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JP2003003883A - Method for detecting combustion state of diesel engine - Google Patents

Method for detecting combustion state of diesel engine

Info

Publication number
JP2003003883A
JP2003003883A JP2001190070A JP2001190070A JP2003003883A JP 2003003883 A JP2003003883 A JP 2003003883A JP 2001190070 A JP2001190070 A JP 2001190070A JP 2001190070 A JP2001190070 A JP 2001190070A JP 2003003883 A JP2003003883 A JP 2003003883A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
engine
diesel engine
combustion state
vibration
combustion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2001190070A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masaharu Ito
昌晴 伊藤
Tamotsu Kamiya
保 神谷
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.)
Toyota Motor Corp
Soken Inc
Original Assignee
Nippon Soken Inc
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Soken Inc, Toyota Motor Corp filed Critical Nippon Soken Inc
Priority to JP2001190070A priority Critical patent/JP2003003883A/en
Publication of JP2003003883A publication Critical patent/JP2003003883A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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  • Testing Of Engines (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 検出精度の向上を可能にしたディーゼル機関
の燃焼状態検出方法を提供する。 【解決手段】 本発明のディーゼル機関の燃焼状態検出
方法は、エンジンブロック6下端に取り付けた振動セン
サ12を使用して燃焼状態を検出している。この場合、
エンジンブロック振動の検出周波数として、ピストン
1、ピストンピン2、コンロッド3、コンロッドメタ
ル、クランクを組み合わせた往復運動部品系の共振周波
数を含んだ周波数帯を利用しているので、燃焼による振
動レベルが大きくとれるので、S/N比の高い検出が可
能となり、パイロット噴射量を精度よく制御できるよう
になる。
(57) [Summary] [PROBLEMS] To provide a method for detecting a combustion state of a diesel engine, which is capable of improving detection accuracy. SOLUTION: The combustion state detecting method for a diesel engine of the present invention detects a combustion state using a vibration sensor 12 attached to a lower end of an engine block 6. in this case,
As the detection frequency of the engine block vibration, a frequency band including the resonance frequency of a reciprocating component system combining the piston 1, the piston pin 2, the connecting rod 3, the connecting rod metal, and the crank is used, so that the vibration level due to combustion is large. Therefore, a high S / N ratio can be detected, and the pilot injection amount can be accurately controlled.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料加圧ポンプで
加圧された燃料を燃料噴射弁によって燃焼室に主噴射に
先立ってパイロット噴射させるパイロット噴射方式を採
用したディーゼル機関の燃焼状態検出方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a combustion state detecting method for a diesel engine which employs a pilot injection system in which fuel pressurized by a fuel pressure pump is pilot-injected into a combustion chamber by a fuel injection valve prior to main injection. Regarding

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、ディーゼル機関の燃料噴射時
において、その初期の噴射率を低下させたり、パイロッ
ト噴射をしたりすることが、ディーゼル機関の騒音或い
は、有害な排気ガス(特にNOx)の低減効果があること
が知られている。しかしながら、上記のような噴射率の
制御、特にパイロット噴射するものにおいては、非常に
精度良く行われないと、騒音の悪化を招き、かえって逆
効果となっている。
2. Description of the Related Art Conventionally, at the time of fuel injection of a diesel engine, it is difficult to reduce the initial injection rate of the diesel engine or to perform a pilot injection, because of noise of the diesel engine or harmful exhaust gas (especially NO x ). It is known that there is a reduction effect of. However, in the control of the injection rate as described above, particularly in the case of pilot injection, unless it is performed with extremely high accuracy, noise is deteriorated, which is rather an adverse effect.

【0003】そこで、従来より、パイロット噴射量を的
確に制御して騒音発生を抑制するための技術として、特
開平7−12002号公報により公知の燃料噴射装置が
ある。この燃料噴射装置は、エンジンの加速度センサに
よる振動レベル情報が設定された閾値を下回るまでパイ
ロット噴射量を順次設定量づつ引き上げ、閾値を下回っ
た際はその直前におけるパイロット噴射量を保持するよ
うに制御して、パイロット噴射の作用によって振動レベ
ルが確実に低く保持される状態を確保することができる
ようにするものである。しかしながら、この公知の技術
の制御精度のポイントは、振動検出のS/N比であるの
で、振動の検出方法が的確でないと、効果を発揮できな
いという問題がある。
Therefore, conventionally, as a technique for accurately controlling the pilot injection amount to suppress noise generation, there is a fuel injection device known from Japanese Patent Laid-Open No. 7-2002. This fuel injection device sequentially increases the pilot injection amount by a set amount until the vibration level information by the engine acceleration sensor falls below the set threshold value, and when it falls below the threshold value, controls so as to hold the pilot injection amount immediately before that. Then, it is possible to ensure a state in which the vibration level is reliably kept low by the action of the pilot injection. However, since the point of control accuracy of this known technique is the S / N ratio of vibration detection, there is a problem that the effect cannot be exhibited unless the vibration detection method is accurate.

【0004】また、特開昭62−267546号公報に
よって開示されたディーゼル機関用燃料噴射率制御方法
は、ディーゼル機関の燃料の燃焼音を示す信号に応じ
て、この燃焼音が低くなるようにディーゼル機関に供給
される燃料の燃料噴射率を制御するようにしたものであ
る。この場合、燃焼音を示す信号として、振動センサに
よる信号を使用している。というのは、燃焼により発生
した圧力波が、燃焼室内からシリンダ壁面、シリンダヘ
ッド、シリンダブロック等を介して機関外壁に伝達し、
外壁が振動することにより音として空気中に放射される
ので、機関外壁の振動状態を計測することで燃焼状態が
推定できるからである。このとき用いられる振動の周波
数は、圧縮着火機関における自己着火現象の周波数(2
〜3KHz)に適合するようにしている。しかしながら、こ
の方法では、燃焼圧力が2〜3KHzで変化したとして
も、機関外壁の振動検出位置までの振動伝達特性によ
り、S/N比が悪くなる。また、機関毎に伝達特性が異
なるため、機関毎のS/N比が異なってしまい、制御精
度の悪化を招くという問題がある。
Further, according to the fuel injection rate control method for a diesel engine disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 62-267546, the diesel engine is designed to reduce the combustion noise in response to a signal indicating the combustion noise of the fuel of the diesel engine. The fuel injection rate of the fuel supplied to the engine is controlled. In this case, the signal from the vibration sensor is used as the signal indicating the combustion sound. The pressure wave generated by combustion is transmitted from the combustion chamber to the outer wall of the engine through the cylinder wall surface, cylinder head, cylinder block, etc.
This is because the vibration is radiated into the air as the outer wall vibrates, so that the combustion state can be estimated by measuring the vibration state of the outer wall of the engine. The frequency of the vibration used at this time is the frequency of the self-ignition phenomenon in the compression ignition engine (2
〜3KHz). However, according to this method, even if the combustion pressure changes at 2 to 3 KHz, the S / N ratio deteriorates due to the vibration transfer characteristics up to the vibration detection position on the outer wall of the engine. Further, since the transmission characteristics differ from engine to engine, the S / N ratio differs from engine to engine, which causes a problem of deterioration of control accuracy.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記に示すように、騒
音やエンジンブロックの振動を計測して燃焼状態を検出
するには、燃焼している筒内から騒音検出位置や振動検
出位置までの伝達系の特性を考慮しないと、ノイズレベ
ルに対して検出したい燃焼情報が大きく取れず、精度の
良い検出ができない。また燃焼情報が精度良く検出でき
なければ、燃焼の制御も精度良くできなくなる。そこ
で、本発明の目的は、ディーゼル機関における燃焼状態
の検出精度を向上させることである。
As described above, in order to detect the combustion state by measuring the noise and the vibration of the engine block, the transmission from the inside of the burning cylinder to the noise detection position and the vibration detection position is performed. If the characteristics of the system are not taken into consideration, a large amount of combustion information to be detected cannot be obtained for the noise level, and accurate detection cannot be performed. Further, if the combustion information cannot be detected accurately, the combustion cannot be controlled accurately. Therefore, an object of the present invention is to improve the detection accuracy of the combustion state in a diesel engine.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に
記載のディーゼル機関の燃焼状態検出方法を提供する。
請求項1に記載のディーゼル機関の燃焼状態検出方法
は、燃焼状態を検出するエンジンブロック振動の検出周
波数として、ピストン、ピストンピン、コンロッド、コ
ンロッドメタル、クランクを組み合わせた往復運動部品
系の共振周波数を含んだ周波数帯を利用するものであ
り、これにより、往復運動部品系の共振周波数の振動が
特に大きく含まれるエンジンブロック振動を検出でき、
燃焼による振動レベルが大きくとれるので、S/N比の
高い検出が可能となる。
The present invention provides a method for detecting a combustion state of a diesel engine according to each of the claims as a means for solving the above-mentioned problems.
The method for detecting the combustion state of a diesel engine according to claim 1, wherein the resonance frequency of a reciprocating motion component system that combines a piston, a piston pin, a connecting rod, a connecting rod metal, and a crank is used as the detection frequency of engine block vibration for detecting the combustion state. By using the included frequency band, it is possible to detect engine block vibrations that include particularly large vibrations at the resonance frequency of the reciprocating motion component system,
Since the vibration level due to combustion can be made large, detection with a high S / N ratio becomes possible.

【0007】請求項2の該燃焼状態検出方法は、燃焼状
態を検出するエンジンの騒音の検出周波数として、ピス
トン、ピストンピン、コンロッド、コンロッドメタル、
クランクを組み合わせた往復運動部品系の共振周波数を
含んだ周波数帯を利用するものであり、これにより、エ
ンジンブロック振動の検出と同様にS/N比の高い検出
が可能となる。請求項3の該燃焼状態検出方法は、燃焼
状態の検出としてエンジンブロック振動を示す信号を検
出し、これと予め記憶されている値とを比較して燃焼の
異常を検出する場合のエンジンブロック振動の検出周波
数として、ピストン、ピストンピン、コンロッド、コン
ロッドメタル、クランクを組み合わせた往復運動部品系
の共振周波数を含んだ周波数帯を利用するものであり、
これによりS/N比の高い検出ができ、より軽度な異常
燃焼を検出できる。従って、エンジンの異常状態を早め
に検出できるので、適切な処置が行え、エンジンへのダ
メージをより小さくできる。
According to a second aspect of the present invention, in the combustion state detecting method, a piston, a piston pin, a connecting rod, a connecting rod metal,
The frequency band including the resonance frequency of the reciprocating motion component system in which the cranks are combined is utilized, which enables detection with a high S / N ratio similar to detection of engine block vibration. The combustion state detection method according to claim 3, wherein a signal indicating engine block vibration is detected as detection of the combustion state, and this is compared with a value stored in advance to detect combustion abnormality in the engine block. As the detection frequency of, a frequency band including the resonance frequency of the reciprocating motion component system that combines the piston, piston pin, connecting rod, connecting rod metal, and crank is used.
As a result, a high S / N ratio can be detected, and a lighter abnormal combustion can be detected. Therefore, since the abnormal state of the engine can be detected earlier, appropriate measures can be taken and damage to the engine can be further reduced.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態のディーゼル機関の燃焼状態検出方法について
説明する。図1は、本発明の第1の実施形態の燃焼状態
検出方法を適用するディーゼル機関の構成を示す側部分
断面図である。エンジンブロック(シリンダブロック)
6は、エンジンの骨格となる部分で、内部ではクランク
シャフト4、カムシャフト(図示せず)などをメタルを
介して支持し、上部にはシリンダヘッド7を、下部には
オイルパン11を取り付けている。エンジンブロック6
にはシリンダライナ(図示せず)が嵌め込まれており、
シリンダヘッド7、ピストン1とともに燃焼室を形成す
るほか、ピストン1が円滑に上下運動するためのシリン
ダの役目をしている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A method for detecting a combustion state of a diesel engine according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a side partial sectional view showing a configuration of a diesel engine to which a combustion state detecting method according to a first embodiment of the present invention is applied. Engine block (cylinder block)
Reference numeral 6 denotes a skeleton of the engine, which internally supports a crankshaft 4, a camshaft (not shown), and the like through a metal, a cylinder head 7 is attached to an upper portion, and an oil pan 11 is attached to a lower portion. There is. Engine block 6
A cylinder liner (not shown) is fitted in
In addition to forming a combustion chamber with the cylinder head 7 and the piston 1, it also functions as a cylinder for the piston 1 to smoothly move up and down.

【0009】ピストン1は、ピストンピン2を介してコ
ンロッド3に連結され、圧縮圧力や爆発圧力を受けなが
らシリンダ内を往復する。コンロッド3は、キャップ1
3と協働してコンロッドメタル(図示せず)を介してボ
ルトによりクランクシャフト4に連結されている。クラ
ンクシャフト4は、エンジンブロック6に固定されたク
ランクキャップ5に支持されている。シリンダヘッド7
には、燃料噴射弁10が装着されていると共に、吸気管
8及び排気管9が連結している。
The piston 1 is connected to the connecting rod 3 via a piston pin 2 and reciprocates in the cylinder while receiving a compression pressure or an explosion pressure. Connecting rod 3 is cap 1
It is connected to the crankshaft 4 by a bolt through a connecting rod metal (not shown) in cooperation with the motor 3. The crankshaft 4 is supported by a crank cap 5 fixed to the engine block 6. Cylinder head 7
A fuel injection valve 10 is attached to the fuel injection valve 10, and an intake pipe 8 and an exhaust pipe 9 are connected.

【0010】概略、上述のように構成されたエンジンに
おいて、燃料噴射弁10により噴射された燃料がシリン
ダ内で燃焼すると、燃焼圧力は、ピストン1、シリンダ
ヘッド7、シリンダに作用する。圧縮比の高いディーゼ
ル機関では、圧縮上死点において、ピストン1とシリン
ダヘッド7の隙間が小さいので、燃焼圧力は、主にピス
トン1とシリンダヘッド7に作用する。この場合、シリ
ンダヘッド7には、吸気管8、排気管9、燃料噴射弁1
0の他に、図示しないインテークバルブ、エキゾースト
バルブ、カムシャフト、ヘッドカバー等の多数の部品が
装着され、圧力の伝達系が複雑な上に、バルブの着座振
動が発生している。したがって、振動の検出には不向き
な場所である。
Generally, in the engine constructed as described above, when the fuel injected by the fuel injection valve 10 burns in the cylinder, the combustion pressure acts on the piston 1, the cylinder head 7, and the cylinder. In a diesel engine with a high compression ratio, since the gap between the piston 1 and the cylinder head 7 is small at the compression top dead center, the combustion pressure mainly acts on the piston 1 and the cylinder head 7. In this case, the cylinder head 7 includes an intake pipe 8, an exhaust pipe 9 and a fuel injection valve 1.
In addition to 0, a large number of components such as an intake valve, an exhaust valve, a camshaft, a head cover, etc., which are not shown, are mounted, the pressure transmission system is complicated, and the seating vibration of the valve occurs. Therefore, it is not suitable for vibration detection.

【0011】一方、燃焼圧力によりピストン1に作用す
る力は、ピストンピン2からコンロッド3へ伝わり、コ
ンロッド3の大端部からクランクシャフト4へ伝わる。
クランクシャフト4は、クランクキャップ5に支持され
ているので、クランクキャップ5へ力が伝わる。クラン
クキャップ5はエンジンブロック6に固定されるので、
エンジンブロック6に力が伝わる。エンジンブロック6
の底部にはオイルパン11が装着され、シリンダヘッド
7に比べて装着される部品点数が少なく、力の伝達系が
複雑でないので振動の検出には有利な場所である。
On the other hand, the force acting on the piston 1 due to the combustion pressure is transmitted from the piston pin 2 to the connecting rod 3 and from the large end of the connecting rod 3 to the crankshaft 4.
Since the crankshaft 4 is supported by the crankcap 5, the force is transmitted to the crankcap 5. Since the crank cap 5 is fixed to the engine block 6,
Power is transmitted to the engine block 6. Engine block 6
Since the oil pan 11 is mounted on the bottom of the cylinder, the number of parts to be mounted is smaller than that of the cylinder head 7, and the force transmission system is not complicated, which is an advantageous location for vibration detection.

【0012】このように、燃焼圧力は、ピストン1、ピ
ストンピン2、コンロッド3、コンロッドメタル、クラ
ンクの往復運動部品系を伝達してエンジンブロック6に
伝わるので、エンジンブロック6の振動を検出すると、
燃焼の情報が得られる。
As described above, the combustion pressure is transmitted to the engine block 6 through the reciprocating motion component system of the piston 1, the piston pin 2, the connecting rod 3, the connecting rod metal, and the crank. Therefore, when the vibration of the engine block 6 is detected,
Information on combustion is obtained.

【0013】図2は、エンジン運転時の往復運動部品系
の振動の周波数特性を示すグラフである。振動は、共振
周波数においてレベルがピークを持ち、エンジンブロッ
ク下端の振動においてもその周波数においてピークをも
つ。即ち、パイロット噴射量が極端に多いとき振動も大
きくなるので、パイロット噴射量を多くしておき、例え
ばエンジンブロック下端に振動センサ(特性のわかって
いる計測用センサ)を取り付け、周波数解析を行うと、
図3に示されるように、ある周波数においてピークをも
つので、共振周波数が判断できる。このように、エンジ
ンブロック6の振動には、伝達系である往復運動部品系
の共振周波数の振動が特に大きく含まれる。したがっ
て、往復運動部品系の共振周波数を含む周波数帯のエン
ジンブロック振動を検出すれば、燃焼による振動のレベ
ルが大きくとれるので、S/N比の高い検出が可能とな
る。
FIG. 2 is a graph showing frequency characteristics of vibration of the reciprocating component system during engine operation. The vibration has a peak level at the resonance frequency, and also a vibration at the lower end of the engine block has a peak at that frequency. That is, when the pilot injection amount is extremely large, the vibration also becomes large. Therefore, if the pilot injection amount is increased and a vibration sensor (measuring sensor whose characteristics are known) is attached to the lower end of the engine block, frequency analysis is performed. ,
As shown in FIG. 3, the resonance frequency can be determined because it has a peak at a certain frequency. As described above, the vibration of the engine block 6 particularly greatly includes the vibration at the resonance frequency of the reciprocating motion component system that is the transmission system. Therefore, if the engine block vibration in the frequency band including the resonance frequency of the reciprocating component system is detected, the level of vibration due to combustion can be made large, so that detection with a high S / N ratio becomes possible.

【0014】図1中の符号12は振動センサであり、そ
の取り付け位置は、往復運動部品系の振動が伝達してい
くクランクキャップ5が取り付けられる位置に近い部位
がよい。クランクキャップ5に振動センサ12を取り付
けてもよいが、オイルのシールを確実に行う必要があ
る。したがって、図1に示される第1の実施形態におい
ては、オイルのシールの必要のないエンジン外部とし
て、エンジンブロック6の下端に取り付けた場合を示し
ている。
Reference numeral 12 in FIG. 1 is a vibration sensor, and its mounting position is preferably close to the mounting position of the crank cap 5 to which the vibration of the reciprocating component system is transmitted. The vibration sensor 12 may be attached to the crank cap 5, but it is necessary to reliably seal the oil. Therefore, the first embodiment shown in FIG. 1 shows the case where the engine block 6 is attached to the lower end of the engine block 6 as the outside of the engine that does not require oil sealing.

【0015】図4は、振動センサ12を図1に示すよう
にエンジンブロック6の下端に取り付けた場合におけ
る、パイロット噴射量とエンジンブロック下端の振動レ
ベルとの関係を示すグラフである。また、図5は噴射率
を示しており、パイロット噴射P1,P2,P3は、図
4のパイロット量P1,P2,P3に対応している。図
4において、実線が往復運動部品系の共振周波数のエン
ジンブロック下端の振動レベルを示しており、破線は共
振周波数以外の周波数のエンジンブロック下端の振動レ
ベルを示している。したがってこの図4から解るよう
に、共振周波数を用いると、パイロット(噴射)量に関
する感度(勾配)が大きくできる。
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the pilot injection amount and the vibration level at the lower end of the engine block when the vibration sensor 12 is attached to the lower end of the engine block 6 as shown in FIG. Further, FIG. 5 shows the injection rate, and the pilot injections P1, P2, P3 correspond to the pilot amounts P1, P2, P3 of FIG. In FIG. 4, the solid line shows the vibration level at the lower end of the engine block at the resonance frequency of the reciprocating component system, and the broken line shows the vibration level at the lower end of the engine block at frequencies other than the resonance frequency. Therefore, as can be seen from FIG. 4, when the resonance frequency is used, the sensitivity (gradient) regarding the pilot (injection) amount can be increased.

【0016】この本発明の第1の実施形態の燃焼状態検
出方法を噴射率制御に活用し、往復運動部品系の共振周
波数のエンジンブロック下端の振動レベルを検出して、
これを小さくするようにパイロット噴射率を制御すれ
ば、精度の高い噴射率制御が可能となる。
The combustion state detecting method according to the first embodiment of the present invention is utilized for injection rate control to detect the vibration level at the lower end of the engine block at the resonance frequency of the reciprocating motion component system,
If the pilot injection rate is controlled so as to reduce this, highly accurate injection rate control becomes possible.

【0017】なお、振動センサ12は、往復運動部品系
の共振周波数と一致させた共振タイプでもよいし、また
振動センサ12の出力にバンドパスフィルタを用いて、
往復運動部品系の共振周波数を含むようにしてもよい。
The vibration sensor 12 may be a resonance type matching the resonance frequency of the reciprocating component system, or a bandpass filter may be used for the output of the vibration sensor 12,
The resonance frequency of the reciprocating component system may be included.

【0018】また、振動センサ12からの信号の処理方
法としては、燃焼の状態を検出したいので、燃焼してい
ない期間の信号を検出しないように、燃焼のタイミング
に合わせて、燃焼期間を含む期間の信号のみを取り出す
ようにすれば、より一層S/N比の高い検出が可能とな
る。検出のタイミングのうち、検出開始タイミングは、
噴射の指令信号をトリガとして用いればよく、検出終了
のタイミングは、クランク角度で上死点(TDC)後4
5°あれば燃焼が終了し、振動がセンサ位置まで到達し
終えるので、以上の範囲の信号を検出するのがよい。ま
た信号は、ピーク値を検出するものや、検出期間の実効
値を使用してもよい。ピーク検出や実効値は、ピークホ
ールド回路、実効値演算回路を用いてもよいし、信号を
AD変換してピーク値や実効値を求めてもよい。
Further, as a method of processing the signal from the vibration sensor 12, since it is desired to detect the state of combustion, the period including the combustion period is adjusted in accordance with the timing of combustion so that the signal in the non-combustion period is not detected. If only the signal of (4) is taken out, detection with a higher S / N ratio becomes possible. Of the detection timing, the detection start timing is
The injection command signal may be used as a trigger, and the detection end timing is crank angle 4 TDC after top dead center (TDC).
If the angle is 5 °, combustion ends and vibration reaches the sensor position, so it is preferable to detect the signal in the above range. As the signal, a signal for detecting a peak value or an effective value in the detection period may be used. For peak detection or effective value, a peak hold circuit or an effective value calculation circuit may be used, or a signal may be AD-converted to obtain the peak value or effective value.

【0019】なお、往復運動部品系の共振周波数は、以
下のようにして求められる。エンジンブロック自体の共
振周波数のピークが大きく現われることもありうるの
で、図6に示すように、ピストン1、ピストンピン2、
コンロッド3、クランクシャフト4を組み付けた系を、
ゴムシート22を介して支持台23に載置し、ハンマリ
ングを行い、ピストン1頂面を加振したときの、ピスト
ン1、もしくはコンロッド3、もしくはクランクシャフ
ト4に特性のわかっている振動センサ21を取り付け、
図6の上下方向の振動を計測し、伝達関数を求めれば、
共振周波数が求められる。
The resonance frequency of the reciprocating component system is obtained as follows. Since the peak of the resonance frequency of the engine block itself may appear largely, as shown in FIG. 6, the piston 1, the piston pin 2,
A system with connecting rod 3 and crankshaft 4 assembled,
The vibration sensor 21 whose characteristics are known to the piston 1, the connecting rod 3, or the crankshaft 4 when the top surface of the piston 1 is vibrated by being mounted on the support 23 via the rubber sheet 22. Attached
By measuring the vertical vibration of FIG. 6 and obtaining the transfer function,
The resonance frequency is determined.

【0020】図7は、本発明の第2の実施形態の燃焼状
態検出方法を適用するディーゼル機関の構成を示す側部
分断面図である。図1との構成上の違いは、エンジンブ
ロック6の下端に設けられた振動センサ12に代って、
騒音検出センサ14をエンジンブロック6の底部近くに
設けていることであり、他の構成は同じである。即ち、
第1の実施形態では、燃焼状態の検出としてエンジンブ
ロック振動を検出する例を示したが、この第2の実施形
態では、振動することによって発生する騒音を計測して
いる。この騒音検出センサ14で検出した騒音信号のう
ち、往復運動部品系の共振周波数を含む周波数帯を取り
出すことで、振動検出の場合と同様にS/N比の高い検
出が可能となる。この場合、騒音検出センサ14の位置
は、振動検出の場合と同様に往復運動部品系の共振周波
数を大きく含む、エンジンブロック6の底部近くにする
のが好適である。
FIG. 7 is a side partial sectional view showing the structure of a diesel engine to which the combustion state detecting method according to the second embodiment of the present invention is applied. The structural difference from FIG. 1 is that instead of the vibration sensor 12 provided at the lower end of the engine block 6,
The noise detection sensor 14 is provided near the bottom of the engine block 6, and other configurations are the same. That is,
In the first embodiment, an example in which engine block vibration is detected as detection of the combustion state has been shown, but in the second embodiment, noise generated due to vibration is measured. By extracting a frequency band including the resonance frequency of the reciprocating motion component system from the noise signal detected by the noise detection sensor 14, it is possible to detect with a high S / N ratio as in the case of vibration detection. In this case, it is preferable that the position of the noise detection sensor 14 is near the bottom of the engine block 6, which includes a large resonance frequency of the reciprocating component system as in the case of detecting vibration.

【0021】本発明の第3の実施形態の燃焼状態検出方
法は、第1の実施形態のエンジンブロック振動の検出を
用いて、これを燃焼状態の異常燃焼の検出に利用するも
のである。一般に異常燃焼には、噴射指令信号にノイズ
が乗ることで異常噴射する場合や、オイルの吸込みによ
る場合などがある。どちらの場合も、正常時の燃料噴射
量に対してより多くの燃料がシリンダ内に供給されるの
で、異常な燃焼が発生する。異常な燃焼が発生すれば、
ピストン1に作用するシリンダ内圧が大きくなるので、
ピストン1への加振力が大きくなり、振動が発生する。
The combustion state detecting method according to the third embodiment of the present invention uses the detection of engine block vibration according to the first embodiment and utilizes this for detecting abnormal combustion in the combustion state. In general, abnormal combustion includes abnormal injection due to noise in the injection command signal and oil suction. In either case, since more fuel is supplied to the cylinder with respect to the normal fuel injection amount, abnormal combustion occurs. If abnormal combustion occurs,
Since the cylinder pressure acting on the piston 1 becomes large,
The vibrating force on the piston 1 is increased, and vibration is generated.

【0022】第3の実施形態では、第1の実施形態での
上述の説明と同様に、往復運動部品系の共振周波数を検
出周波数とすれば、S/N比が大きくできるので、より
軽度な異常燃焼を検出できる。従って、エンジンの異常
状態を早めに検出できるので、適切な処置が行え、エン
ジンへのダメージをより小さくできる。この場合の異常
燃焼の判定は、予め記憶されている正常時の値と比較し
て、異常の判定を行い、異常時の処理を行う。
In the third embodiment, similarly to the above description in the first embodiment, if the resonance frequency of the reciprocating motion component system is used as the detection frequency, the S / N ratio can be increased, so that it is more mild. Abnormal combustion can be detected. Therefore, since the abnormal state of the engine can be detected earlier, appropriate measures can be taken and damage to the engine can be further reduced. In this case, the abnormal combustion determination is performed by comparing the value stored in advance with the normal value to determine the abnormality and performing the abnormal process.

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

【図1】本発明の第1の実施形態の燃焼状態検出方法を
適用するディーゼル機関の構成を示す側部分断面図であ
る。
FIG. 1 is a side partial cross-sectional view showing a configuration of a diesel engine to which a combustion state detecting method according to a first embodiment of the present invention is applied.

【図2】ディーゼル機関の往復運動部品系の振動の周波
数特性を示すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing frequency characteristics of vibration of a reciprocating component system of a diesel engine.

【図3】ディーゼル機関のエンジンブロック下端の振動
特性を示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing vibration characteristics of a lower end of an engine block of a diesel engine.

【図4】パイロット(噴射)量とエンジンブロック下端
の振動との関係を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing a relationship between a pilot (injection) amount and vibration of a lower end of an engine block.

【図5】燃料の噴射率と時間との関係を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a relationship between a fuel injection rate and time.

【図6】往復運動部品系の共振周波数の求め方を示す図
である。
FIG. 6 is a diagram showing how to obtain a resonance frequency of a reciprocating component system.

【図7】本発明の第2の実施形態の燃焼状態検出方法を
適用するディーゼル機関の構成を示す側部分断面図であ
る。
FIG. 7 is a side partial cross-sectional view showing the configuration of a diesel engine to which the combustion state detection method according to the second embodiment of the present invention is applied.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…ピストン 2…ピストンピン 3…コンロッド 4…クランクシャフト 5…クランクキャップ 6…エンジン(シリンダ)ブロック 7…シリンダヘッド 10…燃料噴射弁 11…オイルパン 12…振動センサ 13…キャップ 14…騒音検出センサ 1 ... Piston 2 ... Piston pin 3 ... connecting rod 4 ... crankshaft 5 ... Crank cap 6 ... Engine (cylinder) block 7 ... Cylinder head 10 ... Fuel injection valve 11 ... Oil pan 12 ... Vibration sensor 13 ... Cap 14 ... Noise detection sensor

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Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ディーゼル機関の燃焼状態の検出とし
て、エンジンブロック振動を示す信号を検出して、この
信号が小さくなるようにディーゼル機関に供給される燃
料の燃料噴射率を制御する噴射制御におけるディーゼル
機関の燃焼状態検出方法において、 前記エンジンブロック振動の検出周波数が、ピストン、
ピストンピン、コンロッド、コンロッドメタル、クラン
クを組み合わせた往復運動部品系の共振周波数を含んだ
周波数帯であることを特徴とするディーゼル機関の燃焼
状態検出方法。
1. A diesel engine in injection control for detecting a combustion state of a diesel engine, detecting a signal indicating engine block vibration, and controlling a fuel injection rate of fuel supplied to the diesel engine so that the signal becomes small. In a combustion state detection method for an engine, a detection frequency of the engine block vibration is a piston,
A method for detecting a combustion state of a diesel engine, which is a frequency band including a resonance frequency of a reciprocating motion component system in which a piston pin, a connecting rod, a connecting rod metal, and a crank are combined.
【請求項2】 ディーゼル機関の燃焼状態の検出とし
て、エンジンの騒音を示す信号を検出して、この信号が
小さくなるようにディーゼル機関に供給される燃料の燃
料噴射率を制御する噴射制御におけるディーゼル機関の
燃焼状態検出方法において、 前記エンジンの騒音の検出周波数が、ピストン、ピスト
ンピン、コンロッド、コンロッドメタル、クランクを組
み合わせた往復運動部品系の共振周波数を含んだ周波数
帯であることを特徴とするディーゼル機関の燃焼状態検
出方法。
2. A diesel engine in injection control for detecting a combustion state of a diesel engine, detecting a signal indicating engine noise, and controlling a fuel injection rate of fuel supplied to the diesel engine so as to reduce the signal. In the combustion state detection method for an engine, the detection frequency of the engine noise is a frequency band including a resonance frequency of a reciprocating component system in which a piston, a piston pin, a connecting rod, a connecting rod metal, and a crank are combined. Diesel engine combustion state detection method.
【請求項3】 ディーゼル機関の燃焼状態の検出とし
て、エンジンブロック振動を示す信号を検出し、これと
予め記憶されている値とを比較して燃焼の異常を検出
し、異常処理を行う制御におけるディーゼル機関の燃焼
状態検出方法において、 前記エンジンブロック振動の検出周波数が、ピストン、
ピストンピン、コンロッド、コンロッドメタル、クラン
クを組み合わせた往復運動部品系の共振周波数を含んだ
周波数帯であることを特徴とするディーゼル機関の燃焼
状態検出方法。
3. A control for detecting a combustion state of a diesel engine, detecting a signal indicating engine block vibration, comparing the detected signal with a value stored in advance to detect a combustion abnormality, and performing abnormality processing. In a combustion state detection method for a diesel engine, a detection frequency of the engine block vibration is a piston,
A method for detecting a combustion state of a diesel engine, which is a frequency band including a resonance frequency of a reciprocating motion component system in which a piston pin, a connecting rod, a connecting rod metal, and a crank are combined.
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