JP4440021B2 - 内燃機関の筒内圧検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の筒内圧を検出し、該検出した筒内圧の演算処理を行う筒内圧検出装置に関する。

特許文献１には、内燃機関のクランク角１度毎に筒内圧センサの出力をサンプリングし、クランク角２度毎にＡ／Ｄ変換を行って、検出圧力値をディジタルデータに変換し、演算装置において、ディジタル化された検出筒内圧から、図示平均有効圧Ｐｍｉを算出する技術が示されている。

特許第２６９５２４３号公報

例えば４気筒の機関において、全気筒に筒内圧センサを設けて、クランク角２度毎に筒内圧の検出（Ａ／Ｄ変換）を行う場合、４つの筒内圧センサにそれぞれに対応させてＡ／Ｄ変換器を設ける必要がある。また各Ａ／Ｄ変換器から出力されるディジタル値の数が増加するため、そのディジタル値を記憶するために必要なメモリの容量もかなり大きなものとなる。

本発明はこの点に着目してなされたものであり、必要なＡ／Ｄ変換器の数及びメモリ容量を低減す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センサ（２）と、該筒内圧センサ（２）の出力をディジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器（２３，２４）とを備える内燃機関の筒内圧検出装置において、前記筒内圧センサ（２）の出力が入力され、前記筒内圧センサ出力の一部を選択して前記Ａ／Ｄ変換器（２３，２４）に入力する切換手段（２１，２２，１３，３１）を備え、前記機関の無負荷運転状態でない通常運転状態において、前記切換手段（２１，２２，１３，３１）は、圧縮行程及び爆発行程における検出筒内圧データである燃焼筒内圧データを選択し、前記機関の無負荷運転状態において、前記切換手段は、排気行程の開始時点から吸気行程の終了時点までの期間における検出筒内圧データであるポンプ損失データを選択し、前記燃焼筒内圧データとポンプ損失データとに基づいて、着火時期（ＣＡＦＲ）及び出力トルク（ＴＲＱ）の少なくとも一方を算出することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の筒内圧検出装置において、前記切換手段は、１つのサンプリング時期において所定切換時間（ＴＳＷ）間隔で、前記複数の気筒に設けられた筒内圧センサの出力を順次選択して出力し、かつ所定クランク角（ＣＡＳＷ）毎に前記選択の順序を変更することを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、通常運転状態においては、圧縮行程及び爆発行程における検出筒内圧データである燃焼筒内圧データが選択される一方、無負荷運転状態においては、排気行程の開始時点から吸気行程の終了時点までの期間における検出筒内圧データであるポンプ損失データが選択され、Ａ／Ｄ変換器に入力される。このように、２つの行程に限定して検出することにより、Ａ／Ｄ変換器の数及び必要なメモリ容量を１／２とすることができる。また燃焼筒内圧データとポンプ損失データとに基づいて、着火時期及び出力トルクの少なくとも一方が算出されるので、実際の着火時期及び／または出力トルクを精度よく算出することができる。

請求項２に記載の発明によれば、複数の筒内圧センサ出力のうちの１つが切換手段により、１つのサンプリング時期において順次選択されて、Ａ／Ｄ変換器に入力される。したがって、１つのＡ／Ｄ変換器ですべての気筒の全行程の筒内圧データを取り込むことができる。さらに所定クランク角度間隔で、筒内圧センサ出力の選択順序が変更されるので、例えば各サンプリング時期において、爆発行程にある気筒の筒内圧センサ出力を最初に選択することにより、爆発行程における筒内圧検出時期について、切換手段における切換に伴う時間遅れの影響を無くすことができる。すなわち、各サンプリング時期における筒内圧検出時期は、切換に伴う時間遅れがあるため、例えば４気筒の内燃機関で、＃１気筒、＃３気筒、＃４気筒、＃２気筒の順に選択すると、＃３気筒、＃４気筒、及び＃２気筒の筒内圧検出時期は、それぞれ前記所定切換時間の１倍、２倍、及び３倍だけ遅れるが、最初に検出を行う気筒を順次変更することにより、例えば爆発行程における筒内圧検出時期について、切換に伴う時間遅れの影響を無くすことができる。

以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の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。クランク角度位置センサ３は、さらに各気筒の吸入行程開始時の上死点（ＴＤＣ）に関し所定クランク角度前のクランク角度位置で（４気筒エンジンではクランク角１８０度毎に）ＴＤＣパルスを出力する。また、エンジン１の特定の気筒の所定クランク角度位置で気筒判別用のＣＹＬパルスを出力する気筒判別センサ７が設けられており、ＣＹＬパルスは、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。

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、Ａ／Ｄ変換部１１に入力され、クランク角度位置センサ３から出力されるパルス信号、及び気筒判別センサ７から出力されるＣＹＬパルスは、パルス生成部１３に入力される。

筒内圧センサ２の出力は、筒内圧ＰＣＹＬの変化率を示す信号であるため、チャージアンプ部１０は、筒内圧センサ出力信号を積分しつつ増幅する。
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。Ａ／Ｄ変換部１１には、さらに後述する切換信号ＳＷＣ１及びＳＷＣ２が、パルス生成部１３から供給される。

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。ＣＰＵ１４には、パルス生成部１３から、ＴＤＣパルス及びＣＹＬパルスも供給される。なお、ＣＰＵ１４は、６度パルスＰＬＳ６の周期に基づいてエンジン回転数ＮＥを検出する。

図２は、Ａ／Ｄ変換部１１の構成を説明するための図であり、Ａ／Ｄ変換部１１は、第１及び第２のスイッチ回路２１，２２と、第１及び第２のＡ／Ｄ変換器２３，２４とを備えている。第１のスイッチ回路２１には、＃１気筒に設けられた筒内圧センサの出力から得られる検出筒内圧ＰＣＹＬ＃１、及び＃４気筒に設けられた筒内圧センサの出力から得られる検出筒内圧ＰＣＹＬ＃４が入力される。第２のスイッチ回路２２には、＃３気筒に設けられた筒内圧センサの出力から得られる検出筒内圧ＰＣＹＬ＃３、及び＃２気筒に設けられた筒内圧センサの出力から得られる検出筒内圧ＰＣＹＬ＃２が入力される。第１のＡ／Ｄ変換器２３は、第１のスイッチ回路２１により選択された筒内圧検出信号をディジタル値に変換し、バッファ１２に出力する。第２のＡ／Ｄ変換器２４は、第２のスイッチ回路２２により選択された筒内圧検出信号をディジタル値に変換し、バッファ１２に出力する。

第１のスイッチ回路２１は、切換信号ＳＷＣ１により切り換えられる。切換信号ＳＷＣ１は、＃１気筒の圧縮行程及び爆発行程において高レベルとなり、＃４気筒の圧縮行程及び爆発行程において低レベルとなるパルス信号である。すなわち、切換信号ＳＷＣ１が高レベルのときは、第１のスイッチ回路２１は、端子ａ側に接続され、＃１気筒の検出筒内圧ＰＣＹＬ＃１を出力する一方、切換信号ＳＷＣ１が低レベルのときは、第１のスイッチ回路２１は、端子ｂ側に接続され、＃４気筒の検出筒内圧ＰＣＹＬ＃４を出力する。

第２のスイッチ回路２２は、切換信号ＳＷＣ２により切り換えられる。切換信号ＳＷＣ２は、＃３気筒の圧縮行程及び爆発行程において高レベルとなり、＃２気筒の圧縮行程及び爆発行程において低レベルとなるパルス信号である。すなわち、切換信号ＳＷＣ２が高レベルのときは、第２のスイッチ回路２２は、端子ａ側に接続され、＃３気筒の検出筒内圧ＰＣＹＬ＃３を出力する一方、切換信号ＳＷＣ２が低レベルのときは、第２のスイッチ回路２２は、端子ｂ側に接続され、＃２気筒の検出筒内圧ＰＣＹＬ＃２を出力する。

以上のように本実施形態では、各気筒の圧縮行程及び爆発行程における検出筒内圧を選択してＡ／Ｄ変換するようにしたので、必要なＡ／Ｄ変換器の数及びメモリの容量を１／２とすることができる。

図３は、検出筒内圧に基づいて実際の着火時期ＣＡＦＲ及び実際の出力トルクＴＲＱを算出する燃焼状態判定部の構成を示す機能ブロック図である。この図に示す各ブロックの機能は、実際には、ＲＡＭ１６を用いたＣＰＵ１４の演算処理により実現される。

図３に示す燃焼状態判定部は、運転状態判定部３１、スイッチ３２、燃焼筒内圧取込部３３、ポンプ損失データ取込部３４、着火時期演算部３５、及び出力トルク演算部３６を備えている。
運転状態判定部３１は、エンジン回転数ＮＥ及び燃料噴射時間ＴＩＮＪに基づいて、エンジンの無負荷運転状態を判定し、無負荷運転時に高レベルとなる切換信号ＳＷＮＬを出力する。スイッチ３２は、切換信号ＳＷＮＬが低レベルであるときは端子ａに接続され、切換信号ＳＷＮＬが高レベルであるときは端子ｂに接続される。切換信号ＳＷＮＬは、パルス生成部１３にも供給される。パルス生成部１３は、切換信号ＳＷＮＬが高レベルのときは、切換信号ＳＷＣ１及びＳＷＣ２に代えて、図２に示す反転切換信号ＳＷＣ１ｉ及びＳＷＣ２ｉを生成する。これにより、切換信号ＳＷＮＬが高レベルである無負荷運転状態では、各気筒の排気行程及び吸気行程における検出筒内圧データがＡ／Ｄ変換され、取り込まれる。

燃焼筒内圧取込部３３は、無負荷運転状態でない通常の運転状態において（切換信号ＳＷＮＬが低レベルであるときに）、圧縮行程及び爆発行程における検出筒内圧データ（以下「燃焼筒内圧データ」という）を取り込む。ポンプ損失データ取込部３４は、無負荷運転状態において（切換信号ＳＷＮＬが高レベルであるときに）、排気行程及び吸気行程における検出筒内圧データを取り込む。無負荷運転状態における排気行程及び吸気行程の検出筒内圧データ（以下「ポンプ損失データ」という）により、排気と吸気に起因するエネルギ損失を検出することができる。

燃焼筒内圧取込部３３及びポンプ損失データ取込部３４により取り込まれたデータは、着火時期演算部３５及び出力トルク演算部３６に供給される。着火時期演算部３５は、燃焼筒内圧データ及びポンプ損失データに基づいて、実際の着火時期ＣＡＦＲを算出し、出力トルク演算部３６は、燃焼筒内圧データ及びポンプ損失データに基づいて、出力トルクＴＲＱを算出する。

図４は、出力トルク演算部３６における演算を説明するための図であり、図の横軸は燃焼室の容積Ｖである。図の領域Ａは、燃焼筒内圧データに対応する領域であり、領域Ｂはポンプ損失に対応する領域である。出力トルク演算部３６は、領域Ａの面積から領域Ｂの面積を減算することにより、出力トルクＴＲＱを算出する。

以上のように本実施形態では、エンジンの無負荷運転状態においては、排気行程及び吸気行程における筒内圧データであるポンプ損失データを取り込むようにしたので、実際の着火時期ＣＡＦＲ及び出力トルクＴＲＱを正確に算出することができる。

なお、図３には、＃１気筒及び＃４気筒の検出筒内圧ＰＣＹＬ＃１及びＰＣＹＬ＃４に基づく演算を行う部分のみ示したが、＃３気筒及び＃２気筒の検出筒内圧ＰＣＹＬ＃３及びＰＣＹＬ＃２についても同様の処理が行われ、実際の着火時期ＣＡＦＲ及び出力トルクＴＲＱが算出される。
本実施形態では、運転状態判定部３１、パルス生成部１３及びスイッチ回路２１及び２２が切換手段を構成する。

（変形例）
図５及び図６は、上述した実施形態の変形例を説明するための図である。この変形例では、第１及び第２のスイッチ回路２１，２２には、切換信号ＳＷＣ１，ＳＷＣ２に代えて、図５に示す第３及び第４の切換信号ＳＷＣ３及びＳＷＣ４が供給される。ＥＣＵ４には、図６に示す切換信号生成部１７が設けられており、第３及び第４の切換信号ＳＷＣ３及びＳＷＣ４は、切換信号生成部１７で生成される。

切換信号生成部１７には、４つの気筒に設けられた燃料噴射弁６を開弁させる燃料噴射制御信号ＩＮＪ＃１〜ＩＮＪ＃４が供給されており、これらの燃料噴射制御信号ＩＮＪ＃１〜ＩＮＪ＃４の立ち上りのクランク角ＣＡ１，ＣＡ２，ＣＡ３，及びＣＡ４において、反転するように切換信号ＳＷＣ３及びＳＷＣ４が生成される。すなわち、第３の切換信号ＳＷＣ３は、＃２気筒の燃料噴射制御信号ＩＮＪ＃２の立ち上りのクランク角ＣＡ２において、低レベルから高レベルに変化し、＃３気筒の燃料噴射制御信号ＩＮＪ＃３の立ち上りのクランク角ＣＡ３において、高レベルから低レベルに変化する。また、第４の切換信号ＳＷＣ４は、＃１気筒の燃料噴射制御信号ＩＮＪ＃１の立ち上りのクランク角ＣＡ１において、低レベルから高レベルに変化し、＃４気筒の燃料噴射制御信号ＩＮＪ＃４の立ち上りのクランク角ＣＡ４において、高レベルから低レベルに変化する。

すなわち、図５に示す例では、＃２気筒の燃料噴射開始時期ＣＡ２において、次に燃料噴射を行う＃１気筒の筒内圧ＰＣＹＬ＃１の取り込みを開始し、＃１気筒の燃料噴射開始時期ＣＡ１において、次に燃料噴射を行う＃３気筒の筒内圧ＰＣＹＬ＃３の取り込みを開始し、＃３気筒の燃料噴射開始時期ＣＡ３において、次に燃料噴射を行う＃４気筒の筒内圧ＰＣＹＬ４３の取り込みを開始し、＃４気筒の燃料噴射開始時期ＣＡ４において、次に燃料噴射を行う＃２気筒の筒内圧ＰＣＹＬ＃２の取り込みを開始するように、スイッチ回路２１及び２２が制御される。

このように生成される切換信号ＳＷＣ３及びＳＷＣ４を用いることにより、各気筒の圧縮行程及び爆発行程における筒内圧を検出することができる。
また、各気筒の筒内圧の最大値ＰＣＹＬＭＡＸのみを検出することが必要な場合には、各気筒の燃料噴射開始時期からその気筒の筒内圧の取り込みを開始し、クランク角で１８０度より短い期間で１気筒当たりのデータ取り込みを終了することにより、Ａ／Ｄ変換器の数、及び必要なメモリ容量をさらに低減することができる。
本変形例では、切換信号生成部１７が筒内圧検出期間設定手段を構成し、スイッチ回路２１及び２２が検出制御手段を構成する。

（第２の実施形態）
本実施形態は、Ａ／Ｄ変換器１つですべての気筒の全行程の検出筒内圧データを取り込むようにしたものである。以下に説明する点以外は、第１の実施形態と同一である。

図７は、第２の実施形態におけるＡ／Ｄ変換部１１の構成を示すブロック図である。本実施形態では、Ａ／Ｄ変換部１１は、４入力１出力のスイッチ回路４１と、Ａ／Ｄ変換器２３と、切換信号生成部４２と、バッファ１２とを備えている。スイッチ回路４１は、４つの筒内圧センサにより検出された筒内圧ＰＣＹＬ＃１，ＰＣＹＬ＃２，ＰＣＹＬ＃３，及びＰＣＹＬ＃４が入力され、これらの検出筒内圧のうちの１つを選択して出力する。スイッチ回路４１の出力信号は、Ａ／Ｄ変換器２３に入力される。切換信号生成部４２は、クランク角度位置センサ３から出力される１度パルスＰＬＳ１、ＴＤＣパルス、ＣＹＬパルス、及び切換制御用のクロック信号ＣＬが入力され、これらの入力信号に用いて切換信号ＳＷＣ５を生成する。スイッチ回路４１は、切換信号ＳＷ５により切換られる。

以下図８を参照して、スイッチ回路４１の切換動作を説明する。本実施形態では、筒内圧のサンプリングは、クランク角１度毎に行われ、図８（ａ）に示すように各サンプリング時期では、燃料噴射の順序に対応した順序で、すなわち図示例では、ＰＣＹＬ＃１，ＰＣＹＬ＃３，ＰＣＹＬ＃４，ＰＣＹＬ＃２の順に、４つの気筒の検出筒内圧が、所定切換時間ＴＳＷ間隔で順次選択される。

さらに＃１気筒の爆発行程の開始クランク角を基準（０度）としたとき、図８（ｂ）に示すように、クランク角０度から１７９度までの切換は、ＰＣＹＬ＃１，ＰＣＹＬ＃３，ＰＣＹＬ＃４，ＰＣＹＬ＃２の順で行い、クランク角１８０度から３５９度までの切換は、ＰＣＹＬ＃３，ＰＣＹＬ＃４，ＰＣＹＬ＃２，ＰＣＹＬ＃１の順で行い、クランク角３６０度から５３９度までの切換は、ＰＣＹＬ＃４，ＰＣＹＬ＃２，ＰＣＹＬ＃１，ＰＣＹＬ＃３の順で行い、クランク角５４０度から７１９度までの切換は、ＰＣＹＬ＃２，ＰＣＹＬ＃１，ＰＣＹＬ＃３，ＰＣＹＬ＃４の順で行う。すなわち、所定クランク角ＣＡＳＷ（１８０度）毎に切換の順序を変更し、爆発行程にある気筒の検出筒内圧を各サンプリング時期の最初に選択するようにしている。

各サンプリング時期において、２，３，及び４番目に選択される筒内圧は、所定切換時間ＴＳＷの１倍、２倍、及び３倍の切換遅れ時間を伴って検出されることになるので、上述したように切換順序をクランク角１８０度毎に変更することにより、爆発行程における筒内圧検出時期については、切換に伴う時間遅れの影響を無くすことができる。
本実施形態では、スイッチ回路４１及び切換信号生成部４２が、切換手段を構成する。

（第３の実施形態）
本実施形態は、スイッチ回路を使用せずに、２つの筒内圧センサ出力を、１つのＡ／Ｄ変換器によりデジタル値に変換するようにしたものである。

図９は、チャージアンプ部１０を構成する差動増幅器５１，５２と、筒内圧センサ２との接続を示す図である。筒内圧センサ２は、正電極２ｂ及び負電極２ｃの間に圧電素子２ａを挟み込んで構成されている。＃１気筒の筒内圧センサ２の正電極及び＃４気筒の筒内圧センサ２の正電極は、差動増幅器５１の非反転入力に接続され、＃１気筒の筒内圧センサ２の負電極及び＃４気筒の筒内圧センサ２の負電極は、差動増幅器５１の反転入力に接続されている。差動増幅器５１の出力信号がＡ／Ｄ変換器２３に入力される。すなわち、＃１気筒の筒内圧センサ及び＃４気筒の筒内圧センサは、該２つの筒内圧センサの出力が加算されて、１つのＡ／Ｄ変換器に入力されるように接続されている。
なお、筒内圧センサ２は、負電極から正電極に向かって、筒内圧が印加されるように取り付けられる。

同様に、＃２気筒の筒内圧センサ２の正電極及び＃３気筒の筒内圧センサ２の正電極は、差動増幅器５２の非反転入力に接続され、＃２気筒の筒内圧センサ２の負電極及び＃３気筒の筒内圧センサ２の負電極は、差動増幅器５２の反転入力に接続されている。差動増幅器５２の出力信号がＡ／Ｄ変換器２４に入力される。

図１１（ａ）は、＃１気筒の筒内圧センサだけの出力波形を示し、同図（ｂ）は、差動増幅器５１の入力波形を示す（横軸ＣＡは、クランク角度である）。図１１（ｂ）では、＃１気筒に対応する波形と、＃４気筒に対応する波形とが３６０度毎に交互に表れる。このように、作動クランク角位相が３６０度ずれている２つの気筒の筒内圧センサを並列に差動増幅器５１に接続することにより、筒内圧変化が大きくなる圧縮行程及び爆発行程における２つの筒内圧センサ出力を交互に１つのＡ／Ｄ変換器２３に入力することができる。したがって、必要なＡ／Ｄ変換器の数を１／２とするとともに、第１及び第２の実施形態で必要であったスイッチ回路を無くすことができる。ただし、＃１気筒の排気行程及び吸気行程での検出信号が、＃４の圧縮行程及び爆発行程の検出信号に重畳（加算）され、＃４気筒の排気行程及び吸気行程での検出信号が、＃１の圧縮行程及び爆発行程の検出信号に重畳（加算）されるので、これに起因する誤差が検出筒内圧に含まれる。

なお、図９は、筒内圧センサ２がアイソレートタイプ（負電極をエンジン本体に接続しないで使用するタイプ）である場合の接続を示しているが、筒内圧センサ２がエンジンアースタイプ（負電極をエンジン本体に接続して使用するタイプ）である場合には、図１０に示すように接続すればよい。

（変形例）
図１２は、筒内圧センサ２の出力の接続方法の変形例を示す図である。この例では、＃１気筒の筒内圧センサ出力と、＃４気筒の筒内圧センサ出力が、互いに極性を逆にして、差動増幅器５１に接続されている。すなわち、＃１気筒のセンサの正電極及び＃４気筒のセンサの負電極が、差動増幅器５１の非反転入力に接続され、＃１気筒のセンサの負電極及び＃４気筒のセンサの正電極が、差動増幅器５１の反転入力に接続されている。すなわち、＃１気筒の筒内圧センサ及び＃４気筒の筒内圧センサは、＃１気筒の筒内圧センサの出力から＃４気筒の筒内圧センサ出力が減算されて、１つのＡ／Ｄ変換器に入力されるように接続されている。＃２気筒及び＃３気筒の筒内圧センサも同様に接続されている。

図１３（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ＃１気筒の筒内圧センサの出力及び＃４気筒の筒内圧センサの出力のみを差動増幅器５１に入力した場合の検出筒内圧波形（チャージアンプ出力波形）を示す。これらの図の実線が検出筒内圧を示し、破線はノイズ成分を示す。図１３（ｃ）は、図１２に示すように接続した場合におけるチャージアンプ出力波形を示す。２つの筒内圧センサ出力に含まれるノイズ成分はほぼ同一であるため、チャージアンプ出力では、相殺されて、ノイズ成分が除かれた正確な筒内圧波形を得ることができる。図１３（ｃ）の＃４気筒に対応する波形部分を反転することにより、図１４（ｄ）に示すような本来の検出筒内圧波形が得られる。

本変形例では、２つの筒内圧センサ出力の極性を互いに逆にして１つの差動増幅器に接続するようにしたので、ノイズ成分を相殺した正確な検出筒内圧を得ることができる。換言すれば一方の筒内圧センサ出力から他方の筒内圧センサ出力を減算して１つのＡ／Ｄ変換器に入力するようにしたので、Ａ／Ｄ変換器の数を１／２とし、かつ正確な検出筒内圧のデジタル値を得ることができる。
なお、図１４に示すように、２つのセンサの作動極性が逆のものを組み合わせて直列に接続するように構成しても、同様の効果を得ることができる。

（他の変形例）
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。その場合には、上述した第１の実施形態の変形例では、燃料噴射開始時期に代えて点火時期を基準として、検出筒内圧データの取り込みを開始することが望ましい。

また上述した第３の実施形態では、チャージアンプ部１０の入力側で、＃１気筒及び＃４気筒の筒内圧センサ出力を加算または減算するとともに、＃２気筒及び＃３気筒の筒内圧センサ出力を加算または減算するようにしたが、各センサの出力信号を別個の増幅器を用いて積分・増幅し、該増幅後において、すなわちチャージアンプ部１０の出力側において加算または減算を行って、Ａ／Ｄ変換器に入力するようにしてもよい。
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の筒内圧検出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に示すＡ／Ｄ変換部の構成を説明するための図である。 検出筒内圧の基づいて着火時期及び出力トルクを演算するための構成を示すブロック図である。 検出筒内圧に基づく出力トルクの演算手法を説明するための図である。 実施形態の変形例を説明するための図である。 変形例において追加される機能ブロックを示す図である。 本発明の第２の実施形態にかかるＡ／Ｄ変換部の構成を示すブロック図である。 図７のスイッチ回路の切換動作を説明するための図である。 本発明の第３の実施形態にかかる筒内圧センサの接続を示す図である。 図９に示す接続の変形例を示す図である。 筒内圧センサの出力波形を示す図である。 図９に示す接続の変形例を示す図である。 図１２に示す接続を採用した場合のチャージアンプ出力波形を説明するための図である。 図１２に示す接続の変形例を示す図である。

符号の説明

１ ディーゼル内燃機関
２ 筒内圧センサ
３ クランク角度位置センサ
４ 電子制御ユニット
６ 燃料噴射弁
１１ Ａ／Ｄ変換部
１３ パルス生成部（切換手段）
１４ ＣＰＵ
１７ 切換信号生成部（筒内圧検出期間設定手段）
２１，２２ スイッチ回路（切換手段、検出制御手段）
２３，２４ Ａ／Ｄ変換器
４１ スイッチ回路（切換手段）
４２ 切換信号生成部（切換手段）
５１，５２ 差動増幅器

Claims (2)

1. 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センサと、該筒内圧センサの出力をディジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器とを備える内燃機関の筒内圧検出装置において、
   前記筒内圧センサの出力が入力され、前記筒内圧センサ出力の一部を選択して前記Ａ／Ｄ変換器に入力する切換手段を備え、
   前記機関の無負荷運転状態でない通常運転状態において、前記切換手段は、圧縮行程及び爆発行程における検出筒内圧データである燃焼筒内圧データを選択し、
   前記機関の無負荷運転状態において、前記切換手段は、排気行程の開始時点から吸気行程の終了時点までの期間における検出筒内圧データであるポンプ損失データを選択し、
   前記燃焼筒内圧データとポンプ損失データとに基づいて、着火時期及び出力トルクの少なくとも一方を算出することを特徴とする内燃機関の筒内圧検出装置。
2. 前記切換手段は、前記筒内圧センサ出力の１つを選択して前記Ａ／Ｄ変換器に入力し、前記切換手段は、１つのサンプリング時期において所定切換時間間隔で、前記複数の気筒に設けられた筒内圧センサの出力を順次選択して出力し、かつ所定クランク角毎に前記選択の順序を変更することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の筒内圧検出装置。

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