JP2017020382A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＭＦＢの実測データがノイズの影響を受けていることを精度良く判定できるようにし、その判定結果を利用して、適切なノイズ対策を伴って特定割合燃焼点に基づくエンジン制御を行えるようにした内燃機関の制御装置を提供する。
【解決手段】筒内圧センサ３０により検出される筒内圧に基づくクランク角度同期でのＭＦＢの実測データを算出する。当該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する。ＭＦＢに関する第１相関指標値αと、ｄＭＦＢ／ｄθに関する第２相関指標値βとを算出する。第１相関指標値αが第１判定値α_ｔｈ１未満であって第２相関指標値βが第２判定値β_ｔｈ以上である場合には、上記フィードバック制御を中止する。
【選択図】図８

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。

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。この従来の燃焼制御装置は、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、燃焼質量割合が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、燃焼質量割合が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 特開２０１４−０２５３８０号公報 特開２００６−１６９９９６号公報 特開２０１２−０７７７２９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、燃焼質量割合（ＭＦＢ）が特定の燃焼質量割合となる時のクランク角度（以下、「特定割合燃焼点」と称する）に基づくエンジン制御を行う場合には、当該特定割合燃焼点は、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上記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、上記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。

一方、筒内圧センサにより検出される筒内圧には、センサ先端部の熱歪に起因する誤差（熱歪誤差）が生じ得る。熱歪誤差の影響はＭＦＢの実測データにも及ぶ。したがって、ＭＦＢの実測データに対するノイズの影響と熱歪の影響とを適切に判別することができていないと、ノイズの影響によってＭＦＢの実測データが変化したことを精度良く把握することが難しくなり、その結果、適切なノイズ対策をとることが難しくなる可能性がある。

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、ＭＦＢの実測データがノイズの影響を受けていることを精度良く判定できるようにし、その判定結果を利用して、適切なノイズ対策を伴って特定割合燃焼点に基づくエンジン制御を行え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、第１相関指標値算出手段と、第２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。第１相関指標値算出手段は、燃焼質量割合の前記実測データと、前記内燃機関の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第１相関指標値を算出する。第２相関指標値算出手段は、燃焼による筒内の熱発生量が最大値に到達する熱発生量最大クランク角度から排気弁の開き時期までの第１クランク角期間と、吸気弁の閉じ時期から燃焼開始点までの第２クランク角期間のうちの少なくとも前記第１クランク角期間中の一部を含む第１特定クランク角期間を対象として、燃焼質量割合の前記実測データをクランク角度で微分して得られる実測一階微分データと、燃焼質量割合の前記基準データをクランク角度で微分して得られる基準一階微分データとの相関の度合いを示す第２相関指標値を算出する。前記制御手段は、前記第１相関指標値が第１判定値未満であって前記第２相関指標値が第２判定値以上である場合には、当該判定に用いられた前記第１および前記第２相関指標値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中止し、もしくは、当該エンジン制御に反映される度合いを当該第１相関指標値が前記第１判定値以上である場合と比べて低くする。

前記制御装置は、前記第１特定クランク角期間を対象として、前記実測一階微分データをクランク角度で微分して得られる実測二階微分データと、前記基準一階微分データをクランク角度で微分して得られる基準二階微分データとの相関の度合いを示す第３相関指標値を算出する第３相関指標値算出手段をさらに備えるものであってもよい。そして、前記制御手段は、前記第１相関指標値が前記第１判定値未満であって前記第２相関指標値が前記第２判定値未満である状況下において前記第３相関指標値が第３判定値未満である場合には、当該判定に用いられた前記第１、前記第２および前記第３相関指標値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中止し、もしくは、当該エンジン制御に反映される度合いを当該第１相関指標値が前記第１判定値以上である場合と比べて低くするものであってもよい。

前記制御装置は、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前記熱発生量の実測データを算出する熱発生量算出手段と、燃焼開始点から前記排気弁の開き時期までの第３クランク角期間中の少なくとも一部を含む第２特定クランク角期間を対象として、前記熱発生量の前記実測データと、前記運転条件および最大熱発生量の基準値に基づく前記熱発生量の基準データとの相関の度合いを示す第４相関指標値を算出する第４相関指標値算出手段と、をさらに備えるものであってもよい。そして、前記制御手段は、前記第１相関指標値が前記第１判定値以上であって前記第４相関指標値が第４判定値未満となる場合には、当該判定に用いられた前記第１および前記第４相関指標値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中止し、もしくは、当該エンジン制御に反映される度合いを当該第４相関指標値が前記第４判定値以上である場合と比べて低くするものであってもよい。

前記制御手段は、前記第１相関指標値が前記第１判定値よりも小さな第５判定値未満であって前記第２相関指標値が前記第２判定値未満である場合には、当該判定に用いられた前記第１および前記第２相関指標値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中止し、もしくは、当該エンジン制御に反映される度合いを当該第１相関指標値が前記第１判定値以上である場合と比べて低くするものであってもよい。

燃焼質量割合（ＭＦＢ）の実測データと基準データとの相関の度合いを示す第１相関指標値は、ＭＦＢの実測データがノイズまたは熱歪の何れの影響を受けている場合にも小さくなる。一方、上記特定クランク角期間を対象として算出され、かつ、ＭＦＢの実測一階微分データと基準一階微分データとの相関の度合いを示す第２相関指標値は、熱歪の影響を受けている場合よりもノイズの影響を受けている場合の方が高くなる。このため、本発明によれば、これらの第１および第２相関指標値を利用することで、ＭＦＢの実測データがノイズの影響を受けていることを精度良く判定することができる。そして、その判定結果を利用して、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なる。このため、適切なノイズ対策を伴って特定割合燃焼点に基づくエンジン制御を行えるようになる。

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図である。 点火時期と燃焼質量割合の波形とを表した図である。 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。 筒内圧データに重畳するノイズがエンジン制御に与える影響を具体的に説明するための図である。 ＭＦＢの基準波形と実測波形との相関の度合いを判定することによってノイズ検出を行う手法を説明するための図である。 ＭＦＢの実測データに対するノイズの影響と熱歪の影響とを表した図である。 ｄＭＦＢ／ｄθの実測データに対するノイズの影響と熱歪の影響とを表した図である。 ノイズおよび熱歪の影響と、ＭＦＢおよびその微分値ｄＭＦＢ／ｄθの実測データの相関指標値α、βの大小との関係をまとめて表した図である。 本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。 ＭＦＢの基準データの作成手法の一例を説明するための図である。 本発明の実施の形態２において実行されるルーチンのフローチャートである。 ＭＦＢの二階微分値（ｄ^２ＭＦＢ／ｄθ^２）のデータの波形の特徴を、ＭＦＢおよびｄＭＦＢ／ｄθのデータの波形と比較して説明するための図である。 ノイズおよび熱歪の影響と相関指標値α、βおよびγの大きさとの関係をまとめて表した図である。 本発明の実施の形態３において実行されるルーチンのフローチャートである。 熱発生量ＱおよびＭＦＢの実測データに対するノイズ、熱歪および出力感度低下の影響を説明するための図である。 本発明の実施の形態４において実行されるルーチンのフローチャートである。 熱発生量Ｑの基準データの作成手法の一例を説明するための図である。

実施の形態１．
まず、図１から図１０を参照して、本発明の実施の形態１について説明する。

［実施の形態１のシステム構成］
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、本実施形態のシステムは、内燃機関１０を制御する制御装置として、電子制御ユニット（ＥＣＵ）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もしく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、および、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および点火装置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には、筒内圧センサ３０に関する異常を運転者に知らせるための故障表示灯（ＭＩＬ）４６が接続されている。さらに、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１におけるエンジン制御］
（筒内圧センサを利用したＭＦＢの実測データの算出）
図２は、点火時期と燃焼質量割合の波形とを表した図である。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における燃焼質量割合（以下、「ＭＦＢ」と称する）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Ｘ％となる時のクランク角度（以下、「特定割合燃焼点」と称し、「ＣＡＸ」を付して示す）を取得することができる。より具体的には、特定割合燃焼点ＣＡＸを取得する際、ＭＦＢの実測データの中に当該特定割合Ｘ％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、当該特定割合Ｘ％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ＣＡＸを算出することができる。以下、本明細書中においては、ＭＦＢの実測データを利用して取得されるＣＡＸのことを「実測ＣＡＸ」と称する。ここでは、図２を参照して代表的な特定割合燃焼点ＣＡＸ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と称する。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。

（ＣＡＸ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ＣＡＸ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ＣＡＸ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」と称する。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」と称する。なお、本実施形態では、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。

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、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、空燃比とＳＡ−ＣＡ１０との関係を事前に定めておくことで、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」と称する）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とともに、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」と称する）を実行するようにしている。

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。

［実施の形態１における異常検出手法と異常検出時の対策］
（筒内圧データに重畳するノイズがエンジン制御に与える影響）
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。筒内圧センサ３０の出力信号にノイズが重畳すると、筒内圧に基づいて算出される熱発生量Ｑの実測データ、さらにはＭＦＢの実測データにも、ノイズの影響が現れる。その結果、本実施形態のエンジン制御である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利用するＣＡ１０およびＣＡ５０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ような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。

図４は、筒内圧データに重畳するノイズがエンジン制御に与える影響を具体的に説明するための図である。まず、図４（Ａ）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。このような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４（Ａ）中に例示したように、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。

一方、図４（Ｂ）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このような波形であったとすると、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４（Ａ）および図４（Ｂ）に示す例のように、ＭＦＢの実測データがノイズの影響を受けていると、ＣＡ１０やＣＡ５０といった特定割合燃焼点ＣＡＸに誤差が生じ得る。このため、特定割合燃焼点ＣＡＸ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。より具体的には、上記の例からも分かるように、燃焼期間よりも後のクランク角期間中にノイズが重畳すると、燃焼期間よりも前のクランク角期間中にノイズが重畳する場合と比べて、多くの特定割合燃焼点ＣＡＸが誤差の影響を受け易くなる。したがって、ノイズがエンジン制御に与える影響の度合いは、燃焼期間よりも後のクランク角期間中にノイズが重畳する場合の方が大きくなる。

（ＭＦＢの実測データと基準データとの相関の度合いを利用したノイズ検出）
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筒内圧センサ３０の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の実測データがノイズの影響を受け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。

図５は、ＭＦＢの基準波形と実測波形との相関の度合いを判定することによってノイズ検出を行う手法を説明するための図である。図５中に示す基準波形とは、エンジン運転条件に基づいて規定されるＭＦＢの基準データの波形のことである。同図中に示す実測波形とは、ＭＦＢの実測データの波形のことである。より具体的には、実測波形（ノイズなし）は、ノイズが重畳していない例を模式的に示し、実測波形（ノイズあり）は、燃焼期間（ＣＡ０−ＣＡ１００）よりも後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模式的に示している。

ＭＦＢの実測データがノイズの影響を受けていると、実測データは、そのようなノイズの影響を受けていない同一運転条件のＭＦＢの基準データから離れたものとなる。そこで、本実施形態では、ＭＦＢの基準データと実測データとの相関の度合いを示す「第１相関指標値α」の大きさを評価することによって、ＭＦＢの実測データがノイズの影響を受けていることを検出することとした。そして、第１相関指標値αの算出の好ましい手法として、本実施形態では、相互相関関数が用いられる。相互相関関数を用いた相互相関係数Ｒの算出は、次の（４）式を用いて行われる。

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（本実施形態では、ＭＦＢの基準データと実測データの波形）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期間を示している。当該期間（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、「評価期間Ｔ」と称する）に相当する。評価期間Ｔの具体例については後述するが、例えば、点火時期から排気弁２２の開き時期（ＥＶＯ）までとすることができる。評価期間Ｔは、基準データもしくは実測データの何れを利用して特定される期間であってもよい。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ＣＡＸ（本実施形態では、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、基準データの波形を固定したままで評価期間Ｔ内のＭＦＢの実測データの波形全体をクランク角度方向（図５の横軸方向）に少しずつ移動させつつ相互相関係数Ｒ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の最大値Ｒ_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。そのうえで、本実施形態で用いられる第１相関指標値αは、最大値Ｒ_ｍａｘそのものではなく、相互相関係数Ｒ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としている。ここでいう正規化処理とは、２つの波形（基準データと実測データの波形）が完全に一致したときのＲ_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第１相関指標値α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、第１相関指標値α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、第１相関指標値α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第１相関指標値α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５に示す例では、実測波形（ノイズなし）の場合であれば、第１相関指標値α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波形（ノイズあり）の場合には、第１相関指標値αは実測波形（ノイズなし）の場合の値と比べて小さな値となる。そして、重畳するノイズの大きさが大きいほど、第１相関指標値αはより小さくなる。

なお、本実施形態では、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第１相関指標値α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。このことは、後述の第２〜第４相関指標値β、γおよびδについても同様である。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Ｙ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Ｙ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Ｙ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。

（ＭＦＢの実測データに対するノイズの影響と熱歪の影響との判別）
図６は、ＭＦＢの実測データに対するノイズの影響と熱歪の影響とを表した図である。図６中に「正常」と付して示す波形は、ノイズおよび熱歪の何れの影響も受けていないときのＭＦＢの実測データの波形（基準データの波形に相当）を示している。

ＭＦＢの実測データは、上述のようなノイズの影響だけでなく、筒内圧センサ３０の熱歪の影響も受ける。ここでいう熱歪とは、筒内に露出しているセンサ先端部が高温の燃焼ガスに晒されることによって変形する現象のことである。このような熱歪が生じると、筒内圧センサ３０により検出される筒内圧には、熱歪に起因する誤差（熱歪誤差）が生じ得る。

熱歪誤差は、上記（１）式により算出される熱発生率ｄＱ／ｄθに影響を与え、その結果として、上記（２）および（３）式によりそれぞれ算出される熱発生量Ｑの実測データおよびＭＦＢの実測データに対しても影響を与えることになる。より具体的には、熱歪誤差が大きいほど、ＭＦＢの実測データはより大きな影響を受ける。ある燃焼サイクルの燃焼に起因する熱歪誤差は、その燃焼サイクルの燃焼期間よりも後のクランク角期間におけるＭＦＢの実測データ（すなわち、最大熱発生量Ｑ_ｍａｘに到達するクランク角度（熱発生量最大クランク角度θ_Ｑｍａｘ）よりも後のＭＦＢの実測データ）に影響を及ぼす。なお、図６中に「熱歪」と付して示すＭＦＢの実測データの波形は、θ_Ｑｍａｘよりも後のクランク角期間において、クランク角度θが進むにつれてＭＦＢの実測データが低下する態様で熱歪誤差が生じている波形の一例である。この例とは逆に、θ_Ｑｍａｘよりも後のクランク角期間において、クランク角度θが進むにつれてＭＦＢの実測データが上昇する態様で熱歪誤差が生じる場合もある。

ノイズの影響を受けた場合だけでなく、熱歪誤差の影響を受けた場合にも、ＭＦＢの実測データと基準データとの相関度合いは低くなるので、第１相関指標値αは小さくなる。このため、熱歪の発生が想定される場合には、単にＭＦＢのデータに関する第１相関指標値αの大きさを評価するだけでは、第１相関指標値αが小さい理由がノイズの影響であるのか熱歪の影響であるのかを判別することが難しく、ＭＦＢの実測データがノイズの影響を受けていることを精度良く判定することが難しくなる。

ここで、図６中に示す実測波形（ノイズ）と実測波形（熱歪）は、第１相関指標値αの低下度合いとしては同等のレベルのものを表していることとする。図４を参照して既述し、かつ図６からも分かるように、θ_Ｑｍａｘよりも後のクランク角期間において発生したノイズの影響を受ける場合には、ＭＦＢが１００％となるときの熱発生量Ｑ（最大熱発生量Ｑ_ｍａｘ）のデータを誤検出することに起因してＣＡ５０およびＣＡ１０に対しても比較的大きなずれが発生する。一方、熱歪に関しては、図６からも分かるように、燃焼期間中のデータについては正常時のものに十分に近いので、ＣＡ５０およびＣＡ１０への熱歪の影響はノイズの影響と比べて小さいといえる。このことから、第１相関指標値αの低下度合いとしては同等であっても、ノイズの影響を受けている実測波形の方が、熱歪の影響を受けている実測波形と比べて、特定割合燃焼点ＣＡＸを利用するエンジン制御に与える影響は大きいといえる。したがって、ＭＦＢの実測データに対するノイズの影響と熱歪の影響とを適切に判別することができていないと、ノイズの影響によってＭＦＢの実測データが変化したことを精度良く把握することが難しくなり、その結果、適切なノイズ対策をとることが難しくなる可能性がある。

図７は、ｄＭＦＢ／ｄθの実測データに対するノイズの影響と熱歪の影響とを表した図である。ここでいうｄＭＦＢ／ｄθの実測データとは、ＭＦＢの実測データをクランク角度θで微分することにより得られる実測一階微分データのことである。また、図７中に「正常」と付して示す波形は、ノイズおよび熱歪の何れの影響も受けていないときのｄＭＦＢ／ｄθの実測データの波形（基準データの波形に相当）を示している。

図７に示すように、ｄＭＦＢ／ｄθの実測データの波形で比較した場合、スパイク状のノイズを伴う実測データの波形は、ノイズが発生する極短期間を除き、太い実線で示す正常波形（基準波形）と十分に相関のとれたものとなる。一方、熱歪誤差を伴うケースでは、ｄＭＦＢ／ｄθの実測データの波形においても、依然として正常波形（基準波形）から離れたものとなる。より具体的には、図６に示す態様で熱歪誤差が生じている場合におけるｄＭＦＢ／ｄθの実測データに対する熱歪誤差の影響は、θ_Ｑｍａｘよりも後のクランク角期間においてｄＭＦＢ／ｄθの実測データが負側で正常波形から離れたものとなるという態様で表れる。なお、ここでは図示していないが、θ_Ｑｍａｘよりも後のクランク角期間においてクランク角度θが進むにつれてＭＦＢの実測データが上昇する態様で熱歪誤差が生じるケースでは、ｄＭＦＢ／ｄθの実測データに対する熱歪誤差の影響は、θ_Ｑｍａｘよりも後のクランク角期間においてｄＭＦＢ／ｄθの実測データが正側で正常波形から離れたものとなるという態様で表れる。

また、燃焼期間（ＣＡ０−ＣＡ１００）に関しては、θ_Ｑｍａｘよりも後のクランク角期間中にノイズが重畳する場合のＭＦＢ／ｄθの実測データの波形は、ＭＦＢの実測データが図６に示すように正常のものと大きく相違する影響を引き継ぐ形となり、正常波形に対して図７に示すように大きく相違する。

以上の点を考慮すると、燃焼期間（ＣＡ０−ＣＡ１００）を除いてｄＭＦＢ／ｄθの実測データと基準データとの相関の度合いを評価すれば、ノイズの影響があるケースと熱歪の影響があるケースとを判別することができるといえる。この点について、図８を参照して以下に具体的に説明する。

図８は、ノイズおよび熱歪の影響と、ＭＦＢおよびその微分値ｄＭＦＢ／ｄθの実測データの相関指標値α、βの大小との関係をまとめて表した図である。ここでは、ｄＭＦＢ／ｄθの実測データと基準データとの相関の度合いを示す相関指標値を「第２相関指標値β」と称する。第２相関指標値βの算出は、上述した第１相関指標値αの算出と同じ手法で行うことができる。ここでは、第２相関指標値βの評価期間Ｔ２は、一例として、θ_Ｑｍａｘ（ＣＡ１００）から排気弁２２の開き時期（ＥＶＯ）までのクランク角期間と、点火時期から燃焼開始点（ＣＡ０）までのクランク角期間であるものとする。ＭＦＢに関する第１相関指標値αは、図６を参照して既述したように、ノイズの影響もしくは熱歪の影響がある何れのケースにおいても小さくなる。

一方、ｄＭＦＢ／ｄθに関する第２相関指標値βは、図７を参照して既述したように、ノイズの影響があるケースの方が、熱歪の影響があるケースと比べて大きくなる。したがって、ノイズの影響がある場合に得られる第２相関指標値βと、熱歪の影響がある場合に得られる第２相関指標値βとを判別可能な値として、第２判定値β_ｔｈ（正の値）を予め適切に設定しておくことで、第２相関指標値βと第２判定値β_ｔｈとの比較結果に基づいて、ノイズの影響があるケースと熱歪の影響があるケースとを適切に切り分けられるようになる。

（ノイズの検出と対策）
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、本実施形態では、ＭＦＢに関する第１相関指標値αが第１判定値α_ｔｈ１未満であってｄＭＦＢ／ｄθに関する第２相関指標値βが第２判定値β_ｔｈ以上である場合に、ＭＦＢの実測データがスパイク状のノイズの影響を受けていると判断することとした。

そのうえで、上記判断がなされた場合には、ＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御およびＣＡ５０フィードバック制御を中止することとし、これにより、当該判断の対象となった第１相関指標値αおよび第２相関指標値β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等に反映されることをそれぞれ中止することとした。一方、第１相関指標値αが第１判定値α_ｔｈ１未満であって第２相関指標値βが第２判定値β_ｔｈ未満となるケース（熱歪の影響があるケース）については、本実施形態では熱歪がＣＡ１０およびＣＡ５０に与える影響は小さいと判定し、ＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御等の中止は行わないこととした。

また、スパイク状の大きなノイズがＭＦＢの実測データに重畳している場合には、筒内圧センサ３０の電気回路（図示省略）に異常が発生していることが考えられる。そこで、本実施形態では、ＭＦＢに関する第１相関指標値αが第１判定値α_ｔｈ１未満であってｄＭＦＢ／ｄθに関する第２相関指標値βが第２判定値β_ｔｈ以上である場合には、筒内圧センサ３０の電気回路に異常が生じていると判定し、ＭＩＬ４６を点灯させることとした。なお、より具体的には、ここでいう電気回路の異常としては、例えば、筒内圧センサ３０のシールド線の断線を挙げることができる。

（実施の形態１における具体的処理）
図９は、本発明の実施の形態１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９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、目標空燃比のことであり、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。なお、エンジントルクは、例えば、車両のアクセルポジションセンサ（図示省略）により検出される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、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の基準データが評価期間Ｔ１を対象として算出される。評価期間Ｔ１は、一例として、点火時期から排気弁２２の開き時期（ＥＶＯ）である。ＭＦＢの基準データは、一例として、図１０を参照して以下に説明する手法を用いて算出することができる。

図１０は、ＭＦＢの基準データの作成手法の一例を説明するための図である。図１０は、クランク角度θをｘ座標値とし、燃焼質量割合ＭＦＢをｙ座標値とするｘｙ平面（以下、「ＭＦＢ−θ平面」と称する）を表している。

図３を参照して既述したように、ＣＡ５０フィードバック制御の目標値である目標ＣＡ５０は、エンジン運転条件（目標空燃比、エンジン回転速度および吸入空気量）に応じた値として決定される。ＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御の目標値である目標ＳＡ−ＣＡ１０も、同様に、エンジン運転条件に応じた値として決定される。各燃焼サイクルにおける点火時期ＳＡの指示値（目標点火時期）は、ＣＡ５０フィードバック制御が実行されるリーンバーン運転時であれば、エンジン運転条件に応じた基本点火時期を基礎としてＣＡ５０フィードバック制御が反映された後の値として決定される。このように算出される目標ＳＡ−ＣＡ１０と目標点火時期とからＣＡ１０を算出することができる。ただし、このＣＡ１０自体は、上記ＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御の直接の制御目標値ではないため、以下、当該ＣＡ１０のことを「特定ＣＡ１０」と称する。

ＣＡ５０はＭＦＢが５０％となる時のクランク角度であり、ＣＡ１０はＭＦＢが１０％となる時のクランク角度である。このため、目標ＣＡ５０の値と特定ＣＡ１０の値とが決定されれば、図１０に示すＭＦＢ−θ平面上において目標ＣＡ５０および特定ＣＡ１０がそれぞれ位置する点Ａおよび点Ｂが自ずと定まる。

ＭＦＢの実測データの相関の度合いを評価するためには、基準データは、所定クランク角度毎に取得されるようになっている実測データの各データと対となるデータを漏れなく持っておく必要がある。このため、本手法では、２点Ａ、Ｂを基に線形内挿と線形外挿とが行われ、燃焼開始点ＣＡ０から燃焼終了点ＣＡ１００までのクランク角期間内のＭＦＢの基準データが生成される。そして、ＣＡ０よりも前のクランク角期間の基準データについては、ＭＦＢが０％であるデータとして生成され、ＣＡ１００よりも後のクランク角期間の基準データについては、ＭＦＢが１００％であるデータとして生成される。このようにして、ＭＦＢの基準データが生成される。生成された基準データが通る波形は、図１３中に破線で示すような波形となる。特定割合燃焼点ＣＡＸに基づくエンジン制御における直接的もしくは間接的な制御目標値（目標ＣＡ５０と特定ＣＡ１０）を利用する本手法によれば、ＭＦＢのデータの波形の特徴を捉えながら、ＭＦＢの基準データを簡便かつ精度良く生成することができる。なお、後述のステップ１２６の処理によりＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御等が中止されている状態において本ステップ１０４に進んで基準データを算出する場合には、中止直前の目標ＣＡ５０および特定ＣＡ１０の値が使用されるものとする。

次に、ＥＣＵ４０は、ステップ１０６に進む。ステップ１０６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１０８に進む。ステップ１０８では、ステップ１０４および１０６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、評価期間Ｔ１を対象として、上記（５）式を用いて第１相関指標値α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１０８にて算出された第１相関指標値αが所定の第１判定値α_ｔｈ１未満であるか否かが判定される。本ステップ１１０で用いられる第１判定値α_ｔｈ１は、ＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御等に影響が生じる大きさ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１１０の判定が不成立である場合（α≧α_ｔｈ１）、すなわち、今回の燃焼サイクルにおけるＭＦＢの実測データが同一運転条件での基準データと相関の度合いの高いものであると判断できる場合には、ＥＣＵ４０は、ステップ１１２に進み、今回の燃焼サイクルにおけるＭＦＢの実測データは正常であると判定する。次いで、ＥＣＵ４０は、ステップ１１４に進み、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継続を許可する。

一方、ステップ１１０の判定が成立する場合（α＜α_ｔｈ１）、すなわち、ＭＦＢの実測データが基準データと相関の度合いの低いものであると判断できる場合には、ＥＣＵ４０は、ステップ１１６に進む。ステップ１１６では、ステップ１０４において算出されたＭＦＢの基準データをクランク角度θで微分することにより、ｄＭＦＢ／ｄθの基準データ（ＭＦＢの基準一階微分データ）が上述の評価期間Ｔ２を対象として算出される。

次に、ＥＣＵ４０は、ステップ１１８に進み、ステップ１０６において算出されたＭＦＢの実測データをクランク角度θで微分することにより、ｄＭＦＢ／ｄθの実測データ（ＭＦＢの実測一階微分データ）が算出される。

次に、ＥＣＵ４０は、ステップ１２０に進む。ステップ１２０では、ステップ１１６および１１８にてそれぞれ算出されたｄＭＦＢ／ｄθの基準データおよび実測データを用いて、評価期間Ｔ２を対象として、上記（５）式を用いて第２相関指標値βが算出される。

次に、ＥＣＵ４０は、ステップ１２２に進む。ステップ１２２では、ステップ１２０にて算出された第２相関指標値βが所定の第２判定値β_ｔｈ以上であるか否かが判定される。本ステップ１２２で用いられる第２判定値β_ｔｈは、上述のように、ノイズの影響がある場合に得られる第２相関指標値βと、熱歪の影響がある場合に得られる第２相関指標値βとを判別可能な値として事前に設定されたものである。

ステップ１２２の判定が不成立である場合（β＜β_ｔｈ）、すなわち、ＭＦＢの実測データの相関性が低下している要因が熱歪誤差であると判断できる場合には、ＥＣＵ４０は、ステップ１１４に進み、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継続を許可する。

一方、ステップ１２２の判定が成立する場合（β≧β_ｔｈ）、すなわち、ＭＦＢの実測データの相関性が低下している要因がスパイク状のノイズであると判断できる場合には、ＥＣＵ４０は、ステップ１２４に進む。ステップ１２４では、筒内圧センサ３０の電気回路にシールド線の断線等の異常が生じていると判断され、ＭＩＬ４６を点灯させる処理が実行される。さらに、この場合には、ＥＣＵ４０は、ステップ１２６に進む。ステップ１２６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。

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、本実施形態では、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１２６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９に示すルーチンの処理によれば、同一運転条件でのＭＦＢの基準データと実測データとを対象として算出される第１相関指標値αだけでなく、ＭＦＢの一階微分値であるｄＭＦＢ／ｄθに関する第２相関指標値βをも利用して、実測データと基準データとの相関の度合いが評価される。これにより、ＭＦＢの実測データがスパイク状のノイズの影響を受けていることを熱歪の影響があるケースと切り分けて判定できるようになる。そして、ノイズの影響があると判定された場合には、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中止される。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。その結果、当該エンジン制御のロバスト性を向上させることができる。

また、上記ルーチンの処理によれば、第１および第２相関指標値αおよびβを利用してスパイク状のノイズの影響があることを検出した場合には、ＭＩＬ４６を点灯させることにより、筒内圧センサ３０の電気回路の異常を運転者に知らせることができる。

ところで、上述した実施の形態１においては、ＭＦＢに関する第１相関指標値αが第１判定値α_ｔｈ１未満であってｄＭＦＢ／ｄθに関する第２相関指標値βが第２判定値β_ｔｈ以上であることが、ある燃焼サイクルにおいて判定された場合に、筒内圧センサ３０の電気回路に異常が生じていると判定し、ＭＩＬ４６を点灯させることとしている。しかしながら、このような筒内圧センサ３０に関する異常判定は、個々のサイクルにおいてＭＦＢに関する第１相関指標値αが第１判定値α_ｔｈ１未満であってｄＭＦＢ／ｄθに関する第２相関指標値βが第２判定値β_ｔｈ以上であると判定される度に仮異常であると判定し、仮異常と判定される回数（燃焼サイクル数）が所定回数以上となった場合に、筒内圧センサ３０の電気回路に異常が生じているとの判定を確定するようにしてもよい。そして、確定的な判定がなされたことをもって、ＭＩＬ４６を点灯するとともに、ＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御等を中止するようにしてもよい。このような処理を行うことにより、偶発的な要因でスパイク状のノイズが重畳したケースと区別して、筒内圧センサ３０の電気回路の異常をより正確に判定できるようになる。なお、このように、仮異常と判定される回数が所定回数以上となった場合に、異常判定を確定するという処理は、後述の実施の形態２〜４における他の異常判定に関しても同様である。

なお、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ４０がステップ１０６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するとともに、ステップ１１０の判定が成立し、かつ、ステップ１２２の判定が成立した場合にステップ１２６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、ＥＣＵ４０がステップ１０８の処理を実行することにより本発明における「第１相関指標値算出手段」が実現されており、そして、ＥＣＵ４０がステップ１２０の処理を実行することにより本発明における「第２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」に相当している。

実施の形態２．
次に、図１１を新たに参照して、本発明の実施の形態２について説明する。

［実施の形態２における異常検出手法と異常検出時の対策］
上述した実施の形態１においては、第１相関指標値αが第１判定値α_ｔｈ１未満であって第２相関指標値βが第２判定値β_ｔｈ未満となるケースについては、熱歪がＣＡ１０およびＣＡ５０に与える影響は小さいと判定し、ＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御等の中止は行わないこととしている。

一般に、筒内圧センサとこれを取り巻く燃焼室の壁面との間には、筒内のガスが筒内圧センサと上記壁面との隙間を通って外部に漏れ出さないように当該隙間をシールするシール部（図示省略）が備えられる。このようなシール部のシール機能が低下すると、高温の燃焼ガスがシール部よりも奥側の部位にまで入り込むこととなり、筒内圧をセンシングするセンサ先端部が燃焼ガスから受ける熱量が増加する。このため、シール部のシール機能が低下すると（すなわち、シール部に異常が発生すると）、熱歪誤差が大きくなる。シール部の異常によって熱歪誤差が過大となった場合には、熱歪がＣＡ１０およびＣＡ５０に与える影響が無視できないほど大きくなる。したがって、熱歪がＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御等に与える影響が大きくなる。

そこで、本実施形態では、第１相関指標値αが第１判定値α_ｔｈ１未満であって第２相関指標値βが第２判定値β_ｔｈ未満となる場合には、さらに、第１相関指標値αが第１判定値α_ｔｈ１よりも小さな第５判定値α_ｔｈ５以上であるか否かを判定することとした。

第１相関指標値αが第５判定値α_ｔｈ５以上である場合（α_ｔｈ５≦α＜α_ｔｈ１）には、第１相関指標値αは、第１判定値α_ｔｈ１よりは小さいけれども第５判定値α_ｔｈ５以上であるために熱歪の影響によるＭＦＢデータの相関性の低下の度合いは比較的低いと判断することができる。

一方、第１相関指標値αが第５判定値α_ｔｈ５未満である場合（α＜α_ｔｈ５＜α_ｔｈ１）には、第１相関指標値αは、第５判定値α_ｔｈ５よりも小さいために熱歪の影響による相関性の低下の度合いは比較的高いと判断することができる。本実施形態では、このような場合には、シール部に異常が発生していると判定することとした。さらに、この場合には、シール部の異常を運転者に知らせるためにＭＩＬ４６を点灯させるとともに、ＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御等の中止を行うこととした。

（実施の形態２における具体的処理）
図１１は、本発明の実施の形態２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、図１１において、実施の形態１における図９に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。

図１１に示すルーチンでは、ＥＣＵ４０は、ステップ１２２において第２相関指標値βが第２判定値β_ｔｈ未満であると判定した場合には、ステップ２００に進む。ステップ２００では、第１相関指標値αが第５判定値α_ｔｈ５以上であるか否かが判定される。第５判定値α_ｔｈ５は、熱歪の影響によるＭＦＢデータの相関性の低下がシール部の異常に起因する大きなものであるか否か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２００において第１相関指標値αが第５判定値α_ｔｈ５以上であると判定した場合には、ＥＣＵ４０は、ステップ１１４に進み、ＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御等の実行を許可する。一方、ステップ２００において第１相関指標値αが第５判定値α_ｔｈ５未満であると判定した場合には、ＥＣＵ４０は、ステップ２０２に進み、シール部のシール機能に異常が生じていると判定し、ＭＩＬ４６を点灯させる。さらに、この場合には、ＥＣＵ４０は、ステップ１２６に進み、ＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御等を中止させる。

以上説明した図１１に示すルーチンの処理によれば、第１相関指標値αおよび第２相関指標値βを利用して、ＭＦＢの実測データがスパイク状のノイズの影響を受けていることを熱歪の影響があるケースと切り分けて判定できるだけでなく、シール部の異常の有無の判定を行えるようになる。そして、シール部の異常が発生したと判定された場合に、適切な対策（ＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御等の中止）を行えるようになる。

実施の形態３．
次に、図１２〜図１４を新たに参照して、本発明の実施の形態３について説明する。

［実施の形態３における異常検出手法と異常検出時の対策］
図１２は、ＭＦＢの二階微分値（ｄ^２ＭＦＢ／ｄθ^２）のデータの波形の特徴を、ＭＦＢおよびｄＭＦＢ／ｄθのデータの波形と比較して説明するための図である。なお、図１２中に示すＣＡ０およびＣＡ１００は正常波形のものである。上述した実施の形態１および２においては、ＭＦＢデータの波形（図１２（Ａ））に関する第１相関指標値αとともにｄＭＦＢ／ｄθ（ＭＦＢの一階微分値）データの波形（図１２（Ｂ））に関する第２相関指標値βを利用することで、ＭＦＢの実測データがスパイク状のノイズの影響を受けていることを熱歪の影響があるケースと切り分けて判定することができる。

ここで、ＭＦＢの実測データは、熱歪の影響とともにノイズの影響を受ける可能性がある。熱歪とノイズの双方の影響を受けている場合にも、第２相関指標値βは小さくなる。したがって、第２相関指標値βの大きさを評価するだけでは、熱歪の影響を単独で受けているケースと、熱歪とノイズの双方の影響を受けているケースとを判別することは難しいといえる。付け加えると、スパイク状のノイズに関して第２相関指標値βを用いて可能となる判定は、ＭＦＢの実測データがノイズの影響を受けているかどうかではなく、ノイズの影響を単独で受けているケースを、ノイズの影響の有無を含めて熱歪の影響を受けているケースと切り分けることであるといえる。

次に、図１２（Ｃ）は、ＭＦＢの二階微分値（ｄ^２ＭＦＢ／ｄθ^２）のデータの波形を示している。ＭＦＢの実測データが熱歪の影響を受ける場合には、ｄＭＦＢ／ｄθのデータの波形は、図１２（Ｂ）に示すように、θ_Ｑｍａｘよりも後のクランク角期間において、ほぼ一定値を示す。したがって、当該クランク角期間におけるＭＦＢの二階微分値は、ほぼゼロを示すようになる。このため、ＭＦＢの二階微分値によれば、図１２（Ｃ）に示すように、熱歪の影響を極小化できることが分かる。

一方、スパイク状のノイズの影響を受けるケースでは、図１２（Ｃ）に示すように、θ_Ｑｍａｘよりも後のクランク角期間において、ノイズの影響が二階微分値に対し、熱歪の影響を受けるケースと比べて相対的に大きく表れるようになる。

図１３は、ノイズおよび熱歪の影響と相関指標値α、βおよびγの大きさとの関係をまとめて表した図である。ここでは、ｄ^２ＭＦＢ／ｄθ^２の実測データと基準データとの相関の度合いを示す相関指標値を「第３相関指標値γ」と称する。第３相関指標値γの算出は、上述した第１相関指標値α等の算出と同じ手法で行うことができる。ここでは、第３相関指標値γの評価期間は、一例として、上述の評価期間Ｔ２であるものとする。

図１２を参照して行った考察の結果をまとめると、図１３に示すようになる。ここで注目する関係は、図１３中に太線で囲んだ２つのケースについてである。まず、図１３に示すように、ｄＭＦＢ／ｄθに関する第２相関指標値βは、図１２を参照して既述したように、熱歪の影響を単独で受けているケース、ならびに、熱歪およびノイズの双方の影響を受けているケースの何れにおいても小さくなる。

一方、ｄ^２ＭＦＢ／ｄθ^２に関する第３相関指標値γは、図１３を参照して既述したように、熱歪の影響を単独で受けているケースの方が、熱歪およびノイズの双方の影響を受けているケースと比べて大きくなる。したがって、これらのケースにおいて得られる第３相関指標値γを判別可能な値として、第３判定値γ_ｔｈ（正の値）を予め適切に設定しておくことで、第３相関指標値γと第３判定値γ_ｔｈとの比較結果に基づいて、熱歪の影響を単独で受けているケースと、熱歪およびノイズの双方の影響を受けているケースとを適切に判別できるようになる。

（実施の形態３における具体的処理）
図１４は、本発明の実施の形態３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、図１４において、実施の形態１における図９に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。

図１４に示すルーチンでは、ＥＣＵ４０は、ステップ１２２において第２相関指標値βが第２判定値β_ｔｈ未満であると判定した場合には、ステップ３００に進む。ステップ３００では、ステップ１１６において算出されたｄＭＦＢ／ｄθの基準データをクランク角度θで微分することにより、ｄ^２ＭＦＢ／ｄθ^２の基準データ（ＭＦＢの基準二階微分データ）が評価期間Ｔ２を対象として算出される。

次に、ＥＣＵ４０は、ステップ３０２に進み、ステップ１１８において算出されたｄＭＦＢ／ｄθの実測データをクランク角度θで微分することにより、ｄ^２ＭＦＢ／ｄθ^２の実測データ（ＭＦＢの実測二階微分データ）が算出される。

次に、ＥＣＵ４０は、ステップ３０４に進む。ステップ３０４では、ステップ３００および３０２にてそれぞれ算出されたｄ^２ＭＦＢ／ｄθ^２の基準データおよび実測データを用いて、評価期間Ｔ２を対象として、上記（５）式を用いて第３相関指標値γが算出される。

次に、ＥＣＵ４０は、ステップ３０６に進む。ステップ３０６では、ステップ３０４にて算出された第３相関指標値γが所定の第３判定値γ_ｔｈ以上であるか否かが判定される。本ステップ３０６で用いられる第３判定値γ_ｔｈは、上述のように、熱歪の影響を単独で受けている場合に得られる第３相関指標値γと、熱歪およびノイズの双方の影響を受けている場合に得られる第３相関指標値γとを判別可能な値として事前に設定されたものである。

ステップ３０６の判定が成立する場合（γ≧γ_ｔｈ）には、熱歪の影響を単独で受けていることを要因としてＭＦＢの実測データの相関性が低下していると判断することができる。この場合には、ＥＣＵ４０は、ステップ１１４に進み、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継続を許可する。

一方、ステップ３０６の判定が不成立となる場合（γ＜γ_ｔｈ）には、熱歪およびノイズの双方の影響を受けていることを要因としてＭＦＢの実測データの相関性が低下していると判断することができる。この場合には、ＥＣＵ４０は、ステップ１２４に進む。この場合は、ステップ１２２の判定が不成立となったケースであるが、ステップ３０６にて熱歪とともにノイズの影響を受けていると判断されたことを受けて、筒内圧センサ３０の電気回路に異常が生じていると判断され、ＭＩＬ４６を点灯させる処理が実行される。さらに、この場合には、ＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御等が中止される（ステップ１２６）。

以上説明した図１４に示すルーチンの処理によれば、第１相関指標値αおよび第２相関指標値βに加え、ＭＦＢの二階微分値であるｄ^２ＭＦＢ／ｄθ^２に関する第３相関指標値γをも利用して、実測データと基準データとの相関の度合いが評価される。これにより、熱歪の影響を単独で受けているケースと、熱歪およびノイズの双方の影響を受けているケースとを適切に判別できるようになる。

ところで、上述した実施の形態３においては、実施の形態１の図９に示すルーチンの処理に対して、本実施形態の第３相関指標値γを利用した処理（ステップ３００〜３０６）を組み合わせた例について説明を行った。しかしながら、第３相関指標値γを利用した処理は、実施の形態２の図１１に示すルーチンの処理と組み合わせて実行されるものであってもよい。具体的には、ステップ２００の判定が成立する場合および不成立となる場合のそれぞれにおいて、上記処理（ステップ３００〜３０６）を続けて実行すればよい。ただし、ステップ２００の判定が不成立となった後に上記処理に進む場合には、シール部の異常と判定された場合であるため、その後にステップ３０６の判定が成立した場合には、ステップ１１４ではなくステップ１２６に進むように処理が変更されることが好ましい。

なお、上述した実施の形態３においては、ＥＣＵ４０がステップ３０４の処理を実行することにより本発明における「第３相関指標値算出手段」が実現されている。

実施の形態４．
次に、図１５〜図１７を参照して、本発明の実施の形態４について説明する。

［実施の形態４における異常検出手法と異常検出時の対策］
図１５は、熱発生量ＱおよびＭＦＢの実測データに対するノイズ、熱歪および出力感度低下の影響を説明するための図である。なお、図１５中に示すＣＡ０およびＣＡ１００は正常波形のものである。筒内圧センサ３０の出力感度は、センサ先端部（圧力検出部）へのデポジット付着などの理由によって低下することがある。筒内圧センサ３０の感度低下が生じると、筒内圧センサ３０の出力が低下する。その結果、熱発生量Ｑの実測データに関しては、図１５（Ａ）に示すように、正常時と比べて、燃焼期間中の熱発生量Ｑの上昇が緩やかになるとともに、最大熱発生量Ｑ_ｍａｘが低下する。

一方、ＭＦＢの算出は、熱発生量Ｑの実測データの波形の違いによらずに、それぞれの波形の熱発生量Ｑの実測データにおける最大熱発生量Ｑ_ｍａｘをＭＦＢ１００％として行われるものである。このため、図１５（Ｂ）に示すように、感度低下が生じている場合のＭＦＢの実測データの波形は、正常時の波形に十分に近いものとなる。

図１５に示す各波形の特徴に着目すると、ＭＦＢの実測データが正常時の実測データ（基準データに相当）と相関の高いものであるとき（すなわち、ＭＦＢの実測データにノイズおよび熱歪の大きな影響が認められないとき）に、熱発生量Ｑの実測データが正常時の実測データ（基準データ）と相関が低いようであれば、ＭＦＢの実測データは感度低下の影響を受けていると判定できるといえる。

そこで、本実施形態では、第１相関指標値αが第１判定値α_ｔｈ１以上であって、熱発生量Ｑの実測データと基準データとの相関を示す第４相関指標値δが第４判定値δ_ｔｈ未満である場合に、感度低下の影響があるケースであると判定することとした。そして、本実施形態では、感度低下を筒内圧センサ３０に関する異常と捉えて、当該異常を運転者に知らせるためにＭＩＬ４６を点灯させることとした。さらに、この場合には、ＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御等の中止を行うこととした。

（実施の形態４における具体的処理）
図１６は、本発明の実施の形態４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、図１６において、実施の形態１における図９に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。

図１６に示すルーチンでは、ＥＣＵ４０は、ステップ１１０において第１相関指標値αが第１判定値α_ｔｈ１以上であると判定した場合には、ステップ４００に進む。ステップ４００では、熱発生量Ｑの基準データが評価期間Ｔ３を対象として算出される。評価期間Ｔ３は、一例として、評価期間Ｔ１と同様に、点火時期から排気弁２２の開き時期までのクランク角期間であるものとする。熱発生量Ｑの基準データは、一例として、図１７を参照して以下に説明する手法を用いて算出することができる。

図１７は、熱発生量Ｑの基準データの作成手法の一例を説明するための図である。図１７は、クランク角度θをｘ座標値とし、熱発生量Ｑをｙ座標値とするｘｙ平面（以下、「Ｑ−θ平面」と称する）を表している。ここで説明する作成手法は、図１０を参照して説明したＭＦＢの基準データの作成手法と共通の思想に基づくものであり、直接的もしくは間接的な制御目標値である目標ＣＡ５０および特定ＣＡ１０が使用される。ただし、ここでの作成対象はＭＦＢではなく熱発生量Ｑであるため、データの波形の形状を特定するための情報として、最大熱発生量Ｑ_ｍａｘの値を必要とする。ここで用いられる最大熱発生量Ｑ_ｍａｘの値は、例えば、エンジン運転条件（目標空燃比、エンジン回転速度および吸入空気量）に応じた最大熱発生量Ｑ_ｍａｘの基準値（目標値）として事前にマップ化しておき、そのようなマップを参照して、現在のエンジン運転条件に基づいて算出することができる。

ＣＡ５０は、熱発生量Ｑが最大熱発生量Ｑ_ｍａｘの５０％の値Ｑ_５０％となる時のクランク角度であり、ＣＡ１０は、熱発生量Ｑが最大熱発生量Ｑ_ｍａｘの１０％の値Ｑ_１０％となる時のクランク角度である。このため、最大熱発生量Ｑ_ｍａｘの基準値が上記のように定まれば、値Ｑ_５０％と値Ｑ_１０％とを算出することができる。そして、目標ＣＡ５０に対応する値Ｑ_５０％と特定ＣＡ１０に対応する値Ｑ_１０％とを利用することで、図１７に示すＱ−θ平面上において目標ＣＡ５０および特定ＣＡ１０がそれぞれ位置する点Ａ’および点Ｂ’を定めることができる。このように定まる２点Ａ’、Ｂ’を基に線形内挿と線形外挿とを行うことによって、燃焼開始点ＣＡ０から燃焼終了点ＣＡ１００までのクランク角期間内の熱発生量Ｑの基準データを生成することができる。そして、ＣＡ０よりも前のクランク角期間の基準データについては、熱発生量Ｑがゼロであるデータとして生成され、ＣＡ１００よりも後のクランク角期間の基準データについては、熱発生量Ｑが最大熱発生量Ｑ_ｍａｘであるデータとして生成される。

次に、ＥＣＵ４０は、ステップ４０２に進む。ステップ４０２では、ステップ１０６におけるＭＦＢの実測データの算出の過程で算出されている熱発生量Ｑの実測データが取得される。

次に、ＥＣＵ４０は、ステップ４０４に進む。ステップ４０４では、ステップ４００および４０２にてそれぞれ算出された熱発生量Ｑの基準データおよび実測データを用いて、評価期間Ｔ３を対象として、上記（５）式を用いて第４相関指標値δが算出される。

次に、ＥＣＵ４０は、ステップ４０６に進む。ステップ４０６では、ステップ４０４にて算出された第４相関指標値δが所定の第４判定値δ_ｔｈ未満であるか否かが判定される。第４相関指標値δは、感度低下の程度が高いほど大きくなる。本ステップ４０６で用いられる第４判定値δ_ｔｈは、異常として検出すべきレベルでの感度低下が生じ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４０６の判定が不成立である場合（δ≧δ_ｔｈ）、すなわち、今回の燃焼サイクルにおける熱発生量Ｑの実測データが同一運転条件での基準データと相関の度合いの高いものであると判断できる場合には、ノイズおよび熱歪の影響だけでなく、感度低下の影響をも受けていないと判断される。この場合には、ＥＣＵ４０は、ステップ１１２に進み、今回の燃焼サイクルにおけるＭＦＢの実測データは正常であると判定する。

一方、ステップ４０６の判定が成立する場合（δ＜δ_ｔｈ）、すなわち、ステップ１１０の判定が不成立であることでノイズおよび熱歪の影響が小さいと判断できる状況下において熱発生量Ｑに関するデータの相関性が低い場合には、感度低下の影響があるケースであると判断される。この場合には、ＥＣＵ４０は、ステップ４０８に進み、感度低下が生じていることを運転者に知らせるためにＭＩＬ４６を点灯させる。次いで、ＥＣＵ４０は、ステップ１２６に進み、ＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御等を中止させる。なお、既述したように、感度低下の要因の１つとしてセンサ先端部へのデポジットの堆積を挙げることができる。そこで、感度低下が生じた場合に運転者に知らせる情報には、筒内圧センサ３０にデポジットが堆積している可能性があるためにデポジットを除去するための洗浄剤の使用を促すものを含めてもよい。

以上説明した図１６に示すルーチンの処理によれば、第１相関指標値αとともに第４相関指標値δを利用することで、ＭＦＢの実測データがスパイク状のノイズの影響を受けていることを熱歪の影響があるケースと切り分けて判定できるだけでなく、感度低下の影響があるケースをも判定できるようになる。そして、この判定結果に基づき、異常発生時の適切な対策（ＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御等の中止およびＭＩＬ４６の点灯）をとれるようになる。

ところで、上述した実施の形態４においては、実施の形態１の図９に示すルーチンの処理に対して、第４相関指標値δを利用した処理（ステップ４００〜４０８）を組み合わせた例について説明を行った。しかしながら、第４相関指標値δを利用した処理は、実施の形態２の図１１に示すルーチンの処理もしくは実施の形態３の図１４に示すルーチンの処理と組み合わせて実行されるものであってもよい。

なお、上述した実施の形態４においては、ＥＣＵ４０がステップ４０２の処理を実行することにより本発明における「熱発生量算出手段」が実現されており、ＥＣＵ４０がステップ４０４の処理を実行することにより本発明における「第４相関指標値算出手段」が実現されている。

ところで、上述した実施の形態１〜４においては、ＭＦＢデータに関する評価期間Ｔ１として、点火時期から排気弁２２の開き時期までのクランク角期間を例示した。しかしながら、ＭＦＢデータに関する評価期間は、上記の例に限らず、吸気弁２０の閉じ時期から排気弁２２の開き時期までのクランク角期間の全体もしくは一部であればよい。

また、上述した実施の形態１〜４においては、ｄＭＦＢ／ｄθデータおよびｄ^２ＭＦＢ／ｄθ^２データに関する評価期間Ｔ２（本発明においては、「第１特定クランク角期間」がこれに相当）として、θ_Ｑｍａｘ（ＣＡ１００）から排気弁２２の開き時期（ＥＶＯ）までのクランク角期間と、点火時期から燃焼開始点（ＣＡ０）までのクランク角期間とを例示した。しかしながら、当該第１特定クランク角期間は、図７および図１２（Ｃ）に示す波形の特徴を捉えてθ_Ｑｍａｘ以降の第１クランク角期間を中心とする評価を良好に行えるようにするために、θ_Ｑｍａｘから排気弁２２の開き時期までの第１クランク角期間と、吸気弁２０の閉じ時期から燃焼開始点（ＣＡ０）までの第２クランク角期間のうちの少なくとも第１クランク角期間中の一部を含むものであればよい。例えば、上記第１クランク角期間と第２クランク角期間との和であってもよいし、第１クランク角期間の全体もしくは一部のみであってもよい。

さらに、上述した実施の形態１〜４においては、熱発生量Ｑのデータに関する評価期間Ｔ３（本発明においては、「第２特定クランク角期間」がこれに相当）として、点火時期から排気弁２２の開き時期までのクランク角期間を例示した。筒内圧センサ３０の出力感度低下は、図１５に示すように燃焼開始点（ＣＡ０）以降のクランク角期間の熱発生量Ｑのデータに影響を与える。このため、当該第２特定クランク角期間は、燃焼開始点から排気弁２２の開き時期までの第３クランク角期間中の少なくとも一部を含むようになっていれば、上記の例に限られるものではなく、例えば、第３クランク角期間の全体もしくは一部であってもよい。

また、上述した実施の形態１〜４においては、第１相関指標値αが第１判定値α_ｔｈ１未満であって第２相関指標値βが第２判定値β_ｔｈ以上である場合には、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、当該判定に用いられた第１および第２相関指標値αおよびβ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中止されるようになっている。しかしながら、このような中止の態様は、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中止されることになる。また、上記フィードバック制御を中止するのではなく、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第１相関指標値αが第１判定値α_ｔｈ１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。以上のことは、図１１においてステップ２００の判定が不成立となったことを受けてエンジン制御が変更される場合、図１４においてステップ３０６の判定が不成立となったことを受けてエンジン制御が変更される場合、および、図１６においてステップ４０６の判定が成立したことを受けてエンジン制御が変更される場合についても同様である。ただし、ステップ４０６の判定が成立したことを受けて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低くする場合、その比較対象は、第４相関指標値δが第４判定値δ_ｔｈ以上である場合となる。

また、上述した実施の形態１〜４においては、各種異常判定に伴うＭＩＬ４６の点灯と、ＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御等の中止の双方を実施することとしている。しかしながら、このような実施態様に代え、ＭＩＬ４６の点灯を行わずに、ＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御等の中止といったエンジン制御の変更のみが実施されてもよい。

また、上述した実施の形態１〜４においては、相関指標値α、β、γおよびδ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、所定の評価期間を対象として、同一クランク角度での各種実測データとこれに対応する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。

また、上述した実施の形態１〜４においては、図１０または図１７に示すように制御目標値を利用して各種の基準データを算出することとしている。しかしながら、本発明においてエンジン運転状態に基づいてＭＦＢの「基準データ」を算出する手法は、上記の例に限られず、例えば、Wiebe関数を用いてＭＦＢを算出する公知の手法を利用するものであってもよい。熱発生量Ｑの「基準データ」についても、この公知の手法を利用して算出したＭＦＢデータと、上述のように算出可能な最大熱発生量Ｑ_ｍａｘの基準値とを用いて算出されてもよい。

また、上述した実施の形態１〜４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ＣＡＸ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ＣＡＸ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ＣＡＸ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１〜４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α等に基づくＭＦＢデータ等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ＣＡＸ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 電子制御ユニット（ＥＣＵ）
４２ クランク角センサ
４４ エアフローメータ
４６ 故障表示灯（ＭＩＬ）

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、
   燃焼質量割合の前記実測データと、前記内燃機関の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第１相関指標値を算出する第１相関指標値算出手段と、
   燃焼による筒内の熱発生量が最大値に到達する熱発生量最大クランク角度から排気弁の開き時期までの第１クランク角期間と、吸気弁の閉じ時期から燃焼開始点までの第２クランク角期間のうちの少なくとも前記第１クランク角期間中の一部を含む第１特定クランク角期間を対象として、燃焼質量割合の前記実測データをクランク角度で微分して得られる実測一階微分データと、燃焼質量割合の前記基準データをクランク角度で微分して得られる基準一階微分データとの相関の度合いを示す第２相関指標値を算出する第２相関指標値算出手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、前記第１相関指標値が第１判定値未満であって前記第２相関指標値が第２判定値以上である場合には、当該判定に用いられた前記第１および前記第２相関指標値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中止し、もしくは、当該エンジン制御に反映される度合いを当該第１相関指標値が前記第１判定値以上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. 前記第１特定クランク角期間を対象として、前記実測一階微分データをクランク角度で微分して得られる実測二階微分データと、前記基準一階微分データをクランク角度で微分して得られる基準二階微分データとの相関の度合いを示す第３相関指標値を算出する第３相関指標値算出手段をさらに備え、
   前記制御手段は、前記第１相関指標値が前記第１判定値未満であって前記第２相関指標値が前記第２判定値未満である状況下において前記第３相関指標値が第３判定値未満である場合には、当該判定に用いられた前記第１、前記第２および前記第３相関指標値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中止し、もしくは、当該エンジン制御に反映される度合いを当該第１相関指標値が前記第１判定値以上である場合と比べて低く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前記熱発生量の実測データを算出する熱発生量算出手段と、
   燃焼開始点から前記排気弁の開き時期までの第３クランク角期間中の少なくとも一部を含む第２特定クランク角期間を対象として、前記熱発生量の前記実測データと、前記運転条件および最大熱発生量の基準値に基づく前記熱発生量の基準データとの相関の度合いを示す第４相関指標値を算出する第４相関指標値算出手段と、
   をさらに備え、
   前記制御手段は、前記第１相関指標値が前記第１判定値以上であって前記第４相関指標値が第４判定値未満となる場合には、当該判定に用いられた前記第１および前記第４相関指標値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中止し、もしくは、当該エンジン制御に反映される度合いを当該第４相関指標値が前記第４判定値以上である場合と比べて低くすることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記制御手段は、前記第１相関指標値が前記第１判定値よりも小さな第５判定値未満であって前記第２相関指標値が前記第２判定値未満である場合には、当該判定に用いられた前記第１および前記第２相関指標値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中止し、もしくは、当該エンジン制御に反映される度合いを当該第１相関指標値が前記第１判定値以上である場合と比べて低くすることを特徴とする請求項１〜３の何れか１つに記載の内燃機関の制御装置。

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