JP2010133329A - 筒内圧センサの異常診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】筒内圧センサの感度異常を精度良く診断する。
【解決手段】本発明に係る異常診断装置では、内燃機関の１回の燃焼で発生する総熱発生量に相関する総熱発生量パラメータΔＰＶ^κを燃料量τで正規化して、燃料の低位発熱量ｑ_ｆｕｅｌに相当する燃焼パラメータＨを算出し、この燃焼パラメータＨと低位発熱量ｑ_ｆｕｅｌとに基づき筒内圧センサの異常を診断する。ΔＰＶ^κ＝Ｐ（θ_２）Ｖ（θ_２）^κ−Ｐ（θ_１）Ｖ（θ_１）^κ、Ｐ（θ_１），Ｐ（θ_２）は燃焼開始前後の所定のクランク角θ_１，θ_２において筒内圧センサで検出された筒内圧、Ｖ（θ_１），Ｖ（θ_２）は前記クランク角θ_１，θ_２における筒内容積、κは所定の比熱比である。筒内圧センサが感度異常のとき、燃焼パラメータＨが低位発熱量ｑ_ｆｕｅｌとほぼ等しい値とはならないことを利用して、筒内圧センサの感度異常を診断する。
【選択図】図４

Description

本発明は筒内圧センサの異常診断装置に係り、特に、内燃機関の筒内圧を検出する筒内圧センサに感度異常が発生しているか否かを診断する装置に関する。

近年、筒内圧センサにより検出される筒内圧を利用して筒内の燃焼状態を検知し、その結果に基づいて点火時期等の各種制御量を制御する内燃機関の制御装置が開発されるに至っている。多気筒内燃機関の場合、気筒毎に筒内圧センサが設けられ、検出された筒内圧に基づく制御が気筒毎に行われる。

ところで、筒内圧センサに異常を来すと正確な筒内情報が得られなくなり、正確なエンジン制御が行えなくなる。そこで、特に自動車の分野では車載状態で筒内圧センサの異常を診断する（OBD; OnBoard Diagnosis）必要があることから、筒内圧センサの異常診断装置が開発されるに至っている。

特許文献１記載の装置では、内燃機関の圧縮行程において、筒内圧センサで検出される圧力とモータリング圧力との偏差を最小とする補正パラメータを同定し、燃料カット時に補正パラメータが所定範囲外となったときに筒内圧センサを異常とする。

特開２００６−２８４５３３号公報

この従来装置によっても筒内圧センサの異常そのものを診断することは可能かもしれない。しかし、従来装置によっては、経時劣化に伴うセンサ感度の異常までは特定して診断することができない。

本発明は、以上の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、筒内圧センサの感度異常を精度良く診断することができる筒内圧センサの異常診断装置を提供することにある。

本発明の一形態によれば、
内燃機関の筒内圧を検出する筒内圧センサの異常を診断する装置であって、
前記内燃機関の１回の燃焼で発生する総熱発生量に相関する総熱発生量パラメータΔＰＶ^κを、前記１回の燃焼に用いられた燃料量τで正規化することにより、燃料の低位発熱量ｑ_ｆｕｅｌに相当する燃焼パラメータＨを算出する燃焼パラメータ算出手段と、
前記燃焼パラメータ算出手段によって算出された燃焼パラメータＨと、燃料の低位発熱量ｑ_ｆｕｅｌとに基づき、前記筒内圧センサが正常か異常かを判定する判定手段と
を備えたことを特徴とする筒内圧センサの異常診断装置が提供される。

但し、ΔＰＶ^κ＝Ｐ（θ_２）Ｖ（θ_２）^κ−Ｐ（θ_１）Ｖ（θ_１）^κ、Ｐ（θ_１），Ｐ（θ_２）は燃焼開始前と燃焼開始後の所定のクランク角θ_１，θ_２において前記筒内圧センサによって検出された筒内圧、Ｖ（θ_１），Ｖ（θ_２）は前記クランク角θ_１，θ_２における筒内容積、κは所定の比熱比である。

筒内圧センサの感度が正常である場合、検出筒内圧に基づき算出された前記燃焼パラメータＨの値は、燃料の低位発熱量ｑ_ｆｕｅｌに相当する値、より具体的には燃料の低位発熱量ｑ_ｆｕｅｌとほぼ等しい値となる。逆に言えば、筒内圧センサの感度が異常である場合、検出筒内圧に基づき算出された燃焼パラメータＨの値は燃料の低位発熱量ｑ_ｆｕｅｌとほぼ等しい値とならない。よってこの特性を利用し、本発明の一形態では、燃焼パラメータＨと燃料の低位発熱量ｑ_ｆｕｅｌとに基づき筒内圧センサの異常を診断する。筒内圧センサの感度異常を特定し、これを精度良く診断することができる。

好ましくは、前記燃焼パラメータＨは、前記総熱発生量パラメータΔＰＶ^κを前記燃料量τで除することにより算出される。

好ましくは、前記判定手段は、前記燃焼パラメータＨを前記低位発熱量ｑ_ｆｕｅｌで除して異常判定パラメータαを算出し、当該異常判定パラメータαが１付近の所定範囲内にあるか否かを判断して前記筒内圧センサが正常か異常かを判定する。

筒内圧センサの感度が正常である場合、検出筒内圧に基づき算出された異常判定パラメータαの値はほぼ１となる。逆に言えば、筒内圧センサの感度が異常である場合、異常判定パラメータαの値はほぼ１とならない。よってこの特性を利用し、当該好適形態では、実際の異常判定パラメータαの値が１付近の所定範囲内にあるか否かにより筒内圧センサの異常を診断する。これによっても筒内圧センサの感度異常を特定してこれを精度良く診断することができる。

好ましくは、前記判定手段によって前記筒内圧センサが異常と判定されたとき、前記異常判定パラメータαに基づき、前記筒内圧センサの出力から得られる筒内圧の値を補正するための補正量を算出する補正量算出手段をさらに備える。

これによれば、筒内圧センサの感度が異常である場合でも、検出筒内圧の値を補正量を用いて正確な値に補正することができ、検出筒内圧を用いた制御を継続して実施できるようになる。

好ましくは、前記筒内圧センサの異常診断装置が、燃料のアルコール濃度を検出するアルコール濃度検出手段と、前記アルコール濃度検出手段によって検出されたアルコール濃度に基づいて前記低位発熱量ｑ_ｆｕｅｌを設定する低位発熱量設定手段とをさらに備える。

アルコールを含む燃料を使用可能な所謂バイフューエルエンジンの場合、燃料のアルコール濃度に応じて低位発熱量ｑ_ｆｕｅｌの値が変化する。この好適形態では、アルコール濃度に基づいて低位発熱量ｑ_ｆｕｅｌを設定するので、バイフューエルエンジンの場合においても異常診断を支障なく行える。

好ましくは、前記筒内圧センサの異常診断装置が、前記アルコール濃度検出手段によって検出されたアルコール濃度の所定時間当たりの変化量が所定値より大きいとき、前記筒内圧センサの異常診断を所定時間禁止する診断禁止手段をさらに備える。

燃料の給油直後等、燃料のアルコール濃度が変化した直後では、アルコール濃度検出手段によって検出されたアルコール濃度の値と、内燃機関に実際に供給される燃料のアルコール濃度の値とが異なるという、輸送遅れに基づく時間差が存在する。この時間差の間は、検出アルコール濃度に基づき設定された低位発熱量ｑ_ｆｕｅｌと、実際に噴射された燃料の低位発熱量ｑ_ｆｕｅｌとが異なり、前者を用いて異常診断した場合に誤診断する可能性がある。よってこの好適形態では、当該時間差の間、異常診断を禁止する。具体的には、検出アルコール濃度の所定時間当たりの変化量が所定値より大きくなったときには、燃料のアルコール濃度が大きく変化したとみなして、輸送遅れに基づく時間差を解消し得るような所定時間、筒内圧センサの異常診断を禁止する。これにより誤診断を防止でき、診断精度を高めることができる。

好ましくは、前記診断禁止手段は、所定区間内の燃料通路体積と単位時間当たりの燃料消費量とに基づき前記所定時間を設定する。

前記時間差は、所定区間内の燃料通路体積と単位時間当たりの燃料消費量とに関連する値である。よってこれら燃料通路体積および燃料消費量に基づき前記所定時間を設定することで、診断禁止時間および診断頻度減少を最小としつつ、誤診断を確実に防止できる。

本発明によれば、筒内圧センサの感度異常を精度良く診断することができるという、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説明する。

図１は、本実施形態に係る内燃機関（エンジン）の概略図である。図示されるように、内燃機関１は、シリンダブロック２に形成された燃焼室３の内部で燃料および空気の混合気を燃焼させ、燃焼室３内でピストンを往復移動させることにより動力を発生する。本実施形態の内燃機関１は自動車用の多気筒内燃機関であり、より具体的には並列３気筒の火花点火式内燃機関即ちガソリンエンジンである。但し本発明が適用可能な内燃機関はこのようなものに限られず、多気筒内燃機関であれば気筒数、形式、用途等は特に限定されない。

図示しないが、内燃機関１のシリンダヘッドには吸気ポートを開閉する吸気弁と、排気ポートを開閉する排気弁とが気筒ごとに配設されており、各吸気弁および各排気弁はカムシャフトによって開閉させられる。シリンダヘッドの頂部には、燃焼室３内の混合気に点火するための点火プラグ７が気筒ごとに取り付けられている。

各気筒の吸気ポートは気筒毎の枝管４を介して吸気集合室であるサージタンク８に接続されている。サージタンク８の上流側には吸気管１３が接続されており、吸気管１３の上流端にはエアクリーナ９が設けられている。そして吸気管１３には、上流側から順に、吸入空気量を検出するためのエアフローメータ５と、電子制御式のスロットルバルブ１０とが組み込まれている。吸気ポート、枝管４、サージタンク８及び吸気管１３により吸気通路が形成される。

吸気通路、特に吸気ポート内に燃料を噴射するインジェクタ（燃料噴射弁）１２が気筒ごとに配設される。インジェクタ１２から噴射された燃料は吸入空気と混合されて混合気をなし、この混合気が吸気弁の開弁時に燃焼室３に吸入され、ピストンで圧縮され、点火プラグ７で点火燃焼させられる。各気筒のインジェクタ１２は共通のデリバリパイプ２２に接続され、デリバリパイプ２２には燃料配管２３が接続されている。燃料タンク（図示せず）内の燃料は、フィードポンプ（図示せず）により燃料配管２３を通じてデリバリパイプ２２に供給され、インジェクタ１２が通電されたときにインジェクタ１２から噴射される。

一方、各気筒の排気ポートは排気マニフォールド１４に接続される。排気マニフォールド１４に排気管６が接続されている。排気ポート、排気マニフォールド１４及び排気管６により排気通路が形成される。排気管６には三元触媒からなる触媒１１が取り付けられている。触媒１１の上流側及び下流側にそれぞれ排気ガスの空燃比を検出するための空燃比センサ、即ち触媒前センサ１７及び触媒後センサ１８が設置されている。

上述の点火プラグ７、スロットルバルブ１０及びインジェクタ１２等は、制御手段としての電子制御ユニット（以下ＥＣＵと称す）２０に電気的に接続されている。ＥＣＵ２０は、何れも図示されないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力ポート、および記憶装置等を含むものである。またＥＣＵ２０には、図示されるように、前述のエアフローメータ５、触媒前センサ１７、触媒後センサ１８のほか、内燃機関１のクランク角を検出するクランク角センサ１６、アクセル開度を検出するアクセル開度センサ１５、その他の各種センサが図示されないＡ／Ｄ変換器等を介して電気的に接続されている。ＥＣＵ２０は、各種センサの検出値等に基づいて、所望の出力が得られるように、点火プラグ７、スロットルバルブ１０、インジェクタ１２等を制御し、点火時期、燃料噴射量、燃料噴射時期、スロットル開度等を制御する。なおスロットル開度はアクセル開度に応じた開度に制御され、アクセル開度が大きくなるほどスロットル開度も大きくなる。ＥＣＵ２０はクランク角センサ１６の検出値に基づき、内燃機関１の機関回転速度を計算する。

加えて、半導体素子、圧電素子あるいは光ファイバ検出素子等を含む筒内圧センサ２１が気筒ごとに設けられている。筒内圧センサ２１は、燃焼室３内に受圧面が臨むようにシリンダヘッドに配設されており、図示されないＡ／Ｄ変換器等を介してＥＣＵ２０に電気的に接続されている。筒内圧センサ２１は、燃焼室３内即ち筒内の圧力に比例した電圧信号をＥＣＵ２０に与える。

次に、筒内圧センサの異常診断について説明する。

図２に筒内圧センサ２１の出力特性を示し、横軸が筒内圧センサの出力電圧Ｅ（Ｖ）、縦軸が入力としての筒内圧Ｐ（ＭＰａ）を示す。図示されるように、筒内圧Ｐと出力電圧Ｅとは比例関係にあり、これらの関係はΔＰ＝Ｇ・ΔＥで表される。Ｇは、出力電圧Ｅを筒内圧Ｐに変換するための変換係数即ちセンサ感度であり、筒内圧センサが本来的に有する固有の一定値である。なお筒内圧センサの出力特性を言うとき一般的にはΔＰ＝Ｇ・ΔＥ±α（％）と表され、α（％）（通常は２〜３％の値である）の製造誤差を含むのが通常である。本実施形態は、経時劣化等によりセンサ感度Ｇが正常範囲から外れていないかどうかを診断する装置に関する。

図２において、製造誤差が０％である中間品としての筒内圧センサの出力特性がIで示される。この場合、筒内圧変化量ΔＰに対し出力電圧変化量ΔＥとなる。他方、IIで示される筒内圧センサの場合、筒内圧変化量ΔＰに対し出力電圧変化量ΔＥ＋ｅ１となっており、中間品より大きい出力電圧変化量が得られている。逆に、IIIで示される筒内圧センサの場合、筒内圧変化量ΔＰに対し出力電圧変化量ΔＥ−ｅ２となっており、中間品より小さい出力電圧変化量が得られている。このように一定の筒内圧変化量ΔＰに対し、中間の出力電圧変化量ΔＥよりも過剰に大きい或いは小さい出力電圧変化量が得られるセンサの場合、感度異常と診断してその旨をユーザに警告し、センサの交換を促すのが好ましい。

筒内圧センサの異常診断に際し、本実施形態では、筒内での熱発生量Ｑと相関するパラメータである筒内圧パラメータＰＶ^κを利用する。ここでＰは、あるクランク角θにおける筒内圧Ｐ（θ）、Ｖは、そのクランク角θにおける筒内容積Ｖ（θ）、κは比熱比で、ＰＶ^κ＝Ｐ（θ）Ｖ（θ）^κである。

図３に、特定気筒での１回の燃焼時の筒内圧Ｐ、熱発生量Ｑ及び筒内圧パラメータＰＶ^κの関係を示す。なお熱発生量は便宜上Ｑ／１００で表示している。また熱発生量Ｑは、次式（１）に基づき、

として算出・プロットしたものである。θ＝０°ＣＡは圧縮上死点を意味する。比熱比κは一定値とし、κ＝１．３２とする。
ｄＱ／ｄθ＝｛ｄＰ／ｄθ・Ｖ＋κ・Ｐ・ｄＶ／ｄθ｝／｛κ−１｝・・・（１）

図から分かるように、筒内で燃焼開始（点火時または着火時）の前後、特に約−１８０℃Ａから約１３５℃Ａまでの範囲で、熱発生量Ｑの変化パターンと筒内圧パラメータＰＶ^κの変化パターンとがほぼ一致し、熱発生量Ｑと筒内圧パラメータＰＶ^κが良好な相関関係を有しているのが明らかである。

そして、この１回の燃焼で発生する総熱発生量は、燃焼開始前と燃焼開始後の筒内圧パラメータＰＶ^κの差と相関する。よって当該差を求め、これを総熱発生量を表すパラメータ即ち総熱発生量パラメータΔＰＶ^κとして用いる。この総熱発生量パラメータΔＰＶ^κは次式（２）で表される。
ΔＰＶ^κ＝｛Ｐ（θ_２）Ｖ（θ_２）^κ−Ｐ（θ_１）Ｖ（θ_１）^κ｝・・・（２）

ここで、Ｐ（θ_１），Ｐ（θ_２）は燃焼開始前と燃焼開始後の所定のクランク角θ_１，θ_２における筒内圧、Ｖ（θ_１），Ｖ（θ_２）は前記クランク角θ_１，θ_２における筒内容積である。本実施形態ではθ_１＝−６０°ＣＡ（圧縮上死点前６０°）、θ_２＝６０°ＣＡ（圧縮上死点後６０°）とするが、これらの値は適宜変更可能である。

ところで、この総熱発生量パラメータΔＰＶ^κを、当該１回の燃焼に用いられた燃料量τで正規化した値は、低位発熱量ｑ_ｆｕｅｌに相当する値となる。より具体的には、総熱発生量パラメータΔＰＶ^κを、当該１回の燃焼に用いられた燃料量τで除して正規化した値は、低位発熱量ｑ_ｆｕｅｌとほぼ等しい値となる。ここで低位発熱量ｑ_ｆｕｅｌとは、燃料の単位質量当たりに取り出せる熱エネルギ量をいう。低位発熱量ｑ_ｆｕｅｌは、燃料がガソリンである場合、重質、軽質、オクタン価を問わずほぼ一定値（４２ＭＪ／ｋｇ）である。

よって本実施形態では、総熱発生量パラメータΔＰＶ^κを燃料量τで正規化した値、より具体的には総熱発生量パラメータΔＰＶ^κを燃料量τで除して正規化した値を、燃焼パラメータＨ＝ΔＰＶ^κ／τとして定義し、当該燃焼パラメータＨと低位発熱量ｑ_ｆｕｅｌとに基づき、筒内圧センサ２１の異常診断を行う。即ち、筒内圧センサ２１の実際の検出値に基づき計算された燃焼パラメータＨが、低位発熱量ｑ_ｆｕｅｌと大きく異なっていれば、筒内圧センサ２１に感度異常が発生したとみなせるのであり、これを利用して本実施形態では筒内圧センサ２１の異常診断を行う。

次に、本実施形態の異常診断処理の第１実施例を図４に示すフローチャートに基づき説明する。図示するルーチンはＥＣＵ２０により所定の演算周期（例えば１６ｍｓｅｃ）ごとに、且つ気筒ごとに繰り返し実行される。

最初のステップＳ１０１ではエンジンの暖機判定が行われる。即ち、図示しない水温センサで検出された水温Ｔｗが所定値Ｔｗｓ（例えば７０℃）と比較され、Ｔｗ＞Ｔｗｓのときはエンジン暖機後とみなしてステップＳ１０２に進む。他方、Ｔｗ≦Ｔｗｓのときはエンジン暖機前とみなして今回のルーチンを終了する。

ステップＳ１０２では、クランク角センサ１６により検出されたクランク角θが、燃焼開始前の所定の第１クランク角θ_１に達したか否かが判断される。検出クランク角θが第１クランク角θ_１に達してない場合、今回のルーチンを終了する。他方、検出クランク角θが第１クランク角θ_１に達した場合、ステップＳ１０３に進んで、第１クランク角θ_１において筒内圧センサ２１により検出された筒内圧Ｐ（θ_１）を取得すると共に、第１クランク角θ_１における筒内容積Ｖ（θ_１）を取得し、ステップＳ１０４に進む。ここでＥＣＵ２０は、予め記憶してある公知の演算式又はマップを用いて、第１クランク角θ_１に対応する筒内容積Ｖ（θ_１）を算出し、取得する。

ステップＳ１０４では、クランク角センサ１６により検出されたクランク角θが、燃焼開始後の所定の第２クランク角θ_２に達したか否かが判断される。検出クランク角θが第２クランク角θ_２に達してない場合、今回のルーチンを終了する。他方、検出クランク角θが第２クランク角θ_２に達した場合、ステップＳ１０５に進んで、第２クランク角θ_２において筒内圧センサ２１により検出された筒内圧Ｐ（θ_２）を取得すると共に、第２クランク角θ_２における筒内容積Ｖ（θ_２）を取得し、ステップＳ１０６に進む。第２クランク角θ_２から筒内容積Ｖ（θ_２）を求める方法は前記同様である。

ステップＳ１０６では、直前の燃焼に用いられた燃料量τ、具体的には燃料噴射量τを取得する。ＥＣＵ２０は自ら燃料噴射量τを設定し、これに等しい量の燃料をインジェクタ１２から噴射させているので、この燃料噴射量τはＥＣＵ２０の内部値ということになる。

次いでステップＳ１０７では、燃焼パラメータＨが算出される。具体的には、まず総熱発生量パラメータΔＰＶ^κの値が、ステップＳ１０３，Ｓ１０５，Ｓ１０６で取得されたＰ（θ_１）、Ｖ（θ_１）、Ｐ（θ_２）、Ｖ（θ_２）に基づき、前式（２）に従って算出される。ここで比熱比κは予め定められた定数（例えば１．３２）とされるが、燃料の種類や空燃比等に応じた変数としてもよい。次いで、算出された総熱発生量パラメータΔＰＶ^κが、ステップＳ１０６で取得された燃料噴射量τで除算され、燃焼パラメータＨが算出される。

次に、ステップＳ１０８において異常判定パラメータαが算出される。具体的には、ステップＳ１０７で算出された燃焼パラメータＨが、低位発熱量ｑ_ｆｕｅｌで除算され、異常判定パラメータα＝Ｈ／ｑ_ｆｕｅｌが算出される。ここで低位発熱量ｑ_ｆｕｅｌの値は定数（本実施形態ではガソリンに対応する４２ＭＪ／ｋｇ）としてＥＣＵ２０に予め記憶されている。

筒内圧センサ２１の感度が正常であるならば、前述したように、燃焼パラメータＨの算出値は低位発熱量ｑ_ｆｕｅｌとほぼ等しい値となるはずであり、よって燃焼パラメータＨの値を低位発熱量ｑ_ｆｕｅｌで除して得られる異常判定パラメータαの算出値はほぼ１となるはずである。他方、筒内圧センサ２１の感度が異常であると、筒内圧センサ２１により検出された筒内圧Ｐ（θ_１）、Ｐ（θ_２）の値が真の値から比較的大きく外れ、その結果、燃焼パラメータＨの算出値が低位発熱量ｑ_ｆｕｅｌとほぼ等しい値とならず、異常判定パラメータαの算出値もほぼ１とならない。ここで、筒内圧センサ２１の感度が過大となると、燃焼パラメータＨの算出値が低位発熱量ｑ_ｆｕｅｌより著しく大きくなり、異常判定パラメータαの算出値が１より著しく大きくなる。逆に、筒内圧センサ２１の感度が過小となると、燃焼パラメータＨの算出値が低位発熱量ｑ_ｆｕｅｌより著しく小さくなり、異常判定パラメータαの算出値が１より著しく小さくなる。

よってこのことを利用し、ステップＳ１０９では、算出された異常判定パラメータαが１付近の所定範囲内にあるか否かが判断される。具体的には、算出された異常判定パラメータαがβ_１＜α＜β_２を満たす所定範囲内にあるか否かが判断される。β_１は１より小さい所定値（例えば０．０７）、β_２は１より大きい所定値（例えば１．０３）であり、β_１，β_２の値は筒内圧検出の要求精度を考慮して予め定められる。

異常判定パラメータαがβ_１＜α＜β_２を満たす所定範囲内にあれば、筒内圧センサ２１は正常（特にその感度について正常）と実質的に判定され、今回のルーチンが終了する。他方、異常判定パラメータαがβ_１＜α＜β_２を満たす所定範囲内に無ければ、ステップＳ１１０において筒内圧センサ２１は異常（特にその感度について異常）と判定され、ステップＳ１１１において図示しない警告装置（チェックランプ等）が作動され、今回のルーチンが終了する。

次に、本実施形態の異常診断処理の第２実施例を図５に示すフローチャートに基づき説明する。図示するルーチンもＥＣＵ２０により所定の演算周期（例えば１６ｍｓｅｃ）ごとに、且つ気筒ごとに繰り返し実行される。

この第２実施例では、筒内圧センサ２１の感度が正常な場合、燃焼パラメータＨが低位発熱量ｑ_ｆｕｅｌとほぼ等しくなる点に着目し、異常判定パラメータαを算出、使用せずに異常診断を行う。

ステップＳ２０１〜Ｓ２０７は前記ステップＳ１０１〜Ｓ１０７と同様である。ステップＳ２０８では、ステップＳ２０７で算出された燃焼パラメータＨが、β_１ｑ_ｆｕｅｌ＜Ｈ＜β_２ｑ_ｆｕｅｌを満たす所定範囲内にあるか否かが判断される。β_１，β_２，ｑ_ｆｕｅｌは前記同様の値である。

燃焼パラメータＨがβ_１ｑ_ｆｕｅｌ＜Ｈ＜β_２ｑ_ｆｕｅｌを満たす所定範囲内にあれば、筒内圧センサ２１は正常（特にその感度について正常）と実質的に判定され、今回のルーチンが終了する。他方、燃焼パラメータＨがβ_１ｑ_ｆｕｅｌ＜Ｈ＜β_２ｑ_ｆｕｅｌを満たす所定範囲内に無ければ、ステップＳ２０９において筒内圧センサ２１は異常（特にその感度について異常）と判定され、ステップＳ２１０において警告装置が作動され、今回のルーチンが終了する。

次に、本実施形態の異常診断処理の第３実施例を図６に示すフローチャートに基づき説明する。図示するルーチンもＥＣＵ２０により所定の演算周期（例えば１６ｍｓｅｃ）ごとに、且つ気筒ごとに繰り返し実行される。

この第３実施例では、筒内圧センサ２１の感度が異常と判定されたとき、算出された異常判定パラメータαに基づき、筒内圧センサ２１の出力から得られる筒内圧Ｐの値を補正するための補正量が算出される。算出された異常判定パラメータαの値は、筒内圧センサ２１の感度ズレ量を表す指標値となるので、異常判定パラメータαの値に基づく補正量の設定が可能である。この補正量を用いた筒内圧の補正を行うことにより、異常な筒内圧センサ２１の場合であっても正確な筒内圧を検出できるようになり、筒内圧に基づく点火時期制御等の各種制御を支障なく実行、継続できるようになる。

ステップＳ３０１〜Ｓ３１０は、図４に示した第１実施例の前記ステップＳ１０１〜Ｓ１１０と同様である。ステップＳ３１０で筒内圧センサ２１が異常と判定された後、ステップＳ３１１において、上記補正量としての補正係数Ｋが算出される。具体的には、異常判定パラメータαの逆数を求めてこれを補正係数Ｋとする。即ちＫ＝１／αである。これにより今回のルーチンが終了する。

こうして補正係数Ｋが算出されたら、以降の各種制御において、筒内圧センサ２１の出力電圧Ｅから換算される筒内圧Ｐに補正係数Ｋを乗じ、補正後の筒内圧Ｐ’を求め（Ｐ’＝ＫＰ）、この補正後の筒内圧Ｐ’を用いて各種制御が行われる。これにより筒内圧センサ２１の最終的な出力は感度補正されて正確な筒内圧を示すこととなり、筒内圧に基づく制御を支障なく行うことができる。

次に、他の実施形態について説明する。

図７に、他の実施形態に係る内燃機関の概略図を示す。図示されるように、内燃機関１の構成は図１に示した構成と大略同様であり、同一の構成要素には同一の符号を付してある。主に異なるのは、内燃機関１がアルコール燃料（例えばエタノール）を含む燃料でも運転可能な所謂バイフューエルエンジンであること、および燃料のアルコール濃度を検出するためのアルコール濃度センサ２４が設けられていることである。

内燃機関１は、ガソリン燃料のみ、アルコール燃料のみ、およびガソリン燃料とアルコール燃料の混合燃料のいずれでも運転可能である。そして燃料のアルコール濃度に応じた最適な点火時期制御および燃料噴射制御を実行するため、アルコール濃度センサ２４が設けられている。アルコール濃度センサ２４は、本実施形態ではデリバリパイプ２２の直前位置の燃料配管２３に設けられているが、その設置位置は任意である。

ところで、燃料がアルコール燃料を含む場合、燃料のアルコール濃度に応じて低位発熱量ｑ_ｆｕｅｌが変化する。そこで本実施形態では、ＥＣＵ２０が、予め記憶された所定のマップ又は関数を用いて、アルコール濃度センサ２４によって検出されたアルコール濃度に基づき低位発熱量ｑ_ｆｕｅｌを設定する。こうすることによりバイフューエルエンジンでも前記実施形態の異常診断処理を支障なく行えるようになる。

具体的には、図４，図５または図６に示した異常診断処理を実行するに当たり、低位発熱量ｑ_ｆｕｅｌとして、検出アルコール濃度に基づき設定された値を使用する。ここで検出アルコール濃度が高いほど小さな低位発熱量ｑ_ｆｕｅｌが設定される。

ところで、燃料の給油直後等、燃料のアルコール濃度が変化した直後では、アルコール濃度センサ２４によって検出されたアルコール濃度の値と、インジェクタ１２から実際に噴射される燃料のアルコール濃度の値とが異なるという、輸送遅れに基づく時間差が存在する。この時間差の間は、検出アルコール濃度に基づき設定された低位発熱量ｑ_ｆｕｅｌと、実際に噴射された燃料の低位発熱量ｑ_ｆｕｅｌとが異なり、前者を用いて異常診断した場合に誤診断する可能性がある。

よって本実施形態では、この時間差の間、異常診断を禁止するようにしている。これにより誤診断を防止でき診断精度を高めることができる。

図８に、ＥＣＵ２０によって実行される異常診断禁止処理の手順を示す。まずステップＳ４０１では、アルコール濃度センサ２４によって検出されたアルコール濃度Ｃの所定時間Δｔ当たりの変化量ΔＣ、即ちΔＣ／Δｔが、所定値γより大きいか否かが判断される。ΔＣ／Δｔ≦γの場合、アルコール濃度Ｃの変化が実質的に無いとみなして、待機状態となる。他方、ΔＣ／Δｔ＞γの場合、アルコール濃度Ｃの変化が実質的にあるとみなして、ステップＳ４０２に進む。

ステップＳ４０２では、所定区間内の燃料通路体積νと、機関回転速度Ｎｅと、燃料噴射量積算値Στとの値が取得される。所定区間内の燃料通路体積νとは、図７に示すように、アルコール濃度センサ２４とデリバリパイプ２２との間の燃料配管２３の体積と、デリバリパイプ２２の体積との合計値であり、この値はＥＣＵ２０に記憶されている。機関回転速度Ｎｅは、クランク角センサ１６の検出値に基づきＥＣＵ２０により計算された値である。燃料噴射量積算値Στとは、所定の単位時間中に噴射された燃料噴射量τの積算値であり、ＥＣＵ２０により計算される。具体的にはＥＣＵ２０は、ステップＳ４０２の実行開始時から単位時間前までの間の燃料噴射量τを積算して燃料噴射量積算値Στとする。

次に、ステップＳ４０３では、燃料輸送遅れ時間Ｔが算出される。燃料輸送遅れ時間Ｔとは、アルコール濃度センサ２４により検出された燃料が全気筒のインジェクタ１２にまんべんなく到達するまでの時間差に相当する時間である。ＥＣＵ２０は、まずステップＳ４０２で取得した機関回転速度Ｎｅと燃料噴射量積算値Στとを乗じて、前記単位時間当たりの燃料消費量Ｓ＝Ｎｅ・Στを算出する。そしてこの単位時間当たりの燃料消費量Ｓと、ステップＳ４０２で取得した所定区間内の燃料通路体積νとに基づき、所定のマップ又は関数に従い、燃料輸送遅れ時間Ｔを算出する。

輸送遅れに基づく時間差は、所定区間内の燃料通路体積νと単位時間当たりの燃料消費量Ｓとに関連する値である。よってこれら燃料通路体積νおよび燃料消費量Ｓに基づき、所定時間としての燃料輸送遅れ時間Ｔを設定することで、診断禁止時間および診断頻度減少を最小としつつ、誤診断を確実に防止できる。

次いで、ステップＳ４０４では、ステップＳ４０１でΔＣ／Δｔ＞γが成立した時点から燃料輸送遅れ時間Ｔが経過したか否かが判断される。燃料輸送遅れ時間Ｔが経過してない場合、ステップＳ４０５に進み、筒内圧センサの異常診断が禁止される。他方、燃料輸送遅れ時間Ｔが経過した場合、ステップＳ４０６に進み、筒内圧センサの異常診断が許可される。

こうして、検出アルコール濃度の所定時間当たりの変化量ΔＣ／Δｔが所定値γより大きいときには、筒内圧センサの異常診断が所定時間Ｔ禁止され、燃料のアルコール濃度の変化直後における誤診断を未然に防止することができる。

以上、本発明の好適な実施形態を詳細に述べたが、本発明の実施形態は他にも様々なものが考えられる。例えば上述の内燃機関１は火花点火式内燃機関（ガソリンエンジン）であったが、これに限られるものではなく、本発明は圧縮着火式内燃機関（ディーゼルエンジン）にも適用可能である。また、アルコール濃度検出手段としては、前記アルコール濃度センサに限らず、他の情報に基づきアルコール濃度を間接的に検出又は推定するものであってもよい。

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。

本発明の実施形態に係る内燃機関の概略図である。 筒内圧センサの出力特性を示すグラフである。 特定気筒での１回の燃焼時の筒内圧Ｐ、熱発生量Ｑ及び筒内圧パラメータＰＶ^κの関係を示すグラフである。 異常診断処理の第１実施例を示すフローチャートである。 異常診断処理の第２実施例を示すフローチャートである。 異常診断処理の第３実施例を示すフローチャートである。 本発明の他の実施形態に係る内燃機関の概略図である。 他の実施形態に係る異常診断禁止処理の手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 内燃機関
３ 燃焼室
５ エアフローメータ
６ 排気管
１０ スロットルバルブ
１１ 触媒
１２ インジェクタ
１４ 排気マニフォールド
１７ 触媒前センサ
２０ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）
２１ 筒内圧センサ
２２ デリバリパイプ
２３ 燃料配管
Ｋ 補正係数
Ｃ アルコール濃度

Claims (7)

1. 内燃機関の筒内圧を検出する筒内圧センサの異常を診断する装置であって、
   前記内燃機関の１回の燃焼で発生する総熱発生量に相関する総熱発生量パラメータΔＰＶ^κを、前記１回の燃焼に用いられた燃料量τで正規化することにより、燃料の低位発熱量ｑ_ｆｕｅｌに相当する燃焼パラメータＨを算出する燃焼パラメータ算出手段と、
   前記燃焼パラメータ算出手段によって算出された燃焼パラメータＨと、燃料の低位発熱量ｑ_ｆｕｅｌとに基づき、前記筒内圧センサが正常か異常かを判定する判定手段と
   を備えたことを特徴とする筒内圧センサの異常診断装置。
   但し、ΔＰＶ^κ＝Ｐ（θ_２）Ｖ（θ_２）^κ−Ｐ（θ_１）Ｖ（θ_１）^κ、Ｐ（θ_１），Ｐ（θ_２）は燃焼開始前と燃焼開始後の所定のクランク角θ_１，θ_２において前記筒内圧センサによって検出された筒内圧、Ｖ（θ_１），Ｖ（θ_２）は前記クランク角θ_１，θ_２における筒内容積、κは所定の比熱比。
2. 前記燃焼パラメータＨは、前記総熱発生量パラメータΔＰＶ^κを前記燃料量τで除することにより算出されることを特徴とする請求項１記載の筒内圧センサの異常診断装置。
3. 前記判定手段は、前記燃焼パラメータＨを前記低位発熱量ｑ_ｆｕｅｌで除して異常判定パラメータαを算出し、当該異常判定パラメータαが１付近の所定範囲内にあるか否かを判断して前記筒内圧センサが正常か異常かを判定する
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の筒内圧センサの異常診断装置。
4. 前記判定手段によって前記筒内圧センサが異常と判定されたとき、前記異常判定パラメータαに基づき、前記筒内圧センサの出力から得られる筒内圧の値を補正するための補正量を算出する補正量算出手段をさらに備える
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の筒内圧センサの異常診断装置。
5. 燃料のアルコール濃度を検出するアルコール濃度検出手段と、前記アルコール濃度検出手段によって検出されたアルコール濃度に基づいて前記低位発熱量ｑ_ｆｕｅｌを設定する低位発熱量設定手段とをさらに備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の筒内圧センサの異常診断装置。
6. 前記アルコール濃度検出手段によって検出されたアルコール濃度の所定時間当たりの変化量が所定値より大きいとき、前記筒内圧センサの異常診断を所定時間禁止する診断禁止手段をさらに備えることを特徴とする請求項５記載の筒内圧センサの異常診断装置。
7. 前記診断禁止手段は、所定区間内の燃料通路体積と単位時間当たりの燃料消費量とに基づき前記所定時間を設定する
   ことを特徴とする請求項６記載の筒内圧センサの異常診断装置。

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