JP2005201236A

JP2005201236A - Cylinder pressure detection device for internal combustion engine

Info

Publication number: JP2005201236A
Application number: JP2004203584A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Yamaguchi; 山口　　聡; Mamoru Hasegawa; 衛長谷川; Hideki Sakamoto; 英樹坂本; Yuichi Shimazaki; 勇一島崎; Makoto Kobayashi; 誠小林; Masaki Ueno; 将樹上野
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2003-12-17
Filing date: 2004-07-09
Publication date: 2005-07-28
Anticipated expiration: 2024-07-09
Also published as: JP4440021B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cylinder pressure detection device for an internal combustion engine capable of reducing number of necessary A/D converters and memory capacity. <P>SOLUTION: In the cylinder pressure detection device provided with a cylinder pressure sensor 2 provided on each cylinder of an internal combustion engine 1 including multiple cylinders and detecting cylinder pressure and A/D converters 23, 24 converting output of the cylinder pressure sensor 2 to digital values, switch signals SWC1 and SWC2 for acquiring detection cylinder pressure during a compression stroke and a explosion stroke of each cylinder are provided in switch circuits 21, 22. Output signals of the switch circuits 21, 22 are input to the A/D converters 23, 24 and are converted to digital values and the digital values output from the A/D converters 23, 24 are stored in a buffer 12, and are read by a CPU 14. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、内燃機関の筒内圧を検出し、該検出した筒内圧の演算処理を行う筒内圧検出装置に関する。 The present invention relates to an in-cylinder pressure detecting device that detects an in-cylinder pressure of an internal combustion engine and performs calculation processing of the detected in-cylinder pressure.

特許文献１には、内燃機関のクランク角１度毎に筒内圧センサの出力をサンプリングし、クランク角２度毎にＡ／Ｄ変換を行って、検出圧力値をディジタルデータに変換し、演算装置において、ディジタル化された検出筒内圧から、図示平均有効圧Ｐｍｉを算出する技術が示されている。 In Patent Document 1, an output of an in-cylinder pressure sensor is sampled every crank angle of an internal combustion engine, A / D conversion is performed every crank angle of 2 degrees, and a detected pressure value is converted into digital data. Shows a technique for calculating the indicated mean effective pressure Pmi from the digitized detected in-cylinder pressure.

特許第２６９５２４３号公報Japanese Patent No. 2695243

例えば４気筒の機関において、全気筒に筒内圧センサを設けて、クランク角２度毎に筒内圧の検出（Ａ／Ｄ変換）を行う場合、４つの筒内圧センサにそれぞれに対応させてＡ／Ｄ変化器を設ける必要がある。また各Ａ／Ｄ変換器から出力されるディジタル値の数が増加するため、そのディジタル値を記憶するために必要なメモリの容量もかなり大きなものとなる。 For example, in a four-cylinder engine, when in-cylinder pressure sensors are provided in all the cylinders and in-cylinder pressure detection (A / D conversion) is performed every 2 degrees of crank angle, A / D is associated with each of the four in-cylinder pressure sensors. It is necessary to provide a D changer. In addition, since the number of digital values output from each A / D converter increases, the capacity of the memory required to store the digital values becomes considerably large.

本発明はこの点に着目してなされたものであり、必要なＡ／Ｄ変換器の数及びメモリ容量を低減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。 The present invention has been made paying attention to this point, and an object thereof is to provide an in-cylinder pressure detecting device for an internal combustion engine that can reduce the number of necessary A / D converters and the memory capacity.

上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、複数の気筒を有する内燃機関（１）の各気筒に設けられ、筒内圧を検出する筒内圧センサ（２）と、該筒内圧センサ（２）の出力をディジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器（２３，２４）とを備える内燃機関の筒内圧検出装置において、前記筒内圧センサ（２）の出力が入力され、前記筒内圧センサ出力の一部を選択して前記Ａ／Ｄ変換器（２３，２４）に入力する切換手段（２１，２２）を備え、該切換手段（２１，２２）は、圧縮行程及び爆発行程にある気筒に設けられた筒内圧センサの出力を選択することを特徴とする。 In order to achieve the above object, an invention according to claim 1 is provided in each cylinder of an internal combustion engine (1) having a plurality of cylinders, and an in-cylinder pressure sensor (2) for detecting an in-cylinder pressure, and the in-cylinder pressure sensor ( 2) In an in-cylinder pressure detecting device for an internal combustion engine comprising an A / D converter (23, 24) for converting the output of 2) into a digital value, the output of the in-cylinder pressure sensor (2) is input, and the in-cylinder pressure sensor output Switching means (21, 22) for selecting a part of the cylinder and inputting it to the A / D converter (23, 24). The switching means (21, 22) is connected to the cylinders in the compression stroke and the explosion stroke. The output of the in-cylinder pressure sensor provided is selected.

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の筒内圧検出装置において、前記切換手段は、前記機関の無負荷運転時においては、排気行程及び吸気行程にある気筒に設けられた筒内圧センサの出力を選択することを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、複数の気筒を有する内燃機関（１）の各気筒に設けられ、筒内圧を検出する筒内圧センサ（２）と、前記気筒に燃料を供給する燃料噴射弁（６）とを備える内燃機関の筒内圧検出装置において、前記燃料噴射弁（６）の開弁指令信号の出力が開始される噴射開始時期（ＣＡ１〜ＣＡ４）を基準として、前記筒内圧センサにより前記筒内圧を検出する期間を設定する筒内圧検出期間設定手段（１７）と、該筒内圧検出期間設定手段により設定された筒内圧検出期間において前記筒内圧を検出するように制御する検出制御手段（２１，２２）とを備え、該筒内圧検出期間設定手段（１７）は、前記噴射開始時期（ＣＡ１〜ＣＡ４）において燃料噴射を行う気筒の次に燃料噴射を行う気筒に設けられた筒内圧センサにより、前記筒内圧を検出するように筒内圧検出期間を設定することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the in-cylinder pressure detecting device for an internal combustion engine according to the first aspect, the switching means is provided in a cylinder in an exhaust stroke and an intake stroke during no-load operation of the engine. The output of the in-cylinder pressure sensor is selected.
The invention according to claim 3 is provided in each cylinder of the internal combustion engine (1) having a plurality of cylinders, and an in-cylinder pressure sensor (2) for detecting an in-cylinder pressure, and a fuel injection valve for supplying fuel to the cylinder ( 6), the in-cylinder pressure detection device of the internal combustion engine includes the injection start timing (CA1 to CA4) at which the output of the valve opening command signal of the fuel injection valve (6) is started as a reference. In-cylinder pressure detection period setting means (17) for setting a period for detecting the in-cylinder pressure, and detection control means for controlling to detect the in-cylinder pressure in the in-cylinder pressure detection period set by the in-cylinder pressure detection period setting means ( The in-cylinder pressure detection period setting means (17) includes an in-cylinder pressure sensor provided in a cylinder that performs fuel injection after a cylinder that performs fuel injection at the injection start timing (CA1 to CA4). By And sets the in-cylinder pressure detection period to detect the cylinder pressure.

請求項４に記載の発明は、複数の気筒を有する内燃機関（１）の各気筒に設けられ、筒内圧を検出する筒内圧センサ（２）と、該筒内圧センサ（２）の出力をディジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器（２３）とを備える内燃機関の筒内圧検出装置において、前記筒内圧センサ（２）の出力が入力され、前記筒内圧センサ出力の１つを選択して前記Ａ／Ｄ変換器（２３）に入力する切換手段（４１，４２））を備え、該切換手段（４１，４２）は、１つのサンプリング時期において所定切換時間（ＴＳＷ）間隔で、前記複数の気筒に設けられた筒内圧センサの出力を順次選択して出力し、かつ所定クランク角（ＣＡＳＷ）毎に前記選択の順序を変更することを特徴とする。 The invention according to claim 4 is provided in each cylinder of the internal combustion engine (1) having a plurality of cylinders, and an in-cylinder pressure sensor (2) for detecting an in-cylinder pressure, and an output of the in-cylinder pressure sensor (2) is digitally converted. In an in-cylinder pressure detecting device for an internal combustion engine comprising an A / D converter (23) for converting to a value, an output of the in-cylinder pressure sensor (2) is input, and one of the in-cylinder pressure sensor outputs is selected and Switching means (41, 42) for inputting to the A / D converter (23), and the switching means (41, 42) is arranged at a predetermined switching time (TSW) interval at one sampling time. The output of the in-cylinder pressure sensor provided in is sequentially selected and output, and the selection order is changed for each predetermined crank angle (CASW).

請求項５に記載の発明は、複数の気筒を有する内燃機関の各気筒に設けられ、筒内圧を検出する筒内圧センサ（２）と、該筒内圧センサ（２）の出力をディジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器（２３）とを備える内燃機関の筒内圧検出装置において、前記複数の筒内圧センサ（２）のうち２つの出力が１つのＡ／Ｄ変換器（２３）に接続されていることを特徴とする。 The invention according to claim 5 is provided in each cylinder of the internal combustion engine having a plurality of cylinders, and detects the in-cylinder pressure (2) and converts the output of the in-cylinder pressure sensor (2) into a digital value. In the in-cylinder pressure detecting device for an internal combustion engine including the A / D converter (23), two outputs of the plurality of in-cylinder pressure sensors (2) are connected to one A / D converter (23). It is characterized by being.

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の内燃機関の筒内圧検出装置において、前記２つの出力は、互いに極性を逆にして前記Ａ／Ｄ変換器（２３）に接続されていることを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the in-cylinder pressure detecting device for an internal combustion engine according to the fifth aspect, the two outputs are connected to the A / D converter (23) with opposite polarities. It is characterized by that.

請求項１に記載の発明によれば、圧縮行程及び爆発行程にある気筒に設けられた筒内圧センサの出力が選択され、Ａ／Ｄ変換器に入力される。各気筒における筒内圧検出値のなかで、圧縮行程及び爆発行程における検出値が特に必要とされるので、２つの行程に限定して検出することにより、Ａ／Ｄ変換器の数及び必要なメモリ容量を１／２とすることができる。 According to the first aspect of the present invention, the output of the in-cylinder pressure sensor provided in the cylinder in the compression stroke and the explosion stroke is selected and input to the A / D converter. Among the in-cylinder pressure detection values in each cylinder, the detection values in the compression stroke and the explosion stroke are particularly required. Therefore, by detecting only in two strokes, the number of A / D converters and the necessary memory are detected. The capacity can be halved.

請求項２に記載の発明によれば、機関の無負荷運転時においては、排気行程及び吸気行程にある気筒に設けられた筒内圧センサの出力が選択される。排気行程及び吸気行程における検出筒内圧により、排気と吸気によるポンプ損失を算出することができる。このポンプ損失を用いることにより、実際の着火時期や出力トルクを精度よく算出することができる。 According to the second aspect of the present invention, during the no-load operation of the engine, the output of the in-cylinder pressure sensor provided in the cylinder in the exhaust stroke and the intake stroke is selected. Pump loss due to exhaust and intake can be calculated from the detected cylinder pressure in the exhaust and intake strokes. By using this pump loss, the actual ignition timing and output torque can be accurately calculated.

請求項３に記載の発明によれば、燃料噴射弁の開弁指令信号の出力が開始される噴射開始時期を基準として、筒内圧を検出する筒内圧検出期間が設定され、その筒内圧検出期間において筒内圧が検出される。より具体的には、当該燃料噴射開始時期において燃料噴射を行う気筒の次に燃料噴射を行う気筒に設けられた筒内圧センサにより、筒内圧を検出するように筒内圧検出期間が設定される。燃料噴射時期に同期した筒内圧の検出を行うことができ、特に筒内圧の最大値を検出に適した検出筒内圧データを得ることができる。また筒内圧検出期間の長さを例えばクランク角３６０度程度に設定することにより、請求項１に記載の発明と同様に、Ａ／Ｄ変換器の数及び必要なメモリ容量を１／２とすることができる。 According to the third aspect of the present invention, the in-cylinder pressure detection period for detecting the in-cylinder pressure is set based on the injection start timing at which the output of the fuel injection valve opening command signal is started, and the in-cylinder pressure detection period is set. In-cylinder pressure is detected. More specifically, the in-cylinder pressure detection period is set so that the in-cylinder pressure is detected by an in-cylinder pressure sensor provided in a cylinder that performs fuel injection after the cylinder that performs fuel injection at the fuel injection start timing. The in-cylinder pressure can be detected in synchronization with the fuel injection timing, and in particular in-cylinder pressure data suitable for detecting the maximum value of the in-cylinder pressure can be obtained. Further, by setting the length of the in-cylinder pressure detection period to, for example, a crank angle of about 360 degrees, the number of A / D converters and the required memory capacity are halved, as in the first aspect of the invention. be able to.

請求項４に記載の発明によれば、複数の筒内圧センサ出力のうちの１つが切換手段により、１つのサンプリング時期において順次選択されて、Ａ／Ｄ変換器に入力される。したがって、１つのＡ／Ｄ変換器ですべての気筒の全行程の筒内圧データを取り込むことができる。さらに所定クランク角度間隔で、筒内圧センサ出力の選択順序が変更されるので、例えば各サンプリング時期において、爆発行程にある気筒の筒内圧センサ出力を最初に選択することにより、爆発行程における筒内圧検出時期について、切換手段における切換に伴う時間遅れの影響を無くすことができる。すなわち、各サンプリング時期における筒内圧検出時期は、切換に伴う時間遅れがあるため、例えば４気筒の内燃機関で、＃１気筒、＃３気筒、＃４気筒、＃２気筒の順に選択すると、＃３気筒、＃４気筒、及び＃２気筒の筒内圧検出時期は、それぞれ前記所定切換時間の１倍、２倍、及び３倍だけ遅れるが、最初に検出を行う気筒を順次変更することにより、例えば爆発行程における筒内圧検出時期について、切換に伴う時間遅れの影響を無くすことができる。 According to the fourth aspect of the present invention, one of the plurality of in-cylinder pressure sensor outputs is sequentially selected at one sampling time by the switching means and input to the A / D converter. Therefore, in-cylinder pressure data for all strokes of all cylinders can be captured by one A / D converter. Furthermore, the selection order of the in-cylinder pressure sensor output is changed at predetermined crank angle intervals. For example, at each sampling period, the in-cylinder pressure detection in the explosion stroke is performed by first selecting the in-cylinder pressure sensor output of the cylinder in the explosion stroke. With respect to the timing, it is possible to eliminate the influence of the time delay accompanying the switching in the switching means. That is, since the in-cylinder pressure detection timing at each sampling timing has a time delay associated with switching, for example, in a four-cylinder internal combustion engine, when selecting # 1 cylinder, # 3 cylinder, # 4 cylinder, # 2 cylinder in that order, The in-cylinder pressure detection timings of the third cylinder, the fourth cylinder, and the second cylinder are delayed by one time, two times, and three times the predetermined switching time, respectively, but by sequentially changing the cylinder to be detected first, For example, with respect to the in-cylinder pressure detection timing in the explosion stroke, it is possible to eliminate the influence of time delay associated with switching.

請求項５に記載の発明によれば、複数の筒内圧センサ（２）のうち２つの出力が１つのＡ／Ｄ変換器（２３）に接続される。回転位相クランク角が３６０度ずれている２つの気筒の筒内圧センサ出力は、筒内圧が高くなる期間（圧縮行程及び爆発行程）が３６０度ずれるので、これらのセンサの出力を、並列または直列に１つのＡ／Ｄ変換器に接続することにより、Ａ／Ｄ変換器の数を１／２として必要な筒内圧データを得ることができる。 According to the fifth aspect of the present invention, two outputs of the plurality of in-cylinder pressure sensors (2) are connected to one A / D converter (23). The in-cylinder pressure sensor output of the two cylinders whose rotational phase crank angle is shifted by 360 degrees is shifted by 360 degrees during the period in which the in-cylinder pressure is high (compression stroke and explosion stroke). By connecting to one A / D converter, necessary in-cylinder pressure data can be obtained with the number of A / D converters being halved.

請求項６に記載の発明によれば、２つの筒内圧センサの出力は、互いに極性を逆にしてＡ／Ｄ変換器に接続される。これにより、２つのセンサの出力にともに含まれる同じノイズ成分が相殺され、正確な検出値を得ることができる。 According to the invention described in claim 6, the outputs of the two in-cylinder pressure sensors are connected to the A / D converter with their polarities reversed. Thereby, the same noise component included in the outputs of the two sensors is canceled out, and an accurate detection value can be obtained.

以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態にかかる内燃機関の筒内圧検出装置の構成を示す図である。４気筒のディーゼル内燃機関（以下「エンジン」という）１の各気筒には、筒内圧ＰＣＹＬを検出する筒内圧センサ２が設けられている。本実施形態では、筒内圧センサ２は、各気筒に設けられるグロープラグと一体に構成されている。筒内圧センサ２の検出信号は、電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という）４に供給される。またエンジン１には、クランク軸（図示せず）の回転角度を検出するクランク角度位置センサ３が設けられている。クランク角度位置センサ３は、クランク角１度毎にパルスを発生し、そのパルス信号はＥＣＵ４に供給される。クランク角度位置センサ３は、さらに各気筒の吸入行程開始時の上死点（ＴＤＣ）に関し所定クランク角度前のクランク角度位置で（４気筒エンジンではクランク角１８０度毎に）ＴＤＣパルスを出力する。また、エンジン１の特定の気筒の所定クランク角度位置で気筒判別用のＣＹＬパルスを出力する気筒判別センサ７が設けられており、ＣＹＬパルスは、ＥＣＵ４に供給される。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an in-cylinder pressure detecting device for an internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention. Each cylinder of a four-cylinder diesel internal combustion engine (hereinafter referred to as “engine”) 1 is provided with an in-cylinder pressure sensor 2 for detecting an in-cylinder pressure PCYL. In the present embodiment, the in-cylinder pressure sensor 2 is configured integrally with a glow plug provided in each cylinder. A detection signal of the in-cylinder pressure sensor 2 is supplied to an electronic control unit (hereinafter referred to as “ECU”) 4. The engine 1 is provided with a crank angle position sensor 3 that detects a rotation angle of a crankshaft (not shown). The crank angle position sensor 3 generates a pulse every crank angle, and the pulse signal is supplied to the ECU 4. The crank angle position sensor 3 further outputs a TDC pulse at a crank angle position that is a predetermined crank angle before the top dead center (TDC) at the start of the intake stroke of each cylinder (every crank angle is 180 degrees in a four-cylinder engine). Further, a cylinder discrimination sensor 7 that outputs a CYL pulse for cylinder discrimination at a predetermined crank angle position of a specific cylinder of the engine 1 is provided, and the CYL pulse is supplied to the ECU 4.

ＥＣＵ４は、エンジン１の各気筒の燃焼室に設けられた燃料噴射弁６の制御信号を駆動回路５に供給する。駆動回路５は、燃料噴射弁６に接続されており、ＥＣＵ４から供給される制御信号に応じた駆動信号を、燃料噴射弁６に供給する。これにより、ＥＣＵ４から出力される制御信号に応じた燃料噴射時期において、前記制御信号に応じた燃料噴射量だけ燃料が噴射される。 The ECU 4 supplies a control signal for the fuel injection valve 6 provided in the combustion chamber of each cylinder of the engine 1 to the drive circuit 5. The drive circuit 5 is connected to the fuel injection valve 6, and supplies a drive signal corresponding to the control signal supplied from the ECU 4 to the fuel injection valve 6. Thus, at the fuel injection timing corresponding to the control signal output from the ECU 4, fuel is injected by the fuel injection amount corresponding to the control signal.

ＥＣＵ４は、チャージアンプ部１０と、Ａ／Ｄ変換部１１と、パルス生成部１３と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１４と、ＣＰＵ１４で実行されるプログラムを格納するＲＯＭ（Read Only Memory）１５と、ＣＰＵ１４が演算結果などを格納するＲＡＭ（Random Access Memory）１６とを備えている。筒内圧センサ２の検出信号は、Ａ／Ｄ変換部１１に入力され、クランク角度位置センサ３から出力されるパルス信号、及び気筒判別センサ７から出力されるＣＹＬパルスは、パルス生成部１３に入力される。 The ECU 4 includes a charge amplifier unit 10, an A / D conversion unit 11, a pulse generation unit 13, a CPU (Central Processing Unit) 14, a ROM (Read Only Memory) 15 that stores a program executed by the CPU 14, The CPU 14 includes a RAM (Random Access Memory) 16 for storing calculation results and the like. The detection signal of the in-cylinder pressure sensor 2 is input to the A / D conversion unit 11, and the pulse signal output from the crank angle position sensor 3 and the CYL pulse output from the cylinder discrimination sensor 7 are input to the pulse generation unit 13. Is done.

筒内圧センサ２の出力は、筒内圧ＰＣＹＬの変化率を示す信号であるため、チャージアンプ部１０は、筒内圧センサ出力信号を積分しつつ増幅する。
Ａ／Ｄ変換部１１は、バッファ１２を備えており、チャージアンプ部１０から入力される検出信号をディジタル値に変換し、バッファ１２に格納する。より具体的には、Ａ／Ｄ変換部１１には、パルス生成部１３から、クランク角１度周期のパルス信号（以下「１度パルス」という）ＰＬＳ１が供給されており、この１度パルスＰＬＳ１の周期で筒内圧検出信号をサンプリングし、ディジタル値に変換してバッファ１２に格納する。Ａ／Ｄ変換部１１には、さらに後述する切換信号ＳＷＣ１及びＳＷＣ２が、パルス生成部１３から供給される。 Since the output of the in-cylinder pressure sensor 2 is a signal indicating the rate of change of the in-cylinder pressure PCYL, the charge amplifier unit 10 amplifies the in-cylinder pressure sensor output signal while integrating it.
The A / D conversion unit 11 includes a buffer 12, converts the detection signal input from the charge amplifier unit 10 into a digital value, and stores the digital value in the buffer 12. More specifically, the A / D converter 11 is supplied with a pulse signal PLS1 (hereinafter referred to as “1 degree pulse”) PLS1 having a crank angle of 1 degree from the pulse generator 13, and this 1 degree pulse PLS1. The in-cylinder pressure detection signal is sampled at a period of, converted into a digital value, and stored in the buffer 12. The A / D converter 11 is further supplied with switching signals SWC1 and SWC2, which will be described later, from the pulse generator 13.

一方、ＣＰＵ１４には、パルス生成部１３から、クランク角６度周期のパルス信号ＰＬＳ６が供給されており、ＣＰＵ１４はこの６度パルスＰＬＳ６の周期でバッファ１２に格納されたディジタル値を読み出す処理を行う。すなわち、本実施形態では、Ａ／Ｄ変換部１１からＣＰＵ１４に対して割り込み要求を行うのではなく、ＣＰＵ１４が６度パルスＰＬＳ６の周期で読出処理を行う。ＣＰＵ１４には、パルス生成部１３から、ＴＤＣパルス及びＣＹＬパルスも供給される。なお、ＣＰＵ１４は、６度パルスＰＬＳ６の周期に基づいてエンジン回転数ＮＥを検出する。 On the other hand, the pulse signal PLS6 with a crank angle of 6 degrees is supplied from the pulse generator 13 to the CPU 14, and the CPU 14 performs a process of reading the digital value stored in the buffer 12 with the period of the 6 degrees pulse PLS6. . That is, in this embodiment, the A / D conversion unit 11 does not issue an interrupt request to the CPU 14, but the CPU 14 performs a reading process at a cycle of the 6-degree pulse PLS6. A TDC pulse and a CYL pulse are also supplied from the pulse generator 13 to the CPU 14. The CPU 14 detects the engine speed NE based on the cycle of the 6 degree pulse PLS6.

図２は、Ａ／Ｄ変換部１１の構成を説明するための図であり、Ａ／Ｄ変換部１１は、第１及び第２のスイッチ回路２１，２２と、第１及び第２のＡ／Ｄ変換器２３，２４とを備えている。第１のスイッチ回路２１には、＃１気筒に設けられた筒内圧センサの出力から得られる検出筒内圧ＰＣＹＬ＃１、及び＃４気筒に設けられた筒内圧センサの出力から得られる検出筒内圧ＰＣＹＬ＃４が入力される。第２のスイッチ回路２２には、＃３気筒に設けられた筒内圧センサの出力から得られる検出筒内圧ＰＣＹＬ＃３、及び＃２気筒に設けられた筒内圧センサの出力から得られる検出筒内圧ＰＣＹＬ＃２が入力される。第１のＡ／Ｄ変換器２３は、第１のスイッチ回路２１により選択された筒内圧検出信号をディジタル値に変換し、バッファ１２に出力する。第２のＡ／Ｄ変換器２４は、第２のスイッチ回路２２により選択された筒内圧検出信号をディジタル値に変換し、バッファ１２に出力する。 FIG. 2 is a diagram for explaining the configuration of the A / D conversion unit 11. The A / D conversion unit 11 includes the first and second switch circuits 21 and 22, the first and second A / Ds. D converters 23 and 24 are provided. The first switch circuit 21 includes a detected in-cylinder pressure PCYL # 1 obtained from the output of the in-cylinder pressure sensor provided in the # 1 cylinder, and a detected in-cylinder pressure obtained from the output of the in-cylinder pressure sensor provided in the # 4 cylinder. PCYL # 4 is input. The second switch circuit 22 includes a detected in-cylinder pressure PCYL # 3 obtained from the output of the in-cylinder pressure sensor provided in the # 3 cylinder, and a detected in-cylinder pressure obtained from the output of the in-cylinder pressure sensor provided in the # 2 cylinder. PCYL # 2 is input. The first A / D converter 23 converts the in-cylinder pressure detection signal selected by the first switch circuit 21 into a digital value and outputs the digital value to the buffer 12. The second A / D converter 24 converts the in-cylinder pressure detection signal selected by the second switch circuit 22 into a digital value and outputs the digital value to the buffer 12.

第１のスイッチ回路２１は、切換信号ＳＷＣ１により切り換えられる。切換信号ＳＷＣ１は、＃１気筒の圧縮行程及び爆発行程において高レベルとなり、＃４気筒の圧縮行程及び爆発行程において低レベルとなるパルス信号である。すなわち、切換信号ＳＷＣ１が高レベルのときは、第１のスイッチ回路２１は、端子ａ側に接続され、＃１気筒の検出筒内圧ＰＣＹＬ＃１を出力する一方、切換信号ＳＷＣ１が低レベルのときは、第１のスイッチ回路２１は、端子ｂ側に接続され、＃４気筒の検出筒内圧ＰＣＹＬ＃４を出力する。 The first switch circuit 21 is switched by a switching signal SWC1. The switching signal SWC1 is a pulse signal that becomes high in the compression stroke and explosion stroke of the # 1 cylinder and becomes low in the compression stroke and explosion stroke of the # 4 cylinder. That is, when the switching signal SWC1 is at a high level, the first switch circuit 21 is connected to the terminal a side and outputs the detected in-cylinder pressure PCYL # 1 of the # 1 cylinder, while the switching signal SWC1 is at a low level. The first switch circuit 21 is connected to the terminal b side and outputs the detected in-cylinder pressure PCYL # 4 of the # 4 cylinder.

第２のスイッチ回路２２は、切換信号ＳＷＣ２により切り換えられる。切換信号ＳＷＣ２は、＃３気筒の圧縮行程及び爆発行程において高レベルとなり、＃２気筒の圧縮行程及び爆発行程において低レベルとなるパルス信号である。すなわち、切換信号ＳＷＣ２が高レベルのときは、第２のスイッチ回路２２は、端子ａ側に接続され、＃３気筒の検出筒内圧ＰＣＹＬ＃３を出力する一方、切換信号ＳＷＣ２が低レベルのときは、第２のスイッチ回路２２は、端子ｂ側に接続され、＃２気筒の検出筒内圧ＰＣＹＬ＃２を出力する。 The second switch circuit 22 is switched by a switching signal SWC2. The switching signal SWC2 is a pulse signal that becomes high in the compression stroke and explosion stroke of the # 3 cylinder and becomes low in the compression stroke and explosion stroke of the # 2 cylinder. That is, when the switching signal SWC2 is at a high level, the second switch circuit 22 is connected to the terminal a side and outputs the detected in-cylinder pressure PCYL # 3 for the # 3 cylinder, while the switching signal SWC2 is at a low level. The second switch circuit 22 is connected to the terminal b side and outputs the detected in-cylinder pressure PCYL # 2 of the # 2 cylinder.

以上のように本実施形態では、各気筒の圧縮行程及び爆発行程における検出筒内圧を選択してＡ／Ｄ変換するようにしたので、必要なＡ／Ｄ変換器の数及びメモリの容量を１／２とすることができる。 As described above, in this embodiment, since the detected in-cylinder pressure in the compression stroke and the explosion stroke of each cylinder is selected and A / D conversion is performed, the number of necessary A / D converters and the memory capacity are reduced to 1. / 2.

図３は、検出筒内圧に基づいて実際の着火時期ＣＡＦＲ及び実際の出力トルクＴＲＱを算出する燃焼状態判定部の構成を示す機能ブロック図である。この図に示す各ブロックの機能は、実際には、ＲＡＭ１６を用いたＣＰＵ１４の演算処理により実現される。 FIG. 3 is a functional block diagram illustrating a configuration of a combustion state determination unit that calculates an actual ignition timing CAFR and an actual output torque TRQ based on the detected in-cylinder pressure. The function of each block shown in this figure is actually realized by arithmetic processing of the CPU 14 using the RAM 16.

図３に示す燃焼状態判定部は、運転状態判定部３１、スイッチ３２、燃焼筒内圧取込部３３、ポンプ損失データ取込部３４、着火時期演算部３５、及び出力トルク演算部３６を備えている。
運転状態判定部３１は、エンジン回転数ＮＥ及び燃料噴射時間ＴＩＮＪに基づいて、エンジンの無負荷運転状態を判定し、無負荷運転時に高レベルとなる切換信号ＳＷＮＬを出力する。スイッチ３２は、切換信号ＳＷＮＬが低レベルであるときは端子ａに接続され、切換信号ＳＷＮＬが高レベルであるときは端子ｂに接続される。切換信号ＳＷＮＬは、パルス生成部１３にも供給される。パルス生成部１３は、切換信号ＳＷＮＬが高レベルのときは、切換信号ＳＷＣ１及びＳＷＣ２に代えて、図２に示す反転切換信号ＳＷＣ１ｉ及びＳＷＣ２ｉを生成する。これにより、切換信号ＳＷＮＬが高レベルである無負荷運転状態では、各気筒の排気行程及び吸気行程における検出筒内圧データがＡ／Ｄ変換され、取り込まれる。 The combustion state determination unit shown in FIG. 3 includes an operation state determination unit 31, a switch 32, a combustion cylinder pressure acquisition unit 33, a pump loss data acquisition unit 34, an ignition timing calculation unit 35, and an output torque calculation unit 36. Yes.
The operating state determination unit 31 determines the no-load operating state of the engine based on the engine speed NE and the fuel injection time TINJ, and outputs a switching signal SWNL that becomes a high level during the no-load operation. The switch 32 is connected to the terminal a when the switching signal SWNL is at a low level, and is connected to the terminal b when the switching signal SWNL is at a high level. The switching signal SWNL is also supplied to the pulse generator 13. When the switching signal SWNL is at a high level, the pulse generator 13 generates the inverted switching signals SWC1i and SWC2i shown in FIG. 2 instead of the switching signals SWC1 and SWC2. Thereby, in the no-load operation state in which the switching signal SWNL is at a high level, detected in-cylinder pressure data in the exhaust stroke and the intake stroke of each cylinder is A / D converted and captured.

燃焼筒内圧取込部３３は、無負荷運転状態でない通常の運転状態において（切換信号ＳＷＮＬが低レベルであるときに）、圧縮行程及び爆発行程における検出筒内圧データ（以下「燃焼筒内圧データ」という）を取り込む。ポンプ損失データ取込部３４は、無負荷運転状態において（切換信号ＳＷＮＬが高レベルであるときに）、排気行程及び吸気行程における検出筒内圧データを取り込む。無負荷運転状態における排気行程及び吸気行程の検出筒内圧データ（以下「ポンプ損失データ」という）により、排気と吸気に起因するエネルギ損失を検出することができる。 The combustion in-cylinder pressure take-in section 33 detects detected in-cylinder pressure data (hereinafter referred to as “combustion in-cylinder pressure data”) in a compression stroke and an explosion stroke in a normal operation state that is not in a no-load operation state (when the switching signal SWNL is at a low level). Capture). The pump loss data capturing unit 34 captures detected in-cylinder pressure data in the exhaust stroke and the intake stroke in the no-load operation state (when the switching signal SWNL is at a high level). Energy loss caused by exhaust and intake air can be detected from in-cylinder pressure data (hereinafter referred to as “pump loss data”) of the exhaust stroke and intake stroke in the no-load operation state.

燃焼筒内圧取込部３３及びポンプ損失データ取込部３４により取り込まれたデータは、着火時期演算部３５及び出力トルク演算部３６に供給される。着火時期演算部３５は、燃焼筒内圧データ及びポンプ損失データに基づいて、実際の着火時期ＣＡＦＲを算出し、出力トルク演算部３６は、燃焼筒内圧データ及びポンプ損失データに基づいて、出力トルクＴＲＱを算出する。 Data acquired by the combustion cylinder pressure acquisition unit 33 and the pump loss data acquisition unit 34 is supplied to an ignition timing calculation unit 35 and an output torque calculation unit 36. The ignition timing calculator 35 calculates the actual ignition timing CAFR based on the combustion cylinder pressure data and the pump loss data, and the output torque calculator 36 outputs the output torque TRQ based on the combustion cylinder pressure data and the pump loss data. Is calculated.

図４は、出力トルク演算部３６における演算を説明するための図であり、図の横軸は燃焼室の容積Ｖである。図の領域Ａは、燃焼筒内圧データに対応する領域であり、領域Ｂはポンプ損失に対応する領域である。出力トルク演算部３６は、領域Ａの面積から領域Ｂの面積を減算することにより、出力トルクＴＲＱを算出する。 FIG. 4 is a diagram for explaining the calculation in the output torque calculation unit 36, and the horizontal axis of the figure is the volume V of the combustion chamber. Region A in the figure is a region corresponding to combustion cylinder pressure data, and region B is a region corresponding to pump loss. The output torque calculator 36 calculates the output torque TRQ by subtracting the area of the region B from the area of the region A.

以上のように本実施形態では、エンジンの無負荷運転状態においては、排気行程及び吸気行程における筒内圧データであるポンプ損失データを取り込むようにしたので、実際の着火時期ＣＡＦＲ及び出力トルクＴＲＱを正確に算出することができる。 As described above, in the present embodiment, in the no-load operation state of the engine, the pump loss data, which is the in-cylinder pressure data in the exhaust stroke and the intake stroke, is captured, so the actual ignition timing CAFR and output torque TRQ are accurately determined. Can be calculated.

なお、図３には、＃１気筒及び＃４気筒の検出筒内圧ＰＣＹＬ＃１及びＰＣＹＬ＃４に基づく演算を行う部分のみ示したが、＃３気筒及び＃２気筒の検出筒内圧ＰＣＹＬ＃３及びＰＣＹＬ＃２についても同様の処理が行われ、実際の着火時期ＣＡＦＲ及び出力トルクＴＲＱが算出される。
本実施形態では、パルス生成部１３及びスイッチ回路２１及び２２が切換手段を構成する。 Note that FIG. 3 shows only a portion that performs calculation based on the detected cylinder pressures PCYL # 1 and PCYL # 4 of the # 1 cylinder and # 4 cylinder, but the detected cylinder pressure PCYL # 3 of the # 3 cylinder and # 2 cylinder. The same processing is performed for PCYL # 2, and the actual ignition timing CAFR and output torque TRQ are calculated.
In the present embodiment, the pulse generator 13 and the switch circuits 21 and 22 constitute a switching unit.

（変形例）
図５及び図６は、上述した実施形態の変形例を説明するための図である。この変形例では、第１及び第２のスイッチ回路２１，２２には、切換信号ＳＷＣ１，ＳＷＣ２に代えて、図５に示す第３及び第４の切換信号ＳＷＣ３及びＳＷＣ４が供給される。ＥＣＵ４には、図６に示す切換信号生成部１７が設けられており、第３及び第４の切換信号ＳＷＣ３及びＳＷＣ４は、切換信号生成部１７で生成される。 (Modification)
5 and 6 are diagrams for explaining a modification of the above-described embodiment. In this modification, the first and second switch circuits 21 and 22 are supplied with the third and fourth switching signals SWC3 and SWC4 shown in FIG. 5 instead of the switching signals SWC1 and SWC2. The ECU 4 is provided with a switching signal generator 17 shown in FIG. 6, and the third and fourth switching signals SWC3 and SWC4 are generated by the switching signal generator 17.

切換信号生成部１７には、４つの気筒に設けられた燃料噴射弁６を開弁させる燃料噴射制御信号ＩＮＪ＃１〜ＩＮＪ＃４が供給されており、これらの燃料噴射制御信号ＩＮＪ＃１〜ＩＮＪ＃４の立ち上りのクランク角ＣＡ１，ＣＡ２，ＣＡ３，及びＣＡ４において、反転するように切換信号ＳＷＣ３及びＳＷＣ４が生成される。すなわち、第３の切換信号ＳＷＣ３は、＃２気筒の燃料噴射制御信号ＩＮＪ＃２の立ち上りのクランク角ＣＡ２において、低レベルから高レベルに変化し、＃３気筒の燃料噴射制御信号ＩＮＪ＃３の立ち上りのクランク角ＣＡ３において、高レベルから低レベルに変化する。また、第４の切換信号ＳＷＣ４は、＃１気筒の燃料噴射制御信号ＩＮＪ＃１の立ち上りのクランク角ＣＡ１において、低レベルから高レベルに変化し、＃４気筒の燃料噴射制御信号ＩＮＪ＃４の立ち上りのクランク角ＣＡ４において、高レベルから低レベルに変化する。 The switching signal generator 17 is supplied with fuel injection control signals INJ # 1 to INJ # 4 for opening the fuel injection valves 6 provided in the four cylinders. These fuel injection control signals INJ # 1 to INJ # 1 At the rising crank angles CA1, CA2, CA3, and CA4 of INJ # 4, switching signals SWC3 and SWC4 are generated so as to be inverted. That is, the third switching signal SWC3 changes from a low level to a high level at the rising crank angle CA2 of the # 2 cylinder fuel injection control signal INJ # 2, and the # 3 cylinder fuel injection control signal INJ # 3 At the rising crank angle CA3, the level changes from a high level to a low level. The fourth switching signal SWC4 changes from a low level to a high level at the rising crank angle CA1 of the # 1 cylinder fuel injection control signal INJ # 1, and the # 4 cylinder fuel injection control signal INJ # 4 At the rising crank angle CA4, the level changes from a high level to a low level.

すなわち、図５に示す例では、＃２気筒の燃料噴射開始時期ＣＡ２において、次に燃料噴射を行う＃１気筒の筒内圧ＰＣＹＬ＃１の取り込みを開始し、＃１気筒の燃料噴射開始時期ＣＡ１において、次に燃料噴射を行う＃３気筒の筒内圧ＰＣＹＬ＃３の取り込みを開始し、＃３気筒の燃料噴射開始時期ＣＡ３において、次に燃料噴射を行う＃４気筒の筒内圧ＰＣＹＬ４３の取り込みを開始し、＃４気筒の燃料噴射開始時期ＣＡ４において、次に燃料噴射を行う＃２気筒の筒内圧ＰＣＹＬ＃２の取り込みを開始するように、スイッチ回路２１及び２２が制御される。 That is, in the example shown in FIG. 5, at the fuel injection start timing CA2 of the # 2 cylinder, the intake of the in-cylinder pressure PCYL # 1 of the # 1 cylinder that performs the next fuel injection is started, and the fuel injection start timing CA1 of the # 1 cylinder is started. Then, the intake of the in-cylinder pressure PCYL # 3 of the # 3 cylinder that performs the next fuel injection is started, and the intake of the in-cylinder pressure PCYL43 of the # 4 cylinder that performs the next fuel injection is started at the fuel injection start timing CA3 of the # 3 cylinder. Then, at the fuel injection start timing CA4 of the # 4 cylinder, the switch circuits 21 and 22 are controlled so as to start taking in the cylinder pressure PCYL # 2 of the # 2 cylinder that performs the next fuel injection.

このように生成される切換信号ＳＷＣ３及びＳＷＣ４を用いることにより、各気筒の圧縮行程及び爆発行程における筒内圧を検出することができる。
また、各気筒の筒内圧の最大値ＰＣＹＬＭＡＸのみを検出することが必要な場合には、各気筒の燃料噴射開始時期からその気筒の筒内圧の取り込みを開始し、クランク角で１８０度より短い期間で１気筒当たりのデータ取り込みを終了することにより、Ａ／Ｄ変換器の数、及び必要なメモリ容量をさらに低減することができる。
本変形例では、切換信号生成部１７が筒内圧検出期間設定手段を構成し、スイッチ回路２１及び２２が検出制御手段を構成する。 By using the switching signals SWC3 and SWC4 generated in this way, the in-cylinder pressure in the compression stroke and the explosion stroke of each cylinder can be detected.
If it is necessary to detect only the maximum value PCYLMAX of the in-cylinder pressure of each cylinder, the intake of the in-cylinder pressure of that cylinder is started from the fuel injection start timing of each cylinder, and the crank angle is shorter than 180 degrees. Thus, by completing the data acquisition per cylinder, the number of A / D converters and the necessary memory capacity can be further reduced.
In this modification, the switching signal generation unit 17 constitutes an in-cylinder pressure detection period setting unit, and the switch circuits 21 and 22 constitute a detection control unit.

（第２の実施形態）
本実施形態は、Ａ／Ｄ変換器１つですべての気筒の全行程の検出筒内圧データを取り込むようにしたものである。以下に説明する点以外は、第１の実施形態と同一である。 (Second Embodiment)
In the present embodiment, the detected in-cylinder pressure data of all strokes of all cylinders is captured by one A / D converter. Except for the points described below, the second embodiment is the same as the first embodiment.

図７は、第２の実施形態におけるＡ／Ｄ変換部１１の構成を示すブロック図である。本実施形態では、Ａ／Ｄ変換部１１は、４入力１出力のスイッチ回路４１と、Ａ／Ｄ変換器２３と、切換信号生成部４２と、バッファ１２とを備えている。スイッチ回路４１は、４つの筒内圧センサにより検出された筒内圧ＰＣＹＬ＃１，ＰＣＹＬ＃２，ＰＣＹＬ＃３，及びＰＣＹＬ＃４が入力され、これらの検出筒内圧のうちの１つを選択して出力する。スイッチ回路４１の出力信号は、Ａ／Ｄ変換器２３に入力される。切換信号生成部４２は、クランク角度位置センサ３から出力される１度パルスＰＬＳ１、ＴＤＣパルス、ＣＹＬパルス、及び切換制御用のクロック信号ＣＬが入力され、これらの入力信号に用いて切換信号ＳＷＣ５を生成する。スイッチ回路４１は、切換信号ＳＷ５により切換られる。 FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of the A / D conversion unit 11 in the second embodiment. In the present embodiment, the A / D converter 11 includes a 4-input 1-output switch circuit 41, an A / D converter 23, a switching signal generator 42, and a buffer 12. The switch circuit 41 receives the cylinder pressures PCYL # 1, PCYL # 2, PCYL # 3, and PCYL # 4 detected by the four cylinder pressure sensors, and selects one of these detected cylinder pressures. Output. The output signal of the switch circuit 41 is input to the A / D converter 23. The switching signal generator 42 receives the one-time pulse PLS1, TDC pulse, CYL pulse and switching control clock signal CL output from the crank angle position sensor 3, and uses the switching signal SWC5 as an input signal. Generate. The switch circuit 41 is switched by a switching signal SW5.

以下図８を参照して、スイッチ回路４１の切換動作を説明する。本実施形態では、筒内圧のサンプリングは、クランク角１度毎に行われ、図８（ａ）に示すように各サンプリング時期では、燃料噴射の順序に対応した順序で、すなわち図示例では、ＰＣＹＬ＃１，ＰＣＹＬ＃３，ＰＣＹＬ＃４，ＰＣＹＬ＃２の順に、４つの気筒の検出筒内圧が、所定切換時間ＴＳＷ間隔で順次選択される。 Hereinafter, the switching operation of the switch circuit 41 will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the in-cylinder pressure is sampled at every crank angle, and as shown in FIG. 8A, at each sampling time, in the order corresponding to the order of fuel injection, that is, in the example shown, PCYL In the order of # 1, PCYL # 3, PCYL # 4, and PCYL # 2, the detected in-cylinder pressures of the four cylinders are sequentially selected at predetermined switching time TSW intervals.

さらに＃１気筒の爆発行程の開始クランク角を基準（０度）としたとき、図８（ｂ）に示すように、クランク角０度から１７９度までの切換は、ＰＣＹＬ＃１，ＰＣＹＬ＃３，ＰＣＹＬ＃４，ＰＣＹＬ＃２の順で行い、クランク角１８０度から３５９度までの切換は、ＰＣＹＬ＃３，ＰＣＹＬ＃４，ＰＣＹＬ＃２，ＰＣＹＬ＃１の順で行い、クランク角３６０度から５３９度までの切換は、ＰＣＹＬ＃４，ＰＣＹＬ＃２，ＰＣＹＬ＃１，ＰＣＹＬ＃３の順で行い、クランク角５４０度から７１９度までの切換は、ＰＣＹＬ＃２，ＰＣＹＬ＃１，ＰＣＹＬ＃３，ＰＣＹＬ＃４の順で行う。すなわち、所定クランク角ＣＡＳＷ（１８０度）毎に切換の順序を変更し、爆発行程にある気筒の検出筒内圧を各サンプリング時期の最初に選択するようにしている。 Further, when the starting crank angle of the # 1 cylinder explosion stroke is set as a reference (0 degree), as shown in FIG. 8B, switching from the crank angle of 0 degree to 179 degrees is performed by PCYL # 1, PCYL # 3. , PCYL # 4, PCYL # 2, and switching from crank angle 180 degrees to 359 degrees is performed in the order of PCYL # 3, PCYL # 4, PCYL # 2, PCYL # 1, and from crank angle 360 degrees Switching to 539 degrees is performed in the order of PCYL # 4, PCYL # 2, PCYL # 1, and PCYL # 3. Switching from a crank angle of 540 degrees to 719 degrees is performed by PCYL # 2, PCYL # 1, PCYL # 3. , PCYL # 4. That is, the switching order is changed every predetermined crank angle CASW (180 degrees), and the detected in-cylinder pressure of the cylinder in the explosion stroke is selected at the beginning of each sampling period.

各サンプリング時期において、２，３，及び４番目に選択される筒内圧は、所定切換時間ＴＳＷの１倍、２倍、及び３倍の切換遅れ時間を伴って検出されることになるので、上述したように切換順序をクランク角１８０度毎に変更することにより、爆発行程における筒内圧検出時期については、切換に伴う時間遅れの影響を無くすことができる。
本実施形態では、スイッチ回路４１及び切換信号生成部４２が、切換手段を構成する。 At each sampling time, the second, third, and fourth in-cylinder pressures that are selected are detected with switching delay times that are one, two, and three times the predetermined switching time TSW. As described above, by changing the switching order every crank angle of 180 degrees, the influence of the time delay associated with the switching can be eliminated for the in-cylinder pressure detection timing in the explosion stroke.
In the present embodiment, the switch circuit 41 and the switching signal generator 42 constitute a switching unit.

（第３の実施形態）
本実施形態は、スイッチ回路を使用せずに、２つの筒内圧センサ出力を、１つのＡ／Ｄ変換器によりデジタル値に変換するようにしたものである。 (Third embodiment)
In this embodiment, two in-cylinder pressure sensor outputs are converted into digital values by one A / D converter without using a switch circuit.

図９は、チャージアンプ部１０を構成する差動増幅器５１，５２と、筒内圧センサ２との接続を示す図である。筒内圧センサ２は、正電極２ｂ及び負電極２ｃの間に圧電素子２ａを挟み込んで構成されている。＃１気筒の筒内圧センサ２の正電極及び＃４気筒の筒内圧センサ２の正電極は、差動増幅器５１の非反転入力に接続され、＃１気筒の筒内圧センサ２の負電極及び＃４気筒の筒内圧センサ２の負電極は、差動増幅器５１の反転入力に接続されている。差動増幅器５１の出力信号がＡ／Ｄ変換器２３に入力される。すなわち、＃１気筒の筒内圧センサ及び＃４気筒の筒内圧センサは、該２つの筒内圧センサの出力が加算されて、１つのＡ／Ｄ変換器に入力されるように接続されている。
なお、筒内圧センサ２は、負電極から正電極に向かって、筒内圧が印加されるように取り付けられる。 FIG. 9 is a diagram showing a connection between the differential amplifiers 51 and 52 constituting the charge amplifier unit 10 and the in-cylinder pressure sensor 2. The in-cylinder pressure sensor 2 is configured by sandwiching a piezoelectric element 2a between a positive electrode 2b and a negative electrode 2c. The positive electrode of the cylinder pressure sensor 2 of the # 1 cylinder and the positive electrode of the cylinder pressure sensor 2 of the # 4 cylinder are connected to the non-inverting input of the differential amplifier 51, and the negative electrode of the cylinder pressure sensor 2 of the # 1 cylinder and # The negative electrode of the four-cylinder in-cylinder pressure sensor 2 is connected to the inverting input of the differential amplifier 51. An output signal of the differential amplifier 51 is input to the A / D converter 23. That is, the in-cylinder pressure sensor of the # 1 cylinder and the in-cylinder pressure sensor of the # 4 cylinder are connected so that the outputs of the two in-cylinder pressure sensors are added and input to one A / D converter.
The in-cylinder pressure sensor 2 is attached so that the in-cylinder pressure is applied from the negative electrode to the positive electrode.

同様に、＃２気筒の筒内圧センサ２の正電極及び＃３気筒の筒内圧センサ２の正電極は、差動増幅器５２の非反転入力に接続され、＃２気筒の筒内圧センサ２の負電極及び＃３気筒の筒内圧センサ２の負電極は、差動増幅器５２の反転入力に接続されている。差動増幅器５２の出力信号がＡ／Ｄ変換器２４に入力される。 Similarly, the positive electrode of the in-cylinder pressure sensor 2 of the # 2 cylinder and the positive electrode of the in-cylinder pressure sensor 2 of the # 3 cylinder are connected to the non-inverting input of the differential amplifier 52, and the negative electrode of the in-cylinder pressure sensor 2 of the # 2 cylinder. The electrode and the negative electrode of the # 3 cylinder in-cylinder pressure sensor 2 are connected to the inverting input of the differential amplifier 52. An output signal of the differential amplifier 52 is input to the A / D converter 24.

図１１（ａ）は、＃１気筒の筒内圧センサだけの出力波形を示し、同図（ｂ）は、差動増幅器５１の入力波形を示す（横軸ＣＡは、クランク角度である）。図１１（ｂ）では、＃１気筒に対応する波形と、＃４気筒に対応する波形とが３６０度毎に交互に表れる。このように、作動クランク角位相が３６０度ずれている２つの気筒の筒内圧センサを並列に差動増幅器５１に接続することにより、筒内圧変化が大きくなる圧縮行程及び爆発行程における２つの筒内圧センサ出力を交互に１つのＡ／Ｄ変換器２３に入力することができる。したがって、必要なＡ／Ｄ変換器の数を１／２とするとともに、第１及び第２の実施形態で必要であったスイッチ回路を無くすことができる。ただし、＃１気筒の排気行程及び吸気行程での検出信号が、＃４の圧縮行程及び爆発行程の検出信号に重畳（加算）され、＃４気筒の排気行程及び吸気行程での検出信号が、＃１の圧縮行程及び爆発行程の検出信号に重畳（加算）されるので、これに起因する誤差が検出筒内圧に含まれる。 FIG. 11A shows an output waveform of only the in-cylinder pressure sensor of the # 1 cylinder, and FIG. 11B shows an input waveform of the differential amplifier 51 (the horizontal axis CA is a crank angle). In FIG. 11B, a waveform corresponding to the # 1 cylinder and a waveform corresponding to the # 4 cylinder appear alternately every 360 degrees. In this way, by connecting in-cylinder pressure sensors of two cylinders whose operating crank angle phases are shifted by 360 degrees in parallel to the differential amplifier 51, two in-cylinder pressures in the compression stroke and the explosion stroke in which the in-cylinder pressure change becomes large. The sensor output can be alternately input to one A / D converter 23. Therefore, the number of necessary A / D converters can be halved and the switch circuit necessary in the first and second embodiments can be eliminated. However, the detection signals in the exhaust stroke and the intake stroke of the # 1 cylinder are superimposed (added) to the detection signals of the compression stroke and the explosion stroke of the # 4, and the detection signals in the exhaust stroke and the intake stroke of the # 4 cylinder are Since it is superimposed (added) to the detection signal of # 1 compression stroke and explosion stroke, an error caused by this is included in the detected in-cylinder pressure.

なお、図９は、筒内圧センサ２がアイソレートタイプ（負電極をエンジン本体に接続しないで使用するタイプ）である場合の接続を示しているが、筒内圧センサ２がエンジンアースタイプ（負電極をエンジン本体に接続して使用するタイプ）である場合には、図１０に示すように接続すればよい。 FIG. 9 shows the connection when the in-cylinder pressure sensor 2 is an isolated type (a type that is used without connecting the negative electrode to the engine body), but the in-cylinder pressure sensor 2 is an engine earth type (negative electrode). Can be connected as shown in FIG. 10.

（変形例）
図１２は、筒内圧センサ２の出力の接続方法の変形例を示す図である。この例では、＃１気筒の筒内圧センサ出力と、＃４気筒の筒内圧センサ出力が、互いに極性を逆にして、差動増幅器５１に接続されている。すなわち、＃１気筒のセンサの正電極及び＃４気筒のセンサの負電極が、差動増幅器５１の非反転入力に接続され、＃１気筒のセンサの負電極及び＃４気筒のセンサの正電極が、差動増幅器５１の反転入力に接続されている。すなわち、＃１気筒の筒内圧センサ及び＃４気筒の筒内圧センサは、＃１気筒の筒内圧センサの出力から＃４気筒の筒内圧センサ出力が減算されて、１つのＡ／Ｄ変換器に入力されるように接続されている。＃２気筒及び＃３気筒の筒内圧センサも同様に接続されている。 (Modification)
FIG. 12 is a diagram showing a modification of the output connection method of the in-cylinder pressure sensor 2. In this example, the cylinder pressure sensor output of the # 1 cylinder and the cylinder pressure sensor output of the # 4 cylinder are connected to the differential amplifier 51 with their polarities reversed. That is, the positive electrode of the # 1 cylinder sensor and the negative electrode of the # 4 cylinder sensor are connected to the non-inverting input of the differential amplifier 51, and the negative electrode of the # 1 cylinder sensor and the positive electrode of the # 4 cylinder sensor Is connected to the inverting input of the differential amplifier 51. That is, the in-cylinder pressure sensor of the # 1 cylinder and the in-cylinder pressure sensor of the # 4 cylinder subtract the output of the in-cylinder pressure sensor of the # 4 cylinder from the output of the in-cylinder pressure sensor of the # 1 cylinder, so that one A / D converter Connected to input. The in-cylinder pressure sensors of # 2 cylinder and # 3 cylinder are also connected in the same manner.

図１３（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ＃１気筒の筒内圧センサの出力及び＃４気筒の筒内圧センサの出力のみを差動増幅器５１に入力した場合の検出筒内圧波形（チャージアンプ出力波形）を示す。これらの図の実線が検出筒内圧を示し、破線はノイズ成分を示す。図１３（ｃ）は、図１２に示すように接続した場合におけるチャージアンプ出力波形を示す。２つの筒内圧センサ出力に含まれるノイズ成分はほぼ同一であるため、チャージアンプ出力では、相殺されて、ノイズ成分が除かれた正確な筒内圧波形を得ることができる。図１３（ｃ）の＃４気筒に対応する波形部分を反転することにより、図１４（ｄ）に示すような本来の検出筒内圧波形が得られる。 FIGS. 13A and 13B show the detected in-cylinder pressure waveform (charge amplifier output) when only the output of the in-cylinder pressure sensor of the # 1 cylinder and the output of the in-cylinder pressure sensor of the # 4 cylinder are input to the differential amplifier 51, respectively. Waveform). The solid lines in these figures indicate the detected in-cylinder pressure, and the broken lines indicate noise components. FIG. 13C shows a charge amplifier output waveform in the case of connection as shown in FIG. Since the noise components included in the two in-cylinder pressure sensor outputs are substantially the same, the charge amplifier output cancels out and an accurate in-cylinder pressure waveform from which the noise components are removed can be obtained. By inverting the waveform portion corresponding to the # 4 cylinder in FIG. 13C, the original detected in-cylinder pressure waveform as shown in FIG. 14D is obtained.

本変形例では、２つの筒内圧センサ出力の極性を互いに逆にして１つの差動増幅器に接続するようにしたので、ノイズ成分を相殺した正確な検出筒内圧を得ることができる。換言すれば一方の筒内圧センサ出力から他方の筒内圧センサ出力を減算して１つのＡ／Ｄ変換器に入力するようにしたので、Ａ／Ｄ変換器の数を１／２とし、かつ正確な検出筒内圧のデジタル値を得ることができる。
なお、図１４に示すように、２つのセンサの作動極性が逆のものを組み合わせて直列に接続するように構成しても、同様の効果を得ることができる。 In this modification, the polarities of the outputs of the two in-cylinder pressure sensors are reversed and connected to one differential amplifier, so that an accurate detected in-cylinder pressure that cancels out noise components can be obtained. In other words, since the output of one in-cylinder pressure sensor is subtracted from the output from the other in-cylinder pressure and input to one A / D converter, the number of A / D converters is halved and accurate. A digital value of the detected in-cylinder pressure can be obtained.
As shown in FIG. 14, the same effect can be obtained even if the two sensors having opposite working polarities are combined and connected in series.

（他の変形例）
本発明は上述した実施形態に限るものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上述した実施形態では、４気筒のディーゼル内燃機関の例を示したが、これに限るものではなく、気筒数の異なるディーゼル内燃機関、あるいはガソリン内燃機関にも、本発明は適用可能である。その場合には、上述した第１の実施形態の変形例では、燃料噴射開始時期に代えて点火時期を基準として、検出筒内圧データの取り込みを開始することが望ましい。 (Other variations)
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made. For example, in the above-described embodiment, an example of a four-cylinder diesel internal combustion engine has been described. However, the present invention is not limited to this, and the present invention can also be applied to a diesel internal combustion engine having a different number of cylinders or a gasoline internal combustion engine. . In that case, in the modification of the first embodiment described above, it is desirable to start taking in-cylinder pressure data based on the ignition timing instead of the fuel injection start timing.

また上述した第３の実施形態では、チャージアンプ部１０の入力側で、＃１気筒及び＃４気筒の筒内圧センサ出力を加算または減算するとともに、＃２気筒及び＃３気筒の筒内圧センサ出力を加算または減算するようにしたが、各センサの出力信号を別個の増幅器を用いて積分・増幅し、該増幅後において、すなわちチャージアンプ部１０の出力側において加算または減算を行って、Ａ／Ｄ変換器に入力するようにしてもよい。
また本発明は、クランク軸を鉛直方向とした船外機などのような船舶推進機用エンジンの筒内圧検出にも適用が可能である。 In the third embodiment described above, the cylinder pressure sensor outputs of the # 1 and # 4 cylinders are added or subtracted on the input side of the charge amplifier unit 10, and the cylinder pressure sensor outputs of the # 2 and # 3 cylinders are added. Are added or subtracted, but the output signal of each sensor is integrated and amplified by using a separate amplifier, and after the amplification, that is, addition or subtraction is performed on the output side of the charge amplifier unit 10, A / You may make it input into D converter.
The present invention can also be applied to in-cylinder pressure detection of a marine vessel propulsion engine such as an outboard motor having a vertical crankshaft.

本発明の一実施形態にかかる内燃機関及び気筒内圧検出装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the internal combustion engine and cylinder internal pressure detection apparatus concerning one Embodiment of this invention. 図１に示すＡ／Ｄ変換部の構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of the A / D conversion part shown in FIG. 検出筒内圧の基づいて着火時期及び出力トルクを演算するための構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure for calculating an ignition timing and output torque based on the detection cylinder pressure. 検出筒内圧に基づく出力トルクの演算手法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the calculation method of the output torque based on the detection cylinder pressure. 実施形態の変形例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the modification of embodiment. 変形例において追加される機能ブロックを示す図である。It is a figure which shows the functional block added in a modification. 本発明の第２の実施形態にかかるＡ／Ｄ変換部の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the A / D conversion part concerning the 2nd Embodiment of this invention. 図７のスイッチ回路の切換動作を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the switching operation | movement of the switch circuit of FIG. 本発明の第３の実施形態にかかる筒内圧センサの接続を示す図である。It is a figure which shows the connection of the cylinder pressure sensor concerning the 3rd Embodiment of this invention. 図９に示す接続の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the connection shown in FIG. 筒内圧センサの出力波形を示す図である。It is a figure which shows the output waveform of a cylinder pressure sensor. 図９に示す接続の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the connection shown in FIG. 図１２に示す接続を採用した場合のチャージアンプ出力波形を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the charge amplifier output waveform at the time of employ | adopting the connection shown in FIG. 図１２に示す接続の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the connection shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

１ディーゼル内燃機関
２筒内圧センサ
３クランク角度位置センサ
４電子制御ユニット
６燃料噴射弁
１１Ａ／Ｄ変換部
１３パルス生成部（切換手段）
１４ＣＰＵ
１７切換信号生成部（筒内圧検出期間設定手段）
２１，２２スイッチ回路（切換手段、検出制御手段）
２３，２４Ａ／Ｄ変換器
４１スイッチ回路（切換手段）
４２切換信号生成部（切換手段）
５１，５２差動増幅器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Diesel internal combustion engine 2 Cylinder pressure sensor 3 Crank angle position sensor 4 Electronic control unit 6 Fuel injection valve 11 A / D conversion part 13 Pulse generation part (switching means)
14 CPU
17 Switching signal generator (in-cylinder pressure detection period setting means)
21, 22 Switch circuit (switching means, detection control means)
23, 24 A / D converter 41 Switch circuit (switching means)
42 switching signal generator (switching means)
51,52 Differential amplifier

Claims

複数の気筒を有する内燃機関の各気筒に設けられ、筒内圧を検出する筒内圧センサと、該筒内圧センサの出力をディジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器とを備える内燃機関の筒内圧検出装置において、
前記筒内圧センサの出力が入力され、前記筒内圧センサ出力の一部を選択して前記Ａ／Ｄ変換器に入力する切換手段を備え、該切換手段は、圧縮行程及び爆発行程にある気筒に設けられた筒内圧センサの出力を選択することを特徴とする内燃機関の筒内圧検出装置。 In-cylinder pressure detection of an internal combustion engine provided in each cylinder of an internal combustion engine having a plurality of cylinders and provided with an in-cylinder pressure sensor for detecting in-cylinder pressure and an A / D converter for converting the output of the in-cylinder pressure sensor into a digital value In the device
There is provided switching means for inputting an output of the in-cylinder pressure sensor, selecting a part of the in-cylinder pressure sensor output and inputting it to the A / D converter, and the switching means is provided for a cylinder in a compression stroke and an explosion stroke. An in-cylinder pressure detecting device for an internal combustion engine, wherein an output of an in-cylinder pressure sensor provided is selected.

前記切換手段は、前記機関の無負荷運転時においては、排気行程及び吸気行程にある気筒に設けられた筒内圧センサの出力を選択す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。 2. The cylinder of the internal combustion engine according to claim 1, wherein the switching means selects an output of an in-cylinder pressure sensor provided in a cylinder in an exhaust stroke and an intake stroke when the engine is in a no-load operation. Internal pressure detection device.

複数の気筒を有する内燃機関の各気筒に設けられ、筒内圧を検出する筒内圧センサと、前記気筒に燃料を供給する燃料噴射弁とを備える内燃機関の筒内圧検出装置において、
前記燃料噴射弁の開弁指令信号の出力が開始される噴射開始時期を基準として、前記筒内圧センサにより前記筒内圧を検出する期間を設定する筒内圧検出期間設定手段と、該筒内圧検出期間設定手段により設定された筒内圧検出期間において前記筒内圧を検出するように制御する検出制御手段とを備え、該筒内圧検出期間設定手段は、前記噴射開始時期において燃料噴射を行う気筒の次に燃料噴射を行う気筒に設けられた筒内圧センサにより、前記筒内圧を検出するように筒内圧検出期間を設定することを特徴とする内燃機関の筒内圧検出装置。 In an in-cylinder pressure detection apparatus for an internal combustion engine, provided in each cylinder of an internal combustion engine having a plurality of cylinders, and provided with an in-cylinder pressure sensor that detects an in-cylinder pressure, and a fuel injection valve that supplies fuel to the cylinder.
In-cylinder pressure detection period setting means for setting a period for detecting the in-cylinder pressure by the in-cylinder pressure sensor with reference to an injection start timing at which output of the valve opening command signal of the fuel injection valve is started, and the in-cylinder pressure detection period Detection control means for controlling to detect the in-cylinder pressure in the in-cylinder pressure detection period set by the setting means, and the in-cylinder pressure detection period setting means is next to the cylinder that performs fuel injection at the injection start timing. An in-cylinder pressure detection device for an internal combustion engine, wherein an in-cylinder pressure detection period is set so as to detect the in-cylinder pressure by an in-cylinder pressure sensor provided in a cylinder that performs fuel injection.

複数の気筒を有する内燃機関の各気筒に設けられ、筒内圧を検出する筒内圧センサと、該筒内圧センサの出力をディジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器とを備える内燃機関の筒内圧検出装置において、
前記筒内圧センサの出力が入力され、前記筒内圧センサ出力の１つを選択して前記Ａ／Ｄ変換器に入力する切換手段を備え、該切換手段は、１つのサンプリング時期において所定切換時間間隔で、前記複数の気筒に設けられた筒内圧センサの出力を順次選択して出力し、かつ所定クランク角毎に前記選択の順序を変更することを特徴とする内燃機関の筒内圧検出装置。 In-cylinder pressure detection of an internal combustion engine provided in each cylinder of an internal combustion engine having a plurality of cylinders and provided with an in-cylinder pressure sensor for detecting in-cylinder pressure and an A / D converter for converting the output of the in-cylinder pressure sensor into a digital value In the device
There is provided switching means for inputting the output of the in-cylinder pressure sensor, selecting one of the in-cylinder pressure sensor outputs and inputting it to the A / D converter, and the switching means has a predetermined switching time interval at one sampling time. An in-cylinder pressure detecting device for an internal combustion engine, wherein outputs of in-cylinder pressure sensors provided in the plurality of cylinders are sequentially selected and output, and the selection order is changed for each predetermined crank angle.

複数の気筒を有する内燃機関の各気筒に設けられ、筒内圧を検出する筒内圧センサと、該筒内圧センサの出力をディジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器とを備える内燃機関の筒内圧検出装置において、
前記複数の筒内圧センサのうち２つの出力が１つのＡ／Ｄ変換器に接続されていることを特徴とする内燃機関の筒内圧検出装置。 In-cylinder pressure detection of an internal combustion engine provided in each cylinder of an internal combustion engine having a plurality of cylinders and provided with an in-cylinder pressure sensor for detecting in-cylinder pressure and an A / D converter for converting the output of the in-cylinder pressure sensor into a digital value In the device
An in-cylinder pressure detecting device for an internal combustion engine, wherein two outputs of the plurality of in-cylinder pressure sensors are connected to one A / D converter.

前記２つの出力は、互いに極性を逆にして前記Ａ／Ｄ変換器に接続されていることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の筒内圧検出装置。 6. The in-cylinder pressure detecting device for an internal combustion engine according to claim 5, wherein the two outputs are connected to the A / D converter with opposite polarities.