JPS6153460A - 内燃機関を点火するトリガパルスの発生装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 この発明は、基準角度位置に対して所定のクランク軸角
度位置でトリガパルスを発生する、内燃機関を点火する
トリガパルスの発生方法および装置に関する。

〔従来技術〕

内燃機関の燃焼室におけるピーク圧力は、最良のエンジ
ン効率にするため、ピストンの所定の位置、または基準
角度位置、通常は上部死点に対する所定のクランク軸角
度位置において得られる必要がある。点火した空気・燃
料混合気内部の燃焼速度に限度があるため、点火パルス
は、回転速度の上昇中に上部死点より早く送出する必要
がある。

これに対して、機械的な、あるいは電子的な、種々のア
ナログおよびデジタル点火装置が知られている。

空気・燃料混合気の燃焼速度は、特に燃焼室への充填量
に依存し、従って部分負荷領域においては、充填量が少
いため、燃焼速度が低くなる。このため、トリガパルス
は、圧力センサによって早い角度値にシフトされる。こ
の方法では、点火ノくルスのシフトは、予めプログラミ
ングされた少いパラメータだけによってしか可能でない
。燃料の品質、気温、エンジン温度などの広範囲の運転
条件の変動は、必要なセンナが実際的にあまりにも高価
であるため、実際上検出が不可能である。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、すべての運転条件において、内燃機関
のすべての運転パラメータに対して、トリガパルスの発
生時点を最適化することにある。

〔発明の概要〕

この目的は、本発明によれば、内燃機関の少くとも７つ
の燃焼室においてイオン電流ピーク値の基準角度位置に
対するピーク値角度位置を検出し、この検出したピーク
値角度位置を目標角度位置と比較してその偏差値を形成
し、この偏差値が減少する方向にトリガパルスを時間的
にシフトさせることによって達成される。

本発明は、燃焼している空気・燃料混合気の中の荷電粒
子の濃度が、気体の圧力および温度に伴って増加するこ
とを利用している。このため、イオン電流も圧力の増加
および温度の上昇によって増加する。イオン電流のピー
ク値が検出されろ。

その場合、クランク軸の基準角度位置に対するピーク値
角度位置として評価される。イオン電流ピーク値の絶対
値は重要でない。

従って、本発明は、イオン電流の測定によってイオン電
流ピーク値および燃焼室内の圧力ピーク値を直接検出す
るような従来の技術とは著しく異なっている。このピー
ク値角度位置は目標角度位置と比較される。この結果得
られた偏差値に応じて、トリガパルスは、偏差値を零と
するように制御回路によってシフトされる。本発明は、
圧力ピーク値が常に所定の角度位置で正確に得られるよ
うな内燃機関の運転も可能にする。イオン電流ゾンデと
しては、正の測定電圧が得られる点火プラグ自体が適し
ている。

イオン電流の測定は、燃焼室または内燃機関のシリンダ
またはすべてのシリンダに対して行なうことができる。

すべてのシリンダにおける測定の場合に、充填量の差異
が除去される。すべてのシリンダの圧力曲線を評価する
場合、次の動作サイクルに対してすべてのシリンダを同
一の角度位置において点火する平均されたトリガパルス
が使用できるよう罠するため、圧力ピーク値の角度位置
を平均化することができる。

本発明による方法は、トリガパルスの発生をアナログ回
路によって行なう場合にもディジタル回路によって行な
う場合にも使用される。

トリガパルスのディジタル発生装置を備えた本発明によ
る装置は、下記事項を特徴とする。

ａ）起動スプロケットの歯に対向配置された歯形パルス
センサがクランク軸の回転に比例するパルス列を発生し
、 ｂ）基準標識に対向配置された基準パルスセンサがクラ
ンク軸の回転毎に１つの基準パルスを発生し、 Ｃ）カウンタのリセット入力端子が基準パルスセンサに
接続され、カウンタの計数入力端子が歯形パルスセンサ
に接続され、カウンタのブロック入力端子がピーク値回
路に接続され、ｄ）ピーク値回路がイオン電流ゾンデを
通して流れる電流を評価してイオン電流ピーク値に達し
た際にブロック信号を送出し、 ｅ）比較回路がカウンタの計数内容を入力ライングルー
プの目標値と比較してイオン電流ピーク値の発生が早過
ぎるか遅過ぎるときにそれを示す信号を送出し、 ｆ）　　）リガ回路が歯形パルスを計数してプリセット
値に達した際にトリガ信号を送出し、その場合にイオン
電流ピーク値の発生が早過ぎるか遅過ぎるかに応じて正
または負の補助的なパルスがトリガ回路で加算要素また
は減算要素として計数される。

〔発明の実施例〕

次に、トリガパルスのデジタル発生装置を例示して本発
明の詳細な説明する。

第１図はクランク軸に連結された内燃機関のはずみ車ｌ
の周辺部を示している。図示の例では、オツトーサイク
ルエンジンを取扱っている。はずみ車／は、歯λおよび
基準角度位置を定める付加的な標識３が設けられた起動
スプロケットを備えている。標識３は、７つの歯λと組
合わせろこともできる。歯形パルスセンサグおよび標識
Ｊを検出スる基準パルス七ンサタが、はずみ車／の周囲
に対向配置されている。歯形パルスセンサグおよび基準
パルスセンサ５は、共通のセンサに統合することもでき
る。各センナの出力側には、増幅器６．７およびパルス
形成器が接続されている。歯形パルスは、場合によって
倍加することもできる。

本発明は、ライ、ンタに到達する歯形パルスを計数する
カウンタざを備えている。基準パルスはライン１０を経
てカウンタｇのリセット入力端子に入力されて、その都
度カウンタｇを零値にリセットし、新しい計数過程を開
始させるため、クランク軸の各回転の間に７つの計数サ
イクルが行われる。

ライン／３にトリガパルスを発生するため、角度パルス
が、ライン／／を通ってトリガ回路７．２に供給される
。ライン１３は、点火分配器１５を介して内燃機関の燃
焼室内の点火プラグに接続されたトランジスタ点火回路
／ダに接続されている。もちろん、点火分配２νＳは、
任意の構造を備えることができる。

トリガ回路／２は、主要構成要素として、プリセットお
よびリセットが可能なカウンタを備えている。ライン／
７にはプリセット値を入力することができる。トリガ回
路／２をその都度プリセント値に戻し新しい計数サイク
ルを開始させるため、基準パルスがライン／ｇを経て供
給される。トリガ回路／２のオーバフロー値に達した際
に、トリガパルスがライン１３に生じる。

直流電源／９は、直流電流を抵抗２０を介して点火プラ
グ／６にそれぞれ供給する。点火プラグ／６の放電ギャ
ップは、直流電圧によって生じるイオン電流に対するイ
オン電流測定ゾンデとしての機能を兼ねている。各シリ
ンダのイオン電流は、該当する抵抗Ｊにおいて電圧降下
を生じる。この電圧は、イオン電流測定ゾンデだけのた
めに設けられたコンデンサ２／に印加される。この電圧
は増幅回路−二で増幅されてピーク値回路３に供給され
る。このピーク値回路コ３はイオン電流ピーク値を検出
する。

このイオン電流ピーク値は燃焼室内の各圧力ビーり値に
対応する。つまり、イオン電流ピーク値は、その時間的
な状態について検出される。イオン電流ピーク値の絶対
値は、重要ではない。そのため、゛ビーク値回路刀はピ
ーク値が現れる時刻さえ正確に検出できればよいように
構成されている。

ピーク値回路３の出力信号は、カウンタｇのブロック入
力端子に供給されて、その都度計数動作をブロックし、
従ってその場合にカウンタｇの出力導線グループ評に、
イオン電流ピーク値に対応する各ピ？り値角度位置およ
び燃焼圧力のピーク値が生じる。該当する計数内容は、
基準角度位置に対する歯形パルスまたは角度パルスで示
される。

目標角度位置が入力ライングループムを介して比較回路
Ｊに入力される。出力導線グループ評のピｒり値角度位
置の値が、同様に比較回路Ｊに供給される。これらの双
方の計数内容が、比較回路Ｊにおいて互いに比較される
。ピーク値角度位置と目標角度位置との偏差に応じて、
イオン電流ピーク値が目標角度位置に対して早いか遅い
かを示す信号が、出力ラインニアまたは２ｇに、発生す
る。例えば、ピーク値角度位置の値が目標角度位置より
大きい場合、即ちイオン電流ピーク値およびシリンダ圧
力のピーク値が遅れて発生した場合には、出力ラインニ
アに信号が生じる。同様に、シリンダ圧゛力のピーク値
の発生が早過ぎた場合には、出力ライン２ｇに信号が生
じる。場合によっては、偏差の大きさを示す別の出力ラ
イン２９を設けることができる。

出力ライン＝７，２ｇおよびユタは、ゲート回路３０を
介してトリガ回路／２の入力端子に接続されている。

内燃機関の回転速度が下限値より低下した場合には、ブ
ロック信号がゲート回路３００Åカライン３／に供給さ
れる。一層低い回転速度の場合、特に起動時および空転
時には、目標値に対するトリガパルスのシフトは行われ
ない。

第二図は種々の特性曲線を示している。最上段には点火
火花の電圧の推移が示されている。第２段はシリンダ圧
力の推移を示している。その次の段には、イオン電流の
推移が示されている。イオン電流ピーク値の発生時点は
、シリンダ圧力のピーり値発生時点と一致することが判
る。その次の段は基準パルスを示している。次の段には
、歯形パルスが示されている。１つの歯形パルスにハツ
チングが付されている。この歯形パルスは圧力ピーク値
の目標角度位置に相当する。この歯形パルスの後に計数
された最下段特性曲線の歯形パルス積算値が、目標角度
位置に対するイオン電流ピーク値の遅れの大きさを示し
ている。この遅れに応じて補助的な負パルスがトリガ回
路７．２に供給され、従って、次に続くクランク軸の回
転の間、トリガパルスの発生を早められ、点火パルスが
早い時点にシフトされる。これによって、イオン電流ピ
ーク値および圧力ピーク値が目標角度位置にシフトされ
る。

以上、内燃機関の７つのシリンダに設げられた制御回路
について本発明を説明した。各シリンダに分離した制御
回路を設けることもできる。同様に、各シリンダに対し
て別個に調整されたトリガパルスを供給することができ
る。また、すべてのシリンダに対して共通の平均化され
たトリガパルスを定めることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による装置の一実施例を示すブロック結
線図、第一図は本発明による装置の動作を示す波形図で
ある。 ハ・・はずみ車、コ・・・歯、３・・・標識、ダ・・・
歯形パルスセンサ、５・・・基準パルスセンサ、６，７
・・・増幅器、に・・・カウンタ、／ユ・・・トリガ回
路、７件・・トランジスタ点火回路、／Ｓ・・・点火分
配器、／６・・・点火プラグ、／？・・・直流電源、ｍ
・・・抵抗、２／・・・コンデンサ、＝・・・増幅回路
、２３・・・ピτり値回路、評・・・出力導線グループ
、コ・・・比較回路、２６・・・入力導線グループ、３
０・・・ゲート回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）基準角度位置に対して所定のクランク軸角度位置で
   トリガパルスを発生させる、内燃機関を点火するトリガ
   パルスの発生方法において、内燃機関の少くとも１つの
   燃焼室においてイオン電流ピーク値の基準角度位置に対
   するピーク値角度位置を検出し、この検出したピーク値
   角度位置を前記目標角度位置と比較してその偏差値を形
   成し、この偏差値が減少する方向にトリガパルスを時間
   的にシフトさせることを特徴とする内燃機関を点火する
   トリガパルスの発生方法。 ２）基準角度位置に対して所定のクランク軸角度位置で
   トリガパルスを発生する、内燃機関を点火するトリガパ
   ルスの発生装置において、 ａ）起動スプロケットの歯（２）に対向配置された歯形
   パルスセンサ（４）がクランク軸の回転に比例するパル
   ス列を発生し、 ｂ）基準標識（３）に対向配置された基準パルスセンサ
   （５）が前記クランク軸の回転毎に１つの基準パルスを
   発生し、 ｃ）カウンタ（８）のリセット入力端子が前記基準パル
   スセンサ（５）に接続され、前記カウンタ（８）の計数
   入力端子が前記歯形パルスセンサ（４）に接続され、前
   記カウンタ（８）のブロック入力端子がピーク値回路（
   ２３）に接続され、 ｄ）前記ピーク値回路（２３）はイオン電流ゾンデを通
   して流れる電流を評価してイオン電流ピーク値に達した
   際にブロック信号を送出し、ｅ）比較回路（２５）が前
   記カウンタ（８）の計数内容を入力ライングループ（２
   ６）の目標値と比較してイオン電流ピーク値の発生が早
   過ぎるか遅過ぎるときにそれを示す信号を送出し、 ｆ）トリガ回路（１２）が前記歯形パルスを計数してプ
   リセット値に達した際にトリガ信号を送出し、その場合
   に前記イオン電流ピーク値の発生が早過ぎるか遅過ぎる
   かに応じて正または負の補助的なパルスが前記トリガ回
   路 （１２）で加算要素または減算要素として計数される ことを特徴とする内燃機関を点火するトリガパルスの発
   生装置。 ３）前記トリガ回路（１２）はプリセット可能なカウン
   タを含んでいることを特徴とする特許請求の範囲第２項
   記載の装置。 ４）前記トリガ回路（１２）に、速度限界値より低下し
   た際に前記補助パルスを前記比較回路（２５）から切り
   離すゲート回路（３０）が前置されていることを特徴と
   する特許請求の範囲第２項または第３項に記載の装置。