JP2015108367A

JP2015108367A - 単気筒燃焼位相情報と角加速度信号を利用したエンジンの燃焼位相予測装置および方法

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Publication number: JP2015108367A
Application number: JP2014105530A
Authority: JP
Inventors: 誠垠柳; Seungeun Yu; 景燦韓; Kyoungchan Han
Original assignee: Hyundai Motor Co; Kia Motors Corp
Current assignee: Hyundai Motor Co; Kia Corp
Priority date: 2013-12-05
Filing date: 2014-05-21
Publication date: 2015-06-11
Anticipated expiration: 2034-05-21
Also published as: KR101500395B1; DE102014107872B4; JP6496493B2; US20150159569A1; CN104697800A; DE102014107872A1; CN104697800B

Abstract

【課題】本発明は、一つのエンジン気筒に装着された燃焼圧センサーから検出された燃焼圧信号と他のエンジン特定因子を通じて燃焼圧センサーが装着されていない他のエンジン気筒の燃焼位相情報を獲得することで、全てのエンジン気筒に対する燃焼位相を予測する装置および方法を提供する。【解決手段】本発明は、各エンジン気筒別の爆発行程時に最大エンジン角加速度地点を計算するステップと、燃焼圧センサー装着エンジン気筒の燃焼位相を検出するステップと、燃焼圧センサー装着エンジン気筒の燃焼位相と最大エンジン角加速度地点との時間差を計算するステップと、燃焼圧センサー装着エンジン気筒の時間差と燃焼圧センサー未装着エンジン気筒の最大エンジン角加速度地点を利用して燃焼圧センサー未装着エンジン気筒の燃焼位相を予測するステップとを含む。【選択図】図２

Description

本発明は、単気筒燃焼位相情報と角加速度信号を利用したエンジンの燃焼位相予測装置および方法に係り、より詳しくは、エンジンの燃焼を効果的に制御するために単気筒に装着された燃焼圧センサーを利用して、燃焼圧信号と他のエンジン測定因子を通じて燃焼圧センサー未装着エンジン気筒の燃焼位相情報を予測する単気筒燃焼位相情報と角加速度信号を利用したエンジンの燃焼位相予測装置および方法に関する。

内燃機関は、燃料の燃焼によって発生する熱エネルギーを機械的エネルギーに変換する装置であって、使用する燃料によって、ガス内燃機関、ガソリン内燃機関、ディーゼル内燃機関などに仕分けることができる。このような内燃機関は、一般に自動車、重装備、船舶、発電機などに使用されている。
内燃機関の中で、圧縮着火方式によって燃焼する圧縮着火内燃機関は、燃焼によって発生した高温高圧を利用して軸出力を発生させる。特に、多気筒を有する圧縮着火内燃機関の場合、各シリンダーが同一の平均有効圧力を発生するように精密な制御が要求される。

一方、このような圧縮着火内燃機関は、点火時期にまだ到達していない未燃混合気の自然発火によって非正常的な燃焼、つまり、ノッキングが発生することがある。長く持続するノッキングは、熱負荷の増加および圧力波の発生により燃焼室の部品を損傷させる恐れがある。
内燃機関のノッキングに影響を及ぼす重要なパラメータは、点火時点である。燃焼室にある燃料空気混合気の点火時点が早過ぎれば、ノッキング燃焼が発生する。そこで、内燃機関でノッキング過程が検出された後、続く燃焼時にノッキングを防止する可能な措置として、点火時点を後に遅らせる方法がある。しかし、遅れ過ぎる点火は効率損失を起こすので、内燃機関では、ノッキング燃焼が発生したか否かを検出するためノッキング制御装置が使用される（例えば、特許文献１，２参照）。

ノッキング制御は、燃焼の安定性の確保と内燃機関の損傷を防止するために最大限安全に、かつ、最大効率を得るためには高い正確度で実施されなければならない。このため、燃焼の安定性の確保および有害排気ガスの排出量の低減のために、燃焼位相制御に対する必要性が次第に増加している。
一般に燃焼位相制御のための方法としては、燃焼室内の圧力と熱発生量を求める数式を利用して総熱発生量を求め、総熱発生量の特定地点を利用して、例えば、総熱発生量の５０％（ＭａｓｓＦｒａｃｔｉｏｎＢｕｒｎｔ５０％：ＭＦＢ５０と略す）燃焼位相を検出する方法が使用されている。
上記の熱発生量の分析方法を行うために、燃焼室内の圧力を求めるための燃焼圧センサーがエンジン気筒に装着される。しかし、一つのエンジン気筒に燃焼圧センサーを装着する場合は、燃焼圧センサーが装着されていない他のエンジン気筒に対する燃焼位相情報が正確に分からず他のエンジン気筒の燃焼現象が悪化することがあり、一方、全てのエンジン気筒に燃焼圧センサーを装着する場合は、費用が増加するという問題点がある。

特開２００５−０１６４４６号公報特開２０００−３２０３５４号公報

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、一つのエンジン気筒に装着された燃焼圧センサーから検出された燃焼圧信号と他のエンジン特定因子を通じて燃焼圧センサーが装着されていない他のエンジン気筒の燃焼位相情報を獲得することで、全てのエンジン気筒に対する燃焼位相を予測する装置および方法を提供することにある。

上記の目的を達成するためになされた本発明の単気筒燃焼位相情報と角加速度信号を利用したエンジンの燃焼位相予測方法は、各エンジン気筒別の爆発行程時に最大エンジン角加速度地点を計算するステップと、燃焼圧センサー装着エンジン気筒の燃焼位相を検出するステップと、燃焼圧センサー装着エンジン気筒の燃焼位相と最大エンジン角加速度地点との時間差を計算するステップと、燃焼圧センサー装着エンジン気筒の時間差と燃焼圧センサー未装着エンジン気筒の最大エンジン角加速度地点を利用して燃焼圧センサー未装着エンジン気筒の燃焼位相を予測するステップとを含むことを特徴とする。

各エンジン気筒別の爆発行程時に最大エンジン角加速度地点を計算するステップは、クランク軸位置センサー（ＣＰＳ）信号の鋸歯状波（ｔｏｏｔｈ）間時間間隔を測定して最大燃焼圧力地点である最大エンジン角加速度地点を計算することができる。
クランク軸位置センサー（ＣＰＳ）信号の鋸歯状波（ｔｏｏｔｈ）間時間間隔は、機械的公差を排除するために、オーバーラン区間における鋸歯状波（ｔｏｏｔｈ）間時間間隔を測定して補正することができる。

各エンジン気筒別の爆発行程時に最大エンジン角加速度地点を計算するステップは、補正されたクランク軸位置センサー（ＣＰＳ）信号の鋸歯状波（ｔｏｏｔｈ）間時間間隔を利用して時間変化率因子を導出し、時間変化率因子が最小の地点から最大エンジン角加速度地点を計算することができる。
各エンジン気筒別の爆発行程時に最大エンジン角加速度地点を計算するステップは、時間変化率因子が最小の地点を一次で検出し、最小地点と最小地点の設定時間前の時間変化率因子および最小地点の設定時間後の時間変化率因子の３つの値を利用した２次曲線を導出して２次曲線の最小値位置を時間変化率因子が最小の地点として指定することができる。

本発明の単気筒燃焼位相情報と角加速度信号を利用したエンジンの燃焼位相予測装置は、エンジンの燃焼位相を測定するためにいずれか一つのエンジン気筒に装着された燃焼圧センサーおよびクランク軸に装着されたクランク軸位置センサー（ＣＰＳ）を含む測定部と、測定部から測定された信号の入力を受けて全てのエンジン気筒の燃焼位相を予測するエンジン制御器（ＥＣＵ）と、エンジン制御器（ＥＣＵ）から伝達された信号に基づいて燃料噴射量および燃料噴射時期を調節するインジェクターとを含むことができる。
エンジン制御器（ＥＣＵ）は、燃焼圧センサー装着されたエンジン気筒の燃焼位相と最大エンジン角加速度地点との時間差を計算し、その時間差と燃焼圧センサー未装着エンジン気筒の最大エンジン角加速度地点を利用して燃焼圧センサー未装着エンジン気筒の燃焼位相を予測することができる。

測定部は、燃焼圧センサーが装着されたエンジン気筒の燃焼位相を検出することができ、クランク軸位置センサー（ＣＰＳ）信号の鋸歯状波（ｔｏｏｔｈ）間時間間隔を測定して各エンジン気筒別の爆発行程時に最大燃焼圧力地点である最大エンジン角加速度地点を計算することができる。
測定部は、クランク軸位置センサー（ＣＰＳ）信号の鋸歯状波（ｔｏｏｔｈ）間時間間隔の機械的公差を排除するために、オーバーラン区間における鋸歯状波（ｔｏｏｔｈ）間時間間隔を測定してクランク軸位置センサー（ＣＰＳ）信号の鋸歯状波（ｔｏｏｔｈ）間時間間隔を補正することができる。

測定部は、補正されたクランク軸位置センサー（ＣＰＳ）信号の鋸歯状波（ｔｏｏｔｈ）間時間間隔を利用して時間変化率因子を導出し、時間変化率因子が最小の地点から最大エンジン角加速度地点を計算することができる。
測定部は、時間変化率因子が最小の地点を一次で検出し、最小地点と最小地点の設定時間前の時間変化率因子および最小地点の設定時間後の時間変化率因子の３つの値を利用した２次曲線を導出して２次曲線の最小値位置を時間変化率因子が最小の地点として指定することができる。

上述のとおり、本発明によると、一つのエンジン気筒に装着された燃焼圧センサーを利用して、燃焼圧センサーが装着されていない他のエンジン気筒を含む全てのエンジン気筒の燃焼位相情報を予測することができるので、精度よく燃焼状態を診断することができ、燃焼室およびサイクル間の噴射および点火遅延時間などが補正可能であり、排気ガスの排出低減および燃焼安定性を確保することができる。

本発明の実施形態に係る単気筒燃焼位相情報と角加速度信号を利用したエンジンの燃焼位相予測装置を示すブロック図である。本発明の実施形態に係る単気筒燃焼位相情報と角加速度信号を利用したエンジンの燃焼位相予測方法を示す制御フローチャートである。エンジンの各エンジン気筒別最大圧力地点である最大エンジン角加速度地点を計算するために、時間変化率因子が最小の地点を検出する過程を示すグラフである。

以下、本発明の好ましい実施形態について、添付した図面に基づいて詳しく説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る単気筒燃焼位相情報と角加速度信号を利用したエンジンの燃焼位相予測装置を示すブロック図である。
図１に示したとおり、本発明の実施形態に係る単気筒燃焼位相情報と角加速度信号を利用したエンジンの燃焼位相予測装置は、少なくとも一つ以上のエンジン気筒を含むエンジン１００で各エンジン気筒１１０の燃焼位相を予測する。少なくとも一つ以上のエンジン気筒１１０には吸気バルブが装着され、空気または空気と燃料との混合物をエンジン気筒内の燃焼室に吸入し、空気と燃料との混合物は燃焼室内で燃焼しながらエネルギーを発生させる。また、少なくとも一つ以上のエンジン気筒１１０には排気バルブが装着され、混合物が燃えて残った排気ガスを排気装置を通じて車両の外部に排出する。

各エンジン気筒１１０には、ピストンと、これに連結されたコネクティングロッドが具備され、混合物の燃焼過程で発生したエネルギーはクランク軸１２０に伝達される。
クランク軸１２０は、クランクケース内に設置され、各エンジン気筒１１０の爆発行程で受けるピストンの力を回転運動に変えてエンジン１００の回転力を外部に伝達し、吸入、圧縮、排気の行程では、ピストンに運動を伝達する。
このようなエンジン１００の燃焼位相を予測する燃焼位相予測装置は、測定部１５０、エンジン制御ユニット（ＥｎｇｉｎｅＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ：ＥＣＵと略す）２００、そしてインジェクター３００を含む。
測定部１５０は、特定のエンジン気筒１１０の燃焼圧を測定して燃焼位相を検出し、エンジン１００の各エンジン気筒１１０の最大燃焼圧力地点を検出するもので、燃焼圧センサー１３０とクランク軸位置センサー（ＣｒａｎｋｓｈａｆｔＰｏｓｉｔｉｏｎＳｅｎｓｏｒ：ＣＰＳと略す）１４０とを含む。

燃焼圧センサー１３０は、エンジンシリンダーの燃焼圧力を測定するセンサーであり、エンジン燃焼室内の燃焼状態による燃焼圧力を圧電素子などで測定して、それに対する電気的信号を出力するセンサーに代表されるが、これに限らない。
測定部１５０は、燃焼圧センサー１３０が装着されたエンジン気筒１１０の燃焼圧力を持続的に測定して燃焼位相（例えば、ＭＦＢ５０）を検出することができる。ＭＦＢ５０（ＭａｓｓＦｒａｃｔｉｏｎＢｕｒｎｔ５０％）とは、エンジン気筒１１０の燃焼室内に吸入された空気と燃料との混合物が燃焼して発生させる総熱エネルギー発生量が５０％となる地点を意味する。測定部１５０が検出する燃焼位相（例えば、ＭＦＢ５０）は、多様で様々な従来技術の方法で測定することができる。

クランク軸位置センサー（ＣＰＳ）１４０は、エンジンのクランク軸回転角度または回転位置を検出するセンサーであり、クランク角度を検出してエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）２００にクランク軸位置センサー（ＣＰＳ）信号を伝達する。クランク軸位置センサー（ＣＰＳ）１４０は、クランク軸の回転角を直接検出する方式と配電機の回転位置で推定する方式などがあるが、これに限らない。
クランク軸位置センサー（ＣＰＳ）１４０は、各エンジン気筒１１０の最大燃焼圧力地点を検出することができる。エンジン気筒１１０の最大燃焼圧力地点とは、ピストンを下方に加速する力が最大になる角加速度最大地点を意味する。そこで、クランク軸位置センサー（ＣＰＳ）１４０は、クランク軸位置センサー（ＣＰＳ）信号を通じて最大エンジン角加速度地点を計算することで最大燃焼圧力地点を検出する。

最大エンジン角加速度地点を計算するために、測定部１５０は、クランク軸位置センサー（ＣＰＳ）１４０が出力するクランク軸位置センサー（ＣＰＳ）信号の鋸歯状波（ｔｏｏｔｈ）間時間間隔を測定する。エンジン１００の爆発行程で得られた力は、クランク軸の回転運動に変えてクランク軸１２０に装着されたフライホイール（Ｆｌｙｗｈｅｅｌ）を回転させる。そこで、クランク軸位置センサー（ＣＰＳ）１４０が出力するクランク軸位置センサー（ＣＰＳ）信号は、フライホイールのギア（ｇｅａｒ）によって一定の鋸歯状波（ｔｏｏｔｈ）を有するので、測定部１５０は、鋸歯状波（ｔｏｏｔｈ）間時間間隔を測定して最大エンジン角加速度地点を計算する。
測定部１５０が測定するクランク軸位置センサー（ＣＰＳ）信号の鋸歯状波（ｔｏｏｔｈ）間時間間隔は、機械的公差を排除し、正確度を向上させるために、オーバーラン（ｏｖｅｒｒｕｎ）区間における鋸歯状波（ｔｏｏｔｈ）間時間間隔を測定して補正することができる。
また、測定部１５０は、最大エンジン角加速度地点を計算するために補正されたクランク軸位置センサー（ＣＰＳ）信号の鋸歯状波（ｔｏｏｔｈ）間時間間隔で時間変化率因子を導出し、時間変化率因子が最小の地点を計算する。

時間変化率因子は、最小の時にクランク軸位置センサー（ＣＰＳ）信号の鋸歯状波（ｔｏｏｔｈ）間時間間隔が減少することを意味するので、最大エンジン角加速度地点は、時間変化率因子が最小値を有する地点となり、下記のような数式によって決定される。

上記の数式において、αは、クランク軸位置センサー（ＣＰＳ）信号の鋸歯状波（ｔｏｏｔｈ）間時間変化率因子を意味し、ｔは、クランク軸位置センサー（ＣＰＳ）信号の鋸歯状波（ｔｏｏｔｈ）間時間間隔を意味する。

エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）２００は、測定部１５０から燃焼圧センサー１３０が装着されたエンジン気筒１１０の燃焼位相（ＭＦＢ５０）と各エンジン気筒別の爆発行程時に最大燃焼圧力地点の最大エンジン角加速度地点の伝達を受ける。
エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）２００は、先ず、燃焼圧センサー１３０が装着されたエンジン気筒１１０の燃焼位相とそのエンジン気筒１１０の最大燃焼圧力地点との時間差を計算する。燃焼圧センサー装着エンジン気筒１１０の燃焼位相と最大圧力地点との時間差は、クランク軸１２０の角度差から計算することができる。
以後、エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）２００は、計算された時間差と燃焼圧センサー未装着エンジン気筒１１０の最大燃焼圧力地点を利用して、燃焼圧センサー未装着エンジン気筒１１０の燃焼位相を予測する。

また、エンジン制御ユニット２００は、燃焼圧センサー未装着エンジン気筒の燃焼位相情報を含む全てのエンジン気筒１１０の燃焼位相情報を利用してインジェクター３００の燃料噴射量および燃料噴射時期を制御する。このような目的のために、エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）２００は、設定されたプログラムによって動作する一つ以上のプロセッサーで具現されてもよく、設定されたプログラムは、本発明の実施形態に係る単気筒燃焼位相情報と角加速度信号を利用したエンジン１００の燃焼位相予測方法の各ステップを行うようにプログラミングされたものであってもよい。

インジェクター３００は、ソレノイドバルブが組み込まれた燃料噴射ノズルであり、エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）２００から出力された噴射信号によって電流が流れる時のみソレノイドバルブが開かれて燃料が噴射される。
インジェクター３００は、エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）２００で予測した全てのエンジン気筒１１０の燃焼位相情報に基づいた燃料噴射信号によって燃料噴射量および燃料噴射時期を調節する。これにより、より正確に燃焼状態を診断することができ、燃焼の安定性を確保することができる。

以下、図２及び図３に基づき本発明の実施形態に係る単気筒燃焼位相情報と角加速度信号を利用したエンジンの燃焼位相予測方法について具体的に説明する。
図２は、本発明の実施形態に係る単気筒燃焼位相情報と角加速度信号を利用したエンジンの燃焼位相予測方法を示す制御フローチャートである。
図２に示したとおり、単気筒燃焼位相情報と角加速度信号を利用したエンジンの燃焼位相予測方法は、エンジン１００の各エンジン気筒別の爆発行程時に最大エンジン角加速度地点を計算するステップ（Ｓ１００）、燃焼圧センサー装着エンジン気筒１１０の燃焼位相を検出するステップ（Ｓ２００）、燃焼圧センサー装着エンジン気筒１１０の燃焼位相と最大エンジン角加速度地点との時間差を計算するステップ（Ｓ３００）、燃焼圧センサー装着エンジン気筒１１０の時間差と燃焼圧センサー未装着エンジン気筒１１０の最大エンジン角加速度地点を利用して燃焼圧センサー未装着エンジン気筒１１０の燃焼位相を予測するステップ（Ｓ４００）を含む。

単気筒燃焼位相情報と角加速度信号を利用したエンジンの燃焼位相予測方法は、測定部１５０が各エンジン気筒別の爆発行程時に最大エンジン角加速度地点を計算するステップを行うことから始まる（Ｓ１００）。
この時、上述したとおり、エンジン１００の各エンジン気筒別の爆発行程時に最大エンジン角加速度地点は、ピストンを下方に加速する力が最大となる最大燃焼圧力地点が最大エンジン角加速度地点となる。最大燃焼圧力地点である最大エンジン角加速度地点は、クランク軸位置センサー（ＣＰＳ）信号の鋸歯状波（ｔｏｏｔｈ）間時間間隔を測定して計算する。

測定部１５０は、測定したクランク軸位置センサー（ＣＰＳ）信号の鋸歯状波（ｔｏｏｔｈ）間時間間隔をオーバーラン区間における鋸歯状波（ｔｏｏｔｈ）間時間間隔を測定して補正することができ、補正されたクランク軸位置センサー（ＣＰＳ）信号の時間間隔による時間変化率因子を導出することができる。
また、測定部１５０は、時間変化率因子が最小の地点を一次で検出し、最小地点と最小地点の設定時間前の時間変化率因子および最小地点の設定時間後の時間変化率因子の３つの値を利用した２次曲線を導出して２次曲線の最小値位置を時間変化率因子が最小の地点として指定して最大エンジン角加速度地点を計算することができる。

図３は、エンジンの各エンジン気筒別最大圧力地点である最大エンジン角加速度地点を計算するために、時間変化率因子が最小の地点を検出する過程を示すグラフである。
図３の第１グラフは、いずれか一つのエンジン気筒１１０内の燃焼圧力を示すグラフである。燃焼圧力が最大値の地点がエンジン気筒１１０の最大燃焼圧力地点であり、燃焼圧センサー１３０が装着されたエンジン気筒１１０である場合は、そのエンジン気筒１１０の燃焼位相を検出することができ、最大燃焼圧力地点と燃焼位相との時間差も計算することができる。
図３の第２グラフは、クランク軸位置センサー（ＣＰＳ）信号の鋸歯状波（ｔｏｏｔｈ）間時間間隔を示すグラフである。クランク軸位置センサー（ＣＰＳ）信号の鋸歯状波（ｔｏｏｔｈ）間時間間隔は、クランク軸１２０に装着されたフライホイール（Ｆｌｙｗｈｅｅｌ）のギアにより回転角度が６度単位で測定された値である。

また、図３の第３グラフは、Ｓ１００ステップで測定部１５０がエンジン１００の各エンジン気筒別の爆発行程時に最大エンジン角加速度地点を計算するために角加速度因子を示すグラフであり、第４グラフは、第３グラフの角加速度因子値から導出した時間変化率因子値を示すグラフである。
図３の第４グラフに示したとおり、測定部１５０は、エンジン気筒１１０の時間変化率因子が最小の地点を正確に検出するために、時間変化率因子が最小の地点を一次で検出する。以降、最小地点と最小地点の設定時間前の時間変化率因子および最小地点の設定時間後の時間変化率因子の３つの値を利用して、図３の第４グラフに点線で表示した２次曲線を導出し、２次曲線の最小値位置を時間変化率因子が最小の地点として指定することができる。
上記のとおり、測定部１５０は、２次曲線の最小値である時間変化率因子が最小地点からエンジン１００の各エンジン気筒別の爆発行程時に最大エンジン角加速度地点を計算することができる。

次いで、測定部１５０は、燃焼圧センサー１３０が装着されたエンジン気筒１１０の燃焼位相を検出する（Ｓ２００）。
測定部１５０が燃焼圧センサー装着エンジン気筒１１０の燃焼位相を検出すると、Ｓ１００ステップで計算した最大エンジン角加速度地点と比較して、燃焼圧センサー装着エンジン気筒１１０の燃焼位相と最大エンジン角加速度地点との時間差を計算する（Ｓ３００）。
時間差は、上述したとおり、燃焼圧センサー装着エンジン気筒１１０の燃焼位相と最大エンジン角加速度地点のクランク軸１２０の角度差から計算することができる。
Ｓ３００ステップで燃焼圧センサー装着エンジン気筒１１０の時間差が計算されれば、エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）２００は、その時間差とＳ１００ステップで計算された燃焼圧センサー未装着エンジン気筒１１０の最大エンジン角加速度地点を利用して、燃焼圧センサー未装着エンジン気筒１１０の燃焼位相を予測する（Ｓ４００）。

以上のとおり、本発明の実施形態によると、単気筒に装着された燃焼圧センサー１３０だけで燃焼圧センサー未装着エンジン気筒を含むエンジン１００の全てのエンジン気筒１１０の燃焼位相情報を予測することができ、エンジン気筒別の燃焼状態を正確に診断することができる。また、エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）２００は、インジェクター３００が適切な噴射時期に適切な燃料噴射量が噴射されるように制御することができ、排気ガスの排出を減らすことができ、燃料消費効率を向上させることができる。

以上、本発明に関する好ましい実施形態を説明したが、本発明はこの実施形態に限定されず、本発明の実施形態から当該発明が属する技術分野における通常の知識を有する者によって容易に変更されて均等であると認められる範囲の全ての変更を含む。

１００：エンジン
１１０：エンジン気筒
１２０：クランク軸
１３０：燃焼圧センサー
１４０：クランク軸位置センサー（ＣＰＳ）
１５０：測定部
２００：エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）
３００：インジェクター

Claims

各エンジン気筒別の爆発行程時に最大エンジン角加速度地点を計算するステップと、
燃焼圧センサー装着エンジン気筒の燃焼位相を検出するステップと、
前記燃焼圧センサー装着エンジン気筒の燃焼位相と最大エンジン角加速度地点との時間差を計算するステップと、
前記燃焼圧センサー装着エンジン気筒の時間差と前記燃焼圧センサー未装着エンジン気筒の最大エンジン角加速度地点を利用して前記燃焼圧センサー未装着エンジン気筒の燃焼位相を予測するステップと、
を含む単気筒燃焼位相情報と角加速度信号を利用したエンジンの燃焼位相予測方法。
前記各エンジン気筒別の爆発行程時に最大エンジン角加速度地点を計算するステップは、クランク軸位置センサー（ＣＰＳ）信号の鋸歯状波（ｔｏｏｔｈ）間時間間隔を測定して最大燃焼圧力地点である最大エンジン角加速度地点を計算することを特徴とする請求項１に記載の単気筒燃焼位相情報と角加速度信号を利用したエンジンの燃焼位相予測方法。
前記クランク軸位置センサー（ＣＰＳ）信号の鋸歯状波（ｔｏｏｔｈ）間時間間隔は、機械的公差を排除するために、オーバーラン区間における鋸歯状波（ｔｏｏｔｈ）間時間間隔を測定して補正することを特徴とする請求項２に記載の単気筒燃焼位相情報と角加速度信号を利用したエンジンの燃焼位相予測方法。
前記各エンジン気筒別の爆発行程時に最大エンジン角加速度地点を計算するステップは、補正された前記クランク軸位置センサー（ＣＰＳ）信号の鋸歯状波（ｔｏｏｔｈ）間時間間隔を利用して時間変化率因子を導出し、時間変化率因子が最小の地点から最大エンジン角加速度地点を計算することを特徴とする請求項３に記載の単気筒燃焼位相情報と角加速度信号を利用したエンジンの燃焼位相予測方法。
前記各エンジン気筒別の爆発行程時に最大エンジン角加速度地点を計算するステップは、前記時間変化率因子が最小の地点を一次で検出し、最小地点と最小地点の設定時間前の時間変化率因子および最小地点の設定時間後の時間変化率因子の３つの値を利用した２次曲線を導出して２次曲線の最小値位置を時間変化率因子が最小の地点として指定することを特徴とする請求項４に記載の単気筒燃焼位相情報と角加速度信号を利用したエンジンの燃焼位相予測方法。
エンジンの燃焼位相を測定するためにいずれか一つのエンジン気筒に装着された燃焼圧センサーおよびクランク軸に装着されたクランク軸位置センサー（ＣＰＳ）を含む測定部と、
前記測定部から測定された信号の入力を受けて全てのエンジン気筒の燃焼位相を予測するエンジン制御器（ＥＣＵ）と、
前記エンジン制御器（ＥＣＵ）から伝達された信号に基づいて燃料噴射量および燃料噴射時期を調節するインジェクターと、
を含むことを特徴とする単気筒燃焼位相情報と角加速度信号を利用したエンジンの燃焼位相予測装置。
前記エンジン制御器（ＥＣＵ）は、前記燃焼圧センサーが装着されたエンジン気筒の燃焼位相と最大エンジン角加速度地点との時間差を計算し、その時間差と燃焼圧センサー未装着エンジン気筒の最大エンジン角加速度地点を利用して前記燃焼圧センサー未装着エンジン気筒の燃焼位相を予測することを特徴とする請求項６に記載の単気筒燃焼位相情報と角加速度信号を利用したエンジンの燃焼位相予測装置。
前記測定部は、燃焼圧センサーが装着されたエンジン気筒の燃焼位相を検出することを特徴とする請求項６に記載の単気筒燃焼位相情報と角加速度信号を利用したエンジンの燃焼位相予測装置。
前記測定部は、クランク軸位置センサー（ＣＰＳ）信号の鋸歯状波（ｔｏｏｔｈ）間時間間隔を測定して各エンジン気筒別の爆発行程時に最大燃焼圧力地点である最大エンジン角加速度地点を計算することを特徴とする請求項６に記載の単気筒燃焼位相情報と角加速度信号を利用したエンジンの燃焼位相予測装置。
前記測定部は、前記クランク軸位置センサー（ＣＰＳ）信号の鋸歯状波（ｔｏｏｔｈ）間時間間隔の機械的公差を排除するために、オーバーラン区間における鋸歯状波（ｔｏｏｔｈ）間時間間隔を測定して前記クランク軸位置センサー（ＣＰＳ）信号の鋸歯状波（ｔｏｏｔｈ）間時間間隔を補正することを特徴とする請求項９に記載の単気筒燃焼位相情報と角加速度信号を利用したエンジンの燃焼位相予測装置。
前記測定部は、補正された前記クランク軸位置センサー（ＣＰＳ）信号の鋸歯状波（ｔｏｏｔｈ）間時間間隔を利用して時間変化率因子を導出し、時間変化率因子が最小の地点から最大エンジン角加速度地点を計算することを特徴とする請求項１０に記載の単気筒燃焼位相情報と角加速度信号を利用したエンジンの燃焼位相予測装置。
前記測定部は、前記時間変化率因子が最小の地点を一次で検出し、最小地点と最小地点の設定時間前の時間変化率因子および最小地点の設定時間後の時間変化率因子の３つの値を利用した２次曲線を導出して２次曲線の最小値位置を前記時間変化率因子が最小の地点として指定することを特徴とする請求項１１に記載の単気筒燃焼位相情報と角加速度信号を利用したエンジンの燃焼位相予測装置。