JPH02138833A - Fire position detector within engine combustion chamber - Google Patents

Fire position detector within engine combustion chamber

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JPH02138833A
JPH02138833A JP29343688A JP29343688A JPH02138833A JP H02138833 A JPH02138833 A JP H02138833A JP 29343688 A JP29343688 A JP 29343688A JP 29343688 A JP29343688 A JP 29343688A JP H02138833 A JPH02138833 A JP H02138833A
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combustion chamber
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fire
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哲朗 石田
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Abstract

PURPOSE:To achieve a highly precise engine control by arranging a convex lens on a wall part that it can forms an image of a fire caused within a combustion chamber at a proper position other than the combustion chamber corresponding to a position where the fire exists on a wall part to detect the position at which the fire exists within the combustion chamber with the lens. CONSTITUTION:When a fire occurs within a combustion chamber 8, an image of the fire is formed at a proper position on a semi-transparent rod 3 outside the combustion chamber 8 according to a distance between a convex lens 2 and a position where the fire exists within the combustion chamber 8 and a focal length of the convex lens 2 and the image of the fire caused within the combustion chamber 8 is taken out of the combustion chamber. Then, positions P'0-P'7 of the image of the fire formed outside the combustion chamber 8 correspond to positions P0-P7 where the fire exists actually within the combustion chamber 8. As the rod 3 is so arranged to generate scattered light at the position where an image of the fire is formed when it is done, the scattered light therefrom is detected with a photo diode 13 of a highly directive one-dimensional photodiode array 4 and a high level of a light reception signal S3 is outputted to a measuring device 5. This enables detection of a fire existing at the position P3 within the combustion chamber 8.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、自動車等のエンジンの燃焼室内で発生する火
炎の位置を検知するための装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a device for detecting the position of flame generated within the combustion chamber of an engine such as an automobile.

[従来の技術] 従来、自動車等のエンジンの燃焼室内で発生する燃焼光
(火炎)を検知する装置としては、第12図に示すよう
なものがある。この装置では、指向性のない広角の球面
レンズ100が燃焼室内の壁面上に設けられ、この球面
レンズ100後方に光の有無を検知するフォトダイオー
ド101が配置されており、フォトダイオード101か
らの受光信号が、計測器102により表示出力されるよ
うになっている。
[Prior Art] Conventionally, there is a device shown in FIG. 12 that detects combustion light (flame) generated within the combustion chamber of an engine such as an automobile. In this device, a wide-angle spherical lens 100 with no directivity is provided on the wall surface of a combustion chamber, and a photodiode 101 for detecting the presence or absence of light is placed behind this spherical lens 100. The signal is displayed and output by the measuring instrument 102.

このような装置が光を感知する領域は第12図に斜線で
示すような範囲であり、この領域内で燃焼光が発生する
と、その燃焼光の存在が、球面レンズ100を通してフ
ォトダイオード101により検知される。
The area where such a device detects light is the area shown by diagonal lines in FIG. be done.

そして、従来、上述のような燃焼光検知装置により得ら
れた計測結果に基づきエンジンの最適点火時期、最適燃
料量等を得る燃焼光処理装置(特開昭62−21427
2号公報)や、上述のような燃焼光検知装置により燃焼
室内の燃焼光の発光期間を計測して燃焼の速度を予想し
吸気加熱制御の判断基準とする装置(実開昭62〜15
4264号公報)などが提案されている。
Conventionally, a combustion light processing device (Japanese Patent Laid-Open No. 62-21427
No. 2 Publication), as well as a device that measures the emission period of combustion light in the combustion chamber using a combustion light detection device as described above, predicts the combustion speed, and uses it as a criterion for intake air heating control (Utility Model No. 62-15
No. 4264) and the like have been proposed.

[発明が解決しようとする課題] ところで、」二連した従来の燃焼光検知装置では、燃焼
室内において発光を生じたか否かの検知は行なえるが、
その発光の位置、つまり燃焼光の元である火炎の位置を
検知することは不可能である。
[Problems to be Solved by the Invention] By the way, with conventional dual combustion light detection devices, it is possible to detect whether or not light is emitted within the combustion chamber;
It is impossible to detect the location of the light emission, that is, the location of the flame that is the source of the combustion light.

エンジンの燃焼室内においては、通常、点火プラグ付近
にて着火して生じた火炎体は、その着火点から燃焼室壁
面に向かって伝播している。このような火炎伝播の状態
、つまり火炎の位置を検知することは、エンジンの燃焼
状態を理解する上で、また、よりきめ細かいエンジン制
御(ノッキング制御等)を行なっていく」−で極めて重
要であり、燃焼室内で発生する火炎位置を検知する装置
を実現することが望まれている。
In the combustion chamber of an engine, a flame body generated by ignition near the spark plug usually propagates from the ignition point toward the wall surface of the combustion chamber. Detecting the state of flame propagation, that is, the position of the flame, is extremely important for understanding the combustion state of the engine and for performing more detailed engine control (knocking control, etc.). It is desired to realize a device that detects the position of flame generated within a combustion chamber.

本発明は、」二連のような課題を解決しようとするもの
で、燃焼室内の火炎位置の検知を可能にして、燃焼状態
を詳細に指環できるとともにきめの細かいエンジン制御
を実現できるようにした、エンジン燃焼室内の火炎位置
検知装置を提供することを目的とする。
The present invention is an attempt to solve the following two problems.It is possible to detect the position of the flame within the combustion chamber, thereby making it possible to control the combustion state in detail and to realize fine-grained engine control. , an object of the present invention is to provide a flame position detection device within an engine combustion chamber.

[課題を解決するための手段] このため、本発明のエンジン燃焼室内の火炎位置検知装
置は、エンジンの燃焼室内で発生する火炎の像を同火炎
の存在位置に応した上記燃焼室外の適当な位置に結像し
うる凸レンズを、上記燃焼室の壁部に設け、この凸レン
ズにより」二記燃焼室外に結像される」二記火炎の像の
位置を上記燃焼室内における上記火炎の存在位置として
検知する検知手段を設けたことを特徴としている。
[Means for Solving the Problems] Therefore, the flame position detection device in the engine combustion chamber of the present invention detects the image of the flame generated in the combustion chamber of the engine at an appropriate position outside the combustion chamber corresponding to the position of the flame. A convex lens capable of forming an image at a position is provided on the wall of the combustion chamber, and the position of the image of the flame "imaged outside the combustion chamber" by this convex lens is taken as the location of the flame within the combustion chamber. It is characterized by providing a detection means for detection.

[作   用コ 上述の本発明のエンジン燃焼室内の火炎位置検知装置で
は、凸レンズが、この凸レンズと光源との距離および焦
点距離に応じて光源の像を光源とは反対側の適当な位置
に結像させる特性を有していることを利用しており、燃
焼室の壁部に設けた凸レンズによって、燃焼室内で発生
する火炎の像が燃焼室外に取り出される。燃焼室外に結
像される火炎の像の位置は燃焼室内における火炎の存在
位置に対応しているので、検知手段にて火炎の結像位置
を検知することにより、燃焼室内の火炎位置の検知が可
能になる。
[Function] In the flame position detection device in the engine combustion chamber of the present invention described above, the convex lens focuses the image of the light source at an appropriate position on the opposite side of the light source according to the distance between the convex lens and the light source and the focal length. The image of the flame generated inside the combustion chamber is taken out to the outside of the combustion chamber by a convex lens provided on the wall of the combustion chamber. The position of the flame image formed outside the combustion chamber corresponds to the position of the flame inside the combustion chamber, so by detecting the flame image position with the detection means, the flame position inside the combustion chamber can be detected. It becomes possible.

[実 施 例コ 以下、図面により本発明の実施例について説明する。[Implementation example] Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1〜5図は本発明の第]実施例としてのエンジン燃焼
室内の火炎位置検知装置を示すもので、第1図はその概
略構成図、第2図は本実施例の装置により検知した火炎
存在位置を筒内圧および熱発生率と対応させて示す図、
第3〜5図はいずれもその具体的な利用例を説明するた
めのフォI−ダイオード受光信号のタイミングチャート
である。
1 to 5 show a flame position detecting device in an engine combustion chamber as an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a schematic configuration diagram thereof, and FIG. A diagram showing the existence position in correspondence with the cylinder pressure and heat release rate,
3 to 5 are timing charts of photodetection signals of the photo diode for explaining specific usage examples thereof.

本実施例の装置では、第1図に示すように、自動車のエ
ンジンの燃焼室8の壁部1に形成された適当な径の開口
1aに凸レンズ2が嵌め込まれている。この凸レンズ2
は、燃焼室8内で発生する火炎の像をこの火炎の存在位
置に応じた燃焼室8外の適当な位置に結像しうるもので
あり、凸レンズ2の光軸りは、水平に、且つ、光軸り上
に燃焼室8内の点火プラグ6の着火点(第1図の鎖線参
照)もしくは着火点の近傍(第1図の実線参照)に位置
するように配置されている。また、凸レンズ2は、点火
プラグ6からなるべ−く遠い壁部1に配置される。
In the device of this embodiment, as shown in FIG. 1, a convex lens 2 is fitted into an opening 1a of an appropriate diameter formed in a wall 1 of a combustion chamber 8 of an automobile engine. This convex lens 2
can form an image of the flame generated within the combustion chamber 8 at an appropriate position outside the combustion chamber 8 depending on the position of the flame, and the optical axis of the convex lens 2 is horizontal and , is arranged on the optical axis so as to be located at the ignition point of the spark plug 6 in the combustion chamber 8 (see the chain line in FIG. 1) or near the ignition point (see the solid line in FIG. 1). Further, the convex lens 2 is disposed on the wall 1 which is preferably farthest from the spark plug 6.

なお、凸レンズ2は、燃焼室8内の燃焼に伴う高熱に耐
えうるように耐熱性の材質で形成されている。また、第
1図においては、開口1aや凸レンズ2が点火プラグ6
の大きさに対し拡大して示されており、実際には、強度
上問題がなく且つ火炎の像を確実にとらえることができ
る大きさに形成される。
Note that the convex lens 2 is made of a heat-resistant material so as to be able to withstand the high heat associated with combustion within the combustion chamber 8. In addition, in FIG. 1, the opening 1a and the convex lens 2 are connected to the spark plug 6.
It is shown enlarged compared to the size of , but in reality, it is formed to a size that does not cause problems in terms of strength and allows the flame image to be captured reliably.

そして、燃焼室8外において、凸レンズ2の光軸り上に
は、半透明ロッド3およびマスク7が配置されている。
A semitransparent rod 3 and a mask 7 are arranged on the optical axis of the convex lens 2 outside the combustion chamber 8 .

半透明ロッド(半透明媒質)3は、凸レンズ2の光軸T
、 lで燃焼室8内の火炎の像が結像されうる範囲に配
置され、燃焼室8内の火炎の像が結像され光が集中する
とその部分で光を散乱光に変えるものである。このよう
な半透明ロッド3は、例えば、セラミックファイバや、
透明な材質中に多数の疲労破壊面、アルミ箔を設けたも
のなどで形成される。
The semi-transparent rod (semi-transparent medium) 3 is aligned with the optical axis T of the convex lens 2.
, l are arranged in a range where an image of the flame in the combustion chamber 8 can be formed, and when the image of the flame in the combustion chamber 8 is formed and the light is concentrated, the light is converted into scattered light at that part. Such a translucent rod 3 is made of, for example, ceramic fiber or
It is made of a transparent material with many fatigue fracture surfaces and aluminum foil.

マスク7は、凸レンズ2の近傍に配置されており、凸レ
ンズ2の中心部付近を部分的に覆うことにより光軸り方
向の空間分解能を確保している。
The mask 7 is placed near the convex lens 2, and partially covers the vicinity of the center of the convex lens 2 to ensure spatial resolution in the direction along the optical axis.

また、半透明ロッド3に沿って、8個のフォトダイオー
ド10〜17からなる高指向性1次元フォトダイオード
アレイ4が配置されている。各フォトダイオード10〜
17は、第1図に示すように、それぞれ位置P。′〜P
7′に半透明ロッド3と対向するように配置され、各フ
ォトダイオード10〜17と対向する半透明ロッド3の
部分(位置P。′〜P7′)で火炎の像の結像に伴う散
乱光が発生しているか否かを検知し、フォ1−ダイオー
ド受光信号S。〜S7として出力するものである。
Further, along the translucent rod 3, a highly directional one-dimensional photodiode array 4 consisting of eight photodiodes 10 to 17 is arranged. Each photodiode 10~
17 is a position P, as shown in FIG. '〜P
7' to face the translucent rod 3, and scattered light accompanying the formation of the flame image at the portion of the translucent rod 3 (positions P.' to P7') facing each of the photodiodes 10 to 17. Detects whether or not a photo-diode light reception signal S is generated. This is output as ~S7.

ここで、各位置P。′〜P7′は、それぞれ、燃焼室8
内における位置P。−P7にて火炎が存在する場合に凸
レンズ2の作用によりその火炎の像が結像する位置に対
応している。なお、位置P。は点火プラグ6の着火位置
、位置P7は燃焼室8の壁部1側の位置で、各位置P□
〜P6は位置P。とP7との間を等分割した位置である
Here, each position P. ' to P7' are the combustion chamber 8, respectively.
Position P within. - This corresponds to the position where an image of the flame is formed by the action of the convex lens 2 when a flame is present at P7. In addition, position P. is the ignition position of the spark plug 6, position P7 is the position on the wall 1 side of the combustion chamber 8, and each position P□
~P6 is position P. This is a position equally divided between P7 and P7.

さらに、高指向性1次元フォートダイオードアレイ4に
は計測器5が接続されており、各フォトダイオード10
〜17からのフォトダイオード受光信号S。−87は計
測器5へ出力され、この計測器5において、フォトダイ
オード受光信号S。−87に基づき、半透明ロッド3か
らの散乱光を受光しているフォトダイオード10〜17
が識別され、燃焼室8内の火炎の存在位置(po−p7
)が検知される。つまり、各位置PI、’〜P7′にお
けるフォトダイオミド10〜17からのフォ1−ダイオ
ード受光信号S。〜S7がHighレベルであれば、そ
れぞれ、半透明ロッド3上の位置P。′〜P7′に火炎
の像が結像しており、燃焼室8内の位置P。−P7に火
炎が存在していると判断する。
Furthermore, a measuring instrument 5 is connected to the highly directional one-dimensional fort diode array 4, and each photodiode 10
Photodiode light reception signal S from ~17. -87 is output to the measuring instrument 5, and in this measuring instrument 5, it is the photodiode light reception signal S. -87, photodiodes 10 to 17 receiving scattered light from the translucent rod 3
is identified, and the location of the flame within the combustion chamber 8 (po-p7
) is detected. That is, the photodiode light reception signal S from the photodiomids 10 to 17 at each position PI, ' to P7'. ~ If S7 is at High level, the position P on the translucent rod 3, respectively. An image of the flame is formed at a position P in the combustion chamber 8 from ' to P7'. - It is determined that flame exists at P7.

これらの高指向性1次元フォトダイオードアレイ4およ
び計測器5から、凸レンズ2により燃焼室8外の半透明
ロッド3上に結像された火炎の像の位置を燃焼室8内に
おける火炎の存在位置として検知する検知手段が構成さ
れている。
The position of the flame image formed by the convex lens 2 on the translucent rod 3 outside the combustion chamber 8 from these highly directional one-dimensional photodiode array 4 and the measuring instrument 5 is determined as the position of the flame within the combustion chamber 8. A detection means is configured to detect as follows.

本発明の第1実施例としてのエンジン燃焼室内の火炎位
置検知装置は上述のごとく構成されているので、次のよ
うに動作する。
The flame position detection device in the engine combustion chamber according to the first embodiment of the present invention is constructed as described above, and operates as follows.

燃焼室8内において火炎が発生すると、凸レンズ2は、
この凸レンズ2と燃焼室8内における火炎の存在位置と
の距離および凸レンズ2の焦点距離に応じて、燃焼室8
外の半透明ロッド3上の適当な位置に火炎の像を結像し
、燃焼室8内で発生する火炎の像が燃焼室8外に取り出
される。
When a flame is generated in the combustion chamber 8, the convex lens 2
The combustion chamber 8
An image of the flame is formed at an appropriate position on the outer translucent rod 3, and an image of the flame generated within the combustion chamber 8 is taken out of the combustion chamber 8.

燃焼室8外で結像された火炎の像の位置P。′〜P7′
は、燃焼室8内における実際の火炎の存在位置P。−P
7に対応している。
Position P of the flame image formed outside the combustion chamber 8. '~P7'
is the actual position P of the flame within the combustion chamber 8. -P
7.

例えば、燃焼室8内の位置P3において火炎が存在して
いる場合には、この位置P3における火炎の像が、凸レ
ンズ2の作用により半透明ロッド3上の位置P3′に結
像する。半透明ロッド3は、火炎の像が結像するとその
結像位置で散乱光を発するため、高指向性1次元フォト
ダイオードアレイ4のフォトダイオード13により、半
透明ロッド3からの散乱光が検知され、Highレベル
のフォトダイオード受光信号S3が計測器5へ出力され
る。これにより、半透明ロッド3上の位置P3′に火炎
の像が結像したこと、即ち、燃焼室8内の位置P3に火
炎が存在していることが検知される。
For example, when a flame exists at a position P3 in the combustion chamber 8, an image of the flame at this position P3 is formed at a position P3' on the translucent rod 3 by the action of the convex lens 2. When a flame image is formed, the semitransparent rod 3 emits scattered light at the imaging position, so the scattered light from the semitransparent rod 3 is detected by the photodiode 13 of the highly directional one-dimensional photodiode array 4. , a high-level photodiode light reception signal S3 is output to the measuring device 5. As a result, it is detected that a flame image has been formed at position P3' on the translucent rod 3, that is, that the flame is present at position P3 within the combustion chamber 8.

燃焼室8内の位置P3以外の位置P。−P2.P4〜P
7に火炎が存在する場合にも、上述と同様にして、高指
向性1次元フォトダイオードアレイ4および計測器5に
より、その位置P。−P2.P4〜P7が検知される。
A position P in the combustion chamber 8 other than position P3. -P2. P4~P
Even if there is a flame at point 7, the position P is determined by the highly directional one-dimensional photodiode array 4 and the measuring device 5 in the same manner as described above. -P2. P4 to P7 are detected.

本実施例の装置により、燃焼室8で発生した火炎の存在
位置を検知すると、例えば第2図に示すようになる。こ
の第2図において、火炎の存在位置は、クランク角に応
じて示されるとともに、燃焼室8内における筒内圧およ
び熱発生率とも対応させて示されている。この第2図か
ら明らかなように、筒内圧上昇および温度上昇に対応し
て、火炎は、プラグ6側から燃焼室8の壁部1側へ向け
て伝播していることが判る。
When the position of the flame generated in the combustion chamber 8 is detected by the apparatus of this embodiment, the position of the flame generated in the combustion chamber 8 is detected as shown in FIG. 2, for example. In FIG. 2, the position of the flame is shown in accordance with the crank angle, and is also shown in correspondence with the in-cylinder pressure and heat generation rate within the combustion chamber 8. As is clear from FIG. 2, the flame propagates from the plug 6 side toward the wall 1 side of the combustion chamber 8 in response to the rise in cylinder pressure and temperature.

次に、第3〜5図により、本実施例の装置の具体的な利
用例について説明する。
Next, a specific usage example of the apparatus of this embodiment will be explained with reference to FIGS. 3 to 5.

■火炎伝播期間のセンシング 第3図に示すように、フォ1−ダイオード10からの受
光信号S、の立上がり時刻(即ち点火プラグ6の位置で
火炎が発生した時刻)から、最も燃焼室8の壁部1側に
あるフォトダイオード17からの受光信号S7の立」二
かり時刻までの間をタイマでカラン1へすることにより
、火炎の伝播期間を検出できる。
■ Sensing the flame propagation period As shown in FIG. The period of flame propagation can be detected by using a timer to set the time period between the rising and falling times of the light reception signal S7 from the photodiode 17 on the part 1 side.

■燃焼期間のセンシング 第3図に示すように、フォトダイオード10からの受光
信号S。の立上がり時刻から、最も燃焼室8の壁部1側
にあるフォトダイオード17からの受光信号S7の立下
がり時刻までの間をタイマでカウントすることにより、
燃焼室8内の燃焼期間を検出できる。
■ Sensing of the combustion period As shown in FIG. 3, the light reception signal S from the photodiode 10. By counting with a timer the period from the rising time of S7 to the falling time of the light reception signal S7 from the photodiode 17 located closest to the wall 1 of the combustion chamber 8,
The combustion period within the combustion chamber 8 can be detected.

■火炎帯の幅の測定 (a)フォトダイオード10〜17のうち、連続する複
数のフォトダイオードが同時にHjghレベルの受光信
号を出力している場合、その両端のフォトダイオードが
それぞれ検知する火炎位置の距離から、火炎帯の幅を概
ね判定できるが、この場合、各フォトダイオード10〜
17の配置間隔つまりセンシング分解能で誤差範囲が左
右される。
■ Measuring the width of the flame zone (a) If multiple consecutive photodiodes among photodiodes 10 to 17 are outputting Hjgh-level light reception signals at the same time, the flame position detected by the photodiodes at both ends of each photodiode will be The width of the flame zone can be roughly determined from the distance, but in this case, each photodiode 10~
The error range depends on the arrangement interval of 17, that is, the sensing resolution.

例えば、第3図においては、フォトダイオード10〜1
2からの受光信号S。−82が連続的に且つほぼ同時に
Highレベルになっていることから、燃焼室8内の位
置P。−P2に亘って火炎帯があり、その幅はほぼP。
For example, in FIG. 3, photodiodes 10 to 1
The light reception signal S from 2. -82 is continuously and almost simultaneously at High level, so the position P in the combustion chamber 8. -There is a flame band extending over P2, and its width is approximately P.

P2であると判定できる。It can be determined that it is P2.

(b)また;」二連した両端のフォトダイオードの受光
信号について、火炎前端側(壁部1側)の受光信号の立
上がり時刻と、火炎後端側(点火プラグ6側)の受光信
号の立下がり時刻とをセンシングして、これらの時刻開
時間を求める。
(b) Also: Regarding the light reception signals of the two photodiodes at both ends, the rise time of the light reception signal on the flame front end side (wall 1 side) and the rise time of the light reception signal on the flame rear end side (spark plug 6 side) The opening times at these times are determined by sensing the falling times.

一方、両端のフォトダイオードからの受光信号の立上が
り時刻(もしくは立下がり時刻)と、両端のフォトダイ
オードに隣接するフォトダイオードからの受光信号の立
上がり時刻(もしくは立下がり時刻)との時間差に基づ
いて火炎伝播速度を求める。そして、前述した時刻間−
月 時間および火炎伝播速度により、項目(a)において求
めた火炎帯の幅を補正してもよい。
On the other hand, the flame is activated based on the time difference between the rise time (or fall time) of the light reception signal from the photodiodes at both ends and the rise time (or fall time) of the light reception signal from the photodiodes adjacent to the photodiodes at both ends. Find the propagation speed. Then, the time interval mentioned above −
The width of the flame zone determined in item (a) may be corrected based on the monthly time and flame propagation speed.

例えば、第3図においては、受光信号S2の立上がり時
刻と受光信号S。の立下がり時刻とをセンシングして、
これらの時刻開時間Δt□を求めるとともに、受光信号
S。の立下がり時刻と受光信号S2の立下がり時刻との
時間差Δt2と、フォトダイオード10.11に対応す
る位置間距離P。P工とから火炎伝播速度P、P、、/
Δt2を求める。そして、時刻開時間Δt□および火炎
伝播速度P。P1/Δt2より、項目(a)において求
めた火炎帯の幅P。P2を、PoP2+(PoP1/Δ
t 2)’Δt1と補正する。
For example, in FIG. 3, the rise time of the light reception signal S2 and the light reception signal S. By sensing the fall time of
In addition to finding these time opening times Δt□, the light reception signal S is also obtained. and the time difference Δt2 between the falling time of the light receiving signal S2 and the falling time of the light reception signal S2, and the distance P between the positions corresponding to the photodiodes 10 and 11. P and flame propagation velocity P, P, /
Find Δt2. Then, the time opening time Δt□ and the flame propagation speed P. Width P of the flame zone obtained in item (a) from P1/Δt2. P2, PoP2+(PoP1/Δ
t2)' Δt1.

これによって、火炎帯の幅をより精度高く測定できる。This allows the width of the flame band to be measured with higher accuracy.

■ブレイグニションの判別 第4図に示すように、点火信号が発生する以前に、フォ
トダイオード10〜17の受光信号5o−87のいずれ
かがHighレベルになったのを検知した場合に、ブレ
イグニションが発生したと判断できる。
■Identification of bregnition As shown in Figure 4, if any of the light reception signals 5o-87 of photodiodes 10 to 17 is detected to be at a high level before the ignition signal is generated, ignition is detected. It can be determined that this has occurred.

■自着火によるノッキングの判別 通常、燃焼室8内の火炎伝播は点火プラグ6側から壁部
1側へ向かって進行していくので、フォトダイオード1
0〜1,7の受光信号S。〜S7は順に立ち上がってい
くが、自着火によるノッキングが発生すると、例えば、
第5図に示すように、受光信号S。−87の立上がりに
不連続性が認められる。これを検知することにより、自
着火によるノッキングの判別が行なわれる。
■Identification of knocking due to self-ignition Normally, flame propagation within the combustion chamber 8 progresses from the spark plug 6 side toward the wall 1 side, so the photodiode 1
Light reception signal S of 0 to 1,7. ~S7 will start up in order, but if knocking occurs due to self-ignition, for example,
As shown in FIG. 5, the received light signal S. Discontinuity is observed at the rise of -87. By detecting this, knocking due to self-ignition is determined.

このように、本発明の第1実施例の火炎位置検知装置に
よれば、燃焼室8内の火炎の存在位置を検知することが
可能になり、検知した火炎の存在位置に基づいて、燃焼
室8内の燃焼状態、例えば、第3図に示すように火炎伝
播期間、燃焼期間、火炎帯の幅などを測定できるように
なる。従って、本実施例の装置は、エンジンの作動状態
を試験するための試験装置などにおいて有効に利用でき
る。
As described above, according to the flame position detection device of the first embodiment of the present invention, it is possible to detect the position of the flame within the combustion chamber 8, and the position of the flame within the combustion chamber 8 is determined based on the detected position of the flame. 8, for example, the flame propagation period, the combustion period, the width of the flame band, etc. can be measured. Therefore, the device of this embodiment can be effectively used in a test device for testing the operating state of an engine.

また、検知した火炎の存在位置に基づいて、第4.5図
に示すように、ブレイグニションや自着火によるノッキ
ングを判別することができ、この判別結果に基づき点火
時期等を制御することで、きめの細かいエンジン制御を
実現できる。
Furthermore, based on the detected position of the flame, it is possible to determine knocking due to ignition or self-ignition, as shown in Figure 4.5, and by controlling the ignition timing etc. based on the determination result, This enables fine-grained engine control.

なお、本実施例の装置は、火炎の像が位置P。′〜P7
′に結像しているか否かをフォトダイオード10〜17
により検知して火炎位置を検知するものであり、受光レ
ベル(光強度)と関係ないので、特に凸レンズ2が汚れ
て完全に受光不能とならない限り、凸レンズ2の多少の
汚れが位置検知結果に影響を及ぼすことはない。
Note that in the apparatus of this embodiment, the flame image is at position P. '~P7
The photodiodes 10 to 17 check whether the image is focused on
The position of the flame is detected by detecting the flame position, and it has nothing to do with the light reception level (light intensity). Therefore, unless the convex lens 2 is particularly dirty and cannot receive light completely, some dirt on the convex lens 2 will affect the position detection result. It will not affect you.

次に、第6図により本発明の第2実施例としてのエンジ
ン燃焼室内の火炎位置検知装置について説明すると、第
6図はその概略構成図であり、この第2実施例も第1実
施例の装置とほぼ同様に構成されているが、この第2実
施例では、第6図に示すように、半透明ロッド3の位置
P。′〜P、′と、各フォトダイオード10〜17との
間に、それぞれ光ファイバ20〜27の束が配設されて
いる。
Next, a flame position detection device in an engine combustion chamber as a second embodiment of the present invention will be explained with reference to FIG. 6. FIG. 6 is a schematic configuration diagram thereof, and this second embodiment is also similar to the first embodiment. In this second embodiment, the position P of the translucent rod 3 is as shown in FIG. A bundle of optical fibers 20-27 is disposed between '-P,' and each photodiode 10-17, respectively.

つまり半透明ロッド3の各位置P。′〜P7′において
火炎の像の結像により散乱光が発生すると、その光が、
それぞれ光ファイバ20〜27により受光されてフォト
ダイオード10〜17まで案内されるようになっている
In other words, each position P of the translucent rod 3. When scattered light is generated due to the formation of the flame image at ' to P7', the light becomes
The light is received by optical fibers 20-27 and guided to photodiodes 10-17, respectively.

このような構成により、本発明の第2実施例の装置によ
っても、上述した第1実施例と同様の作用効果が得られ
るほか、この第2実施例では、光ファイバ20〜27は
高指向性を有しているので、第1実施例のように半透明
ロッド3からの散乱光をフォトダイオード10〜17に
より直接受光するよりも、正確に散乱光の発光位置つま
りは火炎の存在位置を検知できるようになる。また、光
ファイバ20〜27を用いることで、フォトダイオード
10〜17の設置位置を自由に設定することができる。
With such a configuration, the device of the second embodiment of the present invention can obtain the same effects as the above-mentioned first embodiment, and in this second embodiment, the optical fibers 20 to 27 have high directivity. Therefore, the emission position of the scattered light, that is, the position of the flame, can be detected more accurately than when the scattered light from the translucent rod 3 is directly received by the photodiodes 10 to 17 as in the first embodiment. become able to. Further, by using the optical fibers 20 to 27, the installation positions of the photodiodes 10 to 17 can be freely set.

また、第7図により本発明の第3実施例としてのエンジ
ン燃焼室内の火炎位置検知装置について説明すると、第
7図はその概略構成図であり、この第3実施例では、第
7図に示すように、第1゜2実施例の装置における半透
明ロッド3が省略されている。つまり、第3実施例では
、火炎の結像位置P。′〜P7′に、それぞれ球面レン
ズ30〜37が配置され、位置P。′〜P7′において
火炎の像が結像した際に、その光が、各球面レンズ30
〜37により、高指向性1次元フォトダイオードアレイ
4内の各フォトダイオード10〜17へ案内されるよう
になっている。
Further, a flame position detecting device in an engine combustion chamber as a third embodiment of the present invention will be explained with reference to FIG. 7. FIG. 7 is a schematic configuration diagram thereof. As such, the translucent rod 3 in the devices of the first and second embodiments is omitted. That is, in the third embodiment, the flame imaging position P. Spherical lenses 30 to 37 are arranged at positions P' to P7', respectively. When the flame image is formed at points ' to P7', the light is transmitted to each spherical lens 30.
37 to guide each photodiode 10 to 17 in the highly directional one-dimensional photodiode array 4.

このような構成により、本発明の第3実施例の装置によ
っても、上述した第1実施例と同様の作用効果が得られ
る。
With such a configuration, the device of the third embodiment of the present invention can provide the same effects as the above-described first embodiment.

そして、第8〜11図により本発明の第4実施例として
のエンジン燃焼室内の火炎位置検知装置について説明す
ると、第8図はその概略構成図、第9図はそのフォトダ
イオードアレイの平面図、第10.11図はいずれもそ
の作用を説明するためのフォトダイオード出力例を示す
グラフである。
A flame position detection device in an engine combustion chamber as a fourth embodiment of the present invention will be explained with reference to FIGS. 8 to 11. FIG. 8 is a schematic configuration diagram thereof, FIG. 9 is a plan view of its photodiode array, Figures 10 and 11 are graphs showing examples of photodiode outputs to explain their effects.

この第4実施例では、第8図に示すように、燃焼室8内
の位1iP。に火炎が存在する場合に凸レンズ2により
その像が結像される位置P。′に、第9図に示すような
円環状フォトダイオードアレイ4Aが凸レンズ2の光軸
りに対して直交するように配置されている。
In this fourth embodiment, as shown in FIG. 8, the temperature within the combustion chamber 8 is 1 iP. A position P where an image of the flame is formed by the convex lens 2 when there is a flame in the position P. 9, an annular photodiode array 4A as shown in FIG. 9 is arranged perpendicular to the optical axis of the convex lens 2. As shown in FIG.

円環状フォトダイオードアレイ4Aは、第9図に示すよ
うに、8個の円環状フォトダイオード40〜47から構
成されており、フォトダイオード40が、位置P。′に
おける凸レンズ2の光軸り上に配置されている。
The annular photodiode array 4A is composed of eight annular photodiodes 40 to 47, as shown in FIG. 9, and the photodiode 40 is located at position P. It is arranged on the optical axis of the convex lens 2 at .

そして、本実施例では、燃焼室8内における火炎の存在
位置を、位置P。′における火炎の像の拡がり位置とし
て検知すべく、各円環状フォトダイオード41〜47が
、フォトダイオード40の外周に順次配置されている。
In this embodiment, the flame exists in the combustion chamber 8 at a position P. In order to detect the spread position of the flame image at ', annular photodiodes 41 to 47 are sequentially arranged around the outer periphery of the photodiode 40.

各円環状フォトダイオード41〜47の配置される位置
は、燃焼室8内における位置P1〜P7にて火炎が発生
した場合に、凸レンズ2の作用により位置P。′で写し
出された火炎の像の最縁周位置に対応している。凸レン
ズ2により写し出された火炎の像の最縁周位置が、各円
環状フォトダイオード40〜47に到達すると、Hig
hレベルの受光信号S。−87が計測器5へ出力される
Each of the annular photodiodes 41 to 47 is arranged at a position P due to the action of the convex lens 2 when a flame is generated at a position P1 to P7 in the combustion chamber 8. This corresponds to the position of the outermost circumference of the flame image projected at . When the outermost peripheral position of the flame image projected by the convex lens 2 reaches each of the annular photodiodes 40 to 47, it becomes High.
H level light reception signal S. -87 is output to the measuring device 5.

計測器5においては、受光信号S。−87の出力分布に
基づいて、円環状フォトダイオ−アレイド4A上におけ
る火炎の像の拡がり位置を検知することにより、燃焼室
8内における火炎の存在位置が判別される。つまり、燃
焼室8内の点火プラグ側に火炎が存在する場合には、受
光信号S。−87の出力分布は、第10図に示すように
、中心のフォトダイオード40付近に集中する一方、燃
焼室8内の壁部1側に火炎が存在する場合には、受光信
号S。−87の出力分布は、第11図に示すように、フ
ォ1−ダイオード40〜47に全体的に拡がる。
In the measuring instrument 5, a light reception signal S is received. The position of the flame within the combustion chamber 8 is determined by detecting the spread position of the flame image on the annular photodiode array 4A based on the output distribution of -87. That is, when a flame exists on the spark plug side in the combustion chamber 8, the light reception signal S is generated. As shown in FIG. 10, the output distribution of -87 is concentrated near the central photodiode 40, while when the flame is present on the wall 1 side in the combustion chamber 8, the light reception signal S is generated. The output distribution of -87 is spread throughout the photodiodes 40 to 47, as shown in FIG.

このように、本発明の第4実施例の装置によっても、円
環状フォトダイオードアレイ4Aおよび計測器5により
燃焼室8内の火炎の存在位置を検知することが可能にな
り、上述した第1実施例と同様の効果が得られるほか、
この第4実施例では、凸レンズ2の光軸り方向に沿って
半透明ロッド3等を配置する必要がなく、位置P。′に
円環状フォトダイオードアレイ4Aを配置すればよいの
で、装置の光軸り方向長さを短くすることができ、スペ
ースの限定される自動車内に搭載する上で有利である。
In this manner, the apparatus according to the fourth embodiment of the present invention also makes it possible to detect the position of the flame within the combustion chamber 8 using the annular photodiode array 4A and the measuring device 5. In addition to obtaining the same effect as the example,
In this fourth embodiment, there is no need to arrange the translucent rod 3 etc. along the optical axis direction of the convex lens 2, and the position P is not required. Since it is only necessary to arrange the annular photodiode array 4A at ', the length of the device in the optical axis direction can be shortened, which is advantageous when mounting it in an automobile where space is limited.

なお、上記第2〜4実施例のいずれにおいても、前述の
第1実施例で説明したような本装置の具体的な利用(火
炎伝播期間のセンシング、燃焼期間のセンシング、火炎
帯の幅の測定、ブレイグニションの判別、自着火による
ノッキングの判別等)が可能である。
In any of the second to fourth embodiments described above, specific uses of the present device as explained in the first embodiment (sensing the flame propagation period, sensing the combustion period, measuring the width of the flame zone) , ignition, knocking due to self-ignition, etc.).

また、」二連したいずれの実施例においても、8個のフ
ォトダイオードを用いて燃焼室8内のP。
In addition, in any of the two embodiments, eight photodiodes are used to detect P in the combustion chamber 8.

〜P7の8点に火炎が存在するか否かを検知しているが
、フォl−ダイオードの数は任意に設定でき、その数を
増やすことにより火炎位置の検知精度を向上させること
ができる。
Although the presence or absence of flame is detected at the eight points ~P7, the number of Fol-diodes can be set arbitrarily, and by increasing the number, the detection accuracy of the flame position can be improved.

さらに、上記実施例では、自動車におけるエンジン燃焼
室内の火炎位置を検知する場合について説明したが、本
発明は、これに限定されるものでなく、他の種々のエン
ジンの燃焼室内の火炎位置を検知する場合にも上述と同
様に適用され上述と同様の作用効果が得られる。
Further, in the above embodiment, the case where the flame position in the engine combustion chamber of an automobile is detected is described, but the present invention is not limited to this, and the present invention can be applied to detecting the flame position in the combustion chamber of various other engines. In this case, the same method as described above can be applied, and the same effect as described above can be obtained.

=19− [発明の効果] 以上詳述したように、本発明のエンジン燃焼室内の火炎
位置検知装置によれば、エンジンの燃焼室内で発生する
火炎の像を同火炎の存在位置に応じた上記燃焼室外の適
当な位置に結像しうる凸レンズを、上記燃焼室の壁部に
設け、この凸レンズにより上記燃焼室外に結像される上
記火炎の像の位置を上記燃焼室内における上記火炎の存
在位置として検知する検知手段を設けるという極めて簡
素な構成により、燃焼室内の火炎の存在位置を検知する
ことが可能になり、検知した火炎の存在位置に基づいて
燃焼室内の燃焼状態を詳細に把握できるほか、ブレイグ
ニションや自着火によるノッキングを判別することも可
能で、その判別結果に基づき点火時期等を制御すること
により、きめの細かいエンジン制御を実現できる効果も
ある。
=19- [Effects of the Invention] As detailed above, according to the flame position detection device in the engine combustion chamber of the present invention, the image of the flame generated in the combustion chamber of the engine can be detected according to the position of the flame. A convex lens capable of forming an image at an appropriate position outside the combustion chamber is provided on the wall of the combustion chamber, and the position of the image of the flame formed outside the combustion chamber by this convex lens is determined by the position of the flame within the combustion chamber. With an extremely simple configuration that includes a detection means that detects as It is also possible to identify knocking caused by ignition or self-ignition, and by controlling ignition timing etc. based on the determination results, fine-grained engine control can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1〜5図は本発明の第1実施例としてのエンジン燃焼
室内の火炎位置検知装置を示すもので、第1図はその概
略構成図、第2図は本実施例の装置により検知した火炎
存在位置を筒内圧および熱発生率と対応させて示す図、
第3〜5図はいずれもその具体的な利用例を説明するた
めのフォトダイオード受光信号のタイミングチャートで
あり、第6図は本発明の第2実施例としてのエンジン燃
焼室内の火炎位置検知装置を示す概略構成図、第7図は
本発明の第3実施例としてのエンジン燃焼室内の火炎位
置検知装置を示す概略構成図、第8〜11図は本発明の
第4実施例としてのエンジン燃焼室内の火炎位置検知装
置を示すもので、第8図はその概略構成図、第9図はそ
のフォ1〜ダイオードアレイの平面図、第10.11図
はいずれもその作用を説明するためのフォ1〜ダイオー
ド出力例を示すグラフであり、第12図は従来の燃焼光
検知装置を示す概略構成図である。 1・−・燃焼室の壁部、1a−開口、2−・・凸レンズ
、3−半透明ロッド、4−高指向性1次元フォ1〜ダイ
オードアレイ(検知手段)、4A−円環状フォトダイオ
ードアレイ(検知手段)、5−計測器(検知手段)、6
・・・点火プラグ、7−マスク、8・・・燃焼室、10
〜17・・−フォトダイオード、20〜27−光ファイ
バ、30〜37−・球面レンズ、40〜47−−−円環
状フォトダイオード、L・−・光軸。
1 to 5 show a flame position detection device in an engine combustion chamber as a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a schematic configuration diagram thereof, and FIG. A diagram showing the existence position in correspondence with the cylinder pressure and heat release rate,
3 to 5 are timing charts of photodiode light reception signals for explaining specific usage examples thereof, and FIG. 6 is a flame position detection device in an engine combustion chamber as a second embodiment of the present invention. FIG. 7 is a schematic diagram showing a flame position detection device in an engine combustion chamber as a third embodiment of the present invention, and FIGS. 8 to 11 are diagrams showing an engine combustion chamber as a fourth embodiment of the present invention. Fig. 8 is a schematic diagram of the indoor flame position detection device, Fig. 9 is a plan view of its photo 1 to diode array, and Fig. 10 and 11 are photos for explaining its operation. 1 to 12 are graphs showing examples of diode output, and FIG. 12 is a schematic configuration diagram showing a conventional combustion light detection device. 1--Wall of combustion chamber, 1a-opening, 2--convex lens, 3-semi-transparent rod, 4-highly directional one-dimensional photodiode array (detection means), 4A-annular photodiode array (detection means), 5-measuring instrument (detection means), 6
... Spark plug, 7-mask, 8... Combustion chamber, 10
~17...-photodiode, 20-27--optical fiber, 30-37--spherical lens, 40-47--annular photodiode, L...-optical axis.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] エンジンの燃焼室内で発生する火炎の像を同火炎の存在
位置に応じた上記燃焼室外の適当な位置に結像しうる凸
レンズが上記燃焼室の壁部に設けられるとともに、上記
凸レンズにより上記燃焼室外に結像される上記火炎の像
の位置を上記燃焼室内における上記火炎の存在位置とし
て検知する検知手段が設けられたことを特徴とする、エ
ンジン燃焼室内の火炎位置検知装置。
A convex lens is provided on the wall of the combustion chamber that can form an image of the flame generated within the combustion chamber of the engine at an appropriate position outside the combustion chamber depending on the location of the flame, and the convex lens allows the image of the flame to be focused outside the combustion chamber. A flame position detection device in an engine combustion chamber, characterized in that a detection means is provided for detecting the position of the flame image formed in the combustion chamber as the position of the flame in the combustion chamber.
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