JPH0737779B2 - 燃焼圧力センサの出力感度検出装置 - Google Patents
燃焼圧力センサの出力感度検出装置Info
- Publication number
- JPH0737779B2 JPH0737779B2 JP760788A JP760788A JPH0737779B2 JP H0737779 B2 JPH0737779 B2 JP H0737779B2 JP 760788 A JP760788 A JP 760788A JP 760788 A JP760788 A JP 760788A JP H0737779 B2 JPH0737779 B2 JP H0737779B2
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- JP
- Japan
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- pressure sensor
- combustion
- sensor
- sensitivity
- torque
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- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は燃焼圧力センサを備えた内燃機関における燃
焼圧力センサの出力感度検出装置に関する。
焼圧力センサの出力感度検出装置に関する。
燃焼圧力センサを内燃機関の燃焼室に配置し、燃焼圧力
センサからの燃焼圧力信号により内燃機関の運転制御因
子、例えば空燃比を制御するものが知られている。即
ち、燃焼行程において検出されるシリンダ内圧力から機
関が発生するトルクを知ることができる。一方、吸入空
気量に対する機関発生トルクの関係は空燃比が或る範囲
にあれば一定の関係がある。従って、燃焼圧力センサの
検出値より算出されるトルクと目標トルクとの差に応じ
て燃料噴射量を制御することにより空燃比を一定範囲に
制御することができる。例えば、特開昭60−249647号参
照。そして、トルクの変動をみて、その変動値が許容範
囲内で燃料噴射量を減量してゆくことによりトルク変動
の限界範囲内で希薄燃焼を行わせることもできる。
センサからの燃焼圧力信号により内燃機関の運転制御因
子、例えば空燃比を制御するものが知られている。即
ち、燃焼行程において検出されるシリンダ内圧力から機
関が発生するトルクを知ることができる。一方、吸入空
気量に対する機関発生トルクの関係は空燃比が或る範囲
にあれば一定の関係がある。従って、燃焼圧力センサの
検出値より算出されるトルクと目標トルクとの差に応じ
て燃料噴射量を制御することにより空燃比を一定範囲に
制御することができる。例えば、特開昭60−249647号参
照。そして、トルクの変動をみて、その変動値が許容範
囲内で燃料噴射量を減量してゆくことによりトルク変動
の限界範囲内で希薄燃焼を行わせることもできる。
以上のシステムにおいては、燃焼圧力を知るために圧力
センサの計測値に一定の係数（感度）を掛算している。
この場合、圧力センサの感度は経時変化や、個体間差に
より変動し、これが圧力測定値、延いてはトルク計測値
に誤差を発生させる。そこで、特開昭59−206648号では
圧力センサの感度補正のため一定運転条件（例えば点火
時期や、EGR率や、空燃比を固定）においてシリンダ内
圧力値と吸入空気量値との間に一定の関係があることを
利用している。即ち、シリンダ内圧力とエアーフローメ
ータで計測した吸入空気量とを測定し、両者の現実の対
応関係を基準の対応関係と比較し、基準値からの誤差分
だけシリンダ圧力に補正を加えている。
センサの計測値に一定の係数（感度）を掛算している。
この場合、圧力センサの感度は経時変化や、個体間差に
より変動し、これが圧力測定値、延いてはトルク計測値
に誤差を発生させる。そこで、特開昭59−206648号では
圧力センサの感度補正のため一定運転条件（例えば点火
時期や、EGR率や、空燃比を固定）においてシリンダ内
圧力値と吸入空気量値との間に一定の関係があることを
利用している。即ち、シリンダ内圧力とエアーフローメ
ータで計測した吸入空気量とを測定し、両者の現実の対
応関係を基準の対応関係と比較し、基準値からの誤差分
だけシリンダ圧力に補正を加えている。
従来技術は、吸入空気量（又はその相当値）を計測する
センサの計測値を、圧力補正の基準とする。ところが、
基準となる吸入空気量を計測するセンサ（エアーフロー
メータ又は吸気管圧力センサ）においても特性のバラツ
キがある。そのため、補正値に誤差が出てくる問題点が
ある。
センサの計測値を、圧力補正の基準とする。ところが、
基準となる吸入空気量を計測するセンサ（エアーフロー
メータ又は吸気管圧力センサ）においても特性のバラツ
キがある。そのため、補正値に誤差が出てくる問題点が
ある。
この発明では、比較の基準値を形成するためセンサを使
用することなく感度を検出することができるようにする
ことを目的とする。
用することなく感度を検出することができるようにする
ことを目的とする。
この発明の燃焼圧力センサの出力感度検出装置は、第１
図において、燃焼圧力を検出する燃焼圧力センサ１を備
えた内燃機関において、燃焼圧力センサ１からの燃焼圧
力信号によりトルクを算出する手段２と、算出されたト
ルクの燃焼サイクル間変動を算出する手段３と、この算
出される燃焼サイクル間変動を基準値と比較することに
より圧力センサの感度を算出する手段４とから構成され
る。
図において、燃焼圧力を検出する燃焼圧力センサ１を備
えた内燃機関において、燃焼圧力センサ１からの燃焼圧
力信号によりトルクを算出する手段２と、算出されたト
ルクの燃焼サイクル間変動を算出する手段３と、この算
出される燃焼サイクル間変動を基準値と比較することに
より圧力センサの感度を算出する手段４とから構成され
る。
トルク算出手段２は、燃焼圧力センサ１からの燃焼圧力
信号により内燃機関のトルクを算出し、サイクル間変動
算出手段３は、トルク算出手段２により算出されたトル
クにおける燃焼サイクル間変動を算出する。圧力センサ
感度算出手段４は燃焼サイクル間変動算出手段３により
算出される燃焼サイクル間変動を基準値と比較すること
により燃焼圧力センサの感度を算出する。
信号により内燃機関のトルクを算出し、サイクル間変動
算出手段３は、トルク算出手段２により算出されたトル
クにおける燃焼サイクル間変動を算出する。圧力センサ
感度算出手段４は燃焼サイクル間変動算出手段３により
算出される燃焼サイクル間変動を基準値と比較すること
により燃焼圧力センサの感度を算出する。
第２図において、10はシリンダブロック、12はピスト
ン、14はコネクティングロッド、16はクランク軸、18は
シリンダヘッド、20は燃焼室、22は吸気弁、24は吸気ポ
ート、26は排気弁、28は排気ポート、30は吸気管、32は
スロットル弁、34は吸気管圧力センサである。燃料イン
ジェクタ36は吸気ポート24に近い吸気管30に設置され
る。圧電型等の筒内圧力センサ38（本発明の燃焼圧力セ
ンサ）がシリンダヘッド18に取付られ、シリンダボア内
の圧力を知ることができる。筒内圧力センサ38は検出し
た筒内圧力より周知の手法で機関が発生するトルクに相
当する値を知るため設けられる。クランク角センサ40,4
2はクランク軸16に連結されるディストリビュータの分
配軸（図示しない）等のクランク軸16と連動して回転す
る回転軸44の回転に応じたパルス信号を発生するため設
けられる。第１のクランク角センサ40は、基準位置確認
用であってエンジンの一サイクルに相当するクランク角
度、即ち720゜CA毎のパルス信号を発生する。一方、第
２のクランク角度センサ42は、例えばクランク角度で１
゜毎のパルス信号を発生し、燃料噴射や筒内圧力により
トルクの算出を実行するための割り込み処理の開始信号
となり、またそのパルス間隔により機関回転数NEを知る
ことができる。
ン、14はコネクティングロッド、16はクランク軸、18は
シリンダヘッド、20は燃焼室、22は吸気弁、24は吸気ポ
ート、26は排気弁、28は排気ポート、30は吸気管、32は
スロットル弁、34は吸気管圧力センサである。燃料イン
ジェクタ36は吸気ポート24に近い吸気管30に設置され
る。圧電型等の筒内圧力センサ38（本発明の燃焼圧力セ
ンサ）がシリンダヘッド18に取付られ、シリンダボア内
の圧力を知ることができる。筒内圧力センサ38は検出し
た筒内圧力より周知の手法で機関が発生するトルクに相
当する値を知るため設けられる。クランク角センサ40,4
2はクランク軸16に連結されるディストリビュータの分
配軸（図示しない）等のクランク軸16と連動して回転す
る回転軸44の回転に応じたパルス信号を発生するため設
けられる。第１のクランク角センサ40は、基準位置確認
用であってエンジンの一サイクルに相当するクランク角
度、即ち720゜CA毎のパルス信号を発生する。一方、第
２のクランク角度センサ42は、例えばクランク角度で１
゜毎のパルス信号を発生し、燃料噴射や筒内圧力により
トルクの算出を実行するための割り込み処理の開始信号
となり、またそのパルス間隔により機関回転数NEを知る
ことができる。
制御回路50はマイクロコンピュータ・システムとして構
成され、この発明による空燃比制御を実行するためのも
のである。制御回路50はマイクロプロセシングユニット
（MPU）52と、メモリ54と、入力ポート56と、出力ポー
ト58と、これらを接続するバス60とを基本的な構成要素
とするものである。入力ポート56は各センサに接続さ
れ、運転条件信号が入力される。即ち、吸気管圧力セン
サ34から吸気管圧力PMに応じた信号が入力される。筒内
圧力センサ38からは筒内圧力に応じた信号が入力され
る。またクランク角センサ40,42よりクランク角度に応
じたパルス信号が入力される。63は空燃比センサ、例え
ばO2センサやリーンセンサであり、空燃比信号を発生す
る。MPU52はメモリ54に格納されるプログラム及びデー
タに従って演算を実行し、燃料噴射信号が形成される。
出力ポート52は燃料インジェクタ36に接続され、燃料噴
射信号が印加される。
成され、この発明による空燃比制御を実行するためのも
のである。制御回路50はマイクロプロセシングユニット
（MPU）52と、メモリ54と、入力ポート56と、出力ポー
ト58と、これらを接続するバス60とを基本的な構成要素
とするものである。入力ポート56は各センサに接続さ
れ、運転条件信号が入力される。即ち、吸気管圧力セン
サ34から吸気管圧力PMに応じた信号が入力される。筒内
圧力センサ38からは筒内圧力に応じた信号が入力され
る。またクランク角センサ40,42よりクランク角度に応
じたパルス信号が入力される。63は空燃比センサ、例え
ばO2センサやリーンセンサであり、空燃比信号を発生す
る。MPU52はメモリ54に格納されるプログラム及びデー
タに従って演算を実行し、燃料噴射信号が形成される。
出力ポート52は燃料インジェクタ36に接続され、燃料噴
射信号が印加される。
この発明における圧力センサの感度補正は以下の原理に
基礎を置くものである。機関トルクは第３図に示す燃焼
圧力曲線の有効面積として計算することができ、上死点
TDCの手前ので表すクランク角度での燃焼圧力に対す
る。〜の夫々の点での燃焼圧力の差に夫々の重み係
数を掛算した合計値である。即ち、筒内圧力センサ38の
感度が基準値（1.0）であるとときのトルクをPTRQBとす
ると、 PTRQB＝α１（P1−P0）＋α２（P2−P0） ＋α３（P3−P0）＋α４（P4−P0） ・・・（１） によって求めることができる。α1,α2,α3,α４は重み
係数である。各燃焼行程で発生されるトルク変動、即ち
分散σＢは、 によって表され、PTRQBmeanは平均値であり、 によって表される。ここにｎはサンプリング個数であ
る。もし、較正しようとするセンサが基準圧力を発揮す
るセンサに対してＣ倍の感度を持つとすれば、そのトル
クPTRQAは、 PTRQA＝Ｃ（α１（P1−P0）＋α２（P2−P0） ＋α３（P3−P0）＋α４（P4−P0）） ＝Ｃ×PTRQB ・・・（４） となる。平均値PTRQAmeanは、 となる。そして、分散σＡは、 となる。即ち（６）式は現在の分散値σＡと基準の分散
値σＢとの比から感度が計測することができることを意
味する。一方、空燃比に対して分散σとの関係を示す第
４図において空燃比が13〜17の範囲ではσは殆ど一定に
維持されることが分かる（負荷及び回転数は一定維
持）。第５図はエンジン回転数及び吸気管圧力（負荷相
当）を色々変えたときの分散の測定結果を示す。図から
分かるように所定の負荷、及び回転数の範囲では分散は
これらの影響も受けない。従って、これらの運転域で燃
焼変動を代表する分散値を計測し、（６）式によりセン
サの感度を算出することができる。そして、この感度を
実測値に掛算することで正確なシリンダ圧力を知ること
ができる。
基礎を置くものである。機関トルクは第３図に示す燃焼
圧力曲線の有効面積として計算することができ、上死点
TDCの手前ので表すクランク角度での燃焼圧力に対す
る。〜の夫々の点での燃焼圧力の差に夫々の重み係
数を掛算した合計値である。即ち、筒内圧力センサ38の
感度が基準値（1.0）であるとときのトルクをPTRQBとす
ると、 PTRQB＝α１（P1−P0）＋α２（P2−P0） ＋α３（P3−P0）＋α４（P4−P0） ・・・（１） によって求めることができる。α1,α2,α3,α４は重み
係数である。各燃焼行程で発生されるトルク変動、即ち
分散σＢは、 によって表され、PTRQBmeanは平均値であり、 によって表される。ここにｎはサンプリング個数であ
る。もし、較正しようとするセンサが基準圧力を発揮す
るセンサに対してＣ倍の感度を持つとすれば、そのトル
クPTRQAは、 PTRQA＝Ｃ（α１（P1−P0）＋α２（P2−P0） ＋α３（P3−P0）＋α４（P4−P0）） ＝Ｃ×PTRQB ・・・（４） となる。平均値PTRQAmeanは、 となる。そして、分散σＡは、 となる。即ち（６）式は現在の分散値σＡと基準の分散
値σＢとの比から感度が計測することができることを意
味する。一方、空燃比に対して分散σとの関係を示す第
４図において空燃比が13〜17の範囲ではσは殆ど一定に
維持されることが分かる（負荷及び回転数は一定維
持）。第５図はエンジン回転数及び吸気管圧力（負荷相
当）を色々変えたときの分散の測定結果を示す。図から
分かるように所定の負荷、及び回転数の範囲では分散は
これらの影響も受けない。従って、これらの運転域で燃
焼変動を代表する分散値を計測し、（６）式によりセン
サの感度を算出することができる。そして、この感度を
実測値に掛算することで正確なシリンダ圧力を知ること
ができる。
第６図は以上の原理に基づく燃焼圧力センサ感度補正を
行うルーチンのフローチャートを示す。このルーチンは
クランク角度センサ42からの一定クランク角度（例えば
１゜CA毎）の信号の到来毎に実行される。ステップ78で
は現在のクランク角度が圧縮上死点TDC手前の第３図の
のクランク角度位置であるか否か判別される。Yesの
ときはステップ79に進み、筒内圧力センサ38の計測値が
P0の領域に格納される。ステップ78でNoのときはステッ
プ80に進み、現在のクランク角度が圧縮上死点TDCを幾
分過ぎた第３図のにあるか否か判別される。Yesのと
きはステップ82に進み、そのときのシリンダ内圧力P1が
入力され、ステップ84ではトルク算出式（（４）式）に
おける第１項T1が、 T1＝α１×Ｃ×（P1−P0） によって算出される。同様にステップ86−90ではトルク
算出式における第２項T2が、 T2＝α２×Ｃ×（P2−P0） によって算出される。ステップ92−96ではトルク算出式
における第３項T3が、 T3＝α３×Ｃ×（P3−P0） によって算出される。ステップ98−102ではトルク算出
式における第４項T4が、 T4＝α４×Ｃ×（P4−P0） によって算出される。
行うルーチンのフローチャートを示す。このルーチンは
クランク角度センサ42からの一定クランク角度（例えば
１゜CA毎）の信号の到来毎に実行される。ステップ78で
は現在のクランク角度が圧縮上死点TDC手前の第３図の
のクランク角度位置であるか否か判別される。Yesの
ときはステップ79に進み、筒内圧力センサ38の計測値が
P0の領域に格納される。ステップ78でNoのときはステッ
プ80に進み、現在のクランク角度が圧縮上死点TDCを幾
分過ぎた第３図のにあるか否か判別される。Yesのと
きはステップ82に進み、そのときのシリンダ内圧力P1が
入力され、ステップ84ではトルク算出式（（４）式）に
おける第１項T1が、 T1＝α１×Ｃ×（P1−P0） によって算出される。同様にステップ86−90ではトルク
算出式における第２項T2が、 T2＝α２×Ｃ×（P2−P0） によって算出される。ステップ92−96ではトルク算出式
における第３項T3が、 T3＝α３×Ｃ×（P3−P0） によって算出される。ステップ98−102ではトルク算出
式における第４項T4が、 T4＝α４×Ｃ×（P4−P0） によって算出される。
ステップ104では現在のトルクPTRQAが、 PTRQA＝T1＋T2＋T3＋T4 によって算出される。ステップ106は感度算出ルーチン
であり第７図に詳細を示す。即ち、このルーチンはエン
ジンの１回転（720゜CA）毎に実行される。ステップ110
では吸気管圧力値PM、回転NEが入力される。ステップ11
2では吸気管圧力、回転数が P1≦PM≦P2 NE1≦NE≦NE2 の範囲に入っているか否かが判別される。この範囲は第
５図で示す通り、燃焼サイクル間変動（＝分散）の変動
の少ない領域である。
であり第７図に詳細を示す。即ち、このルーチンはエン
ジンの１回転（720゜CA）毎に実行される。ステップ110
では吸気管圧力値PM、回転NEが入力される。ステップ11
2では吸気管圧力、回転数が P1≦PM≦P2 NE1≦NE≦NE2 の範囲に入っているか否かが判別される。この範囲は第
５図で示す通り、燃焼サイクル間変動（＝分散）の変動
の少ない領域である。
ステップ112でYesの判断であれば、ステップ114に進
み、ステップ106で算出された現在のトルク値PTRQAをPT
RQAiに格納する。ステップ116ではｉをインクリメント
し、ステップ118ではｉがｎに達したか否かを判別す
る。ｉ≧ｎのときはステップ120に進み、（５）及び
（６）式に従ってトルク平均値PTRQAmean及び分散σＡ
が算出される。ステップ122では感度Ｃが、 Ｃ＝σA/σＢ によって算出される。σＢは基準の分散値であり、その
値は予め実験により決められており、メモリに格納され
てある。ステップ124ではｉが１に初期化され、同様な
処理が繰り返される。
み、ステップ106で算出された現在のトルク値PTRQAをPT
RQAiに格納する。ステップ116ではｉをインクリメント
し、ステップ118ではｉがｎに達したか否かを判別す
る。ｉ≧ｎのときはステップ120に進み、（５）及び
（６）式に従ってトルク平均値PTRQAmean及び分散σＡ
が算出される。ステップ122では感度Ｃが、 Ｃ＝σA/σＢ によって算出される。σＢは基準の分散値であり、その
値は予め実験により決められており、メモリに格納され
てある。ステップ124ではｉが１に初期化され、同様な
処理が繰り返される。
なお、圧力センサ38の感度係数がα１である時、筒内圧
力をＰとすると、圧力センサ38の出力電圧Ｖは、 Ｖ＝α1P と表わされる。ここで圧力センサの状態の変化により感
度係数がα２に変化した場合、感度補正係数Ｄを Ｄ＝α1/α２ とおくと、この感度補正係数Ｄが所定範囲に入るか否か
を判断することにより、圧力センサ38の異常を検出する
ことができる。
力をＰとすると、圧力センサ38の出力電圧Ｖは、 Ｖ＝α1P と表わされる。ここで圧力センサの状態の変化により感
度係数がα２に変化した場合、感度補正係数Ｄを Ｄ＝α1/α２ とおくと、この感度補正係数Ｄが所定範囲に入るか否か
を判断することにより、圧力センサ38の異常を検出する
ことができる。
この発明によれば、燃焼圧力センサからトルクを求め、
該トルクの燃焼サイクル間変動（＝分散）を基準値と比
較することにより燃焼圧力センサの感度を知ることがで
きる。そのため、燃焼圧力センサの感度変化を吸入空気
量の計測センサの出力値を基準値とすることなく補正す
ることができ、そのセンサの感度変化の影響が排除さ
れ、正確な圧力検出が可能とする。
該トルクの燃焼サイクル間変動（＝分散）を基準値と比
較することにより燃焼圧力センサの感度を知ることがで
きる。そのため、燃焼圧力センサの感度変化を吸入空気
量の計測センサの出力値を基準値とすることなく補正す
ることができ、そのセンサの感度変化の影響が排除さ
れ、正確な圧力検出が可能とする。
第１図はこの発明の構成を示す図。 第２図はこの発明の実施例の構成を示す図。 第３図はクランク角度と筒内圧力との関係を示すグラ
フ。 第４図は空燃比と分散との関係を示すグラフ。 第５図は回転数を固定したときの吸気管圧力と分散との
関係を示すグラフ。 第６図及び第７図はこの発明による燃焼圧力センサ感度
補正ルーチンを示すフローチャート。 12……ピストン、 16……クランク軸、 20……燃焼室、 30……吸気管、 34……吸気管圧力センサ、 36……燃料インジェクタ、 38……筒内圧力センサ、 40,42……クランク角センサ、 50……制御回路、 63……空燃比センサ。
フ。 第４図は空燃比と分散との関係を示すグラフ。 第５図は回転数を固定したときの吸気管圧力と分散との
関係を示すグラフ。 第６図及び第７図はこの発明による燃焼圧力センサ感度
補正ルーチンを示すフローチャート。 12……ピストン、 16……クランク軸、 20……燃焼室、 30……吸気管、 34……吸気管圧力センサ、 36……燃料インジェクタ、 38……筒内圧力センサ、 40,42……クランク角センサ、 50……制御回路、 63……空燃比センサ。
Claims (1)
- 【請求項１】内燃機関の燃焼圧力を検出する燃焼圧力セ
ンサを備えた内燃機関において、燃焼圧力センサからの
燃焼圧力信号によりトルクを算出する手段と、算出され
たトルクの燃焼サイクル間変動を算出する手段と、この
算出される燃焼サイクル間変動を基準値と比較すること
により圧力センサの感度を算出する手段とから構成され
る燃焼圧力センサの出力感度検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP760788A JPH0737779B2 (ja) | 1988-01-19 | 1988-01-19 | 燃焼圧力センサの出力感度検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP760788A JPH0737779B2 (ja) | 1988-01-19 | 1988-01-19 | 燃焼圧力センサの出力感度検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01187346A JPH01187346A (ja) | 1989-07-26 |
| JPH0737779B2 true JPH0737779B2 (ja) | 1995-04-26 |
Family
ID=11670493
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP760788A Expired - Lifetime JPH0737779B2 (ja) | 1988-01-19 | 1988-01-19 | 燃焼圧力センサの出力感度検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0737779B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2855854B2 (ja) * | 1990-12-27 | 1999-02-10 | トヨタ自動車株式会社 | 燃焼圧力センサの出力感度補正方法 |
| US8352149B2 (en) * | 2008-10-02 | 2013-01-08 | Honeywell International Inc. | System and method for providing gas turbine engine output torque sensor validation and sensor backup using a speed sensor |
-
1988
- 1988-01-19 JP JP760788A patent/JPH0737779B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01187346A (ja) | 1989-07-26 |
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