JP2007285131A - エンジンの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】検出部をシリンダ内に臨ませて配置されたセンサを効率的且つ効果的に冷却する。
【解決手段】検出部をシリンダ内に臨ませて配置されたセンサを備えるエンジンの制御装置において、センサの温度を検出又は推定する手段（Ｓ１０２）と、この手段により検出又は推定されたセンサの温度が所定値以上となったとき（Ｓ１０３：ＹＥＳ）に制御状態をセンサ冷却用の制御状態に切り換える制御状態切換手段（Ｓ１０５）とを備える。検出又は推定されたセンサの温度が所定値以上となったときにセンサを冷却するので、冷却が必要となった場合のみ冷却を実行でき、冷却を効率的且つ効果的に実行することができる。
【選択図】図５

Description

本発明はエンジンの制御装置に係り、特に、検出部をシリンダ内に臨ませて配置されたセンサを備えるエンジンの制御装置に関する。

近年においては、シリンダ内における圧力、温度等の筒内情報を直接検出してこの筒内情報に基づいて点火時期及び燃料噴射量等を最適値に制御するエンジンの制御装置が開発されるに至っている。筒内情報を検出するセンサとして、シリンダ内の圧力（筒内圧）を検出する筒内圧センサが知られている。

筒内圧センサは、シリンダ内に臨まされたダイアフラム等からなる圧力検出部と、この圧力検出部に加えられた圧力に応じて出力を発生する例えば半導体からなる素子部と、圧力検出部に加えられた圧力を素子部に伝達する伝達部材とから主に構成されている。素子部は一般的に高温域での出力特性に問題があるため、燃焼室からの熱により悪影響を受けないよう、燃焼室から離れた位置に設置され、この素子部に圧力を伝達するため伝達部材が設けられている。

素子部を燃焼室に近づけて配置することは、筒内圧センサを小型化し、センサの搭載性を向上する上で有利である。しかしながら、素子部を燃焼室に近づけて配置すると燃焼室からの熱影響を強く受けるようになり、所望の出力精度を確保しづらくなる。そこで、筒内圧センサを冷却することが考えられる。特許文献１には、筒内圧センサの本体を燃焼室回りのウォータジャケット内に配設して筒内圧センサを直接水冷することが開示されている。

特開平５−３１２０９３号公報

本発明は、特許文献１に開示された手法とは異なる手法でセンサを冷却する技術に関し、その目的は、検出部をシリンダ内に臨ませて配置されたセンサを効率的且つ効果的に冷却することができるエンジンの制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明の一形態は、検出部をシリンダ内に臨ませて配置されたセンサを備えるエンジンの制御装置において、前記センサの温度を検出又は推定する手段と、該手段により検出又は推定された前記センサの温度が所定値以上となったときに制御状態をセンサ冷却用の制御状態に切り換える制御状態切換手段とを備えたことを特徴とする。

この本発明の一形態によれば、検出又は推定されたセンサの温度が所定値以上となったときに制御状態をセンサ冷却用の制御状態に切り換え、センサを冷却する。よってセンサの素子部の温度上昇を抑制して素子部を燃焼室により近づけて配置することを可能とし、これを以てセンサを小型化し、センサの搭載性を向上することができる。検出又は推定されたセンサの温度が所定値以上となったときにセンサを冷却するので、冷却が必要となった場合のみ冷却を実行でき、冷却を効率的且つ効果的に実行することができる。

好ましくは、前記シリンダ内に燃料を噴射する燃料噴射弁をさらに備えると共に、前記センサが前記燃料噴射弁に近接して配置され、前記センサ冷却用の制御状態が、前記燃料噴射弁から噴射された燃料が表面張力又は蒸発により拡散して前記センサの検出部に到達可能な程度に微量の燃料を前記燃料噴射弁から噴射させる状態である。これによりセンサの検出部を燃料により冷却することができる。

或いは、前記シリンダ内に燃料を噴射する燃料噴射弁をさらに備え、前記センサが前記燃料噴射弁に近接して配置されると共に、前記燃料噴射弁が、前記センサの検出部に向かって燃料を噴射するための補助噴孔を有し、前記センサ冷却用の制御状態が、前記燃料噴射弁の前記補助噴孔から燃料を噴射させる状態であるのも好ましい。これによってもセンサの検出部を燃料により冷却することができる。

また、好ましくは、前記シリンダ内における吸気流の流れ方向を、前記センサの検出部に向かって流れる方向に切換可能な吸気流切換手段をさらに備え、前記センサ冷却用の制御状態が、前記シリンダ内における吸気流の流れ方向を前記センサの検出部に向かって流れる方向とするように前記吸気流切換手段を制御する状態である。これによってもセンサの検出部を吸気流により冷却することができる。

好ましくは、前記制御状態切換手段が、燃料カットが実行されているときに前記制御状態を前記センサ冷却用の制御状態に切り換える。これにより、シリンダ内での燃焼が実行されていないときにセンサを冷却することができ、センサの冷却を効率的且つ適切に実行することが可能となる。

前記センサは、前記シリンダ内の圧力を検出するための筒内圧センサであってもよい。

本発明によれば、検出部をシリンダ内に臨ませて配置されたセンサを効率的且つ効果的に冷却することができという、優れた効果が発揮される。

以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図面に基づき詳述する。

図１は、本実施形態に係るエンジンの制御装置を示す。図示されるエンジン（内燃機関）１は、いわゆる直噴式の車両用火花点火式エンジンであり、好ましくは多気筒エンジンである（１気筒のみ図示）。気筒毎に、シリンダ３１内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁としてのインジェクタ１１が設けられている。このエンジン１に使用される燃料は、本実施形態ではガソリンであるが、アルコール又はこれとガソリンとの混合燃料、ＣＮＧ等の気体燃料、その他の代替燃料であってもよい。

エアクリーナ（図示せず）から吸入された空気は、吸気通路５を介して各気筒のシリンダ内燃焼室に分配供給される。吸気通路５は、上流側から順に配置された吸気管５１、吸気マニホールド５２及び吸気ポート４１により区画形成される。吸気マニホールド５２は、上流側に位置された集合部としてのサージタンク４と、サージタンク４に一端が接続され他端が各気筒の吸気ポート４１にそれぞれ接続された気筒毎の枝管５３とからなる。吸気管５１にはエアフローメータ２と電子制御式スロットル弁３とが設けられている。

インジェクタ１１は、吸気行程及び圧縮行程のいずれか一方又は両方で燃料噴射を行うよう、制御手段としての電子制御ユニット（以下、ＥＣＵと称す）１００により制御される。圧縮行程噴射の場合、上昇してくるピストン４３の頂部の凹部４４に向けて燃料を噴射し、凹部４４内面に沿って巻き上がるタンブル状の流れを生成する過程で燃料と空気とを混合させ、点火プラグ７付近に比較的リッチな混合気層を、その周りに比較的リーンな混合気層を形成する。インジェクタ１１は、ＥＣＵ１００から出力されるオン信号により開弁し、燃料を噴射し、ＥＣＵ１００から出力されるオフ信号により閉弁し、燃料噴射を停止する。

エンジン１からの排気は排気通路８を通じて排出される。排気通路８は、エンジン１のシリンダヘッドに気筒毎に形成された排気ポート４５と、これら排気ポート４５に接続される排気マニホールド５４と、排気マニホールド５４の下流側に接続された排気浄化用の触媒９と、触媒９の下流側に接続された排気管５５とにより構成される。排気マニホールド５４は、各気筒の排気ポート４５にそれぞれ接続された気筒毎の枝管と、枝管の下流側に位置された集合部とからなる。

吸気ポート４１及び排気ポート４５がそれぞれ吸気弁４２及び排気弁４６により開閉される。吸気弁４２及び排気弁４６は、それぞれ吸気弁用カムシャフト１２及び排気弁用カムシャフト１３によって開閉駆動される。なおこれら吸気弁４２及び排気弁４６の開閉時期を可変にするための可変バルブタイミング機構が設けられてもよい。

ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄ変換器及び入出力インターフェイス等を含んで構成されるマイクロコンピュータを備え、各種センサ類からの出力信号に基づいて所定の演算処理を行い、インジェクタ１１、点火プラグ７及びスロットル弁３の駆動モータ１９等を制御し、燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期及び吸入空気量等を制御する。

前記センサ類には前述のエアフローメータ２が含まれる。エアフローメータ２は、これを通過する吸入空気の流量に応じた信号をＥＣＵ１００に出力する。ＥＣＵ１００は、エアフローメータ２の出力値に基づきエンジンの負荷率を算出する。また、前記センサ類にはクランク軸２３の角度を検出するクランクセンサ２４が含まれる。クランクセンサ２４は、所定のクランク角度間隔でパルス信号を出力する。このパルス信号に基づいてＥＣＵ１００はエンジン１の実際のクランク角度を検出すると共に、回転速度を算出する。

また、アクセルペダルの踏込み量（アクセル開度）を検出するアクセル開度センサ２７、スロットル弁３の開度を検出するスロットルポジションセンサ２８、エンジン１の冷却水温度（以下単に水温という）を検出する水温センサ２９、排気ガスの酸素濃度を検出する空燃比センサ３０が前記センサ類に含まれる。

スロットル弁３の開度はＥＣＵ１００によって制御される。即ち、ＥＣＵ１００は、通常、スロットルポジションセンサ２８の出力値がアクセル開度センサ２７の出力値に応じた値となるように駆動モータ１９を制御する。

また、筒内情報、特にシリンダ３１内における燃焼室の圧力（筒内圧）を検出するための筒内圧センサ６が設けられている。筒内圧センサ６は、筒内圧に応じた電圧信号をＥＣＵ１００に出力する。ＥＣＵ１００は、筒内圧センサ６から得られた信号に基づいて筒内圧を算出する。筒内圧センサ６は、その先端部に設けられた圧力検出部をシリンダ３１内に臨ませてシリンダヘッドに配置されている。

筒内圧センサ６は例えば図２に示す如く構成されている。圧力センサ６は、シリンダ内に臨まされる先端部に設けられた圧力検出部６１と、自身に加えられた力に応じた信号を出力する素子部６２と、圧力検出部６１に加えられた圧力を素子部６２に伝達する伝達部材６３とから主に構成されている。圧力検出部６１は、金属製のダイアフラムからなり、加えられる圧力に応じてセンサ軸方向に変形可能である。素子部６２は、例えばシリコンベースの半導体素子を備え、自身に加えられた力に応じて電気抵抗値を変化させる。素子部６２にはＥＣＵ１００からの電流が流されている。伝達部材６３は圧力検出部６１と素子部６２との間に介設され、圧力検出部６１に加えられた力を素子部６２に伝達すると共に、圧力検出部６１の熱を素子部６２に伝達させぬよう断熱機能も有する。

この筒内圧センサ６では、シリンダ内の圧力が圧力検出部６１に加えられると、圧力検出部６１がたわむことで伝達部材６３が圧縮力を受け、この圧縮力が素子部６２に伝達される。これにより素子部６２も圧縮され、その電気抵抗値が変化し、結局素子部６２からは筒内圧に応じて変化する電圧信号がＥＣＵ１００に出力される。ＥＣＵ１００はこの出力信号に基づいて筒内圧を検知することになる。

なお、筒内圧センサについてはここで述べたもの以外にも様々な構成のものが使用可能であり、例えば光ファイバ検出素子等を含む筒内圧センサも使用可能である。

ところで、前述したように、素子部６２を燃焼室に近づけて配置すること、言い換えれば素子部６２を圧力検出部６１に近づけて配置することは、筒内圧センサ６の小型化等に有利である。しかしながら、圧力検出部６１が燃焼室内の燃焼ガスに晒されて高温になっているので、素子部６２を圧力検出部６１に近づけるほど、圧力検出部６１からの熱が伝達部材６３で断熱しきれなくなって素子部６２に多く伝達されるようになり、素子部６２が高温となって、所望の出力精度を確保しづらくなる。素子部６２が一定以上の高温（例えば１２０℃以上）となるとセンサの出力特性が急変し、センサが異常出力を発するようになり、予定されているセンサの性能を得られなくなる。

なお、検出部をシリンダ内に臨ませるこの種のセンサにおいては、検出部或いはその付近に次第にデポジットが堆積し、性能を悪化させるほか、脱着時にセンサを破損させる虞があるという問題もある。

従って、筒内圧センサ６を冷却すると共に、素子部６２の温度上昇を抑制し、筒内圧センサ６の持つ性能を安定して最大限に確保することが望まれる。本実施形態のエンジンの制御装置はこれを達成すべく以下のような構成を有し、以下のようなセンサ冷却用制御を実行する。

図３は、エンジンの一気筒の構成を概略的に描いた平面図である。なおこの構成は全気筒に共通である。図示されるように、シリンダ３１内にはピストン４３が昇降可能に配設され、ピストン４３の頂部には凹部４４が設けられている。またシリンダ３１内には二つの吸気ポート即ち第１吸気ポート４１Ａと第２吸気ポート４１Ｂとが連通され、さらに二つの排気ポート即ち第１排気ポート４５Ａと第２排気ポート４５Ｂとが連通されている。第１吸気ポート４１Ａと第２吸気ポート４１Ｂとはそれぞれ第１吸気弁４２Ａと第２吸気弁４２Ｂとにより同時に開閉される。また、第１排気ポート４５Ａと第２排気ポート４５Ｂも、それぞれ第１排気弁４６Ａと第２排気弁４６Ｂとにより同時に開閉される。点火プラグ７がシリンダ３１の中心部に配設されている。

ここで、シリンダ３１の中心Ｏを通り且つシリンダ３１内の領域を吸気側と排気側とに分割する軸（Ｙ軸）と、この軸に直交する軸（Ｘ軸）とを仮想する。図示されるように第１吸気ポート４１Ａと第２吸気ポート４１ＢとはＸ軸方向に延びている。また、インジェクタ１１と筒内圧センサ６とは、ほぼシリンダ中心Ｏに向かって、Ｘ軸に対し斜めの角度をなすように配置されている。インジェクタ１１と筒内圧センサ６とは互いに近接して配置され、特に本実施形態では互いに隣り合って並行に配置されている。そして、インジェクタ１１の燃料噴射口である噴孔３２と、筒内圧センサ６の圧力検出部６１とが、互いに丁度両隣となるように、つまりそれぞれの軸方向の略同一位置となるように、インジェクタ１１と筒内圧センサ６とが配置されている（図７（ａ）参照）。

インジェクタ１１と筒内圧センサ６とは、シリンダ３１内の吸気側の領域に配置され、特に、インジェクタ１１の噴孔３２と筒内圧センサ６の圧力検出部６１とが、第１吸気ポート４１Ａの出口中心の角度位置θ１とＹ軸との間の角度領域Δθに位置するように、配置されている。シリンダ３１内のスワールの方向を図中Ｓで示すが、第１吸気ポート４１Ａは第２吸気ポート４１Ｂに対しスワール方向Ｓ下流側に位置され、インジェクタ１１の噴孔３２と筒内圧センサ６の圧力検出部６１とは第１吸気ポート４１Ａに対しスワール方向Ｓ下流側に位置され、筒内圧センサ６の圧力検出部６１はインジェクタ１１の噴孔３２に対しスワール方向Ｓ下流側に位置される。このインジェクタ１１のＸ軸に対する斜めの配置に対応して、ピストン４３の凹部４４もＸ軸からスワール方向Ｓに所定角度回転した位置に配置され、インジェクタ１１の噴孔３２と点火プラグ７との間の位置に配置されている。図１に示されるように、インジェクタ１１と筒内圧センサ６とは、側面視においても、シリンダ３１内に斜め上方から差し込むように傾斜して配置されている。本実施形態ではインジェクタ１１と筒内圧センサ６とが同一角度で傾斜して配置されているが、異なる角度で配置されていてもよい。

ここで、本実施形態においては、シリンダ３１内における吸気流の流れ方向を切り換える吸気流切換手段としての気流制御弁３３が設けられている。気流制御弁３３は、第２吸気ポート４１Ｂ又はこれに連通接続される枝管５３に開閉可能に設けられる。気流制御弁３３は図示しないアクチュエータにより開閉作動され、アクチュエータがＥＣＵ１００により制御されることにより気流制御弁３３の開度が制御される。

図３は気流制御弁３３の開状態を示す。このとき、吸気は第１吸気ポート４１Ａと第２吸気ポート４１Ｂとの両方からシリンダ３１内に流入され、シリンダ３１内の吸気の流れは特に方向性がない状態となる。二つの吸気ポートから吸気が供給されることから、大流量を流入可能であり、従って気流制御弁３３はエンジンが高回転のときに開状態に制御される。

これに対し、図４には気流制御弁３３の閉状態を示す。このとき、吸気は第１吸気ポート４１Ａのみからシリンダ３１内に流入され、シリンダ３１内にはスワール方向Ｓに旋回する旋回流ないしスワールが形成される。この場合、気流制御弁３３の開状態と比較して大流量は得られないものの、比較的小流量でも流速を高めてシリンダ３１内に積極的に旋回流を作り出すことができ、燃焼の安定化及び効率向上等を図れる。従って気流制御弁３３はエンジンが低回転のときに閉状態に制御される。なお、気流制御弁３３の開度を全開から徐々に小さくするにつれ、シリンダ３１内のスワールが次第に強まることが理解されよう。

次に、本実施形態における筒内圧センサ冷却用の制御について説明する。

図５は、第１の制御のルーチンを示すフローチャートである。このルーチンはＥＣＵ１００により所定のクランク角又は時間周期で繰り返し実行される割込処理である。

まずＥＣＵ１００は、ステップＳ１０１において、エンジンの運転状態を検出する。具体的には、クランクセンサ２４の出力に基づき計算されたエンジン回転速度ＮＥ、エアフローメータ２の出力に基づき計算されたエンジン負荷率ＫＬ、アクセル開度センサ２７により検出されたアクセル開度Ａｃ、及び水温センサ２９により検出された水温Ｔｗ等の値を取得する。

次に、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１０２において、エンジンの回転速度ＮＥ及び負荷率ＫＬに基づき、予め記憶してある図６に示す如き熱負荷カウンタマップから熱負荷カウンタ値Ｃを取得する。そして、この取得した熱負荷カウンタ値Ｃを、前回のルーチン処理によって得られた熱負荷カウンタ値Ｃの積算値に加算し、今回のルーチン処理における熱負荷カウンタ値Ｃの積算値ＴＣを算出する。

即ち、このステップＳ１０２における処理は、筒内圧センサ６（特にその素子部６２）の温度を推定するための処理である。エンジンが高回転又は高負荷状態であるほど、燃料が多く噴射され、筒内温度が上昇し、これに伴って筒内圧センサ６の温度も上昇すると考えられる。よって、エンジン運転状態に応じてどの程度筒内圧センサ６が温度上昇するかという相関性を実験等によって定めたのが図６に示す熱負荷カウンタマップである。この熱負荷カウンタマップにおいては、回転速度ＮＥ又は負荷率ＫＬの増大につれ大きくなる熱負荷カウンタ値Ｃが入力されている。従って、毎回のルーチン実行時にエンジンの運転状態に対応した熱負荷カウンタ値Ｃを取得、積算していくことにより、筒内圧センサ６の温度を推定し、センサ冷却の必要性の有無を判断することができる。

なお、熱負荷カウンタ値Ｃはマップによらず演算式から取得するようにしてもよい。また、取得した熱負荷カウンタ値Ｃに対して水温Ｔｗ等の値に基づく補正を行い、補正後の熱負荷カウンタ値Ｃ’を順次積算するようにしてもよい。

次に、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１０３において、算出された熱負荷カウンタ積算値ＴＣを所定のしきい値ＴＣ１と比較する。即ち、ＥＣＵ１００は、熱負荷カウンタ積算値ＴＣが所定のしきい値ＴＣ１以上か否か（ＴＣ≧ＴＣ１）を判断する。しきい値ＴＣ１は、筒内圧センサ６が異常な出力を出すほどに高温に達したか否かを判断するためのしきい値である。熱負荷カウンタ積算値ＴＣが所定のしきい値ＴＣ１未満の場合、筒内圧センサ６が異常出力を出すほどの高温に達していないとみなされ、ＥＣＵ１００は今回のルーチンを終了する。他方、熱負荷カウンタ積算値ＴＣが所定のしきい値ＴＣ１以上の場合、筒内圧センサ６が異常出力を出すほどの高温に達したとみなされ、ＥＣＵ１００はステップＳ１０４の処理を実行する。

ステップＳ１０４においては、エンジンにおける燃料カットが実行中であるか否かが判断される。即ち、このエンジンの制御装置では、通常の制御状態において、所定の条件が成立したときに燃料カットが実行される。その所定の条件とは、例えばアクセル開度Ａｃがゼロ（アクセルペダルが踏み込まれていない）で、且つエンジン回転速度ＮＥが、アイドル速度より若干高い所定速度以上であることである。燃料カット実行中である場合は、本ルーチンが終了され、燃料カット実行中でない場合はステップＳ１０５の処理が実行される。

ステップＳ１０５において、ＥＣＵ１００は、エンジンの制御状態を、通常の制御状態からセンサ冷却用の制御状態に切り換える。即ち、ＥＣＵ１００は、燃料カットに相当するインジェクタ１１から何等燃料が噴射されていない制御状態から、インジェクタ１１にセンサ冷却用の燃料を噴射させる制御状態へと切り換える。切換後の制御状態では、図７（ａ）に示すように、インジェクタ１１の噴孔３２から、通常噴射の場合に比べて非常に少ない微量の燃料Ｆが、噴孔３２からできるだけ飛散しないように噴射される。とりわけガソリン燃料の場合、このような微量噴射を行うと、燃料は表面張力又は蒸発により、周囲の表面に沿って瞬時に拡散する性質を持つ。よってインジェクタ１１からは、噴射された燃料Ｆが表面張力又は蒸発により拡散して筒内圧センサ６の圧力検出部６１に到達可能な程度に微量の燃料Ｆが噴射され、これによって図７（ｂ）に示すように、拡散した燃料Ｆが筒内圧センサ６の圧力検出部６１に到達し、その圧力検出部６１を冷却することになる。こうして筒内圧センサ６の燃料冷却が実行される。

次にＥＣＵ１００はステップＳ１０６に進み、熱負荷カウンタ積算値ＴＣを、今回のセンサ冷却分に見合った所定値ＴＣ２だけ減算し、本ルーチンを終える。所定値ＴＣ２は、ステップＳ１０５において噴射される燃料量に対応して設定される。なお、このステップＳ１０６において熱負荷カウンタ積算値ＴＣをリセットするようにしてもよい。

この第１の制御における変形例として、図８に示すようなインジェクタ１１を用いてセンサ冷却を行うようにしてもよい。ここでのインジェクタ１１は、通常噴射を行う主噴孔３２に加え、圧力検出部６１に向けて燃料を噴射するセンサ冷却用の補助噴孔３４を備えており、これら主噴孔３２と補助噴孔３４とが切換可能となっている。ＥＣＵ１００は、前記ステップＳ１０５において、噴孔を主噴孔３２から補助噴孔３４に切り換えて燃料噴射を行う。これにより燃料が筒内圧センサ６の圧力検出部６１に噴射され、その冷却用燃料により筒内圧センサ６が冷却される。なお、センサ冷却用の燃料は通常噴射時の燃料よりも少量でよい。

ここで、ステップＳ１０４に関連して、燃料カット実行中であることをセンサ冷却用制御の実行条件とした理由は、燃料カットされていないとシリンダ３１内で燃焼が実行され、センサを冷却してもセンサが再び燃焼熱を受けて加熱されてしまい、その意義が減じられてしまうからである。しかしながら、燃料カット実行中であることは必須の条件ではない。なぜなら燃焼運転中であっても、センサ冷却を行わないよりは行った方がセンサの温度上昇を抑制できると考えられるからである。この場合、例えば、全燃料噴射量の一部を吸気行程でセンサ冷却のために噴射し、残りの燃料噴射量を圧縮行程で燃焼のために噴射することが考えられる。

次に、図９を参照しつつ、筒内圧センサ冷却用の第２の制御を説明する。図示されるルーチンもＥＣＵ１００により所定のクランク角又は時間周期で繰り返し実行される割込処理である。

この第２の制御において、ステップＳ２０１〜Ｓ２０４及びＳ２０６はそれぞれ第１の制御のステップＳ１０１〜Ｓ１０４及びＳ１０６と同様であるので説明を割愛する。異なるのはステップＳ２０５である。ＥＣＵ１００は、ステップＳ２０５において、気流制御弁３３を通常の制御状態よりも閉弁側に制御し、好ましくは気流制御弁３３を全閉に制御する。こうすると、図４に示されるように、シリンダ３１内のスワールＳが強まり、同時にシリンダ３１内の吸気流がＳ１で示されるように積極的に筒内圧センサ６の圧力検出部６１に当たるようになる。この吸気流Ｓ１により圧力検出部６１が空冷され、筒内圧センサ６の冷却が達成される。

この第２の制御においても、燃料カット実行中であること（ステップＳ２０４）をセンサ冷却用制御の実行条件とするのが好ましいが、必ずしもそれを条件とする必要はない。

図示省略するが、次のような筒内圧センサ冷却用の第３の制御も実行可能である。この第３の制御は、概ね、前記第１の制御及び前記第２の制御を組み合わせたものである。即ち、ステップＳ１０５及びＳ２０５に対応するステップにおいて、ＥＣＵ１００は、前記第１の制御と同様に微量噴射を実行すると共に、前記第２の制御と同様に気流制御弁３３を閉弁制御する。こうすると、特に、噴射された微量燃料が吸気流Ｓ１により下流側の圧力検出部６１に積極的に導かれるようになり、センサの冷却をより効果的に行えるようになる。

以上説明したように、本実施形態にかかるエンジンの制御装置によれば、筒内圧センサ６を効率的且つ効果的に冷却することができる。これにより、素子部６２の温度上昇を抑制し、素子部６２を燃焼室により近づけて配置することを可能とし、筒内圧センサ６を小型化して筒内圧センサ６の搭載性を向上することができる。また、筒内圧センサ６の熱耐久性も併せて向上することができる。

また、前記第１の制御によれば噴射された冷却用燃料により、前記第２の制御によれば冷却用吸気流により、前記第３の制御によればそれら両方により、筒内圧センサ６の圧力検出部６１或いはその付近に生成されたデポジットを洗い流したり吹き飛ばしたりすることができ、これによりデポジットの堆積を抑制し、筒内圧センサ６の性能悪化及び破損等を未然に防止することができる。

本発明の実施形態は他にも様々なものが考えられる。例えば、筒内圧センサ６の温度を推定する（ステップＳ１０２，Ｓ２０２）代わりに、筒内圧センサの温度を直接検出するようにしてもよい。例えば、筒内圧センサの外面のうち燃焼室付近の部位の温度を温度センサで検出する。こうした場合、検出された温度は必ずしも素子部の温度と等しくないが、それでも素子部の温度をある程度反映した温度となっている可能性があり、センサ冷却用制御の実行判断に使用できる可能性がある。また、センサは筒内圧センサに限らず、シリンダ内に臨ませられる検出部を備えたセンサであればいかようなものであっても構わない。例えばシリンダ内の温度を検出する筒内温度センサが適用可能である。センサの検出部に向かう吸気流は必ずしもスワール流でなくてもよく、例えばタンブル流であってもよい。本発明は、圧縮着火式エンジン（ディーゼルエンジン）や、吸気通路噴射（典型的にはポート噴射）が可能なエンジンにも適用可能である。特に、吸気通路噴射が可能なエンジンに前記第２の制御を組み合わせた場合、吸気通路噴射燃料により形成された低温の混合気をセンサの検出部に当てることができ、冷却効率の向上を期待できる。

本発明の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本発明に含まれる。従って本発明は、限定的に解釈されるべきではなく、本発明の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。

本発明の一実施形態に係るエンジンの制御装置を示すシステム図である。 筒内圧センサの断面図である。 エンジンの一気筒の構成を概略的に描いた平面図であり、気流制御弁の開状態を示す。 エンジンの一気筒の構成を概略的に描いた平面図であり、気流制御弁の閉状態を示す。 筒内圧センサ冷却用の第１の制御のルーチンを示すフローチャートである。 熱負荷カウンタマップである。 インジェクタ及び筒内圧センサを軸方向先端側から見たときの図で、（ａ）はセンサ冷却用の微量燃料が噴射された直後の状態を示し、（ｂ）は噴射された燃料が拡散した状態を示す。 インジェクタ及び筒内圧センサを軸方向先端側から見たときの図で、補助噴孔から筒内圧センサの圧力検出部に向かって冷却用燃料が噴射されている状態を示す。 筒内圧センサ冷却用の第２の制御のルーチンを示すフローチャートである。

符号の説明

１ エンジン
２ エアフローメータ
６ 筒内圧センサ
１１ インジェクタ
３１ シリンダ
３２ 噴孔
３３ 気流制御弁
３４ 補助噴孔
４１ 吸気ポート
４１Ａ 第１吸気ポート
４１Ｂ 第２吸気ポート
５３ 枝管
６１ 圧力検出部
６２ 素子部
１００ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）
Ｃ 熱負荷カウンタ値
ＴＣ 熱負荷カウンタ積算値
ＴＣ１ 熱負荷カウンタ積算値のしきい値
Ｆ 燃料
Ｓ スワール方向

Claims (6)

1. 検出部をシリンダ内に臨ませて配置されたセンサを備えるエンジンの制御装置において、前記センサの温度を検出又は推定する手段と、該手段により検出又は推定された前記センサの温度が所定値以上となったときに制御状態をセンサ冷却用の制御状態に切り換える制御状態切換手段とを備えたことを特徴とするエンジンの制御装置。
2. 前記シリンダ内に燃料を噴射する燃料噴射弁をさらに備えると共に、前記センサが前記燃料噴射弁に近接して配置され、前記センサ冷却用の制御状態が、前記燃料噴射弁から噴射された燃料が表面張力又は蒸発により拡散して前記センサの検出部に到達可能な程度に微量の燃料を前記燃料噴射弁から噴射させる状態であることを特徴とする請求項１記載のエンジンの制御装置。
3. 前記シリンダ内に燃料を噴射する燃料噴射弁をさらに備え、前記センサが前記燃料噴射弁に近接して配置されると共に、前記燃料噴射弁が、前記センサの検出部に向かって燃料を噴射するための補助噴孔を有し、前記センサ冷却用の制御状態が、前記燃料噴射弁の前記補助噴孔から燃料を噴射させる状態であることを特徴とする請求項１記載のエンジンの制御装置。
4. 前記シリンダ内における吸気流の流れ方向を、前記センサの検出部に向かって流れる方向に切換可能な吸気流切換手段をさらに備え、前記センサ冷却用の制御状態が、前記シリンダ内における吸気流の流れ方向を前記センサの検出部に向かって流れる方向とするように前記吸気流切換手段を制御する状態であることを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載のエンジンの制御装置。
5. 前記制御状態切換手段が、燃料カットが実行されているときに前記制御状態を前記センサ冷却用の制御状態に切り換えることを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載のエンジンの制御装置。
6. 前記センサが、前記シリンダ内の圧力を検出するための筒内圧センサであることを特徴とする請求項１乃至５いずれかに記載のエンジンの制御装置。
   

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