(57)【要約】【課題】ノイズを除去する除去手段がある場合でも正確に筒内圧センサの瞬断を検出できる筒内圧センサの瞬断検出装置を提供すること。【解決手段】除去後筒内圧信号の微分信号を算出し、その微分信号ｄＰ／ｄθの大きさと所定閾値Ｂを比較して瞬断の有無を判断する。このために、除去手段を用いたときの、瞬断がない場合及び瞬断した場合における除去後筒内圧信号の波形が予めシミュレーションによって計算される。そして、クランク角θごとに、瞬断がない場合の除去後筒内圧信号と瞬断した場合の除去後筒内圧信号との差分Ａが計算される（図１０（ａ）（ｂ））。その差分Ａは、除去後筒内圧信号の波形を鈍らせる除去手段の特性であると言え、その差分Ａが大きくなるほど、除去後筒内圧信号の波形を鈍らせる度合いが大きいことになる。したがって、その差分Ａに基づいて閾値Ｂを定める（図１０（ｃ））。【選択図】図１０
2010285870.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ、クランクを有する内燃機関における前記シリンダの内圧である筒内圧を逐次検出する筒内圧センサと、
その筒内圧センサが検出した筒内圧を示した筒内圧信号に含まれているノイズ成分を除去する除去手段と、
前記筒内圧センサが検出する各筒内圧における前記クランクの回転角であるクランク角を検出するクランク角センサと、
そのクランク角センサが検出する前記クランク角の微小変化に対する、前記除去手段による除去後の前記筒内圧信号である除去後筒内圧信号の変化を示した微分信号若しくはその微分信号を変数とした所定信号を算出する微分信号算出手段と、
その微分信号算出手段が算出した前記微分信号若しくは前記所定信号が所定閾値に達した場合に、前記筒内圧センサが瞬断したと判断する瞬断判断手段と、を備える筒内圧センサの瞬断検出装置であって、
前記除去手段の影響で前記除去後筒内圧信号の波形が除去前の前記筒内圧信号の波形に比べて鈍り、その結果、瞬断した場合における前記微分信号若しくは前記所定信号の大きさが、前記除去手段がない場合に比べて小さい場合でも前記瞬断判断手段による瞬断の判断ができるように、前記除去後筒内圧信号の波形を鈍らせる前記除去手段の特性が考慮された前記閾値を設定する閾値設定手段を備えることを特徴とする筒内圧センサの瞬断検出装置。
【請求項２】
前記閾値設定手段は、
前記除去手段を用いたときの、瞬断がない場合及び瞬断した場合における前記除去後筒内圧信号の波形が予めシミュレーションによって計算され、前記クランク角ごとにそれら除去後筒内圧信号の差分に基づいて定められた前記閾値を閾値マップとして記憶する閾値マップ記憶手段と、
前記微分信号若しくは前記所定信号ごとに、前記閾値マップ記憶手段に記憶されている前記閾値マップから、対応する前記クランク角に対応した前記閾値を読み出して設定する閾値読出手段と、を含み構成されたことを特徴とする請求項１に記載の筒内圧センサの瞬断検出装置。
【請求項３】
前記シミュレーションは、前記除去後筒内圧信号の波形に影響を与える内燃機関の運転条件ごとになされ、
前記閾値マップ記憶手段には、前記内燃機関の運転条件ごとの前記閾値マップが記憶され、
前記閾値読出手段は、現在の前記内燃機関の運転条件に対応した前記閾値マップから前記閾値を読み出して設定することを特徴とする請求項２に記載の筒内圧センサの瞬断検出装置。
【請求項４】
前記内燃機関の運転条件は、前記内燃機関の回転数及び燃料噴射量の少なくとも一方であることを特徴とする請求項３に記載の筒内圧センサの瞬断検出装置。
【請求項５】
前記閾値設定手段は、
任意の信号波形に対する前記除去手段による除去前後で、その信号波形がどの程度鈍るかの指標となる前記除去手段のゲイン特性を記憶するゲイン特性記憶手段と、
前記除去後筒内圧信号の波形と前記ゲイン特性とを参照して、前記微分信号若しくは前記所定信号ごとに、算出の基となった前記除去後筒内圧信号が大きいほど大きくなり、かつ、前記ゲイン特性が大きいほど小さくなるように前記閾値を算出する閾値算出手段と、を含み構成されたことを特徴とする請求項１に記載の筒内圧センサの瞬断検出装置。
【請求項６】
前記閾値算出手段は、
前記除去後筒内圧信号の波形に予め定められた第一定数を乗算した基本閾値を算出する基本閾値算出手段と、
前記ゲイン特性の逆数に予め定められた第二定数を乗算した補正値を算出する補正値算出手段と、
前記微分信号若しくは前記所定信号ごとに、対応する前記基本閾値と前記補正値とを加算して前記閾値を算出する加算手段と、を含み構成されたことを特徴とする請求項５に記載の筒内圧センサの瞬断検出装置。
【請求項７】
所定期間内に、前記微分信号若しくは前記所定信号が前記閾値に達した回数である閾値到達回数を計測する回数計測手段を備え、
前記瞬断判断手段は、前記閾値到達回数が所定回数を超える場合に、前記筒内圧センサが瞬断したと判断することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の筒内圧センサの瞬断検出装置。
【請求項８】
前記除去手段は、特定の周波数成分を除去するフィルタ回路、若しくは平滑化、なまし処理によりノイズを除去する回路であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の筒内圧センサの瞬断検出装置。
【請求項９】
前記所定信号は、前記シリンダで発生した熱の熱発生率であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の筒内圧センサの瞬断検出装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の筒内圧センサの瞬断検出装置と、
前記熱発生率が第一所定値となるときの前記クランクの回転角であるクランク角を着火時期としたときに、その着火時期が第二所定値となるように燃料噴射時期を制御する燃焼時期制御を実行する燃焼時期制御手段と、
前記筒内圧センサの瞬断検出装置が前記筒内圧センサの瞬断を検出した場合には、前記燃焼時期制御を中止する中止手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項１１】
前記内燃機関の運転条件ごとに、適切な燃料噴射時期として予め定められた基本噴射時期のマップを記憶する噴射時期マップ記憶手段と、
前記中止手段が前記燃焼時期制御を中止した場合に、その退避処置として、現在の前記内燃機関の運転条件に対応して前記噴射時期マップ記憶手段に記憶されている前記基本噴射時期で燃料を噴射する退避処置実行手段と、を備えることを特徴とする請求項１０に記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に備えられた筒内圧センサからの信号が瞬間的に途絶える瞬断を検出する筒内圧センサの瞬断検出装置及びそれを用いた内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリンダ、クランクを有する内燃機関においては、一般的に、シリンダの内圧である筒内圧を逐次検出する筒内圧センサが設けられている。この筒内圧センサはＥＣＵと接続され、ＥＣＵは、筒内圧センサが検出した筒内圧を示した筒内圧信号を取得して、その筒内圧信号に基づいて燃料噴射時期を決定するなど内燃機関を制御する。ここで、筒内圧センサとＥＣＵとの接点であるターミナルが腐食、摩耗するなどして、筒内圧センサからの筒内圧信号が瞬間的に途絶える瞬断が生じることがある。この瞬断が生じると、正確でない筒内圧信号がＥＣＵに入力されることになり、ＥＣＵがその筒内圧信号に基づいて内燃機関の制御をすると、排気中の有害物資が増加したり、ドライバビリティが悪化したり、騒音が大きくなったりするので、好ましくない。
【０００３】
そこで、筒内圧センサの瞬断を検出する瞬断検出装置の開発が望まれている。一方、特許文献１には、筒内圧信号の変化量（微分信号）に基づいて、筒内圧信号に重畳したノイズを検出する方法が開示されている。そして、筒内圧センサの瞬断を検出する方法として、この特許文献１で開示された方法を用いることができる。すなわち、筒内圧は、クランクの回転角であるクランク角の変化に伴って徐々に変化する。したがって、クランク角の微小変化に対する筒内圧信号の変化を示した微分信号は、瞬断がない場合にはある閾値以下となる一方で、瞬断した場合には筒内圧信号が急激に変化するので、その閾値よりも大きくなる。つまり、筒内圧信号の微分信号が所定の閾値に達したか否かを判断することで、瞬断の有無を検出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−５６２７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、筒内圧センサが検出した筒内圧信号にはノイズが重畳していることがあるので、筒内圧センサとＥＣＵとの間に筒内圧信号に含まれているノイズ成分を除去するフィルタ回路等の除去手段が設けられることがある。この場合、ＥＣＵには、その除去手段による除去後の筒内圧信号である除去後筒内圧信号が入力されることになる。この除去後筒内圧信号の波形は、除去手段の影響で除去前の筒内圧信号の波形に比べて鈍っている。そのため、除去後筒内圧信号の微分信号の大きさは、除去手段がない場合に比べて小さくなり、瞬断したとしても、その微分信号が閾値に達しないことが起こり得る。つまり、除去手段があることによって、筒内圧センサの瞬断を正確に検出できなくなる恐れがある一方で、その除去手段を設けないようにすることは、筒内圧センサに重畳したノイズを除去できなくなるので好ましくない。
【０００６】
本発明は、以上の事情を鑑みてなされたものであり、除去手段がある場合でも正確に筒内圧センサの瞬断を検出できる筒内圧センサの瞬断検出装置を提供すること及びそれを用いて内燃機関を制御する内燃機関の制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、シリンダ、クランクを有する内燃機関における前記シリンダの内圧である筒内圧を逐次検出する筒内圧センサと、
その筒内圧センサが検出した筒内圧を示した筒内圧信号に含まれているノイズ成分を除去する除去手段と、
前記筒内圧センサが検出する各筒内圧における前記クランクの回転角であるクランク角を検出するクランク角センサと、
そのクランク角センサが検出する前記クランク角の微小変化に対する、前記除去手段による除去後の前記筒内圧信号である除去後筒内圧信号の変化を示した微分信号若しくはその微分信号を変数とした所定信号を算出する微分信号算出手段と、
その微分信号算出手段が算出した前記微分信号若しくは前記所定信号が所定閾値に達した場合に、前記筒内圧センサが瞬断したと判断する瞬断判断手段と、を備える筒内圧センサの瞬断検出装置であって、
前記除去手段の影響で前記除去後筒内圧信号の波形が除去前の前記筒内圧信号の波形に比べて鈍り、その結果、瞬断した場合における前記微分信号若しくは前記所定信号の大きさが、前記除去手段がない場合に比べて小さい場合でも前記瞬断判断手段による瞬断の判断ができるように、前記除去後筒内圧信号の波形を鈍らせる前記除去手段の特性が考慮された前記閾値を設定する閾値設定手段を備えることを特徴とする。
【０００８】
これによれば、筒内圧センサの瞬断検出装置は、除去後筒内圧信号の微分信号若しくはその微分信号を変数とした所定信号が所定閾値に達した場合に、筒内圧センサが瞬断したと判断する。ここで、上述したように、除去後筒内圧信号の波形は除去手段の影響で鈍っているので、除去後筒内圧信号の微分信号若しくは所定信号の大きさは、除去手段がない場合に比べて小さくなる。そこで、このような場合でも瞬断の判断が正確にできるように、閾値設定手段は、除去後筒内圧信号の波形を鈍らせる除去手段の特性が考慮された閾値を設定する。つまり、除去後筒内圧信号の波形を鈍らせる度合いが大きければ、その分、閾値が小さく設定される。したがって、除去手段の特性が考慮された、除去手段がない場合に比べて小さい閾値が設定されることになるので、瞬断したにもかかわらず微分信号若しくは所定信号が小さい場合でも正確に瞬断を検出することができる。
【０００９】
なお、上記所定信号は、除去後筒内圧信号の微分信号を変数とした信号である。つまり、微分信号が大きくなればその所定信号も大きくなる。したがって、微分信号と同様に、所定信号の大きさで瞬断の有無を判断することができる。
【００１０】
また、本発明の筒内圧センサの瞬断検出装置において、前記閾値設定手段は、
前記除去手段を用いたときの、瞬断がない場合及び瞬断した場合における前記除去後筒内圧信号の波形が予めシミュレーションによって計算され、前記クランク角ごとにそれら除去後筒内圧信号の差分に基づいて定められた前記閾値を閾値マップとして記憶する閾値マップ記憶手段と、
前記微分信号若しくは前記所定信号ごとに、前記閾値マップ記憶手段に記憶されている前記閾値マップから、対応する前記クランク角に対応した前記閾値を読み出して設定する閾値読出手段と、を含み構成される。
【００１１】
これによれば、除去手段を用いたときの、瞬断がない場合及び瞬断した場合における除去後筒内圧信号の波形が予めシミュレーションによって計算される。そして、クランク角ごとに、瞬断がない場合の除去後筒内圧信号と瞬断した場合の除去後筒内圧信号との差分が計算される。その差分は、除去後筒内圧信号の波形を鈍らせる除去手段の特性であると言え、その差分が大きくなるほど、除去後筒内圧信号の波形を鈍らせる度合いが大きいことになる。したがって、その差分に基づいて閾値を定めることができる。
【００１２】
ここで、クランク角が変化すると燃焼室の容積が変化するために、筒内圧、つまり筒内圧信号、除去後筒内圧信号も変化することになる。したがって、クランク角が異なると、瞬断がない場合の除去後筒内圧信号と瞬断した場合の除去後筒内圧信号との差分も異なることになる。そのため、同じ瞬断した場合における微分信号であっても、クランク角が異なると、算出の基となった除去後筒内圧信号の値が異なるため、それら微分信号は異なる値となる。そこで、本発明では、クランク角ごとで、瞬断がない場合の除去後筒内圧信号と瞬断した場合の除去後筒内圧信号との差分に基づいて閾値を定めて、それらを閾値マップとして閾値マップ記憶手段に記憶される。そして、閾値読出手段が、その閾値マップからクランク角に応じた閾値を読み出して設定するので、どのクランク角で瞬断があったとしても、正確にそれを検出することができる。
【００１３】
また、前記シミュレーションは、前記除去後筒内圧信号の波形に影響を与える内燃機関の運転条件ごとになされ、
前記閾値マップ記憶手段には、前記内燃機関の運転条件ごとの前記閾値マップが記憶され、
前記閾値読出手段は、現在の前記内燃機関の運転条件に対応した前記閾値マップから前記閾値を読み出して設定するのが好ましい。
【００１４】
除去後筒内圧信号は、上述したようにクランク角に応じて変化するが、内燃機関の所定の運転条件によっても変化する。そこで、上記シミュレーションは、除去後筒内圧信号の波形に影響を与える内燃機関の運転条件ごとになされ、閾値マップ記憶手段には、内燃機関の運転条件ごとの閾値マップが記憶される。そして、閾値読出手段が、現在の内燃機関の運転条件に対応した閾値マップから閾値を読み出して設定するので、より一層正確に瞬断を検出することができる。
【００１５】
その内燃機関の運転条件は、内燃機関の回転数及び燃料噴射量の少なくとも一方とすることができる。
【００１６】
また、上記のシミュレーションによって予め閾値を定めて記憶しておく方法の他に、以下のようにして閾値を設定してもよい。すなわち、本発明の筒内圧センサの瞬断検出装置において、前記閾値設定手段は、
任意の信号波形に対する前記除去手段による除去前後で、その信号波形がどの程度鈍るかの指標となる前記除去手段のゲイン特性を記憶するゲイン特性記憶手段と、
前記除去後筒内圧信号の波形と前記ゲイン特性とを参照して、前記微分信号若しくは前記所定信号ごとに、算出の基となった前記除去後筒内圧信号が大きいほど大きくなり、かつ、前記ゲイン特性が大きいほど小さくなるように前記閾値を算出する閾値算出手段と、を含み構成される。
【００１７】
これによれば、予め計算やカタログ値等によって上記ゲイン特性を求めることができるので、そのゲイン特性がゲイン特性記憶手段に記憶される。また、瞬断した場合における上記微分信号は、算出の基となった除去後筒内圧信号が大きいほど大きくなると考えられる。また、ゲイン特性が大きいほど、除去後筒内圧信号が鈍る度合いが高くなるので、微分信号は小さな値となる。つまり、瞬断した場合における上記微分信号は、算出の基となった除去後筒内圧信号が大きいほど大きくなり、ゲイン特性が大きいほど小さくなると考えられる。なお、上記所定信号も微分信号と同様に考えることができる。そして、閾値算出手段が、微分信号若しくは所定信号ごとに、算出の基となった除去後筒内圧信号が大きいほど大きくなり、かつ、ゲイン特性が大きいほど小さくなるように閾値を算出するので、どの除去後筒内圧信号において瞬断した場合でも、どのゲイン特性を有する除去手段を用いた場合でも、正確に瞬断を検出することができる。
【００１８】
なお、閾値算出手段が算出する閾値は、リアルタイムの除去後筒内圧信号に基づいたものであり、その除去後筒内圧信号は、内燃機関の運転条件が反映されたものである。つまり、閾値算出手段が算出する閾値は、内燃機関の運転条件が反映されたものであるので、内燃機関の運転条件が変わっても正確に瞬断を検出することができる。
【００１９】
また、前記閾値算出手段は、
前記除去後筒内圧信号の波形に予め定められた第一定数を乗算した基本閾値を算出する基本閾値算出手段と、
前記ゲイン特性の逆数に予め定められた第二定数を乗算した補正値を算出する補正値算出手段と、
前記微分信号若しくは前記所定信号ごとに、対応する前記基本閾値と前記補正値とを加算して前記閾値を算出する加算手段と、を含んで構成することができる。
【００２０】
これによれば、加算手段が算出する閾値は、除去後筒内圧信号が大きくなるほど大きくなる基本閾値と、ゲイン特性が大きくなるほど小さくなる補正値とを加算したものであるので、除去後筒内圧信号が大きいほど大きくなり、ゲイン特性が大きいほど小さくなる閾値を簡易に算出することができる。
【００２１】
また、本発明の筒内圧センサの瞬断検出装置は、所定期間内に、前記微分信号若しくは前記所定信号が前記閾値に達した回数である閾値到達回数を計測する回数計測手段をさらに備え、
前記瞬断判断手段は、前記閾値到達回数が所定回数を超える場合に、前記筒内圧センサが瞬断したと判断するとしてもよい。
【００２２】
これによれば、前記瞬断判断手段は、所定期間内に、前記微分信号若しくは前記所定信号が前記閾値に達した回数である閾値到達回数が所定回数を超えるまでは、瞬断であると判断しないので、例えば除去後筒内圧信号に何らかの原因でノイズが重畳した場合に、瞬断でない場合にもかかわらずそのノイズが原因で微分信号若しくは所定信号が大きくなって、誤って瞬断であると判断するのを防止できる。また、閾値到達回数は、所定期間内における回数であるので、無制限にその回数が積算されるわけではない。
【００２３】
また、前記除去手段は、特定の周波数成分を除去するフィルタ回路、若しくは平滑化、なまし処理によりノイズを除去する回路とすることができる。つまり、除去手段は、特定の周波数成分を除去するフィルタ回路に加えて、信号を平滑化し、又はなまし処理をしてノイズを除去する回路も含むものである。
【００２４】
また、前記所定信号は、前記シリンダで発生した熱の熱発生率とするのが好ましい。この熱発生率は、除去後筒内圧信号の微分信号に基づいて算出することができるので、微分信号を同様に、その大きさで瞬断の有無を判断することができる。加えて、熱発生率は、燃料噴射時期を決定したりするなど、他の用途にも用いることができる。
【００２５】
一方、本発明の内燃機関の制御装置は、上記筒内圧センサの瞬断検出装置と、
前記熱発生率が第一所定値となるときの前記クランクの回転角であるクランク角を着火時期としたときに、その着火時期が第二所定値となるように燃料噴射時期を制御する燃焼時期制御を実行する燃焼時期制御手段と、
前記筒内圧センサの瞬断検出装置が前記筒内圧センサの瞬断を検出した場合には、前記燃焼時期制御を中止する中止手段と、を備えることを特徴とする。
【００２６】
これによれば、燃焼時期制御手段が、燃料噴射時期を制御して着火時期を制御しているので、ノッキングの防止、有害排気ガスの低減、出力の高効率化等を図ることができる。その着火時期は、熱発生率が第一所定値となるときのクランク角である。上述したように、熱発生率は、除去後筒内圧信号の微分信号に基づいて算出されるので、筒内圧センサが瞬断した場合には、除去後筒内圧信号の微分信号が大きくなって、誤った熱発生率を算出することになる。そして、その誤った熱発生率に基づいて決定された着火時期も誤ったものとなり、その着火時期に基づいて燃料噴射時期を制御すると、ノッキングの発生、有害排気ガスの増加、出力の低化等、かえって好ましくない状況となる恐れがある。そこで、筒内圧センサの瞬断検出装置が筒内圧センサの瞬断を検出した場合には、中止手段が燃焼時期制御を中止するので、上記問題が引き起こされるのを防止できる。
【００２７】
また、本発明の内燃機関の制御装置は、さらに、前記内燃機関の運転条件ごとに、適切な燃料噴射時期として予め定められた基本噴射時期のマップを記憶する噴射時期マップ記憶手段と、
前記中止手段が前記燃焼時期制御を中止した場合に、その退避処置として、現在の前記内燃機関の運転条件に対応して前記噴射時期マップ記憶手段に記憶されている前記基本噴射時期で燃料を噴射する退避処置実行手段と、を備える。
【００２８】
これによれば、中止手段が前記燃焼時期制御を中止した場合には、退避処置実行手段が、退避処置として、現在の前記内燃機関の運転条件に対して、適切な燃料噴射時期として予め定められた基本噴射時期で燃料を噴射するので、瞬断がない場合に燃焼時期制御を実行したときと同じように、ノッキングの防止、有害排気ガスの低減、出力の高効率化等を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】エンジン制御システムの概略構成を示した図である。
【図２】ＥＣＵ５０の内部構成及びマイコン５１の機能ブロックを示した図である。
【図３】燃焼時期制御の概念図である。
【図４】燃焼時期制御のフローチャートである。
【図５】瞬断がない場合の筒内圧信号Ｐの波形を示した図である。
【図６】熱発生率ｄＱ／ｄθの波形を示した図である。
【図７】筒内圧センサ６６とＥＣＵ５０との接点であるターミナル６７を示した図である。
【図８】除去後筒内圧信号Ｐａの波形がＨ／Ｗフィルタ８０の影響で鈍ることを説明するための図である。
【図９】微分信号ｄＰ／ｄθが、Ｈ／Ｗフィルタ８０の影響で小さくなることを説明するための図である。
【図１０】第一実施形態における閾値Ｂの設定方法を説明するための図である。
【図１１】第一実施形態において、エンジン１０の運転条件ごとの閾値マップを示した図である。
【図１２】瞬断の有無を判断するとともに、その判断結果に基づいて、燃焼時期制御と退避処置とを切り替える制御を示したフローチャートである。
【図１３】微分信号ｄＰ／ｄθごとに閾値Ｂを設定することを説明するために図である。
【図１４】第二実施形態における閾値Ｂの設定方法を説明するための図である。
【図１５】第二実施形態において、閾値Ｂの設定するための処理を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
（第一実施形態）
以下、本発明の第一実施形態について図面を参照しながら説明する。この第一実施形態は、本発明の筒内圧センサの瞬断検出装置及び内燃機関の制御装置を具現化した実施形態である。なお、本実施形態のシステムは、コモンレール式の燃料噴射装置を備えたディーゼルエンジンを制御対象とするエンジン制御システムである。
【００３１】
先ず、本実施形態のエンジン制御システムの概略構成を説明する。図１は、本実施形態のエンジン制御システムの概略構成を示した図である。なお、このシステムの制御対象とするエンジン１０としては、４輪自動車（例えばＡＴ車）に搭載される多気筒（例えば直列４気筒）エンジンを想定している。ただし、この図１においては、説明の便宜上、１つのシリンダ１５のみを図示している。このエンジン１０は、４ストローク（４×ピストン行程）のレシプロ式ディーゼルエンジン（内燃機関）である。すなわち、このエンジン１０では、吸気弁２、排気弁３０のカム軸（図示外）に設けられた気筒判別センサ（電磁ピックアップ）にてその時の対象シリンダ♯１〜♯４について、それぞれ吸入・圧縮・燃焼・排気の４行程による１燃焼サイクル「７２０°ＣＡ」周期で、詳しくは例えば各シリンダ間で「１８０°ＣＡ」ずらして、シリンダ♯１、♯３、♯４、♯２の順に逐次実行される。これら４つのシリンダ♯１〜♯４の構成は基本的には同様の構成となっている。ここでは１つのシリンダ１５に注目して、当該システムについての説明を行う。
【００３２】
図１に示すように、このシステムは、シリンダ１５内で燃焼を通じて生成したトルクによる出力軸であるクランク軸４３を回転させるエンジン１０を制御対象として、そのエンジン１０を制御するための各種センサ及びＥＣＵ５０等を有して構築されている。以下、制御対象のエンジン１０をはじめとするこのシステムを構成する各要素について詳述する。
【００３３】
シリンダ１５内には、ピストン１６が収納され、そのピストン１６の往復運動により、エンジン１０の出力軸であるクランク軸４３が回転するようになっている。なお、クランク軸４３にはクランク軸とともに回転するパルサ４２が設けられている。そのパルサ４２の外周には、複数の歯が形成されている。そして、パルサ４２の外周側には、パルサ４２に形成された歯を検出することによって、クランク１８の回転角であるクランク角θを示したクランク角信号を出力するクランク角センサ６０（例えば電磁ピックアップ）が設けられている。そのクランク角センサ６０で出力されるクランク角信号が例えば１°ＣＡ周期となるように、パルサ４２の外周に形成された歯の数や間隔が定められている。また、パルサ４２の外周には、上死点検出用の歯も形成されており、クランク角センサ６０はその歯を検出することによって、上死点ＴＤＣに対応した上死点信号も出力している。
【００３４】
一方、このシステムの燃料供給系においては、燃料供給方式として筒内噴射式を採用している。すなわち、シリンダ１５内において燃焼室２０には、コモンレール３６（蓄圧配管）から分岐管１００を介して供給された高圧燃料（例えば噴射圧力「１０００気圧」以上の軽油）を、燃焼室２０内へ直接的に噴射供給する電磁駆動式の燃料噴射弁としてのインジェクタ４０が、さらに設けられている。その高圧燃料の圧力は、コモンレール３６内の圧力を検出するコモンレール圧センサ６４からの検出信号に基づいて制御されている。そして、エンジン１０においては、こうしたインジェクタ４０の開弁駆動により各シリンダ１５に対して所要の量の燃料が随時噴射供給されている。すなわち、エンジン１０の運転時には、吸気弁の開動作により吸入空気が吸気管からシリンダ１５の燃焼室２０内へ導入され、これがインジェクタ４０から噴射供給された燃料と混ざり、混合気の状態でシリンダ１５内のピストン１６により圧縮されて着火（自己着火）、燃焼し、排気弁の開動作により燃焼後の排気が排気管へ排出されることになる。
【００３５】
また燃焼室２０には、燃焼室２０内に位置する検出部（燃焼室２０内に差し込まれたプローブの先端部）にてシリンダ１５内の圧力Ｐ（筒内圧）を検出する筒内圧センサ６６が、例えば着火補助装置としてのグロープラグと一体にして設けられている（詳しくはシリンダヘッドに固定されている）。そしてこれにより、シリンダ１５内における燃焼状態の把握、すなわち着火時期や燃焼温度の推定、さらにはノッキング検出、燃焼圧のピーク位置検出、失火検出等が可能とされている。なお、筒内圧センサ６６で検出された筒内圧を示した筒内圧信号Ｐは、ＥＣＵ５０に入力される。また、上記インジェクタ４０と同様、筒内圧センサ６６もエンジン１０の各シリンダ（４つ図全て）の各燃焼室に対して、それぞれ設けられている。
【００３６】
さらに、上記エンジン１０を動力に利用して走行する図示しない車両（例えば４輪乗用車又はトラック等）には、上記各センサの他にも、車両制御のための各種センサが設けられている。例えば運転者の要求トルクを車両側に知らせるための運転操作部に相当するアクセルペダルには、同ペダルの状態（変位量）に応じた電気信号を出力するアクセルセンサ６２が、運転者によるアクセルペダルの操作量（踏み込み量）を検出するために設けられている。
【００３７】
ＥＣＵ５０は、内部にマイコン５１、ＲＡＭ５２及びＲＯＭ５３を有し、マイコン５１がＲＡＭ５２、ＲＯＭ５３を利用しつつ、筒内圧センナ６６を含む上記各種センサの検出信号に基づいてエンジン１０の運転条件やユーザの要求を把握し、それに応じてインジェクタ４０等の各種アクチュエータを操作することにより、その時々の状況に応じた最適な態様でエンジン１０に係る各種制御を行っている。例えばエンジン１０の定常運転時には、上記各センサの検出信号に基づいて、各種の燃焼条件（例えば噴射時期や燃料の噴射量等）を算出するとともに、各種アクチュエータを操作することで、上記各シリンダ内（燃焼室）での燃料燃焼を通じて生成される図示トルク（生成トルク）、ひいては実際に出力軸（クランク軸４３）へ出力される軸トルク（出力トルク）を制御する。
【００３８】
ここで、図２を参照して、ＥＣＵ５０についてさらに詳細に説明する。図２は、ＥＣＵ５０の内部構成及びマイコン５１の機能ブロックを示した図である。図２に示すように、ＥＣＵ５０は、図１に示すマイコン５１、ＲＡＭ５２、ＲＯＭ５３の他に、Ｈ／Ｗフィルタ８０とＡ／Ｄ変換器８１を有している。Ｈ／Ｗフィルタ８０は、入力された信号に含まれている特定の周波数成分を除去するフィルタ回路である。そのＨ／Ｗフィルタ８０は、本発明の「除去手段」に相当し、筒内圧センサ６６からの筒内圧信号Ｐが入力され、その筒内圧信号Ｐに含まれているノイズを除去する。なお、Ｈ／Ｗフィルタ８０として、特定の周波数成分を除去するフィルタ回路の他に、入力された信号を平滑化、なまし処理によりノイズを除去する回路を採用してもよい。
【００３９】
Ｈ／Ｗフィルタ８０によってノイズが除去された筒内圧信号Ｐである除去後筒内圧信号Ｐａは、Ａ／Ｄ変換器８１でデジタル化されてマイコン５１に入力される。
【００４０】
マイコン５１は、自身が実行する処理の機能別に、図２に示すように、概念的に燃焼制御部５１ａ、微分信号算出部５１ｂ、閾値設定部５１ｃ、瞬断判定部５１ｄ、制御切替部５１ｅ及び退避処置実行部５１ｆに分けられる。デジタル化された除去後筒内圧信号Ｐａは、燃焼制御部５１ａに送られて、燃焼制御部５１ａは、その除去後筒内圧信号Ｐａに基づいて、噴射された燃料の着火時期を制御する燃焼時期制御を実行する。ここで、図３はこの燃焼時期制御の概念図であり、図４は燃焼時期制御のフローチャートである。以下、図３、図４を参照しながら、燃焼制御部５１ａが実行する燃焼時期制御について説明する。なお、図４のフローチャートは、一定間隔で繰り返し実行される。
【００４１】
先ず、エンジン回転数ＮＥや燃料の噴射量Ｑなどのエンジン１０の運転条件に応じて基本噴射時期を算出する（図４：Ｓ１０、図３：「基本噴射時期算出」）。この基本噴射時期は、エンジン回転数ＮＥや燃料の噴射量Ｑなどのエンジン１０の運転条件ごとに、適切な燃料噴射時期として予め定められた基本噴射時期のマップとしてＲＯＭ５３等に記憶されており、そのマップから運転条件に応じた基本噴射時期を読み出せばよい。なお、エンジン回転数ＮＥは、クランク角センサ６０に基づいて算出し、燃料の噴射量Ｑは、アクセルセンサ６２からの要求トルク等に基づいて決定された指令噴射量を用いればよい。
【００４２】
一方、基本噴射時期で噴射したとしても、周囲の環境等の要因によって、意図した燃焼が行われない可能性がある。そこで基本噴射時期を補正するために、次いで、クランク角θごとに除去後筒内圧信号Ｐａを取得する（図４：Ｓ１１）。図５は、クランク角θを変数とした除去後筒内圧信号Ｐａの波形を示した図である。なお、図５において、上死点ＴＤＣのときにクランク角θがゼロとなっている。図５に示すように、除去後筒内圧信号Ｐａは、燃焼室２０の容積が最も小さくなる上死点ＴＤＣ付近で最も大きくなっている。
【００４３】
次いで、下記数１式によって、クランク角θの各々に対して、クランク角θの単位角度あたりの熱発生率ｄＱ／ｄθを算出する（図４：Ｓ１２）。
【数１】
2010285870.tif 000003
【００４４】
なお、数１式は多くの文献に記載されており（例えば、特許第３３３１１０７号公報）、熱発生率（ｄＱ／ｄθ）を算出するための信頼度が高い式であると考えられる。ここで、数１式中のκは比熱比、ｄＶ／ｄθはクランク角θの単位角度あたりの燃焼室２０の容積Ｖの変化率（容積変化率）、ｄＰ／ｄθはクランク角θの単位角度あたりの筒内圧Ｐ（除去後筒内圧信号Ｐａ）の変化率（筒内圧変化率、微分信号）である。なお容積変化率ｄＶ／ｄθは、予めＲＯＭ５３等に記憶されたクランク角θを変数とした容積Ｖの波形に基づいて算出することができる。また筒内圧変化率ｄＰ／ｄθは、ステップＳ１１で取得したクランク角θを変数とした除去後筒内圧信号Ｐａの波形（図５参照）に基づいて算出することができる。このように、筒内圧Ｐ、容積Ｖ、容積変化率ｄＶ／ｄθ及び筒内圧変化率ｄＰ／ｄθを数１式に代入することにより、熱発生率ｄＱ／ｄθを算出することができる。
【００４５】
ここで、図６は、ステップＳ１２で算出された熱発生率ｄＱ／ｄθの波形を示した図である。図６に示すように、熱発生率ｄＱ／ｄθは、上死点ＴＤＣ付近で急上昇している。これは、上死点ＴＤＣ付近で燃料が噴射されて燃焼するからでる。
【００４６】
次いで、図６に示すように、算出した熱発生率ｄＱ／ｄθが所定閾値となるクランク角θを実着火時期ｔ１として算出する（図４：Ｓ１３、図３：「実着火時期算出」）。ここで、噴射された燃料がどのように燃焼するかは、エンジンの回転数ＮＥと燃料の指令噴射量Ｑとに基づいて、事前に適合するためある程度予測することができる。そして、その予測を前提として、燃料の燃焼がどの時期に開始されれば、その燃焼が最適になされるのかを予測することができる。そこで、エンジン回転数ＮＥ及び燃料の噴射量Ｑに基づいて目標着火時期ｔ２を算出する（図４：Ｓ１４、図３：「目標着火時期算出」）。この目標着火時期ｔ２は、エンジン回転数ＮＥ及び燃焼の噴射量Ｑを変数とした運転条件ごとに予め定められ、マップとしてＲＯＭ５３等に記憶されている。
【００４７】
次いで、実着火時期ｔ１と目標着火時期ｔ２とに基づいて、基本噴射時期の補正量を算出する（図４：Ｓ１５、図３：「ＰＩ−ＦＢ」）。本実施形態では、ＰＩ制御によって基本噴射時期を補正して噴射時期を制御している。そのため、上記補正量は、実着火時期ｔ１と目標着火時期ｔ２との偏差Ｅｒｒｏｒ及びその積分値に基づいて算出する。なお、偏差Ｅｒｒｏｒ及びその積分値に加えて、偏差Ｅｒｒｏｒの微分値も加えて、補正量を算出してもよい（ＰＩＤ制御）。そして、その補正量に基づいて、基本噴射時期を補正する（図４：Ｓ１６）。その後、図４のフローチャートの処理を終了する。なお、図４のフローチャートの処理（Ｓ１０〜Ｓ１６）を実行するＥＣＵ５０が本発明の「燃焼時期制御手段」に相当する。
【００４８】
このように、燃焼時期を制御することにより、ノッキングの防止、有害排気ガスの低減、出力の高効率化等を図ることができる。ところで、図７に示すように、ＥＣＵ５０と筒内圧センサ６６とは、接点であるターミナル６７で接続されている。そして、このターミナル６７が腐食、摩耗するなどして、筒内圧センサ６６からの筒内圧信号Ｐが瞬間的に途絶える瞬断が生じることがある。この瞬断が生じると、正確でない筒内圧信号ＰがＥＣＵ５０に入力されて、正確でない除去後筒内圧信号Ｐａが燃焼制御部５１ａに入力されることになる。熱発生率ｄＱ／ｄθは、除去後筒内圧信号Ｐａ及びその微分信号ｄＰ／ｄθに基づいて算出されるので（数１式参照）、筒内圧センサ６６が瞬断した場合には、誤った熱発生率ｄＱ／ｄθを算出することになる。そして、その熱発生率ｄＱ／ｄθに基づいて決定された実着火時期ｔ２も誤ったものとなり、その実着火時期ｔ２に基づいて燃料噴射時期を制御すると、ノッキングの発生、有害排気ガスの増加、出力の低化等、かえって好ましくない状況となる恐れがある。そこで、マイコン５１は、筒内圧センサ６６の瞬断を検出して、瞬断を検出したときには、上記燃焼時期制御の実行を中止して、所定の退避処置を実行している。以下、瞬断の検出方法等を詳細に説明する。
【００４９】
図２の微分信号算出部５１ｂ、閾値設定部５１ｃ、瞬断判定部５１ｄ、制御切替部５１ｅ及び退避処置実行部５１ｆが、瞬断の検出機能及び退避処置の実行機能を有する部分である。ここで、図８は、クランク角θ１において瞬断があった場合における、Ｈ／Ｗフィルタ８０の通過前の筒内圧信号Ｐの波形１（破線）及び除去後筒内圧信号Ｐａの波形２（実線）を示した図である。また、図９は、クランク角θの微小変化に対する、波形１（図８参照）の微分信号ｄＰ／ｄθの波形３（破線）及び波形２（図８参照）の微分信号ｄＰ／ｄθの波形４（実線）を示した図である。図８に示すように、筒内圧信号Ｐはクランク角θの変化に伴って徐々に変化する一方で、瞬断があると、筒内圧信号Ｐが瞬間的にゼロとなりその前後で大きく変化する（波形１）。そのため、図９に示すように、筒内圧信号Ｐの微分信号ｄＰ／ｄθは、瞬断がないときには小さい値となっているのに対し、瞬断時においては大きな値となる。そこで、筒内圧信号Ｐの微分信号ｄＰ／ｄθが所定閾値Ｂに達したか否かで瞬断の有無を判断できると考えることができる。
【００５０】
しかし、実際は、マイコン５１には、筒内圧信号ＰはＨ／Ｗフィルタ８０によって筒内圧信号Ｐに含まれているノイズが除去された除去後筒内圧信号Ｐａとして入力される。そして、図８に示すように、その除去後筒内圧信号Ｐａの波形２は、Ｈ／Ｗフィルタ８０の特性によって鈍って、瞬断時においても除去後筒内圧信号Ｐａがゼロまで落ち込まない。したがって、瞬断時におけるその微分信号ｄＰ／ｄθ（波形４）は、Ｈ／Ｗフィルタ８０通過前の微分信号ｄＰ／ｄθ（波形３）に比べて小さくなる。つまり、Ｈ／Ｗフィルタ８０がないときと同じ閾値Ｂでは、瞬断の有無を正確に検出できない。そこで、本発明では、微分信号算出部５１ｂで除去後筒内圧信号Ｐａの微分信号ｄＰ／ｄθを算出し、瞬断判定部５１ｄでその微分信号ｄＰ／ｄθの大きさに基づいて瞬断の有無を判断する方法を採用しつつ、瞬断の有無が正確に検出できるように、閾値設定部５１ｃで、除去後筒内圧信号Ｐａの波形を鈍らせるＨ／Ｗフィルタ８０の特性が考慮された閾値Ｂを設定している。
【００５１】
ここで、閾値設定部５１ｃによる閾値Ｂの設定方法について説明する。本第一実施形態では、Ｈ／Ｗフィルタ８０を用いたときの、瞬断がない場合及び瞬断した場合における除去後筒内圧信号Ｐａの波形を予めシミュレーションによって計算する。そして、そのシミュレーション結果に基づいて、瞬断があった場合に除去後筒内圧信号Ｐａがどの程度落ち込むのかを調べて、その落ち込みに基づいて算出された閾値Ｂを設定する。以下、図１０、図１１を参照して詳細に説明する。
【００５２】
図１０（ａ）は、シミュレーションによって計算された、Ｈ／Ｗフィルタ８０を用いたときの、瞬断がない場合における除去後筒内圧信号Ｐａの波形１１１（破線）と、クランク角θ１で瞬断した場合における除去後筒内圧信号Ｐａの波形１２１（実線）を示した図である。図１０（ａ）に示すように、クランク角θ１で瞬断した場合における除去後筒内圧信号Ｐａの波形１２１は、瞬断時であるクランク角θ１において、除去後筒内圧信号Ｐａが落ち込んでいるのがわかる。ただし、Ｈ／Ｗフィルタ８０の影響でゼロにまでは落ち込んでいない。そして、クランク角θ１において、瞬断がない場合の除去後筒内圧信号Ｐａ（波形１１１）と瞬断がした場合における除去後筒内圧信号Ｐａ（波形１２１）との差Ａが「Ａ１」となっている。
【００５３】
ここで、波形１２１に基づいて仮に微分信号ｄＰ／ｄθを算出すると、クランク角θ１における微分信号ｄＰ／ｄθは、差「Ａ１」に応じた値となる。つまり、差「Ａ１」が大きくなるほど微分信号ｄＰ／ｄθも大きくなる。したがって、閾値Ｂは、差「Ａ１」に基づいて定めることができる。このように、閾値Ｂは、瞬断がない場合における除去後筒内圧信号Ｐａの波形と、瞬断した場合における除去後筒内圧信号Ｐａの波形との差分Ａに基づいて定めることができる。
【００５４】
ただし、その差分Ａは、対応するクランク角θに応じて異なる。図１０（ｂ）は、そのことを説明するための図であり、シミュレーションによって計算された、Ｈ／Ｗフィルタ８０を用いたときの、瞬断がない場合における除去後筒内圧信号Ｐａの波形１１１（破線）と、クランク角θ２で瞬断した場合における除去後筒内圧信号Ｐａの波形１２２（実線）を示した図である。なお、図１０（ａ）におけるクランク角θ１と図１０（ｂ）におけるクランク角θ２を比較すると、クランク角θ１のほうが上死点ＴＤＣに近くなっており、クランク角θ１における除去後筒内圧信号Ｐａのほうが大きくなっている。
【００５５】
図１０（ｂ）に示すように、波形１２２は瞬断時であるクランク角θ２で落ち込んでいるが、そのときの波形１１１と波形１２２との差分「Ａ２」は、図１０（ａ）における差分「Ａ１」よりも小さくなっていると考えられる。これは、瞬断がない場合における波形１１１において、クランク角θ１における除去後筒内圧信号Ｐａのほうがクランク角θ２における除去後筒内圧信号Ｐａよりも大きいと考えられるためである。つまり、瞬断直前の除去後筒内圧信号Ｐａが大きいほど差分Ａが大きくなると考えられ、それに伴い微分信号ｄＰ／ｄθも大きくなるので閾値Ｂも大きくする必要がある。そして、図１０（ｃ）で示すように、クランク角θごとの閾値Ｂを定めることができる。なお、図１０（ｃ）においては、クランク角θが上死点ＴＤＣに近づくほど閾値Ｂが大きくなっている。
【００５６】
このように、予めシミュレーションを実行することによって、クランク角θごとに閾値Ｂを定めることができるが、除去後筒内圧信号Ｐａは、エンジン１０の回転数ＮＥやインジェクタ４０からの燃料噴射量Ｑなどのエンジン１０の運転条件によって異なる。したがって、上記シミュレーションは、エンジン１０の運転条件ごとに実行されて、図１１に示すように、運転条件ごとにクランク角θごとの閾値Ｂが定められる。なお、図１１（ａ）は、ある運転条件Ｘ１におけるクランク角θごとの閾値Ｂを示した閾値マップの図であり、図１１（ｂ）は、他の運転条件Ｘ２におけるクランク角θごとの閾値Ｂを示した閾値マップの図である。なお、エンジン１０の運転条件は、エンジン回転数ＮＥと燃料の噴射量Ｑとに基づいて定められる。そして、運転条件ごとの閾値マップが、ＲＯＭ５３等に予め記憶されており、閾値設定部５１ｃは、現在の運転条件に対応した閾値マップを読み出して、さらに、その閾値マップから、現在のクランク角θに対応した閾値Ｂを読み出して設定している。なお、これら閾値マップを記憶するＲＯＭ５３が本発明の「閾値マップ記憶手段」に相当する。
【００５７】
また、瞬断判定部５１ｄは設定された閾値Ｂに基づいて瞬断の有無を判定している。また、退避処置実行部５１ｆは、瞬断を検出したときに上記燃焼時期制御の代わりに所定の退避処置を実行する部分である。なお、退避処置の内容については後述する。また、制御切替部５１ｅは、瞬断を検出しない間は燃焼制御部５１ａの接続を維持させ、瞬断を検出した場合には燃焼制御部５１ａの接続を切断して、接続を退避処置実行部５１ｆに切り替える部分である。そして、燃焼制御部５１ａと退避処置実行部５１ｆのうちの接続されているほうの信号がインジェクタ４０を駆動するためのインジェクタ駆動回路４１に入力される。
【００５８】
このようにして構成されたＥＣＵ５０は、図１２に示すフローチャートに従って瞬断の有無を判断するとともに、その判断結果に基づいて、燃焼時期制御と退避処置とを切り替える制御を実行する。なお、図１２のフローチャートは、例えばエンジン１０の始動と同時に開始される。また、図１２のフローチャートの開始時では、燃焼制御部５１ａによる燃焼時期制御が実行されている。
【００５９】
先ず、除去後筒内圧信号Ｐａとそれに対応したクランク角θを取得する（Ｓ２１）。次いで、取得された除去後筒内圧信号Ｐａとクランク角θとに基づいて、微分信号算出部５１ｂが、除去後筒内圧信号Ｐａの微分信号ｄＰ／ｄθを算出する（Ｓ２２）。なお、ステップＳ２２を実行するＥＣＵ５０が本発明の「微分信号算出手段」に相当する。次いで、閾値設定部５１ｃが、現在のエンジン１０の運転条件を特定して、その運転条件に対応した閾値マップをＲＯＭ５３から読み出す（Ｓ２３）。そして、読み出した閾値マップから、微分信号ｄＰ／ｄθに対応したクランク角θに対応した閾値Ｂを読み出して設定する（Ｓ２３）。なお、エンジン１０の運転条件は、エンジン回転数ＮＥと燃料の噴射量Ｑとに基づいて定められ、エンジン回転数ＮＥは、クランク角センサ６０に基づいて算出し、燃料の噴射量Ｑは、アクセルセンサ６２からの要求トルク等に基づいて決定された指令噴射量を用いればよい。なお、ステップＳ２３を実行するＥＣＵ５０が本発明の「閾値読出手段」に相当する。また、閾値マップを記憶するＲＯＭ５３とステップＳ２３を実行するＥＣＵ５０とからなる構成が本発明の「閾値設定手段」に相当する。
【００６０】
次いで、瞬断判定部５１ｄが、微分信号ｄＰ／ｄθが設定された閾値Ｂより大きいか否かを判定する（Ｓ２４）。微分信号ｄＰ／ｄθが設定された閾値Ｂより大きい場合には（Ｓ２４：ＹＥＳ）、現在のエンジンサイクル数をｉとして、現在のエンジンサイクル［ｉ］における閾値Ｂに達した回数である一サイクル時到達回数ｃｏｕｎｔ［ｉ］を１加算して、ＲＡＭ５２に記憶する（Ｓ２５）。なお、「エンジンサイクル」とは、エンジン１０の行程を「吸気」、「圧縮」、「燃焼」、「排気」の４つの行程に分けたときに、それら各行程が一回りする期間を言う。また、一サイクル時到達回数ｃｏｕｎｔ［ｉ］の初期値はゼロに設定されている。また、ＲＡＭ５２には、過去のエンジンサイクル［ｋ］における一サイクル時到達回数ｃｏｕｎｔ［ｋ］（ｋ＝１〜Ｎ）も本フローチャートの処理が実行されて記憶されている。一方、微分信号ｄＰ／ｄθが、設定された閾値Ｂより小さい場合には（Ｓ２４：ＮＯ）、Ｓ２５の処理は実行されずに、一サイクル時到達回数ｃｏｕｎｔ［ｉ］の値が保持される。
【００６１】
次いで、瞬断判定部５１ｄが、現在のエンジンサイクル［ｉ］から所定サイクル数Ｎ前のエンジンサイクル［ｉ−Ｎ］までの各エンジンサイクル［ｋ］における一サイクル時到達回数ｃｏｕｎｔ［ｋ］（１〜Ｎ）の合計を閾値到達回数ｓｕｍとして算出する（Ｓ２６）。
【００６２】
そして、上記Ｓ２１〜Ｓ２６の処理は、現在のエンジンサイクル［ｉ］が終わるまで実行される。すなわち、現在のエンジンサイクル［ｉ］において、クランク角θごとに閾値Ｂが設定される。図１３は、微分信号ｄＰ／ｄθの波形に、クランク角θごとの閾値Ｂを重ねた図である。図１３に示すように、微分信号ｄＰ／ｄθごとに対応する閾値Ｂが設定されていることがわかる。各閾値Ｂは、瞬断があった場合における微分信号ｄＰ／ｄθの大きさを想定して定められたものである。そして、各微分信号ｄＰ／ｄθが対応する閾値Ｂより大きいか否かが判定されて、大きくなった回数分だけ一サイクル時到達回数ｃｏｕｎｔ［ｉ］が増加していく。なお、ステップＳ２４〜Ｓ２６を実行するＥＣＵ５０が本発明の「回数計測手段」に相当する。
【００６３】
次いで、瞬断判定部５１ｄが、閾値到達回数ｓｕｍが所定回数Ｍより大きいか否かを判定して、瞬断の有無を判断する（Ｓ２７）。閾値到達回数ｓｕｍが所定回数Ｍより小さい場合には（Ｓ２７：ＮＯ）、瞬断がないとして、現在のエンジンサイクル数ｉを１加算して（Ｓ２８）、次のエンジンサイクル［ｉ］における一サイクル時到達回数ｃｏｕｎｔ［ｉ］を計測する（Ｓ２１〜Ｓ２５）。そして、次のエンジンサイクル［ｉ］から所定サイクル数Ｎ前のエンジンサイクル［ｉ−Ｎ］までの閾値到達回数ｓｕｍを算出して（Ｓ２６）、この閾値到達回数ｓｕｍに基づいて瞬断の有無を判断する（Ｓ２７）。
【００６４】
このように、各エンジンサイクル［ｋ］（ｋ＝１〜Ｎ）における一サイクル時到達回数ｃｏｕｎｔ［ｋ］が計測されるとともに、現在のエンジンサイクル［ｉ］を基準として、過去の所定サイクル数Ｎ分の閾値到達回数ｓｕｍに基づいて瞬断の有無が判断される。なお、現在のエンジンサイクル［ｉ］を基準として、過去の所定サイクル数Ｎ分の一サイクル時到達回数ｃｏｕｎｔ［ｋ］だけをＲＡＭ５２に記憶するようにする。記憶する情報量が無制限に増え続けるのを防止するためである。なお、ステップＳ２７を実行するＥＣＵ５０が本発明の「瞬断判断手段」に相当する。
【００６５】
一方、ステップＳ２７において、閾値到達回数ｓｕｍが所定回数Ｍより大きい場合には（Ｓ２７：ＹＥＳ）、瞬断したと判断して、退避処置実行部５１ｆに退避処置を実行させるための退避処置フラグＦをオン（Ｆ＝１）して、ＲＡＭ５２に記憶する（Ｓ２９）。次いで、制御切替部５１ｅが、燃焼制御部５１ａの接続を切断して、接続を退避処置実行部５１ｆに切り替えて、燃焼制御部５１ａによる燃焼時期制御の実行を中止する（Ｓ３０）。なお、ステップＳ３０を実行するＥＣＵ５０が本発明の「中止手段」に相当する。
【００６６】
代わりに、退避処置実行部５１ｆが、ＲＡＭ５２に記憶されている退避処置フラグＦのオンを確認して、退避処置として、現在のエンジン１０の運転条件に応じて、適切な燃料噴射時期として予め定められた基本噴射時期で燃料を噴射するようにする（Ｓ３１）。この基本噴射時期は、上記燃焼時期制御で用いる基本噴射時期と同じであり（図５のＳ１０参照）、エンジン回転数ＮＥや燃料の噴射量Ｑなどのエンジン１０の運転条件ごとに、適切な燃料噴射時期として予め定められ、基本噴射時期のマップとしてＲＯＭ５３等に記憶されている。つまり、退避処理は、燃焼時期制御と同様に基本噴射時期で燃料を噴射する一方で、その基本噴射時期を補正しない処置である。なぜなら、燃焼時期制御における基本噴射時期の補正は、除去後筒内圧信号Ｐａが正確であることを前提になされるものであり、瞬断時のように正確でない除去後筒内圧信号Ｐａに基づいて基本噴射時期を補正すると、ノッキングの発生、有害排気ガスの増加、出力の低化等、かえって好ましくない状況となる恐れがあるからである。したがって、退避処置が実行されると、燃焼時期制御の実行時ほどの効果はないかもしれないが、ノッキングの防止、有害排気ガスの低減、出力の高効率化等を図ることができる。その後、図１２のフローチャートの処理を終了する。なお、基本噴射時期のマップを記憶するＲＯＭ５３が本発明の「噴射時期マップ記憶手段」に相当する。また、ステップＳ３１を実行するＥＣＵ５０が本発明の「退避処置実行手段」に相当する。
【００６７】
以上説明したように、本実施形態では、Ｈ／Ｗフィルタ８０を用いたときの、瞬断がない場合及び瞬断した場合における除去後筒内圧信号Ｐａの波形が予めシミュレーションによって計算される。そして、そのシミュレーション結果に基づいて、クランク角θごとに閾値Ｂを定めて、閾値マップとしてＲＯＭ５３に予め記憶される。そして、瞬断の有無を検出するときは、閾値マップからクランク角θに応じた閾値Ｂを読み出して設定されるので、どのクランク角θで瞬断があったとしても、正確にそれを検出することができる。さらに、ＲＯＭ５３に記憶される閾値マップは、エンジン１０の運転条件ごとに用意されているので、現在、どの運転条件でエンジン１０が運転されている場合であっても、正確に瞬断を検出することができる。
【００６８】
また、本実施形態では、現在のエンジンサイクル［ｉ］を基準として、過去の所定サイクル数Ｎ分の閾値到達回数ｓｕｍに基づいて瞬断の有無が判断される。したがって、例えば除去後筒内圧信号Ｐａに何らかの原因でノイズが重畳した場合に、瞬断でない場合にもかかわらずそのノイズが原因で微分信号ｄＰ／ｄθが大きくなって、誤って瞬断であると判断するのを防止できる。
【００６９】
また、瞬断が検出された場合には、退避処置が実行されるので、誤った制御によって、ノッキングの発生、有害排気ガスの増加、出力の低化等が引き起こされるのを防止できる。
【００７０】
（第二実施形態）
次に、本発明の筒内圧センサの瞬断検出装置及び内燃機関の制御装置の第二実施形態について説明する。上記第一実施形態では、瞬断の有無を判定するための閾値Ｂを予め定めておいてＲＯＭ５３に閾値マップとして記憶していた。この第二実施形態は、エンジン１０の運転時にリアルタイムに閾値Ｂを算出して、その閾値Ｂで瞬断の有無を検出するものである。以下、本第二実施形態を第一実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００７１】
ここで、先ず、本第二実施形態における閾値Ｂの設定方法について説明する。図１４（ａ）は、クランク角θ３で瞬断した場合における除去後筒内圧信号Ｐａの波形を示した図である。また、図１４（ｂ）は、Ｈ／Ｗフィルタ８０が各周波数の信号をどの程度減衰させるかを示したゲイン特性を示した図である。また、図１４（ｃ）は、図１４（ａ）の除去後筒内圧信号Ｐａから求めた微分信号ｄＰ／ｄθの波形を示した図である。
【００７２】
図１４（ａ）に示すように、除去後筒内圧信号Ｐａの波形は、瞬断時であるクランク角θ３で落ち込んでいるが、その落ち込みはゼロにはなっていない。これは、上述したように、Ｈ／Ｗフィルタ８０の影響によるものである。そして、この除去後筒内圧信号Ｐａを微分すると、図１４（ｃ）に示すように、クランク角θ３のときに大きな値となっている。ここで、クランク角θ３における微分信号ｄＰ／ｄθの大きさを考察してみると、算出の基となった除去後筒内圧信号Ｐａの大きさＣ（図１４（ａ）参照）が大きいほど大きくなると考えられる。また、Ｈ／Ｗフィルタ８０のある周波数におけるゲイン特性Ｄ（図１４（ｂ）参照）が大きいほど、除去後筒内圧信号Ｐａを鈍らせる程度が大きくなるので、微分信号ｄＰ／ｄθは小さくなると考えられる。なお、ゲイン特性Ｄは、除去後筒内圧信号Ｐａを鈍らせる影響が大きな周波数のゲイン特性とすればよい。
【００７３】
したがって、閾値Ｂは、各クランク角θにおける除去後筒内圧信号Ｐａの大きさＣが大きくなるほど大きくなり、ゲイン特性Ｄが大きくなるほど小さくなるように定めれば、Ｈ／Ｗフィルタ８０及び各クランク角θに応じて適切に定めることができる。そうすると、ゲイン特性ＤはＨ／Ｗフィルタ８０によって決まってくるので、閾値Ｂは、微分信号ｄＰ／ｄθの算出の基となる除去後筒内圧信号Ｐａが大きいほど大きくなって、結局、閾値Ｂの波形は第一実施形態と同じような波形となる（図１４（ｃ）参照）。本第二実施形態では、このような方法で、閾値Ｂを算出して設定している。以下、本第二実施形態の構成や処理内容について説明する。
【００７４】
本第二実施形態のエンジン制御システムの概略構成は、図１に示す第一実施形態におけるそれと同じである。また、ＥＣＵ５０の内部構成及びマイコン５１の機能ブロックは、図２に示す第一実施形態におけるそれと同じである。ただし、ＥＣＵ５０のＲＯＭ５３には、第一実施形態のような閾値マップが記憶されておらず、代わりに、図１４（ｂ）に示すような、Ｈ／Ｗフィルタ８０のゲイン特性が記憶されている。なお、Ｈ／Ｗフィルタ８０のゲイン特性は、予め計算やカタログ値等によって求めることができる。また、ゲイン特性を記憶するＲＯＭ５３が本発明の「ゲイン特性記憶手段」に相当する。
【００７５】
また、ＥＣＵ５０は、瞬断がない場合には、燃焼制御部５１ａが図４のフローチャートに示す燃焼時期制御を実行する。また、ＥＣＵ５０は、図１２に示すフローチャートに従って瞬断の有無を判断するとともに、その判断結果に基づいて、燃焼時期制御と退避処置とを切り替える制御を実行する。ただし、ステップＳ２３において、閾値Ｂの設定の仕方が第一実施形態と異なっている。具体的には、ステップＳ２３では、図１５のサブルーチンのフローチャートの処理に移行して、閾値Ｂが設定される。以下、図１５のサブルーチンの処理を説明する。
【００７６】
図１５のサブルーチンに移行すると、先ず、除去後筒内圧信号Ｐａの大きさＣに予め定められた第一定数αを乗算した基本閾値Ｃ×αを算出する（Ｓ４１）。なお、ステップＳ４１を実行するＥＣＵ５０が本発明の「基本閾値算出手段」に相当する。次いで、ＲＯＭ５３に記憶されているゲイン特性Ｄの逆数１／Ｄに予め定められた第二定数βを乗算した補正値β／Ｄを算出する（Ｓ４２）。なお、ステップＳ４２を実行するＥＣＵ５０が本発明の「補正値算出手段」に相当する。次いで、基本閾値Ｃ×αと補正値β／Ｄとを加算して最終閾値Ｂを算出する（Ｓ４３）。なお、ステップＳ４３を実行するＥＣＵ５０が本発明の「加算手段」に相当する。したがって、微分信号ｄＰ／ｄθの算出の基になる除去後筒内圧信号Ｐａの大きさＣが大きくなるほど基本閾値Ｃ×αが大きくなり、最終閾値Ｂが大きくなる。一方、ゲイン特性Ｄが大きくなるほど補正値β／Ｄが小さくなり、最終閾値Ｂが小さくなる。なお、定数α、βの値は、適切な大きさの閾値Ｂ（例えば、微分信号ｄＰ／ｄθの８０％の大きさ）となるように予め調整されている。その後、図１５のサブルーチンを終了する。なお、図１５のサブルーチンは、各クランク角θに対応した除去後筒内圧信号Ｐａごとに実行され、微分信号ｄＰ／ｄθごとに閾値Ｂが算出されることになる。なお、ステップＳ４１〜Ｓ４３を実行するＥＣＵ５０が本発明の「閾値算出手段」に相当する。また、ゲイン特性Ｄを記憶するＲＯＭ５３とステップＳ４１〜Ｓ４３を実行するＥＣＵ５０とからなる構成が本発明の「閾値設定手段」に相当する。
【００７７】
その後、第一実施形態と同じように、各エンジンサイクル［ｋ］（ｋ＝１〜Ｎ）における一サイクル時到達回数ｃｏｕｎｔ［ｋ］を計測するとともに、現在のエンジンサイクル［ｉ］を基準として、過去の所定サイクル数Ｎ分の閾値到達回数ｓｕｍに基づいて瞬断の有無を判断する（図１２のＳ２１〜Ｓ２８）。また、瞬断が検出された場合には、燃焼時期制御の実行を中止して退避処置を実行する（Ｓ２９〜Ｓ３１）。
【００７８】
以上説明したように、本第二実施形態では、各除去後筒内圧信号Ｐａの大きさＣ及びゲイン特性Ｄに基づいて、微分信号ｄＰ／ｄθごとに閾値Ｂが算出されて設定されるので、どの除去後筒内圧信号Ｐａにおいて瞬断した場合でも、正確に瞬断を検出することができる。また、算出された閾値Ｂは、リアルタイムの除去後筒内圧信号Ｐａに基づいたものであり、その除去後筒内圧信号Ｐａは、エンジン１０の運転条件が反映されたものである。つまり、閾値Ｂは、エンジン１０の運転条件が反映されたものであるので、エンジン１０の運転条件が変わっても正確に瞬断を検出することができる。
【００７９】
また、閾値Ｂは、除去後筒内圧信号Ｐａの大きさＣが大きくなるほど大きくなる基本閾値Ｃ×αと、ゲイン特性Ｄが大きくなるほど小さくなる補正値β／Ｄとを加算したものであるので、除去後筒内圧信号Ｐａの大きさＣとゲイン特性Ｄが考慮された閾値Ｂを簡易に算出することができる。
【００８０】
なお、本発明の筒内圧センサの瞬断検出装置及び内燃機関の制御装置は、上記第一、第二実施形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で各種変形することができる。例えば、上記第一、第二実施形態では、除去後筒内圧信号Ｐａの微分信号ｄＰ／ｄθに基づいて瞬断の有無を判断していたが、その微分信号ｄＰ／ｄθを変数とした他の信号に基づいてそれを判断してもよい。微分信号ｄＰ／ｄθを変数としている限り、瞬断して微分信号ｄＰ／ｄθが大きくなった場合には、他の信号も大きくなるからである。他の信号としては、上記数１式によって算出された熱発生率ｄＱ／ｄθを用いることができる。熱発生率ｄＱ／ｄθは、燃料噴射時期を決定したりするなど、瞬断の有無の判断の他、他の用途にも用いることができる。
【００８１】
また、上記第一、第二実施形態では、現在のエンジンサイクル［ｉ］を基準として、過去の所定サイクル数Ｎ分の閾値到達回数ｓｕｍに基づいて瞬断の有無を判断していた。しかし、これに限定されるわけではなく、過去のどの期間における閾値到達回数ｓｕｍで瞬断の有無を判断してもよい。例えば、過去の１時間や１日における閾値到達回数ｓｕｍを用いたり、エンジン１０が始動されてから現在までの期間における閾値到達回数ｓｕｍを用いたりすることができる。また、閾値到達回数ｓｕｍを計測する期間や、瞬断の有無の閾値となる所定回数Ｍの値を、現在の環境に応じて定めても良い。なぜなら、現在の環境が異なると、瞬断の有無の誤検出となり得る除去後筒内圧信号Ｐａに重畳するノイズの量や質が変わってくるからである。
【００８２】
また、上記第一、第二実施形態では、瞬断の有無の誤検出を防止するために、過去の所定サイクル数Ｎ分の閾値到達回数ｓｕｍに基づいて瞬断の有無を判断していた。しかし、瞬断の有無の誤検出を防止することよりも、瞬断を確実に検出したい場合には、微分信号ｄＰ／ｄθが閾値Ｂよりも大きくなったときに即座に瞬断であると判断しても良い。
【００８３】
また、上記第二実施形態において、除去後筒内圧信号Ｐａの大きさＣが大きくなるほど大きくなる基本閾値Ｃ×αと、ゲイン特性Ｄが大きくなるほど小さくなる補正値β／Ｄとを加算して、閾値Ｂを算出していた。これは、除去後筒内圧信号Ｐａの大きさＣが大きくなるほど大きくなり、ゲイン特性Ｄが大きくなるほど小さくなる閾値Ｂを算出するためである。したがって、このような閾値Ｂを算出できれば、他の方法によって閾値Ｂを算出してもよい。例えば、除去後筒内圧信号Ｐａの大きさＣが大きくなるほど大きくなる基本閾値と、ゲイン特性Ｄが大きくなるほど小さくなる補正値とを乗算して、閾値Ｂを算出してもよい。この場合、基本閾値を算出するために第一定数α、補正値を算出するための第二定数βの値が、加算する方法のときのそれと異なる値となる。
【符号の説明】
【００８４】
１０  エンジン（内燃機関）
１５  シリンダ
１８  クランク
５３  ＲＯＭ（閾値マップ記憶手段、ゲイン特性記憶手段、噴射時期マップ記憶手段）
６０  クランク角センサ
６６  筒内圧センサ
８０  Ｈ／Ｗフィルタ（除去手段）
Ｓ１０〜Ｓ１６  燃焼時期制御手段
Ｓ２２  微分信号算出手段
Ｓ２３  閾値読出手段
Ｓ２４〜Ｓ２６  回数計測手段
Ｓ２７  瞬断判断手段
Ｓ３０  中止手段
Ｓ３１  退避処置実行手段
Ｓ４１  基本閾値算出手段
Ｓ４２  補正値算出手段
Ｓ４３  加算手段
【図１】
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【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】
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【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１３】
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【図１４】
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【図１５】
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