JP2009108868A - 筒内圧センサの故障を判定する装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コスト高を招くことなく、より正確に、筒内圧センサの故障を検出する。
【解決手段】筒内圧センサの故障を判定する装置は、内燃機関に設けられた筒内圧センサの出力に基づいて、該内燃機関の筒内圧を算出し、該筒内圧に基づいて、該筒内圧のドリフトの量を表すドリフトパラメータを算出する。該ドリフトパラメータが所定範囲内になければ、筒内圧センサが故障していると判定する。一実施形態では、該所定範囲は、筒内圧の挙動に基づいて設定されることができる。さらに、他の実施形態によると、内燃機関の運転状態に応じて補正係数を求め、該補正係数で、上記のドリフトパラメータを補正する。さらに他の実施形態によると、筒内圧センサの出力に所定の探査信号が重畳されるよう筒内圧センサは操作される。筒内圧は、該探査信号が重畳された筒内圧センサの出力に基づいて算出される。
【選択図】図５

Description

この発明は、内燃機関の筒内圧を検出するセンサの故障を判定する装置に関する。

従来、内燃機関のシリンダ（気筒）には、該シリンダ内の圧力（以下、筒内圧と呼ぶ）を検出する筒内圧センサが設けられる。該センサにより検出される筒内圧は、内燃機関の制御に用いられる。

筒内圧センサの故障を検出する手法が提案されている。以下の特許文献１に記載の手法によると、内燃機関の運転状態に基づいて、燃焼が正常である時に筒内圧センサにより検出される筒内圧の予測値を算出する。該予測値と、筒内圧センサにより検出された実測値との偏差を算出する。該偏差が所定値より大きいとき、筒内圧センサが故障していると判定する。

以下の特許文献２に記載の手法によると、燃焼光の強度を検出するセンサが設けられる。該センサにより検出された燃焼光強度と、筒内圧センサにより検出された値との間の相関値を求める。該相関値が所定値以下であるとき、筒内圧センサが故障していると判定する。

特開平７−３１０５８５号公報 特開平７−３１８４５８号公報

内燃機関のあらゆる運転状態に対応して、筒内圧の予測値を算出することは困難である。予測値が適切に設定されないと、筒内圧センサの故障を正確に検出することができない。

燃焼光の強度を検出するセンサは、コスト高を招く。また、このようなセンサは、レイアウトの観点から、内燃機関によっては取り付けるのが困難である。

したがって、コスト高を招くことなく、また既存の内燃機関のレイアウトを変更することなく、より正確に筒内圧センサの故障を検出する手法が必要とされている。

この発明の一つの側面によると、筒内圧センサの故障を判定する装置は、内燃機関に設けられた筒内圧センサの出力に基づいて、該内燃機関の筒内圧を算出し、該筒内圧に基づいて、該筒内圧のドリフトの量を表すドリフトパラメータを算出する。該ドリフトパラメータが所定範囲内になければ、筒内圧センサが故障していると判定する。一実施形態では、該所定範囲は、筒内圧の挙動に基づいて設定されることができる。

この発明の一実施形態によると、内燃機関の運転状態に応じて補正係数を求め、該補正係数で、上記のドリフトパラメータを補正する。該補正されたドリフトパラメータが所定範囲内になければ、筒内圧センサに故障があると判定する。

この発明の他の実施形態によると、筒内圧センサの故障を判定する装置は、さらに、筒内圧センサの出力に所定の信号（探査信号）が重畳されるように、筒内圧センサを操作する手段を備える。上記筒内圧は、該所定の信号が重畳された筒内圧センサの出力に基づいて算出される。

この発明の他の実施形態によると、それぞれが筒内圧センサを有する複数の気筒を備えた内燃機関について、いずれかの気筒についての筒内圧センサに故障があるかどうかを判定する装置が提供される。該装置は、それぞれの気筒について、該気筒の筒内圧センサの出力に基づいて、該気筒の筒内圧を算出し、該筒内圧に基づいて、該気筒の筒内圧のドリフトの量を表すドリフトパラメータを算出する。該装置は、さらに、ドリフトパラメータの相関を、複数の気筒間で算出し、該相関に基づいて、いずれかの気筒についての筒内圧センサに故障があるかどうかを判定する。

上記のドリフトパラメータを算出する手法について、いくつかの実施形態が提案される。一実施形態によると、所定のタイミングで、筒内圧を基準値にリセットするリセット手段が設けられる。リセット手段によるリセット操作の前に得られた筒内圧と、該リセット操作の後に得られた筒内圧との差に基づいて、ドリフトパラメータを算出する。

他の実施形態によると、筒内圧センサの故障を判定する装置は、さらに、ドリフトを含まないよう筒内圧を補正する筒内圧補正手段を備える。該筒内圧補正手段は、筒内圧センサの出力を補正する補正手段と、補正手段からの出力を積分して、筒内圧を算出する積分手段と、該算出された筒内圧に基づいて、該筒内圧に含まれるドリフトの変化率を算出するドリフト変化率算出手段と、を備える。筒内圧補正手段は、該算出されたドリフト変化率を補正手段にフィードバックして、該補正手段が、該ドリフト変化率で筒内圧センサの出力を補正する。ドリフトパラメータは、こうして算出されたドリフト変化率に基づいて算出される。

さらに他の実施形態によると、筒内圧センサの故障を判定する装置は、算出された筒内圧を、該筒内圧におけるドリフトを除去するためのドリフト補正量で補正する手段を備える。ドリフトパラメータは、該ドリフト補正量に基づいて算出される。

この発明によると、筒内圧に含まれるドリフトに基づいて、筒内圧センサの故障を検出することができる。筒内圧を予測する必要がないので、良好な精度で故障を検出することができる。追加のセンサを設ける必要がないので、コスト高を招くことなく、筒内圧センサの故障を検出することができる。

この発明の一実施例に従う、エンジンおよびその制御装置を概略的に示す図。 この発明の一実施例に従う、筒内圧センサの取り付けを示す図。 この発明の一実施例に従う、（ａ）筒内圧センサの出力、（ｂ）ドリフトを含まない筒内圧の波形、および（ｃ）ドリフトを含む筒内圧の波形を示す図。 この発明の第１の実施例に従う、故障判定装置のブロック図。 この発明の第１の実施例に従う、筒内圧センサの故障を検出するプロセスのフローチャート。 この発明の第１の実施例に従う、筒内圧センサの故障を最終的に判定するプロセスのフローチャート。 この発明の第１の実施例に従う、ドリフトパラメータを算出するプロセスのフローチャート。 この発明の第２の実施例に従う、故障判定装置のブロック図。 この発明の第２の実施例に従う、筒内圧センサの故障を検出するプロセスのフローチャート。 この発明の第２の実施例に従う、筒内圧の故障を検出するための所定範囲を設定するためのマップ。 この発明の第３の実施例に従う、故障判定装置のブロック図。 この発明の第３の実施例に従う、筒内圧センサの故障を検出するプロセスのフローチャート。 この発明の第２の実施例に従う、運転状態に応じた補正係数を示すマップ。 この発明の第４の実施例に従う、故障判定装置のブロック図。 この発明の第４の実施例に従う、筒内圧センサの故障を検出するプロセスのフローチャート。 この発明の第５の実施例に従う、故障判定装置のブロック図。 この発明の第５の実施例に従う、筒内圧センサの故障を検出するプロセスのフローチャート。 この発明の第６の実施例に従う、故障判定装置のブロック図。 この発明の第６の実施例に従う、筒内圧をリセットする機構およびその動作を示す図。 この発明の第６の実施例に従う、リセット操作に応じて、筒内圧の変化量を算出するプロセスのフローチャート。 この発明の第６の実施例に従う、ドリフトパラメータを算出するプロセスのフローチャート。 この発明の第７の実施例に従う、故障判定装置のブロック図。 この発明の第７の実施例に従う、ドリフト補正量Ｐｃｙｌ＿ｃｏｍｐを算出する手法を示す図。 この発明の第７の実施例に従う、ドリフト補正量を算出するプロセスのフローチャート。 この発明の第７の実施例に従う、ドリフトパラメータを算出するプロセスのフローチャート。 この発明の第７の実施例に従う、ドリフト補正量を算出する機構の他の形態を示すブロック図。 この発明の第７の実施例に従う、ドリフト補正量を算出する他の機構の動作を示す図。 この発明の第８の実施例に従う、故障判定装置のブロック図。 この発明の第８の実施例に従う、ドリフトパラメータを算出するプロセスのフローチャート。

次に図面を参照してこの発明の実施の形態を説明する。図１は、この発明の実施形態に従う、内燃機関（以下、エンジンと呼ぶ）およびその制御装置の全体的な構成図である。

電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」）という）１は、車両の各部から送られてくるデータを受け入れる入力インターフェース１ａ、車両の各部の制御を行うための演算を実行するＣＰＵ１ｂ、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）およびランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を有するメモリ１ｃ、および車両の各部に制御信号を送る出力インターフェース１ｄを備えている。メモリ１ｃのＲＯＭには、車両の各部の制御を行うためのプログラムおよび各種のデータが格納されている。この発明に従う筒内圧センサの故障を検出するためのプログラムは、該ＲＯＭに格納される。ＲＯＭは、ＥＰＲＯＭのような書き換え可能なＲＯＭでもよい。ＲＡＭには、ＣＰＵ１ｂによる演算のための作業領域が設けられる。車両の各部から送られてくるデータおよび車両の各部に送り出す制御信号は、ＲＡＭに一時的に記憶される。

エンジン２は、たとえば４サイクルのエンジンである。エンジン２は、可変圧縮比機構を備えたものでもよい。

エンジン２は、吸気弁３を介して吸気管４に連結され、排気弁５を介して排気管６に連結されている。吸気弁３および排気弁５は、連続可変動弁系でもよい。ＥＣＵ１からの制御信号に従って燃料を噴射する燃料噴射弁７が、吸気管４に設けられている。代替的に、燃料噴射弁７は、燃焼室８に設けられてもよい。

エンジン２は、吸気管４から吸入される空気と、燃料噴射弁７から噴射される燃料との混合気を、燃焼室８に吸入する。燃料室８には、ＥＣＵ１からの点火時期信号に従って火花を飛ばす点火プラグ９が設けられている。点火プラグ９によって発せられた火花により、混合気は燃焼する。

筒内圧センサ１５は、点火プラグ９のシリンダに接する部分に埋没されている。代替的に、燃料噴射弁７が燃焼室８に設けられる場合には、筒内圧センサ１５を、該燃料噴射弁７のシリンダに接する部分に埋没させてもよい。筒内圧センサ１５は、燃焼室８内の筒内圧の変化率に応じた信号を生成し、それを、ＥＣＵ１に送る。

エンジン２には、クランク角センサ１７が設けられている。クランク角センサ１７は、クランクシャフト１１の回転に伴い、パルス信号であるＣＲＫ信号およびＴＤＣ信号をＥＣＵ１に出力する。

ＣＲＫ信号は、所定のクランク角で出力されるパルス信号である。ＥＣＵ１は、該ＣＲＫ信号に応じ、エンジン２の回転数ＮＥを算出する。ＴＤＣ信号は、ピストン１０のＴＤＣ位置に関連したクランク角度で出力されるパルス信号である。

エンジン２の吸気管４には、スロットル弁１８が設けられている。スロットル弁１８の開度は、ＥＣＵ１からの制御信号により制御される。スロットル弁１８に連結されたスロットル弁開度センサ（θＴＨ）１９は、スロットル弁１８の開度に応じた信号を、ＥＣＵ１に供給する。

吸気管圧力（Ｐｂ）センサ２０は、スロットル弁１８の下流側に設けられている。ＰＢセンサ２０によって検出された吸気管圧力ＰＢはＥＣＵ１に送られる。

エンジン水温（ＴＷ）センサ２１は、エンジン２のシリンダブロックの冷却水が充満した気筒周壁（図示せず）に取り付けられ、エンジン冷却水の温度ＴＷを検出し、それをＥＣＵ１に送る。

ＥＣＵ１に向けて送られた信号は入力インターフェース１ａに渡され、アナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換される。ＣＰＵ１ｂは、該デジタル信号を、メモリ１ｃに格納されているプログラムに従って処理し、車両のアクチュエータに送るための制御信号を作り出す。出力インターフェース１ｄは、これらの制御信号を、燃料噴射弁７、点火プラグ９、スロットル弁１８、およびその他の機械要素のアクチュエータに送る。

図２は、筒内圧センサ１５の取り付けの一例を示す図である。シリンダヘッド２１のねじ孔２２に点火プラグ９がねじ込まれている。シリンダヘッド２１の点火プラグの取り付け座面２３と、点火プラグ座金部２４との間に、筒内圧センサのセンサ素子部２５が、ワッシャ２６と共に挟み込まれている。センサ素子部２５は、圧電素子からなる。

センサ素子部２５は、点火プラグ９の座金として締め付けられるので、該センサ素子部２５には、所定の締め付け荷重（初期荷重）が与えられる。燃焼室８内の圧力が変化すると、該センサ素子部２５に印加される荷重が変化する。筒内圧センサ１５は、該所定の締め付け荷重に対する荷重の変化を、筒内圧の変化として検出する。該筒内圧の変化を積分することにより、筒内圧が求められる。

圧電素子を用いた場合、一般に、筒内圧の変化と、筒内圧センサの出力との間の関係に、ヒステリシス特性が存在する。また、圧電素子の温度上昇に伴って、筒内圧センサの出力も上昇する。このような筒内圧センサを内燃機関に搭載すると、内燃機関から発生する熱に依存して、筒内圧センサの出力にバラツキが生じる。その結果、積分により得られる筒内圧の波形に、“ずれ”すなわちドリフトが生じるおそれがある。

一例を示すと、図３の（ａ）は、筒内圧センサ１５の出力、すなわち筒内圧の変化率Ｖｐｓが示されている。

筒内圧を算出するため、式（１）に示されるように、筒内圧センサの出力Ｖｐｓを積分する。

図３の（ｂ）および（ｃ）は、積分により得られる筒内圧Ｐｃｙｌの波形を示す。図３の（ｂ）は、ドリフトが現れていない筒内圧Ｐｃｙｌの例であり、図３の（ｃ）は、ライン２００に示すようなドリフトが現れている筒内圧Ｐｃｙｌの例である。

このようなドリフトの大きさは、温度だけではなく、筒内圧センサがどの程度劣化しているかに依存して変化することが知られている。筒内圧センサの劣化の程度が大きくなるにつれ、該ドリフトの大きさも大きくなる。本願の発明者は、この知見に着目し、筒内圧センサの故障を検出するいくつかの手法を提案する。

図４は、本願発明の第１の実施例に従う、筒内圧センサの故障を判定する装置のブロック図である。これらの機能ブロックは、典型的には、ＥＣＵ１に記憶されたコンピュータプログラムにより実現される。代替的に、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェアおよびこれらの組み合わせにより、これらの機能を実現してもよい（以下のブロック図についても同様である）。

筒内圧センサ１５の出力は、アナログデジタル変換され、Ｖｐｓとして筒内圧センサの故障判定装置に入力される。該アナログデジタル変換は、１燃焼サイクルよりも短い時間間隔Ｔｋで行われる。積分装置３１は、上記の式（１）に従い、筒内圧センサ１５の出力を積分して、筒内圧Ｐｃｙｌを算出する。該積分操作は、好ましくは、筒内圧センサの出力をアナログデジタル変換する周期Ｔｋに同期して行われる。

ドリフトパラメータ算出部３２は、１燃焼サイクル中における筒内圧のドリフトの大きさを表すドリフトパラメータを算出する。この実施例では、ドリフトパラメータとして、１燃焼サイクル中における筒内圧のドリフト量Ｐｄｆｔを逐次的に統計処理した値Ｐｄｆｔａｖｅを用いる。故障検出部３３は、ドリフトパラメータＰｄｆｔａｖｅに基づいて、筒内圧センサ１５が故障しているかどうかを判断する。

図５は、第１の実施例に従う筒内圧センサの故障を検出するプロセスのフローチャートである。該プロセスは、１燃焼サイクルにつき１回実行される。好ましくは、筒内圧が大気圧付近にまで低下し、かつ安定している排気行程中に実行される。一実施例では、１燃焼サイクルは、クランク角度７２０度に相当する。

ステップＳ１において、筒内圧のドリフトパラメータを算出するルーチン（たとえば、図７）により算出されたドリフトパラメータＰｄｆｔａｖｅを取得する。ステップＳ２において、ドリフトパラメータＰｄｆｔａｖｅが、上限値（たとえば、２ｍＶ）および下限値（たとえば、−２ｍＶ）により規定される所定範囲内にあるかどうかを調べる。ドリフトパラメータＰｄｆｔａｖｅが該所定範囲内になければ、筒内圧センサが故障している可能性があると判断し、フラグＦｓｋ＿ＰｃｙｌにＮＧを設定する（Ｓ３）。ドリフトパラメータＰｄｆｔａｖｅが該所定範囲内にあれば、筒内圧センサは正常であると判断し、フラグＦｓｋ＿ＰｃｙｌにＯＫを設定する（Ｓ４）。

図６は、筒内圧センサが故障しているかどうかを最終的に判定するプロセスのフローチャートである。該プロセスは、所定の時間間隔（たとえば、１０ミリ秒）で実施される。

ステップＳ７において、フラグＦｓｋ＿Ｐｃｙｌの値ＮＧへの設定が、所定時間（たとえば、５００ミリ秒）にわたって継続したかどうかを判断する。ステップＳ７の判断がＹｅｓならば、筒内圧センサが故障していると判定する（Ｓ８）。このような判断により、より正確に、筒内圧センサの故障を判定することができる。

代替的に、図５に示されるステップＳ３において、フラグＦｓｋ＿Ｐｃｙｌが値ＮＧに設定されることに応じて、筒内圧センサが故障していると判定してもよい。

図７は、ドリフトパラメータを算出するプロセスのフローチャートを示す。該プロセスは、１燃焼サイクルにつき１回実行される。好ましくは、筒内圧が大気圧付近にまで低下し、かつ安定している排気行程中に実行される。

ステップＳ１１において、積分装置３１により算出された筒内圧Ｐｃｙｌを取得する。ステップＳ１２において、筒内圧の今回値Ｐｃｙｌから、前回値Ｐｃｙｌ１を減算して、筒内圧のドリフト量Ｐｄｆｔを算出する。該ドリフト量Ｐｄｆｔは、１燃焼サイクル中のドリフトの量を表す。前述したように、該プロセスが排気行程中に実行されるので、筒内圧Ｐｃｙｌが、大気圧付近まで確実に低下し、かつ安定しているタイミングでサンプリングされ、よって、ドリフト量Ｐｄｆｔを正確に算出することができる。ステップＳ１３において、筒内圧の今回値Ｐｃｙｌを、前回値Ｐｃｙｌ１にシフトする。

ステップＳ１４において、式（２）に従い、係数Ｋｐｄｒｉｆｔを算出する。Ｐｄｒｉｆｔは、後述するステップＳ１６で算出される可変ゲインであり、初期値はゼロに設定される。
Ｋｐｄｒｉｆｔ＝Ｐｄｒｉｆｔ／（１＋Ｐｄｒｉｆｔ） （２）

ステップＳ１５において、式（３）に従って、ドリフト量を統計処理した値Ｐｄｆｔａｖｅを算出する。
Ｐｄｆｔａｖｅ＝Ｐｄｆｔａｖｅ
＋Ｋｐｄｒｉｆｔ×（Ｐｄｆｔ−Ｐｄｆｔａｖｅ） （３）

こうして、統計処理値Ｐｄｆｔａｖｅが、その時点におけるドリフト量Ｐｄｆｔとの偏差（Ｐｄｆｔ−Ｐｄｆｔａｖｅ）が最小になるように、逐次的に算出される。

ステップＳ１６において、可変ゲインＰｄｒｉｆｔを式（４）に従って算出する。Ａｖｅｗは、固定の重みパラメータ（たとえば、０．９９１）である。
Ｐｄｒｉｆｔ＝Ｐｄｒｉｆｔ／Ａｖｅｗ
＋（１−Ｐｄｒｉｆｔ／（Ａｖｅｗ＋Ｐｄｒｉｆｔ）） （４）

こうして、燃焼サイクルごとに、筒内圧のドリフト量Ｐｄｆｔおよびドリフトパラメータ（統計処理値）Ｐｄｆｔａｖｅが算出される。

ノイズの影響および内燃機関の運転状態の影響により、筒内圧センサの出力にはバラツキが生じることがある。逐次的に統計処理した値Ｐｄｆｔａｖｅを用いることにより、このバラツキに起因する故障検出への影響を最小にすることができる。

しかしながら、代替の実施形態では、ドリフトパラメータとして、ドリフト量Ｐｄｆｔを用いて故障判定を実施してもよい。たとえば、ドリフト量Ｐｄｆｔが所定範囲内にないとき、フラグＦｓｋ＿Ｐｃｙｌに値ＮＧを設定することができる。

図８は、本願発明の第２の実施例に従う、筒内圧センサの故障を判定する装置のブロック図である。第１の実施例と異なる点は、ドリフト量だけでなく、筒内圧の挙動をも考慮して、筒内圧センサの故障を検出することである。

積分装置３１およびドリフトパラメータ算出部３２は、第１の実施例の図４に示されるものと同じである。最大値算出部４４は、１燃焼サイクル中における筒内圧Ｐｃｙｌの最大値ＰｃｙｌＭａｘを求める。故障検出部４３は、筒内圧の最大値ＰｃｙｌＭａｘに従って、筒内圧センサの故障を判定するための所定範囲を設定する。故障検出部４３は、ドリフトパラメータＰｄｆｔａｖｅが、該所定範囲内にあるかどうかに従い、筒内圧センサの故障を検出する。

筒内圧のドリフトの量は、筒内圧の挙動に応じて変化する。第２の実施例によれば、筒内圧センサの故障を判定するための所定範囲が、筒内圧の挙動に応じて設定されるので、筒内圧センサの故障を、より正確に検出することができる。

図９は、第２の実施例に従う筒内圧センサの故障を検出するプロセスのフローチャートである。該プロセスは、たとえば、燃焼サイクルごと、好ましくは排気工程中に実施される。一実施例では、１燃焼サイクルは、クランク角度７２０度に相当する。

ステップＳ２１において、筒内圧のドリフトパラメータを算出するルーチン（たとえば、図７）により算出されたドリフトパラメータＰｄｆｔａｖｅを取得する。ステップＳ２２において、今回の燃焼サイクル中における筒内圧の最大値ＰｃｙｌＭａｘを求める。ステップＳ２３において、筒内圧の最大値ＰｃｙｌＭａｘに応じて、所定範囲の上限値および下限値を設定する。

該所定範囲の設定の一例を、図１０に示す。筒内圧の最大値ＰｃｙｌＭａｘが１００ｋＰａより小さいとき、上限値および下限値は、それぞれ１ｍＶおよび−１ｍＶに設定される。筒内圧の最大値ＰｃｙｌＭａｘが１００ｋＰａより大きいときは、該最大値ＰｃｙｌＭａｘが大きくなるにつれ、上限値および下限値の絶対値も大きくなるよう設定される。これは、筒内圧センサが故障しているとき、筒内圧の変動が大きいほど、ドリフトの変動も大きくなるからである。

図９に戻り、ステップＳ２４において、ドリフトパラメータＰｄｆｔａｖｅが、ステップＳ２３で設定された上限値および下限値により規定される所定範囲内かどうかを調べる。ドリフトパラメータＰｄｆｔａｖｅが該所定範囲内になければ、筒内圧センサが故障している可能性があると判断し、フラグＦｓｋ＿ＰｃｙｌにＮＧを設定する（Ｓ２５）。ドリフトパラメータＰｄｆｔａｖｅが該所定範囲内にあれば、筒内圧センサは正常であると判断し、フラグＦｓｋ＿ＰｃｙｌにＯＫを設定する（Ｓ２６）。

第１の実施例に従う、図６に示される故障判定プロセスは、第２の実施例にも同様に適用される。また、第１の実施例と同様に、ドリフトパラメータとして、統計処理値Ｐｄｆｔａｖｅの代わりに、ドリフト量Ｐｄｆｔを用いてもよい。

第２の実施例において、筒内圧の最大値ＰｃｙｌＭａｘの代わりに、筒内圧Ｐｃｙｌの変動の大きさを表す他のパラメータを用いてもよい。例えば、図示平均有効圧を用いてもよい。図示平均有効圧は、当業者には周知のパラメータである。エンジンの燃焼工程に従い、筒内圧は変化する。吸気行程が開始すると、吸気弁が開くので、筒内圧は下がる。圧縮行程においては、筒内圧は増加する。混合気が燃焼すると、筒内圧は急激に増加する。ピストンが押し下げられ、筒内圧は減少を開始する。排気工程に入ると、排気弁が開くので、筒内圧はさらに減少する。式（５）に示されるように、図示有効平均圧は、典型的には、筒内圧の変化率ΔＰｃｙｌを１燃焼サイクルにわたって積分した値を、エンジンの全工程容積Ｖで割ることにより、算出されることができる。

図１１は、本願発明の第３の実施例に従う、筒内圧センサの故障を判定する装置のブロック図である。

筒内圧のドリフトの量は、エンジンの運転状態に応じて変動するおそれがある。第３の実施例によれば、エンジンの運転状態に応じてドリフトパラメータを補正するので、ドリフトパラメータに対する運転状態の影響を抑制することができ、よって、筒内圧センサの故障をより正確に検出することができる。

積分装置３１およびドリフトパラメータ算出部３２は、第１の実施例の図４に示されるものと同じである。運転状態検出部５３は、吸気管圧力センサ２０（図１）により検出された吸気管圧力ＰＢに基づいて、補正係数ＫＬＯＡＤを算出する。吸気管圧力ＰＢは、エンジンの負荷を表している。

補正部５４は、ドリフトパラメータＰｄｆｔａｖｅを、補正係数ＫＬＯＡＤを用いて補正する。故障検出部５５は、補正済みドリフトパラメータＰｄｆｔａｖｅ’が所定範囲内にあるかどうかに従い、筒内圧センサの故障を検出する。

図１２は、第３の実施例に従う筒内圧センサの故障を検出するプロセスのフローチャートである。該プロセスは、たとえば、燃焼サイクルごと、好ましくは排気工程中に実施される。一実施例では、１燃焼サイクルは、クランク角度７２０度に相当する。

ステップＳ３１において、筒内圧のドリフトパラメータを算出するルーチン（たとえば、図７）により算出されたドリフトパラメータＰｄｆｔａｖｅを取得する。ステップＳ３２において、吸気管圧力センサにより検出された吸気管圧力ＰＢに基づいて、所定のマップを参照し、補正係数ＫＬＯＡＤを求める。

図１３に、該所定のマップの一例を示す。エンジン負荷が高くなるに従って、すなわち吸気管圧力ＰＢが大きくなるに従って、エンジン温度が上昇する。エンジン温度が上昇すると、筒内圧センサが正常であってもドリフトの量が増加する傾向がある。したがって、エンジン負荷が大きくなるほど、補正係数ＫＬＯＡＤを小さく設定し、これにより、ドリフトパラメータをエンジン負荷に依存しない値にする。

ステップＳ３３において、ドリフトパラメータＰｄｆｔａｖｅに補正係数ＫＬＯＡＤを乗算して、補正済みドリフトパラメータＰｄｆｔａｖｅ’を算出する。ステップＳ３４において、補正済みドリフトパラメータＰｄｆｔａｖｅ’が、上限値（たとえば、２ｍＶ）および下限値（たとえば、−２ｍＶ）により規定される所定範囲内にあるかどうかを調べる。補正済みドリフトパラメータＰｄｆｔａｖｅ’が該所定範囲内になければ、筒内圧センサが故障している可能性があると判断し、フラグＦｓｋ＿ＰｃｙｌにＮＧを設定する（Ｓ３５）。補正済みドリフトパラメータＰｄｆｔａｖｅ’が該所定範囲内にあれば、筒内圧センサは正常であると判断し、フラグＦｓｋ＿ＰｃｙｌにＯＫを設定する（Ｓ３６）。

第１の実施例に従う、図６に示される故障判定プロセスは、第３の実施例にも同様に適用される。また、第１の実施例と同様に、ドリフトパラメータとして、統計処理値Ｐｄｆｔａｖｅの代わりに、ドリフト量Ｐｄｆｔを用いてもよい。

エンジン負荷の代わりに、エンジンの運転状態を表す他のパラメータを用いても良い。一実施形態では、エンジン水温センサ２１（図１）により検出されるエンジン水温ＴＷを用いることができる。たとえば、エンジン水温の時間あたりの変化量を用いてもよい。

図１４は、本願発明の第４の実施例に従う、筒内圧センサの故障を判定する装置のブロック図である。この実施例では、筒内圧センサに意図的にドリフトを含ませることにより、筒内圧センサの故障をより正確に判定する。

探査信号重畳部６０は、筒内圧センサ１５の出力に所定の直流成分（以下、探査信号と呼び、たとえば、１ｍＶである）が重畳されるように、筒内圧センサのセンサ素子部２５（図２）に意図的に所定の荷重を加える。たとえば、探査信号重畳部６０は、筒内圧センサに連結されたアクチュエータであり、ＥＣＵ１からの制御信号に応答して、該センサ素子部２５に所定の荷重を加える。その結果、筒内圧センサの出力には探査信号が重畳される。

筒内圧センサの出力は、（Ｖｐｓ＋直流成分）となる。積分装置６１は、式（６）に示されるように、該筒内圧センサの出力を積分して、筒内圧Ｐｃｙｌを算出する。探査信号の重畳により、筒内圧Ｐｃｙｌには、該探査信号に応じたドリフトが意図的に含まれる。

ドリフトパラメータ算出部６２は、第１の実施例の図４に示されるドリフトパラメータ算出部３２と同様の手法で、ドリフトパラメータを算出する。探査信号積分器６３は、探査信号を、１燃焼サイクルにわたって積分した値を算出する。減算器６４は、ドリフトパラメータＰｄｆｔａｖｅから、探査信号の積分値を減算する。故障検出部６５は、ドリフトパラメータＰｄｆｔａｖｅが、所定範囲内にあるかどうかに従い、筒内圧センサの故障を検出する。

筒内圧センサが正常な時、該探査信号の重畳により生じる”意図的なドリフト”の量は、該探査信号から推定することができる。筒内圧センサが故障していると、該意図的なドリフトの量も増大する。したがって、ドリフトパラメータから、該探査信号から推定されたドリフトの量を減算することにより、筒内圧センサが故障しているかどうかを、より容易に判断することができる。

筒内圧センサのセンサ素子部２５には、図２を参照して説明したように、初期荷重がかかっている。該初期荷重には、バラツキが生じるおそれがある。このような初期荷重のバラツキは、ドリフト量を変動させるおそれがある。ドリフト量が変動すると、筒内圧センサの故障に誤判定が生じるおそれがある。

この実施例によれば、意図的なドリフトを筒内圧に生じさせることにより、筒内圧センサが故障している時のドリフトの量が増大するので、このような初期荷重のバラツキに影響を受けることなく、筒内圧センサの故障を判定することができる。より正確に筒内圧センサの故障を判定するため、好ましくは、探査信号の大きさは、意図的なドリフトの量が、該初期荷重のバラツキに対して十分大きくなるよう設定される。

代替的に、減算器６４による減算を行うことなく、該意図的なドリフトを含むドリフトパラメータに基づいて、筒内圧センサが故障しているかどうかを判断してもよい。

図１５は、第４の実施例に従う筒内圧センサの故障を検出するプロセスのフローチャートである。該プロセスは、たとえば、燃焼サイクルごと、好ましくは排気工程中に実施される。一実施例では、１燃焼サイクルは、クランク角度７２０度に相当する。

ステップＳ４１において、筒内圧のドリフトパラメータを算出するルーチン（たとえば、図７）により算出されたドリフトパラメータＰｄｆｔａｖｅを取得する。ステップＳ４２において、ドリフトパラメータＰｄｆｔａｖｅから、探査信号の積分値、すなわち（探査信号×１燃焼サイクル）を減算する。

ステップＳ４３において、ドリフトパラメータＰｄｆｔａｖｅが、上限値（たとえば、２ｍＶ）および下限値（たとえば、−２ｍＶ）により規定される所定範囲内にあるかどうかを調べる。ドリフトパラメータＰｄｆｔａｖｅが該所定範囲内になければ、筒内圧センサが故障している可能性があると判断し、フラグＦｓｋ＿ＰｃｙｌにＮＧを設定する（Ｓ４４）。ドリフトパラメータＰｄｆｔａｖｅが該所定範囲内にあれば、筒内圧センサは正常であると判断し、フラグＦｓｋ＿ＰｃｙｌにＯＫを設定する（Ｓ４５）。

第１の実施例に従う、図６に示される故障判定プロセスは、第４の実施例にも同様に適用される。また、第１の実施例と同様に、ドリフトパラメータとして、統計処理値Ｐｄｆｔａｖｅの代わりに、ドリフト量Ｐｄｆｔを用いてもよい。

図１６は、本願発明の第５の実施例に従う、筒内圧センサの故障を判定する装置のブロック図である。この実施例では、複数の気筒間の筒内圧センサの出力の相関を用いる。

積分装置７１およびドリフトパラメータ算出部７２は、第１の実施例の図４に示される積分装置３１およびドリフトパラメータ算出部３２と同様の手法で、それぞれの気筒について、筒内圧センサを算出し、ドリフトパラメータを算出する。図１を参照して説明したように、この実施例では４気筒のエンジンを用いている。したがって、第１〜第４気筒について、筒内圧Ｐｃｙｌ１〜Ｐｃｙｌ４が得られ、その後ドリフトパラメータＰｄｆｔａｖｅ１〜Ｐｄｆｔａｖｅ４が得られる。

相関部７３は、複数の気筒間のドリフトパラメータの相関をとる。この実施例では、得られた４個のドリフトパラメータから、最大値および最小値を求める。代替的に、他の相関をとってもよい。たとえば、４個のドリフトパラメータの平均値を求める、または、４個のドリフトパラメータの中心値を求める、等により、相関をとることができる。故障検出部７４は、求めた最大値および最小値が、所定範囲内にあるかどうかに従い、いずれかの気筒の筒内圧センサに故障があるかどうかを判断する。

この実施例によれば、複数の気筒間のドリフトパラメータの相関をとるので、筒内圧センサの故障をより正確に検出することができる。

図１７は、第５の実施例に従う筒内圧センサの故障を検出するプロセスのフローチャートである。該プロセスは、たとえば、燃焼サイクルごと、好ましくは排気工程中に実施される。一実施例では、１燃焼サイクルは、クランク角度７２０度に相当する。

ステップＳ５１において、第１〜第４気筒のそれぞれについて、筒内圧のドリフトパラメータを算出するルーチン（たとえば、図７）により算出されたドリフトパラメータＰｄｆｔａｖｅ１〜Ｐｄｆｔａｖｅ４を取得する。ステップＳ５２において、ドリフトパラメータＰｄｆｔａｖｅ１〜Ｐｄｆｔａｖｅ４の中から、最大値および最小値を選択し、Ｐｄｆｔａｖｅ＿ｍａｘおよびＰｄｆｔａｖｅ＿ｍｉｎにそれぞれ設定する。

ステップＳ５３において、ドリフトパラメータの最大値Ｐｄｆｔａｖｅ＿ｍａｘが、上限値（たとえば、２ｍＶ）および下限値（たとえば、−２ｍＶ）により規定される所定範囲内にあり、かつドリフトパラメータの最小値Ｐｄｆｔａｖｅ＿ｍｉｎが、該所定範囲内にあるかどうかを調べる。最大値および最小値のいずれかが該所定範囲内になければ、いずれかの気筒の筒内圧センサが故障している可能性があると判断し、フラグＦｓｋ＿ＰｃｙｌにＮＧを設定する（Ｓ５４）。最大値および最小値の両方が該所定範囲内にあれば、すべての気筒についての筒内圧センサは正常であると判断し、フラグＦｓｋ＿ＰｃｙｌにＯＫを設定する（Ｓ５５）。

代替的に、ドリフトパラメータの最大値Ｐｄｆｔａｖｅ＿ｍａｘが、上記所定範囲内になければ、該最大値Ｐｄｆｔａｖｅ＿ｍａｘが得られた気筒について、故障の可能性があると判断してもよい。同様に、ドリフトパラメータの最小値Ｐｄｆｔａｖｅ＿ｍｉｎが、上記所定範囲内になければ、該最小値Ｐｄｆｔａｖｅ＿ｍｉｎが得られた気筒について、故障の可能性があると判断してもよい。

第１の実施例に従う、図６に示される故障判定プロセスは、第５の実施例にも同様に適用される。また、第１の実施例と同様に、ドリフトパラメータとして、統計処理値Ｐｄｆｔａｖｅの代わりに、ドリフト量Ｐｄｆｔを用いてもよい。

図１８は、本願発明の第６の実施例に従う、筒内圧センサの故障を判定する装置のブロック図である。この実施例には、筒内圧をリセットするための機構が設けられる。リセット操作により、ドリフトパラメータを正確かつ容易に求めることができる。

積分装置８１は、筒内圧センサの出力Ｖｐｓを積分して、筒内圧Ｐｃｙｌを算出する。リセット機構８２は、所定のタイミングでリセット信号を発生する。リセット信号は、筒内圧を所定の基準値（たとえば、ゼロ）にリセットする信号である。この実施例では、リセット信号は、各燃焼サイクルの所定のタイミングで生成される。積分装置８１は、リセット信号に応答して、該所定の基準値にリセットされた筒内圧Ｐｃｙｌを出力する。

ドリフトパラメータ算出部８３は、リセットされる前の筒内圧Ｐｃｙｌ＿ｐｒｅと、リセットされた後の筒内圧Ｐｃｙｌ＿ｐｏｓｔとの差に基づいて、ドリフトパラメータＰｄｆｔａｖｅを算出する。

故障検出部８４は、第１〜第５の実施例のうちのいずれかの手法に従って、筒内圧センサの故障を検出することができる。すなわち、第１の実施例に従えば、ドリフトパラメータが所定範囲内にあるかどうかに従って、筒内圧センサの故障を判定する。第２の実施例に従えば、該所定範囲が、筒内圧の最大値に応じて設定される。第３の実施例に従えば、ドリフトパラメータは、エンジンの運転状態に応じて補正され、該補正されたドリフトパラメータが所定範囲内にあるかどうかに従って、筒内圧センサの故障を判定する。第４の実施例に従えば、筒内圧センサの出力に探査信号が重畳される。第５の実施例に従えば、複数の気筒間についてドリフトパラメータの相関をとり、該相関に基づいて、筒内圧センサの故障を判定する。

図１９を参照して、リセット機構の一例およびリセット信号の働きを説明する。図１９の（ａ）は、積分装置８１の回路の一例を示す。該積分回路は、スイッチング素子８５、コンデンサ８６および演算増幅器８７を備える。リセット信号に応じて、スイッチング素子８５が閉じられる。該素子を閉じると、コンデンサ８６の前後の電位差が無くなり、よって演算増幅器８７の出力が基準値にリセットされる。

図１９の（ｂ）には、このようなリセット操作を行った場合の、積分回路８１から出力される筒内圧Ｐｃｙｌの波形の一例が示されている。リセット操作は、時間ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４およびｔ５において実施される。このようなリセット操作により、筒内圧Ｐｃｙｌが基準値（ここでは、ゼロ）にリセットされる。リセット操作の前後の筒内圧の差が、１燃焼サイクル中のドリフトの量を表している。

図２０は、リセット操作の前後における筒内圧の変化量を算出するプロセスのフローチャートである。該プロセスは、１燃焼サイクルよりも短い時間間隔で（たとえば、クランク角度１度ごとに）実施される。

ステップＳ６１において、リセット信号に応じて筒内圧がリセットされたかどうかを判断する。この判断がＮｏならば、その時点で積分装置８１から出力される筒内圧Ｐｃｙｌを、リセット操作前の筒内圧Ｐｃｙｌ＿ｐｒｅとして記憶する（Ｓ６２）。この判断がＹｅｓならば、その時点で積分装置８１から出力される筒内圧Ｐｃｙｌを、リセット操作後の筒内圧Ｐｃｙｌ＿ｐｏｓｔとして記憶する（Ｓ６３）。ステップＳ６４において、リセット前の筒内圧Ｐｃｙｌ＿ｐｒｅとリセット後の筒内圧Ｐｃｙｌ＿ｐｏｓｔを、変化量ΔＰｃｙｌとして算出する。

図２１は、ドリフトパラメータを算出するプロセスのフローチャートを示す。ステップＳ７１において、図２０のステップＳ６４で算出された変化量ΔＰｃｙｌを、筒内圧のドリフト量Ｐｄｆｔに設定する。ドリフト量Ｐｄｆｔは、１燃焼サイクル中の筒内圧のドリフトの量を表す。ステップＳ７２〜７４は、図７のステップＳ１４〜Ｓ１６と同じであるので、説明を省略する。

前述したように、こうして算出されたドリフトパラメータに、第１〜第５の実施例のうちのいずれかの故障判定手法を適用して、筒内圧センサの故障を判定することができる。

図２２は、本願発明の第７の実施例に従う、筒内圧センサの故障を判定する装置のブロック図である。ドリフトを含まない筒内圧を算出するため、ドリフト補正量を算出する機構が設けられることがある。本実施例では、この機構を利用して、ドリフトパラメータを算出する。

補正装置９１は、筒内圧センサ１５の出力、すなわち筒内圧の変化率Ｖｐｓから、ドリフト補正量Ｐｃｙｌ＿ｃｏｍｐを減算することにより、筒内圧の変化率を補正する。積分装置９２は、該補正により得られた筒内圧変化率Ｖｐｓ’を積分し、筒内圧Ｐｃｙｌを算出する。ドリフト補正量算出装置９０は、ドリフト補正量Ｐｃｙｌ＿ｃｏｍｐを算出するための装置である。ドリフト補正量Ｐｃｙｌ＿ｃｏｍｐは、補正装置９１にフィードバックされる。

このフィードバック操作は、所定の時間間隔で繰り返し行われる。したがって、所定の時間間隔ごとに、筒内圧センサの出力Ｖｐｓから、ドリフト成分Ｐｃｙｌ＿ｃｏｍｐが除去される。ドリフト成分が除去された筒内圧センサの出力Ｖｐｓ’を積分するので、得られる筒内圧Ｐｃｙｌの波形に、ドリフトが現れることを抑制することができる。

この実施例では、ドリフト補正量算出装置９０による処理は、１燃焼サイクルの長さに等しいＴｎの周期で行われ、補正装置９１および積分装置９２による処理は、Ｔｎよりも短いＴｋの周期で行われる。好ましくは、Ｔｋは、筒内圧センサの出力をアナログデジタル変換するサイクルの長さに一致するように決められる。こうすることにより、筒内圧センサの出力がデジタル値Ｖｐｓとして得られるたびに、該Ｖｐｓをドリフト補正量Ｐｃｙｌ＿ｃｏｍｐで補正することができる。

ドリフトパラメータ算出部９６は、ドリフト補正量Ｐｃｙｌ＿ｃｏｍｐに基づいて、ドリフトパラメータＰｄｆｔａｖｅを算出する。故障検出部９７は、第６の実施例の所で述べたように、第１〜第５の実施例のうちのいずれかの手法に従って、筒内圧センサの故障を判定することができる。

ドリフト補正量算出装置９０は、サンプリング回路９３、ドリフト量算出回路９４およびドリフト変化率算出回路９５を備える。サンプリング回路９３によるサンプリングは、Ｔｎの周期で行われる。サンプリング回路９３は、各燃焼サイクルの所定のクランク（ＣＲＫ）角度で、筒内圧Ｐｃｙｌをサンプリングする。好ましくは、吸気行程中の所定のクランク角度で、筒内圧Ｐｃｙｌをサンプリングする。該サンプリングにより得られた筒内圧サンプルＰｓａｍｐｌｅは、次のサンプリングまでサンプリング回路９３に保持される。図２３の（ａ）に、筒内圧サンプルＰｓａｍｐｌｅの波形の一例を示す。

ドリフト量算出回路９４は、サンプリング回路９３により筒内圧サンプルＰｓａｍｐｌｅが生成されることに応じて、式（７）を実行し、ドリフト量Ｐｄｆｔを算出する。ドリフト量Ｐｄｆｔは、１燃焼サイクル中のドリフト量を表す。
ドリフト量Ｐｄｆｔ＝筒内圧Ｐｓａｍｐｌｅ−基準値 （７）

基準値は、ドリフトの影響がないときの筒内圧を示すように設定される。一例では、基準値として、サンプリング回路９３によるサンプリングと同じタイミングでサンプリングされた、吸気管圧力センサ２０（図１）の出力ＰＢを用いる。吸気行程中は吸気バルブが開いているので、ドリフトの影響がなければ、筒内圧と吸気管圧力とはほぼ同じ圧力となる。筒内圧Ｐｃｙｌから吸気管圧力ＰＢを減算することにより得られる値は、該燃焼サイクル中に蓄積されたドリフト量Ｐｄｆｔとなる。

図２３の（ｂ）に、ドリフト量Ｐｄｆｔの一例を示す。第１の燃焼サイクルにおける吸気行程中の時間ｔ１にサンプリングされた筒内圧サンプルＰｓａｍｐｌｅ１は、次の筒内圧サンプルが得られるまで、サンプリング回路９３に保持される。時間ｔ１にサンプリングされた吸気管圧力ＰＢとの差が、該第１の燃焼サイクルについてのドリフト量Ｐｄｆｔ１である。同様に、第２の燃焼サイクルにおける吸気行程中の時間ｔ２にサンプリングされた筒内圧サンプルＰｓａｍｐｌｅ２が、次の筒内圧サンプルが得られるまで、サンプリング回路９３に保持される。時間ｔ２にサンプリングされた吸気管圧力ＰＢとの差が、該第２の燃焼サイクルについてのドリフト量Ｐｄｆｔ２である。こうして、燃焼サイクルごとに、ドリフト量Ｐｄｆｔが算出される。

図２２に戻り、ドリフト変化率算出回路９５は、式（８）を実行し、ドリフト変化率Ｐｃｙｌ＿ｃｏｍｐを算出する。ドリフト変化率Ｐｃｙｌ＿ｃｏｍｐは、時間Ｔｋあたりのドリフト変化率を表す。
ドリフト変化率Ｐｃｙｌ＿ｃｏｍｐ
＝ドリフト量Ｐｄｆｔ／所定のサンプリング回数 （８）
ここで、所定のサンプリング回数＝１燃焼サイクル／Ｔｋ

前述したように、一実施例では、Ｔｋは、筒内圧センサの出力をアナログデジタル変換するサイクルの長さに等しい。こうして、時間Ｔｋごとに得られる筒内圧センサの出力Ｖｐｓを、時間Ｔｋあたりのドリフト変化率Ｐｃｙｌ＿ｃｏｍｐで補正することができる。

図２３の（ｃ）に、ドリフト変化率Ｐｃｙｌ＿ｃｏｍｐを示す。時間ｔ１において、ドリフト量算出回路９４がドリフト量Ｐｄｆｔを算出する。該ドリフト量Ｐｄｆｔを、所定のサンプリング回数で除算することにより、時間Ｔｋあたりのドリフト変化率Ｐｃｙｌ＿ｃｏｍｐを算出することができる。こうして算出されたドリフト変化率Ｐｃｙｌ＿ｃｏｍｐが、ドリフト補正量として、補正装置９１（図２２）にフィードバックされる。

図２４は、ドリフト補正量（ドリフト変化率）を算出するプロセスのフローチャートである。このプロセスは、所定のクランク角度（たとえば、１度）ごとに実施される。

ステップＳ８１において、アップカウンタＤｃｎｔが所定値Ｄｓａｍｐｌｅに達したかどうかを判断する。アップカウンタは、各燃焼サイクルの吸気行程中の開始時点、すなわちクランク角度がゼロになった時に、ゼロにリセットされる。アップカウンタは、クランク角センサ１７（図１）からのクランク信号に従ってカウントする。一実施例では、アップカウンタは、０から７２０までカウントする。Ｄｓａｍｐｌｅは、筒内圧Ｐｃｙｌをサンプリングすべきクランク角度を示し、予め決められている。

ステップＳ８１の答えがＮｏならば、筒内圧をサンプリングすべき時ではないので、カウンタＤｃｎｔをインクリメントする（Ｓ８２）。ステップＳ８１の答えがＹｅｓならば、アップカウンタの値をゼロにセットする（Ｓ８３）。ステップＳ８４において、筒内圧Ｐｃｙｌをサンプリングし、筒内圧サンプルＰｓａｍｐｌｅを得る。また、吸気管圧力センサからの出力ＰＢをサンプリングする。ステップＳ８５において、筒内圧サンプルＰｓａｍｐｌｅと、吸気管圧力ＰＢとの差を、ドリフト量Ｐｄｆｔとして算出する。ステップＳ８６において、ドリフト量Ｐｄｆｔを、所定のサンプリング回数で除算し、ドリフト変化率Ｐｃｙｌ＿ｃｏｍｐを算出する。この実施例では、式（８）を参照して前述したように、１燃焼サイクルに対応するクランク角度は７２０度である。Ｔｋに対応するクランク角度をＤとすると、所定のサンプリング回数は、７２０／Ｄである。

図２５は、ドリフトパラメータを算出するプロセスのフローチャートを示す。該プロセスは、Ｔｋの周期で実施される。ステップＳ９１において、式（９）に示されるように、ドリフト変化率Ｐｃｙｌ＿ｃｏｍｐの積分操作を実行する。すなわち、Ｄのクランク角あたりのドリフト変化率Ｐｃｙｌ＿ｃｏｍｐを、筒内圧のドリフト量Ｐｄｆｔｉの前回値に加算し、ドリフト量Ｐｄｆｔｉの今回値を算出する。
Ｐｄｆｔｉの今回値＝Ｐｄｆｔｉの前回値＋Ｐｃｙｌ＿ｃｏｍｐ （９）

こうして算出されるドリフト量Ｐｄｆｔｉは、今回の演算サイクルの時点における筒内圧のドリフト量を示す。１燃焼サイクル中、ドリフト量Ｐｄｆｔｉは、一次的に変化するよう算出される。

代替的に、１度のクランク角度の周期で該プロセスを実施する場合には、式（９）に示される積分操作では、（Ｐｃｙｌ＿ｃｏｍｐ／Ｄ）が加算される。

ステップＳ９２〜９４は、図７のステップＳ１４〜Ｓ１６と同じであるので、説明を省略する。こうして算出されるドリフトパラメータＰｄｆｔａｖｅは、ドリフト量Ｐｄｆｔｉに応じて、よりきめ細かく曲線的に変化するよう算出される。

前述したように、こうして算出されたドリフトパラメータに、第１〜第５の実施例のいずれかに従う故障判定手法を適用して、筒内圧センサの故障を判定することができる。

ドリフト変化率Ｐｃｙｌ＿ｃｏｍｐを算出するための他の実施例を以下に説明する。

図２６は、図２２に示されるドリフト補正量算出装置９０についての代替形態を示す。サンプリング回路９３およびドリフト量算出回路９４は、図２２に示されるものと同じである。図２２に示されるドリフト補正量算出装置と異なる点は、ドリフト量Ｐｄｆｔからドリフト変化率Ｐｃｙｌ＿ｃｏｍｐを算出する手法である。この実施例によると、オーバーサンプリング、移動平均、および微分という一連の操作により、ドリフト変化率Ｐｃｙｌ＿ｃｏｍｐを算出する。この手法について、図２７を参照して説明する。

図２７の（ａ）には、各燃焼サイクルにおいて（すなわち、Ｔｎの周期で）ドリフト量算出回路９４により算出されたドリフト量Ｐｄｆｔの波形が示されている。オーバーサンプリング回路１０１は、Ｔｋの周期で、ドリフト量Ｐｄｆｔをオーバーサンプリングする。

１燃焼サイクルにおけるサンプリング回数ｍは、（１燃焼サイクル／Ｔｋ）である。図２７の（ａ）には、ｍ＝６の例が示されている。

移動平均回路１０２は、オーバーサンプリングによってサンプル値が得られるたびに、式（１０）に従い、サンプルＰｄｆｔ（ｋ−（ｍ−１））〜Ｐｄｆｔ（ｋ）を平均する。こうして、時間Ｔｋあたりのドリフト量ΔＰｄｆｔを算出する。

こうして得られるドリフト量ΔＰｄｆｔは、図２７の（ｂ）に示されるようなラインで表される。該ドリフト量ΔＰｄｆｔは、時間Ｔｋあたりに蓄積されるドリフト量を示す。したがって、図２７の（ｂ）に示されるラインの傾きを求めることにより、すなわち該ドリフト量ΔＰｄｆｔを微分することにより、ドリフト変化率Ｐｃｙｌ＿ｃｏｍｐを算出することができる。

一例として、ｍ＝６の時に時間ｔ１で算出されるドリフト変化率Ｐｃｙｌ＿ｃｏｍｐが示されている。該ドリフト変化率Ｐｃｙｌ＿ｃｏｍｐは、Ｐｄｆｔ（ｋ−５）〜Ｐｄｆｔ（ｋ）を移動平均することにより得たΔＰｄｆｔを微分することにより、算出される。こうして、Ｔｋの周期でドリフト変化率Ｐｃｙｌ＿ｃｏｍｐを算出すると、図２７の（ｃ）に示されるような波形が得られる。算出されたドリフト変化率Ｐｃｙｌ＿ｃｏｍｐは、補正装置９１（図２２）にフィードバックされる。

前述したように、Ｔｋは、筒内圧センサの出力をアナログデジタル変換するサイクルの長さに等しい。こうして、Ｔｋの周期で得られる筒内圧センサの出力Ｖｐｓを、時間Ｔｋあたりのドリフト変化率Ｐｃｙｌ＿ｃｏｍｐで補正することができる。

上記の実施形態では、オーバーサンプリングされたサンプル値の平均に、移動平均法を用いた。代替的に、他のフィルタリング（たとえば、ローパスフィルタ）を用いてもよい。

図２８は、本願発明の第８の実施例に従う、筒内圧センサの故障を判定する装置のブロック図である。ドリフトを含まない筒内圧を算出するため、ドリフト補正量を算出する機構が設けられている点は、第７の実施例と同様である。この機構を利用し、ドリフトパラメータが算出される。第７の実施例と異なるのは、ドリフト補正量を算出する手法が異なる点である。

積分装置１１１は、筒内圧センサの出力Ｖｐｓを積分して、筒内圧Ｐｃｙｌを算出する。補正装置１１２は、該筒内圧Ｐｃｙｌを、ドリフト補正量ΔＰｄｆｔで補正して、補正済み筒内圧Ｐｃｙｌ’を算出する。該補正により、補正済み筒内圧Ｐｃｙｌ’は、ドリフトを含まない。ドリフト補正量算出装置１１０は、筒内圧Ｐｃｙｌに基づいて、ドリフト補正量ΔＰｄｆｔを算出するための装置である。

この実施例では、ドリフト補正量算出装置１１０による処理は、１燃焼サイクルの長さに等しいＴｎの周期で行われ、積分装置１１１および補正装置１１２による処理は、Ｔｎよりも短いＴｋの周期で行われる。好ましくは、Ｔｋは、筒内圧センサの出力をアナログデジタル変換するサイクルの長さに一致するように決められる。こうすることにより、筒内圧センサの出力がデジタル値Ｖｐｓとして得られるたびに、該Ｖｐｓに対応する筒内圧Ｐｃｙｌをドリフト補正量ΔＰｄｆｔで補正することができる。

ドリフトパラメータ算出部９６は、第７の実施例と同様の手法で、ドリフト補正量ΔＰｄｆｔに基づいてドリフトパラメータＰｄｆｔａｖｅを算出する。故障検出部９７は、第６の実施例の所で述べたように、第１〜第５の実施例のうちのいずれかの手法に従って、筒内圧センサの故障を検出することができる。

ドリフト補正量算出装置１１０は、サンプリング回路１１３、ドリフト量算出回路１１４、オーバーサンプリング回路１１５および移動平均回路１１６を備える。これらの回路は、第７の実施例の図２６に示されるサンプリング回路９３、ドリフト量算出回路９４、オーバーサンプリング回路１０１および移動平均回路１０２と同様に動作する。その結果、移動平均回路１１６により、時間Ｔｋあたりのドリフト量ΔＰｄｆｔが算出される（式（１０）参照）。補正装置１１２は、該時間Ｔｋあたりのドリフト量ΔＰｄｆｔを、ドリフト補正量として受け取る。補正装置１１２は、筒内圧Ｐｃｙｌからドリフト補正量ΔＰｄｆｔを減算することにより筒内圧Ｐｃｙｌを補正し、補正済み筒内圧Ｐｃｙｌ’を算出する。補正済み筒内圧Ｐｃｙｌ’は、ドリフトを含まない筒内圧を示す。

こうして、筒内圧センサの出力がデジタル値Ｖｐｓとして得られるたびに、筒内圧Ｐｃｙｌがドリフト補正量ΔＰｄｆｔで補正される。周期Ｔｋの長さは、燃焼サイクルの長さよりも短いので、１燃焼サイクルにわたって筒内圧にドリフトが蓄積されることを回避することができる。

上記の実施例では、オーバーサンプリングされたドリフト量のサンプルを平均するのに、移動平均法を用いた。代替的に、他のフィルタリング（たとえば、ローパスフィルタ）を用いてもよい。

図２９は、第８の実施例に従う、ドリフトパラメータを算出するプロセスのフローチャートを示す。該プロセスは、この例では、Ｔｋの周期で実施される。ステップＳ１０１において、時間Ｔｋあたりのドリフト量ΔＰｄｆｔを、ドリフト量Ｐｄｆｔに設定する。ステップＳ１０２〜１０４は、図７のステップＳ１４〜Ｓ１６と同じであるので、説明を省略する。

前述したように、こうして算出されたドリフトパラメータに、第１〜第５の実施例のいずれかに従う故障判定手法を適用して、筒内圧センサの故障を判定することができる。

第７および第８の実施例で示されるドリフト補正量算出機構は一例であり、他の機構を用いて、筒内圧センサの出力を補正し、または筒内圧を補正するようにしてもよい。

一例として、第７の実施例に従う補正機構に、ドリフト変化率Ｐｃｙｌ＿ｃｏｍｐをゼロに収束させる制御を実施するコントローラを、ドリフト変化率算出部９５と補正装置９１の間に設けてもよい。ドリフト変化率Ｐｃｙｌ＿ｃｏｍｐがゼロになるよう、補正装置９１への制御入力が算出される。該制御入力を用いて筒内圧センサの出力Ｖｐｓを補正することにより、該筒内圧センサの出力がドリフトを含まないようにする。

また、第８の実施例に従う補正機構に、ドリフト量ΔＰｄｆｔをゼロに収束させる制御を実施するコントローラを、移動平均回路１１９と補正装置１１２の間に設けてもよい。この場合、ドリフト補正量算出装置１１０の入力は、補正済み筒内圧Ｐｃｙｌ’となる。補正済み筒内圧Ｐｃｙｌ’に基づいて、ドリフト補正量ΔＰｄｆｔを求め、該ドリフト補正量ΔＰｄｆｔをゼロに収束させる制御を実施して、補正装置１１２への制御入力を算出する。該補正装置１１２が、該制御入力によって筒内圧Ｐｃｙｌを補正することにより、補正済み筒内圧Ｐｃｙｌ’にドリフトが含まれないようにする。

本発明は、汎用の（例えば、船外機等の）内燃機関に適用可能である。

１ ＥＣＵ
２ エンジン
８ 燃焼室
１５ 筒内圧センサ

Claims (5)

1. それぞれが筒内圧センサを有する複数の気筒を備えた内燃機関について、いずれかの気筒についての筒内圧センサに故障があるかどうかを判定する装置であって、
   それぞれの気筒について、該気筒の前記筒内圧センサの出力に基づいて、該気筒の筒内圧を算出する筒内圧算出手段と、
   それぞれの気筒について、前記算出された筒内圧に基づいて、該気筒の筒内圧のドリフトの量を表すドリフトパラメータを算出するドリフトパラメータ算出手段と、
   前記ドリフトパラメータの相関を、前記複数の気筒間で算出する相関算出手段と、
   前記算出された相関に基づいて、いずれかの気筒についての筒内圧センサに故障があるかどうかを判定する故障判定手段と、
   を備える、筒内圧センサの故障を判定する装置。
2. 前記相関算出手段は、前記複数の気筒の前記ドリフトパラメータのうち、最大値および最小値を求めることにより前記相関を算出し、
   前記故障判定手段は、前記最大値および前記最小値のいずれかが所定範囲内になければ、前記複数の気筒のうちのいずれかの気筒の筒内圧センサが故障していると判定する、
   請求項１に記載の装置。
3. 前記ドリフトパラメータ算出手段は、さらに、それぞれの気筒について、
   所定のタイミングで、前記筒内圧を基準値にリセットするリセット手段と、
   前記リセット手段によるリセット操作の前に得られた前記筒内圧と、該リセット操作の後に得られた前記筒内圧との差に基づいて、前記ドリフトパラメータを算出する手段と、
   を備える、請求項１または２に記載の装置。
4. さらに、それぞれの気筒について、ドリフトを含まないよう前記筒内圧を補正する筒内圧補正手段を備えており、該筒内圧補正手段は、それぞれの気筒について、
   前記筒内圧センサの出力を補正する補正手段と、
   前記補正手段からの出力を積分して、前記筒内圧を算出する積分手段と、
   前記算出された筒内圧に基づいて、該筒内圧に含まれるドリフトの変化率を算出するドリフト変化率算出手段と、を備え、前記算出されたドリフト変化率を、前記補正手段にフィードバックして、該補正手段が、該ドリフト変化率で前記筒内圧センサの出力を補正し、
   前記ドリフトパラメータ算出手段は、前記ドリフト変化率に基づいて、前記ドリフトパラメータを算出する、請求項１または２に記載の装置。
5. さらに、それぞれの気筒について、前記算出された筒内圧を、該筒内圧におけるドリフトを除去するためのドリフト補正量で補正する手段を備えており、
   前記ドリフトパラメータ算出手段は、それぞれの気筒について、前記ドリフト補正量に基づいて、前記ドリフトパラメータを算出する、請求項１または２に記載の装置。

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