JP2002138892A - イオン電流を用いたノック検出方法 - Google Patents
イオン電流を用いたノック検出方法Info
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Abstract
検出方法において、ノック検出精度の向上を図ることが
できるノック検出方法を提供する。 【解決手段】 実施例の内燃機関用点火装置は、イオン
電流を用いたノック検出機能を備えており、ECU21
にて実行されるノック検出処理において、イオン電流の
検出期間(ノック検出期間)を設定し、このノック検出
期間におけるイオン電流検出信号Sioからノックに対
応する所定周波数成分を有するノック信号Sknを抽出
し、ノック判定を行う。このとき、ノック検出処理で
は、クランク角が上死点に到達する時期(TDC)を常
に含むようにノック検出期間を設定する。そして、図4
における区間Bのようにノック検出期間がTDCを含む
場合には、TDCを含まない場合(図4における区間
C)に比べてノック検出精度が向上する。
Description
燃料の燃焼状態を検出するためのノック検出方法であっ
て、イオン電流を用いたノック検出方法に関する。
れる内燃機関における燃料(混合気)の燃焼状態を検出
する方法の1つとして、ノッキング(以下、単にノック
ともいう)を検出するノック検出方法が知られている。
流を用いる方法があり、イオン電流は、燃料の燃焼によ
り発生するイオンによって内燃機関の気筒内に流れる電
流である。このイオン電流を用いたノック検出方法は、
イオン電流からノックに対応する所定の周波数特性を有
するノック電流(以下、ノック信号ともいう)を抽出
し、例えば、このノック信号のピーク値に基づいてノッ
ク強度を判定することでノックを検出する。また、従
来、このようなノック検出方法では、点火用高電圧の終
了により発生するノイズやバルブ着座ノイズの影響を抑
えるため、通常、イオン電流を検出する検出期間が、上
死点後(以下、ATDCともいう)10°CA(°CA
はクランク角を表す)からATDC60°CAまでに設
定されている。
が設定されていると、クランク角が上死点に到達する時
期(以下、TDCともいう)から検出期間の開始時点
(ATDC10°CA)までにノックが発生した場合、
検出されるイオン電流にノック信号が重畳されないた
め、ノックを検出することができない。つまり、ノック
の発生時期が、イオン電流の検出期間から逸脱した場
合、ノックを正確に検出することができなくなる。
562号公報に記載のイオン電流によるノック検出方法
が提案されており、このノック検出方法では、内燃機関
の運転状態(エンジン回転速度や負荷等)に応じてイオ
ン電流の検出期間を設定している。つまり、内燃機関の
運転状態に応じてイオン電流の検出期間を可変させるこ
とにより、従来の検出方法のようにイオン電流の検出時
期が固定されている場合には検出できないノックを、検
出可能とすることができる。
開平6−101562号公報)に記載のノック検出方法
では、TDCを含まない含まない時期にノック検出期間
を設定することになる。このように設定したのでは、必
ずしもノック検出精度は高くはならないことが判明し
た。
検出期間の開始時期はTDCからATDC10°CAの
間に設定されるが、本願発明者が、このようにイオン電
流の検出期間を設定してノック検出を実施したところ、
正確にノック検出ができない場合があり、必ずしもノッ
ク検出精度が高くはないことが判明した。
されたものであり、ノック判定に用いるイオン電流の検
出期間を設定し、この検出期間におけるイオン電流を用
いてノックを検出するノック検出方法において、ノック
検出精度の向上を図ることができるノック検出方法を提
供することを目的とする。
めになされた請求項1記載の発明方法は、燃料の燃焼に
より発生するイオンによって内燃機関の気筒内に流れる
イオン電流を用いたノック検出方法であり、イオン電流
からノックに対応する所定周波数成分を有するノック信
号を抽出し、抽出したノック信号に基づきノック判定を
行うノック検出方法であって、ノック信号を抽出するた
めのイオン電流の検出期間が、クランク角の上死点到達
時期を含むこと、を特徴とする。
は、クランク角が上死点に到達する時期(以下、TDC
(Top Dead Center )ともいう)が常に含まれるよう
に、イオン電流の検出期間が設定される。このようにイ
オン電流の検出期間を設定する理由は、イオン電流を用
いてノック検出を行うにあたり、イオン電流の検出期間
にTDCが含まれない場合に比べて、TDCが含まれる
場合の方が、ノック検出精度が高いためである。
まれる場合、TDCが含まれない場合のそれぞれのノッ
ク検出精度について測定した測定結果(図5および図
6)については、後述する。したがって、本発明(請求
項1)のノック検出方法によれば、イオン電流を用いて
ノック検出を行うにあたり、イオン電流の検出期間がT
DCを含むことでノック検出精度を向上させることがで
き、より正確にノックを検出することが可能となる。
請求項2に記載のように、イオン電流の検出期間が、ク
ランク角の上死点到達後においてイオン電流がピーク値
となる時期を少なくとも含むとよい。つまり、イオン電
流の検出期間が、クランク角の上死点到達時期に加え
て、イオン電流がピーク値となる時期を少なくとも含む
ことで、ノックの検出期間が短時間ではなく一定時間以
上になり、より広い期間におけるノックの検出が可能と
なる。
によれば、広い範囲のノックを検出することができ、ノ
ック検出精度を向上させることができる。なお、このよ
うにイオン電流の検出期間を設定するには、イオン電流
がピーク値となる時期を内燃機関の運転状態に基づいて
予め予測し、その予測した時期を含むように検出期間を
設定すると良い。
終了に伴い発生するノイズには、ノックに近い周波数成
分が含まれるため、検出したイオン電流にこのノイズ成
分が含まれる場合、誤ってノックが発生したと判定する
ことがあり、ノック検出精度が低下する虞がある。
ン電流の検出期間はノイズ成分を含まないように設定す
ることが望ましく、ノイズを含まないようにイオン電流
の検出期間を火花放電終了後、所定時間遅延させること
で、ノックの誤検出を抑えることができる。
回転数・負荷によらず、一定時間にすればよい。このよ
うなノイズを発生する期間は、回転数・負荷によって多
少の変動があるものの、その変動は僅かである。この僅
かな変動のために、回転数・負荷に応じて所定時間を変
動させるマップを作成するので、マップを作成するため
の工数が膨大に必要となる。
共に説明する。まず、図1は、実施例のイオン電流を用
いたノック検出機能を備えた内燃機関用点火装置の構成
を表す電気回路図である。なお、本実施例で説明する内
燃機関用点火装置は複数の気筒を備えた内燃機関に適用
することも可能であるが、図1では、図面を見やすくす
るために、1気筒分のみを記載している。
点火装置1は、直流定電圧(例えば電圧12V)を発生
する直流電源装置(バッテリ)11と、一次巻線L1と
二次巻線L2とを備えた点火コイル13と、一次巻線L
1と直列接続されたnpn型トランジスタからなる主制
御用トランジスタ15と、二次巻線L2とともに閉ルー
プを形成して中心電極17aと接地電極17bとの間に
火花放電を発生する点火プラグ17と、二次巻線L2お
よび点火プラグ17からなる閉ループ上に設けられて燃
料(混合気)の燃焼により発生するイオンにより流れる
イオン電流を検出するためのイオン電流検出回路29
と、イオン電流検出回路29にて検出されたイオン電流
からノックに対応する所定周波数成分を有するノック信
号Sknを抽出するバンドパスフィルタ(BPF)43
と、点火プラグ17に火花放電を発生させるために主制
御用トランジスタ15に対して点火指令信号IGを出力
し、また、バンドパスフィルタ43からのノック信号S
knが入力される内燃機関制御用の電子制御装置(以
下、ECUと呼ぶ)21と、を備えている。
L1は、一端が直流電源装置11の正極に接続され、他
端が主制御用トランジスタ15のコレクタに接続されて
いる。また、二次巻線L2は、一端が点火プラグ17の
中心電極17aに接続され、他端がイオン電流検出回路
29に接続されている。さらに、点火プラグ17の接地
電極17bは、直流電源装置11の負極と同電位のグラ
ンドに接地されており、主制御用トランジスタ15のベ
ースはECU21における点火指令信号IGの出力端子
に接続され、主制御用トランジスタ15のエミッタは、
直流電源装置11の負極と同電位のグランドに接地され
ている。
ースに入力される点火指令信号IGがローレベル(一般
にグランド電位)である場合には、主制御用トランジス
タ15にベース電流は流れず、主制御用トランジスタ1
5はオフ状態となり、主制御用トランジスタ15を通じ
て一次巻線L1に電流が流れることはない。また、点火
指令信号IGがハイレベル(例えば、図示しない定電圧
電源からの供給電圧5[v])である場合には、主制御
用トランジスタ15はオン状態となり、直流電源装置1
1の正極側から点火コイル13の一次巻線L1を通り、
主制御用トランジスタ15を介して直流電源装置11の
負極側に至る一次巻線L1の通電経路を形成し、一次巻
線L1に一次電流i1が流れる。
のオン状態とは、主制御用トランジスタ15のコレクタ
−エミッタ間が導通した状態(短絡された状態)を表
し、オフ状態とは、主制御用トランジスタ15のコレク
タ−エミッタ間が導通していない状態(開放された状
態)を表している。
ルであることで一次巻線L1に一次電流i1が流れてい
る時に、点火指令信号IGがローレベルになると、主制
御用トランジスタ15がターンオフし、一次巻線L1へ
の一次電流i1の通電を停止(遮断)することになる。
すると、点火コイル13の磁束密度が急激に変化して二
次巻線L2に点火用高電圧が発生し、この点火用高電圧
が点火プラグ17に印加されて、点火プラグ17の電極
17a−17b間に火花放電が発生する。
ジスタ15による一次巻線L1における一次電流i1の
通電・遮断により、点火プラグ17の中心電極17a側
にグランド電位よりも低い負の点火用高電圧を発生する
ように構成されている。これにより、点火プラグ17で
の火花放電に伴い二次巻線L2に流れる二次電流i2
は、点火プラグ17の中心電極17aから二次巻線L2
を通って、イオン電流検出回路29に流れる。
明する。図1に示すように、イオン電流検出回路29
は、一端が接地された抵抗31と、この抵抗31の接地
側とは反対側の端部に直列接続されたコンデンサ35
と、カソードが接地されるとともにアノードが抵抗31
とコンデンサ35との接続点に接続されて、抵抗31に
並列接続されたダイオード33と、アノードが接地され
るとともにカソードがコンデンサ35における抵抗31
との接続側とは反対側の端部と接続されて、抵抗31お
よびコンデンサ35からなる直列回路に並列接続された
ツェナーダイオード37と、を備えて構成されている。
このように構成されたイオン電流検出回路29は、コン
デンサ35とツェナーダイオード37との接続点が二次
巻線L2に接続されており、抵抗31とコンデンサ35
との接続点がバンドパスフィルタ43に接続されてい
る。
生して火花放電が発生した直後のイオン電流検出回路2
9においては、二次巻線L2から流れ込む二次電流i2
が、コンデンサ35,ダイオード33を通過する経路を
通じて流れる。このあと、二次電流i2が流れることに
よりコンデンサ35が充電されてコンデンサ35の両端
電圧が上昇していき、コンデンサ35およびダイオード
33からなる直列回路の両端電圧が、ツェナーダイオー
ド37のツェナー電圧Vzと等しくなると、二次電流i
2はツェナーダイオード37を通じて流れるようにな
る。このため、コンデンサ35は、ツェナーダイオード
37のツェナー電圧Vzからダイオード33の順方向電
圧Vfだけ小さい電圧Vc(=Vz−Vf)で充電され
ることになる。
電圧が低下して火花放電が終了し、点火用高電圧による
二次電流i2が流れなくなると、充電されたコンデンサ
35の放電により、コンデンサ35,二次巻線L2,点
火プラグ17,抵抗31の順に電流Iioが流れる。こ
のとき、抵抗31の両端電圧Vioは、この電流Iio
の大きさに比例した値となり、この両端電圧Vioがイ
オン電流検出信号Sioとしてバンドパスフィルタ43
に対して出力される。
火プラグ17への印加電圧Vpは、コンデンサ35の充
電電圧Vcから抵抗31での電圧降下分だけ差し引いた
電圧値(Vp=Vc−R×Iio;但し、Rは抵抗31
の抵抗値)となる。そして、この印加電圧Vpは、点火
プラグ17が火花放電しない程度(例えば、300V程
度)とする必要があり、即ち、ツェナーダイオード37
のツェナー電圧Vzは、この印加電圧Vpに基づいて設
定されている。
電流検出回路29からのイオン電流検出信号Sioにお
けるノックに対応する所定周波数成分(例えば、3[kH
z ]〜20[kHz ])をノック信号Sknとして抽出す
る。そして、バンドパスフィルタ43は、ノック信号S
knをECU21に対して出力する。
おける点火指令信号IG,電流Iio,ノック信号Sk
nの各状態を表すタイムチャートを図2に示す。なお、
図2では、電流Iioの波形については、抵抗31から
コンデンサ35に向かう方向を負の値として表してお
り、波形の値が負の値になるほど(図2において下にな
るほど)、電流Iioの電流値が大きいことを示してい
る。
令信号IGがローレベル(一般にグランド電位)からハ
イレベル(例えば、定電圧電源からの供給電圧5
[V])になると、主制御用トランジスタ15がオン状
態となり、一次電流i1の通電が開始される。そして、
時刻t2にて点火指令信号IGがハイレベルからローレ
ベルになると、一次電流i1が遮断されて二次巻線L2
に点火用高電圧が発生し、点火プラグ17の電極間に火
花放電が発生する。
放電の継続時間が経過した時刻t3にて火花放電が終了
すると、コンデンサ35の放電が開始される。電流Ii
oは、放電開始直後に負の領域において大きく変動(振
動)したあと、一旦電圧値が0[V]に近づき、時刻t
4を過ぎた後、徐々にイオン電流が増加する方向に電圧
値が変化する。そして、時刻t5から僅かに経過した時
点で、電流Iioは、ピーク値を示し、そのあと徐々に
0[V]に近付いていく。
の大きな振動は、点火用高電圧の停止に伴い発生するノ
イズ成分であり、実際のイオン電流は、この振動が収束
した後(時刻t4)から流れ始め、その後徐々に電流値
が増加し、時刻t5から僅かに経過した時点でピーク値
となり、そのあと徐々に電流値が減少していく。
れるノック信号Sknは、時刻t5から時刻t6まで期
間においては、比較的大きな値を示しており、このよう
な波形を示すのは、ノッキングが発生しているためであ
る。また、時刻t3から時刻t4までの期間、すなわ
ち、火花放電の終了直後においても、ノック信号Skn
が大きな値を示しているが、前述したように点火用高電
圧の停止により発生したノイズ成分であり、ノッキング
によるものではない。
ック判定を行う際には、火花放電終了直後に点火用高電
圧の終了により発生するノイズ成分を除いたノック信号
Sknを用いてノック判定を行うことが望ましい。な
お、本実施例では、ECU21で実行される後述のノッ
ク検出処理において、内燃機関の運転状態に基づいてノ
ック判定に用いるノック信号Sknの期間を定めてい
る。
ECU21で実行される処理について説明する。なお、
ECU21は、内燃機関の運転状態に基づいて、内燃機
関の火花放電発生時期(点火時期)、燃料噴射量、エン
ジン回転速度等を総合的に制御するために備えられてお
り、CPU,RAM,ROMおよび入出力部を主要部と
するマイクロコンピュータ(以下、マイコンともいう)
にて構成されている。そして、ECU21は、以下に説
明する点火制御処理やノック検出処理の他に、内燃機関
の吸入空気量(吸気管圧力),エンジン回転速度,スロ
ットル開度,冷却水温,吸気温等、機関各部の運転状態
を検出する運転状態検出処理や、燃料噴射時期で燃料を
吸気管内に供給するための燃料制御処理などを行ってい
る。
せるために実行される点火制御処理について説明する。
なお、点火制御処理は、内燃機関の始動後、例えば、内
燃機関の回転角度(クランク角)を検出するクランク角
センサからの信号に基づき、内燃機関が、吸気,圧縮,
燃焼,排気を行う1燃焼サイクルに1回の割合で実行さ
れる。
理が開始されると、まず、別途実行される運転状態検出
処理にて検出された内燃機関の運転状態を読込み、読み
込んだ運転状態に基づいて予め設定されたマップあるい
は計算式を用いて、内燃機関の運転状態に適した点火時
期を設定する。なお、点火時期を設定するための上記マ
ップあるいは計算式は、例えば、内燃機関のエンジン回
転速度やエンジン負荷などの運転状態をパラメータとし
て、内燃機関の運転状態に応じた点火時期等を設定する
ように構成されている。
火時期(図2における時刻t2)を基準として、この点
火時期よりも一次電流通電時間だけ早い時刻(図2にお
ける時刻t1)で、点火指令信号IGをハイレベルに変
化させて主制御用トランジスタ15をオン状態にするこ
とで、一次電流i1の通電を開始する。ここでの一次電
流通電時間には、着火性の劣る運転条件においても確実
に燃料に着火できる火花放電を発生させるため、つま
り、高い点火用高電圧を発生させるために、点火コイル
に十分な磁束エネルギを蓄積できる時間が火花放電開始
前に予め設定されている。
IGをハイレベルに変化させてから一次電流通電時間が
経過した点火時期にて、点火指令信号IGをローレベル
に変化させて、主制御用トランジスタ15をオフ状態に
する。こうして主制御用トランジスタ15をオフ状態に
することで一次電流i1を急峻に遮断し、誘導起電力で
ある点火用高電圧を二次巻線L2に発生させて、点火プ
ラグ17に火花放電を発生させる。
状態に応じて点火時期を設定し、この点火時期から予め
定められた一次電流通電時間だけ早い通電開始時期で点
火指令信号IGをハイレベルに変化させて一次電流i1
の通電を開始する(図2における時刻t1)。このあ
と、一次電流通電時間が経過した時点、すなわち、内燃
機関の運転状態に応じて設定した点火時期(図2におけ
る時刻t2)で、点火指令信号IGをローレベルに変化
させて、点火プラグ17の電極間に火花放電を発生さ
せ、燃料(混合気)を燃焼させる処理を行っている。
すフローチャートに従い説明する。なお、ノック検出処
理は、内燃機関が始動されるとともに、1燃焼サイクル
に1回の割合で起動されて処理を実行する。そして、ノ
ック検出処理が起動されると、まず、S110では、別
途実行される運転状態検出処理にて検出された内燃機関
の運転状態を読込む処理を行う。
内燃機関の運転状態に基づいて、予め設定されたマップ
あるいは計算式を用いて、ノック信号Sknを抽出する
ためのイオン電流の検出期間(以下、ノック検出期間と
もいう)を設定する。このとき、S120では、クラン
ク角の上死点到達時期(以下、TDCともいう)を含む
とともに、TDC後にイオン電流がピーク値となる時期
を少なくとも含むように、ノック検出期間を設定する。
また、このときの設定処理においては、ノック検出期間
は、点火用高電圧の終了により発生するノイズが含まれ
ないように設定される。
の設定は、開始時期と検出期間の長さ(時間)を決定す
ることで行う。例えば、開始時期は、火花放電終了時点
から0.5[msec]経過した時点し、エンジンの回転数
・負荷によらず一定時期にする。そして、検出期間の長
さは、エンジンの回転数によって変化するマップあるい
は計算式を用いて、例えば、4[msec]間の期間を、ノ
ック検出期間として設定する。
ノック検出期間の開始時期であるか否かを判断してお
り、否定判定されると同ステップを繰り返し実行するこ
とで待機し、肯定判定されるとS140に移行する。そ
して、S130にて肯定判定されてS140に移行する
と、S140では、S120で設定したノック検出期間
の間、バンドパスフィルタ43から入力されるノック信
号Sknの絶対値を積分する処理を行うことにより、ノ
ック信号Sknの積分値Saを算出する。
積分値Saが、予め定められたノック判定基準値よりも
大きいか否かを判断しており、肯定判定されるとS17
0に移行し、否定判定されるとS160に移行する。そ
して、積分値Saがノック判定基準値以下であるときに
は、S150で否定判定されてS160に移行し、S1
60では、この時の燃焼サイクルを正常燃焼と判定す
る。また、積分値Saがノック判定基準値よりも大きい
ときには、S150で肯定判定されてS170に移行
し、S170では、この時の燃焼サイクルにおいてノッ
クが発生していると判定する。
処理が終了すると、本ノック検出処理が終了する。そし
て、ノック検出処理によるノック判定結果は、他の制御
処理(点火制御処理や燃料制御処理など)に通知されて
おり、ノックが発生していると判定された場合、他の制
御処理は、ノックを解消するように内燃機関の制御を行
うことで、内燃機関の安定した運転を実現する。
検出機能を備えた内燃機関用点火装置においては、TD
Cを含むようにイオン電流の検出期間(ノック検出期
間)を設定し、その検出期間においてイオン電流から抽
出されるノック信号を用いてノック判定を行っている。
オン電流波形(図4(a))と、ノックが発生している
場合のイオン電流波形(図4(b))を図4に示す。ま
た、図4では、イオン電流波形に加えて、イオン電流か
ら抽出したノックに対応する所定周波数成分を有するノ
ック信号を示している。なお、図4では、イオン電流の
電流値が大きくなるほど、イオン電流波形の値が負の値
になるように(図4において下になるように)、イオン
電流波形が表されている。
が点火時期であり、その後、イオン電流波形は大きく変
動(振動)しており、時刻t11にて第1ピーク値を示
した後、イオン電流は一旦小さい値を示す。そして、T
DCよりも遅い時刻t12にて、イオン電流波形は第2
ピーク値を示し、その後、緩やかに電流値が減少してい
き、最終的には0[A]となる。
時刻t10から時刻t11までの期間においては大きく
変動(振動)し、時刻t11以降は次第に振幅が小さく
なり、時刻t12以降については、ほとんど抽出されて
いない。また、図4(b)においては、時刻t20が点
火時期であり、その後、イオン電流波形は大きく変動
(振動)しており、時刻t21にて第1ピーク値を示し
た後、イオン電流は一旦小さい値を示す。そして、TD
Cよりも遅い時刻t22にて、イオン電流波形は第2ピ
ーク値を示し、その後、緩やかに電流値が小さくなると
共に振動波形を示し、最終的には0[A]となる。
時刻t20から時刻t21を僅かに経過した時点までの
期間においては、大きく変動(振動)しており、その後
次第に小さくなり、時刻t22以降に再び比較的振幅の
大きい波形が示されている。つまり、図4(b)におい
ては、時刻t22を過ぎた後のノック信号の波形から、
ノックが発生していることが判る。
る場合、およびノック検出期間にTDCが含まれない場
合のそれぞれのノック検出精度を比較するために、以下
に示す測定を実施した。この測定は、ノック検出期間を
図4における区間Bのように設定する場合、およびノッ
ク検出期間を図4における区間Cのように設定する場
合、のそれぞれにおいてイオン電流から抽出されるノッ
ク信号の積分値を算出すると同時に、圧力センサの出力
信号から抽出されるノック信号の積分値を算出すること
で実施した。なお、区間Bおよび区間Cの長さはそれぞ
れ等しく、また、区間Aは、火花放電終了からノック検
出期間の開始時期まで遅延させる時間を表している。
DCを含む場合、図6にイオン電流の検出期間にTDC
を含まない場合の測定結果を示している。なお、図5、
図6ともに、圧力センサの出力信号から抽出したノック
信号の積分値を横軸として、イオン電流から抽出したノ
ック信号の積分値を縦軸として表した座標平面上に、複
数回実施した各測定データを○印で表している。
おいて右に向かうに従いノック信号の積分値が大きくな
ることを示し、縦軸は、図において上に向かうに従いノ
ック信号の積分値が大きくなることを示している。ま
た、図5および図6の各座標平面は、ノック判定基準値
J1を示す点線により左右に分割されており、ノック判
定基準値J2を示す点線により上下に分割されている。
なお、ノック判定基準値J1は、圧力センサの出力信号
から抽出したノック信号の積分値におけるノック判定用
の判定基準値であり、ノック判定基準値J2は、イオン
電流検出信号から抽出したノック信号の積分値における
ノック判定用の判定基準値である。
準値J1よりも小さい値となる領域(図においてノック
判定基準値J1を示す点線よりも左側の領域(領域Eお
よび領域F))は、圧力センサの出力信号を用いてノッ
ク判定を実施した場合に、ノックが発生していないと判
定される領域である。また、ノック判定基準値J1より
も大きい値となる領域(図においてノック判定基準値J
1を示す点線よりも右側の領域(領域Gおよび領域
H))は、圧力センサの出力信号を用いてノック判定を
実施した場合に、ノックが発生していると判定される領
域である。
値J2よりも小さい値となる領域(図においてノック判
定基準値J2を示す点線よりも下側の領域(領域Eおよ
び領域G))は、イオン電流を用いてノック判定を実施
した場合に、ノックが発生していないと判定される領域
である。また、ノック判定基準値J2よりも大きい値と
なる領域(図においてノック判定基準値J2を示す点線
よりも上側の領域(領域Fおよび領域H))は、圧力セ
ンサの出力信号を用いてノック判定を実施した場合に、
ノックが発生していると判定される領域である。
ク検出方法は、ノック検出精度が高い検出方法であり、
本測定においては、イオン電流を用いたノック検出にお
けるノック検出精度の判定基準としている。つまり、イ
オン電流を用いたノック検出方法のうち、判定結果が、
圧力センサの出力信号を用いたノック検出方法における
判定結果と同一となる検出方法は、ノック検出精度が高
いと判断できる。
上において、領域Eおよび領域Hとに分布する測定デー
タが多い測定結果については、圧力センサを用いたノッ
ク検出方法の判定結果と同一の判定結果となることか
ら、イオン電流を用いたノック検出方法におけるノック
検出精度が高いことになる。
タが多い測定結果については、実際にはノックが発生し
ていないにもかかわらず、ノックと判定してしまうこと
を示しており、イオン電流を用いたノック検出方法にお
けるノックの検出精度が低いことを示している。また、
領域Gに分布する測定データが多い測定結果について
は、実際にはノックが発生しているにもかかわらず、ノ
ックと判定しないことを示しており、ノックの検出精度
が低いことを示している。
すると、図5に示す測定データについては、領域Eおよ
び領域Hに分布する割合が多く、領域Fおよび領域Gに
分布する割合が少ないのに対して、図6に示す測定デー
タについては、領域Gに分布する割合が多いことが判
る。つまり、図5に示す測定結果は、図6に示す測定結
果よりもノック検出精度が高いことを示している。
法において、ノック検出期間にTDCが含まれる場合の
ノック検出方法は、ノック検出期間にTDCが含まれな
い場合のノック検出方法に比べて、ノック検出精度が高
いことが判る。なお、領域Fに分布する測定データが多
い場合は、ノックが未発生であるにも拘わらす誤ってノ
ックを解消するための制御処理が実行されることになる
が、ノックが発生していないため内燃機関の破損に至る
ことはない。しかし、領域Gに分布する測定データが多
い場合には、ノックが発生しているにも拘わらず、ノッ
クを解消するための制御処理が行われないため、ノック
を抑制することができず、ノックの発生により内燃機関
の破損に至る可能性があり、内燃機関の運転に対して重
大な影響を及ぼす虞がある。このため、イオン電流を用
いたノック検出方法のうち、領域Gに分布する測定デー
タが多いノック検出方法は、内燃機関を破壊する可能性
が高くなることから、内燃機関の正常な運転を維持する
ためには、領域Gに分布する測定データが少ないノック
検出方法を実施するとよい。
備えた内燃機関用点火装置によれば、イオン電流を用い
てノック検出を行うにあたり、TDCを含むようにイオ
ン電流の検出期間(ノック検出期間)を設定しているこ
とから、ノック検出精度を向上させることができ、より
正確にノックを検出することが可能となる。
ノイズ成分を含まないように火花放電終了後、所定時間
遅延させてイオン電流の検出期間を設定することから、
点火用高電圧の終了により発生するノイズの影響により
誤ってノックが発生したと判定することが無くなり、ノ
ックの誤検出を抑えることができる。
ク角の上死点到達時期に加えて、イオン電流がピーク値
となる時期を少なくとも含むように設定されており、ノ
ックの検出期間が短時間ではなく一定時間以上になり、
より広い期間におけるノックの検出が可能となる。よっ
て、より広い範囲のノックを検出することができ、ノッ
ク検出精度を向上させることができる。
たが、本発明方法は上記実施例に限定されるものではな
く、種々の態様を採ることができる。上記実施例では、
イオン電流から抽出したノック信号の絶対値の積分値を
算出してノック判定を実施したが、例えば、イオン電流
から抽出したノック信号が予め定められた規定値を超え
た時間を積算した時間積分値によってノックを判定して
も良い。
出力されるノック信号Sknと、規定値に対応する規定
値信号Vsとの大きさを比較し、ノック信号Sknが規
定値信号Vs以上となるときに検出信号Scpをハイレ
ベルとして出力するコンパレータを備え、ECU21が
検出信号Scpに基づきノック判定を行うのである。
sとの比較によりコンパレータから出力される検出信号
Scpの波形の例を、図7に示す。図7に示すように、
検出信号Scpは、ノック信号Sknの波形が直線で示
す規定値信号Vs以上となる時にハイレベルとなり、ノ
ック信号Sknが規定値信号Vsよりも小さいときにロ
ーレベルを示す。
sとを比較した結果を表す検出信号Scpが、ECU2
1に入力されて、ECU21では、検出信号Scpがハ
イレベルとなる時間を積算して時間積分値を算出し、こ
の時間積分値とノック判定基準値とを比較することで、
ノック判定を行うのである。つまり、時間積分値がノッ
ク判定基準値よりも大きい場合に、この時の燃焼サイク
ルにおいてノックが発生していると判定するのである。
法におけるノック検出精度を測定した測定結果を図8に
示す。なお、測定は、イオン電流から抽出されるノック
信号が予め定められた規定値を超えた時間を積算した時
間積分値と、圧力センサの出力信号から抽出されるノッ
ク信号の積分値とを同時に算出することにより実施し
た。
に示す測定結果と同様に、領域Eおよび領域Hに分布す
る測定データが多いほど、また、領域Fおよび領域Gに
分布する測定データが少ないほど、ノック検出精度が高
いことを示している。そして、図8においては、領域G
に分布する測定データが無いことから、時間積分値を用
いたノック検出方法は、ノック検出精度が高いことが判
る。
するノック判定基準値J3は、イオン電流から抽出され
るノック信号が予め定められた規定値を超えた時間を積
算した時間積分値におけるノック判定用の判定基準値で
ある。
内燃機関用点火装置の構成を表す電気回路図である。
すタイムチャートである。
内容を示すフローチャートである。
オン電流波形であり、(b)は、ノックが発生している
場合のイオン電流波形である。
て、イオン電流の検出期間にTDCを含む場合のノック
検出精度を測定した測定結果である。
て、イオン電流の検出期間にTDCを含まない場合のノ
ック検出精度を測定した測定結果である。
によりコンパレータから出力される検出信号Scpの波
形の例である。
て、時間積分値を用いたノック検出方法のノック検出精
度を測定した測定結果である。
点火コイル、15…主制御用トランジスタ、17…点火
プラグ、17a…中心電極、17b…接地電極、21…
電子制御装置(ECU)、29…イオン電流検出回路、
31…抵抗、33…ダイオード、35…コンデンサ、3
7…ツェナーダイオード、43…バンドパスフィルタ、
L1…一次巻線、L2…二次巻線。
Claims (3)
- 【請求項1】 燃料の燃焼により発生するイオンによっ
て内燃機関の気筒内に流れるイオン電流を用いたノック
検出方法であり、 前記イオン電流からノックに対応する所定周波数成分を
有するノック信号を抽出し、抽出した該ノック信号に基
づきノック判定を行うノック検出方法であって、 前記ノック信号を抽出するための前記イオン電流の検出
期間が、クランク角の上死点到達時期を含むこと、 を特徴とするイオン電流を用いたノック検出方法。 - 【請求項2】 前記イオン電流の前記検出期間が、クラ
ンク角の上死点到達後において前記イオン電流がピーク
値となる時期を少なくとも含むこと、 を特徴とする請求項1に記載のイオン電流を用いたノッ
ク検出方法。 - 【請求項3】 前記イオン電流の前記検出期間は、燃料
を燃焼させるための火花放電終了後、所定時間遅延させ
た後に開始すること、 と特徴とする請求項1または請求項2に記載のイオン電
流を用いたノック検出方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000332506A JP2002138892A (ja) | 2000-10-31 | 2000-10-31 | イオン電流を用いたノック検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2000332506A JP2002138892A (ja) | 2000-10-31 | 2000-10-31 | イオン電流を用いたノック検出方法 |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002138892A true JP2002138892A (ja) | 2002-05-17 |
Family
ID=18808702
Family Applications (1)
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JP2000332506A Pending JP2002138892A (ja) | 2000-10-31 | 2000-10-31 | イオン電流を用いたノック検出方法 |
Country Status (1)
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---|---|
JP (1) | JP2002138892A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011247126A (ja) * | 2010-05-25 | 2011-12-08 | Diamond Electric Mfg Co Ltd | 内燃機関用のノック制御装置 |
-
2000
- 2000-10-31 JP JP2000332506A patent/JP2002138892A/ja active Pending
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JP2011247126A (ja) * | 2010-05-25 | 2011-12-08 | Diamond Electric Mfg Co Ltd | 内燃機関用のノック制御装置 |
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