JP7221214B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、内燃機関の制御装置に関する。
近年、車両の燃費向上や排気ガス規制を強化するため、理論空燃比よりも薄い混合気で運転する技術（Ｌｅａｎ ｂｕｒｎ）や、燃焼後の排気ガスの一部を取り入れ、再度吸気させる技術（Ｅｘｈａｕｓｔ Ｇａｓ Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ：ＥＧＲ）が開発されている。
このような燃費向上や排気ガス規制の強化を目的とした内燃機関では、燃焼室における燃料や空気の量が理論値から乖離するため、気筒内での燃焼が不安定となる。そのため、内燃機関では、燃焼室での気体の燃焼状態を検出するための筒内圧センサ（燃焼センサとも言う）を設け、この筒内圧センサでの測定結果に基づいて燃料室での燃焼状態を検出している。
しかしながら、この種の内燃機関において、筒内圧センサは、当該内燃機関に設けられた燃料噴射装置などの動作ノイズの影響を受け、筒内圧の検出誤差が大きくなってしまう場合がある。
そこで、特許文献１には、燃料噴射装置などの動作ノイズの影響を少なくし、筒内圧センサの検出誤差を小さくした内燃機関の制御装置が開示されている。
特開２０１４－００１７００号公報
特許文献１の内燃機関の制御装置では、燃料噴射装置の開弁開始時期と開弁時間とを算出し、この開弁開始時期から開弁時間の間、筒内圧センサで実際に測定した実測値の代わりに、開弁開始時期前に測定した筒内圧センサの平均値を用いている。これにより、この内燃機関の制御装置では、燃料噴射装置の動作ノイズの影響を少なくし、筒内圧センサの検出誤差を小さくしている。
しかしながら、特許文献１の内燃機関の制御装置では、内燃機関の運転状態や、燃料噴射装置の駆動電流の大きさによっては燃料噴射装置の動作ノイズの発生開始時期や発生時間がずれてしまうため、筒内圧センサの検出誤差を小さくすることができない。
したがって、本発明は、上記の課題に着目してなされたもので、筒内圧センサの検出誤差を小さくすることを目的とする。
上記課題を解決するため、燃焼室の筒内圧を検出する筒内圧センサを有する内燃機関の制御装置であって、筒内圧センサの出力信号を補正する補正処理部を有し、補正処理部は、内燃機関の構成機器の駆動に基づいて算出された補正期間に応じて筒内圧センサの出力信号を補正する構成とした。
本発明によれば、筒内圧センサの検出誤差を小さくすることができる。
実施の形態にかかる内燃機関及び制御装置の要部構成を説明する図である。 燃料噴射装置の構成を説明する断面図である。 筒内圧センサの構造を説明する概略図である。 制御装置の機能構成を説明する機能ブロック図である。 制御装置を適用した内燃機関の要部構成を説明する模式図である。 各気筒の配列を説明する平面図である。 筒内圧センサの出力信号の補正方法を説明する図である。
［内燃機関］
初めに、本発明の実施の形態にかかる燃料噴射制御装置８２が設けられる制御装置１及び、この制御装置１により制御される内燃機関１００を説明する。内燃機関１００は、単気筒でも複数気筒を有するものでもよいが、実施の形態では、４気筒を有する内燃機関１００の各気筒１５０に設けられた筒内圧センサ１４０の出力信号を補正する場合を例示して説明する。
図１は、内燃機関１００及び制御装置１の要部構成を説明する図である。
図１に示すように、内燃機関１００では、外部から吸引した空気はエアクリーナ１１０、吸気管１１１、吸気マニホールド１１２を通流し、各気筒１５０に流入する。各気筒１５０に流入する空気量は、スロットル弁１１３により調整され、スロットル弁１１３で調整された空気量は、流量センサ１１４により測定される。
スロットル弁１１３には、スロットルの開度を検出するスロットル開度センサ１１３ａが設けられており、このスロットル開度センサ１１３ａで検出されたスロットル弁１１３の開度情報は、制御装置（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ：ＥＣＵ）１に出力される。
なお、スロットル弁１１３は、電動機で駆動される電子スロットル弁が用いられるが、空気の流量を適切に調整できるものであれば、その他の方式によるものでもよい。
各気筒１５０に流入したガスの温度は、吸気温センサ１１５で検出される。
クランクシャフト１２３に取り付けられたリングギア１２０の径方向外側には、クランク角センサ１２１が設けられており、このクランク角センサ１２１により、クランクシャフト１２３の回転角度が検出される。実施の形態では、クランク角センサ１２１は、１０°毎及び燃焼周期毎のクランクシャフト１２３の回転角度を検出する。
シリンダヘッドのウォータジャケット（図示せず）には、水温センサ１２２が設けられており、この水温センサ１２２により、内燃機関１００の冷却水の温度を検出する。
また、車両には、アクセルペダル１２５の変位量（踏み込み量）を検出するアクセルポジションセンサ（Ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒ Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｓｅｎｓｏｒ：ＡＰＳ）１２６が設けられており、このアクセルポジションセンサ１２６により、運転者の要求トルクを検出する。このアクセルポジションセンサ１２６で検出された運転者の要求トルクは、後述する制御装置１に出力され、制御装置１は、この要求トルクに基づいて、スロットル弁１１３を制御する。
燃料タンク１３０に貯留された燃料は、燃料ポンプ１３１によって吸引及び加圧された後、プレッシャレギュレータ１３２が設けられた燃料配管１３３を通流し、燃料噴射装置（インジェクタ）４００に誘導される。燃料ポンプ１３１から出力された燃料は、プレッシャレギュレータ１３２で所定の圧力に調整され、燃料噴射装置（インジェクタ）４００から各気筒１５０内に噴射される。
燃料噴射装置４００の制御は、後述する制御装置１の燃料噴射制御装置８２の燃料噴射パルス（制御信号）に基づいて行われる。
プレッシャレギュレータ１３２で圧力調整された後の余分な燃料は、戻り配管（図示せず）を介して燃料タンク１３０に戻される。
［燃料噴射装置］
ここで、燃料噴射装置４００の具体的な構成を説明する。
図２は、燃料噴射装置４００の構成を説明する断面図である。
燃料噴射装置４００は、ノズル４０５側からシリンダヘッド４２０に取り付けられており、ノズル４０５とシリンダヘッド４２０との間は、リングシール４１２とチップシール４０７によりシールされている。
ノズル４０５内には、プランジャロッド４１０が中心軸Ｘの軸方向に沿って摺動可能に設けられている。
プランジャロッド４１０は、燃料噴射制御部８２から送信された燃料噴射パルスＳ９（制御信号）に基づく電流が、電力線４１９を介してコイル４０２に供給されることで、コイル４０２に発生する電磁力により、スプリング４１３の押圧力に抗して中心軸Ｘ１に沿うＡ方向に移動する。この際、プランジャロッド４１０は、ガイド４０８、４１１にガイドされている。
これにより、燃料噴射装置４００では、プランジャロッド４１０の先端部とオリフィスカップ４０９との間に間隙が生じて開弁する。このプランジャロッド４１０のオリフィスカップ４０９に対する移動量をリフト量と言う。
燃料噴射装置４００では、燃料噴射パルスＳ９に基づく電流の大きさに応じてプランジャロッド４１０のリフト量が制御される。燃料噴射装置４００では、このプランジャロッド４１０のリフト量に応じて噴射される燃料量が制御される。
燃料噴射装置４００では、燃料噴射制御部８２から送信された燃料噴射パルスＳ９が停止すると、コイル４０２への電流の供給がなくなる結果、コイル４０２に発生した電磁力が消滅する。よって、プランジャロッド４１０は、スプリング４１３により中心軸Ｘ１に沿うＢ方向に押圧される。
これにより、燃料噴射装置４００では、プランジャロッド４１０の先端部でオリフィスカップ４０９の貫通孔が塞がれて閉弁する。これにより、燃料噴射装置４００では、プランジャロッド４１０とオリフィスカップ４０９の間隙からの燃料の噴射が停止する。
燃料噴射装置４００では、スプリング４１３の押圧力によりプランジャロッド４１０は、閉弁方向に押圧されるため、プランジャロッド４１０のオリフィスカップ４０９との衝突に伴うバウンドが複数回生じる。このプランジャロッド４１０の閉弁時のバウンドの衝撃が筒内圧センサ１４０に伝播されて、筒内圧センサ１４０の検出誤差が大きくなってしまう。
前述した中心軸Ｘ１に沿う矢印Ａ方向を燃料噴射装置４００の開弁方向、矢印Ｂ方向を燃料噴射装置４００の閉弁方向と言う。
図１に戻って、内燃機関１００のシリンダヘッド（図示せず）には、筒内圧センサ（ＣｙｌｉｎｄｅｒＰｒｅｓｓｕｒｅ Ｓｅｎｓｏｒ：ＣＰＳ、燃焼圧センサとも言う）１４０が設けられている。筒内圧センサ１４０は、各気筒１５０内に設けられており、気筒１５０内の圧力（燃焼圧）を検出する。
［筒内圧センサ］
図３は、筒内圧センサ１４０の構造を説明する概略図である。
図３に示すように、筒内圧センサ１４０は、筒形状のハウジング１４１と、ハウジング１４１の先端側に設けられた圧力検出素子１４２とを有する。
圧力検出素子１４２は、端部にダイヤフラム１４３が設けられており、このダイヤフラム１４３の変位を、圧力検出素子１４２が電気信号（出力信号Ｓ２）に変換する。
筒内圧センサ１４０は、ダイヤフラム１４３側が気筒１５０（シリンダ）の燃焼室内に位置するように設けられている。
筒内圧センサ１４０では、気筒１５０の燃焼室の圧力に応じてダイヤフラム１４３が変位し、このダイヤフラム１４３の変位を、圧力検出素子１４２が出力信号Ｓ２に変換する。圧力検出素子１４２で変換された出力信号Ｓ２は、信号線１４０ａを介して制御装置１の全体制御部８１に送信される。
ダイヤフラム１４３は、気筒１５０内の圧力のほか、外部から伝播された振動によっても変形するため、当該振動により圧力検出素子１４２で変換された出力信号Ｓ２に誤差が生じてしまう。
筒内圧センサ１４０は、圧電式又はゲージ式の圧力センサが用いられ、広い温度領域に渡って気筒１５０内の筒内圧を検出することができるようになっている。
図１に戻って、各気筒１５０には、燃焼後のガス（排気ガス）を、気筒１５０の外側に排出する排気マニホールド１６０が取り付けられている。この排気マニホールド１６０の排気側には、三元触媒１６１が設けられており、排気ガスは三元触媒１６１で浄化された後、大気に排出される。
三元触媒１６１の上流側には、上流側空燃比センサ１６２が設けられており、この上流側空燃比センサ１６２は、各気筒１５０から排出された排気ガスの空燃比を連続的に検出する。
また、三元触媒１６１の下流側には、下流側空燃比センサ１６３が設けられており、この下流側空燃比センサ１６３は、理論空燃比近傍でスイッチ的な検出信号を出力する。実施の形態では、下流側空燃比センサ１６３は、Ｏ２センサである。
また、各気筒１５０の上部には、点火プラグ２００が各々設けられており、点火プラグ２００の放電（点火）により、気筒１５０内の空気と燃料との混合気に火花が着火し、気筒１５０内で爆発が起こり、ピストン１７０が押し下げられる。ピストン１７０が押し下げられることにより、クランクシャフト１２３が回転する。
前述したスロットル開度センサ１１３ａ、流量センサ１１４、クランク角センサ１２１、アクセルポジションセンサ１２６、水温センサ１２２、筒内圧センサ１４０等の各種センサからの出力信号は、制御装置１に出力される。制御装置１では、これら各種センサからの出力信号に基づいて、内燃機関１００の運転状態を検出し、気筒１５０内に送出する空気量、燃料噴射装置４００からの燃料噴射量、点火プラグ２００の点火タイミング等の制御を行う。
［制御装置のハードウェア構成］
次に、制御装置１のハードウェアの全体構成を説明する。
図１に示すように、制御装置１は、アナログ入力部１０と、デジタル入力部２０と、Ａ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ／Ｄｉｇｉｔａ）変換部３０と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）４０と、ＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ－Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）５０と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）６０と、Ｉ／Ｏ（Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔ）ポート７０と、出力回路８０と、を有する。
アナログ入力部１０には、スロットル開度センサ１１３ａ、流量センサ１１４、アクセルポジションセンサ１２６、上流側空燃比センサ１６２、下流側空燃比センサ１６３、筒内圧センサ１４０、水温センサ１２２等の各種センサからのアナログ出力信号が入力される。
アナログ入力部１０には、Ａ／Ｄ変換部３０が接続されている。アナログ入力部１０に入力された各種センサからのアナログ出力信号は、ノイズ除去等の信号処理が行われた後、Ａ／Ｄ変換部３０でデジタル信号に変換れ、ＲＡＭ４０に記憶される。
デジタル入力部２０には、クランク角センサ１２１からのデジタル出力信号が入力される。
デジタル入力部２０には、Ｉ／Ｏポート７０が接続されており、デジタル入力部２０に入力されたデジタル出力信号は、このＩ／Ｏポート７０を介してＲＡＭ４０に記憶される。
ＲＡＭ４０に記憶された各出力信号は、ＭＰＵ５０で演算処理される。
ＭＰＵ５０は、ＲＯＭ６０に記憶された制御プログラム（図示せず）を実行することで、ＲＡＭ４０に記憶された出力信号を、制御プログラムに従って演算処理する。ＭＰＵ５０は、制御プログラムに従って、内燃機関１００を駆動する各アクチュエータ（例えば、スロットル弁１１３、プレッシャレギュレータ１３２、点火プラグ２００等）の作動量を規定する制御値を算出し、ＲＡＭ４０に一時的に記憶する。
ＲＡＭ４０に記憶されたアクチュエータの作動量を規定する制御値は、Ｉ／Ｏポート７０を介して出力回路８０に出力される。
出力回路８０には、各種センサ（例えば、筒内圧センサ１４０）からの出力信号に基づいて内燃機関の全体制御を行う全体制御部８１や、燃料噴射装置４００のプランジャロッド４１０（図２参照）の駆動を制御する燃料噴射制御部８２（図３参照）や点火プラグ２００に印加する電圧を制御する点火制御部８３（図３参照）の機能などが設けられている。
［制御装置の機能ブロック］
次に、制御装置１の機能構成を説明する。
図４は、制御装置１の機能構成を説明する機能ブロック図である。
この制御装置１の各機能は、ＭＰＵ５０がＲＯＭ６０記憶された制御プログラムを実行することで、出力回路８０での各種機能が実現され、出力回路８０の燃料噴射制御部８２による燃料噴射装置４００の制御や、点火制御部８３による点火プラグ２００の放電制御が行われる。
図４に示すように、制御装置１の出力回路８０は、全体制御部８１と、燃料噴射制御部８２と、点火制御部８３とを有する。
［全体制御部］
全体制御部８１は、アクセルポジションセンサ１２６と、筒内圧センサ１４０（ＣＰＳ）に接続されており、アクセルポジションセンサ１２６からの要求トルク（加速信号Ｓ１）と、筒内圧センサ１４０からの出力信号Ｓ２とを受け付ける。
また、全体制御部８１は、筒内圧センサ１４０からの出力信号Ｓ２の所定の補正期間に応じて補正を行う。全体制御部８１による筒内圧センサ１４０の出力信号Ｓ２の補正方法については後述する。実施の形態の全体制御部８１は、本発明の補正処理部としての機能を有する。
全体制御部８１は、アクセルポジションセンサ１２６からの要求トルク（加速信号Ｓ１）と、筒内圧センサ１４０からの出力信号Ｓ２とに基づいて、燃料噴射制御部８２と点火制御部８３の全体的な制御を行う。
［点火制御部］
点火制御部８３は、全体制御部８１のほか、気筒判別部８４と、角度情報生成部８５と、回転数情報生成部８６と、負荷情報生成部８８と、水温計測部８９とに接続されており、これらからの各情報を受け付ける。
点火制御部８３は、受け付けた各情報に基づいて、点火コイル３００の１次側コイル３１０に通電する電流量（通電角）と、通電開始時間と、１次側コイル３１０に通電した電流を遮断する時間（点火時間）を算出する。
点火制御部８３は、算出した通電量と、通電開始時間と、点火時間とに基づいて、点火コイル３００の１次側コイル３１０に点火信号Ｓを出力することで、点火プラグ２００による放電制御を行う。
［燃料噴射制御部］
燃料噴射制御部８２は、内燃機関１００の各気筒１５０を判別する気筒判別部８４と、クランクシャフト１２３のクランク角を計測する角度情報生成部８５と、エンジン回転数を計測する回転数情報生成部８６と、に接続されており、気筒判別部８４からの気筒判別情報Ｓ３と、角度情報生成部８５からのクランク角度情報Ｓ４と、回転数情報生成部８６からのエンジン回転数情報Ｓ５と、を受け付ける。
また、燃料噴射制御部８２は、気筒１５０内に吸気される空気の吸気量を計測する吸気量計測部８７と、エンジン負荷を計測する負荷情報生成部８８と、エンジン冷却水の温度を計測する水温計測部８９と、に接続されており、吸気量計測部８７からの吸気量情報Ｓ６と、負荷情報生成部８８からのエンジン負荷情報Ｓ７と、水温計測部８９からの冷却水温度情報Ｓ８と、を受け付ける。
燃料噴射制御部８２は、受け付けた各情報に基づいて、燃料噴射装置４００から噴射される燃料の噴射量と噴射時間を算出し、算出した燃料の噴射量と噴射時間とに基づいて生成した燃料噴射パルスＳ９を燃料噴射装置４００に送信する。
ここで、前述した内燃機関１００に設けられた筒内圧センサ１４０は、振動周波数が高いほど大きくなる特性を有している。内燃機関１００では、各気筒１５０内において混合気の燃焼が行われている時の振動周波数は低周波数領域であるため、筒内圧センサ１４０の感度が低く、燃焼圧（筒内圧）の検出誤差が大きくなってしまう。
一方、本願出願人は、鋭意研究の結果、燃料噴射装置４００による燃料噴射制御の精度や、点火プラグ２００による点火制御の精度の更なる向上のためには、各気筒１５０内での燃焼状態の正確な把握が重要であり、そのためには、燃焼にって生じる各気筒１５０内の燃焼圧（筒内圧）を正確に検出することが必要となることを見出した。
［内燃機関の要部構成］
次に、実施の形態にかかる制御装置１を適用した内燃機関１００（車両用筒内噴射式４気筒ガソリンエンジン）の要部構成を説明する。
図５は、制御装置１を適用した内燃機関１００（車両用筒内噴射式４気筒ガソリンエンジン）の要部構成を説明する模式図である。
図６は、各気筒１５０の配列を説明する平面図である。
図５に示すように、実施の形態の内燃機関１００は、火花点火式燃焼を実施する車両用の直列４気筒ガソリンエンジンである場合を例示して説明する。
内燃機関１００では、第１気筒１５１、第２気筒１５２、第３気筒１５３、第４気筒１５４が、シリンダブロック（図示せず）に直列に設けられている。以下、これら第１気筒１５１～第４気筒１５４を特に区別しない場合、単に気筒１５０と言う。
各気筒１５０の燃焼室１５０ａ内に、点火プラグ２００と、筒内圧センサ１４０と、燃料噴射装置４００とが取り付けられている（図６参照）。内燃機関１００が、直列４気筒の場合、各気筒１５０の燃焼室１５０ａでは、クランクシャフト１２３の回転角度が１８０度周期で、点火プラグ２００による点火と燃焼が行われる。各気筒１５０における燃焼は、第１気筒１５１、第３気筒１５３、第４気筒１５４、第２気筒１５２の順番で行われる。
各気筒１５０に流入する空気の圧力は、吸気マニホールド１１２に設けられた吸気圧センサ１１６により測定される。
各気筒１５０の上方には、シリンダヘッド１８０が設けられている。シリンダヘッド１８０には、気筒１５０内への混合気（空気と燃料との混合気）の吸入を調整する吸気弁６ａを稼働させる吸気カムシャフト５ａと、気筒１５０内からの排気ガスの排気を調整する排気弁６ｂを稼働させる排気カムシャフト５ｂとが設けられている。
図６に示すように、内燃機関１００では、第１気筒１５１～第４気筒１５４に、筒内圧センサ１４０Ａ～１４０Ｄと、対応する燃料噴射装置４００Ａ～４００Ｄとが設けられており、筒内圧センサ１４０Ａ～１４０Ｄと、対応する燃料噴射装置４００Ａ～４００Ｄとは、それぞれ近距離に配置されている。
以下、筒内圧センサ１４０Ａ～１４０Ｄを特に区別しない場合、単に筒内圧センサ１４０と表記し、燃料噴射装置４００Ａ～４００Ｄを特に区別しない場合、単に燃料噴射装置４００と表記する。
よって、内燃機関１００では、燃料噴射装置４００Ａ～４００Ｄのプランジャロッド４１０の駆動に伴う振動や歪がシリンダヘッドなどの内燃機関１００の構成部品を伝播して筒内圧センサ１４０Ａ～１４０Ｄに伝達される恐れがある。この場合、筒内圧センサ１４０Ａ～１４０Ｄは、プランジャロッド４１０の振動や歪の影響を受け、筒内圧センサ１４０Ａ～１４０Ｄによる振動の検出誤差が大きくなってしまう。
さらに、内燃機関１００では、筒内圧センサ１４０ａ～１４０ｄの信号線１４０ａ～１４０ｄ（図６の実線）と、燃料噴射装置４００ａ～４００ｄの電力線４００ａ～４００ｄ（図６の破線）と、が共に制御装置１に接続されている。このため、電力線４００ａ～４００ｄの電流変化により電磁誘導が発生し、筒内圧センサ１４０ａ～１４０ｄの信号線１４０ａ～１４０ｄの出力信号Ｓ２に影響を与える。よって、この電力線４００ａ～４００ｄの電磁誘導もまた、筒内圧センサ１４０ａ～１４０ｄによる振動の検出誤差の要因となる。
［筒内圧センサの出力信号の補正方法］
次に、実施の形態にかかる筒内圧センサ１４０の出力信号Ｓ２の補正方法を説明する。
図７は、筒内圧センサ１４０の出力信号Ｓ２の補正方法を説明する図である。
以下の説明では、初めに燃焼行程が開始される第１気筒１５１と、第１気筒１５１の次に燃焼行程が開始される第３気筒１５３とに着目し、第１気筒１５１の筒内圧センサ１４０Ａの出力信号Ｓ２を補正する場合を例示して説明する。
図７において、図７のＡ段は、第３気筒１５３に設けられた燃料噴射装置４００Ｃのプランジャロッド４１０の開弁を指示する開弁指示パルス（前述した燃料噴射パルスＳ９）を示している。この開弁指示パルスは、燃料噴射制御部８２から送信される。
図７のＡ段に示すように、燃料噴射制御部８２から送信された開弁指示パルスの信号電圧が０Ｖから５Ｖに変化すると、燃料噴射制御部８２内のドライバ回路（図示せず）が燃料噴射装置４００Ｃのコイル４０２に駆動電力を発生させる。一方、燃料噴射制御部８２から送信された開弁指示パルスの信号電圧が５Ｖから０Ｖに変化すると、燃料噴射制御部８２内のドライバ回路（図示せず）がコイル４０２への駆動電力を停止する。
図７のＢ段は、燃料噴射装置４００Ｃのプランジャロッド４１０の位置を示している。
図７のＢ段に示すように、燃料噴射制御部８２の開弁指示パルスが０Ｖから５Ｖに変化したことに基づいて、ドライバ回路（図示せず）が燃料噴射装置４００Ｃのコイル４０２へ駆動電力を発生させると、プランジャロッド４１０が中心軸Ｘに沿う開弁方向（図２に示す矢印Ａ方向）に移動して開弁する。
一方、燃料噴射制御部８２の開弁指示パルスが５Ｖから０Ｖに変化したことに基づいて、ドライバ回路（図示せず）による燃料噴射装置４００Ｃのコイル４０２への駆動電力の発生が停止すると、プランジャロッド４１０が閉弁方向（図２に示す矢印Ｂ方向）に移動して閉弁する。
ここで、燃料噴射装置４００Ｃのプランジャロッド４１０は、スプリング４１３の押圧力を受けて閉弁方向に移動するため（図２参照）、プランジャロッド４１０のオリフィスカップ４０９への着座時の衝突により、プランジャロッド４１０のバウンドが発生する。
よって、燃料噴射装置４００Ｃでは、プランジャロッド４１０の閉弁方向の移動により完全に閉弁するまでに一定時間を要する。
図７のＣ段は、第１気筒１５１の燃料噴射装置４００Ａのプランジャロッド４１０の開弁を指示する開弁指示パルス（前述した燃料噴射パルスＳ９）を示している。この開弁指示パルスは、燃料噴射制御部８２から送信される。
図７のＣ段に示すように、燃料噴射制御部８２から送信された開弁指示パルスの信号電圧が０Ｖから５Ｖに変化すると、燃料噴射制御部８２内のドライバ回路（図示せず）が燃料噴射装置４００Ａのコイル４０２に駆動電力を発生させる。一方、燃料噴射制御部８２から送信された開弁指示パルスの信号電圧が５Ｖから０Ｖに変化すると、燃料噴射制御部８２内のドライバ回路（図示せず）がコイル４０２への駆動電力を停止する。
なお、第１気筒１５１の燃焼行程は、第３気筒１５３の燃焼行程よりも１行程分だけ早いタイミングで行われるので、燃料噴射制御部８２から第１気筒１５１の燃料噴射装置４００Ａに送信される開弁指示パルスは、燃料噴射制御部８２から第３気筒１５３の燃料噴射装置４００Ｃに送信される開弁指示パルスよりも、クランク角度で１８０度の位相差で、先に出力される。
図７のＤ段は、燃料噴射装置４００Ａのプランジャロッド４１０の位置を示している。
図７のＤ段に示すように、燃料噴射制御部８２の開弁指示パルスが０Ｖから５Ｖに変化したことに基づいて、ドライバ回路（図示せず）が燃料噴射装置４００Ａのコイル４０２へ駆動電力を発生させると、プランジャロッド４１０が中心軸Ｘ１に沿う開弁方向（図２に示す矢印Ａ方向）に移動して開弁する。
一方、燃料噴射制御部８２の開弁指示パルスが５Ｖから０Ｖに変化したことに基づいて、ドライバ回路（図示せず）による燃料噴射装置４００Ａのコイル４０２への駆動電力の発生が停止すると、プランジャロッド４１０が閉弁方向（図２に示す矢印Ｂ方向）に移動して閉弁する。
ここで、燃料噴射装置４００Ａのプランジャロッド４１０は、スプリング４１３の押圧力を受けて閉弁方向に移動するため（図２参照）、プランジャロッド４１０のオリフィスカップ４０９への着座時の衝突により、プランジャロッド４１０のバウンドが発生する。
よって、燃料噴射装置４００Ａでは、プランジャロッド４１０の閉弁方向の移動により完全に閉弁するまでに一定時間を要する。
なお、前述した通り、第１気筒１５１の燃焼行程は、第３気筒１５３の燃焼行程よりも１行程分だけ早いタイミングで行われるので、第１気筒１５１の燃料噴射装置４００Ａのプランジャロッド４１０の移動タイミングは、第３気筒１５３の燃料噴射装置４００Ｃのプランジャロッド４１０の移動タイミングよりも、クランク角度で１８０度の位相差で、早いタイミングで出力される。
図７に示すＥ段は、第１気筒１５１の排気弁６ｂ（図５参照）の開度を示している。図７のＥ段に示すように、実施の形態では、排気弁６ｂは閉じた状態となっている。
図７に示すＦ段は、第１気筒１５１の吸気弁６ａ（図５参照）の開度を示している。図７のＦ段に示すように、吸気弁６ａは、初めは開いた状態となっていて、途中から閉じた状態となっている。
図７に示すＧ段は、第１気筒１５１の筒内圧の理論値を示す。図７のＧ段に示すように、吸気行程中は、吸気弁６ａが開弁するため筒内容積に関わらず筒内圧は一定となる。吸気弁６ａが閉弁すると、筒内空気量は一定となるため、断熱変化による圧力変化が生じる（筒内容積が小さくなるに連れて圧力が高くなる）。
図７に示すＨ段は、第１気筒１５１に設けられた筒内圧センサ１４０Ａの出力信号Ｓ２を示す。
図７のＨ段に示すように、筒内圧センサ１４０Ａの出力信号Ｓ２は、燃料噴射制御部８２から第３気筒１５３の燃料噴射装置４００Ｃに対して送信された開弁指示パルスが０Ｖから５Ｖに変化した期間において、筒内圧の理論値（図７のＧ段）と乖離している。
これは、燃料噴射装置４００Ｃへの開弁指示パルスによって、燃料噴射装置４００Ｃの電力線４００ｃの電流変化により電磁誘導が発生し、筒内圧センサ１４０Ｃの信号線１４０ｃの出力信号Ｓ２が影響を受けたためである。
また、筒内圧センサ１４０Ａの出力信号Ｓ２は、燃料噴射制御部８２から第１気筒１５１の燃料噴射装置４００Ａに対して送信された開弁指示パルスが０Ｖから５Ｖに変化したタイミングから、燃料噴射装置４００Ａのプランジャロッド４１０のバウンドが収束する（プランジャロッド４１０の位置の変動が０になる）までの期間において、筒内圧の理論値（図７のＧ段）と乖離している。
これは、前述と同様に、燃料噴射装置４００Ａへの開弁指示パルスによって、燃料噴射装置４００Ａの電力線４００ａの電流変化により電磁誘導が発生し、筒内圧センサ１４０Ａの信号線１４０ａの出力信号Ｓ２が影響を受けたことに加えて、プランジャロッド４１０のバウンド（プランジャロッド４１０の位置の変動）に伴う、燃料噴射装置４００Ａ（プランジャロッド４１０）と筒内圧センサ１４０Ａとの間の内燃機関１００の構成部品（例えば、シリンダヘッド１８０など）の歪や振動が、筒内圧センサ１４０Ａに伝播したためである。
図７に示すＩ段は、第１気筒１５１の筒内圧センサ１４０Ａの出力信号Ｓ２の最大値又は最小値の変動周期を示す。
図７のＩ段に示すように、燃料噴射装置４００Ａのプランジャロッド４１０の開弁後や閉弁後は、筒内圧センサ１４０Ａがプランジャロッド４１０のバウンドによる振動の影響を受けるため、筒内圧センサ１４０Ａの圧力検出素子１４２（図３参照）が固有振動周期で振動する。
圧力検出素子１４２の端部に設けられたダイヤフラム１４３（図３参照）は、圧力検出素子１４２の固有振動周期の振動に応じて変位するため、筒内圧センサ１４０Ａの出力信号Ｓ２が変動する。
この結果、プランジャロッド４１０がバウンドしている期間は、筒内圧センサ１４０Ａの出力信号Ｓ２の最大値又は最小値となる頂点（極値とも言う）周期が固有振動周期に近づくこととなる。
ここで、図７のＩ段に示すように、筒内圧センサ１４０Ａの出力信号Ｓ２の最大値又は最小値となる極値の周期変動がない場合、又は出力信号Ｓ２の極値の周期変動が小さい（周期が長い）場合、筒内圧センサ１４０Ａの出力信号Ｓ２の変動周期は高くなる。一方、筒内圧センサ１４０Ａの出力信号Ｓ２の極値の周期変動が大きい（周期が短い）場合、筒内圧センサ１４０Ａの出力信号Ｓ２の変動周期は低くなる。実施の形態において、筒内圧センサ１４０Ａでは、出力信号Ｓ２の極値の周期が低くなると、固有振動周期に近づく場合を例示する。
実施の形態では、筒内圧センサ１４０Ａの極値の変動周期に基づいて、所定の判定閾値が設定されている。全体制御部８１は、判定閾値を基準として、筒内圧センサ１４０Ａの出力信号Ｓ２の補正の要否を判断し、筒内圧センサ１４０Ａの出力信号Ｓ２の変動周期が判定閾値を超えて低くなっている場合、出力信号Ｓ２の補正を行う。
このように、全体制御部８１は、プランジャロッド４１０の固有振動周期、または筒内圧センサ１４０Ａとプランジャロッド４１０との間に設けられた構成部品の固有振動周波数に応じて、燃料噴射装置４００Ａのプランジャロッド４１０の閉弁時のノイズを検出するので、筒内圧センサ１４０の出力信号Ｓ２に影響を与えるバウンドなどのノイズを適切に検出することができる。
なお、全体制御部８１は、第１気筒１５１に設けられた筒内圧センサ１４０Ａの出力信号Ｓ２が極値となる変動周期が、第１気筒１５１のプランジャロッド４１０の閉弁時のノイズを、プランジャロッド４１０の固有振動周期、または筒内圧センサ１４０Ａとプランジャロッド４１０との間に設けられた内燃機関１００の構成部品の固有振動周期と対応して一定となった場合、閉弁時のバウンドなどのノイズとして検出する構成としてもよい。
このように構成すると、全体制御部８１は、第１気筒１５１の筒内圧センサ１４０Ａの出力信号Ｓ２が極値となる変動周期が、プランジャロッド４１０などの固有周波数と対応して一定となった場合、プランジャロッド４１０の閉弁時のノイズとして検出する。よって、全体制御部８１は、プランジャロッド４１０の閉弁時のバウンドなどのノイズを正確に検出することができる。
なお、前述した筒内圧センサ１４０Ａによる固有振動周期を検出するためには、ナイキストの定理を用いて、固有振動周期の１／２以下のサンプリング周期で、筒内圧センサ１４０Ａの出力信号Ｓ２を計測する。
図７に示すＪ段は、第１気筒１５１の筒内圧センサ１４０Ａの補正後の出力信号Ｓ２を示す。
図７のＪ段に示すように、全体制御部８１は、第１気筒１５１の燃料噴射装置４００Ａにおけるプランジャロッド４１０の開弁指示パルスが０Ｖから５Ｖに変位したタイミング（プランジャロッド４１０の駆動指示の開始）から、開弁指示パルスが５Ｖから０Ｖに変位したのちの一定期間経過後に、燃料噴射装置４００Ａの駆動が停止して、筒内圧センサ１４０Ａの出力信号Ｓ２の変動周期が判定閾値を超えて高くなる（燃料噴射装置４００Ａの駆動に基づく動作ノイズの終了タイミング）までを補正期間として設定する。
全体制御部８１は、この筒内圧センサ１４０Ａの補正期間において、実際に測定した筒内圧センサ１４０Ａの出力信号Ｓ２（図７のＨ段を参照）を、開弁開始パルスが０Ｖから５Ｖに変位を開始する前の筒内圧センサ１４０Ａの出力信号に置き換える補正を行う。
実施の形態では、全体制御部８１は、筒内圧センサ１４０Ａの補正期間において、実際に測定した筒内圧センサ１４０Ａの出力信号（図７のＨ段を参照）を、開弁開始パルスの０Ｖから５Ｖに変位を開始する前の所定の時点の筒内圧センサ１４０Ａの出力信号で、直線的に補正を行っている。
さらに、全体制御部８１は、第３気筒１５３の燃料噴射装置４００Ｃにおけるプランジャロッド４１０の開弁指示パルスが０Ｖから５Ｖに変位したタイミング（燃料噴射パルスの開始タイミング）から、開弁指示パルスが５Ｖから０Ｖに変位したタイミング（燃料噴射パルスの終了タイミング）までを補正期間として設定する。
この補正期間は、内燃機関の圧縮工程又は膨張行程に位置しており、吸気弁６ａと排気弁６ｂの両方の弁が閉じられた断熱圧縮の領域である。そのため、全体制御部８１は、実際に測定した筒内圧センサ１４０Ａの出力信号Ｓ２（図７のＨ段を参照）を、クランク角度センサ１２１で測定したクランクシャフト１２３の回転角度（クランク角度）の変化から算出した第１気筒１５１の容積の変化に基づいて、状態方程式を用いて算出した圧力値に置き替える補正を行う。
これにより、筒内圧センサ１４０Ａの補正後の出力信号Ｓ２は、実際に測定した筒内圧センサ１４０Ａの出力信号Ｓ２に比べ、開弁開始パルスの出力前の筒内圧センサ１４０Ａの出力信号Ｓ２や、状態方程式を用いて算出した圧力値を用いて補正することにより、筒内圧センサ１４０Ａの出力信号Ｓ２の理論値（図７のＧ段を参照）に近くなる。
また、全体制御部８１は、圧縮行程または膨張行程の何れかにおいて、第３気筒１５３に設けられた燃料噴射装置４００Ｃの燃料噴射パルスの開始タイミングにおける第１気筒１５１に設けられた筒内圧センサ１４０Ａの出力信号Ｓ２と、第３気筒１５３に設けられた燃料噴射装置４００Ｃの燃料噴射パルスの終了タイミングにおける第１気筒１５１の理論値としての燃焼圧と、に基づいて第１気筒１５１に設けられた筒内圧センサ１４０Ａの出力信号を補正してもよい。
このように構成しても、全体制御部８１は、第３気筒１５３の燃料噴射パルスの終了タイミングにおける第１気筒１５１の理論値の燃焼圧に基づいて、第１気筒１５１の筒内圧センサ１４０Ａの出力信号Ｓ２の誤差を抑えることができる。
なお、全体制御部８１による筒内圧センサ１４０の出力信号の補正方法は、前述した実施の形態で例示した方法に限らない。例えば、全体制御部８１は、前述した方法で算出した出力信号の補正期間を、補正期間の直前と直後を直線で補正してもよく、多次元曲線やスプライン曲線などで補正してもよい。
また、全体制御部８１は、第３気筒１５３に設けられた燃料噴射装置４００Ｃへの開弁開始パルスが０Ｖから５Ｖに変化するタイミング（開弁開始タイミング）における、第１気筒１５１に設けられた筒内圧センサ１４０Ａの出力信号に基づいて、筒内圧センサ１４０Ａの出力信号Ｓ２を補正してもよい。
このように構成しても、全体制御部８１は、第３気筒１５３の駆動に伴う振動やノイズの影響を受ける前の筒内圧センサ１４０Ａの出力信号に基づいて、第３気筒１５３の駆動に伴う振動やノイズの影響を受けた後の筒内圧センサ１４０Ａの出力信号Ｓ２の補正を行うので、筒内圧センサ１４０Ａの出力信号Ｓ２の誤差を小さくすることができる。
また、内燃機関１００において、運転状態のどのタイミングでどの構成装置（例えば、燃料噴射装置４００）から、どのような振動やノイズがあるかを関連付けたマップデータを予め作成しておき、ＲＯＭ６０などに記憶しておいてもよい。燃料噴射制御部８２は、ＲＯＭ６０から当該マップデータを読み出し、所定のタイミングにおける構成装置の振動やノイズの発生時間を補正期間とし、当該補正期間に対して前述した補正を行うようにすることで、所定の運転状態における筒内圧センサ１４０の出力信号を適切に補正することができる。
また、構成装置から発生する振動やノイズは振動周波数が高いため、燃料噴射制御部８２は、筒内圧センサ１４０の出力信号を、ローパスフィルタを通すことにより、振動やノイズ成分を除去することができる。このようにしても、筒内圧センサ１４０の出力信号を適切に補正することができる。
なお、前述した実施の形態では、燃料噴射装置４００のプランジャロッド４１０の振動や、プランジャロッド４１０を駆動するための開弁開始パルスによる電力線４００ａの電磁誘導の影響による、筒内圧センサ１４０の出力信号の検出誤差を補正する場合を例示して説明したが、検出誤差の原因となる構成装置はこれに限定されるものではない。
例えば、各気筒１５０において筒内圧センサ１４０の近傍には、吸気弁や排気弁が設けられており、この吸気弁や排気弁を閉弁した際の着座時のバウンドによる振動が筒内圧センサ１４０に伝播し、筒内圧センサ１４０の出力信号の検出誤差となり得る。このような場合でも、燃料噴射制御部８２は、前述した補正方法により、筒内圧センサ１４０の出力信号を補正することで理論値に近づけることができ、検出誤差を抑えることができる。
また、各気筒１５０において筒内圧センサ１４０の近傍には、点火プラグ２００に高電圧を供給する点火コイル３００が設けられている。この点火コイル３００の放電時の磁力変化によっても、筒内圧センサ１４０の信号線１４０ａが影響を受け、筒内圧センサ１４０の検出誤差が大きくなってしまう。このような場合でも、燃料噴射制御部８２は、前述した補正方法により、筒内圧センサ１４０の出力信号を補正することで理論値に近づけることができ、検出誤差を抑えることができる。
なお、前述した実施の形態では、第１気筒１５１と第３気筒１５３との関係を例示して説明したが、他の気筒に設けられた燃料噴射装置４００、吸排気弁、点火コイル３００との関係においても同様の補正を行うことができる。
また、筒内圧センサ１４０に対して加振源と成り得る構成装置であれば、前述した方法と同様の方法で、筒内圧センサ１４０の出力信号を適切に補正することができる。
なお、前述した実施の形態の全体制御部８１による構成部品（例えば、プランジャロッド４１０）の駆動時のノイズを検出する構成は、本発明のノイズ検出部に相当する。
以上、本発明の実施の形態の一例を説明したが、本発明は、前述した実施の形態を全て組み合わせてもよく、何れか２つ以上の実施の形態を任意に組み合わせても好適である。
また、本発明は、前述した実施の形態の全ての構成を備えているものに限定されるものではなく、前述した実施の形態の構成の一部を、他の実施の形態の構成に置き換えてもよく、また、前述した実施の形態の構成を、他の実施の形態の構成に置き換えてもよい。
また、前述した実施の形態の一部の構成について、他の実施の形態の構成に追加、削除、置換をしてもよい。
１：制御装置、１０：アナログ入力部、２０：デジタル入力部、３０：Ａ／Ｄ変換部、４０：ＲＡＭ、５０：ＭＰＵ、６０：ＲＯＭ、７０：Ｉ／Ｏポート、８０：出力回路、８１：全体制御部、８２：燃料噴射制御部、８３：点火制御部、８４：気筒判別部、８５：角度情報生成部、８６：回転数情報生成部、８７：吸気量計測部、８８：負荷情報生成部、８９：水温計測部、１００：内燃機関、１１０：エアクリーナ、１１１：旧期間、１１２：吸気マニホールド、１１３：スロットル弁、１１３ａ：スロットル開度センサ、１１４：流量センサ、１１５：吸気温センサ、１２０：リングギア、１２１：クランク角センサ、１２２：水温センサ、１２３：クランクシャフト、１２５：アクセルペダル、１２６：アクセルポジションセンサ、１３０：燃料タンク、１３１：燃料ポンプ、１３２：プレッシャレギュレータ、１３３：燃料配管、１４０：筒内圧センサ、４１０：プランジャロッド、１５０：気筒、１６０：排気マニホールド、１６１：三元触媒、１６２：上流側空燃比センサ、１６３：下流側空燃比センサ、１７０：ピストン、２００：点火プラグ、３００：点火コイル、４００：燃料噴射装置

Claims (2)

  1. 燃焼室の筒内圧を検出する筒内圧センサと燃料噴射装置とを有する内燃機関の制御装置であって、
    所定の補正期間における前記筒内圧センサの出力信号を補正し、当該補正した出力信号に基づいて前記内燃機関の制御を行う補正処理部を有し、
    前記補正期間は、前記燃料噴射装置の燃料噴射パルスの開始タイミングから前記燃料噴射装置の駆動が停止して前記筒内圧センサの出力信号の変動周期が判定閾値を超えて高くなるタイミングまでの第１の補正期間を含み、
    前記補正処理部は、
    前記燃料噴射装置の燃料噴射パルスの開始タイミングにおける前記筒内圧センサの出力信号に、前記第１の補正期間における前記筒内圧センサの出力信号を置き換える補正をする内燃機関の制御装置。
  2. 前記内燃機関は、複数の気筒を有すると共に、当該複数の気筒の各々に前記燃料噴射装置と、前記筒内圧センサと、が設けられており、
    前記内燃機関は、少なくとも圧縮行程と、膨張行程とを有し、
    前記補正期間は、前記複数の気筒のうち、他の気筒に設けられた前記燃料噴射装置の燃料噴射パルスの開始タイミングと、当該燃料噴射パルスの終了タイミングとの間である第２の補正期間を含み、
    前記第２の前記補正期間は、前記圧縮行程または前記膨張行程に位置しており、
    前記補正処理部は、
    前記他の気筒に設けられた前記燃料噴射装置の前記燃料噴射パルスの終了タイミングまでのクランク角度の変化から算出した一の気筒の容積の変化に基づいて、状態方程式を用いて算出した圧力値に、前記第２の補正期間における前記一の気筒に設けられた前記筒内圧センサの出力信号を置き換える補正をする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
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