(57)【要約】  筒内圧センサの予荷重抜け異常を検出することができる、筒内圧センサの異常検出装置、または筒内圧センサの異常検出方法を提供する。  筒内圧センサ（５）は、予荷重が付与された歪ゲージ素子（２０）を備える。内燃機関の運転中に、吸気圧力Ｐｉｍと排気圧力Ｐｅｘの比Ｐｉｍ／Ｐｅｘが１か否かを判定する。Ｐｉｍ／Ｐｅｘが１のときには、温度ドリフトをリセットする。温度ドリフトのリセット後に、Ｐｉｍの算出の基礎となるＶ（Ｐｉｍ）が回路限界値Ｖｍｉｎに一致しているならば、予荷重抜け異常であると判定する。
2010058743.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
予荷重が加えられた圧力検出素子を備えた筒内圧センサに接続して、該筒内圧センサの出力を取得する取得手段と、
前記筒内圧センサの出力特性に不感帯が発生しているか否かを検出する出力異常検出手段と、
前記筒内圧センサの出力ドリフトの低減または解消を行うドリフトリセット手段と、
前記ドリフトリセット手段による出力ドリフトの低減後または解消後に、前記筒内圧センサの出力特性に不感帯が存在するか否かに基づいて、前記筒内圧センサの予荷重抜け異常の有無を検出する予荷重抜け異常検出手段と、
を備えることを特徴とする筒内圧センサの異常検出装置。
【請求項２】
前記ドリフトリセット手段は、前記出力異常検出手段が前記不感帯の発生を検出した場合に前記筒内圧センサの出力ドリフトの低減または解消を行う異常時ドリフトリセット手段を含み、
前記予荷重抜け異常検出手段は、前記異常時ドリフトリセット手段による出力ドリフトの低減後または解消後に、前記筒内圧センサの出力特性に不感帯が存在するか否かに基づいて、前記筒内圧センサの予荷重抜け異常の有無を検出することを特徴とする請求項１に記載の筒内圧センサの異常検出装置。
【請求項３】
前記出力異常検出手段が、前記筒内圧センサの出力特性に、計測対象気筒の吸気圧と排気圧の少なくとも一方の測定を妨げる不感帯が発生しているか否かを、検出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異常検出装置。
【請求項４】
前記ドリフトリセット手段が、少なくとも計測対象気筒の吸気圧と排気圧のうち低い圧力が測定できる程度まで出力ドリフトの低減または解消を行い、
前記予荷重抜け異常検出手段が、前記ドリフトリセット手段による出力ドリフトの低減後または解消後に、計測対象気筒の吸気圧と排気圧の少なくとも一方の測定を妨げる不感帯が存在するか否かに基づいて、前記筒内圧センサの予荷重抜け異常の有無を検出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の筒内圧センサの異常検出装置。
【請求項５】
前記筒内圧センサの出力に基づいて、計測対象気筒における吸気行程中の筒内圧である吸気行程筒内圧を取得する吸気行程筒内圧取得手段と、
前記筒内圧センサの出力に基づいて、計測対象気筒における排気行程中の筒内圧である排気行程筒内圧を取得する排気行程筒内圧取得手段と、を備え、
前記出力異常検出手段が、前記吸気行程筒内圧と前記排気行程筒内圧との比に基づいて、前記不感帯を検出する圧力比異常検出手段を含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の筒内圧センサの異常検出装置。
【請求項６】
内燃機関が通常運転中に比して吸気行程中の筒内圧と排気行程中の筒内圧との差が大きい状態にあるか否かを判定する条件判定手段をさらに備え、
前記圧力比異常検出手段が、前記条件判定手段により吸気行程中の筒内圧と排気行程中の筒内圧との差が大きいと判定された場合に、前記不感帯が発生しているか否かを検出することを特徴とする請求項５に記載の筒内圧センサの異常検出装置。
【請求項７】
内燃機関のフューエルカットが行われているか否かを検出するフューエルカット検出手段と、
前記内燃機関のフューエルカット中に該内燃機関の吸気通路を閉塞する閉塞手段と、を備え、
前記圧力比異常検出手段が、前記吸気通路が閉塞されているときに、前記不感帯が発生しているか否かを検出することを特徴とする請求項５に記載の筒内圧センサの異常検出装置。
【請求項８】
請求項５乃至７のいずれか１項に記載の筒内圧センサの異常検出装置において、
前記出力異常検出手段が、前記圧力比異常検出手段による検出の結果と、吸気行程中における前記筒内圧センサの出力の大きさまたは変動と、に基づいて、前記不感帯の発生を検出することを特徴とする筒内圧センサの異常検出装置。
【請求項９】
前記予荷重抜け異常検出手段が、前記ドリフトリセット手段による出力ドリフトの低減後または解消後における前記筒内圧センサの出力の値と、前記筒内圧センサの出力信号の範囲の上限値または下限値である出力限界値と、の比較に基づいて、前記筒内圧センサの予荷重抜け異常の有無を検出することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の筒内圧センサの異常検出装置。
【請求項１０】
前記予荷重抜け異常検出手段が、前記ドリフトリセット手段による出力ドリフトの低減後または解消後における、計測対象気筒の吸気行程中の前記筒内圧センサの出力変化率に基づいて、前記筒内圧センサの予荷重抜け異常の有無を検出することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の筒内圧センサの異常検出装置。
【請求項１１】
予荷重が加えられた圧力検出素子を備えた筒内圧センサと、
前記筒内圧センサの出力を利用して、内燃機関を制御する制御手段と、
前記筒内圧センサを予荷重抜け異常の検出対象とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の筒内圧センサの異常検出装置と、
前記筒内圧センサの予荷重抜け異常が検出された場合に、該筒内圧センサの出力のうち予荷重抜け異常による不感帯域の出力が用いられないように、前記制御手段による前記筒内圧センサの出力の使用を制限する制限手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項１２】
前記制御手段が、前記筒内圧センサが発する出力のうち一部の出力を用いて内燃機関の制御に関連するパラメータを算出するパラメータ算出手段を含むものであり、
前記制限手段が、
前記パラメータ算出手段が用いる前記一部の出力に、予荷重抜け異常の影響が生じているか否かを判定する影響判定手段と、
前記パラメータ算出手段が用いる前記一部の出力に予荷重抜け異常の影響が生じている場合に、前記筒内圧センサの出力を基礎とした前記パラメータ算出手段の算出を禁止、または、前記パラメータ算出手段の算出したパラメータに基づく内燃機関の制御を禁止するセンサ出力使用制限手段と、
を含むものであることを特徴とする請求項１１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１３】
予荷重が加えられた圧力検出素子を備える筒内圧センサの出力特性に、その筒内圧センサに出力ドリフト解消措置を施してもなお解消されない不感帯が生じているか否かに基づいて、前記筒内圧センサの予荷重抜け異常の有無を検出することを特徴とする筒内圧センサの異常検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、筒内圧センサの異常検出装置、筒内圧センサの異常検出方法、内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、日本特開２００５−２９１０９１号公報に開示されているように、内燃機関の筒内圧を測定するための筒内圧センサが知られている。筒内圧センサには、圧電素子を圧力検出素子として用いる圧電方式のものや、歪ゲージを圧力検出素子として用いる歪ゲージ式のものがある。これらの方式の筒内圧センサは、一般的に、筒内圧を感度良く測定する目的で、圧力検出素子に予荷重が与えられた状態で内燃機関に装着されるように設計、製造あるいは取り付けが行われる。特許文献１も同様に、予荷重が与えられた圧電素子を、内燃機関のシリンダヘッドに装着している。【０００３】
【特許文献１】日本特開２００５−２９１０９１号公報
【特許文献２】日本特開平７−３０１１４５号公報
【特許文献３】日本特開２００７−３２７５０２号公報
【特許文献４】日本特開２００５−３３０９０４号公報
【特許文献５】日本実開平７−２９４３６号公報
【特許文献６】日本特開２００６−６４６７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本願発明者は、鋭意研究の結果、次のような知見を得た。すなわち、内燃機関の運転中に、ノッキング等の異常燃焼による急激な燃焼に伴って、衝撃力が発生する場合がある。また、筒内圧が通常時に比べて非常に大きくなる場合もある。これにより、筒内圧センサに対して、急激な衝撃力や、過大な圧力が加わる。それらの衝撃力や過大な圧力の影響が、筒内圧センサが塑性変形してしまう程に大きくなるおそれがある。この塑性変形の方向や大きさによっては、圧力検出素子の予荷重を緩める方向へと、筒内圧センサの構造が変化するおそれがある。予荷重が緩むと、予荷重によって向上せしめていた出力感度が低下し、結果的に筒内圧の測定に支障をきたしてしまう。このような予荷重抜けに起因した筒内圧センサの異常の検出について、従来の技術では効果的な手法が見出されていなかった。【０００５】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、筒内圧センサの予荷重抜け異常を検出することができる、筒内圧センサの異常検出装置、または、筒内圧センサの異常検出方法を提供することを目的とする。【０００６】
また、この発明の他の目的は、筒内圧センサの予荷重抜け異常に起因する内燃機関の運転状態への悪影響を、抑制することができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、筒内圧センサの異常検出装置であって、
予荷重が加えられた圧力検出素子を備えた筒内圧センサに接続して、該筒内圧センサの出力を取得する取得手段と、
前記筒内圧センサの出力特性に不感帯が発生しているか否かを検出する出力異常検出手段と、
前記筒内圧センサの出力ドリフトの低減または解消を行うドリフトリセット手段と、
前記ドリフトリセット手段による出力ドリフトの低減後または解消後に、前記筒内圧センサの出力特性に不感帯が存在するか否かに基づいて、前記筒内圧センサの予荷重抜け異常の有無を検出する予荷重抜け異常検出手段と、
を備えることを特徴とする。【０００８】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記ドリフトリセット手段は、前記出力異常検出手段が前記不感帯の発生を検出した場合に前記筒内圧センサの出力ドリフトの低減または解消を行う異常時ドリフトリセット手段を含み、
前記予荷重抜け異常検出手段は、前記異常時ドリフトリセット手段による出力ドリフトの低減後または解消後に、前記筒内圧センサの出力特性に不感帯が存在するか否かに基づいて、前記筒内圧センサの予荷重抜け異常の有無を検出することを特徴とする。【０００９】
また、第３の発明は、第２の発明において、
前記出力異常検出手段が、前記筒内圧センサの出力特性に、計測対象気筒の吸気圧と排気圧の少なくとも一方の測定を妨げる不感帯が発生しているか否かを、検出することを特徴とする。【００１０】
また、第４の発明は、第１乃至３の発明のいずれか１つにおいて、
前記ドリフトリセット手段が、少なくとも計測対象気筒の吸気圧と排気圧のうち低い圧力が測定できる程度まで出力ドリフトの低減または解消を行い、
前記予荷重抜け異常検出手段が、前記ドリフトリセット手段による出力ドリフトの低減後または解消後に、計測対象気筒の吸気圧と排気圧の少なくとも一方の測定を妨げる不感帯が存在するか否かに基づいて、前記筒内圧センサの予荷重抜け異常の有無を検出することを特徴とする。【００１１】
また、第５の発明は、第１乃至４の発明のいずれか１つにおいて、
前記筒内圧センサの出力に基づいて、計測対象気筒における吸気行程中の筒内圧である吸気行程筒内圧を取得する吸気行程筒内圧取得手段と、
前記筒内圧センサの出力に基づいて、計測対象気筒における排気行程中の筒内圧である排気行程筒内圧を取得する排気行程筒内圧取得手段と、を備え、
前記出力異常検出手段が、前記吸気行程筒内圧と前記排気行程筒内圧との比に基づいて、前記不感帯を検出する圧力比異常検出手段を含むことを特徴とする。【００１２】
また、第６の発明は、第５の発明において、
内燃機関が通常運転中に比して吸気行程中の筒内圧と排気行程中の筒内圧との差が大きい状態にあるか否かを判定する条件判定手段をさらに備え、
前記圧力比異常検出手段が、前記条件判定手段により吸気行程中の筒内圧と排気行程中の筒内圧との差が大きいと判定された場合に、前記不感帯が発生しているか否かを検出することを特徴とする。【００１３】
また、第７の発明は、第５の発明において、
内燃機関のフューエルカットが行われているか否かを検出するフューエルカット検出手段と、
前記内燃機関のフューエルカット中に該内燃機関の吸気通路を閉塞する閉塞手段と、を備え、
前記圧力比異常検出手段が、前記吸気通路が閉塞されているときに、前記不感帯が発生しているか否かを検出することを特徴とする。【００１４】
また、第８の発明は、第５乃至７の発明のいずれか１つにおいて、
前記出力異常検出手段が、前記圧力比異常検出手段による検出の結果と、吸気行程中における前記筒内圧センサの出力の大きさまたは変動と、に基づいて、前記不感帯の発生を検出することを特徴とする。【００１５】
また、第９の発明は、第１乃至８の発明のいずれか１つにおいて、
前記予荷重抜け異常検出手段が、前記ドリフトリセット手段による出力ドリフトの低減後または解消後における前記筒内圧センサの出力の値と、前記筒内圧センサの出力信号の範囲の上限値または下限値である出力限界値と、の比較に基づいて、前記筒内圧センサの予荷重抜け異常の有無を検出することを特徴とする。【００１６】
また、第１０の発明は、第１乃至８の発明のいずれか１つにおいて、
前記予荷重抜け異常検出手段が、前記ドリフトリセット手段による出力ドリフトの低減後または解消後における、計測対象気筒の吸気行程中の前記筒内圧センサの出力変化率に基づいて、前記筒内圧センサの予荷重抜け異常の有無を検出することを特徴とする。【００１７】
第１１の発明は、上記の目的を達成するため、内燃機関の制御装置であって、
予荷重が加えられた圧力検出素子を備えた筒内圧センサと、
前記筒内圧センサの出力を利用して、内燃機関を制御する制御手段と、
前記筒内圧センサを予荷重抜け異常の検出対象とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の筒内圧センサの異常検出装置と、
前記筒内圧センサの予荷重抜け異常が検出された場合に、該筒内圧センサの出力のうち予荷重抜け異常による不感帯域の出力が用いられないように、前記制御手段による前記筒内圧センサの出力の使用を制限する制限手段と、
を備えることを特徴とする。【００１８】
また、第１２の発明は、第１１の発明において、
前記制御手段が、前記筒内圧センサが発する出力のうち一部の出力を用いて内燃機関の制御に関連するパラメータを算出するパラメータ算出手段を含むものであり、
前記制限手段が、
前記パラメータ算出手段が用いる前記一部の出力に、予荷重抜け異常の影響が生じているか否かを判定する影響判定手段と、
前記パラメータ算出手段が用いる前記一部の出力に予荷重抜け異常の影響が生じている場合に、前記筒内圧センサの出力を基礎とした前記パラメータ算出手段の算出を禁止、または、前記パラメータ算出手段の算出したパラメータに基づく内燃機関の制御を禁止するセンサ出力使用制限手段と、
を含むものであることを特徴とする。【００１９】
第１３の発明は、上記の目的を達成するため、筒内圧センサの異常検出方法であって、
予荷重が加えられた圧力検出素子を備える筒内圧センサの出力特性に、その筒内圧センサに出力ドリフト解消措置を施してもなお解消されない不感帯が生じているか否かに基づいて、前記筒内圧センサの予荷重抜け異常の有無を検出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
第１の発明によれば、筒内圧センサの予荷重抜け異常を検出することができる。すなわち、予荷重抜けは、筒内圧センサの予荷重が事後的に抜けることに起因して、筒内圧センサの出力特性に不感帯を発生させる。一方、例えば筒内圧センサ周辺の温度変化等に起因して、筒内圧センサの出力は、不感帯を生じさせる程度まで全体的に上昇あるいは低下しうる（所謂、出力ドリフト）。このような出力ドリフトは、筒内圧センサにドリフト解消措置を施すことによって解消することが可能である。しかしながら、予荷重抜け異常は、筒内圧センサのハードウェア的な異常であるため、ドリフト解消措置によって回復できるものではない。第１の発明によれば、この点に着目して、出力ドリフト解消措置を施した後の筒内圧センサの出力異常に基づいて、予荷重抜け異常の有無を検出する手段が備えられている。これにより、筒内圧センサの出力異常が予荷重抜け異常によるものであることを、検出することができる。【００２１】
第２の発明によれば、出力異常検出手段での不感帯検出に応じて筒内圧センサの出力ドリフトの低減または解消が行われ、その後、予荷重抜け異常検出手段により予荷重抜けの異常の検出が行われる。これにより、発生した不感帯が出力ドリフト解消措置を施しても解消できないものであることを、迅速且つ確実に検知することができる。【００２２】
第３の発明によれば、筒内圧センサの予荷重抜け異常を、速やかに検出することができる。すなわち、吸気圧や排気圧は、燃焼サイクル中の筒内圧のうち相対的に低圧である。予荷重抜け異常の影響は、その特質上、先ず吸気圧や排気圧の測定の阻害として現れる可能性が高い。第３の発明によれば、吸気圧や排気圧に対する不感帯の有無を検出することにより、予荷重抜け異常が発生している可能性があることをいち早く検出できる。その結果、第３の発明によれば、筒内圧センサの予荷重抜け異常を速やかに検出することができる。【００２３】
第４の発明によれば、筒内圧センサの予荷重抜け異常を、確実に検出することができる。すなわち、第４の発明によれば、出力ドリフトが、吸気圧と排気圧のうち低いほうの圧力を測定できる程度まで十分に回復される。つまり、出力ドリフトに対する十分な措置が、確実に行われる。その後、出力ドリフトが十分に回復された出力特性に不感帯があるか否かを基礎として、予荷重抜け異常の有無の検出を行うことができる。その結果、筒内圧センサの予荷重抜け異常を、確実に検出することができる。【００２４】
第５の発明によれば、筒内圧センサの出力から得た、吸気圧と排気圧の比に基づいて、筒内圧センサの出力異常を検出することができる。一般に、吸入空気量制御を行う内燃機関では、排気圧と吸気圧の大きさが十分に大きく相違する。従って、これらの比の値の大きさの大小を基礎として、筒内圧センサの出力の吸気圧側と排気圧側の両方に不感帯が発生しているか否かを検出することができる。【００２５】
第６の発明によれば、通常運転中に比して吸気圧と排気圧の差が大きくなる状態において、吸気圧と排気圧の比に基づく出力異常検出を行うことができる。これにより、吸気圧と排気圧の比に基づいた出力異常検出の精度を、向上させることができる。【００２６】
第７の発明によれば、吸気圧と排気圧の差が一層大きくなる吸気通路閉塞状態において、吸気圧と排気圧の比に基づく出力異常検出を行うことができる。これにより、吸気圧と排気圧の比に基づいた出力異常検出の精度を、向上させることができる。【００２７】
第８の発明によれば、予荷重抜けの影響が吸気圧の測定のみを妨げているような場合を、予荷重抜け異常の判定対象として確実に検出することができる。すなわち、予荷重抜けの程度が著しく大きければ、吸気圧と排気圧の両方の測定が妨げられる程度まで、圧力検出素子の感度が低下する。しかしながら、吸気圧の測定は阻害するものの排気圧の測定までは阻害しない程度に、予荷重抜けが発生する場合もありうる。第８の発明によれば、このような場合も、もれなく、出力異常として検出することができる。【００２８】
第９の発明によれば、筒内圧センサの出力の値の大きさに基づいて、予荷重抜け異常検出の基礎となる不感帯の有無の検出を行うことができる。【００２９】
第１０の発明によれば、次の効果が得られる。すなわち、筒内圧センサに不感帯が生じている場合、筒内圧センサからの出力は、ノイズ等を別にすれば実質的に変化しないはずである。予荷重抜けにより不感帯が最初に発生するとすれば、圧力値が低い（基本的に負圧の）吸気行程中である。よって、吸気行程中における筒内圧センサの出力変化率を基礎とすれば、筒内圧センサに不感帯が存在することを検出できる。更に、筒内圧センサの出力変化率を基礎とすれば、不感帯域の出力値が相違する複数の状況下で、筒内圧センサの不感帯を共通に検出できる。つまり、第１０の発明によれば、不感帯域の出力値が相違する複数の状況に、柔軟に対処できる。【００３０】
第１１の発明によれば、第１乃至第１０の発明にかかる筒内圧センサの異常検出装置によって予荷重抜け異常が検出された場合に、筒内圧センサの出力の一部あるいは全部について、その使用を制限することができる。従って、予荷重抜け異常の影響を含む筒内圧センサ出力が、内燃機関の制御に悪影響を及ぼすことを抑制することができる。その結果、予荷重抜け異常に起因する内燃機関の運転状態への悪影響を、抑制することができる。【００３１】
第１２の発明によれば、予荷重抜け異常の影響を含む筒内圧センサ出力がパラメータ算出手段に使用されてしまう事態を、抑制することができる。そして、第１２の発明によれば、パラメータ算出手段が使用しない領域で予荷重抜け異常の影響が出ている場合には、このような異常は許容することができる。その結果、内燃機関の運転状態への悪影響を抑制しつつ、筒内圧センサ出力のうち使用可能なものについて使用を継続することができる。【００３２】
第１３の発明によれば、予荷重抜け異常の有無を検出することができる。すなわち、出力ドリフトは、筒内圧センサに対しドリフト解消措置を施すことによって補償することが可能である。しかしながら、予荷重抜け異常は、筒内圧センサのハードウェア的な異常であるため、ドリフト解消措置によって回復できるものではない。第１３の発明によれば、出力ドリフト解消措置を施した後にもなお筒内圧センサの不感帯が存在しているか否かに基づいて、筒内圧センサの予荷重抜け異常を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施の形態１において前提となる内燃機関の構成を示す図である。
【図２】筒内圧センサ５の要部の模式的な断面図である。
【図３】筒内圧センサ５における、正常状態の出力特性６０と予荷重抜け異常時の出力特性６２とを、模式的に示す図である。
【図４】予荷重抜け異常と、温度ドリフト等に起因する単純な出力オフセットとの違いを説明するための模式的な図である。
【図５】予荷重抜け異常と、温度ドリフトとの違いを説明するための図である。
【図６】実施の形態１にかかる、第１の予兆判定を説明するための図である。
【図７】実施の形態１にかかる、第２の予兆判定を説明するための図である。
【図８】実施の形態１においてＥＣＵ５０が実行するルーチンのフローチャートである。
【図９】実施の形態２にかかる予荷重抜け異常検出手法を説明するための図である。
【図１０】クランク角に応じた、筒内圧センサ５の出力に基づく筒内圧の値の変化率を示す図である。
【図１１】実施の形態２においてＥＣＵ５０が実行するルーチンのフローチャートである。
【図１２】実施の形態３においてＥＣＵ５０が実行するルーチンのフローチャートである。
【図１３】実施の形態４の空気量検出プログラムにおいて筒内圧センサ５の出力が使用される期間を示す図である。
【図１４】実施の形態４のＭＦＢ算出プログラムにおいて筒内圧センサ５の出力が使用される期間を示す図である。
【図１５】実施の形態４のノック検出用プログラムにおいて筒内圧センサ５の出力が使用される期間を示す図である。
【図１６】実施の形態４においてＥＣＵ５０が実行するルーチンのフローチャートである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
実施の形態１． 
［実施の形態１の構成］
（内燃機関のシステム構成）
図１は、本発明の実施の形態１において前提となる内燃機関の構成を示す。実施の形態１では、図１の内燃機関に、本発明にかかる筒内圧センサの異常検出装置が搭載される。図１では便宜的に１つの気筒のみを示すが、多気筒内燃機関に対して本発明を適用することができる。【００３５】
図１に示す内燃機関は、吸気通路に、エアクリーナ１、スロットルバルブ２、エアフローメータ３およびサージタンク４を備えている。サージタンク４の下流は、吸気ポートおよび吸気バルブを介在させて、燃焼室に連通する。また、図１の内燃機関は、内燃機関上部すなわちシリンダヘッド側に、筒内圧センサ５、スパークプラグ６および燃料直噴インジェクタ７を備えている。図１の内燃機関は、クランク角センサ８、ノックセンサ９を備えている。また、図１の内燃機関は、排気通路に、触媒１０および触媒１１を其々備えている。なお、空燃比センサなどの排気ガスセンサも備えるが、図示は省略する。【００３６】
図１の内燃機関は、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）５０を備えている。ＥＣＵ５０には、スロットルバルブ２の開度ＴＡ、エアフローメータ３の出力に基づく吸入空気量ＫＬＡＦＭ、クランク角センサ８の出力に基づくクランク角ＣＡ、筒内圧センサ５の出力に基づく筒内圧ＰＣ、および、ノックセンサ９の出力ＫＮＫが、それぞれ、入力される。また、ＥＣＵ５０は、スパークプラグ６、燃料直噴インジェクタ７を、点火時期ＳＡや燃料噴射率ｔａｕといった各種の制御パラメータに基づいて制御する。【００３７】
（筒内圧センサ５の構成）
図２は、筒内圧センサ５の要部の模式的な断面図である。筒内圧センサ５は、圧力に応じて電圧値が変化する歪ゲージ素子２０を備えている。歪ゲージ素子２０は、ハウジング２２に取り付けられている。図２に示すように、ハウジング２２はハウジング２４と溶接接合し、ハウジング２４は更に受圧ダイアフラム２８と一体となる。ハウジング２２とハウジング２４とにより形成された内部空間には、伝達ロッド２６が収納されている。【００３８】
歪ゲージ素子２０は、実施の形態１では、シリコンチップ型の素子である。歪ゲージ素子２０には、製造工程の途中で荷重が与えられる。実際に筒内圧センサ５に搭載されて内燃機関に装着される際に、歪ゲージ素子２０は予め付与された荷重（以下、「予荷重」と称す）を受けている。予荷重は、主に、ゼロ点オフセット調整の目的で付与される。すなわち、筒内圧が０［ＭＰａ］での出力値に合わせて筒内圧センサ５の出力特性を調整するために、歪ゲージ素子２０に予荷重が付与される。予荷重が付与されることにより、歪ゲージ素子２０は、筒内圧を測定する対象の気筒における燃焼サイクル中の圧力範囲に渡って、十分な感度で、圧力に応じた電圧を発することができる。なお、以下、筒内圧を測定する対象の気筒のことを、便宜的に、単に「測定対象気筒」とも称す。【００３９】
筒内圧センサ５は、図２紙面下方側が燃焼室側を向くように配置される。受圧ダイアフラム２８が気筒内の圧力を受けて、その圧力が伝達ロッド２６を介して最終的に歪ゲージ素子２０側へと伝達される。その結果、歪ゲージ素子２０が歪み、筒内圧センサ５の発する電圧値が変化する。この電圧値に基づいて、筒内圧を測定することができる。【００４０】
図２には、回路部３０およびドリフトリセット部３０ａが、ブロック図として示されている。歪ゲージ素子２０の出力は、回路部３０に入力される。この回路部３０は、歪ゲージ素子２０の電気信号の変化を、筒内圧センサ５の出力として外部に出力する役割を有する。また、実施の形態１では、温度ドリフトの影響を解消するためのドリフトリセット部３０ａが搭載されている。回路部３０およびドリフトリセット部３０ａは、ＥＣＵ５０と接続している。【００４１】
一般的に、例えば筒内圧センサ周辺の温度変化等に起因して、筒内圧センサの出力が全体的に上昇あるいは低下することが公知である（所謂、出力ドリフト）。温度変化に応じたドリフトは温度ドリフトと称される。筒内圧センサの出力レベルが温度ドリフトによって大きくシフトすることが、問題視されることが多い。実施の形態１では、筒内圧センサ５の温度ドリフトに対処すべく、回路部３０がドリフトリセット部３０ａを備えている。そして、ＥＣＵ５０に、予め、温度ドリフトを検出する機能が組み込まれている。実施の形態１では、ＥＣＵ５０が必要に応じてドリフトリセット部３０ａの制御を行うことにより、ドリフト解消措置によって補償することが可能である。【００４２】
なお、筒内圧センサの出力ドリフトを解消するための構成には、限定はない。すなわち、ハードウェア的なもの、ソフトウェア的なものを問わず、筒内圧センサの構成に応じた様々な周辺回路や出力ドリフト解消手法が、従来知られている。それらの公知技術を適宜に使用または応用することにより、温度ドリフトを解消するための機能を内燃機関に搭載すればよい。【００４３】
［実施の形態１にかかる異常判定］
（予荷重抜け異常の分析結果）
本願発明者は、鋭意研究により予荷重抜けの分析を行い、下記の知見を得た。すなわち、筒内圧センサには、圧電素子を圧力検出素子として用いる圧電方式のものや、歪ゲージを圧力検出素子として用いる歪ゲージ式のものが広く用いられている。これらの方式の筒内圧センサは、一般的に、筒内圧を感度良く測定するために、圧力検出素子に予荷重が与えられた状態で内燃機関に装着される。前述したように、実施の形態１の筒内圧センサ５も、予荷重を付与されたものである。【００４４】
内燃機関の運転中に、急激な衝撃力や、過大な圧力が発生する可能性がある。すなわち、ノッキングの急激な燃焼に伴って衝撃力が発生したり、筒内圧が通常時に比べて非常に大きくなってしまったりする。実施の形態１でも、それらの衝撃力や過大な圧力の影響を受けて、筒内圧センサ５が塑性変形してしまうおそれがある。具体的には、例えば、ハウジング２２と伝達ロッド２６の接触部分に過大な力が加わり、伝達ロッド２６の先端が潰れてしまう。また、ハウジング２２とハウジング２４との溶接部が塑性変形してしまう。この塑性変形が、歪ゲージ素子２０の予荷重を緩めるおそれがある。その結果、予荷重によって向上せしめていた出力感度が低下し、筒内圧の測定に支障をきたすおそれがある。【００４５】
図３乃至図５は、本願発明者が予荷重抜けについて更に詳細な分析を行った内容を説明するための図である。以下、図３乃至図５を用いて、予荷重抜けによりもたらされる筒内圧センサの異常を、詳細に説明する。【００４６】
図３は、筒内圧センサ５における、正常状態の出力特性６０と予荷重抜け異常時の出力特性６２とを、模式的に示す。図３の縦軸は、筒内圧センサ５の出力電圧を示し、図３の横軸は、筒内圧センサ５が計測している圧力Ｐ（すなわち、内燃機関の筒内圧であり、ダイアフラム２８へ加わる圧力）を示す。図３における電圧Ｖ0は、ゼロ点オフセット後の正常状態における筒内圧センサ５のゼロ点出力である。一方、図３の電圧Ｖｍｉｎは、筒内圧センサ５のハードウェア的な出力電圧下限値、すなわち、筒内圧センサ５の内部回路が発することができる出力電圧の下限を意味する。以下、便宜のため、筒内圧センサのハードウェア的な最低電圧値を、「回路限界値」とも称す。また、筒内圧センサの出力の下限が回路限界値となるまで低下している状態を下方出力飽和」とも称し、下方出力飽和が起きている部分の筒内圧センサの出力を「下方出力飽和点」とも称す。【００４７】
前述したように、筒内圧センサ５は、通常、予荷重によりゼロ点オフセットが施されている。従って、正常な状態では、筒内圧センサ５の出力電圧は、圧力Ｐの増大に応じて、電圧Ｖ0から上昇する。しかしながら、歪ゲージ素子２０に予荷重抜けが生じてしまうと、筒内圧センサ５の出力電圧の平均的な値が、低電圧側に全体的にシフトしてしまう。このような低電圧側へのシフト量が大きいと、低圧力領域側における筒内圧センサ５の出力電圧が回路限界値Ｖｍｉｎを下回る程度まで、筒内圧センサ５の出力電圧がシフトしてしまう。その結果、図３の出力特性６２のように不感帯が発生してしまい、低圧力側の圧力測定が妨げられてしまう。【００４８】
図４は、予荷重抜け異常と、温度ドリフト等に起因する単純な出力オフセットとの違いを説明するための模式的な図である。温度ドリフトでは、筒内圧センサの出力レベルが温度に応じて大きくシフトする（例えば、特開平７−３０１１４５号公報参照）。温度ドリフトにより筒内圧センサ５の出力が低電圧に著しくシフトした場合、図４の出力特性７０のように不感帯が生じることが想定される。ここで、温度ドリフトに起因して出力特性７０が生じたのならば、温度ドリフトの補償措置を行うことにより、出力特性７２あるいは７４のように出力特性は回復する。すなわち、不感帯が解消される。しかしながら、出力特性７０が、図３の出力特性６０と同じ理由で、すなわち予荷重抜け異常によって生じたのならば、温度ドリフト補償措置を施しても出力特性は回復しない。すなわち、温度ドリフト補償措置を施しても、図４に模式的に示した出力特性７６や７８のように、不感帯が解消されない。【００４９】
図５を用いて、予荷重抜け異常と、温度ドリフトとの違いを、更に詳しく説明する。図５（ａ）は、温度ドリフトの様子を模式的に示す。例として、クランク角に応じた筒内圧センサの出力を模式的に示す。図５の説明で例示する筒内圧センサは、周辺温度が高いほど（つまりエンジン水温（以下Ｔｈｗで表す）が高いほど）、出力電圧が低電圧側にドリフトする特性を持つものとする。出力特性８２はエンジン水温（以下Ｔｈｗで表す）が相対的に低いとき、出力特性８４はエンジン水温Ｔｈｗが相対的に高いときを示す。ここでは、筒内圧センサの出力が、温度ドリフトによって、正常な出力特性８０から出力特性８２または８４へと変化した場合を考える。なお、温度変化とドリフトの方向の関係がここで述べるケースと反対となる筒内圧センサも考えられる。しかし、温度変化に応じて特定の方向に出力がドリフトする点で両者は同じである。よって、重複説明を避けるため、ここでは周辺温度が高いほど出力電圧が低電圧側にドリフトする場合のみを説明する。【００５０】
温度ドリフトの場合には、ドリフトの程度が筒内圧センサの周辺温度に応じて変化する。よって、図５（ａ）に示すように、エンジン水温Ｔｈｗが低温のときには不感帯の終点が点８３になるが、エンジン水温Ｔｈｗが高温のときには不感帯の終点が点８５になる。つまり、温度環境の変化に追随して、下方出力飽和の程度が変化する。一方、図５（ｂ）は、予荷重抜け異常の様子を模式的に示す。予荷重抜け異常による出力特性８６の場合には、図５（ａ）温度ドリフトの場合とは異なり、温度環境には下方出力飽和の程度が依存しない。このように、予荷重抜け異常と、温度ドリフトとの間には、明確な相違がある。【００５１】
（実施の形態１にかかる予荷重抜け異常検出の基本的動作）
本願発明者は、上記のような知見に基づいて、予荷重抜け異常を検出する効果的な手法を見出した。以下、実施の形態１にかかる異常検出の基本的動作を説明する。【００５２】
上述したように、筒内圧センサ５に予荷重抜け異常が生じた場合、筒内圧センサ５の出力に不感帯が発生する。記述したように、この不感帯の発生は、温度オフセットに類似した症状である。しかしながら、温度ドリフトであれば、ドリフトリセット部３０ａによるドリフト解消措置によって補償することが可能である。これに対し、予荷重抜け異常は、筒内圧センサ５のハードウェア的な異常であるため、ドリフトリセット部３０ａのドリフト解消措置によって回復できるものではない。【００５３】
そこで、実施の形態１では、先ず、予荷重抜け異常が生じている予兆があるかどうかを判定する（以下、この判定を、単に「予兆判定」とも称す）。すなわち、実施の形態１では、筒内圧センサ５の出力特性に、予荷重抜けの予兆と判断できるような不感帯が発生しているか否かを検出する。【００５４】
上記の不感帯が検出された場合には、続いて、ドリフトリセット部３０ａが、温度ドリフトを想定したドリフト解消措置を行う。ここでは、不感帯が温度ドリフトに起因するものであるとした場合に温度ドリフトが十分に解消される程度に、ドリフト解消措置が行われる。【００５５】
その後、再度、筒内圧センサ５の出力特性に、不感帯が存在しているか否かが調査される。ドリフト解消措置を経てもなお不感帯が存在している場合には、この不感帯は出力オフセットによるものではなく予荷重抜け異常によるものであると判断することができる。【００５６】
［実施の形態１にかかる予荷重抜け異常の予兆判定］
ここで、実施の形態１にかかる予兆判定の具体的手法を説明する。実施の形態１では、２つの予兆判定手法を組み合わせる。第１の予兆判定手法は、内燃機関の吸気圧と排気圧との関係に着目したものである。第２の予兆判定手法は、吸気行程中において筒内圧センサ５が本来示すべき出力値に着目したものである。【００５７】
（1）実施の形態１にかかる第１の予兆判定手法
図６は、実施の形態１にかかる、第１の予兆判定を説明するための図である。図６（ａ）は、クランク角に応じた筒内圧センサ５の出力を示す。これまで述べたように、予荷重抜け異常が生ずると、出力感度が落ちることにより筒内圧センサ５の出力レベルが全体的に低電圧側にシフトする。これに伴い、図６（ａ）に示すように、図中の上側の正常な特性から、図中の下側の特性へと、筒内圧センサ５の出力特性が変化する。図６（ｂ）は、図６（ａ）の破線Ａの領域を、部分的に拡大した図である。【００５８】
一般的に、スロットルバルブ等で吸入空気量制御を行う自然吸気型の内燃機関では、吸気圧に比して排気圧が十分に大きくなると考えることができる。第１の予兆判定手法は、この吸気圧と排気圧の差に着目したものである。具体的には、吸気行程においてクランク角＝マイナス１８０度であるときの筒内圧センサ５の出力電圧に基づいて得た筒内圧の値を、吸気行程圧力Ｐｉｍとする。そして、排気行程においてクランク角が２７０度であるときの筒内圧センサ５の出力電圧に基づいて得た筒内圧の値を、排気行程圧力Ｐｅｘとする。そして、それらの比Ｐｉｍ／Ｐｅｘを、予兆判定に用いる。【００５９】
既述したように、吸気圧に比して排気圧が十分に大きい内燃機関であれば、Ｐｉｍ＜＜Ｐｅｘの関係が成り立っているはずである。従って、筒内圧センサ５が正常であるならば、比Ｐｉｍ／Ｐｅｘは１よりも十分に小さくなるはずである。一方、予荷重抜け異常時の出力特性では、吸気行程と排気行程の両方において、不感帯の影響により、出力電圧が回路限界値Ｖｍｉｎを示す（図６（ａ）（ｂ）の図中下側の出力特性を参照）。従って、この場合には、比Ｐｉｍ／Ｐｅｘが１に一致する。そこで、比Ｐｉｍ／Ｐｅｘが１であるか否かを判定することにより、予荷重抜け異常が生じている予兆があるかどうかを判定することができる。【００６０】
（2）実施の形態１にかかる第２の予兆判定手法
次に、図７を用いて、第２の予兆判定手法を説明する。吸気圧に比して排気圧が十分に大きい内燃機関である場合、予荷重抜けが生じた場合の筒内圧センサ５の出力レベルの変化が図７のようになる場合がある。すなわち、吸気圧は正常に測定できないものの、排気圧は測定できる程度に、筒内圧センサ５の感度が残る場合がある。その結果、吸気圧の測定が妨げられる程度まで予荷重抜けが発生しているにもかかわらず、比Ｐｉｍ／Ｐｅｘが１以外の値を示す。従って、第１の予兆判定手法の判定基準のみに依拠すると、図７のような予荷重抜け異常を逃がすおそれがある。【００６１】
そこで、実施の形態１では、第２の予兆判定を、次のように行う。先ず、吸気行程圧力Ｐｉｍを表す筒内圧センサ５の出力電圧値を取得する。この電圧値を、以下Ｖ（Ｐｉｍ）と表す。そして、上記の第１の予兆判定において比Ｐｉｍ／Ｐｅｘが１以外の値を示している場合に、この電圧値Ｖ（Ｐｉｍ）が回路限界値Ｖｉｍよりも大きいか否かを判定する。電圧値Ｖ（Ｐｉｍ）が回路限界値Ｖｉｍを超えていない、つまり電圧値Ｖ（Ｐｉｍ）が回路限界値Ｖｉｍと一致する程度に低い場合には、図７のような予荷重抜け異常が生じている可能性がある。よって、この場合にも、予荷重抜け異常の予兆があると判断する。これにより、吸気圧側にのみ予荷重抜け異常の不感帯が生ずるケースを、予兆判定の対象に含ませることができる。【００６２】
［実施の形態１の具体的処理］
以下、実施の形態１にかかる具体的処理を説明する。図８は、実施の形態１の内燃機関においてＥＣＵ５０が実行するルーチンのフローチャートである。図８のフローチャートにおいて、ステップＳ１００により、上述した第１の予兆判定手法が、ステップＳ１０２により、上述した第２の予兆判定手法が、それぞれ実現されている。【００６３】
図８のルーチンでは、先ず、Ｐｉｍ／Ｐｅｘが１であるか否かを判定する処理が実行される（ステップＳ１００）。このステップでは、先ず、クランク角センサ８がクランク角＝マイナス１８０度を示したときの筒内圧センサ５の出力に基づいて、ＥＣＵ５０が吸気行程圧力Ｐｉｍを算出する。続いて、クランク角センサ８がクランク角＝２７０度を示したときの筒内圧センサ５の出力に基づいて、ＥＣＵ５０が排気行程圧力Ｐｅｘを算出する。なお、前回の燃焼サイクルの排気行程圧力と、今回の燃焼サイクルの吸気行程圧力とを用いることもできる。その後、ここで得られたＰｉｍとＰｅｘの比であるＰｉｍ／Ｐｅｘが１と比較される。これにより、両者が一致しているか否かの判定処理がなされる。このステップＳ１００により、上述した第１の予兆判定手法が実現される。【００６４】
ステップＳ１００の条件が否定された場合には、続いて、Ｖ（Ｐｉｍ）＞Ｖｍｉｎの関係が成立しているか否かが判定される（ステップＳ１０２）。このステップでは、ステップＳ１００におけるＰｉｍの基礎となった、筒内圧センサ５の出力電圧Ｖ（Ｐｉｍ）と、回路限界値Ｖｍｉｎとが、比較される。回路限界値Ｖｍｉｎは、筒内圧センサ５の仕様に応じて定まる値でり、予めＥＣＵ５０が記憶しているものとする。ステップＳ１０２の条件が否定された場合には、現時点の筒内圧センサ５は、第１の予兆判定基準と第２の予兆判定基準のいずれにも該当しないと判断できる。よって、今回のルーチンが終了する。【００６５】
ステップＳ１００とステップＳ１０２のうち少なくとも一方の条件が肯定された場合には、ドリフトリセットが行われる（ステップＳ１０４）。このステップでは、ドリフトリセット部３０ａが、筒内圧センサ５の温度ドリフトを解消する措置を取る。ステップＳ１００またはＳ１０２にて発見された筒内圧センサ５の予兆が温度ドリフトによるものであれば、このステップＳ１０４の処理によってその予兆は解消される筈である。【００６６】
ステップＳ１０４の後、続いて、Ｖ（Ｐｉｍ）がＶｍｉｎと一致しているか否かの判定が行われる（ステップＳ１０６）。このステップでは、前述したステップＳ１０２と同様に、Ｖ（Ｐｉｍ）とＶｍｉｎの比較が行われる。ステップＳ１０６の条件が否定された場合、すなわち、Ｖ（Ｐｉｍ）とＶｍｉｎが不一致である場合には、ステップＳ１００またはＳ１０２にて見出された予荷重抜け異常が、温度ドリフトによるものであったと判断できる。そして、ステップＳ１０４による温度ドリフトの解消措置によって、筒内圧センサ５の異常は取り払われたと判断できる。従って、ステップＳ１１０へと移行し、異常なしとの判定、および、予兆は温度ドリフトであったとの判定がなされた後、今回のルーチンが終了する。【００６７】
一方、ステップＳ１０６の条件が肯定された場合には、ステップＳ１０８へと移行する。ステップＳ１０８では、予荷重抜け異常が発生しているとの判定が下される。ステップＳ１０４のドリフトリセット後であるにもかかわらず、Ｖ（Ｐｉｍ）がＶｍｉｎに一致しているからである。従って、例えば、異常フラグがＯＮとされるなどして、筒内圧センサ５に予荷重抜け異常が発生したことが確定される。その後、今回のルーチンが終了する。【００６８】
以上の処理によれば、筒内圧センサ５の予荷重抜け異常を検出することができる。また、実施の形態１によれば、第１、２の予兆判定手法の両方を用いることによって、予荷重抜け異常の予兆を確実に検出することができる。【００６９】
尚、上述した実施の形態１では、ＥＣＵ５０が筒内圧センサ５の出力を取得することにより、前記第１の発明における「取得手段」が、図８のルーチンのステップＳ１００およびＳ１０２により、前記第１の発明における「出力異常検出手段」が、図８のルーチンのステップＳ１０４により、前記第１の発明における「ドリフトリセット手段」が、図８のルーチンのステップＳ１０６により、前記第１の発明における「予荷重抜け異常検出手段」が、それぞれ実現されている。また、実施の形態１では、筒内圧センサ５が、前記第１の発明における「筒内圧センサ」に、歪ゲージ素子２０が、前記第１の発明における「圧力検出素子」に、それぞれ相当している。
また、上述した実施の形態１では、図８のルーチンのステップＳ１０４により、前記第２の発明における「異常時ドリフトリセット手段」が実現されている。【００７０】
［実施の形態１の変形例］
（第１変形例）
実施の形態１では、歪ゲージ素子２０を備える筒内圧センサ５を対象に、予荷重抜けの異常の有無を検出した。しかしながら、本発明の異常検出の対象とされる筒内圧センサの構成は、この筒内圧センサ５に限定されるものではない。予荷重が付与されるタイプの筒内圧センサであれば、歪ゲージ式、圧電式を問わず、予荷重抜けの問題は生じうる。したがって、予荷重が付与されるタイプの筒内圧センサであれば、本発明を適用することができる。このように、歪ゲージ素子や圧電素子の具体的構造は、本発明では限定されない。【００７１】
また、筒内圧センサの構造や取り付け方式には、様々なものがある。例えば、点火プラグ一体化方式、燃料インジェクタ一体化方式、特開２００５−２９１０９１号公報のように気筒内に筒内圧センサの構成の一部が進入する方式など、様々なタイプの筒内圧センサが公知である。これらの各種の筒内圧センサにおいても、予荷重が付与されるタイプの筒内圧センサである限り、予荷重抜け異常の問題が発生しうる。従って、予荷重が付与されているのであれば、例示したこれらの方式、構造を含む様々な筒内圧センサに、広く、本発明を適用することができる。【００７２】
また、筒内圧センサの出力ドリフトの発生に関して、圧電式、歪ゲージ式を問わず、既に多くの文献が公知である。例えば温度ドリフトに関して、特開平７−３０１１４５号公報が公知である。また、出力ドリフトを補償する技術も、例えば、特開２００７−３２７５０２号公報に開示されているように、既に多くの技術が公知となっている。従って、筒内圧センサの出力ドリフトの補償（ドリフトの影響の解消）を行うための各種手法を、実施の形態１で例示した手法に代えて、適宜用いても良い。また、ドリフトの影響を一括にリセットするタイプの出力補償機能、ドリフト量を低減するタイプの出力補償機能のいずれでもよい。【００７３】
なお、図３乃至５では図示しなかったが、筒内圧センサ５に断線故障やショートが発生すると、出力特性はクランク角の全域にわたって基本的に平坦になる。これに対し、図３乃至５で示したように、予荷重抜けでは感度を示す領域（具体的には、筒内圧が高い圧縮行程から膨張行程にかけての領域）が残存しうる。つまり、予荷重抜け異常の場合には、筒内圧センサ５が筒内圧に応じた出力を発しているかのように誤認される可能性がある。この点で、断線故障やショートといった故障モードと、予荷重抜け異常との間には、相違がある。【００７４】
なお、実施の形態１では、スロットルバルブ２による吸入空気量制御を行う内燃機関において、予荷重抜け異常を検出した。しかしながら、本発明はこれに限られるものではない。例えば、スロットルバルブではなく吸気バルブの開弁特性を精密に制御することにより吸入空気量制御を行うタイプの内燃機関もある。このようなものでも、吸気圧と排気圧との差が大きい運転環境下にあれば、実施の形態１と同様に、筒内圧センサの出力値を利用して予荷重抜け異常を判定することができる。【００７５】
実施の形態２．
以下、本発明の実施の形態２を説明する。実施の形態２は、実施の形態１と同様のハードウェア構成を備える。以下、主に実施の形態１との相違点を説明し、重複する事項については説明を省略する。【００７６】
図９は、実施の形態２にかかる予荷重抜け異常検出手法を説明するための図である。図９における出力特性９０は、予荷重抜け異常の影響を受けている。予荷重抜け異常が発生した場合、筒内圧センサ５の下方出力飽和点が必ずしも回路限界値Ｖｍｉｎになるとは限らない。図９の出力特性９０のように、ゼロ点オフセットによる電圧Ｖ０と、回路限界値Ｖｍｉｎとの間に、下方出力飽和点が位置する場合がありうる。このように下方出力飽和点にばらつきがあることを想定すると、実施の形態１において図８のステップＳ１０６にて行った判定が、有効に機能しなくなるおそれがある。【００７７】
本願発明者は、吸気行程中の筒内圧センサ５の出力の挙動に着目した。図１０は、クランク角に応じた、筒内圧センサ５の出力に基づく筒内圧の値の変化率を示す。すなわち、筒内圧をＰ、クランク角をθとした場合の、ｄＰ／ｄθを示す。図９に示すように、予荷重抜け異常の出力特性は、吸気行程中にｄＰ／ｄθ＝０を保持している。これは、正常な出力特性とは明確に相違する。ｄＰ／ｄθがゼロになるか否かは、図９で述べたような下方出力飽和点のばらつきとは関係がない。つまり、ｄＰ／ｄθ＝０の条件は、下方出力飽和点が異なる複数の筒内圧センサに対し、共通に適用できる判断基準である。そこで、実施の形態２では、実施の形態１において図８のステップＳ１０６にて行った判定に代えて、このｄＰ／ｄθを用いた判定を行うこととした。【００７８】
図１１は、実施の形態２においてＥＣＵ５０が実行するルーチンのフローチャートである。図１１のフローチャートは、ステップＳ２０６とステップＳ２０２を除き、実施の形態１にかかる図８のフローチャートと同じである。以下、相違点を中心に説明する。【００７９】
図１１のルーチンでは、先ず、実施の形態１と同様にステップＳ１００が行われる。ステップＳ１００の条件が否定された場合、ステップＳ２０２に移る。ステップＳ２０２では、ＢＴＤＣ１８０°からＩＶＣにかけてのｄＰ／ｄθが、零であるか否かが判定される。ｄＰ／ｄθの具体的数値の算出の仕方については公知の演算手法を適宜利用すればよいので、ここでは詳細な説明は行わない。ここで、ＢＴＤＣ１８０°とは、すなわち吸気下死点であり、ＩＶＣとは、すなわち吸気弁が閉弁するクランク角を示す。このステップの条件が否定されている場合は、ＢＴＤＣ１８０°からＩＶＣにかけての期間に筒内圧センサ５の出力が変化している。従って、ＢＴＤＣ１８０°からＩＶＣにかけての期間に、筒内圧センサ５の不感帯異常は生じていないと判断することができる。従って、今回のルーチンが終了する。【００８０】
ステップＳ２０２の条件が肯定された場合には、ステップＳ１０４に移る。ステップＳ１０４では、実施の形態１と同様に、ドリフトリセットが行われる。その後、実施の形態２では、ステップＳ２０６に処理が移行する。ステップＳ２０６では、ステップ２０２で行ったのと同じ処理が再度実行される。即ち、ＢＴＤＣ１８０°からＩＶＣにかけてのｄＰ／ｄθが、零であるか否かが判定される。ステップＳ２０６で再度ｄＰ／ｄθ＝０の成立が認められた場合には、ステップＳ１０８に移行して実施の形態１と同様に予荷重抜け異常ありとの判定が下される。また、ステップＳ２０６の条件が否定された場合には、ステップＳ１１０に移行して実施の形態１と同様に予荷重抜け異常なしとの判定が下される。その後、今回のルーチンが終了する。【００８１】
以上の処理によれば、吸気行程中における筒内圧センサの出力変化を基礎として、筒内圧センサの予荷重抜け異常を検出することができる。ｄＰ／ｄθを基礎とすれば、筒内圧センサが不感帯域で示す出力値の大きさが相違する複数の状況下で、筒内圧センサの不感帯を共通に検出できる。以上のように、実施の形態２によれば、予荷重抜け異常の予兆判定や、予荷重抜け異常検出を、筒内圧センサ５の出力変化率を用いて効果的に行うことができる。なお、本発明は、ｄＰ／ｄθが完全に零に一致するか否かという判定のみに限らない。例えば、ｄＰ／ｄθが、実質的に零とみなせる微小値に一致するか否か（若しくは微小範囲内であるか否か）という判定によって、実施の形態２と同様の処理を行っても良い。【００８２】
実施の形態３．
実施の形態３は、実施の形態２と同様のハードウェア構成を備える。以下、実施の形態２との相違点を述べ、重複する事項については説明を省略する。【００８３】
実施の形態１、２において、共通に、筒内圧センサ５の予荷重抜け異常の予兆判定が、ＰｉｍとＰｅｘの比に基づいて行われている。これは、排気圧が吸気圧に比して十分に高い関係を利用したものである。しかしながら、この関係が利用できない場合がある。例えば、過給器を備える内燃機関では吸気圧が高く、Ｐｉｍ≧Ｐｅｘとなることもありうる。この場合、ＰｉｍとＰｅｘの比に基づく予兆判定を、十分に高い精度で行えなくなるおそれがある。【００８４】
そこで、実施の形態３では、上記の点に鑑み、次のような手法を採用した。図１２は、実施の形態３においてＥＣＵ５０が実行するルーチンのフローチャートである。ステップＳ３００およびＳ３０２が追加されている点を除き、実施の形態２の図１１のフローチャートと同じである。【００８５】
すなわち、実施の形態３では、先ず、内燃機関がフューエルカットを行っているか否かが検出される（ステップＳ３００）。フューエルカット中である場合には、スロットルバルブ２が完全に閉じた状態（全閉状態）に制御される（Ｓ３０２）。この状態において、ＰｉｍとＰｅｘの比に基づく予兆判定（ステップＳ１００）が実行される。【００８６】
これにより、吸気圧と排気圧の差が著しく大きくされたスロットル全閉状態において、ＰｉｍとＰｅｘの比に基づく予兆判定を行うことができる。その結果、高精度に予兆判定を行うことが可能になる。【００８７】
尚、実施の形態３では、図１２のルーチンのステップＳ３００、Ｓ３０２の実行によりスロットルが閉じられた後にステップＳ１００が実行されることで、前記第６の発明における「条件判定手段」が実現されている。また、実施の形態３では、図１２のルーチンにおける、ステップＳ３００の処理により、前記第７の発明における「フューエルカット検出手段」が、ステップＳ３０２の処理により、前記第７の発明における「閉塞手段」が、それぞれ実現されている。【００８８】
なお、実施の形態３では、フューエルカット中にスロットルバルブ２が閉塞された。しかしながら、本発明はこれに限られるものではない。例えば、吸気バルブを駆動休止状態にすることができる可変動弁システムを備えた内燃機関が知られている。このような内燃機関では、吸気バルブを適宜休止させて全閉状態にすることにより、吸気通路を閉塞してＰｉｍとＰｅｘの差を大きくすることもできる。吸気バルブを全閉状態にすることにより、例えばスロットルバルブを備えない内燃機関（ディーゼル機関や、吸気バルブの開弁特性などで吸入空気量を制御するガソリン機関など）でも、実施の形態３と同様の効果を得ることができる。【００８９】
実施の形態４．
実施の形態４では、予荷重抜け異常の程度に応じて、筒内圧センサ５の出力を使用する各種アプリケーションの使用状況を切り換えることとした。実施の形態１で述べたように、ノッキング等に起因する各種の力によって塑性変形が生ずることにより、歪ゲージ素子２０に予荷重抜けが発生する。予荷重抜けの原因、例えば、筒内圧センサ５に加えられる力の大きさや、筒内圧センサ５の変形の具合は、状況に応じて異なったものとなりうる。よって、歪ゲージ素子２０における予荷重の抜け具合が、常に一律なものになるとは限らない。これに応じて、予荷重抜け異常の程度も、複数の場合が生じうる。例えば、クランク角全領域において筒内圧の測定が不可能になるような重度の場合もあれば、吸気行程中の初期においてのみ不感帯を生じさせるような軽度の場合もある。そこで、実施の形態４では、予荷重抜け異常の程度に応じて、筒内圧センサ５の出力を使用する各種アプリケーションの使用状況を切り換えることとした。【００９０】
［実施の形態４の構成、動作］
実施の形態４は、実施の形態１と同様のハードウェア構成を備える。そして、実施の形態４においても、実施の形態１（若しくは実施の形態２または３）と同様に、予荷重抜け異常判定の処理を実行可能であるものとする。以下、実施の形態１〜３との相違点を中心に説明し、重複する事項については説明を省略する。【００９１】
実施の形態４は、下記のアプリケーションがＥＣＵ５０に搭載されている。
（a）筒内圧センサ５による筒内圧測定値に基づいて気筒別に吸入空気量を検出するプログラム（以下、「空気量検出プログラム」と称す）
（b）筒内圧センサ５による筒内圧測定値に基づく燃焼割合（ＭＦＢ）算出プログラム、およびＰＶｋを用いた制御プログラム
（c）筒内圧センサ５による筒内圧測定値に基づくノック検出用プログラム
なお、筒内圧に基づいて行われる、気筒別吸入空気量検出、燃焼割合（ＭＦＢ）算出、ＰＶｋを用いた制御、およびノック検出の技術は、既に公知技術である。従って、ここでは詳細な説明は行わない。【００９２】
実施の形態４では、筒内圧センサ５が示す出力のうち一部の出力が、上記の各種プログラムの計算の基礎として用いられる。すなわち、クランク角が特定の区間内における筒内圧センサ５の出力が、各プログラムの計算の基礎として用いられる。なお、出力の使用範囲、すなわち出力使用開始クランク角と出力使用終了クランク角は、それぞれのプログラムの間で必ずしも一致しない。【００９３】
図１３は、実施の形態４の空気量検出プログラムにおいて筒内圧センサ５の出力が使用される区間（以下、「空気量検出区間」とも称す）を示す図である。図に示すように、実施の形態４では、クランク角がマイナス６０度からプラス６０度の区間内における筒内圧センサ５の出力が、空気量検出プログラムに用いられる。【００９４】
図１４は、実施の形態４のＭＦＢ算出プログラムにおいて筒内圧センサ５の出力が使用される区間（以下、「ＭＦＢ算出区間」とも称す）を示す図である。図に示すように、実施の形態４では、クランク角がマイナス６０度からプラス６０度の区間内における筒内圧センサ５の出力が、ＭＦＢ算出プログラムに用いられる。以下、便宜上、ＭＦＢ算出区間の開始点のクランク角を、θ１とも記す。【００９５】
図１５は、実施の形態４のノック検出用プログラムにおいて筒内圧センサ５の出力が使用される区間（以下、「ノックゲート区間」とも称す）を示す図である。図に示すように、実施の形態４では、クランク角が０度直前の角度からプラス６０度までの区間内における筒内圧センサ５の出力が、ノック検出用プログラムに用いられる。以下、便宜上、ノックゲート区間の開始点のクランク角を、θ２とも記す。【００９６】
実施の形態４では、図１３〜１５における、空気量検出区間、ＭＦＢ算出区間、およびノックゲート区間について、筒内圧センサ５に予荷重抜け異常があるか否かを検出する。そして、予荷重抜け異常の程度によって、個々のプログラムの実行／停止を切り換えることとする。【００９７】
［実施の形態４の具体的処理］
以下、実施の形態４の具体的処理を説明する。図１６は、実施の形態４においてＥＣＵ５０が実行するルーチンのフローチャートである。図１６において、ステップＳ１００は実施の形態１と同じものであり、ステップＳ３００およびＳ３０２は実施の形態３と同じものである。【００９８】
図１６のルーチンでは、先ず、ステップＳ３００、Ｓ３０２が実行される。これにより実施の形態３と同様に、高精度な予兆判定を行うための条件が整ったか否かが判定される。ステップＳ３００、Ｓ３０２を経て、予兆判定のための条件が整った場合には、ステップＳ１００に移行し、ＰｉｍとＰｅｘの比を用いた予兆判定が行われる。ステップＳ１００の条件が否定された場合には、予荷重抜け異常の予兆はないと判断されて今回のルーチンが終了する。【００９９】
ステップＳ１００の条件が肯定された場合には、予荷重抜け異常の予兆があると判断される。この場合には、ステップＳ４００以降の処理に移る。【０１００】
ステップＳ４００では、先ず、電圧値Ｖ（Ｐｉｍ）が回路限界値Ｖｍｉｎと一致しているか否かが判定される。この条件が成立している場合には、吸気行程の筒内圧の測定を妨げるような予荷重抜け異常が、生じているおそれがある。そこで、続けて、予荷重抜け異常判定ルーチンが実行される（ステップＳ４０６）。このステップＳ４０６では、実施の形態１で述べた図８のルーチンが実行される。その結果、予荷重抜け異常であると判定された場合には、空気量検出プログラムがＯＦＦにされる（ステップＳ４０８）。その後、今回のルーチンが終了する。【０１０１】
実施の形態４では、ステップＳ４００の条件が不成立の場合には、続いてステップＳ４０２に移る。このステップＳ４０２では、電圧値Ｖ（Ｐθ１）が回路限界値Ｖｍｉｎと一致しているか否かが判定される。ここで、電圧値Ｖ（Ｐθ１）とは、クランク角θ１における筒内圧Ｐθ１を算出するための基礎となった、筒内圧センサ５の出力電圧を意味する。この条件が成立している場合には、ＭＦＢ算出の基礎とすべき筒内圧の測定を妨げるような予荷重抜け異常が、生じているおそれがある。そこで、続けて、予荷重抜け異常判定ルーチンが実行される（ステップＳ４０６）。その結果、予荷重抜け異常であると判定された場合には、ＰＶｋを用いた制御プログラムがＯＦＦにされる（ステップＳ４１０）。その後、今回のルーチンが終了する。【０１０２】
実施の形態４では、ステップＳ４０２の条件が不成立の場合には、続いてステップＳ４０４に移る。このステップＳ４０４では、電圧値Ｖ（Ｐθ２）が回路限界値Ｖｍｉｎと一致しているか否かが判定される。ここで、電圧値Ｖ（Ｐθ２）とは、クランク角θ２における筒内圧Ｐθ１のを算出するための基礎となった、筒内圧センサ５の出力電圧を意味する。この条件が成立している場合には、ノック検出プログラムの基礎とすべき筒内圧の測定を妨げるような予荷重抜け異常が、生じているおそれがある。そこで、続けて、予荷重抜け異常判定ルーチンが実行される（ステップＳ４０６）。その結果、予荷重抜け異常であると判定された場合には、ノック検出プログラムがＯＦＦにされる（ステップＳ４１２）。その後、今回のルーチンが終了する。【０１０３】
以上の処理によれば、予荷重抜け異常が検出された場合に、筒内圧センサ５の出力の使用を必要に応じて制限することができる。具体的には、実施の形態４によれば、予荷重抜け異常の影響を含む筒内圧センサ出力が上記各種プログラムに使用されてしまう事態を、抑制することができる。従って、予荷重抜け異常の影響を含む筒内圧センサ５の出力が、内燃機関の制御に悪影響を及ぼすことを抑制することができる。その結果、予荷重抜け異常に起因する内燃機関の運転状態への悪影響を、抑制することができる。【０１０４】
また、実施の形態４によれば、上記各種プログラムが使用しない領域で予荷重抜け異常の影響が出ている場合には、このような異常は許容することができる。その結果、内燃機関の運転状態への悪影響を抑制しつつ、筒内圧センサ５の出力のうち使用可能なものについて使用を継続することができる。【０１０５】
尚、上述した実施の形態４では、ＥＣＵ５０が、前記第１１の発明における「制御手段」に相当し、上記説明した図１６のルーチンにおけるステップＳ１００〜Ｓ４１２の処理が実行されることにより、前記第１１の発明における「制限手段」が実現されている。【０１０６】
また、上述した実施の形態４では、（a）〜（c）のそれぞれのプログラムが、前記第１２の発明における「パラメータ算出手段」に、上記説明した図１６のルーチンにおけるステップＳ４００、Ｓ４０２、Ｓ４０４の処理がそれぞれ前記第１２の発明における「影響判定手段」に、相当している。また、上述した実施の形態４では、図１６のルーチンにおけるステップＳ４０８、Ｓ４１０、Ｓ４１２の処理が実行されることにより、前記第１２の発明における「センサ出力使用制限手段」が実現されている。【０１０７】
なお、実施の形態４で示した図１６のルーチンは一例であり、他の様々な変形が可能である。例えば、ステップＳ１００の後、Ｓ４００以降の処理と、Ｓ４０２以降の処理と、Ｓ４０４以降の処理とを、それぞれ並列に実行してもよい。また、Ｓ３００、Ｓ３０２の処理を取り除いても良い。【０１０８】
なお、上述した実施の形態４では、予荷重抜け異常の程度が軽度な場合、つまり、予荷重抜け異常の影響が上記各種プログラムの使用区間外で生じている場合には、筒内圧センサ５の出力の使用を継続している。しかしながら、本発明はこれに限られるものではない。例えば、必要に応じて、予荷重抜け異常の判定条件次第で、一律に筒内圧センサ５の出力使用をクランク角の全域にわたって禁止するなどの措置をとることもできる。【０１０９】
なお、上述した実施の形態の具体的処理に係るルーチンでは、筒内圧センサ出力中の不感帯検出（「予兆判定」）を行って不感帯が検出された場合に、出力ドリフトの低減また解消の措置が取られている。しかしながら、本発明はこれに限られるものではない。【０１１０】
例えば、実施の形態１とは異なり、筒内圧センサの不感帯発生の有無にかかわらず、出力ドリフトの低減や解消を常時（または所定間隔、具体的には、例えば、所定時間毎や、所定クランク角毎、所定サイクル毎など）で行う場合でも、本願発明を用いることができる。或いは、不感帯発生以外の他の所定の条件が成立した場合に、出力ドリフトの低減や解消を行うルーチンを実行する場合においても、本発明を適用することができる。
これらの場合にも、出力ドリフトの低減後または解消後に、筒内圧センサの出力特性に不感帯が存在するか否かに基づいて、予荷重抜け異常の有無を検出する処理（具体的には、上記実施の形態では、図８のＳ１０６、Ｓ１０８、Ｓ１１０の処理）を実行すればよい。なお、いかなるタイミング（時期、条件）で出力ドリフトの低減や解消を行うかについては、既に各種技術が公知であるため、それらの各種公知技術を利用すればよい。【０１１１】
なお、より具体的には、例えば、図８のルーチンのステップＳ１０４にかかるドリフトリセットの処理を一定間隔で実行するドリフトリセット用ルーチンを作成する。そして、そのドリフトリセット用ルーチンとは別に、当該ルーチンによる出力ドリフトの低減後または解消後に、図８のＳ１０６、Ｓ１０８、Ｓ１１０の処理を実行するルーチンを作成しておく。若しくは、当該ドリフトリセット用ルーチンのなかに、ドリフトリセットの次のステップで図８のＳ１０６、Ｓ１０８、Ｓ１１０の処理が実行されように、Ｓ１０６、Ｓ１０８、Ｓ１１０を含ませておくこともできる。
これにより、出力ドリフトの低減後または解消後に、筒内圧センサの出力特性に不感帯が存在するか否かに基づいて、予荷重抜け異常の有無を検出することができる。
【符号の説明】
【０１１２】
１  エアクリーナ
２  スロットルバルブ
３  エアフローメータ
４  サージタンク
５  筒内圧センサ
６  スパークプラグ
７  燃料直噴インジェクタ
８  クランク角センサ
９  ノックセンサ
１０  触媒
１１  触媒
２０  歪ゲージ素子
２２  ハウジング
２４  ハウジング
２６  伝達ロッド
２８  受圧ダイアフラム
３０  回路部
３０ａ  ドリフトリセット部
【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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【図１６】
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【国際調査報告】
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2010058743.tif 000020
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