JPH0680314B2 - デイ−ゼルエンジンの着火時期検出装置 - Google Patents

デイ−ゼルエンジンの着火時期検出装置

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JPH0680314B2
JPH0680314B2 JP59132283A JP13228384A JPH0680314B2 JP H0680314 B2 JPH0680314 B2 JP H0680314B2 JP 59132283 A JP59132283 A JP 59132283A JP 13228384 A JP13228384 A JP 13228384A JP H0680314 B2 JPH0680314 B2 JP H0680314B2
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combustion
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豊 鈴木
久 松本
勲夫 大須賀
悳太 井上
光一 長谷川
啓二 青木
慎二 池田
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Denso Corp
Toyota Motor Corp
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Toyota Motor Corp
NipponDenso Co Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02PIGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P17/00Testing of ignition installations, e.g. in combination with adjusting; Testing of ignition timing in compression-ignition engines
    • F02P17/12Testing characteristics of the spark, ignition voltage or current
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、燃料の噴射時期等を設定制御するための信
号を得るディーゼルエンジンの着火時期検出装置に関す
る。
〔従来技術〕
ディーゼルエンジンにおいては、その出力を効率良く得
るために、例えば特開昭58−70029号公報に示されるよ
うに、エンジンの実際の着火時期を検出し、この検出信
号に基づいて燃料噴射制御することが考えられており、
これはエンジンの燃焼室に対して、燃焼光を検出する光
検出器を設定するものである。
このような場合に使用される光検出器は、例えばガラス
のような光透過性の物質からなる検出部を備え、この検
出部をエンジンのシリンダ内に挿入設定するもので、上
記光透過性物質からなる検出部を介して検出した燃焼光
をフォトトランジスタのような光−電気変換素子で電気
的信号に変換するように構成される。
しかしながら、この様な構成とした場合、エンジンの運
転状態の変化に伴い、上記光検出器からの出力レベルが
大きく変化することから運転状態の変化に応じて安定し
た実着火時期の検出が難しかった。
つまり、エンジンのアイドリング時における光検出器の
出力信号に対して高回転、高負荷時における光検出器の
出力信号は数十倍にもなるため、例えば上記着火時期の
検出レベルをアイドリング時の光検出器の出力信号に対
応して設定した場合には、高回転、高負荷時において感
度が上がり過ぎ、誤動作が生じ、正確な着火時期が検出
しにくくなることがあった。この原因はエンジンの運転
条件が高回転、高負荷になると燃焼室壁の温度が上って
いるため吸入空気の圧縮に伴い燃料の噴射による着火以
前に赤外光を放射し、その赤外光に光電変換素子が感応
するためということが実験によりわかった。
また、逆に検出レベルを高回転、高負荷時の光検出器信
号に対応して感度を低くして確実な実着火信号を得られ
るように設定した場合には、アイドリング時において検
出遅れ等が発生することがあった。
〔発明の目的〕
この本発明は、上記の点に鑑みなされたもので、エンジ
ンの運転状態の変化に応じて光検出器の出力レベルが大
きく変化しても、特に高回転、高負荷時の赤外光放射に
対しても、常に安定した正確な着火時期を検出し、燃料
制御を常に確実に実行してエンジン出力効率を安定させ
得るようにするディーゼルエンジンの着火時期検出装置
を提供しようとするものである。
〔手段〕
そのため、本発明の構成を、圧縮行程に同期して間欠的
に燃焼状態を繰り返すディーゼルエンジンの燃焼室内の
燃焼光を燃焼室外へ伝える光検出部材と、 この光検出部材にて伝えられる燃焼光を光−電気変換す
ると共に電気変換された電気信号のレベルを所定レベル
と比較して前記ディーゼルエンジンが燃焼を開始する着
火時期を検出する着火時期検出手段とを有し、 前記電気信号のレベルがディーゼルエンジンの運転状態
に応じて異なるディーゼルエンジンの着火時期検出装置
において、 前記光検出部材にて伝えられる燃焼光中、前記ディーゼ
ルエンジンの圧縮行程に伴って燃焼室内で間欠的に発生
する赤外光を遮断するフィルター手段を設け、 該フィルター手段の遮断波長を概略600nm以上としたこ
とを特徴としている。
〔作用〕
ディーゼルエンジンは圧縮行程に同期て燃焼状態を繰り
返ものであるが、この燃焼光の強さは光検出部材にて燃
焼室の外部へと伝えられ、さらに電気信号へと変換され
る。そして、着火時期検出手段にてこの電気信号を所定
レベルと比較してディーゼルエンジンの間欠的な燃焼開
始時期が着火時期として検出される。
ここで大切なのは、ディーゼルエンジンでは運転状態の
変化によって燃焼光の強さがさまざまに変化するので、
変換される電気信号のレベルもそのときどきの運転状態
により大きく変動するということである。ディーゼルエ
ンジンでは間欠的に圧縮行程を繰り返すことによる圧縮
熱により赤外光が発生し、実際の着火開始時期よりも前
から電気信号のレベルが変化するが、この赤外光による
電気信号のレベルも当然運転状態に従って大きく変わる
ことになる。
本発明では、燃焼光の中で実際の燃焼よりも前に発生す
る赤外光を遮断するフィルター手段を設け、しかも、特
にこのフィルター手段の遮断波長を600nm以上としたこ
とにより、ディーゼルエンジンの全運転域において、実
際の燃焼前に発生する赤外光の部分だけを確実に除外
し、かつ全運転域において、実際の燃焼開始時期を確実
に所定レベルと比較できる電気信号レベルとして取り出
すことができるので、アイドル運転域から高負荷高回転
域に至るまで精度の良い実着火信号を検出することがで
きる。
〔実施例〕
以下図面を参照してこの発明の実施例を説明する。第1
図は着火時期検出装置の一例を示す断面構成図である。
図において光検出器100のうち、1は光検出部材で、耐
熱、耐圧性が良好で光透過性の高い石英ガラス棒を使用
している。2は中空筒状の耐熱性物質からなるハウジン
グで、2aはハウジングの一部に形成されるネジ部で、図
示しない燃焼室の燃焼室壁に螺着され、該燃焼室の気密
性等を保ちつつ光検出部材1の光検出端面1aを燃焼室内
部に支持する。
3は光電変換部材で、光電変換素子としてのフォトトラ
ンジスタ31、絶縁体スペーサ32、ハウジング33、電気信
号を外部へ取り出すリードワイヤ34、該リードワイヤの
クランプ35、絶縁体よりなる充填材36からなり、光検出
部材1からの光信号を電気信号に変換して取り出す構成
になっている。4はリテーナでハウジング2の端面2bに
よりめ固定されており、内周部で光検出部材1を耐熱
性の接着剤、例えばエポキシ樹脂系耐熱性接着剤5で接
着し、外周部で光電変換部材3とをフッ素ゴム等よりな
るリング状の衝撃吸収材6及びロックピン7を介して結
合されている。さらに前記リテーナの内周部の一方の端
にはフッ素ゴム等よりなるリング状の衝撃吸収材8が挿
入されており、光検出部材1にかかる燃焼圧の衝撃が直
接リテーナに加わらないようにしてある。また他端にも
フッ素ゴム等よりなる環状パッキン9が挿入されてお
り、光検出部材1とハウジング2の隙間を通ってくる燃
焼ガスが直接接着剤にふれるのを防いでいる。10は赤外
光遮断フィルターで酸化チタンとフッ化マグネシウムの
粉末を透明ガラス板にコーティングしたものであり、60
0nm以上の波長をカットする機能を有し、光電変換部材
3にはめこまれている。
そして、この光検出器100で検知した信号は着火時期検
出回路21を含む電気的制御回路20に供給され、この制御
回路20で燃料噴射ポンプ22を駆動する。
また、電気的制御回路20に対しては、上記したように光
検出器100からの着火時期検出信号と共に、図では特に
示してないが、エンジンの回転数信号N、アクセル操作
量信号α等のエンジンの運転条件を表現する信号を入力
する。そして、噴射ポンプ22に対して、燃料噴射時期、
および噴射量を制御すべき駆動信号を与えるものであ
る。
すなわち、電気的制御回路20からの信号によって噴射ポ
ンプ22が駆動されると、このポンプ22で圧送された燃料
がインジェクションノズル23から図示しない燃焼室に噴
射される。
第2図に光電変換素子として一般的な例えば東芝社製TP
S601A(この分光感度特性は第3図に示す)を用いた着
火時期検出回路を示す。311はフォトトランジスタ31の
負荷抵抗、312はフォトトランジスタの温度変化による
暗電流カット用カップリングコンデンサ、313,314は検
出レベル設定用抵抗、315,316はコンパレータ317の入力
抵抗である。
次に第4図(A),(B),(C)は上記第2図に示す
回路の電圧信号Vc、検出レベル信号Vd、及び着火信号Ve
との関係を示す線図であって、(A)はエンジン運転状
態がアイドリング状態の場合、(B)はエンジン運転状
態が高回転、高負荷状態の場合でフィルターのない場
合、(C)は同じくエンジン運転状態が高回転、高負荷
状態の場合で本発明のフィルターを挿入した場合を夫々
表している。図から明らかな如く、高回転、高負荷時に
おける電圧信号Vcはアイドリング時に比べ数十倍も大き
くなっているが、これは燃焼室に噴射される燃料が多く
なり燃焼光が強くなるためである。特に(B)図におけ
るTBの部分に信号が生じるのは多量の燃料の燃焼による
燃焼室内の壁温が上昇し、さらに圧縮行程により燃焼室
内のガスが圧縮され高温となることにより熱線つまり赤
外光が発生されることからフォトトランジスタ31が光電
変換してしまうためである。ここで着火信号検出のスレ
ッショルドレベルVdを図の如くとした場合はtj′で着
火信号Veを検出してしまい、実着火時期tjよりも早く
時期に誤った信号を出力してしまう。
ところが本発明の赤外光遮断フィルターを利用した
(C)の場合は、図から明らかな様に(B)図における
赤外光による出力T期間がカットされるため実着火時
期Tjcを確実に検出することができる。
第5図はフィルタ手段を、赤外光遮断部材10aをフォト
トランジスタ31の保護ガラス表面31aにコーティングし
て形成したもので、この様な光電変換素子を用いても同
様の効果が得られる。
また光電変換素子そのものが赤外光を検知しない分光感
度特性をもつ、たとえばシャープ社製のBS520型フォト
ダイオードや、浜松テレビ社製C1115ガリウムヒ素リン
(GaAsp)フォトダイオードを使用しても同様の効果が
得られる。
第6図は赤外光を遮断するフィルター手段としてプリズ
ム10bを使用し、光の波長の違いによる屈折率の違いを
利用して赤外光、可視光を分離し、可視光のみを採光す
るようにしたものである。すなわち、図示しない光検出
部材1を介して燃焼室内から取り出された燃焼光はスリ
ット33aを通ってプリズム10bに達し、それぞれ波長によ
り異なった屈折をしながら第2のスリット10cに至る。
ここでスリット10cは赤外光を遮断する位置にスリット
を設けてあるので光電変換素子31に至る光は可視光のみ
とすることができ、このため同様の効果が得られる。
〔発明の効果〕
以上のように、本発明によれば、ディーゼルエンジンの
圧縮行程に伴って燃焼室外へ伝えられる燃焼光中の赤外
光を遮断するフィルター手段を設け、フィルター手段の
遮断波長を概略600nm以上としたことにより、確実にエ
ンジン運転状態全域にわたって精度の良い実着火信号を
検出できるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例に係る着火時期検出装置を
示す断面構成図、第2図は上記実施例に使用される着火
時期検出回路の詳細図、第3図は上記実施例に使用され
る光電変換素子の分光感度特性を示す図、第4図は第1
図の着火時期検出装置を用いた場合の燃焼光検出動作を
表わすタイミングチャート、第5図はこの発明の他の実
施例におけるフィルター手段を示す図、第6図はこの発
明のさらに他の実施例におけるフィルター手段を示す図
である。 1……光検出部材、3……光電変換部材、10……赤外光
遮断フィルター、10a……赤外光遮断部材、10b……プリ
ズム、21……着火時期検出回路、22……噴射ポンプ、31
……フォトトランジスタ、100……光検出器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大須賀 勲夫 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 日本電 装株式会社内 (72)発明者 井上 悳太 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 長谷川 光一 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 青木 啓二 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 池田 慎二 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−70029(JP,A) 特開 昭51−27378(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】圧縮行程に同期して間欠的に燃焼状態を繰
    り返すディーゼルエンジンの燃焼室内の燃焼光を燃焼室
    外へ伝える光検出部材と、 この光検出部材にて伝えられる燃焼光を光−電気変換す
    ると共に電気変換された電気信号のレベルを所定レベル
    と比較して前記ディーゼルエンジンが燃焼を開始する着
    火時期を検出する着火時期検出手段とを有し、 前記電気信号のレベルがディーゼルエンジンの運転状態
    に応じて異なるディーゼルエンジンの着火時期検出装置
    において、 前記光検出部材にて伝えられる燃焼光中、前記ディーゼ
    ルエンジンの圧縮行程に伴って燃焼室内で間欠的に発生
    する赤外光を遮断するフィルター手段を設け、 該フィルター手段の遮断波長を概略600nm以上としたこ
    とを特徴とするディーゼルエンジンの着火時期検出装
    置。
JP59132283A 1984-06-26 1984-06-26 デイ−ゼルエンジンの着火時期検出装置 Expired - Lifetime JPH0680314B2 (ja)

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JPS6111464A JPS6111464A (ja) 1986-01-18
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1503042A (en) * 1974-05-21 1978-03-08 Smiths Industries Ltd Radiation-detecting devices
JPS6055695B2 (ja) * 1981-10-22 1985-12-06 株式会社デンソー 燃料噴射時期制御装置

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