JP2022063431A - Signal processing circuit for cylinder internal pressure sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、筒内圧センサの信号処理回路に関するものである。 The present invention relates to a signal processing circuit of an in-cylinder pressure sensor.
特許文献1には、内燃機関に使用される圧力センサが開示され、更に、オフセットドリフトを補正するための方法も開示されている。特許文献1に開示される圧力センサは、センシングサイクル間の電圧のターゲット値を識別し、電圧測定値とターゲット値との差及びセンシングサイクル間の持続時間を確認する回路を有する。この回路は、上記の差及び上記の持続時間を使用して上記測定値からターゲット値を獲得するように段数の差を算出し、ターゲット値と実質的に一致するように出力を調整し、調整された出力を補正された出力として提供する。
特許文献1で開示される圧力センサのように、複数の抵抗体によって圧力を検出する装置では、圧力センサに圧力が加わった時にホイートストンブリッジ回路の二つの中点の電位に発生する電圧変化(以下、これを圧力感度とも言う)を圧力信号として取得し、この圧力信号を増幅して出力するように信号処理回路を構成し得る。しかし、この種の圧力センサは、圧力が加わった時の抵抗変化率が温度に依存するため、圧力感度も温度によって変化する。このため、圧力を高精度に検出するためには、圧力感度の温度依存を補正する必要がある。この温度依存の補正の一例としては、圧力センサ全体の合成抵抗値が温度とともに変化することを利用し、圧力センサ全体の合成抵抗値に応じた値、詳細には圧力センサへ一定電流を流した時に発生する電圧値、又は、圧力センサへ一定電圧を印加した時に流れる電流値を検出し、この電圧値又は電流値に基づいて増幅率を設定し、この増幅率を用いて圧力信号を増幅する方法が考えられる。この方法を適用した信号処理回路では、このような増幅率設定動作を周期的に行うことにより温度依存を継続的に補正することができる。
In a device that detects pressure by a plurality of resistors, such as the pressure sensor disclosed in
しかしながら、この種の信号処理回路では、圧力センサが生成する圧力信号を増幅して出力する過程において、圧力信号に含まれるオフセットと、信号処理回路での処理過程で含まれるオフセットと、が含まれてしまう。これらのオフセットは、検出精度の低下を招く要因となるため、信号処理回路は、このようなオフセットをできる限りキャンセルするように補正することが求められる。
内燃機関の圧力を計測する筒内圧センサでは一般的にゼロ圧力時を狙って繰り返しオフセットのキャンセルを行う。しかし、急激な温度変化等により過剰なオフセットが発生しそれをキャンセルした場合、キャンセルにより生じる段差も同様に燃焼解析の精度低下につながるため、一度に大量のオフセットをキャンセルしないようにしなければならない。
また、信号処理回路の出力に現れるオフセットは、増幅率の設定を変更すると、その設定変更に応じてオフセットも変化するため、同様に燃焼解析の精度低下につながる。よって、信号処理回路では、増幅率が変化しても適切にオフセットを補正することが求められる。
However, in this type of signal processing circuit, in the process of amplifying and outputting the pressure signal generated by the pressure sensor, the offset included in the pressure signal and the offset included in the processing process in the signal processing circuit are included. It ends up. Since these offsets cause a decrease in detection accuracy, the signal processing circuit is required to correct such offsets so as to cancel them as much as possible.
In the in-cylinder pressure sensor that measures the pressure of the internal combustion engine, the offset is canceled repeatedly aiming at zero pressure. However, if an excessive offset occurs due to a sudden temperature change or the like and the offset is canceled, the step caused by the cancellation also leads to a decrease in the accuracy of the combustion analysis. Therefore, it is necessary not to cancel a large number of offsets at one time.
Further, when the setting of the amplification factor is changed, the offset appearing at the output of the signal processing circuit also changes according to the setting change, which also leads to a decrease in the accuracy of the combustion analysis. Therefore, in the signal processing circuit, it is required to appropriately correct the offset even if the amplification factor changes.
本発明は、上述した課題の少なくとも一つを解決するために、センサ部及び信号処理回路のオフセットをより良好に補正し得る筒内圧センサの信号処理回路を実現する。 In order to solve at least one of the above-mentioned problems, the present invention realizes a signal processing circuit of an in-cylinder pressure sensor that can better correct the offset of the sensor unit and the signal processing circuit.
本発明の一つである筒内圧センサの信号処理回路は、
複数の抵抗体を有し内燃機関の筒内に配置されるセンサ部を備えるとともに前記センサ部が前記筒内の圧力に応じた圧力信号を出力する筒内圧センサにおいて、前記圧力信号を処理する信号処理回路であって、
前記センサ部へ一定電流を流した時に発生する電圧値、又は、前記センサ部へ一定電圧を印加した時に流れる電流値を検出する検出部と、
前記検出部で検出した前記電圧値又は前記電流値に基づいて増幅率を設定し、前記増幅率の設定を繰り返し更新する増幅率設定部と、
前記増幅率設定部が前記増幅率を繰り返し設定する各期間において前記圧力信号の値を前記増幅率に基づいて増幅した増幅値を算出する増幅値算出部と、前記各期間において前記増幅値算出部によって算出された前記増幅値を補正する補正値を設定する補正値設定部と、前記各期間において前記増幅値を前記補正値によって補正した出力値を算出する出力値算出部と、を有する演算部と、
前記出力値算出部で算出された前記出力値の信号を出力する信号出力部と、
を有し、
前記補正値設定部は、前記増幅率設定部が前記増幅率を繰り返し更新することに応じて、更新後の前記増幅率に対応する前記補正値に更新し、
前記演算部は、前記増幅率設定部が今回の前記増幅率を算出した後の所定期間において、前記圧力信号と前回の前記増幅率と前回の前記補正値とに基づいて前記出力値を算出する第1処理と、今回の前記増幅率に基づく前記増幅値に応じた算出値を算出する第2処理と、を行い、
前記補正値設定部は、今回の前記第1処理で算出される前記出力値と、今回の前記第2処理で算出される前記算出値と、に基づいて、今回の前記増幅率に対応する前記補正値を決定する。
The signal processing circuit of the in-cylinder pressure sensor, which is one of the present inventions, is
A signal for processing the pressure signal in an in-cylinder pressure sensor having a plurality of resistors and having a sensor unit arranged in the cylinder of the internal combustion engine and the sensor unit outputting a pressure signal corresponding to the pressure in the cylinder. It ’s a processing circuit,
A detection unit that detects the voltage value generated when a constant current is passed through the sensor unit, or the current value that flows when a constant voltage is applied to the sensor unit.
An amplification factor setting unit that sets the amplification factor based on the voltage value or the current value detected by the detection unit and repeatedly updates the amplification factor setting.
An amplification value calculation unit that calculates an amplification value obtained by amplifying the value of the pressure signal based on the amplification factor in each period in which the amplification factor setting unit repeatedly sets the amplification factor, and an amplification value calculation unit in each period. A calculation unit having a correction value setting unit for setting a correction value for correcting the amplification value calculated by the above-mentioned method, and an output value calculation unit for calculating an output value obtained by correcting the amplification value by the correction value in each period. When,
A signal output unit that outputs a signal of the output value calculated by the output value calculation unit, and a signal output unit.
Have,
The correction value setting unit is updated to the correction value corresponding to the updated amplification factor in response to the amplification factor setting unit repeatedly updating the amplification factor.
The calculation unit calculates the output value based on the pressure signal, the previous amplification factor, and the previous correction value in a predetermined period after the amplification factor setting unit calculates the amplification factor this time. The first process and the second process of calculating the calculated value according to the amplification value based on the amplification factor of this time are performed.
The correction value setting unit corresponds to the amplification factor of the present time based on the output value calculated in the first process of the present time and the calculated value calculated in the second process of the present time. Determine the correction value.
上記の信号処理回路は、検出部で検出された電圧値又は電流値に基づいて増幅率を設定することができるため、センサ部の温度を反映して圧力感度の温度依存を補正することができる。更に、この信号処理回路は、第1処理において前回の増幅率及び補正値に基づいて得られる出力値を基準とし、第2処理において今回の増幅率に基づく増幅値に応じた算出値を反映して今回の補正値を決定することができる。しかも、この信号処理回路は、第1処理及び第2処理のいずれも今回の増幅率が算出された後の上記所定期間に行うことができる。従って、この信号処理回路は、今回の増幅率を算出する前に上記第1処理を行う方法と比較して、第1処理から第2処理までのタイムラグが抑えられる。よって、この信号処理回路は、第1処理を行った時点から第2処理を行うまでにEMCノイズや圧力変動などによってセンサ信号の状態が変化する影響を抑えて、今回の補正値をより高精度に決定することができる。 Since the above signal processing circuit can set the amplification factor based on the voltage value or current value detected by the detection unit, the temperature dependence of the pressure sensitivity can be corrected by reflecting the temperature of the sensor unit. .. Further, this signal processing circuit is based on the output value obtained based on the previous amplification factor and the correction value in the first processing, and reflects the calculated value according to the amplification value based on the current amplification factor in the second processing. The correction value of this time can be determined. Moreover, this signal processing circuit can perform both the first processing and the second processing in the above-mentioned predetermined period after the current amplification factor is calculated. Therefore, this signal processing circuit can suppress the time lag from the first process to the second process as compared with the method of performing the first process before calculating the amplification factor this time. Therefore, this signal processing circuit suppresses the influence of changes in the state of the sensor signal due to EMC noise, pressure fluctuation, etc. from the time when the first processing is performed to the time when the second processing is performed, and the correction value this time is more accurate. Can be decided.
上記の信号処理回路において、上記演算部は、上記所定期間に複数回の上記第1処理及び複数回の上記第2処理を行ってもよい。そして、上記補正値設定部は、複数回の上記第1処理で算出される複数の上記出力値を平均化した平均値と、複数回の上記第2処理で算出される複数の上記算出値を平均化した平均値と、に基づいて、今回の上記増幅率に対応する上記補正値を決定してもよい。 In the signal processing circuit, the arithmetic unit may perform the first processing a plurality of times and the second processing a plurality of times in the predetermined period. Then, the correction value setting unit calculates an average value obtained by averaging a plurality of the output values calculated in the first process a plurality of times, and a plurality of the calculated values calculated in the second process a plurality of times. The correction value corresponding to the amplification factor of the present time may be determined based on the averaged average value.
この信号処理回路は、上記所定期間において、第1処理に基づく出力値(前回の増幅率及び補正値に基づく出力値)を平均化するため、上記出力値の代表値をノイズの影響を抑えて高精度に算出することができる。更に、この信号処理回路は、上記所定期間において第2処理に基づく算出値(今回の増幅率に基づく増幅値に応じた算出値)を平均化するため、上記算出値の代表値をノイズの影響を抑えて高精度に算出することができる。よって、この信号処理回路は、より適正な補正値が得られやすい。 Since this signal processing circuit averages the output value based on the first processing (output value based on the previous amplification factor and correction value) in the predetermined period, the representative value of the output value is suppressed from the influence of noise. It can be calculated with high accuracy. Further, since this signal processing circuit averages the calculated value based on the second processing (calculated value according to the amplification value based on the amplification factor this time) in the predetermined period, the representative value of the calculated value is affected by noise. Can be calculated with high accuracy. Therefore, this signal processing circuit can easily obtain a more appropriate correction value.
上記の信号処理回路において、上記演算部は、上記所定期間に上記第1処理と上記第2処理とを交互に行うように動作してもよい。 In the signal processing circuit, the arithmetic unit may operate so as to alternately perform the first process and the second process during the predetermined period.
この信号処理回路は、第1処理の時期と第2処理の時期とを実質的に同等の時期にすることができる。よって、この信号処理回路は、第1処理の時期と第2処理の時期が大きくずれることに起因する補正値の誤差を一層抑えることができ、補正値の適正化を一層図ることができる。 In this signal processing circuit, the timing of the first processing and the timing of the second processing can be substantially the same. Therefore, this signal processing circuit can further suppress the error of the correction value caused by the large difference between the timing of the first processing and the timing of the second processing, and can further optimize the correction value.
上記の信号処理回路において、上記補正値設定部は、第1補正値を算出する第1補正値算出部と、第2補正値を算出する第2補正値算出部と、を備えていてもよく、上記第1補正値と上記第2補正値とを加算した値に基づいて上記補正値を設定してもよい。更に、上記演算部は、今回の上記圧力信号の値を前回の上記増幅率に基づいて増幅した上記増幅値と、前回の上記第1補正値と、前回の上記第2補正値と、を加算した第1加算値を算出する第3処理を行ってもよい。そして、上記第1補正値算出部は、今回の上記圧力信号の値を今回の上記増幅率に基づいて増幅した上記増幅値と、前回の上記第1補正値と、前回の上記第2補正値と、を加算した第2加算値に基づき、上記第2加算値を今回の上記第3処理によって算出された上記第1加算値に近づける増減値を前回の上記第1補正値に反映して今回の上記第1補正値を算出してもよい。そして、上記演算部は、上記第1処理において、上記所定期間の今回の上記圧力信号の値を前回の上記増幅率に基づいて増幅した上記増幅値と、前回の上記第1補正値と、前回の上記第2補正値と、を加算した第3加算値を前記出力値として算出し、上記第2処理において、今回の上記所定期間の上記圧力信号の値を今回の上記増幅率に基づいて増幅した上記増幅値と、今回の上記第1補正値と、を加算した第4加算値を上記算出値として算出してもよい。そして、上記第2補正値算出部は、上記第3加算値と上記第4加算値に基づいて上記第2補正値を算出してもよい。 In the above signal processing circuit, the correction value setting unit may include a first correction value calculation unit for calculating a first correction value and a second correction value calculation unit for calculating a second correction value. , The correction value may be set based on the value obtained by adding the first correction value and the second correction value. Further, the calculation unit adds the amplification value obtained by amplifying the value of the pressure signal this time based on the amplification factor of the previous time, the first correction value of the previous time, and the second correction value of the previous time. The third process for calculating the first addition value may be performed. Then, the first correction value calculation unit amplifies the value of the pressure signal this time based on the amplification factor of this time, the first correction value of the previous time, and the second correction value of the previous time. Based on the second addition value obtained by adding The first correction value of the above may be calculated. Then, in the first process, the calculation unit amplifies the value of the pressure signal of the present time in the predetermined period based on the amplification factor of the previous time, the first correction value of the previous time, and the previous time. The third addition value obtained by adding the second correction value of the above is calculated as the output value, and in the second processing, the value of the pressure signal in the predetermined period of the present time is amplified based on the amplification factor of the present time. The fourth addition value obtained by adding the above amplification value and the current first correction value may be calculated as the above calculation value. Then, the second correction value calculation unit may calculate the second correction value based on the third addition value and the fourth addition value.
この信号処理回路では、第1補正値算出部は、第2加算値を、第3処理で算出される第1加算値に近づけるように今回の第1補正値を算出する。第3処理で算出される第1加算値は、今回の圧力信号の値を前回の増幅率に基づいて増幅した増幅値と、前回の第1補正値と、前回の第2補正値と、を加算した値である。一方、第2加算値は、今回の圧力信号の値を今回の上記増幅率に基づいて増幅した増幅値と、前回の第1補正値と、前回の第2補正値と、を加算した値である。この第2加算値を第1加算値に近づける増減値を前回の第1補正に反映するように今回の第1補正値を算出すれば、前回の増幅率から今回の増幅率に変化したことに起因するオフセットの変化(増幅率の変化に起因するオフセットの変化)を、今回の第1補正値によってある程度キャンセルすることができる。
更に、演算部は、上記第3加算値と上記第4加算値に基づいて上記第2補正値を算出する。第3加算値は、所定期間の今回の圧力信号の値を前回の増幅率に基づいて増幅し、その増幅値を前回の第1補正値と前回の第2補正値とによって補正した値である。一方、第4加算値は、所定期間の今回の圧力信号の値を今回の増幅率に基づいて増幅し、その増幅値を今回の第1補正値によって補正した値である。この第4加算値を第3加算値に基づいて評価すれば、圧力信号の値を今回の増幅率に基づいて増幅した増幅値を今回の第1補正値で補正した値の、第3加算値(増幅率、第1補正値、第2補正値を前回から変更しない場合の出力値)を基準とする過不足を、適切に評価することができる。そして、第2補正値算出部が第3加算値及び第4加算値に基づいて第2補正値を算出し、補正値として第1補正値だけでなく第2補正値も付加されれば、第1補正値では補正しきれないオフセットを補正することができる。よって、補正レンジを広げるために第1補正値の調整ステップが粗くならざるを得ない場合でも、第2補正値で細かく調整を行うことで、広いレンジ且つ微調整可能なオフセット補正を簡易な構成で実現できる。
In this signal processing circuit, the first correction value calculation unit calculates the first correction value this time so as to bring the second addition value closer to the first addition value calculated in the third processing. The first addition value calculated in the third process is an amplification value obtained by amplifying the value of the current pressure signal based on the previous amplification factor, the previous first correction value, and the previous second correction value. It is the added value. On the other hand, the second addition value is a value obtained by adding the amplification value obtained by amplifying the value of the pressure signal this time based on the amplification factor of the present time, the first correction value of the previous time, and the second correction value of the previous time. be. If the first correction value of this time is calculated so that the increase / decrease value that brings this second addition value closer to the first addition value is reflected in the first correction of the previous time, the amplification factor of this time has changed from the amplification factor of the previous time. The resulting change in offset (change in offset due to change in amplification factor) can be canceled to some extent by the first correction value this time.
Further, the calculation unit calculates the second correction value based on the third addition value and the fourth addition value. The third addition value is a value obtained by amplifying the value of the current pressure signal for a predetermined period based on the previous amplification factor, and correcting the amplification value by the previous first correction value and the previous second correction value. .. On the other hand, the fourth addition value is a value obtained by amplifying the value of the pressure signal of this time in a predetermined period based on the amplification factor of this time and correcting the amplification value by the first correction value of this time. If this fourth addition value is evaluated based on the third addition value, the third addition value of the amplification value obtained by amplifying the pressure signal value based on the current amplification factor and correcting it with the first correction value this time. Excess or deficiency based on (output value when the amplification factor, the first correction value, and the second correction value are not changed from the previous time) can be appropriately evaluated. Then, if the second correction value calculation unit calculates the second correction value based on the third addition value and the fourth addition value, and not only the first correction value but also the second correction value is added as the correction value, the second correction value is obtained. It is possible to correct an offset that cannot be completely corrected by one correction value. Therefore, even if the adjustment step of the first correction value has to be rough in order to widen the correction range, by making fine adjustments with the second correction value, a wide range and finely adjustable offset correction can be easily configured. Can be realized with.
上記の信号処理回路において、上記検出部は、上記内燃機関の吸気行程、圧縮行程、燃焼行程、排気行程の4行程のうちの上記吸気行程及び上記排気行程のみにおいて、上記電流値又は上記電圧値を検出してもよい。そして、上記増幅率設定部は、上記4行程が行われる1周期のうちの上記吸気行程又は上記排気行程の少なくともいずれかである対象期間において上記増幅率を設定してもよい。 In the signal processing circuit, the detection unit uses the current value or the voltage value only in the intake stroke and the exhaust stroke of the four strokes of the internal combustion engine, the intake stroke, the compression stroke, the combustion stroke, and the exhaust stroke. May be detected. Then, the amplification factor setting unit may set the amplification factor in the target period which is at least one of the intake stroke and the exhaust stroke in one cycle in which the four strokes are performed.
この信号処理回路は、センサ部の温度を反映して圧力感度の温度依存を補正する上で、内燃機関の4行程のうちの吸気行程及び排気行程のみにおいて検出された電流値又は電圧値を用いることができる。つまり、可変増幅部は、筒内圧が相対的に低く安定した状態で検出された電圧値又は電流値に基づいて増幅率を設定することができる。ゆえに、上記の信号処理回路は、圧力感度の温度依存をより高精度に補正することができる。 This signal processing circuit uses the current value or voltage value detected only in the intake stroke and the exhaust stroke of the four strokes of the internal combustion engine in correcting the temperature dependence of the pressure sensitivity by reflecting the temperature of the sensor unit. be able to. That is, the variable amplification unit can set the amplification factor based on the voltage value or the current value detected in a stable state where the in-cylinder pressure is relatively low. Therefore, the above signal processing circuit can correct the temperature dependence of the pressure sensitivity with higher accuracy.
上記補正値設定部は、前記出力値算出部で算出された前記出力値を、低圧力状態に対応する前記出力値である所定出力値に変化させ、その変化量を上限値と下限値の範囲内となるように、上記補正値を設定してもよい。 The correction value setting unit changes the output value calculated by the output value calculation unit to a predetermined output value which is the output value corresponding to a low pressure state, and sets the amount of change in the range of the upper limit value and the lower limit value. The above correction value may be set so as to be within.
この信号処理回路は、1回あたりのオフセット補正で生じる出力信号の変化量を上限値と下限値との範囲内に抑えることができるため、1回の補正で発生する出力信号の変化量が大きくなりすぎることが無く、燃焼解析の精度低下を抑えることができる。 Since this signal processing circuit can suppress the amount of change in the output signal generated by each offset correction within the range between the upper limit value and the lower limit value, the amount of change in the output signal generated by one correction is large. It does not become too much, and it is possible to suppress a decrease in the accuracy of combustion analysis.
本発明によれば、センサ部及び信号処理回路のオフセットをより良好に補正し得る筒内圧センサの信号処理回路を実現することができる。 According to the present invention, it is possible to realize a signal processing circuit of an in-cylinder pressure sensor that can better correct the offset of the sensor unit and the signal processing circuit.
1.第1実施形態
1-1.筒内圧センサ1の構成
図1に示される筒内圧センサ1は、図示が省略された内燃機関に取り付けられるセンサである。筒内圧センサ1は、内燃機関の燃焼筒の筒内圧を検知対象とし、筒内圧の値を示す信号を出力し得るセンサである。内燃機関の燃焼筒は、筒内に燃焼室を構成する部位である。筒内圧は、燃焼筒の筒内の圧力であり、燃焼室内の圧力である。
1. 1. First Embodiment 1-1. Configuration of In-
内燃機関は、4ストロークエンジンを備える。4ストロークエンジンは、吸気行程、圧縮行程、燃焼行程、排気行程の4行程を1サイクルとした動作を周期的に繰り返すエンジンである。吸気行程は、燃焼筒の筒内に空気(あるいは気化燃料と空気が混ざった混合気)を取り込む行程である。圧縮行程は、燃焼筒の筒内に取り込んだ気体を圧縮する行程である。燃焼行程は、圧縮した気体を燃焼して膨張させる行程である。排気行程は、燃焼ガスを排気する行程である。 The internal combustion engine includes a 4-stroke engine. A 4-stroke engine is an engine that periodically repeats an operation in which four strokes of an intake stroke, a compression stroke, a combustion stroke, and an exhaust stroke are set as one cycle. The intake stroke is a stroke of taking in air (or a mixture of vaporized fuel and air) into the cylinder of the combustion cylinder. The compression stroke is a stroke of compressing the gas taken into the cylinder of the combustion cylinder. The combustion stroke is a stroke in which a compressed gas is burned and expanded. The exhaust stroke is a stroke in which the combustion gas is exhausted.
筒内圧センサ1は、図1に示されるように、ハウジング2、コネクタケース3、金属ステム4、接合ガラス5、センサ部6及び複数の端子金具7を備える。
As shown in FIG. 1, the in-
ハウジング2は、ステンレス等の金属材料が切削等により加工された中空形状のケースである。ハウジング2は、内燃機関に取り付けられる部分である。ハウジング2には、ハウジング2の燃焼室側とは反対側にコネクタケース3が連結される。このコネクタケース3により、ハウジング2の内側空間における燃焼室側とは反対側の開口が閉塞される。
The
金属ステム4は、圧力導入孔10が設けられた中空筒形状の金属製の部材である。金属ステム4は、ハウジング2の内側空間における燃焼室側を閉塞するようにハウジング2の燃焼室側に固定される。金属ステム4は、圧力導入孔10が燃焼室に通じた位置関係で配置される。圧力導入孔10内の空間は、燃焼室内の空間に通じている。金属ステム4は、燃焼室側から圧力導入孔10内に導入された圧力媒体(例えば気体、気液混合気など)の圧力によって歪むダイヤフラム11を有する。
The
センサ部6は、複数の抵抗体を有し内燃機関の筒内に配置され、筒内の圧力に応じた圧力信号を出力する装置である。センサ部6は、ダイヤフラム11における燃焼室側とは反対側の面に対して接合ガラス5を介して取り付けられる。接合ガラス5は、絶縁体であり、ダイヤフラム11とセンサ部6とを接合する。センサ部6は、シリコン基板を有し、このシリコン基板上には、イオン注入などによって抵抗体としての歪みゲージが形成されている。センサ部6は、ボンディングワイヤ12及び基板13を介して端子金具7に電気的に接続されている。
The
複数の端子金具7は、いずれも金属製であり、いずれもコネクタケース3を貫通して配置される。端子金具7は、一端がボンディングワイヤ12及び基板13を介してセンサ部6に電気的に接続され、他端が筒内圧センサ1の外側の空間に露出した状態で配置される。センサ部6が出力した圧力信号は、例えば端子金具7を介して筒内圧センサ1の外部に出力される。
The plurality of
図2に示すように、筒内圧センサ1は、更に信号処理回路40を備える。筒内圧センサ1は、入力端子Tiから供給された電力をセンサ部6に供給し、センサ部6から出力された圧力信号を信号処理回路40で処理した後、出力端子Toから出力する。
As shown in FIG. 2, the in-
センサ部6の一端は、導電路31に電気的に接続されている。導電路31は、駆動回路41から出力電流が供給される導電路である。図2の例では、導電路31と同電位となる部分がセンサ部6の一端とされている。センサ部6の他端は、導電路32を介して基準導電路90に電気的に接続されている。図2の例では、導電路32と同電位となる部分がセンサ部6の他端とされている。
One end of the
センサ部6は、第1抵抗体21と第2抵抗体22とが直列に接続される第1直列部25と、第3抵抗体23と第4抵抗体24とが直列に接続される第2直列部26と、を具備する。センサ部6は、第1直列部25及び第2直列部26が上記「センサ部6の一端」と上記「センサ部6の他端」との間に並列に接続されたブリッジ回路27を有する。なお、第1直列部25と第2直列部26とは、別々のシリコン基板上に形成されていてもよいし、同一のシリコン基板上に形成されていてもよい。
The
第1抵抗体21及び第3抵抗体23はいずれも上記「センサ部6の一端」の側に接続され、第1抵抗体21及び第3抵抗体23の一方側の端部は導電路31と同電位とされる。第2抵抗体22及び第4抵抗体24はいずれも上記「センサ部6の他端」の側に接続され、第2抵抗体22及び第4抵抗体24の他方側の端部は導電路32と同電位とされる。第1抵抗体21及び第4抵抗体24は、圧力を受けた場合に素子抵抗値が減少するN型素子(例えばN型ピエゾ抵抗素子)である。従って、圧力導入孔10内の圧力が大きくなるほど、第1抵抗体21及び第4抵抗体24の抵抗値は減少する。第2抵抗体22及び第3抵抗体23は、圧力を受けた場合に素子抵抗値が増加するP型素子(例えばP型ピエゾ抵抗素子)である。従って、圧力導入孔10内の圧力が大きくなるほど、第2抵抗体22及び第3抵抗体23の抵抗値は増加する。第1抵抗体21及び第4抵抗体24は、例えば、ダイヤフラム11が基準形状のときに互いに同じ抵抗値となる。第2抵抗体22及び第3抵抗体23は、例えば、ダイヤフラム11が基準形状のときに互いに同じ抵抗値となる。ダイヤフラム11は、例えば圧力導入孔10内の圧力が標準気圧のときに基準形状となる。
Both the
センサ部6は、第1抵抗体21と第2抵抗体22との間の第1電位と、第3抵抗体23と第4抵抗体24との間の第2電位と、の電位差に応じた圧力信号を生成して出力する。圧力信号は、可変増幅部43の第1端子43Aと第2端子43Bとに入力される電圧信号であり、第1端子43Aと第2端子43Bとの間に印加される電圧が圧力信号の一例に相当する。図2のように、第1抵抗体21と第2抵抗体22との間に介在する導電路の電位が、第1電位として可変増幅部43の第1端子43Aに入力される。更に、第3抵抗体23と第4抵抗体24との間に介在する導電路の電位が、第2電位として可変増幅部43の第2端子43Bに入力される。
The
信号処理回路40は、筒内圧センサ1のセンサ部6と電気的に接続され、センサ部6から出力された圧力信号が入力される回路であり、この圧力信号を処理する回路である。信号処理回路40は、駆動回路41、検出部42、可変増幅部43、フィルタ回路45、及び出力回路46を備える。
The
駆動回路41は、入力端子Tiとセンサ部6との間に配置されており、入力端子Tiから供給される電力に基づき、センサ部6に対して駆動用の電力を供給する。駆動回路41は、例えば公知の定電流回路によって構成されており、導電路31に対して予め決められた一定値の定電流(以下、一定電流という)を流す。従って、センサ部6の一端から他端には、一定電流が流れる。また、一定電流は製品出荷検査などの時に導電路31と基準導電路90の電位差が所定温度にしたときに所定電圧になるような電流に調整される。センサ部6に流れる一定電流値は予めEEPROMなどの不揮発性メモリなどに記憶される。
The
検出部42は、例えばセンサ部6を構成する抵抗体に発生する電圧値を測定するセンサ電圧測定回路として構成されている。検出部42は、具体的には、上述した「センサ部6の一端」と「センサ部6の他端」との間の合成抵抗値に応じた電圧値を「センサ部6の電圧値」として検出する。センサ部6の電圧値は、より詳しくは、導電路31の電位と基準導電路90の電位との電位差である。
The
センサ部6を構成する抵抗体(第1抵抗体21、第2抵抗体22、第3抵抗体23、第4抵抗体24)は、温度依存性があり、第1抵抗体21、第2抵抗体22、第3抵抗体23、第4抵抗体24の各々の抵抗値は温度に応じた値となる。ゆえに、「センサ部6の電圧値」も温度に応じた値となる。
The resistors (
検出部42は、センサ部6の一端側に接続されており、センサ部6へ一定電流を流した時の「センサ部6の電圧値」を測定する。検出部42の入力線42Aは、導電路31及びセンサ部6の一端に電気的に接続されている。センサ部6に流れる電流はセンサ個体毎に調整された一定電流であり、検出部42が測定する電圧値はブリッジ回路27の合成抵抗のばらつきに依存せず、合成抵抗の温度特性のみに従って変化するため、「センサ部6の電圧値」はセンサ部6の抵抗変化率を示す信号として圧力感度の補正に使用することができる。検出部42は、センサ部6の電圧値を示す信号を可変増幅部43に与える。検出部42から可変増幅部43に与えられる信号は、センサ部6の電圧値を特定し得る信号であればよく、デジタル信号であってもよく、アナログ信号であってもよい。
The
可変増幅部43は、センサ部6から入力される圧力信号を増幅して出力する回路として構成されている。可変増幅部43の第1端子43Aは、第1抵抗体21と第2抵抗体22との間に電気的に接続されており、第1抵抗体21と第2抵抗体22との間の導電路の電位V1を示す電圧信号が入力される。可変増幅部43の第2端子43Bは、第3抵抗体23と第4抵抗体24との間に電気的に接続されており、第3抵抗体23と第4抵抗体24との間の電位V2を示す電圧信号が入力される。つまり、第1端子43Aと第2端子43Bとの間の電位差V1-V2が可変増幅部43に入力される入力電圧Vinである。そして、この入力電圧Vinが、センサ部6が出力する圧力信号の一例に相当する。
The
さらに、可変増幅部43は、例えば検出部42で検出された電圧値に基づいて増幅率を設定し、圧力信号を当該増幅率に基づいて増幅した増幅信号を生成する感度補正回路として構成されている。可変増幅部43から出力される増幅信号は、フィルタ回路45及び出力回路46を介して出力端子Toに出力される。
Further, the
フィルタ回路45は、例えばローパスフィルタであり、RC回路等のアナログフィルタであってもよいし、FIR(finite impulse response)等のデジタルフィルタであってもよい。フィルタ回路45は、可変増幅部43から与えられる増幅信号において高周波成分を減衰させ、減衰後の信号を出力する。
The
出力回路46は、フィルタ回路45を経由した補正後の増幅信号(具体的には、フィルタ回路45によって高周波成分の減衰がなされた補正後の増幅信号)を、安定的に外部に出力するための回路である。なお、本構成では、信号処理回路40の動作中には、補正後の増幅信号がフィルタ回路45及び出力回路46を介して出力端子Toから継続的に出力されるようになっている。
The
1-2.可変増幅部43
次の説明は可変増幅部43の詳細に関する。図3のように、可変増幅部43は、センサ部6から与えられる圧力信号を増幅して出力する回路として構成されている。可変増幅部43は、主に、増幅率設定部61と演算部62とを有する。演算部62は、増幅部63と、第1補正値設定部64と、第2補正値算出部65と、出力値算出部66と、DA変換部67とを有する。演算部62は、センサ部6から与えられる圧力信号と増幅率設定部61によって設定される増幅率とに基づいて出力値を算出する演算機能を有する。
1-2.
The following description relates to the details of the
増幅率設定部61は、主に増幅率算出部61Aと増幅率切替部61Bとを有する。増幅率算出部61Aは、検出部42が検出した電圧値に基づいて、増幅率を算出する。増幅率算出部61Aは、最も直近に算出された最新の増幅率と、最新の増幅率の算出前の前回に算出された前回の増幅率と、を保持する機能を有する。増幅率切替部61Bは、増幅率算出部61Aが保持する最新の増幅率と前回の増幅率のいずれか一方を選択する機能を有する。図3の例では、増幅率切替部61Bが選択した増幅率は、増幅信号生成部63Aに与えられる。図3の例では、増幅率算出部61A及び増幅率切替部61Bは、例えばデジタル回路によって構成されている。
The amplification
増幅部63は、増幅信号生成部63AとAD変換部63Bとを有する。増幅信号生成部63Aは、センサ部6から入力される圧力信号(アナログ電圧信号)の値を増幅率切替部61Bから与えられる増幅率に基づいて増幅した増幅値を算出する機能を有する。増幅信号生成部63Aは、増幅値算出部の一例に相当し、増幅率設定部61が増幅率を設定する各期間において圧力信号の値を上記増幅率に基づいて増幅した増幅値を算出するように動作する。
The
更に、増幅部63は、第1補正値設定部64から与えられる第1補正値を上記増幅値に加算した加算値を出力する機能を有する。増幅信号生成部63Aは、例えばアナログ回路によって構成されている。第1補正値設定部64による第1補正値の設定方法は、後に詳述される。AD変換部63Bは、公知のAD変換器によって構成され、入力されるアナログ信号をデジタル信号に変換して出力する機能を有する。AD変換部63Bは、増幅部63から与えられたアナログ信号(具体的には、増幅値と第1補正値との加算値を示すアナログ信号)を変換し、上記加算値を示すデジタル信号を出力する。
Further, the
第1補正値設定部64は、第1補正値算出部64Aと、第1補正値切替部64Bとを有する。第1補正値算出部64Aは、出力値算出部66が出力する出力値に基づいて第1補正値を算出する機能を有する。第1補正値算出部64Aは、最も直近に算出された最新の第1補正値と、最新の第1補正値の算出前の前回に算出された前回の第1補正値とを保持する機能を有する。第1補正値切替部64Bは、第1補正値算出部64Aが保持する最新の第1補正値と前回の第1補正値のいずれか一方を選択する機能を有する。第1補正値切替部64Bが選択した第1補正値は、増幅信号生成部63Aに与えられる。第1補正値算出部64A及び第1補正値切替部64Bは、例えばデジタル回路によって構成されている。
The first correction
第2補正値算出部65は、増幅部63から出力される値と、出力値算出部66が算出する値とに基づいて第2補正値を算出する機能を有する。第2補正値算出部65による第2補正値の算出方法は、後に詳述される。第2補正値算出部65は、例えばデジタル演算を行い得るデジタル回路によって構成されている。第1補正値設定部64及び第2補正値算出部65は、補正値設定部の一例に相当する。
The second correction
出力値算出部66は、増幅部63から出力される値と第2補正値算出部65が算出する第2補正値とに基づいて出力値を算出する機能を有する。出力値算出部66は、例えばデジタル演算を行い得るデジタル回路によって構成されている。
The output
DA変換部67は、公知のDAコンバータによって構成され、入力されるデジタル信号をアナログ信号に変換して出力する。DA変換部67は、出力値算出部66が算出した出力値を示すデジタル信号をアナログ信号に変換し、上記出力値を示すアナログ信号を出力する。DA変換部67は、信号出力部の一例に相当し、出力値算出部66で算出された出力値の信号を出力する機能を有する。
The
1-3.信号処理
次の説明は信号処理回路40による信号処理に関する。
信号処理回路40においてセンサ部6を構成する複数の抵抗体は、圧力を受けたときの抵抗値の変化量がばらつく可能性がある。具体的には、センサ部6に加わる圧力が大きく上昇したとき、第1抵抗体21及び第4抵抗体24の抵抗値の変化量が-ΔRAとなり、第2抵抗体22及び第3抵抗体23の抵抗値の変化量がΔRBとなり、ΔRAとΔRBとが異なる場合も想定される。そして、このようなばらつきの度合いは、センサ部6に加わる圧力の大きさによって変わり得る。このようなばらつきが生じると、ブリッジ回路27の合成抵抗値がばらつきに起因して変化してしまうため、信号処理回路40は、センサ部6の温度を正確に検知することができず、圧力感度の温度補正を適切に行えなくなる。そこで、信号処理回路40は、以下のように対策がなされる。
1-3. Signal processing The following description relates to signal processing by the
In the
信号処理回路40は、所定の開始条件が成立した場合に信号処理を行う。信号処理は、センサ部6が検出した圧力信号を増幅して出力する処理であり、且つ、圧力信号の増幅にあたって、センサ部6の温度特性の影響を抑制するように補正する処理である。所定の開始条件の成立は、例えば、「自動車における不図示の始動スイッチ(例えばイグニッションスイッチ)がON状態に切り替わったこと」であってもよく、「特定装置の動作が開始したこと」であってもよく、「その他の条件が成立したこと」であってもよい。信号処理回路40は、上記開始条件が成立した場合、上記信号処理を繰り返し行う。
The
信号処理回路40では、可変増幅部43が図4で例示されるフローチャートの流れに沿って信号処理を行う。なお、図4で示される信号処理は、ステップS6の後、又はステップS1でNoとなる場合に終了するが、終了後、即座に開始するように繰り返される処理である。図4の信号処理は、複数の回路によって実現される。
In the
可変増幅部43(図3)は、図4の信号処理を開始した後、ステップS1において対象期間となったか否かを判定する。対象期間とは、増幅率の変更処理及び補正値の変更処理を行う対象の期間であり、予め定められた条件が成立した後の期間である。可変増幅部43は、ステップS1の判定を行うにあたり、排気行程の期間を対象期間としてもよく、吸気行程の期間を対象期間としてもよく、吸気行程及び排気行程の期間を対象期間としてもよい。なお、以下で説明される代表例では、「吸気行程及び排気行程の期間」が対象期間とされる。図5では、この代表例の対象期間(吸気行程及び排気行程の期間)がTMとして示される。
After starting the signal processing of FIG. 4, the variable amplification unit 43 (FIG. 3) determines in step S1 whether or not the target period has been reached. The target period is a period for which the amplification factor change process and the correction value change process are performed, and is a period after a predetermined condition is satisfied. In making the determination in step S1, the
なお、本明細書では、燃焼行程の開始時点から圧縮行程の終了時点までが、燃焼期間における4工程の1周期である。可変増幅部43は、ステップS1においてYesと判定してからステップS6において更新を完了する時間を、上記1周期よりも十分短い時間とし、ステップS1~S6の処理を対象期間TM内に完了させる。
In this specification, the period from the start time of the combustion stroke to the end time of the compression stroke is one cycle of four steps in the combustion period. The
図5のように、筒内圧センサ1(図2)が適用される内燃機関は、燃焼行程の後に排気行程となり、排気行程の後に吸気行程となり、吸気行程の後に圧縮行程となる。信号処理回路40(図2)は、例えば別の制御装置(例えばエンジンの動作を制御するECU(Engine Control Unit))から排気行程又は吸気行程であることを示す信号を受け取り、この信号に基づいて対象期間となったか否かの判定(即ち、排気行程又は吸気行程であるか否かの判定)を行う。この信号は、排気行程又は吸気行程の期間中に継続的に出力される信号であってもよいし、排気行程又は吸気行程の開始時あるいは排気行程又は吸気行程における所定のタイミングで一時的に出力される信号であってもよい。この例では、別の制御装置から排気行程又は吸気行程であることを示す信号を受け取ったことが上述の「予め定められた条件」が成立したことであり、「ステップS1(図4)にてYesと判定される条件が成立したこと」である。 As shown in FIG. 5, the internal combustion engine to which the in-cylinder pressure sensor 1 (FIG. 2) is applied has an exhaust stroke after the combustion stroke, an intake stroke after the exhaust stroke, and a compression stroke after the intake stroke. The signal processing circuit 40 (FIG. 2) receives, for example, a signal indicating that it is an exhaust stroke or an intake stroke from another control device (for example, an ECU (Engine Control Unit) that controls the operation of the engine), and is based on this signal. It is determined whether or not the target period has been reached (that is, whether or not it is an exhaust stroke or an intake stroke). This signal may be a signal that is continuously output during the period of the exhaust stroke or the intake stroke, or is temporarily output at the start of the exhaust stroke or the intake stroke or at a predetermined timing in the exhaust stroke or the intake stroke. It may be a signal to be generated. In this example, receiving a signal indicating that it is an exhaust stroke or an intake stroke from another control device satisfies the above-mentioned "predetermined condition", and in "step S1 (FIG. 4)". The condition for determining Yes is satisfied. "
図4のように、可変増幅部43(図3)は、信号処理を開始した後、ステップS1において上記対象期間TM(図5)になったと判定した場合(ステップS1:Yes)、ステップS2において基準値算出処理を行う。基準値算出処理は、第3処理の一例に相当する。なお、以下の説明では、ステップS1にてYesと判定される条件が成立した時点t1から、次にステップS1にてYesと判定される条件が成立するまでを「今回の期間」とし、その「今回の期間」の1つ前の期間を「前回の期間」とする。また、時間t1から更新完了(後述)の時間t2までの全期間は上記対象期間TM内である。 As shown in FIG. 4, when the variable amplification unit 43 (FIG. 3) determines in step S1 that the target period TM (FIG. 5) has been reached after starting signal processing (step S1: Yes), in step S2. Performs reference value calculation processing. The reference value calculation process corresponds to an example of the third process. In the following description, the period from t1 when the condition determined to be Yes in step S1 is satisfied to the time when the condition determined to be Yes in step S1 is satisfied is defined as the "current period". The period immediately before the "current period" is referred to as the "previous period". Further, the entire period from the time t1 to the time t2 when the update is completed (described later) is within the target period TM.
可変増幅部43(図3)は、ステップS2の基準値算出処理を、対象期間TMになったと判定された時点t1の直後の第1期間に行う(図6参照)。基準値算出処理は、増幅率設定部61(図3)及び演算部62(図3)によって行われる。なお、以下の説明では、「今回の期間」の増幅率はgain(n)であり、「前回の期間」の増幅率はgain(n-1)である。また、「今回の期間」の第1補正値はofsr(n)であり、「前回の期間」の第1補正値はofsr(n-1)である。更に、「今回の期間」の第2補正値はofsf(n)であり、「前回の期間」の第2補正値はofsf(n-1)である。増幅値Va(n-1)は、圧力信号を「前回の期間」の増幅率に基づいて増幅した値である。増幅値Va(n)は、圧力信号を「今回の期間」の増幅率に基づいて増幅した値である。 The variable amplification unit 43 (FIG. 3) performs the reference value calculation process in step S2 in the first period immediately after the time point t1 when it is determined that the target period TM has been reached (see FIG. 6). The reference value calculation process is performed by the amplification factor setting unit 61 (FIG. 3) and the calculation unit 62 (FIG. 3). In the following description, the amplification factor of the "current period" is gain (n), and the amplification factor of the "previous period" is gain (n-1). The first correction value of the "current period" is ofsr (n), and the first correction value of the "previous period" is ofsr (n-1). Further, the second correction value of the "current period" is ofsf (n), and the second correction value of the "previous period" is ofsf (n-1). The amplification value Va (n-1) is a value obtained by amplifying the pressure signal based on the amplification factor of the “previous period”. The amplification value Va (n) is a value obtained by amplifying the pressure signal based on the amplification factor of the “current period”.
増幅率設定部61(図3)は、基準値算出処理を行う第1期間において、「前回の期間」の増幅率gain(n-1)を増幅信号生成部63A(図3)に与える。増幅部63(図3)は、今回の期間の第1期間に増幅信号生成部63Aに入力される圧力信号の値Vpに対して前回の期間の増幅率gain(n-1)を乗じる演算を行って増幅した増幅値Va(n-1)を求める。そして、増幅部63は、この増幅値Va(n-1)と前回の期間の第1補正値ofsr(n-1)とを加算した加算値(Va(n-1)+ofsr(n-1))を出力する。そして、出力値算出部66は、この加算値(Va(n-1)+ofsr(n-1))と前回の期間の第2補正値ofsf(n-1)とを加算した第1加算値Z1を基準値として算出する。なお、第1補正値の算出方法及び第2補正値の算出方法は、後に詳述される。Z1は、今回の期間の第1加算値の一例に相当する。Z1は、以下の式によって表すことができる。
Z1=Va(n-1)+ofsr(n-1)+ofsf(n-1)
The amplification factor setting unit 61 (FIG. 3) gives the amplification factor gain (n-1) of the “previous period” to the amplification
Z1 = Va (n-1) + ofsr (n-1) + ofsf (n-1)
このように、演算部62(図3)は、今回の期間の第1期間の増幅値Va(n-1)と、前回の期間の第1補正値ofsr(n-1)と、前回の期間の第2補正値ofsf(n-1)とを加算して今回の期間の第1加算値Z1を算出するように基準値算出処理(第3処理)を行う。出力値算出部66は、今回の期間の第1期間において第1加算値Z1の算出を複数回繰り返し、複数回算出された第1加算値Z1の平均値Av1を第1加算値Z1の代表値として求める。なお、第1期間には、出力値算出部66で算出された最新の第1加算値Z1を示すアナログ信号がDA変換部67から出力される。
As described above, the arithmetic unit 62 (FIG. 3) has the amplification value Va (n-1) in the first period of the current period, the first correction value ofsr (n-1) in the previous period, and the previous period. The reference value calculation process (third process) is performed so as to calculate the first addition value Z1 in this period by adding the second correction value ofsf (n-1) of. The output
センサ部6(図3)から増幅信号生成部63A(図3)に与えられる圧力信号の値Vpは、センサ部6の圧力信号の真の値Pressとセンサ部6単体のオフセットOffssとを含むため、以下の式によって表すことができる。
Vp=Press+Offssと表すことができる。
Since the value Vp of the pressure signal given from the sensor unit 6 (FIG. 3) to the amplified
It can be expressed as Vp = Press + Offss.
更に、増幅部63(図3)において増幅率の乗算を行う際には、増幅部63の回路内でオフセットが生じる。このオフセットをOffsaとすると、増幅信号生成部63Aで生成される上述の増幅値Va(n-1)は、以下の式によって表すことができる。
Va(n-1)=(Press+Offss+Offsa)×gain(n-1)
Further, when the amplification unit 63 (FIG. 3) multiplies the amplification factor, an offset occurs in the circuit of the
Va (n-1) = (Press + Offss + Offsa) x gain (n-1)
従って、上述の第1加算値Z1は、以下の式によって表すことができる。
Z1=(Press+Offss+Offsa)×gain(n-1)+ofsr(n-1)+ofsf(n-1)
Therefore, the above-mentioned first addition value Z1 can be expressed by the following equation.
Z1 = (Press + Offss + Offsa) x gain (n-1) + ofsr (n-1) + ofsf (n-1)
図4のように、可変増幅部43(図3)は、ステップS2の基準値算出処理の後、ステップS3の増幅率設定処理を行う。増幅率設定処理は、増幅率設定部61(図3)によって行われる。増幅率設定部61は、基準値算出処理が行われる第1期間の後の第2期間において、今回の期間の増幅率gain(n)を算出する(図6参照)。第2期間は、上述の基準値算出処理が行われる第1期間の後であって、後述の第1補正値算出処理が行われる第3期間の前の期間であり、対象期間の一部期間である。増幅率設定部61は、第2期間に検出部42(図3)が検出したセンサ部6(図3)の電圧値に基づいて今回の期間の増幅率gain(n)を算出する。具体的には、可変増幅部43には、センサ部6の電圧値を変数として増幅率gain(n)を求めるための演算式が予め記憶されており、増幅率算出部61A(図3)は、検出部42から与えられた上記電圧値をこの演算式に代入することで増幅率gain(n)を求める。増幅率算出部61Aは、ステップS3(第2期間)において今回の期間の増幅率gain(n)を算出した場合、今回の期間の増幅率gain(n)を最新の増幅率とし、前回の期間の増幅率gain(n-1)を前回の増幅率とするようにそれぞれ保持する。なお、ここでは、gain(n)を演算式で求める例が説明されたが、可変増幅部43は、センサ部6の各電圧値と各増幅率とを対応付けたテーブルが予め記憶され、検出部42で検出された電圧値に対応する増幅率gain(n)がテーブルから求められる構成であってもよい。
As shown in FIG. 4, the variable amplification unit 43 (FIG. 3) performs the amplification factor setting process in step S3 after the reference value calculation process in step S2. The amplification factor setting process is performed by the amplification factor setting unit 61 (FIG. 3). The amplification
このように、増幅率設定部61(図3)が増幅率gain(n)を生成するにあたり、検出部42(図3)は、内燃機関の吸気行程、圧縮行程、燃焼行程、排気行程の4行程のうちの吸気行程及び排気行程のみにおいて当該増幅率gain(n)の算出に用いる電圧値を検出する。そして、増幅率設定部61は、この電圧値に基づき、上記対象期間(具体的には第2期間)において増幅率gain(n)を設定する。そして、増幅率設定部61は、増幅率gain(n)の設定を、新たな対象期間が到来する毎に繰り返し更新する。なお、増幅率設定処理の期間(第2期間)は、DA変換部67からのアナログ電圧信号の出力は、図示されない保持回路により、第1期間で得られた平均値Av1のアナログ電圧信号で保持される。これにより、第2期間において可変増幅部43の増幅率が、増幅率gain(n-1)から増幅率gain(n)に変更しても、DA変換部67の出力は変化せず、出力波形に歪は生じない。
As described above, when the amplification factor setting unit 61 (FIG. 3) generates the amplification factor gain (n), the detection unit 42 (FIG. 3) has 4 of the intake stroke, the compression stroke, the combustion stroke, and the exhaust stroke of the internal combustion engine. The voltage value used for calculating the amplification factor gain (n) is detected only in the intake stroke and the exhaust stroke in the stroke. Then, the amplification
図4のように、可変増幅部43(図3)は、ステップS3において増幅率算出処理を行った後、ステップS4において第1補正値(粗調整値)算出処理を行う。第1補正値算出処理は、増幅率設定部61及び演算部62によって第3期間(図6)に行われる。第3期間は、上述の増幅値算出処理が行われる第2期間の後であって後述の第2補正値算出処理が行われる第4期間の前の期間であり、対象期間の一部期間である。増幅率設定部61は、第3期間には、直前の第2期間に算出された今回の増幅率gain(n)に設定する。第1補正値設定部64は、第3期間において、前回の期間の第1補正値ofsr(n-1)を設定する。増幅部63は、第3期間には、増幅率設定部61から与えられる今回の増幅率gain(n)に基づく増幅値Va(n)と前回の期間の第1補正値ofsr(n-1)との加算値(Va(n)+ofsr(n-1))を出力する。ここでの増幅値Va(n)は、今回の期間の第3期間の圧力信号の値に対して今回の期間の増幅率gain(n)を乗じる演算を行うことで得られる値である。第2補正値算出部65は、第3期間には、前回の期間の第2補正値ofsf(n-1)を設定する。出力値算出部66は、第3期間には、上記の加算値(Va(n)+ofsr(n-1))と前回の期間の第2補正値ofsf(n-1)とを加算して今回の期間の第2加算値Z2を算出する。つまり、Z2は、Z2=Va(n)+ofsr(n-1)+ofsf(n-1)となる値である。第2加算値Z2は、第3期間に出力値算出部66で設定される出力値である。そして、第1補正値算出部64Aは、この第2加算値Z2を、今回の期間の基準値算出処理(第3処理)によって算出された第1加算値Z1に近づける増減値Xを算出し、増減値Xを前回の期間の第1補正値ofsr(n-1)に反映して今回の期間の第1補正値ofsr(n)を算出する。つまり、ofsr(n)=ofsr(n-1)+Xであり、第1補正値算出部64Aの回路において、Z1とZ2+Xとの差が最も小さくなる値である。第1補正値算出部64Aの回路において、オフセットの調整レンジを広くするためにofsr(n)の増減の調整ステップが粗くならざるを得ない場合、増減値Xを加えても、Z1とZ2+Xとの差を0にすることができない可能性が高い。この場合、第1補正値ofsr(n)を、ofsr(n)=ofsr(n-1)+Xとしても、オフセットが残存することになる。
As shown in FIG. 4, the variable amplification unit 43 (FIG. 3) performs the amplification factor calculation process in step S3, and then performs the first correction value (coarse adjustment value) calculation process in step S4. The first correction value calculation process is performed by the amplification
本実施形態では、第1補正値設定部64と第2補正値算出部65とが補正値設定部の一例として機能する。第1補正値設定部64(具体的には、第1補正値算出部64A)は、増幅率gain(n)の更新を行う各期間において、今回の期間の第1補正値ofsr(n)を算出する機能を有する。第2補正値算出部65は、増幅率gain(n)の更新を行う各期間において、今回の期間の第2補正値ofsf(n)を算出する機能を有する。そして、第1補正値設定部64及び第2補正値算出部65は、増幅率gain(n)の更新を行う各期間において増幅信号生成部63A(増幅値算出部)によって算出された増幅値Va(n)を補正する補正値を設定する機能を有する。具体的には、第1補正値設定部64及び第2補正値算出部65は、第1補正値ofsr(n)と第2補正値ofsf(n)とを加算した値(ofsr(n)+ofsf(n))を補正値として設定する。そして、第1補正値設定部64及び第2補正値算出部65は、増幅率設定部61が今回の期間の増幅率gain(n)を繰り返し更新することに応じて、更新後の増幅率gain(n)に対応する今回の期間の補正値(ofsr(n)+ofsf(n))に更新する。なお、第1補正値(粗調整値)算出処理の期間(第3期間)は、DA変換部67からのアナログ電圧信号の出力は、図示されない保持回路により、第1期間で得られた平均値Av1のアナログ電圧信号で保持される。
In the present embodiment, the first correction
図4のように、可変増幅部43(図3)は、ステップS4の第1補正値算出処理の後、ステップS5の第2補正値(微調整値)算出処理を行う。第2補正値算出処理は、増幅率設定部61(図3)及び演算部62(図3)によって第4期間(図6)に行われる。第4期間は、第1補正値算出処理が行われる第3期間の後であって、補正値更新後の通常期間よりも前の期間である。演算部62は、今回の期間の所定期間(第4期間)において、第1処理と第2処理とを交互に行う。増幅率設定部61は、第1処理の各期間には、増幅率を前回の期間の増幅率gain(n-1)に設定し、第2処理の各期間には、増幅率を今回の期間の増幅率gain(n)に設定する(図6参照)。第1補正値設定部64は、第1処理の各期間には、第1補正値を前回の期間の第1補正値ofsr(n-1)に設定し、第2処理の各期間には、第1補正値を今回の期間の第1補正値ofsr(n)に設定する(図6参照)。第2補正値算出部65は、第1処理及び第2処理の両期間において、出力値算出部66は、第2補正値として前回の期間の第2補正値ofsf(n-1)を使用する。
As shown in FIG. 4, the variable amplification unit 43 (FIG. 3) performs the second correction value (fine adjustment value) calculation process in step S5 after the first correction value calculation process in step S4. The second correction value calculation process is performed in the fourth period (FIG. 6) by the amplification factor setting unit 61 (FIG. 3) and the calculation unit 62 (FIG. 3). The fourth period is a period after the third period in which the first correction value calculation process is performed, and before the normal period after the correction value is updated. The
演算部62は、第1処理の各期間には、第4期間にセンサ部6から出力される圧力信号と前回の期間の増幅率gain(n-1)と前回の期間の補正値(ofsr(n-1)+ofsf(n-1))とに基づいて出力値(Va(n-1)+ofsr(n-1)+ofsf(n-1))を算出する。Va(n-1)は、第4期間(所定期間)の圧力信号の値を前回の期間の増幅率gain(n-1)に基づいて増幅した値である。具体的には、増幅信号生成部65Aが第4期間の第1処理中にセンサ部6から出力される圧力信号の値に対してgain(n-1)を乗じる演算を行うことで得られる値がVa(n-1)である。そして、出力値算出部66は、第1処理において、上記の増幅値Va(n-1)と、前回の期間の第1補正値ofsr(n-1)と、前回の期間の第2補正値ofsf(n-1)と、を加算した第3加算値Z3を上記の出力値として算出する。なお、Va(n-1)は、Va(n-1)=(Press+Offss+Offsa)×gain(n-1)の式で表すことができるため、第1処理を行う各期間での上記出力値(第3加算値)Z3は、Z3=(Press+Offss+Offsa)×gain(n-1)+ofsr(n-1)+ofsf(n-1)の式によって表すことができる。但し、Press、Offss、Offsaは、第1処理を行う各期間での各値である。
In each period of the first process, the
演算部62は、第2処理の各期間には、今回の期間の増幅率gain(n)に基づく増幅値Va(n)に応じた算出値を算出する。Va(n)は、第4期間(所定期間)の圧力信号の値を今回の期間の増幅率gain(n)に基づいて増幅した値である。具体的には、増幅信号生成部65Aが第4期間の第2処理中にセンサ部6から出力される圧力信号の値に対してgain(n)を乗じる演算を行うことで得られる値がVa(n)である。増幅部63は、第2処理において、上記の増幅値Va(n)と、今回の期間の第1補正値ofsr(n)と、を加算した第4加算値Z4を上記の算出値として出力する。なお、Va(n)は、Va(n)=(Press+Offss+Offsa)×gain(n)の式で表すことができるため、第2処理を行う各期間での上記算出値(第4加算値)Z4は、Z4=(Press+Offss+Offsa)×gain(n-1)+ofsr(n)の式によって表すことができる。但し、Press、Offss、Offsaは、第2処理を行う各期間での各値である。
In each period of the second process, the
第4期間の終了直前の時期には、演算部62は、今回の期間の第1処理で算出される第3加算値Z3(出力値)と、今回の期間の第2処理で算出される第4加算値Z4(算出値)と、に基づいて、今回の期間の増幅率gain(n)に対応する補正値(ofsr(n)+ofsf(n))を決定する。演算部62は、図6のように、第4期間(所定期間)において上記第1処理(増幅率gain(n-1)に基づく処理)と上記第2処理(増幅率gain(n)に基づく処理)とを交互に行い、複数回の上記第1処理及び複数回の上記第2処理を行う。そして、第2補正値算出部65は、複数回の第1処理で算出される複数の第3加算値Z3(出力値)を平均化した平均値Av3を算出する。更に、第2補正値算出部65は、複数回の第2処理で算出される複数の第4加算値Z4(算出値)を平均化した平均値Av4を算出する。平均値Av3、Av4の算出方法は、一般的な相加平均を算出する方法であってもよく、最大値及び最小値を除いた値の相加平均を算出する方法であってもよく、その他の公知の平均値算出方法であってもよい。平均値Av3は、第3加算値Z3の代表値である。平均値Av4は、第4加算値Z4の代表値である。第2補正値算出部65は、第3加算値Z3の平均値Av3と第4加算値Z4の平均値Av4との差Df(Df=Av3-Av4)を算出し、この差Dfに基づいて、今回の期間の増幅率gain(n)に対応する第2補正値ofsf(n)を決定する。なお、第2補正値算出部65による演算は、デジタル回路によって行われるデジタル演算であり、第2補正値ofsf(n)は第1補正値ofsr(n)よりもより細かく微調整することができる。
At the time immediately before the end of the fourth period, the
第2補正値算出部65は、上記の差Df(Df=Av3-Av4)を第2補正値ofsf(n)としてもよい。この差Dfを第2補正値ofsf(n)とすれば、第4期間の時点での前回の期間の増幅率gain(n-1)及び前回の期間の補正値(ofsr(n-1), ofsf(n-1))を使用した場合の出力値を維持するために必要な第2補正値ofsf(n)を求めることができる。仮に、第1期間と第4期間とで上述のPressがノイズ等によって変化しても、第4期間の上記平均値Av3、Av4を用いればこのようなPressの変化に起因する補正値のずれを抑制することができる。また、第3加算値Z3及び第4加算値Z4の各代表値として平均値Av3、Av4を用いているため、ノイズによる誤差を抑えることができる。
The second correction
第2補正値(微調整値)算出処理では、前回の期間の出力値を維持する場合、上記の差Df(Av3-Av4)そのものを今回の期間の第2補正値ofsf(n)としてもよいが、信号処理回路の出力信号がオフセットの温度ドリフトにより、ゼロ圧力状態で期待される出力レベルから外れている場合は、理想となるゼロ点電圧にむけてさらに補正しなければならない。また、出力波形に歪が生じるのを防ぐため、1回あたりの補正で発生する出力信号の変化量が大きくなりすぎないように制限を設ける必要がある。そこで、第2補正値算出部65は、上記平均値Av3と理想ゼロ点電圧Vzeroとを比較し、平均値Av3と理想ゼロ点電圧Vzeroとの差分の絶対値である差Dfzero(Dfzero=|Av3-Vzero|)を算出する。さらに、差Dfzeroと一定値γとを比較する。そして、上記平均値Av3が予め定義された理想ゼロ点電圧より高く、且つ差Dfzeroが一定値γより大きい場合には、差Dfに一定値γを減算した値Df-γを第2補正値ofsf(n)として定める。上記平均値Av3が予め定義された理想ゼロ点電圧より高く、且つ差Dfzeroが一定値γより小さい場合には、差Dfに差Dfzeroを減算した値Df-Dfzeroを第2補正値ofsf(n)として定める。また、上記平均値Av3が理想ゼロ点電圧よりも低く、且つ差Dfzeroが一定値γより大きい場合には、差Dfに一定値γを加算した値(Df+γ)を第2補正値ofsf(n)として定める。上記平均値Av3が理想ゼロ点電圧よりも低く、且つ差Dfzeroが一定値γより小さい場合には、差Dfに差Dfzeroを加算した値(Df+Dfzero)を第2補正値ofsf(n)として定める。なお、一定値γは例えば1LSB(Least Significant Bit)であってもよく、その他の値(2LSBや3LSBなど)であってもよい。このようにすることで、補正値設定部は、1回あたりの補正で発生する出力信号の変化量を上限値と下限値の範囲内に収めることができる。
In the second correction value (fine adjustment value) calculation process, when the output value of the previous period is maintained, the above difference Df (Av3-Av4) itself may be used as the second correction value ofsf (n) of the current period. However, if the output signal of the signal processing circuit deviates from the expected output level in the zero pressure state due to temperature drift of the offset, it must be further corrected for the ideal zero point voltage. Further, in order to prevent the output waveform from being distorted, it is necessary to set a limit so that the amount of change in the output signal generated by each correction does not become too large. Therefore, the second correction
なお、第4期間において第1処理が行われる各期間は、可変増幅部43からのアナログ電圧信号の出力は、各期間の第1処理で得られる第3加算値Z3のアナログ電圧信号とされる。第4期間において第2処理が行われる各期間は、DA変換部67からのアナログ電圧信号の出力は、図示されない保持回路により、各第2処理の直前の第1処理で得られた第3加算値Z3のアナログ電圧信号で保持される。これにより、各第2処理において増幅率gain(n-1)から増幅率gain(n)に変更しても、DA変換部67の出力は変化せず、出力波形に歪は生じない。
In each period in which the first process is performed in the fourth period, the output of the analog voltage signal from the
可変増幅部43は、ステップS5の第2補正値算出処理の後、第4期間の終期においてステップS6の更新処理を行う。更新処理では、増幅率設定部が設定する増幅率をステップS3で算出された今回の期間の増幅率gain(n)に固定し、第1補正値設定部64が設定する第1補正値をステップS4で算出された今回の期間の第1補正値ofsr(n)に固定し、出力値算出部66が使用する第2補正値(第2補正値算出部65が与える第2補正値)をステップS5で算出された今回の期間の第2補正値ofsf(n)に固定する。図6の時間t2は、ステップS6の更新が完了した時点であり、時間t2以降の通常期間は、次にステップS1においてYesと判定されるまで、今回の期間の増幅率gain(n)、第1補正値ofsr(n)、第2補正値ofsf(n)で維持される。通常期間は、センサ部6から入力される圧力信号に応じて、Va(n)+ofsr(n)+ofsf(n)の出力値の信号が可変増幅部43から出力される。この出力値は、(Press+Offss+Offsa)×gain(n)+ofsr(n)+ofsf(n)と表すことができ、この場合のPress、Offss、Offsaは出力値を算出する各タイミングでの各値である。
The
このように、出力値算出部66は、各期間において増幅値Va(n)を補正値(ofsr(n)+ofsf(n))によって補正した出力値を算出するように動作する。そして、DA変換部67(信号出力部)は、出力値算出部66で算出された出力値の信号を出力するように動作する。
In this way, the output
次の説明は第1実施形態の効果の一例に関する。
信号処理回路40は、検出部42で検出された電圧値に基づいて増幅率を設定することができるため、センサ部6の温度を反映して圧力感度の温度依存を補正することができる。更に、この信号処理回路40は、第1処理において「前回の期間」の増幅率gain(n-1)及び補正値(ofsr(n-1)、ofsf(n-1))に基づいて得られる出力値を基準とし、第2処理において「今回の期間」の増幅率gain(n)に基づく増幅値Va(n)に応じた算出値(増幅値Va(n)+ofsr(n))を反映して「今回の期間」の補正値(ofsr(n)+ofsf(n))を決定することができる。しかも、この信号処理回路40は、第1処理及び第2処理のいずれも「今回の期間」において増幅率gain(n)が算出された後の所定期間(第4期間)に行うことができる。従って、この信号処理回路40は、「今回の期間」の増幅率gain(n)を算出する前に上記第1処理を行う方法と比較して、第1処理から第2処理までのタイムラグが抑えられる。よって、この信号処理回路40は、第1処理を行った時点から第2処理を行うまでにEMCノイズや圧力変動などによってセンサ信号の状態が変化する影響を抑えて、「今回の期間」の補正値(ofsr(n)+ofsf(n))をより高精度に決定することができる。
The following description relates to an example of the effect of the first embodiment.
Since the
信号処理回路40は、上記所定期間(第4期間)において、第1処理に基づく出力値(前回の期間の増幅率gain(n-1)及び補正値(ofsr(n-1)、ofsf(n-1))に基づく出力値)を平均化する。よって、上記の出力値の代表値を、ノイズの影響を抑えて高精度に算出することができる。同様に、信号処理回路40は、上記所定期間(第4期間)において第2処理に基づく算出値(今回の期間の増幅率gain(n)に基づく増幅値Va(n)に応じた算出値(Va(n)+ofsr(n)))を平均化する。よって、上記の算出値の代表値を、ノイズの影響を抑えて高精度に算出することができる。よって、この信号処理回路は、より適正な補正値が得られやすい。
In the predetermined period (fourth period), the
信号処理回路40は、第1処理と第2処理とを交互に行うことで、第1処理の時期と第2処理の時期とを実質的に同等の時期とすることができる。よって、信号処理回路40は、第1処理と第2処理とをより同等の状態で行うことができ、第1処理と第2処理の時期が大きくずれることに起因する補正値の誤差を一層抑えることができ、補正値の適正化を一層図ることができる。
By alternately performing the first processing and the second processing in the
信号処理回路40は、センサ部6の温度を反映して圧力感度の温度依存を補正する上で、内燃機関の4行程のうちの吸気行程及び排気行程のみにおいて検出された電圧値を用いることができる。つまり、可変増幅部43は、筒内圧が相対的に低く安定した状態で検出された電圧値に基づいて増幅率を設定することができる。ゆえに、信号処理回路40は、圧力感度の温度依存をより高精度に補正することができる。
The
一方で、第1補正値算出部64Aは、第2加算値Z2を、第3処理で算出される第1加算値Z1に近づけるように今回の期間の第1補正値ofsr(n)を算出する。第3処理で算出される第1加算値Z1は、今回の期間における対象期間の圧力信号の値を前回の期間の増幅率gain(n-1)に基づいて増幅した増幅値Va(n-1)と、前回の期間の第1補正値ofsr(n-1)と、前回の期間の第2補正値ofsf(n-1)と、を加算した値である。一方、第2加算値Z2は、対象期間の圧力信号の値を今回の期間の増幅率gain(n)に基づいて増幅した増幅値Va(n)と、前回の期間の第1補正値ofsr(n-1)と、前回の期間の第2補正値ofsf(n-1)と、を加算した値である。この第2加算値Z2を第1加算値Z1に近づける増減値を前回の期間の第1補正値ofsr(n-1)に反映するように今回の期間の第1補正値ofsr(n)を算出すれば、前回の期間の増幅率gain(n-1)から今回の期間の増幅率gain(n)に変化したことに起因するオフセットの変化(増幅率の変化に起因するオフセットの変化)を、今回の期間の第1補正値ofsr(n)によってある程度キャンセルすることができる。
On the other hand, the first correction
更に、演算部62は、上記第3加算値Z3と上記第4加算値Z4に基づいて第2補正値ofsf(n)を算出する。第3加算値Z3は、今回の期間の対象期間且つ所定期間の圧力信号の値を前回の期間の増幅率gain(n-1)に基づいて増幅し、その増幅値Va(n-1)を前回の期間の第1補正値ofsr(n-1)と前回の期間の第2補正値ofsf(n-1)とによって補正した値である。一方、第4加算値Z4は、今回の期間の対象期間且つ所定期間の圧力信号の値を今回の期間の増幅率gain(n)に基づいて増幅し、その増幅値Va(n)を今回の期間の第1補正値ofsr(n)によって補正した値である。この第4加算値Z4を第3加算値Z3に基づいて評価すれば、圧力信号の値を今回の期間の増幅率gain(n)に基づいて増幅した増幅値Va(n)を今回の期間の第1補正値ofsr(n)で補正した値の、第3加算値Z3(増幅率、第1補正値、第2補正値を前回の期間から変更しない場合の出力値)を基準とする過不足を、適切に評価することができる。そして、第2補正値算出部65が第3加算値Z3及び第4加算値Z4に基づいて第2補正値ofsf(n)を算出し、補正値として第1補正値ofsr(n)だけでなく第2補正値ofsf(n)も付加されれば、第1補正値ofsr(n)では補正しきれないオフセットを補正することができる。よって、補正レンジを広げるために第1補正値の調整ステップが粗くならざるを得ない場合でも、第2補正値で細かく調整を行うことで、広いレンジ且つ微調整可能なオフセット補正を簡易な構成で実現できる。
Further, the
信号処理回路40は、1回あたりのオフセット補正で生じる出力信号の変化量を上限値と下限値との範囲内に抑えることができるため、1回の期間の補正で発生する出力信号の変化量が大きくなりすぎることが無く、燃焼解析の精度低下を抑えることができる。
Since the
2.第2実施形態
次の説明は第2実施形態に関する。
第1実施形態の信号処理回路40は、対象期間であることを特定し得る信号を別の制御装置から受け取り可能に構成され、この信号に基づいて対象期間であるか否かを判定する構成であった。しかし、第2実施形態の信号処理回路40は、自身で対象期間であるか否かを判定する。なお、第2実施形態の信号処理回路40が用いられる筒内圧センサ1は、信号処理回路40以外は第1実施形態の信号処理回路40が用いられる筒内圧センサ1(図1~図3等)と同一である。また、第2実施形態の信号処理回路40は、図4におけるステップS1の判定方法(対象期間となったか否かを判定する方法)のみが第1実施形態の信号処理回路40と異なり、その他の点は第1実施形態の信号処理回路40と同一である。
2. 2. Second Embodiment The following description relates to the second embodiment.
The
第2実施形態の信号処理回路40も、図2、図3のような構成をなし、可変増幅部43が図4のような流れで信号処理を行う。そして、この信号処理回路40でも、可変増幅部43はステップS1において対象期間(吸気行程及び排気行程の期間)となったか否かを判定する。
The
可変増幅部43は、図4のステップS1の判定を行うにあたり、各期間において、筒内圧(具体的にはセンサ部6が検出する圧力)がピークとなった後、筒内圧が閾値圧力Pth以下となってから次に閾値圧力Pthを超えるまでの期間TAを算出する。図7には、期間TAが概念的に示される。可変増幅部43は、期間TAを算出した後、この期間TAに係数βを乗じた期間TBを算出する。期間TBは、期間TAを算出した期間(期間TAを算出する対象の期間)の次の期間の対象期間を決定するための値であり、TBは、TB=TA×βである。係数βは、筒内圧が閾値圧力Pth以下となってからTA×βの期間が経過したときに吸気行程又は排気行程となるように設定された係数である。係数βは、例えば2分の1など特定の値に固定してもよいし、エンジンの回転数等に応じて調整されるようにしてもよい。
In making the determination in step S1 of FIG. 4, the
図7のように、信号処理回路40は、上記期間TAの後、次に筒内圧がピークとなった後に筒内圧が閾値圧力Pth以下となった場合、筒内圧が閾値圧力Pth以下となった時点から期間TBが経過したか否かを判定する。つまり、この例では、筒内圧がピークとなった後に閾値圧力Pth以下となった時点から期間TBが経過したタイミングが対象期間(排気行程及び吸気行程のいずれか)であると確定できるタイミングである。そして、このタイミングから所定期間(例えば、TA×γの期間)の間が対象期間である。第2実施形態の信号処理回路40では、可変増幅部43が、各期間で実行されるステップS1(図4)においてこのような判定(筒内圧がピークとなった後に閾値圧力Pthとなった時点から期間TBが経過したか否かの判定)を行う。そして、可変増幅部43は、ステップS1において「筒内圧がピークとなった後に閾値圧力Pth以下となった時点から期間TBが経過した」と判定した場合には、ステップS2以降の処理を行う。
As shown in FIG. 7, in the
なお、第2実施形態の信号処理回路40も、ステップS1において対象期間となったと判定した後は、第1実施形態の信号処理回路40と同様にステップS2、S2の処理を行う。
After determining that the target period has been reached in step S1, the
第2実施形態の信号処理回路40は、別の制御装置から吸気行程又は排気行程であることを示す信号を受け取ることなく、吸気行程又は排気行程であるか否かを判定することができる。
The
<他の実施形態>
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。また、上述した実施形態や後述する実施形態の様々な特徴は、矛盾しない組み合わせであればどのように組み合わされてもよい。
<Other embodiments>
The present invention is not limited to the embodiments described above and the drawings, and for example, the following embodiments are also included in the technical scope of the present invention. Moreover, various features of the above-described embodiment and the later-described embodiment may be combined in any combination as long as they are consistent combinations.
第1、第2実施形態の代表例では、「吸気行程及び排気行程の期間」が対象期間であるが、吸気行程の期間のみが対象期間であってもよく、排気行程の期間のみが対象期間であってもよい。 In the representative example of the first and second embodiments, the "period of the intake stroke and the exhaust stroke" is the target period, but only the period of the intake stroke may be the target period, and only the period of the exhaust stroke is the target period. May be.
第1、第2実施形態では、4工程の1周期毎に増幅率の更新がなされ、4工程の1周期が増幅率の1周期に対応していたが、4工程の複数周期毎に増幅率の更新がなされてもよい。例えば、図4の処理において、対象期間が所定回数到来する毎にステップS2以降の処理が行われてもよい。 In the first and second embodiments, the amplification factor is updated every one cycle of the four steps, and one cycle of the four steps corresponds to one cycle of the amplification factor, but the amplification factor is every multiple cycles of the four steps. May be updated. For example, in the process of FIG. 4, the process after step S2 may be performed every time the target period reaches a predetermined number of times.
第1、第2実施形態の信号処理回路は、センサ部6がフルブリッジ回路であるが、複数の抵抗体で構成されるものであればフルブリッジ回路でなくてもよい。また、圧力検出用の抵抗体と温度検出用の抵抗体が別々の抵抗体であってもよい。
The signal processing circuit of the first and second embodiments is a full-bridge circuit in which the
第1、第2実施形態の信号処理回路は、ブリッジ回路27全体の電圧値に基づいて増幅率が設定される構成であるが、センサ部6の温度を示す情報に基づいて増幅率が設定される構成であればよい。例えば、信号処理回路の増幅率設定部は、センサ部6の一部の抵抗体の電圧値に基づいて増幅率を設定してもよい。
The signal processing circuit of the first and second embodiments has a configuration in which the amplification factor is set based on the voltage value of the
第1、第2実施形態の信号処理回路は、電圧値の検出及び増幅率の設定が上述の1周期(4工程)毎に行われる構成であるが、上述の1周期毎に行われなくてもよい。例えば、信号処理回路は、電圧値の検出及び増幅率の設定のいずれか又は両方を上述の4工程の複数周期毎に行う構成であってもよい。 The signal processing circuit of the first and second embodiments has a configuration in which the voltage value is detected and the amplification factor is set every one cycle (four steps) described above, but it is not performed every cycle described above. May be good. For example, the signal processing circuit may be configured to detect the voltage value and / or set the amplification factor every a plurality of cycles of the above-mentioned four steps.
第1、第2実施形態の信号処理回路は、増幅率設定部61が増幅率を繰り返しに設定していたが、増幅率設定部61が増幅率を周期的(一定期間毎)に設定してもよい。
In the signal processing circuit of the first and second embodiments, the amplification
筒内圧センサ1が取り付けられる内燃機関は、ディーゼルエンジンであってもよいし、ガソリンエンジンであってもよい。
The internal combustion engine to which the in-
第1、第2実施形態の信号処理回路は、センサ部6に供給される電流の値が一定であるが、センサ部6に印加される電圧の値(具体的には、導電路31,32の間の電圧)が一定となる構成であってもよい。この場合、一定とされる電圧値が予めEEPROMなどの不揮発性メモリに記憶されていればよい。この場合、信号処理回路40は、例えば検出部42がセンサ部6へと流れる電流の値を検出することでセンサ部6の抵抗変化値を検出することができる。この場合、増幅率算出部61Aは、上述の実施形態の算出方法(センサ部6の電圧値に基づいて増幅率を算出する方法)に代えて、センサ部6に流れる電流の値(検出部42が検出した電流値)に基づいて増幅率を算出する方法を採用すればよい。そして、この例でも、増幅率設定部61は、上述の実施形態と同様に繰り返し増幅率を更新すればよい。なお、この例では、増幅率算出部61Aによる増幅率の算出方法以外は第1実施形態と同一とすることができる。
In the signal processing circuit of the first and second embodiments, the value of the current supplied to the
第1、第2実施形態の信号処理回路は、センサ部6に供給される電流の値が予め記憶される構成であるが、センサ部6に供給される電流の値を電流検出回路によって検出する構成であってもよく、他の方法で取得する構成であってもよい。
The signal processing circuit of the first and second embodiments has a configuration in which the value of the current supplied to the
増幅率設定部が増幅率を算出する方法は、センサ部6の電流値を変数として増幅率を求めるための演算式が予め記憶され、検出部42から与えられた電流値がこの演算式に代入されることで増幅率が求められる方法であってもよい。或いは、増幅率設定部が増幅率を算出する方法は、センサ部6の各電流値と各増幅率とを対応付けたテーブルが予め記憶され、検出部42で検出された電流値に対応する増幅率がテーブルから求められる方法であってもよい。
In the method in which the amplification factor setting unit calculates the amplification factor, an arithmetic expression for obtaining the amplification factor using the current value of the
第1、第2実施形態では、補正値を第1補正値と第2補正値とに分けているが、第1補正値を用いずに第2補正値のみを用いてもよい。この場合、第1補正値設定部64は省略することができ、第1補正値は除いて運用すればよい。
In the first and second embodiments, the correction value is divided into a first correction value and a second correction value, but only the second correction value may be used without using the first correction value. In this case, the first correction
今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、今回開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示された範囲内又は特許請求の範囲と均等の範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。 It should be considered that the embodiments disclosed this time are exemplary in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is not limited to the embodiments disclosed here, but includes all modifications within the scope indicated by the claims or within the scope equivalent to the claims. Is intended.
1…筒内圧センサ
6…センサ部
40…信号処理回路
42…検出部
61…増幅率設定部
62…演算部
63A…増幅信号生成部(増幅値算出部)
64…第1補正値設定部(補正値設定部)
64A…第1補正値算出部
65…第2補正値算出部(補正値設定部)
66…出力値算出部
67…DA変換部(信号出力部)
1 ... In-
64 ... First correction value setting unit (correction value setting unit)
64A ... 1st correction
66 ... Output
Claims (6)
前記センサ部へ一定電流を流した時に発生する電圧値、又は、前記センサ部へ一定電圧を印加した時に流れる電流値を検出する検出部と、
前記検出部で検出した前記電圧値又は前記電流値に基づいて増幅率を設定し、前記増幅率の設定を繰り返し更新する増幅率設定部と、
前記増幅率設定部が前記増幅率を繰り返し設定する各期間において前記圧力信号の値を前記増幅率に基づいて増幅した増幅値を算出する増幅値算出部と、前記各期間において前記増幅値算出部によって算出された前記増幅値を補正する補正値を設定する補正値設定部と、前記各期間において前記増幅値を前記補正値によって補正した出力値を算出する出力値算出部と、を有する演算部と、
前記出力値算出部で算出された前記出力値の信号を出力する信号出力部と、
を有し、
前記補正値設定部は、前記増幅率設定部が前記増幅率を繰り返し更新することに応じて、更新後の前記増幅率に対応する前記補正値に更新し、
前記演算部は、前記増幅率設定部が今回の前記増幅率を算出した後の所定期間において、前記圧力信号と前回の前記増幅率と前回の前記補正値とに基づいて前記出力値を算出する第1処理と、今回の前記増幅率に基づく前記増幅値に応じた算出値を算出する第2処理と、を行い、
前記補正値設定部は、今回の前記第1処理で算出される前記出力値と、今回の前記第2処理で算出される前記算出値と、に基づいて、今回の前記増幅率に対応する前記補正値を決定する
筒内圧センサの信号処理回路。 A signal for processing the pressure signal in an in-cylinder pressure sensor having a plurality of resistors and having a sensor unit arranged in the cylinder of the internal combustion engine and the sensor unit outputting a pressure signal corresponding to the pressure in the cylinder. It ’s a processing circuit,
A detection unit that detects the voltage value generated when a constant current is passed through the sensor unit, or the current value that flows when a constant voltage is applied to the sensor unit.
An amplification factor setting unit that sets the amplification factor based on the voltage value or the current value detected by the detection unit and repeatedly updates the amplification factor setting.
An amplification value calculation unit that calculates an amplification value obtained by amplifying the value of the pressure signal based on the amplification factor in each period in which the amplification factor setting unit repeatedly sets the amplification factor, and an amplification value calculation unit in each period. A calculation unit having a correction value setting unit for setting a correction value for correcting the amplification value calculated by the above-mentioned method, and an output value calculation unit for calculating an output value obtained by correcting the amplification value by the correction value in each period. When,
A signal output unit that outputs a signal of the output value calculated by the output value calculation unit, and a signal output unit.
Have,
The correction value setting unit is updated to the correction value corresponding to the updated amplification factor in response to the amplification factor setting unit repeatedly updating the amplification factor.
The calculation unit calculates the output value based on the pressure signal, the previous amplification factor, and the previous correction value in a predetermined period after the amplification factor setting unit calculates the amplification factor this time. The first process and the second process of calculating the calculated value according to the amplification value based on the amplification factor of this time are performed.
The correction value setting unit corresponds to the amplification factor of the present time based on the output value calculated in the first process of the present time and the calculated value calculated in the second process of the present time. The signal processing circuit of the in-cylinder pressure sensor that determines the correction value.
前記補正値設定部は、複数回の前記第1処理で算出される複数の前記出力値を平均化した平均値と、複数回の前記第2処理で算出される複数の前記算出値を平均化した平均値と、に基づいて、今回の前記増幅率に対応する前記補正値を決定する
請求項1に記載の筒内圧センサの信号処理回路。 The calculation unit performs the first process a plurality of times and the second process a plurality of times in the predetermined period.
The correction value setting unit averages the average value obtained by averaging the plurality of output values calculated in the first process a plurality of times, and the calculated values calculated in the second process a plurality of times. The signal processing circuit of the in-cylinder pressure sensor according to claim 1, wherein the correction value corresponding to the amplification factor of the present time is determined based on the average value obtained.
請求項2に記載の筒内圧センサの信号処理回路。 The signal processing circuit for an in-cylinder pressure sensor according to claim 2, wherein the calculation unit alternately performs the first process and the second process during the predetermined period.
前記演算部は、今回の前記圧力信号の値を前回の前記増幅率に基づいて増幅した前記増幅値と、前回の前記第1補正値と、前回の前記第2補正値と、を加算した第1加算値を算出する第3処理を行い、
前記第1補正値算出部は、今回の前記圧力信号の値を今回の前記増幅率に基づいて増幅した前記増幅値と、前回の前記第1補正値と、前回の前記第2補正値と、を加算した第2加算値に基づき、前記第2加算値を今回の前記第3処理によって算出された前記第1加算値に近づける増減値を前回の前記第1補正値に反映して今回の前記第1補正値を算出し、
前記演算部は、
前記第1処理において、前記所定期間の今回の前記圧力信号の値を前回の前記増幅率に基づいて増幅した前記増幅値と、前回の前記第1補正値と、前回の前記第2補正値と、を加算した第3加算値を前記出力値として算出し、
前記第2処理において、前記所定期間の今回の前記圧力信号の値を今回の前記増幅率に基づいて増幅した前記増幅値と、今回の前記第1補正値と、を加算した第4加算値を上記算出値として算出し、
前記第2補正値算出部は、前記第3加算値と前記第4加算値に基づいて前記第2補正値を算出する
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の筒内圧センサの信号処理回路。 The correction value setting unit includes a first correction value calculation unit for calculating a first correction value and a second correction value calculation unit for calculating a second correction value, and the first correction value and the second correction value are provided. The correction value is set based on the value obtained by adding the value to the value.
The calculation unit adds the amplification value obtained by amplifying the value of the pressure signal this time based on the amplification factor of the previous time, the first correction value of the previous time, and the second correction value of the previous time. 1 Perform the third process to calculate the added value,
The first correction value calculation unit includes the amplification value obtained by amplifying the value of the pressure signal this time based on the amplification factor of this time, the first correction value of the previous time, and the second correction value of the previous time. Based on the second addition value obtained by adding, the increase / decrease value that brings the second addition value closer to the first addition value calculated by the third process of this time is reflected in the first correction value of the previous time. Calculate the first correction value,
The arithmetic unit
In the first process, the amplification value obtained by amplifying the value of the pressure signal of the present time in the predetermined period based on the amplification factor of the previous time, the first correction value of the previous time, and the second correction value of the previous time. , Is added to calculate the third addition value as the output value.
In the second process, the fourth addition value obtained by adding the amplification value obtained by amplifying the value of the pressure signal of the present time in the predetermined period based on the amplification factor of the present time and the first correction value of the present time is added. Calculated as the above calculated value,
The in-cylinder pressure sensor according to any one of claims 1 to 3, wherein the second correction value calculation unit calculates the second correction value based on the third addition value and the fourth addition value. Signal processing circuit.
前記増幅率設定部は、前記4行程が行われる1周期のうちの前記吸気行程又は前記排気行程の少なくともいずれかである対象期間において前記増幅率を設定する
請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の筒内圧センサの信号処理回路。 The detection unit detects the current value or the voltage value only in the intake stroke and the exhaust stroke out of the four strokes of the intake stroke, the compression stroke, the combustion stroke, and the exhaust stroke of the internal combustion engine.
The amplification factor setting unit is any one of claims 1 to 4, which sets the amplification factor in a target period which is at least one of the intake stroke and the exhaust stroke in one cycle in which the four strokes are performed. The signal processing circuit for the in-cylinder pressure sensor according to item 1.
請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の筒内圧センサの信号処理回路。 The correction value setting unit changes the output value calculated by the output value calculation unit to a predetermined output value which is the output value corresponding to a low pressure state, and sets the amount of change in the range of the upper limit value and the lower limit value. The signal processing circuit of the in-cylinder pressure sensor according to any one of claims 1 to 5, wherein the correction value is set so as to be inside.
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