(57)【要約】【課題】筒内圧力検出装置において、高感度特性を確保すると共に低コスト化を図る。【解決手段】高出力型検知素子１１を適用し、この高出力型検知素子１１と直列にオフセット調整用抵抗器１２を接続すると共に、この高出力型検知素子１１と並列に抵抗値の異なる２つの感度調整用抵抗器１３，１４及び切換スイッチ１５，１６を接続し、ＥＣＵ１９が内燃機関の運転状態に応じて切換スイッチ１５，１６を操作して感度調整用抵抗器１３，１４の接続状態を切換可能とする。【選択図】        図１
2006010554.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
印加圧力に応じて抵抗値が変化する高出力型検知素子を用いて内燃機関の筒内圧力を検出する筒内圧力検出装置において、前記高出力型検知素子と直列にオフセット調整用抵抗器が接続されると共に、前記高出力型検知素子と並列に抵抗値の異なる複数の感度調整用抵抗器及び切換スイッチが接続され、前記内燃機関の運転状態に応じて前記切換スイッチにより前記複数の感度調整用抵抗器の接続状態を切換可能としたことを特徴とする筒内圧力検出装置。
【請求項２】
請求項１記載の筒内圧力検出装置において、前記複数の感度調整用抵抗器は、前記内燃機関の吸気行程及び排気行程の筒内圧力に対応する低圧検出用抵抗器と、前記内燃機関の圧縮行程及び燃焼行程の筒内圧力に対応する高圧検出用抵抗器とを有し、前記内燃機関の運転行程に応じて切り換えることを特徴とする筒内圧力検出装置。
【請求項３】
印加圧力に応じて抵抗値が変化する高出力型検知素子を用いて内燃機関の筒内圧力を検出する筒内圧力検出装置において、前記高出力型検知素子と直列にオフセット調整用抵抗器が接続されると共に、前記高出力型検知素子と並列に前記内燃機関の運転状態に応じて抵抗値を変更可能な感度調整用可変抵抗器が接続されたことを特徴とする筒内圧力検出装置。
【請求項４】
請求項３記載の筒内圧力検出装置において、前記感度調整用可変抵抗器は、前記内燃機関の吸気行程及び排気行程の筒内圧力に対応して抵抗値が小さくなるように変更される一方、前記内燃機関の圧縮行程及び燃焼行程の筒内圧力に対応して抵抗値が大きくなるように変更されることを特徴とする筒内圧力検出装置。
【請求項５】
印加圧力に応じて抵抗値が変化する高出力型検知素子を用いて内燃機関の筒内圧力を検出する筒内圧力検出装置において、前記高出力型検知素子と直列にオフセット調整用抵抗器が接続されると共に、前記高出力型検知素子と並列に感度調整用可変抵抗器が接続されたことを特徴とする筒内圧力検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の筒内圧力を検出する筒内圧力検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の制御システムでは、点火時期制御、空燃比制御、ノック制御を実行する上で、現在の内燃機関の燃焼状態を把握する必要があり、この内燃機関の燃焼状態を把握する方法として、燃焼室（シリンダ）内での燃焼ガスの圧力（以下、筒内圧力）を検出する方法がある。そして、この筒内圧力を検出するためのセンサとして筒内圧力センサが知られており、この筒内圧力センサは、一般的に、印加圧力に応じて抵抗値が変化する検知素子が用いられている。
【０００３】
図６は、従来の筒内圧センサにおけるブリッジ型検出回路図、図７は、従来の筒内圧センサにおける単ゲージ型検出回路図である。
【０００４】
従来の筒内圧センサにおけるブリッジ型検出回路において、図６に示すように、４つのゲージ抵抗器００１，００２，００３，００４がブリッジをなすように接続し、その入力側に定電流源００５を接続する一方、出力側にアンプ００６を接続している。従って、筒内圧力によりゲージ抵抗値が変化し、ゲージ抵抗器００１，００３の抵抗変化量をΔＲとすると、ゲージ抵抗器００２，００４の抵抗変化量は−ΔＲとなる。そのため、各ゲージ抵抗器００１，００２，００３，００４の抵抗値Ｒと、抵抗変化量ΔＲと、入力電圧ＶEに基づいて出力電圧Ｖ0を求められ、アンプ００６により増幅されて出力される。
【０００５】
また、従来の筒内圧センサにおける単ゲージ型検出回路において、図７に示すように、可変抵抗器０１１の入力側に定電流源０１２を接続する一方、出力側にアンプ０１３を接続している。従って、筒内圧力により可変抵抗器０１１のゲージ抵抗値が変化し、この抵抗値Ｒと、抵抗変化量ΔＲと、入力電圧ＶEに基づいて出力電圧Ｖ0を求められ、アンプ０１３により増幅されて出力される。
【０００６】
なお、従来の筒内圧力センサとしては、例えば、下記特許文献１に記載されたものがある。
【０００７】
【特許文献１】実開平８−２６１８５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところが、上述した図６及び図７に示す従来の筒内圧力センサにあっては、検出した出力電圧Ｖ0が低出力であるためにアンプ００６，０１３により増幅する必要があり、高コスト化を招いている。そこで、検出素子として、高感度特性を有する高出力型検出素子を利用し、筒内圧力を電圧として検出とすることが考えられている。しかし、この高出力型検出素子は、素子の特性のばらつき、ハウジング機械加工のばらつき、組立公差のばらつきなどの複数の要因により高いセンサ特性を確保することが困難となっている。
【０００９】
本発明は、このような問題を解決するためのものであって、高感度特性を確保すると共に低コスト化を図った筒内圧力検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の筒内圧力検出装置は、印加圧力に応じて抵抗値が変化する高出力型検知素子を用いて内燃機関の筒内圧力を検出する筒内圧力検出装置において、前記高出力型検知素子と直列にオフセット調整用抵抗器が接続されると共に、前記高出力型検知素子と並列に抵抗値の異なる複数の感度調整用抵抗器及び切換スイッチが接続され、前記内燃機関の運転状態に応じて前記切換スイッチにより前記複数の感度調整用抵抗器の接続状態を切換可能としたことを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の筒内圧力検出装置では、前記複数の感度調整用抵抗器は、前記内燃機関の吸気行程及び排気行程の筒内圧力に対応する低圧検出用抵抗器と、前記内燃機関の圧縮行程及び燃焼行程の筒内圧力に対応する高圧検出用抵抗器とを有し、前記内燃機関の運転行程に応じて切り換えることを特徴としている。
【００１２】
また、本発明の筒内圧力検出装置は、印加圧力に応じて抵抗値が変化する高出力型検知素子を用いて内燃機関の筒内圧力を検出する筒内圧力検出装置において、前記高出力型検知素子と直列にオフセット調整用抵抗器が接続されると共に、前記高出力型検知素子と並列に前記内燃機関の運転状態に応じて抵抗値を変更可能な感度調整用可変抵抗器が接続されたことを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の筒内圧力検出装置では、前記感度調整用可変抵抗器は、前記内燃機関の吸気行程及び排気行程の筒内圧力に対応して抵抗値が小さくなるように変更される一方、前記内燃機関の圧縮行程及び燃焼行程の筒内圧力に対応して抵抗値が大きくなるように変更されることを特徴としている。
【００１４】
また、本発明の筒内圧力検出装置は、印加圧力に応じて抵抗値が変化する高出力型検知素子を用いて内燃機関の筒内圧力を検出する筒内圧力検出装置において、前記高出力型検知素子と直列にオフセット調整用抵抗器が接続されると共に、前記高出力型検知素子と並列に感度調整用可変抵抗器が接続されたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の筒内圧力検出装置によれば、高出力型検知素子と直列にオフセット調整用抵抗器を接続すると共に、高出力型検知素子と並列に抵抗値の異なる複数の感度調整用抵抗器及び切換スイッチを接続し、内燃機関の運転状態に応じて切換スイッチにより複数の感度調整用抵抗器の接続状態を切換可能としたので、内燃機関の運転状態に応じて適正な抵抗値を有する感度調整用抵抗器が接続されることとなり、筒内圧力の特定の領域の感度を上げることで検出精度を向上して高感度特性を確保することができると共に、アンプやフィルタ等を不要として低コスト化を図ることができる。
【００１６】
また、本発明の筒内圧力検出装置によれば、高出力型検知素子と直列にオフセット調整用抵抗器が接続すると共に、高出力型検知素子と並列に内燃機関の運転状態に応じて抵抗値を変更可能な感度調整用可変抵抗器を接続したので、感度調整用可変抵抗器の抵抗値が内燃機関の運転状態に応じて適正なものとなることとなり、筒内圧力の特定の領域の感度を上げることで検出精度を向上して高感度特性を確保することができると共に、アンプやフィルタ等を不要として低コスト化を図ることができる。
【００１７】
また、本発明の筒内圧力検出装置によれば、高出力型検知素子と直列にオフセット調整用抵抗器を接続すると共に、高出力型検知素子と並列に感度調整用可変抵抗器を接続したので、検出値のオフセットとばらつきが抑制されることとなり、高感度特性を確保することができると共に、アンプやフィルタ等を不要として低コスト化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に、本発明にかかる筒内圧力検出装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００１９】
図１は、本発明の実施例１に係る筒内圧力検出装置を表す回路図、図２は、実施例１の筒内圧力検出装置における感度調整結果を表すグラフである。
【００２０】
実施例１の筒内圧力検出装置は、内燃機関の燃焼室に装着されてこの燃焼室（シリンダ）内での燃焼ガスの圧力、つまり、筒内圧力を常時検出するものであり、検出した筒内圧力は、点火時期制御、空燃比制御、ノック制御などに利用される。そして、この筒内圧力検出装置は、印加圧力、つまり、筒内圧力に応じて抵抗値が変化する高出力型検知素子を用いてこの筒内圧力を検出する構成となっている。
【００２１】
この実施例１の筒内圧力検出装置の回路において、図１に示すように、高出力型検知素子１１と直列にオフセット調整用抵抗器１２が接続されると共に、この高出力型検知素子１１と並列に抵抗値の異なる２つの感度調整用抵抗器１３，１４及び切換スイッチ１５，１６が接続されている。そして、オフセット調整用抵抗器１２の入力側に定電流源１７が接続される一方、出力側にＡ／Ｄ変換器１８を介して電子制御ユニット（ＥＣＵ）１９が接続されている。
【００２２】
高出力型検知素子１１は、抵抗変化型のメサ型検知素子であって、圧力伝達部材及びダイアフラムを介して燃焼室に露出しており、筒内圧力に応じてその抵抗値Ｒ＋ΔＲが変化する。オフセット調整用抵抗器１２は、高出力型検知素子１１（Ｒs）の出力が増加側あるいは減少側にオフセットしたときに、適正位置に調整するものである。また、各感度調整用抵抗器１３，１４は、高出力型検知素子１１の出力が増加側あるいは減少側にばらついたときに、適正位置に調整するものであり、内燃機関の運転状態に応じて切換可能となっている。
【００２３】
即ち、感度調整用抵抗器１３は、内燃機関の吸気行程及び排気行程の筒内圧力に対応する低圧検出用抵抗器であって、感度調整用抵抗器１４は、内燃機関の圧縮行程及び燃焼行程の筒内圧力に対応する高圧検出用抵抗器である。通常、内燃機関の吸気行程及び排気行程での筒内圧力に比べて、圧縮行程及び燃焼行程での筒内圧力が高くなるものであり、感度調整用抵抗器１３の抵抗値Ｒt1が小さく設定され、感度調整用抵抗器１４の抵抗値Ｒt2が大きく設定されている。
【００２４】
そして、ＥＣＵ１９には、クランク角センサからクランク角度が常時入力されており、ＥＣＵ１９は、このクランク角度に応じて切換スイッチ１５，１６を操作することで、各感度調整用抵抗器１３，１４の接続状態を切換える。即ち、内燃機関の吸気行程及び排気行程では、切換スイッチ１３のみを閉じて感度調整用抵抗器１３を接続状態とする一方、内燃機関の圧縮行程及び燃焼行程では、切換スイッチ１４のみを閉じて感度調整用抵抗器１４を接続状態とする。
【００２５】
従って、筒内圧力により高出力型検知素子１１の抵抗値が変化し、その出力がＡ／Ｄ変換器１８を介してＥＣＵ１９に入力する。このＥＣＵ１９は、高出力型検知素子１１の抵抗値Ｒと、抵抗変化量ΔＲと、入力電圧ＶEに基づいて出力電圧Ｖ0を求めることができる。この場合、本実施例の筒内圧力検出装置は、アンプレスで、４００〜５００ｍＶの出力を得る高感度特性を確保することができる。
【００２６】
ところが、高出力型検出素子１１は、素子の特性のばらつき、ハウジング機械加工のばらつき、組立公差のばらつきなどの複数の要因により出力にオフセットやばらつきが発生する。そこで、本実施例では、高出力型検出素子１１の出力をオフセット調整用抵抗器１２及び感度調整用抵抗器１３，１４により調整可能となっている。
【００２７】
図２に示すように、高出力型検出素子１１の出力Ｃ0が減少側にオフセットした出力Ｃ1は、オフセット調整用抵抗器１２（Ｒs）を接続することで適正に調整することができる。また、高出力型検出素子１１の出力Ｃ0がばらついた出力Ｃ2は、感度調整用抵抗器１３，１４（Ｒt）を接続することで適正に調整することができる。更に、高出力型検出素子１１の出力Ｃ0が減少側にオフセットすると共にばらついた出力Ｃ3は、オフセット調整用抵抗器１２（Ｒs）及び感度調整用抵抗器１３，１４（Ｒt）を接続することで適正に調整することができる。
【００２８】
このように実施例１の筒内圧力検出装置にあっては、高出力型検知素子１１を適用し、この高出力型検知素子１１と直列にオフセット調整用抵抗器１２を接続すると共に、この高出力型検知素子１１と並列に抵抗値の異なる２つの感度調整用抵抗器１３，１４及び切換スイッチ１５，１６を接続し、ＥＣＵ１９が内燃機関の運転状態に応じて切換スイッチ１５，１６を操作して感度調整用抵抗器１３，１４の接続状態を切換可能としている。
【００２９】
従って、高出力型検出素子１１のオフセットした出力をオフセット調整用抵抗器１２により調整することができると共に、ばらついた出力を感度調整用抵抗器１３，１４により調整することができ、高出力型検出素子１１の検出精度を向上することができると共に、内燃機関の運転状態に応じて適正な抵抗値を選択することとなり、筒内圧力の特定の領域の感度を上げることで検出精度を向上して高感度特性を確保することができると共に、アンプやフィルタ等を不要として低コスト化を図ることができる。
【００３０】
また、一方の感度調整用抵抗器１３を、内燃機関の吸気行程及び排気行程の筒内圧力に対応する低圧検出用抵抗器とし、感度調整用抵抗器１４を、内燃機関の圧縮行程及び燃焼行程の筒内圧力に対応する高圧検出用抵抗器としている。従って、比較的筒内圧力の低い吸気行程及び排気行程では、抵抗値の低い感度調整用抵抗器１３を接続し、比較的筒内圧力の高い圧縮行程及び燃焼行程では、抵抗値の高い感度調整用抵抗器１４を接続することとなり、各行程で必要な領域の筒内圧力の感度を上げることができ、高感度特性を確保することができると共に、目標に対する追従性を向上することができる。
【００３１】
なお、上述した実施例１では、運転状態に応じた２つの感度調整用抵抗器１３，１４を用いたが、この数は２つ限るものではなく、例えば、吸気行程、排気行程、圧縮行程、燃焼行程ごとに４つの感度調整用抵抗器を用いても良く、または、エンジンの運転状態に応じて筒内圧力の大きさに基づいて複数の領域に分割して各領域ごとに感度調整用抵抗器を設けても良い。
【実施例２】
【００３２】
図３は、本発明の実施例２に係る筒内圧力検出装置を表す回路図である。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００３３】
実施例２の筒内圧力検出装置の回路において、図３に示すように、高出力型検知素子１１と直列にオフセット調整用抵抗器１２が接続されると共に、この高出力型検知素子１１と並列に感度調整用可変抵抗器２１が接続されている。そして、オフセット調整用抵抗器１２の入力側に定電流源１７が接続される一方、出力側にＡ／Ｄ変換器１８を介して電子制御ユニット（ＥＣＵ）１９が接続されている。
【００３４】
この感度調整用可変抵抗器２１は、高出力型検知素子１１の出力が増加側あるいは減少側にばらついたときに、適正位置に調整するものであり、内燃機関の運転状態に応じて抵抗値が変更可能となっている。即ち、内燃機関の吸気行程及び排気行程では、筒内圧力が比較的低圧であるために感度調整用可変抵抗器２１の抵抗値が小さくなる一方、内燃機関の圧縮行程及び燃焼行程では、筒内圧力が比較的高圧であるために感度調整用可変抵抗器２１の抵抗値が大きくなる。
【００３５】
従って、筒内圧力により高出力型検知素子１１の抵抗値が変化し、その出力がＡ／Ｄ変換器１８を介してＥＣＵ１９に入力する。このとき、高出力型検出素子１１の出力のオフセットがオフセット調整用抵抗器１２により調整されると共に、出力のばらつきが感度調整用可変抵抗器２１により調整される。そして、ＥＣＵ１９は、高出力型検知素子１１の抵抗値Ｒと、抵抗変化量ΔＲと、入力電圧ＶEに基づいて出力電圧Ｖ0を求めることができる。
【００３６】
このように実施例２の筒内圧力検出装置にあっては、高出力型検知素子１１を適用し、この高出力型検知素子１１と直列にオフセット調整用抵抗器１２を接続すると共に、この高出力型検知素子１１と並列に感度調整用可変抵抗器２１を接続し、この感度調整用可変抵抗器２１は内燃機関の運転状態に応じて抵抗値が変更可能となっている。
【００３７】
従って、高出力型検出素子１１のオフセットした出力をオフセット調整用抵抗器１２により調整することができると共に、ばらついた出力を感度調整用可変抵抗器２１により調整することができ、高出力型検出素子１１の検出精度を向上することができると共に、内燃機関の運転状態に応じて適正な抵抗値が選択されることとなり、筒内圧力の特定の領域の感度を上げることで検出精度を向上して高感度特性を確保することができると共に、アンプやフィルタ等を不要として低コスト化を図ることができる。
【実施例３】
【００３８】
図４は、本発明の実施例３に係る筒内圧力検出装置を表す回路図、図５は、実施例３の筒内圧力検出装置の変形例を表す回路図である。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００３９】
実施例３では、図４に示すように、例えば、実施例１で説明した高出力型検知素子１１とオフセット調整用抵抗器１２と感度調整用抵抗器１３，１４及び切換スイッチ１５，１６とから構成される筒内圧力センサ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄが、それぞれ内燃機関の各燃焼室に設けられている。そして、各筒内圧力センサ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ及び選択スイッチ３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄが並列状態に接続されると共に、入力側に定電流源１７が接続され、出力側にＥＣＵ１９が接続されている。
【００４０】
また、実施例３の変形例では、図５に示すように、例えば、実施例１で説明した高出力型検知素子１１とオフセット調整用抵抗器１２と感度調整用抵抗器１３，１４及び切換スイッチ１５，１６とから構成される筒内圧力センサ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄが、それぞれ内燃機関の各燃焼室に設けられている。そして、各筒内圧力センサ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄが直列状態に接続されると共に、選択スイッチ３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄが並列状態に接続され、また、入力側に定電流源１７が接続され、出力側にＥＣＵ１９が接続されている。
【００４１】
従って、ＥＣＵ１９は、所定のタイミングで選択スイッチ３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄを開閉操作することで、筒内圧力センサ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄのいずれかを駆動し、内燃機関の運転状態における必要な時期の筒内圧力を検出することができる。
【００４２】
このように実施例３の筒内圧力検出装置にあっては、筒内圧力センサ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄを並列状態または直列状態に接続すると共に、入力側に定電流源１７を接続して出力側にＥＣＵ１９を接続している。従って、一つの定電流源１７により複数の筒内圧力センサ３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄを駆動することができ、部品点数を減少して低コスト化を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
以上のように、本発明にかかる筒内圧力検出装置は、内燃機関の運転状態に応じて抵抗値が変更される感度調整用抵抗器を高出力型検知素子と並列に接続することで、高感度特性の確保と低コスト化を両立されるものであり、全ての内燃機関の筒内圧力検出装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施例１に係る筒内圧力検出装置を表す回路図である。
【図２】実施例１の筒内圧力検出装置における感度調整結果を表すグラフである。
【図３】本発明の実施例２に係る筒内圧力検出装置を表す回路図である。
【図４】本発明の実施例３に係る筒内圧力検出装置を表す回路図である。
【図５】実施例３の筒内圧力検出装置の変形例を表す回路図である。
【図６】従来の筒内圧センサにおけるブリッジ型検出回路図である。
【図７】従来の筒内圧センサにおける単ゲージ型検出回路図である。
【符号の説明】
【００４５】
１１  高出力型検知素子
１２  オフセット調整用抵抗器
１３，１４  感度調整用抵抗器
１５，１６  切換スイッチ
１７  定電流源
１９  電子制御ユニット（ＥＣＵ）
２１感度調整用可変抵抗器
３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ  筒内圧力センサ
３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ  選択スイッチ
【図１】
2006010554.tif 000003
【図２】
2006010554.tif 000004
【図３】
2006010554.tif 000005
【図４】
2006010554.tif 000006
【図５】
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【図６】
2006010554.tif 000008
【図７】
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