JPH11148418A - 燃焼センサーフィードバック装置の診断装置と方法 - Google Patents

燃焼センサーフィードバック装置の診断装置と方法

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JPH11148418A
JPH11148418A JP26170498A JP26170498A JPH11148418A JP H11148418 A JPH11148418 A JP H11148418A JP 26170498 A JP26170498 A JP 26170498A JP 26170498 A JP26170498 A JP 26170498A JP H11148418 A JPH11148418 A JP H11148418A
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controller
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Caterpillar Inc
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    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
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    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1493Details
    • F02D41/1495Detection of abnormalities in the air/fuel ratio feedback system
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 内燃エンジンの燃焼センサーによって発生し
た燃焼信号を伝導するための導電通路の故障状態を検出
する方法に関する。 【解決手段】 この方法は、導電通路の電圧レベルを検
出し、該検出された電圧レベルを所定のしきい値と比較
する段階を含む。検出された電圧レベルがしきい値未満
である場合には、導電経路の故障状態が示される。この
方法は、導電通路の故障状態の存在を識別できると共に
不点火のような別の問題となる状況と識別できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は内燃エンジンの燃焼
センサーフィードバック装置の診断装置と方法に関し、
より詳しくは燃焼センサーを電子制御器等のエンジンの
他の部品に接続する導電経路の故障状態を検出するため
の装置と方法に関する。
【0002】
【従来の技術】現在、多くの内燃エンジンで、エンジン
シリンダーの燃焼室へ送られる空気燃料混合物を制御
し、検出したエンジンパラメータに応答して点火信号を
発生し、エンジン内の混合気に火花点火するのに電子制
御器が使用される。一般に、点火信号は、燃焼室の中央
に配置された点火クプラグへ送信され、火花が空気燃料
混合物に点火するとき火炎が生じる。一般に、燃焼セン
サー例えばイオンプローブ、光学デバイス、熱伝対、又
は同様のデバイスも、又燃焼室に配置される。従来の燃
焼センサーと装置の例は、米国特許第5、036、66
9号、同第5、041、980号、同第5、392、6
41号、および英国特許出願第GB2282221号に
示される。動作において、一般に燃焼センサーは、燃焼
室内の所定の燃焼条件の存在、例えばイオンプローブの
場合には火炎がイオンプローブを過ぎて広がることに応
答して燃焼信号を生じる。イオンプローブでは、一般手
的にDC電圧信号である燃焼信号が、ワイヤーハーネス
等の導電経路経由で電子制御器へ送信される。受信され
た燃焼信号が、不点火や、他の好ましくない状態の燃焼
状況を表す場合には、制御器は、一般的にエンジンの作
動を停止させるように作用する.例えば、イオンブロー
ブの場合には、信号のDC電圧レベルが所定の値未満で
ある場合には、電子制御器は、このような信号が点火失
敗、あるいは他の不良な燃焼状態を表すものと解釈す
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】起りうる問題は、水、
油または冷却材のような流体が、ワイヤーハーネスある
いは燃焼センサーと電子制御器との間の導電経路におけ
る別の部分を腐食させる可能性があることである。この
ような導電経路の故障状態のために、燃焼信号が変造さ
れることになり、実際には、不点火または別の好ましく
ない燃焼状態が存在しなくても、不点火、あるいは別の
好ましくない燃焼状態を表すものとして制御器に解釈さ
れることになる。例えば、上述のイオンプローブの例に
おいて、流体腐食のようなワイヤハーネスの故障状態の
ために燃焼信号が弱まり、すなわち、制御器によって,
不点火と解釈されるような,低圧電圧を有する信号とな
る。同様に、ワイヤハーネスにおける短絡のような故障
状態あるいは導電経路の別の部分が弱まってしまった電
圧信号となり、不点火と解釈されることになる。
【0004】従って本発明は、上述の問題の1又は2以
上を解決することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の1態様では、内
燃エンジンの燃焼センサーにより発生する燃焼信号を伝
導するため利用される導電経路の故障状態を検出する方
法が開示される。この方法では、導電経路の電圧レベル
を検出し、この検出された電圧レベルを所定のしきい値
と比較する段階を含む。検出された電圧レベルが、しき
い値以下である場合には、導電経路の故障状態を表すこ
とになる。この方法では、導電経路故障状態の存在を認
識するとともに、不点火のような別の問題状況から区別
することができる。試験において、腐食されたワイヤハ
ーネスまたは短絡のような導電経路に沿った故障状態が
存在すると、この故障状態を別の状態と区別できるとい
う特徴も同じようにあることが分かった。例えば、イオ
ンプローブからの燃焼信号の場合、DC電圧信号が一般的
に発生する。腐食されたワイヤハーネスまたは別の導電
経路の故障状態によって燃焼信号の電圧レベルが通常の
場合よりも低下することもわかった。このように、導電
経路が、依然としてより低下した電圧特徴のために、本
発明の方法にしたがって観察される場合には、導電経路
の故障を発見することができ、不点火を示すような検出
低電圧レベルと識別することができる。エンジン制御器
は、燃料供給および点火信号発信目的のための状態を無
視し、後の修復のために、メモリ内に記憶されるべき、
もしくは故障状態の表示を表す診断信号をディスプレー
装置に発信してオペレータ、もしくはこの問題の整備員
に知らせるようになっている。
【0006】本発明の装置と方法の別の利点は、既存の
エンジンのモジュラ電子制御器か、簡単に拡張できるエ
ンジンのモジュラ電子制御器の処理能力を使用すること
と、既存のワイヤハーネス及び制御器とハーネスのコネ
クションを用いて故障状態の検出を行うことができ、本
発明の診断能力を、膨大な費用をかけたり複雑にするこ
となく、エンジンに組み入れることができることであ
る。このように、本発明の別の態様に関し、燃焼センサ
ーから電圧信号を受信する制御器は、検出された電圧レ
ベルを、導電経路故障状態に関する所定のしきい値と比
較し、検出された電圧レベルが所定のしきい値よりも低
い場合には、診断信号を発せられるように改善されてい
る。診断信号は、整備要員による修復のためにメモリ内
に記憶されており、サービスツール、またはディスプレ
ー表示に送信され、オペレータに故障状態を知らせるよ
うになっている。
【0007】
【発明の実施の形態及び実施例】本発明の好適な実施例
を示す図面を参照すると、図1は、シリンダー14を形
成するチューブ状シリンダーライナー12を含む典型的
な内燃エンジン10を示す。エンジン10は、広い範囲
の内燃エンジンを表し、ガソリン、ディーゼル燃料、ア
ルコールとメタン等の広い範囲の燃料を使用する1シリ
ンダーエンジンと複数シリンダーエンジンを含み、ここ
には本発明を使用することのできる幾つかの種類のエン
ジンのみを挙げる。エンジン10のシリンダー14は、
内部にエンジンのクランクシャフト(図示せず)と結合
した、通常の手段で往復運動可能なピストン16を備え
る。エンジン10はさらに、燃焼室20を形成するため
シリンダー14の一端を囲むヘッド18を備える。
【0008】エンジン10のヘッド18は、ヘッド内を
貫通して燃焼室20と連通し空気燃料混合物を燃焼室へ
入れる通路となる吸気ポート22と、空気燃料混合物に
点火する通常の点火プラグ24と、燃焼室内の燃焼を検
知するための通常の燃焼センサー26と、燃焼生成物を
排気するため、ヘッド18内を延び燃焼室と連通する排気
ポート28とを備える。エンジン10は、燃焼室20へ
送られる空気燃料混合物と、ワイヤ32経由で点火プラ
グ24への点火信号の送信を制御する制御器30を備え
る。燃焼センサー26は、燃焼室20内の燃焼からの火炎
前端がプローブを通過するとき、燃焼信号を発生するイ
オンプローブである。燃焼信号は、燃焼品質表示電圧レ
ベルを有し、典型的にはワイヤーハーネスを含む導電経
路34を通って制御器30へ通信される。導電経路34は
通常の構造であり、1本又はそれ以上のある長さのワイ
ヤーを備えて相互に接続され、一般的な電気コネクタ又
は他の通常の方法で燃焼センサー26、制御器30と接
続することができる。導電経路34に沿って発生する故
障状態は、一般的に、ワイヤまたはコネクタ(図示せ
ず)を取り囲む絶縁材を通る水、油または冷媒による侵
食あるいは浸透を含み、その経路に沿って通信される電
気信号をに変えてしまう。このために、制御器により検
出された実際の信号は、燃焼センサーによって最初に発
せられたものとは異なったものになる。制御器は、一般
的に、空気燃料混合物のような別のパラメータを調整す
るために、一つのパラメータとして燃焼センサー信号を
利用しており、制御器により検出された燃焼センサー信
号におけるどんなエラーも不適切なエンジン作動として
しまう。
【0009】燃焼センサー26によって発せられた燃焼
信号に関し、このような信号は、可変電圧レベル、すな
わち、良好な状態の火炎伝播特性がセンサーにより検出
されるときに発せられるより高い電圧レベルを有する信
号、悪化した状態が検出されるとき、例えば燃焼室20
において不点火が検出されるときに発せられる、より低
い電圧レベルを有する信号を有する。残念なことに、
水、油、または冷媒による導電経路の侵食、あるいは短
絡のために、故障が導電経路に存在する場合には、燃焼
室20において良好な状態の燃焼状態を表す燃焼センサ
ー26によって発せられた高レベルの電圧信号が、侵食
されたワイヤハーネスに沿った通路により減少してしま
い、制御器30により検出された電圧レベルが実質的に
より低くなる。従来、多くの一般的な制御器は、不点
火、または別の燃焼問題を表すものとして所定の良好な
状態の燃焼レベル以下の燃焼信号を処理し、時期合わせ
または空気燃料混合物に対し不要な調整を行い、影響を
受けるエンジンシリンダへの燃料の給送または点火信号
の送信を終了させていた。しかし、本発明において、導
電経路34の故障状態は、制御器により検出された電圧
レベルを、不点火状態を表す電圧レベル以下に降下さ
せ、これらの導電経路の故障状態は、このような状態の
間、制御器により検出された各電圧レベルによる不点火
状態のものとは識別できることがわかった。このよう
に、本発明に関し、制御器30は、導電経路の電圧レベ
ルを検出し、このように検出されたレベルを、導電経路
34の侵食または短絡に関する高いほうのしきい値を表
す所定の値と比較できるように作用する。所定のエンジ
ンの種類に関する高いほうのしきい値は、エンジン試験
を通し求めることができる。エンジンの作動中、検出さ
れた電圧レベルが所定の値以下の場合には、制御器30
は、導電経路故障状態として問題を正確に診断し、これ
に沿って操作できる、例えば、制御器が、影響を受ける
シリンダを作動し、問題を表す診断信号を発信し、後の
修復のために信号を記憶し、あるいはオペレータディス
プレーまたはサービスツールに伝播することができる。
【0010】図2は、導電経路34の故障状態を検出す
るための制御器30の作動を表す高レベルのフローチャ
ートである。チャート36を参照すると、制御器30に
よる故障の検出は、開始ブロック38で始まり、制御器
30は、電圧レベルを検出するために導電経路34を監
視するように作用する。ブロック40に示されているよ
うに、制御器30は、導電経路34の電圧を検出するこ
とによって、燃焼センサー信号DC電圧レベルを求め
る。次いで、判定ブロック42により図示されているよ
うに、制御器30は、検出された電圧レベルを、導電経
路34の故障状態に関する高いほうのしきい値を表す所
定の値と比較する。検出された電圧レベルが、所定の値
より小さいとわかった場合には、導電経路34の故障状
態が表され、制御器30は、ブロック44により図示す
るように故障状態を表す診断信号を発信するように進
む。一方、信号が所定の値よりも大きい場合には、制御
器30は、ブロック38により表された開始状態に戻
り、制御器は、次の燃焼信号のために導電経路34を監
視する。制御器30は、導電経路通路の故障のための低電
圧レベル燃焼信号を、不点火あるいは他の悪化した燃焼
状態を表す信号と識別することができるために、点火さ
れたシリンダにおける燃焼を終了させるような不要なエ
ンジン調整を行うことがない。さらに、上述したよう
に、導電経路故障状態が識別されると、診断信号が、制
御器自体に含まれた、あるいは外部のメモリに記憶され
ることができ、サービスツールに送信されるか、あるい
はオペレータディスプレーに伝播されるようになってお
り、故障をより迅速に、そして正確に診断でき修正でき
るようになっている。
【0011】本発明の燃焼センサーフィードバック装置
の診断装置と方法は、内燃エンジンの用途に広く適用す
ることができる。例えば、自動車、工業、ガス圧縮、電
力発生、燃料を2重の用途に用いる用途等であり、広い
範囲の燃料に適用できる。このようなエンジンの作動目
的は、高出力、低排出物、高熱効率、エンジン作動パラ
メーターの正確な制御等がある。本発明の診断装置と方
法は、電子制御器を不点火のような燃焼問題を、燃焼セ
ンサーからの信号を制御器に通信するための導電経路の
故障状態と識別することができ、シリンダーの燃焼を不
必要に終了させることを回避する。このような故障判定
およびエンジン制御のために、コストを増加させたり複
雑にせずに、エンジン全体の作動を改善できる。本発明
の他の態様、目的、利点は、図面、発明の詳細な説明、
特許請求の範囲から明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 内燃エンジンの一般的なシリンダと、本発明
を組みいれるエンジンの電子制御器の破断断面図であ
る。
【図2】 本発明に関する図1の制御器の作動を表す高
レベルのフローチャートの図である。
【符号の説明】
10. エンジン 14. シリンダー 16. ピストン 20. 燃焼室 24. 点火プラグ 26. 燃焼センサー 28. 排気ポート 30. 制御器 32. ワイヤー 34. 導電経路

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内燃エンジンの燃焼センサーにより発生
    する燃焼信号を伝導するのに用いられる導電経路の故障
    状態を検出する装置であって、 前記導電経路故障状態を表す特性の存在に対し導電経路
    を監視するよう作用する制御器を備えた装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載した装置であって、前記
    制御器は、前記導電経路上で検出された特性を、所定の
    特性値と比較し、前記故障状態を表す前記特性が存在す
    るかどうかを判定するように作用することを特徴とする
    装置。
  3. 【請求項3】 請求項2に記載した装置であって、前記
    検出された特性は電圧レベルであって、前記所定の特性
    値はしきい電圧レベルからなることを特徴とする装置。
  4. 【請求項4】 請求項3に記載した装置であって、前記
    導電経路故障状態を表す前記特性は、前記検出された電
    圧レベルが前記しきい電圧レベル未満であることを特徴
    とする装置。
  5. 【請求項5】 請求項4に記載した装置であって、前記
    しきい電圧レベルは前記燃焼室における不点火を表す電
    圧レベル未満であることを特徴とする装置。
  6. 【請求項6】 請求項1に記載した装置であって、前記
    制御器は、前記故障状態を表す前記特性が検出される
    と、診断信号を発するように作用することを特徴とする
    装置。
  7. 【請求項7】 請求項1に記載した装置であって、前記
    燃焼センサーは、点火検出器からなることを特徴とする
    装置。
  8. 【請求項8】 請求項1に記載した装置であって、前記
    燃焼センサーは、光学的検出器からなることを特徴とす
    る装置。
  9. 【請求項9】 請求項1に記載した装置であって、前記
    燃焼センサーは、熱伝対からなることを特徴とする装
    置。
  10. 【請求項10】内燃エンジンの燃焼検出システムであっ
    て、 該エンジンの燃焼室の燃焼を検出するための、該燃焼室
    内の燃焼のレベルを表す電圧レベルを有する燃焼信号を
    出力するように作用する燃焼センサーと、 該燃焼センサーから前記燃焼レベルを表す信号を受信す
    るための、導電経路を介し前記燃焼センサーに接続され
    た制御器と、を備え、該制御器は、前記導電経路上の電
    圧レベルを検出し、該検出された電圧レベルを所定のし
    きい値と比較するように作用し、前記検出された電圧レ
    ベルが、所定のしきい値未満である場合には、前記導電
    経路の故障状態を示すようになっている燃焼検出システ
    ム。
  11. 【請求項11】請求項10に記載した燃焼検出システム
    であって、前記所定のしきい値は、前記燃焼室の不点火
    状態を表す電圧レベル未満であることを特徴とするシス
    テム。
  12. 【請求項12】内燃エンジンの燃焼センサーにより発せ
    られた信号を伝導するために用いられる導電経路の故障
    状態を検出するための方法であって、 エンジン作動中に前記導電経路の電圧レベルを検出し、 該検出された電圧レベルを所定のしきい値と比較する、
    段階からなる方法。
  13. 【請求項13】請求項12に記載した方法であって、前
    記検出された電圧レベルが前記所定のしきい値未満であ
    るときに、導電経路の故障状態が知らされることを特徴
    とする方法。
  14. 【請求項14】請求項13に記載した方法であって、前
    記所定のしきい値は前記燃焼室の不点火状態を表す電圧
    レベル未満であることを特徴とする方法。
  15. 【請求項15】請求項13に記載した方法であって、導
    電経路の故障状態が検出されると、診断信号を発する段
    階を含むことを特徴とする方法。
  16. 【請求項16】請求項13に記載した方法であって、前
    記導電経路故障状態は、該導電経路の短絡を表すことを
    特徴とする方法。
JP26170498A 1997-09-17 1998-09-16 燃焼センサーフィードバック装置の診断装置と方法 Withdrawn JPH11148418A (ja)

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US93258097A 1997-09-17 1997-09-17
US08/932580 1997-09-17

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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GB2282221A (en) 1993-09-22 1995-03-29 Rolls Royce Plc A flame detector

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EP0903486A2 (en) 1999-03-24

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