JPH07119660B2 - Cylinder pressure sensor abnormality determination device - Google Patents
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- JPH07119660B2 JPH07119660B2 JP60235632A JP23563285A JPH07119660B2 JP H07119660 B2 JPH07119660 B2 JP H07119660B2 JP 60235632 A JP60235632 A JP 60235632A JP 23563285 A JP23563285 A JP 23563285A JP H07119660 B2 JPH07119660 B2 JP H07119660B2
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、内燃機関の燃焼圧力を検出している筒内圧セ
ンサの異常を判別する装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for discriminating an abnormality of an in-cylinder pressure sensor that detects a combustion pressure of an internal combustion engine.
（従来の技術） 近時、エンジンにより高い燃料経済性、運転性が要求さ
れる傾向にあり、かかる観点からマイクロコンピュータ
等を応用して燃焼状態を最適に制御することが行われ
る。(Prior Art) Recently, there is a tendency that higher fuel economy and drivability are required for an engine, and from this viewpoint, a combustion state is optimally controlled by applying a microcomputer or the like.
燃焼状態を把握する方法の１つとしてシリンダ内におけ
る燃焼ガスの圧力（以下、筒内圧という）を検出する方
法があり、そのための手段として従来、例えば第10図
（ａ）〜（ｃ）に示すようなものが知られている（特公
昭41−5154号公報、SAE テクニカルペーパ 750883号
等参照）。As one of the methods for grasping the combustion state, there is a method for detecting the pressure of the combustion gas in the cylinder (hereinafter referred to as in-cylinder pressure). As a means therefor, a conventional method, for example, is shown in FIGS. 10 (a) to 10 (c). The following are known (see Japanese Examined Patent Publication No. 41-5154, SAE Technical Paper 750883, etc.).
第10図（ａ）において、１はエンジンのシリンダヘッド
を示し、シリンダヘッド１に形成された点火栓ネジ孔２
には点火栓３が螺合されている。点火栓３と取付座面４
との間には座金としての筒内圧センサ５が挟み込まれて
共締めされる。筒内圧センサ５は第10図（ｂ）、（ｃ）
に示すようにリング型の中心電極６を中心にしてその両
面に２枚のピエゾ圧電素子７と、さらにその外側に上面
電極８と下面電極９を順次積層して構成され、これらの
内外周は絶縁性のモールド部材10で一体に固定される。
また、中心電極６からはリード線11がモールド部材10を
通して取り出される。In FIG. 10 (a), reference numeral 1 denotes an engine cylinder head, and a spark plug screw hole 2 formed in the cylinder head 1.
A spark plug 3 is screwed into the. Spark plug 3 and mounting seat surface 4
An in-cylinder pressure sensor 5 as a washer is sandwiched between and and fastened together. The in-cylinder pressure sensor 5 is shown in FIGS. 10 (b) and 10 (c).
As shown in FIG. 3, the ring-shaped center electrode 6 is used as a center, and two piezoelectric elements 7 are formed on both sides of the center electrode 6, and an upper surface electrode 8 and a lower surface electrode 9 are sequentially laminated on the outer side thereof. It is fixed integrally by an insulating mold member 10.
Further, the lead wire 11 is taken out from the center electrode 6 through the molding member 10.
このような筒内圧センサ５は点火栓３の座金として締め
付けられているため、シリンダ内の燃焼圧力が点火栓３
に作用すると、その締付力が増減変化して圧電素子７の
発生電荷が変化し筒内圧に応じた大きさの電荷信号を出
力する。したがって、エンジンの燃焼圧力を電気信号と
して利用し易い形で取り出すことができる。Since such an in-cylinder pressure sensor 5 is tightened as a washer of the spark plug 3, the combustion pressure in the cylinder is determined by the spark plug 3.
, The tightening force is increased / decreased to change the electric charge generated by the piezoelectric element 7 and output a charge signal having a magnitude corresponding to the cylinder internal pressure. Therefore, the combustion pressure of the engine can be taken out in a form that can be easily used as an electric signal.
（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このような従来の筒内圧センサにあって
は、圧電素子の厚さが薄く、かつ電極にリード線を半田
付けする構造となっているため、電極同士がショートし
たりあるいはリード線が離脱してセンサ出力がゼロとな
ることがある。かかる場合、燃焼状態の監視を誤り、監
視装置としての信頼性が低下する。その結果、このよう
な監視情報に基づいてエンジンの燃焼状態を制御する
と、燃焼状態の悪化を招く。(Problems to be Solved by the Invention) However, in such a conventional in-cylinder pressure sensor, since the piezoelectric element is thin and the lead wire is soldered to the electrode, The output of the sensor may become zero due to short circuit between them or disconnection of the lead wire. In such a case, the monitoring of the combustion state is erroneous, and the reliability of the monitoring device decreases. As a result, if the combustion state of the engine is controlled based on such monitoring information, the combustion state deteriorates.
（発明の目的） そこで本発明は、センサ出力の高周波成分をエンジンの
膨張行程期間内の所定クランク角範囲の間、積分し、こ
の積分値の変動量が基準値以下のときはセンサ出力の異
常と判定することにより、センサ出力の異常を的確に判
断して燃焼監視装置しての信頼性を向上させることを目
的としている。(Object of the invention) Therefore, the present invention integrates the high-frequency component of the sensor output during a predetermined crank angle range within the expansion stroke of the engine, and when the variation amount of this integrated value is less than or equal to a reference value, the sensor output is abnormal. Therefore, the purpose is to accurately judge the abnormality of the sensor output and improve the reliability of the combustion monitoring device.
（発明の構成） 本発明による筒内圧センサの異常判別装置はその基本概
念図を第１図に示すように、エンジンの燃焼圧力を検出
する筒内圧センサａと、筒内圧センサの出力から所定の
周波数成分を抽出する抽出手段ｂと、エンジンのクラン
ク角を検出するクランク角検出手段ｃと、エンジンの膨
張行程期間内の所定クランク角範囲の間、前記抽出手段
の出力を積分する積分手段ｄと、積分手段によって積分
された今回の積分値と前回の積分値との差が基準値以下
のときに、前記筒内圧センサの異常を判別する異常判別
手段ｅと、を備えており、センサ出力の異常を的確に判
断するものである。(Structure of the Invention) As shown in the basic conceptual diagram of the abnormality determination device for an in-cylinder pressure sensor according to the present invention, a predetermined in-cylinder pressure sensor a for detecting the combustion pressure of the engine and a predetermined output from the in-cylinder pressure sensor are provided. Extraction means b for extracting frequency components, crank angle detection means c for detecting the crank angle of the engine, and integration means d for integrating the output of the extraction means during a predetermined crank angle range within the expansion stroke of the engine. An abnormality determining means e for determining an abnormality of the in-cylinder pressure sensor when the difference between the integrated value of this time integrated by the integrating means and the integrated value of the previous time is less than or equal to a reference value. This is to accurately judge the abnormality.
（実施例） 以下、本発明を図面に基づいて説明する。(Example) Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings.
第２〜５図は本発明の第１実施例を示す図であり、本発
明をノッキングを制御する装置に適用した例である。2 to 5 are views showing a first embodiment of the present invention, which is an example in which the present invention is applied to an apparatus for controlling knocking.
まず、構成を説明する。第２図において、21はエンジン
であり、吸入空気は図中矢印で示すようにエアクリーナ
22より吸気管23を通して各気筒に供給され、燃料は噴射
信号Siに基づきインジェクタ24により噴射される。各気
筒には点火プラグ25が装着されており、点火プラグ25に
はディストリビュータ（図示略）を介して点火コイル26
からの高圧パルスPiが供給される。点火コイル26は点火
信号Spに基づいて高圧パルスPiを発生させて点火プラグ
25に供給し、気筒内の混合気は高圧パルスPiの放電によ
って着火、爆発し、排気となって排気管27から触媒コン
バータ28、マフラ29を順次通して排出される。First, the configuration will be described. In FIG. 2, reference numeral 21 is an engine, and the intake air is an air cleaner as indicated by an arrow in the drawing.
The fuel is supplied from each of the cylinders 22 through the intake pipe 23, and the fuel is injected by the injector 24 based on the injection signal Si. An ignition plug 25 is attached to each cylinder, and an ignition coil 26 is attached to the ignition plug 25 via a distributor (not shown).
A high voltage pulse Pi from is supplied. The ignition coil 26 generates a high-voltage pulse Pi based on the ignition signal Sp to generate a spark plug.
25, and the air-fuel mixture in the cylinder is ignited and exploded by the discharge of the high-pressure pulse Pi, becomes exhaust gas, and is exhausted from the exhaust pipe 27 through the catalytic converter 28 and the muffler 29 sequentially.
吸入空気の流量Qaはエアフローメータ30により検出さ
れ、吸気管23内の絞弁31によって制御される。絞弁31の
開度Cvはスロットルスイッチ32により検出され、絞弁31
をバイパスする空気流量はAACバルブ33により調節さ
れ、これによりアイドル回転数が制御される。The flow rate Qa of the intake air is detected by the air flow meter 30 and controlled by the throttle valve 31 in the intake pipe 23. The opening Cv of the throttle valve 31 is detected by the throttle switch 32, and the throttle valve 31
The flow rate of air bypassing is controlled by the AAC valve 33, which controls the idle speed.
一方、EGR量はEGRバルブ34により制御され、EGRバルブ3
4の作動はVCMバルブ35によって制御される。なお、36は
BCバルブ、37はチェックバルブである。On the other hand, the EGR amount is controlled by the EGR valve 34, and the EGR valve 3
The operation of 4 is controlled by VCM valve 35. 36 is
BC valve, 37 is a check valve.
また、エンジン21のウォータジャケットを流れる冷却水
の温度Twは水温センサ38により検出され、エンジン21の
クランク角Ca、C1はクランク角センサ（クランク角検出
手段）39により検出される。排気中の酸素濃度は酸素セ
ンサ40により検出され、酸素センサ40は理論空燃比でそ
の出力Vsが急変する特性をもつもの等が用いられる。The temperature Tw of the cooling water flowing through the water jacket of the engine 21 is detected by a water temperature sensor 38, and the crank angles Ca, C 1 of the engine 21 are detected by a crank angle sensor (crank angle detecting means) 39. The oxygen concentration in the exhaust gas is detected by the oxygen sensor 40, and as the oxygen sensor 40, one having a characteristic that its output Vs suddenly changes depending on the stoichiometric air-fuel ratio is used.
さらに、気筒内の燃焼圧力（筒内圧）は筒内圧センサ41
により検出され、筒内圧センサ41は従来例と同様に圧電
素子により構成され点火プラグ25の座金としてモールド
成形される。筒内圧センサ41は点火プラグ25を介して圧
電素子に作用する筒内圧を検出し、この筒内圧に対応す
る電荷値を有する電荷信号S11を出力する。なお、筒内
圧センサ41は気筒毎に配設される。Further, the combustion pressure (cylinder pressure) in the cylinder is measured by the cylinder pressure sensor 41.
The cylinder pressure sensor 41 is formed of a piezoelectric element as in the conventional example and is molded as a washer for the ignition plug 25. The in-cylinder pressure sensor 41 detects the in-cylinder pressure acting on the piezoelectric element via the ignition plug 25, and outputs a charge signal S 11 having a charge value corresponding to this in-cylinder pressure. The in-cylinder pressure sensor 41 is provided for each cylinder.
その他に、燃料温度Tfは燃温センサ42により検出され、
アクセルペダルの踏角量Accはアクセルセンサ43により
検出される。また、トランスミッション44のニュートラ
ル位置Ncはニュートラルスイッチ45により検出され、車
速Ssは車速センサ46により検出される。なお、47はキャ
ニスタ、48はフュエルポンプである。In addition, the fuel temperature Tf is detected by the fuel temperature sensor 42,
The accelerator pedal 43 detects the accelerator pedal depression amount Acc. The neutral position Nc of the transmission 44 is detected by the neutral switch 45, and the vehicle speed Ss is detected by the vehicle speed sensor 46. In addition, 47 is a canister and 48 is a fuel pump.
上記センサ群30、32、38、39、40、41、42、43、44、46
からの信号はコントロールユニット50に入力されてお
り、コントロールユニット50はこれらのセンサ情報に基
づいて筒内圧の算出やセンサの異常を判別するととも
に、その結果に応じて燃焼状態を最適に制御する。Sensor group 30, 32, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 46
Is input to the control unit 50, and the control unit 50 calculates the in-cylinder pressure and determines the abnormality of the sensor based on the sensor information, and optimally controls the combustion state according to the result.
なお、燃焼制御についてはEGR制御等各種のものがある
が、ここではノッキング制御に限定して説明する。There are various types of combustion control such as EGR control, but here, only knocking control will be described.
第３図はノッキング制御に関連する部分の全体的ブロッ
ク図である。第３図において、コントロールユニット50
はチャージアンプ51a〜51d、マルチプレクサ（MPX）5
2、信号処理回路53、マイクロコンピュータ54により構
成される。FIG. 3 is an overall block diagram of a portion related to knocking control. In FIG. 3, the control unit 50
Are charge amplifiers 51a to 51d and multiplexer (MPX) 5
2. The signal processing circuit 53 and the microcomputer 54.
各気筒に配設された筒内圧センサ41a〜41dからの電荷信
号S11〜S14はそれぞれチャージアンプ51a〜51dに入力さ
れる。チャージアンプ51aは第４図にその詳細を示すよ
うにオペアンプOP1、OP2、抵抗R1〜R8、コンデンサC1お
よびダイオードD1〜D3からなるいわゆる電荷−電圧変換
増幅器を構成し、電荷信号S11を電圧信号S21に変換して
マルチプレクサ52に出力する。なお、その他のチャージ
アンプ51b〜51dについても同様であり、それぞれ電圧信
号S22〜S24を出力する。上記筒内圧センサ41a〜41dおよ
びチャージアンプ51a〜51dは圧力検出手段55を構成す
る。The charge signals S 11 to S 14 from the in-cylinder pressure sensors 41a to 41d arranged in each cylinder are input to the charge amplifiers 51a to 51d, respectively. The charge amplifier 51a constitutes a so-called charge-voltage conversion amplifier including operational amplifiers OP 1 and OP 2 , resistors R 1 to R 8 , a capacitor C 1 and diodes D 1 to D 3, as shown in detail in FIG. The charge signal S 11 is converted into a voltage signal S 21 and output to the multiplexer 52. Incidentally, the same applies for other charge amplifier 51B～51d, and outputs a voltage signal S 22 to S 24, respectively. The in-cylinder pressure sensors 41a to 41d and the charge amplifiers 51a to 51d constitute pressure detecting means 55.
一方、コントロールユニット50はさらにクランク角セン
サ39からの信号が入力されており、クランク角センサ39
は各気筒の圧縮上死点前（BTDC）70゜で基準信号Caを出
力するとともに、クランク角の１度（又は２度）毎に位
置信号C1を出力する。なお、その基準信号Caの内、第１
気筒に対応する基準信号については、他の気筒に対応す
る基準信号よりもパルス幅を広くしている。また、その
位置信号C1は、その他の例えば0.1度等の角度毎に出力
するようにしてもよく、細くする程制御精度が向上す
る。On the other hand, the control unit 50 further receives a signal from the crank angle sensor 39, and the crank angle sensor 39
Outputs a reference signal Ca at 70 ° before compression top dead center (BTDC) of each cylinder, and also outputs a position signal C 1 every 1 degree (or 2 degrees) of the crank angle. The first of the reference signals Ca
The pulse width of the reference signal corresponding to the cylinder is wider than that of the reference signals corresponding to the other cylinders. In addition, the position signal C 1 may be output for each other angle such as 0.1 degree, and the thinner the position signal C 1 , the higher the control accuracy.
マルチプレクサ52はマイクロコンピュータ54からの選択
信号Scに基づいてチャージアンプ51a〜51dの出力信号S
21〜S24を気筒毎に択一的に切り換え、信号S2nとして信
号処理回路53およびマイクロコンピュータ54に出力す
る。信号処理回路53は抽出手段及び積分手段としての機
能を有し、第５図に示すように、バンドパスフィルタ6
0、増幅回路61、整流回路62および積分器63により構成
される。バンドパスフィルタ60はマルチプレクサ52から
の信号S2nのうちノッキング振動に対応する周波数帯
（例えば、６〜15KHz）の信号成分のみを抽出し、この
抽出した信号成分を信号S4として増幅回路61に出力す
る。The multiplexer 52 outputs the output signals S of the charge amplifiers 51a to 51d based on the selection signal Sc from the microcomputer 54.
21 to S 24 switched for each cylinder Alternatively, outputs a signal S 2n to the signal processing circuit 53 and a microcomputer 54. The signal processing circuit 53 has a function as an extracting means and an integrating means, and as shown in FIG.
0, an amplification circuit 61, a rectification circuit 62 and an integrator 63. The bandpass filter 60 extracts only the signal component of the frequency band (for example, 6 to 15 KHz) corresponding to knocking vibration from the signal S 2n from the multiplexer 52, and outputs the extracted signal component to the amplifier circuit 61 as the signal S 4. Output.
増幅回路61は第６図に詳細を示すように、オペアンプOP
3、抵抗R10〜R14およびコンデンサC2からなり、バンド
パスフィルタ60からの抽出信号S4を増幅し信号S5として
整流回路62に出力する。整流回路62は同図に示すように
オペアンプOP4、抵抗R15〜R18、コンデンサC3およびダ
イオードD4、D5からなり、増幅回路61からの信号S5を半
波整流し、信号S6として積分器63に出力する。積分器63
は、同図に示すようにオペアンプOP5、抵抗R19〜R22、
コンデンサC4、ツエナダイオードZDからなる積分回路
と、抵抗R23およびトランジスタQ1からなるリセット回
路とにより構成される。そして、そのリセット回路のト
ランジスタQ1に入力されるマイクロコンピュータ54から
のセット／リセット信号SSRでタイミングをとられて整
流回路62からの信号S6を積分回路で積分し、積分信号S7
として出力する。The amplifier circuit 61 has an operational amplifier OP, as shown in detail in FIG.
3 , which consists of resistors R 10 to R 14 and a capacitor C 2 , amplifies the extracted signal S 4 from the bandpass filter 60 and outputs it to the rectifier circuit 62 as a signal S 5 . The rectifier circuit 62 is composed of an operational amplifier OP 4 , resistors R 15 to R 18 , a capacitor C 3 and diodes D 4 and D 5 as shown in the same figure, and half-wave rectifies the signal S 5 from the amplifier circuit 61 to obtain a signal S Output to 6 as integrator 63. Integrator 63
Includes an operational amplifier OP 5, as shown in the figure, the resistor R 19 to R 22,
It is composed of an integrating circuit including a capacitor C 4 and a Zener diode ZD, and a reset circuit including a resistor R 23 and a transistor Q 1 . Then, the signal S 6 from the rectifier circuit 62 is integrated by the integrator circuit at the timing of the set / reset signal S SR from the microcomputer 54 input to the transistor Q 1 of the reset circuit, and the integrated signal S 7
Output as.
なお、この積分器63はマイクロコンピュータ54からのセ
ット／リセット信号SSRがハイレベル〔Ｈ〕のときにト
ランジスタQ1がオフ状態になって積分可能状態になり、
そのセット／リセット信号SSRがローレベル〔Ｌ〕のと
きにトランジスタQ1がオン状態になってコンデンサC4の
両端がショートされて積分停止状態になる。The integrator 63 is in the integrable state when the transistor Q 1 is off when the set / reset signal S SR from the microcomputer 54 is at high level [H],
When the set / reset signal S SR is at the low level [L], the transistor Q 1 is turned on, both ends of the capacitor C 4 are short-circuited, and the integration is stopped.
再び第３図において、マイクロコンピュータ54は異常判
別手段としての機能を有し、CPU64、ROM65、RAM66、不
揮発性メモリNVM67およびI/Oポート68により構成され
る。CPU64はROM65に書き込まれているプログラムに従っ
てI/Oポート68より必要とする外部データを取り込んだ
り、また、RAM66、NVM67との間でデータの授受を行った
りしながらノック制御に必要な処理値を演算処理し、必
要に応じて処理したデータをI/Oポート68に出力する。I
/Oポート68にはクランク角センサ39、マルチプレクサ52
および信号処理回路53からの信号が入力されるととも
に、I/Oポート68からは選択信号Sc、セット／リセット
信号SSRおよび点火信号Spが出力される。Referring again to FIG. 3, the microcomputer 54 has a function as abnormality determining means, and includes a CPU 64, a ROM 65, a RAM 66, a non-volatile memory NVM 67 and an I / O port 68. The CPU64 fetches the external data required from the I / O port 68 according to the program written in the ROM65, and also exchanges the data with the RAM66 and NVM67, and processes the values required for knock control. The arithmetic processing is performed, and the processed data is output to the I / O port 68 as necessary. I
Crank angle sensor 39 and multiplexer 52 at / O port 68
The signal from the signal processing circuit 53 is input, and the selection signal Sc, the set / reset signal S SR, and the ignition signal Sp are output from the I / O port 68.
セット／リセット信号SSRは圧縮上死点前40度（BTDC40
゜）で〔Ｈ〕レベルとなり、圧縮上死点（ATDC）で
〔Ｌ〕レベルとなるとともに、さらにATDC5゜再び
〔Ｈ〕レベルになった後ATDC45゜で〔Ｌ〕レベルとな
る。The set / reset signal S SR is 40 degrees before the compression top dead center (BTDC40
)) Becomes [H] level, compression top dead center (ATDC) becomes [L] level, ATDC 5 ° again reaches [H] level, and then ATDC 45 ° becomes [L] level.
点火信号Spは点火手段71に入力されており、点火手段71
は前記点火プラグ25a〜25d、点火コイル26、電源72、デ
ィストリビュータ73およびパワートランジスタQ2により
構成される。点火手段71は点火信号Spに基づきパワート
ランジスタQ2をON/OFF制御して点火コイル35の２次側に
高電圧Piを発生させるとともに、この高電圧Piをディス
トリビュータ73により分配して点火プラグ25a〜25dに供
給し、混合気に点火する。なお、この点火時期の制御
（パワートランジスタQ2のON/OFF制御）は、I/Oポート6
8の内部に設けた図示しない進角値（ADV）レジスタに決
定した点火時期に相当する値（進角値）をセットし、こ
れ等のレジスタの値と位置信号C1をカウントするカウン
タの値とを比較して、一致した時点でパワートランジス
タQ2をON状態又はOFF状態にする。The ignition signal Sp is input to the ignition means 71, and the ignition means 71
Constituted the said ignition plug 25 a to 25 d, the ignition coil 26, power supply 72, the distributor 73 and the power transistor Q 2. The ignition means 71 controls ON / OFF of the power transistor Q 2 based on the ignition signal Sp to generate a high voltage Pi on the secondary side of the ignition coil 35, and the high voltage Pi is distributed by the distributor 73 to generate the spark plug 25a. Supply ~ 25d and ignite the mixture. The ignition timing control (ON / OFF control of the power transistor Q 2 ) is controlled by the I / O port 6
A value (advance value) corresponding to the determined ignition timing is set in an unillustrated advance value (ADV) register provided inside 8 and the values of these registers and the value of the counter for counting the position signal C 1 are set. The power transistor Q 2 is turned on or off when they are compared with each other.
次に作用を説明するが、最初に本実施例におけるノッキ
ングの検出原理について述べる。Next, the operation will be described. First, the principle of knocking detection in this embodiment will be described.
一般に、ノッキングによる筒内圧振動が現れるのは筒内
圧が最大となるクランク角度θpmax以降であり、上死点
後（ATDC）である。したがって、筒内圧振動（燃焼室内
圧力振動）の検出結果を整流積分した場合、上死点後の
整流積分値はノッキングの程度に応じた値になり、ノッ
キングの程度が大きい程大きな値になる。すなわち、上
死点後の整流積分値はノック時の振動エネルギに関連し
た値になる。Generally, in-cylinder pressure oscillation due to knocking appears after the crank angle θpmax at which the in-cylinder pressure becomes maximum, and after top dead center (ATDC). Therefore, when the detection result of the in-cylinder pressure oscillation (pressure oscillation in the combustion chamber) is rectified and integrated, the rectified integral value after top dead center becomes a value corresponding to the degree of knocking, and the greater the degree of knocking, the greater the value. That is, the rectified integral value after top dead center becomes a value related to the vibration energy at the time of knocking.
そして、一般に人間の聴感によるノッキングレベルの判
定は、定常時に発生している背景雑音による音圧レベル
とノッキング振動による音圧レベルとの相対的な強度差
によって行われていると考えられる。In general, it is considered that the knocking level is determined by the human sense of hearing based on the relative strength difference between the sound pressure level due to background noise that is generated in a steady state and the sound pressure level due to knocking vibration.
そこで、上死点後の整流積分値とこの上死点後の整流積
分値の移動平均値との差を計算することにより、人間の
官能評価に合致したノッキングレベルを検出できる。Therefore, by calculating the difference between the rectified integral value after the top dead center and the moving average value of the rectified integral value after the top dead center, the knocking level that matches the human sensory evaluation can be detected.
次に、このようなノッキングを検出するためのコントロ
ールユニット50による信号処理回路53の積分器63の積分
動作の制御について第７図（以下、ここでは「同図」と
称す）を参照して説明する。Next, the control of the integration operation of the integrator 63 of the signal processing circuit 53 by the control unit 50 for detecting such knocking will be described with reference to FIG. 7 (hereinafter referred to as “the same figure”). To do.
まず、４気筒機関においては、第１気筒＃１〜第４気筒
＃４を＃１−＃３−＃４−＃２−＃１の順序で点火制御
される。First, in a four-cylinder engine, the ignition control of the first cylinder # 1 to the fourth cylinder # 4 is performed in the order of # 1- # 3- # 4- # 2- # 1.
このとき、クランク角センサ39からは同図（イ）に示す
ように各気筒の上死点（TDC）前70度で基準信号Caが出
力され、前述したように第１気筒についての基準信号Ca
のパルス幅は他の気筒についての基準信号よりもパルス
幅が広い。また、このクランク角センサ39からは同図
（ロ）に示すようにクランク角１゜（又は２゜）毎に位
置信号C1が出力される。At this time, the reference signal Ca is output from the crank angle sensor 39 at 70 degrees before the top dead center (TDC) of each cylinder as shown in (a) of the figure, and the reference signal Ca for the first cylinder is output as described above.
Has a wider pulse width than the reference signals for the other cylinders. Further, the crank angle sensor 39 outputs a position signal C 1 at every crank angle of 1 ° (or 2 °) as shown in FIG.
一方、筒内圧センサ41およびチャージアンプ51が正常な
ときには、チャージアンプ51からは同図（ハ）に示すよ
うな検出信号S21が出力され、他のチャージアンプ51a〜
51dからも同様な検出信号S22〜S24が出力されるので、
マルチプレクサ52からは、同図（ニ）示すような検出信
号S2nが出力される。それによって、このマルチプレク
サ52からの検出信号S2nから信号処理回路53のバンドパ
スフィルタ60で所定周波数の信号のみを抽出して増幅回
路61で増幅したとき、の増幅回路61からは同図（ホ）に
示すような検出信号S5が出力され、これを整流回路62で
半波整流することによって同図（ヘ）に示すような検出
信号S6が積分器63に入力される。On the other hand, when the cylinder pressure sensor 41 and the charge amplifier 51 is normal, from the charge amplifier 51 detection signal S 21 shown in FIG. (C) is output, the other of the charge amplifier 51a~
Since similar detection signals S 22 to S 24 are output from 51d,
The multiplexer 52 outputs a detection signal S 2n as shown in FIG. As a result, when only the signal of the predetermined frequency is extracted from the detection signal S 2n from the multiplexer 52 by the bandpass filter 60 of the signal processing circuit 53 and amplified by the amplification circuit 61, the amplification circuit 61 of FIG. The detection signal S 5 as shown in FIG. 3A) is output, and the detection signal S 6 as shown in FIG.
そこで、マイクロコンピュータ54はクランク角センサ39
からの基準信号Caが入力された時点から内部カウンタを
起動して位置信号C1のカウントを開始する。そして、マ
イクロコンピュータ54は同図（チ）に示すように、例え
ば第１気筒についてATDC5゜になった時点t1で、セット
／リセット信号SSRを〔Ｈ〕にして積分器63の積分動作
を開始させ、ATDC45゜になった時点t2でセット／リセッ
ト信号SSRを〔Ｌ〕にして積分動作を停止させる。Therefore, the microcomputer 54 uses the crank angle sensor 39
The internal counter is started from the time when the reference signal Ca from is input and the counting of the position signal C 1 is started. Then, as shown in FIG. 6H, the microcomputer 54 sets the set / reset signal S SR to [H] to cause the integrator 63 to perform the integration operation at the time t 1 when ATDC becomes 5 ° for the first cylinder, for example. The set / reset signal S SR is set to [L] at the time point t 2 when ATDC becomes 45 ° to stop the integration operation.
それによって、積分器63から出力される積分信号S7は時
点t1〜t2の間では、例えば同図（ト）に示すようにな
り、時点t1〜t2間の積分動作によってノック時振動エネ
ルギに相関する積分値が得られる。なお、マイクロコン
ピュータ54は第２気筒〜第４気筒についても同様なタイ
ミングで積分器63の積分動作を制御するので、積分器63
から出力される積分信号S7は全体として同図（ト）に示
すようになる。Thereby, between the integration signal S 7 the time t 1 ~t 2 output from the integrator 63, for example, as shown in FIG. (G), when the knock by the integral operation between the time t 1 ~t 2 An integral value that correlates with the vibration energy is obtained. Since the microcomputer 54 controls the integrating operation of the integrator 63 at the same timing for the second cylinder to the fourth cylinder, the integrator 63
The integrated signal S 7 output from is as shown in FIG.
また、マイクロコンピュータ54は図示しない処理におい
て、各ATDC45゜における積分信号S7をA/D変換して、こ
のA/D変換値をノック時の振動エネルギに相関した量
（以下、振動相関量という）KmnとしてRAM66の所定アド
レスに格納する（添字ｍはｍ番気筒、添字ｎはｎ番目の
爆発を示す）。そして、後述するようにこの振動相関量
Kmnに基づいてセンサの正常／異常やノッキング発生の
有無が判断される。Further, the microcomputer 54 performs A / D conversion of the integrated signal S 7 at each ATDC 45 ° in a process (not shown), and the A / D converted value is correlated with the vibration energy at knocking (hereinafter, referred to as vibration correlation amount). ) Kmn is stored at a predetermined address in RAM 66 (subscript m indicates the m-th cylinder, subscript n indicates the n-th explosion). Then, as will be described later, this vibration correlation amount
Whether or not the sensor is normal / abnormal and knocking is determined based on Kmn.
次に、圧力検出手段55の正常／異常判定の原理について
説明する。Next, the principle of normality / abnormality determination of the pressure detection means 55 will be described.
第８図に示すように、各ATDC45゜における積分信号Kmn
は機関のノッキングや高周波振動に相関しているため、
各漠発サイクル毎に変動している。As shown in Fig. 8, the integrated signal Kmn at each ATDC 45 °
Is correlated with engine knocking and high frequency vibrations,
It varies with each vague cycle.
一方、筒内圧センサ41やチャージアンプ51において出力
信号線等のショートやオープンの異常が発生した場合に
は、第８図（ニ）の＃３気筒の信号S2nに示すようにS2n
＝OVとなる。この場合、積分器63から出力される積分信
号S7は電気雑音を積分するため、同図（ト）に示すよう
に小さくかつ変動が少ない。On the other hand, when an abnormality of short circuit or open the output signal line or the like in-cylinder pressure sensor 41 and the charge amplifier 51 is generated, Figure 8 S 2n as shown in the signal S 2n of # 3 cylinder in (d)
= OV. In this case, since the integrated signal S 7 output from the integrator 63 integrates electric noise, it is small and has little fluctuation as shown in FIG.
そこで、このATDC45゜における積分信号S7のA/D変換値K
mnを各気筒毎に記憶し、この変動幅が所定値以下であれ
ばその気筒についての異常が発生したと判定することが
できる。Therefore, the A / D conversion value K of the integrated signal S 7 at this ATDC 45 °
mn is stored for each cylinder, and if this fluctuation range is less than or equal to a predetermined value, it can be determined that an abnormality has occurred in that cylinder.
第９図は上記原理に基づく異常判別のプログラムを示す
フローチャートであり、本プログラムは所定時間毎に一
度実行される。FIG. 9 is a flow chart showing a program for abnormality determination based on the above principle, and this program is executed once every predetermined time.
まず、P1で積分信号S7をA/D変換し振動相関量Kmnとして
記憶する。次いで、P2でクランク角センサ39からの信号
に基づいてエンジン回転数Ｎを算出するとともに、この
回転数Ｎに応じて変動比較値CNをルックアップする。変
動比較値CNはセンサの異常を判定するための基準となる
値であり、所定のテーブルマップに回転数Ｎをパラメー
タとする振動相関量Kmnの最低基準値が予めストアされ
ており、回転数Ｎが増大するほど変動比較値CNも増大す
るよう設定されている。First, the integrated signal S 7 is A / D converted at P 1 and stored as the vibration correlation amount Kmn. Then, it calculates the engine speed N on the basis of a signal from the crank angle sensor 39 at P 2, to look up the variation comparison value C N in response to the rotation speed N. The fluctuation comparison value C N is a reference value for determining the abnormality of the sensor, and the minimum reference value of the vibration correlation amount Kmn with the rotation speed N as a parameter is stored in advance in a predetermined table map. The variation comparison value C N is set to increase as N increases.
P3では回転数Ｎと負荷を代表する基本噴射量Tp（但し、
Tp＝Ｋ・Qa/N）に基づいて基本点火時期ADVをルックア
ップする。次いで、P4で次式に従って変動相関量Kmn
の差値ΔKmnを演算し、この絶対値｜ΔKmn|を変動比較
値CNと比較する。Basic injection quantity representing the load P in 3 rpm N Tp (provided that
The basic ignition timing ADV is looked up based on Tp = K · Qa / N). Then, at P 4 , the variation correlation amount Kmn is calculated according to the following equation.
Is calculated, and this absolute value | ΔKmn | is compared with the variation comparison value C N.
ΔKmn＝Kmn−Kmn-1 …… 但し、Kmn:今回の振動相関量 Kmn-1:前回の振動相関量 ｜ΔKmn|≧CNのときは前述した判定原理からセンサ正常
と判断して、P5で回転数Ｎに基づいてノックを判定する
ためのスライスレベル（S/L）をルックアップする。次
いで、P6で今回の振動相関量Kmnとそれまで（前回ま
で）のKmnの移動平均値▲▼とに基づいて次
式に従ってノック判定量NKを演算する。ΔKmn = Kmn-Kmn -1 However, Kmn: Current vibration correlation amount Kmn -1 : Previous vibration correlation amount | ΔKmn | ≧ C N If the sensor is normal, the sensor is judged to be normal, and P 5 Then, the slice level (S / L) for determining knock based on the rotation speed N is looked up. Next, at P 6 , the knock determination amount NK is calculated according to the following equation based on the vibration correlation amount Kmn of this time and the moving average value ▲ ▼ of Kmn up to that time (up to the previous time).
NK＞S/Lのときはノッキングが発生していると判断し
て、P7で基本点火時期ADVを所定量αだけ遅角側に補正
する。そして、P8で今回の移動平均値▲▼として
前回と同様の値▲▼を採用し、▲▼の
値を変化させずに今回のルーチンを終了する。 When NK> S / L, it is determined that knocking has occurred, and the basic ignition timing ADV is corrected to the retard side by a predetermined amount α at P 7 . Then, at P 8 , the same value ▲ ▼ as the previous time is adopted as the moving average value ▲ ▼ of this time, and the current routine is ended without changing the value of ▲ ▼.
一方、NK≦S/Lのときはノッキングが発生していないと
判断して、P9で基本点火時期ADVを所定量βだけ進角側
に補正する。そして、P10で次式に従って今回までの
移動平均値▲▼を重み付けして演算してその値を
変更した後リターンする。On the other hand, when NK ≦ S / L, it is determined that knocking has not occurred, and at P 9 , the basic ignition timing ADV is corrected to the advance side by the predetermined amount β. Then, in P 10 , the moving average value up to this time is weighted and calculated according to the following equation, the value is changed, and then the process returns.
このように、センサ正常と判断したときはノッキングの
有無に応じて点火時期を補正し、ノックを抑制しつつ最
良の燃焼状態となるように点火時期が制御される。 In this way, when it is determined that the sensor is normal, the ignition timing is corrected according to the presence or absence of knocking, and the ignition timing is controlled so as to obtain the best combustion state while suppressing knocking.
一方、上記ステップP4で｜ΔKmn|＜CNのときは前述した
判定原理からセンサ異常と判断する。そして、このとき
はノッキング制御を行わずにP11で基本点火時期ADVを所
定量γだけ遅角側に補正してリターンする。これによ
り、センサ信号系のショートやオープンという異常状態
を確実に検出することができ、燃焼監視装置としての信
頼性を高めることができる。また、センサ異常と判断し
たときは直ちに点火時期が支障のない値まで遅角される
ことから、従来と異なりセンサ異常に基づく燃焼状態の
悪化を回避することができる。On the other hand, when | ΔKmn | <C N in step P 4 , it is determined that the sensor is abnormal according to the determination principle described above. Then, at this time, the knocking control is not performed, and the basic ignition timing ADV is corrected to the retard side by the predetermined amount γ at P 11 and the routine returns. As a result, an abnormal state such as a short circuit or an open state of the sensor signal system can be reliably detected, and the reliability of the combustion monitoring device can be improved. Further, when it is determined that the sensor is abnormal, the ignition timing is immediately retarded to a value that does not hinder the deterioration of the combustion state due to the sensor abnormality unlike the conventional case.
（効 果） 本発明によれば、燃焼状態を監視しつつ圧力検出手段の
異常を的確に判断することができ、燃焼監視装置として
の信頼性を向上させることができる。その結果、エンジ
ンの燃焼制御に本装置を適用した場合、上記異常に基づ
く燃焼状態の悪化を適切に回避することができる。(Effect) According to the present invention, it is possible to accurately judge the abnormality of the pressure detection means while monitoring the combustion state, and it is possible to improve the reliability of the combustion monitoring device. As a result, when the present device is applied to the combustion control of the engine, the deterioration of the combustion state due to the above abnormality can be appropriately avoided.
第１図は本発明の基本概念図、第２〜９図は本発明の一
実施例を示す図であり、第２図はその全体構成図、第３
図はそのコントロールユニットを含む要部のブロック構
成図、第４図はそのチャージアンプの回路図、第５図は
その信号処理回路の詳細なブロック構成図、第６図はそ
の増幅回路61、整流回路62および積分器63の回路図、第
７図はそのセンサ正常時の作用を説明するためのタイム
チャート、第８図はそのセンサ異常時の作用を説明する
ためのタイムチャート、第９図はそのセンサ異常判別の
プログラムを示すフローチャート、第10図は従来の筒内
圧センサを示す図であり、第10図（ａ）はその筒内圧セ
ンサの取付状態を示す断面図、第10図（ｂ）はその筒内
圧センサの断面図、第10図（ｃ）はその筒内圧センサの
平面図である。 21……エンジン、39……クランク角センサ（クランク角
検出手段）、41……筒内圧センサ、53……信号処理回路
（抽出手段、積分手段）、54……マイクロコンピュータ
（異常判別手段）。FIG. 1 is a basic conceptual diagram of the present invention, FIGS. 2 to 9 are diagrams showing an embodiment of the present invention, and FIG.
FIG. 4 is a block diagram of a main part including the control unit, FIG. 4 is a circuit diagram of the charge amplifier, FIG. 5 is a detailed block diagram of the signal processing circuit, and FIG. 6 is an amplifier circuit 61 and rectifier. A circuit diagram of the circuit 62 and the integrator 63, FIG. 7 is a time chart for explaining the operation when the sensor is normal, FIG. 8 is a time chart for explaining the operation when the sensor is abnormal, and FIG. 9 is FIG. 10 is a flowchart showing a program for the sensor abnormality determination, FIG. 10 is a view showing a conventional in-cylinder pressure sensor, and FIG. 10 (a) is a sectional view showing a mounting state of the in-cylinder pressure sensor, and FIG. 10 (b). Is a sectional view of the in-cylinder pressure sensor, and FIG. 10 (c) is a plan view of the in-cylinder pressure sensor. 21 ... Engine, 39 ... Crank angle sensor (crank angle detecting means), 41 ... In-cylinder pressure sensor, 53 ... Signal processing circuit (extracting means, integrating means), 54 ... Microcomputer (abnormality determining means).
Claims (2)
センサと、 ｂ）筒内圧センサの出力から所定の周波数成分を抽出す
る抽出手段と、 ｃ）エンジンのクランク角を検出するクランク角検出手
段と、 ｄ）エンジンの膨張行程期間内の所定クランク角範囲の
間、前記抽出手段の出力を積分する積分手段と、 ｅ）積分手段によって積分された今回の積分値と前回の
積分値との差が基準値以下のときに、前記筒内圧センサ
の異常を判別する異常判別手段と、 を備えたことを特徴とする筒内圧センサの異常判別装
置。1. A) in-cylinder pressure sensor for detecting combustion pressure of an engine; b) extracting means for extracting a predetermined frequency component from the output of the in-cylinder pressure sensor; and c) crank angle detection for detecting a crank angle of the engine. Means, d) an integrating means for integrating the output of the extracting means during a predetermined crank angle range within the expansion stroke of the engine, and e) a current integrated value and a previous integrated value integrated by the integrating means. An abnormality determining device for an in-cylinder pressure sensor, comprising: abnormality determining means for determining an abnormality of the in-cylinder pressure sensor when the difference is equal to or less than a reference value.
化させることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
筒内圧センサの異常判別装置。2. The in-cylinder pressure sensor abnormality determination device according to claim 1, wherein the reference value is changed according to the engine speed.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60235632A JPH07119660B2 (en) | 1985-10-21 | 1985-10-21 | Cylinder pressure sensor abnormality determination device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60235632A JPH07119660B2 (en) | 1985-10-21 | 1985-10-21 | Cylinder pressure sensor abnormality determination device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6295436A JPS6295436A (en) | 1987-05-01 |
| JPH07119660B2 true JPH07119660B2 (en) | 1995-12-20 |
Family
ID=16988891
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60235632A Expired - Lifetime JPH07119660B2 (en) | 1985-10-21 | 1985-10-21 | Cylinder pressure sensor abnormality determination device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07119660B2 (en) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56636A (en) * | 1979-06-15 | 1981-01-07 | Nissan Motor Co Ltd | Knocking detecting unit for internal combustion engine |
| JPS58179334A (en) * | 1982-04-14 | 1983-10-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Knocking detector |
-
1985
- 1985-10-21 JP JP60235632A patent/JPH07119660B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6295436A (en) | 1987-05-01 |
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