(57)【要約】【課題】筒内圧センサの故障診断の正確性を高める。【解決手段】筒内圧センサの故障診断装置１００は、筒内圧センサＳＷ６と、診断部１１１と、を備える。診断部１１１は、圧縮上死点に対して特定クランク角だけ遅角したトップ後タイミングにおける筒内圧センサの信号と、圧縮上死点に対して特定クランク角だけ進角したトップ前タイミングにおける筒内圧センサの信号とを読み込む読込部１１１３と、トップ後タイミングにおける筒内圧センサの信号の値と、トップ前タイミングにおける筒内圧センサの信号の値との差分の大きさが、予め定めたしきい値を超えているときに、筒内圧センサが故障であると判定する故障判定部１１１２と、を有している。【選択図】図１３Ｂ
2020037893.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車に搭載されたエンジンの燃焼室内に臨んで配設されかつ、前記燃焼室内の圧力に対応する信号を出力する筒内圧センサと、
前記筒内圧センサの信号が入力されかつ、前記筒内圧センサの信号に基づいて前記筒内圧センサの故障を診断する診断部と、を備え、
前記診断部は、
圧縮上死点に対して特定クランク角だけ遅角した第１タイミングにおける前記筒内圧センサの信号と、前記圧縮上死点に対して前記特定クランク角だけ進角した第２タイミングにおける前記筒内圧センサの信号とを読み込む読込部と、
前記第１タイミングにおける前記筒内圧センサの信号の値と、前記第２タイミングにおける前記筒内圧センサの信号の値との差分の大きさが、予め定めたしきい値を超えているときに、前記筒内圧センサが故障であると判定する判定部と、を有している
ことを特徴とする筒内圧センサの故障診断装置。
【請求項２】
請求項１に記載の筒内圧センサの故障診断装置において、
前記診断部は、前記エンジンの回転数が高いときには、低いときよりも前記しきい値を小さくする
ことを特徴とする筒内圧センサの故障診断装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の筒内圧センサの故障診断装置において、
前記診断部は、前記燃焼室内に充填される空気量が多いときには、少ないときよりも前記しきい値を大きくする
ことを特徴とする筒内圧センサの故障診断装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の筒内圧センサの故障診断装置において、
前記判定部は、前記差分と前記しきい値との比較を繰り返し実行し、
前記判定部は、前記差分の大きさが前記しきい値を超えている、という判定が複数回に亘って連続して成されたときに、前記筒内圧センサが故障であると判定する
ことを特徴とする筒内圧センサの故障診断装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の筒内圧センサの故障診断装置において、
前記診断部は、前記判定部が前記筒内圧センサの故障を判定したときに報知を行う報知部を有している
ことを特徴とする筒内圧センサの故障診断装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の筒内圧センサの故障診断装置において、
少なくとも前記筒内圧センサを含む検知部の信号が入力されかつ、前記検知部の信号に基づいて前記エンジンを運転するエンジン制御部を備え、
前記エンジン制御部は、前記自動車の走行中に燃料カット条件が成立したときに、前記エンジンへの燃料の供給を停止し、
前記診断部は、前記エンジン制御部が前記エンジンへの燃料の供給を停止しているときに、前記筒内圧センサの故障診断を実行する
ことを特徴とする筒内圧センサの故障診断装置。
【請求項７】
請求項６に記載の筒内圧センサの故障診断装置において、
前記燃焼室内に臨んで配設されかつ、前記エンジン制御部の点火信号を受けて前記燃焼室内の混合気に点火をする点火部を備え、
前記燃焼室内の混合気は、前記点火部の強制点火によって一部の混合気が火炎伝播を伴う燃焼を開始した後、残りの未燃混合気が自己着火により燃焼し、
前記エンジン制御部は、前記未燃混合気が目標タイミングにおいて自己着火するよう、前記目標タイミングよりも前に、前記点火部に前記点火信号を出力し、
前記エンジン制御部はまた、前記筒内圧センサの信号に基づき、前記未燃混合気が自己着火したタイミングを推定する
ことを特徴とする筒内圧センサの故障診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
ここに開示する技術は、筒内圧センサの故障診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、エンジンの燃焼室内の圧力を検出する筒内圧センサの異常検出装置が記載されている。この装置の筒内圧センサは、筒内圧力を受けて変形する変形部と、変形部に貼り付けられた歪みゲージとを有している。変形部の材質組成が熱等の影響により変化して弾性係数が高くなると、弾性変形しにくくなり、筒内圧センサの出力値のゲインが低下する。そこで、この装置は、筒内圧センサの出力値のゲインを検出し、ゲインが低いときには、筒内圧センサが異常であると診断する。
【０００３】
この装置はまた、誤診断を防止するために、筒内圧センサの出力値のゲインが低くかつ、出力波形に時間的なずれが生じているときには、エンジンに異常が生じていると診断し、筒内圧センサの出力値のゲインが低くかつ、出力波形に時間的なずれが生じていないときには、筒内圧センサに異常が生じていないと診断する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１４４６７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本願発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、筒内圧センサの出力値のゲインについて新たな知見を得た。具体的には、筒内圧センサが熱等の影響によるダメージを受けて故障すると、詳細なメカニズムは不明であるが、筒内圧センサの信号の値の対称性が崩れてしまうことが新たにわかった。この場合、圧縮上死点に対して所定のクランク角だけ進角したタイミングにおける筒内圧センサの信号の値と、圧縮上死点に対して同じクランク角だけ遅角したタイミングにおける筒内圧センサの信号の値との差が大きくなる。
【０００６】
前記特許文献１に記載された技術は、筒内圧センサの出力値のゲインこそ考慮しているものの、出力値の対称性については何等考慮していないため、異常診断の正確性に関して改善の余地があることに、本願発明者らは気付いた。
【０００７】
ここに開示する技術は、筒内圧センサの故障診断の正確性を高める。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
ここに開示する技術は、筒内圧センサの故障診断装置に係る。この故障診断装置は、自動車に搭載されたエンジンの燃焼室内に臨んで配設されかつ、前記燃焼室内の圧力に対応する信号を出力する筒内圧センサと、前記筒内圧センサの信号が入力されかつ、前記筒内圧センサの信号に基づいて前記筒内圧センサの故障を診断する診断部と、を備える。
【０００９】
そして、前記診断部は、圧縮上死点に対して特定クランク角だけ遅角した第１タイミングにおける前記筒内圧センサの信号と、前記圧縮上死点に対して前記特定クランク角だけ進角した第２タイミングにおける前記筒内圧センサの信号とを読み込む読込部と、前記第１タイミングにおける前記筒内圧センサの信号の値と、前記第２タイミングにおける前記筒内圧センサの信号の値との差分の大きさが、予め定めたしきい値を超えているときに、前記筒内圧センサが故障であると判定する判定部と、を有している。
【００１０】
この構成によると、診断部は、第１タイミングにおける筒内圧センサの信号の値と、第２タイミングにおける筒内圧センサの信号の値との差分の大きさを、予め定めたしきい値に対して比較する。前記差分の大きさが、しきい値を超えているときには、判定部が、筒内圧センサは故障であると判定する。これにより、筒内圧センサの故障診断をより正確に行うことができる。
【００１１】
また、前記診断部は、前記エンジンの回転数が高いときには、低いときよりも前記しきい値を小さくする、としてもよい。
【００１２】
第１タイミングにおける筒内圧センサの信号の値と、第２タイミングにおける筒内圧センサの信号の値との差は、冷却損失の影響を受けて広がることになる。この影響は、筒内圧センサの故障とは無関係であるものの、その故障を診断する際の誤差因子となり得る。そのため、筒内圧センサの故障診断の正確性を高めるためには、冷却損失に起因した広がり以上にしきい値を設定することが有効である。
【００１３】
一方、エンジンの回転数が高いときには、単位時間当りの冷却損失が少なくなるため、前述の差は狭まることになる。よって、このときには、前記回転数が低いときに比して、しきい値を小さく設定することで、筒内圧センサの故障診断の正確性を高める上で有利になる。
【００１４】
また、前記診断部は、前記燃焼室内に充填される空気量が多いときには、少ないときよりも前記しきい値を大きくする、としてもよい。
【００１５】
燃焼室内に充填される空気量が多いときには、燃焼室の圧縮中にピストンリングの合口からの漏れが多くなるため、圧縮上死点後の燃焼室内の圧力が低くなる。その結果、第１タイミングにおける筒内圧センサの信号の値と、第２タイミングにおける筒内圧センサの信号の値との差が広がる可能性がある。この影響は、筒内圧センサの故障とは無関係ではあるものの、その故障を診断する際の誤差因子となり得る。そのため、筒内圧センサの故障診断の正確性を高めるためには、漏れ損失に起因した広がり以上にしきい値を設定することが有効である。
【００１６】
前記の構成によると、診断部は、燃焼室内に充填される空気量が多いときには、少ないときに比して、しきい値を大きくする。これにより、筒内圧センサの故障診断をより正確に行う上で有利になる。
【００１７】
また、前記判定部は、前記差分と前記しきい値との比較を繰り返し実行し、前記判定部は、前記差分の大きさが前記しきい値を超えている、という判定が複数回に亘って連続して成されたときに、前記筒内圧センサが故障であると判定する、としてもよい。
【００１８】
例えば、筒内圧センサを構成する部品同士の噛み合わせが圧縮行程中に変化した結果、圧縮上死点後に、燃焼室内の圧力が低下する可能性がある。こうした圧力低下は一時的な現象に過ぎないが、筒内圧センサの誤診断を招く虞がある。
【００１９】
対して、筒内圧センサが実際に故障していた場合には、燃焼室内の圧力は持続的に変化することになるから、前記の構成のように、判定部による判定を繰り返し行うことで、筒内圧センサの故障診断をより正確に行う上で有利になる。
【００２０】
また、前記診断部は、前記判定部が前記筒内圧センサの故障を判定したときに報知を行う報知部を有している、としてもよい。
【００２１】
この構成によると、筒内圧センサが故障していることが、ユーザに伝わる結果、故障している筒内圧センサの交換等が行われる。
【００２２】
また、前記筒内圧センサの故障診断装置は、少なくとも前記筒内圧センサを含む検知部の信号が入力されかつ、前記検知部の信号に基づいて前記エンジンを運転するエンジン制御部を備え、前記エンジン制御部は、前記自動車の走行中に燃料カット条件が成立したときに、前記エンジンへの燃料の供給を停止し、前記診断部は、前記エンジン制御部が前記エンジンへの燃料の供給を停止しているときに、前記筒内圧センサの故障診断を実行する、としてもよい。
【００２３】
エンジン制御部がエンジンへの燃料の供給を停止しているときには、燃焼室内において燃焼が行われない。燃焼室内の圧力、つまり筒内圧センサの信号の値は、燃焼室の容積変化のみによって増減する。判定部は、第１タイミングにおける筒内圧センサの信号の値と、第２タイミングにおける筒内圧センサの信号の値との差分に基づいて、筒内圧センサの故障診断をより正確に行うことができる。
【００２４】
また、前記筒内圧センサの故障診断装置は、前記燃焼室内に臨んで配設されかつ、前記エンジン制御部の点火信号を受けて前記燃焼室内の混合気に点火をする点火部を備え、前記燃焼室内の混合気は、前記点火部の強制点火によって一部の混合気が火炎伝播を伴う燃焼を開始した後、残りの未燃混合気が自己着火により燃焼し、前記エンジン制御部は、前記未燃混合気が目標タイミングにおいて自己着火するよう、前記目標タイミングよりも前に、前記点火部に前記点火信号を出力し、前記エンジン制御部はまた、前記筒内圧センサの信号に基づき、前記未燃混合気が自己着火したタイミングを推定する、としてもよい。
【００２５】
本願出願人は、ＳＩ（Spark Ignition）燃焼とＣＩ（Compression Ignition）燃焼とを組み合わせたＳＰＣＣＩ（SPark Controlled Compression Ignition）燃焼を提案している。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。ＳＰＣＣＩ燃焼は、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と、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。
【００２６】
ＣＩ燃焼は、筒内温度が、混合気の組成により定まる着火温度に到達したときに起こる。圧縮上死点付近で筒内温度が着火温度に到達してＣＩ燃焼が起これば、ＳＰＣＣＩ燃焼の燃費効率を最大化することができる。
【００２７】
一方、ＳＰＣＣＩ燃焼において、圧縮上死点の付近でＣＩ燃焼が起こると、筒内圧力が過度に上昇し、燃焼騒音が過大になる場合がある。この場合、点火時期を遅角させると、膨張行程においてピストンが相当下がった時期にＣＩ燃焼が起こるため、燃焼騒音を抑制することができる。しかし、エンジンの燃費効率は低下する。
【００２８】
ＳＰＣＣＩ燃焼を行うエンジンにおいて燃焼騒音の抑制と燃費性能の向上とを両立するには、クランク角の進行に対して変化する燃焼波形が適切な燃焼波形となるように、ＳＰＣＣＩ燃焼をコントロールしなければならない。
【００２９】
ＳＰＣＣＩ燃焼をコントロールするために、例えば、ＳＰＣＣＩ燃焼の特性を表すパラメータとしてのＣＩ燃焼開始時期θｃｉを用いることが考えられる。ＣＩ燃焼開始時期θｃｉは、未燃混合気が自己着火する時期である。実際のθｃｉが目標θｃｉよりも進角してしまうと、ＣＩ燃焼が圧縮上死点に近いタイミングで起きるため、燃焼騒音が大きくなってしまう。燃焼騒音を抑制しようとすると、エンジン制御部は、実際のθｃｉを把握しなければならない。
【００３０】
実際のθｃｉを推定することができれば、エンジン制御部は、実際のθｃｉと目標θｃｉとのずれに応じて点火時期を調整することにより、実際のθｃｉを目標θｃｉに近づけることができる。例えば実際のθｃｉが目標θｃｉよりも進角しているときに、エンジン制御部は、点火時期を遅角させることによって、実際のθｃｉが遅角する結果、燃焼騒音を抑制することができる。
【００３１】
本願出願人はまた、筒内圧センサの信号に基づいて、θｃｉを精度良く推定する技術も提案している。
【００３２】
筒内圧センサの故障診断をより正確に行うことは、ＳＰＣＣＩ燃焼を行うエンジンにおいて、燃焼騒音の抑制と燃費性能の向上との両立を可能にする。
【発明の効果】
【００３３】
以上説明したように、前記の筒内圧センサの故障診断装置によると、診断の正確性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１は、エンジンの構成を例示する図である。
【図２】図２は、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】図３は、エンジンの制御装置の構成を例示するブロック図である。
【図４】図４は、筒内圧センサの構成を例示する断面説明図である。
【図５】図５は、ＳＰＣＣＩ燃焼の波形を例示する図である。
【図６】図６は、エンジンの制御部の機能構成を例示するブロック図である。
【図７】図７は、エンジンの負荷に対する、吸気弁の閉弁タイミングの変化を例示する図である。
【図８】図８は、筒内圧センサの故障診断装置に係る機能構成を例示するブロック図である。
【図９】図９は、筒内圧センサが正常時に出力する信号の波形と、故障時に出力する信号の波形を例示する図である。
【図１０】図１０は、正常時の圧力差と、筒内圧センサの故障診断に係るしきい値を例示する図である。
【図１１】図１１は、エンジン負荷に応じた圧力差を例示する図である。
【図１２】図１２は、ＥＧＲガス量に応じた圧力差を例示する図である。
【図１３Ａ】図１３Ａは、筒内圧センサの故障診断の手順の一部を例示するフローチャートである。
【図１３Ｂ】図１３Ｂは、筒内圧センサの故障診断の手順の他部を例示するフローチャートである。
【図１４】図１４の上図は、エンジンの回転数とディレイサイクルとの関係、下図は、エンジンの回転数とディレイ時間との関係を示す図である。
【図１５】図１５は、筒内圧センサの故障診断に関する各パラメータの変化を例示するタイムチャートである。
【図１６】図１６は、筒内圧センサの故障診断に関する各パラメータの変化を例示するタイムチャートである。
【図１７】図１７は、図１３Ｂとは異なる、筒内圧センサの故障診断の手順の他部を例示するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、筒内圧センサの故障診断装置に関する実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の説明は、筒内圧センサの故障診断装置の一例である。
【００３６】
図１は、筒内圧センサの故障診断装置を備えている、圧縮着火式のエンジンの構成を例示する図である。図２は、エンジンの燃焼室の構成を例示する図である。尚、図１における吸気側は紙面左側であり、排気側は紙面右側である。図２における吸気側は紙面右側であり、排気側は紙面左側である。図３は、エンジンの制御装置の構成を例示するブロック図である。
【００３７】
エンジン１は、燃焼室１７が吸気行程、圧縮行程、膨張行程及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。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。
【００３８】
（エンジンの構成）
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が形成されている。図１及び図２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。
【００３９】
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及びシリンダヘッド１３と共に燃焼室１７を区画する。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及びシリンダヘッド１３によって形成される空間を意味する場合がある。また、以下の説明では、燃焼室とほぼ同義の言葉として、「筒内」を用いる場合がある。
【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の軸Ｘ２に向かって上り勾配となっている。傾斜面１３１２は、排気側からインジェクタ６の軸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】
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】
エンジン１の幾何学的圧縮比は、１０以上３０以下に設定されている。後述するようにエンジン１は、ＳＩ燃焼とＣＩ燃焼とを組み合わせたＳＰＣＣＩ燃焼を行う。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。しかし、このエンジン１は、ピストン３が圧縮上死点に至った時の燃焼室１７の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、及び、機械損失の低減に有利になる。エンジン１の幾何学的圧縮比は、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。
【００４３】
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吸気ポート及び第２吸気ポートの二つの吸気ポート１８を有している。吸気ポート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。
【００４４】
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、バルブタイミング及び／又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。この構成例では、図３に示すように、可変動弁機構は、吸気電動Ｓ−ＶＴ（Sequential-Valve Timing）２３を有している。吸気電動Ｓ−ＶＴ２３は、吸気カムシャフトの位相を所定の範囲内で連続的に変更する。吸気弁２１の開弁タイミング及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。
【００４５】
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排気ポート及び第２排気ポートの二つの排気ポート１９を有している。排気ポート１９は、燃焼室１７に連通している。
【００４６】
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、バルブタイミング及び／又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。この構成例では、図３に示すように、可変動弁機構は、排気電動Ｓ−ＶＴ２４を有している。排気電動Ｓ−ＶＴ２４は、排気カムシャフトの位相を所定の範囲内で連続的に変更する。排気弁２２の開弁タイミング及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。
【００４７】
吸気電動Ｓ−ＶＴ２３及び排気電動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の中に入れることができる。吸気電動Ｓ−ＶＴ２３及び排気電動Ｓ−ＶＴ２４は、内部ＥＧＲシステムを構成している。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。
【００４８】
シリンダヘッド１３には、シリンダ１１毎に、インジェクタ６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。インジェクタ６は、燃料噴射部の一例である。インジェクタ６は、傾斜面１３１１と傾斜面１３１２とが交差する部分に配設されている。図２に示すように、インジェクタ６の軸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の軸Ｘ２は、中心軸Ｘ１に平行である。インジェクタ６の軸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。尚、インジェクタ６の軸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の軸Ｘ２と、キャビティ３１の中心とは一致していてもよい。
【００４９】
インジェクタ６は、詳細な図示は省略するが、複数の噴口を有する多噴口型の燃料噴射弁によって構成されている。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。インジェクタ６は、本構成例においては、十個の噴孔を有しており、噴孔は、周方向に等角度に配置されている。
【００５０】
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とコモンレール６４とが介設している。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、この構成例においては、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のポンプである。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に蓄えられていた燃料が、インジェクタ６の噴孔から燃焼室１７の中に噴射される。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。尚、燃料供給システム６１の構成は、前記の構成に限定されない。
【００５１】
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の中の混合気に強制的に点火をする。点火プラグ２５は点火部の一例である。点火プラグ２５は、この構成例では、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、二つの吸気ポート１８の間に位置している。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、図２に示すように、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。
【００５２】
エンジン１の一側面には吸気通路４０が接続されている。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。燃焼室１７に入るガスは、吸気通路４０を流れる。吸気通路４０の上流端部には、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の下流端近傍には、サージタンク４２が配設されている。サージタンク４２よりも下流の吸気通路４０は、シリンダ１１毎に分岐する独立通路を構成している。独立通路の下流端が、各シリンダ１１の吸気ポート１８に接続されている。
【００５３】
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との間には、スロットル弁４３が配設されている。スロットル弁４３は、弁の開度を調節することによって、燃焼室１７の中への新気の導入量を調節する。
【００５４】
吸気通路４０にはまた、スロットル弁４３の下流に、過給機４４が配設されている。過給機４４は、燃焼室１７に入るガスを過給する。この構成例において、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、又は遠心式であってもよい。
【００５５】
過給機４４とエンジン１との間には、電磁クラッチ４５が介設している。電磁クラッチ４５は、過給機４４とエンジン１との間で、エンジン１から過給機４４へ駆動力を伝達したり、駆動力の伝達を遮断したりする。後述するように、ＥＣＵ１０が電磁クラッチ４５の遮断及び接続を切り替えることによって、過給機４４はオンとオフとが切り替わる。
【００５６】
吸気通路４０における過給機４４の下流には、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が圧縮したガスを冷却する。インタークーラー４６は、例えば水冷式又は油冷式に構成してもよい。
【００５７】
吸気通路４０には、バイパス通路４７が接続されている。バイパス通路４７は、吸気通路４０における過給機４４の上流部とインタークーラー４６の下流部とを互いに接続する。バイパス通路４７は、過給機４４及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を流れるガスの流量を調節する。
【００５８】
ＥＣＵ１０は、過給機４４をオフにしたとき（つまり、電磁クラッチ４５を遮断したとき）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に入る。エンジン１は、非過給、つまり自然吸気の状態で運転する。
【００５９】
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。ＥＣＵ１０は、過給機４４をオンにしたとき（つまり、電磁クラッチ４５を接続したとき）に、エアバイパス弁４８の開度を調節する。過給機４４を通過したガスの一部は、バイパス通路４７を通って過給機４４の上流に逆流する。ＥＣＵ１０がエアバイパス弁４８の開度を調節すると、燃焼室１７に入る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。
【００６０】
この構成例においては、過給機４４とバイパス通路４７とエアバイパス弁４８とによって、過給システム４９が構成されている。
【００６１】
エンジン１は、燃焼室１７内に、スワール流を発生させるスワール発生部を有している。スワール流は、図２に白抜きの矢印で示すように流れる。スワール発生部は、吸気通路４０に取り付けられたスワールコントロール弁５６を有している。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のうちの一方の吸気ポート１８につながるプライマリ通路と、他方の吸気ポート１８につながるセカンダリ通路との内の、セカンダリ通路に配設されている。スワールコントロール弁５６は、セカンダリ通路の断面を絞ることができる開度調節弁である。スワールコントロール弁５６の開度が小さいと、一方の吸気ポート１８から燃焼室１７に入る吸気流量が相対的に多くかつ、他方の吸気ポート１８から燃焼室１７に入る吸気流量が相対的に少ないから、燃焼室１７内のスワール流が強くなる。スワールコントロール弁５６の開度が大きいと、二つの吸気ポート１８のそれぞれから燃焼室１７に入る吸気流量が、略均等になるから、燃焼室１７内のスワール流が弱くなる。スワールコントロール弁５６を全開にすると、スワール流が発生しない。
【００６２】
エンジン１の他側面には、排気通路５０が接続されている。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から排出された排気ガスが流れる通路である。排気通路５０の上流部分は、詳細な図示は省略するが、シリンダ１１毎に分岐する独立通路を構成している。独立通路の上流端が、各シリンダ１１の排気ポート１９に接続されている。
【００６３】
排気通路５０には、複数の触媒コンバーターを有する排気ガス浄化システムが配設されている。上流の触媒コンバーターは、図示は省略するが、エンジンルーム内に配設されている。上流の触媒コンバーターは、三元触媒５１１と、ＧＰＦ（Gasoline Particulate Filter）５１２とを有している。下流の触媒コンバーターは、エンジンルーム外に配設されている。下流の触媒コンバーターは、三元触媒５１３を有している。尚、排気ガス浄化システムは、図例の構成に限定されるものではない。例えば、ＧＰＦは省略してもよい。また、触媒コンバーターは、三元触媒を有するものに限定されない。さらに、三元触媒及びＧＰＦの並び順は、適宜変更してもよい。
【００６４】
吸気通路４０と排気通路５０との間には、ＥＧＲ通路５２が接続されている。ＥＧＲ通路５２は、排気ガスの一部を吸気通路４０に還流させるための通路である。ＥＧＲ通路５２は、外部ＥＧＲシステムを構成する。ＥＧＲ通路５２の上流端は、排気通路５０における上流の触媒コンバーターと下流の触媒コンバーターとの間に接続されている。ＥＧＲ通路５２の下流端は、吸気通路４０における過給機４４の上流部に接続されている。ＥＧＲ通路５２を流れるＥＧＲ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における過給機４４の上流部に入る。
【００６５】
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流量を調節する。ＥＧＲ弁５４の開度を調節することによって、冷却した排気ガス、つまり外部ＥＧＲガスの還流量を調節することができる。
【００６６】
このエンジン１は、ＥＧＲシステム５５として、外部ＥＧＲシステムと、内部ＥＧＲシステムとを有している。外部ＥＧＲシステムは、内部ＥＧＲシステムよりも低温の排気ガスを、燃焼室１７に供給することができる。
【００６７】
圧縮着火式エンジンの制御装置は、エンジン１を運転するためのＥＣＵ（Engine Control Unit）１０を備えている。ＥＣＵ１０は、周知のマイクロコンピュータをベースとする制御部であって、図３に示すように、プログラムを実行する中央演算処理装置（Central Processing Unit：ＣＰＵ）を含むマイクロコンピュータ１０１と、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）により構成されてプログラム及びデータを格納するメモリ１０２と、電気信号を入出力するＩ／Ｆ回路１０３と、を備えている。
【００６８】
ＥＣＵ１０には、図１及び図３に示すように、各種のセンサＳＷ１〜ＳＷ１７が接続されている。センサＳＷ１〜ＳＷ１７は、信号をＥＣＵ１０に出力する。センサには、以下のセンサが含まれる。
【００６９】
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に対応する信号を出力する
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に対応する信号を出力する
第１圧力センサＳＷ３：吸気通路４０におけるＥＧＲ通路５２の接続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に入るガスの圧力に対応する信号を出力する
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の接続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に対応する信号を出力する
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に対応する信号を出力する
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内の圧力に対応する信号を出力する
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に対応する信号を出力する
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よりも上流に配置されかつ、排気ガス中の酸素濃度に対応する信号を出力する
ラムダＯ２センサＳＷ９：上流の触媒コンバーターにおける三元触媒５１１の下流に配置されかつ、排気ガス中の酸素濃度に対応する信号を出力する
水温センサＳＷ１０：エンジン１に取り付けられかつ、冷却水の温度に対応する信号を出力する
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の回転角に対応する信号を出力する
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比例するアクセル開度に対応する信号を出力する
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に対応する信号を出力する
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に対応する信号を出力する
ＥＧＲ差圧センサＳＷ１５：ＥＧＲ通路５２に配置されかつ、ＥＧＲ弁５４の上流及び下流の差圧に対応する信号を出力する
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に対応する信号を出力する
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に入る吸気の温度に対応する信号を出力する。
【００７０】
ＥＣＵ１０は、これらのセンサＳＷ１〜ＳＷ１７の信号に基づいて、エンジン１の運転状態を判断すると共に、予め定められている制御ロジックに従って、各デバイスの制御量を演算する。制御ロジックは、メモリ１０２に記憶されている。制御ロジックは、メモリ１０２に記憶しているマップを用いて、目標量及び／又は制御量を演算することを含む。
【００７１】
ＥＣＵ１０は、演算をした制御量に係る電気信号を、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、及び、スワールコントロール弁５６に出力する。
【００７２】
例えば、ＥＣＵ１０は、アクセル開度センサＳＷ１２の信号とマップとに基づいて、エンジン１の目標トルクを設定すると共に、目標過給圧を決定する。そして、ＥＣＵ１０は、目標過給圧と、第１圧力センサＳＷ３及び吸気圧センサＳＷ５の信号から得られる過給機４４の前後差圧とに基づいて、エアバイパス弁４８の開度を調節するフィードバック制御を行う。このフィードバック制御により、過給圧が目標過給圧になる。
【００７３】
また、ＥＣＵ１０は、エンジン１の運転状態とマップとに基づいて目標ＥＧＲ率（つまり、燃焼室１７の中の全ガスに対するＥＧＲガスの比率）を設定する。そして、ＥＣＵ１０は、目標ＥＧＲ率とアクセル開度センサＳＷ１２の信号に基づく吸入空気量とに基づき目標ＥＧＲガス量を決定すると共に、ＥＧＲ差圧センサＳＷ１５の信号から得られるＥＧＲ弁５４の前後差圧に基づいてＥＧＲ弁５４の開度を調節するフィードバック制御を行う。このフィードバック制御により、燃焼室１７の中に入る外部ＥＧＲガス量が、目標ＥＧＲガス量になる。
【００７４】
さらに、ＥＣＵ１０は、所定の制御条件が成立しているときに空燃比フィードバック制御を実行する。具体的にＥＣＵ１０は、リニアＯ２センサＳＷ８、及び、ラムダＯ２センサＳＷ９の信号から得られる排気中の酸素濃度に基づいて、混合気の空燃比が所望の値となるように、インジェクタ６の燃料噴射量を調節する。
【００７５】
尚、その他のＥＣＵ１０によるエンジン１の制御の詳細は、後述する。
【００７６】
ＥＣＵ１０にはまた、報知部５７が接続されている。報知部５７は、例えばインストルメントパネルに設けたワーニングランプによって構成されている。後述するように、筒内圧センサＳＷ６の故障診断装置１００が筒内圧センサＳＷ６の故障を診断したときに、報知部５７は、ユーザに報知を行う。
【００７７】
（筒内圧センサの構成）
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内に臨んで配設されるダイヤフラム７１を有している。ダイヤフラム７１は、可撓性を有する材料によって構成されている。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。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内の圧力が高くなると、ダイヤフラム７１の外面が押されることによって、アウタハウジング７２及びインナハウジング７３に支持されていないダイヤフラム７１の中央部が撓む。
【００７８】
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。
【００７９】
インナハウジング７３は、アウタハウジング７２に内挿されている。インナハウジング７３は、アウタハウジング７２における先端部に位置している。インナハウジング７３は、複数の部品を組み合わせることによって構成されている。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。
【００８０】
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。
【００８１】
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が撓むことにより変形すると共に、その変形量に応じた微弱電流を出力する。
【００８２】
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内に位置している。
【００８３】
ダイヤフラム７１の内面における中央部には、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。ダイヤフラム７１の中央突起７１１と台座７６の突出部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ことにより、圧電素子７５が変形する。
【００８４】
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の微弱電流は、電極７７を通じて出力される。
【００８５】
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も複数の部材が組み合わさって構成されている。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。チャージアンプ７１０は、圧電素子７５の微弱電流を増幅して、ＥＣＵ１０に出力する。
【００８６】
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。
【００８７】
一体化された台座７６、圧電素子７５、及び、電極７７と、インナハウジング７３との間には、環状の絶縁部７１２が介設している。絶縁部７１２は、図４において黒色に着色した部分である。
【００８８】
（ＳＰＣＣＩ燃焼のコンセプト）
エンジン１は、燃費の向上及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。
【００８９】
ＳＰＣＣＩ燃焼は、点火プラグ２５が、燃焼室１７の中の混合気に強制的に点火をすることによって、混合気が火炎伝播によりＳＩ燃焼をすると共に、ＳＩ燃焼の発熱により燃焼室１７の中の温度が高くなりかつ、火炎伝播により燃焼室１７の中の圧力が上昇することによって、未燃混合気が自己着火によるＣＩ燃焼をする形態である。
【００９０】
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が点火タイミングを調節することによって、混合気を目標タイミングで自己着火させることができる。
【００９１】
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。
【００９２】
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で、変曲点Ｘを有する場合がある。
【００９３】
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。
【００９４】
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。前述の通りＳＰＣＣＩ燃焼は、圧力変動率（ｄｐ／ｄθ）を小さくすることができるため、燃焼騒音が大きくなりすぎることを回避することが可能になる。エンジン１の燃焼騒音は、許容レベル以下に抑えられる。
【００９５】
ＣＩ燃焼が終了することによって、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。
【００９６】
ＳＰＣＣＩ燃焼の熱発生率の波形は、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。
【００９７】
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。本願出願人は、ＳＩ率を、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。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。
【００９８】
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。
【００９９】
（エンジンの制御ロジック）
図６は、エンジン１の制御ロジックを実行するＥＣＵ１０の機能構成を例示するブロック図である。ＥＣＵ１０は、メモリ１０２に記憶している制御ロジックに従いエンジン１を運転する。具体的にＥＣＵ１０は、各センサＳＷ１〜ＳＷ１７の信号に基づいて、エンジン１の運転状態を判断すると共に、燃焼室１７の中の燃焼が、運転状態に応じたＳＩ率の燃焼となるよう、燃焼室１７の中の状態量の調節、噴射量の調節、噴射タイミングの調節、及び、点火タイミングの調節を行うための演算を行う。
【０１００】
ＥＣＵ１０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ＥＣＵ１０は、エンジン１の運転状態に対応する目標ＳＩ率及び目標θｃｉを定め、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内の温度の調節と、点火時期の調節とを行う。燃焼室１７内の温度は、燃焼室１７内に入る排気ガスの温度及び／又は量を調節することによって調節する。
【０１０１】
ＥＣＵ１０は先ず、Ｉ／Ｆ回路１０３を通じて各センサＳＷ１〜ＳＷ１７の信号を読み込む。次いで、ＥＣＵ１０のマイクロコンピュータ１０１における、目標ＳＩ率／目標θｃｉ設定部１０１ａは、各センサＳＷ１〜ＳＷ１７の信号に基づいてエンジン１の運転状態を判断すると共に、目標ＳＩ率（つまり、目標熱量比率）及び目標ＣＩ燃焼開始時期θｃｉを設定する。目標ＳＩ率は、エンジン１の運転状態に応じて定められている。目標ＳＩ率は、メモリ１０２の目標ＳＩ率記憶部１０２１に、記憶されている。目標ＳＩ率／目標θｃｉ設定部１０１ａ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。
【０１０２】
θｃｉは、前述したように、ＳＰＣＣＩ燃焼において、ＣＩ燃焼が開始するクランク角タイミングを意味する（図５参照）。目標θｃｉも、エンジン１の運転状態に応じて定められている。目標θｃｉは、メモリ１０２の目標θｃｉ記憶部１０２２に、記憶されている。θｃｉが遅角側であれば、燃焼騒音が小さくなる。θｃｉが進角側であれば、エンジン１燃費性能が向上する。目標θｃｉは、燃焼騒音を許容レベル以下に抑えることができる範囲において、可能な限り進角側に設定されている。
【０１０３】
目標筒内状態量設定部１０１ｂは、メモリ１０２に記憶しているモデルに基づいて、設定した目標ＳＩ率及び目標θｃｉを実現するための目標筒内状態量を設定する。具体的に目標筒内状態量設定部１０１ｂは、燃焼室１７の中の目標温度、目標圧力、及び、目標状態量を設定する。
【０１０４】
筒内状態量制御部１０１ｃは、目標筒内状態量を実現するために必要な、ＥＧＲ弁５４の開度、スロットル弁４３の開度、エアバイパス弁４８の開度、スワールコントロール弁５６の開度、吸気電動Ｓ−ＶＴ２３の位相角（つまり、吸気弁２１のバルブタイミング）、及び、排気電動Ｓ−ＶＴ２４の位相角（つまり、排気弁２２のバルブタイミング）を設定する。筒内状態量制御部１０１ｃは、これらのデバイスの制御量を、メモリ１０２に記憶しているマップに基づいて設定する。筒内状態量制御部１０１ｃは、設定した制御量に基づいて、ＥＧＲ弁５４、スロットル弁４３、エアバイパス弁４８、スワールコントロール弁（ＳＣＶ）５６、吸気電動Ｓ−ＶＴ２３、及び、排気電動Ｓ−ＶＴ２４に制御信号を出力する。ＥＣＵ１０の信号に基づいて各デバイスが動作をすることによって、燃焼室１７の中の状態量が目標状態量になる。
【０１０５】
筒内状態量制御部１０１ｃはさらに、設定した各デバイスの制御量に基づいて、燃焼室１７の中の状態量の予測値、及び、状態量の推定値をそれぞれ算出する。状態量予測値は、吸気弁２１が閉弁する前の燃焼室１７の中の状態量を予測した値である。状態量予測値は、後述するように、吸気行程における燃料の噴射量の設定に用いる。状態量推定値は、吸気弁２１が閉弁した後の燃焼室１７の中の状態量を推定した値である。状態量推定値は、後述するように、圧縮行程における燃料の噴射量の設定、及び、点火タイミングの設定に用いる。
【０１０６】
第１噴射量設定部１０１ｄは、状態量予測値に基づいて、吸気行程中における燃料の噴射量を設定する。吸気行程中に分割噴射を行うときには、各噴射の噴射量を設定する。尚、吸気行程中に燃料の噴射を行わないとき、第１噴射量設定部１０１ｄは、燃料の噴射量をゼロにする。第１噴射制御部１０１ｅは、インジェクタ６が所定の噴射タイミングで燃焼室１７の中に燃料を噴射するよう、インジェクタ６に制御信号を出力する。第１噴射制御部１０１ｅはまた、吸気行程中の燃料の噴射結果を出力する。
【０１０７】
第２噴射量設定部１０１ｆは、状態量推定値と、吸気行程中の燃料の噴射結果と、に基づいて、圧縮行程中における燃料の噴射量を設定する。尚、圧縮行程中に燃料の噴射を行わないとき、第２噴射量設定部１０１ｆは、燃料の噴射量をゼロにする。第２噴射制御部１０１ｇは、予め設定されているマップに基づく噴射タイミングで、インジェクタ６が燃焼室１７の中に燃料を噴射するよう、インジェクタ６に制御信号を出力する。第２噴射制御部１０１ｇはまた、圧縮行程中の燃料の噴射結果を出力する。
【０１０８】
点火時期設定部１０１ｈは、状態量推定値と、圧縮行程中の燃料の噴射結果と、に基づいて、点火タイミングを設定する。点火制御部１０１ｉは、設定した点火タイミングで、点火プラグ２５が燃焼室１７の中の混合気に点火をするよう、点火プラグ２５に制御信号を出力する。
【０１０９】
ここで、点火時期設定部１０１ｈは、状態量推定値に基づき燃焼室１７の中の温度が目標温度よりも低くなると予想したときには、点火タイミングを進角することが可能になるよう、圧縮行程中の噴射タイミングを、マップに基づく噴射タイミングよりも進角させる。また、点火時期設定部１０１ｈは、状態量推定値に基づき燃焼室１７の中の温度が目標温度よりも高くなると予想したときには、点火タイミングを遅角することが可能になるよう、圧縮行程中の噴射タイミングを、マップに基づく噴射タイミングよりも遅角させる。
【０１１０】
つまり、燃焼室１７の中の温度が低いと、火花点火によってＳＩ燃焼が開始した後、未燃混合気が自己着火するタイミング（ＣＩ燃焼開始時期θｃｉ）が遅れてしまい、ＳＩ率が、目標のＳＩ率からずれてしまう。この場合、未燃燃料の増大や、排出ガス性能の低下を招く。
【０１１１】
そこで、燃焼室１７の中の温度が目標温度よりも低くなると予想したときに、第１噴射制御部１０１ｅ及び／又は第２噴射制御部１０１ｇは、噴射タイミングを進角すると共に、点火時期設定部１０１ｈは、点火タイミングを進角する。ＳＩ燃焼の開始が早まることによってＳＩ燃焼により十分な熱発生が可能になるから、燃焼室１７の中の温度が低いときに、未燃混合気の自己着火のタイミングθｃｉが遅れることを防止することができる。その結果、θｃｉは、目標のθｃｉに近づくと共に、ＳＩ率は、目標のＳＩ率に近づく。
【０１１２】
また、燃焼室１７の中の温度が高いと、火花点火によってＳＩ燃焼が開始して直ぐに、未燃混合気が自己着火してしまい、ＳＩ率が、目標のＳＩ率からずれてしまう。この場合、燃焼騒音が増大してしまう。
【０１１３】
そこで、燃焼室１７の中の温度が目標温度よりも高くなると予想したときに、第１噴射制御部１０１ｅ及び／又は第２噴射制御部１０１ｇは、噴射タイミングを遅角すると共に、点火時期設定部１０１ｈは、点火タイミングを遅角する。ＳＩ燃焼の開始が遅くなるから、燃焼室１７の中の温度が高いときに、未燃混合気の自己着火のタイミングθｃｉが早くなることを防止することができる。その結果、θｃｉは、目標のθｃｉに近づくと共に、ＳＩ率は、目標のＳＩ率に近づく。
【０１１４】
点火プラグ２５が混合気に点火をすることにより、燃焼室１７の中でＳＩ燃焼又はＳＰＣＣＩ燃焼が行われる。筒内圧センサＳＷ６は、燃焼室１７の中の圧力の変化を計測する。
【０１１５】
筒内圧センサＳＷ６の計測信号は、θｃｉずれ演算部１０１ｋに入力される。θｃｉずれ演算部１０１ｋは、筒内圧センサＳＷ６の計測信号に基づいて、ＣＩ燃焼開始時期θｃｉを推定すると共に、推定したＣＩ燃焼開始時期θｃｉと、目標θｃｉとのずれを計算する。θｃｉずれ演算部１０１ｋは、計算したθｃｉずれを、目標筒内状態量設定部１０１ｂに出力する。目標筒内状態量設定部１０１ｂは、θｃｉずれに基づいて、モデルを修正する。目標筒内状態量設定部１０１ｂは、次回以降のサイクルにおいて、修正したモデルを用いて目標筒内状態量を設定する。
【０１１６】
このエンジン１の制御ロジックは、スロットル弁４３、ＥＧＲ弁５４、エアバイパス弁４８、スワールコントロール弁５６、吸気電動Ｓ−ＶＴ２３、及び排気電動Ｓ−ＶＴ２４を含む状態量設定デバイスによって、ＳＩ率及びθｃｉを、エンジン１の運転状態に対応するように、調節する。
【０１１７】
状態量設定デバイスの制御の一例として、図７は、エンジン１の負荷に対する吸気弁２１の閉弁タイミングＩＶＣの変化を示している。同図において、吸気弁２１の閉弁タイミングＩＶＣは上にいくほど進角する。吸気弁２１の閉弁タイミングＩＶＣが進角すると、吸気弁２１の開弁タイミングＩＶＣも進角するから、吸気弁２１及び排気弁２２の両方が開弁するポジティブオーバーラップ期間が長くなる。よって、燃焼室１７の中に入るＥＧＲガスの量が増える。
【０１１８】
ここで、エンジン１は、特定の運転状態にあるときに、混合気のＡ／Ｆを理論空燃比又は略理論空燃比にすると共に、Ｇ／Ｆを理論空燃比よりもリーンにして運転する。これにより、エンジン１は、三元触媒を利用した排気ガスの浄化性能を確保すると共に、燃費性能の向上を図る。エンジン１の負荷が低いと、燃料供給量が少ない。エンジン１の負荷が低いときに、ＥＣＵ１０は、吸気弁２１の閉弁タイミングＩＶＣを遅角側のタイミングに設定する。燃焼室１７の中に入る空気量が、少ない燃料供給量に対応するように制限される。また、燃焼室１７の中に入るＥＧＲガスの量も制限されるから、燃焼安定性が確保される。
【０１１９】
エンジン１の負荷が高くなると、燃料供給量が増えるため、燃焼安定性が高まる。ＥＣＵ１０は、吸気弁２１の閉弁タイミングＩＶＣを進角側のタイミングに設定する。燃焼室１７の中に入る空気量が増えると共に、燃焼室１７の中に入るＥＧＲガスの量が増える。
【０１２０】
エンジン１の負荷がさらに高くなると、燃焼室１７の中の温度がさらに高くなる。燃焼室１７の中の温度が高くなりすぎないように、内部ＥＧＲガスの量を減らし、外部ＥＧＲガスの量を増やす。そのために、ＥＣＵ１０は、吸気弁２１の閉弁タイミングＩＶＣを、再び、遅角側のタイミングに設定する。
【０１２１】
エンジン１の負荷がさらに高くなると、燃料供給量が多くなる。多い燃料供給量に対して、混合気のＡ／Ｆが理論空燃比又は略理論空燃比になるだけの空気量を、燃焼室１７内に入れるために、過給機４４は過給を行う。過給機４４が過給を行うようになると、ＥＣＵ１０は、吸気弁２１の閉弁タイミングを、再び、進角側のタイミングに設定する。燃焼室１７内に入る空気量が増えると共に、吸気弁２１及び排気弁２２の両方を開弁するポジティブオーバーラップ期間が設けられるため、燃焼室１７の中の残留ガスを掃気することができる。
【０１２２】
エンジン１の制御ロジックは、このように燃焼室１７の中の状態量を調節することによって、ＳＩ率の大まかな調節を行う。エンジン１の制御ロジックはまた、燃料の噴射タイミング及び点火タイミングを調節することによって、ＳＩ率及びθｃｉを調節するよう構成されている。噴射タイミング及び点火タイミングの調節によって、例えば気筒間差の補正を行ったり、自己着火タイミングの微調節を行ったりすることができる。ＳＩ率の調節を二段階に行うことによって、エンジン１は、運転状態に対応する狙いのＳＰＣＣＩ燃焼を正確に実現することができる。
【０１２３】
（燃焼騒音抑制制御）
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、及び、ＣＩ燃焼に起因したノッキングのそれぞれが発生する可能性がある。ＳＩ燃焼に起因したノッキングをＳＩノックとし、ＣＩ燃焼に起因したノッキングをＣＩノックとすると、ＳＩノックとは、燃焼室１７内において混合気がＳＩ燃焼した領域の外側の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自着火）により急速燃焼する現象のことであり、ＣＩノックとは、ＣＩ燃焼による圧力変動に起因してエンジン１の主要部品（シリンダブロック／ヘッド、ピストン、クランクジャーナル部など）が共振する現象のことである。ＳＩノックは、局所自着火により燃焼室１７内で気柱振動が起きることにより、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、エンジン１の主要部品の共振が起きることにより、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ものである。
【０１２４】
ＥＣＵ１０は、ＳＩノック及び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ノックと関連したＳＩノック指標値と、ＣＩノックと関連したＣＩノック指標値とを算出する。ＳＩノック指標値とは、ＳＩノックの発生に伴い増大する６．３ｋＨｚ付近の筒内圧力スペクトルであり、ＣＩノック指標値とは、ＣＩノックの発生に伴い増大する１〜４ｋＨｚ付近の筒内圧力スペクトルである。
【０１２５】
そして、ＥＣＵ１０は、ＳＩノック指標値及び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と共に、エンジン１の運転状態から定めたθｃｉと、θｃｉ限界とを比較することにより、θｃｉ限界がθｃｉと同じ又は進角側であれば、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、θｃｉ限界を目標θｃｉに定める。この制御により、ＳＩノック及びＣＩノックは、共に抑制される。
【０１２６】
（筒内圧センサの故障診断）
ＳＰＣＣＩ燃焼を行うエンジン１は、前述の通り、筒内圧センサＳＷ６の検知信号を用いて、点火制御及び燃焼騒音の抑制制御を行う。エンジン１において、筒内圧センサＳＷ６の検知信号は重要である。筒内圧センサＳＷ６の故障によって、誤った検知信号が出力されてしまうと、エンジン１の運転制御に支障が生じる恐れがある。そこで、エンジン１は、筒内圧センサＳＷ６の故障診断装置１００を備えている。
【０１２７】
図８は、筒内圧センサＳＷ６の故障診断装置１００の構成を例示している。故障診断装置１００は、診断部１１１と、エンジン制御部１１２とを備えている。診断部１１１及びエンジン制御部１１２は、ＥＣＵ１０において構成される機能ブロックである。エンジン制御部１１２は、エンジン１の運転を制御する。ここにおいてエンジン制御部１１２は、エンジン１の燃料カット制御を行う。具体的に、エンジン制御部１１２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１１２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。
【０１２８】
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。吸気電動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１１２は、エンジン１への燃料の供給を停止した後、吸気電動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。
【０１２９】
診断部１１１は、所定条件が成立したときに、筒内圧センサＳＷ６の故障を診断する。
【０１３０】
詳しくは、診断部１１１は、所定期間に亘りエンジン１が定常運転を継続している間に、筒内圧センサＳＷ６の故障を診断する。エンジン１が定常運転を継続している間は、例えばエンジン１が過渡運転を行っている間と比較して、混合気の燃焼圧、燃焼室の壁面の温度、及び、混合気の比熱比等の変動が小さくなる。筒内環境が安定しているときに筒内圧センサＳＷ６の故障診断を行うと、故障とは無関係な筒内圧センサＳＷ６の出力のばらつきを抑えることができる。
【０１３１】
また、診断部１１１は、エンジン１が定常運転を継続している間に限らず、エンジン１が燃料カット運転をしている間にも、筒内圧センサＳＷ６の故障を診断する。こうすることで、診断部１１１は、混合気の燃焼の影響を受けない燃焼室１７内の圧力変化に基づいて、筒内圧センサＳＷ６の故障を診断することができる。また、エンジン１が燃料カット運転をしている間は、点火プラグ２５が点火を行わないため、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。
【０１３２】
−機能ブロックの主要構成−
診断部１１１は、主な構成要素として、定常運転、燃料カット運転等を判定する運転状態判定部１１１１と、圧縮上死点に対して特定クランク角だけ遅角したトップ後タイミング（＋α°ＣＡ）における筒内圧を推定する推定部１１１４と、トップ後タイミングにおける筒内圧センサＳＷ６の検知信号を読み込む読込部１１１３と、推定部１１１４及び読込部１１１３から出力される信号を受けて筒内圧センサＳＷ６の故障を判定する故障判定部１１１２と、を備えている。
【０１３３】
運転状態判定部１１１１は、所定期間に亘りエンジン１が定常運転を継続していることを判定する。ここで、運転状態判定部１１１１は、エンジン１の運転状態が一定又は略一定に保たれているときに、エンジン１が定常運転をしていると判定する。詳しくは、運転状態判定部１１１１は、燃焼室１７の中に充填される空気の量と、燃焼室１７の中の混合気に含まれるＥＧＲガスの量と、燃焼室１７の中に供給される燃料の量と、の少なくとも１つが所定の範囲内に収まっているときに、エンジン１が定常運転していると判定する。
【０１３４】
さらに詳しくは、運転状態判定部１１１１は、各センサＳＷ１〜ＳＷ１７の検知信号に基づいて、燃焼室１７の中に充填される空気の量と、燃焼室１７の中の混合気に含まれるＥＧＲガスの量と、燃焼室１７の中に供給される燃料の量と、を判定する。運転状態判定部１１１１は、これら３つの量それぞれの変化量が所定以下と判定されたときに、エンジン１が定常運転していると判定する。
【０１３５】
そして、運転状態判定部１１１１は、設定時間（この構成例では、数秒間）が経過するまでエンジン１が定常運転を続けたときに、「所定期間に亘りエンジン１が定常運転を継続している」と判定する。
【０１３６】
また、運転状態判定部１１１１は、エンジン制御部１１２において減速燃料カット条件が成立したことが判定されたときに、「エンジン１が燃料カット運転を開始した」と判定する。
【０１３７】
推定部１１１４は、運転状態判定部１１１１が定常運転の継続を判定したとき、又は、運転状態判定部１１１１が燃料カット運転を判定したときに、エンジン１の運転状態に基づいて、トップ後タイミングにおける筒内圧を推定する。以下、推定部１１１４により推定される筒内圧の値を「トップ後予測値」と呼称する。トップ後予測値は、筒内圧センサＳＷ６が故障していなければ到達するであろうと予測される筒内圧の値を示している。
【０１３８】
推定部１１１４が推定したトップ後予測値は、故障判定部１１１２に入力される。トップ後タイミングは、「第１タイミング」の例示である。
【０１３９】
読込部１１１３は、トップ後タイミングにおける筒内圧センサＳＷ６の検知信号の値（つまり、トップ後信号値）と、圧縮上死点に対してトップ後タイミングと同じ特定クランク角だけ進角したトップ前タイミング（−α°ＣＡ）における筒内圧センサＳＷ６の検知信号の値（つまり、トップ前信号値）とを読み込む。トップ前タイミングは、「第２タイミング」の例示である。
【０１４０】
尚、特定クランク角は、トップ後タイミングが膨張行程前期になるように設定される。ここでの“前期”とは、例えば、膨張行程を前期、中期および後期に三分したときの前期としてもよい。特定クランク角は、例えば６０°ＣＡ付近に設定してもよい。トップ後タイミングが膨張行程の前期になるように設定することで、冷却損失の影響を抑制することができる。そのことで、故障診断の正確性を高めることができる。
【０１４１】
また、特定クランク角は、エンジン１の運転状態に応じて、リアルタイムで設定し直してもよい。その場合、特定クランク角は、吸気電動Ｓ−ＶＴ２３により吸気弁２１を閉弁している過渡時ではなく、吸気弁２１の閉弁を完了した後に設定される。さらに、特定クランク角は、各サイクルにおいて、点火タイミング以前になるように設定してもよい。このように設定することで、吸気弁２１の閉弁動作の影響と、混合気の燃焼の影響とを抑制することができる。そのことで、故障診断の正確性を高めることができる。
【０１４２】
すなわち、筒内圧センサＳＷ６の故障診断の正確性を高めるためには、トップ前タイミングが点火タイミング前になる一方で、トップ後タイミングが膨張行程の前期となるように特定クランク角を設定するとともに、そうした設定を吸気弁２１の閉弁タイミングＩＶＣ後に行うことが好ましい。
【０１４３】
読込部１１１３が読み込んだトップ前信号値は、推定部１１１４に入力されるようになっている。推定部１１１４は、入力されたトップ前信号値に基づいてトップ後予測値を推定する。一方、読込部１１１３が読み込んだトップ後信号値は、故障判定部１１１２に入力される。
【０１４４】
故障判定部１１１２は、筒内圧センサＳＷ６の検知信号の出力低下に基づいて、筒内圧センサＳＷ６の故障を判定する。後述のように、筒内圧センサＳＷ６の検知信号の出力低下は、筒内圧センサＳＷ６の絶縁部７１２の絶縁異常に起因する。故障判定部１１１２は、推定部１１１４が推定したトップ後予測値と、読込部１１１３が読み込んだトップ後信号値との比較に基づいて、筒内圧センサＳＷ６が故障であると判定する。この比較は、トップ後予測値に基づいたしきい値と、トップ後信号値に基づいた差分とを通じて間接的に行われる。
【０１４５】
さらに詳しくは、故障判定部１１１２は、トップ後信号値とトップ前信号値との差分の大きさが、トップ後予測値に対応して定めたしきい値を超えたときに、筒内圧センサＳＷ６が故障であると判定する。故障判定部１１１２は、「判定部」の例示である。
【０１４６】
診断部１１１は、しきい値設定部１１１５をさらに備えている。しきい値設定部１１１５は、トップ後予測値に基づいて、しきい値を設定する。故障判定部１１１２は、しきい値設定部１１１５が設定したしきい値を読み出すようになっている。
【０１４７】
故障判定部１１１２は、筒内圧センサＳＷ６の故障を判定したときには、報知部５７を通じて報知を行う。筒内圧センサＳＷ６が故障していることが、ユーザに伝えられる。
【０１４８】
−故障判定の制限に関連した機能ブロック−
また、故障判定の制限に関連した機能ブロックとして、診断部１１１は、故障判定部１１１２による故障の判定を制限する制限部１１１７と、制限部１１１７に信号を出力するディレイ判定部１１１８及びバルブタイミング判定部１１１９と、を備えている。
【０１４９】
制限部１１１７は、エンジン１が定常運転を継続しているとき、又は、燃料カット運転を実行しているときに、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、筒内圧センサＳＷ６の故障診断を制限する。筒内圧センサＳＷ６は、燃焼室１７の容積変化等に起因した圧力変化に対応する信号を出力する。故障判定部１１１２は、そうした圧力変化に対応した筒内圧センサＳＷ６の検知信号に基づいて、故障判定を行う。吸気弁２１の閉弁タイミングが変わると、燃焼室１７内のガスの圧縮を開始するタイミングが変わるため、圧縮行程中の燃焼室１７内の圧力及び最高圧力が変わってしまう。その結果、筒内圧センサＳＷ６が故障していなくても、筒内圧センサＳＷ６の出力がばらついてしまい、筒内圧センサＳＷ６の故障診断の正確性が悪化してしまう。吸気弁２１の閉弁タイミングが目標タイミングとなるまで筒内圧センサＳＷ６の故障診断を制限することによって、故障判定部１１１２は、吸気弁２１が特定の閉弁タイミングであるときに、筒内圧センサＳＷ６の故障判定を行うことができる。これにより、筒内圧センサＳＷ６の故障診断の正確性を高めることができる。
【０１５０】
バルブタイミング判定部１１１９には、吸気カム角センサＳＷ１３の検知信号が入力される。バルブタイミング判定部１１１９は、吸気カム角センサＳＷ１３の検知信号に基づいて、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ったことを判定すると、制限部１１１７に信号を出力する。
【０１５１】
制限部１１１７はまた、燃料カット運転を実行しているときに、エンジン１への燃料の供給を停止してから設定時間が経過するまでは、故障判定部１１１２が筒内圧センサＳＷ６の故障の判定を行うことを制限する。エンジン１への燃料の供給を停止した直後は、燃焼室１７内の環境が安定していない。例えば、エンジン１への燃料の供給を停止した直後は、ＥＧＲ通路５２に残留しているＥＧＲガスが燃焼室１７内に入ることにより、燃焼室１７内のガスの比熱比が一定にならないことがある。また、エンジン１への燃料の供給を停止した直後は、燃焼室１７内の壁面の温度の変動が大きいこともある。それらの結果、筒内圧センサＳＷ６が故障していなくても、筒内圧センサＳＷ６の出力がばらついてしまい、筒内圧センサＳＷ６の故障診断の正確性が低下してしまう。
【０１５２】
そこで、制限部１１１７は、エンジン１への燃料の供給を停止してから、設定時間が経過するまでは、故障判定部１１１２が、筒内圧センサＳＷ６の故障の判定を行うことを制限する。こうすることで、診断部１１１は、燃料カット運転時に、筒内圧センサＳＷ６の故障診断をより正確に行うことができる。
【０１５３】
診断部１１１は、ディレイ判定部１１１８を備えている。ディレイ判定部１１１８は、エンジン１のサイクル数を計数する。ディレイ判定部１１１８は、前述した設定時間が経過したことを計測するためのタイマーである。ディレイ判定部１１１８は、運転状態判定部１１１１から、エンジン１が燃料カット運転したことを示す信号を受けると、サイクル数の計数を開始する。ディレイ判定部１１１８は、エンジン１への燃料の供給を停止してから、設定したサイクル数が経過したことを判定すると、制限部１１１７に信号を出力する。尚、ディレイ判定部１１１８は、サイクル数を計数する代わりに、エンジン１への燃料の供給を停止してからの時間を計測してもよい。
【０１５４】
（故障診断に関連した具体的構成）
図９は、筒内圧センサＳＷ６が正常であるときに出力する検知信号と、筒内圧センサＳＷ６が故障しているときに出力する検知信号と、の例を示している。図９の横軸はクランク角であり、０は圧縮上死点である。図９の縦軸は燃焼室１７内の圧力（筒内圧）であり、筒内圧センサＳＷ６の検知信号に比例する。
【０１５５】
図９に示すように、筒内圧センサＳＷ６が正常であれば、筒内圧は、圧縮上死点付近において最大になるとともに、圧力が最大となるクランク角を中心に略対称となる。筒内圧センサＳＷ６が故障していない場合（正常時）、トップ後信号値は、冷却損失等の影響を受けてトップ前信号値よりも若干低下する。
【０１５６】
図１０は、正常時の圧力差を例示している。図１０に示す圧力差は、トップ前信号値から、正常時におけるトップ後信号値（≒トップ後予測値）を減算した差分を示している。
【０１５７】
図１０に示すように、エンジン１の回転数が高くなると、単位時間あたりの冷却損失が少なくなるため、圧縮上死点後の筒内圧は概ね高くなる。これにより、正常時の圧力差は概して小さくなる。
【０１５８】
また、図１０に示すように、燃焼室１７内に充填される空気量（筒内空気量）が多いときには、圧縮行程中の漏れが多くなって、圧縮上死点後の筒内圧が概ね低下する。これにより、正常時の圧力差は概して小さくなる。
【０１５９】
図１０に示す傾向は、筒内圧センサＳＷ６が正常に動作しているときの傾向である。これに対し、本願発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、筒内圧センサＳＷ６が故障しているときの傾向について新たな知見を得た。
【０１６０】
具体的に、筒内圧センサＳＷ６が熱等の影響により故障すると、トップ後信号値が、トップ前信号値と比較して大きく増減することが新たにわかった。よって、仮に筒内圧センサＳＷ６が故障すれば、実際に検出されるトップ後信号値は、正常時に到達すると予測されるトップ後予測値に対して、相対的に大きくずれることになる。本願発明者らの検討によると、絶縁部７１２に絶縁異常が生じたときに、トップ後信号値が低下することがわかった。この場合、筒内圧センサＳＷ６の信号の値の対称性が崩れた結果、トップ前信号値およびトップ後予測値と、トップ後信号値との差が大きくなる。
【０１６１】
そこで、診断部１１１は、前述のように、予め推定されたトップ後予測値と、読込部１１１３が読み込んだトップ後信号値との比較に基づいて、筒内圧センサＳＷ６が故障であると判定する。
【０１６２】
エンジン１が定常運転を継続している間であれば、筒内圧センサＳＷ６の故障とは無関係な出力のばらつきを抑えることができる。よって、故障とは無関係な出力のばらつきを抑える一方で、故障時に出力が顕著に増減するようなタイミングで診断を行うことが可能になる。これにより、絶縁部７１２に関連する故障をより正確に診断することができる。
【０１６３】
トップ後予測値は、前述のように推定部１１１４が推定する。推定部１１１４は、トップ前信号値に基づいてトップ後予測値を推定する。ＥＣＵ１０のメモリ１０２には、図１０に示す圧力差に対応したマップが記憶されている。推定部１１１４は、そのマップに基づいて、エンジン１の運転状態に基づいた圧力差を読み出すとともに、その圧力差をトップ前信号値から減算することにより、トップ後予測値を推定する。
【０１６４】
トップ後予測値は、その推定手法から明らかなように、筒内圧センサＳＷ６が正常に動作しているときのトップ後信号値と一致する。よって、トップ後予測値と、トップ前信号値との差は、図１０に例示した傾向を示す。
【０１６５】
つまり、推定部１１１４は、エンジン１の回転数が高いときには、低いときよりもトップ後予測値を概ね高く推定するようになっている。これにより、冷却損失の影響を考慮したことになる。冷却損失の影響は、筒内圧センサＳＷ６の故障とは無関係であるものの、筒内圧を推定する際の誤差因子となり得る。故障診断をより正確に行うためには、冷却損失の影響を考慮することが有効である。
【０１６６】
また、推定部１１１４は、燃焼室１７内に充填される空気量が多いときには、少ないときよりもトップ後予測値を概ね低く推定するようになっている。これにより、ピストンリングの合口からの漏れを考慮したことになる。この現象は、筒内圧センサＳＷ６の故障とは無関係であるものの、筒内圧を推定する際の誤差因子となり得る。故障診断をより正確に行うためには、前記合口からの漏れを考慮することが有効である。
【０１６７】
また、燃焼室１７内で混合気が燃焼しているとき（エンジン１が定常運転を継続しているとき）に特有の傾向として、推定部１１１４は、エンジン１の負荷が高いときには、低いときよりも燃焼室１７内の圧力を大きく推定する。
【０１６８】
エンジン１の負荷が高いときには、低いときに比して燃焼圧が高くなる。本願発明者らは、燃焼圧が高いときには、ダイヤフラム７１と圧電素子７５との噛み合わせが強まった結果、筒内圧センサＳＷ６の信号の値が低出力側に現れることを確認した。この現象は、トップ前信号値に比して、トップ後信号値を大きく低下させる。こうした傾向は、筒内圧センサＳＷ６の故障とは無関係であるものの、筒内圧を推定する際の誤差因子となり得る。故障診断をより正確に行うためには、噛み合わせの影響を考慮することが有効である。
【０１６９】
具体的に、推定部１１１４は、エンジン１の負荷が高いときには、低いときに比してトップ後予測値を低く推定する。これにより、筒内圧センサＳＷ６の故障をより正確に診断する上で有利になる。
【０１７０】
例えば空燃比が一定の場合、エンジン１の負荷は、燃焼室１７内に充填される空気の量が多くなるに従って高くなる。よって、トップ後予測値の推定に用いる圧力差は、図１１に示すように、筒内空気量と同一の傾向、又は、類似した傾向を示すようになっている。
【０１７１】
また、例えばＥＧＲガスの量が多い場合は、少ない場合に比して、混合気の比熱比、ひいては燃焼温度が小さくなる。この場合、筒内圧センサＳＷ６に対する燃焼の影響が相対的に小さくなり、正常時の圧力差が小さくなると考えられる（図１２を参照）。こうした傾向は、筒内圧センサＳＷ６の故障とは無関係であるものの、筒内圧を推定する際の誤差因子となり得る。よって、故障診断の正確性を高めるためには、ＥＧＲガスの量を考慮することが有効である。
【０１７２】
具体的に、推定部１１１４は、混合気に含まれるＥＧＲガスの量が多いときには、低いときに比してトップ後予測値を高く推定する。これにより、筒内圧センサＳＷ６の故障をより正確に診断する上で有利になる。
【０１７３】
診断部１１１は、トップ後予測値に対応したしきい値を設定する。具体的に、しきい値設定部１１１５は、トップ前信号値からトップ後予測値を減算して得られる差分（つまり、正常時の圧力差）よりも大きくなるように、しきい値を設定する。しきい値は、トップ後予測値が低いときには、高いときに比して大きくなるように設定される。
【０１７４】
そうした構成を採用した場合、診断部１１１は、例えばエンジンの回転数が高いときには、低いときよりもしきい値を小さくすることになる。同様に、診断部１１１は、例えば燃焼室１７内に充填される空気量が多いときには、少ないときよりもしきい値を大きくすることになる。これにより、冷却損失に起因した圧力差以上にしきい値を設定したり、漏れ損失に起因した広がり以上にしきい値を設定したり、することが可能となる。これにより、故障診断の正確性を高めることができる。
【０１７５】
故障判定部１１１２は、トップ後予測値と、トップ後信号値とを間接的に比較する。詳しくは、故障判定部１１１２は、トップ後予測値に応じて定めたしきい値と、トップ前信号値およびトップ後信号値の差分とを比較するとともに、そうして比較された差分の大きさがしきい値を超えているときに、筒内圧センサＳＷ６が故障であると判定する。これにより、筒内圧センサＳＷ６の故障診断をより正確に行うことができる。
【０１７６】
なお、故障判定部１１１２は、トップ前信号値およびトップ後信号値との差分と、しきい値との比較を繰り返し実行し、そうして比較された差分の大きさがしきい値を超えている、という判定が複数回に亘って連続して成されたときに、筒内圧センサＳＷ６が故障であると判定する、としてもよい。
【０１７７】
例えば、筒内圧センサＳＷ６を構成する部品同士の噛み合わせが圧縮行程中に変化した結果、圧縮上死点後に、燃焼室１７内の圧力が低下する可能性がある。こうした圧力低下は一時的な現象に過ぎないが、筒内圧センサＳＷの誤診断を招く虞がある。
【０１７８】
対して、筒内圧センサＳＷ６が実際に故障していた場合には、燃焼室１７内の圧力は継続的に低下することになるから、前記のように故障判定部１１１２による判定を繰り返し行うことで、筒内圧センサＳＷ６の故障診断をより正確に行う上で有利になる。
【０１７９】
（筒内圧センサの故障診断の手順）
図１３Ａ及び図１３Ｂは、故障診断装置１００が実行する、筒内圧センサＳＷ６の故障診断の手順を示すフローチャートである。スタート後のステップＳ１において、故障診断装置１００は、各センサＳＷ１〜ＳＷ１７の検知信号を読み込む。
【０１８０】
続くステップＳ２において、運転状態判定部１１１１は、各センサＳＷ１〜ＳＷ１７の検知信号に基づいて、所定時間に亘りエンジン１が定常運転を継続しているか否かを判定する。具体的に、運転状態判定部１１１１は、燃焼室１７の中に充填される空気の量と、燃焼室１７の中の混合気に含まれるＥＧＲガスの量と、燃焼室１７の中に供給される燃料の量とのそれぞれの変化量が全て所定以下と判定されたときに、エンジン１が定常運転していると判定する。例えば、燃焼室１７の中に供給される燃料の量は、アクセル開度センサＳＷ１２の検知信号を介して判定してもよい。
【０１８１】
ステップＳ２において定常運転が継続していると判定された場合は、プロセスはステップＳ１２へ進む。定常運転が継続していないと判定された場合は、プロセスはステップＳ３へ進む。前者の場合は、吸気弁２１の閉弁タイミングに係る判定（ステップＳ１２）を行った後に筒内圧センサＳＷ６の故障診断を実行する処理（ステップＳ１３〜Ｓ２４）に進む。後者の場合は、燃料カット運転を実行するか否かの判定（ステップＳ３〜Ｓ９）を経由した上で、故障診断の制限に係る処理（ステップＳ１０〜Ｓ１１）を行って故障診断を実行する処理（ステップＳ１３〜Ｓ２４）に進む。
【０１８２】
具体的に、ステップＳ１２において、診断部１１１のバルブタイミング判定部１１１９は、吸気弁２１の閉弁タイミングが目標タイミングになったか、又は、目標タイミングにほぼなったか否かを判定する。ステップＳ１２の判定がＮＯの間は、プロセスはステップＳ１２を繰り返す。プロセスがステップＳ１２を繰り返している間、制限部１１１７は、故障判定部１１１２による故障診断の実行を制限する。ステップＳ１２の判定がＹＥＳになれば、プロセスはステップＳ１３に移行する。
【０１８３】
一方、ステップＳ３において、運転状態判定部１１１１は、減速燃料カット条件が成立したか否かを判定する。具体的に、運転状態判定部１１１１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。アクセル開度がゼロになって減速燃料カット条件が成立したときには、プロセスはステップＳ４に進む。減速燃料カット条件が成立していないときには、プロセスはリターンする。
【０１８４】
ステップＳ４において運転状態判定部１１１１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を判定する。エンジン水温が所定値を超えていれば、燃料カットを実行する。エンジン水温が所定値を超えていなければ、燃料カットを実行しない。ステップＳ４の判定がＹＥＳのときに、プロセスはステップＳ５に移行する。ステップＳ４の判定がＮＯのときに、プロセスはリターンする。
【０１８５】
ステップＳ５において運転状態判定部１１１１は、ＥＧＲ弁５４の開度がゼロ、又は、ほぼゼロになったか否かを判定する。ＥＧＲ弁５４は、燃焼カット中は閉弁する。ステップＳ５の判定がＹＥＳのときには、プロセスはステップＳ６に進み、ステップＳ５の判定がＮＯのときには、プロセスはリターンする。
【０１８６】
ステップＳ６においてエンジン制御部１１２は、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（つまり、燃料カット）。続くステップＳ７において、エンジン制御部１１２は、吸気電動Ｓ−ＶＴ２３を通じて、吸気弁２１のバルブタイミングを、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。
【０１８７】
ステップＳ８において運転状態判定部１１１１は、減速燃料カットの中止条件が成立したか否かを判定する。例えばエンジン回転数が下がり過ぎたときは、エンジン制御部１１２が燃料カットを中止する。また、アクセル開度がゼロを超えると、燃料カットを中止する。ステップＳ８の判定がＹＥＳであるときには、プロセスはステップＳ９に進み、エンジン制御部１１２が減速燃料カットを中止する。ステップＳ８の判定がＮＯであるときには、プロセスはステップＳ１０に進む。
【０１８８】
ステップＳ１０において、診断部１１１のバルブタイミング判定部１１１９は、吸気弁２１の閉弁タイミングが目標タイミングになったか、又は、目標タイミングにほぼなったか否かを判定する。ステップＳ１０の判定がＮＯの間は、プロセスはステップＳ１０を繰り返す。プロセスがステップＳ１０を繰り返している間、制限部１１１７は、故障判定部１１１２による故障診断の実行を制限する。ステップＳ１０の判定がＹＥＳになれば、プロセスはステップＳ１１に移行する。
【０１８９】
ステップＳ１１において診断部１１１のディレイ判定部１１１８は、燃料カットが開始してからディレイサイクルが経過したか否かを判定する。ここで、図１４の上図１４１は、エンジン回転数とディレイサイクルとの関係を示している。ディレイサイクルは、エンジン回転数の高低に関わらず一定である。所定回数のサイクルを経過させることにより、各燃焼室１７について、少なくとも一回のガス交換を行うことができ、各燃焼室１７内の環境が安定する。
【０１９０】
尚、前述したように、ディレイ判定部１１１８は、エンジン１のサイクル数を計数する代わりに、時間を計測してもよい。図１４の下図１４２は、エンジン回転数とディレイ時間との関係を例示している。エンジン回転数が高いほど、ディレイ時間は短くなる。エンジン回転数が高いほど、１サイクルに要する時間が短くなるためである。
【０１９１】
図１３Ａのフローに戻り、ステップＳ１１の判定がＮＯのときには、プロセスはステップＳ１１を繰り返す。制限部１１１７は、故障判定部１１１２による故障診断の実行を制限する。ステップＳ１０の判定がＹＥＳになれば、プロセスはステップＳ１３に進む。
【０１９２】
制限部１１１７が、吸気弁２１の閉弁タイミングが目標タイミングになったこと、及び、燃料カットを開始してからディレイサイクル（又はディレイ時間）が経過したこと、の二つ条件が成立するまで、筒内圧センサＳＷ６の故障診断を制限する。このことにより、故障判定部１１１２は、燃焼室１７内が同じ状態にあるときに、筒内圧センサＳＷ６の故障診断を行うことができるから、故障診断の正確性を向上させることができる。
【０１９３】
図１３Ｂのフローに示すステップＳ１３以降のプロセスは、エンジン１が定常運転を継続していた場合と、燃料カットを開始してからディレイサイクルが経過した場合とで共通である。
【０１９４】
具体的に、ステップＳ１３において、診断部１１１は、吸気弁２１の閉弁タイミングと、点火プラグ２５の点火タイミングとに基づいて、特定クランク角を設定する。この構成例において、診断部１１１は、トップ後タイミングが膨張行程の前期となるようにかつ、トップ前タイミングが点火タイミング前になるように、特定クランク角を設定する。
【０１９５】
続いて、ステップＳ１４において、診断部１１１の読込部１１１３は、筒内圧センサＳＷ６の検知信号を読み込む。詳しくは、読込部１１１３は、ステップＳ１３において設定した特定クランク角に基づいてトップ前タイミングを設定するとともに、その設定に対応したトップ前信号値を読み込む。
【０１９６】
続いて、ステップＳ１５において、診断部１１１の推定部１１１４は、トップ前信号値に基づいて、筒内圧センサＳＷ６が故障していなければ実現されると予測されるトップ後信号値（トップ後予測値）を推定する。そして、ステップＳ１５から続くステップＳ１６において、診断部１１１のしきい値設定部１１１５は、トップ後予測値に対応したしきい値を設定する。
【０１９７】
そして、ステップＳ１７において、診断部１１１の読込部１１１３は、筒内圧センサＳＷ６の検知信号を再び読み込む。詳しくは、読込部１１１３は、ステップＳ１３において設定した特定クランク角に基づいてトップ後タイミングを設定するとともに、その設定に対応したトップ後信号値を読み込む。
【０１９８】
そして、ステップＳ１８において、診断部１１１の故障判定部１１１２は、トップ後予測値とトップ後信号値とを比較する。詳しくは、故障判定部１１１２は、トップ後予測値に基づき設定したしきい値と、トップ前信号値からトップ後信号値を減算して得た差分とを比較する。
【０１９９】
ステップＳ１９において、故障判定部１１１２は、トップ前信号値とトップ後信号値との差分が、トップ後予測値に基づいたしきい値を超えているか否かを判定する。しきい値を超えている場合は、筒内圧センサＳＷ６が故障していると考えられるため、プロセスはステップＳ２０に進む。ステップＳ２０において、故障判定部１１１２は、故障判定カウンタを１だけカウントアップする。しきい値を超えていない場合は、筒内圧センサＳＷ６が故障していないと考えられるため、プロセスはステップＳ２１に進む。ステップＳ２１において、故障判定部１１１２は、故障判定カウンタをゼロにする。
【０２００】
その後、ステップＳ２２において、故障判定部１１１２は、故障判定カウンタが所定値を超えたか否かを判定する。所定値は、例えば３〜５程度としてもよい。ステップＳ２２の判定がＮＯのときには、プロセスはリターンする。ステップＳ２２の判定がＹＥＳのときには、プロセスはステップＳ２３に進む。つまり、故障判定部１１１２が筒内圧センサＳＷ６の故障を数回程度連続して判定したときに、故障判定部１１１２は、ステップＳ２３において、筒内圧センサＳＷ６が故障していると診断する。筒内圧センサＳＷ６の故障を、複数回の判定に基づいて診断することにより、誤診断を抑制することができる。
【０２０１】
ステップＳ２３から続くステップＳ２４において、故障判定部１１１２は、報知部５７を通じて、報知を実行する。筒内圧センサＳＷ６が故障していることがユーザに伝えられる。その結果、故障している筒内圧センサＳＷ６の交換等が行われる。
【０２０２】
（タイムチャート）
図１５及び図１６は、筒内圧センサＳＷ６の故障診断装置１００が、図１３Ａ及び１３Ｂのフローチャートに従って筒内圧センサＳＷ６の故障診断を行ったときの、各パラメータの変化を例示するタイムチャートである。図１５及び図１６の横軸は、時間の経過を示している。
【０２０３】
ここで、図１５は、エンジン１が定常運転を継続しているときに故障診断を行ったときのタイムチャートであり、図１６は、燃料カット運転に際して故障診断を行ったときのタイムチャートである。
【０２０４】
−定常運転を継続しているときの故障診断−
先ず、自動車の走行中に、運転者が踏んでいたアクセルペダル開度を戻すことにより、アクセル開度が次第に小さくなり、時刻ｔ１において、アクセル開度が略一定になったとする（波形１５１参照）。これにより、燃焼室１７内へ供給される燃料の量も略一定になる。その結果、燃料の変化量は、所定以下になると判定される。
【０２０５】
また、ＥＧＲ弁５４の開度は、アクセル開度と共に次第に小さくなり、時刻ｔ１においてＥＧＲ弁５４の開度も略一定になる（波形１５２参照）。これにより、燃焼室１７内に形成される混合気に含まれるＥＧＲガスの量も略一定になる。その結果、ＥＧＲガスの変化量は、所定以下になると判定される。
【０２０６】
尚、図１５には示していないが、ここに例示するタイムチャートにおいては、燃焼室１７内に充填される空気の量も、時刻ｔ１において略一定となる。その結果、燃焼室１７内に充填される空気の変化量もまた、時刻ｔ１において所定以下になると判定される。
【０２０７】
これらの判断を受けて、ＥＣＵ１０は、エンジン１が定常運転をしていると判定する。エンジン１が定常運転していることを示す定常運転フラグは、波形１５３に示すように、時刻ｔ１において０から１になる。定常運転フラグが１になると、運転状態判定部１１１１は、定常運転フラグが０から１になってからの経過時間をカウントする（波形１５５参照）。このカウントは、時間を直接計測してもよいし、サイクル数を介して間接的に軽装してもよい。
【０２０８】
このとき、吸気弁２１の閉弁タイミングは、定常運転に見合う目標タイミングに変更される。変更前の閉弁タイミングと、目標タイミングとの位相差に応じて、吸気弁２１の閉弁タイミングが目標タイミングに到達するまでの時間は変わる。
【０２０９】
波形１５５に示すように、運転状態判定部１１１１は、時刻ｔ２において、所定の設定時間に亘ってエンジン１が定常運転を継続していると判定する。その後、運転状態判定部１１１１は、時刻ｔ３において、吸気弁２１のバルブタイミングが目標タイミングに到達したことを判定する。このように、定常運転が継続していることと、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こととの両方の条件が成立すると、故障診断の実行フラグは、波形１５６に示すように、時刻ｔ３において０から１となる。
【０２１０】
故障診断の実行フラグが１となったことを受けて、故障判定部１１１２は、筒内圧センサＳＷ６の故障判定を開始する。そして、時刻ｔ４において、運転者がアクセルペダルを踏むことにより、エンジン１が定常運転から過渡運転へと移行すると、定常運転フラグは１から０となる。それと同時に、筒内圧センサＳＷ６の故障診断を中止するべく、故障診断実行フラグも１から０となる。経過時間のカウントもリセットされる。
【０２１１】
−燃焼カット運転しているときの故障診断−
先ず、自動車の走行中に、運転者が、踏んでいたアクセルペダルを戻すことにより、アクセル開度が次第に小さくなり、時刻ｔ１において、アクセル開度がゼロになったとする（波形１６１参照）。ＥＧＲ弁５４の開度は、アクセル開度と共に次第に小さくなり、時刻ｔ１においてＥＧＲ弁５４の開度もゼロになる（波形１６２参照）。尚、図１６には示していないが、エンジン１の水温は所定値を超えており、減速燃料カットが可能である。Ｆ／Ｃフラグは、波形１６３に示すように、時刻ｔ１にゼロから１になる。Ｆ／Ｃフラグが１になると、エンジン制御部１１２は、燃料の供給を停止する。従って、時刻ｔ１以降は、エンジン１は燃料カット運転をしている。
【０２１２】
吸気弁２１の閉弁タイミングは、予め設定されている目標タイミングに変更される。変更前の閉弁タイミングと、目標タイミングとの位相差に応じて、吸気弁２１の閉弁タイミングが目標タイミングに到達するまでの時間は変わる。位相差が大きいときには、波形１６４に実線で示すように、吸気弁２１の閉弁タイミングが目標タイミングに到達するまでの時間が長い。位相差が小さいときには、波形１５４に一点鎖線で示すように、吸気弁２１の閉弁タイミングが目標タイミングに到達するまでの時間が短い。
【０２１３】
波形１６５に示すように、燃料カットが開始すると、ディレイ判定部１１１８は、サイクルのカウントを開始する。ディレイサイクルは、例えば７〜９サイクルとしてもよい。図１６の例では、時刻ｔ２にディレイサイクルが経過する。
【０２１４】
ここで、ディレイサイクルは、吸気弁２１の閉弁タイミングが目標タイミングに到達するまでの最長時間（ｔ３−ｔ１）と、最短時間（ｔ３’−ｔ１）との間になるように設定されている。筒内圧センサＳＷ６の故障診断は、エンジン１が燃料カット運転をしている間に行う。エンジン１が燃料カット運転を終了すると、筒内圧センサＳＷ６の故障診断を行うことができない。筒内圧センサＳＷ６の故障診断の頻度を高くしようとすると、エンジン１への燃料の供給を停止してから速やかに故障診断を行うことが好ましい。診断頻度を高めるには、ディレイサイクルは可能な限り少なくした方が有利である。吸気弁２１のバルブタイミングが目標タイミングになる最長の変更時間よりも、ディレイサイクルの経過時間を短くすることによって、故障診断の頻度の向上に有利になる。
【０２１５】
一方、ディレイサイクルの経過時間を、吸気弁２１のバルブタイミングが目標タイミングになる最短の変更時間よりも、長くすることによって、燃焼室１７内の状態が安定化するため、故障診断の正確性を高める上で有利になる。ディレイサイクル（又はディレイ時間）を調整することによって、故障診断の正確性の向上と、故障診断の頻度の向上と、を両立させることができる。
【０２１６】
図１６に示す例では、時刻ｔ３において、ディレイサイクルが経過することと、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こととの両方の条件が成立する。故障診断の実行フラグは、波形１６６に示すように、時刻ｔ３においてゼロから１となり、故障判定部１１１２は、筒内圧センサＳＷ６の故障判定を実行する。
【０２１７】
尚、図１６に示す例において、吸気弁２１のバルブタイミングが目標タイミングになる時刻が早いとき（時刻ｔ３’）には、故障診断の実行フラグは、波形１６６に一点鎖線で示すように、時刻ｔ２においてゼロから１となる。
【０２１８】
そして、時刻ｔ４において、運転者がアクセルペダルを踏むことにより、アクセル開度がゼロよりも大きくなると、燃料カットを中止するために、Ｆ／Ｃフラグがゼロになる。それと共に、筒内圧センサＳＷ６の故障診断も中止になるから、故障診断実行フラグもゼロになる。
【０２１９】
《他の実施形態》
−診断方法の変形例−
前記実施形態では、診断部１１１は、トップ後予測値に基づいてしきい値を定めるように構成されていたが、この構成には限られない。トップ後予測値を介することなく、トップ前信号値と、エンジン１の運転状態とに基づいて、しきい値を直接的に定めてもよい。この場合、しきい値は、図１０〜図１２に示す圧力差と同様の傾向を示すことになる。
【０２２０】
−フローの変形例−
図１７は、筒内圧センサの故障診断に係るフローの変形例を示している。図１７のステップＳ２０〜Ｓ２６は、図１３ＢのステップＳ２０〜Ｓ２４を置き換えて成る。
【０２２１】
先ずステップＳ１９において、故障判定部１１１２が、トップ前信号値とトップ後信号値との差分が、トップ後予測値に基づいたしきい値を超えていると判定した場合には、プロセスはステップＳ２０に進む一方、前記差分がしきい値以下と判定した場合には、プロセスはステップＳ２１に進む。
【０２２２】
ステップＳ２０に進んだ場合は、筒内圧センサＳＷ６が故障していると考えられるため、故障判定部１１１２は、故障判定カウンタを１だけカウントアップし、正常判定カウンタを１だけカウントダウンする。一方、ステップＳ２１には、筒内圧センサＳＷ６が故障していないと考えられるため、故障判定部１１１２は、故障判定カウンタを１だけカウントダウンし、正常判定カウンタを１だけカウントアップする。
【０２２３】
続くステップＳ２２において、故障判定部１１１２は、故障判定カウンタが所定値を超えたか否かを判定する。ステップＳ２２の判定がＹＥＳの場合は、プロセスはステップＳ２３に進む。つまり、筒内圧センサＳＷ６が故障していると判定される頻度が、筒内圧センサＳＷ６が故障していないと判定される頻度よりも高いことから、故障判定部１１１２は、筒内圧センサＳＷ６が故障していると診断し、続くステップＳ２４において故障判定部１１１２は、報知部５７を通じて報知を行う。
【０２２４】
一方、ステップＳ２２の判定がＮＯの場合は、プロセスはステップＳ２５に進む。ステップＳ２５において故障判定部１１１２は、正常判定カウンタが所定値を超えたか否かを判定する。ステップＳ２５の判定がＹＥＳのときには、プロセスはステップＳ２６に進む。筒内圧センサＳＷ６が故障していないと判定される頻度が、筒内圧センサＳＷ６が故障していると判定される頻度よりも高いことから、故障判定部１１１２は、筒内圧センサＳＷ６が故障していないと診断して故障判定カウンタをゼロにする。また、故障判定部１１１２は正常判定カウンタもゼロにする。一方、ステップＳ２５の判定がＮＯのときには、プロセスはリターンする。
【０２２５】
このように、正常判定カウンタと故障判定カウンタとの二種類のカウンタを利用して、筒内圧センサＳＷ６の故障を診断することにより、故障診断装置１００は、誤診断を抑制することができる。
【０２２６】
この構成に代えて、運転状態判定部１１１１は、燃焼室１７の中に充填される空気の量と、燃焼室１７の中の混合気に含まれるＥＧＲガスの量と、燃焼室１７の中に供給される燃料の量と、のそれぞれの単位時間当りの変化量を判定してもよい。この場合、これら３つの変化量が全て所定以下と判定されたときに、エンジン１が定常運転していると判定することができる。
【０２２７】
尚、ここに開示する技術は、前述のように構成されたエンジン１に適用することに限定されない。エンジン１は、様々な構成を採用することが可能である。
【符号の説明】
【０２２８】
１        エンジン
１００    故障診断装置
１１１１  運転状態判定部
１１１２  故障判定部（判定部）
１１１３  読込部
１１１４  推定部
１７      燃焼室
２５      点火プラグ（点火部）
７１      タイヤフラム
７５      圧電素子
ＳＷ１    エアフローセンサ（検知部）
ＳＷ２    第１吸気温度センサ（検知部）
ＳＷ３    第１圧力センサ（検知部）
ＳＷ４    第２吸気温度センサ（検知部）
ＳＷ５    吸気圧センサ（検知部）
ＳＷ６    筒内圧センサ（検知部）
ＳＷ７    排気温度センサ（検知部）
ＳＷ８    リニアＯ２センサ（検知部）
ＳＷ９    ラムダＯ２センサ（検知部）
ＳＷ１０  水温センサ（検知部）
ＳＷ１１  クランク角センサ（検知部）
ＳＷ１２  アクセル開度センサ（検知部）
ＳＷ１３  吸気カム角センサ（検知部）
ＳＷ１４  排気カム角センサ（検知部）
ＳＷ１５  ＥＧＲ差圧センサ（検知部）
ＳＷ１６  燃圧センサ（検知部）
ＳＷ１７  第３吸気温度センサ（検知部）
【図１】
2020037893.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2020037893.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
2020037893.tif 000016
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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