JPS62240829A - 内燃機関の図示平均有効圧力演算装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、内燃機関の各種制御用データに供する図示平
均有効圧を求める装置に関する。

（従来の技術） 近時、内燃機関およびその周辺装置の制御も電子化され
、より緻密な制御が可能となっている。

このような制御には内燃機関状態その他の各種データが
用いられる。

燃焼圧の図示平均有効圧も出力トルクを示すものとして
重要なデータの１つである。この図示平均有効圧は、例
えば点火制御、燃料噴射制御、アイドルスピードコント
ロール等を正確に行う上で重要な制御因子となっている
。

従来の内燃機関の図示平均有効圧演算装置としては、例
えば、特開昭５９−１０２１３２号公報に記載のものが
ある。この装置では、燃焼室の等容積の変化毎の筒内圧
（気筒内の燃焼圧力を指す。

以下、同様）を検出し、図示平均有効圧Ｐｉを次弐〇に
従って演算する。

但し、Ｖｈ：行程容積 θ：クランク角 Ｐθ：各クランク角における筒内圧 Δ■θ：各クランク角における容積変化率 一方、他の方式のものとしては、例えば所定クランク角
毎に筒内圧を検出し、その値に基づきＰｉを次式■に従
って演算するものも知られている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このような従来の内燃機関の図示平均有
効圧演算装置にあっては、前者の場合、Ｐｉの演算が０
式に基づいて行われているため、加減算と１回の乗算で
Ｐｉが演算できるが、例えばθ＝９０°付近でクランク
角が２°相等しく変化したときのΔ■θを基準にＰｉを
演算すると、ＴＤＣ付近では１０数ｄｅｇ毎にしか筒内
圧がサンプルされない。

すなわら、筒内圧は第４図（ａ）に示すように変化して
おり、上述のようにＴＤＣ付近では同図（ｂ）に示すよ
うにサンプル間隔が大きくなってサンプル数が少ないも
のとなる。したがって、Ｐｉの検出精度が低下する。か
かる不具合を解消するために、例えばＴＤＣ付近を基準
にΔ■θを決めた場合（例えば、ΔＶθを（ａ）のとき
の１／４にした場合）は、同図（Ｃ）に示すようにθ＝
９０°イ」近から離れるに従って非常に細かくサンプリ
ングしなければならず、装置のハード面におけるコスト
増大を招く。

一方、後者の場合、Ｐｉの演算が０式に基づいて行われ
ているため、精度をあげるためにサンプリングのクラン
ク角間隔を小さくすると（例えば、２°ＣＡ程度）、Ｐ
ｉは各クランク角の値の乗算の総和であるために計算量
が膨大となってかなり高速なＡ／Ｄ変換器および乗算器
を必要とし、演算装置がコスト高になる。また、さらに
速度の変化する過渡状態あるいは、高速回転時の制御の
正確さに欠ける等の問題がある。

（発明の目的） そこで本発明は、等容積変化毎の筒内圧をサンプリング
し、特に変化の激しいＴＤＣ付近の筒内圧についてはよ
り細かくサンプリングするとともに、かつ演算時間のか
かる乗算のかわりにあまり時間のかからないシフト命令
を利用することにより、低コストで精度良＜Ｐｉを演算
することのできる内燃機関の図示平均有効圧力演算装置
を提供することを目的としている。

（問題点を解決するための手段） 本発明による内燃機関の図示平均有効圧力演算装置は上
記目的達成のため、その基本概念図を第１図に示すよう
に、エンジンの燃焼圧力を検出する圧力検出手段ａと、
エンジンの燃焼室の容積を検出する容積検出手段すと、
エンジンのクランク角を検出するクランク角検出手段Ｃ
と、燃焼室容積が第１の所定量変化する毎に燃焼圧力を
サンプリングする第１サンプル手段ｄと、所定のクラン
ク角範囲において、前記第１の所定量より小さい所定量
変化毎に燃焼圧力をサンプリングする第２サンプル手段
ｅと、第１サンプル手段ｄおよび第２サンプル手段ｅの
出力に基づいて図示平均有効圧を演算する演算手段ｆと
、を備えている。

（作用） 本発明では、ＴＤＣ付近の特定範囲内ではそれ以外の部
分に比して燃焼室の容積が小さい所定値毎のタイミング
で筒内圧がサンプリングされる。

一方、上記特定範囲外では通常の容量変化毎のタイミン
グで筒内圧がサンプリングされる。そして、燃焼行程毎
に上記各サンプリング値の総和として適宜シフト命令を
用いてＰｉが演算される。したがって、低コストで精度
よ＜ｐｔを求めることができる。

（実施例） 以下、本発明を図面に基づいて説明する。

第２〜４図は本発明の一実施例を示す図である。

まず、構成を説明する。第２図において、１は筒内圧セ
ンサ（圧力検出手段）であり、筒内圧センサｌは気筒正
向の燃焼圧力を圧電素子によって電荷に変換し電荷出力
Ｓ、を出力する。筒内圧センサｌは具体的には、エンジ
ンのシリンダヘッドに螺着される点火プラグの座金とし
て形成され、点火プラグの締付は部によって押し付けら
れて固定される。

センサ出力Ｓ、は波形整形回路２に入力されており、波
形整形回路２はチャージアンプやローパスフィルタによ
り構成される。そして、波形整形回路２はセンサ出力Ｓ
１をチャージアンプによる電荷−電圧変換増幅器で電気
信号に変換するとともに、この電圧信号から所定のセン
トオフ周波数（例えば、１ｋＨｚ程度）以下の信号のみ
を抽出して高周波成分を取り除き信号Ｓ２としてのコン
トロールユニット３に出カスる。コントロールユニット
３にはさらに容積検出手段４およびクランク角検出手段
５からの信号が入力される。

容積検出手段４は円形スリット仮６およびＬＥＤと光セ
ンサからなるスリット検出器７により構成され、クラン
ク角検出手段５も同様に円形スリット仮６およびＬＥＤ
と光センサからなるスリット検出器８により構成される
。円形スリット板６にはその周方向に沿って等容積変化
のタイミングを示すスリット６ａが刻まれており、この
スリット６ａはＴＤＣ付近ではより細かくなっている。

具体的には、ＴＤＣ付近ではそれ以外に比してその１／
２’　　（本実施例ではｎ＝２）＝１／４の容積変化と
なるようにスリット６ａが刻まれる。なお、この変化割
合はエンジン機種や精度を考慮し、１　／　２　”　　
（ｎ　＝　１．２．３・・・・・・）の範囲内で適切に
定めればよい。

また、このスリン１−６ａの内側には気筒判別用のスリ
ット６ｂが刻まれており、スリット６ｂは第１気筒のＴ
ＤＣ位置に対応している。円形スリット板６はエンジン
回転に同期して回転する。このとき、円形スリットＷＬ
６の回転に従い、ＬＤＥ−センサ間をスリット６ａ、６
ｂが通過する際に等容積信号Ｓｅおよびクランク角基準
信号Ｓｃがそれぞれスリット検出器７．８から出力され
る。

前記コントロールユニット３は第１サンプル手段、第２
サンプル手段および演算手段としての機能を有し、ＣＰ
ＵＩＩ、ＲＯＭ１２、ＲＡＭ１３、Ａ／Ｄ変換器１４お
よびＩ１０インターフェース１５により構成される。Ｃ
ＰＵＩＩはＲＯＭ１２に書き込まれているプログラムに
従ってＩ１０インターフェース１５より必要とする外部
データを取り込んだり、またＲＡＭ１３との間でデータ
の授受を行ったりしながら図示平均有効圧Ｐｉの算出に
必要な処理値を演算処理し、必要に応じて処理したデー
タをＩ１０インターフェース１５に出力する。Ｉ１０イ
ンターフェース１５には波形整形回路２、容積検出手段
４およびクランク角検出手段５からの信号が入力される
。

Ａ／Ｄ変換器１４はＣＰＵＩＩの命令に従って、Ｉ１０
インターフェース１５に入力された外部信号をＡ／Ｄ変
換する。また、ＲＯＭ１２はＣＰＵＩＩにおける演算プ
ログラムを格納し、ＲＡＭ１３は演算に使用するデータ
をマツプ等の形で記憶している。

なお、ＣＰＵＩＩにより演算されたＰｉはＩ１０インタ
ーフェース１５を介して外部に出力され、各種エンジン
制御のデータに用いられる。

次に作用を説明する。

第３図は、図示平均有効圧Ｐｉ算出のプログラムを示す
フローチャートであり、本プログラムは所定時間毎に一
度実行される。

まず、Ｐｌで容積検出手段４からの等容積信号Ｓｅに基
づき筒内圧をサンプリングするタイミング（すなわち、
等容積毎のタイミング）であるが否かを判別する。サン
プリングするタイミングでなければＰ、に待機し、該タ
イミングであればＰ２でこのときの筒内圧をＡ／Ｄ変換
する。

次いで、Ｐ、で今回のＡ／Ｄ変換タイミングがＴＤＣ付
近の特定範囲内における特定タイミングであるのか、あ
るいはそれ以外の通常タイミングであるのかを判別する
。この判別の１例として、例えば基準クランク角信号Ｓ
ｃが入力された以後の等容積信号Ｓｅをカウントし、そ
の数によって特定範囲を判別する。特定タイミングのと
きは、Ｐ４でそのタイミングに応じてＣＰＵＩＩにおけ
るアキュームレータのΔ／Ｄデータをシフト命令により
所定分の１　　（２’分の１）にしてＰ、に進む。

ここに、シフト命令とは、例えばアキュームレータ上の
データが であるとき、２進法で１）行ずらして（シフトして）の
ようにして値を１／２にすることをいう。したがって、
シフト命令によれば短時間で乗除等を行うことができる
。なお、具体的にはＡ／ＤデータをＣＰＵＩＩのＬレジ
スタ上でＬ　Ｓ　Ｂ　（Ｌｅａｓｔ　５１ｇｎ１−ｆｔ
ｃａＬｉｖｅ　　Ｂｉｔ）方向へ０回シフトさせて行え
ばよい。また、このようなシフト命令を行うのは上記特
定範囲であるとき燃焼室の容積変化が２″分の１になっ
ているのでＡ／Ｄデータもこれに合致させて１対１に対
応させるためである。

一方、上記ステップＰ、で通常タイミングのときはＰ４
をジャンプしてＰ、に進む。Ｐ、ではＰｌの前回の演算
途中経過データＰＸ′に上述した今回のΔ／Ｄ植あるい
はそのシフト値を力Ｕえて今回のＰＸを演算する。なお
、これらの各位は説明の便宜上プログラム上ではいずれ
もＡ／Ｄ値として表す。

次いで、Ｐ６でＰＸの演算が終了したか否かを判別し、
終了しているときはＰ７で今回の途中経過データＰＸを
図示平均有効圧Ｐｉとして算出し、ＰＩｌで新たなＰｉ
演算のためＰＸをクリアしてリターンする。したがって
Ｐｉの算出はクランク角基準信号Ｓｃが出力された時点
から次の出力時点迄の間においてはＰＸの加算合計値と
して求められる。すなわち、気筒別に１燃焼サイクル毎
にＰｉが算出される。

このように、ＴＤＣ付近の特定範囲内のときにはそれ以
外に比べて燃焼室の容積変化量を２″分の１としてサン
プルタイミングを密としている。

すなわち、第４図（Ｃ）に示すように特定範囲内ではサ
ンプルタイミングがそれ以外の所（第４図（ｂｌ参照）
に比して密となる。したがって、本実施例では第４図（
ｂ）と（Ｃ１を組み合わせた同図（ｄ＋に示すものが筒
内圧のサンプルタイミングとなる。

また、特定範囲内におけるＰｉの演算がシフト命令によ
って行われるため、乗算に比して演算時間が短く変化速
度の大きい筒内圧に有効に対処することができる。その
結果、同図（ａｌに各種筒内圧の変化態様α、β、γ（
過早、適正、過遅着大）のように筒内圧のピーク位置が
ずれるような場合であってもいずれに対しても精度良（
Ｐｉを求めることができる。さらに、Ｐｉの算出に際し
てシフト命令を使用しているため装置のハード面におけ
る複雑化やコストの増大を避けることができる。

（効果） 本発明によれば、ＴＤＣ付近の筒内圧についてはそれ以
外に比して細かくサンプリングしかつ演算にシフト命令
を利用しているので、低コストに精度良（図示平均有効
圧を算出することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本概念図、第２〜４図は本発明の一
実施例を示す図であり、第２図はその回路構成図、第３
図はその図示平均有効圧を算出するプログラムを示すフ
ローチャート、第４図（ａｌ〜（ｄ＋はその作用を説明
するためのタイミングチャートである。 １・・・・・・筒内圧センサ（圧力検出手段）、３・・
・・・・コントロールユニット（第１サンプル手段、第
２サンプル手段、演算手段）、４・・・・・・容積検出
手段、 ５・・・・・・クランク角検出手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ａ）エンジンの燃焼圧力を検出する圧力検出手段と、 ｂ）エンジンの燃焼室の容積を検出する容積検出手段と
   、 ｃ）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、 ｄ）燃焼室容積が第１の所定量変化する毎に燃焼圧力を
   サンプリングする第１サンプル手段と、ｅ）所定のクラ
   ンク角範囲において、前記第１の所定量より小さい所定
   量変化毎に燃焼圧力をサンプリングする第２サンプル手
   段と、 ｆ）第１サンプル手段および第２サンプル手段の出力に
   基づいて図示平均有効圧を演算する演算手段と、 を備えたことを特徴とする内燃機関の図示有効圧力演算
   装置。