JPH0972809A

JPH0972809A - 内燃機関の燃焼圧検出装置

Info

Publication number: JPH0972809A
Application number: JP23050195A
Authority: JP
Inventors: Naomi Tomizawa; 尚己冨澤
Original assignee: Unisia Jecs Corp
Current assignee: Hitachi Unisia Automotive Ltd
Priority date: 1995-09-07
Filing date: 1995-09-07
Publication date: 1997-03-18

Abstract

(57)【要約】【課題】気筒間における燃焼圧検出値のばらつきを補正
して、全気筒トータルでの燃焼圧変動を精度良く検出す
る。【解決手段】所定の運転条件において（Ｓ１）、各気筒
毎に設けられた筒内圧センサで検出された燃焼圧をそれ
ぞれ所定の積分区間で積分して、気筒別に燃焼圧積分値
Ｐｉ（＃ｎ）を求める（Ｓ２）。次いで、前記積分値Ｐ
ｉ（＃ｎ）の気筒別の平均値Ｐｉav（＃ｎ）を算出する
一方（Ｓ３）、該平均値Ｐｉav（＃ｎ）に基づいて全気
筒における積分値Ｐｉの平均値Ｐｉavを求める（Ｓ
４）。そして、前記気筒別の平均値Ｐｉav（＃ｎ）と、
全気筒における平均値Ｐｉavとの偏差に基づいて、各気
筒別の補正値Ｌ（＃ｎ）を設定する（Ｓ５）。ここで、
前記補正値Ｌ（＃ｎ）によって各気筒別の積分値Ｐｉ
（＃ｎ）を補正設定して（Ｓ６）、全気筒トータルでの
燃焼圧変動を算出する（Ｓ７）。

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燃焼圧検
出装置に関し、詳しくは、各気筒毎に設けられる燃焼圧
検出手段の検出ばらつきを補正する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、機関の出力変動を検出し、か
かる検出結果に基づいて空燃比や点火時期を燃焼安定限
界にまで調整することが行われていた。具体的には、各
気筒別に設けた燃焼圧センサ（燃焼圧検出手段）に基づ
いて機関出力変動（全気筒トータルでの燃焼圧の変動
率）を演算し、該変動率が所定値（燃焼安定限界）より
も大きくならない範囲で、空燃比をリーン化し、また、
点火時期を遅角（リタード）させる構成となっていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記燃焼圧
センサの出力特性にばらつきがあると、各気筒別に検出
される燃焼圧にばらつきが生じるために、たとえ気筒毎
には燃焼が安定していても、気筒間における燃焼圧検出
値のばらつきを、燃焼安定性の悪化として誤検出し、実
際には燃焼安定限界に達していないのに、空燃比のリー
ン化，点火時期の遅角が進められなくなってしまう場合
があった（図４参照）。

【０００４】特に、リング状の圧電素子を点火栓の座金
として装着し、点火栓の締付け荷重に対する相対圧とし
て燃焼圧を検出するセンサを用いる場合には、センサ自
体のばらつきに加えて、前記締付け荷重のばらつきによ
って、センサ間で出力特性に大きなばらつきが生じる惧
れがあり、空燃比や点火時期を燃焼安定限界にまで精度
良く制御することができなくなる可能性があった。

【０００５】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、各気筒毎に設けられる燃焼圧検出手段の検出ばら
つきを補正し得る燃焼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、
燃焼圧検出手段は、機関の各気筒別に燃焼圧を検出す
る。また、補正値設定手段は、所定の運転条件において
前記燃焼圧検出手段で検出された各気筒別の燃焼圧に基
づいて、各気筒での燃焼圧検出値を略同一とすべく各気
筒別に燃焼圧検出値の補正値を設定する。

【０００７】そして、燃焼圧補正手段は、前記燃焼圧検
出手段で検出された各気筒別の燃焼圧を前記補正値設定
手段で設定された対応する補正値に基づいてそれぞれ補
正設定して最終的な検出結果として出力する。かかる構
成によると、所定の運転条件において検出される各気筒
別の燃焼圧のばらつきを、燃焼圧検出手段の検出ばらつ
きであると見做し、最終的な検出結果として各気筒同一
の燃焼圧が出力されるように、各気筒別に補正値を設定
する。

【０００８】請求項２記載の発明では、前記補正値設定
手段における前記所定の運転条件が、機関のアイドル運
転時と走行抵抗が一定である運転時とのいずれか一方で
ある構成とした。かかる構成によると、機関のアイドル
運転時や走行抵抗が一定である運転時には燃焼圧が安定
するので、燃焼圧検出手段の検出ばらつきを精度良く特
定でき、以て、補正値を精度良く設定することが可能と
なる。

【０００９】請求項３記載の発明では、前記補正値設定
手段における前記所定の運転条件が、各気筒における点
火時期及び空燃比が同一である運転条件である構成とし
た。かかる構成によると、各気筒間における点火時期又
は／及び空燃比の違いによる燃焼圧のばらつきが、燃焼
圧検出手段の検出ばらつきとして検出されてしまうこと
を回避できる。

【００１０】請求項４記載の発明では、前記補正値設定
手段が、前記燃焼圧検出手段により検出される各気筒別
の燃焼圧を、所定の積分区間においてそれぞれに積分
し、この各気筒別の燃焼圧積分値に基づき各気筒別の補
正値を設定する構成とした。かかる構成によると、燃焼
圧を所定の積分区間で積分することで、燃焼圧検出手段
の検出信号にノイズが重畳しても、かかるノイズによっ
て補正値が誤設定されてしまうことを抑止できる。

【００１１】請求項５記載の発明では、前記補正値設定
手段が、各気筒別に前記燃焼圧積分値の平均値を求める
と共に、該各気筒別の平均値に基づいて全気筒における
燃焼圧積分値の平均値を求め、各気筒別の平均値と全気
筒における平均値との偏差に基づいて各気筒別の補正値
を設定する構成とした。かかる構成によると、各気筒別
の燃焼圧積分値を平均化することで、各気筒における燃
焼サイクル毎の燃焼圧ばらつきの影響を抑止でき、ま
た、かかる気筒毎に求めた平均値に基づいて全気筒の積
分値平均値を求めることで、目標とする燃焼圧積分値を
精度良く設定でき、前記気筒別の平均値と全気筒におけ
る平均値との偏差に基づいて補正値を設定することで、
各気筒別の補正値を精度良く設定できる。

【００１２】

【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。

【００１３】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
子制御によって所定空燃比の混合気が形成される。ここ
で、前記各気筒別に設けられる燃料噴射弁６を個別に制
御することで、各気筒別に異なる空燃比の混合気を形成
させることが可能となっている。

【００１４】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。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。

【００１５】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直接的に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ＴＶ
Ｏ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。

【００１６】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
（燃焼圧検出手段）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燃焼圧を検出するセンサで
あり、各気筒の点火栓８毎に装着することで各気筒別に
筒内圧Ｐ（燃焼圧）が検出できるようになっている。
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。

【００１７】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。

【００１８】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、所定空燃
比の混合気を形成させる。

【００１９】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からの検出信号に基づいて燃焼状態の
検出を行うが、前記筒内圧センサ16のばらつき（センサ
自体のばらつき及び締付け荷重のばらつきによる出力ば
らつきを含む）を、図３のフローチャートに示すように
して補正する構成としてある。尚、前記コントロールユ
ニット11は、前記図３のフローチャートに示すように、
補正値設定手段及び燃焼圧補正手段としての機能を有す
る。

【００２０】図３のフローチャートにおいて、ステップ
１（図中ではＳ１としてある。以下同様）では、センサ
ばらつきの学習を行う所定の運転条件であるか否かを判
別する。前記所定の運転条件としては、燃焼圧が安定す
るアイドル運転時又は走行抵抗が一定の運転時であっ
て、かつ、各気筒の点火時期及び空燃比（燃料噴射量）
が同一である運転時とすることが好ましい。尚、気筒別
の燃焼圧検出に基づいて気筒別に点火時期及び燃料噴射
量を個別に制御する構成の場合には、ばらつき学習のた
めに強制的に点火時期及び空燃比（燃料噴射量）を、各
気筒同一とすれば良い。

【００２１】前記所定の運転条件である場合には、ステ
ップ２へ進み、各気筒に設けられた筒内圧センサ16の検
出信号をそれぞれＡ／Ｄ変換して読み込み、該読み込ん
だ筒内圧を各気筒別に所定の積分区間（例えば圧縮ＴＤ
Ｃ〜ＡＴＤＣ100 °）で積分して、各気筒別に積分値Ｐ
ｉ（＃１）〜Ｐｉ（＃ｎ）を得る。ステップ３では、各
気筒別の積分値Ｐｉ（＃１）〜Ｐｉ（＃ｎ）それぞれに
ついて平均値Ｐｉav（＃１）〜Ｐｉav（＃ｎ）を求め
る。

【００２２】

【数１】

【００２３】ステップ４では、前記各気筒別の平均値Ｐ
ｉav（＃１）〜Ｐｉav（＃ｎ）の平均値Ｐｉavを、全気
筒における平均値として求める。Ｐｉav＝｛Ｐｉav（＃１）＋Ｐｉav（＃２）・・・＋Ｐｉav（＃ｎ）｝／ｎステップ５では、前記各気筒別の平均値Ｐｉav（＃１）
〜Ｐｉav（＃ｎ）と、全気筒における平均値Ｐｉavとの
偏差をそれぞれに算出し、各気筒別の補正値Ｌ（＃１）
〜Ｌ（＃ｎ）を設定する。

【００２４】Ｌ（＃１）＝−｛Ｐｉav（＃１）−Ｐｉav｝Ｌ（＃２）＝−｛Ｐｉav（＃２）−Ｐｉav｝：：Ｌ（＃ｎ）＝−｛Ｐｉav（＃ｎ）−Ｐｉav｝前記補正値Ｌ（＃１）〜Ｌ（＃ｎ）は、上式によって、
各気筒別の積分値Ｐｉ（＃１）〜Ｐｉ（＃ｎ）を、全気
筒における平均値Ｐｉavに一致させるように設定される
ことになる。

【００２５】ステップ６では、前記設定された各気筒別
の補正値Ｌ（＃１）〜Ｌ（＃ｎ）に基づいて、前記各気
筒別の積分値Ｐｉ（＃１）〜Ｐｉ（＃ｎ）を補正設定
し、該補正結果を最終的な検出結果として出力する。Ｐｉ（＃１）＝Ｐｉ（＃１）＋Ｌ（＃１）Ｐｉ（＃２）＝Ｐｉ（＃２）＋Ｌ（＃２）：：Ｐｉ（＃ｎ）＝Ｐｉ（＃ｎ）＋Ｌ（＃ｎ）前記補正値Ｌ（＃１）〜Ｌ（＃ｎ）で補正設定された各
気筒別の積分値Ｐｉ（＃１）〜Ｐｉ（＃ｎ）に基づい
て、全気筒トータルでの燃焼圧変動（機関出力変動）を
算出する構成とすれば、気筒間における筒内圧センサ16
のばらつきによって燃焼圧変動を誤判定してしまうこと
を回避できる。

【００２６】ステップ７では、前記全気筒トータルでの
燃焼圧変動ΔΣＰｉを、例えば以下のようにして算出す
る。 ΣＰｉ＝｛Ｐｉ（＃１）＋Ｐｉ（＃２）＋・・・＋Ｐｉ（＃ｎ）｝／ｎ ΔΣＰｉ＝ΣＰｉ／ΣＰｉ_-1 尚、前記ΣＰｉ_-1は、積分値平均値ΣＰｉの前回値を示
す。

【００２７】ここで、前記燃焼圧変動ΔΣＰｉが許容レ
ベルを越えない範囲で、点火時期をリタードし、また、
空燃比をリーン化することで、機関安定性を損なうこと
なく排気性状，燃費の向上を図ることができる。そし
て、前記ΣＰｉの演算に用いる各気筒毎の積分値Ｐｉ
（＃ｎ）は検出ばらつきを補正された値であるから、検
出ばらつきを燃焼圧変動と誤判断してリタード，リーン
化が進められなくなることがなく、最大限のリタード代
及びリーン化代が得られる。

【００２８】

【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、所定の運転条件において検出された各気筒
別の燃焼圧のばらつきに基づいて、燃焼圧検出値を各気
筒で揃えるように各気筒別に燃焼圧補正値を設定するの
で、燃焼圧検出手段の検出ばらつきによる検出値のばら
つきが補正され、以て、全気筒トータルでの燃焼圧変動
を高精度に検出できるようになるという効果がある。

【００２９】請求項２記載の発明によると、燃焼圧が安
定する運転条件において、燃焼圧検出手段の検出ばらつ
きを精度良く特定でき、以て、補正値を精度良く設定す
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、各気筒間における点火時期又は／及び空燃比
の違いによる燃焼圧のばらつきが、燃焼圧検出手段の検
出ばらつきとして検出されることがなく、各気筒別の補
正値を高精度に設定できるという効果がある。

【００３０】請求項４記載の発明によると、燃焼圧を所
定の積分区間で積分することで、燃焼圧検出手段の検出
信号にノイズが重畳しても、かかるノイズが大きく影響
して補正値が誤設定されてしまうことを回避できるとい
う効果がある。請求項５記載の発明によると、各気筒に
おける燃焼サイクル毎の燃焼圧ばらつきの影響を抑止で
きると共に、目標とする燃焼圧積分値を精度良く設定で
き、以て、各気筒別の補正値を精度良く設定できるとい
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】実施の形態における燃焼圧検出の様子を示すフ
ローチャート。

【図４】燃焼圧検出のばらつきの様子を示す図。

【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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０１Ｍ 15/00 Ｇ０１Ｍ 15/00 Ｚ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】機関の各気筒別に燃焼圧を検出する燃焼圧
検出手段と、所定の運転条件において前記燃焼圧検出手段で検出され
た各気筒別の燃焼圧に基づいて、各気筒での燃焼圧検出
値を略同一とすべく各気筒別に燃焼圧検出値の補正値を
設定する補正値設定手段と、前記燃焼圧検出手段で検出された各気筒別の燃焼圧を前
記補正値設定手段で設定された対応する補正値に基づい
てそれぞれ補正設定して最終的な検出結果として出力す
る燃焼圧補正手段と、を含んで構成されたことを特徴とする内燃機関の燃焼圧
検出装置。
【請求項２】前記補正値設定手段における前記所定の運
転条件が、機関のアイドル運転時と走行抵抗が一定であ
る運転時とのいずれか一方であることを特徴とする請求
項１記載の内燃機関の燃焼圧検出装置。
【請求項３】前記補正値設定手段における前記所定の運
転条件が、各気筒における点火時期及び空燃比が同一で
ある運転条件であることを特徴とする請求項１又は２に
記載の内燃機関の燃焼圧検出装置。
【請求項４】前記補正値設定手段が、前記燃焼圧検出手
段により検出される各気筒別の燃焼圧を、所定の積分区
間においてそれぞれに積分し、この各気筒別の燃焼圧積
分値に基づき各気筒別の補正値を設定することを特徴と
する請求項１〜３のいずれか１つに記載の内燃機関の燃
焼圧検出装置。
【請求項５】前記補正値設定手段が、各気筒別に前記燃
焼圧積分値の平均値を求めると共に、該各気筒別の平均
値に基づいて全気筒における燃焼圧積分値の平均値を求
め、各気筒別の平均値と全気筒における平均値との偏差
に基づいて各気筒別の補正値を設定することを特徴とす
る請求項４記載の内燃機関の燃焼圧検出装置。