JP2003138977A - エンジンの筒内圧検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】筒内圧センサの出力特性が温度によって変化し
ても、筒内圧を精度良く検出できるようにする。 【解決手段】エンジンが停止していて、かつ、エンジン
の冷却水温度が所定温度範囲内であるときに、吸気バル
ブと排気バルブとの少なくとも一方が開いている気筒の
筒内圧センサの出力を、大気圧相当のセンサ出力として
サンプリングする。一方、排気行程中における吸気バル
ブの開時期直前又はバルブオーバーラップ中において、
筒内圧センサの出力をサンプリングする。そして、前記
大気圧相当のセンサ出力と排気行程中にサンプリングし
たセンサ出力との偏差を、筒内圧センサの温度に依存し
た出力特性の変化分として演算し、前記出力偏差で補正
したセンサ出力に基づいて筒内圧の検出を行なわせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、筒内圧センサを用
いてエンジンのシリンダ内圧を検出するエンジンの筒内
圧検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、エンジンの燃焼状態（空燃比
・吸入空気量・ノッキングなど）を判断するために、シ
リンダ内の圧力（筒内圧）を検出する筒内圧センサを用
いることが知られている（特開平１１−１９３７４３号
公報参照）。前記特開平１１−１９３７４３号公報に
は、大気圧変動があっても筒内圧センサによって高精度
に筒内圧を検出できるように、シリンダ内が大気圧に近
い圧力となるクランク角領域で、筒内圧センサで検出し
た筒内圧と吸気管内圧センサで検出した吸気管内圧との
差圧を算出し、筒内圧センサにより検出された筒内圧を
前記差圧で補正する構成が開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記筒内圧
センサは、一般に温度条件によって出力特性が変化する
性質を有し、筒内圧センサの温度によって検出精度が大
きくばらつくという問題があった。上記従来の吸気管内
圧に基づく補正制御では、大気圧の変化に対する補正を
施すことはできるが、温度条件による影響を補正するこ
とができず、温度条件に因らずにエンジンの筒内圧を精
度良く検出させることができないという問題がある。

【０００４】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、温度条件によるセンサ出力特性の変化に対応して
筒内圧を高精度に検出することができるエンジンの筒内
圧検出装置を提供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記載の
発明は、エンジンの停止状態における筒内圧センサの出
力値と、エンジン運転状態での排気行程中における筒内
圧センサの出力値との偏差を、前記出力値の補正値とし
て演算し、前記補正値に基づいて補正した前記出力値に
基づいて筒内圧を検出する構成とした。

【０００６】上記構成によると、エンジンの停止状態に
おける筒内圧センサの出力値は、大気圧相当の値であ
り、また、排気行程中はシリンダ内が排気管を介して大
気解放される状態であって、排気行程中の筒内圧センサ
の出力値も大気圧に相当する値になり、温度による出力
特性の変化がない場合には、それぞれでの出力値は略同
等になり、両者の偏差は、エンジンの停止・運転による
温度条件の違いに基づく出力特性の変化を反映すること
になる。

【０００７】ここで、前記偏差に基づいて筒内圧センサ
の出力値を補正すれば、エンジン運転による温度変化の
影響を排除することになる。請求項２記載の発明では、
エンジンの停止状態であって、かつ、吸気バルブと排気
バルブとの少なくとも一方が開いている状態での筒内圧
センサの出力値に基づいて、前記補正値を演算する構成
とした。

【０００８】上記構成によると、エンジンの停止状態で
あっても、吸気バルブ及び排気バルブが共に閉じていて
シリンダ内に圧力が閉じ込められているときには、シリ
ンダ内が大気圧ではない可能性があるので、吸気バルブ
と排気バルブとの少なくとも一方が開いている状態であ
ることを条件として付加する。請求項３記載の発明で
は、エンジンの停止状態であって、かつ、エンジンの温
度が予め記憶された温度領域内であるときの筒内圧セン
サの出力値に基づいて、前記補正値を演算する構成とし
た。

【０００９】上記構成によると、エンジンの停止状態で
あっても、エンジンの温度が予め記憶された温度領域か
ら外れているときには、温度条件による出力特性の変化
があり、そのときの出力を基準値として用いるのは不適
切であるので、予め記憶された温度領域内であることを
条件として付加する。即ち、センサ出力値と筒内圧との
相関を特定したときの温度領域内であれば、センサ出力
はそのときの大気圧を正しく示していることになるの
で、温度条件を限定することで、前記センサ出力値と筒
内圧との相関を特定したときの温度条件からの温度変化
による出力特性の変化を把握する。

【００１０】請求項４記載の発明では、エンジン運転状
態での排気行程中であって、かつ、吸気バルブの開時期
直前における筒内圧センサの出力値に基づいて、前記補
正値を演算する構成とした。上記構成によると、排気行
程中であって、特にシリンダ内が大気圧に近づくタイミ
ングとして、吸気バルブが開く直前のタイミングに限定
して、筒内圧センサの出力値をサンプリングさせる。

【００１１】請求項５記載の発明では、エンジン運転状
態での排気行程中であって、かつ、バルブオーバーラッ
プ中における筒内圧センサの出力値に基づいて、前記補
正値を演算する構成とした。上記構成によると、排気行
程中であって、特にシリンダ内が大気圧に近づくタイミ
ングとして、排気バルブと吸気バルブとが共に開いてい
るバルブオーバーラップ中に限定して、筒内圧センサの
出力値をサンプリングさせる。

【００１２】

【発明の効果】請求項１記載の発明によると、エンジン
停止状態での大気圧相当のセンサ出力値と、エンジン運
転状態での大気圧相当のセンサ出力値との違いから、エ
ンジンの停止・運転による温度条件の違いに基づく出力
特性の変化を判断し、該出力特性の変化を補正するの
で、温度条件が変化しても筒内圧を精度良く検出するこ
とができるという効果がある。

【００１３】請求項２記載の発明によると、シリンダ内
が吸気バルブ及び／又は排気バルブを介して大気開放さ
れていることを条件として付加して大気圧相当出力をサ
ンプリングさせる構成としたことで、エンジン停止状態
で大気圧相当のセンサ出力をより確実に検出させること
ができるという効果がある。請求項３記載の発明による
と、基準となる温度条件での大気圧相当出力をサンプリ
ングさせることで、温度条件の変化による出力特性の変
化を精度良く判断させることができるという効果があ
る。

【００１４】請求項４記載の発明によると、吸気バルブ
が開かれる直前（バルブオーバーラップ直前）で筒内圧
センサの出力値をサンプリングさせることで、エンジン
運転状態において大気圧に相当するセンサ出力を精度良
くサンプリングさせることができるという効果がある。
請求項５記載の発明によると、バルブオーバーラップ中
に筒内圧センサの出力値をサンプリングさせることで、
エンジン運転状態において大気圧に相当するセンサ出力
を精度良くサンプリングさせることができるという効果
がある。

【００１５】

【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１は、実施形態における車両用エ
ンジンの構成図であり、エンジン１０１の吸気管１０２
には、スロットルモータ１０３ａでスロットルバルブ１
０３ｂを開閉駆動する電子制御スロットル１０４が介装
され、該電子制御スロットル１０４及びカム軸で開閉駆
動される吸気バルブ１０５を介して、燃焼室１０６内に
空気が吸入される。

【００１６】また、各気筒の吸気バルブ１０５上流側の
吸気ポート１３０には、電磁式の燃料噴射弁１３１が設
けられ、該燃料噴射弁１３１は、噴射パルス信号に応じ
て開弁駆動され、所定圧力に調整された燃料を吸気ポー
ト１３０内に噴射する。但し、燃料噴射弁１３１がシリ
ンダ内に直接燃料を噴射する構成であっても良い。

【００１７】燃焼室１０６内に形成された混合気は、図
示省略した点火プラグによる火花点火によって着火燃焼
し、シリンダ内の燃焼排気は排気バルブ１０７を介して
排出され、フロント触媒１０８及びリア触媒１０９で浄
化された後、大気中に放出される。マイクロコンピュー
タを内蔵するエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）
１１４には、各種センサからの検出信号が入力され、こ
れらの検出信号に基づいて前記電子制御スロットル１０
４におけるスロットル開度，燃料噴射弁１３１による燃
料噴射量及び燃料噴射時期、及び、点火プラグによる点
火時期を制御する。

【００１８】前記各種センサとしては、エンジン１０１
の吸入空気量Ｑを検出するエアフローメータ１１５、ア
クセルペダルの開度ＡＰＯを検出するアクセルペダルセ
ンサＡＰＳ１１６、クランク軸１２０から単位角度信号
ＰＯＳを取り出すクランク角センサ１１７、スロットル
バルブ１０３ｂの開度ＴＶＯを検出するスロットルセン
サ１１８，エンジン１０１の冷却水温度Ｔｗを検出する
水温センサ１１９、カム軸１２１から気筒判別信号ＰＨ
ＡＳＥを取り出すカムセンサ１２２が設けられている。

【００１９】尚、前記クランク角センサ１１７から出力
される単位角度信号ＰＯＳに基づき、前記エンジンコン
トロールユニット１１４においてエンジン回転速度Ｎｅ
が算出される。また、各気筒毎に筒内圧を検出する筒内
圧センサ１２３がシリンダヘッドに設けられている。

【００２０】前記エンジンコントロールユニット１１４
は、前記筒内圧センサ１２０からの検出信号に基づいて
気筒毎に燃焼状態（空燃比・吸入空気量・ノッキングな
ど）を検出して、該検出結果に基づいて空燃比制御や点
火時期制御などを行うが、筒内圧センサ１２０の温度に
よる出力特性の変化に対応して筒内圧を正しく検出する
ために、図２のフローチャートに示すようにして、前記
筒内圧センサ１２０の出力を補正するようになってい
る。

【００２１】図２のフローチャートにおいて、ステップ
Ｓ１では、前記各種センサで検出されるエンジン１の運
転条件（冷却水温度Ｔｗ，エンジン回転速度Ｎｅなど）
を読み込む。ステップＳ２では、エンジン１０１が停止
しているか否かを、例えば前記単位角度信号ＰＯＳの発
生の有無に基づいて判別する。

【００２２】エンジン１０１が停止しているときには、
ステップＳ３へ進み、エンジン１０１の冷却水温度Ｔｗ
が、予め記憶された雰囲気温度の常温域に相当する温度
範囲Ｘ＜Ｔｗ＜Ｙ（例えば、１０℃＜Ｔｗ＜２０℃或い
は２０℃＜Ｔｗ＜３０℃）であるか否かを判別する。エ
ンジン１０１が停止していて、かつ、エンジン１０１の
温度を代表する冷却水温度Ｔｗが前記温度範囲内である
ときには、ステップＳ４へ進む。

【００２３】ステップＳ４では、吸気バルブ１０５と排
気バルブ１０７との少なくとも一方が開いている気筒に
設けられている筒内圧センサ１２３の検出出力を、大気
圧相当の検出出力として求める。前記吸気バルブ１０５
と排気バルブ１０７との少なくとも一方が開いている気
筒がいずれの気筒であるかの判別は、エンジン１０１が
停止した時点のクランク角位置に基づいて行なわれる。

【００２４】エンジン１０１が停止していて、かつ、吸
気バルブ１０５と排気バルブ１０７との少なくとも一方
が開いているシリンダ内は、大気圧と同じ圧力になって
おり、然も、エンジン１０１の温度（冷却水温度Ｔｗ）
が前記温度範囲内であれば、筒内圧センサ１２３は、温
度による影響を大きく受けることなく、本来の大気圧相
当の検出出力を発生する。

【００２５】即ち、筒内圧センサ１２３の出力と筒内圧
との相関は、前記温度範囲内である基準温度状態で決定
されており、前記温度範囲内であれば、エンジン１０１
が停止していて、かつ、吸気バルブ１０５と排気バルブ
１０７との少なくとも一方が開いている気筒に設けられ
た筒内圧センサ１２３の出力は、そのときの大気圧を正
しく表す値になる。

【００２６】一方、ステップＳ２でエンジン１０１が運
転中であると判別された場合、又は、ステップＳ３で冷
却水温度Ｔｗが所定温度範囲内でないと判別されたとき
には、そのときの大気圧に対応する筒内圧センサ１２３
を求めることができないので、ステップＳ５へ進み、最
近にステップＳ４でサンプリングしたセンサ出力を、今
回の大気圧相当値して用いる設定を行なう。

【００２７】但し、ステップＳ２又はステップＳ４の条
件が成立せずに、大気圧相当値であるセンサ出力をサン
プリングできなかったときには、そのまま本ルーチンを
終了させるようにしても良い。ステップＳ６では、エン
ジン１０１の運転中に排気行程中であって、シリンダ内
が大気圧に近い状態になるクランク角位置で筒内圧セン
サ１２３の出力をサンプリングする。

【００２８】排気行程中においてシリンダ内が大気圧に
近づくクランク角位置は、排気行程後期であり、特に、
吸気バルブ１０５の開時期直前、又は、排気バルブ１０
７と吸気バルブ１０５とが共に開いているバルブオーバ
ーラップ中のクランク角位置とすることが好ましい（図
３参照）。ステップＳ７では、前記エンジン１０１の停
止時に求めておいた大気圧相当のセンサ出力と、前記ス
テップＳ６で求めた排気行程中でのセンサ出力との偏差
を演算する。

【００２９】出力偏差＝（大気圧相当の出力−排気行程
中センサ出力） 前記ステップＳ６で求めたセンサ出力も、大気圧に相当
する出力であり、温度の影響がないとすれば、前記出力
偏差は０になる。しかし、筒内圧センサ１２３は温度に
よって出力特性が変化し、同じ圧力を検出したときの出
力に違いが生じるので、前記出力偏差は、エンジン１０
１の運転停止状態と運転状態との温度の違いによる出力
特性の違いを示す。

【００３０】ステップＳ８では、燃焼状態の判別に用い
る筒内圧センサ１２３の出力に、前記出力偏差を加算し
て補正する。そして、ステップＳ９では、前記ステップ
Ｓ８において出力偏差で補正した筒内圧センサ１２３の
出力に基づいて筒内圧の検出（燃焼状態の判別）を行な
わせる。

【００３１】例えば、筒内圧センサ１２３の温度が上昇
することで、同じ圧力に対するセンサ出力が低下するも
のとすると、前記出力偏差はプラスの値になり、センサ
出力が、温度上昇に伴う出力特性の変化分（減少変化
分）だけ補正（増大補正）され、該補正されたセンサ出
力は、前記大気圧相当の出力を求めたときの温度条件で
の実筒内圧とセンサ出力との相関に対応する出力とな
る。

【００３２】従って、上記出力偏差に応じてセンサ出力
を補正することで、筒内圧センサ１２３の温度条件の変
化に関わらずに、補正後のセンサ出力から筒内圧を精度
良く検出でき、以って、燃焼状態の判断に基づくエンジ
ン１０１の制御精度を向上させることができる。尚、前
記出力偏差は、筒内圧センサ１２３毎に演算させ、筒内
圧センサ１２３毎に個別にセンサ出力の補正を行なわせ
ることが好ましい。

【００３３】また、前記出力偏差を平滑化処理してセン
サ出力の補正に用いるようにし、排気行程中センサ出力
のサンプリング毎のばらつきによって、センサ出力の補
正処理がばらつくことを回避することが好ましい。更
に、筒内圧センサ１２３の温度に相関する運転条件（エ
ンジン負荷，エンジン回転速度など）毎に前記出力偏差
を学習し、該学習結果に基づいてセンサ出力を補正させ
ることもできる。

【００３４】また、筒内圧センサ１２３として、単独で
シリンダヘッドに装着されるタイプの他、点火プラグの
座金として装着されるタイプのものであっても良く、筒
内圧センサ１２３の形式・構造が限定されるものではな
い。また、吸排気バルブ１０５，１０７を例えば電磁石
によって開閉駆動する電磁動弁機構を備えるエンジンで
あれば、エンジンの停止時における大気圧相当の出力を
サンプリングするときに、強制的に吸排気バルブ１０
５，１０７を開弁させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態におけるエンジンのシステム構成
図。

【図２】実施の形態における筒内圧センサ出力の補正制
御を示すフローチャート。

【図３】実施の形態において筒内圧センサ出力を補正す
るための補正値を求めるための筒内圧のサンプリングタ
イミングを示すクランク角とバルブリフト量との相関
図。

【符号の説明】

１０１…エンジン １０４…電子制御スロットル １０５…吸気バルブ １０７…排気バルブ １１４…エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ） １１５…エアフローメータ １１６…アクセルペダルセンサ １１７…クランク角センサ １１８…スロットルセンサ １１９…水温センサ １２０…クランク軸 １２１…カム軸 １２２…カムセンサ １２３…筒内圧センサ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンの筒内圧に応じて出力値が変化す
   る筒内圧センサを備え、 エンジンの停止状態における前記筒内圧センサの出力値
   と、エンジン運転状態での排気行程中における前記筒内
   圧センサの出力値との偏差を、前記出力値の補正値とし
   て演算し、 前記補正値に基づいて補正した前記出力値に基づいて筒
   内圧を検出することを特徴とするエンジンの筒内圧検出
   装置。
2. 【請求項２】前記エンジンの停止状態であって、かつ、
   吸気バルブと排気バルブとの少なくとも一方が開いてい
   る状態での前記筒内圧センサの出力値に基づいて、前記
   補正値を演算することを特徴とする請求項１記載のエン
   ジンの筒内圧検出装置。
3. 【請求項３】前記エンジンの停止状態であって、かつ、
   エンジンの温度が予め記憶された温度領域内であるとき
   の前記筒内圧センサの出力値に基づいて、前記補正値を
   演算することを特徴とする請求項１又は２記載のエンジ
   ンの筒内圧検出装置。
4. 【請求項４】前記エンジン運転状態での排気行程中であ
   って、かつ、吸気バルブの開時期直前における前記筒内
   圧センサの出力値に基づいて、前記補正値を演算するこ
   とを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のエ
   ンジンの筒内圧検出装置。
5. 【請求項５】前記エンジン運転状態での排気行程中であ
   って、かつ、バルブオーバーラップ中における前記筒内
   圧センサの出力値に基づいて、前記補正値を演算するこ
   とを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のエ
   ンジンの筒内圧検出装置。