JP2017008750A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の運転条件に左右されることなく、筒内圧センサの出力に基づいて算出されるＭＦＢの実測データに対して重畳するノイズを検出し、当該ノイズに起因する特定割合燃焼点の誤差がエンジン制御にそのまま反映されることを抑制する。【解決手段】ＭＦＢの実測データに基づいて算出される実測ＣＡ１０および実測ＣＡ５０に基づくフィードバック制御を実行する。定常運転時は、実測データとこれに対応する基準データとの相関の度合いを示す相関指標値ＩＲＡを算出する。過渡運転時は、実測データとその直前の実測データとの相関の度合いを示す相関指標値ＩＡＡを算出する。相関指標値ＩＲＡまたは相関指標値ＩＡＡが判定値Ｉｔｈ未満の場合、当該相関指標値が算出された燃焼サイクルにおける実測ＣＡ１０および実測ＣＡ５０のそれぞれが上記フィードバック制御に反映されることを禁止する。【選択図】図１０

Description

この発明は、内燃機関の制御装置に係り、特に、筒内圧センサを備える内燃機関を制御する装置として好適な内燃機関の制御装置に関する。

例えば特許文献１には、筒内圧センサを備えた内燃機関の燃焼制御装置が開示されている。この燃焼制御装置は、筒内圧センサとクランク角センサとを用いて、クランク角度同期での燃焼質量割合（以下、「ＭＦＢ」ともいう）のデータを算出し、このデータに基づいて、実燃焼開始点と燃焼重心点とを算出する。そのうえで、燃焼制御装置は、燃焼重心点から実燃焼開始点を引いて得られる差が上限値を超えた場合には、燃焼が悪化したと判断し、燃料噴射量の増量などの燃焼改善のための処置を施すこととしている。なお、特許文献１では、実際に筒内で燃焼が開始された時のクランク角度である上記実燃焼開始点として、一例として、ＭＦＢが１０から３０パーセントの間の適宜な値を用いることとし、燃焼重心点として、例えば、ＭＦＢが４０から６０パーセントの間の適宜な値を用いることとしている。

特開２００８−０６９７１３号公報

筒内圧センサの出力信号には、様々な要因でノイズが重畳することがある。特許文献１に記載のように、ＭＦＢが特定割合となる時のクランク角度（以下、「特定割合燃焼点」と称す）に基づくエンジン制御を行う場合には、特定割合燃焼点は、ＭＦＢの実測データに基づいて算出される。筒内圧センサの出力信号にノイズが重畳すると、筒内圧の実測データに基づくＭＦＢの実測データに対してもノイズが重畳する。その結果、エンジン制御に利用する特定割合燃焼点に対して、ノイズに起因する誤差が生じ得る。このようなノイズに対して何らの配慮なしに特定割合燃焼点に基づくエンジン制御を行うこととすると、当該エンジン制御の精度が悪くなってしまう可能性がある。このため、特定割合燃焼点に基づくエンジン制御を行う場合には、ＭＦＢの実測データに対してノイズが重畳していることを適切に検出することができ、かつ、ノイズを検出した場合に適切な対策がなされるようになっていることが必要とされる。

上述したノイズの検出に関し、本発明者は既に、ＭＦＢの実測データと、内燃機関の運転条件に基づくＭＦＢの基準データとの相関の度合いを示す相関指標値に基づいた判定手法を検討し、この判定手法が有効であるという確証を得ている。しかし、本発明者の更なる検討によると、この判定手法が有効なのは内燃機関の運転条件が定常である場合に限られることが判明した。すなわち、内燃機関の運転条件が過渡である場合は、ＭＦＢの実測データとＭＦＢの基準データとの乖離が大きくなり易く、それ故に、実際にはＭＦＢの実測データに対してノイズが重畳していないにも関わらず、ノイズが検出されたと誤判定するおそれがあった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたものである。即ち、内燃機関の運転条件に左右されることなく、筒内圧センサの出力に基づいて算出されるＭＦＢの実測データに対して重畳するノイズを検出し、当該ノイズに起因する特定割合燃焼点の誤差がエンジン制御にそのまま反映されることを抑制できるようにした内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

本発明に係る内燃機関の制御装置は、筒内圧センサと、クランク角センサと、燃焼質量割合算出手段と、制御手段と、相関指標値算出手段とを備える。筒内圧センサは、筒内圧を検出する。クランク角センサは、クランク角度を検出する。燃焼質量割合算出手段は、前記筒内圧センサにより検出される筒内圧と前記クランク角センサにより検出されるクランク角度とに基づいて、クランク角度と同期した燃焼質量割合の実測データを算出する。制御手段は、燃焼質量割合の実測データに基づいて燃焼質量割合が特定割合となる時のクランク角度である特定割合燃焼点の実測値を算出し、当該特定割合燃焼点の実測値に基づいて内燃機関のアクチュエータを制御するエンジン制御を実行する。相関指標値算出手段は、前記内燃機関の運転条件が過渡である場合、燃焼質量割合の前記実測データの現在データと当該現在データの直前の過去データとの相関の度合いを示す相関指標値を過渡時指標値として算出し、前記運転条件が非過渡である場合、当該現在データと、前記運転条件に基づく燃焼質量割合の基準データとの相関の度合いを示す相関指標値を非過渡時指標値として算出する。前記制御手段は、前記過渡時指標値がその判定値未満である場合、燃焼質量割合の前記現在データが算出された燃焼サイクルにおける特定割合燃焼点の実測値が、前記エンジン制御に反映されることを禁止し、もしくは、当該エンジン制御に反映される度合いを前記過渡時指標値がその判定値未満である場合と比べて低くし、前記非過渡時指標値がその判定値未満である場合、燃焼質量割合の前記現在データが算出された燃焼サイクルにおける特定割合燃焼点の実測値が、前記エンジン制御に反映されることを禁止し、もしくは、当該エンジン制御に反映される度合いを前記非過渡時指標値がその判定値未満である場合と比べて低くする。

前記直前の過去データは、燃焼質量割合の前記現在データが算出された燃焼サイクルよりも１つ前の同一気筒の燃焼サイクルにおいて算出された燃焼質量割合の実測データであることが好ましい。

筒内圧センサが複数気筒の筒内圧を気筒毎に検出する場合、前記直前の過去データは、燃焼質量割合の前記現在データが算出された燃焼サイクルよりも１つ前の同一気筒の燃焼サイクルから、燃焼質量割合の前記現在データが算出された燃焼サイクルまでの間に、他の気筒の燃焼サイクルにおいて算出された燃焼質量割合の実測データであることが好ましい。前記他の気筒は、燃焼質量割合の前記現在データが算出された燃焼サイクルの気筒よりも爆発順序が１つ前の気筒であることが好ましい。

本発明によれば、内燃機関の運転条件が過渡である場合においては、燃焼質量割合の実測データの現在データと当該現在データの直前の過去データとの相関の度合いを示す相関指標値（過渡時指標値）が算出される。また、内燃機関の運転条件が非過渡である場合においては、燃焼質量割合の実測データの現在データと、当該運転条件に基づく燃焼質量割合の基準データとの相関の度合いを示す相関指標値（非過渡時指標値）が算出される。よって、内燃機関の運転条件に左右されることなく相関指標値を算出できる。ここで、燃焼質量割合の実測データに対してノイズが重畳していると、上記相関指標値は小さくなる（相関の度合いが低いことを示す）。このため、本発明によれば、燃焼質量割合の実測データに対して重畳するノイズを検出することができる。そのうえで、本発明によれば、過渡時指標値がその判定値未満である場合、燃焼質量割合の現在データが算出された燃焼サイクルにおける特定割合燃焼点の実測値が、エンジン制御に反映されることを禁止し、もしくは、当該エンジン制御に反映される度合いを過渡時指標値がその判定値未満である場合と比べて低くされる。非過渡時指標値がその判定値未満である場合、燃焼質量割合の現在データが算出された燃焼サイクルにおける特定割合燃焼点の実測値が、エンジン制御に反映されることを禁止し、もしくは、当該エンジン制御に反映される度合いを非過渡時指標値がその判定値未満である場合と比べて低くされる。これにより、ノイズに起因する特定割合燃焼点の誤差がエンジン制御にそのまま反映されることを抑制することができる。

本発明の実施の形態におけるシステム構成を説明するための図である。 ＭＦＢデータの波形を表した図である。 ＥＣＵが実行するＣＡ１０とＣＡ５０とを利用した２通りのフィードバック制御の概要を説明するためのブロック図である。 空燃比とＳＡ−ＣＡ１０との関係を表した図である。 １燃焼サイクル中の筒内圧波形の各部位に対するノイズの影響度の違いを説明するためのＰ−θ線図である。 ＭＦＢデータの波形に重畳し得るノイズの種類とノイズの重畳に起因する問題点とを説明するための図である。 本発明の実施の形態におけるノイズ検出手法（エンジン運転条件が定常である場合）を説明するための図である。 エンジン運転条件が過渡である場合のＭＦＢの基準データの波形とＭＦＢの実測データの波形を模式的に表した図である。 エンジン運転条件が過渡である場合のＭＦＢの基準データの波形、ＭＦＢの実測データの波形およびその直前のＭＦＢの実測データの波形を模式的に表した図である。 本発明の実施の形態においてＥＣＵが実行するルーチンを示すフローチャートである。

以下、図１から図１０を参照して、本発明の実施の形態について説明する。

［実施の形態のシステム構成］
図１は、本発明の実施の形態におけるシステム構成を説明するための図である。図１に示すシステムは、火花点火式の内燃機関１０を備えている。内燃機関１０は複数気筒を備えているが、図１においてはその内の１つを示している。内燃機関１０の筒内には、ピストン１２が設けられている。筒内におけるピストン１２の頂部側には、燃焼室１４が形成されている。燃焼室１４には、吸気通路１６および排気通路１８が連通している。

吸気通路１６の吸気ポートには、当該吸気ポートを開閉する吸気弁２０が設けられており、排気通路１８の排気ポートには、当該排気ポートを開閉する排気弁２２が設けられている。また、吸気通路１６には、電子制御式のスロットルバルブ２４が設けられている。内燃機関１０の各気筒には、燃焼室１４内（筒内）に直接燃料を噴射するための燃料噴射弁２６、および、混合気に点火するための点火装置（点火プラグのみを図示）２８が、それぞれ設けられている。さらに、各気筒には、筒内圧を検出するための筒内圧センサ３０が組み込まれている。

さらに、図１に示すシステムは、内燃機関１０を制御する制御装置として、ＥＣＵ(Electronic Control Unit)４０とともに、下記の各種アクチュエータを駆動するための駆動回路（図示省略）および下記の各種センサなどを備えている。ＥＣＵ４０は、入出力インターフェースとメモリと演算処理装置（ＣＰＵ）とを備えている。入出力インターフェースは、内燃機関１０またはこれを搭載する車両に取り付けられた各種センサからセンサ信号を取り込むとともに、内燃機関１０を制御するための各種アクチュエータに対して操作信号を出力するために設けられている。メモリには、内燃機関１０を制御するための各種の制御プログラムおよびマップ等が記憶されている。ＣＰＵは、制御プログラム等をメモリから読み出して実行し、取り込んだセンサ信号に基づいて各種アクチュエータの操作信号を生成する。

ＥＣＵ４０が信号を取り込むセンサには、上述した筒内圧センサ３０に加え、クランク軸（図示省略）の近傍に配置されたクランク角センサ４２、吸気通路１６の入口付近に配置されたエアフローメータ４４、アクセルペダルの開度を検出するためのアクセル開度センサ４６等のエンジン運転状態を取得するための各種センサが含まれる。

ＥＣＵ４０が操作信号を出すアクチュエータには、上述したスロットルバルブ２４、燃料噴射弁２６、点火装置２８等のエンジン運転を制御するための各種アクチュエータが含まれる。また、ＥＣＵ４０は、筒内圧センサ３０の出力信号を、クランク角度と同期させてＡＤ変換して取得する機能を有している。これにより、ＡＤ変換の分解能が許す範囲で、任意のクランク角タイミングにおける筒内圧を検出することができる。さらに、ＥＣＵ４０は、クランク角度と筒内容積との関係を定めたマップを記憶しており、そのようなマップを参照して、クランク角度に対応する筒内容積を算出することができる。

［実施の形態における燃焼制御］
（筒内圧センサを利用したＭＦＢの実測データの算出）
筒内圧センサ３０とクランク角センサ４２とを備える本実施の形態のシステムによれば、内燃機関１０の各サイクルにおいて、クランク角度同期での筒内圧Ｐの実測データ（より具体的には、所定クランク角度毎の値として算出された筒内圧Ｐの集合）を取得することができる。得られた筒内圧Ｐの実測データと熱力学第１法則とを用いて、任意のクランク角度θでの筒内の熱発生量Ｑを次の（１）、（２）式にしたがって算出することができる。そして、算出された筒内の熱発生量Ｑの実測データ（所定クランク角度毎の値として算出された熱発生量Ｑの集合）を用いて、任意のクランク角度θにおけるＭＦＢを次の（３）式にしたがって算出することができる。そして、ＭＦＢの算出処理を所定クランク角度毎に実行することで、クランク角度同期でのＭＦＢの実測データ（実測ＭＦＢの集合）を算出することができる。ＭＦＢの実測データは、燃焼期間およびその前後の所定クランク角期間（ここでは、一例として、吸気弁２０の閉じ時期ＩＶＣから排気弁２２の開き時期ＥＶＯまでのクランク角期間）で算出される。

ただし、上記（１）式において、Ｖは筒内容積、κは筒内ガスの比熱比である。また、上記（３）式において、θ_ｍｉｎは燃焼開始点であり、θ_ｍａｘは燃焼終了点である。

上記手法によって算出されたＭＦＢの実測データによれば、ＭＦＢが特定割合α（％）となる時のクランク角度（以下、「特定割合燃焼点ＣＡα」と称す）を取得することができる。なお、特定割合燃焼点ＣＡαを取得する際、ＭＦＢの実測データの中に特定割合αの値が首尾よく含まれていることもあり得るが、この値が含まれていない場合には、特定割合αの両隣に位置する実測データを基に内挿することで、特定割合燃焼点ＣＡαを算出することができる。以下、本明細書においては、ＭＦＢの実測データを利用して取得されるＣＡαのことを「実測ＣＡα」と称す。ここでは、ＭＦＢデータの波形を表した図２を参照して代表的な特定割合燃焼点ＣＡαについて説明する。筒内の燃焼は、点火時期ＳＡにて混合気に点火を行った後に着火遅れを伴って開始する。この燃焼の開始点（上記（３）式中のθ_ｍｉｎ）、すなわち、ＭＦＢが立ち上がる時のクランク角度をＣＡ０と称す。ＣＡ０からＭＦＢが１０％となる時のクランク角度ＣＡ１０までのクランク角期間（ＣＡ０−ＣＡ１０）が初期燃焼期間に相当し、ＣＡ１０からＭＦＢが９０％となる時のクランク角度ＣＡ９０までのクランク角期間（ＣＡ１０−ＣＡ９０）が主燃焼期間に相当する。また、本実施の形態では、ＭＦＢが５０％となる時のクランク角度ＣＡ５０を燃焼重心点として用いている。ＭＦＢが１００％となる時のクランク角度ＣＡ１００は、熱発生量Ｑが最大値に到達する燃焼終了点（上記（３）式中のθ_ｍａｘ）に相当する。燃焼期間は、ＣＡ０からＣＡ１００までのクランク角期間として特定される。

（ＣＡαを利用したエンジン制御）
図３は、ＥＣＵ４０が実行するＣＡ１０とＣＡ５０とを利用した２通りのフィードバック制御の概要を説明するためのブロック図である。ＥＣＵ４０が行うエンジン制御には、特定割合燃焼点ＣＡαを利用した制御が含まれている。ここでは、特定割合燃焼点ＣＡαを利用したエンジン制御の一例として、ＣＡ１０とＣＡ５０とをそれぞれ利用した２通りのフィードバック制御について説明する。これらの制御は、本実施の形態では、理論空燃比よりも大きな（燃料リーンな）空燃比にて行うリーンバーン運転中に実行されるものである。

１．ＳＡ−ＣＡ１０を利用した燃料噴射量のフィードバック制御
このフィードバック制御では、１０％燃焼点であるＣＡ１０は、直接的な目標値とするのではなく、次のように利用される。すなわち、本明細書においては、点火時期ＳＡからＣＡ１０までのクランク角期間のことを、「ＳＡ−ＣＡ１０」と称す。より具体的には、実測ＣＡ１０から点火時期ＳＡを引いて得られる差であるＳＡ−ＣＡ１０のことを、「実測ＳＡ−ＣＡ１０」と称す。なお、本実施の形態では、実測ＳＡ−ＣＡ１０の算出に用いる点火時期ＳＡとしては、後述のＣＡ５０を利用した点火時期のフィードバック制御によって調整された後の最終的な目標点火時期（次サイクルの点火時期の指示値）が用いられる。

図４は、空燃比とＳＡ−ＣＡ１０との関係を表した図である。この関係は、理論空燃比に対してリーン側のリーン空燃比領域でのものであり、かつ、同一運転条件（より具体的には、吸入空気量およびエンジン回転速度が同一であるエンジン運転条件）でのものである。ＳＡ−ＣＡ１０は、着火遅れを代表するパラメータであり、ＳＡ−ＣＡ１０と空燃比との間には一定の相関がある。より具体的には、図４に示すように、リーン空燃比領域においては、空燃比がリーンになるほどＳＡ−ＣＡ１０が大きくなるという関係がある。したがって、この関係を利用することで、所望の目標空燃比に対応する目標ＳＡ−ＣＡ１０を求めることができる。そのうえで、本実施の形態では、リーンバーン運転中に、実測ＳＡ−ＣＡ１０が目標ＳＡ−ＣＡ１０に近づくように燃料噴射量を調整するフィードバック制御（以下単に、「ＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御」と称す）を実行するようにしている。

図３に示すように、ＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御では、エンジン運転条件（より具体的には、目標空燃比、エンジン回転速度および吸入空気量）に応じた目標ＳＡ−ＣＡ１０が設定される。実測ＳＡ−ＣＡ１０は、各気筒においてサイクル毎に算出される。そのうえで、ＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御では、目標ＳＡ−ＣＡ１０と実測ＳＡ−ＣＡ１０との差が無くなるように燃料噴射量を調整するために、一例としてＰＩ制御が使用されている。このＰＩ制御では、目標ＳＡ−ＣＡ１０と実測ＳＡ−ＣＡ１０との差と所定のＰＩゲイン（比例項ゲインと積分項ゲイン）とを用いて、当該差およびその積算値の大きさに応じた燃料噴射量の補正量が算出される。そして、気筒毎に算出される補正量が、対象となる気筒の基本燃料噴射量に反映される。これにより、当該気筒において次サイクルに供給される燃料噴射量がＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御によって調整（補正）されることになる。

ＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御によれば、目標ＳＡ−ＣＡ１０よりも小さい実測ＳＡ−ＣＡ１０が得られた気筒では、空燃比をリーン化して実測ＳＡ−ＣＡ１０を大きくするために、次のサイクルで用いる燃料噴射量を減少させる補正が実行される。これとは逆に、目標ＳＡ−ＣＡ１０よりも大きい実測ＳＡ−ＣＡ１０が得られた気筒では、空燃比をリッチ化して実測ＳＡ−ＣＡ１０を小さくするために、次のサイクルで用いる燃料噴射量を増やす補正が実行される。

ＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御によれば、ＳＡ−ＣＡ１０という空燃比と相関の高いパラメータを利用することで、リーンバーン運転中に空燃比を狙いの値（目標空燃比）に制御することができるようになる。このため、目標ＳＡ−ＣＡ１０をリーン燃焼限界近傍の空燃比に対応した値に設定することで、リーンリミット近傍で空燃比を制御できるようになる。これにより、低燃費および低ＮＯｘ排出を実現することができる。

２．ＣＡ５０を利用した点火時期のフィードバック制御
最適点火時期（いわゆる、ＭＢＴ（Minimum advance for the Best Torque）点火時期）は、空燃比に応じて変化する。このため、ＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御によって空燃比が変化すると、ＭＢＴ点火時期が変化する。その一方で、ＭＢＴ点火時期が得られる時のＣＡ５０は、リーン空燃比領域において空燃比に対してほぼ変化しない。したがって、ＭＢＴ点火時期が得られるときのＣＡ５０を目標ＣＡ５０として、実測ＣＡ５０と目標ＣＡ５０との差が無くなるように点火時期を補正することにより、上記の空燃比変化の影響を受けずにリーンバーン運転時の点火時期をＭＢＴ点火時期に調整できるようになるといえる。そこで、本実施の形態では、リーンバーン運転中には、ＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御を実行すると共に、実測ＣＡ５０が目標ＣＡ５０に近づくように点火時期を調整するフィードバック制御（以下、単に、「ＣＡ５０フィードバック制御」と称す）を実行する。

図３に示すように、ＣＡ５０フィードバック制御では、点火時期をＭＢＴ点火時期にするための目標ＣＡ５０が、エンジン運転条件（より具体的には、目標空燃比、エンジン回転速度および吸入空気量）に応じた値で設定される。なお、ここでいうＣＡ５０フィードバック制御は、必ずしもＭＢＴ点火時期が得られるように制御するものに限らない。すなわち、ＣＡ５０フィードバック制御は、いわゆる遅角燃焼時のようにＭＢＴ点火時期以外のある点火時期を狙い値とする場合にも用いることができる。そのような場合には、例えば、上記エンジン運転条件に加え、目標点火効率（ＭＢＴ点火時期からの狙い値の乖離の度合いを示す指標値）に応じて変化するように目標ＣＡ５０を設定すればよい。

実測ＣＡ５０は、各気筒においてサイクル毎に算出される。そのうえで、ＣＡ５０フィードバック制御では、目標ＣＡ５０と実測ＣＡ５０との差が無くなるように点火時期を基本点火時期に対して補正するために、一例としてＰＩ制御が使用されている。基本点火時期は、エンジン運転条件（主に、吸入空気量およびエンジン回転速度）に応じた値としてＥＣＵ４０に予め記憶されている。このＰＩ制御では、目標ＣＡ５０と実測ＣＡ５０との差と所定のＰＩゲイン（比例項ゲインと積分項ゲイン）とを用いて、当該差およびその差の積算値の大きさに応じた点火時期の補正量が算出される。そして、気筒毎に算出される補正量が、対象となる気筒の基本点火時期に反映される。これにより、当該気筒において次サイクルで用いられる点火時期（目標点火時期）がＣＡ５０フィードバック制御によって調整（補正）されることになる。

リーン燃焼限界での空燃比の値は、点火時期の影響を受けて変化する。例えば、ＭＢＴ点火時期に対して点火時期が遅角していると、リーン燃焼限界での空燃比の値は、ＭＢＴ点火時期に制御されているときと比べてリッチ側に移動する。リーン燃焼限界での空燃比の値に対する点火時期の上記影響が考慮されずにＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御が実行されると、ＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御によって空燃比がリーン側の値に振れた場合に、失火が発生してしまうことが懸念される。そこで、本実施の形態では、ＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御の好ましい実施態様として、ＣＡ５０フィードバック制御が十分に収束している状態（すなわち、点火時期がＭＢＴ点火時期に十分に近づいている状態）にある燃焼サイクルに限って、ＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御を行うこととしている。そして、このような態様でＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御を行うときに当該ＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御の実施頻度を好適に確保するために、本実施の形態では、ＣＡ５０フィードバック制御の応答速度をＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御の応答速度よりも高めるようにしている。このような応答速度の設定は、例えば、ＣＡ５０フィードバック制御で用いられるＰＩゲインをＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御で用いられるＰＩゲインよりも大きくすることによって実現することができる。

なお、ＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御およびＣＡ５０フィードバック制御は、上述した態様で気筒毎に実行される。

［実施の形態におけるノイズ検出手法とノイズ検出時の対策］
（ＭＦＢの実測データへのノイズの影響）
図５は、１燃焼サイクル中の筒内圧波形の各部位に対するノイズの影響度の違いを説明するためのＰ−θ線図である。筒内圧センサ３０の出力信号には、様々な要因でノイズが重畳することがある。但し、図５に示すように、燃焼期間（ＣＡ０−ＣＡ１００）においては、その前後のクランク角期間に比べて、１燃焼サイクル中の筒内圧の実測波形に対するノイズの影響が小さくなる。その理由は、燃焼期間およびその周辺では、筒内圧センサ３０の出力値が相対的に大きく、その結果、信号量（Signal）と雑音量（Noise）の比であるＳ／Ｎ比が大きくなるためである。そのうえで、筒内圧センサ３０の出力に基づいて算出されるＭＦＢの実測データは、筒内圧センサ３０の出力信号に重畳するノイズによって次のような影響を受ける。

燃焼期間におけるＭＦＢデータは、ノイズの影響度の低い高圧の筒内圧データを基礎としているため、燃焼期間の前後のクランク角期間におけるＭＦＢの実測データよりもノイズの影響を受けにくいといえる。そのうえで、ＭＦＢの実測データに基づいて算出される特定割合燃焼点ＣＡαの実測値については、ノイズの影響に関して、次のことがいえる。すなわち、ＭＦＢデータの波形は、主燃焼期間（ＣＡ１０−ＣＡ９０）については直線的に立ち上がるという特性を有している。このため、主燃焼期間内の特定割合燃焼点ＣＡαは、基本的にはノイズに起因する誤差が生じにくいといえる。ただし、ＭＦＢデータの波形が折れ曲がる部位である燃焼開始点ＣＡ０および燃焼終了点ＣＡ１００、並びにそれらの近傍の燃焼点（ＣＡ０からＣＡ１０辺り、および、ＣＡ９０からＣＡ１００辺り）は、燃焼期間の前後のクランク角期間に重畳するノイズの影響を受けることによって、燃焼期間の中央側の燃焼重心点（ＣＡ５０）などの他の燃焼点と比べてノイズに起因する誤差が生じ易くなる。

図６は、ＭＦＢデータの波形に重畳し得るノイズの種類とノイズの重畳に起因する問題点とを説明するための図である。図６中のノイズ波形１は、燃焼期間よりも前のクランク角期間において、点火時期ＳＡよりも後のクランク角タイミングでスパイク状の大きなノイズが重畳した筒内圧データに基づくＭＦＢデータの波形を摸式的に表したものである。上記のＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御の実行中に取得されるＭＦＢの実測データの波形がノイズ波形１であったとすると、スパイク状のノイズが重畳したデータ付近のクランク角度を誤ってＣＡ１０として算出してしまう可能性がある。

図６中のノイズ波形２は、燃焼期間よりも後のクランク角期間において、スパイク状の大きなノイズが重畳した筒内圧データに基づく熱発生量データの波形を模式的に表したものである。このようなノイズが重畳した熱発生量データを利用してＭＦＢデータを算出した場合には、次のような問題が生ずる。すなわち、ノイズが重畳したクランク角タイミングでの熱発生量データの値を誤って最大熱発生量Ｑ_ｍａｘと認識してしまう可能性がある。このことは、ＭＦＢが１００％となる熱発生量データを誤判定することを意味する。その結果、ＣＡ１００の算出に誤差が生じてしまう。このように、燃焼期間よりも後のクランク角期間に重畳するノイズの影響を受けることによって、ＣＡ１００およびそれの近傍の燃焼点は、ノイズに起因する誤差が生じ易くなる。ノイズ波形２の態様で重畳するノイズの影響は、ＣＡ１００からＣＡ０側により大きく離れるほど小さくはなるが、ＭＦＢの計算の基準となる最大熱発生量Ｑ_ｍａｘを誤っていることで、他の燃焼点の値にも誤差を生じさせてしまう。より具体的には、図６中にノイズ波形２とともに示したように、ＣＡ５０のように本来的には直接はノイズの影響を受けにくい燃焼期間の中央付近の燃焼点にも誤差が生じてしまう。

図６中のノイズ波形３は、燃焼期間およびその前後のクランク角期間の全体に対して同様のレベルのノイズが均等に重畳した筒内圧データに基づくＭＦＢデータの波形を模式的に表したものである。このように全体的にノイズが重畳するケースであっても、重畳するノイズのレベルが小さなものであれば、ノイズの重畳したＭＦＢデータを制御に使用しても影響はないといえる。しかしながら、ノイズ波形３のように比較的大きなレベルのノイズが広範囲に重畳した場合には、次のような問題がある。すなわち、筒内圧センサの出力値は相対圧であるため、筒内圧データからＭＦＢデータの算出などの燃焼解析を行う際には、燃焼解析に先立って、筒内圧の出力値を絶対圧化する補正（絶対圧補正）が一般的に行われる。この絶対圧補正の処理自体は公知であるため、ここではその詳細な説明を省略するが、この絶対圧補正では、燃焼期間よりも前のクランク角期間中の所定の２点のクランク角度での筒内圧データが使用される。ノイズ波形３のような態様でノイズが重畳していると、絶対圧補正に用いられる上記２点の筒内圧データに誤差を発生させてしまうため、絶対圧補正量にも誤差が生じてしまう。このような絶対圧補正量の誤差は、例えば、熱発生量データに対して、熱発生量Ｑが立ち上がるタイミングが真のタイミングよりも早くなるというような誤差を与えてしまう。その結果、図６中にノイズ波形とともに示したように、ＣＡ１０などの燃焼初期の燃焼点の値が真の値に対してずれてしまう。また、絶対圧補正量の誤差は、ＣＡ１０などの燃焼初期の燃焼点だけでなく、ＣＡ９０などの燃焼終了点ＣＡ１００付近の燃焼点に対しても影響を及ぼすこともある。

（ノイズ検出手法）
図６を参照して例示したように、筒内圧センサ３０の出力信号に重畳し得るノイズの種類は常に同じではない。また、内燃機関１０の多様な使用環境を想定した場合、エンジン制御に影響を及ぼすノイズが何時どのような態様で出力信号に重畳するのかを事前に把握することは困難である。しかしながら、筒内圧センサ３０の出力に基づく上述のＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御およびＣＡ５０フィードバック制御を行う場合には、ＭＦＢの実測データにノイズが重畳していることを適切に検出することができ、かつ、ノイズを検出した場合に適切な対策がなされるようになっていることが好ましい。そこで、本実施の形態では、ＭＦＢの実測データに重畳するノイズを、以下の手法によって検出する。

１．エンジン運転条件が定常である場合（より具体的には、エンジン運転条件が単一の運転領域に留まり続ける場合をいう。以下、「定常運転時」ともいう）のノイズ検出手法
図７は、本発明の実施の形態におけるノイズ検出手法（定常運転時）を説明するための図である。図７中に示す基準燃焼波形とは、エンジン運転条件に基づくＭＦＢの基準データ（すなわち、理想とするＭＦＢデータ）の波形を模式的に表したものである。同図中に示す実測燃焼波形１および実測燃焼波形２とは、ＭＦＢの実測データの波形を模式的に例示したものである。より具体的には、実測燃焼波形１は、ノイズが重畳していない例を示し、実測燃焼波形２は、燃焼期間（ＣＡ０−ＣＡ１００）よりも前のクランク角期間中にノイズがスパイク状のノイズが重畳した例を示している。

ただし、上記（４）式において、θはクランク角度である。τ_θは、相関の度合いの評価対象の２つの波形（ＭＦＢの基準データの波形とＭＦＢの実測データの波形）についてのクランク角軸方向における相対的なずれを表す変数である。関数ｆ_ａ〜ｂ（θ）は、所定クランク角度毎に存在する離散値の集合であるＭＦＢの基準データに相当する。関数ｇ_ａ〜ｂ（τ_θ−θ）は、同様に離散値の集合であるＭＦＢの実測データに相当する。より具体的には、（ａ〜ｂ）は、これらの関数ｆ_ａ〜ｂ（θ）およびｇ_ａ〜ｂ（τ_θ−θ）がそれぞれ定義されたクランク角軸上の区間を示している。当該区間（ａ〜ｂ）は、ＭＦＢの基準データおよび実測データの中で相互相関係数Ｒ_ＳＴの算出の対象となる（換言すると、相関の度合いの評価対象となる）基準データおよび実測データが存在するクランク角期間（以下、「計算期間α」と称す）に相当する。本実施の形態では、計算期間αは、点火時期から排気弁２２の開き時期（ＥＶＯ）までとされている。なお、筒内圧の実測データに基づいて算出したＭＦＢの実測データの中に、エンジン制御に用いる特定割合燃焼点ＣＡα（本実施の形態では、ＣＡ１０とＣＡ５０）の実測値が含まれていない場合には、当該実測値を近隣の実測データの内挿によって求めるとともに、これと対となる基準データ側の値も求めたうえで、相関の度合いの評価対象にこれらの一対の値を含めてもよい。

（４）式を用いて畳み込み演算を行うことは、所定範囲内で変数τ_θを変化させることによって、ＭＦＢの基準データの波形を固定したままで計算期間（α）内のＭＦＢの実測データの波形全体をクランク角度方向（図７中に示す燃焼波形の横軸方向）に少しずつ移動させつつ相互相関係数Ｒ_ＳＴを連続的に演算していく動作を伴うものである。そして、この演算の過程における相互相関係数Ｒ_ＳＴの最大値Ｒ_{ＳＴ＿ｍａｘ}は、２つの波形が全体的に最も近づいた時の相互相関係数Ｒ_ＳＴに相当するものであり、次の（５）式のように表すことができる。本実施の形態で用いられる相関指標値Ｉ_ＲＡは、最大値Ｒ_{ＳＴ＿ｍａｘ}そのものではなく、相互相関係数Ｒ_ＳＴに対して所定の正規化処理を施すことによって得られる値である。ここでいう正規化処理とは、２つの波形（ＭＦＢの基準データの波形とＭＦＢの実測データの波形）が完全に一致したときの最大値Ｒ_{ＳＴ＿ｍａｘ}が１を示すように規定された処理であり、このような処理自体は公知であるのでここではその詳細な説明は省略する。

上述の演算処理によって算出される相関指標値Ｉ_ＲＡは、２つの波形が完全に一致する場合に１（最大）となり、２つの波形の相関の度合いが低いほどゼロに近づいていく。なお、相関指標値Ｉ_ＲＡがマイナスの値を示す場合には、２つの波形には負の相関があり、相関指標値Ｉ_ＲＡは、２つの波形が完全に反転したものとなる場合に−１を示す。したがって、上記のようにして得られる相関指標値Ｉ_ＲＡに基づいて、ＭＦＢの基準データと実測データとの相関の度合いを把握することができる。

図７に示す例では、ノイズが重畳していない実測燃焼波形１の場合であれば、相関指標値Ｉ_ＲＡは大きな値（１に近い値）となる。一方、スパイク状のノイズが単発的に重畳している実測燃焼波形２の場合には、相関指標値Ｉ_ＲＡは実測燃焼波形１の場合の値と比べて小さな値となる。ノイズの重畳によって相関指標値Ｉ_ＲＡが小さな値になることは、スパイク状のノイズが単発的に重畳している場合に限らず、図６中のノイズ波形３のように継続的なノイズが重畳している場合も同様である。そして、重畳するノイズのレベルが大きいほど、相関指標値Ｉ_ＲＡはより小さくなる。したがって、判定値Ｉ_ｔｈ（正の値）を事前に設定しておくことにより、相関指標値Ｉ_ＲＡの大きさに基づいて、あるレベルを超えるノイズがＭＦＢの実測データに重畳しているか否かを判定できるようになる。

２．エンジン運転条件が過渡である場合（より具体的には、エンジン運転条件が運転領域間を遷移する場合をいう。以下、「過渡運転時」ともいう）のノイズ検出手法
図８は、過渡運転時におけるＭＦＢの基準データの波形とＭＦＢの実測データの波形を模式的に表した図である。図８に示すように、過渡運転時においては、ノイズの重畳の有無に関わらず２つの波形（ＭＦＢの基準データの波形とＭＦＢの実測データの波形）の乖離が大きくなり易い。この理由は、定常運転時（すなわち非過渡運転時）であれば２つの波形の乖離原因がノイズの重畳にあることを容易に絞り込むことができるのに対し、過渡運転時は燃焼変動が大きく、この乖離原因がノイズの重畳によるものなのか、或いは、燃焼変動によるものなのかが区別し難くなるためである。そして、２つの波形の乖離が大きくなると、相関指標値Ｉ_ＲＡが小さくなる。故に、相関指標値Ｉ_ＲＡを用いたノイズ検出を過渡運転時に適用した場合には、実際にはＭＦＢの実測データに対してノイズが重畳していないにも関わらず、ノイズが検出されたと誤判定するおそれがある。

そこで、本実施の形態では、過渡運転時においては、ＭＦＢの実測データ（以下の説明では、便宜上、「現在データ」ともいう）の波形と、その直前のＭＦＢの実測データ（以下の説明では、便宜上、「直前の過去データ」ともいう）の波形との相関の度合いを示す「相関指標値Ｉ_ＡＡ」を求める。ここでいう「直前の過去データ」の波形には、現在データの波形が得られた燃焼サイクルから遡った同一気筒の１つ前の燃焼サイクルで得られたＭＦＢの実測データの波形だけでなく、当該１つ前の燃焼サイクルから当該現在データの波形が得られた燃焼サイクルまでの間に他の気筒の燃焼サイクルで得られたＭＦＢの実測データの波形も含まれる。例えば内燃機関１０が４気筒エンジンであり（爆発順序は１番気筒→３番気筒→４番気筒→２番気筒）、現在データの波形が得られた燃焼サイクルが１番気筒の燃焼サイクルである場合、「直前の過去データ」の波形には、当該現在データの波形が得られた燃焼サイクルよりも１つ前の１番気筒の燃焼サイクルで得られたＭＦＢの実測データの波形と、当該１つ前の１番気筒の燃焼サイクル以降に、２番気筒、３番気筒および４番気筒の燃焼サイクルで得られたＭＦＢの実測データとが含まれる。

図９は、過渡運転時におけるＭＦＢの基準データの波形、現在データの波形および直前の過去データの波形を模式的に表した図である。図９に示すように、直前の過去データであれば、データ取得時の燃焼変動条件が基準データよりも現在データと近いと推定できる。したがって、直前の過去データを用いれば、上述した乖離原因から燃焼変動によるものを排除し、ノイズの重畳によるものに絞り込むことができる。なお、上記燃焼変動条件がより近くなるのは、同一気筒の隣り合う燃焼サイクル間であると推定される。また、異なる２つの気筒であれば、爆発順序が隣り合う気筒の燃焼サイクル間であるほど上記燃焼変動条件が近くなると推定される。したがって、直前の過去データの波形は、現在データの波形が得られた燃焼サイクルよりも１つ前の同一気筒の燃焼サイクルで得られたＭＦＢの実測データの波形であることがより望ましい。或いは、現在データの波形が得られた燃焼サイクルの気筒よりも爆発順序が１つ前の他の気筒の燃焼サイクルで得られたＭＦＢの実測データの波形であることがより望ましい。

相関指標値Ｉ_ＡＡの算出手法は、相関指標値Ｉ_ＲＡの算出手法と同様に、相互相関関数が用いられる。相互相関関数を用いた過渡運転時の相互相関係数Ｒ_ＴＲの算出は、次の（６）式を用いて行われる。

ただし、上記（６）式において、θはクランク角度である。τ_θは、相関の度合いの評価対象の２つの波形（本実施の形態では、現在データと直前の過去データの波形）についてのクランク角軸方向における相対的なずれを表す変数である。関数ｇ_ａ〜ｂ（τ_θ−θ）は、所定クランク角度毎に存在する離散値の集合である現在データに相当する。関数ｈ_ａ〜ｂ（τ_θ−θ）は、同様に所定クランク角度毎に存在する離散値の集合である直前の過去データに相当する。（ａ〜ｂ）は、これらの関数ｇ_ａ〜ｂ（τ_θ−θ）およびｈ_ａ〜ｂ（τ_θ−θ）がそれぞれ定義されたクランク角軸上の区間を示している。当該区間（ａ〜ｂ）は、上述した計算期間αに相当する。

（６）式を用いた畳み込み演算の過程における相互相関係数Ｒ_ＴＲの最大値Ｒ_{ＴＲ＿ｍａｘ}は、２つの波形が全体的に最も近づいた時の相互相関係数Ｒ_ＴＲに相当するものであり、次の（７）式のように表すことができる。本実施の形態で用いられる相関指標値Ｉ_ＲＡは、最大値Ｒ_{ＴＲ＿ｍａｘ}そのものではなく、相互相関係数Ｒ_ＴＲに対して所定の正規化処理を施すことによって得られる値である。ここでいう正規化処理とは、２つの波形（現在データと直前の過去データの波形）が完全に一致したときの最大値Ｒ_{ＴＲ＿ｍａｘ}が１を示すように規定された処理である。

上述の演算処理によって算出される相関指標値Ｉ_ＡＡは、２つの波形が完全に一致する場合に１（最大）となり、２つの波形の相関の度合いが低いほどゼロに近づいていく。なお、相関指標値Ｉ_ＡＡがマイナスの値を示す場合には、２つの波形には負の相関があり、相関指標値Ｉ_ＡＡは、２つの波形が完全に反転したものとなる場合に−１を示す。したがって、上記のようにして得られる相関指標値Ｉ_ＡＡに基づいて、現在データと直前の過去データとの相関の度合いを把握することができる。

相関指標値Ｉ_ＲＡ同様、現在データにノイズが重畳していない場合、相関指標値Ｉ_ＡＡは大きな値（１に近い値）となる。また、現在データにノイズが重畳している場合には、相関指標値Ｉ_ＡＡは小さな値となる。また、あるレベルを超えるノイズが現在データに重畳しているか否かは、上述した判定値Ｉ_ｔｈとの比較により行われる。

（ノイズ検出時の対策）
ＭＦＢの実測データにノイズが重畳しているような状況下であるにもかかわらず、ＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御およびＣＡ５０フィードバック制御をそのまま継続すると、精度の高いフィードバック制御を行えない可能性がある。そこで、本実施の形態では、１燃焼サイクル毎に算出される相関指標値Ｉ_ＲＡ（または相関指標値Ｉ_ＡＡ）が判定値Ｉ_ｔｈ未満であるか否かに基づいて、ＭＦＢの実測データにノイズが重畳しているか否かを判定することとした。

そのうえで、上記判定の結果が肯定的である場合には、肯定的な判定の対象となった相関指標値Ｉ_ＲＡが算出された燃焼サイクルにおける実測ＣＡ１０および実測ＣＡ５０がＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御およびＣＡ５０フィードバック制御に反映されることをそれぞれ禁止することとした。

なお、本実施の形態では、上述のように、相互相関係数Ｒを正規化した値の最大値を相関指標値Ｉ_ＲＡ（または相関指標値Ｉ_ＡＡ）として用いることとしているが、本発明における「相関指標値」は、所定の正規化処理を伴わない相互相関係数Ｒの最大値Ｒ_ｍａｘそのものであってもよい。ただし、正規化処理を伴わない場合の相関指標値（すなわち、最大値Ｒ_ｍａｘ）は、単に相関の度合いが高いほど大きくなるのではなく、最大値Ｒ_ｍａｘの大小と相関の度合いの高低との間には次のような関係がある。すなわち、最大値Ｒ_ｍａｘの増加に伴って相関の度合いが高くなっていき、最大値Ｒ_ｍａｘがある値Ｘとなるときに相関の度合いが最高となる（すなわち、２つの波形が完全に一致する）。そして、値Ｘよりも最大値Ｒ_ｍａｘが増加すると、最大値Ｒ_ｍａｘの増加に伴って相関の度合いが低くなっていく。したがって、正規化処理を伴わない最大値Ｒ_ｍａｘそのものを「相関指標値」として用いる場合には、「相関指標値」が「判定値」未満であるか否かの判定は次のような処理によって行うことができる。すなわち、最大値Ｒ_ｍａｘが値Ｘを中心とする所定範囲内から外れる場合には、「相関指標値が判定値未満である」と判定することができ、逆に、最大値Ｒ_ｍａｘが上記所定範囲内に収まる場合には、「相関指標値が判定値以上である」と判定することができる。

（実施の形態における具体的処理）
図１０は、本発明の実施の形態においてＥＣＵ４０が実行するルーチンを示すフローチャートである。なお、本ルーチンは、各気筒において排気弁２２の開き時期を経過したタイミングで起動され、かつ、１燃焼サイクル毎に繰り返し実行される。

図１０に示すルーチンでは、ＥＣＵ４０は、まず、ステップ１００において、現在のエンジン運転条件を取得する。ここでいうエンジン運転条件には、主に、エンジン回転速度、吸入空気量、空燃比および点火時期が該当する。エンジン回転速度はクランク角センサ４２を用いて算出される。吸入空気量はエアフローメータ４４を用いて算出される。空燃比は、目標空燃比を意味し、エンジントルクとエンジン回転速度との関係で目標空燃比を定めたマップを参照して算出することができる。目標空燃比は、リーンバーン運転時に用いる所定のリーン空燃比と理論空燃比との何れかである。点火時期は、今回の燃焼サイクルで用いる点火時期の指示値（すなわち、目標点火時期）のことである。目標点火時期は、理論空燃比での運転時であれば、吸入空気量およびエンジン回転速度を主なパラメータとして決定され、リーンバーン運転時であれば、ＣＡ５０フィードバック制御が反映された値が使用される。エンジントルクは、例えば、アクセル開度に基づいて算出される目標トルクを用いることができる。

次に、ＥＣＵ４０は、ステップ１０２に進み、現在の運転領域がリーンバーン運転領域であるか否かを判定する。具体的には、ステップ１００において取得した目標空燃比に基づいて、現在の運転領域がリーンバーン運転領域であるか、或いは理論空燃比を用いる運転領域であるかが判定される。

ステップ１０２の判定が不成立となる場合には、今回のルーチンの処理が速やかに終了される。一方、ステップ１０２の判定が成立する場合には、ＥＣＵ４０は、ステップ１０４に進む。ステップ１０４では、エンジン運転条件が定常であるか否かを判定する。具体的には、ステップ１００で取得されたエンジン運転条件が、前回ルーチンのステップ１００で取得されたエンジン運転条件と同一の運転領域に存在するか否かが判定される。この運転領域は、エンジン運転条件を網羅的に表した運転領域マップを所定範囲毎に区画して得られる単一の領域を基準としている。

ステップ１０４の判定が成立する場合には、ステップ１０６に進む。ステップ１０６では、ステップ１００において取得されたエンジン運転条件に基づいてＭＦＢの基準データが算出される。ＭＦＢの基準データは、例えば、次の（８）式に従って算出することができる。（８）式を利用したＭＦＢデータの算出は、Wiebe関数を用いた公知のものであるため、ここでは、その詳細な説明は省略する。既述したように、本実施の形態では、相関指標値Ｉ_ＲＡの算出のための計算期間αは、点火時期（目標点火時期）ＳＡから排気弁２２の開き時期ＥＶＯまでのクランク角期間である。本ステップ１０６では、このような計算期間αを対象として（８）式を用いてＭＦＢの基準データが算出される。

ただし、上記（８）式において、ｃは既定の定数である。ｍは、形状パラメータであり、エンジン運転条件（より具体的には、ステップ１００において取得されるエンジン回転速度、吸入空気量、空燃比および点火時期）との関係で形状パラメータｍを予め定めたマップを参照して求めることができる。

次に、ＥＣＵ４０は、ステップ１０８に進む。ステップ１０８では、今回の燃焼サイクルにおいて筒内圧センサ３０を用いて取得された筒内圧の実測データに基づいて、上記（３）式に従ってＭＦＢの実測データが算出される。

次に、ＥＣＵ４０は、ステップ１１０に進む。ステップ１１０では、ステップ１０６および１０８にてそれぞれ算出されたＭＦＢの基準データおよび実測データを用いて、計算期間αを対象として、上記（４）式を用いて相関指標値Ｉ_ＲＡが算出される。

一方、ステップ１０４の判定が不成立の場合には、エンジン運転条件が過渡であると判断できるので、ステップ１１２に進む。ステップ１１２では、今回の燃焼サイクルにおいて筒内圧センサ３０を用いて取得された筒内圧の実測データに基づいて、上記（３）式に従ってＭＦＢの実測データが現在データとして算出される。

次に、ＥＣＵ４０は、ステップ１１４に進む。ステップ１１４では、前回ルーチンにおいて算出されたＭＦＢの実測データが直前の過去データとして取得される。なお、本ルーチンは、各気筒において排気弁２２の開き時期を経過したタイミングで起動されることから、ステップ１１２で取得されるＭＦＢの実測データは、現在データが得られた気筒から遡った１つ前の気筒で得られたＭＦＢの実測データに相当する。

次に、ＥＣＵ４０は、ステップ１１６に進む。ステップ１１６では、ステップ１１２および１１４にてそれぞれ算出された現在データと直前の過去データを用いて、計算期間αを対象として、上記（６）式を用いて相関指標値Ｉ_ＡＡが算出される。

次に、ＥＣＵ４０は、ステップ１１８に進む。ステップ１１８では、ステップ１１０にて算出された相関指標値Ｉ_ＲＡ、または、ステップ１１６にて算出された相関指標値Ｉ_ＡＡが、所定の判定値Ｉ_ｔｈ未満であるか否かが判定される。本ステップ１１８で用いる判定値Ｉ_ｔｈは、あるレベル以上のノイズが重畳したことを判別可能な値として予め設定されたものである。

ステップ１１８の判定が不成立である場合（より具体的には、Ｉ_ＲＡ≧Ｉ_ｔｈまたはＩ_ＡＡ≧Ｉ_ｔｈの場合）、ＥＣＵ４０は、ステップ１２０に進み、あるレベル以上のノイズは重畳していないと判定する。一方、ステップ１１２の判定が成立する場合（より具体的には、Ｉ_ＲＡ＜Ｉ_ｔｈまたはＩ_ＡＡ＜Ｉ_ｔｈの場合）、あるレベル以上のノイズが重畳していると判定できるため、ステップ１２２では、ＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御およびＣＡ５０フィードバック制御が中止される。

既述したように、ＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御およびＣＡ５０フィードバック制御は、リーンバーン運転中に気筒別に実行されるようになっており、これらのフィードバック制御の結果（すなわち、当該フィードバック制御に基づく補正量）は、同一気筒の次の燃焼サイクルに反映されるようになっている。本ステップ１２２の処理は、より具体的には、ＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御に基づく燃料噴射量の補正量とＣＡ５０フィードバック制御に基づく点火時期の補正量とをそれぞれ前回値（より具体的には、前回の燃焼サイクルで算出された値）で保持し、かつ、今回の燃焼サイクルで算出された実測ＣＡ１０および実測ＣＡ５０は、それぞれの補正量に反映しないことによって、これらのフィードバック制御を中止するというものである。なお、図３を参照して行った上記フィードバック制御の一例は、ＰＩ制御を利用している。つまり、これらのフィードバック制御には、目標値（目標ＳＡ−ＣＡ１０など）と実測値（実測ＳＡ−ＣＡ１０など）との累積的な差を利用するＩ項（積分項）が含まれている。したがって、フィードバック制御の再開時においてＩ項の算出のために過去の燃焼サイクルでの上記差を利用する場合には、ノイズが検出された燃焼サイクルの値を含まないようにするのが望ましい。

以上説明した図１０に示すルーチンの処理によれば、相関指標値Ｉ_ＲＡまたは相関指標値Ｉ_ＡＡに基づいて、実測データに重畳するノイズを検出できるようになる。そして、ノイズを検出した場合には、ＭＦＢの実測データを利用するフィードバック制御（すなわち、ＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御およびＣＡ５０フィードバック制御）が中止される。これにより、ノイズに起因する誤差が生じている可能性のある今回の燃焼サイクルの実測ＣＡ１０もしくは実測ＣＡ５０がそれぞれのフィードバック制御に反映されることが禁止される。このため、上記の実測ＣＡ１０もしくは実測ＣＡ５０の利用によってエンジン制御の精度が悪化することを回避できるようになる。

（相互相関関数の利点）
ところで、上述した実施の形態においては、相関指標値Ｉ_ＲＡまたは相関指標値Ｉ_ＡＡの算出のために、相互相関関数を用いている。しかしながら、本発明における「相関指標値」の算出手法は、必ずしも相互相関関数を用いるものに限られない。すなわち、当該算出手法は、例えば、所定の計算期間を対象として、同一クランク角度でのＭＦＢの実測データと基準データとの差の二乗を合計して得られる値（いわゆる、残差二乗和）であってもよい。残差二乗和の場合には、相関の度合いが高いほど、値が小さくなる。本発明における「相関指標値」は、より具体的には、相関の度合いが高いほど大きな値としている。したがって、残差二乗和を利用する場合には、「相関指標値」は残差二乗和の逆数を用いればよい。

なお、上述した実施の形態においては、ＥＣＵ４０がステップ１０８またはステップ１１２の処理を実行することにより本発明における「燃焼質量割合算出手段」が実現されており、ＥＣＵ４０がＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御およびＣＡ５０フィードバック制御を実行し、かつ、ステップ１１８の判定が成立する場合にステップ１２２の処理を実行することにより本発明における「制御手段」が実現されており、そして、ＥＣＵ４０がステップ１１０またはステップ１１６の処理を実行することにより本発明における「相関指標値算出手段」が実現されている。また、燃料噴射弁２６および点火装置２８が本発明における「アクチュエータ」に、相関指標値Ｉ_ＡＡが本発明の「過渡時指標値」に、相関指標値Ｉ_ＲＡが本発明の「非過渡時指標値」に、それぞれ相当している。

その他の実施の形態．
ところで、上述した実施の形態においては、相関指標値Ｉ_ＲＡ（または相関指標値Ｉ_ＡＡ）が判定値Ｉ_ｔｈ未満である場合には、ＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御およびＣＡ５０フィードバック制御のそれぞれの補正量を前回値で保持することによって、当該相関指標値Ｉ_ＲＡ（または相関指標値Ｉ_ＡＡ）が算出された燃焼サイクルの実測ＣＡ１０もしくは実測ＣＡ５０がそれぞれのフィードバック制御に反映されることが禁止されるようになっている。しかしながら、このような禁止の態様は、補正量の前回値を保持する例に限らず、例えば、それぞれの補正量をゼロとするものであってもよい。補正量を前回値で保持すれば、今回の燃焼サイクルにおける実測ＣＡ１０等がフィードバックされることが中止されるが、過去のフィードバック結果を用いた燃料噴射量等の調整は継続されることになる。一方、補正量をゼロとすれば、過去のフィードバック結果の利用自体も禁止されることになる。また、上記フィードバック制御を禁止するのではなく、フィードバックゲインを下げつつ当該フィードバック制御を行うようにしてもよい。このような手法は、今回の燃焼サイクルにおける実測ＣＡ１０等がＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御等に反映される度合いを相関指標値Ｉ_ＲＡ（または相関指標値Ｉ_ＡＡ）が判定値Ｉ_ｔｈ以上である場合と比べて低くすることの一例に相当する。

また、上述した実施の形態においては、ＭＦＢの実測データにノイズが重畳しているか否かの判定において、相関指標値Ｉ_ＲＡと相関指標値Ｉ_ＡＡとで共通する判定値Ｉ_ｔｈを用いた。しかしながら、この判定値は共通のものでなくてもよく、相関指標値Ｉ_ＲＡと相関指標値Ｉ_ＡＡとで別々の判定値を用いてもよい。

また、上述した実施の形態においては、ＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御とＣＡ５０フィードバック制御とを例示したが、本発明における「特定割合燃焼点の実測値に基づいて内燃機関のアクチュエータを制御するエンジン制御」とは、上記のようなフィードバック制御に限られない。すなわち、特定割合燃焼点ＣＡαは、内燃機関のトルク変動もしくは失火の判定に用いることができる。したがって、上記エンジン制御には、上記判定の結果を受けて行われる所定のアクチュエータの制御も含まれる。また、本発明における「エンジン制御」の対象として用いられる特定割合燃焼点ＣＡαは、ＣＡ１０およびＣＡ５０に限られず、ＣＡ０からＣＡ１００までの範囲内から選択される任意の値であってもよく、例えば、９０％燃焼点であるＣＡ９０であってもよい。さらには、例えば、ＣＡ１０からＣＡ５０までのクランク角期間であるＣＡ１０−ＣＡ５０のように、複数の特定割合燃焼点ＣＡαの組み合わせが用いられていてもよい。

また、上述した実施の形態においては、気筒毎に相互相関関数を用いてＭＦＢデータの相関の度合いを評価する例について説明したが、ＭＦＢデータの相関の度合いの評価は、任意の代表気筒を対象として実行し、ノイズ検出時には、全気筒を対象として所定の対策を行うようにしてもよい。ただしこの場合は、代表気筒以外の気筒を対象としたＭＦＢデータの相関の度合いの評価を行わないことになる。そのため、代表気筒を対象としてＭＦＢデータの相関の度合いの評価を行う場合は、上述した過渡運転時のノイズ検出に際し、代表気筒の燃焼サイクルで得られたＭＦＢの実測データを「現在データ」とし、当該燃焼サイクルよりも１つ前の代表気筒の燃焼サイクルで得られたＭＦＢの実測データを「直線の過去データ」として用いる。

また、上述した実施の形態においては、ＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御によって燃料噴射量を調整する例について説明を行った。しかしながら、リーンバーン運転中の燃焼制御のために利用されるＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御の調整対象は、燃料噴射量に限らず、吸入空気量もしくは点火エネルギーであってもよい。なお、燃料噴射量もしくは吸入空気量が調整対象であれば、このフィードバック制御は、空燃比制御として位置づけることができる。また、本フィードバック制御に用いられる特定割合燃焼点ＣＡαは、必ずしもＣＡ１０に限らず、他の燃焼点であってもよい。しかしながら、本フィードバック制御への適用に関しては、ＣＡ１０は、次のような理由により、他の燃焼点と比べて優れているといえる。すなわち、ＣＡ１０よりも後の主燃焼期間（ＣＡ１０−ＣＡ９０）内の燃焼点を利用した場合には、得られるクランク角期間は、火炎が燃え広がる時に燃焼に影響するパラメータ（ＥＧＲ率、吸気温度およびタンブル比など）の影響を大きく受けてしまう。つまり、この場合に得られるクランク角期間は、純粋に空燃比に着目したものではなく、外乱に弱くなる。また、既述したように、燃焼開始点ＣＡ０および燃焼終了点ＣＡ１００の周辺の燃焼点は、筒内圧センサ３０からの出力信号に重畳するノイズの影響によって誤差が生じ易い。このノイズの影響は、燃焼開始点ＣＡ０および燃焼終了点ＣＡ１００から燃焼期間の中央側に離れるにつれて小さくなる。これらの点を考慮すると、ＣＡ１０が最も優れているといえる。

また、上述した実施の形態においては、ＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御およびＣＡ５０フィードバック制御の実施を伴うリーンバーン運転時に、相関指標値Ｉ_ＲＡ（または相関指標値Ｉ_ＡＡ）に基づくＭＦＢデータの相関の度合いの評価を行うこととしている。しかしながら、当該評価は、特定割合燃焼点ＣＡαに基づくエンジン制御を行っていることを前提として、リーンバーン運転時に限らず、例えば、理論空燃比燃焼運転時に行われるようになっていてもよい。

１０ 内燃機関
１２ ピストン
１４ 燃焼室
１６ 吸気通路
１８ 排気通路
２０ 吸気弁
２２ 排気弁
２４ スロットルバルブ
２６ 燃料噴射弁
２８ 点火装置
３０ 筒内圧センサ
４０ ＥＣＵ
４２ クランク角センサ
４４ エアフローメータ
４６ アクセル開度センサ

本発明に係る内燃機関の制御装置は、筒内圧センサと、クランク角センサと、燃焼質量割合算出手段と、制御手段と、相関指標値算出手段とを備える。筒内圧センサは、筒内圧を検出する。クランク角センサは、クランク角度を検出する。燃焼質量割合算出手段は、前記筒内圧センサにより検出される筒内圧と前記クランク角センサにより検出されるクランク角度とに基づいて、クランク角度と同期した燃焼質量割合の実測データを算出する。制御手段は、燃焼質量割合の実測データに基づいて燃焼質量割合が特定割合となる時のクランク角度である特定割合燃焼点の実測値を算出し、当該特定割合燃焼点の実測値に基づいて内燃機関のアクチュエータを制御するエンジン制御を実行する。相関指標値算出手段は、前記内燃機関の運転条件が過渡である場合、燃焼質量割合の前記実測データの現在データと当該現在データの直前の過去データとの相関の度合いを示す相関指標値を過渡時指標値として算出し、前記運転条件が非過渡である場合、当該現在データと、前記運転条件に基づく燃焼質量割合の基準データとの相関の度合いを示す相関指標値を非過渡時指標値として算出する。前記制御手段は、前記過渡時指標値がその判定値未満である場合、燃焼質量割合の前記現在データが算出された燃焼サイクルにおける特定割合燃焼点の実測値が、前記エンジン制御に反映されることを禁止し、もしくは、当該エンジン制御に反映される度合いを前記過渡時指標値がその判定値以上である場合と比べて低くし、前記非過渡時指標値がその判定値未満である場合、燃焼質量割合の前記現在データが算出された燃焼サイクルにおける特定割合燃焼点の実測値が、前記エンジン制御に反映されることを禁止し、もしくは、当該エンジン制御に反映される度合いを前記非過渡時指標値がその判定値以上である場合と比べて低くする。

Claims (4)

1. 筒内圧を検出する筒内圧センサと、
   クランク角度を検出するクランク角センサと、
   前記筒内圧センサにより検出される筒内圧と前記クランク角センサにより検出されるクランク角度とに基づいて、クランク角度と同期した燃焼質量割合の実測データを算出する燃焼質量割合算出手段と、
   燃焼質量割合の実測データに基づいて燃焼質量割合が特定割合となる時のクランク角度である特定割合燃焼点の実測値を算出し、当該特定割合燃焼点の実測値に基づいて内燃機関のアクチュエータを制御するエンジン制御を実行する制御手段と、
   前記内燃機関の運転条件が過渡である場合、燃焼質量割合の前記実測データの現在データと当該現在データの直前の過去データとの相関の度合いを示す相関指標値を過渡時指標値として算出し、前記運転条件が非過渡である場合、当該現在データと、前記運転条件に基づく燃焼質量割合の基準データとの相関の度合いを示す相関指標値を非過渡時指標値として算出する相関指標値算出手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、前記過渡時指標値がその判定値未満である場合、燃焼質量割合の前記現在データが算出された燃焼サイクルにおける特定割合燃焼点の実測値が、前記エンジン制御に反映されることを禁止し、もしくは、当該エンジン制御に反映される度合いを前記過渡時指標値がその判定値未満である場合と比べて低くし、前記非過渡時指標値がその判定値未満である場合、燃焼質量割合の前記現在データが算出された燃焼サイクルにおける特定割合燃焼点の実測値が、前記エンジン制御に反映されることを禁止し、もしくは、当該エンジン制御に反映される度合いを前記非過渡時指標値がその判定値未満である場合と比べて低くすることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記相関指標値算出手段は、燃焼質量割合の前記現在データが算出された燃焼サイクルよりも１つ前の同一気筒の燃焼サイクルにおいて算出された燃焼質量割合の実測データを、前記直前の過去データとして用いて前記過渡時指標値を算出することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
3. 前記筒内圧センサは、複数気筒の筒内圧を気筒毎に検出し、
   前記相関指標値算出手段は、燃焼質量割合の前記現在データが算出された燃焼サイクルよりも１つ前の同一気筒の燃焼サイクルから、燃焼質量割合の前記現在データが算出された燃焼サイクルまでの間に、他の気筒の燃焼サイクルにおいて算出された燃焼質量割合の実測データを、前記直前の過去データとして用いて前記過渡時指標値を算出することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記他の気筒は、燃焼質量割合の前記現在データが算出された燃焼サイクルの気筒よりも爆発順序が１つ前の気筒であることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の制御装置。

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