JPH0495838A - 内燃機関の筒内圧検出装置 - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は内燃機関の筒内圧検出装置に関し、詳しくは、
各気筒別に設けられた筒内圧検出手段の検出特性ばらつ
きを補償し得る装置に関する。

〈従来の技術〉 内燃機関の燃焼状態を把握する方法として、燃焼室内の
圧力（筒内圧）を検出することが一般に行われており、
そのための手段として、例えば特公昭４１−５１５４号
公報、ＳＡＥテクニカルペーパー７５０８８３号等に開
示されるように、圧電式センサによって筒内圧を検出す
るよう構成された装置や、歪み計式センサによって筒内
圧を検出する装置などかある。

そして、かかる筒内圧検出装置で検出された気筒別の筒
内圧に基づいて気筒別に失火判断を行ったり、また、筒
内圧に基づいて気筒別の平均有効圧Ｐｉを演算して、こ
の平均有効圧Ｐ１の変動から検出されるサージトルクに
よって点火時期やＥＧＲ量を修正したり、更に、実開昭
６２−１３２２５２号公報に開示されるように、前記平
均有効圧に基づいて燃料供給量を気筒別に補正して、気
筒間での空燃比ばらつきを改善したりすることか行われ
ている。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、筒内圧検出装置に用いられる各種のセン
サには、製造時の出力特性ばらつきが発生することか避
けられず、各気筒別にセンサを設けた場合に、実際には
全気筒同じ筒内圧であっても検出値か気筒間で異なる場
合かあり、気筒間の筒内圧偏差を精度良く検出すること
かできないという問題かあり、気筒毎の空燃比を均一化
する燃料供給補正制御や、サージトルクの検出を行おう
としても、所望の精度を確保することか困難であるとい
う問題かあった。

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、筒内圧
センサの特性ばらつきを吸収して、筒内圧検出値を気筒
間で精度良く比較できるようにすることを目的とする。

〈課題を解決するための手段〉 そのため本発明にかかる内燃機関の筒内圧検出装置は第
１図に示すように構成される。

第１図において、気筒別筒内圧検出手段は、内燃機関の
各気筒別にそれぞれ設けられて各気筒の筒内圧をそれぞ
れに検出する。

また、所定ピストン位置検出手段は、各気筒の圧縮行程
における点火前の所定ピストン位置を検出する。

そして、気筒別筒内圧サンプリング手段は、所定ピスト
ン位置検出手段で各気筒の圧縮行程における点火前の所
定ピストン位置か検出されたときの気筒別筒内圧検出手
段による当該気筒の筒内圧検出値をサンプリングする。

一方、吸入空気量パラメータ検出手段は、気筒別筒内圧
検出手段とは別に設けられ機関の吸入空気量に関与する
運転条件パラメータを検出し、基準筒内圧設定手段は、
この吸入空気量パラメータ検出手段で検出される機関の
吸入空気量に関与する運転条件パラメータに基づいて前
記所定ピストン位置における基準筒内圧を設定する。

気筒別筒内圧補正値設定手段は、基準筒内圧設定手段で
設定された基準筒内圧と気筒別筒内圧サンプリング手段
でサンプリングされた気筒別の筒内圧検出値とを比較し
、各気筒別に筒内圧検出値の補正値を設定する。

そして、筒内圧検出値補正手段は、前記気筒別筒内圧補
正値設定手段て各気筒別に設定された補正値に基づいて
気筒別筒内圧検出手段の筒内圧検出値を気筒別に補正し
、かかる補正結果を筒内圧の最終検出値として出力する
。

ここで、定常運転検出手段で機関の定常運転状態か検出
されているときのみ前記気筒別筒内圧サンプリング手段
による°筒内圧検出値の気筒別のサンプリングを許可す
る検出値サンプリング許可手段を設けることか好ましい
。

〈作用〉 かかる構成によると、各気筒の圧縮行程における点火前
の所定ピストン位置で筒内圧検出値か各気筒別にサンプ
リングされるから、該サンプリング値は、各気筒の空燃
比や点火時期に影響されることかないので、各気筒の吸
入空気量か均一であると仮定すれば、各気筒均−の筒内
圧となるはずである。従って、吸入空気量に関与する運
転条件パラメータに基づいて前記所定ピストン位置にお
ける基準筒内圧を設定し、これに対する各気筒別の検出
値を比較すれは、気筒別筒内圧検出手段の気筒間での検
出特性のばらつきを検出てき、前記基準筒内圧にそれぞ
れ一致するように補正値を設定することで、各気筒別に
設けられた気筒別筒内圧検出手段の検出特性ばらつきを
吸収できる。

また、機関の過渡運転時には、吸入空気量が不安定で、
所定ピストン位置で筒内圧の検出値をサンプリングして
も、気筒間において同じ条件下で検出値をサンプリング
したことにならない場合かあるので、機関の定常運転時
にのみ筒内圧検出値を気筒別にサンプリングするよう構
成すると良い。

〈実施例〉 以下に本発明の詳細な説明する。

一実施例を示す第２図において、４サイクル４気筒内燃
機関１には、エアクリーナ２．スロットルチャンバ３．
吸気マニホールド４を介して空気が吸入される。そして
、燃焼排気は、排気マニホールド５．排気ダクト６、三
元触媒７．マフラー８を介して大気中に排出される。

前記スロットルチャンバ３には、図示しないアクセルペ
ダルに連動して開閉するスロットル弁９が設けられてお
り、このスロットル弁９によって機関１の吸入空気量か
制御されるようになっている。

また、吸気マニホールド４の各ブランチ部には、各気筒
別に燃料を噴射供給するための電磁式燃料噴射弁１０ａ
〜１０ｄかそれぞれ装着されており、マイクロコンピュ
ータを内蔵したコントロールユニット１１からの噴射パ
ルス信号に応じてそれぞれ独立して開制御されるように
なっている。前記電磁式燃料噴射弁１０ａ〜１０ｄには
、図示しない燃料ポンプから圧送され、プレッシャレギ
ュレータで所定圧力に調整された燃料か供給されるよう
になっており、燃料噴射弁１０ａ〜１０ｄの開弁時間と
じて燃料噴射量が制御できるようにしである。

更に、各気筒（＃ｌ〜＃４）別に筒内圧を検出する気筒
別筒内圧検出手段としての筒内圧センサ１２ａ〜１２ｄ
を設けである。

尚、上記筒内圧センサ１２ａ〜１２ｄは、実開昭６３−
１７４３２号公報等に開示されるように点火栓の座金と
して装着される圧電式タイプのものてあっても良いが、
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センサの使用かより望ましい。

また、機関１の図示しないカム軸には、カム軸の回転を
介してクランク角を検出する所定ピストン位置検出手段
としてのクランク角センサ１３か設けられており、気筒
間の行程位相差に相当するクランク角１８０°毎（例え
ばＢ　Ｔ　Ｄ　Ｃ７０’毎）の基準角度信号ＲＥＦと、
単位クランク角毎の単位角度信号ＰＯ８とをそれぞれ出
力する。尚、前記基準角度信号ＲＥＦのうち、例えば＃
１気筒に対応する信号を他と区別てきるようにしてあり
、これにより、基準角度信号ＲＥＦを各気筒に対応させ
ることかできるようになっている。

更に、前記スロットル弁９には、該スロットル弁９の開
度ＴＶＯを検出するポテンショメータ式のスロットルセ
ンサ１４か付設されている。

また、前記スロットル弁９の上流側には、機関ｌの吸入
空気流量Ｑを検出する吸入空気量パラメータ検出手段と
してのエアフローメータ１５か設けられている。

コントロールユニット１１は、前述のように前記燃料噴
射弁１０ａ〜１０ｄによる燃料噴射量を制御すると共に
、前記筒内圧センサ１２ａ−１２ｄそれぞれからの検出
信号に基づいて失火診断やサージトルク検出や各気筒別
の平均有効圧の検出などを行うために、第３図〜第５図
のフローチャートに示すように各筒内圧センサ１２ａ〜
＋２ｄの検出ばらつきを吸収する気筒別補正値ＨＯ３１
ａ　ｖ−ＨＯ３４ａＶを設定し、該気筒別補正値ＨＯ３
１ａｖ〜ＨＯ３４ａｖに基づいて各筒内圧センサ１２ａ
〜１２ｄの検出値をそれぞれに補正設定するようになっ
ている。

尚、本実施例において、気箭別笥内圧すンプリング手段
、基準筒内圧設定手段、気筒別筒内圧補正値設定手段、
筒内圧検出値補正手段、検出値サンプリング許可手段と
しての機能は、コントロールユニット１１かソフトウェ
ア的に備えており、定常運転検出手段は、後述するよう
にスロットルセンサ１４とクランク角センサ１３とによ
って構成される。

第３図のフローチャートに示すプログラムは、各気筒の
圧縮行程中のＢＴＤＣ５０°の位置で割り込み実行され
るようになっており、本実施例では点火時期範囲をＢＴ
ＤＣＯ’〜４０°と仮定して、第３図のフローチャート
か圧縮行程中の点火前の所定ピストン位置で実行される
ものとする。

まず、ステップ１　（図中ではＳｌとしである。

以下同様）では、今回圧縮ＢＴＤＣ５０°である気筒に
設けられている筒内圧センサ１２ａ〜１２ｄの検出信号
をＡ／Ｄ変換して入力する。即ち、前記基準角度信号Ｒ
ＥＦ及び単位角度信号ＰＯ８に基づいて検出される１８
０°毎のサンプリングタイミング毎に各筒内圧センサ１
２ａ〜１２ｄの検出信号を点火順に従って順に入力する
ようになっている。

次のステップ２ては、機関ｌか過渡運転状態であるか否
かを判別する。具体的には、クランク角センサ１３から
の検出信号に基づいて算出される機関回転速度Ｎか略一
定で、かつ、スロットルセンサ１４で検出されるスロッ
トル弁開度ＴＶＯか略−定であるときを機関ｌの定常運
転状態であると見做す。

機関１か過渡運転状態であるときには、各気筒の吸入空
気量か不均一となることがあり、これによって筒内圧セ
ンサ１２ａ〜１２ｄて検出される筒内圧もセンサ間の検
出特性ばらつきとは関係なく、筒内圧センサ１２ａ〜１
２ｄの検出値にはらつきか発生し、検出特性ばらつきを
精度良く検出できないので、そのまま本プログラムを終
了させ、過渡運転による吸入空気量の変動に基づいて筒
内圧センサ１２ａ〜１２ｄの検出ばらつきか誤検出され
ることを防止する。

一方、機関１か定常運転状態であるときには、各気筒の
吸入空気量か略均−に安定しているものと見做すことか
でき、然も、点火前で筒内圧か点火時期や空燃比て変化
する燃焼圧に影響を受けないので、かかる状態で筒内圧
センサ１２ａ〜１２ｄによる検出値が所期値（基準筒内
圧）に対して差を有する場合には、かかる差のばらつき
か各筒内圧センサ１２ａ〜１２ｄの検出ばらつきを示す
ことになるから、以下のようにして前記検出ばらつきを
補正するための各気筒別（各筒内圧センサ１２ａ〜１２
ｄ別）の補正値を設定する。

ステップ３ては、今回圧縮ＢＴＤＣ５０°てあった気筒
が＃１〜＃４気筒のいずれてあったかを判別し、例えば
＃１気筒の圧縮ＢＴＤＣ５０°てあった場合には、ステ
ップ４へ進む。

ステップ４では、＃ｌ気笥の圧縮ＢＴＤＣ５０’でサン
プリングされたことになる今回ステップｌて入力した筒
内圧Ｐを基準筒内圧Ｐ　ｒｅｆで除算した値を、＃１気
筒に設けられた筒内圧センサ１２ａによる検出値として
ＨＯ３１にセットする。同様に、定常運転時に＃２〜＃
４気筒の圧縮ＢＴＤＣ５０°で筒内圧Ｐかサンプリング
されたときには、ステップ６、　８．１０でそれぞれに
補正係数ＨＯ３２〜ＨＯ８４か、Ｐｒｅｆ／Ｐとして設
定される。

前記補正係数ＨＯ３１〜ＨＯ３４の違いは、各筒内圧セ
ンサ１２ａ−１２ｄの検出特性ばらつきを示すことにな
り、かかる補正係数Ｆ（Ｏ３Ｉ〜ＨＯ３４を各筒内圧セ
ンサ１２ａ〜１２ｄの検出値に乗算することで、センサ
間での検出特性ばらつきを補正できることになる。

前記基準筒内圧Ｐ　ｒｅｆは、同一運転条件において各
筒内圧センサ１２ａ〜１２ｄの検出値を揃えるための目
標値であり、機関吸入空気量に関与する運転条件パラメ
ータを用いかかる目標値を運転条件毎のＢＴＤＣ５０°
における実際の筒内圧に略等しい値に設定させるために
、第４図又は第５図のフローチャートに示すプログラム
が実行される。

第４図のフローチャートに示すプログラムは、バックグ
ラウンド処理されるものであり、ステップ２１ては、吸
入空気量（機関負荷）を代表する値としての基本燃料噴
射量Ｔｐと、クランク角センサ１３からの検出信号に基
づいて算出される機関回転速度Ｎとによって区分される
運転領域毎に予め前記基準筒内圧Ｐ　ｒｅｆを記憶した
マツプから、現在の運転条件に対応する基準筒内圧Ｐ　
ｒｅｆ　　（Ｂ　ＴＤＣ５０°の筒内圧予測値）を検索
して求める。

即ち、機関１の吸入空気量に対する所定割合の燃料量で
あって吸入空気量相当値である基本燃料噴射量Ｔｐと機
関回転速度Ｎとから、そのときのＢＴＤＣ５０°におけ
る筒内圧か予測設定されるようにしである。前記基本燃
料噴射量Ｔｐは、エアフローメータ１５て検出される機
関１の吸入空気流量Ｑと、機関回転速度Ｎと、燃料噴射
弁１０ａ〜１０ｄの特性係数にとに基づいて、Ｔｐ−Ｋ
ＸＱ／Ｎとして演算される。

尚、本実施例では、エアフローメータ１５による吸入空
気流量Ｑを用いて基本燃料噴射量Ｔｐを演算させたか、
エアフローメータに代わる吸入空気量パラメータ検出手
段としてのブーストセンサによる検出結果を用いて演算
された基本燃料噴射量Ｔｐを用いても良く、また、可変
制御される吸気系の開口面積／機関回転速度Ｎなどの他
の機関負荷相当値であっても良い。

更に、エアフローメータ１５を備えるシステムにおいて
は、吸入空気流量Ｑに対応する基準筒内圧Ｐ　ｒｅｆを
記憶させたマツプを設けるようにしても良い。

第５図のフローチャートに示すプログラムも、第４図の
フローチャートに示すプログラムと同様にバックグラウ
ンド処理されるようになっており、前述の基準筒内圧Ｐ
　ｒｅｆかマツプからの検索により設定されたのに対し
演算による基準筒内圧Ｐ　ｒｅｆを行わせる。

ここでは、ステップ３１において、エアフローメータ１
５によって検出された吸入空気流量Ｑに所定係数Ｚを乗
算した値として基準筒内圧Ｐ　ｒｅｆを設定させている
。

即ち、そのときの吸入空気流量ＱからＢＴＤＣ５０°に
おける筒内圧を予測するものてあり、このように、吸入
空気流量Ｑの検出値に所定係数Ｚを乗算して基準筒内圧
Ｐ　ｒｅｆを設定させるようにすれば、メモリ容量か節
約できるため、エアフローメータ１５を備える機関にあ
っては、第４図のフローチャートに示すプログラムより
も第５図のフローチャートに示すプログラムによって基
準筒内圧Ｐ　ｒｅｆを設定させるようにすることか好ま
しい。

尚、前記基準筒内圧Ｐ　ｒｅｆは、筒内圧センサ１２ａ
〜１２ｄの検出特性ばらつきを補正するための基準であ
るから、絶対レベルの精度が要求されるものではない。

機関１の定常運転状態において、各気筒の圧縮ＢＴＤＣ
５０°で筒内圧Ｐをサンプリングし、そのときの運転条
件での圧縮ＢＴＤＣ５０°における基準筒内圧Ｐ　ｒｅ
ｆを吸入空気量に関与するパラメータにより上記のよう
にして求め、前記サンプリングされた筒内圧Ｐと前記基
準筒内圧Ｐ　ｒｅｆとの比として、各気筒別に筒内圧検
出値の補正係数ＨＯ８１〜ＨＯ３４を設定すると、補正
係数ＨＯ３Ｉ〜ＨＯ３４それぞれを加重平均することで
、補正係数ＨＯ３１〜ＨＯ３４の無用な変動を避け、該
加重平均値ＨＯ３１ａｖ−ＨＯ３４ａｖを実際に検出値
の補正に用いる補正係数として最終設定する（ステップ
５．　７．　９．１１）。

コントロールユニット１１は、各筒内圧センサ１２ａ〜
１２ｄによる検出値に、対応する補正値ＨＯ３１ａ　ｖ
−ＨＯ３４ａ　ｖを乗算して得た補正結果を、最終的な
検出値として用い、失火診断や平均有効圧Ｐｉの算出、
更に、機関出力トルクや吸入空気量の検出などを、かか
る気筒別に補正された筒内圧検出値に基づいて行う。

ここで、上記のように筒内圧センサ１２ａ〜１２ｄの検
出特性ばらつきか補正値ＨＯ３１ａｖ−ＨＯ３４ａｖに
よる補正で吸収されているので、各気筒別の筒内圧検出
値を精度良く比較することかてき、特に気筒別の空燃比
補正制御やサージトルクの検出精度か改善される。

尚、本実施例では４気筒機関において、圧縮ＢＴＤＣ５
０°で筒内圧をサンプリングするようにしたか、気筒数
やサンプリングタイミングを限定するものてないことは
明らかであり、また、補正値ＨＯ８１ａ　ｖ−ＨＯ３４
ａ　ｖによって補正された筒内圧の利用の仕方を限定す
るものでもない。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によると、各気筒別の筒内
圧を検出するときに、気筒間での検出特性ばらつきを吸
収することかできるようになるため、気筒別の筒内圧検
出値の比較精度か向上し、気筒別の筒内圧検出値を用い
た気筒別の空燃比補正やサージトルク検出などの割面の
精度が改善されるという効果かある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロック図、第２図は本発
明の一実施例を示すシステム概略図、第３図〜第５図は
それぞれ同上実施例における筒内圧検出値の補正値設定
制御を示すフローチャートである。 １・・・内燃機関　　９・・・スロットル弁　　１１・
・・コントロールユニット　　１２ａ〜１２ｄ・・・筒
内圧センサ　　１３・・・クランク角センサ　　１４・
・・スロットルセンサ　　１５・・・エアフローメータ
特許出願人　日本電子機器株式会社 代理人　弁理士　笹　島　富二雄 味

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）内燃機関の各気筒別にそれぞれ設けられて各気筒
   の筒内圧をそれぞれに検出する気筒別筒内圧検出手段と
   、 各気筒の圧縮行程における点火前の所定ピストン位置を
   検出する所定ピストン位置検出手段と、該所定ピストン
   位置検出手段で各気筒の圧縮行程における点火前の所定
   ピストン位置が検出されたときの前記気筒別筒内圧検出
   手段による当該気筒の筒内圧検出値をサンプリングする
   気筒別筒内圧サンプリング手段と、 前記気筒別筒内圧検出手段とは別に設けられ機関の吸入
   空気量に関与する運転条件パラメータを検出する吸入空
   気量パラメータ検出手段と、該吸入空気量パラメータ検
   出手段で検出される機関の吸入空気量に関与する運転条
   件パラメータに基づいて前記所定ピストン位置における
   基準筒内圧を設定する基準筒内圧設定手段と、 該基準筒内圧設定手段で設定された基準筒内圧と前記気
   筒別筒内圧サンプリング手段でサンプリングされた気筒
   別の筒内圧検出値とを比較し、各気筒別に筒内圧検出値
   の補正値を設定する気筒別筒内圧補正値設定手段と、 該気筒別筒内圧補正値設定手段で各気筒別に設定された
   補正値に基づいて気筒別筒内圧検出手段の筒内圧検出値
   を気筒別に補正し、該補正結果を筒内圧の最終検出値と
   して出力する筒内圧検出値補正手段と、 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. （２）機関の定常運転状態を検出する定常運転検出手段
   と、 該定常運転検出手段で機関の定常運転状態が検出されて
   いるときのみ前記気筒別筒内圧サンプリング手段による
   筒内圧検出値の気筒別のサンプリングを許可する検出値
   サンプリング許可手段と、を設けた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。