本发明涉及内燃机的控制装置及燃烧室壁温推定方法，详细地说，涉及在内燃机的减速运转的燃料切断中推定燃烧室的壁温的技术。
背景技术：
专利文献1公开有如下内燃机的控制系统，即，根据吸入空气量的起动后的累计值，推定气缸的壁面温度，在壁面温度的推定值低于阈值时，将点火正时设为比mbt(最佳扭矩最小点火时间角(minimumadvanceforthebesttorque))更靠提前角侧，在壁面温度的推定值为上述阈值以上时，将点火正时设为比mbt更靠滞后角侧。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：(日本)特开2008－280914号公报
技术实现要素：
发明所要解决的课题
在汽车用内燃机中，存在在减速运转中实施停止向燃烧室供给燃料的燃料切断的情况，在这种燃料切断中，因为燃烧停止，所以燃烧室的壁温会下降。
在根据从燃料切断开始起的吸入空气量的累计值、燃料切断的持续时间等推定伴随这种燃料切断而来的壁温的下降量的情况下，推定误差会因冷却水温度等条件而变大，在从燃料切断状态起重新开始燃料供给时，存在难以高精度地根据燃烧室的壁温而进行点火正时控制等燃烧控制之类的问题。
本发明是鉴于上述问题点而完成的，其目的在于，提供一种内燃机的控制装置及燃烧室壁温推定方法，其能够高精度地推定燃料切断中的燃烧室的壁温。
用于解决课题的技术方案
因此，本申请发明的内燃机的控制装置作为其一个方式具备：在内燃机的减速运转中实施停止向燃烧室供给燃料的燃料切断的燃料切断部、推定所述燃烧室的壁温的壁温推定部、基于所述燃烧室的壁温的推定值而控制所述内燃机的燃烧的燃烧控制部，其中，所述壁温推定部根据开始了所述燃料切断以后的所述内燃机的吸入空气量的累计值，设定所述燃烧室的壁温和冷却水温度之间的差值，基于所述差值和冷却水温度，求出所述燃料切断中的燃烧室的壁温的推定值。
另外，本申请发明的内燃机的燃烧室壁温推定方法作为其一个方式包含如下步骤：检测内燃机的冷却水温度的步骤；检测所述内燃机的吸入空气量的步骤；在所述内燃机的燃烧运转中，推定燃烧室的壁温的步骤；在所述内燃机的减速运转中，实施停止向所述燃烧室供给燃料的燃料切断的步骤；求出开始了所述燃料切断时的燃烧室的壁温的推定值和冷却水温度之间的差值的步骤；求出开始了所述燃料切断以后的所述吸入空气量的累计值；与所述累计值的增大对应地使所述差值的数据减小的步骤；基于冷却水温度的检测值和所述差值的数据，求出所述燃料切断中的燃烧室的壁温的推定值的步骤。
发明效果
根据上述发明，由于在燃料切断中，燃烧室的壁温和冷却水温度之差与吸入空气量的累计值相关而变化，因此能够高精度地推定燃料切断中的燃烧室的壁温，进而，在从燃料切断状态起重新开始燃料供给(燃烧)时，能够适当实施与燃烧室的壁温相应的燃烧控制而改善内燃机的运转性。
附图说明
图1是本发明实施方式的内燃机的结构图；
图2是表示本发明实施方式的燃料切断状态下的燃烧室壁温的推定处理的流程图；
图3是用于在本发明实施方式中对燃料切断开始后的经过时间和燃烧室壁温的下降量之间的关系进行说明的线图；
图4是用于在本发明的实施方式中对燃料切断开始后的吸入空气量的累计值和燃烧室壁温的下降量之间的关系进行说明的线图；
图5是用于在本发明的实施方式中对燃料切断开始后的吸入空气量的累计值与燃烧室壁温和冷却水温度的差值之间的关系进行说明的线图；
图6是表示本发明实施方式的与内燃机旋转速度ne相应的燃烧室壁温推定值的修正处理的流程图；
图7是表示本发明实施方式的与进气门的闭正时ivc相应的燃烧室壁温推定值的修正处理的流程图；
图8是表示本发明实施方式的与机械压缩比cr相应的燃烧室壁温推定值的修正处理的流程图。
具体实施方式
下面，对本发明的实施方式进行说明。
图1表示应用本申请发明的控制装置及燃烧室壁温推定方法的车辆用内燃机之一方式。
图1所示的车辆用内燃机1具备：气缸体2、设置于在气缸体2内形成的缸膛3内的活塞4、形成有进气口5及排气口6的气缸盖10、开闭进气口5、排气口6的开口端且每一个气缸都设有的一对进气门7、7及排气门8、8。
活塞4经由由下连杆11和上连杆12构成的连杆13而与曲轴9连结。
而且，在活塞4的冠面4a和气缸盖10的下表面之间形成有燃烧室14。在形成燃烧室14的气缸盖10的大致中央设有火花塞15。
火花塞15通过从点火线圈41供给高电压而进行火花放电，点燃混合气，通过来自点火线圈41的高电压的供给定时，控制点火正时。
另外，内燃机1具备：使进气门7、7的开期间的相对于曲轴9的相位可变的可变气门正时机构(vtc：valvetimingcontrolsystem)22、可通过变更活塞4的上止点位置(燃烧室容积)来使机械压缩比可变的压缩比可变机构(vcr：variablecompressionratio)23。
可变气门正时机构22是通过变更进气凸轮轴24相对于曲轴9的相位(控制量)，而在将进气门7、7的工作角制成了恒定的状态下连续地使工作角的中心相位提前、滞后的机构。
作为该可变气门正时机构22，例如可使用如(日本)特开2013－036391号公报所公开的、通过电动马达来调节进气凸轮轴24相对于曲轴9的相对旋转相位角的电动式可变气门正时机构。
但是，可变气门正时机构22不局限于执行机构为电动马达的机构，可适当采用使用液压执行机构等的公知的机构。
压缩比可变机构23例如是通过利用如(日本)特开2002－276446号公报所公开的构造而使活塞4的上止点tdc位置发生变化，来使内燃机1的机械压缩比可变的机构。
下面，对压缩比可变机构23的构造之一例进行说明。
曲轴9具备多个轴颈部9a和曲柄销部9b，轴颈部9a旋转自如地支承在气缸体2的主轴承上。
曲柄销部9b从轴颈部9a偏心，在这里，旋转自如地连结有下连杆11。
下连杆11由一分为二的两部分构成，曲柄销部9b嵌合在设置于大致中央的连结孔内。
就上连杆12而言，下端侧通过连结销25而可转动地与下连杆11的一端连结，上端侧通过活塞销26而可转动地与活塞4连结。
就控制连杆27而言，上端侧通过连结销28而可转动地与下连杆11的另一端连结，下端侧经由控制轴29而可转动地与气缸体2的下部连结。
详细地说，控制轴29具有可旋转地支承于内燃机主体(气缸体2)，并且从其旋转中心偏心的偏心凸轮部29a，控制连杆27的下端部可旋转地嵌合于该偏心凸轮部29a。
控制轴29通过使用电动马达的压缩比控制执行机构30，控制转动位置。
在使用如上所述的多连杆式活塞－曲轴机构的压缩比可变机构23中，当控制轴29通过压缩比控制执行机构30而转动时，相对于偏心凸轮部29a的中心位置即内燃机主体(气缸体2)的相对位置就发生变化。
由此，控制连杆27的下端的摆动支承位置发生变化，当控制连杆27的摆动支承位置发生了变化时，活塞4的行程就会发生变化，活塞上止点(tdc)的活塞4的位置就升高或降低，内燃机1的机械压缩比被变更。
即，上止点的活塞4的位置(燃烧室容积)随着控制轴29的角度位置而变化，内燃机1的机械压缩比被变更。
向点火线圈41、进气口5内喷射燃料的燃料喷射阀45等通过发动机控制单元31a来控制，压缩比可变机构23通过vcr控制单元31b来控制，可变气门正时机构22通过vtc控制单元31c来控制。
这里，由压缩比可变机构23和vcr控制单元31b构成可变压缩比装置，由可变气门正时机构22和vtc控制单元31c构成可变气门装置。
此外，可采用将发动机控制单元31a、vcr控制单元31b、vtc控制单元31c一体化，且利用一个控制单元来控制点火线圈41、燃料喷射阀45、压缩比可变机构23、可变气门正时机构22等的结构。
另外，图1所示的内燃机1是向进气口5内喷射燃料的所谓进气口喷射式内燃机，但可采用直接向燃烧室14内喷射燃料的缸内直喷式内燃机。
发动机控制单元31a、vcr控制单元31b、vtc控制单元31c分别具备：含有处理器(cpu)、存储器等的微型计算机，通过can(控制器局域网络(controllerareanetwork))43而可相互通信地连接。
而且，发动机控制单元31a基于内燃机1的运转状态，运算压缩比可变机构23的目标压缩比、及可变气门正时机构22的目标相位转换角(目标提前角值)，向vcr控制单元31b发送目标压缩比的数据，向vtc控制单元31c发送目标相位角转换角的数据。
向vcr控制单元31b输入来自发动机控制单元31a的目标压缩比的数据(换句话说，控制轴29的目标角度位置的数据)，并且输入检测控制轴29的角度位置(换句话说，实际压缩比)的角度传感器29a的输出信号。
而且，vcr控制单元31b实施以由角度传感器29a检测的控制轴29的角度位置接近与目标压缩比相应的目标角度位置的方式运算执行机构30的操作量并输出的、压缩比的反馈控制。
另外，向vtc控制单元31c输入来自发动机控制单元31a的目标相位转换角的数据，并且输入检测曲轴9的角度位置的曲轴角传感器32的输出信号(曲轴角信号)pos及检测进气凸轮轴24的角度位置的凸轮角传感器36的输出信号(凸轮角信号)cam。
而且，vtc控制单元31c根据曲轴角传感器32的输出信号pos和凸轮角传感器36的输出信号cam，检测进气凸轮轴24相对于曲轴9的相对旋转相位角(实际相位转换角)，实施以所检测到的相对旋转相位角接近目标相位转换角的方式运算可变气门正时机构22的执行机构的操作量并输出的、配气定时的反馈控制。
另一方面，vcr控制单元31b将基于角度传感器29a的输出而检测到的控制轴29的角度位置的信息(换句话说，实际压缩比的信息)输出到发动机控制单元31a，另外，vtc控制单元31c将基于曲轴角传感器32及凸轮角传感器36的输出而检测到的进气凸轮轴24相对于曲轴9的相对旋转相位角(实际相位转换角)的信息输出到发动机控制单元31a。
此外，曲轴角传感器32及凸轮角传感器36的输出被输入到发动机控制单元31a及vtc控制单元31c双方。另外，可采用将角度传感器29a的输出输入到发动机控制单元31a及vcr控制单元31b双方的结构。
另外，向发动机控制单元31a输入来自：检测内燃机1的吸入空气流量qa的空气流量传感器33、检测油门踏板的踏下量(油门开度)acc的油门开度传感器34、检测搭载内燃机1的车辆的行驶速度(车速)vsp的车速传感器35、检测内燃机1的冷却水温度tw的水温传感器37、经由废气中的氧浓度而检测空燃比af的空燃比传感器42、检测由爆震引起的振动的爆震传感器43等的信号。
而且，发动机控制单元31a基于上述各种传感器的检测信号，运算向内燃机1供给的燃料供给量(燃料喷射阀的燃料喷射量)、火花塞15的点火正时等，向燃料喷射阀输出喷射脉冲信号，另外，输出点火线圈41的通电控制脉冲信号。
进而，发动机控制单元31a作为软件而具备实施燃料切断的功能(燃料切断部)，所述燃料切断指是指在内燃机1的减速运转中满足规定条件时，使燃料喷射阀45的燃料喷射(使向燃烧室14的燃料供给停止)停止。
另外，发动机控制单元31a作为软件而具备基于内燃机1的运转条件来推定内燃机1的燃烧室14的壁温的作为壁温推定部的功能，根据燃烧室14的壁温推定值，实施变更点火正时、燃料供给量等燃烧控制。
发动机控制单元31a在内燃机1的燃烧运转状态下，例如基于内燃机1的起动时的冷却水温度tw、吸入空气量的累计值(燃料喷射量的累计值)、内燃机负荷及内燃机旋转速度等，推定燃烧室14的壁温。
另外，发动机控制单元31a在车辆的信号等待状态等下实施使内燃机1暂时停止的怠速停止(怠速下降)时，例如，根据使内燃机1停止以后的经过时间、其时的冷却水温度等，推定燃烧室14的壁温。
另一方面，在减速运转时的燃料切断状态下，燃烧因燃料切断而停止，但因为内燃机1正在旋转且持续进行进排气门7、8的开闭，所以进行由活塞实现的进排气，燃烧室14的壁温以与燃烧运转状态及怠速停止状态均不同的特性而发生变化。
因此，发动机控制单元31a实施适合燃料切断状态的推定处理，推定燃料切断状态下的燃烧室14的壁温，在从燃料切断状态起重新开始燃烧(燃料喷射及点火)时，以在燃料切断状态下推定出的壁温为初始值，推定重新开始喷射后的燃烧室壁温的变化，基于壁温推定值，变更点火正时、燃料喷射量等。
下面，按照图2的流程图对燃料切断状态(减速燃料切断)下的由发动机控制单元31a进行的燃烧室14的壁温推定处理进行详细说明。
发动机控制单元31a在步骤s101中，判别是否为燃料切断的实施中。
然后，在不是燃料切断的实施中的情况下，发动机控制单元31a不实施燃料切断中的壁温推定处理，结束本例程。
此外，发动机控制单元31a在不是燃料切断中的情况下，如上所述，根据起动时、起步时、匀速行驶时、加速时、怠速停止时、怠速停止以后的再起动时等运转模式，切换燃烧室壁温的推定方法(推定所使用的状态量)，实施燃烧室14的壁温推定。
但是，发动机控制单元31a可适当具备公知的方法作为用于在非燃料切断状态下推定燃烧室14的壁温的方法。
另一方面，在是燃料切断的实施中的情况下，发动机控制单元31a进入步骤s102。
在步骤s102中，发动机控制单元31a以冷却水温度的检测值tw(℃)为基准，设定用于求出燃烧室14的壁温推定值ccste(℃)的差值ccstetw(℃)。
发动机控制单元31a基于开始了燃料切断时的壁温推定值ccste(换句话说，燃料切断开始前的燃烧运转状态下的壁温推定值)和开始了燃料切断时的冷却水温度的检测值tw之间的差值fcfcsmw(fcfcsmw＝ccste－tw)、及燃料切断开始后的吸入空气量的检测值qa的累计值qmint，设定差值ccstetw。
这里，如图2的步骤s102中记载的线图所示，发动机控制单元31a将以差值fcfcsmw越大而差值ccstetw越大的方式设定差值ccstetw，即，在燃料切断开始时，以燃烧室14的壁温越来越比冷却水温度高而差值ccstetw越大的方式设定差值ccstetw，另外，将差值ccstetw变更为随着累计值qmint增大而减小。
接下来，发动机控制单元31a进入步骤s103，将由步骤s102设定的差值ccstetw加上冷却水温度的检测值tw所得的值设定为燃烧室壁温的推定值ccste(ccste＝ccstetw+tw)。
即，开始了燃料切断时的燃烧室壁温和冷却水温度的每一个差值，都要预先符合燃烧室壁温相对于其后的累计值qmint的增大而减小的特性，发动机控制单元31a参照这种特性，在燃料切断中，推定燃烧室壁温逐渐接近冷却水温度的变化，设定推定值ccste。
如图3所示，由于当燃料切断前的吸入空气量(燃烧室壁温、内燃机负荷)不同时，燃烧室壁温相对于燃料切断开始后的经过时间的下降量就不同，因此当基于燃料切断开始后的经过时间而统一设定燃烧室壁温的下降量时，燃料切断中的燃烧室壁温的推定误差就会增大。
另外，如图4所示，由于当燃料切断前的吸入空气量(燃烧室壁温、内燃机负荷)不同时，燃烧室壁温相对于燃料切断开始后的吸入空气量的累计值的下降量就不同，因此当基于燃料切断开始后的吸入空气量的累计值而统一设定燃烧室壁温的下降量时，燃料切断中的燃烧室壁温的推定误差就会增大。
另一方面，如图5所示，即使燃料切断前的吸入空气量(燃烧室壁温、内燃机负荷)不同，燃烧室壁温和冷却水温度之差与燃料切断开始后的吸入空气量的累计值的关系也大致恒定，如果基于燃料切断开始后的吸入空气量的累计值，来推定燃烧室壁温和冷却水温度之差的变化，则能够高精度地推定燃料切断中的燃烧室壁温。
然后，发动机控制单元31a在从燃料切断状态起重新开始了燃料供给时，基于燃烧室壁温的推定值ccste，设定点火正时，由此既能够抑制爆震等异常燃烧的发生，又能够切实可行地使点火正时提前，因而使内燃机1的油耗性能提高。
例如，在发动机控制单元31a采用基于冷却水温度而设定点火正时的结构的情况下，确保足够余量地将点火正时设定为滞后角侧，以使其即使冷却水温度和燃烧室壁温之差存在误差，也能够抑制爆震等异常燃烧的发生。
与此相对，在发动机控制单元31a基于燃烧室壁温的推定值ccste而设定点火正时的结构中，因为燃烧室壁温会直接关系到异常燃烧的易发生度，所以可降低余量地将点火正时设定为更靠提前角侧，所以内燃机1的热效率提高，油耗性能得到改善。
进而，如果燃烧室壁温的推定精度提高，则发动机控制单元31a能够将点火正时设定为更靠提前角侧，能够最大限度地得到油耗性能的改善效果。
另外，如果发动机控制单元31a在从燃料切断状态起重新开始燃料供给时，基于燃烧室壁温的推定值ccste，修正燃料喷射量，则即使因燃烧室壁温引起附着于进气口5的燃料量发生变化，也能够抑制空燃比偏离目标，能够提高内燃机1的废气性状、油耗、加速性能等。
这里，为了进一步提高燃烧室壁温的推定精度，发动机控制单元31a可基于冷却水温度tw、吸入空气量的累计值qmint以外的条件，来修正推定值ccste。
图6的流程图表示发动机控制单元31a根据内燃机1的旋转速度而修正壁温推定值ccste的处理。
发动机控制单元31a在步骤s201中，基于内燃机1的旋转速度ne(rpm)或转数累计值neint，设定第一修正值ccstene(ccstene(℃)＞0)。
此外，转数累计值neint是表示内燃机1从燃料切断开始起旋转了多少圈的状态量。
这里，发动机控制单元31a通过将第一修正值ccstene设定为旋转速度ne(rpm)越高而越高的值，且将第一修正值ccstene设定为转数累计值neint越大而越高的值，来将推定值ccste修正为更高。
这是因为，在燃料切断中，虽然燃烧被停止，但会在压缩行程中产生压缩热量，压缩热量的产生频率越大，燃烧室壁温越难以下降。
此外，因为燃料切断中的旋转速度越高，转数累计值neint的增大速度越快，所以在基于转数累计值neint而设定第一修正值ccstene的情况下，第一修正值ccstene也设定为旋转速度ne越高而越高的值。
发动机控制单元31a当在步骤s201中设定了第一修正值ccstene时，接下来就进入步骤s202，将壁温推定值ccste加上第一修正值ccstene所得的结果设定为基于旋转速度ne的修正后的推定值ccstef(ccstef＝ccste+ccstene)。
这样，发动机控制单元31a通过根据内燃机1的旋转速度ne而修正推定值ccste，即使燃料切断中的旋转速度ne的条件不同，也能够高精度地推定燃烧室壁温。
另外，图7的流程图表示发动机控制单元31a根据由可变气门正时机构22设为可变的进气门7的闭正时ivc而修正壁温推定值ccste的处理。
发动机控制单元31a在步骤s301中，基于从下止点bdc到进气门7的闭正时ivc的曲轴角度ivcang(deg)，设定第二修正值ccsteivc(ccsteivc(℃)＞0)。
此外，曲轴角度ivcang是从下止点bdc到进气门7的闭正时ivc的曲轴角度的绝对值，ivcang＝0deg表示闭正时ivc为下止点bdc，且表示曲轴角度ivcang越大，进气门7的闭正时ivc越偏离下止点bdc。
这里，发动机控制单元31a通过将第二修正值ccsteivc设定为曲轴角度ivcang越小而越高的值，即，设定为闭正时ivc越接近下止点bdc而越高的值，来将壁温推定值ccste修正为更高。
这是因为，闭正时ivc越接近下止点bdc，内燃机1的有效压缩比越高，在燃料切断中的压缩行程中，压缩热量越高，在燃料切断中，燃烧室壁温越难以下降。
发动机控制单元31a当在步骤s301中设定了第二修正值ccsteivc时，接下来就进入步骤s302，将壁温推定值ccste加上第二修正值ccsteivc所得的结果设定为基于闭正时ivc的修正后的推定值ccstef(ccstef＝ccste+ccsteivc)。
这样，发动机控制单元31a通过根据进气门7的闭正时ivc而修正推定值ccste，即使燃料切断中的闭正时ivc(有效压缩比)的条件不同，也能够高精度地推定燃烧室壁温。
另外，图8的流程图表示发动机控制单元31a根据由压缩比可变机构23设为可变的压缩比(机械压缩比、燃烧室容积)而修正壁温推定值ccste的处理。
发动机控制单元31a在步骤s401中，基于由压缩比可变机构23设为可变的压缩比cr(机械压缩比、燃烧室容积、控制轴29的旋转位置)，设定第三修正值ccstvcr(ccstvcr(℃)＞0)。
这里，发动机控制单元31a通过将第三修正值ccstvcr设定为压缩比cr越高而越高的值，来将推定值ccste修正为更高。
这是因为，压缩比cr(机械压缩比)越高，在燃料切断中的压缩行程中，压缩热量越高，在燃料切断中，燃烧室壁温越难以下降。
发动机控制单元31a当在步骤s401中设定了第三修正值ccstvcr时，接下来就进入步骤s402，将推定值ccste加上第三修正值ccstvcr所得的结果设定为基于压缩比cr的修正后的推定值ccstef(ccstef＝ccste+ccstvcr)。
这样，发动机控制单元31a通过根据由压缩比可变机构23设为可变的压缩比cr而修正推定值ccste，即使燃料切断中的压缩比cr(机械压缩比)的条件不同，也能够高精度地推定燃烧室壁温。
此外，发动机控制单元31a能够全部实施基于第一修正值ccstene、第二修正值ccsteivc、第三修正值ccstvcr的推定值ccste的修正，另外，能够选择第一修正值ccstene、第二修正值ccsteivc、第三修正值ccstvcr中的一部分而修正推定值ccste。
以上参照优选的实施方式对本发明的内容进行了具体说明，但如果是本领域技术人员，则可基于本发明的基本技术思想及启示而采取各种变形方式，这是不言自明的。
推定值ccste的修正所使用的状态量不局限于上述的内燃机旋转速度ne、闭正时ivc(有效压缩比)、压缩比cr(机械压缩比)，发动机控制单元31a可基于吸入空气的温度、冷却水的向气缸盖的循环量等，来修正推定值ccste。
详细地说，发动机控制单元31a能够以吸入空气的温度越低而推定值ccste越低的方式修正推定值ccste，另外，能够以冷却水的向气缸盖的循环量越多而推定值ccste越低的方式修正推定值ccste。
另外，发动机控制单元31a在内燃机1重复进行过渡运转时等燃烧室壁温的推定精度下降的条件下，既能够使根据燃烧室壁温的推定结果而修正点火正时、燃料喷射量的处理停止，又能够将根据燃烧室壁温的推定结果而修正点火正时、燃料喷射量的处理的修正量限制到较小的程度。
另外，作为内燃机1的减速运转时的燃料切断，在停止向一部分气缸供给燃料的结构中，发动机控制单元31a能够对燃料供给被停止的气缸和持续进行燃料供给的气缸，单独地进行燃烧室壁温的推定处理，关于燃料供给被停止的气缸，能够与上述的实施方式同样地推定燃烧室壁温。
另外，在可切换使全部气缸运行的全缸运转和使一部分气缸休止的休缸运转的气缸休止内燃机中，在一部分气缸通过一边持续进行进排气门的开闭动作一边停止燃料供给而执行休缸运转的情况下，发动机控制单元31a能够通过与上述实施方式同样的处理来推定休止气缸的燃烧室壁温。
另外，在内燃机1的冷却装置的控制中，能够基于壁温推定值来控制冷却水的总循环量、循环路径的切换、多个路径的循环量比例等。
附图标记说明
1…内燃机
4…活塞
7…进气门
15…火花塞
22…可变气门正时机构
23…压缩比可变机构
31a…发动机控制单元
31b…vcr控制单元
31c…vtc控制单元
33…空气流量传感器
37…水温传感器
41…点火线圈
45…燃料喷射阀