JP2009085173A - 内燃機関の燃焼状態検出装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】燃焼の際に発生するイオン電流を検出するイオン電流検出装置41を備えると共に、点火装置は、燃焼室33内に主の燃焼を引起こす第1の点火プラグ11を有する第1の点火装置21と、第1の点火装置21の第1の点火プラグ11と同一の燃焼室33内に離れて配置される第2の点火プラグ12を有する第2の点火装置22とを備え、イオン電流検出装置41は第2の点火装置22に基づいて、第2の点火装置22の点火によらずに発生する燃焼イオン電流を検出し、プレイグニッション又はプレイグニッションの前兆現象を検出する。
【選択図】図1
Description
要すれば、内燃機関の燃焼状態を良好に保ちたい運転条件では、燃焼性を向上させ、プレイグニッションが発生しやすい運転条件では、プレイグニッション又はプレイグニッションの前兆現象の検出性を向上させるようにすることができる。
実施の形態11.
図1は本発明の実施の形態1に係る内燃機関の燃焼状態検出装置の構成図である。図1に示すように、第1の点火プラグ11は燃焼室の中央部付近に配置され、第2の点火プラグ12は、第1の点火プラグ11から離れた周辺部に配置される。実施の形態1では、燃焼イオン電流に基づいて点火プラグ11から点火プラグ12への火炎の伝播速度を検出し、プレイグニッション又はプレイグニッションの前兆現象を判定するため、点火プラグ11と点火プラグ12はある程度の距離(例えば3〜4cm)をもって配置する方が良い。また、1つの気筒に2本の点火プラグが設けられた場合について説明するが、単一燃焼室内に2本以上の点火プラグが設けられた内燃機関へ適用してもよい。
実施の形態2は、実施の形態1と同様の構成であるが、プレイグニッション検出装置67の動作フローが若干異なる。図12と13を用いて、その動作フローを説明する。まず、S31〜33の動作は、基本的には実施の形態1で示した図9のS11〜13と同様の
動作であるが、検出終了タイミングが異なる。実施の形態1では、検出終了タイミングは、燃焼行程終了タイミング若しくは点火装置22の点火時期に設定したが、検出区間設定装置の終点は、ここでは点火装置22の点火時期の方がよい。これは点火装置21の点火による燃焼イオンのみの発生量を検出したいためである。
実施の形態1では、点火装置22で検出されたイオン電流をECU42に入力し、ECU42内でプレイグニッション検出を実施したが、実施の形態3では、図1の点火装置22内のイオン電流整形回路43でイオン電流を処理し、図10に示すイオン出力A、若しくはイオン出力B、若しくはイオン出力Cを出力する。点火装置22がイオン出力AやBを出力する場合は、ECU内で実施の形態1のように点火動作開始タイミング後又は点火時期後の所定期間マスクや電気ノイズに対するマスク処理をすることになる。一方、点火装置22がイオン出力Cを出力する場合は、点火装置22内で点火動作開始タイミング後又は点火時期後の所定期間マスクや電気ノイズに対するマスク処理をすることになる。
実施の形態4は、ほぼ実施の形態1と同様の構成であるが、図16に示すように、放電時間検出装置81が含まれる。実施の形態4では、放電時間検出装置81で放電時間を測定する。また、実施の形態1では、発生条件判定装置66でプレイグニッションが発生しうると判定された運転条件下においては、点火制御装置64で点火装置21に対して点火装置22の点火時期を遅角させ、図4に示すように点火プラグ11の着火による火炎伝播時間を点火プラグ12で検出されたイオン電流I2aから測定したが、実施の形態4では点火装置22の点火時期を遅角させず、点火装置21と点火装置22を同相点火、または点火装置21に対して点火装置22が僅かに遅角された状態を維持してもよい。また、点火装置21と点火装置22の少なくとも一方は図1のイオン電流検出装置41を含んでもよい。また、点火装置は単一であってもよい。
また、T2の平均値,運転条件毎に設定されるマップ値,やCOV値を使用して、プレイグニッション又はプレイグニッションの前兆現象判定を行ってもよい。これにより、1サイクルのみの判定でなく、数サイクルの状態により判定できるため、プレイグニッション判定の精度が向上する。
11 第1の点火プラグ 12 第2の点火プラグ
21 第1の点火装置 22 第2の点火装置
31 一次コイル 32 二次コイル
33 燃焼室 36 トランジスタ
41 イオン電流検出装置 42 ECU
43 イオン電流整形部 44 各種センサ
45 コンデンサ 46 ダイオード
47 ツェナーダイオード 64 点火制御装置
66 発生条件判定装置 67 プレイグニッション検出装置
68 プレイグニッション抑制装置 69 吸気温センサ
70 スロットルセンサ 71 クランク角センサ
72 水温センサ 81 放電時間検出装置
Claims (19)
- 内燃機関の運転に際して燃焼を行うために取込んだ混合気燃料に点火を行う点火プラグを有する点火装置と、
前記点火装置の動作を制御する制御信号を発生する点火制御装置と、
燃焼の際に発生するイオン電流を検出するイオン電流検出装置と、
前記イオン電流検出装置で検出されたイオン電流に基づきプレイグニッション又はプレイグニッションの前兆現象を検出するプレイグニッション検出装置とを備えると共に、
前記点火装置は、燃焼室内に主の燃焼を引起こす第1の点火プラグを有する第1の点火装置と、
前記第1の点火装置の第1の点火プラグと同一の燃焼室内に離れて配置される第2の点火プラグを有する第2の点火装置とを備え、
前記イオン電流検出装置は前記第2の点火装置に基づいて、前記第2の点火装置の点火によらずに発生する燃焼イオン電流を検出し、プレイグニッション又はプレイグニッションの前兆現象を検出するようにしたことを特徴とする内燃機関の燃焼状態検出装置。 - 内燃機関の運転に際して燃焼を行うために取込んだ混合気燃料に点火を行う点火プラグを有する点火装置と、
前記点火装置の動作を制御する制御信号を発生する点火制御装置と、
燃焼の際に発生するイオン電流を検出するイオン電流検出装置と、
イオン電流の検出区間を設定する検出区間設定装置と、
前記検出区間設定装置により設定される検出区間内のイオン電流を、前記イオン電流検出装置で検出し、検出されたイオン電流に基づきプレイグニッション又はプレイグニッションの前兆現象を検出するプレイグニッション検出装置とを備えると共に、
前記点火装置は、燃焼室内に主の燃焼を引起こす第1の点火プラグを有する第1の点火装置と、
前記第1の点火装置の第1の点火プラグと同一の燃焼室内に離れて配置される第2の点火プラグを有する第2の点火装置とを備え、
前記イオン電流検出装置は前記第2の点火装置に基づいて、前記第2の点火装置の点火によらずに発生する燃焼イオン電流を検出し、プレイグニッション又はプレイグニッションの前兆現象を検出するようにしたことを特徴とする内燃機関の燃焼状態検出装置。 - 前記点火制御装置は、前記第2の点火装置の点火時期を燃焼に寄与しない範囲内に制御するようにしたことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の内燃機関の燃焼状態検出装置。
- 前記点火制御装置は、前記第2の点火装置の点火時期を、前記第1の点火装置の点火時期より後で、且つ燃焼に寄与し、プレイグニッションの前兆現象による燃焼イオンが発生する位置より後に遅らせるように制御することを特徴とする請求項1又は請求項2記載の内燃機関の燃焼状態検出装置。
- 前記点火制御装置は、プレイグニッションの発生しうる運転状態であるかを判定する発生条件判定装置を備え、
前記発生条件判定装置によりプレイグニッションの発生しうる運転状態であると判定される場合は、前記第1の点火装置に対して前記第2の点火装置の点火時期を遅角させるようにしたことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の内燃機関の燃焼状態検出装置。 - 前記点火制御装置は、プレイグニッションの発生しうる運転状態であるかを判定する発生条件判定装置を備え、
前記発生条件判定装置によりプレイグニッションの発生しうる運転状態であると判定される場合は、前記第2の点火装置の点火時期を燃焼に寄与しない範囲内に制御することを特徴とする請求項1又は請求項2記載の内燃機関の燃焼状態検出装置。 - 前記点火制御装置は、プレイグニッションの発生しうる運転状態であるかを判定する発生条件判定装置を備え、
前記発生条件判定装置によりプレイグニッションの発生しうる運転状態であると判定される場合は、前記第2の点火装置の点火時期を前記第1の点火装置の点火時期より後で、且つ燃焼に寄与し、プレイグニッションの前兆現象による燃焼イオンが発生する位置より後に遅らせるようにしたことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の内燃機関の燃焼状態検出装置。 - 前記点火制御装置は、プレイグニッションの発生しうる運転状態であるかを判定する発生条件判定装置を備え、
前記発生条件判定装置によりプレイグニッションの発生しうる運転状態であると判定されない場合は、前記第1の点火装置に対して前記第2の点火装置の点火時期を遅角させる動作を禁止するようにしたことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の内燃機関の燃焼状態検出装置。 - 前記点火制御装置は、プレイグニッションの発生しうる運転状態であるかを判定する発生条件判定装置を備え、
前記発生条件判定装置によりプレイグニッションの発生しうる運転状態であると判定されない場合は、
(1) 前記プレイグニッション検出装置の検出動作を実施すること、
(2) 前記第2の点火装置の点火時期を燃焼に寄与しない範囲内に制御すること、並びに、
(3)前記第2の点火装置の点火時期を前記第1の点火装置の点火時期より後で、且つ燃焼に寄与し、プレイグニッションの前兆現象による燃焼イオンが発生する位置より後に遅らせるように制御すること
のうちの少なくとも1つの動作を禁止するようにしたことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の内燃機関の燃焼状態検出装置。 - 前記検出区間設定装置では、上死点手前90度クランク角度位置から燃焼行程が終了するまでの所望区間を検出区間として設定するようにしたことを特徴とする請求項2記載の内燃機関の燃焼状態検出装置。
- 前記検出区間設定装置では、上死点手前90度クランク角度位置から前記第2の点火装置の点火時期までの所望区間を検出区間として設定するようにしたことを特徴とする請求項2記載の内燃機関の燃焼状態検出装置。
- 前記検出区間設定装置では、前記第1の点火装置の点火動作開始位置から前記第2の点火装置の点火時期までの所望区間を検出区間として設定するようにしたことを特徴とする請求項2記載の内燃機関の燃焼状態検出装置。
- 前記プレイグニッション検出装置は、
前記イオン電流の発生位置を検出する発生位置検出手段と、
前記発生位置検出装置で検出した発生位置と比較する比較位置を設定する比較位置設定手段と、
前記比較位置設定装置により設定される比較位置と、前記発生位置検出装置の発生位置とを比較し、プレイグニッションまたはプレイグニッションの前兆現象の発生を判定する位置判定装置とを備え、
前記位置判定装置は、前記比較位置より早いタイミングに前記イオン電流の発生位置がある場合にプレイグニッション又はプレイグニッションの前兆現象が発生していると判定するようにしたことを特徴とする請求項1〜請求項12のいずれか1項に記載の内燃機関の燃焼状態検出装置。 - イオン電流の発生位置を検出する前記発生位置検出手段は、
イオンの発生期間を検出する発生期間検出手段と、
前記発生期間検出手段が検出した発生期間と比較するための比較値を設定する比較幅設定手段とを備え、
前記発生期間が前記比較値よりも大きい場合に、前期発生位置検出手段が検出した発生位置を有効とすることを特徴とする請求項13記載の内燃機関の燃焼状態検出装置。 - 前記プレイグニッション検出装置は、
前記検出区間設定装置により設定される検出区間内のイオン電流の積分値を算出する積分手段と、
前記積分装置で積算した積分値と比較する比較値を設定する比較値設定手段と、
前記比較値設定装置により設定される比較値と、前記積分装置の積分値とを比較し、プレイグニッション又はプレイグニッションの前兆現象の発生を判定する積分判定装置とを備え、
前記積分判定装置は、前記比較値より前記積分装置の積分値が大きい場合にプレイグニッション又はプレイグニッションの前兆現象が発生していると判定するようにしたことを特徴とする請求項2、請求項10、請求項11及び請求項12のいずれか1項に記載の内燃機関の燃焼状態検出装置。 - 前記プレイグニッション検出装置は、前記点火装置の点火動作開始位置及び点火時期で発生する少なくともいずれか一方のノイズを、燃焼に伴い発生するイオン電流として扱わないようにマスクするようにしたことを特徴とする請求項1〜請求項15のいずれか1項に記載の内燃機関の燃焼状態検出装置。
- 内燃機関の運転に際して燃焼を行うために取込んだ混合気燃料に点火を行う点火プラグを有する点火装置と、
前記点火装置の動作を制御する制御信号を発生する点火制御装置と、
前記点火装置の燃焼の際に発生する火花の火花放電時間を検出する放電時間検出装置と、
前記放電時間検出装置で検出した火花放電時間との比較レベルを設定する比較レベル設定手段と、
前記火花放電時間と前記比較レベルとの比較結果に応じてプレイグニッションまたはプレイグニッションの前兆現象の発生を判定する放電判定手段とを備え、
前記放電判定手段は、前記放電時間検出装置で検出した前記火花放電時間が前記比較レベルより短い場合にプレイグニッションまたはプレイグニッションの前兆現象が発生していると判定するようにしたことを特徴とする内燃機関の燃焼状態検出装置。 - 内燃機関の運転に際して燃焼を行うために取込んだ混合気燃料に点火を行う点火プラグを有する点火装置と、
前記点火装置の動作を制御する制御信号を発生する点火制御装置と、
前記点火装置の燃焼の際に発生する火花の火花放電時間を検出する放電時間検出装置と、
前記放電時間検出装置で検出した火花放電時間との比較レベルを設定する比較レベル設定手段と、
前記火花放電時間と前記比較レベルとの比較結果に応じてプレイグニッションまたはプレイグニッションの前兆現象の発生を判定する放電判定手段とを備えると共に、
前記点火装置は、燃焼室内に主の燃焼を引起こす第1の点火プラグを有する第1の点火装置と、
前記第1の点火装置の第1の点火プラグと同一の燃焼室内に離れて配置される第2の点火プラグを有する第2の点火装置とを備え、
前記放電時間検出装置は前記第1の点火装置又は前記第2の点火装置による火花放電時間を検出し、
前記放電判定手段は、前記放電時間検出装置で検出した前記火花放電時間が前記比較レベルより短い場合にプレイグニッションまたはプレイグニッションの前兆現象が発生していると判定するようにしたことを特徴とする内燃機関の燃焼状態検出装置。 - 前記第1の点火装置の第1の点火プラグと前記第2の点火装置の第2の点火プラグは同相点火されるものであることを特徴とする請求項18記載の内燃機関の燃焼状態検出装置。
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