JP2002276451A - 内燃機関の大気圧検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】機関の各気筒の筒内圧を検出する筒内圧検出手
段により大気圧を検出する。 【解決手段】各気筒の筒内圧を検出する筒内圧検出手段
により機関始動前に筒内圧を検出し、これを筒内圧記憶
手段で記憶する。該記憶した筒内圧検出時の各気筒の吸
気弁及び排気弁の開閉状態を状態判定手段で事後的に判
定し、大気圧検出手段によって、前記記憶した筒内圧の
うち、吸気弁及び排気弁の少なくとも一方が開弁してい
た判定された気筒の筒内圧を大気圧として検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関の大気圧検
出装置に関し、特に機関の各気筒の筒内圧を検出する筒
内圧検出手段により大気圧を検出する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、内燃機関のエンジン制御を精
度よく行うため、各圧力センサの検出値に対して大気圧
補正を施すことが行われている。例えば、特開平１１−
１９３７４３号公報に記載されている内燃機関の筒内圧
検出装置は、筒内圧が大気圧に近い圧力値をとると推定
される所定のクランク角度範囲にて筒内圧センサによっ
て検出された筒内圧を基準筒内圧とし、該基準筒内圧と
前記所定のクランク角度範囲にて吸気圧センサによって
検出された吸気管内の絶対圧との差圧を算出し、筒内圧
をこの差圧分で補正することにより、検出した筒内圧の
大気圧補正を行っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来のも
のは、大気圧を直接検出するものではないため、複雑な
割には検出精度の保証が難しい。また、筒内圧のみの大
気圧補正しか行うことができず、筒内圧センサ以外の圧
力センサの検出値に対して大気圧補正を行う場合等にお
いては、別途大気圧センサが設ける必要がある。

【０００４】本発明は、以上のような実情に鑑みなされ
たものであって、機関の各気筒の設けられた筒内圧セン
サを用いて容易かつ正確に大気圧を検出することを目的
とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そのため、請求項１に係
る発明は、機関の運転停止時で、かつ、吸気弁及び排気
弁の少なくとも一方が開弁している気筒の筒内圧を大気
圧として検出することを特徴とする。請求項２に係る発
明は、図１に示すように、機関の各気筒に設けられ、各
気筒の筒内圧を検出する筒内圧検出手段と、該筒内圧検
出手段が機関始動前に検出した各気筒の筒内圧を記憶す
る筒内圧記憶手段と、前記機関始動前の筒内圧検出時に
おける各気筒の吸気弁及び排気弁の開閉状態を事後的に
判定する状態判定手段と、前記筒内圧記憶手段により記
憶された筒内圧のうち、前記状態判定手段により、前記
機関始動前の筒内圧検出時に吸気弁及び排気弁の少なく
とも一方が開弁していたと判定された気筒の筒内圧を大
気圧として検出する大気圧検出手段と、を含んで構成さ
れたことを特徴とする。

【０００６】請求項３に係る発明は、前記大気圧検出手
段は、吸気弁及び排気弁少なくとも一方が開弁していた
と判定された気筒が複数あるときは、前記筒内圧記憶手
段により記憶された筒内圧のうち、該複数の気筒の筒内
圧の平均値を大気圧として検出することを特徴とする。

【０００７】請求項４に係る発明は、前記状態判定手段
が、機関の始動開始から気筒判別完了までのクランク軸
の回転角と気筒判別完了時における各気筒のクランク角
位置とに基づいて、前記機関始動前の各気筒の吸気弁及
び排気弁の開閉状態を判定することを特徴とする

【０００８】

【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、機関の運
転停止時で、かつ、吸気弁及び排気弁の少なくとも一方
が開弁している気筒の筒内圧は、大気圧と等価な状態と
なっており、かかる気筒の筒内圧を検出することで大気
圧が検出できる。従って、筒内圧検出手段により大気圧
を検出するよう構成することで、大気圧検出用のセンサ
機能の代替が可能となり、全体としてのコストダウンを
図ることができる。

【０００９】請求項２に係る発明によれば、各気筒の筒
内圧を検出する筒内圧検出手段によって機関始動前に検
出された筒内圧を記憶し、該筒内圧検出時の各気筒の吸
気弁及び排気弁の開閉状態を事後的に判定して、前記記
憶した筒内圧にうち、吸気弁及び排気弁の少なくとも一
方が開いていたと判定された気筒で検出された筒内圧を
大気圧として検出することにより、確実に大気圧と等価
な状態となっている気筒の筒内圧を大気圧として検出で
きる。これにより、筒内圧検出手段を用いて、容易かつ
高精度に大気圧を検出できる。

【００１０】請求項３に係る発明によれば、機関始動前
の筒内圧検出時に、吸気弁及び排気弁の少なくとも一方
が開弁していたと判定された気筒が複数あるときは、該
複数の気筒で検出し、記憶した筒内圧の平均値を大気圧
として検出することで、筒内圧検出手段間のばらつきを
抑えつつ、大気圧を検出できる。

【００１１】請求項４に係る発明によれば、気筒判別完
了は、機関始動からのクランク軸の回転角及び各気筒の
基準位置からのクランク角位置が既知となるので、気筒
判別完了時の各気筒のクランク角位置に対して、機関始
動から気筒判別完了までのクランク角（クランク軸の回
転角度）分を逆算することにより、各気筒の機関始動前
の筒内圧検出時におけるクランク角位置を算出でき、吸
気弁及び排気弁の開閉状態を判定できる。

【００１２】そして、該クランク角位置の算出結果を、
あらかじめ設定した吸気弁又は排気弁が開弁しているク
ランク角位置と比較することで、機関始動前の筒内圧検
出時に吸気弁又は排気弁が開弁していた気筒を容易に判
定できる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
基づいて説明する。図２は、本発明の一実施形態を示す
内燃機関のシステム図である。図２において、エンジン
（内燃機関）１の吸気通路２には、吸入空気流量Ｑａを
検出するエアフローメータ３が設けられており、スロッ
トル弁４により吸入空気量Ｑａを制御する。

【００１４】エンジン１の各気筒には、燃焼室５内に燃
料を噴射する電磁式の燃料噴射弁６、燃焼室５内で火花
点火を行う点火プラグ７が設けられており、吸気弁８を
介して吸入された空気に対して、電子制御により前記燃
料噴射弁６から燃料を噴射して所定の混合気を形成し、
該混合気を前記燃焼室５内で圧縮し、点火プラグ７によ
る火花点火によって着火する。

【００１５】ここで、前記各気筒別に設けられる燃料噴
射弁６を個別に制御することで、各気筒別に異なる空燃
比の混合気を形成させることが可能となっている。エン
ジン１の排気は、排気弁９を介して燃焼室５から排気通
路１０に排出され、図示しない排気浄化触媒及びマフラ
ーを介して大気中に放出される。コントロールユニット
（Ｃ／Ｕ）２０は、マイクロコンピュータを含んで構成
され、エアフローメータ３からの吸入空気量信号Ｑ、ス
ロットルセンサ１１からのスロットル弁開度信号ＴＶ
Ｏ、クランク角センサ１２からのクランク角信号、カム
センサ１４からの気筒判別信号、水温センサ１４からの
冷却水温度信号Ｔｗ、筒内圧センサ１５からの燃焼圧信
号Ｐ等が入力され、燃料噴射弁６による燃料噴射量，点
火プラグ７の点火時期等を制御する。

【００１６】ここで、エアフローメータ３は、エンジン
１の吸入空気量を質量流量として検出し、スロットルセ
ンサ１１は、スロットル弁４の開度ＴＶＯをポテンショ
メータによって検出する。また、クランク角センサ１２
は、単位クランク角毎の単位角度信号と、基準クランク
角位置毎の基準角度信号とをそれぞれ出力し、カムセン
サ１３は、気筒別に異なる気筒判別信号を出力する。水
温センサ１４は、エンジン１のウォータージャケット内
の冷却水温度Ｔｗを検出する。

【００１７】なお、前記クランク角センサ１２から出力
される単位角度信号の所定時間内における発生数又は基
準角度信号の発生周期を計測することでエンジン１の回
転速度Ｎｅが算出でき、基準クランク角位置からの単位
角度信号をカウントすることで単位クランク角毎のクラ
ンク角位置が検出される。また、前記基準角度信号間に
発生する気筒判別信号を検出することで気筒判別を行
う。

【００１８】筒内圧センサ１５（筒内圧検出手段）は、
例えば、実開昭６３−１７４３２号公報に開示されるよ
うな点火プラグ７の座金として装着されるリング状の圧
電素子からなるものであって、点火プラグ７の締付け荷
重に対する相対圧として燃焼圧を検出するセンサであ
り、各気筒の点火プラグ７毎に装着して各気筒の筒内圧
Ｐ（燃焼圧）を検出する。

【００１９】なお、前記筒内圧センサ１５は、上記のよ
うに点火プラグ７の座金として装着されるタイプの他、
センサ部を直接燃焼室内に臨ませて筒内圧を絶対圧とし
て検出するタイプのものであっても良い。ここで、前記
燃料噴射弁６から噴射される噴射量の制御は、Ｃ／Ｕ２
０により、以下のようにして行なわれる。

【００２０】まず、エアフローメータ３で検出された吸
入空気量Ｑと、クランク角センサ１２からの検出信号か
ら算出したエンジン回転速度Ｎｅとに基づいて目標空燃
比に対応する基本燃料噴射量Ｔｐ（＝Ｋ×Ｑ／Ｎｅ；Ｋ
は定数）を算出する。次に、該基本燃料噴射量Ｔｐに、
冷却水温度Ｔｗ等の運転条件に応じた補正や燃焼圧信号
Ｐに基づいて演算する燃焼トルクの変動量（燃焼圧の変
動率）が所定の目標値となるような補正を施して最終的
な燃料噴射量Ｔｉを求める。

【００２１】そして、前記燃料噴射量Ｔｉに相当するパ
ルス幅の駆動パルス信号を前記燃料噴射弁６に所定タイ
ミングで出力する。燃料噴射弁６には、図示しないプレ
ッシャレギュレータで所定圧力に調整された燃料が供給
されるようになっており、前記駆動パルス信号のパルス
幅に比例する量の燃料を噴射供給して、所定空燃比の混
合気を形成させる。

【００２２】また、前記Ｃ／Ｕ２０は、前記筒内圧セン
サ１５を用いて大気圧を検出するよう構成されている。
すなわち、筒内圧が大気圧と等価になっている状態、本
実施形態では、エンジン停止時であって、かつ、吸気弁
及び排気弁の少なくとも一方が開弁している状態の気筒
の筒内圧を検出し、これを大気圧とする。具体的には、
エンジン始動直前に各気筒の筒内圧を検出、記憶し、気
筒判別完了後、事後的に前記記憶した筒内圧検出時にお
ける各気筒の吸気弁及び排気弁の開閉状態を判定する。
そして、前記記憶した筒内圧のうち、吸気弁又は排気弁
が開弁していたと判定された気筒の筒内圧を大気圧とし
て検出する。

【００２３】かかる筒内圧センサによる大気圧の検出に
ついて、図３のタイミングチャートにより説明する。ま
ず、エンジン始動開始（Ｓ）直前の各気筒の筒内圧セン
サの出力を検出し、記憶する。次に、エンジン始動開始
と同時に単位角度信号の検出によるクランク軸回転角の
検出を開始する。気筒判別が完了したら、エンジン始動
開始（Ｓ）から気筒判別完了（Ｋ）までのクランク軸回
転角（ｎ0）を記憶する。

【００２４】また、気筒判別完了時の各気筒の基準クラ
ンク角位置（本実施形態では、圧縮行程のＴＤＣ）に対
するクランク角位置（ｎ1、ｎ2、ｎ3、ｎ4）を、基準角
度信号からの単位角度信号をカウントすることにより算
出する。そして、算出した各気筒の基準クランク角位置
に対するクランク角位置（ｎ1、ｎ2、ｎ3、ｎ4）から、
前記記憶したエンジン始動開始（Ｓ）から気筒判別完了
（Ｋ）までのクランク軸回転角（ｎ0）を減算すること
で、エンジン始動前、すなわち、記憶した筒内圧検出時
における各気筒の基準クランク角位置に対するクランク
角位置（ｎ1'＝ｎ1−ｎ0、ｎ2'＝ｎ2−ｎ0、ｎ3'＝ｎ3
−ｎ0、ｎ4'＝ｎ4−ｎ0）を算出する。

【００２５】該算出したエンジン始動前における各気筒
の基準クランク角位置に対するクランク角（ｎ1'、ｎ
2'、ｎ3'、ｎ4'）が、吸気弁及び排気弁の少なくとも一
方が開弁している期間としてあらかじめ設定した基準ク
ランク角位置に対するクランク角度内（Ｔ1〜Ｔ2又はＴ
1'〜Ｔ2'）にあれば、その気筒はエンジン始動前に大気
圧と等価な状態にあったと判定し、前記読込んだ筒内圧
センサ出力のうち、該気筒の筒内圧センサ出力を大気圧
として検出する。

【００２６】以上の筒内圧センサによる大気圧検出を図
４のフローチャートに示す。ステップ１（図ではＳ１と
記す。以下同様）では、エンジンの始動前（エンジン始
動開始位置Ｓ）の各気筒（＃１、＃２、＃３、＃４）の
筒内圧センサ１５の出力Ｐ1、Ｐ2、Ｐ3、Ｐ4を読込み、
記憶する。ステップ２では、エンジンの始動開始と同時
に、エンジン始動開始位置（Ｓ）からのクランク軸回転
角の検出を開始する。

【００２７】ステップ３では、気筒判別が完了したか否
かを判断する。気筒判別が完了していれば、ステップ４
に進み、エンジン始動開始位置（Ｓ）から気筒判別完了
位置（Ｋ）までのクランク軸回転角（ｎ0）を記憶す
る。ステップ５では、気筒判別結果より、気筒判別完了
時（Ｋ）における各気筒の基準クランク角位置（圧縮行
程のＴＤＣ）に対するクランク角位置（ｎ1、ｎ2、ｎ
3、ｎ4）を算出する。

【００２８】ステップ６では、前記ステップ１において
筒内圧センサの出力の読込みを行った時点における各気
筒の吸気弁又は排気弁の開閉状態を判定する。ここで、
各気筒の吸気弁又は排気弁の開閉状態の判定は、上述し
たように、気筒判別完了時の各気筒のクランク角位置
（ｎ1、ｎ2、ｎ3、ｎ4）から前記気筒判別完了までのク
ランク軸回転角（ｎ0）分遡ることにより、エンジン始
動開始前の各気筒のクランク各位置を算出することによ
り行う。

【００２９】ステップ７では、ステップ６で算出した筒
内圧センサ出力の平均値を大気圧として記憶する。以上
のようにして、エンジン停止時で、かつ、吸気弁及び排
気弁の少なくとも一方が開弁している気筒の筒内圧を検
出することにより、筒内圧センサを用いて大気圧を容易
に検出できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る筒内圧検出装置を示すブロック
図。

【図２】本発明に係る一実施形態のエンジンのシステム
図。

【図３】本発明に係るエンジンの各気筒のタイミングチ
ャート。

【図４】本発明に係る大気圧の検出を示すフローチャー
ト。

【符号の説明】

１ エンジン ２ 吸気通路 ３ エアフローメータ ４ スロットル弁 ６ 燃料噴射弁 ７ 点火プラグ ９ 排気弁 １０ 排気通路 １１ スロットルセンサ １２ クランク角センサ １３ カムセンサ １４ 水温センサ １５ 筒内圧センサ ２０ コントロールユニット

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】機関の運転停止時で、かつ、吸気弁及び排
   気弁の少なくとも一方が開弁している気筒の筒内圧を大
   気圧として検出することを特徴とする内燃機関の大気圧
   検出装置。
2. 【請求項２】機関の各気筒に設けられ、各気筒の筒内圧
   を検出する筒内圧検出手段と、 該筒内圧検出手段が機関始動前に検出した各気筒の筒内
   圧を記憶する筒内圧記憶手段と、 前記機関始動前の筒内圧検出時における各気筒の吸気弁
   及び排気弁の開閉状態を事後的に判定する状態判定手段
   と、 前記筒内圧記憶手段により記憶された筒内圧のうち、前
   記状態判定手段により、前記機関始動前の筒内圧検出時
   に吸気弁及び排気弁の少なくとも一方が開弁していたと
   判定された気筒の筒内圧を大気圧として検出する大気圧
   検出手段と、 を含んで構成されたことを特徴とする請求項１に記載の
   内燃機関の大気圧検出装置。
3. 【請求項３】前記大気圧検出手段は、吸気弁及び排気弁
   少なくとも一方が開弁していたと判定された気筒が複数
   あるときは、前記筒内圧記憶手段により記憶された筒内
   圧のうち、該複数の気筒の筒内圧の平均値を大気圧とし
   て検出することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関
   の大気圧検出装置。
4. 【請求項４】前記状態判定手段は、機関の始動開始から
   気筒判別完了までのクランク軸回転角と気筒判別完了時
   における各気筒のクランク角位置とに基づいて、前記機
   関始動前の各気筒の吸気弁及び排気弁の開閉状態を判定
   することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載に内
   燃機関の大気圧検出装置。