(57)【要約】      （修正有）【課題】筒内圧センサの構造及び気筒への取付構造等によらず、筒内圧センサにデポジットが付着したことを精度良く判定する。【解決手段】ノッキングが発生している状況下での筒内圧センサの出力信号の所定周波数帯の信号成分の振幅の最大値を出力信号に基づいて判定用パラメータＡ１として取得するとともに、筒内圧センサにデポジットが付着していない場合の出力信号の所定周波数帯の信号成分の振幅の最大値を、判定用パラメータが取得されたときの内燃機関の運転状態に基づいて基準パラメータＡ０として取得し、判定用パラメータＡ１から基準パラメータＡ０を減じた値（Ａ１−Ａ０）が所定の閾値Ａｔｈよりも大きい場合に筒内圧センサにデポジットが付着していると判定する。ことが可能となる。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の気筒に備えられ同気筒の内部の圧力である筒内圧を同筒内圧が大きいほど大きくなる出力信号に変換する筒内圧センサ、にデポジットが付着したか否かを判定する、筒内圧センサのデポジット付着判定装置であって、
前記内燃機関にノッキングが発生している状況下での前記出力信号の所定周波数帯の信号成分の振幅の最大値を前記出力信号に基づいて判定用パラメータとして取得する判定用パラメータ取得手段と、
前記筒内圧センサにデポジットが付着していない場合の前記出力信号の前記所定周波数帯の信号成分の振幅の最大値を前記判定用パラメータが取得されたときの前記内燃機関の運転状態に基づいて基準パラメータとして取得する基準パラメータ取得手段と、
前記判定用パラメータから前記基準パラメータを減じた値が所定の閾値振幅よりも大きいと判定した場合に前記筒内圧センサにデポジットが付着したと判定する付着判定手段と、
を備えたデポジット付着判定装置。
【請求項２】
内燃機関の気筒に備えられ同気筒の内部の圧力である筒内圧を同筒内圧が大きいほど大きくなる出力信号に変換する筒内圧センサ、にデポジットが付着したか否かを判定する、筒内圧センサのデポジット付着判定装置であって、
前記内燃機関にノッキングが発生している状況下での前記出力信号の所定周波数帯の信号成分の振幅の減衰率を前記出力信号に基づいて判定用パラメータとして取得する判定用パラメータ取得手段と、
前記筒内圧センサにデポジットが付着していない場合の前記出力信号の前記所定周波数帯の信号成分の振幅の減衰率を前記判定用パラメータが取得されたときの前記内燃機関の運転状態に基づいて基準パラメータとして取得する基準パラメータ取得手段と、
前記判定用パラメータから前記基準パラメータを減じた値が所定の閾値減衰率よりも大きいと判定した場合に前記筒内圧センサにデポジットが付着したと判定する付着判定手段と、
を備えたデポジット付着判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の気筒に備えられた筒内圧センサにデポジットが付着したか否かを判定する、筒内圧センサのデポジット付着判定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
筒内圧センサは、気筒（燃焼室）にその受圧部が露出するように配設されるので、受圧部にデポジットが付着し易い。筒内圧センサにデポジットが付着すると、筒内圧センサの出力特性が変化する。そのため、筒内圧センサにデポジットが付着したことを早期に検知し、デポジットの洗浄を促したり、デポジットの剥離を促進する機関制御を行う必要がある。
【０００３】
従来から知られる「筒内圧センサのデポジット付着判定装置」の一つ（以下、「従来装置」と称呼される。）は、筒内圧センサの感度が上昇傾向から低下傾向へと転じたことを検出した場合に筒内圧センサにデポジットが付着していると判定するように構成されている（例えば、特許文献１を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−７４９８４号公報
【発明の概要】
【０００５】
しかしながら、筒内圧センサの構造によっては、筒内圧センサにデポジットが付着した場合であっても、筒内圧センサの感度が上昇傾向から低下傾向へと転じない場合があることが判明した。従って、従来装置は筒内圧センサのデポジット付着を早期に検出できない場合がある。
【０００６】
本発明は上記問題に対処するために為されたものである。即ち、本発明の目的の一つは、筒内圧センサの構造及び筒内圧センサの気筒への取付構造等によらず、筒内圧センサにデポジットが付着したことを精度良く判定することが可能な「筒内圧センサのデポジット付着判定装置」を提供することにある。
【０００７】
そこで、本発明の筒内圧センサのデポジット付着判定装置（以下、「本発明装置」とも称呼する。）は、内燃機関（１０）の気筒（ＣＣ）に備えられ同気筒の内部の圧力である筒内圧を同筒内圧が大きいほど大きくなる出力信号に変換する筒内圧センサ（７２）、にデポジット（ｄｅｐ）が付着したか否かを判定する。
【０００８】
より具体的に述べると、本発明装置は、前記内燃機関にノッキングが発生している状況下での前記出力信号の所定周波数帯の信号成分の振幅の最大値（Ａ１）を前記出力信号に基づいて判定用パラメータとして取得する判定用パラメータ取得手段（ステップ８２０）と、
前記筒内圧センサにデポジットが付着していない場合の前記出力信号の前記所定周波数帯の信号成分の振幅の最大値（Ａ０）を前記判定用パラメータが取得されたときの前記内燃機関の運転状態に基づいて基準パラメータとして取得する基準パラメータ取得手段（ステップ８２５）と、
前記判定用パラメータから前記基準パラメータを減じた値（Ａ１−Ａ０）が所定の閾値振幅（Ａｔｈ）よりも大きいと判定した場合に前記筒内圧センサにデポジットが付着したと判定する付着判定手段（ステップ８３０、ステップ８３５）と、を備える。
【０００９】
発明者は、ノッキング発生時に筒内圧センサが出力する信号の所定周波数帯の成分が、筒内圧センサに付着するデポジットの量に相関を有するという知見を新たに得た。発明者は、この新たな知見が、筒内圧センサのダイアフラムとセンサ取付部によって形成される空間がノッキング音の共鳴室として作用すること、並びにこの空間の体積がデポジットの付着により変化してノッキング音の共鳴点（共振周波数）が変化することによると推測している。つまり、筒内圧センサに付着するデポジット量と共鳴室の共鳴点（共振周波数）とが相関を有すると考えられる。従って、本発明装置によれば、筒内圧センサのダイアフラムの形状及び筒内圧センサの取付構造によらず、筒内圧センサへのデポジットの付着の判定を行うことが可能となる。
【００１０】
より具体的に述べると、筒内圧センサにデポジットが付着していない状態においては、ダイアフラム及びセンサ取付孔により形成される空間がノッキング音の共鳴室として作用し、共振周波数以上の周波数域の信号を吸収し、その周波数域の信号強度を低下させる。ところが、ダイアフラムにデポジットが付着すると、共鳴室の体積が減少し、共振周波数が高周波側にシフトする。従って、デポジット付着前に強度が低かった周波数域の信号は、筒内圧センサにデポジットが付着することにより強度が高くなっていくと考えられる。よって、筒内圧センサの振幅の最大値がデポジット付着前の振幅の最大値よりも大きくなったとき、筒内圧センサにデポジットが付着していると判定することができる。
【００１１】
ところで、筒内圧センサに経時劣化（例えば、感度低下）が生じると、筒内圧センサの出力振幅は、経時劣化前に得られるべき出力振幅よりも小さくなる。従って、この場合、筒内圧センサにデポジットが付着しても「筒内圧センサの出力信号の振幅の最大値（Ａ１）から基準パラメータ（Ａ０）を減じた値（Ａ１−Ａ０）が所定の閾値振幅（Ａｔｈ）よりも大きい」という関係が成立しなくなるという事態が発生し得る。
【００１２】
そこで、本発明装置は、内燃機関（１０）の気筒（ＣＣ）に備えられ同気筒の内部の圧力である筒内圧を同筒内圧が大きいほど大きくなる出力信号に変換する筒内圧センサ（７２）、にデポジット（ｄｅｐ）が付着したか否かを判定する。
【００１３】
より具体的に述べると、本発明装置は、前記内燃機関にノッキングが発生している状況下での前記出力信号の所定周波数帯の信号成分の振幅の減衰率（δ１）を前記出力信号に基づいて判定用パラメータとして取得する判定用パラメータ取得手段（ステップ１１２０）と、
前記筒内圧センサにデポジットが付着していない場合の前記出力信号の前記所定周波数帯の信号成分の振幅の減衰率（δ０）を前記判定用パラメータが取得されたときの前記内燃機関の運転状態に基づいて基準パラメータとして取得する基準パラメータ取得手段（ステップ１１２５）と、
前記判定用パラメータから前記基準パラメータを減じた値（δ１−δ０）が所定の閾値減衰率（δｔｈ）よりも大きいと判定した場合に前記筒内圧センサにデポジットが付着したと判定する付着判定手段（ステップ１１３０、ステップ１１３５）と、を備える。
【００１４】
この態様に係る本発明装置は、信号成分の振幅の減衰率を判定用パラメータとして用いることにより、筒内圧センサの経時劣化（感度低下）の影響を排除することができる。
【００１５】
上記説明においては、本発明の理解を助けるために、後述する実施形態に対応する発明の構成に対し、その実施形態で用いた名称及び／又は符号を括弧書きで添えている。しかしながら、本発明の各構成要素は、前記符号によって規定される実施形態に限定されるものではない。本発明の他の目的、他の特徴及び付随する利点は、以下の図面を参照しつつ記述される本発明の実施形態についての説明から容易に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る筒内圧センサのデポジット付着判定装置（第１判定装置）の概略構成図である。
【図２】図２は、図１に示した筒内圧センサの断面図である。
【図３】図３は、図１に示した筒内圧センサのシリンダヘッドへの取付状態を示した断面図である。
【図４】図４は、図１に示した筒内圧センサへのデポジットの付着の様子を示した図であり、図４（Ａ）はデポジット付着の初期段階、図４（Ｂ）はデポジットが側面隙間部の全体に付着した段階、図４（Ｃ）はデポジットがダイアフラム全体を覆った段階、をそれぞれ示した図である。
【図５】図５は、ノッキング発生時に図２に示した筒内圧センサが出力した信号の高速フーリエ変換による解析結果を示した図である。
【図６】図６は、ノッキング発生時に図２に示した筒内圧センサが出力した信号の波形であり、図６（Ａ）はノッキング発生時の全体波形、図６（Ｂ）はノッキング発生時初期の拡大図、図６（Ｃ）はノッキング発生時後期の拡大図である。
【図７】図７は、第１判定装置のＲＯＭに記憶されている、機関回転速度、機関負荷及び基準ノック振幅の関係を規定したルックアップテーブルである。
【図８】図８は、第１判定装置のＣＰＵが実行する「デポジット付着判定ルーチン」を示したフローチャートである。
【図９】図９は、減衰自由振動波形を用いて対数減衰率を説明する図である。
【図１０】図１０は、第２判定装置のＲＯＭに記憶されている、機関回転速度、機関負荷及び基準減衰率の関係を規定したルックアップテーブルである。
【図１１】図１１は、第２判定装置のＣＰＵが実行する「デポジット付着判定ルーチン」を示したフローチャートである。
【図１２】図１２は、図２に示した筒内圧センサのシリンダヘッドへの取付構造が第１判定装置及び第２判定装置とは異なる場合の筒内圧センサの先端部の断面略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しながら本発明の各実施形態に係る「筒内圧センサのデポジット付着判定装置」について説明する。
【００１８】
＜第１実施形態＞
（構成）
本発明の第１実施形態に係る筒内圧センサのデポジット付着判定装置（以下、「第１判定装置」とも称呼する。）は、図１に示した内燃機関（機関）１０に配設された筒内圧センサ７２にデポジットが付着したか否かを判定する装置である。機関１０は、火花点火式の４サイクル・ピストン往復動型・直列４気筒・直噴ガソリンエンジンである。機関１０は、機関本体部２０、吸気系統３０、排気系統４０、ＥＧＲ系統５０を含んでいる。
【００１９】
機関本体部２０は、本体２１（シリンダブロック２１ａ、シリンダヘッド２１ｂ及びクランクケース２１ｃを含む。）を備え、本体２１には、燃料噴射弁２２、点火装置２３、吸気弁２４、排気弁２５、ピストン２６及びクランクシャフト２７が配設されている。機関本体部２０には、シリンダブロック２１ａのボア壁面、シリンダヘッド２１ｂの下面及びピストン２６の冠面によって燃焼室ＣＣが形成される。
【００２０】
燃料噴射弁２２は、その噴孔を燃焼室ＣＣに露出するようにして本体２１（シリンダブロック２１ａ）に配設されている。燃料噴射弁２２は、所定の時期に燃料を燃焼室ＣＣ内に噴射するようになっている。
【００２１】
点火装置２３は、その火花発生部を燃焼室ＣＣ内に露出するようにして本体２１（シリンダヘッド２１ｂ）に配設されている。
吸気弁２４は、吸気カムシャフト２４ａと吸気カムとにより駆動される。
排気弁２５は、排気カムシャフト２５ａと排気カムとにより駆動される。
シリンダヘッド２１ｂには燃焼室ＣＣにそれぞれ連通する吸気ポートＩＰ及び排気ポートＥＰが形成されている。
【００２２】
吸気系統３０は、インテークマニホールド３１、吸気管３２及びスロットルバルブ３３を含んでいる。
インテークマニホールド３１の一端は吸気ポートＩＰ（本体２１）に接続されている。吸気管３２の一端は、インテークマニホールド３１の他端と接続されている。
スロットルバルブ３３は、吸気管３２に配設され、機関１０へ供給される吸気の量を調整するようになっている。
【００２３】
排気系統４０は、エキゾーストマニホールド４１及び排気管４２を含んでいる。
エキゾーストマニホールド４１の一端は排気ポートＥＰ（本体２１）に接続されている。排気管４２の一端は、エキゾーストマニホールド４１の他端に接続されている。
【００２４】
ＥＧＲ系統５０は、排気還流管５１、ＥＧＲ制御弁５２及びＥＧＥクーラ５３を含んでいる。ＥＧＲ系統５０は、ＥＧＲ装置とも称呼される。
【００２５】
排気還流管５１は、排気通路であって図示しない触媒装置よりも上流位置と、吸気通路であってスロットルバルブ３３の下流位置と、を連通している。
ＥＧＲ制御弁５２は、排気還流管５１に配設されている。ＥＧＲ制御弁５２は、ＥＧＲガス通路の通路断面積を変更することにより、排気通路から吸気通路へと再循環される排ガス量を変更し得るようになっている。
ＥＧＲクーラ５３は、排気還流管５１に配設され、排気還流管５１を通過するガスの温度を低下させるようになっている。
【００２６】
電子制御装置（ＥＣＵ）７０は、周知のマイクロコンピュータを含む電子回路であり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、バックアップＲＡＭ（スタティックＲＡＭ又は不揮発性メモリ）、カウンタ及びインタフェース等を含む。電子制御装置７０は、以下に述べるセンサ類と接続されていて、これらのセンサからの信号を受信（入力）するようになっている。更に、電子制御装置７０は、ＣＰＵからの指示に応じて、各種アクチュエータに指示（駆動）信号を送出するようになっている。ＣＰＵは、メモリ（ＲＯＭ）に格納されたインストラクション（ルーチン）を実行することにより各種機能を実現する。
【００２７】
電子制御装置７０は、クランクポジションセンサ７１、筒内圧センサ７２及びノックセンサ７３等と接続されている。
【００２８】
クランクポジションセンサ７１は、クランクシャフト２７が１０°回転する毎に狭幅のパルスを有するとともにクランクシャフト２７が３６０°回転する毎に広幅のパルスを有する信号を出力するようになっている。この信号は、電子制御装置７０によって機関回転速度ＮＥ（機関１０の回転速度）に変換される。
【００２９】
筒内圧センサ７２は、各気筒の燃焼室ＣＣにそのセンサ部を露出するようにしてシリンダヘッド２１ｂに配設されている。筒内圧センサ７２は図２に示したように、ハウジング８０、ダイアフラム８１、力伝達ロッド８２、力検知部８３、台座８４、電極８５（８５ａ，８５ｂ）及びアンプ部８６を含んでいる。
【００３０】
図３に示したように、筒内圧センサ７２はシリンダヘッド２４に形成されたセンサ取付孔２４ａにハウジング８０を螺合させて取付けられる。ダイアフラム８１は燃焼室ＣＣに露出し、燃焼室ＣＣ内の圧力を直接受けることができるようになっている。ダイアフラム側面８１ａとセンサ取付孔２４ａの壁面２４ｂとの間に空隙（以下、「側面隙間部」と称呼する。）ＳＧが形成されている。よって、ダイアフラム側面８１ａと筒内圧センサ７２のハウジング８０と壁面２４ｂとによって略円環状の空間が形成されている。
【００３１】
気筒（燃焼室）ＣＣ内の燃焼圧力は各気筒に備えられたそれぞれの筒内圧センサ７２のダイアフラム８１により力に変換され、力伝達ロッド８２を介して力検知部８３に伝達される。ダイアフラム８１は、燃焼による火炎及び高い圧力に曝されるため、耐熱性及び耐圧性を有するステンレスにより構成されている。力伝達ロッド８２は、熱絶縁性が高く強度の高いセラミック材で構成されている。
【００３２】
再び図２を参照すると、力検知部８３はシリコン単結晶であり、力伝達ロッド８２と台座８４の間に設けられる。力検知部８３は、自身に加わる力を電気信号に変換する作用を持つ。より具体的に述べると、力検知部８３はシリコン単結晶のピエゾ抵抗効果により、半球頂部８３ａに作用した力に比例した信号電圧を電極８５ａと電極８５ｂとの間に出力するようになっている。アンプ部８６は電極８５に出力された信号電圧を増幅するようになっている。この増幅された信号電圧が筒内圧センサ７２の出力信号である。この出力信号は、筒内圧が大きいほど大きくなる。
【００３３】
再び図１を参照すると、ノックセンサ７３は、シリンダブロック２１ａに配設されている。ノックセンサ７３は周知の非共振型ノックセンサであり、圧電セラミックを焼結してできた圧電体素子の圧電効果を利用して、ノッキングによる振動を電圧信号に変換して出力するようになっている。
【００３４】
（作動の概要）
第１判定装置は、ノッキング発生時における筒内圧センサ７２の出力信号（出力電圧）の所定周波数帯の信号成分の振幅の最大値がデポジットの付着前に比べ付着後において大きくなる現象を利用して、筒内圧センサ７２にデポジットが付着したか否かを判定する。以下、この現象が発生する理由について説明する。
【００３５】
デポジットは、混合気の爆発及び燃焼によって側面隙間部ＳＧに吹き溜まり、爆発・燃焼の熱を受けることにより付着（固着）する。従って、デポジットｄｅｐは図４（Ａ）に示したように、先ず、側面隙間部ＳＧの最奥部ＳＧ０に付着し、続いて図４（Ｂ）に示したようにダイアフラム側面８１ａ全体に付着する。次いで、デポジットｄｅｐは図４（Ｃ）に示したようにダイアフラム上面８１ｂに付着していく。
【００３６】
発明者は、このようにデポジットｄｅｐが側面隙間部ＳＧに付着していくにつれ、筒内圧センサ７２の出力特性が変化するという知見を得た。より具体的に述べると、図５のグラフは、筒内圧センサ７２の出力信号の周波数特性（高速フーリエ変換（ＦＦＴ）の結果）を示している。図５の実線は、デポジット付着前の周波数特性、即ち、側面隙間部ＳＧにまったくデポジットｄｅｐが付着していない状態（図３を参照。）における周波数特性である。図５の破線は、デポジット付着後の周波数特性、即ち、側面隙間部ＳＧの全体にわたってデポジットｄｅｐが付着している状態（図４（Ｂ）を参照。）における周波数特性である。
【００３７】
図５から理解されるように、１２ｋＨｚ以上の周波数において、デポジット付着前に比べてデポジット付着後のピーク強度が大きくなっている。このことから、側面隙間部ＳＧは「共鳴室」としての役割を果たしていると推測される。即ち、「共鳴室」はその共振周波数以上の周波数成分を減衰させる。換言すると、「共鳴室」の周波数特性は一種のローパスフィルタとしての特性を示す。デポジット付着前は側面隙間部ＳＧが共鳴室となり、特定（この場合、１２ｋＨｚ以上）の周波数成分を減衰させているが、デポジット付着後は共鳴室が消失するので、デポジット付着前に減衰させられていた特定の周波数成分が現れるようになる。
【００３８】
そこで、第１判定装置は、この現象（即ち、出力信号の特定周波数帯域の成分の振幅の最大値がデポジット付着後に増大する現象）を利用して筒内圧センサ７２へのデポジット付着判定を行う。
【００３９】
より具体的に述べると、図６（Ａ）のグラフは、筒内圧センサ７２の出力信号の特定周波数帯（５ｋＨｚ以上の周波数帯）の信号成分（以下、「特定周波数帯信号」とも称呼する。）の、ノッキング発生時における時間推移を示したグラフである。図６（Ａ）のグラフにおいて横軸の１目盛は１［ｍｓ］に相当する。図６（Ａ）のグラフにおいて、デポジット付着前の特定周波数帯出力信号は実線により、デポジット付着後の特定周波数帯出力信号は破線により示されている。
【００４０】
このグラフから理解されるように、特定周波数帯出力信号は、概ねノッキング発生時点（図６（Ａ）の左端に相当する。）に近いほどその振幅が大きく、時間の経過とともに徐々に減衰していく。即ち、デポジットｄｅｐが筒内圧センサ７２に付着しているか否かにかかわらず、特定周波数帯出力信号は、ノッキング発生から０．５［ｍｓ］の間は比較的大きい振幅を有して振動するが、時間の経過とともに徐々に減衰し、ノッキング発生から４［ｍｓ］後には概ね収束していることが理解される。
【００４１】
図６（Ｂ）のグラフは、図６（Ａ）のグラフの一点鎖線により囲まれた領域Ｒ１を横軸方向に拡大したグラフである。図６（Ｂ）に示したように、デポジット付着前の特定周波数帯出力信号の振幅の最大値（以下、「基準ノック振幅」とも称呼する。）はＡ０であり、デポジット付着後の特定周波数帯出力信号の振幅の最大値（以下、「ノック振幅」とも称呼する。）は「Ａ０よりも大きいＡ１」である。そこで、第１判定装置は、ノック振幅Ａ１から基準ノック振幅Ａ０を減じた値（Ａ１−Ａ０）が所定の閾値振幅Ａｔｈよりも大きい場合、筒内圧センサ７２にデポジットが付着したと判定する。
【００４２】
基準ノック振幅Ａ０は、基準パラメータとも称呼され、図７に示したように、「機関回転速度ＮＥ、機関負荷ＫＬ及び基準ノック振幅Ａ０」との関係を規定するルックアップテーブルに、取得した機関回転速度ＮＥ及び取得した機関負荷ＫＬを適用することにより取得される。このルックアップテーブルは予め実験により得られたデータに基づいてＲＯＭに格納されている。このテーブルによれば、基準ノック振幅Ａ０は、機関負荷ＫＬが大きいほど大きくなり、機関回転速度ＮＥが高いほど大きくなるように求められる。
【００４３】
ノック振幅Ａ１は、判定用パラメータとも称呼され、筒内圧センサ７２の出力信号に対して特定周波数帯（例えば、５ｋＨｚ以上の周波数帯）を通過させるフィルタ処理を行うことにより得られる信号成分に基づいて取得される。
【００４４】
（具体的作動）
次に、第１判定装置の具体的作動について説明する。ＥＣＵ７０のＣＰＵは、各気筒に対して１燃焼サイクル毎に図８にフローチャートにより示した「デポジット付着判定ルーチン」を実行するようになっている。
【００４５】
所定のタイミングになると、ＣＰＵは図８のステップ８００から処理を開始してステップ８０５に進み、筒内圧センサ７２の出力信号（筒内圧信号）を取得する。次いで、ＣＰＵはステップ８１０に進み、機関１０にノッキングが発生しているか否かを判定する。ノッキングが発生しているか否かの判定は、ノックセンサ７３の検出信号に基づいて周知の方法により実行される。
【００４６】
ＣＰＵはノッキングが発生していると判定した場合、ステップ８１０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ８１５に進み、カウンタｃの値を「０」に設定する。次いで、ＣＰＵはステップ８２０に進み、ステップ８０５にて取得した筒内圧信号を帯域通過フィルタ（以下、「ＢＰＦ」とも称呼する。）を通過させて特定周波数帯出力信号を取得し、その特定周波数帯出力信号からノック振幅Ａ１を算出する。図５を参照して説明したように、ノッキング発生時の筒内圧センサ７２の出力信号は、デポジット付着前後において１２ｋＨｚ以上の周波数成分の強度に大きな差が生じる。よって、ＢＰＦは１２ｋＨｚ前後の所定周波数帯域を通過させるように設定される。ノック振幅Ａ１は、例えば、周知のピークホールド回路を用いて取得（算出）する。
【００４７】
次いで、ＣＰＵはステップ８２５に進み、図７に示したルックアップテーブルに、現時点の機関回転速度ＮＥ及び機関負荷ＫＬを適用することにより、基準パラメータである基準ノック振幅Ａ０を取得（算出）する。
【００４８】
次いで、ＣＰＵはステップ８３０に進み、「取得したノック振幅Ａ１から基準ノック振幅Ａ０を減じた値（Ａ１−Ａ０）」が「所定の閾値振幅Ａｔｈ」よりも大きいか否かを判定する。ノック振幅Ａ１から基準ノック振幅Ａ０を減じた値（Ａ１−Ａ０）が「所定の閾値振幅Ａｔｈ」よりも大きい場合、ＣＰＵはステップ８３０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ８３５に進み、筒内圧センサ７２にデポジットが付着したと判定する。
【００４９】
このとき、ＣＰＵは、機関１０が搭載された車両の車室内に設けられた図示しない表示器に燃焼室ＣＣ内のデポジットを洗浄すべき旨の表示である「デポジット洗浄サイン」を点灯するとともに、「デポジット剥離制御」を実行し、ステップ８９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。この「デポジット剥離制御」は、例えば、点火装置２８の点火時期を所定量だけ進角させ、故意にノッキングを発生させることにより行う。
【００５０】
これに対し、ノック振幅Ａ１から基準ノック振幅Ａ０を減じた値（Ａ１−Ａ０）が「所定の閾値振幅Ａｔｈ」よりも小さい場合、ＣＰＵはステップ８３０にて「Ｎｏ」と判定し、ステップ８９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。
【００５１】
一方、ノッキングが発生していないと判定した場合、ＣＰＵはステップ８１０にて「Ｎｏ」と判定してステップ８４０に進み、カウンタｃの値を「１」インクリメントし、その後、ステップ８４５に進んでカウンタｃの値が最大値ｃmax 以上であるか否かを判定する。
【００５２】
カウンタｃの値が最大値ｃmax 未満である場合、ＣＰＵはステップ８４５にて「Ｎｏ」と判定してステップ８９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。一方、カウンタｃの値が最大値ｃmax 以上である場合、ＣＰＵはステップ８４５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ８５０に進み、点火装置２８の点火時期を所定量だけ進角させ、故意にノッキングを発生させてステップ８９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。
【００５３】
よって、ＣＰＵが次にこのルーチンを実行するとき、ＣＰＵはステップ８１０にて「Ｙｅｓ」と判定して、ステップ８１５に進み、ステップ８１５乃至ステップ８３０の処理を順に実行する。このように、第１判定装置は、カウンタｃの値が最大値ｃmax となるまでにノッキングが発生しないときは、故意にノッキングを発生させることによりデポジット付着判定を実行することができるようになっている。なお、カウンタｃの値は、数時間に１回の間隔で最大値ｃmax となるように定められてもよいし、図示しないイグニッション・キー・スイッチがオフとされたときに最大値ｃmax となるようにして定められてもよい。なお、ステップ８５０にて点火時期を進角させた場合、ステップ８３０の処理が終了すれば点火時期のその進角は終了される。
【００５４】
以上から理解されるように、第１判定装置は、ノッキング発生時の特定周波数帯出力信号のノック振幅Ａ１と、そのときの機関運転状態パラメータ（ＫＬ，ＮＥ）から取得される基準ノック振幅Ａ０と、の差分（Ａ１−Ａ０）が所定の閾値振幅Ａｔｈよりも大きい場合に筒内圧センサ７２にデポジットが付着していると判定する。
【００５５】
一般に、筒内圧センサ７２は、側面隙間部を有するようにシリンダヘッド２４に固定される。従って、第１判定装置は、筒内圧センサ７２の構造によらず、筒内圧センサ７２にデポジットが付着したか否かの判定を精度良く行うことができる。
【００５６】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係る筒内圧センサのデポジット付着判定装置（以下、「第２判定装置」とも称呼する。）について説明する。第２判定装置は、ノッキング発生時の筒内圧センサ７２の特定周波数帯出力信号の振幅の最大値ではなく、同信号の振幅の減衰率を用いて筒内圧センサ７２にデポジットが付着したか否かを判定する点のみにおいて、第１判定装置と相違している。従って、以下、この相違点について説明する。
【００５７】
筒内圧センサ７２の感度が経時劣化により低下した場合、デポジットの付着状態が同じであったとしても、ノック振幅は、経時劣化前に得られるノック振幅よりも小さくなる。従って、この場合、デポジットが側面隙間部ＳＧに付着しても「ノック振幅Ａ１が基準ノック振幅Ａ０より所定の閾値振幅Ａｔｈだけ大きい」という関係（Ａ１−Ａ０＞Ａｔｈ）が成立しなくなることが考えられる。
【００５８】
これに対し、筒内圧センサ７２の特定周波数帯出力信号の振幅の減衰率は、後述するように、特定周波数帯出力信号のノッキング発生時点からｎ番目のピークの振幅と、同信号のノッキング発生時点から（ｎ＋ｍ）番目のピークの振幅と、の比により計算される（ｎ、ｍは正の整数である。）。よって、筒内圧センサ７２の感度が低下した場合であっても、減衰率は変化しない。そこで、第２判定装置は、筒内圧センサ７２の特定周波数帯出力信号の振幅の減衰率を用いてデポジット付着判定を行う。
【００５９】
より具体的に述べると、図６（Ｃ）のグラフは、図６（Ａ）のグラフにおいて二点鎖線で囲まれた領域Ｒ２を横軸方向及び縦軸方向に拡大したグラフである。図６（Ｃ）のグラフに示したように、領域Ｒ２におけるデポジット付着後の振幅はデポジット付着前の振幅よりも小さいことが理解される。
【００６０】
前述したように、デポジット付着後のノック振幅Ａ１は基準ノック振幅Ａ０よりも大きい。そこで、次のように「減衰率」を定義すると、デポジット付着前の減衰率δ０（基準減衰率）よりもデポジット付着後の減衰率δ１が大きくなる。
【００６１】
一般に「減衰自由振動波形」の振幅は、図９に示したように指数関数的に減衰する。従って、減衰自由振動波形の隣り合うピークの振幅について比の対数をとると一定値となる。この一定値は「対数減衰率δ」と称呼される。筒内圧センサ７２の特定周波数帯出力信号は「減衰自由振動波形」と見做すことができるので、第２判定装置は対数減衰率δをデポジット付着判定の指標値として採用する。
【００６２】
図９に示したように、対数減衰率δは、時刻ｔnにおけるｎ番目の振幅をａn、同様に（ｎ＋１）、…、（ｎ＋ｍ）番目の振幅をａn+1、…、ａn+mとすると、次式にて定義される。
δ＝ln(ａn／ａn+1) ＝ln(ａn+1／ａn+2) ＝ln(ａn+m-1／ａn+m)   …（１）
ｍ周期分を考慮すると（即ち、ｍ周期分について対数減衰率を足し合わせると）、
ln(ａn／ａn+1)・(ａn+1／ａn+2)・…・(ａn+m-1／ａn+m) ＝ｍδ  …（２）
よって、対数減衰率δは、次式（３）により求められる。
δ＝１／ｍ・ln(ａn／ａn+m)                      …（３）
即ち、減衰率δはｎ番目の振幅ａnと（ｎ＋ｍ）番目の振幅ａn+mの比の対数をとり、その値を振幅ａnと振幅ａn+mとの間に存在する振幅の個数ｍで除することにより得られる。
【００６３】
デポジット付着前の減衰率（基準ノック減衰率）δ０は、図１０に示したように、「機関回転速度ＮＥ、機関負荷ＫＬ及び基準ノック減衰率δ０」との関係を規定するルックアップテーブルに、取得した機関回転速度ＮＥ及び取得した機関負荷ＫＬを適用することにより取得される。このルックアップテーブルは予め実験により得られたデータに基づいてＲＯＭに格納されている。このテーブルによれば、基準ノック減衰率δ０は、機関負荷ＫＬが大きいほど大きくなり、機関回転速度ＮＥが高いほど大きくなるように求められる。
【００６４】
そして、ノック減衰率δ１から基準ノック減衰率δ０を減じた値（δ１−δ０）が所定の閾値減衰率δｔｈより大きい場合、第２判定装置は、筒内圧センサ７２にデポジットが付着したと判定する。
【００６５】
（具体的作動）
次に、第２判定装置の具体的作動について説明する。ＥＣＵ７０のＣＰＵは、各気筒に対して１燃焼サイクル毎に図１１にフローチャートにより示した「デポジット付着判定ルーチン」を実行するようになっている。
【００６６】
所定のタイミングになると、ＣＰＵは図１１のステップ１１００から処理を開始してステップ１１０５に進み、筒内圧センサ７２の出力信号（筒内圧信号）を取得する。次いで、ＣＰＵはステップ１１１０に進み、機関１０にノッキングが発生しているか否かを判定する。ノッキングが発生しているか否かの判定は、ノックセンサ７３の検出信号に基づいて周知の方法により実行される。
【００６７】
ＣＰＵはノッキングが発生していると判定した場合、ステップ１１１０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１１１５に進み、カウンタｃの値を「０」に設定する。次いで、ＣＰＵはステップ１１２０に進み、ステップ１１０５にて取得した筒内圧信号をＢＰＦを通過させて特定周波数帯出力信号を取得し、その特定周波数帯出力信号から減衰率δ１を算出する。例えば、ＣＰＵは第１実施形態におけるノック振幅Ａ１（即ち、図６（Ｂ）に示した振幅Ａ１）を前述した（３）式のｎ番目の振幅として選択し、図６（Ｃ）に破線により示した波形中の振幅Ａ（ｎ＋ｍ）（振幅Ａ１からｍ番目の振幅に相当する。）を（ｎ＋ｍ）番目の振幅として選択する。そして、ＣＰＵはこれらの値を（３）式に代入して減衰率δ１を算出する。
【００６８】
次いで、ＣＰＵはステップ１１２５に進み、図１０に示した「機関回転速度ＮＥと機関負荷ＫＬと基準減衰率δ０との関係を規定したルックアップテーブル」に、取得した機関回転速度ＮＥと取得した機関負荷ＫＬとを適用することにより、基準減衰率δ０を取得する。
【００６９】
次いで、ＣＰＵはステップ１１３０に進み、「減衰率δ１から基準減衰率δ０を減じた値（δ１−δ０）」が所定の閾値減衰率δｔｈより大きいか否かを判定する。「減衰率δ１から基準減衰率δ０を減じた値（δ１−δ０）」が所定の閾値減衰率δｔｈより大きい場合、ＣＰＵはステップ１１３０にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１１３５に進み、筒内圧センサ７２にデポジットが付着したと判定する。このとき、ＣＰＵは車室内の表示器に前述した「デポジット洗浄サイン」を点灯させるとともに、前述した「デポジット剥離制御」を実行する。次いで、ＣＰＵはステップ１１９５に進み、本ルーチンを一旦終了する。
【００７０】
一方、「減衰率δ１から基準減衰率δ０を減じた値（δ１−δ０）」が所定の閾値減衰率δｔｈ以下である場合、ＣＰＵはステップ１１３０にて「Ｎｏ」と判定してステップ１１９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。
【００７１】
一方、ノッキングが発生しておらず、ステップ１１１０にて「Ｎｏ」と判定した場合、ＣＰＵはステップ１１４０に進み、カウンタｃの値を「１」インクリメントしてステップ１１４５に進む。カウンタｃの値が最大値ｃmax よりも小さいとき、ＣＰＵはステップ１１４５にて「Ｎｏ」と判定してステップ１１９５に直接進んで本ルーチンを一旦終了する。
【００７２】
これに対し、カウンタｃの値が最大値ｃmax 以上であるとき、ＣＰＵはステップ１１４５にて「Ｙｅｓ」と判定してステップ１１５０に進み、点火時期を所定量だけ進角させ、ステップ１１９５に進んで本ルーチンを一旦終了する。なお、ステップ１１５０にて点火時期を進角させた場合、ステップ１１３０の処理が終了すれば点火時期のその進角は終了される。
【００７３】
以上から理解されるように、第２判定装置は、ノッキング発生時の特定周波数帯出力信号の減衰率δ１と、そのときの機関運転状態パラメータ（ＫＬ，ＮＥ）から取得される基準減衰率δ０と、の差分（δ１−δ０）が所定の閾値減衰率δｔｈよりも大きい場合に筒内圧センサ７２にデポジットが付着していると判定する。
【００７４】
本発明は上記実施形態に限定されることはなく、本発明の範囲内において種々の変形例を採用することができる。
【００７５】
上記実施形態においては、ノッキング発生時の筒内圧センサ７２の出力信号（即ち、電圧波形）を用いて筒内圧センサ７２へのデポジット付着の有無を判定していたが、例えば、本発明に係る制御装置は、筒内圧センサ７２の出力信号（電圧波形）を高速フーリエ変換した結果を用いて筒内圧センサ７２へのデポジット付着の有無を判定してもよい。
【００７６】
より具体的に述べると、図５を参照して前述したように、側面隙間部ＳＧへのデポジット付着前後におけるノッキング発生時の筒内圧センサ７２の出力信号を高速フーリエ変換した結果から、デポジット付着後における結果（ＦＦＴ１）がデポジット付着前における結果（ＦＦＴ０）よりも、特定の周波数以上の周波数域において、ピーク強度が大きくなっていることが理解される。
【００７７】
このように、特定の周波数（筒内圧センサ７２の取付部に形成される共鳴室の共振周波数）よりも高い周波数域においてＦＦＴのピーク強度に有意な差が現れる。この差を検出することにより、筒内圧センサ７２にデポジットが付着したか否かを判定することができる。
【００７８】
上記実施形態においては、筒内圧センサの構造上及び筒内圧センサのシリンダヘッドへの取付構造上、側面隙間部にデポジットが付着するようになっていたが、本発明に係る制御装置は、側面隙間部にデポジットが付着しない、或いは、側面隙間部が形成されないような筒内圧センサの取付構造を有していてもよい。
【００７９】
より具体的に述べると、図１２に示したように、筒内圧センサ７２はシリンダヘッド２４に設けられたセンサ取付孔２４ｃに取付けられる。この構造によれば、ダイアフラム８１の両端は第１取付孔壁面２４ｄにより覆われているので、ダイアフラム８１の側面８１ａにデポジットが付着することはない。
【００８０】
この場合、ダイアフラム８１と、第２取付孔壁面２４ｅとにより形成される空間が共鳴室としての役割を果たすと推測される。即ち、共鳴室は円柱形状であり、ダイアフラム８１の上面８１ｂにデポジットｄｅｐが付着していくと、共鳴室の深さが減少、即ち、共鳴室の体積が減少する。この場合、共振周波数が高周波側にシフトすると考えられる。即ち、ローパスフィルタの遮断周波数が高周波側にシフトする。従って、デポジットの付着量の増加に伴って、ノッキング音の高周波成分が出現するようになり、その結果、ノック振幅Ａ１が増大すると推測される。
【００８１】
上記実施形態において、ノッキングの発生はノックセンサ７３により検出された信号に基づいて検知されていたが、筒内圧センサ７２により検出された信号に基づいて検知されてもよい。
【符号の説明】
【００８２】
１０…車両、２０…機関本体、２１ａ…シリンダブロック、２１ｂ…シリンダヘッド、２２…燃料噴射弁、２３…点火装置、２４…吸気弁、２５…排気弁、２７…クランクシャフト、３０…吸気系統、４０…排気系統、５０…ＥＧＲ系統、７０…電子制御装置（ＥＣＵ）、７２…筒内圧センサ、７３…ノックセンサ、８１…ダイアフラム、８２…力伝達ロッド、８３…力検知部、ＣＣ…燃焼室、ＳＧ…側面隙間部。
【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】
2017166437.tif 000009
【図８】
2017166437.tif 000010
【図９】
2017166437.tif 000011
【図１０】
2017166437.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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