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JPH0692791B2 - Flame light detector - Google Patents
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JPH0692791B2 - Flame light detector - Google Patents

Flame light detector

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Publication number
JPH0692791B2
JPH0692791B2 JP60074280A JP7428085A JPH0692791B2 JP H0692791 B2 JPH0692791 B2 JP H0692791B2 JP 60074280 A JP60074280 A JP 60074280A JP 7428085 A JP7428085 A JP 7428085A JP H0692791 B2 JPH0692791 B2 JP H0692791B2
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flame light
control means
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Hitachi Ltd
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    • 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
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    • 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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02PIGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P15/00Electric spark ignition having characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F02P1/00 - F02P13/00 and combined with layout of ignition circuits
    • F02P15/008Reserve ignition systems; Redundancy of some ignition devices
    • 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
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  • Electrical Control Of Ignition Timing (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Control Of Combustion (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は内燃機関の燃焼状態を検出するための火炎光検
出装置に係り、とくに全運転域を高精度に制御できる火
炎光検出装置に関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a flame light detection device for detecting the combustion state of an internal combustion engine, and more particularly to a flame light detection device capable of controlling the entire operating range with high accuracy.

〔発明の背景〕[Background of the Invention]

内燃機関の燃焼を常に好適に維持するには、燃焼温度、
圧力、空燃比、点火時期などを最適に制御する必要があ
る。また、出力、経済性をより高めるためには、ノツク
の発生限界ぎりぎり付近で運転することが有利であるこ
とも良く知られたことである。これらの諸パラメータの
いずれかを検出して閉ループ制御する手法がこれまで多
数提案されており、それらの中で、燃焼火炎光によつて
上記諸パラメータを検出するものも提案されている。こ
の火炎光検出器としては、例えば特開昭57−108734号、
特開昭54−108735号などにより金属製ねじケーシング内
の燃焼室側に石英ガラス棒、他端側に光フアイバを配し
たもの、特開昭57−163842号、特開昭58−102131号のよ
うに点火プラグ内に上記火炎光検出部を内蔵したもの等
がある。
To keep the combustion of the internal combustion engine always good, the combustion temperature,
It is necessary to optimally control the pressure, air-fuel ratio, ignition timing, etc. It is also well known that it is advantageous to operate near the limit of occurrence of knock in order to further improve the output and economy. A number of methods for detecting any of these parameters and performing closed-loop control have been proposed so far, and among them, a method of detecting the above parameters by combustion flame light has also been proposed. As this flame light detector, for example, JP-A-57-108734,
As disclosed in JP-A-54-108735, a quartz screw rod is arranged on the combustion chamber side and an optical fiber is arranged on the other end side in a metal screw casing, as disclosed in JP-A-57-163842 and JP-A-58-102131. As described above, there is a spark plug in which the above-mentioned flame light detection section is incorporated.

この種の火炎光検出器の最大の難点は、火充光検出面
(燃焼火炎を接する面)がオイル、ガソリンに含まれる
タール成分、カーボン等のデボジツト付着により汚れが
生じ、火炎光の透過効率が低下する。すなわち、火炎光
の検出能力が低下するということである。
The biggest difficulty with this type of flame photodetector is that the flame charge detection surface (the surface that contacts the combustion flame) becomes dirty due to the deposition of oil, tar components contained in gasoline, carbon, etc., and the flame light transmission efficiency. Is reduced. That is, the ability to detect flame light is reduced.

そのため、前記した特開昭57−108734号、特開昭57−10
8735号では耐熱性に優れた石英ガラスを燃焼室高温部に
設置し、ごみを燃焼火炎により焼き切る方策を、また特
開昭57−157436号、特開昭57−175240号では基準の発光
源からの光により上記火炎光検出面の汚れ度を検出し、
火炎光検出信号に補正を加える方策を提示している。ま
た、特開昭57−163842号では火炎検出面を混合気流、放
電火花流で清浄、焼き切る方法を提示している。いずれ
にしても火炎光検出面へのごみの付着を、検出感度に影
響しない程度に抑止することは極めて難しく、また基準
光による補正法も構成の複雑さ、コストアツプ等の課題
を有している。
Therefore, the above-mentioned JP-A-57-108734 and JP-A-57-10.
In 8735, quartz glass with excellent heat resistance was installed in the high temperature part of the combustion chamber to burn out dust with a combustion flame, and in JP-A-57-157436 and JP-A-57-175240, a standard emission source was used. Detects the degree of contamination of the flame light detection surface by the light of
It presents a method of adding correction to the flame detection signal. Further, Japanese Patent Laid-Open No. 163842/1982 proposes a method for cleaning and burning out the flame detection surface with a mixed air flow and a discharge spark flow. In any case, it is extremely difficult to suppress the adhesion of dust to the flame light detection surface to the extent that it does not affect the detection sensitivity, and the correction method using the reference light also has problems such as complicated structure and cost up. .

〔発明の目的〕[Object of the Invention]

本発明の目的とするところは、上記した燃焼火炎光検出
器の不具合いを解消し、簡単な構成で、広い運転範囲に
わたり高精度、信頼性に富んだ燃焼火炎光検出装置を提
供することにある。
It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems of the combustion flame photodetector, and to provide a combustion flame photodetector with a simple configuration, high accuracy, and high reliability over a wide operating range. is there.

〔発明の概要〕[Outline of Invention]

本発明の特徴とするところは、火炎光検出面へのごみの
付着が生ずるエンジン運転状態の領域をあらかじめ求め
ておき、エンジンの運転状態を表す情報信号により上記
領域の場合には、火炎光検出器からの検出信号を遮断
し、開ループ制御に切換えるようにしたことにある。
The feature of the present invention is that the area of the engine operating state in which dust adheres to the flame detecting surface is obtained in advance, and in the case of the above area by the information signal indicating the operating state of the engine, the flame detecting is performed. The purpose is to cut off the detection signal from the device and switch to open loop control.

本発明の望ましい一実施例によれば、付着が生じない運
転領域においては、火炎光信号より真の点火時期を検出
し、閉ループ制御により点火時期の最適化が行なわれ
る。
According to a preferred embodiment of the present invention, in the operating region where no adhesion occurs, the true ignition timing is detected from the flame light signal, and the ignition timing is optimized by the closed loop control.

また、上記付着が生ずる運転領域からそれ以外の運転域
に短時間に入つた場合、火炎光検出面でのごみの焼却に
要する時間を考慮して任意の時間だけ遅らせて火炎光検
出器の検出信号が閉ループ制御に用いられる。
Also, when entering the other operating area from the operating area where the above adhesion occurs in a short time, the flame light detector is delayed by an arbitrary time in consideration of the time required to incinerate the dust on the flame light detecting surface. The signal is used for closed loop control.

〔発明の実施例〕Example of Invention

以下本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。第
1図は本発明になる火炎光検出装置の全体構成の一実施
例を示す。ここでは通常の四サイクルエンジンの場合を
例示している。エンジン10は、ピストン11、吸気弁12、
排気弁13、点火プラグ14によつて燃焼室15を形成してい
る。この燃焼室の燃焼火炎光検出のため、火炎光検出器
16が設置されている。この火充光検出器の後端は光フア
イバケーブル17を介して光電変換器18に導びかれ、電気
信号に変換されて切換え回路19を介して信号処理回路20
によつて所定の信号処理が行われコントローラ21に導び
かれる。コントローラ21にはエンジン運転状態のパラメ
ータ検出器22の検出信号が入力され、運転状態に応じ
て、点火時期、空燃比等が最適制御値を演算あるいはマ
ツプ処理等により求め、これにより制御信号をそれぞれ
出力する。第1図では点火時期制御の場合のみを示し
た。コントローラ21で決定、出力した点火時期制御信号
を点火装置23に送り、高圧化した点火信号は点火プラグ
に送られ、所定時間に火花放電し、燃焼を行よせしめ
る。ここで、前記した火炎光検出器16の燃焼室側検出面
にごみの付着が生ずる運転領域に入つた場合、前記パラ
メータ検出器22の信号よりコントローラ21ではこれを感
知し、切換え回路10及び信号処理回路20に指令信号を出
す。これによつて火炎光信号のコントローラ21へ入力は
しや断される。したがつてこの場合、コントローラ21
は、この火炎光信号による閉ループ制御モードを一時解
除し、開ループモードの制御を実行する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows an embodiment of the overall configuration of the flame light detection device according to the present invention. Here, the case of a normal four-cycle engine is illustrated. The engine 10 includes a piston 11, an intake valve 12,
A combustion chamber 15 is formed by the exhaust valve 13 and the spark plug 14. A flame light detector is used to detect combustion flame light in this combustion chamber.
16 are installed. The rear end of the fire charge detector is guided to a photoelectric converter 18 via an optical fiber cable 17, converted into an electric signal, and a signal processing circuit 20 via a switching circuit 19.
Then, predetermined signal processing is performed and the signal is guided to the controller 21 . The detection signal of the parameter detector 22 of the engine operating state is input to the controller 21 , and the ignition timing, the air-fuel ratio, etc. are calculated by calculating the optimum control value or the map processing according to the operating state. Output. FIG. 1 shows only the case of ignition timing control. The ignition timing control signal determined and output by the controller 21 is sent to the ignition device 23, and the high-voltage ignition signal is sent to the spark plug, and spark discharge occurs at a predetermined time to cause combustion. Here, when entering the operating region where dust adheres to the combustion chamber side detection surface of the flame light detector 16 described above, the controller 21 senses this from the signal of the parameter detector 22, and the switching circuit 10 and the signal are detected. A command signal is issued to the processing circuit 20. As a result, the flame light signal is input to the controller 21 and cut off. Therefore, in this case, the controller 21 temporarily cancels the closed loop control mode by the flame light signal and executes the control in the open loop mode.

ここで前記火炎光検出器へのごみの付着が生じるエンジ
ン運転領域を実験的に求めた結果を第2図に示した。エ
ンジン回転数Nと負荷によつてその領域が決まつてお
り、図示A領域が最もごみの付着が生じ易く、B領域は
付着は生ずるがその量は比較的少ない。またC領域では
ごみ付着に伴う火炎光の透過率低下はほとんど無視でき
るものである。したがつて、火炎光検出器からの検出信
号は上記A,B領域外すなわちC領域の場合に有効信号と
して用いるようにすれば良い。
FIG. 2 shows the experimentally obtained results of the engine operating region where dust adheres to the flame photodetector. The area is determined by the engine speed N and the load, and the area A shown in the figure is most likely to have dust adhered thereto, while the area B has adhered thereto, but the amount thereof is relatively small. Further, in the C region, the decrease in flame light transmittance due to dust adhesion is almost negligible. Therefore, the detection signal from the flame photodetector may be used as an effective signal outside the areas A and B, that is, in the area C.

また、エンジン冷間運転時すなわち、始動、暖機のごと
き運転域では、第3図に示すように、エンジン冷却水温
の低下とともに、エンジンに供給する混合気の空燃
比を濃くして安定な燃焼を行わせる必要がある。また、
この様な運転状態では、Tに対して吸入空気量も同様
に任意の増量特性を保持させる必要がある。したがつ
て、この様な運転域の場合、前記第2図の付着マツプの
みではごみ付着ゾーンを表わしきれない。すなわち、第
2図に示した付着マツプは暖機完了後のものであり、そ
れ以外の領域すなわち、第3図に示した水温の境界値T
WX以下になつた場合、所定の補正係数Kによつて付着
ゾーンの運転域すなわち火炎光信号による閉ループ制御
のカツト領域を変化させる。
Further, engine cold operation i.e., start-up, in such warm-up operation range, as shown in FIG. 3, with the decrease of the engine coolant temperature T W, and dark air-fuel ratio of the mixture supplied to the engine stability It is necessary to make a proper combustion. Also,
In such an operating state, it is necessary to maintain the intake air amount with respect to T W as well as an arbitrary increase characteristic. Therefore, in such an operating region, the dust deposit zone cannot be represented only by the deposit map shown in FIG. That is, the adhesion map shown in FIG. 2 is after completion of warming up, and the other region, that is, the boundary value T of the water temperature shown in FIG.
If less has decreased to WX, changing the Katsuhito region of the closed-loop control by the operation region i.e. the flame light signals by connexion deposition zone within a predetermined correction coefficient K W.

第4図は前記付着ゾーンに入つた場合の火炎光信号カツ
ト方法の一例を示したものである。第1図に示した光電
変換器18は第4図におけるフオトトランジスタ24、その
エミツタに接続した固定抵抗R126と調整抵抗R227より構
成され、光量に応じて電源電圧V側からエミツタ側に
流れる電流量が変化する。それに伴つて、エミツタ側の
電圧レベルが変化するので、これを火炎光信号として出
力する。この出力信号Vはアナログスイツチ25を入力
させる。このアナログスイツチ25にはコントローラ21
ら制御信号Vが入力されるようになつており、V
ハイレベルの場合(第2図Cゾーン)、アナログスイツ
チ25からはVの入力信号がそのまま出力される。一
方、Vがローレベルの場合(第2図A,Bゾーン)、ア
ナログスイツチ25からは0ボルトの信号が出力される。
アナログスイツチ25から出力された信号は信号処理回路
20に導びかれる。Vがローレベルの場合、このV
号により信号処理回路20の動作を停止しても良い。ま
た、V信号を用いずに、アナログスイツチ25からの入
力信号が任意の所要時間0レベルを保持していたらそれ
により信号処理回路20の動作を停止しても良い。V
ハイレベルの場合、信号処理回路20はコントローラ21
らの信号も入力して所定の信号処理を行い、その結果を
コントローラ21に出力する。
FIG. 4 shows an example of the method for cutting the flame light signal when it enters the adhesion zone. The photoelectric converter 18 shown in FIG. 1 is composed of the phototransistor 24 in FIG. 4, a fixed resistor R 1 26 connected to the emitter and an adjusting resistor R 2 27, and the emitter is connected from the power supply voltage V B side according to the light quantity. The amount of current flowing to the side changes. Along with this, the voltage level on the emitter side changes, and this is output as a flame light signal. This output signal V f inputs the analog switch 25. The control signal V C is input to the analog switch 25 from the controller 21. When V C is at a high level (C zone in FIG. 2), the input signal of V f remains unchanged from the analog switch 25. Is output. On the other hand, when V C is at a low level (zones A and B in FIG. 2), the analog switch 25 outputs a signal of 0 volt.
The signal output from the analog switch 25 is a signal processing circuit.
Guided to 20. When V C is low level, the operation of the signal processing circuit 20 may be stopped by this V C signal. Further, without using the V C signal, the operation of the signal processing circuit 20 may be stopped if the input signal from the analog switch 25 holds 0 level for an arbitrary required time. When V C is at a high level, the signal processing circuit 20 also inputs a signal from the controller 21 and performs a predetermined signal processing, and outputs the result to the controller 21 .

ここで、閉ループ制御による信号処理は、検出対象によ
つて異なつてくることは当然であるが、本発明の一実施
例では真の点火時期検出の場合について説明する。第5
図はピストンの上死点時期に対する火花放電時期(通称
これを点火時期と云つている。)と燃焼開始時期(これ
が真の点火時期である。)の関係を波形化したものであ
る。第5図(a)は上死点信号であり図示TDC位置が上
死点である。(b)は点火信号波形であり、時刻t1時に
火花放電が開始している。すなわち上死点TDCよりエン
ジンクランク角度でθだけ早い時期に点火プラグで火
花放電が行われる。しかし、燃焼室内の混合気はこの火
花放電によつてすくに燃焼が開始するわけでなく、火花
によつて生じた火花核が成長するのに多少時間を要し、
その後熱炎として燃焼室に伝播、すなわち燃焼を開始す
るため、火花放電開始時期からθだけ遅れて燃焼が開
始する(第5図(c)は火炎光検出器の検出信号)。こ
のθは火炎伝播遅れと称しており、これに影響を及ぼ
すパラメータとしては、(イ)燃焼室圧力、(ロ)点火
プラグ電極部、(ハ)混合気状態、(ニ)燃料の性状等
がある。ここで(イ),(ロ),(ニ)が一定でエンジ
ンを運転した場合でも、(ハ)の影響によりθは毎サ
イクルごとに変動している。極端な場合、クランク角度
で10度以上変動している。したがつて、TDCに対しθ
だけずれた時期t2が真の点火時期であるが、このθ
毎サイクル変動しているので、この信号から点火時期を
制御する場合には、数サイクル分の平均値を真の点
火時期信号として用いることが有効となる。また、燃焼
が開始すると火炎光信号(c)は急激に上昇し、燃焼が
活発でなくなるとともに低下する。この火炎光信号のピ
ーク時期θFPは前記したθを良く対応しており、θ
が上死点前でより大きい場合、すなわち早く燃焼開始し
た場合にはθFPは上死点に近い早い時期にピークに達
し、θが上死点前で小さい場合すなわち、遅く燃焼開
始した場合にはθFPは上死点から離れた遅い時期にピー
クに達する。したがつて、このθFPの検出によつて真の
点火時期θを外挿によつて求めることもできる。火炎
光検出器にごみが付着した場合、第5図(c)の火炎光
検出信号は(c)−1から(c)−2へと出力レベルが
低下する。しかし上記したθFPは変化しないので、θFP
よりθを求める方法はごみ付着の影響を受けにくいと
いう利点を有している。
Here, it is natural that the signal processing by the closed loop control varies depending on the detection target, but in the embodiment of the present invention, the case of true ignition timing detection will be described. Fifth
The figure shows a waveform of the relationship between the spark discharge timing (commonly referred to as ignition timing) and the combustion start timing (this is the true ignition timing) with respect to the top dead center timing of the piston. FIG. 5 (a) shows the top dead center signal, and the TDC position shown is the top dead center. (B) is an ignition signal waveform, and spark discharge has started at time t 1 . That is, spark discharge is performed by the spark plug at a timing earlier than the top dead center TDC by the engine crank angle θ S. However, combustion of the air-fuel mixture in the combustion chamber does not start immediately due to this spark discharge, and it takes some time for the spark nucleus generated by the spark to grow,
After that, since it propagates to the combustion chamber as a hot flame, that is, the combustion starts, the combustion starts with a delay of θ D from the spark discharge start timing (Fig. 5 (c) shows a detection signal of the flame photodetector). This θ D is called flame propagation delay, and the parameters that affect it are (a) combustion chamber pressure, (b) spark plug electrode part, (c) mixture state, (d) fuel properties, etc. There is. Here, even if the engine is operated with the constants (a), (b), and (d), θ D fluctuates every cycle due to the influence of (c). In extreme cases, the crank angle fluctuates more than 10 degrees. Θ C for the go-between, but, TDC
Although the timing t 2 which is deviated by only this is the true ignition timing, since this θ C fluctuates every cycle, when controlling the ignition timing from this signal, the average value C for several cycles is set to the true ignition timing. It is effective to use it as a timing signal. Further, when the combustion starts, the flame light signal (c) rises sharply, and the combustion becomes inactive and falls. The peak period theta FP flame light signal corresponds well theta C described above, theta C
Is larger than before top dead center, that is, when combustion starts early, θ FP reaches a peak near the top dead center, and when θ C is small before top dead center, that is, when combustion starts late. The θ FP peaks at a late time away from top dead center. Therefore, the true ignition timing θ C can also be obtained by extrapolation by the detection of θ FP . When dust adheres to the flame light detector, the output level of the flame light detection signal of FIG. 5 (c) decreases from (c) -1 to (c) -2. However, the above θ FP does not change, so θ FP
The method of obtaining θ C more has the advantage that it is less susceptible to dust adhesion.

以下、前記したθを火炎光検出器により検出して点火
時期制御を行なう場合とθFPを同様に検出して点火時期
制御を行なう場合について説明する。
Hereinafter, a case of performing the ignition timing control by detecting the above-mentioned θ C by the flame light detector and a case of similarly detecting the θ θ FP and performing the ignition timing control will be described.

第6図はθを検出して点火時期制御を行なう場合の信
号処理方法を示したものである。上死点信号(a)に対
し、火炎光信号(c)は四サイクルエンジンの場合、2
回に1回である。この火炎光信号(c)の0レベルより
わずかに大きいスライスレベルで判定線(d)を設定
し、火炎光信号(c)が判定線Dより大きいとハイレベ
ルとなる信号(e)を作る。一方、上死点信号(a)を
波形整形し(f)の信号を作る。したがつて、(e)が
ハイレベルになるとシイレベルとなり、(e)がハイレ
ベルで(f)がハイレベルになるとローレベルとなる
(g)のごときパルスを作ると、このパルスのハイレベ
ル期間が第5図で示した真の点火時期θにほぼ該当す
る。ことになる。このθは時間単位で求められるが、
最終的にはエンジンクランク角度で求める必要がある。
そこで、(e)がハイレベルの状態で(f)のパルスが
入るとハイレベルにセツトされ、次の(f)のパルスに
よつてリセツトされるパルス信号(h)を作る。これば
エンジン一回転に要する時間Tであり、クランク角度36
0゜であるのでこの(e)と(g)のパルスのハイレベ
ル時期の時間比よりθのクランク角度での値を求める
ことができる。(g)のパルスハイレベル期間は(i)
のごとくカウンタによりカウントし、カウントが終ると
その値(h)のパルスがローレベルとなる期間までホー
ルドし、そのホールド期間に、例えば(e)がハイレベ
ルで(f)がハイからローレベルに変化する点で上記ホ
ールドしておいたカウント値をコントローラ内の記憶装
置にいつたん記憶させる。
FIG. 6 shows a signal processing method when the ignition timing control is performed by detecting θ C. The flame light signal (c) is 2 in the case of a four-cycle engine, compared to the top dead center signal (a).
Once in a time. The judgment line (d) is set at a slice level slightly higher than the 0 level of the flame light signal (c), and when the flame light signal (c) is larger than the judgment line D, a signal (e) that becomes high level is generated. On the other hand, the waveform of the top dead center signal (a) is shaped to generate the signal (f). Therefore, when a pulse such as (g) that becomes a low level when (e) becomes a high level and (e) becomes a high level and (f) becomes a high level is generated, a high level period of this pulse is generated. Substantially corresponds to the true ignition timing θ C shown in FIG. It will be. This θ C is calculated in time units,
Ultimately, it is necessary to obtain the engine crank angle.
Therefore, when the pulse of (f) is input while (e) is at a high level, a pulse signal (h) is set which is reset to a high level and reset by the next pulse of (f). This is the time T required for one revolution of the engine, and the crank angle is 36
Since it is 0 °, the value at the crank angle of θ C can be obtained from the time ratio of the high level timings of the pulses of (e) and (g). The pulse high level period of (g) is (i)
When the count ends, the pulse is held until the pulse of the value (h) becomes low level, and during the hold period, for example, (e) is high level and (f) is from high level to low level. At the point of change, the held count value is immediately stored in the storage device in the controller.

また(h)のハイレベル期間は(j)のごとくカウンタ
によりカウントし、カウントが終るとその値を(g)の
パルスがハイレベルになる時期までホールドしておく。
そのホールド値は(e)がローレベルで(f)がハイか
らローレベルに変化する点でコントローラ内の記憶装置
にいつたん記憶させる。
Further, the high level period of (h) is counted by the counter as in (j), and when the counting is finished, the value is held until the pulse of (g) becomes high level.
The hold value is stored in the storage device in the controller at a point where (e) changes to low level and (f) changes from high to low level.

もちろん両者ともA/Dコンバータを介してコントローラ
に取り込むことは云うまでもない。コントローラではこ
の両者を数回分取込んだところで、それぞれの平均値を
求め、後者が360゜に要する時間ということより、前者
すなわち、真の点火時期θのクランク角度時期を演算
により求める。この求めたクランク角度時期があらかじ
め設定したクランク角度時期より制御公差以上にずれて
いる場合、その偏差を0とすべく点火時期の修正値を点
火装置23に印加し、点火プラグ14での点火時期を適性に
制御する。この動作は上記所定の制御公差内に両者の値
が入るまで繰返し行われる。しかし、この動作は運転状
態が変化した直後、前記したごみの付着ゾーンに入つた
場合は行わない。
Needless to say, both of them are taken into the controller via the A / D converter. The controller obtains the average value of each of these values when it has been taken in several times, and the former, that is, the crank angle timing of the true ignition timing θ C is calculated by the calculation because the latter takes 360 °. When the obtained crank angle timing deviates from the preset crank angle timing by the control tolerance or more, a correction value of the ignition timing is applied to the ignition device 23 so that the deviation becomes 0, and the ignition timing at the ignition plug 14 is set. To control properly. This operation is repeated until both values are within the predetermined control tolerance. However, this operation is not performed immediately after the operating state changes and when the above-mentioned dust adhering zone is entered.

次に上記した火炎光信号のピーク時期θFPを検出して点
火時期制御を行う場合を第7図を用いて説明する。同一
波形については第6図と同じ記号で示した。上死点信号
(a)と火炎光信号(c)はそれぞれ次のように処理さ
れる。信号(c)は微分され、(c)′のごとくなる。
(c)のピーク時期は(c)′の曲線が正から負に変化
する境界点であり、この点で(k)のごとくハイレベル
となるパルスを発生させる。一方上死点は(f)のごと
は波形に変換する。次に(k)のパルスがハイレベルに
なつたらハイレベルにセツトされ、次の(f)のパルス
がハイレベルになつたらリセツトされローレベルになる
パルス信号(l)を作る。そして、(f)がハイレベル
になるとハイレベルにセツトされ、(l)がハイレベル
になるとリセツトされてローレベルとなるパルス信号
(m)を作る。これが、火炎光信号のピーク時期θFP
時間幅である。次、(m)がハイレベルになるとハイレ
ベルにセツトされ、次の(f)がハイレベルになるとリ
セツトされてローレベルとなるパルス信号(h)を作
る。これがクランク角360゜、一回転分に要する時間幅
である。この(m)と(h)のパルスのハイレベル期間
をそれぞれ(n),(o)のごとくカウント、ホールド
し、第6図の場合と同様にその値をコントローラに数回
ずつ記憶させ、その後平均化、演算処理して真の点火時
期を求め、これをもとにして制御する点火時期修正制御
を行う。
Next, the case of performing the ignition timing control by detecting the peak timing θ FP of the flame light signal will be described with reference to FIG. 7. The same waveforms are indicated by the same symbols as in FIG. The top dead center signal (a) and the flame light signal (c) are processed as follows. The signal (c) is differentiated and becomes like (c) '.
The peak time of (c) is a boundary point at which the curve of (c) 'changes from positive to negative, and at this point, a high level pulse is generated as in (k). On the other hand, the top dead center is converted into a waveform every (f). Next, when the pulse of (k) becomes high level, it is set to high level, and when the pulse of the next (f) becomes high level, it is reset and becomes a low level pulse signal (l). Then, when (f) becomes high level, it is set to high level, and when (l) becomes high level, it is reset and low level pulse signal (m) is produced. This is the time width of the peak timing θ FP of the flame light signal. Next, when (m) becomes a high level, it is set to a high level, and when the next (f) becomes a high level, it is reset and becomes a low level pulse signal (h). This is the time width required for one rotation for a crank angle of 360 °. The high level periods of the pulses of (m) and (h) are counted and held as in (n) and (o), respectively, and the values are stored in the controller several times as in the case of FIG. A true ignition timing is obtained by averaging and arithmetic processing, and ignition timing correction control is performed based on this.

ここで一般的に云う点火時期は第5図で述べたように火
花放電開始時期θであり、真の点火時期θはθ
θ−θが表わされる。ここでθとθの関係は第
8図に示したように、エンジン回転言Nを一定にしてお
いても吸気管圧力P(負荷に相当)の大きさによつて
変化する。すなわち、θはNとPによつてその値が
変化してくる。したがつて、真の点火時期θを火炎光
検出器の検出信号より求め、これから点火プラグで火花
放電開始時期θ、いわゆる点火時期を決定するには、
θ=θ+θすなわち、θをその都度与える必要
がある。この場合、 θ=f(N,P) の関数式より求めても良いし、NとPのマツプにθ
の値をそれぞれ記憶しておき、その該当する運転状態の
θを読み出すことによつで行つても良い。
The ignition timing generally referred to here is the spark discharge start timing θ S as described in FIG. 5, and the true ignition timing θ C is θ C =
θ S −θ D is represented. Here, as shown in FIG. 8, the relationship between θ S and θ D changes depending on the magnitude of the intake pipe pressure P B (corresponding to the load) even when the engine speed N is kept constant. That is, the value of θ D changes depending on N and P B. Therefore, in order to determine the true ignition timing θ C from the detection signal of the flame photodetector and to determine the spark discharge start timing θ S , the so-called ignition timing from this with the spark plug,
θ C = θ S + θ D, that is, θ D needs to be given each time. In this case, it may be obtained from a functional expression of θ D = f (N, P B ), or the map of N and P B can be obtained by θ D
It is also possible to memorize each of the values and to read out θ D of the corresponding operating state.

前記したごみ付着ゾーン以外では第9図,第10図に示し
たごとき方法で点火時期制御を行えば良い。すなわち、
第9図に示したごとくNと負荷によつて定まる最適な真
の点火時期θの設定値をマツプ化しておき、そのとき
のθも第10図のごとくマツプ化しておく。該当する運
転域のθ,θが決まるとθ=θ+θより点火
プラグでの火花放電時期(点火時期)θが定まり、こ
の値を用いて点火プラグで火花放電を行わせる。これに
よつて燃焼した時期すなわち真の点火時期(ここでは検
出した信号であるのでθ′とする)を求め、θとθ
′に唆差がある場合、これを零とすべくθを変化さ
せて行う。両者が合致あるいは任意の公差内に入つた場
合、そのときのθ値を第10図のマツプに更新して記憶
させる。すなわち、学習制御機能を付加すると、さらに
その制御性は向上する。また、ごみ付着ゾーンの場合に
は、第9図,第10図のマツプからθを決定し、開ルー
プ制御を行つても良いし、別個にNと負荷より定まるθ
のマツプによつてθを決定しても良い。ここで、上
記付着ゾーン以外の学習制御機能を付加したものの場合
は、その学習した前回の記憶値を更新した記憶値の偏差
分を考慮して、前記付着ゾーンの開ループ制御時のθ
あるいは別に設けたマツプのθ値を書き換えるように
すると、開ループ時においても点火時期制御の最適化が
行われるようになり、エンジンとしては極めて効率を向
上することができる。
Ignition timing control may be performed by the method shown in FIGS. 9 and 10 except in the above-mentioned dust adhesion zone. That is,
As shown in FIG. 9, the optimum set value of the true ignition timing θ C determined by N and the load is mapped, and θ D at that time is also mapped as shown in FIG. When θ C and θ D of the corresponding operating range are determined, the spark discharge timing (ignition timing) θ S at the spark plug is determined from θ C = θ S + θ D , and this value is used to cause spark discharge at the spark plug. . With this, the timing of combustion, that is, the true ignition timing (here, it is a detected signal, and is therefore θ C ′) is obtained, and θ C and θ
If there is a difference in C ′, θ S is changed so as to make it zero. If both match or fall within an arbitrary tolerance, the θ D value at that time is updated and stored in the map of FIG. 10. That is, when the learning control function is added, the controllability is further improved. In the case of the dust adhesion zone, θ S may be determined from the maps shown in FIGS. 9 and 10 and open loop control may be performed, or θ determined by N and the load separately.
It may be determined Yotsute θ S to Matsupu of S. Here, in the case where a learning control function other than the adhesion zone is added, θ D at the time of open loop control of the adhesion zone is taken into consideration in consideration of the deviation of the learned value updated from the previously learned learned value.
Alternatively, if the θ S value of the separately provided map is rewritten, the ignition timing control can be optimized even in the open loop, and the efficiency of the engine can be extremely improved.

次にごみが付着する第2図に示したA,Bゾーンの運転域
からごみが付着しないCゾーンの運転域に入つた場合、
火炎光検出器端に付着したごみが焼き切れるのに多少時
間を要するので、前記した点火時期の閉ループ制御はそ
の焼き切り時間分だけ遅延して開始する必要がある。コ
ントローラ21でそのような状態になつたことをパラメー
タ検出器22の検出信号より感知した場合、コントローラ
ではその感知した時点より、上死点信号で数サイクル分
あるいは任意の時間経過まで第4図で示したVの制御
信号をハイレベルにせず、火炎光信号を信号処理回路20
側に導びかず、この所定サイクル、あるいは時間経過後
にハイレベルとして火炎光信号による点火時期閉ループ
制御を行う。
Next, when entering the operating range of zone C where no dust adheres from the operating range of zones A and B shown in Fig. 2 where dust adheres,
It takes some time for the dust adhering to the end of the flame photodetector to burn out, so the closed loop control of the ignition timing must be started with a delay of that burnout time. When the controller 21 senses that such a state has been reached by the detection signal of the parameter detector 22, the controller will pass several cycles or an arbitrary time with the top dead center signal from the time of sensing. without control signal V C shown in FIG. 4 to the high level, the signal processing circuit 20 to the flame light signal
The ignition timing closed loop control based on the flame light signal is performed as a high level after the lapse of this predetermined cycle or time without being guided to the side.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上の本発明により、火炎光検出器に付着するごみによ
る影響を回避し、しかも、ごみ付着が生じない運転域で
は極めて高精度に最適な点火時期に制御できるととも
に、ごみの付着する運転域でも、前者の運転域の点火時
期学習制御値を参考にして点火時期補正が行えるので、
あらゆる運転域で高精度な点火時期制御を行える。
According to the present invention described above, it is possible to avoid the influence of dust adhering to the flame photodetector, and in addition, in an operating range in which no dust adheres, it is possible to control the ignition timing to an extremely high precision with optimum precision, and even in an operating range where dust adheres. Since the ignition timing can be corrected by referring to the ignition timing learning control value in the former operating range,
Highly accurate ignition timing control is possible in all operating ranges.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の一実施例を示す全体構成図、第2図は
火炎光検出器の先端部に付着するゴミの付着ゾーンを示
したものである。第3図はエンジン冷却水温に対するA/
Fの変化特性、第4図は火炎光信号の切り換え部の回路
構成ブロツク、第5図は火炎光、上死点、火花放電波形
の関係を示したものである。第6図は火炎光信号の立ち
上り点より真の点火時期θを求めるタイムチヤート、
第7図は火炎光信号のピーク時期θFPを求めるタイムチ
ヤートである。第8図は火花放電時期θと燃焼伝播遅
れθの関係図、第9図,第10図はθとθのマツプ
を示したものである。 14……点火プラグ、16……火炎光検出器、18……光電変
換器、19……切換回路、20……信号処理回路、21……コ
ントローラ。
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing an attachment zone of dust attached to the tip of a flame photodetector. Figure 3 shows A / with respect to the engine cooling water temperature.
FIG. 4 shows the change characteristics of F, FIG. 4 shows the circuit configuration block of the flame light signal switching unit, and FIG. 5 shows the relationship between flame light, top dead center, and spark discharge waveform. FIG. 6 is a time chart for obtaining the true ignition timing θ C from the rising point of the flame light signal,
FIG. 7 is a time chart for obtaining the peak timing θ FP of the flame light signal. FIG. 8 shows the relationship between the spark discharge timing θ S and the combustion propagation delay θ D , and FIGS. 9 and 10 show the maps of θ C and θ D. 14 ... Spark plug, 16 ... Flame light detector, 18 ... Photoelectric converter, 19 ... Switching circuit, 20 ... Signal processing circuit, 21 ... Controller.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】エンジンの燃焼室に一端が開口して配置さ
れる火炎光検出器と、この火炎光検出器の光信号を誘導
する光導ファイバ、この光導ファイバで導びかれた光信
号を光電変換する光電変換手段、この光電変換手段から
出力される電気信号を信号処理する手段、この信号処理
手段の出力信号が入力され所望の制御を行う制御手段、
エンジンの運転状態を検出し、前記制御手段に伝送する
複数のパラメータ検出器、制御手段の制御信号により動
作する制御器を備えたものにおいて、 前記複数のパラメータによって、前記火炎光検出器の火
炎光検出面へのごみの付着が生じやすい第1のエンジン
運転領域(A,B)とごみ付着に伴う火炎光の透過率が殆
んど低下しない第2のエンジン運転領域(C)とが決め
られ、 前記制御手段は、 第2のエンジン運転領域(C)では、前記火炎光検出器
の検出信号による閉ループ制御を行ない、 第1のエンジン運転領域(A,B)では、前記火炎光検出
器の検出信号による閉ループ制御を遮断し、開ループ制
御を行い、 前記第1のエンジン運転領域(A,B)から前記第2のエ
ンジン運転領域(C)に入ったときには、前記火炎光検
出器の検出信号による閉ループ制御を前記火炎光検出面
に付着したごみの焼却を考慮した所定の時間遅延して、
開始する ことを特徴とする火炎光検出装置。
1. A flame photodetector whose one end is opened in a combustion chamber of an engine, an optical fiber for guiding an optical signal of the flame photodetector, and an optical signal guided by the optical fiber. Photoelectric conversion means for converting, means for signal processing the electric signal output from the photoelectric conversion means, control means for receiving the output signal of the signal processing means and performing desired control,
A plurality of parameter detectors for detecting the operating state of the engine and transmitting to the control means, a controller operated by a control signal of the control means, in which the flame light of the flame light detector is controlled by the plurality of parameters. The first engine operating range (A, B) where dust is likely to adhere to the detection surface and the second engine operating range (C) where the transmittance of flame light due to dust deposition is hardly reduced are determined. In the second engine operating range (C), the control means performs closed-loop control based on the detection signal of the flame detector, and in the first engine operating range (A, B), the control of the flame detector is performed. When the closed loop control by the detection signal is interrupted, the open loop control is performed, and when the second engine operating range (C) is entered from the first engine operating range (A, B), the detection of the flame light detector is performed. signal The closed-loop control with by a predetermined time delay in consideration of the waste incineration attached to the flame light detection surface,
Flame light detection device characterized by starting.
【請求項2】特許請求の範囲第1項において、前記制御
手段は、前記火炎光検出器により検出された燃焼開始時
期を表す信号に応答して閉ループによる点火時期制御を
行うことを特徴とする火炎光検出装置。
2. The control means according to claim 1, wherein the control means performs ignition timing control by a closed loop in response to a signal indicating a combustion start timing detected by the flame photodetector. Flame light detector.
【請求項3】特許請求の範囲第1項において、前記制御
手段は、前記燃焼検出器により検出された燃焼のピーク
時期を表す信号に応答して閉ループによる点火時期制御
を行うことを特徴とする火炎光検出装置。
3. The control means according to claim 1, wherein the control means controls the ignition timing by a closed loop in response to a signal representing the peak timing of combustion detected by the combustion detector. Flame light detector.
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