JP4367248B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、筒内圧センサおよびクランク角センサの情報を基に、内燃機関の着火時期（燃焼開始時期）を検出する内燃機関の制御装置に関する。

例えば、ディーゼル機関やガソリン機関などの内燃機関においては、シリンダ内への燃料噴射時期を最適に制御するために、シリンダ内における燃料の着火時期を検出することが重要である。この燃料の着火時期は、燃焼時の筒内圧波形と非燃焼時の筒内圧波形（モータリング波形と呼ぶ）とを比較して求めることができる（特許文献１参照）。なお、モータリング波形は、周知のポリトロープ式（ＰＶⁿ ＝一定、Ｐ：筒内圧、Ｖ：シリンダ容積）を用いて算出できる。

具体的には、図１９（ａ）〜（ｃ）に示す様に、筒内圧センサによって燃焼サイクル時の筒内圧を検出して、クランク角の変化に対する筒内圧の変化を示す筒内圧波形を求める（ａ）。続いて、求めた筒内圧波形からモータリング波形を差し引いて差分波形を求める（ｂ）。この差分波形は、筒内燃焼によって発生する燃焼圧力の変化、つまり燃焼圧波形を示している。そこで、燃焼圧波形より、燃焼圧力の上昇を示す変化点を求めて、その変化点から着火時期Ｔburnを検出する（ｃ）。

ところで、非燃焼時のモータリング波形は、上記のポリトロープ式を用いて算出（推定）しているが、このポリトロープ式に使用される係数（ポリトロープ指数ｎ）が、内燃機関の機差ばらつきにより変化したり、内燃機関の運転状態（機関回転数、過給圧、冷却水温等）のばらつき等により、例えば、燃焼サイクル毎に変化してしまう。このため、従来では、ポリトロープ指数ｎをマップで持つ方法等が用いられている。

また、上述した燃料の着火時期Ｔburnを検出するためには、内燃機関の正確なクランク位置（クランク角）を把握する必要があり、そのためにクランク角センサが用いられている。
しかし、クランク角センサの取付け位置や機差ばらつき等の要因により、図２０に示す様に、クランク角センサの検出値（クランク角）に誤差を生じると、着火時期Ｔburnの検出精度が悪化するという問題がある。

これに対し、特許文献２では、内燃機関のシリンダ内圧力（筒内圧と呼ぶ）によって、クランク角の検出誤差を補正する方法が示されている。すなわち、図２１に示す様に、内燃機関の非燃焼時（筒内燃焼による燃焼圧力が発生しない時）に、筒内圧センサによって検出される筒内圧（モータリング圧力と呼ぶ）が最大となる点を上死点（ＴＤＣ）とし、クランク角センサから求めたＴＤＣと比較して、角度補正する方法である。
特開２００１−５５９５５号公報 特開平１１−２１０５４６号公報

ところが、特許文献１に開示された着火時期の検出方法では、以下の課題がある。
すなわち、ポリトロープ指数ｎをマップから求める場合には、内燃機関の運転状態毎の変化、特に、内燃機関の機差ばらつきの変化を十分に補正することができず、モータリング波形の正確な推定（算出）が困難であるため、着火時期の検出誤差が生じてしまう。また、ポリトロープ式で指数計算を行う必要があるため、演算負荷が高くなり、実際の車両に搭載されるＥＣＵ（制御装置）では、燃焼サイクル毎の高速演算に対応が困難であり、上述の特許文献１に記載された方法を採用することが困難である。

一方、特許文献２に開示された公知技術によると、図２２に示す様に、筒内圧が最大となる圧力最大点の近傍では、クランク角の変化に対する筒内圧の変化が非常に緩やかなため、筒内圧センサの検出値に何らかの要因でノイズが乗ると、ＴＤＣの検出位置に誤差が生じてしまう。つまり、筒内圧センサの検出値にノイズが乗らなければ、図中のクランク角θｘ付近で圧力最大点が検出されるのに対し、筒内圧センサの検出値にノイズが乗ると、例えば、図中のクランク角θｙで圧力最大点が検出されるため、θｘとθｙとでＴＤＣに誤差が生じるという問題がある。

本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、第１の目的は、内燃機関の運転状態や機差ばらつきによらず、実際の運転状態でのモータリング波形を精度良く推定でき、且つモータリング波形を推定するための演算負荷を小さくすることで、短時間に精度良く着火時期を検出できること。第２の目的は、筒内圧センサによって検出される内燃機関の筒内圧により、クランク角センサの角度誤差を補正する際に、ノイズの影響を受けることなく、正確な圧縮上死点（ＴＤＣ）を検出できることにある。

（請求項１の発明）
本発明は、筒内圧センサおよびクランク角センサから得られる情報を基に、内燃機関の着火時期を検出する着火時期検出手段を備え、その着火時期検出手段は、筒内圧変換手段と、シリンダ容積変換手段と、筒内圧波形対数表示手段と、モータリング波形推定手段と、判定線算出手段と、着火時期判定手段とを備えている。
筒内圧変換手段は、予め設定した圧力を対数変換する変換マップＰを有し、筒内圧センサにより検出される少なくとも圧縮行程から爆発行程までの筒内圧を変換マップＰから対数値ｌｏｇＰに変換する。

シリンダ容積変換手段は、予め設定したクランク角に対応するシリンダ容積を対数変換する変換マップＶを有し、クランク角センサにより検出される少なくとも圧縮行程から爆発行程までのクランク角に応じたシリンダ容積を変換マップＶから対数値ｌｏｇＶに変換する。
筒内圧波形対数表示手段は、クランク角に対応するシリンダ容積の対数値ｌｏｇＶと筒内圧の対数値ｌｏｇＰとを座標軸とする対数マップを有し、この対数マップ上に対数値ｌｏｇＰと対数値ｌｏｇＶとを読み込んで、少なくとも圧縮行程から爆発行程までの筒内圧の変化を、対数変換された筒内圧波形として対数マップ上に表示する。

モータリング波形推定手段は、対数変換された筒内圧波形より、内燃機関の筒内燃焼による圧力上昇を除いた非燃焼状態に相当する非燃焼筒内圧波形（モータリング波形と呼ぶ）を推定する。
判定線算出手段は、推定されたモータリング波形を基準線とし、この基準線を基に着火時期の判定線を算出する。
着火時期判定手段は、算出された判定線と対数変換された筒内圧波形とを基に、着火時期を判定する。

上記の構成によれば、筒内圧センサにより検出される少なくとも圧縮行程から爆発行程までの筒内圧と、クランク角センサにより検出される少なくとも圧縮行程から爆発行程までのクランク角に応じたシリンダ容積とを、それぞれ変換マップＰと変換マップＶとにより対数値ｌｏｇＰと対数値ｌｏｇＶとに変換し、その対数値ｌｏｇＰと対数値ｌｏｇＶとを対数マップ上に読み込むことで、少なくとも圧縮行程から爆発行程までの筒内圧の変化を、対数変換された筒内圧波形として対数マップ上に表示できる。これにより、指数計算を必要とするポリトロープ式を用いることなく、対数変換された筒内圧波形よりモータリング波形を推定できるので、演算負荷を小さくできる。

また、本発明では、従来の様に、内燃機関の運転状態、あるいは内燃機関の機差ばらつきに応じて、ポリトロープ指数ｎをマップ検索している訳ではなく、内燃機関の燃焼サイクル毎に対数変換された筒内圧波形を求めて、その筒内圧波形よりモータリング波形を推定しているので、内燃機関の運転状態の変化、特に内燃機関の機差ばらつきの変化にも影響を受けることがない。その結果、燃焼サイクル毎にモータリング波形を精度良く推定でき、着火時期の検出精度を向上できる。

（請求項２の発明）
請求項１に記載した内燃機関の制御装置において、モータリング波形推定手段は、対数変換された筒内圧波形より、少なくとも２点の対数値ｌｏｇＰと対数値ｌｏｇＶとを基に、モータリング波形を推定することを特徴とする。
少なくとも圧縮行程から爆発行程までの筒内圧の変化を対数表示する（対数値ｌｏｇＰと対数値ｌｏｇＶとを対数マップに読み込んで筒内圧波形を表示する）と、筒内燃焼による圧力上昇が始まる前、つまり、ピストンの運動のみに応じて筒内圧が変化する間は、対数値ｌｏｇＰと対数値ｌｏｇＶとの比（ｌｏｇＰ／ｌｏｇＶ）が一定の割合で増大し、対数マップ上では一定の傾きを持った直線で表される。このため、対数変換された筒内圧波形より、少なくとも２点の対数値ｌｏｇＰと対数値ｌｏｇＶとを用いて、直線近似によりモータリング波形を推定することができる。

（請求項３の発明）
請求項１または２に記載した内燃機関の制御装置において、着火時期判定手段は、対数マップ上に読み込まれた対数値ｌｏｇＰが判定線を超えたか否かを判定し、対数値ｌｏｇＰが判定線を超えたと判定した時に、判定線を超えた時点の対数値ｌｏｇＶを求め、この対数値ｌｏｇＶに対応するクランク角θを着火時期と判定することを特徴とする。

上述の様に、筒内燃焼による圧力上昇が始まる前、つまり、ピストンの運動のみに応じて筒内圧が変化する間は、非燃焼筒内圧波形（モータリング波形）となり、対数マップ上では一定の傾きを持った直線で表される。このため、モータリング波形を基準線として算出される判定線を対数値ｌｏｇＰが超えることは、筒内燃焼による筒内圧の上昇を表している。そこで、対数マップ上に読み込まれた対数値ｌｏｇＰが判定線を超えた時点の対数値ｌｏｇＶを求め、この対数値ｌｏｇＶに対応するクランク角θを着火時期と判定することができる。

（請求項４の発明）
請求項３に記載した内燃機関の制御装置において、着火時期判定手段は、対数値ｌｏｇＰが判定線を超えていないと判定した時は、対数値ｌｏｇＶに対応するクランク角θと、予め設定された着火判定終了時期であるクランク角θend との大小関係を判定し、
θ≧θend ……………………（ａ）
上記の関係（ａ）が成立した時には、内燃機関が失火状態であると判定することを特徴とする。

対数マップ上に読み込まれた対数値ｌｏｇＰが判定線を超えることなく、且つ上記の関係（ａ）が成立することは、着火時期で正常に着火されていない、つまり筒内燃焼による圧力上昇が発生することなく、クランク角θが着火判定終了時期であるクランク角θend まで到達したことを表している。そこで、上記（ａ）の関係が成立した時には、失火状態であると判定できる。

（請求項５の発明）
請求項１〜４に記載した何れかの内燃機関の制御装置において、内燃機関の燃焼１行程の間に第１の噴射の後に第２の噴射が実施され、その第２の噴射に対する着火時期を検出する場合に対して、判定線算出手段は、第２の噴射に対する指令噴射時期に応じて基準線を補正し、その補正された基準線を基に判定線を算出することを特徴とする。
これは、第１の噴射が開始される前のモータリング波形を基準線として、第２の噴射に対する着火時期の判定線を算出すると、第１の噴射の影響により、燃焼サイクル毎に判定線がばらつくため、第２の噴射に対する着火時期を精度良く判定できない。

そこで、第１の噴射の後に第２の噴射が実施され、その第２の噴射に対する着火時期を検出する場合（一例として、第１の噴射であるパイロット噴射の後に第２の噴射であるメイン噴射が実施され、そのメイン噴射に対する着火時期を検出する場合）は、第２の噴射に対する指令噴射時期に応じて基準線を補正し、その補正された基準線を基に判定線を算出することで、第２の噴射に対する着火時期を精度良く検出できる。なお、第１の噴射の後に第２の噴射が実施されることは、燃焼１行程の間に２回の噴射（第１の噴射と第２の噴射）が行われる場合と、燃焼１行程の間に複数回（３回以上）の噴射が実施され、その複数回の噴射に第１の噴射と第２の噴射が含まれる場合とに適用できる。

（請求項６の発明）
請求項５に記載した内燃機関の制御装置において、判定線算出手段は、第２の噴射に対する指令噴射時期での対数値ｌｏｇＰを通るように基準線を補正することを特徴とする。 ここでは、請求項５の発明に記載した基準線の補正方法を具体的に述べる。
すなわち、第２の噴射に対する指令噴射時期は、第１の噴射による圧力上昇の後に設定されるので、対数マップ上に対数変換された筒内圧波形において、第２の噴射に対する指令噴射時期での対数値ｌｏｇＰを通るように基準線を補正することにより、第１の噴射に係わりなく、つまり第１の噴射の影響を受けることなく、基準線を設定できる。

（請求項７の発明）
請求項１〜４に記載した何れかの内燃機関の制御装置において、内燃機関の燃焼１行程の間に第１の噴射の後に第２の噴射が実施され、その第２の噴射に対する着火時期を検出する場合に対して、判定線算出手段は、第１の噴射の燃焼終了時期に応じて基準線を補正し、その補正された基準線を基に判定線を算出することを特徴とする。
請求項５の発明にも記載したように、第１の噴射が開始される前のモータリング波形を基準線として、第２の噴射に対する着火時期の判定線を算出すると、第１の噴射の影響により、燃焼サイクル毎に判定線がばらつくため、第２の噴射に対する着火時期を精度良く判定できない。

そこで、第１の噴射の後に第２の噴射が実施され、その第２の噴射に対する着火時期を検出する場合は、第１の噴射の燃焼終了時期に応じて基準線を補正し、その補正された基準線を基に判定線を算出することで、第２の噴射に対する着火時期を精度良く検出できる。なお、請求項５の発明と同様に、第１の噴射の後に第２の噴射が実施されることは、燃焼１行程の間に２回の噴射（第１の噴射と第２の噴射）が行われる場合と、燃焼１行程の間に複数回（３回以上）の噴射が実施され、その複数回の噴射に第１の噴射と第２の噴射が含まれる場合とに適用できる。

（請求項８の発明）
請求項７に記載した内燃機関の制御装置において、判定線算出手段は、第１の噴射の燃焼終了時期での対数値ｌｏｇＰを通るように基準線を補正することを特徴とする。
ここでは、請求項７の発明に記載した基準線の補正方法を具体的に述べる。
すなわち、第１の噴射の燃焼終了時期の後に第２の噴射が実施されるので、対数マップ上に対数変換された筒内圧波形において、第１の噴射の燃焼終了時期での対数値ｌｏｇＰを通るように基準線を補正することにより、第１の噴射に係わりなく、つまり第１の噴射の影響を受けることなく、基準線を設定できる。

（請求項９の発明）
請求項１〜８に記載した何れかの内燃機関の制御装置において、内燃機関の燃焼終了時期を判定する燃焼終了時期判定手段を備える。
燃焼終了時期判定手段は、対数値ｌｏｇＰの変化量をｄｌｏｇＰ、対数値ｌｏｇＶの変化量をｄｌｏｇＶと表し、ｄｌｏｇＰとｄｌｏｇＶがそれぞれ以下の式（ｂ）、（ｃ）によって示される時に、
ｄｌｏｇＰ＝ｌｏｇＰ(i) −ｌｏｇＰ(i-1) …………（ｂ）
ｄｌｏｇＶ＝ｌｏｇＶ(i) −ｌｏｇＶ(i-1) …………（ｃ）
対数変換された筒内圧波形の傾きを次式（ｄ）より算出し、
ｄｌｏｇＰ／ｄｌｏｇＶ…………………………………（ｄ）
算出された筒内圧波形の傾きが、燃焼開始以後、略一定となった時点を燃焼終了時期と判定することを特徴とする。

上述した様に、筒内燃焼による圧力上昇が始まる前、つまり、ピストンの運動のみに応じて筒内圧が変化する間は、ＰＶⁿ ＝一定（Ｐ：筒内圧、Ｖ：シリンダ容積、ｎ：ポリトロープ指数）となる。このため、対数マップ上の筒内圧波形（モータリング波形）は、一定の傾きを持った直線で表される。その後、筒内燃焼による圧力上昇と共に、筒内圧波形の傾きも大きく変化するが、上昇した筒内圧が最大値を示した後、ピストンの降下と共に筒内圧が低下してくると、前記ＰＶⁿ ＝一定の関係より、再び筒内圧波形の傾きが略一定となる。これにより、燃焼開始後、筒内圧波形の傾きが略一定となった時点を燃焼終了時期と判定することができる。

（請求項１０の発明）
請求項１〜９に記載した何れかの内燃機関の制御装置において、内燃機関の燃焼１行程における燃焼量を算出する燃焼量算出手段を備え、モータリング波形を基準線として、この基準線に対し、燃焼終了時期または着火時期から所定時間後の対数値ｌｏｇＰの増加量をΔｌｏｇＰと表した時に、
ΔｌｏｇＰ＋ｌｏｇＶ…………（ｅ）
燃焼量算出手段は、上記の式（ｅ）より燃焼量を算出することを特徴とする。

内燃機関の燃焼量は、筒内圧とシリンダ容積との積に相関する。従って、燃焼終了時期または着火時期から所定時間後の対数値ｌｏｇＰが基準線（モータリング波形）に対して増加した量を求め、その増加量ΔｌｏｇＰと、その時点（燃焼終了時期または着火時期から所定時間後の時点）での対数値ｌｏｇＶとを加算する（つまり、筒内圧とシリンダ容積との積を求める）ことで、内燃機関の燃焼１行程における燃焼量を算出できる。
なお、燃焼終了時期は、請求項９の発明に記載した燃焼終了時期判定手段によって判定することができる。

（請求項１１の発明）
請求項１〜１０に記載した何れかの内燃機関の制御装置において、筒内燃焼による燃焼圧力の影響を受けることなく、ピストンの往復動のみに応じて筒内圧が変化する特定の運転状態の基で、筒内圧センサの検出値（筒内圧）によって、ピストンの圧縮上死点を検出する圧縮上死点検出手段と、検出された圧縮上死点を基に、クランク角センサより出力されるＴＤＣ信号を補正するＴＤＣ補正手段とを備える。

圧縮上死点検出手段は、ピストンがシリンダ内を上昇する際に、ある基準のクランク角（基準角度と呼ぶ）で検出される筒内圧センサの検出値（基準圧力と呼ぶ）を入力した後、ピストンがシリンダ内を下降する際に、筒内圧センサの検出値が基準圧力と等しくなる時のクランク角（対象角度と呼ぶ）を検出して、基準角度と対象角度との中心点を圧縮上死点として検出することを特徴とする。
上記の構成によれば、ＴＤＣ付近と比較して、クランク角に対する筒内圧の変化が大きい基準角度を設定し、その基準角度にて筒内圧を検出しているので、ノイズの影響を受けにくくなり、より正確なＴＤＣ（圧縮上死点）を検出できる。

（請求項１２の発明）
請求項１１に記載した内燃機関の制御装置において、特定の運転状態とは、シリンダ内での燃焼開始時期が遅角された状態であることを特徴とする。
この場合、通常より燃焼開始時期が遅角されることにより、ＴＤＣ付近と比較して、クランク角に対する筒内圧の変化が大きい基準角度および対象角度を設定できる。従って、燃料噴射がカットされる非燃焼状態でなくても、燃焼開始時期が遅角された状態であれば、ノイズの影響を受けにくく、正確にＴＤＣの検出を行うことができる。

（請求項１３の発明）
請求項１１または１２に記載した内燃機関の制御装置において、圧縮上死点検出手段は、筒内圧の変化率（増加率）が大きい領域に基準角度を設定していることを特徴とする。 ＴＤＣ付近と比較して筒内圧の変化率（増加率）が大きい領域、つまり、クランク角に対して筒内圧が大きく上昇する領域（例えば、ＴＤＣより１０°ＣＡ前）に基準角度を設定することで、ノイズの影響を小さくできるので、正確にＴＤＣの検出を行うことができる。

（請求項１４の発明）
請求項１１〜１３に記載した何れかの内燃機関の制御装置において、圧縮上死点検出手段は、筒内圧センサの検出値（アナログ信号）がフィルタ回路を通ることなく、フィルタ処理を行わない別系統の入力回路より入力されることを特徴とする。
一般に、筒内圧センサの検出値をフィルタ回路を通して入力すると、フィルタ回路が持つフィルタ特性により、位相遅れが生じる。従って、本発明では、筒内圧センサの検出値をフィルタ処理することなく、つまりフィルタ回路を通ることなく、別系統の入力回路より入力することで、位相遅れによるＴＤＣの誤検出を防止できる。

（請求項１５の発明）
請求項１１〜１３に記載した何れかの内燃機関の制御装置において、圧縮上死点検出手段は、筒内圧センサの検出値（アナログ信号）がフィルタ回路を通って入力されることにより、フィルタ処理に伴う位相遅れが生じる場合に、その遅れ量分を取り除いて圧縮上死点を検出することを特徴とする。
この場合、筒内圧センサの検出値をフィルタ処理することで生じる位相遅れに対し、その遅れ量分を取り除いて圧縮上死点を検出するので、位相遅れによるＴＤＣの誤検出を生じることなく、正確にＴＤＣを検出できる。

（請求項１６の発明）
請求項１５に記載した内燃機関の制御装置において、圧縮上死点検出手段は、第１の機関回転数の基で検出された圧縮上死点と、第２の機関回転数（≠第１の機関回転数）の基で検出された圧縮上死点とに基づき、機関回転数と位相遅れ量との相関を表すフィルタ特性を求め、このフィルタ特性からフィルタ処理に伴う位相の遅れ量分を算出することを特徴とする。

ここでは、請求項１５の発明に記載したフィルタ処理に伴う位相の遅れ量分を取り除くための具体的な方法を述べる。通常、フィルタ回路の特性は、フィルタ回路で処理される信号の周波数が高くなる程、位相のずれ量（遅れ量）が大きくなる傾向を有している。フィルタ回路を通る信号の周波数、つまり筒内圧センサの信号周波数は、機関回転数に比例するため、異なる機関回転数（第１の機関回転数と第２の機関回転数）の基で、それぞれ検出されたＴＤＣよりフィルタ特性を把握することで、フィルタ処理に伴う位相の遅れ量分を算出できる。
（請求項１７の発明）
請求項１〜１６に記載した何れかの内燃機関の制御装置において、クランク角センサは、内燃機関のクランク角を検出すると共に、内燃機関のシリンダ内を往復動するピストンが圧縮行程の上死点（圧縮上死点と呼ぶ）に到達した時にＴＤＣ信号を出力することを特徴とする。

本発明を実施するための最良の形態を以下の実施例により詳細に説明する。

図４は本発明に係わるディーゼル機関の構成図である。
本実施例の内燃機関は、例えば、図４に示す様に、蓄圧式燃料噴射システムを採用する多気筒ディーゼル機関１である。
このディーゼル機関１は、シリンダブロック２に形成されたシリンダ３内にピストン４が収容され、シリンダ３内を往復動するピストン４の運動が、コンロッド５を介してディーゼル機関１のクランク軸（図示せず）に回転運動として伝達される。

シリンダブロック２の上端面には、ピストン４の上部に燃焼室６を形成するシリンダヘッド７が固定されている。そのシリンダヘッド７には、燃焼室６に開口する吸気ポート８と排気ポート９とが形成されている。
吸気ポート８と排気ポート９は、それぞれカム（図示せず）によって駆動される吸気弁１０と排気弁１１とで開閉される。

吸気ポート８には、図示しないエアクリーナを介して外気を吸入するための吸気管１２が接続され、吸気弁１０が吸気ポート８を開く吸入行程の際に、ピストン４がシリンダ３内を降下して筒内負圧が生じると、吸気管１２より吸入された外気が吸気ポート８を通ってシリンダ３内へ流入する。
また、排気ポート９には、燃焼ガスを排出するための排気管１３が接続され、排気弁１１が排気ポート９を開く排気行程の際に、ピストン４の上昇により燃焼室６（筒内）から押し出された燃焼ガスが、排気ポート９を通って排気管１３へ排出される。

蓄圧式燃料噴射システムは、噴射圧力に相当する高圧燃料を蓄圧するコモンレール１４と、このコモンレール１４に高圧燃料を圧送する燃料供給ポンプ（図示せず）と、コモンレール１４に蓄圧された高圧燃料をディーゼル機関１の燃焼室６に噴射するインジェクタ１５等を有し、電子制御装置（ＥＣＵ１６と呼ぶ）により制御される。
コモンレール１４は、燃料供給ポンプより供給された高圧燃料を目標レール圧まで蓄圧すると共に、その蓄圧された高圧燃料が、燃料配管１７を介してインジェクタ１５に供給される。コモンレール１４の目標レール圧は、ＥＣＵ１６により設定される。具体的には、アクセル開度（機関負荷）と機関回転数等からディーゼル機関１の運転状態を検出し、その運転状態に適した目標レール圧が設定される。

インジェクタ１５は、ＥＣＵ１６によって電子制御される電磁弁と、この電磁弁の開弁動作によって燃料を噴射するノズルとを有し、このノズルの先端部が燃焼室６に突き出た状態で、シリンダヘッド７に取り付けられている。
ＥＣＵ１６は、図４に示す各種センサ類（クランク角センサ１８、アクセル開度センサ１９、燃圧センサ２０、筒内圧センサ２１、吸気圧センサ２２等）で検出されたセンサ情報を入力し、これらのセンサ情報を基に、ディーゼル機関１の運転状態を制御する。

クランク角センサ１８は、ディーゼル機関１のクランク軸と同期して回転するパルサ２３の近傍に配置され、クランク軸と共にパルサ２３が１回転する間に、パルサ２３の外周部に設けられた歯部の数に相当する複数のパルス信号を出力する。すなわち、所定クランク角（例えば１°ＣＡ）毎にパルス信号を出力する。なお、特定のパルス信号は、ピストン４が圧縮行程の上死点（圧縮上死点：ＴＤＣ）に到達した時にＴＤＣ信号として出力される。ＥＣＵ１６は、クランク角センサ１８より出力されたパルス信号の時間間隔を計測することで、機関回転数ＮＥを検出する。

アクセル開度センサ１９は、運転者が操作するアクセルペダル２４の操作量（踏込み量）よりアクセル開度を検出して、ＥＣＵ１６に出力する。
燃圧センサ２０は、コモンレール１４に取り付けられ、そのコモンレール１４に蓄圧された燃料圧力（実レール圧）を検出して、ＥＣＵ１６に出力する。
筒内圧センサ２１は、シリンダヘッド７に取り付けられ、ディーゼル機関１の筒内圧を検出して、ＥＣＵ１６に出力する。
吸気圧センサ２２は、吸気管１２に取り付けられ、吸気管１２内の吸気圧を検出して、ＥＣＵ１６に出力する。

ＥＣＵ１６は、上記のセンサ情報を基に、噴射圧制御および噴射量制御を実施する。
噴射圧制御は、コモンレール１４に蓄圧される燃料圧力を制御するもので、燃圧センサ２０によって検出される実レール圧が目標レール圧と一致する様に、燃料供給ポンプの吐出量（ポンプ吐出量）をフィードバック制御する。
噴射量制御は、インジェクタ１５より噴射される噴射量および噴射時期を制御するもので、ディーゼル機関１の運転状態に応じた最適な噴射量および噴射時期を演算し、その演算結果に従ってインジェクタ１５の電磁弁を駆動する。

また、ＥＣＵ１６は、インジェクタ１５の噴射時期を最適に制御するために、燃料の着火時期Ｔburnを検出する着火時期検出手段の機能を備えている。この着火時期検出手段には、本発明の筒内圧変換手段、シリンダ容積変換手段、筒内圧波形対数表示手段、モータリング波形推定手段、判定線算出手段、および着火時期判定手段等の機能を含んで構成される。
以下に、ＥＣＵ１６（着火時期検出手段）による着火時期Ｔburnの検出方法について、図５に示すフローチャートおよび図１〜３を参照して説明する。

ステップ１０…少なくとも圧縮行程から爆発行程までの筒内圧センサ２１の検出値（筒内圧Ｐ）およびクランク角センサ１８の検出値（クランク角θ）を読み込む。
ステップ２０…圧縮行程から爆発行程までの筒内圧Ｐとクランク角θとに対応した対数値ｌｏｇＰとｌｏｇＶを、それぞれ変換マップＰと変換マップＶから読み出し、図１（ｃ）に示す様に、対数変換された筒内圧波形（以下、対数変換波形と呼ぶ）を対数マップに作成（表示）する。

ステップ２０に記載した変換マップＰは、図１（ａ）に示す様に、筒内圧Ｐを対数変換するためのマップであり、予め設定した圧力に対応する対数値ｌｏｇＰが記憶されている。一方、変換マップＶは、図１（ｂ）に示す様に、クランク角θに対応したシリンダ容積Ｖを対数変換するためのマップであり、予め設定したクランク角θに対応する対数値ｌｏｇＶが記憶されている。
対数マップは、図１（ｃ）に示す様に、クランク角θに対応するシリンダ容積Ｖの対数値ｌｏｇＶと筒内圧Ｐの対数値ｌｏｇＰとを座標軸とするマップであり、この対数マップ上に対数値ｌｏｇＰと対数値ｌｏｇＶとを読み込むことで、圧縮行程から爆発行程までの筒内圧Ｐの変化が、対数変換波形として表示される。

ステップ３０…対数マップに表示された対数変換波形より基準線Ｘを算出する。この基準線Ｘは、対数変換波形より、筒内燃焼による圧力上昇を除いた非燃焼状態に相当する非燃焼筒内圧波形（モータリング波形）を示すもので、図２に示す様に、予め設定した少なくとも２点（図中のａ点とｂ点）でのｌｏｇＰ１、ｌｏｇＶ１とｌｏｇＰ２、ｌｏｇＶ２とを基に、以下の（１）式より算出する。
Ｘ＝Ａ×ｌｏｇＶｘ＋Ｂ………………………………（１）
Ａ＝（ｌｏｇＰ１−ｌｏｇＰ２）／（ｌｏｇＶ１−ｌｏｇＶ２）
Ｂ＝ｌｏｇＰ１−ｌｏｇＶ１×（ｌｏｇＰ１−ｌｏｇＰ２）／（ｌｏｇＶ１−ｌｏｇＶ２）

ステップ４０…ステップ３０で算出した基準線Ｘを基に、以下の（２）式より、着火時期Ｔburnを判定するための判定線Ｙを算出する。この判定線Ｙは、図２に示す様に、対数マップの縦軸（対数値ｌｏｇＰの座標軸）方向に、基準線Ｘより閾値Ｋだけ平行移動して求めることができる。
Ｙ＝Ａ×ｌｏｇＶｘ＋Ｂ＋Ｋ…………………………（２）
Ｋ：予め設定した閾値

ステップ５０…ステップ２０で変換マップＰから読み出された対数値ｌｏｇＰと、ステップ４０で算出された判定線Ｙとの大小関係を判定する。ここで、以下の関係（３）が成立する時（判定結果：ＹＥＳ）、つまり、対数値ｌｏｇＰが判定線Ｙを超えたと判定された場合は、次のステップ６０へ進み、成立しない時、つまり対数値ｌｏｇＰが判定線Ｙを超えていないと判定された場合は、ステップ７０へ進む。
ｌｏｇＰ≧Ｙ……………………………………………（３）

ステップ６０…着火時期Ｔburnを判定する。具体的には、先ず、図３（ａ）に示す様に、対数値ｌｏｇＰが判定線Ｙと一致した点から対数値ｌｏｇＶを求める。なお、図３（ａ）に示すグラフの縦軸は、基準線Ｘを縦軸の「０」位置に取った時の対数値ｌｏｇＰを示している。つまり、縦軸の値は「対数値ｌｏｇＰ−基準線Ｘ」となる。続いて、図３（ｂ）に示す変換マップＶより、図３（ａ）で求めた対数値ｌｏｇＶに対するクランク角θを求め、このクランク角θを着火時期Ｔburnと判定して、本処理を終了する。

ステップ７０…ステップ１０で読み込んだクランク角θと、予め設定された着火判定終了時期（クランク角θend ）との大小関係を判定する。ここで、以下の関係（４）が成立する時（判定結果：ＹＥＳ）は、次のステップ８０へ進み、成立しない時（判定結果：ＮＯ）は、ステップ１０へ戻る。
θ≧θend ………………………………………………（４）
ステップ８０…ステップ１０で読み込んだクランク角θが着火判定終了時期θend を超えているので、ディーゼル機関１が失火状態であると判定して、本処理を終了する。

（実施例１の効果）
実施例１では、少なくとも圧縮行程から爆発行程までの筒内圧Ｐとクランク角θに応じたシリンダ容積Ｖとを、それぞれ変換マップＰと変換マップＶにより対数値ｌｏｇＰと対数値ｌｏｇＶとに変換し、その対数値ｌｏｇＰと対数値ｌｏｇＶとを対数マップに読み出すことで、圧縮行程から爆発行程までの筒内圧Ｐの変化を、対数変換波形として表すことができる。この対数変換波形は、筒内燃焼による圧力上昇が始まる前、つまり、ピストン４の運動のみに応じて筒内圧Ｐが変化する間が一定の傾きを持った直線で表される。従って、対数変換波形から、直線近似によりモータリング波形を容易に推定できる。この方法では、指数計算を必要とするポリトロープ式を用いることなく、モータリング波形を推定できるので、演算負荷を小さくできる。

また、実施例１に記載した着火時期Ｔburnの検出方法では、従来の様に、内燃機関の運転状態、あるいは内燃機関の機差ばらつきに応じて、ポリトロープ指数ｎをマップ検索している訳ではなく、ディーゼル機関１の燃焼サイクル毎に対数変換波形を求めて、その対数変換波形よりモータリング波形を推定しているので、ディーゼル機関１の運転状態の変化、特にディーゼル機関１の機差ばらつきの変化によって影響を受けることがない。その結果、燃焼サイクル毎にモータリング波形を精度良く推定でき、着火時期Ｔburnの検出精度を向上できる。

この実施例２では、燃焼１行程の間に複数回の噴射、例えば、第１の噴射の後に第２の噴射が実施され、その第２の噴射に対する着火時期Ｔburnを検出する場合の一例を説明する。
例えば、図６（ａ）に示す様に、第１の噴射であるパイロット噴射Ｑｐの後に第２の噴射であるメイン噴射Ｑｍが実施される場合は、図６（ｂ）に示す様に、パイロット噴射Ｑｐの燃焼による圧力上昇の後に、メイン噴射Ｑｍの燃焼による圧力上昇が発生するため、対数変換波形は、図７に示す様に変化する。この場合、実施例１に記載した様に、モータリング波形を基準線Ｘとしてメイン噴射Ｑｍ（第２の噴射）に対する着火時期Ｔburnの判定線Ｙを算出すると、パイロット噴射Ｑｐ（第１の噴射）の影響（ばらつき）により、燃焼サイクル毎に判定線Ｙがばらつくため、メイン噴射Ｑｍに対する着火時期Ｔburnを精度良く判定できない問題が生じる。

そこで、メイン噴射Ｑｍに対する指令噴射時期Ｔｍに応じて基準線Ｘを補正し、その補正された基準線Ｘを基に判定線Ｙを算出する。具体的には、図８に示す様に、メイン噴射Ｑｍに対する指令噴射時期Ｔｍでの対数値ｌｏｇＰを通るように基準線Ｘを補正する。これにより、パイロット噴射Ｑｐの影響を受けることなく、基準線Ｘを設定（補正）できるので、その補正された基準線Ｘを基に判定線Ｙを算出することで、メイン噴射Ｑｍに対する着火時期Ｔburnを精度良く検出できる。

また、第２の噴射に対する着火時期Ｔburnを検出するその他の例として、第１の噴射の燃焼終了時期に応じて基準線Ｘを補正しても良い。具体的には、第１の噴射（先の例ではパイロット噴射Ｑｐ）の燃焼終了時期での対数値ｌｏｇＰを通るように基準線Ｘを補正する。対数変換波形では、第１の噴射の燃焼終了時期での対数値ｌｏｇＰと、第２の噴射（先の例ではメイン噴射Ｑｍ）に対する指令噴射時期Ｔｍでの対数値ｌｏｇＰとで直線近似されるため、第１の噴射の燃焼終了時期での対数値ｌｏｇＰを通るように基準線Ｘを補正し、その補正された基準線Ｘを基に判定線Ｙを算出することで、メイン噴射Ｑｍに対する着火時期Ｔburnを精度良く検出できる。

なお、この実施例２に記載した方法は、燃焼１行程の間に２回の噴射（第１の噴射と第２の噴射）が行われる場合だけでなく、燃焼１行程の間に複数回（３回以上）の噴射が実施され、その複数回の噴射に第１の噴射と第２の噴射が含まれる場合にも適用できる。
また、第１の噴射と第２の噴射の例としては、パイロット噴射Ｑｐとメイン噴射Ｑｍの場合以外にも、例えば、第１の噴射であるメイン噴射Ｑｍの後に、第２の噴射であるポスト噴射Ｑpostを実施する場合でも良い。

この実施例３では、燃焼終了時期の判定方法について説明する。
実施例１に記載した様に、筒内燃焼による圧力上昇が始まる前、つまり、ピストン４の運動のみに応じて筒内圧Ｐが変化する間は、ＰＶⁿ ＝一定（Ｐ：筒内圧、Ｖ：シリンダ容積、ｎ：ポリトロープ指数）となる。このため、対数マップに表示される対数変換波形（モータリング波形）は、図９に示す様に、一定の傾きを持った直線で表される。ここで、対数値ｌｏｇＶに対する対数変換波形の傾きをグラフにして表すと、図１０（縦軸：傾き、横軸：対数値ｌｏｇＶ）に示す様に、モータリング波形（実施例１に記載した基準線Ｘ）は、傾き＝一定となり、図中の横軸と平行な直線で示される。

その後、筒内燃焼が発生すると、燃焼圧力の増大と共に対数変換波形の傾きも急激に大きくなり、最大値を示した後、燃焼圧力の低下と共に、対数変換波形の傾きも小さくなり、前記ＰＶⁿ ＝一定の関係により、対数変換波形の傾きは一定値に収束していく。
そこで、燃焼終了時期の判定は、図９に示す様に、対数値ｌｏｇＰの変化量をｄｌｏｇＰ、対数値ｌｏｇＶの変化量をｄｌｏｇＶと表し、ｄｌｏｇＰとｄｌｏｇＶがそれぞれ以下の（５）式、（６）式によって示される時（ｉ＝自然数）に、対数変換波形の傾きを、以下の（７）式より算出する。

ｄｌｏｇＰ＝ｌｏｇＰ(i) −ｌｏｇＰ(i-1) ………（５）
ｄｌｏｇＶ＝ｌｏｇＶ(i) −ｌｏｇＶ(i-1) ………（６）
ｄｌｏｇＰ／ｄｌｏｇＶ………………………………（７）
ＥＣＵ１６は、本発明の燃焼終了時期判定手段の機能を有し、上記（７）式より算出された対数変換波形の傾きが、燃焼開始以後、略一定となった時点を燃焼終了時期Ｔend （図１０参照）と判定する。
この燃焼終了時期Ｔend の判定は、上記の実施例２に記載した第１の噴射の燃焼終了時期を判定する際にも適用できる。

この実施例４では、ディーゼル機関１の燃焼１行程における燃焼量の算出方法について説明する。
燃焼１行程での燃焼量は、筒内圧Ｐとシリンダ容積Ｖとの積に相関する。従って、筒内圧Ｐとシリンダ容積Ｖとの積を求めることで、燃焼量を算出できる。この燃焼量の算出は、本発明の燃焼量算出手段の機能を有するＥＣＵ１６により行われる。
具体的には、図１１に示す様に、モータリング波形を基準線Ｘとした場合に、この基準線Ｘに対し、燃焼終了時期または着火時期Ｔburnから所定時間後の対数値ｌｏｇＰの増加量をΔｌｏｇＰと表した時に、以下の式（８）より燃焼量を算出する。
ΔｌｏｇＰ＋ｌｏｇＶ…………………………………（８）

上述した実施例１〜実施例４では、対数変換波形を基に、着火時期Ｔburnの検出、燃焼終了時期の判定、および燃焼量の算出などの方法を記載したが、それぞれの実施例で説明した対数変換波形は、あくまでも一例であり、例えば、噴射タイミング、噴射量、および噴射回数等により燃焼パターンが異なる場合は、それに応じて対数変換波形も変化することは言うまでもない。
ここで、種々の燃焼パターンに応じたそれぞれの対数変換波形を図１２に示す。なお、図１２では、（Ａ）インジェクタ１５の噴射ノズルリフト、（Ｂ）クランク角θに応じた実際の筒内圧Ｐの変化を示す筒内圧波形、（Ｃ）対数変換波形を示している。

図１２（ａ）は、燃焼１行程の間に１回の噴射を行う場合であり、噴射ノズルリフトがＴＤＣより少し前に実施される場合の一例である。
図１２（ｂ）は、同じく燃焼１行程の間に１回の噴射を行う場合であり、噴射ノズルリフトがＴＤＣの少し後に実施される場合の一例である。
図１２（ｃ）は、燃焼１行程の間に２回の噴射（例えば、パイロット噴射Ｑｐとメイン噴射Ｑｍ）を行う場合であり、パイロット噴射Ｑｐに係わる噴射ノズルリフトがＴＤＣより以前に実施され、メイン噴射Ｑｍに係わる噴射ノズルリフトがＴＤＣより後に実施される場合の一例である。

図１２（ｄ）は、同じく燃焼１行程の間に２回の噴射（例えば、メイン噴射Ｑｍとポスト噴射Ｑpost）を行う場合であり、メイン噴射Ｑｍに係わる噴射ノズルリフトが略ＴＤＣ位置にて実施され、ポスト噴射Ｑpostに係わる噴射ノズルリフトがＴＤＣより後に実施される場合の一例である。
図１２（ｅ）は、噴射ノズルリフトが無い場合、つまり燃料噴射が行われない場合のモータリング波形を示している。この場合は、実施例１でも説明した様に、対数変換波形は、一定の傾きを持った直線で示される。

実施例１では、筒内圧センサ２１とクランク角センサ１８とから得られる情報を基に、燃料の着火時期Ｔburnを検出する方法を記載したが、クランク角センサ１８の取付け位置や機差ばらつき等の要因により、クランク角センサ１８の検出値に誤差を生じると、必然的に着火時期Ｔburnの検出精度にも悪影響を与える。
そこで、この実施例５では、筒内圧センサ２１の検出値を基に、より正確な圧縮上死点（ＴＤＣ）を検出する方法を記載する。

ＥＣＵ１６は、ＴＤＣを検出するための圧縮上死点検出手段の機能を備えている。
以下に、ＥＣＵ１６（圧縮上死点検出手段）による圧縮上死点の検出方法について、図１３に示すフローチャートを基に説明する。
ステップ１００…圧縮上死点を検出するための運転状態が成立しているか否かを判定する。この圧縮上死点の検出は、筒内燃焼による燃焼圧力の影響を受けることなく、ピストン４の往復動のみに応じて筒内圧Ｐが変化する「特定の運転状態」の基で実施される。
上記の「特定の運転状態」とは、例えば、車両減速時等に燃料噴射がカットされる非燃焼状態、あるいは、シリンダ３内での燃焼開始時期が通常より遅角された状態を言う。

このステップ１００の判定結果がＹＥＳの場合、つまり「特定の運転状態」が成立している時は、次のステップ１１０へ進み、判定結果がＮＯの場合は、本処理を終了する。
ステップ１１０…クランク角センサ１８の検出値（クランク角θ）を読み込む。
ステップ１２０…ピストン４がシリンダ３内を上昇する際に、ある基準のクランク角（基準角度θ１と呼ぶ）で検出される筒内圧センサ２１の検出値（基準圧力Ｐbaseと呼ぶ）を読み込む。ここで、基準角度θ１は、図１４および図１５に示す様に、筒内圧Ｐの変化率（増加率）が大きい領域、つまり、クランク角θに対して筒内圧Ｐが大きく上昇する領域（例えば、ＴＤＣより１０°ＣＡ前）に設定される。なお、図１５は、図１４のＡ部拡大図であり、基準角度θ１付近の筒内圧波形を示している。

ステップ１３０…クランク角θとＴＤＣでのクランク角θtdc との大小関係を判定する。ここで、以下の関係（９）が成立する時（判定結果：ＹＥＳ）、つまり、クランク角θがＴＤＣでのクランク角θtdc を超えている時は、次のステップ１４０へ進み、成立しない時（判定結果：ＮＯ）は、以下の関係（９）が成立するまで、ステップ１３０を繰り返し実行する。
θ≧θtdc ………………………………………………（９）
ステップ１４０…筒内圧センサ２１の検出値（筒内圧Ｐ）を読み込む。

ステップ１５０…ステップ１２０で読み込んだ基準圧力Ｐbaseとステップ１４０で読み込んだ筒内圧Ｐとの大小関係を判定する。ここで、以下の関係（１０）が成立する時（判定結果：ＹＥＳ）、つまり、筒内圧Ｐが基準圧力Ｐbase以下まで低下している時は、次のステップ１６０へ進み、成立しない時（判定結果：ＮＯ）は、ステップ１４０へ戻る。
Ｐ≦Ｐbase………………………………………………（１０）
ステップ１６０…筒内圧Ｐが基準圧力Ｐbaseと等しくなる時のクランク角（対象角度θ２と呼ぶ）を検出する。

ステップ１７０…ＴＤＣ誤差量Δθtdc を算出する。ここでは、図１４に示す様に、基準角度θ１と対象角度θ２との中点を真のＴＤＣとし、そのＴＤＣとクランク角センサ１８によって検出されるＴＤＣでのクランク角θtdc との差をＴＤＣ誤差量Δθtdc として算出する。具体的には、以下の（１１）式より算出される。
Δθtdc ＝θtdc −（θ１＋θ２）／２……………（１１）

（実施例５の効果）
この実施例５では、クランク角θに対して筒内圧Ｐが大きく上昇する領域（例えば、ＴＤＣより１０°ＣＡ前）に基準角度θ１を設定し、この基準角度θ１と対象角度θ２との中点をＴＤＣとして検出するので、［背景技術］に記載した公知技術（特許文献２）と比較した場合に、ノイズの影響による筒内圧センサ２１の検出誤差を小さくでき、より正確にＴＤＣを検出できる。

上記の実施例５に記載したＴＤＣの検出方法において、図１６に示す様に、筒内圧センサ２１の検出値（アナログ信号）がフィルタ回路２５を通して入力されると、フィルタ回路２５が持つフィルタ特性により位相遅れが生じる場合がある。この場合、位相遅れの信号（筒内圧Ｐ）を基にＴＤＣを検出すると、必然的に真のＴＤＣとの間に誤差（フィルタ処理に伴う位相の遅れ量）が生じてしまう。

そこで、この実施例６では、フィルタ回路２５で処理されていない別系統の信号を用いてＴＤＣを検出する。すなわち、ＥＣＵ１６は、ＴＤＣを検出する際に、筒内圧センサ２１から出力されたアナログ信号をフィルタ処理することなく読み込み、そのフィルタ処理されていない信号を用いてＴＤＣの検出を行うものである。これにより、位相遅れが生じることなく、真のＴＤＣを検出できる。

上記の実施例６では、フィルタ回路２５で処理されていない別系統の信号を用いてＴＤＣを検出する方法について記載したが、フィルタ処理された信号を用いてＴＤＣを検出する場合でも、そのフィルタ処理に伴う位相の遅れ量分を取り除くことで、正確にＴＤＣを検出することが可能である。この実施例７では、その方法について説明する。
一般に、フィルタ回路２５の特性は、フィルタ回路２５で処理される信号の周波数が高くなる程、位相のずれ量（遅れ量）が大きくなる傾向を有する（図１６参照）。

ＴＤＣの検出に使用される筒内圧Ｐの信号周波数は、機関回転数に比例するため、異なる機関回転数、例えば、図１７に示す様に、第１の機関回転数Ａと第２の機関回転数Ｂとの基で、それぞれＴＤＣを検出して、フィルタ処理に伴う遅れ量を算出する。
具体的には、第１の機関回転数Ａの基で検出されたＴＤＣと、第２の機関回転数Ａの基で検出されたＴＤＣとから、フィルタ特性（信号周波数と位相遅れとの相関）を把握することにより、機関回転数Ｘでのフィルタ特性に応じた遅れ量を求めることができる。この方法によれば、図１８に示す様に、機関回転数（周波数）毎に変化するフィルタ遅れ量と、ＴＤＣ誤差量とを分離できるので、ＴＤＣ誤差を精度良く検出することが可能となり、且つ、フィルタ処理による遅れ量を推定できるので、着火時期Ｔburnを精度良く検出できる。

（ａ）筒内圧を対数変換する変換マップ、（ｂ）クランク角に対応したシリンダ容積を対数変換する変換マップ、（ｃ）対数マップに表示された対数変換波形図である（実施例１）。 基準線および判定線の算出に係わる対数変換波形図である（実施例１）。 （ａ）着火時期に対する対数値ｌｏｇＶを求めるためのマップ、（ｂ）着火時期に相当するクランク角を求めるための変換マップである（実施例１）。 ディーゼル機関の構成図である。 着火時期の検出手順を示すフローチャートである。 （ａ）燃焼１行程の間に複数回の噴射が実施される時の噴射パターンを示す図、（ｂ）複数回の噴射に伴う筒内圧の変化を示す筒内圧波形図である（実施例２）。 複数回の噴射に対応する対数変換波形図である（実施例２）。 基準線を補正する方法に係わる対数変換波形図である（実施例２）。 燃焼終了時期の判定方法に係わる対数変換波形図である（実施例３）。 対数変換波形の傾きと燃焼終了時期との関係を示すグラフである（実施例３）。 燃焼量の算出方法に係わる対数変換波形図である（実施例４）。 各種の燃焼パターンに係わる噴射ノズルリフト、筒内圧波形図、対数変換波形図である（実施例１〜４）。 ＴＤＣの検出手順を示すフローチャートである（実施例５）。 ＴＤＣの検出に係わる筒内圧波形図である（実施例５）。 筒内圧の変化率が大きい領域を示す筒内圧波形図である（実施例５）。 フィルタ処理に伴う位相遅れを示す筒内圧波形図である（実施例６）。 フィルタ処理に伴う位相遅れを示す筒内圧波形図である（実施例７）。 機関回転数とＴＤＣの検出誤差との関係を示す図である（実施例７）。 （ａ）燃焼時の筒内圧波形、（ｂ）モータリング波形、（ｃ）着火時期の判定に係わる燃焼圧波形である（従来技術）。 着火時期検出に係わる燃焼時の筒内圧波形である（従来技術）。 ＴＤＣの検出に係わる非燃焼時の筒内圧波形である（従来技術）。 ノイズの影響を示すＴＤＣ付近の筒内圧波形である（従来技術）。

符号の説明

１ ディーゼル機関（内燃機関）
３ シリンダ
４ ピストン
１６ ＥＣＵ（制御装置）
１８ クランク角センサ
２１ 筒内圧センサ
２５ フィルタ回路
Ｘ 基準線
Ｙ 判定線

Claims (17)

1. 内燃機関のシリンダ内圧力（筒内圧と呼ぶ）を検出する筒内圧センサと、
   前記内燃機関のクランク位置（クランク角と呼ぶ）を検出するクランク角センサと、
   前記筒内圧センサおよび前記クランク角センサから得られる情報を基に、前記内燃機関の着火時期を検出する着火時期検出手段とを備える内燃機関の制御装置であって、
   前記着火時期検出手段は、
   予め設定した圧力を対数変換する変換マップＰを有し、前記筒内圧センサにより検出される少なくとも圧縮行程から爆発行程までの筒内圧を前記変換マップＰから対数値ｌｏｇＰに変換する筒内圧変換手段と、
   予め設定したクランク角に対応するシリンダ容積を対数変換する変換マップＶを有し、前記クランク角センサにより検出される少なくとも圧縮行程から爆発行程までのクランク角に応じたシリンダ容積を前記変換マップＶから対数値ｌｏｇＶに変換するシリンダ容積変換手段と、
   前記クランク角に対応する前記シリンダ容積の対数値ｌｏｇＶと前記筒内圧の対数値ｌｏｇＰとを座標軸とする対数マップを有し、この対数マップ上に前記対数値ｌｏｇＰと前記対数値ｌｏｇＶとを読み込んで、少なくとも圧縮行程から爆発行程までの筒内圧の変化を、対数変換された筒内圧波形として前記対数マップ上に表示する筒内圧波形対数表示手段と、
   対数変換された前記筒内圧波形より、前記内燃機関の筒内燃焼による圧力上昇を除いた非燃焼状態に相当する非燃焼筒内圧波形（モータリング波形と呼ぶ）を推定するモータリング波形推定手段と、
   推定された前記モータリング波形を基準線とし、この基準線を基に着火時期の判定線を算出する判定線算出手段と、
   算出された前記判定線と対数変換された前記筒内圧波形とを基に、前記着火時期を判定する着火時期判定手段とを備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 請求項１に記載した内燃機関の制御装置において、
   前記モータリング波形推定手段は、対数変換された前記筒内圧波形より、少なくとも２点の前記対数値ｌｏｇＰと前記対数値ｌｏｇＶとを基に、前記モータリング波形を推定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に記載した内燃機関の制御装置において、
   前記着火時期判定手段は、
   前記対数マップ上に読み込まれた前記対数値ｌｏｇＰが前記判定線を超えたか否かを判定し、前記対数値ｌｏｇＰが前記判定線を超えたと判定した時に、前記判定線を超えた時点の前記対数値ｌｏｇＶを求め、この対数値ｌｏｇＶに対応するクランク角θを前記着火時期と判定することを特徴とする内燃機関の制御装置。
4. 請求項３に記載した内燃機関の制御装置において、
   前記着火時期判定手段は、
   前記対数値ｌｏｇＰが前記判定線を超えていないと判定した時は、前記対数値ｌｏｇＶに対応するクランク角θと、予め設定された着火判定終了時期であるクランク角θend との大小関係を判定し、
   θ≧θend ……………………（ａ）
   上記の関係（ａ）が成立した時には、前記内燃機関が失火状態であると判定することを特徴とする内燃機関の制御装置。
5. 請求項１〜４に記載した何れかの内燃機関の制御装置において、
   前記内燃機関の燃焼１行程の間に第１の噴射の後に第２の噴射が実施され、その第２の噴射に対する着火時期を検出する場合に対して、
   前記判定線算出手段は、前記第２の噴射に対する指令噴射時期に応じて前記基準線を補正し、その補正された基準線を基に前記判定線を算出することを特徴とする内燃機関の制御装置。
6. 請求項５に記載した内燃機関の制御装置において、
   前記判定線算出手段は、前記第２の噴射に対する指令噴射時期での前記対数値ｌｏｇＰを通るように前記基準線を補正することを特徴とする内燃機関の制御装置。
7. 請求項１〜４に記載した何れかの内燃機関の制御装置において、
   前記内燃機関の燃焼１行程の間に第１の噴射の後に第２の噴射が実施され、その第２の噴射に対する着火時期を検出する場合に対して、
   前記判定線算出手段は、前記第１の噴射の燃焼終了時期に応じて前記基準線を補正し、その補正された基準線を基に判定線を算出することを特徴とする内燃機関の制御装置。
8. 請求項７に記載した内燃機関の制御装置において、
   前記判定線算出手段は、前記第１の噴射の燃焼終了時期での前記対数値ｌｏｇＰを通るように前記基準線を補正することを特徴とする内燃機関の制御装置。
9. 請求項１〜８に記載した何れかの内燃機関の制御装置において、
   前記内燃機関の燃焼終了時期を判定する燃焼終了時期判定手段を備え、
   この燃焼終了時期判定手段は、
   前記対数値ｌｏｇＰの変化量をｄｌｏｇＰ、前記対数値ｌｏｇＶの変化量をｄｌｏｇＶと表し、前記ｄｌｏｇＰと前記ｄｌｏｇＶがそれぞれ以下の式（ｂ）、（ｃ）によって示される時に、
   ｄｌｏｇＰ＝ｌｏｇＰ(i) −ｌｏｇＰ(i-1) …………（ｂ）
   ｄｌｏｇＶ＝ｌｏｇＶ(i) −ｌｏｇＶ(i-1) …………（ｃ）
   対数変換された前記筒内圧波形の傾きを次式（ｄ）より算出し、
   ｄｌｏｇＰ／ｄｌｏｇＶ…………………………………（ｄ）
   算出された前記筒内圧波形の傾きが、燃焼開始以後、略一定となった時点を燃焼終了時期と判定することを特徴とする内燃機関の制御装置。
10. 請求項１〜９に記載した何れかの内燃機関の制御装置において、
    前記内燃機関の燃焼１行程における燃焼量を算出する燃焼量算出手段を備え、
    前記モータリング波形を前記基準線として、この基準線に対し、燃焼終了時期または着火時期から所定時間後の前記対数値ｌｏｇＰの増加量をΔｌｏｇＰと表した時に、
    ΔｌｏｇＰ＋ｌｏｇＶ…………（ｅ）
    前記燃焼量算出手段は、上記の式（ｅ）より前記燃焼量を算出することを特徴とする内燃機関の制御装置。
11. 請求項１〜１０に記載した何れかの内燃機関の制御装置において、
    筒内燃焼による燃焼圧力の影響を受けることなく、ピストンの往復動のみに応じて前記筒内圧が変化する特定の運転状態の基で、前記筒内圧センサの検出値（筒内圧）によって、前記ピストンの圧縮上死点を検出する圧縮上死点検出手段と、
    検出された前記圧縮上死点を基に、前記クランク角センサより出力されるＴＤＣ信号を補正するＴＤＣ補正手段とを備え、
    前記圧縮上死点検出手段は、
    前記ピストンがシリンダ内を上昇する際に、ある基準のクランク角（基準角度と呼ぶ）で検出される前記筒内圧センサの検出値（基準圧力と呼ぶ）を入力した後、前記ピストンが前記シリンダ内を下降する際に、前記筒内圧センサの検出値が前記基準圧力と等しくなる時のクランク角（対象角度と呼ぶ）を検出して、前記基準角度と前記対象角度との中心点を前記圧縮上死点として検出することを特徴とする内燃機関の制御装置。
12. 請求項１１に記載した内燃機関の制御装置において、
    前記特定の運転状態とは、前記シリンダ内での燃焼開始時期が遅角された状態であることを特徴とする内燃機関の制御装置。
13. 請求項１１または１２に記載した内燃機関の制御装置において、
    前記圧縮上死点検出手段は、前記筒内圧の変化率（増加率）が大きい領域に前記基準角度を設定していることを特徴とする内燃機関の制御装置。
14. 請求項１１〜１３に記載した何れかの内燃機関の制御装置において、
    前記圧縮上死点検出手段は、前記筒内圧センサの検出値（アナログ信号）がフィルタ回路を通ることなく、フィルタ処理を行わない別系統の入力回路より入力されることを特徴とする内燃機関の制御装置。
15. 請求項１１〜１３に記載した何れかの内燃機関の制御装置において、
    前記圧縮上死点検出手段は、前記筒内圧センサの検出値（アナログ信号）がフィルタ回路を通って入力されることにより、フィルタ処理に伴う位相遅れが生じる場合に、その遅れ量分を取り除いて前記圧縮上死点を検出することを特徴とする内燃機関の制御装置。
16. 請求項１５に記載した内燃機関の制御装置において、
    前記圧縮上死点検出手段は、第１の機関回転数の基で検出された圧縮上死点と、第２の機関回転数（≠第１の機関回転数）の基で検出された圧縮上死点とに基づき、機関回転数と位相遅れ量との相関を表すフィルタ特性を求め、このフィルタ特性から前記フィルタ処理に伴う位相の遅れ量分を算出することを特徴とする内燃機関の制御装置。
17. 請求項１〜１６に記載した何れかの内燃機関の制御装置において、
    前記クランク角センサは、前記内燃機関のクランク角を検出すると共に、前記内燃機関のシリンダ内を往復動するピストンが圧縮行程の上死点（圧縮上死点と呼ぶ）に到達した時にＴＤＣ信号を出力することを特徴とする内燃機関の制御装置。

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