JP4294463B2

JP4294463B2 - 内燃機関の筒内圧検出装置

Info

Publication number: JP4294463B2
Application number: JP2003426353A
Authority: JP
Inventors: 山口　　聡; 衛長谷川; 英樹坂本; 勇一島崎; 誠小林; 将樹上野
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2003-12-24
Filing date: 2003-12-24
Publication date: 2009-07-15
Anticipated expiration: 2023-12-24
Also published as: JP2005181257A

Description

本発明は、内燃機関の筒内圧を検出する筒内圧検出装置に関し、特にチャージアンプを用いて筒内圧センサ出力を増幅するものに関する。

特許文献１に示されるように筒内圧センサの出力は、通常、チャージアンプを用いて増幅される。チャージアンプは、入力される電荷信号を電圧信号に変換して増幅する、換言すれば、入力信号を積分しつつ増幅する増幅器であり、コンデンサを備えている。

特許第２８３０３０５号公報

チャージアンプを用いると、その出力信号は、図５（ａ）に示すように、筒内圧センサの焦電効果により、ゼロ点のドリフトＤＲＦＴが発生するという問題がある。

また、同図のＡ部のように他の気筒の燃料噴射（インジェクタの駆動）、あるいは点火プラグによる点火に起因するノイズの影響がでる場合がある。そのため、例えばチャージアンプ出力に基づいて図示平均有効圧力を算出し、算出した図示平均有効圧力に応じて燃料噴射制御を行う場合に、図示平均有効圧力の誤差が大きくなり、適切な燃料噴射制御が行えないことがあった。

本発明はこの点に着目してなれたものであり、チャージアンプ出力のゼロ点ドリフト及び燃料噴射または点火に起因するノイズの影響を低減し、筒内圧の検出精度を高めることができる内燃機関の筒内圧検出装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、複数の気筒を有する内燃機関（１）の各気筒に設けられ、筒内圧を検出する筒内圧検出手段（２）と、該筒内圧検出手段（２）のそれぞれに対応して設けられ、前記筒内圧検出手段の出力を積分しつつ増幅するチャージアンプ（３１〜３４）とを備える内燃機関の筒内圧検出装置において、前記チャージアンプ（３１〜３４）のコンデンサ（Ｃ１）に蓄えられた電荷を放電させる放電手段（１４，Ｑ１）を備え、該放電手段（１４，Ｑ１）は、第１気筒（例えば＃４気筒）において燃料噴射または点火が行われるときに、吸気行程の開始上死点近傍にある第２気筒（例えば＃１気筒）の筒内圧検出手段に対応するチャージアンプのコンデンサ（Ｃ１）を、前記第１気筒の燃料噴射制御信号または点火制御信号に応じて前記第１気筒の燃料噴射時期または点火時期において放電させることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、第１気筒において燃料噴射または点火が行われるときに、吸気行程の開始上死点近傍にある第２気筒の筒内圧検出手段に対応するチャージアンプのコンデンサが、第１気筒の燃料噴射時期または点火時期において放電される。コンデンサの放電により、チャージアンプ出力のゼロ点ドリフトが防止され、第２気筒の筒内圧検出手段に対応するチャージアンプのコンデンサの放電の時期を、第１気筒の燃料噴射時期または点火時期とすることにより、第１気筒の燃料噴射または点火に起因するノイズを低減することができる。

以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施形態にかかる内燃機関の筒内圧検出装置の構成を示す図である。４気筒のディーゼル内燃機関（以下「エンジン」という）１の各気筒には、筒内圧ＰＣＹＬを検出する筒内圧センサ２が設けられている。本実施形態では、筒内圧センサ２は、各気筒に設けられるグロープラグと一体に構成されている。筒内圧センサ２の検出信号は、電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という）４に供給される。またエンジン１には、クランク軸（図示せず）の回転角度を検出するクランク角度位置センサ３が設けられている。クランク角度位置センサ３は、クランク角１度毎にパルスを発生し、そのパルス信号はＥＣＵ４に供給される。

ＥＣＵ４は、エンジン１の各気筒の燃焼室に設けられた燃料噴射弁６の制御信号を駆動回路５に供給する。駆動回路５は、燃料噴射弁６に接続されており、ＥＣＵ４から供給される制御信号に応じた駆動信号を、燃料噴射弁６に供給する。これにより、ＥＣＵ４から出力される制御信号に応じた燃料噴射時期において、前記制御信号に応じた燃料噴射量だけ燃料が噴射される。エンジン１においては、＃１気筒、＃３気筒、＃４気筒、＃２気筒の順に燃料噴射が行われる。

ＥＣＵ４は、チャージアンプ部１０と、Ａ／Ｄ変換部１１と、パルス生成部１３と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１４と、ＣＰＵ１４で実行されるプログラムを格納するＲＯＭ（Read Only Memory）１５と、ＣＰＵ１４が演算結果などを格納するＲＡＭ（Random Access Memory）１６とを備えている。筒内圧センサ２の検出信号は、チャージアンプ部１０に入力される。チャージアンプ部１０は、入力される信号を積分しつつ増幅する。チャージアンプ部１０により積分・増幅された信号は、Ａ／Ｄ変換部１１に入力される。また、クランク角度位置センサ３から出力されるパルス信号は、パルス生成部１３に入力される。

チャージアンプ部１０には、図２に示すように、演算増幅器ＯＰ１、コンデンサＣ１、抵抗Ｒ１、及びトランジスタＱ１からなるチャージアンプ３１〜３４が各気筒の筒内圧センサ２に対応して設けられている。すなわち、＃１気筒の筒内圧センサ出力ＰＳＯ＃１は、チャージアンプ３１に入力され、＃２気筒の筒内圧センサ出力ＰＳＯ＃２は、チャージアンプ３２に入力され、＃３気筒の筒内圧センサ出力ＰＳＯ＃３は、チャージアンプ３３に入力され、＃４気筒の筒内圧センサ出力ＰＳＯ＃４は、チャージアンプ３４に入力されている。またチャージアンプ３１のトランジスタスタＱ１には、＃４気筒の燃料噴射制御信号ＩＮＪ＃４が供給され、チャージアンプ３２のトランジスタスタＱ１には、＃３気筒の燃料噴射制御信号ＩＮＪ＃３が供給され、チャージアンプ３３のトランジスタスタＱ１には、＃２気筒の燃料噴射制御信号ＩＮＪ＃２が供給され、チャージアンプ３４のトランジスタスタＱ１には、＃１気筒の燃料噴射制御信号ＩＮＪ＃１が供給される。各チャージアンプのトランジスタＱ１は、燃料噴射制御信号ＩＮＪ＃１〜＃４が高レベルとなる燃料噴射実行時にオンし、コンデンサＣ１に蓄えられた電荷を瞬時に放電させる。

チャージアンプ３１〜３４は、トランジスタＱ１がオフの状態では、入力されるセンサ出力信号を積分しつつ増幅し、筒内圧検出信号ＰＣＹＬ＃１〜ＰＣＹＬ＃４を出力する。

Ａ／Ｄ変換部１１は、バッファ１２を備えており、チャージアンプ部１０から入力される筒内圧検出信号をディジタル値に変換し、バッファ１２に格納する。より具体的には、Ａ／Ｄ変換部１１には、パルス生成部１３から、クランク角１度周期のパルス信号（以下「１度パルス」という）ＰＬＳ１が供給されており、この１度パルスＰＬＳ１の周期で筒内圧検出信号をサンプリングし、ディジタル値に変換してバッファ１２に格納する。

一方、ＣＰＵ１４には、パルス生成部１３から、クランク角６度周期のパルス信号ＰＬＳ６が供給されており、ＣＰＵ１４はこの６度パルスＰＬＳ６の周期でバッファ１２に格納されたディジタル値を読み出す処理を行う。すなわち、本実施形態では、Ａ／Ｄ変換部１１からＣＰＵ１４に対して割り込み要求を行うのではなく、ＣＰＵ１４が６度パルスＰＬＳ６の周期で読出処理を行う。

図３は、ＣＰＵ１４の演算処理により実現される燃料噴射制御装置を機能ブロック図として示したものである。この燃料噴射制御装置は、ディジタルフィルタ２１と、補正部２２と、基本噴射量演算部２３と、基本噴射時期演算部２４と、乗算部２５及び２６により構成される。

ディジタルフィルタ２１は、検出筒内圧（ディジタル値）ＰＣＹＬに対してローパスフィルタ処理を行う。補正部２２は、フィルタ処理後の検出筒内圧ＰＣＹＬに基づいて、燃料噴射量の補正係数ＫＴＰＣ及び燃料噴射時期の補正係数ＫＣＰＣを算出する。基本噴射量演算部２３は、６度パルスＰＬＳ６の時間間隔から算出されるエンジン回転数ＮＥと、図示しないアクセルセンサにより検出されるアクセルペダルの踏み込み量ＡＰとに応じて、基本噴射量ＴＢＡＳＥを算出する。基本噴射時期演算部２４は、エンジン回転数ＮＥ及びアクセルペダル踏み込み量ＡＰに応じて、基本噴射時期ＣＢＡＳＥを算出する。

乗算部２５は、基本噴射量ＴＢＡＳＥに補正係数ＫＴＰＣを乗算することにより、燃料噴射量ＴＯＵＴを算出する。乗算部２６は、基本噴射時期ＣＢＡＳＥに補正係数ＫＣＰＣを乗算することにより、燃料噴射時期ＣＡＩＮＪを算出する。燃料噴射量ＴＯＵＴ及び燃料噴射時期ＣＡＩＮＪは、４つの気筒に対応して順次演算され、その演算結果に応じた燃料噴射制御信号ＩＮＪ＃１〜＃４が駆動回路５に供給される。各気筒の燃料噴射弁６は、駆動回路５からの駆動信号に応じて、燃料噴射時期ＣＡＩＮＪにおいて、燃料噴射量ＴＯＵＴの燃料を燃焼室内に噴射する。

図４は、燃料噴射制御信号ＩＮＪ＃１及びＩＮＪ＃４、並びの筒内圧検出信号ＰＣＹＬ＃１及びＰＣＹＬ＃４のタイミング関係を説明するためのタイミングチャートである。この図に示すように、＃１気筒の筒内圧検出信号ＰＣＹＬ＃１には、＃４気筒の燃料噴射弁６を駆動することに起因するノイズが比較的大きなレベルで影響を与えるので、＃４気筒の燃料噴射制御信号ＩＮＪ＃４により、チャージアンプ３１のトランジスタＱ１をオンさせて、コンデンサＣ１を放電させる。これにより、＃４気筒の燃料噴射によるノイズの影響を低減することができる。さらに、コンデンサＣ１の電荷を放電させることにより、図５（ｂ）に示すように、焦電効果によるドリフトＤＲＦＴの発生を防止することができる。

同様にして、＃２気筒の筒内圧センサに対応するチャージアンプ３２には、＃３気筒の燃料噴射制御信号ＩＮＪ＃３が供給され、燃料噴射制御信号ＩＮＪ＃３により、コンデンサＣ１の放電が行われる。また＃３気筒の筒内圧センサに対応するチャージアンプ３３には、＃２気筒の燃料噴射制御信号ＩＮＪ＃２が供給され、燃料噴射制御信号ＩＮＪ＃２により、コンデンサＣ１の放電が行われる。また＃４気筒の筒内圧センサに対応するチャージアンプ３４には、＃１気筒の燃料噴射制御信号ＩＮＪ＃１が供給され、燃料噴射制御信号ＩＮＪ＃１により、コンデンサＣ１の放電が行われる。

すなわち、本実施形態では、第１気筒（図４の例では＃４気筒）で燃料噴射が行われるときに、吸気行程の開始上死点近傍にある第２気筒（図４の例では＃１気筒）の筒内圧センサ２に対応するチャージアンプ３１のコンデンサＣ１を、第１気筒（＃４気筒）の燃料噴射時期において放電させるようにしている。これにより、燃料噴射に起因するノイズの影響を効果的に低減することができるともに、筒内圧センサ２の焦電効果に起因するドリフトを無くすことができる。

本実施形態では、筒内圧センサ２が筒内圧検出手段に対応し、ＣＰＵ１４及びチャージアンプ部１０のトランジスタＱ１により放電手段が構成される。

なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上述した実施形態では、４気筒のディーゼル内燃機関の例を示したが、これに限るものではなく、気筒数の異なるディーゼル内燃機関、あるいはガソリン内燃機関にも、本発明は適用可能である。ただし、ガソリン内燃機関に適用する場合には、上述した実施形態における燃料噴射時期に代えて、点火時期を用いる。すなわち、第１気筒（例えば＃４気筒）で点火が行われるときに、吸気行程の開始上死点近傍にある第２気筒（例えば＃１気筒）の筒内圧センサ２に対応するチャージアンプ３１のコンデンサを、第１気筒（＃４気筒）の点火時期において放電させるようにすればよい。

また上述した実施形態では、放電手段を構成するスイッチング素子として、トランジスタを使用したが、これに限るものではなく、リレーや半導体アナログスイッチなどを使用してもよい。
また本発明は、クランク軸を鉛直方向とした船外機などのような船舶推進機用エンジンなどの制御にも適用が可能である。

本発明の一実施形態にかかる内燃機関及び気筒内圧検出装置の構成を示す図である。図１のチャージアンプ部の構成を示す図である。図１のＣＰＵで実行される処理により実現される燃料噴射制御装置の構成を示すブロック図である。燃料噴射制御信号（ＩＮＪ＃１，ＩＮＪ＃４）、及び筒内圧検出信号（ＰＣＹＬ＃１，ＰＣＹＬ＃４）のタイミング関係を説明するためのタイミングチャートである。チャージアンプから出力される筒内圧検出信号を示す図である。

符号の説明

１ディーゼル内燃機関
２筒内圧センサ（筒内圧検出手段）
４電子制御ユニット
６燃料噴射弁
１０チャージアンプ部
１４ＣＰＵ（放電手段）
３１〜３４チャージアンプ
Ｃ１コンデンサ
Ｑ１トランジスタ（放電手段）

Claims

複数の気筒を有する内燃機関の各気筒に設けられ、筒内圧を検出する筒内圧検出手段と、該筒内圧検出手段のそれぞれに対応して設けられ、前記筒内圧検出手段の出力を積分しつつ増幅するチャージアンプとを備える内燃機関の筒内圧検出装置において、
前記チャージアンプのコンデンサに蓄えられた電荷を放電させる放電手段を備え、該放電手段は、第１気筒において燃料噴射または点火が行われるときに、吸気行程の開始上死点近傍にある第２気筒の筒内圧検出手段に対応するチャージアンプのコンデンサを、前記第１気筒の燃料噴射制御信号または点火制御信号に応じて前記第１気筒の燃料噴射時期または点火時期において放電させることを特徴とする内燃機関の筒内圧検出装置。