JPS6186645A - 火炎面センサ - Google Patents

火炎面センサ

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Publication number
JPS6186645A
JPS6186645A JP59207792A JP20779284A JPS6186645A JP S6186645 A JPS6186645 A JP S6186645A JP 59207792 A JP59207792 A JP 59207792A JP 20779284 A JP20779284 A JP 20779284A JP S6186645 A JPS6186645 A JP S6186645A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
flame
circuit
probe
ion probe
time
Prior art date
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Pending
Application number
JP59207792A
Other languages
English (en)
Inventor
Shigeru Miyata
繁 宮田
Kozo Amano
天野 孝三
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Niterra Co Ltd
Original Assignee
NGK Spark Plug Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by NGK Spark Plug Co Ltd filed Critical NGK Spark Plug Co Ltd
Priority to JP59207792A priority Critical patent/JPS6186645A/ja
Publication of JPS6186645A publication Critical patent/JPS6186645A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02PIGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P5/00Advancing or retarding ignition; Control therefor
    • F02P5/04Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions
    • F02P5/145Advancing 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
    • F02P5/1455Advancing 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
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
  • Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)
  • Electrical Control Of Ignition Timing (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。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、内燃機関の点火時期を最高回転出力が得られ
る時点に設定させるための燃焼状況チェック手段として
の、点火プラグによる着火用がシリンダ内の特定位置に
まで到達する時期を検知するための火炎面センサに関す
る。
[従来の技術] 内燃様関の燃焼効率つまり単位消費燃料当りの発生回転
トルクを最大限にまで高めるためには、ピストンがその
圧縮工程の特定位置を占めた時に、別8すればクランク
角が特定角度に達した時に点火を行う必要がある。この
ような点火時期の制御手段としては、シリンダ内に圧力
センサを設け、検出圧力がピーク値に達した時にクラン
ク角が特定角度に合致するように、電子回路を用いて制
御する方法がすでに開発されているが、必要とする検知
精度を保ちながらしかもシリンダ内に設置しでも支障を
来たさない程度に充分小さい圧力ピツクアップを製作す
ることが困難であった。また別の方法としては特開昭5
7−99271に開示されlこ如き、シリンダ内の点火
プラグから隔たった位置に点火によって発生しIこ火焔
が到達するまでの時間を測るためのイオンプロープを設
け、この火焔到達時にクランク角が前記の特定クランク
角度となるように電子回路によって燃焼装置を制御する
方法も化えられたが、イオンプロープがカーボンの付着
などによって絶縁低下すると制OIl精度が悪化しない
しは制御不能に陥る難点があった。
[発明が解決しようと1−る問題点1 本発明は前項に記した如き、内燃機関の最適点火時期を
判断するためのシリンダ内の燃焼状況の検知手段として
の、従来のイオンプロープが作動信頼性に欠けていた難
点を解決すると共により高い精度をもって火焔到達を検
知することのできる火炎面センサを提供することを目的
とする。
[問題点を解決するための手段] 上記の目的を達成するために、本発明の火炎面センサは
、内燃(幾関の燃焼室内に設けられ、点火プラグによる
石火焔中のイオンをとらえることによって火焔の到達を
検知するためのイオンプロープと、該イオンプロープへ
の単一パルス電圧の印加手段と、前記パルス電圧印加時
期の決定手段と、前記イオンプロープの電極間放電回数
のカウント手段と、前記パルス電圧の印加に基づく前記
放電の発生確率が設定値に達したことを検知する手段と
、該検知信号を前記内燃b1関の燃焼制御装置に報知す
る手段とを組み合わせた構成を採用した。
[発明の作用、効果] 上記の如き構成からなる火炎面センサのイオンプロープ
に、3〜8kVのといった高いパルス電圧を印加した時
、点火プラグによって着火されて発生した混合気の燃焼
火焔がイオンプロープに達していれば、火焔内に生じた
帯電粒子のイオンが、イオンプロープの先端の電極間隙
に侵入し、電極間に放電が発生ずる。そこでこの放電の
有無を検知することによって火焔面がイオンプロープに
到達したことを検知できる。従って、従来のイオンプロ
ープが火焔内に生ずる電気エネルギー水準の低いイオン
の発生中を検出する方法によっていたので、イオンプロ
ープが汚れるなどして絶縁性の低下を来たした場合には
、急激にそのljl能が低下しでしまったのに対して、
本発明の火炎面センサは、イオンプロープに高坏のパル
ス電圧を印加し、電極間にイA−ンが存在した場合に生
ずる゛電気エネルギー水準の高い放電電流をとらえるこ
とによって間接的にイオンの存在、従って火焔面の到達
を感知するようになっているので、イオンプロープの検
知感度が充分に高く、イオンプロープが汚れなどによっ
て相当程度まで絶縁性が低下した状態下でもその機能を
果すことができる。
[実施例1 本発明の火炎面センサを付図に示づ実施例に基づいて以
下に説明する。
第1図は本発明の火炎面センサとクランク角センサとが
組み込まれた自動中エンジンのシリンダ側断面図を含む
エンジンの燃焼制御回路図であって、八はエンジンのシ
リンダヘッド、Bは点火プラグ、1はイオンプロープで
あり、Cはピストンロッド、Dはクランクシャフト、E
はクランクシャフトに取りつ1)られたクランク角検出
用回転盤、12はクランク角センサである。2は火炎面
センサにパルス電圧を印加させるための発娠回路、3は
そのドライブ回路である。4は火炎面センサの両電極間
に生じた放電電流の検出回路であり、放電発生回数のカ
ウント回路が含まれている。
5は分析回路であってクランク角センサ12の制御回路
6および検出回路4からの入力を受は入れる。7は点火
信号処理回路、8は点火プラグBへのディストリビュー
タである。1oはエンジン排気の再循環システム用の信
号比較回路、9は燃料インジェクタ、11は排ガス循環
最の調節用バルブ、Fはインレットパイプ、Gはエキゾ
ーストパイプである。
第2図はイオンブロー71の側断面図であって、100
はボディ、101と102は内側および外側電極、10
3は円状絶縁体であり、104はターミプルである。
つぎに本発明の火炎面センサの作動について説明に移る
と、エンジンのシリンダヘッドへの内壁面に、点火プラ
グBと対向するように且つ一定の距離を隔てイオンプロ
ープ11!:取りつけ、発掘回路2カラハ)IiスTj
31〜5.czscc 、電圧3〜8kvのパルス電圧
を印加する。イオンプロープ10両電極間の放電開始電
圧は8kV以上となるようにあらかじめ設定されている
。従ってシリンダ内に放電を助ける電荷が存在しない限
り、イオンプロープ1にパルス電圧を印加してし電極間
に放電が起ることはない。今、点火プラグBに通電し混
合気の着火によって火炎が光4−すると、この火炎内に
は帯電粒子(以下イオンという)が発生する。点火プラ
グBの位置で生じた火炎は次第に周囲に存在する混合気
に伝播し成長して、対向位置にあるイオンプロープ1の
両電極間隙部にもイオンが侵入してくる。そしである程
度イオンm度が高まると、今までは゛電極間ギVツブが
0.7m/m内外のイオンプロープの場合、8kVの電
圧を加えても起こらなかった放電が、イオンの仲立ちに
よって3kV内外の比較的低い電圧でも始まるようにな
る。従ってイオンが存在しない状態の5とでの放電開始
電圧よりも低い電圧をイオンプロープ1に加えることに
よって放電が起つ/jとすれば、これをもって点火プラ
グBの位置で生じた混合気の火炎がイオンプロープ1に
到達したものと判断することができる。ひかしシリンダ
内にお()る混合気の燃焼効率を最高水準に維持しつづ
けるための燃焼制御のいわば指標として、火炎前面がイ
オンプロープ1に到達した時期をとらえる!こめには、
運転条件一定の場合でも該時期がばらつくため、その平
均を求める必要がある。そこぐセンサの電極にパルス巾
1〜5μsecといった極めて短い単一パルス電圧を特
定時期に印加する方法をとることによって、パルス電圧
の発生時に放電の起こる確率が172の場合に、前記特
定時期を火炎面到達時期として明確にとらえることがで
きる。
パルス電圧の特性としては、出力インピーダンスを0.
05MΩ程度に設定すれば、イオンプロープ1の絶縁抵
抗がカーボンの付着などによって経時的に0.1MΩ程
度まで劣化したとしても、放電を起させる上で支障を来
たすことはない。一方従来の電極間に流れるイオン電流
をとらえる方式のイオンプロープでは、車両の走行速度
が40km/hと比較的低速の場合を想定して、300
Vの電圧下で火炎内のイA゛ンの抵抗値を測定づると1
00MΩ前後となり、この程度の抵抗変化を検出するた
めには、イオンプロープの絶縁抵抗が数100MΩ以上
である必要がある。低速から高速に到るすべての運転条
件のもどでこの要求を満たづことは、イオンブ[]−プ
の形状や構造の工夫のみによっては極めて困勤である。
またパルスrIJについては1〜5μsecに設定すれ
ば、クランク軸りの回転数が6000rpmの場合にも
、各パルス発生周期毎のクランク回転角は(5xlo 
 /10xlO’) x 360= 0.18°となり
充分なりランク角変位の検出粘度を保つことができる。
運転条件が一定状態に保たれている場合でも、火炎面到
達時期はある程度はばらつくがその分(5は正規分布と
みなしてさしつかえなく、σはクランク角にして5°前
後である。そして火炎到達後、クランクの回転角度にし
て少なくとも100回転する間は火炎が持続しイオンが
存在しているので、上記のようにパルス電圧を・イオン
プロープに印加することによって、このパルス電圧に対
応した放電が起こる確率が172に達した時期を求める
ようにすれば、そのときの運転条件のもとての火炎到達
時間の平均値を求めることができる。
次に本発明の火炎面センリによってエンジンの燃焼制御
を行う方法についての第1図を参照しながら説明すると
、発振回路ンで発生させたパルス巾1〜5μsec 1
電圧3〜8kVのパルス電圧はドライバ回路3を経てイ
オンプロープ1の電極101に印加されると、既述の如
く点火プラグB位置で発生した火炎の前面がイオンブO
−プ1に到達するどイの電極101と102の間でtl
i電が始まるのでこの放電電流は電極発振回路2で生じ
たパルス信号と共に検出回路4へ入力される。そして確
率が172に到達しlこ時点をイオンプロープ1への火
炎面の到達11;’i !!IIとしてとらえ、分析回
路5にこのことを報知する。分析回路5にtまクランク
角センサによって検出されたクランクの位置情報がクラ
ンク角しンリの制御回路6庖経C送入されているので、
火炎面到達時点にクランク位置別苫すればクランク角、
そしてこのクランク角によって規定されるシリンダ内の
ピストン位置がエンジンの燃焼効率を最高に保つための
最適位置にあっtこか否かがチェックされ、もし最適位
置からずれていれば、このずれを修正り゛べく点火信号
処理回路7に情報を伝達し、この回路で判断された点火
時期にもとづいてディストリビュータ8が点火プラグB
に放電電流を分配する。一方分析回路5への人力は信号
比較回路10にもとどけられ、ここで燃料インジェクタ
ー9の制御指令が発せられると共に、排ガス再循環シス
テムが組み込まれている場合は、排ガス)?流量調節バ
ルブ11の開度制御も行われる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明になる火炎面センサとクランク角しン1
ノとが組み込まれた自動車エンジンのシリンダの側断面
図を含むエンジンの燃焼制御回路図、第2図はこの回路
に用いられたイオンプロープの側面図である。 図中  1・・・イオンプロープ 2・・・発振回路4
・・・検出回路 5・・・分析回路 6・・・クランク
角センサ制御回路 7・・・点火信号処理回路 12・
・・クランク角センサ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)内燃機関の燃焼室内に設けられ、点火プラグによる
    着火焔中のイオンをとらえることによって火焔の到達を
    検知するためのイオンプロープと、該イオンプロープへ
    の単一パルス電圧の印加手段と、前記パルス電圧印加時
    期の決定手段と、前記イオンプロープの電極間放電回数
    のカウント手段と、前記パルス電圧の印加に基づく前記
    放電の発生確率が設定値に達したことを検知する手段と
    、該検知信号を前記内燃機関の燃焼制御装置に報知する
    手段とを組み合わせてなる火炎面センサ。 2)前記放電の発生確率の設定値が1/2であることを
    特徴とする特許請求の範囲第1項記載の火炎面センサ。
JP59207792A 1984-10-03 1984-10-03 火炎面センサ Pending JPS6186645A (ja)

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JP59207792A JPS6186645A (ja) 1984-10-03 1984-10-03 火炎面センサ

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JPS6186645A true JPS6186645A (ja) 1986-05-02

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JP59207792A Pending JPS6186645A (ja) 1984-10-03 1984-10-03 火炎面センサ

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