JP2009030545A - Control device of engine for vehicle - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a control device of an engine for a vehicle, detecting abnormal combustion in a cylinder before ignition while distinguishing between preignition and generation of knocking. <P>SOLUTION: The control device of an engine for a vehicle, comprises: an ionic current detection circuit 8d detecting an ionic current caused by ions in a combustion chamber 6 of the engine 1; and a PCM 30 determining the abnormal combustion in the cylinder in the engine 1 based on the ionic current. The PCM 30 has a first threshold value T<SB>1</SB>and a second threshold value T<SB>2</SB>indicating relation between an increase rate (determination value) of the ionic current before the ignition and the abnormal combustion. The PCM 30 determines the combustion in the cylinder is normal when the increasing rate calculated based on the ionic current before the ignition is less than the first threshold value T<SB>1</SB>, determines the generation of the knocking in the cylinder when the increasing rate is the first threshold value T<SB>1</SB>or more and less than the second threshold value T<SB>2</SB>, and determines the generation of the preignition in the cylinder when the increasing rate is the second threshold value T<SB>2</SB>or more. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、車両用エンジンの制御装置に係り、特にイオン電流によって異常燃焼の発生を検出する車両用エンジンの制御装置に関する。   The present invention relates to a control device for a vehicle engine, and more particularly to a control device for a vehicle engine that detects the occurrence of abnormal combustion by an ion current.

従来、火花点火式の内燃機関において、燃焼室内に存在するイオンを媒介として流れるイオン電流の検出に基づいて、プリイグニッションの発生の前兆状態を検出する技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1に記載の内燃機関では、イオン電流のピーク発生時期を検出し、ピーク発生時期が所定の限界時期よりも進角している場合に、プリイグニッションが発生し易い状態であると判定し、その抑制制御を行うように構成されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a spark ignition type internal combustion engine, a technique for detecting a precursor state of pre-ignition generation based on detection of an ionic current flowing through ions existing in a combustion chamber has been proposed (for example, Patent Document 1). reference).
In the internal combustion engine described in Patent Document 1, it is determined that the pre-ignition is likely to occur when the peak generation time of the ionic current is detected and the peak generation time is advanced from a predetermined limit time. The suppression control is performed.

特開2006−46140号公報JP 2006-46140 A

しかしながら、特許文献1に記載の内燃機関では、点火前に筒内におけるプリイグニッションの発生とノッキングの発生とを区別して検出することができなかった。したがって、プリイグニッションとノッキングを区別して、それぞれの発生を抑制する制御を早期に行うことができなかった。   However, in the internal combustion engine described in Patent Document 1, it has been impossible to distinguish between occurrence of pre-ignition and occurrence of knocking in the cylinder before ignition. Therefore, it was impossible to distinguish between pre-ignition and knocking and to control each occurrence early.

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、点火前に筒内における異常燃焼をプリイグニッションとノッキングの発生に区別して検出することができる車両用エンジンの制御装置を提供することを目的としている。   The present invention has been made to solve such problems, and provides a vehicle engine control device that can detect abnormal combustion in a cylinder before ignition by distinguishing between occurrence of pre-ignition and knocking. The purpose is to do.

上記の目的を達成するために、本発明は、車両用エンジンの燃焼室のイオンに起因するイオン電流を検出するイオン電流検出手段と、このイオン電流検出手段が検出したイオン電流に基づいて車両用エンジンの筒内での異常燃焼を判定する異常燃焼判定手段と、を備えた車両用エンジンの制御装置であって、異常燃焼判定手段は、ノッキング及びプリイグニッションの発生と点火前におけるイオン電流に基づいて算出される判定値との関係を表す第1閾値及び第2閾値を有しており、点火前におけるイオン電流に基づいて算出した判定値が、第1閾値未満のときに車両用エンジンの筒内で正常燃焼が起こっていると判定し、第1閾値以上で第2閾値未満のときに車両用エンジンの筒内でノッキングが発生していると判定し、第2閾値以上のときに車両用エンジンの筒内でプリイグニッションが発生していると判定することを特徴としている。
このように構成された本発明によれば、点火前に検出することができるイオン電流に基づいて算出した判定値の大きさにより、ノッキングの発生とプリイグニッションの発生とを識別して検出することができる。
In order to achieve the above object, the present invention provides an ionic current detecting means for detecting an ionic current caused by ions in a combustion chamber of a vehicle engine, and a vehicle based on an ionic current detected by the ionic current detecting means. An abnormal combustion determination means for determining abnormal combustion in the cylinder of the engine, the abnormal combustion determination means based on the occurrence of knocking and pre-ignition and an ionic current before ignition A first threshold value and a second threshold value representing a relationship with the calculated determination value, and the determination value calculated based on the ion current before ignition is less than the first threshold value. It is determined that normal combustion is occurring in the engine, and it is determined that knocking has occurred in the cylinder of the vehicle engine when it is equal to or greater than the first threshold and less than the second threshold. I am characterized in determining that preignition is occurring in the cylinder of a vehicle engine.
According to the present invention configured as described above, the occurrence of knocking and the occurrence of pre-ignition are identified and detected based on the magnitude of the determination value calculated based on the ion current that can be detected before ignition. Can do.

また、本発明において好ましくは、さらにプリイグニッションを抑制するプリイグニッション抑制手段を備え、このプリイグニッション抑制手段は、異常燃焼判定手段がプリイグニッションの発生を判定したエンジンサイクルにおいて、筒内温度又は筒内圧縮比の低下によりプリイグニッションを抑制する。
このように構成された本発明によれば、プリイグニッションが検出されたとき、プリイグニッション抑制手段による筒内温度又は筒内圧縮比の低下により、同一エンジンサイクルでのプリイグニッションの拡大を抑制することができる。
Preferably, the present invention further includes a pre-ignition suppression unit that suppresses pre-ignition, and the pre-ignition suppression unit is configured to detect the in-cylinder temperature or the in-cylinder in the engine cycle in which the abnormal combustion determination unit determines occurrence of the pre-ignition. Pre-ignition is suppressed by reducing the compression ratio.
According to the present invention configured as described above, when a pre-ignition is detected, the expansion of the pre-ignition in the same engine cycle is suppressed by the decrease of the in-cylinder temperature or the in-cylinder compression ratio by the pre-ignition suppression unit. Can do.

また、本発明において好ましくは、プリイグニッション抑制手段は、異常燃焼判定手段がプリイグニッションの発生を判定したときに、燃料を筒内に直接噴射可能な筒内用燃料弁によって追加燃料を噴射する。
このように構成された本発明によれば、圧縮状態でプリイグニッションの発生が検出されたとしても、筒内用燃料噴射弁からの追加燃料噴射により筒内温度を低下させることができ、これによりプリイグニッションの拡大を抑制することが可能である。
Preferably, in the present invention, the pre-ignition suppression means injects additional fuel by an in-cylinder fuel valve capable of directly injecting fuel into the cylinder when the abnormal combustion determination means determines the occurrence of pre-ignition.
According to the present invention configured as described above, even if the occurrence of pre-ignition is detected in the compressed state, the in-cylinder temperature can be lowered by the additional fuel injection from the in-cylinder fuel injection valve, thereby It is possible to suppress the expansion of pre-ignition.

また、本発明において好ましくは、プリイグニッション抑制手段は、異常燃焼判定手段がプリイグニッションの発生を判定したときに、電磁VVTによって吸排気弁の少なくとも一方を開放する。
このように構成された本発明によれば、圧縮状態でプリイグニッションが検出されたとしても、電磁VVTによって強制的に吸排気弁の少なくとも一方を開放することにより、筒内圧縮比を低下させることができ、これによりプリイグニッションの拡大を抑制することが可能である。
In the present invention, preferably, the pre-ignition suppression means opens at least one of the intake and exhaust valves by electromagnetic VVT when the abnormal combustion determination means determines the occurrence of pre-ignition.
According to the present invention thus configured, even if pre-ignition is detected in a compressed state, the in-cylinder compression ratio is reduced by forcibly opening at least one of the intake and exhaust valves by the electromagnetic VVT. As a result, it is possible to suppress the expansion of the pre-ignition.

また、本発明において好ましくは、さらに、ノッキングを抑制するノッキング抑制手段を備え、このノッキング抑制手段は、異常燃焼判定手段がノッキングの発生を判定したエンジンサイクルにおいて、点火時期を遅角制御する。
このように構成された本発明によれば、ノッキングが検出されたときは、ノッキング抑制手段による点火時期の遅角化により、ノッキングの拡大を抑制することができる。
Preferably, the present invention further includes knocking suppression means for suppressing knocking, and the knocking suppression means delays the ignition timing in the engine cycle in which the abnormal combustion determination means determines the occurrence of knocking.
According to the present invention configured as described above, when knocking is detected, expansion of knocking can be suppressed by retarding the ignition timing by the knocking suppression means.

本発明の車両用エンジンの制御装置によれば、点火前に検出されたイオン電流によって、筒内における異常燃焼をプリイグニッションとノッキングの発生に区別して検出することができる。   According to the control apparatus for a vehicle engine of the present invention, the abnormal combustion in the cylinder can be detected by distinguishing the occurrence of pre-ignition and knocking from the ion current detected before ignition.

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。先ず、図1乃至図8により、本発明の第1実施形態による車両用エンジンの制御装置を説明する。
図1は車両用エンジンの構成を表す図、図2は点火回路の構成図、図3及び図4はエンジン気筒内圧力及びイオン電流の変化を表すグラフ、図5は異常燃焼検出処理の説明図、図6は異常燃焼の閾値を表す図、図7は異常燃焼検出処理のフローチャート、図8は燃料噴射時期の説明図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. First, a control device for a vehicle engine according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a vehicle engine, FIG. 2 is a diagram showing an ignition circuit, FIGS. 3 and 4 are graphs showing changes in engine cylinder pressure and ion current, and FIG. 5 is an explanatory diagram of abnormal combustion detection processing. 6 is a diagram showing a threshold value of abnormal combustion, FIG. 7 is a flowchart of abnormal combustion detection processing, and FIG. 8 is an explanatory diagram of fuel injection timing.

まず、図1及び図2により本実施形態のエンジン1の概略構成を説明する。
エンジン1は、直列多気筒型の火花点火式直墳ガソリンエンジンである。エンジン1は、シリンダブロック2及びその上部に固定されたシリンダヘッド3からなるエンジン本体を有する。シリンダブロック2の上端面に開口するシリンダ4の上端は、シリンダヘッド3の下面により閉塞されている。
シリンダ4内にはピストン5が往復動可能に嵌挿されており、このピストン5の上面とシリンダヘッド3のペントルーフ型の下面(天井面)との間に燃焼室6が区画されている。一方、ピストン5の下方のクランクケース内には、クランク軸(図示せず)が配設され、コネクティングロッドによってピストン5と連結されている。
First, a schematic configuration of the engine 1 of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
The engine 1 is an in-line multi-cylinder spark ignition direct gasoline engine. The engine 1 has an engine body including a cylinder block 2 and a cylinder head 3 fixed to the cylinder block 2. The upper end of the cylinder 4 that opens to the upper end surface of the cylinder block 2 is closed by the lower surface of the cylinder head 3.
A piston 5 is fitted into the cylinder 4 so as to be able to reciprocate. A combustion chamber 6 is defined between the upper surface of the piston 5 and a pent roof-type lower surface (ceiling surface) of the cylinder head 3. On the other hand, a crankshaft (not shown) is disposed in the crankcase below the piston 5, and is connected to the piston 5 by a connecting rod.

また、クランク角センサ26が、エンジン1のシリンダブロック2下部のクランクケース内に設けられている。クランク角センサ26は、クランク軸の回転角(クランク角)を検出するものであり、クランク軸の端部に一体回転するように取付けられたロータ27の回転に伴い、その外周部に設けられた凸部の通過に対応して信号を出力する電磁ピックアップコイル等から構成されている。   A crank angle sensor 26 is provided in the crankcase below the cylinder block 2 of the engine 1. The crank angle sensor 26 detects the rotation angle (crank angle) of the crankshaft, and is provided on the outer peripheral portion of the rotor 27 attached so as to rotate integrally with the end portion of the crankshaft. It consists of an electromagnetic pickup coil that outputs a signal corresponding to the passage of the convex portion.

また、冷却水の温度状態を検出する水温センサ28が、シリンダブロック2のウォータジャケット(図示せず)に臨設されている。さらに、エンジンオイル温度センサ29が、取付けられている。   Further, a water temperature sensor 28 for detecting the temperature state of the cooling water is provided on a water jacket (not shown) of the cylinder block 2. Further, an engine oil temperature sensor 29 is attached.

点火プラグ7は、各シリンダ4に対応して複数設けられており、点火プラグ7の先端電極が各燃焼室6内に臨むようにシリンダヘッド3に取付けられている。また、点火プラグ7は、それぞれ点火回路8に接続されている。
本実施形態では、点火回路8は、各点火プラグ7にそれぞれ対応して複数設けられているが、これに限らず、複数の点火プラグ7に対応して1つ又は複数設ける構成としてもよい。
A plurality of spark plugs 7 are provided corresponding to each cylinder 4, and are attached to the cylinder head 3 so that the tip electrode of the spark plug 7 faces each combustion chamber 6. In addition, each spark plug 7 is connected to an ignition circuit 8.
In the present embodiment, a plurality of ignition circuits 8 are provided corresponding to the respective spark plugs 7. However, the present invention is not limited to this, and one or a plurality of ignition circuits 8 may be provided corresponding to the plurality of spark plugs 7.

図2に示すように、点火回路8は、パワートランジスタからなるイグナイタ8aと、一次巻線及び二次巻線からなる点火コイル8bと、点火コイル8bに接続されたコンデンサ8cと、さらにコンデンサ8cと接地電位との間に接続されたイオン電流検出回路8dとを有している。イオン電流検出回路8dは、本発明のイオン電流検出手段に相当する。
各シリンダ4に対応する点火回路8は、PCM30から、点火プラグ7を点火放電させるための制御信号を受けている間、イグナイタ8aをONにし、これにより点火コイル8bに通電する。そして、点火回路8は、所定の通電時間経過後、制御信号を受けなくなるとイグナイタ8aがOFFとなり、これにより点火コイル8bの二次巻線から点火放電電流が流れ、点火プラグ7を点火放電させる。
As shown in FIG. 2, the ignition circuit 8 includes an igniter 8a composed of a power transistor, an ignition coil 8b composed of a primary winding and a secondary winding, a capacitor 8c connected to the ignition coil 8b, and a capacitor 8c. And an ion current detection circuit 8d connected between the ground potential. The ion current detection circuit 8d corresponds to the ion current detection means of the present invention.
The ignition circuit 8 corresponding to each cylinder 4 turns on the igniter 8a while energizing the ignition coil 8b while receiving a control signal for igniting and discharging the spark plug 7 from the PCM 30. When the ignition circuit 8 no longer receives a control signal after a predetermined energization time, the igniter 8a is turned off, whereby an ignition discharge current flows from the secondary winding of the ignition coil 8b, and the ignition plug 7 is ignited. .

また、点火回路8では、この点火放電によってコンデンサ8cが充電される。イオン電流検出回路8dは、コンデンサ8cの充電電荷が放電することにより流れる電流を、イオン電流として検出する。そして、点火回路8は、イオン電流の検出信号をPCM30へ出力する。   In the ignition circuit 8, the capacitor 8c is charged by this ignition discharge. The ionic current detection circuit 8d detects the current that flows when the charge of the capacitor 8c is discharged as an ionic current. The ignition circuit 8 outputs an ion current detection signal to the PCM 30.

また、シリンダヘッド3には、各燃焼室6に連通する2つの吸気ポート9及び2つの排気ポート10が形成されている。そして、吸気ポート9及び排気ポート10のポート開口部には、電磁式の可変バルブタイミング機構13a,13b(以下「電磁VVT(Variable Valve Timing)」という)によって所定タイミングで独立に開閉動作が行われる吸排気バルブ(吸気弁11及び排気弁12)が配設されている。   Further, the cylinder head 3 is formed with two intake ports 9 and two exhaust ports 10 communicating with each combustion chamber 6. In addition, opening and closing operations are independently performed at predetermined timings at port openings of the intake port 9 and the exhaust port 10 by electromagnetic variable valve timing mechanisms 13a and 13b (hereinafter referred to as “electromagnetic VVT (Variable Valve Timing)”). Intake and exhaust valves (intake valve 11 and exhaust valve 12) are provided.

したがって、吸気弁11及び排気弁12は、クランク軸と機械的に連繋されておらず、クランク軸の回転位置にかかわらず、吸気側の電磁VVT13a及び排気側の電磁VVT13bの作動状態変更によって開閉される。すなわち、電磁VVT13a,13bが消磁されると、吸気弁11,排気弁12はそれぞれリターンスプリング(図示せず)によって閉弁され、電磁VVT13a,13bが励磁されると、吸気弁11,排気弁12はそれぞれリターンスプリングに抗して開弁される。   Therefore, the intake valve 11 and the exhaust valve 12 are not mechanically linked to the crankshaft, and are opened and closed by changing the operating state of the intake-side electromagnetic VVT 13a and the exhaust-side electromagnetic VVT 13b regardless of the rotational position of the crankshaft. The That is, when the electromagnetic VVTs 13a and 13b are demagnetized, the intake valve 11 and the exhaust valve 12 are closed by return springs (not shown). When the electromagnetic VVTs 13a and 13b are excited, the intake valve 11 and the exhaust valve 12 are closed. Are opened against the return springs.

吸気弁11及び排気弁12は、電磁VVT13a,13bによって、開閉動作タイミングが進角側及び遅角側に変更可能となっており、これによりオーバーラップ期間が変化し、燃焼室6に残留する既燃ガス(以下「内部EGR」という)の量を変化させることができる。   The intake valve 11 and the exhaust valve 12 can be opened and closed by the electromagnetic VVTs 13a and 13b so that the opening / closing operation timing can be changed to the advance side and the retard side, thereby changing the overlap period and remaining in the combustion chamber 6. The amount of the combustion gas (hereinafter referred to as “internal EGR”) can be changed.

シリンダヘッド3の吸気側には、吸気ポート9に連通する吸気通路(吸気マニホールド)15が配設されている。吸気通路15は、各シリンダ4に向けて分岐する分岐通路と、この分岐通路からさらに各シリンダ4の2つの吸気ポート9に向けて二股に分岐する二股通路を有している。二股通路のうち一方には、燃焼室6内の吸気流動の強さを調整するタンブルスワールコントロール弁(以下「TSCV」という)14が設けられている。   An intake passage (intake manifold) 15 communicating with the intake port 9 is disposed on the intake side of the cylinder head 3. The intake passage 15 has a branch passage that branches toward each cylinder 4 and a forked passage that branches from the branch passage toward two intake ports 9 of each cylinder 4. One of the bifurcated passages is provided with a tumble swirl control valve (hereinafter referred to as “TSCV”) 14 for adjusting the strength of the intake air flow in the combustion chamber 6.

また、吸気通路15には、その上流端とTSCV弁14との間に、上流側からエアクリーナ16と、吸気流量を検出するエアフローセンサ17と、電動モータ18aにより駆動されて吸気通路15を絞るスロットル弁18とが配設されている。また、吸気通路15には、エアクリーナ16付近に吸気温度センサ23が設けられている。
さらに、シリンダヘッド3には、各シリンダ4に対応して、燃料を各燃焼室6内に直接噴射供給する複数のインジェクタ(筒内用燃料弁)19が設けられている。
The intake passage 15 has an air cleaner 16 from the upstream side, an air flow sensor 17 for detecting the intake flow rate, and a throttle that throttles the intake passage 15 by an electric motor 18a between the upstream end of the intake passage 15 and the TSCV valve 14. A valve 18 is provided. In addition, an intake air temperature sensor 23 is provided in the vicinity of the air cleaner 16 in the intake passage 15.
Further, the cylinder head 3 is provided with a plurality of injectors (in-cylinder fuel valves) 19 corresponding to the respective cylinders 4 for directly injecting fuel into the respective combustion chambers 6.

また、シリンダヘッド3の排気側には、各燃焼室6から既燃ガス(排気ガス)を排出するための排気通路(排気マニホールド)20が、排気ポート10に連通して配設されている。排気通路20は、吸気通路15と同様に、分岐通路及び二股通路を有しており、各二股通路がそれぞれ排気ポート10に接続されている。
この排気通路20には、上流側から排気ガス中の酸素濃度を基に混合気の空燃比を検出するための酸素濃度センサ(以下「O2センサ」という)21と、排気ガスを浄化するための触媒コンバータ22とが配設されている。
An exhaust passage (exhaust manifold) 20 for discharging burned gas (exhaust gas) from each combustion chamber 6 is disposed on the exhaust side of the cylinder head 3 so as to communicate with the exhaust port 10. Like the intake passage 15, the exhaust passage 20 has a branch passage and a bifurcated passage, and each bifurcated passage is connected to the exhaust port 10.
The exhaust passage 20 is provided with an oxygen concentration sensor (hereinafter referred to as “O 2 sensor”) 21 for detecting the air-fuel ratio of the air-fuel mixture based on the oxygen concentration in the exhaust gas from the upstream side, and for purifying the exhaust gas. The catalytic converter 22 is disposed.

また、排気通路20には、O2センサ21よりも上流側に排気還流通路24(以下「EGR通路」という)の一端が分岐接続されている。このEGR通路24の他端は、スロットル弁18よりも下流側で吸気通路15に連通されている。このEGR通路24には開度調節可能な電気式の流量制御弁25(以下「EGR弁」という)が配設されており、EGR弁25によってEGR通路24を還流される排気ガス(以下「外部EGR」という)の流量を調節することができるようになっている。 Further, one end of an exhaust gas recirculation passage 24 (hereinafter referred to as “EGR passage”) is branchedly connected to the exhaust passage 20 upstream of the O 2 sensor 21. The other end of the EGR passage 24 communicates with the intake passage 15 on the downstream side of the throttle valve 18. The EGR passage 24 is provided with an electric flow control valve 25 (hereinafter referred to as “EGR valve”) whose opening degree can be adjusted, and exhaust gas (hereinafter referred to as “external”) that is recirculated through the EGR passage 24 by the EGR valve 25. EGR ")) can be adjusted.

PCM(Power-train Control Module)30は、周知の如くCPU、ROM、RAM、I/Oインターフェース回路等を備えて構成されている。PCM30には、エアフローセンサ17、O2センサ21、クランク角センサ26、水温センサ28、エンジンオイル温度センサ29、吸気温度センサ23、アクセルペダルの操作量を検出するアクセル開度センサ32、エンジン回転数を検出するエンジン回転数センサ33、点火回路8等の出力信号が入力される。 As is well known, a PCM (Power-train Control Module) 30 includes a CPU, a ROM, a RAM, an I / O interface circuit, and the like. The PCM 30 includes an air flow sensor 17, an O 2 sensor 21, a crank angle sensor 26, a water temperature sensor 28, an engine oil temperature sensor 29, an intake air temperature sensor 23, an accelerator opening sensor 32 that detects an operation amount of an accelerator pedal, and an engine speed. Output signals from the engine speed sensor 33 and the ignition circuit 8 are detected.

そして、PCM30は、上記センサ等の出力信号に基づいてエンジン1の運転状態を判定し、これに応じてエンジン1の運転制御を行うようになっている。すなわち、PCM30は、内部EGRの量を変更するために電磁VVT13a,13bに対し吸気弁11,排気弁12の作動タイミングを制御するための信号を出力し、スロットル弁18に対し吸気流量を制御するための信号を出力し、各シリンダ4のTSCV14に対し燃焼室6内の吸気流動の強さを制御するための信号を出力し、各シリンダ4のインジェクタ19に対し燃料噴射量及び噴射時期を制御するためのパルス信号を出力し、EGR弁25に対しEGR通路24によって吸気系に環流する排気ガス(外部EGR)の量を制御するための信号を出力し、点火回路8に対し所定タイミングで点火プラグ7を点火放電させるための制御信号を出力する。   The PCM 30 determines the operating state of the engine 1 based on the output signals from the sensors and the like, and controls the operation of the engine 1 according to this. That is, the PCM 30 outputs a signal for controlling the operation timing of the intake valve 11 and the exhaust valve 12 to the electromagnetic VVTs 13a and 13b in order to change the amount of internal EGR, and controls the intake flow rate to the throttle valve 18. A signal for controlling the strength of the intake air flow in the combustion chamber 6 to the TSCV 14 of each cylinder 4, and the fuel injection amount and the injection timing to the injector 19 of each cylinder 4 are controlled. A signal for controlling the amount of exhaust gas (external EGR) circulating to the intake system through the EGR passage 24 to the EGR valve 25, and igniting the ignition circuit 8 at a predetermined timing. A control signal for igniting and discharging the plug 7 is output.

また、PCM30は、後述するように、点火回路8からのイオン電流検出信号により、エンジン1でのプリイグニッション及びノッキングの発生及びその大きさを判定する。そして、PCM30は、プリイグニッション及びノッキングの発生が検出されると、検出したプリイグニッション及びノッキングの大きさに基づき、プリイグニッション抑制制御及びノッキング抑制制御を行う。PCM30は、本発明の異常燃焼判定手段に相当する。   Further, the PCM 30 determines the occurrence and magnitude of pre-ignition and knocking in the engine 1 based on the ion current detection signal from the ignition circuit 8, as will be described later. Then, when the occurrence of pre-ignition and knocking is detected, the PCM 30 performs pre-ignition suppression control and knocking suppression control based on the detected pre-ignition and knock magnitude. The PCM 30 corresponds to the abnormal combustion determination means of the present invention.

プリイグニッション抑制制御は、具体的にはプリイグニッションの発生を判定した後に、例えば、インジェクタ19により燃料を筒内に追加噴射して筒内温度を低下させる制御や、電磁VVT13a,13bによる吸気弁11及び排気弁12の少なくとも一方の開放動作により内部EGR量を減少させて筒内圧縮比を低下させる制御である。PCM30及びインジェクタ19、VVT13a,13bは、本発明のプリイグニッション抑制手段に相当する。
また、ノッキング抑制制御は、具体的にはノッキングの発生を判定した後に、点火回路8により点火時期を遅角する制御である。PCM30及び点火回路8は、本発明のノッキング抑制手段に相当する。
Specifically, after determining the occurrence of pre-ignition, the pre-ignition suppression control is, for example, control for additionally injecting fuel into the cylinder by the injector 19 to lower the in-cylinder temperature, or the intake valve 11 by the electromagnetic VVTs 13a and 13b. In addition, the internal EGR amount is decreased by opening operation of at least one of the exhaust valves 12 and the in-cylinder compression ratio is decreased. The PCM 30, the injector 19, and the VVTs 13a and 13b correspond to pre-ignition suppression means of the present invention.
The knocking suppression control is specifically control for retarding the ignition timing by the ignition circuit 8 after determining the occurrence of knocking. The PCM 30 and the ignition circuit 8 correspond to the knocking suppression means of the present invention.

次に、図3乃至図6により、本実施形態の異常燃焼(プリイグニッション及びノッキング)の検出の概要を説明する。
まず、図3に基づいて、本実施形態のプリイグニッション検出の概要について説明する。図3は、圧縮行程及び膨張行程における燃焼室内圧力のクランク角に対する変化の概要(同図(A))とイオン電流のクランク角に対する変化の概要(同図(B))を示している。
図3及び以降の同様のグラフでは、一点鎖線が正常燃焼時の変化、実線が異常燃焼時の変化を表す。
Next, the outline of detection of abnormal combustion (pre-ignition and knocking) according to this embodiment will be described with reference to FIGS.
First, an outline of pre-ignition detection according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 3 shows the outline of the change in the combustion chamber pressure with respect to the crank angle in the compression stroke and the expansion stroke (FIG. 3A) and the outline of the change in the ion current with respect to the crank angle (FIG. 3B).
In FIG. 3 and similar graphs thereafter, the alternate long and short dash line represents the change during normal combustion, and the solid line represents the change during abnormal combustion.

図3(A)の一点鎖線で示すように、正常燃焼時、シリンダ4内の圧力は、クランク角の進角に伴い圧縮行程で徐々に高まり、上死点(TDC)付近でピーク(極大値)となる。本実施形態のエンジン1は、高圧縮比タイプのエンジンであり、上死点後に点火プラグ7が点火放電されるように設定期間が設定されている。この設定期間は、エンジン1の運転状態により予め決定される。この点火放電により、燃焼室6内の混合気が燃焼及び膨張して筒内圧力が高まり、再びピークとなり、その後徐々に筒内圧力が減少していく。   As indicated by the alternate long and short dash line in FIG. 3A, during normal combustion, the pressure in the cylinder 4 gradually increases in the compression stroke with the advance of the crank angle, and reaches a peak (maximum value) near the top dead center (TDC). ) The engine 1 of this embodiment is a high compression ratio type engine, and the set period is set so that the spark plug 7 is ignited and discharged after top dead center. This set period is determined in advance by the operating state of the engine 1. Due to this ignition discharge, the air-fuel mixture in the combustion chamber 6 is combusted and expanded, and the in-cylinder pressure increases, peaks again, and then the in-cylinder pressure gradually decreases.

また、図3(B)の一点鎖線で示すように、正常燃焼時、イオン電流は、点火放電が開始されるまでは所定の傾きで増加していき、点火放電後にピークとなる。
なお、本実施形態の構成では、点火プラグ7を用いてイオン電流を検出しており、点火放電中はイオン電流に点火放電電流が載るのでイオン電流のみを検出することはできない。しかしながら、図3を含めて以降のイオン電流の変化を表すグラフでは、理解の容易のため、イオン電流のみを図示している。
Further, as indicated by the alternate long and short dash line in FIG. 3B, during normal combustion, the ionic current increases with a predetermined slope until ignition discharge is started, and reaches a peak after ignition discharge.
In the configuration of the present embodiment, the ionic current is detected using the spark plug 7, and during the ignition discharge, the ignition discharge current is placed on the ionic current, so that only the ionic current cannot be detected. However, only the ion current is illustrated in the graphs including the subsequent changes in ion current including FIG. 3 for easy understanding.

一方、図3(A)の実線で示すように、プリイグニッションが発生すると、前炎反応により、筒内圧力は上死点前から正常燃焼時よりも大きな変化率で増加する。そして、上死点後、筒内圧力は、点火放電開始前から急速に上昇していき、正常燃焼時よりも早期に且つ大きなピークとなり、その後徐々に減少する。
また、図3(B)の実線で示すように、プリイグニッション発生時には、前炎反応により、イオン電流は上死点前(点火放電開始前)から正常燃焼時よりも大きな変化率で増加する。そして、イオン電流は、上死点後に正常燃焼時よりも早期に且つ大きなピークとなり、その後徐々に減少する。
On the other hand, as shown by the solid line in FIG. 3 (A), when pre-ignition occurs, the in-cylinder pressure increases at a larger rate of change than before normal combustion from the top dead center due to the pre-flame reaction. Then, after the top dead center, the in-cylinder pressure rapidly increases before the start of ignition discharge, reaches a large peak earlier than during normal combustion, and then gradually decreases.
Further, as shown by the solid line in FIG. 3B, when pre-ignition occurs, the ion current increases at a larger rate of change from before the top dead center (before starting ignition discharge) than during normal combustion due to the pre-flame reaction. Then, the ion current becomes a large peak earlier than the normal combustion after the top dead center, and then gradually decreases.

このように、プリイグニッション発生時は、正常燃焼時と比較するとイオン電流の変化に相違が生じる。すなわち、プリイグニッション発生時の方が正常燃焼時よりも点火放電開始前のイオン電流の増加率が大きくなる。本実施形態では、この点火放電開始前のイオン電流の増加率の大きさに基づいてプリイグニッションの発生を判定するようになっている。   As described above, when the pre-ignition occurs, a difference occurs in the change of the ion current as compared with the normal combustion. That is, the rate of increase in ion current before the start of ignition discharge is greater when pre-ignition occurs than when normal combustion is performed. In the present embodiment, the occurrence of pre-ignition is determined based on the magnitude of the increase rate of the ion current before the start of ignition discharge.

次いで、図4に基づいて、本実施形態のノッキング検出の概要について説明する。図4は、圧縮行程及び膨張行程における燃焼室内圧力のクランク角に対する変化の概要(同図(A))及びイオン電流のクランク角に対する変化の概要(同図(B))を示している。図4の一点鎖線で示す正常燃焼時の変化は、図3のものと同様である。   Next, an outline of knocking detection according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 4 shows the outline of the change in the combustion chamber pressure with respect to the crank angle in the compression stroke and the expansion stroke (FIG. 4A) and the outline of the change in the ion current with respect to the crank angle (FIG. 4B). The change at the time of normal combustion shown with the dashed-dotted line of FIG. 4 is the same as that of FIG.

図4(A)の実線で示すように、ノッキングが発生すると、前炎反応により、筒内圧力は上死点前から正常燃焼時よりも大きな増加率で上昇する。そして、上死点後、筒内圧力は、正常燃焼時と同様な変化にノッキングによる圧力変動が重畳したように変化する。
また、図4(B)の実線で示すように、ノッキング発生時には、前炎反応により、イオン電流は上死点前(点火放電開始前)から正常燃焼時よりも大きな増加率で上昇する。そして、筒内圧力変化と同様に、正常燃焼時と同様な変化にノッキングによるイオン電流の振動が重畳したように変化する。
As shown by the solid line in FIG. 4A, when knocking occurs, the in-cylinder pressure rises at a larger increase rate than before normal combustion due to the pre-flame reaction. Then, after top dead center, the in-cylinder pressure changes so that pressure fluctuations due to knocking are superimposed on the same changes as during normal combustion.
Further, as shown by the solid line in FIG. 4B, when knocking occurs, the ionic current rises at a larger increase rate than before normal combustion from before top dead center (before starting ignition discharge) due to the pre-flame reaction. Then, like the in-cylinder pressure change, it changes so that the vibration of the ion current due to knocking is superimposed on the same change as in normal combustion.

ここで、プリイグニッション発生時とノッキング発生時におけるイオン電流の変化を比較すると、プリイグニッション発生時の方が、ノッキング発生時よりも、上死点前後(点火放電前)のイオン電流の増加率が大きいことが分かる。本実施形態では、上死点前後(点火放電前)の所定期間におけるイオン電流の増加率から、プリイグニッションの発生とノッキングの発生を識別し、これにより、その後のプリイグニッション又はノッキングの拡大を区別して防止するように構成されている。   Here, comparing the changes in ion current when preignition occurs and when knocking occurs, the rate of increase in ion current around the top dead center (before ignition discharge) is greater when preignition occurs than when knocking occurs. You can see that it ’s big. In the present embodiment, the occurrence of pre-ignition and the occurrence of knocking are identified from the rate of increase of the ion current in a predetermined period before and after top dead center (before ignition discharge), thereby preventing subsequent pre-ignition or knocking expansion. It is configured to be prevented separately.

図5に示すように、本実施形態では、PCM30は、点火放電前の所定クランク角の幅dθに対するイオン電流の増加量dIから、判定値である増加率(=dI/dθ)を算出する。
また、PCM30は、図6に示すような正常燃焼,ノッキング及びプリイグニッションとイオン電流の増加率との関係を表すデータを記憶している。このデータは、予め実験等により設定されたものである。図6に示すように、増加率が第1閾値T1未満の範囲のとき正常燃焼に設定され、増加率が第1閾値T1以上で第2閾値T2未満の範囲のときノッキング発生に設定され、増加率が第2閾値T2以上の範囲のときプリイグニッション発生に設定されている。したがって、PCM30は、イオン電流の増加率がいずれの範囲にあるかを判定することにより、その後の燃焼状態が正常燃焼,ノッキング,プリイグニッションのいずれであるかを決定することができる。
As shown in FIG. 5, in this embodiment, the PCM 30 calculates an increase rate (= dI / dθ), which is a determination value, from the increase amount dI of the ionic current with respect to the width dθ of the predetermined crank angle before ignition discharge.
Further, the PCM 30 stores data representing the relationship between normal combustion, knocking and pre-ignition, and an increase rate of ion current as shown in FIG. This data is set in advance by experiments or the like. As shown in FIG. 6, the increase rate is set to normal combustion when the first thresholds T 1 less than the range, set to knocking occurs when the second threshold value T 2 less than the range rate of increase in the first threshold value above T 1 is, the increase rate is set to preignition occurs when the second threshold value T 2 or more ranges. Therefore, the PCM 30 can determine whether the subsequent combustion state is normal combustion, knocking, or pre-ignition by determining in which range the increase rate of the ion current is.

燃焼状態を決定するための第1閾値T1,第2閾値T2は、実験等に基づいて、吸入空気量,吸気温度,エンジン回転数,EGR導入量,空燃比,吸排気弁タイミング,エンジン水温等のパラメータのいずれか又はこれらのうちの複数の組み合わせの関数として定義されたものである。定性的には、吸入空気量が大きく、吸気温度が高く、エンジン回転数が低く、EGR導入量が大きく、空燃比がリーン、吸排気弁タイミングに起因した圧縮比が大きく,エンジン水温が高いほど異常燃焼が起こり易い。したがって、PCM30は、後述するように、エンジンサイクル毎にセンサからこれらパラメータに関連する値を読み込み、これらパラメータ値に基づいて第1閾値T1及び第2閾値T2を決定する。 The first threshold value T 1 and the second threshold value T 2 for determining the combustion state are determined based on experiments and the like, the intake air amount, intake temperature, engine speed, EGR introduction amount, air-fuel ratio, intake / exhaust valve timing, engine It is defined as a function of any one of parameters such as water temperature or a combination of these. Qualitatively, the larger the intake air amount, the higher the intake air temperature, the lower the engine speed, the greater the EGR introduction amount, the leaner the air-fuel ratio, the greater the compression ratio due to the intake and exhaust valve timing, and the higher the engine water temperature. Abnormal combustion is likely to occur. Therefore, as will be described later, the PCM 30 reads values related to these parameters from the sensor for each engine cycle, and determines the first threshold T 1 and the second threshold T 2 based on these parameter values.

次に、図7により、本実施形態の異常燃焼抑制処理フローについて説明する。
図7は、PCM30の異常燃焼抑制処理のメインフローであり、エンジンサイクル毎に実行される。
まず、PCM30は、上述の各種パラメータ(エンジン回転数,吸入空気量等)を読み込む(ステップS1)。そして、PCM30は、まずこれらのパラメータに基づいて、燃料噴射量及び噴射時期等を設定する(ステップS2)。本実施形態では、図8に示すように、燃料の混合を良好とするため、吸気行程中の期間F1と圧縮行程中の期間F2に分割して燃料噴射時期が設定されるようになっている。
Next, the abnormal combustion suppression processing flow of this embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 7 is a main flow of the abnormal combustion suppression process of the PCM 30, and is executed for each engine cycle.
First, the PCM 30 reads the various parameters described above (engine speed, intake air amount, etc.) (step S1). The PCM 30 first sets the fuel injection amount, the injection timing, and the like based on these parameters (step S2). In the present embodiment, as shown in FIG. 8, in order to improve the fuel mixing, the fuel injection timing is set to be divided into a period F1 during the intake stroke and a period F2 during the compression stroke. .

次いで、PCM30は、読み込んだパラメータ,及びエンジン回転数とエンジン負荷の対応関係を示すデータに基づいて、点火放電時期を設定する(ステップS3)。
次いで、PCM30は、点火放電前の所定クランク角範囲でイオン電流を検出・記憶し(ステップS4)、これに基づいてイオン電流の変化率(=dI/dθ)を算出する(ステップS5)。そして、PCM30は、上記読み込んだパラメータに基づいて第1閾値T1,第2閾値T2を決定し、イオン電流の変化率が第1閾値T1以上であるか否かを判定する(ステップS6)。
Next, the PCM 30 sets the ignition discharge timing based on the read parameters and data indicating the correspondence between the engine speed and the engine load (step S3).
Next, the PCM 30 detects and stores the ion current in a predetermined crank angle range before the ignition discharge (step S4), and calculates the ion current change rate (= dI / dθ) based on this (step S5). Then, the PCM 30 determines the first threshold T 1 and the second threshold T 2 based on the read parameters, and determines whether or not the change rate of the ionic current is equal to or higher than the first threshold T 1 (Step S6). ).

イオン電流の変化率が第1閾値T1以上でない場合(ステップS6;No)、正常燃焼状態であるので処理を終了する。
一方、イオン電流の変化率が第1閾値T1以上である場合(ステップS6;Yes)、さらにこの変化率が第2閾値T2以上であるか否かを判定する(ステップS7)。
If the rate of change of the ion current is not the first threshold value above T 1 (step S6; No), the process ends because it is normal combustion state.
On the other hand, when the change of the ion current is first thresholds T 1 or more (step S6; Yes), further the rate of change is equal to or second threshold value T 2 or more (step S7).

イオン電流の変化率が第2閾値T2以上である場合(ステップS7;Yes)、PCM30は、筒内でプリイグニッションが発生しつつあると判定する(ステップS8)。このプリイグニッションの判定に基づいて、PCM30は、プリイグニッション抑制制御処理を行い(ステップS9)、処理を終了する。このプリイグニッション抑制制御処理では、イオン電流の変化率が大きいほど抑制量を大きくするように、追加燃料噴射時期及び噴射量が設定される。追加燃料噴射は、図8に示すように点火放電前の時期F3に行われ、これにより筒内温度を低下させて、プリイグニッションの拡大を抑制することができる。
なお、プリイグニッション抑制制御処理として、PCM30が点火放電前に電磁VVT13a,13bの作動状態を変更して、筒内圧縮比を低下させるようにしてもよい。
When the change rate of the ionic current is equal to or greater than the second threshold T 2 (step S7; Yes), the PCM 30 determines that pre-ignition is occurring in the cylinder (step S8). Based on this determination of pre-ignition, the PCM 30 performs a pre-ignition suppression control process (step S9), and ends the process. In the pre-ignition suppression control process, the additional fuel injection timing and the injection amount are set so that the suppression amount increases as the change rate of the ionic current increases. As shown in FIG. 8, the additional fuel injection is performed at a timing F3 before the ignition discharge, thereby reducing the in-cylinder temperature and suppressing the expansion of the pre-ignition.
Note that, as the pre-ignition suppression control process, the PCM 30 may change the operating state of the electromagnetic VVTs 13a and 13b before ignition discharge to lower the in-cylinder compression ratio.

一方、イオン電流の変化率が第2閾値T2以上でない場合(ステップS7;No)、イオン電流の変化率は第1閾値T1以上で第2閾値T2未満であり、PCM30は、筒内でノッキングが発生しつつあると判定する(ステップS10)。このノッキングの判定に基づいて、PCM30は、ノッキング抑制制御処理を行い(ステップS11)、処理を終了する。このノッキング抑制制御処理では、イオン電流の変化率が大きいほど抑制量を大きくするように、点火放電時期をステップS3で設定された点火放電時期よりもリタード(遅角)する処理が行われる。これにより、ノッキングの拡大を抑制することができる。 On the other hand, when the rate of change of the ionic current is not equal to or greater than the second threshold T 2 (step S7; No), the rate of change of the ionic current is equal to or greater than the first threshold T 1 and less than the second threshold T 2 . In step S10, it is determined that knocking is occurring. Based on this determination of knocking, the PCM 30 performs a knocking suppression control process (step S11) and ends the process. In this knocking suppression control process, a process of retarding (retarding) the ignition discharge timing with respect to the ignition discharge timing set in step S3 is performed so that the suppression amount increases as the rate of change of the ionic current increases. Thereby, expansion of knocking can be suppressed.

このように、本実施形態では、点火放電前のイオン電流の増加率に基づいて、プリイグニッション及びノッキングの発生を区別して異常燃焼検出することができる。そして、プリイグニッションの発生が検出されたときには、プリイグニッション抑制制御処理が同じエンジンサイクル内で行われ、さらなるプリイグニッションの拡大を抑制することができる。また、ノッキングの発生が検出されたときには、ノッキング抑制制御処理が同じエンジンサイクル内で行われ、さらなるノッキングの拡大を抑制することができる。   Thus, in the present embodiment, abnormal combustion detection can be performed by distinguishing the occurrence of pre-ignition and knocking based on the rate of increase of ion current before ignition discharge. When occurrence of pre-ignition is detected, pre-ignition suppression control processing is performed in the same engine cycle, and further expansion of pre-ignition can be suppressed. When occurrence of knocking is detected, knocking suppression control processing is performed in the same engine cycle, and further expansion of knocking can be suppressed.

なお、異常燃焼が検出されたエンジンサイクル以降でのプリイグニッション及びノッキングの発生を抑制するために、電磁VVT13a,13b、スロットル弁18、EGR弁25,点火時期等の設定を変更してもよい。また、これら以外に、可変圧縮比を低下させるようにエンジン1を構成してもよい。   Note that the settings of the electromagnetic VVTs 13a and 13b, the throttle valve 18, the EGR valve 25, the ignition timing, and the like may be changed in order to suppress the occurrence of pre-ignition and knocking after the engine cycle in which abnormal combustion is detected. In addition to these, the engine 1 may be configured to reduce the variable compression ratio.

次に、図9及び図10に基づいて、本発明の第2実施形態を説明する。
第1実施形態では、点火放電前のイオン電流の増加率によって異常燃焼を判定していたが、第2実施形態では、イオン電流の増加率ではなくイオン電流のピーク時期によって異常燃焼を判定する。
図9に示すように、本実施形態では、PCM30は、点火放電前のイオン電流のピーク(極大値)をイオン電流の変化から検出する。一点鎖線で示された正常燃焼時のイオン電流の変化では、クランク角P1でピークが観測される。一方、実線で示された異常燃焼時のイオン電流の変化では、クランク角P1よりも進角したクランク角P2でピークが観測される。
Next, based on FIG.9 and FIG.10, 2nd Embodiment of this invention is described.
In the first embodiment, abnormal combustion is determined based on the rate of increase of the ionic current before ignition discharge, but in the second embodiment, abnormal combustion is determined based on the peak time of the ionic current instead of the rate of increase of the ionic current.
As shown in FIG. 9, in this embodiment, the PCM 30 detects the peak (maximum value) of the ionic current before ignition discharge from the change in the ionic current. The change in ion current during normal combustion shown by the chain line, the peak at a crank angle P 1 is observed. On the other hand, in the change of the ionic current at the time of abnormal combustion shown by the solid line, a peak is observed at the crank angle P 2 that is advanced from the crank angle P 1 .

本実施形態では、PCM30は、実験等に基づいてイオン電流のピーク発生時期(クランク角P1)を上述のパラメータの関数で定義したデータを記憶している。クランク角P1に対する検出したイオン電流のピーク発生時期(クランク角P2)の進角度合(判定値)が、第1閾値Q1未満の範囲のとき正常燃焼に設定され、第1閾値Q1以上で第2閾値Q2未満の範囲のときノッキング発生に設定され、第2閾値Q2以上の範囲のときプリイグニッション発生に設定される。したがって、PCM30は、イオン電流のピーク発生時期がいずれの範囲にあるかを判定することにより、その後の燃焼状態が正常燃焼,ノッキング,プリイグニッションのいずれであるかを決定することができる。 In the present embodiment, the PCM 30 stores data in which the peak occurrence time (crank angle P 1 ) of the ion current is defined as a function of the above parameters based on experiments or the like. Peak occurrence time of the ion current detected with respect to the crank angle P 1 advance angle if (determination value) (crank angle P 2) is set to the normal combustion when the first threshold value Q 1 less than the range, the first threshold value Q 1 As described above, when the range is less than the second threshold Q 2, knocking is set, and when the range is greater than or equal to the second threshold Q 2, pre-ignition is set. Therefore, the PCM 30 can determine whether the subsequent combustion state is normal combustion, knocking, or pre-ignition by determining in which range the peak generation time of the ion current is.

燃焼状態を決定するための第1閾値Q1,第2閾値Q2は、第1実施形態と同様に、吸入空気量,吸気温度,エンジン回転数,EGR導入量,空燃比,吸排気弁タイミング,エンジン水温等のパラメータのいずれか又はこれらのうちの複数の組み合わせの関数として定義される。したがって、PCM30は、エンジンサイクル毎にセンサからこれらパラメータに関連する値を読み込み、これらパラメータ値に基づいて第1閾値Q1及び第2閾値Q2を決定する。 The first threshold value Q 1 and the second threshold value Q 2 for determining the combustion state are the intake air amount, intake air temperature, engine speed, EGR introduction amount, air-fuel ratio, intake / exhaust valve timing, as in the first embodiment. , Any one of parameters such as engine water temperature, or a function of a combination of these. Accordingly, the PCM 30 reads values related to these parameters from the sensor every engine cycle, and determines the first threshold value Q 1 and the second threshold value Q 2 based on these parameter values.

次に、図10により、第2実施形態の異常燃焼抑制処理フローについて説明する。
ステップS21−S24は、第1実施形態のステップS1−S4と同様であるので説明を省略する。
次いで、PCM30は、ステップS24で検出したイオン電流の値からピーク値を算出し(ステップS25)、さらに、このピーク値が発生したクランク角を算出する(ステップS26)。
そして、PCM30は、そのときのエンジン運転状態で予想される正常燃焼時のピーク発生時期と、このエンジンサイクルで検出したイオン電流のピーク発生時期とから算出したピーク発生時期の進角度合(判定値)が、第1閾値Q1以上であるか否かを判定する(ステップS27)。
Next, the abnormal combustion suppression processing flow of the second embodiment will be described with reference to FIG.
Steps S21 to S24 are the same as steps S1 to S4 of the first embodiment, and thus description thereof is omitted.
Next, the PCM 30 calculates a peak value from the value of the ion current detected in step S24 (step S25), and further calculates a crank angle at which the peak value is generated (step S26).
Then, the PCM 30 determines the degree of advancement of the peak generation time (determination value) calculated from the peak generation time during normal combustion expected in the engine operating state at that time and the peak generation time of the ion current detected in this engine cycle. ) is equal to or a first threshold value Q 1 or more (step S27).

イオン電流のピーク発生の進角度合が第1閾値Q1以上でない場合(ステップS27;No)、正常燃焼状態であるので処理を終了する。
一方、イオン電流のピーク発生の進角度合が第1閾値Q1以上である場合(ステップS27;Yes)、さらにこの進角度合が第2閾値Q2以上であるか否かを判定する(ステップS28)。
If the advance angle if the peak occurrence of the ion current is not the first threshold value Q 1 or more (step S27; No), the process ends because it is normal combustion state.
On the other hand, when the advance angle of the ion current peak generation is greater than or equal to the first threshold Q 1 (step S27; Yes), it is further determined whether or not the advance angle is greater than or equal to the second threshold Q 2 (step S27). S28).

イオン電流のピーク発生の進角度合が第2閾値Q2以上である場合(ステップS28;Yes)、PCM30は、筒内でプリイグニッションが発生しつつあると判定する(ステップS29)。このプリイグニッションの判定に基づいて、PCM30は、第1実施形態と同様のプリイグニッション抑制制御処理を行い(ステップS30)、処理を終了する。
一方、イオン電流のピーク発生の進角度合が第2閾値Q2以上でない場合(ステップS28;No)、イオン電流のピーク発生の進角度合は第1閾値Q1以上第2閾値Q2未満であり、PCM30は、筒内でノッキングが発生しつつあると判定する(ステップS31)。このノッキングの判定に基づいて、PCM30は、第1実施形態と同様のノッキング抑制制御処理を行い(ステップS32)、処理を終了する。
If the advance angle if the peak occurrence of the ion current is the second threshold value Q 2 or more (step S28; Yes), PCM 30 determines that preignition is being generated in the cylinder (step S29). Based on the determination of the preignition, the PCM 30 performs the preignition suppression control process similar to that of the first embodiment (step S30), and ends the process.
On the other hand, if the advance angle if the peak occurrence of the ion current is not the second threshold value Q 2 or more (step S28; No), the peak occurrence of the ion current advance angle if the second below the threshold Q 2 first threshold value Q 1 or more Yes, the PCM 30 determines that knocking is occurring in the cylinder (step S31). Based on this knocking determination, the PCM 30 performs the same knocking suppression control process as in the first embodiment (step S32), and ends the process.

このように、本実施形態では、点火放電前のイオン電流のピーク発生の進角度合に基づいて、プリイグニッション及びノッキングの発生を区別して異常燃焼検出することができる。そして、プリイグニッションの発生が検出されたときには、プリイグニッション抑制制御処理が同じエンジンサイクル内で行われ、さらなるプリイグニッションの拡大を抑制することができる。また、ノッキングの発生が検出されたときには、ノッキング抑制制御処理が同じエンジンサイクル内で行われ、さらなるノッキングの拡大を抑制することができる。   As described above, in the present embodiment, abnormal combustion detection can be performed by distinguishing the occurrence of pre-ignition and knocking based on the advance angle of the peak generation of the ion current before ignition discharge. When occurrence of pre-ignition is detected, pre-ignition suppression control processing is performed in the same engine cycle, and further expansion of pre-ignition can be suppressed. When occurrence of knocking is detected, knocking suppression control processing is performed in the same engine cycle, and further expansion of knocking can be suppressed.

なお、上記実施形態では、点火前のイオン電流の増加率又はピーク発生時期の進角度合のいずれかで異常燃焼を検出するように構成されていたが、これに限らず、これらの組み合わせにより異常燃焼を検出するように構成してもよい。
また、上記実施形態では、点火時期が上死点後に設定されたタイプのエンジン1であったが、これに限らず、点火時期が上死点前に設定されたタイプのエンジンであってもよい。
In the above embodiment, the abnormal combustion is detected by either the rate of increase of the ion current before ignition or the advance angle of the peak generation timing. However, the present invention is not limited to this. You may comprise so that combustion may be detected.
Moreover, in the said embodiment, although it was the type of engine 1 in which the ignition timing was set after the top dead center, it is not restricted to this, The engine of the type in which the ignition timing was set before the top dead center may be used. .

本発明の第1実施形態による車両用エンジンの構成を表す図である。It is a figure showing the structure of the vehicle engine by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態による点火回路の構成図である。It is a block diagram of the ignition circuit by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態によるエンジン気筒内圧力及びイオン電流の変化を表すグラフである。4 is a graph showing changes in engine cylinder pressure and ion current according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態によるエンジン気筒内圧力及びイオン電流の変化を表すグラフである。4 is a graph showing changes in engine cylinder pressure and ion current according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態による異常燃焼検出処理の説明図である。It is explanatory drawing of the abnormal combustion detection process by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態による異常燃焼の閾値を表す図である。It is a figure showing the threshold value of abnormal combustion by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態による異常燃焼検出処理のフローチャートである。It is a flowchart of the abnormal combustion detection process by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態による燃料噴射時期の説明図である。It is explanatory drawing of the fuel-injection time by 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態による異常燃焼検出処理の説明図である。It is explanatory drawing of the abnormal combustion detection process by 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態による異常燃焼検出処理のフローチャートである。It is a flowchart of the abnormal combustion detection process by 2nd Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 エンジン
2 シリンダブロック
3 シリンダヘッド
4 シリンダ
5 ピストン
6 燃焼室
7 点火プラグ
8 点火回路
8d イオン電流検出回路
9 吸気ポート
10 排気ポート
11 吸気弁
12 排気弁
13a,13b 可変バルブタイミング機構(電磁VVT)
15 吸気通路
17 エアフローセンサ
18 スロットル弁
19 インジェクタ
20 排気通路
23 吸気温度センサ
24 排気還流通路(EGR通路)
25 流量制御弁(EGR弁)
26 クランク角センサ
30 PCM
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine 2 Cylinder block 3 Cylinder head 4 Cylinder 5 Piston 6 Combustion chamber 7 Spark plug 8 Ignition circuit 8d Ion current detection circuit 9 Intake port 10 Exhaust port 11 Intake valve 12 Exhaust valve 13a, 13b Variable valve timing mechanism (electromagnetic VVT)
15 Intake passage 17 Air flow sensor 18 Throttle valve 19 Injector 20 Exhaust passage 23 Intake temperature sensor 24 Exhaust recirculation passage (EGR passage)
25 Flow control valve (EGR valve)
26 Crank angle sensor 30 PCM

Claims (5)

車両用エンジンの燃焼室のイオンに起因するイオン電流を検出するイオン電流検出手段と、
このイオン電流検出手段が検出したイオン電流に基づいて車両用エンジンの筒内での異常燃焼を判定する異常燃焼判定手段と、を備えた車両用エンジンの制御装置であって、
前記異常燃焼判定手段は、ノッキング及びプリイグニッションの発生と点火前におけるイオン電流に基づいて算出される判定値との関係を表す第1閾値及び第2閾値を有しており、点火前におけるイオン電流に基づいて算出した判定値が、前記第1閾値未満のときに車両用エンジンの筒内で正常燃焼が起こっていると判定し、前記第1閾値以上で前記第2閾値未満のときに車両用エンジンの筒内でノッキングが発生していると判定し、前記第2閾値以上のときに車両用エンジンの筒内でプリイグニッションが発生していると判定することを特徴とする車両用エンジンの制御装置。
Ion current detection means for detecting an ion current caused by ions in a combustion chamber of a vehicle engine;
An abnormal combustion determination means for determining abnormal combustion in a cylinder of the vehicle engine based on the ion current detected by the ion current detection means,
The abnormal combustion determination means has a first threshold value and a second threshold value representing a relationship between occurrence of knocking and pre-ignition and a determination value calculated based on an ion current before ignition, and the ion current before ignition When the determination value calculated based on is less than the first threshold value, it is determined that normal combustion is occurring in the cylinder of the vehicle engine. When the determination value is greater than the first threshold value and less than the second threshold value, the vehicle It is determined that knocking has occurred in the cylinder of the engine, and it is determined that pre-ignition has occurred in the cylinder of the vehicle engine when the value is equal to or greater than the second threshold value. apparatus.
さらに、プリイグニッションを抑制するプリイグニッション抑制手段を備え、
このプリイグニッション抑制手段は、前記異常燃焼判定手段がプリイグニッションの発生を判定したエンジンサイクルにおいて、筒内温度又は筒内圧縮比の低下によりプリイグニッションを抑制することを特徴とする請求項1に記載の車両用エンジンの制御装置。
Furthermore, a pre-ignition suppression means for suppressing pre-ignition is provided,
The pre-ignition suppression means suppresses the pre-ignition due to a decrease in in-cylinder temperature or in-cylinder compression ratio in an engine cycle in which the abnormal combustion determination means determines the occurrence of pre-ignition. Vehicle engine control device.
前記プリイグニッション抑制手段は、前記異常燃焼判定手段がプリイグニッションの発生を判定したときに、燃料を筒内に直接噴射可能な筒内用燃料弁によって追加燃料を噴射することを特徴とする請求項2に記載の車両用エンジンの制御装置。   The pre-ignition suppression means injects additional fuel by an in-cylinder fuel valve capable of directly injecting fuel into the cylinder when the abnormal combustion determination means determines the occurrence of pre-ignition. The vehicle engine control device according to claim 2. 前記プリイグニッション抑制手段は、前記異常燃焼判定手段がプリイグニッションの発生を判定したときに、電磁VVTによって吸排気弁の少なくとも一方を開放することを特徴とする請求項2に記載の車両用エンジンの制御装置。   3. The vehicle engine according to claim 2, wherein the pre-ignition suppression unit opens at least one of the intake and exhaust valves by an electromagnetic VVT when the abnormal combustion determination unit determines the occurrence of pre-ignition. Control device. さらに、ノッキングを抑制するノッキング抑制手段を備え、
このノッキング抑制手段は、前記異常燃焼判定手段がノッキングの発生を判定したエンジンサイクルにおいて、点火時期を遅角制御することを特徴とする請求項1に記載の車両用エンジンの制御装置。
Furthermore, a knocking suppression means for suppressing knocking is provided,
2. The vehicle engine control device according to claim 1, wherein the knocking suppression unit controls the ignition timing to be retarded in an engine cycle in which the abnormal combustion determination unit determines the occurrence of knocking. 3.
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