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公開番号2025090193
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-17
出願番号2023205275
出願日2023-12-05
発明の名称プレイグニッション検出装置
出願人トヨタ自動車株式会社
代理人個人,個人
主分類F02P 17/12 20060101AFI20250610BHJP(燃焼機関;熱ガスまたは燃焼生成物を利用する機関設備)
要約【課題】火花点火式エンジンにおけるプレイグニッションの検出精度を向上する。
【解決手段】ECU30のプロセッサ31は、エンジン10の回転変動量、及び自己着火開始時期を演算する処理と、回転変動量が既定の閾値以上、かつ自己着火開始時期が既定の時期よりも早い場合にプレイグニッションが発生していると判定する処理と、を通じて、燃焼室13内の混合気を火花放電により点火する火花点火式のエンジンにおけるプレイグニッションの発生を検出する。上記自己着火開始時期は、圧縮行程中の燃焼室13内の混合気の温度が同混合気の発火点に達する時期である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
燃焼室内の混合気を火花放電により点火する火花点火式のエンジンにおけるプレイグニッションの発生を検出する装置であって、
前記エンジンの回転変動量、及び自己着火開始時期を演算する処理と、前記回転変動量が既定の閾値以上、かつ前記自己着火開始時期が既定の時期よりも早い場合に前記プレイグニッションが発生していると判定する処理と、を通じて前記プレイグニッションの発生を検出し、
かつ前記自己着火開始時期は、圧縮行程中の前記燃焼室内の混合気の温度が同混合気の発火点に達する時期である
プレイグニッション検出装置。
続きを表示（約 280 文字）【請求項２】
前記エンジンの燃料は水素である請求項１に記載のプレイグニッション検出装置。
【請求項３】
前記燃焼室の吸入空気量に基づき前記自己着火開始時期を演算する請求項１に記載のプレイグニッション検出装置。
【請求項４】
前記燃焼室に吸入される吸気の温度に基づき前記自己着火開始時期を演算する請求項１に記載のプレイグニッション検出装置。
【請求項５】
前記エンジンのクランクシャフトの角速度に基づき、前記回転変動量が既定の閾値以上であるか否かを判定する請求項１に記載のプレイグニッション検出装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、火花点火式エンジンにおけるプレイグニッションの発生を検出するプレイグニッション検出装置に関する。
続きを表示（約 2,600 文字）【背景技術】
【０００２】
燃焼室内の混合気を火花放電により点火する火花点火式のエンジンにおいて、プレイグニッションが発生することがある。プレイグニッションは、火花放電による点火を実施する前に、燃焼室内の混合気が自己着火する現象である。特許文献１には、エンジンの回転変動量に基づき、プレイグニッションの発生を検出する装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００９－２７５６６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
プレイグニッション以外の燃焼不良によっても、エンジンの回転変動が発生する場合がある。そのため、回転変動量に基づくだけでは、プレイグニッション以外の燃焼不良が発生したときに、プレイグニッションが発生していると誤検出する可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するプレイグニッション検出装置は、燃焼室内の混合気を火花放電により点火する火花点火式のエンジンにおけるプレイグニッションの発生を検出するプレイグニッション検出装置であって、圧縮行程における前記燃焼室内での前記混合気の圧縮により、前記混合気の温度が同混合気の発火温度に達する時期である自己着火開始時期を演算するとともに、前記エンジンの回転変動量が既定の閾値以上であり、かつ前記自己着火開始時期が既定の時期よりも早い場合にプレイグニッションが発生していると判定する。
【発明の効果】
【０００６】
上記プレイグニッション検出装置には、火花点火式エンジンにおけるプレイグニッションの検出精度を向上する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
プレイグニッション検出装置の一実施形態の構成を模式的に示す図である。
上記プレイグニッション検出装置のプロセッサが実行するプレイグニッション検出ルーチンのフローチャートである。
（Ａ）はエンジンのクランクシャフトの回転速度の推移を、（Ｂ）はエンジンのクランクシャフトの角速度の推移を、それぞれ示すタイムチャートである。
ガソリンエンジンにおける正常燃焼時及びプレイグニッション発生時のそれぞれの場合の筒内圧の推移を示すグラフである。
水素エンジンにおける正常燃焼時及びプレイグニッション発生時のそれぞれの場合の筒内圧の推移を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、プレイグニッション検出装置の一実施形態を、図１～図５を参照して詳細に説明する。
＜エンジン１０の構成＞
まず、図１を参照して、本実施形態のプレイグニッション検出装置が適用されるエンジン１０の構成を説明する。図１に示すエンジン１０は水素エンジンであり、その燃料は水素である。エンジン１０は、シリンダ１１と、シリンダ１１内に往復動自在に収容されたピストン１２と、を備えている。シリンダ１１内には、混合気を燃焼する燃焼室１３が、ピストン１２により区画形成されている。ピストン１２は、コネクティングロッド１４を介して、エンジン１０の出力軸であるクランクシャフト１５に連結されている。コネクティングロッド１４及びクランクシャフト１５は、ピストン１２の往復運動をクランクシャフト１５の回転運動に変換するリンク機構を構成する。さらにエンジン１０は、吸気通路１６、インジェクタ１７、点火装置１８、及び排気通路１９を備えている。燃焼室１３内には、吸気通路１６を通じて流入した吸気とインジェクタ１７が噴射した水素との混合気が導入される。燃焼室１３内の混合気は、点火装置１８が発生する火花放電により点火される。混合気の燃焼により生じた排気は排気通路１９を通じて燃焼室１３から排出される。吸気通路１６には、吸気通路１６の吸気流量ＧＡを検出するエアフローメータ２０と、吸気流量ＧＡを調整するスロットルバルブ２１と、が設置されている。
【０００９】
＜プレイグニッション検出装置の構成＞
次に、引き続き図１を参照して、本実施形態のプレイグニッション検出装置の構成を説明する。本実施形態の場合、エンジン制御用のＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）３０がプレイグニッション検出装置を構成する。ＥＣＵ３０には、エンジン１０の運転状態を検出するための各種センサの検出信号が入力されている。そうしたセンサの例は、上述のエアフローメータ２０、クランクシャフト１５の回転角であるクランク角を検出するクランク角センサ２２、吸気通路１６内の吸気温度ＴＨＡを検出する吸気温度センサ２３である。ＥＣＵ３０は、プロセッサ３１と、メモリ３２と、を有している。メモリ３２には、エンジン制御用のプログラムやデータが予め記憶されている。プロセッサ３１は、メモリ３２から読み出したプログラムを実行することで、各センサの検出結果に基づきエンジン１０の各操作量を演算する。プロセッサ３１が演算するエンジン１０の操作量の例は、インジェクタ１７の水素の噴射量や噴射時期、点火装置１８の火花放電による混合気の点火時期、スロットルバルブ２１の開口率である。ＥＣＵ３０は、プロセッサ３１が演算した操作量に基づき、インジェクタ１７、点火装置１８、スロットルバルブ２１等を操作することで、エンジン１０の運転状態を制御する。
【００１０】
＜プレイグニッション検出処理＞
エンジン１０では、点火装置１８が火花放電による点火を実施する前に、燃焼室１３内の混合気が自己着火して燃焼を開始するプレイグニッションが発生することがある。ＥＣＵ３０は、エンジン１０でのプレイグニッションの発生を検出している。以下、ＥＣＵ３０が実行するプレイグニッション検出処理の詳細を説明する。プレイグニッション検出処理は、メモリ３２から読み出したプレイグニッション検出用のプログラムをプロセッサ３１が実行することで行われる。以下の説明では、プレイグニッションが発生しておらず、点火装置１８の火花放電により燃焼室１３内の混合気の燃焼が開始する状態を正常燃焼と記載する。
（【００１１】以降は省略されています）

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