(57)【特許請求の範囲】
【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用の導電経路上のノイズを検出する方法において、前記燃焼センサーは前記エンジンの燃焼室内に燃焼条件が起こることに対応して前記燃焼信号を発生し、
信号を検出するために導電経路の信号をモニターし、
燃焼信号が発生すると期待される、点火信号を生じる時刻の近傍の時刻から所定時間後の時刻の間に信号を検出したときは、その信号を燃焼信号として判定し、
燃焼信号が発生すると期待されない、前記所定時間後の時刻から前記点火信号を生じる時刻の近傍の時刻までの間に信号を検出したときは、その信号をノイズ信号として判定する、
ステップを備えることを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載した方法であって、前記信号がノイズ信号として判定されれば、診断信号を発生するステップを備える方法。
【請求項３】
請求項１に記載した方法であって、前記内燃エンジンはメモリーデバイスを備え、
検出したノイズ信号を表す情報を前記メモリーデバイスに記憶するステップを備える方法。
【請求項４】
請求項３に記載した方法であって、前記メモリーデバイスから前記ノイズ信号を表す情報を検索するステップを備える方法。
【請求項５】
請求項１に記載した方法であって、前記導電経路に接続した入力を有する制御器を備え、前記制御器は前記入力を通って前記導電経路の信号をモニターするステップを実行する方法。
【請求項６】
内燃エンジンの燃焼センサーにより発生する燃焼信号用の導電経路上のノイズの存在を検出する装置において、前記燃焼センサーは前記エンジンの燃焼室内に燃焼条件が起こることに対応して前記燃焼信号を発生し、
前記導電経路に接続し、導電経路の信号をモニターする制御器を備え、
この制御器は、燃焼信号が発生すると期待される、点火信号を生じる時刻の近傍の時刻から所定時間後の時刻の間に導電経路の信号をモニターし、信号を検出したときは、その信号を燃焼信号として判定し、
前記検出器は、燃焼信号が発生すると期待されない、前記所定時間後の時刻から前記点火信号を生じる時刻の近傍の時刻までの間に導電経路の信号をモニターし、信号を検出したときは、その信号をノイズ信号として判定する装置。
【請求項７】
請求項６に記載した装置であって、前記制御器はノイズ信号が判定されたとき診断信号を発生する装置。
【請求項８】
請求項７に記載した装置であって、前記診断信号を受信し、前記診断信号を受信したとき出力信号を発生する表示デバイスを備える装置。
【請求項９】
請求項６に記載した装置であって、メモリーデバイスを備え、前記制御器は、検出したノイズ信号を表す情報を前記メモリーデバイスに記憶させる装置。
【請求項１０】
請求項６に記載した装置であって、前記制御器は、２つの連続して起こる所定の燃焼信号期間の間の少なくとも１回の選択した時間に、前記導電経路をモニターする装置。
【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ノイズを検出する診断装置と方法に関し、より詳しくは電子制御器等のエンジンの他の部品に通信される燃焼センサー信号にノイズが影響するか求める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時期を合わせた点火信号を発生し、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、時期を合わせた点火信号は、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。火花点火エンジンと他の形のエンジンの両方の場合、与えられた燃焼室について、時期を合わせた点火信号で始まり、その後所定の期間だけ延び、所望のよい燃焼条件が起こると期待される期間がある。次に、期待される良い燃焼のための次に続く燃焼期間の開始前に、多数シリンダーエンジンの他のシリンダーの燃焼等のイベントが起こり、燃焼室から燃焼生成物が排気され、続く1回分の吸入量（チャージ）が燃焼室へ入る時間間隔がある。
【０００３】
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、1991年8月6日に発行されたイアレソンらの米国特許第5,036,669号、1991年8月20日に発行されたマドックらの米国特許第5,041,980号、1995年2月28日に発行されたマコービーらの米国特許第5,392,641号、1995年3月29日に開示されたウッドらの英国特許出願第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にDC電圧信号である燃焼信号は、ワイヤーハーネス等の導電経路経由で電子制御器へ通信される。ある装置では、燃焼センサーと燃焼室から電子制御器へ延びる導電経路を作る導電体とは、高振動でそのシリンダー又は他のシリンダーの点火火花により又は近傍のアンテナからの電磁干渉により発生するノイズ等のノイズの発生する領域に位置する。この振動と外部ノイズにより、燃焼センサーを電子コントローラーに結合する導電経路上にノイズ信号を発生する場合があり、このノイズ信号は一般に繰り返し発生するパルス信号である。一般に燃焼信号もまたパルス信号であり、その結果、導電経路上のある種のノイズ信号は、電子制御器に有効な燃焼信号として出現する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
燃焼センサーと電子制御器を結合する導電経路にノイズ信号が現れるとき起こり得る問題は、制御器がノイズ信号を燃焼信号と誤認又は誤解し、又は信号を同時に読み、このような誤りの信号に基づいて制御器により制御されるエンジンの動作パラメーターを変える場合があることである。誤りの信号により、制御器が適正に作動しているエンジンシリンダーを遮断するときは、特に問題がある。
従って本発明は、上述の問題の1つ又はそれ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ノイズを検出する方法が開示される。本質的に、燃焼センサーは作動可能なとき、エンジンの燃焼室内に燃焼条件が起こることに対応して燃焼信号を発生する。本発明によれば、論理的に燃焼信号が出現すると期待されないとき、導電経路はノイズ信号をモニターされ、論理的にはどのようなノイズ信号でも発見される。
燃焼信号用の導電経路上のノイズ信号、例えば振動、電磁干渉等により起こるノイズ信号は、燃焼信号が出現すると期待される期間である燃焼信号期間と、燃焼信号期間の後で次の燃焼信号期間が始まる前の時間間隔との両方で存在する。典型的には電子制御器は、所定の燃焼信号期間の間のみ、導電経路に燃焼信号をモニターする。それゆれ、１つの燃焼信号期間の終わり付近で始まり、次に出現する燃焼信号期間の初め付近で終了する時間間隔の間はいつでも、導電経路をモニターし何等かのノイズ信号が存在するか求めるのに都合が良い時間である。
【０００６】
従って、本発明の他の態様では、制御器が、燃焼センサーにより発生した燃焼信号を伝導する導電経路に接続され、燃焼信号をモニターしていない時間は、導電経路のノイズ信号をモニターするように作動する。燃焼信号がモニターされる期間である１つの燃焼信号期間の終わり付近で始まり、次に出現する燃焼信号期間の初め付近で終了する時間間隔の間のある時に、この動作を行うのが最も好都合である。
再度、もし選択したノイズモニター時間の間に信号が存在すれば、その信号はノイズを表し、また燃焼センサー信号の中にも存在するかもしれないと、制御器は論理的に決めることができる。次に、制御器は、ノイズ条件を表す診断信号を選択的に発生することができる。診断信号は、サービス員により検索できるようにメモリーに記憶され、サービスツールに送られ、又は表示デバイスに表示し、オペレーターに状態を警告することができる。
【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、ワイヤー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上を制御器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、通常の電気コネクター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。
【０００９】
燃焼センサーをエンジン制御器と接続するワイヤーハーネス等の導電経路34は、エンジンの作動からの一定に近い振動に晒される。また、このような導電経路は、点火、電磁的干渉等の電気的なノイズ源の近くに配置される。この振動とノイズは、導電経路により拾い上げられ、電子制御器へ通信される即ち送信される場合がある。このノイズにより起こる問題には、電子制御器で作られた作動パラメーターが改変されることがあり、適正に作動しているシリンダーが遮断される場合がある。それゆえ、１つの理想的なエンジン作動条件として、導電経路上のノイズ信号の存在を識別し、そのエンジンへの影響をなくすか大幅に減少させることが非常に望ましい。
この問題をよりよく例示するため、図2を参照する。図2は、幾つかの信号トレース(線図)を含み、制御器30により生じる点火信号パルス36Aと36Bを有する点火信号トレース36と、燃焼センサー26により生じる燃焼信号パルス38Aと38Bを有する燃焼信号トレース38と、燃焼センサー26とエンジン制御器30の間に延びるワイヤーハーネス等の導電経路34上に存在する振動の結果起こる典型的な脈動するノイズ信号を表す高周波数ノイズ信号40とを含む。この場合、垂直方向はパルスの振幅を表し、水平方向は時間を表し、トレース36,38,40の尺度は必ずしも同じではない。トレース36と38を調べると、点火信号パルス36Aが発生し、いくらかの期間の後燃焼信号パルス38Aが続き、いくらかの時間間隔の後、次の点火信号パルス36Bが発生し、燃焼信号パルス38Bが続き、これが繰り返される。
重要なことに、信号トレース40を調べると、信号はより高い周波数で脈動することが分かる。信号トレース40は、燃焼信号用の導電経路上に見られる実際のノイズ信号条件を適切に表すことが分かった。従来の環境では、燃焼信号38Aが発生すると期待される燃焼信号期間の間燃焼信号用の導電経路34をモニターする。このような燃焼信号期間は、典型的には点火信号36Aの時刻即ちt1から例えば時
刻t3まで延びる。もちろん、燃焼信号期間は変えることができる。例えば、もし制御器が燃焼室20の事前燃焼の発生をチェックしているなら、燃焼信号期間は時刻t1の少し前に始まるようにすることもできる。さらに、特に点火信号36Aがノイズのもととなる可能性を無くしたいときは、燃焼信号期間は時刻t1とt2の間のある時に始まるようにすることもできる。また、エンジンの作動速度によって、時刻t3から時刻t4までの期間を変えることができる。燃焼信号期間の正確な持続時間にかかわらず、燃焼信号期間の間に導電経路34上にあるノイズ信号40が、燃焼信号と間違えられ、又は燃焼信号と干渉するかそれを改変し、そのため制御器30が、ノイズ信号の影響に基づき制御下にあるエンジン作動パラメーターを不適切に改変することがある。制御器が作動パラメーターをどのように変えるかに影響を及ぼす燃焼信号の特性の1つは、燃焼信号のタイミングである。即ち、点火信号に対して早いか遅い時刻に制御器30が燃焼信号を受信すれば、制御器は作動を改善するため、空気燃料混合物又は他の動作パラメーターを変える。従って、もし制御器が早期のノイズ信号を燃焼信号であると誤って解釈すれば、エンジンの作動は悪くなることがある。
【００１０】
上述のノイズ信号問題を克服するため、1つの燃焼信号期間の終わり近く即ち上述した時刻t3で始まり、次の燃焼信号期間の始まり近く即ち上述した時刻t4で終わる時間間隔の間に、制御器30は、１回又はそれ以上導電経路34の信号をモニターする。もし、導電経路34に信号が検出されれば、制御器30は信号はノイズでありさらにノイズは燃焼信号期間中もあり得ると決めることができ、従って作動中に追加の診断信号を発生することができる。他方において、信号がなければ燃焼センサー信号はノイズを含まないと考えられ正常である。
図3は、導電経路34上のノイズ信号を検知する制御器30の作動を示す高レベルフローチャート42を示す。フローチャートを参照すると、スタートブロック44で始まり、ブロック46に示すように、信号がないはずのときに制御器30は導電経路34の信号を読む。このステップは、1つの燃焼信号期間の終わりの後で、次の燃焼信号期間の始まりの前、即ち上述したt3とt4の間のどこかで行われる。次に、決定ブロック48に示すように、もし信号があれば、ブロック50に示すように、燃焼センサー信号にノイズがあると決定される。この例では、ブロック52に示すように、制御器は作動中に診断信号を発生することができる。他方もし信号がなければ、ブロック54に示すように、燃焼センサー信号は正常であるという決定をし、次の指定された時間に再度導電経路34をモニターする。上述したように、導電経路にノイズがあるという決定がされたときは、診断信号は制御器自体又は外部のメモリーに記憶され、サービスツール又はオペレーターのディスプレーに供給することができ、問題をより迅速で正確に診断し修正することができる。
【００１１】
本発明の燃焼センサーフィードバック装置のノイズを検出する診断装置と方法は、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、電力生産、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。電子制御器が、燃焼信号用の導電経路にいつノイズ信号があるかを求め、エンジン作動パラメーターを不適切に調整することがなく又はシリンダーの燃焼を不必要に終了させることがないようにすることによって、本発明の診断装置と方法は、これらの目的を達成する。この結果、コストを増加させず複雑にならずに、エンジン全体の作動が改善される。
【００１２】
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】  本発明による、点火プラグと、エンジンの燃焼室と連通する燃焼センサーを備える内燃エンジンの典型的なシリンダーと、エンジンの電子制御器の部分的断面図を示す。
【図２】  図1のエンジンの点火信号と燃焼センサー信号の信号トレースと、制御器を燃焼センサーに接続する導電経路上に存在し得る典型的なノイズ信号のトレースとの概略表現である。
【図３】  燃焼センサーを制御器に接続する導電経路上のノイズ信号の存在を検知するための、本発明の図1の制御器の作動を示す高レベルのフローチャートである。
【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
22  吸気ポート
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
【図１】
0004344413.tif 000002
【図２】
0004344413.tif 000003
【図３】
0004344413.tif 000004