JPS62188927A - 内燃機関の燃焼監視装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 本発明は、内燃機関の燃焼圧力を検出して燃焼状態を把
握する燃焼監視装置に関する。 （従来の技術） 近時、エンジンにより裔い燃料経済性、運転性が要求さ
れる傾向にあり、かかる観点からマイクロコンピュータ
等を応用して燃焼状態を最適に制御することが行われる
。 燃焼状態を把握する方法の１つとしてシリンダ内におけ
る燃焼ガスの圧力（以下、筒内圧という）を検出する方
法があり、そのための手段として従来、例えば第１２図
（ａ）〜（Ｃ）に示すようなものが知られている（特公
昭４１−５１５４号公報、ＳＡＥ　　テクニカルペーパ
　７５０８８３号等参照）。 第１２図（ａｌにおいて、１はエンジンのシリンダヘッ
ドを示し、シリンダヘッド１に形成された点火栓ネジ孔
２には点火栓３が螺合される。点火栓３と取付座面４と
の間には座金としての圧力センサ５が挟み込まれて共線
めされる。圧力センサ５は第１２図（ｂ）、（Ｃ）に示
すようにリング型の中心電極６を中心にしてその両面に
２枚のピエゾ圧電素子７と、さらにその外側に上面電極
８と下面電極９を順次積層して構成され、これらの内外
周は絶縁性のモールド部材１０で一体に固定される。ま
た、中心電極６からはリード線１１がモールド部材１０
を通して取り出される。 このような圧力センサ５は点火栓３の残金として締め付
けられているため、シリンダ内の燃焼圧力が点火栓３に
作用すると、その締付力が増減変化して圧電素子７の発
生電荷が変化し筒内圧に応じた大きさの電荷信号を出力
する。したがって、エンジンの燃焼圧力を電気的信号と
して利用し易い形で取り出すことができる。 （発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このような従来の筒内圧センサにありて
は、電極にリード線を半田付けする構造となっているた
め、リード線が離脱してセンサ出力がゼロとなることが
ある。 また、センサハーネスとコントロールユニット（Ｃ／Ｕ
）との間のコネクタがはずれる、あるいはセンサハーネ
スとコントロールユニット間の接触抵抗が増大するとい
う事態が発生した場合であっても、上記同様にセンサ出
力がゼロあるいはゼロに近くなることがある。 かかる場合、燃焼状態の監視を誤り、監視装置としての
信頬性が低下する。その結果、このような監視情報に基
づいてエンジンの燃焼状態を制御すると、燃焼状態の悪
化を招く。 （発明の目的） そこで本発明は、センサ出力あるいはセンサ出力の変動
量が基準値より小さい頻度を検出し、その頻度の大きさ
からセンサの異常を判定することにより、燃焼状態の監
視精度を高めて、燃焼監視情報としての信軌性を向上さ
せることを目的としている。 （問題点を解決するための手段） 第１の発明による内燃機関の燃焼監視装置は上記目的達
成のため、その基本概念図を第１図（Ａ）に示すように
、エンジンの燃焼圧力を検出する圧力検出手段ａと、圧
力検出手段ａの出力を所定基準値と比較する比較手段す
と、圧力検出手段ａの出力が所定基準値以下であるとき
の燃焼サイクルを計数する頻度演算手段Ｃと、頻度演算
手段Ｃの出力に基づいて圧力検出手段ａ又はその出力信
号系の異常を判定する異常判定手段ｄと、圧力検出手段
ａおよび異常判定手段ｄの出力に基づいてエンジンの燃
焼サイクル毎に燃焼振動エネルギに関連した物理量を演
算し、該物理量から燃焼状態を監視する燃焼監視手段ｅ
と、を備えている。 また、第２の発明による内燃機関の燃焼監視装置は上記
目的達成のため、その基本概念図を第１図（Ｂ）に示す
ように、エンジンの燃焼圧力を検出する圧力検出手段ａ
と、圧力検出手段ａの出力の変動の大きさを示す変動量
を演算する変動量演算手段すと、変動量演算手段すの出
力を所定基準値と比較する比較手段Ｃと、圧力検出手段
ａの変動の大きさを示す変動量が所定基準値以下である
ときの燃焼サイクルを計数する頻度演算手段ｄと、頻度
演算手段ｄの出力に基づいて圧力検出手段ａ又はその出
力信号系の異常を判定する異常判定手段ｅと、圧力検出
手段ａおよび異常判定手段ｅの出力に基づいてエンジン
の燃焼サイクル毎に燃焼振動エネルギに関連した物理量
を演算し、該物理量から燃焼状態を監視する燃焼監視手
段ｆと、を備えている。 （作用） 第１の発明では、圧力検出手段の出力が所定基準値と比
較され、該基準値以下であるときの燃焼サイクルがカウ
ントされる。そして、基準値以下の燃焼サイクルが所定
値以上のとき圧力検出手段又はその出力信号系が異常と
判定される。この場合、燃焼サイクルとセンサ出力とは
所定の因果関係があるので、センサ出力の異常を精度よ
（判定することができ、燃焼状態の監視精度を高めるこ
とができる。 一方、第２の発明では、圧力検出手段の出力の変動の大
きさを示す変動量が所定基準値と比較され、その変動量
が基準値以下であるときの燃焼サイクルがカウントされ
る。以後は、上記第１の発明と同様の信号処理が行われ
て同様の作用、効果が導かれる。 （実施例） 以下、第１および第２の発明を図面に基づいて説明する
。 第２〜１０図は第１の発明に係る内燃機関の燃焼監視装
置の一実施例を示す図であり、第１の発明を点火時期を
制御する装置に適用した例である。 まず、構成を説明する。第２図において、２１は４気筒
エンジンであり、吸入空気は図中矢印で示すようにエア
クリーナ２２より吸気管２３を通して各気筒に供給され
、燃料は噴射信号Ｓｉに基づきインジェクタ２４により
噴射される。各気筒には点火プラグ２５が装着されてお
り、点火プラグ２５にはディストリビユータ（図示略）
を介して点火コイル２６からの高圧パルスＰｉが供給さ
れる。点火コイル２６は点火信号Ｓｐに基づいて高圧パ
ルスＰｉを発生させて点火プラグ２５に供給し、気筒内
の混合気は高圧パルスＰｉの放電によって着火、爆発し
、排気となって排気管２７から触媒コンバータ２８、マ
フラ２９を順次通して排出される。 吸入空気の流量Ｑａはエアフローメータ３０により検出
され、吸入管２３内の絞弁３１によって制御される。絞
弁３１の開度Ｃｖはスロットルスイッチ３２により検出
され、絞弁３１をバイパスする空気流量はＡＡＣバルブ
３３により調節され、これによりアイドル回転数が制御
される。 一方、ＥＧＲＩはＥＧＲバルブ３４により制御され、Ｅ
ＧＲバルブ３４の作動はＶＣＭバルブ３５によって制御
される。なお、３６はＢＣバルブ、３７はチェックパル
プである。 また、エンジン２１のウォータジャケットを流れる冷却
水の温度Ｔｗは水温センサ３８により検出され、エンジ
ン２１のクランク角Ｃａ、、Ｃ，はクランク角センサ３
９により検出される。排気中の酸素濃度は酸素センサ４
０により検出され、酸素センサ４０は理論空燃比でその
出力Ｖｓが急変する特性をもつもの等が用いられる。 さらに、気筒内の燃焼圧力（筒内圧）は筒内圧センサ４
１により検出され、筒内圧センサ４１は従来例と同様に
圧電素子により構成され点火プラグ２５の座金としてモ
ールド成形される。筒内圧センサ４１は点火プラグ２５
を介して圧電素子に作用する筒内圧を検出し、この筒内
圧に対応する電荷値を有する電荷信号Ｓ、を出力する。 なお、筒内圧センサ４１は気筒毎に配設される。 その他には、燃料温度Ｔｆは燃温センサ４２により検出
され、アクセルペダルの踏角量Ａｃｃはアクセルセンサ
４３により検出される。トランスミッション４４のニュ
ートラル位［Ｎｃはニュートラルスイッチ４５により検
出され、車速Ｓｐは車速センサ４６により検出される。 なお、４７はキャニスタ、４８はツユエルポンプである
。 上記センサ群３０．３２．３８．３９．４０．４１．４
２．４３．４４．４６からの信号はコントロールユニッ
ト５０に入力されており、コントロールユニット５０は
これら　゛のセンサ情報に基づいて筒内圧の算出や筒内
圧信号系の異常の有無判断等を行うとともに、その結果
に応じて燃焼状態を最適に制御する。 なお、燃焼制御についてはＥＧＲ制御等各種のものがあ
るが、ここではノッキング制御に限定して説明する。 第３図は点火時期制御に関連する部分の全体的ブロック
図である。第３図において、コントロールユニット５０
はチャージアンプ５１ａ〜５】ｄ２マルチプレクサ（Ｍ
ＰＸ）５２、信号処理回路５３、マイクロコンピュータ
５５により構成される。 各気筒に配設された筒内圧センサ４１ａ〜４１ｄからの
電荷出力Ｓｌｌ〜Ｓ＋４はそれぞれチャージアンプ５１
２〜５１ｄに入力される。チャージアンプ５１ａは第４
図にその詳細を示すようにオペアンプＯＰ＋、ＯＰｔ、
抵抗Ｒ５〜ＲＢ、コンデンサＣ，およびダイオードＤ１
〜Ｄ、からなるいわゆる電荷−電圧変換増幅器を構成し
、電荷出力Ｓ、を電圧信号Ｓ、Ｉに変換してマルチプレ
クサ５２に出力する。 なお、その他のチャージアンプ５１ｂ〜５１ｄについて
も同様であり、それぞれ電圧信号ＳｔＺ〜Ｓｔ４を出力
する。上記筒内圧センサ４１ａ〜４１ｄおよびチャージ
アンプ５１ａ〜５１ｄは圧力検出手段５６を構成する。 一方、コントロールユニット５０にはさらにクランク角
センサ３９からの信号が入力されており、クランク角セ
ンサ３９は各気筒の圧縮上死点前（ＢＴＤＣ）７０°で
基準信号Ｃａを出力するとともに、クランク角の１度（
又は２度）毎に位置信号Ｃ８を出力する。なお、その基
準信号ＣａＯ内、第１気筒に対応する基準信号について
は、他の気筒に対応する基準信号よりもパルス幅を広く
している。 また、その位置信号ＣＩは、その他の例えば０．１度等
の角度毎に出力するようにしてもよく、細かくする程制
御精度が向上する。 マルチプレクサ５２はマイクロコンピュータ５５からの
選択信号Ｓｃに基づいてチャージアンプ５１ａ〜５１ｄ
の出力信号ＳＺ＋〜ｓｚ４を気筒毎に択一的に切り換え
、信号Ｓｉｎとして信号処理回路５３に出力する。信号
処理回路５３は第５図に示すように、バンドパスフィル
タ６０、増幅回路６１、整流回路６２および積分器６３
により構成される。バンドパスフィルタ６０はマルチプ
レクサ５２からの信号Ｓ１のうちノッキング振動に対応
する周波数帯（例えば、６〜１５ｋＨｚ）の信号成分の
みを抽出し、この抽出した信号成分を信号Ｓ４として増
幅回路６１に出力する。増幅回路６１は第６図を詳細に
示すように、オペアンプＯＰ１、抵抗Ｒ１゜〜ＲＩ４お
よびコンデンサＣ７からなり、バンドパスフィルタ６０
からの抽出信号Ｓ、を増幅し信号Ｓ５として整流回路６
２に出力する。整流回路６２は同図に示すようにオペア
ンプＯＰ、、抵抗ＲＩｓ　””’　Ｒ１＠　％コンデン
サＣ３およびダイオードＤ４、Ｄ、からなり、増幅器６
１からの信号Ｓ、を半波整流し信号Ｓ、として積分器６
３に出力する。 積分器６３は同図に示すようにオペアンプＯＰ　ｓ、ｔ
ｌｃＲ＋ｑ〜Ｒ０、コンデンサＣ４、ツェナダイオード
ＺＤからなる積分回路と、抵抗Ｒ１１３およびトランジ
スタＱ、からなるリセット回路とからなる。 そして、そのリセット回路のトランジスタＱ、に入力さ
れるマイクロコンピュータ５５からのセット／リセット
信号Ｓｅｌ＋でタイミングをとられて、整流回路６２か
らの信号Ｓ、を積分回路で積分し積分信号Ｓ？とじて出
力する。 なお、この積分器６３はマイクロコンピュータ５５から
のセット／リセット信号Ｓ□がハイレベル（Ｈ）のとき
に、トランジスタＱ、がオフ状態になって積分可能状態
になり、そのセット／クセ１ｔｉｔ号ｓｓ＊がローレベ
ル（Ｌ）のときに、トランジスタＱ、がオン状態になっ
てコンデンサＣ４の両端がショートされて積分停止状態
になる。 再び第３図において、マイクロコンピュータ５５信号処
理回路５３と共に燃焼監視手段、比較手段、計度演算手
段および異常判定手段としての機能を有し、ＣＰＵ７０
、ＲＯＭ７１、ＲＡＭ？２、不揮発性メモリ　（ＮＶＭ
）７３およびＩ１０ポート７４ニより構成される。ＣＰ
　Ｕ３ＯはＲＯＭ７１に書き込まれているプログラムに
従ってＮ　Ｖ　Ｍ７３より必要とする外部データを取り
込んだり、また、ＲＡＭ７２、ＮＶＭ７３との間でデー
タの授受を行ったりしなからセンサの異常判定やノック
制御に必要な処理値を演算処理し、必要に応じて処理し
たデータを１１０ポート７４に出力す。１１０ボート７
４にはクランク角センサ３９および信号処理回路５３か
らの信号が入力されるとともに、Ｉ１０ボート７４から
は選択信号Ｓｃ、セット／リセット信号５ｓｌｌおよび
点火信号Ｓｐが出力される。 セット／リセット信号ＳＩＫは圧縮上死点前４０度（Ｂ
ＴＤＣ４０°）で（Ｈ）レベルとなり、圧縮上死点（Ａ
ＴＤＣ）で（Ｌ）レベルとなるとともに、さらにＡＴＤ
Ｃ５°で再び（Ｈ）レベルとなった後ＡＴＤＣ４５°で
（Ｌ）レベルとなる。 点火信号Ｓｐは点火手段７５に入力されており、点火手
段７５は前記点火プラグ２５ａ〜２５ｄ、点火コイル２
６、電源７６、ディストリビュータ７７およびパワート
ランジスタＱ２により構成される。点火手段７５は点火
信号Ｓｐに基づきパワートランジスタＱ２を０Ｎ１０Ｆ
Ｆ制御して点火コイル２６の２次側に高電圧Ｐｉを発生
させるとともに、この高電圧Ｐｉをディストリビュータ
７７により分配して点火プラグ２５ａ〜２５ｄに供給し
て混合気に点火する。 なお、この点火時期の制ｉ（パワートランジスタＱｔの
０Ｎ１０ＦＦ制御）は、Ｉ１０ポート７４の内部に設け
た図示しない進角値（ＡＤＶ）レジスタに決定した点火
時期に相当する値（進角値）をセットし、これ等のレジ
スタの値と位置信号Ｃ１をカウントするカウント値とを
比較して、一致した時点でパワートランジスタＱ！をＯ
Ｎ状態又はＯＦＦ杖態にする。 次に作用を説明するが、最初に本実施例におけるノッキ
ングの検出原理について述べる。 一般に、ノンキングによる筒内圧振動が現われるのは筒
内圧が最大となるクランク角度θｐｍａｘ以鋒であり、
上死点後（ＡＴＤＣ）である。したがって、筒内圧振動
（燃焼室内圧力振動）の検出結果を整流積分した場合、
上死点後の整流積分値はノッキングの程度に応じた値に
なり、ノッキングの程度が大きい程大きな値になる。す
なわち、上死点後の整流積分値はノック時の振動エネル
ギに関連した値になる。そして、一般に人間の聴感によ
るノンキングレベルの判定は、定常的に発生している背
景雑音による音圧レベルとノンキング振動による音圧レ
ベルとの相対的な強度差によって行なわれていると考え
られる。 そこで、上死点後の整流積分値と上死点後の整流積分値
の平均値との差をとることにより、人間の官能評価に合
致したノッキングレベルを検出できる。 次に、このようなノッキング検出をするためのコントロ
ールユニット５０における信号処理回路５３の積分器６
３の積分動作の制御について第７図（以下ここでは「同
図」と称す）を参照して説明する。 まず、４気筒機関においては、第１気筒＃１〜第４気筒
＃４を＃１−＃３−＃４−＃２−＃１の順序で点火制御
する。 このとき、クランク角センサ３９からは、同図（イ）に
示すように各気筒の上死点（Ｔ　Ｄ　Ｃ）前７０度で基
準信号Ｃａが出力され、前述したように第１気筒につい
ての基準信号Ｃａのパルス幅は他の気筒についての基準
信号よりもパルス幅が広い。 又、このクランク角センサ３９からは、同図（ロ）に示
すようにクランク角１”　　（又は２°）毎に位置信号
Ｃ１が出力される。 一方、筒内圧センサ４１およびチャージアンプ５１が正
常なときには、チャージアンプ５１からは、同図（ハ）
に示すような検出信号Ｓ□が出力され、他の°チャージ
アンプ５１ａ〜５１ｄからも同様な検出信号Ｓｔｔ〜Ｓ
！４が出力されるので、マルチプレクサ５２からは、同
図（ニ）に示すような検出信号Ｓ２７が出力される。そ
れによって、このマルチプレクサ５２からの検出信号Ｓ
１から信号処理回路５３のバンドパスフィルタ６０で所
定周波数の信号のみを抽出して、増幅回路６１で増幅し
たとき、この増幅回路６１からは、同図（ホ）に示すよ
うな検出信号Ｓ、が出力され、これを整流回路６２で半
波整流することによって同図（へ）に示すような検出信
号Ｓ、が積分器６３に入力される。 そこで、マイクロコンピュータ５５はクランク角センサ
３９からの基準信号Ｃａが入力された時点から内部カウ
ンタを起動して位置信号ＣＩのカウントを開始する。そ
して、マイクロコンピュータ５５は同図（チ）に示すよ
うに、例えば第１気筒についてＡＴＤＣ５°になった時
点ｔ１で、セット／リセット信号ＳＳＲを（Ｈ）にして
積分器６３の積分動作を開始さセ、Ａ　Ｔ　Ｄ　Ｃ４５
°になった時点Ｌ２でセット／リセット信号ＳＳＲを〔
Ｌ〕にして積分動作を停止させる。それによって、積分
器６３から出力される積分信号Ｓ、は時点ｔ、ｘｊ２の
間では、例えば同図（ｈ）に示すようになり、時点【Ｉ
〜ｔ２の間の積分動作によってノック時振動エネルギに
相関する積分値が得られる。 なお、マイクロコンピュータ５５は第２気筒〜第４気筒
についても同様なタイミングで積分器６３の積分動作を
制御するので、積分器６３から出力される積分信号Ｓ７
は全体として同図（ト）に示すようになる。 そこで、マイクロコンピュータ５５は各ＡＴＤＣ４５°
における積分信号Ｓ、をＡ／Ｄ変換して、このＡ／Ｄ変
換値をノック時の振動エネルギに相関した量（以下、振
動相関量という）ＫとしてＲＡＭ７２の所定アドレスに
格納する。 次に、点火時期制御を行うプログラムについて第９図を
参照して説明する。この点火時期制御は、筒内圧振動か
ら気筒毎にノッキングレベルを検出し、これが所定のノ
ンキングレベルとなるように気筒毎に点火時期をきめ細
かく独立してフィードバック１間１卸するシステムであ
る。 第９図に示すプログラムは信号ＳＳＲが〔Ｌ〕レベルと
なるＡＴＤＣ４５°のタイミングに先立ちＡＴＤＣ４３
°のタイミングに同期する割込処理で実行される。これ
は、上記振動相関量にの値をＡ／Ｄ変換するために若干
の時間（約３６μ５ｅｃ）を要するので、積分器６３が
リセットされる（ＡＴＤＣ４５゜の時点）前に割込処理
を開始する必要があるからである。 まず、Ｐ＋で必要なデータとして各気筒に共通な次のパ
ラメータをそれぞれ所定のテーブルマ・７プから関数形
式でルックアップする。 ベース点火時期：Ｂ−ｆｕｎｃ　　（Ｎ、Ｑａ）進角補
正量リミット値：Ｄａ＝ｆｕｎｃ　　（Ｎ。 Ｑａ） 遅角補正量リミット値：Ｄｒ＝ｆｕｎｃ　　（Ｎ。 Ｑａ） ノック判定スライスレベル ：５Ｌ−ｆｕｎｃ　　（Ｎ） 異常判定を行うためのＫの基準値Ｋｆ ：　Ｋｆ　＝　ｆｕｎｃ　　（Ｎ） 異常判定を行うスライスレベル ：　Ｃｆ　＝　ｆｕｎｃ　　（Ｎ） 異常状態から正常状態に復帰した場合 の正常判定を行うスライスレベル ：Ｃｎ＝ｆｕｎｃ　　（Ｎ） 次いで、Ｐ２で今回の割込処理が第１気筒であるか否か
を判別する。この判別は、基準信号Ｃａのパルスのうち
第１気筒に対応するものが他に比して幅の広いパルスと
なっているので、容易に行うとこができる。第１気筒の
ときはＰ３に進み、第１気筒でないときはｐｔから分岐
して第２〜第４気筒に対応する他のプログラムに移行す
る。Ｐ３では積分信号Ｓ、をＡ／Ｄ変換し、これを振動
相関量にとしてＲＡＭ７２にストアする。Ｐ４では振動
相関量Ｋを圧力検出手段５６の異常判定を行うための基
準値Ｋｆと比較する。 ここで、かかる正常／異常判定の基本原理について述べ
る。 いま、仮りに第３気筒の筒内圧センサ４１ｃが異常とな
って電荷がチャージアンプ５１ｃに人力されなくなると
、第８図（ニ）に示すようにマルチプレクサ５２の出力
信号ＳＺｎに第３気筒対応分の変化波形が現われなくな
る。このため、積分信号Ｓ７は同図（ト）に示すように
単なる電気ノイズ分を積分した値となる。一方、積分時
間は高回転になる程短くなるため、上記の場合における
ノイズレベルのＫのイ直は小さくなる。したがって、セ
ンサ異常の判断はＫの値により行うことが可能となる。 ところが、正常な場合であっても第７．８図に示す第２
気筒の例のように、点火時期がリタードされてノンキン
グが抑制されているときには、Ｋの値が小さくノイズレ
ベルと差が殆どないこともあり得る。このような場合に
はセンサ異常の誤判断がなされるおそれがある。 そこで本発明者はＫの値の時系列的変化に着目し、所定
の燃焼サイクルについて上述のような状態が連続すれば
異常であると精度よく判断できることを握んだ。第１０
図（ａ）、（ｂ）はそれぞれ正常時と異常時の場合のＫ
の値の時系列的な変化状態を示している。同図（ａ）か
ら明らかであるように、正常時でもＫの値が基準値Ｋｆ
（図中ではノイズ最大値レベルで表す）を下まわるよう
な状態がところどころ現われる。しかし、異常時には同
図（ｂｌに示すように基準値Ｋｆを下まわる頻度（連続
回数）が大きくなる。このような状況を考慮してに≦Ｋ
ｆとなる出力が所定回数Ｃｆだけ続けば、異常と判断す
ることにより、異常判定を正確なものとしている。 なお、異常時のケースとしては、例えば筒内圧センサ４
１ａ〜４１ｄとコントロールユニット５０と間における
ハーネスのコネクタが一時的に離脱するような場合もあ
り、かかる場合には異常になっても正常に戻ることがあ
るので、異常と判定された後Ｋ＞Ｋ　ｆとなる回数が所
定回数Ｃｎだけ続けば異常判断をクリアしてきめの細か
い判定を行っている。また、本実施例ではセンサの異常
のみならず、チャージアンプ５１ａ〜５１ｄが信号処理
回路５３等を含めた圧力検出手段５６の異常というケー
スを幅広く検出することが可能であるので、これらに対
応して以後、適宜センサ出力系の異常という表現を用い
る。 さて、上述の基本、原理を踏まえて再びプログラムに戻
る。 Ｐ４でＫ＞ＫｆのときはＰ５に進み、フェイルカウンタ
をリセットしてそのカウント値ＦｃをＦｃ＝０とする。 なお、Ｋｆの値は異常時におけるＫの最大値付近の値に
設定される。フェイルカウンタはに≦Ｋｆとなる回数を
計数するためのカウンタである０次いで、Ｐ、でフェイ
ルフラグＦｆａｉｌを判別する。フェイルフラグＦｒａ
ｉｌ　はセンサ系の異常の有無を表すもので、Ｆｆａｉ
ｌ＝１のとき異常を、Ｆｆａｉｌ＝Ｏのとき正常を表ず
。Ｐ６でＦｆａｉｌ＝１のときは前回のルーチンで異常
との判断がなされたのであるが、今回Ｋ＞Ｋｆという状
況にあるので、Ｐ−１で定常カウンタをインクリメント
してそのカウント値ＮＣを〔１〕だけ大きくする。 次いで、Ｐ、てこのカウント値Ｎｃを正常判定スライス
レベルＣｎと比較する。Ｎｃ≧Ｃｎのときは正常態様の
頻度が多いと判断し、Ｐ、でフェイルフラグｐｆａｉｌ
をリセットした後、Ｐ、。に進む。これにより、センサ
系が正常であると判断される。一方、ステップＰ６でフ
ェイルフラグＦｆ　ａｉｌがリセットされているときは
、ｐＨで正常カウンタをクリアしてそのカウント値ＮＣ
を

〔０〕としてｐｔｏに進む。なお、ｐＨでＮｏ命令に
従うケースもあるが、これについては後述する。 上述のようにセンサ出力系が正常であると判定したとき
は、この情報を基にノンキング制御を含む点火時期制御
に移行する。まず、ＰＩＯでノックレベルＫＮを次式■
に従って演算する。 ＫＮ＝に−に７　・・・・・・■ 但し　Ｋ　ｔ　、前回のＹ ０式において、−Ｒ−はＫの移動平均値であり、後述の
ステップＰＩ？で演算されるものである。したがって、
ノックレベルＫＮは所定期間内における振動エネルギの
変化を表すものとなり、ノッキングのエネルギに対応す
る。次いで、ｐｕｓでノックレベルＫＮをノック判定ス
ライスレベルＳＬと比較する。ＫＮ＞ＳＬのときはノッ
ク発生と判断し、ｐｕｓで点火時期を遅角させるために
点火補正ｉＤを次式■に従って演算する。 Ｄ＝Ｄ　’　−ｄ　ｒ　　・・・・・・■但し、Ｄ：今
回の値 Ｄ′：前回の値 ｄｒ：遅角側への修正量 なお、Ｄはベース点火時期Ｂを進角側に補正する値とし
て表わされるので、Ｄの値を小さくすることは遅角につ
ながる。次いで、ＰＩ４で今回の点火補正量りをリミッ
ト値Ｄｒと比較し、Ｄ＞Ｄｒのときは遅角しすぎに伴う
動力性能の低下を回避するためｐｅａでＤ−Ｄｒとおい
てＰＩ３に進む。一方、Ｄ≧ＤｒのときはそのままＰＩ
６に進む。ＰＩ＆では最終点火時期ＡＤＶを次式■に従
って演算し、このＡＤＶに対応するタイミングで点火信
号Ｓｐを出力して混合気に点火する。 ＡＤＶ＝Ｂ＋Ｄ　　・・・・・・■ したがって、ノンタレヘルに応じてそのノックを抑制す
るように点火時期が遅角制御される。このとき、センサ
出力系の異常判定はその判定精度が高く確実な判定がな
されているので、点火時期制御はそのときの運転条件に
対応したものとなり、運転性能の低下はない。 一方、ＰＩ３でＫＮ≦ＳＬのときはノックなしと判断し
、ｐａ、で今回におけるＫの平均値（移動平均値）Ｔを
次式■に従って演算する。 但し、「二前回の値 次いで、Ｐ、８で今回演算した一Ｒ−を前回のＫ　（＝
Ｔ′Ｔ）としてＲＡＭ７２にスト７し、ＰＩ９で点火時
期を進角させるために点火補正ｉＤを次式〇に従って演
算する。 Ｄ＝Ｄ’＋ｄａ　　・・・・・・■ 但し、ｄｌ　：進角側への修正量 Ｐ２゜ではこの点火補正ｆｉＤをリミット値Ｄａと比較
し、Ｄ＞Ｄａのときは過度の進角を回避するためＰ２１
でＤ＝ＤａとおいてＰいへ進む。また、Ｄ≦Ｄａのとき
はそのままＰＩ６へ進む。したがって、ノックが発生し
ていないときは出来る限り進角されて動力性能のより一
層の向上が図られる。 以上は、先のステップＰ４でＫ＞Ｋｆとの判別結果に従
ってフローが流れる場合であるが、これに対してに≦Ｋ
ｆと判別した場合は次のようにフローが流れる。 まず、ＰＸ２でフェイルカウンタをインクリメント（Ｆ
Ｃ４−ＦＣ＋１）した後、ｐｚ＋でそのカウント値ＦＣ
を異常判定スライスレベルＣｆと比較する。ＦＣ≧Ｃｆ
のときは異常態様の頻度が所定値以上であるから前述の
基本原理に基づきセンサ出力系が異常であると判断して
、ＰＸ３でフェイルフラグＦ　ｆａｉｌをセットしてＰ
！、にすすむ。一方、Ｆｃ＜ｃｒのときは今回のところ
上記頻度が少なく異常との結論を出すまでには至らない
と判断してＰ、。に進み、ノンキング制御に移行する。 ｐｔｓではセンサ出力系が異常であるとの判断情報を基
に最終点火時期ＡＤＶをベースよりも所定量遅角させる
ために、点火補正量りを異常修正値（−ｄｆ）にセット
するとともに、ｐｔｂで正常カウンタをクリアした後に
ＰＩ６に進む。したがって、このときは、センサ出力系
が異常であるとの確実な判断に基づき点火時期が所定量
遅角されてノックの発生が抑制され、動力性能の低下が
防止される。 また、前述のステップＰ８でＮｏ命令に従うときは一時
的に正常態様が連続したが、その頻度が少ないので未だ
異常である（すなわち、正常に戻っていない）と判断し
て、Ｐｕｓに進み、上記同様に所定量の遅角補正を行う
。 このように本実施例では前述の基本原理に基づいている
から極めて精度よくセンサ出力系の異常判定を行うこと
ができる。したがって、例えば従来の問題点として指摘
した、 （イ）リード線の離脱によりセンサ出力がゼロになる、 （ロ）コネクタのはずれや接触抵抗の増大、という事態
が起こっても、このような事態を適切に判定することが
できる。その結果、燃焼状態の監視精度を高めて、燃焼
監視情報としての信頼性を向上させることができる。ま
た、エンジンの燃焼制御に本装置を適用した場合、上記
異常に基づく燃焼状態の悪化を適切に回避することがで
きる。 例えば、センサ出力系の異常によるエンジンストール、
燃費悪化、エンジン破損等の不具合を防止できる。 さらに、フェイルフラグＦ　ｆａｉｌを診断モードでチ
ェックすれば、例えば整備工場（又はディーラ）でのセ
ンサ出力系の異常を気筒別に判定できるので、整備上非
常に好都合となる。 第１１図は第２の発明に係る内燃機関の燃焼監視装置の
一実施例を示す図であり、本実施例では振動相関量にの
変動量をパラメータとしてセンサ出力系の異常判定を行
っている。 本実施例の説明にあたり、第１実施例と同一処理を行う
ステップには同一番号を付してその説明を省略し、異な
る処理を行うステップには○印で囲むステップ番号を付
してその内容を説明する。 なお、本実施例ではマイクロコンピュータ５５および信
号処理回路５３は前記実施例と同様の機能の他に、さら
に変動量演算手段としての機能を有する。 最初にこの異常判定の基本原理について述べる。 前記第１０図（ａｌ、（ｂ）に示したように、センサ出
力系が正常な場合はＫの値の変動が大きいのに対して、
異常の場合はその変動が小さい。ここで、Ｋの値の平均
値を７丁とすると、Δに＝に−ＫｏはＫの値の変動の大
きさを示すので、このΔＫに基づけば異常判定が可能と
なる。また、ΔＫについてその自乗の値（ΔＫ）ｔを採
ると、変動の大きさを拡大して表すことになるので、誤
判定には有利となる。 しかし、（ΔＫ）！を所定値と比較するのみで、精度よ
く異常判定が出来ればよいが、例えばエンジンが全閉か
ら若干軽負荷に移行したような場合にノッキングを起こ
さない程度に遅角させると、Ｋの値が小さくなり、変動
も小さくなる。したがって、（ΔＫ）２を所定値と比較
するのみでは、誤判定がなされるおそれがある。そこで
、異常時には（ΔＫ）２が所定（１ｆｉＫｆより小さい
という状態が長く続き、正常時には該状態が長り′＆続
しないという状況があることに着目して、（ΔＫ）２≦
Ｋｆとなる頻度を計数し、この頻度から異常判定を精度
よく行っている。 すなわち、第１１図のプログラムにおいて、Ｐ。 を経るとＰ３１でＫの平均値Ｋｏを次式〇に従って演算
する。 但し、Ｋｏ′：前回の値 次いで、Ｐａｔで差値ΔＫを次式■に従って演算すると
ともに、その自乗（ΔＫ）２を変動量として求める。 Δに＝に−Ｋｏ　　・・・・・・■ 次いで、Ｐ３３で変動量（ΔＫ）２を判定基準値Ｋｆと
比較する。Ｋｆの値は異常時における変動Ｎ（ΔＫ）ｔ
の最大値付近の値に設定される。 （ΔＫ）”＞ＫｆのときはＰ、に進み、（ΔＫ）２≦Ｋ
ｆのときはＰ２ｇに進む。以降のステップ処理はその思
想において第１の発明における前記実施例と同様である
が、次の各ステップにおける［の処理のみが異なる。 すなわち、Ｐ、を経ると、Ｐ３４でノックレベルＫＮを
次式■に従って演算する。 ＫＮ＝に−に、７　・・・・・・■ 但し、Ｋ、：前回の値 ０式において、γ「は単なる平均値７丁とは異なり、Ｋ
Ｎ≦ＳＬという条件下における移動平均値である。次い
で、ＰＩ！を経てＮＯ命令に従うときはＰ５％に進み、
このＰ３にで次式■に従って今回の移動平均値に、を演
算する。 次いで、Ｐ３６で今回演算した「を前回の「（＝に丁７
）としてＲＡＭ？２にストアした後、Ｐ３．に進む。そ
の他のステップは前記実施例と同様である。 したがって、本実施例においても前記実施例と同様の効
果を得ることができるほか、特に変動量（ΔＫ）ｚに着
目しＴいるため、センサ出力系の異常判定をより一層精
度よく行うことができる。 なお、上記各実施例は燃焼監視の一態様として燃焼圧力
に基づく振動からノッキングレベルを検出する場合にお
けるセンサ出力系の異常判定を行う例であるが、第１、
第２の発明はこれに限らず、例えば燃焼圧力からノンキ
ングレベル以外の他のパラメータ（例えば、燃焼に基づ
く最大筒内圧）を検出する場合におけるセンサ出力系の
異常判定を行う場合にも適用である。 （効果） 第１の発明によれば、燃焼状態を監視しつつ、センサ出
力が基準値より小さくなる頻度に基づいてセンサの異常
を判定しているので、センサの異常を適切に判断して燃
焼状態の監視精度を高めることができ、燃焼監視情報と
しての信頬性を向上させることができる。 その結果、エンジンの燃焼制御に本装置を適用した場合
、上記異常に基づく燃焼状態の悪化を適切に回避するこ
とができる。 また、第２の発明によれば、センサ出力の変動量が基準
値より小さくなる鋲度に基づいてセンサの異常を判定し
ているので、上記第１の発明と同様の効果のほかに、第
１の発明に比べより一層判定精度を高めることができる
という利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）は第１の発明の基本概念図、第１図（Ｂ）
は第２の発明の基本概念図、第２〜１０図は第１の発明
に係る内燃機関の燃焼監視装置の一実施例を示す図であ
り、第２図はその全体構成図、第３図はそのコントロー
ルユニットを含む要部のブロック構成図、第４図はその
チャージアンプの回路図、第５図はその信号処理回路の
詳細なブロック構成図、第６図はその増幅回路６１、整
流回路６２および積分器６３の回路図、第７．８図は何
れもその作用を説明するためのタイムチャート、第９図
はその点火時期制御のプログラムを示すフローチャート
、第１０図はそのセンサの正常／異常の作用を説明する
ためのタイムチャート、第１１図は第２の発明に係る内
燃機関の燃焼監視装置の一実施例を示すその点火時期制
御のプログラムを示すフローチャート、第１２図は従来
の圧力センサを示す図であり、第１２図ｆａ）はその圧
力センサの取イ」状態を示す断面図、第１２図（ｂ）は
その圧力センサの断面図、第１２図（Ｃ）はその圧力セ
ンサの平面図である。 ２１・・・・・・エンジン、

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ａ）エンジンの燃焼圧力を検出する圧力検出手段
   と、 ｂ）圧力検出手段の出力を所定基準値と比較する比較手
   段と、 ｃ）圧力検出手段の出力が所定基準値以下であるときの
   燃焼サイクルを計数する頻度演算手段と、 ｄ）頻度演算手段の出力に基づいて圧力検出手段又はそ
   の出力信号系の異常を判定する異常判定手段と、 ｅ）圧力検出手段および異常判定手段の出力に基づいて
   エンジンの燃焼サイクル毎に燃焼振動エネルギに関連し
   た物理量を演算し、該物理量から燃焼状態を監視する燃
   焼監視手段と、を備えたことを特徴とする内燃機関の燃
   焼監視装置。
2. （２）ａ）エンジンの燃焼圧力を検出する圧力検出手段
   と、 ｂ）圧力検出手段の出力の変動の大きさを示す変動量を
   演算する変動量演算手段と、 ｃ）変動量演算手段の出力を所定基準値と比較する比較
   手段と、 ｄ）圧力検出手段の変動の大きさを示す変動量が所定基
   準値以下であるときの燃焼サイクルを計数する頻度演算
   手段と、 ｅ）頻度演算手段の出力に基づいて圧力検出手段又はそ
   の出力信号系の異常を判定する異常判定手段と、 ｆ）圧力検出手段および異常判定手段の出力に基づいて
   エンジンの燃焼サイクル毎に燃焼振動エネルギに関連し
   た物理量を演算し、該物理量から燃焼状態を監視する燃
   焼監視手段と、を備えたことを特徴とする内燃機関の燃
   焼監視装置。