JP2013174144A - Combustion state determining device for internal combustion engine - Google Patents
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本発明は、内燃機関の気筒における燃焼状態を判定する判定装置に関する。 The present invention relates to a determination device that determines a combustion state in a cylinder of an internal combustion engine.
気筒での燃料の燃焼状態を推測する手法の一として、燃焼の際に点火プラグの電極を流れるイオン電流を検出、参照するものが知られている(例えば、下記特許文献1を参照)。オーバーリーン等の不良燃焼時には、正常燃焼時と比べてイオン電流のピークが低くなる。また、失火時には、そもそもイオン電流を検出できない。イオン電流の推移を計測し、計測値を判定のための閾値と比較することにより、気筒での燃焼が正常であるか否かの判定を下すことが可能である。 As a method for estimating the combustion state of the fuel in the cylinder, one that detects and refers to the ionic current flowing through the electrode of the spark plug during combustion is known (see, for example, Patent Document 1 below). During poor combustion such as over lean, the peak of the ionic current is lower than during normal combustion. Moreover, at the time of misfire, an ion current cannot be detected in the first place. It is possible to determine whether or not the combustion in the cylinder is normal by measuring the transition of the ion current and comparing the measured value with a threshold value for determination.
イオン電流を検出するにあたっては、キャパシタに蓄えた電荷による高いバイアス電圧を点火プラグの中心電極に印加することが通例である(例えば、下記特許文献2を参照)。 In detecting the ionic current, it is usual to apply a high bias voltage due to the charge stored in the capacitor to the center electrode of the spark plug (see, for example, Patent Document 2 below).
ところで、点火プラグの使用期間が長くなるにつれて、燃料成分や潤滑油、添加剤等のデポジットが電極に徐々に付着、堆積してゆく。特に、二酸化ケイ素(シリカ)のような絶縁性の物質を含むデポジットは、点火プラグの電極に流れるイオン電流の量を低減させる電気抵抗のように働くため、燃料が適正に燃焼して燃焼室内でイオンが発生していたとしても、イオン電流の計測値が判定閾値を超えず、燃焼不良または失火であると誤判定するおそれがある。 By the way, as the use period of the spark plug becomes longer, deposits such as fuel components, lubricating oil, and additives gradually adhere to and accumulate on the electrodes. In particular, a deposit containing an insulating material such as silicon dioxide (silica) acts like an electric resistance that reduces the amount of ionic current flowing through the electrode of the spark plug, so that the fuel burns properly in the combustion chamber. Even if ions are generated, the measured value of the ionic current does not exceed the determination threshold value, and there is a possibility that it is erroneously determined as a combustion failure or misfire.
本発明は、イオン電流を参照した燃焼状態の判定の精度をより一層高めることを所期の目的としている。 An object of the present invention is to further improve the accuracy of determination of a combustion state with reference to an ionic current.
本発明では、燃焼の際に点火プラグの電極を流れるイオン電流を検出する回路を利用し、内燃機関の気筒における燃焼状態を判定するものであって、前記回路を介して計測される膨張行程中のイオン電流信号が判定閾値を上回っている期間の長さが下限値未満の場合に、点火後の内燃機関のクランクシャフトの回転速度を参照し、その回転速度が点火後の所定期間内に上昇したことを検知したときには、点火プラグの電極に絶縁性の異物が付着しているか前記回路に異常が発生していると判定する一方、その回転速度が点火後の所定期間内に上昇したことを検知しなかったときには、当該気筒における燃焼が不良または失火と判定することを特徴とする内燃機関の燃焼状態判定装置を構成した。 In the present invention, a circuit that detects an ionic current flowing through an electrode of a spark plug during combustion is used to determine a combustion state in a cylinder of an internal combustion engine, and during an expansion stroke measured through the circuit When the length of the period during which the ionic current signal exceeds the determination threshold is less than the lower limit value, the rotational speed of the crankshaft of the internal combustion engine after ignition is referred to, and the rotational speed increases within a predetermined period after ignition. When it is detected that there has been an insulating foreign matter attached to the electrode of the spark plug or an abnormality has occurred in the circuit, it is determined that the rotational speed has increased within a predetermined period after ignition. When not detected, the combustion state determination device for the internal combustion engine is configured to determine that the combustion in the cylinder is defective or misfire.
本発明によれば、イオン電流を参照したノッキング判定の精度を一層高めることができる。 According to the present invention, the accuracy of the knocking determination with reference to the ionic current can be further improved.
本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図1に、本実施形態における車両用内燃機関の概要を示す。 An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows an outline of an internal combustion engine for a vehicle in the present embodiment.
本実施形態における内燃機関は、火花点火式ガソリンエンジンであり、複数の気筒1(図1には、そのうち一つを図示している)を具備している。各気筒1の吸気ポート近傍には、燃料を噴射するインジェクタ11を設けている。また、各気筒1の燃焼室の天井部に、点火プラグ12を取り付けてある。
The internal combustion engine in the present embodiment is a spark ignition gasoline engine and includes a plurality of cylinders 1 (one of which is shown in FIG. 1). In the vicinity of the intake port of each cylinder 1, an injector 11 for injecting fuel is provided. A
図2に、火花点火用の電気回路を示している。点火プラグ12は、点火コイル14にて発生した誘導電圧の印加を受けて、中心電極と接地電極との間で火花放電を惹起するものである。点火コイル14は、半導体スイッチング素子であるイグナイタ13とともに、コイルケースに一体的に内蔵される。
FIG. 2 shows an electric circuit for spark ignition. The
本実施形態の燃焼状態判定装置たるECU(Electronic Control Unit)0からの点火信号iをイグナイタ13が受けると、まずイグナイタ13が点弧して点火コイル14の一次側に電流が流れ、その直後の点火タイミングでイグナイタ13が消弧してこの電流が遮断される。すると、自己誘導作用が起こり、一次側に高電圧が発生する。そして、一次側と二次側とは磁気回路及び磁束を共有するので、二次側にさらに高い誘導電圧が発生する。この高い誘導電圧が点火プラグ12の中心電極に印加され、中心電極と接地電極との間で火花放電する。
When the
ECU0は、燃料の爆発燃焼の際に気筒1の燃焼室内に発生するイオン電流を検出し、このイオン電流を参照して、燃焼状態の判定を行う。
The
図2に示すように、本実施形態では、火花点火用の電気回路に、イオン電流を検出するための回路を付加している。この検出回路は、イオン電流を効果的に検出するためのバイアス電源部15と、イオン電流の多寡に応じた検出電圧を増幅して出力する増幅部16とを備える。バイアス電源部15は、バイアス電圧を蓄えるキャパシタ151と、キャパシタ151の電圧を所定電圧まで高めるためのツェナーダイオード152と、電流阻止用のダイオード153、154と、イオン電流に応じた電圧を出力する負荷抵抗155とを含む。増幅部16は、オペアンプに代表される電圧増幅器161を含む。
As shown in FIG. 2, in this embodiment, a circuit for detecting an ionic current is added to the electric circuit for spark ignition. This detection circuit includes a bias
点火プラグ12の中心電極と接地電極との間のアーク放電時にはキャパシタ151が充電され、その後キャパシタ151に充電されたバイアス電圧により負荷抵抗155にイオン電流が流れる。イオン電流が流れることで生じる抵抗155の両端間の電圧は、増幅部16により増幅されてイオン電流信号hとしてECU0に受信される。
The
図3に、正常燃焼における、イオン電流(図中実線で示す)及び気筒1内の燃焼圧力(筒内圧。図中破線で示す)のそれぞれの推移を例示している。イオン電流は、点火のための放電中は検出することができない。正常燃焼の場合のイオン電流は、火花点火の終了後、化学反応により、圧縮上死点の手前で減少した後、熱解離によって再び増加する。また、燃焼圧がピークを迎えるのとほぼ同時にイオン電流も極大となる。 FIG. 3 illustrates respective transitions of the ionic current (indicated by a solid line in the figure) and the combustion pressure in the cylinder 1 (in-cylinder pressure; indicated by a broken line in the figure) in normal combustion. The ionic current cannot be detected during the discharge for ignition. In the case of normal combustion, the ionic current decreases by a chemical reaction before the compression top dead center after the end of spark ignition, and then increases again by thermal dissociation. In addition, the ionic current reaches a maximum almost simultaneously with the peak of the combustion pressure.
吸気を供給するための吸気通路3は、外部から空気を取り入れて各気筒1の吸気ポートへと導く。吸気通路3上には、エアクリーナ31、電子スロットルバルブ32、サージタンク33、吸気マニホルド34を、上流からこの順序に配置している。
The intake passage 3 for supplying intake air takes in air from the outside and guides it to the intake port of each cylinder 1. On the intake passage 3, an
排気を排出するための排気通路4は、気筒1内で燃料を燃焼させた結果発生した排気を各気筒1の排気ポートから外部へと導く。この排気通路4上には、排気マニホルド42及び排気浄化用の三元触媒41を配置している。 The exhaust passage 4 for discharging the exhaust guides the exhaust generated as a result of burning the fuel in the cylinder 1 from the exhaust port of each cylinder 1 to the outside. An exhaust manifold 42 and an exhaust purification three-way catalyst 41 are disposed on the exhaust passage 4.
内燃機関の運転制御を司るECU0は、プロセッサ、メモリ、入力インタフェース、出力インタフェース等を有したマイクロコンピュータシステムである。
The
入力インタフェースには、車両の実車速を検出する車速センサから出力される車速信号a、クランクシャフトの回転角度及びエンジン回転数を検出するエンジン回転センサから出力されるクランク角信号(N信号)b、アクセルペダルの踏込量またはスロットルバルブ32の開度をアクセル開度(いわば、要求負荷)として検出するセンサから出力されるアクセル開度信号c、ブレーキペダルの踏込量を検出するセンサから出力されるブレーキ踏量信号d、吸気通路3(特に、サージタンク33)内の吸気温及び吸気圧を検出する温度・圧力センサから出力される吸気温・吸気圧信号e、機関の冷却水温を検出する水温センサから出力される冷却水温信号f、吸気カムシャフトまたは排気カムシャフトの複数のカム角にてカム角センサから出力されるカム角信号(G信号)g、燃焼室内での混合気の燃焼に伴って生じるイオン電流を検出する回路から出力されるイオン電流信号h等が入力される。
The input interface includes a vehicle speed signal a output from a vehicle speed sensor that detects the actual vehicle speed of the vehicle, a crank angle signal (N signal) b output from an engine rotation sensor that detects the rotation angle of the crankshaft and the engine speed, An accelerator opening signal c output from a sensor that detects the amount of depression of the accelerator pedal or the opening of the
出力インタフェースからは、点火プラグ12のイグナイタ13に対して点火信号i、インジェクタ11に対して燃料噴射信号j、スロットルバルブ32に対して開度操作信号k等を出力する。
From the output interface, an ignition signal i is output to the
ECU0のプロセッサは、予めメモリに格納されているプログラムを解釈、実行し、運転パラメータを演算して内燃機関の運転を制御する。ECU0は、内燃機関の運転制御に必要な各種情報a、b、c、d、e、f、g、hを入力インタフェースを介して取得し、エンジン回転数を知得するとともに気筒1に充填される吸気量を推算する。そして、それらエンジン回転数及び吸気量等に基づき、要求される燃料噴射量、燃料噴射タイミング(一度の燃焼に対する燃料噴射の回数を含む)、燃料噴射圧、点火タイミングといった各種運転パラメータを決定する。運転パラメータの決定手法自体は、既知のものを採用することが可能である。ECU0は、運転パラメータに対応した各種制御信号i、j、kを出力インタフェースを介して印加する。
The processor of the
また、ECU0は、運転状況に応じてインジェクタ11からの燃料噴射(及び、点火プラグ12による点火)を一時的に停止する燃料カットを実行する。通常、アクセルペダルの踏込量が0または0に近い閾値以下となり、かつエンジン回転数が燃料カット許可回転数以上あるときに、燃料カット条件が成立したものとして燃料カットを開始する。燃料カット許可回転数はアイドル運転時の目標エンジン回転数よりも高く、燃料カットに突入する直前の内燃機関はアイドリング状態にはない。
In addition, the
燃料カットの開始後、アクセルペダルの踏込量が閾値を上回った、エンジン回転数が燃料カット復帰回転数まで低下した等の何れかの燃料カット終了条件が成立した暁には、燃料カットを終了し、燃料噴射(及び、点火)を再開する。エンジン回転数が燃料カット復帰回転数まで低下した場合には、燃料カットの終了によりアイドリング状態へと移行することになる。 After the fuel cut is started, if any fuel cut end condition is satisfied, such as when the accelerator pedal depression amount exceeds the threshold value or the engine speed has decreased to the fuel cut return speed, the fuel cut ends. Then, the fuel injection (and ignition) is restarted. When the engine speed has decreased to the fuel cut return speed, the engine shifts to the idling state when the fuel cut is completed.
以降、イオン電流信号hを参照した燃焼状態の判定、並びにダイアグノーシスに関して詳述する。気筒1における燃焼の正否の判定は、当該気筒1の燃焼室内で膨張行程中に発生し、当該気筒1の点火プラグ12の電極を流れるイオン電流の検出信号hを参照して行う。即ち、図3に示しているように、ECU0は、膨張行程において、イオン電流信号hが判定閾値を上回っている期間T(クランク角度(CA)または時間)の長さを計測し、その長さがある下限値よりも長ければ正常燃焼と判定する一方、下限値よりも短ければ不良燃焼または失火と判定する。
Hereinafter, the determination of the combustion state with reference to the ion current signal h and the diagnosis will be described in detail. Whether the combustion in the cylinder 1 is correct or not is determined with reference to a detection signal h of an ionic current that occurs during the expansion stroke in the combustion chamber of the cylinder 1 and flows through the electrode of the ignition plug 12 of the cylinder 1. That is, as shown in FIG. 3, the
因みに、判定閾値の大きさは、内燃機関の運転領域、つまりエンジン回転数及び/または要求負荷(気筒1に充填される吸気量、燃料噴射量)の多寡に応じて変動し得る。例えば、ECU0のメモリには、エンジン回転数及び/または要求負荷等と、これに対応する判定閾値との関係を規定したマップデータが格納されている。ECU0は、現在のエンジン回転数及び/または要求負荷等をキーとして当該マップを検索し、対応した判定閾値を知得する。そして、その判定閾値を用い、期間Tの演算を行う。
Incidentally, the magnitude of the determination threshold value may vary depending on the operating range of the internal combustion engine, that is, the number of engine revolutions and / or the required load (the intake amount charged into the cylinder 1 and the fuel injection amount). For example, the memory of the
ところが、常に図3に示したようなイオン電流信号hの波形を得られるとは限らない。点火プラグ12の電極には、その使用期間が長くなるにつれて、デポジットが徐々に付着、堆積してゆく。デポジットには、いわゆるプラグ12のくすぶり、換言すればカーボンのような導電性の物質もあれば、燃料や潤滑油に添加された添加剤等に由来した二酸化ケイ素のような絶縁性の物質も存在する。
However, it is not always possible to obtain the waveform of the ion current signal h as shown in FIG. Deposits gradually adhere to and accumulate on the electrodes of the
点火プラグ12に導電性物質を含むデポジットが多量に付着すると、点火プラグ12の中心電極と接地電極とが短絡してしまう。さすれば、気筒1の燃焼室内に燃焼に起因したイオンまたはプラズマが発生していないにもかかわらず、電極間にチャージ電流が流れるようになる。結果、図4に例示するように、判定閾値を上回る電流信号hが検出され続ける「上限張り付き」の状況に陥る。この「上限張り付き」は、図2に示している火花点火用の回路またはイオン電流検出用の回路が点火プラグ12の電極を迂回するように短絡した場合等にも起こる。
If a large amount of deposit containing a conductive material adheres to the
翻って、点火プラグ12に絶縁性物質を含むデポジットが多量に付着すると、点火プラグ12の中心電極と接地電極とが恒常的に絶縁してしまう。さすれば、気筒1の燃焼室内に燃焼に起因したイオンまたはプラズマが発生しているにもかかわらず、電極間にイオン電流が流れないようになる。結果、図5に例示するように、電流信号hが判定閾値を上回ることがない、または電流信号hが判定閾値を上回る期間Tが常に短い「下限張り付き」の状況に陥る。この「下限張り付き」は、気筒1の燃焼室内で不良燃焼または失火した場合の他、図2に示している火花点火用の回路またはイオン電流検出用の回路の何れかの部位で断線した場合や、インジェクタ11またはイグナイタ13が故障した場合等にも起こる。
In turn, if a large amount of deposit containing an insulating material adheres to the
本実施形態のECU0は、各気筒1における燃焼状態の判定とともに、点火プラグ12、火花点火用回路、イオン電流検出用回路、インジェクタ11またはイグナイタ13のダイアグノーシスをも実施する。
The
図6ないし図8に、本実施形態のECU0がプログラムに従い実行する、燃焼状態判定処理の手順の例を示している。図6ないし図8に示す手順は、各気筒1毎に個別に実行するものである。
6 to 8 show an example of the procedure of the combustion state determination process executed by the
ECU0は、対象の気筒1の膨張行程中において、イオン電流信号hが判定閾値を上回る期間Tを計測する(ステップS1)。そして、この期間Tの長さが正常範囲内にあるか否かを判断する(ステップS2)。期間Tがある下限値以上かつある上限値以下であるならば、当該気筒1の膨張行程における燃焼は正常であったと判定される。
The
期間Tが上限値を超えて長い場合(ステップS3)、先に述べた「上限張り付き」の状況にある。対象の気筒1について、「上限張り付き」が所定回数以上継続して繰り返しているならば(ステップS4)、点火プラグ12のくすぶりまたはその他の故障が疑われ、図7に示しているステップS9へと遷移する。
When the period T is longer than the upper limit value (step S3), it is in the state of “upper limit sticking” described above. If the “upper limit” for the target cylinder 1 is continuously repeated for a predetermined number of times or more (step S4), a smoldering or other failure of the
期間Tが下限値を超えて短い場合には、先に述べた「下限張り付き」の状況にある。対象の気筒1について、「下限張り付き」が所定回数以上継続して繰り返しているならば(ステップS5)、点火プラグ12への二酸化ケイ素等の付着またはその他の故障が疑われ、図8に示しているステップS23へと遷移する。
When the period T is shorter than the lower limit value, the situation is the “lower limit sticking” state described above. If the target cylinder 1 continues to be “fixed with the lower limit” continuously over a predetermined number of times (step S5), adhesion of silicon dioxide or the like to the
「下限張り付き」が所定回数以上継続しているわけではない、単発的なものであるならば、一応のところ、当該気筒1において燃焼不良または失火が発生したと判定される。故に、ECU0は、メモリに記憶している失火回数を1増加させる(ステップS6)。失火回数のカウンタが所定値を超えた場合には(ステップS7)、失火異常であると判定してその旨を出力する(ステップS8)。
If the “lower limit sticking” does not continue for a predetermined number of times or is a single occurrence, it is temporarily determined that a combustion failure or misfire has occurred in the cylinder 1. Therefore, the
失火異常とは、点火プラグ12による火花放電能力の劣化、イグナイタ13の破損、火花放電用の電気回路の短絡または断線、インジェクタ11の燃料噴射動作の不良等により、正常な燃焼を行うことのできない状況のことである。ステップS8にて、ECU0は、失火異常の旨を示す情報をメモリに書き込み、記憶保持させて事後の修理作業における原因究明の助けとする。加えて、ECU0は、失火異常の旨をユーザの視覚または聴覚に訴えかける態様にて報知する。例えば、コックピット内に設置された警告灯を点灯させたり、ディスプレイに警告を表示させたり、ブザーまたはスピーカから警告音を音声出力させたりする。
The misfiring abnormality means that normal combustion cannot be performed due to deterioration of the spark discharge capability by the
ステップS4にて、「上限張り付き」が所定回数以上継続して繰り返していると判断されたならば、次に、「上限張り付き」が燃料カット中にも発生したかどうかを確認する(ステップS9)。「上限張り付き」が燃料カット中にも発生しているならば、点火プラグ12またはイオン電流検出用の回路のうちの何れか少なくとも一方に異常が生じている蓋然性が高い。
If it is determined in step S4 that "upper limit sticking" has been repeated for a predetermined number of times or more, then it is checked whether "upper limit sticking" has occurred even during fuel cut (step S9). . If “upper limit sticking” occurs even during fuel cut, there is a high probability that an abnormality has occurred in at least one of the
「上限張り付き」が続いている状況では、イオン電流信号hを参照して燃焼状態を判定することは困難である。そこで、ECU0は、対象の気筒1の膨張行程中のクランクシャフトの回転速度を参照して、当該気筒1における燃焼の正否を推し量る。即ち、当該気筒1の点火プラグ12に付随するイグナイタ13に点火信号iを入力したときのクランクシャフトの回転速度と、その点火信号iの入力から所定期間(クランク角度(CA)または時間)内におけるクランクシャフトの回転速度とをともに計測し、後者が前者よりも上昇したか否かを判断する(ステップS10)。クランクシャフトの回転速度は、クランクシャフトが所定クランク角度(例えば、30°CA)回転するのに要した時間を計測することを通じて知得できる。
In a situation where “upper limit” continues, it is difficult to determine the combustion state with reference to the ion current signal h. Therefore, the
図9に、点火信号iの入力から所定期間内におけるクランクシャフトの回転速度の推移を例示している。対象の気筒1の点火プラグ12が火花放電し、当該気筒1の燃焼室内の混合気に着火してこれが適切に燃焼した暁には(図中実線で示す)、点火後に回転速度が上昇するはずである。他方、当該気筒1の燃焼室内の混合気が適切に燃焼しなかったとすれば(図中破線で示す)、点火後も回転速度は上昇せず、寧ろ低下してゆくであろう。
FIG. 9 illustrates the transition of the rotational speed of the crankshaft within a predetermined period from the input of the ignition signal i. When the
点火後に回転速度が上昇した場合には、当該気筒1において正常燃焼したと推察されるため、失火に対する対応策としての点火時期の遅角補正を行わないよう回避する(ステップS11)。逆に、点火後に回転速度が上昇しなかった場合には、当該気筒1において不良燃焼または失火したと推察されるため、メモリに記憶している失火回数を1増加させる(ステップS12)。失火回数のカウンタが所定値を超えた場合には(ステップS13)、失火異常であると判定してその旨を出力する(ステップS14)。ステップS14は、ステップS8と同等である。 When the rotational speed increases after ignition, it is presumed that normal combustion has occurred in the cylinder 1, and therefore, the ignition timing retardation correction as a countermeasure against misfire is avoided (step S11). On the contrary, if the rotational speed does not increase after ignition, it is presumed that the cylinder 1 has failed or misfired, so the number of misfires stored in the memory is incremented by 1 (step S12). When the misfire counter exceeds a predetermined value (step S13), it is determined that the misfire is abnormal and a message to that effect is output (step S14). Step S14 is equivalent to step S8.
さらに、当該気筒1における燃焼の正否にかかわらず、点火プラグ12の清浄化のための運転を実施した履歴があるか否かを確認し(ステップS15)、清浄化のための運転の履歴が存在していなければ、清浄化のための運転を試みる(ステップS16)。点火プラグ12の清浄化のための運転とは、点火プラグ12の電極に付着しているカーボン等を燃焼させて除去するべく気筒1の燃焼室内の温度を高めるための処置であり、吸気量及び燃料噴射量の増量補正や、エンジン回転数の高回転化補正がこれに該当する。
Further, regardless of whether the combustion in the cylinder 1 is correct or not, it is confirmed whether or not there is a history of operation for cleaning the spark plug 12 (step S15), and there is a history of operation for cleaning. If not, an operation for cleaning is attempted (step S16). The operation for cleaning the
既に過去に点火プラグ12の清浄化のための運転を実施したことがあるのであれば、ECU0は、イオン電流信号hが「上限張り付き」する異常であると判定してその旨を出力する(ステップS17)。
If the operation for cleaning the
上記のイオン電流検出異常は、清浄化のための運転によっても点火プラグ12からカーボン等を取り除けないか、またはそれ以外の原因、即ち点火プラグ12の電極を迂回するような回路の短絡等によって、イオン電流信号hの「上限張り付き」を解消できないということである。ステップS17にて、ECU0は、イオン電流検出異常の旨を示す情報をメモリに書き込み、記憶保持させて事後の修理作業における原因究明の助けとする。加えて、ECU0は、イオン電流検出異常の旨をユーザの視覚または聴覚に訴えかける態様にて報知する。例えば、コックピット内に設置された警告灯を点灯させたり、ディスプレイに警告を表示させたり、ブザーまたはスピーカから警告音を音声出力させたりする。
The above-described ion current detection abnormality is caused by the fact that carbon or the like cannot be removed from the
ステップS9にて、「上限張り付き」が燃料カット中には発生していないと判断されたならば、点火プラグ12やイオン電流検出用の回路に深刻な異常は生じていない可能性がある。とは言え、「上限張り付き」が続いている状況では、やはりイオン電流信号hを参照して燃焼状態を判定することは困難である。そこで、ECU0は、対象の気筒1の点火プラグ12に付随するイグナイタ13に点火信号iを入力したときのクランクシャフトの回転速度と、その点火信号iの入力から所定期間内におけるクランクシャフトの回転速度とをともに計測し、後者が前者よりも上昇したか否かを判断する(ステップS18)。
If it is determined in step S9 that “upper limit sticking” has not occurred during the fuel cut, there is a possibility that no serious abnormality has occurred in the
点火後に回転速度が上昇した場合には、当該気筒1において正常燃焼したと推察されるため、失火に対する対応策としての点火時期の遅角補正を行わないよう回避する(ステップS19)。 When the rotational speed increases after ignition, it is presumed that normal combustion has occurred in the cylinder 1, and therefore, the ignition timing retardation correction as a countermeasure against misfire is avoided (step S19).
点火後に回転速度が上昇しなかった場合には、当該気筒1において不良燃焼または失火したと推察されるため、メモリに記憶している失火回数を1増加させる(ステップS20)。失火回数のカウンタが所定値を超えた場合には(ステップS21)、失火異常であると判定してその旨を出力する(ステップS22)。ステップS22は、ステップS8と同等である。 If the rotational speed does not increase after ignition, it is presumed that the cylinder 1 has burnt badly or misfired, so the number of misfires stored in the memory is incremented by 1 (step S20). When the misfire counter exceeds a predetermined value (step S21), it is determined that the misfire is abnormal and the fact is output (step S22). Step S22 is equivalent to step S8.
ステップS5にて、「下限張り付き」が所定回数以上継続して繰り返していると判断されたならば、次に、対象の気筒1の点火プラグ12に付随するイグナイタ13に点火信号iを入力したときのクランクシャフトの回転速度と、その点火信号iの入力から所定期間内におけるクランクシャフトの回転速度とをともに計測し、後者が前者よりも上昇したか否かを判断する(ステップS23)。
If it is determined in step S5 that “sticking to the lower limit” continues for a predetermined number of times or more, then when the ignition signal i is input to the
点火後に回転速度が上昇した場合には、当該気筒1において正常燃焼したと推察されるため、失火に対する対応策としての点火時期の遅角補正を行わないよう回避する(ステップS24)。 When the rotational speed increases after ignition, it is presumed that normal combustion has occurred in the cylinder 1, and therefore, the ignition timing retardation correction is not performed as a countermeasure against misfire (step S24).
しかしながら、当該気筒1において正常燃焼したとの推測は、イオン電流信号hが「下限張り付き」状態にあることとは完全に矛盾しており、点火プラグ12またはイオン電流検出用の回路のうちの何れか少なくとも一方に異常が生じている蓋然性が高い。そこで、ECU0は、イオン電流信号hが「下限張り付き」する異常であると判定してその旨を出力する(ステップS25)。
However, the assumption that normal combustion has occurred in the cylinder 1 is completely contradictory to the fact that the ionic current signal h is in the “lower limit stuck” state, and whichever of the
上記のイオン電流検出異常は、点火プラグ12の電極に二酸化ケイ素等が付着して電極にイオン電流が流れなくなっているか、またはそれ以外の原因、即ちイオン電流検出用の回路の断線等によって、点火プラグ12の電極に流れているはずのイオン電流を検出できず、イオン電流信号hの「下限張り付き」を解消できないということである。ステップS25にて、ECU0は、イオン電流検出異常の旨を示す情報をメモリに書き込み、記憶保持させて事後の修理作業における原因究明の助けとする。この情報は、ステップS17における情報とは相異したものとする。加えて、ECU0は、イオン電流検出異常の旨をユーザの視覚または聴覚に訴えかける態様にて報知する。例えば、コックピット内に設置された警告灯を点灯させたり、ディスプレイに警告を表示させたり、ブザーまたはスピーカから警告音を音声出力させたりする。
The above ionic current detection abnormality is caused by the fact that silicon dioxide or the like adheres to the electrode of the
点火後に回転速度が上昇しなかった場合には、当該気筒1において不良燃焼または失火したと推察されるため、メモリに記憶している失火回数を1増加させる(ステップS26)。失火回数のカウンタが所定値を超えた場合には(ステップS27)、失火異常であると判定してその旨を出力する(ステップS28)。ステップS28は、ステップS8と同等である。 If the rotational speed does not increase after ignition, it is presumed that the cylinder 1 has burnt badly or misfired, so the number of misfires stored in the memory is incremented by 1 (step S26). If the misfire counter exceeds a predetermined value (step S27), it is determined that the misfire is abnormal and a message to that effect is output (step S28). Step S28 is equivalent to step S8.
本実施形態では、燃焼の際に点火プラグ12の電極を流れるイオン電流を検出する回路を利用し、内燃機関の気筒1における燃焼状態を判定するものであって、前記回路を介して計測される膨張行程中のイオン電流信号hが判定閾値を上回っている期間Tの長さが下限値未満の場合に、点火後の内燃機関のクランクシャフトの回転速度を参照し、その回転速度が点火後の所定期間内に上昇したことを検知したときには、点火プラグ12の電極に絶縁性の異物が付着しているか前記回路に異常が発生していると判定(ステップS25)する一方、その回転速度が点火後の所定期間内に上昇したことを検知しなかったときには、当該気筒1における燃焼が不良または失火と判定(ステップS26)することを特徴とする内燃機関の燃焼状態判定装置0を構成した。
In the present embodiment, a circuit that detects an ionic current flowing through the electrode of the
本実施形態によれば、点火プラグ12にデポジットが付着、堆積する等の経年変化により、必ずしも適正なイオン電流信号hの波形を検出できなかったとしても、気筒1で燃料の燃焼が正常に行われたか否かをより的確に判定することができる。
According to the present embodiment, even if the proper waveform of the ionic current signal h cannot be detected due to secular changes such as deposits adhering to and accumulating on the
さらに、検出されたイオン電流信号hの波形が「下限張り付き」状態の場合に、これが燃焼不良または失火(火花点火用の回路の断線やイグナイタ13等の故障を含む)によるものか、あるいは点火プラグ12に二酸化ケイ素が付着する等してイオン電流信号hの検出レベルが低下したことによるものかを判別することが可能となる。異常の原因を切り分けて特定できるようになることから、本来不要な、または不適当なメンテナンスを施さずに済み、運用コストの低減に寄与する。 Furthermore, when the waveform of the detected ion current signal h is in the “fixed lower limit” state, this is due to defective combustion or misfiring (including disconnection of a circuit for spark ignition and failure of the igniter 13), or an ignition plug It is possible to determine whether or not the detection level of the ion current signal h has decreased due to silicon dioxide adhering to 12 or the like. Since the cause of the abnormality can be identified and identified, it is not necessary to perform unnecessary or inappropriate maintenance, which contributes to a reduction in operation cost.
なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。各部の具体的構成や処理の手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。 The present invention is not limited to the embodiment described in detail above. Various modifications can be made to the specific configuration of each part, processing procedure, and the like without departing from the spirit of the present invention.
本発明は、車両等に搭載される内燃機関の制御に適用することができる。 The present invention can be applied to control of an internal combustion engine mounted on a vehicle or the like.
0…燃焼状態判定装置(ECU)
1…気筒
12…点火プラグ
h…イオン電流信号
T…イオン電流信号が判定閾値を上回っている期間
0 ... Combustion state determination device (ECU)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
Claims (1)
前記回路を介して計測される膨張行程中のイオン電流信号が判定閾値を上回っている期間の長さが下限値未満の場合に、点火後の内燃機関のクランクシャフトの回転速度を参照し、
その回転速度が点火後の所定期間内に上昇したことを検知したときには、点火プラグの電極に絶縁性の異物が付着しているか前記回路に異常が発生していると判定する一方、
その回転速度が点火後の所定期間内に上昇したことを検知しなかったときには、当該気筒における燃焼が不良または失火と判定する
ことを特徴とする内燃機関の燃焼状態判定装置 Using a circuit that detects an ionic current flowing through the electrode of the spark plug during combustion, the combustion state in the cylinder of the internal combustion engine is determined,
When the length of the period during which the ionic current signal during the expansion stroke measured via the circuit exceeds the determination threshold is less than the lower limit value, refer to the rotational speed of the crankshaft of the internal combustion engine after ignition,
When it is detected that the rotational speed has increased within a predetermined period after ignition, it is determined that an insulating foreign matter is attached to the electrode of the spark plug or an abnormality has occurred in the circuit,
A combustion state determination device for an internal combustion engine, characterized in that, when it is not detected that the rotational speed has risen within a predetermined period after ignition, the combustion in the cylinder is determined to be defective or misfiring.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012037911A JP2013174144A (en) | 2012-02-23 | 2012-02-23 | Combustion state determining device for internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (1)
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JP2012037911A Pending JP2013174144A (en) | 2012-02-23 | 2012-02-23 | Combustion state determining device for internal combustion engine |
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2012
- 2012-02-23 JP JP2012037911A patent/JP2013174144A/en active Pending
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