JPH07280686A

JPH07280686A - 内燃機関の筒内圧検出装置

Info

Publication number: JPH07280686A
Application number: JP6940794A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Yamaura; 賢一山浦
Original assignee: Unisia Jecs Corp
Current assignee: Hitachi Unisia Automotive Ltd
Priority date: 1994-04-07
Filing date: 1994-04-07
Publication date: 1995-10-27

Abstract

(57)【要約】【目的】筒内圧センサ出力を増幅する増幅器におけるド
リフトにより、検出精度が低下することを防止する。【構成】吸気行程毎に増幅器をリセットさせ、リセット
前後の出力段差とリセット周期とから、リセット動作間
におけるドリフト量の拡大速度Ｄ_Rを算出する。そし
て、筒内圧のサンプリングタイミングにおいて（Ｓ2
1）、リセット動作からの経過時間Ｔ_R（Ｓ23）と前記
速度Ｄ_Rとに基づき、前記経過時間Ｔ_Rの時点における
ドリフト量を推定し、該推定結果に基づいて筒内圧検出
値を補正する（Ｓ24）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は内燃機関の筒内圧検出装
置に関し、詳しくは、センサ出力を増幅器で増幅する構
成の筒内圧検出装置において、前記増幅器におけるドリ
フト対策技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、内燃機関のシリンダ内の圧力
（筒内圧）を検出する筒内圧センサを設け、該筒内圧セ
ンサの検出結果に基づいて、機関の燃焼状態を検出する
ことが行なわれている。前記筒内圧センサとしては、実
開昭６３−７００４８号公報に開示されるような点火栓
の座金として設けられるものが知られている。かかる筒
内圧センサは、シリンダヘッドに螺合する点火栓の取付
け座面に、リング型の圧力センサを挟み込み、該圧力セ
ンサの出力によって筒内圧を検出するものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ここで、前記筒内圧セ
ンサを用いて筒内圧を検出させるに当たっては、センサ
出力を増幅器で増幅させた後、Ａ／Ｄ変換器を介してマ
イクロコンピュータに読み込ませる構成が一般的であ
る。ところが、前記増幅器において例えば図７に示すよ
うにドリフトが発生すると、増幅出力と実際の筒内圧と
の相関が崩れ、正確な筒内圧検出が行なえなくなってし
まうという問題があった。

【０００４】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、筒内圧センサの出力を増幅器で増幅させる構成の
筒内圧検出装置において、増幅器にドリフトが発生して
も、筒内圧を精度良く検出できる筒内圧検出装置を提供
することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そのため請求項１の発明
にかかる内燃機関の筒内圧検出装置は、図１に示すよう
に構成される。図１において、筒内圧センサは、内燃機
関の筒内圧に応じた電気信号を出力するセンサであり、
この筒内圧センサからの電気信号は増幅器によって増幅
されて筒内圧検出信号として出力されるようになってい
る。

【０００６】ここで、増幅出力リセット手段は、１燃焼
サイクル中の所定タイミング毎に前記増幅器の出力値を
基準値にリセットする。請求項２の発明にかかる装置で
は、前記増幅出力リセット手段における１燃焼サイクル
中の所定タイミングを、吸気行程中の所定クランク角位
置とした。請求項３の発明にかかる装置では、図１中点
線示のように、前記増幅出力リセット手段によるリセッ
ト動作前後における増幅器の出力値の変動幅を前記増幅
器におけるドリフト量として検出するドリフト量検出手
段と、このドリフト量検出手段で検出されたドリフト量
と、前記増幅出力リセット手段によるリセット周期と、
前記増幅出力リセット手段によるリセット動作からの経
過時間とに基づいて、前記増幅器から出力された筒内圧
検出信号を補正設定する出力補正手段と、を設けて構成
した。

【０００７】請求項４の発明にかかる装置では、前記筒
内圧センサが、筒内圧に応じた電荷信号を出力するセン
サであると共に、前記増幅器が前記筒内圧センサの出力
電荷に比例した電流でコンデンサを充電することで積分
動作をする演算増幅器であり、前記増幅出力リセット手
段が、前記コンデンサと並列に設けられたスイッチング
素子を閉成させることでリセット動作を行なわせる構成
とした。

【０００８】

【作用】請求項１の発明にかかる内燃機関の筒内圧検出
装置によると、筒内圧に応じたセンサ出力が増幅器によ
って増幅され検出信号として出力されるが、前記増幅器
が１燃焼サイクル中の所定タイミング毎にリセットされ
るよう構成されている。即ち、筒内圧は燃焼サイクルに
従って周期的に変動するが、かかる周期的変化の一定タ
イミング毎に、増幅器の出力を基準値にリセットするこ
とで、少なくともリセット時にはドリフト影響が解消さ
れ、燃焼サイクル毎にドリフト量が累積されることを回
避できるようにした。

【０００９】請求項２の発明にかかる装置では、前記リ
セットのタイミングを、吸気行程中の所定クランク角位
置とすることで、実際の筒内圧のばらつきが少ない条件
のときに、リセットが行なわれるようにした。請求項３
の発明にかかる装置では、リセットを行なう前の出力と
リセット後の出力との差を、ドリフト影響による誤差分
（ドリフト量）として検出し、リセット時に零であった
誤差がリセットの１周期間において前記検出された誤差
まで一定速度で拡大したものと見做し、リセットを行な
ってからの経過時間によってそのときの誤差を推定す
る。そして、かかる推定結果に基づいて出力を補正する
ことで、リセット動作後におけるドリフト量の拡大があ
っても、かかるドリフト影響による検出誤差の発生を回
避できるようにした。

【００１０】請求項４の発明にかかる装置では、増幅器
がコンデンサを用いた積分型の演算増幅器であるとき
に、前記コンデンサと並列に設けたスイッチング素子を
閉成することで、コンデンサ前後の電位差を無くして、
前記演算増幅器のリセットが簡便に行なわれるようにし
た。

【００１１】

【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。一実施例
を示す図２において、４気筒内燃機関１には、エアクリ
ーナ２，スロットルチャンバ３，吸気マニホールド４を
介して空気が吸入される。そして、機関１からの燃焼排
気は、排気マニホールド５，排気ダクト６，三元触媒
７，マフラー８を介して大気中に排出される。

【００１２】前記スロットルチャンバ３には、図示しな
いアクセルペダルに連動して開閉するスロットル弁９が
設けられており、このスロットル弁９によって機関１の
吸入空気量が調整されるようになっている。また、各気
筒（＃１〜＃４）の燃焼室に臨ませてそれぞれ点火栓
（図示省略）が装着されているが、かかる点火栓と対
に、それぞれの気筒毎に筒内圧センサ10ａ〜10ｄを設け
てある。

【００１３】前記筒内圧センサ10ａ〜10ｄとして、本実
施例では、実開昭６３−７００４８号公報に開示される
ような点火栓の座金として設けられるものを用いてい
る。即ち、前記筒内圧センサ10ａ〜10ｄは、シリンダヘ
ッドに螺合する点火栓の取付け座面に、リング型の圧力
センサを挟み込み、該圧力センサの出力電圧（電荷信
号）によって筒内圧を検出するものであり、かかるセン
サによって検出される筒内圧によって機関の燃焼状態
（例えば失火発生の有無）が検出できるようになってい
る。

【００１４】また、機関１の図示しないカム軸には、カ
ム軸の回転を介してクランク角を検出するクランク角セ
ンサ11が設けられている。このクランク角センサ11は、
本実施例の４気筒機関１において、気筒間の行程位相差
に相当するクランク角180 °毎の基準角度信号ＲＥＦ
と、単位クランク角毎の単位角度信号ＰＯＳとをそれぞ
れ出力するセンサである。

【００１５】尚、前記基準角度信号ＲＥＦは、気筒判別
が行なえるように、少なくとも特定１気筒に対応する検
出信号がそのパルス幅等によって他の検出信号と区別で
きるようになっている。ここで、前記筒内圧センサ10ａ
〜10ｄ及びクランク角センサ11の出力は、機関制御用と
して設けられたマイクロコンピュータ内蔵のコントロー
ルユニット12に出力されるが、特に、前記筒内圧センサ
10ａ〜10ｄの出力（電圧信号）は、図３に示すように演
算増幅器を介した後Ａ／Ｄ変換されてマイクロコンピュ
ータに読み込まれるように構成されている。

【００１６】図３において、演算増幅器21は、コンデン
サＣを入力電圧に比例した電流で充電し、積分動作をす
る公知の積分型の演算増幅器であり、かかる演算増幅器
21に筒内圧センサ10ａ〜10ｄの出力電圧が入力電圧とし
て入力され、演算増幅器21の出力（電圧）は、筒内圧検
出信号としてＡ／Ｄ変換器22においてディジタルデータ
に変換されてマイクロコンピュータ23に読み込まれる。

【００１７】また、本実施例では、前記演算増幅器21を
構成するコンデンサＣと並列にスイッチング素子24を設
けて、該スイッチング素子24を閉成させることで、演算
増幅器21の出力がリセットされるようにしてある。即
ち、前記スイッチング素子24を閉成することで、コンデ
ンサＣ前後の電位差を無くし、演算増幅器21の出力をセ
ンサ出力（基準値）に対応させることができ、以て、ド
リフトによる出力特性の変化を簡便に修正できるもので
ある。

【００１８】前記スイッチング素子24は前記マイクロコ
ンピュータ23によって図４のフローチャートに示すよう
にして開閉制御される。尚、本実施例において、増幅出
力リセット手段は、前記スイッチング素子24及びクラン
ク角センサ11と、前記図４のフローチャートに示される
マイクロコンピュータ23（コントロールユニット12）の
ソフトウェア機能によって実現される。

【００１９】図４のフローチャートにおいて、ステップ
１（図中ではＳ１としてある。以下同様）では、１燃焼
サイクル毎に１回ずつ前記演算増幅器21のリセット動作
を行なわせるべく、予め設定されたリセットタイミング
としての所定クランク角位置であるか否かを、前記クラ
ンク角センサ11の出力に基づいて判別する。前記リセッ
トタイミングのクランク角位置としては、吸気行程中で
あってかつ排気行程の直後又は圧縮行程の直前のクラン
ク角位置が好ましい。前記タイミングは、筒内圧が燃焼
状態に影響されず、然も、大気圧に比較的近い条件であ
り、かかるタイミングでは筒内圧のばらつきが比較的小
さいから、演算増幅器21におけるリセット動作によって
出力を一定値にリセットさせることが可能である。

【００２０】ステップ１でリセットタイミングであるこ
とが判別されると、ステップ２へ進み、前記スイッチン
グ素子24を一時的に閉成させるリセット信号を出力し、
前記リセットタイミング毎に演算増幅器21の出力を一定
に揃えるようにする。かかる構成によると、各気筒それ
ぞれで吸気行程毎（１燃焼サイクル毎）に演算増幅器21
がリセットされることになるから、少なくとも１燃焼サ
イクル毎に同じ出力レベルを基準として筒内圧検出信号
を得ることができ、演算増幅器21におけるドリフト量が
１燃焼サイクル毎に累積されて、誤差が徐々に拡大する
ことを回避でき、筒内圧検出に大きな検出誤差が生じる
ことを防止できる。

【００２１】ところで、上記構成によると、リセット動
作毎に増幅出力を強制的に基準レベルに戻すことにな
り、ドリフト量が燃焼サイクル毎に累積されることはな
いが、リセット動作間でドリフト量が徐々に拡大するこ
とは避けられず、リセット動作からの経過時間が長くな
るほど（リセット動作の直前ほど）、検出誤差が拡大す
ることになってしまう。

【００２２】そこで、本実施例では、図５及び図６のフ
ローチャートに示すようにして、リセット動作間におけ
るドリフト量の変化を推定し、該推定されたドリフト量
に基づいて筒内圧検出値を補正するようにしてある。
尚、本実施例において、ドリフト量検出手段，出力補正
手段としての機能は、前記図５及び図６のフローチャー
トに示すように、コントロールユニット12（マイクロコ
ンピュータ23）がソフトウェア的に備えている。

【００２３】図５のフローチャートにおいて、ステップ
11では、前記ステップ１と同様にしてリセットタイミン
グであるか否かを判別する。そして、リセットタイミン
グであるときには、ステップ12へ進み、リセット動作直
前の筒内圧値Ｐ_ROを記憶させ、続いてステップ13におい
て前記スイッチング素子24を閉成させるリセット信号を
出力する。

【００２４】次に、ステップ14ではリセット動作を行な
った直後の筒内圧値Ｐ_R1を記憶する。そして、ステップ
15では、リセット動作前後の圧力差Ｐ_RO−Ｐ_R1（ドリフ
ト量）をリセット周期Ｔで除算して、単位時間当たりに
拡大する誤差量（ドリフト速度）Ｄ_Rを演算し、次のス
テップ16では、前記ドリフト速度Ｄ_Rを記憶する。

【００２５】即ち、ドリフトがないとすれば、前記圧力
差Ｐ_RO−Ｐ_R1は零になるはずであり、前記圧力差Ｐ_RO−
Ｐ_R1は、リセット周期間で拡大したドリフト量を示す。
ここで、ドリフト量が一定速度で拡大するものと仮定す
れば、リセット動作時に零であったドリフト量がリセッ
ト周期経過後にＰ_RO−Ｐ_R1にまで拡大したのであるか
ら、単位時間当たりに（Ｐ_RO−Ｐ_R1）／Ｔの割合で誤差
が拡大したものと見做すことができる。

【００２６】前記ドリフト速度Ｄ_Rは、図６のフローチ
ャートに示す筒内圧補正制御に用いられる。図６のフロ
ーチャートにおいて、ステップ21では、筒内圧サンプリ
ングタイミングであるか否かを判別し、サンプリングタ
イミングであるときにはステップ22へ進んで演算増幅器
21の出力Ｐ_OをＡ／Ｄ変換して読み込んで記憶させる。

【００２７】次のステップ23では、前回のリセット動作
から今回のサンプリングタイミングまでの経過時間Ｔ_R
を演算させる。例えば前記サンプリングタイミングがク
ランク角位置として設定される場合には、リセット動作
を行なわせるクランク角位置からの角度と回転速度とに
よって前記経過時間を算出できることになる。ステップ
24では、前記経過時間Ｔ_Rと前記記憶させておいたドリ
フト速度Ｄ_Rとに基づいてドリフトによる現時点におけ
る発生誤差をＴ_R×Ｄ_Rとして算出し、該誤差に基づい
て前記ステップ22で記憶させた筒内圧Ｐ_Oを補正して、
該補正値を最終検出値Ｐ₁（←Ｐ_O＋Ｔ_R×Ｄ_R）とし
て出力する。

【００２８】このようにして、リセット動作からの経過
時間Ｔ_Rとドリフト速度Ｄ_Rとに基づいてリセット動作
間のサンプリングタイミングにおける誤差量（ドリフト
量）を推定し、該推定値に基づいて検出値を補正する構
成とすれば、演算増幅器21のドリフト量がリセット動作
間で拡大しても、最終検出値としては前記ドリフト影響
のない高精度な値を得ることができる。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように請求項１の発明にか
かる内燃機関の筒内圧検出装置によると、増幅器におけ
るドリフト量が燃焼サイクル毎に累積されて大きな検出
誤差が生じることを回避できるようになるという効果が
ある。請求項２の発明にかかる装置では、増幅器のリセ
ット動作に伴って増幅出力を略一定に揃えることができ
るという効果がある。

【００３０】請求項３の発明にかかる装置では、増幅器
のリセット動作間におけるドリフト量の変化特性を推定
し、かかる推定結果に基づいて検出出力を補正する構成
であるから、リセット動作後のドリフト量の拡大によっ
て検出誤差が生じることを回避できるという効果があ
る。請求項４の発明にかかる装置では、増幅器のリセッ
トをスイッチング素子の閉成制御によって簡便に行なわ
せることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本構成を示すブロック図。

【図２】本発明の一実施例を示すシステム概略図。

【図３】同上実施例におけるセンサ出力の処理回路を示
す回路図。

【図４】実施例の増幅器リセット動作を示すフローチャ
ート。

【図５】実施例のドリフト速度の検出制御を示すフロー
チャート。

【図６】実施例の筒内圧補正制御を示すフローチャー
ト。

【図７】増幅器のドリフト発生の様子を示すタイムチャ
ート。

【符号の説明】

１内燃機関 10ａ〜10ｄ筒内圧センサ 11 クランク角センサ 12 コントロールユニット 21 演算増幅器 22 Ａ／Ｄ変換器 23 マイクロコンピュータ 24 スイッチング素子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の筒内圧に応じた電気信号を出力
する筒内圧センサと、該筒内圧センサからの電気信号を増幅して筒内圧検出信
号として出力する増幅器と、１燃焼サイクル中の所定タイミング毎に前記増幅器の出
力値を基準値にリセットする増幅出力リセット手段と、を含んで構成された内燃機関の筒内圧検出装置。
【請求項２】前記増幅出力リセット手段における１燃焼
サイクル中の所定タイミングが、吸気行程中の所定クラ
ンク角位置であることを特徴とする請求項１記載の内燃
機関の筒内圧検出装置。
【請求項３】前記増幅出力リセット手段によるリセット
動作前後における増幅器の出力値の変動幅を前記増幅器
におけるドリフト量として検出するドリフト量検出手段
と、該ドリフト量検出手段で検出されたドリフト量と、前記
増幅出力リセット手段によるリセット周期と、前記増幅
出力リセット手段によるリセット動作からの経過時間と
に基づいて、前記増幅器から出力された筒内圧検出信号
を補正設定する出力補正手段と、を設けたことを特徴とする請求項１又は２のいずれかに
記載の内燃機関の筒内圧検出装置。
【請求項４】前記筒内圧センサが、筒内圧に応じた電荷
信号を出力するセンサであると共に、前記増幅器が前記
筒内圧センサの出力電荷に比例した電流でコンデンサを
充電することで積分動作をする演算増幅器であり、前記
増幅出力リセット手段が、前記コンデンサと並列に設け
られたスイッチング素子を閉成させることでリセット動
作を行なわせる構成であることを特徴とする請求項１，
２又は３のいずれかに記載の内燃機関の筒内圧検出装
置。