(57)【要約】【課題】筒内圧力センサが検出する筒内圧力の出力値を、実圧の経時変化分が考慮された補正値によって校正する。【解決手段】ＥＣＵ１５には、テーブルが予め記憶される。テーブルには、使用初期状態からのクランク回転速度の変化量と気筒７の筒内圧力の変化量との間に成立する所定の対応関係が設定される。補正値算出処理において、ＥＣＵ１５は、判定条件の成立時に、クランク回転速度を検出回転速度として取得し、検出回転速度の基準回転速度からの変化量を使用初期状態からのクランク回転速度の変化量として算出し、クランク回転速度の変化量とテーブルとを用いて、エンジン１の経年使用に起因した気筒７の筒内圧力の変化量を推定し、推定した筒内圧力の変化量に基づいて補正値を設定し、筒内圧力センサ１８が検出する筒内圧力の出力値を上記補正値を用いて補正する。【選択図】図１
2012002620.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの気筒内に設置された筒内圧力センサが検出する筒内圧力の出力値を補正する筒内圧力センサの校正装置であって、
前記気筒のクランク回転速度を検知するクランク回転速度検知手段と、
前記エンジンの使用初期状態において、所定の判定条件下での前記気筒のクランク回転速度を基準回転速度として記憶する基準情報記憶手段と、
前記エンジンの経年使用に起因して発生する前記判定条件下での前記使用初期状態からのクランク回転速度の変化量と前記気筒の筒内圧力の変化量との間に成立する所定の対応関係を予め記憶する対応関係記憶手段と、
前記判定条件が成立しているか否かを判定し、前記判定条件が成立していると判定したとき、前記クランク回転速度検知手段が検知するクランク回転速度を検出回転速度として取得する校正情報取得手段と、
前記校正情報取得手段が取得した前記検出回転速度の前記基準回転速度からの変化量を前記使用初期状態からのクランク回転速度の変化量として算出し、算出したクランク回転速度の変化量と前記対応関係記憶手段に記憶された所定の対応関係とを用いて、前記エンジンの経年使用に起因した前記気筒の筒内圧力の変化量を推定する筒内圧力変化量推定手段と、
前記筒内圧力変化量推定手段が推定した筒内圧力の変化量に基づいて補正値を設定する補正値設定手段と、
筒内圧力センサが検出する筒内圧力の出力値を、前記補正値算出手段が設定した補正値を用いて補正する補正手段と、を備えた
ことを特徴とする筒内圧力センサの校正装置。
【請求項２】
請求項１に記載の校正装置であって、
前記基準情報記憶手段は、前記判定条件下での前記気筒の筒内圧力最大値を基準最大圧力として記憶し、
前記校正情報取得手段は、前記判定条件が成立していると判定したとき、前記筒内圧力センサが検出する筒内圧力の最大値を検出最大圧力として取得し、
前記補正値設定手段は、前記筒内圧力変化量推定手段が推定した筒内圧力の変化量と前記校正情報取得手段が取得した前記検出最大圧力とを用いて、前記気筒の実際の筒内最大圧力を推定し、この推定した筒内最大圧力と前記基準最大圧力との差分を補正値として設定する
ことを特徴とする筒内圧力センサの校正装置。
【請求項３】
請求項１に記載の校正装置であって、
前記補正値設定手段は、前記筒内圧力変化量推定手段が推定した筒内圧力の変化量を補正値として設定する
ことを特徴とする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、エンジンの気筒内に装着された筒内圧力センサの校正装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの気筒（燃焼室）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おり、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。
【０００３】
このような不都合を解消するため、特開２００７−６４８７８号公報には、エンジンの筐体外部に取り付けられた振動センサ（加速度センサ）を備え、筒内圧力センサが出力する筒内圧力検出信号と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、その比から筒内圧力センサが出力する筒内圧力検出信号を校正する校正装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−６４８７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
筒内圧力センサが出力する筒内圧力検出信号の経年変化には、筒内圧力センサの経年変化に起因したセンサ特性の経時変化分だけではなく、ピストンリングの摩耗などによる実際の圧縮圧力の低下に起因した実圧の経時変化分も含まれる場合がある。
【０００６】
しかし、特許文献１に記載された校正装置では、上記実圧の経時変化分を考慮せずに筒内圧力検出信号を校正するため、的確な校正が行われない可能性がある。このため、筒内圧力に基づいて噴射系や空気系の制御を行った場合に、排ガスや燃費のバラツキが生じ、エンジンの特性が悪化してしまう可能性がある。
【０００７】
そこで、本発明は、筒内圧力センサが検出する筒内圧力の出力値を、実圧の経時変化分が考慮された補正値によって校正することが可能な校正装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の第１の態様は、エンジンの気筒内に設置された筒内圧力センサが検出する筒内圧力の出力値を補正する筒内圧力センサの校正装置であって、クランク回転速度検知手段と基準情報記憶手段と対応関係記憶手段と校正情報取得手段と筒内圧力変化量推定手段と補正値設定手段と補正手段とを備える。
【０００９】
クランク回転速度検知手段は、気筒のクランク回転速度を検知する。基準情報記憶手段は、エンジンの使用初期状態において、所定の判定条件下での気筒のクランク回転速度を基準回転速度として記憶する。対応関係記憶手段は、エンジンの経年使用に起因して発生する上記判定条件下での使用初期状態からのクランク回転速度の変化量と気筒の筒内圧力の変化量との間に成立する所定の対応関係を予め記憶する。校正情報取得手段は、上記判定条件が成立しているか否かを判定し、上記判定条件が成立していると判定したとき、クランク回転速度検知手段が検知するクランク回転速度を検出回転速度として取得する。
【００１０】
筒内圧力変化量推定手段は、校正情報取得手段が取得した検出回転速度の基準回転速度からの変化量を使用初期状態からのクランク回転速度の変化量として算出し、算出したクランク回転速度の変化量と対応関係記憶手段に記憶された所定の対応関係とを用いて、エンジンの経年使用に起因した気筒の筒内圧力の変化量を推定する。補正値設定手段は、筒内圧力変化量推定手段が推定した筒内圧力の変化量に基づいて補正値を設定する。補正手段は、筒内圧力センサが検出する筒内圧力の出力値を、補正値設定手段が設定した補正値を用いて補正する。
【００１１】
上記構成では、筒内圧力変化量推定手段は、エンジンの経年使用に起因した気筒の筒内圧力の変化量を推定し、補正値設定手段は、筒内圧力変化量推定手段が推定した筒内圧力の変化量に基づいて補正値を設定する。ここで、筒内圧力変化量推定手段が推定した筒内圧力の変化量は、気筒内の実圧の経時変化分に相当する。従って、補正値設定手段が設定する補正値は、実圧の経年変化分が考慮された値となり、筒内圧力センサが検出する筒内圧力の出力値を、ピストンリングの摩耗などによる実際の圧縮圧力の低下に起因した実圧の経時変化分が考慮された補正値によって校正することができる。
【００１２】
本発明の第２の態様は、上記第１の態様の校正装置であって、基準情報記憶手段は、上記判定条件下での気筒の筒内圧力最大値を基準最大圧力として記憶する。校正情報取得手段は、上記判定条件が成立していると判定したとき、筒内圧力センサが検出する筒内圧力の最大値を検出最大圧力として取得する。補正値設定手段は、筒内圧力変化量推定手段が推定した筒内圧力の変化量と校正情報取得手段が取得した検出最大圧力とを用いて、気筒の実際の筒内最大圧力を推定し、この推定した筒内最大圧力と基準最大圧力との差分を補正値として設定する。
【００１３】
上記構成では、補正値設定手段は、気筒の実際の筒内最大圧力を推定し、この推定した筒内最大圧力と基準最大圧力との差分を補正値として設定するので、補正値設定手段が設定する補正値は、ピストンリングの摩耗などによる実際の圧縮圧力の低下に起因した実圧の経年変化分と筒内圧力センサの経年変化に起因したセンサ特性の経時変化分との双方が考慮された値となり、筒内圧力センサが検出する筒内圧力の出力値をさらに好適に校正することができる。
【００１４】
本発明の第３の態様は、上記第１の態様の校正装置であって、補正値設定手段は、筒内圧力変化量推定手段が推定した筒内圧力の変化量を補正値として設定する。
【００１５】
上記構成では、簡単な処理によって、筒内圧力センサが検出する筒内圧力の出力値を実圧の経時変化分が考慮された補正値によって校正することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の校正装置によれば、筒内圧力センサが検出する筒内圧力の出力値を、実圧の経時変化分が考慮された補正値によって校正することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【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を示す構成図である。
【図２】図１のＥＣＵの内部構成を示す機能ブロック図である。
【図３】図１のＥＣＵが実行する初期値設定処理を示すフローチャートである。
【図４】図１のＥＣＵが実行する補正値算出処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳述する。本実施形態は、本発明の校正装置を車両用のコモンレールディーゼルエンジン（以下、単にエンジンと称する）１に適用したものである。なお、図１では多気筒（図示例では四気筒）のエンジンが示されているが、他の気筒数のエンジンであってもよい。
【００１９】
図１に示すように、エンジン１には、燃料を供給するコモンレール６と、コモンレール６からの燃料を各気筒（燃焼室）７内に噴射する燃料噴射装置４と、クランク回転角度を検出するクランク角センサ１６と、気筒を判別す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１９（図２に示す）等が設けられている。クランク角センサ１６は、クランクが所定角度（本実施形態では５度）回転する毎にパルスを発信するクランク角度信号を出力し、クランク回転速度検知手段を構成する。
【００２０】
各気筒７内には、筒内圧力センサ１８がそれぞれ設置されている。筒内圧力センサ１８は、グロープラグ穴などを利用して気筒７内に挿入したものであってもよく、グロープラグと一体化されたものであってもよい。筒内圧力センサ１８の検出信号は、後述するＥＣＵ１５に出力される。
【００２１】
燃料噴射装置４は、電磁ソレノイド等の電気アクチュエータ（図示省略）により駆動されるインジェクタ５を有する。インジェクタ５はコモンレール６に接続され、コモンレール６に貯留された高圧燃料がインジェクタ５に常時供給される。インジェクタ５は、コモンレール６から供給された燃料を気筒７内に直接噴射する。
【００２２】
エンジン１には、吸入空気が流通する吸気通路２と、排気ガスが流通する排気通路３が接続されている。
【００２３】
排気通路３には、排気ガスにより駆動されるターボチャージャ８のタービン９が接続される。吸気通路２には、タービン９により駆動されるターボチャージャ８のコンプレッサ１０が接続される。タービン９よりも上流側の排気通路３には、タービン９に供給する排気ガス量を適宜調節するための排気絞り弁１１が設けられる。コンプレッサ１０よりも下流側の吸気通路２には、気筒７に供給する吸入空気量を適宜調節するための吸気絞り弁１２が設けられる。排気ガスはタービン９を駆動した後、後処理装置１３を介して排出される。吸入空気はエアークリーナ１４を介して吸入された後、気筒７内に供給される。
【００２４】
給気通路２と排気通路３の間には、排気ガスを気筒７内に還流するＥＧＲ装置３１が設けられる。ＥＧＲ装置３１は、吸気通路２と排気通路３とを連通するＥＧＲ通路３２と、ＥＧＲ量（ＥＧＲ率）を調節するためのＥＧＲ弁３３と、ＥＧＲ弁３３の上流側にてＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラ３４とを備える。
【００２５】
図２に示すように、制御ユニット（ＥＣＵ：Electric Control Unit）１５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２０と、記憶部２１とを備える。記憶部２１は、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）を含む。ＣＰＵ２０は、クランク回転速度検知手段、校正情報取得手段、筒内圧力変化量推定手段、補正値設定手段及び補正手段として機能し、記憶部２１は、基準情報記憶手段及び対応関係記憶手段として機能する。
【００２６】
ＥＣＵ１５は、各種センサ類から実際のエンジン運転状態を検出し、このエンジン運転状態に基づいてインジェクタ５、排気絞り弁１１、吸気絞り弁１２及びＥＧＲ弁３３等を制御する。上記センサ類は、クランク角センサ１６やカムセンサ１９等を含み、これらセンサからの検出信号がＥＣＵ１５に入力される。また、ＥＣＵ１５は、筒内圧力センサ１８から入力される検出信号（筒内圧力）に基づいて、噴射系や空気系の処理を実行する。
【００２７】
記憶部２１には、筒内圧力校正プログラムが予め記憶され、ＣＰＵ２０は、筒内圧力校正プログラムを読み出して、筒内圧力校正準備処理及び筒内圧力校正処理を実行する。
【００２８】
また、記憶部２１には、エンジン１の経年使用に起因して発生するクランク角速度変化量（減少分）と筒内圧力変化量（減少分）との対応関係を示すテーブルが予め設定され記憶されている。この対応関係は、後述する筒内圧力判定条件が満たされた状態で成立する関係であり、クランク角速度変化量及び筒内圧力変化量は、それぞれエンジン１の使用初期状態からの変化量である。テーブルは、筒内圧力校正プログラムに含まれてもよい。また、テーブルに代えて、マップや演算式を用いてもよい。エンジン１の経年使用に起因したクランク角速度変化量と筒内圧力変化量との対応関係は、後述する所定の筒内圧力判定条件下での対応関係であり、同型のエンジンを用いた実験やシミュレーション等によって予め求められ（計測され）、エンジン１の特性として記憶される。
【００２９】
筒内圧力校正準備処理では、ＥＣＵ１５は、減速時などの燃料噴射が行われないモータリング時において、筒内圧力データの取得処理とクランク角速度の算出処理とを、各気筒７（各筒内圧力センサ１８）に対してそれぞれ実行する。本実施形態の筒内圧力データの取得処理及びクランク角速度の算出処理は、下記の筒内圧力判定条件が成立していることを条件に実行される。
・エンジン１を循環した後の冷却水の温度≧所定水温
・エンジン１の潤滑油の温度≧所定油温
・アクセル開度＝０％
・燃料噴射量＝０（mm３／stroke）
・エンジン回転数≦所定回転数
・エンジン回転数変化率≦所定値
・ターボチャージャ８の過給状態：所定の状態（本実施形態では停止状態）
・ＥＧＲ装置３１の環流状態：所定の状態（本実施形態では非環流状態）
【００３０】
筒内圧力データの取得処理において、ＥＣＵ１５は、各気筒７毎に、５度毎にパルスを発信するクランク角度信号から逓倍処理によって生成した所定角度（例えば１度や０．５度など）毎のタイミングで、筒内圧力センサ１８からの検出信号（出力値）を筒内圧力データとしてサンプリングし、サンプリングした筒内圧力データの中から最大圧力を示すデータを筒内圧力最大値として記憶する。筒内圧力データのサンプリングは、一定の時間間隔をおいた複数の期間行ってもよい。
【００３１】
クランク角速度の算出処理において、ＥＣＵ１５は、各気筒７毎に、シリンダ（図示省略）の上死点から下死点までの９０度に相当する数のクランク角度信号のパルス（１８パルス）をカウントし、その時間を内部クロックで計測して、クランク回転速度を算出する。なお、各シリンダが上位点から下死点までの範囲に存在しているか否かは、カムセンサ１９からのカム信号に基づいて判定される。
【００３２】
次に、ＥＣＵ１５が実行する筒内圧力校正準備処理について説明する。筒内圧力校正準備処理は、初期値設定処理と補正値算出処理とを含む。
【００３３】
初期値設定処理とは、車両の工場出荷時などの車両使用前（使用初期状態）に実行される処理であり、工場の作業者等からの所定の操作入力によって開始される。図３に示すように、本処理が開始されると、ＥＣＵ１５は、筒内圧力判定条件が成立しているか否かを判定し（ステップＳ１）、筒内圧力判定条件が成立している状態で（ステップＳ１：ＹＥＳ）、筒内圧力データの取得処理とクランク角速度の算出処理とを各気筒７に対して実行する（ステップＳ２）。そして、筒内圧力データの取得処理によって取得した筒内圧力最大値を、基準最大圧力Ｐmax0_ｎ（ｎは気筒番号）として各気筒７毎に記憶し（ステップＳ３）、クランク角速度の算出処理によって算出したクランク回転速度を、基準回転速度Ｒ0_ｎ（ｎは気筒番号）として各気筒７毎に記憶する（ステップＳ４）。
【００３４】
補正値算出処理とは、ユーザが車両の使用を開始した後に逐次実行される処理である。図４に示すように、本処理が開始されると、ＥＣＵ１５は、筒内圧力判定条件が成立しているか否かを判定し（ステップＳ１１）、筒内圧力判定条件が成立している状態で（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、筒内圧力データの取得処理とクランク角速度の算出処理とを各気筒７に対して実行する（ステップＳ１２）。そして、筒内圧力データの取得処理によって取得した筒内圧力最大値を、検出最大圧力Ｐmax_ｎ（ｎは気筒番号）として各気筒７毎に記憶し（ステップＳ１３）、クランク角速度の算出処理によって算出したクランク回転速度を、検出回転速度Ｒ_ｎ（ｎは気筒番号）として各気筒７毎に記憶する（ステップＳ１４）。
【００３５】
次に、ＥＣＵ１５は、ステップＳ４（図３に示す）で記憶した基準回転速度Ｒ0_ｎとステップＳ１４で記憶した検出回転速度Ｒ_ｎとを用いて、クランク回転速度変化量（減少分）ΔＲ_ｎ（ｎは気筒番号）を、エンジン１の使用初期状態からのクランク回転速度の変化量として、各気筒７毎に次式（１）に従って算出する（ステップＳ１５）。
【００３６】
ΔＲ_ｎ＝Ｒ0_ｎ−Ｒ_ｎ・・・（１）
【００３７】
次に、ＥＣＵ１５は、クランク回転速度変化量ΔＲ_ｎから筒内圧力変化量（減少分）ΔＰmax_ｎ（ｎは気筒番号）を推定する（ステップＳ１６）。具体的には、予め記憶された上記テーブルを読み出し、上記算出したクランク回転速度変化量ΔＲ_ｎに対応する筒内圧力変化量ΔＰmax_ｎを、各気筒７毎にテーブルから取得する。
【００３８】
次に、ＥＣＵ１５は、ステップＳ１３で記憶した検出最大圧力Ｐmax_ｎとステップＳ１６で取得した筒内圧力変化量ΔＰmax_ｎとから、実際の筒内最大圧力Ｐmaxest_ｎ（ｎは気筒番号）を各気筒７毎に推定する（ステップＳ１７）。具体的には、筒内最大圧力Ｐmaxest_ｎを次式（２）に従って算出する。
【００３９】
Ｐmaxest_ｎ＝Ｐmax_ｎ−ΔＰmax_ｎ・・・（２）
【００４０】
最後に、ＥＣＵ１５は、ステップＳ３（図３に示す）で記憶した基準最大圧力Ｐmax0_ｎとステップＳ１７で算出した筒内最大圧力Ｐmaxest_ｎとの差分を、補正値ｋ_ｎ（ｎは気筒番号）として各気筒７毎に算出し（ステップＳ１８）、本処理を終了する。具体的には、補正値ｋｎを次式（３）に従って算出し設定する。
【００４１】
ｋ_ｎ＝Ｐmaxest_ｎ−Ｐmax0_ｎ・・・（３）
【００４２】
補正値算出処理を完了したＥＣＵ１５は、筒内圧力センサ１８から筒内圧力（筒内圧力センサ１８からの出力値）を取得する度に、筒内圧力校正処理を実行する。この筒内圧力校正処理において、ＥＣＵ１５は、筒内圧力センサ１８から取得した筒内圧力を最新の補正値ｋ_ｎによって校正する。具体的には、筒内圧力センサ１８からの出力値に補正値ｋ_ｎを加算する。
【００４３】
以上説明したように、本実施形態によれば、ＥＣＵ１５は、エンジン１の経年使用に起因した気筒の筒内圧力変化量ΔＰmax_ｎを推定し、この筒内圧力変化量ΔＰmax_ｎに基づいて補正値ｋ_ｎを設定する。ここで、筒内圧力変化量ΔＰmax_ｎは、気筒内の実圧の経時変化分に相当する。従って、補正値ｋ_ｎは、実圧の経年変化分が考慮された値となり、筒内圧力センサ１８が検出する筒内圧力の出力値を、ピストンリングの摩耗などによる実際の圧縮圧力の低下に起因した実圧の経時変化分が考慮された補正値ｋ_ｎによって校正することができる。
【００４４】
また、ＥＣＵ１５は、筒内圧力変化量ΔＰmax_ｎから気筒の実際の筒内最大圧力Ｐmaxest_ｎを推定し、この筒内最大圧力Ｐmaxest_ｎと基準最大圧力Ｐmax0_ｎとの差分を補正値ｋ_ｎとして設定するので、補正値ｋ_ｎは、ピストンリングの摩耗などによる実際の圧縮圧力の低下に起因した実圧の経年変化分に加えて、筒内圧力センサの経年変化に起因したセンサ特性の経時変化分をも考慮された値となり、筒内圧力センサ１８が検出する筒内圧力の出力値をさらに好適に校正することができる。
【００４５】
なお、上述の実施形態は本発明の一例である。このため、本発明は上述の実施形態に限定されることはなく、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、上述の実施形態以外であっても種々の変更が可能であることは勿論である。
【００４６】
例えば、ＥＣＵ１５が推定した筒内圧力変化量ΔＰmax_ｎをそのまま補正値として設定してもよい。この場合、簡単な処理によって、筒内圧力センサ１８が検出する筒内圧力の出力値を実圧の経時変化分が考慮された補正値によって校正することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、エンジンの気筒内に設置された筒内圧力センサからの出力値を補正する校正装置として広く用いることができる。
【符号の説明】
【００４８】
１：エンジン
７：気筒（燃焼室）
１５：ＥＣＵ
１６：クランク各センサ（クランク回転速度検知手段）
１７：加速度センサ（振動検出手段）
１８：筒内圧力センサ
１９：カムセンサ
２０：ＣＰＵ（クランク回転速度検知手段、校正情報取得手段、筒内圧力変化量推定手段、補正値設定手段、補正手段）
２１：記憶部（基準情報記憶手段、対応関係記憶手段）
Ｐmax0_ｎ：基準最大圧力
Ｒ0_ｎ：基準回転速度
Ｐmax_ｎ：検出最大圧力
Ｒ_ｎ：検出回転速度
ΔＲ_ｎ：クランク回転速度変化量
ΔＰmax_ｎ：筒内圧力変化量
Ｐmaxest_ｎ：実際の筒内最大圧力
ｋ_ｎ：補正値
【図１】
2012002620.tif 000003
【図２】
2012002620.tif 000004
【図３】
2012002620.tif 000005
【図４】
2012002620.tif 000006