JPS60233375A - 往復動内燃機関の着火時期検知方法 - Google Patents
往復動内燃機関の着火時期検知方法Info
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- JPS60233375A JPS60233375A JP8955984A JP8955984A JPS60233375A JP S60233375 A JPS60233375 A JP S60233375A JP 8955984 A JP8955984 A JP 8955984A JP 8955984 A JP8955984 A JP 8955984A JP S60233375 A JPS60233375 A JP S60233375A
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- Japan
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- ignition
- level
- time
- combustion
- engine
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
- F02P17/00—Testing of ignition installations, e.g. in combination with adjusting; Testing of ignition timing in compression-ignition engines
- F02P17/02—Checking or adjusting ignition timing
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
往復動内燃機関（以下、これをし機関］という）の燃焼
を適正に行うためには燃料の着火開始時期をクランク軸
回転角度でみた最適位置に合致させるように燃焼を制御
することが好ましいことは広く知られている。このため
には本来ならば着火開始時期をまず正しく検知し、かく
検知した着火時期を最適位置に合致するよ５にいわゆる
進角制御を行うことが望ましい。しかし、高温高圧の燃
焼室で行われる燃焼の実態はもちろんのこと、その着火
時期を検知す、ることすらきわめて困難である。ところ
が最近人工サファイア等の通視窓を燃焼室に設け、ある
いは耐熱性の光ファイバ等を燃焼室に挿入することによ
って、燃焼室の燃焼により生ずる光エネルギー（以下こ
れを臥レベルに変換し、これによって機関の燃焼実態Ｖ
把握する方法が採られつつありその一例としては特願昭
１７−／４４！３二などが知られる。この方法は従前検
知困難とされた機関燃焼室内の着火時期はもちろんのこ
と、燃焼状況をも容易に知り得る利点がある反面、以下
に述べるような理由によって検知レベルが安定しにくい
問題がある。それらのうちの主なものはし燃焼室に挿入
した光ファイバ等の受光面に付着するすす等の汚損によ
って火炎像の外部への伝播特性の低下による検知レベル
の低下］、し燃焼室の火炎像受光面の高温化により、受
光面に付着したすす、又は、光フアイバ自体から発生す
る赤外線の受光素子への外乱作用の影響による検知レベ
ルＳＮ比の低下］、および、し外気温などの影響を受け
ての受光素子検知レベルの特性変化］などがあげられる
。
を適正に行うためには燃料の着火開始時期をクランク軸
回転角度でみた最適位置に合致させるように燃焼を制御
することが好ましいことは広く知られている。このため
には本来ならば着火開始時期をまず正しく検知し、かく
検知した着火時期を最適位置に合致するよ５にいわゆる
進角制御を行うことが望ましい。しかし、高温高圧の燃
焼室で行われる燃焼の実態はもちろんのこと、その着火
時期を検知す、ることすらきわめて困難である。ところ
が最近人工サファイア等の通視窓を燃焼室に設け、ある
いは耐熱性の光ファイバ等を燃焼室に挿入することによ
って、燃焼室の燃焼により生ずる光エネルギー（以下こ
れを臥レベルに変換し、これによって機関の燃焼実態Ｖ
把握する方法が採られつつありその一例としては特願昭
１７−／４４！３二などが知られる。この方法は従前検
知困難とされた機関燃焼室内の着火時期はもちろんのこ
と、燃焼状況をも容易に知り得る利点がある反面、以下
に述べるような理由によって検知レベルが安定しにくい
問題がある。それらのうちの主なものはし燃焼室に挿入
した光ファイバ等の受光面に付着するすす等の汚損によ
って火炎像の外部への伝播特性の低下による検知レベル
の低下］、し燃焼室の火炎像受光面の高温化により、受
光面に付着したすす、又は、光フアイバ自体から発生す
る赤外線の受光素子への外乱作用の影響による検知レベ
ルＳＮ比の低下］、および、し外気温などの影響を受け
ての受光素子検知レベルの特性変化］などがあげられる
。
本発明はこれらの問題を解決するために後述する方法に
よって検知した火炎像のレベルを微分し、これによって
、燃焼室における着火時期の検知を容易かつ確実に行う
ことに関するものである。
よって検知した火炎像のレベルを微分し、これによって
、燃焼室における着火時期の検知を容易かつ確実に行う
ことに関するものである。
以下に本発明の実施例を述べるに先立って、これらの外
乱に関する問題点の詳細を述べよう。
乱に関する問題点の詳細を述べよう。
第１１図は機関燃焼室の火炎像を前記の方法で外部へ伝
播させ受光素子で捕えた状況であって、横軸にクランク
角度ＣＡ、縦軸に受光素子の電気的レベルでみた燃焼室
火炎像検知レベルを示す。図ＴＤＣ附近の燃料の着火が
予想される時期の直資℃跪下これをし燃焼開始点］とい
う）Ｆに至った直後から燃燃レベルは上昇し、おおむね
下死点ＵＤＣに至るまでの間に、図示のような変化を行
う。同一のモードで、同一燃焼レベルを機関が保持した
場合に、検知した燃焼レベルは燃焼の不整がない場合、
本来、同一の燃焼レベルを維持するが実際には前記の外
乱の影響でたとえ燃焼不整のない燃焼状態であってもさ
きに述べたように、検知レベルが変化することがある。
播させ受光素子で捕えた状況であって、横軸にクランク
角度ＣＡ、縦軸に受光素子の電気的レベルでみた燃焼室
火炎像検知レベルを示す。図ＴＤＣ附近の燃料の着火が
予想される時期の直資℃跪下これをし燃焼開始点］とい
う）Ｆに至った直後から燃燃レベルは上昇し、おおむね
下死点ＵＤＣに至るまでの間に、図示のような変化を行
う。同一のモードで、同一燃焼レベルを機関が保持した
場合に、検知した燃焼レベルは燃焼の不整がない場合、
本来、同一の燃焼レベルを維持するが実際には前記の外
乱の影響でたとえ燃焼不整のない燃焼状態であってもさ
きに述べたように、検知レベルが変化することがある。
線図Ｂはその一例として燃焼室火炎像受光面へのすす等
の付着により、レベルが低下した例を示し、線図Ｃは受
光面附近の高温化により、附近から放射される赤外線を
受光素子が検知し、これによって全体のレベルが上昇し
、ＳＮ比が低下したものの一例を示す。また、線図りは
外気温の影響を受け、受光素子つ検知レベルの特性自体
が変化した一例を示す。実際の外乱はこれらの状態が複
合して生ずる場合が多い。このように外乱に□より検知
レベルの絶体値が複雑に変化するため、この検知レベル
をそのまま機関の着火時期検知に用いることはいろいろ
と問題が多い。しかし、これらの各状態のレベル変化を
みると、いずれも共通の特徴、すなわち、燃焼開始点Ｆ
に至るまではそれ以前の吸入圧縮の行程を通じほとんど
レベルが同一であるのに反し、燃焼開始点をすぎ機関の
燃焼が開始されると急激にレベルが上昇する現象が見ら
れる。従って火炎像の検知レベルによって機関の着火時
期を検知する場合、レベルの絶対値の変化をみるのでな
く単位時間、あるいは、クランク一定回転角度、又は、
ヒストリー定移動量（以下、これらユつを［クランク角
度］という）当りの変化量、すなわち、微分値でみるこ
ととすれば、これら外乱に作用されることなく、レベル
の急上昇点（着火点）を検知できる。しかし、このよう
な方法を実施する場合、実際にはいろいろな問題が生ず
る。というのは、検知レベルの変化が第１図の線図り線
図Ａに示すようになだらかな上昇、及び下降変化を示す
ものであればよいが一般の燃焼は線図「に示すように、
一旦低下したレベルが再び上昇するなど複雑な燃焼変化
を行う場合であって、このようないわゆる燃焼不整があ
るときには、前述の単なる微分のみで検知を行うと錯誤
検知な行う恐れがある。かような場合、錯誤検知を防超
ヤ限 るためには燃料の着火開始時期附近に瞥って祠耐を行う
か、あるいはさらに特定期間におけるｍ１Ｔｈ＝の最初
の立上りのみを検知する方法をとるなどの方法が考えら
れる。というのは実際の燃料着火開始時期は正確に予想
できるからである。例えば火花点火機関では点火時期の
直後であり、ディーゼル機関は燃料噴射開始時期の直後
、さらに、より真近をめるならば噴射弁ノズルのリフト
動作の力抜であって、しかも、これらの時点、すなわち
機関の燃料着火開始指令時点はいずれも公知の手段で容
易に検知し得る。従って、前記の微分検知を燃料着火開
始指令時点から一定の期間内に限ってのみ行うなど機関
の行程を参酌して行うこととすれば、第１図の線図ビに
示すような着火開始１期よりはるかに後に発生する不整
燃焼に基く外１を排除することができる。 、” １−゛ 、そこも以下には、このト虜 な方法により燃料の着火が予想される期間附近のみに限
定して火炎像の検知レベルが急上昇する現象を検知し、
これによって着火時期を検知する方法を述べてみよう。
の付着により、レベルが低下した例を示し、線図Ｃは受
光面附近の高温化により、附近から放射される赤外線を
受光素子が検知し、これによって全体のレベルが上昇し
、ＳＮ比が低下したものの一例を示す。また、線図りは
外気温の影響を受け、受光素子つ検知レベルの特性自体
が変化した一例を示す。実際の外乱はこれらの状態が複
合して生ずる場合が多い。このように外乱に□より検知
レベルの絶体値が複雑に変化するため、この検知レベル
をそのまま機関の着火時期検知に用いることはいろいろ
と問題が多い。しかし、これらの各状態のレベル変化を
みると、いずれも共通の特徴、すなわち、燃焼開始点Ｆ
に至るまではそれ以前の吸入圧縮の行程を通じほとんど
レベルが同一であるのに反し、燃焼開始点をすぎ機関の
燃焼が開始されると急激にレベルが上昇する現象が見ら
れる。従って火炎像の検知レベルによって機関の着火時
期を検知する場合、レベルの絶対値の変化をみるのでな
く単位時間、あるいは、クランク一定回転角度、又は、
ヒストリー定移動量（以下、これらユつを［クランク角
度］という）当りの変化量、すなわち、微分値でみるこ
ととすれば、これら外乱に作用されることなく、レベル
の急上昇点（着火点）を検知できる。しかし、このよう
な方法を実施する場合、実際にはいろいろな問題が生ず
る。というのは、検知レベルの変化が第１図の線図り線
図Ａに示すようになだらかな上昇、及び下降変化を示す
ものであればよいが一般の燃焼は線図「に示すように、
一旦低下したレベルが再び上昇するなど複雑な燃焼変化
を行う場合であって、このようないわゆる燃焼不整があ
るときには、前述の単なる微分のみで検知を行うと錯誤
検知な行う恐れがある。かような場合、錯誤検知を防超
ヤ限 るためには燃料の着火開始時期附近に瞥って祠耐を行う
か、あるいはさらに特定期間におけるｍ１Ｔｈ＝の最初
の立上りのみを検知する方法をとるなどの方法が考えら
れる。というのは実際の燃料着火開始時期は正確に予想
できるからである。例えば火花点火機関では点火時期の
直後であり、ディーゼル機関は燃料噴射開始時期の直後
、さらに、より真近をめるならば噴射弁ノズルのリフト
動作の力抜であって、しかも、これらの時点、すなわち
機関の燃料着火開始指令時点はいずれも公知の手段で容
易に検知し得る。従って、前記の微分検知を燃料着火開
始指令時点から一定の期間内に限ってのみ行うなど機関
の行程を参酌して行うこととすれば、第１図の線図ビに
示すような着火開始１期よりはるかに後に発生する不整
燃焼に基く外１を排除することができる。 、” １−゛ 、そこも以下には、このト虜 な方法により燃料の着火が予想される期間附近のみに限
定して火炎像の検知レベルが急上昇する現象を検知し、
これによって着火時期を検知する方法を述べてみよう。
第２図においてディーゼル機関ＥＮに駆動さ唯１１る噴
射ポンプＦ＝ｌ−は図示しないタンクから供給忙ｆれる
燃料Ｑを行程毎に圧縮し、噴射管ＦＰを介ヒノズルＮＺ
から燃焼室ＣＣへ噴射する。かく噴射された燃料が燃焼
する燃焼室ＣＣの隔壁を貫通して設置された耐熱性の光
ファイバＯＦの先端にある受光部ＯＤは燃焼室ＣＣ内の
火炎像を検知しやすい箇所を選んで設置されている詞フ
ァイバの他端には公知の光電変換素子ＯＥが設置され、
本素子は定められた波長域にある受光エネルギーを公知
の手段により増幅器ｌを用いて電気的レベルに変換する
機能を有し、光ファイバＯＦを経由して入力される燃焼
室ＣＣの火炎像を電気レベルに変換し、公知のゲートコ
に出力する。燃焼室ＣＣへ燃料を噴射するノズルＮＺ内
部にある図示しない針弁の動作を公知の方法でとらえる
ことによってノズルＮＺの燃料噴射の時期を検知する噴
射時期検知器ＮＤが捕えた情報は機関ＥＮが燃焼開始点
に至った旨の情報として行程検知器ダに入力される。一
方向検知器には機関クランク軸の微小な一つンタ等を用
い噴射時期検知器ＮＤからの情−蝕入力した時点から予
め定められた機関の回転角度、すなわち、燃焼開始点か
らしばらくの期間のみに限って動作となって、前記のゲ
ートコに対し動作指令を行い、同ゲートは動作指令の行
われた期間内に限って公知の微分器３に火炎像の検知レ
ベルを出力する。前記微分器にはパルス式発電器ＴＧか
らの機関のパルスが入力され当パルスで前記検知レベル
を微分し、かく微分された値は公知のノくタン発生器、
及び、比較器を内蔵する着火検知器Ｓへ入力される。着
火検知器まは予め試験等を行って燃焼室で実際に着火状
態となった際得られる微分値をし着火レベル］として内
蔵のノ（タン発生器（憶させておく。しかして微分器３
かも出力された情報を入力した着火検知器左はその情報
を前記のバタン発生器のバタンと比較し出力が湘火レベ
ルを超過した時点を検知し、その時点においてその旨を
着火時期検知情報ＦＤとして出力する。
射ポンプＦ＝ｌ−は図示しないタンクから供給忙ｆれる
燃料Ｑを行程毎に圧縮し、噴射管ＦＰを介ヒノズルＮＺ
から燃焼室ＣＣへ噴射する。かく噴射された燃料が燃焼
する燃焼室ＣＣの隔壁を貫通して設置された耐熱性の光
ファイバＯＦの先端にある受光部ＯＤは燃焼室ＣＣ内の
火炎像を検知しやすい箇所を選んで設置されている詞フ
ァイバの他端には公知の光電変換素子ＯＥが設置され、
本素子は定められた波長域にある受光エネルギーを公知
の手段により増幅器ｌを用いて電気的レベルに変換する
機能を有し、光ファイバＯＦを経由して入力される燃焼
室ＣＣの火炎像を電気レベルに変換し、公知のゲートコ
に出力する。燃焼室ＣＣへ燃料を噴射するノズルＮＺ内
部にある図示しない針弁の動作を公知の方法でとらえる
ことによってノズルＮＺの燃料噴射の時期を検知する噴
射時期検知器ＮＤが捕えた情報は機関ＥＮが燃焼開始点
に至った旨の情報として行程検知器ダに入力される。一
方向検知器には機関クランク軸の微小な一つンタ等を用
い噴射時期検知器ＮＤからの情−蝕入力した時点から予
め定められた機関の回転角度、すなわち、燃焼開始点か
らしばらくの期間のみに限って動作となって、前記のゲ
ートコに対し動作指令を行い、同ゲートは動作指令の行
われた期間内に限って公知の微分器３に火炎像の検知レ
ベルを出力する。前記微分器にはパルス式発電器ＴＧか
らの機関のパルスが入力され当パルスで前記検知レベル
を微分し、かく微分された値は公知のノくタン発生器、
及び、比較器を内蔵する着火検知器Ｓへ入力される。着
火検知器まは予め試験等を行って燃焼室で実際に着火状
態となった際得られる微分値をし着火レベル］として内
蔵のノ（タン発生器（憶させておく。しかして微分器３
かも出力された情報を入力した着火検知器左はその情報
を前記のバタン発生器のバタンと比較し出力が湘火レベ
ルを超過した時点を検知し、その時点においてその旨を
着火時期検知情報ＦＤとして出力する。
なお、第コレ１において、〕くルス式発電機ＴＧの出力
パルスで微分することに代えて、図示点線で示すように
公知のクロック６から出力されるクロックパルスを用い
時間で微分することとしてもよ℃・。
パルスで微分することに代えて、図示点線で示すように
公知のクロック６から出力されるクロックパルスを用い
時間で微分することとしてもよ℃・。
このような方法を採れば、着火検知のための微分値は燃
焼着火点からきわめて短い期間に限って出力されること
になるので、第１図線図Ｂ’に示したよう不整燃焼に対
して錯誤的な着火検知を防止し得る。なお、本実施例で
は、このような燃焼不整の存在による着火時期の錯誤検
知発生を防止するため、火炎像検知レベルの微分検知の
実施は燃焼゛開始点附近に限定実施する例につ℃・て述
べたが、このような錯誤検知の恐れのない場合、ある℃
・は他の手段を併用することによって錯誤検知を防止し
得る場合には微分検知のみを実施することとしてもジム
。！ＦＬλ−図の実施例はディーゼル機関についてのも
のであるが本発明は他の往復動機関、具体的には火花点
孔機関などにおいても火花点火時期をもって燃料着火開
始指令時点とすれば第２図で示したと全く同じ考え方で
本発明を実施できる。
焼着火点からきわめて短い期間に限って出力されること
になるので、第１図線図Ｂ’に示したよう不整燃焼に対
して錯誤的な着火検知を防止し得る。なお、本実施例で
は、このような燃焼不整の存在による着火時期の錯誤検
知発生を防止するため、火炎像検知レベルの微分検知の
実施は燃焼゛開始点附近に限定実施する例につ℃・て述
べたが、このような錯誤検知の恐れのない場合、ある℃
・は他の手段を併用することによって錯誤検知を防止し
得る場合には微分検知のみを実施することとしてもジム
。！ＦＬλ−図の実施例はディーゼル機関についてのも
のであるが本発明は他の往復動機関、具体的には火花点
孔機関などにおいても火花点火時期をもって燃料着火開
始指令時点とすれば第２図で示したと全く同じ考え方で
本発明を実施できる。
また、着火が予想される時点が機関の運転モードにより
あまり変動しない場合には、第２図に示したような方法
、すなわち燃料の噴射時期を検知することにかえて、ク
ランク軸回転角度や動弁装置などの動作位置を公知の方
法で検知することをもって、機関の行程を検知し、かく
検知した情報によって燃焼開始点を検知することとして
もよい。
あまり変動しない場合には、第２図に示したような方法
、すなわち燃料の噴射時期を検知することにかえて、ク
ランク軸回転角度や動弁装置などの動作位置を公知の方
法で検知することをもって、機関の行程を検知し、かく
検知した情報によって燃焼開始点を検知することとして
もよい。
以上述べたように本方法により、往復動内燃機関の燃焼
室の着火時期を各種外乱を排除し、高い信頼度をもって
検知し得る。
室の着火時期を各種外乱を排除し、高い信頼度をもって
検知し得る。
第１図は機関燃焼室の火炎像を受光素子で電気的レベル
に変排検知した状況の例を示し、第２図は本発明の実施
例を示す機関の構造概念図を含むブロック図である。 ＥＮ・・・機関、ＣＣ・・・燃焼室、ＯＤ・・・受光部
、ＯＦ・・・光ファイバ、ＯＥ・・・光電変捏素子、ｌ
・・・増幅器、コ・・・ゲート、３・・・徽分器、ダ・
・・行程検知器、９・・・着火検知器、ＮＤ・・・噴射
時期検知器、７・・・クロック 指定代理人 日本国有鉄道総裁室法務課長、ｆｌ 図 オ ２ １２
に変排検知した状況の例を示し、第２図は本発明の実施
例を示す機関の構造概念図を含むブロック図である。 ＥＮ・・・機関、ＣＣ・・・燃焼室、ＯＤ・・・受光部
、ＯＦ・・・光ファイバ、ＯＥ・・・光電変捏素子、ｌ
・・・増幅器、コ・・・ゲート、３・・・徽分器、ダ・
・・行程検知器、９・・・着火検知器、ＮＤ・・・噴射
時期検知器、７・・・クロック 指定代理人 日本国有鉄道総裁室法務課長、ｆｌ 図 オ ２ １２
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ｌ） 往復動内燃機関燃焼室の燃焼火炎像を外部へ伝播
する手段を設けるとともに、当該手段の他端に設けた受
光用素子を用い外部へ伝播した火炎像を電気的レベルに
変換することにより燃焼室の着火時期を検知するものに
おいて、検知したレベルを時間で微分し、かく微分して
得た値がある予め定められた値を超過したことをもって
往復動内燃機関燃焼室の燃料が着火したことを検知する
ことを特徴とする往復動内燃機関の着火時期検知方法。 コ）検知したレベルを時間で微分することにかえてクラ
ンク角度で微分することを特徴とする特許請求の範囲第
７項の往復動内燃機関の着火時期検知方法。 ３−）往復動内燃機関燃焼室の燃焼火炎像を外部へ伝播
する手段を設けるとともに、当該手段の他端に設けた受
光用素子を用い外部へ伝播した火炎像を電気的レベルに
変換することにより燃焼室の着火時期を検知するものに
おいて、検知したレベルを時間で微分し、かく微分して
得た値がある予め定められた値を超過したことをもって
着火時期を検知するに際し、機関の行程を検知すること
によって着火が予想される時点附近のみに限定して前記
方法による検知を行うことを％徴とする往復動内燃機関
゛の着、火時期検知方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8955984A JPS60233375A (ja) | 1984-05-07 | 1984-05-07 | 往復動内燃機関の着火時期検知方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8955984A JPS60233375A (ja) | 1984-05-07 | 1984-05-07 | 往復動内燃機関の着火時期検知方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60233375A true JPS60233375A (ja) | 1985-11-20 |
Family
ID=13974174
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8955984A Pending JPS60233375A (ja) | 1984-05-07 | 1984-05-07 | 往復動内燃機関の着火時期検知方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60233375A (ja) |
-
1984
- 1984-05-07 JP JP8955984A patent/JPS60233375A/ja active Pending
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