(57)【要約】    【課題】  筒内圧センサの出力を精度よく補正し、正確な検出筒内圧を得ることができる内燃機関の筒内圧検出装置を提供する。    【解決手段】  機関が停止し、筒内圧が大気圧近傍にあるときの筒内圧センサ出力が、低圧側基準圧ＰＣＬに対応する低圧側筒内圧ＰＣＹＬＳｉＬ（ｉ＝１〜４）として記憶される。機関のクランキング中であって機関回転数ＮＥが所定範囲（ＮＥＬ，ＮＥＨ）内にあるときに、圧縮行程における筒内圧センサの出力が、高圧側基準圧ＰＣＨに対応する高圧側筒内圧ＰＣＹＬＳｉＨとして記憶される（Ｓ２３，Ｓ２４）。低圧側筒内圧ＰＣＹＬＳｉＬ、高圧側筒内圧ＰＣＹＬＳｉＨ、低圧側基準圧ＰＣＬ、及び高圧側基準圧ＰＣＨに応じて、補正筒内圧ＰＣＹＬｉが算出される（Ｓ２５）。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の筒内圧を検出する筒内圧センサを備える内燃機関の筒内圧検出装置において、
前記筒内圧が大気圧近傍にあるときの前記筒内圧センサの出力を、低圧側筒内圧として記憶する低圧側筒内圧記憶手段と、
前記機関のクランキング中であって前記機関の回転数が所定範囲内にあるときに、圧縮行程における記筒内圧センサの出力を、高圧側筒内圧として記憶する高圧側筒内圧記憶手段と、
前記低圧側筒内圧記憶手段により記憶された低圧側筒内圧と、高圧側筒内圧記憶手段により記憶された高圧側筒内圧とに応じて、前記筒内圧センサの出力を補正する補正手段とを有することを特徴とする内燃機関の筒内圧検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の筒内圧検出装置に関し、特に筒内圧センサの特性ばらつきを補正する機能を有するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の筒内圧を検出する筒内圧センサは、圧電素子を利用したものが広く知られている。この圧電素子を利用した圧力センサは、出力特性のばらつきが比較的大きく、さらに取り付け時の締め付けトルクによっても検出値が変化する。図７は、４気筒機関の４つの気筒に設けられた筒内圧センサの出力特性の例を示す図であり、横軸が実際の圧力ＰＣＹＬＴを示し、縦軸がセンサ出力ＰＣＹＬＳを示す。このように、センサによる検出値のばらつきはかなり大きい。
【０００３】
このような筒内圧センサによる検出値のばらつきを無くすため、特許文献１には、筒内圧センサの出力を補正するようにした圧力検出装置が示されている。この装置によれば、機関が低回転かつ低負荷運転を行っているときに、吸気行程におけるセンサ出力値と、排気行程におけるセンサ出力値との偏差が算出され、この偏差と、吸気行程における筒内圧力値との比から、筒内圧センサの出力特性が補正される。
【０００４】
【特許文献１】特開平４−３１４９５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来の装置では、吸気行程におけるセンサ出力値及び排気行程におけるセンサ出力値を用いているので、両出力値の差が比較的小さい。そのため、補正の精度が十分でないという課題がある。
【０００６】
本発明はこの点に着目してなされたものであり、筒内圧センサの出力を精度よく補正し、正確な検出筒内圧を得ることができる内燃機関の筒内圧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】
【０００７】
上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、内燃機関の筒内圧を検出する筒内圧センサ（２）を備える内燃機関の筒内圧検出装置において、前記筒内圧が大気圧近傍にあるときの前記筒内圧センサの出力を、低圧側筒内圧（ＰＣＹＬＳｉＬ）として記憶する低圧側筒内圧記憶手段と、前記機関のクランキング中であって前記機関の回転数（ＮＥ）が所定範囲（ＮＥＬ，ＮＥＨ）内にあるときに、圧縮行程における前記筒内圧センサの出力を、高圧側筒内圧（ＰＣＹＬＳｉＨ）として記憶する高圧側筒内圧記憶手段と、前記低圧側筒内圧記憶手段により記憶された低圧側筒内圧（ＰＣＹＬＳｉＬ）と、高圧側筒内圧記憶手段により記憶された高圧側筒内圧（ＰＣＹＬＳｉＨ）とに応じて、前記筒内圧センサ（２）の出力を補正する補正手段（Ｓ２５）とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、筒内圧が大気圧近傍にあるときの筒内圧センサの検出圧力である低圧側筒内圧と、機関のクランキング中であって機関回転数が所定範囲内にあるときに、圧縮行程において検出・記憶される高圧側筒内圧とに応じて、筒内圧センサの出力が補正される。高圧側筒内圧は、圧縮行程において検出されるので比較的高圧となり、低圧側筒内圧との圧力差が大きくなる。したがって、これらの検出圧力を用いて補正を行うことにより、補正の精度を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施形態にかかる内燃機関の筒内圧検出装置の構成を示す図である。４気筒のディーゼル内燃機関（以下「エンジン」という）１の各気筒には、筒内圧ＰＣＹＬを検出する筒内圧センサ２が設けられている。本実施形態では、筒内圧センサ２は、各気筒に設けられるグロープラグと一体に構成されている。筒内圧センサ２の検出信号は、電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という）４に供給される。またエンジン１には、クランク軸（図示せず）の回転角度を検出するクランク角度位置センサ３が設けられている。クランク角度位置センサ３は、クランク角１度毎にパルスを発生し、そのパルス信号はＥＣＵ４に供給される。
【００１０】
ＥＣＵ４は、エンジン１の各気筒の燃焼室に設けられた燃料噴射弁６の制御信号を駆動回路５に供給する。駆動回路５は、燃料噴射弁６に接続されており、ＥＣＵ４から供給される制御信号に応じた駆動信号を、燃料噴射弁６に供給する。これにより、ＥＣＵ４から出力される制御信号に応じた燃料噴射時期において、前記制御信号に応じた燃料噴射量だけ燃料が噴射される。
【００１１】
ＥＣＵ４は、Ａ／Ｄ変換部１１及び１７と、パルス生成部１３と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１４と、ＣＰＵ１４で実行されるプログラムを格納するＲＯＭ（Read Only Memory）１５と、ＣＰＵ１４が演算結果などを格納するＲＡＭ（Random Access Memory）１６とを備えている。筒内圧センサ２の検出信号は、Ａ／Ｄ変換部１１に入力され、クランク角度位置センサ３から出力されるパルス信号は、パルス生成部１３に入力される。また、大気圧ＰＡを検出する大気圧センサ７が設けられており、その検出信号がＡ／Ｄ変換部１７に入力される。Ａ／Ｄ変換部１７は、大気圧ＰＡの検出信号をディジタル値に変換し、ＣＰＵ１４に供給する。
【００１２】
Ａ／Ｄ変換部１１は、バッファ１２を備えており、筒内圧センサ２から入力される検出信号をディジタル値に変換し、バッファ１２に格納する。より具体的には、Ａ／Ｄ変換部１１には、パルス生成部１３から、クランク角１度周期のパルス信号（以下「１度パルス」という）ＰＬＳ１が供給されており、この１度パルスＰＬＳ１の周期で筒内圧検出信号をサンプリングし、ディジタル値に変換してバッファ１２に格納する。
【００１３】
一方、ＣＰＵ１４には、パルス生成部１３から、クランク角６度周期のパルス信号ＰＬＳ６が供給されており、ＣＰＵ１４はこの６度パルスＰＬＳ６の周期でバッファ１２に格納されたディジタル値を読み出す処理を行う。すなわち、本実施形態では、Ａ／Ｄ変換部１１からＣＰＵ１４に対して割り込み要求を行うのではなく、ＣＰＵ１４が６度パルスＰＬＳ６の周期で読出処理を行う。
【００１４】
図２は、ＣＰＵ１４の演算処理により実現される燃料噴射制御装置を機能ブロック図として示したものである。この燃料噴射制御装置は、圧力補正部２０と、ディジタルフィルタ２１と、補正部２２と、基本噴射量演算部２３と、基本噴射時期演算部２４と、乗算部２５及び２６により構成される。
【００１５】
圧力補正部２０は、後述するように４つの気筒の筒内圧センサ２による検出筒内圧（ディジタル値）ＰＣＹＬＳ１〜ＰＣＹＬＳ４を補正し、補正後の筒内圧ＰＣＹＬ１〜ＰＣＹＬ４を出力する。ディジタルフィルタ２１は、補正された検出筒内圧ＰＣＹＬ１〜ＰＣＹＬ４に対してローパスフィルタ処理を行う。補正部２２は、フィルタ処理後の補正筒内圧ＰＣＹＬ１〜ＰＣＹＬ４に基づいて、燃料噴射量の補正係数ＫＴＰＣ及び燃料噴射時期の補正係数ＫＣＰＣを算出する。基本噴射量演算部２３は、６度パルスＰＬＳ６の時間間隔から算出されるエンジン回転数ＮＥと、図示しないアクセルセンサにより検出されるアクセルペダルの踏み込み量ＡＰとに応じて、基本噴射量ＴＢＡＳＥを算出する。基本噴射時期演算部２４は、エンジン回転数ＮＥ及びアクセルペダル踏み込み量ＡＰに応じて、基本噴射時期ＣＢＡＳＥを算出する。
【００１６】
乗算部２５は、基本噴射量ＴＢＡＳＥに補正係数ＫＴＰＣを乗算することにより、燃料噴射量ＴＯＵＴを算出する。乗算部２６は、基本噴射時期ＣＢＡＳＥに補正係数ＫＣＰＣを乗算することにより、燃料噴射時期ＣＡＩＮＪを算出する。燃料噴射量ＴＯＵＴ及び燃料噴射時期ＣＡＩＮＪは、４つの気筒の対応して順次演算され、その演算結果に応じた制御信号が駆動回路５に供給される。各気筒の燃料噴射弁６は、駆動回路５からの駆動信号に応じて、燃料噴射時期ＣＡＩＮＪにおいて、燃料噴射量ＴＯＵＴの燃料を燃焼室内に噴射する。
【００１７】
本実施形態では、図５に示すように、低圧側基準圧ＰＣＬ及び高圧側基準圧ＰＣＨの２点で各筒内圧センサによる検出圧を取得し、センサ毎の出力特性のばらつきを補正する。具体的には、図３及び図４に示す処理により、補正筒内圧ＰＣＹＬ１〜ＰＣＹＬ４を算出するための、センサ出力データ（低圧側筒内圧及び高圧側筒内圧）が計測される。そして、計測されたセンサ出力データと、低圧側基準圧ＰＣＬ及び高圧側基準圧ＰＣＨとを用いて補正筒内圧ＰＣＹＬ１〜ＰＣＹＬ４が算出される。
【００１８】
図３は、図５に示す低圧側基準圧ＰＣＬにおいて筒内圧センサ出力ＰＣＹＬＳ１〜ＰＣＹＬＳ４を計測する処理を説明するためのフローチャートである。この処理は、ＣＰＵ１４で実行される。
ステップＳ１１では、エンジン１の始動前（停止中）であるか否かを判別し、停止中であるときは、センサ出力ＰＣＹＬＳ１〜ＰＣＹＬＳ４の最大値が、所定圧ＰＬＭＴＨ（例えば０．１１ＭＰａ）以下か否かを判別する（ステップＳ１２）。ステップＳ１１またはＳ１２の答が否定（ＮＯ）であるときは、直ちに処理を終了する。ステップＳ１２の答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、各気筒の筒内圧センサ出力ＰＣＹＬＳ１，ＰＣＹＬＳ２，ＰＣＹＬＳ３，及びＰＣＹＬＳ４を計測し（読み込み）、低圧側筒内圧ＰＣＹＬＳｉＬ（ｉ＝１〜４）として記憶する（ステップＳ１３）。ステップＳ１４では、大気圧センサ７により大気圧ＰＡを計測する。
【００１９】
エンジン停止中においては、各筒内圧センサにより検出される圧力は、大気圧ＰＡに等しいので、ここで計測された大気圧ＰＡを、低圧側基準圧ＰＣＬとして記憶する。
【００２０】
図４は、図５に示す高圧側基準圧ＰＣＨにおける筒内圧センサ出力ＰＣＹＬＳ１〜ＰＣＹＬＳ４を計測する処理を説明するためのフローチャートである。この処理は、ＣＰＵ１４で実行される。
【００２１】
ステップＳ２１では、エンジン１のスタータがオンされたか否かを判別し、スタータがオンされているとき、すなわちクランキング中は、ステップＳ２２に進み、燃料噴射を停止する。続くステップＳ２３及びＳ２４において、高圧側筒内圧ＰＣＹＬＳ１Ｈ，ＰＣＹＬＳ２Ｈ，ＰＣＹＬＳ３Ｈ，及びＰＣＹＬＳ４Ｈ（ＰＣＹＬＳｉＨ，ｉ＝１〜４）の計測を行う。
【００２２】
すなわちステップＳ２３では、エンジン回転数ＮＥが所定下限値ＮＥＬ（例えば１００ｒｐｍ）と所定上限値ＮＥＨ（例えば３００ｒｐｍ）の範囲内にあるか否かを判別する。その答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、各気筒の筒内圧センサ２により、各気筒の圧縮上死点（圧縮行程が終了する上死点）において、筒内圧センサ出力を計測し（読み込み）、高圧側筒内圧ＰＣＹＬＳｉＨ（ｉ＝１〜４）として記憶する（ステップＳ２４）。各気筒の筒内圧センサにより、全気筒の高圧側筒内圧ＰＣＹＬＳｉＨを計測した後に、ステップＳ２５に進む。
ステップＳ２５では、燃料噴射を開始する。
【００２３】
図３及び図４の処理で得られた低圧側筒内圧ＰＣＹＬＳｉＬ、高圧側筒内圧ＰＣＹＬＳｉＨ、低圧側基準圧ＰＣＬ、及び高圧側基準圧ＰＣＨと、筒内圧センサ出力ＰＣＹＬＳｉとが、下記式（１）に適用され、補正筒内圧ＰＣＹＬｉが算出される。なお、高圧側基準圧ＰＣＨは、例えば１ＭＰａ程度となる。
【数１】
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そして式（１）により算出される補正筒内圧ＰＣＹＬｉが、圧力補正部２０からディジタルフィルタ２１に入力される。
【００２４】
以上のように本実施形態では、エンジン１の停止中に低圧側筒内圧ＰＣＹＬＳｉＬが計測されるとともに、エンジン１のクランキング中の圧縮上死点において高圧側筒内圧ＰＣＹＬＳｉＨが計測され、低圧側筒内圧ＰＣＹＬＳｉＬ、高圧側筒内圧ＰＣＹＬＳｉＨ、低圧側基準圧ＰＣＬ、及び高圧側基準圧ＰＣＨに基づいて、センサ出力ＰＣＹＬＳｉが補正され、補正筒内圧ＰＣＹＬｉが算出される。低圧側基準圧ＰＣＬと高圧側基準圧ＰＣＨとの差圧は、例えば１ＭＰａ程度と比較的大きくなるので、精度のよい補正を行うことができる。
【００２５】
本実施形態においては、ＣＰＵ１４及びＲＡＭ１６が低圧側筒内圧記憶手段及び高圧側筒内圧記憶手段を構成し、ＣＰＵ１４が補正手段を構成する。より具体的には、図３の処理が低圧側筒内圧記憶手段に相当し、図４のステップＳ２１〜Ｓ２４が高圧側筒内圧記憶手段に相当する。
【００２６】
なお本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上述した実施形態では、図３の処理により、エンジン１の停止中に低圧側筒内圧ＰＣＹＬＳｉＬを計測したが、図６に示す処理により、エンジン１により駆動される車両の減速時にエンジン１への燃料供給を遮断する減速フュエルカット運転中に計測するようにしてもよい。
【００２７】
図６のステップＳ３１では、減速フュエルカット運転中か否かを判別し、減速フュエルカット運転中でなければ直ちに処理を終了する。減速フュエルカット運転中であれば、各気筒において吸気弁が開いているタイミングで、低圧側筒内圧ＰＣＹＬＳｉＬを計測する（ステップＳ３２）。次いで、大気圧ＰＡを計測し、低圧側基準圧ＰＣＬとして記憶する（ステップＳ３３）。
【００２８】
また吸気管にスロットル弁を備えたエンジンでは、低圧側筒内圧ＰＣＹＬＳｉＬは、スロットル弁が閉じられた状態で計測するようにしてもよい。これにより、高圧側筒内圧ＰＣＹＬＳｉＨとの差圧が大きくなり、補正の精度をより高めることができる。
【００２９】
また、上述した実施形態では、４気筒のディーゼル内燃機関の例を示したが、これに限るものではなく、気筒数の異なるディーゼル内燃機関、あるいはガソリン内燃機関にも、本発明は適用可能である。
また本発明は、クランク軸を鉛直方向とした船外機などのような船舶推進機用エンジンなどの筒内圧検出装置にも適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施形態にかかる内燃機関及び筒内圧検出装置の構成を示す図である。
【図２】図１のＣＰＵで実行される処理により実現される燃料噴射制御装置の構成を示すブロック図である。
【図３】低圧側筒内圧（ＰＣＹＬＳｉＬ）を計測する処理のフローチャートである。
【図４】高圧側筒内圧（ＰＣＹＬＳｉＨ）を計測する処理のフローチャートである。
【図５】低圧側基準圧（ＰＣＬ）及び高圧側基準圧（ＰＣＨ）を説明するための図である。
【図６】図３の処理の変形例を示すフローチャートである。
【図７】筒内圧センサ出力のばらつきを説明するための図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  ディーゼル内燃機関
２  筒内圧センサ
４  電子制御ユニット
１４  ＣＰＵ（低圧側筒内圧記憶手段、高圧側筒内圧記憶手段、補正手段）
１６  ＲＡＭ（低圧側筒内圧記憶手段、高圧側筒内圧記憶手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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