JPH0382918A - 内燃機関のシリンダ内の燃焼室圧力を圧力センサを用いて測定する方法 - Google Patents
内燃機関のシリンダ内の燃焼室圧力を圧力センサを用いて測定する方法Info
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- JPH0382918A JPH0382918A JP13044390A JP13044390A JPH0382918A JP H0382918 A JPH0382918 A JP H0382918A JP 13044390 A JP13044390 A JP 13044390A JP 13044390 A JP13044390 A JP 13044390A JP H0382918 A JPH0382918 A JP H0382918A
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- 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
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-
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- G01L23/00—Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid
- G01L23/08—Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid operated electrically
-
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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。
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、内燃機関のシリンダ内の燃焼室圧力を圧力セ
ンサを用いて測定する方法に関する従来技術 実験投入のための圧力センサの感度−測定圧力とセンサ
信号の物理的関係−は、コストのかかる設計構成によっ
て狭い許容範囲内に保たれている。センサ信号の評価は
、製造者により定められた感度を用いて行なうか、ある
いは測定精度が高度に要求される場合には、測定装置の
校正かテスト直前に（たとえば圧力前を用いて）実施さ
れる。
ンサを用いて測定する方法に関する従来技術 実験投入のための圧力センサの感度−測定圧力とセンサ
信号の物理的関係−は、コストのかかる設計構成によっ
て狭い許容範囲内に保たれている。センサ信号の評価は
、製造者により定められた感度を用いて行なうか、ある
いは測定精度が高度に要求される場合には、測定装置の
校正かテスト直前に（たとえば圧力前を用いて）実施さ
れる。
自動車の内燃機関の場合、圧力センサはシリンダ内の燃
焼室圧力の測定に用いられ、その出力信号は、燃焼の診
断および制御、ピストンの制御ならびに成し遂げられた
仕事の算定などのために評価される。
焼室圧力の測定に用いられ、その出力信号は、燃焼の診
断および制御、ピストンの制御ならびに成し遂げられた
仕事の算定などのために評価される。
このような圧力センサの場合、動的な使用法、必然的に
コストを抑えた構造ならびに製造のために製造公差、セ
ンサの老化、信号ドリフトおよび感度の温度への依存の
ようないくつかの障害量を十分に補償することができな
い。ドイツ連邦共和国特許第３７０４８３７号公報によ
り公知であるこの種の方法の場合、複数の動作サイクル
におよぶ燃焼のない状態（例えばエンジンブレーキ動作
）において燃焼室の最大圧力が検出され、記憶されてい
る基準値と比較される。双方の値の差異または比を用い
て、通常の燃焼時に検出される燃焼室の最大圧力が修正
される。この方法の場合、第１の動作形態中に修正値が
算出され、続いてこの修正値が、燃焼室の条件が全（異
なる他の動作形態中に検出される信号に対して用いられ
る点で不利である。これにより比較的大きな測定誤差が
生じる恐れがある。
コストを抑えた構造ならびに製造のために製造公差、セ
ンサの老化、信号ドリフトおよび感度の温度への依存の
ようないくつかの障害量を十分に補償することができな
い。ドイツ連邦共和国特許第３７０４８３７号公報によ
り公知であるこの種の方法の場合、複数の動作サイクル
におよぶ燃焼のない状態（例えばエンジンブレーキ動作
）において燃焼室の最大圧力が検出され、記憶されてい
る基準値と比較される。双方の値の差異または比を用い
て、通常の燃焼時に検出される燃焼室の最大圧力が修正
される。この方法の場合、第１の動作形態中に修正値が
算出され、続いてこの修正値が、燃焼室の条件が全（異
なる他の動作形態中に検出される信号に対して用いられ
る点で不利である。これにより比較的大きな測定誤差が
生じる恐れがある。
発明が解決しようとする課題
したがって本発明の課題は、内燃機関のンリンダ内の燃
焼室圧力を測定するための圧力センサの測定精度を、通
常の燃焼動作中において高めることにある。
焼室圧力を測定するための圧力センサの測定精度を、通
常の燃焼動作中において高めることにある。
課題を解決するための手段
本発明によればこの課題は、センサ信号が、ソリンダの
動作ザイクルの第１のピストン位置、第２のピストン位
置および第３のピストン位置において検出されさらに記
憶され、第１のピストン位置におけるセンサ信号に基準
圧力を対応帰属させ、 さらに任意のピストン位置における圧力は、ｐｘ＝ｐｏ
十Ｅ （μｘ−μｏ） （５ａ）により
算出され、 この場合、 であって、その際、ＵＸは任意のピストン位置における
センサ信号、 Ｅは圧力センサの感度、 には定数であるようにしたことによって解決される。本
発明による方法は、所定のクランク角の領域において、
シリンダの燃焼室内の圧ノＪ変化をポリトロープ状態変
化により検出するという形で、内燃機関のクランク駆動
の運動特性を利用する。本発明により、圧カセンザをそ
のつどの燃焼の直前に校正することができる。
動作ザイクルの第１のピストン位置、第２のピストン位
置および第３のピストン位置において検出されさらに記
憶され、第１のピストン位置におけるセンサ信号に基準
圧力を対応帰属させ、 さらに任意のピストン位置における圧力は、ｐｘ＝ｐｏ
十Ｅ （μｘ−μｏ） （５ａ）により
算出され、 この場合、 であって、その際、ＵＸは任意のピストン位置における
センサ信号、 Ｅは圧力センサの感度、 には定数であるようにしたことによって解決される。本
発明による方法は、所定のクランク角の領域において、
シリンダの燃焼室内の圧ノＪ変化をポリトロープ状態変
化により検出するという形で、内燃機関のクランク駆動
の運動特性を利用する。本発明により、圧カセンザをそ
のつどの燃焼の直前に校正することができる。
この方法の場合、基準圧ツＪがわかっていなければなら
ない。有利には大気圧または、いずれにしても測定され
るパラメータから形成され公知のように大気圧に依存す
る補償量を基準圧力として用いる。このやり方は、吸気
弁および排気弁の同時の開放に因る充填（チャージ）切
換時およびピストンの短期間の静止状態時に、上死点に
おける燃焼室圧力は実質的に大気圧と一致するという考
察に基づく。ピストンの２つの別の所定の位置の間のポ
リトロープ状態変化を利用することにより、使用されて
いる圧力センサの感度が算出され、それにより測定され
たセンサ信号が修正される。
ない。有利には大気圧または、いずれにしても測定され
るパラメータから形成され公知のように大気圧に依存す
る補償量を基準圧力として用いる。このやり方は、吸気
弁および排気弁の同時の開放に因る充填（チャージ）切
換時およびピストンの短期間の静止状態時に、上死点に
おける燃焼室圧力は実質的に大気圧と一致するという考
察に基づく。ピストンの２つの別の所定の位置の間のポ
リトロープ状態変化を利用することにより、使用されて
いる圧力センサの感度が算出され、それにより測定され
たセンサ信号が修正される。
本発明による方法の変形において、各ピストン位置の前
後の所定の領域において得られた所定数の値から、ある
いは相次ぐ動作サイクル中に得られた所定数の値から平
均値を形成することにより所定のピストン位置に帰属す
るセンサ信号を算出すれば、測定精度を増すことができ
る。
後の所定の領域において得られた所定数の値から、ある
いは相次ぐ動作サイクル中に得られた所定数の値から平
均値を形成することにより所定のピストン位置に帰属す
るセンサ信号を算出すれば、測定精度を増すことができ
る。
それに応じて、相次ぐ動作サイクル中に算出された所定
数の値から浮動的に平均値を形成することにより圧力算
出のもとになる圧力センサの感度を検出することもでき
る。
数の値から浮動的に平均値を形成することにより圧力算
出のもとになる圧力センサの感度を検出することもでき
る。
実施例の説明
図面には内燃機関のシリンダの燃焼室に配置されている
圧力センサのセンサ信号の推移が、そのシリンダの１つ
の完全な動作サイクルにわたって示されている。横座標
には０°ＫＷから７２０°ＫＷまでのクランク角がクラ
ンク軸の完全な２回転に相応して示されている。その際
、値０°および７２ｏ°は負荷交換時即ち動作サイクル
におけるガス排出行程Ｉ■と混合吸気行程Ｉとの間の上
死点ＯＴＬにおけるピストン位置Ｓｏに相応し、その場
合、シリンダの排気弁も吸気弁も開放されており、シリ
ンダ内の圧力はほぼ大気圧ｐｏに相応する。
圧力センサのセンサ信号の推移が、そのシリンダの１つ
の完全な動作サイクルにわたって示されている。横座標
には０°ＫＷから７２０°ＫＷまでのクランク角がクラ
ンク軸の完全な２回転に相応して示されている。その際
、値０°および７２ｏ°は負荷交換時即ち動作サイクル
におけるガス排出行程Ｉ■と混合吸気行程Ｉとの間の上
死点ＯＴＬにおけるピストン位置Ｓｏに相応し、その場
合、シリンダの排気弁も吸気弁も開放されており、シリ
ンダ内の圧力はほぼ大気圧ｐｏに相応する。
値３６０″ＫＷは燃焼時即ち動作サイクルにおける圧縮
行程ＩＩと動作行程ＩＩＩとの間の上死点ＯＴＶにおけ
るピストン位置に相応する。おおよその点火時点が矢印
により示されている。
行程ＩＩと動作行程ＩＩＩとの間の上死点ＯＴＶにおけ
るピストン位置に相応する。おおよその点火時点が矢印
により示されている。
圧力センサを校正するためには、予め定められた３つの
ピストン位置Ｓｏ、ＳｌおよびＳ２における燃焼室の圧
力値ｐｏ、ｐｉおよびｐ２に相応する３つのセンサ信号
ｕｏ、ｕｌおよびｕ２が必要である。
ピストン位置Ｓｏ、ＳｌおよびＳ２における燃焼室の圧
力値ｐｏ、ｐｉおよびｐ２に相応する３つのセンサ信号
ｕｏ、ｕｌおよびｕ２が必要である。
第１のピストン位置Ｓｏとして、Ｏ’ ＫＷに相応する
上死点ＯＴＬが設定されており、その際、この位置にお
けるセンサ信号ＵＯは、既述のとおり大気圧ｐＯを表わ
している。
上死点ＯＴＬが設定されており、その際、この位置にお
けるセンサ信号ＵＯは、既述のとおり大気圧ｐＯを表わ
している。
この実施例の場合、第２のピストン位置Ｓ１は２９０°
ＫＷに、また第３のピストン位置Ｓ０ ２は３１０°ＫＷに設定される。両方のピストン位［Ｓ
ｌおよびＳ２において、圧力値ｐ１およびｐ２に相応す
るセンサ信号ｕ１およびｕ２が測定される。センサ信号
曲線上の時点Ｐ１およびＰ２はこれに相応する。
ＫＷに、また第３のピストン位置Ｓ０ ２は３１０°ＫＷに設定される。両方のピストン位［Ｓ
ｌおよびＳ２において、圧力値ｐ１およびｐ２に相応す
るセンサ信号ｕ１およびｕ２が測定される。センサ信号
曲線上の時点Ｐ１およびＰ２はこれに相応する。
ＰｌからＰ２へのポリトロープ状態変化は、であって、
この場合、Ｖｌおよび■２は、ピストン位置Ｓ１、Ｓ２
における燃焼室の容積であり、さらにｎはボリトローブ
ベき指数である。
この場合、Ｖｌおよび■２は、ピストン位置Ｓ１、Ｓ２
における燃焼室の容積であり、さらにｎはボリトローブ
ベき指数である。
これは圧縮行程中は値ｎ１．３５でほぼ一定である。
そしてセンサの感度Ｅは、
であり、
（１）を変形することにより、
１
が生じる。
（２）
と
（３）
から、
になる。
線形の圧力センサを前提とすると、
時点Ｐ１に
おける絶対圧力ｐ１は、
時点ＰＯにおける基準
圧力ｐｏから式（２）
％式％
（
）
（５）
さらにこれにより任意のピストン位置Ｓｘにおける圧力
ｐｘは、 ｘ ｐｏ＋Ｅ（μＸ μ０） （５ａ） である。
ｐｘは、 ｘ ｐｏ＋Ｅ（μＸ μ０） （５ａ） である。
（４）
および（５）
から、
２
が生じる。
を用いて、
（６）より、
となる。
式（８）を用いることにより、各動作サイクルにおける
センサの感度Ｅを簡単に算出することができる。これを
式（５ａ）に代入することにより、所望の圧力値ｐｘが
良好な精度で生じる。
センサの感度Ｅを簡単に算出することができる。これを
式（５ａ）に代入することにより、所望の圧力値ｐｘが
良好な精度で生じる。
燃焼室の容積Ｖはピストン位置、圧縮比およびエンジン
構造に依存し、さらにボリトロープベき指数ｎは動作点
に依存している即ちエンジン回転数およびエンジン負荷
に依存しているので、式（７）による値Ｋを動作点に依
存する特性領域に記憶しておき、センサの感度Ｅを算出
するたびに、式（８）に応じてこの特性領域から取り出
すようにしたことは意味のあることである。
構造に依存し、さらにボリトロープベき指数ｎは動作点
に依存している即ちエンジン回転数およびエンジン負荷
に依存しているので、式（７）による値Ｋを動作点に依
存する特性領域に記憶しておき、センサの感度Ｅを算出
するたびに、式（８）に応じてこの特性領域から取り出
すようにしたことは意味のあることである。
算出のためにセンサ信号の個々の値ｕＯ１Ｕ１およびｕ
２ではな（、例えばそれぞれ所定のピストン位置５Ｏ１
Ｓ１およびＳ２よりも５゜手前および５°あとのような
所定の領域における所定数の値による平均値、あるいは
所定数の動作サイクルにわたる浮動的平均値形成による
値を用いることにより、さらに精度を高めることができ
る。
２ではな（、例えばそれぞれ所定のピストン位置５Ｏ１
Ｓ１およびＳ２よりも５゜手前および５°あとのような
所定の領域における所定数の値による平均値、あるいは
所定数の動作サイクルにわたる浮動的平均値形成による
値を用いることにより、さらに精度を高めることができ
る。
また感度Ｅの値は、障害のないセンサであれば、ともか
く非常に緩慢に変化するだけであるので、この値を浮動
的平均値の形成により安定させることができる。
く非常に緩慢に変化するだけであるので、この値を浮動
的平均値の形成により安定させることができる。
感度Ｅおよびその変化速度の監視を、圧力センサの（短
絡、遮断および徐々に感度が悪くなることに対する）監
視にも利用することができ、その際、検出された感度Ｅ
またはその時間的変化が所定の値の領域外であれば、誤
差信号が４ ４ トリガされるようにする。
絡、遮断および徐々に感度が悪くなることに対する）監
視にも利用することができ、その際、検出された感度Ｅ
またはその時間的変化が所定の値の領域外であれば、誤
差信号が４ ４ トリガされるようにする。
発明の効果
本発明による方法により、内燃機関のシリンダ内の燃焼
室圧力を測定するための圧力センサの測定精度を、通常
の燃焼動作中において高めることができる。
室圧力を測定するための圧力センサの測定精度を、通常
の燃焼動作中において高めることができる。
第１図は内燃機関のシリンダの燃焼室内に配置された圧
力センサのセンサ信号の特性曲線図を示す。 ５
力センサのセンサ信号の特性曲線図を示す。 ５
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、内燃機関のシリンダ内の燃焼室圧力を圧力センサを
用いて測定する方法において、 センサ信号（ｕｏ、ｕ１、ｕ２）が、シリ ンダの動作サイクルの第１のピストン位置（Ｓｏ）、第
２のピストン位置（Ｓ１）および第３のピストン位置（
Ｓ２）において検出されさらに記憶され、 第１のピストン位置（Ｓｏ）におけるセン サ信号（ｕｏ）に基準圧力（ｐｏ）を対応帰属させ、 さらに任意のピストン位置（Ｓｘ）におけ る圧力（ｐｘ）は、 ｐｘ＝ｐｏ＋Ｅ（μｘ−μｏ）（５ａ） により算出され、 この場合、 Ｅ＝ｐｏ［１／｛（μ２−μ１／Ｋ）−μ１＋μｏ｝］
（８）であって、その際、ｕｘは任意のピストン位置（
Ｓｘ）におけるセンサ信号、Ｅは圧力センサの感度、Ｋ
は定数であるようにしたことを特徴とする、内燃機関の
シリンダ内の燃焼室圧力を圧力センサを用いて測定する
方法。 ２、基準圧力（ｐｏ）は大気圧の関数である、請求項１
記載の方法。 ３、第１の所定のピストン位置（Ｓｏ）は負荷切換時の
上死点（ＯＴＬ）に相応する、請求項１記載の方法。 ４、第２および第３のピストン位置（Ｓ１、Ｓ２）は、
燃焼時の上死点（ＯＴＶ）よりも約７０゜ＫＷ（クラン
ク角度）から４０゜ＫＷ手前の領域に位置するようにし
た、請求項１記載の方法。 ５、第２および第３のピストン位置（Ｓ１、Ｓ２）は、
互いに約２０゜ＫＷ離れて位置するようにした、請求項
１記載の方法。 ６、３つのピストン位置（Ｓｏ、Ｓ１、Ｓ２）に対応帰
属するセンサ信号（ｕｏ、ｕ１、ｕ２）のうちの少なく
とも１つを、各ピストン位置（Ｓｏ、Ｓ１、Ｓ２）の前
後の所定の領域において得られた所定数のセンサ信号（
ｕｏ、ｕ１、ｕ２）の値から平均値を形成することによ
り算出するようにした、請求項１記載の方法。 ７、３つのピストン位置（Ｓｏ、Ｓ１、Ｓ２）に帰属す
るセンサ信号（ｕｏ、ｕ１、ｕ２）のうちの少なくとも
１つを、相次ぐ動作サイクルにおいて得られた所定数の
センサ信号（ｕｏ、ｕ１、ｕ２）の値から浮動的に平均
値を形成することにより算出するするようにした、請求
項１記載の方法。 ８、圧力センサの感度（Ｅ）を、相次ぐ動作サイクルに
おいて算出された所定数の値からスライド式に平均値を
形成することにより算出するようにした、請求項１記載
の方法。 ９、定数（Ｋ）は、クランク角および動作点に依存して
特性領域内に記憶されている、請求項１記載の方法。 １０、前記定数は、 Ｋ＝（Ｖ１／Ｖ２）＾ｎ−１（７） により求められ、 その際、Ｖ１は第２のピストン位置（Ｓ１）におけるシ
リンダの燃焼室の容積であり、Ｖ２は第３のピストン位
置（Ｓ２）におけるシリンダの燃焼室の容積であり、さ
らにｎはポリトロープべき指数（オットーモーターの場
合約１．３５）である、請求項９記載の方法。 １１、内燃機関に帰属するポリトロープべき指数（ｎ）
は、動作点に依存して特性領域内に記憶されている、請
求項１０記載の方法。 １２、算出された感度（Ｅ）またはその時間的変化が所
定の値の領域外にあれば、誤差信号 がトリガされるようにした、請求項１記載 の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP89109255.3 | 1989-05-23 | ||
| EP19890109255 EP0399069B1 (de) | 1989-05-23 | 1989-05-23 | Verfahren zur Bestimmung des Brennraumdruckes in einem Zylinder einer Brennkraftmaschine mit einem Drucksensor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0382918A true JPH0382918A (ja) | 1991-04-08 |
Family
ID=8201394
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13044390A Pending JPH0382918A (ja) | 1989-05-23 | 1990-05-22 | 内燃機関のシリンダ内の燃焼室圧力を圧力センサを用いて測定する方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0399069B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0382918A (ja) |
| DE (1) | DE58903237D1 (ja) |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0364653A (ja) * | 1989-07-31 | 1991-03-20 | Japan Electron Control Syst Co Ltd | 内燃機関の筒内圧力検出装置 |
| EP0500064B1 (en) * | 1991-02-22 | 1996-11-06 | Smc Kabushiki Kaisha | Method of processing vacuum pressure information in a vacuum unit to provide a failure precognition signal |
| EP0569608A1 (de) * | 1992-05-12 | 1993-11-18 | Siemens Aktiengesellschaft | Diagnoseverfahren für Drucksensoren im Brennraum einer Brennkraftmaschine |
| US6167755B1 (en) * | 1993-12-14 | 2001-01-02 | Robert Bosch Gmbh | Device for determining load in an internal combustion engine |
| DE19544613C2 (de) * | 1995-11-30 | 1999-12-02 | En Umwelt Beratung E V I | Verfahren zur dynamischen Korrektur des oberen Totpunktes während der Auswertung des Zylinderinnendruckverlaufes von Verbrennungskraftmaschinen |
| DE19900738C1 (de) * | 1999-01-12 | 2000-06-15 | Daimler Chrysler Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung eines Brennraumdruckverlaufs bei einer Brennkraftmaschine |
| DE19927846C2 (de) * | 1999-06-18 | 2001-09-13 | Mtu Friedrichshafen Gmbh | Verfahren zur Überwachung einer Brennkraftmaschine |
| DE10211992C2 (de) * | 2001-05-04 | 2003-11-27 | Trafag Ag Maennedorf | Drucksensor zur Druckerfassung in einem Motorbrennraum sowie Verfahren zu dessen Herstellung |
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