(57)【要約】【課題】  筒内圧力センサをエンジンに装着した状態で校正ができる筒内圧力センサの校正装置を提供する。【解決手段】  エンジン１の筒２内に設置された筒内圧力センサ３と、エンジン１の筐体外部に取り付けられた振動（加速度）センサ４とを備え、上記筒内圧力センサ３が出力する筒内圧力検出信号と上記振動センサ４が出力する振動加速度信号の積分値とを比較し、その比から上記筒内圧力センサ３が出力する筒内圧力検出信号の校正を行う。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの筒内に設置された筒内圧力センサと、エンジンの筐体外部に取り付けられた振動（加速度）センサとを備え、上記筒内圧力センサが出力する筒内圧力検出信号と上記振動センサが出力する振動加速度信号の積分値とを比較し、その比から上記筒内圧力センサが出力する筒内圧力検出信号の校正を行うことを特徴とする筒内圧力センサの校正装置。
【請求項２】
筒内圧力検出信号のピーク値と振動加速度信号の積分値のピーク値との比を計算するピーク比計算部と、初期時に求めたピーク比と校正時に求めたピーク比とから校正係数を計算する校正係数計算部と、筒内圧力検出信号に校正係数をかけて筒内圧力の校正された信号とする校正部とを備えたことを特徴とする請求項１記載の筒内圧力センサの校正装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、筒内圧力センサをエンジンに装着した状態で校正ができる筒内圧力センサの校正装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンを開発し、その開発中のエンジンについて試験を行う際に、エンジンの筒内に筒内圧力センサを設置して筒内圧力を検出することが行われる。エンジンには筒内圧力センサを挿入する穴がないので、グロープラグに筒内圧力センサを置き換えることもある。もちろん、筒内圧力センサ用の穴を特別に設けてもよい。
【０００３】
筒内圧力センサには、圧電素子を応用した圧力ピックアップが用いられる。
【０００４】
将来的には、開発中のエンジンではなく、量産し車両に搭載されるエンジンにも筒内圧力センサを組み込んで、検出される筒内圧力を用いて高精度な燃焼制御を行うことも考えられる。
【０００５】
【特許文献１】実公平７−５５３０３号公報
【特許文献２】特開平５−１２５９９１号公報
【特許文献３】特開平５−７１３９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
エンジンの筒内に設置された筒内圧力センサは常に燃焼ガスにさらされているため、劣化（経時変化）が著しい。このため、時間経過に伴い、筒内圧力センサが出力する筒内圧力検出信号が正しい値を示さなくなる。
【０００７】
従来は、一定期間ごとに筒内圧力センサをエンジンから取り外し、専用の校正装置で校正値を調べ、その筒内圧力センサをエンジンに戻した後は、その校正値を筒内圧力検出信号に適用することにより、筒内圧力の校正された信号を得ている。
【０００８】
しかしながら、筒内圧力センサをエンジンに対して着脱する作業は手間がかかるので、筒内圧力センサがエンジンに装着されたままで校正ができるのが望ましい。
【０００９】
また、校正値を調べるために専用の校正装置を用いることは不便であり、エンジン制御装置等の従来からある車載機器が校正値を調べ、校正も行うのが望ましい。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、筒内圧力センサをエンジンに装着した状態で校正ができる筒内圧力センサの校正装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために本発明は、エンジンの筒内に設置された筒内圧力センサと、エンジンの筐体外部に取り付けられた振動（加速度）センサとを備え、上記筒内圧力センサが出力する筒内圧力検出信号と上記振動センサが出力する振動加速度信号の積分値とを比較し、その比から上記筒内圧力センサが出力する筒内圧力検出信号の校正を行うものである。
【００１２】
筒内圧力検出信号のピーク値と振動加速度信号の積分値のピーク値との比を計算するピーク比計算部と、初期時に求めたピーク比と校正時に求めたピーク比とから校正係数を計算する校正係数計算部と、筒内圧力検出信号に校正係数をかけて筒内圧力の校正された信号とする校正部とを備えてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。
【００１４】
（１）筒内圧力センサをエンジンに装着した状態で校正ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１６】
図１に示されるように、本発明に係る筒内圧力センサの校正装置は、エンジン１の燃焼室（以下、気筒という）２内に設置された筒内圧力センサ３と、エンジン１の筐体外部に取り付けられた振動（加速度）センサ４とを備え、上記筒内圧力センサ３が出力する筒内圧力検出信号と上記振動センサ４が出力する振動加速度信号の積分値とを比較し、その比から上記筒内圧力センサ３が出力する筒内圧力検出信号の校正を行うものである。
【００１７】
さらに、この校正装置は、筒内圧力検出信号のピーク値と振動加速度信号の積分値のピーク値との比を計算するピーク比計算部６と、初期時に求めたピーク比と校正時に求めたピーク比とから校正係数を計算する校正係数計算部７と、筒内圧力検出信号に校正係数をかけて筒内圧力の校正された信号とする校正部８とを備えている。
【００１８】
ピーク比計算部６、校正係数計算部７、校正部８は、従来より公知のエンジン制御装置（ＥＣＵ）９に内蔵される。
【００１９】
エンジン１には、燃料を供給するコモンレール１１、コモンレール１１からの燃料を各々の気筒２内に噴射する燃料噴射弁１２、クランク回転角度を検出するクランク角センサ１３、噴射タイミングなどを決めるために必要な回転センサとしてカム信号を検出するカムセンサ１４が従来より設けられている。
【００２０】
振動センサ４は、エンジン１の筐体のうちシリンダブロックあるいはシリンダヘッドなどに取り付ける。これにより、エンジン１が振動する加速度を振動加速度信号として取り出すことができる。
【００２１】
筒内圧力センサ３は、グロープラグ穴などを利用して気筒２内に挿入したものである。なお、グロープラグ穴を利用したのは、本発明を開発・試験するための臨時措置であり、量産時にはグロープラグと筒内圧力センサを一体化したものを使用する。
【００２２】
図２に示されるように、ＥＣＵ９は、複数の信号入出力インタフェースからなるＩ／Ｏ群２１と、各種の制御内容をソフトウェア処理で実現するＣＰＵ２２と、複数のパワードライブ回路からなる駆動回路群２３に大別される。Ｉ／Ｏ群２１には、各種センサやＥＣＵ９を補助するＥＣＵ９以外の制御回路からの入出力信号線が接続される。駆動回路群２３には、各種アクチュエータへの動力線が接続される。図２には、入力信号として、筒内圧力センサからの筒内圧力検出信号、振動センサ４からの振動加速度信号、カムセンサ１４からのカム信号、クランク角センサ１３からのクランク回転角度信号などが示されているが、これ以外にも入力信号があってよい。同様に、アクチュエータとして、燃料噴射弁１２、ＥＧＲバルブ、スロットルバルブ、過給器などが示されているが、これ以外にもアクチュエータがあってよい。ＣＰＵ２２が実行するソフトウェア処理の中に、本発明に係る諸計算の処理が含まれる。
【００２３】
ＥＣＵ９は、Ｉ／Ｏ群２１が受け取る各種入力信号をサンプリングしてメモリ（図示せず）に格納して処理に用いる。そのサンプリングの様子を図３により説明する。
【００２４】
ＥＣＵ９は、まず、筒内圧力検出信号と振動加速度信号をサンプリングする期間を決定するが、この決定には、クランク回転角度信号とカム信号により求めたＴＤＣ信号ａを用いる。ＴＤＣ信号ａは、各気筒においてクランクが上死点に位置するタイミングを表す信号であり、例えば、４気筒エンジンではＴＤＣ＃１，＃２，＃３，＃４，＃１，…（数字は気筒を表す）の順で繰り返す。
【００２５】
ＥＣＵ９は、各ＴＤＣタイミング＃１，＃２，＃３，＃４の前後３０度にわたるクランク回転角度範囲に相当する時間範囲をサンプリング期間とする。このサンプリング期間内は、データサンプルトリガｂが立ち上がる。データサンプルトリガｂが立ち上がっていると、適宜な時間刻みでＡ／Ｄ変換ｃが行われて対象とする信号の時系列がメモリに取り込まれることになる。
【００２６】
ＥＣＵ９は、サンプリング期間が終了すると、フィルタリング及び積分の信号処理ｄを開始する。そして、信号処理ｄが終了すると、本発明の校正処理ｅを行う。
【００２７】
図示のように、各気筒における筒内圧力検出信号ｆは、ＴＤＣタイミング＃１，＃２，＃３，＃４のやや前から立ち上がり、ほぼＴＤＣタイミング＃１，＃２，＃３，＃４でピークに達して、立ち上がり時とほぼ対称な曲線で立ち下がる。振動加速度信号ｇは、ＴＤＣタイミング＃１，＃２，＃３，＃４のやや前から立ち上がり、ＴＤＣタイミング＃１，＃２，＃３，＃４の前で正のピークに達して反転し、ＴＤＣタイミング＃１，＃２，＃３，＃４の後で負のピークに達してからゼロに戻る。振動加速度信号ｇの積分値ｈは、振動加速度信号ｇの正のピークよりやや遅れたところにピークを有する。
【００２８】
振動加速度信号ｇの積分値ｈは、筒内圧力検出信号ｆと比例関係がある。ある指定された時間的区間における積分値ｈのピーク値と筒内圧力検出信号ｆのピーク値とを比較することにより、筒内圧力センサ３の劣化を検出すると共に、その校正係数を算出することができる。
【００２９】
なお、図３は、気筒別に諸信号を分けていない。実際には、諸信号を気筒ごとに検出し、信号処理も気筒ごとに行う。つまり、それぞれの気筒に筒内圧力センサ３が装着されており、それぞれの気筒に振動センサ４も取り付けられており、ある気筒に装着した筒内圧力センサ３の校正には同一の気筒に装着した振動センサ４を使用する。ただし、振動センサ４はエンジン全体に１つとし、全気筒の筒内圧力センサ３の校正にしてもよい。
【００３０】
以下、本発明に係る筒内圧力センサの校正装置が行う動作、詳しくはＥＣＵ９内のピーク比計算部６、校正係数計算部７、校正部８が行う動作を説明する。
【００３１】
図４（ａ）に示されるように、ＥＣＵ９は、燃料噴射量＝０であれば、データサンプリングフラグをＯＮとし、燃料噴射量＝０でなければ、データサンプリングフラグをＯＦＦとする。この処理を補正処理判定処理と呼ぶ。図４（ｂ）に示されるように、データサンプリングフラグがＯＮであればＡ／Ｄ変換終了割り込みを有効とし、そうでなければＡ／Ｄ変換終了割り込みを無効とする。Ａ／Ｄ変換終了割り込み処理については、この後に説明する。
【００３２】
この補正処理判定処理では、燃料を噴射していない状態における筒内圧力を取得するために、燃料噴射量＝０のとき常にデータサンプリングを有効にする。なお、燃料噴射量を考慮するのは、噴射中にピークを求めると、その時の噴射量の違いでピークがまちまちになってしまうからであり、燃料噴射量＝０のとき行うと、それを避けることができる。これは、ＥＣＵ９のメモリ消費、ＣＰＵ負荷を小さくすることに寄与する。
【００３３】
図５に示されるように、ＥＣＵ９は、Ａ／Ｄ変換終了割り込み処理において、筒内圧力検出信号ｆと振動加速度信号ｇとを読み込み、データサンプルトリガｂ＝０かどうか判断する。データサンプルトリガｂ＝０でなければ、Ａ／Ｄ変換終了割り込み処理を終了（リターン）する。データサンプルトリガｂ＝０であれば、Ａ／Ｄ変換を無効にした後、後述する信号処理を行う。データサンプルトリガｂ＝０となるのは、ＴＤＣタイミングから前後に３０度以上外れた場合である。
【００３４】
図６に示されるように、ＥＣＵ９は、信号処理において、まず、筒内圧力検出信号ｆにローパスフィルタ処理を施し、振動加速度信号ｇにバンドパスフィルタ処理を施す。これらのフィルタ処理は、必要な特定の周波数帯域の信号だけを抽出する目的で行われる。フィルタ処理は、ＣＰＵ２２がソフトウェアによりデジタルフィルタ処理を行ってもよいし、Ｉ／Ｏ群２１がアナログフィルタによって行ってもよい。
【００３５】
さらに、ＥＣＵ９は、振動加速度信号ｇに積分処理を施して積分値ｈを求め、その時系列をメモリに格納する。次いで、ＥＣＵ９は、後述する筒内圧力校正処理を行った後、信号処理を終了（リターン）する。
【００３６】
図７に示されるように、ＥＣＵ９は、筒内圧力校正処理において、まず、筒内圧力検出信号ｆのピーク値（筒内圧力ピーク値）Ｖｐｍａｘを算出し、振動加速度信号ｇの積分値ｈのピーク値（積分ピーク値）Ｖｋｍａｘを算出し、次いで、次式
α＝Ｖｐｍａｘ／Ｖｋｍａｘ                             （１）
により、両ピーク値の比（以下、ピーク比という）αを算出する（ピーク比計算部６）。
【００３７】
さらに、ＥＣＵ９は、次式（変数等の定義は後述）
Ｖｐｃ（ｔ）＝（α／α’）×Ｖｐ（ｔ）                  （２）
により、Ｖｐｃ（ｔ）を計算する校正計算を行い、筒内圧力校正処理を終了（リターン）する。
【００３８】
ここで、筒内圧力校正処理のさらに詳細を述べる。なお、時系列データとしての筒内圧力検出信号をＶｐ（ｔ）、振動加速度積分値をＶｋ（ｔ）とする。
【００３９】
ＥＣＵ９は、車両の工場出荷時などにエンジンを運転する試験を行う。その試験の際に筒内圧力ピーク値、振動加速度積分値ピーク値を取得しそのピーク比を算出し学習する（メモリに記憶する）。
【００４０】
その時、ＥＣＵ９は、過給器、ＥＧＲバルブ、スロットルなどのアクチュエータの制御量を変化させることで、筒内圧力を変化させる。筒内圧力が変化したとき、ＥＣＵ９は、式（１）により、筒内圧力ごとにピーク比αを取得する。ただし、ここでは、
α（ｘ）＝Ｖｐｍａｘ（ｘ）／Ｖｋｍａｘ（ｘ）            （３）
のように、ｘの関数とし、圧力の違いをｘで表現している。
【００４１】
筒内圧力センサ３が経時変化で劣化すると、筒内圧力ピーク値Ｖｐｍａｘ（ｘ）がＶｐｍａｘ（ｘ）’に低下する。すなわち、
α’＝Ｖｐｍａｘ（ｘ）’／Ｖｋｍａｘ（ｘ）              （４）
が成立する。Ｖｋｍａｘは変化しないので、（３）、（４）から
Ｖｐｍａｘ（ｘ）＝（α／α’）×Ｖｐｍａｘ（ｘ）’       （５）
となる。
【００４２】
この比例関係から筒内圧力波形の校正値は下記のように記述できる。
【００４３】
Ｖｐｃ（ｔ）＝（α／α’）×Ｖｐ（ｔ）                   （６）
ピーク比計算部６が筒内圧力検出信号のピーク値と振動加速度信号の積分値のピーク値との比αを計算し、校正係数計算部７が初期時に求めたピーク比αと校正時に求めたピーク比α’とから校正係数（α／α’）を計算し、校正部８が筒内圧力検出信号Ｖｐ（ｔ）に校正係数（α／α’）をかけて筒内圧力の校正された信号Ｖｐｃ（ｔ）とすることになる。
【００４４】
図８に、詳しい波形を示す。筒内圧力波形はピークを有し、そのピーク値はＶｐｍａｘである。振動加速度信号波形は、ゼロから漸増して最大となり急激に符号が反転し、漸増してゼロに戻る。その積分値波形は、筒内圧力波形とほぼ同じ位置にピークを有し、そのピーク値はＶｋｍａｘである。
【００４５】
以上説明したように、本発明に係る筒内圧力センサの校正装置は、筒内圧力センサ３が出力する筒内圧力検出信号と振動センサ４が出力する振動加速度信号の積分値とを比較し、その比から上記筒内圧力センサ３が出力する筒内圧力検出信号の校正を行うことができる。
【００４６】
また、本発明に係る筒内圧力センサの校正装置は、初期時に求めたピーク比と校正時に求めたピーク比とから求めた校正係数を筒内圧力検出信号にかけて筒内圧力の校正された信号とするようにしたので、筒内圧力センサをエンジンに装着した状態で校正ができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の一実施形態を示す筒内圧力センサの校正装置の構成図である。
【図２】図１の校正装置の内部構成図である。
【図３】図１の校正装置におけるデータサンプリングのタイミングチャートである。
【図４】（ａ）は図１の校正装置における補正処理判定処理のフローチャート、（ｂ）はデータサンプリングトリガ割込処理のフローチャートである。
【図５】図１の校正装置におけるＡ／Ｄ変換終了割り込み処理のフローチャートである。
【図６】図１の校正装置における信号処理のフローチャートである。
【図７】図１の校正装置における筒内圧力校正処理のフローチャートである。
【図８】図１の校正装置で得られる諸信号の波形図である。
【符号の説明】
【００４８】
１  エンジン
２  燃焼室（気筒、筒）
３  筒内圧力センサ
４  振動（加速度）センサ
６  ピーク比計算部
７  校正係数計算部
８  校正部
９  ＥＣＵ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2007064878.tif 000006
【図５】
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【図６】
2007064878.tif 000008
【図７】
2007064878.tif 000009
【図８】
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