CN116507801A - 缸内压力检测方法、缸内压力传感器诊断方法和内燃机控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明不轮放电路径伸长的影响如何都能够以良好的精度检测缸内压力(p)。本发明的缸内压力检测方法中，从二次侧线圈的放电波形中除去高频成分，从除去了高频成分的放电波形获取二次电流(I₂)和二次电压(V₂)的信息。并且，根据KIM关系式计算缸内压力(p)。

Description

缸内压力检测方法、缸内压力传感器诊断方法和内燃机控制 装置

技术领域

本发明涉及缸内压力检测方法、缸内压力传感器诊断方法和内燃机控制装置。

背景技术

近年来，为了改善车辆的耗油量，正在开发一种内燃机的控制装置，其导入了使比理论空燃比稀薄的混合气体燃烧来使内燃机运转的技术、将燃烧后的排放气体的一部分取入而再次吸气的技术等。

在采用这种内燃机的控制装置的情况下，由于燃烧室中的燃料、空气的量与理论值背离，因此容易发生火花塞对燃料点火的延迟。该点火延迟的期间、频度因部件偏差、运转条件的变化而不同。在由多个气缸构成的内燃机中，为了在全部的气缸中抑制点火延迟，需要按照点火延迟的频度高的气缸使燃料增量，或者减少排放气体的再循环量。

但是，使燃料增量、或者减少排放气体的再循环量，将抑制耗油量的改善。因此，要求与每个气缸的部件特性相匹配的、对各个气缸分别进行燃烧控制。在按气缸进行燃料喷射装置、点火线圈的控制时，需要根据各个气缸的缸内压力检测点火延迟。因此，需要高精度地检测各个气缸的缸内压力。

专利文献1中公开了点火放电与缸内压力(p)的关系式。根据该关系式，根据放电电压(V)、放电电流(I)和放电路径长度(l)能够计算缸内压力(p)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2018-135786号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

但是，在专利文献1公开的关系式中，需要测量放电路径长度(l)。放电路径受到在火花塞电极间的气体的流动的影响而伸长。并且，在测量放电路径长度时，需要使燃烧室内可视化，因此现实上是困难的。并且，由于缸内的气体流动，基于燃烧循环的偏差大，因此难以推算火花塞电极间的气体的流动。因此，关于专利文献1中公开的关系式，存在不能以良好的精度检测各个气缸的缸内压力(p)的问题。

本发明的目的在于，考虑上述的问题点，不受放电路径伸长的影响地、以良好的精度检测缸内压力(p)。

用于解决技术问题的技术方案

为了解决上述技术问题，达到本发明的目的，本发明的缸内压力检测方法利用内燃机的二次侧线圈的信息检测缸内压力，该内燃机具有一次侧线圈、当一次侧线圈的通电被截断时产生电动势的二次侧线圈、和与二次侧线圈连接的火花塞。该缸内压力检测方法，从二次侧线圈的放电波形中除去高频成分，从除去了高频成分的放电波形获取二次电流和二次电压的信息，并根据以下的式(1)计算缸内压力，

[数学式1]

其中，V₂为二次电压，I₂为二次电流，p为缸内压力，p₀为大气压、l为放电路径的长度。

发明效果

根据上述结构的缸内压力检测方法，能够不受放电路径伸长的影响地以良好的精度检测缸内压力(p)。

此外，上述以外的技术问题、结构和效果通过以下实施方式的说明能够变得清楚。

附图说明

图1是表示本发明的一个实施方式的内燃机的基本结构例的整体结构图。

图2是说明本发明的一个实施方式的火花塞的部分放大图。

图3是说明本发明的一个实施方式的内燃机的控制装置的功能结构的功能框图。

图4是说明本发明的一个实施方式的内燃机的运转状态和火花塞周围的气体流速的关系的图。

图5A、图5B是说明本发明的一个实施方式的火花塞的电极间的放电路径与流速的关系的图。

图6是说明本发明的一个实施方式的包括点火线圈的电路的图。

图7是表示对仅利用关系式计算出的缸内压力(p)的精度进行了评价的例子的图。

图8是关于缸内压力的频率成分的例子进行说明的图。

图9是表示本发明的一个实施方式的缸内压力检测处理的顺序的流程图。

图10是表示对本发明的一个实施方式的缸内压力(p)的检测精度进行了评价的例子的图。

具体实施方式

1.实施方式

以下，关于本发明的一个实施方式的内燃机控制装置进行说明。此外，在各图中对共用的部件标注相同的附图标记。

[内燃机系统]

首先，关于本实施方式的内燃机系统的结构进行说明。图1是表示本发明的一个实施方式的内燃机的基本结构例的整体结构图。

图1所示的内燃机100可以是单气缸也可以是具有多个气缸，实施方式中以具有4个气缸的内燃机100为例进行说明。如图1所示，在内燃机100中从外部吸入的空气在空气净化器110、吸气管111、吸气歧管112中流通。通过吸气歧管112后的空气在吸气阀151打开时流入各气缸150中。流入到各气缸150中的空气量由节流阀113调节。由节流阀113调节了的空气量，由流量传感器114测量。

在节流阀113设置有检测节流阀的开度的节流阀开度传感器113a。由节流阀开度传感器113a检测到的节流阀113的开度信息被输出到控制装置(Electronic ControlUnit：ECU)1。

在本实施方式中，作为节流阀113应用由电动机驱动的电子节流阀。但是，作为本发明中的节流阀，只要是能够适当地调节空气的流量的节流阀即可，也能够应用其它方式的节流阀。

流入各气缸150中的气体的温度由吸气温度传感器115检测。

在安装于曲轴123的环形齿轮120的径向外侧设置有曲轴角度传感器121。曲轴角度传感器121检测曲轴123的旋转角度。本实施方式中，曲轴角度传感器121检测每10°和每一燃烧周期的曲轴123的旋转角度。

在气缸盖的水套(未图示)设置有水温传感器122。水温传感器122检测内燃机100的冷却水的温度。

另外，在车辆中设置有检测加速踏板(油门踏板)125的位移量(踩踏量)的加速踏板位置传感器(Accelerator Position Sensor：APS)126。加速踏板位置传感器126检测驾驶员的要求转矩。由加速踏板位置传感器126检测到的驾驶员的要求转矩被输出到后述的控制装置1。控制装置1基于该要求转矩控制节流阀113。

储存在燃料箱130中的燃料被燃料泵131吸引和加压。被燃料泵131吸引和加压了的燃料，由设置在燃料配管133的压力调节器132调节为规定压力。并且，被调节为了规定压力的燃料从燃料喷射装置(喷射器)134向各气缸150内喷射。由压力调节器132进行了压力调节后的剩余的燃料经由返回配管(未图示)返回到燃料箱130。

燃料喷射装置134的控制，基于后述的控制装置1的燃料喷射控制部82的燃料喷射脉冲(控制信号)进行。

在各气缸150安装有排气阀152和排气歧管160。当排气阀152打开时，从气缸150向排气歧管160排出排放气体(废气)。排气歧管160将燃烧后的气体(排放气体)向气缸150的外侧排出。在排气歧管160的排气侧设置有三元催化剂161。三元催化剂161将排放气体净化。由三元催化剂161净化了的排放气体被排出到大气中。

在三元催化剂161的上游侧设置有上游侧空燃比传感器162。上游侧空燃比传感器162连续地检测从各气缸150排出的排放气体的空燃比。

另外，在三元催化剂161的下游侧设置有下游侧空燃比传感器163。下游侧空燃比传感器163在理论空燃比附近输出开关(switch)式检测信号。本实施方式的下游侧空燃比传感器163为O₂传感器。

在各气缸150的上部分别设置有火花塞200。火花塞200通过放电(点火)产生火花，该火花在气缸150内的空气和燃料的混合气中着火。由此，在气缸150内发生爆炸，活塞170被向下推。通过向下推活塞170，曲轴123旋转。在火花塞200连接有产生对火花塞200供给的电能(电压)的点火线圈300。

来自上述的节流阀开度传感器113a、流量传感器114、曲轴角度传感器121、加速踏板位置传感器126、水温传感器122等各种传感器的输出信号被输出到控制装置1。控制装置1基于来自这些各种传感器的输出信号检测内燃机100的运转状态。并且，控制装置1进行向气缸150内送出的空气量、来自燃料喷射装置134的燃料喷射量、火花塞200的点火时刻等的控制。

[火花塞]

接着，关于火花塞200参照图2进行说明。

图2是说明火花塞200的部分放大图。

如图2所示，火花塞200具有中心电极210和外侧电极220。中心电极210经由(隔着)绝缘体230被插座(不图示)支承。由此，中心电极210绝缘。外侧电极220接地。

在点火线圈300(参照图1)中产生电压时，对中心电极210施加规定电压(本实施方式中例如是20000V～40000V)。当对中心电极210施加规定电压时，在中心电极210与外侧电极220之间产生放电(点火)。并且，通过放电而产生的火花在气缸150内的空气和燃料的混合气中着火。

此外，引发气缸150内的气体成分的绝缘击穿(绝缘破坏)而产生放电(点火)的电压，与存在于中心电极210与外侧电极220之间的气体(gas)的状态、气缸150的缸内压相应地变动。将发生该放电的电压称为绝缘击穿电压。

火花塞200的放电控制(点火控制)由后述的控制装置1的点火控制部83进行。

[控制装置的硬件构成]

接着，说明控制装置1的硬件的整体结构。

如图1所示，控制装置1具有模拟输入部10、数字输入部20、A/D(Analog/Digita(模拟/数字))转换部30、RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)40、MPU(Micro-Processing Unit：微处理器)50、ROM(Read Only Memory：只读存储器)60、I/O(Input/Output(输入/输出))端口70和输出电路80。

在模拟输入部10输入来自节流阀开度传感器113a、流量传感器114、加速踏板位置传感器126、上游侧空燃比传感器162、下游侧空燃比传感器163、水温传感器122等各种传感器的模拟输出信号。

在模拟输入部10连接有A/D转换部30。输入到模拟输入部10的来自各种传感器的模拟输出信号，在进行了噪声除去等信号处理后，由A/D转换部30转换为数字信号。由A/D转换部30转换得到的数字信号存储在RAM40中。

对数字输入部20输入来自曲轴角度传感器121的数字输出信号。

在数字输入部20连接有I/O端口70。输入到数字输入部20的数字输出信号经由I/O端口70存储在RAM40中。

存储在RAM40中的各输出信号在MPU50中进行运算处理。

MPU50通过执行存储在ROM60中的控制程序(未图示)，根据控制程序对RAM40中存储的输出信号进行运算处理。MPU50根据控制程序计算出控制值，并将该控制值暂时存储在RAM40中，其中，该控制值规定驱动内燃机100的各致动器(例如节流阀113、压力调节器132、火花塞200等)的动作量。

存储在RAM40中的规定致动器的动作量的控制值经由I/O端口70输出到输出电路80。

在输出电路80设置有基于来自各种传感器(例如、加速踏板位置传感器126)的输出信号进行内燃机的整体控制的整体控制部81(参照图3)、控制燃料喷射装置134的柱塞杆(不图示)的驱动的燃料喷射控制部82(参照图3)、和控制对火花塞200施加的电压的点火控制部83(参照图3)的功能等。

[控制装置的功能框]

接着，参照图3说明控制装置1的功能结构。

图3是说明控制装置1的功能结构的功能框图。

控制装置1的各功能，通过MPU50执行存储在ROM60中的控制程序而作为输出电路80的各种功能来实现。输出电路80中的各种功能例如有燃料喷射控制部82进行的燃料喷射装置134的控制、点火控制部83进行的火花塞200的放电控制。

如图3所示，控制装置1的输出电路80具有整体控制部81、燃料喷射控制部82和点火控制部83。

[整体控制部]

整体控制部81与加速踏板位置传感器126连接，接受来自加速踏板位置传感器126的要求转矩(加速信号S1)。整体控制部81通过后述的缸内压力检测处理来检测缸内压力(p)。

整体控制部81基于来自加速踏板位置传感器126的要求转矩(加速信号S1)和检测到的缸内压力(p)，进行燃料喷射控制部82和点火控制部83的整体控制。

[燃料喷射控制部]

燃料喷射控制部82与判断内燃机100的各气缸150的气缸判断部84、测量曲轴123的曲轴角度的角度信息生成部85、及测量发动机转速的转速信息生成部86连接。燃料喷射控制部82受理来自气缸判断部84的气缸判断信息S3、来自角度信息生成部85的曲轴角度度信息S4、及来自转速信息生成部86的发动机转速信息S5。

另外，燃料喷射控制部82与测量吸入到气缸150内的空气的吸气量的吸气量测量部87、测量发动机负荷的负荷信息生成部88、及测量发动机冷却水的温度的水温测量部89连接。燃料喷射控制部82接受来自吸气量测量部87的吸气量信息S6、来自负荷信息生成部88的发动机负荷信息S7、和来自水温测量部89的冷却水温度信息S8。

燃料喷射控制部82基于接受了的各信息，计算从燃料喷射装置134喷射的燃料的喷射量和喷射时间。燃料喷射控制部82将基于所计算出的燃料的喷射量和喷射时间而生成的燃料喷射脉冲S9发送到燃料喷射装置134。

[点火控制部]

点火控制部83除了与整体控制部81连接以外，还与气缸判断部84、角度信息生成部85、转速信息生成部86、负荷信息生成部88及水温测量部89连接，接受(受理)来自它们的各信息。

点火控制部83基于所接受的各信息，计算对点火线圈300的一次侧线圈310(参照图8)通电的电流量(通电角)、通电开始时间、和将对一次侧线圈310通电的电流截断的时间(点火时间)。

点火控制部83基于计算出的通电量、通电开始时间和点火时间，对点火线圈300的一次侧线圈310输出通电信号SA，由此进行火花塞200的放电控制(点火控制)。

[内燃机的运转状态与火花塞周围的气体流速的关系]

接着，参照图4说明内燃机100的运转状态和火花塞200周围的气体流速的关系。

图4是说明内燃机100的运转状态和火花塞200周围的气体流速的关系的图。

如图4所示，通常，发动机转速、负荷越高，气缸150内的气体流速变得越高，火花塞200周围的气体成为高流速。因此，在发动机转速、负荷高的情况下，在火花塞200的中心电极210与外侧电极220之间，气体高速地流动。

另外，在进行废气再循环(EGR：Exhaust Gas Recirculation(排气再循环))的内燃机100中，根据发动机转速与负荷的关系，例如如图4所示的那样设定EGR率。此外，将EGR率设定得越高，高EGR区域越扩大，越能够实现低耗油量化、低废气化。但是，在高EGR区域中，由于焰心(flame kernel，焰核)成长的概率降低，因此在火花塞200中容易发生着火不良。

[火花塞的电极间的放电路径与流速的关系]

接着，参照图5A、图5B说明火花塞的电极间的放电路径与流速的关系。

图5A、图5B是说明火花塞的电极间的放电路径与流速的关系的图。

如图5A、图5B所示，当火花塞200的中心电极210与外侧电极220之间产生绝缘击穿时，直至电极210、220间流动的电流成为一定值以下为止的期间，在电极210、220间形成放电路径211。当可燃气体与该放电路径211接触时，焰心成长而达到燃烧。由于放电路径211受到电极210、220间的气体流动的影响而移动，因此如图5A所示，气体流速越高，在短时间形成越长的放电路径211。另一方面，如图5B所示，气体流速越低，放电路径211变得越短。

在内燃机100以高EGR率运转的情况下，即使可燃气体与放电路径211接触，焰心成长的概率也下降。因此，需要增加可燃气体与放电路径211接触的机会。如前文所述，放电路径211是击穿气体的绝缘而生成。因此，如果使维持放电路径211所需的电流为一定，则在维持放电路径211时需要供给与放电路径211的长度相应的电力。

在气体流速高的情况下，以使得在短时间将较大的电力从点火线圈300向火花塞200输出的方式进行点火线圈300的通电控制。由此，能够形成图5A所示那样的较长的放电路径211。其结果是，放电路径211能够获得与更大空间的气体接触的机会。

另一方面，在气体流速低的情况下，以从点火线圈300向火花塞200长时间持续输出较小电力的方式进行点火线圈300的通电控制。由此，能够维持图5B所示的较短的放电路径211的形成。其结果是，放电路径211能够遍及更长时间地获得与通过火花塞200的电极附近的气体接触的机会。

[点火线圈的电路]

接着，关于一个实施方式的点火线圈参照图6进行说明。

图6是说明包含一个实施方式的点火线圈的电路的图。

图6所示的电路400具有点火线圈300。点火线圈300包括以规定的匝数卷绕的一次侧线圈310、和以比一次侧线圈310更多的匝数卷绕的二次侧线圈320而构成。

一次侧线圈310的一端与直流电源330连接。由此，能够对一次侧线圈310施加规定电压(例如12V)。一次侧线圈310的另一端与点火器(通电控制电路)340的集电极(C)端子连接，经由点火器340接地。点火器340使用晶体管、场效应晶体管(Field EffectTransistor：FET)等。

点火器340的基极(B)端子与点火控制部83连接。从点火控制部83输出的通电信号SA，输入到点火器340的基极(B)端子。当对点火器340的基极(B)端子输入通电信号SA时，点火器340的集电极(C)端子与发射极(E)端子间成为通电状态，电流在集电极(C)端子与发射极(E)端子间流通。由此，从点火控制部83经由点火器340向点火线圈300的一次侧线圈310输出通电信号SA。其结果是，在一次侧线圈310中流通电流，蓄积电力(电能)。

当停止从点火控制部83输出通电信号SA时，在一次侧线圈310中流通的电流被截断。其结果是，在二次侧线圈320中产生与相对于一次侧线圈310的线圈的匝数比相应的高电压。此外，在火花塞200与二次侧线圈320之间，设置有检测二次电压的电压检测部、和检测二次电流的电流检测部。

在二次侧线圈320中产生的高电压被施加于火花塞200的中心电极210(参照图5A、图5B)。由此，在火花塞200的中心电极210与外侧电极220之间产生电位差。在该中心电极210与外侧电极220之间产生的电位差成为气体(气缸150内的混合气体)的绝缘击穿电压Vm以上时，气体成分被绝缘击穿而在中心电极210与外侧电极220之间产生放电。其结果是，进行向燃料(混合气体)的点火(着火)。点火控制部83利用通电信号SA使电路400如上所述工作，控制点火线圈300的通电。

[点火放电与缸内压力的关系式]

接着，关于点火放电与缸内压力的关系式进行说明。

作为点火放电与缸内压力的关系式的一例，有Kim Anderson(キムアンダーソン)等人导出的关系式，通称为KIM关系式。KIM关系式由式(2)表示。

[数学式2]

KIM关系式在感应放电或者辉光放电时成立。在该关系式中，V₂表示二次电压，I₂表示二次电流，p表示缸内压力，p₀表示大气压，l表示放电路径的长度。因此，V₂、I₂、p、l为变量，p₀为固定值。

上述的式(2)中，根据l、I₂、p、p₀计算V₂。通过将式(2)按式(3)～式(5)所示进行转换，能够根据l、I₂、V₂、p₀计算p。此外，式(5)与上述的式(1)相同。

[数学式3]

[仅使用关系式进行的缸内压力的计算]

接着，关于仅使用上述的式(5)计算出的缸内压力(p)，参照图7进行说明。

图7是表示对仅使用上述的式(5)计算出的缸内压力(p)的精度进行了评价的例子的图。

图7所示的各图表的横轴表示放电开始后的时间[msec]。图7所示的各图表的纵轴表示二次电流(I₂)[A]、二次电压(V₂)[kV]、缸内压力(p)[kPa]。

在图7中，表示二次电流(I₂)、二次电压(V₂)和缸内压力(p)的实线是实测值。实测值通过使用2个点火线圈以时间差连续放电，延长放电期间来测量。由此，能够延长能够进行测量的期间，能够根据更多的信息计算燃烧指标。

另外，表示缸内压力(p)的虚线是利用上述的式(5)计算出的算出值。具体而言，将放电路径的长度(l)作为电极间距离、将二次电流(I₂)和二次电压(V₂)的测量值代入关系式，结果是得到由虚线表示的缸内压力(p)。表示缸内压力(p)的实线是利用燃烧压力传感器测量缸内压力(p)得到的实测值。

如图7所示，在二次电流(I₂)和二次电压(V₂)的波形中，能够看到伴随放电路径的伸长、再放电的变动。并且，缸内压力(p)的算出值(虚线)相对于实测值(实线)反复背离和一致。这认为是，在再放电开始时放电路径以电极间的最短距离形成时，上述式(5)即KIM关系式成立。并且认为，在放电后，由于缸内的气体流动的影响而使得放电路径伸长，根据上述的式(5)计算出的缸内压力相对于实测的缸内压力背离。因此，在简单地利用上述式(5)计算缸内压力(p)的情况下，存在精度下降的问题。

[缸内压力的频率成分]

接着，关于缸内压力(p)的频率成分参照图8进行说明。

图8是关于缸内压力(p)的频率成分的例子进行说明的图。

图8表示关于图7所示的缸内压力(p)的波形，进行FFT(Fast Fourier transform：快速傅里叶变换)处理得到的结果。图8所示的图表的横轴表示次数(阶数)，纵轴表示傅里叶系数(振幅)。在图8中，实线表示将实测值的波形进行FFT处理而得到的，虚线表示对利用上述式(5)的算出值的波形进行FFT处理而得到的。

如图8所示，在关于算出值的虚线中，能够确认3个极大部。将包含各极大部的各个频带，从次数较小一方起作为低频带A、中频带B、高频带C。低频带A中的虚线与低频带A中的实线大致一致。因为实线仅为缸内压力的成分，所以该频带(低频带A)中的虚线认为是缸内压力的成分。

另一方面，在中频带B和高频带C中，虚线与实线相背离。作为该背离的原因，能够列举由于放电路径的伸长而导致的二次电流(I₂)和二次电压(V₂)的平缓的变动、和由于再放电而导致的二次电流(I₂)和二次电压(V₂)的急剧的变动。即，能够认为，中频带B的虚线中包含放电路径伸长的频率成分，高频带C的虚线中包含再放电的频率成分。

另外，伴随再放电发生的绝缘击穿，产生电容放电(电弧放电)。如上所述，KIM关系式在感应放电或辉光放电时成立。因此，在高频带C中，不能适用KIM关系式。

于是，在本实施方式中，从二次电流(I₂)和二次电压(V₂)的波形中除去中频带B和高频带C(即高频成分)，然后，利用上述式(5)计算缸内压力(p)。由此，能够得到消除了放电路径伸长和再放电的频率成分的影响的算出值(缸内压力(p))。在除去放电路径伸长的频率成分后，成为假想(设想)的无风状态，放电路径的长度固定为电极间(电极210、220间)的最短距离。此外，本发明涉及的高频成分包括放电路径伸长的频率成分和再放电的频率成分。

在进行中频带B和高频带C的除去时，如果使用通常的模拟低通滤波器电路，则产生响应延迟、相位偏移。其结果是，计算出的缸内压力的精度降低。为此，在低频带A与中频带B之间设置截止次数(截止阶数)，使截止次数以上的虚线的值为零进行逆FFT处理(FFT逆处理)。由此，能够降低响应延迟、相位偏移。

[缸内压力检测处理]

接着，关于由本实施方式的整体控制部81进行的缸内压力检测处理，参照图9进行说明。

图9是表示本实施方式的缸内压力检测处理的顺序的流程图。

首先，整体控制部81检测二次电流(I₂)和二次电压(V₂)(S1)。在S1的处理中，检测二次电流(I₂)和二次电压(V₂)的放电波形(放电期间的波形)。

接着，整体控制部81从放电波形中除去高频成分，从除去高频成分后的波形获取二次电流(I₂)和二次电压(V₂)的值(S2)。在S2的处理中，以使预先决定的截止次数以上(次数范围)为零的方式进行FFT处理，之后，通过进行逆FFT处理，除去高频成分。其中，截止次数，基于利用燃烧压力传感器(为了得到实测值而准备的标准传感器)获得的缸内压力的波形中的频率成分而设定。

接着，整体控制部81利用将KIM关系式进行转换而得到的上述式(5)计算缸内压力(p)(S3)。在S3的处理后，整体控制部81结束缸内压力检测处理。这样，通过从二次电流(I₂)和二次电压(V₂)的放电波形中除去高频成分，能够形成假想的无风状态，能够消除放电路径伸长的影响。即，能够将放电路径的长度固定为电极间的最短距离。其结果是，能够以良好的精度检测(算出)缸内压力(p)。

图10是表示评价本实施方式的缸内压力(p)的检测精度的例子的图。图10中所示的各图表的横轴表示放电开始后的时间[msec]。图7所示的各图表的纵轴表示二次电流(I₂)[A]、二次电压(V₂)[kV]、缸内压力(p)[kPa]。

在图10中，表示二次电流(I₂)和二次电压(V₂)的实线是表示进行上述的FFT处理和逆FFT处理而将高频成分除去后得到的。另外，表示缸内压力(p)的实线是利用燃烧压力传感器测量缸内压力(p)得到的实测值。表示缸内压力(p)的虚线是利用上述的式(5)计算出的算出值。具体而言，将放电路径的长度(l)作为电极间距离，将除去了高频成分的二次电流(I₂)和二次电压(V₂)代入关系式中，其结果是得到由虚线表示的缸内压力(p)。

利用上述式(5)计算出的算出值即虚线，与利用燃烧压力传感器得到的实测值即实线的背离变小。由此，能够确认到缸内压力(p)的检测精度(计算精度)提高。其结果是，能够按气缸区分地高精度地进行各个气缸的燃烧控制，能够改善车辆的耗油量。

2.总结

如以上所说明，上述实施方式的缸内压力检测方法，利用二次侧线圈(二次侧线圈320)的信息检测缸内压力(p)。利用该缸内压力检测方法，从二次侧线圈的放电波形中除去高频成分，从除去了高频成分的放电波形获取二次电流(I₂)和二次电压(V₂)的信息。根据上述式(1)(式(5))计算缸内压力(p)。由此，能够使火花塞(火花塞200)的电极间(中心电极210与外侧电极220之间)为假想的无风状态，能够消除放电路径伸长、再放电的影响地检测缸内压力(p)。其结果是，能够以高精度进行缸内压力(p)的检测，能够实现与气缸的部件特性相应的燃烧控制。因此，能够实现耗油量性能的提高。另外，由于不需要使用燃烧压力传感器检测缸内压力(p)，因此能够削减部件数量，实现内燃机系统的低成本化。

另外，在上述的实施方式的缸内压力检测方法中，式(1)中的放电路径的长度(l)为火花塞(火花塞200)中的电极间的最短距离。由此，能够能够将再现性高的电极间距离用作放电路径的长度。另外，能够不需要进行放电路径的长度的检测。

另外，在上述的实施方式的缸内压力检测方法中，高频成分的除去，通过关于二次电流和二次电压的波形数据使预先决定的次数范围为零而进行FFT处理，之后进行逆FFT处理而实现。由此，能够除去高频成分，并且能够降低响应延迟、相位偏移。

另外，在上述的实施方式的缸内压力检测方法中，预先决定的阶数范围，根据利用燃烧压力传感器获取的实测值的压力波形中的频率成分而决定。由此，能够正确地决定要除去的高频成分，能够更可靠地除去放电路径伸长的频率成分、再放电的频率成分。

另外，上述实施方式的内燃机控制装置(控制装置1)具有：一次侧线圈(一次侧线圈310)；当一次侧线圈的通电被截断时，产生电动势的二次侧线圈；和与二次侧线圈连接的火花塞(火花塞200)。并且，具有控制部(整体控制部81)，其从二次侧线圈的放电波形除去高频成分，从除去了高频成分的放电波形获取二次电流和二次电压的信息，并且根据上述式(1)(式(5))计算缸内压力。由此，能够消除放电路径伸长、再放电的影响地检测缸内压力(p)。其结果是，能够进行精度良好的缸内压力(p)的检测，能够实现与气缸的部件特性相匹配的燃烧控制。因此，能够实现耗油量性能的提高。另外，由于不需要利用燃烧压力传感器检测缸内压力(p)，因此能够削减部件个数而实现内燃机系统的低成本化。

此外，本发明的缸内压力检测方法和内燃机控制装置，也能够适用于具有缸内压力传感器(燃烧压力传感器)的内燃机。在此情况下，通过将缸内压力传感器的输出与利用缸内压力检测方法检测到的缸内压力(p)相比较，也能够实施缸内压力传感器的诊断。另外，在缸内压力传感器故障了的情况下，通过利用本发明的缸内压力检测方法检测缸内压力来控制内燃机，能够实现故障后保持工作(Fail operation)的控制。

以上，关于本发明的缸内压力检测方法、缸内压力传感器诊断方法和内燃机控制装置的实施方式，包括其作用效果在内进行了说明。但是，本发明的缸内压力检测方法、缸内压力传感器诊断方法和内燃机控制装置不限于上述的实施方式，在不脱离权利要求书所记载的发明的主旨的范围内，能够实施各种变形。

另外，上述的实施方式是为了便于理解本发明地进行说明而详细地说明了的内容，不限定于具有所说明的全部结构。另外，能够将一个实施方式的结构的一部分置换为其它实施方式的结构，另外，也能够在一个实施方式的结构中增加其它实施方式的结构。另外，关于各实施方式的结构的一部分，也能够进行其它结构的增加、省略、置换。

例如，在上述的实施方式中，采用了整体控制部81进行缸内压力检测处理的结构。但是，本发明的缸内压力检测处理，也可以由与控制装置1分别设置的控制部、例如数字信号处理器(DNP)进行。在此情况下，能够防止二次侧线圈的噪声混入控制装置1。另外，在控制装置1之外还设置了进行缸内压力检测处理的控制部的情况下，由该控制部和控制装置1构成内燃机控制装置。

附图标记的说明

1…控制装置、10…模拟输入部、20…数字输入部、30…A/D转换部、40…RAM、50…MPU、60…ROM、70…I/O端口、80…输出电路、81…整体控制部、82…燃料喷射控制部、83…点火控制部、84…气缸判断部、85…角度信息生成部、86…转速信息生成部、87…吸气量测量部、88…负荷信息生成部、89…水温测量部、100…内燃机、110…空气净化器、111…吸气管、112…吸气歧管、113…节流阀、115…吸气温度传感器、120…环形齿轮、123…曲轴、125…加速踏板、130…燃料箱、131…燃料泵、132…压力调节器、133…燃料配管、134…燃料喷射装置、150…气缸、151…吸气阀、152…排气阀、160…排气歧管、161…三元催化剂、170…活塞、200…火花塞、210…中心电极、211…放电路径、220…外侧电极、230…绝缘体、300…点火线圈、310…一次侧线圈、320…二次侧线圈、330…直流电源、340…点火器(通电控制电路)、400…电路。

Claims (6)

1.一种缸内压力检测方法，其利用内燃机的二次侧线圈的信息检测缸内压力，所述内燃机具有一次侧线圈、当所述一次侧线圈的通电被截断时产生电动势的所述二次侧线圈、和与所述二次侧线圈连接的火花塞，所述缸内压力检测方法的特征在于：

从所述二次侧线圈的放电波形中除去高频成分，

从除去了高频成分的所述放电波形获取二次电流和二次电压的信息，并根据以下的式(1)计算缸内压力，

(数学式1)

其中，V₂为二次电压，I₂为二次电流，p为缸内压力，p₀为大气压，l为放电路径的长度。

2.如权利要求1所述的缸内压力检测方法，其特征在于：

所述放电路径的长度为所述火花塞的电极间的最短距离。

3.如权利要求1或2所述的缸内压力检测方法，其特征在于：

对于二次电流和二次电压的波形数据，以使预先决定的次数范围为零的方式进行FFT处理，之后进行逆FFT处理，由此除去所述高频成分。

4.如权利要求3所述的缸内压力检测方法，其特征在于：

所述预先决定的次数范围，根据利用燃烧压力传感器获取到的实测值的压力波形中的频率成分而决定。

5.一种缸内压力传感器诊断方法，其特征在于：

利用通过权利要求1所述的缸内压力检测方法检测到的缸内压力和缸内压力传感器的输出，实施该缸内压力传感器的诊断。

6.一种内燃机控制装置，其对具有一次侧线圈、当所述一次侧线圈的通电被截断时产生电动势的二次侧线圈、和与所述二次侧线圈连接的火花塞的内燃机进行控制，所述内燃机控制装置的特征在于：

包括控制部，其从所述二次侧线圈的放电波形中除去高频成分，并且从除去了高频成分的所述放电波形获取二次电流和二次电压的信息，根据以下的式(1)计算缸内压力，

(数学式1)

其中，V₂为二次电压，I₂为二次电流，p为缸内压力，p₀为大气压，l为放电路径的长度。