(57)【要約】【課題】筒内圧センサの異常診断の正確性を高める。【解決手段】筒内圧センサＳＷ６の異常診断装置である。筒内圧センサＳＷ６の性能を判別するセンサ診断部１０１を備える。センサ診断部１０１が、所定のタイミングで性能判別処理を実行する。筒内圧センサＳＷ６の性能は所定の基準値未満であると判別した場合、デポジット除去制御を実行する。性能回復処理の実行後に、再度、性能判別処理を実行する。第２判別処理で、筒内圧センサＳＷ６の性能は所定の基準値未満であると判別した場合に、筒内圧センサＳＷ６は異常であると診断する。【選択図】図１０
2020101127.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室の中の圧力を検知するために自動車のエンジンに付設されている筒内圧センサの異常診断装置であって、
前記筒内圧センサから入力される電気信号に基づいて、前記筒内圧センサの性能を判別する性能判別処理を実行するセンサ診断部を備え、
前記センサ診断部が、
所定のタイミングで前記性能判別処理を実行する第１判別処理と、
前記筒内圧センサの性能は所定の基準値未満であると判別した場合に、前記燃焼室の中に堆積するデポジットを除去する所定のデポジット除去制御を実行する性能回復処理と、
前記性能回復処理の実行後に、再度、前記性能判別処理を実行する第２判別処理と、
を実行し、
前記第２判別処理で、前記筒内圧センサの性能は所定の基準値未満であると判別した場合に、前記筒内圧センサは異常であると診断する、異常診断装置。
【請求項２】
請求項１に記載の異常診断装置において、
前記エンジンは、前記燃焼室の中で混合気に点火する点火プラグを備え、
前記所定のデポジット除去制御は、前記点火プラグの点火時期を進角させる制御である、異常診断装置。
【請求項３】
請求項１に記載の異常診断装置において、
前記エンジンは、
前記燃焼室の中で混合気に点火する点火プラグと、
前記燃焼室に吸気ガスを導入する吸気通路と、
前記燃焼室で発生する排気ガスを導出する排気通路と、
前記吸気通路と前記排気通路とに連通し、排気ガスの一部を前記吸気通路に還流させるＥＧＲ通路と、
前記ＥＧＲ通路を流れる排気ガスの量を調整するＥＧＲ弁と、
を備え、
前記デポジット除去制御は、前記ＥＧＲ弁を制御して前記燃焼室に導入される排気ガスの量を減少させた状態で、前記点火プラグで混合気を点火して燃焼させる制御である、異常診断装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の異常診断装置において、
前記性能判別処理は、所定のタイミングでの前記燃焼室の中の圧力を演算によって予測し、その予測値と、前記所定のタイミングでの前記筒内圧センサの出力値とを比較することによって行われる、異常診断装置。
【請求項５】
請求項４に記載の異常診断装置において、
前記エンジンの回転数に応じて前記予測値の補正が行われる、異常診断装置。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の異常診断装置において、
前記性能判別処理が、前記エンジンへの燃料の供給が停止されている時に行われる、異常診断装置。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載の異常診断装置において、
前記筒内圧センサは異常であると診断された場合に、その診断結果を知らせる報知処理が行われる、異常診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ここに開示する技術は、筒内圧センサの異常診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
筒内圧センサの異常診断装置は、特許文献１に開示されている。特許文献１の異常診断装置では、筒内圧センサの出力値を検出し、そのゲインが異常に低下した場合に、筒内圧センサが異常であると診断する。
【０００３】
開示する技術に関し、異常燃焼（プリイグニッション）の抑制を目的としたものであるが、燃焼室の内部に堆積する付着物（デポジット）を除去する技術は、特許文献２に開示されている。
【０００４】
特許文献２では、点火時期を進角させることにより、燃焼室で強制的にノッキングを発生させる。ノッキングの衝撃でデポジットが剥離するので、デポジットを除去できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１４４６７０号公報
【特許文献２】国際公開番号ＷＯ２０１３／１３２６１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
エンジンを長期間運転すると、燃焼室の内部に、燃料およびエンジンオイルに起因した硬質の付着物（デポジット）が堆積するようになる。このデポジットは、燃焼室の内部に臨んでいる筒内圧センサにも悪影響を与える。
【０００７】
すなわち、デポジットが筒内圧センサのダイヤフラムに付着することにより、ダイヤフラムのバネ乗数が増加する。ダイヤフラムのバネ乗数が増加すると、筒内圧センサの出力値が低下する。
【０００８】
その結果、デポジットの付着によって出力値が低下した場合であっても、筒内圧センサが異常である、あるいは筒内圧センサに付設されたチャージアンプの感度が低下していると誤診し、筒内圧センサやチャージアンプの不必要な交換を招くおそれがある。
【０００９】
そこで、開示する技術の主たる目的は、筒内圧センサの異常診断の正確性を高めることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
開示する技術は、燃焼室の中の圧力を検知するために自動車のエンジンに付設されている筒内圧センサの異常診断装置に関する。
【００１１】
前記筒内圧センサから入力される電気信号に基づいて、前記筒内圧センサの性能を判別する性能判別処理を実行するセンサ診断部を備える。前記センサ診断部が、所定のタイミングで前記性能判別処理を実行する第１判別処理と、前記筒内圧センサの性能は所定の基準値未満であると判別した場合に、前記燃焼室の中に堆積するデポジットを除去する所定のデポジット除去制御を実行する性能回復処理と、前記性能回復処理の実行後に、再度、前記性能判別処理を実行する第２判別処理と、
を実行する。そして、前記第２判別処理で、前記筒内圧センサの性能は所定の基準値未満であると判別した場合に、前記筒内圧センサは異常であると診断する。
【００１２】
上述したように、デポジットが筒内圧センサのダイヤフラムに付着してそのバネ乗数が増加すると、筒内圧センサの出力値が低下して、筒内圧センサの診断時に誤診するおそれがある。
【００１３】
それに対し、この異常診断装置では、筒内圧センサの異常を診断するために、その性能を判別する性能判別処理を１回または２回行う。
【００１４】
すなわち、性能判別処理を一度行って、筒内圧センサの性能が不良であった場合には、燃焼室の中に堆積するデポジットを除去する。その後、再度、性能判別処理を行う。そして、その結果、筒内圧センサの性能が不良であった場合に、筒内圧センサは異常であると診断する。
【００１５】
一度の性能判別処理では、デポジットに起因した性能低下による誤診があり得る。デポジットを除去した後の性能判別処理では、そのような誤診を排除できる。筒内圧センサの異常を適切に診断できる。従って、筒内圧センサの異常診断の正確性が高まる。筒内圧センサやチャージアンプの不必要な交換を抑制できる。
【００１６】
性能判別処理を一度行って、筒内圧センサの性能が不良であった場合にのみ、デポジット除去制御および再度の性能判別処理を行うことで、効率的に診断できる。エンジンに余計な負担を与えることなく運転できる。
【００１７】
前記異常診断装置はまた、前記エンジンは、前記燃焼室の中で混合気に点火する点火プラグを備え、前記所定のデポジット除去制御は、前記点火プラグの点火時期を進角させる制御である、としてもよい。
【００１８】
点火プラグの点火時期を進角させると、燃焼が促進する。適切な点火時期から進角すれば、ノッキングが発生し易くなる。進角量を調整することで、ノッキングを発生させることができる。ノッキングの衝撃でデポジットを除去できる。
【００１９】
前記異常診断装置はまた、前記エンジンは、前記燃焼室の中で混合気に点火する点火プラグと、前記燃焼室に吸気ガスを導入する吸気通路と、前記燃焼室で発生する排気ガスを導出する排気通路と、前記吸気通路と前記排気通路とに連通し、排気ガスの一部を前記吸気通路に還流させるＥＧＲ通路と、前記ＥＧＲ通路を流れる排気ガスの量を調整するＥＧＲ弁と、を備え、前記デポジット除去制御は、前記ＥＧＲ弁を制御して前記燃焼室に導入される排気ガスの量を減少させた状態で、前記点火プラグで混合気を点火して燃焼させる制御である、としてもよい。
【００２０】
燃焼室にＥＧＲガス（排気ガス）が導入されると、その分だけ空気量が減る。その結果、燃焼が緩慢になるので、ノッキングは発生し難くなる。従って、ＥＧＲガスの量が多いと、点火時期を進角させてもノッキングが発生しない場合が発生する。その傾向は、負荷の低い運転領域において、よりいっそう強くなる。
【００２１】
対して、ＥＧＲガスの導入量が減ると、その分だけ空気量が増える。空気量が増えれば、ノッキングが発生し易くなる。ＥＧＲガスの導入量を調節することで、安定してノッキングを発生させることができる。ノッキングが発生すれば、その衝撃でデポジットを除去できる。
【００２２】
ＥＧＲガスの導入量の調節であれば、エンジンの広い運転領域で行える。負荷の低い運転領域でも、安定してノッキングを発生させることができる。
【００２３】
前記異常診断装置はまた、前記性能判別処理は、所定のタイミングでの前記燃焼室の中の圧力を演算によって予測し、その予測値と、前記所定のタイミングでの前記筒内圧センサの出力値とを比較することによって行われる、としてもよい。
【００２４】
燃焼室の中の圧力を演算によって予測すれば、筒内圧センサが異常であっても、燃焼室の中の正確な圧力を予測できる。その予測値と、同じタイミングで検出される筒内圧センサの出力値、つまり実測値を比較すれば、筒内圧センサの性能を精度高く判別できる。
【００２５】
その場合、前記エンジンの回転数に応じて前記予測値の補正が行われる、としてもよい。
【００２６】
エンジンの回転数が変化すると、それに伴って冷却損失が変化する。冷却損失が変化すれば、燃焼状態も変化する。その変化の影響が予測値に及ぶと、判別精度が低下するおそれがある。エンジンの回転数に応じて予測値の補正が行われるので、高い判別精度を保持できる。
【００２７】
前記異常診断装置はまた、前記性能判別処理が、前記エンジンへの燃料の供給が停止されている時に行われる、としてもよい。
【００２８】
そうすれば、燃焼の影響を受けることなく、燃焼室の中の圧力変化に基づいて、筒内圧センサの性能を判別できる。筒内圧センサの異常診断の正確性を高めることができる。
【００２９】
前記異常診断装置はまた、前記筒内圧センサは異常であると診断された場合に、その診断結果を知らせる報知処理が行われる、としてもよい。
【００３０】
すなわち、筒内圧センサかチャージアンプに異常があるので、その交換をユーザに促す。その結果、筒内圧センサやチャージアンプを適切なタイミングで、無駄なく交換することができる。
【発明の効果】
【００３１】
開示する技術によれば、筒内圧センサの異常診断の正確性を高めることができる。その結果、筒内圧センサやチャージアンプの不必要な交換を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】開示する技術を適用したエンジンの構成を例示する概略図である。
【図２】燃焼室の構成を例示する図であり、上図は燃焼室の平面視相当図、下図はII−II線断面図である。
【図３】ＥＣＵとその主な関連装置との関係を例示するブロック図である。
【図４】筒内圧センサの構成を示す概略図である。
【図５】ＳＰＣＣＩ燃焼の波形を例示する図である。
【図６】エンジンの燃焼制御に関するマップの一例である。
【図７】筒内圧センサの異常診断に関連する、ＥＣＵとその主な関連装置の機能的な関係を示すブロック図である。
【図８】筒内圧センサの検知信号を示す概略図である。一点鎖線は、適正な検出信号を表しており、実線は、感度が低下した不適正な検知信号を表している。
【図９】判別クランク角の補正値を例示するグラフである。
【図１０】筒内圧センサの異常診断における処理の一例を示すフローチャートである。
【図１１】性能判別処理のフローチャートである。
【図１２】デポジット除去制御（応用例）のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、開示する技術の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。ただし、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物あるいはその用途を制限するものではない。すなわち、説明する各構成の内容は例示であり、逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００３４】
＜エンジン＞
図１に、開示する技術を適用したエンジン１を例示する。エンジン１は、燃焼室１７が吸気行程、圧縮行程、膨張行程、および排気行程を繰り返すことにより運転する４ストロークのレシプロエンジンである。エンジン１は、四輪の自動車に搭載されている。エンジン１が運転することによって、自動車は走行する。
【００３５】
詳細は後述するが、エンジン１には、ＥＣＵ（Engine Control Unit）１０が備えられている。エンジン１の運転は、ＥＣＵ１０によって制御される。ＥＣＵ１０はまた、開示する技術に関する「筒内圧センサの異常診断装置（単に、異常診断装置ともいう）」の主体を構成する。
【００３６】
エンジン１の燃料は、この構成例においてはガソリンである。燃料は、少なくともガソリンを含む液体燃料であればよい。燃料は、例えばバイオエタノール等を含むガソリンであってもよい。
【００３７】
エンジン１は、シリンダブロック１２と、その上に載置されるシリンダヘッド１３とを備えている。シリンダブロック１２の内部に複数のシリンダ１１（気筒）が形成されている。図１では、一つのシリンダ１１のみを示す。エンジン１は、多気筒エンジンである。
【００３８】
各シリンダ１１内には、ピストン３が摺動自在に内挿されている。ピストン３は、コネクティングロッド１４を介してクランクシャフト１５に連結されている。ピストン３は、シリンダ１１およびシリンダヘッド１３と共に燃焼室１７を区画する。ピストン３の上面（表面）は、燃焼室１７に臨んでいる。
【００３９】
尚、「燃焼室」は広義で用いる場合がある。つまり、「燃焼室」は、ピストン３の位置に関わらず、ピストン３、シリンダ１１およびシリンダヘッド１３によって形成される空間を意味する場合がある。
【００４０】
シリンダヘッド１３の下面、つまり、燃焼室１７の天井面は、図２の下図に示すように、傾斜面１３１１と、傾斜面１３１２とによって構成されている。傾斜面１３１１は、吸気側から、後述するインジェクタ６の噴射軸心Ｘ２に向かって上り勾配となっている。傾斜面１３１２は、排気側から噴射軸心Ｘ２に向かって上り勾配となっている。燃焼室１７の天井面は、いわゆるペントルーフ形状である。
【００４１】
燃焼室１７に臨むピストン３の上面は、燃焼室１７の天井面に向かって隆起している。ピストン３の上面には、キャビティ３１が形成されている。キャビティ３１は、ピストン３の上面から凹陥している。キャビティ３１は、この構成例では、浅皿形状を有している。キャビティ３１の中心は、シリンダ１１の中心軸Ｘ１よりも排気側にずれている。
【００４２】
詳細は後述するが、このエンジン１は、一部の運転領域において、ＳＩ（Spark Ignition）燃焼とＣＩ（Compression Ignition）燃焼とを組み合わせたＳＰＣＣＩ（SPark Controlled Compression Ignition）燃焼を行う。
【００４３】
ＳＩ燃焼は、燃焼室の中の混合気に強制的に点火を行うことにより開始する火炎伝播を伴う燃焼である。ＣＩ燃焼は、燃焼室の中の混合気が圧縮着火することにより開始する燃焼である。
【００４４】
ＳＰＣＣＩ燃焼では、燃焼室の中の混合気に強制的に点火を行って、火炎伝播による燃焼を開始させる。それにより、ＳＩ燃焼の発熱及び火炎伝播による圧力上昇によって、燃焼室の中の未燃混合気がＣＩ燃焼する。すなわち、ＳＰＣＣＩ燃焼は、ＳＩ燃焼による発熱と圧力上昇とを利用して、ＣＩ燃焼をコントロールする。エンジン１は、圧縮着火式エンジンである。
【００４５】
エンジン１の幾何学的圧縮比は、１０以上３０以下に設定することができる。例えば、エンジン１の幾何学的圧縮比は、一般的な火花点火式エンジンよりも高い、１６以上としてもよい。しかし、このエンジン１では、ＳＰＣＣＩ燃焼を行うので、ピストン３が圧縮上死点に至った時の燃焼室１７の温度（つまり、圧縮端温度）を高くする必要がない。エンジン１は、幾何学的圧縮比を、比較的低く設定することが可能である。幾何学的圧縮比を低くすると、冷却損失の低減、および、機械損失の低減に有利になる。
【００４６】
エンジン１の幾何学的圧縮比はまた、レギュラー仕様（燃料のオクタン価が９１程度の低オクタン価燃料）においては、１４〜１７とし、ハイオク仕様（燃料のオクタン価が９６程度の高オクタン価燃料）においては、１５〜１８としてもよい。
【００４７】
シリンダヘッド１３には、シリンダ１１毎に、吸気ポート１８が形成されている。図示は省略するが、吸気ポート１８は、第１吸気ポートおよび第２吸気ポートを有している。これら吸気ポート１８，１８は、燃焼室１７に連通している。吸気ポート１８は、いわゆるタンブルポートである。つまり、吸気ポート１８は、燃焼室１７の中にタンブル流が形成されるような形状を有している。
【００４８】
吸気ポート１８には、吸気弁２１が配設されている。吸気弁２１は、燃焼室１７と吸気ポート１８との間を開閉する。吸気弁２１は動弁機構によって、所定のタイミングで開閉する。動弁機構は、バルブタイミングおよび／またはバルブリフトを可変にする可変動弁機構とすればよい。
【００４９】
このエンジン１は、その可変動弁機構として、吸気電動Ｓ−ＶＴ（Sequential-Valve Timing）２３を有している（図３参照）。吸気電動Ｓ−ＶＴ２３は、吸気カムシャフトの回転位相を所定の角度範囲内で連続的に変更する。吸気弁２１の開弁タイミングおよび閉弁タイミングは、連続的に変化する。尚、吸気動弁機構は、電動Ｓ−ＶＴに代えて、油圧式のＳ−ＶＴを有していてもよい。
【００５０】
シリンダヘッド１３にはまた、シリンダ１１毎に、排気ポート１９が形成されている。排気ポート１９も、第１排気ポートおよび第２排気ポートを有している。これら排気ポート１９，１９は、燃焼室１７に連通している。
【００５１】
排気ポート１９には、排気弁２２が配設されている。排気弁２２は、燃焼室１７と排気ポート１９との間を開閉する。排気弁２２は動弁機構によって、所定のタイミングで開閉する。この動弁機構は、バルブタイミングおよび／またはバルブリフトを可変にする可変動弁機構とすればよい。
【００５２】
このエンジン１では、その可変動弁機構として、排気電動Ｓ−ＶＴ２４を有している（図３参照）。排気電動Ｓ−ＶＴ２４は、排気カムシャフトの回転位相を所定の角度範囲内で連続的に変更する。排気弁２２の開弁タイミングおよび閉弁タイミングは、連続的に変化する。尚、排気動弁機構は、電動Ｓ−ＶＴに代えて、油圧式のＳ−ＶＴを有していてもよい。
【００５３】
吸気電動Ｓ−ＶＴ２３および排気電動Ｓ−ＶＴ２４は、吸気弁２１と排気弁２２との両方が開弁するオーバーラップ期間の長さを調節する。オーバーラップ期間の長さを長くすると、燃焼室１７の中の残留ガスを掃気することができる。また、オーバーラップ期間の長さを調節することによって、内部ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）ガスを燃焼室１７の中に導入することができる。内部ＥＧＲシステムは、吸気電動Ｓ−ＶＴ２３および排気電動Ｓ−ＶＴ２４によって構成されている。尚、内部ＥＧＲシステムは、Ｓ−ＶＴによって構成されるとは限らない。
【００５４】
シリンダヘッド１３には、シリンダ１１毎に、インジェクタ６（燃料噴射弁）が取り付けられている。インジェクタ６は、燃焼室１７の中に燃料を直接噴射する。図２に示すように、インジェクタ６は、傾斜面１３１１と傾斜面１３１２とが交差するペントルーフの谷部に配設されている。
【００５５】
インジェクタ６の噴射軸心Ｘ２は、シリンダ１１の中心軸Ｘ１よりも排気側に位置している。インジェクタ６の噴射軸心Ｘ２は、中心軸Ｘ１に平行である。インジェクタ６の噴射軸心Ｘ２とキャビティ３１の中心とは一致している。インジェクタ６は、キャビティ３１に対向している。
【００５６】
尚、インジェクタ６の噴射軸心Ｘ２は、シリンダ１１の中心軸Ｘ１と一致していてもよい。その構成の場合に、インジェクタ６の噴射軸心Ｘ２と、キャビティ３１の中心とは一致していてもよい。
【００５７】
インジェクタ６は、詳細な図示は省略するが、複数の噴孔（このエンジン１では１０個）を有している。噴孔は、周方向に等角度に配置されている。従って、インジェクタ６は、図２に二点鎖線で示すように、燃料噴霧が、燃焼室１７の中央から放射状に広がるように燃料を噴射する。
【００５８】
インジェクタ６には、燃料供給システム６１が接続されている。燃料供給システム６１は、燃料タンク６３と、燃料タンク６３とインジェクタ６とを互いに連結する燃料供給路６２とを備えている。燃料タンク６３は、燃料を貯留する。燃料供給路６２には、燃料ポンプ６５およびコモンレール６４が設置されている。
【００５９】
燃料ポンプ６５は、コモンレール６４に燃料を圧送する。燃料ポンプ６５は、例えば、クランクシャフト１５によって駆動されるプランジャー式である。コモンレール６４は、燃料ポンプ６５から圧送された燃料を、高い燃料圧力で蓄える。インジェクタ６が開弁すると、コモンレール６４に蓄えられた燃料が、インジェクタ６から燃焼室１７の中に噴射される。
【００６０】
燃料供給システム６１は、３０ＭＰａ以上の高い圧力の燃料を、インジェクタ６に供給することが可能である。インジェクタ６に供給する燃料の圧力は、エンジン１の運転状態に応じて変更してもよい。
【００６１】
（点火プラグ２５）
図１、図２に示すように、シリンダヘッド１３には、シリンダ１１毎に、点火プラグ２５が取り付けられている。点火プラグ２５は、燃焼室１７の中で混合気に強制的に点火をする。点火プラグ２５は、シリンダ１１の中心軸Ｘ１よりも吸気側に配設されている。点火プラグ２５は、２つの吸気ポート１８の間に位置している。
【００６２】
点火プラグ２５は、上方から下方に向かって、燃焼室１７の中央に近づく方向に傾いて、シリンダヘッド１３に取り付けられている。点火プラグ２５の電極は、燃焼室１７の中に臨んでかつ、燃焼室１７の天井面の付近に位置している。尚、点火プラグ２５を、シリンダ１１の中心軸Ｘ１よりも排気側に配置してもよい。また、点火プラグ２５をシリンダ１１の中心軸Ｘ１上に配置してもよい。
【００６３】
（吸気通路４０）
図１に示すように、エンジン１の側面には吸気通路４０が連結されている。吸気通路４０は、各シリンダ１１の吸気ポート１８に連通している。吸気通路４０を流れるガス（吸気ガス）が燃焼室１７に導入される。
【００６４】
吸気通路４０の上流側の端部には、エアクリーナー４１が配設されている。エアクリーナー４１は、新気を濾過する。吸気通路４０の下流側の端部には、サージタンク４２が配設されている。吸気通路４０におけるサージタンク４２よりも下流側の部位は、シリンダ１１毎に分岐し、各々が独立した通路を構成している。これら通路が、各シリンダ１１の吸気ポート１８に連結されている。
【００６５】
吸気通路４０におけるエアクリーナー４１とサージタンク４２との間の部位には、開度の調節が可能なスロットル弁４３が配設されている。スロットル弁４３は、燃焼室１７に導入する新気の量を調節する。
【００６６】
吸気通路４０におけるスロットル弁４３の下流側の部位には、過給機４４が配設されている。過給機４４は、燃焼室１７に導入する吸気ガスを過給する。過給機４４は、エンジン１によって駆動される機械式の過給機である。機械式の過給機４４は、ルーツ式、リショルム式、ベーン式、または遠心式であってもよい。
【００６７】
過給機４４は、電磁クラッチ４５を介してエンジン１と連結されている。電磁クラッチ４５は、エンジン１から過給機４４への駆動力の伝達の有無を切り替える。電磁クラッチ４５の切り替えは、ＥＣＵ１０が行う。電磁クラッチ４５の切り替えにより、過給機４４のオンとオフとが切り替わる。
【００６８】
吸気通路４０における過給機４４の下流の部位には、インタークーラー４６が配設されている。インタークーラー４６は、過給機４４が圧縮した吸気ガスを冷却する。インタークーラー４６には、例えば水冷式または油冷式のクーラーが利用できる。
【００６９】
吸気通路４０には、バイパス通路４７が連結されている。バイパス通路４７は、吸気通路４０における過給機４４の上流側の部位と、インタークーラー４６の下流側の部位とに連結されている。バイパス通路４７は、過給機４４およびインタークーラー４６をバイパスする。バイパス通路４７には、エアバイパス弁４８が配設されている。エアバイパス弁４８は、バイパス通路４７を流れる吸気ガスの流量を調節する。
【００７０】
ＥＣＵ１０は、過給機４４をオフにしたときに、エアバイパス弁４８を全開にする。吸気通路４０を流れる吸気ガスは、過給機４４をバイパスして、エンジン１の燃焼室１７に流入する。エンジン１は、非過給、つまり自然吸気の状態で運転する。
【００７１】
過給機４４をオンにすると、エンジン１は過給状態で運転する。エンジン１が過給状態で運転しているときには、ＥＣＵ１０は、エアバイパス弁４８の開度を調節する。それにより、過給機４４を通過した吸気ガスの一部は、バイパス通路４７を通って過給機４４の上流側に逆流する。
【００７２】
ＥＣＵ１０がエアバイパス弁４８の開度を調節すると、燃焼室１７に導入される吸気ガスの圧力が変わる。つまり、過給圧が変わる。尚、過給時とは、サージタンク４２内の圧力が大気圧を超える時をいい、非過給時とは、サージタンク４２内の圧力が大気圧以下になる時をいう、と定義してもよい。
【００７３】
エンジン１は、図２に白抜きの矢印で示すように、燃焼室１７の中でスワール流を発生させる。図１に示すように、吸気通路４０にスワールコントロール弁５６が取り付けられている。スワールコントロール弁５６は、詳細な図示は省略するが、二つの吸気ポート１８，１８のうちの一方の吸気ポート１８に配設されている。
【００７４】
スワールコントロール弁５６は、流路を絞ることができる開度調節弁である。開度が小さくなるとスワール流は強くなる。開度が大きくなるとスワール流は弱くなる。全開になるとスワール流は発生しない。
【００７５】
（排気通路５０）
エンジン１の側面（吸気通路４０とは反対側の側面）には、排気通路５０が連結されている。排気通路５０は、各シリンダ１１の排気ポート１９に連通している。排気通路５０は、燃焼室１７で発生する排気ガスを導出する。排気通路５０の上流側の部分は、詳細な図示は省略するが、シリンダ１１毎に分岐している。これら独立した通路の各々が、各シリンダ１１の排気ポート１９に連結されている。
【００７６】
排気通路５０には、複数の触媒コンバーター５１Ｕ，５１Ｄを有する排気ガス浄化システムが配設されている。上流側に位置する触媒コンバーター５１Ｕは、自動車のエンジンルーム（図示せず）の中に配設されている。図１に示すように、その触媒コンバーター５１Ｕは、三元触媒５１１と、ＧＰＦ（Gasoline Particulate Filter）５１２とを有している。
【００７７】
下流側に位置する触媒コンバーター５１Ｄは、エンジンルームの外に配設されている。その触媒コンバーター５１Ｄは、三元触媒５１３を有している。尚、ＧＰＦは省略してもよい。また、触媒コンバーター５１Ｕ，５１Ｄは、三元触媒を有するものに限定されない。さらに、三元触媒およびＧＰＦの並び順は、適宜変更してもよい。
【００７８】
（ＥＧＲ通路５２、ＥＧＲ弁５４）
吸気通路４０と排気通路５０との間には、ＥＧＲ通路５２が連結されている。ＥＧＲ通路５２は、排気ガスの一部を吸気通路４０に還流させる。従って、吸気ガスは、新気だけでなく排気ガスを含む場合もある。
【００７９】
ＥＧＲ通路５２の上流側の端部は、排気通路５０における上流の触媒コンバーター５１Ｕと下流の触媒コンバーター５１Ｄとの間の部位に連通している。ＥＧＲ通路５２の下流側の端部は、吸気通路４０における過給機４４の上流側の部位に連通している。ＥＧＲ通路５２を流れる排気ガスは、バイパス通路４７のエアバイパス弁４８を通らずに、吸気通路４０の過給機４４より上流側に入る。
【００８０】
ＥＧＲ通路５２には、水冷式のＥＧＲクーラー５３が配設されている。ＥＧＲクーラー５３は、排気ガスを冷却する。ＥＧＲ通路５２にはまた、ＥＧＲ弁５４が配設されている。ＥＧＲ弁５４は、ＥＧＲ通路５２を流れる排気ガスの量を調節する。すなわち、ＥＧＲ弁５４により、吸気通路４０に還流する冷却された排気ガス（外部ＥＧＲガス）の量が調節される。外部ＥＧＲガスの量の多少により、吸気ガスの温度の調節が可能になる。
【００８１】
（ＥＣＵ）
ＥＣＵ１０は、周知のマイクロコンピュータをベースとするコントローラーである。図３に示すように、ＥＣＵ１０は、プログラムを実行するＣＰＵ１０ａと、プログラムおよびデータを格納するメモリ１０ｂと、電気信号を入出力するインターフェース１０ｃとを備えている。メモリ１０ｂには、制御に用いる制御ロジック（詳細は後述）やマップなどが記憶されている。
【００８２】
ＥＣＵ１０には、図１、図３に示すように、各種のセンサＳＷ１〜ＳＷ１７が接続されている。これらセンサＳＷ１〜ＳＷ１７の各々は、検出した情報を電気信号として出力し、インターフェース１０ｃを介してＥＣＵ１０に入力する。これらセンサＳＷ１〜ＳＷ１７の内容を以下に示す。
【００８３】
エアフローセンサＳＷ１：吸気通路４０におけるエアクリーナー４１の下流に配置されかつ、吸気通路４０を流れる新気の流量を検出する
第１吸気温度センサＳＷ２：吸気通路４０におけるエアクリーナー４１の下流に配置されかつ、吸気通路４０を流れる新気の温度を検出する
第１圧力センサＳＷ３：吸気通路４０におけるＥＧＲ通路５２の連結位置よりも下流でかつ、過給機４４の上流に配置されかつ、過給機４４に流入するガスの圧力を検出する
第２吸気温度センサＳＷ４：吸気通路４０における過給機４４の下流でかつ、バイパス通路４７の連結位置よりも上流に配置されかつ、過給機４４から流出したガスの温度を検出する
吸気圧センサＳＷ５：サージタンク４２に取り付けられかつ、過給機４４の下流のガスの圧力を検出する
筒内圧センサＳＷ６：各シリンダ１１に対応してシリンダヘッド１３に取り付けられかつ、各燃焼室１７の中の圧力（筒内圧力）を検出する
排気温度センサＳＷ７：排気通路５０に配置されかつ、燃焼室１７から排出した排気ガスの温度を検出する
リニアＯ２センサＳＷ８：排気通路５０における上流の触媒コンバーター５１Ｕよりも上流に配置されかつ、排気ガス中の酸素濃度を検出する
ラムダＯ２センサＳＷ９：上流の触媒コンバーター５１Ｕにおける三元触媒５１１の下流に配置されかつ、排気ガス中の酸素濃度を検出する
水温センサＳＷ１０：エンジン１に取り付けられかつ、冷却水の温度を検出する
クランク角センサＳＷ１１：エンジン１に取り付けられかつ、クランクシャフト１５の回転角を検出する
アクセル開度センサＳＷ１２：アクセルペダル機構に取り付けられかつ、アクセルペダルの操作量に対応したアクセル開度を検出する
吸気カム角センサＳＷ１３：エンジン１に取り付けられかつ、吸気カムシャフトの回転角を検出する
排気カム角センサＳＷ１４：エンジン１に取り付けられかつ、排気カムシャフトの回転角を検出する
ＥＧＲ差圧センサＳＷ１５：ＥＧＲ通路５２に配置されかつ、ＥＧＲ弁５４の上流および下流の差圧を検出する
燃圧センサＳＷ１６：燃料供給システム６１のコモンレール６４に取り付けられかつ、インジェクタ６に供給する燃料の圧力を検出する
第３吸気温度センサＳＷ１７：サージタンク４２に取り付けられかつ、サージタンク４２内のガスの温度、換言すると燃焼室１７に導入される吸気ガスの温度を検出する。
【００８４】
ＥＣＵ１０は、これらセンサＳＷ１〜ＳＷ１７から入力される、様々な検出値の電気信号（検知信号）に基づいて、エンジン１の運転状態を判断する。そして、ＥＣＵ１０は、マップを適宜用いながら制御ロジックに従って、各デバイスの目標量および／または制御量を演算する。
【００８５】
ＥＣＵ１０は、演算で得た制御量に対応した電気信号を、インターフェース１０ｃを介して、インジェクタ６、点火プラグ２５、吸気電動Ｓ−ＶＴ２３、排気電動Ｓ−ＶＴ２４、燃料供給システム６１、スロットル弁４３、ＥＧＲ弁５４、過給機４４の電磁クラッチ４５、エアバイパス弁４８、および、スワールコントロール弁５６に出力する。それにより、ＥＣＵ１０は、これら機器を総合的に制御する。
【００８６】
（筒内圧センサＳＷ６）
図４は、筒内圧センサＳＷ６の構成を例示している。筒内圧センサＳＷ６は、燃焼室１７の中に臨むダイヤフラム７１を有している。ダイヤフラム７１は、可撓性を有する材料で形成されている。ダイヤフラム７１は、筒内圧センサＳＷ６の先端に配設されている。
【００８７】
ダイヤフラム７１の周縁部は、ハウジングに支持されている。ハウジングは、アウタハウジング７２とインナハウジング７３とを有している。燃焼室１７の中の圧力が高くなると、ダイヤフラム７１の外面が押される。そうすることにより、アウタハウジング７２およびダイヤフラム７１の中央部（インナハウジング７３によって支持されていない）が撓む。
【００８８】
アウタハウジング７２は、図示は省略するが、エンジン１のシリンダヘッド１３に固定される。アウタハウジング７２は、先端が開口している筒状である。ダイヤフラム７１は、アウタハウジング７２の先端面に取り付けられる。ダイヤフラム７１の周縁部は、アウタハウジング７２に対し、溶接により固定されている。
【００８９】
インナハウジング７３は、アウタハウジング７２の中に挿入されている。インナハウジング７３は、アウタハウジング７２の先端部分に位置している。インナハウジング７３は、複数の部品を組み合わせて構成されている。インナハウジング７３も筒状である。ダイヤフラム７１の周縁部は、インナハウジング７３にも、溶接により固定されている。
【００９０】
インナハウジング７３は、付勢部材７４によって、筒内圧センサＳＷ６の先端に向かって付勢されている。付勢部材７４は、アウタハウジング７２の内部における、インナハウジング７３よりも筒内圧センサＳＷ６の基端側（つまり、図４における上側）に配設されている。
【００９１】
インナハウジング７３の内部には、圧電素子７５が配設されている。圧電素子７５は、ダイヤフラム７１が撓むことによって変形する。圧電素子７５は、その変形量に応じた微弱な電荷を出力する。
【００９２】
圧電素子７５の先端部には、台座７６が取り付けられている。台座７６は、その中央部に、筒内圧センサＳＷ６の先端に向かって突出する突出部７６１を有している。突出部７６１は、インナハウジング７３の先端部に設けた貫通孔７３１の内部に位置している。
【００９３】
ダイヤフラム７１の内面の中央部分には、筒内圧センサＳＷ６の基端に向かって突出する中央突起７１１が、ダイヤフラム７１と一体に設けられている。中央突起７１１と突出部７６１とは互いに当接している。ダイヤフラム７１の中央部分が撓むと、中央突起７１１によって台座７６が筒内圧センサＳＷ６の基端に向かって押される。そうすることにより、圧電素子７５が変形する。
【００９４】
圧電素子７５の基端部には、電極７７が取り付けられている。圧電素子７５が出力する微弱な電荷は、電極７７を通じて出力される。
【００９５】
電極７７の基端部は、電極支持部７８に支持されている。電極支持部７８も複数の部材で構成されている。電極支持部７８は、インナハウジング７３に溶接されている。電極支持部７８の内部には、導電部７９が配設されている。導電部７９は、筒内圧センサＳＷ６の基端に向かって延びている。導電部７９の基端は、筒内圧センサＳＷ６が有するチャージアンプ７１０に接続されている。
【００９６】
チャージアンプ７１０は、圧電素子７５が出力する微弱な電荷をチャージし、電圧に変換する。チャージアンプ７１０は、その電圧を増幅して、ＥＣＵ１０に出力する。
【００９７】
電極７７と導電部７９との間には、圧縮ばね７９１が配設されている。圧縮ばね７９１は、電極７７と導電部７９との間を導通させる。
【００９８】
インナハウジング７３と、一体化された台座７６、圧電素子７５、および電極７７との間には、環状の絶縁部７１２（図４において黒色に着色した部分）が介在している。
【００９９】
（ＳＰＣＣＩ燃焼のコンセプト）
エンジン１は、燃費の向上および排出ガス性能の向上を主目的として、所定の運転状態のときに、圧縮自己着火による燃焼を行う。自己着火による燃焼は、圧縮開始前の燃焼室１７の中の温度がばらつくと、自己着火のタイミングが大きく変化する。そこで、エンジン１は、ＳＩ燃焼とＣＩ燃焼とを組み合わせたＳＰＣＣＩ燃焼を行う。
【０１００】
ＳＰＣＣＩ燃焼は、点火プラグ２５が強制的に点火をすることにより、ＳＩ燃焼とＣＩ燃焼とが生じる形態である（部分的圧縮着火燃焼）。
【０１０１】
ＳＩ燃焼の発熱量を調節することによって、圧縮開始前の燃焼室１７の中の温度のばらつきを吸収することができる。ＥＣＵ１０が点火時期を調節することによって、混合気を目標のタイミングで自己着火させることができる。
【０１０２】
ＳＰＣＣＩ燃焼において、ＳＩ燃焼時の熱発生は、ＣＩ燃焼時の熱発生よりも穏やかである。ＳＰＣＣＩ燃焼における熱発生率（ｄＱ／ｄθ）の波形は、図５に例示するように、立ち上がりの傾きが、ＣＩ燃焼の波形における立ち上がりの傾きよりも小さくなる。また、燃焼室１７の中における圧力変動率（ｄｐ／ｄθ）も、ＳＩ燃焼時は、ＣＩ燃焼時よりも穏やかになる。
【０１０３】
ＳＩ燃焼の開始後、未燃混合気が自己着火すると、自己着火のタイミングで、熱発生率の波形の傾きが、小から大へと変化する場合がある。熱発生率の波形は、ＣＩ燃焼が開始するタイミングθｃｉで、変曲点Ｘを有する場合がある。
【０１０４】
ＣＩ燃焼の開始後は、ＳＩ燃焼とＣＩ燃焼とが並行して行われる。ＣＩ燃焼は、ＳＩ燃焼よりも熱発生が大きいため、熱発生率は相対的に大きくなる。しかし、ＣＩ燃焼は、圧縮上死点後に行われるため、熱発生率の波形の傾きが大きくなりすぎることが回避される。ＣＩ燃焼時の圧力変動率（ｄｐ／ｄθ）も、比較的穏やかになる。
【０１０５】
圧力変動率（ｄｐ／ｄθ）は、燃焼騒音を表す指標として用いることができる。ＳＰＣＣＩ燃焼は、圧力変動率（ｄｐ／ｄθ）を小さくできるため、過剰な燃焼騒音を回避することが可能になる。従って、エンジン１の燃焼騒音は、許容レベル以下に抑えられる。
【０１０６】
ＣＩ燃焼が終了することで、ＳＰＣＣＩ燃焼が終了する。ＣＩ燃焼は、ＳＩ燃焼に比べて、燃焼期間が短い。ＳＰＣＣＩ燃焼は、ＳＩ燃焼よりも、燃焼終了時期が早まる。
【０１０７】
ＳＰＣＣＩ燃焼の熱発生率波形は、ＳＩ燃焼によって形成された第１熱発生率部ＱＳＩと、ＣＩ燃焼によって形成された第２熱発生部ＱＣＩと、が、この順番に連続するように形成されている。
【０１０８】
ここで、ＳＰＣＣＩ燃焼の特性を示すパラメータとして、ＳＩ率を定義する。ＳＩ率は、ＳＰＣＣＩ燃焼により発生した全熱量に対し、ＳＩ燃焼により発生した熱量の割合に関係する指標と定義する。ＳＩ率は、燃焼形態の相違する二つの燃焼によって発生する熱量比率である。
【０１０９】
ＳＩ率が高いと、ＳＩ燃焼の割合が高く、ＳＩ率が低いと、ＣＩ燃焼の割合が高い。ＳＰＣＣＩ燃焼におけるＳＩ燃焼の割合が高いと、燃焼騒音の抑制に有利になる。ＳＰＣＣＩ燃焼におけるＣＩ燃焼の割合が高いと、エンジン１の燃費効率の向上に有利になる。
【０１１０】
ＳＩ率は、ＣＩ燃焼により発生した熱量に対するＳＩ燃焼により発生した熱量の比率と定義してもよい。つまり、ＳＰＣＣＩ燃焼において、ＣＩ燃焼が開始するクランク角をＣＩ燃焼開始時期θｃｉとして、図５に示す波形８０１において、θｃｉよりも進角側であるＳＩ燃焼の面積ＱＳＩと、θｃｉを含む遅角側であるＣＩ燃焼の面積ＱＣＩとから、ＳＩ率＝ＱＳＩ／ＱＣＩとしてもよい。
【０１１１】
（エンジンの制御ロジック）
上述したように、ＥＣＵ１０は、メモリ１０ｂに記憶している制御ロジックに従って、エンジン１を運転する。
【０１１２】
すなわち、ＥＣＵ１０は、各種センサＳＷ１〜ＳＷ１７から入力される電気信号に基づいて、エンジン１の運転状態を判断し、目標トルクを設定する。そして、ＥＣＵ１０は、エンジン１がその目標トルクを出力するように、燃焼室１７の中の状態量、燃料の噴射量、燃料の噴射時期、および、点火時期などを調節するため、演算を行う。
【０１１３】
ＥＣＵ１０はまた、ＳＰＣＣＩ燃焼を行うときには、ＳＩ率とθｃｉとの二つのパラメータを用いてＳＰＣＣＩ燃焼をコントロールする。具体的には、ＥＣＵ１０は、エンジン１の運転状態に対応する目標ＳＩ率および目標θｃｉを定める。そして、ＥＣＵ１０は、実際のＳＩ率が目標ＳＩ率に一致し、かつ、実際のθｃｉが目標θｃｉとなるように、燃焼室１７の中の温度および点火時期の調節を行う。
【０１１４】
ＥＣＵ１０は、エンジン１の負荷が低いときには、目標ＳＩ率を低く設定し、エンジン１の負荷が高いときには、目標ＳＩ率を高く設定する。エンジン１の負荷が低いときには、ＳＰＣＣＩ燃焼におけるＣＩ燃焼の割合を高めることによって、燃焼騒音の抑制と燃費性能の向上とが両立する。エンジン１の負荷が高いときには、ＳＰＣＣＩ燃焼におけるＳＩ燃焼の割合を高めることによって、燃焼騒音の抑制に有利になる。
【０１１５】
（エンジン１の運転領域）
図６は、エンジン１の燃焼制御に係るマップ（温間時）を例示している。マップは、上述したように、ＥＣＵ１０のメモリ１０ｂに記憶されている。マップは、負荷の高低および回転数の高低に対し、大別して５つの領域に分かれる。
【０１１６】
具体的には、５つの領域は、低負荷領域Ａ１、中負荷領域Ａ２（低負荷領域Ａ１よりも負荷が高い領域）、高負荷中回転領域Ａ３（中負荷領域Ａ２よりも負荷が高くかつ中回転の領域）、高負荷低回転領域Ａ４（中負荷領域Ａ２よりも負荷が高くかつ高負荷中回転領域Ａ３よりも回転数の低い領域）、および、高回転領域Ａ５（高回転の領域）である。
【０１１７】
ここでいう低回転、中回転、および、高回転は、それぞれ、エンジン１の全運転領域を回転数方向に略三等分にしたときの、低回転、中回転、および、高回転としてもよい。図６の例では、回転数Ｎ１未満を低回転、回転数Ｎ２以上を高回転、回転数Ｎ１以上Ｎ２未満を中回転としている。回転数Ｎ１は、例えば１２００ｒｐｍ程度、回転数Ｎ２は、例えば４０００ｒｐｍ程度としてもよい。
【０１１８】
また、低負荷の領域は、アイドル運転を含む低負荷側の領域、高負荷の領域は、全開負荷を含む高負荷側の領域、中負荷の領域は、低負荷と高負荷との間の中間領域としてもよい。また、低負荷、中負荷、および、高負荷は、それぞれ、エンジン１の全運転領域を負荷方向に略三等分にしたときの、低負荷、中負荷、および、高負荷としてもよい。
【０１１９】
エンジン１は、低負荷領域Ａ１、中負荷領域Ａ２、高負荷中回転領域Ａ３、および、高負荷低回転領域Ａ４において、ＳＰＣＣＩ燃焼を行う。エンジン１はまた、高回転領域Ａ５においては、ＳＩ燃焼を行う。
【０１２０】
混合気の空燃比については、低負荷領域Ａ１では、リーンな状態に設定される（λ＞１）。中負荷領域Ａ２および高負荷低回転領域Ａ４では、実質的に理論空燃比に設定される（λ＝１）。高負荷中回転領域Ａ３および高回転領域Ａ５では、実質的に理論空燃比またはリッチな状態に設定される（λ≦１）。尚、λは空気過剰率に相当する（λ＝１：理論空燃比）。
【０１２１】
（ＥＧＲ弁５４の制御）
ＥＧＲ弁５４は、ＳＰＣＣＩ燃焼が適切に行われるようにその開度が制御される。すなわち、ＥＣＵ１０は、ＥＧＲ弁５４の開度を制御する、それにより、吸気ガスに還流する外部ＥＧＲガスの量が調節される。その結果、燃焼室１７の中は、目標ＳＩ率および目標θｃｉが得られる温度になる。
【０１２２】
エンジン１の運転領域のうち、アイドル運転など、燃焼が弱く、燃焼室１７の中の温度が低い低負荷側の領域では、外部ＥＧＲガスを多く導入すると、目標ＳＩ率および目標θｃｉが得られないおそれがある。従って、その場合は、外部ＥＧＲガスの導入量を少なくする（場合によっては、導入しない）。
【０１２３】
また、エンジン１の運転領域のうち、全開負荷など、要求されるトルクが大きい領域では、多量の空気が必要になる。従って、その分、外部ＥＧＲガスの導入量が少なくされる（場合によっては、導入しない）。
【０１２４】
エンジン１では、このような限られた領域を除く、運転領域の広い範囲で外部ＥＧＲガスが導入される。自動車の走行では、低負荷領域Ａ１、中負荷領域Ａ２、およびその周辺の領域が多用される。そのような運転領域では、比較的多くの外部ＥＧＲガスが導入される。
【０１２５】
＜ノッキングの抑制制御＞
ＥＣＵ１０はまた、制御ロジックに従って、燃焼騒音（ノッキング）を抑制する制御を行う。すなわち、ＳＰＣＣＩ燃焼は、ＳＩ燃焼とＣＩ燃焼とを組み合わせた燃焼形態であるため、ＳＩ燃焼に起因したノッキング（ＳＩノックとする）、および、ＣＩ燃焼に起因したノッキング（ＣＩノックとする）のそれぞれが発生する可能性がある。ＥＣＵ１０は、制御により、これらノッキングを抑制する。
【０１２６】
ＳＩノックは、混合気がＳＩ燃焼した領域の外側の領域において、未燃ガスが異常な局所自着火（正常なＣＩ燃焼とは明確に異なる局所的な自着火）により、急速燃焼する現象である。ＣＩノックは、ＣＩ燃焼による圧力変動に起因して、シリンダブロック１２などのエンジン１の主要部品が共振する現象である。
【０１２７】
ＳＩノックは、燃焼室１７の中で生じる気柱振動により、約６．３ｋＨｚの周波数をもった大きな騒音として出現する。一方、ＣＩノックは、共振により、約１〜４ｋＨｚの周波数（より厳密には当該範囲に含まれる複数の周波数）をもった大きな騒音として出現する。このように、ＳＩノックとＣＩノックとは、異なる原因に起因した異なる周波数の騒音として出現する。
【０１２８】
ＥＣＵ１０は、ＳＩノックおよびＣＩノックが共に発生しないよう、ＳＰＣＣＩ燃焼を制御する。具体的には、ＥＣＵ１０は、筒内圧センサＳＷ６の検知信号をフーリエ変換することによって、ＳＩノックに関連したＳＩノック指標値と、ＣＩノックに関連したＣＩノック指標値とを算出する。
【０１２９】
ＳＩノック指標値は、ＳＩノックの発生に伴って増大する６．３ｋＨｚ付近の筒内圧力スペクトルである。ＣＩノック指標値は、ＣＩノックの発生に伴って増大する１〜４ｋＨｚ付近の筒内圧力スペクトルである。
【０１３０】
ＥＣＵ１０は、ＳＩノック指標値およびＣＩノック指標値のそれぞれが許容限界を超えないようなθｃｉ限界を、予め定めたマップに従って決定する。そして、ＥＣＵ１０は、エンジン１の運転状態から定めたθｃｉと、θｃｉ限界とを比較する。そうすることにより、ＥＣＵ１０は、θｃｉ限界がθｃｉと同じか進角側であれば、θｃｉを目標θｃｉに定める。一方、θｃｉ限界がθｃｉよりも遅角側であれば、ＥＣＵ１０は、θｃｉ限界を目標θｃｉに定める。
【０１３１】
ＥＣＵ１０は、ＳＰＣＣＩ燃焼の制御に際し、このような制御も併せて行うことにより、ＳＩノックおよびＣＩノックを抑制する。
【０１３２】
＜筒内圧センサＳＷ６の異常診断＞
このエンジン１では、筒内圧センサＳＷ６の検出値に基づいてＳＰＣＣＩ燃焼を行う。従って、筒内圧センサＳＷ６の検出精度が低下すると、エンジン１の安定した運転制御が確保できなくなるおそれがある。そのため、このエンジン１には、筒内圧センサＳＷ６の異常の有無を診断する異常診断装置が備えられている。
【０１３３】
燃焼時には、微量ではあるが、燃料やエンジンオイルが燃焼室１７を区画しているピストン３の上面などに付着する。時間の経過により、その付着物が僅かずつ堆積することでデポジットが生成する。このデポジットは、燃焼室１７の内部に臨んでいる筒内圧センサＳＷ６にも悪影響を与える。
【０１３４】
すなわち、デポジットが筒内圧センサＳＷ６のダイヤフラム７１に付着することにより、ダイヤフラム７１のバネ乗数が増加する。ダイヤフラム７１のバネ乗数が増加すると、筒内圧センサＳＷ６の出力値が低下する。すなわち、筒内圧センサＳＷ６の検出精度が低下する。
【０１３５】
その結果、筒内圧センサＳＷ６の異常診断を行った時に、デポジットの付着によって出力値が低下した場合であっても、筒内圧センサＳＷ６が異常である、あるいはチャージアンプ７１０の感度が低下していると誤診し、筒内圧センサＳＷ６やチャージアンプ７１０の不必要な交換を招くおそれがある。
【０１３６】
そこで、このエンジン１では、筒内圧センサＳＷ６やチャージアンプ７１０の不必要な交換を抑制するために、異常診断装置における異常診断の正確性を高める工夫が施されている。尚、異常診断装置の主体はＥＣＵ１０であるため、便宜上、異常診断装置をＥＣＵ１０ともいう。
【０１３７】
図７は、その異常診断装置の機能的な構成を例示している。異常診断装置は、エンジン制御部１００と、センサ診断部１０１とを備えている。センサ診断部１０１は、筒内圧センサＳＷ６から入力される検知信号に基づいて、筒内圧センサＳＷ６の性能を判別する処理（性能判別処理）を実行する。
【０１３８】
エンジン制御部１００は、センサ診断部１０１と協働することにより、筒内圧センサＳＷ６の異常診断に際して、エンジン１の燃料カット制御を行う。
【０１３９】
具体的に、エンジン制御部１００は、自動車の走行中に、減速燃料カット条件が成立したときに、インジェクタ６を通じてエンジン１への燃料の供給を停止する。エンジン制御部１００は、アクセル開度センサＳＷ１２の検知信号に基づいて、減速燃料カット条件が成立したことを判定する。
【０１４０】
燃料の供給が停止すると、エンジン１は、燃料カット運転を行う。燃料カット運転中は、点火プラグ２５も点火を行わない。吸気Ｓ−ＶＴ２３は、吸気弁２１のバルブタイミングを、予め設定されている目標バルブタイミングにする。目標バルブタイミングは、燃料カットからの復帰に適したバルブタイミングである。エンジン制御部１００は、エンジン１への燃料の供給を停止した後、吸気Ｓ−ＶＴ２３を通じて、吸気弁２１のバルブタイミングを目標バルブタイミングに変更する。
【０１４１】
センサ診断部１０１は、エンジン１が燃料カット運転をしている間に性能判別処理を行う。こうすることで、センサ診断部１０１は、燃焼の影響を受けることなく、燃焼室１７の中の圧力変化に基づいて、筒内圧センサＳＷ６の性能を判別できる。その間、点火が行われないため、筒内圧センサＳＷ６の検知信号が、点火プラグ２５のノイズの影響を受けないという利点もある。
【０１４２】
その際、センサ診断部１０１は、エンジン１への燃料の供給を停止してから、予め設定されている所定時間が経過するまで、性能判別処理は行わない。すなわち、燃焼室１７の中の状態が安定した後に性能判別処理を行う。こうすることで、センサ診断部１０１は、筒内圧センサＳＷ６の性能を、より正確に判別できる。
【０１４３】
センサ診断部１０１はまた、吸気弁２１のバルブタイミングが目標バルブタイミングになるまで、性能判別処理は行わない。吸気弁２１の閉弁タイミングが変わると、燃焼室１７の圧縮開始タイミングが変わる。そのため、燃焼室１７の中の圧力が変動し、筒内圧センサＳＷ６の検知信号がばらつく。すなわち、燃焼室１７の中の圧力が安定した後に性能判別処理を行う。こうすることで、センサ診断部１０１は、筒内圧センサＳＷ６の性能を、よりいっそう正確に判別できる。
【０１４４】
センサ診断部１０１は、筒内圧センサＳＷ６の異常を診断するために、性能判別処理を１回または２回行う。
【０１４５】
すなわち、センサ診断部１０１は、最初に、所定のタイミングで性能判別処理を実行する（第１判別処理）。その結果、筒内圧センサＳＷ６の性能は適正であると判別した場合、センサ診断部１０１は、筒内圧センサＳＷ６は正常であると判断し、異常診断を終了する。
【０１４６】
一方、筒内圧センサＳＷ６の性能は適正でない（感度が低下、不良）と判別した場合、センサ診断部１０１は、後述するデポジット除去制御を実行する（性能回復処理）。すなわち、ダイヤフラム７１に付着したデポジットを除去する。そして、センサ診断部１０１は、性能回復処理の実行後に、再度、性能判別処理を実行する（第２判別処理）。
【０１４７】
その結果、第２判別処理で、筒内圧センサＳＷ６の性能は適正でないと判別した場合に、ＥＣＵ１０は、筒内圧センサＳＷ６は異常であると診断する。ＥＣＵ１０は、筒内圧センサＳＷ６が異常であると診断したときには、報知器５７（図３参照）により、その診断結果をユーザに知らせる処理（報知処理）を行う。
【０１４８】
（性能判別処理）
図８に、筒内圧センサＳＷ６の検知信号を例示する。図８の横軸はクランク角であり、そこでの「０」は圧縮上死点である。図８の縦軸は筒内圧力（燃焼室１７の中の圧力）である。一点鎖線は、適正な検出信号を表しており、実線は、感度が低下した不適正な検知信号を表している。
【０１４９】
エンジン１が燃料カット運転をしているときは、燃焼が行われないため、筒内圧力は、燃焼室１７の容積変化に伴い変化する。筒内圧力は、圧縮上死点（圧縮ＴＤＣ）付近において最大（ピーク）となる。
【０１５０】
筒内圧センサＳＷ６が適正であれば、その検出信号のピークは、燃焼室１７の中の圧力変化に対応した所定の筒内圧力に達する。それに対し、筒内圧センサＳＷ６の感度が低下すると、その感度の低下に応じて検出信号のピークも低下する。
【０１５１】
筒内圧センサＳＷ６が示すべきピークでの筒内圧力の値は、圧縮行程における燃焼室１７の容積変化から予測できる。
【０１５２】
すなわち、吸気弁２１の閉弁タイミング（ＩＶＣ）を基準に、ポリトロープ変化の式を用いることにより、ピークでの筒内圧力が予測できる。吸気弁２１の閉弁タイミングにおける筒内圧力を、吸気圧センサＳＷ５から取得する。その筒内圧力を基準に、燃焼室１７の中のガスがポリトロープ変化をすると仮定して、演算することにより、ピークでの筒内圧力を予測する。
【０１５３】
筒内圧センサＳＷ６が適正、つまり感度が良好であれば、筒内圧センサＳＷ６は、筒内圧力の予測値と同等の値を示す検出信号を出力する。感度が低下すれば、筒内圧力の予測値よりも低い値を示す検出信号を出力する（実測値）。
【０１５４】
従って、ピークのタイミングでの予測値と、そのタイミングでの筒内圧センサＳＷ６の出力値（実測値）とを比較することにより、筒内圧センサＳＷ６の性能が判別できる。センサ診断部１０１は、この予測値と実測値の差（ゲイン）の大きさの変化により、筒内圧センサＳＷ６の性能を判別する。尚、判別するタイミングは、ピークが好ましいが、それ以外のタイミングであってもよい。
【０１５５】
予測値は、エンジン１の回転数に応じて補正するのが好ましい。
【０１５６】
すなわち、エンジン１の回転数の高低により、冷却損失が変化する。回転数が高いと冷却損失が少なく、回転数が低いと冷却損失が多い。冷却損失の多少により、ピークとなるクランク角（判別クランク角）が変化する。センサ診断部１０１は、エンジン１の回転数の高低に応じて、判別クランク角を補正する。
【０１５７】
図９に、判別クランク角の補正値を例示している。センサ診断部１０１は、エンジン１１の回転数が高いときには、低いときよりも判別クランク角を進角させる。このような補正を行うことにより、ピークでの筒内圧力を精度高く予測できる。
【０１５８】
（デポジット除去制御）
上述したように、センサ診断部１０１は、第１判別処理で、筒内圧センサＳＷ６の性能は適正でない（感度が低下）と判別した場合、デポジット除去制御を実行する（性能回復処理）。
【０１５９】
筒内圧センサＳＷ６の感度低下の原因としては、筒内圧センサＳＷ６またはチャージアンプ７１０の感度低下など、筒内圧センサＳＷ６の異常の他に、デポジットの付着によるダイヤフラム７１のバネ乗数の増加が考えられる。そこで、センサ診断部１０１は、デポジットに起因した感度低下か否かを判別するために、デポジットを除去する性能回復処理を行う。
【０１６０】
デポジット除去制御は、様々な方法が考えられる。例えば、デポジット除去制御として、点火プラグの点火時期を進角させる制御を行ってもよい。点火プラグの点火時期を進角させれば、燃焼が促進されるため、ノッキングが発生する。ノッキングが発生すれば、その衝撃でデポジットが剥離するので、デポジットを除去できる。
【０１６１】
また、燃焼室１７への外部ＥＧＲガスの導入量を減らす制御を行ってもよい。具体的には、ＥＧＲ弁５４を制御して燃焼室１７に導入される排気ガスの量を減少させた状態で、点火プラグ２５で混合気を点火して燃焼させる制御を行う。より具体的には、ＥＧＲ率（燃焼室１７の中の混合気全量に対する外部ＥＧＲガスの量の割合）が小さくなるように補正する。
【０１６２】
燃焼室１７に導入される外部ＥＧＲガスの量が減ると、その分だけ空気量が増える。上述したように、このエンジン１では、ノッキングの抑制制御を含め、最適な燃焼が行えるように、ＳＩ率などのパラメータがコントロールされている。そのような最適な燃焼を実現する条件に対して空気量を増やせば、ノッキングを発生させることができる。ＥＧＲ率の補正量を調節することで、安定してノッキングを発生させることができる。
【０１６３】
ＥＧＲ率の調節であれば、エンジン１の広い運転領域で行える。負荷の低い運転領域でも、安定してノッキングを発生させることができる。
【０１６４】
点火プラグ２５の点火時期を進角させる制御と、燃焼室１７への外部ＥＧＲガスの導入量を減らす制御とを組み合わせた制御を行ってもよい。また、これら以外の方法で、デポジットを除去してもよい。要は、デポジットが除去できればよい。
【０１６５】
性能回復処理の実行後に再度行う第２判別処理において、筒内圧センサＳＷ６の性能が回復し、適性であると判別された場合には、第１判別処理で筒内圧センサＳＷ６の感度低下は、デポジットに起因したものであると判別できる。対して、第２判別処理においても筒内圧センサＳＷ６は適正でない（感度が低下）と判別された場合には、デポジットに起因したものでないと判別できる。従って、センサ診断部１０１は、筒内圧センサＳＷ６は異常であると診断する。
【０１６６】
（筒内圧センサＳＷ６の異常診断の具体例）
図１０、図１１は、筒内圧センサＳＷ６の異常診断における処理の流れを示すフローチャートである。自動車がキーインされて電源が入ると、図１０に示すように、ＥＣＵ１０（エンジン制御部１００）は、各センサＳＷ１〜ＳＷ１７の検知信号を読み込む（ステップＳ１）。ＥＣＵ１０は、減速燃料カット条件が成立したか否かを判定する（ステップＳ２）。
【０１６７】
具体的には、ＥＣＵ１０は、アクセル開度センサＳＷ１２の検知信号に基づいて、アクセル開度がゼロになったか否かを判定する。また、ＥＣＵ１０は、は、水温センサＳＷ１０の検知信号に基づいて、エンジン水温が所定値を超えているか否か、ＥＧＲ弁５４の開度が閉じたか否かを判定する。
【０１６８】
ＥＣＵ１０は、アクセル開度がゼロである、エンジン水温が所定値を超えている、およびＥＧＲ弁５４の開度が閉じている、と判定した場合（減速燃料カット条件が成立）、エンジン１への燃料の供給を停止、つまり燃料カットする（ステップＳ３）。
【０１６９】
そうして、燃料カットが行われている間に、性能判別処理（第１判別処理）が行われる（ステップＳ４）。性能判別処理では、図１１に示すように、センサ診断部１０１との協働により、エンジン制御部１００は、吸気Ｓ−ＶＴ２３を通じて、吸気弁２１のバルブタイミング（開弁および閉弁のタイミング）を、燃料カット運転中に設定される目標バルブタイミングに変更する（ステップＳ１００）。
【０１７０】
センサ診断部１０１は、所定の燃焼サイクルにおいて、吸気圧センサＳＷ５の検出信号に基づいて、吸気弁２１の閉弁タイミング（ＩＶＣ）での筒内圧力Ｐｓを検知する（ステップＳ１０１、図８参照）。そして、センサ診断部１０１は、その筒内圧力Ｐｓを所定のポリトロープ変化の式に導入して演算することにより、圧縮ＴＤＣ付近のピークでの筒内圧力Ｐｃを予測する（ステップＳ１０２）。
【０１７１】
このとき、予測値ＰＣは、エンジン１の回転数に応じて、適宜補正される（図９参照）。
【０１７２】
同時に、センサ診断部１０１は、筒内圧センサＳＷ６により、圧縮ＴＤＣ付近のピークでの筒内圧力Ｐａを実測する（ステップＳ１０３）。そうして、センサ診断部１０１は、これら筒内圧力の予測値Ｐｃおよび実測値Ｐａからゲイン値を求め、予め設定されている所定の基準値Ｐｋと比較する（ステップＳ１０４）。
【０１７３】
その結果、ゲイン値が基準値Ｐｋを越えている、すなわち、筒内圧力の性能が所定の基準値未満であると判別した場合には、センサ診断部１０１は、筒内圧センサＳＷ６の性能は「不良（不適正）」であると判別する（ステップＳ１０５）。対して、ゲイン値が基準値Ｐｋを越えていない、すなわち、筒内圧力の性能が所定の基準値以上であると判別した場合には、センサ診断部１０１は、筒内圧センサＳＷ６の性能は「良（適正）」であると判別する（ステップＳ１０６）。そうして、性能判別処理が終了すると、センサ診断部１０１は、図１０に示すメインルーチンにリターンする。
【０１７４】
性能判別処理の結果、筒内圧センサＳＷ６の性能が良であった場合（ステップＳ５でＮｏ）、センサ診断部１０１は、筒内圧センサＳＷ６は正常であると診断する（ステップＳ６）。対して、性能判別処理の結果、筒内圧センサＳＷ６の性能が不良であった場合（ステップＳ５でＹｅｓ）、センサ診断部１０１は、デポジット除去制御（性能回復処理）を実行する（ステップＳ７）。
【０１７５】
デポジット除去制御の具体例としては、上述したように、点火プラグ２５の点火時期を進角させる制御や、燃焼室１７への外部ＥＧＲガスの導入量を減らす制御などが挙げられる。これら制御により、所定期間、燃焼時にノッキングを発生させる。そうすることで、ノッキングの衝撃により、デポジットを剥離して除去することができる。
【０１７６】
デポジット除去制御が終了した場合（ステップＳ８でＹｅｓ）、再度、性能判別処理（第２判別処理）を実行するため、ＥＣＵ１０は、減速燃料カット条件が成立したか否かを判定する（ステップＳ９）。そして、減速燃料カット条件が成立した場合、再度、燃料カットが行われる（ステップＳ１０）。
【０１７７】
その燃料カットが行われている間に、第１判別処理と同様に、性能判別処理（第２判別処理）が行われる（ステップＳ１１）。第２判別処理の結果、筒内圧センサＳＷ６の性能が良であった場合（ステップＳ１２でＮｏ）、第１判別処理での判別結果（不良の判別）は、デポジットが原因であったと判ることから、ＥＣＵ１０は、筒内圧センサＳＷ６は正常であると診断する（ステップＳ６）。
【０１７８】
対して、第２判別処理の結果、筒内圧センサＳＷ６の性能が不良であった場合（ステップＳ１２でＹｅｓ）、第１判別処理での判別結果（不良の判別）は、デポジットが原因でなく、筒内圧センサＳＷ６に原因があると判ることから、ＥＣＵ１０は、筒内圧センサＳＷ６は「異常」と診断する（ステップＳ１３）。
【０１７９】
筒内圧センサＳＷ６の異常を診断した場合、ＥＣＵ１０は、報知器５７を通じて筒内圧センサＳＷ６の異常をユーザに知らせる報知処理を実行する（ステップＳ１４）。すなわち、ユーザに対し、筒内圧センサＳＷ６および／またはチャージアンプ７１０の交換を促す。
【０１８０】
このように、開示する技術（異常診断装置）を適用したエンジン１によれば、筒内圧センサＳＷ６の異常診断の正確性を高めることができる。その結果、筒内圧センサＳＷ６やチャージアンプ７１０の不必要な交換を抑制できる。
【０１８１】
＜デポジット除去制御の応用例＞
図１２に、デポジット除去制御の応用例のフローチャートを示す。この応用例のデポジット除去制御では、デポジット除去制御の実行中に変化するデポジットの堆積量を推定し、その推定されたデポジットの堆積量の変化に基づいて、デポジット除去制御の終了を判別するように構成されている（デポジット除去量推定制御）。
【０１８２】
具体的には、ＥＣＵ１０（センサ診断部１０１）は、デポジット除去制御の実行期間内の燃焼サイクル毎に、ピストン３の表面温度の推定とともに、騒音指標値（ＳＩノック指標値）を取得する処理を行う（ステップＳ２００）。ピストン３の表面温度の推定は、各種センサＳＷ１〜ＳＷ１７から入力される検出から判断されるエンジン１の運転状態（要求トルク、回転数）に基づいて判断される。ＳＩノック指標値は、上述したように、筒内圧センサＳＷ６の検出値に基づいて算出される。
【０１８３】
メモリ１０ｂには、予めマップ（デポ堆積マップ）が設定されている。デポ堆積マップでは、エンジン１の運転領域に対応して推定されたピストン３の表面温度と、デポジットの堆積変化とが関連付けされている。ＥＣＵ１０は、エンジン１の運転領域と、このデポ堆積マップとを照合することにより、その燃焼サイクルで堆積するデポジット量（増量分）を算出する。
【０１８４】
ＥＣＵ１０はまた、デポジット除去制御の実行期間内の燃焼サイクル毎に、ＳＩノック指標値を取得する。メモリ１０ｂには、予めテーブル（デポ除去テーブル）が設定されている。デポ除去テーブルには、ノッキングの状態（例えば、ノッキングの回数など）と、そのノッキングによって除去されるデポジット量とが関連付けされている。ＥＣＵ１０は、そのＳＩノック指標値を、デポ除去テーブルと照合することにより、その燃焼サイクルで除去されるデポジットの減少量（減量分）を算出する。
【０１８５】
そうして、ＥＣＵ１０は、算出したデポジットの増量分および減量分を加算することにより、その燃焼サイクルにおけるデポジットの増減量を算出する（ステップＳ２０１）。そうして得られる、デポジット除去制御の実行期間内における燃焼サイクル毎のデポジットの増減量を積算することにより、ＥＣＵ１０は、デポジットの総変化量、すなわちデポジットの除去量を推定する（ステップＳ２０２）。
【０１８６】
ＥＣＵ１０はまた、デポジット除去量推定制御と並行して、燃焼サイクルの回数をカウントする制御（除去期間制御）も実行する（ステップＳ２０４）。ＥＣＵ１０は、デポジット除去制御の開始後、燃焼サイクルの回数をカウントしていく。
【０１８７】
ＥＣＵ１０は、常時、デポジットの除去量と、所定の設定値Ｔ１（メモリ１０ｂに記憶されている）とを比較しており（ステップＳ２０３）、デポジットの除去量が所定の設定値Ｔ１以上であると判定した場合には、デポジット除去制御を終了する（ステップＳ２０６）。
【０１８８】
ＥＣＵ１０はまた、常時、燃焼サイクルの回数と、所定の設定値Ｎ１（メモリ１０ｂに記憶されている）とを比較しており（ステップＳ２０５）、燃焼サイクルの回数が設定値Ｎ１以上であると判定した場合にも、デポジット除去制御を終了する（ステップＳ２０６）。
【０１８９】
この応用例のデポジット除去制御によれば、デポジットの除去が定量的に行えるので、筒内圧センサＳＷ６の異常診断の正確性を高めることができる。
【０１９０】
デポジット除去量推定制御よりも除去期間制御の方が、デポジット除去制御の期間が長くなるように、設定値が設定される。すなわち、除去期間制御は、予備的なものであり、デポジットの除去を、より確実に実行するために設けられている。除去期間制御は、デポジット除去量推定制御から独立しているので、デポジットの除去は、よりいっそう確実に実行される。
【０１９１】
尚、デポジット除去量推定制御だけ行ってもよいし、除去期間制御だけを行ってもよい。
【０１９２】
なお、開示する技術は、上述した実施形態に限定されず、それ以外の種々の構成をも包含する。上述した実施形態では、ＳＰＣＣＩ燃焼を行うエンジンを例示したが、エンジンは、これに限るものではない。筒内圧センサが付設されているエンジンであれば、適用できる。
【符号の説明】
【０１９３】
１  エンジン
１０  ＥＣＵ（異常診断装置）
１７  燃焼室
２５  点火プラグ
４０  吸気通路
４４  過給機
５０  排気通路
５２  ＥＧＲ通路
６１  燃料供給システム
７１  ダイヤフラム
７１０  チャージアンプ
１００  センサ診断部
１０１  エンジン制御部
ＳＷ６  筒内圧センサ
【図１】
2020101127.tif 000003
【図２】
2020101127.tif 000004
【図３】
2020101127.tif 000005
【図４】
2020101127.tif 000006
【図５】
2020101127.tif 000007
【図６】
2020101127.tif 000008
【図７】
2020101127.tif 000009
【図８】
2020101127.tif 000010
【図９】
2020101127.tif 000011
【図１０】
2020101127.tif 000012
【図１１】
2020101127.tif 000013
【図１２】
2020101127.tif 000014