JPH01170742A - Combustion condition detector of engine - Google Patents
Combustion condition detector of engineInfo
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Landscapes
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Electrical Control Of Ignition Timing (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はエンジンの燃焼状態検出装置に関し、特に燃焼
圧力と燃焼光とに基いて燃焼状態を検出するようにした
ものに関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a combustion state detection device for an engine, and particularly to one that detects a combustion state based on combustion pressure and combustion light.
エンジンの燃焼圧力は着火後時間遅れを伴なって最大値
に達しその後ピストンの下降に応じて急激に低下する。The combustion pressure of the engine reaches its maximum value with a time delay after ignition, and then rapidly decreases as the piston descends.
また燃焼室内の燃焼光は着火後火炎伝播の時間遅れを伴
なって最大値に達しその後急激に弱くなる。Furthermore, the combustion light in the combustion chamber reaches its maximum value with a time delay in flame propagation after ignition, and then rapidly weakens.
従来より、燃焼室内の平均的燃焼状態を捉えるため燃焼
圧力センサで燃焼室内の燃焼圧力を検出し、燃焼圧力が
最大となるときのクランク角θ１、Ｘを求めて点火タイ
ミングや燃料噴射量を制御するなどの技術が知られてい
る。Conventionally, a combustion pressure sensor detects the combustion pressure in the combustion chamber in order to capture the average combustion state in the combustion chamber, and the crank angle θ1, Techniques such as
一方、広角タイプの燃焼光検出センサを燃焼室の中心付
近に設けて燃焼光が最大となるときのクランク角θ１．
ｘを求めて点火タイミングや燃料噴射量を制御する技術
が知られている。On the other hand, a wide-angle type combustion light detection sensor is provided near the center of the combustion chamber, and the crank angle θ1 when the combustion light is at its maximum.
Techniques for controlling ignition timing and fuel injection amount by determining x are known.
例えば、特開昭６１−２３４２７１号公報には、シリン
ダヘッドに燃焼光センサを設けて燃焼光を検出するよう
にした燃焼光検出装置が記載されている。For example, Japanese Unexamined Patent Publication No. 61-234271 describes a combustion light detection device in which a combustion light sensor is provided in a cylinder head to detect combustion light.
上記従来技術のように、燃焼圧のθＰイ、Ｘ或いは燃焼
光のθＬＩＩａＸなどの平均的情報を用いることにより
、平均的燃焼状態を把握することは出来る。As in the prior art described above, the average combustion state can be grasped by using average information such as the combustion pressure θP, X or the combustion light θLIIaX.
しかし、空燃比リーン制御による希薄燃焼、ヘビーＥＧ
Ｒ１軽負荷領域或いは高負荷領域などにおいては、平均
的燃焼特性以外にそれ特有の燃焼状態が安定性限界やノ
ッキング発生に大きく影響してくることから、上記燃焼
状態に関する平均的情報だけでは燃焼状態を十分に把握
することが難しく、エンジンを最適に制御することは困
難である。However, lean combustion and heavy EG due to air-fuel ratio lean control
R1 In the light load region or high load region, in addition to the average combustion characteristics, the unique combustion state has a large influence on the stability limit and the occurrence of knocking, so the average information on the above combustion state alone cannot determine the combustion state. It is difficult to fully understand the engine, and it is difficult to control the engine optimally.
一方、イオンプローブなどで火炎到達時間を検出し、点
火時期や点火エネルギを制御する技術もあるが、火炎到
達時間といった部分的な情報が出力トルクと直接的に相
関がないためエンジンを最適に制御することは困難であ
る。On the other hand, there is technology that detects the flame arrival time using an ion probe and controls the ignition timing and ignition energy, but since partial information such as the flame arrival time has no direct correlation with the output torque, it is not possible to control the engine optimally. It is difficult to do so.
本発明に係るエンジンの燃焼状態検出装置は、エンジン
の燃焼室に臨むように燃焼圧力検出センサと燃焼光セン
サとを設け、上記両検出センサの出力に基いてエンジン
の燃焼状態を検出する燃焼状態検出手段を設けたもので
ある。The engine combustion state detection device according to the present invention includes a combustion pressure detection sensor and a combustion light sensor facing the combustion chamber of the engine, and detects the combustion state of the engine based on the outputs of the two detection sensors. It is equipped with a detection means.
本発明に係るエンジンの燃焼状態検出装置においては、
燃焼圧力センサにより燃焼圧力が検出され、また燃焼光
センサにより燃焼光が検出される。In the engine combustion state detection device according to the present invention,
A combustion pressure sensor detects combustion pressure, and a combustion light sensor detects combustion light.
燃焼状態検出手段は検出された燃焼圧力と燃焼光とに基
いて燃焼室内の燃焼状態を検出する。The combustion state detection means detects the combustion state within the combustion chamber based on the detected combustion pressure and combustion light.
即ち、エンジン出力と相関のある平均的情報（燃焼圧力
）と、火炎伝播つまり燃焼形態と相関のある部分的情報
（燃焼光）とを併用することにより、実際の燃焼形態が
種々変動してもエンジンの燃焼状態を確実に検出するこ
とが出来る。In other words, by using both average information (combustion pressure) that correlates with engine output and partial information (combustion light) that correlates with flame propagation, that is, the combustion form, it is possible to The combustion state of the engine can be detected reliably.
本発明に係るエンジンの燃焼状態検出装置によれば、以
上説明したように、エンジン出力に直接関係する燃焼圧
力と燃焼形態に直接関係する燃焼光とに基いて燃焼状態
を検出するので、実際の燃焼形態が種々変動してもエン
ジンの燃焼状態を確実に検出することが出来る。According to the engine combustion state detection device according to the present invention, as explained above, the combustion state is detected based on the combustion pressure that is directly related to the engine output and the combustion light that is directly related to the combustion form. Even if the combustion form varies, the combustion state of the engine can be reliably detected.
以下、本発明の実施例を図面に基いて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
本実施例は自動車用の立型エンジンに設けたエンジン制
御装置であって、エンジンの燃焼状態検出制御及びこの
検出制御で検出した燃焼状態に基いて燃焼状態や点火時
期を制御するエンジン制御装置に係るものである。This embodiment is an engine control device installed in a vertical engine for an automobile, and is an engine control device that performs engine combustion state detection control and controls the combustion state and ignition timing based on the combustion state detected by this detection control. This is related.
第１図・第２図に示すように、エンジンは２個の吸気弁
５と２個の排気弁６を有する４バルブエンジンで、シリ
ンダブロック１とシリンダヘッド２とピストン３とで燃
焼室４が形成され、吸気系にはスワールボート７と、プ
ライマリ吸気ボート８と、セカンダリ吸気ポート９とが
設けられ、プライマリ吸気ボート８とセカンダリ吸気ポ
ート９との合流部の上流側にはスワールコントロールバ
ルブ１０が介設され、スワールボート７の上流端は上記
バルブ１０の上流側に開口し且つその下流端はプライマ
リ吸気ボート８の下流部に開口している。上記両吸気ポ
ート８・９に連なる吸気通路１１の上流端にはエアクリ
ーナ１２が設けられ、上記吸気通路１１には上流から順
にエアフローメータ１３とスロットルバルブ１４とサー
ジタンク１５とが設けられ、上記スワールコントロール
バルブ１０よりも下流側において両吸気ポート８・９の
合流部に燃料を噴射するインジェクタ１６が設けられ、
更にインジェクタ１６からの噴射燃料の霧化を促進する
為プライマリ吸気ボート８に向けてアシストエアを供給
するエア供給ノズル１７ｂとセカンダリ吸気ポート９に
向けてアシストエアを供給するエア供給ノズル１７ａと
が設けられ、両エア供給ノズル１７ａ・１７ｂのエア供
給管１７にはそれを開閉するデユーティソレノイド付き
のソレノイドバルブ１８ａ・１８ｂが夫々介設され、こ
れらエア供給管１７の上流端はエアクリーナ１２に接続
されている。As shown in Figures 1 and 2, the engine is a 4-valve engine with two intake valves 5 and two exhaust valves 6, and a combustion chamber 4 is formed by a cylinder block 1, cylinder head 2, and piston 3. The intake system is provided with a swirl boat 7, a primary intake boat 8, and a secondary intake port 9, and a swirl control valve 10 is provided on the upstream side of the confluence of the primary intake boat 8 and the secondary intake port 9. An upstream end of the swirl boat 7 opens upstream of the valve 10, and a downstream end thereof opens downstream of the primary intake boat 8. An air cleaner 12 is provided at the upstream end of the intake passage 11 connected to both the intake ports 8 and 9, and the intake passage 11 is provided with an air flow meter 13, a throttle valve 14, and a surge tank 15 in order from upstream. An injector 16 is provided downstream of the control valve 10 and injects fuel into the confluence of the intake ports 8 and 9.
Furthermore, an air supply nozzle 17b that supplies assist air toward the primary intake boat 8 and an air supply nozzle 17a that supplies assist air toward the secondary intake port 9 are provided to promote atomization of the injected fuel from the injector 16. Solenoid valves 18a and 18b with duty solenoids for opening and closing the air supply pipes 17 of both air supply nozzles 17a and 17b are respectively interposed, and the upstream ends of these air supply pipes 17 are connected to the air cleaner 12. ing.
尚、スワールコントロールバルブ１０はスロットルバル
ブ１４に機械的に連結され、スロットル開度が所定開度
以上になるとスロットルバルブ１４に連動してスワール
コントロールバルブ１０が徐々に開作動するようになっ
ている。The swirl control valve 10 is mechanically connected to the throttle valve 14, and when the throttle opening exceeds a predetermined opening, the swirl control valve 10 gradually opens in conjunction with the throttle valve 14.
上記燃焼室４の中央部に臨むシリンダヘッド２の部分に
は、点火プラグ１９と点火プラグ１９に外装された燃焼
圧力センサ２０が装着され、圧電素子からなる燃焼圧力
センサ２０により燃焼室４の燃焼ガス圧力を検出し得る
ようになっている。A spark plug 19 and a combustion pressure sensor 20 mounted on the spark plug 19 are installed in the part of the cylinder head 2 facing the center of the combustion chamber 4, and the combustion pressure sensor 20 made of a piezoelectric element controls the combustion of the combustion chamber 4. It is designed to detect gas pressure.
一方、プライマリ吸気ボート８とセカンダリ吸気ポート
９の間の燃焼室４の外周近傍部に対応する位置において
シリンダヘッド２には燃焼光センサ２１が燃焼室４に臨
むように装着され、燃焼光センサ２１の検出部は石英ガ
ラスロンドで構成され、その検出部で検出された燃焼光
をグラスファイバによって波形処理器２２に導入するよ
うになっている。On the other hand, a combustion light sensor 21 is mounted on the cylinder head 2 at a position corresponding to the vicinity of the outer periphery of the combustion chamber 4 between the primary intake boat 8 and the secondary intake port 9 so as to face the combustion chamber 4. The detection section is made of quartz glass iron, and the combustion light detected by the detection section is introduced into the waveform processor 22 through a glass fiber.
上記エンジンの制御系について説明すると、先ずセンサ
類として、吸入空気量を検出する前記エアフローメータ
１３と、吸気温を検出する吸気温センサ２３と、スロッ
トルバルブ１４の開度をポテンショメータなどで検出す
るスロットル開度センサ２４と、前記燃焼圧力センサ２
０及び燃焼光センサ２１と、ディストリビュータ２５に
設けられクランク軸の回転角を例えば５°分割で検出す
るクランク角センサと、シリンダブロック１のウォータ
ジャケット内の冷却水温を検出する水温センサ２６など
が設けられている。To explain the control system of the engine, first, the sensors include the air flow meter 13 that detects the intake air amount, the intake air temperature sensor 23 that detects the intake air temperature, and the throttle sensor that detects the opening degree of the throttle valve 14 using a potentiometer or the like. The opening sensor 24 and the combustion pressure sensor 2
0 and a combustion light sensor 21, a crank angle sensor provided in the distributor 25 and detecting the rotation angle of the crankshaft in, for example, 5° divisions, and a water temperature sensor 26 detecting the cooling water temperature in the water jacket of the cylinder block 1. It is being
上記センサ類からの検出信号に基いて後述の燃焼状態検
出制御と燃焼状態制御及び点火時期制御とを含むエンジ
ンの制御等を行なうコントロールユニット２７が設けら
れ、吸気温センサ２３とスロットル開度センサ２４と水
温センサ２６とクランク角センサからの各検出信号とス
タータスイッチ信号とイグニションスイッチ信号とがコ
ントロールユニット２７へ入力されている。また、燃焼
圧力センサ２０と燃焼光センサ２１とクランク角センサ
からの検出信号はコントロールユニット２７で制御され
る波形処理器２２へ夫々入力され、その波形処理器２２
で波形処理された燃焼圧に関する信号及び燃焼光に関す
る信号はコントロールユニット２７へ入力されている。A control unit 27 is provided, which performs engine control including combustion state detection control, combustion state control, and ignition timing control, which will be described later, based on detection signals from the sensors, and includes an intake temperature sensor 23 and a throttle opening sensor 24. Detection signals from the water temperature sensor 26, crank angle sensor, starter switch signal, and ignition switch signal are input to the control unit 27. Further, detection signals from the combustion pressure sensor 20, combustion light sensor 21, and crank angle sensor are inputted to a waveform processor 22 controlled by a control unit 27, respectively.
The signals related to the combustion pressure and the signals related to the combustion light that have undergone waveform processing are input to the control unit 27.
上記コントロールユニット２７からはインジェクタ１６
とイグニションコイルユニット２８と波形処理器２２と
ソレノイドパルプ１８ａ・１８ｂとへ夫々駆動信号が出
力されるようになっている。The control unit 27 connects the injector 16
Drive signals are output to the ignition coil unit 28, waveform processor 22, and solenoid pulps 18a and 18b, respectively.
上記波形処理器２２は、燃焼光センサ２１からの燃焼光
信号を電気信号に変換する光電変換回路と、燃焼圧信号
から約７〜８ＫＨ，のノック信号を得るＢＰＦ （バン
ドパスフィルタ）と、燃焼圧信号と電気信号の燃焼光信
号とから高周波成分を取除＜ＬＰＦ（ローパスフィルタ
）と、上記ＬＰＦで処理された燃焼圧信号及び燃焼光信
号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器と、クランク角信号を
波形整形する波形整形回路と、クランク角信号とＡ／Ｄ
変換された燃焼圧信号とを受けて燃焼圧が最大となるク
ランク角θＰ１６１Ｘを演算するとともにクランク角信
号とＡ／Ｄ変換された燃焼光信号とを受けて燃焼光が最
強となるときのクランク角θい、Ｘを演算するマイクロ
プロセッサとを備えている。The waveform processor 22 includes a photoelectric conversion circuit that converts the combustion light signal from the combustion light sensor 21 into an electrical signal, a BPF (band pass filter) that obtains a knock signal of approximately 7 to 8 KH from the combustion pressure signal, and a combustion an A/D converter for A/D converting the combustion pressure signal and the combustion light signal processed by the LPF; A waveform shaping circuit that shapes the crank angle signal, and a crank angle signal and A/D
Receiving the converted combustion pressure signal, calculate the crank angle θP161X at which the combustion pressure is maximum, and also receiving the crank angle signal and the A/D converted combustion light signal to calculate the crank angle at which the combustion light becomes the strongest. θ, and a microprocessor that calculates X.
従って、波形処理器２２からはディジタルのθ９゜１ｘ
及びθＬ＋ｍｍｘの信号とアナログのノック信号■ｘと
がコントロールユニット２７へ出力される。Therefore, from the waveform processor 22, the digital θ9°1x
The signal θL+mmx and the analog knock signal x are output to the control unit 27.
上記コントロールユニット２７は、センサ類からのアナ
ログ検出信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器と、クラン
ク角信号を波形整形する波形整形回路と、入出力インタ
ーフェイスと、ｃｐｕ （中央演算装置）とＲＯＭ （
リード・オンリ・メモリ）とＲＡＭ （ランダム・アク
セス・メモリ）とを備えたマイクロコンピュータと、イ
グニションコイルユニット２８とインジェクタ１６とソ
レノイドバルブ１８ａ・１８ｂとに夫々駆動信号を出力
する為の複数の駆動回路などを備えている。The control unit 27 includes an A/D converter that A/D converts analog detection signals from sensors, a waveform shaping circuit that shapes the waveform of the crank angle signal, an input/output interface, and a CPU (central processing unit). ROM (
A microcomputer equipped with a read-only memory (read-only memory) and a RAM (random access memory), and a plurality of drive circuits for outputting drive signals to the ignition coil unit 28, injector 16, and solenoid valves 18a and 18b, respectively. It is equipped with such things as
上記マイクロコンピュータのＲＯＭには、後述の燃焼状
態検出制御と燃焼状態制御と点火時期制御とを含むエン
ジン制御の制御プログラムとそれらの制御に必要なマツ
プやテーブルなどが予め入力格納されており、ＲＡＭに
はそれらの制御に必要な一時記憶メモリ（メモリ、フラ
グ、カウンタなと）が設けられている。The ROM of the microcomputer is pre-stored with engine control control programs including combustion state detection control, combustion state control, and ignition timing control, which will be described later, as well as maps and tables necessary for these controls. is provided with temporary memory (memory, flags, counters, etc.) necessary for these controls.
以下、上記コントロールユニット２７で実行されるエン
ジン制御のルーチンについて第３図〜第１０図に基いて
説明する。尚、図中Ｓ＝ （ｉ＝１．２．３・・・）
は各ステップを示すものである。The engine control routine executed by the control unit 27 will be described below with reference to FIGS. 3 to 10. In addition, S= (i=1.2.3...) in the figure
indicates each step.
第３図は例えば５ｍｓ ｅ ｃ毎に実行されるバックグ
ランドルーチンを示すもので、エンジンのイグニション
スイッチの投入とともに制御が開始されると、必要な初
期化が実行され（Ｓｌ）、次に前記センサ類から吸入空
気量信号■。、水温信号■ｏ、吸気温信号■１、スロッ
トル開度信号■１が順々に入力され（３２〜Ｓ５）、次
に波形処理器２２から圧力波形最大値クランク角θｐｅ
ａｘ、光波形最大値クランク角θＬＩＩＩＩＸ 、ノ
ック信号■８が順々に入力され（３６〜Ｓ８）、次に３
９において燃焼状態の判定が実行されてＳ２へ戻る。尚
、第４図はクランク角例えばＢＴＤＣ４５°毎に割込み
にて実行されるルーチンであり、クランク角信号に基い
てエンジン回転数Ｎ、を演算する周知のルーチンである
ので、その説明は省略する。FIG. 3 shows a background routine that is executed, for example, every 5 msec. When control is started when the engine ignition switch is turned on, necessary initialization is executed (Sl), and then the sensor Intake air amount signal from type■. , water temperature signal ■o, intake temperature signal ■1, and throttle opening signal ■1 are input in order (32 to S5), and then the pressure waveform maximum value crank angle θpe is input from the waveform processor 22.
ax, optical waveform maximum value crank angle θLIIIX, and knock signal ■8 are input in sequence (36 to S8), and then 3
At step 9, the combustion state is determined and the process returns to step S2. Note that FIG. 4 is a routine that is executed by an interrupt every crank angle, for example, 45 degrees BTDC, and is a well-known routine that calculates the engine rotational speed N based on the crank angle signal, so its explanation will be omitted.
上記Ｓ９における燃焼状態判定（燃焼状態検出）のサブ
ルーチンについて第５図に基いて説明すると、ノック信
号■、に基いてノック発生の有無を判定しく５２０）、
次に光波形最大値クランク角θＬｍｍｘと圧力波形最大
値クランク角θＰ＃＠Ｘとの差Δθ、＝θＬ、□−θＦ
、、ｘが演算され（３２１）、次に上記の差Δθ、が０
くΔθ、くＫ。The subroutine for combustion state determination (combustion state detection) in S9 above will be explained based on FIG.
Next, the difference Δθ between the optical waveform maximum value crank angle θLmmx and the pressure waveform maximum value crank angle θP#@X, = θL, □−θF
,,x are calculated (321), and then the above difference Δθ is 0
KuΔθ, KuK.
（例えば、約１０”前後の設定値）か否か判定される（
Ｓ２２）。ここで、上記Δθ、について第６図（ａ）、
（ｂ）に基いて捕捉説明すると、燃焼光センサ２１は両
吸気弁５の付近に配設されているので、燃焼室４の混合
気に点火後吸気弁５の付近から先に火炎が伝播したとき
つまり吸気弁５の付近の混合気がリッチで排気弁６の付
近の混合気がリーンのときには第６図（ａ）のようにθ
Ｌイ、ＸくθＰｓａｘとなる。これと反対に排気弁６の
付近から先に火炎が伝播したときつまり排気弁６の付近
の混合気がリッチで吸気弁５の付近の混合気がリーンの
ときには第６図℃）のようにθ７．〈θい、Ｘとなる。(For example, a set value of around 10”) is determined (
S22). Here, for the above Δθ, Fig. 6(a),
To explain the capture based on (b), since the combustion light sensor 21 is arranged near both intake valves 5, the flame propagates first from the vicinity of the intake valve 5 after igniting the air-fuel mixture in the combustion chamber 4. In other words, when the air-fuel mixture near the intake valve 5 is rich and the air-fuel mixture near the exhaust valve 6 is lean, θ as shown in FIG. 6(a).
L, X, θPsax. On the other hand, when the flame propagates from the vicinity of the exhaust valve 6 first, that is, when the air-fuel mixture near the exhaust valve 6 is rich and the air-fuel mixture near the intake valve 5 is lean, θ7 as shown in Fig. 6 (°C) ．． 〈θ becomes X.
そして、燃焼室４の全域に亙って混合気が略均−のとき
には燃焼室４の全域に火炎が伝播するのでΔθ、は非常
に小さな値になる。但し、この場合においても燃焼光セ
ンサ２１が吸気弁５の付近に配設されている関係上Δθ
、〉０となる。従って、Δθ、の値によって燃焼室４内
の混合気の状態つまり燃焼状態を判別することが出来る
。When the air-fuel mixture is approximately uniform throughout the combustion chamber 4, the flame propagates throughout the combustion chamber 4, so Δθ becomes a very small value. However, even in this case, since the combustion optical sensor 21 is disposed near the intake valve 5, Δθ
,>0. Therefore, the state of the air-fuel mixture in the combustion chamber 4, that is, the combustion state, can be determined based on the value of Δθ.
Ｓ２２における判定の結果、０くΔθ、＜ＫＬのときに
は、燃焼室４の全域に火炎が均一に伝播する状態なので
燃焼状態は良好であり、この場合吸気ポート側リッチを
示すフラグＦＩ及び排気ポート側リッチを示すフラグＦ
。が共にリセットされ（Ｓ２３）、Ｓ２へ戻る。これに
対して、０くΔθＬ＜ＫＬでないときにはΔθｔ＜０か
否か判定され（３２４）、Δθ、〈０のときつまりθＬ
。As a result of the determination in S22, when 0, Δθ, < KL, the flame propagates uniformly throughout the combustion chamber 4, so the combustion condition is good. In this case, the flag FI indicating rich on the intake port side and the exhaust port side Flag F indicating rich
. are both reset (S23), and the process returns to S2. On the other hand, when 0 and ΔθL<KL, it is determined whether Δθt<0 (324), and when Δθ<0, that is, θL
.
、ｘ〈θ、□であって吸気弁５の付近の混合気がリッチ
のときにはフラグＦ、がセットされ（３２５）、またΔ
θ、〈０でな（つまりΔθ、≧ＫＬであって排気弁６の
付近の混合気がリッチのときにはフラグＦ工がセットさ
れ（Ｓ２６）、Ｓ２５又は３２６からＳ２へ戻る。, x<θ, □, and when the air-fuel mixture near the intake valve 5 is rich, flag F is set (325), and Δ
When θ is not <0 (that is, Δθ, ≧KL and the air-fuel mixture near the exhaust valve 6 is rich), the flag F is set (S26), and the process returns from S25 or 326 to S2.
上記のようにして燃焼状態が検出され、それに基いてア
シストエアの供給を制御するソレノイドパルプ１８ａ・
１８ｂを制御することにより、燃焼室４内の混合気の濃
度分布を制御することが出来る。The combustion state is detected as described above, and the solenoid pulp 18a controls the supply of assist air based on the combustion state.
By controlling 18b, the concentration distribution of the air-fuel mixture in the combustion chamber 4 can be controlled.
これについて第２図により捕捉説明すると、両ソレノイ
ドパルプ１８ａ・１８ｂを全閉状態にしてインジェクタ
１６から噴射された燃料は、直線ＬＰとＬ３０間の領域
に狭開角状に広がるのに対して、ソレノイドバルブ１８
ｂを開いてノズル１７ｂよりアシストエアを噴射すると
、噴射燃料は直線り、とＬ３との間の領域に広がり、プ
ライマリ吸気ポート８の壁面への付着量も増加するもの
の、燃料の霧化も促進され、プライマリ吸気ポート８へ
向う燃料も増加し、矢印Ｓで示すスワールにのって排気
弁６側へ移動するので、排気弁６の付近の混合気のリッ
チ化が促進される。これに対して、両ソレノイドバルブ
１８ａ・１８ｂを開いて両方のノズル１７ａ・１７ｂよ
りアシストエアを噴射すると、噴射燃料は直線り、とり
、の間の領域に広がり、燃料の霧化が促進されるものの
壁面付着量が増加しそれが壁面に沿って燃焼室４へ流入
するので吸気弁５の付近の混合気のリッチ化が促進され
る。上記両ソレノイドバルブ１８ａ・１８ｂはデユーテ
ィソレノイドで駆動されるものなので、両ソレノイドバ
ルブ１８ａ・１８ｂの開度は自由に制御することが出来
る。To explain this with reference to FIG. 2, the fuel injected from the injector 16 with both solenoid pulps 18a and 18b in the fully closed state spreads in a narrow opening angle shape in the area between the straight lines LP and L30. Solenoid valve 18
When assist air is injected from the nozzle 17b by opening b, the injected fuel spreads in a straight line to the area between As a result, the amount of fuel heading toward the primary intake port 8 also increases and moves toward the exhaust valve 6 along the swirl shown by the arrow S, so that enrichment of the air-fuel mixture near the exhaust valve 6 is promoted. On the other hand, when both solenoid valves 18a and 18b are opened and assist air is injected from both nozzles 17a and 17b, the injected fuel spreads to the area between the straight line and the line, promoting atomization of the fuel. Since the amount of particles adhering to the wall increases and it flows into the combustion chamber 4 along the wall, enrichment of the air-fuel mixture near the intake valve 5 is promoted. Since both solenoid valves 18a and 18b are driven by duty solenoids, the opening degrees of both solenoid valves 18a and 18b can be freely controlled.
第７図は、前記フラグＦ、及びＦ。に基いて両ソレノイ
ドパルプ１８ａ・１８ｂを制御し、燃焼室４内の混合気
の状態つまり燃焼状態を制御する割込み処理ルーチンを
示すもので、この割込み処理が例えばクランク角ＴＤＣ
毎に開始されると、先ずフラグＦ、−〇か否か判定され
（Ｓ３０）、フラグＦ、＝０のときにはフラグＦ２＝０
か否か判定され（Ｓ ３１ ） 、Ｆ＋ ＝Ｆｚ ＝Ｏ
のときには燃焼状態が良好でアシストエアの供給状態を
変更する必要がないので、パラメータＤ、に前回のり、
の値が設定され（Ｓ３２）、３３７へ移行する。FIG. 7 shows the flags F and F. This shows an interrupt processing routine that controls both solenoid pulps 18a and 18b based on the engine speed, and controls the state of the air-fuel mixture in the combustion chamber 4, that is, the combustion state.
When started each time, it is first determined whether the flag F is -0 (S30), and when the flag F = 0, the flag F2 = 0.
It is determined whether or not (S 31 ), F+ =Fz =O
When , the combustion condition is good and there is no need to change the assist air supply condition, so the parameter D is changed from the previous time.
The value of is set (S32), and the process moves to 337.
上記パラメータＤ、はアスキーコードにて００〜ＦＦの
範囲で変動するパラメータで、その値が大きくなる程吸
気弁５の付近の燃焼室４内の混合気かり−ンとなること
を表わしている。The parameter D is a parameter that varies in the range of 00 to FF in ASCII code, and the larger the value, the sharper the air-fuel mixture in the combustion chamber 4 near the intake valve 5 becomes.
Ｓ３０における判定の結果、フラグＦ Ｉ＝１のとき（
吸気弁５の付近の混合気がリッチのとき）にはｌ）３＜
ＦＦか否か判定され（Ｓ３３）、Ｄ。As a result of the determination in S30, when the flag FI=1 (
When the air-fuel mixture near the intake valve 5 is rich), l) 3<
It is determined whether it is FF (S33), and D.
＜ＦＦのときにはり、が１だけインクリメントされて（
Ｓ３４）、Ｓ３７へ移行し、またＤ３≧ＦＦのときには
そのまま３３７へ移行する。<When FF, the value is incremented by 1 (
S34), the process moves to S37, and when D3≧FF, the process directly moves to 337.
これに対し、Ｆ、＝０でＦＥ＝１のとき（排気弁６の付
近の混合気がリッチのとき）にはり、＞００か否か判定
され（Ｓ３５）、Ｄ、＞００のときにはり、が１だけデ
クリメントされて（３３６Ｌ Ｓ３７へ移行し、またＤ
３≦００ときにはそのままＳ３７へ移行する。On the other hand, when F,=0 and FE=1 (when the air-fuel mixture near the exhaust valve 6 is rich), it is determined whether or not it is >00 (S35), and when D,>00, it is high, is decremented by 1 (proceeds to 336L S37, and D
When 3≦00, the process directly advances to S37.
一方、コントロールユニット２７のＲＯＭには第８図（
ａ）、（ｂ）のようにり、をパラメータとする両ソレノ
イドバルブ１８ａ・１８ｂのデユーティソレノイドを駆
動する駆動パルスのデユーティ比Ｄ１及びＤＩｌのマツ
プが格納されており、Ｓ３７においては上記のようにし
て得られたパラメータＤ、の値に応じたデユーティ比Ｄ
Ａ及びＤ８が上記マツプより読込まれ、次に３３８にお
いて上記決定されたデユーティ比ＤＡ及びり、の駆動パ
ルスを出力して両ソレノイドバルブ１８ａ・１８ｂを駆
動し、バックグランドルーチンへ復帰する。On the other hand, the ROM of the control unit 27 is shown in FIG.
As shown in a) and (b), maps of duty ratios D1 and DIl of drive pulses for driving the duty solenoids of both solenoid valves 18a and 18b are stored, and in S37, as shown above, the map is stored. The duty ratio D according to the value of the parameter D obtained by
A and D8 are read from the above map, and then, in 338, a drive pulse of the above determined duty ratio DA and the like is output to drive both solenoid valves 18a and 18b, and the process returns to the background routine.
上記を要約して説明すると、ＦＩ＝ＦＥ＝Ｏのときには
燃焼状態が良好なのでり、を前回の値に保持してアシス
トエアの供給状態を前回と同様に保持する。To summarize the above, when FI=FE=O, the combustion state is good, so the assist air supply state is maintained at the previous value by keeping it at the previous value.
Ｆ＋＝１のときは吸気弁５側の混合気がリッチなのでり
、を増加していく。そして、Ｄ３の値が設定値以上にな
るとソレノイドバルブ１８ｂが開かれノズル１７ｂから
アシストエアが供給され、排気弁６側の混合気のリッチ
化を促進する。When F+=1, the air-fuel mixture on the intake valve 5 side is rich, so F+ is increased. Then, when the value of D3 exceeds the set value, the solenoid valve 18b is opened and assist air is supplied from the nozzle 17b, promoting enrichment of the air-fuel mixture on the exhaust valve 6 side.
Ｆ、＝１のときは排気弁６例の混合気がリッチなのでＤ
３を減少していく。そして、Ｄ３の値が設定以下になる
と両ソレノイドバルブ１８ａ・１８ｂが開かれ両ノズル
１７ａ・１７ｂからアシストエアが供給され、吸気弁５
側の混合気のリッチ化を促進する。When F = 1, the air-fuel mixture in the six exhaust valves is rich, so D
3 will be decreased. When the value of D3 becomes below the setting, both solenoid valves 18a and 18b are opened, assist air is supplied from both nozzles 17a and 17b, and the intake valve 5
Promote enrichment of the air-fuel mixture on the side.
次に点火時期制御について第９図・第１０図のフローチ
ャートに基いて説明する。Next, ignition timing control will be explained based on the flowcharts of FIGS. 9 and 10.
第９図のルーチンは例えばクランク角ＢＤＣ毎の割込み
処理にて実行されるもので、割込み処理の開始後、スタ
ータスイッチ信号に基いて始動時か否か判定され（Ｓ４
０）、始動時のときにはハード点火に切換えられ（Ｓ４
１）、始動時でないときにはソフト点火に切換えられ（
Ｓ４２）、ソフト点火に切換え後エンジン回転数Ｎ９と
吸入空気量信号ＶＯ（又は、スロットル開度信号ｖｒ）
に基いてアイドル状態か否か判定され（Ｓ４３）、アイ
ドル状態のときにはアイドル進角θＩＤＬ （これは
プログラム定数である）が演算され、アイドル状態にお
ける点火時期（最終出力進角）θ！９＝θＩＤＬと設定
され（Ｓ４４．５４５）、その点火時期θ１９が点火カ
ウンタにプリセットされ（Ｓ５２）、バックグランドル
ーチンへ復帰する。The routine shown in FIG. 9 is executed, for example, in the interrupt process for each crank angle BDC, and after the start of the interrupt process, it is determined whether or not it is time to start based on the starter switch signal (S4
0), and at the time of starting, the ignition is switched to hard ignition (S4
1), the ignition is switched to soft ignition when not starting (
S42), engine speed N9 and intake air amount signal VO (or throttle opening signal vr) after switching to soft ignition
It is determined whether or not it is in the idle state based on (S43), and when it is in the idle state, the idle advance angle θIDL (this is a program constant) is calculated, and the ignition timing (final output advance angle) θ! in the idle state is calculated. 9=θIDL (S44.545), the ignition timing θ19 is preset in the ignition counter (S52), and the process returns to the background routine.
一方、アイドル状態でないときには、回転数Ｎ。と吸入
空気量信号■。とに基いてＲＯＭのマツプより基本進角
θ□３工が演算され（Ｓ４６）、次に水温信号■８を用
いてテーブルや演算式により水温補正進角θｗｔが演算
され（Ｓ４７）、次に吸気温信号ＶＡｔを用いてテーブ
ルや演算式により吸気温補正進角θＡＴが演算され（３
４８）、次にスロットル開度信号■７を用いてテーブル
や演算式により加速補正進角θＡＣＣが演算され（Ｓ４
９）、次に燃焼圧補正進角θｐｃが演算され（３５０）
、次に上記により得られた進角を合計して点火時期であ
る最終出力進角θ、ｇが図示の式により演算され（３５
１）、最後に上記点火時期θ１９を点火カウンタにプリ
セットして（３５２）からバックグランドルーチンへ復
帰する。On the other hand, when it is not in the idle state, the rotation speed is N. and intake air amount signal■. Based on this, the basic advance angle θ□3 is calculated from the map in the ROM (S46), then the water temperature correction advance angle θwt is calculated using a table or formula using the water temperature signal ■8 (S47), and then The intake temperature correction advance angle θAT is calculated using a table or a calculation formula using the intake air temperature signal VAt (3
48), then the acceleration correction advance angle θACC is calculated using the table and calculation formula using the throttle opening signal ■7 (S4
9) Next, the combustion pressure correction advance angle θpc is calculated (350).
, then the final output advance angle θ, g, which is the ignition timing, is calculated by summing the advance angles obtained above (35
1) Finally, the ignition timing θ19 is preset in the ignition counter (352), and the process returns to the background routine.
上記Ｓ５０の燃焼圧補正進角演算のサブルーチンについ
て、第１０図のフローチャートに基いて説明すると、最
初にノック発生なしか否か判定され（Ｓ６０）、ノック
発生なしのときにはエンジン回転数Ｎ０と吸気空気量信
号■。とに基いてマツプよりθ、□の目標値ＸＰＣが演
算され（Ｓ６１）、次に目標値Ｘ、ｃと検出値θ、□８
の差Δθ。The subroutine for calculating the combustion pressure correction advance angle in S50 will be explained based on the flowchart in FIG. Quantity signal■. Based on the map, the target values XPC of θ, □ are calculated (S61), and then the target values X, c and the detected values θ, □8
The difference Δθ.
が演算され（Ｓ６２）、次に−に、＜Δθ、＜Ｋ、（但
し、Ｋ１は例えば５°前後の設定値）か否か判定され（
Ｓ６３） 、Ｙｅ ｓのときには点火時期が適正なので
燃焼圧補正進角θ、Ｃに前回の値が設定され（３６４）
、また３６３の判定の結果ＮＯのときにはΔθ２〉０か
否か判定され（Ｓ６５）、Δθ２〉０つまりΔθ≧に１
のときには点火時期が進みすぎているので燃焼圧補正進
角θｐｃが設定値に７ｃだけデクリメントされ（３６６
）、またΔθ２〈０つまりΔθ≦−Ｋｈのときには点火
時期が遅れすぎているので燃焼圧補正進角θＰＣが設定
値ＫＰＣだけインクリメントされる（３６７）。一方、
ノック発生時には点火時期を遅らせることが必要なので
、燃焼圧補正進角θ１．＝Ｏと設定される（３６Ｂ）。is calculated (S62), and then it is determined whether -, <Δθ, <K (however, K1 is a set value of around 5°, for example) (
S63) If Yes, the ignition timing is appropriate, so the combustion pressure correction advance angle θ, C is set to the previous value (364).
, and when the result of the determination in step 363 is NO, it is determined whether Δθ2>0 or not (S65).
When , the ignition timing is too advanced, so the combustion pressure correction advance angle θpc is decremented by 7c from the set value (366
), and when Δθ2<0, that is, Δθ≦−Kh, the ignition timing is too late, so the combustion pressure correction advance angle θPC is incremented by the set value KPC (367). on the other hand,
Since it is necessary to retard the ignition timing when knock occurs, the combustion pressure correction advance angle θ1. =O is set (36B).
以上説明したように、第５図のサブルーチンによれば、
圧力波形最大値クランク角θＰ＋ｅａＸと光波形最大値
クランク角θＬＩＩＩＩＩＸとの検出値に基いて燃焼室
４内の混合気の分布状態つまり燃焼状態を精度よ（検出
することが出来る。As explained above, according to the subroutine in FIG.
Based on the detected values of the pressure waveform maximum value crank angle θP+eaX and the optical waveform maximum value crank angle θLIIIIX, the distribution state of the air-fuel mixture in the combustion chamber 4, that is, the combustion state can be detected with high accuracy.
上記燃焼状態の検出結果に基いて、第７図のルーチンの
ようにアシストエアの供給形態と供給量とを制御するこ
とにより、燃焼室４内の燃焼状態を自由に制御すること
が出来る。The combustion state in the combustion chamber 4 can be freely controlled by controlling the supply form and amount of assist air as in the routine shown in FIG. 7 based on the detection result of the combustion state.
更に、第１０図のサブルーチンのように圧力波形最大値
クランク角θｐＨ１ａＸの目標値ＸＰＣと検出値θＰｗ
ｈａｘとに基いて、燃焼圧補正進角θＰＣを適切に制御
することにより、点火時期を理想的に制御することが出
来る。Furthermore, as in the subroutine of FIG. 10, the target value XPC and the detected value θPw of the pressure waveform maximum value crank angle θpH1aX are
By appropriately controlling the combustion pressure correction advance angle θPC based on the ignition timing hax, the ignition timing can be ideally controlled.
尚、第５図・第７図のルーチンは、０〈Δθ９＜Ｋ、と
なるように、アシストエアの供給形態と供給量とを制御
する技術を示しているが、０くΔθ。＜Ｋ、となるよう
に点火時期や燃料噴射タイミングを制御することも有効
である。Incidentally, the routines shown in FIGS. 5 and 7 show a technique for controlling the supply form and supply amount of assist air so that 0<Δθ9<K, but 0<Δθ. It is also effective to control the ignition timing and fuel injection timing so that <K.
尚、上記実施例では説明していないが、燃焼圧力センサ
２０からの燃焼圧信号の最大値を活用して、空燃比や燃
料噴射量を制御することも可能である。Although not explained in the above embodiment, it is also possible to control the air-fuel ratio and the fuel injection amount by utilizing the maximum value of the combustion pressure signal from the combustion pressure sensor 20.
図面は本発明の実施例を示すもので、第１図はエンジン
とその制御装置の全体構成図、第２図は上記エンジンの
燃焼室と吸排気ボートなどの配置を示す平面図、第３図
はエンジン制御のバックグランドルーチンのフローチャ
ート、第４図はエンジン回転数演算の割込み処理ルーチ
ンのフローチャート、第５図は燃焼状態判定のサブルー
チンのフローチャート、第６図（ａ）、（６）は夫々燃
焼圧と燃焼光との関係を説明する説明図、第７図は燃焼
状態制御の割込み処理ルーチンのフローチャート、第８
図（ａ）、■）は夫々デユーティ比のマツプ情報を示す
線図、第９図は点火時期側−の割込み処理ルーチンのフ
ローチャート、第１０図は燃焼圧補正進角演算のサブル
ーチンのフローチャートである。
２０・・燃焼圧力センサ、 ２１・・燃焼光センサ、
２２・・波形処理器、 ２７・・コントロールユニット
。
特 許 出 願 人 マツダ株式会社第３図
第４図
θＰ−The drawings show an embodiment of the present invention, and FIG. 1 is an overall configuration diagram of an engine and its control device, FIG. 2 is a plan view showing the arrangement of the combustion chamber and intake/exhaust boats of the engine, and FIG. 3 4 is a flowchart of the engine control background routine, FIG. 4 is a flowchart of the engine rotation speed calculation interrupt processing routine, FIG. 5 is a flowchart of the combustion state determination subroutine, and FIGS. 6(a) and (6) are the combustion An explanatory diagram explaining the relationship between pressure and combustion light, FIG. 7 is a flowchart of the interrupt processing routine for combustion state control, and FIG.
Figures (a) and (■) are diagrams showing map information of the duty ratio, Figure 9 is a flowchart of the interrupt processing routine on the ignition timing side, and Figure 10 is a flowchart of the combustion pressure correction advance angle calculation subroutine. . 20... Combustion pressure sensor, 21... Combustion light sensor,
22...Waveform processor, 27...Control unit. Patent applicant Mazda Motor Corporation Figure 3 Figure 4 θP-
Claims (1)
サと燃焼光センサとを設け、上記両検出センサの出力に
基いてエンジンの燃焼状態を検出する燃焼状態検出手段
を設けたことを特徴とするエンジンの燃焼状態検出装置
。(1) A combustion pressure detection sensor and a combustion light sensor are provided so as to face the combustion chamber of the engine, and a combustion state detection means is provided for detecting the combustion state of the engine based on the outputs of both of the detection sensors. This is an engine combustion state detection device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32794587A JPH01170742A (en) | 1987-12-24 | 1987-12-24 | Combustion condition detector of engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32794587A JPH01170742A (en) | 1987-12-24 | 1987-12-24 | Combustion condition detector of engine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01170742A true JPH01170742A (en) | 1989-07-05 |
Family
ID=18204765
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32794587A Pending JPH01170742A (en) | 1987-12-24 | 1987-12-24 | Combustion condition detector of engine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01170742A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008298782A (en) * | 2007-05-31 | 2008-12-11 | Avl List Gmbh | Method for evaluating combustion |
| FR2931895A1 (en) * | 2008-05-29 | 2009-12-04 | Renault Sas | Fuel i.e. petrol, flow rehomogenizing method for internal combustion engine of motor vehicle, involves injecting fluid compound in primary intake duct to block rotation generated by air intake or recover fuel jets produced by fuel injectors |
-
1987
- 1987-12-24 JP JP32794587A patent/JPH01170742A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008298782A (en) * | 2007-05-31 | 2008-12-11 | Avl List Gmbh | Method for evaluating combustion |
| FR2931895A1 (en) * | 2008-05-29 | 2009-12-04 | Renault Sas | Fuel i.e. petrol, flow rehomogenizing method for internal combustion engine of motor vehicle, involves injecting fluid compound in primary intake duct to block rotation generated by air intake or recover fuel jets produced by fuel injectors |
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