JP2008297952A - 筒内圧センサの出力特性検出装置及び出力補正装置 - Google Patents

Abstract

【課題】より高い精度で対象センサのセンサ出力特性を検出することのできる筒内圧センサの出力特性検出装置、及びより高い精度で対象センサのセンサ出力を補正することのできる筒内圧センサの出力補正装置を提供する。
【解決手段】内燃機関における所定のシリンダについて燃焼室の圧力である筒内圧力を検出する筒内圧センサを対象にして、その対象センサの出力特性を検出する装置として、２つの圧力検出タイミング（角度θ2を含む）で筒内圧力を検出するとともに、その検出した２つの筒内圧力の検出値に基づいて、対象センサの出力特性を示すゲイン及びオフセットを推定するプログラムと、燃料燃焼の着火時期を予測する目標着火時期θignに基づいて、角度θ2を可変設定するプログラム（ステップＳ１０４，Ｓ１０４ａ，Ｓ１０４ｂ）と、を備える構成とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関の所定のシリンダについて筒内圧力（燃焼室の圧力）を検出する筒内圧センサを対象にして、同対象センサの出力特性を検出する筒内圧センサの出力特性検出装置、及び該検出装置により検出された出力特性に基づいて対象センサのセンサ出力を補正する出力補正装置に関する。

混合気をシリンダ内（特に燃焼室内）で燃やし、その圧力によってピストンを下降させることにより出力軸（クランク軸）を回転させるレシプロ式のエンジン（内燃機関）では、そのシリンダ内での燃焼圧力が、同シリンダ内における燃焼の状態を直接的に示すパラメータとなる。そして通常、そうした燃焼状態を把握することができれば、例えば着火時期や燃焼温度の推定、さらにはノッキング検出、燃焼圧のピーク位置検出、失火検出などが可能となる。このため近年、各種の方法で検出された燃焼圧力を、例えば燃料噴射時期や空燃比の制御をはじめとする各種のエンジン制御に用いることが検討されている。

ところで、燃焼圧力を検出する方法としては、シリンダ（気筒）に対して筒内圧センサを設け、この筒内圧センサの出力値に基づいてエンジンの筒内圧力、ひいては燃焼時の筒内圧力（燃焼圧力）を検出する方法が検討されている。しかしながら、筒内圧センサの出力として必ずしも常に適正な値が得られるというわけではない。例えば温度変化等の外的要因により出力信号にドリフトが発生して、センサ値に不要なオフセット（バイアス）が重畳したり、あるいは、センサ自体の特性ばらつき（製作公差等に起因）や経年変化により、ゲイン（センシング感度係数）に誤差が生じたりする。そこで従来、例えば特許文献１に記載の技術のように、ゲイン及びオフセットを算出して上記誤差を補償する方法などが提案されている。

具体的には、特許文献１に記載の装置では、圧縮行程の２点のクランク角度位置（予め設定された固定位置）における筒内圧センサの出力値（センサ値）Ｓr1，Ｓr2、及び基準圧力（センサ値補正用の基準値）Ｐ1，Ｐ2を求め、圧縮行程のポリトロープ変化に基づく連立方程式
Ｐ1＝Ａ×Ｓr1＋Ｂ、Ｐ2＝Ａ×Ｓr2＋Ｂ …（式１）
を解くことによって、ゲイン値Ａ及びオフセット値Ｂ（センサ出力特性）を算出し、これら算出されたゲイン値及びオフセット値に基づいてセンサ値を補正している。なお、この装置においては、上記基準圧力Ｐ1，Ｐ2を、吸気行程における吸気圧センサの出力値等から演算で推定するようにしている。
特開２００２−２４２７５０号公報

ところで近年、発明者は、一般に実用化が検討されている高価な筒内圧センサ（一般センサ）よりも、センサ出力と真値との誤差が大きい、より廉価な筒内圧センサ（簡易センサ）について研究を行っている。こうした簡易センサでも、そのセンサ出力を補正することにより、同センサの検出精度を実用化可能な程度まで高めることのできる可能性があるためである。発明者の研究によれば、簡易センサの出力特性は、一般センサのそれに比して直線性やゲインにずれ（誤差）が生じ易い。以下、図１１（ａ）及び（ｂ）を参照して、簡易センサの出力特性について、一般センサの出力特性と対比しながら説明を行う。なお、図１１（ａ）及び（ｂ）にそれぞれ示す圧力特性のうち、実線Ｌ５０ａ，Ｌ５０ｂにて示されるものは、真値の圧力特性、一点鎖線Ｌ５１ａ，Ｌ５１ｂにて示されるものは、真値に比して直線性にずれ（誤差）を生じた場合の圧力特性、二点鎖線Ｌ５２ａ，Ｌ５２ｂにて示されるものは、真値に比して直線性及びゲインにずれ（誤差）を生じた場合の圧力特性である。また、図１１（ｂ）のグラフにおける横軸の基準圧力は、前述した基準圧力Ｐ1，Ｐ2と同様、センサ出力の推定に用いられる基準の圧力値であり、ここでは真値に対応するかたちで設定されている。

すなわち通常、一般センサでは、真値（実線Ｌ５０ａ，Ｌ５０ｂ）に近い出力特性が得られる。これに対し、簡易センサの出力特性では、直線性にずれ（誤差）が生じたり（一点鎖線Ｌ５１ａ，Ｌ５１ｂ）、さらにゲインにもずれ（誤差）が生じたり（二点鎖線Ｌ５２ａ，Ｌ５２ｂ）することが多い。そして、このように直線性だけでなくゲインにもずれ（誤差）が生じた場合には、センサ出力の補正は非常に困難になる。例えば発明者の実験等では、上記特許文献１の装置によっても、実用化可能な程度まで検出精度を高めることはできなかった。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、より高い精度で対象センサのセンサ出力特性を検出することのできる筒内圧センサの出力特性検出装置、及びより高い精度で対象センサのセンサ出力を補正することのできる筒内圧センサの出力補正装置を提供することを主たる目的とするものである。

以下、上記課題を解決するための手段、及び、その作用効果について記載する。

請求項１に記載の発明では、シリンダ内の燃焼室（多気筒の場合は各シリンダの燃焼室）での燃焼によるエネルギーを機械的な運動（例えば回転運動）へ変換するエンジン（内燃機関）に適用され、該エンジンにおける所定のシリンダについて燃焼室の圧力である筒内圧力を検出する筒内圧センサを対象にして同対象センサの出力特性を検出する装置（筒内圧センサの出力特性検出装置）であって、一乃至複数の圧力検出タイミングで筒内圧力を検出するとともに、その検出した一乃至複数の筒内圧力の検出値に基づいて、前記対象センサの出力特性を示すゲイン及びオフセットの少なくとも一方を推定する出力特性推定手段と、所定のパラメータである参照パラメータに基づいて、前記圧力検出タイミングを可変設定するタイミング設定手段と、を備える、ことを特徴とする。

発明者は、上記特許文献１の装置では、センサ出力特性を算出する際に用いる筒内圧力（特許文献１の装置でいえば出力値Ｓr1，Ｓr2に相当）の検出タイミング（圧力検出タイミング）が不適切であるがゆえに、センサ出力特性の検出精度、ひいてはセンサ出力の補正精度として十分な精度が得られないと考えた。そして実験等により、最適な圧力検出タイミングが、様々なパラメータによって変わり得ることを見出し、上記装置を発明した。こうした装置であれば、タイミング設定手段を備えることで、所定のパラメータ（参照パラメータ）に基づいて、上記圧力検出タイミングを可変設定することが可能になり、より高い精度で対象センサの出力特性を検出することができるようになる。

請求項２に記載の発明では、上記請求項１に記載の装置において、前記参照パラメータが、燃料燃焼の着火時期を予測するパラメータである、ことを特徴とする。

発明者は、実験等により、前記圧力検出タイミングの最適値が、着火時期に特に大きな影響を受けることを確認した。この点、上記請求項２に記載の装置では、前記タイミング設定手段により、来る（次の）燃焼における着火時期に基づいて前記圧力検出タイミングを可変設定することが可能になる。このため、こうした装置によれば、前記圧力検出タイミングをより適切なタイミングに設定することができるようになる。なお、着火時期の制御は、エンジン運転条件（燃焼条件）に係るパラメータの可変設定に基づいて行うことが有効である。ここで、上記燃焼条件に係るパラメータとしては、例えば点火時期（進角側ほど着火が早い）可変（火花点火式）、噴射時期（進角側ほど着火が早い）可変（圧縮着火式の直噴）、筒内圧力（大ほど着火が早い）可変、筒内温度（高温ほど着火が早い）可変、混合気のガス成分（可燃性のガスであるほど着火が早い）可変、混合気の混合度合（混合度合が十分な値に近いほど着火が早い）、さらには着火補助装置（グロープラグ等）による着火補助量、パイロット噴射の実行の有無やパイロット噴射量（大ほど着火が早い）、等々のパラメータを用いることができる。

またこの場合、請求項３に記載の発明のように、前記燃焼室での燃焼の開始タイミングに相当する着火時期が、目標着火時期に制御されており、前記燃料燃焼の着火時期を予測するパラメータが目標着火時期である、構成とすることが有効である。

こうした構成であれば、前記タイミング設定手段により、これから制御しようとする着火時期の目標値である目標着火時期に基づいて前記圧力検出タイミングを可変設定することが可能になり、前記圧力検出タイミングをより適切なタイミングに設定することができるようになる。なお、着火時期を高い精度で制御する上では、上記目標着火時期を、エンジン運転条件を決める際に参照するパラメータ（例えばエンジン回転速度や燃料噴射量）などに基づいて可変設定することが有効である。

一方、請求項４に記載の発明では、上記請求項２に記載の装置において、前記燃焼室での燃焼状態に基づいて着火時期を予測する着火時期予測手段をさらに備え、前記燃料燃焼の着火時期を予測するパラメータが、前記着火時期予測手段により予測された着火時期（着火時期の予測値）である、ことを特徴とする。

前述した制御目標値（目標着火時期）、すなわちアクチュエータに対する指令値から推測するよりも、その時々の燃焼状態（例えば筒内圧力等として検出）をセンサ等により検出した方が、より正確な着火時期を得ることができる場合がある。したがって、用途等によっては、請求項３に記載の装置よりも、上記請求項４に記載の装置の方が有益な場合があり得る。特に、現状における演算処理の速度は将来、格段に向上されることが予想され、それに伴い予測の精度も高まることが予想される。このため、請求項４に記載の装置は、将来的に、ますます重要になり得るものである。

請求項５に記載の発明では、上記請求項２〜４のいずれか一項に記載の装置において、前記エンジンが、前記燃焼によるエネルギーに基づいて出力軸を回転させつつ、該出力軸の回転に応じて前記燃焼室の容積を変化させることにより同燃焼室にて燃料と空気との混合気の圧縮を行うとともに、該圧縮を利用して燃料を燃焼させるものであり、前記圧力検出タイミングが、前記出力軸の回転角度位置で定められるとともに、同圧力検出タイミングには、前記混合気の圧縮行程にあって前記燃焼室の容積が最も小さくなる出力軸角度である基準角度（レシプロエンジンではＴＤＣ（上死点））よりも進角（早い）側に相当する第１タイミングと、同じく圧縮行程にあって該第１タイミングよりも進角側に相当する第２タイミングとが含まれる、ことを特徴とする。

前述したように、ポリトロープ変化を示す圧縮行程における２点（少なくとも２点）の出力軸回転角度位置での筒内圧センサのセンサ出力に基づいて（例えば上記（式１）により）、センサ出力特性を高い精度で推定することが可能になる。したがって、上記請求項２〜４のいずれか一項に記載の発明は、このような構成について適用して特に有益である。なお、上記（式１）に限られず、他の式（又はマップ）を用いてセンサ出力特性を推定することも可能である。

請求項６に記載の発明では、この請求項５に記載の装置において、１燃焼サイクル中における最先の噴射についての着火時期が前記基準角度に比して遅いか否かを判断する判断手段をさらに備える構成であって、前記タイミング設定手段が、前記判断手段の判断結果に応じて前記第１タイミングの設定位置を変更するものである、ことを特徴とする。

発明者の実験等により、上記請求項５に記載の装置については、１燃焼サイクル中における最先の噴射（例えばメイン噴射だけの単段噴射であればメイン噴射、パイロット噴射・メイン噴射の２段噴射であればパイロット噴射）についての着火時期に応じた（適した）位置（タイミング）に対して前記第１タイミングを設定することで、上記センサ出力特性をより正確に推定し得ることが確認された。したがって、上記請求項５に記載の装置は、上記請求項６に記載の構成とすることで、より有益な装置となる。

具体的には、上記センサ出力特性をより正確に推定する上では、前記第１タイミングについてはこれを、筒内圧力のポリトロープ変化を示す範囲で、なるべく遅いタイミングに設定することが好ましい。

したがって、例えば請求項７に記載の発明のように、上記請求項６に記載の装置において、前記タイミング設定手段についてはこれを、前記判断手段により前記１燃焼サイクル中における最先の噴射についての着火時期が前記基準角度よりも遅い旨判断された場合に、前記第１タイミングを、前記基準角度の進角側近傍に設定するものとすることが有効である。

着火時期が前記基準角度よりも遅い場合には、前記混合気の圧縮行程の全域において上記ポリトロープ変化が得られるものの、圧縮行程を外れる前記基準角度後には、ポリトロープ変化が乱れるようになる。この点、上記請求項７に記載の装置では、着火時期が前記基準角度よりも遅い場合には、前記第１タイミングが前記基準角度の進角側近傍、いわば筒内圧力がポリトロープ変化を示す範囲にあってその遅角側境界付近に設定され、上記センサ出力特性をより正確に推定することができるようになる。

また、例えば請求項８に記載の発明のように、上記請求項６又は７に記載の装置において、前記タイミング設定手段についてはこれを、前記判断手段により前記１燃焼サイクル中における最先の噴射についての着火時期が前記基準角度よりも早い旨判断された場合に、前記第１タイミングを着火時期の進角側近傍に設定するものとすることが有効である。

着火時期が前記基準角度よりも早い場合には、前記混合気の圧縮行程にあっても、着火後には、その着火に伴う圧力変化によりポリトロープ変化が乱れるようになる。この点、上記請求項８に記載の装置では、着火時期が前記基準角度よりも早い場合には、前記第１タイミングが着火時期の進角側近傍、いわば筒内圧力がポリトロープ変化を示す範囲にあってその遅角側境界付近に設定され、上記センサ出力特性をより正確に推定することができるようになる。

ところで、上記請求項５〜８のいずれか一項に記載の装置に関しては、上記第１及び第２タイミングでの筒内圧力の検出値に基づいてオフセットを推定する場合において採用しても、その推定精度を高めることが可能である。しかし、ゲインの推定精度を高める場合において採用した場合の方が、その推定精度の向上度合はより大きい。したがって、請求項９に記載の発明のように、前記出力特性推定手段が、前記第１タイミングでの筒内圧力と前記第２タイミングでの筒内圧力とに基づいて、前記対象センサのゲインを推定するものである構成とすることがより有益である。

上記請求項１〜９のいずれか一項に記載の筒内圧センサの出力特性検出装置によれば、対象センサの出力特性、ひいては同センサの出力誤差を得ることができる。そして、こうして得られる出力誤差によれば、より高い精度で対象センサの出力特性を補正（校正）することが可能になる。したがって、こうした装置を用いることで、例えば請求項１０に記載の発明のように、
「上記請求項１〜９のいずれか一項に記載の筒内圧センサの出力特性検出装置における前記出力特性推定手段により推定された対象センサの出力特性に基づいて、該対象センサのセンサ出力に対して補正を施す補正手段を備える筒内圧センサの出力補正装置」
などを実現することが可能になる。

以下、図１〜図１０を参照して、本発明に係る筒内圧センサの出力特性検出装置及び出力補正装置を具体化した一実施形態について説明する。なお、本実施形態のシステムは、コモンレール式の燃料噴射装置を備えたディーゼルエンジンを制御対象にするエンジン制御システムである。本実施形態の検出装置及び補正装置は、いずれもこのシステムに搭載され、同システムでは、これらの装置により、制御対象とするエンジンの各シリンダにそれぞれ設けられて燃焼室の圧力（筒内圧力）を検出する筒内圧センサの各々を対象にして、それら各センサの出力特性を検出する。そして、その検出した出力特性に基づいて各センサの出力を補正する。

まず図１を参照して、本実施形態に係るエンジン制御システムの概略構成について説明する。図中の信号線は配線レイアウトに相当する。なお、このシステムの制御対象とするエンジン（図中のエンジン１０）としては、４輪自動車（例えばＡＴ車）に搭載される多気筒（例えば直列４気筒）エンジンを想定している。ただし、この図１においては、説明の便宜上、１つのシリンダ（図中のシリンダ２０）のみを図示している。このエンジン１０は、４ストローク（４×ピストン行程）のレシプロ式ディーゼルエンジン（内燃機関）である。すなわちこのエンジン１０では、吸排気弁２１，２２のカム軸（図示略）に設けられた気筒判別センサ（電磁ピックアップ）にてその時の対象シリンダが逐次判別され、例えば図中のシリンダ２０をシリンダ＃１とする４つのシリンダ＃１〜＃４について、それぞれ吸入・圧縮・燃焼・排気の４行程による１燃焼サイクルが「７２０°ＣＡ」周期で、詳しくは例えば各シリンダ間で「１８０°ＣＡ」ずらして、シリンダ＃１，＃３，＃４，＃２の順に逐次実行される。これら４つのシリンダ＃１〜＃４の構成は基本的には同様の構成となっているため、ここでは１つのシリンダ２０に注目して、当該システムについての説明を行う。

同図１に示されるように、このシステムは、シリンダ２０内での燃焼を通じて生成したトルクにより出力軸であるクランク軸１０ａ（図示部分はクランク軸に装着されたパルサ歯車）を回転させるエンジン１０を制御対象として、該エンジン１０を制御するための各種センサ及びＥＣＵ（電子制御ユニット）７０等を有して構築されている。以下、制御対象のエンジン１０をはじめとするこのシステムを構成する各要素について詳述する。

ここで制御対象とされるエンジン１０（ディーゼルエンジン）は、基本的には、シリンダブロック２０ａとシリンダヘッド２０ｂとによりシリンダ（気筒）２０が形成されて構成されている。シリンダブロック２０ａには、冷却水がエンジン１０内を循環するための冷却水路（ウォータジャケット）２１ａと、同水路２１ａ内の冷却水の温度（冷却水温）を検出する水温センサ２１ｂと、が設けられており、その冷却水によりエンジン１０が冷却されている。また、シリンダ２０内には、ピストン２０ｃが収容され、そのピストン２０ｃの往復動により、エンジン１０の出力軸であるクランク軸１０ａが回転するようになっている。なお、クランク軸１０ａの外周側には、所定クランク角毎に（例えば３０°ＣＡ周期で）クランク角信号を出力するクランク角センサ１０ｂ（例えば電磁ピックアップ）が配設され、同クランク軸１０ａ（エンジン出力軸）の回転角度位置や回転速度（エンジン回転速度）等が検出可能とされている。

シリンダブロック２０ａ上端面に固定されるシリンダヘッド２０ｂと、シリンダ２０内のピストン２０ｃ冠面との間には、燃焼室２０ｄが形成されている。シリンダヘッド２０ｂには、燃焼室２０ｄに開口する吸気ポート（吸気口）１１と排気ポート（排気口）１２とが例えば１つのシリンダに対して２つずつ（計４ポート）形成されている。そして、これら吸気ポート１１及び排気ポート１２が、それぞれ図示しないカム（詳しくはクランク軸１０ａと連動するカム軸に取り付けられたカム）によって駆動される吸気弁（吸気バルブ）２１と排気弁（排気バルブ）２２とにより開閉されるようになっている。さらに、これら各ポートを通じてシリンダ２０内の燃焼室２０ｄと車外（外気）とを連通可能にすべく、吸気ポート１１には、シリンダ２０に外気（新気）を吸入するための吸気管３０（吸気通路）が接続され、排気ポート１２には、各シリンダから燃焼ガス（排気）を排出するための排気管４０（排気通路）が接続されている。

エンジン１０の吸気系を構成する吸気管３０には、最上流部のエアクリーナ（図示略）を通じて空気中の異物が除去されつつ新気が吸入され、エアクリーナの下流側には、その新気の流量（新気量）を電気信号として検出するエアフロメータ３１（例えばホットワイヤ式エアフロメータ）が設けられている。また、このエアフロメータ３１の近傍には、吸入空気の圧力を検出する吸気圧センサ３２が設けられている。さらに、これらエアフロメータ３１及び吸気圧センサ３２よりも下流側には、過給用の吸気コンプレッサ５０ａ（詳しくは後述）と、ＤＣモータ等のアクチュエータによって電子的に開度調節される電子制御式のスロットル弁３３（吸気絞り弁）と、このスロットル弁３３の開度（スロットル弁開度）や動き（開度変動）を検出するためのスロットル開度センサ３３ａとが設けられている。

他方、エンジン１０の排気系を構成する排気管４０には、過給用の排気タービン５０ｂ（詳しくは後述）と、排気浄化装置としての酸化触媒４４及びＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）４５とが配設されている。また、同ＤＰＦ４５の上流及び下流側近傍には、それぞれ排気温度センサ４３ａ，４３ｂが設けられている。これらセンサ４３ａ，４３ｂは、例えば再生処理時においてＤＰＦ４５の中心温度を求めるためなどに用いられる。

ここで、上記ＤＰＦ４５は、排気中のＰＭ（Particulate Matter、粒子状物質）を捕集する連続再生式のＰＭ除去用フィルタであり、例えば出力トルクを主に生成するための燃料噴射であるメイン噴射後のポスト噴射等で捕集ＰＭを繰り返し燃焼除去する（再生処理に相当）ことにより継続的に使用することができるものである。また、同ＤＰＦ４５は、例えばコーディエライト等の耐熱性セラミックにより、図示しない白金系の酸化触媒を担持しており、ＰＭ成分の１つである可溶性有機成分（ＳＯＦ）と共に、ＨＣやＣＯを除去することができるようになっている。

また、このＤＰＦ４５を備える排気管４０には、ＤＰＦ４５入口付近の圧力とＤＰＦ４５出口付近の圧力との差圧を検出する差圧センサ４６がさらに設けられている。この差圧センサ４６により検出される差圧は、上記ＤＰＦ４５による圧力損失に相当し、上記ＰＭ捕集によるＤＰＦ４５の目詰まりの度合を示すものとなる。このため、この差圧を参照することにより、上記ＤＰＦ４５にて捕集されたＰＭの量（ＰＭ捕集量）を検出することが可能になる。

さらに上記酸化触媒４４の上流側近傍には、リニア検出式の酸素濃度センサであるＡ／Ｆセンサ４２が設けられている。そして、このセンサ４２の出力は、例えばＥＧＲ制御などに用いられる。

一方、このシステムの燃料供給系においては、燃料供給方式として筒内噴射式を採用している。すなわち、シリンダ２０内において燃焼室２０ｄには、図示しないコモンレール（蓄圧配管）から供給された高圧燃料（例えば噴射圧力「１０００気圧」以上の軽油）を、同燃焼室２０ｄ内へ直接的に噴射供給する電磁駆動式の燃料噴射弁としてのインジェクタ１５が、さらに設けられている。そして、エンジン１０においては、こうしたインジェクタの開弁駆動により各シリンダに対して所要の量の燃料が随時噴射供給されている。すなわち、エンジン１０の運転時には、吸気弁２１の開動作により吸入空気が吸気管３０からシリンダ２０の燃焼室２０ｄ内へ導入され、これがインジェクタ１５から噴射供給された燃料と混ざり、混合気の状態でシリンダ２０内のピストン２０ｃにより圧縮されて着火（自己着火）、燃焼し、排気弁２２の開動作により燃焼後の排気が排気管４０へ排出されることになる。

また燃焼室２０ｄには、同燃焼室２０ｄ内に位置する検出部（燃焼室２０ｄ内に差し込まれたプローブの先端部）にてシリンダ２０内の圧力（筒内圧力）を測定してその測定値に対応した検出信号（電気信号）を出力する筒内圧センサ１８が、例えば着火補助装置としてのグロープラグと一体にして設けられている（詳しくはシリンダヘッド２０ｂに固定されている）。そしてこれにより、シリンダ２０内における燃焼状態の把握、すなわち着火時期や燃焼温度の推定、さらにはノッキング検出、燃焼圧のピーク位置検出、失火検出等が可能とされている。なお、この筒内圧センサ１８は、前述した簡易センサに相当するものである。また、上記インジェクタ１５と同様、この筒内圧センサ１８も、エンジン１０の各シリンダ（４つ全て）の各燃焼室に対して、それぞれ設けられている。

さらに、このシステムにおいて、吸気管３０と排気管４０との間にはターボチャージャが配設されている。このターボチャージャは、いわゆる可変ノズル式のターボチャージャであり、吸気管３０の中途に設けられた吸気コンプレッサ５０ａと、排気管４０の中途に設けられた排気タービン５０ｂとを有し、これらコンプレッサ５０ａ及びタービン５０ｂが、図示しないシャフトにて連結されている。すなわち、排気管４０を流れる排気によって排気タービン５０ｂが回転し、その回転力がシャフトを介して吸気コンプレッサ５０ａへ伝達され、この吸気コンプレッサ５０ａにより、吸気管３０内を流れる空気が圧縮されて過給が行われる。またここで、排気タービン５０ｂは、周知の弁機構からなる可変ノズル機構５０ｃを備え、この可変ノズル機構５０ｃの開閉動作に応じて排気流路の面積が変化することで、同タービン５０ｂにぶつかる排気の流速、ひいては同タービン５０ｂの回転速度も変化するようになっている。このターボチャージャでは、こうした可変ノズル機構５０ｃに対する指令値に基づき、排気タービン５０ｂの回転速度を制御して、このタービン５０ｂの回転に応じた吸気コンプレッサ５０ａの回転による過給量を可変制御する（ノズルを絞るほど過給量は多くなる）ことができるようになっている。そしてこの過給により、各シリンダに対する吸入空気の充填効率が高められることになる。なお、必要に応じて、吸入空気を冷却するインタクーラ等も、吸気管３０に対して設けられる。

またさらに、排気の一部をＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）ガスとして吸気系に還流させるためのＥＧＲ装置も、同じく吸気管３０と排気管４０との間に配設されている。このＥＧＲ装置は、基本的には、吸気管３０と排気管４０とを連通するように設けられたＥＧＲ配管６０ａと、吸気管３０のスロットル弁３３よりも排気下流側に設けられた電磁弁等からなるＥＧＲ弁６０ｂと、によって構成されている。そして、ＥＧＲ弁６０ｂのバルブ開度により、ＥＧＲ配管６０ａの通路面積、ひいてはＥＧＲ率（排気全体に対してシリンダに戻されるＥＧＲガスの占める割合）が調節可能とされている。ちなみに、この調整は、上記Ａ／Ｆセンサ４２の出力に基づいて行われ、例えばＥＧＲ弁６０ｂが全閉された状態では、ＥＧＲ配管６０ａが遮断され、ＥＧＲ量は「０」となる。また必要に応じて、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ等も、ＥＧＲ配管６０ａに対して設けられる。このＥＧＲ装置では、こうした構成に基づき、ＥＧＲ配管６０ａを通じて排気の一部を吸気系に再循環することにより燃焼温度を下げてＮＯｘの発生を低減している。

さらに、上記エンジン１０を動力に利用して走行する図示しない車両（例えば４輪乗用車又はトラック等）には、上記各センサの他にも、車両制御のための各種のセンサが設けられている。例えば運転者の要求トルクを車両側に知らせるための運転操作部に相当するアクセルペダルには、同ペダルの状態（変位量）に応じた電気信号を出力するアクセルセンサ７１が、運転者によるアクセルペダルの操作量（踏み込み量）を検出するために設けられている。

こうしたシステムの中で、本実施形態の検出装置及び補正装置として機能するとともに、電子制御ユニットとして主体的にエンジン制御を行う部分がＥＣＵ７０である。このＥＣＵ７０（エンジン制御用ＥＣＵ）は、周知のマイクロコンピュータ（図示略）を備えて構成され、上記各種センサの検出信号に基づいてエンジン１０の運転状態やユーザの要求を把握し、それに応じて上記スロットル弁３３やインジェクタ１５等の各種アクチュエータを操作することにより、その時々の状況に応じた最適な態様で上記エンジン１０に係る各種の制御を行っている。例えばエンジン１０の定常運転時には、上記各センサの検出信号に基づいて、各種の燃焼条件（例えば噴射時期や燃料噴射量等）を算出するとともに、各種アクチュエータを操作することで、上記各シリンダ内（燃焼室）での燃料燃焼を通じて生成される図示トルク（生成トルク）、ひいては実際に出力軸（クランク軸１０ａ）へ出力される軸トルク（出力トルク）を制御する。なお本実施形態の制御システムでも、周知のディーゼルエンジン用システムと同様、定常運転時には、新気量増大やポンピングロス低減等の目的で、同エンジン１０の吸気通路（吸気管３０）に設けられた吸気絞り弁（スロットル弁３３）が略全開状態に保持される。したがって、定常運転時の燃焼制御（特にトルク調整に係る燃焼制御）としては燃料噴射量のコントロールが主となっている。

またここで、ＥＣＵ７０に搭載されるマイクロコンピュータは、基本的には、各種の演算を行うＣＰＵ（基本処理装置）、その演算途中のデータや演算結果等を一時的に記憶するメインメモリとしてのＲＡＭ（Random Access Memory）、プログラムメモリとしてのＲＯＭ（読み出し専用記憶装置）、データ保存用メモリとしてのＥＥＰＲＯＭ（電気的に書換可能な不揮発性メモリ）やバックアップＲＡＭ（ＥＣＵの主電源停止後も車載バッテリ等のバックアップ電源により常時給電されているメモリ）、さらにはＡ／Ｄ変換器やクロック発生回路等の信号処理装置、外部との間で信号を入出力するための入出力ポート等といった各種の演算装置、記憶装置、信号処理装置、通信装置、及び電源回路等によって構成されている。そして、ＲＯＭには、当該センサの出力特性検出及び出力補正に係るプログラムを含めたエンジン制御に係る各種のプログラムや制御マップ等が、またデータ保存用メモリ（例えばＥＥＰＲＯＭ）には、エンジン１０の設計データをはじめとする各種の制御データ等が、それぞれ予め格納されている。

ところで、本実施形態の装置も、前述した特許文献１に記載の装置と同様、所定の圧力検出タイミングで、筒内圧力（特許文献１の装置でいえば出力値Ｓr1，Ｓr2に相当）を検出するとともに、その検出した筒内圧力の検出値に基づいて、筒内圧センサ１８（対象センサ）の出力特性を示すゲイン及びオフセットを推定するものである。そして、その検出した出力特性に基づいて、上記筒内圧センサ１８の出力補正を行うようにしている。ただし本実施形態では、所定のパラメータ（参照パラメータ）、詳しくは燃料燃焼の着火時期を予測するパラメータに基づいて、上記圧力検出タイミングの１つを可変設定するようにしている。

次に、図２〜図１０を併せ参照して、本実施形態に係る筒内圧センサ１８の出力補正の一態様について説明する。なお、ここでは一例として、同センサ１８の出力を燃料噴射時期の補正に適用した場合について説明する。

図２は、その燃料噴射時期補正の処理手順を示すフローチャートである。なお、この一連の処理は、基本的には、ＥＣＵ７０でＲＯＭに記憶されたプログラムが実行されることにより、エンジン１０の各シリンダについてそれぞれ１燃焼サイクルにつき１回の頻度で順に実行される。また、この処理において用いられる各種パラメータの値は、例えば上記ＥＣＵ７０に搭載されたＲＡＭやＥＥＰＲＯＭ、あるいはバックアップＲＡＭ等の記憶装置に随時記憶され、必要に応じて随時更新される。

同図２に示されるように、この制御においては、まず、ステップＳ１で、筒内圧センサ１８の出力特性の算出に用いるクランク角度θ1，θ2（圧力検出タイミング）を設定する。この設定に際しては、角度θ1を固定値（例えば圧縮行程初期に設定）として、角度θ2を可変値として設定するようにしている。図３に、この角度θ2の設定手順をフローチャートとして示す。以下、この図３を参照して、この角度θ2の設定に係る一連の処理について説明する。

同図３に示されるように、この角度θ2の設定に際しては、まず、ステップＳ１０１で、所定のパラメータ、例えばその時のエンジン回転速度（クランク角センサ１０ｂによる実測値）及び燃料噴射量（別ルーチンで設定される上記インジェクタ１５の通電時間）を取り込む。次いで、ステップＳ１０２で、このステップＳ１０１で取り込んだエンジン回転速度及び燃料噴射量に基づいて、１燃焼サイクル中における最先の噴射に係る目標着火時期θignを設定する。なお、この目標着火時期θignは、これから制御しようとする着火時期の目標値、すなわち燃料燃焼の着火時期を予測するパラメータに相当し、例えば所定のマップを参照することにより、上記各パラメータに応じた最適な時期が設定される。また、この時期θignの単位はＡＴＤＣ（上死点後）であり、ＴＤＣ（上死点）よりも進角側は「負」の符号を、遅角側は「正」の符号をとる。

次に、ステップＳ１０３で、ＤＰＦ４５（図１）の再生条件（例えば排気温度センサ４３ａ，４３ｂによるＤＰＦ４５の中心温度、及び差圧センサ４６による差圧が、所定値よりも大きいことなどを成立要件とする条件）が成立しているか否かを判断する。そして、このステップＳ１０３でＤＰＦ４５の再生条件が成立している旨判断された場合には、続くステップＳ１０３ａにおいて、先のステップＳ１０２で設定した目標着火時期θignを、ＤＰＦ再生用に予め用意された特定値Ｙへ変更する（θign＝Ｙ）。他方、上記ステップＳ１０３でＤＰＦ４５の再生条件が成立していない旨判断された場合には、こうした変更は行わず、先のステップＳ１０２で設定した目標着火時期θignのままとする。

本実施形態では、燃焼室２０ｄでの燃焼の開始タイミングに相当する着火時期を、上記のように設定された目標着火時期θignに対して制御している。すなわち、目標着火時期θignにより一意的に定められるタイミングにおいて、１燃焼サイクル中における最先の噴射が（例えばメイン噴射だけの単段噴射であればメイン噴射が、パイロット噴射・メイン噴射の２段噴射であればパイロット噴射が）行われることになる。

続くステップＳ１０４では、目標着火時期θignが、ＴＤＣに相当する値「０」よりも大きいか否かを判断する。そして、目標着火時期θignが「０」よりも大きい旨判断された場合には、着火時期がＴＤＣよりも遅いとして、続くステップＳ１０４ａで、角度θ2を、圧縮行程にあってＴＤＣ（「０」）の進角側近傍、すなわちＴＤＣよりも所定角度（ここでは固定値、ただし可変値でも可）前（負側）に設定する。他方、目標着火時期θignが「０」よりも大きくない旨判断された場合には、着火時期がＴＤＣよりも遅くないとして、続くステップＳ１０４ｂで、角度θ2を、圧縮行程にあって上記目標着火時期θign（着火時期に相当）の進角側近傍、すなわち目標着火時期θignよりも所定角度（ここでは固定値、ただし可変値でも可）前（負側）に設定する。

本実施形態では、こうしてエンジン１０の各シリンダについてそれぞれ１燃焼サイクルごとに角度θ2が逐次設定される。以下、図４及び図５を参照して、この角度θ2の設定態様、特に角度θ2の設定位置についてさらに説明する。

図４（ａ）は、着火時期がＴＤＣよりも早い場合の圧力特性を示すグラフである。このグラフにおいて、実線Ｌ１１ａは、着火された場合の圧力特性を、破線Ｌ１１ｂは、着火していない場合の圧力特性を、それぞれ示している。

同図４（ａ）に示されるように、着火時期がＴＤＣよりも早い場合には、圧縮行程にあっても、着火後には、その着火に伴う圧力変化によりポリトロープ変化が乱れるようになる。この点、先の図３のステップＳ１０４ｂでは、この図４（ａ）に示す場合において、同図に示されるように、角度θ2が、圧縮行程にあって着火時期よりも所定角度前（着火時期の進角側近傍）、いわばポリトロープ変化領域にあってその遅角側境界付近に設定されることになる。

一方、図４（ｂ）は、着火時期がＴＤＣよりも遅い場合の圧力特性を示すグラフである。このグラフにおいて、実線Ｌ１２ａは、着火された場合の圧力特性を、破線Ｌ１２ｂは、着火していない場合の圧力特性を、それぞれ示している。

同図４（ｂ）に示されるように、着火時期がＴＤＣよりも遅い場合には、圧縮行程の全域においてポリトロープ変化が得られるものの、圧縮行程を外れるＴＤＣ後には、ポリトロープ変化が乱れるようになる。この点、先の図３のステップＳ１０４ａでは、この図４（ｂ）に示す場合において、同図に示されるように、角度θ2が、圧縮行程にあってＴＤＣよりも所定角度前（ＴＤＣの進角側近傍）、いわばポリトロープ変化領域にあってその遅角側境界付近に設定されることになる。

次に、図５（ａ）及び（ｂ）は、メイン噴射Ｍｎだけによる単段噴射の場合とパイロット噴射Ｐｔ・メイン噴射Ｍｎによる２段噴射の場合とのそれぞれについて、上記角度θ2の設定態様を示すグラフである。

まず、例えばメイン噴射Ｍｎだけによる単段噴射において、当該メイン噴射Ｍｎに係る着火時期がＴＤＣよりも遅い場合には、図５（ａ）に示されるように、圧縮行程にあってＴＤＣよりも所定角度前に対して、上記角度θ2が設定される（図４（ｂ））。これに対し、パイロット噴射Ｐｔ・メイン噴射Ｍｎによる２段噴射において、「１燃焼サイクル中における最先の噴射」に相当するパイロット噴射Ｐｔに係る着火時期がＴＤＣよりも早い場合には、当該メイン噴射Ｍｎに係る着火時期がＴＤＣよりも遅くても、図５（ｂ）に示されるように、圧縮行程にあって当該パイロット噴射Ｐｔに係る着火時期よりも所定角度前に対して、上記角度θ2が設定される（図４（ａ））。

このように、ＴＤＣよりも早い時期に着火する噴射があれば、その噴射のうち、最も早い噴射（１燃焼サイクル中における最先の噴射）係る着火時期を基準にして、上記角度θ2の設定が行われることになる。

先の図２のステップＳ１では、以上のような処理を通じて、上記筒内圧センサ１８の出力特性の算出に用いるクランク角度θ1，θ2が設定される。そして、続くステップＳ２，Ｓ３では、その設定した角度θ1，θ2に基づいて、上記筒内圧センサ１８の出力特性（オフセット及びゲイン）を算出する。以下、図６〜図９を併せ参照して、これらステップＳ２，Ｓ３の処理についてより詳細に説明する。ここでは、図６及び図７を参照して、ステップＳ２のオフセットに係る処理について説明した後、図８及び図９を参照して、ステップＳ３のゲインに係る処理について説明する。

図６は、オフセットの算出及び異常判定に係る処理の処理手順を示すフローチャート、図７は、その処理態様を示すグラフである。なお、図７（ａ）は、真の圧力（実際の筒内圧力）と筒内圧センサ１８の出力との関係を示すグラフである。この図７（ａ）においては、オフセットが重畳していない状態での出力特性（基準特性）を実線にて、また所定のオフセットが重畳している状態での出力特性（２種類）を破線にて、それぞれ示している。また、図７（ｂ）は、クランク角度と筒内圧力との関係を示すグラフである。この図７（ｂ）においては、筒内圧センサ１８の出力特性を実線にて、また真の圧力の特性を破線にて、それぞれ示している。図７（ｂ）において、クランク角度θ1〜θ2の期間は、エンジン１０の運転期間にあってポリトロープ変化を示す圧縮行程に相当し、この期間にあっては、燃焼室２０ｄ内の圧力と温度との関係が、等温変化と断熱変化との中間的な変化になり、物理特性が安定する。

図６に示されるように、この一連の処理においては、まず、ステップＳ１１で、クランク角度θ1（図７（ｂ））における筒内圧センサ１８のセンサ値Ｐs1を取り込む。次に、ステップＳ１２で、上記データ保存用メモリ（ＥＣＵ７０に搭載）から、このクランク角度θ1のクランク角度位置に対応するシリンダ容積（燃焼室２０ｄの容積）Ｖ1を読み出す。そして、さらに続くステップＳ１３，Ｓ１４では、クランク角度θ1の場合と同様に、今度はクランク角度θ2（図７（ｂ））について、筒内圧センサ１８のセンサ値Ｐs2を取り込み、上記データ保存用メモリから、同角度θ2のクランク角度位置に対応するシリンダ容積Ｖ2を読み出す。

続くステップＳ１５では、データ保存用メモリ（ＥＣＵ７０に搭載）から、クランク角度θ1〜θ2の期間に対応するポリトロープ指数ｎを読み出す。ポリトロープ指数は、例えば筒内圧力（または吸気圧力）とエンジン回転速度とに基づいて求められるものであり、例えばそれら筒内圧力とエンジン回転速度とを座標軸にしてマップ化されて記憶されている。

続くステップＳ１６では、上記各ステップにおいて取得した各パラメータに基づき、上記２点のクランク角度位置（クランク角度θ1，θ2）の圧力比κを、
κ＝（Ｖ1／Ｖ2）＾ｎ …（式２）
の関係式から算出する。ちなみに、この（式２）は、ポリトロープ変化中において、「Ｐ1・Ｖ1＾ｎ＝Ｐ2・Ｖ2＾ｎ」（この式中、Ｐ1、Ｐ2は、それぞれＶ1、Ｖ2における圧力）が成り立つことから求められる。

そして、続くステップＳ１７では、同じく上記各ステップにおいて取得した各パラメータ、詳しくはクランク角度θ1，θ2における筒内圧センサ１８のセンサ値Ｐs1，Ｐs2（ステップＳ１１，Ｓ１３）、及び圧力比κ（ステップＳ１６）に基づいて、オフセット値Offset0を、
Offset0＝（κ・Ｐs1−Ｐs2）／（κ−１） …（式３）
の関係式から算出する。すなわちこの処理をもって、筒内圧センサ１８の出力に係るオフセット値（バイアス量）が算出されたことになる。なお、図７（ａ）中に破線で示されるように、オフセットが含まれる場合は、基準値としての本来のセンサ出力（実線）に対して正側または負側に出力特性がシフトすることになる。

次に、この算出されたオフセット値Offset0について、その異常の有無を判定する。すなわち、まず、ステップＳ１８で、許容範囲を定める下限値及び上限値として、それぞれ規定値ｍ1，ｍ2を設定する。そして、続くステップＳ１９において、その規定値ｍ1，ｍ2に基づき、すなわち「ｍ1＜Offset0＜ｍ2」の関係式を満足するか否かに基づき、オフセット値Offset0の異常の有無を判定する。なお、規定値ｍ1，ｍ2は、例えば燃焼室２０ｄの体積等のエンジン設計データ、もしくは実験値等に基づいて決定される。

このステップＳ１９の異常判定においては、例えば図７（ａ）に破線で示されるように、オフセットが存在する場合でも、それが同図中に一点鎖線で示される許容範囲（規定値ｍ1よりも大きくて且つ規定値ｍ2未満）に収まるものであれば、正常である旨の判定がなされる。そして、このステップＳ１９でオフセット値Offset0が正常である旨判定された場合には、この図６の一連の処理を終了して、図２のステップＳ３へ移行する。

他方、オフセット値Offset0が許容範囲に収まらない場合には、ステップＳ１９で、オフセット値Offset0が異常である旨の判定がなされる。そして、ステップＳ１９１において、オフセット異常時用に予め設定されたフェイルセーフ処理が実行された後、この図６の一連の処理は終了する。その後、ステップＳ１９１のフェイルセーフ処理で制御の中断が指示されない場合に限り、正常時と同様、図２のステップＳ３へ移行する。本実施形態においては、ステップＳ１９１のフェイルセーフ処理として、オフセット信号のドリフト量を補正するとともに、筒内圧センサに異常がある旨を運転者に知らせるべく、例えば警告灯（図示略）を点灯させるようにする。すなわち、フェイルセーフ処理を実行した後も、図６のフローチャートに係る制御は継続され、同図６の一連の処理の終了後は、図２のステップＳ３へ移行されることになる。

続けて、ゲインに係る処理について説明する。図８は、ゲインの算出及び異常判定に係る処理の処理手順を示すフローチャート、図９は、その処理態様を示すグラフである。なお、図９（ａ）は、真の圧力（実際の筒内圧力）と筒内圧センサ１８の出力との関係を示すグラフである。この図９（ａ）においては、ゲインに誤差が含まれない場合の出力特性（基準特性）を実線で、ゲインに誤差が含まれる場合の出力特性（２種類）を破線で示している。また、図９（ｂ）は、クランク角度と筒内圧力との関係を示すグラフである。この図９（ｂ）においては、筒内圧センサ１８の出力特性を実線で、基準圧力（センサ値補正用の基準値）の特性を破線で示している。そして、この図９（ｂ）においても、図７（ｂ）と同様、クランク角度θ1〜θ2の期間は、ポリトロープ変化を示す圧縮行程に相当する。

図８に示されるように、この一連の処理においては、まず、ステップＳ２１で、吸気弁２１の開弁時期を入力し、続くステップＳ２２で、この入力値に基づき、吸気圧センサ３２のセンサ値の取り込み時期を決定する（例えば閉弁の５°ＣＡ前など）。さらに続くステップＳ２３では、その取り込み時期に基づき、クランク角度θ1，θ2（図９（ｂ））について吸気圧センサ３２のセンサ値を取り込み、次のステップＳ２４では、その取り込んだセンサ値に対応する基準圧力Ｐk1，Ｐk2の圧力差「Ｐk2−Ｐk1」（図９（ｂ））を、データ保存用メモリ（ＥＣＵ７０に搭載）から読み出す。次いで、ステップＳ２５，Ｓ２６で、クランク角度θ1，θ2における筒内圧センサ１８のセンサ値Ｐs1，Ｐs2を、それぞれ取り込む。

そして、続くステップＳ２７では、上記各ステップにおいて取得した各パラメータ、詳しくは基準圧力差「Ｐk2−Ｐk1」（ステップＳ２４）、及びクランク角度θ1，θ2における筒内圧センサ１８のセンサ値Ｐs1，Ｐs2（ステップＳ２５，Ｓ２６）に基づいて、ゲイン値Gain0を、
Gain0＝（Ｐs2−Ｐs1）／（Ｐk2−Ｐk1） …（式４）
の関係式から算出する。すなわちこの処理をもって、筒内圧センサ１８の出力に係るゲイン値（センシング感度係数）が算出されたことになる。なお、図９（ａ）中に破線で示されるように、ゲインに誤差が含まれる場合は、基準値としての本来のセンサ出力（実線）に対して正側（傾き大）または負側（傾き小）に出力特性がシフトすることになる。

次に、この算出されたゲイン値Gain0について、その異常の有無を判定する。すなわち、まず、ステップＳ２８で、許容範囲を定める下限値及び上限値として、それぞれ規定値ｎ1，ｎ2を設定する。そして、続くステップＳ２９において、その規定値ｎ1，ｎ2に基づき、すなわち「ｎ1＜Gain0＜ｎ2」の関係式を満足するか否かに基づき、ゲイン値Gain0の異常の有無を判定する。なお、規定値ｎ1，ｎ2は、例えば燃焼室２０ｄの体積等のエンジン設計データ、もしくは実験値等に基づいて決定される。

このステップＳ２９の異常判定においては、例えば図９（ａ）に破線で示されるように、ゲインに誤差が含まれる場合でも、それが同図中に一点鎖線で示される許容範囲（規定値ｎ1よりも大きくて且つ規定値ｎ2未満）に収まるものであれば、正常である旨の判定がなされる。そして、このステップＳ２９でゲイン値Gain0が正常である旨の判定がなされた場合には、この図８の一連の処理を終了して、図２のステップＳ４へ移行する。

他方、ゲイン値Gain0が許容範囲に収まらない場合には、ステップＳ２９で、ゲイン値Gain0が異常である旨判定される。そして、ステップＳ２９１において、ゲイン異常時用に予め設定されたフェイルセーフ処理が実行された後、この図８の一連の処理は終了する。その後、ステップＳ２９１のフェイルセーフ処理で制御の中断が指示されない場合に限り、正常時と同様、図２のステップＳ４へ移行する。本実施形態においては、ステップＳ２９１のフェイルセーフ処理として、筒内圧センサ１８の出力を用いた燃料噴射時期制御に係るフィードバック制御をオープンループ制御へ切り替え、同センサ２８のセンサ値の代替値として所定の規定値を設定することにより退避走行を行うようにしている。すなわち、このフェイルセーフ処理により図８のフローチャートに係る制御は一旦中断され、退避走行の制御に移ることになる。なお、ここで代替値として用いる規定値は、様々な状況を想定してその全般に対応することのできるものを選んで設定することが望ましい。

このように、上記図６及び図８の処理によって、筒内圧センサ１８の出力特性（ゲイン及びオフセット）が算出される。そしてこの際、同センサ１８の出力特性はいずれも、先の図３の処理により適切なタイミングに設定された角度θ2に基づいて算出される。これにより、本実施形態では、筒内圧センサ１８の出力特性が高い精度で推定されることになる。図１０は、固定された角度θ1に対し、角度θ2として各異なる角度（角度θ2a〜θ2c）が設定された場合の、ゲインの算出態様をそれぞれ示すグラフである。なお、図１０のグラフにおける横軸の基準圧力は、センサ出力の推定に用いられる上記基準圧力Ｐk1，Ｐk2に相当するものであり、真値に対応するかたちで設定されている。また、この図１０中、実線Ｌ０，Ｌ２にて示されるものは、それぞれ真値の圧力特性（実線Ｌ０）、及び筒内圧センサ１８の出力特性（実線Ｌ２）である。ちなみに、この図１０の例では、着火時期がＴＤＣよりも遅い場合を想定している。すなわち、圧縮行程の全域において上記ポリトロープ変化が得られる。

同図１０に示されるように、角度θ2がＴＤＣに近いほど（ただし圧縮行程内）、上記図８の処理により得られるゲイン（破線Ｌ2a〜Ｌ2c）は、より正確に上記筒内圧センサ１８の出力特性（実線Ｌ２）を示すようになる。すなわち、この図１０に示す各ゲイン（破線Ｌ2a〜Ｌ2c）に関しては、角度θ2aにより算出されるゲイン（破線Ｌ2a）よりも、角度θ2b（＞角度θ2a）により算出されるゲイン（破線Ｌ2b）の方が、また、このゲイン（破線Ｌ2b）よりも、ＴＤＣ近傍の角度θ2c（＞角度θ2b）により算出されるゲイン（破線Ｌ2c）の方が、より正確に上記筒内圧センサ１８の出力特性（実線Ｌ２）を示すことになる。この点、上述のように本実施形態では、先の図３のステップＳ１０４ａの処理により、角度θ2が、ＴＤＣの進角側近傍（例えば角度θ2c）に設定される。このため、筒内圧センサ１８のゲインを高い精度で推定することができる。

また、着火時期がＴＤＣよりも早い場合には、先の図３のステップＳ１０４ｂの処理により、角度θ2が、着火時期の進角側近傍に設定される。すなわち、この場合も、角度θ2が、ポリトロープ変化領域にあってその遅角側境界付近に設定されることになり、上述と同様、筒内圧センサ１８のゲインを高い精度で推定することができる。さらにオフセットを算出（推定）する場合も、このゲインの場合に準ずるかたちで、その推定精度が高められる。

先の図２のステップＳ２，Ｓ３では、以上のような処理を通じて、筒内圧センサ１８のゲイン及びオフセットの値が算出される。続くステップＳ４においては、これらステップＳ２，Ｓ３で算出されたゲイン値及びオフセット値に基づいて筒内圧力を補正（直線性ずれやゲインずれ等の補償に相当）する。さらに、続くステップＳ５においては、そのステップＳ４で補正された筒内圧力に基づいて着火時期を算出する（演算処理）。そして、続くステップＳ６においては、このステップＳ５の演算結果に基づいて、エンジン１０の各シリンダにおける燃料噴射時期を補正する。詳しくは、ステップＳ５で算出された今回燃焼（今回の燃焼サイクル）での着火時期に基づいてその着火時期の誤差を求めるとともに、その誤差分を補償すべく、次回燃焼（次の燃焼サイクル）での燃料噴射時期に係る補正係数を更新する。そして、このステップＳ６の処理をもって、図２の一連の処理は終了する。

このように、本実施形態では、上記図２の一連の処理を繰り返し実行することで、筒内圧センサ１８のセンサ出力の補正を行いながら、その補正後のセンサ出力に基づいて、燃料噴射時期、ひいては着火時期を、所望の目標値へ制御するようにしている。そしてこの際、先の図３の処理により角度θ2が適切なタイミングに設定されることで、上述のように、同センサ１８の出力特性（ゲイン及びオフセット）がより高い精度で算出されることになる（図１０参照）。また、こうして同センサ１８の出力特性が高い精度で算出されることで、この出力特性に基づく出力補正についてもこれが、高い精度で行われることになる。

以上説明したように、本実施形態に係る筒内圧センサの出力特性検出装置及び出力補正装置によれば、以下のような優れた効果が得られるようになる。

（１）各シリンダ内の燃焼室での燃焼によるエネルギーを機械的な運動（回転運動）へ変換するエンジン１０（内燃機関）に適用され、該エンジン１０における所定のシリンダ（４つ全て）について燃焼室の圧力である筒内圧力を検出する筒内圧センサ１８を対象にして同センサ１８の出力特性を検出する。こうした筒内圧センサの出力特性検出装置として、２つの圧力検出タイミング（角度θ1，θ2に相当）で筒内圧力を検出するとともに、その検出した２つの筒内圧力の検出値（センサ値Ｐs1，Ｐs2）に基づいて、筒内圧センサ１８の出力特性を示すゲイン及びオフセットを推定するプログラム（出力特性推定手段、図２のステップＳ２，Ｓ３）と、燃料燃焼の着火時期を予測する目標着火時期θign（参照パラメータ）に基づいて、角度θ2（圧力検出タイミング）を可変設定するプログラム（タイミング設定手段、図２のステップＳ１）と、を備える構成とした。こうすることで、目標着火時期θignに基づいて、角度θ2を可変設定することが可能になり、より高い精度で筒内圧センサ１８の出力特性を検出することができるようになる。

（２）燃料燃焼の着火時期を予測する目標着火時期θignに基づいて上記角度θ2を可変設定するようにしたことで、同角度θ2を着火時期に応じた適切なタイミングに設定することができる。

（３）着火時期の制御を、エンジン運転条件（燃焼条件）に係るパラメータ、詳しくは噴射時期の可変設定に基づいて行うようにした。こうすることで、着火時期を所望の目標値に対して容易且つ的確に制御することが可能になる。

（４）エンジン１０を、燃焼室２０ｄでの燃料燃焼によるエネルギーに基づいて出力軸（クランク軸１０ａ）を回転させつつ、該出力軸の回転に応じて燃焼室２０ｄの容積を変化させることにより同燃焼室２０ｄにて燃料と空気との混合気の圧縮を行うとともに、該圧縮を利用して燃料を燃焼させるものとした。さらに上記センサ値Ｐs1，Ｐs2の検出タイミングについてはこれを、出力軸の回転角度位置で定められるものとし、これらの検出タイミング（圧力検出タイミング）として、圧縮行程にあって燃焼室２０ｄの容積が最も小さくなる出力軸角度である基準角度（ＴＤＣ）よりも進角（早い）側に相当する角度θ1（第２タイミング）と、同じく圧縮行程にあって該角度θ1よりも進角側に相当する角度θ2（第１タイミング）とを採用した。そして、上記（式３）及び（式４）を用いることにより、上記角度θ1，θ2に基づいてセンサ出力特性（ゲイン及びオフセット）を推定するようにした。こうすることで、センサ出力特性を高い精度で推定することが可能になる。

（５）１燃焼サイクル中における最先の噴射についての着火時期がＴＤＣ（基準角度）に比して遅いか否かを判断するプログラム（判断手段、図３のステップＳ１０４）をさらに備える構成とした。そして、図３のステップＳ１０４ａ，Ｓ１０４ｂにおいては、ステップＳ１０４での判断結果に応じて上記角度θ2の設定位置を変更するようにした。より詳しくは、ステップＳ１０４ａにおいては、ステップＳ１０４にて着火時期がＴＤＣよりも遅い旨判断された場合に、上記角度θ2を、ＴＤＣの進角側近傍に設定するようにした。また、ステップＳ１０４ｂにおいては、ステップＳ１０４にて着火時期がＴＤＣよりも遅くない（早い）旨判断された場合に、上記角度θ2を着火時期の進角側近傍に設定するようにした。こうすることで、着火時期がＴＤＣよりも遅い場合には、上記角度θ2がＴＤＣの進角側近傍、いわば筒内圧力がポリトロープ変化を示す範囲にあってその遅角側境界付近に設定され、上記センサ出力特性をより正確に推定することができるようになる。また、着火時期がＴＤＣよりも早い場合にも、上記角度θ2が着火時期の進角側近傍、いわば筒内圧力がポリトロープ変化を示す範囲にあってその遅角側境界付近に設定され、上記センサ出力特性をより正確に推定することができるようになる。

（６）図２のステップＳ２，Ｓ３においては、角度θ1での筒内圧力（センサ値Ｐs1）と角度θ2での筒内圧力（センサ値Ｐs2）とに基づいて、筒内圧センサ１８のゲイン及びオフセットを推定するようにした。これにより、これら出力特性の両方について、その推定精度を高めることができる。そしてこの際、特にゲインの推定精度を高める場合について、その推定精度の向上度合が大きい。

（７）対象のセンサ（筒内圧センサ１８）を、簡易センサとした。これにより、低コスト化などを図ることが可能になる。

（８）図２のステップＳ２，Ｓ３により推定された筒内圧センサ１８の出力特性に基づいて、該センサ１８の性能劣化の度合（例えば経年変化による性能劣化）を検出するプログラム（図６のステップＳ１８以降、図８のステップＳ２８以降）を備える構成とした。こうすることで、筒内圧センサ１８の異常の有無などを的確に検出することができる。

（９）さらに、筒内圧センサの出力補正装置としては、図２のステップＳ２，Ｓ３により推定された筒内圧センサ１８の出力特性に基づいて、該センサ１８のセンサ出力に対して補正を施すプログラム（補正手段、図２のステップＳ４）を備える構成とした。こうすることで、より高い精度で筒内圧センサ１８の出力特性を補正（校正）することが可能になる。

なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。

・上記実施形態では、目標着火時期θign（参照パラメータ）に基づいて上記角度θ2を可変設定するようにした。しかしこれに限られず、燃焼室２０ｄでの燃焼状態（例えば着火直前の筒内圧力波形）に基づいて着火時期を予測するプログラム（着火時期予測手段、例えば図示しない別ルーチンで予測を逐次実行）をさらに備える構成とし、このプログラムにより予測された着火時期（着火時期の予測値）に基づいて上記角度θ2を可変設定するようにしてもよい。こうした場合も、前記（２）の効果に準ずる効果を得ることができる。

・上記実施形態では、角度θ1を固定値としたが、角度θ2と共に、この角度θ1についてもこれを、可変設定するようにしてもよい。なお、この角度θ1は、例えば筒内圧力がポリトロープ変化を示す範囲にあってその進角側境界付近（圧縮行程初期）に設定することが好ましい。したがってこの場合は、燃料燃焼の着火時期を予測するパラメータに限らず、任意のもの（例えばエンジンの状態や運転条件等）を、参照パラメータとして用いることが好ましい。

・上記図２のステップＳ１〜Ｓ４にて測定された時々の出力特性や出力誤差（補正係数）をエンジン運転条件等に関連付けて、所定の記憶装置に保存するプログラムを備える構成とすることも有効である。こうした構成であれば、筒内圧力の出力特性の算出をその都度行わずとも上記記憶装置に保存しておいた筒内圧力を用いることが可能になる。なお、ここで用いる記憶装置としては、例えばＥＥＰＲＯＭやバックアップＲＡＭ等の不揮発に保存可能な記憶装置が有効である。こうした構成であれば、例えばエンジン１０が停止され（例えばイグニッションスイッチがオフされ）、当該装置（ＥＣＵ７０）に対する給電が遮断された後も、データ（各タイミングでの筒内圧力等）が不揮発に保持されるようになり、次回エンジン始動時も、前回エンジン始動時のデータに基づいて上記補正等を行うことができるようになる。

・上記図２のステップＳ１〜Ｓ４にて測定された時々の出力特性や出力誤差（補正係数）は、燃料噴射制御には用いずに、例えばデータ蓄積によるデータ解析や、故障診断等だけに用いるようにしてもよい。

・上記実施形態では、基準圧力（センサ値補正用の基準値）として、吸気時の吸気ポート圧力を用いるようにしたが、これに限られることなく、例えば燃焼室の体積等のエンジン設計データや、空燃比、機関冷却水温等のエンジン制御の条件、等々に基づいて基準圧力を算出するようにしてもよい。

・上記実施形態では、一例として燃料噴射時期制御について言及したが、筒内圧センサ１８の用途は、これに限られることはない。筒内圧センサ１８は、例えば空燃比の制御などに用いても有益である。そしてこの場合も、基本的には上記実施形態と同様の形態により本発明を適用することができる。

・対象とする筒内圧センサ１８は、廉価な筒内圧センサ（簡易センサ）に限られず、高価な筒内圧センサ（一般センサ）であってもよい。

・その他、制御対象とするエンジンの種類やシステム構成も、用途等に応じて適宜に変更可能である。例えば圧縮着火式のディーゼルエンジンに限られず火花点火式のガソリンエンジン等にも本発明は適用可能であり、またレシプロエンジンに限られずロータリーエンジン等にも本発明は適用可能である。そして、上記実施形態についてこうした構成の変更を行う場合には、上述した各種の処理（プログラム）についても、その細部を、実際の構成に応じて適宜最適なかたちに変更（設計変更）することが好ましい。

・上記実施形態及び変形例では、各種のソフトウェア（プログラム）を用いることを想定したが、専用回路等のハードウェアで同様の機能を実現するようにしてもよい。

本発明に係る筒内圧センサの出力特性検出装置及び出力補正装置の一実施形態について、各装置の適用されたエンジン制御システムの概略を示す構成図。 上記各装置による燃料噴射時期補正の処理手順を示すフローチャート。 対象センサの出力特性の算出に用いる圧力検出タイミングの設定処理について、その処理手順を示すフローチャート。 （ａ）は、着火時期がＴＤＣよりも早い場合の圧力特性を示すグラフ、（ｂ）は、着火時期がＴＤＣよりも遅い場合の圧力特性を示すグラフ。 （ａ）及び（ｂ）は、単段噴射の場合と２段噴射の場合とのそれぞれについて、上記圧力検出タイミングの設定態様を示すグラフ。 対象センサの出力特性のうち、オフセットの算出に係る処理の処理手順を示すフローチャート。 （ａ）及び（ｂ）は、同オフセットの算出態様を示すグラフ。 対象センサの出力特性のうち、ゲインの算出に係る処理の処理手順を示すフローチャート。 （ａ）及び（ｂ）は、同ゲインの算出態様を示すグラフ。 同ゲインの算出態様を比較例と対比して示すグラフ。 （ａ）及び（ｂ）は、簡易センサの出力特性を示すグラフ。

符号の説明

１０…エンジン、１５…インジェクタ、１８…筒内圧センサ、２０…シリンダ（気筒）、２０ｄ…燃焼室、３２…吸気圧センサ、４５…ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）、４６…差圧センサ、７０…ＥＣＵ（電子制御ユニット）。

Claims (10)

1. シリンダ内の燃焼室での燃焼によるエネルギーを機械的な運動へ変換するエンジンに適用され、該エンジンにおける所定のシリンダについて燃焼室の圧力である筒内圧力を検出する筒内圧センサを対象にして同対象センサの出力特性を検出する装置であって、
   一乃至複数の圧力検出タイミングで筒内圧力を検出するとともに、その検出した一乃至複数の筒内圧力の検出値に基づいて、前記対象センサの出力特性を示すゲイン及びオフセットの少なくとも一方を推定する出力特性推定手段と、
   所定のパラメータである参照パラメータに基づいて、前記圧力検出タイミングを可変設定するタイミング設定手段と、
   を備えることを特徴とする筒内圧センサの出力特性検出装置。
2. 前記参照パラメータは、燃料燃焼の着火時期を予測するパラメータである請求項１に記載の筒内圧センサの出力特性検出装置。
3. 前記燃焼室での燃焼の開始タイミングに相当する着火時期は、目標着火時期に制御されており、
   前記燃料燃焼の着火時期を予測するパラメータは、目標着火時期である請求項２に記載の筒内圧センサの出力特性検出装置。
4. 前記燃焼室での燃焼状態に基づいて着火時期を予測する着火時期予測手段をさらに備え、
   前記燃料燃焼の着火時期を予測するパラメータは、前記着火時期予測手段により予測された着火時期である請求項２に記載の筒内圧センサの出力特性検出装置。
5. 前記エンジンは、前記燃焼によるエネルギーに基づいて出力軸を回転させつつ、該出力軸の回転に応じて前記燃焼室の容積を変化させることにより同燃焼室にて燃料と空気との混合気の圧縮を行うとともに、該圧縮を利用して燃料を燃焼させるものであり、
   前記圧力検出タイミングは、前記出力軸の回転角度位置で定められるとともに、同圧力検出タイミングには、前記混合気の圧縮行程にあって前記燃焼室の容積が最も小さくなる出力軸角度である基準角度よりも進角側に相当する第１タイミングと、同じく圧縮行程にあって該第１タイミングよりも進角側に相当する第２タイミングとが含まれる請求項２〜４のいずれか一項に記載の筒内圧センサの出力特性検出装置。
6. １燃焼サイクル中における最先の噴射についての着火時期が前記基準角度に比して遅いか否かを判断する判断手段をさらに備え、
   前記タイミング設定手段が、前記判断手段の判断結果に応じて前記第１タイミングの設定位置を変更するものである請求項５に記載の筒内圧センサの出力特性検出装置。
7. 前記タイミング設定手段は、前記判断手段により前記１燃焼サイクル中における最先の噴射についての着火時期が前記基準角度よりも遅い旨判断された場合に、前記第１タイミングを、前記基準角度の進角側近傍に設定するものである請求項６に記載の筒内圧センサの出力特性検出装置。
8. 前記タイミング設定手段は、前記判断手段により前記１燃焼サイクル中における最先の噴射についての着火時期が前記基準角度よりも早い旨判断された場合に、前記第１タイミングを着火時期の進角側近傍に設定するものである請求項６又は７に記載の筒内圧センサの出力特性検出装置。
9. 前記出力特性推定手段は、前記第１タイミングでの筒内圧力と前記第２タイミングでの筒内圧力とに基づいて、前記対象センサのゲインを推定するものである請求項５〜８のいずれか一項に記載の筒内圧センサの出力特性検出装置。
10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の筒内圧センサの出力特性検出装置における前記出力特性推定手段により推定された対象センサの出力特性に基づいて、該対象センサのセンサ出力に対して補正を施す補正手段を備えることを特徴とする筒内圧センサの出力補正装置。

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