JPH11153057A - 燃焼センサーフィードバック装置のノイズを検出する診断装置と方法 - Google Patents

燃焼センサーフィードバック装置のノイズを検出する診断装置と方法

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JPH11153057A
JPH11153057A JP10261129A JP26112998A JPH11153057A JP H11153057 A JPH11153057 A JP H11153057A JP 10261129 A JP10261129 A JP 10261129A JP 26112998 A JP26112998 A JP 26112998A JP H11153057 A JPH11153057 A JP H11153057A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 内燃エンジンの燃焼センサーにより発生する
燃焼信号を伝導するため利用される導電経路のノイズを
検出し、そのエンジンへの影響をなくす。 【解決手段】 燃焼センサー(26)は、エンジン(10)の燃
焼室(20)内に燃焼条件が起こることに対応して燃焼信号
を発生する。論理的に燃焼信号が出現すると期待されな
いとき、導電経路(34)のはノイズ信号をモニターし、ど
のようなノイズ信号でも発見できる。制御器(30)が、燃
焼センサーにより発生した燃焼信号を伝導する導電経路
に接続され、燃焼信号をモニターしないときは、導電経
路のノイズ信号をモニターする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は内燃エンジンの燃焼
センサーフィードバック装置のノイズを検出する診断装
置と方法に関し、より詳しくは電子制御器等のエンジン
の他の部品に通信される燃焼センサー信号にノイズが影
響するか求める装置と方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在、多くの内燃エンジンで、エンジン
シリンダーの燃焼室へ送られる空気燃料混合物を制御
し、検出したエンジンパラメータに応答して時期を合わ
せた点火信号を発生し、エンジン内の混合気に火花点火
するのに電子制御器が使用される。一般に、時期を合わ
せた点火信号は、燃焼室の中央に配置された点火クプラ
グへ送信され、火花が空気燃料混合物に点火するとき火
炎が生じる。火花点火エンジンと他の形のエンジンの両
方の場合、与えられた燃焼室について、時期を合わせた
点火信号で始まり、その後所定の期間だけ延び、所望の
よい燃焼条件が起こると期待される期間がある。次に、
期待される良い燃焼のための次に続く燃焼期間の開始前
に、多数シリンダーエンジンの他のシリンダーの燃焼等
のイベントが起こり、燃焼室から燃焼生成物が排気さ
れ、続く1回分の吸入量（チャージ）が燃焼室へ入る時
間間隔がある。
【０００３】一般に、燃焼センサー例えばイオンプロー
ブ、光学デバイス、熱伝対、又は同様のデバイスも、又
燃焼室に配置される。従来の燃焼センサーと装置の例
は、1991年8月6日に発行されたイアレソンらの米国特許
第5,036,669号、1991年8月20日に発行されたマドックら
の米国特許第5,041,980号、1995年2月28日に発行された
マコービーらの米国特許第5,392,641号、1995年3月29日
に開示されたウッドらの英国特許出願第GB2282221号に
示される。動作において、一般に燃焼センサーは、燃焼
室内の所定の燃焼条件の存在、例えばイオンプローブの
場合には火炎がイオンプローブを過ぎて広がることに応
答して燃焼信号を生じる。イオンプローブでは一般にDC
電圧信号である燃焼信号は、ワイヤーハーネス等の導電
経路経由で電子制御器へ通信される。ある装置では、燃
焼センサーと燃焼室から電子制御器へ延びる導電経路を
作る導電体とは、高振動でそのシリンダー又は他のシリ
ンダーの点火火花により又は近傍のアンテナからの電磁
干渉により発生するノイズ等のノイズの発生する領域に
位置する。この振動と外部ノイズにより、燃焼センサー
を電子コントローラーに結合する導電経路上にノイズ信
号を発生する場合があり、このノイズ信号は一般に繰り
返し発生するパルス信号である。一般に燃焼信号もまた
パルス信号であり、その結果、導電経路上のある種のノ
イズ信号は、電子制御器に有効な燃焼信号として出現す
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】燃焼センサーと電子制
御器を結合する導電経路にノイズ信号が現れるとき起こ
り得る問題は、制御器がノイズ信号を燃焼信号と誤認又
は誤解し、又は信号を同時に読み、このような誤りの信
号に基づいて制御器により制御されるエンジンの動作パ
ラメーターを変える場合があることである。誤りの信号
により、制御器が適正に作動しているエンジンシリンダ
ーを遮断するときは、特に問題がある。従って本発明
は、上述の問題の1つ又はそれ以上を解決することを目
的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の1態様では、内
燃エンジンの燃焼センサーにより発生する燃焼信号を伝
導するため利用される導電経路のノイズを検出する方法
が開示される。本質的に、燃焼センサーは作動可能なと
き、エンジンの燃焼室内に燃焼条件が起こることに対応
して燃焼信号を発生する。本発明によれば、論理的に燃
焼信号が出現すると期待されないとき、導電経路はノイ
ズ信号をモニターされ、論理的にはどのようなノイズ信
号でも発見される。燃焼信号用の導電経路上のノイズ信
号、例えば振動、電磁干渉等により起こるノイズ信号
は、燃焼信号が出現すると期待される期間である燃焼信
号期間と、燃焼信号期間の後で次の燃焼信号期間が始ま
る前の時間間隔との両方で存在する。典型的には電子制
御器は、所定の燃焼信号期間の間のみ、導電経路に燃焼
信号をモニターする。それゆれ、１つの燃焼信号期間の
終わり付近で始まり、次に出現する燃焼信号期間の初め
付近で終了する時間間隔の間はいつでも、導電経路をモ
ニターし何等かのノイズ信号が存在するか求めるのに都
合が良い時間である。
【０００６】従って、本発明の他の態様では、制御器
が、燃焼センサーにより発生した燃焼信号を伝導する導
電経路に接続され、燃焼信号をモニターしていない時間
は、導電経路のノイズ信号をモニターするように作動す
る。燃焼信号がモニターされる期間である１つの燃焼信
号期間の終わり付近で始まり、次に出現する燃焼信号期
間の初め付近で終了する時間間隔の間のある時に、この
動作を行うのが最も好都合である。再度、もし選択した
ノイズモニター時間の間に信号が存在すれば、その信号
はノイズを表し、また燃焼センサー信号の中にも存在す
るかもしれないと、制御器は論理的に決めることができ
る。次に、制御器は、ノイズ条件を表す診断信号を選択
的に発生することができる。診断信号は、サービス員に
より検索できるようにメモリーに記憶され、サービスツ
ールに送られ、又は表示デバイスに表示し、オペレータ
ーに状態を警告することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態及び実施例】本発明の好適な実施例
を示す図面を参照すると、図１は、シリンダー14を形成
するチューブ状シリンダーライナー12を含む典型的な内
燃エンジン10を示す。エンジン10は、広い範囲の内燃エ
ンジンを表し、ガソリン、ディーゼル燃料、アルコール
とメタン等の広い範囲の燃料を使用する1シリンダーエ
ンジンと複数シリンダーエンジンを含み、ここには本発
明を使用することのできる幾つかの種類のエンジンのみ
を挙げる。エンジン10のシリンダー14は、内部にエンジ
ンのクランクシャフト（図示せず）と結合した往復運動
可能なピストン16を備える。エンジン10はさらに、燃焼
室を形成するためシリンダー14の一端を囲むヘッド18を
備える。
【０００８】エンジン10のヘッド18は、ヘッド内を貫通
して燃焼室20と連通し空気燃料混合物を燃焼室へ入れる
通路となる吸気ポート22と、空気燃料混合物に点火する
通常の点火プラグ24と、燃焼室内の燃焼を検知するため
の通常の燃焼センサー26と、燃焼生成物を排気するた
め、ヘッド18内を延び燃焼室と連通する排気ポート28と
を備える。エンジン10は、燃焼室20へ送られる空気燃料
混合物と、ワイヤー32経由で点火プラグ24への点火信号
の送信を制御する制御器30を備える。燃焼センサー26
は、燃焼室20内の燃焼からの火炎前端がプローブを通過
するとき、燃焼信号を発生するイオンプローブである。
燃焼信号は、燃焼品質表示電圧レベルを有し、典型的に
はワイヤーハーネスを含む導電経路上を制御器30へ通信
される。導電経路34は通常の構造であり、1本又はそれ
以上のある長さのワイヤーを備えて相互に接続され、通
常の電気コネクター又は他の通常の方法で燃焼センサー
26、制御器30と接続することができる。
【０００９】燃焼センサーをエンジン制御器と接続する
ワイヤーハーネス等の導電経路34は、エンジンの作動か
らの一定に近い振動に晒される。また、このような導電
経路は、点火、電磁的干渉等の電気的なノイズ源の近く
に配置される。この振動とノイズは、導電経路により拾
い上げられ、電子制御器へ通信される即ち送信される場
合がある。このノイズにより起こる問題には、電子制御
器で作られた作動パラメーターが改変されることがあ
り、適正に作動しているシリンダーが遮断される場合が
ある。それゆえ、１つの理想的なエンジン作動条件とし
て、導電経路上のノイズ信号の存在を識別し、そのエン
ジンへの影響をなくすか大幅に減少させることが非常に
望ましい。この問題をよりよく例示するため、図2を参
照する。図2は、幾つかの信号トレース(線図)を含み、
制御器30により生じる点火信号パルス36Aと36Bを有する
点火信号トレース36と、燃焼センサー26により生じる燃
焼信号パルス38Aと38Bを有する燃焼信号トレース38と、
燃焼センサー26とエンジン制御器30の間に延びるワイヤ
ーハーネス等の導電経路34上に存在する振動の結果起こ
る典型的な脈動するノイズ信号を表す高周波数ノイズ信
号40とを含む。この場合、垂直方向はパルスの振幅を表
し、水平方向は時間を表し、トレース36,38,40の尺度は
必ずしも同じではない。トレース36と38を調べると、点
火信号パルス36Aが発生し、いくらかの期間の後燃焼信
号パルス38Aが続き、いくらかの時間間隔の後、次の点
火信号パルス36Bが発生し、燃焼信号パルス38Bが続き、
これが繰り返される。重要なことに、信号トレース40を
調べると、信号はより高い周波数で脈動することが分か
る。信号トレース40は、燃焼信号用の導電経路上に見ら
れる実際のノイズ信号条件を適切に表すことが分かっ
た。従来の環境では、燃焼信号38Aが発生すると期待さ
れる燃焼信号期間の間燃焼信号用の導電経路34をモニタ
ーする。このような燃焼信号期間は、典型的には点火信
号36Aの時刻即ちt1から例えば時刻t3まで延びる。もち
ろん、燃焼信号期間は変えることができる。例えば、も
し制御器が燃焼室20の事前燃焼の発生をチェックしてい
るなら、燃焼信号期間は時刻t1の少し前に始まるように
することもできる。さらに、特に点火信号36Aがノイズ
のもととなる可能性を無くしたいときは、燃焼信号期間
は時刻t1とt2の間のある時に始まるようにすることもで
きる。また、エンジンの作動速度によって、時刻t3から
時刻t4までの期間を変えることができる。燃焼信号期間
の正確な持続時間にかかわらず、燃焼信号期間の間に導
電経路34上にあるノイズ信号40が、燃焼信号と間違えら
れ、又は燃焼信号と干渉するかそれを改変し、そのため
制御器30が、ノイズ信号の影響に基づき制御下にあるエ
ンジン作動パラメーターを不適切に改変することがあ
る。制御器が作動パラメーターをどのように変えるかに
影響を及ぼす燃焼信号の特性の1つは、燃焼信号のタイ
ミングである。即ち、点火信号に対して早いか遅い時刻
に制御器30が燃焼信号を受信すれば、制御器は作動を改
善するため、空気燃料混合物又は他の動作パラメーター
を変える。従って、もし制御器が早期のノイズ信号を燃
焼信号であると誤って解釈すれば、エンジンの作動は悪
くなることがある。
【００１０】上述のノイズ信号問題を克服するため、1
つの燃焼信号期間の終わり近く即ち上述した時刻t3で始
まり、次の燃焼信号期間の始まり近く即ち上述した時刻
t4で終わる時間間隔の間に、制御器30は、１回又はそれ
以上導電経路34の信号をモニターする。もし、導電経路
34に信号が検出されれば、制御器30は信号はノイズであ
りさらにノイズは燃焼信号期間中もあり得ると決めるこ
とができ、従って作動中に追加の診断信号を発生するこ
とができる。他方において、信号がなければ燃焼センサ
ー信号はノイズを含まないと考えられ正常である。図3
は、導電経路34上のノイズ信号を検知する制御器30の作
動を示す高レベルフローチャート42を示す。フローチャ
ートを参照すると、スタートブロック44で始まり、ブロ
ック46に示すように、信号がないはずのときに制御器30
は導電経路34の信号を読む。このステップは、1つの燃
焼信号期間の終わりの後で、次の燃焼信号期間の始まり
の前、即ち上述したt3とt4の間のどこかで行われる。次
に、決定ブロック48に示すように、もし信号があれば、
ブロック50に示すように、燃焼センサー信号にノイズが
あると決定される。この例では、ブロック52に示すよう
に、制御器は作動中に診断信号を発生することができ
る。他方もし信号がなければ、ブロック54に示すよう
に、燃焼センサー信号は正常であるという決定をし、次
の指定された時間に再度導電経路34をモニターする。上
述したように、導電経路にノイズがあるという決定がさ
れたときは、診断信号は制御器自体又は外部のメモリー
に記憶され、サービスツール又はオペレーターのディス
プレーに供給することができ、問題をより迅速で正確に
診断し修正することができる。
【００１１】本発明の燃焼センサーフィードバック装置
のノイズを検出する診断装置と方法は、内燃エンジンの
用途に広く適用することができる。例えば、自動車、工
業、ガス圧縮、電力生産、燃料を2重の用途に用いる用
途等であり、広い範囲の燃料に適用できる。このような
エンジンの作動目的は、高出力、低排出物、高熱効率、
エンジン作動パラメーターの正確な制御等がある。電子
制御器が、燃焼信号用の導電経路にいつノイズ信号があ
るかを求め、エンジン作動パラメーターを不適切に調整
することがなく又はシリンダーの燃焼を不必要に終了さ
せることがないようにすることによって、本発明の診断
装置と方法は、これらの目的を達成する。この結果、コ
ストを増加させず複雑にならずに、エンジン全体の作動
が改善される。
【００１２】本発明の他の態様、目的、利点は、図面、
発明の詳細な説明、特許請求の範囲から明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による、点火プラグと、エンジンの燃
焼室と連通する燃焼センサーを備える内燃エンジンの典
型的なシリンダーと、エンジンの電子制御器の部分的断
面図を示す。
【図２】 図1のエンジンの点火信号と燃焼センサー信
号の信号トレースと、制御器を燃焼センサーに接続する
導電経路上に存在し得る典型的なノイズ信号のトレース
との概略表現である。
【図３】 燃焼センサーを制御器に接続する導電経路上
のノイズ信号の存在を検知するための、本発明の図1の
制御器の作動を示す高レベルのフローチャートである。
【符号の説明】
10 エンジン 14 シリンダー 16 ピストン 20 燃焼室 22 吸気ポート 24 点火プラグ 26 燃焼センサー 28 排気ポート 30 制御器 32 ワイヤー 34 導電経路

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内燃エンジンの燃焼センサーにより発生
    する燃焼信号用の導電経路上のノイズを検出する方法に
    おいて、前記燃焼センサーは前記エンジンの燃焼室内に
    燃焼条件が起こることに対応して前記燃焼信号を発生
    し、 (a) 所定の燃焼信号期間の間、前記導電経路に燃焼信号
    をモニターし、 (b) 前記所定の燃焼信号期間の間以外の時間に、前記導
    電経路にノイズ信号をモニターする、ステップを備える
    ことを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載した方法であって、前記
    所定の燃焼信号期間は、点火信号が発生した時刻からそ
    の後の所定の時刻までである方法。
  3. 【請求項３】 請求項１に記載した方法であって、ステ
    ップ(b)でノイズ信号が検出されれば、診断信号を発生
    するステップを備える方法。
  4. 【請求項４】 請求項１に記載した方法であって、ステ
    ップ(b)で前記導電経路は所定の期間だけモニターされ
    る方法。
  5. 【請求項５】 請求項１に記載した方法であって、前記
    内燃エンジンはメモリーデバイスを備え、 検出したノイズ信号を表す情報を前記メモリーデバイス
    に記憶するステップを備える方法。
  6. 【請求項６】 請求項５に記載した方法であって、前記
    メモリーデバイスから前記ノイズ信号を表す情報を検索
    するステップを備える方法。
  7. 【請求項７】 請求項１に記載した方法であって、前記
    導電経路に接続した入力を有する制御器を備え、前記制
    御器は前記入力を通って前記モニターするステップを実
    行する方法。
  8. 【請求項８】 内燃エンジンの燃焼センサーにより発生
    する燃焼信号用の導電経路上のノイズの存在を検出する
    装置において、前記燃焼センサーは前記エンジンの燃焼
    室内に燃焼条件が起こることに対応して前記燃焼信号を
    発生し、 前記導電経路に接続し、所定の燃焼信号期間の間、前記
    導電経路に燃焼信号をモニターする制御器を備え、 前記制御器は、前記所定の燃焼信号期間の間以外の時間
    に、前記導電経路にノイズ信号をモニターする装置。
  9. 【請求項９】 請求項８に記載した装置であって、前記
    制御器はノイズが検出されたとき診断信号を発生する装
    置。
  10. 【請求項１０】 請求項９に記載した装置であって、前
    記診断信号を受信し、前記診断信号を受信したとき出力
    信号を発生する表示デバイスを備える装置。
  11. 【請求項１１】 請求項８に記載した装置であって、メ
    モリーデバイスを備え、前記制御器は、検出したノイズ
    信号を表す情報を前記メモリーデバイスに記憶させる装
    置。
  12. 【請求項１２】 請求項８に記載した装置であって、前
    記制御器は、２つの連続して起こる所定の燃焼信号期間
    の間の少なくとも１回の選択した時間に、前記導電経路
    をモニターする装置。
  13. 【請求項１３】 所定の期間の間にエンジンの燃焼室
    に燃焼条件が起こるのに対応して、内燃エンジンの燃焼
    センサーにより発生する燃焼信号用の導電経路上のノイ
    ズを検出する装置において、前記導電経路に接続し、そ
    こからの信号を受信し、連続する所定の燃焼信号期間の
    間の少なくとも１つの選択した時間間隔の間、前記導電
    経路にノイズ信号が存在するかモニターする制御器を備
    える装置。
JP26112998A 1997-09-16 1998-09-16 燃焼センサーフィードバック装置のノイズを検出する診断装置と方法 Expired - Fee Related JP4344413B2 (ja)

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US08/931731 1997-09-16

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