JPH0791309A - 筒内圧最大時期検出装置 - Google Patents

筒内圧最大時期検出装置

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JPH0791309A
JPH0791309A JP19417694A JP19417694A JPH0791309A JP H0791309 A JPH0791309 A JP H0791309A JP 19417694 A JP19417694 A JP 19417694A JP 19417694 A JP19417694 A JP 19417694A JP H0791309 A JPH0791309 A JP H0791309A
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JP
Japan
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maximum
cylinder pressure
pressure
engine
crank angle
Prior art date
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Pending
Application number
JP19417694A
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English (en)
Inventor
Toshimi Anpo
敏巳 安保
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】高速A/D変換器やCPU等の高価なデバイス
を用いることなく、検出精度および耐ノイズ性に優れた
筒内圧最大時期検出装置を提供すること。 【構成】エンジンの筒内圧を検出する圧力検出手段、エ
ンジンのクランク角を検出するクランク角検出手段、エ
ンジンの発生トルクを最大とする目標位置およびその前
後の所定クランク角の計3点のみで前記圧力検出手段の
出力をサンプリングするサンプリング手段、及び、サン
プリング手段の出力から2次曲線を求め該2次曲線の極
大値となるクランク角を筒内圧最大時期として算出する
最大時期演算手段を備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車等内燃機関の筒
内圧最大時期検出装置に関し、詳しくは、燃焼室内の圧
力が最大となるクランク角位置を検出する装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】近時、エンジンのノッキングの発生を防
止するために点火時期を制御(いわゆる、ノック制御)
すると同時に、最大トルクを得るために点火時期を制御
(以下、MBT制御という)することが行われている。
MBT制御に際しては、燃焼室内の圧力(以下、筒内圧
という)が最大となるクランク角度(本明細書中では、
筒内圧最大時期という)θpmaxを検出する必要があり、
従来のこの種の検出を行うものとしては、例えば特公昭
49−17973号公報に記載のものがある。
【0003】この装置では筒内圧センサによりエンジン
の筒内圧を検出し、この筒内圧を波高値保持回路で保持
するとともに、波高値保持回路の出力を微分回路により
微分して筒内圧の最大値を演算し、この最大値のときの
クランク角を筒内圧最大時期θpmaxとしている。また、
センサからの筒内圧信号を電圧に変換し、それを必要な
精度(例えば、クランク角2°)毎にA/D変換してそ
の変換値の最大となったときのクランク角をθpmaxとす
るものもある。
【0004】ところが、このような装置では、θpmaxの
検出を行うに際してθpmaxの精度を確保するために数多
くの筒内圧サンプルを得る必要があることから高速のA
/D変換器およびCPUが不可欠となってコストの高い
デバイスになっていた。そこで、例えば、特開昭61−
68533号公報には、少ないサンプル数で所望の検出
精度を得るために、関数近似を併用するようにした技術
が開示されている。すなわち、この技術では、比較的に
まばらなピッチの所定クランク角(5°CA)毎に筒内
圧を検出し、その筒内圧をA/D変換してメモリに記憶
する動作を一定期間(クランク軸の720°回転期間)
繰返すことにより、720°÷5°=144個の筒内圧
情報を収集し、この情報群の中から最大値を有する筒内
圧を抽出すると共に、その最大筒内圧の前後2点の筒内
圧と最大筒内圧とを関数近似して真の最大筒内圧時期を
求めている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の筒内圧最大時期検出装置にあっては、筒内圧
信号に重畳するノイズの影響までは考慮しない構成とな
っていたため、重畳するノイズによって筒内圧最大時期
を誤検出してしまうことがある。例えば、ノイズが重畳
した場合の筒内圧波形を図7実線で示し、ノイズがない
場合の筒内圧波形を同図破線で示すと、波高値保持回路
を用いるものでは図中Bに示す値を最大値として検出す
ることになり、クランク角2°毎にサンプリングするも
のでは図中C(○印参照)に示す値を最大値として検出
することになる。したがって、何れの場合であっても図
中Aに示す真の値からはずれることになり、このずれは
種々の要因により発生するノイズの程度によって大きく
左右されることになる。このようなノイズの影響を避け
るため、筒内圧検出のサンプリング間隔を密にしようと
すれば非常に高速なA/D変換器やCPUが必要とな
り、大幅なコストアップを招くことになる。さらに、燃
焼圧力の変化を関数近似する、特開昭61−68533
号公報に記載のものでは、燃焼圧力を所定のクランク角
毎に検出し、かつ一定期間に収集した144個の筒内圧
情報に基づいて関数近似する方法であったため、依然と
して所定クランク角毎にサンプリングする態様には変わ
りなく、十分なコスト低減効果が得られない。
【0006】そこで本発明は、エンジンの発生トルクを
最大とする目標位置およびその前後の所定クランク角の
計3点の筒内圧力をサンプリングし、サンプリングした
値から2次曲線を求め、この2次曲線の極大値となるク
ランク角をθpmaxとすることにより、僅か3点のサンプ
リングのみでθpmaxを検出して、高速A/D変換器やC
PU等の高価なデバイスを用いることなく、検出精度お
よび耐ノイズ性に優れた筒内圧最大時期検出装置を提供
することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明による筒内圧最大
時期検出装置は上記目的達成のため、エンジンの筒内圧
を検出する圧力検出手段aと、エンジンのクランク角を
検出するクランク角検出手段bと、エンジンの発生トル
クを最大とする目標位置およびその前後の所定クランク
角の計3点のみで前記圧力検出手段の出力をサンプリン
グするサンプリング手段cと、サンプリング手段cの出
力から2次曲線を求め、該2次曲線の極大値となるクラ
ンク角を筒内圧最大時期として算出する最大時期演算手
段dと、を備えている。
【0008】
【作用】本発明では、エンジンの発生トルクを最大とす
る目標位置およびその前後の所定クランク角の計3点の
筒内圧力がサンプリングされ、サンプリングされた3点
の値から2次曲線が演算される。そして、この2次曲線
の極大値となるクランク角がθpmaxとされる。したがっ
て、僅か3点のサンプリングのみでθpmaxが検出され、
検出精度および耐ノイズ性に優れた筒内圧最大時期が低
コストで検出される。
【0009】
【実施例】以下、本発明を図面に基づいて説明する。図
2〜図6は本発明の一実施例を示す図であり、本発明を
点火時期制御装置に適用した例である。まず、構成を説
明する。図2において、1は筒内圧センサ(圧力検出手
段)であり、筒内圧センサ1はエンジンのシリンダヘッ
ドに螺着されている点火プラグの座金として形成され共
締めされている。筒内圧センサ1は気筒内の燃焼圧力を
圧電素子によって電荷に変換し、電荷出力をチャージア
ンプ2に出力する。チャージアンプ2はいわゆる電荷−
電圧変換増幅器からなり、センサ出力を電圧信号に変換
してA/D変換器3に出力する。A/D変換器3にはさ
らにクランク角センサ(クランク角検出手段)4からの
出力が入力されており、クランク角センサ4はエンジン
のクランク角を検出し、例えば6気筒エンジンの場合、
クランク角120°毎に基準信号Ciを、クランク角1
°毎に位置信号C1を出力する。A/D変換器3はアナ
ログ信号として入力された信号をクランク角度に同期し
てディジタル信号に変換し、コントロールユニット5に
出力する。
【0010】コントロールユニット5はサンプリング手
段および最大時期演算手段としての機能を有し、マイク
ロコンピュータにより構成される。そして、コントロー
ルユニット5は内部のメモリに格納されているプログラ
ムに従って筒内圧センサ1や図示しないエアフローメー
タ等のセンサ情報に基づいて燃焼圧力波形の検出や作動
パラメータの選択等を行うとともに、その選択結果に基
づいて適切な燃焼状態の制御を行うための処理値を演算
し、その演算結果に応じた点火信号Spを点火装置(操
作手段)6に出力する。点火装置6は点火コイルや点火
プラグ等からなり、点火信号Spに基づき高電圧を発生
させて混合気に点火する。
【0011】次に、作用を説明するが、最初に本発明の
基本原理を述べる。図3は種々の要因によってノイズが
重畳した場合の実際的な筒内圧波形を示している。この
筒内圧が最大Pmaxとなったときのクランク角θpmax
(図中ではDで示す)をエンジンの発生トルクを最大に
する所定位置(例えば、ATDC15°)にくるように
点火時期をMBT制御すると、燃焼効率が向上し、特に
トルク特性の改善により燃費と運転性能の向上が達成さ
れる。このような利点をもつMBT制御を実行するため
にθpmaxの検出が必要となっている。
【0012】ところで、MBT制御(トルク最大制御)
は筒内圧力最大位置を上死点後15°付近になるように
点火時期の制御を行うものであるが、例えば、冷間時に
エンジンの暖機を促進する場合には、最適点火時期に対
して、例えば10°遅角させることがある。この場合に
はMBT制御は行えないから予めメモリに記憶した所定
の点火時期テーブルに従って点火時期を設定する。ま
た、別の方法として筒内圧力最大ピーク位置の目標値を
上死点後25°として点火時期のフィードバック制御を
行うようにすれば、上記と同様の暖機促進効果が得られ
るとともに、さらに、環境変化や燃料性状変化に対して
も安定的な点火制御を実行することができる。
【0013】したがって、筒内圧最大時期θpmaxの検出
において、θpmaxが目標値から大きくずれている場合に
これを正確に検出することに意味はなく、このようなと
き数多くのサンプリングを行うことは費用対効果の点で
好ましくない。そこで、図3に示すように目標クランク
角度θ2とその8°前後のθ1、θ3の3点(例えば、θ1
=8°ATDC、θ2=16°、θ3=24°)でサンプ
リングし、このθ1、θ2、θ3の角度での筒内圧のサン
プリング値をそれぞれP1、P 2、P3とする。そして、
このサンプリング値に2次曲線P=αθ2+βθ+γ
(但し、α、β、γは係数)を当てはめると次式とな
る。
【0014】
【数1】
【0015】この連立方程式を解いて係数α、β、γを
決定すれば、そのピーク位置(筒内圧最大時期)DはP
=2αθ+βの関係よりD=θ=−β/2αで求めるこ
とができ、最終的には次式となって、僅か3点のサン
プリングでピーク位置を決定することができる。
【0016】
【数2】
【0017】ここで、θ2−θ1=8だから、
【0018】
【数3】
【0019】図4、図5は上記基本原理に基づく筒内圧
最大時期θpmaxを検出するプログラムを示すフローチャ
ートである。図4のプログラム(JOB1)は、クラン
ク角センサ4からの信号に基づいて図6のT1に示すタ
イミング(すなわち、クランク角θ1、θ2、θ3)にお
いて起動される。まず、P11で筒内圧力をA/D変換
し、P12でそのA/D変換値をメモリにストアして処理
を終える。ここで、最適点火時期における筒内圧最大時
期はおよそ上死点後16°近傍にあるので、この区間の
サンプルで十分である。
【0020】図5のプログラム(JOB2)は、クラン
ク角サンサ4からの信号に基づいて図6のT2に示すよ
うにサンプリングが終了したタイミングにおいて起動さ
れる。まず、P21で前記(P1,θ1)、(P2,θ2)、
および(P3,θ3)の各サンプル値に基づいて前述の第
式に従って筒内圧最大時期θpmaxを算出して今回の処
理を終了する。
【0021】このように、粗い筒内圧データサンプル値
に、2次曲線が当てはめられ、そのピーク位置から筒内
圧力最大時期が検出される。したがって、高速サンプリ
ングを必要とせず、低コストでしかも検出精度、耐ノイ
ズ性にも優れた筒内圧最大時期を検出することができ
る。本実地例では目標位置に対応する全後僅か3点のサ
ンプリングで常に高精度のピーク位置検出を可能として
いるが、これは、前述した理由(最適点火時期における
筒内圧最大時期はおよそ上死点後16°近傍にある)に
よって、エンジンの発生トルクを最大とする目標位置の
近傍だけを正確に検出すれば、実質的に十分であるから
である。
【0022】なお、本実施例では目標値をATDC16
°にした例を示したが、勿論これには限定されず、例え
ば前述したように筒内圧力最大ピーク位置の目標値を上
死点後25°として点火時期のフィードバック制御を行
うような場合には、A/D変換タイミングを上死点後2
5°とその前後17°、33°で行うようにすればよ
い。
【0023】また、本実施例ではサンプリング間隔を8
°毎にとっているが、この間隔に限らないことは言うま
でもない。
【0024】
【発明の効果】本発明によれば、エンジンの発生トルク
を最大とする目標位置およびその前後の所定クランク角
の計3点の筒内圧力をサンプリングし、サンプリングし
た値から2次曲線を求め、この2次曲線の極大値となる
クランク角をθpmaxとしているので、僅か3点のサンプ
リングのみでθpmaxを検出することができ、高速A/D
変換器やCPU等の高価なデバイスを用いることなく、
検出精度および耐ノイズ性に優れたθpmaxを検出するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の基本概念図である。
【図2】一実施例の全体構成図である。
【図3】一実施例の筒内圧信号の波形図である。
【図4】一実施例の筒内圧最大時期を検出するプログラ
ムのフローチャートである。
【図5】一実施例の筒内圧最大時期を検出するプログラ
ムのフローチャートである。
【図6】一実施例のクランク角センサの信号波形を示す
波形図である。
【図7】従来の筒内圧最大時期検出装置の筒内圧信号の
波形図である。
【符号の説明】
1 筒内圧センサ(圧力検出手段)、 4 クランク角センサ(クランク角検出手段)、 5 コントロールユニット(サンプリング手段、最大時
期演算手段)。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】a)エンジンの筒内圧を検出する圧力検出
    手段と、 b)エンジンのクランク角を検出するクランク角検出手
    段と、 c)エンジンの発生トルクを最大とする目標位置および
    その前後の所定クランク角の計3点のみで前記圧力検出
    手段の出力をサンプリングするサンプリング手段と、 d)サンプリング手段の出力から2次曲線を求め、該2
    次曲線の極大値となるクランク角を筒内圧最大時期とし
    て算出する最大時期演算手段と、を備えたことを特徴と
    する筒内圧最大時期検出装置。
JP19417694A 1994-08-18 1994-08-18 筒内圧最大時期検出装置 Pending JPH0791309A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004048761A1 (en) * 2002-11-27 2004-06-10 Ricardo Uk Limited Improved engine management
CN111207929A (zh) * 2019-12-30 2020-05-29 中国船舶重工集团公司第七一一研究所 一种对实时采集的发动机缸压信号截取的方法及系统

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JPS6168533A (ja) * 1984-09-12 1986-04-08 Toyota Motor Corp 内燃機関の最高燃焼圧力発生時期検出方法

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