JP2005315256A - 高度の排気ガス再循環を有する往復エンジンにおける異常燃焼状態を検出する方法と装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】システムは、運転エンジンの連続サイクルに対する一連のイオン化信号を受信し、信号安定性のために複数の関連したイオン化信号を処理する。それらのイオン化信号をチェックして、ノックまたは失火などの異常燃焼状態が起こったかどうかを決定する。往復エンジンの燃焼事象の間にエンジンパラメータに関して変化するイオン化信号の変動が測定され、浮動有界空間がそのイオン化信号に関係付けられる。イオン化信号の一部分が浮動有界空間内に入った場合、異常燃焼状態が検出された旨の指示が提供される。
【選択図】 図1
Description
本特許出願は2002年11月1日出願の、同時係属中の米国特許出願第10/286,353号の一部継続である。
本発明は、一般に火花点火エンジンの点火システムに関し、より詳細には排気ガス再循環を用いる往復エンジンの上記システムに関する。
104 空燃モジュール
106 スパークモジュール
128 EGRバルブ
130 EGRモジュール
140 イオン化信号検出モジュール
142 イオン化信号アナライザ
144 イオン化信号制御モジュール
190 二次センサ
Claims (39)
- 排気ガスを再循環させて所望のNOx排出レベルを達成するための排気ガス再循環(EGR)バルブを有する往復エンジンの火花点火される燃焼室内の異常燃焼状態を検出する方法であって、前記異常燃焼状態は失火およびノックの一方を含み、前記方法は:
前記往復エンジンの燃焼事象の間、エンジンパラメータに関して変化するイオン化信号の変動を検出するステップと;
浮動有界空間を前記イオン化信号に関係付けるステップと;
前記イオン化信号の一部分が前記浮動有界空間内にあるかどうかを決定するステップと;
前記イオン化信号の前記一部分が前記浮動有界空間内にある場合は前記EGRバルブの出力を調節するステップとを備える;
方法。 - 更に、前記イオン化信号を検出するステップを備え、前記エンジンは1.4よりも大きなλに相当する空燃比で運転される;
請求項1の方法。 - 前記異常燃焼状態は失火であり;
前記イオン化信号の前記一部分が前記浮動有界空間内にあるかどうかを決定するステップは、前記イオン化信号の前記一部分が、前記浮動有界空間の持続時間に対応する広範囲の期間の間、前期浮動有界空間内にとどまるかどうかを決定するステップを備える;
請求項1の方法。 - 更に、二次センサをチェックすることによって前記失火が起こったことを確認するステップを備える;
請求項3の方法。 - 前記異常燃焼状態はノックであり;
前記イオン化信号の前記一部分が前記浮動有界空間内にあるかどうかを決定するステップは、前記イオン化信号のいずれかの部分が前記浮動有界空間内にあるかどうかを決定するステップを備える;
請求項1の方法。 - 前記浮動有界空間は第1部分と第2部分とからなり;
前記イオン化信号の前記一部分が前記浮動有界空間内にあるかどうかを決定するステップは、前記イオン化信号のいずれかの部分が前記第1部分および前記第2部分の一方内にあるかどうかを決定するステップを備える;
請求項5の方法。 - 指示を提供するステップが、前記イオン化信号の前記いずれかの部分が前記第1部分内にあって前記第2部分にはない場合の初期ノックの指示と、前記イオン化信号の前記いずれかの部分が前記第2部分内にある場合の過酷ノックの指示との一方を提供するステップを備える;
請求項6の方法。 - 更に、前記浮動有界空間の位置と寸法の少なくとも一方をエンジン運転状態の関数として調節するステップを備え;
前記エンジン運転状態はエンジン回転速度、エンジン負荷、および所望のパーセントEGRの少なくとも一つを含む;
請求項1の方法。 - 更に、前記異常燃焼状態が検出された場合に燃焼パラメータを調節するステップを備える;
請求項1の方法。 - 前記異常エンジン状態は失火であり、前記燃焼パラメータを調節するステップは、点火時期を調節するステップおよび前記パーセントEGRを減少させるステップの少なくとも一方をを備える;
請求項9の方法。 - 前記異常エンジン状態はノックであり、前記燃焼パラメータを調節するステップは、点火時期を遅らせるステップおよび前記パーセントEGRを調節するステップの少なくとも一方を含む、請求項9の方法。
- 排気ガスを再循環させて所望のNOx排出レベルを達成するための排気ガス再循環(EGR)バルブを有する往復エンジンにおける異常燃焼サイクルを識別する方法であって、前記異常燃焼サイクルは異常事象によって特徴付けられ、前期方法は:
a)一部の燃焼サイクルは正常で、他の燃焼サイクルは前記異常事象によって特徴付けられている前記往復エンジンの複数の連続燃焼サイクルに対して、エンジン回転位置に対するイオン化電流に関係するイオン化信号を収集するステップと;
b)前記正常燃焼サイクルに対する前記イオン化信号から区別する前記異常燃焼サイクルに対する前記イオン化信号の特性を認識するステップと;
c)少なくとも一つの浮動有界空間を前記イオン化信号に関係付けるとともに、前記異常燃焼サイクルを区別する特性を前記浮動有界空間が捕捉するように前記浮動有界空間の位置および寸法を調節するステップと;
d)次に生成されるイオン化信号を前記浮動有界空間を用いてテストすることによって、前記往復エンジンの正常および異常の燃焼サイクルを区別するステップとを備える;
方法。 - 前記エンジンは1.4より大きなλに相当する空燃比で運転され;
更に、前記イオン化信号を検出するステップを備える;
請求項12の方法。 - 更に、正常信号および異常事象の両者から第2の異常事象を区別する前記イオン化信号の第2の特性を識別するステップと;
前記第2の異常事象に対してステップc〜dを繰り返すステップとを含む;
請求項12の方法。 - 前記異常事象は初期ノックであり、前記第2の異常事象は過酷ノックである;
請求項14の方法。 - 前記異常事象は失火およびノックの一方である;
請求項12の方法。 - 更に、異常事象が検出された場合に指示を提供するステップを備える;
請求項12の方法。 - 更に、異常事象が検出された場合に排気ガス再循環の量を調節するステップを備える;
請求項12の方法。 - 前記浮動有界空間の位置および寸法を調節するステップは、前記浮動有界空間の位置および寸法の少なくとも一方をエンジン運転状態の関数として調節するステップを含み、前記エンジン運転状態はエンジン回転速度、エンジン負荷、および前記往復エンジン内で再循環する排気ガスの所望量の少なくとも一つを含む;
請求項12の方法。 - 前記異常事象は失火であり;
前記少なくとも一つの浮動有界空間を前記イオン化信号に関係付けるとともに前記浮動有界空間の位置および寸法を調節するステップは:
始動エンジン回転位置を設定するステップと;
前記浮動有界空間の持続時間を決定するステップと;
前記持続時間の間の最低イオン化信号レベルを決定するステップと;
前記始動エンジン回転位置における前記浮動有界空間の位置を前記最低イオン化信号レベルに調節するステップとを備える;
請求項12の方法。 - 更に、イオン化信号と関係付けられた前記燃焼サイクルが異常燃焼サイクルであるかまたは正常燃焼サイクルであるかを識別するために使用可能なエンジンパラメータに基づいて、前記イオン化信号を正常燃焼サイクルに対するイオン化信号と異常燃焼サイクルに対するイオン化信号とに分離するステップとを備える;
請求項12の方法。 - 前記エンジンパラメータは図示平均有効圧力である;
請求項21の方法。 - 前記エンジンパラメータはシリンダ圧力の導関数のピークである;
請求項21の方法。 - 排気ガスを再循環させて所望のNOx排出レベルを達成するための排気ガス再循環(EGR)バルブを有する往復エンジンの異常燃焼状態を検出する方法であって:
運転しているエンジンに関して前記異常燃焼状態を正常燃焼状態から区別するイオン化信号の特性を浮動有界空間が補足するように、前記浮動有界空間を前記イオン化信号に関係付けるステップと;
燃焼事象の間、エンジンパラメータに関するイオン化信号の変動を検出するステップと;
前記イオン化信号の一部分が前記浮動有界空間内に入る場合は排気ガス再循環の量を調節するステップとを備える;
方法。 - 前記エンジンは1.4より大きなλに相当する空燃比で運転されており;
更に、前記イオン化信号を検出するステップを備える;
請求項24の方法。 - 前記異常燃焼状態は失火であり;
前記排気ガス再循環の量を調節するステップは、前記浮動有界空間の持続時間に対応する広範囲の期間に対する前記浮動有界空間内に前記イオン化信号の前記一部分がある場合に排気ガス再循環の量を減少させるステップを備える;
請求項24の方法。 - 前記異常燃焼状態はノックであり;
前記排気ガス再循環の量を調節するステップは、前記イオン化信号のいずれかの部分が前記浮動有界空間内にある場合に排気ガス再循環の量を増加させるステップを備える;
請求項24の方法。 - 前記浮動有界空間は第1部分と第2部分とからなり;
前記排気ガス再循環の量を調節するステップは、前記イオン化信号のいずれかの部分が前記第2部分内にある場合は、前記イオン化信号のいずれかの部分が前記第1部分内にあって、かつ、前記第2部分の外側にあるときに増加される量よりも大きな量だけ排気ガス再循環の量を増加させるステップを備える;
請求項24の方法。 - 異常燃焼状態を決定するために使用される浮動有界空間および前記浮動有界空間の始点を決定する方法であって:
燃焼事象の間、エンジンパラメータに関して変化する一セットのイオン化信号を受信するステップであって、前記セットは、排気ガスを再循環させて所望のNOx排出レベルを達成するための排気ガス再循環バルブを有して作動しているエンジンに関して、正常燃焼状態に対応するイオン化信号と、少なくとも一つの異常燃焼状態に対応するイオン化信号とを有するステップと;
前記浮動有界空間の始点および寸法を調節するステップであって、前記少なくとも一つの異常燃焼状態に対応する前記イオン化信号の選択された部分が確実に前記浮動有界空間内に入るとともに正常燃焼状態に対応する前記イオン化信号が確実に前記浮動有界空間の外側にくるようにするステップとを備える;
方法。 - 前記少なくとも一つの異常燃焼状態は失火であり;
前記始点および寸法を調節するステップは、前記始点および領域の少なくとも一方を調節するステップであって、前記少なくとも一つの異常燃焼状態に対応する前記イオン化信号の前記選択された部分が、前記浮動有界空間の持続時間に対応する広範囲の期間の間、確実に前記浮動有界空間内にとどまるとともに前記正常燃焼状態に対応する前記イオン化信号が確実に前記浮動有界空間の外側にくるように調節するステップを備える;
請求項29の方法。 - 前記少なくとも一つの異常燃焼状態はノックであり;
前記イオン化信号の前記選択された部分は前記イオン化信号の任意の部分であり;
前記始点および領域の前記少なくとも一方を調節するステップは、前記少なくとも一つの異常燃焼状態に対応する前記イオン化信号の前記選択された部分が確実に前記浮動有界空間内に入るとともに、前記正常燃焼状態に対応する前記イオン化信号が確実に前記浮動有界空間の外側にくるように、前記始点および前記寸法の少なくとも一方を調節するステップを備える;
請求項29の方法。 - 前記浮動有界空間は上部と下部とを有し;
前記ノックは初期ノックであり;
前記始点および寸法の前記少なくとも一方を調節するステップは、前記少なくとも一つの異常燃焼状態に対応する前記イオン化信号の選択された部分が確実に前記下部内に入りつつも前記上部の外側にくるとともに、前記正常燃焼状態に対応する前記イオン化信号が前記浮動有界空間の外側にくるように、前記始点および前記寸法の少なくとも一方を調節するステップを備える;
請求項29の方法。 - 前記浮動有界空間は上部と下部とを有し;
前記ノックは苛酷ノックであり;
前記始点および寸法の前記少なくとも一方を調節するステップは、前記少なくとも一つの異常燃焼状態に対応する前記イオン化信号の前記選択された部分が確実に前記上部内に入るとともに、前記正常燃焼状態に対応する前記イオン化信号が確実に前記上部の外側にくるように、前記始点および前記寸法の少なくとも一方を調節するステップを備える;
請求項29の方法。 - 前記浮動有界空間は浮動するボックスである、請求項29の方法。
- 前記浮動有界空間の始点および寸法を調節するステップは、前記浮動有界空間の前記始点および前記寸法の少なくとも一方をエンジン運転状態の関数として調節するステップを含み、前期エンジン運転状態はエンジン回転速度、エンジン負荷、および排気ガス再循環の所望パーセントの少なくとも一つを含む;
請求項29の方法。 - 排気ガスを再循環させて所望のNOx排出レベルを達成するための排気ガス再循環バルブを有する往復エンジンの異常燃焼状態を検出する方法であって:
エンジンに関して正常燃焼状態から前記異常燃焼状態を区別するイオン化信号の特性を浮動有界空間が補足するように、前記浮動有界空間を前記イオン化信号に関係付けるステップと;
燃焼事象の間、エンジンパラメータに関するイオン化信号の変動を検出するステップと;
前記イオン化信号の一部分が前記浮動有界空間内に入るかどうかを検出するステップと;
前記イオン化信号の前記一部分が前記浮動有界空間内に入る場合に排気ガス再循環の量を調節するステップとを備える;
方法。 - 更に、前記イオン化信号の前記一部分が前記浮動有界空間内に入る場合に前記異常燃焼状態が検出された旨の指示を提供するステップを備える;
請求項36の方法。 - 前記異常エンジン状態は失火であり;
前記燃焼パラメータを調節するステップは、点火時期を調節するステップおよび排気ガス再循環の量を減少させるステップの少なくとも一方を備える;
請求項36の方法。 - 前記異常エンジン状態はノックであり;
前記燃焼パラメータを調節するステップは、点火時期を遅らせるステップおよび排気ガス再循環の量を増加させるステップの少なくとも一方を備える;
請求項36の方法。
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