JPH02259438A - 内燃機関の気筒内圧力の零点検出装置と気筒内圧力の補正装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は内燃機関の気筒内圧力の零点検出装置に関する
。また、本発明は前記零点検出装置を用いた内燃機関の
気筒内圧力補正装置に関する。

従来の技術 最近の内燃機関の制御装置においては、特開昭８０−１
１８５１号公報や特開昭５７−１１４８３８号公報に示
されるようにエンジンの燃焼制御やノブキング制御のた
めにエンジン気筒内の圧力を直接検出する気筒内圧力セ
ンサが用いられようとしている。この様な気筒内圧力セ
ンサを用いることにより機関の運転状態を直接検知する
ことが可能となり上記以外にも様々な利用方法が考えら
れつつある。

気筒内圧力の検出において用いられる気筒内圧力センサ
は圧電材料のばニジ効果を利用したものや歪ゲージタイ
プのものが使用されている。一般に歪ゲージを利用した
センサは、その温度特性等の影響により水冷却が必要で
あり計測用として用いられているのみである。これに対
して、実際の車載用としては圧電材料のピエゾ効果を利
用したものが使用されている。この様なピエゾ効果型気
筒内圧力センサを用いた場合には、検出圧力のグランド
がそれまでの圧力の履歴により変動するため、圧力の絶
対値が計測できないという欠点があった。このため、多
くの制御方法では圧力最大クランク角や圧力の相対値を
検出することにより燃焼制御等を行っていた。しかし、
より正確に機関の燃焼状態を検出するためには圧力の絶
対値の検出が必要となり、重要な課題となっている。ま
た、センサの温度ドリフトなどに対する信頓性の向上も
望まれるようになってきた。

そこで、特開昭Ｅ！２−１９２ｆ３２７号公報に示され
るものはモータリング時の最高圧力値を予め求めておい
た基準圧力値と比較することによってセンサの出力を補
正するというものであり、この様な方法によって、圧力
の絶対値の計測が可能となり、温度ドリフト・製造誤差
・経時変化等に対するセンサ出力の誤差の低減も可能と
なる。なお、特開昭８２−１９２６２７号公報の様な方
法では機関のモータリング時の最高圧力を基準としてい
るため、機関が失火・堪料カットの様なモータリング状
態になった時にしか補正値の更新ができず、常に正確な
補正が行われているとは言い難い。さらに、機関自体に
経時変化等によってモータリング圧力に変化が生じた場
合には圧力の絶対値が計測できな（なると言う問題が生
じる。

そこで、本発明者は機関のバルブオーバーラツプ時に気
筒内が大気圧になることに着目し、この検出値によって
センサ出力を補正し、正確に気筒内圧力の絶対値の検出
が可能となることに想到した。

発明が解決しようとする課題 上記のような構成で気筒内圧力の零点を補正することは
可能となった。しかし、バルブオーバーラツプ時におい
てあらかじめ求めたクランク角位置で補正を行っており
、補正を行うクランク角をメモリに記憶しているため、
エンジン周辺の環境変化などによって誤差が生じること
がわかった。

課題を解決するための手段 上記の課題を解決するために、本発明ではエンジンのシ
リンダーの一部に、気筒内部から外部に通じる圧力導管
を設け、この圧力導管の途中にエンジン側と大気側とを
区切る仕切弁を設けている。

通常の内燃機関では１エンジンサイクルに１回負圧を発
生する。この正圧から負圧あるいは負圧から正圧への変
化時において、気筒内圧が大気圧と等しくなる。この時
に１．前述の仕切弁が大気側からシリンダ側あるいはシ
リンダ側から大気側へ移動する構成とし、この挙動を検
出する検出手段によって圧力センサの零点を検出し、容
易にかつ正確に気筒内圧力の零点を検出するものである
。また、前記検出信号を用いることにより容易でかつ高
精度な気筒内圧力の補正を可能にするものである。

作　　　用 本発明は上述の構成によって、ピエゾ効果型気筒内圧力
センサを用いた内燃機関において、気筒内圧力が大気圧
と等しくなる時点を製造誤差・経時変化等に関係なく検
出することにより、気筒内圧力の零点を容易にかつ高精
度に検出するものである。また、その時の圧力検出値を
用いて気筒内圧力値を補正することにより、気筒内圧力
の絶対値計測システムとして容易でかつ高精度に圧力値
の補正を行い良好な検出性能を得るものである。

実施例 以下添付図面を参照して本発明の一実施例について説明
する。

第１図（ａ）（ｂ）は本実施例における零点検出装置の
動作原理を説明するための原理図であり、１は圧力導管
、２は仕切弁、８は仕切弁移動検出部（仕切弁の挙動を
検出する手段）である。仕切弁２は気筒内ガスが大気中
に漏れないように周知のガスシーリングが施されている
。また、仕切弁移動検出部３は例えば磁気ピックアップ
のような周知のセンサが使用され金属体が検出部の前方
を通過したことを検出する。このほか、周知の光センサ
を用いて仕切弁２の通過を検知することも可能である。

図中、圧力導管の上部は大気圧に開放されており下部は
気筒内に通じている。

第１図（ａ）は気筒内圧力が大気圧より低い場合、つま
り気筒内が負圧となっている場合である。

この場合、仕切弁２は気筒内側へ引き寄せられている。

ここで、気筒内圧が大気圧より高くなった場合つまり気
筒内が正圧となった場合、第１図（ｂ）に示すように、
仕切弁２は大気側へと引き寄せられる。すなわち、気筒
内が負圧から正圧あるいは正圧から負圧に変化する際に
仕切弁２は仕切弁移動検出部３の前方を通過する構造に
なっている。この仕切弁２の移動を仕切弁移動検出部３
によって検出することにより、気筒内が大気圧と等しく
なった時点を正確に検出できる。

第２図は本実施例の一構成例として気筒内圧力センサの
筺体の一部に、前記仕切弁２と仕切弁移動検出部３とか
らなる零点検出装置Ａを設けたものである。この様な構
成を用いることによって零点検出装置Ａのエンジンへの
取り付けが容易となる利点がある。なお、４はリード線
で、１２はピエゾ効果型圧力検出部（圧力センサ）であ
る。

次に、第３図は本実施例の気筒内圧の補正装置に関する
一実施例の基本構成を示すものであり、１１はエンジン
本体、１２は気筒内圧力検出部、Ａは零点検出部、１４
は補正装置、１５は電気制御装置である。気筒内圧力検
出部１２には周知のピエゾ効果型気筒内圧力センサが用
いられ内燃機関の各気筒毎に１個設けられている。例え
ば、４気筒エンジンに対しては４個設けられている（図
示せず）。補正装置１４は零点検出部Ａからの零点検出
信号Ｚを基に圧力検出部１２からの圧力信号Ｐを補正し
て、電気制御装置１５へ補正圧力信号ＰＲを出力する。

電気制御装置１５では補正圧力信号ＰＲに基づいて、例
えば図示平均有効圧の算出などを行いエンジン制御を行
っている。また、第２図に示した圧力検出装置を用いる
ことにより圧力検出部１２と零点検出部Ａを一体化する
ことも可能である。

以下本実施例における気筒内圧力の零点補正法について
述べる。

第４図は気筒内圧力の挙動を示したものである。

通常の内燃機関では排気上死点ＴＤＣ付近において正圧
から負圧に変化し、また圧縮行程の途中にて負圧から正
圧に変化することが知られている。

その変化時のクランク角が図中に示すＣＡＥ及びＣＡｃ
である。このＣＡＥ及びＣＡｃにおいて前述の零点検出
信号Ｚが得られる。この零点検出信号Ｚを用いてセンサ
出力の零点補正を行うことにより１エンジンサイクルに
２回の補正動作を行うことが可能となる。

第５図は本実施例の補正装置１４における制御のフロー
チャートを示したものである。・補正装置１４において
はステップＳ１で常に圧力信号Ｐを検出し、ステップＳ
２で検出圧力値Ｐと圧力基準値Ｐａの差を計算し、補正
圧力値ＰＲとして出力している。また、零点検出信号２
による割り込みが発生するとステップＳ３にてその時点
での圧力基準値Ｐ・を検出する。ここで、補正装置４の
制御に関してはハードウェアによって同様の効果を得る
ことも可能である。

また、第６図は本実施例における検出信号のタイミング
チャートを示したものである。図中圧力信号Ｐはそれま
での検出圧力の履歴よりドリフトを生じている。次に零
点検出信号Ｚは前述のように、正確な零点である各ＣＡ
ε及びＣＡｃにおいてパルスを発生している。このパル
ス信号に同期して基準圧力値Ｐ、を更新することにより
、正確に補正を行い補正圧力信号ＰＲを出力している。

以上のようにして本実施例ではピエゾ効果型気筒内圧力
センサを用いて制御を行った場合には、圧力の絶対値が
測定できないという問題に対して、常に気筒内圧力が大
気圧と等しくなる時点において補正基準値となるＰ−の
更新を行い検出圧力値を補正することにより、気筒内圧
力の絶対値の正確な検出を可能としているものである。

発明の効果 以上のように、本発明によれば気筒内部から外部に通じ
る圧力導管と圧力導管とを区切る仕切弁を用いた装置に
おいて、気筒内圧と大気圧が等しくなる零点を容易にか
つ高精度に検出するものである。

また、この気筒内圧の零点検出装置及びピエゾ効果型気
筒内圧センサを用いた制御装置において気筒内圧力零点
検出信号を用いて、検出圧力の補正を行うことにより、
容易にかつ高精度に絶対値の検出を可能にしている。

さらに、センサの温度ドリフト・製造誤差番組時変化等
に対する信頼性の向上も可能となり実用的に極めて有用
な効果が得られるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）（ｂ）は本発明の一実施例における気筒内
圧力の零点検出装置の断面図、第２図は本実施例におけ
る気筒内圧力の零点検出装置の構成を示す一部切欠断面
図、第３図は本実施例における気筒的圧力補正装置の原
理を示すブロック図、第４図は気筒内圧力の挙動を示す
グラフ、第５図は補正装置の動作を説明するためのフロ
ーチャート、第６図は補正装置における各信号のタイミ
ングチャートである。 １・・・圧力導管、２・・・仕切弁、３・・・仕切弁移
動検出部、１２・・・圧力検出部、１４．、、補正装置
。 代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　はか１名１２　　囚

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）エンジンのシリンダの一部に気筒内部から外部に
   通じる圧力導管を設け、この圧力導管の途中に気筒内部
   と外部とを区切る仕切弁を設け、前記圧力導管の外部側
   を大気圧に開放し、前記仕切弁の挙動を検出する検出手
   段によって気筒内圧力が負圧から正圧あるいは正圧から
   負圧に変化する時点を検出することにより、圧力センサ
   の零点を検出するように構成したことを特徴とする内燃
   機関の気筒内圧力の零点検出装置。
2. （２）圧力導管を、エンジンの気筒内の圧力を検出する
   ピエゾ効果型気筒内圧力センサの筺体の一部に形成した
   ことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の気筒内圧力
   の零点検出装置。
3. （３）検出手段は、仕切弁の挙動を磁気ピックアップに
   より検出するものである請求項１記載の内燃機関の気筒
   内圧力の零点検出装置。
4. （４）検出手段は、切弁の挙動を光学的に検出するもの
   である請求項１記載の内燃機関の気筒内圧力の零点検出
   装置。
5. （５）請求項１記載の零点検出装置、気筒内の圧力を検
   出する圧力センサ、及び零点検出装置からの信号と圧力
   センサからの信号とに基き圧力センサの検出圧力の補正
   を行う補正装置とを備えたことを特徴とする内燃機関の
   気筒内圧力の補正装置。