JPH0621833B2 - 気筒内圧力検出方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は気筒内圧力検出方法及び検出装置に関し、より
具体的には内燃機関の気筒内圧力のピーク値を検出する
方法に関する。

（従来の技術） 近時、内燃機関の気筒内圧力を検出して点火時期を制御
する手法が盛んになりつつあり、その手法は種々提案さ
れているが、一例として第９図に示す如きものがある。

この従来例においては同図（Ａ）に示す如く気筒燃焼室
を臨む位置に取着けた圧力センサ１２０の出力をチャー
ジ・アンプ（図示せず）及びローパス・フィルタ１２２
を介してコンパレータ１２４に入力する。該コンパレー
タの他方入力端子には比較値が入力され、その比較結果
は制御ユニット１２６に入力される。同図（Ｂ）に示す
如く、センサ出力波形と比較値の位置関係に応じてコン
パレータの出力結果が相違するので、該ユニットは比較
結果を識別しつつ比較値を変更し、出力パルスがセンサ
出力最大値に近接した時点を把え其の接近比較値をもっ
て近似的に圧力ピーク値とみなして検出するものであ
る。

（発明が解決使用とする問題点） しかしながら、この従来例は圧力波形の比較に単一の比
較値を使用する手法であるため、検出速度が遅く、特に
機関高回転時十分に追随出来ないうらみがあり、又検出
精度も十分とは云い難いものであった。

従って本発明の目的は、従来技術のこのような欠点を解
消し、高回転時の追随性に優れ精度も向上する気筒内圧
力検出方法を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 上記の目的を達成するために本発明は第１図に示す如
く、気筒内圧力センサ出力を比較値と比較し、比較出力
を識別しつつ比較値を変更し、該センサ出力最大値に近
接せしめ、該近接比較値をもって圧力ピーク値とみなす
気筒内圧力検出方法において、比較値として２つの異な
る値を初期設定し（ステップ１０）、該センサ出力の最
大値が両比較値間に位置しないときは位置するように比
較値の少なくとも一方を変更し（ステップ１２、１
４）、比較値の一方が該センサ出力最大値に接近するよ
うに少なくとも該一方の比較値を前記ステップより小量
移動し（ステップ１６）、該一方の比較値の出力が反転
した際の該比較値をもって圧力ピーク値とみなして検出
する（ステップ１８−２２）如く構成したものである。

（作用） 上記の如く、圧力センサ出力との比較に２つの比較値を
使用する構成としたので、検索時間が短縮し、又、２つ
の比較値間に最大値を一旦補足した上で接近せしめるの
で、比較値を最大値の極く近傍に接近せしめ得る結果、
測定誤差が減少する。

（実施例） 説明の便宜上、先に本方法を実現する手段たる装置につ
いて第２図を参照して説明する。

符号３０は圧力検出用の圧電型センサを示し、該センサ
は内燃機関３２の気筒壁面内に螺嵌されて燃焼室を臨む
位置に配置され、燃焼圧力を検出する。該センサ出力は
電荷−電圧変換器（図示せず）で増幅された後、ローパ
ス・フィルタ３４でノッキング等の高周波成分が除去さ
れる。

ローパス・フィルタ３４の次段には比較回路３６が接続
される。該手段は図示の場合、第１コンパレータ３６ａ
及び第２コンパレータ３６ｂよりなる。第１コンパレー
タ３６ａの非反転入力端子及び第２コンパレータ３６ｂ
の非反転入力端子は、ローパス・フィルタ３４の出力が
入力される。両コンパレータの出力は接続点３６ｃ、３
６ｄに接続され、該接続点は更に抵抗を介して電圧源に
接続される。

符号３８はＤ／Ａ変換回路を示し、第１Ｄ／Ａコンバー
タ３８ａ及び第２Ｄ／Ａコンバータ３８ｂより構成され
る。第１及び第２Ｄ／Ａコンバータの出力は前記両コン
パレータの非反転入力端子に、比較基準値として入力さ
れる。

符号４０は制御ユニットを示し、マイクロ・コンピュー
タより構成する。該制御ユニットは、入出力インタフェ
ース４０ａ、ＣＰＵ４０ｂ、メモリ４０ｃ及びクロック
４０ｄを備える。又、ＣＰＵ４０ｂは、時間計測用タイ
マ・カウンタ及びパルス・フラグ・レジスタを内蔵す
る。該制御ユニットは、接続点３６ｃ、３６ｄを介して
第１、第２コンパレータ３６ａ、３６ｂの出力を受け、
その比較結果に基づいて、比較基準値を変更し、Ｄ／Ａ
コンバータ３８ａ、３８ｂを介して両コンパレータに送
出する。又、制御ユニットは検出圧力に基づいて点火時
期を決定し、点火装置４２に出力する。

尚、符号４４はクランク角センサを示し、該センサはＴ
ＤＣ等の所定クランク角度で信号を出力し、該信号は制
御ユニットに入力される。

第３図は本装置の動作を更に詳細に示しており、第１コ
ンパレータに入力される比較値をｒｅｆ１、第２コンパ
レータに入力される比較値をｒｅｆ２とすると、両コン
パレータ内での圧力センサ出力波形と比較値の関係は第
３図に示す如くになり、その（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）のいず
れかになる。その結果、（Ａ）の如く、ｒｅｆ１、２が
波形最大値より高い（高電圧側）場合、両コンパレータ
の出力は周知の如くＬとなり、両コンパレータとも出力
パルスを生じない。（Ｂ）の場合は最大値がｒｅｆ１、
２より高いため、共に両コンパレータの出力は共にパル
スが生じてＨとなる。（Ｃ）の場合、最大値がｒｅｆ
１、２の間に位置するため、第２コンパレータ出力にの
みパルスが生じてＨとなる。この様に、レベルＨ、Ｌ又
は出力パルスの有無をもって波形と比較値の位置関係を
把握することが出来、更に出力パルスのパルス幅をもっ
て最大値との遠近関係も把握し得るので該制御ユニット
はこの比較結果に応じて位置及び遠近関係を識別し、そ
の結果比較値を変更して前記Ｄ／Ａコンバータを介して
両コンパレータに出力する。

尚、本方法及びそれを実現する前記装置においては、比
較結果が第３図（Ａ）又は（Ｂ）の場合には先ず同図
（Ｃ）の状態に移行せしめ、然る後にｒｅｆ１、２を上
下に変更して同図（Ｄ）又は（Ｅ）の状態に移行せしめ
て検出するのを原則とする。（Ｄ）の場合には、（Ｃ）
の状態からｒｅｆ１を下降（低電圧側）せしめれば最大
値を越えて減少した時点で第１コンパレータ出力も反転
してＨとなり、ｒｅｆ１が最大値を一旦通過したる後極
めて近接した値になったことを意味するので、その最終
ｒｅｆ１の値をもって圧力ピーク値とみなし得、又、
（Ｅ）の場合にはｒｅｆ２を上昇せしめて第２コンパレ
ータ出力パルス幅を狭小化せしめ消滅する直前を捉えれ
ば同様の理由から其の時点のｒｅｆ２の値をピーク近似
値とみなし得るからである。

尚、第４図は検出の時間的関係を示すものである。或る
気筒、例えば第１気筒について説明すれば、クランク角
区間ｘの間に出力パルスをラッチし、区間ｙの間に出力
パルスを識別し、区間ｚの間に変更比較値を出力し、次
回サイクルの区間ｘ′の間にまた出力パルスをラッチす
る等以下前記手順を繰返して検出する。但し、一旦検出
したる後は、次の検出時に前回のｒｅｆ１、２の最終値
を初期値として出力するので、次回以降の変更回数は減
少する。

続いて、第５図フローチャートを参照しつつ本発明に係
る検出方法の実施例を説明する。

本検出方法においては、２つの異なる比較値ｒｅｆ１、
２を初期設定するステップ５０より始まる。

ステップ５２において、比較結果の一つ（第２コンパレ
ータ出力）がＨ、即ちパルスを出力したか否か識別す
る。パルスを出力しない場合は、第３図（Ａ）の状態と
識別出来るので、ステップ５４においてパルス・フラグ
（ＰＦ）がリセットされていない場合にはリセットした
るのち、ステップ５６において比較値を変更、即ちｒｅ
ｆ１、２を１ｓｔｅｐ下方に移動させ、リターンしてパ
ルスが生じるまで繰り返す。尚ここでｓｔｅｐとはｒｅ
ｆ１とｒｅｆ２の差に相当する変更値を意味する。又、
パルス・フラグは、前記制御ユニットの内蔵フラグ・レ
ジスタにおいて、コンパレータよりパルスが１個入力さ
れた時点でオンせしめ、次の検出が開始するまでにリセ
ットする。

第２コンパレータ出力でのパルス発生が確認されると、
ステップ５８において他方の比較結果（第１コンパレー
タ出力）にパルスが生じたか否かを識別する。第３図
（Ｃ）の状態にあれば第１コンパレータはパルスを生じ
ないので、（Ｃ）の状態と識別出来、ステップ６０にお
いてパルス・フラグをオンにセットしステップ６２にお
いてｒｅｆ１を１／ｎ ｓｔｅｐ下降させて波形最大値
に徐々に接近せしめる。圧力最大値とｒｅｆ１との差が
微小な程測定誤差が減少するので、この時点の変更は微
少量づつとする。尚、この際ｒｅｆ２は変更せず固定し
たままでも或いは共に移動させても良い。

ステップ５８の判断において、第１コンパレータ出力が
Ｈである場合、ステップ５２のパルス有無の判断を経て
いる結果、両コンパレータともＨとなっているので、ス
テップ６４において前記パルス・フラグがオンされてい
るか否か判断する。これは、初期状態が第３図（Ｂ）の
場合、直ちにステップ６４まで到達するため、パルス・
フラグがオンされる手順を経ているか否かで、同図
（Ｂ）の状態と識別し、（Ｂ）と識別された場合同図
（Ｃ）の状態に一旦以降させるためステップ６６におい
てｒｅｆ１、２を１ｓｔｅｐ上昇せしめてリターンし、
以後パルス・フラグがオンされるまで該動作を繰り返
す。

ステップ６４の判断においてパルス・フラグがオンされ
ている場合、第３図（Ｄ）の検出状態に移行したと判断
出来るので、ステップ６８において其の時点のｒｅｆ１
の値を近似的に圧力ピーク値とみなして検出を終わる。

尚、第２回目の検出においては、ステップ７０において
前回のｒｅｆ１、２の最終値を初期設定するので、検出
時間が短縮化される。

第６図は、検出方法の別の実施例を示す。この実施例
は、第３図において（Ｃ）から（Ｅ）に移行して検出す
る手法をしめる。第１実施例と相違する点を中心に説明
すると、第２コンパレータ出力のみＨとしたる後（ステ
ップ８０−８８）、ｒｅｆ２を微少量上昇せしめ（ステ
ップ９０）、ｒｅｆ２のパルスが反転即ち消滅する直前
の時点をもって検出する（ステップ９２−９４）。パル
ス・フラグを使用しない点を除き、残余は第１実施例と
相違しない。

以上の実施例においては、比較値ｒｅｆ１、２は最大値
をその間に補足する時まで共に変更し、その後はｒｅｆ
１、２の一方のみ変更するか乃至は共に変更する例を示
したが、これらに限られるものではなく、常に一方のみ
を変更させる等、種々想定し得るものである。又、最大
値をｒｅｆ１、２間に補足するまでの変更量は大とし、
その後の変更量は小としたが、補足後も最大値近傍まで
大きく変更しても良いこと無論である。

又、第７図及び第８図は、ピーク値検出後、該ピーク値
が発生した圧力最大角（θpmax）を時間−角度演算で求
める場合を示す。例えば、第３図（Ｄ）の手法でｒｅｆ
１にパルスが発生した時点で検出した場合、ｒｅｆ１は
ピーク値直下に存在し、ｒｅｆ１を越える波形頂部は略
正三角形と推定し得るので、該パルス幅中間点をピーク
発生位置と識別出来る。従って、前記ＣＰＵの内蔵タイ
マ・カウンタでクランク角センサ４４のＴＤＣ信号を基
準点としてその立上がり線及び立下り線までの経過時間
をクロック４０ｄのクロック・パルスを計数して計測し
（ステップ１００）、今それらがｔａ、ｔｂとすれば、
（ｔａ＋ｔｂ）／２として中間点までの時間を算出し得
る（ステップ１０２）。その値をｔpmaxとすれば、それ
にその時点での機関回転数で補正した時間−角度変換定
数ｋを乗算すれば良い（ステップ１０４）。具体的に
は、定数ｋは、１秒間当たりの機関回転数と３６０
（度）の積である。或いは、前記クランク角センサに１
度乃至２度あたりで信号を発生せしめ、その信号を計数
して直接角度を計測しても良い。

（発明の効果） 本発明は上記の如くセンサ出力を２つの比較値間に補捉
した上で該比較値の一方を出力ピーク値に接近させて検
出する様構成したので、検出時間が短縮出来、機関高回
転時にも追随性良く検出出来るものである。又、２つの
比較値間にセンサ出力最大値を一旦補足した後最大値に
接近させる如くしたので、比較値を最大値に極めて近接
させることが出来、修正誤差が減少して検出精度が向上
する利点を備える。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のクレーム対応図、第２図は本発明に依
る方法を実現する手段たる装置を示すブロック図、第３
図はその動作を示す説明図、第４図は該動作の時間的関
係を示す説明図、第５図は本発明の実施例を示すフロー
チャート、第６図は本発明の第２実施例を示すフローチ
ャート、第７図は圧力最大角の演算を示す説明図、第８
図はその手順を示すフローチャート及び第９図は従来例
を示すブロック図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】気筒内圧力センサ出力を比較値と比較し、
   比較出力を識別しつつ比較値を変更して該センサ出力の
   最大値に近接せしめ、該近接比較値をもって圧力ピーク
   値とみなす気筒内圧力検出方法において、 ａ．比較値として２つの異なる値を初期設定し、 ｂ．該センサ出力の最大値が両比較値間に位置しないと
   きは位置するように比較値の少なくとも一方を変更し、 ｃ．続いて比較値の一方が該センサ出力最大値に接近す
   るように少なくとも該一方の比較値を前記ステップｂよ
   り小量変更し、 ｄ．該一方の比較値の出力が反転した際の該比較値をも
   って圧力ピーク値とみなして検出する ことからなる気筒内圧力検出方法。
2. 【請求項２】該比較値の変更に際し２つの比較値を共に
   変更することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   気筒内圧力検出方法。
3. 【請求項３】比較値の変更に際し、２つの比較値を等差
   をもって変更することを特徴とする特許請求の範囲第２
   項記載の気筒内圧力検出方法。