JP2002276455A - 内燃機関の筒内圧検出装置 - 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
段の出力特性のばらつきを補正して燃焼トルク（燃焼
圧）の変動を精度よく検出する。 【解決手段】状態判別手段が各気筒の筒内圧が大気圧と
略同一であると判断したときに、各気筒の筒内圧検出手
段の出力値を検出する。該検出した出力値が基準出力値
となるように補正値設定手段により各筒内圧検出手段の
補正値を設定し、記憶する。燃焼圧計測時は、筒内圧補
正手段により各筒内圧検出手段の出力をそれぞれの補正
値で補正して出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の各気筒
の筒内圧を検出する筒内圧検出装置に関し、詳しくは、
各気筒それぞれに設けられる筒内圧検出手段の個体間の
ばらつきを補正する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から気筒別に筒内圧センサを設け、
燃焼圧変動を検出することによって機関のトルクを検出
し、各気筒別の平均有効圧、あるいは、全気筒平均の平
均有効圧を算出して、該平均有効圧の変動を抑制するよ
うに空燃比や点火時期を制御するものが知られている。

【０００３】ところで、各気筒別の燃焼圧を検出する筒
内圧センサの出力特性にばらつきがあると、実際には他
の気筒と同一のトルクを発生している場合であっても、
センサ出力値の小さい気筒の対してトルクを増加させる
ように燃料量、点火時期を制御してしまうため、気筒間
のトルク段差が生じるといった問題がある。このため、
所定の運転条件における各筒内圧センサの出力が一致す
るような補正を行い、筒内圧センサの出力特性のばらつ
きによる影響を抑制するものがある（特開平３−１３４
５３５号公報、特開平４−９５８３８号公報、特開平９
−７２８０９号公報参照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来のも
のは、いずれも機関運転中における筒内圧センサの出力
を検出して補正するものであるため、各気筒間の燃料噴
射制御のばらつきや吸入空気量のばらつき等も含んだ出
力に基づいて補正することとなり、筒内圧センサ自身の
ばらつきのみを高精度に抽出して補正することはできな
いと共に、補正値の算出も面倒なものとなる。

【０００５】また、所定のピストン位置で各筒内圧セン
サの出力を検出するようにしたものでは、ピストン位置
を高精度に検出することが難しく、気筒間でピストン位
置の検出のばらつきを含むおそれがある。このため、上
記従来のものでは、筒内圧センサ自身の出力特性のばら
つきを高精度に補正することができなかった。

【０００６】筒内圧センサ自身の出力特性のばらつきを
無くしておくことは、他の要素のばらつきを含んだ筒内
圧センサ出力を補正するための前提的な事項であり、高
精度な補正を行っておく必要がある。本発明は、以上の
ような問題に鑑みなされたものであって、気筒毎に設け
られた筒内圧センサ個体間のばらつきを容易かつ正確に
補正できる内燃機関の燃焼圧検出装置を提供することを
目的とする。

【０００７】

【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、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、各気
筒の筒内圧が大気圧と略同一となる状態を判別する状態
判別手段と、該状態判別手段が、各気筒の筒内圧が大気
圧と略同一な状態にあると判断したときに前記各筒内圧
検出手段の出力値に対し、これらの出力値をそれぞれ基
準出力値とするように補正値を設定する補正値設定手段
と、前記各筒内圧検出手段の出力値を、前記補正値設定
手段で設定された補正値によりそれぞれ補正し、最終的
な筒内圧値として出力する筒内圧補正手段と、を含んで
構成されたことを特徴とする。

【０００８】請求項２に係る発明は、前記補正値設定手
段は、前記各筒内圧検出手段のうちいずれか１つの筒内
圧検出手段の出力値を基準出力値とし、他の筒内圧検出
手段の出力値を補正する補正値を設定することを特徴と
する。請求項３に係る発明は、前記補正値設定手段は、
各筒内圧検出手段の出力値と前記基準出力値との比率と
して補正値を設定することを特徴とする。

【０００９】請求項４に係る発明は、前記補正値設定手
段は、各筒内圧検出手段の出力値と前記基準出力値との
差分として補正値を設定することを特徴とする。請求項
５に係る発明は、前記状態判別手段は、機関の運転停止
から所定時間以上経過している場合を各気筒の筒内圧が
大気圧と略同一な状態にあると判別することを特徴とす
る。

【００１０】請求項６に係る発明は、前記状態判別手段
は、機関の始動前を各気筒の筒内圧が大気圧と略同一な
状態にあると判別することを特徴とする。

【００１１】

【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、状態判別
手段が、各気筒の筒内圧が大気圧と略同一な状態である
と判別したときに各筒内圧検出手段の出力値を検出する
ので、他のばらつきの影響を排除して、筒内圧検出手段
自身の出力特性のばらつきのみを検出できる。

【００１２】そして、補正値設定手段により、前記検出
した各筒内圧検出手段の出力値が基準出力値となるよう
に補正値をそれぞれ設定し、筒内圧補正手段が各筒内圧
検出手段の出力値をそれぞれに設定された補正値により
補正し最終的な筒内圧値とすることで、筒内圧検出手段
自身の出力特性ばらつきを確実に吸収して、機関の出力
変動（燃焼圧の変動）を精度よく検出できる。

【００１３】このため、更に精密な燃焼制御が可能とな
り、更なるリーン限界の拡大により燃費の向上、排気性
能の向上を図ることも可能となる。請求項２に係る発明
によれば、検出した筒内圧検出手段の出力値のうちいず
れか１つを前記基準出力値とするので、補正値算出のた
めの工数を減らすことができる。

【００１４】請求項３に係る発明によれば、筒内圧検出
手段の出力特性のばらつきが、比例的に現れる傾向を有
する場合には、筒内圧検出手段の出力値と前記基準出力
値との比率として補正値を設定することで、各気筒の筒
内圧検出手段の補正値を容易に算出できる。請求項４に
係る発明によれば、筒内圧検出手段の出力特性のばらつ
きが、ドリフトとして現れる傾向を有する場合には、筒
内圧検出手段の出力値と前記基準出力値との差分として
補正値を設定することで、各気筒の筒内圧検出手段の補
正値を容易に算出できる。

【００１５】請求項５に係る発明によれば、機関の運転
停止から経過時間を検出することにより、筒内圧が大気
圧と略同一な状態であるか否かを容易に判断できる。請
求項６に係る発明によれば、機関の始動前であることを
判断することにより、筒内圧が大気圧と略同一な状態で
あるか否かを容易に判断できる。

【００１６】

【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。

【００１７】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。

【００１８】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／Ｕ２０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ＴＶＯ、
クランク角センサ１２からのクランク角信号、水温セン
サ１３からの冷却水温度信号Ｔｗ、筒内圧センサ１４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。

【００１９】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、所定ピストン
位置毎の基準角度信号とをそれぞれ出力し、水温センサ
１３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。

【００２０】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が算出できる。筒内圧センサ１４（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。なお、前記筒内圧
センサ１４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。

【００２１】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／Ｕ２０により、以下のようにして
行なわれる。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。

【００２２】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。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。

【００２３】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。また、前記Ｃ／Ｕ２０は、前記筒内圧セン
サ１５の出力特性のばらつきを補正するように構成され
ている。

【００２４】すなわち、各気筒の筒内圧が大気圧と略同
一となっている状態（例えばエンジン始動前やエンジン
停止から所定時間経過後で大気圧と等価になっている状
態）において検出した各筒内圧センサ１５の出力が、基
準出力値となるようにそれぞれの補正値を算出し、該補
正値を燃焼圧測定時に用いるようにしている。かかる補
正を図３示すフローチャートに基づいて説明する。

【００２５】なお、本実施形態は４気筒エンジンのもの
であり、＃１気筒が前記特定した１の気筒である。図３
において、ステップ１（図ではＳ１と記す。以下同様）
では、イグニッションがＯＮされると、エンジンの始動
前（スタータスイッチＯＮ前）の各気筒（＃１、＃２、
＃３、＃４）の筒内圧センサ１５の出力Ｐ1、Ｐ2、Ｐ
3、Ｐ4を読み込む。

【００２６】ステップ２では、エンジン停止から所定時
間経過しているか否かを判断する。ここで、前記所定時
間は、前述したように、エンジン停止後に各気筒の筒内
圧が大気圧と等価になるために要する時間（例えば１０
秒）であり、各エンジンに応じて設定される。所定時間
経過している場合は、ステップ３に進む。ステップ３で
は、＃１気筒の筒内圧センサ１５の補正値Ｋ1をＫ1＝１
として設定する。すなわち、＃１気筒の筒内圧センサ出
力値を基準出力値とする。

【００２７】ステップ４では、＃１気筒の筒内圧センサ
出力値Ｐ1を基準に＃２気筒の筒内圧センサの補正値Ｋ2
をＫ2＝Ｐ2／Ｐ1として算出する。ステップ５では、同
様に、＃１気筒の筒内圧センサ出力値Ｐ1を基準に＃３
気筒の筒内圧センサの補正値Ｋ3をＫ3＝Ｐ3／Ｐ1として
算出する。ステップ６では、同様に、＃１気筒の筒内圧
センサ出力値Ｐ1を基準に＃４気筒の筒内圧センサの補
正値Ｋ4をＫ4＝Ｐ4／Ｐ1として算出する。

【００２８】ステップ７では、前記補正値Ｋ1、Ｋ2、Ｋ
3、Ｋ4を学習値として記憶する。そして、燃焼圧計測時
の各筒内圧センサ出力を該補正値で除算して各気筒の最
終的な燃焼圧として出力する。ステップ３に戻って、所
定時間経過していない場合、すなわち、各気筒の筒内圧
が大気圧と略同一な状態にない場合は、筒内圧センサ自
身の出力特性のばらつきを精度よく補正できないため、
本制御は行わない。

【００２９】なお、前記ステップ１とステップ２はどち
らを先に行ってもよく、エンジン停止から所定時間経過
していることを判断してから、各気筒の筒内圧センサの
出力値を読み込むようにしてもよい。また、上記の実施
形態では、各気筒の筒内圧センサ出力値を基準出力値で
除算することにより各筒内圧センサの補正値を算出して
いるが、センサ出力のばらつきがドリフトとして現れる
タイプの筒内圧センサの場合には、図４に示すように、
基準出力値との差を用いて補正するようにしてもよい。

【００３０】すなわち、ステップ１１で各気筒の筒内圧
センサの出力（Ｐ1、Ｐ2、Ｐ3、Ｐ4）を読み込み、ステ
ップ１２でエンジン停止から所定時間経過しているか否
かを判断する。所定時間経過していれば、ステップ１３
に進み、＃１気筒の筒内圧センサの出力値Ｐ1を基準出
力値とする。ステップ１４では、＃２気筒の筒内圧セン
サの補正値Ｋ2'を、Ｋ2＝Ｐ2−Ｐ1として算出する。

【００３１】ステップ１５では、＃３気筒の筒内圧セン
サの補正値Ｋ3'を、Ｋ3＝Ｐ3−Ｐ1として算出する。ス
テップ１６では、＃４気筒の筒内圧センサの補正値Ｋ4'
を、Ｋ4＝Ｐ4−Ｐ1として算出する。ステップ１７で
は、各補正値（Ｋ2'、Ｋ3'、Ｋ4'）を学習値として記憶
し、該補正値を燃焼圧計測時の各筒内圧センサ出力から
減算して各気筒の最終的な燃焼圧として出力する。

【００３２】以上により、各筒内圧センサの出力特性の
ばらつきを確実に吸収できるので、燃焼圧の変動を精度
よく検出することができ、更に精度よく燃焼制御が可能
となる。なお、上記実施形態では、エンジン停止からの
経過時間を判断することにより各気筒の筒内圧が大気圧
と略同一な状態であるか否かを判別したが、エンジン始
動前を判断することで各気筒の筒内圧が大気圧と略同一
な状態であると判別するようにしてもよい。

【００３３】また、＃１気筒の筒内圧センサの出力値を
基準出力値としたが、これに代えて＃２、＃３、＃４い
ずれかの気筒の筒内圧センサ出力値を基準出力値として
もよく、基準出力値をあらかじめ設定されたものとし
て、全ての気筒の筒内圧センサ出力値を、該基準出力値
と一致するように補正する構成としてもよい。

【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】本発明に係る筒内圧センサの補正値の算出を示
すフローチャート。

【図４】本発明に係る筒内圧センサの補正値の算出を示
すフ他のフローチャート

【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 水温センサ １４ 筒内圧センサ ２０ コントロールユニット

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】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、 各気筒の筒内圧が大気圧と略同一となる状態を判別する
   状態判別手段と、 該状態判別手段が、各気筒の筒内圧が大気圧と略同一な
   状態にあると判断したときに前記各筒内圧検出手段の出
   力値に対し、これらの出力値をそれぞれ基準出力値とす
   るように補正値を設定する補正値設定手段と、 前記各筒内圧検出手段の出力値を、前記補正値設定手段
   で設定された補正値によりそれぞれ補正し、最終的な筒
   内圧値として出力する筒内圧補正手段と、 を含んで構成されたことを特徴とする内燃機関の筒内圧
   検出装置。
2. 【請求項２】前記補正値設定手段は、前記各筒内圧検出
   手段のうちいずれか１つの筒内圧検出手段の出力値を基
   準出力値とし、他の筒内圧検出手段の出力値を補正する
   補正値を設定することを特徴とする請求項１に記載の内
   燃機関の筒内圧検出手段。
3. 【請求項３】前記補正値設定手段は、各筒内圧検出手段
   の出力値と前記基準出力値との比率として補正値を設定
   することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の内
   燃機関の筒内圧検出装置。
4. 【請求項４】前記補正値設定手段は、各筒内圧検出手段
   の出力値と前記基準出力値との差分として補正値を設定
   することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の内
   燃機関の筒内圧検出装置。
5. 【請求項５】前記状態判別手段は、機関の運転停止から
   所定時間以上経過している場合を各気筒の筒内圧が大気
   圧と略同一な状態にあると判別することを特徴とする請
   求項１から請求項４のいずれか１つに記載の内燃機関の
   筒内圧検出装置。
6. 【請求項６】前記状態判別手段は、機関の始動前を各気
   筒の筒内圧が大気圧と略同一な状態にあると判別するこ
   とを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１つに
   記載の内燃機関の筒内圧検出装置。