JPS5987249A - 内燃機関最適燃焼制御装置 - Google Patents
内燃機関最適燃焼制御装置Info
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- JPS5987249A JPS5987249A JP19590782A JP19590782A JPS5987249A JP S5987249 A JPS5987249 A JP S5987249A JP 19590782 A JP19590782 A JP 19590782A JP 19590782 A JP19590782 A JP 19590782A JP S5987249 A JPS5987249 A JP S5987249A
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- Japan
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- combustion
- fuel
- signal
- light
- air
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- Pending
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
- F02D41/1497—With detection of the mechanical response of the engine
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)
- Electrical Control Of Ignition Timing (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は内燃機関に供給する空気、燃料の制御卸装置k
に係り、特に燃焼室内の燃焼状態を検出し、最J[4空
燃比+!II御と噴射タイミングにフィードバックする
最適燃焼制御装置に関するものである。
に係り、特に燃焼室内の燃焼状態を検出し、最J[4空
燃比+!II御と噴射タイミングにフィードバックする
最適燃焼制御装置に関するものである。
従来、内燃機関用の空気燃料比1b(]御装置は空燃比
センサとして、ジルコニアl!&pセンサが広く用いし
肚でおり、このセンナからの出力信号をフ・イードバッ
クし、気化器もしくは燃料1子(射装置<r: 、+l
ltし内燃機関のンリング内に供、YAする債気燃料7
1L台気の比(空燃比)全理論値に近づけるように1i
lJ ll1llしている。しかし、このジルコニアt
112A七ンサは、内燃4炎関の排気管巣台部もしくは
、その下流部に設けられ、燃腕後の排気ガス中の酸素濃
度全検出し、空気燃料混合気の適否を判断していたが、
シリンダから排気管までの流路のため、窒燃比制御の応
答時間が長くなシ、特に負荷の急変等の際、空燃比を正
確にt:i制御することは非常に困難であった。
センサとして、ジルコニアl!&pセンサが広く用いし
肚でおり、このセンナからの出力信号をフ・イードバッ
クし、気化器もしくは燃料1子(射装置<r: 、+l
ltし内燃機関のンリング内に供、YAする債気燃料7
1L台気の比(空燃比)全理論値に近づけるように1i
lJ ll1llしている。しかし、このジルコニアt
112A七ンサは、内燃4炎関の排気管巣台部もしくは
、その下流部に設けられ、燃腕後の排気ガス中の酸素濃
度全検出し、空気燃料混合気の適否を判断していたが、
シリンダから排気管までの流路のため、窒燃比制御の応
答時間が長くなシ、特に負荷の急変等の際、空燃比を正
確にt:i制御することは非常に困難であった。
また、このジルコニア酸素センサは低温では十分に作動
せず、始動時等の空燃比101]御に用いることができ
ない欠点がある。更に、このジルコニア酸素センサは特
定の空燃比(例えば理論空燃比Jに対して出力は大きく
変化するが、広い範囲直線的に検出することはできない
問題を有している。
せず、始動時等の空燃比101]御に用いることができ
ない欠点がある。更に、このジルコニア酸素センサは特
定の空燃比(例えば理論空燃比Jに対して出力は大きく
変化するが、広い範囲直線的に検出することはできない
問題を有している。
本発明の目的は上述の従来技術の欠点を解消した内燃機
関の空燃比制御装置を提供することと、22、”、部室
への噴射タイミングあるいは点火タイミング−1+〉を
最適に制御することができる空燃比制n111装置を提
供することにある。
関の空燃比制御装置を提供することと、22、”、部室
への噴射タイミングあるいは点火タイミング−1+〉を
最適に制御することができる空燃比制n111装置を提
供することにある。
〔発明の111℃要J
本発明は燃焼室の一部に設けた透光性窓から燃焼時の火
炎を受光素子によって電気信号に変換すると共に、内燃
機関の一般動作状態に於ける受光素子の出力信号を、ク
ランク角変化に対応させてパターン信号として記1.ハ
し、すでに記憶しておいた最適J/r:?焼状態のパタ
ーン信号と比較し、受光素子の出力4i号が許容値以上
にずれていれば常に最++:fパターンに・ダるよう空
気燃料比、1す゛(射タイミング点火タイミング等全自
動調管するものである。
炎を受光素子によって電気信号に変換すると共に、内燃
機関の一般動作状態に於ける受光素子の出力信号を、ク
ランク角変化に対応させてパターン信号として記1.ハ
し、すでに記憶しておいた最適J/r:?焼状態のパタ
ーン信号と比較し、受光素子の出力4i号が許容値以上
にずれていれば常に最++:fパターンに・ダるよう空
気燃料比、1す゛(射タイミング点火タイミング等全自
動調管するものである。
木:I^明の内燃機関最、適燃焼’d+lJ i’+l
tl装置の実施側音1説明する前に本発明の原理を以下
に簡「P−に説明する。内燃機関においては、萌常、燃
料はエアクリーナを通った空気に、例えば燃料インジェ
クタあるいは気化器により所定の割合で混合され、この
空気燃料混合気がエンジンの燃焼室に成木され、ピスト
ンにより圧縮され点火される。この際、燃焼室の燃焼状
態は吸入される空燃比に対応して変化する。
tl装置の実施側音1説明する前に本発明の原理を以下
に簡「P−に説明する。内燃機関においては、萌常、燃
料はエアクリーナを通った空気に、例えば燃料インジェ
クタあるいは気化器により所定の割合で混合され、この
空気燃料混合気がエンジンの燃焼室に成木され、ピスト
ンにより圧縮され点火される。この際、燃焼室の燃焼状
態は吸入される空燃比に対応して変化する。
特に燃焼室内の火炎光は空燃比、燃料の噴射タイミング
、点火タイミング等によって変化し、それ故受光素子の
出力レベルはクランク角変化に対応して発光パターンが
変化する。
、点火タイミング等によって変化し、それ故受光素子の
出力レベルはクランク角変化に対応して発光パターンが
変化する。
本発明はこの現象を活用したもので、以下本発明を実施
例を参照し詳細に説明する。
例を参照し詳細に説明する。
第1図は副燃焼室を備えたディーゼルエンジンに本発明
を適用した例である。
を適用した例である。
燃焼室1はピストン2とシリンダ3から414成され、
燃料噴射ノズル4が取付けられている。
燃料噴射ノズル4が取付けられている。
そして燃焼室1の一部に外部から燃焼室内の火炎の様子
全観察することのできる透光性窓5が備えてあり、さら
に火炎光を検出して電気信号にする受光素子6が設けで
ある。受光素子6の信号と、クランク軸7に取付けられ
たクランク角七ンサ8の信号はマイクロコンピュータを
内蔵した制御回11各9に入力される。
全観察することのできる透光性窓5が備えてあり、さら
に火炎光を検出して電気信号にする受光素子6が設けで
ある。受光素子6の信号と、クランク軸7に取付けられ
たクランク角七ンサ8の信号はマイクロコンピュータを
内蔵した制御回11各9に入力される。
11tlJ↑卸回路9ではクランク角度に対応して変化
する受光素子6の出力をパターン化して判別できるよう
になっており、さらに最適燃焼状態におけるパターン化
した信号を予め記憶しておき、一般動作状rilAにお
ける信号と比較することができる。つまり、′l1il
J御回路9は燃焼火炎光から燃焼条件が最適かどうかを
判断し、燃料供給系アクチュエータ10を駆動して最適
運転を維持させる機能を有している。
する受光素子6の出力をパターン化して判別できるよう
になっており、さらに最適燃焼状態におけるパターン化
した信号を予め記憶しておき、一般動作状rilAにお
ける信号と比較することができる。つまり、′l1il
J御回路9は燃焼火炎光から燃焼条件が最適かどうかを
判断し、燃料供給系アクチュエータ10を駆動して最適
運転を維持させる機能を有している。
第2図はガソリンエンジンに本発明全適用した例で、そ
の動作は第1図のディーゼルエンジンと同様である。1
lilJ御回路9かもの信号は燃料流量調節−蒔11と
空気流量調節器12を駆動すると共に、・インジェクタ
13の燃料噴射タイミングと点火系回路14に接続され
た点火プラグ15の放′ftタイミング金制御すること
ができる。
の動作は第1図のディーゼルエンジンと同様である。1
lilJ御回路9かもの信号は燃料流量調節−蒔11と
空気流量調節器12を駆動すると共に、・インジェクタ
13の燃料噴射タイミングと点火系回路14に接続され
た点火プラグ15の放′ftタイミング金制御すること
ができる。
第3図は本発明の信号処理回路ブロック図で、受光素子
6からのアナログ信号はA/D変換器16によってデジ
タル信号に変換され、インターフェース回路17を経て
同様にセンタープロセッサーユニット19に入力する。
6からのアナログ信号はA/D変換器16によってデジ
タル信号に変換され、インターフェース回路17を経て
同様にセンタープロセッサーユニット19に入力する。
センタープロセッサーユニツ)19Ki、J:ランダム
アクセスメモリ20とリードオンリメモリ21が附属し
、入力した情報を一時記憶する。そしてさらにもう一つ
のリードオンリメモリ22に記憶しておいた最適燃焼情
報信号とセンタープロセッサーユニット19に、しいて
比l咬対称し、許容誤差内の信号であれば出力信号を出
さないが、I1差、似大きい場合は出力用インターフェ
ース回路23および出力用D/A変換器24を通じて燃
お1流i、、t ’N、“a部器11、空気流量調節器
12、インジェクタ13、点火系回路14を調節する信
号を出し2、クランク角に対応して得られた受光素子出
力信号が、詐容値に入るよう自動調節する。
アクセスメモリ20とリードオンリメモリ21が附属し
、入力した情報を一時記憶する。そしてさらにもう一つ
のリードオンリメモリ22に記憶しておいた最適燃焼情
報信号とセンタープロセッサーユニット19に、しいて
比l咬対称し、許容誤差内の信号であれば出力信号を出
さないが、I1差、似大きい場合は出力用インターフェ
ース回路23および出力用D/A変換器24を通じて燃
お1流i、、t ’N、“a部器11、空気流量調節器
12、インジェクタ13、点火系回路14を調節する信
号を出し2、クランク角に対応して得られた受光素子出
力信号が、詐容値に入るよう自動調節する。
第4図は燃焼室内の混合気の空気と燃料比を表わすもの
で、IP!4性25は空気と燃料が反比例の関係にある
ことを示している。そのため第3図で示した自動調節用
信号処理回路においても空気と燃料の相関特性に基づい
て制御される。
で、IP!4性25は空気と燃料が反比例の関係にある
ことを示している。そのため第3図で示した自動調節用
信号処理回路においても空気と燃料の相関特性に基づい
て制御される。
第5図は受光素子6のアナログ信号とクランク角センザ
8の信号をグラフに表わしたもの−Cある。
8の信号をグラフに表わしたもの−Cある。
グラフ中央の縦線は上死点26であり、その上死点よυ
少し前に燃料噴射タイミング27がある。
少し前に燃料噴射タイミング27がある。
又、ディーゼルエンジンとガソリンエンジンでiIよ多
少異なり、燃焼室内の火炎光は非常に複雑な特性を示す
。
少異なり、燃焼室内の火炎光は非常に複雑な特性を示す
。
ここでは受光素子6の出力信号分布特性の最高値が上死
点側に寄った波形28、中火にある波形29、上死点か
ら離れた波形30の代表的特性を例にして説明する。
点側に寄った波形28、中火にある波形29、上死点か
ら離れた波形30の代表的特性を例にして説明する。
一般に燃焼のタイミングは上死点を過き゛た状j甜で、
上死点に近いほど望まし7く、第5図の例−では最高出
力値が上死点側に寄った波形28が最も好ましい。
上死点に近いほど望まし7く、第5図の例−では最高出
力値が上死点側に寄った波形28が最も好ましい。
ところが通常運転においてこの状態を保つことは1)i
l[: L <、最高値が中央にある波形29や、上死
点から離れた波形30などに代表される波形になる場合
が多い。
l[: L <、最高値が中央にある波形29や、上死
点から離れた波形30などに代表される波形になる場合
が多い。
そこで空燃比と燃料噴射タイミングおよび点火タイミン
グを総合的に調整して第6図に示すような上死点261
メ後のクランク角対受光素子出力特性の理想市川カバタ
ーン31を決定し、さらに上下限の許容範囲を設けたデ
ータを第3図に示したリードオンリメモリ22に記1.
ハさせでおく。!ub作状態で得られた各クランク角に
おける実際の入力データをセンタープロセソーリーーユ
ニット19−’C’比−咬し、各クランク角において理
想市川カバターン31の許8Ii百囲内にない場合、出
力用インターフェース回h!+5232よび出力用D/
A変換器24を通じて燃料制御系回路を自動調節し7、
許容が釦L11に入った状態でその条件を維持しながら
動作させる。
グを総合的に調整して第6図に示すような上死点261
メ後のクランク角対受光素子出力特性の理想市川カバタ
ーン31を決定し、さらに上下限の許容範囲を設けたデ
ータを第3図に示したリードオンリメモリ22に記1.
ハさせでおく。!ub作状態で得られた各クランク角に
おける実際の入力データをセンタープロセソーリーーユ
ニット19−’C’比−咬し、各クランク角において理
想市川カバターン31の許8Ii百囲内にない場合、出
力用インターフェース回h!+5232よび出力用D/
A変換器24を通じて燃料制御系回路を自動調節し7、
許容が釦L11に入った状態でその条件を維持しながら
動作させる。
その他の燃焼先出カバターンの認識方法とじ−Cは第7
図に示すように発光時間を4分割しておき、その各区間
の出力(C積分し、」理想的パターンの積分値データ3
2と比較し、許容範囲以上の場合、燃料制御系回路を自
動調節し、入力データが許容i1iα囲に入るまで自動
調節することもできる。
図に示すように発光時間を4分割しておき、その各区間
の出力(C積分し、」理想的パターンの積分値データ3
2と比較し、許容範囲以上の場合、燃料制御系回路を自
動調節し、入力データが許容i1iα囲に入るまで自動
調節することもできる。
この理想市川カバターンはエンジンの種類、構造などで
多少異なるが、概略同じで、エンジンによっては共通に
用いることができる。
多少異なるが、概略同じで、エンジンによっては共通に
用いることができる。
本発明によれば燃焼室内の燃焼清報を直接捕えることに
よシ適確なエンジン制御ができる/こめ、これまで行わ
れでいた間接的な信号による制)111j方式に比べて
エンジン出力、燃費の改善、排気ガス対策等に役立つ結
果が得られる。
よシ適確なエンジン制御ができる/こめ、これまで行わ
れでいた間接的な信号による制)111j方式に比べて
エンジン出力、燃費の改善、排気ガス対策等に役立つ結
果が得られる。
即ち、クランク角度と燃焼状態を対応させることにより
燃焼室内の燃胱情報を正確に、時間咥れなく把握し制御
することができ、より高精度な制御11がFq能となる
。
燃焼室内の燃胱情報を正確に、時間咥れなく把握し制御
することができ、より高精度な制御11がFq能となる
。
また本発明の装置は現在性われ一〇いるマイクlフコン
ピュータによるエンジンit’制御方式に燃焼火炎光を
検出する部分を加え、filJ +1i11回路に本方
式による+1ilJ御金追加すればシステト全体を大幅
に変更せずに適応することができるため比較的容易にダ
、を相比することが可能である。
ピュータによるエンジンit’制御方式に燃焼火炎光を
検出する部分を加え、filJ +1i11回路に本方
式による+1ilJ御金追加すればシステト全体を大幅
に変更せずに適応することができるため比較的容易にダ
、を相比することが可能である。
第1図は本発明を適用したディーゼルエンジンの断面説
明図、第2図は木兄1.!I]を4用したガノリンエン
ジンの断面説明図、第3図は本発明の信号処理回路ブロ
ック図、?g4図は空気と燃料の関係を表わした図、第
5図は燃焼火炎信号の例を示した図、第6図、第7図は
クランク角に対する受光素子出力の理想的用カバターン
を示す図である。 1・・・燃焼室、2・・・ピストン、3・・・シリンダ
、5・・・透光性窓、6・・・受光素子、8・・・クラ
ンク角センリー、9・・・’+ijJ#回路、11・・
・燃料流産調節器、12・・・空気流量調節器、13・
・・インジェクタ、14・・・点火系回路、15・・・
点火プラグ、16・・・A/D変換器、17・・・イン
ターフェース回路、19・・・センタープレセンサーユ
ニット、20・・・ランダムアクセスメモ17.21.
22・・・リードオンリメモリ、23・・・出力インタ
ーフェース回路、24・・・出力用D/A変換器、26
・・・上死点、28・・・上死点側に寄った波形、29
・・・中央にるる波形、30・・・上死点から離れた波
形、31・・・理想的用カバターン、32・・・理想的
パターンの積分値データ。 笛trZJ 笛l、− t7図
明図、第2図は木兄1.!I]を4用したガノリンエン
ジンの断面説明図、第3図は本発明の信号処理回路ブロ
ック図、?g4図は空気と燃料の関係を表わした図、第
5図は燃焼火炎信号の例を示した図、第6図、第7図は
クランク角に対する受光素子出力の理想的用カバターン
を示す図である。 1・・・燃焼室、2・・・ピストン、3・・・シリンダ
、5・・・透光性窓、6・・・受光素子、8・・・クラ
ンク角センリー、9・・・’+ijJ#回路、11・・
・燃料流産調節器、12・・・空気流量調節器、13・
・・インジェクタ、14・・・点火系回路、15・・・
点火プラグ、16・・・A/D変換器、17・・・イン
ターフェース回路、19・・・センタープレセンサーユ
ニット、20・・・ランダムアクセスメモ17.21.
22・・・リードオンリメモリ、23・・・出力インタ
ーフェース回路、24・・・出力用D/A変換器、26
・・・上死点、28・・・上死点側に寄った波形、29
・・・中央にるる波形、30・・・上死点から離れた波
形、31・・・理想的用カバターン、32・・・理想的
パターンの積分値データ。 笛trZJ 笛l、− t7図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、内燃機関の燃焼室に空気と燃料を供給する手段と、
空気と燃料の流量を検出する手段と、内燃機関の動作パ
ラメータを検出する手段と、上記各手段からの制御信号
に基づいて空気と燃料の混合比、燃料噴射タイミング及
び点火タイミングを決定する手段とから構成されるもの
において、燃焼室の一部に透光性の窓を設け、該窓の外
部に近接して配置され、燃焼室内の燃焼火炎を電気1g
号に変換する受光素子を設け、一般動作状態における受
光素子の出力信号をクランク角に対応させた最適燃焼状
態パターン信号として記憶しておき、機関の動作時にお
いて該受光素子に表われる出カイa号を上記最適燃焼状
態パターン信号と比較することにより上記空気と燃料の
混合比、燃料噴射タイミング及び点火時期を制御するこ
とを特徴とした内燃機関最適燃焼制御装置。 2、特許請求の範囲第1項において、上記最適燃焼状態
パターン信号は既定の許容値を二灯し、該受光素子から
の出力信号がこの許容値を越えていれば常にその最適パ
ターンとなるよう上記空気と燃料の混合比、燃料噴射タ
イミング及び点火時期を制御することを特徴とした内燃
機関最適燃焼制御装置。 3、特許請求の範囲第1項において、受光素子の出力信
号をクランク角変化に対応させてパターン信号とし、そ
のパターン信号をクランク角に対して分割積分し、その
値を常に最適燃焼状!法のイさ号と比較できるように構
成したことを特徴とする内燃機関最適燃焼制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19590782A JPS5987249A (ja) | 1982-11-10 | 1982-11-10 | 内燃機関最適燃焼制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19590782A JPS5987249A (ja) | 1982-11-10 | 1982-11-10 | 内燃機関最適燃焼制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5987249A true JPS5987249A (ja) | 1984-05-19 |
Family
ID=16348965
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19590782A Pending JPS5987249A (ja) | 1982-11-10 | 1982-11-10 | 内燃機関最適燃焼制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5987249A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6435081A (en) * | 1987-07-30 | 1989-02-06 | Hitachi Ltd | Engine controller |
-
1982
- 1982-11-10 JP JP19590782A patent/JPS5987249A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6435081A (en) * | 1987-07-30 | 1989-02-06 | Hitachi Ltd | Engine controller |
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