(57)【要約】【課題】消費電力を低減しつつ、筒内圧センサの検出精度をより高く維持する。【解決手段】内燃機関１の制御装置は、燃焼室内に配置され、筒内圧を検出するように構成されている筒内圧センサ１１、クリアランスの温度を上昇させるように構成されている電気ヒータ、及び電子制御ユニット２０を備える。電子制御ユニットは、筒内圧センサの応答遅れがあらかじめ定められたしきい値よりも大きいと判別され、かつ、クリアランスに堆積しているデポジットの煤割合があらかじめ定められた設定割合未満であると判別され、かつ、クリアランスの温度が燃料の酸化開始温度未満であると判別されたときに、クリアランスの温度が燃料の酸化開始温度以上かつ燃料の発火温度未満になるように、電気ヒータを作動させる、ように構成されている。【選択図】図１
2018184934.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室内に配置され、筒内圧を検出するように構成されている筒内圧センサであって、前記筒内圧を検出するように構成されている圧力検出部と、前記筒内圧を前記圧力検出部に伝達するように構成されている圧力伝達部材と、を備え、前記圧力伝達部材は、前記燃焼室内に開口するようにシリンダヘッドに形成された取付孔内に、クリアランスを有しつつ長手軸線方向に移動可能に配置されている、筒内圧センサと、
前記クリアランスの温度を上昇させるように構成されている電気ヒータと、
電子制御ユニットであって、
前記筒内圧センサの応答遅れがあらかじめ定められたしきい値よりも大きいか否かを判別し、
前記クリアランスに堆積しているデポジットの煤割合があらかじめ定められた設定割合未満であるか否かを判別し、
前記クリアランスの温度が燃料の酸化開始温度未満であるか否かを判別し、
前記応答遅れが前記しきい値よりも大きいと判別され、かつ、前記煤割合が前記設定割合未満であると判別され、かつ、前記クリアランスの温度が燃料の酸化開始温度未満であると判別されたときに、前記クリアランスの温度が前記燃料の酸化開始温度以上かつ前記燃料の発火温度未満になるように、前記電気ヒータを作動させる、
ように構成されている電子制御ユニットと、
を備えた、内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃焼室内に配置され、筒内圧を検出する筒内圧センサであって、筒内圧を検出する圧力検出部と、筒内圧を圧力検出部に伝達する圧力伝達部材と、を備え、圧力伝達部材は、燃焼室内に開口するようにシリンダヘッドに形成されたグローホール内に、クリアランスを有しつつ長手軸線方向に移動可能に配置されている、筒内圧センサと、グローホール内を加熱する電気ヒータと、を備えた、内燃機関が知られている。この内燃機関において、筒内圧センサの圧力伝達部材とグローホールの内周壁との間にデポジットが生成されると、筒内圧センサの検出精度が低下するおそれがある。一方、デポジットは筒内ガス中に含まれる固体粒子及び液体粒子によって生成されると考えられる。そこで、筒内圧センサが正常であるか否かを判別し、筒内圧センサが正常であるときに、グローホールの内周壁に付着した液体粒子を蒸発させるために、グローホール内の温度が１８０℃から３８０℃になるように電気ヒータを作動させ、筒内圧センサが異常であるときに、グローホールの内周壁に堆積したデポジットのバインダ成分を分解するために、グローホール内の温度が４００℃から５００℃になるように電気ヒータを作動させる、内燃機関の制御装置が公知である（例えば、特許文献１）。すなわち、特許文献１では、筒内圧センサが正常のときにはデポジットの生成が防止され、筒内圧センサが異常のときにはデポジットが分解除去される。言い換えると、特許文献１では、クリアランスにデポジットが存在しないように電気ヒータが作動される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１７８７７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、詳細は後述するが、本願発明者らによれば、クリアランスにデポジットが存在していても、筒内圧センサの検出精度を高く維持できることが判明した。すなわち、筒内圧センサの検出精度を高く維持するために、デポジットの生成防止及び分解除去は必要ないのである。したがって、デポジットの生成の防止及びデポジットの分解除去を行う特許文献１では、消費電力が過度に大きくなるおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によれば、燃焼室内に配置され、筒内圧を検出するように構成されている筒内圧センサであって、前記筒内圧を検出するように構成されている圧力検出部と、前記筒内圧を前記圧力検出部に伝達するように構成されている圧力伝達部材と、を備え、前記圧力伝達部材は、前記燃焼室内に開口するようにシリンダヘッドに形成された取付孔内に、クリアランスを有しつつ長手軸線方向に移動可能に配置されている、筒内圧センサと、前記クリアランスの温度を上昇させるように構成されている電気ヒータと、電子制御ユニットであって、前記筒内圧センサの応答遅れがあらかじめ定められたしきい値よりも大きいか否かを判別し、前記クリアランスに堆積しているデポジットの煤割合があらかじめ定められた設定割合未満であるか否かを判別し、前記クリアランスの温度が燃料の酸化開始温度未満であるか否かを判別し、前記応答遅れが前記しきい値よりも大きいと判別され、かつ、前記煤割合が前記設定割合未満であると判別され、かつ、前記クリアランスの温度が燃料の酸化開始温度未満であると判別されたときに、前記クリアランスの温度が前記燃料の酸化開始温度以上かつ前記燃料の発火温度未満になるように、前記電気ヒータを作動させる、ように構成されている電子制御ユニットと、を備えた、内燃機関の制御装置が提供される。
【発明の効果】
【０００６】
消費電力を低減しつつ、筒内圧センサの検出精度をより高く維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】内燃機関の全体図である。
【図２】筒内圧センサ及びシリンダブロックの部分縦断面図である。
【図３】筒内圧の例を示す線図である。
【図４】デポジットの空隙率及び筒内圧センサの応答遅れの関係の実験結果を示す線図である。
【図５】煤割合及びデポジットの空隙率の関係の実験結果を示す線図である。
【図６】性状が互いに異なる種々のデポジットを模式的に示す図である。
【図７】煤割合及びデポジットの空隙率の関係の実験結果を示す線図である。
【図８】燃料温度及びＳＯＦ生成割合の関係の実験結果を示す線図である。
【図９】機関運転状態とクリアランスの温度ＴＣとの関係を示す線図である。
【図１０】本発明による実施例のデポジット性状推定ルーチンを示すフローチャートである。
【図１１】本発明による実施例のヒータ制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図１２】本発明による別の実施例の筒内圧センサ及びシリンダブロックの部分縦断面図である。
【図１３】本発明による更に別の実施例の筒内圧センサ及びシリンダブロックの部分縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１を参照すると、１は内燃機関、２はシリンダブロック、３はシリンダヘッド、３ｉは吸気マニホルド、３ｅは排気マニホルド、４はピストン、５は燃焼室、６は吸気ポート、７は吸気弁、８は排気ポート、９は排気弁、１０は燃焼室５内に配置された燃料噴射弁、１１は燃焼室５内に配置された筒内圧センサ、をそれぞれ示す。本発明による実施例では、内燃機関１は圧縮着火式内燃機関から構成される。この場合、燃料として例えば軽油が用いられる。本発明による別の実施例（図示しない）では、内燃機関１は火花点火燃焼内燃機関から構成される。この場合、燃料として例えばガソリンが用いられる。
【０００９】
筒内圧センサ１１は筒内圧を検出するように構成されている。本発明による実施例では、図２に示されるように、筒内圧センサ１１は、燃焼室５内に開口するようにシリンダヘッド３に形成された取付孔３ａ内に収容される。また、筒内圧センサ１１は、取付孔３ａ内に固定された中空のハウジング１１ａと、ハウジング１１ａに固定された圧力検出部１１ｂと、長手軸線Ｌ方向に移動可能にハウジング１１ａに保持された圧力伝達部材１１ｃと、を備える。圧力検出部１１ｂは筒内圧を検出するように構成されており、例えば圧電素子又は歪みゲージから構成される。一方、圧力伝達部材１１ｃは、筒内圧を圧力検出部１１ｂに伝達するように構成されている。この場合、圧力伝達部材１１ｃの先端１１ｃａは燃焼室５内に位置しており、圧力伝達部材１１ｃの末端１１ｃｂは圧力検出部１１ｂに当接している。図２に示されるように、圧力伝達部材１１ｃと取付孔３ａとの間には環状のクリアランス１１ｄが形成される。なお、図２において、１１ｅはハウジング１１ａと圧力伝達部材１１ｃとの間のシール部材を示している。
【００１０】
また、クリアランス１１ｄの温度を上昇させるように構成されている電気ヒータ１２が設けられる。本発明による実施例では、電気ヒータ１２は、圧力伝達部材１１ｃの先端１１ｃａ周りにおいて、圧力伝達部材１１ｃと一体的に設けられる。なお、電気ヒータ１２は、燃焼室５内の予混合気又は燃料を加熱するためのグロープラグとしても機能する。
【００１１】
再び図１を参照すると、電子制御ユニット２０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス２１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）２２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）２３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）２４、入力ポート２５及び出力ポート２６を具備する。筒内圧センサ１１の出力電圧は対応するＡ／Ｄ変換器２７を介して入力ポート２５に入力される。更に、アクセルペダル２９にはアクセルペダル２９の踏み込み量に比例した出力電圧を発生する負荷センサ３０が接続され、負荷センサ３０の出力電圧は対応するＡ／Ｄ変換器２７を介して入力ポート２５に入力される。更に、クランク角ＣＡを検出するためのクランク角センサ３１が入力ポート２５に接続される。ＣＰＵ２４ではクランク角センサ３１からの出力パルスに基づいて機関回転数が算出される。一方、出力ポート２６はそれぞれ対応する駆動回路２８を介して、燃料噴射弁１０及び電気ヒータ１２にそれぞれ接続される。
【００１２】
さて、機関運転が行われると、筒内圧センサ１１の圧力伝達部材１１ｃとシリンダヘッド３の取付孔３ａとの間のクリアランス１１ｄ、特に取付孔３ａの入口近傍のクリアランス１１ｄに、いわゆるデポジットが堆積する。クリアランス１１ｄにデポジットが堆積すると、筒内圧センサ１１の検出精度が低下する場合がある。
【００１３】
図３には、クリアランス１１ｄにデポジットが堆積している場合の筒内圧Ｐｃの一例が実線でもって示されており、クリアランス１１ｄにデポジットが堆積していない場合の筒内圧Ｐｃの一例が破線でもって示されている。図３に示される例では、図３にＤで示されるように、筒内圧Ｐｃが或る一定値になるクランク角θが、デポジットの堆積によって遅くされる。すなわち、筒内圧センサ１１に応答遅れが生じ、したがって筒内圧センサ１１の検出精度が低下する。これは、圧力伝達部材１１ｃの長手軸線Ｌ方向の動きがデポジットによって阻害されるからだと考えられている。なお、図３の横軸θはクランク角（°ＣＡ）を示しており、θ＝０は圧縮上死点を表している。
【００１４】
本発明による実施例では、筒内圧センサ１１により検出された筒内圧Ｐｃに基づいて、燃料噴射量、燃料噴射時期といった機関運転パラメータが設定される。したがって、筒内圧センサ１１の検出精度が低下すると、良好な機関運転制御が確保できないおそれがある。
【００１５】
クリアランス１１ｄに堆積したデポジットに起因する筒内圧センサ１１の応答遅れについて本願発明者らが鋭意研究した結果、デポジットに起因する筒内圧センサ１１の応答遅れにはバラツキがあり、すなわち応答遅れが大きい場合もあれば、応答遅れがほとんどない場合もあることが判明したのである。更に、この応答遅れのバラツキの原因を解明していく過程で、応答遅れのバラツキにはデポジットの性状、特に空隙率が関与していることが判明した。デポジットは主として、煤の粒子及びＳＯＦ（可溶有機成分）の粒子から構成されており、これら粒子間に空隙が形成されている。
【００１６】
図４には、デポジットの空隙率ε（％）と筒内圧センサ１１の応答遅れＲＤ（°ＣＡ）との関係が示される。図４に示されるように、空隙率εが比較的低いときには、空隙率εが低くなるにつれて応答遅れＲＤが小さくなる。一方、空隙率εが比較的高いときには、空隙率εが高くなるにつれて応答遅れＲＤが小さくなる。
【００１７】
応答遅れＲＤがデポジットの空隙率εに依存するのは次の理由によると考えられる。すなわち、クリアランス１１ｄに堆積したデポジットは、圧力伝達部材１１ｃに対してダンパのように作用し、圧力伝達部材１１ｃの動きが吸収されることにより応答遅れが生ずる。一方、空隙率εが低く又は高くなると、デポジットのダンパ作用が低減し、したがって応答遅れが小さくなる。
【００１８】
なお、本発明による実施例では、応答遅れＲＤは燃焼重心に基づいて算出される。燃焼重心は、燃焼室５内で燃焼した燃料のうち、５０質量％の燃料が燃焼したクランク角を表している。具体的には、筒内圧センサ１１により検出された筒内圧Ｐｃに基づいて燃焼重心ＣＡ５０が算出される。一方、筒内圧センサ１１が筒内圧Ｐｃを検出したときの機関運転状態における燃焼重心である基準燃焼重心ＣＡ５０Ｒが算出される。基準燃焼重心ＣＡ５０Ｒはあらかじめ実験により求められており、マップの形でＲＯＭ２２内に記憶されている。また、機関運転状態は例えば機関負荷及び機関回転数ＮＥにより表される。機関負荷は例えば燃料噴射量ＱＦにより表される。次いで、応答遅れＲＤが基準燃焼重心ＣＡ５０Ｒに対する燃焼重心ＣＡ５０の偏差（＝ＣＡ５０−ＣＡ５０Ｒ）の形で算出される。
【００１９】
本願発明者らによれば更に、デポジットの空隙率εはデポジットを形成する煤及びＳＯＦの割合に依存することが判明した。すなわち、デポジット中の煤の質量割合を煤割合Ｒｓｏｏｔ（＝デポジット中の煤質量／（デポジット中の煤質量＋デポジット中のＳＯＦ質量））と称すると、図５に示されるように、煤割合Ｒｓｏｏｔが低くなるにつれてデポジットの空隙率εが低くなる。言い換えると、デポジット中のＳＯＦの割合が高くなるにつれてデポジットの空隙率εが低くなる。
【００２０】
図６は、性状が互いに異なる種々のデポジットを模式的に示している。図６（Ａ）は空隙率εが比較的高い場合を示している。この場合、煤割合Ｒｓｏｏｔは比較的高く、ＳＯＦの割合は比較的低い。図６（Ｂ）は図６（Ａ）の場合に比べて空隙率εがより低い場合を示している。この場合、図６（Ａ）の場合に比べて、煤割合Ｒｓｏｏｔはより低く、ＳＯＦの割合はより高い。図６（Ｃ）は図６（Ｂ）の場合に比べて空隙率εがより低い場合を示している。この場合、図６（Ｂ）の場合に比べて、煤割合Ｒｓｏｏｔはより低く、ＳＯＦの割合はより高い。
【００２１】
図５に示される煤割合Ｒｓｏｏｔとデポジットの空隙率εとの関係を用いて図４を書き換えると、図７のようになる。図７に示されるように、煤割合Ｒｓｏｏｔが比較的低いときには、煤割合Ｒｓｏｏｔが低くなるにつれて応答遅れＲＤが小さくなる。一方、煤割合Ｒｓｏｏｔが比較的高いときには、煤割合Ｒｓｏｏｔが高くなるにつれて応答遅れＲＤが小さくなる。
【００２２】
一方、デポジットは例えば次のようにして生成されると考えられる。すなわち、まず、筒内ガス中に含まれる煤及び液状の未燃燃料がクリアランス１１ｄに到達する。すなわち、煤及び液状燃料が圧力伝達部材１１ｃの外周面、取付孔３ａの内周面、又は、クリアランス１１ｄに存在するデポジットの表面などに付着する。次いで、酸素雰囲気のもとで、付着した液状燃料が部分酸化されてＳＯＦが生成されると、デポジットが生成される。
【００２３】
この場合、クリアランス１１ｄの温度が燃料の酸化開始温度以上かつ燃料の発火温度未満であると、燃料が酸化されてＳＯＦが生成される。これに対し、クリアランス１１ｄの温度が燃料の酸化開始温度未満であると、燃料は酸化されず、クリアランス１１ｄの温度が燃料の発火温度以上であると、燃料は発火し消失する。なお、燃料が軽油の場合、酸化開始温度は約１００℃であり、発火温度は約２５０℃である。
【００２４】
図８には、軽油の温度ＴＦ（℃）と、ＳＯＦ生成割合ＲＰｓｏｆ（＝ＳＯＦ質量／燃料質量）との関係が示される。燃料の温度ＴＦ（℃）を変化させたときの、燃料から生成されるＳＯＦの割合ＰＲｓｏｆ（＝生成ＳＯＦ質量／軽油質量）が示される。図８に示される例では、燃料として軽油が用いられている。図８からわかるように、燃料温度ＴＦが燃料の酸化開始温度以上かつ燃料の発火温度未満であると、ＳＯＦが生成される。また、燃料温度ＴＦが約１２０℃から約１７０℃であると、高いＳＯＦ生成割合ＰＲｓｏｆが得られる。更に、燃料温度ＴＦが約１３０℃から約１４０℃であると、更に高いＳＯＦ生成割合ＰＲｓｏｆが得られる。
【００２５】
このようにしてＳＯＦが生成されると、煤割合Ｒｓｏｏｔが低くなり、空隙率εが低くなる。したがって、空隙率εを比較的低くすれば、筒内圧センサ１１の応答遅れＲＤが小さくなる。
【００２６】
これに対し、クリアランス１１ｄの温度がＳＯＦの分解温度以上であると、ＳＯＦが分解される。ＳＯＦの分解温度は例えば、約３００℃である。ＳＯＦが分解されると、煤割合Ｒｓｏｏｔが高くなり、空隙率εが高くなる。したがって、空隙率εを比較的高くすれば、筒内圧センサ１１の応答遅れＲＤが小さくなる。
【００２７】
このように、クリアランス１１ｄの温度を調節してデポジットの煤割合Ｒｓｏｏｔを調節すれば、筒内圧センサ１１の応答遅れＲＤ又は検出精度を調節することができる。これが本発明の基本的な考え方である。ここで注目すべきは、筒内圧センサ１１の応答遅れＲＤを小さくするために、デポジットをクリアランス１１ｄから除去することを必ずしも要しないということである。従来では、デポジットに起因する筒内圧センサ１１の検出精度を高く維持するためには、クリアランス１１ｄにデポジットを生成させないこと、及び、クリアランス１１ｄからデポジットを除去することが必要であると考えられていた。これは、本発明と真逆を指向するものである。
【００２８】
さて、本発明による実施例では、クリアランス１１ｄに堆積しているデポジットの煤割合Ｒｓｏｏｔがあらかじめ定められた設定割合ＲｓｏｏｔＸ未満であるか否かが判別される。煤割合Ｒｓｏｏｔが設定割合ＲｓｏｏｔＸ未満であると判別されたときには、クリアランス１１ｄの温度ＴＣが、燃料の酸化開始温度以上かつ燃料の発火温度未満である第１の温度範囲Ｔ１内にあるように、電気ヒータ１２が作動される。その結果、デポジットの煤割合Ｒｓｏｏｔが低くされ、筒内圧センサ１１の応答遅れＲＤが小さくされる。
【００２９】
これに対し、煤割合Ｒｓｏｏｔが設定割合ＲｓｏｏｔＸよりも高いと判別されたときには、クリアランス１１ｄの温度ＴＣがＳＯＦの分解温度以上かつ煤の分解温度（例えば、約５００℃）未満である第２の温度範囲Ｔ２内にあるように、電気ヒータ１２が作動される。その結果、デポジットの煤割合Ｒｓｏｏｔが高くされ、筒内圧センサ１１の応答遅れＲＤが小さくされる。なお、煤を分解する必要はない。そこで本発明による実施例では、第２の温度範囲Ｔ２に、煤の分解温度という上限が設定される。別の実施例（図示しない）では、第２の温度範囲Ｔ２に上限が設けられない。
【００３０】
なお、別の実施例（図示しない）では、煤割合Ｒｓｏｏｔに関わらず、クリアランス１１ｄの温度ＴＣが第１の温度範囲Ｔ１内にあるように、電気ヒータ１２が作動され、それにより煤割合Ｒｓｏｏｔが低くされる。更に別の実施例（図示しない）では、煤割合Ｒｓｏｏｔに関わらず、クリアランス１１ｄの温度ＴＣが第２の温度範囲Ｔ２内にあるように、電気ヒータ１２が作動され、それにより煤割合Ｒｓｏｏｔが高くされる。しかしながら、いずれの場合も、煤割合Ｒｓｏｏｔを大幅に変化させる必要があるので、電気ヒータ１２の消費電力が多くなるおそれがある。これに対し、上述した本発明による実施例では、煤割合Ｒｓｏｏｔの変化幅が小さいので、電気ヒータ１２の消費電力を低減することができる。
【００３１】
設定割合ＲｓｏｏｔＸは例えば、図７において応答遅れＲＤが最大となる煤割合Ｒｓｏｏｔに設定される。このようにすると、煤割合Ｒｓｏｏｔが低くされる過程又は煤割合Ｒｓｏｏｔが高くされる過程で、応答遅れＲＤが一時的に増大するのを阻止することができる。なお、設定割合ＲｓｏｏｔＸは例えば、約６５％である。
【００３２】
さて、本発明による実施例では、上述したように、クリアランス１１ｄの温度ＴＣが第１の温度範囲Ｔ１内又は第１の温度範囲Ｔ２内にあるように、電気ヒータ１２が作動される。ここで、クリアランス１１ｄの温度ＴＣを第１の温度範囲Ｔ１内にすべきときに、クリアランス１１ｄの温度ＴＣが第１の温度範囲Ｔ１の下限温度Ｔ１Ｌ、すなわち燃料の酸化開始温度以上であるならば、電気ヒータ１２を作動させる必要がない。同様に、クリアランス１１ｄの温度ＴＣを第２の温度範囲Ｔ２内にすべきときに、クリアランス１１ｄの温度ＴＣが第２の温度範囲Ｔ２の下限温度Ｔ２Ｌ、すなわちＳＯＦの分解温度以上であるならば、電気ヒータ１２を作動させる必要がない。
【００３３】
また、筒内圧センサ１１の応答遅れＲＤが比較的小さいときには、電気ヒータ１２を作動させて応答遅れＲＤを小さくする必要がない。
【００３４】
そこで本発明による実施例では、筒内圧センサ１１の応答遅れＲＤがあらかじめ定められたしきい値ＲＤＸよりも大きいか否かが判別される。応答遅れＲＤがしきい値ＲＤＸよりも大きいと判別されたときには、クリアランス１１ｄに堆積しているデポジットの煤割合Ｒｓｏｏｔが設定割合ＲｓｏｏｔＸ未満であるか否かが判別される。煤割合Ｒｓｏｏｔが設定割合ＲｓｏｏｔＸ未満であると判別されたときには、クリアランス１１ｄの温度ＴＣが第１の温度範囲Ｔ１の下限温度Ｔ１Ｌ未満であるか否かが判別される。クリアランス１１ｄの温度ＴＣが第１の温度範囲Ｔ１の下限温度Ｔ１Ｌ未満であると判別されたときには、クリアランス１１ｄの温度ＴＣが第１の温度範囲Ｔ１内にあるように、電気ヒータ１２が作動される。すなわち、応答遅れＲＤがしきい値ＲＤＸよりも大きいと判別され、かつ、煤割合Ｒｓｏｏｔが設定割合ＲｓｏｏｔＸ未満であると判別され、かつ、クリアランス１１ｄの温度ＴＣが第１の温度範囲Ｔ１の下限温度Ｔ１Ｌ未満であると判別されたときに、クリアランス１１ｄの温度ＴＣが第１の温度範囲Ｔ１内にあるように、電気ヒータ１２が作動される。
【００３５】
一方、煤割合Ｒｓｏｏｔが設定割合ＲｓｏｏｔＸよりも高いと判別されたときには、クリアランス１１ｄの温度ＴＣが第２の温度範囲Ｔ２の下限温度Ｔ２Ｌ未満であるか否かが判別される。クリアランス１１ｄの温度ＴＣが第２の温度範囲Ｔ２の下限温度Ｔ２Ｌ未満であると判別されたときには、クリアランス１１ｄの温度ＴＣが第２の温度範囲Ｔ２内にあるように、電気ヒータ１２が作動される。すなわち、応答遅れＲＤがしきい値ＲＤＸよりも大きいと判別され、かつ、煤割合Ｒｓｏｏｔが設定割合ＲｓｏｏｔＸよりも高いと判別され、かつ、クリアランス１１ｄの温度ＴＣが第２の温度範囲Ｔ２の下限温度Ｔ２Ｌ未満であると判別されたときに、クリアランス１１ｄの温度ＴＣが第２の温度範囲Ｔ２内にあるように、電気ヒータ１２が作動される。
【００３６】
これに対し、応答遅れＲＤがしきい値ＲＤＸ未満であると判別されたときには電気ヒータ１２が作動停止される。また、応答遅れＲＤがしきい値ＲＤＸよりも大きいと判別され、かつ、煤割合Ｒｓｏｏｔが設定割合ＲｓｏｏｔＸ未満であると判別され、かつ、クリアランス１１ｄの温度ＴＣが第１の温度範囲Ｔ１の下限温度Ｔ１Ｌ以上であると判別されたときには、電気ヒータ１２が作動停止される。更に、応答遅れＲＤがしきい値ＲＤＸよりも大きいと判別され、かつ、煤割合Ｒｓｏｏｔが設定割合ＲｓｏｏｔＸよりも高いと判別され、かつ、クリアランス１１ｄの温度ＴＣが第２の温度範囲Ｔ２の下限温度Ｔ２Ｌ以上であると判別されたときに、電気ヒータ１２が作動停止される。
【００３７】
このように本発明による実施例では、応答遅れＲＤがしきい値ＲＤＸよりも大きいと判別されると電気ヒータ１２が作動され、応答遅れＲＤがしきい値ＲＤＸ未満であると判別されると電気ヒータ１２が作動停止される。すなわち、電気ヒータ１２の作動が限定的である。また、第１の温度範囲Ｔ１及び第２の温度範囲Ｔ２は、デポジット又は煤の分解温度よりも低く、第１の温度範囲Ｔ１はデポジットの分解温度よりもかなり低い。したがって、電気ヒータ１２の消費電力を少なく維持しつつ、筒内圧センサ１１の検出精度をより高く維持することができる。
【００３８】
したがって、概念的に表現すると、電子制御ユニット２０は、筒内圧センサ１１の応答遅れＲＤがあらかじめ定められたしきい値ＲＤＸよりも大きいか否かを判別し、クリアランス１１ｄに堆積しているデポジットの煤割合Ｒｓｏｏｔがあらかじめ定められた設定割合ＲｓｏｏｔＸ未満であるか否かを判別し、クリアランス１１ｄの温度ＴＣが燃料の酸化開始温度未満であるか否かを判別し、応答遅れＲＤがしきい値ＲＤＸよりも大きいと判別され、かつ、煤割合Ｒｓｏｏｔが設定割合ＲｓｏｏｔＸ未満であると判別され、かつ、クリアランス１１ｄの温度ＴＣが燃料の酸化開始温度未満であると判別されたときに、クリアランス１１ｄの温度ＴＣが燃料の酸化開始温度以上かつ燃料の発火温度未満になるように、電気ヒータ１２を作動させる、ように構成されている。
【００３９】
なお、本発明による実施例では、クリアランス１１ｄの温度ＴＣは機関運転状態、例えば燃料噴射量ＱＦ及び機関回転数ＮＥに基づいて推定される。図９には、クリアランス１１ｄの温度ＴＣと、燃料噴射量ＱＦ及び機関回転数ＮＥとの関係の一例が示される。クリアランス１１ｄの温度ＴＣは、燃料噴射量ＱＦ及び機関回転数ＮＥの関数として、図９に示されるマップの形であらかじめＲＯＭ２２内に記憶されている。なお、図９に示されるクリアランス１１ｄの温度ＴＣは、電気ヒータ１２が停止されつつ機関運転が行われたときのクリアランス１１ｄの温度を表している。
【００４０】
また、本発明による実施例では、クリアランス１１ｄに堆積しているデポジットの煤割合Ｒｓｏｏｔが設定割合ＲｓｏｏｔＸ未満であるか否かが次にようにして判別される。すなわち、本発明による実施例では、まず、クリアランス１１ｄの温度ＴＣの履歴が更新される。具体的には、まず、クリアランス１１ｄの温度ＴＣが推定される。この場合、電気ヒータ１２が作動停止されているときには、例えば、図９のマップからクリアランス１１ｄの温度ＴＣが推定される。これに対し、電気ヒータ１２が作動されているときには、例えば、電気ヒータ１２への通電量に基づいてクリアランス１１ｄの温度ＴＣが推定される。次いで、クリアランス１１ｄの温度ＴＣが、あらかじめ区画された複数の温度領域のうちいずれの温度領域に属するかが判別される。本発明による実施例では、燃料の酸化開始温度よりも低い第１の温度領域と、燃料の酸化開始温度以上かつ燃料の発火温度未満の第２の温度領域と、燃料の発火温度以上である第３の温度領域とが区画されている。クリアランス１１ｄの温度ＴＣが第１の温度領域に属するときには、デポジットのＳＯＦ量は変わらないと考えられる。クリアランス１１ｄの温度ＴＣが第２の温度領域に属するときには、デポジットのＳＯＦ量が増大すると考えられる。クリアランス１１ｄの温度ＴＣが第３の温度領域に属するときには、デポジットのＳＯＦ量が減少すると考えられる。次いで、温度領域ごとに、クリアランス１１ｄの温度ＴＣが属した時間が積算される。温度領域ごとの積算時間は、クリアランス１１ｄの温度ＴＣの履歴を表している。
【００４１】
次いで、この温度履歴に基づいて、デポジットの煤割合Ｒｓｏｏｔが、あらかじめ区画された複数の割合領域のうちいずれの割合領域に属するかが判別される。本発明による実施例では、設定割合ＲｓｏｏｔＸ未満の第１の割合領域と、設定割合ＲｓｏｏｔＸ以上の第２の割合領域とが区画されている。一例では、クリアランス１１ｄの温度ＴＣが第２の温度領域に属する積算時間が相対的に長いときには、煤割合Ｒｓｏｏｔが第１の割合領域内に属すると推定され、クリアランス１１ｄの温度ＴＣが第３の温度領域に属する積算時間が相対的に長いときには、煤割合Ｒｓｏｏｔが第２の割合領域内に属すると推定される。なお、別の実施例（図示しない）では、デポジットの煤割合Ｒｓｏｏｔが数値の形で推定される。
【００４２】
図１０は本発明による実施例のデポジットの性状推定を実行するルーチンを示している。このルーチンはあらかじめ定められた設定時間ごとの割り込みによって実行される。図１０を参照すると、ステップ１００ではクリアランス１１ｄの温度ＴＣが推定される。続くステップ１０１ではクリアランス１１ｄの温度ＴＣの履歴が更新される。続くステップ１０２では、クリアランス１１ｄの温度ＴＣの履歴に基づいて、クリアランス１１ｄに堆積しているデポジットの性状が推定される。本発明による実施例では上述したように、デポジットの煤割合Ｒｓｏｏｔが、設定割合ＲｓｏｏｔＸ未満の第１の割合領域内に属するか、設定割合ＲｓｏｏｔＸ以上の第２の割合領域内に属するかが推定される。
【００４３】
図１１は本発明による実施例のヒータ制御を実行するルーチンを示している。このルーチンはあらかじめ定められた設定時間ごとの割り込みによって実行される。図１１を参照すると、ステップ２００では筒内圧センサ１１の出力から燃焼重心ＣＡ５０が算出される。続くステップ２０１では基準燃焼重心ＣＡ５０Ｒが算出される。続くステップ２０２では筒内圧センサ１１の応答遅れＲＤが算出される（ＲＤ＝ＣＡ５０−ＣＡ５０Ｒ）。続くステップ２０３では応答遅れＲＤがしきい値ＲＤＸよりも大きいか否かが判別される。ＲＤ＞ＲＤＸであると判別されたときには次いでステップ２０４に進み、煤割合Ｒｓｏｏｔが設定割合ＲｓｏｏｔＸよりも小さいか否かが判別される。Ｒｓｏｏｔ＜ＲｓｏｏｔＸであると判別されたときには次いでステップ２０５に進み、クリアランス１１ｄの温度ＴＣが第１の温度範囲Ｔ１の下限温度Ｔ１Ｌよりも低いか否かが判別される。クリアランス１１ｄの温度ＴＣは例えば図９のマップから算出される。ＴＣ＜Ｔ１Ｌであると判別されたときには次いでステップ２０６に進み、クリアランス１１ｄの温度ＴＣが第１の温度範囲Ｔ１内にあるように電気ヒータ１２が作動される。
【００４４】
これに対し、ステップ２０４においてＲｓｏｏｔ≧ＲｓｏｏｔＸであると判別されたときには次いでステップ２０７に進み、クリアランス１１ｄの温度ＴＣが第２の温度範囲Ｔ２の下限温度Ｔ２Ｌよりも低いか否かが判別される。クリアランス１１ｄの温度ＴＣは例えば図９のマップから算出される。ＴＣ＜Ｔ２Ｌであると判別されたときには次いでステップ２０８に進み、クリアランス１１ｄの温度ＴＣが第２の温度範囲Ｔ２内にあるように電気ヒータ１２が作動される。
【００４５】
一方、ステップ２０３においてＲＤ≦ＲＤＸであると判別されたとき、ステップ２０５においてＴＣ≧Ｔ１Ｌであると判別されたとき、及び、ステップ２０７においてＴＣ≧Ｔ２Ｌであると判別されたときには、次いでステップ２０９に進み、電気ヒータ１２が停止される。
【００４６】
図１２は、本発明による別の実施例を示している。図１２に示される実施例では、電気ヒータ１２が圧力伝達部材１１ｃに設けられず、しかしながら取付孔３ａ周りのシリンダヘッド３内に設けられる。
【００４７】
図１３は、本発明による更に別の実施例を示している。図１３に示される実施例では、クリアランス１１ｄの温度ＴＣを検出するように構成されている温度センサ１４が設けられる。図１３に示される例では、温度センサ１４は電気ヒータ１２と重なる位置において圧力伝達部材１１ｃに設けられる。別の実施例（図示しない）では、温度センサ１４は取付孔３ａの内周面に設けられる。このようにすると、クリアランス１１ｄの温度ＴＣをより正確に求めることができる。
【符号の説明】
【００４８】
１    内燃機関
３    シリンダヘッド
３ａ    取付孔
５    燃焼室
１１    筒内圧センサ
１１ｂ    圧力検出部
１１ｃ    圧力伝達部材
１１ｄ    クリアランス
１２    電気ヒータ
２０    電子制御ユニット
【図１】
2018184934.tif 000003
【図２】
2018184934.tif 000004
【図３】
2018184934.tif 000005
【図４】
2018184934.tif 000006
【図５】
2018184934.tif 000007
【図６】
2018184934.tif 000008
【図７】
2018184934.tif 000009
【図８】
2018184934.tif 000010
【図９】
2018184934.tif 000011
【図１０】
2018184934.tif 000012
【図１１】
2018184934.tif 000013
【図１２】
2018184934.tif 000014
【図１３】
2018184934.tif 000015