JP2007107506A - Maximum cylinder pressure information detection device for engine and ignition timing control device using same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジンの筒内圧が最大となる状態に関る情報、特にエンジンの筒内圧が最大となるクランク角の検出装置及びそれを用いた点火時期の制御装置に関する。 The present invention relates to information relating to a state in which the in-cylinder pressure of the engine becomes maximum, and more particularly, to a crank angle detection device that maximizes the in-cylinder pressure of the engine and an ignition timing control device using the same.
一般にエンジンの機関効率を考えると、最小進角で良好なトルクが得られるクランク角、所謂MBT(ミニマム・アドバンス・フォア・ベストトルク)付近で点火するのが良いとされており、エンジンの状態により点火時期を変えるMBT制御が既に行われている。すなわち、点火時期が最適(MBT)でエンジントルクが最大となっている場合、最大筒内圧力は、所定のクランク角(15°ATDC)になることが知られているため、この所定のクランク角(15°ATDC)で筒内圧力が最大になるように点火時期を制御すればよい。 In general, considering the engine efficiency of the engine, it is said that it is better to ignite in the vicinity of the so-called MBT (Minimum Advance For Best Torque), the crank angle at which a good torque can be obtained with the minimum advance angle. MBT control for changing the ignition timing has already been performed. That is, when the ignition timing is optimal (MBT) and the engine torque is maximum, the maximum in-cylinder pressure is known to be a predetermined crank angle (15 ° ATDC). The ignition timing may be controlled so that the in-cylinder pressure becomes maximum at (15 ° ATDC).
この制御を行うには、気筒内の圧力を検出することが必要となるので、筒内圧センサを用いて気筒内圧力を検出し、その検出結果に応じて点火時期を制御することになる。例えば、特許文献1では、筒内圧センサによる筒内圧の検知精度を高めるために、クランク角2°毎にプログラムを走らせて筒内圧が最大となるクランク角θPmaxを算出し、この算出したクランク角が所定の目標クランク角と一致するように点火時期を制御することが記載されている。
In order to perform this control, it is necessary to detect the pressure in the cylinder. Therefore, the cylinder pressure is detected using an in-cylinder pressure sensor, and the ignition timing is controlled according to the detection result. For example, in
しかしながら、上記特許文献1では、クランク角2°毎にプログラムを走らせて筒内圧情報を処理しながら筒内圧が最大となるクランク角θPmaxを算出しているため、制御系への演算負荷が非常に大きくなるし、検出精度を更に向上させようとすれば筒内圧情報を取り込むクランク角間隔を更に細かくする必要が生じ制御系への演算負荷が更に大きくなる。このため、制御系への演算負荷を抑えようとすると筒内圧情報を取り込むクランク角間隔を大きくせざるを得なくなり、今度は検出制度が低下する問題がある。
本発明は、コストを抑えつつも制御系への演算付加を軽減して筒内圧が最大となるクランク角を検出可能なエンジンの最大筒内圧情報検出装置及びそれを用いた点火時期装置を提供することを、その目的とする。
However, in
The present invention provides an engine maximum in-cylinder pressure information detecting device capable of detecting a crank angle at which in-cylinder pressure is maximized by reducing calculation addition to a control system while suppressing cost, and an ignition timing device using the same. That is the purpose.
上記目的を達成するため、本発明に係るエンジンの最大筒内圧情報検出装置は、エンジンの気筒内の圧力を検出する筒内圧検出手段と、筒内圧検出手段からの筒内圧情報を微分する微分回路と、微分回路からの微分出力がゼロクロスするタイミングを検出するゼロクロス検出回路と、エンジンの圧縮上死点近傍の基準クランク角に達するタイミングを検出する基準タイミングセンサと、所定のクランク角間隔でパルス信号を出力するクランク角センサと、基準タイミングセンサが基準タイミングを検出してからゼロクロス検出回路がゼロクロスを検出するまでの区間を計測する論理ゲート回路と、論理ゲート回路により検出される区間におけるクランク角センサのパルス数を計数するカウンタ回路とを有し、基準クランク角とカウンタ回路の出力とに基づいてエンジンの気筒内の筒内圧が最大となるクランク角を検出することを特徴としている。 In order to achieve the above object, an engine maximum in-cylinder pressure information detecting device according to the present invention includes an in-cylinder pressure detecting means for detecting a pressure in a cylinder of the engine, and a differentiation circuit for differentiating in-cylinder pressure information from the in-cylinder pressure detecting means. A zero-cross detection circuit that detects the timing at which the differential output from the differentiation circuit crosses zero, a reference timing sensor that detects the timing at which the reference crank angle near the compression top dead center of the engine is reached, and a pulse signal at predetermined crank angle intervals Angle sensor, a logic gate circuit that measures the interval from when the reference timing sensor detects the reference timing until the zero cross detection circuit detects zero cross, and a crank angle sensor in the interval detected by the logic gate circuit Counter circuit for counting the number of pulses of the reference crank angle and the counter circuit Cylinder pressure in the cylinder of the engine based on the force is characterized by detecting a crank angle of maximum.
本発明に係るエンジンの最大筒内圧情報検出装置では、筒内圧検出手段からの筒内圧情報をピークホールドして最大筒内圧を検出するピークホールド回路を更に有することを特徴としている。
本発明に係るエンジンの最大筒内圧情報検出装置では、エンジンは多気筒であり、角気筒の筒内圧検出手段からの筒内圧情報を合成するマルチプレクサを更に有し、ピークホールド回路はマルチプレクサからの出力を受けて各気筒の最大筒内圧を順次検出することを特徴としている。
The maximum in-cylinder pressure information detecting device for an engine according to the present invention is characterized by further having a peak hold circuit for peak-holding the in-cylinder pressure information from the in-cylinder pressure detecting means to detect the maximum in-cylinder pressure.
In the maximum in-cylinder pressure information detecting apparatus for an engine according to the present invention, the engine is multi-cylinder, further includes a multiplexer for synthesizing in-cylinder pressure information from the in-cylinder pressure detecting means of the angular cylinder, and the peak hold circuit is an output from the multiplexer. In response, the maximum in-cylinder pressure of each cylinder is sequentially detected.
本発明に係る、エンジンに設けられた点火手段の点火時期を制御する装置であって、上記何れかの最大筒内圧情報検出装置によって検出された最大筒内圧となるクランク角に応じて基本点火時期を進角または遅角制御することを特徴としている。 An apparatus for controlling the ignition timing of an ignition means provided in an engine according to the present invention, wherein the basic ignition timing is determined in accordance with a crank angle at which the maximum in-cylinder pressure is detected by any one of the maximum in-cylinder pressure information detecting devices. Is controlled to advance or retard.
本発明によれば、微分回路、ゼロクロス検出回路、論理ゲート回路、カウンタ回路を有機的に組み合わせることで、エンジンの圧縮上死点近傍の基準クランク角から筒内圧情報の微分出力がゼロクロスするまでの区間におけるクランク角センサのパルス数と基準クランク角とに基づいて筒内圧が最大となるクランク角を算出するので、特別なソフトや大容量の演算制御処理能力の必要がなくなり、コストを抑えながらも制御系への負荷を軽減して最大筒内圧となるクランク角を検出することができる。 According to the present invention, the differential output of the in-cylinder pressure information is zero-crossed from the reference crank angle near the compression top dead center of the engine by organically combining the differential circuit, the zero cross detection circuit, the logic gate circuit, and the counter circuit. The crank angle at which the in-cylinder pressure is maximized is calculated based on the number of pulses of the crank angle sensor in the section and the reference crank angle, eliminating the need for special software and large-capacity calculation control processing capability, while reducing costs It is possible to reduce the load on the control system and detect the crank angle at the maximum in-cylinder pressure.
本発明によれば、上記エンジンの最大筒内圧情報検出装置によって検出された最大筒内圧となるクランク角に応じて基本点火時期を進角または遅角制御するので、機関トルクを効率よく得ることができる。 According to the present invention, the basic ignition timing is advanced or retarded in accordance with the crank angle that is the maximum in-cylinder pressure detected by the maximum in-cylinder pressure information detecting device of the engine, so that the engine torque can be obtained efficiently. it can.
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。図1において全体構成を説明する。図1に符合1で示すエンジンの気筒2の上部には、点火プラグ3と筒内圧検出手段としての筒内圧センサ4とが、燃焼室5に臨むように装着されている。本形態において、筒内圧センサ4は吸気バルブ6の近傍に配置されている。筒内圧センサ4は気筒内の燃焼圧力を圧電素子によって電荷に変換し、電荷出力Sをチャージアンプ7に出力する。チャージアンプ7は、いわゆる電荷−電圧変換増幅器であり、電荷出力Sを信号に変換して電気回路で構成される筒内圧情報処理回路30に出力する。筒内圧情報処理回路30は後述するように最大筒内圧や最大筒内圧となるクランク角を算出して制御手段となるエンジンコントロールユニット(以下「ECU」と記す)10に出力する。なお、電圧信号Sは筒内圧センサ4で検知された圧力情報となる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The overall configuration will be described with reference to FIG. A
ECU10は、CPU21、ROM22、RAM23およびI/Oポート24により構成された周知のコンピュータであり、これらはコモンバス25により互いに接続されている。ECU10は、計測用の図示しないタイマーを備えている。CPU11は、ROM12に予め書き込まれているプログラムに従ってI/Oポート24より必要とする外部データを取り込むと共に、RAM23との間でデータの授受を行いながら必要な処理値等を演算処理し、必要に応じて処理したデータをI/Oポート24へ出力する。I/Oポート24には、エアフローセンサ11によって検出される吸入空気流量Qa、クランク角センサ12によって検出されるエンジン1のクランク角信号Caなどの各種センサからの信号が入力される。I/Oポート24からは点火信号Spを点火プラグ3に出力するとともに、噴射信号Siを燃料噴射用のインジェクタ14に出力する。ROM22には、エンジン回転数Neと負荷情報となる吸入空気流量Qaとから図示しない基本点火時期と基本燃料噴射量のデータが記憶されている。つまり、ECU10は、入力される各センサ情報に基づいて点火時期や燃料供給制御を行う機能を備えている。
The ECU 10 is a known computer including a
ECU10には、I/Oポート24を介して筒内圧情報処理回路30が接続されている。筒内圧情報処理回路30は、燃焼室5内の最大筒内圧力(Pmax)と、最大筒内圧力となるクランク角(θPmax)を算出するものである。筒内圧情報処理回路30には、圧力検出センサ4で検出された圧力情報S(電圧信号S)と、基準タイミングセンサ8によって検出される基準タイミング信号SGTと、クランク角センサ12によって検出されるエンジン1のクランク角信号Caと、リセット信号とが入力される。本形態において、リセット信号にはECU10が出力する噴射信号Siを用いている。
An in-cylinder pressure
基準タイミングセンサ8爆発間隔(6気筒エンジンではクランク角で120度、4気筒エンジンでは180度)毎に各気筒の圧縮上死点(TDC)前の所定位置、例えばBTDC5°で〔H〕レベルから〔L〕レベルに立ち下がるパルスとなる基準タイミング信号SGTを出力する。クランク角センサ12は、クランク角の単位角度(例えば、1°)毎に(H)レベルのパルスとなる単位信号Caを出力する。なお、単位信号Caのパルスを計数することにより、エンジン回転数Neを知ることかでき、この処理はECU10により行われる。
筒内圧情報処理回路30は、図2,3に示すように、ピークホールド回路31、微分回路32、ゼロ点検出回路33、論理ゲート34、カウンタ回路35を備えている。ピークホールド回路31は、筒内圧検出センサ4で検出された気筒内の圧力情報Sとリセット信号となる噴射信号Siが入力されることで、圧力情報Sをリセット信号が入力されるまで保持して最大筒内圧力(Pmax)を検出し、リセット信号が入力されると、保持した値をリセットする。微分回路32は、筒内圧検出センサ4で検出された圧力情報(筒内圧信号)Sが入力されることで、この筒内圧信号を微分演算する。ゼロ点検出回路33は、微分回路32からの微分出力が入力されることで、この微分出力がゼロとなるゼロクロスタイミングを検出する。論理ゲート34には、SGT信号とゼロクロスタイミング信号とクランク角信号Caが入力され、図4に斜線で示す区間Lだけを抽出する。本形態において、論理ゲート34は、図2に示すようにNOR回路で構成されている。カウンタ回路35には、論理ゲート34で抽出された区間L信号におけるクランク角信号Caとリセット信号が入力され、クランク角信号Caを区間L分だけカウントする。つまり、基準クランク角(BTDC5°)から最大筒内圧力(Pmax)となるまでのクランク角信号Caのパルス数だけをカウントするとともに、リセット信号が入力されると、カウントをリセットする。
これにより、基準クランク角と最大筒内圧力になったクランク角のクランク角度差を算出することができ、この角度差と基準クランク角とに基づいて最大筒内圧力になったクランク角を算出することができる。
The in-cylinder pressure
Thus, the crank angle difference between the reference crank angle and the crank angle at which the maximum in-cylinder pressure is reached can be calculated, and the crank angle at which the maximum in-cylinder pressure is reached is calculated based on this angle difference and the reference crank angle. be able to.
次に、最大筒内圧情報を用いた点火時期制御についての基本的な原理について説明する。吸入空気流量Qaおよびエンジン回転数Neに基づいて、点火時期や燃料噴射量がECU10で演算されるが、このとき筒内圧が最大筒内圧(Pmax)となる時期(クランク角θPmax)が所定の目標値θ1(15°ATDC)に一致するように点火時期を調整すればMBTは達成することかできる。 Next, the basic principle of ignition timing control using maximum in-cylinder pressure information will be described. The ECU 10 calculates the ignition timing and the fuel injection amount based on the intake air flow rate Qa and the engine speed Ne. At this time, the timing (crank angle θPmax) at which the in-cylinder pressure becomes the maximum in-cylinder pressure (Pmax) is a predetermined target. MBT can be achieved by adjusting the ignition timing so as to coincide with the value θ1 (15 ° ATDC).
すなわち、エンジン1が始動すると、エアフローセンサ11、クランク角センサ12及び筒内圧検出センサ4からの信号を取り込み、クランク角信号Caからエンジン回転数Neを求める。そして吸入空気流量Qaとエンジン回転数Neから基本点火時期をECU10が演算処理する。筒内圧検出センサ4からの圧力情報Sはピークホールド回路31と微分回路32に入力され、ピークホールド回路31で最大筒内圧力(Pmax)を検出し、微分回路32で微分演算し、ゼロ点検出回路33で最大筒内圧タイミングと見なすゼロクロスタイミングを検出する。そして、論理ゲート34で基準クランク角タイミングであるSGT信号の立ち下がりからゼロクロスタイミングまでの区間L(図4参照)だけを抽出し、カウンタ回路35で1度毎のクランク角信号Caをカウントすることで、最大筒内圧タイミングとなるクランク角(θPmax)を算出する。
That is, when the
算出された最大筒内圧力(Pmax)と最大筒内圧タイミングとなるクランク角(θPmax)は、ECU10に入力される。ECU10では、ROM22に予め記憶された圧縮上死点後の所定の目標値θ1とθPmaxとを比較する。本形態において目標値θ1は、15°ATDCとしている。そして、目標値θ1=θPmaxの場合には、MBTとなる点火時期であるので基本点火時期を補正しないで点火プラグ3から火花が飛ぶように点火信号Spを出力する。
The calculated maximum in-cylinder pressure (Pmax) and the crank angle (θPmax) serving as the maximum in-cylinder pressure timing are input to the
一方、目標値θ1=θPmaxの条件を満たしていない場合には、目標値θ1とθPmaxとの差を判断する。そして、θPmaxが目標値θ1よりも遅角している場合には基本点火時期を進角補正し、進角補正したタイミングで点火プラグ3から火花が飛ぶように点火信号Spを出力する。目標値θ1<θPmaxでない場合、すなわちθPmaxが目標値θ1よりも進角している場合には基本点火時期を遅角補正し、遅角補正したタイミングで点火プラグ3から火花が飛ぶように点火信号Spを出力する。
On the other hand, if the condition of target value θ1 = θPmax is not satisfied, the difference between target value θ1 and θPmax is determined. When θPmax is retarded from the target value θ1, the basic ignition timing is advanced, and an ignition signal Sp is output so that a spark is emitted from the
このように、筒内圧検出センサ3で検出された筒内圧情報Sを微分して当該微分出力がゼロクロスするタイミングを検出し、圧縮上死点前5度で出力されるパルス信号(SGT)の出力時からゼロクロスパルスが検出されるまでの区間Lにおけるクランク信号のパルス数を計測して最大筒内圧タイミングとなるクランク角(θPmax)を算出するので、特別なソフトや大容量の演算制御処理能力の高必要がなくなり、コストを抑えながらも制御系への負荷を軽減して最大筒内圧となるタイミングを検出することができる。
In this way, the in-cylinder pressure information S detected by the in-cylinder
図5、図6に本発明の別な実施形態を示す。この形態ではECU10に対して筒内圧情報処理回路40が接続されている。筒内圧情報処理回路40は、基本的には筒内圧情報処理回路30と同様の構成であるので、相違点についてのみ説明する。筒内圧情報処理回路40の特徴は、マルチプレクサ50と論理ゲート51を備えて点にある。すなわち、この形態では各気筒2に設けた筒内圧検出センサ3からそれぞれ出力される筒内圧信号(圧力情報S)と、各気筒に対応する抽出信号とをマルチプレクサ50に入力し、どの気筒からも筒内圧信号(圧力情報S)が入らない期間を設けるようにしている。論理ゲート51にも抽出信号が入力され、この筒内圧信号(圧力情報S)が入らない期間を抽出して各気筒に対するリセット信号としている。マルチプレクサ50は、入力された筒内圧信号(圧力情報S)を合成し、ピークホールド回路31に入力している。また、微分回路32にも合成された筒内圧信号(圧力情報S)が入力される。
5 and 6 show another embodiment of the present invention. In this embodiment, an in-cylinder pressure
このような構成の点火制御回路40においては、吸入空気流量Qaとエンジン回転数Neから基本点火時期がECU10で演算処理され、各気筒の筒内圧検出センサ4からの圧力情報Sがマルチプレクサ50を介してピークホールド回路31と微分回路32に合成された値として入力され、ピークホールド回路31で各気筒の最大筒内圧力(Pmax)を検出し、微分回路32でそれぞれの気筒の値を微分演算し、ゼロ点検出回路33で最大筒内圧と見なす各気筒のゼロクロス位置を検出する。そして、論理ゲート34を用いて圧縮上死点前5度で出力されるパルス信号であるSGT信号の立ち下がりからゼロクロス位置までの区間L1(図6の斜線領域)だけを抽出し、カウンタ回路35で1度毎のクランク角信号Caをカウントすることで、各気筒の最大筒内圧タイミングとなるクランク角(θPmax)を算出することができる。
In the
このように複数の気筒から筒内圧信号(圧力情報S)を受ける場合、マルチプレクサ50を設けることで、ピークホールド回路や微分回路より下流の回路を共用しながら各気筒の最大筒内圧力(Pmax)や各気筒の最大筒内圧タイミングとなるクランク角(θPmax)を正確に検出することができ、より効果的にコストを抑制できる。
When receiving in-cylinder pressure signals (pressure information S) from a plurality of cylinders in this way, by providing the
1 エンジン
2 気筒内
4 筒内圧検出手段
S 筒内圧情報
30,40 筒内圧情報処理回路
31 ピークホールド回路
50 マルチプレクサ
L、L1 区間
Pmax 最大筒内圧
θPmax 最大筒内圧タイミングとなるクランク角
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記筒内圧検出手段からの筒内圧情報を微分する微分回路と、
前記微分回路からの微分出力がゼロクロスするタイミングを検出するゼロクロス検出回路と、
前記エンジンの圧縮上死点近傍の基準クランク角に達するタイミングを検出する基準タイミングセンサと、
所定のクランク角間隔でパルス信号を出力するクランク角センサと、
前記基準タイミングセンサが前記基準タイミングを検出してから前記ゼロクロス検出回路が前記ゼロクロスを検出するまでの区間を計測する論理ゲート回路と、
前記論理ゲート回路により検出される区間における上記クランク角センサのパルス数を計数するカウンタ回路を有し、
前記基準クランク角と前記カウンタ回路の出力とに基づいてエンジンの気筒内の筒内圧が最大となるクランク角を検出することを特徴とするエンジンの最大筒内圧情報検出装置。 In-cylinder pressure detecting means for detecting the pressure in the cylinder of the engine;
A differentiating circuit for differentiating in-cylinder pressure information from the in-cylinder pressure detecting means;
A zero-cross detection circuit that detects the timing at which the differential output from the differentiation circuit zero-crosses;
A reference timing sensor for detecting a timing at which a reference crank angle near the compression top dead center of the engine is reached;
A crank angle sensor that outputs a pulse signal at predetermined crank angle intervals;
A logic gate circuit for measuring a period from when the reference timing sensor detects the reference timing to when the zero cross detection circuit detects the zero cross;
A counter circuit that counts the number of pulses of the crank angle sensor in a section detected by the logic gate circuit;
An engine maximum in-cylinder pressure information detecting device for detecting a crank angle at which an in-cylinder pressure in an engine cylinder is maximum based on the reference crank angle and an output of the counter circuit.
前記筒内圧検出手段からの筒内圧情報をピークホールドして最大筒内圧を検出するピークホールド回路を更に有することを特徴とするエンジンの最大筒内圧情報検出装置。 The maximum in-cylinder pressure information detecting device for an engine according to claim 1,
A maximum in-cylinder pressure information detecting apparatus for an engine, further comprising a peak hold circuit for peak-holding in-cylinder pressure information from the in-cylinder pressure detecting means to detect a maximum in-cylinder pressure.
前記エンジンは多気筒であり、角気筒の筒内圧検出手段からの筒内圧情報を合成するマルチプレクサを更に有し、前記ピークホールド回路は前記マルチプレクサからの出力を受けて各気筒の最大筒内圧を順次検出することを特徴とするエンジンの最大筒内圧情報検出装置。 The maximum in-cylinder pressure information detecting device for an engine according to claim 2,
The engine is multi-cylinder and further includes a multiplexer that synthesizes in-cylinder pressure information from the in-cylinder in-cylinder pressure detecting means, and the peak hold circuit receives the output from the multiplexer and sequentially increases the maximum in-cylinder pressure of each cylinder. A maximum in-cylinder pressure information detecting device for an engine characterized by detecting.
請求項1ないし3の何れかに記載の最大筒内圧情報検出装置によって検出された最大筒内圧となるクランク角に応じて基本点火時期を進角または遅角制御することを特徴とする点火時期制御装置。
An apparatus for controlling the ignition timing of ignition means provided in an engine,
An ignition timing control, wherein the basic ignition timing is advanced or retarded in accordance with a crank angle that is a maximum in-cylinder pressure detected by the maximum in-cylinder pressure information detecting device according to any one of claims 1 to 3. apparatus.
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9303572B2 (en) | 2012-01-11 | 2016-04-05 | Denso Corporation | Sensor signal processing device |
JP2016166535A (en) * | 2015-03-09 | 2016-09-15 | 三菱電機株式会社 | Ignition device for internal combustion engine |
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2005
- 2005-10-17 JP JP2005302153A patent/JP2007107506A/en active Pending
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