(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関の運転停止時で、かつ、吸気弁及び排気弁の少なくとも一方が開弁している気筒の筒内圧を大気圧として検出する内燃機関の大気圧検出装置であって、
機関の各気筒に設けられ、各気筒の筒内圧を検出する筒内圧検出手段と、
該筒内圧検出手段が機関始動前に検出した各気筒の筒内圧を記憶する筒内圧記憶手段と、
前記機関始動前の筒内圧検出時における各気筒の吸気弁及び排気弁の開閉状態を事後的に判定する状態判定手段と、
前記筒内圧記憶手段により記憶された筒内圧のうち、前記状態判定手段により、前記機関始動前の筒内圧検出時に吸気弁及び排気弁の少なくとも一方が開弁していたと判定された気筒の筒内圧を大気圧として検出する大気圧検出手段と、
を含んで構成されたことを特徴とする内燃機関の大気圧検出装置。
【請求項２】
前記大気圧検出手段は、吸気弁及び排気弁少なくとも一方が開弁していたと判定された気筒が複数あるときは、前記筒内圧記憶手段により記憶された筒内圧のうち、該複数の気筒の筒内圧の平均値を大気圧として検出することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の大気圧検出装置。
【請求項３】
前記状態判定手段は、機関の始動開始から気筒判別完了までのクランク軸回転角と気筒判別完了時における各気筒のクランク角位置とに基づいて、前記機関始動前の各気筒の吸気弁及び排気弁の開閉状態を判定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載に内燃機関の大気圧検出装置。
【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大気圧検出装置に関し、特に機関の各気筒の筒内圧を検出する筒内圧検出手段により大気圧を検出する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、内燃機関のエンジン制御を精度よく行うため、各圧力センサの検出値に対して大気圧補正を施すことが行われている。
例えば、特開平１１−１９３７４３号公報に記載されている内燃機関の筒内圧検出装置は、筒内圧が大気圧に近い圧力値をとると推定される所定のクランク角度範囲にて筒内圧センサによって検出された筒内圧を基準筒内圧とし、該基準筒内圧と前記所定のクランク角度範囲にて吸気圧センサによって検出された吸気管内の絶対圧との差圧を算出し、筒内圧をこの差圧分で補正することにより、検出した筒内圧の大気圧補正を行っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来のものは、大気圧を直接検出するものではないため、複雑な割には検出精度の保証が難しい。また、筒内圧のみの大気圧補正しか行うことができず、筒内圧センサ以外の圧力センサの検出値に対して大気圧補正を行う場合等においては、別途大気圧センサが設ける必要がある。
【０００４】
本発明は、以上のような実情に鑑みなされたものであって、機関の各気筒の設けられた筒内圧センサを用いて容易かつ正確に大気圧を検出することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
そのため、請求項１に係る発明は、機関の運転停止時で、かつ、吸気弁及び排気弁の少なくとも一方が開弁している気筒の筒内圧を大気圧として検出する装置であって、図１に示すように、機関の各気筒に設けられ、各気筒の筒内圧を検出する筒内圧検出手段と、該筒内圧検出手段が機関始動前に検出した各気筒の筒内圧を記憶する筒内圧記憶手段と、前記機関始動前の筒内圧検出時における各気筒の吸気弁及び排気弁の開閉状態を事後的に判定する状態判定手段と、前記筒内圧記憶手段により記憶された筒内圧のうち、前記状態判定手段により、前記機関始動前の筒内圧検出時に吸気弁及び排気弁の少なくとも一方が開弁していたと判定された気筒の筒内圧を大気圧として検出する大気圧検出手段と、を含んで構成されたことを特徴とする。
【０００６】
請求項２に係る発明は、前記大気圧検出手段は、吸気弁及び排気弁少なくとも一方が開弁していたと判定された気筒が複数あるときは、前記筒内圧記憶手段により記憶された筒内圧のうち、該複数の気筒の筒内圧の平均値を大気圧として検出することを特徴とする。
【０００７】
請求項３に係る発明は、前記状態判定手段が、機関の始動開始から気筒判別完了までのクランク軸の回転角と気筒判別完了時における各気筒のクランク角位置とに基づいて、前記機関始動前の各気筒の吸気弁及び排気弁の開閉状態を判定することを特徴とする。
【０００８】
【発明の効果】
請求項１に係る発明によれば、各気筒の筒内圧を検出する筒内圧検出手段によって機関始動前に検出された筒内圧を記憶し、該筒内圧検出時の各気筒の吸気弁及び排気弁の開閉状態を事後的に判定して、前記記憶した筒内圧にうち、吸気弁及び排気弁の少なくとも一方が開いていたと判定された気筒で検出された筒内圧を大気圧として検出することにより、確実に大気圧と等価な状態となっている気筒の筒内圧を大気圧として検出できる。これにより、筒内圧検出手段を用いて、容易かつ高精度に大気圧を検出できる。
【００１０】
請求項２に係る発明によれば、機関始動前の筒内圧検出時に、吸気弁及び排気弁の少なくとも一方が開弁していたと判定された気筒が複数あるときは、該複数の気筒で検出し、記憶した筒内圧の平均値を大気圧として検出することで、筒内圧検出手段間のばらつきを抑えつつ、大気圧を検出できる。
【００１１】
請求項３に係る発明によれば、気筒判別完了は、機関始動からのクランク軸の回転角及び各気筒の基準位置からのクランク角位置が既知となるので、気筒判別完了時の各気筒のクランク角位置に対して、機関始動から気筒判別完了までのクランク角（クランク軸の回転角度）分を逆算することにより、各気筒の機関始動前の筒内圧検出時におけるクランク角位置を算出でき、吸気弁及び排気弁の開閉状態を判定できる。
【００１２】
そして、該クランク角位置の算出結果を、あらかじめ設定した吸気弁又は排気弁が開弁しているクランク角位置と比較することで、機関始動前の筒内圧検出時に吸気弁又は排気弁が開弁していた気筒を容易に判定できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図２は、本発明の一実施形態を示す内燃機関のシステム図である。
図２において、エンジン（内燃機関）１の吸気通路２には、吸入空気流量Ｑａを検出するエアフローメータ３が設けられており、スロットル弁４により吸入空気量Ｑａを制御する。
【００１４】
エンジン１の各気筒には、燃焼室５内に燃料を噴射する電磁式の燃料噴射弁６、燃焼室５内で火花点火を行う点火プラグ７が設けられており、吸気弁８を介して吸入された空気に対して、電子制御により前記燃料噴射弁６から燃料を噴射して所定の混合気を形成し、該混合気を前記燃焼室５内で圧縮し、点火プラグ７による火花点火によって着火する。
【００１５】
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。
エンジン１の排気は、排気弁９を介して燃焼室５から排気通路１０に排出され、図示しない排気浄化触媒及びマフラーを介して大気中に放出される。
コントロールユニット（Ｃ／Ｕ）２０は、マイクロコンピュータを含んで構成され、エアフローメータ３からの吸入空気量信号Ｑ、スロットルセンサ１１からのスロットル弁開度信号ＴＶＯ、クランク角センサ１２からのクランク角信号、カムセンサ１４からの気筒判別信号、水温センサ１４からの冷却水温度信号Ｔｗ、筒内圧センサ１５からの燃焼圧信号Ｐ等が入力され、燃料噴射弁６による燃料噴射量，点火プラグ７の点火時期等を制御する。
【００１６】
ここで、エアフローメータ３は、エンジン１の吸入空気量を質量流量として検出し、スロットルセンサ１１は、スロットル弁４の開度ＴＶＯをポテンショメータによって検出する。
また、クランク角センサ１２は、単位クランク角毎の単位角度信号と、基準クランク角位置毎の基準角度信号とをそれぞれ出力し、カムセンサ１３は、気筒別に異なる気筒判別信号を出力する。水温センサ１４は、エンジン１のウォータージャケット内の冷却水温度Ｔｗを検出する。
【００１７】
なお、前記クランク角センサ１２から出力される単位角度信号の所定時間内における発生数又は基準角度信号の発生周期を計測することでエンジン１の回転速度Ｎｅが算出でき、基準クランク角位置からの単位角度信号をカウントすることで単位クランク角毎のクランク角位置が検出される。
また、前記基準角度信号間に発生する気筒判別信号を検出することで気筒判別を行う。
【００１８】
筒内圧センサ１５（筒内圧検出手段）は、例えば、実開昭６３−１７４３２号公報に開示されるような点火プラグ７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、点火プラグ７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、各気筒の点火プラグ７毎に装着して各気筒の筒内圧Ｐ（燃焼圧）を検出する。
【００１９】
なお、前記筒内圧センサ１５は、上記のように点火プラグ７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。
ここで、前記燃料噴射弁６から噴射される噴射量の制御は、Ｃ／Ｕ２０により、以下のようにして行なわれる。
【００２０】
まず、エアフローメータ３で検出された吸入空気量Ｑと、クランク角センサ１２からの検出信号から算出したエンジン回転速度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）を算出する。
次に、該基本燃料噴射量Ｔｐに、冷却水温度Ｔｗ等の運転条件に応じた補正や燃焼圧信号Ｐに基づいて演算する燃焼トルクの変動量（燃焼圧の変動率）が所定の目標値となるような補正を施して最終的な燃料噴射量Ｔｉを求める。
【００２１】
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。
【００２２】
また、前記Ｃ／Ｕ２０は、前記筒内圧センサ１５を用いて大気圧を検出するよう構成されている。すなわち、筒内圧が大気圧と等価になっている状態、本実施形態では、エンジン停止時であって、かつ、吸気弁及び排気弁の少なくとも一方が開弁している状態の気筒の筒内圧を検出し、これを大気圧とする。
具体的には、エンジン始動直前に各気筒の筒内圧を検出、記憶し、気筒判別完了後、事後的に前記記憶した筒内圧検出時における各気筒の吸気弁及び排気弁の開閉状態を判定する。そして、前記記憶した筒内圧のうち、吸気弁又は排気弁が開弁していたと判定された気筒の筒内圧を大気圧として検出する。
【００２３】
かかる筒内圧センサによる大気圧の検出について、図３のタイミングチャートにより説明する。
まず、エンジン始動開始（Ｓ）直前の各気筒の筒内圧センサの出力を検出し、記憶する。次に、エンジン始動開始と同時に単位角度信号の検出によるクランク軸回転角の検出を開始する。気筒判別が完了したら、エンジン始動開始（Ｓ）から気筒判別完了（Ｋ）までのクランク軸回転角（ｎ0）を記憶する。
【００２４】
また、気筒判別完了時の各気筒の基準クランク角位置（本実施形態では、圧縮行程のＴＤＣ）に対するクランク角位置（ｎ1、ｎ2、ｎ3、ｎ4）を、基準角度信号からの単位角度信号をカウントすることにより算出する。
そして、算出した各気筒の基準クランク角位置に対するクランク角位置（ｎ1、ｎ2、ｎ3、ｎ4）から、前記記憶したエンジン始動開始（Ｓ）から気筒判別完了（Ｋ）までのクランク軸回転角（ｎ0）を減算することで、エンジン始動前、すなわち、記憶した筒内圧検出時における各気筒の基準クランク角位置に対するクランク角位置（ｎ1'＝ｎ1−ｎ0、ｎ2'＝ｎ2−ｎ0、ｎ3'＝ｎ3−ｎ0、ｎ4'＝ｎ4−ｎ0）を算出する。
【００２５】
該算出したエンジン始動前における各気筒の基準クランク角位置に対するクランク角（ｎ1'、ｎ2'、ｎ3'、ｎ4'）が、吸気弁及び排気弁の少なくとも一方が開弁している期間としてあらかじめ設定した基準クランク角位置に対するクランク角度内（Ｔ1〜Ｔ2又はＴ1'〜Ｔ2'）にあれば、その気筒はエンジン始動前に大気圧と等価な状態にあったと判定し、前記読込んだ筒内圧センサ出力のうち、該気筒の筒内圧センサ出力を大気圧として検出する。
【００２６】
以上の筒内圧センサによる大気圧検出を図４のフローチャートに示す。
ステップ１（図ではＳ１と記す。以下同様）では、エンジンの始動前（エンジン始動開始位置Ｓ）の各気筒（＃１、＃２、＃３、＃４）の筒内圧センサ１５の出力Ｐ1、Ｐ2、Ｐ3、Ｐ4を読込み、記憶する。
ステップ２では、エンジンの始動開始と同時に、エンジン始動開始位置（Ｓ）からのクランク軸回転角の検出を開始する。
【００２７】
ステップ３では、気筒判別が完了したか否かを判断する。
気筒判別が完了していれば、ステップ４に進み、エンジン始動開始位置（Ｓ）から気筒判別完了位置（Ｋ）までのクランク軸回転角（ｎ0）を記憶する。
ステップ５では、気筒判別結果より、気筒判別完了時（Ｋ）における各気筒の基準クランク角位置（圧縮行程のＴＤＣ）に対するクランク角位置（ｎ1、ｎ2、ｎ3、ｎ4）を算出する。
【００２８】
ステップ６では、前記ステップ１において筒内圧センサの出力の読込みを行った時点における各気筒の吸気弁又は排気弁の開閉状態を判定する。
ここで、各気筒の吸気弁又は排気弁の開閉状態の判定は、上述したように、気筒判別完了時の各気筒のクランク角位置（ｎ1、ｎ2、ｎ3、ｎ4）から前記気筒判別完了までのクランク軸回転角（ｎ0）分遡ることにより、エンジン始動開始前の各気筒のクランク各位置を算出することにより行う。
【００２９】
ステップ７では、ステップ６で算出した筒内圧センサ出力の平均値を大気圧として記憶する。
以上のようにして、エンジン停止時で、かつ、吸気弁及び排気弁の少なくとも一方が開弁している気筒の筒内圧を検出することにより、筒内圧センサを用いて大気圧を容易に検出できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る筒内圧検出装置を示すブロック図。
【図２】本発明に係る一実施形態のエンジンのシステム図。
【図３】本発明に係るエンジンの各気筒のタイミングチャート。
【図４】本発明に係る大気圧の検出を示すフローチャート。
【符号の説明】
１  エンジン
２  吸気通路
３  エアフローメータ
４  スロットル弁
６  燃料噴射弁
７  点火プラグ
９  排気弁
１０  排気通路
１１  スロットルセンサ
１２  クランク角センサ
１３  カムセンサ
１４  水温センサ
１５  筒内圧センサ
２０  コントロールユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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