JPS59113270A - デイ−ゼル機関用の着火時期検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ディーゼル機関の着火時期を検出する装置に
関する。

ディーゼル機関において、燃料噴射の開始時期から燃焼
反応が急激に進行し燃焼室圧力が急激に上昇する着火時
期までの時間を着火遅れという。

この着火遅れはその後の燃焼に重大な影響を及ぼす。

すなわち着火遅れが長くなると着火前に形成される可燃
混合気量が後に一度に燃焼するため急激な圧力上昇をき
たし、振動やノック音を生じる。

一方、着火遅れが長いと、その間に燃料の蒸発や拡散が
十分に進行するため、燃焼が完全に行われる。このため
着火時期を検出して燃料の噴射時期や噴射幅にフィード
バックすれば、ディーゼル機関の燃焼を制御することが
可能となる。そして、着火時期を圧力波形よシ検出する
ことが可能である。

圧力波形よシ着火時期を検出する方法を考えるうえで、
検出対象としては圧力そのものおよび圧力上昇率が挙げ
られる。

一般にディーゼル機関では圧縮着火であるため、ガソリ
ン機関と比べると圧力波形は大きく異なる。

すなわち、ガソリン機関では第１図（４）に示すように
、圧縮比が８前後で圧縮圧力Ｐ　（ＣＯＭＰＲ）は１０
に６２前後（ｐｌ）であるが、ディーゼル機関では第１
図（Ｊ３）に示すように、圧縮比は２０以上であシ圧縮
圧力は５０　Ｋｇ／ｃｒｒＬ２以上（ｐ３）に達する場
合もある。それゆえ、ガソリン機関では第１図囚に示さ
れるようにく着火すれば燃焼圧ｐ　（ＣＯＭＢＵＳ　）
は圧縮圧力よシも大きくなるのは確実である。燃焼圧は
最大でも３０〜４０に９〆見　（ｐ２）でおる。

これに反しディーゼル機関では第１図（Ｂ）に示される
ように、着火しても圧縮圧力よシも大きくならない（ｐ
５）場合もある・ そとで着火時期を検出するには圧力を検出対象とする場
合、単に圧力の絶対値のみを検出するだけでは困難であ
る。

そこで圧力波形の微分すなわち圧力上昇率を検出対象に
選ぶ。それによシ、第１図＠）のディーゼル機関の圧力
波形における圧縮圧力波形から燃焼圧波形への移行点（
ｐ４）を着火時期として検出することが可能である。本
発明はこのような知見に基礎をおくものである。

出力形の圧力センナを用い圧力変化に回転数の補正を加
え急激に圧力上昇する時期を着火時期として検出すると
いう着想にもとづき、ディーゼル機関における着火時期
検出を、よシ的確に行うことにある＠ 本発明においては、圧電素子を使用した圧力検出器、機
関の回転数を検出する角度検出器と基準位置を検出する
基準位置検出器とタイミング演算回路を有するタイミン
グ検出装置、および、着火時期検出装置であって、該角
度検出器の出力を機関の回転数に変換する回転数変換（
ロ）路および、前記圧力検出器の出力を前記回転数検出
回路の出力で除算する除算回路を有し、該タイミング演
算回路および該圧力検出器からの信号を受け、該除算回
路の出力が所定値以上の値となった時を着火時期とする
着火時期検出を行うもの、を具備することを特徴とする
ディーゼル機関用の着火時期検出装置、が提供される。

本発明の一実施例としての、ディーゼル機関用の着火時
期検出装置が第２図に示される。第２図装置は、４気筒
デイ一ゼル機関Ｅ、圧力検出器１１タイミング検出装置
２、着火時期検出装置３、燃料噴射時期制御回路４、燃
料噴射ボンｆ５、および燃料噴射ノズル６１，６２，６
３．６４を具備する。

タイミング検出装置２は）クランク軸と同期して回転し
、クランク軸２回転に１回転し、かつ突起を有するロー
タ２１１、角度検出器２２、基準位置検出器２３、およ
びタイミング演算回路２４を具備する。着火時期検出装
置３は、除算回路３１、回転数検出回路３２、基準電圧
発生回路３３、比較回路３４、およびカウンタ回路３５
を具備する。

第２図装置に使用される圧力検出器ｌの一例が第３図に
示される。圧電素子１０１とダイヤフラム１０２の間に
は、圧力媒体たる受圧枠１０３が挿設しである。１０４
は出力用の電極であムコネクタ１０５のターミナル１０
６にリード線１０７で接続される。１０８は接地用の電
極であ）、受圧枠１０３およびダイヤフラム１０２を介
してノ飄つジング１０９に接地される。１１０，１１１
は絶縁体で圧電素子１０１をセンサボディ１１２よυ絶
縁する。同じく１１３は絶縁体で出力用の電極１０４を
センサがディ１１２よシ絶縁する。

センササブアセンブリは次の手順によシ組み付けられる
。センサがディ１１２の下部よシ、絶縁体１１０．電極
１０４、圧電体１０１．受圧枠１０３および絶縁体１１
１を入れ、受圧枠１０３の外周部に金属中空リング１１
４およびスペーサ１１５を介してセンサボディのかしめ
部１１６をかしめることによシ、圧電素子１０１および
受圧枠１０３をセンサざディに固定する。一方センサポ
ディ１１２の上部よシ絶縁体１１３を入れ、スペーサ１
１７を圧入することでセンササブアセンブリが構成され
る。なお、圧電素子１０１には金属中空リング１１４の
バネ性によシ予荷重が加えられる。

センササブアセンブリは、ハウジング１０９の内壁に圧
入し、受圧枠先端の突起部１０３１お上びハウジング１
０９の先端の突起部１０９１にダイヤフラム１０２が溶
接される。

コネクタ１０５は、スペーサ１１Ｌｏリンダ１１９を介
して、ハウジング１０９のかシメ部１０９２をかしめる
ことで、ハウジング１０９に固定される。

圧力検出器は、圧電素子を使用しているため、時間当た
υの圧力変化、すなわちｄＰ／ｄｔをあられす信号５（
４）を出力する。

タイミング検出装置２の構成が第４図に示される。角度
検出器２２は、所定のパルス幅をもち、１回転当シ所定
のパルス数を発生することによシ角度検出を行う。基準
位置検出器２３は、所定のパルス幅をもち、１回転描９
１　ノ＋ルスを発生することによシ基準位置を検出する
。

タイミング演算回路２４は、上死点（ＴＤＣ）信号５（
２４１）を出力する。タイミング演算回路２４は、ダウ
ンカウンタ２４１およびピアノスイッチ２４２を有する
。スイッチ列（ピアノスイッチ）２４２は所定の予設定
入力（ＪＡＭ入力）のみを高レベルに設定する。ダウン
カウンタ２４１は下記のように動作する。すなわち、基
準検出器の出力の立ち上シで予設定入力がセットされ、
カウンタに所定の値がセットされ、立ち下シでクロック
をダウンカウント開始する。カウンタの内容が零になる
と％　ＶＤ端子に高レベル信号が発生し、これがＴＤＣ
信号５（２４１）となる。

着火時期検出装置３の構成が第５図に示される。

着火時期検出装置３においては、ＴＤｃ信号５（２４１
）の立ち上りでカウンタ３５をリセットし、立ち下シで
クロック信号５（２２）の計数を開始する。着火を検出
すると、比較回路３４の出力５（３４）が高レベルとな
シ、この立ち上シでカウンタ３５の計数が停止する。

すなわち、比較回路３４が高レベルとなったときのカウ
ンタ３５の内容が、前のサイクルのＴＤＣからのクラン
ク角で測定した着火時期となる。着火しなかった場合に
は、カウンタ３５は、次のＴＤＣ信号によシリセットさ
れるまで計数を続行する０ （７） 第２図装置の動作においては、所定の気筒のＴＤＣ時点
においてパルスを発生し、とのノ４ルスの立ち上シでカ
ウンタ３５の内容をリセットし、立ち下シでクロック信
号５（２２）を計数開始する。

しかるのち、比較回路３４によシ所定値以上の圧力上昇
率に達した時点を着火時期であるとし、カウンタ信号５
（３４）の高レベルによシ３５の計数を停止する。この
停止時点におけるカウンタ３５の内容が着火時期に対応
した値となる。

第２図装置における着火時期検出装置の他の具体例が第
６図に示され、第６図装置の動作を説明するための波形
図が第７図に示される。第６図装置において、比較回路
３４の出力端子と、ＴＤＣ信号５（２４１）が印加され
るワンショットマルチパイプレーク３６の出力端子に入
力端子が接続されるアンドゲート３７が設けられ、アン
ドダート３７の出力端子から信号５（３７）が送出され
る。

第６図の構成をとる理由は、圧縮圧力が非常に高いディ
ーゼル機関では、第７図に示すように圧（８） 力上昇率（７）１よシも大となることが１１そのため、
所定の圧力上昇率を越える信号５（３４）は２個のＡ？
ルスとしてあられれる場合があるから、ＴＤＣ以後の圧
力上昇率のみを検出する必要があるからである。第６図
装置においては、ＴＤＣ信号Ｓ　（２４１）Ｋｌ、ワン
ショットマルチパイプレーク３６は出力パルス５（３６
）を送出し、比較回路３４の出力信号５（３４）とのア
ンド論理がとられる。これによ、り、ＴＤＣ以後の圧力
上昇率のみを検出することができる。

本発明によれば、ディーゼル機関における着火時期検出
を、よシ的確に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図囚、■）は、ガソリン機関およびディーゼル機関
における圧縮圧力および燃焼圧力の特性を示す特性図、 第２図は１本発明の一実施例としてのディーゼル機関用
の着火時期検出装置を示す図、第３図は、第２図装置に
おける圧力検出器の構成を示す図、 第４図は、第２図装置におけるタイミング検出装置の構
成を示す図、 第５図は、第２図装置における着火時期検出装置の構成
を示す図１ 第６図は、着火時期検出装置の他の具体例を示す図、 第７図は、第６図装置の動作を説明するための波形図で
ある。 （符号の説明） １・・・圧力検出器、２・・・タイミング検出装置、２
１・・・ロータ、２２・・・角度検出器、２３・・・基
準位置検出器、２４・・・タイミング演算回路、３・・
・着火時期検出装置、３１・・・除算回路、３２・・・
回転数検出回路、３３・・・基準電圧発生回路、３４・
・・比較回路、３５・・・カウンタ回路、４・・・噴射
時期制御回路、５・・・噴射ポンプ、６１　ｐ　６２　
＃　６３　ｐ　６４・・・噴射口、Ｅ・・・ディーゼル
機関。 （１１） ４６６− 第３図 ＩＵｊｌ　　１（Ｊ！：１１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 圧電素子を使用した圧力検出器；機関の回転数を検出す
   る角度検出器と基準位値を検出する基準位置検出器とタ
   イミング演算回路を有するタイミング検出装置；および
   、着火時期検出装置であって、該角度検出器の出力を機
   関の回転数に変換する回転数変換回路および前記圧力検
   出器の出力を前記回転数検出回路の出力で除算する除算
   回路を有し、該タイミング演算回路および該圧力検出器
   からの信号を受け、該除算回路の出力が所定値以上の値
   となった時を着火時期とする着火時期検出を行う吃の；
   を具備することを特徴とするディーゼル機関用の着火時
   期検出装置。