JP2011190739A - Ion current detecting and processing device for internal combustion engine - Google Patents

Ion current detecting and processing device for internal combustion engine Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ion current detecting and processing device for an internal combustion engine, capable of eliminating an error of processing due to an influence of noise. <P>SOLUTION: A control device ECU starts a signal processing routine R1 when an ignition signal SG trails. In the signal processing routine R1, an ion current detecting signal V0 is detected at every AD timing, and the detected information is stored in a memory circuit (S01). Thereafter, BPF processing about a noise detection section W1 is carried (S02), and output values of the BPF processing about the noise detection section W1 are cumulatively computed (S03). Thereafter, an analysis object section W3 required for analysis of a specified signal is selected, and BPF processing about the analysis object section W3 is carried out (S04). Thereafter, output values of the BPF processing about the analysis object section W3 is cumulatively computed (S05). When the processing S05 is completed, processing for offsetting a component of the regular noise from the cumulation value Vsum for analysis is performed (S06). <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、内燃機関用のイオン電流検出処理装置に関し、特に、ノイズの影響による処理の誤りを解消させる際に用いて好適のものである。   The present invention relates to an ion current detection processing apparatus for an internal combustion engine, and is particularly suitable for use in eliminating processing errors due to the influence of noise.

近年、内燃機関のシリンダ内で生じるイオン電流を検出し、当該イオン電流の情報に基づいて内燃機関の挙動を解析する燃焼制御の研究が進められている。当該燃焼制御の研究は、燃焼/失火判定処理、ノック判定処理等、多岐に亘って試みられている。   In recent years, research on combustion control in which an ion current generated in a cylinder of an internal combustion engine is detected and the behavior of the internal combustion engine is analyzed based on information on the ion current has been advanced. Research on the combustion control has been attempted in various ways, such as combustion / misfire determination processing and knock determination processing.

例えば、特開2001−073914号公報(特許文献1)では、内燃機関のノック制御装置が紹介されている。当該ノック制御装置は、イオン電流を検出しECU(Engine Contrl Unit)等に内蔵されたメモリ回路へイオン電流の検出値を保持させる第1の処理と、ノック信号の周波数を通過域とするBPF(Band-Pass-Filter)によってノック信号に対応した検出値を取得する第2の処理と、ノック信号の検出値を累積演算させる第3の処理と、第3の処理で得られた累積値と予め設定された閾値とを比較させノック判定を行なう第4の処理とを実行させる。   For example, Japanese Patent Laid-Open No. 2001-073914 (Patent Document 1) introduces a knock control device for an internal combustion engine. The knock control device detects a ionic current and performs a first process for holding a detected value of the ionic current in a memory circuit built in an ECU (Engine Contrl Unit) or the like, and a BPF ( Band-Pass-Filter), a second process for acquiring a detection value corresponding to the knock signal, a third process for accumulating the detection value of the knock signal, and the cumulative value obtained by the third process in advance. A fourth process for comparing the set threshold value and performing a knock determination is executed.

かかる処理がプログラミングされたノック制御装置では、イオン電流を検出すると、ノッキングの解析区間に対応するウインドウを開き、当該解析区間においてイオン電流波形のBPF処理を行う。イオン電流にノック信号が重畳されている場合、ノック制御装置は、ノック信号に相当する検出値を累積演算させ、この累積値が予め設定された閾値を上回るとノック発生と判定し、この累積値が当該閾値より低いとき正常動作(ノッキングなし)と判定する。その後、ノック制御装置は、かかるノック判定に基づいて、燃焼タイミングの遅角制御/進角制御を適宜に実施させる。   In the knock control device in which such processing is programmed, when an ion current is detected, a window corresponding to the knocking analysis interval is opened, and BPF processing of the ion current waveform is performed in the analysis interval. When the knock signal is superimposed on the ion current, the knock control device causes the detection value corresponding to the knock signal to be cumulatively calculated, and if this cumulative value exceeds a preset threshold value, it is determined that knocking has occurred, and this cumulative value Is lower than the threshold value, it is determined that the operation is normal (no knocking). Thereafter, the knock control device appropriately performs the retard / advance control of the combustion timing based on the knock determination.

尚、近年の燃焼制御では、ノック判定処理に限らず他の燃焼制御処理にあっても、イオン電流の検出値を累積演算させ、この累積値を用いて内燃機関の挙動を解析する技術が用いられている。   In recent combustion control, not only the knock determination process but also other combustion control processes, a technique for accumulating the detected value of the ionic current and using this accumulated value to analyze the behavior of the internal combustion engine is used. It has been.

特開2001−073914号公報JP 2001-073914 A

ここで、イオン電流の検出信号には、燃焼サイクルに関わらず慢性的に現われる恒常ノイズが重畳される。恒常ノイズの周波数帯は、当該恒常ノイズの発生原因が複合的なものであるため、不特定且つ広範域に分布する。このため、特定周波数に分布する信号をBPF処理によって解析しようとすると、BPF処理によって取得された信号値には、BPF処理の通過域に分布する恒常ノイズの成分が含まれてしまう場合が有る。   Here, a constant noise that appears chronically regardless of the combustion cycle is superimposed on the detection signal of the ion current. The frequency band of the constant noise is unspecified and distributed over a wide area because the cause of the generation of the constant noise is complex. For this reason, when trying to analyze a signal distributed at a specific frequency by BPF processing, the signal value acquired by BPF processing may include a constant noise component distributed in the passband of BPF processing.

例えば、第1気筒のイオン電流を検出している場合、第1気筒を除く気筒で燃焼が行なわれると、第1気筒におけるイオン電流の検出信号は、他の気筒での燃焼動作に応じて連続的な外乱を受けるため、他の気筒の燃焼動作に基づく恒常ノイズが重畳されることとなる。   For example, when the ionic current of the first cylinder is detected, if the combustion is performed in the cylinders other than the first cylinder, the detection signal of the ionic current in the first cylinder is continuous according to the combustion operation in the other cylinders. Therefore, constant noise based on the combustion operation of other cylinders is superimposed.

また、近年の自動車には電気的に駆動される車載機器が複数搭載されているので、この車載機器の駆動状態によってはアース電位が不安定となり、イオン電流の検出信号には、アース電位等の変動に応じて、上述した恒常ノイズが重畳される場合もある。更に、かかる車載機器にはノイズを抑制させるフィルター回路が設けられているが、このフィルター回路でノイズ除去しきれない残存成分が恒常ノイズの原因となる場合も有る。   In addition, since a plurality of in-vehicle devices that are electrically driven are installed in recent automobiles, the ground potential becomes unstable depending on the driving state of the in-vehicle devices. Depending on the fluctuation, the above-mentioned constant noise may be superimposed. Furthermore, although such a vehicle-mounted device is provided with a filter circuit that suppresses noise, a residual component that cannot be completely removed by this filter circuit may cause constant noise.

そして、特許文献1の技術によれば、ノック信号の周波数帯に分布する恒常ノイズについては、ノック信号を示す検出信号の中に含まれるので、ノック信号として検出した信号値を累積演算させると、恒常ノイズの成分によって累積値に大きな誤差を与えてしまうとの問題が生じる。この検出信号の累積値に生じた誤差は、ノック判定処理での誤判定を誘発し、内燃機関の正しい燃焼制御を妨げてしまうとの問題を招く。   According to the technique of Patent Document 1, since the constant noise distributed in the frequency band of the knock signal is included in the detection signal indicating the knock signal, when the signal value detected as the knock signal is cumulatively calculated, There is a problem that a large error is given to the accumulated value due to the constant noise component. The error generated in the accumulated value of the detection signal induces an erroneous determination in the knock determination process, causing a problem that the correct combustion control of the internal combustion engine is hindered.

更に、ノック判定処理に限らず他の燃焼制御処理にあっても、検出信号(オイン電流)の累積値を用いる場合、内燃機関の挙動を解析する処理判定が不正確なものとなってしまう。   Furthermore, not only in the knock determination process but also in other combustion control processes, when the accumulated value of the detection signal (Oin current) is used, the process determination for analyzing the behavior of the internal combustion engine becomes inaccurate.

本発明は上記課題に鑑み、ノイズの影響による処理の誤りを解消させる内燃機関用のイオン電流検出処理装置の提供を目的とする。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an ion current detection processing apparatus for an internal combustion engine that can eliminate processing errors due to the influence of noise.

上記課題を解決するため、本発明では次のような内燃機関用のイオン電流検出処理装置の構成とする。即ち、一次コイル及び二次コイルを有する点火コイルと、前記一次コイルの通電を制御させるスイッチング素子と、前記スイッチング素子へ点火信号を供給してON/OFF動作させる制御装置と、前記二次コイルの誘導電圧を受けて放電動作を行なう点火プラグと、内燃機関で生じるイオン電流に比例したイオン電流検出信号を検出するイオン電流検出回路とから構成され、
前記制御装置は、前記イオン電流検出信号を保持する信号保持手段と、前記イオン電流検出信号に重畳される波形成分のうち設定された所定周波数を通過域としてBPF処理を実行する波形変換手段と、前記BPF処理の出力値のうち恒常ノイズを検出する為に設けられたノイズ検出区間の出力値を累積演算させるノイズ累積演算手段と、前記BPF処理の出力値のうちイオン電流を解析する為に設けられた解析対象区間の出力値を累積演算させる解析用累積演算手段と、前記解析用累積演算手段で算出された累積値から前記恒常ノイズの成分を相殺させるノイズキャンセル手段とを備えていることとする。
In order to solve the above problems, the present invention has the following configuration of an ion current detection processing apparatus for an internal combustion engine. That is, an ignition coil having a primary coil and a secondary coil, a switching element that controls energization of the primary coil, a control device that supplies an ignition signal to the switching element to perform an ON / OFF operation, and a secondary coil An ignition plug that receives an induced voltage to perform a discharge operation and an ion current detection circuit that detects an ion current detection signal proportional to the ion current generated in the internal combustion engine,
The control device includes a signal holding unit that holds the ion current detection signal, a waveform conversion unit that executes a BPF process using a predetermined frequency set as a pass band among the waveform components superimposed on the ion current detection signal, Noise accumulation calculating means for accumulating the output value of the noise detection section provided for detecting constant noise among the output values of the BPF processing, and for analyzing the ionic current among the output values of the BPF processing. Analysis cumulative calculation means for cumulatively calculating the output value of the analysis target section, and noise cancellation means for canceling the constant noise component from the cumulative value calculated by the analysis cumulative calculation means; To do.

好ましくは、前記ノイズ累積演算手段は、前記解析用累積演算手段の処理動作毎に対応して実行されることとする。ここで、前記ノイズ検出区間は、前記解析対象区間と異なるタイミングに設定されるのが好ましく、より好ましくは、前記一次コイルが通電する前のタイミングに設定されるのが良い。   Preferably, the noise accumulation calculation means is executed corresponding to each processing operation of the analysis accumulation calculation means. Here, the noise detection section is preferably set at a timing different from that of the analysis target section, and more preferably, set at a timing before the primary coil is energized.

より好ましくは、前記ノイズ累積演算手段で算出されたノイズ累積値及び前記解析用累積演算手段で算出された解析用累積値は、前記ノイズキャンセル手段の処理開始時期よりも前に算出されていることとする。   More preferably, the noise cumulative value calculated by the noise cumulative calculation means and the analysis cumulative value calculated by the analysis cumulative calculation means are calculated before the processing start time of the noise cancellation means. And

更に好ましくは、前記ノイズキャンセル手段は、前記解析用累積値から、前記ノイズ累積値に基づいて算出された推定ノイズ累積値を減算させることとする。   More preferably, the noise canceling unit subtracts an estimated noise cumulative value calculated based on the noise cumulative value from the analysis cumulative value.

本発明に係る内燃機関用のイオン電流検出処理装置によると、イオン電流に基づいて算出された累積値は、恒常ノイズの成分がキャンセルされるので、当該累積値に含まれる誤差の大部分が解消される。   According to the ionic current detection processing apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the accumulated value calculated based on the ionic current cancels the constant noise component, so that most of the error included in the accumulated value is eliminated. Is done.

また、上述した累積値を用いて内燃機関の挙動を解析する場合、当該累積値が正確な値に修正されるので、ノック判定処理、失火/燃焼判定処理、この他、種々の燃焼制御処理が正確に行われる。   Further, when analyzing the behavior of the internal combustion engine using the above-described accumulated value, the accumulated value is corrected to an accurate value. Therefore, knock determination processing, misfire / combustion determination processing, and various other combustion control processing are performed. Exactly done.

実施の形態に係るイオン電流検出処理装置の回路構成を示す図。The figure which shows the circuit structure of the ion current detection processing apparatus which concerns on embodiment. 実施の形態に係るイオン電流検出処理装置の動作を説明するタイミングチャート。The timing chart explaining operation | movement of the ion current detection processing apparatus which concerns on embodiment. 実施の形態に係るイオン電流検出処理装置の動作を説明するフローチャート。The flowchart explaining operation | movement of the ion current detection processing apparatus which concerns on embodiment. 恒常ノイズの波形と恒常ノイズの累積値とを示す図。The figure which shows the waveform of a constant noise, and the cumulative value of a constant noise. イオン電流の波形,BPF処理後の出力波形,BPF処理後のイオン電流の累積値を示す図(実施の形態)。The figure which shows the cumulative value of the waveform of an ion current, the output waveform after BPF processing, and the ion current after BPF processing (embodiment). 実施の形態の変更例に係るイオン電流検出処理装置の動作を説明するフローチャート。The flowchart explaining operation | movement of the ion current detection processing apparatus which concerns on the example of a change of embodiment. 実施例1に係るノック判定処理のフローチャート。5 is a flowchart of knock determination processing according to the first embodiment.

以下、本発明に係る実施の形態につき図面を参照して具体的に説明する。図1は、内燃機関用のイオン電流検出処理装置の回路構成が示されている。図示の如く、イオン電流検出処理装置100は、点火プラグPGと、点火コイルCLと、スイッチング素子Trと、制御装置ECUと、イオン電流検出回路INSとから構成される。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a circuit configuration of an ion current detection processing apparatus for an internal combustion engine. As shown in the figure, the ion current detection processing device 100 includes an ignition plug PG, an ignition coil CL, a switching element Tr, a control device ECU, and an ion current detection circuit INS.

点火プラグPGは、内燃機関のプラグホール内へ各々設けられ、印加電圧(二次コイルの誘導電圧)に応じてプラグギャップ間を放電させ、シリンダ内の混合気を燃焼させる。   The ignition plugs PG are respectively provided in the plug holes of the internal combustion engine, and discharge between the plug gaps according to the applied voltage (inductive voltage of the secondary coil) to burn the air-fuel mixture in the cylinder.

点火コイルCLは、一次コイルL1及び二次コイルL2及び鉄心等から構成され、一次コイルL1に流れる電流が変動すると、当該電流値の変動に応じて、二次コイルL2から誘導電圧を発生させる。かかる点火コイルCLは、絶縁樹脂によってパッケージされ、点火プラグPGの端子部へ装着される。これにより、二次コイルL2は、点火プイラグPGへ電気的に接続され、一次コイルL1の通過電流が変動すると点火プラグPGへ誘導電圧を出力させる。尚、一次コイル側に示されるVBは、車載バッテリから供給されるバッテリ電圧を指す。   The ignition coil CL includes a primary coil L1, a secondary coil L2, and an iron core. When the current flowing through the primary coil L1 fluctuates, the ignition coil CL generates an induced voltage from the secondary coil L2 according to the fluctuation of the current value. The ignition coil CL is packaged with an insulating resin and attached to the terminal portion of the ignition plug PG. Thereby, the secondary coil L2 is electrically connected to the ignition plug PG, and when the passing current of the primary coil L1 fluctuates, the induced voltage is output to the ignition plug PG. In addition, VB shown on the primary coil side indicates a battery voltage supplied from the in-vehicle battery.

スイッチング素子Trは、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transister)、MOSFET等、点火信号に応じてON/OFF動作するパワートランジスタが用いられる。当該スイッチング素子Trは、一次コイルL1の出力端とグランドとの間に介挿され、点火信号に応じて、一次コイルL1の通電状態を制御させる。   As the switching element Tr, a power transistor such as an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), a MOSFET, or the like that operates ON / OFF according to an ignition signal is used. The switching element Tr is interposed between the output terminal of the primary coil L1 and the ground, and controls the energization state of the primary coil L1 according to the ignition signal.

制御装置ECUは、本実施の形態ではEngine Control Unitが用いられ、当該Engine Control Unitは、自動車に搭載される車載機器の一つとされる。Engine Control Unitは、CPU及びメモリ回路及びAD変換回路等を備え、車両の動作情報を集中管理し、かかる情報に基づいて点火信号等の種々の信号を演算する。そして、演算処理された信号は、制御装置ECUによって適宜に出力される。即ち、制御装置ECUは、このような機能の一つとして、点火信号SGをスイッチング素子Trへ供給させ、当該スイッチング素子TrのON/OFF動作を制御する。   In the present embodiment, the control device ECU is an Engine Control Unit, and the Engine Control Unit is one of in-vehicle devices mounted on the automobile. The Engine Control Unit includes a CPU, a memory circuit, an AD conversion circuit, and the like, centrally manages vehicle operation information, and calculates various signals such as an ignition signal based on the information. The arithmetically processed signal is appropriately output by the control device ECU. That is, as one of such functions, the control device ECU supplies the ignition signal SG to the switching element Tr and controls the ON / OFF operation of the switching element Tr.

また、制御装置ECUは、メモリ回路に種々の制御プログラムが格納され、所定の起動動作に応じて制御プログラムが適宜起動される。本実施の形態において、メモリ回路には、イオン電流検出信号を保持する処理プログラムと、当該イオン電流検出信号の特定周波数について抽出する処理プログラムと、BPF処理の出力値に基づいて恒常ノイズの値を累積演算させる処理プログラムと、BPF処理の出力値に基づいてイオン電流の値を累積演算させる処理プログラムと、解析用累積演算手段で算出された累積値から恒常ノイズの成分を相殺させる処理プログラムと、この他、種々の処理プログラムが格納されている。そして、これら処理プログラムが実行されることにより、制御装置ECUでは、特許請求の範囲に記載される各種手段(信号保持手段、波形変換手段、ノイズ累積演算手段、解析用累積演算手段、ノイズキャンセル手段等)を実現させる。尚、かかる処理プログラムで規定される各種手段については、追って詳述することとする。   In the control device ECU, various control programs are stored in the memory circuit, and the control programs are appropriately activated in accordance with a predetermined activation operation. In the present embodiment, the memory circuit has a constant noise value based on a processing program for holding an ion current detection signal, a processing program for extracting a specific frequency of the ion current detection signal, and an output value of the BPF processing. A processing program for accumulating, a processing program for accumulating the value of the ionic current based on the output value of the BPF processing, a processing program for offsetting the constant noise component from the accumulated value calculated by the accumulative computing means for analysis, In addition, various processing programs are stored. Then, by executing these processing programs, the control unit ECU causes the various means described in the claims (signal holding means, waveform conversion means, noise accumulation calculation means, analysis accumulation calculation means, noise cancellation means) Etc.). Various means defined by the processing program will be described in detail later.

イオン電流検出回路INSは、図示の如く、ツェナーダイオードZD、ダイオードD1,D2、コンデンサC1、抵抗R1〜R3、オペアンプAMPとから構成される。イオン電流検出回路INSは、点火コイルCLを直接的に点火制御させるイグナイタ、又は、制御装置ECU等の回路部に内蔵される。尚、本実施の形態の説明に不要な回路構成は、便宜的に図示省略させている。   As shown in the figure, the ion current detection circuit INS includes a Zener diode ZD, diodes D1 and D2, a capacitor C1, resistors R1 to R3, and an operational amplifier AMP. The ion current detection circuit INS is built in a circuit unit such as an igniter that directly controls ignition of the ignition coil CL or a control unit ECU. Note that a circuit configuration unnecessary for the description of the present embodiment is omitted for convenience.

ツェナーダイオードZD及びコンデンサC1は、並列回路を成し、一端が二次コイルに接続され、他端がダイオードD1を介してグランド側に接続されている。このうち、ツェナーダイオードZDは、アノード側がグランド方向に配置され、ダイオードD1は、カソード側がグランド方向に配置される。   The zener diode ZD and the capacitor C1 form a parallel circuit, one end is connected to the secondary coil, and the other end is connected to the ground side via the diode D1. Among them, the Zener diode ZD has the anode side arranged in the ground direction, and the diode D1 has the cathode side arranged in the ground direction.

上述した並列回路とダイオードD1との接点は、抵抗R1を介してオペアンプAMPの反転入力端子(−)に接続されている。オペアンプAMPの反転入力端子(−)は、更に、ダイオードD2と抵抗R2とが接続されている。このうち、ダイオードD2は、順方向がオペアンプ側となるよう配置され、抵抗R2の他端は、オペアンプAMPの出力端子に接続されている。また、オペアンプAMPは、出力端子に抵抗R3が設けられ、非反転入力端子(+)がグランドにアースされ、全体として反転増幅回路が形成される。更に、出力端子は、信号ラインを介して制御装置ECUのAD入力端子に接続され、オペアンプAMPで増幅した検出信号V0(以下、イオン電流検出信号と呼ぶ)を当該AD入力端子へ出力させる。尚、イオン電流検出信号V0は、これらの抵抗R1〜R3によってイオン電流I2に対する増幅値(比例値)が規定される。   The contact point between the parallel circuit and the diode D1 is connected to the inverting input terminal (−) of the operational amplifier AMP via the resistor R1. The inverting input terminal (−) of the operational amplifier AMP is further connected to a diode D2 and a resistor R2. Among these, the diode D2 is arranged so that the forward direction is on the operational amplifier side, and the other end of the resistor R2 is connected to the output terminal of the operational amplifier AMP. The operational amplifier AMP is provided with a resistor R3 at the output terminal, the non-inverting input terminal (+) is grounded to the ground, and an inverting amplifier circuit is formed as a whole. Further, the output terminal is connected to an AD input terminal of the control unit ECU via a signal line, and outputs a detection signal V0 (hereinafter referred to as an ion current detection signal) amplified by the operational amplifier AMP to the AD input terminal. The ion current detection signal V0 defines an amplification value (proportional value) with respect to the ion current I2 by these resistors R1 to R3.

ここで、制御装置ECUの制御動作によってスイッチング素子TrがON状態からOFF状態に切換えられると(図2a参照)、一次コイルL1の通電電流Ic1が途絶え(図2b参照)、二次コイルL2からは誘導電圧が発生する。これに応じて点火プラグPGが放電すると、回路内には、点火プラグPG→二次コイルL2→コンデンサC1→ダイオードD1、に示す経路で放電電流I1が流れる。このとき、コンデンサC1は、ツェナーダイオードZDによって両端電圧が所定値に規定され、この両端電圧に相当する電荷が蓄積されることとなる。その後、燃焼による化学反応が進行すると、シリンダ内にイオン物質が多数形成され、コンデンサC1の電圧値を電源とするイオン電流I2が流れる。具体的に説明すると、回路内には、抵抗R2→抵抗R1→コンデンサC1→二次コイルL2→点火プラグPG、に示す経路でイオン電流I2が流れる。   Here, when the switching element Tr is switched from the ON state to the OFF state by the control operation of the control device ECU (see FIG. 2a), the energization current Ic1 of the primary coil L1 is interrupted (see FIG. 2b), and the secondary coil L2 An induced voltage is generated. When the spark plug PG discharges in response, a discharge current I1 flows in the circuit through a path indicated by the spark plug PG → secondary coil L2 → capacitor C1 → diode D1. At this time, the voltage across the capacitor C1 is regulated to a predetermined value by the Zener diode ZD, and charges corresponding to the voltage across the capacitor C1 are accumulated. Thereafter, when a chemical reaction by combustion proceeds, a large number of ionic substances are formed in the cylinder, and an ionic current I2 using the voltage value of the capacitor C1 as a power source flows. More specifically, an ionic current I2 flows in the circuit through a path indicated by a resistor R2, a resistor R1, a capacitor C1, a secondary coil L2, and a spark plug PG.

イオン電流検出信号V0は、イオン電流検出回路INSで検出された信号値が電圧値として伝達され、当該電圧値が制御装置ECUのAD入力端子へ入力される。このイオン電流検出信号V0は、図2(c)に示す如く、点火信号SGの立上がり時に発生するパルス電流Ip、点火プラグPGの放電動作に応じて発生するイオン電流Iionが各々形成される。また、イオン電流検出信号V0には、上述した恒常ノイズ(図示なし)が重畳されており、この恒常ノイズは、慢性的に現われるノイズであるため、イオン電流検出信号V0が安定している領域、イオン電流Iionの波形にも重畳されることとなる。   In the ion current detection signal V0, the signal value detected by the ion current detection circuit INS is transmitted as a voltage value, and the voltage value is input to the AD input terminal of the control device ECU. As shown in FIG. 2C, the ion current detection signal V0 is formed with a pulse current Ip generated when the ignition signal SG rises, and an ion current Iion generated according to the discharge operation of the spark plug PG. Further, the above-described constant noise (not shown) is superimposed on the ion current detection signal V0, and since this constant noise is a noise that appears chronically, a region where the ion current detection signal V0 is stable, It is also superimposed on the waveform of the ion current Iion.

以下、図3を参照し、制御装置ECUで実施されるイオン電流検出信号の処理動作について説明する。制御装置ECUでは、点火信号SGが立ち下がると、本実施の形態に係る信号処理ルーチンR1を起動させる。当該信号処理ルーチンR1は、先ず、イオン電流検出信号V0をADタイミング毎に検出し、ここで検出された情報をメモリ回路に保持させる(S01/信号保持手段)。かかるメモリ回路は、制御装置ECUの動作中にイオン電流検出信号の情報が処理されれば良いので、揮発性のメモリ回路であっても良く、不揮発性のメモリ回路であっても良い。本実施の形態では、図2(c)に示す如く、ノイズ検出区間W1とイオン電流保持区間W2についてイオン電流検出信号V0の情報が保持される。また、ノイズ検出区間W1はイオン電流検出信号V0が基準値に収束しているタイミングに設けられ、イオン電流保持区間W2はイオン電流Iionが発生すると予測されるタイミングに設けられる。   Hereinafter, the processing operation of the ion current detection signal performed by the control unit ECU will be described with reference to FIG. In the control device ECU, when the ignition signal SG falls, the signal processing routine R1 according to the present embodiment is started. The signal processing routine R1 first detects the ion current detection signal V0 at every AD timing, and holds the information detected here in the memory circuit (S01 / signal holding means). Such a memory circuit may be a volatile memory circuit or a non-volatile memory circuit as long as the information of the ion current detection signal is processed during the operation of the control unit ECU. In the present embodiment, as shown in FIG. 2C, information on the ion current detection signal V0 is held for the noise detection section W1 and the ion current holding section W2. The noise detection section W1 is provided at a timing when the ion current detection signal V0 converges to the reference value, and the ion current holding section W2 is provided at a timing when the ion current Iion is predicted to be generated.

尚、イオン電流保持区間W2又は後述する解析対象区間W3は、イオン電流Iionが現われている領域に設定される。これに対し、ノイズ検出区間W1は、イオン電流保持区間W2又は解析対象区間W3と異なるタイミングに設定されるのが好ましい。そうすると、ノイズ検出区間W1は、イオン電流検出信号V0が収束しているタイミングに設定され、当該区間で恒常ノイズWaのみの検出が可能となる。特に、このノイズ検出区間W1は、前回の燃焼サイクルにおけるイオン電流の収束後であって、且つ、検出中の燃焼サイクルにおいて一次コイルが通電する迄のタイミングTxに設定されると良い。かかる範囲にノイズ検出区間W1が設定されると、ノイズ検出区間W1では、一次コイルの通電によるパルス電流Ipの影響を受けることなく、恒常ノイズWaのみの検出が行われることとなる。   Note that the ion current holding section W2 or the analysis target section W3 described later is set to a region where the ion current Iion appears. On the other hand, the noise detection section W1 is preferably set at a different timing from the ion current holding section W2 or the analysis target section W3. Then, the noise detection section W1 is set at a timing at which the ion current detection signal V0 converges, and only the constant noise Wa can be detected in the section. In particular, the noise detection section W1 may be set to a timing Tx after the ion current has converged in the previous combustion cycle and until the primary coil is energized in the combustion cycle being detected. When the noise detection section W1 is set in such a range, only the constant noise Wa is detected in the noise detection section W1 without being affected by the pulse current Ip caused by energization of the primary coil.

処理S01が完了すると、ノイズ検出区間W1についてBPF処理を実行させる(S02/波形変換手段)。BPF処理は、イオン電流検出信号V0に重畳される波形成分のうち予め設定された所定周波数を通過域とし、当該所定周波数の波形のみを抽出させる処理である。この所定周波数は、後述する処理S05で実施されるBPF処理の周波数と一致している。   When the process S01 is completed, the BPF process is executed for the noise detection section W1 (S02 / waveform converting means). The BPF process is a process for extracting only a waveform having a predetermined frequency from the waveform component superimposed on the ion current detection signal V0 using a predetermined frequency set in advance. This predetermined frequency matches the frequency of the BPF process performed in process S05 described later.

処理S02が完了すると、ノイズ検出区間W1についてBPF処理の出力値を累積演算させる(S03/ノイズ累積演算手段)。処理S03では、図4(a)に示す如く、恒常ノイズWa以外の余分な波形が形成されないタイミングにノイズ検出区間W1が設けられているので、BPF処理を通過した恒常ノイズWaの成分のみが累積演算されることとなる。処理S03で算出されるノイズ累積値Vncは、図4(b)に示す如く、ADタイミング毎に検出値の変動量(絶対値)を累積処理させて算出しても良く、この他、検出値の正の値のみを累積させて算出しても良い。   When the process S02 is completed, the output value of the BPF process is cumulatively calculated for the noise detection section W1 (S03 / noise cumulative calculation means). In the process S03, as shown in FIG. 4A, since the noise detection section W1 is provided at a timing at which an extra waveform other than the constant noise Wa is not formed, only the component of the constant noise Wa that has passed through the BPF process is accumulated. It will be calculated. The accumulated noise value Vnc calculated in the process S03 may be calculated by accumulating the fluctuation amount (absolute value) of the detected value at every AD timing as shown in FIG. 4B. It may be calculated by accumulating only positive values of.

処理S03が完了すると、制御装置ECUでは、イオン電流保持区間W2のうち特定信号の解析に必要な解析対象区間W3を選定し、この解析対象区間W3についてBPF処理を実行させる(S04/波形変換手段)。当該BPF処理は、イオン電流Iionに重畳される特定信号の周波数を通過域とし、この特定信号の持つ周波数の波形のみを抽出させる処理である。具体的に説明すると、処理S03は、図2(d)に示す如く、イオン電流保持区間W2の範囲から内燃機関の運転状態に合わせて解析対象区間W3を選定し、この解析対象区間W3についてBPF処理を実行する。かかる処理が行なわれると、イオン電流Iionに特定信号が重畳されている場合、フィルタリング後の波形には特定信号を現す波形が抽出される(図2e1参照)。一方、イオン電流Iionに特定信号が重畳されていない場合、フィルタリング後の波形には特定信号を示す波形は現われない。   When the process S03 is completed, the control unit ECU selects the analysis target section W3 necessary for analyzing the specific signal from the ion current holding section W2, and executes the BPF process for the analysis target section W3 (S04 / waveform converting means). ). The BPF process is a process in which the frequency of a specific signal superimposed on the ion current Iion is used as a passband, and only the frequency waveform of the specific signal is extracted. More specifically, in step S03, as shown in FIG. 2D, the analysis target section W3 is selected from the range of the ion current holding section W2 in accordance with the operating state of the internal combustion engine, and the BPF is selected for this analysis target section W3. Execute the process. When such processing is performed, when a specific signal is superimposed on the ion current Iion, a waveform representing the specific signal is extracted from the filtered waveform (see FIG. 2e1). On the other hand, when the specific signal is not superimposed on the ion current Iion, the waveform indicating the specific signal does not appear in the filtered waveform.

解析対象区間W3は、内燃機関の運転状態(回転数、負荷等)によって、当該区間の幅及びタイミングが適宜に規定される。具体的に説明すると、制御装置ECUのメモリ回路には、特定信号の現われるタイミング及び発生区間に関する適正値が運転状態毎に保存され、制御装置ECUでは、内燃機関の現在の運転状態に関する情報を読取り、イオン電流保持区間W2の範囲から解析対象区間W3を特定し(図5a)、この区間において特定信号の抽出をBPF処理によって行なう(図5b)。尚、恒常ノイズを検出する際のBPF処理での設定周波数と特定信号を検出する際のBPF処理での設定周波数とが一致しているのは、特定信号に含まれる恒常ノイズの周波数帯と処理S02で検出される恒常ノイズの周波数帯を一致させることで、双方の恒常ノイズの成分が同一のものとされ、後段でのノイズキャンセルに係る精度を向上させるためである。   In the analysis target section W3, the width and timing of the section are appropriately defined depending on the operating state (the rotational speed, the load, etc.) of the internal combustion engine. Specifically, in the memory circuit of the control device ECU, appropriate values regarding the timing at which the specific signal appears and the generation interval are stored for each operation state, and the control device ECU reads information on the current operation state of the internal combustion engine. Then, the analysis target section W3 is specified from the range of the ion current holding section W2 (FIG. 5a), and a specific signal is extracted in this section by BPF processing (FIG. 5b). Note that the set frequency in the BPF process when detecting the constant noise and the set frequency in the BPF process when detecting the specific signal coincide with the frequency band of the constant noise included in the specific signal and the process This is because by matching the frequency band of the constant noise detected in S02, both the constant noise components are the same, and the accuracy related to noise cancellation in the subsequent stage is improved.

処理S04が完了すると、解析対象区間W3についてBPF処理の出力値を累積演算させる(S05/解析用累積演算手段)。処理S05では、図5(c)に示す如く、BPF処理による出力値の累積結果である解析用累積値Vsumを得る。上述したように、特定信号を現すBPF処理の出力値には恒常ノイズWaの成分が含まれているところ、解析用累積値Vsumには、恒常ノイズWaを解析対象区間W3で累積演算させた大きな誤差が含まれることとなる。但し、この解析用累積値Vsumに含まれる誤差は、処理S03で演算したノイズ累積値Vncを用いて推定され、後段の処理でこの誤差がキャンセルされる。尚、処理S05で行なわれる累積演算の算出法にあっても、処理S03と同様、その方法を問うものではない。   When the process S04 is completed, the output value of the BPF process is cumulatively calculated for the analysis target section W3 (S05 / analysis cumulative calculation means). In the process S05, as shown in FIG. 5C, an analysis accumulated value Vsum which is a result of accumulating output values by the BPF process is obtained. As described above, the constant noise Wa component is included in the output value of the BPF process that expresses the specific signal. The accumulated value Vsum for analysis is a large value obtained by accumulating the constant noise Wa in the analysis target section W3. An error will be included. However, the error included in the analysis cumulative value Vsum is estimated using the noise cumulative value Vnc calculated in the process S03, and this error is canceled in the subsequent process. In addition, even in the calculation method of the cumulative calculation performed in the process S05, the method is not questioned as in the process S03.

本実施の形態に係る信号処理ルーチンR1では、処理S03(ノイズ累積演算手段)が処理05(解析用累積演算手段)の処理動作毎に対応して実行されている。かかる場合、燃焼サイクル毎にノイズ累積値Vncが更新されるので、ノイズキャンセル処理S06で行なわれるノイズ成分の推定がより正確なものとされる。但し、内燃機関の運転状態(回転数、負荷等)が安定している場合には、処理02を省略させ、ノイズ累積値Vncの更新処理に係る負担を減らすようにしても良い。   In the signal processing routine R1 according to the present embodiment, the process S03 (noise accumulation calculation means) is executed corresponding to each processing operation of the process 05 (analysis accumulation calculation means). In such a case, since the noise accumulated value Vnc is updated every combustion cycle, the noise component estimation performed in the noise cancellation processing S06 is made more accurate. However, when the operating state (rotation speed, load, etc.) of the internal combustion engine is stable, the process 02 may be omitted, and the burden associated with the process of updating the noise accumulated value Vnc may be reduced.

上述した解析用累積値Vsum及びノイズ累積値Vncは、後段の処理S06(ノイズキャンセル手段)の処理開始時期よりも前に算出されているのが好ましい。かかる如く、双方の累積値(Vsum、Vnc)の算出結果が出ていると、後段の処理S06(ノイズキャンセル手段)では、この累積値を用いてノイズキャンセルを行なうので、当該累積値の算出工程を待たずにノイズキャンセルの演算動作へ移行できる。   It is preferable that the analysis cumulative value Vsum and the noise cumulative value Vnc described above are calculated before the processing start time of the subsequent processing S06 (noise canceling means). As described above, when the calculation result of both the accumulated values (Vsum, Vnc) has been obtained, the subsequent process S06 (noise canceling means) performs noise cancellation using this accumulated value. The operation can be shifted to the noise canceling operation without waiting.

処理S05が完了すると、解析用累積値Vsumから恒常ノイズの成分を相殺させる処理を行なう(S06/ノイズキャンセル手段)。本実施の形態では、解析用累積値Vsumから後述する推定ノイズ累積値を減算させる処理を行ない、これにより、ノイズ成分を含まない真解析用累積値Vrsumの算出を行なう。ここで、ノイズ検出区間W1の検査時間をt1とし、解析対象区間W3の検査時間をt2とする。かかる場合、推定ノイズ累積値Vcn’は、換算係数Cv(Cv=t2/t1)をノイズ累積値Vcnに乗算させて求められる。即ち、推定ノイズ累積値Vcn’は、解析用累積区間W3における恒常ノイズ成分の推定値として求められる(図5c参照)。そして、ノイズ成分を含まない真解析用累積値Vrsumは、解析用累積値Vsumから推定ノイズ累積値Vcn’を減算させて求められる。かかる如く、処理S06では、上述したノイズキャンセルを実施することにより、真解析用累積値Vrsumの検出精度を向上させる。   When the process S05 is completed, the process of canceling out the constant noise component from the analysis cumulative value Vsum is performed (S06 / noise canceling means). In the present embodiment, a process of subtracting an estimated noise accumulated value described later from the analysis accumulated value Vsum is performed, thereby calculating the true analysis accumulated value Vrsum that does not include a noise component. Here, the inspection time of the noise detection section W1 is t1, and the inspection time of the analysis target section W3 is t2. In such a case, the estimated noise accumulated value Vcn ′ is obtained by multiplying the noise accumulated value Vcn by the conversion coefficient Cv (Cv = t2 / t1). That is, the estimated noise cumulative value Vcn ′ is obtained as an estimated value of the constant noise component in the analytical cumulative section W3 (see FIG. 5c). Then, the true analysis cumulative value Vrsum not including the noise component is obtained by subtracting the estimated noise cumulative value Vcn ′ from the analysis cumulative value Vsum. As described above, in the process S06, the detection accuracy of the true analysis cumulative value Vrsum is improved by performing the above-described noise cancellation.

尚、ノイズ検出区間W1の検査時間t1と解析対象区間W3の検査時間t2とが一致している場合には、換算係数Cv=1として上述したノイズキャンセル処理を実施しても良く、処理03で算出されたノイズ累積値Vcnを推定ノイズ累積値Vcn’としてそのまま利用しても良い。   If the inspection time t1 of the noise detection section W1 and the inspection time t2 of the analysis target section W3 match, the noise cancellation process described above may be performed with the conversion coefficient Cv = 1. The calculated noise accumulated value Vcn may be used as it is as the estimated noise accumulated value Vcn ′.

本実施の形態に係るイオン電流検出処理装置100によると、イオン電流I2に基づいて算出された真解析用累積値Vrsumは、恒常ノイズの成分がキャンセルされるので、当該累積値に含まれる誤差の大部分が解消されることとなる。   According to the ion current detection processing apparatus 100 according to the present embodiment, the true analysis cumulative value Vrsum calculated based on the ion current I2 cancels out the constant noise component, so that the error included in the cumulative value Most will be eliminated.

また、真解析用累積値Vrsumを用いて内燃機関の挙動を解析すると、当該累積値がノイズ成分を含まない正確な値に修正されているので、ノック判定処理、燃焼/失火判定処理、この他、種々の燃焼制御処理が正確に行われる。   Further, when the behavior of the internal combustion engine is analyzed using the true analysis cumulative value Vrsum, the cumulative value is corrected to an accurate value not including a noise component, so that the knock determination process, the combustion / misfire determination process, and the like. Various combustion control processes are accurately performed.

図6には、上述した信号処理ルーチンの改変例が示されている。本改変例に係る信号処理ルーチンR1は、恒常ノイズ累積値を算出させる処理S03の後段に、恒常ノイズ累積値の正誤判定処理S03aと、恒常ノイズ累積値の設定処理S03bとが追加されている。   FIG. 6 shows a modification of the signal processing routine described above. In the signal processing routine R1 according to this modification, a constant noise accumulated value correctness determination process S03a and a constant noise accumulated value setting process S03b are added after the process S03 for calculating the constant noise accumulated value.


処理S03は、上述の如く、現在の燃焼サイクルにおけるイオン電流検出信号V0を検出し、これを用いて、現サイクルでのノイズ累積値Vsumが算出される。即ち、ここで算出されたノイズ累積値Vsumは、直近の燃焼サイクルに対応した値とされる。

As described above, the process S03 detects the ion current detection signal V0 in the current combustion cycle, and uses this to calculate the noise accumulated value Vsum in the current cycle. That is, the noise accumulated value Vsum calculated here is a value corresponding to the latest combustion cycle.

ここで、検出対象となるノイズ検出区間W1に何らかのノイズ波形が偶発的に現われた場合、処理03で算出されたノイズ累積値Vsumは、偶発的に拾われたノイズ成分が付加されることとなり、恒常ノイズの累積値を正確に現した値となり得ない。かかる如くノイズ累積値Vsumに誤差が生じると、処理S06では、必要値以上のノイズキャンセルを行なうこととなり、結果として、燃焼制御の判定処理で用いられる累積値に誤差を生じさせてしまう。   Here, when some noise waveform appears accidentally in the noise detection section W1 to be detected, the noise accumulated value Vsum calculated in the process 03 is added with the noise component picked up accidentally. It cannot be a value that accurately represents the cumulative value of constant noise. If an error occurs in the accumulated noise value Vsum as described above, noise canceling more than a necessary value is performed in the process S06, and as a result, an error is caused in the accumulated value used in the combustion control determination process.

そこで、このような誤差を幾分でも低減させるため、本改変例では、恒常ノイズ累積値を算出させる処理S03の後段で、恒常ノイズ累積値の正誤判定処理S03aと、恒常ノイズ累積値の設定処理S03bとが実施される。   Therefore, in order to reduce such an error to some extent, in the present modification example, the constant noise accumulated value correctness determination process S03a and the constant noise accumulated value setting process are performed after the process S03 for calculating the constant noise accumulated value. S03b is performed.

処理S03aは、前回の燃焼サイクルで算出されたノイズ累積値Vsum’をメモリ回路から読み出し、その過去のノイズ累積値Vsum’と今回の燃焼サイクルで算出されたノイズ累積値Vsumとを比較させる。そして、双方のノイズ累積値を減算させ、閾値判定を行なう。即ち、ノイズ累積値の変動量が許容範囲内の場合、今回算出されたノイズ累積値Vsumが適性値であると判断し、一方、ノイズ累積値の変動量が許容範囲を超える場合、今回算出されたノイズ累積値Vsumは不要なノイズを含む不適正な値であると判断する。   In step S03a, the noise accumulated value Vsum 'calculated in the previous combustion cycle is read from the memory circuit, and the past noise accumulated value Vsum' is compared with the noise accumulated value Vsum calculated in the current combustion cycle. Then, both noise accumulated values are subtracted to perform threshold determination. That is, when the fluctuation amount of the noise cumulative value is within the allowable range, the currently calculated noise cumulative value Vsum is determined to be an appropriate value. On the other hand, when the fluctuation amount of the noise cumulative value exceeds the allowable range, The accumulated noise value Vsum is determined to be an inappropriate value including unnecessary noise.

処理S03aが完了すると、当該処理S03aで適性値であると判断された側のノイズ累積値を、ノイズキャンセル処理用のメモリ領域に保存させる(S03b)。即ち、処理S03bでは、今回のノイズ累積値Vsumが適性値であると判断された場合、この今回のノイズ累積値Vsumをノイズキャンセル用のメモリ領域に格納させる一方、今回のノイズ累積値Vsumが不適性であると判断された場合、過去のノイズ累積値Vsumを再度参照できるようにノイズキャンセル用のメモリ回路へ保存させておく。このようにすると、ノイズキャンセル処理S06では、不適正な値のノイズ累積値を用いることがなくなり、適切な量のノイズキャンセルが行なわれる。   When the process S03a is completed, the noise accumulated value on the side determined to be an appropriate value in the process S03a is stored in the memory area for noise cancellation (S03b). That is, in step S03b, when it is determined that the current noise accumulated value Vsum is an appropriate value, the current noise accumulated value Vsum is stored in the noise canceling memory area, while the current noise accumulated value Vsum is not valid. If it is determined to be appropriate, it is stored in the noise canceling memory circuit so that the past accumulated noise value Vsum can be referred again. In this way, in the noise cancellation process S06, an inappropriate value of the accumulated noise value is not used, and an appropriate amount of noise cancellation is performed.

上述の如く、本改変例に係るイオン電流検出処理装置によると、ノイズ検出区間W1に偶発的なノイズが現われた場合、その恒常ノイズを正確に示していないノイズ累積値の使用を避け、比較的正しいノイズ累積値を過去のデータから読み取ることで、処理06で行なわれる恒常ノイズのキャンセル量を適正化することが出来る。   As described above, according to the ion current detection processing device according to the present modification, when an accidental noise appears in the noise detection section W1, avoid using a cumulative noise value that does not accurately indicate the constant noise. By reading the correct accumulated noise value from the past data, it is possible to optimize the constant noise cancellation amount performed in the process 06.

以下、上述した信号判定処理の具体的な実施例について説明する。図7は、実施の形態における信号判定処理がノック判定処理に組み込まれている。かかる処理を行なうノック判定装置は、上述したイオン電流検出処理装置と略同一の構成とされ、所定のプログラムがノック判定を行なう処理プログラムへ置き換えられる。本実施例では、実施の形態で説明した特定信号が、5kHz〜10kHz程度の周波数帯に分布するノック信号を指すものとされる。尚、同図では、上述した処理動作と同一処理を行なう部分については、同一符号を付し、その説明を省略することとする。   Hereinafter, specific examples of the signal determination process described above will be described. In FIG. 7, the signal determination process in the embodiment is incorporated in the knock determination process. The knock determination device that performs such processing has substantially the same configuration as the above-described ion current detection processing device, and a predetermined program is replaced with a processing program that performs knock determination. In the present example, the specific signal described in the embodiment refers to a knock signal distributed in a frequency band of about 5 kHz to 10 kHz. In the figure, portions that perform the same processing as the processing operations described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

本実施例に係る制御装置ECUでは、上述同様、点火信号SGが立ち下がると信号処理ルーチンR2を起動させる。当該信号処理ルーチンR2は、先ず、イオン電流検出信号V0をADタイミング毎に保存し(S01/信号保持手段)、ノイズ検出区間W1についてBPF処理を実行させ(S02/波形変換手段)、ノイズ検出区間W1についてBPF処理の出力値を累積演算させる(S03/ノイズ累積演算手段)。   In the control device ECU according to the present embodiment, as described above, when the ignition signal SG falls, the signal processing routine R2 is started. The signal processing routine R2 first stores the ion current detection signal V0 for each AD timing (S01 / signal holding means), executes the BPF process for the noise detection section W1 (S02 / waveform conversion means), and the noise detection section. The output value of the BPF process is cumulatively calculated for W1 (S03 / noise cumulative calculation means).

処理S03が完了すると、イオン電流保持区間W2のうちノック信号の解析に必要なノック検出区間W3を選定し、このノック検出区間W3についてBPF処理を実行させる(S14/波形変換手段)。当該BPF処理は、ノック信号の周波数を通過域とし、このノック信号の持つ周波数の波形のみを抽出させる処理である。   When the process S03 is completed, the knock detection section W3 necessary for the analysis of the knock signal is selected from the ion current holding section W2, and the BPF process is executed on the knock detection section W3 (S14 / waveform conversion means). The BPF process is a process in which the frequency of the knock signal is used as a passband and only the waveform of the frequency of the knock signal is extracted.

ノック検出区間W3は、内燃機関の運転状態(回転数、負荷等)によって、ノック信号の現われる区間及びノック信号の発生するタイミングが適宜に規定される。かかるノック検出区間W3は、ノック信号の発生タイミングに一致するよう制御装置ECUによって調整される。尚、このノック信号はイオン電流の第2ピーク値以後に現われるので、ノイズ検出区間W3もこれに一致させるのが好ましい。   In the knock detection section W3, the section in which the knock signal appears and the timing at which the knock signal is generated are appropriately defined depending on the operating state (rotation speed, load, etc.) of the internal combustion engine. The knock detection section W3 is adjusted by the control unit ECU so as to coincide with the generation timing of the knock signal. Since this knock signal appears after the second peak value of the ionic current, it is preferable that the noise detection section W3 also coincides with this.

処理S14が完了すると、ノック検出区間W3についてBPF処理の出力値を累積演算させる(S15/解析用累積演算手段)。処理S15で算出された解析用累積値Vsumには、恒常ノイズWaに起因する大きな誤差が含まれている。   When the process S14 is completed, the output value of the BPF process is cumulatively calculated for the knock detection interval W3 (S15 / analysis cumulative calculation means). The analysis cumulative value Vsum calculated in the process S15 includes a large error due to the constant noise Wa.

但し、処理16では、解析用累積値Vsumから推定ノイズ累積値Vcn’を減算させ、これにより、解析用累積値Vsumから恒常ノイズの成分が相殺される(S16/ノイズキャンセル手段)。尚、本処理S16では、上述の如く、換算係数Cv及び推定ノイズ累積値Vcn’の算出処理を経て、真解析用累積値Vrsumの算出が行なわれる。かかる真解析用累積値Vrsumは、恒常ノイズの成分が排除された値を指す。   However, in the process 16, the estimated noise cumulative value Vcn 'is subtracted from the analysis cumulative value Vsum, thereby canceling out the constant noise component from the analysis cumulative value Vsum (S16 / noise canceling means). In this process S16, as described above, the true analysis accumulated value Vrsum is calculated through the calculation process of the conversion coefficient Cv and the estimated noise accumulated value Vcn '. The true analysis cumulative value Vrsum indicates a value from which the constant noise component is eliminated.

その後、ノック判定処理S17では、真解析用累積値Vrsumに対して閾値判定が実施され、真解析用累積値Vrsumが閾値Vthより大きいとき「ノック発生」を示すフラグをメモリ回路へ格納し(S19)、真解析用累積値Vrsumが閾値Vthより小さいとき「正常(ノック未発生)」を示すフラグをメモリ回路へ格納させる(S18)。かかるノック判定は、真解析用累積値Vrsumに恒常ノイズの成分が含まれていないので、その判定結果は非常に精度の高いものとなる。   Thereafter, in knock determination processing S17, threshold determination is performed on the true analysis cumulative value Vrsum, and when the true analysis cumulative value Vrsum is larger than the threshold Vth, a flag indicating "knock occurrence" is stored in the memory circuit (S19). ) When the true analysis cumulative value Vrsum is smaller than the threshold value Vth, a flag indicating "normal (no knocking)" is stored in the memory circuit (S18). In such knock determination, since the constant noise component is not included in the true analysis cumulative value Vrsum, the determination result is very accurate.

かかる一連の処理が完了すると、信号処理ルーチンR2は、次の点火信号SGの立下りエッジを迎えるまでスタンバイ状態とされる。   When such a series of processing is completed, the signal processing routine R2 is in a standby state until the next falling edge of the ignition signal SG is reached.

上述の如く、本実施例に係るノック判定装置は、解析用累積値Vsumのノイズ成分がキャンセルされるので、ノック判定処理における判定結果の精度が向上する。   As described above, the knock determination device according to the present embodiment cancels the noise component of the analysis cumulative value Vsum, so that the accuracy of the determination result in the knock determination process is improved.

尚、本発明に係る内燃機関用のイオン電流検出処理装置は、上述した実施の形態に限定されるものでなく、種々の改変が可能である。例えば、本実施の形態における信号保持手段は、ノイズ検出区間W1とイオン電流保持区間W2とに分けて、イオン電流検出信号V0の情報を一時的にメモリ回路へ格納させている。これに対し、かかる保持区間について改変を行い、恒常ノイズを検出できるタイミングまでイオン電流保持区間W2を伸長させると、当該改変例では、恒常ノイズWaとイオン電流Iionとを一つの保持区間から検出できることとなり、検出値の保持動作に関する負担が軽減される。   The ion current detection processing apparatus for an internal combustion engine according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made. For example, the signal holding means in the present embodiment temporarily stores the information of the ion current detection signal V0 in the memory circuit in the noise detection section W1 and the ion current holding section W2. On the other hand, when the holding section is modified and the ionic current holding section W2 is extended until the constant noise can be detected, in the modified example, the constant noise Wa and the ionic current Iion can be detected from one holding section. Thus, the burden on the detection value holding operation is reduced.

また、本実施例ではイオン電流検出処理装置をノック判定装置に適用させているが、これに限らず、当該イオン電流検出処理装置を他の判定装置に適用させることも可能である。例えば、燃焼/失火判定装置では、イオン電流波形の面積を算出し、この面積値に基づいて燃焼/失火の判定処理を行なう技術がある。かかる技術では、燃焼/失火判定処理のための面積値を算出する際、イオン電流検出信号の検出値を積分処理(即ち、累積演算処理)させるところ、本発明に係る信号処理ルーチンを適用させることで、燃焼/失火判定に係る判定精度を向上させることが可能となる。   In this embodiment, the ion current detection processing device is applied to the knock determination device. However, the present invention is not limited to this, and the ion current detection processing device can also be applied to other determination devices. For example, in the combustion / misfire determination apparatus, there is a technique for calculating an area of an ion current waveform and performing a determination process of combustion / misfire based on the area value. In such a technique, when the area value for the combustion / misfire determination process is calculated, the detection value of the ion current detection signal is integrated (that is, cumulative calculation process), and the signal processing routine according to the present invention is applied. Thus, it is possible to improve the determination accuracy relating to the combustion / misfire determination.

また、気筒内の圧力を算出する技術にあっては、変動する圧力の平均値を積分演算によって算出させるところ、本発明に係る信号処理ルーチンを適用すれば、誤差の少ない平均圧力の算出が可能となる。   In addition, in the technique for calculating the pressure in the cylinder, the average value of the fluctuating pressure is calculated by an integral operation. If the signal processing routine according to the present invention is applied, the average pressure with less error can be calculated. It becomes.

100 内燃機関用のイオン電流検出処理装置
CL 点火コイル
Tr スイッチング素子
ECU 制御装置
PG 点火プラグ
INS イオン電流検出回路
S01 信号保持手段
S02,S04 波形変換手段
S03 恒常ノイズ累積演算手段
S05 解析用累積演算手段
S06 ノイズキャンセル手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Ion current detection processing apparatus for internal combustion engines CL Ignition coil Tr Switching element ECU Controller PG Ignition plug INS Ion current detection circuit S01 Signal holding means S02, S04 Waveform conversion means S03 Constant noise accumulation calculation means S05 Analysis accumulation calculation means S06 Noise canceling means

Claims (6)

一次コイル及び二次コイルを有する点火コイルと、前記一次コイルの通電を制御させるスイッチング素子と、前記スイッチング素子へ点火信号を供給してON/OFF動作させる制御装置と、前記二次コイルの誘導電圧を受けて放電動作を行なう点火プラグと、内燃機関で生じるイオン電流に比例したイオン電流検出信号を検出するイオン電流検出回路とから構成され、
前記制御装置は、
前記イオン電流検出信号を保持する信号保持手段と、
前記イオン電流検出信号に重畳される波形成分のうち設定された所定周波数を通過域としてBPF処理を実行する波形変換手段と、
前記BPF処理の出力値のうち恒常ノイズを検出する為に設けられたノイズ検出区間の出力値を累積演算させるノイズ累積演算手段と、
前記BPF処理の出力値のうちイオン電流を解析する為に設けられた解析対象区間の出力値を累積演算させる解析用累積演算手段と、
前記解析用累積演算手段で算出された累積値から前記恒常ノイズの成分を相殺させるノイズキャンセル手段とを備えていることを特徴とする内燃機関用のイオン電流検出処理装置。
An ignition coil having a primary coil and a secondary coil, a switching element that controls energization of the primary coil, a control device that supplies an ignition signal to the switching element to perform an ON / OFF operation, and an induced voltage of the secondary coil Receiving a spark plug that performs a discharging operation, and an ion current detection circuit that detects an ion current detection signal proportional to the ion current generated in the internal combustion engine,
The controller is
Signal holding means for holding the ion current detection signal;
Waveform converting means for executing BPF processing with a predetermined frequency set among the waveform components superimposed on the ion current detection signal as a passband;
Noise accumulation calculation means for accumulating the output value of the noise detection section provided for detecting constant noise among the output values of the BPF processing;
An analysis cumulative calculation means for cumulatively calculating an output value of an analysis target section provided for analyzing an ionic current among the output values of the BPF processing;
An ion current detection processing apparatus for an internal combustion engine, comprising: noise canceling means for canceling out the constant noise component from the cumulative value calculated by the analytical cumulative calculation means.
前記ノイズ累積演算手段は、前記解析用累積演算手段の処理動作毎に対応して実行されることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関用のイオン電流検出処理装置。   2. The ion current detection processing apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the noise accumulation calculation means is executed corresponding to each processing operation of the analysis accumulation calculation means. 前記ノイズ検出区間は、前記解析対象区間と異なるタイミングに設定されることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の内燃機関用のイオン電流検出処理装置。   The ion current detection processing apparatus for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein the noise detection section is set at a timing different from that of the analysis target section. 前記ノイズ検出区間は、前記一次コイルが通電する前のタイミングに設定されることを特徴とする請求項1乃至請求項3に記載の内燃機関用のイオン電流検出処理装置。   4. The ion current detection processing apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the noise detection section is set at a timing before the primary coil is energized. 前記ノイズ累積演算手段で算出されたノイズ累積値及び前記解析用累積演算手段で算出された解析用累積値は、前記ノイズキャンセル手段の処理開始時期よりも前に算出されていることを特徴とする請求項1乃至請求項4に記載の内燃機関用のイオン電流検出処理装置。   The noise cumulative value calculated by the noise cumulative calculation means and the analysis cumulative value calculated by the analysis cumulative calculation means are calculated before the processing start time of the noise cancellation means. The ion current detection processing apparatus for an internal combustion engine according to claim 1. 前記ノイズキャンセル手段は、
前記解析用累積値から、前記ノイズ累積値に基づいて算出された推定ノイズ累積値を減算させることを特徴とする請求項1乃至請求項5に記載の内燃機関用のイオン電流検出処理装置。
The noise canceling means is
6. The ion current detection processing apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein an estimated noise cumulative value calculated based on the noise cumulative value is subtracted from the analytical cumulative value.
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