JP4340577B2 - 筒内圧センサの温度検知装置、ならびにこれを用いた筒内圧の検出装置および内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の筒内圧を検出するための筒内圧センサの温度を検知する筒内圧センサの温度検知装置、ならびにこれを用いた筒内圧の検出装置および内燃機関の制御装置に関する。

本願に関連する従来の技術として、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。この特許文献１は、筒内圧センサの故障を、筒内圧センサの温度に基づいて判定する故障判定装置を開示している。筒内圧センサは、圧電素子を備え、内燃機関の各気筒に、燃焼室に臨むように設けられている。この故障判定装置では、筒内圧センサを代表する温度が、内燃機関のシンリンダブロック内のウォータージャケットを流れる冷却水の温度を代用して検出される。あるいは、筒内圧センサの温度が、温度センサによって直接、検出される。そして、検出された筒内圧センサの温度が所定の低温域および高温域にあるか否かを判別するとともに、低温域および高温域においてそれぞれ得られた筒内圧センサの２つの検出値（低温側検出値Ｐ１、高温側検出値Ｐ２）に基づいて、筒内圧センサの故障を判定する。

この故障判定の手法は、筒内圧センサが温度に応じて大きくドリフトするというドリフト特性と、そのドリフト量が筒内圧センサの劣化の度合いに応じて異なるという特性を利用したものである。このような筒内圧センサの特性に基づき、故障判定装置では、筒内圧センサが正常であれば、そのドリフト特性により、高温側検出値Ｐ２が低温側検出値Ｐ１よりもはるかに大きくなり、両者の比Ｐ２／Ｐ１が大きな値になるべきであるという観点から、この比Ｐ２／Ｐ１が所定値よりも小さいときに、筒内圧センサが故障していると判定される。

上述した従来の故障判定装置では、筒内圧センサの温度として、内燃機関の冷却水温が代用されている。しかし、筒内圧センサが燃焼室に臨むように近接して配置されるのに対し、冷却水は、シリンダブロック内のウォータージャケットを流れるため、内燃機関の運転状態によっては、冷却水温は筒内圧センサの実際の温度と必ずしも一致しない。例えば、内燃機関の冷間始動時においては、燃焼室に近接して配置された筒内圧センサの温度は比較的速く上昇するのに対し、冷却水温の上昇速度が小さいため、両温度間のずれが大きくなる。その結果、この故障判定装置では、筒内圧センサの温度を精度良く検知することができず、その検知結果に基づく故障判定も適正に行えなくなってしまう。

また、筒内圧センサの温度を直接、検出する場合には、そのための専用の温度センサが必要になるため、冷却水温で代用する場合よりも製造コストが上昇する。また、筒内圧センサは通常、比較的狭いシリンダヘッドに点火プラグとともに設けられることが多いため、内燃機関の機種によっては、スペースの制約から、温度センサの取付けが困難な場合もある。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、筒内圧センサの温度を、温度センサを用いることなく、検知することができる筒内圧センサの温度検知装置を提供することを目的とする。また、検知された筒内圧センサの温度を用いて、筒内圧を精度良く検出できる筒内圧の検出装置、および内燃機関を適切に制御できる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

特開平７−３０１１４５号公報

上記の目的を達成するため、請求項１に係る発明は、内燃機関３の気筒３ａ内の圧力を筒内圧ｐｃｙｌとして検出するための筒内圧センサ４の温度ＴｅｍｐＰＳを検知する筒内圧センサの温度検知装置であって、筒内圧センサ４のドリフトを表すドリフトパラメータ（実施形態における（以下、本項において同じ）ドリフト量ｄｒｉｆｔの統計処理値ｄｒｉｆｔａｖｅ）を演算するドリフトパラメータ演算手段（ＥＣＵ２、図２、７および１２の各ステップ４）と、演算されたドリフトパラメータに基づいて、筒内圧センサ４の温度ＴｅｍｐＰＳを検知する温度検知手段（ＥＣＵ２、図３のステップ１３）と、内燃機関３の温度を表す温度パラメータ（エンジン水温Ｔｗ、吸気温Ｔａ）を検出する温度パラメータ検出手段（エンジン水温センサ２３、吸気温センサ２４）と、検出された温度パラメータに応じて、温度検知手段で検知された筒内圧センサ４の温度ＴｅｍｐＰＳを補正する温度補正手段（ＥＣＵ２、図１４）と、を備えることを特徴とする。

この筒内圧センサの温度検知装置によれば、筒内圧センサのドリフトを表すドリフトパラメータを演算するとともに、演算されたドリフトパラメータに基づいて、筒内圧センサの温度を検知する。前述したように、筒内圧センサは、その圧電素子などと併せて設けられる絶縁抵抗の抵抗値が温度に応じて変化することに起因し、その出力値が温度に応じてドリフトするという特性を有し、両者の間には一定の関係がある。本発明は、このような温度と一定の関係を有するドリフト特性を、逆に筒内圧センサの温度検知に利用したものであり、ドリフトを表すドリフトパラメータを演算するとともに、演算したドリフトパラメータに基づいて、筒内圧センサの温度を検知することができる。また、演算したドリフトパラメータのみに基づいて、筒内圧センサの温度を検知できるので、これを直接、検出する温度センサは不要になる。したがって、その分、製造コストを削減できるとともに、温度センサを設置する際のレイアウト上の制約を受けることがなく、本発明を、内燃機関の機種などにかかわらず広く適用することができる。
また、内燃機関の温度を表す温度パラメータを検出するとともに、温度検知手段によって検知された筒内圧センサの温度が、検出された温度パラメータに応じて補正される。前述したように、本発明では、演算したドリフトパラメータに基づき、筒内圧センサの温度を推定によって検知するので、内燃機関の温度状態によっては、検知した筒内圧センサの温度が、実際の温度に対してずれる可能性がある。例えば、内燃機関が極端に低いあるいは高い温度から始動されるような場合には特に、検知温度の初期値が実際の温度と整合しにくい。この発明によれば、ドリフトパラメータに基づいて検知された筒内圧センサの温度を、検出された温度パラメータに応じて補正するので、上記のような実際の温度とのずれを解消でき、検知精度をさらに向上させることができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の筒内圧センサの温度検知装置において、ドリフトパラメータ演算手段は、ドリフトパラメータを逐次統計処理によって演算する（図２、図７および図１２）ことを特徴とする。

この構成によれば、ドリフトパラメータを逐次統計処理によって演算するので、ノイズや筒内圧の確率的変化による影響を除去することができるため、筒内圧センサの温度の検知精度を維持しながら、演算頻度を低減することができる。

請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載の筒内圧センサの温度検知装置において、筒内圧センサ４のドリフトをリセットするリセット手段（リセット回路２ｂ）をさらに備え、ドリフトパラメータ演算手段は、リセット手段によるリセットの前後において検出された筒内圧（リセット前筒内圧ｐｃｙｌｐｒｅ、リセット後筒内圧ｐｃｙｌｐｏｓｔ、筒内圧変化量Δｐｃｙｌ）に基づいて、ドリフトパラメータを演算することを特徴とする。

この構成によれば、筒内圧センサのドリフトは、リセット手段によってリセットされる。このため、そのリセット前後において検出された筒内圧、例えば両者の偏差は、ドリフトの状況を良好に表す。本発明によれば、そのようなリセット前後における筒内圧センサの検出値に基づいて、ドリフトパラメータを演算するので、ドリフトパラメータにドリフトの状況を良好に反映させることができ、したがって、それに基づいて検知される筒内圧センサの温度の検知精度を高めることができる。

請求項４に係る発明は、請求項１または２に記載の筒内圧センサの温度検知装置において、筒内圧センサ４のドリフトを補正するためのドリフト補正量ｐｃｙｌ＿ｃｏｍｐを設定するドリフト補正量設定手段（ドリフト補正回路２ｃ）をさらに備え、ドリフトパラメータ演算手段は、ドリフト補正手段で設定されたドリフト補正量ｐｃｙｌ＿ｃｏｍｐに基づいて、ドリフトパラメータを演算することを特徴とする。

この構成によれば、筒内圧センサのドリフトは、ドリフト補正量設定手段によって設定されたドリフト補正量によって補正される。このため、設定されたドリフト補正量は、ドリフトの状況を良好に表す。本発明によれば、そのようなドリフト補正量に基づいて、ドリフトパラメータを演算するので、ドリフトパラメータにドリフトの状況を良好に反映させることができ、したがって、それに基づいて検知される筒内圧センサの温度の検知精度を高めることができる。

また、前記目的を達成するため、請求項５に係る筒内圧の検出装置は、請求項１ないし４のいずれかに記載の筒内圧センサの温度検知装置によって検知された筒内圧センサ４の温度ＴｅｍｐＰＳに応じて、検出された筒内圧ｐｃｙｌを補正する筒内圧補正手段（ＥＣＵ２、図１６）を備えることを特徴とする。

この筒内圧の検出装置によれば、請求項１ないし５のいずれかに記載の温度検知装置によって検知された筒内圧センサの温度に応じて、検出された筒内圧を補正するので、筒内圧センサの検出値を適切に温度補償することによって、温度によるドリフトの影響を排除でき、したがって、筒内圧の検出精度を高めることができる。

また、前記目的を達成するため、請求項６に係る内燃機関の制御装置は、内燃機関３を制御するための制御入力（燃料噴射量Ｔｏｕｔ）を設定する制御入力設定手段（ＥＣＵ２、図１８のステップ８１）と、請求項１ないし４のいずれかに記載の筒内圧センサの温度検知装置によって検知された筒内圧センサ４の温度ＴｅｍｐＰＳに応じて、設定された制御入力を補正する制御入力補正手段（ＥＣＵ２、図１８のステップ８２、８３）と、を備えることを特徴とする。

この内燃機関の制御装置によれば、請求項１ないし５のいずれかに記載の温度検知装置によって検知された筒内圧センサの温度に応じて、内燃機関を制御するための制御入力を補正する。筒内圧センサは通常、燃焼室に近い部位に配置されるため、その温度は、例えば内燃機関の冷却水温などよりも、燃焼室の温度を良好に表す。したがって、筒内圧センサの温度に応じて制御入力を補正することによって、燃焼室の温度をより良好に反映させながら、内燃機関の制御をより適切に行うことができる。

本発明の第１実施形態による筒内圧センサの温度検知装置を、内燃機関とともに概略的に示す図である。 筒内圧センサのドリフト量の統計処理値を演算する、第１実施形態による逐次統計処理を示すフローチャートである。 筒内圧センサの温度検知処理を示すフローチャートである。 図３の処理で用いられるテーブルの一例を示す図である。 本発明の第２実施形態による筒内圧センサの温度検知装置を示す、図１と同様の図である。 筒内圧変化量の算出処理を示すフローチャートである。 筒内圧センサのドリフト量の統計処理値を演算する、第２実施形態による逐次統計処理を示すフローチャートである。 図７の逐次統計処理によって得られる動作例を示すタイミングチャートである。 図３の温度検知処理によって得られる動作例を示すタイミングチャートである。 本発明の第３実施形態による筒内圧センサの温度検知装置を示す、図１と同様の図である。 ドリフト補正量の算出処理を示すフローチャートである。 筒内圧センサのドリフト量の統計処理値を演算する、第３実施形態による逐次統計処理を示すフローチャートである。 図１２の逐次統計処理によって得られる動作例を示すタイミングチャートである。 筒内圧センサの温度の補正処理を示すフローチャートである。 図１４の処理で用いられるテーブルの一例を示す図である。 筒内圧センサの温度に応じた筒内圧の補正処理を示すフローチャートである。 図１６の処理で用いられるテーブルの一例を示す図である。 筒内圧センサの温度に応じた燃料噴射量の補正処理を示すフローチャートである。 図１８の処理で用いられるテーブルの一例を示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を詳細に説明する。図１〜図４は、第１実施形態を示している。図１に示す内燃機関（以下「エンジン」という）３は、例えば車両（図示せず）に搭載された４気筒（１つのみ図示）タイプのものであり、各気筒３ａのピストン３ｂとシリンダヘッド３ｃの間には、燃焼室３ｄが形成されている。シリンダヘッド３ｃには、筒内圧センサ４、点火プラグ５、吸気弁６および排気弁７が、燃焼室３ｄに臨むように取り付けられている。

筒内圧センサ４は、例えば点火プラグ５と一体型の圧電素子タイプのものであり、点火プラグ５とともにシリンダヘッド３ｃに固定されている。筒内圧センサ４は、気筒３ａ内の燃焼室３ｄの圧力（以下「筒内圧」という）の変化に応じ、圧電素子が点火プラグ５とともに変位することによって、筒内圧の変化量を表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。この筒内圧センサ４の検出信号は、ＥＣＵ２内の積分器２ａによって積分され、それにより、筒内圧Ｐｃｙｌが求められる（検出される）。

点火プラグ５は、点火コイル（図示せず）を介して、点火時期Ｉｇｔに応じたタイミングで高電圧が加えられることによって放電し、それにより、燃焼室３ｄ内の混合気が燃焼される。点火プラグ５の点火時期Ｉｇｔは、ＥＣＵ２によって制御される。

吸気管８の吸気弁６よりもすぐ上流側には、燃料噴射弁（以下「インジェクタ」という）９が取り付けられている。インジェクタ９は、その開弁時に、高圧ポンプ（図示せず）で一定圧に加圧された燃料を、燃焼室３ｄに向けて噴射する。インジェクタ９の開弁時間すなわち燃料噴射量Ｔｏｕｔは、ＥＣＵ２によって制御される。

さらに、吸気管８には、スロットル弁１０および吸気圧センサ２０が設けられている。スロットル弁１０には、モータやギヤ機構（いずれも図示せず）を含むアクチュエータ１１が連結されている。アクチュエータ１１をＥＣＵ２からの駆動信号によって駆動することにより、スロットル弁１０の開度（以下「スロットル弁開度」という）ＴＨが制御され、このスロットル弁開度ＴＨに応じて、燃焼室３ｄに供給される吸入空気量が制御される。スロットル弁開度ＴＨは、スロットル弁開度センサ２１によって検出され、その検出信号はＥＣＵ２に出力される。吸気圧センサ２０は、吸気管８内のスロットル弁１０よりも下流側の圧力を絶対圧として検出し、吸気管内絶対圧ＰＢＡを表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。

また、エンジン３のクランクシャフト３ｅには、マグネットロータ２２ａが取り付けられている。このマグネットロータ２２ａとＭＲＥピックアップ２２ｂによって、クランク角センサ２２が構成されている。クランク角センサ２２は、クランクシャフト３ｅの回転に伴い、パルス信号であるＣＲＫ信号およびＴＤＣ信号を出力する。ＣＲＫ信号は、所定のクランク角（例えば１゜）ごとに出力される。ＥＣＵ２は、このＣＲＫ信号に基づき、エンジン３の回転数（以下「エンジン回転数」という）ＮＥを求める。ＴＤＣ信号は、各気筒のピストン３ｂが吸気行程開始時のＴＤＣ（上死点）付近の所定クランク角度位置にあることを表す信号であり、４気筒タイプの本例では、クランク角１８０゜ごとに出力される。

また、エンジン３の本体には、エンジン水温センサ２３（運転状態検出手段）が取り付けられている。エンジン水温センサ２３は、サーミスタなどで構成されており、エンジン３の本体内を循環する冷却水の温度をエンジン水温Ｔｗとして検出し、その検出信号をＥＣＵ２に出力する。さらに、ＥＣＵ２には、吸気温センサ２４から、吸気温Ｔａを表す検出信号が出力される。

また、エンジン３の排気管１２には、触媒装置１３が設けられている。この触媒装置１３は、ＮＯｘ触媒と三元触媒を組み合わせたものである。触媒装置１３は、エンジン３のリーンバーン運転時に、ＮＯｘ触媒の還元作用によって、排ガス中のＮＯｘを浄化するとともに、リーンバーン運転以外の運転時に、三元触媒の酸化還元作用によって、排ガス中のＣＯ、ＨＣおよびＮＯｘを浄化する。

さらに、吸気管８のスロットル弁１０よりも下流側と、排気管１２の触媒装置１３よりも上流側との間には、ＥＧＲ管１４が接続されている。このＥＧＲ管１４を介して、エンジン３の排ガスの一部を吸気側に再循環させるＥＧＲ動作が行われる。ＥＧＲ管１４には、ＥＧＲ制御弁１５が設けられている。ＥＧＲ制御弁１５は、リニア電磁弁であり、そのバルブリフト量が制御されることによって、ＥＧＲ量が制御される。ＥＧＲ制御弁１５のバルブリフト量は、バルブリフト量センサ（図示せず）によって検出され、その検出信号はＥＣＵ２に出力される。ＥＣＵ２は、エンジン３の運転状態に応じてＥＧＲ制御弁１５の目標バルブリフト量を設定し、実際のバルブリフト量が目標バルブリフト量になるように、ＥＧＲ制御弁１５を制御する。

ＥＣＵ２は、実施形態において、ドリフトパラメータ演算手段、温度検知手段、温度補正手段、筒内圧補正手段、制御入力設定手段、および制御入力補正手段を構成するものである。ＥＣＵ２は、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭ（いずれも図示せず）などから成るマイクロコンピュータで構成されており、前述した筒内圧センサ４および各種のセンサ２０〜２４の検出信号などに応じ、ＲＯＭに記憶された制御プログラムなどに基づいて、各種の演算処理を実行する。具体的には、筒内圧センサ４の検出結果に応じて、筒内圧センサ４の温度を検知するとともに、検知した筒内圧センサ４の温度に応じて、筒内圧センサ４の検出結果や、インジェクタ４の燃料噴射量Ｔｏｕｔを補正するなどの処理を行う。

図２および図３は、筒内圧センサ４の温度を検知するための処理を示す。図２の逐次統計処理は、筒内圧ｐｃｙｌのドリフト量ｄｒｉｆｔを算出するとともに、このドリフト量ｄｒｉｆｔに基づき、重み付き最小２乗法によって、筒内圧センサ４の温度検知に用いるドリフト量の統計処理値ｄｒｉｆｔａｖｅを、ドリフトパラメータとして演算するものである。本処理は、ＴＤＣ信号およびＣＲＫ信号に基づき、例えばクランク角度７２０°ごと、すなわち１燃焼サイクルごとに、排気行程中の所定のクランク角度位置において実行される。

本処理ではまず、ステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）において、筒内圧センサ４の検出信号を積分することにより得られた筒内圧ｐｃｙｌとその前回値ｐｃｙｌ１との偏差（ｐｃｙｌ−ｐｃｙｌ１）を、筒内圧ｐｃｙｌのドリフト量ｄｒｉｆｔとして算出する。このドリフト量ｄｒｉｆｔは、１燃焼サイクル間の筒内圧ｐｃｙｌのドリフト量を表す。上述したように、本処理がエンジン３の排気行程中に実行されることにより、筒内圧ｐｃｙｌが、大気圧付近まで確実に低下し、安定しているタイミングで、サンプリングされるので、ドリフト量ｄｒｉｆｔを適正に算出できる。次に、今回得られた筒内圧ｐｃｙｌを、前回値ｐｃｙｌ１にシフトする（ステップ２）。

次いで、次式（１）によって、係数ｋｐｄｒｉｆｔを算出する（ステップ３）。
ｋｐｄｒｉｆｔ＝ｐｄｒｉｆｔ／（１＋ｐｄｒｉｆｔ） ・・・（１）
ここで、ｐｄｒｉｆｔは、後述するステップ５で算出される可変ゲインであり、その初期値は０に設定される。

次に、算出した係数ｋｐｄｒｉｆｔを用い、次式（２）によってドリフト量の統計処理値ｄｒｉｆｔａｖｅを算出する（ステップ４）。
ｄｒｉｆｔａｖｅ＝ｄｒｉｆｔａｖｅ
＋ｋｐｄｒｉｆｔ×（ｄｒｉｆｔ−ｄｒｉｆｔａｖｅ）・・・（２）
これにより、統計処理値ｄｒｉｆｔａｖｅは、その時点でのドリフト量ｄｒｉｆｔとの偏差（ｄｒｉｆｔ−ｄｒｉｆｔａｖｅ）が最小になるように、逐次、演算される。

次いで、ゲインｐｄｒｉｆｔを次式（３）によって算出し（ステップ５）、本処理を終了する。
ｐｄｒｉｆｔ＝ｐｄｒｉｆｔ／ａｖｅｗ
＋（１−ｐｄｒｉｆｔ／（ａｖｅｗ＋ｐｄｒｉｆｔ）） ・・・（３）
ここで、ａｖｅｗは、固定の重みパラメータ（例えば０．９９１）である。

以上のような逐次統計処理により、筒内圧ｐｃｙｌがエンジン３の１燃焼サイクルを１周期として変化する（図８（ａ）参照）のに対し、１燃焼サイクル間の筒内圧ｐｃｙｌの偏差（ｐｃｙｌ−ｐｃｙｌ１）が、筒内圧ｐｃｙｌのドリフト量ｄｒｉｆｔとして算出され（同図（ｂ））、さらに、このドリフト量ｄｒｉｆｔを逐次統計処理することによって、統計処理値ｄｒｉｆｔａｖｅが１燃焼サイクルごとに算出される（同図（ｃ））。

図３は、筒内圧センサ４の温度の検知処理を示す。本処理は、図２の逐次統計処理の実行間隔よりも長い所定時間（例えば１ｓｅｃ）ごとに実行される。本処理ではまず、ステップ１１において、図２のステップ４で算出したドリフト量の統計処理値ｄｒｉｆｔａｖｅを、次式（４）により加重平均することによって、加重平均値ｄｒｉｆｔ＿ｆｉｌｔｅｒを算出する。
ｄｒｉｆｔ＿ｆｉｌｔｅｒ＝α×ｄｒｉｆｔａｖｅ
＋（１−α）×ｄｒｉｆｔ＿ｆｉｌｔｅｒ１ ・・・（４）
ここで、αは重み係数（０＜α＜１）、ｄｒｉｆｔ＿ｆｉｌｔｅｒ１は、加重平均値ｄｒｉｆｔ＿ｆｉｌｔｅｒの前回値である。

次に、今回算出された加重平均値ｄｒｉｆｔ＿ｆｉｌｔｅｒを、前回値ｄｒｉｆｔ＿ｆｉｌｔｅｒ１にシフトする（ステップ１２）。次いで、ステップ１１で算出したドリフト量の加重平均値ｄｒｉｆｔ＿ｆｉｌｔｅｒに応じ、図４のテーブルを検索することによって、筒内圧センサ４の温度（以下「センサ温度」という）ＴｅｍｐＰＳを算出し（ステップ１３）、本処理を終了する。このテーブルは、筒内圧センサ４の温度とドリフト量との関係を測定した実験結果に基づくものであり、センサ温度ＴｅｍｐＰＳは、加重平均値ｄｒｉｆｔ＿ｆｉｌｔｅｒが大きいほど、より大きな値に設定されている。また、その傾きは、加重平均値ｄｒｉｆｔ＿ｆｉｌｔｅｒが小さな範囲では比較的大きく、大きな範囲では比較的小さくなるように設定されている。なお、この実験により、実施形態で用いた筒内圧センサ４が、温度が所定温度Ｔｅｍｐｒｅｆ（例えば２５℃）未満では、温度に応じたドリフト量が無視できるほどに小さいという特性を有することが確認されたため、このテーブルは、温度ＴｅｍｐＰＳが所定温度Ｔｅｍｐｒｅｆ以上の範囲に対してのみ設定されている。

以上のような温度検知処理により、燃焼サイクルごとに逐次演算される統計処理値ｄｒｉｆｔａｖｅを加重平均することによって、加重平均値ｄｒｉｆｔ＿ｆｉｌｔｅｒが、統計処理値ｄｒｉｆｔａｖｅに対して緩やかに変化するなまされた値として算出される（図９（ｄ）参照）。また、センサ温度ＴｅｍｐＰＳは、この加重平均値ｄｒｉｆｔ＿ｆｉｌｔｅｒに基づき、これと同様に緩やかに変化するように算出される（同図（ｅ））。なお、図示の関係上、図９は、図８よりも非常に圧縮された時間スケールで描かれている。

以上のように、本実施形態によれば、エンジン３の１燃焼サイクル間の筒内圧ｐｃｙｌの偏差（ｐｃｙｌ−ｐｃｙｌ１）を、筒内圧ｐｃｙｌのドリフト量ｄｒｉｆｔとして算出し、このドリフト量ｄｒｉｆｔに基づいて、その統計処理値ｄｒｉｆｔａｖｅをドリフトパラメータとして算出するとともに、この統計処理値ｄｒｉｆｔａｖｅに基づいて、センサ温度ＴｅｍｐＰＳを算出する。このように、筒内圧センサ４のドリフトを表す統計処理値ｄｒｉｆｔａｖｅに基づいて、センサ温度ＴｅｍｐＰＳを検知することができる。また、筒内圧ｐｃｙｌに応じて算出した統計処理値ｄｒｉｆｔａｖｅのみに基づいて、センサ温度ＴｅｍｐＰＳを検知できるので、これを直接、検出する温度センサは不要になる。したがって、その分、製造コストを削減できるとともに、温度センサを設ける際のレイアウト上の制約を受けることがなく、本発明を、内燃機関の機種などにかかわらず広く適用することができる。さらに、統計処理値ｄｒｉｆｔａｖｅを逐次統計処理によって演算するので、ノイズや筒内圧ｐｃｙｌの確率的変化による影響を除去することができるため、センサ温度ＴｅｐｍＰＳの検知精度を維持しながら、演算頻度を低減することができる。

次に、図５〜図７を参照しながら、本発明の第２実施形態について説明する。図５に示すように、本実施形態では、ＥＣＵ２内に、積分器２ａの積分によって得られた筒内圧ｐｃｙｌをリセットするためのリセット回路２ｂ（リセット手段）が設けられている。このリセット回路２ｂは、エンジン３の１燃焼サイクル中の、例えば排気行程における所定のタイミングで（例えば図８の点Ａ）、筒内圧ｐｃｙｌを基準値にリセットする。このリセット動作によって、筒内圧ｐｃｙｌに含まれるドリフト成分が１燃焼サイクルごとに除去され、その結果、図８（ａ）に示すような筒内圧ｐｃｙｌの波形が得られる。他の構成は、第１実施形態と同じである。

図６は、上記のリセット動作の前後における筒内圧ｐｃｙｌの変化量を算出する処理を示す。本処理は、１燃焼サイクルよりも非常に短い間隔で、所定のクランク角度（例えば１°）ごとに実行される。まず、ステップ２１では、リセット回路２ｂによる筒内圧ｐｃｙｌのリセット動作が実行されたか否かを判別し、その答がＮＯのときには、そのときの筒内圧ｐｃｙｌをリセット前筒内圧ｐｃｙｌｐｒｅとして記憶する（ステップ２２）。前記ステップ２１の答がＹＥＳで、今回がリセット動作の実行直後に相当するときには、そのときの筒内圧ｐｃｙｌを、リセット後筒内圧ｐｃｙｌｐｏｓｔとして記憶する（ステップ２３）。次いで、リセット前筒内圧ｐｃｙｌｐｒｅとリセット後筒内圧ｐｃｙｌｐｏｓｔとの偏差を、リセット動作の前後における筒内圧変化量Δｐｃｙｌとして算出し（ステップ２４）、本処理を終了する。

図７は、本実施形態による逐次統計処理を示しており、第１実施形態（図２）のそれと同じ実行内容のステップについては、同じ番号を付している。本処理は、１燃焼サイクルごとに、例えば上記リセット動作の直後に実行される。本処理ではまず、上記のようにして算出した筒内圧変化量Δｐｃｙｌを、筒内圧ｐｃｙｌのドリフト量ｄｒｉｆｔとして設定する（ステップ３１）。このドリフト量ｄｒｉｆｔは、１燃焼サイクル中の筒内圧ｐｃｙｌのドリフト量を表す。以後の処理内容は、第１実施形態の場合とまったく同じである。すなわち、可変ゲインｐｄｒｉｆｔを用い、前記式（１）によって係数ｋｐｄｒｉｆｔを算出し（ステップ３）、ステップ３１で求めたドリフト量ｄｒｉｆｔと係数ｋｐｄｒｉｆｔを用い、前記式（２）によってドリフト量の統計処理値ｄｒｉｆｔａｖｅを算出する（ステップ４）とともに、可変ゲインｐｄｒｉｆｔを前記式（３）によって算出する（ステップ５）。そして、図示しないが、算出した統計処理値ｄｒｉｆｔａｖｅに基づき、図３とまったく同じ温度検知処理によって、センサ温度ＴｅｍｐＰＳを算出する。以上の処理により、ドリフト量ｄｒｉｆｔに基づき、統計処理値ｄｒｉｆｔａｖｅ、さらにはセンサ温度ＴｅｍｐＰＳが、第１実施形態と同様にして求められる（図８および図９参照）。

以上のように、本実施形態によれば、リセット回路２ｂによる筒内圧ｐｃｙｌのリセット動作の前後における筒内圧変化量Δｐｃｙｌを、筒内圧ｐｃｙｌのドリフト量ｄｒｉｆｔとして算出し、このドリフト量ｄｒｉｆｔに基づき、第１実施形態と同様にして、その統計処理値ｄｒｉｆｔａｖｅをドリフトパラメータとして算出するとともに、この統計処理値ｄｒｉｆｔａｖｅに基づいて、センサ温度ＴｅｍｐＰＳを算出する。したがって、筒内圧センサ４のドリフトを表す統計処理値ｄｒｉｆｔａｖｅに基づいて、温度センサを用いることなく、センサ温度ＴｅｍｐＰＳを検知できるなど、第１実施形態による前述した効果を同様に得ることができる。これに加えて、本実施形態では、筒内圧ｐｃｙｌのリセット動作の前後における筒内圧変化量Δｐｃｙｌに基づいて、統計処理値ｄｒｉｆｔａｖｅを算出するので、この統計処理値ｄｒｉｆｔａｖｅにドリフトの状況を良好に反映させることができ、したがって、センサ温度ＴｅｍｐＰＳの検知精度を高めることができる。

次に、図１０〜図１３を参照しながら、本発明の第３実施形態について説明する。図１０に示すように、本実施形態では、ＥＣＵ２内に、第２実施形態のリセット回路２ｂに代えて、筒内圧センサ４のドリフトを補正するためのドリフト補正回路２ｃ（ドリフト補正量設定手段）が設けられている。他の構成は、第１実施形態と同じである。

図１１は、このドリフト補正回路２ｃにおいて実行されるドリフト補正量の算出処理を示す。本処理は、ＣＲＫ信号の発生に同期して、所定のクランク角度（例えば１°）ごとに実行される。まず、ステップ４１において、カウンタＤｃｎｔの値が所定値Ｄｓａｍｐｌｅ（例えば７２０）に等しいか否かを判別する。このカウンタＤｃｎｔは、ドリフト補正量の算出用の筒内圧ｐｃｙｌをサンプリングするタイミングを決定するためのものであり、後述するように、１燃焼サイクルごとに、吸気行程中の所定のクランク角度位置においてリセットされる。このステップ４１の答がＮＯで、所定のクランク角度位置でないときには、カウンタＤｃｎｔをインクリメントする（ステップ４２）。

一方、前記ステップ４１の答がＹＥＳで、所定のクランク角度位置に相当するときには、カウンタＤｃｎｔをリセットした（ステップ４３）後、そのときにサンプリングされた筒内圧ｐｃｙｌと吸気管内絶対圧ＰＢＡとの偏差（ｐｃｙｌ−ＰＢＡ）を、ドリフト値ｐｄｆｔとして算出する（ステップ４４）。上述したように、ｐｃｙｌ値およびＰＢＡ値がともに吸気行程中にサンプリングされるので、このときの吸気管内絶対圧ＰＢＡは大気圧にほぼ等しく、したがって、両者の偏差として算出されるドリフト値ｐｄｆｔは、１燃焼サイクル中の筒内圧ｐｃｙｌのドリフト量を表す。

次いで、算出したドリフト量ｐｄｆｔをサンプリング回数Ｎｓａｍｐで除した値（ｐｄｆｔ／Ｎｓａｍｐ）を、ドリフト補正量ｐｃｙｌ＿ｃｏｍｐとして算出し（ステップ４５）、本処理を終了する。ここで、サンプリング回数Ｎｓａｍｐは、１燃焼サイクル中に筒内圧センサ４の検出信号を積分器２ａにサンプリングする（取り込む）回数を表す。算出したドリフト補正量ｐｃｙｌは、次回の燃焼サイクルにおいて、筒内圧センサ４の検出値からそのサンプリングごとに差し引かれ、それにより、筒内圧センサ４の検出値からドリフトを除去することができる。

これは、以下の理由に基づくものである。すなわち、温度変化に応じて発生する筒内圧センサ４のドリフトの周期は、エンジン３の１燃焼サイクルと比べてはるかに大きい。このため、ドリフトは、１燃焼サイクルのような短い時間であれば、１次関数的に変化し、したがって、ドリフトの変化量は、１燃焼サイクル中で一定とみなすことができる。上記のドリフト補正量ｐｃｙｌ＿ｃｏｍｐは、このような一定とみなされるドリフトの変化量を、筒内圧センサ４の検出値のサンプリングごとの変化量として求めたものである。一方、筒内圧センサ４の検出値は、筒内圧ｐｃｙｌの変化量を表す。したがって、上述したように、筒内圧センサ４の検出値から、そのサンプリングごとにドリフト補正量ｐｃｙｌ＿ｃｏｍｐを差し引くことによって、筒内圧センサ４の検出値からドリフトを除去することができる。その結果、図１３（ａ）に示すように、筒内圧ｐｃｙｌの波形は、リセット回路２ｂでリセットされる第２実施形態の場合（図８（ａ）参照）と異なり、燃焼サイクル間で段差を生じることなく、滑らかに変化する。

図１２は、本実施形態による逐次統計処理を示しており、第１および第２実施形態のそれと同じ実行内容のステップについては、同じ番号を付している。本処理は、図１１のドリフト補正量の算出処理と同じ周期で、所定のクランク角度（例えば１°）ごとに実行される。本処理ではまず、算出したドリフト補正量ｐｃｙｌ＿ｃｏｍｐに基づき、次式（５）によってドリフト量ｄｒｉｆｔを算出する（ステップ５１）。
ｄｒｉｆｔ＝ｄｒｉｆｔ＋ｐｃｙｌ＿ｃｏｍｐ×Ｎｓａｍｐ／７２０ ・・・（５）
ここで、右辺の第２項は、筒内圧センサ４の検出値のサンプリングごとのドリフト補正量ｐｃｙｌ＿ｃｏｍｐを、本処理の実行間隔ごとの補正量に換算したものである。したがって、式（５）によって算出されるドリフト量ｄｒｉｆｔは、その時点における筒内圧ｐｃｙｌのドリフト量を表す。以後の処理内容は、実行頻度は異なるものの、第１および第２実施形態の場合とまったく同じである。すなわち、前記式（１）によって係数ｋｐｄｒｉｆｔを算出し（ステップ３）、ステップ５１で求めたドリフト量ｄｒｉｆｔと係数ｋｐｄｒｉｆｔを用い、ドリフト量の統計処理値ｄｒｉｆｔａｖｅを算出する（ステップ４）とともに、可変ゲインｐｄｒｉｆｔを算出する（ステップ５）。以上の結果、ドリフト量ｄｒｉｆｔは、図１３（ｂ）に示すように、１燃焼サイクル中において１次的に変化するように随時、算出されるとともに、統計処理値ｄｒｉｆｔａｖｅは、ドリフト量ｄｒｉｆｔに応じ、同図（ｃ）に示すように、よりきめ細かく曲線的に変化するように算出される。

また、図示しないが、算出した統計処理値ｄｒｉｆｔａｖｅに基づき、図３とまったく同じ温度検知処理によって、センサ温度ＴｅｍｐＰＳを算出する。以上の処理により、ドリフト量ｄｒｉｆｔに基づき、統計処理値ｄｒｉｆｔａｖｅ、さらにはセンサ温度ＴｅｍｐＰＳが求められる。

以上のように、本実施形態によれば、筒内圧センサ４のドリフトを補正するために算出されるドリフト補正量ｐｃｙｌ＿ｃｏｍｐに基づき、ドリフト量ｄｒｉｆｔを随時、算出し、このドリフト量ｄｒｉｆｔに基づき、その統計処理値ｄｒｉｆｔａｖｅをドリフトパラメータとして算出するとともに、この統計処理値ｄｒｉｆｔａｖｅに基づいて、センサ温度ＴｅｍｐＰＳを算出する。したがって、筒内圧センサ４のドリフトを表す統計処理値ｄｒｉｆｔａｖｅに基づいて、温度センサを用いることなく、センサ温度ＴｅｍｐＰＳを検知できるなど、第１実施形態による前述した効果を同様に得ることができる。これに加えて、本実施形態では、ドリフト補正量ｐｃｙｌ＿ｃｏｍｐに基づいて、統計処理値ｄｒｉｆｔａｖｅをきめ細かく算出するので、この統計処理値ｄｒｉｆｔａｖｅにドリフトの状況を、第２実施形態の場合よりもさらにきめ細かく反映させることができ、したがって、センサ温度ＴｅｍｐＰＳの検知精度をさらに高めることができる。

図１４は、以上のようにして求めたセンサ温度ＴｅｍｐＰＳの補正処理を示す。本処理は、センサ温度ＴｅｍｐＰＳが実際には緩やかに変化することから、１燃焼サイクルよりも長い所定時間（例えば１００ｍｓｅｃ）ごとに実行される。本処理ではまず、第１〜第３実施形態のいずれかにおいて温度検知処理により検知されたセンサ温度ＴｅｍｐＰＳを、直接検知値ＴｅｍｐＰＳ＿ｒａｗとして設定する（ステップ６１）。次いで、エンジン水温Ｔｗに応じ、図１５のテーブルを検索することによって、補正項ＤｔｅｍｐＰＳを算出する（ステップ６２）。このテーブルでは、補正項ＤｔｅｍｐＰＳは、エンジン水温Ｔｗが、前記所定温度Ｔｅｍｐｒｅｆに相当する所定温度Ｔｗｒｅｆ（例えば２５℃）未満のときには、値０に、すなわち実質的な温度補正がなされないように設定され、所定温度Ｔｗｒｅｆ以上のときには、値０よりも大きく、かつＴｗ値が大きいほどより大きな値に設定されている。

次に、直接検知値ＴｅｍｐＰＳ＿ｒａｗに補正項ＤｔｅｍｐＰＳを加算した値を、補正されたセンサ温度ＴｅｍｐＰＳとして算出し（ステップ６３）、本処理を終了する。以上のように、この温度補正処理によれば、第１〜第３実施形態のいずれかにおいて図３の温度検知処理により検知されたセンサ温度ＴｅｍｐＰＳを、検出された実際のエンジン水温Ｔｗに応じて補正する。したがって、エンジン３の始動時などに生じやすい実際の温度とのずれを解消でき、センサ温度ＴｅｍｐＰＳの検知精度をさらに向上させることができる。

なお、上述した例では、補正項ＤｔｅｍｐＰＳを直接検知値ＴｅｍｐＰＳ＿ｒａｗに加算される加算項として求めているが、これに代えて、乗算項として求めてもよい。また、エンジン３の運転状態を表すパラメータとして、エンジン水温センサ２３で検出されたエンジン水温Ｔｗを用いているが、これに代えて、他の適当なパラメータを用いてもよく、例えば吸気温センサ２４で検出された吸気温Ｔａを用いてもよい。

図１６は、センサ温度ＴｅｍｐＰＳを用いた筒内圧ｐｃｙｌの補正処理を示す。この補正処理は、主として、ドリフトのリセットや補正を行わない第１実施形態で検知される筒内圧ｐｃｙｌに適用される。本処理ではまず、筒内圧センサ４の検出信号を積分することによって得られた筒内圧ｐｃｙｌを、直接筒内圧ｐｃｙｌ＿ｒａｗとして設定する（ステップ７１）。次いで、そのときのセンサ温度ＴｅｍｐＰＳに応じ、図１７のテーブルを検索することによって、補正係数Ｋｐｃｙｌｔｐｓを算出する（ステップ７２）。このテーブルでは、補正係数Ｋｐｃｙｌｔｐｓは、センサ温度ＴｅｍｐＰＳが、前記所定温度Ｔｅｍｐｒｅｆ未満のときには、値１．０に、すなわち実質的な補正がなされないように設定され、所定温度Ｔｅｍｐｒｅｆ以上のときには、値１．０よりも小さく、かつＴｅｍｐＰＳ値が大きいほどより小さな値に設定されている。これは、温度が高いほどドリフト量が大きいという筒内圧センサ４のドリフト特性に基づくものである。

次に、直接筒内圧ｐｃｙｌ＿ｒａｗに補正係数Ｋｐｃｙｌｔｐｓを乗算した値を、補正された筒内圧ｐｃｙｌとして算出し（ステップ７３）、本処理を終了する。以上のように、この筒内圧補正処理によれば、例えば第１実施形態において筒内圧センサ４の検出結果に基づいて得られた筒内圧ｐｃｙｌを、検知されたセンサ温度ＴｅｍｐＰＳに応じて補正するので、筒内圧センサ４の検出値を適切に温度補償することによって、温度によるドリフトの影響を排除でき、したがって、筒内圧ｐｃｙｌの検出精度を高めることができる。なお、この例では、補正係数Ｋｐｃｙｌｔｐｓを直接筒内圧ｐｃｙｌ＿ｒａｗに乗算される乗算項として求めているが、加算項として求めてもよい。

図１８は、センサ温度ＴｅｍｐＰＳを用いた燃料噴射量Ｔｏｕｔの補正処理を示す。本処理は、ＴＤＣ信号の発生に同期して実行される。本処理ではまず、吸気管内絶対圧ＰＢＡおよびエンジン回転数ＮＥに応じ、燃料噴射量マップ（図示せず）を検索することによって、燃料噴射量の基本マップ値Ｔｉｍａｐを算出する（ステップ８１）。次に、そのときのセンサ温度ＴｅｍｐＰＳに応じ、図１９のテーブルを検索することによって、補正係数Ｋｔｐｓを算出する（ステップ８２）。このテーブルでは、補正係数Ｋｔｐｓは、センサ温度ＴｅｍｐＰＳが、所定温度Ｔｅｍｐｒｅｆ未満のときには、値１．０に、すなわち実質的な補正がなされないように設定され、所定温度Ｔｅｍｐｒｅｆ以上のときには、値１．０よりも小さく、かつＴｅｍｐＰＳ値が大きいほどより小さな値に設定されている。これは、センサ温度ＴｅｍｐＰＳが高いほど、燃焼室３ｄ内の温度が高いことで、燃焼室３ｄに供給される吸入空気の密度が小さく、実質的な吸入空気量が減少するので、それに応じて燃料噴射量Ｔｏｕｔを減少させるためである。

次いで、基本マップ値Ｔｉｍａｐに補正係数Ｋｔｐｓを乗算した値を、補正された燃料噴射量Ｔｏｕｔとして算出し（ステップ８３）、本処理を終了する。以上のように、この燃料噴射量補正処理によれば、基本マップ値Ｔｉｍａｐをセンサ温度ＴｅｍｐＰＳに応じて補正する。筒内圧センサ４は燃焼室３ｄに近い部位に配置されるため、センサ温度ＴｅｍｐＰＳはエンジン水温Ｔｗなどよりも燃焼室３ｄの温度を良好に表す。したがって、センサ温度ＴｅｍｐＰＳによる燃料噴射量Ｔｏｕｔの補正によって、吸入空気の密度を良好に反映させながら、燃料噴射量Ｔｏｕｔやそれに基づく空燃比の制御などを適切に行うことができる。この場合、センサ温度ＴｅｍｐＰＳが気筒３ａごとに検知されるので、それに応じた燃料噴射量Ｔｏｕｔの補正も気筒３ａごとに行うことが可能であり、それにより、燃料噴射量Ｔｏｕｔの制御をよりきめ細かく適切に行うことができる。なお、この例では、補正係数Ｋｔｐｓを基本マップ値Ｔｉｍａｐに乗算される乗算項として求めているが、加算項として求めてもよい。

なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、ドリフト量ｄｒｉｆｔに基づく統計処理値ｄｒｉｆｔａｖｅの逐次統計処理を、重み付き最小２乗法によって行っているが、本発明はこれに限らず、他の適当な演算手法によって行ってもよい。また、実施形態では、センサ温度ＴｅｍｐＰＳで補正するエンジン３の制御入力として、燃料噴射量Ｔｏｕｔを例示したが、これに代えて、あるいはこれとともに、他の制御入力、例えば点火時期ＩｇｔやＥＧＲ量などを補正してもよい。それにより、これらの制御入力を、燃焼室３ｄ内の温度や吸入空気の温度などに応じて適切に設定でき、エンジン３の制御をより適切に行うことができる。

また、本発明は、クランクシャフトを鉛直方向に配置した船外機などのような船舶推進機用エンジンを含む、様々な産業用の筒内噴射式の内燃機関の制御装置に適用することが可能である。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。

符号の説明

２ ＥＣＵ（ドリフトパラメータ演算手段、温度検知手段、温度補正手段、筒内圧補 正手段、制御入力設定手段、制御入力補正手段）
２ｂ リセット回路（リセット手段）
２ｃ ドリフト補正回路（ドリフト補正量設定手段）
３ エンジン
３ａ 気筒
４ 筒内圧センサ
２３ エンジン水温センサ（温度パラメータ検出手段）
２４ 吸気温センサ（温度パラメータ検出手段）
ｐｃｙｌ 筒内圧
ｄｒｉｆｔ ドリフト量
ｄｒｉｆｔａｖｅ ドリフト量の統計処理値（ドリフトパラメータ）
ＴｅｍｐＰＳ 筒内圧センサの温度
ｐｃｙｌｐｒｅ リセット前筒内圧
ｐｃｙｌｐｏｓｔ リセット後筒内圧
Δｐｃｙｌ 筒内圧変化量
ｐｃｙｌ＿ｃｏｍｐ ドリフト補正量
Ｔｏｕｔ 燃料噴射量（制御入力）
Ｔｗ エンジン水温（温度パラメータ）
Ｔａ 吸気温（温度パラメータ）

Claims (6)

1. 内燃機関の筒内圧を検出するための筒内圧センサの温度を検知する筒内圧センサの温度検知装置であって、
   前記筒内圧センサのドリフトを表すドリフトパラメータを演算するドリフトパラメータ演算手段と、
   当該演算されたドリフトパラメータに基づいて、前記筒内圧センサの温度を検知する温度検知手段と、
   前記内燃機関の温度を表す温度パラメータを検出する温度パラメータ検出手段と、
   当該検出された温度パラメータに応じて、前記温度検知手段で検知された前記筒内圧センサの温度を補正する温度補正手段と、
   を備えることを特徴とする筒内圧センサの温度検知装置。
2. 前記ドリフトパラメータ演算手段は、前記ドリフトパラメータを逐次統計処理によって演算することを特徴とする、請求項１に記載の筒内圧センサの温度検知装置。
3. 前記筒内圧センサのドリフトをリセットするリセット手段をさらに備え、
   前記ドリフトパラメータ演算手段は、前記リセット手段によるリセットの前後において検出された筒内圧に基づいて、前記ドリフトパラメータを演算することを特徴とする、請求項１または２に記載の筒内圧センサの温度検知装置。
4. 前記筒内圧センサのドリフトを補正するためのドリフト補正量を設定するドリフト補正量設定手段をさらに備え、
   前記ドリフトパラメータ演算手段は、前記ドリフト補正量設定手段で設定されたドリフト補正量に基づいて、前記ドリフトパラメータを演算することを特徴とする、請求項１または２に記載の筒内圧センサの温度検知装置。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の筒内圧センサの温度検知装置によって検知された前記筒内圧センサの温度に応じて、前記検出された筒内圧を補正する筒内圧補正手段を備えることを特徴とする筒内圧の検出装置。
6. 前記内燃機関を制御するための制御入力を設定する制御入力設定手段と、
   請求項１ないし４のいずれかに記載の筒内圧センサの温度検知装置によって検知された筒内圧センサの温度に応じて、前記設定された制御入力を補正する制御入力補正手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。

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