JP2007138758A - Combustion discriminating device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の混合気の燃焼により発生するイオン又は筒内圧に応じた信号を出力する燃焼情報検出手段と、この燃焼情報検出手段の出力信号のピーク位置を検出するピーク位置検出手段とを備えた内燃機関の燃焼判定装置に関する発明である。 The present invention relates to combustion information detection means for outputting a signal corresponding to ions or in-cylinder pressure generated by combustion of an air-fuel mixture in an internal combustion engine, and peak position detection means for detecting a peak position of an output signal of the combustion information detection means. It is invention regarding the combustion determination apparatus of the internal combustion engine provided with.
一般に、点火時期を最適点火時期(MBT:Minimum Spark Advance for Best Toruque)に制御すると、筒内圧(燃焼圧)のピーク位置が特定のクランク角範囲(例えばATDC15℃A付近)になることが知られている。また、筒内圧のピーク位置で、燃焼温度もピークとなり、燃焼ガス中のイオンの発生量がピークとなることから、この燃焼ガス中のイオンを点火プラグ等を介して収集したイオン電流を燃焼情報として検出するシステムでは、イオン電流検出信号のピーク位置が筒内圧のピーク位置とほぼ一致することが知られている(図3参照)。 Generally, it is known that when the ignition timing is controlled to the optimum ignition timing (MBT: Minimum Spark Advance for Best Toruque), the peak position of the in-cylinder pressure (combustion pressure) falls within a specific crank angle range (for example, near ATDC 15 ° C). ing. Also, at the peak position of the in-cylinder pressure, the combustion temperature also peaks, and the amount of ions generated in the combustion gas reaches a peak. Therefore, the ion current collected through the ignition plug or the like is used as combustion information. In the detection system, it is known that the peak position of the ion current detection signal substantially coincides with the peak position of the in-cylinder pressure (see FIG. 3).
このような特性を考慮して、特許文献1(特許第3313882号公報)に示すように、イオン電流検出信号のピーク位置を検出して点火時期をMBTに制御する技術が知られている。しかし、図2に示すように、イオン電流検出信号の波形は、複数のピークを有する複雑な波形となるため、複数のピーク位置の中から有効なピーク位置を特定する必要がある。 In consideration of such characteristics, as shown in Patent Document 1 (Japanese Patent No. 3313882), a technique for detecting the peak position of an ion current detection signal and controlling the ignition timing to MBT is known. However, as shown in FIG. 2, since the waveform of the ion current detection signal is a complex waveform having a plurality of peaks, it is necessary to specify an effective peak position from the plurality of peak positions.
そこで、特許文献1では、イオン電流が流れ始めてから暫くの間、不要なピークが発生することを考慮して、イオン電流検出開始から暫くの間、不要なピークが検出されないようにイオン電流検出ゲインを低下させ、その後、イオン電流検出ゲインを漸次増大させて有効なピーク位置を検出するようにしている。
Therefore, in
また、特許文献2(特開平10−252632号公報)では、イオン電流が流れ始めてから発生する最初のピークを不要なピークと判断し、その後に発生する2番目のピーク位置を有効なピーク位置として検出するようにしている。
上記特許文献1では、筒内圧のピーク位置付近に発生する有効なピークを常に他のピークよりも高くするようにイオン電流検出ゲインを正確に可変設定する必要があるが、燃焼状態によってピークの数やピーク位置が複雑に変動するため、有効なピークを常に他のピークよりも高くするように検出する回路を実現するのが難しく、有効なピーク位置を誤検出する可能性があり、検出精度向上が難しいという欠点がある。
In
また、燃焼状態によっては、筒内圧のピーク位置付近に発生する有効なピークが3番目以降に発生することがあるため、上記特許文献2のように、2番目のピーク位置を常に有効なピーク位置として検出する構成では、有効なピーク位置を誤検出する可能性があり、検出精度向上が難しいという欠点がある。 Further, depending on the combustion state, an effective peak that occurs near the peak position of the in-cylinder pressure may occur after the third position. Therefore, as in Patent Document 2, the second peak position is always the effective peak position. In such a configuration, there is a possibility that an effective peak position may be erroneously detected, and it is difficult to improve detection accuracy.
本発明はこれらの事情を考慮してなされたものであり、従ってその目的は、混合気の燃焼により発生するイオン又は筒内圧を検出するシステムにおいて、簡単な手法で検出信号の有効なピーク位置を精度良く検出することができ、検出精度向上の要求を低コストで満たすことができる内燃機関の燃焼判定装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of these circumstances. Therefore, the object of the present invention is to determine an effective peak position of a detection signal by a simple method in a system for detecting ions or in-cylinder pressure generated by combustion of an air-fuel mixture. An object of the present invention is to provide a combustion determination device for an internal combustion engine that can detect with high accuracy and can satisfy the demand for improvement in detection accuracy at low cost.
上記目的を達成するために、請求項1に係る発明は、内燃機関の混合気の燃焼により発生するイオン又は筒内圧に応じた信号を出力する燃焼情報検出手段と、前記燃焼情報検出手段の出力信号のピーク位置を検出するピーク位置検出手段とを備えた内燃機関の燃焼判定装置において、前記ピーク位置検出手段は、燃焼毎(点火毎)に設定された検出区間内で複数のピーク位置を検出したときに最終のピーク位置を有効なピーク位置とするようにしたものである。
In order to achieve the above object, the invention according to
本発明者は、内燃機関を様々な燃焼条件で運転して、イオン又は筒内圧に応じた信号を出力する燃焼情報検出手段の出力信号の波形を解析して、筒内圧のピーク位置付近に発生する有効なピークと他のピークとの位置関係を調べた結果、最終のピーク位置が有効なピーク位置となることが判明した。そこで、請求項1に係る発明では、燃焼毎に設定された検出区間内で検出された複数のピーク位置のうち、最終のピーク位置を有効なピーク位置とするようにしたものである。これにより、簡単な手法で検出信号の有効なピーク位置を精度良く検出することができ、検出精度向上の要求を低コストで満たすことができる。 The inventor operates the internal combustion engine under various combustion conditions, analyzes the waveform of the output signal of the combustion information detection means that outputs a signal corresponding to ions or in-cylinder pressure, and generates it near the peak position of the in-cylinder pressure. As a result of examining the positional relationship between the effective peak and other peaks, it was found that the final peak position is an effective peak position. Therefore, in the first aspect of the invention, the final peak position among the plurality of peak positions detected in the detection section set for each combustion is set as an effective peak position. Thereby, an effective peak position of the detection signal can be detected with a simple method with high accuracy, and the demand for improvement in detection accuracy can be satisfied at a low cost.
前述した特許文献2では、燃焼毎に設定された検出区間で、イオン電流検出信号のA/D変換値(イオン電流検出値)を所定周期でサンプリングしてメモリに時系列的に記憶していき、当該検出区間終了後にメモリに記憶された時系列のサンプリングデータを検索して2番目のピーク位置を算出するようにしているため、検出区間中の全てのサンプリングデータを記憶するための膨大なメモリ容量が必要となり、低コスト化の要求を満たすことが困難である。 In the above-mentioned Patent Document 2, the A / D conversion value (ion current detection value) of the ion current detection signal is sampled at a predetermined cycle and stored in the memory in time series in the detection section set for each combustion. Since the second peak position is calculated by searching the time-series sampling data stored in the memory after the end of the detection section, a huge memory for storing all the sampling data in the detection section Capacity is required, and it is difficult to meet the demand for cost reduction.
この点、本発明は、最終のピーク位置を有効なピーク位置とするため、請求項2のように、燃焼毎に設定された検出区間内でピーク位置を検出する毎に該ピーク位置を記憶手段に更新記憶することで、最終のピーク位置を有効なピーク位置として該記憶手段に更新記憶する構成を採用することができる。この構成では、検出区間中の全てのサンプリングデータを記憶する必要がないため、特許文献2と比べて、かなり少ないメモリ容量で有効なピーク位置を検出することができ、低コスト化の要求を満たすことができる。 In this respect, the present invention sets the final peak position as an effective peak position, and stores the peak position every time the peak position is detected within the detection section set for each combustion as in claim 2. In this case, the final peak position can be updated and stored in the storage means as an effective peak position. In this configuration, since it is not necessary to store all the sampling data in the detection section, it is possible to detect an effective peak position with a considerably small memory capacity as compared with Patent Document 2, and satisfy the demand for cost reduction. be able to.
また、請求項3のように、燃焼情報検出手段の出力信号の変化量が所定値以下のピークを無視し、それよりも大きな変化量のピークが発生する位置の中から有効なピーク位置を検出するようにしても良い。このようにすれば、ノイズによるピーク位置の誤検出を防止することができる。 Further, as in claim 3, an effective peak position is detected from positions where a peak of a change amount of the output signal of the combustion information detecting means is ignored and a peak having a larger change amount is ignored. You may make it do. In this way, erroneous detection of the peak position due to noise can be prevented.
この場合、請求項4のように、燃焼情報検出手段の出力信号のピーク値とボトム値を検出し、そのピーク値とボトム値との差又は比が所定値以下のピークを無視し、それよりも大きなピークが発生する位置の中から有効なピーク位置を検出するようにしても良い。このようにすれば、ピークかノイズかをより正確に判別することができる。 In this case, as in claim 4, the peak value and the bottom value of the output signal of the combustion information detecting means are detected, and a peak whose difference or ratio between the peak value and the bottom value is less than a predetermined value is ignored. Alternatively, an effective peak position may be detected from positions where large peaks occur. In this way, it is possible to more accurately determine whether it is a peak or noise.
これら請求項3,4に係る発明は、請求項5のように、複数のピーク位置の中から最終のピーク位置を有効なピーク位置とするようにしても良いし、従来のピーク位置検出技術(例えば特許文献1,2)と組み合わせて実施しても良い。
In the inventions according to claims 3 and 4, as in claim 5, the final peak position among the plurality of peak positions may be set as an effective peak position, or a conventional peak position detection technique ( For example, you may implement in combination with
また、請求項6のように、ピーク位置検出手段で検出した有効なピーク位置と該有効なピーク位置における信号ピーク値とに基づいて内燃機関の燃焼状態を燃焼状態判定手段により判定するようにしても良い。ここで、有効なピーク位置とその信号ピーク値は、燃焼温度のピーク位置とピーク温度に相関する情報となるため、燃焼状態を精度良く判定することができる。 The combustion state of the internal combustion engine is determined by the combustion state determining unit based on the effective peak position detected by the peak position detecting unit and the signal peak value at the effective peak position. Also good. Here, since the effective peak position and the signal peak value are information correlated with the peak position and the peak temperature of the combustion temperature, the combustion state can be accurately determined.
また、請求項7のように、ピーク位置検出手段は、燃焼毎に設定された燃焼状態検出区間内で前記燃焼情報検出手段の出力信号のピーク値及び/又はピーク位置を検出する手段と、前記燃焼状態検出区間内において最適点火時期(MBT)の燃焼時のピーク位置(例えばATDC15℃A付近)を含むピーク位置検出区間内で前記燃焼情報検出手段の出力信号のピーク値及び/又はピーク位置を検出する手段と、前記燃焼状態検出区間内で検出したピーク値及び/又はピーク位置と前記ピーク位置検出区間内で検出したピーク値及び/又はピーク位置とを比較して該ピーク位置検出区間内で検出したピーク値及び/又はピーク位置が有効か否かを判定する手段を備えた構成としても良い。このようにすれば、ピーク位置検出区間内で検出したピーク値及び/又はピーク位置が正しいか否かを確認することができ、検出精度を向上することができる。 Further, as in claim 7, the peak position detection means detects the peak value and / or peak position of the output signal of the combustion information detection means within the combustion state detection section set for each combustion, The peak value and / or the peak position of the output signal of the combustion information detecting means within the peak position detection section including the peak position at the time of combustion at the optimum ignition timing (MBT) (for example, near ATDC 15 ° C. A) within the combustion state detection section. Means for detecting and comparing the peak value and / or peak position detected in the combustion state detection section with the peak value and / or peak position detected in the peak position detection section, and within the peak position detection section It is good also as a structure provided with the means to determine whether the detected peak value and / or peak position are effective. In this way, it is possible to confirm whether or not the peak value and / or peak position detected in the peak position detection section is correct, and the detection accuracy can be improved.
また、請求項8のように、最適点火時期の燃焼時のピーク位置を含む検出区間内で燃焼情報検出手段の出力信号のピーク値及び/又はピーク位置をピーク位置検出手段により検出し、その検出値が予め設定した有効範囲内にあるときに、その検出値に基づいて内燃機関の制御値及び/又は該制御値のフィードバック制御範囲を燃焼制御手段により補正して燃焼状態を適正化するようにしても良い。要するに、燃焼情報検出手段の出力信号のピーク値やピーク位置が予め設定した有効範囲内にあるときには、燃焼状態が比較的安定していると判断して、ピーク値やピーク位置に応じて内燃機関の制御値を補正したり、該制御値のフィードバック制御範囲を補正するものである。これにより、燃焼情報検出手段の出力信号のピーク値やピーク位置に応じて安定した燃焼制御が可能になると共に、点火時期をノック限界付近にフィードバック制御するノック制御や可変バルブタイミングのフィードバック制御等のフィードバック制御範囲を拡大することができる。 Further, the peak value and / or peak position of the output signal of the combustion information detecting means is detected by the peak position detecting means within the detection section including the peak position at the time of combustion at the optimum ignition timing, and the detection is performed. When the value is in a preset effective range, the combustion control means corrects the control value of the internal combustion engine and / or the feedback control range of the control value based on the detected value to optimize the combustion state. May be. In short, when the peak value or peak position of the output signal of the combustion information detecting means is within the preset effective range, it is determined that the combustion state is relatively stable, and the internal combustion engine is determined according to the peak value or peak position. The control value is corrected, and the feedback control range of the control value is corrected. This enables stable combustion control according to the peak value and peak position of the output signal of the combustion information detection means, and also includes knock control for feedback control of the ignition timing near the knock limit, feedback control for variable valve timing, etc. The feedback control range can be expanded.
以下、本発明を実施するための最良の形態を具体化した一実施例を図面に基づいて説明する。まず、図1に基づいて点火制御系の回路構成を説明する。点火コイル21の一次コイル22の一端はバッテリ23に接続され、該一次コイル22の他端は、イグナイタ24に内蔵されたパワートランジスタ25のコレクタに接続されている。二次コイル26の一端は点火プラグ27に接続され、該二次コイル26の他端は、2つのツェナーダイオード28,29を介してグランドに接続されている。
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment embodying the best mode for carrying out the invention will be described with reference to the drawings. First, the circuit configuration of the ignition control system will be described with reference to FIG. One end of the
2つのツェナーダイオード28,29は互いに逆向きに直列接続され、一方のツェナーダイオード28にコンデンサ30が並列に接続され、他方のツェナーダイオード29にイオン電流検出抵抗31が並列に接続されている。コンデンサ30とイオン電流検出抵抗31との間の電位Vinが抵抗32を介して反転増幅回路33の反転入力端子(−)に入力されて反転増幅され、この反転増幅回路33の出力電圧Vがイオン電流検出信号としてエンジン制御回路34に入力される。イオン電流検出回路35(燃焼情報検出手段)は、ツェナーダイオード28,29、コンデンサ30、イオン電流検出抵抗31、反転増幅回路33等から構成されている。
The two Zener
エンジン運転中は、エンジン制御回路34からイグナイタ24に送信される点火信号の立ち上がり/立ち下がりでパワートランジスタ25がオン/オフする。パワートランジスタ25がオンすると、バッテリ23から一次コイル22に一次電流が流れ、その後、パワートランジスタ25がオフすると、一次コイル22の一次電流が遮断されて、二次コイル26に高電圧が電磁誘導され、この高電圧によって点火プラグ27の電極36,37間に火花放電が発生する。この火花放電電流は、点火プラグ27の接地電極37から中心電極36へ流れ、二次コイル26を経てコンデンサ30に充電されると共に、ツェナーダイオード28,29を経てグランド側に流れる。コンデンサ30の充電後は、ツェナーダイオード28のツェナー電圧によって規制されるコンデンサ30の充電電圧を電源としてイオン電流検出回路35が駆動され、後述するようにしてイオン電流が検出される。
During engine operation, the
これに対して、イオン電流は、火花放電電流とは反対方向に流れる。つまり、点火終了後は、コンデンサ30の充電電圧によって点火プラグ27の電極36,37間に電圧が印加されるため、気筒内で混合気が燃焼する際に発生するイオンによって電極36,37間にイオン電流が流れるが、このイオン電流は、中心電極36から接地電極37へ流れ、更に、グランド側からイオン電流検出抵抗31を通ってコンデンサ30に流れる。この際、イオン電流検出抵抗31に流れるイオン電流の変化に応じて反転増幅回路33の入力電位Vinが変化し、反転増幅回路33の出力端子からイオン電流に応じた電圧Vがエンジン制御回路34に出力され、イオン電流が検出される。
On the other hand, the ion current flows in the opposite direction to the spark discharge current. In other words, after ignition is finished, a voltage is applied between the
エンジン制御回路34は、マイクロコンピュータを主体として構成され、そのROMに記憶された各種のエンジン制御ルーチンを実行することで、燃料噴射制御と点火時期制御等を実行する。更に、エンジン制御回路34は、後述する図3のイオン電流検出ルーチンを実行することで、イオン電流検出回路35から出力されるイオン電流検出信号のピーク値とピーク位置に基づいて燃焼制御の許可/禁止を判定する。
The
本実施例では、図2に示すように、点火毎に失火等の燃焼状態を判定するための燃焼状態検出区間を設定すると共に、この燃焼状態検出区間内にピーク位置検出区間を設定する。燃焼状態検出区間は、点火タイミング直後からATDC180℃Aまでの区間に設定され、ピーク位置検出区間は、最適点火時期(MBT)の燃焼時のピーク位置(例えばATDC15℃A付近)を含む区間で、例えばTDCからATDC40℃Aまでの区間に設定されている。 In this embodiment, as shown in FIG. 2, a combustion state detection section for determining a combustion state such as misfire is set for each ignition, and a peak position detection section is set in the combustion state detection section. The combustion state detection section is set to a section from immediately after the ignition timing to ATDC 180 ° C., and the peak position detection section is a section including a peak position (for example, near ATDC 15 ° C. A) at the time of combustion at the optimal ignition timing (MBT). For example, it is set in a section from TDC to ATDC 40 ° C.
エンジン制御回路34は、燃焼状態検出区間内でイオン電流検出信号のピーク値APHを検出すると共に、ピーク位置検出区間内でイオン電流検出信号の有効ピーク値PMBTとその有効ピーク位置WMBTを検出する。
The
この際、図2に示すように、ピーク位置検出区間内で複数のピークが検出されるが、様々な燃焼条件で筒内圧のピーク位置付近に発生する有効なピークと他のピークとの位置関係を調べた結果、最終のピーク位置が有効ピーク位置WMBTとなることが判明した。 At this time, as shown in FIG. 2, a plurality of peaks are detected in the peak position detection section, but the positional relationship between the effective peak generated near the peak position of the in-cylinder pressure and other peaks under various combustion conditions. As a result, it was found that the final peak position becomes the effective peak position WMBT.
そこで、本実施例では、ピーク位置検出区間内でピーク値・ピーク位置を検出する毎にエンジン制御回路34のRAM(記憶手段)に有効ピーク値PMBT・有効ピーク位置WMBTを更新記憶することで、ピーク位置検出区間内の最終のピーク・ピーク位置を有効ピーク値PMBT・有効ピーク位置WMBTとしてRAMに更新記憶するようにしている。
Therefore, in this embodiment, every time the peak value / peak position is detected within the peak position detection section, the effective peak value PMBT / effective peak position WMBT is updated and stored in the RAM (storage means) of the
また、本実施例では、ピーク位置検出区間内で検出するピークをノイズと判別するために、ピーク値とボトム値を検出し、そのピーク値とボトム値との差又は比が所定値以下のピークをノイズと判断して無視し、それよりも大きなピークの中から有効なピークを検出するようにしている。 Further, in this embodiment, in order to distinguish a peak detected in the peak position detection section from noise, a peak value and a bottom value are detected, and a peak whose difference or ratio between the peak value and the bottom value is a predetermined value or less is detected. Is judged to be noise and ignored, and an effective peak is detected from peaks larger than that.
エンジン制御回路34は、燃焼状態検出区間内で検出したピーク値APHが所定値以上であるか否かで、燃焼状態が安定しているか否かを判定し、燃焼状態が安定していなければ、燃焼制御を禁止する。
The
一方、燃焼状態検出区間内で検出したピーク値APHが所定値以上で、燃焼状態が安定していると判定される場合は、ピーク位置検出区間内で検出した有効ピーク値PMBTと燃焼状態検出区間内で検出したピーク値APHとを比較して、両者がほぼ同じであるか否かで、ピーク位置検出区間内で検出した有効ピーク値PMBTが本当に有効か否かを確認する。 On the other hand, when the peak value APH detected in the combustion state detection section is equal to or greater than a predetermined value and it is determined that the combustion state is stable, the effective peak value PMBT detected in the peak position detection section and the combustion state detection section The effective peak value PMBT detected in the peak position detection section is confirmed to be really effective based on whether or not the two are substantially the same.
更に、ピーク位置検出区間内で検出した有効ピーク位置WMBTが最適点火時期(MBT)の燃焼時のピーク位置付近(例えばATDC5〜30℃A)であるか否かで、ピーク位置検出区間内で検出した有効ピーク位置WMBTが本当に有効か否かを確認する。或は、ピーク位置検出区間内で検出した有効ピーク位置WMBTと燃焼状態検出区間内で検出したピーク位置とを比較して、両者がほぼ同じであるか否かで、ピーク位置検出区間内で検出した有効ピーク位置WMBTが本当に有効か否かを確認するようにしても良い。 Furthermore, the effective peak position WMBT detected in the peak position detection section is detected in the peak position detection section depending on whether or not the peak position at the time of combustion at the optimum ignition timing (MBT) is near (for example, ATDC 5 to 30 ° C.). It is confirmed whether or not the effective peak position WMBT is really effective. Alternatively, the effective peak position WMBT detected in the peak position detection section is compared with the peak position detected in the combustion state detection section, and it is detected in the peak position detection section depending on whether or not they are substantially the same. It is also possible to confirm whether or not the effective peak position WMBT is really effective.
エンジン制御回路34は、ピーク位置検出区間内で検出した有効ピーク値PMBT・有効ピーク位置WMBTが本当に有効であることが確認されたときに、燃焼制御を許可し、確認されなければ、燃焼制御を禁止する。
The
ピーク位置検出区間内で検出した有効ピーク位置WMBTは、筒内圧のピーク位置とほぼ一致する(図3参照)。有効ピーク位置WMBTが最適点火時期(MBT)のときに、燃焼状態が最適燃焼効率の状態になるので、有効ピーク位置WMBTが最適点火時期(MBT)よりも遅れている場合は、点火時期を進角して燃焼を早め、有効ピーク位置WMBTが最適点火時期(MBT)よりも早すぎる場合は、点火時期を遅角して燃焼を遅らせることで燃焼制御を行う。 The effective peak position WMBT detected in the peak position detection section substantially coincides with the peak position of the in-cylinder pressure (see FIG. 3). When the effective peak position WMBT is at the optimal ignition timing (MBT), the combustion state becomes the state of optimal combustion efficiency. Therefore, if the effective peak position WMBT is behind the optimal ignition timing (MBT), the ignition timing is advanced. If the effective peak position WMBT is too early than the optimum ignition timing (MBT), combustion control is performed by retarding the ignition timing and delaying combustion.
また、有効ピーク値PMBTは、筒内圧ピーク値ひいては燃焼温度ピーク値と相関関係があるため、有効ピーク値PMBTが低すぎる場合は、例えば燃焼期間を短くして内部EGRを減少させるように、バルブオーバーラップ量を小さくしたり、空燃比をリッチ化するように燃焼制御を行い、有効ピーク値PMBTが高すぎる場合は、例えば燃焼を緩慢にして内部EGRを増加させるように、バルブオーバーラップ量を大きくしたり、空燃比をリーン化することで燃焼制御を行う。 Further, since the effective peak value PMBT has a correlation with the in-cylinder pressure peak value and thus the combustion temperature peak value, if the effective peak value PMBT is too low, the valve is set so as to reduce the internal EGR by shortening the combustion period, for example. Combustion control is performed so that the overlap amount is reduced or the air-fuel ratio is enriched. If the effective peak value PMBT is too high, the valve overlap amount is increased to slow down the combustion and increase the internal EGR, for example. Combustion control is performed by enlarging or reducing the air-fuel ratio.
以上説明した有効ピーク値PMBT・有効ピーク位置WMBTの検出処理と燃焼制御はエンジン制御回路34によって図4乃至図6の各ルーチンに従って実行される。以下、これら各ルーチンの処理内容を説明する。
The detection processing and combustion control of the effective peak value PMBT / effective peak position WMBT described above and the combustion control are executed by the
[イオン電流検出ルーチン]
図4のイオン電流検出ルーチンは、イオン電流検出信号のサンプリング周期(例えば10μs周期)で実行され、特許請求の範囲でいうピーク位置検出手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まずステップ101で、失火等の燃焼状態を判定するための燃焼状態検出区間内(点火タイミング直後からATDC180℃Aまでの区間内)であるか否かを判定し、燃焼状態検出区間内でなければ、ステップ105に進み、燃焼状態検出区間終了タイミングであるか否かを判定し、燃焼状態検出区間終了タイミングでなければ、そのまま本ルーチンを終了する。
[Ion current detection routine]
The ion current detection routine of FIG. 4 is executed in the sampling period (for example, 10 μs period) of the ion current detection signal, and plays a role as a peak position detection means in the claims. When this routine is started, first, in
一方、上記ステップ101で、燃焼状態検出区間内と判定されれば、ステップ102に進み、RAMに記憶されている燃焼状態検出区間内の前回までのピーク値APHと今回のイオン電流検出信号のA/D変換値(以下「イオン電流検出値」という)ADiとを比較し、今回のイオン電流検出値ADiが前回までのピーク値APHよりも大きければ、ステップ103に進み、今回のイオン電流検出値ADiをピーク値APHとしてRAMに更新記憶する。これに対して、上記ステップ102で、今回のイオン電流検出値ADiが前回までのピーク値APHよりも小さいと判定されれば、上記ステップ103のピーク値APHの更新処理を行わない。
On the other hand, if it is determined in
この後、ステップ104に進み、後述する図5の有効ピーク検出ルーチンを実行して、ピーク位置検出区間内で有効ピーク値PMBTと有効ピーク位置WMBTを検出する。この後、ステップ105に進み、燃焼状態検出区間の終了タイミングであるか否かを判定し、燃焼状態検出区間の終了タイミングでなければ、そのまま本ルーチンを終了する。 Thereafter, the process proceeds to step 104, where an effective peak detection routine of FIG. 5 described later is executed to detect the effective peak value PMBT and the effective peak position WMBT within the peak position detection section. Thereafter, the routine proceeds to step 105, where it is determined whether or not it is the end timing of the combustion state detection section.
その後、燃焼状態検出区間終了タイミングになった時点で、上記ステップ105で「Yes」と判定されて、ステップ106に進み、燃焼状態検出区間内で検出したピーク値APHが所定値C1よりも大きいか否かで、燃焼状態が安定しているか否かを判定し、ピーク値APHが所定値C1以下であれば、燃焼状態が不安定であると判断して、ステップ110に進み、燃焼制御を禁止する。
Thereafter, when the combustion state detection section end timing is reached, it is determined as “Yes” in
一方、上記ステップ106で、燃焼状態検出区間内で検出したピーク値APHが所定値C1よりも大きいと判定されれば、燃焼状態が安定していると判断して、ステップ107に進み、ピーク位置検出区間内で検出した有効ピーク値PMBTと燃焼状態検出区間内で検出したピーク値APHとを比較して、両者の比がほぼ1であるか否かで、ピーク位置検出区間内で検出した有効ピーク値PMBTが本来の有効なピーク値であるか否かを確認する。その結果、両者の比がほぼ1ではないと判定されれば、ピーク位置検出区間内で検出した有効ピーク値PMBTが本来の有効なピーク値ではないと判断して、ステップ110に進み、燃焼制御を禁止する。
On the other hand, if it is determined in
これに対して、上記ステップ107で、ピーク位置検出区間内で検出した有効ピーク値PMBTと燃焼状態検出区間内で検出したピーク値APHとの比がほぼ1であると判定されれば、ピーク位置検出区間内で検出した有効ピーク値PMBTが本来の有効なピーク値であると判断して、ステップ108に進み、ピーク位置検出区間内で検出した有効ピーク位置WMBTがATDC5〜30℃Aの範囲内(MBT付近)であるか否かで、ピーク位置検出区間内で検出した有効ピーク位置WMBTが本来の有効なピーク位置であるか否かを確認する。
On the other hand, if it is determined in
もし、このステップ108で、ピーク位置検出区間内で検出した有効ピーク位置WMBTがATDC5〜30℃Aの範囲内と判定されれば、ピーク位置検出区間内で検出した有効ピーク位置WMBTが本来の有効なピーク位置であると判断して、ステップ109に進み、燃焼制御を許可する。これに対して、上記ステップ108で、ピーク位置検出区間内で検出した有効ピーク位置WMBTがATDC5〜30℃Aの範囲から外れていると判断されれば、検出した有効ピーク位置WMBTが本来の有効なピーク位置ではないと判断してステップ110に進み、燃焼制御を禁止する。
If it is determined in this
[有効ピーク検出ルーチン]
図5の有効ピーク検出ルーチンは、図4のイオン電流検出ルーチンのステップ104で実行されるサブルーチンであり、特許請求の範囲でいうピーク位置検出手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まずステップ201で、有効ピーク検出条件が成立しているか否かを判定する。ここで、有効ピーク検出条件は、MBTを検出可能な運転条件であることである。
[Effective peak detection routine]
The effective peak detection routine of FIG. 5 is a subroutine executed in
このステップ201で、有効ピーク検出条件が成立していないと判定されれば、以降の処理を行わずに本ルーチンを終了する。これに対して、有効ピーク検出条件が成立していると判定されれば、ステップ202に進み、ピーク位置検出区間内(TDCからATDC40℃Aまでの区間内)であるか否かを判定する。その結果、ピーク位置検出区間内ではないと判定されれば、ステップ211に進み、ピーク位置検出区間終了タイミングであるか否かを判定し、ピーク位置検出区間終了タイミングでなければ、そのまま本ルーチンを終了する。
If it is determined in
一方、上記ステップ202で、ピーク位置検出区間内であると判定されれば、ステップ203に進み、ピーク位置検出区間開始後のイオン電流検出値ADiのサンプリング回数をカウントし、次のステップ204で、サンプリング回数が1より大きいか否かで2回目以降のサンプリングが否かを判定する。その結果、ピーク位置検出区間開始後の1回目のサンプリングであると判定されれば、ステップ207に進み、RAMに記憶するピーク位置検出区間内のピーク値HPHとボトム値LBHの初期値としてそれぞれ今回のイオン電流検出値ADiをセットすると共に、ピーク位置カウンタNPHの初期値として「1」をセットして本ルーチンを終了する。
On the other hand, if it is determined in
これに対して、上記ステップ204で、2回目以降のサンプリングと判定されれば、ステップ205に進み、RAMに記憶されているピーク位置検出区間内の前回までのピーク値HPHと今回のイオン電流検出値ADiとを比較し、今回のイオン電流検出値ADiが前回までのピーク値HPHよりも大きければ、ステップ206に進み、現在のサンプリング回数をピーク位置カウンタNPHとして更新記憶すると共に、今回のイオン電流検出値ADiをピーク値HPHとしてRAMに更新記憶する。
On the other hand, if it is determined in the
一方、上記ステップ205で、今回のイオン電流検出値ADiが前回までのピーク値HPHよりも小さいと判定されれば、ステップ208に進み、RAMに記憶されているピーク位置検出区間内のピーク値HPHとボトム値LBHとの比が所定値C2よりも大きいか否かを判定する。その結果、ピーク値HPHとボトム値LBHとの比が所定値C2よりも大きいと判定されれば、ピーク値HPHはノイズではないと判断して、ステップ209に進み、ピーク値HPHを有効ピーク値PMBTとしてRAMに更新記憶する。もし、ピーク値HPHとボトム値LBHとの比が所定値C2以下であれば、ピーク値HPHはノイズの可能性があると判断して、上記ステップ209の有効ピーク値PMBTの更新処理は行わない。この後、ステップ210に進み、今回のイオン電流検出値ADiをボトム値LBHとしてRAMに更新記憶する。
On the other hand, if it is determined in
この後、ステップ211に進み、ピーク位置検出区間の終了タイミングであるか否かを判定し、ピーク位置検出区間の終了タイミングでなければ、そのまま本ルーチンを終了する。 Thereafter, the process proceeds to step 211, where it is determined whether it is the end timing of the peak position detection section. If it is not the end timing of the peak position detection section, this routine is ended as it is.
その後、ピーク位置検出区間終了タイミングになった時点で、上記ステップ211で、「Yes」と判定されて、ステップ212に進み、ピーク位置検出区間開始から終了時までのサンプリング回数をADEとして記憶すると共に、有効ピーク位置WMBTを次式により算出する。
WMBT=(NPH/ADE)×40℃A
ここで、NPHは、ステップ206でセットされたピーク位置カウンタの値である。また、40℃Aは、ピーク位置検出区間全体のクランク角度である。
Thereafter, when the peak position detection section end timing is reached, it is determined as “Yes” in
WMBT = (NPH / ADE) × 40 ° C.
Here, NPH is the value of the peak position counter set in
[燃焼制御ルーチン]
図6の燃焼制御ルーチンは、エンジン制御周期で実行される。本ルーチンが起動されると、まずステップ300で、図4のイオン電流検出ルーチンの処理結果に基づいて燃焼制御が許可されているか否かを判定し、燃焼制御が禁止されていれば、以降の処理を行うことなく本ルーチンを終了する。
[Combustion control routine]
The combustion control routine of FIG. 6 is executed at an engine control cycle. When this routine is started, it is first determined in
これに対して、ステップ300で、燃焼制御が許可されていると判定されれば、ステップ301に進み、現在のエンジン運転条件(例えばエンジン回転速度、負荷、点火時期、バルブタイミング等)を読み込み、次のステップ302で、現在のエンジン運転条件に応じた目標ピーク位置Θp 、点火時期制御値Θig、バルブタイミング制御値Vをマップ等により算出する。
On the other hand, if it is determined in
この後、ステップ303に進み、目標ピーク位置Θp と有効ピーク位置WMBTとの偏差ΔΘp を算出する。
ΔΘp =Θp −WMBT
ここで、有効ピーク位置WMBTは、図5の有効ピーク検出ルーチンによりピーク位置検出区間内で検出した有効ピーク位置である。
Thereafter, the process proceeds to step 303, and a deviation ΔΘp between the target peak position Θp and the effective peak position WMBT is calculated.
ΔΘp = Θp -WMBT
Here, the effective peak position WMBT is an effective peak position detected in the peak position detection section by the effective peak detection routine of FIG.
そして、次のステップ304で、エンジン制御値のフィードバック制御(例えばノックフィードバック制御、バルブタイミングフィードバック制御)がいずれも停止されているか否かを判定し、いずれかのフィードバック制御が実行されていれば、ステップ305に進み、目標ピーク位置Θp と有効ピーク位置WMBTとの偏差ΔΘp を用いてノック進角ガード値Θg とバルブタイミング制御ガード値Vg を次式により補正する。
Θg =Θg +ΔΘp /K2
Vg =Vg +ΔΘp /K3
ここで、K2 、K3 は、係数である。
Then, in the
Θg = Θg + ΔΘp / K2
Vg = Vg + ΔΘp / K3
Here, K2 and K3 are coefficients.
例えば、有効ピーク位置WMBTがMBTよりも遅れている場合は、点火時期ガード値Θg をΔΘp /K2 だけ進角して燃焼を早め、反対に、有効ピーク位置WMBTがMBTよりも早すぎる場合は、点火時期ガード値Θg をΔΘp /K2 だけを遅角して燃焼を遅らせる。同様に、有効ピーク位置WMBTがMBTよりも遅れている場合は、バルブタイミング制御ガード値Vg をΔΘp /K3 だけ進角してバルブオーバーラップ量(内部EGR量)を小さくし、反対に、有効ピーク位置WMBTがMBTよりも早すぎる場合は、バルブタイミング制御ガード値Vg をΔΘp /K2 だけを遅角してバルブオーバーラップ量(内部EGR量)を大きくする。この他、目標ピーク位置Θp と有効ピーク位置WMBTとの偏差ΔΘp に応じて空燃比を補正するようにしても良い。 For example, when the effective peak position WMBT is behind the MBT, the ignition timing guard value Θg is advanced by ΔΘp / K2 to accelerate combustion, and conversely, when the effective peak position WMBT is too early than the MBT, The ignition timing guard value Θg is retarded by ΔΘp / K2 to retard combustion. Similarly, when the effective peak position WMBT is behind the MBT, the valve timing control guard value Vg is advanced by ΔΘp / K3 to reduce the valve overlap amount (internal EGR amount). When the position WMBT is too early than the MBT, the valve timing control guard value Vg is retarded by ΔΘp / K2 to increase the valve overlap amount (internal EGR amount). In addition, the air-fuel ratio may be corrected according to the deviation ΔΘp between the target peak position Θp and the effective peak position WMBT.
一方、上記ステップ304で、エンジン制御値のフィードバック制御が全て停止されていると判定されれば、ステップ306に進み、目標ピーク位置Θp と有効ピーク位置WMBTとの偏差ΔΘp が所定値Co よりも大きいか否かを判定する。その結果、偏差ΔΘp が所定値Co よりも大きいと判定されれば、ステップ307に進み、点火時期制御値ΘigをΔΘp /K1 だけを遅角補正して(ここでK1 は係数)、有効ピーク位置WMBTを目標ピーク位置Θp に近付ける。
On the other hand, if it is determined in
また、上記ステップ306で、目標ピーク位置Θp と有効ピーク位置WMBTとの偏差ΔΘp が所定値Co 以下と判定されれば、点火時期がMBT付近に制御されていると判断して、ステップ308に進み、図5の有効ピーク検出ルーチンによりピーク位置検出区間内で検出した有効ピーク値PMBTが所定値Po よりも小さいか否かで、燃焼温度が低い緩慢な燃焼状態であるか否かを判定する。その結果、有効ピーク値PMBTが所定値Po よりも小さいと判定されれば、燃焼温度が低い緩慢な燃焼状態であると判断して、ステップ309に進み、バルブタイミング制御値Vを所定量ΔVだけ補正してバルブオーバーラップ量(内部EGR量)を小さくすることで、燃焼を早める。
If it is determined in
これに対して、上記ステップ308で、有効ピーク値PMBTが所定値Po 以上と判定されれば、燃焼温度が高く、適度な早さで燃焼していると判断して、バルブタイミング制御値Vを補正せずに本ルーチンを終了する。
On the other hand, if it is determined in
以上説明した本実施例によれば、筒内圧のピーク位置(MBT)を含むように設定されたピーク位置検出区間内で検出した複数のピーク位置のうち、最終のピーク位置が有効なピーク位置となることに着目して、ピーク位置検出区間内で検出した複数のピーク位置のうち、最終のピーク位置を有効ピーク位置WMBTとして検出するようにしたので、簡単な手法でイオン電流検出信号の有効ピーク位置WMBTを精度良く検出することができ、検出精度向上の要求を低コストで満たすことができる。 According to the present embodiment described above, the final peak position among the plurality of peak positions detected in the peak position detection section set to include the peak position (MBT) of the in-cylinder pressure is the effective peak position. Since the final peak position is detected as the effective peak position WMBT among a plurality of peak positions detected within the peak position detection section, the effective peak of the ion current detection signal can be detected with a simple method. The position WMBT can be detected with high accuracy, and the demand for improved detection accuracy can be satisfied at a low cost.
しかも、本実施例では、ピーク位置検出区間内でピーク値・ピーク位置を検出する毎にエンジン制御回路34のRAMに有効ピーク値PMBT・有効ピーク位置WMBTを更新記憶することで、ピーク位置検出区間内の最終のピーク・ピーク位置を有効ピーク値PMBT・有効ピーク位置WMBTとしてRAMに更新記憶するようにしたので、ピーク位置検出区間中の全てのサンプリングデータを記憶する必要がなく、前述した特許文献2と比べて、かなり少ないメモリ容量で有効ピーク値PMBT・有効ピーク位置WMBTを検出することができ、低コスト化の要求を満たすことができる。
Moreover, in this embodiment, every time the peak value / peak position is detected within the peak position detection section, the effective peak value PMBT / effective peak position WMBT is updated and stored in the RAM of the
尚、本実施例は、燃焼情報検出手段としてイオン電流検出回路35を用いて、イオン電流を燃焼情報として検出するシステムに本発明を適用した実施例であるが、燃焼情報検出手段として筒内圧センサを用いて、筒内圧を燃焼情報として検出するシステムに本発明を適用して実施しても良い。
The present embodiment is an embodiment in which the present invention is applied to a system that detects ion current as combustion information using an ion
21…点火コイル、22…一次コイル、23…バッテリ、24…イグナイタ、25…パワートランジスタ、26…二次コイル、27…点火プラグ、31…イオン電流検出抵抗、33…反転増幅回路、34…エンジン制御回路(ピーク位置検出手段)、35…イオン電流検出回路(燃焼情報検出手段)、36…中心電極、37…接地電極
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記ピーク位置検出手段は、燃焼毎に設定された検出区間内で複数のピーク位置を検出したときに最終のピーク位置を有効なピーク位置とすることを特徴とする内燃機関の燃焼判定装置。 An internal combustion engine comprising combustion information detection means for outputting a signal corresponding to ions or in-cylinder pressure generated by combustion of an air-fuel mixture of an internal combustion engine, and peak position detection means for detecting a peak position of an output signal of the combustion information detection means In the engine combustion determination device,
The internal combustion engine combustion determination device, wherein the peak position detection means sets the final peak position as an effective peak position when a plurality of peak positions are detected within a detection section set for each combustion.
前記ピーク位置検出手段は、前記燃焼情報検出手段の出力信号の変化量が所定値以下のピークを無視し、それよりも大きな変化量のピークが発生する位置の中から有効なピーク位置を検出することを特徴とする内燃機関の燃焼判定装置。 An internal combustion engine comprising combustion information detection means for outputting a signal corresponding to ions or in-cylinder pressure generated by combustion of an air-fuel mixture of an internal combustion engine, and peak position detection means for detecting a peak position of an output signal of the combustion information detection means In the engine combustion determination device,
The peak position detecting means ignores a peak whose change amount of the output signal of the combustion information detecting means is a predetermined value or less, and detects an effective peak position from positions where a peak of a larger change amount occurs. A combustion determination apparatus for an internal combustion engine characterized by the above.
前記ピーク位置検出手段は、燃焼毎に設定された燃焼状態検出区間内で前記燃焼情報検出手段の出力信号のピーク値及び/又はピーク位置を検出する手段と、前記燃焼状態検出区間内において最適点火時期の燃焼時のピーク位置を含むピーク位置検出区間内で前記燃焼情報検出手段の出力信号のピーク値及び/又はピーク位置を検出する手段と、前記燃焼状態検出区間内で検出したピーク値及び/又はピーク位置と前記ピーク位置検出区間内で検出したピーク値及び/又はピーク位置とを比較して該ピーク位置検出区間内で検出したピーク値及び/又はピーク位置が有効か否かを判定する手段を備えていることを特徴とする内燃機関の燃焼判定装置。 An internal combustion engine comprising combustion information detection means for outputting a signal corresponding to ions or in-cylinder pressure generated by combustion of an air-fuel mixture of an internal combustion engine, and peak position detection means for detecting a peak position of an output signal of the combustion information detection means In the engine combustion determination device,
The peak position detecting means includes means for detecting a peak value and / or peak position of an output signal of the combustion information detecting means within a combustion state detecting section set for each combustion, and optimum ignition within the combustion state detecting section. Means for detecting a peak value and / or peak position of the output signal of the combustion information detecting means within a peak position detecting section including a peak position at the time of combustion, and a peak value detected within the combustion state detecting section and / or Or means for comparing the peak position and the peak value and / or peak position detected in the peak position detection section to determine whether the peak value and / or peak position detected in the peak position detection section is valid. A combustion determination apparatus for an internal combustion engine, comprising:
最適点火時期の燃焼時のピーク位置を含む検出区間内で前記燃焼情報検出手段の出力信号のピーク値及び/又はピーク位置を検出するピーク位置検出手段と、
前記ピーク位置検出手段で検出したピーク値及び/又はピーク位置が予め設定した有効範囲内にあるときに該ピーク値及び/又はピーク位置に基づいて内燃機関の制御値及び/又は該制御値のフィードバック制御範囲を補正して燃焼状態を適正化する燃焼制御手段と を備えていることを特徴とする内燃機関の燃焼判定装置。 Combustion information detection means for outputting a signal corresponding to ions or in-cylinder pressure generated by combustion of an air-fuel mixture of an internal combustion engine;
A peak position detecting means for detecting a peak value and / or a peak position of an output signal of the combustion information detecting means within a detection section including a peak position at the time of combustion at an optimal ignition timing;
When the peak value and / or peak position detected by the peak position detection means is within a preset effective range, the control value of the internal combustion engine and / or feedback of the control value based on the peak value and / or peak position Combustion control means that corrects the control range and optimizes the combustion state. A combustion determination device for an internal combustion engine, comprising:
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
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Applications Claiming Priority (1)
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