JPH0240866B2 - - Google Patents

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JPH0240866B2
JPH0240866B2 JP55134495A JP13449580A JPH0240866B2 JP H0240866 B2 JPH0240866 B2 JP H0240866B2 JP 55134495 A JP55134495 A JP 55134495A JP 13449580 A JP13449580 A JP 13449580A JP H0240866 B2 JPH0240866 B2 JP H0240866B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、0゜＜α＜90°のクランク角度の測定
範囲内の上死点後に発生する、燃焼室内に配設さ
れたイオン流検出器が発生するイオン流最大値を
検出することによつて、燃焼室ピーク圧力の位置
を該位置の上死点からの実際間隔に関連付けて検
出し、上記最大値の実際間隔を目標値と比較しか
つ実際間隔と目標値との偏差に依存して点火時期
を補正することによつて内燃機関の点火時期を調
整する方法に関する。
外部点火により動作する内燃機関において燃焼
過程における上死点に関連したピーク圧力の位置
に依存して点火時期を調整することは公知であ
る。その際燃焼室においてピーク圧力が発生する
角度間隔に対する最適な目標値が入力され、この
目標値との偏差において点火時期が相応に補正さ
れる。しかし燃焼室圧力を検出するための発生装
置は、製作、機能信頼度および内燃機関の燃焼室
における取付け能力に関して問題がある。
これに対して特許請求の範囲第１項に記載の特
徴を有する本発明の方法は、燃焼室のピーク圧力
の位置に関する発生装置として使用されるイオン
流検出器は著しく安価でしかも機能信頼度および
組込みに関して問題がない。その上測定のため
に、点火に使用される点火プラグを僅かに変形し
て役立てることができるという点が特に有利であ
る。
特許請求の範囲の実施態様項に記載の技術手段
により本発明の方法を有利に実施できる。
次に本発明を図面を用いて詳細に説明する。
外部点火される内燃機関を有する自動車におけ
る数年来の研究は、5000Kmの走行距離後既に10％
の自動車において、点火時期およびそれとの関連
において例えば有害成分放出ももはや最初にセツ
トされた値に相応しなくなることが明らかになつ
ている。更に研究および測定により、吸気管圧お
よび回転数に依存した今日通例の点火時期の制御
では、点火時期の調整に必要である２、３の重要
なパラメータが考慮されないことが明らかになつ
ている。例えば空気の湿度、外気圧および燃料に
応じた燃料／空気組成、酸素含有量および排気ガ
スの戻しは、燃焼室における混合気の着火に著し
い影響を及ぼす。点火遅れおよび着火速度に相応
して燃焼室のピーク圧力の位置が種々異なつてく
る。内燃機関を消費量および摩耗を考慮して全作
動領域にわたつて経済的に作動するために燃焼室
ピーク圧力が発生する位置を上死点からほぼ同じ
間隔に保持できることは公知である。この周知の
認識に基づいて、燃焼室のピーク圧力の位置が所
望の値をとるように点火時期を調整することが提
案された。しかし自動車において連続的に使用さ
れることを考えれば圧力センサの構造そのもの、
また取付け法に問題がある。
外部点火される内燃機関においてクランク角度
に関した燃焼室の圧力経過およびイオン流の経過
を比較測定することにより、燃焼室の圧力が最大
のときに同時にイオン流も特に高い状態になるこ
とが明らかになつた。その理由は、圧力が最大の
とき同時に特に点火個所の領域において温度も最
大となるからである。これにより燃料／空気混合
気の反応速度は上昇し、イオンの移動度は高めら
れる。第１図には、比較的濃い燃料／空気混合気
の通常の燃焼において、イオン流検出器として用
いられる点火プラグで測定された、クランク角度
αに関するイオン流経過が示されている。その際
上死点（OT）の前に位置する、イオン流の第１
の極大値M1は、点火プラグにおける燃料／空気
混合の着火後すぐの集中的な燃焼の結果である。
第２の極大値M2は、（相応のクランク角度はαnax
のとき）既述のように燃焼室のピーク圧力の領域
における著しい温度上昇によるものである。第２
図の、同時にピーク圧力が記入されているダイヤ
グラムにより、イオン流極大値M2が燃焼室ピー
ク圧力Pnaxと同じ角度αnaxにあることがわかる。
第２図の実線の曲線１は燃料／空気混合気の燃焼
が行われた場合の、クランク角度αに関した、燃
焼室の圧力経過を示している。第２図の曲線２
は、単にピストンの行程運動による圧縮から生じ
る圧力経過を示している。
イオン流の上死点後の極大値と燃焼室のピーク
圧力の位置が一致するので、イオン流信号を用い
ても燃焼室ピーク圧力の位置を求めることができ
る。イオン流曲線には２つの極大値があるにも拘
らず、第１の極大値が上死点の前のクランク角度
領域において、即ち点火時期において生じる限
り、これら２つの極大値は区別される。即ち有利
には上死点角度0゜＜α＜90゜における測定領域が
選択され、これにより第２の極大値M2の位置が
検出される。
非常に薄い燃料／空気混合気が燃焼する場合に
は、特にトルクが低い領域においては顕著な第２
の極大値が現れず、その代わりにイオン流Ｉ（α）
の経過は唯一の鞍のように扁平化される。この経
過は第４図に示されている。第５図には第４図に
相応した燃焼室の圧力経過が示されているが、こ
こでも顕著なピークは見られない。燃焼室ピーク
を求めるために、圧力検知器を用いて圧力をピー
クを求めることはこの場合は難しいだろう、とい
うのはこの曲線には通例更に圧力振動が重畳され
ているからである。
第８図は、イオン流信号を評価して点火時期の
調整用の制御信号を得るための装置を示してい
る。内燃機関に対してシリンダとピストン５が示
されている。ピストンはシリンダ内の主燃焼室６
を密閉する。燃焼室壁にはイオン流検出器または
点火のために用いられる変形された点火プラグ７
が設けられている。通例の方法で検出器７から得
られるイオン流に比例した電流は、電流電圧変換
器８において制御電圧に変換される。この電圧は
回路部分９においてクランク角度αに関連付けら
れる。回路部分１０においてイオン流から得られ
た信号Ｕ（α）からαによる第１次または第２次
導関数du／dα乃至d2u／dαが形成される。電流の
代わりに評価回路において処理理されやすい相応
の電圧を発生するようにすることもできる。公知
のように基本関数に極大値がある限り、第１次導
関数の曲線において零点が生じる。第３図から、
プラスからマイナスへの零点が第２の極大値M2
の位置に相応することがわかる。この零点は回路
部分１１において検出され、対応するクランク角
度αnaxが求められる。
第２の極大値が顕著でない燃焼経過に相応する
第４図〜第７図の場合において第６図により第１
次導関数はクランク角度0゜＜α＜90゜の領域にお
いて零点を有していないことがわかる。この場合
には第１次導関数の第１の極大値を上死点後のク
ランク角度0゜＜α＜90゜の範囲において求めなけ
ればならない。このことはクランク角度αに関す
るイオン流の第２次導関数を用いて行われる。
第７図から、第１次導関数の極大値M3に曲線
d2I／dα乃至d2U／dαのプラスからマイナスへの
零点が相応することがわかる。第１次導関数の第
１の極大値を確実に検出するために第２次導関数
の上死点後の第２の零点または既述のように第１
のプラスからマイナスへの零点を求めることがで
きる。しかし第６図の第１次導関数の極大値M3
は、小さい誤差を有する。つまりそれは第５図の
P′naxに相応する点M′2に正確には位置せず、それ
より多少手前の、第４図の曲線Ｉ（α）がその転
回点を有するM″2に位置している。しかし燃焼室
のピーク圧力の位置の変動を考慮すればこの誤差
は無視することができる。
イオン流信号Ｉ（α）乃至Ｕ（α）とクランク角
度αとの対応を行うために、回路部分９にクラン
ク軸が上死点を通過した際に生じる信号が供給さ
れる。このためにクランク軸１２は信号マーク１
４を有し、このマークの上死点の通過は例えば誘
導発生器１５によつて検出される。この誘導発生
器１５に後置接続されている信号成形器１６によ
り切換信号が発生され、この信号は回路部分９に
供給される。この切換信号により、時間または角
度測定装置をスタートさせることができる。この
装置は回路部分１１によつて、イオン流極大値の
発生時点で読み出される。この角度値はそれから
実際値信号として比較装置１８に供給される。比
較装置はその他に目標値発生器１９から目標値を
得る。実際信号と目標値との偏差に相応して、積
分器２０が制御される。積分器の出力信号は点火
角度の調整装置２１に供給される。時間または角
度測定装置として通例の公知の装置の一つ、例え
ば積分器または計数器を使用することができる。
例えば誘導発生器１５に通過する角度増分の数も
計算することもできる。
イオン流に顕著な第２の極大値M2が生じた場
合にはこの極大値の位置は有利にも燃焼室のピー
ク圧力の位置を示すので、αnaxを求めるため第１
の測定過程において第１次導関数が零通過点であ
るかどうかが検出される。零点がない場合に第２
の測定過程において第２次導関数の第２の零点の
位置を求めるように構成することができる。その
他、第１測定過程において第１次導関数と第２次
導関数とを求め、第１次導関数について零通過点
が得られなかつた場合に第２次導関数の零通過点
を使用するようにしてもよい。
目標値を形成する際に、必要の場合にはピーク
圧力の位置を調節することができる。冒頭で述べ
たようにピーク圧力と上死点との角度間隔が作動
領域全体にわたつて同じであるようにできるにも
拘らず、場合によつては例えば特別な作動条件下
においてトルクを高めるためにこの角度間隔を変
えることが必要である。このことは、適当に構成
された目標値発生器によつて行うことができる。
更にαnaxを検出するために純粋な時間測定装置を
使用する場合には、回転数を調節することによつ
て検出されるαnax値を補償することもできる。目
標値はこの場合回転数に依存して変えることがで
きる。上記の積分器２０は有利には電子的な積分
器とて形成することができるが、それを同時に増
幅器として作用する、積分特性を有する調整素子
であつても構わない。
本発明の付加的な実施例において信号αnaxは、
混合気組成を調整するために利用される。希薄限
界走行への混合気調整を可能にする安定走行調整
は公知である。その際燃焼室圧力変動に起因する
回転数変動がクランク軸において実際値として検
出されかつ許容の変動幅に関する目標値と比較さ
れる。その都度の各ピストンサイクル毎に連続的
に発生する燃焼室圧力の変動が許容値を越える
と、再び安定走行できるようになるまで燃料空気
混合気は濃く調整される。第８図の実施例では付
加的に回路部分の２２においてαnaxの連続する値
から内燃機関の安定走行に相応する制御信号が発
生される。比較装置２３においてこの信号は目標
値と比較され、そこで生じる信号が積分器２４に
供給されて、この積分器の出力信号が燃料空気比
調整装置乃至排気ガス戻し量制御装置を制御す
る。
走行安定調整装置は例えばドイツ連邦共和国特
許公開第2434743号公報またはドイツ連邦共和国
特許公開第2417187号公報から公知である。
【図面の簡単な説明】
第１図はイオン流の経過をクランク軸の回転角
度αに関連して図示したダイヤグラムであり、第
２図は同じくクランク角度に関した燃焼室の圧力
経過であり、第３図はイオン流の第１次導関数
dI／dαの曲線であり、第４図は第２図の形式の
燃焼過程におけるイオン流の別の経過をクランク
角度αに関して示す曲線であり、第５図は第４図
の示した燃焼過程の際に同時に測定された燃焼室
における圧力経過を同じくクランク角度に関して
示してあり、第６図はイオン流の第１次導関数
dI／dαの曲線経過であり、第７図は第４図のイ
オン流経過の第２次導関数d2I／dαであり、第８
図は点火時期の調整のためのイオン流の評価用の
ブロツク回路図である。 M1，M2，M′2，M″2……イオン流信号の極大
値、Pnax，P′nax……燃焼室のピーク圧力、αnax
……ピーク圧力が生じるクランク角度、５……ピ
ストン、６……燃焼室、７……イオン流検出器、
８……電流電圧変換器、１２……クランク軸、１
５……誘導発生器、１９……目標値発生器。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 0゜＜α＜90°のクランク角度の測定範囲内の
    上死点後に発生する、燃焼室内に配設されたイオ
    ン流検出器が発生するイオン流最大値を検出する
    ことによつて、燃焼室ピーク圧力の位置を該位置
    の上死点からの実際間隔に関連付けて検出し、上
    記最大値の実際間隔を目標値と比較しかつ実際間
    隔と目標値との偏差に依存して点火時期を補正す
    ることによつて内燃機関の点火時期を調整する方
    法において、イオン流の最大値を求めるために、
    イオン流信号の第１次導関数を形成し、該第１次
    導関数から上死点後の第１のプラスからマイナス
    への零点通過を求めかつイオン流信号の第１次導
    関数において零点通過がない場合にはイオン流信
    号の第２次導関数の第２の零点通過または第１の
    プラスからマイナスへの零点通過を時間または角
    度増分に従つて求めることを特徴とする点火時期
    の調整方法。 ２ 目標値を、内燃機関の瞬時の回転数に依存し
    て変えることができる特許請求の範囲第１項記載
    の方法。 ３ 実際値αnaxの変動を付加的に、ピストンのサ
    イクルの間に発生する相続く燃焼室ピーク圧力の
    位置の最大許容変動幅の目標値と比較し、かつ比
    較結果に相応して燃料混合気成分（空気、燃料、
    または不活性ガス乃至排気ガス）の少なくとも１
    つの割合が変わるようにする特許請求の範囲第１
    項記載の方法。
JP13449580A 1979-09-29 1980-09-29 Method of regulating ignition timing Granted JPS5654962A (en)

Applications Claiming Priority (1)

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DE19792939580 DE2939580A1 (de) 1979-09-29 1979-09-29 Verfahren zur regelung des zuendzeitpunktes

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Publication Number Publication Date
JPS5654962A JPS5654962A (en) 1981-05-15
JPH0240866B2 true JPH0240866B2 (ja) 1990-09-13

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JP (1) JPS5654962A (ja)
DE (1) DE2939580A1 (ja)
FR (1) FR2466634B1 (ja)
GB (1) GB2060062B (ja)

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