JPH0418145B2 - - Google Patents
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- JPH0418145B2 JPH0418145B2 JP58241803A JP24180383A JPH0418145B2 JP H0418145 B2 JPH0418145 B2 JP H0418145B2 JP 58241803 A JP58241803 A JP 58241803A JP 24180383 A JP24180383 A JP 24180383A JP H0418145 B2 JPH0418145 B2 JP H0418145B2
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- ignition
- engine
- mixture
- timing
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
- H01T13/00—Sparking plugs
- H01T13/40—Sparking plugs structurally combined with other devices
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
- F02P13/00—Sparking plugs structurally combined with other parts of internal-combustion engines
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
- F02P5/00—Advancing or retarding ignition; Control therefor
- F02P5/04—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions
- F02P5/145—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions using electrical means
- F02P5/1455—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions using electrical means by using a second control of the closed loop type
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/40—Engine management systems
Landscapes
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Electrical Control Of Ignition Timing (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は内燃機関の点火装置及び点火制御方法
に関する。
に関する。
内燃機関の点火装置は、機関のトルク出力を最
高にするようにその各シリンダの燃焼室内での点
火火花の発生のタイミングが調整されることが望
ましい。
高にするようにその各シリンダの燃焼室内での点
火火花の発生のタイミングが調整されることが望
ましい。
シリンダ内で燃焼されるべき燃料と空気との混
合物、すなわち混合気の燃焼には有限の時間がか
かる。そこで点火のタイミングは、理想的には、
燃焼の終了時点が特定のクランク角度と合致する
ようにすることが望ましい。
合物、すなわち混合気の燃焼には有限の時間がか
かる。そこで点火のタイミングは、理想的には、
燃焼の終了時点が特定のクランク角度と合致する
ようにすることが望ましい。
点火が遅すぎると最大トルクをクランク軸に伝
えることができない。一方、点火が早過ぎればピ
ストンが上死点に達するまえに爆発圧力がピスト
ンに加えられ、機関が損傷され且つクランク軸へ
伝えられるエネルギーが小さくなるのみならず機
関が損傷を受ける虞れがある。
えることができない。一方、点火が早過ぎればピ
ストンが上死点に達するまえに爆発圧力がピスト
ンに加えられ、機関が損傷され且つクランク軸へ
伝えられるエネルギーが小さくなるのみならず機
関が損傷を受ける虞れがある。
最適のタイミングで点火し得るようにすること
を目的として、今日まで、様々の提案がなされて
いる。点火の最適なタイミングはシリンダ室内で
の燃焼条件を左右する多くのパラメーターによつ
て異なつてくる。そこで点火のタイミングは、機
関の速度や負荷、就中、空燃比に応じて変えなけ
ればならない。
を目的として、今日まで、様々の提案がなされて
いる。点火の最適なタイミングはシリンダ室内で
の燃焼条件を左右する多くのパラメーターによつ
て異なつてくる。そこで点火のタイミングは、機
関の速度や負荷、就中、空燃比に応じて変えなけ
ればならない。
従来知られている既存の点火装置は全てトルク
を最高にするような平均的点火タイミングを得る
ことを目標にしている。そのようなタイミング角
度を本明細書ではMBT（平均最高トルク）タイ
ミングと称する。このタイミングが正確にMBT
に設定されていても、この種の正確な設定を行う
点火装置によつては機関の効率は決定されない。
即ち、例えば火炎伝播速度を直接測定するなどし
て、種々のパラメータに依存するタイミングのフ
イードバツク制御を行う従来の装置では、タイミ
ングの適応制御は行うことができても、タイミン
グが較正によつて元々正確に設定されている従来
の機関と比較して機関の効率が改良されるわけで
はなかつた。
を最高にするような平均的点火タイミングを得る
ことを目標にしている。そのようなタイミング角
度を本明細書ではMBT（平均最高トルク）タイ
ミングと称する。このタイミングが正確にMBT
に設定されていても、この種の正確な設定を行う
点火装置によつては機関の効率は決定されない。
即ち、例えば火炎伝播速度を直接測定するなどし
て、種々のパラメータに依存するタイミングのフ
イードバツク制御を行う従来の装置では、タイミ
ングの適応制御は行うことができても、タイミン
グが較正によつて元々正確に設定されている従来
の機関と比較して機関の効率が改良されるわけで
はなかつた。
機関が正確に回転している場合でも、逐次的な
サイクルにおいて燃焼室内で生じる最大圧力を調
べると、最大圧力が、各サイクルごとに著しく変
動する。従来の装置が行えることは、全て、平均
レベルを確実に最適化し得ることである。しかし
上記の著しい最大圧力変動から明らかなように、
従来の点火装置を用いた機関では正確に調整され
ている場合でも、ある燃焼サイクルでは燃焼室内
の燃焼条件が予定している平均的条件とは異なる
ことになり、そのような条件の異なるサイクルで
は、全て、内燃機関の出力が最適値ないし最高値
よりも小さくなる。
サイクルにおいて燃焼室内で生じる最大圧力を調
べると、最大圧力が、各サイクルごとに著しく変
動する。従来の装置が行えることは、全て、平均
レベルを確実に最適化し得ることである。しかし
上記の著しい最大圧力変動から明らかなように、
従来の点火装置を用いた機関では正確に調整され
ている場合でも、ある燃焼サイクルでは燃焼室内
の燃焼条件が予定している平均的条件とは異なる
ことになり、そのような条件の異なるサイクルで
は、全て、内燃機関の出力が最適値ないし最高値
よりも小さくなる。
本発明は前記諸点に鑑みなされたものであり、
第一の目的は、各燃焼サイクル毎に点火のタイミ
ングを調整することにより、混合気の燃焼を内燃
機関の出力として効率的にとり出すことを可能に
する点火装置及びその点火制御方法を提供するこ
とにある。
第一の目的は、各燃焼サイクル毎に点火のタイミ
ングを調整することにより、混合気の燃焼を内燃
機関の出力として効率的にとり出すことを可能に
する点火装置及びその点火制御方法を提供するこ
とにある。
本発明によれば、前記第一の目的は、
各燃焼サイクルにおける前火前に、該各燃焼サ
イクルにおいて機関のシリンダー内で燃焼される
べき燃料及び空気の混合気に関して、シリンダー
内の該混合気中での火炎伝播速度に関するパラメ
ータの大きさを測定する測定装置と、測定装置で
測定された混合気のパラメータの大きさに応じ
て、機関の出力トルクの燃焼サイクル毎の変動を
低減させるように、各燃焼サイクルにおける混合
気の点火用火花の発生のタイミングを制御する制
御装置とを備えてなる点火装置及び 内燃機関のシリンダーで燃料及び空気の混合気
の点火を制御するための方法であつて、各燃焼サ
イクルにおける点火前に、該各燃焼サイクルにお
いて機関のシリンダー内で燃焼されるべき燃料及
び空気の混合気に関して、シリンダー内の該混合
気中での火炎伝播速度に関するパラメータの大き
さを測定し、測定した混合気のパラメータの大き
さに応じて、機関の出力トルクの燃焼サイクル毎
の変動を低減させるように、各燃焼サイクルにお
ける混合気の点火用火花の発生のタイミングを制
御することからなる内燃機関での混合気の点火制
御方法 によつて達成される。
イクルにおいて機関のシリンダー内で燃焼される
べき燃料及び空気の混合気に関して、シリンダー
内の該混合気中での火炎伝播速度に関するパラメ
ータの大きさを測定する測定装置と、測定装置で
測定された混合気のパラメータの大きさに応じ
て、機関の出力トルクの燃焼サイクル毎の変動を
低減させるように、各燃焼サイクルにおける混合
気の点火用火花の発生のタイミングを制御する制
御装置とを備えてなる点火装置及び 内燃機関のシリンダーで燃料及び空気の混合気
の点火を制御するための方法であつて、各燃焼サ
イクルにおける点火前に、該各燃焼サイクルにお
いて機関のシリンダー内で燃焼されるべき燃料及
び空気の混合気に関して、シリンダー内の該混合
気中での火炎伝播速度に関するパラメータの大き
さを測定し、測定した混合気のパラメータの大き
さに応じて、機関の出力トルクの燃焼サイクル毎
の変動を低減させるように、各燃焼サイクルにお
ける混合気の点火用火花の発生のタイミングを制
御することからなる内燃機関での混合気の点火制
御方法 によつて達成される。
本発明においては、上記の測定装置及び制御装
置を備えた点火装置によつて、各燃焼サイクル毎
の点火ないし燃焼のタイミング制御を正にそのサ
イクルで燃焼されるべき混合気の燃焼特性に応じ
て行うことにより機関の出力の変動を小さくし、
機関効率を改良できる。本発明のような制御は、
予測に基づくのではなくて単に過去の燃焼履歴を
利用して平均レベルを設定するようにしたフイー
ドバツク制御装置で行うことができないことであ
る。
置を備えた点火装置によつて、各燃焼サイクル毎
の点火ないし燃焼のタイミング制御を正にそのサ
イクルで燃焼されるべき混合気の燃焼特性に応じ
て行うことにより機関の出力の変動を小さくし、
機関効率を改良できる。本発明のような制御は、
予測に基づくのではなくて単に過去の燃焼履歴を
利用して平均レベルを設定するようにしたフイー
ドバツク制御装置で行うことができないことであ
る。
本発明者は、混合気中で火炎伝播速度と密接に
関連する該混合気のパラメータとして、点火の前
に、好適には点火の直前、点火プラグの近傍にお
いて測定される混合気の流速がることを見い出し
た。このことは、レーザー技術を利用して燃焼室
内での混合気の流速を測定することにより実験的
に確めた。尚、レーザー技術の利用目的は、市販
の車の場合には、あまり実用的ではないと考えら
れる。
関連する該混合気のパラメータとして、点火の前
に、好適には点火の直前、点火プラグの近傍にお
いて測定される混合気の流速がることを見い出し
た。このことは、レーザー技術を利用して燃焼室
内での混合気の流速を測定することにより実験的
に確めた。尚、レーザー技術の利用目的は、市販
の車の場合には、あまり実用的ではないと考えら
れる。
本発明の第二の目的は、前記新知見を利用して
なされたもので、シリンダー内の混合気中での火
炎伝播速度に関するパラメータである混合気の流
速を比較的簡単に測定することにより、第一に目
的に従つたやり方で各燃焼サイクル毎の機関出力
を効率的にとり出すことを可能にする点火装置を
提供することにある。
なされたもので、シリンダー内の混合気中での火
炎伝播速度に関するパラメータである混合気の流
速を比較的簡単に測定することにより、第一に目
的に従つたやり方で各燃焼サイクル毎の機関出力
を効率的にとり出すことを可能にする点火装置を
提供することにある。
本発明によれば、この第二の目的は、
各燃焼サイクルにおける点火前に、該各燃焼サ
イクルにおいて機関のシリンダー内で燃焼される
べき燃料及び空気の混合気に関して、点火プラグ
の火花ギヤツプの近傍における該混合気の流速を
測定する測定装置と、 測定装置で測定された混合気の流速に応じて、
機関の出力トルクの燃焼サイクル毎の変動を低減
させるように、各燃焼サイクルにおける混合気の
点火用火花の発生タイミングを制御する制御装置
とを備え、 前記測定装置が、火花ギヤツプの近傍での混合
気の流速を測定すべく該火花ギヤツプの近傍に配
置れた抵抗素子を備えたアネモメーターからなる
点火装置によつて達成される。
イクルにおいて機関のシリンダー内で燃焼される
べき燃料及び空気の混合気に関して、点火プラグ
の火花ギヤツプの近傍における該混合気の流速を
測定する測定装置と、 測定装置で測定された混合気の流速に応じて、
機関の出力トルクの燃焼サイクル毎の変動を低減
させるように、各燃焼サイクルにおける混合気の
点火用火花の発生タイミングを制御する制御装置
とを備え、 前記測定装置が、火花ギヤツプの近傍での混合
気の流速を測定すべく該火花ギヤツプの近傍に配
置れた抵抗素子を備えたアネモメーターからなる
点火装置によつて達成される。
本発明の点火装置では、アネモメーターが各燃
焼サイクル毎にシリンダの燃焼室内に新たに導入
される混合気の冷却作用を利用してその混合気の
流速を測定し得る抵抗素子を備えているので、こ
のアネモメーターによつて混合気の流速を簡単に
測定し得るから、各燃焼サイクル毎に点火のタイ
ミングを簡単に制御し得る。
焼サイクル毎にシリンダの燃焼室内に新たに導入
される混合気の冷却作用を利用してその混合気の
流速を測定し得る抵抗素子を備えているので、こ
のアネモメーターによつて混合気の流速を簡単に
測定し得るから、各燃焼サイクル毎に点火のタイ
ミングを簡単に制御し得る。
尚、混合気の冷却作用は主としてその混合気の
流速に応じて変動するが、混合気の燃焼特性に影
響を及ぼす混合気の濃度のような他のパラメータ
ーによつても変動しよう。
流速に応じて変動するが、混合気の燃焼特性に影
響を及ぼす混合気の濃度のような他のパラメータ
ーによつても変動しよう。
本発明の好ましい一実施例では、シリンダの燃
焼室内での混合気の流速を測定するのに用いられ
るアネモメーターは点火プラグ内に組み込まれ
る。この利点は、シリンダ及び機関全体を殆ど変
更または改造せずに、本発明の改造点火装置を配
備できることである。
焼室内での混合気の流速を測定するのに用いられ
るアネモメーターは点火プラグ内に組み込まれ
る。この利点は、シリンダ及び機関全体を殆ど変
更または改造せずに、本発明の改造点火装置を配
備できることである。
内燃機関のシリンダの燃焼室内での気流の流速
を正確に測定することは、もしその流速センサー
が、気体の流速以外のパラメーター例えば燃焼室
内で大きく変動する温度に感応するものであつた
ら、容易ではない。その場合、測定した流速の関
数としてタイミングの正確な較正を行うのは実際
上容易でないと思われる。ところが、高温のフイ
ルムの形態のアネモメーターのような点火プラグ
内に組み込み得、経済的に作製できる装置を用い
ることにより、各燃焼サイクル毎の混合気の流速
変動を少なくとも近似的に測定し得る。
を正確に測定することは、もしその流速センサー
が、気体の流速以外のパラメーター例えば燃焼室
内で大きく変動する温度に感応するものであつた
ら、容易ではない。その場合、測定した流速の関
数としてタイミングの正確な較正を行うのは実際
上容易でないと思われる。ところが、高温のフイ
ルムの形態のアネモメーターのような点火プラグ
内に組み込み得、経済的に作製できる装置を用い
ることにより、各燃焼サイクル毎の混合気の流速
変動を少なくとも近似的に測定し得る。
本発明の場合、測定した混合気の流速を用い
て、点火の平均タイミングの正確な設定（これ自
体は、従来の他の点火制御装置によつて行なわれ
得る）を行なうとするものではなく、各燃焼サイ
クル毎に測定した混合気の流速の変動を利用して
各燃焼サイクル毎の機関出力の変動を抑制すべ
く、設定してある平均点火タイミングに摂動を加
えようとするものである。
て、点火の平均タイミングの正確な設定（これ自
体は、従来の他の点火制御装置によつて行なわれ
得る）を行なうとするものではなく、各燃焼サイ
クル毎に測定した混合気の流速の変動を利用して
各燃焼サイクル毎の機関出力の変動を抑制すべ
く、設定してある平均点火タイミングに摂動を加
えようとするものである。
本発明による点火タイミングの予測制御は、
MTBを最高値に再設定するのではなく、既に別
の装置によつて正確に設定されたMBTに摂動を
加えることにより燃焼サイクルごとの圧力変動を
少なくし、これによつて各燃焼サイクルにおいて
混合気の燃焼による出力トルクを大きくしようと
するものである。
MTBを最高値に再設定するのではなく、既に別
の装置によつて正確に設定されたMBTに摂動を
加えることにより燃焼サイクルごとの圧力変動を
少なくし、これによつて各燃焼サイクルにおいて
混合気の燃焼による出力トルクを大きくしようと
するものである。
混合気の流速測定装置は火花ギヤツプにできる
だけ近いところに配設されることが望ましく、ま
た混合気の流速の測定は、予想される最も早いタ
イミング角度よりもわずかに前に行われるように
調整されることが望ましい。アネモメーターは、
空間的にも時間的にも点火源に可及的に近接し
て、火炎伝播速度や、この火炎伝播速度のサイク
ル毎のゆらぎの如きフアクタからなる流れ条件を
検知するようにするのが効果的である。
だけ近いところに配設されることが望ましく、ま
た混合気の流速の測定は、予想される最も早いタ
イミング角度よりもわずかに前に行われるように
調整されることが望ましい。アネモメーターは、
空間的にも時間的にも点火源に可及的に近接し
て、火炎伝播速度や、この火炎伝播速度のサイク
ル毎のゆらぎの如きフアクタからなる流れ条件を
検知するようにするのが効果的である。
生じ得るゆらぎの大きさは空燃比に依存する。
本発明は、機関が理論空燃比で動いている場合
にゆらぎが最小になり、混合気が希薄になるほど
ゆらぎが大きくなると共に機関の動きが不安定に
なることを、実験的に見い出した。
にゆらぎが最小になり、混合気が希薄になるほど
ゆらぎが大きくなると共に機関の動きが不安定に
なることを、実験的に見い出した。
本発明の第三の目的は、この実験的新知見に基
づいてなされたもので、点火の最適なタイミング
が燃焼サイクルに応じてかなり大巾に変動する場
合でも、前記第一の目的を達成するやり方を利用
して適切なタイミングで点火を行なわしめ得る点
火制御方法を提供することにある。
づいてなされたもので、点火の最適なタイミング
が燃焼サイクルに応じてかなり大巾に変動する場
合でも、前記第一の目的を達成するやり方を利用
して適切なタイミングで点火を行なわしめ得る点
火制御方法を提供することにある。
本発明によれば、この第三の目的は、内燃機関
のシリンダー内で燃料及び空気の混合気を点火を
制御するための方法であつて、 各燃焼サイクルにおける点火前であつて混合気
の点火火花の発生可能のある最も速いタイミング
よりも前で且つ該タイミングに近い時点で、該各
燃焼サイクルにおいて機関のシリンダー内で燃焼
されるべき燃料及び空気の混合気の流速を、機関
のシリンダーの燃焼室内の火花ギヤツプの近傍で
測定し、 測定した混合気の流速に応じて、機関の出力ト
ルクの燃焼サイクル毎の変動を低減させるよう
に、各燃焼サイクルにおける混合気の点火用火花
の発生のタイミングを制御することからなり、 該タイミング制御は、測定した混合気の流速が
所定の限界値を過ぎる毎に点火のタイミングを早
める方向または遅らせる方向に点火のタイミング
を一定の変動分だけ調整することによつて機関の
出力トルクの燃焼サイクル毎の変動を低減させる
ことからなり、且つ該タイミング制御の際、機関
をある理論空燃比で運転する場合と比較して理論
空燃比よりも燃料の少ない混合気で運転する場合
の方がタイミングの変更の度合を大きくするよう
に、混合気の空燃比に応じて、前記一定の変動分
の大きさを変更する内燃機関での混合気の点火制
御方法 によつて達成される。
のシリンダー内で燃料及び空気の混合気を点火を
制御するための方法であつて、 各燃焼サイクルにおける点火前であつて混合気
の点火火花の発生可能のある最も速いタイミング
よりも前で且つ該タイミングに近い時点で、該各
燃焼サイクルにおいて機関のシリンダー内で燃焼
されるべき燃料及び空気の混合気の流速を、機関
のシリンダーの燃焼室内の火花ギヤツプの近傍で
測定し、 測定した混合気の流速に応じて、機関の出力ト
ルクの燃焼サイクル毎の変動を低減させるよう
に、各燃焼サイクルにおける混合気の点火用火花
の発生のタイミングを制御することからなり、 該タイミング制御は、測定した混合気の流速が
所定の限界値を過ぎる毎に点火のタイミングを早
める方向または遅らせる方向に点火のタイミング
を一定の変動分だけ調整することによつて機関の
出力トルクの燃焼サイクル毎の変動を低減させる
ことからなり、且つ該タイミング制御の際、機関
をある理論空燃比で運転する場合と比較して理論
空燃比よりも燃料の少ない混合気で運転する場合
の方がタイミングの変更の度合を大きくするよう
に、混合気の空燃比に応じて、前記一定の変動分
の大きさを変更する内燃機関での混合気の点火制
御方法 によつて達成される。
かかる構成を有する本発明の点火装置では、混
合気の実燃比が各燃焼サイクルで相当変動する場
合でも、点火タイミングが相当ズラされることに
より、混合気の燃焼を機関の回転出力として効率
的にとり出すことを可能にする。
合気の実燃比が各燃焼サイクルで相当変動する場
合でも、点火タイミングが相当ズラされることに
より、混合気の燃焼を機関の回転出力として効率
的にとり出すことを可能にする。
次に本発明による好ましい一実施例を添付図面
に基づいて説明する。
に基づいて説明する。
第１図中、実線１０で示される波形（折れ線）
は、従来の内燃機関において、イオン化プローブ
によつて測定されるような火炎到着時間のサイク
ル毎の変動を示す。機関を調整する場合、その波
形１０に対して１２で示される平均レベルが最適
な火炎到着時点になるようにタイミングを調整す
る。この方式では、クランク角度で測られる到着
時点は、一定であるべきなのに、その平均値まわ
りに著しくばらついている。このバラツキの振幅
は第１図においてＡで示される。ピーク１４及び
１６のように到着時点が平均値から著しくズレて
いるサイクルでは、平均点火タイミングはその燃
焼サイクルの混合気に最適の点火タイミングとは
著しくズレたものになろう。
は、従来の内燃機関において、イオン化プローブ
によつて測定されるような火炎到着時間のサイク
ル毎の変動を示す。機関を調整する場合、その波
形１０に対して１２で示される平均レベルが最適
な火炎到着時点になるようにタイミングを調整す
る。この方式では、クランク角度で測られる到着
時点は、一定であるべきなのに、その平均値まわ
りに著しくばらついている。このバラツキの振幅
は第１図においてＡで示される。ピーク１４及び
１６のように到着時点が平均値から著しくズレて
いるサイクルでは、平均点火タイミングはその燃
焼サイクルの混合気に最適の点火タイミングとは
著しくズレたものになろう。
燃焼室内での燃焼条件が各サイクル毎に変わる
原因は数多くある。従つて各燃焼サイクルで混合
気の燃焼仕方を同一にするような方向で問題を解
決しようとするのは困難であろう。
原因は数多くある。従つて各燃焼サイクルで混合
気の燃焼仕方を同一にするような方向で問題を解
決しようとするのは困難であろう。
本発明では各燃焼サイクルの混合気の燃焼特性
が異なることを積極的に認め、各燃焼サイクルに
おいて混合気が平均的混合気よりも早く燃焼する
か遅く燃焼するかの予測を行う。完全な正確さは
必要でなく、単にこれから燃焼しようとしている
混合気が平均的混合気と比較してより早く燃焼す
るか、より遅く燃焼するかを予測すればよい。こ
の予測は各燃焼サイクルにおいて、点火時点より
前に混合気の流速を測定することによつてなし得
る。第２図，第３図、及び第４図は点火プラグ内
に組み込まれており、混合気の流速測定を行うア
ネモメーターを示す。
が異なることを積極的に認め、各燃焼サイクルに
おいて混合気が平均的混合気よりも早く燃焼する
か遅く燃焼するかの予測を行う。完全な正確さは
必要でなく、単にこれから燃焼しようとしている
混合気が平均的混合気と比較してより早く燃焼す
るか、より遅く燃焼するかを予測すればよい。こ
の予測は各燃焼サイクルにおいて、点火時点より
前に混合気の流速を測定することによつてなし得
る。第２図，第３図、及び第４図は点火プラグ内
に組み込まれており、混合気の流速測定を行うア
ネモメーターを示す。
この点火プラグは従来の点火プラグであつても
よいが、アネモメーターに要する電極を追加して
も短絡の虞れがないように直径の大きいものが必
要であろう。点火プラグは、本体部１８、接地電
極２０、絶縁体２２、及び中心電極２４を備え
る。絶縁体２２は、複数の孔２８が設けられてお
り、この孔２８にはそれぞれ丈夫なポスト２６が
挿通されている。ポスト２６，２６の端部間にセ
ラミツクのビード３０が形成されている。セラミ
ツクビード３０には、フイルム３２を被覆してあ
る。このフイルム３２は高温フイルムアネモメー
ターとして働く。電流がフイルム３２に通電する
とフイルム３２の温度が上がる。そして各燃焼サ
イクル毎に燃焼室に新たに導入される混合気は、
該混合気の流速に比例した割合でフイルム３２を
冷却する。フイルム３２に対する冷却効果を測定
することにより混合気の流速を知り得る。
よいが、アネモメーターに要する電極を追加して
も短絡の虞れがないように直径の大きいものが必
要であろう。点火プラグは、本体部１８、接地電
極２０、絶縁体２２、及び中心電極２４を備え
る。絶縁体２２は、複数の孔２８が設けられてお
り、この孔２８にはそれぞれ丈夫なポスト２６が
挿通されている。ポスト２６，２６の端部間にセ
ラミツクのビード３０が形成されている。セラミ
ツクビード３０には、フイルム３２を被覆してあ
る。このフイルム３２は高温フイルムアネモメー
ターとして働く。電流がフイルム３２に通電する
とフイルム３２の温度が上がる。そして各燃焼サ
イクル毎に燃焼室に新たに導入される混合気は、
該混合気の流速に比例した割合でフイルム３２を
冷却する。フイルム３２に対する冷却効果を測定
することにより混合気の流速を知り得る。
この冷却効果の測定は、通電によりフイルム３
２の温度を一定に保持しておいて、その温度を一
定に維持するに要する電流を測定するか、あるい
はまた定電流をフイルムに流しておいて、フイル
ム３２の電気抵抗の変化からフイルム３２の温度
の変化を測定することによつて行われ得る。
２の温度を一定に保持しておいて、その温度を一
定に維持するに要する電流を測定するか、あるい
はまた定電流をフイルムに流しておいて、フイル
ム３２の電気抵抗の変化からフイルム３２の温度
の変化を測定することによつて行われ得る。
アネモメーターはいうまでもなく様々に構成で
きる。上記実施例においてアネモメーターは、主
として、燃焼室内の苛酷な雰囲気中でも損傷を受
けないように、且つ大きな熱衝撃に耐え得るよう
に構成されており、過度を高くすることよりも信
頼性を高くすることに重点が置かれる。また、引
き続く燃焼サイクルの燃焼工程の間で大きく冷却
できなければならない。このために、頑丈なポス
ト２６が設けられている。もちろん熱慣性は大き
くなるけれども、それでもなおアネモメーターの
感度は下記の制御方法を実施するに充分高く保た
れ得る。
きる。上記実施例においてアネモメーターは、主
として、燃焼室内の苛酷な雰囲気中でも損傷を受
けないように、且つ大きな熱衝撃に耐え得るよう
に構成されており、過度を高くすることよりも信
頼性を高くすることに重点が置かれる。また、引
き続く燃焼サイクルの燃焼工程の間で大きく冷却
できなければならない。このために、頑丈なポス
ト２６が設けられている。もちろん熱慣性は大き
くなるけれども、それでもなおアネモメーターの
感度は下記の制御方法を実施するに充分高く保た
れ得る。
高温フイルム３２の電気抵抗を測定して、平均
の電気抵抗値比較した場合、比較結果を示す信号
は第１図の１１で示す波形（「大」、「小」、「同」
を夫々「＋」、「−」、「０」で示したもの）のよう
なものになる。このような波形を発生させるため
の電子回路は当業者には自明である。かかる電子
回路は、例えば、アネモメーターの出力に接続さ
れ、点火訴追によつてトリガされて平均最高タイ
ミングよりも所定角度だけ前のタイミングにおい
て混合気の流速に対応するアネモメーターからの
信号のサンプリングを行うサンプル・ホールド回
路で構成することができよう。逐次的なサンプリ
ング値を記憶し、そしてそれらの平均をとつて基
準信号を作るようにしてもよい。この基準信号
は、次いで比較器において、そのサイクルのサン
プル・ホールド回路でのサンプリング値と比較さ
れる。比較器は、混合気の流速が、第一の限界値
である上限値を超えているか、あるいは第二の限
界値でよる下限値より小さいか、それとも平均値
にほぼ等しいかという３レベル信号を出すだけで
よい。この３レベル信号が、波形１１で示される
ような逐次的信号になる。
の電気抵抗値比較した場合、比較結果を示す信号
は第１図の１１で示す波形（「大」、「小」、「同」
を夫々「＋」、「−」、「０」で示したもの）のよう
なものになる。このような波形を発生させるため
の電子回路は当業者には自明である。かかる電子
回路は、例えば、アネモメーターの出力に接続さ
れ、点火訴追によつてトリガされて平均最高タイ
ミングよりも所定角度だけ前のタイミングにおい
て混合気の流速に対応するアネモメーターからの
信号のサンプリングを行うサンプル・ホールド回
路で構成することができよう。逐次的なサンプリ
ング値を記憶し、そしてそれらの平均をとつて基
準信号を作るようにしてもよい。この基準信号
は、次いで比較器において、そのサイクルのサン
プル・ホールド回路でのサンプリング値と比較さ
れる。比較器は、混合気の流速が、第一の限界値
である上限値を超えているか、あるいは第二の限
界値でよる下限値より小さいか、それとも平均値
にほぼ等しいかという３レベル信号を出すだけで
よい。この３レベル信号が、波形１１で示される
ような逐次的信号になる。
比較器からの信号に基いて、平均最高タイミン
グに対して波形１３で示すような摂動をかける。
図示の実例において、平均最高タイミングは
25゜BTDC（上死点前25度）であると仮定されてお
り、混合器がより早く燃焼するか、より遅く燃焼
するかの予測に応じて5゜程度の摂動がかけられ
る。
グに対して波形１３で示すような摂動をかける。
図示の実例において、平均最高タイミングは
25゜BTDC（上死点前25度）であると仮定されてお
り、混合器がより早く燃焼するか、より遅く燃焼
するかの予測に応じて5゜程度の摂動がかけられ
る。
点火タイミングが上記のように変えられる場合
火炎先端到着時間の波形は破線１５のように変更
されことになる。この信号１５の変動の振幅
A′が従来技術の場合の信号１０の振幅Ａより小
さいことは直ぐ理解されよう。換言すると、燃焼
が完了する時点でのクランク角度のゆらぎがよく
小さくなる。この結果圧力ダイアグラムおよびト
ルク出力のサイクル毎のゆらぎもより小さくな
る。
火炎先端到着時間の波形は破線１５のように変更
されことになる。この信号１５の変動の振幅
A′が従来技術の場合の信号１０の振幅Ａより小
さいことは直ぐ理解されよう。換言すると、燃焼
が完了する時点でのクランク角度のゆらぎがよく
小さくなる。この結果圧力ダイアグラムおよびト
ルク出力のサイクル毎のゆらぎもより小さくな
る。
混合器が理論空燃比である場合、振幅Ａが最も
小さい所にある。そしてこの振幅Ａは、混合気が
希薄になつてくればくる程増大する。この振幅Ａ
の増大に伴つて機関の回転はより不安定になつて
いく。このようなより顕著なゆらぎを正すために
は点火タイミングに更に大きな摂動をかけること
が望ましいだろう。即ちMBTを5゜以上変えてよ
り大きな修正をすることが望まれよう。このよう
に、所望ならば、修正の程度を混合気の濃度に応
じて変えてもよい。
小さい所にある。そしてこの振幅Ａは、混合気が
希薄になつてくればくる程増大する。この振幅Ａ
の増大に伴つて機関の回転はより不安定になつて
いく。このようなより顕著なゆらぎを正すために
は点火タイミングに更に大きな摂動をかけること
が望ましいだろう。即ちMBTを5゜以上変えてよ
り大きな修正をすることが望まれよう。このよう
に、所望ならば、修正の程度を混合気の濃度に応
じて変えてもよい。
火炎伝播速度はサイクル毎に異なるのみならず
シリンダないしピストン毎にも異なるから、多気
筒の機関の場合、各シリンダ毎に別々にタイミン
グ制御を要する。MBTの値を全てのシリンダに
おいて同一にしておくべきであるけれども、最適
タイミングをシリンダ毎に異ならせることは知ら
れており、MBTをシリンダ毎に異ならせるよう
にした装置はこれまでに既に提案されている。本
発明は、点火のタイミングの平均レベルを変える
のでなく、純粋にサイクル毎のゆらぎを小さくす
ることに係わるものであるから、MBTを設定す
るための任意の他の点火装置と組合せて利用する
ことができよう。当業者にとつて、なお他の様々
な変形が可能なことはいうまでもない。本発明に
よつて改良される技術に基本的に係わるそれら変
形は全て本発明の範囲内に含まれるべきものであ
る。
シリンダないしピストン毎にも異なるから、多気
筒の機関の場合、各シリンダ毎に別々にタイミン
グ制御を要する。MBTの値を全てのシリンダに
おいて同一にしておくべきであるけれども、最適
タイミングをシリンダ毎に異ならせることは知ら
れており、MBTをシリンダ毎に異ならせるよう
にした装置はこれまでに既に提案されている。本
発明は、点火のタイミングの平均レベルを変える
のでなく、純粋にサイクル毎のゆらぎを小さくす
ることに係わるものであるから、MBTを設定す
るための任意の他の点火装置と組合せて利用する
ことができよう。当業者にとつて、なお他の様々
な変形が可能なことはいうまでもない。本発明に
よつて改良される技術に基本的に係わるそれら変
形は全て本発明の範囲内に含まれるべきものであ
る。
第１図は本発明による好ましい一実施例の点火
装置の動作を説明するために波形を示すグラフ、
第２図は、本発明による好ましい一実施例に従つ
て、高温フイルムアネモメーターを組込んだ点火
プラグの端部斜視図、第３図は第２図の点火プラ
グの上面図、第４図は第３図の−線断面図で
ある。 １０…従来技術の火炎到着時間変動波形、１２
…同平均レベル、１１…本発明による一実施例の
混合気の流速を表わす波形、１２…同平均最高タ
イミング、１５…本発明の一実施例の火炎到着時
間変動波形、１８…点火プラグ本体部、２２…絶
縁体、２４…高温電極（中心電極）、２６…ポス
ト、３０…セラミツクビード、３２…高温フイル
ム（アネモメーター）。
装置の動作を説明するために波形を示すグラフ、
第２図は、本発明による好ましい一実施例に従つ
て、高温フイルムアネモメーターを組込んだ点火
プラグの端部斜視図、第３図は第２図の点火プラ
グの上面図、第４図は第３図の−線断面図で
ある。 １０…従来技術の火炎到着時間変動波形、１２
…同平均レベル、１１…本発明による一実施例の
混合気の流速を表わす波形、１２…同平均最高タ
イミング、１５…本発明の一実施例の火炎到着時
間変動波形、１８…点火プラグ本体部、２２…絶
縁体、２４…高温電極（中心電極）、２６…ポス
ト、３０…セラミツクビード、３２…高温フイル
ム（アネモメーター）。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 内燃機関の点火装置であつて、 各燃焼サイクルにおける点火前に、該各燃焼サ
イクルにおいて機関のシリンダー内で燃焼される
べき燃料及び空気の混合気に関して、シリンダー
内の該混合気中で火炎伝播速度に関するパラメー
タの大きさを測定する測定装置と、 測定装置に測定された混合気のパラメータの大
きさに応じて、機関の出力トルクの燃焼サイクル
毎の変動を低減させるように、各燃焼サイクルに
おける混合気の点火用火花の発生のタイミングを
制御する制御装置と を備えてなる点火装置。 ２ 前記測定装置が、シリンダー内の該混合気中
での火炎伝播速度に関するパラメータとして、機
関のシリンダーの燃焼室内において混合気の流速
を測定すべく該燃焼室内に設けられたアネモメー
ターからなり、前記制御装置が、アネモメーター
によつて測定された混合気の流速に応じて点火の
タイミングを早めたり遅らせたりするように構成
されている特許請求の範囲第１項に記載の点火装
置。 ３ アネモメーターを点火プラグの火花ギヤツプ
の近傍に取り付けてなる特許請求の範囲第２項に
記載の点火装置。 ４ シリンダー内で燃焼する混合気の流速を測定
するようにアネモメーターを点火プラグ内に組み
込んでなる特許請求の範囲第３項に記載の点火装
置。 ５ アネモメーターが、シリンダー内に新たに導
入される混合気の冷却作用によつて混合気の流速
を測定するように抵抗素子を備えてなる特許請求
の範囲第２項から第４項までのいずれか一つの項
に記載の点火装置。 ６ 内燃機関の点火装置であつて、 各燃焼サイクルにおける点火前に、該各燃焼サ
イクルにおいて機関のシリンダー内で燃焼される
べき燃料及び空気の混合気に関して、点火プラグ
の火花ギヤツプの近傍における該混合気の流速を
測定する測定装置と、 測定装置で測定された混合気の流速に応じて、
機関の出力トルクの燃焼サイクル毎の変動を低減
させるように、各燃焼サイクルにおける混合気の
点火用火花の発生のタイミングを制御する制御装
置とを備え、 前記測定装置が、火花ギヤツプの近傍での混合
気の流速を測定すべく該火花ギヤツプの近傍に配
置された抵抗素子を備えたアネモメーターからな
る点火装置。 ７ 内燃機関のシリンダー内で燃料及び空気の混
合気の点火を制御するための方法であつて、 各燃焼サイクルにおける点火前に、該各燃焼サ
イクルにおいて機関のシリンダー内で燃焼される
べき燃料及び空気の混合気に関して、シリンダー
内の該混合気中での火炎伝播速度に関するパラメ
ータの大きさを測定し、 測定した混合気のパラメータの大きさに応じ
て、機関の出力トルクの燃焼サイクル毎の変動を
低減させるように、各燃焼サイクルにおける混合
気の点火用火花の発生のタイミングを制御するこ
とからなる内燃機関での混合気の点火制御方法。 ８ シリンダー内の該混合気中での火炎伝播速度
に関するパラメータの前記測定が、機関のシリン
ダーの燃焼室内の火花ギヤツプの近傍における混
合気の測定からなり、前記タイミング制御が、測
定した混合気の流速に応じて点火のタイミングを
早めたり遅らせたりするようにすることからなる
特許請求の範囲第７項に記載の点火制御方法。 ９ 前記タイミング制御は、測定した混合気の流
速が所定の限界値を過ぎる毎に点火のタイミング
を早める方向または遅らせる方向に点火のタイミ
ングを一定の変動分だけ調整することによつて機
関の出力トルクの燃焼サイクル毎の変動を低減さ
せることからなる特許請求の範囲第８項に記載の
点火制御方法。 １０ 混合気の流速の前記測定を、混合気の点火
火花の発生可能性のある最も速いタイミングより
も前で且つ該タイミングに近い時点で行う特許請
求の範囲第９項に記載の点火制御方法。 １１ 内燃機関のシリンダー内で燃料及び空気の
混合気の点火を制御するための方法であつて、 各燃焼サイクルにおける点火前であつて混合気
の点火火花の発生可能性のある最も速いタイミン
グよりも前で且つ該タイミングに近い時点で、該
燃焼サイクルにおいて機関のシリンダー内で燃焼
されるべき燃料及び空気の混合気の流速を、機関
のシリンダーの燃焼室内の火花ギヤツプの近傍で
測定し、 測定した混合気の流速に応じて、機関の出力ト
ルクの燃焼サイクル毎の変動を低減させるよう
に、各燃焼サイクルにおける混合気の点火用火花
の発生のタイミングを制御することからなり、 該タイミング制御は、測定した混合気の流速が
所定の限界値を過ぎる毎に点火のタイミングを早
める方向または遅らせる方向に点火のタイミング
を一定の変動分だけ調整することによつて機関の
出力トルクの燃焼サイクル毎の変動を低減させる
ことからなり、且つ該タイミング制御の際、機関
をある理論空燃比で運転する場合と比較して理論
空燃比よりも燃料の少ない混合気で運転する場合
の方がタイミングの変更の度合を大きくするよう
に、混合気の空燃比に応じて、前記一定の変動分
の大きさを変更する内燃機関での混合気の点火制
御方法。 １２ 高温になるように通電したフイルムからな
るアネモメーターのフイルムに対する混合気の流
速に応じた冷却効果を検出することによつて混合
気の流速の前記測定を行う特許請求の範囲第１１
項に記載の点火制御方法。 １３ 前記流速測定が、各燃焼サイクル毎に高温
フイルムの抵抗を測定し、その抵抗値を平均抵抗
値と比較することを含む特許請求の範囲第１２項
に記載の点火制御方法。 １４ 内燃機関の複数のシリンダーの夫々に対し
て前記点火制御を独立に行う特許請求の範囲第１
３項に記載の点火制御方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB08236485A GB2132264A (en) | 1982-12-22 | 1982-12-22 | Ignition timing control systems |
| GB8236485 | 1982-12-22 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59192865A JPS59192865A (ja) | 1984-11-01 |
| JPH0418145B2 true JPH0418145B2 (ja) | 1992-03-26 |
Family
ID=10535167
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58241803A Granted JPS59192865A (ja) | 1982-12-22 | 1983-12-21 | 内燃機関の点火装置及び点火制御方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4494508A (ja) |
| EP (1) | EP0114490B1 (ja) |
| JP (1) | JPS59192865A (ja) |
| DE (1) | DE3379110D1 (ja) |
| ES (1) | ES8505221A1 (ja) |
| GB (1) | GB2132264A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0637866B2 (ja) * | 1986-10-31 | 1994-05-18 | 三菱自動車工業株式会社 | エンジンの点火時期制御装置 |
| US5213133A (en) * | 1991-10-04 | 1993-05-25 | Barber Industries Ltd. | Pressure responsive pilot control valve |
| DE19520605C1 (de) * | 1995-06-06 | 1996-05-23 | Daimler Benz Ag | Verfahren und Einrichtung zur Regelung des Verbrennungsablaufs bei einem Otto-Verbrennungsmotor |
| US7086382B2 (en) * | 2002-11-01 | 2006-08-08 | Visteon Global Technologies, Inc. | Robust multi-criteria MBT timing estimation using ionization signal |
| US9964093B2 (en) * | 2014-11-26 | 2018-05-08 | Southwest Research Institute | Two-dimensional igniter for testing in-cylinder gas velocity and/or gas composition |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2064572A (en) * | 1936-12-15 | Spring controlled spark device for | ||
| US1208926A (en) * | 1915-07-19 | 1916-12-19 | Wagner Electric Mfg Co | Ignition device. |
| US3195518A (en) * | 1960-03-04 | 1965-07-20 | Gen Motors Corp | Means for introducing a pressurized fluid into an internal combustion engine combustion chamber through the spark plug opening |
| US3100479A (en) * | 1960-08-09 | 1963-08-13 | Henry J Kaiser Company | Ignition system for internal combustion engine |
| FR1294906A (fr) * | 1961-04-19 | 1962-06-01 | Inst Francais Du Petrole | Dispositif pour l'amélioration des conditions de fonctionnement des moteurs à allumage commandé |
| DE2457436C2 (de) * | 1974-12-05 | 1984-09-06 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart | Kraftstoffzumeßeinrichtung für Brennkraftmaschinen |
| US4130095A (en) * | 1977-07-12 | 1978-12-19 | General Motors Corporation | Fuel control system with calibration learning capability for motor vehicle internal combustion engine |
| DE3069821D1 (en) * | 1979-05-25 | 1985-01-31 | Hitachi Ltd | Method and apparatus for controlling the ignition timing of internal combustion engines |
| DE3116593C3 (de) * | 1981-04-27 | 1990-10-04 | Daimler Benz Ag | Verfahren zur ermittlung und bereitstellung von motorbetriebs-optimalen zuendzeitpunkten |
-
1982
- 1982-12-22 GB GB08236485A patent/GB2132264A/en not_active Withdrawn
-
1983
- 1983-10-14 US US06/541,824 patent/US4494508A/en not_active Expired - Fee Related
- 1983-12-19 DE DE8383307725T patent/DE3379110D1/de not_active Expired
- 1983-12-19 ES ES528158A patent/ES8505221A1/es not_active Expired
- 1983-12-19 EP EP83307725A patent/EP0114490B1/en not_active Expired
- 1983-12-21 JP JP58241803A patent/JPS59192865A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB2132264A (en) | 1984-07-04 |
| DE3379110D1 (en) | 1989-03-09 |
| EP0114490A3 (en) | 1985-11-27 |
| EP0114490B1 (en) | 1989-02-01 |
| JPS59192865A (ja) | 1984-11-01 |
| US4494508A (en) | 1985-01-22 |
| ES528158A0 (es) | 1985-05-16 |
| ES8505221A1 (es) | 1985-05-16 |
| EP0114490A2 (en) | 1984-08-01 |
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