JP2674116B2 - 内燃機関の燃焼状態検出装置 - Google Patents
内燃機関の燃焼状態検出装置Info
- Publication number
- JP2674116B2 JP2674116B2 JP63189320A JP18932088A JP2674116B2 JP 2674116 B2 JP2674116 B2 JP 2674116B2 JP 63189320 A JP63189320 A JP 63189320A JP 18932088 A JP18932088 A JP 18932088A JP 2674116 B2 JP2674116 B2 JP 2674116B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cylinder
- combustion
- crank angle
- combustion state
- rotation speed
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims description 100
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 15
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 12
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 7
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 4
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M15/00—Testing of engines
- G01M15/04—Testing internal-combustion engines
- G01M15/042—Testing internal-combustion engines by monitoring a single specific parameter not covered by groups G01M15/06 - G01M15/12
- G01M15/046—Testing internal-combustion engines by monitoring a single specific parameter not covered by groups G01M15/06 - G01M15/12 by monitoring revolutions
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M15/00—Testing of engines
- G01M15/04—Testing internal-combustion engines
- G01M15/06—Testing internal-combustion engines by monitoring positions of pistons or cranks
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D2200/00—Input parameters for engine control
- F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
- F02D2200/10—Parameters related to the engine output, e.g. engine torque or engine speed
- F02D2200/1015—Engines misfires
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、自動車等内燃機関の燃焼状態検出装置に係
り、詳しくは多気筒エンジンに対する燃焼状態の検出精
度を高めるようにした装置に関する。
り、詳しくは多気筒エンジンに対する燃焼状態の検出精
度を高めるようにした装置に関する。
（従来の技術） 近時、エンジンにより高い燃焼経済性、運転性が要求
される傾向にあり、かかる観点からマイクロコンピュー
タ等を応用して燃焼状態を最適に制御することが行われ
る。
される傾向にあり、かかる観点からマイクロコンピュー
タ等を応用して燃焼状態を最適に制御することが行われ
る。
燃焼状態を把握する方法の一つとしてシリンダ内にお
ける燃焼のガスの圧力（以下、筒内圧という）を検出す
る方法があり、そのための手段として従来、例えば実開
昭62−2037号公報に記載のものがある。この装置では圧
電素子からなる筒内圧センサが各気筒の点火プラグの座
金として固定されており、筒内圧センサは気筒内の燃焼
圧力に応じた電荷を出力している。
ける燃焼のガスの圧力（以下、筒内圧という）を検出す
る方法があり、そのための手段として従来、例えば実開
昭62−2037号公報に記載のものがある。この装置では圧
電素子からなる筒内圧センサが各気筒の点火プラグの座
金として固定されており、筒内圧センサは気筒内の燃焼
圧力に応じた電荷を出力している。
しかしながら、この場合気筒毎にセンサを設ける必要
がありコストがかかることに加えて、例えばアイドリン
グ時のように筒内圧が小さい場合には微妙な筒内圧を精
度よく検出することが困難であり、このようなときには
燃焼状態を適切に検知することができないという問題点
がある。また、筒内圧が最大となる圧縮上死点近傍では
ノッキングが発生し易くなるため、正確な筒内圧や回転
変動が検出できなかった。
がありコストがかかることに加えて、例えばアイドリン
グ時のように筒内圧が小さい場合には微妙な筒内圧を精
度よく検出することが困難であり、このようなときには
燃焼状態を適切に検知することができないという問題点
がある。また、筒内圧が最大となる圧縮上死点近傍では
ノッキングが発生し易くなるため、正確な筒内圧や回転
変動が検出できなかった。
そこで本出願人は、かかる不具合を解消するため、筒
内圧センサを用いることなしに燃焼状態を検出する装置
を先に提案している（実願昭62−89332号参照）。この
先願に係る装置では、回転変動の谷となる所定のクラン
ク角区間をエンジンが回転するときの時間を所定クラン
ク角毎に計測し、これらの所定クランク角の時間に基づ
いて燃焼状態を検出することにより、アイドリング時の
ように筒内圧が小さい場合であっても燃焼状態を検知す
ることが可能となっている。
内圧センサを用いることなしに燃焼状態を検出する装置
を先に提案している（実願昭62−89332号参照）。この
先願に係る装置では、回転変動の谷となる所定のクラン
ク角区間をエンジンが回転するときの時間を所定クラン
ク角毎に計測し、これらの所定クランク角の時間に基づ
いて燃焼状態を検出することにより、アイドリング時の
ように筒内圧が小さい場合であっても燃焼状態を検知す
ることが可能となっている。
（発明が解決しようとする課題） ところで、このような先願による内燃機関の燃焼状態
検出装置にあっては、多気筒エンジンの隣接気筒の影響
を排除する手段を持たない構成となっていたため、４気
筒をこえる多気筒エンジンにおいては隣接気筒の燃焼状
態の影響を受けて各気筒の燃焼状態の検出精度が損なわ
れる。また、４気筒エンジンにおいてもエンジン回転計
測タイミングを所定のクランク角以外に任意に測定した
場合は同様に隣接気筒の燃焼状態の影響を受けて燃焼状
態の検出精度が損なわれる。これらの点で改善が望まれ
る。
検出装置にあっては、多気筒エンジンの隣接気筒の影響
を排除する手段を持たない構成となっていたため、４気
筒をこえる多気筒エンジンにおいては隣接気筒の燃焼状
態の影響を受けて各気筒の燃焼状態の検出精度が損なわ
れる。また、４気筒エンジンにおいてもエンジン回転計
測タイミングを所定のクランク角以外に任意に測定した
場合は同様に隣接気筒の燃焼状態の影響を受けて燃焼状
態の検出精度が損なわれる。これらの点で改善が望まれ
る。
（発明の目的） そこで本発明は、エンジンの回転速度を所定のクラン
ク角毎に計測し、該計測クランク角毎に燃焼工程にある
全ての気筒のクランク角の変化量を各気筒の燃焼状態に
対応している所定の燃焼係数として演算し、該計測クラ
ンク角毎の回転速度の変化量を該燃焼係数に基づいて補
正することにより、隣接する気筒の燃焼状態の影響を排
除して、多気筒エンジンにおける各気筒の燃焼状態を精
度よく検出する内燃機関の燃焼状態検出装置を提供する
ことを目的としている。
ク角毎に計測し、該計測クランク角毎に燃焼工程にある
全ての気筒のクランク角の変化量を各気筒の燃焼状態に
対応している所定の燃焼係数として演算し、該計測クラ
ンク角毎の回転速度の変化量を該燃焼係数に基づいて補
正することにより、隣接する気筒の燃焼状態の影響を排
除して、多気筒エンジンにおける各気筒の燃焼状態を精
度よく検出する内燃機関の燃焼状態検出装置を提供する
ことを目的としている。
（課題を解決するための手段） 本発明による内燃機関の燃焼状態検出装置は上記目的
達成のため、その基本概念図を第１図に示すように、燃
焼工程にある気筒の判別が可能な信号および所定の単位
クランク角に対応する信号を出力するクランク角検出手
段ａと、クランク角検出手段ａの出力に基づいて所定の
クランク角毎にクランク角範囲におけるエンジンの回転
速度を計測する回転速度計測手段ｂと、回転速度計測手
段ｂにより計測される所定のクランク角毎に燃焼工程に
ある全ての気筒の燃焼状態によって発生する回転速度の
変化量に寄与している各気筒の燃焼状態を該回転速度の
変化量に対応する所定の燃焼係数として演算する燃焼係
数演算手段ｃと、回転速計測手段ｂにより計測される所
定のクランク角毎にエンジンの回転速度の変化量を演算
し、これを前記燃焼係数に基づき補正して各気筒の圧力
を求め、該圧力に基づいて燃焼工程にある気筒の燃焼状
態を検出する燃焼状態検出手段ｄと、を備えている。
達成のため、その基本概念図を第１図に示すように、燃
焼工程にある気筒の判別が可能な信号および所定の単位
クランク角に対応する信号を出力するクランク角検出手
段ａと、クランク角検出手段ａの出力に基づいて所定の
クランク角毎にクランク角範囲におけるエンジンの回転
速度を計測する回転速度計測手段ｂと、回転速度計測手
段ｂにより計測される所定のクランク角毎に燃焼工程に
ある全ての気筒の燃焼状態によって発生する回転速度の
変化量に寄与している各気筒の燃焼状態を該回転速度の
変化量に対応する所定の燃焼係数として演算する燃焼係
数演算手段ｃと、回転速計測手段ｂにより計測される所
定のクランク角毎にエンジンの回転速度の変化量を演算
し、これを前記燃焼係数に基づき補正して各気筒の圧力
を求め、該圧力に基づいて燃焼工程にある気筒の燃焼状
態を検出する燃焼状態検出手段ｄと、を備えている。
（作用） 本発明では、エンジンの回転速度が所定のクランク角
毎に計測され、該計測クランク角毎に燃焼工程にある全
ての気筒のクランク角の変化量がエンジンの回転速度の
変化量に寄与する各気筒の燃焼状態に対応している所定
の燃焼係数として演算されるとともに、該計測クランク
角毎の回転速度の変化量が該燃焼係数に基づいて補正さ
れる。
毎に計測され、該計測クランク角毎に燃焼工程にある全
ての気筒のクランク角の変化量がエンジンの回転速度の
変化量に寄与する各気筒の燃焼状態に対応している所定
の燃焼係数として演算されるとともに、該計測クランク
角毎の回転速度の変化量が該燃焼係数に基づいて補正さ
れる。
したがって、複数の気筒の燃焼工程が重なる多気筒エ
ンジンであっても、隣接気筒の燃焼状態の影響を排除し
て各気筒の燃焼状態が精度よく検出される。
ンジンであっても、隣接気筒の燃焼状態の影響を排除し
て各気筒の燃焼状態が精度よく検出される。
（実施例） 第２〜７図は本発明に係る内燃機関の燃焼状態検出装
置の一実施例を示す図であり、本実施例では本発明を８
気筒エンジンに適用したものである。
置の一実施例を示す図であり、本実施例では本発明を８
気筒エンジンに適用したものである。
まず、構成を説明する。第２図において、１はクラン
ク角センサであり、クランク角センサ（クランク角検出
手段）１は爆発間隔（180゜CA）毎に各気筒の圧縮上死
点（TDC）前の所定位置、例えばBTDC70゜で〔Ｈ〕レベ
ルのパルスとなる基準信号REFを出力するとともに、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POSをコントロールユニット２
に出力する（第３図（ａ）、（ｂ）参照）。また、３は
1MHzのカウンタであり、カウンタ13はクランク角センサ
11の基準信号REFがコントロールユニット２に入力され
ると第３図（ｃ）に示すように各気筒の上死点（TDC）
から一定のクランク角θＳの位置でエンジンの回転速度
N1……N4を計測するための所定のクランク角θＧ゜CA間
の時間ｔを計測する。クランク角θＧ゜CAの大きさは各
気筒のTDC−TDC間隔より充分小さく例えば８゜に設定す
る。エンジン回転速度N1……N4は後述のようにコントロ
ールユニット２により時間ｔから算出される。前記クラ
ンク角θＳおよびθＧの設定値は後述するコントロール
ユニット２内のROM8データによって任意に変えることが
できる。
ク角センサであり、クランク角センサ（クランク角検出
手段）１は爆発間隔（180゜CA）毎に各気筒の圧縮上死
点（TDC）前の所定位置、例えばBTDC70゜で〔Ｈ〕レベ
ルのパルスとなる基準信号REFを出力するとともに、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POSをコントロールユニット２
に出力する（第３図（ａ）、（ｂ）参照）。また、３は
1MHzのカウンタであり、カウンタ13はクランク角センサ
11の基準信号REFがコントロールユニット２に入力され
ると第３図（ｃ）に示すように各気筒の上死点（TDC）
から一定のクランク角θＳの位置でエンジンの回転速度
N1……N4を計測するための所定のクランク角θＧ゜CA間
の時間ｔを計測する。クランク角θＧ゜CAの大きさは各
気筒のTDC−TDC間隔より充分小さく例えば８゜に設定す
る。エンジン回転速度N1……N4は後述のようにコントロ
ールユニット２により時間ｔから算出される。前記クラ
ンク角θＳおよびθＧの設定値は後述するコントロール
ユニット２内のROM8データによって任意に変えることが
できる。
吸入空気量の流量Qaはエアフローメータ４により検出
され、ウォータジャケットを流れる冷却水の温度Twは水
温センサ５により検出される。また、絞弁の開度TVOは
絞弁開度センサ６により検出され、これら各センサから
の出力はコントロールユニット２に入力される。コント
ロールユニット２はカウンタ３とともに回転速度計測手
段としての機能を有する他、単体で燃焼係数演算手段お
よび燃焼状態検出手段としての機能を有し、CPU7、ROM
8、RAM9およびI/Oポート10により構成される。CPU7はRO
M8に書き込まれているプログラムにしたがってI/Oポー
ト10より必要とする外部データを取り込んだり、またRA
M9との間でデータの授受を行ったりしながら燃焼状態検
出に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10に出力する。I/Oポート10にはセ
ンサ群１、４、５、６からの信号やカウンタ３からの情
報が入力されるとともに、I/Oポートからは噴射信号Si
あるいは点火信号Spをインジェクタ11〜11h若しくは点
火装置12に出力する。点火装置12は点火コイルや点火プ
ラグ等からなり、点火信号Spに基づき高電圧を発生させ
て混合気に点火する。また、ROM8はCPU7における演算プ
ログラムを格納しており、RAM9は演算に使用するデータ
をマップ等の形で記憶する。なお、RAM9の一部は、例え
ば不揮発性メモリにより構成され、その記憶内容（学習
値等）をエンジン停止後も保持する。
され、ウォータジャケットを流れる冷却水の温度Twは水
温センサ５により検出される。また、絞弁の開度TVOは
絞弁開度センサ６により検出され、これら各センサから
の出力はコントロールユニット２に入力される。コント
ロールユニット２はカウンタ３とともに回転速度計測手
段としての機能を有する他、単体で燃焼係数演算手段お
よび燃焼状態検出手段としての機能を有し、CPU7、ROM
8、RAM9およびI/Oポート10により構成される。CPU7はRO
M8に書き込まれているプログラムにしたがってI/Oポー
ト10より必要とする外部データを取り込んだり、またRA
M9との間でデータの授受を行ったりしながら燃焼状態検
出に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10に出力する。I/Oポート10にはセ
ンサ群１、４、５、６からの信号やカウンタ３からの情
報が入力されるとともに、I/Oポートからは噴射信号Si
あるいは点火信号Spをインジェクタ11〜11h若しくは点
火装置12に出力する。点火装置12は点火コイルや点火プ
ラグ等からなり、点火信号Spに基づき高電圧を発生させ
て混合気に点火する。また、ROM8はCPU7における演算プ
ログラムを格納しており、RAM9は演算に使用するデータ
をマップ等の形で記憶する。なお、RAM9の一部は、例え
ば不揮発性メモリにより構成され、その記憶内容（学習
値等）をエンジン停止後も保持する。
次に、作用を説明するが、最初に本号案の基本原理に
ついて説明する。
ついて説明する。
アイドリング時の機関回転は上下死点の180゜CA間に
その時点で燃焼・膨張工程にある気筒の図示平均有効圧
Piによって大きな影響を受ける。すなわち、回転数の絶
対値ではその時の燃焼状態を検知することができない
が、第４図に示すように180゜CAの回転変動を測定する
ようにすれば、燃焼した気筒の図示平均有効圧Piを検知
することができる。クランク角θ゜CAのとき気筒内の圧
力をＰとすると、発生トルクＴは次式で近似できる。
その時点で燃焼・膨張工程にある気筒の図示平均有効圧
Piによって大きな影響を受ける。すなわち、回転数の絶
対値ではその時の燃焼状態を検知することができない
が、第４図に示すように180゜CAの回転変動を測定する
ようにすれば、燃焼した気筒の図示平均有効圧Piを検知
することができる。クランク角θ゜CAのとき気筒内の圧
力をＰとすると、発生トルクＴは次式で近似できる。
Ｔ＝π・d2・Ｐ・ｒ・sinθ …… 但し、d:ピストン半径 r:クランク半径 気筒内の圧力Ｐは一般に知られるようにクランク各θ
に対して時々刻々変化し、また燃焼状態によって大きさ
と波形が変化するものであるが、本実施例では、実用上
上死点−下死点間を一定の平均圧力Ｐで作用するものと
近似し、以下に述べる係数行列の演算を簡略化してい
る。気筒内の圧力Ｐの波形も考慮して以下の演算を行う
と、さらに目的とする気筒の燃焼状態の検出の精度を高
くすることができるのはいうまでもない。その場合は、
以下の演算において∫sinθ・ｄθを∫ｐ（θ）・sinθ
・ｄθで置き替えて同様に演算することができる。但
し、ｐ（θ）は気筒内圧力の波形を示すクランク角θの
関係である。クランク角θ１からθ２まで回転したと
き、回転速度Neの変化ΔＮは発生トルクＴと負荷トルク
TLの差が慣性モーメントIpに作用したものとして次式
の関係式で表わすことができる。
に対して時々刻々変化し、また燃焼状態によって大きさ
と波形が変化するものであるが、本実施例では、実用上
上死点−下死点間を一定の平均圧力Ｐで作用するものと
近似し、以下に述べる係数行列の演算を簡略化してい
る。気筒内の圧力Ｐの波形も考慮して以下の演算を行う
と、さらに目的とする気筒の燃焼状態の検出の精度を高
くすることができるのはいうまでもない。その場合は、
以下の演算において∫sinθ・ｄθを∫ｐ（θ）・sinθ
・ｄθで置き替えて同様に演算することができる。但
し、ｐ（θ）は気筒内圧力の波形を示すクランク角θの
関係である。クランク角θ１からθ２まで回転したと
き、回転速度Neの変化ΔＮは発生トルクＴと負荷トルク
TLの差が慣性モーメントIpに作用したものとして次式
の関係式で表わすことができる。
アイドリングで回転速度が平衡化しているときは回転
速度変化ΔＮ＝０であり、式より次式が導きだせ
る。
速度変化ΔＮ＝０であり、式より次式が導きだせ
る。
平衡状態から気筒内の平均圧力Ｐがｐだけ増加したと
すると、同様に、式より次式が導きだせる。
すると、同様に、式より次式が導きだせる。
さらに式の関係から次式の回転速度の変化とな
る。
る。
従来の４気筒エンジンの場合は第４図に示すように各
気筒の燃焼工程が重なることはなく、式においてθ１
＝０゜，θ２＝180゜であるので ΔＮ＝ｋ｛cos0゜−cos180゜｝・ｐ＝ｋ・２・ｐ…… となり、回転速度の変化ΔＮと燃焼状態を表わす気筒内
の平均圧力Ｐとは１対１に対応し、各区間の回転速度変
化ΔN1〜ΔN4によって各気筒の平均圧力P1〜P4を直接的
に検出することができる。
気筒の燃焼工程が重なることはなく、式においてθ１
＝０゜，θ２＝180゜であるので ΔＮ＝ｋ｛cos0゜−cos180゜｝・ｐ＝ｋ・２・ｐ…… となり、回転速度の変化ΔＮと燃焼状態を表わす気筒内
の平均圧力Ｐとは１対１に対応し、各区間の回転速度変
化ΔN1〜ΔN4によって各気筒の平均圧力P1〜P4を直接的
に検出することができる。
しかし第５図に示すように８気筒エンジンの場合は、
ある気筒の燃焼工程のうち一部は必ず隣接する気筒の燃
焼工程と重なっており、回転速度の計測タイミングをい
かなるクランク角に設定しても回転速度の変化ΔＮには
隣接する気筒の燃焼状態の影響が現れるが、その影響は
式によって推定できる。例えば第５図に示すように各
気筒の上死点後（ATDC）θＳ＝45゜のクランク角位置で
回転速度の計測タイミングを設け、各気筒の平衡値に対
する相対的な平均圧力をP1……P8とすると、第１気筒に
対応する区間の回転速度変化ΔN1は式より ΔN1＝ｋ｛（cos135゜−cos180゜）・P8 ＋（cos45゜−cos135゜）・P1 ＋（cos0゜−cos45゜）・P2｝ ＝ｋ・２（0.147・P8＋0.707・P1＋0.147・P2 …… となる。すなわち、回転速度変化ΔN1に第１気筒の平均
圧力P1が寄与する割合は約70％で残り30％は隣接する第
８気筒および第２気筒の平均圧力が約15％ずつ寄与して
いると推定できる。ここで従来例の４気筒と同様にΔN1
〜ΔN8とP1〜P8とがそれぞれ１対１に対応しているとみ
なしてしまうと、例えば一気筒が失火を生じたときその
隣接気筒は正常な燃焼をしていても失火気筒の影響を受
けてΔＮは約15％低い値となりあたかも燃焼状態が悪化
しているかのように誤って検出されてしまう。そこで、
式を全８気筒について示すと次式のような関係式にな
る。
ある気筒の燃焼工程のうち一部は必ず隣接する気筒の燃
焼工程と重なっており、回転速度の計測タイミングをい
かなるクランク角に設定しても回転速度の変化ΔＮには
隣接する気筒の燃焼状態の影響が現れるが、その影響は
式によって推定できる。例えば第５図に示すように各
気筒の上死点後（ATDC）θＳ＝45゜のクランク角位置で
回転速度の計測タイミングを設け、各気筒の平衡値に対
する相対的な平均圧力をP1……P8とすると、第１気筒に
対応する区間の回転速度変化ΔN1は式より ΔN1＝ｋ｛（cos135゜−cos180゜）・P8 ＋（cos45゜−cos135゜）・P1 ＋（cos0゜−cos45゜）・P2｝ ＝ｋ・２（0.147・P8＋0.707・P1＋0.147・P2 …… となる。すなわち、回転速度変化ΔN1に第１気筒の平均
圧力P1が寄与する割合は約70％で残り30％は隣接する第
８気筒および第２気筒の平均圧力が約15％ずつ寄与して
いると推定できる。ここで従来例の４気筒と同様にΔN1
〜ΔN8とP1〜P8とがそれぞれ１対１に対応しているとみ
なしてしまうと、例えば一気筒が失火を生じたときその
隣接気筒は正常な燃焼をしていても失火気筒の影響を受
けてΔＮは約15％低い値となりあたかも燃焼状態が悪化
しているかのように誤って検出されてしまう。そこで、
式を全８気筒について示すと次式のような関係式にな
る。
式は８元の連立方程式でP1〜P2について係数ａ、
ｂ、ｃからなる行列の逆行列を〔Ｄ〕-1とすると、次式
で解くことができる。
ｂ、ｃからなる行列の逆行列を〔Ｄ〕-1とすると、次式
で解くことができる。
式に対する逆行列〔Ｄ〕-1を求めると次式とな
る。
る。
この行列は８行８列であるが、各行列又は各列は同じ
数列が巡還しているだけであり、ROM8には１行分の８個
のデータを記憶しておくだけでよい。
数列が巡還しているだけであり、ROM8には１行分の８個
のデータを記憶しておくだけでよい。
このようにして求めた８個の係数をd1、d2、d3……d8
とすると、式は次式となる。
とすると、式は次式となる。
以下、P3〜P8も同様の式で求められる。
但し、d1＝1.6、d2＝−0.34、d3＝0.07、d4＝0.02、d
5＝0.07、d6＝−0.02、d7＝0.07、d8＝−0.34 この式を用いることによって隣接気筒の燃焼状態の影
響を分離して、各気筒の正味を平均圧力P1〜P8を推定す
ることができる。
5＝0.07、d6＝−0.02、d7＝0.07、d8＝−0.34 この式を用いることによって隣接気筒の燃焼状態の影
響を分離して、各気筒の正味を平均圧力P1〜P8を推定す
ることができる。
第６図は上記基本原理に基づき燃焼状態を検出するた
めのプログラムを示すフローチャートである。本プログ
ラムは第３図に示す回転速度計測タイミング毎にクラン
ク角θＧ・CA間の時間測定が終了した時点で割込処理に
より実行される。
めのプログラムを示すフローチャートである。本プログ
ラムは第３図に示す回転速度計測タイミング毎にクラン
ク角θＧ・CA間の時間測定が終了した時点で割込処理に
より実行される。
まず、ステップP1で何番気筒の上死点後であるか気筒
番号CYLを判別し、ステップP2でカウンタ３で計測され
た時間ｔから回転速度Neを次式に従って演算する。
番号CYLを判別し、ステップP2でカウンタ３で計測され
た時間ｔから回転速度Neを次式に従って演算する。
次いで、P3でステップP2で演算した今回の回転速度Ne
と１回前（１気筒前）の計測タイミングにおける回転速
度Neとの差ΔＮを演算し、ステップP4で気筒番号CYL毎
のΔN(CYL)を次式に従って演算する。
と１回前（１気筒前）の計測タイミングにおける回転速
度Neとの差ΔＮを演算し、ステップP4で気筒番号CYL毎
のΔN(CYL)を次式に従って演算する。
但し、n:ΔＮのデータ数 ΔN(CYL)は気筒毎の回転速度差ΔＮのｎ個（例えば32
個）の平均をとっており、燃焼サイクル毎の燃焼のバラ
ツキの影響を防止するためである。すなわち、１気筒の
燃焼状態を推定するためには全気筒の回転速度差ΔN1〜
ΔN8を用いるが、ΔN1〜ΔN8のうちいずれか２つは時間
的に同一サイクルでなく、一燃焼サイクルだけずれてい
るため、例えば今回ΔN1を演算したタイミングとすると
ΔN2は未だ計測されておらず燃焼状態P1の推定に用いる
ことができるΔN2は一サイクル前の値となる。このため
各気筒の回転速度差ΔＮのサイクル変動は燃焼状態の推
定値P1〜P8誤差となって現れるのでΔＮをそのまま使用
せずにその平均値ΔN(CYL)を用いている。
個）の平均をとっており、燃焼サイクル毎の燃焼のバラ
ツキの影響を防止するためである。すなわち、１気筒の
燃焼状態を推定するためには全気筒の回転速度差ΔN1〜
ΔN8を用いるが、ΔN1〜ΔN8のうちいずれか２つは時間
的に同一サイクルでなく、一燃焼サイクルだけずれてい
るため、例えば今回ΔN1を演算したタイミングとすると
ΔN2は未だ計測されておらず燃焼状態P1の推定に用いる
ことができるΔN2は一サイクル前の値となる。このため
各気筒の回転速度差ΔＮのサイクル変動は燃焼状態の推
定値P1〜P8誤差となって現れるのでΔＮをそのまま使用
せずにその平均値ΔN(CYL)を用いている。
次いで、ステップP5で気筒番号CYLの燃焼状態を次式
従って演算し、今回のルーチンを終了する。
従って演算し、今回のルーチンを終了する。
P(CYL)←d1・ΔN(CYL)＋d2・ΔN(CYL) ＋……＋d8・ΔN(CYL+7) …… 式は演算を簡略化するため、式の係数1/2kを省略
しており、各係数d1〜d8は式で求めた値にそれぞれ対
応している。
しており、各係数d1〜d8は式で求めた値にそれぞれ対
応している。
以上のように、各気筒の任意のクランク角毎の燃焼状
態に対して隣接する気筒の燃焼状態の影響を考慮した係
数を設定し、この係数を用いて気筒毎に計測されるエン
ジンの回転速度差を補正することにより、４気筒をこえ
る多気筒エンジンであっても各気筒の燃焼状態の検出精
度を向上させることができる。
態に対して隣接する気筒の燃焼状態の影響を考慮した係
数を設定し、この係数を用いて気筒毎に計測されるエン
ジンの回転速度差を補正することにより、４気筒をこえ
る多気筒エンジンであっても各気筒の燃焼状態の検出精
度を向上させることができる。
なお、本実施例では８気筒エンジンについて本発明が
有効であることを示したが、以下に示すように４気筒エ
ンジンにおいても有効に適用できる。
有効であることを示したが、以下に示すように４気筒エ
ンジンにおいても有効に適用できる。
４気筒エンジンでは第４図に示したように回転速度差
ΔＮが隣接気筒の燃焼状態の影響を受けないよう特定の
クランク角度（圧縮上死点）に回転計測タイミングを設
定する必要がある。この設定を第７図に示すように圧縮
上死点後60゜を回転計測タイミングとすると、ΔN1は上
記式により次式のように求められる。
ΔＮが隣接気筒の燃焼状態の影響を受けないよう特定の
クランク角度（圧縮上死点）に回転計測タイミングを設
定する必要がある。この設定を第７図に示すように圧縮
上死点後60゜を回転計測タイミングとすると、ΔN1は上
記式により次式のように求められる。
ΔN1＝ｋ・｛（cos60゜−cos180゜）・P1 ＋（cos0゜−cos60゜）P2｝ ＝２・ｋ・（0.75・P1＋0.25・P2） …… この場合、隣接気筒の影響が25％となり正確な燃焼状
態の検出ができなくなる。そこで、上記８気筒の例と同
様に次式の係数a1、a2から逆行列の係数d1〜d4を次式
として設定すれば隣接気筒の影響を分離して各気筒の
燃焼状態P1〜P4を推定することができる。
態の検出ができなくなる。そこで、上記８気筒の例と同
様に次式の係数a1、a2から逆行列の係数d1〜d4を次式
として設定すれば隣接気筒の影響を分離して各気筒の
燃焼状態P1〜P4を推定することができる。
式より第１気筒の気筒内平均圧力P1を求めると次式
となる。
となる。
このように回転計測タイミングを任意のクランク角に
設定した場合でも各気筒の燃焼状態を正確に検出するこ
とができる。
設定した場合でも各気筒の燃焼状態を正確に検出するこ
とができる。
したがって、本発明は気筒数に限定されることなく、
多気筒エンジンにおける各気筒の燃焼状態の検出精度を
向上させることができる。
多気筒エンジンにおける各気筒の燃焼状態の検出精度を
向上させることができる。
（効果） 本発明によれば、エンジンの回転速度を所定をクラン
ク角毎に計測するとともに、該計測クランク角毎に燃焼
工程である全ての気筒のクランク角の変化量を各気筒の
燃焼状態に対応している所定の燃焼係数として演算し、
該計測クランク角毎の回転速度の変化量を該燃焼係数に
基づいて補正しているので、多気筒エンジンのように複
数の気筒の燃焼工程が重なる場合でも各気筒の燃焼状態
を精度良く検出することができる。
ク角毎に計測するとともに、該計測クランク角毎に燃焼
工程である全ての気筒のクランク角の変化量を各気筒の
燃焼状態に対応している所定の燃焼係数として演算し、
該計測クランク角毎の回転速度の変化量を該燃焼係数に
基づいて補正しているので、多気筒エンジンのように複
数の気筒の燃焼工程が重なる場合でも各気筒の燃焼状態
を精度良く検出することができる。
第１図は本発明の基本概念を示す図、第２〜７図は本発
明に係る内燃機関の燃焼状態検出装置の一実施例を示す
図であり、第２図はその全体構成図、第３図はそのクラ
ンク角信号とカウンタのタイミングチャート、第４図は
その４気筒エンジンの回転速度と発生トルクのタイミン
グチャート、第５図はその８気筒エンジンの回転速度と
発生トルクのタイミングチャート、第６図はその燃焼状
態を検出するプログラムを示すフローチャート、第７図
は第４図の回転速度計測タイミングを変更した場合のタ
イミングチャートである。 １……クランク角センサ（クランク角検出手段）、 ２……コントロールユニット（燃焼係数演算手段、回転
速度計測手段、燃焼状態検出手段）、 ３……カウンタ、 ４……エアロフローメータ、 ５……水温センサ、 11a〜11h……気筒。
明に係る内燃機関の燃焼状態検出装置の一実施例を示す
図であり、第２図はその全体構成図、第３図はそのクラ
ンク角信号とカウンタのタイミングチャート、第４図は
その４気筒エンジンの回転速度と発生トルクのタイミン
グチャート、第５図はその８気筒エンジンの回転速度と
発生トルクのタイミングチャート、第６図はその燃焼状
態を検出するプログラムを示すフローチャート、第７図
は第４図の回転速度計測タイミングを変更した場合のタ
イミングチャートである。 １……クランク角センサ（クランク角検出手段）、 ２……コントロールユニット（燃焼係数演算手段、回転
速度計測手段、燃焼状態検出手段）、 ３……カウンタ、 ４……エアロフローメータ、 ５……水温センサ、 11a〜11h……気筒。
Claims (1)
- 【請求項１】ａ）燃焼工程にある気筒の判別が可能な信
号および所定の単位クランク角に対応する信号を出力す
るクランク角検出手段と、 ｂ）クランク角検出手段の出力に基づいて所定のクラン
ク角毎に所定のクランク角範囲におけるエンジンの回転
速度を計測する回転速度計測手段と、 ｃ）回転速度計測手段により計測される所定のクランク
角毎に燃焼工程にある全ての気筒の燃焼状態によって発
生する回転速度の変化量に寄与している各気筒の燃焼状
態を該回転速度の変化量に対応する所定の燃焼係数とし
て演算する燃焼係数演算手段と、 ｄ）回転速度計測手段により計測される所定のクランク
角毎にエンジンの回転速度の変化量を演算し、これを前
記燃焼係数に基づき補正して各気筒内の圧力を求め、該
圧力に基づいて燃焼工程にある気筒の燃焼状態を検出す
る燃焼状態検出手段と、 を備えたことを特徴とする内燃機関の燃焼状態検出装
置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63189320A JP2674116B2 (ja) | 1988-07-27 | 1988-07-27 | 内燃機関の燃焼状態検出装置 |
| US07/385,868 US4987770A (en) | 1988-07-27 | 1989-07-27 | Combustioning condition monitoring system for internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63189320A JP2674116B2 (ja) | 1988-07-27 | 1988-07-27 | 内燃機関の燃焼状態検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0237156A JPH0237156A (ja) | 1990-02-07 |
| JP2674116B2 true JP2674116B2 (ja) | 1997-11-12 |
Family
ID=16239387
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63189320A Expired - Fee Related JP2674116B2 (ja) | 1988-07-27 | 1988-07-27 | 内燃機関の燃焼状態検出装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4987770A (ja) |
| JP (1) | JP2674116B2 (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2577074B2 (ja) * | 1988-03-18 | 1997-01-29 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | デイストリビユーターなしの点火装置のためのシリンダー認識装置 |
| US5200899A (en) * | 1990-04-20 | 1993-04-06 | Regents Of The University Of Michigan | Method and system for detecting the misfire of an internal combustion engine utilizing angular velocity fluctuations |
| US5239473A (en) * | 1990-04-20 | 1993-08-24 | Regents Of The University Of Michigan | Method and system for detecting the misfire of an internal combustion engine utilizing angular velocity fluctuations |
| GB2260194A (en) * | 1991-08-30 | 1993-04-07 | Stewart Hughes Ltd | Engine health monitoring system using crankshaft velocity variation measurements |
| FR2681426B1 (fr) * | 1991-09-12 | 1993-11-26 | Renault Regie Nale Usines | Procede et dispositif de mesure du couple d'un moteur thermique a combustion interne tenant compte, notamment, de la recirculation des gaz d'echappement et des gaz brules residuels et de l'exces de comburant. |
| JP2606019B2 (ja) * | 1991-09-18 | 1997-04-30 | 三菱電機株式会社 | 内燃機関の失火検出装置 |
| JP3357091B2 (ja) * | 1992-07-21 | 2002-12-16 | 富士重工業株式会社 | エンジンの失火検出方法 |
| JPH08232820A (ja) * | 1995-02-22 | 1996-09-10 | Unisia Jecs Corp | 内燃機関の燃焼状態検出装置及びその装置を利用した内燃機関の制御装置 |
| IT1305390B1 (it) * | 1998-09-10 | 2001-05-04 | Magneti Marelli Spa | Metodo per la determinazione dell'andamento della coppia dicarico in un motore endotermico |
| JP2002126958A (ja) | 2000-10-25 | 2002-05-08 | Sankyo Mfg Co Ltd | 回転テーブル装置 |
| IL218127A (en) * | 2012-02-15 | 2016-05-31 | Israel Aerospace Ind Ltd | System and method for detecting and suppressing detonation and / or pre-ignition phenomena in internal combustion engines by volatility |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5761929A (en) * | 1980-10-01 | 1982-04-14 | Toyota Motor Corp | Measuring method for fluctuation of mean effective pressure of engine shown in diagram |
| JPH0615841B2 (ja) * | 1984-08-10 | 1994-03-02 | 日本電装株式会社 | 電子制御式燃料噴射装置 |
| US4562728A (en) * | 1984-12-03 | 1986-01-07 | United Technologies Corporation | Absolute compression test |
| US4606224A (en) * | 1985-04-01 | 1986-08-19 | United Technologies Corporation | Deceleration based compression test |
-
1988
- 1988-07-27 JP JP63189320A patent/JP2674116B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1989
- 1989-07-27 US US07/385,868 patent/US4987770A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4987770A (en) | 1991-01-29 |
| JPH0237156A (ja) | 1990-02-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3995054B2 (ja) | 多シリンダ式内燃機関のミスファイアを検出する方法 | |
| JP4380604B2 (ja) | 内燃機関の制御装置 | |
| JP2623921B2 (ja) | 内燃機関の失火検出装置 | |
| JP2674116B2 (ja) | 内燃機関の燃焼状態検出装置 | |
| JPH02277939A (ja) | エンジンの燃料制御装置 | |
| US4889095A (en) | Ignition timing control system | |
| JPH02196153A (ja) | エンジンの点火時期制御装置 | |
| JP2606019B2 (ja) | 内燃機関の失火検出装置 | |
| JP2751559B2 (ja) | エンジンの燃料制御装置 | |
| JP2556176B2 (ja) | 内燃機関の故障診断装置 | |
| JP3922468B2 (ja) | 内燃機関の失火検出装置 | |
| JP4027893B2 (ja) | エンジン制御装置 | |
| JPS6340934B2 (ja) | ||
| JP2527798B2 (ja) | 内燃機関の燃焼状態検出装置 | |
| JPH0320597B2 (ja) | ||
| JP4345723B2 (ja) | 内燃機関の図示平均有効圧の推定方法 | |
| JPH10115248A (ja) | 内燃機関の安定度検出装置 | |
| JP2855854B2 (ja) | 燃焼圧力センサの出力感度補正方法 | |
| JPH0735755B2 (ja) | 燃焼圧力センサの出力感度補正装置 | |
| JPH06336948A (ja) | 内燃機関用失火検出装置 | |
| JPS6314766B2 (ja) | ||
| JP2561847B2 (ja) | 内燃機関の点火時期計測装置 | |
| JPH01187346A (ja) | 燃焼圧力センサの出力感度検出装置 | |
| JPS6027761A (ja) | 内燃機関の出力変動測定方法 | |
| JPH05202800A (ja) | 内燃機関の失火検出装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |