JP2796023B2 - 燃焼制御装置 - Google Patents
燃焼制御装置Info
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- JP2796023B2 JP2796023B2 JP4322046A JP32204692A JP2796023B2 JP 2796023 B2 JP2796023 B2 JP 2796023B2 JP 4322046 A JP4322046 A JP 4322046A JP 32204692 A JP32204692 A JP 32204692A JP 2796023 B2 JP2796023 B2 JP 2796023B2
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- Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、自動車用エンジンな
どの内燃機関における燃料燃焼をフィードバック制御す
るための燃焼制御装置に関するものである。
どの内燃機関における燃料燃焼をフィードバック制御す
るための燃焼制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関における燃料燃焼をフィードバ
ック制御するための燃焼制御装置には、空燃比を検出す
るセンサとして、ジルコニア酸素センサが広く使われて
いる。しかし、このセンサは、応答時間が長いために、
過渡運転状態における制御性に問題があった。そこで、
燃焼ガスから発せられる光から空燃比を判断し、燃焼を
フィードバック制御する光学式の燃焼制御装置が提案さ
れている。
ック制御するための燃焼制御装置には、空燃比を検出す
るセンサとして、ジルコニア酸素センサが広く使われて
いる。しかし、このセンサは、応答時間が長いために、
過渡運転状態における制御性に問題があった。そこで、
燃焼ガスから発せられる光から空燃比を判断し、燃焼を
フィードバック制御する光学式の燃焼制御装置が提案さ
れている。
【０００３】図３は、特開昭５７−186040号公報に記載
された従来の光学式の燃焼制御装置の光検出部を示す断
面図である。図において、３は点火プラグ、４は点火プ
ラグ３の先端部に設けられた外部電極、５は外部電極４
に対向して設けられた点火プラグ３の中心電極、１０は
点火プラグ３内に設けられた光導入口、２１ａは点火プ
ラグ３内の、光導入口１０の後方に設置された赤色光用
の感光ダイオード、２１ｂは同じく光導入口１０の後方
に設置された青色光用の感光ダイオードである。
された従来の光学式の燃焼制御装置の光検出部を示す断
面図である。図において、３は点火プラグ、４は点火プ
ラグ３の先端部に設けられた外部電極、５は外部電極４
に対向して設けられた点火プラグ３の中心電極、１０は
点火プラグ３内に設けられた光導入口、２１ａは点火プ
ラグ３内の、光導入口１０の後方に設置された赤色光用
の感光ダイオード、２１ｂは同じく光導入口１０の後方
に設置された青色光用の感光ダイオードである。
【０００４】次に、上述した従来の燃焼制御装置の動作
について説明する。内燃機関の膨張行程において、燃焼
室内では、燃料が燃焼するにつれて発光し、その光は、
中心電極５の周囲の空間を通って光導入口１０に導か
れ、赤色光用の感光ダイオード２１ａと青色光用の感光
ダイオード２１ｂに至る。この発光時に、混合気の空燃
比が理論空燃比より濃い場合には火炎の色が赤色より
に、薄い場合には青色よりになる。従って、燃焼時の、
赤色光用の感光ダイオード２１ａと青色光用の感光ダイ
オード２１ｂの出力を比較することにより、空燃比が理
論空燃比から濃い方向にずれているのか薄い方向にずれ
ているのかを判断することができる。この判断をもとに
燃料の噴射量をフィードバック制御すれば、自動車の過
渡運転時においても応答性よく空燃比を最適値に制御す
ることができる。
について説明する。内燃機関の膨張行程において、燃焼
室内では、燃料が燃焼するにつれて発光し、その光は、
中心電極５の周囲の空間を通って光導入口１０に導か
れ、赤色光用の感光ダイオード２１ａと青色光用の感光
ダイオード２１ｂに至る。この発光時に、混合気の空燃
比が理論空燃比より濃い場合には火炎の色が赤色より
に、薄い場合には青色よりになる。従って、燃焼時の、
赤色光用の感光ダイオード２１ａと青色光用の感光ダイ
オード２１ｂの出力を比較することにより、空燃比が理
論空燃比から濃い方向にずれているのか薄い方向にずれ
ているのかを判断することができる。この判断をもとに
燃料の噴射量をフィードバック制御すれば、自動車の過
渡運転時においても応答性よく空燃比を最適値に制御す
ることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来の光学式の燃焼制
御装置は以上のように構成されているので、空燃比制御
のみに対しては有効であったが、排気ガス規制の強化に
ともない、ＥＧＲ制御や、点火時期制御、２次エアー制
御などのきめ細かな制御が要求されるようになると、２
つの感光ダイオードの出力のみからでは情報量が少なす
ぎ、適切な制御ができないという問題点があった。この
ため、排気ガス中の酸素、窒素酸化物、一酸化炭素、炭
化水素等の各成分毎の濃度を検出する手段が望まれてい
た。
御装置は以上のように構成されているので、空燃比制御
のみに対しては有効であったが、排気ガス規制の強化に
ともない、ＥＧＲ制御や、点火時期制御、２次エアー制
御などのきめ細かな制御が要求されるようになると、２
つの感光ダイオードの出力のみからでは情報量が少なす
ぎ、適切な制御ができないという問題点があった。この
ため、排気ガス中の酸素、窒素酸化物、一酸化炭素、炭
化水素等の各成分毎の濃度を検出する手段が望まれてい
た。
【０００６】また、従来の他の光学式の燃焼制御装置で
は、燃料の燃焼によって発生する光を分光光度計に導い
てスペクトル分析を行い、成分毎の濃度を求める方式も
検討されているが、スペクトル分析を行うためには光を
一度細いスリットで絞り、プリズム、または回折格子で
分散したのちの特定のスペクトルの光のみを検知する必
要があるため、分光光度計には非常に強い光を導いてや
る必要がある。このため、光を集光するためのレンズ、
反射鏡等の光学装置が大型になりやすく、実用には至っ
てない。
は、燃料の燃焼によって発生する光を分光光度計に導い
てスペクトル分析を行い、成分毎の濃度を求める方式も
検討されているが、スペクトル分析を行うためには光を
一度細いスリットで絞り、プリズム、または回折格子で
分散したのちの特定のスペクトルの光のみを検知する必
要があるため、分光光度計には非常に強い光を導いてや
る必要がある。このため、光を集光するためのレンズ、
反射鏡等の光学装置が大型になりやすく、実用には至っ
てない。
【０００７】この発明は、上記の問題点を解決するため
になされたもので、簡単な装置により燃焼ガス、または
排気ガス中の複数の成分の濃度を検出し、きめ細かな燃
焼制御をすることが可能な燃焼制御装置を得ることを目
的としている。
になされたもので、簡単な装置により燃焼ガス、または
排気ガス中の複数の成分の濃度を検出し、きめ細かな燃
焼制御をすることが可能な燃焼制御装置を得ることを目
的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
る燃焼制御装置は、内燃機関の点火プラグの中心電極を
貫通し、上記点火プラグの外部電極と上記中心電極の間
のギャップ部に光導入口を有し、この光導入口からの、
上記点火プラグの着火時に発生したスパーク光を導く光
ファイバと、この光ファイバに接続された分光光度計
と、この分光光度計の出力から気体の組成を分析し、上
記内燃機関における燃料燃焼をフィードバック制御する
制御回路と、上記点火プラグに高電圧を供給する点火回
路とを備え、通常の点火タイミング以外の、膨張行程中
や排気行程中にも上記点火回路により上記点火プラグに
スパークを発生させて気体の組成を分析し、上記内燃機
関における燃料燃焼をフィードバック制御するようにし
たものである。
る燃焼制御装置は、内燃機関の点火プラグの中心電極を
貫通し、上記点火プラグの外部電極と上記中心電極の間
のギャップ部に光導入口を有し、この光導入口からの、
上記点火プラグの着火時に発生したスパーク光を導く光
ファイバと、この光ファイバに接続された分光光度計
と、この分光光度計の出力から気体の組成を分析し、上
記内燃機関における燃料燃焼をフィードバック制御する
制御回路と、上記点火プラグに高電圧を供給する点火回
路とを備え、通常の点火タイミング以外の、膨張行程中
や排気行程中にも上記点火回路により上記点火プラグに
スパークを発生させて気体の組成を分析し、上記内燃機
関における燃料燃焼をフィードバック制御するようにし
たものである。
【００１０】
【作用】この発明の請求項１における燃焼制御装置は、
内燃機関の点火プラグのスパーク光を、スパークの中心
から採光するようにしたので簡単な装置で分光光度計に
強力な光を導くことができる。
内燃機関の点火プラグのスパーク光を、スパークの中心
から採光するようにしたので簡単な装置で分光光度計に
強力な光を導くことができる。
【００１１】また、スパークは、通常の着火タイミング
以外に例えば排気行程中や、膨張行程中に発生させるこ
ともできるため、それらの行程中における各ガス成分の
濃度を知ることができ、よりきめ細かい燃焼制御を行う
ことができる。
以外に例えば排気行程中や、膨張行程中に発生させるこ
ともできるため、それらの行程中における各ガス成分の
濃度を知ることができ、よりきめ細かい燃焼制御を行う
ことができる。
【００１２】
【実施例】実施例１． 以下、この発明の一実施例による燃焼制御装置を図につ
いて説明する。図１において、１は内燃機関（図示しな
い）の燃焼室、２は燃焼室１を形成するシリンダのシリ
ンダヘッド、３はシリンダヘッド２に取り付けられた点
火プラグ、４は点火プラグ３の外部電極、５は点火プラ
グ３の中心電極、６は点火プラグ３に高電圧を供給する
点火回路、７は点火回路６と点火プラグ３を結ぶハイテ
ンションコード、８はハイテンションコード７の先端に
取り付けられた点火プラグ３のソケット、９は点火プラ
グ３の中心電極５の中心軸上を貫通し、外部電極４と中
心電極５の間のギャップ部に光導入口１０を有する光フ
ァイバ、１１は分光光度計、１２はその一端が後述する
光コネクタによって光ファイバ９に接続されるととも
に、他端が分光光度計光１１に接続され、光ファイバ９
によって導かれたスパーク光を分光光度計１１に導く光
ファイバ、１３はソケット８に設けられて光ファイバ９
と光ファイバ１２を接続するための光コネクタ、１４は
分光光度計１１の出力が入力され、内燃機関の燃料燃焼
を制御する制御回路である。尚、この実施例１では、ス
パーク光を分光光度計１１に導くための光ファイバを光
ファイバ９と光ファイバ１２の２本の光ファイバで構成
したが、これらを１本の光ファイバで構成しても良い。
いて説明する。図１において、１は内燃機関（図示しな
い）の燃焼室、２は燃焼室１を形成するシリンダのシリ
ンダヘッド、３はシリンダヘッド２に取り付けられた点
火プラグ、４は点火プラグ３の外部電極、５は点火プラ
グ３の中心電極、６は点火プラグ３に高電圧を供給する
点火回路、７は点火回路６と点火プラグ３を結ぶハイテ
ンションコード、８はハイテンションコード７の先端に
取り付けられた点火プラグ３のソケット、９は点火プラ
グ３の中心電極５の中心軸上を貫通し、外部電極４と中
心電極５の間のギャップ部に光導入口１０を有する光フ
ァイバ、１１は分光光度計、１２はその一端が後述する
光コネクタによって光ファイバ９に接続されるととも
に、他端が分光光度計光１１に接続され、光ファイバ９
によって導かれたスパーク光を分光光度計１１に導く光
ファイバ、１３はソケット８に設けられて光ファイバ９
と光ファイバ１２を接続するための光コネクタ、１４は
分光光度計１１の出力が入力され、内燃機関の燃料燃焼
を制御する制御回路である。尚、この実施例１では、ス
パーク光を分光光度計１１に導くための光ファイバを光
ファイバ９と光ファイバ１２の２本の光ファイバで構成
したが、これらを１本の光ファイバで構成しても良い。
【００１３】以下に実施例１の動作を説明する。内燃機
関では、圧縮行程の終了する少し以前に点火回路６から
ハイテンションコード７を通して点火プラグ３に高電圧
が送られ、点火プラグ３の外部電極４と中心電極５の間
のギャップ部に発生するスパークにより燃焼室１内の混
合気に着火される。このとき発生するスパーク光は光導
入口１０、光ファイバ９、１２を経由して分光光度計１
１に導かれる。分光光度計１１の出力は、スパーク発生
のタイミングに合わせて制御回路１４に読み込まれる。
スパーク光はスパーク発生時の気体の組成に特有なスペ
クトル分布を持っているため、制御回路１４ではこのス
ペクトルから得られる気体の組成をもとに燃焼状態を分
析し、内燃機関における燃料燃焼をフィードバック制御
することができる。
関では、圧縮行程の終了する少し以前に点火回路６から
ハイテンションコード７を通して点火プラグ３に高電圧
が送られ、点火プラグ３の外部電極４と中心電極５の間
のギャップ部に発生するスパークにより燃焼室１内の混
合気に着火される。このとき発生するスパーク光は光導
入口１０、光ファイバ９、１２を経由して分光光度計１
１に導かれる。分光光度計１１の出力は、スパーク発生
のタイミングに合わせて制御回路１４に読み込まれる。
スパーク光はスパーク発生時の気体の組成に特有なスペ
クトル分布を持っているため、制御回路１４ではこのス
ペクトルから得られる気体の組成をもとに燃焼状態を分
析し、内燃機関における燃料燃焼をフィードバック制御
することができる。
【００１４】なお、以上の説明では通常の点火タイミン
グにおけるスパーク光を用いたが、通常のタイミング以
外に、膨張行程中や排気行程中にもスパークを発生させ
て気体の組成を分析してもよく、各行程中の気体の組成
を知ることができる。特に４サイクルエンジン等の内燃
機関では一部には点火装置の構成を簡単にするために、
排気行程中の、通常の点火タイミングから３６０゜ずれ
た、混合気の着火には不要の時点にもスパークを発生す
るものがあるように、排気行程中にスパークを発生させ
ることは容易である。排気行程中の酸素、窒素酸化物、
一酸化炭素、炭化水素等の各成分毎の濃度を知ること
は、排ガス制御上特に重要であり、この情報をもとに燃
料の噴射量、噴射タイミング、点火タイミング、ＥＧ
Ｒ、２次エアー等のフィードバック制御を行えば、より
クリーンな排気ガスを実現できる。
グにおけるスパーク光を用いたが、通常のタイミング以
外に、膨張行程中や排気行程中にもスパークを発生させ
て気体の組成を分析してもよく、各行程中の気体の組成
を知ることができる。特に４サイクルエンジン等の内燃
機関では一部には点火装置の構成を簡単にするために、
排気行程中の、通常の点火タイミングから３６０゜ずれ
た、混合気の着火には不要の時点にもスパークを発生す
るものがあるように、排気行程中にスパークを発生させ
ることは容易である。排気行程中の酸素、窒素酸化物、
一酸化炭素、炭化水素等の各成分毎の濃度を知ること
は、排ガス制御上特に重要であり、この情報をもとに燃
料の噴射量、噴射タイミング、点火タイミング、ＥＧ
Ｒ、２次エアー等のフィードバック制御を行えば、より
クリーンな排気ガスを実現できる。
【００１５】実施例２． また、上記実施例１では光ファイバ９の端部をそのまま
光導入口１０としたが、図２に示すように、光導入口１
０に集光レンズ２０を備えても良い。集光レンズ２０を
設けることにより、分光光度計１１にはより強い光を導
くことができるほか、光導入口１０の表面積が広がるの
で汚れに強くなる。
光導入口１０としたが、図２に示すように、光導入口１
０に集光レンズ２０を備えても良い。集光レンズ２０を
設けることにより、分光光度計１１にはより強い光を導
くことができるほか、光導入口１０の表面積が広がるの
で汚れに強くなる。
【００１６】
【発明の効果】以上のように、この発明の請求項１に係
る燃焼制御装置は、内燃機関の点火プラグの中心電極を
貫通し、上記点火プラグの外部電極と上記中心電極の間
のギャップ部に光導入口を有し、この光導入口からの、
上記点火プラグの着火時に発生したスパーク光を導く光
ファイバと、この光ファイバに接続された分光光度計
と、この分光光度計の出力から気体の組成を分析し、上
記内燃機関における燃料燃焼をフィードバック制御する
制御回路とを備えたので簡単な装置で分光光度計に強力
な光を導くことができるという効果を奏する。
る燃焼制御装置は、内燃機関の点火プラグの中心電極を
貫通し、上記点火プラグの外部電極と上記中心電極の間
のギャップ部に光導入口を有し、この光導入口からの、
上記点火プラグの着火時に発生したスパーク光を導く光
ファイバと、この光ファイバに接続された分光光度計
と、この分光光度計の出力から気体の組成を分析し、上
記内燃機関における燃料燃焼をフィードバック制御する
制御回路とを備えたので簡単な装置で分光光度計に強力
な光を導くことができるという効果を奏する。
【００１７】また、通常の点火タイミング以外の、膨張
行程中や排気行程中にも上記点火回路により上記点火プ
ラグにスパークを発生させて気体の組成を分析し、上記
内燃機関における燃料燃焼をフィードバック制御するよ
うにしたので、スパークは、通常の着火タイミング以外
に例えば排気行程中や、膨張行程中に発生させせること
もできるため、それらの行程中における各ガス成分の濃
度を知ることができ、よりきめ細かい燃焼制御を行うこ
とができるという効果を奏する。
行程中や排気行程中にも上記点火回路により上記点火プ
ラグにスパークを発生させて気体の組成を分析し、上記
内燃機関における燃料燃焼をフィードバック制御するよ
うにしたので、スパークは、通常の着火タイミング以外
に例えば排気行程中や、膨張行程中に発生させせること
もできるため、それらの行程中における各ガス成分の濃
度を知ることができ、よりきめ細かい燃焼制御を行うこ
とができるという効果を奏する。
【図１】この発明の実施例１を示す一部断面図である。
【図２】この発明の実施例２を示す断面図である。
【図３】従来の光学式の燃焼制御装置の光検出部を示す
断面図である。
断面図である。
３ 点火プラグ、４ 外部電極、５ 中心電極、９ 光
ファイバ、１０ 光導入口、１１ 分光光度計、１２
光ファイバ、１４ 制御回路。
ファイバ、１０ 光導入口、１１ 分光光度計、１２
光ファイバ、１４ 制御回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｔ 13/40 Ｆ０２Ｐ 17/00 Ｈ
Claims (1)
- 【請求項１】 内燃機関の点火プラグの中心電極を貫通
し、上記点火プラグの外部電極と上記中心電極の間のギ
ャップ部に光導入口を有し、この光導入口からの、上記
点火プラグの着火時に発生したスパーク光を導く光ファ
イバと、 この光ファイバに接続された分光光度計と、 この分光光度計の出力から気体の組成を分析し、上記内
燃機関における燃料燃焼をフィードバック制御する制御
回路と、上記点火プラグに高電圧を供給する点火回路と、 を備え、 通常の点火タイミング以外の、膨張行程中や排気行程中
にも上記点火回路により上記点火プラグにスパークを発
生させて気体の組成を分析し、上記内燃機関における燃
料燃焼をフィードバック制御する ことを特徴とする燃焼
制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4322046A JP2796023B2 (ja) | 1992-12-01 | 1992-12-01 | 燃焼制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4322046A JP2796023B2 (ja) | 1992-12-01 | 1992-12-01 | 燃焼制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06167240A JPH06167240A (ja) | 1994-06-14 |
| JP2796023B2 true JP2796023B2 (ja) | 1998-09-10 |
Family
ID=18139321
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4322046A Expired - Fee Related JP2796023B2 (ja) | 1992-12-01 | 1992-12-01 | 燃焼制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2796023B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7696679B2 (en) * | 2004-10-06 | 2010-04-13 | Kistler Holding, Ag | Spark plug with optical sensor |
| JP5150824B2 (ja) * | 2008-09-22 | 2013-02-27 | イマジニアリング株式会社 | 燃料濃度計測装置及び燃料濃度計測方法、並びに、そのための較正曲線の準備方法 |
| US9627858B2 (en) | 2009-09-30 | 2017-04-18 | Imagineering, Inc. | Observation plug and spark observation system |
| JP5837459B2 (ja) * | 2012-06-20 | 2015-12-24 | 株式会社日本自動車部品総合研究所 | 内燃機関の筒内検出装置 |
| KR101428717B1 (ko) * | 2013-04-30 | 2014-08-08 | 쌍용자동차 주식회사 | 산소 센서를 구비한 점화 플러그 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01247740A (ja) * | 1988-03-28 | 1989-10-03 | Hitachi Ltd | 局所空燃比検出装置 |
-
1992
- 1992-12-01 JP JP4322046A patent/JP2796023B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06167240A (ja) | 1994-06-14 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |