JP2017032492A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コストアップを抑えつつ、内燃機関の燃焼室の温度を検出することのできる内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】この装置は、燃焼圧センサを有する。燃焼圧センサは、内燃機関の燃焼室内に配置されて同燃焼室の内部圧力を受ける受圧部や、受圧部に加えられた内部圧力が伝達されてその伝達された内部圧力による歪みと自身の温度との双方に応じて抵抗値が変化する半導体素子、半導体素子を備えて受圧部に加えられた圧力と同半導体素子の温度とに応じた電力を出力する検出回路を有する。内燃機関の燃焼圧力が前記受圧部に作用していないときに（Ｓ１１：ＹＥＳ）、検出回路の出力電圧ＶＯに基づいて燃焼室温度Ｔｅｎを算出する（Ｓ１２、Ｓ１３）。【選択図】図６

Description

本発明は、燃焼室内の温度を検出する内燃機関の制御装置に関するものである。

燃焼室内の温度を検出する装置としては、例えば特許文献１に記載の装置が知られている。特許文献１に記載の装置は、内部の熱線に通電することによって加熱されるグロープラグを備えている。グロープラグは、一端が燃焼室内に露出する状態で内燃機関に取り付けられている。そして、グロープラグにおける燃焼室内に露出する部分には熱電対が設けられている。この熱電対によって内燃機関の燃焼室の温度を検出することが可能になっている。

特開２００１−３３６４６８号公報

特許文献１に記載の装置では、内燃機関の燃焼室の温度を検出するために熱電対を設ける必要があり、コストアップが避けられない。
本発明は、そうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、コストアップを抑えつつ、内燃機関の燃焼室の温度を検出することのできる内燃機関の制御装置を提供することにある。

上記課題を達成するための内燃機関の制御装置は、燃焼圧センサを備える。燃焼圧センサは、内燃機関の燃焼室内に配置されて同燃焼室の内部圧力を受ける受圧部、同受圧部に加えられた前記内部圧力が伝達されてその伝達された内部圧力による自身の歪みと自身の温度との双方に応じて抵抗値が変化する半導体素子、同半導体素子を備えて前記受圧部に加えられた圧力と前記半導体素子の温度とに応じた電力を出力する検出回路、を有する。制御装置は、前記内燃機関の燃焼圧力が前記受圧部に作用していないときにおける前記検出回路の出力に基づいて、前記燃焼室の温度を算出する温度算出部を備える。

上記装置では、受圧部を介して半導体素子が受ける圧力が同一の条件下では、同圧力の違いによる半導体素子の抵抗値の変化は生じないため、温度の違いがそのまま半導体素子の抵抗値に現れるようになる。また、そうした半導体素子を備える検出回路では、その出力から、同半導体素子の抵抗値を求めることが可能である。例えば半導体素子を備える検出回路に一定電流が供給される装置であれば同半導体素子の温度に応じて検出回路の出力電圧が変化するようになり、検出回路に定電圧の電源が接続される装置であれば、半導体素子の温度に応じて検出回路の出力電流が変化するようになる。そのため、検出回路の出力をもとに、検出回路の抵抗値を算出することができ、ひいては燃焼圧センサの温度を推定することが可能であると云える。そして、このようにして燃焼圧センサの温度が分かれば、同燃焼圧センサが取り付けられている内燃機関の燃焼室の温度も分かる。

上記装置によれば、内燃機関の吸気行程などの燃焼圧センサの受圧部に燃焼圧力が作用していないとき、すなわち受圧部を介して半導体素子に作用する荷重がごく小さく同半導体素子に殆ど歪みが生じていないために温度の違いが半導体素子の抵抗値にそのまま現れるときに、半導体素子を有する検出回路の出力に基づいて燃焼室の温度を算出して検出することができる。このように上記装置によれば、燃焼圧センサを有する装置において、同燃焼圧センサの温度変化に伴う検出回路の抵抗値の変化を利用して、内燃機関の燃焼室の温度を検出することができる。上記装置では、燃焼室の温度を検出するために、半導体素子を備えた検出回路以外の特段の構成を燃焼圧センサに付与する必要がないため、コストアップを抑えることができる。

上記制御装置において、前記燃焼圧センサが前記検出回路に一定電流が供給されるものである場合には、前記温度算出部により、前記検出回路の出力として同検出回路の出力電圧を用いて前記燃焼室の温度を算出することができる。

上記制御装置において、前記温度算出部により算出される前記燃焼室の温度がノッキングの発生が予測される温度以上になったときに、前記内燃機関の燃料噴射量を増量することが好ましい。

上記装置によれば、燃焼圧センサを利用して検出した燃焼室の温度が高くノッキングが発生し易いときに、燃料噴射量を増量して同燃料の気化潜熱を大きくすることによって燃焼室内の温度を低くすることができる。そのため、実際に検出した燃焼室の温度に応じて、内燃機関におけるノッキングの発生を抑えることができる。

内燃機関の制御装置の一実施形態の概略構成を示す略図。 燃焼圧センサの断面構造をその電気回路とともに示す断面図。 同燃焼圧センサの半導体素子の斜視構造を示す斜視図。 同燃焼圧センサの電気回路を示す回路図。 （ａ）は燃焼圧センサの出力回路の出力電圧の推移を示すタイミングチャート、（ｂ）は同センサのボトムホールド回路の出力電圧の推移を示すタイムチャート。 温度検出処理の実行手順を示すフローチャート。 半導体素子の温度と検出回路の抵抗値との関係を示すグラフ。 ノック抑制処理の実行手順を示すフローチャート。 変形例のノック抑制処理の実行手順を示すフローチャート。 変形例のノック抑制処理の実行手順を示すフローチャート。 変形例のノック抑制処理の実行手順を示すフローチャート。 変形例のノック抑制処理の実行手順を示すフローチャート。 変形例のノック抑制処理の実行手順を示すフローチャート。 変形例のノック抑制処理の実行手順を示すフローチャート。

以下、内燃機関の制御装置の一実施形態について説明する。
図１に示すように、内燃機関１０の吸気通路１１には、スロットル機構１２が設けられている。このスロットル機構１２は、スロットルバルブ１３とスロットルモータ１４とを備えている。そして、このスロットルモータ１４の駆動制御を通じてスロットルバルブ１３の開度が調節され、これにより吸気通路１１を通じて燃焼室１５内に吸入される空気の量（吸入空気量）が調節される。また、上記吸気通路１１にはインジェクタ１６が設けられている。このインジェクタ１６は吸気通路１１内に燃料を噴射する。

内燃機関１０の燃焼室１５では、点火プラグ１７による点火動作を通じて、吸入空気と噴射燃料とからなる混合気が点火されて燃焼する。この燃焼によってピストン１８が往復移動し、クランクシャフト１９が回転する。そして、燃焼後の混合気は排気として燃焼室１５から排気通路２０に送り出される。

内燃機関１０において、吸気通路１１と燃焼室１５との間は吸気バルブ２１の開閉動作によって連通・遮断され、燃焼室１５と排気通路２０との間は排気バルブ２２の開閉動作によって連通・遮断される。また、吸気バルブ２１はクランクシャフト１９の回転が伝達される吸気カムシャフト２３の回転に伴って開閉動作し、排気バルブ２２は同じくクランクシャフト１９の回転が伝達される排気カムシャフト２４の回転に伴い開閉動作する。

吸気カムシャフト２３にはバルブタイミング変更機構２５が設けられている。このバルブタイミング変更機構２５は、クランクシャフト１９の回転角（クランク角）に対する吸気カムシャフト２３の相対回転角を調節して、吸気バルブ２１のバルブタイミング（吸気バルブタイミングＶＴ）を進角または遅角させるものである。なお、バルブタイミング変更機構２５は、アクチュエータ２６の駆動を通じて作動が制御される。吸気バルブタイミングＶＴの変更では、吸気バルブ２１の作用角ＶＬ（開弁されてから閉弁されるまでのクランク角）を一定に保持した状態で同吸気バルブ２１の開弁時期および閉弁時期が共に進角または遅角される。

吸気カムシャフト２３と吸気バルブ２１との間には作用角変更機構２７が設けられている。この作用角変更機構２７は、吸気バルブ２１の作用角ＶＬを機関運転条件に応じて可変設定するものであり、アクチュエータ２８の駆動を通じて作動が制御される。この作用角変更機構２７の作動によって、吸気バルブ２１の作用角ＶＬは最大リフト量に同期して変化し、例えば作用角ＶＬが小さくなるほど最大リフト量も小さくなる。作用角ＶＬが大きくなるということは、吸気バルブ２１の開弁時期と閉弁時期とが互いに遠ざかるということであり、吸気バルブ２１の開弁期間が長くなるということを意味する。

内燃機関１０には、ターボチャージャ３２が設けられている。ターボチャージャ３２のタービンホイール３３は排気通路２０に配設されており、コンプレッサホイール３４は吸気通路１１におけるスロットルバルブ１３よりも吸気上流側に配設されている。そして、タービンホイール３３に排気が吹き付けられて同タービンホイール３３が回転すると、これに伴いコンプレッサホイール３４が回転して、吸気通路１１内の空気が強制的に燃焼室１５に送り込まれる。

ターボチャージャ３２としては、内燃機関１０の運転領域と過給量との関係を変更可能な可変ノズルベーン式のものが採用されている。すなわち、ターボチャージャ３２は、そのタービンホイール３３に吹き付けられる排気の流速を調整するための複数のノズルベーンを有する可変ノズル機構３５を備えている。これらノズルベーンは、タービンホイール３３の周りを囲むようにその軸線を中心として等角度を置いて配設されている。そして、それらノズルベーンは、アクチュエータ３５Ａによって互いに同期した状態で開閉駆動されて、隣り合うノズルベーンの間隔が可変制御される。これにより、タービンホイール３３に吹き付けられる排気の流速が調整されて、タービンホイール３３の回転速度が調整され、ひいては燃焼室１５に強制的に送り込まれる空気の量が調整される。

また内燃機関１０には、排気通路２０内の排気の一部を吸気通路１１に再循環させるための排気再循環（ＥＧＲ）装置２９が設けられている。ＥＧＲ装置２９は、吸気通路１１におけるスロットルバルブよりも吸気下流側の部分と排気通路２０におけるタービンホイール３３よりも排気上流側の部分とを連通するＥＧＲ通路３０を備えている。このＥＧＲ通路３０にはＥＧＲバルブ３１が設けられている。そして、ＥＧＲバルブ３１の開度が調整されて、排気通路２０から吸気通路１１に導入される排気の量（ＥＧＲ量）が調整される。

さらに内燃機関１０には、内部を冷却水が循環するウォータージャケット３６と、冷却水を圧送するためのウォーターポンプ３７が設けられている。このウォーターポンプ３７としては、冷却水の圧送量を変更可能なものが採用されている。

内燃機関１０は、例えばマイクロコンピュータを有して構成される電子制御装置３８を備えている。電子制御装置３８には、クランクシャフト１９の回転位相（クランク角）を検出するためのクランクセンサなど、内燃機関１０の運転状態を検出するための各種センサの検出信号が取り込まれている。電子制御装置３８は、各種センサの検出信号をもとに各種の演算を行い、その演算結果に基づいてスロットル機構１２や、インジェクタ１６、点火プラグ１７、バルブタイミング変更機構２５、作用角変更機構２７、ＥＧＲバルブ３１、可変ノズル機構３５、並びにウォーターポンプ３７の作動制御などといった各種制御を実行する。本実施形態では、電子制御装置３８が温度算出部として機能する。

本実施形態では、各種センサの１つとして、燃焼室１５内の圧力を検出するための燃焼圧センサ４０が設けられている。
以下、燃焼圧センサ４０の構造について説明する。

図２に示すように、燃焼圧センサ４０はインナーハウジング４１とアウターハウジング４２とを有している。インナーハウジング４１およびアウターハウジング４２は共に略円筒形状に形成されており、インナーハウジング４１がアウターハウジング４２の内部に挿通されている。それらインナーハウジング４１およびアウターハウジング４２の先端（図２における左側の端部）には、それらの開口を各別に覆う形状の金属材料からなるダイヤフラム４３が固定されている。また、略円筒形状のインナーハウジング４１の内部における先端側の部分には、同部分を埋めて塞ぐ形状のシール部材４４が設けられている。

燃焼圧センサ４０の先端部分には、ダイヤフラム４３とインナーハウジング４１とシール部材４４とによって区画された空間４５が形成されている。この空間４５には、半導体素子としての半導体素子５０や、ダイヤフラム４３に作用する圧力を半導体素子５０に伝達するための力伝達ブロック４７および連結部材４８が設けられている。半導体素子５０はシール部材４４の先端側の面に固定されている。力伝達ブロック４７は半導体素子５０の先端側の面に固定されている。連結部材４８は、一端が力伝達ブロック４７に固定されており、他端がダイヤフラム４３の内面に当接している。

燃焼圧センサ４０は、受圧部としてのダイヤフラム４３が燃焼室１５（図１参照）の内部に露出する態様で内燃機関１０に取り付けられており、同ダイヤフラム４３が燃焼室１５の内部圧力（筒内圧）を受ける構造になっている。したがって、この燃焼圧センサ４０では、ダイヤフラム４３に作用した筒内圧が連結部材４８および力伝達ブロック４７を介して半導体素子５０に作用する。

図３に示すように、半導体素子５０は、シリコン等からなり、略直方体形状である。半導体素子５０の先端側（図３における上方側）の面（加工面５１）には、周辺と比較して突出する部分であるメサ部５２が形成されている。本実施形態では、エッチング法などの加工法を用いて半導体素子５０の加工面５１に平行に延びる２つの四角形状の溝５３を形成することにより、それら溝５３の間に直線状に延びる形状のメサ部５２を形成している。

メサ部５２の頂面５４には、上述した力伝達ブロック４７（図２参照）が固定される。そして、前記ダイヤフラム４３に作用した筒内圧が連結部材４８および力伝達ブロック４７を介してメサ部５２に伝わり、同メサ部５２が変形して歪みが生じると、メサ部５２の抵抗値が変化するようになる。このように、半導体素子５０は、筒内圧による自身（詳しくは、メサ部５２）の歪みによって抵抗値が変化するものである。

また、半導体素子５０の加工面５１には１対の端子５５が設けられている。端子５５はメサ部５２を間に挟む位置に設けられており、一方の端子５５がメサ部５２の一端に導通しており、他方の端子５５がメサ部５２の他端に導通している。

図２および図４に示すように、燃焼圧センサ４０は、出力電力を検出するための検出部６０を備えている。半導体素子５０の各端子５５は、リード線６１を介して、検出部６０に接続されている。検出部６０は一定の電流を供給する定電流回路６２を備えており、この定電流回路６２から半導体素子５０に一定の電流が供給されている。また検出部６０はオペアンプを有する出力回路６３を備えている。そして、この出力回路６３により、半導体素子５０の各端子５５間の電位差（端子間電圧）が検出されて出力される。本実施形態では、半導体素子５０、定電流回路６２、および出力回路６３からなる電気回路が、受圧部に加えられた圧力と半導体素子５０の温度とに応じた電力を出力する検出回路６５に相当する。

そして、この出力回路６３の出力電圧ＶＯは電子制御装置３８に入力されている。
一方、出力回路６３の出力電圧ＶＯは、ボトムホールド回路６４によって変換された後に、電子制御装置３８に入力されている。このボトムホールド回路６４は、周知の電気回路であり、出力回路６３の出力電圧ＶＯを燃焼圧センサ４０の温度による影響を除去した電圧値に変換して、電子制御装置３８に出力するための回路である。

図５（ａ）に出力回路６３の出力電圧ＶＯの推移を示し、図５（ｂ）にボトムホールド回路６４の出力電圧Ｖ２を示す。
ボトムホールド回路６４には出力回路６３の出力電圧ＶＯが入力されている。ボトムホールド回路６４は、出力回路６３の出力電圧ＶＯが低下から上昇に転じたとき（時刻ｔ１，ｔ２，ｔ３）を始点に、このときの出力電圧ＶＯから徐々に大きくなる電圧値（図５（ａ）中に一点鎖線で示す出力電圧Ｖ１）を生成する。出力電圧Ｖ１の生成は、ボトムホールド回路６４の一部を構成するコンデンサや抵抗器、オペアンプ等からなる生成回路（図示略）によって実現される。この生成回路は、ボトムホールド回路６４の出力電圧Ｖ２を燃焼圧センサ４０の温度による影響を適正に除去した電圧値にするうえで、上記出力電圧Ｖ１の上昇速度が適正な速度になるように予め構成されている。

そして、出力回路６３の出力電圧ＶＯから上記生成回路の出力電圧Ｖ１を減算した値（＝ＶＯ−Ｖ１）が、出力電圧Ｖ２としてボトムホールド回路６４から出力される。詳しくは、出力電圧Ｖ２は、出力回路６３の出力電圧ＶＯが低下から上昇に転じる度に、半導体素子５０の温度によることなく、一旦基準となる電圧値（０Ｖ）になる。そして、その後においては、生成回路の出力電圧Ｖ１と出力回路６３の出力電圧ＶＯとの差が出力電圧Ｖ２になる。これにより出力電圧Ｖ２は、半導体素子５０の温度による影響が除去された値であって、筒内圧に応じた値になる。なお、出力電圧ＶＯ，Ｖ１を利用した出力電圧Ｖ２の生成は、ボトムホールド回路６４の一部を構成するオペアンプなどによって実現される。

そして、前記各種制御を実行する際に筒内圧を検出する場合には、同筒内圧としてボトムホールド回路６４の出力電圧Ｖ２が検出される。
本実施形態では、燃焼圧センサ４０の出力回路６３の出力電圧ＶＯを利用して、燃焼室１５の温度を検出するようにしている。

以下、燃焼室１５の温度を検出する処理（温度検出処理）について説明する。
図６は上記温度検出処理の実行手順を示しており、同図のフローチャートに示される一連の処理は、所定周期毎の割り込み処理として、電子制御装置３８により実行される。

図６に示すように、この処理では先ず、予め定められた所定のクランク角であるか否かが判断される（ステップＳ１１）。所定のクランク角としては、燃焼圧力が発生していない角度（本実施形態では、燃焼圧センサ４０が設けられた気筒が吸気行程になる角度）が設定されている。

そして、所定のクランク角になると（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、燃焼圧センサ４０の検出回路６５（詳しくは、出力回路６３）の出力電圧ＶＯから、オームの法則（電圧Ｖ＝抵抗Ｒ×電流Ｉ）を利用して、同検出回路６５の抵抗値ＲＯが算出される（ステップＳ１２）。本実施形態では、検出回路６５に一定の電流ＩＯが供給される。このことをふまえて、関係式「抵抗値ＲＯ＝出力電圧ＶＯ／電流ＩＯ（一定）」から、検出回路６５の抵抗値ＲＯが算出される。その後、ステップＳ１２で算出された抵抗値ＲＯに基づいて演算マップから燃焼室１５（詳しくは、その内壁面）の温度（燃焼室温度Ｔｅｎ）が算出されて検出される（ステップＳ１３）。

（作用）
半導体素子５０は、自身の温度とダイヤフラム４３を介して筒内圧が作用することによるメサ部５２の歪みとの双方に応じて抵抗値が変化する特性を有する。そのため、半導体素子５０が受ける筒内圧（詳しくは、メサ部５２の歪み）が同一の条件下では、同筒内圧の違いによる半導体素子５０の抵抗値の変化は生じないため、温度の違いがそのまま半導体素子５０の抵抗値に現れるようになる。具体的には、燃焼圧センサ４０の出力回路６３の出力電圧ＶＯが、ダイヤフラム４３を介してメサ部５２に作用する筒内圧による影響分と半導体素子５０の温度による影響分とを含む値になっている。そのため、単に出力電圧ＶＯに基づいて検出回路６５の抵抗値ＲＯを算出すると、抵抗値ＲＯが、ダイヤフラム４３に作用する筒内圧による影響分を含む値になってしまい、抵抗値ＲＯを精度良く算出することができない。

ここで、ダイヤフラム４３に燃焼圧力が作用しないとき（内燃機関１０の排気行程や吸気行程など）においては、半導体素子５０に作用する荷重がごく小さく同半導体素子５０のメサ部５２に殆ど歪みが生じないために、温度の違いが出力電圧ＶＯにそのまま現れるようになる。本実施形態では、燃焼圧センサ４０に燃焼圧力が作用しない所定のクランク角であるとき、すなわち温度の違いが半導体素子５０の抵抗値にそのまま現れるときにおける検出回路６５の出力電圧ＶＯが同検出回路６５の抵抗値ＲＯの算出に用いられる。

本実施形態では、検出回路６５に一定電流が供給されるため、半導体素子５０の温度に応じて出力回路６３の出力電圧ＶＯが変化するようになる。そのため、出力回路６３の出力電圧ＶＯをもとに検出回路６５の抵抗値ＲＯを算出することができ、この抵抗値ＲＯをもとに燃焼圧センサ４０の温度を推定することが可能であると云える。

具体的には、図７に示すように、半導体素子５０の温度が高いときほど、同半導体素子５０を有する検出回路６５の抵抗値ＲＯが高くなる。なお図７は、半導体素子５０の温度と検出回路６５の抵抗値ＲＯとの関係を測定した結果を示している。

この点をふまえて本実施形態では、所定のクランク角における出力回路６３の出力電圧ＶＯに基づいて検出回路６５の抵抗値ＲＯが算出される。これにより、抵抗値ＲＯとして、ダイヤフラム４３を介してメサ部５２に作用する筒内圧による影響分を除去した値であって、半導体素子５０の温度に応じた値を算出することができる。そして、この抵抗値ＲＯから、半導体素子５０の温度と相関を有する燃焼室１５の温度が検出される。

本実施形態の装置では、燃焼圧センサ４０の温度が分かれば、同燃焼圧センサ４０が取り付けられている内燃機関１０の燃焼室１５の温度も分かる。こうした実情をふまえて、本実施形態では、発明者らによる各種の実験やシミュレーションの結果から検出回路６５の抵抗値ＲＯと燃焼室１５の温度（燃焼室温度Ｔｅｎ）との関係が予め求められるとともに、同関係が前記演算マップとして電子制御装置３８に記憶されている。そして、温度算出処理（図６）のステップＳ１３の処理では、この演算マップから燃焼室温度Ｔｅｎが算出される。

このように本実施形態によれば、燃焼圧センサ４０を有する装置において、同燃焼圧センサ４０の温度変化に伴う検出回路６５の抵抗値ＲＯの変化を利用して、内燃機関１０の燃焼室１５の温度を算出して検出することができる。そして本実施形態では、燃焼室１５の温度を検出するために、半導体素子５０を備えた検出回路６５以外の特段の構成を燃焼圧センサ４０に付与する必要がないため、コストアップを抑えることができる。

本実施形態では、温度検出処理を通じて検出される燃焼室温度Ｔｅｎを用いて、ノッキングの発生を抑えるための処理（ノック抑制処理）が実行される。
図８はノック抑制処理の実行手順を示している。図８のフローチャートに示される一連の処理は、インジェクタ１６の作動制御（燃料噴射制御）の一環として実行される処理であり、所定周期毎の割り込み処理として電子制御装置３８により実行される。

図８に示すように、この処理では先ず、燃焼室温度Ｔｅｎが、ノッキングの発生が予測される所定温度ＪＴ以上であるか否かが判断される（ステップＳ２１）。所定温度ＪＴとしては、ノッキングが発生することのある温度範囲の下限よりも若干低い温度が定められて電子制御装置３８に記憶されている。

そして、燃焼室温度Ｔｅｎが所定温度ＪＴ以上であるときには（ステップＳ２１：ＹＥＳ）、補正量ＫＱに所定量ΔＱが加算される（ステップＳ２２）。一方、燃焼室温度Ｔｅｎが所定温度ＪＴ未満であるときには（ステップＳ２１：ＮＯ）、補正量ＫＱから所定量ΔＱが減算される（ステップＳ２３）。

このようにして補正量ＫＱが加算または減算された後、同補正量ＫＱが「０」によって下限ガード処理される（ステップＳ２４）。具体的には、補正量ＫＱが負の値であるときには「０」が新たな補正量ＫＱとして設定される一方、補正量ＫＱが「０」以上の値であるときには同値がそのまま補正量ＫＱとして設定される。

そして、本実施形態では、インジェクタ１６からの燃料噴射量についての制御目標値（目標噴射量Ｔｑ）に上記補正量ＫＱを加算した値を新たな目標噴射量Ｔｑとすることにより、目標噴射量Ｔｑが増量補正される。

このように燃料噴射量を増量補正することにより、燃焼圧センサ４０を利用して検出した燃焼室温度Ｔｅｎが高くノッキングが発生し易いときに、燃料噴射量を増量して同燃料の気化潜熱を大きくすることによって燃焼室１５内の温度を低くすることができる。そのため、実際に検出した燃焼室１５の温度に応じて、内燃機関１０におけるノッキングの発生を抑えることができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、以下に記載する効果が得られる。
（１）内燃機関１０の燃焼圧力が燃焼圧センサ４０のダイヤフラム４３に作用していないときにおける検出回路６５の出力電圧ＶＯに基づいて、燃焼室温度Ｔｅｎを算出して検出するようにした。そのため、燃焼圧センサ４０を有する装置において、同燃焼圧センサ４０の温度変化に伴う検出回路６５の抵抗値ＲＯの変化を利用して、内燃機関１０の燃焼室１５の温度を検出することができる。本実施形態では、燃焼室１５の温度を検出するために、半導体素子５０を備えた検出回路６５以外の特段の構成を燃焼圧センサ４０に付与する必要がないため、コストアップを抑えることができる。

（２）燃焼室温度Ｔｅｎがノッキングの発生が予測される所定温度ＪＴ以上になったときに、内燃機関１０の燃料噴射量を増量するようにした。そのため、実際に検出した燃焼室１５の温度に応じて、内燃機関１０におけるノッキングの発生を抑えることができる。

なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
・温度検出処理（図６）のステップＳ１１の処理は、燃焼圧センサ４０のダイヤフラム４３に内燃機関１０の燃焼圧力が作用していないことを判断することのできる処理であれば、任意に変更することができる。例えば、ステップＳ１１の処理において、燃焼圧センサ４０が設けられた気筒が排気行程になる所定のクランク角であるか否かを判断するようにしてもよい。

・ボトムホールド回路６４を有していない燃焼圧センサが採用された装置にも、上記実施形態の装置は適用することができる。
・検出回路６５の抵抗値ＲＯをもとに演算マップ（または関係式）から半導体素子５０の温度を算出するとともに、同半導体素子５０の温度をもとに演算マップ（または関係式）から燃焼室１５の温度を算出するといったように、燃焼室１５の温度を算出するようにしてもよい。こうした装置によれば、燃焼室１５の温度を算出する過程で、半導体素子５０の温度を算出することができる。そのため、半導体素子５０の温度が異常に高くなっていることを判定する処理など、同半導体素子５０の温度を利用した各種処理を実行することができる。

・ノック抑制処理として、燃料噴射量を増量する処理に限らず、スロットルバルブ１３の開度（スロットル開度）を小さくする処理を実行してもよい。
図９は、そうしたノック抑制処理の実行手順を示している。図９のフローチャートに示される一連の処理は、スロットルバルブ１３の作動制御（スロットル制御）の一環として実行される処理であり、所定周期毎の割り込み処理として電子制御装置３８により実行される。

図９に示すように、この処理では先ず、燃焼室温度Ｔｅｎが、ノッキングの発生が予測される所定温度ＪＴ以上であるか否かが判断される（ステップＳ３１）。そして、燃焼室温度Ｔｅｎが所定温度ＪＴ以上であるときには（ステップＳ３１：ＹＥＳ）、補正量Ｋｔａに所定量ΔＴＡが加算される（ステップＳ３２）。一方、燃焼室温度Ｔｅｎが所定温度ＪＴ未満であるときには（ステップＳ３１：ＮＯ）、補正量Ｋｔａから所定量ΔＴＡが減算される（ステップＳ３３）。このようにして補正量Ｋｔａが加算または減算された後、同補正量Ｋｔａが「０」によって下限ガード処理される（ステップＳ３４）。具体的には、補正量Ｋｔａが負の値であるときには「０」が新たな補正量Ｋｔａとして設定される一方、補正量Ｋｔａが「０」以上の値であるときには同値がそのまま補正量Ｋｔａとして設定される。そして、本実施形態では、スロットルバルブ１３の開度についての制御目標値（目標スロットル開度Ｔｔａ）から上記補正量Ｋｔａを減算した値を新たな目標スロットル開度Ｔｔａとすることにより、目標スロットル開度Ｔｔａが小さい開度に補正される。

これにより、燃焼圧センサ４０を利用して検出した燃焼室温度Ｔｅｎが高くノッキングが発生し易いときに、スロットルバルブ１３の開度を小さくすることによって内燃機関１０の吸入空気量を減少させて、燃焼室１５内の温度を低くすることができる。そのため、実際に検出した燃焼室１５の温度に応じて、内燃機関１０におけるノッキングの発生を抑えることができる。

・ノック抑制処理として、内燃機関１０の点火時期を遅角する処理を実行してもよい。
図１０は、そうしたノック抑制処理の実行手順を示している。図１０のフローチャートに示される一連の処理は、点火プラグ１７の作動制御（点火時期制御）の一環として実行される処理であり、所定周期毎の割り込み処理として電子制御装置３８により実行される。

図１０に示すように、この処理では先ず、燃焼室温度Ｔｅｎが、ノッキングの発生が予測される所定温度ＪＴ以上であるか否かが判断される（ステップＳ４１）。そして、燃焼室温度Ｔｅｎが所定温度ＪＴ以上であるときには（ステップＳ４１：ＹＥＳ）、遅角補正量Ｋａに所定量ΔＡが加算される（ステップＳ４２）。一方、燃焼室温度Ｔｅｎが所定温度ＪＴ未満であるときには（ステップＳ４１：ＮＯ）、遅角補正量Ｋａから所定量ΔＡが減算される（ステップＳ４３）。このようにして遅角補正量Ｋａが加算または減算された後、同遅角補正量Ｋａが「０」によって下限ガード処理される（ステップＳ４４）。具体的には、遅角補正量Ｋａが負の値であるときには「０」が新たな遅角補正量Ｋａとして設定される一方、遅角補正量Ｋａが「０」以上の値であるときには同値がそのまま遅角補正量Ｋａとして設定される。そして、本実施形態では、点火時期の制御目標値（目標点火時期Ｔａ）から上記遅角補正量Ｋａを減算した値を新たな目標点火時期Ｔａとすることにより、目標点火時期Ｔａが遅角補正量Ｋａの分だけ遅角側の時期に補正される。

これにより、燃焼圧センサ４０を利用して検出した燃焼室温度Ｔｅｎが高くノッキングが発生し易いときに、点火時期を遅角して燃焼室１５の圧力のピーク値を低くすることができ、燃焼室１５内の温度を低くすることができる。そのため、実際に検出した燃焼室１５の温度に応じて、内燃機関１０におけるノッキングの発生を抑えることができる。

・ノック抑制処理として、ウォーターポンプ３７による冷却水の圧送量を増量する処理を実行してもよい。
図１１は、そうしたノック抑制処理の実行手順を示している。図１１のフローチャートに示される一連の処理は、ウォーターポンプ３７の作動制御の一環として実行される処理であり、所定周期毎の割り込み処理として電子制御装置３８により実行される。

図１１に示すように、この処理では先ず、燃焼室温度Ｔｅｎが、ノッキングの発生が予測される所定温度ＪＴ以上であるか否かが判断される（ステップＳ５１）。そして、燃焼室温度Ｔｅｎが所定温度ＪＴ以上であるときには（ステップＳ５１：ＹＥＳ）、補正量Ｋｐに所定量ΔＰが加算される（ステップＳ５２）。一方、燃焼室温度Ｔｅｎが所定温度ＪＴ未満であるときには（ステップＳ５１：ＮＯ）、補正量Ｋｐから所定量ΔＰが減算される（ステップＳ５３）。このようにして補正量Ｋｐが加算または減算された後、同補正量Ｋｐが「０」によって下限ガード処理される（ステップＳ５４）。具体的には、補正量Ｋｐが負の値であるときには「０」が新たな補正量Ｋｐとして設定される一方、補正量Ｋｐが「０」以上の値であるときには同値がそのまま補正量Ｋｐとして設定される。そして、本実施形態では、ウォーターポンプ３７の作動量の制御目標値（目標ポンプ作動量Ｔｐ）に上記補正量Ｋｐを加算した値を新たな目標ポンプ作動量Ｔｐとすることにより、目標ポンプ作動量Ｔｐが補正量Ｋｐの分だけ増量側の値に補正される。

これにより、燃焼圧センサ４０を利用して検出した燃焼室温度Ｔｅｎが高くノッキングが発生し易いときに、ウォーターポンプ３７の作動量を大きくして冷却水による内燃機関１０の冷却効果を高くすることができ、燃焼室１５内の温度を低下させることができる。そのため、実際に検出した燃焼室１５の温度に応じて、内燃機関１０におけるノッキングの発生を抑えることができる。

・ノック抑制処理として、吸気バルブ２１の作用角ＶＬを小さくする処理を実行してもよい。
図１２は、そうしたノック抑制処理の実行手順を示している。図１２のフローチャートに示される一連の処理は、作用角変更機構２７の作動制御の一環として実行される処理であり、所定周期毎の割り込み処理として電子制御装置３８により実行される。

図１２に示すように、この処理では先ず、燃焼室温度Ｔｅｎが、ノッキングの発生が予測される所定温度ＪＴ以上であるか否かが判断される（ステップＳ６１）。そして、燃焼室温度Ｔｅｎが所定温度ＪＴ以上であるときには（ステップＳ６１：ＹＥＳ）、補正量Ｋｖｌに所定量Δｖｌが加算される（ステップＳ６２）。一方、燃焼室温度Ｔｅｎが所定温度ＪＴ未満であるときには（ステップＳ６１：ＮＯ）、補正量Ｋｖｌから所定量Δｖｌが減算される（ステップＳ６３）。このようにして補正量Ｋｖｌが加算または減算された後、同補正量Ｋｖｌが「０」によって下限ガード処理される（ステップＳ６４）。具体的には、補正量Ｋｖｌが負の値であるときには「０」が新たな補正量Ｋｖｌとして設定される一方、補正量Ｋｖｌが「０」以上の値であるときには同値がそのまま補正量Ｋｖｌとして設定される。そして、本実施形態では、吸気バルブ２１の作用角ＶＬの制御目標値（目標作用角Ｔｖｌ）から上記補正量Ｋｖｌを減算した値を新たな目標作用角Ｔｖｌとすることにより、目標作用角Ｔｖｌが小さい角度に補正される。

これにより、燃焼圧センサ４０を利用して検出した燃焼室温度Ｔｅｎが高くノッキングが発生し易いときに、吸気バルブ２１の作用角ＶＬを小さくし、吸入空気量を少なくして、燃焼室１５内の温度を低下させることができる。そのため、実際に検出した燃焼室１５の温度に応じて、内燃機関１０におけるノッキングの発生を抑えることができる。

なお、こうした作用角変更機構２７の作動制御に合わせて、補正量Ｋｖｌが大きい値であるときほど吸気バルブタイミングＶＴの制御目標値を進角側の時期に補正するといったように、バルブタイミング変更機構２５の作動制御を実行してもよい。こうした装置によれば、吸気バルブ２１の作用角ＶＬの変更に合わせて、吸気バルブタイミングＶＴを変更することができ、バルブオーバーラップ量を適切に設定することができる。

・ノック抑制処理として、ＥＧＲ量を増量する処理を実行してもよい。
図１３は、そうしたノック抑制処理の実行手順を示している。図１３のフローチャートに示される一連の処理は、ＥＧＲバルブ３１の作動制御の一環として実行される処理であり、所定周期毎の割り込み処理として電子制御装置３８により実行される。

図１３に示すように、この処理では先ず、燃焼室温度Ｔｅｎが、ノッキングの発生が予測される所定温度ＪＴ以上であるか否かが判断される（ステップＳ７１）。そして、燃焼室温度Ｔｅｎが所定温度ＪＴ以上であるときには（ステップＳ７１：ＹＥＳ）、補正量Ｋｅに所定量ΔＥが加算される（ステップＳ７２）。一方、燃焼室温度Ｔｅｎが所定温度ＪＴ未満であるときには（ステップＳ７１：ＮＯ）、補正量Ｋｅから所定量ΔＥが減算される（ステップＳ７３）。このようにして補正量Ｋｅが加算または減算された後、同補正量Ｋｅが「０」によって下限ガード処理される（ステップＳ７４）。具体的には、補正量Ｋｅが負の値であるときには「０」が新たな補正量Ｋｅとして設定される一方、補正量Ｋｅが「０」以上の値であるときには同値がそのまま補正量Ｋｅとして設定される。そして、本実施形態では、ＥＧＲバルブ３１の開度についての制御目標値（目標ＥＧＲ開度Ｔｅ）に上記補正量Ｋｅを加算した値を新たな目標ＥＧＲ開度Ｔｅとすることにより、目標ＥＧＲ開度Ｔｅが大きい開度に補正される。

これにより、燃焼圧センサ４０を利用して検出した燃焼室温度Ｔｅｎが高くノッキングが発生し易いときに、ＥＧＲ量を多くし、燃焼室１５内のガスの熱容量を大きくして、燃焼室１５内の温度を低下させることができる。そのため、実際に検出した燃焼室１５の温度に応じて、内燃機関１０におけるノッキングの発生を抑えることができる。

・ノック抑制処理として、ターボチャージャ３２による過給量を少なくする処理を実行してもよい。
図１４は、そうしたノック抑制処理の実行手順を示している。図１４のフローチャートに示される一連の処理は、ターボチャージャ３２の作動制御の一環として実行される処理であり、所定周期毎の割り込み処理として電子制御装置３８により実行される。

図１４に示すように、この処理では先ず、燃焼室温度Ｔｅｎが、ノッキングの発生が予測される所定温度ＪＴ以上であるか否かが判断される（ステップＳ８１）。そして、燃焼室温度Ｔｅｎが所定温度ＪＴ以上であるときには（ステップＳ８１：ＹＥＳ）、補正量Ｋｖｎに所定量ΔＶＮが加算される（ステップＳ８２）。一方、燃焼室温度Ｔｅｎが所定温度ＪＴ未満であるときには（ステップＳ８１：ＮＯ）、補正量Ｋｖｎから所定量ΔＶＮが減算される（ステップＳ８３）。このようにして補正量Ｋｖｎが加算または減算された後、同補正量Ｋｖｎが「０」によって下限ガード処理される（ステップＳ８４）。具体的には、補正量Ｋｖｎが負の値であるときには「０」が新たな補正量Ｋｖｎとして設定される一方、補正量Ｋｖｎが「０」以上の値であるときには同値がそのまま補正量Ｋｖｎとして設定される。そして、本実施形態では、ノズルベーンの開度についての制御目標値（目標ノズル開度Ｔｖｎ）に上記補正量Ｋｖｎを加算した値を新たな目標ノズル開度Ｔｖｎとすることにより、目標ノズル開度Ｔｖｎが大きい開度に補正される。

これにより、燃焼圧センサ４０を利用して検出した燃焼室温度Ｔｅｎが高くノッキングが発生し易いときに、ターボチャージャ３２による過給量を少なくして内燃機関１０の燃焼室１５内の温度を低下させることができる。そのため、実際に検出した燃焼室１５の温度に応じて、内燃機関１０におけるノッキングの発生を抑えることができる。

・出力回路６３の出力電圧ＶＯと燃焼室１５の温度との関係を演算マップ（あるいは演算式）に予め定めるとともに、出力電圧ＶＯに基づいて同演算マップ（あるいは演算式）から燃焼室１５の温度を算出するようにしてもよい。上記実施形態の装置は、検出回路６５の供給電流が一定であるため、出力回路６３の出力電圧ＶＯが分かれば同検出回路６５の抵抗値ＲＯも分かる。そのため、出力電圧ＶＯを抵抗値ＲＯの指標値として用いることにより、同出力電圧ＶＯから燃焼圧センサ４０の温度、ひいては燃焼室１５の温度を算出して検出することができる。このように上記実施形態の装置では、半導体素子５０の出力回路６３の出力電圧ＶＯが同半導体素子５０のメサ部５２の温度に依存する値であると云える。そのため、各種の実験やシミュレーションの結果から出力回路６３の出力電圧ＶＯと燃焼室１５の温度（燃焼室温度Ｔｅｎ）との関係を予め求めて、同関係を演算マップ（または関係式）として電子制御装置３８に記憶させておくことにより、出力電圧ＶＯをもとに演算マップ（または関係式）から燃焼室温度Ｔｅｎを精度よく算出することができる。

・半導体素子５０に定電圧の電源が接続されるとともに同半導体素子５０を有する検出回路から内燃機関１０の筒内圧に応じた電流が出力されるタイプの燃焼圧センサが採用される装置にも、上記実施形態の装置は、その構成を適宜変更したうえで適用することができる。こうした装置では、燃焼圧センサのダイヤフラム４３に燃焼圧力が作用していないときにおける検出回路の出力電流から同検出回路の抵抗値を算出するとともに、同抵抗値から燃焼室１５の温度を算出すればよい。

上記装置では、半導体素子５０に一定電圧が印加されるため、同半導体素子５０の温度に応じて検出回路の出力電流が変化する。そのため、検出回路の出力電流をもとにオームの法則（電圧Ｖ＝抵抗Ｒ×電流Ｉ）を利用して検出回路の抵抗値を算出することができ、この抵抗値をもとに燃焼圧センサの温度、ひいては燃焼室１５の温度を推定することが可能であると云える。

上記装置によれば、燃焼圧センサのダイヤフラム４３に燃焼圧力が作用していないとき、すなわち半導体素子５０に作用する荷重がごく小さく同半導体素子５０に殆ど歪みが生じていないために温度の違いが半導体素子５０の抵抗値にそのまま現れるときに、検出回路の出力電流から同検出回路の抵抗値を算出することができる。そして、この抵抗値から、半導体素子５０の温度と相関を有する燃焼室１５の温度を検出することができる。

また上記装置において、検出回路の出力電流と燃焼室１５の温度との関係を演算マップ（あるいは演算式）に予め定めるとともに、同検出回路の出力電流に基づいて同演算マップ（あるいは演算式）から燃焼室１５の温度を算出するようにしてもよい。

上記装置は、半導体素子５０に印加される電圧が一定であるため、検出回路の出力電流が分かれば同検出回路の抵抗値も分かる。そのため、出力電流を抵抗値の指標値として用いることにより、同出力電流から燃焼圧センサの温度、ひいては燃焼室１５の温度を算出して検出することができる。このように上記装置では、半導体素子の検出回路の出力電流が同半導体素子のメサ部５２の温度に依存する値であると云える。そのため、各種の実験やシミュレーションの結果から検出回路の出力電流と燃焼室１５の温度との関係を予め求めて、同関係を演算マップ（または関係式）として電子制御装置３８に記憶させておくことにより、出力電流をもとに同演算マップ（または関係式）から燃焼室１５の温度を精度良く算出することができる。

１０…内燃機関、１１…吸気通路、１２…スロットル機構、１３…スロットルバルブ、１４…スロットルモータ、１５…燃焼室、１６…インジェクタ、１７…点火プラグ、１８…ピストン、１９…クランクシャフト、２０…排気通路、２１…吸気バルブ、２２…排気バルブ、２３…吸気カムシャフト、２４…排気カムシャフト、２５…バルブタイミング変更機構、２６…アクチュエータ、２７…作用角変更機構、２８…アクチュエータ、２９…ＥＧＲ装置、３０…ＥＧＲ通路、３１…ＥＧＲバルブ、３２…ターボチャージャ、３３…タービンホイール、３４…コンプレッサホイール、３５…可変ノズル機構、３５Ａ…アクチュエータ、３６…ウォータージャケット、３７…ウォーターポンプ、３８…電子制御装置、４０…燃焼圧センサ、４１…インナーハウジング、４２…アウターハウジング、４３…ダイヤフラム、４４…シール部材、４５…空間、４７…力伝達ブロック、４８…連結部材、５０…半導体素子、５１…加工面、５２…メサ部、５３…溝、５４…頂面、５５…端子、６０…検出部、６１…リード線、６２…定電流回路、６３…出力回路、６４…ボトムホールド回路、６５…検出回路。

Claims (3)

1. 内燃機関の燃焼室内に配置されて同燃焼室の内部圧力を受ける受圧部と、同受圧部に加えられた前記内部圧力が伝達されてその伝達された内部圧力による自身の歪みと自身の温度との双方に応じて抵抗値が変化する半導体素子と、同半導体素子を備えて前記受圧部に加えられた圧力と前記半導体素子の温度とに応じた電力を出力する検出回路と、を有する燃焼圧センサと、
   前記内燃機関の燃焼圧力が前記受圧部に作用していないときにおける前記検出回路の出力に基づいて、前記燃焼室の温度を算出する温度算出部と
   を備える内燃機関の制御装置。
2. 請求項１に記載の内燃機関の制御装置において、
   前記燃焼圧センサは、前記検出回路に一定電流が供給されるものであり、
   前記温度算出部は、前記検出回路の出力として同検出回路の出力電圧を用いて前記燃焼室の温度を算出する
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
3. 請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置において、
   当該制御装置は、前記温度算出部により算出される前記燃焼室の温度がノッキングの発生が予測される温度以上になったときに、前記内燃機関の燃料噴射量を増量する
   ことを特徴とする内燃機関の制御装置。