JP2007327502A - Cylinder internal pressure detecting device of internal combustion engine - Google Patents

Cylinder internal pressure detecting device of internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
JP2007327502A
JP2007327502A JP2007239275A JP2007239275A JP2007327502A JP 2007327502 A JP2007327502 A JP 2007327502A JP 2007239275 A JP2007239275 A JP 2007239275A JP 2007239275 A JP2007239275 A JP 2007239275A JP 2007327502 A JP2007327502 A JP 2007327502A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
output
pressure
crank angle
sensor
cylinder
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2007239275A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Mikio Fujiwara
幹夫 藤原
Yasuaki Asaki
泰昭 浅木
Masanori Oshima
正則 尾島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Honda Motor Co Ltd filed Critical Honda Motor Co Ltd
Priority to JP2007239275A priority Critical patent/JP2007327502A/en
Publication of JP2007327502A publication Critical patent/JP2007327502A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately detect cylinder internal pressure, by correcting a temperature drift of a pressure sensor. <P>SOLUTION: Output of the pressure sensor 11 is amplified by a charge amplifier 28, and then, is inputted to a sensor output correcting part 29. A pyroelectric quantity calculating part 30 calculates a pyroelectric quantity PE per one degree of a crank angle, and eliminates an output drift of the pressure sensor 11 by correcting output of the charge amplifier 28. A set timing detecting part 31 discriminates an expected crank angle of an intake stroke on the basis of output of a crank angle sensor 17. When becoming the expected crank angle, the output of the charge amplifier 28 is reset to zero by outputting a reset signal. When inputting the reset signal, an output signal of the charge amplifier 28 just before inputting the reset signal, is held in a pyroelectric quantity calculating part 30 as a drift quantity in one cycle. The pyroelectric quantity calculating part 30 calculates the pyroelectric quantity PE per one angle of the crank angle by this drift, and supplies the pyroelectric quantity to the sensor output correcting part 29. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、内燃機関の筒内圧検出装置に関し、特に、筒内圧の測定精度を高めるための実測値補正手段を有する内燃機関の筒内圧検出装置に関する。   The present invention relates to an in-cylinder pressure detecting device for an internal combustion engine, and more particularly to an in-cylinder pressure detecting device for an internal combustion engine having an actual value correction means for increasing the measurement accuracy of the in-cylinder pressure.

内燃機関の筒内圧により、その内燃機関の燃焼状態を判断できることが知られる。例えば、特許第２８３０３０５号公報には、少なくとも２点のクランク角位置における筒内圧検出信号とその２点のクランク角に対応する燃焼室容積とに基づいて、真の筒内圧に対する筒内圧検出信号のバイアス量を設定する手段を有する内燃機関の燃焼状態検出装置が記載されている。この装置では、前記バイアス量に基づいて筒内圧検出信号を補正して筒内圧を求める一方、非サンプリング期間においては非サンプリング期間の燃焼室容積と補正された筒内圧とに基づいて筒内圧を予測する。   It is known that the combustion state of an internal combustion engine can be determined from the in-cylinder pressure of the internal combustion engine. For example, Japanese Patent No. 2830305 discloses an in-cylinder pressure detection signal for a true in-cylinder pressure based on an in-cylinder pressure detection signal at at least two crank angle positions and a combustion chamber volume corresponding to the two crank angles. A combustion state detection device for an internal combustion engine having means for setting a bias amount is described. In this apparatus, the in-cylinder pressure is obtained by correcting the in-cylinder pressure detection signal based on the bias amount, and in the non-sampling period, the in-cylinder pressure is predicted based on the combustion chamber volume in the non-sampling period and the corrected in-cylinder pressure. To do.

また、内燃機関の筒内圧を検出するための圧電方式のセンサでは、ピロ効果つまり焦電効果に起因する出力ドリフトが発生するため、これを抑制する手段を有する装置が提案されている。例えば、特開平４−２９２５５５号公報には、予定のクランク角位置において圧力センサに接続されるチャージアンプの出力を短絡し、それによって零点のドリフトを累積させないようにした内燃機関の燃焼状態判定装置が記載されている。
特許第２８３０３０５号公報 特開平４−２９２５５５号公報 In addition, in the piezoelectric sensor for detecting the in-cylinder pressure of the internal combustion engine, output drift due to the pyro effect, that is, the pyroelectric effect is generated, and therefore an apparatus having means for suppressing this is proposed. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 4-292555 discloses a combustion state determination device for an internal combustion engine in which the output of a charge amplifier connected to a pressure sensor is short-circuited at a predetermined crank angle position, thereby preventing zero point drift from accumulating. Is described.
Japanese Patent No. 2830305 Japanese Patent Laid-Open No. 4-292555

特許文献１に記載された装置では、サイクル毎（４サイクル機関ではクランク角度７２０度毎）に変化するバイアス量を補正することができる。しかし、この装置では、圧力センサの特性のばらつきや経時劣化等、圧力センサ自体の感度変化について配慮されておらず、さらなる改善が望まれている。   With the apparatus described in Patent Document 1, it is possible to correct a bias amount that changes every cycle (in a four-cycle engine, every 720 degrees of crank angle). However, this apparatus does not consider changes in sensitivity of the pressure sensor itself, such as variations in the characteristics of the pressure sensor and deterioration over time, and further improvements are desired.

また、特許文献２に記載された装置では、長周期的な温度ドリフトを抑制することはできるが、短期的なドリフト、例えばサイクル内のドリフトは考慮されていない。したがって、短期的な圧力変化や温度変化の大きい条件下では正確に圧力を検出できないという問題点があった。   In the device described in Patent Document 2, long-period temperature drift can be suppressed, but short-term drift, for example, drift in a cycle, is not considered. Therefore, there is a problem that the pressure cannot be accurately detected under a condition where a short-term pressure change or a large temperature change occurs.

本発明は、上記問題点を解消し、圧力センサ自体の感度変化や、温度変化等外部要因による圧力センサの出力ドリフトに関して、特に短期的な現象に配慮した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 provides an in-cylinder pressure detection device for an internal combustion engine that solves the above-mentioned problems and particularly takes into account a short-term phenomenon regarding the output drift of the pressure sensor due to an external factor such as a sensitivity change of the pressure sensor or a temperature change. For the purpose.

本発明は、圧力センサによって検出された筒内圧検出信号を、吸気行程に設定されたリセットタイミングで零点にリセットするリセット手段と、リセットによる前記筒内圧検出信号の変化量を検出する手段と、クランク角を検出する手段と、前記変化量に基づき単位クランク角当たりの変化量を算出する手段と、前記単位クランク角当たりの変化量に基づき、前記筒内圧検出信号を予定クランク角毎に補正するセンサ出力補正手段とを具備した点に特徴がある。   The present invention relates to a reset means for resetting an in-cylinder pressure detection signal detected by a pressure sensor to a zero point at a reset timing set in an intake stroke, a means for detecting a change amount of the in-cylinder pressure detection signal due to the reset, A means for detecting an angle; a means for calculating a change amount per unit crank angle based on the change amount; and a sensor for correcting the in-cylinder pressure detection signal for each predetermined crank angle based on the change amount per unit crank angle. It is characterized in that it includes output correction means.

上記特徴によれば、圧力センサで検出された筒内圧を、正確に補正して真の筒内圧を検出することができる。リセットによって変化した筒内圧検出信号の大きさ（変化量）により、単位クランク角当たりの変化量を算出し、予定のクランク角に対応したタイミング毎に前記変化量に応じて筒内圧検出信号を補正することができる。筒内圧検出信号が、吸気行程の予定のリセットタイミングでリセットされるので、ドリフトの蓄積を回避でき、１サイクル内のドリフトを簡便に解消することができる。特に、ドリフトによる単位クランク角毎の変化量を検出できるので、任意の間隔毎に前記変化量をもとに筒内圧検出信号を補正できる。   According to the above feature, the true in-cylinder pressure can be detected by accurately correcting the in-cylinder pressure detected by the pressure sensor. The amount of change per unit crank angle is calculated based on the magnitude (change amount) of the in-cylinder pressure detection signal that has changed due to the reset, and the in-cylinder pressure detection signal is corrected according to the change amount at each timing corresponding to the planned crank angle. can do. Since the in-cylinder pressure detection signal is reset at the scheduled reset timing of the intake stroke, accumulation of drift can be avoided and drift within one cycle can be easily eliminated. In particular, since the amount of change per unit crank angle due to drift can be detected, the in-cylinder pressure detection signal can be corrected based on the amount of change at an arbitrary interval.

以下に、図面を参照して本発明を詳細に説明する。図２は本発明の一実施形態に係る４サイクル内燃機関（以下、「エンジン」という）の要部構成を示す図である。エンジン１の筒（シリンダ）２には、吸気管３および排気管４が連結され、吸気管３のシリンダ側開口（吸気ポート）３ａには吸気弁５が配され、排気管４のシリンダ側開口（排気ポート）４ａには排気弁６が配される。シリンダ２内にはピストン７が収容され、ピストン７はコンロッド８を介してクランク軸９に連結される。ピストン７の上部とシリンダ２の壁面に囲まれた空間つまり燃焼室には、前記吸気弁５や排気弁６のほか、点火プラグ１０の電極が臨んでいる。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 2 is a diagram showing a main configuration of a four-cycle internal combustion engine (hereinafter referred to as “engine”) according to an embodiment of the present invention. An intake pipe 3 and an exhaust pipe 4 are connected to a cylinder (cylinder) 2 of the engine 1, an intake valve 5 is disposed in a cylinder side opening (intake port) 3 a of the intake pipe 3, and a cylinder side opening of the exhaust pipe 4 is arranged. An exhaust valve 6 is disposed in the (exhaust port) 4a. A piston 7 is accommodated in the cylinder 2, and the piston 7 is connected to a crankshaft 9 via a connecting rod 8. In addition to the intake valve 5 and the exhaust valve 6, the electrode of the spark plug 10 faces the space surrounded by the upper portion of the piston 7 and the wall surface of the cylinder 2, that is, the combustion chamber.

点火プラグ１０の取り付け座には、シリンダ内圧つまり燃焼室内の圧力を検出する手段としての圧力センサ１１が設けられる。吸気管３には、燃料噴射弁１２、吸気圧センサ（ＰＢセンサ）１３，およびスロットル弁１４が配され、スロットル弁１４にはスロットル開度センサ１５が接続される。また、排気管４には、Ｏ２センサ１６が設けられる。さらに、クランク軸９の回転角度（クランク角）を検出するクランク角センサ１７が設けられる。   A pressure sensor 11 as a means for detecting the cylinder internal pressure, that is, the pressure in the combustion chamber, is provided on the mounting seat of the spark plug 10. A fuel injection valve 12, an intake pressure sensor (PB sensor) 13, and a throttle valve 14 are disposed in the intake pipe 3, and a throttle opening sensor 15 is connected to the throttle valve 14. The exhaust pipe 4 is provided with an O2 sensor 16. Further, a crank angle sensor 17 for detecting the rotation angle (crank angle) of the crankshaft 9 is provided.

圧力センサ１１、吸気圧センサ１３、スロットル開度センサ１５、Ｏ２センサ１６、クランク角センサ１７の検出信号は、エンジン制御用電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という）１８に供給される。燃料噴射弁１２には、ＥＣＵ１８から制御信号が供給されて開弁時間が制御される。   Detection signals from the pressure sensor 11, the intake pressure sensor 13, the throttle opening sensor 15, the O 2 sensor 16, and the crank angle sensor 17 are supplied to an engine control electronic control unit (hereinafter referred to as “ECU”) 18. The fuel injection valve 12 is supplied with a control signal from the ECU 18 to control the valve opening time.

図３は、圧力センサ１１の取り付け態様を示すシリンダヘッドの断面図である。同図において、環状の圧電素子からなる圧力センサ１１は、シリンダヘッド２１の、点火プラグ装着凹部２２の底部に着座させられ、点火プラグ１０がシリンダヘッド２１に螺着されたときに、点火プラグ１０のシール面１０ａと凹部の底面とで挟まれて固定される。   FIG. 3 is a cross-sectional view of the cylinder head showing how the pressure sensor 11 is attached. In the figure, a pressure sensor 11 made of an annular piezoelectric element is seated on the bottom of a spark plug mounting recess 22 of a cylinder head 21, and when the spark plug 10 is screwed onto the cylinder head 21, the spark plug 10 The sealing surface 10a and the bottom surface of the recess are sandwiched and fixed.

上記構成において、圧力センサ１１の検出信号から真のシリンダ内圧を求めるための補正係数およびオフセット量は、次のように決定する。図４は、エンジンの１サイクル内における燃焼室容積Ｖとシリンダ内圧Ｐとの関係を示す指圧線図である。同図において、エンジン１の吸気弁５を閉じてから吸入された混合気が燃焼を開始するまでの期間つまり圧縮行程では、シリンダ２内の圧縮混合気とシリンダ２の壁面との熱交換により、安定した物理法則（ポリトロープ変化）に従って容積Ｖと圧力Ｐとが変化する。この状態の下では容積Ｖと圧力Ｐとは、「Ｐ×Ｖｍ＝一定」の関係にある。なお、この式において、ｍはポリトロープ指数であり、空気はｍ＝１．４、混合気はｍ＝１．３である。例えば、減速時などでは、燃料供給が断たれるので、空気のポロトロープ指数（ｍ＝１．４）が適合する。 In the above configuration, the correction coefficient and the offset amount for determining the true cylinder pressure from the detection signal of the pressure sensor 11 are determined as follows. FIG. 4 is an acupressure diagram showing the relationship between the combustion chamber volume V and the cylinder internal pressure P in one cycle of the engine. In the figure, in the period from when the intake valve 5 of the engine 1 is closed until the intake air mixture starts to combust, that is, in the compression stroke, heat exchange between the compressed air mixture in the cylinder 2 and the wall surface of the cylinder 2 The volume V and the pressure P change according to a stable physical law (polytropic change). Under this condition, the volume V and the pressure P are in a relationship of “P × V m = constant”. In this equation, m is a polytropic index, air is m = 1.4, and air-fuel mixture is m = 1.3. For example, when decelerating, the fuel supply is cut off, so the air potrope index (m = 1.4) is suitable.

また、圧力センサ１１の出力Ｓと真のシリンダ内圧Ｐとの関係は、Ｐ＝Ａ×Ｓ＋Ｂ…（式１）と置くことができる。但し、Ａは圧力センサ１１の感度補正係数、Ｂは圧力センサ１１の出力オフセット量（バイアス量）である。この「式１」に対応する真のシリンダ内圧Ｐと圧力センサ１１の出力Ｓとの関係を図５に示す。同図において、Ａは真のシリンダ内圧の勾配と検出出力の勾配との比である。   Further, the relationship between the output S of the pressure sensor 11 and the true cylinder pressure P can be expressed as P = A × S + B (Equation 1). However, A is a sensitivity correction coefficient of the pressure sensor 11, and B is an output offset amount (bias amount) of the pressure sensor 11. FIG. 5 shows the relationship between the true cylinder internal pressure P corresponding to the “expression 1” and the output S of the pressure sensor 11. In the figure, A is the ratio of the true cylinder pressure gradient to the detected output gradient.

ポリトロープ変化を伴う圧縮行程において、少なくともクランク角３０度以上の間隔で設定された２点（クランク角θ1とθ2の位置）でシリンダ内圧を測定し、この２点での測定値を含む上記「式１」の連立方程式を立てる。そして、これを解いて補正係数Ａとオフセット量Ｂとを求める。なお、図４において、吸気行程の、ある１点での吸気圧はＰｂ、そのときの燃焼室容積はＶ0である。また、圧縮行程の、２カ所のサンプリング時点でのシリンダ内圧および燃焼室容積は、それぞれＰ1，Ｖ1、ならびにＰ2，Ｖ2である。   In the compression stroke with a polytropic change, the cylinder internal pressure is measured at two points (crank angles θ1 and θ2 positions) set at an interval of at least a crank angle of 30 degrees or more. Set up simultaneous equations of 1 ”. Then, the correction coefficient A and the offset amount B are obtained by solving this. In FIG. 4, the intake pressure at a certain point in the intake stroke is Pb, and the combustion chamber volume at that time is V0. Further, the cylinder internal pressure and the combustion chamber volume at two sampling points in the compression stroke are P1, V1, and P2, V2, respectively.

圧縮行程のクランク角θ1とθ2での圧力センサ１１の出力をそれぞれＳ1，Ｓ2とすると、真の圧力Ｐ1，Ｐ2は、「Ｐ1＝Ａ×Ｓ1＋Ｂ，Ｐ2＝Ａ×Ｓ2＋Ｂ」となり、この連立方程式を解くことにより、感度補正係数Ａとオフセット量Ｂとを得ることができる。   Assuming that the outputs of the pressure sensor 11 at the compression stroke crank angles θ1 and θ2 are S1 and S2, respectively, the true pressures P1 and P2 are “P1 = A × S1 + B, P2 = A × S2 + B”. By solving, the sensitivity correction coefficient A and the offset amount B can be obtained.

この連立方程式を解くためには、圧力センサ１１の検出信号Ｓ1とＳ2のほか、真のシリンダ内圧Ｐ1，Ｐ2が決定されなければならない。ここでは、真のシリンダ内圧Ｐ1，Ｐ2を、ポリトロープ変化を考慮して次のように推定する。まず、１つの測定点θ1は吸気弁５を閉じた直後の位置に設定する。この位置での燃焼室容積Ｖ1はクランク角センサ１７の出力に基づくピストンの位置とシリンダ２のボア（内径）により演算で求めることができる。また、その時のシリンダ内圧Ｐ1は、吸気弁５を閉じた直後であり、吸気圧と近似しているため、吸気行程におけるＰＢセンサ１３の出力信号に所定の微小値（実験により求められた値でよい）を加算するなどして予測できる。なお、測定点θ1でのシリンダ内圧は、吸気行程のＰＢセンサ１３の出力信号をそのまま使用してもよい。   In order to solve the simultaneous equations, in addition to the detection signals S1 and S2 of the pressure sensor 11, true cylinder internal pressures P1 and P2 must be determined. Here, the true cylinder pressures P1 and P2 are estimated as follows in consideration of the change in the polytrope. First, one measurement point θ1 is set at a position immediately after the intake valve 5 is closed. The combustion chamber volume V1 at this position can be obtained by calculation from the position of the piston based on the output of the crank angle sensor 17 and the bore (inner diameter) of the cylinder 2. Further, since the cylinder internal pressure P1 at that time is immediately after the intake valve 5 is closed and approximates the intake pressure, the output signal of the PB sensor 13 in the intake stroke is a predetermined minute value (a value obtained by experiment). It can be predicted by adding (good). As the cylinder internal pressure at the measurement point θ1, the output signal of the PB sensor 13 in the intake stroke may be used as it is.

また、他の１つの測定点θ2は、圧縮行程の終端部つまり点火前の位置に設定する。この位置での燃焼室容積Ｖ2は燃焼室容積Ｖ1と同様、クランク角の関数としてクランク角センサ１７の出力に基づいて演算で求めることができる。そして、そのときのシリンダ内圧Ｐ2は、ポリトロープ変化を考慮して、Ｐ2＝Ｐ1×（Ｖ1/Ｖ2）ｍ …（式２） により算出することができる。ここで使用するポリトロープ指数ｍは予め実験により決定しておく。こうして得られたシリンダ内圧Ｐ1，Ｐ2を使用して前記連立方程式を解くことができる。 The other measurement point θ2 is set at the end of the compression stroke, that is, the position before ignition. Similarly to the combustion chamber volume V1, the combustion chamber volume V2 at this position can be obtained by calculation based on the output of the crank angle sensor 17 as a function of the crank angle. And the cylinder internal pressure P2 at that time is P2 = P1 × (V1 / V2) m (Equation 2) in consideration of polytropic change. Can be calculated. The polytropic index m used here is determined in advance by experiments. The simultaneous equations can be solved using the cylinder internal pressures P1 and P2 thus obtained.

連立方程式を解いて感度補正係数Ａとオフセット量Ｂとを算出したならば、これらを使用した「式１」により、任意のサンプリングタイミングにおける圧力センサ１１の検出出力を補正して真の圧力Ｐを求めることができる。なお、前記測定点θ1でのシリンダ内圧Ｐ1をＰＢセンサ１３の出力信号に基づいて推定したが、このＰＢセンサ１３の出力信号に限らない。例えば空燃比（Ｏ2センサの出力に基づいて得られる）やエンジンの冷却水温など、エンジン１の運転状態を代表するパラメータの関数として、圧縮行程の予定位置でのシリンダ内圧Ｐ1を予め設定しておくこともできる。   If the simultaneous equations are solved to calculate the sensitivity correction coefficient A and the offset amount B, the detection output of the pressure sensor 11 at an arbitrary sampling timing is corrected by “Equation 1” using these, and the true pressure P is calculated. Can be sought. Although the cylinder internal pressure P1 at the measurement point θ1 is estimated based on the output signal of the PB sensor 13, it is not limited to the output signal of the PB sensor 13. For example, the cylinder internal pressure P1 at a predetermined position of the compression stroke is set in advance as a function of parameters representative of the operating state of the engine 1, such as the air-fuel ratio (obtained based on the output of the O2 sensor) and the engine coolant temperature. You can also.

図１は、上記手法による圧力センサ１１の検出出力を補正するためのＥＣＵ１８の要部機能を示すブロック図である。同図において、圧力センサ１１の出力信号Ｓはセンサ出力補正部１９に入力される。この補正部１９では、圧力センサ１１の検出信号Ｓに感度補正係数Ａが乗算され、かつオフセット量Ｂが加算されて真のシリンダ内圧Ｐが補正される。前記感度補正係数Ａおよびオフセット量Ｂは補正値算出部２０において算出される。   FIG. 1 is a block diagram showing a main function of the ECU 18 for correcting the detection output of the pressure sensor 11 by the above method. In the figure, the output signal S of the pressure sensor 11 is input to the sensor output correction unit 19. In the correction unit 19, the detection signal S of the pressure sensor 11 is multiplied by the sensitivity correction coefficient A, and the offset amount B is added to correct the true cylinder pressure P. The sensitivity correction coefficient A and the offset amount B are calculated by the correction value calculation unit 20.

クランク角検出部２４は、クランク角センサ１７の出力信号に基づき、圧縮行程に設定された２点に対応するクランク角θ1，θ2において検出信号ＣＡ1およびＣＡ2をそれぞれ出力する。この検出信号ＣＡ1，ＣＡ2に応答して、圧力センサ１１の検出信号Ｓ1，Ｓ2が補正値算出部２０に取り込まれる。また、検出信号ＣＡ1，ＣＡ2に応答して燃焼室容積算出部２５でクランク角θ1，θ2に対応する燃焼室容積Ｖ1，Ｖ2が算出される。   Based on the output signal of the crank angle sensor 17, the crank angle detector 24 outputs detection signals CA1 and CA2 at crank angles θ1 and θ2 corresponding to two points set in the compression stroke. In response to the detection signals CA1, CA2, the detection signals S1, S2 of the pressure sensor 11 are taken into the correction value calculation unit 20. In response to the detection signals CA1 and CA2, the combustion chamber volume calculation unit 25 calculates the combustion chamber volumes V1 and V2 corresponding to the crank angles θ1 and θ2.

さらに、クランク角検出信号ＣＡ1は第１圧力算出部２６に入力され、これに応答してＰＢセンサ１３の検出信号Ｐｂが第１圧力算出部２６に取り込まれる。第１圧力算出部２６は検出信号Ｐｂに基づいてクランク角θ1でのシリンダ内圧を決定し、仮の内圧（以下、「算出内圧」という）Ｐ1として出力する。   Further, the crank angle detection signal CA1 is input to the first pressure calculation unit 26, and in response to this, the detection signal Pb of the PB sensor 13 is taken into the first pressure calculation unit 26. The first pressure calculator 26 determines the cylinder internal pressure at the crank angle θ1 based on the detection signal Pb, and outputs it as a temporary internal pressure (hereinafter referred to as “calculated internal pressure”) P1.

前記燃焼室容積Ｖ1，Ｖ2ならびに算出内圧Ｐ1は、第２圧力算出部２７に入力され、この第２圧力算出部２７は、前記「式２」を使用してクランク角θ2でのシリンダ内圧を決定し、算出内圧Ｐ2として出力する。この算出内圧Ｐ2および前記算出内圧Ｐ1は補正値算出部２０に入力される。補正値算出部２０は、前記検出信号Ｓ1，Ｓ2ならびに算出内圧Ｐ2および前記算出内圧Ｐ1を含む前記連立方程式により、感度補正係数Ａおよびオフセット量Ｂを算出し、センサ出力補正部１９に出力する。   The combustion chamber volumes V1 and V2 and the calculated internal pressure P1 are input to the second pressure calculation unit 27. The second pressure calculation unit 27 determines the cylinder internal pressure at the crank angle θ2 using the “expression 2”. And output as the calculated internal pressure P2. The calculated internal pressure P2 and the calculated internal pressure P1 are input to the correction value calculation unit 20. The correction value calculation unit 20 calculates a sensitivity correction coefficient A and an offset amount B based on the simultaneous equations including the detection signals S 1 and S 2, the calculated internal pressure P 2 and the calculated internal pressure P 1, and outputs them to the sensor output correction unit 19.

次に、本発明の第２実施形態を説明する。この第２実施形態では、圧力センサ１１の１サイクル内での出力のドリフトを考慮する。図６は、１サイクルのシリンダ内圧変化を示す図である。同図に示すように、圧力センサ１１の検出出力Ｓは１サイクル内で次第に大きくなる短期的なドリフトを呈する。   Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the second embodiment, the drift of the output within one cycle of the pressure sensor 11 is considered. FIG. 6 is a diagram showing a change in cylinder internal pressure in one cycle. As shown in the figure, the detection output S of the pressure sensor 11 exhibits a short-term drift that gradually increases within one cycle.

そこで、第２実施形態に係る装置には、ドリフトを考慮して前記オフセット量を補正する手段を設けた。真のシリンダ内圧Ｐは、第１実施形態に関して説明したように、Ｐ＝Ａ×Ｓ＋Ｂ…（式１）で表されるが、さらにオフセット量Ｂはドリフトを考慮すると、次式で表される。Ｂ＝Ｃ×θ＋Ｄ…（式３）。この式において、Ｃはドリフト補正係数、θはクランク角、Ｄは圧力センサ検出出力のオフセット量である。   Therefore, the apparatus according to the second embodiment is provided with means for correcting the offset amount in consideration of drift. As described in the first embodiment, the true cylinder internal pressure P is expressed by P = A × S + B (Equation 1), but the offset amount B is expressed by the following equation in consideration of drift. B = C × θ + D (Expression 3). In this equation, C is a drift correction coefficient, θ is a crank angle, and D is an offset amount of the pressure sensor detection output.

図７はエンジンの１サイクル内における燃焼室容積Ｖとシリンダ内圧力Ｐとの関係を示す指圧線図であり、第２実施形態では、圧力センサ１１の検出出力補正のために圧縮行程の予定の３点（クランク角-α、０、α）でシリンダ内圧のサンプリングを行う。なお、各点は互いにクランク角で３０度以上の間隔を有する。同図において、各点のシリンダ内圧をそれぞれＰ-1、Ｐ0、Ｐ1とし、燃焼室容積をそれぞれＶ-1、Ｖ0、Ｖ1とする。   FIG. 7 is a finger pressure diagram showing the relationship between the combustion chamber volume V and the cylinder pressure P in one cycle of the engine. In the second embodiment, the compression stroke is scheduled for correction of the detection output of the pressure sensor 11. Sampling of the cylinder internal pressure is performed at three points (crank angle -α, 0, α). Each point has a crank angle of 30 degrees or more. In the figure, the cylinder internal pressure at each point is P-1, P0, P1, and the combustion chamber volume is V-1, V0, V1, respectively.

上記指圧線図において、クランク角-α、０、αにおける圧力センサ１１の検出出力をＳ-1、Ｓ0、Ｓ1とすると、次の連立方程式が成立する。「Ｐ-1＝Ａ×Ｓ-1＋Ｃ×-α＋Ｄ、Ｐ0＝Ａ×Ｓ0＋Ｄ、Ｐ1＝Ａ×Ｓ1＋Ｃ×α＋Ｄ」この連立方程式を解くことにより、補正値Ａ，Ｃ，Ｄを求めることができる。   In the above-mentioned acupressure diagram, when the detection outputs of the pressure sensor 11 at the crank angles -α, 0, α are S-1, S0, S1, the following simultaneous equations are established. "P-1 = A.times.S-1 + C.times .-. Alpha. + D, P0 = A.times.S0 + D, P1 = A.times.S1 + C.times..alpha. + D" The correction values A, C, D can be obtained by solving these simultaneous equations.

上記連立方程式を解くためには、圧力センサ１１の検出信号Ｓ-1、Ｓ0、Ｓ1のほか、真のシリンダ内圧Ｐ-1，Ｐ0、Ｐ1が決定されなければならない。ここでは、真のシリンダ内圧Ｐ-1，Ｐ0、Ｐ1を、ポリトロープ変化を考慮して次のように推定する。まず、クランク角-αの測定点は吸気弁５を閉じた直後の位置に設定する。この位置での燃焼室容積Ｖ-1はクランク角センサ１７の出力に基づくピストンの位置とシリンダ２のボア（内径）により演算で求めることができる。また、その時のシリンダ内圧Ｐ-1は、吸気弁５を閉じた直後であり、吸気圧と近似しているため、ＰＢセンサ１３の出力信号に所定の微小値（実験により求められた値でよい）を加算するなどして予測できる。   In order to solve the above simultaneous equations, in addition to the detection signals S-1, S0, S1 of the pressure sensor 11, true cylinder internal pressures P-1, P0, P1 must be determined. Here, the true cylinder pressures P-1, P0, and P1 are estimated as follows in consideration of the change in the polytrope. First, the measurement point of the crank angle -α is set to a position immediately after the intake valve 5 is closed. The combustion chamber volume V-1 at this position can be obtained by calculation from the position of the piston based on the output of the crank angle sensor 17 and the bore (inner diameter) of the cylinder 2. Further, the cylinder internal pressure P-1 at that time is immediately after the intake valve 5 is closed, and is close to the intake pressure. Therefore, the output signal of the PB sensor 13 may be a predetermined minute value (a value obtained by experiment). ) Can be predicted.

また、クランク角０、クランク角αである測定点での燃焼室容積Ｖ0、Ｖ1は燃焼室容積Ｖ-1と同様、クランク角の関数としてクランク角センサ１７の出力に基づいて演算で求めることができる。そして、そのときのシリンダ内圧Ｐ0、Ｐ1は、ポリトロープ変化を考慮して、Ｐ0＝Ｐ-1×（Ｖ-1/Ｖ0）ｍ …（式４）、 Ｐ1＝Ｐ0×（Ｖ0/Ｖ1）ｍ …（式５）により算出することができる。ここで使用するポリトロープ指数ｍは予め実験により決定しておく。こうして得られたシリンダ内圧Ｐ-1、Ｐ0、Ｐ1を使用して前記連立方程式を解くことができる。 Further, the combustion chamber volumes V0 and V1 at the measurement points where the crank angle is 0 and the crank angle α are obtained by calculation based on the output of the crank angle sensor 17 as a function of the crank angle, similarly to the combustion chamber volume V-1. it can. And the cylinder internal pressures P0 and P1 at that time are P0 = P−1 × (V−1 / V0) m (Equation 4) in consideration of the change in polytrope. P1 = P0 × (V0 / V1) m (Equation 5) The polytropic index m used here is determined in advance by experiments. The simultaneous equations can be solved by using the cylinder internal pressures P-1, P0 and P1 thus obtained.

連立方程式を解いて感度補正係数Ａならびにオフセット量Ｂ、Ｄを算出したならば、これらを使用した「式１」、「式３」により、任意のサンプリングタイミングにおける圧力センサ１１の検出出力を補正して真の圧力Ｐを求めることができる。   Once the simultaneous equations are solved and the sensitivity correction coefficient A and the offset amounts B and D are calculated, the detection output of the pressure sensor 11 at an arbitrary sampling timing is corrected by “Equation 1” and “Equation 3” using these. Thus, the true pressure P can be obtained.

なお、前記測定点（クランク角-α）でのシリンダ内圧Ｐ-1をＰＢセンサ１３の出力信号に基づいて推定したが、エンジン１の運転状態を代表するパラメータであれば、このＰＢセンサ１３の出力信号に限らないのは、第１実施例と同様である。   Note that the cylinder internal pressure P-1 at the measurement point (crank angle -α) was estimated based on the output signal of the PB sensor 13, but any parameter representative of the operating state of the engine 1 can be used. The output signal is not limited to the same as in the first embodiment.

次に、本発明の第３実施形態を説明する。図８は、圧力センサ１１の、焦電効果によるドリフトを含む検出出力を示す図である。同図に示すように、圧力センサ１１の検出出力はドリフトを有するので、このドリフトの蓄積を防止するため、第３実施形態では、予定の時点でドリフトをキャンセルするリセット操作を行う。   Next, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 8 is a diagram showing a detection output of the pressure sensor 11 including drift due to the pyroelectric effect. As shown in the figure, since the detection output of the pressure sensor 11 has a drift, in order to prevent the accumulation of this drift, in the third embodiment, a reset operation is performed to cancel the drift at a scheduled time.

図９は、リセット操作を含む圧力センサ１１の検出出力を示す図である。同図に示すように、エンジンの１サイクル毎に、予定のリセットタイミングＲＴで圧力センサ１１の検出出力をゼロにリセットする。そして、このリセット操作前後の検出出力の差ΔＳに基づき、次式を使用してクランク角１度あたりの焦電量PEを算出する。PE＝ΔＳ/７２０…（式６）。なお、リセットタイミングＲＴは、リセット前後で圧力センサ１１の検出出力を読み込む必要から、シリンダ内圧の安定する吸気行程に設定される。   FIG. 9 is a diagram illustrating a detection output of the pressure sensor 11 including a reset operation. As shown in the figure, the detection output of the pressure sensor 11 is reset to zero at a scheduled reset timing RT for each cycle of the engine. Based on the detected output difference ΔS before and after the reset operation, the pyroelectric amount PE per crank angle is calculated using the following equation. PE = ΔS / 720 (Formula 6). The reset timing RT is set to an intake stroke in which the cylinder internal pressure is stable because it is necessary to read the detection output of the pressure sensor 11 before and after the reset.

上記焦電量を考慮すると、リセットタイミングＲＴを基準としたクランク角θに対応するドリフトを補正した真のシリンダ内圧Ｐは、次式により算出される。Ｐ＝Ｓ−ΔＳ/７２０×θ…（式７）。   In consideration of the amount of pyroelectricity, the true cylinder pressure P corrected for the drift corresponding to the crank angle θ with respect to the reset timing RT is calculated by the following equation. P = S−ΔS / 720 × θ (Expression 7).

図１０は、第３実施形態にかかる圧力センサ１１の、出力補正のためのＥＣＵ１８の要部機能を示すブロック図である。同図において、圧力センサ１１の検出出力はチャージアンプ２８で増幅された後、センサ出力補正部２９に入力される。センサ出力補正部２９は、焦電量算出部３０で算出されるクランク角１度あたりの焦電量PEにより、前記「式７」を使用して圧力センサ１１の出力に含まれるドリフトを解消するよう、チャージアンプ２８の出力を補正する。   FIG. 10 is a block diagram showing functions of main parts of the ECU 18 for output correction of the pressure sensor 11 according to the third embodiment. In the figure, the detection output of the pressure sensor 11 is amplified by the charge amplifier 28 and then input to the sensor output correction unit 29. The sensor output correcting unit 29 uses the “expression 7” to eliminate the drift included in the output of the pressure sensor 11 based on the pyroelectric amount PE per crank angle calculated by the pyroelectric amount calculating unit 30. The output of the charge amplifier 28 is corrected.

リセットタイミング検出部３１はクランク角センサ１７の出力に基づいて、予定のリセットタイミング、すなわち吸気行程の予定のクランク角であるか否かを判別する。予定のリセットタイミングになったときに、リセット信号resetを出力してチャージアンプ２８の出力をゼロにリセットする。   Based on the output of the crank angle sensor 17, the reset timing detection unit 31 determines whether or not it is a scheduled reset timing, that is, a scheduled crank angle of the intake stroke. When the scheduled reset timing is reached, a reset signal reset is output to reset the output of the charge amplifier 28 to zero.

焦電量算出部３０にはチャージアンプ２８の出力信号が供給されていて、リセット信号resetが入力されると、その時点でチャージアンプ２８からの入力は禁止される。すなわち、リセット信号resetが入力される直前のチャージアンプ２８の出力信号が焦電量算出部３０に保持される。この保持された信号は、エンジンの１サイクルでの焦電量（ドリフト）であり、焦電量算出部３０は、このドリフトを表す値ΔＳにより、前記「式６」を使用して、クランク角１度あたりの焦電量PEを算出する。焦電量PEはセンサ出力補正部２９に供給される。リセット信号resetはリセットタイミングを過ぎたときに消滅する。   When the output signal of the charge amplifier 28 is supplied to the pyroelectric amount calculation unit 30 and the reset signal reset is input, the input from the charge amplifier 28 is prohibited at that time. In other words, the output signal of the charge amplifier 28 immediately before the reset signal reset is input is held in the pyroelectric amount calculation unit 30. The held signal is the pyroelectric amount (drift) in one cycle of the engine, and the pyroelectric amount calculating unit 30 uses the above-described “Expression 6” to determine a crank angle of 1 degree using the value ΔS representing this drift. Calculate the pyroelectric amount PE. The pyroelectric amount PE is supplied to the sensor output correction unit 29. The reset signal reset disappears when the reset timing has passed.

なお、チャージアンプ２８は、公知のものを使用できるので、詳細な構成の説明は省略する。例えば、特開平４−２９２５５５号公報に開示されたチャージアンプを使用することができる。   Since the charge amplifier 28 can be a known one, a detailed description of the configuration is omitted. For example, a charge amplifier disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 4-292555 can be used.

本発明の第１実施形態に係る筒内圧検出装置の要部機能ブロック図である。It is a principal part functional block diagram of the cylinder pressure detection apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の筒内圧検出装置を含む内燃機関の要部構成を示す図である。It is a figure which shows the principal part structure of the internal combustion engine containing the cylinder pressure detection apparatus of this invention. 圧力センサの取り付け態様を示すシリンダヘッドの要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the cylinder head which shows the attachment aspect of a pressure sensor. シリンダ内圧と燃焼室容積との関係を示す指圧線図である。It is a finger pressure diagram which shows the relationship between a cylinder internal pressure and a combustion chamber volume. 真のシリンダ内圧と圧力センサの検出出力との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a true cylinder internal pressure and the detection output of a pressure sensor. クランク角とシリンダ内圧との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between a crank angle and cylinder internal pressure. シリンダ内圧と燃焼室容積との関係を示す指圧線図である。It is a finger pressure diagram which shows the relationship between a cylinder internal pressure and a combustion chamber volume. ドリフトを有する圧力センサの検出出力の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the detection output of the pressure sensor which has a drift. ドリフトがリセットされた圧力センサの検出出力の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the detection output of the pressure sensor by which drift was reset. 本発明の第３実施形態に係る筒内圧検出装置の要部機能ブロック図である。It is a principal part functional block diagram of the cylinder pressure detection apparatus which concerns on 3rd Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１…エンジン、 ２…シリンダ、 １１…圧力センサ １３…ＰＢセンサ、 １７…クランク角センサ、 １９…センサ出力補正部、 ２０…補正値算出部、 ２５…燃焼室容積算出部、 ２６…第１圧力算出部、 ２７…第２圧力算出部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Engine, 2 ... Cylinder, 11 ... Pressure sensor 13 ... PB sensor, 17 ... Crank angle sensor, 19 ... Sensor output correction | amendment part, 20 ... Correction value calculation part, 25 ... Combustion chamber volume calculation part, 26 ... 1st pressure Calculation unit, 27 ... second pressure calculation unit

Claims (1)

筒内圧を検出する圧力センサと、
前記圧力センサによって検出された筒内圧検出信号を、吸気行程に設定されたリセットタイミングで零点にリセットするリセット手段と、
リセットによる前記筒内圧検出信号の変化量を検出する手段と、
クランク角を検出する手段と、
前記変化量に基づき単位クランク角当たりの変化量を算出する手段と、
前記単位クランク角当たりの変化量に基づき、前記筒内圧検出信号を予定クランク角毎に補正するセンサ出力補正手段とを具備したことを特徴とする内燃機関の筒内圧検出装置。 A pressure sensor for detecting in-cylinder pressure;
Reset means for resetting the in-cylinder pressure detection signal detected by the pressure sensor to a zero point at a reset timing set in the intake stroke;
Means for detecting a change amount of the in-cylinder pressure detection signal due to reset;
Means for detecting the crank angle;
Means for calculating a change amount per unit crank angle based on the change amount;
An in-cylinder pressure detecting device for an internal combustion engine, comprising: sensor output correcting means for correcting the in-cylinder pressure detection signal for each predetermined crank angle based on a change amount per unit crank angle.
JP2007239275A 2007-09-14 2007-09-14 Cylinder internal pressure detecting device of internal combustion engine Pending JP2007327502A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007239275A JP2007327502A (en) 2007-09-14 2007-09-14 Cylinder internal pressure detecting device of internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007239275A JP2007327502A (en) 2007-09-14 2007-09-14 Cylinder internal pressure detecting device of internal combustion engine

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001036686A Division JP4410424B2 (en) 2001-02-14 2001-02-14 In-cylinder pressure detection device for internal combustion engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2007327502A true JP2007327502A (en) 2007-12-20

Family

ID=38928102

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007239275A Pending JP2007327502A (en) 2007-09-14 2007-09-14 Cylinder internal pressure detecting device of internal combustion engine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2007327502A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE112009003611T5 (en) 2008-11-19 2012-08-23 Toyota Jidosha K.K. An in-cylinder pressure sensor abnormality detecting device, an in-cylinder pressure sensor abnormality detecting method, and an internal combustion engine control device
AT520762A1 (en) * 2017-11-06 2019-07-15 Avl List Gmbh Charge amplifier and measuring system for drift compensation and a method for this purpose

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE112009003611T5 (en) 2008-11-19 2012-08-23 Toyota Jidosha K.K. An in-cylinder pressure sensor abnormality detecting device, an in-cylinder pressure sensor abnormality detecting method, and an internal combustion engine control device
US8260531B2 (en) 2008-11-19 2012-09-04 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Abnormality detection device for in-cylinder pressure sensor, abnormality detection method for in-cylinder pressure sensor and control apparatus for internal combustion engine
DE112009003611B4 (en) * 2008-11-19 2014-05-28 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha An in-cylinder pressure sensor abnormality detecting device, an in-cylinder pressure sensor abnormality detecting method, and an internal combustion engine control device
AT520762A1 (en) * 2017-11-06 2019-07-15 Avl List Gmbh Charge amplifier and measuring system for drift compensation and a method for this purpose
AT520762B1 (en) * 2017-11-06 2020-04-15 Avl List Gmbh Charge amplifier and measuring system for drift compensation and a method therefor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4410424B2 (en) In-cylinder pressure detection device for internal combustion engine
JP4484772B2 (en) Misfire detection device for internal combustion engine
JP2007032531A5 (en)
EP2239549B1 (en) Output compensator for in-cylinder pressure sensor, and in-cylinder pressure detector equipped with the same
JPH01262348A (en) Control device for internal combustion engine
US20140048038A1 (en) Control apparatus for internal combustion engine
JP2007291959A (en) Control device of internal combustion engine
JP2007211654A (en) Air-fuel ratio control device of internal combustion engine
US8095293B2 (en) Method and device for operating an internal combustion engine
JP5381755B2 (en) In-cylinder pressure sensor output correction device
JP2013040777A (en) Cylinder inner pressure detection device of internal combustion engine
JP2006328975A (en) Abnormality diagnostic system of air-fuel ratio sensor
JP2007327502A (en) Cylinder internal pressure detecting device of internal combustion engine
EP3369918B1 (en) Control device for internal combustion engine
JP4385323B2 (en) Control device and control method for internal combustion engine
JPH03246374A (en) Misfire detecting device of internal combustion engine
JP4243600B2 (en) Combustion state determination device for internal combustion engine
JP4302843B2 (en) Internal combustion engine control method
JP2018115966A (en) Angle detection apparatus or angle detection method of rotary shaft
JP2010127229A (en) Control device of internal combustion engine
JP4665835B2 (en) Residual gas amount calculation device for internal combustion engine
JP4269931B2 (en) In-cylinder pressure measuring device and in-cylinder pressure measuring method
JP2007309261A (en) Temperature estimating device and control device for internal combustion engine
JP2006009670A (en) Control device for internal combustion engine
JP2005180356A (en) Compensating gear and compensating method of crank angle sensor

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Effective date: 20070914

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070920

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090401

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20090826