JPH0629822B2 - Cylinder pressure detection type engine control device - Google Patents

Cylinder pressure detection type engine control device

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JPH0629822B2
JPH0629822B2 JP58220514A JP22051483A JPH0629822B2 JP H0629822 B2 JPH0629822 B2 JP H0629822B2 JP 58220514 A JP58220514 A JP 58220514A JP 22051483 A JP22051483 A JP 22051483A JP H0629822 B2 JPH0629822 B2 JP H0629822B2
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cylinder pressure
cylinder
fiber
engine
sensor
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弘 黒岩
大須賀  稔
宜茂 大山
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Hitachi Ltd
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    • G01L9/0041Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
    • G01L9/0076Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using photoelectric means
    • G01L9/0077Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using photoelectric means for measuring reflected light

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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、ガソリンエンジン,ディーゼルエンジンなど
内燃機関の気筒内圧力を常時検出し、それに基づいて燃
料供給量などの制御を行なうようにしたエンジン制御装
置に係り、特に、そのために新規な気筒内圧センサを用
いるようにしたエンジン制御装置に関する。
Description: FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to engine control in which the pressure in a cylinder of an internal combustion engine such as a gasoline engine or a diesel engine is constantly detected, and the fuel supply amount or the like is controlled based on the pressure. The present invention relates to an apparatus, and more particularly to an engine control apparatus using a novel cylinder pressure sensor for that purpose.

〔発明の背景〕[Background of the Invention]

運転中の内燃機関における気筒(以下、単に筒という)
内圧力を常時検出し、その変化状態を知ると、これによ
り空燃比、点火時期(又は燃料噴射時期),EGR(排
気ガス還流)量などの情報を正確に、かつ迅速に求める
ことができ、従って、これらの情報により制御目標との
偏差が減小する方向にフィードバック制御することによ
って、正確に応答性良く動作する制御システムを得るこ
とができる。
A cylinder in an internal combustion engine that is in operation (hereinafter simply referred to as a cylinder)
When the internal pressure is constantly detected and the change state is known, information such as the air-fuel ratio, ignition timing (or fuel injection timing), and EGR (exhaust gas recirculation) amount can be accurately and quickly obtained. Therefore, by performing feedback control in the direction in which the deviation from the control target is reduced based on these pieces of information, it is possible to obtain a control system that operates accurately and with good responsiveness.

そこで、このような筒内圧力検出による制御システムが
種々提案されている。
Therefore, various control systems based on such in-cylinder pressure detection have been proposed.

例えば、特開昭57−153966号公報では、筒内圧力センサ
とクランク角センサの出力に基づいて燃焼機関を求め、
目標値に対する偏差をなくすようにEGR量を制御する
構成を開示している。
For example, in JP-A-57-153966, a combustion engine is obtained based on the outputs of a cylinder pressure sensor and a crank angle sensor,
A configuration for controlling the EGR amount so as to eliminate the deviation from the target value is disclosed.

また、特開昭57−163128号公報では、筒内圧力センサと
クランク角センサの出力より空燃比を演算して求め、目
標空燃比との偏差がなくなるように燃料量をフィードバ
ック制御する構成を開示している。
Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-163128 discloses a configuration in which the air-fuel ratio is calculated and obtained from the outputs of the in-cylinder pressure sensor and the crank angle sensor, and the fuel amount is feedback-controlled so that there is no deviation from the target air-fuel ratio. is doing.

ところで、このようなシステムの構成に際してキーコン
ポーネントとなるのは筒内圧力センサであるが、このセ
ンサとして従来から用いられているのは、歪ゲージ式,
圧電式などによるものである。
By the way, a key component in the construction of such a system is an in-cylinder pressure sensor, and a conventional strain gauge sensor is a strain gauge type sensor.
It is based on the piezoelectric type.

しかしながら、内燃機関,特にガソリン機関のごとき火
花点火式機関では、点火プラグで放電するための高電圧
エネルギの供給がシステム中で必要であり、このため、
上記した従来の筒内圧力センサでは電波ノイズが圧力信
号に重畳し易いという問題点を有している。さらに、歪
ゲージ式の場合、出力が少ない,寿命が短かいなど
の欠点を有しており、圧電式の場合、精度が不十分,
静的検定が困難,零点の移動大,防湿保管の要あ
り,機械的外乱振動を拾いやすいなどの欠点を有して
おり、両者とも、実機システムに実装するセンサとして
は不充分で、筒内圧検出方式の利点を充分に活かすこと
ができないという欠点があった。
However, internal combustion engines, especially spark ignition engines such as gasoline engines, require the supply of high voltage energy in the system to discharge at the spark plug, and
The above-described conventional in-cylinder pressure sensor has a problem that radio noise is likely to be superimposed on the pressure signal. Furthermore, the strain gauge type has drawbacks such as low output and short life, and the piezoelectric type has insufficient accuracy.
They have drawbacks such as static verification being difficult, large zero point movement, necessity of moisture-proof storage, and easy picking up of mechanical disturbance vibrations. There is a drawback that the advantage of the detection method cannot be fully utilized.

〔発明の目的〕[Object of the Invention]

本発明の目的とするところは、上記した従来の筒内圧力
検出手段の有していた不具合い点を解消し、実機に実装
しても充分耐え得る高精度,高信頼性の新規な筒内圧力
検出手段を提示し、これを用いて燃焼を左右する諸量の
フィードバック制御を好適に行うシステム構成を提供す
ることにある。
The object of the present invention is to eliminate the disadvantages of the conventional in-cylinder pressure detecting means described above, and to provide a new in-cylinder with high accuracy and high reliability that can withstand mounting in an actual machine. It is to provide a system configuration for presenting a pressure detection means and suitably performing feedback control of various amounts that influence combustion by using the pressure detection means.

〔発明の概要〕[Outline of Invention]

この目的を達成するため、本発明では、気筒内圧力によ
って変形する可撓性部材のわん曲量を光ファイバにより
検出する方式のセンサ手段において、このセンサ手段を
構成する可撓性部材を薄板円板状の部材で形成すると共
に、上記光ファイバ部材を、同心円状をなして3重の環
状に配列したファイバ素線で形成し、これら3重の環状
に配列したファイバ素線の中間に配置されているファイ
バ素線を照明用として用い、内周側のファイバ素線と外
周側のファイバ素線を反射光採集用として用いるように
し、これにより上記従来の筒内圧力センサの不具合い点
を解消した点にある。
In order to achieve this object, in the present invention, in a sensor means of a method of detecting the bending amount of a flexible member which is deformed by the pressure in a cylinder by an optical fiber, the flexible member forming this sensor means is a thin plate circle. The optical fiber member is formed of a plate-shaped member, and the optical fiber member is formed of fiber element wires that are concentrically arranged in a triple annular shape and are arranged in the middle of the fiber elements wires arranged in the triple annular shape. The existing fiber element wire is used for illumination, and the fiber element wire on the inner circumference side and the fiber element wire on the outer circumference side are used for collecting reflected light, thereby eliminating the disadvantages of the conventional in-cylinder pressure sensor. There is a point.

さらに、多気筒機関の場合、各気筒の筒内圧力を上記光
ファイバによるセンサで検出し、その信号を処理するに
好適な信号処理構成にある。
Further, in the case of a multi-cylinder engine, the signal processing configuration is suitable for detecting the in-cylinder pressure of each cylinder by the sensor using the optical fiber and processing the signal.

さらに、上記処理した信号を用いて、燃焼を左右する諸
量のフィードバック制御を行う全体構成にある。
Furthermore, the overall configuration is such that feedback control of various amounts that influence combustion is performed using the processed signal.

〔発明の実施例〕Example of Invention

以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図は本発明で用いる筒内圧力センサの原理図で、ま
ず、第1図(a)はその断面図であり、円周方向に環状に
配列した複数個のファイバ素線からなる照明用ファイバ
1,その内周にそって配列した複数個のファイバ素線か
らなる内側採集用ファイバ2,同様に外周面に配列した
外側採集用ファイバ3,そして、これらのファイバ束の
軸と直角に対向した形で支持部材5によって円周端面を
全周支持されたダイヤフラム4でこの圧力センサが構成
されていることを示している。このように構成したもの
において、圧力Pが大気圧の場合、第1図(c)のごとく
ダイヤフラム4は湾曲せずフラットな状態を維持する。
したがって、照明用ファイバ1から導かれた光i0は、内
側採集用ファイバ2,外側採集用ファイバ3にそれぞれ
均等にi1,i2の光が反射し導びかれる。したがってこの
場合i1=i2である。次に、第1図(b)のごとくP>0と
圧力が大気圧より大きい場合、ダイヤフラム4は図の下
方に湾曲する。したがってこの場合、内側採集用ファイ
バ2にダイヤフラム4から反射して導びかれる光i1は少
なくなり、逆に外側採集用ファイバ3に導びかれる光i2
は多くなる。一方、これとは逆に、第1図(d)のごとく
圧力が大気圧より小さい場合(P<0)、ダイヤフラム
4は図の上方に湾曲する。したがってこの場合は第1図
(b)の場合と反対にi1>i2の状態となる。すなわち圧力
Pの大きさによってi1とi2は反比例の関係を示す。
FIG. 1 is a principle view of an in-cylinder pressure sensor used in the present invention. First, FIG. 1 (a) is a cross-sectional view thereof, which is for illumination composed of a plurality of fiber element wires arranged annularly in the circumferential direction. Fiber 1, inner collecting fiber 2 consisting of a plurality of fiber strands arranged along the inner circumference thereof, outer collecting fiber 3 similarly arranged on the outer circumference, and facing at right angles to the axis of these fiber bundles It is shown that this pressure sensor is constituted by the diaphragm 4 whose circumferential end face is supported by the supporting member 5 over the entire circumference. In such a structure, when the pressure P is atmospheric pressure, the diaphragm 4 does not bend but maintains a flat state as shown in FIG. 1 (c).
Therefore, the light i 0 guided from the illumination fiber 1, the inner collection fiber 2, evenly respectively outside collection fiber 3 i 1, i 2 of the optical Charles Shirubebi reflected. Therefore in this case i 1 = i 2 . Next, when P> 0 and the pressure is larger than the atmospheric pressure as shown in FIG. 1 (b), the diaphragm 4 bends downward in the drawing. Therefore, in this case, less light i 1 is reflected and guided from the diaphragm 4 to the inner collecting fiber 2, and conversely, light i 2 is guided to the outer collecting fiber 3.
Will increase. On the other hand, on the contrary, when the pressure is smaller than the atmospheric pressure (P <0) as shown in FIG. 1 (d), the diaphragm 4 bends upward in the figure. Therefore, in this case
Contrary to the case of (b), i 1 > i 2 . That is, i 1 and i 2 show an inversely proportional relationship depending on the magnitude of the pressure P.

第2図はこの両者の比i2/i1と圧力の関係を示したもの
であり、ほぼ一次の比例関係にあることがわかる。ダイ
ヤフラム径φ2mm程度のものを用いた場合、ダイヤフラ
ム4の厚さを任意に選定することにより、測定する圧力
範囲を任意にとることができる。また、ダイヤフラム4
の材質の選定によっても、この範囲を変えることができ
る。
FIG. 2 shows the relationship between the ratio i 2 / i 1 of these two and the pressure, and it can be seen that there is an almost linear proportional relationship. When a diaphragm having a diameter of about 2 mm is used, the pressure range to be measured can be set arbitrarily by arbitrarily selecting the thickness of the diaphragm 4. Also, the diaphragm 4
This range can also be changed by selecting the material of.

第3図はこの原理を応用して具体化した筒内圧力センサ
の一実施例である。センサハウジング6の一方の端面に
は高精度に肉厚,平面度等が管理されて製作された金属
製の薄いダイヤフラム4が固着してある。さらにこの金
属ダイヤフラム4の内側の端面からの距離を高精度に管
理した点にファイバ束7の端面が位置している。このフ
ァイバ束7は、照明用ファイバ1,内側採集用ファイバ
2,外側採集用ファイバ3とこれらの境界部に充てんさ
れている充てん材8(この充てん材としては数 100度の
高温に耐え、かつ適度の弾性を備えたものが望ましく、
例えばシリコン系,ふっ素系のプラスチック,半田ガラ
ス,金属粉含有セラミックなどを用いればよい。)とか
ら構成されており、従って、光ファイバ束7は耐熱性の
充てん材8により弾性的に保持されていることになり、
運転中、100℃以上の高温になることがあり、且つ、
激しく振動することの多いエンジンに取付けても、光フ
ァイバ束7に余分な力が掛ったり、取付け状態が変化し
たりする虞れがなく、常に確実に圧力を検出することが
できる。
FIG. 3 shows an embodiment of a cylinder pressure sensor embodied by applying this principle. A thin metal diaphragm 4, which is manufactured by controlling the thickness, flatness, etc. with high accuracy, is fixed to one end surface of the sensor housing 6. Further, the end face of the fiber bundle 7 is located at a point where the distance from the inner end face of the metal diaphragm 4 is controlled with high accuracy. The fiber bundle 7 is composed of an illumination fiber 1, an inner collecting fiber 2, an outer collecting fiber 3 and a filling material 8 which fills the boundary between them (the filling material can withstand a high temperature of several hundreds of degrees, and Those with moderate elasticity are desirable,
For example, silicon-based or fluorine-based plastic, solder glass, ceramic containing metal powder, or the like may be used. ) And therefore, the optical fiber bundle 7 is elastically held by the heat-resistant packing material 8,
During operation, the temperature may rise to 100 ° C or higher, and
Even if the optical fiber bundle 7 is mounted on an engine that often vibrates violently, there is no possibility that an extra force is applied to the optical fiber bundle 7 or the mounting state changes, and the pressure can always be reliably detected.

そして、この光ファイバ束8は接着部9で高温にも耐え
得る強力な接着材で接着されている。また、ダイヤフラ
ム4とファイバ束7の端面で構成された空間部であるダ
イヤフラム室10は圧力導入孔11によって大気と導通する
構成としている。この場合には相対圧力を検出する相対
圧式筒内圧力センサとして機能する。一方、この圧力導
入孔11よりダイヤフラム室10内の空気を吸引し、ダイヤ
フラム室10内を真空状態にした後に圧力導入孔11を閉鎖
した構成をとると、絶対圧力を検出する絶対圧式筒内圧
力センサとして機能する。したがって用途によってこの
両者は任意に選定することができる。なおファイバ束7
のもう一方の端面は、センサハウジング6のもう一方の
端面12より奥まった位置で、軸0−0と直角でその切断
面の平面度が高精度に管理された形でセットされてい
る。またセンサハウジング6の内周面13はコネクタと高
精度に接続するために、軸0−0と高精度な平行度、お
よび内径精度を保持した構成としている。なお、センサ
全体を14で表わしてある。
The optical fiber bundle 8 is adhered to the adhesive portion 9 with a strong adhesive material that can withstand high temperatures. Further, the diaphragm chamber 10 which is a space formed by the diaphragm 4 and the end face of the fiber bundle 7 is configured to be electrically connected to the atmosphere by the pressure introducing hole 11. In this case, it functions as a relative pressure type in-cylinder pressure sensor that detects the relative pressure. On the other hand, when the air in the diaphragm chamber 10 is sucked through the pressure introducing hole 11 and the pressure introducing hole 11 is closed after the inside of the diaphragm chamber 10 is evacuated, the absolute pressure cylinder pressure for detecting the absolute pressure is obtained. Functions as a sensor. Therefore, both of them can be arbitrarily selected depending on the application. Fiber bundle 7
The other end face of the sensor housing 6 is set at a position deeper than the other end face 12 of the sensor housing 6 and is set at a right angle to the axis 0-0 so that the flatness of the cut surface is controlled with high accuracy. Further, the inner peripheral surface 13 of the sensor housing 6 is configured to maintain a highly precise parallelism with the shaft 0-0 and an inner diameter precision in order to be connected to the connector with high precision. The whole sensor is represented by 14.

第4図は第3図に示した筒内圧力センサ14をファイバ用
コネクタ15で接続する場合の実施例を示したものであ
る。
FIG. 4 shows an embodiment in which the in-cylinder pressure sensor 14 shown in FIG. 3 is connected by a fiber connector 15.

ファイバ用コネクタ15内のファイバ束20もその位置構成
は第3図に示した筒内圧力センサ14と同様であるが、充
てん材21としてはポリエチレンなどの変形性に富んだも
のでも良い。ただし、まだこの付近では燃焼室側の高温
の熱が伝達する可能性があるので、第3図の場合と同様
に耐熱性の充てん材で所定の長さのファイバケーブル22
を構成し、その後さらにファイバ用コネクタを設けてそ
れ以後のファイバケーブル変形性に富んだ充てん材にす
ることも推奨できる。
The position configuration of the fiber bundle 20 in the fiber connector 15 is the same as that of the in-cylinder pressure sensor 14 shown in FIG. 3, but the filling material 21 may be polyethylene or the like which is highly deformable. However, since high-temperature heat on the combustion chamber side may still be transmitted in the vicinity of this, as in the case of FIG. 3, the fiber cable 22 of a predetermined length is made of heat-resistant packing material.
It is also recommended that the above-mentioned structure is provided, and then a fiber connector is further provided to form a filling material having high deformability in the subsequent fiber cable.

このように、ファイバ用コネクタ15を用いることによ
り、まず、筒内圧力センサ14だけを、エンジンの例え
ば気筒に取り付け、その後、このセンサ14にファイバ
用コネクタ15を、センサハウジング6に接続させるこ
とができ、このため、センサ取付時にコネクタ側のファ
イバ束20に余分な力が掛ってファイバが切れてしまう
虞れが無く、従って、高い検出精度を容易に得ることが
できる。
As described above, by using the fiber connector 15, first, only the in-cylinder pressure sensor 14 is attached to, for example, the cylinder of the engine, and then the fiber connector 15 is connected to the sensor housing 6 to the sensor housing 6. Therefore, there is no possibility that the fiber bundle 20 on the connector side will be subjected to an extra force when the sensor is attached and the fiber will be broken, and therefore high detection accuracy can be easily obtained.

ところで第4図の実施例ではセンサ側のファイバ束7と
コネクタ側のファイバ束20の同軸度を高精度に確保する
ために円周面23,24により両者をかん合して合致させる
構成をとっている。そして、この場合の両者の固定はね
じ部25により行っている。しかしこの場合は、各ファイ
バ素線(第1図(a)を参照のこと)が円周方向で完全に
合致させることが難かしく、ファイバ光の伝送損失がこ
の接続部で生ずる。したがって、この損失を極力抑えよ
うとする場合には、円周方向に制限部を設け、センサ,
コネクタの両者をスラスト方向の動きのみで接続し、上
記円周方向のずれを防止する方策が必要である。その構
成も通常の技術で充分達成可能であるので本明細書で
は、これについては省略する。
By the way, in the embodiment shown in FIG. 4, in order to secure the coaxiality of the fiber bundle 7 on the sensor side and the fiber bundle 20 on the connector side with high accuracy, the circumferential surfaces 23 and 24 are engaged with each other to mate them. ing. And, in this case, both are fixed by the screw portion 25. However, in this case, it is difficult to completely match the respective fiber strands (see FIG. 1 (a)) in the circumferential direction, and transmission loss of fiber light occurs at this connection portion. Therefore, in order to suppress this loss as much as possible, a limiter is provided in the circumferential direction and the sensor,
It is necessary to connect both of the connectors only by the movement in the thrust direction to prevent the displacement in the circumferential direction. Since the structure thereof can be sufficiently achieved by the ordinary technique, it is omitted in this specification.

さて、上記した筒内圧力センサはダイヤフラム径φ2〜
φ15mm程度と任意の大きさを選定することができ、長さ
方向も自由に選定することができる。したがって、第3
図で示したごとき構成のセンサを機関の燃焼室(筒内)
に直接配置する構成をとっても良い。周知のようにファ
イバ用材料としては、石英が一般的であり、多成分ガラ
スのものも多用されている。石英の場合、軟化温度は17
00℃と非常に高く、燃焼室の極く近傍に付設しても何ら
影響を受けない。また石英は電気の伝導体でないため、
外部誘導,電波干渉などの問題がないので、点火のため
の電気ノイズを受ける心配が全くないので燃焼室近傍の
悪条件の環境下でも充分耐え得る特性を有している。
By the way, the above cylinder pressure sensor has a diaphragm diameter of φ2
It is possible to select an arbitrary size of about φ15 mm and freely select the length direction. Therefore, the third
A sensor with the configuration shown in the figure is used in the combustion chamber of the engine (in the cylinder).
It is also possible to adopt a configuration in which it is directly arranged in. As is well known, quartz is generally used as a fiber material, and multi-component glass is also frequently used. For quartz, the softening temperature is 17
It is extremely high at 00 ℃, and even if it is installed in the immediate vicinity of the combustion chamber, it is not affected. Also, because quartz is not an electrical conductor,
Since there are no problems such as external induction and radio wave interference, there is no fear of receiving electrical noise due to ignition, so it has the characteristics that it can withstand even under adverse conditions near the combustion chamber.

しかし、機関に上記筒内圧力センサ取付け用の孔を新た
に設けるのが望ましくない場合には、第5図に示したよ
うに、点火プラグの一部に上記センサを装着する構成を
とっても良い。すでに述べたように、本発明になる筒内
圧力センサはφ2mm程度と非常に小径で構成できるの
で、従来の点火プラグの構造を大幅に変更することな
く、これに装着が可能である。
However, if it is not desirable to newly provide a hole for mounting the in-cylinder pressure sensor in the engine, as shown in FIG. 5, the sensor may be attached to a part of the ignition plug. As described above, since the in-cylinder pressure sensor according to the present invention can be constructed with a very small diameter of about φ2 mm, it can be mounted on the conventional spark plug without significantly changing the structure thereof.

第5図において30は中心電極、31は外部電極であり、こ
の両者は磁器絶縁体32によって電気的に絶縁されてい
る。この磁器絶縁体32は金属製胴体33によって固着され
ており、その下端部には機関燃焼室に取り付けるための
ねじ部34が設けてある。また中心電極30は接続端子35に
より高圧コードと接続できるようになっている。
In FIG. 5, 30 is a central electrode and 31 is an external electrode, both of which are electrically insulated by a porcelain insulator 32. The porcelain insulator 32 is fixed by a metal body 33, and a screw portion 34 for attaching to the engine combustion chamber is provided at the lower end portion thereof. Further, the center electrode 30 can be connected to a high voltage cord by a connection terminal 35.

以上の構成は通常の点火プラグの構造そのものである
が、この点火プラグにおいて、第5図の破断面で示した
ごとく圧力孔36を金属製胴体33に貫通し、ねじ部34の一
部にのごとく矩形状溝を形成させ、その溝の開口端
が、燃焼室(筒内)と上記圧力孔36とを導通するように
構成する。さらに圧力孔36のもう一方の開口端には筒内
圧力センサ14が装着されている。
Although the above-mentioned structure is the structure itself of a normal spark plug, in this spark plug, the pressure hole 36 penetrates the metal body 33 as shown by the fracture surface of FIG. A rectangular groove is formed as described above, and the opening end of the groove is configured to connect the combustion chamber (in the cylinder) and the pressure hole 36. Further, an in-cylinder pressure sensor 14 is attached to the other open end of the pressure hole 36.

以上の構成において、圧力孔36の孔径はφ1mm程度でも
良いが、デボジットによる目づまり、圧力応答感度の低
下等に問題が生ずる虞れがある場合にはφ2〜φ3mm程
度以上に大きくすることが望ましい。また、筒内圧力セ
ンサ14の感圧部であるダイヤフラム面38は、燃焼室(筒
内)に近い程、応答性の面から有利となるので構造上許
し得る限り、圧力孔36が短くなるように設置することが
望ましい。また、機関に上記点火プラグを装着する場合
には、第5図に示した様に、筒内圧力センサ14には第4
図で示したファイバ用コネクタ15を接続しない状態で装
着し、装着し終ってから上記コネクタを接続することが
望ましい。
In the above configuration, the diameter of the pressure hole 36 may be about φ1 mm, but it is desirable to increase it to about φ2 to φ3 mm or more when there is a possibility that problems such as clogging due to Devogit and deterioration of pressure response sensitivity may occur. . Further, the diaphragm surface 38, which is the pressure-sensitive portion of the in-cylinder pressure sensor 14, is more advantageous from the viewpoint of responsiveness as it is closer to the combustion chamber (in-cylinder), so that the pressure hole 36 is shortened as long as the structure allows. It is desirable to install in When the engine is equipped with the spark plug, as shown in FIG.
It is desirable that the fiber connector 15 shown in the figure is mounted without being connected, and the connector is connected after the mounting is completed.

次に、以上説明してきた筒内圧力センサを用いて、多気
筒機関の各気筒の筒内圧力を検出する場合のファイバ、
および光学系の結合方法について述べる。なお、ここで
は一例として四サイクル4気筒機関について詳述する。
Next, using the cylinder pressure sensor described above, a fiber for detecting the cylinder pressure of each cylinder of a multi-cylinder engine,
And the method of coupling the optical system will be described. A four-cycle four-cylinder engine will be described in detail as an example.

さて、ファイバ、光学系の結合方法としては種々な方法
が考えられるが、ここでは代表的なもののみについて数
種類提示する。
Various methods are conceivable as a method of coupling the fiber and the optical system, but only typical ones will be shown here.

まず第6図の方法について説明すると、この図において
40,41,42,43は各気筒であり、それぞれ筒内圧力セン
サ44,45,46,47が設けられている。これらの筒内圧力
センサにはそれぞれ光源48からの光が光分岐器49によっ
て等しく分岐されて導入される。これが第1図で述べた
照明用ファイバ1で導入される照明光i0である。また、
筒内圧力センサからは内側採集用ファイバ2からの光i1
と外側採集用ファイバ3からの光i2とが出力される。i1
の光は4気筒分並列に光結合器50に導びかれ、結合した
光は受光器51により光電変換される。同様に、i2の光も
光結合器52を介して受光器53により光電変換される。
First, the method of FIG. 6 will be explained.
Reference numerals 40, 41, 42 and 43 are cylinders, and cylinder pressure sensors 44, 45, 46 and 47 are provided respectively. Light from the light source 48 is equally branched by the optical branching device 49 and introduced into these in-cylinder pressure sensors. This is the illumination light i 0 introduced by the illumination fiber 1 described in FIG. Also,
From the in-cylinder pressure sensor, the light from the inner collection fiber 2 i 1
And the light i 2 from the outer collection fiber 3 is output. i 1
Light is guided to the optical coupler 50 in parallel for four cylinders, and the combined light is photoelectrically converted by the light receiver 51. Similarly, the light of i 2 is also photoelectrically converted by the light receiver 53 via the optical coupler 52.

この方法の場合、第7図で示す様に、i1,i2の出力は各
気筒の圧力をあたかも平滑化したごとき波形となる。す
なわち、第1気筒の圧力波形54,第2気筒の圧力波形5
5,第3気筒の圧力波形56,第4気筒の圧力波形57をそ
れぞれの気筒圧力センサ44,45,46,47では忠実に検知
し、光結合器50,51にそれぞれi11,i12,i13,i14およ
びi21,i22,i23,i24の光を導入するが、光結合器では
これらの光を結合し、加算した形で出力するのでi1につ
いては58,i2については59のごとき波形となる。したが
って、i2/i1の出力波形60は0点レベルより上方で振幅
する波形が得られる。したがって、このi2/i1の波形の
平均値はあたかも4気筒分の平均有効圧のごとき特性と
なる。
In the case of this method, as shown in FIG. 7, the outputs of i 1 and i 2 have a waveform as if the pressure of each cylinder were smoothed. That is, the pressure waveform 54 of the first cylinder and the pressure waveform 5 of the second cylinder
5, the pressure waveform 56 of the third cylinder, and the pressure waveform 57 of the fourth cylinder are faithfully detected by the respective cylinder pressure sensors 44, 45, 46, 47, and the optical couplers 50, 51 are respectively provided with i 11 , i 12 , The light of i 13 , i 14 and i 21 , i 22 , i 23 , i 24 is introduced, but in the optical coupler, these lights are combined and output in the form of addition, so i 1 is 58, i 2 Is a waveform such as 59. Therefore, the output waveform 60 of i 2 / i 1 has a waveform oscillating above the zero point level. Therefore, the average value of the waveform of i 2 / i 1 has a characteristic like an average effective pressure for four cylinders.

次に第8図の方法について説明する。Next, the method of FIG. 8 will be described.

照明光i0の導入光学系は第6図の場合と同様であり、光
源48からの光を光分岐器49で等しく分岐し、筒内圧力セ
ンサにそれぞれ導びく。
The optical system for introducing the illumination light i 0 is the same as in the case of FIG. 6, and the light from the light source 48 is equally branched by the optical branching device 49 and guided to the in-cylinder pressure sensors, respectively.

しかして、この方法では、採集光i1,i2の光学系との結
合法が第6図の場合と異なっている。すなわち、第1気
筒の内側採集光i11,外側採集光i21はそれぞれ別個に受
光器61a,61bで受光され、同様に第2気筒分は受光器
62a,62b,第3気筒分は受光器63a,63b,第4気筒
分は受光器64a,64bでそれぞれ別個に受光される。し
たがって、この方法の場合には、筒内圧力センサから得
られる情報は第7図の54,55,56,57の波形と同様なも
のがそれぞれの気筒の圧力波形として得られる。
In this method, however, the method for coupling the light collecting and collecting optical elements i 1 and i 2 with the optical system is different from that shown in FIG. That is, the inner collecting and collecting i 11 and the outer collecting i 21 of the first cylinder are separately received by the light receivers 61a and 61b, and similarly, the light receiving parts of the second cylinder are similarly received.
Light receivers 63a and 63b for the third cylinders 62a and 62b, and light receivers 64a and 64b for the fourth cylinder are separately received. Therefore, in the case of this method, the information obtained from the in-cylinder pressure sensor is the same as the waveforms 54, 55, 56 and 57 in FIG. 7 as the pressure waveform of each cylinder.

最後に第9図に示す方法について説明する。Finally, the method shown in FIG. 9 will be described.

この方法の場合、光源として波長の異なるものを4種類
それぞれ70,71,72,73のごとく設け、導入用のファイ
バを介してそれぞれの筒内圧力センサに導びく。各筒内
圧力センサからはそれぞれの波長λ1,λ2,λ3,λ
4で、第1気筒からはλ1の波長でi11とi21が、また、第
2気筒からはλ2の波長でi12とi22が、そして、第3気
筒からはλ3の波長でi13とi23が、さらに、第4気筒か
らはλ4の波長でi14とi24が出力され、i1の光群は光結
合器73に、i2の光群は光結合器74に導びかれる。この両
結合器73,74により、λ1〜λ4のi1およびi2はそれぞれ
一つの光路となり、ファイバケーブル75,76を介してそ
れぞれ光分波器77、光分波器78に導かれる。そしてこの
両光分波器77,78によりそれぞれ一つの光路となってい
たものを各波長成分ごとに分岐する。すなわち、各気筒
ごとのi1,i2に分岐する。この分岐した光は第8図の61
a〜64a,61b〜64bで示した各受光器によって受光す
る。したがって最終的に受光器より得られる圧力波形情
報は第8図に示した方法と同様となる。しかしこの方法
の場合、第8図の方法に比べてファイバケーブルの本数
を75,76のケーブル間で大幅に削減できるので、簡素化
された構成を得ることができる。
In the case of this method, four types of light sources having different wavelengths are provided as 70, 71, 72 and 73, respectively, and the light sources are guided to the respective in-cylinder pressure sensors via introducing fibers. From each cylinder pressure sensor, the wavelengths λ 1 , λ 2 , λ 3 , λ
4 , i 11 and i 21 at wavelength λ 1 from the first cylinder, i 12 and i 22 at wavelength λ 2 from the second cylinder, and wavelength λ 3 from the third cylinder. in i 13 and i 23 is further from the fourth cylinder are output i 14 and i 24 at a wavelength of lambda 4, optical group i 1 to the optical coupler 73, the optical group i 2 optical coupler 74. By these couplers 73 and 74, i 1 and i 2 of λ 1 to λ 4 become one optical path respectively, and are guided to the optical demultiplexer 77 and the optical demultiplexer 78 via the fiber cables 75 and 76, respectively. . Then, the two optical demultiplexers 77 and 78 branch the optical paths that have been one optical path for each wavelength component. That is, it branches into i 1 and i 2 for each cylinder. This branched light is 61 in FIG.
Light is received by each of the light receivers a to 64a and 61b to 64b. Therefore, the pressure waveform information finally obtained from the light receiver is the same as the method shown in FIG. However, in the case of this method, the number of fiber cables can be greatly reduced between the cables of 75 and 76 as compared with the method of FIG. 8, so that a simplified configuration can be obtained.

次に、第6図,第8図,第9図で用いる光源としては、
半導体レーザ,発光ダイオードなど、どのようなもので
も良いが、コヒーレント光の得られる半導体レーザを用
いることがより望ましい。
Next, as the light source used in FIGS. 6, 8 and 9,
Although any semiconductor laser, light emitting diode, or the like may be used, it is more preferable to use a semiconductor laser that can obtain coherent light.

さて、以上の説明から明らかなように、受光器から得ら
れる筒内圧力情報は (1)4気筒分の平均的,平滑的な1つの信号(第7図60
が相当) (2)各気筒ごとの波形がそれぞれの4つの信号(第7図
の54,55,56,57が相当) のいずれかとなる。
As is apparent from the above description, the in-cylinder pressure information obtained from the photodetector is (1) one average and smooth signal for four cylinders (see FIG.
(2) The waveform for each cylinder is one of the four signals (corresponding to 54, 55, 56, 57 in Fig. 7).

そこで次にこの(1),(2)の信号の処理方法について述べ
る。まず、筒内圧力センサからの内側採集光i1,外側採
集光i2を第10図(a)に示すように受光器51,52で受ける
と、第10図(b)の曲線A,Bで示すごとき光i1に比例し
た電圧V1,光i2に比例した電圧V2の出力が得られる。そ
こで、この信号をA/D変換器80に入力し、クランク角
度信号θcの所定角度Δθcごとにこの両方の信号を交
互にA/D変換し、その変換された信号は次に変換され
るまで(2Δθc間)はホールドされた形で順次CPU
81に入力される。CPU81ではこの交互に入力された
V1,V2のデジタル信号を用いてVx=V2/V1の演算を行
う。すなわち、第2図に示したi2/i1と等価なV2/V1
電圧信号を求める。
Therefore, the following describes the signal processing methods (1) and (2). First, when the inner light collecting and collecting i 1 and the outer collecting and collecting i 2 from the in-cylinder pressure sensor are received by the light receivers 51 and 52 as shown in FIG. 10 (a), the curves A and B in FIG. 10 (b) are received. Outputs of voltage V 1 proportional to the light i 1 and voltage V 2 proportional to the light i 2 are obtained as shown in. Therefore, this signal is input to the A / D converter 80, and both signals are alternately A / D converted for each predetermined angle Δθc of the crank angle signal θc, and the converted signal is converted until the next conversion. (Between 2Δθc) is sequentially held by the CPU
Entered in 81. In the CPU 81, this alternating input
The calculation of V x = V 2 / V 1 is performed using the digital signals of V 1 and V 2 . That is, a voltage signal of V 2 / V 1 equivalent to i 2 / i 1 shown in FIG. 2 is obtained.

次に上記した(2)の信号処理方法について述べる。Next, the signal processing method (2) described above will be described.

この場合は、第11図に示したごとくなる。まず、第11図
(a)に示すように内側採集光群i11〜i14は内側採集光受
光素子群61a〜64aによってそれぞれV11〜V14の電圧波
形に変換され、一方外側採集光群i21〜i24は外側採集光
群61b〜64bによってそれぞれV21〜V24の電圧波形に変
換される。そしてこれらの電圧波形群はそれぞれ第1の
A/D変換器82,第2のA/D変換器83に入力される。
次に、第11図(b)で示すように、例えば第1のA/D変
換器82では、所定のクランク角度ΔθcごとにV11→V12
→V13→V14→V11………の順にデジタル信号に変換して
行く。したがってV11の信号では、a1→a2→a3→……
…,V12の信号ではb1→b2→b3……、V13の信号ではc1
c2→c3→……,V14の信号ではd1→d2→d3→……,とな
る。そしてデジタル化された信号は順次CPU84に入力
され、Vx1=V21/11,Vx2=V22/12,Vx3=V23/13,Vx4
V24/14の順で演算を行ない、それぞれの気筒の圧力信号
Vx1,Vx2,Vx3,Vx4の波形を求める。
In this case, it becomes as shown in FIG. First, Fig. 11
As shown in (a), the inner light collecting and collecting groups i 11 to i 14 are converted into voltage waveforms V 11 to V 14 by the inner light collecting and collecting light receiving element groups 61a to 64a, respectively, while the outer light collecting and collecting groups i 21 to i 24 are converted. Are converted into voltage waveforms of V 21 to V 24 by the outer light collecting and collecting groups 61b to 64b, respectively. Then, these voltage waveform groups are input to the first A / D converter 82 and the second A / D converter 83, respectively.
Next, as shown in FIG. 11 (b), for example, in the first A / D converter 82, V 11 → V 12 for each predetermined crank angle Δθc.
→ V 13 → V 14 → V 11 ……… In order, convert to digital signal. Therefore, for the V 11 signal, a 1 → a 2 → a 3 → ……
…, V 12 signal is b 1 → b 2 → b 3 …, V 13 signal is c 1
c 2 → c 3 → ……, and V 14 signal is d 1 → d 2 → d 3 → ……. The digitized signals are input sequentially CPU84, V x1 = V 21/ 11, V x2 = V 22/12, V x3 = V 23/13, V x4 =
Performs operations in the order of V 24/14, the pressure signals of the cylinders
Obtain the waveforms of V x1 , V x2 , V x3 , and V x4 .

以上第10図,第11図のデータ取り込みの説明からも明ら
かなように、データ取り込み間隔Δθcは小さいほど検
出精度が高まるので、A/D変換のスピードが許す限
り、このΔθcは小さくする必要がある。現在入手可能
なA/D変換器の能力からみると、クランク角度2゜ご
と程度が可能と考えられる。ただしこの限界は機関の回
転速度によって変ってくるので、所定の回転数ごと例え
ば1000rpm間隔ごとにΔθc1000 1999=1゜,Δθc
2000 2999=2゜,Δθc3000 3999=4゜,Δθc
4000 4999=8゜のように階段状にその取り込み角度を
変更して行くことも効果的である。
As is clear from the description of the data fetching in FIGS. 10 and 11, the smaller the data fetching interval Δθc, the higher the detection accuracy. Therefore, this Δθc needs to be reduced as long as the A / D conversion speed allows. is there. Judging from the capabilities of currently available A / D converters, it is thought that a crank angle of about 2 ° is possible. However, since this limit changes depending on the engine speed, Δθc 1000 to 1999 = 1 °, Δθc for every predetermined number of revolutions, for example, every 1000 rpm.
2000 to 2999 = 2 °, Δθc 3000 to 3999 = 4 °, Δθc
It is also effective to change the intake angle stepwise like 4000 to 4999 = 8 °.

以上の信号処理により、(a)4気筒の平均的な筒内圧力
信号、あるいは、(b)各気筒のそれぞれの筒内圧力信号
を検出することができる。
By the above signal processing, it is possible to detect (a) the average in-cylinder pressure signal of four cylinders, or (b) the in-cylinder pressure signal of each cylinder.

次に、この筒内圧力センサを用いてエンジン制御を行な
うようにした実施例について説明する。
Next, an embodiment in which engine control is performed using this in-cylinder pressure sensor will be described.

まず、第12図に、このような筒内圧検出型エンジン制御
装置のシステム図を示す。
First, FIG. 12 shows a system diagram of such an in-cylinder pressure detection type engine control device.

この第12図において、点火プラグ200に取付けられた筒
内圧力センサ14からの信号は、光電回路等の信号処理回
路201を介して、マイクロコンピューター202に入力され
る。さらに、回転数,クランク角を検出するクランク角
センサ203の信号と、空燃比センサ204の信号も入力され
る。そして、これらの信号により、最適な点火時期と燃
料噴射時期,噴射量の補正量がイグニッションコイル20
5,噴射弁206に出力され、これによりエンジンは最適な
運転状態に制御される。
In FIG. 12, a signal from the in-cylinder pressure sensor 14 attached to the spark plug 200 is input to the microcomputer 202 via a signal processing circuit 201 such as a photoelectric circuit. Further, the signal of the crank angle sensor 203 for detecting the rotation speed and the crank angle and the signal of the air-fuel ratio sensor 204 are also input. Then, based on these signals, the optimum ignition timing, fuel injection timing, and correction amount of the injection amount are set to the ignition coil 20.
5, output to the injection valve 206, whereby the engine is controlled to an optimum operating state.

ここで、筒内圧力センサの出力により空燃比と着火時期
を検出する方法の原理について説明する。
Here, the principle of the method of detecting the air-fuel ratio and the ignition timing by the output of the in-cylinder pressure sensor will be described.

第13図において、同図(a)はクランク角θに対する筒内
圧力Pの変化を示したもので、この筒内圧力Pのクラン
ク角θに対する変化率dP/dθを示したのが同図(b)であ
る。なお、この筒内圧力Pが筒内圧力センサ14の出力か
ら得たものであることはいうまでもないところである。
In FIG. 13, (a) shows the change of the in-cylinder pressure P with respect to the crank angle θ, and the change rate dP / dθ of the in-cylinder pressure P with respect to the crank angle θ is shown in the same figure ( b). Needless to say, the in-cylinder pressure P is obtained from the output of the in-cylinder pressure sensor 14.

そこで、この第13図(b)のdP/dθが最大値を示す点Qを
同図(a)に求めると、この点Qが着火点である。従っ
て、圧縮工程の始めから爆発行程の終りに到るまでの間
で、点Qの前は燃料に着火していないで圧縮によってだ
け圧力Pが上昇している領域であることが判る。
Therefore, when the point Q at which dP / dθ in FIG. 13 (b) shows the maximum value is obtained in FIG. 13 (a), this point Q is the ignition point. Therefore, it can be seen that from the beginning of the compression process to the end of the explosion stroke, before the point Q, the fuel is not ignited and the pressure P is increased only by the compression.

まず、空燃比を求めるためには、第13図(a)の特性にお
いて、着火点Qの前と後の所定のクランク角位置にそれ
ぞれ特定の位置θa,θbを設定する。そして、これらの
位置θa,θbにおけるそれぞれの圧力Pa,Pbを検出し、
これらの比Pb/Paによって空燃比A/Fを求める。即
ち、着火点Qの前での筒内圧力Pは圧縮によるものであ
り、従って空燃比とは無関係であるが、他方、着火点Q
の後での筒内圧力Pは空燃比によって変化するため、こ
れらの比が空燃比を表わすことになる。実際に、これら
の間には第14図のようにほとんど完全な比例関係があ
り、予じめ比例定数を求めておけば、データPaとPbから
正確に、しかもほとんど遅れを伴なわずに空燃比A/F
を知ることができる。なお、第13図(a)の破線で示す特
性は実線の場合とは空燃比A/Fが異なったものとなっ
たときのもので、このときにはθbでの筒内圧力はθb
となっていることを示している。
First, in order to obtain the air-fuel ratio, in the characteristic shown in FIG. 13 (a), specific positions θ a and θ b are set at predetermined crank angle positions before and after the ignition point Q, respectively. Then, these positions theta a, respectively in theta b pressure P a, detects P b,
Determining the air-fuel ratio A / F by these ratios P b / P a. That is, the in-cylinder pressure P before the ignition point Q is due to compression and is therefore independent of the air-fuel ratio, but on the other hand, the ignition point Q
Since the in-cylinder pressure P after is changed by the air-fuel ratio, these ratios represent the air-fuel ratio. Actually, there is almost a perfect proportional relationship between them as shown in Fig. 14, and if the proportional constant is calculated in advance, it can be accurately calculated from the data P a and P b with almost no delay. Air-fuel ratio A / F
You can know. The characteristic indicated by the broken line in FIG. 13 (a) is intended when it becomes that different air-fuel ratio A / F in the case of the solid line, the cylinder pressure at this time is theta b is theta b '
It has shown that it has become.

そこで、このデータPaとPbにより空燃比を求め、それが
所定値に収斂するように噴射弁206による燃料供給量を
制御してやれば、応答性良く空燃比制御を行なわせるこ
とができる。
Therefore, if the air-fuel ratio is obtained from the data P a and P b and the fuel supply amount by the injection valve 206 is controlled so that it converges to a predetermined value, the air-fuel ratio can be controlled with good responsiveness.

次に、着火時期による点火制御について説明する。Next, the ignition control based on the ignition timing will be described.

着火点Qが現われるクランク角位置θ1については、こ
れがどのような値となったときに最大エンジン効率が得
られるかは、予じめ判っている。つまり、この角位置θ
1には最適値がある。そこで、筒内圧センサ14により着
火クランク角位置θ1が検出できれば、それが最適値に
収斂するように点火コイル205に対する点火信号Tignを
補正してやれば、最適点火制御が得られることになる。
With respect to the crank angle position θ 1 where the ignition point Q appears, it is known in advance what value the crank angle position θ 1 will have when the maximum engine efficiency is obtained. That is, this angular position θ
1 has an optimal value. Therefore, if the ignition crank angle position θ 1 can be detected by the in-cylinder pressure sensor 14, the ignition signal Tign for the ignition coil 205 is corrected so that the ignition crank angle position θ 1 converges to an optimum value, whereby optimum ignition control can be obtained.

そこで、第15図によりデータθ1を求める方法について
説明する。
Therefore, a method of obtaining the data θ 1 will be described with reference to FIG.

データθ1はTDCからの遅れ時間Tθで表わされる。
そこで、TDCをクランク角センサ203の信号から知
り、TDCに達した時刻から筒内圧力特性上にQ点が現
われるまでの時間を計測してやればデータTθが求ま
り、データθ1を得ることができる。このため、第15図
(a)に示すdP/dθ特性に対して同図(b)に示すようなTD
Cで立ち上り、dP/dθが最大値を示す時点、つまり第13
図(a)における着火点Qが現われた時点で立ち下るゲー
トパルスgを作り、これにより第15図(c)に示すような
適当なクロックパルスCKをゲートして同図(d)に示す
ようなパルスを得、これをカウントしてやればよい。な
お、特性dP/dθが最大値を示す時点を求めるためには、
第15図(a)に示すように変化する信号を微分し、つまり
筒内圧力センサ14から得た第13図(a)に示す信号を2
回、微分してやり、TDC以後、それが最初にゼロを示
す時点を検出してやればよい。
The data θ 1 is represented by the delay time Tθ from TDC.
Therefore, if TDC is known from the signal of the crank angle sensor 203 and the time from the time when TDC is reached until the point Q appears on the in-cylinder pressure characteristic is measured, the data T θ can be obtained and the data θ 1 can be obtained. . Therefore, Fig. 15
For the dP / dθ characteristics shown in (a), the TD as shown in (b) of the same figure
At the time of rising at C and the maximum value of dP / dθ, that is, the 13th
A gate pulse g which falls at the time when the ignition point Q in FIG. 15 (a) appears is created, and by this, an appropriate clock pulse CK as shown in FIG. 15 (c) is gated to produce the same as shown in FIG. 15 (d). You just have to get the pulses and count them. In order to find the time when the characteristic dP / dθ shows the maximum value,
The signal that changes as shown in FIG. 15 (a) is differentiated, that is, the signal shown in FIG.
It suffices to detect the time at which it first shows zero after TDC after differentiating.

第16図に、点火時期補正制御に必要な処理の一例を示
す。
FIG. 16 shows an example of processing required for ignition timing correction control.

まず、クランク角θと筒内圧力Pを読込み、これから
(dP/dθ)maxを検出し、このときのデータθ1、つまり
TDCからのずれの時間Tθ検出し、これに応じた補正
量T(Tθ)を点火時期信号Tignに加え、補正された信
号Tignとするのである。
First, the crank angle θ and the in-cylinder pressure P are read, (dP / dθ) max is detected from this, the data θ 1 at this time, that is, the time T θ of the deviation from TDC is detected, and the correction amount T corresponding thereto is detected. (T θ ) is added to the ignition timing signal Tign to obtain a corrected signal Tign.

ここで、第14図に示したPb/Paに対するA/F特性にお
ける比例定数、つまり、この特性の校正方法について説
明する。
Here, a proportional constant in the A / F characteristic with respect to P b / P a shown in FIG. 14, that is, a method of calibrating this characteristic will be described.

この実施例においては、第12図に示すように空燃比セン
サ204がシステムに設けられている。そこで、この空燃
比センサ204を用いて校正を行なうのであり、まず、こ
のセンサ204が第17図に示すような本来の意味での空燃
比センサ特性を有するもの、つまりA/Fをリニヤに検
出できるものであったなら、エンジンの運転状態が定常
状態にあったときにこの空燃比センサ204から得られた
A/Fデータを用い、これによって、筒内圧力センサ14
のデータであるPd/PaによるA/Fの値に補正を加えれ
ばよい。
In this embodiment, an air-fuel ratio sensor 204 is provided in the system as shown in FIG. Therefore, calibration is performed using the air-fuel ratio sensor 204. First, the sensor 204 has the original air-fuel ratio sensor characteristic as shown in FIG. 17, that is, the A / F is linearly detected. If it is possible, the A / F data obtained from the air-fuel ratio sensor 204 when the engine operating condition is in the steady state is used.
The value of A / F based on P d / P a , which is the data of, may be corrected.

また、空燃比センサ204が第18図(a)に示すように、λ=
1.0において出力が反転する、いわゆるO2センサなど
と呼ばれるものであったときには、センサの出力がスラ
イスレベルVsを横切る毎に同図(b)に示すようにレベル
1とレベル0に変化する信号を得、このときのレベル変
化の回数Nを所定の時間幅Tjの間に計測し、この回数N
が所定値M2を越えたときにλ=1.0になったものと
し、これに基づいてA/Fの補正を行なえばよい。従っ
て、このときの処理としては、例えば第19図のようにな
り、まず、エンジンの運転状態が定常状態にあるか否か
をアクセル操作角Qaの変化量dQa/dtが所定値M1を超え
たか否かで判断し、ついで上記した回数N,これをN
(Tj)で表わす,が所定値M2を超えたときをλ=1.0
とする、そして、このときに記憶したλ=1.0のとき
のPb/Paの値、これを(Pb/Pa)λ=1.0で表わす、とP
b/Paとを比較し、差があったときにはこれらが等しく
なるような補正量(Pb/Pa)′を加えて補正を行なう。
Further, as shown in FIG. 18 (a), the air-fuel ratio sensor 204 has λ =
When the output is inverted at 1.0, which is a so-called O 2 sensor, etc., the output of the sensor changes to level 1 and level 0 every time it crosses the slice level V s, as shown in FIG. Is obtained, the number N of level changes at this time is measured during a predetermined time width Tj, and the number N
When λ exceeds a predetermined value M 2 , it is assumed that λ = 1.0, and the A / F can be corrected based on this. Therefore, the processing at this time is, for example, as shown in FIG. 19. First, the change amount dQa / dt of the accelerator operation angle Qa exceeds a predetermined value M 1 to determine whether the operating state of the engine is in a steady state. Whether or not the number of times is N, which is N
When expressed by (Tj), exceeds a predetermined value M 2 , λ = 1.0
And the value of P b / P a when λ = 1.0 stored at this time, which is expressed as (P b / P a ) λ = 1.0, and P
b / P a is compared, and if there is a difference, correction is performed by adding a correction amount (P b / P a ) ′ that makes them equal.

次に、第13図(a)に示す筒内圧特性から空燃比を求める
他の一実施例について第20図によって説明する。
Next, another embodiment for obtaining the air-fuel ratio from the in-cylinder pressure characteristic shown in FIG. 13 (a) will be described with reference to FIG.

圧縮行程から爆発行程にかけて微小クランク角Δθごと
に筒内圧力Pを取り込み、これのΔθでの積分値ΣP/
Σ(Δθ)を求める。そして、このとき、着火点Qに達
するまでの積分値をA1,それ以後の積分値をA2とすれ
ば、空燃比A/FはA2/A1に比例する。なお、これら
A1,A2は第20図から明らかなように、着火点Qの前と後
での圧力特性によって囲まれた部分の面積を表わす。こ
のときのA2/A1に対するA/Fの関係を第21図に示す。
From the compression stroke to the explosion stroke, the in-cylinder pressure P is taken in for each minute crank angle Δθ, and the integrated value ΣP /
Calculate Σ (Δθ). At this time, if the integral value until reaching the ignition point Q is A 1 and the integral value after that is A 2 , the air-fuel ratio A / F is proportional to A 2 / A 1 . In addition, these
As is clear from FIG. 20, A 1 and A 2 represent the area of the portion surrounded by the pressure characteristics before and after the ignition point Q. The relationship between the A / F for the A 2 / A 1 at this time is shown in Figure 21.

従って、このデータA2/A1によってA/Fを検出し、エ
ンジンの制御を行なうようにしてもよい。
Therefore, A / F may be detected based on the data A 2 / A 1 to control the engine.

次に、第22図はディーゼルエンジンにおける筒内圧特性
を示したもので、同図(a)の(イ)は予燃焼室型のエンジン
の予燃焼室に筒内圧力センサを設けた場合で、同図の
(ロ)は直噴型エンジンの燃焼室に筒内圧力センサを設け
た場合である。
Next, FIG. 22 shows in-cylinder pressure characteristics in a diesel engine. (A) in FIG. 22 (a) shows a case where an in-cylinder pressure sensor is provided in the pre-combustion chamber of a pre-combustion chamber type engine. In the figure
(B) shows the case where the in-cylinder pressure sensor is provided in the combustion chamber of the direct injection engine.

この場合でも空燃比A/Fは、着火点Qの前後に設定し
た所定のクランク角θa,θbにおける筒内圧PaとPbの比
Pb/Pa,又は積分値A1,A2の比A2/A1で検出することが
できる。
Even in this case, the air-fuel ratio A / F is the ratio of the in-cylinder pressures P a and P b at the predetermined crank angles θ a and θ b set before and after the ignition point Q.
It can be detected by P b / P a or the ratio A 2 / A 1 of the integrated values A 1 , A 2 .

また、着火点Qは(dP/dθ)maxになる点で検出するこ
とができ、従って、第16図の処理と同様に、点火時期Ti
gnの代りに燃料噴射時期Tingの補正を行ない、ディーゼ
ルエンジンの着火時期制御を行なうことができる。
Further, the ignition point Q can be detected at the point where (dP / dθ) max is reached. Therefore, similar to the process of FIG. 16, the ignition timing Ti
Instead of gn, the fuel injection timing Ting can be corrected to control the ignition timing of the diesel engine.

ところで、この実施例による筒内圧力センサによれば、
ノッキングの検出も可能で、第23図はノッキングが発生
した場合の筒内圧を検出した結果である。第23図におい
て、(a)がガソリンエンジン、(b)がディーゼルエンジン
の場合であり、両者とも最高圧力付近で高周波成分が現
われる。同じく第23図(c)はこの高周波成分のみを拡大
して示したものであり、ノッキングの度合を示すノック
度は、この高周波成分のΔPを検出すれば良いことにな
る。
By the way, according to the cylinder pressure sensor of this embodiment,
Knocking can be detected, and FIG. 23 shows the result of detecting the in-cylinder pressure when knocking occurs. In FIG. 23, (a) is the case of a gasoline engine and (b) is the case of a diesel engine. In both cases, high frequency components appear near the maximum pressure. Similarly, FIG. 23 (c) is an enlarged view of only this high-frequency component, and the knock degree indicating the degree of knocking can be obtained by detecting ΔP of this high-frequency component.

24図は、ΔPを検出する簡単な回路の一実施例であり、
同図において(イ)の部分は高周波成分のみを通し、低周
波成分はカットするフィルター部であり、(ロ)の部分
は、ΔPの大きさに応じたアナログ出力を出す積分回路
であり、この回路を用いることによって高周波のΔPに
応じた力が得られる。第25図は、この出力を、横軸にノ
ック度を、取って示したものであり、出力とノック度は
1対1の対応関係にあることが判る。
FIG. 24 shows an example of a simple circuit for detecting ΔP,
In the figure, the part (a) is a filter part that passes only high frequency components and cuts low frequency components, and the part (b) is an integrating circuit that outputs an analog output according to the magnitude of ΔP. By using the circuit, a force corresponding to the high frequency ΔP can be obtained. In FIG. 25, this output is shown with the degree of knock on the horizontal axis, and it can be seen that the output and the degree of knock have a one-to-one correspondence.

そこで、このノック度に応じて、ガソリンエンジンの場
合には点火時期に、ディーゼルエンジンの場合には噴射
時期にそれぞれ補正を加えてやればノック制御が可能に
なり、第25図はこのときに必要な処理の一実施例を示し
たフローチャートで、第24図の回路でΔPを検出し、こ
れに応じたIpを読み込み、ガソリンエンジンの場合に
は点火時期Tign,ディーゼルエンジンの場合には噴射時
期Tinjに対する補正量T(Ip)を計算するか、あるいは
回転数Nと負荷Qのパラメーターとして示したマップよ
り検さくするかしてT(Ip)を求める。この後、このT
(Ip)によりTignやTinjに補正を加え、これを出力す
る。
Therefore, depending on this knock degree, knock control can be performed by correcting the ignition timing in the case of a gasoline engine and the injection timing in the case of a diesel engine. Fig. 24 is a flowchart showing an example of various processes, in which ΔP is detected by the circuit of Fig. 24 and Ip corresponding thereto is read, and ignition timing Tign in the case of a gasoline engine, injection timing Tinj in the case of a diesel engine. Then, T (Ip) is calculated by calculating the correction amount T (Ip) or by using the map shown as the parameters of the rotation speed N and the load Q. After this, this T
(Ip) corrects Tign and Tinj and outputs them.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように、本発明で用いている気筒内圧検出
手段によれば、可撓性部材を薄板円板状の部材で形成す
ると共に、上記光ファイバ部材を、同心円状をなして3
重の環状に配列したファイバ素線で形成し、これら3重
の環状に配列したファイバ素線の中間に配置されている
ファイバ素線を照明用として用い、内周側のファイバ素
線と外周側のファイバ素線を反射光採集用として用いる
ようにしたので、気筒内の圧力に対して、ほぼ一次の比
例関係にある反射光が得られることになり、気筒内圧力
を精度良く検出することができ、従って、本発明によれ
ば、ノイズなどの影響を受けることなく、常に確実に、
しかも正確に筒内圧力を検出し、エンジン制御に適用す
ることができるから、従来技術の欠点を除き、筒内圧力
検出方式の利点を充分に活かして応答性に優れた制御を
行なうことができる気筒内圧検出式エンジン制御装置を
容易に提供することができる。
As described above, according to the cylinder internal pressure detecting means used in the present invention, the flexible member is formed of a thin disk-shaped member, and the optical fiber member is formed into a concentric circular shape.
The fiber element wires formed in a double annular shape are used for illumination, and the fiber element wires arranged in the middle of the fiber elements arranged in a triple annular shape are used for illumination. Since the fiber strand of is used for collecting the reflected light, the reflected light having a linear relationship with the pressure inside the cylinder can be obtained, and the pressure inside the cylinder can be accurately detected. Therefore, according to the present invention, without being affected by noise, etc.,
Moreover, since the in-cylinder pressure can be accurately detected and applied to the engine control, it is possible to perform control with excellent responsiveness by taking full advantage of the in-cylinder pressure detection method, excluding the drawbacks of the conventional technology. A cylinder pressure detection type engine control device can be easily provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明による筒内圧力センサの原理説明用の図
で、同図(a)は横断面図、(b)、(c)、(d)は動作説明図、
第2図はその特性図、第3図は本発明による筒内圧力セ
ンサの一実施例を示す縦断面図、第4図は同じくコネク
タを含む縦断面図、第5図はセンサ実装の一実施例を示
す説明図、第6図は筒内圧力センサに対する光学系の一
実施例を示す説明図、第7図はその動作説明用の波形
図、第8図及び第9図は同じく他の一実施例をそれぞれ
示す説明図、第10図(a),(b)は筒内圧力センサからの信
号の取り込み方法の一実施例を示すブロック図とその動
作説明用の波形図、第11図(a),(b)は同じく他の一実施
例を示すブロック図とその動作説明用の波形図、第12図
は本発明を適用した制御システムの一実施例を示すブロ
ック図、第13図は気筒内圧力変化を示す特性図、第14図
は筒内圧力とA/Fの関係を表わす特性図、第15図は着
火点検出動作の説明図、第16図は点火時期補正処理の一
実施例を示すフローチャート、第17図はA/Fセンサの
特性図、第18図はO2センサの動作説明図、第19図はA
/F補正処理の一実施例を示すフローチャート、第20図
は筒内圧力特性からA/Fを求める他の一実施例の説明
図、第21図は圧力とA/Fの関係を示す特性図、第22は
ディーゼルエンジンの筒内圧力特性の説明図、第23図は
ノック検出の説明図、第24図はノック検出のための回路
の一実施例を示す回路図、第25図はその動作説明用の特
性図、第26図はノック制御に必要な補正処理の一実施例
を示すフローチャートである。 1……照明用ファイバ、2……内側採集用ファイバ、3
……外側採集用ファイバ、4……ダイヤフラム、6……
センサハウジング、7……ファイバ束、8……充てん
材、10……ダイヤフラム室、14……筒内圧力センサ、20
0 ……点火プラグ、201 ……信号処理回路、202 ……マ
イクロコンピュータ、203 ……クランク角センサ、204
……空燃比センサ、205 ……イグニッションコイル、20
6……噴射弁。
FIG. 1 is a diagram for explaining the principle of the in-cylinder pressure sensor according to the present invention, in which FIG. 1 (a) is a cross-sectional view, (b), (c) and (d) are operation explanatory diagrams,
FIG. 2 is a characteristic diagram thereof, FIG. 3 is a vertical sectional view showing an embodiment of the in-cylinder pressure sensor according to the present invention, FIG. 4 is a vertical sectional view including a connector, and FIG. FIG. 6 is an explanatory view showing an example, FIG. 6 is an explanatory view showing an embodiment of an optical system for the in-cylinder pressure sensor, FIG. 7 is a waveform diagram for explaining its operation, and FIGS. 8 and 9 are other ones. 10 (a) and 10 (b) are block diagrams showing an embodiment of a method of capturing a signal from the in-cylinder pressure sensor, a waveform diagram for explaining the operation thereof, and FIG. Similarly, (a) and (b) are block diagrams showing another embodiment and waveform diagrams for explaining the operation thereof, FIG. 12 is a block diagram showing one embodiment of a control system to which the present invention is applied, and FIG. 13 is FIG. 14 is a characteristic diagram showing the change in cylinder pressure, FIG. 14 is a characteristic diagram showing the relationship between cylinder pressure and A / F, and FIG. 15 is an explanatory diagram of the ignition point detection operation. Flowchart showing one embodiment of an ignition timing correction processing, FIG. 17 is a characteristic diagram of the A / F sensor, FIG. 18 are views for explaining the operation of the O 2 sensor, Fig. 19 is A
20 is a flow chart showing an embodiment of the A / F correction processing, FIG. 20 is an explanatory view of another embodiment for obtaining A / F from the cylinder pressure characteristic, and FIG. 21 is a characteristic diagram showing the relationship between pressure and A / F. 22 is an explanatory view of cylinder pressure characteristics of a diesel engine, FIG. 23 is an explanatory view of knock detection, FIG. 24 is a circuit diagram showing an embodiment of a circuit for knock detection, and FIG. 25 is its operation. FIG. 26 is a characteristic diagram for explanation, and FIG. 26 is a flowchart showing an embodiment of a correction process necessary for knock control. 1 ... Illumination fiber, 2 ... Inner collection fiber, 3
…… Outside collection fiber, 4 …… Diaphragm, 6 ……
Sensor housing, 7 ... Fiber bundle, 8 ... Filling material, 10 ... Diaphragm chamber, 14 ... In-cylinder pressure sensor, 20
0 ...... Spark plug, 201 ...... Signal processing circuit, 202 ...... Microcomputer, 203 ...... Crank angle sensor, 204
...... Air-fuel ratio sensor, 205 ...... Ignition coil, 20
6 ... Injection valve.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−163128(JP,A) 特開 昭57−29912(JP,A) 特開 昭58−93958(JP,A) 実開 昭58−28395(JP,U) ─────────────────────────────────────────────────── --- Continuation of the front page (56) References JP-A-57-163128 (JP, A) JP-A-57-29912 (JP, A) JP-A-58-93958 (JP, A) Actual development Sho-58- 28395 (JP, U)

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】エンジンの気筒内圧に応じてわん曲する可
撓性部材と、この可撓性部材のわん曲に伴なうその表面
での光の反射方向の変化を光量変化として取出す光ファ
イバ部材とを有する気筒内圧検出手段を備え、この気筒
内圧検出手段により検出した気筒内圧に応じてエンジン
の運転を制御するようにしたエンジン制御装置におい
て、上記可撓性部材を薄板円板状の部材で形成すると共
に、上記光ファイバ部材を、同心円状をなして3重の環
状に配列したファイバ素線で形成し、これら3重の環状
に配列したファイバ素線の中間に配置されているファイ
バ素線を照明用として用い、内周側のファイバ素線と外
周側のファイバ素線を反射光採集用として用いるように
構成したことを特徴とする気筒内圧検出式エンジン制御
装置。
1. A flexible member that bends in accordance with an internal pressure of a cylinder of an engine, and an optical fiber that takes out a change in a light reflection direction on the surface of the flexible member due to the bending as a light amount change. In the engine control device, which includes an in-cylinder pressure detecting means having a member, and controls the operation of the engine in accordance with the in-cylinder pressure detected by the in-cylinder pressure detecting means, the flexible member is a thin disk-shaped member. And the optical fiber member is formed of fiber strands which are concentrically arranged in a triple annular shape, and which are arranged in the middle of the fiber elements arranged in the triple annular shape. An internal cylinder pressure detection engine control device characterized in that the wire is used for illumination, and the fiber wire on the inner circumference side and the fiber wire on the outer circumference side are used for collecting reflected light.
【請求項2】特許請求の範囲第1項において、上記気筒
内圧検出手段は、エンジンの点火プラグの金属胴部に取
付けられ、この金属胴部に形成されている圧力孔を介し
て気筒内に連通されるように構成されていることを特徴
とする気筒内圧検出式エンジン制御装置。
2. The cylinder pressure detecting means according to claim 1, wherein the cylinder pressure detecting means is attached to a metal body of an ignition plug of an engine, and is inserted into the cylinder through a pressure hole formed in the metal body. An in-cylinder pressure detection type engine control device, which is configured to communicate with each other.
JP58220514A 1983-11-25 1983-11-25 Cylinder pressure detection type engine control device Expired - Lifetime JPH0629822B2 (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001512564A (en) * 1997-02-06 2001-08-21 オプトランド,インコーポレイテッド Injector with built-in fiber optic pressure sensor and associated compensation status monitoring device

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5446279A (en) * 1993-08-27 1995-08-29 Hughes Aircraft Company Fiber optic sensor sensing curvature of a diaphragm
GB0609519D0 (en) 2006-05-12 2006-06-21 Delphi Tech Inc Fuel injector

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56128508U (en) * 1980-03-03 1981-09-30
JPS5729912A (en) * 1980-07-31 1982-02-18 Shimadzu Corp Physical quantity measuring device
JPS57163128A (en) * 1981-04-01 1982-10-07 Nissan Motor Co Ltd Air-fuel ratio controlling apparatus of internal combustion engine
JPS5828395U (en) * 1981-08-17 1983-02-23 古河電気工業株式会社 fiber optic sensor
JPS5893958A (en) * 1981-11-30 1983-06-03 Nippon Denso Co Ltd Fuel injection unit for diesel engine

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001512564A (en) * 1997-02-06 2001-08-21 オプトランド,インコーポレイテッド Injector with built-in fiber optic pressure sensor and associated compensation status monitoring device

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