JPH06504600A - 内燃機関における燃焼不良状態の識別装置 - 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】 内燃機関における燃焼不良状態の識別装置本発明は請求の範囲１の内燃機関にお ける燃焼不良状態の識別装置に関する。

その種装置は例えばドイツ連邦共和国特許出願公開公報第３２１２６６９号から 公知である。その場合２つの時間間隔の開成１つのシリンダの上死点の後燃焼室 圧力は圧力センサを介して検出される。第１の（最初の）時間間隔はほぼ当該燃 焼過程の持続時間に相応し、第２の時間間隔はそれにつづ（ものである。圧力セ ンサの測定信号は当該両持間間隔中それぞれ所定の限界値と比較される。その際 夫々の限界値に到達したか否かの状態に応じて、当該圧力経過についての情報が 導出され得、該情報を介しては燃焼正常状態と燃焼不良状態又は失火状態とを区 別し得る。

老化、温度の影響、信号処理上のエラー等により圧力サンプの信号においてドリ フトの影響が生じ得る。

当該評価確実性は時間と共に益々低下したものとなる。極端な場合において圧力 センサは全く機能停止し得もはや全く信号が送出され得なくなる。このような場 合において公知装置は圧力センサの障害機能停止を来たさずに誤った燃焼不良状 態（ないし点火識別）を行なうこととなる。

本発明の目的ないし課題とするところはドリフトの影響が十分補償されるように その種装置を発展改良することにある。更に、圧力センサの機能障害を当該装置 により識別するものである。

本発明の装置は請求の範囲１に規定されている。有利な発展形態は引用請求項に 記載されている。

本発明の出発点となる技術思想によれば、差圧測定により零点シフト、ドリフト 現象等の作用、影響を及ぼさせないようにすることである。

このために、点火につづくシリンダの上死点（点火−０Ｔ）の前と後の圧力が検 出される。それにより形成される差圧は燃焼正常状態では所定の高さに達しなけ ればならない。達しない場合には燃焼不良状態又は失火が生じているのである。

このことは当該差圧と第１の限界値との比較により検出される。

更に差圧は夫々の点火−０Ｔ（上死点）において検出されるのみならず、排出行 程と各吸気行程との間のチャージ交換（作動流体交換）ＯＴ（上死点）において も同じように検出される。それにより圧力センサは信号処理システムを含めて、 各チャージ−交換（作動流体交換）　ＯＴ　（上死点）ごとに周期的に（サイク リック）チェックされる。圧力センサの本来の測定領域がほぼ３０〜４０ｂａ　 ｒの燃焼圧力の高さにあるので、当該圧力経過はほぼＱ、２ｂａｒの支配してい る圧力を以てのチャージ交換（作動流体交換）　ＯＴ　（上死点）にて測定の際 はぼ零に等しくなければならない。

従って、当該差圧が第２の限界値を越えると、当該圧力センサにおいて又は信号 処理上エラーが存在することとなる。

本発明の技術思想によれば各点火−０Ｔ（上死点）において同じ測定により燃焼 の品質を判断し、各チャージ交換（作動流体交換’）　ＯＴ　（上死点）におい て使用されている圧力センサを接続されている信号処理系と共にチェックするの である。

次に図を用いて本発明の詳細な説明する。

図１は本発明の装置の簡単化されたブロック接続図である。

図２は当該装置の動作説明用のシリンダにおける圧力経過を示す特性図である。

図１中１により代表的に多シリンダ（多気面）−内燃機関のシリンダのうちの１ つを示す。コネクチングロッドを介して個々のピストンと連結されているクラン ク軸にはクランク軸発信器２が設けられている。内燃機関の図示してないカム軸 にはカム軸発信器３が連結されている。

位置センサ４はクランク軸センサ４１とカム軸センサ４２を有する。クランク軸 センサ４１はクランク軸発信器２の周囲に亙って分布された歯を走査検出し、そ れに応じたパルスを評価部６に供給する。カム軸発信器３はたんにそれの周囲の 半部に互っている歯と空隙（ギャップ）を有する。

上記評価部６はクランク軸センサ４１及びカム軸センサ４２のパルスから各シリ ンダのピストン位置２を決定し得、即ち、１クランク軸回転内での当該の角度位 置並びにエンジンサイクルのストローク（行程）内の位置を決定し得る。

各シリンダ１には圧力センサ５が配属されており、該圧力センサは夫々の燃焼室 圧力に相応して圧力信号を評価部６に供給する。圧力センサ５は燃焼室内に配置 される任意の圧力センサであってよい。燃焼室外での取付け、例えば各点火プラ グでの圧電セラミ・ツクシム（はさみ部材）の形での当該取付けも可能である。

図２は４行程（４サイクル）内燃機関の１つのシリンダの作動サイクル中の、圧 力センサ５を介し°て検出される燃焼室圧力Ｐの経過を示す。燃焼室圧力Ｐ（以 下単に圧力と称せられる）は夫々の上方及び下方死点ＺＯＴ、ＬＯＴ、ＵＴを以 ての２つの完全なりランク軸回転に亙って示しである。

左側から始まって、圧縮行程中の圧力が増大し、シリンダ中に存在する燃料空気 混合気を圧縮する。点火時点Ｚにて当該混合気が点火され、そこで開始する燃焼 により当該圧力は上死点ＺＯＴを越えてさらに上昇せしめられる。作動行程中及 びそれにつづく排気行程中当該圧力は緩慢に非常に低い値に低下していき、遂に はチャージ交換（作動流体交換）の時点における上死点ＬＯＴにて大気圧に到達 する。それにつづいて吸気行程がつづき、この吸気行程中はわずかな負圧が支配 しこの負圧は次いで圧力上昇のなされる次の圧縮行程に移行する。

図２における圧力経過は理想化された定性的特性経過である。点火−０Ｔ（上死 点）−ＺＯＴの少し後の圧力最大値は実際にはほぼ４Ｑｂａｒの高さであるが、 チャージ交換−０Ｔ（上死点＞ＬＯＴの周わりの圧力はたんにほぼ±０．２ｂａ ｒ位である。

上記評価部６は夫々の上死点ＺＯＴ、ＬＯＴごとに、２つのクランク軸位置Ｚｌ 、Ｚ２ないしＺ３．Ｚ４にて圧力センサ５により測定された圧力を質問走査する 。その際クランク軸位置Ｚ１は夫々の死点ＺＯＴ。

ＬＯＴの前に位置し、有利には夫々のシリンダに対して計算された点火時点Ｚの 前に位置する。当該利点は当該領域が丁度圧縮相の終りを成し、該圧縮相につづ （燃焼による圧力増大に対する基準圧力として特に適していることである。

第２のクランク軸位置Ｚ２はできるだけ圧力経過の圧力最大値のところに位置す るように選定されている。それにより、当該側クランク軸位置Ｚｌ、２２間での 評価されるべき差圧が最大限の大きさになるように選定されている。

上記評価部６は上記の第２のクランク軸位置Ｚ２を、当該シリンダに対して計算 された燃料噴射時間に依存して特性領域部（テーブルないしマツプ）から取出す 。当該燃料噴射時間は周知のように機関制御に際して負荷及び回転数に依存して 形成され、以て、負荷及び回転数に依存する測定量をも成す。

評価部６は当該両クランク軸位置Ｚｌ、Ｚ２にて検出された圧力から１つの圧力 差を形成する。もって、上記圧力差は燃焼により生ぜしめられた圧力増大に対す る尺度を成す。上記の圧力差は第１の限界値と比較されるのであり、上記の第１ 限界値はその高さが丁度な大ぎりくに十分な燃焼に相応するように選定されてい る。従って、当該の第１限界値より小の圧力差は燃焼不良状態又は点火（シスフ ァイヤ）状態を表わし、それに相応して評価部６により識別される。当該の第１ の限界値の大きさは種々の作動条件下での試行、試験によりめられているもので ある。

チャージ（作動流体）交換−０Ｔ（上死点）ＬＯＴの際、当該両クランク軸位置 Ｚ３．Ｚ４における圧力が検出され、それにより圧力差が形成される。チャージ （作動流体）交換−０Ｔ（上死点）ＬＯＴの際、クランク軸位置Ｚ３．Ｚ４も異 なって選定されてもよいが、わかり易くするためＬＯＴに関しては先行のＺＯＴ に関するクランク軸位置Ｚｌ、Ｚ２と同じように選定され得る。図２から明かな ように、生成圧力差は比較的小さい。実際の構成では当該圧力差はほぼ零に等し い、それというのは使用される圧力センサ５はほぼ４０ｂａ　ｒの燃焼圧力の領 域に設定されておりチャージ交換ＯＴ（上死点＞ＬＯＴにて０．２ｂａｒあたり の圧力のもとて信号を選出しないからである。もって当該圧力差は同様に零に等 しいが、情報内容に富んでいる。信号処理上の短絡とか又はドリフトの影響、オ フセット信号があると、当該圧力差は誤ってもはや零に等しくならないようにな る。従って当該圧力差が第２限界値より大である場合に、誤りないしくエラー） が識別されるのである。当該の第２の限界値の高さによってはどの位の度合の偏 差が許容さるべきであるか、また、何時から誤差ないしエラーが識別さるべきか が定められる。

別の機能によれば上記評価部６は連続的に、各シリンダにて生ぜしめられる圧縮 圧力をチェックする。このために、１つの差信号が次のような圧力から形成され る、即ち、チャージ（作動流体）交換−０Ｔ（上死点）ＬＯＴにて当該両クラン ク軸位置Ｚ３．Ｚ４のうちの１つにて測定された圧力のうちの１つと、点火ＯＴ （上死点）ＺＯＴにおける後続する測定された圧力とから上記差信号が形成され る。チャージ交換−０Ｔ（上死点）ＬＯＴにおける圧力が零に等しく、点火−０ Ｔ（上死点）ＺＯＴにおける圧力が点火時点Ｚの少し前で測定されるので、当該 差信号は夫々のシリンダにより生ぜしめられる圧縮圧力に対する尺度量となる上 記評価部６は各シリンダに対して当該差信号を加算し、それにより連続的に平均 値を形成する。この平均値が基準値より小である場合圧縮圧力は相応に劣化して いる。上記評価部６は本事例において相応の信号を選出し、この信号は直接指示 せしめられ得、または車両の次のサービス検査のため記憶される。

評価部６は実賀的に、相応の周辺機器、インターフェースとかＡ−Ｄ交換器等を 有するマイクロコンピュータから成る。有利な実施例では相応の機能は既存の機 関制御部のマイクロコンピュータシステムにて実現、実施されている。

参照符号リスト／特別概念 １　シリンダ ２　クランク軸発信器 ３　カム軸発信器 ４　位置センサ ４１　クランク軸センサ ４２　カム軸センサ ５　圧力センサ ６　評価部 Ｚｌ、Ｚ２．Ｚ３．Ｚ４　り５ンク軸位置ＺＯＴ　点火ＯＴ（上死点） ＬＯＴ　チャージ（作動流体）交換ＯＴ（上死点）ＩＧ　１ 補正書の翻訳文提出書（特許法第１８４条の８）平成　５年　７月２２日

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. １．内燃機関における燃焼不良状態の識別装置であって、 −各々のシリンダ（１）に配属された圧力センサ（５）を有し、該センサは燃焼 室圧力に相応して圧力信号を送出するものであり、 −位置センサ（４）を有し、該位置センサは所定のピストン位置にてクランク軸 −及びカム軸位置信号を発生するものであり、 −評価部の（６）を有し該評価部は圧力信号とクランク軸位置信号からシリンダ の燃焼不良状態を識別するものである、当該識別装置において、上記評価部（５ ）によって、 −２つのクランク軸位置（Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３，Ｚ４）における各シリンダの圧力 信号が夫々の上死点の前と後で質問走査されそれにより１つの圧力差が形成され 、 −圧縮行程と作動行程との間の上死点、点火−ＯＴ（上死点）（ＺＯＴ）が第１ の限界値より小である場合に燃焼不良状態が識別され、 −排気行程と吸気行程との間の上死点、チャージ（作動流体）交換−ＯＴ（上死 点）、（ＬＯＴ）が第２限界値より大である場合に圧力検出の際のエラーが識別 されるように構成されていることを特徴とする内燃機関の燃焼不良状態識別装置 。
2. ２．各上死点前のクランク軸位置（Ｚ１）がそのつどセッティングされる点火角 の前に位置しており、夫々の上死点の後のクランク軸位置（Ｚ２）は負荷及び回 転数に依存して選定されている請求項１記載の装置。
3. ３．上記評価部（６）によっては負荷及び回転数に依存して形成された燃焼噴射 時間に依存して当該特性領域部ないしテーブルから各上死点後のクランク軸位置 （Ｚ２）が取出されるように構成されている請求項２記載の装置。
4. ４．上記評価部（６）によってはチャージ（作動流体）交換−ＯＴ（上死点）（ ＬＯＴ）における圧力信号のうちの１つと、当該点火−ＯＴ（上死点）（ＺＯＴ ）の前における後続の圧力信号とから１つの差信号が形成され該差信号は圧縮圧 力の高さに対する尺度量を成す請求項１記載の装置。
5. ５．上記評価部（６）によっては各シリンダに対して、当該の形成された差信号 が加算され、平均値形成がなされ、そして、所属の平均値が基準値より小さい場 合に、シリンダの劣悪化した圧縮圧力が検出されるように構成されている請求項 ４記載の装置。