JPS60188824A - 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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JPS60188824A
JPS60188824A JP4528284A JP4528284A JPS60188824A JP S60188824 A JPS60188824 A JP S60188824A JP 4528284 A JP4528284 A JP 4528284A JP 4528284 A JP4528284 A JP 4528284A JP S60188824 A JPS60188824 A JP S60188824A
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JP
Japan
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photoelectric conversion
circuit
voltage signal
voltage
ignition timing
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Pending
Application number
JP4528284A
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English (en)
Inventor
Shinichiro Tanaka
伸一郎 田中
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
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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
    • F02P17/02Checking or adjusting ignition timing
    • F02P17/04Checking or adjusting ignition timing dynamically
    • F02P17/06Checking or adjusting ignition timing dynamically using a stroboscopic lamp
    • 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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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
  • Testing Of Engines (AREA)
  • Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)

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】 〔技術分野〕 本発明は、ディーゼルエンジンの渦流室内における燃焼
光の状態から着火時期を検出するための、ディーゼルエ
ンジンの着火時期検出装置に関するものである. 〔従来技術〕 最近、ディーゼルエンジンにおいては着火時期を検出し
、着火状態に応じて燃料の噴射タイミング、噴射量など
を緻密にフィードバンク制御するシステムが考えられて
いる。
このような制御システムにおいては、燃料の着火状態を
検出するため第1図に示す如き火炎七ンサIが用いられ
ている。火炎センサ1は筒状のハウジング2内に石英ガ
ラス等の光を伝える耐熱性材料よりなる中実の導光体3
が嵌挿され、その先端部が僅かに筒状ハウジング2より
外側に突出され検出端4とされている。
そして第2図に示すように火炎センサ1はディーゼルエ
ンジン5の渦流室6内にその先端が突出するように配置
され、燃料噴射ノズル7より噴射される燃料が検出端4
付近に達するようにされている。
火炎センサ1の検出端4より検出された燃焼光は火炎セ
ンサ外部に導かれ、フォトダイオード、フォトトランジ
スタ、太陽電池等の光電変換素子によって電気信号に変
換される。
この場合、光電変換素子はエンジンルームなどに配設さ
れており、使用環境温度が高くかつ温度変化範囲も広い
ため、光電変換素子の暗電流が大巾に変化する。
第3図に示すように、導光体3から導かれた燃焼光をフ
ォトトランジスタ10で光電変換する場合、フォトトラ
ンジスタ10のエミッタに接続された抵抗11の両端に
は、光電変換された電圧信号に、さらに暗電流の大小に
よって発生する直流電圧成分が重畳される。従って、暗
電流が大きくなるにつれて直流電圧成分も増大するため
、抵抗11の両端には、オフセット電圧V、 、V、が
重畳された第4図(a)の(イ)、(ロ)に示すような
電圧信号が取り出される。
このため、暗電流によるオフセント電圧を除去すべく、
第3図に示すように、コンデンサ12と抵抗13からな
る交流結合回路を、抵抗11に接続し−C1交流成分の
みをコンデンサ12と抵抗13との間の検出端14から
取り出すような回路を構成し°ζいる。
ところで、渦流室6内での燃料の燃焼状態は、その時の
運転状態1、すなわち、エンジン回転数や燃料噴射量な
どによって異なり、エンジンft荷が高いとき、つまり
燃料噴射量が多く燃焼光が強い時には、第4図(b)の
(イ)に示す様に、第3図の抵抗11の両端に発生する
光電変換後の電圧信号は、その振幅が大きくなり、逆に
エンジン負荷が低ければ同図中(ロ)に示すように振幅
が小さくなる。
また、エンジン回転数が変化すると、燃料の着火時期の
周期も回転数に応じて変化するので、第3図の抵抗11
の両端に発生する光電変換後の電圧信号の周期も変化す
る。
このようにエンジンの運転状態の変化によって、光電変
換後の電圧信号が変化すると、振幅の大小や周期の長短
により、第3図の検出端14からIiられる電圧信号は
、周期が長い場合は、第4図(C)の(イ)、周IU1
が短い場合は、第4図(d)の(イ)に示すような波形
となる。
これらの波形は、フォトトランジスタlOの暗電流によ
り発生ずるオフセット電圧を除去した実際の着火時期信
号を表す第4回(e)の(ロ)および同図(d)の(1
口)と異なった波形となる。
すなわち、コンデンサ12と抵抗13による直列回路が
微分要素として機能するため、検出端14から得られる
電圧信号にはマイナス側の電圧レベルが発生し、この電
圧レベルは抵抗11の両端に発生する電圧信号の周期の
長短や振幅の大小によって変化する。このため、着火開
始時期を一定のスレッシュボールドレベルVtで検出し
ようとする場合、波形の変動分による着火開始検出時期
のばらつきΔtが生じ、コンデンサと抵抗による交流結
合回路だけでは正確な着火開始時期を検出することがで
きない。
〔発明の目的〕
このような従来の問題に鑑み、本発明の目的とするとこ
ろは、光電変換素子の暗電流にもとづいて発生ずるオフ
セット電圧を、上死点後の所定のクランク角度でサンプ
ルホールドして、そのオフセット電圧を光電変換電圧信
号から除去することにより、光電変換電圧信号の振幅や
周期の変化に影響されることなく、光電変−換素子の暗
電流にもとづくオフセント電圧の影響を除去し、正確な
着火時期を検出することができるようにしたものである
〔発明の構成〕
この目的を達成するために、本発明は、導光体により検
出された燃焼光を電気信号に変換する光電変換素子と、
ごの光電変換素子によって光電変換された光電変換電圧
信号を上死点後の所定のクランク角度でサンプルボール
ドするサンプルホールド回路と、このサンプルホールド
回路の出力電圧と前記光電変換電圧信号の差出力を得る
ための差動増幅回路と、を備えることを特徴とする。
〔発明の作用効果〕
光電変換電圧信号に重畳されているオフセ・ノド電圧を
、渦流室内から燃焼光が発生しない上死点後の所定のク
ランク角度でサンプルホールドするとともに、オフセッ
ト電圧に対応したサンプリングホールド電圧を光電変換
電圧信号から除去すべく、光電変換電圧信号との差出力
を差動増幅回路によって得るようにしであるため、暗電
流変化にもとづくオフセット電圧が除去され、光電変換
電圧信号の振幅や周期に影響されることなく、正確な着
火時期を検出することができる。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を図面によって説明する。
第5図は、本発明の一実施例を示した電気回路構成lで
あり、光電変換素子であるフォトトランジスタlOのコ
レクタには定電圧電源Vccが印加され、エミッタは抵
抗11を介して接地されており、光ファイバなどの感光
体から導かれた燃焼光をベースで受光すると、フォトト
ランジスタlOのエミッタに接続された抵抗11の両端
から光電変換電圧信号が取り出される。
抵抗11の両端から取り出される光電変換電圧信号は、
渦流室内から燃焼光が発生しない上死点後の所定のクラ
ンク角度ごとに、光電変換電圧)ご号の電圧レベルをサ
ンプルホールドするためのサンプルホールド回路20に
人力されている。
サンプルボールド回路20は、アナログスイッチ21と
、コンデンサ22、抵抗23よりなる積分回路と、バッ
ファアンプ24から構成されており、アナログスイッチ
21の入力端子には抵IJ’l: 11の両端から取り
出される光電変換電圧信号が、制御入力端子にはクラン
ク角度センサ15の出力電圧を波形整形回路16で整形
したパルス電圧がそれぞれ人力される。アナログスイッ
チ21の出力側には、コンデンサ22と抵抗23からな
る積分回路が接続されており、コンデンサ22と11(
抗23とで決まる時定数は、エンジン回転数で決まる光
電変換電圧信号の交流成分の最長周期(例えば、700
r回で約170m5)より十分長くなるように設定され
、また抵抗23は抵抗11より十分大きな値に設定され
ており、その出力電圧は高人力インピータンスを有する
バッフ1アンプ24に供給される。
なお、クランク角センサ15は燃料噴射ポンプ(薗示し
ない)に配設されている。
また、差動増幅回路30は、演算増幅器31と抵抗32
.33.34.35から回路構成されており、演算増幅
器31のプラス入力端子には、抵抗32を介して抵抗】
1の両端から出力される光電変換電圧信号が、同じくマ
イナス入力端子には抵抗33を介してサンプルホールド
回路20の出力電圧が供給され、出力端子からは両電圧
の差出力が取り出される。
次に、この実施例の作用を説明する。
導光体で導かれた燃焼光を、エンジンルームなどに配設
されているフォトトランジスタlOで受光すると、使用
環境温度が高くかつ温瓜変化範囲も広いため、暗電流が
大巾に増減し、出力側の第5図(a)から取り出される
電圧信号は、第6図(a)に示すように暗電流の大きさ
に比例したオフセント電圧V0が重畳される。
ごのように、オフセット電圧■。が直流分として重畳さ
れている光電変換電圧信号は、アナログスイッチ21の
入力端子に供給されており、−アナログスイッチ21の
制御入力端子に供給さ耗ている」二死点後(ΔT D 
C)のクランク角度(例えば、100度〜150度)ご
とに発生する第6図(b)に示すようなパルス電圧によ
ってON、OFFコントロールされ、パルス電圧rlj
に相当する時間1[1でオフセント電圧■。がサンプリ
ングされる。
この場合、アナログスイッチ21の制御入力端子に供給
されるパルス電圧は、渦流室内から燃焼光が発生しない
上死点後の所定のクランク角度ごとに発生ずるようにな
っているため、燃焼光を光電変換した光電変換電圧信号
の交流成分には関係なく、オフセント電圧V0の電圧レ
ベルを上死点(′rDC)の発生周期でサンプリングす
ることができる。なお、この場合のエンジンは4気筒で
あるため〜エンシフ2回転で4個のパルス電圧が発生ず
る。
このようにしてナンプリソグされたオフセソト電圧■。
は、アナログスイッチ21に接続されて積分回路を(I
4成しているコンデンサ22と抵抗23によってボール
ドされ、バッファアンプ24の出力側の第5図(C)か
らは、第6図(c)に示すようなサンプルボールド電圧
Vh(Vh#V。
)が取り出される。
一方、フォトトランジスタIOの出力側の第5図Ca)
から取り出される第6図(a)に示すような光電変換電
圧信号から、オフセット電圧■。
をサンプルボールドした第6図(C)に示すような電圧
vhを除去するために、差動増幅器31のプラス入力端
子に充電変換電圧信号を、マイナス入力端子にサンプル
ボールド電圧V hをそれぞれ人力させて、両型圧の差
出力を得るようにしであるため、出力側の第5図(d)
からは、第6図(d)に示すような出力電圧が取り出さ
れる。
この実施例の場合、第6図(a)に示すような光電変換
電圧信号に重畳されているオフセット電圧■。を燃焼室
内から燃焼光が発生しない上死点後の所定のクランク角
度(例えば、ATDC100度〜150度)ごとにサン
プルボールドして、第6図(C)に示すようなサンプル
ホールド電圧V bを得るとともに、差動増幅回路30
によって、第6図<a>に示す光電変換電圧信号から、
同図(C)に示ずサンプルホールド電圧vhを除去する
ように回路構成しであるため、光電変換電圧信号の振幅
や周期の変化に影響されることなく、光電変換電圧信号
に含まれるオフセット電圧V0が除去され、正確な着火
時期を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明に通用される火炎センサを表す断面図
、第2図は、火炎センサの装着状態を示す断面説明図、
第3図は、火炎センサによって検出される燃焼光を光電
変換するための従来の電気回路構成図、第4図は、第3
図の電気回路によって燃焼光を光電変換した場合の電圧
信号波形を示すグラフ、第5図は、本発明の一実施例で
ある着火時期検出装置の電気回路構成図、第6図は、第
5図に示す電気回路要部の電圧信号波形を示すグラフで
ある。 1−−−−−−一火炎センザ 10−−−−ツメI・トランジスタ(光電変換素子)1
5−−−−−クランク角度センサ 20、−−−サンプルホールド回路 30−−−一差動増幅回路 第1図 第2図 第3図 21′間 第6図 手続ンm正書(自発] 特許庁長官殿 昭イill 59年l/刀dt、l園 1、事件の表示 アイーゼルエンジンの着火時mHe IIi 針3・補
正をする者 室 る; ( 、し)」ニ 別 紙 2、特許請求の範囲 (1)先端がエンジンのm内に臨むように配置される導
光体と、災坑亥内を外気から遮断した状態でn’+j記
導光体を保持する筒状ハウジングよりなる火炎センサと
、火炎センサによって導かれる燃焼光の状態から着火時
期を検出するためのディーゼルエンジンの着火時期検出
装置において、前記導光体により検出された燃焼光を電
気信号に変換する光電変換素子と、該光電変換素子によ
って光電変換された光電変換電圧信号を上死点後の所定
のクランク角度でサンプルホールドするサンプルホール
ド回路と、該サンプルホールド回路の出力電圧と前記光
電変換電圧信号の差出力を得るための差動増幅回路と、
を備える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。 以上

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)先端がエンジンの渦流室内に臨むように配置され
    る導光体と、渦流室内を外気から遮断した状態で前記導
    光体を保持する筒状ハウシングよりなる火炎センサと、
    火炎センザによって専かれる燃焼光の状態から着火時期
    を検出するためのディーゼルエンジンの着火時期検出装
    置において、ロ:j記導光体により検出された燃焼光を
    電気信号に変換する光電変換素子と、楠光電変換素子に
    よって光電変換された光電変換電圧信号を」一死点後の
    所定のクランク角度でサンプルボールドするシンプルホ
    ールド回路と、該サンプルホールド回路の出力電圧と前
    記光電変換電圧信号の差出力を得るための差動増幅回路
    と、を備えることを特徴とするディーセルエンジンの着
    火時期検出装置。
JP4528284A 1984-03-08 1984-03-08 デイ−ゼルエンジンの着火時期検出装置 Pending JPS60188824A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60235033A (ja) * 1984-05-07 1985-11-21 Japanese National Railways<Jnr> 受光素子を用いた往復動内燃機関燃焼室の燃焼検知方法におけるレベル校正法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60235033A (ja) * 1984-05-07 1985-11-21 Japanese National Railways<Jnr> 受光素子を用いた往復動内燃機関燃焼室の燃焼検知方法におけるレベル校正法

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