JP2002235568A - 内燃機関の筒内圧検出装置 - Google Patents
内燃機関の筒内圧検出装置Info
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Abstract
正確に検出すると共に、爆発行程時に筒内圧検出手段が
筒内圧に耐えられなってしまうのを回避する。 【解決手段】 内燃機関1の筒内圧を検出するための筒
内圧センサ60を吸気弁2よりも下流側に配置し、筒内
圧センサ60と筒内とを連通するための連通路61を少
なくとも爆発行程時に連通路開閉弁62によって遮断す
る。吸気行程時には、吸気行程時の筒内圧を検出するた
めに連通路61を連通させる。
Description
出装置に関する。
の筒内圧検出手段を備えた内燃機関の筒内圧検出装置が
知られている。この種の内燃機関の筒内圧検出装置の例
としては、例えば特開平10−103091号公報に記
載されたものがある。特開平10−103091号公報
に記載された内燃機関の筒内圧検出装置では、爆発行程
時の筒内圧を検出するために、筒内圧検出手段が吸気弁
よりも下流側に配置され、筒内に対して曝されるように
なっている。
−103091号公報に記載された内燃機関の筒内圧検
出装置のように筒内圧検出手段が吸気弁よりも下流側に
配置されて筒内に対して曝されるようになっていると、
爆発行程時の筒内圧を検出するのに適するように筒内圧
検出手段を設定した場合、例えば吸気行程時のように爆
発行程時よりも筒内圧が低い時には、筒内圧検出手段の
分解能が不足し、その時の筒内圧を正確に検出すること
ができない。一方で、吸気行程時のように爆発行程時よ
りも筒内圧が低い時の筒内圧を検出するのに適するよう
に筒内圧検出手段を設定した場合には、爆発行程時に、
筒内圧検出手段が筒内圧に耐えられなくなるおそれが生
じてしまう。また、筒内圧検出手段を吸気弁よりも下流
側ではなく上流側に配置した場合には、筒内圧検出手段
が配置されている部分における圧力と筒内圧とが異なっ
てしまうため、筒内圧を正確に検出することができな
い。
りも筒内圧が低い時に筒内圧を正確に検出することがで
きると共に、爆発行程時に筒内圧検出手段が筒内圧に耐
えられなってしまうのを回避す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。
よれば、内燃機関の筒内圧を検出するための筒内圧検出
手段を備えた内燃機関の筒内圧検出装置において、前記
筒内圧検出手段を吸気弁よりも下流側に配置し、前記筒
内圧検出手段と筒内とを連通するための連通路を少なく
とも爆発行程時に遮断することを特徴とする内燃機関の
筒内圧検出装置が提供される。
置では、筒内圧検出手段が吸気弁よりも下流側に配置さ
れ、筒内圧検出手段と筒内とを連通するための連通路が
少なくとも爆発行程時に遮断される。そのため、爆発行
程時に筒内圧検出手段が筒内に対して曝されることが回
避され、例えば爆発行程時よりも筒内圧が低い時の筒内
圧を検出するのに適するように筒内圧検出手段を設定し
た場合であっても、爆発行程時に筒内圧検出手段が筒内
圧に耐えられなくなってしまうことがない。また、例え
ば爆発行程時よりも筒内圧が低い時の筒内圧を検出する
のに適するように筒内圧検出手段を設定することによ
り、そのような時においても筒内圧を正確に検出するこ
とができる。つまり、爆発行程時よりも筒内圧が低い時
に筒内圧を正確に検出することができると共に、爆発行
程時に筒内圧検出手段が筒内圧に耐えられなってしまう
のを回避することができる。
も爆発行程時に前記連通路を遮断し、吸気行程時に前記
連通路を連通させることを特徴とする請求項1に記載の
内燃機関の筒内圧検出装置が提供される。
置では、筒内圧検出手段と筒内とを連通するための連通
路が、少なくとも爆発行程時に遮断され、吸気行程時に
は連通せしめられる。そのため、例えば爆発行程時より
も筒内圧が低い時の筒内圧を検出するのに適するように
筒内圧検出手段を設定した場合において爆発行程時に筒
内圧検出手段が筒内圧に耐えられなってしまうのを回避
することができると共に、例えば爆発行程時よりも筒内
圧が低い時の筒内圧を検出するのに適するように筒内圧
検出手段を設定することによって、爆発行程時よりも筒
内圧が低い吸気行程時の筒内圧を正確に検出することが
できる。
時に検出された筒内圧に基づき、筒内に吸入される吸入
空気量を算出することを特徴とする請求項2に記載の内
燃機関の筒内圧検出装置が提供される。
置では、吸気行程時に検出された筒内圧に基づいて筒内
に吸入される吸入空気量が算出される。そのため、エア
フローメータの出力値に基づいて算出される吸入空気量
と筒内に実際に吸入される吸入空気量とが一致しないよ
うな機関運転条件下において、エアフローメータの出力
値に基づいて吸入空気量を算出する場合よりも正確に筒
内に吸入される吸入空気量を算出することができる。
はバルブリフト量を変更可能な吸気弁の開弁期間中に筒
内に吸入される吸入空気量を筒内圧に基づいて算出する
ことを特徴とする請求項3に記載の内燃機関の筒内圧検
出装置が提供される。
置では、吸気弁の作用角又はバルブリフト量が変更可能
な場合にはエアフローメータの出力値に基づいて算出さ
れる吸入空気量と筒内に実際に吸入される吸入空気量と
が一致しなくなる機関運転条件が多くなることに鑑み、
作用角又はバルブリフト量を変更可能な吸気弁の開弁期
間中に筒内に吸入される吸入空気量は筒内圧に基づいて
算出される。そのため、吸気弁の作用角又はバルブリフ
ト量が変更可能な場合であっても筒内に吸入される吸入
空気量を正確に算出することができる。
実施形態について説明する。
の第一の実施形態の概略構成図、図2は図1に示した内
燃機関の筒内圧検出装置の詳細図である。図1及び図2
において、1は内燃機関、2は吸気弁、3は排気弁、4
は吸気弁を開閉させるためのカム、5は排気弁を開閉さ
せるためのカム、6は吸気弁用カム4を担持しているカ
ムシャフト、7は排気弁用カム5を担持しているカムシ
ャフトである。図3は図1に示した吸気弁用カム及びカ
ムシャフトの詳細図である。図3に示すように、本実施
形態のカム4のカムプロフィルは、カムシャフト中心軸
線の方向に変化している。つまり、本実施形態のカム4
は、図3の左端のノーズ高さが右端のノーズ高さよりも
大きくなっている。すなわち、本実施形態の吸気弁2の
バルブリフト量は、バルブリフタがカム4の左端と接し
ているときよりも、バルブリフタがカム4の右端と接し
ているときの方が小さくなる。
形成された燃焼室、9はバルブリフト量を変更するため
に吸気弁2に対してカム4をカムシャフト中心軸線の方
向に移動させるためのバルブリフト量変更装置である。
つまり、バルブリフト量変更装置9を作動することによ
り、カム4の左端(図3)においてカム4とバルブリフ
タとを接触させたり、カム4の右端(図3)においてカ
ム4とバルブリフタとを接触させたりすることができ
る。バルブリフト量変更装置9によって吸気弁2のバル
ブリフト量が変更されると、それに伴って、吸気弁2の
開口面積が変更されることになる。本実施形態の吸気弁
2では、バルブリフト量が増加されるに従って吸気弁2
の開口面積が増加するようになっている。10はバルブ
リフト量変更装置9を駆動するためのドライバ、11は
吸気弁2の開弁期間を変更することなく吸気弁の開閉タ
イミングをシフトさせるための開閉タイミングシフト装
置である。つまり、開閉タイミングシフト装置11を作
動することにより、吸気弁2の開閉タイミングを進角側
にシフトさせたり、遅角側にシフトさせたりすることが
できる。12は開閉タイミングシフト装置11を作動す
るための油圧を制御するオイルコントロールバルブであ
る。尚、本実施形態における可変動弁機構には、バルブ
リフト量変更装置9及び開閉タイミングシフト装置11
の両者が含まれることになる。
ン、15は燃料噴射弁、16は吸気弁2のバルブリフト
量及び開閉タイミングシフト量を検出するためのセン
サ、17は機関回転数を検出するためのセンサである。
18は気筒内に吸入空気を供給する吸気管内の圧力を検
出するための吸気管圧センサ、19はエアフローメー
タ、20は内燃機関冷却水の温度を検出するための冷却
水温センサ、21は気筒内に供給される吸入空気の吸気
管内における温度を検出するための吸入空気温センサ、
22はECU(電子制御装置)である。50はシリン
ダ、51,52は吸気管、53はサージタンク、54は
排気管、55は点火栓、56はアクセルペダル開度とは
無関係に開度が変更せしめられるスロットル弁である。
60は例えば吸気行程時の筒内圧ような比較的低い筒内
圧を検出するために吸気弁2よりも下流側に配置された
筒内圧センサ、61は筒内圧センサ60と筒内とを連通
するための連通路、62は筒内圧センサ60と筒内とを
連通させたり、連通路61を遮断したりするために機械
的に開閉される連通路開閉弁である。
置等の詳細図である。図4において、30は吸気弁用カ
ムシャフト6に連結された磁性体、31は磁性体30を
左側に付勢するためのコイル、32は磁性体30を右側
に付勢するための圧縮ばねである。コイル31に対する
通電量が増加されるに従って、カム4及びカムシャフト
6が左側に移動する量が増加し、吸気弁2のバルブリフ
ト量が減少せしめられることになる。
るのに伴って吸気弁のバルブリフト量が変化する様子を
示した図である。図5に示すように、コイル31に対す
る通電量が減少されるに従って、吸気弁2のバルブリフ
ト量が増加せしめられる(実線→破線→一点鎖線)。ま
た本実施形態では、バルブリフト量変更装置9が作動さ
れるのに伴って、吸気弁2の開弁期間も変更せしめられ
る。つまり、吸気弁2の作用角も変更せしめられる。詳
細には、吸気弁2のバルブリフト量が増加せしめられる
のに伴って、吸気弁2の作用角が増加せしめられる(実
線→破線→一点鎖線)。更に本実施形態では、バルブリ
フト量変更装置9が作動されるのに伴って、吸気弁2の
バルブリフト量がピークとなるタイミングも変更せしめ
られる。詳細には、吸気弁2のバルブリフト量が増加せ
しめられるのに伴って、吸気弁2のバルブリフト量がピ
ークとなるタイミングが遅角せしめられる(実線→破線
→一点鎖線)。
装置等の詳細図である。図6において、40は吸気弁2
の開閉タイミングを進角側にシフトさせるための進角側
油路、41は吸気弁2の開閉タイミングを遅角側にシフ
トさせるための遅角側油路、42はオイルポンプであ
る。進角側油路40内の油圧が増加されるに従い、吸気
弁2の開閉タイミングが進角側にシフトせしめられる。
つまり、クランクシャフト13に対するカムシャフト6
の回転位相が進角せしめられる。一方、遅角側油路41
の油圧が増加されるに従い、吸気弁2の開閉タイミング
が遅角側にシフトせしめられる。つまり、クランクシャ
フト13に対するカムシャフト6の回転位相が遅角せし
められる。
れるのに伴って吸気弁の開閉タイミングがシフトする様
子を示した図である。図7に示すように、進角側油路4
0内の油圧が増加されるに従って吸気弁2の開閉タイミ
ングが進角側にシフトされる(実線→破線→一点鎖
線)。このとき、吸気弁2の開弁期間は変更されない、
つまり、吸気弁2が開弁している期間の長さは変更され
ない。
様の図である。図8において、図2に示した参照番号と
同一の参照番号は、図2に示した部品又は部分と同一の
部品又は部分を示している。62’は筒内圧センサ60
と筒内とを連通させたり、連通路61を遮断したりする
ために電気的に開閉される連通路開閉弁である。
内圧検出方法を示したフローチャートである。このルー
チンは所定時間間隔で実行される。図9に示すように、
このルーチンが開始されると、まずステップ100にお
いて吸気行程であるか否かが判断される。具体的には、
例えばシリンダ50内に空気が吸入されうるように吸気
弁2が開弁されているか否かが判断される。あるいは他
の実施形態では、代わりに、吸気TDC(上死点)から
吸気BDC(下死点)までの任意のタイミングであるか
否かを判断することも可能である。YESのときにはス
テップ101に進み、NOのときにはステップ102に
進む。ステップ101では、筒内圧センサ60によって
筒内圧を検出するために筒内圧センサ60と筒内とを連
通させるべく連通路開閉弁62,62’が開弁せしめら
れる。一方、NOのときには、例えば爆発行程時の筒内
圧のような比較的高い筒内圧に筒内圧センサ60が耐え
られなくなってしまうのを回避するために連通路61を
遮断すべく連通路開閉弁62,62’が閉弁せしめられ
る。
めに予め定められた所定タイミングであるか否かが判断
される。第一の実施形態及びその変形例では、例えば1
ms間隔で所定タイミングが設定されている。あるいは
他の実施形態では、代わりに3ms間隔で所定タイミン
グを設定することも可能であり、また、22.5°CA
(クランクアングル)間隔で所定タイミングを設定する
ことも可能である。YESのときにはステップ104に
進み、NOのときには筒内圧が検出されることなく、こ
のルーチンを終了する。ステップ104では、筒内圧セ
ンサ60によって筒内圧が検出される。
気量(質量流量)mc’は、ステップ104において検
出された筒内圧Pcと、比熱比κと、ガス定数Rと、吸
入空気温センサ21により検出された吸気マニホルド温
度Tmと、予め算出されたシリンダ50の容積Vcと、
下記の式(1)とに基づいて算出される。 dPc/dt=(κRTm/Vc)×mc’・・・・・(1)
吸入空気量を積分することにより、吸気弁2の開弁期間
中に筒内に吸入される吸入空気量を算出することができ
る。
図2に示すように筒内圧センサ60が吸気弁2よりも下
流側に配置され、図9のステップ102において筒内圧
センサ60と筒内とを連通するための連通路61が少な
くとも爆発行程時に連通路開閉弁62,62’によって
遮断される。そのため、爆発行程時に筒内圧センサ60
が筒内に対して曝されることが回避され、例えば爆発行
程時よりも筒内圧が低い時の筒内圧を検出するのに適す
るように筒内圧センサ60を設定した場合であっても、
爆発行程時に筒内圧センサ60が筒内圧に耐えられなく
なってしまうことがない。また、例えば爆発行程時より
も筒内圧が低い吸気行程時の筒内圧を検出するのに適す
るように筒内圧センサ60を設定することにより、吸気
行程時においてもステップ104において筒内圧を正確
に検出することができる。つまり、爆発行程時よりも筒
内圧が低い吸気行程時に筒内圧を正確に検出することが
できると共に、爆発行程時に筒内圧センサ60が筒内圧
に耐えられなってしまうのを回避することができる。
れば、筒内圧センサ60と筒内とを連通するための連通
路61が、少なくとも爆発行程時には図9のステップ1
02が実行されることによって遮断され、吸気行程時に
はステップ101が実行されることによって連通せしめ
られる。そのため、例えば爆発行程時よりも筒内圧が低
い吸気行程時の筒内圧を検出するのに適するように筒内
圧センサ60を設定した場合において爆発行程時に筒内
圧センサ60が筒内圧に耐えられなってしまうのを回避
することができると共に、例えば爆発行程時よりも筒内
圧が低い吸気行程時の筒内圧を検出するのに適するよう
に筒内圧センサ60を設定することによって、爆発行程
時よりも筒内圧が低い吸気行程時の筒内圧を正確に検出
することができる。
ば、上述したように吸気行程時に検出された筒内圧に基
づいて筒内に吸入される吸入空気量が算出される。その
ため、エアフローメータ19の出力値に基づいて算出さ
れる吸入空気量と筒内に実際に吸入される吸入空気量と
が一致しないような機関運転条件下において、エアフロ
ーメータ19の出力値に基づいて吸入空気量を算出する
場合よりも正確に筒内に吸入される吸入空気量を算出す
ることができる。
ば、作用角及びバルブリフト量を変更可能な吸気弁2の
開弁期間中に筒内に吸入される吸入空気量が、上述した
ように筒内圧に基づいて算出される。そのため、第一の
実施形態及びその変形例のように吸気弁2の作用角及び
バルブリフト量が変更可能な場合であっても筒内に吸入
される吸入空気量を正確に算出することができる。
は、作用角及びバルブリフト量を変更可能な吸気弁2に
対し筒内圧センサ60、連通路61及び連通路開閉弁6
2,62’が適用されているが、他の実施形態では、代
わりに作用角のみを変更可能な吸気弁や、バルブリフト
量のみを変更可能な吸気弁や、位相のみを変更可能な吸
気弁や、それらを組み合わせた吸気弁に対し筒内圧セン
サ60、連通路61及び連通路開閉弁62,62’を適
用することも可能である。
の第二の実施形態について説明する。第二の実施形態の
構成は、後述する点を除き、図1〜図7に示した第一の
実施形態の構成とほぼ同様である。また第二の実施形態
の変形例の構成は、後述する点を除き、図8に示した第
一の実施形態の変形例の構成とほぼ同様である。従っ
て、第二の実施形態及びその変形例は、第一の実施形態
及びその変形例とほぼ同様の効果を奏することができ
る。
筒内圧検出方法を示したフローチャートである。このル
ーチンは所定時間間隔で実行される。図10に示すよう
に、このルーチンが開始されると、まずステップ200
において吸気行程であるか否かが判断される。具体的に
は、例えばシリンダ50内に空気が吸入されうるように
吸気弁2が開弁されているか否かが判断される。あるい
は他の実施形態では、代わりに、吸気TDC(上死点)
から吸気BDC(下死点)までの任意のタイミングであ
るか否かを判断することも可能である。YESのときに
はステップ201に進み、NOのときにはステップ20
2に進む。ステップ201では、筒内圧センサ60によ
って筒内圧を検出するために筒内圧センサ60と筒内と
を連通させるべく連通路開閉弁62,62’が開弁せし
められる。一方、NOのときには、例えば爆発行程時の
筒内圧のような比較的高い筒内圧に筒内圧センサ60が
耐えられなくなってしまうのを回避するために連通路6
1を遮断すべく連通路開閉弁62,62’が閉弁せしめ
られる。ステップ203では、筒内圧センサ60によっ
て筒内圧が検出される。
ように吸気弁2の閉弁時期が設定されている場合、吸気
弁2の開弁期間中に筒内に吸入される吸入空気量(質量
流量)mcは、吸気弁2が閉弁する時に図10のステッ
プ203において算出された筒内圧Pcと、実機で事前
に概算された係数a,bと、下記の式(2)とに基づい
て算出される。 mc=a×Pc+b・・・・・・・・・・・・・・・・(2)
弁するように吸気弁2の閉弁時期が設定されている場
合、吸気弁2の開弁期間中に筒内に吸入される吸入空気
量(質量流量)mcは、吸気BDCのタイミングで図1
0のステップ203において算出された筒内圧Pcと、
上述した係数a,bと、上述した式(2)とに基づいて
算出される。
爆発行程時に筒内圧検出手段が筒内に対して曝されるこ
とが回避され、例えば爆発行程時よりも筒内圧が低い時
の筒内圧を検出するのに適するように筒内圧検出手段を
設定した場合であっても、爆発行程時に筒内圧検出手段
が筒内圧に耐えられなくなってしまうことがない。ま
た、例えば爆発行程時よりも筒内圧が低い時の筒内圧を
検出するのに適するように筒内圧検出手段を設定するこ
とにより、そのような時においても筒内圧を正確に検出
することができる。つまり、爆発行程時よりも筒内圧が
低い時に筒内圧を正確に検出することができると共に、
爆発行程時に筒内圧検出手段が筒内圧に耐えられなって
しまうのを回避することができる。
ーメータの出力値に基づいて算出される吸入空気量と筒
内に実際に吸入される吸入空気量とが一致しないような
機関運転条件下において、エアフローメータの出力値に
基づいて吸入空気量を算出する場合よりも正確に筒内に
吸入される吸入空気量を算出することができる。
作用角又はバルブリフト量が変更可能な場合であっても
筒内に吸入される吸入空気量を正確に算出することがで
きる。
施形態の概略構成図である。
図である。
詳細図である。
図である。
て吸気弁のバルブリフト量が変化する様子を示した図で
ある。
細図である。
って吸気弁の開閉タイミングがシフトする様子を示した
図である。
る。
法を示したフローチャートである。
方法を示したフローチャートである。
Claims (4)
- 【請求項1】 内燃機関の筒内圧を検出するための筒内
圧検出手段を備えた内燃機関の筒内圧検出装置におい
て、前記筒内圧検出手段を吸気弁よりも下流側に配置
し、前記筒内圧検出手段と筒内とを連通するための連通
路を少なくとも爆発行程時に遮断することを特徴とする
内燃機関の筒内圧検出装置。 - 【請求項2】 少なくとも爆発行程時に前記連通路を遮
断し、吸気行程時に前記連通路を連通させることを特徴
とする請求項1に記載の内燃機関の筒内圧検出装置。 - 【請求項3】 吸気行程時に検出された筒内圧に基づ
き、筒内に吸入される吸入空気量を算出することを特徴
とする請求項2に記載の内燃機関の筒内圧検出装置。 - 【請求項4】 作用角又はバルブリフト量を変更可能な
吸気弁の開弁期間中に筒内に吸入される吸入空気量を筒
内圧に基づいて算出することを特徴とする請求項3に記
載の内燃機関の筒内圧検出装置。
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JP2001032427A JP3925090B2 (ja) | 2001-02-08 | 2001-02-08 | 内燃機関の筒内圧検出装置 |
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