(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒内圧を検出する筒内圧センサと、
クランク角度を検出するクランク角センサと、
第１カットオフ周波数よりも高い周波数の成分を減衰させる第１ローパスフィルタ処理を前記筒内圧センサの出力信号に対して施す第１ローパスフィルタと、
前記第１ローパスフィルタ処理が施された後の前記筒内圧センサの出力信号と前記クランク角センサにより検出されるクランク角度とに基づいて、クランク角度と同期した燃焼質量割合の第１実測データを算出する第１燃焼質量割合算出手段と、
前記第１ローパスフィルタ処理が施される前の前記筒内圧センサの出力信号と前記クランク角センサにより検出されるクランク角度とに基づいて、クランク角度と同期した燃焼質量割合の第２実測データを算出する第２燃焼質量割合算出手段と、
前記第１実測データもしくは前記第２実測データに基づいて燃焼質量割合が特定割合となる時のクランク角度である特定割合燃焼点の実測値を算出し、当該特定割合燃焼点の実測値に基づいて内燃機関のアクチュエータを制御するエンジン制御を実行する制御手段と、
前記第１実測データと前記内燃機関の運転条件に基づく燃焼質量割合の基準データとの正の相関の度合いを示し、かつ正の相関の度合いが高いほど大きな値となる第１相関指標値、もしくは、前記第２実測データと前記基準データとの正の相関の度合いを示し、かつ正の相関の度合いが高いほど、値が大きくなる第２相関指標値を算出する相関指標値算出手段と、
前記第１実測データと前記第２実測データとの正の相関の度合いであり、正の相関の度合いが高いほど、値が大きくなる第１相関度合いが第１度合いよりも低いか否かを判定する第１実測データ相関度合判定手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記第１相関指標値もしくは前記第２相関指標値が第１判定値未満であり、かつ、前記第１相関度合いが前記第１度合いよりも低いと判定された場合には、当該判定に用いられた前記第１および前記第２実測データが算出された燃焼サイクルにおける特定割合燃焼点の実測値が、前記エンジン制御に反映されることを禁止し、もしくは、当該エンジン制御に反映される度合いを前記第１相関指標値もしくは前記第２相関指標値が前記第１判定値以上である場合と比べて低くすることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記第１相関指標値もしくは前記第２相関指標値が前記第１判定値未満であり、かつ、前記第１相関度合いが前記第１度合いよりも低いと判定された場合に、前記筒内圧センサに関する異常を報知する第１報知手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記第１カットオフ周波数よりも低い第２カットオフ周波数よりも高い周波数の成分を減衰させる第２ローパスフィルタ処理を前記筒内圧センサの出力信号に対して施す第２ローパスフィルタと、
前記第２ローパスフィルタ処理が施された後の前記筒内圧センサの出力信号と前記クランク角センサにより検出されるクランク角度とに基づいて、クランク角度と同期した燃焼質量割合の第３実測データを算出する第３燃焼質量割合算出手段と、
前記第１実測データと前記第３実測データとの正の相関の度合いであり、正の相関の度合いが高いほど、値が大きくなる第２相関度合いが第２度合いよりも低いか否かを判定する第２実測データ相関度合判定手段と、
をさらに備え、
前記エンジン制御は、前記第１実測データもしくは前記第２実測データに代えて前記第３実測データに基づいて算出された特定割合燃焼点の実測値に基づいて、前記アクチュエータを制御するものであって、
前記第１相関指標値もしくは前記第２相関指標値が前記第１判定値未満であり、かつ、前記第１相関度合いが前記第１度合いよりも低いと判定された場合において前記第２相関度合いが前記第２度合いよりも低いと判定された場合には、当該判定に用いられた前記第１、前記第２および前記第３実測データが算出された燃焼サイクルについての前記筒内圧センサの出力信号であって前記第２カットオフ周波数から前記第１カットオフ周波数までの周波数帯域における前記筒内圧センサの出力信号の成分が、所定の検出処理に反映されることを禁止し、もしくは、当該検出処理に反映される度合いを前記第１相関指標値もしくは前記第２相関指標値が前記第１判定値以上である場合と比べて低くする検出処理変更手段をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記第１相関指標値もしくは前記第２相関指標値が前記第１判定値未満であり、かつ、前記第１相関度合いが前記第１度合いよりも低いと判定された場合において前記第２相関度合いが前記第２度合いよりも低いと判定された場合には、当該判定に用いられた前記第１、前記第２および前記第３実測データが算出された燃焼サイクルにおける特定割合燃焼点の実測値が前記エンジン制御に反映されることを、当該エンジン制御に反映される度合いを前記第１相関指標値もしくは前記第２相関指標値が前記第１判定値以上である場合と比べて低くすることなしに許可することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記制御手段は、前記第１相関指標値もしくは前記第２相関指標値が前記第１判定値よりも小さな第２判定値未満であり、かつ、前記第１相関度合いが前記第１度合い以上であると判定された場合には、当該判定に用いられた前記第１および前記第２実測データが算出された燃焼サイクルにおける特定割合燃焼点の実測値が、前記エンジン制御に反映されることを禁止し、もしくは、当該エンジン制御に反映される度合いを前記第１相関指標値もしくは前記第２相関指標値が前記第１判定値以上である場合と比べて低くすることを特徴とする請求項１〜４の何れか１つに記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記第１相関指標値もしくは前記第２相関指標値が前記第１判定値よりも小さな第２判定値未満であり、かつ、前記第１相関度合いが前記第１度合い以上であると判定された場合に、前記筒内圧センサに関する異常を報知する第２報知手段をさらに備えることを特徴とする請求項１〜５の何れか１つ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】
この発明は、内燃機関の制御装置に係り、特に、筒内圧センサを備える内燃機関を制御する装置として好適な内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、筒内圧センサを備えた内燃機関の燃焼制御装置が開示されている。この従来の燃焼制御装置は、筒内圧センサとクランク角センサとを用いて、クランク角度同期での燃焼質量割合のデータを算出し、このデータに基づいて、実燃焼開始点と燃焼重心点とを算出する。そのうえで、燃焼制御装置は、燃焼重心点から実燃焼開始点を引いて得られる差が上限値を超えた場合には、燃焼が悪化したと判断し、燃料噴射量の増量などの燃焼改善のための処置を施すこととしている。なお、特許文献１では、実際に筒内で燃焼が開始された時のクランク角度である上記実燃焼開始点として、一例として、燃焼質量割合が１０から３０パーセントの間の適宜な値を用いることとし、燃焼重心点として、例えば、燃焼質量割合が４０から６０パーセントの間の適宜な値を用いることとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−０６９７１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
筒内圧センサの出力信号には、様々な要因でノイズが重畳することがある。特許文献１に記載のように、燃焼質量割合（ＭＦＢ）が特定の燃焼質量割合となる時のクランク角度（以下、「特定割合燃焼点」と称する）に基づくエンジン制御を行う場合には、当該特定割合燃焼点は、ＭＦＢの実測データに基づいて算出される。筒内圧センサの出力信号にノイズが重畳すると、筒内圧の実測データに基づくＭＦＢの実測データに対してもノイズが重畳する。その結果、エンジン制御に利用する特定割合燃焼点に対して、ノイズに起因する誤差が生じ得る。このようなノイズに対して何らの配慮なしに上記特定割合燃焼点に基づくエンジン制御を行うこととすると、当該エンジン制御の精度が悪くなってしまう可能性がある。このため、上記特定割合燃焼点に基づくエンジン制御を行う場合には、ＭＦＢの実測データに対してノイズが重畳していることを適切に検出することができ、かつ、ノイズを検出した場合に適切な対策がなされるようになっていることが必要とされる。
【０００５】
一方、筒内圧センサにより検出される筒内圧には、センサ先端部の熱歪に起因する誤差（熱歪誤差）が生じ得る。熱歪誤差の影響はＭＦＢの実測データにも及ぶ。したがって、ＭＦＢの実測データに対するノイズの影響と熱歪の影響とを適切に判別することができていないと、ノイズの影響によってＭＦＢの実測データが変化したことを精度良く把握することが難しくなり、その結果、適切なノイズ対策をとることが難しくなる可能性がある。
【０００６】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、ＭＦＢの実測データがノイズの影響を受けていることを精度良く判定できるようにし、その判定結果を利用して、適切なノイズ対策を伴って特定割合燃焼点に基づくエンジン制御を行えるようにした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】
本発明に係る内燃機関の制御装置は、筒内圧センサと、クランク角センサと、第１燃焼質量割合算出手段と、第２燃焼質量割合算出手段と、制御手段と、相関指標値算出手段と、第１実測データ相関度合判定手段とを備える。筒内圧センサは筒内圧を検出する。クランク角センサはクランク角度を検出する。第１質量割合算出手段は、前記第１ローパスフィルタ処理が施された後の前記筒内圧センサの出力信号と前記クランク角センサにより検出されるクランク角度とに基づいて、クランク角度と同期した燃焼質量割合の第１実測データを算出する。第２燃焼質量割合算出手段は、前記第１ローパスフィルタ処理が施される前の前記筒内圧センサの出力信号と前記クランク角センサにより検出されるクランク角度とに基づいて、クランク角度と同期した燃焼質量割合の第２実測データを算出する。制御手段は、前記第１実測データもしくは前記第２実測データに基づいて燃焼質量割合が特定割合となる時のクランク角度である特定割合燃焼点の実測値を算出し、当該特定割合燃焼点の実測値に基づいて内燃機関のアクチュエータを制御するエンジン制御を実行する。相関指標値算出手段は、前記第１実測データと前記内燃機関の運転条件に基づく燃焼質量割合の基準データとの正の相関の度合いを示し、かつ正の相関の度合いが高いほど大きな値となる第１相関指標値、もしくは、前記第２実測データと前記基準データとの正の相関の度合いを示し、かつ正の相関の度合いが高いほど、値が大きくなる第２相関指標値を算出する。第１実測データ相関度合判定手段は、前記第１実測データと前記第２実測データとの正の相関の度合いであり、正の相関の度合いが高いほど、値が大きくなる第１相関度合いが第１度合いよりも低いか否かを判定する。そして、前記制御手段は、前記第１相関指標値もしくは前記第２相関指標値が第１判定値未満であり、かつ、前記第１相関度合いが前記第１度合いよりも低いと判定された場合には、当該判定に用いられた前記第１および前記第２実測データが算出された燃焼サイクルにおける特定割合燃焼点の実測値が、前記エンジン制御に反映されることを禁止し、もしくは、当該エンジン制御に反映される度合いを前記第１相関指標値もしくは前記第２相関指標値が前記第１判定値以上である場合と比べて低くする。
【０００８】
前記制御装置は、前記第１相関指標値もしくは前記第２相関指標値が前記第１判定値未満であり、かつ、前記第１相関度合いが前記第１度合いよりも低いと判定された場合に、前記筒内圧センサに関する異常を報知する第１報知手段をさらに備えるものであってもよい。
【０００９】
前記制御装置は、前記第１カットオフ周波数よりも低い第２カットオフ周波数よりも高い周波数の成分を減衰させる第２ローパスフィルタ処理を前記筒内圧センサの出力信号に対して施す第２ローパスフィルタと、前記第２ローパスフィルタ処理が施された後の前記筒内圧センサの出力信号と前記クランク角センサにより検出されるクランク角度とに基づいて、クランク角度と同期した燃焼質量割合の第３実測データを算出する第３燃焼質量割合算出手段と、前記第１実測データと前記第３実測データとの正の相関の度合いであり、正の相関の度合いが高いほど、値が大きくなる第２相関度合いが第２度合いよりも低いか否かを判定する第２実測データ相関度合判定手段と、をさらに備えるものであってもよい。前記エンジン制御は、前記第１実測データもしくは前記第２実測データに代えて前記第３実測データに基づいて算出された特定割合燃焼点の実測値に基づいて、前記アクチュエータを制御するものであってもよい。そのうえで、前記制御装置は、前記第１相関指標値もしくは前記第２相関指標値が前記第１判定値未満であり、かつ、前記第１相関度合いが前記第１度合いよりも低いと判定された場合において前記第２相関度合いが前記第２度合いよりも低いと判定された場合には、当該判定に用いられた前記第１、前記第２および前記第３実測データが算出された燃焼サイクルについての前記筒内圧センサの出力信号であって前記第２カットオフ周波数から前記第１カットオフ周波数までの周波数帯域における前記筒内圧センサの出力信号の成分が、所定の検出処理に反映されることを禁止し、もしくは、当該検出処理に反映される度合いを前記第１相関指標値もしくは前記第２相関指標値が前記第１判定値以上である場合と比べて低くする検出処理変更手段をさらに備えるものであってもよい。
【００１０】
前記制御手段は、前記第１相関指標値もしくは前記第２相関指標値が前記第１判定値未満であり、かつ、前記第１相関度合いが前記第１度合いよりも低いと判定された場合において前記第２相関度合いが前記第２度合いよりも低いと判定された場合には、当該判定に用いられた前記第１、前記第２および前記第３実測データが算出された燃焼サイクルにおける特定割合燃焼点の実測値が前記エンジン制御に反映されることを、当該エンジン制御に反映される度合いを前記第１相関指標値もしくは前記第２相関指標値が前記第１判定値以上である場合と比べて低くすることなしに許可するものであってもよい。
【００１１】
前記制御手段は、前記第１相関指標値もしくは前記第２相関指標値が前記第１判定値よりも小さな第２判定値未満であり、かつ、前記第１相関度合いが前記第１度合い以上であると判定された場合には、当該判定に用いられた前記第１および前記第２実測データが算出された燃焼サイクルにおける特定割合燃焼点の実測値が、前記エンジン制御に反映されることを禁止し、もしくは、当該エンジン制御に反映される度合いを前記第１相関指標値もしくは前記第２相関指標値が前記第１判定値以上である場合と比べて低くするものであってもよい。
【００１２】
前記制御装置は、前記第１相関指標値もしくは前記第２相関指標値が前記第１判定値よりも小さな第２判定値未満であり、かつ、前記第１相関度合いが前記第１度合い以上であると判定された場合に、前記筒内圧センサに関する異常を報知する第２報知手段をさらに備えるものであってもよい。
【発明の効果】
【００１３】
燃焼質量割合（ＭＦＢ）の実測データと基準データとの正の相関の度合いを示し、かつ正の相関の度合いが高いほど大きな値となる第１相関指標値もしくは第２相関指標値は、ＭＦＢの実測データがノイズまたは熱歪の何れの影響を受けている場合にも小さくなる。ここで、第１ローパスフィルタ処理が施された後のＭＦＢの実測データと、第１ローパスフィルタ処理が施される前のＭＦＢの実測データとの正の相関の度合いであり、正の相関の度合いが高いほど、値が大きくなる第１相関度合いは、熱歪の影響を受けている場合よりもノイズの影響を受けている場合の方が低くなる。このため、本発明によれば、第１相関指標値もしくは第２相関指標値だけでなく第１相関度合いを利用することで、ＭＦＢの実測データがノイズの影響を受けていることを精度良く判定することができる。そして、その判定結果を利用して、ノイズに起因する特定割合燃焼点の誤差がエンジン制御にそのまま反映されることを抑制できるようになる。このため、適切なノイズ対策を伴って特定割合燃焼点に基づくエンジン制御を行えるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。
【図２】点火時期と燃焼質量割合の波形とを表した図である。
【図３】ＥＣＵが実行するＣＡ１０とＣＡ５０とを利用した２通りのフィードバック制御の概要を説明するためのブロック図である。
【図４】ＭＦＢの基準波形と実測波形との相関の度合いを判定することによってノイズ検出を行う手法を説明するための図である。
【図５】ＭＦＢの実測データに対するノイズの影響と熱歪の影響とを表した図である。
【図６】第１ＬＰＦ処理後の基準波形（Ａ）、ノイズの影響がある実測波形（Ｂ）、および熱歪の影響がある実測波形（Ｃ）を表した図である。
【図７】第１ＬＰＦ処理前の基準波形（Ａ）、ノイズの影響がある実測波形（Ｂ）、および熱歪の影響がある実測波形（Ｃ）を表した図である。
【図８】本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図９】ＭＦＢの基準データの作成手法の一例を説明するための図である。
【図１０】ノイズの影響があるＭＦＢの実測データを第１ＬＰＦ処理の実施の前後で比較して表した図である。
【図１１】熱歪の影響があるＭＦＢの実測データを第１ＬＰＦ処理の実施の前後で比較して表した図である。
【図１２】本発明の実施の形態１の変形例において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図１３】本発明の実施の形態２において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図１４】本発明の実施の形態３におけるエンジン制御および検出処理のために利用される筒内圧センサの出力信号の周波数帯域Δｆ１およびΔｆ２を表した図である。
【図１５】第１ＬＰＦ処理後のＭＦＢの実測データがノイズの影響を受けていると判定された場合において、ノイズが重畳している周波数帯域の違いが第２ＬＰＦ処理後のＭＦＢの実測データに与える影響を説明するための図である。
【図１６】本発明の実施の形態３において実行され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形態】
【００１５】
実施の形態１．
まず、図１から図１０を参照して、本発明の実施の形態１について説明する。
【００１６】
［実施の形態１のシステム構成］
図１は、本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。図１に示すシステムは、火花点火式の内燃機関１０を備えている。内燃機関１０の筒内には、ピストン１２が設けられている。筒内におけるピストン１２の頂部側には、燃焼室１４が形成されている。燃焼室１４には、吸気通路１６および排気通路１８が連通している。
【００１７】
吸気通路１６の吸気ポートには、当該吸気ポートを開閉する吸気弁２０が設けられており、排気通路１８の排気ポートには、当該排気ポートを開閉する排気弁２２が設けられている。また、吸気通路１６には、電子制御式のスロットルバルブ２４が設けられている。内燃機関１０の各気筒には、燃焼室１４内（筒内）に直接燃料を噴射するための燃料噴射弁２６、および、混合気に点火するための点火装置（点火プラグのみを図示）２８が、それぞれ設けられている。さらに、各気筒には、筒内圧を検出するための筒内圧センサ３０が組み込まれている。
【００１８】
さらに、本実施形態のシステムは、内燃機関１０を制御する制御装置として、電子制御ユニット（ＥＣＵ）４０とともに、下記の各種アクチュエータを駆動するための駆動回路（図示省略）および下記の各種センサなどを備えている。ＥＣＵ４０は、入出力インターフェースとメモリと演算処理装置（ＣＰＵ）とを備えている。入出力インターフェースは、内燃機関１０もしくはこれを搭載する車両に取り付けられた各種センサからセンサ信号を取り込むとともに、内燃機関１０を制御するための各種アクチュエータに対して操作信号を出力するために設けられている。メモリには、内燃機関１０を制御するための各種の制御プログラムおよびマップ等が記憶されている。ＣＰＵは、制御プログラム等をメモリから読み出して実行し、取り込んだセンサ信号に基づいて各種アクチュエータの操作信号を生成する。
【００１９】
ＥＣＵ４０が信号を取り込むセンサには、上述した筒内圧センサ３０に加え、クランク軸（図示省略）の近傍に配置されたクランク角センサ４２、および、吸気通路１６の入口付近に配置されたエアフローメータ４４等のエンジン運転状態を取得するための各種センサが含まれる。
【００２０】
ＥＣＵ４０が操作信号を出すアクチュエータには、上述したスロットルバルブ２４、燃料噴射弁２６および点火装置２８等のエンジン運転を制御するための各種アクチュエータが含まれる。また、ＥＣＵ４０には、筒内圧センサ３０に関する異常を運転者に知らせるための故障表示灯（ＭＩＬ）４６が接続されている。さらに、ＥＣＵ４０は、筒内圧センサ３０の出力信号を、クランク角度と同期させてＡＤ変換して取得する機能を有している。これにより、ＡＤ変換の分解能が許す範囲で、任意のクランク角タイミングにおける筒内圧を検出することができる。さらに、ＥＣＵ４０は、クランク角度と筒内容積との関係を定めたマップを記憶しており、そのようなマップを参照して、クランク角度に対応する筒内容積を算出することができる。
【００２１】
さらに、ＥＣＵ４０は、デジタルフィルタ処理を利用して、第１カットオフ周波数ｆ１よりも高い周波数の成分を減衰させる第１ローパスフィルタ処理（以下、「第１ＬＰＦ処理」と称する）を筒内圧センサ３０の出力信号に対して施すローパスフィルタ部（ＬＰＦ部）４０ａを備えている。そのうえで、ＥＣＵ４０は、第１ＬＰＦ処理が施される前の筒内圧センサ３０の出力信号と、第１ＬＰＦ処理が施された後の筒内圧センサ３０の出力信号とを個別に取り込めるように構成されている。なお、ＥＣＵ４０が第１ＬＰＦ処理の実施前後の出力信号を個別に取り込めるようにするための構成は、デジタルフィルタ処理を利用するＬＰＦ部４０ａを用いて実現されるものに限られない。すなわち、本構成は、アナログフィルタを利用するＬＰＦ部を用いつつ、筒内圧センサ３０の出力信号が当該ＬＰＦ部を通過した後にＥＣＵ４０に入力される信号経路と、出力信号が当該ＬＰＦ部を通過せずにＥＣＵ４０に入力される信号経路とを備えることによって実現されるものであってもよい。
【００２２】
［実施の形態１におけるエンジン制御］
（筒内圧センサを利用したＭＦＢの実測データの算出）
図２は、点火時期と燃焼質量割合の波形とを表した図である。筒内圧センサ３０とクランク角センサ４２とを備える本実施形態のシステムによれば、内燃機関１０の各サイクルにおいて、クランク角度同期での筒内圧Ｐの実測データ（より具体的には、所定クランク角度毎の値として算出された筒内圧Ｐの集合）を取得することができる。得られた筒内圧Ｐの実測データと熱力学第１法則とを用いて、任意のクランク角度θでの筒内の熱発生量Ｑを次の（１）、（２）式にしたがって算出することができる。そして、算出された筒内の熱発生量Ｑの実測データ（所定クランク角度毎の値として算出された熱発生量Ｑの集合）を用いて、任意のクランク角度θにおける燃焼質量割合（以下、「ＭＦＢ」と称する）を次の（３）式にしたがって算出することができる。そして、ＭＦＢの算出処理を所定クランク角度毎に実行することで、クランク角度同期でのＭＦＢの実測データ（実測ＭＦＢの集合）を算出することができる。ＭＦＢの実測データは、燃焼期間およびその前後の所定クランク角期間（ここでは、一例として、吸気弁２０の閉じ時期ＩＶＣから排気弁２２の開き時期ＥＶＯまでのクランク角期間）で算出される。
【数１】
0006350432.tif 000002
0006350432.tif 000003
ただし、上記（１）式において、Ｖは筒内容積、κは筒内ガスの比熱比である。また、上記（３）式において、θｍｉｎは燃焼開始点であり、θｍａｘは燃焼終了点である。
【００２３】
上記手法によって算出されたＭＦＢの実測データによれば、ＭＦＢが特定割合Ｘ％となる時のクランク角度（以下、「特定割合燃焼点」と称し、「ＣＡＸ」を付して示す）を取得することができる。より具体的には、特定割合燃焼点ＣＡＸを取得する際、ＭＦＢの実測データの中に当該特定割合Ｘ％の値が首尾よく含まれていることもあり得るが、この値が含まれていない場合には、当該特定割合Ｘ％の両隣に位置する実測データを基に内挿することで、特定割合燃焼点ＣＡＸを算出することができる。以下、本明細書中においては、ＭＦＢの実測データを利用して取得されるＣＡＸのことを「実測ＣＡＸ」と称する。ここでは、図２を参照して代表的な特定割合燃焼点ＣＡＸについて説明する。筒内の燃焼は、点火時期ＳＡにて混合気に点火を行った後に着火遅れを伴って開始する。この燃焼の開始点（上記（３）式中のθｍｉｎ）、すなわち、ＭＦＢが立ち上がる時のクランク角度をＣＡ０と称する。ＣＡ０からＭＦＢが１０％となる時のクランク角度ＣＡ１０までのクランク角期間（ＣＡ０−ＣＡ１０）が初期燃焼期間に相当し、ＣＡ１０からＭＦＢが９０％となる時のクランク角度ＣＡ９０までのクランク角期間（ＣＡ１０−ＣＡ９０）が主燃焼期間に相当する。また、本実施形態では、ＭＦＢが５０％となる時のクランク角度ＣＡ５０を燃焼重心点として用いている。ＭＦＢが１００％となる時のクランク角度ＣＡ１００は、熱発生量Ｑが最大値に到達する燃焼終了点（上記（３）式中のθｍａｘ）に相当する。燃焼期間は、ＣＡ０からＣＡ１００までのクランク角期間として特定される。
【００２４】
（ＣＡＸを利用したエンジン制御）
図３は、ＥＣＵ４０が実行するＣＡ１０とＣＡ５０とを利用した２通りのフィードバック制御の概要を説明するためのブロック図である。ＥＣＵ４０が行うエンジン制御には、特定割合燃焼点ＣＡＸを利用した制御が含まれている。ここでは、特定割合燃焼点ＣＡＸを利用したエンジン制御の一例として、ＣＡ１０とＣＡ５０とをそれぞれ利用した２通りのフィードバック制御について説明する。これらの制御は、本実施形態では、理論空燃比よりも大きな（燃料リーンな）空燃比にて行うリーンバーン運転中に実行されるものである。なお、本実施形態では、上記制御に用いられるＣＡ１０およびＣＡ５０は、第１ＬＰＦ処理後のＭＦＢの実測データを利用して算出されているものとする。ただし、ＣＡ１０およびＣＡ５０は、第１ＬＰＦ処理前のＭＦＢの実測データを利用して算出されるようになっていてもよい。
【００２５】
１．ＳＡ−ＣＡ１０を利用した燃料噴射量のフィードバック制御
このフィードバック制御では、１０％燃焼点であるＣＡ１０は、直接的な目標値とするのではなく、次のように利用される。すなわち、本明細書においては、点火時期ＳＡからＣＡ１０までのクランク角期間のことを、「ＳＡ−ＣＡ１０」と称する。より具体的には、実測ＣＡ１０から点火時期ＳＡを引いて得られる差であるＳＡ−ＣＡ１０のことを、「実測ＳＡ−ＣＡ１０」と称する。なお、本実施形態では、実測ＳＡ−ＣＡ１０の算出に用いる点火時期ＳＡとしては、後述のＣＡ５０を利用した点火時期のフィードバック制御によって調整された後の最終的な目標点火時期（次サイクルの点火時期の指示値）が用いられる。
【００２６】
ＳＡ−ＣＡ１０は、着火遅れを代表するパラメータであり、ＳＡ−ＣＡ１０と空燃比との間には一定の相関がある。より具体的には、リーン空燃比領域においては、空燃比がリーンになるほどＳＡ−ＣＡ１０が大きくなるという関係がある。したがって、空燃比とＳＡ−ＣＡ１０との関係を事前に定めておくことで、所望の目標空燃比に対応する目標ＳＡ−ＣＡ１０を求めることができる。そのうえで、本実施形態では、リーンバーン運転中に、実測ＳＡ−ＣＡ１０が目標ＳＡ−ＣＡ１０に近づくように燃料噴射量を調整するフィードバック制御（以下、単に、「ＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御」と称する）を実行するようにしている。
【００２７】
図３に示すように、ＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御では、エンジン運転条件（より具体的には、目標空燃比、エンジン回転速度および吸入空気量）に応じた目標ＳＡ−ＣＡ１０が設定される。実測ＳＡ−ＣＡ１０は、各気筒においてサイクル毎に算出される。そのうえで、ＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御では、目標ＳＡ−ＣＡ１０と実測ＳＡ−ＣＡ１０との差が無くなるように燃料噴射量を調整するために、一例としてＰＩ制御が使用されている。このＰＩ制御では、目標ＳＡ−ＣＡ１０と実測ＳＡ−ＣＡ１０との差と所定のＰＩゲイン（比例項ゲインと積分項ゲイン）とを用いて、当該差およびその積算値の大きさに応じた燃料噴射量の補正量が算出される。そして、気筒毎に算出される補正量が、対象となる気筒の基本燃料噴射量に反映される。これにより、当該気筒において次サイクルに供給される燃料噴射量がＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御によって調整（補正）されることになる。
【００２８】
ＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御によれば、目標ＳＡ−ＣＡ１０よりも小さい実測ＳＡ−ＣＡ１０が得られた気筒では、空燃比をリーン化して実測ＳＡ−ＣＡ１０を大きくするために、次のサイクルで用いる燃料噴射量を減少させる補正が実行される。これとは逆に、目標ＳＡ−ＣＡ１０よりも大きい実測ＳＡ−ＣＡ１０が得られた気筒では、空燃比をリッチ化して実測ＳＡ−ＣＡ１０を小さくするために、次のサイクルで用いる燃料噴射量を増やす補正が実行される。
【００２９】
ＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御によれば、ＳＡ−ＣＡ１０という空燃比と相関の高いパラメータを利用することで、リーンバーン運転中に空燃比を狙いの値（目標空燃比）に制御できるようになる。このため、目標ＳＡ−ＣＡ１０をリーン燃焼限界近傍の空燃比に対応した値に設定することで、リーンリミット近傍で空燃比を制御できるようになる。これにより、低燃費および低ＮＯｘ排出を実現することができる。
【００３０】
２．ＣＡ５０を利用した点火時期のフィードバック制御
最適点火時期（いわゆる、ＭＢＴ（Minimum advance for the Best Torque）点火時期）は、空燃比に応じて変化する。このため、ＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御によって空燃比が変化すると、ＭＢＴ点火時期が変化する。その一方で、ＭＢＴ点火時期が得られる時のＣＡ５０は、リーン空燃比領域において空燃比に対してほぼ変化しない。したがって、ＭＢＴ点火時期が得られるときのＣＡ５０を目標ＣＡ５０として、実測ＣＡ５０と目標ＣＡ５０との差が無くなるように点火時期を補正することにより、上記の空燃比変化の影響を受けずにリーンバーン運転時の点火時期をＭＢＴ点火時期に調整できるようになるといえる。そこで、本実施形態では、リーンバーン運転中には、ＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御とともに、実測ＣＡ５０が目標ＣＡ５０に近づくように点火時期を調整するフィードバック制御（以下、単に、「ＣＡ５０フィードバック制御」と称する）を実行するようにしている。
【００３１】
図３に示すように、ＣＡ５０フィードバック制御では、点火時期をＭＢＴ点火時期にするための目標ＣＡ５０が、エンジン運転条件（より具体的には、目標空燃比、エンジン回転速度および吸入空気量）に応じた値で設定される。なお、ここでいうＣＡ５０フィードバック制御は、必ずしもＭＢＴ点火時期が得られるように制御するものに限らない。すなわち、ＣＡ５０フィードバック制御は、いわゆる遅角燃焼時のようにＭＢＴ点火時期以外のある点火時期を狙い値とする場合にも用いることができる。そのような場合には、例えば、上記エンジン運転条件に加え、目標点火効率（ＭＢＴ点火時期からの狙い値の乖離の度合いを示す指標値）に応じて変化するように目標ＣＡ５０を設定すればよい。
【００３２】
実測ＣＡ５０は、各気筒においてサイクル毎に算出される。そのうえで、ＣＡ５０フィードバック制御では、目標ＣＡ５０と実測ＣＡ５０との差が無くなるように点火時期を基本点火時期に対して補正するために、一例としてＰＩ制御が使用されている。基本点火時期は、エンジン運転条件（主に、吸入空気量およびエンジン回転速度）に応じた値としてＥＣＵ４０に予め記憶されている。このＰＩ制御では、目標ＣＡ５０と実測ＣＡ５０との差と所定のＰＩゲイン（比例項ゲインと積分項ゲイン）とを用いて、当該差およびその差の積算値の大きさに応じた点火時期の補正量が算出される。そして、気筒毎に算出される補正量が、対象となる気筒の基本点火時期に反映される。これにより、当該気筒において次サイクルで用いられる点火時期（目標点火時期）がＣＡ５０フィードバック制御によって調整（補正）されることになる。
【００３３】
［実施の形態１における異常検出手法と異常検出時の対策］
（筒内圧データに重畳するノイズがエンジン制御に与える影響）
筒内圧センサ３０の出力信号には、様々な要因でノイズが重畳することがある。筒内圧センサ３０の出力信号にノイズが重畳すると、筒内圧に基づいて算出される熱発生量Ｑの実測データ、さらにはＭＦＢの実測データにも、ノイズの影響が現れる。その結果、本実施形態のエンジン制御であるＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御およびＣＡ５０フィードバック制御に利用するＣＡ１０およびＣＡ５０に対して、ノイズに起因する誤差が生じ得る。このようなノイズに対して何らの配慮なしにＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御およびＣＡ５０フィードバック制御のようなエンジン制御を行うこととすると、当該エンジン制御の精度が悪くなってしまう可能性がある。
【００３４】
（ＭＦＢの実測データと基準データとの相関の度合いを利用したノイズ検出）
内燃機関１０の多様な使用環境を想定した場合、エンジン制御に影響を及ぼすノイズが何時どのような態様で筒内圧センサ３０の出力信号に重畳するのかを事前に把握することは困難である。しかしながら、筒内圧センサ３０の出力に基づく上述のＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御およびＣＡ５０フィードバック制御を行う場合には、ＭＦＢの実測データがノイズの影響を受けていることを適切に検出することができ、かつ、ノイズを検出した場合に適切な対策がなされるようになっていることが好ましい。
【００３５】
図４は、ＭＦＢの基準波形と実測波形との相関の度合いを判定することによってノイズ検出を行う手法を説明するための図である。図４中に示す基準波形とは、エンジン運転条件に基づいて規定されるＭＦＢの基準データの波形のことである。同図中に示す実測波形とは、ＭＦＢの実測データの波形のことである。より具体的には、実測波形（ノイズなし）は、ノイズが重畳していない例を模式的に示し、実測波形（ノイズあり）は、燃焼期間（ＣＡ０−ＣＡ１００）およびその前後のクランク角期間中にノイズが連続的に重畳した例を模式的に示している。
【００３６】
ＭＦＢの実測データがノイズの影響を受けていると、実測データは、そのようなノイズの影響を受けていない同一運転条件のＭＦＢの基準データから離れたものとなる。そこで、本実施形態では、ＭＦＢの基準データと実測データとの相関の度合いを示す「第１相関指標値α」の大きさを評価することによって、ＭＦＢの実測データがノイズの影響を受けていることを検出することとした。そして、第１相関指標値αの算出の好ましい手法として、本実施形態では、相互相関関数が用いられる。相互相関関数を用いた相互相関係数Ｒの算出は、次の（４）式を用いて行われる。
【数２】
0006350432.tif 000004
ただし、上記（４）式において、θはクランク角度である。τθは、相関の度合いの評価対象の２つの波形（本実施形態では、ＭＦＢの基準データと実測データの波形）についてのクランク角軸方向における相対的なずれを表す変数である。関数ｆａ〜ｂ（θ）は、所定クランク角度毎に存在する離散値の集合であるＭＦＢの基準データに相当する。関数ｇａ〜ｂ（τθ−θ）は、同様に離散値の集合であるＭＦＢの実測データに相当する。より具体的には、（ａ〜ｂ）は、これらの関数ｆａ〜ｂ（θ）およびｇａ〜ｂ（τθ−θ）がそれぞれ定義されたクランク角軸上の期間を示している。当該期間（ａ〜ｂ）は、ＭＦＢの基準データおよび実測データの中で相互相関係数Ｒの算出の対象となる（換言すると、相関の度合いの評価対象となる）基準データおよび実測データが存在するクランク角期間（以下、「評価期間Ｔ」と称する）に相当する。評価期間Ｔは、ここでは一例として、点火時期から排気弁２２の開き時期（ＥＶＯ）までとする。しかしながら、評価期間Ｔは、吸気弁２０の閉じ時期から排気弁２２の開き時期までのクランク角期間の全体もしくは任意の一部であればよい。また、評価期間Ｔは、基準データもしくは実測データの何れを利用して特定される期間であってもよい。なお、筒内圧の実測データに基づいて算出したＭＦＢの実測データの中に、エンジン制御に用いる特定割合燃焼点ＣＡＸ（本実施形態では、ＣＡ１０とＣＡ５０）の実測値が含まれていない場合には、当該実測値を近隣の実測データの内挿によって求めるとともに、これと対となる基準データ側の値も求めたうえで、相関の度合いの評価対象にこれらの一対の値を含めてもよい。
【００３７】
（４）式を用いて畳み込み演算を行うことは、所定範囲内で変数τθを変化させることによって、基準データの波形を固定したままで評価期間Ｔ内のＭＦＢの実測データの波形全体をクランク角度方向（図４の横軸方向）に少しずつ移動させつつ相互相関係数Ｒを連続的に演算していく動作を伴うものである。そして、この演算の過程における相互相関係数Ｒの最大値Ｒｍａｘは、２つの波形が全体的に最も近づいた時の相互相関係数Ｒに相当するものであり、次の（５）式のように表すことができる。そのうえで、本実施形態で用いられる第１相関指標値αは、最大値Ｒｍａｘそのものではなく、相互相関係数Ｒに対して所定の正規化処理を施すことによって得られる値としている。ここでいう正規化処理とは、２つの波形（基準データと実測データの波形）が完全に一致したときのＲｍａｘが１を示すように規定された処理であり、このような処理自体は公知であるのでここではその詳細な説明は省略する。
【数３】
0006350432.tif 000005
【００３８】
上述の演算処理によって算出される第１相関指標値αは、２つの波形が完全に一致する場合に１（最大）となり、２つの波形の相関の度合いが低いほどゼロに近づいていく。なお、第１相関指標値αがマイナスの値を示す場合には、２つの波形には負の相関があり、第１相関指標値αは、２つの波形が完全に反転したものとなる場合に−１を示す。したがって、上記のようにして得られる第１相関指標値αに基づいて、ＭＦＢの基準データと実測データとの相関の度合いを把握することができる。
【００３９】
図４に示す例では、実測波形（ノイズなし）の場合であれば、第１相関指標値αは大きな値（１に近い値）となる。一方、ノイズが重畳している実測波形（ノイズあり）の場合には、第１相関指標値αは実測波形（ノイズなし）の場合の値と比べて小さな値となる。そして、重畳するノイズの大きさが大きいほど、第１相関指標値αはより小さくなる。
【００４０】
なお、本実施形態では、上述のように、相互相関係数Ｒを正規化した値の最大値を第１相関指標値αとして用いることとしているが、本発明における「相関指標値」は、所定の正規化処理を伴わない相互相関係数Ｒの最大値Ｒｍａｘそのものであってもよい。このことは、後述の第２〜第４相関指標値β、γおよびδについても同様である。ただし、正規化処理を伴わない場合の相関指標値（すなわち、最大値Ｒｍａｘ）は、単に相関の度合いが高いほど大きくなるのではなく、最大値Ｒｍａｘの大小と相関の度合いの高低との間には次のような関係がある。すなわち、最大値Ｒｍａｘの増加に伴って相関の度合いが高くなっていき、最大値Ｒｍａｘがある値Ｙとなるときに相関の度合いが最高となる（すなわち、２つの波形が完全に一致する）。そして、値Ｙよりも最大値Ｒｍａｘが増加すると、最大値Ｒｍａｘの増加に伴って相関の度合いが低くなっていく。したがって、正規化処理を伴わない最大値Ｒｍａｘそのものを「相関指標値」として用いる場合には、「相関指標値」が「判定値」未満であるか否かの判定は次のような処理によって行うことができる。すなわち、最大値Ｒｍａｘが値Ｙを中心とする所定範囲内から外れる場合には、「相関指標値が判定値未満である」と判定することができ、逆に、最大値Ｒｍａｘが上記所定範囲内に収まる場合には、「相関指標値が判定値以上である」と判定することができる。
【００４１】
（ＭＦＢの実測データに対するノイズの影響と熱歪の影響との判別）
図５は、ＭＦＢの実測データに対するノイズの影響と熱歪の影響とを表した図である。図５（Ａ）中に「正常」と付して示す波形は、ノイズおよび熱歪の何れの影響も受けていない理想的なＭＦＢの実測データの波形（基準データの波形に相当）を示している。
【００４２】
ＭＦＢの実測データは、上述のようなノイズの影響だけでなく、筒内圧センサ３０の熱歪の影響も受ける。ここでいう熱歪とは、筒内に露出しているセンサ先端部が高温の燃焼ガスに晒されることによって変形する現象のことである。このような熱歪が生じると、筒内圧センサ３０により検出される筒内圧には、熱歪に起因する誤差（熱歪誤差）が生じ得る。
【００４３】
熱歪誤差は、上記（１）式により算出される熱発生率ｄＱ／ｄθに影響を与え、その結果として、上記（２）および（３）式によりそれぞれ算出される熱発生量Ｑの実測データおよびＭＦＢの実測データに対しても影響を与えることになる。より具体的には、熱歪誤差が大きいほど、ＭＦＢの実測データはより大きな影響を受ける。ある燃焼サイクルの燃焼に起因する熱歪誤差は、その燃焼サイクルの燃焼期間よりも後のクランク角期間におけるＭＦＢの実測データ（すなわち、最大熱発生量Ｑｍａｘに到達するクランク角度（熱発生量最大クランク角度θＱｍａｘ）よりも後のＭＦＢの実測データ）に影響を及ぼす。なお、図５（Ｃ）中に「熱歪」と付して示すＭＦＢの実測データの波形は、θＱｍａｘよりも後のクランク角期間において、クランク角度θが進むにつれてＭＦＢの実測データが低下する態様で熱歪誤差が生じている波形の一例である。この例とは逆に、θＱｍａｘよりも後のクランク角期間において、クランク角度θが進むにつれてＭＦＢの実測データが上昇する態様で熱歪誤差が生じる場合もある。
【００４４】
図５（Ｂ）に示すようにノイズの影響を受けた場合だけでなく、熱歪誤差の影響を受けた場合にも、ＭＦＢの実測データと基準データとの相関度合いは低くなるので、第１相関指標値αは小さくなる。このため、熱歪の発生が想定される場合には、単にＭＦＢのデータに関する第１相関指標値αの大きさを評価するだけでは、第１相関指標値αが小さい理由がノイズの影響であるのか熱歪の影響であるのかを判別することが難しく、ＭＦＢの実測データがノイズの影響を受けていることを精度良く判定することが難しくなる。
【００４５】
ここで、図５中に示す実測波形（ノイズ）と実測波形（熱歪）は、第１相関指標値αの低下度合いとしては同等のレベルのものを表していることとする。既述したように、ＭＦＢの実測データがノイズの影響を受ける場合には、算出されるＣＡ５０およびＣＡ１０に誤差が生じる。一方、熱歪に関しては、図５（Ａ）と図５（Ｃ）との比較からも分かるように、燃焼期間（ＣＡ０〜ＣＡ１００）中のデータについては正常時のものに対してあまり変化しない。このため、第１相関指標値αの低下度合いとして同等の実測データを考えた場合、ＣＡ５０およびＣＡ１０への熱歪の影響はノイズの影響と比べて小さいといえる。このことから、第１相関指標値αの低下度合いとしては同等であっても、ノイズの影響を受けている実測波形の方が、熱歪の影響を受けている実測波形と比べて、特定割合燃焼点ＣＡＸを利用するエンジン制御に与える影響は大きいといえる。したがって、ＭＦＢの実測データに対するノイズの影響と熱歪の影響とを適切に判別することができていないと、ノイズの影響によってＭＦＢの実測データが変化したことを精度良く把握することが難しくなり、その結果、適切なノイズ対策をとることが難しくなる可能性がある。
【００４６】
図６は、第１ＬＰＦ処理後の基準波形（Ａ）、ノイズの影響がある実測波形（Ｂ）、および熱歪の影響がある実測波形（Ｃ）を表した図である。一方、図７は、第１ＬＰＦ処理前の基準波形（Ａ）、ノイズの影響がある実測波形（Ｂ）、および熱歪の影響がある実測波形（Ｃ）を表した図である。
【００４７】
上述の第１相関指標値αは、ＭＦＢに関する基準データと第１ＬＰＦ処理後の実測データとの相関の度合いを示すものであるとする。また、第１ＬＰＦ処理前の実測データと上記基準データとの相関の度合いを示す相関指標値を、ここでは「第２相関指標値β」と称する。
【００４８】
本実施形態において想定するノイズは、筒内圧センサ３０の出力信号の各周波数帯域に全体的に重畳するものである。筒内圧センサ３０の出力信号に対して第１ＬＰＦ処理が施されることにより、第１カットオフ周波数ｆ１よりも高い周波数帯域に重畳するノイズが除去されることになる。このため、ＭＦＢの実測データがノイズの影響を受けているケースでは、図６（Ｂ）と図７（Ｂ）とを比較すると分かるように、第１ＬＰＦ処理後のＭＦＢの実測データと第１ＬＰＦ処理前のＭＦＢの実測データとの相関の度合いが低くなる。その結果、第１ＬＰＦ処理後のＭＦＢの実測データに関する第１相関指標値αは、第１ＬＰＦ処理前のＭＦＢの実測データに関する第２相関指標値βよりも大きくなる。
【００４９】
一方、図６（Ｃ）と図７（Ｃ）とを比較すると分かるように、ＭＦＢの実測データが熱歪の影響を受けているケースでは、第１ＬＰＦ処理の前後のＭＦＢの実測データの相関の度合いは実質的に変化しないといえる。その結果、熱歪のケースでは、第１ＬＰＦ処理後のＭＦＢの実測データに関する第１相関指標値αと、第１ＬＰＦ処理前のＭＦＢの実測データに関する第２相関指標値βとの差は十分に小さくなる。
【００５０】
以上のことから、第１相関指標値αから第２相関指標値βを引いて得られる差Ｄ１（＝α−β）は、正の値を示し、かつ、ＭＦＢの実測データにノイズの影響があるケースの方が、熱歪の影響があるケースと比べて大きくなる。そして、ＭＦＢの実測データがあるレベル以上でノイズもしくは熱歪の影響を受けていること自体は、既述したように、第１相関指標値αの大きさを評価することで把握することができる。したがって、第１相関指標値αが第１判定値αｔｈ１未満となる場合において、ＭＦＢの実測データに対してノイズの影響がある場合に得られる差Ｄ１と、熱歪の影響がある場合に得られる差Ｄ１とを判別可能な値として判定値Ｄ１ｔｈ（正の値）を予め適切に設定しておくことで、差Ｄ１と判定値Ｄ１ｔｈとの比較結果に基づいて、ノイズの影響があるケースと熱歪の影響があるケースとを適切に切り分けられるようになる。
【００５１】
（ノイズの検出と対策）
ＭＦＢの実測データにノイズが重畳しているような状況下であるにもかかわらず、ＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御およびＣＡ５０フィードバック制御をそのまま継続すると、精度の高いフィードバック制御を行えない可能性がある。そこで、本実施形態では、第１相関指標値αが第１判定値αｔｈ１未満となる場合であって、第１相関指標値αと第２相関指標値βとの差Ｄ１が判定値Ｄ１ｔｈ以上となる場合に、ＭＦＢの実測データがノイズの影響を受けていると判断することとした。
【００５２】
そのうえで、上記判断がなされた場合には、ＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御およびＣＡ５０フィードバック制御を中止することとし、これにより、当該判断の対象となった第１相関指標値αおよび第２相関指標値βが算出された燃焼サイクルにおける実測ＣＡ１０および実測ＣＡ５０がＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御等に反映されることをそれぞれ禁止することとした。一方、第１相関指標値αが第１判定値αｔｈ１未満であって差Ｄ１が判定値Ｄ１ｔｈ未満となるケース（熱歪の影響があるケース）については、本実施形態では熱歪がＣＡ１０およびＣＡ５０に与える影響は小さいと判定し、ＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御等の中止は行わないこととした。
【００５３】
また、あるレベル以上の大きなノイズがＭＦＢの実測データに重畳している場合には、筒内圧センサ３０の電気回路（図示省略）に異常が発生していることが考えられる。そこで、本実施形態では、ＭＦＢに関する第１相関指標値αが第１判定値αｔｈ１未満であって差Ｄ１が判定値Ｄ１ｔｈ以上となる場合には、筒内圧センサ３０の電気回路に異常が生じていると判定し、ＭＩＬ４６を点灯させることとした。なお、より具体的には、ここでいう電気回路の異常としては、例えば、筒内圧センサ３０のグランド線の接続不良を挙げることができる。
【００５４】
（実施の形態１における具体的処理）
図８は、本発明の実施の形態１においてＥＣＵ４０が実行するルーチンを示すフローチャートである。なお、本ルーチンは、各気筒において排気弁２２の開き時期を経過したタイミングで起動され、かつ、１燃焼サイクル毎に繰り返し実行される。
【００５５】
図８に示すルーチンでは、ＥＣＵ４０は、まず、ステップ１００において、現在のエンジン運転条件を取得する。ここでいうエンジン運転条件には、主に、エンジン回転速度、吸入空気量、空燃比および点火時期が該当する。エンジン回転速度はクランク角センサ４２を用いて算出される。吸入空気量はエアフローメータ４４を用いて算出される。空燃比は、目標空燃比のことであり、エンジントルクとエンジン回転速度との関係で目標空燃比を定めたマップを参照して算出することができる。目標空燃比は、リーンバーン運転時に用いる所定のリーン空燃比と理論空燃比との何れかである。点火時期は、今回の燃焼サイクルで用いる点火時期の指示値（すなわち、目標点火時期）のことである。目標点火時期は、理論空燃比での運転時であれば、吸入空気量およびエンジン回転速度を主なパラメータとして決定され、リーンバーン運転時であれば、ＣＡ５０フィードバック制御が反映された値が使用される。なお、エンジントルクは、例えば、車両のアクセルポジションセンサ（図示省略）により検出されるアクセル開度に基づいて算出される目標トルクを用いることができる。
【００５６】
次に、ＥＣＵ４０は、ステップ１０２に進み、現在の運転領域がリーンバーン運転領域であるか否かを判定する。具体的には、ステップ１００において取得した目標空燃比に基づいて、現在の運転領域がリーンバーン運転領域であるか、或いは理論空燃比を用いる運転領域であるかが判定される。
【００５７】
ステップ１０２の判定が不成立となる場合には、今回のルーチンの処理が速やかに終了される。一方、ステップ１０２の判定が成立する場合には、ＥＣＵ４０は、ステップ１０４に進む。ステップ１０４では、ステップ１００において取得されたエンジン運転条件に基づいてＭＦＢの基準データが評価期間Ｔを対象として算出される。評価期間Ｔは、一例として、点火時期から排気弁２２の開き時期（ＥＶＯ）である。ＭＦＢの基準データは、一例として、図９を参照して以下に説明する手法を用いて算出することができる。
【００５８】
図９は、ＭＦＢの基準データの作成手法の一例を説明するための図である。図９は、クランク角度θをｘ座標値とし、燃焼質量割合ＭＦＢをｙ座標値とするｘｙ平面（以下、「ＭＦＢ−θ平面」と称する）を表している。
【００５９】
図３を参照して既述したように、ＣＡ５０フィードバック制御の目標値である目標ＣＡ５０は、エンジン運転条件（目標空燃比、エンジン回転速度および吸入空気量）に応じた値として決定される。ＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御の目標値である目標ＳＡ−ＣＡ１０も、同様に、エンジン運転条件に応じた値として決定される。各燃焼サイクルにおける点火時期ＳＡの指示値（目標点火時期）は、ＣＡ５０フィードバック制御が実行されるリーンバーン運転時であれば、エンジン運転条件に応じた基本点火時期を基礎としてＣＡ５０フィードバック制御が反映された後の値として決定される。このように算出される目標ＳＡ−ＣＡ１０と目標点火時期とからＣＡ１０を算出することができる。ただし、このＣＡ１０自体は、上記ＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御の直接の制御目標値ではないため、以下、当該ＣＡ１０のことを「特定ＣＡ１０」と称する。
【００６０】
ＣＡ５０はＭＦＢが５０％となる時のクランク角度であり、ＣＡ１０はＭＦＢが１０％となる時のクランク角度である。このため、目標ＣＡ５０の値と特定ＣＡ１０の値とが決定されれば、図９に示すＭＦＢ−θ平面上において目標ＣＡ５０および特定ＣＡ１０がそれぞれ位置する点Ａおよび点Ｂが自ずと定まる。
【００６１】
ＭＦＢの実測データの相関の度合いを評価するためには、基準データは、所定クランク角度毎に取得されるようになっている実測データの各データと対となるデータを漏れなく持っておく必要がある。このため、本手法では、２点Ａ、Ｂを基に線形内挿と線形外挿とが行われ、燃焼開始点ＣＡ０から燃焼終了点ＣＡ１００までのクランク角期間内のＭＦＢの基準データが生成される。そして、ＣＡ０よりも前のクランク角期間の基準データについては、ＭＦＢが０％であるデータとして生成され、ＣＡ１００よりも後のクランク角期間の基準データについては、ＭＦＢが１００％であるデータとして生成される。このようにして、ＭＦＢの基準データが生成される。生成された基準データが通る波形は、図９中に破線で示すような波形となる。特定割合燃焼点ＣＡＸに基づくエンジン制御における直接的もしくは間接的な制御目標値（目標ＣＡ５０と特定ＣＡ１０）を利用する本手法によれば、ＭＦＢのデータの波形の特徴を捉えながら、ＭＦＢの基準データを簡便かつ精度良く生成することができる。なお、後述のステップ１２４の処理によりＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御等が中止されている状態において本ステップ１０４に進んで基準データを算出する場合には、中止直前の目標ＣＡ５０および特定ＣＡ１０の値が使用されるものとする。
【００６２】
次に、ＥＣＵ４０は、ステップ１０６に進む。ステップ１０６では、今回の燃焼サイクルにおいて筒内圧センサ３０を用いて取得された筒内圧の実測データのうちの第１ＬＰＦ処理後の筒内圧の実測データに基づいて、上記（３）式に従ってＭＦＢの実測データが算出される。
【００６３】
次に、ＥＣＵ４０は、ステップ１０８に進む。ステップ１０８では、ステップ１０４にて算出されたＭＦＢの基準データとステップ１０６にて算出された第１ＬＰＦ処理後の実測データとを用い、評価期間Ｔを対象として、上記（５）式を用いて第１相関指標値αが算出される。
【００６４】
次に、ＥＣＵ４０は、ステップ１１０に進む。ステップ１１０では、ステップ１０８にて算出された第１相関指標値αが所定の第１判定値αｔｈ１未満であるか否かが判定される。本ステップ１１０で用いられる第１判定値αｔｈ１は、ＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御等に影響が生じる大きさ以上のノイズが重畳したことを判別可能な値として予め設定されたものである。
【００６５】
ステップ１１０の判定が不成立である場合（α≧αｔｈ１）、すなわち、今回の燃焼サイクルにおけるＭＦＢの実測データが同一運転条件での基準データと相関の度合いの高いものであると判断できる場合には、ＥＣＵ４０は、ステップ１１２に進み、今回の燃焼サイクルにおけるＭＦＢの実測データは正常であると判定する。次いで、ＥＣＵ４０は、ステップ１１４に進み、ＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御およびＣＡ５０フィードバック制御の継続を許可する。
【００６６】
一方、ステップ１１０の判定が成立する場合（α＜αｔｈ１）、すなわち、ＭＦＢの実測データが基準データと相関の度合いの低いものであると判断できる場合には、ＥＣＵ４０は、ステップ１１６に進む。ステップ１１６では、今回の燃焼サイクルにおいて筒内圧センサ３０を用いて取得された筒内圧の実測データのうちの第１ＬＰＦ処理前の筒内圧の実測データに基づいて、上記（３）式に従ってＭＦＢの実測データが算出される。
【００６７】
次に、ＥＣＵ４０は、ステップ１１８に進む。ステップ１１８では、ステップ１０４にて算出されたＭＦＢの基準データとステップ１１６にて算出された第１ＬＰＦ処理前の実測データとを用いて、評価期間Ｔを対象として、上記（５）式を用いて第２相関指標値βが算出される。
【００６８】
次に、ＥＣＵ４０は、ステップ１２０に進む。ステップ１２０では、ステップ１０８にて算出された第１相関指標値αとステップ１１８にて算出された第２相関指標値βとの差Ｄ１（＝α―β）が所定の判定値Ｄ１ｔｈ以上であるか否かが判定される。本ステップ１２０で用いられる判定値Ｄ１ｔｈは、上述のように、ノイズの影響がある場合に得られる差Ｄ１と、熱歪の影響がある場合に得られる差Ｄ１とを判別可能な値として事前に設定されたものである。
【００６９】
ステップ１２０の判定が不成立である場合（Ｄ１＜Ｄ１ｔｈ）、すなわち、ＭＦＢの実測データの相関性が低下している要因が熱歪誤差であると判断できる場合には、ＥＣＵ４０は、ステップ１１４に進み、ＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御およびＣＡ５０フィードバック制御の継続を許可する。
【００７０】
一方、ステップ１２０の判定が成立する場合（Ｄ１≧Ｄ１ｔｈ）、すなわち、ＭＦＢの実測データの相関性が低下している要因がノイズであると判断できる場合には、ＥＣＵ４０は、ステップ１２２に進む。ステップ１２２では、筒内圧センサ３０の電気回路にグランド線の接続不良等の異常が生じていると判断され、ＭＩＬ４６を点灯させる処理が実行される。さらに、この場合には、ＥＣＵ４０は、ステップ１２４に進む。ステップ１２４では、ＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御およびＣＡ５０フィードバック制御が中止される。
【００７１】
ＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御およびＣＡ５０フィードバック制御は、本実施形態では、リーンバーン運転中に気筒別に実行されるようになっており、これらのフィードバック制御の結果（すなわち、当該フィードバック制御に基づく補正量）は、同一気筒の次の燃焼サイクルに反映されるようになっている。本ステップ１２４の処理は、より具体的には、ＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御に基づく燃料噴射量の補正量とＣＡ５０フィードバック制御に基づく点火時期の補正量とをそれぞれ前回値（より具体的には、前回の燃焼サイクルで算出された値）で保持し、かつ、今回の燃焼サイクルで算出された実測ＣＡ１０および実測ＣＡ５０は、それぞれの補正量に反映しないことによって、これらのフィードバック制御を中止するというものである。なお、図３を参照して行った上記フィードバック制御の一例は、ＰＩ制御を利用している。つまり、これらのフィードバック制御には、目標値（目標ＳＡ−ＣＡ１０など）と実測値（実測ＳＡ−ＣＡ１０など）との累積的な差を利用するＩ項（積分項）が含まれている。したがって、フィードバック制御の再開時においてＩ項の算出のために過去の燃焼サイクルでの上記差を利用する場合には、ノイズが検出された燃焼サイクルの値を含まないようにするのが望ましい。
【００７２】
以上説明した図８に示すルーチンの処理によれば、第１ＬＰＦ処理の実施前後の筒内圧センサ３０の出力信号を利用して、第１ＬＰＦ処理の実施前後のＭＦＢの実測データがそれぞれ算出されるとともに、算出されたそれぞれの実測データと同一運転条件でのＭＦＢの基準データとを対象として、第１相関指標値αと第２相関指標値βとがそれぞれ算出される。そして、第１相関指標値αが第１判定値αｔｈ１未満であることでＭＦＢの実測データにノイズもしくは熱歪の影響が認められると判断された場合には、差Ｄ１（＝α−β）に基づいて、第１ＬＰＦ処理後の実測データと第１ＬＰＦ処理前の実測データとの相関の度合い（以下、「第１相関度合い」と称する）が評価される。具体的には、差Ｄ１が判定値Ｄ１ｔｈ以上であるか否かを判定することによって、第１相関度合いが所定の第１度合いよりも低いか否かが判定される。既述したように、ノイズの影響があるケースでは、熱歪の影響があるケースと比べて、上記差Ｄ１が大きくなる。このため、上述の処理によれば、ＭＦＢの実測データがノイズの影響を受けていることを熱歪の影響があるケースと切り分けて判定できるようになる。そして、ノイズの影響があると判定された場合には、ＭＦＢの実測データを利用するフィードバック制御（すなわち、ＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御およびＣＡ５０フィードバック制御）が中止される。これにより、ノイズに起因する誤差が生じている可能性のある今回の燃焼サイクルの実測ＣＡ１０もしくは実測ＣＡ５０がそれぞれのフィードバック制御に反映されることが禁止される。このため、上記の実測ＣＡ１０もしくは実測ＣＡ５０の利用によってエンジン制御の精度が悪化することを回避できるようになる。その結果、当該エンジン制御のロバスト性を向上させることができる。
【００７３】
また、上記ルーチンの処理によれば、「第１相関度合い」に対応する差Ｄ１を利用してノイズの影響があることを検出した場合には、ＭＩＬ４６を点灯させることにより、筒内圧センサ３０の電気回路の異常を運転者に知らせることができる。
【００７４】
ところで、上述した実施の形態１においては、第１相関指標値αと第２相関指標値βとの差Ｄ１が判定値Ｄ１ｔｈ以上であるか否かを判定することによって、上述のように定義される「第１相関度合い」が「第１度合い」未満であるか否かを判定することとしている。しかしながら、「第１相関度合い」が「第１度合い」未満であるか否かの判定は、上記の例に限られるものではなく、例えば、以下に図１０〜図１２に示す手法によって実施されるものであってもよい。
【００７５】
図１０は、ノイズの影響があるＭＦＢの実測データを第１ＬＰＦ処理の実施の前後で比較して表した図である。より具体的には、図１０は、第１ＬＰＦ処理の実施によってＭＦＢの実測データに重畳するノイズのレベルが小さくなったことを表している。一方、図１１は、熱歪の影響があるＭＦＢの実測データを第１ＬＰＦ処理の実施の前後で比較して表した図である。
【００７６】
ここで、第１ＬＰＦ処理後のＭＦＢの実測データと第１ＬＰＦ処理前のＭＦＢの実測データとの相関の度合いを示す相関指標値を「第３相関指標値γ」と称する。このように定義される第３相関指標値γは、図１０に示すようにＭＦＢの実測データがノイズの影響を受けているケースであれば、第１ＬＰＦ処理の実施の前後でＭＦＢの実測データが大きく変化することを理由として小さくなる。一方、図１１に示すようにＭＦＢの実測データが熱歪の影響を受けているケースであれば、第３相関指標値γは、第１ＬＰＦ処理の実施の前後でＭＦＢの実測データは実質的に変化しないため、大きくなる。したがって、ＭＦＢの実測データに対してノイズの影響がある場合に得られる第３相関指標値γと、熱歪の影響がある場合に得られる第３相関指標値γとを判別可能な値として判定値γｔｈ（正の値）を予め適切に設定しておくことで、第３相関指標値γが判定値γｔｈ未満であるか否かを判定することによっても「第１相関度合い」が「第１度合い」未満であるか否かを判定することができる。
【００７７】
図１２は、本発明の実施の形態１の変形例においてＥＣＵ４０が実行するルーチンを示すフローチャートである。なお、図１２において、実施の形態１における図８に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
【００７８】
図１２に示すルーチンでは、ＥＣＵ４０は、ステップ１１０において第１相関指標値αが第１判定値αｔｈ１未満であると判定した場合には、ステップ１１６にて第１ＬＰＦ処理前のＭＦＢの実測データを算出したうえでステップ２００に進む。ステップ２００では、ステップ１０６および１１６にてそれぞれ算出された第１ＬＰＦ処理後および第１ＬＰＦ処理前のＭＦＢの実測データを用いて、評価期間Ｔを対象として、上記（５）式を用いて第３相関指標値γが算出される。
【００７９】
次に、ＥＣＵ４０は、ステップ２０２に進む。ステップ２０２では、ステップ２００にて算出された第３相関指標値γが判定値γｔｈ未満であるか否かが判定される。本ステップ２０２で用いられる判定値γｔｈは、上述のように、ノイズの影響を受けている場合に得られる第３相関指標値γと、熱歪の影響を受けている場合に得られる第３相関指標値γとを判別可能な値として事前に設定されたものである。
【００８０】
ステップ２０２の判定が不成立である場合（γ≧γｔｈ）には、熱歪の影響を受けていることを要因として第１ＬＰＦ処理の実施前後でＭＦＢの実測データの相関性が実質的に変化していないと判断することができる。この場合には、ＥＣＵ４０は、ステップ１１４に進み、ＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御等の継続を許可する。
【００８１】
一方、ステップ２０２の判定が成立する場合（γ＜γｔｈ）には、ノイズの影響を受けていることを要因として第１ＬＰＦ処理の実施前後でＭＦＢの実測データの相関性が低下していると判断することができる。この場合には、ＥＣＵ４０は、ステップ１２２に進んでＭＩＬ４６を点灯させ、かつ、ステップ１２４に進んでＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御等を中止させる。
【００８２】
図１０〜図１２を参照して以上説明したように、「第１相関度合い」が「第１度合い」未満であるか否かの判定は、ＭＦＢの基準データを介さずに第１ＬＰＦ処理後の実測データと第１ＬＰＦ処理前の実測データとを直接的に比較する手法を用いて行われるものであってもよい。
【００８３】
また、上述した実施の形態１においては、第１ＬＰＦ処理後のＭＦＢの実測データに関する第１相関指標値αが第１判定値αｔｈ１未満であって差Ｄ１が判定値Ｄ１ｔｈ以上であることが、ある燃焼サイクルにおいて判定された場合に、筒内圧センサ３０の電気回路に異常が生じていると判定し、ＭＩＬ４６を点灯させることとしている。しかしながら、このような筒内圧センサ３０に関する異常判定は、個々のサイクルにおいて第１相関指標値αが第１判定値αｔｈ１未満であって差Ｄ１が判定値Ｄ１ｔｈ以上であると判定される度に仮異常であると判定し、仮異常と判定される回数（燃焼サイクル数）が所定回数以上となった場合に、筒内圧センサ３０の電気回路に異常が生じているとの判定を確定するようにしてもよい。そして、確定的な判定がなされたことをもって、ＭＩＬ４６を点灯するとともに、ＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御等を中止するようにしてもよい。このような処理を行うことにより、偶発的な要因でノイズが重畳したケースと区別して、筒内圧センサ３０の電気回路の異常をより正確に判定できるようになる。なお、このように、仮異常と判定される回数が所定回数以上となった場合に、異常判定を確定するという処理は、後述の実施の形態２における他の異常判定に関しても同様である。
【００８４】
なお、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ４０がステップ１０６の処理を実行することにより本発明における「第１質量割合算出手段」が実現されており、ＥＣＵ４０がステップ１１６の処理を実行することにより本発明における「第２質量割合算出手段」が実現されている。また、ＥＣＵ４０がＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御およびＣＡ５０フィードバック制御を実行するとともに、ステップ１１０の判定が成立し、かつ、ステップ１２０の判定が成立した場合にステップ１２４の処理を実行することにより本発明における「制御手段」が実現されている。さらに、ＥＣＵ４０がステップ１０８の処理を実行することにより本発明における「相関指標値算出手段」が実現されており、そして、ＥＣＵ４０がステップ１２０の処理を実行することにより本発明における「第１実測データ相関度合判定手段」が実現されている。また、燃料噴射弁２６および点火装置２８が本発明における「アクチュエータ」に相当している。さらに、ＥＣＵ４０がステップ１２２の処理を実行することにより本発明における「第１報知手段」が実現されている。
【００８５】
実施の形態２．
次に、図１３を新たに参照して、本発明の実施の形態２について説明する。
【００８６】
［実施の形態２における異常検出手法と異常検出時の対策］
上述した実施の形態１においては、第１相関指標値αが第１判定値αｔｈ１未満であって差Ｄ１（＝α−β）が判定値Ｄ１ｔｈ未満となるケースについては、熱歪がＣＡ１０およびＣＡ５０に与える影響は小さいと判定し、ＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御等の中止は行わないこととしている。
【００８７】
一般に、筒内圧センサとこれを取り巻く燃焼室の壁面との間には、筒内のガスが筒内圧センサと上記壁面との隙間を通って外部に漏れ出さないように当該隙間をシールするシール部（図示省略）が備えられる。このようなシール部のシール機能が低下すると、高温の燃焼ガスがシール部よりも奥側の部位にまで入り込むこととなり、筒内圧をセンシングするセンサ先端部が燃焼ガスから受ける熱量が増加する。このため、シール部のシール機能が低下すると（すなわち、シール部に異常が発生すると）、熱歪誤差が大きくなる。シール部の異常によって熱歪誤差が過大となった場合には、熱歪がＣＡ１０およびＣＡ５０に与える影響が無視できないほど大きくなる。したがって、熱歪がＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御等に与える影響が大きくなる。
【００８８】
そこで、本実施形態では、第１相関指標値αが第１判定値αｔｈ１未満であって差Ｄ１が判定値Ｄ１ｔｈ未満となる場合には、さらに、第１相関指標値αが第１判定値αｔｈ１よりも小さな第２判定値αｔｈ２以上であるか否かを判定することとした。
【００８９】
第１相関指標値αが第２判定値αｔｈ２以上である場合（αｔｈ２≦α＜αｔｈ１）には、第１相関指標値αは、第１判定値αｔｈ１よりは小さいけれども第２判定値αｔｈ２以上であるために熱歪の影響によるＭＦＢデータの相関性の低下の度合いは比較的低いと判断することができる。
【００９０】
一方、第１相関指標値αが第２判定値αｔｈ２未満である場合（α＜αｔｈ２＜αｔｈ１）には、第１相関指標値αは、第２判定値αｔｈ２よりも小さいために熱歪の影響による相関性の低下の度合いは比較的高いと判断することができる。本実施形態では、このような場合には、シール部に異常が発生していると判定することとした。さらに、この場合には、シール部の異常を運転者に知らせるためにＭＩＬ４６を点灯させるとともに、ＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御等の中止を行うこととした。
【００９１】
（実施の形態２における具体的処理）
図１３は、本発明の実施の形態２においてＥＣＵ４０が実行するルーチンを示すフローチャートである。なお、図１３において、実施の形態１における図８に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
【００９２】
図１３に示すルーチンでは、ＥＣＵ４０は、ステップ１２０において差Ｄ１が判定値Ｄ１ｔｈ未満であると判定した場合には、ステップ３００に進む。ステップ３００では、第１相関指標値αが第２判定値αｔｈ２以上であるか否かが判定される。第２判定値αｔｈ２は、熱歪の影響によるＭＦＢデータの相関性の低下がシール部の異常に起因する大きなものであるか否かを判別可能な値として予め設定されたものである。
【００９３】
ステップ３００において第１相関指標値αが第２判定値αｔｈ２以上であると判定した場合には、ＥＣＵ４０は、ステップ１１４に進み、ＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御等の実行を許可する。一方、ステップ３００において第１相関指標値αが第２判定値αｔｈ２未満であると判定した場合には、ＥＣＵ４０は、ステップ３０２に進み、シール部のシール機能に異常が生じていると判定し、ＭＩＬ４６を点灯させる。さらに、この場合には、ＥＣＵ４０は、ステップ１２６に進み、ＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御等を中止させる。
【００９４】
以上説明した図１３に示すルーチンの処理によれば、第１ＬＰＦ処理の実施前後のＭＦＢの実測データの相関の度合いを評価することによってＭＦＢの実測データがノイズの影響を受けていることを熱歪の影響があるケースと切り分けて判定できるだけでなく、シール部の異常の有無の判定を行えるようになる。そして、シール部の異常が発生したと判定された場合に、適切な対策を行えるようになる。
【００９５】
ところで、上述した実施の形態２においては、実施の形態１の図９に示すルーチンの処理に対して、本実施形態の第３相関指標値γを利用した処理（ステップ３００および３０２）を組み合わせた例について説明を行った。しかしながら、第３相関指標値γを利用した処理は、実施の形態１の変形例の図１２に示すルーチンの処理と組み合わせて実行されるものであってもよい。具体的には、ステップ２０２の判定が不成立となる場合に、上記処理（ステップ３００および３０２）を続けて実行すればよい。
【００９６】
なお、上述した実施の形態２においては、ＥＣＵ４０がステップ３０２の処理を実行することにより本発明における「第２報知手段」が実現されている。
【００９７】
実施の形態３．
次に、図１４〜図１６を新たに参照して、本発明の実施の形態３について説明する。
【００９８】
［実施の形態３における異常検出手法と異常検出時の対策］
本実施形態では、上述した実施の形態１の処理によってＭＦＢの実測データがノイズの影響を受けていると判断された場合に、実施の形態１の処理に加えて後述される処理が実行されるという点において、実施の形態１と相違している。
【００９９】
本実施形態では、筒内圧センサ３０の出力信号は、前提として次のように利用されるものとする。図１４は、本発明の実施の形態３におけるエンジン制御および検出処理のために利用される筒内圧センサ３０の出力信号の周波数帯域Δｆ１およびΔｆ２を表した図である。本実施形態では、筒内圧センサ３０の出力信号は、一例として、特定割合燃焼点ＣＡ１０およびＣＡ５０を用いたＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御およびＣＡ５０フィードバック制御（図１４中では「ＣＰＳ制御」と表示）と、内燃機関１０のノックの検出処理とに用いられるものとする。
【０１００】
図１４中の第１周波数帯域Δｆ１は、ＣＰＳ制御に用いられる筒内圧センサ３０の出力信号の成分の周波数帯域を示している。すなわち、本実施形態では、当該ＣＰＳ制御に用いられる特定割合燃焼点ＣＡ１０およびＣＡ５０の実測値の算出のために、第２ＬＰＦ処理後のＭＦＢの実測データが使用される。
【０１０１】
一方、ノックの検出には、第１周波数帯域Δｆ１よりも高周波数側の第２周波数帯域Δｆ２における筒内圧センサ３０の出力信号の成分が使用される。本実施形態では、第１カットオフ周波数ｆ１は、第２周波数帯域Δｆ２の上限よりも高い周波数とされている。
【０１０２】
また、本実施形態では、ＬＰＦ部４０ａは、上述の第１ＬＰＦ処理だけでなく、第１カットオフ周波数ｆ１よりも低い第２カットオフ周波数ｆ２を利用して、第２カットオフ周波数ｆ２よりも高い周波数の成分を減衰させる第２ローパスフィルタ処理（以下、「第２ＬＰＦ処理」と称する）を筒内圧センサ３０の出力信号に対して施せるように構成されている。そして、ＥＣＵ４０は、第１ＬＰＦ処理および第２ＬＰＦ処理が施される前の筒内圧センサ３０の出力信号、および、第１ＬＰＦ処理が施された後の筒内圧センサ３０の出力信号とともに、第２ＬＰＦ処理が施された後の筒内圧センサ３０の出力信号を個別に取り込めるように構成されている。第２カットオフ周波数ｆ２は、第１周波数帯域Δｆ１と第２周波数帯域Δｆ２との間に位置する周波数帯域内に設けられている。なお、ここでは、第２ＬＰＦ処理は、ＬＰＦ部４０ａによるデジタルフィルタ処理により実現されるものとするが、アナログフィルタを利用して実現されるものであってもよい。
【０１０３】
ノイズが主に重畳する周波数帯域は、一様ではなく、重畳するノイズ次第で変化し得る。ノイズが主に重畳している周波数帯域が第２カットオフ周波数ｆ２から第１カットオフ周波数ｆ１までの周波数帯域であった場合には、このノイズは、ノックの検出処理に対しては大きな影響を与える可能性はあるがＣＰＳ制御に対しては大きな影響を与えない。一方、ノイズが主に重畳する周波数帯域が第２カットオフ周波数ｆ２以下の周波数帯域であった場合には、このノイズは、ノックの検出処理に対しては大きな影響を与えないがＣＰＳ制御に対しては大きな影響を与えてしまう可能性がある。したがって、実施の形態１等の手法によって第１ＬＰＦ処理後のＭＦＢの実測データがノイズの影響を受けていることを検出した場合においてＣＰＳ制御およびノックの検出処理を一律に中止させることとすると、本来的には中止する必要がない制御や検出処理までも中止させてしまう可能性がある。
【０１０４】
（ノイズが主に重畳する周波数帯域の特定）
図１５は、第１ＬＰＦ処理後のＭＦＢの実測データがノイズの影響を受けていると判定された場合において、ノイズが重畳している周波数帯域の違いが第２ＬＰＦ処理後のＭＦＢの実測データに与える影響を説明するための図である。図１５（Ａ）は、上述した実施の形態１の処理によって第１相関指標値αが第１判定値αｔｈ１未満となり、かつ差Ｄ１（＝α−β）が判定値Ｄ１ｔｈ以上となる場合における第１ＬＰＦ処理後のＭＦＢの実測データの波形を示している。
【０１０５】
一方、図１５（Ｂ）は、第２ＬＰＦ処理後のＭＦＢの実測データに対して図１５（Ａ）に示す第１ＬＰＦ処理後の実測データと同等のノイズが残っている例１を示している。ノイズが主に重畳している周波数帯域が第２カットオフ周波数ｆ２以下の周波数帯域であると、第２ＬＰＦ処理を施したとしても例１に示すＭＦＢの実測データの波形のように、第１ＬＰＦ処理を施した場合の波形とあまり変化のない波形が得られることになる。
【０１０６】
ここで、ＭＦＢに関する第２ＬＰＦ処理後の実測データと基準データとの相関の度合いを示す相関指標値を「第４相関指標値δ」と称する。このように定義される第４相関指標値δは、図１５（Ｂ）に示すケースでは、第２ＬＰＦ処理の実施前後で実測データの波形があまり変化しないため、第４相関指標値δから第１相関指標値αを引いて得られる差Ｄ２（＝δ−α）は十分に小さくなる。
【０１０７】
図１５（Ｃ）は、第２ＬＰＦ処理の実施によって、ＭＦＢの実測データからノイズが十分に取り除かれている例２を示している。ノイズが主に重畳している周波数帯域が第２カットオフ周波数ｆ２から第１カットオフ周波数ｆ１までの周波数帯域であると、第２ＬＰＦ処理を施すことによって、例２に示すＭＦＢの実測データの波形のようにノイズが十分に除去されることになる。その結果、第２ＬＰＦ処理後のＭＦＢの実測データは、基準データに近くなるので、第４相関指標値δは第１相関指標値αと比べて大きくなる。したがって、差Ｄ２が大きくなる。なお、第２ＬＰＦ処理を実施すると、第２カットオフ周波数ｆ２から第１カットオフ周波数ｆ１までの周波数帯域に重畳するノイズが除去されるので、差Ｄ２（＝δ−α）は、当該周波数帯域に重畳するノイズのレベルによらずに、正の値を示すことになるといえる。
【０１０８】
以上のことから、ノイズが主に重畳している周波数帯域が第２カットオフ周波数ｆ２以下の周波数帯域である場合に得られる差Ｄ２と、ノイズが主に重畳している周波数帯域が第２カットオフ周波数ｆ２から第１カットオフ周波数ｆ１までの周波数帯域である場合に得られる差Ｄ２とを判別可能な値として判定値Ｄ２ｔｈ（正の値）を予め適切に設定しておくことで、差Ｄ２と判定値Ｄ２ｔｈとの比較結果に基づいて、ノイズが主に重畳する周波数帯域を特定できるようになる。
【０１０９】
（ノイズが主に重畳する周波数帯域の特定結果を利用したノイズ対策）
本実施形態では、第１相関指標値αが第１判定値αｔｈ１未満であって差Ｄ１が判定値Ｄ１ｔｈ以上となる場合（すなわち、ＭＦＢの実測データがノイズの影響を受けていると判定された場合）には、さらに、差Ｄ２（＝δ−α）が判定値Ｄ２ｔｈ以上であるか否かを判定することとした。そして、差Ｄ２が判定値Ｄｔｈ以上となる場合には、ノイズが主に重畳していると考えられる周波数帯域（第２カットオフ周波数ｆ２から第１カットオフ周波数ｆ１までの周波数帯域）の筒内圧センサ３０の出力信号の成分を利用するノックの検出処理を中止することとした。そして、この場合には、差Ｄ１が判定値Ｄ１ｔｈ以上となる状況下ではあるが、実施の形態１とは異なり、ＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御およびＣＡ５０フィードバック制御は中止しないこととした。
【０１１０】
一方、差Ｄ２が判定値Ｄ２ｔｈ未満となる場合には、ノックの検出処理は中止せずに、ノイズが主に重畳していると考えられる周波数帯域（第２カットオフ周波数ｆ２以下の周波数帯域）の筒内圧センサ３０の出力信号の成分を利用するＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御等を中止することとした。
【０１１１】
（実施の形態３における具体的処理）
図１６は、本発明の実施の形態３においてＥＣＵ４０が実行するルーチンを示すフローチャートである。なお、図１６において、実施の形態１における図８に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
【０１１２】
図１６に示すルーチンでは、ＥＣＵ４０は、ステップ１２０において差Ｄ１が判定値Ｄ１ｔｈ以上であると判定した場合には、ステップ１２２においてＭＩＬ４６を点灯させた後にステップ４００に進む。ステップ４００では、今回の燃焼サイクルにおいて筒内圧センサ３０を用いて取得された筒内圧の実測データのうちの第２ＬＰＦ処理後の筒内圧の実測データに基づいて、上記（３）式に従ってＭＦＢの実測データが算出される。
【０１１３】
次に、ＥＣＵ４０は、ステップ４０２に進む。ステップ４０２では、ステップ１０４にて算出されたＭＦＢの基準データとステップ４００にて算出された第２ＬＰＦ処理後のＭＦＢの実測データとを用いて、評価期間Ｔを対象として、上記（５）式を用いて第４相関指標値δが算出される。
【０１１４】
次に、ＥＣＵ４０は、ステップ４０４に進む。ステップ４０４では、ステップ４０２にて算出された第４相関指標値δとステップ１０８にて算出された第１相関指標値αとの差Ｄ２（＝δ−α）が所定の判定値Ｄ２ｔｈ未満であるか否かが判定される。本ステップ４０４で用いられる判定値Ｄ２ｔｈは、上述のように、ノイズが主に重畳している周波数帯域が第２カットオフ周波数ｆ２以下の周波数帯域である場合に得られる差Ｄ２と、ノイズが主に重畳している周波数帯域が第２カットオフ周波数ｆ２から第１カットオフ周波数ｆ１までの周波数帯域である場合に得られる差Ｄ２とを判別可能な値として事前に設定されたものである。
【０１１５】
ステップ４０４の判定が不成立となる場合（Ｄ２≧Ｄ２ｔｈ）、すなわち、ノイズが主に重畳している周波数帯域が第２カットオフ周波数ｆ２から第１カットオフ周波数ｆ１までの周波数帯域であると判断できる場合には、ＥＣＵ４０は、ステップ４０６に進み、ＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御およびＣＡ５０フィードバック制御の継続を許可する。さらに、この場合には、ＥＣＵ４０は、ステップ４０８に進み、今回の燃焼サイクルの筒内圧センサ３０の信号を利用するノックの検出処理を中止する。
【０１１６】
一方、ステップ４０４の判定が成立する場合（Ｄ２＜Ｄ２ｔｈ）、すなわち、ノイズが主に重畳している周波数帯域が第２カットオフ周波数ｆ２以下の周波数帯域であると判断できる場合には、ＥＣＵ４０は、ステップ４１０に進み、ノックの検出処理を許可する。さらに、この場合には、ＥＣＵ４０は、ステップ１２４に進み、ＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御等を中止する。なお、ノックの検出処理は、ステップ１１０の判定が不成立となった場合（α≧αｔｈ１）、または、ステップ１２０の判定が不成立となった場合（Ｄ１＜Ｄ１ｔｈ）においても許可される（ステップ４１２）。
【０１１７】
以上説明した図１６に示すルーチンの処理によれば、第１相関指標値αおよび差Ｄ１を用いて第１ＬＰＦ処理後のＭＦＢの実測データがノイズの影響を受けていると判断された場合には、差Ｄ２（＝δ−α）に基づいて、第２ＬＰＦ処理後の実測データと第１ＬＰＦ処理後の実測データとの相関の度合い（以下、「第２相関度合い」と称する）が評価される。具体的には、差Ｄ２が判定値Ｄ２ｔｈ以上であるか否かを判定することによって、第２相関度合いが所定の第２度合いよりも低いか否かが判定される。本ルーチンでは、このような処理が追加的に実施されることにより、ノイズが主に重畳する周波数帯域を特定できるようになる。そして、その特定結果を利用することで、ノイズの検出を受けて真に中止すべき検出処理もしくはエンジン制御を正確に判別できるようになる。その結果、不必要なエンジン制御変更もしくは検出処理の変更を抑制できるようになる。
【０１１８】
ところで、上述した実施の形態３においては、第４相関指標値δと第１相関指標値αとの差Ｄ２が判定値Ｄ２ｔｈ以上であるか否かを判定することによって、上述のように定義される「第２相関度合い」が「第２度合い」未満であるか否かを判定することとしている。しかしながら、「第２相関度合い」が「第２度合い」未満であるか否かの判定は、上記の例に限られるものではない。すなわち、「第２相関度合い」が「第２度合い」未満であるか否かの判定は、ＭＦＢの基準データを介さずに、第２ＬＰＦ処理後の実測データと第１ＬＰＦ処理後の実測データとの相関の度合いを直接的に示す相関指標値を算出し、当該相関指標値の大きさを評価することによって行われるものであってもよい。
【０１１９】
また、上述した実施の形態３においては、第１ＬＰＦ処理と第２ＬＰＦ処理という２つのローパスフィルタを利用して、ノイズが主に重畳する周波数帯域を特定することとしている。しかしながら、このような周波数帯域の特定に使用されるローパスフィルタの数は、２つに限られるものではなく、３つ以上であってもよい。
【０１２０】
また、上述した実施の形態３においては、実施の形態１の図８に示すルーチンの処理に対して、上述したステップ４００〜４１２の処理を組み合わせた例について説明を行った。しかしながら、本実施形態の処理は、実施の形態１の変形例の図１２に示すルーチンの処理、もしくは実施の形態２の図１３に示すルーチンの処理と組み合わせて実行されるものであってもよい。
【０１２１】
なお、上述した実施の形態３においては、ＥＣＵ４０がステップ４００の処理を実行することにより本発明における「第３燃焼質量割合算出手段」が実現されている。また、ＥＣＵ４０がステップ４０４の処理を実行することにより本発明における「第２実測データ相関度合判定手段」が実現されている。そして、ＥＣＵ４０がステップ４０４の判定が不成立となった場合にステップ４０８の処理を実行することにより本発明における「検出処理変更手段」が実現されている。
【０１２２】
ところで、上述した実施の形態１〜３においては、ＭＦＢの実測データが正常であるか否かを判定するために、第１ＬＰＦ処理後のＭＦＢデータを用いる第１相関指標値αを利用している（ステップ１１０および３００参照）。しかしながら、このような判定のために利用される相関指標値は、第１ＬＰＦ処理前のＭＦＢデータを用いる第２相関指標値βであってもよい。
【０１２３】
また、上述した実施の形態１〜３においては、第１相関指標値αが第１判定値αｔｈ１未満であって差Ｄ１（＝α−β）が判定値Ｄ１ｔｈ以上となる場合には、ＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御およびＣＡ５０フィードバック制御のそれぞれの補正量を前回値で保持することによって、当該判定に用いられた第１および第２相関指標値αおよびβが算出された燃焼サイクルの実測ＣＡ１０もしくは実測ＣＡ５０がそれぞれのフィードバック制御に反映されることが禁止されるようになっている。しかしながら、このような禁止の態様は、補正量の前回値を保持する例に限らず、例えば、それぞれの補正量をゼロとするものであってもよい。補正量を前回値で保持すれば、今回の燃焼サイクルにおける実測ＣＡ１０等がフィードバックされることが中止されるが、過去のフィードバック結果を用いた燃料噴射量等の調整は継続されることになる。一方、補正量をゼロとすれば、過去のフィードバック結果の利用自体も禁止されることになる。また、上記フィードバック制御を禁止するのではなく、フィードバックゲインを下げつつ当該フィードバック制御を行うようにしてもよい。このような手法は、今回の燃焼サイクルにおける実測ＣＡ１０等がＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御等に反映される度合いを第１相関指標値αが第１判定値αｔｈ１以上である場合と比べて低くすることの一例に相当する。以上のことは、図１２においてステップ２０２の判定が成立したことを受けてエンジン制御が変更される場合、図１３においてステップ３００の判定が不成立となったことを受けてエンジン制御が変更される場合、および、図１６においてステップ４０４の判定が成立したことを受けてエンジン制御が変更される場合についても同様である。
【０１２４】
また、上述した実施の形態３においては、差Ｄ２が所定値Ｄ２ｔｈ以上となる場合には、ノックの検出処理を中止することとしていることによって、当該判定に用いられたＭＦＢの実測データ（第１ＬＰＦ処理の前後のＭＦＢデータと第２ＬＰＦ処理後のＭＦＢデータ）が算出された燃焼サイクルについての筒内圧センサ３０の出力信号であって第２カットオフ周波数ｆ２から第１カットオフ周波数ｆ１までの周波数帯域における筒内圧センサ３０の出力信号の成分が、ノックの検出処理に反映されることを禁止している。しかしながら、本発明における「検出処理変更手段」は、ノックの検出処理などの所定の検出処理を上記態様で禁止するものに代え、上記周波数帯域における筒内圧センサの出力信号の成分が、ノックの検出処理に反映される度合いを第１相関指標値もしくは第２相関指標値が第１判定値以上である場合と比べて低くするものであってもよい。
【０１２５】
また、上述した実施の形態１〜３においては、各種異常判定に伴うＭＩＬ４６の点灯と、ＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御等の中止の双方を実施することとしている。しかしながら、このような実施態様に代え、ＭＩＬ４６の点灯などによる報知を行わずに、ＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御等の中止といったエンジン制御の変更のみが実施されてもよい。
【０１２６】
また、上述した実施の形態１〜３においては、各種異常判定を行った場合には、ＭＩＬ４６の点灯によって、筒内圧センサ３０に関する異常を運転者に報知することとしている。しかしながら、本発明における「報知手段」は、上記の例に限られるものではなく、例えば、警告音もしくは音声を利用して異常を報知するものであってもよい。
【０１２７】
また、上述した実施の形態１〜３においては、相関指標値α、β、γおよびδの算出のために、相互相関関数を用いている。しかしながら、本発明における「相関指標値」の算出手法は、必ずしも相互相関関数を用いるものに限られない。すなわち、当該算出手法は、例えば、所定の評価期間を対象として、同一クランク角度での各種実測データとこれに対応する基準データとの差の二乗を合計して得られる値（いわゆる、残差二乗和）であってもよい。残差二乗和の場合には、相関の度合いが高いほど、値が小さくなる。本発明における「相関指標値」は、より具体的には、相関の度合いが高いほど大きな値としている。したがって、残差二乗和を利用する場合には、「相関指標値」は残差二乗和の逆数を用いればよい。
【０１２８】
また、上述した実施の形態１〜３においては、図９に示すように制御目標値を利用して各種の基準データを算出することとしている。しかしながら、本発明においてエンジン運転状態に基づいてＭＦＢの「基準データ」を算出する手法は、上記の例に限られず、例えば、Wiebe関数を用いてＭＦＢを算出する公知の手法を利用するものであってもよい。
【０１２９】
また、上述した実施の形態１〜３においては、ＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御とＣＡ５０フィードバック制御とを例示したが、本発明における「特定割合燃焼点の実測値に基づいて内燃機関のアクチュエータを制御するエンジン制御」とは、上記のようなフィードバック制御に限られない。すなわち、特定割合燃焼点ＣＡＸは、内燃機関のトルク変動もしくは失火の判定に用いることができる。したがって、上記エンジン制御には、上記判定の結果を受けて行われる所定のアクチュエータの制御も含まれる。また、本発明における「エンジン制御」の対象として用いられる特定割合燃焼点ＣＡＸは、ＣＡ１０およびＣＡ５０に限られず、ＣＡ０からＣＡ１００までの範囲内から選択される任意の値であってもよく、例えば、９０％燃焼点であるＣＡ９０であってもよい。さらには、例えば、ＣＡ１０からＣＡ５０までのクランク角期間であるＣＡ１０−ＣＡ５０のように、複数の特定割合燃焼点ＣＡＸの組み合わせが用いられていてもよい。
【０１３０】
また、上述した実施の形態１〜３においては、ＳＡ−ＣＡ１０フィードバック制御およびＣＡ５０フィードバック制御の実施を伴うリーンバーン運転時に、相関指標値α等に基づくＭＦＢデータ等の相関の度合いの評価を行うこととしている。しかしながら、当該評価は、特定割合燃焼点ＣＡＸに基づくエンジン制御を行っていることを前提として、リーンバーン運転時に限らず、例えば、理論空燃比燃焼運転時に行われるようになっていてもよい。
【符号の説明】
【０１３１】
１０  内燃機関
１２  ピストン
１４  燃焼室
１６  吸気通路
１８  排気通路
２０  吸気弁
２２  排気弁
２４  スロットルバルブ
２６  燃料噴射弁
２８  点火装置
３０  筒内圧センサ
４０  電子制御ユニット（ＥＣＵ）
４０ａ  ＬＰＦ部
４２  クランク角センサ
４４  エアフローメータ
４６  故障表示灯（ＭＩＬ）
【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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