JP2013147946A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】この発明は、広い運転領域で筒内圧センサの故障を精度よく判定しつつ、空燃比制御の実行時にも高い判定精度を実現することを目的とする。
【解決手段】ＥＣＵ５０は、筒内圧センサ４４の出力のみに基いて、当該センサの出力感度に影響される最大筒内圧Ｐmaxと、出力感度に影響されない燃焼タイミング指標Ｔである燃焼重心ＣＡ５０とを算出する。そして、燃焼重心ＣＡ５０に基いて算出した正常時の最大筒内圧であるＰmax推定値と、実際に得られた最大筒内圧である検出Ｐmax値との比率Ａに基いて出力感度の異常を検出する。これにより、広い運転領域で筒内圧センサ４４の出力のみに基いて感度異常を検出することができる。しかも、燃焼タイミング指標Ｔが空燃比制御により一定値に保持される現象を回避し、空燃比制御の実行時にも高い検出精度を実現することができる。
【選択図】図５

Description

本発明は、内燃機関の制御装置に係り、特に、筒内圧センサの故障判定機能を備えた内燃機関の制御装置に関する。

従来技術として、例えば特許文献１（特開平７−３１０５８５号公報）に開示されているように、筒内圧センサの故障判定機能を備えた内燃機関の制御装置が知られている。従来技術では、筒内圧センサにより検出した筒内圧を所定の積分区間で積分し、筒内圧積分値を算出する。また、基本燃料噴射量に基いて、正常な燃焼状態に対応する基準の筒内圧積分値（基本積分値）を算出し、実際に得られた筒内圧積分値と基本積分値とを比較することにより、筒内圧センサの故障を判定するようにしている。

特開平７−３１０５８５号公報 特開平７−３３２１５２号公報 特開平７−３１８４５８号公報 特開２０１０−１３３３２９号公報 特開２００５−２４８７０３号公報

ところで、上述した従来技術では、基本積分値のデータ（データマップ等）を予め用意した一定の運転領域で故障判定を実行する必要があり、故障判定が可能な運転領域が制限されるという問題がある。また、全ての運転領域で故障判定を実行しようとすると、全運転領域における多数の基本積分値のデータが必要となり、データの適合工数が増加するという問題がある。

これらの問題を回避する方法としては、例えば筒内センサの出力感度（感度の誤差）の影響を受ける第１のパラメータと、出力感度の影響を受けない第２のパラメータとを比較することで、センサの故障（感度異常）を判定する方法が考えられる。ここで、第１のパラメータとしては、例えば筒内圧Ｐ、筒内容積Ｖ及び比熱比κに基いて算出される発熱量ＰＶ^κや、１サイクル中における筒内圧と筒内容積との乗算値の最大値ＰＶmaxから非燃焼時の乗算値ＰＶ0を減算して得られるパラメータΔＰＶmaxが挙げられる。また、第２のパラメータとしては、筒内圧Ｐを含む２つの指標の比率（例えばＴＤＣ前後の図示トルク比や、前記ΔＰＶmax，ＰＶ0の比率）が挙げられる。しかし、排気空燃比を理論空燃比の近傍に制御する空燃比制御を実行した状態では、上記２つの指標の比率がほぼ一定となるので、第１，第２のパラメータを比較しても、故障の判定が難しいという問題がある。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、本発明の目的は、広い運転領域で筒内圧センサの故障を精度よく判定しつつ、空燃比制御の実行時にも高い判定精度を実現することが可能な内燃機関の制御装置を提供することにある。

第１の発明は、筒内圧に対応する信号を出力する筒内圧センサと、
前記筒内圧センサの出力に基いて、１サイクル中における筒内圧の最大値である最大筒内圧を算出するＰmax算出手段と、
筒内ガスの燃焼タイミングに応じて変化するパラメータであって、前記最大筒内圧と相関があり、かつ、前記筒内圧センサの出力感度に影響されないパラメータである燃焼タイミング指標を、前記筒内圧センサの出力に基いて算出する指標算出手段と、
前記最大筒内圧と前記燃焼タイミング指標とに基いて前記筒内圧センサの出力感度の異常を検出する異常検出手段と、
を備えることを特徴とする。

第２の発明は、筒内圧、筒内容積及び比熱比に基いて発熱量ＰＶ^κを算出し、燃焼開始クランク角での発熱量ＰＶ^κと燃焼終了クランク角での発熱量ＰＶ^κとに基いて任意のクランク角における燃焼質量割合を算出するＭＦＢ算出手段を備え、
前記燃焼タイミング指標は、前記燃焼質量割合が所定の基準値に達した時点のクランク角である構成としている。

第３の発明によると、前記燃焼タイミング指標は、前記筒内圧センサにより検出される筒内圧が前記最大筒内圧に達した時点のクランク角である構成としている。

第４の発明は、前記筒内圧センサの出力感度が正常な場合の最大筒内圧であるＰmax推定値を、前記燃焼タイミング指標に基いて算出する正常判定値算出手段を備え、
前記異常検出手段は、前記筒内圧センサにより実際に検出された前記最大筒内圧と、前記Ｐmax推定値との比率が所定の正常範囲から外れている場合に、前記出力感度を異常と判定する構成としている。

第５の発明は、内燃機関の負荷状態に基いて前記Ｐmax推定値を補正する正常判定値補正手段を備える。

第６の発明によると、前記異常検出手段は、内燃機関の運転領域が全開領域である場合にのみ、前記出力感度の異常判定処理を実行する構成としている。

第１の発明によれば、筒内圧センサの出力から得られる最大筒内圧及び燃焼タイミング指標に基いて、筒内圧センサの出力感度の異常を検出することができる。これにより、他のセンサ出力等を補助的に利用しなくても、筒内圧センサの出力のみに基いて感度異常を検出することができ、システムを簡略化することができる。また、他のセンサの出力誤差等に影響されずに、異常検出を精度よく行うことができる。さらに、多数の判定用データ等を用意しなくても、広い運転条件（運転領域）において異常検出を実行することができ、判定用データの量やデータの適合工数を抑制することができる。しかも、燃焼タイミング指標は、空燃比制御により理論空燃比が維持されていても、筒内ガスの燃焼タイミングに応じて変化するパラメータである。このため、燃焼タイミング指標及びこれから導出されるパラメータが空燃比制御により一定値に保持される現象を回避することができ、空燃比制御の実行時にも、高い検出精度を実現することができる。

第２の発明によれば、燃焼タイミング指標として、燃焼質量割合が所定の基準値に達した時点のクランク角を用いることができる。これにより、空燃比制御の実行時にも、筒内圧センサの出力感度の異常を精度よく検出することができる。

第３の発明によれば、燃焼タイミング指標として、筒内圧センサにより検出される筒内圧が最大筒内圧に達した時点のクランク角を用いることができる。これにより、空燃比制御の実行時にも、筒内圧センサの出力感度の異常を精度よく検出することができ、また、制御装置の演算負荷を軽減することができる。

第４の発明によれば、燃焼タイミング指標に基いて算出したＰmax推定値と、筒内圧センサにより実際に検出された最大筒内圧との比率が所定の正常範囲から外れている場合に、出力感度を異常と判定することができる。これにより、筒内圧センサの出力から得られる２つのパラメータの比率に基いて、感度異常を容易に検出することができる。

第５の発明によれば、正常判定値補正手段は、内燃機関の負荷状態（充填効率）に応じて最大筒内圧と燃焼タイミング指標との関係が変化しても、この変化がキャンセルされるようにＰmax推定値を適切に補正することができる。これにより、充填効率を一定に保持しなくても、筒内圧センサの異常検出を実行することができる。従って、異常検出が可能な運転領域を拡大し、異常検出の機会を増やして信頼性を向上させることができる。

第６の発明によれば、異常検出手段は、内燃機関の運転領域が全開領域である場合にのみ、筒内圧センサの異常検出を実行することができる。これにより、一定の運転条件下で高い検出精度を実現することができる。

本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための構成図である。 燃焼開始のタイミングと最大筒内圧Ｐmaxとの関係を示す特性線図である。 燃焼タイミング指標の一例として、燃焼重心ＣＡ50を説明するための説明図である。 筒内圧センサの出力感度が正常な場合と異常な場合のそれぞれについて、最大筒内圧Ｐmaxと燃焼重心ＣＡ50との関係を示す特性線図である。 本発明の実施の形態１において、ＥＣＵにより実行される制御のフローチャートである。 本発明の実施の形態２において、ＥＣＵにより実行される制御のフローチャートである。

実施の形態１．
［実施の形態１の構成］
以下、図１乃至図５を参照しつつ、本発明の実施の形態１について説明する。図１は、本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための構成図である。本実施の形態のシステムは、多気筒型の内燃機関としてのエンジン１０を備えている。なお、図１では、エンジン１０の１気筒のみを例示している。また、本発明は、単気筒を含む任意の気筒数のエンジンに適用されるものである。エンジン１０の各気筒には、ピストン１２により燃焼室１４が画成されており、ピストン１２はエンジンのクランク軸１６に連結されている。

また、エンジン１０は、各気筒の燃焼室１４内（筒内）に吸入空気を吸込む吸気通路１８と、各気筒から排気ガスが排出される排気通路２０とを備えている。吸気通路１８には、アクセル開度等に基いて吸入空気量を調整する電子制御式のスロットルバルブ２２が設けられている。排気通路２０には、排気ガスを浄化する三元触媒等の触媒２４が設けられている。また、各気筒には、吸気ポートに燃料を噴射する燃料噴射弁２６と、筒内の混合気に点火する点火プラグ２８と、吸気ポートを筒内に対して開閉する吸気バルブ３０と、排気ポートを筒内に対して開閉する排気バルブ３２とが設けられている。

また、本実施の形態のシステムは、センサ４０〜４４を含むセンサ系統と、エンジン１０の運転状態を制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０とを備えている。クランク角センサ４０は、クランク軸１６の回転に同期した信号を出力するもので、エアフローセンサ４２は吸入空気量を検出する。また、筒内圧センサ４４は、例えば圧電素子を有する公知の圧力センサにより構成され、筒内圧Ｐに対応する信号を出力するもので、気筒毎にそれぞれ設けられている。センサ系統には、この他にも、エンジン制御に必要な各種のセンサ（スロットルバルブ２２の開度を検出するスロットルセンサ、エンジン冷却水の温度を検出する水温センサ、排気空燃比を検出する空燃比センサ等）が含まれている。

ＥＣＵ５０は、例えばＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性メモリ等を含む記憶回路を備えた演算処理装置により構成されている。ＥＣＵ５０の入力側には、センサ系統の各センサが接続されており、ＥＣＵ５０の出力側には、スロットルバルブ２２、燃料噴射弁２６、点火プラグ２８等を含む各種のアクチュエータが接続されている。また、ＥＣＵ５０は、クランク角に応じて変化する各種のデータを、当該クランク角と共に時系列データとして記憶する機能を備えている。この時系列データには、筒内圧センサ４４の出力値、及び当該出力値に基いて算出される各種のパラメータ等が含まれる。

そして、ＥＣＵ５０は、エンジンの運転情報をセンサ系統により検出しつつ、各アクチュエータを駆動して運転状態を制御する。具体的には、クランク角センサ４０の出力に基いてエンジン回転数（機関回転数）とクランク角とを検出し、エアフローセンサ４２の出力に基いて吸入空気量を算出する。また、吸入空気量、エンジン回転数等に基いてエンジンの負荷率（充填効率）ＫＬを算出する。そして、クランク角に基いて燃料噴射時期や点火時期を決定し、これらの時期が到来したときには、燃料噴射弁２６や点火プラグ２８を駆動する。これにより、筒内で混合気を燃焼させ、エンジンを運転する。また、ＥＣＵ５０は、空燃比センサの出力に基いて、排気空燃比を理論空燃比の近傍に制御する公知の空燃比制御を実行する。さらに、筒内圧センサ４４の出力に基いて、公知の燃焼制御を実行したり、ノックやプレイグニッション等を検出する。

[実施の形態１の特徴]
筒内圧センサ４４の出力感度は、センサの初期不良、経時劣化、故障等により許容範囲から外れることがあるので、出力感度の異常検出を実行するのが好ましい。しかし、従来技術の方法では、異常検出を行う運転領域が限定されたり、この領域を広げるために多量の基準データを用意する必要がある。この問題を解決する方法としては、例えば筒内センサの出力感度の影響を受ける第１のパラメータと、出力感度の影響を受けない第２のパラメータとを比較することで、出力感度の異常を検出する方法が考えられる。

ここで、第１のパラメータとしては、例えば筒内圧Ｐ、筒内容積Ｖ及び比熱比κに基いて算出される発熱量ＰＶ^κや、１サイクル中における筒内圧と筒内容積との乗算値の最大値ＰＶmaxから非燃焼時の乗算値ＰＶ0を減算して得られるパラメータΔＰＶmaxが挙げられる。なお、パラメータΔＰＶmaxは、例えば特開２００５−２４８７０３号公報に記載された公知のものである。一方、第２のパラメータとしては、筒内圧Ｐを含む２つの指標の比率（例えばＴＤＣ前後の図示トルク比や、前記ΔＰＶmax，ＰＶ0の比率）が挙げられる。しかし、ＴＤＣ後の図示トルク及びパラメータΔＰＶmaxは、発熱量やトルク（燃料噴射量）に相関する特性があり、ＴＤＣ前の図示トルク及び非燃焼時の乗算値ＰＶ0は、吸入空気量に相関する特性がある。従って、空燃比制御により理論空燃比を維持した状態では、上述の図示トルク比や比率（ΔＰＶmax／ＰＶ0）が一定となるので、これらの比率と第１のパラメータとを比較することにより出力感度の異常を検出するのは難しい。

そこで、本実施の形態では、空燃比制御の実行時にも筒内圧センサ４４の出力感度の状態が正確に反映されるようなパラメータの一例として、最大筒内圧Ｐmaxと、燃焼タイミング指標Ｔとを採用し、これらのパラメータに基いて異常検出を実行する。ここで、燃焼タイミング指標Ｔとは、筒内ガスの燃焼タイミングに応じて変化するパラメータであって、最大筒内圧Ｐmaxと相関があり、かつ、筒内圧センサ４４の出力感度に影響されないパラメータとして定義される。本実施の形態では、燃焼タイミング指標Ｔの一例として、燃焼重心ＣＡ50を採用している。以下、本実施の形態で用いるパラメータと、異常検出の方法について説明する。

（最大筒内圧Ｐmax）
図２は、燃焼開始のタイミングと最大筒内圧Ｐmaxとの関係を示す特性線図である。最大筒内圧Ｐmaxは、１サイクル中における筒内圧Ｐの最大値として定義されるもので、筒内圧センサ４４の出力感度に影響されるパラメータである。燃焼開始のタイミングが早い場合には、燃焼室１４の容積が小さい状態でガスが膨張することになるので、筒内圧が大きく上昇する。このため、最大筒内圧Ｐmaxは、図２に示すように、燃焼開始のタイミングが早いほど、大きくなる特性を有している。

（燃焼重心ＣＡ50）
図３は、燃焼タイミング指標Ｔの一例として、燃焼重心ＣＡ50を説明するための説明図である。この図に示す特性線は、燃焼質量割合（ＭＦＢ：Mass Fraction of Burned fuel）と呼ばれる公知のパラメータであり、下記（１）式により算出される。燃焼質量割合は、図３に示すように、クランク角θが燃焼開始クランク角θsから燃焼終了クランク角θeに変化するときに、０〜１００％に変化する。そして、燃焼重心ＣＡ50は、燃焼質量割合が５０％に達した時点のクランク角として定義される。図３から判るように、燃焼重心ＣＡ50は、燃焼開始のタイミングが早いと進角側に移動し、燃焼開始のタイミングが遅いと遅角側に移動するので、筒内ガスの燃焼タイミングに応じて変化する。なお、下記（１）式において、ＰＶ^κ(θ)、ＰＶ^κ(θs)及びＰＶ^κ(θe)は、それぞれクランク角θ、燃焼開始クランク角θs及び燃焼終了クランク角θeにおける発熱量ＰＶ^κを示している。

また、燃焼重心ＣＡ50は、筒内圧センサ４４の出力感度に影響されない特性を有している。詳しく述べると、まず、発熱量Ｑ（＝ＰＶ^κ）は、筒内圧Ｐを用いて下記（２）式のように表すことができ、その値は筒内圧Ｐのゲインに比例する。一方、燃焼重心ＣＡ50を算出する前記（１）式には、分母・分子の何れの項にも発熱量Ｑ（筒内圧Ｐ）が含まれる。このため、筒内圧Ｐのゲイン（出力感度）が変動したとしても、その影響は前記（１）式の分母・分子間でキャンセルされ、燃焼重心ＣＡ50の算出値には反映されない。

次に、図４は、筒内圧センサの出力感度が正常な場合と異常な場合のそれぞれについて、最大筒内圧Ｐmaxと燃焼重心ＣＡ50との関係を示す特性線図である。図４中に実線で示す特性線Ｌは、センサの出力感度が正常な場合の最大筒内圧Ｐmaxと燃焼重心ＣＡ50との関係を表すもので、そのデータ特性（例えば、特性線Ｌの勾配α及び切片β）は、ＥＣＵ５０に予め記憶されている。この特性線Ｌに示すように、筒内圧センサの出力感度が正常な場合には、最大筒内圧Ｐmaxと燃焼重心ＣＡ50との間に一定の関係が成立する。この関係は、図４中の各データ点（○印，□印，△印）に示すように、エンジン回転数やトルクが変動した場合でも、ほぼ一定に保持される。

一方、センサの出力感度が正常な状態（基準の状態）から変化した場合には、前述したように、出力感度の変化が最大筒内圧Ｐmaxのみに反映され、燃焼重心ＣＡ50には反映されない。この結果、例えば出力感度が基準の感度から低下した場合には、図４中に点線で示すように、最大筒内圧Ｐmaxと燃焼重心ＣＡ50との関係が正常な状態から変化する。このため、本実施の形態では、任意の時点における燃焼重心ＣＡ50と前記データ特性（定数α，β）とに基いて、出力感度が正常な場合の最大筒内圧であるＰmax推定値を算出する。そして、筒内圧センサ４４により実際に得られた最大筒内圧である検出Ｐmax値と、Ｐmax推定値との比率Ａが所定の正常範囲（Ａmax〜Ａmin）から外れている場合に、センサの出力感度を異常と判定する。

［実施の形態１を実現するための具体的な処理］
次に、図５を参照して、上述した制御を実現するための具体的な処理について説明する。図５は、本発明の実施の形態１において、ＥＣＵにより実行される制御のフローチャートである。この図に示すルーチンは、エンジンの運転中に繰返し実行されるものとする。図５に示すルーチンでは、まず、ステップ１００において、エンジンの機能及び部品の異常が無いか否かを判定する。この判定が成立した場合には、ステップ１０２に移行し、同判定が不成立の場合には、筒内圧センサ４４の感度異常を正確に検出することができないので、本ルーチンを終了する。

次に、ステップ１０２では、感度異常を検出するのに適した運転条件が満たされているか否かを判定する。具体例を挙げると、ステップ１０２では、エンジン回転数ＮＥが２０００ｒｐｍ以上であり、かつ、負荷状態が全開領域（ＷＯＴ領域）であるか否かを判定する。この判定が成立した場合には、ステップ１０４に移行し、同判定が不成立の場合には、異常検出に適した運転状態ではないので、本ルーチンを終了する。なお、全開領域とは、充填効率ＫＬがエンジン回転数に応じて定まる実用上の最大値まで増加する運転領域として定義される。全開領域以外の運転領域では、充填効率ＫＬを一定とした状態で異常検出を安定的に行うのが難しいので、ステップ１０２の判定処理では、全開領域以外の運転領域を排除するのが好ましい。これにより、一定の運転条件下で筒内圧センサの感度異常を正確に判定することができる。なお、この点については実施の形態２でも後述する。

次に、ステップ１０４では、筒内圧センサ４４の出力に基いて検出Ｐmax値を算出する。また、ステップ１０４では、１サイクル中の各クランク角における筒内圧Ｐ、筒内容積Ｖ及び比熱比κに基いて発熱量ＰＶ^κを算出し、前記（１）式により燃焼質量割合を算出する。そして、燃焼質量割合が５０％に達した時点のクランク角である燃焼重心ＣＡ50を、燃焼タイミング指標Ｔとして算出する。なお、燃焼重心ＣＡ50は、本実施の形態における燃焼タイミング指標Ｔの一例であり、他の燃焼タイミング指標Ｔについては後述する。

次に、ステップ１０６では、燃焼タイミング指標Ｔ（燃焼重心ＣＡ50）に基いて、下記（３）式により正常時のＰmax推定値を算出する。なお、下記（３）式中のα及びβは、前述した特性線Ｌの勾配及び切片に対応する定数である。続いて、ステップ１０８では、下記（４）式に示すように、検出Ｐmax値とＰmax推定値との比率Ａを算出する。

Ｐmax推定値＝α×Ｔ＋β ・・・（３）
Ａ＝検出Ｐmax値／Ｐmax推定値 ・・・（４）

次に、ステップ１１０では、比率Ａが所定の正常範囲（Ａmax〜Ａmin）に収まっているか否か、即ち、Ａmax≧Ａ≧Ａmaxが成立するか否かを判定する。ここで、上記正常範囲の境界値Ａmax，Ａmaxは、正常時のＰmax推定値に対する検出Ｐmax値のばらつきの許容度に応じて設定され、ＥＣＵ５０に予め記憶されている。そして、ステップ１１０の判定が成立した場合には、筒内圧センサ４４の出力感度が正常であると判定し、本ルーチンを終了する。一方、ステップ１１０の判定が不成立の場合には、センサの出力感度が正常範囲から外れている状態、即ち、出力感度が異常に低下した状態（Ａmin＞Ａ）であるか、または出力感度が異常に上昇した状態（Ａ＞Ａmax）であると判断される。そこで、この場合には、ステップ１１２において、筒内圧センサ４４の出力感度を異常と判定する。

以上詳述した通り、本実施の形態によれば、筒内圧センサ４４の出力に基いて、最大筒内圧Ｐmaxと燃焼タイミング指標Ｔとを算出し、両者の比率Ａに基いて出力感度の異常を検出することができる。これにより、例えば吸気圧センサやエアフローセンサ、空燃比センサ等を含む他のセンサ出力等を補助的に利用しなくても、筒内圧センサ４４の出力のみに基いて感度異常を検出することができ、システムを簡略化することができる。また、他のセンサの出力誤差等に影響されずに、異常検出を精度よく行うことができる。さらに、多数の判定用データ等を用意しなくても、広い運転条件（運転領域）において異常検出を実行することができ、判定用データの量やデータの適合工数を抑制することができる。

しかも、燃焼タイミング指標Ｔ（燃焼重心ＣＡ50）は、空燃比制御により理論空燃比が維持されていても、筒内ガスの燃焼タイミングに応じて変化するパラメータであるから、空燃比制御により燃焼タイミング指標Ｔ（及び判定用の比率Ａ）が一定値に保持される現象を回避することができる。従って、空燃比制御の実行時にも、高い検出精度を実現することができる。

なお、前記実施の形態１では、図５中のステップ１０４が請求項１におけるＰmax算出手段及び指標算出手段の具体例を示し、ステップ１１０が異常検出手段の具体例を示している。また、前記（１）式は、請求項２におけるＭＦＢ算出手段の具体例を示し、図５中のステップ１０６は、請求項４における正常判定値算出手段の具体例を示している。

また、実施の形態１では、燃焼タイミング指標Ｔとして、燃焼質量割合が５０％に達した時点のクランク角である燃焼重心ＣＡ50を用いるものとした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば図３に示すように、燃焼質量割合が所定の基準値ｘ％に達した時点のクランク角ＣＡｘを、燃焼タイミング指標Ｔとして用いてよいものである。このとき、基準値ｘは、０〜１００％のうちの任意の値に設定すればよく、５０％に限定されるものではない。

また、本発明の燃焼タイミング指標Ｔは、燃焼質量割合が所定値に達した時点のクランク角ＣＡｘだけに限定されるものではない。即ち、本発明では、例えば筒内圧センサ４４により検出される筒内圧Ｐが最大筒内圧Ｐmaxに達した時点のクランク角（以下、最大筒内圧クランク角ＣＡpmaxと称す）を、燃焼タイミング指標Ｔとして用いてもよい。詳しく述べると、例えば筒内圧Ｐが出力感度の誤差により変動したとしても、個々のクランク角における筒内圧Ｐの相対的な大小関係は大きく変化しない。

即ち、１サイクル中において筒内圧Ｐのピーク値（最大筒内圧Ｐmax）が出現するクランク角である最大筒内圧クランク角ＣＡpmaxは、筒内ガスの燃焼タイミングに応じて変化するパラメータであって、最大筒内圧Ｐmaxと相関があり、かつ、筒内圧センサの出力感度に影響されないパラメータとなる。従って、最大筒内圧クランク角ＣＡpmaxを燃焼タイミング指標Ｔとして用いることにより、前記実施の形態１とほぼ同様の作用効果を得ることができ、空燃比制御の実行時にも、高い検出精度を実現することができる。しかも、この場合には、前記（１）式の演算により燃焼質量割合を求める必要がないので、ＥＣＵ５０の演算負荷を軽減し、演算速度を向上させることができる。なお、最大筒内圧クランク角ＣＡpmaxを用いる場合の具体的な処理としては、例えば図４中のステップ１０４において、燃焼タイミング指標Ｔとして最大筒内圧クランク角ＣＡpmaxを算出し、ステップ１０６において、この燃焼タイミング指標Ｔ（最大筒内圧クランク角ＣＡpmax）に基いてＰmax推定値を算出すればよい。

実施の形態２．
次に、図６を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態は、前記実施の形態１において、充填効率ＫＬに基いてＰmax推定値を補正することを特徴としている。なお、本実施の形態では、実施の形態１と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

［実施の形態２の特徴］
前記実施の形態１では、最大筒内圧Ｐmaxと燃焼タイミング指標Ｔとの関係を利用してセンサの異常検出を実行したが、より厳密に述べると、両者の関係はエンジンの負荷状態（筒内の充填ガス量）に応じて比例的に変化する。このため、実施の形態１では、異常検出を実行する運転領域を、筒内の充填ガス量がほぼ一定の状態となる全開領域に限定し、筒内の充填ガス量が検出精度に与える影響を排除する構成とした。これに対し、本実施の形態では、内燃機関の負荷状態（充填効率ＫＬ）に基いてＰmax推定値を補正することにより、全開領域以外でもセンサの異常検出を実行することを特徴としている。

具体的に述べると、Ｐmax推定値は、燃焼タイミング指標Ｔと、前述の定数α，βと、充填効率ＫＬとに基いて、下記（５）式のように算出される。この式によれば、最大筒内圧Ｐmax（検出Ｐmax値）と燃焼タイミング指標Ｔとの関係が充填効率ＫＬに応じて比例的に変化しても、この変化がキャンセルされるようにＰmax推定値を適切に補正することができる。

Ｐmax推定値＝（α×Ｔ＋β）×ＫＬ ・・・（５）

［実施の形態２を実現するための具体的な処理］
次に、図６を参照して、上述した制御を実現するための具体的な処理について説明する。図６は、本発明の実施の形態２において、ＥＣＵにより実行される制御のフローチャートである。この図に示すルーチンは、エンジンの運転中に繰返し実行されるものとする。図６に示すルーチンでは、まず、ステップ２００において、エンジンの機能及び部品の異常が無いか否かを判定し、ステップ２０２では、感度異常を検出するのに適した運転条件が満たされているか否かを判定する。

そして、ステップ２００，２０２の両方で判定が成立した場合には、ステップ２０４に移行し、何れかのステップで判定が不成立の場合には、本ルーチンを終了する。なお、本実施の形態では、充填効率ＫＬに応じた補正を実行するので、感度異常を検出する領域を全開領域に限定する必要がない。このため、ステップ２０２では、実施の形態１（図５）のステップ１０２と異なり、エンジン回転数ＮＥが２０００ｒｐｍ以上であるか否かのみを判定する。

次に、ステップ２０４では、実施の形態１と同様に、検出Ｐmax値と燃焼タイミング指標Ｔとを算出する。この場合、燃焼タイミング指標Ｔとしては、実施の形態１で述べたように、燃焼重心ＣＡ５０、所定の燃焼質量割合ｘ％に達した時点のクランク角ＣＡｘ、及び最大筒内圧クランク角ＣＡpmaxのうち、何れのパラメータを用いてもよい。次に、ステップ２０６では、前記（５）式により、充填効率ＫＬに応じて補正されたＰmax推定値を算出する。そして、ステップ２０８〜２１２では、実施の形態１のステップ１０８〜１１２と同様の処理を実行し、筒内圧センサ４４の出力感度を判定する。

このように構成される本実施の形態でも、前記実施の形態１と同様の作用効果を得ることができる。しかも、本実施の形態では、充填効率ＫＬに基いてＰmax推定値を補正することができるので、充填効率を一定に保持しなくても（全開領域以外でも）、筒内圧センサ４４の異常検出を実行することができる。これにより、異常検出が可能な運転領域を拡大し、異常検出の機会を増やして信頼性を向上させることができる。

なお、前記実施の形態２では、図６中のステップ２０４が請求項１におけるＰmax算出手段及び指標算出手段の具体例を示し、ステップ２１０が異常検出手段の具体例を示している。また、前記（１）式は、請求項２におけるＭＦＢ算出手段の具体例を示し、図６中のステップ２０６は、請求項４における正常判定値算出手段及び請求項５における正常判定値補正手段の具体例を示している。

１０ エンジン（内燃機関）
１２ ピストン
１４ 燃焼室
１６ クランク軸
１８ 吸気通路
２０ 排気通路
２２ スロットルバルブ
２４ 触媒
２６ 燃料噴射弁
２８ 点火プラグ
３０ 吸気バルブ
３２ 排気バルブ
４０ クランク角センサ
４２ エアフローセンサ
４４ 筒内圧センサ
５０ ＥＣＵ
Ｐmax 最大筒内圧
Ｔ 燃焼タイミング指標

Claims (6)

1. 筒内圧に対応する信号を出力する筒内圧センサと、
   前記筒内圧センサの出力に基いて、１サイクル中における筒内圧の最大値である最大筒内圧を算出するＰmax算出手段と、
   筒内ガスの燃焼タイミングに応じて変化するパラメータであって、前記最大筒内圧と相関があり、かつ、前記筒内圧センサの出力感度に影響されないパラメータである燃焼タイミング指標を、前記筒内圧センサの出力に基いて算出する指標算出手段と、
   前記最大筒内圧と前記燃焼タイミング指標とに基いて前記筒内圧センサの出力感度の異常を検出する異常検出手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 筒内圧、筒内容積及び比熱比に基いて発熱量ＰＶ^κを算出し、燃焼開始クランク角での発熱量ＰＶ^κと燃焼終了クランク角での発熱量ＰＶ^κとに基いて任意のクランク角における燃焼質量割合を算出するＭＦＢ算出手段を備え、
   前記燃焼タイミング指標は、前記燃焼質量割合が所定の基準値に達した時点のクランク角である請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記燃焼タイミング指標は、前記筒内圧センサにより検出される筒内圧が前記最大筒内圧に達した時点のクランク角である請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記筒内圧センサの出力感度が正常な場合の最大筒内圧であるＰmax推定値を、前記燃焼タイミング指標に基いて算出する正常判定値算出手段を備え、
   前記異常検出手段は、前記筒内圧センサにより実際に検出された前記最大筒内圧と、前記Ｐmax推定値との比率が所定の正常範囲から外れている場合に、前記出力感度を異常と判定する構成としてなる請求項１乃至３のうち何れか１項に記載の内燃機関の制御装置。
5. 内燃機関の負荷状態に基いて前記Ｐmax推定値を補正する正常判定値補正手段を備えてなる請求項４に記載の内燃機関の制御装置。
6. 前記異常検出手段は、内燃機関の運転領域が全開領域である場合にのみ、前記出力感度の異常判定処理を実行する構成としてなる請求項４に記載の内燃機関の制御装置。

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