JPH0737779B2 - Output sensitivity detector for combustion pressure sensor - Google Patents

Output sensitivity detector for combustion pressure sensor

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JPH0737779B2
JPH0737779B2 JP760788A JP760788A JPH0737779B2 JP H0737779 B2 JPH0737779 B2 JP H0737779B2 JP 760788 A JP760788 A JP 760788A JP 760788 A JP760788 A JP 760788A JP H0737779 B2 JPH0737779 B2 JP H0737779B2
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pressure sensor
combustion
sensor
sensitivity
torque
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彰男 安田
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Toyota Motor Corp
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は燃焼圧力センサを備えた内燃機関における燃
焼圧力センサの出力感度検出装置に関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to an output sensitivity detection device for a combustion pressure sensor in an internal combustion engine equipped with a combustion pressure sensor.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

燃焼圧力センサを内燃機関の燃焼室に配置し、燃焼圧力
センサからの燃焼圧力信号により内燃機関の運転制御因
子、例えば空燃比を制御するものが知られている。即
ち、燃焼行程において検出されるシリンダ内圧力から機
関が発生するトルクを知ることができる。一方、吸入空
気量に対する機関発生トルクの関係は空燃比が或る範囲
にあれば一定の関係がある。従って、燃焼圧力センサの
検出値より算出されるトルクと目標トルクとの差に応じ
て燃料噴射量を制御することにより空燃比を一定範囲に
制御することができる。例えば、特開昭60−249647号参
照。そして、トルクの変動をみて、その変動値が許容範
囲内で燃料噴射量を減量してゆくことによりトルク変動
の限界範囲内で希薄燃焼を行わせることもできる。
It is known that a combustion pressure sensor is arranged in a combustion chamber of an internal combustion engine, and an operation control factor of the internal combustion engine, for example, an air-fuel ratio is controlled by a combustion pressure signal from the combustion pressure sensor. That is, the torque generated by the engine can be known from the cylinder pressure detected in the combustion stroke. On the other hand, the relationship between the engine generated torque and the intake air amount has a constant relationship if the air-fuel ratio is in a certain range. Therefore, the air-fuel ratio can be controlled within a certain range by controlling the fuel injection amount according to the difference between the torque calculated from the detection value of the combustion pressure sensor and the target torque. See, for example, JP-A-60-249647. Then, the lean combustion can be performed within the limit range of the torque fluctuation by observing the fluctuation of the torque and reducing the fuel injection amount within the allowable range of the fluctuation value.

以上のシステムにおいては、燃焼圧力を知るために圧力
センサの計測値に一定の係数(感度)を掛算している。
この場合、圧力センサの感度は経時変化や、個体間差に
より変動し、これが圧力測定値、延いてはトルク計測値
に誤差を発生させる。そこで、特開昭59−206648号では
圧力センサの感度補正のため一定運転条件(例えば点火
時期や、EGR率や、空燃比を固定)においてシリンダ内
圧力値と吸入空気量値との間に一定の関係があることを
利用している。即ち、シリンダ内圧力とエアーフローメ
ータで計測した吸入空気量とを測定し、両者の現実の対
応関係を基準の対応関係と比較し、基準値からの誤差分
だけシリンダ圧力に補正を加えている。
In the above system, the measured value of the pressure sensor is multiplied by a constant coefficient (sensitivity) in order to know the combustion pressure.
In this case, the sensitivity of the pressure sensor fluctuates due to changes over time and differences between individuals, which causes an error in the pressure measurement value, and thus in the torque measurement value. Therefore, in Japanese Patent Laid-Open No. 59-206648, in order to correct the sensitivity of the pressure sensor, the pressure is fixed between the cylinder pressure value and the intake air amount value under a constant operating condition (for example, ignition timing, EGR rate, and air-fuel ratio are fixed). It takes advantage of the relationship. That is, the cylinder pressure and the intake air amount measured by the air flow meter are measured, the actual correspondence between the two is compared with the reference correspondence, and the cylinder pressure is corrected by an error amount from the reference value. .

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be Solved by the Invention]

従来技術は、吸入空気量(又はその相当値)を計測する
センサの計測値を、圧力補正の基準とする。ところが、
基準となる吸入空気量を計測するセンサ(エアーフロー
メータ又は吸気管圧力センサ)においても特性のバラツ
キがある。そのため、補正値に誤差が出てくる問題点が
ある。
In the related art, the measurement value of a sensor that measures the intake air amount (or its equivalent value) is used as a reference for pressure correction. However,
The characteristics of the sensor (air flow meter or intake pipe pressure sensor) that measures the reference intake air amount also vary. Therefore, there is a problem that an error occurs in the correction value.

この発明では、比較の基準値を形成するためセンサを使
用することなく感度を検出することができるようにする
ことを目的とする。
It is an object of the present invention to be able to detect sensitivity without the use of a sensor to form a reference value for comparison.

〔課題を解決するための手段〕[Means for Solving the Problems]

この発明の燃焼圧力センサの出力感度検出装置は、第1
図において、燃焼圧力を検出する燃焼圧力センサ1を備
えた内燃機関において、燃焼圧力センサ1からの燃焼圧
力信号によりトルクを算出する手段2と、算出されたト
ルクの燃焼サイクル間変動を算出する手段3と、この算
出される燃焼サイクル間変動を基準値と比較することに
より圧力センサの感度を算出する手段4とから構成され
る。
The output sensitivity detecting device of the combustion pressure sensor of the present invention is
In the figure, in an internal combustion engine equipped with a combustion pressure sensor 1 for detecting combustion pressure, a means 2 for calculating a torque based on a combustion pressure signal from the combustion pressure sensor 1 and a means for calculating a variation of the calculated torque between combustion cycles. 3 and means 4 for calculating the sensitivity of the pressure sensor by comparing the calculated inter-combustion cycle variation with a reference value.

〔作用〕[Action]

トルク算出手段2は、燃焼圧力センサ1からの燃焼圧力
信号により内燃機関のトルクを算出し、サイクル間変動
算出手段3は、トルク算出手段2により算出されたトル
クにおける燃焼サイクル間変動を算出する。圧力センサ
感度算出手段4は燃焼サイクル間変動算出手段3により
算出される燃焼サイクル間変動を基準値と比較すること
により燃焼圧力センサの感度を算出する。
The torque calculation means 2 calculates the torque of the internal combustion engine based on the combustion pressure signal from the combustion pressure sensor 1, and the cycle-to-cycle fluctuation calculation means 3 calculates the fluctuation between combustion cycles in the torque calculated by the torque calculation means 2. The pressure sensor sensitivity calculation means 4 calculates the sensitivity of the combustion pressure sensor by comparing the variation between combustion cycles calculated by the variation calculation means 3 between combustion cycles with a reference value.

〔実施例〕〔Example〕

第2図において、10はシリンダブロック、12はピスト
ン、14はコネクティングロッド、16はクランク軸、18は
シリンダヘッド、20は燃焼室、22は吸気弁、24は吸気ポ
ート、26は排気弁、28は排気ポート、30は吸気管、32は
スロットル弁、34は吸気管圧力センサである。燃料イン
ジェクタ36は吸気ポート24に近い吸気管30に設置され
る。圧電型等の筒内圧力センサ38(本発明の燃焼圧力セ
ンサ)がシリンダヘッド18に取付られ、シリンダボア内
の圧力を知ることができる。筒内圧力センサ38は検出し
た筒内圧力より周知の手法で機関が発生するトルクに相
当する値を知るため設けられる。クランク角センサ40,4
2はクランク軸16に連結されるディストリビュータの分
配軸(図示しない)等のクランク軸16と連動して回転す
る回転軸44の回転に応じたパルス信号を発生するため設
けられる。第1のクランク角センサ40は、基準位置確認
用であってエンジンの一サイクルに相当するクランク角
度、即ち720゜CA毎のパルス信号を発生する。一方、第
2のクランク角度センサ42は、例えばクランク角度で1
゜毎のパルス信号を発生し、燃料噴射や筒内圧力により
トルクの算出を実行するための割り込み処理の開始信号
となり、またそのパルス間隔により機関回転数NEを知る
ことができる。
In FIG. 2, 10 is a cylinder block, 12 is a piston, 14 is a connecting rod, 16 is a crankshaft, 18 is a cylinder head, 20 is a combustion chamber, 22 is an intake valve, 24 is an intake port, 26 is an exhaust valve, 28 Is an exhaust port, 30 is an intake pipe, 32 is a throttle valve, and 34 is an intake pipe pressure sensor. The fuel injector 36 is installed in the intake pipe 30 near the intake port 24. An in-cylinder pressure sensor 38 (combustion pressure sensor of the present invention) such as a piezoelectric type is attached to the cylinder head 18 so that the pressure in the cylinder bore can be known. The in-cylinder pressure sensor 38 is provided to know the value corresponding to the torque generated by the engine from the detected in-cylinder pressure by a known method. Crank angle sensor 40,4
2 is provided to generate a pulse signal according to the rotation of a rotary shaft 44 that rotates in conjunction with the crank shaft 16 such as a distributor shaft (not shown) of a distributor connected to the crank shaft 16. The first crank angle sensor 40 is for confirming the reference position and generates a pulse signal for each crank angle corresponding to one cycle of the engine, that is, every 720 ° CA. On the other hand, the second crank angle sensor 42 has, for example, a crank angle of 1
A pulse signal for every ° is generated and becomes a start signal of an interrupt process for executing torque calculation by fuel injection or cylinder pressure, and the engine speed NE can be known from the pulse interval.

制御回路50はマイクロコンピュータ・システムとして構
成され、この発明による空燃比制御を実行するためのも
のである。制御回路50はマイクロプロセシングユニット
(MPU)52と、メモリ54と、入力ポート56と、出力ポー
ト58と、これらを接続するバス60とを基本的な構成要素
とするものである。入力ポート56は各センサに接続さ
れ、運転条件信号が入力される。即ち、吸気管圧力セン
サ34から吸気管圧力PMに応じた信号が入力される。筒内
圧力センサ38からは筒内圧力に応じた信号が入力され
る。またクランク角センサ40,42よりクランク角度に応
じたパルス信号が入力される。63は空燃比センサ、例え
ばO2センサやリーンセンサであり、空燃比信号を発生す
る。MPU52はメモリ54に格納されるプログラム及びデー
タに従って演算を実行し、燃料噴射信号が形成される。
出力ポート52は燃料インジェクタ36に接続され、燃料噴
射信号が印加される。
The control circuit 50 is configured as a microcomputer system, and is for executing the air-fuel ratio control according to the present invention. The control circuit 50 has a micro processing unit (MPU) 52, a memory 54, an input port 56, an output port 58, and a bus 60 connecting these as basic components. The input port 56 is connected to each sensor and receives an operating condition signal. That is, a signal corresponding to the intake pipe pressure PM is input from the intake pipe pressure sensor 34. A signal corresponding to the in-cylinder pressure is input from the in-cylinder pressure sensor 38. A pulse signal corresponding to the crank angle is input from the crank angle sensors 40 and 42. 63 is an air-fuel ratio sensor, for example, an O 2 sensor or a lean sensor, which generates an air-fuel ratio signal. The MPU 52 executes a calculation according to the program and data stored in the memory 54, and a fuel injection signal is formed.
The output port 52 is connected to the fuel injector 36, and a fuel injection signal is applied.

この発明における圧力センサの感度補正は以下の原理に
基礎を置くものである。機関トルクは第3図に示す燃焼
圧力曲線の有効面積として計算することができ、上死点
TDCの手前ので表すクランク角度での燃焼圧力に対す
る。〜の夫々の点での燃焼圧力の差に夫々の重み係
数を掛算した合計値である。即ち、筒内圧力センサ38の
感度が基準値(1.0)であるとときのトルクをPTRQBとす
ると、 PTRQB=α(P1−P0)+α(P2−P0) +α(P3−P0)+α(P4−P0) ・・・(1) によって求めることができる。α123は重み
係数である。各燃焼行程で発生されるトルク変動、即ち
分散σは、 によって表され、PTRQBmeanは平均値であり、 によって表される。ここにnはサンプリング個数であ
る。もし、較正しようとするセンサが基準圧力を発揮す
るセンサに対してC倍の感度を持つとすれば、そのトル
クPTRQAは、 PTRQA=C(α(P1−P0)+α(P2−P0) +α(P3−P0)+α(P4−P0)) =C×PTRQB ・・・(4) となる。平均値PTRQAmeanは、 となる。そして、分散σは、 となる。即ち(6)式は現在の分散値σと基準の分散
値σとの比から感度が計測することができることを意
味する。一方、空燃比に対して分散σとの関係を示す第
4図において空燃比が13〜17の範囲ではσは殆ど一定に
維持されることが分かる(負荷及び回転数は一定維
持)。第5図はエンジン回転数及び吸気管圧力(負荷相
当)を色々変えたときの分散の測定結果を示す。図から
分かるように所定の負荷、及び回転数の範囲では分散は
これらの影響も受けない。従って、これらの運転域で燃
焼変動を代表する分散値を計測し、(6)式によりセン
サの感度を算出することができる。そして、この感度を
実測値に掛算することで正確なシリンダ圧力を知ること
ができる。
The sensitivity correction of the pressure sensor according to the present invention is based on the following principle. The engine torque can be calculated as the effective area of the combustion pressure curve shown in FIG.
For the combustion pressure at the crank angle expressed in front of TDC. It is a total value obtained by multiplying the difference in combustion pressure at each point of to each weighting coefficient. That is, if the torque when the sensitivity of the in-cylinder pressure sensor 38 is the reference value (1.0) is PTRQ B , then PTRQ B = α 1 (P 1 −P 0 ) + α 2 (P 2 −P 0 ) + α 3 (P 3 −P 0 ) + α 4 (P 4 −P 0 ) ... (1) α 1 , α 2 , α 3 and α 4 are weighting factors. The torque fluctuation generated in each combustion stroke, that is, the variance σ B is , PTRQ B mean is the mean value, Represented by Here, n is the number of samples. If the sensor to be calibrated is C times more sensitive than the sensor exerting the reference pressure, the torque PTRQ A is PTRQ A = C (α 1 (P 1 −P 0 ) + α 2 ( P 2 −P 0 ) + α 3 (P 3 −P 0 ) + α 4 (P 4 −P 0 )) = C × PTRQ B (4) The average value PTRQ A mean is Becomes Then, the variance σ A is Becomes That is, the expression (6) means that the sensitivity can be measured from the ratio of the current dispersion value σ A and the reference dispersion value σ B. On the other hand, in FIG. 4 which shows the relationship between the air-fuel ratio and the dispersion σ, it can be seen that σ is maintained almost constant in the range of the air-fuel ratio of 13 to 17 (load and rotation speed are maintained constant). FIG. 5 shows the measurement results of dispersion when the engine speed and the intake pipe pressure (corresponding to the load) are variously changed. As can be seen from the figure, the dispersion is not affected by these within a predetermined load and rotation speed range. Therefore, the sensitivity of the sensor can be calculated by the equation (6) by measuring the variance value representing the combustion fluctuation in these operating ranges. Then, by multiplying this sensitivity by the measured value, it is possible to know the accurate cylinder pressure.

第6図は以上の原理に基づく燃焼圧力センサ感度補正を
行うルーチンのフローチャートを示す。このルーチンは
クランク角度センサ42からの一定クランク角度(例えば
1゜CA毎)の信号の到来毎に実行される。ステップ78で
は現在のクランク角度が圧縮上死点TDC手前の第3図の
のクランク角度位置であるか否か判別される。Yesの
ときはステップ79に進み、筒内圧力センサ38の計測値が
P0の領域に格納される。ステップ78でNoのときはステッ
プ80に進み、現在のクランク角度が圧縮上死点TDCを幾
分過ぎた第3図のにあるか否か判別される。Yesのと
きはステップ82に進み、そのときのシリンダ内圧力P1
入力され、ステップ84ではトルク算出式((4)式)に
おける第1項T1が、 T1=α×C×(P1−P0) によって算出される。同様にステップ86−90ではトルク
算出式における第2項T2が、 T2=α×C×(P2−P0) によって算出される。ステップ92−96ではトルク算出式
における第3項T3が、 T3=α×C×(P3−P0) によって算出される。ステップ98−102ではトルク算出
式における第4項T4が、 T4=α×C×(P4−P0) によって算出される。
FIG. 6 shows a flow chart of a routine for correcting the sensitivity of the combustion pressure sensor based on the above principle. This routine is executed every time a signal of a constant crank angle (for example, every 1 ° CA) from the crank angle sensor 42 arrives. In step 78, it is judged if the present crank angle is the crank angle position of FIG. 3 before the compression top dead center TDC. If Yes, proceed to step 79, where the measured value of in-cylinder pressure sensor 38 is
It is stored in the area of P 0 . If No in step 78, the process proceeds to step 80, and it is judged whether or not the present crank angle is in the position in Fig. 3 which is slightly past the compression top dead center TDC. If Yes, the routine proceeds to step 82, where the cylinder pressure P 1 at that time is input, and at step 84, the first term T 1 in the torque calculation formula (equation (4)) is T 1 = α 1 × C × ( It is calculated by P 1 −P 0 ). Similarly, in steps 86-90, the second term T 2 in the torque calculation formula is calculated by T 2 = α 2 × C × (P 2 −P 0 ). In steps 92-96, the third term T 3 in the torque calculation formula is calculated by T 3 = α 3 × C × (P 3 −P 0 ). In step 98-102, the fourth term T 4 in the torque calculation formula is calculated by T 4 = α 4 × C × (P 4 −P 0 ).

ステップ104では現在のトルクPTRQAが、 PTRQA=T1+T2+T3+T4 によって算出される。ステップ106は感度算出ルーチン
であり第7図に詳細を示す。即ち、このルーチンはエン
ジンの1回転(720゜CA)毎に実行される。ステップ110
では吸気管圧力値PM、回転NEが入力される。ステップ11
2では吸気管圧力、回転数が P1≦PM≦P2 NE1≦NE≦NE2 の範囲に入っているか否かが判別される。この範囲は第
5図で示す通り、燃焼サイクル間変動(=分散)の変動
の少ない領域である。
At step 104, the current torque PTRQ A is calculated by PTRQ A = T 1 + T 2 + T 3 + T 4 . Step 106 is a sensitivity calculation routine, which is shown in detail in FIG. That is, this routine is executed every one revolution (720 ° CA) of the engine. Step 110
Then, intake pipe pressure value PM and rotation NE are input. Step 11
In 2, it is determined whether or not the intake pipe pressure and the rotational speed are within the range of P 1 ≤PM≤P 2 NE 1 ≤NE≤NE 2 . As shown in FIG. 5, this range is a region in which the variation (= dispersion) between combustion cycles is small.

ステップ112でYesの判断であれば、ステップ114に進
み、ステップ106で算出された現在のトルク値PTRQAをPT
RQAiに格納する。ステップ116ではiをインクリメント
し、ステップ118ではiがnに達したか否かを判別す
る。i≧nのときはステップ120に進み、(5)及び
(6)式に従ってトルク平均値PTRQAmean及び分散σ
が算出される。ステップ122では感度Cが、 C=σA によって算出される。σは基準の分散値であり、その
値は予め実験により決められており、メモリに格納され
てある。ステップ124ではiが1に初期化され、同様な
処理が繰り返される。
If YES in step 112, the process proceeds to step 114, and the current torque value PTRQ A calculated in step 106 is set to PT.
Store in RQ A i. In step 116, i is incremented, and in step 118, it is determined whether i has reached n. When i ≧ n, the process proceeds to step 120, and the torque average value PTRQ A mean and the variance σ A are calculated according to the equations (5) and (6).
Is calculated. In step 122, the sensitivity C is calculated by C = σ A / σ B. σ B is a reference variance value, and the value is determined in advance by an experiment and stored in the memory. In step 124, i is initialized to 1 and the same processing is repeated.

なお、圧力センサ38の感度係数がαである時、筒内圧
力をPとすると、圧力センサ38の出力電圧Vは、 V=α1P と表わされる。ここで圧力センサの状態の変化により感
度係数がαに変化した場合、感度補正係数Dを D=α1 とおくと、この感度補正係数Dが所定範囲に入るか否か
を判断することにより、圧力センサ38の異常を検出する
ことができる。
When the sensitivity coefficient of the pressure sensor 38 is α 1 , and the in-cylinder pressure is P, the output voltage V of the pressure sensor 38 is expressed as V = α 1 P. Here, when the sensitivity coefficient changes to α 2 due to the change in the state of the pressure sensor, setting the sensitivity correction coefficient D as D = α 1 / α 2 determines whether or not this sensitivity correction coefficient D falls within a predetermined range. By doing so, the abnormality of the pressure sensor 38 can be detected.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

この発明によれば、燃焼圧力センサからトルクを求め、
該トルクの燃焼サイクル間変動(=分散)を基準値と比
較することにより燃焼圧力センサの感度を知ることがで
きる。そのため、燃焼圧力センサの感度変化を吸入空気
量の計測センサの出力値を基準値とすることなく補正す
ることができ、そのセンサの感度変化の影響が排除さ
れ、正確な圧力検出が可能とする。
According to this invention, the torque is obtained from the combustion pressure sensor,
The sensitivity of the combustion pressure sensor can be known by comparing the fluctuation (= dispersion) of the torque between combustion cycles with a reference value. Therefore, the change in the sensitivity of the combustion pressure sensor can be corrected without using the output value of the sensor for measuring the intake air amount as the reference value, the influence of the change in the sensitivity of the sensor is eliminated, and accurate pressure detection is possible. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図はこの発明の構成を示す図。 第2図はこの発明の実施例の構成を示す図。 第3図はクランク角度と筒内圧力との関係を示すグラ
フ。 第4図は空燃比と分散との関係を示すグラフ。 第5図は回転数を固定したときの吸気管圧力と分散との
関係を示すグラフ。 第6図及び第7図はこの発明による燃焼圧力センサ感度
補正ルーチンを示すフローチャート。 12……ピストン、 16……クランク軸、 20……燃焼室、 30……吸気管、 34……吸気管圧力センサ、 36……燃料インジェクタ、 38……筒内圧力センサ、 40,42……クランク角センサ、 50……制御回路、 63……空燃比センサ。
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a graph showing the relationship between crank angle and cylinder pressure. FIG. 4 is a graph showing the relationship between air-fuel ratio and dispersion. FIG. 5 is a graph showing the relationship between intake pipe pressure and dispersion when the rotation speed is fixed. 6 and 7 are flowcharts showing a combustion pressure sensor sensitivity correction routine according to the present invention. 12 …… Piston, 16 …… Crankshaft, 20 …… Combustion chamber, 30 …… Intake pipe, 34 …… Intake pipe pressure sensor, 36 …… Fuel injector, 38 …… Cylinder pressure sensor, 40,42 …… Crank angle sensor, 50 ... Control circuit, 63 ... Air-fuel ratio sensor.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】内燃機関の燃焼圧力を検出する燃焼圧力セ
ンサを備えた内燃機関において、燃焼圧力センサからの
燃焼圧力信号によりトルクを算出する手段と、算出され
たトルクの燃焼サイクル間変動を算出する手段と、この
算出される燃焼サイクル間変動を基準値と比較すること
により圧力センサの感度を算出する手段とから構成され
る燃焼圧力センサの出力感度検出装置。
1. An internal combustion engine equipped with a combustion pressure sensor for detecting the combustion pressure of an internal combustion engine, wherein a means for calculating torque based on a combustion pressure signal from the combustion pressure sensor and a variation between calculated combustion torques in a combustion cycle are calculated. And a means for calculating the sensitivity of the pressure sensor by comparing the calculated variation between combustion cycles with a reference value.
JP760788A 1988-01-19 1988-01-19 Output sensitivity detector for combustion pressure sensor Expired - Lifetime JPH0737779B2 (en)

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JPH01187346A JPH01187346A (en) 1989-07-26
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US8352149B2 (en) * 2008-10-02 2013-01-08 Honeywell International Inc. System and method for providing gas turbine engine output torque sensor validation and sensor backup using a speed sensor

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JPH01187346A (en) 1989-07-26

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