JPH09195844A - 内燃機関の筒内圧検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】筒内圧検出信号の処理系における応答遅れを補
正して、クランク角に対応する筒内圧を精度良く検出す
る。 【解決手段】燃料カット中に（Ｓ２）、圧縮上死点にな
った段階（Ｓ３）でタイマーをスタートさせる（Ｓ
４）。その後、筒内圧検出値が最大値となったところで
（Ｓ５）、前記タイマーを停止させ、タイマーで計測さ
れた時間を、筒内圧検出信号の処理系における応答遅れ
時間として学習する（Ｓ６）。そして、筒内圧の検出値
をサンプリングするときに、クランク角タイミングに対
して前記応答遅れ時間だけ遅延させてサンプリングを行
わせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関の筒内圧検
出装置に関し、詳しくは、筒内圧検出信号の処理系にお
ける応答遅れを補正して、クランク角に対する筒内圧の
検出精度を向上させるための技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、機関の筒内圧Ｐを、クランク
角に相関させて検出し、該検出結果に基づいて点火時期
や燃料噴射量を補正したり、燃焼状態を検出することな
どが行われていた。具体的には、筒内圧Ｐが最大値とな
るクランク角位置が、予め設定されたクランク角位置に
なるように、点火時期を遅角・進角補正することで、出
力，効率が最良となる点火時期に制御する所謂ＭＢＴ制
御や、所定のクランク角位置における筒内圧や所定クラ
ンク角範囲における筒内圧の積分値に基づいて燃焼状態
を検出し、これに基づいて点火時期や燃料噴射量を補正
することなどが行われていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、筒内圧
センサのチャージアンプ等からなる信号処理系において
は応答遅れがあるため、検出された筒内圧とクランク角
タイミングとのずれが生じ（図５参照）、これによっ
て、クランク角に対する筒内圧検出値の誤差が生じて、
筒内圧の検出結果を用いた前記点火時期，噴射量制御の
精度が低下するという問題があった。

【０００４】即ち、信号処理系に応答遅れがあると、所
定のクランク角が検出されたときの筒内圧の検出値は、
実際にはそれよりも前のクランク角での検出値が遅れて
出力された値となり、これにより、クランク角毎の筒内
圧の検出精度が低下し、以て、筒内圧の検出結果を用い
た燃焼状態の検出等を高精度に行わせることができなく
なる惧れがあったものである。

【０００５】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、筒内圧センサの信号処理系において応答遅れがあ
っても、クランク角に対応する正しい筒内圧が得られる
筒内圧検出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記載の
発明は、図１に示すように構成される。図１において、
筒内圧検出手段は機関の筒内圧を検出し、非燃焼状態検
出手段は機関の非燃焼状態を検出し、更に、圧縮上死点
検出手段は機関の圧縮上死点を検出する。

【０００７】ここで、応答遅れ時間学習手段は、前記非
燃焼状態検出手段によって機関の非燃焼状態が検出され
ているときに、前記圧縮上死点検出手段で圧縮上死点が
検出されてから、前記筒内圧検出手段で検出される筒内
圧が最大値となるまでの時間を計測し、該時間を筒内圧
検出における応答遅れ時間として学習する。そして、筒
内圧補正手段は、応答遅れ時間学習手段で学習された応
答遅れ時間に基づいて前記筒内圧検出手段による筒内圧
のクランク角に対する検出結果を補正して出力する。

【０００８】即ち、機関の非燃焼状態では、筒内圧は圧
縮上死点で最大値となるから、圧縮上死点から実際の検
出値が最大値となるまでの時間は、信号処理系における
応答遅れ時間であると見做すことができる。そこで、前
記時間を計測し、これを応答遅れ時間として学習してお
き、あるクランク角における筒内圧を検出する際には、
前記クランク角のタイミングにおける筒内圧検出値をそ
のまま出力するのではなく、前記応答遅れ時間に応じた
補正を行って、応答遅れがない場合に出力されるはずの
検出値を出力する。

【０００９】請求項２記載の発明では、前記非燃焼状態
検出手段が、機関への燃料供給停止状態を、非燃焼状態
として検出する構成とした。かかる構成によると、例え
ば減速時燃料カット制御が行われているような状態を、
非燃焼状態として検出することになる。請求項３記載の
発明では、前記筒内圧補正手段が、前記応答遅れ時間学
習手段で学習された応答遅れ時間に基づいて、所定クラ
ンク角位置に対応する筒内圧を前記応答遅れ時間だけ遅
延させてサンプリングして出力する構成とした。

【００１０】即ち、あるクランク角における筒内圧を検
出する際には、前記クランク角のタイミングから前記応
答遅れ時間だけ後のタイミングにおける筒内圧の検出値
を、前記クランク角における実際の検出値として出力さ
せるものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を説明
する。システム構成を示す図２において、内燃機関１に
は、エアクリーナ２，吸気ダクト３，吸気マニホールド
４を介して空気が吸入される。前記吸気ダクト３には、
図示しないアクセルペダルと連動するバタフライ式のス
ロットル弁５が介装されており、該スロットル弁５によ
って機関の吸入空気量が調整されるようになっている。

【００１２】また、前記吸気マニホールド４の各ブラン
チ部には、各気筒別に電磁式の燃料噴射弁６が設けられ
ており、該燃料噴射弁６から噴射供給される燃料量の電
子制御によって目標空燃比の混合気が形成される。シリ
ンダ内に吸気弁７を介して吸引された混合気は、各気筒
毎に設けられる点火栓８による火花点火によって着火燃
焼し、燃焼排気は排気弁９を介して排出され、排気マニ
ホールド10によって図示しない触媒，マフラーに導かれ
る。

【００１３】前記燃料噴射弁６による燃料噴射量，点火
栓８の点火時期を制御するコントロールユニット11は、
マイクロコンピュータを含んで構成され、熱線式エアフ
ローメータ12からの吸入空気量信号Ｑ，スロットルセン
サ13からのスロットル弁開度信号ＴＶＯ，クランク角セ
ンサ14からのクランク角信号，水温センサ15からの冷却
水温度信号Ｔｗ，筒内圧センサ16からの筒内圧信号Ｐ等
が入力される。

【００１４】前記熱線式エアフローメータ12は、感温抵
抗の吸入空気量による抵抗変化に基づいて機関１の吸入
空気量を質量流量として検出するものである。前記スロ
ットルセンサ13は、スロットル弁５の開度ＴＶＯをポテ
ンショメータによって検出するものである。前記クラン
ク角センサ14は、単位クランク角毎の単位角度信号と、
所定ピストン位置毎の基準角度信号とをそれぞれ出力す
る。ここで、前記単位角度信号の所定時間内における発
生数、又は、前記基準角度信号の発生周期を計測するこ
とで機関回転速度Ｎｅを算出可能である。また、前記基
準角度信号を基準とする単位角度信号のカウントによ
り、若しくは、基準角度信号の出力タイミングとして、
圧縮上死点を検出することができ、前記クランク角セン
サ14は、圧縮上死点検出手段に相当する。

【００１５】前記水温センサ15は、機関１のウォーター
ジャケット内の冷却水温度Ｔｗを、機関温度を代表する
温度として検出するものである。前記筒内圧センサ16
（筒内圧検出手段）は、実開昭６３−１７４３２号公報
に開示されるような点火栓８の座金として装着されるリ
ング状の圧電素子からなるものであって、点火栓の締付
け荷重に対する相対圧として筒内圧を検出するセンサで
ある。尚、前記筒内圧センサ16は、上記のように点火栓
８の座金として装着されるタイプの他、センサ部を直接
燃焼室内に臨ませて筒内圧を絶対圧として検出するタイ
プのものであっても良い。

【００１６】前記コントロールユニット11は、機関負荷
や機関回転速度等の機関運転条件に基づいて基本点火時
期（基本点火進角値）を決定し、点火栓８による点火時
期を制御する。また、コントロールユニット11による前
記燃料噴射弁６の噴射量の制御は以下のようにして行な
われる。

【００１７】前記熱線式エアフローメータ12で検出され
た吸入空気量Ｑと、クランク角センサ14からの検出信号
から算出した機関回転速度Ｎｅとに基づいて目標空燃比
に対応する基本燃料噴射量Ｔｐ（＝Ｋ×Ｑ／Ｎｅ：Ｋは
定数）を算出し、該基本燃料噴射量Ｔｐに冷却水温度Ｔ
ｗなどの運転条件に応じた補正を施して最終的な燃料噴
射量Ｔｉを求める。そして、前記燃料噴射量Ｔｉに相当
するパルス幅の駆動パルス信号を前記燃料噴射弁６に所
定タイミングで出力する。燃料噴射弁６には、図示しな
いプレッシャレギュレータで所定圧力に調整された燃料
が供給されるようになっており、前記駆動パルス信号の
パルス幅に比例する量の燃料を噴射供給して、目標空燃
比の混合気を形成させる。

【００１８】更に、前記コントロールユニット11は、前
記筒内圧センサ16の検出信号を、クランク角センサ14の
検出信号に基づいて読み込んで燃焼状態を検出し、該検
出結果に基づいて失火診断を行ったり、前記点火時期や
燃料噴射量を補正するようになっている。具体的には、
所定クランク角における筒内圧（燃焼圧）と基準値との
比較に基づいて、失火の有無を診断したり、所定のクラ
ンク角範囲（例えばＴＤＣ〜ＡＴＤＣ100 °ＣＡ）にお
ける筒内圧の積分値を求め、該積分値の変動レベルが許
容範囲を越えない範囲で燃料噴射量を最大限に減量補正
したりする。尚、筒内圧を用いた制御を上記に限定する
ものではない。

【００１９】前述のようにして、筒内圧の検出値を用い
て各種の制御を行うにときに、コントロールユニット11
は、図３及び図４のフローチャートに示すようにして、
筒内圧のサンプリングを行う。尚、非燃焼状態検出手
段，応答遅れ時間学習手段，筒内圧補正手段としての機
能は、前記図３及び図４のフローチャートに示すよう
に、コントロールユニット11がソフトウェア的に備えて
いる。

【００２０】図３のフローチャートは、筒内圧センサ16
の検出信号を処理するチャージアンプ等を含んで構成さ
れる信号処理系の応答遅れ時間を学習するルーチンを示
すものである。まず、ステップ１（図中ではＳ１として
ある。以下同様）では、筒内圧センサ16の検出結果を読
み込む。

【００２１】ステップ２では、機関が非燃焼状態である
か否かを判別する。具体的には、機関の減速時に行われ
る減速燃料カット状態を、非燃焼状態として検出すると
良い。燃料カット状態である場合には、ステップ３へ進
み、圧縮上死点であるか否かをクランク角センサ14に基
づいて検出する。

【００２２】そして、圧縮上死点になると、ステップ４
へ進み、応答遅れ時間を計測するためのタイマーＴＭＰ
ＲＥＳをスタートさせる。ステップ５では、筒内圧セン
サ16で検出される筒内圧Ｐが最大値となったか否かを、
最新の検出値と前回値とを比較して筒内圧の変化方向を
検出することで判別する。

【００２３】そして、筒内圧Ｐが最大値となった時点
で、ステップ６へ進み、前記タイマーＴＭＰＲＥＳを停
止させると共に、タイマーＴＭＰＲＥＳによる計測時間
を、応答遅れ時間の学習値として記憶する。即ち、燃料
カット状態等の非燃焼状態では、圧縮上死点で筒内圧が
最大となるはずであり、実際に筒内圧が最大値となった
タイミングが圧縮上死点から遅れている場合には、かか
る遅れ時間は、筒内圧センサ16の信号処理系におけ応答
遅れによるものであると判断し、これを学習するもので
ある。

【００２４】前記学習された応答遅れ時間は、図４のフ
ローチャートにおいて用いられる。図４のフローチャー
トは、前記応答遅れ時間に基づいてクランク角に対応す
る筒内圧の検出値を補正し、該補正された筒内圧を各種
の制御用として出力するものである。ステップ11では、
前記応答遅れ時間が学習されているか否かを判別し、学
習が終了していない場合には、ステップ13へ進んで、筒
内圧センサ16からの検出信号をそのままサンプリングし
て各種制御を実行させる。

【００２５】一方、学習が終了している場合には、ステ
ップ12へ進んで、前記図３のフローチャートで学習した
応答遅れ時間を、サンプリングタイミングのディレー時
間としてセットする。そして、ステップ13では、クラン
ク角に基づくサンプリングタイミングに対して、前記デ
ィレー時間が経過してから実際の筒内圧のサンプリング
を行わせる。例えば圧縮上死点における筒内圧を検出す
る場合には、圧縮上死点が検出されてから前記ディレー
時間（応答遅れ時間）が経過してからサンプリングした
筒内圧を、圧縮上死点における筒内圧として用いるよう
にするものである。

【００２６】これにより、信号処理系に応答遅れがあっ
ても、クランク角に対応する筒内圧を精度良く検出する
ことができ、以て、筒内圧の検出結果を用いた燃焼状態
の検出等を高精度に行わせることが可能となる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明によると、筒内圧の検出信号を処理する信号処理系に
おける応答遅れを検出して、該応答遅れに対応する補正
を行うので、前記応答遅れがあってもクランク角に正し
く対応する筒内圧を検出させることができるという効果
がある。

【００２８】請求項２記載の発明によると、燃料供給の
停止状態を非燃焼状態として検出させることで、前記応
答遅れ時間を安定的かつ確実に検出させることができる
という効果がある。請求項３記載の発明によると、応答
遅れ時間に基づいて筒内圧のサンプリングタイミングを
遅延させることで、クランク角に対応する筒内圧を簡便
に得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】請求項１の発明にかかる装置の構成ブロック
図。

【図２】実施の形態における機関のシステム構成図。

【図３】応答遅れ時間の学習を示すフローチャート。

【図４】応答遅れ時間に基づく筒内圧の補正を示すフロ
ーチャート。

【図５】筒内圧の応答遅れの様子を示す線図。

【符号の説明】

１ 内燃機関 ４ 吸気マニホールド ５ スロットル弁 ６ 燃料噴射弁 ８ 点火栓 10 排気マニホールド 11 コントロールユニット 12 熱線式エアフローメータ 13 スロットルセンサ 14 クランク角センサ 15 水温センサ 16 筒内圧センサ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】機関の筒内圧を検出する筒内圧検出手段
   と、 機関の非燃焼状態を検出する非燃焼状態検出手段と、 機関の圧縮上死点を検出する圧縮上死点検出手段と、 前記非燃焼状態検出手段によって機関の非燃焼状態が検
   出されているときに、前記圧縮上死点検出手段で圧縮上
   死点が検出されてから、前記筒内圧検出手段で検出され
   る筒内圧が最大値となるまでの時間を計測し、該時間を
   筒内圧検出における応答遅れ時間として学習する応答遅
   れ時間学習手段と、 該応答遅れ時間学習手段で学習された応答遅れ時間に基
   づいて前記筒内圧検出手段による筒内圧のクランク角に
   対する検出結果を補正して出力する筒内圧補正手段と、 を含んで構成されたことを特徴とする内燃機関の筒内圧
   検出装置。
2. 【請求項２】前記非燃焼状態検出手段が、機関への燃料
   供給停止状態を、非燃焼状態として検出することを特徴
   とする請求項１記載の内燃機関の筒内圧検出装置。
3. 【請求項３】前記筒内圧補正手段が、前記応答遅れ時間
   学習手段で学習された応答遅れ時間に基づいて、所定ク
   ランク角位置に対応する筒内圧を前記応答遅れ時間だけ
   遅延させてサンプリングして出力することを特徴とする
   請求項１又は２に記載の内燃機関の筒内圧検出装置。