JP2014037811A - Combustion state determination method of internal combustion engine using ionic current - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車エンジン等の内燃機関の燃焼状態を判定する方法において、特に、イオン電流を用いた燃焼状態判定方法に関するものである。 The present invention relates to a method for determining a combustion state of an internal combustion engine such as an automobile engine, and more particularly to a combustion state determination method using an ionic current.
従来より、火花点火式の内燃機関において、内燃機関が発する金属性の音や振動する現象をノッキング(以下「ノック」)といい、ノックの原因としては、点火時期が早すぎることや圧縮比が高すぎること、極端に薄い混合気による燃焼等が上げられ、エンジンブローに繋がる恐れがある。ノックを検出する方法の1つに、内燃機関の燃焼後にシリンダ内に発生するイオン電流を検出し、このイオン電流の波形からノックの発生を判断するものがある。 Conventionally, in a spark ignition type internal combustion engine, a metallic noise or vibration phenomenon generated by the internal combustion engine is called knocking (hereinafter referred to as “knock”). The cause of knocking is that the ignition timing is too early or the compression ratio is If it is too high, combustion with an extremely thin air-fuel mixture, etc. may be raised, which may lead to engine blow. One method for detecting knock is to detect an ion current generated in the cylinder after combustion of the internal combustion engine and determine the occurrence of the knock from the waveform of the ion current.
しかし、ノック発生時に生じるノイズ成分やエンジンを制御する様々な部品等の動作に伴うノイズ成分がイオン電流波形に重畳されると、イオン電流波形からノックの発生を判断することが困難になる問題が生じた。このような問題を解決するために、例えば特開平9−228941号公報(以下「特許文献1」)が知られている。
However, if the noise component generated when knocking occurs or the noise component accompanying the operation of various parts that control the engine is superimposed on the ion current waveform, it becomes difficult to determine the occurrence of knock from the ion current waveform. occured. In order to solve such a problem, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 9-228941 (hereinafter “
上記特許文献1において、内燃機関の燃焼室内に点火毎にイオン電流を発生させるイオン電流検出装置に電気的に接続される、内燃機関にノックが発生した際にイオン電流に重畳するノック成分の有無からノックを判定する判定手段と、イオン電流に重畳するノック成分とは異なるノイズ成分に感応して判定手段の判定を無効とする判定無効手段とを具備して構成するノック検出装置が提案されている。
In
また、別の例として、特開2008−267243号公報(以下「特許文献2」)が知られている。
As another example, Japanese Patent Laid-Open No. 2008-267243 (hereinafter “
上記特許文献2において、内燃機関の燃焼時に発生するイオンに基づくイオン電流を検出するイオン電流検出手段と、イオン電流に基づきノック信号を検出するノック信号検出手段と、内燃機関の回転位置に対応したクランク角を検出するクランク角検出手段と、内燃機関の燃焼行程終期に対応した所定クランク角以降にノイズ検出用のウィンドウを設定するウィンドウ設定手段と、ウィンドウ内におけるイオン電流の周波数成分強度およびイオン電流発生量の少なくとも一方に基づいてノイズ成分を検出するノイズ成分検出手段と、ノイズ成分とノック信号との関係に基づいてノック発生の有無を判定するノック判定手段とを備えたノック検出装置が提案されている。
In the above-mentioned
しかしながら、上記従来の内燃機関のノック検出装置では次のような問題が生じている。即ち、特許文献1では、イオン電流にノイズ成分が重畳している場合に、判定無効手段がそのノイズ成分に感応して判定手段におけるノックの判定を無効とするので、誤判定が確実に防止される。つまり、ノイズ成分内にノック成分と同等の成分が含まれていたとしても、ノイズ成分がイオン電流に含まれると、判定無効手段が作動するために、そのイオン電流によるノックの有無は判定されない。したがって、ノイズ成分を誤ってノック成分として判定する誤判定がなくなり、ノック検出の信頼性が向上しているが、ノイズ成分が含まれる場合にノック判定を無効とすると実際ノックが発生しているにも係わらず継続的にノイズの重畳が続くと、最悪エンジンが破損してしまうことに繋がりかねない問題が生じる。
However, the above-described conventional knock detection device for an internal combustion engine has the following problems. That is, in
また、特許文献2では、ノック発生時の燃焼行程終期にはイオン電流信号がほとんど発生せず、ノイズ成分も発生しないことに基づき、ノック振動と同一周波数のノイズ成分がイオン電流信号に重畳しても、ノイズ成分とノック信号とを高精度に判別して、ノック発生の有無を高精度かつ高効率に検出しているが、所望のクランク角度以降にノイズが発生すると、ノック判定の信頼性が低いと見なしてノック否発生と判定すると実際ノックが発生しているにも係わらず継続的にノイズの重畳が続くと、最悪エンジンが破損してしまうことに繋がりかねない問題が生じる。
Further, in
また、これらのノック検出装置では、ある程度規則的な周波数からなるノイズ成分とノックを区別することはできても、様々な周波数に変動するノイズに対してはノックとノイズを区別することが困難となる。様々な周波数に変動するノイズが発生する装置としては、自動車のバッテリや電装部品に電力を供給するオルタネータがあり、オルタネータはエンジン回転数の約8倍の回転をすると共に、エンジン駆動中は常に作動するため、ノック判定に対してオルタネータノイズ(以下「オルタノイズ」)が重畳する影響が懸念される。 Also, with these knock detection devices, it is difficult to distinguish between knock and noise for noise that fluctuates to various frequencies, even though it is possible to distinguish the noise component and knock having a regular frequency to some extent. Become. As a device that generates noise that fluctuates at various frequencies, there is an alternator that supplies power to automobile batteries and electrical components. The alternator rotates about 8 times the engine speed and always operates while the engine is running. Therefore, there is a concern about the influence of alternator noise (hereinafter referred to as “alternator noise”) superimposed on the knock determination.
図8(A)はオルタネータの回転数とノイズ周波数特性である。図8(A)において、X軸はエンジン回転数を示し、Y軸はオルタノイズの周波数を示す。エンジンの回転数の上昇に伴って、オルタノイズの周波数も上昇する。即ち、オルタノイズは他の制御部品と比較してイオン電流に多大な影響を与えるノイズであることが示されている。また、図8(B)はノイズバンドパスフィルタ及びノックバンドパスフィルタの周波数特性である。X軸はオルタノイズの周波数を示し、Y軸は振幅を示す。また、ノイズバンドパスフィルタの周波数特性を実線で示し、ノックバンドパスフィルタの周波数特性を破線で示す。図8(B)においては、ノイズバンドパスフィルタ(以下「ノイズBPF」)の周波数解析は6800Hz程度までの周波数(X部)及び11800Hz程度以降の周波数(Z部)のオルタノイズに強く反応する。一方、ノックバンドパスフィルタ(以下「ノックBPF」)の周波数解析は6800〜11800Hzの周波数(Y部)のオルタノイズに強く反応する。図8(A)に戻り、6800Hzまでのオルタノイズを発生する際のエンジン回転数は5000rpm程度までで、このような低中回転域では、ノックが発生してもノイズBPFが強く反応するため、ノックと判定されない問題が生じる。また、6800〜11800Hzのオルタノイズを発生する際のエンジン回転数は4800〜8800rpmまでで、このような高回転域では、ノイズが発生してもノックBPFが強く反応するため、ノックが発生していなくてもノックと誤判定する問題が生じる。 FIG. 8A shows the rotation speed and noise frequency characteristics of the alternator. In FIG. 8A, the X axis indicates the engine speed, and the Y axis indicates the frequency of alternator noise. As the engine speed increases, the frequency of alternator noise also increases. That is, it is shown that the alternator noise is a noise having a great influence on the ion current as compared with other control components. FIG. 8B shows frequency characteristics of the noise band-pass filter and the knock band-pass filter. The X axis indicates the frequency of alternator noise, and the Y axis indicates the amplitude. Further, the frequency characteristic of the noise bandpass filter is indicated by a solid line, and the frequency characteristic of the knock bandpass filter is indicated by a broken line. In FIG. 8B, the frequency analysis of the noise bandpass filter (hereinafter referred to as “noise BPF”) reacts strongly with alternator noise at frequencies up to about 6800 Hz (X portion) and frequencies after about 11800 Hz (Z portion). On the other hand, the frequency analysis of the knock bandpass filter (hereinafter referred to as “knock BPF”) reacts strongly to the alternator noise of the frequency (Y part) of 6800 to 11800 Hz. Returning to FIG. 8A, the engine speed when generating alternator noise up to 6800 Hz is up to about 5000 rpm, and in such a low and medium speed range, noise BPF reacts strongly even if knocking occurs. There arises a problem that it is not determined to be knocked. The engine speed when generating 6800 to 11800 Hz alternator noise is up to 4800 to 8800 rpm. In such a high speed range, knock BPF reacts strongly even if noise occurs, so knock has occurred. Even if it does not, the problem of misjudging will occur.
本発明は上記課題に鑑みなされたもので、内燃機関の燃焼後にシリンダ内に発生するイオン電流から内燃機関にノックの発生の判定を行う際に、イオン電流波形にオルタネータから発生するノイズが重畳しても、正確にノックの発生のみを判定することができる内燃機関の燃焼状態判定方法を提供することを目標とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and noise generated from an alternator is superimposed on an ionic current waveform when determining whether knocking occurs in the internal combustion engine from an ionic current generated in the cylinder after combustion of the internal combustion engine. However, it is an object of the present invention to provide a combustion state determination method for an internal combustion engine that can accurately determine only the occurrence of knock.
上記課題を解決するために本発明は次のような構成とする。即ち、請求項1の発明においては、複数の気筒を有する内燃機関と、当該気筒のシリンダ内に供給された燃料と空気の混合気に点火を行う点火プラグと、当該点火プラグへ高電圧を供給する1次コイルと2次コイルと鉄芯からなる点火コイルと、当該内燃機関の燃焼によって前記点火プラグに発生するイオン電流を検出するイオン電流検出回路を備え、当該イオン電流検出回路が検出した前記イオン電流から前記内燃機関に発生するノックを判定する内燃機関の燃焼状態判定方法において、前記気筒のうち燃焼行程の気筒から検出したイオン電流波形に対して、同時期の燃焼行程以外の気筒に生じるオルタネータからのノイズ成分を減算したイオン電流波形から前記気筒のノック発生の有無を判定することを特徴とする内燃機関の燃焼状態判定方法とする。 In order to solve the above problems, the present invention is configured as follows. That is, according to the first aspect of the present invention, an internal combustion engine having a plurality of cylinders, a spark plug for igniting a mixture of fuel and air supplied into the cylinder of the cylinder, and supplying a high voltage to the spark plug An ignition coil composed of a primary coil, a secondary coil, and an iron core, and an ion current detection circuit that detects an ion current generated in the ignition plug by combustion of the internal combustion engine, and the ion current detection circuit detects the ion current detection circuit In the internal combustion engine combustion state determination method for determining knock generated in the internal combustion engine from an ion current, an ion current waveform detected from a cylinder in the combustion stroke among the cylinders is generated in a cylinder other than the combustion stroke in the same period. Determining whether or not knocking occurs in the cylinder from an ion current waveform obtained by subtracting a noise component from an alternator. The method.
上記構成においては、前記気筒のうち燃焼行程の気筒の前記イオン波形の大きさが0.2V以下となる時に対して、同時期の燃焼行程以外の気筒に生じる前記ノイズ成分の波形が同等である場合、前記イオン電流波形にノイズ成分が重畳しているとして、前記イオン電流波形から前記ノイズ成分を減算してもよいし、前記気筒のうち燃焼行程の気筒のクランク角が上死点から45度以上に進角した時の前記イオン波形に対して、同時期の燃焼行程以外の気筒に生じる前記ノイズ成分の波形が同等である場合、前記イオン電流波形にノイズ成分が重畳しているとして、前記イオン電流波形から前記ノイズ成分を減算してもよい。また、前記イオン電流検出回路が検出する前記ノイズ成分は、吸気又は排気行程中の前記気筒から検出してもよいし、前記イオン電流検出回路が検出する前記ノイズ成分は、燃焼行程の前記気筒に隣接位置に配置される気筒から検出してもよい。さらに、前記イオン電流検出回路が検出する前記ノイズ成分は、燃焼行程の前記気筒と前記オルタネータの距離と同等の前記オルタネータからの距離に位置する気筒から検出してもよい。 In the above configuration, the waveform of the noise component generated in the cylinders other than the combustion stroke in the same period is equivalent to the time when the magnitude of the ion waveform of the cylinder in the combustion stroke of the cylinder is 0.2 V or less. In this case, assuming that a noise component is superimposed on the ion current waveform, the noise component may be subtracted from the ion current waveform, and the crank angle of the cylinder in the combustion stroke of the cylinder is 45 degrees from the top dead center. When the waveform of the noise component generated in the cylinders other than the combustion stroke at the same period is equivalent to the ion waveform when advanced, the noise component is superimposed on the ion current waveform. The noise component may be subtracted from the ion current waveform. Further, the noise component detected by the ion current detection circuit may be detected from the cylinder during the intake or exhaust stroke, and the noise component detected by the ion current detection circuit is detected by the cylinder during the combustion stroke. You may detect from the cylinder arrange | positioned in an adjacent position. Further, the noise component detected by the ion current detection circuit may be detected from a cylinder located at a distance from the alternator equivalent to a distance between the cylinder and the alternator in a combustion stroke.
上記の通り、イオン電流検出回路90が検出したイオン電流から内燃機関に発生するノックを判定する内燃機関の燃焼状態判定方法において、気筒10のうち燃焼行程の気筒のクランク角が上死点から45度以上に進角した時のイオン波形に対して、同時期の燃焼行程以外の気筒に生じるノイズ成分の波形が同等である場合、イオン電流波形にノイズ成分が重畳しているとして、イオン電流波形からノイズ成分を減算し、気筒10のノック発生の有無を判定することで、イオン電流波形にオルタネータから発生するノイズが重畳しても、正確にノックの発生のみを判定することができる内燃機関の燃焼状態判定方法が実現できる。
As described above, in the combustion state determination method of the internal combustion engine that determines the knock generated in the internal combustion engine from the ion current detected by the ion
以下に、本発明の実施の形態を示す実施例を図1乃至図7に基づいて説明する。 Hereinafter, an example showing the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
本発明の実施例とする内燃機関の構成を示す図を図1に、内燃機関の点火装置の回路図を図2に、3気筒エンジンの燃焼行程を示す図を図3に、内燃機関の第1及び第2気筒から検出したイオン波形のタイムチャートを図4に、図4のP部拡大図を図5に、内燃機関の第1気筒のイオン波形(ノイズ減算後)のタイムチャートを図6に、イオン波形を用いた内燃機関の燃焼状態判定方法を示すフローチャートを図7にそれぞれ示す。 FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a circuit diagram of an ignition device for the internal combustion engine, FIG. 3 is a diagram showing a combustion stroke of a three-cylinder engine, and FIG. FIG. 4 is a time chart of ion waveforms detected from the first and second cylinders, FIG. 5 is an enlarged view of a portion P in FIG. 4, and FIG. 6 is a time chart of ion waveforms (after noise subtraction) of the first cylinder of the internal combustion engine. FIG. 7 is a flowchart showing a combustion state determination method for an internal combustion engine using an ion waveform.
図1乃至図3において、内燃機関は第1、第2、及び、第3の気筒10からなる3気筒エンジンであり、当該気筒10毎に1つずつシリンダ20が形成され、当該シリンダ20の下部に備えられたピストン30と、当該ピストン30の上下方向の運動を回転運動に変換するクランク32を備えている。また、当該気筒10毎の当該クランク32を連動して回転させるためのクランクシャフト34を備えている。さらに、当該気筒10毎の当該シリンダ20上部には、当該シリンダ20内へ燃料と空気からなる混合気を供給するための吸気管40と、当該シリンダ20内から排気ガスを排出するための排気管60と、を備えている。
In FIG. 1 to FIG. 3, the internal combustion engine is a three-cylinder engine including first, second, and
また、前記吸気管40には前記シリンダ20内への吸気量を調整する吸気バルブ42を備え、前記排気管60には前記シリンダ20からの排気ガスの量を調整する排気バルブ62が備えられている。さらに、前記気筒10毎の前記シリンダ20上部には前記吸気バルブ42の開閉動作を行うための吸気カム44と、前記排気バルブ62の開閉動作を行うための排気カム64と、を備えている。
The
また、前記気筒10毎の前記吸気カム44を連動して回転させるための吸気カムシャフト46と、前記気筒10毎の前記排気カム64を連動して回転させるための排気カムシャフト66と、を備えている。さらに、前記クランクシャフト34、当該吸気カムシャフト46、及び、当該排気カムシャフト66はタイミングベルトによって連動して駆動している。
In addition, an
また、前記第1、第2、及び、第3の気筒10は前記クランクシャフト34が2回転(720度)する間に吸気行程、圧縮行程、燃焼行程、又は、排気行程を行うと共に、前記気筒10毎に120度の間隔を空けてそれぞれの行程が行われる。さらに、前記シリンダ20上部には前記シリンダ20に供給された混合気に火花を飛ばすと共に、前記内燃機関の燃焼時に発生するイオン電流を検出するための電極を有した点火プラグ70が気筒数と同じ個数備えられている。
The first, second, and
また、それぞれの前記点火プラグ70には前記シリンダ20内の混合気の点火に必要な数十kVの電圧を発生させる点火コイル80が電気的に接続されている。さらに、当該点火コイル80には前記内燃機関の燃焼時に前記点火プラグ70に発生するイオン電流を検出するイオン電流検出回路90が電気的に接続されている。
Each ignition plug 70 is electrically connected to an
また、前記点火コイル80及び前記イオン電流検出回路90は前記内燃機関の電気的制御を行うECU92とそれぞれ電気的に接続されている。さらに、前記内燃機関は車両用バッテリ94や電装部品へ電力を供給するオルタネータを備え、当該オルタネータは当該バッテリ94や当該電装部品に対して電力を供給するためハーネスで接続されている。
The
図2に戻って、前記点火コイル80は1次巻線を巻き回した1次コイル82と、2次巻線を巻き回した2次コイル84と、珪素鋼板からなる鉄芯86と、スイッチング半導体からなるイグナイタ88と、から構成される。また、前記バッテリ94のプラス側は当該1次コイル82の低圧側と接続され、マイナス側はボディアースに接続される。さらに、当該1次コイル82の高圧側は当該イグナイタ88のコレクタ側と接続されている。
Returning to FIG. 2, the
また、前記イグナイタ88のエミッタ側は前記ボディアースに接続され、ベース側は前記ECU92に接続され、前記内燃機関の燃焼サイクルに応じた点火信号を供給している。さらに、前記2次コイル84は前記1次コイル82と前記鉄芯86で電磁誘導によって電流が発生する位置に配置され、前記2次コイル84の高圧側は前記点火プラグ70の中心電極と接続されている。
The emitter side of the igniter 88 is connected to the body ground, and the base side is connected to the
また、前記点火プラグ70は中心電極とギャップを介して備えられた側方電極が前記ボディアースと接続されている。さらに、前記2次コイル84の低圧側は前記イオン電流検出回路90を介して前記ボディアースに接続されている。
Further, the
また、前記内燃機関の燃焼行程で前記シリンダ20内に生じたイオン電流が前記点火プラグ70と前記2次コイル84を介して前記イオン電流検出回路90に検出される。さらに、前記イオン電流検出回路90は前記ECU92と接続され、前記ECU92は前記イオン電流検出回路90が検出したイオン電流の大きさからイオン電流波形を算出し、前記内燃機関にノックが発生していないかを判定している。これにより、前記イオン電流検出回路90は前記気筒10毎の燃焼行程に対してイオン電流を検出し、前記ECU92は前記気筒10毎のイオン電流波形から前記気筒10毎にノックの発生を判定している。
Further, an ion current generated in the cylinder 20 during the combustion stroke of the internal combustion engine is detected by the ion
また、前記オルタネータからのノイズは、特に前記点火コイル80の前記2次コイル84に対して磁束の乱れを発生する。この影響により、前記ECU92は前記気筒10のうち燃焼行程以外の気筒からは入力されないはずのイオン波形にノイズが重畳することでノイズ成分を検出している。
Further, the noise from the alternator generates a turbulence in magnetic flux, particularly with respect to the secondary coil 84 of the
図4において、X軸は時間を、Y軸はイオン波形を示す。また、前記第1の気筒10の燃焼で前記イオン電流検出回路90が検出したイオン波形を実線で、同時期に生じる前記第2の気筒10の前記イオン電流検出回路90に重畳されるノイズ成分を破線で示す。前記第1の気筒10の燃焼でイオン電流が発生するクランク角での前記第2の気筒10は排気行程又は吸気行程の期間であることが図3より示されており、図4の実線のように前記第1の気筒10は燃焼によりイオン波形はピーク値まで上昇し、その後減少していくが、前記オルタネータの駆動時は、ノイズが前記第1の気筒10のイオン波形に重畳していることが示されており、このような上下の揺らぎはノック発生時にイオン波形に生じるノック波形として捉えられることがある。
In FIG. 4, the X axis represents time and the Y axis represents the ion waveform. Further, the ion waveform detected by the ion
また、図4の破線のように前記第2の気筒10のイオン波形に対して前記オルタネータから発生するノイズが重畳するため、本来変動しない波形がオルタノイズによって上下に揺らいでいることが示されている。さらに、オルタノイズは前記オルタネータ本体から発すると共に、前記オルタネータから前記バッテリ94や電装部品を結ぶ前記ハーネスを伝って発するものである。
Further, since the noise generated from the alternator is superimposed on the ion waveform of the
図5において、図5は図4と同様にX軸は時間を、Y軸はイオン波形を示す。前記第1の気筒10の燃焼行程で前記イオン電流検出回路90が検出したイオン波形を実線で、同時期に生じる前記第2の気筒10の前記イオン電流検出回路90に重畳するノイズ成分を破線で示す。また、図5より、前記第1の気筒10に発生するイオン波形と前記第2の気筒10の前記イオン電流検出回路90に重畳するノイズ成分は形状及びレベルが同等であることが示されている。
In FIG. 5, FIG. 5 shows the time on the X axis and the ion waveform on the Y axis, as in FIG. The ion waveform detected by the ion
図4に戻り、前記第1の気筒10に発生するイオン波形は28.0ms以降は終息しており、この時の前記クランク32の角度は燃焼行程の気筒のクランク角が上死点から45度以上に進角している。即ち、前記第1の気筒10に発生するイオン波形は燃焼行程の気筒のクランク角が上死点から45度以上に進角すると発生しないため、図4中に示す前記第1の気筒10に発生するイオン波形と前記第2の気筒10の前記イオン電流検出回路90に重畳するノイズ成分は形状及びレベルが同等であるため、前記第1の気筒10に発生するイオン波形はオルタノイズの影響を受けていることが判断できる。
Returning to FIG. 4, the ion waveform generated in the
図6において、図6は図4と同様にX軸は時間を、Y軸はイオン波形を示す。前記第1の気筒10の燃焼行程で前記イオン電流検出回路90が検出したイオン波形を実線で示している。また、前記ECU92は図4に示した前記イオン電流検出回路90から受けた前記第1の気筒10に発生するイオン波形から前記第2の気筒10の前記イオン電流検出回路90が検出したノイズ成分を減算することで、図6に示すようなノイズが除去された前記第1の気筒10のイオン波形を算出している。さらに、この補正した前記第1の気筒10のイオン波形から図6の破線円中に示すようなノック波形が生じると、前記ECU92は、前記内燃機関にノックが発生していると判定する。
In FIG. 6, FIG. 6 shows the time on the X-axis and the ion waveform on the Y-axis as in FIG. The ion waveform detected by the ion
また、前記ECU92はノック判定結果を踏まえて、前記イグナイタ88への点火信号の調整や、前記インジェクター50への燃料噴射信号の調整を行い、前記気筒10のノックの発生を抑制している。さらに、図3に戻り、前記第2の気筒10の燃焼でイオン電流が発生するクランク角での前記第3の気筒10は排気行程又は吸気行程の期間であるため、前記ECU92は前記イオン電流検出回路90から受けた前記第2の気筒10に発生するイオン波形から前記第3の気筒10の前記イオン電流検出回路90が検出したノイズ成分を減算することで、ノイズが除去された前記第2の気筒10のイオン波形を算出している。同様に、前記第3の気筒10の燃焼でイオン電流が発生するクランク角での前記第1の気筒10は排気行程又は吸気行程の期間であるため、前記ECU92は前記イオン電流検出回路90から受けた前記第3の気筒10に発生するイオン波形から前記第1の気筒10の前記イオン電流検出回路90が検出したノイズ成分を減算することで、ノイズが除去された前記第3の気筒10のイオン波形を算出している。これにより、前記ECU92は前記気筒10毎に個別にノック検出及びノック抑制制御を行っている。
In addition, the
次に、内燃機関の燃焼状態判定方法の動作を図7に基づいて説明する。 Next, operation | movement of the combustion state determination method of an internal combustion engine is demonstrated based on FIG.
図7において、前記内燃機関は燃焼サイクルを開始させ(S1)、前記イオン電流検出回路90は燃焼した前記気筒10から前記2次コイル84を介してイオン電流を検出すると共に、前記ECU92は前記イオン電流検出回路90が検出したイオン電流からイオン波形を算出する(S2)。また、前記ECU92は(S2)時に排気又は吸気行程の前記気筒10の波形にノイズ成分を検出したかの判定を行い(S3)、(S3)で(S2)時に排気又は吸気行程の前記気筒10の波形にノイズ成分がある場合、前記ECU92は(S2)で算出したイオン波形から(S3)で検出したノイズ成分を減算する(S4)。さらに、前記ECU92は(S4)で補正したイオン波形にノック成分があるかの判定を行い(S5)、(S5)で(S4)で補正したイオン波形にノック成分がある場合、前記ECU92は前記内燃機関の燃焼行程内にノックが発生したと判定し(S6)、前記ECU92は前記イグナイタ88への点火信号の調整や、前記インジェクター50への燃料噴射信号の調整を行い、前記気筒10のノックの発生を抑制する(S7)。
In FIG. 7, the internal combustion engine starts a combustion cycle (S1), the ion
また、(S3)で(S2)時に排気又は吸気行程の前記気筒10の波形にノイズ成分が生じない場合、前記ECU92は(S2)で算出したイオン波形にノック成分があるかの判定を行う(S5)。さらに、(S5)で(S4)で補正したイオン波形にノック成分が生じない場合、前記内燃機関は次の前記気筒10の燃焼行程へ進む。
If no noise component is generated in the waveform of the
上記構成により、前記ECU92は前記イオン電流検出回路90から受けた前記気筒10の燃焼で発生するイオン波形から、それ以外前記気筒10の前記イオン電流検出回路90が検出したノイズ成分を減算することで、ノイズが除去された前記気筒10のイオン波形を算出し、この補正したイオン波形から前記内燃機関の燃焼行程内にノックが発生していないかを判定している。これにより、前記オルタネータ本体又は前記オルタネータから前記バッテリ94や電装部品を結ぶ前記ハーネスを伝って発するオルタノイズが重畳しても、オルタノイズをノック波形と間違って抽出することなく、ノックの発生のみを正確に判定することができる。
With the above configuration, the
また、図6中に示す前記第1の気筒10のイオン波形では、燃焼行程の気筒のクランク角が上死点から45度以上に進角するとイオン電流が発生していないため、図4中に示す前記第1の気筒10に発生するイオン波形と前記第2の気筒10の前記イオン電流検出回路90に重畳するノイズ成分は形状及びレベルが同等である場合は、前記第1の気筒10に発生するイオン波形はオルタノイズの影響を受けていることがわかり、前記第1の気筒10に発生するイオン波形から前記第2の気筒10の前記イオン電流検出回路90が検出したノイズ成分を減算することでノイズが除去された前記第1の気筒10のイオン波形が算出されることが証明される。
Further, in the ion waveform of the
なお、上記実施例の変形例として、本実施例の内燃機関は第1、第2、及び、第3の気筒10からなる3気筒エンジンとしたが、3気筒エンジン以外の構成に変更しても同様の効果を得ることができる。また、前記ECU92は前記イオン電流検出回路90から受けた前記気筒10の燃焼で発生するイオン波形から、それ以外前記気筒10のイオン電流検出回路90が検出したノイズ成分を減算する気筒の組合せは、それぞれの前記気筒10の位置等によってオルタノイズの影響が異なるため、例えば、吸気又は排気行程中の前記気筒10からノイズ成分を検出してもよいし、燃焼行程の前記気筒10に隣接位置に配置される気筒10からノイズ成分を検出してもよいし、前記オルタネータと燃焼行程の前記気筒10の距離と同等の前記オルタネータからの距離に位置する前記気筒10から検出してもよいし、前記オルタネータから前記バッテリ94や電装部品を結ぶ前記ハーネスと前記気筒10の距離と同等の前記ハーネスからの距離に位置する前記気筒10から検出してもよい。
As a modification of the above-described embodiment, the internal combustion engine of this embodiment is a three-cylinder engine including the first, second, and
また、前記ECU92は前記イオン電流検出回路90から受けた前記気筒10の燃焼で発生するイオン波形から、それ以外前記気筒10の前記イオン電流検出回路90が検出したノイズ成分を減算することで、ノイズが除去された前記気筒10のイオン波形から前記内燃機関のノックの発生を判定したが、例えばこれ以外でも、燃焼後の前記気筒10に発生するイオン波形と、それ以外の前記気筒10の前記イオン電流検出回路90が検出するノイズ成分との波形の形状又はレベル等を比較して、オルタノイズをノック波形と間違って抽出することなく、ノックの発生のみを正確に判定する構成としてもよい。さらに、前記イオン電流検出回路90から受けた前記気筒10の燃焼で発生するイオン波形から、それ以外前記気筒10の前記イオン電流検出回路90が検出したノイズ成分の減算方法については、クランク角に基づいて前記気筒10の燃焼で発生するイオン波形及びそれ以外前記気筒10の前記イオン電流検出回路90が検出したノイズ成分の電圧値を減算して行ってもよい。
Further, the
また、前記ECU92は前記イオン電流検出回路90から受けた前記気筒10の燃焼で発生するイオン波形及び以外前記気筒10の前記イオン電流検出回路90が検出したノイズ成分の燃焼行程の前記気筒10に対する前記クランク32の角度が上死点から45度以降の形状及びレベルが同等である時に前記気筒10の燃焼で発生するイオン波形はオルタノイズの影響を受けていると判断し、前記イオン電流検出回路90から受けた前記気筒10の燃焼で発生するイオン波形から、それ以外前記気筒10の前記イオン電流検出回路90が検出したノイズ成分を減算する構成としてもよい。さらに、前記気筒10の燃焼で発生するイオン波形の終息は、燃焼行程の前記気筒10に対する前記クランク32の角度が上死点から45度以上に進角している時としたが、前記気筒10のうち燃焼行程の気筒の前記イオン波形の大きさが0.2V以下となる時としてもよい。
Further, the
10:気筒
20:シリンダ
30:ピストン
32:クランク
34:クランクシャフト
40:吸気管
42:吸気バルブ
44:吸気カム
46:吸気カムシャフト
50:インジェクター
60:排気管
62:排気バルブ
64:排気カム
66:排気カムシャフト
70:点火プラグ
80:点火コイル
82:1次コイル
84:2次コイル
86:鉄芯
88:イグナイタ
90:イオン電流検出回路
92:ECU
94:バッテリ
10: Cylinder
20: Cylinder
30: Piston
32: Crank
34: Crankshaft
40: Intake pipe
42: Intake valve
44: Intake cam
46: intake camshaft
50: Injector
60: Exhaust pipe
62: Exhaust valve
64: Exhaust cam
66: Exhaust camshaft
70: Spark plug
80: Ignition coil
82: Primary coil
84: Secondary coil
86: Iron core
88: Igniter
90: Ion current detection circuit
92: ECU
94: Battery
Claims (6)
当該気筒10のシリンダ20内に供給された燃料と空気の混合気に点火を行う点火プラグ70と、
当該点火プラグ70へ高電圧を供給する1次コイル82と2次コイル84と鉄芯86からなる点火コイル80と、
当該内燃機関の燃焼によって前記点火プラグ70に発生するイオン電流を検出するイオン電流検出回路90を備え、
当該イオン電流検出回路90が検出した前記イオン電流から前記内燃機関に発生するノックを判定する内燃機関の燃焼状態判定方法において、
前記気筒10のうち燃焼行程の気筒から検出したイオン電流波形に対して、同時期の燃焼行程以外の気筒に生じるオルタネータからのノイズ成分を減算したイオン電流波形から前記気筒10のノック発生の有無を判定することを特徴とする内燃機関の燃焼状態判定方法。 An internal combustion engine having a plurality of cylinders 10;
A spark plug 70 for igniting a mixture of fuel and air supplied into the cylinder 20 of the cylinder 10,
An ignition coil 80 comprising a primary coil 82, a secondary coil 84 and an iron core 86 for supplying a high voltage to the spark plug 70;
An ion current detection circuit 90 for detecting an ion current generated in the spark plug 70 by combustion of the internal combustion engine,
In the combustion state determination method of the internal combustion engine for determining knock generated in the internal combustion engine from the ion current detected by the ion current detection circuit 90,
Whether or not knocking occurs in the cylinder 10 from the ion current waveform obtained by subtracting the noise component from the alternator generated in the cylinders other than the combustion stroke of the same period from the ion current waveform detected from the cylinder in the combustion stroke of the cylinder 10 A method for determining a combustion state of an internal combustion engine, characterized by: determining.
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JP2014066194A (en) * | 2012-09-26 | 2014-04-17 | Daihatsu Motor Co Ltd | Combustion state determination device of internal combustion engine |
CN108730096A (en) * | 2017-04-19 | 2018-11-02 | 三菱电机株式会社 | The control device and control method of internal combustion engine |
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- 2012-08-18 JP JP2012181241A patent/JP2014037811A/en active Pending
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