JP2007113473A - 圧力状態検出装置の異常判定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】圧力状態検出装置の波形異常を含む異常を適切に判定することができる圧力状態検出装置の異常判定装置を提供する。
【解決手段】内燃機関３の気筒３ａ内の圧力状態ＰＣＹＬを検出する圧力状態検出装置１０，２の異常判定装置１であって、内燃機関３の運転中に内燃機関３への燃料の供給を停止する燃料供給停止手段６，２と、燃料供給停止手段により内燃機関３への燃料供給が停止されているときに検出された圧力状態に基づいて、所定期間に対する圧力状態の変化状態を表す複数の変化状態パラメータθを連続的に算出する変化状態パラメータ算出手段２と、算出された複数の変化状態パラメータの推移に基づいて、圧力状態検出装置の異常を判定する異常判定手段２と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関の気筒内の圧力状態を検出する圧力状態検出装置の異常を判定する圧力状態検出装置の異常判定装置に関する。

従来の筒内圧センサの異常判定装置として、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。この内燃機関は４気筒のガソリンエンジンであり、各気筒に筒内圧センサが設けられている。筒内圧センサは、点火プラグに取り付けられ、気筒内の圧力（以下「筒内圧」という）を検出する。この異常判定装置では、内燃機関のフューエルカット中に、筒内圧センサの異常判定が次のようにして行われる。まず、筒内圧センサで検出された筒内圧に基づいて、図示平均有効圧力を算出する。また、これと並行して、内燃機関の回転数に基づいて、得られるべき図示平均有効圧力を推定する。そして、以上のようにして求めた２つの図示平均有効圧力の偏差の絶対値が所定値を上回るときには、筒内圧センサに異常が生じていると判定する。

しかし、従来の異常判定装置では、筒内圧センサの異常を適切に判定できない場合がある。例えば、筒内圧センサとして一般に用いられる圧電素子タイプの筒内圧センサでは、検出筒内圧は、実際の筒内圧が同一であっても、取付部への圧電素子の締め付け度合に応じて変化し、締め付け度合が低いほど、より小さくなる。このことが原因となって、検出筒内圧が実際の筒内圧に対して大きくずれた場合、従来の異常判定装置では、筒内圧に基づいて算出した図示平均有効圧力は過小または過大になり、推定した図示平均有効圧力との偏差が大きくなるため、筒内圧センサが正常であっても、異常であると誤判定してしまう。

このような誤判定は、筒内圧センサにゲインの変化やドリフトなどが生じている場合にも発生する。すなわち、筒内圧センサの締め付け度合、個体差や経時劣化などによって、ゲインの変化やドリフトが発生した場合でも、波形が正常であれば、学習などの補正によって、その検出筒内圧の真値を求めることが可能であるため、必ずしも異常と判定する必要はない。しかし、従来の異常判定装置では、検出筒内圧に基づいて、図示平均有効圧力が過小または過大に算出されるため、異常と判定してしまう。また、波形に異常な乱れがある場合でも、図示平均有効圧力が正常時と変わらない値として算出されることがあり、その場合には、筒内圧センサが異常であるにもかかわらず、正常であると誤判定されてしまう。このような波形異常は、例えば、検出精度のより高い筒内圧センサを用いるとともに、その取付を適切に行うことによって回避できる可能性もあるが、そのようなセンサは一般に非常に高価であるため、製造コストを押し上げてしまう。

さらに、従来の異常判定装置では、筒内圧センサの出力の位相が大きくずれる異常（以下「オフセット異常」という）が生じている場合でも、筒内圧に基づいて算出された図示平均有効圧力が、正常時のそれに対して大きくずれない限り、異常と判定されないので、やはり異常を適切に判定することができない。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、圧力状態検出装置の波形異常を含む異常を適切に判定することができる圧力状態検出装置の異常判定装置を提供することを目的とする。

特開平８−２４６９４１号公報

この目的を達成するために、請求項１に係る発明は、内燃機関３の気筒３ａ内の圧力状態（実施形態における（以下、本項において同じ）筒内圧ＰＣＹＬ）を検出する圧力状態検出装置（筒内圧センサ１０、ＥＣＵ２）の異常判定装置１であって、内燃機関３の運転中に内燃機関３への燃料の供給を停止する燃料供給停止手段（インジェクタ６、ＥＣＵ２）と、燃料供給停止手段により内燃機関３への燃料供給が停止されているときに検出された圧力状態に基づいて、所定期間に対する圧力状態の変化状態を表す複数の変化状態パラメータ（ベクトルθ）を連続的に算出する変化状態パラメータ算出手段（ＥＣＵ２、ステップ５）と、算出された複数の変化状態パラメータの推移に基づいて、圧力状態検出装置の異常を判定する異常判定手段（ＥＣＵ２、ステップ２８〜３０，３３〜３５）と、を備えることを特徴とする。

この圧力状態検出装置の異常判定装置によれば、変化状態パラメータ算出手段は、内燃機関への燃料の供給を停止した燃料カット中に圧力状態検出装置で検出された圧力状態に基づいて、所定期間に対する圧力状態の変化状態を表す変化状態パラメータを連続的に算出する。異常判定手段は、算出された変化状態パラメータの推移に基づいて、圧力状態検出装置の異常を判定する。

燃料カット中には、燃焼が行われないので、そのときに検出される圧力状態から、燃焼に起因する圧力の変動の影響が排除される。また、上述したようにして算出された変化状態パラメータの各々は、所定期間に対する圧力状態の変化状態、すなわち所定期間ごとの圧力状態の増減方向と増減度合を表し、したがって、連続的に算出された複数の変化状態パラメータの推移は波形を表す。

このため、波形に異常な乱れがある場合には、変化状態パラメータが正常に推移しないので、圧力状態検出装置が異常であると適切に判定することができる。また、ゲインの変化やドリフトが発生した場合には、圧力状態の値自体は変動するものの、波形が正常に保たれている限り、変化状態パラメータは正常に推移するので、圧力状態検出装置が正常であると適切に判定することができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の圧力状態検出装置の異常判定装置１において、異常判定手段は、変化状態パラメータの推移に基づいて、検出された圧力状態が変曲点ＩＰ１，ＩＰ２に達したタイミングを算出する変曲点タイミング算出手段（ＥＣＵ２、ステップ７、１６）を有し、算出された変曲点タイミングと所定のタイミングを比較することによって、波形異常を判定することを特徴とする。

前述したように、変化状態パラメータは検出された圧力状態の増減方向および増減度合を表し、変化状態パラメータの推移は圧力状態の波形を表す。このため、例えば、検出された圧力状態の最小値と最大値との間において、圧力状態が単調に増加または減少している状態で、変化状態パラメータが最大値または最小値に達したタイミングを、変曲点タイミングとして算出することができる。また、燃料カット中には、圧力状態の変曲点が実際に現れるタイミングはおおよそ定まる。このため、例えばそのようなタイミングを所定のタイミングとして設定するとともに、設定した所定のタイミングに対して算出された変曲点タイミングが大きくずれている場合には、圧力状態検出装置の波形に異常な乱れがあり、波形異常が発生していると判定することができる。このように、変曲点タイミングを所定のタイミングと比較することによって、圧力状態の最小値と最大値の間における推移の状況を定量的に把握でき、それにより、波形異常の判定を適切に行うことができる。

請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載の圧力状態検出装置の異常判定装置１において、内燃機関３のピストン３ｂが上死点（ＴＤＣ）に達したタイミング（基準値ＣＡＴＤＣＥＳ）を検出する上死点タイミング検出手段（ＥＣＵ２）を備え、異常判定手段は、変化状態パラメータの推移に基づいて、検出された圧力状態のピークが発生したタイミングを算出するピークタイミング算出手段（ＥＣＵ２、ステップ１１）を有し、検出された上死点タイミングと算出されたピークタイミングを比較することによって、オフセット異常を判定することを特徴とする。

この構成によれば、異常判定手段は、上死点タイミング検出手段によって検出された内燃機関のピストンが上死点に達したタイミングと、ピークタイミング算出手段によって算出された圧力状態のピークが発生したタイミングを比較することによって、オフセット異常を判定する。

圧力状態がピークのときには、圧力状態が変化しなくなるため、変化状態パラメータは値０になる。このため、変化状態パラメータの推移に基づいて、その値が０で、かつ正値から負値に切り替わったタイミングを、検出された圧力状態のピークが発生したタイミングとして算出することができる。また、前述したように、燃料カット中には、燃焼に起因する圧力の変動の影響が排除されるので、実際の圧力状態は、内燃機関のピストンが上死点に達したときにピークになる。したがって、算出されたピークタイミングが上死点タイミングに対して大きくずれている場合には、圧力状態検出装置の出力の位相が大きくずれており、オフセット異常が発生していると判定することができる。このように、ピークタイミングを上死点タイミングと比較することによって、オフセット異常の判定を適切に行うことができる。

以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態による異常判定装置１、およびこれを適用した内燃機関（以下「エンジン」という）３の概略構成を示している。エンジン３は、例えば車両（図示せず）に搭載されたディーゼルエンジンであり、４つの気筒３ａ（１つのみ図示）を有している。各気筒３ａのピストン３ｂとシリンダヘッド３ｃとの間には、燃焼室３ｅが形成されている。

シリンダヘッド３ｃには、吸気管４および排気管５がそれぞれ接続され、吸気弁４ａおよび排気弁５ａが設けられるとともに、燃料噴射弁（以下「インジェクタ」という）６が、燃焼室３ｅに臨むように取り付けられている。インジェクタ６の燃料の噴射量およびタイミングは、後述するＥＣＵ２からの駆動信号によって制御される。インジェクタ６には、筒内圧センサ１０が一体に取り付けられている。筒内圧センサ１０（圧力状態検出装置）は、圧電素子で構成されており、エンジン３の気筒３ａ内の圧力の変化量を表す検出信号をＥＣＵ２に出力する。ＥＣＵ２は、この検出信号に基づいて、気筒３ａ内の圧力（以下「筒内圧」という）ＰＣＹＬ（圧力状態）を算出する。

エンジン３のクランクシャフト３ｄには、気筒判別センサ１１およびクランク角センサ１２が設けられている。これらのセンサ１１，１２はいずれもマグネットロータおよびＭＲＥピックアップで構成されており、それぞれの所定クランク角度位置でパルス信号を出力する。具体的には、気筒判別センサ１１は、特定の気筒３ａの所定のクランク角度位置で、気筒判別信号ＣＹＬ（以下「ＣＹＬ信号」という）を発生する。

クランク角センサ１２は、クランクシャフト３ｄの回転に伴い、いずれもパルス信号であるＣＲＫ信号およびＴＤＣ信号を発生する。ＣＲＫ信号は、所定のクランク角（例えば１°）ごとに出力され、ＥＣＵ２は、このＣＲＫ信号に基づいて、エンジン３の回転数（以下「エンジン回転数」という）ＮＥを算出する。ＴＤＣ信号は、各気筒３ａのピストン３ｂが吸気行程開始時のＴＤＣ付近の所定クランク角度位置にあることを表す信号であり、４気筒タイプの本例では、クランク角１８０°ごとに出力される。

吸気管４には、吸入空気量を制御するための吸気絞り弁７が設けられている。吸気絞り弁７には、例えば直流モータで構成されたアクチュエータ７ａが接続されている。吸気絞り弁７の開度は、アクチュエータ７ａに供給される電流のデューティ比をＥＣＵ２で制御することによって、制御される。

また、吸気管４の吸気絞り弁７よりも下流側には、吸気温センサ１３および吸気圧センサ１４が設けられている。吸気温センサ１３は吸入空気の温度（以下「吸気温」という）ＴＡを検出し、吸気圧センサ１４は吸気圧ＰＢＡを絶対圧として検出し、それらの検出信号はＥＣＵ２に出力される。

さらに、ＥＣＵ２には、水温センサ１５から、エンジン３のシリンダブロック（図示せず）内を循環する冷却水の温度（以下「エンジン水温」という）ＴＷを表す検出信号が、アクセル開度センサ１６から、アクセルペダル（図示せず）の操作量（以下「アクセル開度」という）ＡＰを表す検出信号が、それぞれ出力される。

ＥＣＵ２は、本実施形態において、Ｉ／Ｏインターフェース、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭなどからなるマイクロコンピュータで構成されている。前述した各種のセンサ１０〜１６からの検出信号はそれぞれ、Ｉ／ＯインターフェースでＡ／Ｄ変換や整形がなされた後、ＣＰＵに出力される。なお、本実施形態では、ＥＣＵ２が、圧力状態検出装置、燃料供給停止手段、変化状態パラメータ算出手段、異常判定手段、変曲点タイミング算出手段、上死点タイミング検出手段およびピークタイミング算出手段に相当する。

ＣＰＵは、これらの入力信号に応じ、ＲＯＭに記憶された制御プログラムなどに従って、エンジン３の運転状態を判別するとともに、判別した運転状態に応じて、筒内圧センサ１０の異常判定処理を実行する。この異常判定は、ＣＹＬ信号に基づいて気筒３ａごとに行われる。なお、以下の説明では、気筒３ａごとに同じ処理を行うため、説明の便宜上、１つの気筒３ａについて説明を行うものとする。

図２〜図４は、この筒内圧センサ１０の異常判定処理を示すフローチャートである。本処理は、ＣＲＫ信号の発生に同期して実行される。本処理では、まずステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）において、異常判定の実行条件が成立しているか否かを判別する。この実行条件は、検出されたエンジン回転数ＮＥ、吸気温ＴＡ、エンジン水温ＴＷおよび吸気圧ＰＢＡがいずれも、それぞれの所定の範囲内にあるときに、成立していると判別される。この判別結果がＮＯで、実行条件が成立していないときには、本処理を終了する。

一方、ステップ１の判別結果がＹＥＳで、異常判定の実行条件が成立しているときには、エンジン３の減速時の燃料カット中であるか否かを判別する（ステップ２）。この判別結果がＮＯのときには、異常判定を実行することなく、そのまま本処理を終了する。一方、ステップ２の判別結果がＹＥＳで、減速時燃料カット中のときには、現在のクランク角ＣＡが１８０°以上でかつ５４０°以下であるか否かを判別する（ステップ３）。

このクランク角ＣＡは、図５に示す算出処理によって算出される。本処理もまた、ＣＲＫ信号の発生に同期して実行される。まずステップ５１では、ＴＤＣ信号が発生したか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳで、ＴＤＣ信号が発生したときには、クランク角ＣＡを０にリセットし（ステップ５２）、本処理を終了する。一方、ステップ５１の判別結果がＮＯのときには、前回までのクランク角ＣＡに１を加算した値を今回のクランク角ＣＡとして算出し（ステップ５３）、本処理を終了する。前述したように、ＣＲＫ信号は１°ごとに出力される。このため、その発生に同期し、上述のようにして算出されるクランク角ＣＡは、ＴＤＣ信号の発生時、すなわち吸気行程開始時のＴＤＣ位置を基準とするクランク角を表し、このＴＤＣ位置で０°、圧縮行程開始時のＢＤＣ位置で１８０°、膨張行程開始時のＴＤＣ位置で３６０°、排気行程開始時のＢＤＣ位置で５４０°になる（図６参照）。

図２に戻り、前記ステップ３の判別結果がＮＯで、クランク角ＣＡが１８０°未満または５４０°よりも大きいとき、すなわちエンジン３が排気行程から吸気行程にあるときには、本処理を終了する。一方、ステップ３の判別結果がＹＥＳで、１８０°≦ＣＡ≦５４０°のとき、すなわちエンジン３が圧縮行程から膨張行程にあるときには、筒内圧センサ１０の出力から筒内圧ＰＣＹＬを読み込む（ステップ４）。次に、筒内圧ＰＣＹＬの変化状態パラメータであるベクトルθを次式（１）によって算出する（ステップ５）。
θ=tan^-1[(PCYL(n)-PCYL(n-1))/(CA(n)-CA(n-1)）] ・・・（１）

この式（１）および図７から明らかなように、ベクトルθは、今回と前回とのの間のクランク角ＣＡの差（＝ＣＡ（ｎ）−ＣＡ（ｎ−１）＝１°）、すなわち単位クランク角度を底辺とし、その間の筒内圧ＰＣＹＬの変化量（＝ＰＣＹＬ（ｎ）−ＰＣＹＬ（ｎ−１））を対辺とする直角三角形の斜辺の傾き（傾斜角）、すなわち筒内圧ＰＣＹＬの前回値と今回値とをむすぶ線分の傾きを表す。したがって、ベクトルθの正負は、当該単位クランク角度における筒内圧ＰＣＹＬの増減方向を表し、絶対値は、筒内圧ＰＣＹＬの増減度合を表す。

次に、ベクトルθの今回値θ（ｎ）と前回値θ（ｎ−１）との偏差（＝θ（ｎ）−θ（ｎ−１））を、ベクトル偏差ｄθとして算出する（ステップ６）。

図６は、筒内圧センサ１０が正常である場合の燃料カット中における筒内圧ＰＣＹＬ、ベクトルθおよびベクトル偏差ｄθの推移を表す。すなわち、１８０°≦クランク角ＣＡ≦５４０°のとき（圧縮行程〜膨張行程）には、吸気弁４ａおよび排気弁５ａがいずれも閉じているため、筒内圧ＰＣＹＬは、ピストン３ｂの位置に応じて変化し、圧縮行程開始時のＢＤＣ位置（（ＣＡ＝１８０°）以下「第１ＢＤＣ１」という）から膨張行程開始時のＴＤＣ位置（（ＣＡ＝３６０°）までの間、増加し、このＴＤＣ位置から排気行程開始時のＢＤＣ位置（（ＣＡ＝５４０°）以下「第２ＢＤＣ２」という）までの間、減少する。このため、ベクトルθは、第１ＢＤＣ１〜ＴＤＣ間では正値になり、ＴＤＣ〜第２ＢＤＣ２間では負値になる。また、ＴＤＣ位置では筒内圧ＰＣＹＬがピークになり、ベクトルθは０になる。

また、第１ＢＤＣ１〜ＴＤＣ間には、筒内圧ＰＣＹＬの変曲点が現れ（以下「第１変曲点ＩＰ１」という）、筒内圧ＰＣＹＬの増加度合は、第１変曲点ＩＰ１までは徐々に大きくなり、第１変曲点ＩＰ１以後は徐々に小さくなる。したがって、第１変曲点ＩＰ１では、ベクトルθが最大値になり、ベクトル偏差ｄθは０になる。一方、ＴＤＣ〜第２ＢＤＣ２間には、筒内圧ＰＣＹＬの変曲点が現れ（以下「第２変曲点ＩＰ２」という）、筒内圧ＰＣＹＬの減少度合は、第２変曲点ＩＰ２までは徐々に大きくなり、第２変曲点ＩＰ２以後は徐々に小さくなる。したがって、第２変曲点ＩＰ２では、ベクトルθが最小値になり、ベクトル偏差ｄθは０になる。

図２に戻り、前記ステップ６に続くステップ７では、ベクトルθの今回値θ（ｎ）が０よりも大きく、ベクトル偏差ｄθの前回値ｄθ（ｎ−１）が０以上で、かつ今回値ｄθ（ｎ）が０以下であるか否かを判別する。この判別結果がＹＥＳのとき、すなわち筒内圧ＰＣＹＬが増加している状態で、前回と今回との間でベクトル偏差ｄθが正値から負値に切り替わったときには、筒内圧ＰＣＹＬが第１変曲点ＩＰ１に達したタイミングであるとして、そのときのクランク角ＣＡを第１変曲点角ＣＡＩＰ１としてセットする（ステップ８）。次に、第１変曲点角ＣＡＩＰ１から１８０（度）を減算した値を、第１角度区間ＣＡｂｔｄｃ⁺として算出する（ステップ９）。この定義から明らかなように、第１角度区間ＣＡｂｔｄｃ⁺は、第１ＢＤＣ１から第１変曲点ＩＰ１までの間のクランク角度区間に相当する（図６参照）。次に、算出した第１角度区間ＣＡｂｔｄｃ⁺を、前回までの第１角度区間積算値ΣＣＡｂｔｄｃ⁺に加算することによって、今回の第１角度区間積算値ΣＣＡｂｔｄｃ⁺を求め（ステップ１０）、本処理を終了する。

一方、前記ステップ７の判別結果がＮＯのときには、ベクトルの前回値θ（ｎ−１）が０以上、今回値θ（ｎ）が０以下で、かつベクトル偏差の今回値ｄθ（ｎ）が０よりも小さいか否かを判別する（ステップ１１）。この判別結果がＹＥＳのときには、筒内圧ＰＣＹＬがピークに達したタイミングであるとして、そのときのクランク角ＣＡをピーク角ＣＡＰＥＡＫとしてセットする（ステップ１２）。次に、ピーク角ＣＡＰＥＡＫから第１変曲点角ＣＡＩＰ１を減算した値を、第２角度区間ＣＡｂｔｄｃ^-として算出する（ステップ１３）。この第２角度区間ＣＡｂｔｄｃ^-は、第１変曲点ＩＰ１からピーク角ＣＡＰＥＡＫまでの間のクランク角度区間に相当する（図６参照）。次に、算出した第２角度区間ＣＡｂｔｄｃ^-を、前回までの第２角度区間積算値ΣＣＡｂｔｄｃ^-に加算することによって、今回の第２角度区間積算値ΣＣＡｂｔｄｃ^-を求める（ステップ１４）。

次いで、ピーク角ＣＡＰＥＡＫを、前回までのピーク角積算値ΣＣＡＰＥＡＫに加算することによって、今回のピーク角積算値ΣＣＡＰＥＡＫを求め（ステップ１５）、本処理を終了する。

一方、前記ステップ１１の判別結果がＮＯのときには、ベクトルの今回値θ（ｎ）が０よりも小さく、ベクトル偏差の前回値ｄθ（ｎ−１）が０以下で、かつ今回値ｄθ（ｎ）が０以上であるか否かを判別する（ステップ１６）。この判別結果がＹＥＳのとき、すなわち筒内圧ＰＣＹＬが減少している状態で、前回と今回との間でベクトル偏差ｄθが負値から正値に切り替わったときには、筒内圧ＰＣＹＬが第２変曲点ＩＰ２に達したタイミングであるとして、そのときのクランク角ＣＡを第２変曲点角ＣＡＩＰ２としてセットする（ステップ１７）。次に、第２変曲点角ＣＡＩＰ２からピーク角ＣＡＰＥＡＫを減算した値を、第３角度区間ＣＡａｔｄｃ^-として算出する（ステップ１８）。この第３角度区間ＣＡａｔｄｃ^-は、ピーク角ＣＡＰＥＡＫから第２変曲点ＩＰ２までの間のクランク角度区間に相当する。次に、算出した第３角度区間ＣＡｃｔｄｃ^-を、前回までの第３角度区間積算値ΣＣＡａｔｄｃ^-に加算することによって、今回の第３角度区間積算値ΣＣＡａｔｄｃ^-を求め（ステップ１９）、本処理を終了する。

一方、前記ステップ１６の判別結果がＮＯのときには、ベクトルの今回値θ（ｎ）およびベクトル偏差の今回値ｄθ（ｎ）がいずれもほぼ０であるか否かを判別する（ステップ２０）。この判別結果がＮＯのときには、本処理を終了する。一方、ステップ２０の判別結果がＹＥＳのときには、筒内圧ＰＣＹＬがほぼ０に復帰したタイミングであるとして、そのときのクランク角ＣＡを０点復帰角ＣＡＲＥとしてセットする（ステップ２１）。次に、０点復帰角ＣＡＲＥから第２変曲点角ＣＡＩＰ２を減算した値を、第４角度区間ＣＡａｔｄｃ⁺として算出する（ステップ２２）。この第４角度区間ＣＡａｔｄｃ⁺は、第２変曲点ＩＰ２から０点復帰角ＣＡＲＥまでの間のクランク角度区間に相当する（図６参照）。次に、算出した第４角度区間ＣＡａｔｄｃ⁺を、前回までの第４角度区間積算値ΣＣＡａｔｄｃ⁺に加算することによって、今回の第４角度区間積算値ΣＣＡａｔｄｃ⁺を求める（ステップ２３）。そして、前記ステップ１０，１４，１９および２３における第１角度区間積算値ΣＣＡｂｔｄｃ⁺などの算出回数をカウントするカウンタのカウンタ値ＣＳＣＮＴをインクリメントする（ステップ２４）。

次に、このカウンタ値ＣＳＣＮＴが所定値ＣＳＪＵＤ（例えば５０）に達したか否かを判別する（ステップ２５）。この判別結果がＮＯのときには、本処理を終了する。一方、ステップ２５の判別結果がＹＥＳで、算出回数が所定値ＣＳＪＵＤに達したときには、それまでに算出された第１〜第４角度区間積算値ΣＣＡｂｔｄｃ⁺、ΣＣＡｂｔｄｃ^-、ΣＣＡａｔｄｃ^-、ΣＣＡａｔｄｃ⁺を所定値ＣＳＪＵＤでそれぞれ除算することによって、第１〜第４角度区間の平均値ＣＡｂｔｄｃ⁺ａｖｒ、ＣＡｂｔｄｃ^-ａｖｒ、ＣＡａｔｄｃ^-ａｖｒ、ＣＡａｔｄｃ⁺ａｖｒを算出する（ステップ２６）。

次いで、第１〜第４角度区間ＣＡｂｔｄｃ⁺、ＣＡｂｔｄｃ^-、ＣＡａｔｄｃ^-、ＣＡａｔｄｃ⁺の基準値ＣＡＥＳ１〜ＣＡＥＳ４をそれぞれ算出する（ステップ２７）。これらの基準値ＣＡＥＳ１〜ＣＡＥＳ４は、例えばエンジン回転数ＮＥに応じて、それぞれの所定のテーブル（図示せず）を検索することによって、算出される。

次に、ステップ２６で算出した第１〜第４平均値ＣＡｂｔｄｃ⁺ａｖｒ、ＣＡｂｔｄｃ^-ａｖｒ、ＣＡａｔｄｃ^-ａｖｒ、ＣＡａｔｄｃ⁺ａｖｒと、それらに対応する、ステップ２７で算出した基準値ＣＡＥＳ１〜ＣＡＥＳ４との差の絶対値がいずれも、所定角度ＣＡＬＭＴ（例えば３°〜１０°）以下であるか否かを判別する（ステップ２８）。

この判別結果がＮＯのときには、第１〜第４平均値ＣＡｂｔｄｃ⁺ａｖｒ、ＣＡｂｔｄｃ^-ａｖｒ、ＣＡａｔｄｃ^-ａｖｒ、ＣＡａｔｄｃ⁺ａｖｒの少なくとも１つが、その基準値ＣＡＥＳ１〜ＣＡＥＳ４に対して大きくずれているため、筒内圧ＰＣＹＬの波形異常が発生していると判定し、そのことを表すために、波形異常フラグＦ＿ＳＨＡＰＥＮＧを「１」にセットする（ステップ３０）。そして、第１〜第４角度区間積算値ΣＣＡｂｔｄｃ⁺、ΣＣＡｂｔｄｃ^-、ΣＣＡａｔｄｃ^-、ΣＣＡａｔｄｃ⁺、およびピーク角積算値ΣＣＡＰＥＡＫをいずれも０にリセットする（ステップ３６）とともに、カウンタのカウンタ値ＣＳＣＮＴを０にリセットした（ステップ３７）後、本処理を終了する。なお、筒内圧センサ１０が波形異常と判定した場合には、警告灯（図示せず）を点灯させるとともに、それ以後、筒内圧ＰＣＹＬを用いた制御を禁止する。

一方、前記ステップ２８の判別結果がＹＥＳのときには、筒内圧センサ１０の波形が正常であると判定し、波形異常フラグＦ＿ＳＨＡＰＥＮＧを「０」にセットした（ステップ２９）後、ステップ３１に進む。

このステップ３１では、ステップ１５で算出したピーク角積算値ΣＣＡＰＥＡＫを所定値ＣＳＪＵＤで除算することによって、ピーク角の平均値ＣＡＰＥＡＫａｖｒを算出する。次に、ピーク角ＣＡＰＥＡＫの基準値ＣＡＴＤＣＥＳを算出する（ステップ３２）。この基準値ＣＡＴＤＣＥＳは、例えばＴＤＣ（＝３６０°）を基準とし、使用する筒内圧センサの型式に応じた出力の遅延時間に応じて補正することによって、算出される。

上述したようにして算出した平均値ＣＡＰＥＡＫａｖｒと基準値ＣＡＴＤＣＥＳとの差の絶対値（＝｜ＣＡＰＥＡＫａｖｒ−ＣＡＴＤＣＥＳ｜）が所定角度ＣＡＴＤＣＬＭＴ（例えば３°〜１０°）以下であるか否かを判別する（ステップ３３）。この判別結果がＮＯのときには、平均値ＣＡＰＥＡＫａｖｒが基準値ＣＡＴＤＣＥＳに対して大きくずれており、筒内圧センサ１０の出力の位相が大きくずれるオフセット異常が発生していると判定し、そのことを表すために、オフセット異常フラグＦ＿ＯＦＦＳＥＴＮＧを「１」にセットした（ステップ３５）後、前述したステップ３６以降に進み、本処理を終了する。なお、筒内圧センサ１０がオフセット異常と判定されたときには、その位相のずれの度合に応じて、燃料噴射タイミングを補正してもよく、それにより、筒内圧ＰＣＹＬの位相のずれを補償しながら燃焼噴射タイミングを適切に制御できる。

一方、前記ステップ３３の判別結果がＹＥＳのときには、オフセット異常が発生していないと判定し、オフセット異常フラグＦ＿ＯＦＦＳＥＴＮＧを「０」にセットした（ステップ３４）後、前記ステップ３６以降に進み、本処理を終了する。

以上のように、本実施形態によれば、減速時の燃料カット中に検出された筒内圧ＰＣＹＬに基づいて、単位クランク角度における筒内圧ＰＣＹＬのベクトルθとそのベクトル偏差ｄθを連続的に算出する。また、これらのベクトルθおよびベクトル偏差ｄθに基づいて、第１変曲点ＩＰ１、ピーク角ＣＡＰＥＡＫ、第２変曲点ＩＰ２および０点復帰角ＣＡＲＥを算出し、第１ＢＤＣ１〜ＩＰ１〜ＣＡＰＥＡＫ〜ＩＰ２〜ＣＡＲＥのそれぞれの角度区間である第１〜第４角度区間の平均値ＣＡｂｔｄｃ⁺ａｖｒ、ＣＡｂｔｄｃ^-ａｖｒ、ＣＡａｔｄｃ^-ａｖｒ、ＣＡａｔｄｃ⁺ａｖｒを算出する。そして、算出した平均値ＣＡｂｔｄｃ⁺ａｖｒ、ＣＡｂｔｄｃ^-ａｖｒ、ＣＡａｔｄｃ^-ａｖｒ、ＣＡａｔｄｃ⁺ａｖｒとそれらの基準値ＣＡＥＳ１〜ＣＡＥＳ４の偏差の絶対値のいずれもが、所定角度ＣＡＬＭＴ以下であるか否かを判別する（ステップ２８）ことによって、筒内圧センサ１０の波形異常を判定する。

波形に図７（ａ）に示すような異常な乱れがある場合には、第１または第２変曲点ＩＰ１，ＩＰ２の発生タイミングがずれ、第１〜第４角度区間ＣＡｂｔｄｃ⁺、ＣＡｂｔｄｃ^-、ＣＡａｔｄｃ^-、ＣＡａｔｄｃ⁺の少なくとも１つが、対応する基準値ＣＡＥＳ１〜ＣＡＥＳ４に対して大きくずれるため、ステップ２８の判別結果がＮＯになることによって、波形異常が発生していると適切に判定することができる。また、ゲインの変化やドリフトが発生していて、筒内圧ＰＣＹＬの値自体が変動している場合でも、波形が正常に推移している限り、第１および第２変曲点ＩＰ１，ＩＰ２の発生タイミングはずれないので、ステップ２８の判別結果がＹＥＳになることによって、筒内圧センサ１０が正常であると適切に判定することができる。

以上のように、ベクトルθおよびベクトル偏差ｄθに基づいて、第１および第２変曲点ＩＰ１，ＩＰ２を求め、それに基づいて異常判定を行うので、筒内圧ＰＣＹＬのピーク角ＣＡＰＥＡＫまでおよびピーク角ＣＡＰＥＡＫからの推移の状況を定量的に把握しながら、波形異常の判定を適切に行うことができる。

また、ベクトルθおよびベクトル偏差ｄθに基づいて算出したピーク角ＣＡＰＥＡＫと、ＴＤＣタイミングに基づいて算出した基準値ＣＡＴＤＣＥＳとを比較することによって、筒内圧センサ１０のオフセット異常を適切に判定することができる。

さらに、基準値ＣＡＥＳ１〜ＣＡＥＳ４と比較する第１〜第４角度区間として、所定回数の平均値ＣＡｂｔｄｃ⁺ａｖｒ、ＣＡｂｔｄｃ^-ａｖｒ、ＣＡａｔｄｃ^-ａｖｒ、ＣＡａｔｄｃ⁺ａｖｒを用いるので、筒内圧センサ１０が正常である場合に、第１または第２変曲点ＩＰ１，ＩＰ２の発生タイミングが一時的にずれたようなときでも、その影響を排除しながら波形異常と誤判定するのを確実に回避することができ、判定の信頼性を向上させることができる。このことは、オフセット異常の判定についても同様である。

なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく種々の態様で実施することができる。例えば、実施形態では、筒内圧ＰＣＹＬの変化状態パラメータとして、ベクトルθを用いているが、これに限らず、例えば筒内圧ＰＣＹＬの今回値と前回値との偏差を用いてもよい。また、実施形態では、筒内圧センサ１０の波形異常を判定するための第１角度区間の平均値ＣＡｂｔｄｃ⁺ａｖｒなどと、基準値ＣＡＥＳ１などとの比較を、両者の偏差を用いて行っているが、これに限らず、例えば両者の比を用いて行ってもよい。このことは、オフセット異常を判定する際のピーク角の平均値ＣＡＰＥＡＫａｖｒと基準値ＣＡＴＤＣＥＳの比較についても同様である。さらに、実施形態では、変曲点タイミングを表すパラメータとして、第１角度区間ＣＡｂｔｄｃ⁺などを含む４つの角度区間を用いているが、ステップ８およびステップ１７で算出される第１および第２変曲点角ＣＡＩＰ１，ＣＡＩＰ２を用いてもよく、その場合には、これらの値と、第１および第２変曲点に相当する所定のクランク角が比較される。

また、実施形態におけるベクトルθの算出間隔（＝１°）や第１角度区間ＣＡｂｔｄｃ⁺などの積算回数（＝５０）は、あくまで例示であり、任意に変更可能である。

さらに、実施形態は、本発明をディーゼルエンジンに適用した例であるが、本発明は、これに限らず、ディーゼルエンジン以外の各種のエンジン、例えば、ガソリンエンジンやクランク軸を鉛直方向に配置した船外機などのような船舶推進機用エンジンに適用可能である。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。

本発明の異常判定装置、およびこれを適用した内燃機関の概略構成を示す図である。 筒内圧センサの異常判定処理のメインフローの一部を示すフローチャートである。 図２の残りを示すフローチャートである。 図２のさらに残りを示すフローチャートである。 クランク角の算出処理のフローチャートである。 筒内圧センサが正常である場合の筒内圧、ベクトルおよびベクトル偏差の推移を示す図である。 （ａ）筒内圧センサの波形の一例、および（ｂ）（ａ）の矢印Ａ部分を拡大して示すとともに、ベクトルθの定義を説明するための図である。

符号の説明

１ 異常判定装置
２ ＥＣＵ（圧力状態検出装置、燃料供給停止手段、変化状態パラメータ算
出手段、異常判定手段、変曲点タイミング算出手段、上死点検出手段お
よびピークタイミング算出手段）
３ エンジン
３ａ 気筒
３ｂ ピストン
６ インジェクタ（燃料供給停止手段）
１０ 筒内圧センサ（圧力状態検出装置）
ＩＰ１ 第１変曲点
ＩＰ２ 第２変曲点
ＰＣＹＬ 筒内圧（圧力状態）
θ ベクトル（変化状態パラメータ）
ＣＡＴＤＣＥＳ 基準値（上死点タイミング）

Claims (3)

1. 内燃機関の気筒内の圧力状態を検出する圧力状態検出装置の異常判定装置であって、
   前記内燃機関の運転中に当該内燃機関への燃料の供給を停止する燃料供給停止手段と、
   当該燃料供給停止手段により前記内燃機関への燃料供給が停止されているときに検出された前記圧力状態に基づいて、所定期間に対する前記圧力状態の変化状態を表す複数の変化状態パラメータを連続的に算出する変化状態パラメータ算出手段と、
   当該算出された複数の変化状態パラメータの推移に基づいて、当該圧力状態検出装置の異常を判定する異常判定手段と、
   を備えることを特徴とする圧力状態検出装置の異常判定装置。
2. 前記異常判定手段は、
   前記変化状態パラメータの推移に基づいて、前記検出された圧力状態が変曲点に達したタイミングを算出する変曲点タイミング算出手段を有し、
   当該算出された変曲点タイミングと所定のタイミングを比較することによって、波形異常を判定することを特徴とする、請求項１に記載の圧力状態検出装置の異常判定装置。
3. 前記内燃機関のピストンが上死点に達したタイミングを検出する上死点タイミング検出手段を備え、
   前記異常判定手段は、
   前記変化状態パラメータの推移に基づいて、前記検出された圧力状態のピークが発生したタイミングを算出するピークタイミング算出手段を有し、
   前記検出された上死点タイミングと前記算出されたピークタイミングを比較することによって、オフセット異常を判定することを特徴とする、請求項１または２に記載の圧力状態検出装置の異常判定装置。

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