JPS59141751A - 内燃機関用圧力検出器の異常検出装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、内燃機関用圧力検出器の異常検出装置に関す
る。

一般に、自動車用Ｖ３燃機胸の制御については、厳良ト
ルク用鍛小火花進角割餠（ＭＢＴ）　、空燃比リーンリ
ミット全指標とする制御、ノッキング制御等が主に検討
されておシ、それぞれの制御にはそれぞれのセンサが必
要である。これらのすべての制御に使用できるセンサと
して燃焼圧を測定する圧力検出器が李けられる。

ニ般に燃焼圧全測定する圧力検出器として、応答性、直
線性、再現性、温度特性等を考慮すると小型で応答性の
良好な圧電型の圧力検出器が頻禦に使用される。圧電型
の圧力検出器は圧力が加わると電荷ｔ−発生することを
使用したもので、その原、埋土、高湿度雰囲気中では絶
縁抵抗が低下して出力低下を起こし７１、接続端子やケ
ーブルが汚染されても出力低下を起こす。

そこで、このような圧電型の圧力検出器を使用して内燃
慎関金制御する場合、圧力検出器が前述の原因で出力が
低下した〕あるいは断線による開放状態になったりした
場合、その制御変数を安全側に移行させ、内燃機関全保
護するための圧力検出器の異常検出を行うことが心機で
ある。しかし従来、Ｐ３燃機関用圧力検ｔｋＪ勧の異常
検出−置として充分満足なものは未だ得られていない。

本発明の目的は、従来の前述の間趙点にかんがみ、内燃
機関用圧力検出器の異常検出が、よシ適切に行われる装
置を得ることにある。

本発明においては、圧電型圧力検出器、角度検出器２よ
び基準位置検出器からタイミングを演算するタイミング
検出回路、所定のタイミングで該圧力検出器の出力を選
択的に接続する圧力検出器出力選択接続回路、２よび、
タイミング検出回路の出力訃よび該圧力検出器出力選択
接続回路の１つの出力全党ける異常検出囲路であって、
コンデンサおよび高周波発振手段を含むもの、を具備す
ることを特徴とする内燃機関用圧力検出器の異常検出装
置、が提供される。

本発明による装置の原理は、下記の事実にもとづいて匹
る。すなわち、圧電素子はインピーダンスが高いので直
流的な方法では短ＮＩあるいは開放を検出することはで
きない。そこで・、第１図（Ａ）に示すように、圧電索
子Ｐ１の容重Ｃｏとほぼ等しい容ｔＣｒを有するコンテ
ン？Ｐ２を直列に接続し、高周波の出力′螺圧ＶＯを有
する電源Ｐ３のクロック信号５（ＣＬ）で駆動する装置
を構成する。

ｉ＠１図（Ａ）の装置に２いて、 中　圧電素子Ｐ１が正常であれば、分圧の電圧ｖｒ（１
１）圧電索子Ｐ１が短絡状態であればＶｒ−＝Ｏとなる
。

０１Ｄ　　圧電素子ＰＩが開放状態であればＮ’ｒ”’
−Ｖｏとなる。

したがって、この分圧の電圧Ｖｒの大きさにより圧電索
子ＰＩの異常を検出することができる。

本発明に２いては上述の方法が、第１図（Ｃ）に示すよ
うに、Ｐ３ＩＩＳ機関の制御に不必要な区間Ｔ。

において、排気、吸入行程中に適用される。

本発明の一実施例としての、内燃機関用圧力検出器の異
常検出装置が第２図に示される。第２図装置は、４気筒
ガソリン機関Ｅ１圧力検出器１１タイミング検出回路２
、異常検出回路３、点火時期制御装置４、点火装ｆｔ５
、点火プラグ６１．６２．６３．６４、遣択接続回路７
、および、チャージアンズ８をＡＩ）！する◎ タイミング検出回路２は、クランク軸と肉期して回転し
、クランク軸２回転に１回転し、かつ突起を有するロー
タ２１１、角度位置検出器２２、基準位置検出器２３、
訃よびタイミング演算回路２４全具簿する。

第２図装置に使用される圧力検出（至）１の一例が第３
図に示される。圧電素子１０１とダイヤ７７′ム１０２
の間には、圧力媒体たる受圧栓１０３が挿設しである。

１０４は出力用の電極であり、コネクタ１０５のターき
ナル１０６にリード融１０７で接続される。１０８は接
地用の電極であり、受圧栓１０３＆よびダイヤフラム１
０２全介してハウジング１０９に接地される。１１０．
１１１は絶縁体で圧電素子１０１をセンサボディ１１２
より絶縁する。岡じく１１３は絶縁体で出力用の電極１
０４をセンサボディ１１２よ久１８縁する。

センササブアセンブリは次の手順により組み付けられる
。センサボディ１１２の下部より、絶縁体１１０、電極
１０４、圧電体１０１、受圧栓１０３ｊ？ｊびｌｌ！！
ｍ体１１１全１１１金入栓１０３の外周部に金属中空リ
ング１１４ｊｉ？よびスペーサ１１５ｉ介してセンサボ
ディのがしめ部１１６をかしめることによバ圧１１Ｌ索
子１０１および受圧栓１０３ｉセンサボディに固足する
。一方センサボディ１１２の上部よシ絶縁体〜１１３を
入れ、スペーサ１１７’を圧入することでセンササブア
センブリが構成される。な勘、圧電素子１０１には金属
中空リング１１４のバネ性により予荷重が加えられる。

センササブアセンブリは、ハウジング１０９の内壁に圧
入し、受圧栓先端の突起部１０３１ｈよびハウジング１
０９の先端の突起部１０９１にダイヤフラム１０２が溶
接される。

コネクタ１０５は、スペーサ１１８、ｏリング１１９’
を介して、ハウジング１０９のかしめ部１０９２’ｅか
しめることで、ハウジング１０９に固足される。

圧力検出器は、圧電素子を便用しているため、時間当た
ルの圧力変化、すなわちｄＰ／ｄｔをあられす信号Ｓ　
（１）ｔ−出力する。

タイミング検出回路２の構成が第４図に示される。角度
位置検出器２２は、所定のパルス幅をもち、１回転当り
ｒｆｒ足のパルス数を発生することによシ角度検出を行
う。基準位置検出器２３は、所定のパルス幅をもち、１
回転当ヤ１パルスを発生することによシ基準位置を検出
する。

タイミング演算回路２４は、アナログスイッチ７１．７
２のオン、オフを決める信号５（２４６）と高周波のク
ロック信号５（２２６）を出力する。

タイばング演算回路２４は、ダウンカウンタ２４３．２
４１２よびビアノスイ、ツチ２４４．２４２’ｌｋＶす
る。スイッチ列（ピアノスイッチ）２４４．２４２は′
Ｐｆｒ足の予設定入力（ＪＡＭ入力）のみｔ高レベルに
設定する。ダウンカウンタ２４３．２４１は下記のよう
に動作する。すなわち、基準検出器の出力の立ち上ジで
・予設定入力がセットされ、カウンタに所定の値がセッ
トされ、立ち下ｐでクロックをダウンカウント開始する
。

カウンタの内容が零になると、ダウンカウンタ２４３．
２４１のＺ／Ｄ端子に高レベル信号が発生する。２４５
．２４６はフリップフロップ金構成するノアゲートであ
る。

第４図装置の動作が以下に記述される。基準信号５（２
３６）の立ち上がりでカウンタ２４１．２４３がリセッ
トされ、立ち下がジで予設定入力（ＪＡＭ入力）をセッ
トすると同時にカウントダウンを開始し、カウンタ２４
１，２４３の内容が苓になるとＺ／Ｄ端子にパルスを発
生する。ま′ずカウンタ２４１のＺ／Ｄ端子にパルスが
出て７リツグ７０ツブ２４５．２４６ｅセツトし次にカ
ウンタ２４２のＺ／Ｄ端子にパルスが出てフリップフロ
ップ２４５．２４６にリセットする。これは信号５（２
４６）（第６困）となる０信号５（２４６）は併気ｐよ
び吸入行程で高レベル、圧縮爆発行程で低レベルとなる
。

選択接続回路および異常検出回路の構成が第５因に示さ
れる。１は圧力検出器で等測的にコンデンサＣ０で表わ
される。３１Ｌ３１２はインバータ、３１３はコンデン
サ、３１４は抵抗である。

信号５（２４６）は抵抗３１４とコンデンサ３１３の時
定数で定する時間のみｉｐ延させられて信号５（３１２
）となる。

７は切換回路で、７１，７２はアナログスイッｆ、７３
１−Ｊ’（ンバータである。信号５（３１２，）によシ
併気吸入行程ではアナログスイッチ７２がオン、アナロ
グスイッチ７１がオフとすり、圧力検出器１の出力は異
常検出回路３の、方に接続される０圧縮爆発行程ではア
ナログスイッチ７２がオフ、アナログスイッチ７１がオ
ンとなル、圧力検出器ｌの出力は点火時期制御装置４め
方に接続される。

３９は演算増幅器（オペアップ）でホロワを形ｉする。

オペアンプ３９はクロック信号Ｓ　（２２６）をコンデ
ンサ３２を介して圧力検出器ｌに印加する。３３１．３
３２はダイオードである。３４１はミラー積分幅ｔ−慣
成するオペアップ、３４２は積分用のコンデンサである
０３４３．３４４は抵抗、３４５はアナログスイッチ、
３４６はインバータでるる。

信号５（３１２）が高レベルの時アナログスイッチ３４
５はオフ、アナログスイッチ７１はオフ、アナログスイ
ッチ７２はオンである。前述した分圧の電圧Ｖｒは、ミ
ラー積分器によりａ分開始され、直流の電圧５（３４１
）が発生させられる。

３６１はツェナーダイオード、３６２は抵抗である。抵
抗３６３と３６４で開放状態検出用の標準電圧５（３６
３ａ）を発生させる。抵抗３６５と３６６で短終状態検
出用の標準電圧５（３６６ａ）を発生させる。３５１．
３５２は比較器ｔ−構成するオペアンプでめり、３５３
〜３５６は保護用の抵抗である。

ミラー積分器３４１の出力１９（３４１）が開放状態検
出用の標準電圧５（３６３ａ）よりも大きい時、すなわ
ち異常の時、馬レベルの信号Ｓ　（３５１）が発生させ
られ、ミラー積分器３４１の出力５（３４１）が短絡状
態検出用の標準電圧５（３６６ａ）よりも大きい時すな
わち正常の時は、尚レベルの信号、小さい時すなわち異
常の時は、低レベルの信号５（３５２）が発生させられ
る。

３７１．３７２はフリップ７０ツブで、信号５（２４６
）の立ち下が９で５（３５１）、５（３５２）のデータ
全出力にセットし、出力５（３７１）、５（３７２）’
ｉ発生させる０３８１はアンドゲート、３８２はノアゲ
ート、３８３はオアゲートである。５（３７１）が高レ
ベルか３（３７２）が低レベルの時、すなわち異常の時
のみ、筒レベルの出力信号５（３）が発生させられる。

Ｍ２図装置の各部の信号波形が第６図に示される。第６
図に２いては、上部から１ｗ４に、ＴＯＣ信号としての
５（２４３）、チャージアン１８の出力ｑ：＄ｊＳ　（
ｓ　）、フリップフロップ２４６の出力信号５（２４６
）、インバータ３１２の出力信号５（３１２）、アナロ
グスイッチ７２の出力信号５（７２）、オペ・アンプ３
４１の出力信号５（３４１）、オペアンプ３５１の出−
力信号５（３５１）、オペアンプ３５２の出力信号５（
３５２）、フリップフロップ３７１の出力信号５（３７
１）、？リップ７０ツブ３７２の出力信号ｓ　（３７２
）、そして、異常検出回路３の出力信号５（３）が示さ
れる。

第２図の内燃機関Ｅがガソリン機関であるとして、その
作ｓ’ｉ説明する。圧縮２よび順光付根中はアナログス
イッチ７１がオン、アナログスイッチ７２がオフでめり
、圧力検出器ｌの出力は点火時期制御回路４に入力され
、例えばｐ（ＭＡＸ）／Ｐ　（ｍ）開側１、θ（Ｐ＠Ｍ
ＡＸ）制御等を行う。排気２よび吸入行程では逆にアナ
ログスイッチ７１はオフ、アナログスイッチ７２はオン
で、圧力検出器１は点火時期制御回路４に接続されず、
タイきング検出回路２から高周波のクロック信号がオペ
アンプ３９とコンデンサ３２を介して入力され、５（７
２）の成形よｐ圧力検出器ｌの異常が検出される。

４はガソリン機関の点火時期制御回路でめシ、圧力検出
器１が正常で、異常検出Ｎ路３の出力が低レベルの場合
は、例えば回路数ｎやアクセル開度ＡＣＣ等よシ基本進
角童を決足し、圧力検出器ｌの出力波形より補正進角：
ｔｔ’ｔ−演算し、「基本進角重十補正進角重」を点火
装ｆ５に出力する。圧力検出器ｌが開放や短絡等の異常
状態にある時は、異常検出Ｎ路３の出力が高レベルとな
シ補正進角演１！＃を停止し基本進角量のみを点火装［
５に出力する。

不発明の実施にあたっては、前述の実施例のほか、種々
の変形形態金とることができる。例えば前述の実施例は
ガソリン機関の場合について記述されたが、これに限ら
ず、ディーゼル機関についても適用することができる。

ディーゼル機関の場合には、点火時期制御装置に相当す
るものは噴射時期ｌたは噴射置割＠）装置であシ、点火
装置に相当するものはＩ！ｊｔ射ポンプであり、点火プ
ラグに相当するものは噴射ノズルである。

ディーゼル機関の場合は噴射制御装置４は回転数やアク
セル重より噴ＪＲ重と基本噴射時期を演算する。圧力検
出器ｌが正常な場合は異常検出Ｎ路３の出力が低レベル
となシ、圧力検出器１の出力より補正噴射時期を演舞し
「噴射量」と「基本噴射時期十補正噴射時期」ｔ−噴射
量？！ｔ５に出力する。

異常が検出されると異常検出回路３の出力が高レベルと
なす桶正噴射時期凛ｉｉｌを停止し、「噴射量」と「基
本噴射時期」のみを１！Ｊｔ！ＪＪ装置５に出力する。

本発明によれば、内燃機関用圧力検出器の異常検出を、
より適切に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）　　は本発明による装置
の原理を説明するための図、 第２崗は本発明の一実施例としての内燃機関用圧力検出
器の異常検出装置を示す図、 弗３図はｍ２図装置に２ける圧力検出器の構成を示す図
、 第４図は、第２図装置にｐけるタイミング検出回路の構
成を示す図、 第５図は第２図装置における選択接続（ロ）路ｐよび異
常検出回路の構成を示す図、 第６図は第２図装置の谷部の信号波形を示す図である。 （符号の説明） ｌ・・・圧力検出器、　　　　２・・・タイミング検出
回路、２１１・・・ロータ、　　　　２２・・・角度位
置検出器、２３・・・基準位置検出器、２４・・・タイ
ミング演′Ｘ（ロ）路、３・・・異常検出回路、　　　
３９・・・ドライバ、４・・・点火時期制＃回路、５・
・・点火装置、６１．６２．６３．６４・・・点火プラ
グ、７・・・選択汲続回路、 ７１．７２・・・アナログスイッチ、 ８・・・チャージアンプ、　Ｅ・・・内燃機関。 特許出願人 株式会社日本自動′４Ｌ部品総合研究所日本電装株式会
社 ％軒出願代理人 弁理士　　青　木　　朗 弁理士　西浦和之 弁理士　松下　操 弁理士　　山　口　昭　之

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、圧電型圧力検出器、角度検出−ａｐよび基準位置検
   出器からタイミングを演算するタイミング検出回路、所
   定のタイきングで該圧力検出器の出力ｔ−選択的に接続
   する圧力検出器出力選択接続回路、２よび、タイミング
   検出回路の出力２よび該圧力検出器出力選択接続回路の
   １つの出力金堂ける異常検出装置路であってコンデンサ
   Ｐよび高周波発振手段を含むもの、を具備することを特
   徴とする内燃機関用圧力検出器の異常検出装置。 ２、該圧力検出器出力選択接続回路が、圧力検出器が装
   着された気筒の排気または吸入行程中に圧力検出器の出
   力と異常検出回路全接続するようタイ７ングが設定され
   ている圧力検出器出力選択接続回路である、特許請求の
   範囲第１；ｇＨ記載の装置。