JPH084565A - 筒内圧センサの診断装置 - Google Patents

筒内圧センサの診断装置

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JPH084565A
JPH084565A JP13430094A JP13430094A JPH084565A JP H084565 A JPH084565 A JP H084565A JP 13430094 A JP13430094 A JP 13430094A JP 13430094 A JP13430094 A JP 13430094A JP H084565 A JPH084565 A JP H084565A
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JP
Japan
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cylinder pressure
sensor
pressure sensor
value
cylinder
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Application number
JP13430094A
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English (en)
Inventor
Satoru Watanabe
渡邊  悟
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Hitachi Unisia Automotive Ltd
Original Assignee
Unisia Jecs Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】点火栓と共締めされる座金型筒内圧センサにお
いて、点火栓の緩みによるセンサ出力の異常を診断す
る。 【構成】筒内圧センサで検出される筒内圧を所定積分区
間で積分して、積分値IMEPを得る(S2,S3)。
一方、予め機関負荷Tp毎に前記積分値IMEPの予測
値MIMEPを記憶したマップを参照し、現在の機関負
荷Tpに対応する予測値MIMEPを求める(S1)。
そして、前記マップから求めた予測値MIMEPと実際
にセンサ出力から算出した積分値IMEPとの偏差DI
MEPを算出し(S4)、更に、前記偏差DIMEPの
変化幅IIMEPを求める(S5)。ここで、前記変化
幅IIMEPが所定値SLIMEPを越えたときには
(S7)、センサ締付け荷重の不良を判定する(S
8)。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は筒内圧センサの診断装置
に関し、詳しくは、点火栓と取付け座面との間に挟み込
まれるリング状の筒内圧センサにおいて、締付け荷重の
不良による出力異常を診断するための装置に関する。
【0002】
【従来の技術】内燃機関の燃焼状態を把握する方法とし
て、シリンダ内での燃焼ガスの圧力を検出する方法があ
り、そのためのセンサとして、実開昭63−70049
号公報に開示されるような筒圧力センサが知られてい
る。前記実開昭63−70049号公報に示される筒圧
力センサは、シリンダヘッドに螺合される点火栓と該点
火栓の取付け座面との間に、リング状の圧力センサを挟
み込んで点火栓と前記圧力センサとを共締めするもので
あり、一般に座金型筒内圧センサと呼ばれている。
【0003】前記座金型筒内圧センサは、リング状の圧
電素子と電極とを積層したものであり、点火栓の座金と
して締付けられて与えられる締付け荷重が、シリンダ内
の圧力(筒内圧)が点火栓に作用すると増減変化し、こ
れにより圧電素子の出力が燃焼圧力(筒内圧)に応じて
変化するものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記座金型
筒内圧センサでは、点火栓の締付け荷重が筒内圧とセン
サ出力との相関に大きく影響するために、所定の締付け
トルクで点火栓と筒内圧センサとを共締めし、所期の締
付け荷重をセンサに与える必要がある。しかしながら、
経時的な点火栓の緩みなどによって、前記センサの締付
け荷重が所期値からずれて、筒内圧とセンサ出力との相
関が崩れ(図4参照)、以て、筒内圧センサを用いた燃
焼状態の検出に誤りを生じるようになるという惧れがあ
った。
【0005】本発明は上記問題点に鑑みなさたものであ
り、点火栓と共締めされる座金型筒内圧センサにおい
て、センサの締付け荷重の不良を原因とする出力異常の
発生を診断できる診断装置を提供することを目的とす
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】そのため請求項1の発明
にかかる筒内圧センサの診断装置は、内燃機関のシリン
ダヘッドに螺合する点火栓と取付け座面との間に挟み込
まれ、センサ荷重の変化を筒内圧変動として検出するリ
ング状の筒内圧センサの診断装置であって、図1に示す
ように構成される。
【0007】図1において、機関負荷検出手段は機関負
荷を検出し、基準値設定手段は、機関負荷検出手段で検
出される機関負荷に応じて前記筒内圧センサで検出され
る筒内圧の基準値を設定する。そして、締付け荷重診断
手段は、基準値設定手段で設定される基準値と、前記筒
内圧センサによる検出値との偏差に基づいて前記筒内圧
センサの締付け荷重の不良を判別する。
【0008】ここで、請求項2の発明にかかる診断装置
では、前記基準値設定手段が、前記筒内圧センサにより
検出されると予測される筒内圧を予め機関負荷毎に記憶
した予測値記憶手段を含んで構成され、前記機関負荷検
出手段で検出された機関負荷に対応する前記予測値を前
記予測値記憶手段から読み出してこれを基準値として設
定する構成とした。
【0009】請求項3の発明にかかる診断装置では、前
記締付け荷重診断手段が、前記基準値と前記筒内圧セン
サによる検出値との偏差の変化幅に基づいて締付け荷重
の不良を判別する構成とした。請求項4の発明にかかる
診断装置では、前記基準値設定手段が、筒内圧の所定積
分区間における積分値を基準値として設定する構成であ
り、かつ、前記締付け荷重診断手段が、前記基準値とし
ての積分値と、前記筒内圧センサで検出された筒内圧の
前記所定積分区間における積分値との偏差に基づいて前
記締付け荷重の不良を判別する構成とした。
【0010】
【作用】請求項1の発明にかかる診断装置によると、機
関負荷と筒内圧とに一定の相関があることから、機関負
荷の検出値から筒内圧センサの検出結果として期待され
る値(基準値)を設定し、該基準値と実際に筒内圧セン
サで検出された筒内圧との偏差に基づいて、センサ締付
け荷重の不良による出力特性の変化を診断するようにし
た。
【0011】請求項2の発明にかかる診断装置では、予
め機関負荷毎に前記基準値を記憶した記憶手段を備え、
かかる記憶手段を機関負荷の検出値に基づいて参照して
機関負荷毎に基準値を設定し、該基準値を所期締付け荷
重におけるセンサ出力の所期値として筒内圧センサの出
力特性の変化を判別する構成とした。請求項3の発明に
かかる診断装置では、前述のように記憶手段から読み出
して設定された基準値と実際の筒内圧の検出結果との偏
差を求め、かかる偏差の変化幅によって締付け荷重の変
化に伴う出力特性の変化を診断できるようにした。
【0012】請求項4の発明にかかる診断装置では、筒
内圧を所定積分区間で積分させる一方、基準値も前記積
分値として与えられるようにして、前記積分値に基づい
て出力特性の変化を捉える構成とした。
【0013】
【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、内燃機関のシリンダヘッド1に設
けた螺子孔2には、点火栓3が螺合されるが、その際、
各気筒の点火栓3とシリンダヘッド1の点火栓取付け座
面4との間にリング状の筒内圧センサ5を挟み込んで共
締めする。
【0014】尚、6は、筒内圧センサ5と点火栓3との
間に介装されたワッシャである。前記筒内圧センサ5
は、例えば、リング状の中心電極を中心にしてその上下
に2枚のピエゾ圧電素子と、更に、その外側に上面電極
と下面電極を順次積層したもので、これらの内外周を絶
縁性の樹脂材料で覆って一体に固定してある。前記中心
電極からはリード線7が樹脂材料を通じて取り出され
る。
【0015】前記筒内圧センサ5は、点火栓3の座金と
して締付けられて所定の締付け荷重が与えられる一方、
シリンダ8内の燃焼圧力が点火栓3に作用して点火栓3
が押し上げられるとセンサ荷重が減少変化し、前記締付
け荷重を基準とするセンサ荷重の減少変化によって燃焼
圧(筒内圧)を相対圧として検出し得るセンサである。
【0016】前記点火栓3のターミナルにはハイテンシ
ョンコード(図示省略)が接続され、該ハイテンション
コードを介して供給される高電圧によって火花放電し
て、シリンダ8内の混合気を着火燃焼させる。前記リー
ド線7を介して取り出されるセンサ出力Vは、マイクロ
コンピュータを内蔵した機関制御ユニット9に入力され
るようになっている。
【0017】前記機関制御ユニット9には、前記筒内圧
センサ5の出力の他、クランク角センサ10からのクラン
ク角度信号及びエアフローメータ11からの吸入空気流量
信号も入力されるようになっている。前記機関制御ユニ
ット9は、座金型筒内圧センサ5の出力に基づいて検出
される燃焼圧(筒内圧)及びクランク角センサ10で検出
されるクランク角位置の情報に基づいて機関の燃焼状態
(例えば失火発生の有無)を検出する。
【0018】更に、前記機関制御ユニット9は、図3の
フローチャートに示すように、点火栓3の締付け荷重の
不良によって筒内圧センサ5の出力異常が生じているか
否かを診断する機能を有している。尚、本実施例におい
て、基準値設定手段,締付け荷重診断手段,予測値記憶
手段としての機能は、前記図3のフローチャートに示す
ように機関制御ユニット9が備えており、また、後述す
るように、本実施例において機関負荷検出手段は、前記
クランク角センサ10及びエアフローメータ11が相当す
る。
【0019】図3のフローチャートにおいて、まず、ス
テップ1(図中ではS1としてある。以下同様)では、
予め機関負荷毎に筒内圧積分値IMEPの予測値MIM
EPを記憶したマップを参照し、現在の機関負荷に対応
する予測積分値MIMEP(基準値)を求める。上記の
ように、機関負荷毎に予め診断制御における基準値であ
る予測積分値MIMEPを記憶させておけば、基準値の
設定が容易であり、かつ、機関負荷毎に診断が可能であ
る。
【0020】尚、前記機関負荷を、本実施例では、電子
制御燃料噴射システムにおける基本燃料噴射量Tpで代
表させてあり、クランク角センサ10で検出される機関回
転数をNeとしたときに、前記基本燃料噴射量TpはT
p=K×Q/Ne(Kは定数)として算出される。ま
た、前記積分値IMEPは、予め設定された積分区間
(例えばBTDC10°〜ATDC100 °)内で筒内圧セ
ンサ5による検出圧を積分させたときの値である。
【0021】次に、ステップ2では、実際に筒内圧セン
サ5で検出された筒内圧を、クランク角センサ10で検出
される前記所定積分区間内で積分して、積分値IMEP
を得る。筒内圧センサ5の瞬時値を用いる構成ではな
く、上記のように積分値を算出させる構成であれば、ノ
イズ等により一時的にセンサ出力に乱れが生じても、こ
れが誤診断に結び付くことを抑制できる。
【0022】ステップ3では、同一運転条件下における
前記積分値IMEPの算出結果の複数回n分を単純平均
し、積分値IMEPの平均値AVEIMEPを得る。ス
テップ4では、前記マップから求めた予測積分値MIM
EPと、実際のセンサ出力から算出した平均積分値AV
EIMEPとの偏差DIMEPを算出する。ステップ5
では、今回ステップ4で算出された前記積分値偏差DI
MEPと、本ルーチンの前回実行時にステップ4で算出
された前記積分値偏差DIMEP-1とに基づいて、前記
積分値偏差DIMEPの変化幅IIMEPを以下のよう
にして算出する。
【0023】IIMEP=IIMEP+(DIMEP−
DIMEP-1) 上記偏差変化幅IIMEPは、前記マップから求めた予
測積分値MIMEPと、実際のセンサ出力から算出した
平均積分値AVEIMEPとの偏差DIMEPが、初期
状態において学習された値から一定であれば増大変化す
ることはないが、偏差DIMEPが初期状態から拡大変
化するとこれに伴って増大変化する値となる。
【0024】ステップ6では、次回のステップ5の演算
のために、今回ステップ4で算出した偏差DIMEPを
前回値DIMEP-1 にセットする。ステップ7では、
前記偏差変化幅IIMEPと所定値SLIMEPとを比
較し、初期状態に比して所定以上に偏差DIMEPが増
大変化しているか否かを判別する。
【0025】即ち、初期状態における偏差DIMEP
は、センサ個々の出力特性のばらつきや締付け荷重のば
らつきなどによってある値を示すが、点火栓の緩みがな
く締付け荷重が一定であれば、前記偏差DIMEPは略
一定に推移する。しかし、締付け荷重が点火栓の緩みな
どで初期状態から変化すると、偏差DIMEPが緩みの
進行に伴って拡大変化し、該偏差DIMEPの拡大変化
は、本実施例では、前記偏差変化幅IIMEPの増大変
化として検知される。
【0026】従って、ステップ7で、前記偏差変化幅I
IMEPが所定値SLIMEPを越えていると判別され
たときには、点火栓の緩みによるセンサ締付け荷重の減
少変化が生じ、これに対応してセンサ出力の低下が生じ
ているものと推定し、ステップ8へ進んで、締付け荷重
の不良を判定する。ステップ8で締付け荷重の不良が判
定されたときには、センサ出力が正しく筒内圧を示さな
いことを示すから、当該筒内圧センサ5を用いた燃焼状
態の検出を禁止し、また、締付け荷重の不良が発生して
いることを運転者に警告する構成とすることが好まし
い。
【0027】尚、上記実施例では、前記偏差DIMEP
の変化幅に基づいて締付け荷重の減少変化(点火栓の経
時的な緩み)を診断する構成としたが、前記偏差DIM
EPと所定値との比較に基づいて、所期の締付け荷重に
おいて検出されることが期待される積分値と、実際の積
分値との偏差が所定以上に拡大したことを診断させる構
成としても良い。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように請求項1の発明にか
かる診断装置によると、機関負荷と筒内圧とに一定の相
関があるから、機関負荷の検出結果から筒内圧センサに
おける検出結果の期待値を推定でき、以て、締付け荷重
の変化による出力特性の変化を精度良く診断することが
できるという効果がある。
【0029】請求項2の発明にかかる診断装置による
と、予め機関負荷毎に検出予測値を記憶させておくこと
で、機関負荷毎に期待される筒内圧検出値を容易に設定
し、機関負荷毎の診断が可能となる。請求項3の発明に
かかる診断装置によると、基準値と実際の検出値との偏
差の変化幅に基づいて診断する構成であるから、初期状
態にばらつきがあっても、かかる初期状態を基準とした
出力特性の変化を捉えることができる。
【0030】請求項4の発明にかかる診断装置による
と、ノイズ等の影響を受けて診断精度が悪化することを
抑制できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】請求項1の発明にかかる診断装置の基本構成を
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】診断制御の実施例を示すフローチャート。
【図4】締付け荷重の変化と出力変化との相関を示す線
図。
【符号の説明】
1 シリンダヘッド 2 螺子孔 3 点火栓 4 取付け座面 5 筒内圧センサ 8 シリンダ 9 機関制御ユニット 10 クランク角センサ 11 エアフローメータ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】内燃機関のシリンダヘッドに螺合する点火
    栓と取付け座面との間に挟み込まれ、センサ荷重の変化
    を筒内圧変動として検出するリング状の筒内圧センサの
    診断装置であって、 機関負荷を検出する機関負荷検出手段と、 該機関負荷検出手段で検出される機関負荷に応じて前記
    筒内圧センサで検出される筒内圧の基準値を設定する基
    準値設定手段と、 該基準値設定手段で設定される基準値と、前記筒内圧セ
    ンサによる検出値との偏差に基づいて前記筒内圧センサ
    の締付け荷重の不良を判別する締付け荷重診断手段と、 を含んで構成されたことを特徴とする筒内圧センサの診
    断装置。
  2. 【請求項2】前記基準値設定手段が、前記筒内圧センサ
    により検出されると予測される筒内圧を予め機関負荷毎
    に記憶した予測値記憶手段を含んで構成され、前記機関
    負荷検出手段で検出された機関負荷に対応する前記予測
    値を前記予測値記憶手段から読み出してこれを基準値と
    して設定することを特徴とする請求項1記載の筒内圧セ
    ンサの診断装置。
  3. 【請求項3】前記締付け荷重診断手段が、前記基準値と
    前記筒内圧センサによる検出値との偏差の変化幅に基づ
    いて締付け荷重の不良を判別することを特徴とする請求
    項2記載の筒内圧センサの診断装置。
  4. 【請求項4】前記基準値設定手段が、筒内圧の所定積分
    区間における積分値を基準値として設定する構成であ
    り、かつ、前記締付け荷重診断手段が、前記基準値とし
    ての積分値と、前記筒内圧センサで検出された筒内圧の
    前記所定積分区間における積分値との偏差に基づいて前
    記締付け荷重の不良を判別す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筒内圧セン
    サの診断装置。
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