WO2023063304A1 - 燃焼状態診断システム - Google Patents

燃焼状態診断システム Download PDF

Info

Publication number
WO2023063304A1
WO2023063304A1 PCT/JP2022/037849 JP2022037849W WO2023063304A1 WO 2023063304 A1 WO2023063304 A1 WO 2023063304A1 JP 2022037849 W JP2022037849 W JP 2022037849W WO 2023063304 A1 WO2023063304 A1 WO 2023063304A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
timing
combustion engine
pressure
intake air
detected
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/037849
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
浩明 坪川
Original Assignee
浩明 坪川
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 浩明 坪川 filed Critical 浩明 坪川
Publication of WO2023063304A1 publication Critical patent/WO2023063304A1/ja

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D45/00—Electrical control not provided for in groups F02D41/00 - F02D43/00
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Definitions

  • the present invention relates to a combustion state diagnosis system capable of diagnosing the combustion state of an internal combustion engine without a crank angle sensor and a camshaft sensor for detecting the rotation angle of the crank.
  • the output signal of the in-cylinder pressure sensor is referred to, and depending on whether or not the pressure in the combustion chamber has reached its peak, the timing at which the piston reaches top dead center is determined from the top dead center of compression. It is known to determine whether it is dead center or exhaust top dead center (see, for example, Patent Document 1).
  • crank angle signal b which is a pulse signal emitted by the crank angle sensor every time the crank angle is turned on, is referenced (see summary), and the installation of the crank angle sensor is essential. This crank angle sensor is very expensive.
  • an object of the present invention is to provide a combustion state diagnosis system capable of diagnosing the combustion state of an internal combustion engine without a crank angle sensor and a camshaft sensor for detecting the rotation angle of the crank. .
  • the present invention stores various combinations of the internal pressure, intake air temperature, and intake pressure of the internal combustion engine estimated at the timing when the crank of the target internal combustion engine reaches a predetermined rotation angle, and stores the timing for each combination.
  • a storage unit that stores various patterns of internal pressure that are estimated to be detected thereafter in association with the estimated combustion state, a detection unit that detects the internal pressure of the internal combustion engine, and the internal combustion engine.
  • an acquisition unit that acquires the intake air temperature and the intake pressure; and referring to the storage unit, the timing of detecting or acquiring the combination of the internal pressure, the intake temperature, and the intake pressure that corresponds to one of the various combinations is stored in the crank.
  • a determination unit that determines the timing at which the rotation angle reaches the predetermined rotation angle; a diagnostic unit that determines the combustion state linked to the pattern corresponding to the internal pressure detected by as the combustion state of the internal combustion engine;
  • a combustion state diagnosis system is provided.
  • combustion state diagnosis system of the present invention it is possible to diagnose the combustion state of an internal combustion engine without providing a crank angle sensor and a camshaft sensor for detecting the rotation angle of the crank.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a combustion state diagnosis system according to an embodiment of the present invention
  • 1 is an explanatory diagram of the operation of an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention
  • FIG. Explanatory drawing of the internal pressure waveform according to the embodiment of the present invention 1 is a flow chart of operation of a combustion state diagnosis system according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 1 A combustion state diagnostic system 1 according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 4.
  • FIG. 1 A combustion state diagnostic system 1 according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 4.
  • the combustion state diagnosis system 1 is for diagnosing the combustion state of the internal combustion engine 2, and is used together with the internal combustion engine 2 as shown in FIG. Although the internal combustion engine 2 is generally composed of a plurality of cylinders, only one cylinder 21 is shown in FIG. 1 for easy understanding.
  • the internal combustion engine 2, as shown in FIG. I have it.
  • the inside of the cylinder 21 is hollow with its lower end side open, and the piston 26 inserted from the lower end side and the inner surface of the cylinder 21 form a combustion chamber 21a.
  • the ceiling of the cylinder 21 is provided with an intake valve 21b for taking air into the combustion chamber 21a and an exhaust valve 21c for discharging the exhaust from the combustion chamber 21a.
  • the fuel injection valve 22 is for injecting fuel into the combustion chamber 21 a and is attached to the ceiling of the cylinder 21 .
  • the spark plug 23 is for igniting the air-fuel mixture in the combustion chamber 21 a and is attached to the ceiling of the cylinder 21 .
  • the intake passage 24 is connected to the ceiling of the cylinder 21 via the intake valve 21b. At predetermined positions in the intake passage 24, an intake temperature sensor 24a for detecting the temperature inside the intake passage 24 and an intake pressure sensor 24b for detecting the pressure inside the intake passage 24 are provided. ing.
  • the exhaust passage 25 is connected to the ceiling of the cylinder 21 via an exhaust valve 21c.
  • a crank 28 is connected to the piston 26 via a connecting rod 27, and the crank 28 rotates as the piston 26 moves up and down.
  • the intake valve 21b is opened to take air, causing the piston 26 to move downward, and then, as shown in FIG. After reaching the bottom dead center, the piston 26 moves upward due to inertia.
  • the intake valve 21b is closed after the piston 26 has passed the bottom dead center.
  • the rotation of the crank 28 is also continued.
  • the four-stroke internal combustion engine 2 is described as an example, but a two-stroke internal combustion engine 2 may be employed.
  • the combustion state diagnosis system 1 includes a storage unit 11, a detection unit 12, an acquisition unit 13, a determination unit 14, and a diagnosis unit 15, as shown in FIG.
  • the storage unit 11 stores various combinations of the internal pressure, intake temperature, and intake pressure of the internal combustion engine 2 estimated at the timing when the crank 28 of the target internal combustion engine 2 reaches a predetermined rotation angle.
  • the predetermined rotation angle is an angle corresponding to the internal pressure rising toward the top dead center (preferably before ignition) of the combustion cycle of the combustion engine 2 (for example, top dead center It is set within the angle of several tens of degrees before the temperature (range of A in FIG. 3).
  • the storage unit 11 further stores various patterns of internal pressure that are estimated to be detected after the timing for each of the above combinations in association with the estimated combustion state.
  • FIG. 3 shows a misfire waveform B estimated when a misfire occurs. If the pressure, intake air temperature and intake air pressure are different, the misfire waveform B will also be different (maximum value, angle of rise/fall, etc.). Therefore, for example, as shown in FIGS. 3A and 3B, in the case of the combustion state "misfire", the misfire waveform B will be stored.
  • Combustion conditions to be linked may simply indicate “misfire”, “knocking”, etc., or “strength of combustion", “maximum ultimate pressure”, “pressure at top dead center”, and “heat release rate”. “, “amount of heat release”, “timing of heat release”, “rate of pressure increase”, “IMEP”, etc. may be used as the combustion state.
  • level 10 is "misfire”
  • levels 2-3 are “misfire caution”
  • levels 4-7 are “stable”
  • levels 8-9 are “knocking caution”.
  • the internal pressure detected at a predetermined timing is equal to or lower than a predetermined value, it may be associated with the combustion state, such as "misfire”, and if it is equal to or higher than a predetermined value, "knocking".
  • the storage unit 11 stores a combination or the like corresponding to the target internal combustion engine 2 (in which the combustion state is diagnosed).
  • the detection unit 12 detects the internal pressure of the internal combustion engine 2.
  • the detection unit 12 is an in-cylinder pressure sensor, and is mounted so that a through hole is formed in the ceiling of the cylinder 21 and the detection surface of the detection unit 12 is on the plane ( In FIG. 1, it is mounted behind the spark plug 23).
  • the mounting position of the detection unit 12 is not limited to that shown in FIG.
  • the acquisition unit 13 acquires the intake air temperature and intake pressure of the internal combustion engine 2 .
  • the temperature detected by an intake temperature sensor 24a provided at a predetermined position in the intake passage 24 is acquired as the intake air temperature
  • the temperature detected by the intake temperature sensor 24a provided at a predetermined position in the intake passage 24 is obtained as the intake pressure.
  • the pressure detected by the intake pressure sensor 24b is acquired. It is conceivable that the intake air temperature and the intake air pressure are obtained by wire or wirelessly from the intake air temperature sensor 24a and the intake air pressure sensor 24b. It is preferable that the combination stored in the storage unit 11 also uses the intake air temperature and the intake air pressure detected by the intake air temperature sensor and the intake air pressure sensor provided at the predetermined positions, in order to keep the conditions the same.
  • the determination unit 14 refers to the storage unit 11 and detects or acquires the combination of the internal pressure, the intake air temperature, and the intake air pressure corresponding to one of the various combinations described above. Determine the timing reached. It should be noted that it is not always possible to detect a combination that completely matches any one of the above various combinations, so if the error is within a predetermined range, it may be determined as "corresponding".
  • the diagnosis unit 15 refers to the storage unit 11, and among various patterns corresponding to the combination detected at the timing, associates the pattern corresponding to the internal pressure detected by the detection unit 12 after the timing.
  • the resulting combustion state is determined as the combustion state of the internal combustion engine 2 .
  • the rotation speed of the internal combustion engine 2 can be obtained from, for example, a control device or from a waveform (between peak values, etc.) between two combustion cycles. It is possible to acquire the transition waveform C based on the internal pressure detected after the angle). Then, referring to the storage unit 11, a pattern corresponding to the acquired transitional waveform C is extracted from among various patterns corresponding to the combination detected at the above timing, and the combustion state linked to the extracted pattern is extracted. is determined as the combustion state of the internal combustion engine 2 . Even if it does not exactly match the acquired transition waveform C, it is preferable to determine it as a "corresponding pattern" if the error is within a predetermined range.
  • the control device can control the combustion of the internal combustion engine 2 (fuel injection amount, fuel injection timing, ignition timing, intake air temperature , intake pressure, etc.) can be appropriately controlled.
  • the internal pressure is detected (S1), and the intake air temperature and intake pressure are acquired (S2).
  • S1 and S2 may be reversed or simultaneous, it is preferable to acquire the intake air temperature and the intake pressure detected at the same timing as the internal pressure is detected as much as possible.
  • the timing at which the combination of the internal pressure, the intake air temperature, and the intake pressure corresponding to one of the above various combinations is detected or acquired is determined when the crank 28 reaches the predetermined rotation angle. It is determined that it is timing (S3).
  • the crank 28 detects or acquires a combination of the internal pressure, the intake air temperature, and the intake pressure corresponding to one of the above various combinations. , and among various patterns corresponding to the combination detected at the timing, the combustion linked to the pattern corresponding to the internal pressure detected by the detection unit 12 after the timing. state is determined as the combustion state of the internal combustion engine 2 .
  • the intake air temperature and the intake air pressure those detected by the intake air temperature sensor 24a and the intake air pressure sensor 24b, which are always included in the internal combustion engine 2, are used.
  • the control device of the internal combustion engine 2 can appropriately control the combustion of the internal combustion engine 2 at the next ignition. Moreover, since the number of sensors in the combustion state diagnosis system 1 as a whole can be reduced by not including a crank angle sensor and a camshaft sensor, the risk of sensor failure is also reduced. In addition, since the combustion state diagnostic system 1 can diagnose not only the rotation angle of the crank 28 but also the combustion state, it is not necessary to separately prepare a combustion diagnostic device. It is no longer necessary to design a control device adapted to the combustion diagnosis device. Furthermore, if the control device has a function for receiving diagnostic results, it can be manufactured at a low cost because it can have a simple configuration specialized for controlling the combustion state based on the received diagnostic results. becomes possible.
  • combustion state diagnosis system of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and improvements are possible within the scope of the claims.
  • a combination of the internal pressure of the internal combustion engine 2 estimated at the timing when the crank 28 of the target internal combustion engine 2 (where the combustion state diagnosis is performed) reaches a predetermined rotation angle is stored.
  • the stored combinations are not limited to those obtained from the target internal combustion engine 2 itself (in which the diagnosis of the combustion state is performed).
  • a combination obtained from internal combustion engines of the same model and type may be stored, and the "inside of the internal combustion engine estimated at the timing when the crank of the target internal combustion engine reaches a predetermined rotation angle" of the present invention.
  • Various combinations of pressure, intake air temperature and intake pressure is meant to include “combinations obtained from the same model and type of internal combustion engine”.
  • the environment parameters of the fuel injection valve 22, etc.
  • the obtained combination may also be different. It is preferable that the storage of the data and the diagnosis of the combustion state be performed under the same conditions.
  • combinations obtained from internal combustion engines that provide substantially the same results even if the models and types are different may be stored, and these cases are also included in the scope of the present invention.
  • the intake air temperature and the intake air pressure are acquired from the intake air temperature sensor 24a and the intake air pressure sensor 24b in a wired or wireless manner.
  • the acquiring unit 13 may acquire the intake air temperature and the intake air pressure from the control device.
  • the present invention can also be applied to a program or method corresponding to the processing performed by the detection unit 12, the acquisition unit 13, the determination unit 14, and the diagnosis unit 15 as controllers, and to a recording medium storing the program.
  • the program is installed in a computer (arithmetic processing unit) or the like.
  • the recording medium storing the program may be a non-transitory recording medium.
  • a CD-ROM or the like can be considered as a non-transitory recording medium, but it is not limited to this.
  • combustion state diagnosis system 1 combustion state diagnosis system 2 internal combustion engine 11 storage unit 12 detection unit 13 acquisition unit 14 determination unit 15 diagnosis unit 28 crank

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

【課題】　クランクの回転角度を検出することなく内燃機関の燃焼状態を診断することが可能な燃焼状態診断システムを提供する。 【解決手段】　記憶部１１は、対象となる内燃機関２のクランク２８が所定の回転角度に達したタイミングにおいて推定される内燃機関２の内部圧力、吸気温度及び吸気圧力の様々な組み合わせを記憶すると共に、各組み合わせについて上記タイミング以降に検出されると推定される内部圧力の様々なパターンを、その推定される燃焼状態と紐づけて記憶している。診断部１５は、上記様々な組み合わせのいずれかに該当する内部圧力、吸気温度及び吸気圧力の組み合わせを検出したタイミングに検出された組み合わせに対応する様々なパターンのうち、上記タイミング以降に検出部１２により検出された内部圧力に対応するパターンに紐づけられた燃焼状態を、内燃機関２の燃焼状態として決定する。

Description

燃焼状態診断システム
　本発明は、クランクの回転角度を検出するためのクランク角センサ及びカム軸センサを備えることなく内燃機関の燃焼状態を診断することが可能な燃焼状態診断システムに関する。
　近年、少ない燃料で大きな出力が得られる高効率の内燃機関が望まれている。しかしながら、高効率の内燃機関では、僅かな外乱（空気温度・圧力等）でノッキング（強すぎる燃焼）や失火（燃焼しない）が発生してしまうため、内燃機関に筒内圧センサを設け、検出された燃焼圧力を考慮して最適な燃焼状態となるように、内燃機関の複雑な制御が行われている。
　筒内圧センサを用いた内燃機関の診断装置として、筒内圧センサの出力信号を参照して、燃焼室内圧力がピークを迎えたか否かに応じて、ピストンが上死点に到達したタイミングが圧縮上死点であるか排気上死点であるかを決定するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１７－１５５５９７号公報
　しかしながら、上記技術では、カム角度信号を参照せずに各気筒の行程を決定することは可能であるが、ある気筒１のピストンの現在位置を知得するために内燃機関のクランクシャフトが所定角度回転する毎にクランク角センサが発するパルス信号であるクランク角信号ｂを参照しており（要約参照）、クランク角センサの設置は必須になっている。このクランク角センサは、非常に高価なものである。
　そこで、本発明は、クランクの回転角度を検出するためのクランク角センサ及びカム軸センサを備えることなく内燃機関の燃焼状態を診断することが可能な燃焼状態診断システムを提供することを目的としている。
　本発明は、対象となる内燃機関のクランクが所定の回転角度に達したタイミングにおいて推定される前記内燃機関の内部圧力、吸気温度及び吸気圧力の様々な組み合わせを記憶すると共に、各組み合わせについて前記タイミング以降に検出されると推定される内部圧力の様々なパターンを、その推定される燃焼状態と紐づけて記憶した記憶部と、前記内燃機関の内部圧力を検出する検出部と、前記内燃機関の吸気温度及び吸気圧力を取得する取得部と、前記記憶部を参照して、前記様々な組み合わせのいずれかに該当する内部圧力、吸気温度及び吸気圧力の組み合わせを検出又は取得したタイミングを、前記クランクが前記所定の回転角度に達したタイミングと判別する判別部と、前記記憶部を参照して、前記タイミングに検出又は取得された組み合わせに対応する様々なパターンのうち、前記タイミング以降に前記検出部により検出された内部圧力に対応するパターンに紐づけられた燃焼状態を、前記内燃機関の燃焼状態として決定する診断部と、
を備えたことを特徴とする燃焼状態診断システムを提供している。
　また、本発明の別の観点によれば、上記燃焼状態診断システムに対応する燃焼状態診断プログラム及び燃焼状態診断方法を提供している。
　本発明の燃焼状態診断システムによれば、クランクの回転角度を検出するためのクランク角センサ及びカム軸センサを備えることなく内燃機関の燃焼状態を診断することが可能となる。
本発明の実施の形態による燃焼状態診断システムの構成図 本発明の実施の形態による内燃機関の動作の説明図 本発明の実施の形態による内部圧力波形の説明図 本発明の実施の形態による燃焼状態診断システムの動作のフローチャート
　以下、本発明の実施の形態による燃焼状態診断システム１について、図１－図４を参照して説明する。
　燃焼状態診断システム１は、内燃機関２の燃焼状態を診断するためのものであり、図１に示すように、内燃機関２と共に使用される。内燃機関２は、複数の気筒で構成されることが一般的であるが、図１では、理解容易のため、１つの気筒２１のみを図示している。
　まずは、内燃機関２の構成について説明する。
　内燃機関２は、図２に示すように、気筒２１と、燃料噴射弁２２と、点火プラグ２３と、吸気通路２４と、排気通路２５と、ピストン２６と、コンロッド２７と、クランク２８と、を備えている。
　気筒２１の内部は下端側が開放された空洞となっており、下端側から挿入されたピストン２６と気筒２１の内面とによって燃焼室２１aが形成されている。また、気筒２１の天井部には、燃焼室２１a内への吸気を行うための吸気弁２１ｂと、燃焼室２１a内からの排気を行うための排気弁２１ｃと、が設けられている。
　燃料噴射弁２２は、燃焼室２１a内に燃料を噴射するためのものであり、気筒２１の天井部に取り付けられている。
　点火プラグ２３は、燃焼室２１a内の混合気に点火するためのものであり、気筒２１の天井部に取り付けられている。
　吸気通路２４は、吸気弁２１ｂを介して気筒２１の天井部に接続されている。また、吸気通路２４内の所定の位置には、吸気通路２４内の温度を検出するための吸気温度センサ２４ａと、吸気通路２４内の圧力を検出するための吸気圧力センサ２４ｂと、が設けられている。
　排気通路２５は、排気弁２１ｃを介して気筒２１の天井部に接続されている。
　ピストン２６には、コンロッド２７を介してクランク２８が接続されており、ピストン２６の上下運動に伴い、クランク２８が回転される。
　詳細には、まず、図２（a）に示すように、吸気弁２１ｂを開いて吸気が行われることで、ピストン２６は下方へ移動し、続いて、図２（ｂ）に示すように、ピストン２６は、下死点まで達した後、慣性により上方へ移動する。吸気弁２１ｂは、ピストン２６が下死点を過ぎてから閉じられる。
　そして、図２（ｃ）及び図２（ｄ）に示すように、ピストン２６が上死点付近に到達した際に点火プラグ２３が点火され、混合気の爆発によりピストン２６は下方へ移動する。排気弁２１ｃは、爆発後、所定のタイミングで開かれる。
　この動作を繰り返し行うことで、クランク２８の回転も継続することとなる。なお、本実施の形態では、上記した４ストロークの内燃機関２を例に説明を行うが、２ストロークの内燃機関２を採用しても良い。
　続いて、燃焼状態診断システム１の構成について説明する。
　燃焼状態診断システム１は、図１に示すように、記憶部１１と、検出部１２と、取得部１３と、判別部１４と、診断部１５と、を備えている。
　記憶部１１は、対象となる内燃機関２のクランク２８が所定の回転角度に達したタイミングにおいて推定される内燃機関２の内部圧力、吸気温度及び吸気圧力の様々な組み合わせを記憶している。
　これは、本願の発明者が「内燃機関２の燃焼サイクルの中で、クランク２８は、所定の内部圧力（特に、燃焼機関２の燃焼サイクルの上死点へ向けて上昇中の所定の内部圧力）で所定の回転角度となり、その所定の内部圧力は、吸気温度及び吸気圧力によって異なる」という事実を発見したことに基づいている。これらの様々な組み合わせは、様々な吸気温度及び吸気圧力の条件下で所定の回転角度における内部圧力を実験的に求めた上で、記憶部１１に記憶しておけば良い。
　なお、本実施の形態では、所定の回転角度は、燃焼機関２の燃焼サイクルの上死点（点火前であることが好ましい）へ向けて上昇中の内部圧力に対応する角度（例えば、上死点前の数十度の角度）の中で設定されている（図３のＡの範囲）。
　また、記憶部１１は、上記各組み合わせについて上記タイミング以降に検出されると推定される内部圧力の様々なパターンを、その推定される燃焼状態と紐づけて更に記憶している。
　これは、本願の発明者が「上記タイミング以降に検出される内部圧力の波形は、同じ燃焼状態であっても、上記タイミングにおける内部圧力、吸気温度及び吸気圧力によって異なる」という事実を発見したことに基づいている。例えば、図３では、失火が生じた場合に推定される失火波形Ｂが示されているが、所定の角度（本実施の形態では、Ａの範囲内の所定の角度）に達したタイミングにおける内部圧力、吸気温度及び吸気圧力が異なれば、失火波形Ｂも異なるものとなる（極大値、上昇・下降の角度等）。従って、例えば、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、燃焼状態“失火”の場合には、所定の角度に達したタイミングにおける内部圧力、吸気温度及び吸気圧力ごとに、失火波形Ｂを記憶しておくこととなる。
　紐づける燃焼状態としては、“失火”、“ノッキング”等を単純に示すだけでも良いし、“燃焼の強さ”、“最高到達圧力”、“上死点での圧力”、“熱発生率”、“熱発生量”、“熱発生タイミング”、“圧力上昇率”、“ＩＭＥＰ”等のレベルや範囲を燃焼状態としても良い。
　例えば、“燃焼の強さ”を１０段階に設定した場合、レベル１を“失火”、レベル２－３を“失火注意”、レベル４－７を“安定”、レベル８－９を“ノッキング注意”、レベル１０を“ノッキング”のように、ユーザや内燃機関２の制御装置（図示せず）に予め伝えておけば、“燃焼の強さ”のレベルを出力するだけで、ユーザや制御装置側で、燃焼状態に応じた対応を行うことが可能となる。
　また、必ずしも、図３に示す失火波形Ｂのように完全な波形をパターンとして記憶する必要はなく、上記タイミング以降の所定のタイミングで検出されると推定される内部圧力をパターンとして記憶しても良い。この場合、例えば、所定のタイミングで検出された内部圧力が所定以下であれば“失火”、所定以上であれば“ノッキング”のように燃焼状態と紐づけることが考えられる。
　なお、内燃機関２のモデルや型式によって、上記“内部圧力、吸気温度及び吸気圧力の組み合わせ”、“推定される内部圧力の様々なパターン”“推定される燃焼状態”は異なってくる可能性があるので、記憶部１１には、対象となる（燃焼状態の診断が行われる）内燃機関２に対応した組み合わせ等が記憶されることが好ましい。
　検出部１２は、内燃機関２の内部圧力を検出する。本実施の形態では、検出部１２は、筒内圧センサであり、気筒２１の天井部に貫通孔を形成し、検出部１２の検出面が面位置となるように取り付けられているものとする（図１では、点火プラグ２３の背後に取り付けられている）。但し、検出部１２の取り付け位置は、図１に示したものに限られず、例えば、気筒２１からパイプ等を延出させ、当該パイプ等に取り付けても良い。
　取得部１３は、内燃機関２の吸気温度及び吸気圧力を取得する。
　本実施の形態では、吸気温度として、吸気通路２４内の所定の位置に設けられた吸気温度センサ２４ａにより検出された温度を取得し、吸気圧力として、吸気通路２４内の所定の位置に設けられた吸気圧力センサ２４ｂにより検出された圧力を取得するものとする。吸気温度及び吸気圧力は、吸気温度センサ２４ａ及び吸気圧力センサ２４ｂから有線又は無線で取得することが考えられる。なお、記憶部１１に記憶される組み合わせも、条件を同一にするために、上記所定の位置に設けられた吸気温度センサ及び吸気圧力センサによって検出された吸気温度及び吸気圧力を用いることが好ましい。
　判別部１４は、記憶部１１を参照して、上記様々な組み合わせのいずれかに該当する内部圧力、吸気温度及び吸気圧力の組み合わせを検出又は取得したタイミングを、クランク２８が上記所定の回転角度に達したタイミングと判別する。なお、上記様々な組み合わせのいずれかに完全に一致する組み合わせが検出されるとは限らないので、所定以内の誤差であれば“該当する”としても良い。
　診断部１５は、記憶部１１を参照して、上記タイミングに検出された組み合わせに対応する様々なパターンのうち、上記タイミング以降に検出部１２により検出された内部圧力に対応するパターンに紐づけられた燃焼状態を、内燃機関２の燃焼状態として決定する。
　詳細には、所定のタイミング（回転角度）以降に内部圧力を検出していくことで、図３に示すように、内部圧力の実際の推移波形Ｃを取得することができる。内燃機関２の回転速度は、例えば、制御装置から取得したり、２つの燃焼サイクル間の波形（ピーク値間等）から取得することができるので、この取得した回転速度と、所定のタイミング（回転角度）以降に検出された内部圧力と、に基づき推移波形Ｃを取得することが可能である。そして、記憶部１１を参照して、上記タイミングに検出された組み合わせに対応する様々なパターンのうち、取得した推移波形Ｃに対応するパターンを抽出し、抽出されたパターンに紐づけられた燃焼状態を、内燃機関２の燃焼状態として決定する。なお、取得した推移波形Ｃに正確に一致していなくても、所定範囲内の誤差であれば“対応するパターン”として決定することが好ましい。
　この診断結果を内燃機関２の制御装置（図示せず）に送信することで、制御装置において、次回の点火の際の内燃機関２の燃焼（燃料噴射量、燃料噴射タイミング、点火タイミング、吸気温度、吸気圧力等）を適切に制御することが可能となる。
　続いて、燃焼状態診断システム１の動作について、図４のフローチャートを用いて説明する。
　まず、内部圧力を検出すると共に（Ｓ１）、吸気温度及び吸気圧力を取得する（Ｓ２）。Ｓ１とＳ２の行程の順序は逆でも同時でも良いが、吸気温度及び吸気圧力は、内部圧力の検出時とできる限り同一タイミングで検出されたものを取得することが好ましい。
　続いて、記憶部１１を参照して、上記様々な組み合わせのいずれかに該当する内部圧力、吸気温度及び吸気圧力の組み合わせを検出又は取得したタイミングを、クランク２８が上記所定の回転角度に達したタイミングと判別する（Ｓ３）。
　最後に、記憶部１１を参照して、上記タイミングに検出された組み合わせに対応する様々なパターンのうち、上記タイミング以降に検出部１２により検出された内部圧力に対応するパターンに紐づけられた燃焼状態を、内燃機関２の燃焼状態として決定する。（Ｓ４）。
　以上説明したように、本実施の形態による燃焼状態診断システム１では、上記様々な組み合わせのいずれかに該当する内部圧力、吸気温度及び吸気圧力の組み合わせを検出又は取得したタイミングを、クランク２８が所定の回転角度に達したタイミングと判別し、上記タイミングに検出された組み合わせに対応する様々なパターンのうち、上記タイミング以降に検出部１２により検出された内部圧力に対応するパターンに紐づけられた燃焼状態を、内燃機関２の燃焼状態として決定する。この際、吸気温度及び吸気圧力として、内燃機関２が必ず備えている吸気温度センサ２４ａ及び吸気圧力センサ２４ｂにより検出されたものを用いる。
　このような構成によれば、クランク２８の回転角度を検出する必要がないので、高価なクランク角センサ及びカム軸センサを備えることなく、安価に内燃機関２の燃焼状態を診断することが可能となる。この診断結果に基づき、内燃機関２の制御装置側で、次回の点火の際の内燃機関２の燃焼を適切に制御することが可能となる。また、クランク角センサ及びカム軸センサを備えないことにより、燃焼状態診断システム１全体としてのセンサの数を減らすことができるので、センサ故障のリスクも低減される。また、燃焼状態診断システム１では、クランク２８の回転角度を判別するのみならず、燃焼状態の診断まで行うことができるので、燃焼診断装置を別途準備することが不要となり、これにより、燃焼状態を制御するための制御装置を燃焼診断装置に適合させて設計する必要がなくなる。更に、制御装置に関しては、診断結果を受信するための機能を備えておけば、受信した診断結果に基づき燃焼状態を制御することに特化したシンプルな構成のもので済むので、安価に製造することが可能となる。
　尚、本発明の燃焼状態診断システムは、上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。
　例えば、上記実施の形態では、対象となる（燃焼状態の診断が行われる）内燃機関２のクランク２８が所定の回転角度に達したタイミングにおいて推定される内燃機関２の内部圧力等の組み合わせが記憶部１１に記憶されたが、記憶される組み合わせは、対象となる（燃焼状態の診断が行われる）内燃機関２そのものから得られたものには限定されない。
　例えば、同一モデル・型式の内燃機関から得られた組み合わせが記憶されても良く、本発明の“対象となる内燃機関のクランクが所定の回転角度に達したタイミングにおいて推定される前記内燃機関の内部圧力、吸気温度及び吸気圧力の様々な組み合わせ”は、“同一モデル・型式の内燃機関から得られた組み合わせ”も含むことを意味している。但し、例えば、環境（燃料噴射弁２２のパラメータ等）が異なる場合には得られる組み合わせも異なってくる可能性があるため、内燃機関２内の内部圧力に影響を与える環境に関しては、記憶部１１に記憶する際と、燃焼状態の診断を行う際と、で同一条件下で行われることが好ましい。また、モデル・型式が異なっても略同一の結果が得られる内燃機関から得られた組み合わせが記憶されても良く、これらの場合も本発明の権利範囲に含まれる。
　また、上記実施の形態では、吸気温度及び吸気圧力は、吸気温度センサ２４ａ及び吸気圧力センサ２４ｂから有線又は無線で取得されたが、制御装置が吸気温度センサ２４ａ及び吸気圧力センサ２４ｂから有線又は無線で取得し、取得部１３は、当該吸気温度及び吸気圧力を制御装置から取得しても良い。
　また、本発明は、コントローラとしての検出部１２、取得部１３、判別部１４、及び、診断部１５が行う処理に相当するプログラム又は方法や、当該プログラムを記憶した記録媒体にも応用可能である。記録媒体の場合、コンピュータ（演算処理装置）等に当該プログラムがインストールされることとなる。ここで、当該プログラムを記憶した記録媒体は、非一過性の記録媒体であっても良い。非一過性の記録媒体としては、ＣＤ－ＲＯＭ等が考えられるが、それに限定されるものではない。
１          燃焼状態診断システム
２      内燃機関
１１    記憶部
１２    検出部
１３    取得部
１４    判別部
１５    診断部
２８    クランク

Claims (3)

  1. 　対象となる内燃機関のクランクが所定の回転角度に達したタイミングにおいて推定される前記内燃機関の内部圧力、吸気温度及び吸気圧力の様々な組み合わせを記憶すると共に、各組み合わせについて前記タイミング以降に検出されると推定される内部圧力の様々なパターンを、その推定される燃焼状態と紐づけて記憶した記憶部と、
    　前記内燃機関の内部圧力を検出する検出部と、
    　前記内燃機関の吸気温度及び吸気圧力を取得する取得部と、
    　前記記憶部を参照して、前記様々な組み合わせのいずれかに該当する内部圧力、吸気温度及び吸気圧力の組み合わせを検出又は取得したタイミングを、前記クランクが前記所定の回転角度に達したタイミングと判別する判別部と、
    　前記記憶部を参照して、前記タイミングに検出又は取得された組み合わせに対応する様々なパターンのうち、前記タイミング以降に前記検出部により検出された内部圧力に対応するパターンに紐づけられた燃焼状態を、前記内燃機関の燃焼状態として決定する診断部と、
    を備えたことを特徴とする燃焼状態診断システム。
  2. 　対象となる内燃機関のクランクが所定の回転角度に達したタイミングにおいて推定される前記内燃機関の内部圧力、吸気温度及び吸気圧力の様々な組み合わせを記憶すると共に、各組み合わせについて前記タイミング以降に検出されると推定される内部圧力の様々なパターンを、その推定される燃焼状態と紐づけて記憶したコンピュータにインストールされるプログラムであって、
    　前記内燃機関の内部圧力を検出するステップと、
    　前記内燃機関の吸気温度及び吸気圧力を取得するステップと、
    　前記コンピュータを参照して、前記様々な組み合わせのうち、前記検出された内部圧力と、前記取得された吸気温度及び吸気圧力と、に対応する組み合わせを検出したタイミングを、前記クランクが前記所定の回転角度に達したタイミングと判別する判別部と、
    　前記コンピュータを参照して、前記タイミングに検出された組み合わせに対応する様々なパターンのうち、前記タイミング以降に前記検出するステップで検出された内部圧力に対応するパターンに紐づけられた燃焼状態を、前記内燃機関の燃焼状態として決定するするステップと、
    を備えたことを特徴とする燃焼状態診断プログラム。
  3. 　対象となる内燃機関のクランクが所定の回転角度に達したタイミングにおいて推定される前記内燃機関の内部圧力、吸気温度及び吸気圧力の様々な組み合わせを記憶すると共に、各組み合わせについて前記タイミング以降に検出されると推定される内部圧力の様々なパターンを、その推定される燃焼状態と紐づけて記憶したコンピュータで実行される方法であって、
    　前記内燃機関の内部圧力を検出するステップと、
    　前記内燃機関の吸気温度及び吸気圧力を取得するステップと、
    　前記コンピュータを参照して、前記様々な組み合わせのうち、前記検出された内部圧力と、前記取得された吸気温度及び吸気圧力と、に対応する組み合わせを検出したタイミングを、前記クランクが前記所定の回転角度に達したタイミングと判別する判別部と、
    　前記コンピュータを参照して、前記タイミングに検出された組み合わせに対応する様々なパターンのうち、前記タイミング以降に前記検出するステップで検出された内部圧力に対応するパターンに紐づけられた燃焼状態を、前記内燃機関の燃焼状態として決定するするステップと、
    を備えたことを特徴とする燃焼状態診断方法。
PCT/JP2022/037849 2021-10-12 2022-10-11 燃焼状態診断システム WO2023063304A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021167489 2021-10-12
JP2021-167489 2021-10-12

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023063304A1 true WO2023063304A1 (ja) 2023-04-20

Family

ID=85987951

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2022/037849 WO2023063304A1 (ja) 2021-10-12 2022-10-11 燃焼状態診断システム
PCT/JP2022/037850 WO2023063305A1 (ja) 2021-10-12 2022-10-11 燃焼状態診断システム

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2022/037850 WO2023063305A1 (ja) 2021-10-12 2022-10-11 燃焼状態診断システム

Country Status (1)

Country Link
WO (2) WO2023063304A1 (ja)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007170405A (ja) * 2001-03-30 2007-07-05 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 内燃機関の燃焼診断・制御装置及び燃焼診断・制御方法
JP2009203883A (ja) * 2008-02-27 2009-09-10 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 内燃機関の故障原因推定方法および装置
JP2009275691A (ja) * 2008-04-16 2009-11-26 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 内燃機関の燃焼制御方法および制御装置
JP2010106734A (ja) * 2008-10-29 2010-05-13 Isuzu Motors Ltd 内燃機関のｅｇｒ制御方法及び内燃機関

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3331880B2 (ja) * 1996-09-27 2002-10-07 国産電機株式会社 マイクロコンピュータを用いた制御装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007170405A (ja) * 2001-03-30 2007-07-05 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 内燃機関の燃焼診断・制御装置及び燃焼診断・制御方法
JP2009203883A (ja) * 2008-02-27 2009-09-10 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 内燃機関の故障原因推定方法および装置
JP2009275691A (ja) * 2008-04-16 2009-11-26 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 内燃機関の燃焼制御方法および制御装置
JP2010106734A (ja) * 2008-10-29 2010-05-13 Isuzu Motors Ltd 内燃機関のｅｇｒ制御方法及び内燃機関

Also Published As

Publication number Publication date
WO2023063305A1 (ja) 2023-04-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4052230B2 (ja) 内燃機関のノッキング判定装置
US7900509B2 (en) Methods for variable displacement engine diagnostics
US9581097B2 (en) Determination of a high pressure exhaust spring in a cylinder of an internal combustion engine
JP7058932B2 (ja) コントローラを訓練するための方法
WO2009093296A1 (en) Misfire detection apparatus for internal combustion engine
CN106795827A (zh) 用于跳过点火式发动机的进气诊断
US20050217356A1 (en) Misfire detector
JP5099258B2 (ja) 内燃機関のトルク推定装置
US8046155B2 (en) Method and apparatus for misfire detection using engine cycles at least subsequent to actual misfire event
US8374772B2 (en) Misfire detection through combustion pressure sensor
JP2003328851A (ja) 内燃機関を診断、較正するシステムおよび方法
JP2019108889A (ja) 点火タイミングの遅延のためのシステムおよび方法
JP2019190464A (ja) 大型低速エンジンの燃焼分析装置及びこれを利用したエンジンの燃焼状態判断方法
WO2017076450A1 (en) Engine control method and engine control device
WO2023063304A1 (ja) 燃焼状態診断システム
CN105814297A (zh) 用于内燃机的诊断系统
US10760514B2 (en) Methods and system for operating an engine
JP2001289109A (ja) 単気筒４行程機関における燃焼行程を検出するための方法
US20020092499A1 (en) Detonation sensing of crankshaft position
JP4802905B2 (ja) 内燃機関の制御装置
US20130166186A1 (en) Method and Device For Operating A Cold Start Emission Control Of An Internal Combustion Engine
CN114810374A (zh) 用于检测发动机失火的系统和方法
JP2012077729A (ja) 筒内圧センサの異常判定装置
JP2018123768A (ja) 内燃機関の制御装置
JP5263185B2 (ja) 空燃比推定システム

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22880999

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 22880999

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1