JPS59230121A - デイ−ゼルエンジンの着火時期検出装置 - 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】 本発明は、ディーゼルエンジンの着火時期検出装置に係
り、特に、先端面がエンジン燃焼室内に臨むよう配置さ
れる光導体と、燃焼空白を外気から遮断した状態で前記
光導体を保持する筒状ハウジングとを含む着火時期セン
サを有し、前記光導体によって導かれる燃焼光の状態か
ら着火時期を検出するためのディーゼルエンジンの着火
時期検出装置の改良に関する。

ディーゼルエンジンの排気ガス浄化性能等を最適化する
ための燃料噴射時期制御に際して、エンジン燃焼室内の
燃焼光を検出するための着火時期センサを設け、該着火
時期センサ出力から着火時期を検出し、この検出結果に
応じて、例えばタイミング制御弁等をフィードバック制
御することが提案されている。

このような燃料噴射時期制…１における着火時期の検出
に際して、着火時期センサの光導体の先端部は、常時燃
焼ガスにさらされているため、使用により汚れが付着づ
−る。すると、その出力レベルが低下して、着火時期を
精度よく検出づることができず、フィードバック制御が
誤作動をする恐れがあった。特に、燃焼光の光量をアナ
ログレベルで検出する際には、着火時期センサの先導体
先端面の汚れ対策が不可欠である。

本発明は、前記従来の問題点に鑑みてなされたもので、
簡単な構成により、先導体先端面の汚れを効果的に除去
することかでき、従って、着火時期を長期に亘って精度
よく検出することができると共に、着火時期センサによ
りグロー加熱を行うことかできるディーゼルエンジンの
着火時期検出装置を提供づることを目的とする。

本発明は、先端面がエンジン燃焼室内に臨むように配置
される光導体と、燃焼室内を外気から遮断した状態でｎ
Ｊ記先導体を保持する筒状ハウジングとを含む着火時期
センサを有し、前記光導体によって壽かれる燃焼光の状
態から′着火時期を検出Ｊるためのディーゼルエンジン
の着火時期検出装置において、前記光導体の先端部周辺
にグローヒータを設（プ、エンジン始動時に、前記着火
時期センサによりグロー加熱が行えるようにすると共に
、ｎＩ）記着火時期センサの出力レベルが異常に低下し
た時は、前記グローヒータに通電して先導体先端面の汚
れが除去できるようにして、前記目的を達成したもので
ある。

本発明においては、燃焼光をｍ＜ｌζめの光導体の先端
部周辺にグローヒータを設けたので、エンジン始動時に
、着火時期センサによってグロー加熱を行うことができ
る。又、前記着火時期センサの出力レベルが異常に低下
した時は、前記グローヒータに通電することによって、
先導体先端面の汚れを焼き、蒸発又は炭化させて除去さ
れ易くすることにより、常に安定した燃焼光信号を得る
ことができ、従って、着火時期を長期に亘って精度よく
検出することができる。

以下図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する
。

本実施例は、第１図に示す如く、ディーゼルエンジン１
ｏの燃焼室１０Ａ内の燃焼光を検出すると共に、始動時
にグロー加熱を行うための、ディーゼルエンジン１０の
シリンダヘッド１０Ｂに挿入固定される着火時期センサ
１２と、該着火時期センサ１２で検出された燃焼光を伝
送するための、例えば石英硝子製の光ファイバ１４と、
該光ファイバ１４によって伝送されてきた燃焼光を検出
して、電気信号に変換するための、例えばシリコンフォ
トダイオードからなる光検出器１６と、前記着火時期セ
ンサ１２の先端部に内蔵されたグローヒータに通電する
ための信号）１１８と、エンジン始動時及びｉ］）記着
火時期センサ１２の出力レベルが異常に低下した時に前
記グローヒータに通電すると共に、前記光検出器１６の
出力を処理して着火時期を検出し、該検出された着火時
期に応じて燃料噴射Ｒ期を制御づる電子制御ユニット（
以下ＥＣＵと称する＞２０とを有している。Ｍ１図にお
いて、２２は、燃料嗅射用ノズルである。

＃ｒｔ記着火時期センサ１２は、第２図に詳細に示す如
く、先端面３０Ａがエンジン燃焼室１０Ａ内に臨むよう
に配置される光導体、例えば石英硝子製の光ファイバ３
０と、該光ファイバ３ｏの先端部周囲に巻回されたグロ
ーヒータ３２と、燃焼室１０Ａ内を外気から遮断した状
態で前記光ファイバ３０を保持する、グローヒータ３２
の一方の電極を兼ねた金属製、例えばステンレス類の筒
状ハウジング３４．３６と、前記グローヒータ３２の周
囲に充填された、例えばアルミナ系の充填剤３８と、前
記光ファイバ３ｏを保護すると共に、前記グローヒータ
３２の他方の端子が接続された筒状電極４０と、前記筒
状ハウジング３６の後端を封入覆ると共に、前記筒状電
極４ｏの後端を所定位置に固定するための熱硬化性樹脂
４２とを有している。第２図において、３６Ａは、着火
時期センサ１２をシリンダヘッドＩＯＢにねじ込んて固
定Ｊるための取付ねじ部である。

前記ＥＣＵ２０内における着火時期検出回路は、第３図
に詳細に示す如く、抵抗器５ｏ、５２を介して電圧が印
加されている光検出器７６出力のピーク値を保持づる１
〔めの、ダイオード５４Ａ、コンデンサ５４Ｂ１バツフ
ア用の演算増幅器５４Ｃからなるピークホールド回路５
４と、前配光検出器１６出力とピークホールド回路５４
出力の差をとることによって、着火時期センサ１２の温
度特性や経時変化による出力レベル変動を補償するため
の、抵抗器５６Ａ、５６Ｂ、５６Ｃ，５６’Ｄ及び差動
増幅用の演算増幅器５６Ｅからなる差動増幅回路５６と
、該差動増幅回路５６出力を設定電圧Ｖｒと比較し、差
動増幅回路５６の出力が設定゛電圧■ｒを越えた時に着
火状態にあると判断して、着火信号を出力するコンパレ
ータ５８と、例えばアクセル開度とエンジン回転速度に
応じて、アクセルが閉じられており、且つ、エンジン回
転速度が低いことから、定帛アイドル状態にあることを
検出する定常アイドル検出回路６０と、該定常アイドル
検出回路６０の出力に応じて、定常アイドル時に、前記
ピークホールド回路５４出力のピークホールド信号を、
抵１ル器６２を介してコンデンサ６４にサンプリングす
るためのアナログスイッチ６６と、抵抗器６８を介して
入力される、前記」ンテンサ６４に蓄えられたピークホ
ールド電圧と設定゛蹴圧Ｖｔと比較し、ピークホールド
電圧の方か設定電圧Ｖｔよりも低くなった時にオン信号
で出力するコンパレータ７０と、該コンパレータ７０の
出力υ＼オンとなった時に、所定の設定時間、例えば５
秒間だけオン信号を出力覆るクリーニングタイマ７２と
、該クリーニングタイマ７２出力と前記定常アイドル検
出回路６０の論理積の否定を出力するＮＡＮＤ回路７４
と、を有している。

又、前記ＥＣＬＩ２０内におけるグロー制御回路は、同
じく前出第３図に詳細に示した如く、エンジン始動前に
、例えばエンジンスイッチに設けられたグロー接点がオ
ンとされた詩に、バッテリ出力の大電流を、ヒユーズ８
０及びグロー電流検出用抵抗器（以下、グローヒータ直
列抵抗と称する）８２を介して前記グローヒータ３２に
通電して、いわゆる急速加熱を行うためのグロープラグ
メインリレー８４と、エンジン始動後に、グローヒータ
保護用のグロープラグ抵抗器８６を介して小電流を前記
グローヒータ３２に通電して、いわゆるアフタグローを
行うためのグロープラグサブリレー８８と、前記グロー
ヒータ直列抵抗８２の両端電圧に応じて、グローヒータ
３２の光熱温度に対応する電圧を得るＩ；めの、抵抗器
９０Ａ、９０Ｂ。

９０Ｇ、９０Ｄ及び演算増幅器９０Ｅからなる電圧変換
回路９０と、抵抗器９２を介して入力される前記電圧変
換回路９０出力のグロ一温度に対応づ−る電圧と予め設
定己れだグローヒータ３２の制御目標温度に対応する設
定電圧ｙ　ｔｅｍｐを比較して、グロ一温度の方が制御
目標温度よりも低いと判断される詩にオン（Ｍ号を出力
する、ヒステリシス付きのコンパレータ９４と、エンジ
ン冷却水温に応じて、例えば抵抗値が変化する水温セン
サ９６の出力に応じて、該水温センサ９６によって検知
されるエンジン冷却水温が低い程長くなるようにされた
設定時間だけ、オン信号を出力するメインタイマ９８と
、該メインタイマ９８出力と前記着火ＩＦＪ期検比検出
回路ＡＮＤ回路７４出力の論理和を出力するＯＲ回路１
００と、該ＯＲ回路１００出力と前記コンパレータ９４
出力の論理積の否定を出力するＮＡＮＤ［ｇ回路１０２
と、該ＮＡＮＤ回路１０２の出力に応じて前記グロープ
ラグメインリレー８４をオンオフタるためのメインスイ
ッチングトランジスタ１０４と、図示しないボルテージ
レキュレータのし端子の出力及び前記水温センサ９６の
出力に応じて、前駆り端子の出力がオンである時、即ち
エンジン始動後に、前記水温センサ９６の出力に応じて
、エンジン冷却水温が低くなる程長くなるようにされた
設定時間だけ、オン信号を出力するサブタイマ１０６と
、該サブタイマ１０６の出力に応じて、前記グロープラ
グサブリレー８８をオンオフづるためのサブスイッチン
グトランジスタ１０８と、を有している。

以下作用を説明づる。

まず、ディーゼルエンジン１０を始動するべく、エンジ
ンスイッチのグロー接点をオンとりると、前記ＥＣＵ２
０のグロープラグメインリレー８４がオンとなり、グロ
ーヒータ３２には、バッテリから直接大電流が流れて急
速に加熱される。この急速加熱によって、グローヒータ
３２の発熱温度が設定目標温度の上限値、例えば８５０
℃に到達づると、コンパレータ９４の出力がオフとなり
、メインスイッチングトランジスタ１０４かオフとなっ
て、グロープラグメインリレー８４がオフとなり、グロ
ーヒータ３２への大電流への通電が停止される。グロー
ヒータ直列抵抗８２の両端電圧から検出されるグローヒ
ータ３２の発熱温度が設定ＬＩ昏潟度の下限値、１９す
えば７００℃未満になると、コンパレータ９４の出力が
再びオンとなり、メインスイッチングトランジスタ１０
４がオンとなって、グロープラグメインリレー８４がオ
ンとなり、再び、大電流による急速加熱が行われる。

このような、クローブラグメインリレー８４のオンオフ
によるグロー大電流の制御は、メインタイマ９８の出力
がオフとなるまで行われる。

ついで、エンジンスイッチをスタート位置とし、クラン
キングを開始覆ると、それまでの状態がリセットされ、
大電流による急速加熱が行われて、この状態かエンジン
が始動するま“で続く。

エンジンが始動づると、前記グロープラグメインリレー
８４はオフとなり、グローヒータ３２には、グロープラ
グザブリレー８８及びグロープラグ抵抗器８６を介して
、小電流のみが通電され、いわゆるアフタグローが行わ
れる。このアフタグローの通電は、ザブタイマ１０６の
出力がオンとなっている時間だけ行われる。

本実施例における、エンジン始動時のグローヒータ温度
の変化状態の一例を第４図に示づ。

又、本実施例における、着火時期の検出は、次のように
して行われる。即ち、第５図（Ａ）に示づような、着火
時期センサ１２の光検出器１６の出力は、ピークホール
ド回路５４に入力され、ここで第５図（Ｂ）に実線で示
すようなピークホールド信号とされる。差動増幅回路５
６においては、前記光検出器１６から入力される、第５
区（Ａ）に示したような信号と、ピークホールド回路５
４を介して人力される、第５図（Ｂ）に示したような１
５号の差をとり、第５図（Ｃ）に示づような信号を出力
する。前記」ンバレータ５８においては、前記差動増幅
回路５６出力と設定電圧Ｖｒの大小関係を比較し、差動
増幅回路５６の出力が設定電圧Ｖｒより大である場合に
、第５図（Ｄ＞に示すような着火信号を出力Ｊる。第５
図において、左側は、着火時期センサ１２が新品であり
、その出力レベルが高い時、右側は、着火時期センサ１
２が汚れた耐久品であり、その出力が低い時をそれぞれ
示している。

ピークホールド回路５４出力のピークホールド信号は、
着火時期センサ１２の運転負荷変化や表面の汚れによる
出力の、はぼピークの値をトレースしているので、第５
図（Ｃ）に示す如く、差動増幅回路５６の出力は、はぼ
変動分が相殺されたものとなり、第５図（Ｄ＞に示すよ
うな安定した着火信号を得ることかできる。

更に、例えばアクセル開度とエンジン回転速度から検出
されるエンジン運転状態が所定の定常運転状態、例えば
定常アイドル状態となると、前記定常アイドル検出回路
６０の出力がオンとなる。

これにより前記アナログスイッヂ６６がオンとなって、
前記ピークホールド回路５４の出力が、前記差動増幅回
２δ５６だけてなく、抵抗器６２を介してコンデンサ６
４にも入力され、ここで蓄えられる。このコンデンサ６
４の出力電圧は、抵抗器６８を介してコンパレータ７ｏ
に入力され、ここで、設定電圧Ｖ１と比較される。コン
デンサ６４の出力電圧が設定電圧Ｖ［よりも低くなった
吟、即ち、燃焼ガスの堆積等により着火時期センサ１２
の先導体先端面３０Ａが汚れたど判断される詩には、コ
ンパレータ７ｏの出力がオンとなり、クリーニングタイ
マ７２が、予め設定された所定時間、例えば５秒間だけ
オンとなる。従って、定常アイドル状態が続いている時
には、ＮＡＮＤ回路７４の出力がＯＲ回路１００を介し
てＮＡＮＤ回路１０２に入力されることとなり、メイン
スイッチングトランジスタ１０４がオンとなって、グロ
ープラグメインリレー８４がオンとなり、グローヒータ
３２に、所定の短時間、例えば５秒間だ１）大電流が通
電されて、先導体先端面３０Ａの汚れが焼かれ、蒸発又
は炭化され、除去されて、清浄な状態に戻る。

本実施例においては、定常アイドル状態において、着火
時期センサ１２の出力を検査すると共に、出力が低下し
ている時には着火時期センサ１２のグローヒータ３２に
通電するようにしているので、一般的に燃焼状態が不安
定であるアイドル運転状態にｄ５いて、確実に着火時期
センサ１２の先端面３０Ａの汚れを検出Ｊることかでき
る。又、アイ１〜ル運転状態は燃焼状態が不安定である
ので、グローヒータ３２に通電することによって、エン
ジン燃焼状態が安定して、白煙の発生を低減づることが
できる。なお、着火時期センサの出力レベルを検査づる
と共に、グローヒータに通電するエンジン運転状態はこ
れに限定されない。

以上説明した通り、オ、発明によれば、着火時期センサ
の先端面の汚れを効果的に除去することができ、富に着
火時期を精度よく検出することがでピる。従って、例え
ば着火時期フィードバック制御を長期に亘って安定して
行うことができるという区れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係るディーゼルエンジンの着火時期
検出装置の実施例の全体構成を示す断面図、第２図は、
前記実施例で用いられている着火時期センサの構成を示
づ断面図、第３図は、同じく、゛重子制御ユニットの着
火時期検出回路及びグロー制御回路を示１回路図、第４
図は、前記実施例における、エンジン始動時のグローヒ
ータ温度の変化状態の一例を示す線図、第５図（Ａ）（
Ｂ）＜Ｃ＞　　＜Ｏ＞は、同じく、着火時期検出回路の
各部波形を示す線図である。 １０・・・ディーゼルエンジン、１０Ａ・・・燃焼至、
１２・・・着火時期センサ、　　１４川光フアイバ、１
６・・・光検出器、 ２０電子制御ユニツト（ＥＣＵ）、 ３０・・・光ファイバ、　　　　３０Ａ・・・先端面、
３２・・・グローヒータ、 ３４．３６・・・筒状ハウジング、 ５４・・・ピークホールド回路、５６川差動増幅回路、
５８．７０・・・コンパレータ、 ６０・・・定常アイドル検出回路、６４・・・コンデン
サ、６６・・・アナログスイッチ、 ７２・・・クリーニングタイマ、 ８４・・・グロープラグメインリレー、１０４・・・メ
インスイッチングトランジスタ。 代理人　　高　矢　　論　（ほか１名）第４図 一朗聞 第５図 □狩聞

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）先端面がエンジン燃焼室内に臨むように配置され
   る光導体と、燃焼空白を外気から遮断した状態で前記光
   導体を保持する筒状ハウジングとを含む着火時期センサ
   を有し、前記光導体によって導かれる燃焼光の状態から
   着火時期を検出するためのテイーゼルエンジンの着火時
   期検出装置において、前記光導体の先端部周辺にグロー
   ヒータを設け、エンジン始動時に、前記着火時期センサ
   によりグロー加熱が行えるようにすると共に、前記着火
   時期センサの出力レベルが異常に低下した時は、前記グ
   ローヒータに通電して先導体先端面の汚れが除去できる
   ようにしたことを特徴とするディーゼルエンジンの着火
   時期検出装置。