JP5351425B2 - Output correction device for in-cylinder pressure sensor and in-cylinder pressure detection device having the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の筒内圧を検出する筒内圧センサの出力補正装置及びこれを備えた筒内圧検出装置に関する。 The present invention relates to an output correction device for an in-cylinder pressure sensor that detects an in-cylinder pressure of an internal combustion engine and an in-cylinder pressure detection device including the same.
近年、ディーゼルエンジンなどの内燃機関においては、燃費向上、排気ガス中のエミッションの低減等の要求に対応するため、電子制御により燃料噴射量を制御するなど燃焼状態に応じた緻密な運転制御を行うことが一般的となっている。 In recent years, in an internal combustion engine such as a diesel engine, in order to respond to demands such as improvement of fuel consumption and reduction of emissions in exhaust gas, precise operation control according to the combustion state such as control of fuel injection amount by electronic control is performed. It has become common.
内燃機関の燃焼状態を把握するための1つの方法としてシリンダ内における圧力(以下、筒内圧という)を検出することが行われる。そのため、内燃機関には筒内圧センサが設けられ、筒内圧に応じた電気信号が出力される。 One method for grasping the combustion state of the internal combustion engine is to detect the pressure in the cylinder (hereinafter referred to as in-cylinder pressure). Therefore, the internal combustion engine is provided with an in-cylinder pressure sensor, and an electric signal corresponding to the in-cylinder pressure is output.
しかしながら、内燃機関のような急激な温度変化が起きる環境下では、温度等の因子による筒内圧センサの出力電圧のドリフト、いわゆるオフセットドリフトが回避できず、筒内圧を精度良く求めるためには当該ドリフトの補正が必須である。 However, in an environment where an abrupt temperature change occurs as in an internal combustion engine, the drift of the output voltage of the in-cylinder pressure sensor due to factors such as temperature, the so-called offset drift, cannot be avoided. Correction is essential.
このようなドリフトを補正する技術としては、例えば筒内圧センサの温度特性を基に、別途設置した温度センサの値から補正を行う技術が開示されている(例えば特許文献1参照)。
温度センサを用いて補正を行う場合にはドリフト発生因子の温度を正確に検出する必要があるが、現実にはドリフト発生因子の近傍に温度センサを設置できないなど様々な要因で、正確な温度を測定できない場合が多い。そのため、その測定誤差がドリフトの補正に反映され、補正誤差として現われるおそれがある。 When correcting using a temperature sensor, it is necessary to accurately detect the temperature of the drift generation factor, but in reality, the accurate temperature cannot be adjusted due to various factors such as the inability to install a temperature sensor near the drift generation factor. In many cases, it cannot be measured. Therefore, the measurement error is reflected in drift correction and may appear as a correction error.
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、筒内圧センサのオフセットドリフトを補正できる出力補正装置、及びこれを用いて内燃機関の筒内圧を精度良く検出できる筒内圧検出装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an output correction device that can correct an offset drift of an in-cylinder pressure sensor, and an in-cylinder pressure detection device that can accurately detect the in-cylinder pressure of an internal combustion engine. Is to provide.
以下、上記課題等を解決するのに適した各構成を項分けして説明する。なお、必要に応じて対応する構成に特有の作用効果等を付記する。 Hereinafter, each configuration suitable for solving the above-described problems will be described in terms of items. In addition, the effect etc. peculiar to the structure which respond | corresponds as needed are added.
構成1.本構成の出力補正装置は、
内燃機関の筒内圧又は内燃機関の筒内圧の変化率に応じて電気信号を出力する筒内圧センサの出力補正装置であって、
前記筒内圧センサの出力信号を基にしてリセットタイミングを算出し、当該リセットタイミングにおいて前記筒内圧センサの出力値を基準値にリセットする内部リセット手段と、
外部からのリセット指令信号を検出し、これに基づき前記筒内圧センサの出力値を基準値にリセットする外部リセット手段と、
所定の外部機器に対し電気的に接続される出力端子と、
前記出力端子における電流の向きを判定する電流判定手段と、
前記電流判定手段による判定結果に基づき、前記リセット指令信号を検出する指令信号検出手段とを備えたことを特徴とする。
An output correction device for an in-cylinder pressure sensor that outputs an electrical signal in accordance with the in-cylinder pressure of the internal combustion engine or the rate of change of the in-cylinder pressure of the internal combustion engine,
An internal reset means for calculating a reset timing based on an output signal of the in-cylinder pressure sensor and resetting an output value of the in-cylinder pressure sensor to a reference value at the reset timing;
An external reset means for detecting an external reset command signal and resetting the output value of the in-cylinder pressure sensor to a reference value based on the reset command signal ;
An output terminal electrically connected to a predetermined external device;
Current determination means for determining the direction of current at the output terminal;
Command signal detecting means for detecting the reset command signal based on a determination result by the current determining means is provided.
上記構成1によれば、筒内圧センサの出力値を基準値にリセットする手段を備えることにより、温度情報に頼ることなく、センサ出力のオフセットドリフトを解消できる。
According to the
上記両リセット手段のうち内部リセット手段は、例えば、筒内圧センサの出力信号を基にして、内燃機関の燃焼サイクル周期の所望のタイミングをリセットタイミングとして予測して求め、当該タイミングにおいてリセット処理を実行する。 Among the reset means, the internal reset means predicts a desired timing of the combustion cycle of the internal combustion engine as a reset timing based on, for example, the output signal of the in-cylinder pressure sensor, and executes the reset process at the timing. To do.
しかし、筒内圧センサの出力信号からリセットタイミングを求める際、内燃機関の回転数に変化(加減速)が生じている過程では、最適なリセットタイミングを算出することが難しい場合がある。このため、内部リセット手段だけでは補正誤差が生じることが懸念される。 However, when obtaining the reset timing from the output signal of the in-cylinder pressure sensor, it may be difficult to calculate the optimal reset timing in the process in which the rotational speed of the internal combustion engine is changing (acceleration / deceleration). For this reason, there is a concern that a correction error occurs only with the internal reset means.
この点、本構成1では、内部リセット手段のみならず、外部からのリセット指令信号に基づきリセット処理を実行する外部リセット手段を備えている。そのため、内燃機関の回転数の変化に影響を受けることなく、内燃機関の燃焼サイクルに即した所望のタイミングでリセット処理を実行することが可能となる。例えば、内燃機関が備えるクランク角センサの情報を基にリセット処理を実行するようにすれば、所定のクランク角度に対応するタイミングでリセット処理を実行することができる。
In this regard, the
逆に、外部リセット手段のみの場合でも補正誤差は生じ得る。通常、外部からのリセット指令信号は、内燃機関を制御する電子制御ユニット(以下、「ECU」という)等から与えられる。当該ECUは独自の判断基準によりセンサ出力が異常であると判断した場合においてのみリセット指令信号を出力する。つまり、ECUが異常と判定しない限りリセット処理が行われないおそれがある。従って、実際には筒内圧センサのオフセットドリフトが生じているにも関わらず、その程度が大きくなるまで、全くリセット指令信号が出力されない場合もあり得る。仮に内燃機関の一燃焼サイクル毎に毎回、ECUがリセット指令信号を出力してリセットを行う構成とすれば、検出精度を高めることはできるが、ECUの負担が著しく増大する。これに対し、本構成1によれば、内部リセット手段を備えているため、外部からのリセット指令信号がない場合でも、比較的短い間隔で定期的にリセット処理を行うことができる。
Conversely, a correction error can occur even when only the external reset means is used. Usually, an external reset command signal is given from an electronic control unit (hereinafter referred to as “ECU”) that controls the internal combustion engine. The ECU outputs a reset command signal only when the sensor output is determined to be abnormal based on its own determination criteria. That is, the reset process may not be performed unless the ECU determines that there is an abnormality. Therefore, there may be a case where the reset command signal is not output at all until the level of the in-cylinder pressure sensor actually has an offset drift until it becomes large. If the ECU outputs the reset command signal and resets every combustion cycle of the internal combustion engine, the detection accuracy can be increased, but the burden on the ECU increases remarkably. On the other hand, according to the
結果として、上記両リセット手段を備えることにより、内燃機関の筒内圧を常により良い精度で検出することができる。 As a result, by providing the both reset means, the in-cylinder pressure of the internal combustion engine can always be detected with better accuracy.
また、通常、筒内圧センサの出力補正装置は、内燃機関制御用のECUなど外部機器に対し筒内圧センサの検出信号を出力するための出力端子を備えている。 In general, the output correction device for the in-cylinder pressure sensor includes an output terminal for outputting a detection signal of the in-cylinder pressure sensor to an external device such as an ECU for controlling the internal combustion engine.
一方、ECUなど外部からのリセット指令信号を出力補正装置へ入力する場合、信号入力用の端子を出力補正装置側に別途設けることが考えられるが、このようにした場合、装置の大型化や複雑化、ひいては製造コストの増大が懸念される。 On the other hand, when an external reset command signal such as an ECU is input to the output correction device, it is conceivable to provide a signal input terminal separately on the output correction device side. There is a concern that the manufacturing cost will increase.
これに対し、上記構成1によれば、既存の出力端子における電流の向きを判定することにより、リセット指令信号の有無を検出できるため、信号入力用の端子などを別途備える必要もなく、出力補正装置の大型化等を抑制できる。特に筒内圧センサと出力補正装置とを一体化した筒内圧検出装置を内燃機関に設置する場合、振動耐久性等を考慮して当該装置の小型化を図らねばならないため、その効果は大きい。
On the other hand, according to the
構成2.本構成の出力補正装置は、上記構成1において、
前記リセット指令信号の検出から前記リセットの実行までの時間を所定時間遅延させる遅延手段を備えたことを特徴とする。
The apparatus further comprises delay means for delaying a time from detection of the reset command signal to execution of the reset by a predetermined time.
筒内圧センサの出力信号が出力補正装置に取り込まれ、当該信号が実際にリセットされるまでには、信号変換など各種処理ステップを経るため、所定時間を要する。そのため、所定の時点t1にてリセットされる信号は、実際には当該時点t1よりも以前の時点t2にて出力された信号である。従って、外部からのリセット指令信号に基づいてリセット処理が行われる場合には、リセット指令信号が適切なタイミングで、例えばクランク角10°に対応してリアルタイムに送られてきたとしても、実際には当該タイミングよりも以前、例えばクランク角0°の時点にて出力された信号がリセットされてしまうこととなる。つまり、実際にリセット処理を行うタイミングと、当該リセット処理を行うべき所望のリセットタイミングとにズレが生じるおそれがある。特に筒内圧センサの出力信号をデジタル変換するような処理が介在する場合には遅延時間が大きくなり、このような不具合が顕著に現われるおそれがある。 Since the output signal of the in-cylinder pressure sensor is taken into the output correction device and the signal is actually reset, a predetermined time is required since various processing steps such as signal conversion are performed. Therefore, the signal that is reset at the predetermined time point t1 is actually a signal output at the time point t2 before the time point t1. Therefore, when reset processing is performed based on an external reset command signal, even if the reset command signal is sent in real time at an appropriate timing, for example, corresponding to a crank angle of 10 °, it is actually Prior to this timing, for example, a signal output at a time when the crank angle is 0 ° is reset. That is, there is a possibility that a difference occurs between the timing at which the reset process is actually performed and the desired reset timing at which the reset process is to be performed. In particular, when processing such as digital conversion of the output signal of the in-cylinder pressure sensor is involved, the delay time becomes large, and such a problem may appear remarkably.
これに対し、本構成2のように遅延手段を備え、リセット指令信号を検出したタイミングと、リセット処理を行うべき所望のリセットタイミングとのズレを調整するようにすれば、上記不具合を緩和することができる。例えば、遅延手段は、筒内圧センサの出力信号が取り込まれ、当該信号がリセットされるまでにかかる所要時間だけリセット実行を遅らせる。
On the other hand, if the delay means is provided as in the
構成3.本構成の出力補正装置は、上記構成1又は2において、
前記内部リセット手段によるリセットのみを行う内部リセットモードと、前記外部リセット手段によるリセットのみを行う外部リセットモードと、前記両リセット手段によるリセットを行う両リセットモードとに切替え可能なモード切替え手段を備えたことを特徴とする。
Configuration 3 . The output correction apparatus of this configuration is the
A mode switching means capable of switching between an internal reset mode for performing only reset by the internal reset means, an external reset mode for performing only reset by the external reset means, and a dual reset mode for performing reset by the both reset means. It is characterized by that.
上記構成3によれば、各種モードに切替えて様々な内燃機関のニーズに対応できるため、利便性が増すとともに、出力補正装置の汎用性も高まる。例えば、ECUの負担を軽減したい場合には内部リセットモードを用い、ECUに一任させたい場合には外部リセットモードを用い、通常は内部リセットを基本として、異常発生時のみ外部リセットを行いたい場合には両リセットモードを用いるといった切替えが可能となる。 According to the configuration 3, since it is possible to meet various needs of the internal combustion engine by switching to various modes, the convenience is increased and the versatility of the output correction device is also increased. For example, if you want to reduce the burden on the ECU, use the internal reset mode, use the external reset mode if you want to leave it to the ECU, and if you want to perform an external reset only when an abnormality occurs, usually based on an internal reset Can be switched to use both reset modes.
構成4.本構成の筒内圧検出装置は、
内燃機関の筒内圧又は内燃機関の筒内圧の変化率に応じて電気信号を出力する筒内圧センサと、
上記構成1乃至3のいずれか1つに記載の出力補正装置とを備えたことを特徴とする。
Configuration 4 . The in-cylinder pressure detection device of this configuration is
An in-cylinder pressure sensor that outputs an electric signal in accordance with the in-cylinder pressure of the internal combustion engine or the change rate of the in-cylinder pressure of the internal combustion engine;
The output correction apparatus according to any one of the
上記構成4によれば、筒内圧センサと出力補正装置とを一体化することにより、内燃機関の限られた設置スペースの有効利用を図るとともに、利便性が向上する。また、この筒内圧検出装置をグロープラグ等に一体化した場合には、その作用効果をさらに高めることができる。
According to the configuration 4 , by integrating the in-cylinder pressure sensor and the output correction device, it is possible to effectively use a limited installation space of the internal combustion engine and improve convenience. In addition, when this in-cylinder pressure detecting device is integrated with a glow plug or the like, the operational effect can be further enhanced.
以下、本発明の一実施形態を図面を参照して説明する。先ずは本発明に係る筒内圧検出装置が取付けられる内燃機関の概略構成を4サイクルのディーゼルエンジン(以下、単にエンジンという)を例にして図2を参照しつつ説明する。図2は、エンジン制御システムの構成を示す概略図である。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. First, a schematic configuration of an internal combustion engine to which an in-cylinder pressure detecting apparatus according to the present invention is attached will be described with reference to FIG. 2 taking a four-cycle diesel engine (hereinafter simply referred to as an engine) as an example. FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of the engine control system.
エンジン1のシリンダ2には、吸気管3及び排気管4が連結されている。吸気管3と繋がるシリンダ2の吸気ポート3aには吸気弁5が配設され、排気管4と繋がるシリンダ2の排気ポート4aには排気弁6が配設されている。
An intake pipe 3 and an exhaust pipe 4 are connected to the
シリンダ2内にはピストン7が収容され、ピストン7はコンロッド8を介してクランク軸9に連結されている。ピストン7の上部とシリンダ2の壁面に囲まれた空間、すなわち燃焼室2a内には、吸気弁5や排気弁6のほか、グロープラグ10や燃料噴射ノズル11の先端が臨んでいる。
A piston 7 is accommodated in the
グロープラグ10には、後述するようにシリンダ2の燃焼室2a内の圧力(以下、筒内圧という)を検出するための筒内圧検出装置12が内蔵されている。また、クランク軸9にはその回転角度(クランク角)を検出するクランク角センサ15が配設されている。筒内圧検出装置12やクランク角センサ15をはじめとする各種センサの検出信号は、エンジン制御用の電子制御ユニット(以下、「ECU」という)18に入力される。そして、ECU18は、これらの検出信号とともに、スロットルセンサ19から入力されるアクセルペダルの動きに比例した検出信号に基づき、燃料噴射ノズル11からの燃料噴射量等を制御する。
The
そして、グロープラグ10を通電して発熱させた状態で、燃料噴射ノズル11から燃料を噴射すると、当該燃料に着火してエンジン1が始動する。
When fuel is injected from the fuel injection nozzle 11 with the
次に、本発明に係る筒内圧検出装置12を内蔵したグロープラグ10の構成及びその取付態様について図1を参照して説明する。図1は、グロープラグ10が取付けられたシリンダヘッド2bの部分断面図である。
Next, the structure of the
グロープラグ10は、シリンダヘッド2bに形成されたプラグ取付孔2cに取付けられており、その先端側が燃焼室2a内に突き出すように位置決めされている。
The
グロープラグ10は、軸線C方向に沿って延びる筒状の主体金具100と、当該主体金具100内に保持された導電性を有する棒状の中軸101と、当該中軸101の先端側に配置され、主体金具100の先端部から外方へ突出した棒状のヒータ部材102とを有する。
The
主体金具100の基端側外周面には、グロープラグ10をシリンダヘッド2bのプラグ取付孔2cに固定するための雄ねじ部111と、そのネジ止めの際にレンチなどの工具を係合させる六角形状の工具係合部112とが形成されている。
On the outer peripheral surface on the base end side of the
主体金具100の先端側には、ヒータ部材102が圧入保持された筒状のヒータ保持部材114と、当該ヒータ保持部材114と主体金具100の先端部との隙間を塞ぐシール部材115とが設けられている。
A cylindrical
ヒータ部材102の基端部は、導電性を有する筒状の電極部材116により中軸101の先端部と接続されている。
The proximal end portion of the
ヒータ部材102は、絶縁セラミックからなる基体120と、当該基体120に埋設された発熱素子121とから構成されている。発熱素子121は、一端部が電極部材116を介して中軸101と電気的に接続され、他端部がヒータ保持部材114を介して主体金具100と電気的に接続されている。これにより、ヒータ部材102を昇温させる際、中軸101を通じて発熱素子121に供給された電流は、主体金具100を通じてシリンダヘッド2bへ流れることとなる。
The
ヒータ保持部114は、自己潤滑性を有するグラファイトからなる保持部材119により、軸線C方向に変位可能な状態で保持されている。これにより、ヒータ保持部材114及びこれに圧入されたヒータ部材102は、燃焼室2a内の筒内圧の変化に応じて軸線C方向に変位する。
The
また、主体金具100の軸孔125には円筒状のスライドパイプ126が摺動自在に配設されている。スライドパイプ126の先端は、ヒータ保持部材114の基端部に接続され、後端にはプッシュパイプ127が接続されている。従って、ヒータ保持部材114が変位した場合には、スライドパイプ126及びプッシュパイプ127も軸線C方向に変位することとなる。
A
プッシュパイプ127は、主体金具100の基端部より突出しており、その周囲には主体金具100の基端部との隙間を塞ぐOリング129が嵌め込まれている。
The
主体金具100の基端側には上述した筒内圧検出装置12が設けられている。筒内圧検出装置12の外郭は、その周囲を囲む筒状のハウジング131と、当該ハウジング131の基端側を塞ぐグロメット132とから構成されている。このグロメット132を介して、複数の接続線133a,133b,133cが筒内圧検出装置12の内部に引き込まれている。
The above-described in-cylinder
筒内圧検出装置12は、プッシュパイプ127の周囲を囲むように主体金具100の基端部に取付けられた環状の基台135と、プッシュパイプ127の基端部に当接した状態で基台135に載置されたダイヤフラム部材136とを有している。
The in-cylinder
ダイヤフラム部材136は、薄肉のダイヤフラム部136aを有しており、プッシュパイプ127に押されることにより変形する。さらに、ダイヤフラム部136aにはピエゾ抵抗素子138が貼付けられており、ダイヤフラム部材136の変形によりピエゾ抵抗素子138の抵抗値が変化する。
The
また、ダイヤフラム部材136の基端側にはプリント基板140が配設されている。プリント基板140上には、ICやメモリなどの電子部品が実装され、各種電子回路が形成されている。そして、燃焼室2a内の筒内圧の変化によって、ヒータ部材102が受けた圧力がピエゾ抵抗素子138に伝達されると、ボンディングワイヤ143を介してピエゾ抵抗素子138と接続されたプリント基板140上の検知部が、このピエゾ抵抗素子138の抵抗の変化を電気信号として検出する。この検出された電気信号は増幅され、筒内圧に比例した検出信号として外部に出力される。但し、この検出信号には温度等の因子によるドリフトが生じるため、プリント基板140上には、このドリフトを解消するための補正回路部も設けられている。このドリフトを解消する処理は、後述するように検知部の出力値を基準値にリセットすることにより行われるため、以降、この処理のことを「リセット(リセット処理)」という。
A printed
なお、上述した複数の接続線133a〜133cのうち接続線133aは、ヒータ部材102への電源供給用として中軸101の基端部と電気的に接続されている。他の接続線133b,133cは、それぞれプリント基板140と電気的に接続されており、検出信号の出力用(接続線133b)、プリント基板140への電源供給用(接続線133c)として用いられる。
Note that the
ここで、筒内圧検出装置12の回路構成について図3を参照して説明する。図3は回路構成を示す機能ブロック図である。
Here, the circuit configuration of the in-cylinder
筒内圧検出装置12は、圧力検知素子としての上記ピエゾ抵抗素子138と、温度により変化する電気的特性を電気信号として出力する温度検知素子201と、これら両素子138,201を制御する素子制御部202と、ピエゾ抵抗素子138の抵抗変化を電気信号として検出する検知部203と、当該検知部203により検出された電気信号を補正し、外部へ出力する補正回路部204とを備えている。このうち、ピエゾ抵抗素子138及び検知部203により本実施形態における筒内圧センサが構成され、補正回路部204によりその出力補正装置が構成される。
The in-cylinder
補正回路部204は、前記検知部203から出力される電気信号を補正する信号補正部211と、当該信号補正部211から出力される電気信号を増幅して外部へ出力する出力回路部212と、信号補正部211の出力値を基準値にリセットするリセット制御部213とを備えている。
The
本実施形態では、検出部203の出力信号を基に算出したリセットタイミングにおいてリセット制御部213がリセットを行う内部リセットの機能と、ECU18からのリセット指令信号に基づきリセット制御部213がリセットを行う外部リセットの機能を備えている。
In the present embodiment, the
より詳しくは、補正回路部204は、出力回路部212から出力される出力信号を基にリセットタイミングを算出する内部リセットタイミング検出部214を備えている。内部リセットタイミング検出部214は、算出したリセットタイミングにおいて、リセット制御部213に対しリセット信号を出力する。従って、リセット制御部213及びリセットタイミング検出部214により本実施形態における内部リセット手段が構成される。
More specifically, the
また、補正回路部204は、ECU18からのリセット指令信号を基にリセットタイミングを検出する外部リセットタイミング検出部215を備えている。外部リセットタイミング検出部215は、出力回路部212に電気的に接続されており、当該出力回路部212の出力端子212aにおける電流の向きを判定する機能を備えている。詳しくは後述するが、この機能により、外部リセットタイミング検出部215は、ECU18からのリセット指令信号の有無を検出する。そして、検出した場合には、当該タイミングにおいて、遅延手段としての遅延回路部216を介してリセット制御部213及び内部リセットタイミング検出部214に対しリセット信号を出力する。従って、外部リセットタイミング検出部215により本実施形態における電流判定手段及び指令信号検出手段が構成され、当該外部リセットタイミング検出部215及びリセット制御部213により外部リセット手段が構成される。
The
また、補正回路部204は、上述した内部リセットの機能と、外部リセットの機能とを使い分けるためのモード切替え手段としてのモード切替部217を備えている。本実施形態では、内部リセットの機能のみを有効とする内部リセットモードと、外部リセットの機能のみを有効とする外部リセットモードと、両リセット機能を有効とする両リセットモードとに切替えられる。
The
次に、補正回路部204にて行われる補正処理の流れについて説明する。燃焼室2a内の筒内圧の変化によって、ヒータ部材102が受けた圧力がピエゾ抵抗素子138に伝達されると、ピエゾ抵抗素子138が変形して抵抗値が変化する。この抵抗変化は、ピエゾ抵抗素子138を素子制御部202により電気的に制御することで電圧変化に変換される。そして、この電圧変化を検知部203が検出し、電気信号として信号補正部211へ出力する。
Next, the flow of correction processing performed in the
一方、温度検知素子201は、温度により変化する電気的特性を電気信号として信号補正部211へ出力する。
On the other hand, the
信号補正部211では、検知部203から出力される電気信号に対し各種補正が行われる。例えば、温度検知素子201の出力値に応じて電気信号の増幅率を調整するスパン補正や、オフセット電圧を調整するオフセット補正などが行われる。
In the
信号補正部211により補正された電気信号は、出力回路部212を介して増幅等され、筒内圧の検出信号として筒内圧検出装置12から外部出力される。
The electric signal corrected by the
次に、上記各リセットモードで行われる処理の流れについて詳しく説明する。なお、リセットモードの切替えは、プリント基板140に設けられた上記メモリ等に予め設定することにより行われる。そして、モード切替部217は、当該メモリ等に設定されたモード情報に基づいて各リセットモードに対応した接続切替制御を行う。
Next, the flow of processing performed in each reset mode will be described in detail. Note that the reset mode is switched by setting in advance in the memory or the like provided on the printed
内部リセットモードが設定されている場合、モード切替部217の接続切替制御により、内部リセットタイミング検出部214には出力回路部212から補正後の電気信号が入力される。この信号を入力した内部リセットタイミング検出部214は、当該信号からリセットタイミングを算出する。例えば、出力回路部212から出力される出力波形(筒内圧波形)を基にその波形周期を測定し、当該波形周期を所定の演算式に代入してリセットタイミングを算出する。
When the internal reset mode is set, the corrected electric signal is input from the
そして、内部リセットタイミング検出部214は、上記のように算出したリセットタイミングを一旦メモリ等に記憶しておき、タイマ管理により当該リセットタイミングにおいてリセット制御部213に対しリセット信号を出力する。
The internal reset
これを受けたリセット制御部213は、例えばスイッチ素子をオン状態にして信号補正部211の増幅器に並列接続されたコンデンサの電荷を放電し、増幅器の入出力間の電位差をなくすことにより、上記リセット処理を行う。当該リセット処理により、信号補正部211の出力値が基準値となり、ドリフトが解消される。
Upon receiving this, the
内部リセットモードでは、異常等が発生しない限り、上記流れに沿って、エンジン1の1燃焼サイクル毎に毎回、リセット処理が実行される。
In the internal reset mode, the reset process is executed every time one combustion cycle of the
一方、外部リセットモードが設定されている場合、ECU18のリセット指令信号に基づき、リセット処理が行われる。
On the other hand, when the external reset mode is set, a reset process is performed based on a reset command signal from the
ここで先ず、外部リセットタイミング検出部215が、ECU18からのリセット指令信号を検出する構成について図4を参照して説明する。図4は、補正回路部204とECU18との電気的接続構成を示す等価回路図である。
First, a configuration in which the external reset
ECU18は、定電圧(例えば、+5[V])を出力する図示しない電源回路部を備えており、当該電源回路部が上記電源供給用の接続線133c等からなる電源供給ライン301を介して補正回路部204に電気的に接続されている。
The
また、補正回路部204は、電気的にグランドをなすシリンダヘッド2bにグロープラグ10が取付けられることで、主体金具100等を介してグランドに接地されている。
The
補正回路部204(出力回路部212)の出力端子212aは、上記検出信号出力用の接続線133b等からなる出力ライン302を介してECU18と電気的に接続されている。
An
さらに、ECU18は、補正回路部204に関連して、抵抗R1,R2やスイッチング素子303等からなる回路を有する。
Further, the
抵抗R1は、一端が電源供給ライン301に接続され、他端が出力ライン302に接続されている。
The resistor R1 has one end connected to the
スイッチング素子303は、npn型トランジスタからなり、そのコレクタが出力ライン302に接続されている。スイッチング素子303のエミッタには、抵抗R2が直列接続されている。抵抗R2の他端側はグランドに接地されている。
The switching
スイッチング素子303は、ベースがECU18の図示しない指令信号出力部に接続されており、当該指令信号出力部からのリセット指令信号の入力に基づいて作動する。このスイッチング素子303のスイッチング動作により、抵抗R2への通電・遮断が行われる。例えば、ECU18の指令信号出力部は、クランク角センサ15からの検出信号を基に、所定のクランク角に対応するタイミングで、リセット指令信号を出力する。
The switching
本実施形態では、補正回路部204の出力端子212aから出力される検出信号の基準電圧が一定(例えば、+2[V])に維持されるように、抵抗R1,R2(R1>R2)が設定されている。
In the present embodiment, the resistors R1, R2 (R1> R2) are set so that the reference voltage of the detection signal output from the
上記構成により、抵抗R2への通電が遮断されている通常時(スイッチ・オフの状態)には、抵抗R1を介して出力端子212aから、補正回路部204(出力回路部212)側へ電流が流れ込む。
With the above configuration, during normal operation (switch-off state) when the power supply to the resistor R2 is interrupted, a current flows from the
一方、ECU18の指令信号出力部からのリセット指令信号に基づいて、スイッチング素子303が作動した場合(スイッチ・オンの状態)には、一定電圧を保つために抵抗R2を介して出力端子212aから、ECU18側へ電流が流れ出す。つまり、スイッチング素子303のスイッチング動作により、出力回路部212の出力端子212aにおける電流の向きが反転する。
On the other hand, when the switching
そして、外部リセットタイミング検出部215が、この電流の向きの反転を検出して、ECU18からのリセット指令信号ありと判断した場合には、当該タイミングにおいてリセット信号がリセット制御部213及び内部リセットタイミング検出部214に対し出力される。
When the external reset
当該リセット信号は、遅延回路部216を介することにより、予め設定された時間だけ遅れてリセット制御部213等に到達する。本実施形態では、検知部203及び信号補正部211等において行われる、A/D変換など各種信号処理に要する遅延時間と同等の時間(例えば100μsec)だけ遅れるように設定されている。これにより、ECU18がクランク角センサ15から所望のクランク角(例えばクランク角0°)を検出した際に出力した指令がリセット制御部213に到達するタイミングと、前記所望のクランク角(例えばクランク角0°)となった際の検知部203の検出値がリセット処理のステップに到達するタイミングとを合わせることができる。
The reset signal reaches the
そして、当該リセット信号を受け取った内部リセットタイミング検出部214は、メモリ等に記憶した、自身の算出したリセットタイミングのデータを破棄する。これは、両リセットモードにおいて外部リセットの機能を優先させることを考慮して設けられた機能である。この機能がない場合、両リセットモードにおいては、所定のクランク角に対応したより適正なタイミングでリセット処理が行われたにも係わらず、次の内部リセットのタイミングで余計なリセット処理が行われ、補正誤差が生じてしまうおそれがある。
The internal reset
また、リセット信号を受けたリセット制御部213は、上記内部リセットモードの場合と同様にリセット処理を行う。当該リセット処理により、信号補正部211の出力値が基準値となり、ドリフトが解消される。
In addition, the
このように、外部リセットモードでは、ECU18からの指令に基づいて適宜リセット処理が実行される。但し、ECU18は独自の判断基準により筒内圧の出力波形が異常であると判断した場合においてのみリセット指令信号を出力する。
As described above, in the external reset mode, the reset process is appropriately executed based on the command from the
尚、両リセットモードが設定されている場合には、上記内部リセットモードと、上記外部リセットモードにおいて行われる処理が並行して実行される。 When both reset modes are set, the processes performed in the internal reset mode and the external reset mode are executed in parallel.
上記構成の下、例えば、ECU18の負担を軽減したい場合には内部リセットモードを用い、ECU18に一任させたい場合には外部リセットモードを用い、通常は内部リセットを基本として、異常発生時のみ外部リセットを行いたい場合には両リセットモードを用いるといったモード切替えを行うことができる。
Under the above configuration, for example, the internal reset mode is used to reduce the burden on the
以上詳述したように、本実施形態では、信号補正部211の出力値を基準値にリセットすることにより、温度情報に頼ることなく、出力値のオフセットドリフトを解消できる。
As described above in detail, in the present embodiment, by resetting the output value of the
特に外部リセットの機能により、エンジン1の回転数の変化に影響を受けることなく、エンジン1の燃焼サイクルに即した所望のタイミングでリセット処理を実行することができる。さらに、内部リセットの機能により、ECU18からのリセット指令信号がない場合でも、比較的短い間隔で定期的にリセット処理を行うことができる。結果として、上記両リセットの機能を備えることにより、ECU18の負担を増加させることなく、エンジン1の筒内圧を常により良い精度で検出することができる。
In particular, the reset process can be executed at a desired timing according to the combustion cycle of the
また、本実施形態では、補正回路部204の出力端子212aにおける電流の向きを判定することにより、ECU18からのリセット指令信号の有無を検出できるため、ECU18からの信号入力用の端子などを別途備える必要もなく、筒内圧検出装置12(補正回路部204)の大型化や製造コストの増大等を抑制できる。
In the present embodiment, since the presence / absence of a reset command signal from the
さらに、本実施形態では、内部リセットの機能のみを有効とする内部リセットモードと、外部リセットの機能のみを有効とする外部リセットモードと、両リセット機能を有効とする両リセットモードとにモード切替え可能となっている。このため、様々なタイプのECU18に対応でき、利便性が増すとともに、筒内圧検出装置12(補正回路部204)の汎用性も高まる。
Furthermore, in this embodiment, the mode can be switched between an internal reset mode in which only the internal reset function is enabled, an external reset mode in which only the external reset function is enabled, and a dual reset mode in which both reset functions are enabled. It has become. For this reason, various types of
なお、上述した実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施してもよい。 In addition, it is not limited to the description content of embodiment mentioned above, For example, you may implement as follows.
(a)上記実施形態では、ピエゾ抵抗素子138等よりなる筒内圧センサと、補正回路部204等よりなる出力補正装置とが一体となった筒内圧検出装置12を例示している。これに限らず、出力補正装置が筒内圧センサと別体に設けられた構成としてもよい。例えば、筒内圧センサの出力補正装置を電子制御ユニット(ECU)18に設けた構成としてもよい。また、筒内圧検出装置12をグロープラグ10とは別体で備えた構成としてもよい。
(A) In the above-described embodiment, the in-cylinder
(b)上記実施形態では、エンジン1の筒内圧を検出する感圧手段としてピエゾ抵抗素子138を採用しているが、これに限らず、圧電素子や金属抵抗式ひずみゲージなどオフセットドリフトが発生する他の感圧手段を採用した構成においても本発明は上記実施形態と同様の作用効果を奏する。
(B) In the above-described embodiment, the
(c)上記実施形態では、内部リセットタイミング検出部214は、出力回路部212の出力波形の波形周期を基にリセットタイミングを算出している。内部リセットタイミング検出部214によるリセットタイミング算出方法は、これに限定されるものではなく、検出部203の出力信号を基にリセットタイミングを算出する方法であれば、他の方法であってもよい。
(C) In the above embodiment, the internal reset
(d)ECU18のリセット指令信号の検出に係る構成は、上記実施形態に限定されるものではない。
(D) The configuration related to the detection of the reset command signal of the
例えば、ECU18のリセット指令信号がない場合には、出力回路部212の出力端子212aにおいてECU18側へ電流が流れ出し、リセット指令信号が出されると、出力回路部212側へ電流が流れ込むといったように、電流の向きが逆となる回路構成としてもよい。また、上記抵抗R1,R2やスイッチング素子303等からなる回路を、ECU18外部にて、エンジン制御システムの回路構成に組み込んだ構成としてもよい。少なくともECU18のリセット指令信号の有無によって、出力回路部212の出力端子212aにおける電流の向きが反転する構成であれば、他の回路構成であってもよい。
For example, when there is no reset command signal of the
勿論、ECU18からのリセット指令信号用に入力端子を別途備え、直接リセット指令信号を検出する構成としてもよい。
Of course, a configuration may be adopted in which an input terminal is separately provided for the reset command signal from the
(e)上記実施形態では、内部リセットの機能と、外部リセットの機能とを使い分けるためのモード切替え機能を有しているが、これに限らず、常時、両リセットモードに固定された構成としてもよい。 (E) The above embodiment has a mode switching function for properly using the internal reset function and the external reset function. However, the present invention is not limited to this. Good.
(f)上記実施形態では、外部リセットの機能に関し、リセット指令信号の検出からリセット処理の実行までの時間を遅延させる遅延回路部216を備えている。これに限らず、例えば、検知部203及び信号補正部211等における各種信号処理に要する遅延時間が比較的少ない場合には、遅延回路部216を省略することも可能である。
(F) In the above embodiment, the
1…エンジン、10…グロープラグ、12…筒内圧検出装置、15…クランク角センサ、18…電子制御ユニット(ECU)、138…ピエゾ抵抗素子、203…検知部、204…補正回路部、211…信号補正部、212…出力回路部、212a…出力端子、213…リセット制御部、214…内部リセットタイミング検出部、215…外部リセットタイミング検出部、216…遅延回路部、217…モード切替部。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記筒内圧センサの出力信号を基にしてリセットタイミングを算出し、当該リセットタイミングにおいて前記筒内圧センサの出力値を基準値にリセットする内部リセット手段と、
外部からのリセット指令信号を検出し、これに基づき前記筒内圧センサの出力値を基準値にリセットする外部リセット手段と、
所定の外部機器に対し電気的に接続される出力端子と、
前記出力端子における電流の向きを判定する電流判定手段と、
前記電流判定手段による判定結果に基づき、前記リセット指令信号を検出する指令信号検出手段とを備えたことを特徴とする出力補正装置。 An output correction device for an in-cylinder pressure sensor that outputs an electrical signal in accordance with the in-cylinder pressure of the internal combustion engine or the rate of change of the in-cylinder pressure of the internal combustion engine,
An internal reset means for calculating a reset timing based on an output signal of the in-cylinder pressure sensor and resetting an output value of the in-cylinder pressure sensor to a reference value at the reset timing;
An external reset means for detecting an external reset command signal and resetting the output value of the in-cylinder pressure sensor to a reference value based on the reset command signal ;
An output terminal electrically connected to a predetermined external device;
Current determination means for determining the direction of current at the output terminal;
An output correction apparatus comprising: command signal detection means for detecting the reset command signal based on a determination result by the current determination means .
請求項1乃至3のいずれか一項に記載の出力補正装置とを備えたことを特徴とする筒内圧検出装置。 An in-cylinder pressure sensor that outputs an electric signal in accordance with the in-cylinder pressure of the internal combustion engine or the change rate of the in-cylinder pressure of the internal combustion engine;
Cylinder pressure detecting apparatus characterized by comprising an output correction device according to any one of claims 1 to 3.
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