置：进行其中与在燃烧时间段中获得的热释放量数据的项数为两个以上的情况相比，程度较小地反映利用缸内压力数据的燃烧分析的控制。
如在上面所述，在本例中，“涉及燃料喷射阀30的降低F/C被解除的转速的控制”对应于上述步骤400和402中的处理中的“致动器的控制”。
(利用扭矩计算结果的减速时的扭矩控制)
在如上所述利用缸内压力数据能够查明扭矩的情况下，通过调整减速时的燃料喷射量，能够适当地控制减速时的扭矩。
按照在上面说明的图22中图解所示的例程，在燃烧时间段中获得的热释放量数据的项数为两个以上的情况下，允许执行这种减速时的扭矩控制，燃料喷射量被适当控制，以致获得期望的扭矩(步骤400)。另一方面，如果在燃烧时间段中获得的热释放量数据的项数小于两个，那么禁止执行所述减速时的扭矩控制，以防止内燃机10因燃料喷射量的减小而失速(步骤402)。这种情况下，也可采用以下布置：代替禁止减速时的扭矩控制，在考虑到由燃烧分析结果的可靠性不足引起的误差量的同时，在可能的范围内允许执行试图减小燃料喷射量的控制。即，在本例中，也可采用以下布置：进行其中与在燃烧时间段中获得的热释放量数据的项数为两个以上的情况相比，程度较小地反映利用缸内压力数据的燃烧分析的控制。
如在上面所述，在本例中，“利用燃料喷射阀30的减速时的扭矩控制”对应于上述步骤400和402中的处理中的“致动器的控制”。
(利用扭矩计算结果的起动时的扭矩控制)
在如上所述利用缸内压力数据能够查明扭矩的情况下，有利的是进行抑制起动时(紧接在起动之后)发动机转速的过度增大的控制(例如，通过推迟点火定时，抑制扭矩的控制)。
按照在上面说明的图22中图解所示的例程，在燃烧时间段中获得的热释放量数据的项数为两个以上的情况下，允许执行这种起动时的扭矩控制，允许推迟点火定时，以防止发动机转速在起动时，以等于或大于预定值的增大速率增大(步骤400)。另一方面，如果在燃烧时间段中获得的热释放量数据的项数小于两个，那么禁止执行所述起动时的扭矩控制，以防止内燃机10因点火定时的推迟而失速(步骤402)。
如在上面所述，在本例中，“利用火花塞32的起动时的扭矩控制”对应于上述步骤400和402中的处理中的“致动器的控制”。
(利用CA50或CA10的提前点火判断处理)
按照利用缸内压力数据的燃烧分析，能够利用已燃质量分数MFB的波形，计算50％燃烧点(CA50)或10％燃烧点(CA10)。通过判断CA50或CA10是否是相对于预定的判断值进一步在提前侧的值，能够判断是否发生了提前点火。
按照在上面说明的图22中图解所示的例程，在燃烧时间段中获得的热释放量数据的项数为两个以上的情况下，允许执行这种提前点火判断处理(步骤400)。另一方面，如果在燃烧时间段中获得的热释放量数据的项数小于两个，那么禁止执行所述提前点火判断处理(步骤402)。这种情况下，也可采用以下布置：代替禁止提前点火判断处理，作为基于利用一部分的缸内压力数据的另一种方法的提前点火判断处理，进行利用最大缸内压力Pmax的判断。更具体地，可以采用如果最大缸内压力Pmax大于预定判断值，那么判断发生了提前点火的布置。
(确定燃料性质和乙醇浓度的处理)
已知一种根据借助利用缸内压力数据的燃烧分析可计算的热释放量Q、已燃质量分数MFB或燃烧速度，判断燃料性质，或者包含在以生物燃料为代表的其中混合不同种类的燃料的异种混合燃料中的预定燃料的浓度(例如，乙醇浓度)的方法。
按照在上面说明的图22中图解所示的例程，在燃烧时间段中获得的热释放量数据的项数为两个以上的情况下，允许执行这种判断燃料性质等的处理(步骤400)。按照内燃机10的控制，使用基于其性质不良好的(重质)燃料的燃料喷射量(相当大的量)和点火定时(提前侧的定时)，以确保能够保持内燃机的运转，而不管使用的燃料的性质是什么性质。如果利用上述判断处理判断燃料性质良好，那么进行减小燃料喷射量和推迟点火定时的控制。另一方面，如果在燃烧时间段中获得的热释放量数据的项数小于两个，那么禁止执行判断燃料性质等的处理(步骤402)。于是，在这种情况下，使用基于其性质不良好的(重质)燃料的上述燃料喷射量和点火定时。
(利用估计的空燃比，判断汽缸之间的空燃比的不平衡的处理)
如上所述，按照利用缸内压力数据的燃烧分析，能够查明汽缸之间 的空燃比的不平衡(变动)。
按照在上面说明的图22中图解所示的例程，在燃烧时间段中获得的热释放量数据的项数为两个以上的情况下，允许执行这种判断汽缸之间的空燃比的不平衡的处理(步骤400)。另一方面，如果在燃烧时间段中获得的热释放量数据的项数小于两个，那么禁止执行判断汽缸之间的空燃比的不平衡的处理(步骤402)。
(利用热释放量Q的失火(misfire)判断处理)
根据可借助利用缸内压力数据的燃烧分析计算的热释放量Q是否等于或小于预定判断值，能够判断是否发生了失火。
按照在上面说明的图22中图解所示的例程，在燃烧时间段中获得的热释放量数据的项数为两个以上的情况下，允许执行这种失火判断处理(步骤400)。另一方面，如果在燃烧时间段中获得的热释放量数据的项数小于两个，那么代替上述失火判断处理，禁止作为基于不利用缸内压力数据的另一种方法的失火判断处理，利用使用发动机转速的波动的已知旋转波动方法的失火判断处理的执行(步骤402)。
(利用内部能量PV，估计缸内温度和NOx排放量的处理)
如上所述，借助利用缸内压力数据的燃烧分析，可计算的内部能量PV是与缸内温度成比例的参数。因而，根据内部能量PV，可估计缸内温度。此外，缸内温度和NOx排放量之间存在相关性。于是，根据估计的缸内温度，也可估计NOx排放量。
按照在上面说明的图22中图解所示的例程，在燃烧时间段中获得的热释放量数据的项数为两个以上的情况下，允许执行这种估计缸内温度和NOx排放量的处理(步骤400)。另一方面，如果在燃烧时间段中获得的热释放量数据的项数小于两个，那么禁止估计缸内温度和NOx排放量的处理的执行(步骤402)。这种情况下，也可采用以下布置：代替估计缸内温度和NOx排放量的上述处理，允许借助利用(保持)预置值(例如，前次的估计值)的另一种方法，估计缸内温度和NOx排放量的处理的执行(步骤402)。
如在上面所述，在本例中，“缸内温度”和“NOx排放量”对应于上述 步骤400和402中的处理中的“预定参数”。
如在上面所述，本实施例中使用的用语“发动机控制的切换”包括各种形式的切换：执行和禁止(停止)致动器的控制(包括反馈控制)之间的切换；反馈增益的变更；及在致动器的控制(包括反馈控制)，与在考虑到误差的同时具有燃烧分析结果的误差容限的控制之间的切换。此外，本实施例中使用的用语“判断处理的切换”包括各种形式的切换：执行和禁止基于对于缸内压力数据的燃烧分析结果的判断处理之间的切换；及在基于燃烧分析结果的判断处理和基于不利用缸内压力数据或者利用部分的缸内压力数据的另一种方法的判断处理之间的切换。另外，本实施例中使用的用语“估计处理的切换”包括各种形式的切换：执行和禁止基于对于缸内压力数据的燃烧分析结果的估计处理之间的切换；及在基于燃烧分析结果的估计处理和基于利用预置值的另一种方法的估计处理之间的切换。
按照在上面说明的图22中图解所示的例程，如果因为在燃烧时间段中获得的热释放量数据的项数为两个以上而判断采样数据可靠，那么执行最初预定利用缸内压力传感器34进行的发动机控制、判断处理和估计处理。相反，如果因为在燃烧时间段中获得的热释放量数据的项数小于两个而判断采样数据不可靠，那么禁止(停止)这种发动机控制、判断处理和估计处理，在反馈控制的情况下，减小反馈增益，执行基于不利用缸内压力数据，或者利用部分的缸内压力数据的另一种方法的上述判断处理，或者执行利用预置值的上述估计处理。换句话说，按照上述例程的处理，按照在燃烧时间段中获得的热释放量数据的项数(即，按照采样数据是否可靠)，改变在下一个循环的控制中，反映利用缸内压力数据的燃烧分析的结果的程度。更具体地，如果在燃烧时间段中获得的热释放量数据的项数小于两个，那么在下一个循环的控制中，不反映上述燃烧分析结果，或者与在燃烧时间段中获得的热释放量数据的项数为两个以上的情况相比，程度较小地在下一个循环的控制中反映上述燃烧分析结果。
如上所述，按照本例程，可以进行有效地利用关于可被判断为可靠 的缸内压力数据的燃烧分析结果的发动机控制、判断处理和估计处理，能够避免基于利用不可靠的缸内压力数据的燃烧分析的发动机控制、判断处理和估计处理的执行。此外，与被配置成在发动机转速低于预定值的情况下一律不使用与曲轴角同步的采样数据的传统方法相比，能够增大实现利用燃烧分析结果的各种发动机控制、各种判断处理和各种估计处理的机会。
注意，在上述第四实施例中，按照本发明的上述第二方面的“控制切换装置”，按照本发明的上述第六方面的“判断处理切换处理”和按照本发明的上述第七方面的“估计处理切换装置”是分别通过ECU50按照在上述步骤104中判断的结果，执行上述步骤400或步骤402中的处理实现的。
附图标记列表
10内燃机
12活塞
14燃烧室
16进气通道
18排气通道
20进气阀
22排气阀
24进气可变阀机构
26排气可变阀机构
28节气门
30燃料喷射阀
32火花塞
34缸内压力传感器
36EGR通道
38EGR阀
40催化剂
50电子控制单元(ECU)
52曲轴角传感器
54气流计
56电子控制式锁止机构
58曲轴