JP2010053782A - Knock detection device of internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a knock detection device of an internal combustion engine which allows accurate knock determination even at a preignition. <P>SOLUTION: The device comprises an ECU, an ion current detection circuit ION and a knocking sensor SE. The ECU consists of a first means (ST14) for determining a level of a detection signal Vo from the ion current detection circuit to determine whether or not a combustion state starts when a switching element Q is turned on, and a second means (ST16) for determining that knocking occurs or determining whether or not the knocking occurs by starting an output level determination process of the knocking sensor after the OFF transition operation of the switching element, when it is determined that the combustion state is started by the first means. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、イオン電流に基づいて正確なノッキング判定を実現する内燃機関のノック検出装置に関する。   The present invention relates to a knock detection device for an internal combustion engine that realizes accurate knock determination based on ion current.

ノッキング(以下ノックと略す)とは、内燃機関の燃焼室において混合気の異常燃焼によって金属性の打撃音を発する現象を一般に意味する。そして、これを放置するとエンジン壁面の疲労劣化が促進されるなど、更なるトラブルに至るので、確実にノックを検出する各種の手法が提案されている(特許文献1)。
特表平11−508666
Knocking (hereinafter abbreviated as “knock”) generally means a phenomenon in which a metallic striking sound is generated due to abnormal combustion of an air-fuel mixture in a combustion chamber of an internal combustion engine. And if this is left unattended, it will lead to further troubles such as the fatigue deterioration of the engine wall surface being promoted, and therefore various methods for reliably detecting knock have been proposed (Patent Document 1).
11-508666

特許文献1に記載の発明では、内燃機関のシリンダに配置されたノックセンサによって異常振動を検出し、所定の測定ウインド内のノックセンサ信号を積分することでノックエネルギーの有無を判定している。   In the invention described in Patent Document 1, abnormal vibration is detected by a knock sensor disposed in a cylinder of an internal combustion engine, and the presence or absence of knock energy is determined by integrating a knock sensor signal in a predetermined measurement window.

しかしながら、混合気が早期着火されて生じるプレイグニッション(pre ignition)時には、これに続いてノック状態となることも多いところ、従来技術における固定的な測定ウインドでは、プレイグニッション(以下プレイグと略す)に続くノックを検出できないことになる。そして、ノック発生を見逃して、これを放置すると、燃焼室内の壁の温度が上昇するので、益々プレイグが発生しやすい環境となり、内燃機関に重大な障害を与えかねない。   However, at the time of pre-ignition that occurs when the air-fuel mixture is ignited at an early stage, it is often followed by a knocking state. However, in the fixed measurement window in the prior art, pre-ignition (hereinafter referred to as pre-ignition) The subsequent knock cannot be detected. If the occurrence of knocking is overlooked and this is left unattended, the temperature of the wall in the combustion chamber rises, so that an environment in which plague is more likely to occur is generated, which may seriously damage the internal combustion engine.

ここで、ノックセンサの出力に基づいてプレイグの発生を検出する方法は知られているが(特許文献2)、ノックセンサの異常出力を見逃すようなことがあると、何の意味もない。
特開平11−247750号公報
Here, although a method for detecting the occurrence of pragging based on the output of the knock sensor is known (Patent Document 2), there is no meaning if the abnormal output of the knock sensor is missed.
JP-A-11-247750

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、プレイグ時にも正確なノック判定を可能にした内燃機関のノック検出装置を提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a knock detection device for an internal combustion engine that enables accurate knock determination even during pre-ignition.

上記の課題を解決するため、本発明に係る内燃機関のノック検出装置は、一次コイルと二次コイルとからなる点火コイルと、前記一次コイルの通電を制御するスイッチング素子と、前記スイッチング素子に点火信号を供給してON/OFF動作させる制御回路と、前記二次コイルの誘起電圧を受けて放電動作をする点火プラグと、内燃機関の燃焼状態を示すイオン電流に比例した検出信号を出力するイオン電流検出回路と、内燃機関の適所に配置されて振動を検出するノックセンサと、を有して構成され、前記制御回路は、前記スイッチング素子のON動作時における前記検出信号のレベルを判定して、燃焼状態が開始されているか否かを判定する第1手段と、第1手段によって燃焼状態が開始されていると判定される場合には、ノッキングが発生しているものと判定するか、或いは、前記スイッチング素子のOFF遷移動作に続いて、ノックセンサの出力レベルの判定処理を開始して、ノッキングが発生するか否かを判定する第2手段と、を設けて構成されている。   In order to solve the above problems, a knock detection device for an internal combustion engine according to the present invention includes an ignition coil including a primary coil and a secondary coil, a switching element for controlling energization of the primary coil, and an ignition for the switching element. A control circuit that supplies a signal to perform an ON / OFF operation, an ignition plug that performs a discharge operation by receiving an induced voltage of the secondary coil, and an ion that outputs a detection signal proportional to an ion current indicating a combustion state of the internal combustion engine A control circuit configured to determine a level of the detection signal when the switching element is turned on. A first means for determining whether or not the combustion state is started, and knocking when it is determined by the first means that the combustion state is started. A second means for determining whether or not knocking occurs by starting determination processing of the output level of the knock sensor following the OFF transition operation of the switching element; Are provided.

本発明の第1手段は、(1)前記検出信号が連続して所定レベルを超える継続時間、(2)連続して所定レベルを超える前記検出信号の積分値、(3)前記検出信号が連続して所定レベルを超える超過回数、の全部又は一部に基づいて燃焼状態を判定するのが効果的である。   The first means of the present invention is: (1) a duration in which the detection signal continuously exceeds a predetermined level, (2) an integrated value of the detection signal that continuously exceeds the predetermined level, and (3) a continuous detection signal. Thus, it is effective to determine the combustion state based on all or part of the excess number exceeding the predetermined level.

また、前記第1手段は、好ましくは、サンプリング周期毎に前記検出信号を取得し、この取得データDTが所定レベルTHを超える場合には、取得番号iに対応する記憶領域VOL(i)に取得データを加算する一方、取得データDTが所定レベルTHを超えない場合には、取得番号iを増加させている。   The first means preferably acquires the detection signal for each sampling period, and if the acquired data DT exceeds a predetermined level TH, the first means acquires it in the storage area VOL (i) corresponding to the acquisition number i. While the data is added, if the acquired data DT does not exceed the predetermined level TH, the acquisition number i is increased.

或いはまた、前記第1手段は、好ましくは、サンプリング周期毎に前記検出信号を取得し、この取得データDTが所定レベルTHを超える場合には、タイマ変数Tを増加させる一方、前記タイマ変数Tの値を、取得番号iに対応する記憶位置TM(i)に格納して、その後、取得番号iを増加させている。   Alternatively, the first means preferably acquires the detection signal for each sampling period, and when the acquired data DT exceeds a predetermined level TH, the timer variable T is increased while the timer variable T is increased. The value is stored in the storage location TM (i) corresponding to the acquisition number i, and then the acquisition number i is incremented.

上記した本発明によれば、プレイグ時にも正確にノック判定をして、内燃機関の適切な運転を維持することができる。   According to the above-described present invention, it is possible to accurately perform knock determination even during pre-ignition and maintain an appropriate operation of the internal combustion engine.

以下、実施例に基づいて本発明を更に詳細に説明する。図1は、実施例に係るノック検出装置IGNを示す回路図である。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on examples. FIG. 1 is a circuit diagram illustrating a knock detection device IGN according to an embodiment.

図示の通り、このノック検出装置IGNは、内燃機関の電子制御ユニットたるECU(Engine Control Unit)と、一次コイルL1と二次コイルL2とからなる点火コイルCLと、ECUから受ける点火パルスSGに基づく遷移動作によって一次コイルL1の電流をON/OFF制御するスイッチング素子Qと、二次コイルL2の誘起電圧を受けて放電動作をする点火プラグPGと、イオン電流に比例するノック検出信号Voを出力するイオン電流検出回路IONと、内燃機関の適所に配置された不図示のノックセンサSEと、を中心に構成されている。   As shown in the figure, this knock detection device IGN is based on an ECU (Engine Control Unit) which is an electronic control unit of an internal combustion engine, an ignition coil CL comprising a primary coil L1 and a secondary coil L2, and an ignition pulse SG received from the ECU. The switching element Q that controls ON / OFF of the current of the primary coil L1 by the transition operation, the spark plug PG that receives the induced voltage of the secondary coil L2, and performs the discharging operation, and the knock detection signal Vo that is proportional to the ion current are output. An ionic current detection circuit ION and a knock sensor SE (not shown) arranged at appropriate positions of the internal combustion engine are mainly configured.

図示の通り、ECUは、イオン電流検出回路IONのノック検出信号Voと、ノックセンサSEの出力を受けているが、ECUは、内蔵するADコンバータによって各信号を、AD変換した後に記憶するよう構成されている。   As shown in the figure, the ECU receives the knock detection signal Vo of the ion current detection circuit ION and the output of the knock sensor SE, but the ECU is configured to store each signal after AD conversion by the built-in AD converter. Has been.

スイッチング素子Qは、ここではIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)が使用されている。そして、スイッチング素子Qのコレクタ端子は、一次コイルL1を経由してバッテリ電圧VBを受けており、エミッタ端子は、グランドに接続されている。   Here, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) is used as the switching element Q. The collector terminal of the switching element Q receives the battery voltage VB via the primary coil L1, and the emitter terminal is connected to the ground.

イオン電流検出回路IONは、電流検出回路として機能するOPアンプAMPを中心に構成され、コンデンサC1、ツェナーダイオードZD、ダイオードD1,D2、抵抗R1〜R3を有して構成されている。なお、コンデンサC1とツェナーダイオードZDの並列回路によって、イオン電流検出時のバイアス電圧が生成される。   The ion current detection circuit ION is mainly configured by an OP amplifier AMP that functions as a current detection circuit, and includes a capacitor C1, a Zener diode ZD, diodes D1 and D2, and resistors R1 to R3. A bias voltage at the time of detecting an ionic current is generated by a parallel circuit of the capacitor C1 and the Zener diode ZD.

二次コイルL2の高圧端子は、点火プラグPGに接続され、低圧端子は、前記バイアス電圧を生成するコンデンサC1及びツェナーダイオードZDの並列回路に接続されている。そして、コンデンサC1及びツェナーダイオードZDの並列回路は、ダイオードD1を通して、グランドに接続されている。図示の通り、ダイオードD1のカソード端子がグランドに接続されている。   The high voltage terminal of the secondary coil L2 is connected to the spark plug PG, and the low voltage terminal is connected to a parallel circuit of the capacitor C1 and the Zener diode ZD that generate the bias voltage. The parallel circuit of the capacitor C1 and the Zener diode ZD is connected to the ground through the diode D1. As shown, the cathode terminal of the diode D1 is connected to the ground.

一方、ダイオードD1のカソード端子は、電流制限抵抗R1を経由してOPアンプの反転入力端子に接続されている。そして、OPアンプAMPの反転入力端子と出力端子の間に、電流検出抵抗R2が接続され、出力端子のグランド間には、負荷抵抗R3が接続されている。OPアンプの非反転端子は、グランドに接続され、反転端子と非反転端子の間には、ダイオードD2が接続されている。   On the other hand, the cathode terminal of the diode D1 is connected to the inverting input terminal of the OP amplifier via the current limiting resistor R1. A current detection resistor R2 is connected between the inverting input terminal and the output terminal of the OP amplifier AMP, and a load resistor R3 is connected between the grounds of the output terminals. The non-inverting terminal of the OP amplifier is connected to the ground, and a diode D2 is connected between the inverting terminal and the non-inverting terminal.

図2〜図4は、上記したイオン電流検出回路IONの動作内容を説明する図面である。先ず、点火パルスSGがLレベルからHレベルに変化するON遷移時(タイミングT0)には、スイッチング素子QがON動作することで、一次コイルL1にコイル電流ic1が流れ始める。図3に示す通り、このON遷移時に、二次コイルLには、高圧端子が正レベルとなる誘起電圧が生じるので、この誘起電圧によって点火プラグPGの漂遊容量を充電する過渡電流が瞬間的に流れる。   2 to 4 are diagrams for explaining the operation contents of the ion current detection circuit ION described above. First, at the ON transition time (timing T0) when the ignition pulse SG changes from the L level to the H level, the switching element Q is turned on, so that the coil current ic1 starts to flow through the primary coil L1. As shown in FIG. 3, at the time of this ON transition, an induced voltage is generated in the secondary coil L so that the high voltage terminal is at a positive level. Flowing.

この過渡電流は、電流検出抵抗R2にも流れるので、OPアンプAMPの出力電圧Voは、短時間だけ高レベルとなる(図2(c)のタイミングT0参照)。このタイミングでは内燃機関は、圧縮工程であるから、燃焼室内に導入された混合気は、加圧されることで温度が上昇する傾向となる。一方、点火プラグPGの両端電圧は、タイミングT0に充電された高電圧状態を維持していると思われる。   Since this transient current also flows through the current detection resistor R2, the output voltage Vo of the OP amplifier AMP becomes a high level only for a short time (see timing T0 in FIG. 2C). At this timing, since the internal combustion engine is in the compression process, the air-fuel mixture introduced into the combustion chamber tends to rise in temperature when pressurized. On the other hand, the voltage across the spark plug PG seems to maintain the high voltage state charged at the timing T0.

そして、図1に示す燃焼制御回路では、イオン電流検出回路を機能させるために、逆方向放電を防止するダイオードを設けることができない。そのため、場合によっては、スイッチング素子がON状態であって、一次コイルが通電しているタイミングで、点火プラグが逆方向に放電するおそれがある。   And in the combustion control circuit shown in FIG. 1, in order to make an ion current detection circuit function, the diode which prevents reverse discharge cannot be provided. Therefore, in some cases, the spark plug may discharge in the reverse direction when the switching element is in the ON state and the primary coil is energized.

図2(c)に示す通り、ここでは、T1のタイミングで逆方向放電が発生したことにする。このような逆方向放電が生じると、例えば、圧縮工程の混合気が更に温度上昇したタイミングで混合気が着火され、燃焼反応が開始される可能性がある。燃焼状態が開始されるとイオン電流が図3の矢印方向に流れるが、図示例では、T2のタイミングから、イオン電流が認められる。   As shown in FIG. 2C, it is assumed here that reverse discharge has occurred at the timing of T1. When such reverse discharge occurs, for example, the air-fuel mixture may be ignited at the timing when the temperature of the air-fuel mixture in the compression process further rises, and the combustion reaction may start. When the combustion state is started, an ionic current flows in the direction of the arrow in FIG.

このように、図2では、逆方向放電に起因してプレイグが発生した場合を例示しているが、逆方向放電が発生しない場合でも、燃焼室内にカーボンスラッジなどの熱源が存在すると、圧縮行程の混合気が、この熱源によって自己着火してプレイグ状態となることもある。   As described above, FIG. 2 illustrates the case where the pre-ignition occurs due to the reverse discharge. However, even if the reverse discharge does not occur, if the heat source such as carbon sludge exists in the combustion chamber, the compression stroke The air-fuel mixture may be self-ignited by this heat source and become pre-ignited.

図2に関して説明を続けると、T3のタイミングで点火パルスSGが、HレベルからLレベルに変化すると、スイッチング素子QがOFF状態に遷移して、二次コイルL2には、高圧端子が負の高電圧が誘起される(図4参照)。そのため、図4に示す正方向の放電電流が流れ、本来なら、この点火放電を契機にして燃焼反応が開始される。但し、図2に示す実施例では、T2のタイミングにおいて既に燃焼反応が開始されている。なお、プレイグによる燃焼波形がT3のタイミングで途絶えるのは、イオン電流より格段に高レベルのプラグ放電電流が図4の経路で流れるからである。   Continuing with FIG. 2, when the ignition pulse SG changes from the H level to the L level at the timing of T3, the switching element Q transitions to the OFF state, and the secondary coil L2 has a high voltage terminal having a negative high voltage. A voltage is induced (see FIG. 4). For this reason, a positive direction discharge current shown in FIG. 4 flows, and the combustion reaction is started when this ignition discharge occurs. However, in the embodiment shown in FIG. 2, the combustion reaction has already started at the timing T2. The reason why the combustion waveform caused by the Plague is interrupted at the timing of T3 is that a plug discharge current at a level much higher than the ion current flows through the path of FIG.

このプラグ放電によって、コンデンサC1が充電されるが、このコンデンサC1にはツェナーダイオードZDが並列に接続されているので、コンデンサC1の両端電圧は、ツェナーダイオードZDの降伏電圧に規定される一定電圧となる。   The capacitor C1 is charged by this plug discharge. Since the Zener diode ZD is connected in parallel to the capacitor C1, the voltage across the capacitor C1 is a constant voltage defined by the breakdown voltage of the Zener diode ZD. Become.

その後、タイミングT3から、一次コイルL1及び二次コイルL2の磁路を形成する鉄心に残留する磁気によって残留磁気ノイズ(放電ノイズ)が発生し、この残留磁気ノイズが収束した後に、本来の燃焼反応に対応したイオン電流がイオン電流検出回路IONから検出される。   Thereafter, from timing T3, residual magnetic noise (discharge noise) is generated by the magnetism remaining in the iron core forming the magnetic paths of the primary coil L1 and the secondary coil L2, and after the residual magnetic noise converges, the original combustion reaction Is detected from the ion current detection circuit ION.

以上の動作内容を踏まえて、プレイグとノックの検出アルゴリズムを説明する。図5(a)は、この検出アルゴリズムを説明するフローチャートである。この処理は、図2(d)に示す計測ウインドWINの区間で実行される。すなわち、この検出処理は、スイッチング素子QがON遷移した後、過渡電流が収束したと思われるタイミングに開始され、スイッチング素子QがOFF遷移する直前に終了する。   Based on the above operation contents, a preg and knock detection algorithm will be described. FIG. 5A is a flowchart for explaining this detection algorithm. This process is executed in the section of the measurement window WIN shown in FIG. That is, this detection process is started at the timing when the transient current is considered to have converged after the switching element Q is turned ON, and is ended immediately before the switching element Q is turned OFF.

なお、図5(a)のフローチャートにおいて、変数iは、イオン検出信号Voの検出番号、VOL(i)はイオン検出信号Voの累積値(積分値)を格納する配列、TM(i)は有意レベルのイオン検出信号Voの継続時間を格納する配列、THはプレイグ検出用の閾値、変数DTはイオン検出信号VoがAD変換された取得データ、変数Tは有意レベルのイオン検出信号Voの継続時間を計測するためのタイマ、変数FLGはイオン検出信号VoのH/Lレベルの推移を示すフラグである。   In the flowchart of FIG. 5A, the variable i is the detection number of the ion detection signal Vo, VOL (i) is an array that stores the accumulated value (integrated value) of the ion detection signal Vo, and TM (i) is significant. An array for storing the duration of the ion detection signal Vo at the level, TH is a threshold value for pre-detection, variable DT is the acquired data obtained by AD conversion of the ion detection signal Vo, and variable T is the duration of the ion detection signal Vo at the significant level The variable FLG is a flag indicating the transition of the H / L level of the ion detection signal Vo.

以上を踏まえて図5(a)について説明する。先ず、配列VOL及び配列TMの全領域をゼロクリアすると共に、変数iを1に初期設定する(ST1)。次に、フラグFLGとタイマ変数Tをゼロクリアする(ST2)。   Based on the above, FIG. 5A will be described. First, all areas of the array VOL and the array TM are cleared to zero, and the variable i is initialized to 1 (ST1). Next, the flag FLG and the timer variable T are cleared to zero (ST2).

以上の初期処理が終われば、現在が、プレイグ判定時か否かが判定される(ST3)。プレイグ判定時とは、計測ウインドWINの終期であり、図2に示すタイミングT3の直前のタイミングを意味する。   When the above initial processing is completed, it is determined whether or not the present time is the pre-jugation determination time (ST3). The pre-judge determination time is the end of the measurement window WIN and means the timing immediately before the timing T3 shown in FIG.

そして、プレイグ判定時に達していない場合には、現在が、イオン検出信号Voの取得タイミングか否かが判定される(ST4)。例えば、サンプリング周波数を30kHzとする場合には、サンプリング周期(=1/30mS)に達したか否かが、ステップST4の処理で判定される。なお、サンプリング周期に達したことは、例えば、割込み周期1/30mSのタイマ割込みが生じたか否かで検出される。   If it is not reached at the time of pre-judge determination, it is determined whether or not the present time is the acquisition timing of the ion detection signal Vo (ST4). For example, when the sampling frequency is set to 30 kHz, whether or not the sampling period (= 1/30 mS) has been reached is determined in the process of step ST4. Note that the arrival of the sampling period is detected by, for example, whether or not a timer interrupt with an interrupt period of 1/30 mS has occurred.

そして、データ取得タイミングに達すると、ADコンバータをソフトウェア起動して(ST5)、開始されたAD変換処理が終わるのを待つ(ST6)。そして、AD変換の終了が確認されると、AD変換されたイオン検出信号Voを変数DTに取得する(ST7)。   When the data acquisition timing is reached, the AD converter is activated by software (ST5) and waits for the started AD conversion processing to end (ST6). When the end of AD conversion is confirmed, the ion detection signal Vo subjected to AD conversion is acquired as a variable DT (ST7).

次に、取得データDTが、閾値THと対比され(ST8)、取得データDTが、閾値THより小さい場合には(DT<TH)、ステップST10の処理に移行してフラグFLGの値が判定される(ST10)。閾値THは、十分に高いレベルに設定されているので、イオン検出信号Voが、単なるノイズレベルであれば、DT<THとなって、フラグFLGの値が判定される。   Next, the acquired data DT is compared with the threshold value TH (ST8). If the acquired data DT is smaller than the threshold value TH (DT <TH), the process proceeds to step ST10 and the value of the flag FLG is determined. (ST10). Since the threshold value TH is set to a sufficiently high level, if the ion detection signal Vo is a simple noise level, DT <TH and the value of the flag FLG is determined.

フラグFLGは、初期段階ではゼロに設定されているが(ST2)、イオン検出信号Voが閾値を超えた後は、フラグFLGが1となっている(ST9)。したがって、FLG=0であれば、イオン検出信号Voが、継続して低レベルであることを意味するので、ステップST3に移行して、次回のデータ取得タイミングに達するのを待つことになる。   The flag FLG is set to zero in the initial stage (ST2), but after the ion detection signal Vo exceeds the threshold, the flag FLG is 1 (ST9). Therefore, if FLG = 0, it means that the ion detection signal Vo is continuously at a low level. Therefore, the process proceeds to step ST3 and waits until the next data acquisition timing is reached.

一方、ステップST10のタイミングにおいてFLG=1であれば、一旦、高レベルに上昇したイオン検出信号Voが、その後に低レベルに降下したことを意味する。そこで、この場合には、イオン検出信号Voが高レベルを維持した状態で、タイマ変数Tで計測された継続時間を、配列TMのi番目の要素として格納する(ST11)。この処理によって、イオン検出信号Voに関する、i番目の有意データについての処理が終わるので、変数iをインクリメントして、ステップST2に移行する(ST11)。その結果、タイマ変数Tは、ゼロに初期設定され、フラグFLGもゼロに初期設定される(ST2)。   On the other hand, if FLG = 1 at the timing of step ST10, it means that the ion detection signal Vo that has once increased to a high level has subsequently decreased to a low level. Therefore, in this case, the duration measured by the timer variable T in a state where the ion detection signal Vo is maintained at a high level is stored as the i-th element of the array TM (ST11). With this process, since the process for the i-th significant data regarding the ion detection signal Vo is completed, the variable i is incremented and the process proceeds to step ST2 (ST11). As a result, the timer variable T is initialized to zero, and the flag FLG is also initialized to zero (ST2).

ところで、ステップST8の判定において、イオン検出信号Voの取得値DTが、閾値TH以上であると判定される場合には、その取得値DTを、配列VOLのi番目の要素に加算する(ST9)。この処理によって、配列VOL(i)には、連続して有意レベルを示すイオン検出信号Voの総和値(積分値)が格納されることになる。   By the way, when it is determined in step ST8 that the acquired value DT of the ion detection signal Vo is equal to or greater than the threshold value TH, the acquired value DT is added to the i-th element of the array VOL (ST9). . By this processing, the total value (integrated value) of the ion detection signal Vo that continuously shows a significant level is stored in the array VOL (i).

また、ステップST9では、フラグFLGを1にセットすると共に、タイマ変数TをインクリメントしてステップST3の処理に戻る。ステップST9におけるタイマ変数Tのインクリメント処理は、イオン検出信号Voが継続して有意レベルを示す時間を計測する処理に他ならず、タイマ変数Tには、計測された継続時間が格納される。なお、この継続時間は、イオン検出信号Voが立ち下がった瞬間に、ステップST11の処理によって、配列TM(i)に格納される。   In step ST9, the flag FLG is set to 1, and the timer variable T is incremented, and the process returns to step ST3. The increment process of the timer variable T in step ST9 is nothing but the process of measuring the time during which the ion detection signal Vo continues to show a significant level, and the measured duration is stored in the timer variable T. This duration is stored in the array TM (i) by the process of step ST11 at the moment when the ion detection signal Vo falls.

以上のような処理を繰返していると、やがて、プレイグ判定時に達する(ST3)。そして、このプレイグ判定タイミングでは、先ず、フラグFLGの値が判定され(ST12)、もし、FLG=1であれば、ステップST9の処理によって計測されていた継続時間を配列TM(i)に格納する(ST13)。   If the above processing is repeated, it will eventually reach the pre-judge determination time (ST3). At this preg determination timing, first, the value of the flag FLG is determined (ST12). If FLG = 1, the duration time measured by the process of step ST9 is stored in the array TM (i). (ST13).

このタイミングにおける変数iの値は、計測ウインドWINの区間中、閾値THを超える有意レベルのイオン検出信号Voが、合計で何個検出されたかを示している。正常な運転状態であれば、検出個数i=0の筈であるが、図2(c)に示す逆方向放電や、プレイグが生じた異常時にはi≠0となっている。   The value of the variable i at this timing indicates how many ion detection signals Vo having a significant level exceeding the threshold value TH are detected in the section of the measurement window WIN. In the normal operation state, the detected number i is 0, but i ≠ 0 at the time of abnormality in which reverse discharge shown in FIG.

例えば、検出個数i=1であれば、逆方向放電(オン時放電)は生じたが、プレイグには至っていないと推定することができる。或いはまた、検出個数i=1の場合には、逆方向放電(オン時放電)が生じることなく、プレイグに至った可能性もある。   For example, if the detected number i = 1, it can be estimated that reverse discharge (on-time discharge) has occurred but has not reached the pre-ignition. Alternatively, when the detected number i = 1, reverse discharge (on-time discharge) does not occur, and there is a possibility of reaching the pre-ignition.

但し、いずれの事態が発生したかは、イオン検出信号Voが有意レベルを示した継続時間TM(1)や、積分値VOL(1)によって推定することができる。   However, which situation has occurred can be estimated from the duration TM (1) when the ion detection signal Vo has a significant level or the integral value VOL (1).

また、検出個数i=2であれば、逆方向放電(オン時放電)が生じた後に、それがプレイグに至ったと推定することができる。   Further, if the detected number i = 2, it can be estimated that reverse discharge (on-time discharge) has occurred and then has reached the pre-ignition.

そこで、変数iの値nと、配列TM(1)〜TM(n)の値と、配列VOL(1)〜VOL(n)の値とを総合評価して、今回の点火サイクルにおいて、プレイグが発生したか否かを判定する(ST14)。そして、プレイグ発生と判定される場合には、その後にノックが発生する可能性が高いので、そのノックを見落とすことがないよう、ノックセンサ用の判定ウインドを、時間軸の前方側に補正する(ST16)。この取得ウインドの始期は、例えば、図2に示すタイミングT3に設定される。   Therefore, the value n of the variable i, the values of the arrays TM (1) to TM (n), and the values of the arrays VOL (1) to VOL (n) are comprehensively evaluated. It is determined whether or not it has occurred (ST14). If it is determined that the occurrence of pre-ignition has occurred, there is a high possibility that a knock will occur thereafter, so that the determination window for the knock sensor is corrected to the front side of the time axis so that the knock is not overlooked ( ST16). The start period of this acquisition window is set, for example, at a timing T3 shown in FIG.

その結果、残留磁気ノイズに先行して発生するノック信号についても、ノックセンサが読み落とすことがない。なお、プレイグ発生に続いて非常に高い確率でノックが発生するので、プレイグ発生の認定時には、ノックが発生したと擬制して、その後の燃焼制御を実行するのも好適である。   As a result, the knock sensor does not miss the knock signal generated prior to the residual magnetic noise. It should be noted that knocking occurs with a very high probability following the occurrence of preg. Therefore, it is also preferable to execute the subsequent combustion control by assuming that knocking has occurred when authorizing the occurrence of preg.

一方、ステップST14の判定によってプレイグが発生していないと結論される場合には、ノックセンサの信号は、通常の判定ウインドにおいて取得される。この場合、判定ウインドの始期は、スイッチング素子QのOFF遷移後に発生する残留磁気ノイズが収束した後におけるイオン検出信号のピーク位置である。また、終期は、イオン検出信号が収束する位置である。始期及び終期とも、内燃機関の運転状態に対応して実験的に確定されており、その時の運転状態に対応する値が選択される。   On the other hand, when it is concluded by the determination in step ST14 that no paging has occurred, the knock sensor signal is acquired in a normal determination window. In this case, the start of the determination window is the peak position of the ion detection signal after the residual magnetic noise generated after the switching element Q is turned off. Further, the end is the position where the ion detection signal converges. Both the start time and the end time are experimentally determined corresponding to the operating state of the internal combustion engine, and a value corresponding to the operating state at that time is selected.

図5(b)は、イオン検出信号と、ノックセンサの出力波形を例示したものである。図示の通り、プレイグ後にノックセンサの出力振幅が顕著に増加しており、ノックが発生していることが確認される。通常の場合には、残留磁気ノイズが収束した後でないとノックセンサの出力が取得されないので、ノック発生を見落とすことがあるが、本実施例では、常にプレイグを判定しているので、ノック発生を見落とすことがない。   FIG. 5B illustrates an ion detection signal and an output waveform of the knock sensor. As shown in the figure, the output amplitude of the knock sensor is remarkably increased after the play, and it is confirmed that knocking has occurred. In the normal case, since the output of the knock sensor is not acquired until after the residual magnetic noise has converged, the occurrence of knocking may be overlooked. There is no oversight.

以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、具体的な記載内容は特に本発明を限定するものではない。例えば、図5に示すプレイグの検出手法は、単なる一例を説明したに過ぎず、その他の方法を採ってもよいのは勿論である。また、イオン電流検出回路の回路構成についても適宜に変更しても良い。   As mentioned above, although the Example of this invention was described in detail, the concrete description content does not specifically limit this invention. For example, the prag detection method shown in FIG. 5 is merely an example, and it goes without saying that other methods may be adopted. Further, the circuit configuration of the ion current detection circuit may be changed as appropriate.

実施例に係るノック検出装置の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the knock detection apparatus based on an Example. 図1のノック検出装置の動作を説明するタイムチャートである。It is a time chart explaining operation | movement of the knock detection apparatus of FIG. スイッチング素子のON遷移時とその後の異常動作を説明する図面である。It is a figure explaining the abnormal operation at the time of ON transition of a switching element, and after that. スイッチング素子のOFF遷移時の動作を説明する図面である。It is drawing explaining the operation | movement at the time of OFF transition of a switching element. 図1に示すノック検出装置の動作内容を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the operation | movement content of the knock detection apparatus shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

L1 一次コイル
L2 二次コイル
CL 点火コイル
ECU 制御装置
SG 点火信号
Q スイッチング素子
PG 点火プラグ
ION イオン電流検出回路
SE ノックセンサ
ST14 第1手段
ST16 第2手段
L1 Primary coil L2 Secondary coil CL Ignition coil ECU Controller SG Ignition signal Q Switching element PG Ignition plug ION Ion current detection circuit SE Knock sensor ST14 First means ST16 Second means

Claims (4)

一次コイルと二次コイルとからなる点火コイルと、前記一次コイルの通電を制御するスイッチング素子と、前記スイッチング素子に点火信号を供給してON/OFF動作させる制御回路と、前記二次コイルの誘起電圧を受けて放電動作をする点火プラグと、内燃機関の燃焼状態を示すイオン電流に比例した検出信号を出力するイオン電流検出回路と、内燃機関の適所に配置されて振動を検出するノックセンサと、を有して構成され、
前記制御回路は、
前記スイッチング素子のON動作時における前記検出信号のレベルを判定して、燃焼状態が開始されているか否かを判定する第1手段と、
第1手段によって燃焼状態が開始されていると判定される場合には、ノッキングが発生しているものと判定するか、或いは、前記スイッチング素子のOFF遷移動作に続いて、ノックセンサの出力レベルの判定処理を開始して、ノッキングが発生するか否かを判定する第2手段と、
を設けて構成されていることを特徴とする内燃機関のノック検出装置。
An ignition coil composed of a primary coil and a secondary coil, a switching element for controlling energization of the primary coil, a control circuit for supplying an ignition signal to the switching element to perform an ON / OFF operation, and induction of the secondary coil An ignition plug that receives a voltage to perform a discharging operation, an ion current detection circuit that outputs a detection signal proportional to an ion current indicating a combustion state of the internal combustion engine, a knock sensor that is disposed at a proper position of the internal combustion engine and detects vibration Configured with
The control circuit includes:
A first means for determining a level of the detection signal during an ON operation of the switching element to determine whether or not a combustion state is started;
When it is determined that the combustion state is started by the first means, it is determined that knocking has occurred, or the output level of the knock sensor is determined following the OFF transition operation of the switching element. A second means for starting the determination process and determining whether knocking occurs;
A knock detection device for an internal combustion engine, comprising:
前記第1手段は、
前記検出信号が連続して所定レベルを超える継続時間、
連続して所定レベルを超える前記検出信号の積分値、
前記検出信号が連続して所定レベルを超える超過回数、
の全部又は一部に基づいて燃焼状態を判定する請求項1に記載のノック検出装置。
The first means includes
Duration for which the detection signal continuously exceeds a predetermined level,
An integral value of the detection signal continuously exceeding a predetermined level,
The number of times that the detection signal continuously exceeds a predetermined level,
The knock detection device according to claim 1, wherein the combustion state is determined based on all or a part of.
前記第1手段は、
サンプリング周期毎に前記検出信号を取得し、
この取得データDTが所定レベルTHを超える場合には、取得番号iに対応する記憶領域VOL(i)に取得データを加算する一方、取得データDTが所定レベルTHを超えない場合には、取得番号iを増加させている
請求項1又は2に記載のノック検出装置。
The first means includes
The detection signal is acquired every sampling period,
When the acquired data DT exceeds the predetermined level TH, the acquired data is added to the storage area VOL (i) corresponding to the acquisition number i. On the other hand, when the acquired data DT does not exceed the predetermined level TH, the acquisition number The knock detection device according to claim 1 or 2, wherein i is increased.
前記第1手段は、
サンプリング周期毎に前記検出信号を取得し、
この取得データDTが所定レベルTHを超える場合には、タイマ変数Tを増加させる一方、前記タイマ変数Tの値を、取得番号iに対応する記憶位置TM(i)に格納して、その後、取得番号iを増加させている
請求項1〜3の何れかに記載のノック検出装置。
The first means includes
The detection signal is acquired every sampling period,
When the acquired data DT exceeds the predetermined level TH, the timer variable T is increased, while the value of the timer variable T is stored in the storage location TM (i) corresponding to the acquisition number i, and then acquired. The knock detection device according to claim 1, wherein the number i is increased.
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