JP2004068701A - 内燃機関の燃焼状態検出装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】従来、間違った燃焼判定、間違ったノック判定をしてしまうという課題があった。
【解決手段】イオン電流を分配する電流分配器６と、前記電流分配器の出力からノック振動成分を抽出するバンドパスフィルタ７と、前記抽出されたノック振動成分がノック検出しきい値よりも大きい場合にはノックパルスを出力するノック判定手段１７と、前記電流分配器の出力が燃焼パルスしきい値よりも大きい場合には燃焼パルスを出力する燃焼判定手段８、８ａと、前記点火信号に基づき他気筒の点火コイルが通電開始かどうかを判定する点火信号判定手段１３〜１５と、前記電流分配器の前段に設けられ、他気筒の点火コイルの通電開始後、所定期間、前記電流分配器への前記イオン電流の出力を制限するイオン電流制限手段１６とを有する。
【効果】間違った燃焼判定、間違ったノック判定を防止することができ、検出精度を著しく向上することができる。
【選択図】 図１
【解決手段】イオン電流を分配する電流分配器６と、前記電流分配器の出力からノック振動成分を抽出するバンドパスフィルタ７と、前記抽出されたノック振動成分がノック検出しきい値よりも大きい場合にはノックパルスを出力するノック判定手段１７と、前記電流分配器の出力が燃焼パルスしきい値よりも大きい場合には燃焼パルスを出力する燃焼判定手段８、８ａと、前記点火信号に基づき他気筒の点火コイルが通電開始かどうかを判定する点火信号判定手段１３〜１５と、前記電流分配器の前段に設けられ、他気筒の点火コイルの通電開始後、所定期間、前記電流分配器への前記イオン電流の出力を制限するイオン電流制限手段１６とを有する。
【効果】間違った燃焼判定、間違ったノック判定を防止することができ、検出精度を著しく向上することができる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、内燃機関における燃焼により生じるイオン量の変化を検出することにより、少なくとも内燃機関の失火又はノッキングの発生を検知する内燃機関の燃焼状態検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関のシリンダー内で燃料を燃焼させるとイオンが発生することが一般に知られている。そこで、シリンダー内に高電圧を印加したプローブを設置すると、このイオンをイオン電流として観測することができる。
【０００３】
また、内燃機関でノックが発生すると、このイオン電流にノックの振動成分が重畳するため、この振動成分を抽出することでノックの発生を検出することができる。
【０００４】
従来のノック検出装置について図面を参照しながら説明する。図９は、例えば特開２００１−１４０７４０号公報に示された、イオン電流を用いた従来の内燃機関の燃焼状態検出装置の構成を示す図である。また、図１０は、従来の内燃機関の燃焼状態検出装置のイオン電流検出装置の詳細構成を示す図である。さらに、図１１は、従来のノック検出装置の動作を示すタイミングチャートである。
【０００５】
図９において、まず、点火プラグ１をイオン電流の検出プローブとしている。そして、イグニションコイル２の２次電圧を利用してイオン電流を検出するための高電圧（バイアス電圧）をバイアス手段３にチャージしている。点火のための放電が終了すると、放電期間中にバイアス手段３にチャージされたバイアス電圧が点火プラグ１端に印加され、イオン電流が検出される。なお、４はイオン電流検出装置、５はＥＣＵである。
【０００６】
図１０において、バイアス手段３によって印加される高電圧によってイオン電流が入力されると、イオン電流３ｓはイオン電流検出装置４の電流分配器６によって、ノック振動成分を抽出するバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）７と、燃焼判定用比較部８に分配される。この比較部８は、所定の燃焼パルスしきい値８ａよりも大きい場合には燃焼ありと判定し、ＥＣＵ５にパルスを出力する。このパルスによって燃焼／失火が判定可能である。このパルスを以降、燃焼パルス８ｓと呼ぶ。
【０００７】
ノックの振動成分はＢＰＦ７で抽出された後、アンプ９で増幅される。その振動成分がノック判定用比較部１０で所定のノック検出しきい値１０ａよりも大きい場合にはノックありと判定され、出力部１１はＥＣＵ５にノックパルス１１ｓを出力する。
【０００８】
また、特開２００１−７３８６２号公報では、イオン電流に重畳している振動成分を積分（充電）する積分回路と、積分（充電）された電荷から所定電荷量の放電を行う放電回路を有し、上記積分回路と上記放電回路の放電バランスによりノック検出しきい値を自律的に調整するノック検出装置が提案されている。
【０００９】
さらに、特開平１０−７７９４４号公報では、次のようなノック検出装置が記載されている。図１２は、特開平１０−７７９４４号公報に示された別の従来のノック検出装置の構成を示す図である。
【００１０】
内燃機関にノックが発生した場合には、イオン電流がピークに到達した後の減少時期に特定の周波数のノック信号が重畳する。従って、イオン電流によってノックを検出するためには、この特定周波数のノック信号だけを検出し他の信号（例えばＬＣ共振波形）は除去することが好ましい。従って、余分な信号のなくなる時刻以降の時刻で開となり、イオン電流減少後の適当な時刻（例えば、ＡＴＤＣ６０°）で閉となるノッキングウインドを設け、ノッキングウインドが開となっている期間のイオン電流検出部の出力に基づきノックを検出することが好ましい。
【００１１】
このイオン電流検出部の出力信号を、バンドパスフィルタを使用してノック信号を分離し、この分離されたノック信号を積分し、この積分値に基づいてノックを検出する「イオン電流によるノッキング検出方法」が既に提案されている（特開平６−１５９１２９号公報参照）。
【００１２】
図１２において、イオン電流検出部１９の出力は、ＬＣ共振マスク部２０によりＬＣ共振波形が除去され、バンドパスフィルタ部２１、ピークホールド（あるいは積分）部２２を介して処理部２３に取り込まれる。なお、ピークホールド部２２の動作は、点火後の内燃機関の回転数及び負荷に応じて所定時間後に開となり、開後クランク角度に換算して約５０℃Ａに相当する閉鎖時間後に閉となるウインドによって制御される。そして、イオン濃度の瞬間的な変化と推測されるノイズの積分値はステップ状に増加しノック信号の積分値は連続的に増加することを利用して、ノイズ成分を除去している。なお、放電終了後のＬＣ共振の影響を除去するために、イオン電流検出部１９とバンドパスフィルタ部２１との間にＬＣ共振マスク部２０を設けることも公知である。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような、特開２００１−１４０７４０号公報に示された、従来のノック検出装置では、他気筒点火コイル又は次気筒点火コイルへの通電開始時に、他気筒点火コイル又は次気筒点火コイルの通電開始による電磁誘導により、図１１（ｃ）に示すように、イオン電流検出中の点火コイルにあたかも燃焼したかのような偽のイオン電流又はノックが発生したかのような偽のイオン電流３ｓａが発生する。そして、ノック成分信号９ｓは、図１１（ｅ）に示すように、偽のイオン電流３ｓａによってノック成分信号９ｓａが発生してしまう。この時のノックパルス１１ｓは、図１１（ｆ）に示すように、誤ノックパルス１１ｓａを発生してしまう。また、燃焼パルス８ｓは、図１１（ｄ）に示すように、誤パルス８ｓａを発生してしまう。このため、間違った燃焼判定もしくは間違ったノック判定をしてしまうという問題点があった。
【００１４】
また、ノック検出しきい値を、積分回路と放電回路の放電バランスにより自律的に調整する方法においては、ノックが発生していないにも関わらず偽のイオン電流により発生したノック成分信号を充電してしまい、ノックを検出するためのしきい値が上昇し、検出漏れが起こるという問題点があった。
【００１５】
さらに、イオン電流検出部１９の出力信号から、バンドパスフィルタ部２１を使用してノック信号を分離し、この分離されたノック信号を積分（ピークホールド）し、この積分（ピークホールド）値に基づいてノックを検出するという方法においては、偽のイオン電流により発生したノック成分信号をバンドパスフィルタ部２１で排除することはできないため、この偽のイオン電流により発生したノック成分信号とノックとを確実に分離することができず、ノックが発生しているとする誤検出が生じる恐れがあるという問題点があった。
【００１６】
この発明は、前述した問題点を解決するためになされたもので、間違った燃焼判定、間違ったノック判定を防止することができ、検出精度を著しく向上することができる内燃機関の燃焼状態検出装置を得ることを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る内燃機関の燃焼状態検出装置は、点火信号に基づいて点火用高電圧を発生する点火コイルと、前記点火コイルの点火用高電圧が印加されると点火火花を生じ混合気を着火する点火プラグと、内燃機関の燃焼室内において点火直後に発生するイオン電流を検出し、この検出したイオン電流からノック振動成分を抽出し、このノック振動成分がノック検出しきい値よりも大きい場合にはノックパルスを出力し、偽のイオン電流が発生している間、前記イオン電流の検出を制限するイオン電流検出装置とを備えたものである。
【００１８】
この発明に係る内燃機関の燃焼状態検出装置は、前記イオン電流検出装置が、前記イオン電流を分配する電流分配器と、前記電流分配器の出力からノック振動成分を抽出するバンドパスフィルタと、前記抽出されたノック振動成分がノック検出しきい値よりも大きい場合にはノックパルスを出力するノック判定手段と、前記電流分配器の出力が燃焼パルスしきい値よりも大きい場合には燃焼パルスを出力する燃焼判定手段と、前記点火信号に基づき他気筒の点火コイルが通電開始かどうかを判定する点火信号判定手段と、前記電流分配器の前段に設けられ、他気筒の点火コイルの通電開始後、所定期間、前記電流分配器への前記イオン電流の出力を制限するイオン電流制限手段とを有するものである。
【００１９】
この発明に係る内燃機関の燃焼状態検出装置は、前記イオン電流制限手段が、タイマ手段により、他気筒の通電開始後、所定期間を計時するとともに、前記所定期間を計時している間、前記電流分配器へのイオン電流の供給を遮断するものである。
【００２０】
この発明に係る内燃機関の燃焼状態検出装置は、前記イオン電流制限手段が、デジタル的に、他気筒の点火コイルの通電開始時のイオン電流データと、他気筒の点火コイルの通電開始から所定期間後のイオン電流データをつないで出力するものである。
【００２１】
この発明に係る内燃機関の燃焼状態検出装置は、前記イオン電流制限手段が、次気筒の点火コイルの通電開始後、所定期間、前記電流分配器への前記イオン電流の出力を制限するものである。
【００２２】
また、この発明に係る内燃機関の燃焼状態検出装置は、点火信号に基づいて点火用高電圧を発生する点火コイルと、前記点火コイルの点火用高電圧が印加されると点火火花を生じ混合気を着火する点火プラグと、内燃機関の燃焼室内において点火直後に発生するイオン電流を検出し、この検出したイオン電流からノック振動成分を抽出し、このノック振動成分がノック検出しきい値よりも大きい場合にはノックパルスを出力し、偽のイオン電流が発生している間、前記ノック振動成分の検出を制限するイオン電流検出装置とを備えたものである。
【００２３】
この発明に係る内燃機関の燃焼状態検出装置は、前記イオン電流検出装置が、前記イオン電流を分配する電流分配器と、前記電流分配器の出力からノック振動成分を抽出するバンドパスフィルタと、前記抽出されたノック振動成分がノック検出しきい値よりも大きい場合にはノックパルスを出力するノック判定手段と、前記電流分配器の出力が燃焼パルスしきい値よりも大きい場合には燃焼パルスを出力する燃焼判定手段と、前記点火信号に基づき他気筒の点火コイルが通電開始かどうかを判定する点火信号判定手段と、前記バンドパスフィルタ及び前記ノック判定手段の間に挿入され、他気筒の点火コイルの通電開始後、所定期間、前記ノック判定手段への前記ノック振動成分の出力を制限するノック検出制限手段とを有するものである。
【００２４】
この発明に係る内燃機関の燃焼状態検出装置は、前記ノック検出制限手段が、タイマ手段により、他気筒の通電開始後、所定期間を計時するとともに、前記所定期間を計時している間、前記ノック判定手段への前記ノック振動成分の供給を遮断するものである。
【００２５】
この発明に係る内燃機関の燃焼状態検出装置は、前記ノック検出制限手段が、他気筒の点火コイルの通電開始後、前記偽のイオン電流によって発生したノック振動成分を実測した期間、前記ノック判定手段への前記ノック振動成分の出力を制限するものである。
【００２６】
この発明に係る内燃機関の燃焼状態検出装置は、前記ノック検出制限手段が、次気筒の点火コイルの通電開始後、所定期間、前記ノック判定手段への前記ノック振動成分の出力を制限するものである。
【００２７】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係る内燃機関の燃焼状態検出装置について図面を参照しながら説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係るイオン電流検出装置の構成を示す図である。なお、イオン電流検出装置以外は、従来例と同様で、以下に説明する他の実施の形態も同様である。また、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００２８】
図１において、１６はイオン電流制限手段、１６ａはタイマ手段、１２〜１５は点火信号判定手段、６は電流分配器、７はＢＰＦ、８は燃焼判定用比較部、８ａは燃焼パルスしきい値、９はアンプ、１７はノック判定手段、１１は出力部である。なお、ノック判定手段１７は、図１０に示す、ノック成分信号の振動成分が所定のノック検出しきい値１０ａよりも大きい場合にノックありと判定するノック判定用比較部１０と同じである。また、燃焼判定用比較部８及び燃焼パルスしきい値８ａは、燃焼判定手段を構成する。
【００２９】
つぎに、この実施の形態１に係る内燃機関の燃焼状態検出装置の動作について図面を参照しながら説明する。
【００３０】
図２は、この発明の実施の形態１に係るイオン電流検出装置の動作を示すタイミングチャートである。また、図３は、この発明の実施の形態１に係るイオン電流検出装置の動作を示すフローチャートである。
【００３１】
ここでは、１気筒のイオン電流検出について説明するが、他気筒（２気筒〜４気筒）の場合も同様とする。
【００３２】
他気筒点火コイル（２気筒〜４気筒）への通電開始時に発生する電磁誘導により、図２（ｃ）に示すように、偽のイオン電流３ｓａが発生する。そして、ノック成分信号９ｓは、図２（ｅ）に示すように、偽のイオン電流３ｓａによってノック成分信号９ｓａが発生してしまう。この時のノックパルス１１ｓは、図２（ｆ）に示すように、誤ノックパルス１１ｓａを発生してしまう。また、燃焼パルス８ｓは、図２（ｄ）に示すように、誤パルス８ｓａを発生してしまう。
【００３３】
そこで、イオン電流制限手段１６により、イオン電流を制限することにより、図２（ｇ）に示すようなイオン電流となり、燃焼パルスが図２（ｈ）に示すようなパルスになり、偽のイオン電流が検出されない。
【００３４】
そして、ノック成分信号は、図２（ｉ）に示すようになる。また、同様に、イオン電流を制限することにより、ノックパルスが、図２（ｊ）に示すように、正規のノックパルスのみとなる。即ち、イオン電流制限手段１６が燃焼状態の検出である燃焼パルス８ｓ、及びノックパルス１１ｓを制限する。
【００３５】
以下、これらの詳細について図３のフローチャートに基づいて説明する。
【００３６】
ステップ１０１において、イオン電流制限手段１６により、イオン電流の検出を行う。イオン電流がなければ、再度イオン電流の検出を行う。イオン電流が有る場合には、ステップ１０２へ進む。
【００３７】
次に、ステップ１０２〜１０４において、点火信号判定手段１３〜１５により点火コイル２〜４の通電開始かどうかの判定をする。点火コイル２〜４の通電開始ではない場合は、ステップ１０５へ進む。一方、点火コイル２〜４の通電開始である場合には、ステップ１０６へ進む。
【００３８】
次に、ステップ１０５において、イオン電流制限手段１６によりイオン電流を電流分配器６へ出力し、この電流分配器６によりＢＰＦ７と燃焼判定用比較部８へ出力される。
【００３９】
一方、ステップ１０６において、イオン電流制限手段１６内のタイマ手段１６ａにより他気筒の通電開始後の所定期間内であるかどうかを判定する。
【００４０】
所定期間内でない場合、つまり所定期間が過ぎた場合は、ステップ１０５でイオン電流制限手段１６により電流分配器６へイオン電流を出力する。所定期間内である場合には、イオン電流制限手段１６内のタイマ手段１６ａにより、他気筒の通電開始後、所定期間に達するまで待機する。この待機は、電流分配器６へのイオン電流の供給を遮断することになる。
【００４１】
イオン電流の検出を制限し、電流分配器６へイオン電流を供給しないため、図２（ｇ）に示すように、偽のイオン電流が発生しなくなり、図２（ｈ）に示すように、正規の燃焼パルスのみとなる。
【００４２】
また、所定期間、電流分配器６へイオン電流を供給しないために、図２（ｇ）に示すように、偽のイオン電流が発生しなくなり、図２（ｊ）に示すように、正規のノックパルスのみとなる。
【００４３】
さらに、イオン電流制限手段１６により、イオン電流をデジタルデータに変換し、デジタル的に他気筒の点火コイルの通電開始時のデータと、他気筒の点火コイルの通電開始から所定期間後のデータをつなぐという方法をとっても良い。後段の適当な場所、例えば電流分配器６等で、アナログ信号に再変換すればよい。
【００４４】
上述したように、他気筒の点火コイルへの通電開始時に他気筒の点火コイルの通電開始による電磁誘導により、イオン電流検出中の点火コイルにあたかも燃焼したかのような偽のイオン電流又はノックが発生したかのような偽のイオン電流が発生するが、本実施の形態１により、イオン電流の出力とノック成分信号の出力を制限し、偽のイオン電流の出力と偽のノック成分信号の出力を防ぐため、間違った燃焼判定、もしくは間違ったノック判定をしてしまうということがなく、検出精度が著しく向上する。
【００４５】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係る内燃機関の燃焼状態検出装置について図面を参照しながら説明する。図４は、この発明の実施の形態２に係るイオン電流検出装置の構成を示す図である。
【００４６】
図４において、１２〜１５は点火信号判定手段、６は電流分配器、７はＢＰＦ、８は燃焼判定用比較部、８ａは燃焼パルスしきい値、９はアンプ、１８はノック検出制限手段、１８ａはタイマ手段、１７はノック判定手段、１１は出力部である。なお、ノック判定手段１７は、図１０に示す、ノック成分信号の振動成分が所定のノック検出しきい値１０ａよりも大きい場合にノックありと判定するノック判定用比較部１０と同じである。また、燃焼判定用比較部８及び燃焼パルスしきい値８ａは、燃焼判定手段を構成する。
【００４７】
つぎに、この実施の形態２に係る内燃機関の燃焼状態検出装置の動作について図面を参照しながら説明する。
【００４８】
図５は、この発明の実施の形態２に係るイオン電流検出装置の動作を示すタイミングチャートである。また、図６は、この発明の実施の形態２に係るイオン電流検出装置の動作を示すフローチャートである。
【００４９】
他気筒の点火コイルに通電が開始されると電磁誘導により、図５（ｃ）に示すように、偽のイオン電流３ｓａが発生する。そして、電流分配器６によって分配されたイオン電流は、ＢＰＦ７により抽出され、アンプ９で増幅されたノック成分信号９ｓは、図５（ｄ）に示すように、偽のイオン電流３ｓａによってノック成分信号９ｓａが発生してしまう。このノック成分信号９ｓａを、図５（ｅ）に示すように、ノック検出に用いてしまうと誤ノックパルス１１ｓａを発生してしまう。
【００５０】
そこで、ノック検出制限手段１８により、ノック成分信号の検出を制限することによりノック成分信号が図５（ｆ）に示すようになり、図５（ｅ）に示すような誤ノックパルス１１ｓａを発生しなくなり、図５（ｇ）のように正規のノックパルスのみとなる。
【００５１】
これらの詳細について図６のフローチャートに基づいて説明する。
【００５２】
ステップ２０１において、ノック検出制限手段１８により、イオン電流が入力されるとノック成分信号の有無が判定される。パルスなしと判定されれば再度パルスの有無を判定する。ノック成分信号が有る場合には、ステップ２０２へ進む。
【００５３】
次に、ステップ２０２〜２０４において、点火信号判定手段１３〜１５により、他気筒の点火コイル２〜４の通電開始かどうかを判定する。他気筒の点火コイルの通電開始ではない場合は、ステップ２０５へ進む。他気筒の点火コイルの通電開始である場合には、ステップ２０６へ進む。
【００５４】
次に、ステップ２０５において、ノック検出制限手段１８により、ノック成分信号がノック判定手段１７へ出力される。
【００５５】
一方、ステップ２０６において、ノック検出制限手段１８により、他気筒の通電開始後の所定期間内であるかどうかを判定する。この所定期間は、図５（ｄ）に示す、偽のイオン電流によって発生したノック成分信号９ｓａを実測したものである。
【００５６】
所定期間内でない場合、つまり所定期間が過ぎた場合は、ステップ２０５でノック検出制限手段１８により、ノック成分信号がノック判定手段１７へ出力される。所定期間内である場合には、ノック検出制限手段１８により、他気筒の通電開始後、最初のパルスに相当する間ノック成分信号の検出を制限する。
【００５７】
所定期間、ノック検出制限手段１８により、ノック判定手段１７へノック成分信号を供給しないため、ノック判定されず、図５（ｆ）に示すように、偽のノック成分信号が発生されないため、図５（ｇ）のように正規のノックパルスのみとなる。
【００５８】
ここでは、所定期間はこのようにしたが、ノイズ振動が１波で終わらないような時は振動の終了までとすることが望ましい。
【００５９】
また、上記実施の形態１と同様に、ノック検出制限手段１８は、ノック検出制限手段１８内のタイマ手段１８ａにより点火コイルの通電開始から所定時間ノック成分信号の検出を制限するという方法をとっても同様の効果を得ることができる。
【００６０】
上述したように、他気筒の点火コイルへの通電開始時に他気筒の点火コイルの通電開始による電磁誘導により、イオン電流検出中の点火コイルにあたかも燃焼したかのような偽のイオン電流又はノックが発生したかのような偽のイオン電流が発生するが、本実施の形態２により、ノック成分信号の出力を制限し、偽のノック成分信号の出力を防ぐため、間違ったノック判定をしてしまうということがなく、検出精度が著しく向上する。
【００６１】
実施の形態３．
上記実施の形態１及び２においては、他気筒の点火コイルの通電開始について説明したが、次気筒の点火コイルの通電開始時に限定してもよい。
【００６２】
上述したように、次気筒の点火コイルへの通電開始時に次気筒の点火コイルの通電開始による電磁誘導により、イオン電流検出中の点火コイルにあたかも燃焼したかのような偽のイオン電流又はノックが発生したかのような偽のイオン電流が発生するが、本実施の形態３により、イオン電流の出力とノック成分信号の出力を制限し、偽のイオン電流の出力と偽のノック成分信号の出力を防ぐため、間違った燃焼判定、もしくは間違ったノック判定をしてしまうということがなく、検出精度が著しく向上する。
【００６３】
実施の形態４．
この発明の実施の形態４に係る内燃機関の燃焼状態検出装置について図面を参照しながら説明する。図７は、この発明の実施の形態４に係るイオン電流検出装置の構成を示す図である。
【００６４】
図７において、６は電流分配器、７はＢＰＦ、８は燃焼判定用比較部、８ａは燃焼パルスしきい値、９はアンプ、１０はノック判定用比較部、１１は出力部である。また、１２〜１５は点火信号判定手段、１６はタイマ手段１６ａを有するイオン電流制限手段、１８はタイマ手段１８ａを有するノック検出制限手段である。なお、燃焼判定用比較部８及び燃焼パルスしきい値８ａは、燃焼判定手段を構成する。
【００６５】
つぎに、この実施の形態４に係る内燃機関の燃焼状態検出装置の動作について図面を参照しながら説明する。
【００６６】
図８は、この発明の実施の形態４に係るイオン電流検出装置の動作を示すタイミングチャートである。
【００６７】
他気筒の点火コイルに通電が開始されると電磁誘導により、図８（ｃ）に示すように、偽のイオン電流３ｓａが発生する。そして、電流分配器６によって分配されたイオン電流はＢＰＦ７により抽出され、アンプ９で増幅されたノック成分信号は、図８（ｄ）に示すように、偽のイオン電流３ｓａによってノック成分信号９ｓａが発生してしまう。このノック成分信号で充放電のバランスにより決定されるしきい値Ｔｈ１Ａは、充電を行い図８（ｄ）に示すように上昇（Ｔｈ１ａＡ）する。それに伴い、しきい値Ｔｈ１Ａの関数により決定されるノック検出用しきい値Ｔｈ２Ｂも、図８（ｄ）に示すように上昇（Ｔｈ２ａＢ）する。
【００６８】
この時のノックパルス１１ｓは、図８（ｅ）に示されるようになる。偽のノック成分信号９ｓａにより、しきい値Ｔｈ１Ａ及びしきい値Ｔｈ２Ｂが上昇した結果、これ以降に図８（ｆ）のようなノック成分信号が発生したとすると、しきい値Ｔｈ１Ａ、及びしきい値Ｔｈ２Ｂが図８（ｆ）のようになり、ノック成分信号が検出されずノックパルス１１ｓは、図８（ｇ）のようになる。つまり、本来であれば検出されるべきノックが検出されない恐れがでてくる。
【００６９】
そこで、上記の実施の形態１、あるいは実施の形態２のようにして、イオン電流制限手段１６、又はノック検出制限手段１８により、偽のイオン電流３ｓａ、又は偽のノック成分信号９ｓａを検出しないことにより、ノック成分信号が図８（ｈ）のようになり、しきい値Ｔｈ１Ａが偽のノック成分信号９ｓａにより充電され上昇することがなくなり、しきい値Ｔｈ２Ｂも図８（ｈ）に示すようになる。このときのノックパルスは、図８（ｉ）に示されるようになる。
【００７０】
偽のノック成分信号９ｓａにより、しきい値Ｔｈ１Ａ及びしきい値Ｔｈ２Ｂが上昇しなかった結果、これ以降に図８（ｊ）のようなノック成分信号が発生したとしても、しきい値Ｔｈ１Ａ、及びしきい値Ｔｈ２Ｂが図８（ｊ）のようになりノック成分信号が検出される。この時のノックパルスは、図８（ｋ）に示されるようになる。
【００７１】
【発明の効果】
この発明に係る内燃機関の燃焼状態検出装置は、以上説明したとおり、点火信号に基づいて点火用高電圧を発生する点火コイルと、前記点火コイルの点火用高電圧が印加されると点火火花を生じ混合気を着火する点火プラグと、内燃機関の燃焼室内において点火直後に発生するイオン電流を検出し、この検出したイオン電流からノック振動成分を抽出し、このノック振動成分がノック検出しきい値よりも大きい場合にはノックパルスを出力し、偽のイオン電流が発生している間、前記イオン電流の検出を制限するイオン電流検出装置とを備えたので、間違った燃焼判定、間違ったノック判定を防止することができ、検出精度を著しく向上することができるという効果を奏する。
【００７２】
この発明に係る内燃機関の燃焼状態検出装置は、以上説明したとおり、前記イオン電流検出装置が、前記イオン電流を分配する電流分配器と、前記電流分配器の出力からノック振動成分を抽出するバンドパスフィルタと、前記抽出されたノック振動成分がノック検出しきい値よりも大きい場合にはノックパルスを出力するノック判定手段と、前記電流分配器の出力が燃焼パルスしきい値よりも大きい場合には燃焼パルスを出力する燃焼判定手段と、前記点火信号に基づき他気筒の点火コイルが通電開始かどうかを判定する点火信号判定手段と、前記電流分配器の前段に設けられ、他気筒の点火コイルの通電開始後、所定期間、前記電流分配器への前記イオン電流の出力を制限するイオン電流制限手段とを有するので、間違った燃焼判定、間違ったノック判定を防止することができ、検出精度を著しく向上することができるという効果を奏する。
【００７３】
この発明に係る内燃機関の燃焼状態検出装置は、以上説明したとおり、前記イオン電流制限手段が、タイマ手段により、他気筒の通電開始後、所定期間を計時するとともに、前記所定期間を計時している間、前記電流分配器へのイオン電流の供給を遮断するので、間違った燃焼判定、間違ったノック判定を防止することができ、検出精度を著しく向上することができるという効果を奏する。
【００７４】
この発明に係る内燃機関の燃焼状態検出装置は、以上説明したとおり、前記イオン電流制限手段が、デジタル的に、他気筒の点火コイルの通電開始時のイオン電流データと、他気筒の点火コイルの通電開始から所定期間後のイオン電流データをつないで出力するので、間違った燃焼判定、間違ったノック判定を防止することができ、検出精度を著しく向上することができるという効果を奏する。
【００７５】
この発明に係る内燃機関の燃焼状態検出装置は、以上説明したとおり、前記イオン電流制限手段が、次気筒の点火コイルの通電開始後、所定期間、前記電流分配器への前記イオン電流の出力を制限するので、間違った燃焼判定、間違ったノック判定を防止することができ、検出精度を著しく向上することができるという効果を奏する。
【００７６】
また、この発明に係る内燃機関の燃焼状態検出装置は、以上説明したとおり、点火信号に基づいて点火用高電圧を発生する点火コイルと、前記点火コイルの点火用高電圧が印加されると点火火花を生じ混合気を着火する点火プラグと、内燃機関の燃焼室内において点火直後に発生するイオン電流を検出し、この検出したイオン電流からノック振動成分を抽出し、このノック振動成分がノック検出しきい値よりも大きい場合にはノックパルスを出力し、偽のイオン電流が発生している間、前記ノック振動成分の検出を制限するイオン電流検出装置とを備えたので、間違ったノック判定を防止することができ、検出精度を著しく向上することができるという効果を奏する。
【００７７】
この発明に係る内燃機関の燃焼状態検出装置は、以上説明したとおり、前記イオン電流検出装置が、前記イオン電流を分配する電流分配器と、前記電流分配器の出力からノック振動成分を抽出するバンドパスフィルタと、前記抽出されたノック振動成分がノック検出しきい値よりも大きい場合にはノックパルスを出力するノック判定手段と、前記電流分配器の出力が燃焼パルスしきい値よりも大きい場合には燃焼パルスを出力する燃焼判定手段と、前記点火信号に基づき他気筒の点火コイルが通電開始かどうかを判定する点火信号判定手段と、前記バンドパスフィルタ及び前記ノック判定手段の間に挿入され、他気筒の点火コイルの通電開始後、所定期間、前記ノック判定手段への前記ノック振動成分の出力を制限するノック検出制限手段とを有するので、間違ったノック判定を防止することができ、検出精度を著しく向上することができるという効果を奏する。
【００７８】
この発明に係る内燃機関の燃焼状態検出装置は、以上説明したとおり、前記ノック検出制限手段が、タイマ手段により、他気筒の通電開始後、所定期間を計時するとともに、前記所定期間を計時している間、前記ノック判定手段への前記ノック振動成分の供給を遮断するので、間違ったノック判定を防止することができ、検出精度を著しく向上することができるという効果を奏する。
【００７９】
この発明に係る内燃機関の燃焼状態検出装置は、以上説明したとおり、前記ノック検出制限手段が、他気筒の点火コイルの通電開始後、前記偽のイオン電流によって発生したノック振動成分を実測した期間、前記ノック判定手段への前記ノック振動成分の出力を制限するので、間違ったノック判定を防止することができ、検出精度を著しく向上することができるという効果を奏する。
【００８０】
この発明に係る内燃機関の燃焼状態検出装置は、以上説明したとおり、前記ノック検出制限手段が、次気筒の点火コイルの通電開始後、所定期間、前記ノック判定手段への前記ノック振動成分の出力を制限するので、間違ったノック判定を防止することができ、検出精度を著しく向上することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１に係る内燃機関の燃焼状態検出装置のイオン電流検出装置の構成を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係るイオン電流検出装置の動作を示すタイミングチャートである。
【図３】この発明の実施の形態１に係るイオン電流検出装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】この発明の実施の形態２に係る内燃機関の燃焼状態検出装置のイオン電流検出装置の構成を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態２に係るイオン電流検出装置の動作を示すタイミングチャートである。
【図６】この発明の実施の形態２に係るイオン電流出装置の動作を示すフローチャートである。
【図７】この発明の実施の形態４に係る内燃機関の燃焼状態検出装置のイオン電流検出装置の構成を示す図である。
【図８】この発明の実施の形態４に係るイオン電流検出装置の動作を示すタイミングチャートである。
【図９】従来の内燃機関の燃焼状態検出装置の構成を示す図である。
【図１０】従来の内燃機関の燃焼状態検出装置のイオン電流検出装置の構成を示す図である。
【図１１】従来のイオン電流検出装置の動作を示すタイミングチャートである。
【図１２】別の従来のイオン電流検出装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
６ 電流分配器、７ ＢＰＦ、８ 燃焼判定用比較部、８ａ 燃焼パルスしきい値、９ アンプ、１１ 出力部、１２、１３、１４、１５ 点火信号判定手段、１６ イオン電流制限手段、１６ａ タイマ手段、１７ ノック判定手段、１８ ノック検出制限手段、１８ａ タイマ手段。
【発明の属する技術分野】
この発明は、内燃機関における燃焼により生じるイオン量の変化を検出することにより、少なくとも内燃機関の失火又はノッキングの発生を検知する内燃機関の燃焼状態検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関のシリンダー内で燃料を燃焼させるとイオンが発生することが一般に知られている。そこで、シリンダー内に高電圧を印加したプローブを設置すると、このイオンをイオン電流として観測することができる。
【０００３】
また、内燃機関でノックが発生すると、このイオン電流にノックの振動成分が重畳するため、この振動成分を抽出することでノックの発生を検出することができる。
【０００４】
従来のノック検出装置について図面を参照しながら説明する。図９は、例えば特開２００１−１４０７４０号公報に示された、イオン電流を用いた従来の内燃機関の燃焼状態検出装置の構成を示す図である。また、図１０は、従来の内燃機関の燃焼状態検出装置のイオン電流検出装置の詳細構成を示す図である。さらに、図１１は、従来のノック検出装置の動作を示すタイミングチャートである。
【０００５】
図９において、まず、点火プラグ１をイオン電流の検出プローブとしている。そして、イグニションコイル２の２次電圧を利用してイオン電流を検出するための高電圧（バイアス電圧）をバイアス手段３にチャージしている。点火のための放電が終了すると、放電期間中にバイアス手段３にチャージされたバイアス電圧が点火プラグ１端に印加され、イオン電流が検出される。なお、４はイオン電流検出装置、５はＥＣＵである。
【０００６】
図１０において、バイアス手段３によって印加される高電圧によってイオン電流が入力されると、イオン電流３ｓはイオン電流検出装置４の電流分配器６によって、ノック振動成分を抽出するバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）７と、燃焼判定用比較部８に分配される。この比較部８は、所定の燃焼パルスしきい値８ａよりも大きい場合には燃焼ありと判定し、ＥＣＵ５にパルスを出力する。このパルスによって燃焼／失火が判定可能である。このパルスを以降、燃焼パルス８ｓと呼ぶ。
【０００７】
ノックの振動成分はＢＰＦ７で抽出された後、アンプ９で増幅される。その振動成分がノック判定用比較部１０で所定のノック検出しきい値１０ａよりも大きい場合にはノックありと判定され、出力部１１はＥＣＵ５にノックパルス１１ｓを出力する。
【０００８】
また、特開２００１−７３８６２号公報では、イオン電流に重畳している振動成分を積分（充電）する積分回路と、積分（充電）された電荷から所定電荷量の放電を行う放電回路を有し、上記積分回路と上記放電回路の放電バランスによりノック検出しきい値を自律的に調整するノック検出装置が提案されている。
【０００９】
さらに、特開平１０−７７９４４号公報では、次のようなノック検出装置が記載されている。図１２は、特開平１０−７７９４４号公報に示された別の従来のノック検出装置の構成を示す図である。
【００１０】
内燃機関にノックが発生した場合には、イオン電流がピークに到達した後の減少時期に特定の周波数のノック信号が重畳する。従って、イオン電流によってノックを検出するためには、この特定周波数のノック信号だけを検出し他の信号（例えばＬＣ共振波形）は除去することが好ましい。従って、余分な信号のなくなる時刻以降の時刻で開となり、イオン電流減少後の適当な時刻（例えば、ＡＴＤＣ６０°）で閉となるノッキングウインドを設け、ノッキングウインドが開となっている期間のイオン電流検出部の出力に基づきノックを検出することが好ましい。
【００１１】
このイオン電流検出部の出力信号を、バンドパスフィルタを使用してノック信号を分離し、この分離されたノック信号を積分し、この積分値に基づいてノックを検出する「イオン電流によるノッキング検出方法」が既に提案されている（特開平６−１５９１２９号公報参照）。
【００１２】
図１２において、イオン電流検出部１９の出力は、ＬＣ共振マスク部２０によりＬＣ共振波形が除去され、バンドパスフィルタ部２１、ピークホールド（あるいは積分）部２２を介して処理部２３に取り込まれる。なお、ピークホールド部２２の動作は、点火後の内燃機関の回転数及び負荷に応じて所定時間後に開となり、開後クランク角度に換算して約５０℃Ａに相当する閉鎖時間後に閉となるウインドによって制御される。そして、イオン濃度の瞬間的な変化と推測されるノイズの積分値はステップ状に増加しノック信号の積分値は連続的に増加することを利用して、ノイズ成分を除去している。なお、放電終了後のＬＣ共振の影響を除去するために、イオン電流検出部１９とバンドパスフィルタ部２１との間にＬＣ共振マスク部２０を設けることも公知である。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような、特開２００１−１４０７４０号公報に示された、従来のノック検出装置では、他気筒点火コイル又は次気筒点火コイルへの通電開始時に、他気筒点火コイル又は次気筒点火コイルの通電開始による電磁誘導により、図１１（ｃ）に示すように、イオン電流検出中の点火コイルにあたかも燃焼したかのような偽のイオン電流又はノックが発生したかのような偽のイオン電流３ｓａが発生する。そして、ノック成分信号９ｓは、図１１（ｅ）に示すように、偽のイオン電流３ｓａによってノック成分信号９ｓａが発生してしまう。この時のノックパルス１１ｓは、図１１（ｆ）に示すように、誤ノックパルス１１ｓａを発生してしまう。また、燃焼パルス８ｓは、図１１（ｄ）に示すように、誤パルス８ｓａを発生してしまう。このため、間違った燃焼判定もしくは間違ったノック判定をしてしまうという問題点があった。
【００１４】
また、ノック検出しきい値を、積分回路と放電回路の放電バランスにより自律的に調整する方法においては、ノックが発生していないにも関わらず偽のイオン電流により発生したノック成分信号を充電してしまい、ノックを検出するためのしきい値が上昇し、検出漏れが起こるという問題点があった。
【００１５】
さらに、イオン電流検出部１９の出力信号から、バンドパスフィルタ部２１を使用してノック信号を分離し、この分離されたノック信号を積分（ピークホールド）し、この積分（ピークホールド）値に基づいてノックを検出するという方法においては、偽のイオン電流により発生したノック成分信号をバンドパスフィルタ部２１で排除することはできないため、この偽のイオン電流により発生したノック成分信号とノックとを確実に分離することができず、ノックが発生しているとする誤検出が生じる恐れがあるという問題点があった。
【００１６】
この発明は、前述した問題点を解決するためになされたもので、間違った燃焼判定、間違ったノック判定を防止することができ、検出精度を著しく向上することができる内燃機関の燃焼状態検出装置を得ることを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る内燃機関の燃焼状態検出装置は、点火信号に基づいて点火用高電圧を発生する点火コイルと、前記点火コイルの点火用高電圧が印加されると点火火花を生じ混合気を着火する点火プラグと、内燃機関の燃焼室内において点火直後に発生するイオン電流を検出し、この検出したイオン電流からノック振動成分を抽出し、このノック振動成分がノック検出しきい値よりも大きい場合にはノックパルスを出力し、偽のイオン電流が発生している間、前記イオン電流の検出を制限するイオン電流検出装置とを備えたものである。
【００１８】
この発明に係る内燃機関の燃焼状態検出装置は、前記イオン電流検出装置が、前記イオン電流を分配する電流分配器と、前記電流分配器の出力からノック振動成分を抽出するバンドパスフィルタと、前記抽出されたノック振動成分がノック検出しきい値よりも大きい場合にはノックパルスを出力するノック判定手段と、前記電流分配器の出力が燃焼パルスしきい値よりも大きい場合には燃焼パルスを出力する燃焼判定手段と、前記点火信号に基づき他気筒の点火コイルが通電開始かどうかを判定する点火信号判定手段と、前記電流分配器の前段に設けられ、他気筒の点火コイルの通電開始後、所定期間、前記電流分配器への前記イオン電流の出力を制限するイオン電流制限手段とを有するものである。
【００１９】
この発明に係る内燃機関の燃焼状態検出装置は、前記イオン電流制限手段が、タイマ手段により、他気筒の通電開始後、所定期間を計時するとともに、前記所定期間を計時している間、前記電流分配器へのイオン電流の供給を遮断するものである。
【００２０】
この発明に係る内燃機関の燃焼状態検出装置は、前記イオン電流制限手段が、デジタル的に、他気筒の点火コイルの通電開始時のイオン電流データと、他気筒の点火コイルの通電開始から所定期間後のイオン電流データをつないで出力するものである。
【００２１】
この発明に係る内燃機関の燃焼状態検出装置は、前記イオン電流制限手段が、次気筒の点火コイルの通電開始後、所定期間、前記電流分配器への前記イオン電流の出力を制限するものである。
【００２２】
また、この発明に係る内燃機関の燃焼状態検出装置は、点火信号に基づいて点火用高電圧を発生する点火コイルと、前記点火コイルの点火用高電圧が印加されると点火火花を生じ混合気を着火する点火プラグと、内燃機関の燃焼室内において点火直後に発生するイオン電流を検出し、この検出したイオン電流からノック振動成分を抽出し、このノック振動成分がノック検出しきい値よりも大きい場合にはノックパルスを出力し、偽のイオン電流が発生している間、前記ノック振動成分の検出を制限するイオン電流検出装置とを備えたものである。
【００２３】
この発明に係る内燃機関の燃焼状態検出装置は、前記イオン電流検出装置が、前記イオン電流を分配する電流分配器と、前記電流分配器の出力からノック振動成分を抽出するバンドパスフィルタと、前記抽出されたノック振動成分がノック検出しきい値よりも大きい場合にはノックパルスを出力するノック判定手段と、前記電流分配器の出力が燃焼パルスしきい値よりも大きい場合には燃焼パルスを出力する燃焼判定手段と、前記点火信号に基づき他気筒の点火コイルが通電開始かどうかを判定する点火信号判定手段と、前記バンドパスフィルタ及び前記ノック判定手段の間に挿入され、他気筒の点火コイルの通電開始後、所定期間、前記ノック判定手段への前記ノック振動成分の出力を制限するノック検出制限手段とを有するものである。
【００２４】
この発明に係る内燃機関の燃焼状態検出装置は、前記ノック検出制限手段が、タイマ手段により、他気筒の通電開始後、所定期間を計時するとともに、前記所定期間を計時している間、前記ノック判定手段への前記ノック振動成分の供給を遮断するものである。
【００２５】
この発明に係る内燃機関の燃焼状態検出装置は、前記ノック検出制限手段が、他気筒の点火コイルの通電開始後、前記偽のイオン電流によって発生したノック振動成分を実測した期間、前記ノック判定手段への前記ノック振動成分の出力を制限するものである。
【００２６】
この発明に係る内燃機関の燃焼状態検出装置は、前記ノック検出制限手段が、次気筒の点火コイルの通電開始後、所定期間、前記ノック判定手段への前記ノック振動成分の出力を制限するものである。
【００２７】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係る内燃機関の燃焼状態検出装置について図面を参照しながら説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係るイオン電流検出装置の構成を示す図である。なお、イオン電流検出装置以外は、従来例と同様で、以下に説明する他の実施の形態も同様である。また、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００２８】
図１において、１６はイオン電流制限手段、１６ａはタイマ手段、１２〜１５は点火信号判定手段、６は電流分配器、７はＢＰＦ、８は燃焼判定用比較部、８ａは燃焼パルスしきい値、９はアンプ、１７はノック判定手段、１１は出力部である。なお、ノック判定手段１７は、図１０に示す、ノック成分信号の振動成分が所定のノック検出しきい値１０ａよりも大きい場合にノックありと判定するノック判定用比較部１０と同じである。また、燃焼判定用比較部８及び燃焼パルスしきい値８ａは、燃焼判定手段を構成する。
【００２９】
つぎに、この実施の形態１に係る内燃機関の燃焼状態検出装置の動作について図面を参照しながら説明する。
【００３０】
図２は、この発明の実施の形態１に係るイオン電流検出装置の動作を示すタイミングチャートである。また、図３は、この発明の実施の形態１に係るイオン電流検出装置の動作を示すフローチャートである。
【００３１】
ここでは、１気筒のイオン電流検出について説明するが、他気筒（２気筒〜４気筒）の場合も同様とする。
【００３２】
他気筒点火コイル（２気筒〜４気筒）への通電開始時に発生する電磁誘導により、図２（ｃ）に示すように、偽のイオン電流３ｓａが発生する。そして、ノック成分信号９ｓは、図２（ｅ）に示すように、偽のイオン電流３ｓａによってノック成分信号９ｓａが発生してしまう。この時のノックパルス１１ｓは、図２（ｆ）に示すように、誤ノックパルス１１ｓａを発生してしまう。また、燃焼パルス８ｓは、図２（ｄ）に示すように、誤パルス８ｓａを発生してしまう。
【００３３】
そこで、イオン電流制限手段１６により、イオン電流を制限することにより、図２（ｇ）に示すようなイオン電流となり、燃焼パルスが図２（ｈ）に示すようなパルスになり、偽のイオン電流が検出されない。
【００３４】
そして、ノック成分信号は、図２（ｉ）に示すようになる。また、同様に、イオン電流を制限することにより、ノックパルスが、図２（ｊ）に示すように、正規のノックパルスのみとなる。即ち、イオン電流制限手段１６が燃焼状態の検出である燃焼パルス８ｓ、及びノックパルス１１ｓを制限する。
【００３５】
以下、これらの詳細について図３のフローチャートに基づいて説明する。
【００３６】
ステップ１０１において、イオン電流制限手段１６により、イオン電流の検出を行う。イオン電流がなければ、再度イオン電流の検出を行う。イオン電流が有る場合には、ステップ１０２へ進む。
【００３７】
次に、ステップ１０２〜１０４において、点火信号判定手段１３〜１５により点火コイル２〜４の通電開始かどうかの判定をする。点火コイル２〜４の通電開始ではない場合は、ステップ１０５へ進む。一方、点火コイル２〜４の通電開始である場合には、ステップ１０６へ進む。
【００３８】
次に、ステップ１０５において、イオン電流制限手段１６によりイオン電流を電流分配器６へ出力し、この電流分配器６によりＢＰＦ７と燃焼判定用比較部８へ出力される。
【００３９】
一方、ステップ１０６において、イオン電流制限手段１６内のタイマ手段１６ａにより他気筒の通電開始後の所定期間内であるかどうかを判定する。
【００４０】
所定期間内でない場合、つまり所定期間が過ぎた場合は、ステップ１０５でイオン電流制限手段１６により電流分配器６へイオン電流を出力する。所定期間内である場合には、イオン電流制限手段１６内のタイマ手段１６ａにより、他気筒の通電開始後、所定期間に達するまで待機する。この待機は、電流分配器６へのイオン電流の供給を遮断することになる。
【００４１】
イオン電流の検出を制限し、電流分配器６へイオン電流を供給しないため、図２（ｇ）に示すように、偽のイオン電流が発生しなくなり、図２（ｈ）に示すように、正規の燃焼パルスのみとなる。
【００４２】
また、所定期間、電流分配器６へイオン電流を供給しないために、図２（ｇ）に示すように、偽のイオン電流が発生しなくなり、図２（ｊ）に示すように、正規のノックパルスのみとなる。
【００４３】
さらに、イオン電流制限手段１６により、イオン電流をデジタルデータに変換し、デジタル的に他気筒の点火コイルの通電開始時のデータと、他気筒の点火コイルの通電開始から所定期間後のデータをつなぐという方法をとっても良い。後段の適当な場所、例えば電流分配器６等で、アナログ信号に再変換すればよい。
【００４４】
上述したように、他気筒の点火コイルへの通電開始時に他気筒の点火コイルの通電開始による電磁誘導により、イオン電流検出中の点火コイルにあたかも燃焼したかのような偽のイオン電流又はノックが発生したかのような偽のイオン電流が発生するが、本実施の形態１により、イオン電流の出力とノック成分信号の出力を制限し、偽のイオン電流の出力と偽のノック成分信号の出力を防ぐため、間違った燃焼判定、もしくは間違ったノック判定をしてしまうということがなく、検出精度が著しく向上する。
【００４５】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係る内燃機関の燃焼状態検出装置について図面を参照しながら説明する。図４は、この発明の実施の形態２に係るイオン電流検出装置の構成を示す図である。
【００４６】
図４において、１２〜１５は点火信号判定手段、６は電流分配器、７はＢＰＦ、８は燃焼判定用比較部、８ａは燃焼パルスしきい値、９はアンプ、１８はノック検出制限手段、１８ａはタイマ手段、１７はノック判定手段、１１は出力部である。なお、ノック判定手段１７は、図１０に示す、ノック成分信号の振動成分が所定のノック検出しきい値１０ａよりも大きい場合にノックありと判定するノック判定用比較部１０と同じである。また、燃焼判定用比較部８及び燃焼パルスしきい値８ａは、燃焼判定手段を構成する。
【００４７】
つぎに、この実施の形態２に係る内燃機関の燃焼状態検出装置の動作について図面を参照しながら説明する。
【００４８】
図５は、この発明の実施の形態２に係るイオン電流検出装置の動作を示すタイミングチャートである。また、図６は、この発明の実施の形態２に係るイオン電流検出装置の動作を示すフローチャートである。
【００４９】
他気筒の点火コイルに通電が開始されると電磁誘導により、図５（ｃ）に示すように、偽のイオン電流３ｓａが発生する。そして、電流分配器６によって分配されたイオン電流は、ＢＰＦ７により抽出され、アンプ９で増幅されたノック成分信号９ｓは、図５（ｄ）に示すように、偽のイオン電流３ｓａによってノック成分信号９ｓａが発生してしまう。このノック成分信号９ｓａを、図５（ｅ）に示すように、ノック検出に用いてしまうと誤ノックパルス１１ｓａを発生してしまう。
【００５０】
そこで、ノック検出制限手段１８により、ノック成分信号の検出を制限することによりノック成分信号が図５（ｆ）に示すようになり、図５（ｅ）に示すような誤ノックパルス１１ｓａを発生しなくなり、図５（ｇ）のように正規のノックパルスのみとなる。
【００５１】
これらの詳細について図６のフローチャートに基づいて説明する。
【００５２】
ステップ２０１において、ノック検出制限手段１８により、イオン電流が入力されるとノック成分信号の有無が判定される。パルスなしと判定されれば再度パルスの有無を判定する。ノック成分信号が有る場合には、ステップ２０２へ進む。
【００５３】
次に、ステップ２０２〜２０４において、点火信号判定手段１３〜１５により、他気筒の点火コイル２〜４の通電開始かどうかを判定する。他気筒の点火コイルの通電開始ではない場合は、ステップ２０５へ進む。他気筒の点火コイルの通電開始である場合には、ステップ２０６へ進む。
【００５４】
次に、ステップ２０５において、ノック検出制限手段１８により、ノック成分信号がノック判定手段１７へ出力される。
【００５５】
一方、ステップ２０６において、ノック検出制限手段１８により、他気筒の通電開始後の所定期間内であるかどうかを判定する。この所定期間は、図５（ｄ）に示す、偽のイオン電流によって発生したノック成分信号９ｓａを実測したものである。
【００５６】
所定期間内でない場合、つまり所定期間が過ぎた場合は、ステップ２０５でノック検出制限手段１８により、ノック成分信号がノック判定手段１７へ出力される。所定期間内である場合には、ノック検出制限手段１８により、他気筒の通電開始後、最初のパルスに相当する間ノック成分信号の検出を制限する。
【００５７】
所定期間、ノック検出制限手段１８により、ノック判定手段１７へノック成分信号を供給しないため、ノック判定されず、図５（ｆ）に示すように、偽のノック成分信号が発生されないため、図５（ｇ）のように正規のノックパルスのみとなる。
【００５８】
ここでは、所定期間はこのようにしたが、ノイズ振動が１波で終わらないような時は振動の終了までとすることが望ましい。
【００５９】
また、上記実施の形態１と同様に、ノック検出制限手段１８は、ノック検出制限手段１８内のタイマ手段１８ａにより点火コイルの通電開始から所定時間ノック成分信号の検出を制限するという方法をとっても同様の効果を得ることができる。
【００６０】
上述したように、他気筒の点火コイルへの通電開始時に他気筒の点火コイルの通電開始による電磁誘導により、イオン電流検出中の点火コイルにあたかも燃焼したかのような偽のイオン電流又はノックが発生したかのような偽のイオン電流が発生するが、本実施の形態２により、ノック成分信号の出力を制限し、偽のノック成分信号の出力を防ぐため、間違ったノック判定をしてしまうということがなく、検出精度が著しく向上する。
【００６１】
実施の形態３．
上記実施の形態１及び２においては、他気筒の点火コイルの通電開始について説明したが、次気筒の点火コイルの通電開始時に限定してもよい。
【００６２】
上述したように、次気筒の点火コイルへの通電開始時に次気筒の点火コイルの通電開始による電磁誘導により、イオン電流検出中の点火コイルにあたかも燃焼したかのような偽のイオン電流又はノックが発生したかのような偽のイオン電流が発生するが、本実施の形態３により、イオン電流の出力とノック成分信号の出力を制限し、偽のイオン電流の出力と偽のノック成分信号の出力を防ぐため、間違った燃焼判定、もしくは間違ったノック判定をしてしまうということがなく、検出精度が著しく向上する。
【００６３】
実施の形態４．
この発明の実施の形態４に係る内燃機関の燃焼状態検出装置について図面を参照しながら説明する。図７は、この発明の実施の形態４に係るイオン電流検出装置の構成を示す図である。
【００６４】
図７において、６は電流分配器、７はＢＰＦ、８は燃焼判定用比較部、８ａは燃焼パルスしきい値、９はアンプ、１０はノック判定用比較部、１１は出力部である。また、１２〜１５は点火信号判定手段、１６はタイマ手段１６ａを有するイオン電流制限手段、１８はタイマ手段１８ａを有するノック検出制限手段である。なお、燃焼判定用比較部８及び燃焼パルスしきい値８ａは、燃焼判定手段を構成する。
【００６５】
つぎに、この実施の形態４に係る内燃機関の燃焼状態検出装置の動作について図面を参照しながら説明する。
【００６６】
図８は、この発明の実施の形態４に係るイオン電流検出装置の動作を示すタイミングチャートである。
【００６７】
他気筒の点火コイルに通電が開始されると電磁誘導により、図８（ｃ）に示すように、偽のイオン電流３ｓａが発生する。そして、電流分配器６によって分配されたイオン電流はＢＰＦ７により抽出され、アンプ９で増幅されたノック成分信号は、図８（ｄ）に示すように、偽のイオン電流３ｓａによってノック成分信号９ｓａが発生してしまう。このノック成分信号で充放電のバランスにより決定されるしきい値Ｔｈ１Ａは、充電を行い図８（ｄ）に示すように上昇（Ｔｈ１ａＡ）する。それに伴い、しきい値Ｔｈ１Ａの関数により決定されるノック検出用しきい値Ｔｈ２Ｂも、図８（ｄ）に示すように上昇（Ｔｈ２ａＢ）する。
【００６８】
この時のノックパルス１１ｓは、図８（ｅ）に示されるようになる。偽のノック成分信号９ｓａにより、しきい値Ｔｈ１Ａ及びしきい値Ｔｈ２Ｂが上昇した結果、これ以降に図８（ｆ）のようなノック成分信号が発生したとすると、しきい値Ｔｈ１Ａ、及びしきい値Ｔｈ２Ｂが図８（ｆ）のようになり、ノック成分信号が検出されずノックパルス１１ｓは、図８（ｇ）のようになる。つまり、本来であれば検出されるべきノックが検出されない恐れがでてくる。
【００６９】
そこで、上記の実施の形態１、あるいは実施の形態２のようにして、イオン電流制限手段１６、又はノック検出制限手段１８により、偽のイオン電流３ｓａ、又は偽のノック成分信号９ｓａを検出しないことにより、ノック成分信号が図８（ｈ）のようになり、しきい値Ｔｈ１Ａが偽のノック成分信号９ｓａにより充電され上昇することがなくなり、しきい値Ｔｈ２Ｂも図８（ｈ）に示すようになる。このときのノックパルスは、図８（ｉ）に示されるようになる。
【００７０】
偽のノック成分信号９ｓａにより、しきい値Ｔｈ１Ａ及びしきい値Ｔｈ２Ｂが上昇しなかった結果、これ以降に図８（ｊ）のようなノック成分信号が発生したとしても、しきい値Ｔｈ１Ａ、及びしきい値Ｔｈ２Ｂが図８（ｊ）のようになりノック成分信号が検出される。この時のノックパルスは、図８（ｋ）に示されるようになる。
【００７１】
【発明の効果】
この発明に係る内燃機関の燃焼状態検出装置は、以上説明したとおり、点火信号に基づいて点火用高電圧を発生する点火コイルと、前記点火コイルの点火用高電圧が印加されると点火火花を生じ混合気を着火する点火プラグと、内燃機関の燃焼室内において点火直後に発生するイオン電流を検出し、この検出したイオン電流からノック振動成分を抽出し、このノック振動成分がノック検出しきい値よりも大きい場合にはノックパルスを出力し、偽のイオン電流が発生している間、前記イオン電流の検出を制限するイオン電流検出装置とを備えたので、間違った燃焼判定、間違ったノック判定を防止することができ、検出精度を著しく向上することができるという効果を奏する。
【００７２】
この発明に係る内燃機関の燃焼状態検出装置は、以上説明したとおり、前記イオン電流検出装置が、前記イオン電流を分配する電流分配器と、前記電流分配器の出力からノック振動成分を抽出するバンドパスフィルタと、前記抽出されたノック振動成分がノック検出しきい値よりも大きい場合にはノックパルスを出力するノック判定手段と、前記電流分配器の出力が燃焼パルスしきい値よりも大きい場合には燃焼パルスを出力する燃焼判定手段と、前記点火信号に基づき他気筒の点火コイルが通電開始かどうかを判定する点火信号判定手段と、前記電流分配器の前段に設けられ、他気筒の点火コイルの通電開始後、所定期間、前記電流分配器への前記イオン電流の出力を制限するイオン電流制限手段とを有するので、間違った燃焼判定、間違ったノック判定を防止することができ、検出精度を著しく向上することができるという効果を奏する。
【００７３】
この発明に係る内燃機関の燃焼状態検出装置は、以上説明したとおり、前記イオン電流制限手段が、タイマ手段により、他気筒の通電開始後、所定期間を計時するとともに、前記所定期間を計時している間、前記電流分配器へのイオン電流の供給を遮断するので、間違った燃焼判定、間違ったノック判定を防止することができ、検出精度を著しく向上することができるという効果を奏する。
【００７４】
この発明に係る内燃機関の燃焼状態検出装置は、以上説明したとおり、前記イオン電流制限手段が、デジタル的に、他気筒の点火コイルの通電開始時のイオン電流データと、他気筒の点火コイルの通電開始から所定期間後のイオン電流データをつないで出力するので、間違った燃焼判定、間違ったノック判定を防止することができ、検出精度を著しく向上することができるという効果を奏する。
【００７５】
この発明に係る内燃機関の燃焼状態検出装置は、以上説明したとおり、前記イオン電流制限手段が、次気筒の点火コイルの通電開始後、所定期間、前記電流分配器への前記イオン電流の出力を制限するので、間違った燃焼判定、間違ったノック判定を防止することができ、検出精度を著しく向上することができるという効果を奏する。
【００７６】
また、この発明に係る内燃機関の燃焼状態検出装置は、以上説明したとおり、点火信号に基づいて点火用高電圧を発生する点火コイルと、前記点火コイルの点火用高電圧が印加されると点火火花を生じ混合気を着火する点火プラグと、内燃機関の燃焼室内において点火直後に発生するイオン電流を検出し、この検出したイオン電流からノック振動成分を抽出し、このノック振動成分がノック検出しきい値よりも大きい場合にはノックパルスを出力し、偽のイオン電流が発生している間、前記ノック振動成分の検出を制限するイオン電流検出装置とを備えたので、間違ったノック判定を防止することができ、検出精度を著しく向上することができるという効果を奏する。
【００７７】
この発明に係る内燃機関の燃焼状態検出装置は、以上説明したとおり、前記イオン電流検出装置が、前記イオン電流を分配する電流分配器と、前記電流分配器の出力からノック振動成分を抽出するバンドパスフィルタと、前記抽出されたノック振動成分がノック検出しきい値よりも大きい場合にはノックパルスを出力するノック判定手段と、前記電流分配器の出力が燃焼パルスしきい値よりも大きい場合には燃焼パルスを出力する燃焼判定手段と、前記点火信号に基づき他気筒の点火コイルが通電開始かどうかを判定する点火信号判定手段と、前記バンドパスフィルタ及び前記ノック判定手段の間に挿入され、他気筒の点火コイルの通電開始後、所定期間、前記ノック判定手段への前記ノック振動成分の出力を制限するノック検出制限手段とを有するので、間違ったノック判定を防止することができ、検出精度を著しく向上することができるという効果を奏する。
【００７８】
この発明に係る内燃機関の燃焼状態検出装置は、以上説明したとおり、前記ノック検出制限手段が、タイマ手段により、他気筒の通電開始後、所定期間を計時するとともに、前記所定期間を計時している間、前記ノック判定手段への前記ノック振動成分の供給を遮断するので、間違ったノック判定を防止することができ、検出精度を著しく向上することができるという効果を奏する。
【００７９】
この発明に係る内燃機関の燃焼状態検出装置は、以上説明したとおり、前記ノック検出制限手段が、他気筒の点火コイルの通電開始後、前記偽のイオン電流によって発生したノック振動成分を実測した期間、前記ノック判定手段への前記ノック振動成分の出力を制限するので、間違ったノック判定を防止することができ、検出精度を著しく向上することができるという効果を奏する。
【００８０】
この発明に係る内燃機関の燃焼状態検出装置は、以上説明したとおり、前記ノック検出制限手段が、次気筒の点火コイルの通電開始後、所定期間、前記ノック判定手段への前記ノック振動成分の出力を制限するので、間違ったノック判定を防止することができ、検出精度を著しく向上することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１に係る内燃機関の燃焼状態検出装置のイオン電流検出装置の構成を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係るイオン電流検出装置の動作を示すタイミングチャートである。
【図３】この発明の実施の形態１に係るイオン電流検出装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】この発明の実施の形態２に係る内燃機関の燃焼状態検出装置のイオン電流検出装置の構成を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態２に係るイオン電流検出装置の動作を示すタイミングチャートである。
【図６】この発明の実施の形態２に係るイオン電流出装置の動作を示すフローチャートである。
【図７】この発明の実施の形態４に係る内燃機関の燃焼状態検出装置のイオン電流検出装置の構成を示す図である。
【図８】この発明の実施の形態４に係るイオン電流検出装置の動作を示すタイミングチャートである。
【図９】従来の内燃機関の燃焼状態検出装置の構成を示す図である。
【図１０】従来の内燃機関の燃焼状態検出装置のイオン電流検出装置の構成を示す図である。
【図１１】従来のイオン電流検出装置の動作を示すタイミングチャートである。
【図１２】別の従来のイオン電流検出装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
６ 電流分配器、７ ＢＰＦ、８ 燃焼判定用比較部、８ａ 燃焼パルスしきい値、９ アンプ、１１ 出力部、１２、１３、１４、１５ 点火信号判定手段、１６ イオン電流制限手段、１６ａ タイマ手段、１７ ノック判定手段、１８ ノック検出制限手段、１８ａ タイマ手段。
Claims (10)
- 点火信号に基づいて点火用高電圧を発生する点火コイルと、
前記点火コイルの点火用高電圧が印加されると点火火花を生じ混合気を着火する点火プラグと、
内燃機関の燃焼室内において点火直後に発生するイオン電流を検出し、この検出したイオン電流からノック振動成分を抽出し、このノック振動成分がノック検出しきい値よりも大きい場合にはノックパルスを出力し、偽のイオン電流が発生している間、前記イオン電流の検出を制限するイオン電流検出装置と
を備えたことを特徴とする内燃機関の燃焼状態検出装置。 - 前記イオン電流検出装置は、
前記イオン電流を分配する電流分配器と、
前記電流分配器の出力からノック振動成分を抽出するバンドパスフィルタと、
前記抽出されたノック振動成分がノック検出しきい値よりも大きい場合にはノックパルスを出力するノック判定手段と、
前記電流分配器の出力が燃焼パルスしきい値よりも大きい場合には燃焼パルスを出力する燃焼判定手段と、
前記点火信号に基づき他気筒の点火コイルが通電開始かどうかを判定する点火信号判定手段と、
前記電流分配器の前段に設けられ、他気筒の点火コイルの通電開始後、所定期間、前記電流分配器への前記イオン電流の出力を制限するイオン電流制限手段と
を有することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の燃焼状態検出装置。 - 前記イオン電流制限手段は、タイマ手段により、他気筒の通電開始後、所定期間を計時するとともに、前記所定期間を計時している間、前記電流分配器へのイオン電流の供給を遮断する
ことを特徴とする請求項２記載の内燃機関の燃焼状態検出装置。 - 前記イオン電流制限手段は、デジタル的に、他気筒の点火コイルの通電開始時のイオン電流データと、他気筒の点火コイルの通電開始から所定期間後のイオン電流データをつないで出力する
ことを特徴とする請求項２記載の内燃機関の燃焼状態検出装置。 - 前記イオン電流制限手段は、次気筒の点火コイルの通電開始後、所定期間、前記電流分配器への前記イオン電流の出力を制限する
ことを特徴とする請求項３又は４記載の内燃機関の燃焼状態検出装置。 - 点火信号に基づいて点火用高電圧を発生する点火コイルと、
前記点火コイルの点火用高電圧が印加されると点火火花を生じ混合気を着火する点火プラグと、
内燃機関の燃焼室内において点火直後に発生するイオン電流を検出し、この検出したイオン電流からノック振動成分を抽出し、このノック振動成分がノック検出しきい値よりも大きい場合にはノックパルスを出力し、偽のイオン電流が発生している間、前記ノック振動成分の検出を制限するイオン電流検出装置と
を備えたことを特徴とする内燃機関の燃焼状態検出装置。 - 前記イオン電流検出装置は、
前記イオン電流を分配する電流分配器と、
前記電流分配器の出力からノック振動成分を抽出するバンドパスフィルタと、
前記抽出されたノック振動成分がノック検出しきい値よりも大きい場合にはノックパルスを出力するノック判定手段と、
前記電流分配器の出力が燃焼パルスしきい値よりも大きい場合には燃焼パルスを出力する燃焼判定手段と、
前記点火信号に基づき他気筒の点火コイルが通電開始かどうかを判定する点火信号判定手段と、
前記バンドパスフィルタ及び前記ノック判定手段の間に挿入され、他気筒の点火コイルの通電開始後、所定期間、前記ノック判定手段への前記ノック振動成分の出力を制限するノック検出制限手段と
を有することを特徴とする請求項６記載の内燃機関の燃焼状態検出装置。 - 前記ノック検出制限手段は、タイマ手段により、他気筒の通電開始後、所定期間を計時するとともに、前記所定期間を計時している間、前記ノック判定手段への前記ノック振動成分の供給を遮断する
ことを特徴とする請求項７記載の内燃機関の燃焼状態検出装置。 - 前記ノック検出制限手段は、他気筒の点火コイルの通電開始後、前記偽のイオン電流によって発生したノック振動成分を実測した期間、前記ノック判定手段への前記ノック振動成分の出力を制限する
ことを特徴とする請求項７記載の内燃機関の燃焼状態検出装置。 - 前記ノック検出制限手段は、次気筒の点火コイルの通電開始後、所定期間、前記ノック判定手段への前記ノック振動成分の出力を制限する
ことを特徴とする請求項８又は９記載の内燃機関の燃焼状態検出装置。
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