JP2009540202A

JP2009540202A - 内燃エンジンでの燃焼の間にイオン化電流信号の様々な段階を確認するための方法及び装置

Info

Publication number: JP2009540202A
Application number: JP2009514676A
Authority: JP
Inventors: フォルテ、パスカレ; ボルデニョーニ、ステファノ; ゲルメッティ、アンドレア
Original assignee: Eldor Corporation SpA
Current assignee: Eldor Corporation SpA
Priority date: 2006-06-15
Filing date: 2007-06-06
Publication date: 2009-11-19
Also published as: US7971476B2; ITMI20061151A1; WO2007144099A1; EP2027377A1; US20100064772A1

Abstract

本発明は、内燃エンジンのシリンダー内での燃焼の間に、イオン化電流の様々な段階を確認する分野に属する。本発明の方法は、イオン化電流信号を測定する段階と、規定ウィンドウの範囲内で前記信号をサンプリングする段階と、を備え、数値的派生値分析に基づくサンプル信号のピーク信号の次の確認を伴う。

Description

本発明は、内燃エンジンのシリンダー内での燃焼の間に、放出されるイオン化電流の様々な段階を確認するための方法及び装置に関する。

内燃エンジンの燃焼チャンバー内で発生するイオン化電流の様々な段階の確認は、自動車においてエンジンをより良く機能させるために重要である。

この確認は、設定値近くでの前記エンジンの排気ガスの集中を維持するため前記エンジンの触媒変換器の効率を最大限にし、空気／燃料比を監視し、異常爆発（detonation）を評価し、及び、前記エンジン内の燃焼特性を監視することに用いられる。

前記確認のために従来用いられている装置及び方法は、例えば前記イオン化電流の特定の段階を確認できる特殊回路等、センサの使用に基づいていて、それは化学又は熱によるものである。

しかし、前記従来の装置及び方法では、前記電流の様々な段階を確認することはできない。

本発明の目的は、内燃エンジンのそれぞれのシリンダー内での燃焼の間に、放出されるイオン化電流のそれぞれの様々な段階を確認するための方法を確立し、前記電流の１つの特定の段階のみ確認できる従来知られている方法又は装置の制約を克服することにある。

本発明は、前記エンジンのそれぞれのシリンダーの上に配置される装置によって放出されるイオン化電流の使用に基づいている。前記イオン化電流は、前記燃焼エンジンの管理のために一般的に用いられる制御ユニットによって測定される。

目的及び利点は以下の記述及び開示物に示されていて、ここでは複数のシリンダーを伴う燃焼エンジンが、制限のない実施形態で示されている。

図１は、方法を使用する装置、及び、議論される本発明を作動させる手段を収容する制御ユニットを示す概略図。図２は、シリンダーの上に配置され、シリンダー内部で燃焼を実現するために必要なスパークを引き起こすことに加え、議論される方法の作動に不可欠なイオン化電流を生み出す本発明で議論される装置の一部を示す図。図３は、概略的に示した議論される本発明に係る方法と関連するフローチャート。図４は、概略的に示した議論される本発明の方法と関連する実施形態に係る別のフローチャート。図５は、概略的に示した議論される本発明の方法と関連する実施形態に係る別のフローチャート。

発明の詳細な説明

図１では、（１）は内燃エンジン全体を示す。内燃エンジン（１）は、１つ以上のシリンダー（２）と、それぞれのシリンダーの上に配置される装置（４）と、を備える。装置（４）は、スパークプラグによってシリンダー内部での燃焼の実現に必要なスパークを引き起こすことに加え、議論される方法を実施するのに不可欠なイオン化電流を生み出す。図は、制御ユニット（３）も示している。この方法を作動するための装置（図示しない）が、前記制御ユニット内に配置されている。

図２は、シリンダーの上に配置され、エンジン内部で燃焼を実現するために必要なスパークを引き起こすことに加え、議論される方法の実施に不可欠なイオン化電流を生み出す本発明で議論される装置の一部を示す。装置のこの部分は、コイル（５）及びスパークプラグ（６）から構成されている。これら２つの構成要素（５）及び（６）は、偏波（polarisation）回路（７）及び同期捕捉（acquisition）回路（８）によって相互に接続されている。

図３は、本発明で議論される方法を概略的に示すフローチャートである。この方法はさまざまな段階に展開（develops）される。第１の段階（３０１）では、前記エンジン（１）のそれぞれのシリンダー（２）でのイオン化電流信号の測定が行われる。この測定は、スパークプラグ（６）内で発生するスパークの終わりから、次に起こる１つ以上のシリンダー内部の混合物の燃焼を引き起こすイオン化現象の終わりまで、行われる。本発明では、この測定されたイオン化電流をＩＣと呼んでいる。

この方法は、５μｓから５０μｓまでの長さで変化するウィンドウの範囲内の既定時間間隔で前記イオン化電流ＩＣ信号のサンプルを選択することに関する、次の段階（３０２）に継続される。本発明では、このサンプリングはＳと称する。

方法の次の段階（３０３）は、前の段階（３０２）の間に選択された信号サンプルの記録に関する。

方法の次の段階（３０４）では、前の段階（３０２）で選択されたそれぞれのサンプルＳの派生値（derivative）が計算される。本発明では、この値はＳ^１と称する。

方法は、それぞれのサンプル信号Ｓが、前の段階（３０４）の間に計算された対応する値Ｓ^１に関連付けられる（associated with）、段階（３０５）に継続される。

方法は、値Ｓ^１をスパークプラグ（６）で発生するスパークの終わりから始まりイオン化現象の終わりで終結するまで経過時間順に整列する、段階（３０６）に継続される。本発明では、経過時間順に配列される値Ｓ^１は、Ｓ^１Ｏと称する。

方法の次の段階（３０７）では、前の値Ｓ^１Ｏ及び次の値Ｓ^１Ｏでそれぞれの値Ｓ^１Ｏの比較を想定している（envisages）。

方法は、本質的にゼロと等しいと示されるとともに、正の値の値Ｓ^１Ｏによって先行され、負の値の値Ｓ^１Ｏによって後続される値Ｓ^１Ｏに対応するサンプル信号Ｓの記録を行う、段階（３０８）に継続される。本発明では、本段階（３０８）で記録されるそれぞれの信号は、Ｐと称する。

方法の次の段階（３０９）は、それぞれの値Ｐが記録される間の時間のそれぞれの長さの測定に関連し、スパークプラグ（６）内で起こるスパークの終わりから始まる。本発明では、測定される時間のそれぞれの長さは、ＴＰと称する。

方法は、段階３１０で終結する。前記段階では、時間ＴＰの長さが記録される。

図４は、本発明の第２の実施形態を示す。図４は、前記イオン化電流の化学段階の最大ピーク値を確認する（identity）ための本発明の議論事項の方法を示すフローチャートである。この方法は様々な段階に展開される。

第１の段階（４０１）では、前記エンジン（１）のそれぞれのシリンダー（２）内で、イオン化電流信号の測定が行われる。この測定は、スパークプラグ（６）内で起こるスパークの終わりから、１５０μｓから２ｍｓまでの経過する時間間隔で行われる。本発明では、測定されるこのイオン化電流は、λＩＣと称する。

この方法は、５μｓから５０μｓまでの長さで変化するウィンドウの範囲内の既定時間間隔で前記イオン化電流λＩＣ信号のサンプルの選択を行う、次の段階（４０２）に継続される。

方法の次の段階（４０３）は、前の段階（４０２）の間に選択された信号サンプルの記録に関する。

方法の次の段階（４０４）では、前の段階（４０２）で選択されたそれぞれのサンプルλＳの派生値（derivative）が計算される。本発明では、この値はλＳ^１と称する。

方法は、それぞれのサンプル信号λＳが、前の段階（４０４）の間に計算された対応する値λＳ^１に関連付けられる、段階（４０５）に継続される。

方法は、値λＳ^１を、スパークプラグ（６）で発生するスパークの終わりから１５０μｓから２ｍｓまでの経過する時間間隔の範囲内で経過時間順に整列する、段階（４０６）に継続される。本発明では、経過時間順に配列される値λＳ^１は、λＳ^１Ｏと称する。

方法の次の段階（４０７）では、前の値λＳ^１Ｏ及び次の値λＳ^１Ｏでそれぞれの値λＳ^１Ｏの比較を想定している。

方法は、本質的にゼロと等しいと示されるとともに、正の値の値λＳ^１Ｏによって先行され、負の値の値λＳ^１Ｏによって後続される値λＳ^１Ｏに対応するサンプル信号λＳの記録を行う、段階（４０８）に継続される。本発明では、本段階（４０８）で記録されるそれぞれの信号は、λＰと称する。

方法の次の段階（４０９）は、それぞれの値λＰが記録される間の時間のそれぞれの長さの測定に関連し、スパークプラグ（６）内で起こるスパークの終わりから始まる。本発明では、測定される時間のそれぞれの長さは、λＴＰと称する。

方法は、段階４１０で終結する。この段階では、時間λＴＰの長さが記録される。

図５は、本発明のさらなる実施形態を示す。図５は、前記イオン化電流の熱段階の最大ピーク値を確認するための本発明で議論される方法を示すフローチャートである。この方法は様々な段階に展開される。

第１の段階（５０１）では、前記エンジン（１）のそれぞれのシリンダー（２）内で、イオン化電流信号の測定が行われる。この測定は、スパークプラグ（６）内で起こるスパークの終わりから、２ｍｓから５ｍｓまでの経過する時間間隔で行われる。本発明では、測定されるこのイオン化電流は、δＩＣと称する。

この方法は、５μｓから５０μｓまでの長さで変化するウィンドウの範囲内の既定時間間隔で前記イオン化電流δＩＣ信号のサンプルの選択を行う、次の段階（５０２）に継続される。

方法の次の段階（５０３）は、前の段階（５０２）の間に選択された信号サンプルの記録に関する。

方法の次の段階（５０４）では、前の段階（５０２）で選択されたそれぞれのサンプルδＳの派生値（derivative）が計算される。本発明では、この値はδＳ^１と称する。

方法は、それぞれのサンプル信号δＳが、前の段階（５０４）の間に計算された対応する値δＳ^１に関連付けられる、段階（５０５）に継続される。

方法は、値δＳ^１を、スパークプラグ（６）で発生するスパークの終わりから２ｍｓから５ｍｓまでの経過する時間間隔の範囲内で経過時間順に整列する、段階（５０６）に継続される。本発明では、経過時間順に配列される値δＳ^１は、λＳ^１Ｏと称する。

方法の次の段階（５０７）では、前の値δＳ^１Ｏ及び次の値δＳ^１Ｏでそれぞれの値δＳ^１Ｏの比較を想定している。

方法は、本質的にゼロと等しいと示されるとともに、正の値の値δＳ^１Ｏによって先行され、負の値の値δＳ^１Ｏによって後続される値δＳ^１Ｏに対応するサンプル信号δＳの記録を行う、段階（５０８）に継続される。本発明では、本段階（５０８）で記録されるそれぞれの信号は、δＰと称する。

方法の次の段階（５０９）は、それぞれの値δＰが記録される間の時間の長さの測定を伴い、スパークプラグ（６）内で起こるスパークの終わりから始まる。本発明では、測定される時間のそれぞれの長さは、δＴＰと称する。

方法は、段階５１０で終結する。この段階では、時間δＴＰの長さが記録される。

上記記述及び開示される図表は、本発明の実施形態を説明するものであって、続くクレームの保護範囲内における非制限的な実施例である。

Claims

１つ以上のシリンダー（２）を備え、
制御ユニット（３）と、
それぞれの前記シリンダーの上に配置され、コイル（５）と、スパークプラグ（６）と、偏波回路（７）と、同期捕捉回路（８）と、を備えるイオン化電流（ＩＣ）を発生させるための装置と、
を有する内燃エンジン（１）の、それぞれの前記シリンダー内部での燃焼の間に放出される前記イオン化電流の様々な段階を確認するための方法であって、
前記エンジン（１）のそれぞれの前記シリンダー（２）内で、前記スパークプラグ（６）内で発生するスパークの終わりからイオン化現象の終わりまで、イオン化電流信号（ＩＣ）を測定する段階（３０１）と、
５μｓから５０μｓまで変化するウィンドウの範囲内の既定時間間隔で前記イオン化電流ＩＣ信号のサンプル（Ｓ）を選択する段階（３０２）と、
前記信号サンプルＳを記録する段階（３０３）と、
それぞれの前記サンプルＳの派生値（Ｓ^１）を計算する段階（３０４）と、
それぞれの前記サンプル信号Ｓを対応する値Ｓ^１に関連付ける段階（３０５）と、
前記値Ｓ^１を、前記スパークプラグ（６）で発生するスパークの終わりから始まりイオン化現象の終わりで終結するまで経過時間順に整列する（Ｓ^１Ｏ）段階（３０６）と、
前の値Ｓ^１Ｏ及び次の値Ｓ^１Ｏでそれぞれの値Ｓ^１Ｏの比較する段階（３０７）と、
本質的にゼロと等しいと示されるとともに、正の値の値Ｓ^１Ｏによって先行され、負の値の値Ｓ^１Ｏによって後続される値Ｓ^１Ｏに対応するそれぞれのサンプル信号Ｓ（Ｐ）を記録する段階（３０８）と、
前記スパークプラグ（６）内で起こるスパークの終わりと前記値Ｐが記録される瞬間との間に経過する時間（ＴＰ）のそれぞれの長さを測定する段階（３０９）と、
時間ＴＰの長さを記録する段階（３１０）と、
を備えることを特徴とする方法。
１つ以上のシリンダー（２）を備え、
制御ユニット（３）と、
それぞれの前記シリンダーの上に配置され、コイル（５）と、スパークプラグ（６）と、偏波回路（７）と、同期捕捉回路（８）と、を備えるイオン化電流（ＩＣ）を発生させるための装置と、
を有する内燃エンジン（１）の、それぞれの前記シリンダー内部での燃焼の間に放出される前記イオン化電流の化学段階の最大ピークを確認するための方法であって、
前記エンジン（１）のそれぞれの前記シリンダー（２）内で、前記スパークプラグ（６）内で発生するスパークの終わりから１５０μｓから２ｍｓまでの時間間隔で、イオン化電流信号（λＩＣ）を測定する段階（４０１）と、
５μｓから５０μｓまでの範囲の既定時間間隔で前記イオン化電流λＩＣ信号のサンプル（λＳ）を選択する段階（４０２）と、
前記信号サンプルλＳを記録する段階（４０３）と、
それぞれの前記サンプルλＳの派生値（λＳ^１）を計算する段階（４０４）と、
それぞれの前記サンプル信号λＳを対応する値λＳ^１に関連付ける段階（４０５）と、
前記値λＳ^１を、前記スパークプラグ（６）で発生するスパークの終わりから１５０μｓから２ｍｓまでの範囲の時間間隔で経過時間順に整列する（λＳ^１Ｏ）段階（４０６）と、
前の値λＳ^１Ｏ及び次の値λＳ^１Ｏでそれぞれの値λＳ^１Ｏの比較する段階（４０７）と、
本質的にゼロと等しいと示されるとともに、正の値の値λＳ^１Ｏによって先行され、負の値の値λＳ^１Ｏによって後続される値λＳ^１Ｏに対応するそれぞれのサンプル信号λＳ（λＰ）を記録する段階（４０８）と、
前記スパークプラグ（６）内で起こるスパークの終わりと前記値λＰが記録される瞬間との間に経過する時間（λＴＰ）のそれぞれの長さを測定する段階（４０９）と、
時間λＴＰの長さを記録する段階（４１０）と、
を備えることを特徴とする方法。
１つ以上のシリンダー（２）を備え、
制御ユニット（３）と、
それぞれの前記シリンダーの上に配置され、コイル（５）と、スパークプラグ（６）と、偏波回路（７）と、同期捕捉回路（８）と、を備えるイオン化電流（ＩＣ）を発生させるための装置と、
を有する内燃エンジン（１）の、それぞれの前記シリンダー内部での燃焼の間に放出される前記イオン化電流の熱段階の最大ピークを確認するための方法であって、
前記エンジン（１）のそれぞれの前記シリンダー（２）内で、前記スパークプラグ（６）内で発生するスパークの終わりから２ｍｓから５ｍｓまでの時間間隔で、イオン化電流信号（δＩＣ）を測定する段階（５０１）と、
５μｓから５０μｓまでの範囲の既定時間間隔で前記イオン化電流δＩＣ信号のサンプル（δＳ）を選択する段階（５０２）と、
前記信号サンプルδＳを記録する段階（５０３）と、
それぞれの前記サンプルδＳの派生値（δＳ^１）を計算する段階（５０４）と、
それぞれの前記サンプル信号δＳを対応する値δＳ^１に関連付ける段階（５０５）と、
前記値δＳ^１を、前記スパークプラグ（６）で発生するスパークの終わりから２ｍｓから５ｍｓまでの範囲の時間間隔で経過時間順に整列する（λＳ^１Ｏ）段階（５０６）と、
前の値δＳ^１Ｏ及び次の値δＳ^１Ｏでそれぞれの値δＳ^１Ｏの比較する段階（５０７）と、
本質的にゼロと等しいと示されるとともに、正の値の値δＳ^１Ｏによって先行され、負の値の値δＳ^１Ｏによって後続される値δＳ^１Ｏに対応するそれぞれのサンプル信号δＳ（δＰ）を記録する段階（５０８）と、
前記スパークプラグ（６）内で起こるスパークの終わりと前記値δＰが記録される瞬間との間に経過する時間（δＴＰ）のそれぞれの長さを測定する段階（５０９）と、
時間δＴＰの長さを記録する段階（５１０）と、
を備えることを特徴とする方法。
請求項１乃至請求項３の少なくともいずれかに係る方法を実施することができることを特徴とする電子装置。