JPH10299562A - 内燃機関の燃焼開始検出装置及び内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】内燃機関の燃焼開始検出装置及び内燃機関の制
御装置に関し、演算処理装置の能力に頼ることなく筒内
圧に基づき燃焼開始時期をリアルタイムで適切に把握で
き、燃料噴射時期の制御をより適切に行なうことができ
るようにする。 【解決手段】 筒内圧取込手段１１で内燃機関の圧縮上
死点を中心とした所定クランク角度範囲内で所定クラン
ク角度毎に筒内圧検出情報を取り込み、減算手段１２
で、この筒内圧検出情報に基づき、膨張行程の所定クラ
ンク角度の筒内圧から膨張行程の所定クランク角度に対
して圧縮上死点を境に対称位置にある圧縮行程時の所定
クランク角度における筒内圧を減算して、減算結果判定
手段１３が減算結果が所定値を越えたと判定したら、燃
焼開始判定手段１４が、減算結果が所定値を越えたとき
の膨張行程におけるクランク角度と前回のクランク角度
との間で燃焼が開始したと判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子制御燃料噴射
式のディーゼルエンジンに用いて好適の、内燃機関の燃
焼開始検出装置及び内燃機関の制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関、特に、ディーゼルエンジンを
制御する場合、燃料噴射量や燃料噴射時期といった燃料
噴射制御は極めて重要であり、かかる制御はドライバビ
リティや排出ガスに大きく影響する。特に、車両用エン
ジンにおいては、ドライバビリティや排出ガスに関する
要求度が高い。

【０００３】例えば排出ガス中のＮＯｘの量は、燃焼開
始時期や燃焼速度に関係し、排出ガス中のＮＯｘを低減
させるには、特に燃焼開始時期を制御することが効果的
である。この燃焼開始時期は、燃料噴射開始時期やＥＧ
Ｒ（排出ガス還流装置）を調整することで制御すること
ができる。そこで、実際の燃焼開始時期を把握しなが
ら、把握した燃焼開始時期に基づいたフィードバック制
御により、燃料噴射開始時期やＥＧＲの制御を行なっ
て、排出ガス中のＮＯｘを低減させることが考えられて
いる。

【０００４】したがって、燃焼開始時期を把握すること
が必要になるが、筒内圧センサを用いて筒内での熱発生
を求め、熱発生率から燃焼開始を判定することが、エン
ジンの燃焼解析手法としては広く行なわれている。ま
た、ディーゼルエンジンの分配型噴射ポンプにおける燃
料噴射時期制御は、タイマピストンを作動させて行なっ
ているが、この場合、燃料噴射時期は、一般には、ピス
トンストローク，ポンプ噴射圧立ち上がり，ニードルリ
フト時期等が参照されており、このような燃料噴射時期
制御も、燃焼開始時期に基づいて行なえばより適切な制
御を行なうことができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
に、筒内圧センサで検出した筒内圧から筒内での熱発生
率を求めて燃焼開始を判定する燃焼圧解析手法では、一
般には、まず、エンジン運転中に筒内圧力のみを計測し
て、筒内での熱発生や熱発生率を求め燃焼開始を判定す
るといった解析は、その後で行なうようにしており、エ
ンジン運転中にリアルタイムで燃焼開始を判定するもの
ではない。

【０００６】このようにリアルタイムに解析を行なわな
いのは、燃焼開始の解析に時間がかかるためである。つ
まり、上述のような燃焼圧解析手法では、１°ＣＡ（ク
ランク角１°）程度毎に筒内圧を検出し、各筒内圧デー
タに基づいてアナログ演算処理により熱発生や熱発生率
を求めては燃焼開始を判定している。このような解析処
理は、極めて高速で演算処理を行なうことができなけれ
ば、リアルタイムで（少なくとも、１燃焼サイクル内
で）燃焼開始を判定することは困難である。

【０００７】一般に、エンジン制御に用いる演算処理装
置には、処理速度的に限度があり、このような高速処理
を行なうのは困難であるため、かかる燃焼圧解析手法
（即ち、筒内圧センサで筒内圧を検出しながら筒内圧に
基づいて筒内での熱発生を求め熱発生率から燃焼開始を
判定する手法）を、燃料噴射開始時期やＥＧＲの制御の
ために適用することは極めて困難であるのが現状であ
る。

【０００８】したがって、ディーゼルエンジンの分配型
噴射ポンプにおける燃料噴射時期制御についても、燃焼
開始時期に基づいて行なうのは現状では困難である。ま
た、燃料噴射時期制御については、分配型噴射ポンプの
駆動時期と実際に燃料スピルが行なわれる時期との間の
時間差や、燃料噴射時期と燃焼開始時期との間の時間差
について考慮しなくては燃焼開始時期に基づいて適切な
燃料噴射時期制御を行なうことは困難である。

【０００９】本発明は、上述の課題に鑑み創案されたも
ので、演算処理装置の能力に頼ることなく、筒内圧に基
づいて燃焼開始時期をリアルタイムで適切に把握できる
ようにした、内燃機関の燃焼開始検出装置を提供するこ
とを目的とする。また、燃焼開始時期をリアルタイムで
適切に把握しながらタイマピストンによる燃料噴射時期
の制御をより適切に行なうことができるようにした、内
燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１記載
の本発明の内燃機関の燃焼開始検出装置は、筒内圧取込
手段と、減算手段と、減算結果判定手段と、燃焼開始判
定手段とをそなえて構成される。筒内圧取込手段は、内
燃機関の圧縮上死点を中心とした所定のクランク角度範
囲内で所定のクランク角度毎に燃焼室内の筒内圧検出情
報を取り込み記憶し、減算手段では、該筒内圧取込手段
に取り込まれた筒内圧検出情報に基づいて、膨張行程の
所定クランク角度における筒内圧から、該膨張行程の所
定クランク角度に対して該圧縮上死点を境に対称位置に
ある圧縮行程時の所定クランク角度における筒内圧を減
算するように構成する。そして、減算結果判定手段は、
該減算手段による減算結果が所定値を越えたか否かを判
定し、燃焼開始判定手段では、この減算結果判定手段に
より該減算結果が該所定値を越えたことが判定された
ら、該減算結果が該所定値を越えたときの膨張行程にお
けるクランク角度と前回のクランク角度との間で燃焼が
開始したと判定するように構成する。

【００１１】請求項２記載の本発明の内燃機関の燃焼開
始検出装置は、筒内圧取込手段と、相関値算出手段と、
相関値判定手段と、燃焼開始判定手段とをそなえて構成
される。筒内圧取込手段は、内燃機関の圧縮上死点を中
心とした所定のクランク角度範囲内で所定のクランク角
度毎に燃焼室内の筒内圧検出情報を取り込み記憶し、相
関値算出手段では、該筒内圧取込手段に取り込まれた筒
内圧検出情報に基づいて、隣接する複数の筒内圧から熱
発生率相関値を算出するように構成する。そして、相関
値判定手段は、該相関値算出手段で算出された該熱発生
率相関値が所定値を越えたか否かを判定し、燃焼開始判
定手段では、該相関値判定手段により該熱発生率相関値
が該所定値を越えたことが判定されたら、該熱発生率相
関値が該所定値を越えたときの膨張行程におけるクラン
ク角度と前回のクランク角度との間で燃焼が開始したと
判定するように構成する。

【００１２】請求項３記載の本発明の内燃機関の制御装
置は、プランジャポンプと、タイマピストンと、燃焼開
始時期検出手段と、目標燃料噴射時期設定手段と、制御
手段とをそなえて構成される。プランジャポンプは、デ
ィーゼル内燃機関の燃料噴射ポンプ内に設けられて燃料
を高圧に加圧し、タイマピストンは、該プランジャポン
プによる燃料の加圧時期を調整することにより燃料噴射
弁からの燃料噴射時期を制御するが、燃焼開始時期検出
手段は、該ディーゼル内燃機関の燃焼開始時期を検出
し、目標燃料噴射時期設定手段は、該燃焼開始時期検出
手段の検出結果に対して燃料の移送遅れ等を考慮した補
正を行なって目標燃料噴射時期を設定し、制御手段は、
該目標燃料噴射時期設定手段により設定された該目標燃
料噴射時期に応じて該タイマピストンの位置を制御する
ように構成する。

【００１３】請求項４記載の本発明の内燃機関の制御装
置は、請求項３記載の装置において、高圧燃料配管と、
回転速度検出手段とをさらにそなえ、高圧燃料配管は、
該燃料噴射弁へ高圧に加圧した燃料を配送し、回転速度
検出手段は、該ディーゼル内燃機関の回転速度を検出す
るように構成し、該目標燃料噴射時期設定手段は、該高
圧燃料配管の長さと該回転速度検出手段で検出された回
転速度とに応じて該補正を行なうように構成する。

【００１４】請求項５記載の本発明の内燃機関の制御装
置は、請求項３又は４記載の装置において、該目標燃料
噴射時期設定手段が、該燃料噴射弁からの燃料噴射開始
からこの噴射燃料による燃焼開始までの期間に応じて該
補正を行なうように構成する。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面により、本発明の実施
の形態について説明すると、図１〜図９は本発明の第１
実施形態にかかる内燃機関の燃焼開始検出装置及び制御
装置を示すもので、図１０，図１１は本発明の第２実施
形態にかかる内燃機関の制御装置を示すものである。

【００１６】まず、第１実施形態にかかる内燃機関の燃
焼開始検出装置及び制御装置を図１を参照して説明す
る。本内燃機関は、ディーゼル内燃機関（ディーゼルエ
ンジン）であって、図１に示すように、燃料噴射ポンプ
５０内には、燃料を高圧に加圧するプランジャポンプ５
１と、このプランジャポンプ５１による燃料の加圧時期
を調整することにより燃料噴射弁（ニードル弁）６０か
らの燃料噴射時期を制御する噴射時期制御機構５２とが
そなえられている。

【００１７】なお、噴射時期制御機構５２は、図示しな
いフェイスカムに当接するローラ５３の位置（位相角
度）をタイマピストン５４の位置調整することにより、
噴射時期制御を行なうものであり、タイマピストン５４
の位置調整は、タイマピストン室５５内の油圧を、電磁
式のタイマコントロールバルブ（ＴＣＶ）５６によって
制御することにより行なわれるようになっている。

【００１８】また、タイマピストン５４の位置を制御す
るために、タイマポジションコントローラ（制御手段）
４０がそなえられる。このタイマポジションコントロー
ラ４０は、燃焼開始時期が目標値（目標燃焼開始時期）
となるように、目標燃焼開始時期情報及び実際の燃焼開
始時期情報に基づいてタイマピストン５４の位置を調整
して燃料噴射時期を制御する。

【００１９】このため、目標燃焼開始時期を設定する目
標燃焼開始時期設定手段３０及び実際の燃焼開始時期を
検出する燃焼開始検出手段（本発明にかかる内燃機関の
燃焼開始検出装置）１０及び目標燃料噴射時期設定手段
２０がそなえられる。目標燃焼開始時期設定手段３０
は、エンジンの運転状態、即ち、エンジン回転数Ｎｅや
燃料噴射量Ｑに応じて次式に示すように目標燃焼開始時
期Ｔ_COを設定する。

【００２０】 Ｔ_CO＝ｆ₁ （Ｎｅ，Ｑ） ・・・（１） なお、燃料噴射量Ｑ自体は、エンジン回転数Ｎｅやエン
ジン負荷（例えばアクセルペダル踏込量）や冷却水温等
に基づいて設定される。したがって、目標燃焼開始時期
Ｔ_COは、エンジン回転数センサ８１，エンジン負荷セン
サ（アクセルポジションセンサ）８２等の情報に基づい
て設定される。

【００２１】燃焼開始検出手段１０は、本実施形態の大
きな特徴の一つであり、筒内圧情報に基づいて燃焼開始
を検出するが、まず、その原理を説明する。図２は、圧
縮上死点（クランク角が０°ＣＡ）付近における筒内圧
の変化と熱発生率とを対応させて示すものである。燃焼
の有無に係わらず圧縮行程（クランク角が０°ＣＡ以
下）ではクランク角の増大に応じて筒内圧が上昇し膨張
行程（クランク角が０°ＣＡ以上）ではクランク角の増
大に応じて筒内圧が下降する。ここで、もしも燃焼がな
ければ、筒内圧特性は、図２（Ａ）に鎖線ＰＬ１で示す
ように、圧縮上死点を中心に対称なものになる。

【００２２】つまり、圧縮上死点前α°ＣＡ（これをα
°ＢＴＤＣと示す）での筒内圧ＰＢαと圧縮上死点後α
°ＣＡ（これをα°ＡＴＤＣと示す）での筒内圧ＰＡα
とは互いに等しくなる。例えば、３０°ＢＴＤＣの筒内
圧ＰＢ₃₀と３０°ＡＴＤＣの筒内圧ＰＡ₃₀、２０°ＢＴ
ＤＣの筒内圧ＰＢ₂₀と２０°ＡＴＤＣの筒内圧ＰＡ₂₀、
１０°ＢＴＤＣの筒内圧ＰＢ₁₀と１０°ＡＴＤＣとの筒
内圧ＰＡ₁₀は、いずれも互いに等しくなる。

【００２３】したがって、燃焼がなければ、次式が成立
する。 ＰＢα＝ＰＡα しかし、燃焼があると燃焼熱が発生し〔図２（Ｂ）参
照〕、この燃焼エネルギにより筒内圧が上昇するので、
このような対称性がくずれるが、一般に、燃焼が開始さ
れるのは、圧縮上死点後（勿論、圧縮上死点にある程度
近い期間内）と考えられるので、圧縮上死点後α°ＣＡ
（α°ＡＴＤＣ）以前で燃焼があれば（α°ＡＴＤＣは
圧縮上死点にある程度近い時点とする）、次式が成立す
る。

【００２４】ＰＢα＜ＰＡα そこで、本燃焼開始検出手段（燃焼開始検出装置）１０
では、圧縮上死点の近傍（例えば−３５°ＣＡ〜３５°
ＣＡの期間内）において所定クランク角度（例えば５°
ＣＡ毎）に筒内圧を取り込み（検出し）、圧縮上死点に
対して前後に対称なクランク角度における筒内圧ＰＢ
α，ＰＡαの差ΔＰα（＝ＰＡα−ＰＢα）を算出し
て、この差ΔＰαが、予め設定した基準値（目標圧力
差）ΔＰ₀ に達したら、燃焼が既に開始したものと判定
し、この判定時に基づいて燃焼開始時期の検出値情報を
出力する。

【００２５】なお、この場合の目標圧力差ΔＰ₀ は、初
期燃焼の適当な時点に対応して設定することができ、こ
こでは、全燃焼熱（一回の燃焼で発生する全熱量）の１
０％が発生した時点に対応して目標圧力差ΔＰ₀ を設定
している。このような燃焼開始検出を行なうために、本
燃焼開始検出手段（燃焼開始検出装置）１０は、図１に
示すように、筒内圧取込手段１１，減算手段１２，減算
結果判定手段１３，燃焼開始判定手段１４をそなえてい
る。

【００２６】筒内圧取込手段１１は、筒内圧センサ８３
及びクランク角センサ８４からの各検出情報に基づい
て、クランク角の圧縮上死点を中心とした所定のクラン
ク角度範囲内でエンジンの燃焼室内の筒内圧を取り込み
これを記憶する。ここでは、圧縮上死点前３５°ＣＡ
（３５°ＢＴＤＣ）からθｓ（例えば５°ＣＡ）毎に圧
縮上死点後３５°ＣＡ（３５°ＡＴＤＣ）まで筒内圧検
出情報を取り込み、順次、図示しないメモリ内のアドレ
スｉ（ｉ＝１，２，３，・・・）内に記憶する。

【００２７】つまり、アドレス１には３５°ＢＴＤＣに
おける筒内圧ＰＢ₃₅、アドレス２には３０°ＢＴＤＣに
おける筒内圧ＰＢ₃₀、アドレス３には２５°ＢＴＤＣに
おける筒内圧ＰＢ₂₅、アドレス４には２０°ＢＴＤＣに
おける筒内圧ＰＢ₂₀、アドレス５には１５°ＢＴＤＣに
おける筒内圧ＰＢ₁₅、アドレス６には１０°ＢＴＤＣに
おける筒内圧ＰＢ₁₀、アドレス７には５°ＢＴＤＣにお
ける筒内圧ＰＢ₅ 、アドレス８にはＴＤＣ（圧縮上死
点）における筒内圧ＰＢ₀ がそれぞれ記憶されている。

【００２８】また、アドレス９には５°ＡＴＤＣにおけ
る筒内圧ＰＡ₅ 、アドレス１０には１０°ＡＴＤＣにお
ける筒内圧ＰＡ₁₀、アドレス１１には１５°ＡＴＤＣに
おける筒内圧ＰＡ₁₅、アドレス１２には２０°ＡＴＤＣ
における筒内圧ＰＡ₂₀、アドレス１３には２５°ＡＴＤ
Ｃにおける筒内圧ＰＡ₂₅、アドレス１４には３０°ＡＴ
ＤＣにおける筒内圧ＰＡ₃₀、アドレス１５には３５°Ａ
ＴＤＣにおける筒内圧ＰＡ₃₅がそれぞれ記憶されてい
る。

【００２９】減算手段１２は、筒内圧取込手段１１によ
り取り込まれた筒内圧情報に基づいて、膨張行程の所定
クランク角度における筒内圧から、この膨張行程の所定
クランク角度に対して圧縮上死点を境に対称位置にある
圧縮行程時の所定クランク角度における筒内圧を減算す
る。つまり、膨張行程（即ち、圧縮上死点後）のある時
点α°ＣＡ（α°ＡＴＤＣ）での筒内圧ＰＡαから、こ
の時点と圧縮上死点を境に対称位置にある、圧縮行程
（即ち、圧縮上死点前）の時点−α°ＣＡ（α°ＢＴＤ
Ｃ）での筒内圧ＰＢαを減算する。

【００３０】ここでは、α°＝５°，１０°，１５°，
２０°，２５°，３０°，３５°であるから、減算手段
１２では、具体的には次のように減算を行なうようにな
っている。α°＝５°では、アドレス９に記憶された５
°ＡＴＤＣでの筒内圧ＰＡ₅ からアドレス７に記憶され
た５°ＢＴＤＣでの筒内圧ＰＢ₅ を減算する。

【００３１】α°＝１０°では、アドレス１０に記憶さ
れた１０°ＡＴＤＣでの筒内圧ＰＡ ₁₀からアドレス６に
記憶された１０°ＢＴＤＣでの筒内圧ＰＢ₁₀を減算す
る。α°＝１５°では、アドレス１１に記憶された１５
°ＡＴＤＣでの筒内圧ＰＡ ₁₅からアドレス５に記憶され
た１５°ＢＴＤＣでの筒内圧ＰＢ₁₅を減算する。α°＝
２０°では、アドレス１２に記憶された２０°ＡＴＤＣ
での筒内圧ＰＡ ₂₀からアドレス４に記憶された２０°Ｂ
ＴＤＣでの筒内圧ＰＢ₂₀を減算する。

【００３２】α°＝２５°では、アドレス１３に記憶さ
れた２５°ＡＴＤＣでの筒内圧ＰＡ ₂₅からアドレス３に
記憶された２５°ＢＴＤＣでの筒内圧ＰＢ₂₅を減算す
る。α°＝３０°では、アドレス１４に記憶された３０
°ＡＴＤＣでの筒内圧ＰＡ ₃₀からアドレス２に記憶され
た３０°ＢＴＤＣでの筒内圧ＰＢ₃₀を減算する。α°＝
３５°では、アドレス１５に記憶された３５°ＡＴＤＣ
での筒内圧ＰＡ ₃₅からアドレス１に記憶された３５°Ｂ
ＴＤＣでの筒内圧ＰＢ₃₅を減算する。

【００３３】減算結果判定手段１３では、減算手段１２
による減算結果を、所定値（目標圧力差ΔＰ₀ ）と比較
して、減算結果が所定値（目標圧力差ΔＰ₀ ）を越えた
か否かを判定する。そして、燃焼開始判定手段１４で
は、減算結果判定手段１３により減算結果が所定値を越
えたことが判定されたら、この減算結果が所定値を越え
たときの膨張行程におけるクランク角度（これをθ_i °
ＣＡとする）と前回（θｓ°ＣＡ前）のクランク角度
〔（θ_i −θｓ）°ＣＡ〕との間で燃焼が開始したと判
定して、補間法を用いて燃焼開始時期を推定する。

【００３４】つまり、膨張行程におけるクランク角度θ
_i °ＣＡにおいて減算結果がはじめて所定値ΔＰ₀ を越
えたら、このクランク角度θ_i °ＣＡの時点（アドレス
ｉに対応した膨張行程のある時点）で検出された圧力差
ΔＰ_i と、この直前（５°ＣＡ前、アドレスｉ−１に対
応したクランク角度θ_(i-1) °ＣＡの時点）で検出され
た圧力差ΔＰ_(i-1) と、所定値（目標圧力差）ΔＰ₀ と
から、次式に示すように補間法を用いて燃焼開始時期θ
_c を推定する。

【００３５】 θ_c ＝θ_(i-1) ＋θｓ×（ΔＰ₀ −ΔＰ_(i-1) ）／（ΔＰ_i −ΔＰ_(i-1) ） ・・・（２） 目標燃料噴射時期設定手段２０は、ＰＩコントローラ２
１と、補正機能部（補正手段）２２とをそなえている。
ＰＩコントローラ２１では、目標燃焼開始時期設定手段
３０で設定された目標燃焼開始時期θ_a から、燃焼開始
検出手段（燃焼開始検出装置）１０で検出された実際の
燃焼開始時期θ_c を減算した差分（θ_a −θ_c ）又はこ
の差分（θ_a −θ_c ）に対応した目標ポンプ噴射時期θ
_PO及びポンプ噴射時期θ_P との差分Δθ（＝θ_PO−
θ_P ）に基づいて、ＰＩ制御処理を行なう。

【００３６】補正手段２２では、目標燃焼開始時期θ_a
に対して、燃料の移送遅れ等に対応して補正を施し、目
標燃焼開始時期θ_a を目標燃料噴射時期θ_ajに変換して
出力する。ここで、補正手段２２による補正内容を説明
する。燃料噴射時期の制御は、タイマピストン５４を移
動させて行なうが、タイマピストン５４で調整されるも
のは、燃料噴射ポンプ５０のプランジャポンプ５１によ
る燃料を高圧に加圧するタイミングである。ところが、
シリンダ内に実際に燃料を噴射するのは、この燃料噴射
ポンプ５０から離隔した燃料噴射弁（ニードル弁又は噴
射ノズル）６０であり、燃料噴射ポンプ５０のプランジ
ャポンプ５１による燃料加圧タイミングと噴射ノズル６
０による燃料噴射タイミングとの間には移送遅れが生じ
る。

【００３７】つまり、図３に示すように、燃料噴射ポン
プ５０と燃料噴射弁（ニードル弁）６０との間には燃料
供給配管５８が介装されており、燃料噴射ポンプ５０の
プランジャポンプ５１で加圧を行なうと、燃料供給配管
５８内での圧力伝達時間を経て燃料噴射弁６０での燃料
噴射が行なわれる。この圧力伝達時間は、次式で示すよ
うに、燃料噴射ポンプ５０と燃料加圧タイミングとの間
の管路長（管長）に依存した時間だけかかる。

【００３８】圧力伝達時間＝管長／音速 したがって、エンジン配置が決まれば、圧力伝達時間も
一定時間に決まる。したがって、この圧力伝達に要する
クランク角は、エンジン回転数Ｎｅ（ｒｐｍ）に比例し
たものになり、例えば管長０．８３ｍ程度であれば、燃
料供給配管内の音速が１３５５ｍ／ｓであるから、圧力
伝達に要するクランク角は次のようになる。

【００３９】 圧力伝達に要するクランク角 ＝〔（Ｎｅ／６０）×３６０〕×（０．８３／１３５５） ≒０．００３７×Ｎｅ したがって、計算上では、例えばエンジン回転数Ｎｅが
１０００ｒｐｍならば、３．７（°ＣＡ）程度の移送遅
れとなる。

【００４０】一方、同様な条件での実験結果では、エン
ジン回転数Ｎｅが１０００ｒｐｍの時には、約４°ＣＡ
程度の移送遅れが生じており、ほぼ理論通りに移送遅れ
が生じることがわかった。また、噴射ノズル６０のリフ
ト開始と燃焼圧の立ち上がり（即ち、燃焼の開始）との
間にも遅れが生じるが、ノズルを通過する燃料質量は噴
射圧力にほぼ比例し、また、噴射圧力はエンジン回転数
Ｎｅに比例するため、この遅れはエンジン回転数Ｎｅへ
の依存度は少ないが、燃焼開始時期θ_C 及びエンジン回
転数Ｎｅの関数として次のように示すことができる。

【００４１】 燃焼圧の立ち上がりの遅れ＝ｆ₂ （θ_C ，Ｎｅ） なお、例えば図４に示す直線ＬＬ１は噴射開始時期特性
を示し、直線ＬＬ２は燃焼開始時期特性を示しており、
図示するように、燃料噴射開始から燃焼開始までは、エ
ンジン回転数に係わらずほぼ一定のクランク角対応の遅
れ期間（例えば８°ＣＡ）があることがわかる。

【００４２】補正手段２２では、このような燃料噴射ポ
ンプ５０と噴射ノズル６０との間での移送遅れや燃焼圧
の立ち上がりの遅れを考慮して、実際のポンプ噴射時期
θ_P及び目標ポンプ噴射時期θ_POを次のような演算式で
算出することができる。 θ_P ＝θ_C −θｄ＋Ｋａ・Ｎｅ＋ｆ₂ （θ_C ，Ｎｅ） ・・・（３） θ_PO＝θ_CO−θｄ＋Ｋａ・Ｎｅ＋ｆ₂ （θ_CO，Ｎｅ） ・・・（４） なお、θｄは最大遅れ位置であり、Ｋａは管路長で決ま
る定数であり、例えばＫａ＝０．００３７となり、ｆ₂
は燃焼開始遅れ関数である。

【００４３】タイマポジションコントローラ（制御手
段）４０は、タイマストローク調整量ΔＳＴを算出し
て、この調整量ΔＳＴに応じてタイマコントロールバル
ブ駆動電流デューティＴ_CVONを算出してタイマピストン
のストロークを調整する。上記の目標ポンプ噴射時期θ
_PO及びポンプ噴射時期θ_P との差分Δθ（＝θ_PO−
θ_P ）は、タイマピストンのタイマストローク調整量
（目標タイマストロークと実タイマストロークとの差
分）ΔＳＴに対応するので、タイマストローク調整量Δ
ＳＴは次式のように示すことができる。

【００４４】 ΔＳＴ＝θ_PO−θ_P ＝Δθ_P ・・・（５） そして、タイマコントロールバルブ駆動電流デューティ
Ｔ_CVONは、次式により算出することができる。 Ｔ_CVON＝ｋ_PTCV・ΔＳＴ(i) ＋ｋ_iTCVΣΔＳＴ(i) ＋Ｔ_CV（θ_PO，Ｎｅ） ・・・（６） なお、ｋ_PTCVはフィードバックゲインであり、上式の第
１，２項はＰＩ制御及び補正にかかるフィードバック
項、第３項は基本デューティ項であり学習制御により目
標ポンプ噴射時期θ_PO及びエンジン回転数Ｎｅに対応し
て決まる。

【００４５】また、補正手段２２に関して補足すれば、
燃焼開始時期の検出を燃焼圧の立ち上がりを直接検出す
るものでなくてもよく、燃焼開始時期と対応関係にある
パラメータやその操作部材の状態に基づいて検出するよ
うなものでもよい。本発明の第１実施形態としての内燃
機関の制御装置及び燃焼開始検出装置は、上述のように
構成されているので、例えば図５に示すように燃料噴射
時期θ_P ，θ_POが設定され、これに基づいて、図６に示
すようにタイマコントロールバルブ駆動電流デューティ
Ｔ_CVONが設定されて、燃料噴射時期（燃焼時期）が最適
な状態に制御される。

【００４６】つまり、図５に示すように、まず、実燃焼
開始時期θ_C を検出する（ステップＡ１０）。この検出
は、燃焼開始検出手段（内燃機関の燃焼開始検出装置）
１０により行なわれるが、これについては後述する。次
に、目標燃焼開始時期θ_COを決定（設定）する（ステッ
プＡ２０）。この設定は、目標燃焼開始時期設定手段３
０により行なわれるが、目標燃焼開始時期θ _COは、前式
（１）に示すようにエンジン回転数Ｎｅや燃料噴射量Ｑ
に応じて設定される。なお、燃料噴射量Ｑは、エンジン
回転数Ｎｅやエンジン負荷（例えばアクセルペダル踏込
量）や冷却水温等に基づいて設定される。

【００４７】ついで、ポンプ側での実燃料噴射時期θ_P
及びポンプ側での目標燃料噴射時期θ_POを算出する（ス
テップＡ３０）。この燃料噴射時期θ_P ，θ_POは、目標
燃料噴射時期設定手段２０により、前式（３），（４）
を用いて、上記各ステップで検出又は設定された実燃焼
開始時期θ_C ，目標燃焼開始時期θ_CO及びエンジン回転
数センサ８１で検出されたエンジン回転数Ｎｅから算出
される。

【００４８】タイマポジションコントローラ（制御手
段）４０では、このように設定された実燃料噴射時期θ
_P 及び目標燃料噴射時期θ_POに基づいて、図６に示すよ
うに、所定時間（例えば１０ｍｓｅｃ）のタイマ割込に
よって、演算を行なうが、まず、タイマストローク調整
量ΔＳＴを算出する（ステップＢ１０）。つまり、前式
（５）を用いて、目標ポンプ噴射時期θ_PO及びポンプ噴
射時期θ_P との差分Δθ（＝θ_PO−θ_P ）としてタイマ
ストローク調整量（目標タイマストロークと実タイマス
トロークとの差分）ΔＳＴを算出する。

【００４９】ついで、前式（６）を用いて、タイマコン
トロールバルブ５６の駆動電流デューティＴ_CVONを算出
する（ステップＢ１０）。これにより、タイマコントロ
ールバルブ５６の駆動電流デューティ（即ち、制御量）
Ｔ_CVONは、実燃焼開始時期θ_C ，目標燃焼開始時期θ_CO
に基づいて、フィードバック制御されつつ、燃料の移送
遅れや燃料噴射から燃焼までの遅れを考慮しながら設定
されることになる。

【００５０】したがって、ディーゼルエンジンの分配型
噴射ポンプにおける燃料噴射時期制御を、分配型噴射ポ
ンプの駆動時期と実際に燃料スピルが行なわれる時期と
の間の時間差や、燃料噴射時期と燃焼開始時期との間の
時間差に影響されることなく、燃焼開始時期に基づいて
適切に行なうことができるのである。ところで、実燃焼
開始時期θ_C の検出について説明すると、実燃焼開始時
期θ _C の検出にあたっては、図７，図８に示すようなク
ランク角割込ルーチンの各処理を行ないながら、図９に
示すようにして検出を行なう。

【００５１】つまり、図７に示すように、筒内圧取込手
段１１により、所定のクランク角周期（サンプル間隔）
θｓ（ここでは、θｓ＝５°ＣＡとする）で処理を行な
うが、まず、クランク角が所定範囲（ここでは、圧縮上
死点前３５°〜圧縮上死点後３５°（即ち、圧縮上死点
を基準に−３５°〜＋３５°）の範囲内にあるか否かが
判断される（ステップＣ１０）。

【００５２】クランク角がこの範囲内になければ処理は
行なわないが、クランク角がこの範囲内にあれば、筒内
圧センサ８３から筒内圧検出値を取り込んで（ステップ
Ｃ２０）、この筒内圧検出値をメモリ（ｉ）に格納する
（ステップＣ３０）。なお、ｉはメモリアドレスであ
り、図８に示すように、クランク角が圧縮上死点前３５
°の時点（即ち、クランク角が−３５°に達した時点）
での割込ルーチン（３５°Ｂ割込ルーチン）により、ｉ
＝１にリセットされている（ステップＤ１０）。

【００５３】したがって、クランク角が−３５°に達す
ると、メモリアドレスｉ＝１に、この時検出された筒内
圧検出値Ｐ₁ が格納される。そして、メモリアドレスｉ
をｉ＝ｉ＋１と増加させる（ステップＣ４０）。次に、
クランク角がθｓ（＝５°ＣＡ）だけ回転すると、再
び、ステップＣ１０〜ステップＣ４０の処理が繰り返さ
れる。

【００５４】つまり、クランク角が−３０°に達する
と、メモリアドレスｉ＝２にこの時検出された筒内圧検
出値Ｐ₂ が格納され、クランク角が−２５°に達する
と、メモリアドレスｉ＝３にこの時検出された筒内圧検
出値Ｐ₃ が格納され、クランク角が−２０°に達する
と、メモリアドレスｉ＝４にこの時検出された筒内圧検
出値Ｐ₄ が格納されるというようにして、クランク角が
３５°に達するまで、筒内圧検出値の格納が行なわれ
る。

【００５５】この結果、メモリアドレスｉ＝１（クラン
ク角が−３５°）から、メモリアドレスｉ＝１５（クラ
ンク角が３５°）まで、クランク角θｓ（＝５°）毎の
筒内圧データが、メモリに格納される。このように、各
筒内圧データがメモリに格納されたら、図９に示すよう
にして、実燃焼開始時期θ_C の検出を行なう。

【００５６】まず、減算手段１２で、筒内圧取込手段１
１により取り込まれた筒内圧情報に基づいて、膨張行程
の所定クランク角度における筒内圧から、この膨張行程
の所定クランク角度に対して圧縮上死点を境に対称位置
にある圧縮行程時の所定クランク角度における筒内圧を
減算する（ステップＥ１０）。つまり、膨張行程（即
ち、圧縮上死点後）のある時点（メモリｉの時点とす
る）での筒内圧Ｐ_i から、この時点と圧縮上死点を境に
対称位置にある、圧縮行程（即ち、圧縮上死点前）の時
点（メモリｊの時点とする）での筒内圧Ｐ_j を減算す
る。

【００５７】したがって、例えば圧縮上死点後５°の筒
内噴射圧〔メモリ（ｉ＝９）に格納された筒内圧検出
値〕Ｐ₉ から圧縮上死点前５°の筒内噴射圧〔メモリ
（ｉ＝７）に格納された筒内圧検出値〕Ｐ₇ を減算（Ｐ
₉ −Ｐ₇ ）する。さらに、圧縮上死点後１０°の筒内噴
射圧〔メモリ（ｉ＝１０）に格納された筒内圧検出値〕
Ｐ ₁₀から圧縮上死点前１０°の筒内噴射圧〔メモリ（ｉ
＝６）に格納された筒内圧検出値〕Ｐ₆ を減算（Ｐ₁₀−
Ｐ₆ ）する。

【００５８】このようにして、減算値（Ｐ₉ −Ｐ₇ ），
（Ｐ₁₀−Ｐ₆ ），（Ｐ₁₁−Ｐ₅ ），（Ｐ₁₂−Ｐ₄ ），
（Ｐ₁₃−Ｐ₃ ），（Ｐ₁₄−Ｐ₂ ），（Ｐ₁₅−Ｐ₁ ）をそ
れぞれ算出する（ステップＥ２０）。そして、減算結果
判定手段１３で、減算手段１２による減算結果を所定値
（目標圧力差ΔＰ₀ ）と比較して、減算結果が所定値
（目標圧力差ΔＰ₀ ）を越えたか否かを判定して、越え
た時点のサンプル点を求め、この時点のクランク角θ_ic
を求める。

【００５９】例えば、減算値（Ｐ₉ −Ｐ₇ ），（Ｐ₁₀−
Ｐ₆ ）は目標圧力差ΔＰ₀ を越えないが、減算値（Ｐ₁₁
−Ｐ₅ ）は目標圧力差ΔＰ₀ を越えた場合、減算結果が
目標圧力差ΔＰ₀ を越えたサンプル点はｉ＝１１であ
り、この時点のクランク角θ₁₁は、１５°ＣＡとなる。
そして、燃焼開始判定手段１４では、減算結果が所定値
を越えたときの膨張行程におけるクランク角度（これを
θ_ic°ＣＡとする）と前回（５°ＣＡ前）のクランク角
度〔（θ_ic−５）°ＣＡ〕との間で燃焼が開始したと判
定して、補間法を用いて燃焼開始時期を推定する。

【００６０】最も簡単には１次補間を用いて、クランク
角度θ_ic°ＣＡの時点（アドレスｉｃに対応した膨張行
程のある時点）で検出された圧力差ΔＰ_icと、この直前
（５°ＣＡ前、アドレスｉｃ−１に対応したクランク角
度θ_(ic-1)°ＣＡの時点）で検出された圧力差ΔＰ
_(ic-1)と、所定値（目標圧力差）ΔＰ₀ とから、前式
（２）を用いて燃焼開始時期θ_c を算出（推定）する。

【００６１】このようにして、少ないサンプリングデー
タ〔ここでは、１燃焼サイクル（クランク角７２０°）
について１５データ〕で、燃焼開始時期θ_c を容易に且
つ確実に推定することができ、演算処理系に負担を与え
ることなく、演算処理能力が特別優れた処理装置を用い
なくても、機関を運転しながらリアルタイムで、燃焼の
開始を判定することができるようになる利点がある。

【００６２】このように容易に燃焼開始を判定できるた
め、本実施形態のような燃料噴射時期（特に、燃料噴射
開始時期）の制御をはじめとして、ＥＧＲの制御等のエ
ンジンの各種制御を、燃焼開始時期リアルタイムで適切
に把握しながらこれに基づいて適切に行なうことができ
るようになる。次に、本発明の第２実施形態にかかる内
燃機関の燃焼開始検出装置について説明する。

【００６３】この燃焼開始検出装置は、第１実施形態の
場合と同様に、筒内圧に基づいて燃焼開始を検出する
が、本実施形態では、燃焼開始に伴って熱発生率が増大
する点に着目し、この熱発生率に直接着目して燃焼開始
の判定を行なうようになっている。つまり、筒内圧に基
づいて熱発生率（単位クランク角毎の熱発生量）ｄＱ／
ｄθを算出して、この熱発生率ｄＱ／ｄθが所定値ｄＱ
₀ を越えたら、燃焼開始と判定するようになっている。

【００６４】このため、本燃焼開始検出装置は、図１０
に示すように、筒内圧取込手段１１，相関値算出手段１
５，相関値判定手段１６，燃焼開始判定手段１７をそな
えて構成される。筒内圧取込手段１１は、第１実施形態
と同様に、筒内圧センサ８３及びクランク角センサ８４
からの各検出情報に基づいて、クランク角の圧縮上死点
を中心とした所定のクランク角度範囲内でエンジンの燃
焼室内の筒内圧を所定クランク角毎に取り込みこれを図
示しないメモリに記憶する。

【００６５】相関値算出手段１５では、筒内圧取込手段
１１に取り込まれた筒内圧検出情報に基づいて、隣接す
る複数の筒内圧から熱発生率相関値を算出するが、熱発
生率ｄＱ／ｄθは、次式のように示すことができる。 ｄＱ／ｄθ ＝〔１／（ｋ−１）〕・〔Ｖ（ｄＰ／ｄθ）＋ｋＰ（ｄＶ／ｄθ）〕 ・・・（７） ただし、ｋ＝Ｃ_P ／Ｃ_V ， Ｃ_P ：定圧比熱，Ｃ_V ：定
容比熱 Ｖ：筒内容積（ピストン位置対応），Ｐ：筒内圧 式（７）をＰのｉ時点での微分値について近似すると、 ｄＰ／ｄθ｜_i ＝（Ｐ_i −Ｐ_i-1 ）／Δθ ｄＱ／ｄθ｜_i ＝〔Ａ／（ｋ−１）〕・〔Ｖ_i （Ｐ_i −Ｐ_i-1 ）／Δθ） ＋ｋＰ_i （ｄＶ／ｄθ｜_i ）〕 ＝〔Ａ／（ｋ−１）〕・〔Ｖ_i ／Δθ＋ｋ（ｄＶ／ｄθ｜_i ）〕Ｐ_i −〔Ａ／（ｋ−１）〕・Ｖ_i Ｐ_i-1 ／Δθ ＝α_i Ｐ_i −β_i Ｐ_i-1 ・・・（８） α_i ，β_i ：重み係数 となり、あるサンプリング周期ｉにおける熱発生率ｄＱ
／ｄθ｜_i は、このサンプリング周期ｉにおける筒内圧
Ｐ_i 及び前回のサンプリング周期ｉ−１における筒内圧
Ｐ_i-1 から算出することができる。なお、以下、ｄＱ／
ｄθのうちｄθを省略して記載する。

【００６６】なお、相関値算出手段１５では、このよう
な演算式（８）に基づいて、各サンプリング周期で取り
込まれた筒内圧Ｐ_i （ｉ＝１〜ｎ）から、近似的な熱発
生率（熱発生率相関値）ｄＱ_i を算出する。なお、重み
係数α_i ，β_i は、例えばテーブル値として予め記憶さ
れている。相関値判定手段１６では、相関値算出手段１
５で算出された熱発生率相関値ｄＱ_i が所定値ｄＱ₀ を
越えたか否かを判定する。

【００６７】そして、燃焼開始判定手段１７では、相関
値判定手段１６により熱発生率相関値ｄＱ_i が所定値ｄ
Ｑ₀ を越えたことが判定されたら、この熱発生率相関値
が所定値を越えたとき（このときのサンプリング周期を
ｉｃとする）の膨張行程におけるクランク角度（これを
θ_ic°ＣＡとする）と前回（θｓ°ＣＡ前）のクランク
角度〔（θ_ic−θｓ）°ＣＡ〕との間で燃焼が開始した
と判定する。

【００６８】つまり、膨張行程におけるクランク角度θ
_ic°ＣＡにおいて熱発生率相関値ｄＱ_icがはじめて所定
値ｄＱ₀ を越えたら、このクランク角度θ_ic°ＣＡの時
点（アドレスｉｃに対応した膨張行程のある時点）で算
出された熱発生率相関値ｄＱ _icと、この直前（θｓ°Ｃ
Ａ前、アドレスｉｃ−１に対応したクランク角度θ_(i
c-1)°ＣＡの時点）で算出された熱発生率相関値ｄＱ
_ic-1と、所定値ｄＱ₀ とから、次式に示すように補間法
を用いて燃焼開始時期θ_c を推定する。

【００６９】 θ_c ＝θ_(ic-1)＋θｓ×（ｄＱ₀ −ｄＱ_ic-1）／（ｄＱ_ic −ｄＱ_ic-1） ・・・（９） 本発明の第２実施形態の内燃機関の燃焼開始検出装置
は、上述のように構成されるので、燃焼開始時期θ_C の
検出は、以下のように行なわれる。まず、実燃焼開始時
期θ_C の検出にあたっては、前述の第１実施形態の場合
と同様に、図７，図８に示すようなクランク角割込ルー
チンの各処理を行ないながら、図９に示すようにして検
出を行なう。

【００７０】つまり、筒内圧取込手段１１では、図７に
示すように、クランク角が所定範囲（ここでは、圧縮上
死点前３５°〜圧縮上死点後３５°（即ち、圧縮上死点
を基準に−３５°〜＋３５°）の範囲内にあるか否かが
判断され（ステップＣ１０）、クランク角がこの範囲内
にあれば、筒内圧センサ８３から筒内圧検出値を取り込
んで（ステップＣ２０）、この筒内圧検出値をメモリ
（ｉ）に格納する（ステップＣ３０）。

【００７１】メモリアドレスｉは、図８に示すように、
クランク角が圧縮上死点前３５°の時点（即ち、クラン
ク角が−３５°に達した時点）での割込ルーチン（３５
°Ｂ割込ルーチン）により、ｉ＝１にリセットされてい
る（ステップＤ１０）。したがって、クランク角が−３
５°に達すると、メモリアドレスｉ＝１に、この時検出
された筒内圧検出値Ｐ₁ が格納される。そして、メモリ
アドレスｉをｉ＝ｉ＋１と増加させて（ステップＣ４
０）、次々に、所定クランク角θｓ（＝５°ＣＡ）毎
に、ステップＣ１０〜ステップＣ４０の処理を繰り返
し、各メモリアドレスｉに対応した筒内圧検出値Ｐ_i を
格納する。

【００７２】このように、各筒内圧データがメモリに格
納されたら、図１１に示すようにして、実燃焼開始時期
θ_C の検出を行なう。まず、相関値算出手段１５で、筒
内圧取込手段１１に取り込まれた筒内圧検出情報に基づ
いて、隣接する複数の筒内圧から、式（８）により、各
検出筒内圧Ｐ _i に応じて熱発生率ｄＱ_i を算出する（ス
テップＦ１０）。

【００７３】 ｄＱ_i ＝α_i Ｐ_i −β_i Ｐ_i-1 ・・・（８） ついで、相関値判定手段１６で、相関値算出手段１５で
算出された熱発生率相関値ｄＱ_i が所定値ｄＱ₀ を越え
たか否かを判定する（ステップＦ２０）。そして、燃焼
開始判定手段１７で、相関値判定手段１６によりｉｃ番
目の熱発生率相関値ｄＱ_icが所定値ｄＱ₀ を越えたこと
が判定されたら、この熱発生率相関値が所定値を越えた
ときの膨張行程におけるクランク角度（θ_ic°ＣＡ）と
前回（θｓ°ＣＡ）のクランク角度〔（θ_ic−θｓ）°
ＣＡ〕との間で燃焼が開始したとして、クランク角度θ
_ic°ＣＡの時点で算出された熱発生率相関値ｄＱ_icと、
この直前（θｓ°ＣＡ前）で算出された熱発生率相関値
ｄＱ_ic-1と、所定値ｄＱ₀ とから、式（９）により補間
法を用いて燃焼開始時期θ_c を算出する。

【００７４】このようにして、少ないサンプリングデー
タ〔ここでは、１燃焼サイクル（クランク角７２０°）
について１５データ〕で、燃焼開始時期θ_c を容易に且
つ確実に推定することができ、演算処理系に負担を与え
ることなく、演算処理能力が特別優れた処理装置を用い
なくても、機関を運転しながらリアルタイムで、燃焼の
開始を判定することができるようになる利点がある。

【００７５】このように容易に燃焼開始を判定できるた
め、本実施形態のような燃料噴射時期（特に、燃料噴射
開始時期）の制御をはじめとして、ＥＧＲの制御等のエ
ンジンの各種制御を、燃焼開始時期リアルタイムで適切
に把握しながらこれに基づいて適切に行なうことができ
るようになる。なお、各実施形態では、最も簡単な例と
して１次補間を用いているが、補間法はこれに限らな
い。

【００７６】また、筒内圧をサンプリングするクランク
角度の範囲は、各実施形態におけるものは一例であり、
この範囲は少なくとも燃焼開始時（一般には圧縮上死点
付近）の近傍であればよく、エンジンによってはより狭
い範囲（例えば、−１５°ＣＡ〜＋１５°ＣＡの範囲或
いはこれ以上に狭い範囲）に限定することも可能であ
る。

【００７７】また、第１実施形態の燃焼開始検出装置で
は、圧縮上死点を中心に前後に対称なクランク角におけ
る筒内圧が必要になるが、第２実施形態では、このよう
な必要はないので、第２実施形態の燃焼開始検出装置の
場合、筒内圧をサンプリングするクランク角度の範囲
を、例えば−１０°ＣＡ〜＋２０°ＣＡの範囲等に設定
してもよい。

【００７８】また、各実施形態では、筒内圧のサンプリ
ング周期θｓを５°ＣＡとしているが、これは一例であ
り、筒内圧サンプリングのクランク角度範囲を狭くした
場合や、処理装置の能力等によっては、サンプリング周
期θｓをより短く（例えば２°ＣＡ）してもよい。ま
た、判定閾値ΔＰ₀ ，ｄＱ₀ は、適宜の値を設定しうる
ものである。

【００７９】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１記載の本
発明の内燃機関の燃焼開始検出装置によれば、膨張行程
の所定クランク角度における筒内圧から、この膨張行程
の所定クランク角度に対して圧縮上死点を境に対称位置
にある圧縮行程時の所定クランク角度における筒内圧を
減算することにより圧力差が算出され、この圧力差が所
定値を越えたら、燃焼があったものと見做すことがで
き、圧力差が所定値を越えたときの膨張行程におけるク
ランク角度と前回のクランク角度との間で燃焼が開始し
たと判定することができる。

【００８０】したがって、クランク角度に対応して検出
される少ない筒内圧サンプルから、演算処理系に負担を
与えることなく、燃焼の開始を判定することができ、も
ちろん機関を運転しながらリアルタイムで判定すること
ができる。これにより、例えばタイマピストンによる燃
料噴射時期の制御をより適切に行なうこともできるよう
になる。

【００８１】請求項２記載の本発明の内燃機関の燃焼開
始検出装置によれば、筒内圧検出手段により検出された
隣接する複数の筒内圧から熱発生率相関値を算出して、
この熱発生率相関値が所定値を越えたら、燃焼があった
ものと見做すことができ、この熱発生率相関値が所定値
を越えたときの膨張行程におけるクランク角度と前回の
クランク角度との間で燃焼が開始したと判定することが
できる。

【００８２】したがって、クランク角度に対応して検出
される少ない筒内圧サンプルから、演算処理系に負担を
与えることなく、燃焼の開始をより適切に判定すること
ができ、もちろん機関を運転しながらリアルタイムで判
定することができる。これにより、例えばタイマピスト
ンによる燃料噴射時期の制御をより適切に行なうことも
できるようになる。

【００８３】請求項３記載の本発明の内燃機関の制御装
置によれば、制御手段により、目標燃料噴射時期設定手
段で設定された目標燃料噴射時期に応じてタイマピスト
ンの位置が制御され、プランジャポンプによる燃料の加
圧時期が調整されるが、目標燃料噴射時期設定手段で
は、燃焼開始時期検出手段の検出結果に対して燃料の移
送遅れ等を考慮した補正を行なって目標燃料噴射時期を
設定するため、燃料の移送遅れによる燃焼時期のずれを
回避しながら、目標燃料噴射時期を設定することがで
き、燃料噴射時期の適切な制御により燃焼開始時期を適
切に制御することができるようになる利点がある。

【００８４】請求項４記載の本発明の内燃機関の制御装
置によれば、目標燃料噴射時期設定手段が、高圧燃料配
管の長さと回転速度検出手段で検出された回転速度とに
応じて燃焼開始時期検出手段の検出結果に対する補正を
行なうので、燃料の移送遅れ分を確実に補正しながら目
標燃料噴射時期を設定することができ、燃料噴射時期の
適切な制御により、燃焼開始時期を適切に制御すること
ができるようになる利点がある。

【００８５】請求項５記載の本発明の内燃機関の制御装
置によれば、目標燃料噴射時期設定手段が、燃料噴射開
始からこの噴射燃料による燃焼開始までの期間に応じて
燃焼開始時期検出手段の検出結果に対する補正を行なう
ので、目標燃料噴射時期を適切に設定することができ、
燃料噴射時期の適切な制御により、燃焼開始時期を適切
に制御することができるようになる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態にかかる内燃機関の燃焼
開始検出装置及び制御装置の構成を示すブロック図であ
る。

【図２】本発明の第１実施形態にかかる内燃機関の燃焼
開始検出装置による燃焼開始検出を説明する図であっ
て、（Ａ）は筒内圧変化特性を示し、（Ｂ）は熱発生率
を筒内圧変化特性に対応して示す。

【図３】本発明の第１実施形態にかかる内燃機関の制御
装置による移送遅れ補正を説明する図である。

【図４】本発明の第１実施形態にかかる内燃機関の制御
装置による移送遅れ補正を説明する図である。

【図５】本発明の第１実施形態にかかる内燃機関の制御
装置による燃料噴射時期制御を説明するフローチャート
（噴射時期設定ルーチン）である。

【図６】本発明の第１実施形態にかかる内燃機関の制御
装置による燃料噴射時期制御を説明するフローチャート
（タイマ割込ルーチン）である。

【図７】本発明の第１実施形態にかかる内燃機関の燃焼
開始検出装置による検出を説明するフローチャート（ク
ランク角割込ルーチン）である。

【図８】本発明の第１実施形態にかかる内燃機関の燃焼
開始検出装置による検出を説明するフローチャート（ク
ランク角割込ルーチン）である。

【図９】本発明の第１実施形態にかかる内燃機関の燃焼
開始検出装置による燃焼開始検出を説明するフローチャ
ート（燃焼開始時期検出ルーチン）である。

【図１０】本発明の第２実施形態にかかる内燃機関の燃
焼開始検出装置の構成を示すブロック図である。

【図１１】本発明の第２実施形態にかかる内燃機関の燃
焼開始検出装置による燃焼開始検出を説明するフローチ
ャート（燃焼開始時期検出ルーチン）である。

【符号の説明】

１０ 燃焼開始検出手段（内燃機関の燃焼開始検出装
置） １１ 筒内圧取込手段 １２ 減算手段 １３ 減算結果判定手段 １４ 燃焼開始判定手段 １５ 相関値算出手段 １６ 相関値判定手段 １７ 燃焼開始判定手段 ２０ 目標燃料噴射時期設定手段 ２１ ＰＩコントローラ ２２ 補正機能部（補正手段） ３０ 目標燃焼開始時期設定手段 ４０ タイマポジションコントローラ（制御手段） ５０ 燃料噴射ポンプ ５１ プランジャポンプ ５２ 噴射時期制御機構 ５４ タイマピストン ５６ タイマコントロールバルブ（ＴＣＶ） ５８ 燃料供給配管 ６０ 燃料噴射弁（ニードル弁） ８１ エンジン回転数センサ ８２ エンジン負荷センサ（アクセルポジションセン
サ） ８３ 筒内圧センサ ８４ クランク角センサ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の圧縮上死点を中心とした所定
   のクランク角度範囲内で所定のクランク角度毎に燃焼室
   内の筒内圧検出情報を取り込み記憶する筒内圧取込手段
   と、 該筒内圧取込手段に取り込まれた筒内圧検出情報に基づ
   いて、膨張行程の所定クランク角度における筒内圧か
   ら、該膨張行程の所定クランク角度に対して該圧縮上死
   点を境に対称位置にある圧縮行程時の所定クランク角度
   における筒内圧を減算する減算手段と、 該減算手段による減算結果が所定値を越えたか否かを判
   定する減算結果判定手段と、 該減算結果判定手段により該減算結果が該所定値を越え
   たことが判定されたら、該減算結果が該所定値を越えた
   ときの膨張行程におけるクランク角度と前回のクランク
   角度との間で燃焼が開始したと判定する燃焼開始判定手
   段とをそなえていることを特徴とする、内燃機関の燃焼
   開始検出装置。
2. 【請求項２】 内燃機関の圧縮上死点を中心とした所定
   のクランク角度範囲内で所定のクランク角度毎に燃焼室
   内の筒内圧検出情報を取り込み記憶する筒内圧取込手段
   と、 該筒内圧取込手段に取り込まれた筒内圧検出情報に基づ
   いて、隣接する複数の筒内圧から熱発生率相関値を算出
   する相関値算出手段と、 該相関値算出手段で算出された該熱発生率相関値が所定
   値を越えたか否かを判定する相関値判定手段と、 該相関値判定手段により該熱発生率相関値が該所定値を
   越えたことが判定されたら、該熱発生率相関値が該所定
   値を越えたときの膨張行程におけるクランク角度と前回
   のクランク角度との間で燃焼が開始したと判定する燃焼
   開始判定手段とをそなえていることを特徴とする、内燃
   機関の燃焼開始検出装置。
3. 【請求項３】 ディーゼル内燃機関の燃料噴射ポンプ内
   に設けられて燃料を高圧に加圧するプランジャポンプ
   と、 該プランジャポンプによる燃料の加圧時期を調整するこ
   とにより燃料噴射弁からの燃料噴射時期を制御するタイ
   マピストンと、 該ディーゼル内燃機関の燃焼開始時期を検出する燃焼開
   始時期検出手段と、 該燃焼開始時期検出手段の検出結果に対して燃料の移送
   遅れ等を考慮した補正を行なって目標燃料噴射時期を設
   定する目標燃料噴射時期設定手段と、 該目標燃料噴射時期設定手段により設定された該目標燃
   料噴射時期に応じて該タイマピストンの位置を制御する
   制御手段とをそなえていることを特徴とする、内燃機関
   の制御装置。
4. 【請求項４】 該燃料噴射弁へ高圧に加圧した燃料を配
   送する高圧燃料配管と、該ディーゼル内燃機関の回転速
   度を検出する回転速度検出手段とをさらにそなえ、 該目標燃料噴射時期設定手段が、該高圧燃料配管の長さ
   と該回転速度検出手段で検出された回転速度とに応じて
   該補正を行なうこと特徴とする、請求項３記載の内燃機
   関の制御装置。
5. 【請求項５】 該目標燃料噴射時期設定手段が、該燃料
   噴射弁からの燃料噴射開始からこの噴射燃料による燃焼
   開始までの期間に応じて該補正を行なうことを特徴とす
   る、請求項３又は４記載の内燃機関の制御装置。