JP3727414B2 - 燃焼状態検出装置 - Google Patents
燃焼状態検出装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3727414B2 JP3727414B2 JP14079696A JP14079696A JP3727414B2 JP 3727414 B2 JP3727414 B2 JP 3727414B2 JP 14079696 A JP14079696 A JP 14079696A JP 14079696 A JP14079696 A JP 14079696A JP 3727414 B2 JP3727414 B2 JP 3727414B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- combustion
- knocking
- maximum value
- combustion state
- value
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
- F02P17/00—Testing of ignition installations, e.g. in combination with adjusting; Testing of ignition timing in compression-ignition engines
- F02P17/12—Testing characteristics of the spark, ignition voltage or current
- F02P2017/125—Measuring ionisation of combustion gas, e.g. by using ignition circuits
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
- F02P17/00—Testing of ignition installations, e.g. in combination with adjusting; Testing of ignition timing in compression-ignition engines
- F02P17/12—Testing characteristics of the spark, ignition voltage or current
- F02P2017/125—Measuring ionisation of combustion gas, e.g. by using ignition circuits
- F02P2017/128—Measuring ionisation of combustion gas, e.g. by using ignition circuits for knock detection
Landscapes
- Testing Of Engines (AREA)
- Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
- Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
内燃機関の燃焼状態を検出する燃焼状態検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両の駆動力は、内燃機関の燃焼室における燃料と燃焼空気の混合ガスの燃焼により得ている。燃焼室に導入された混合ガスの点火は燃焼サイクルの然るべきタイミングで、燃焼室内に設けられた点火プラグの対向電極間に直流高電圧を印加して火花放電を発生することにより行われる。点火プラグで発生した火炎は燃焼室内に広がり大きな爆発エネルギ−が発生する。燃焼状態は車両の走行状態により絶えず変化しているため燃焼状態、特に異常燃焼を検出し、検出結果に基づいて点火プラグの点火時期や空気燃料比等を制御して燃焼状態を良好に保つことが行われている。例えば、ノッキングと称される異常燃焼は、燃焼のタイミングがずれるために駆動力を効率よく取り出せない上、燃焼室内圧力の過昇により内燃機関の故障を起こすおそれがある。これを防止するため燃焼室にノッキングにより発生する異常振動を検出するノッキングセンサを設けてノッキングを検出し点火のタイミングを遅らせる制御が行われている。しかしながら上記ノッキングセンサは、ノッキング以外の原因で起こる振動に対し誤検出する不具合があった。そこで特開昭５８−７５３６号公報にはノッキングによる大きな爆発で燃焼室内に大量の燃焼イオンが発生することに着目し、点火プラグの対向電極間に直流電圧を印加して上記燃焼イオンによる電流を検出して燃焼の強さを検出するようにしたノッキング検出方法が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、内燃機関には燃費の向上や排気ガスの浄化等の対策がなされている。例えば、燃費を向上する希薄燃焼や排気ガス中の窒素酸化物等を浄化する排気ガス再循環等である。これらの対策は、一方では不安定な燃焼状態を起こしやすく、ノッキングの他、失火や吹き消え等のおそれがあり、上記対策の所期の目的を達するには、燃焼状態の適切な制御を行う必要がある。そのためには燃焼状態のより正確な検出が要請される。
【０００４】
しかるに上記ノッキング検出方法では容量素子として作用する電極の充放電電流の影響を受けるため検出対象たる燃焼イオン電流だけを検出するのが困難である。また、直流高電圧を印加するため燃焼イオンが電極に吸収されて消滅するので検出される燃焼イオン電流が減衰し十分な出力が得られない。このため、ノッキングや失火の有無の判定にはある程度の効果を奏するものの検出精度が不足し上記燃焼状態の制御には十分なものではなく、検出精度の高い燃焼状態の検出技術を利用した燃焼状態検出装置が望まれていた。
【０００５】
そこで本発明では、上記燃焼イオンの発生を正確に検出して燃焼状態を解析して、燃焼状態を良好に維持するための有効な情報を出力することができる内燃機関の燃焼状態検出装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明では、燃焼室に設けた一対の対向電極に交流電圧印加手段が交流電圧を印加するとともに、電流検出手段より出力される電流信号から燃焼イオン電流抽出手段が上記対向電極間に流れる燃焼イオン電流を抽出し、上記燃焼イオン電流抽出手段から出力される燃焼イオン信号の挙動から燃焼状態を解析する燃焼状態解析手段を具備することを特徴とする。
【０００７】
上記電流信号には、燃焼イオン電流成分と交流電圧に対応して発生する容量電流成分とが含まれており、燃焼イオン電流抽出手段において、容量電流成分を除去し、燃焼イオン電流成分を抽出する。この結果、交流電圧の印加により燃焼イオン成分が電極に吸収されて消滅することなく燃焼イオン電流が正確に検出される。燃焼イオン電流の増減に寄与する燃焼イオンの量は燃焼状態によって大きさや経時変化の仕方が異なるから、その挙動より燃焼状態解析手段が燃焼状態を解析して、燃焼状態を良好に維持するための有効な情報を出力することができる。
【０００８】
請求項２記載の発明では、最大値検出手段が点火から消火までの期間における、上記燃焼イオン信号の最大値を検出し、該最大値を下限比較手段が所定の下限値より小さいと認めると、完全失火判定手段が、燃焼状態を完全失火と判定するように構成することにより、完全失火が正確に判定される。
【０００９】
請求項３記載の発明では、燃焼イオン信号が予め設定した所定値まで低下すると、その時点を検出する所定値履歴時点検出手段と、点火してから上記時点までの時間が所定の時間より小さいときに燃焼状態を吹き消えと判定する吹き消え判定手段とを具備することにより、燃焼イオン電流の急速な低下から吹き消えが正確に判定される。
【００１０】
請求項４記載の発明では、点火から消火までの期間における、上記燃焼イオン信号の最大値を検出する最大値検出手段と、上記燃焼イオン信号が予め設定した所定値となった時点を検出する所定値履歴時点検出手段と、上記最大値と、点火から上記燃焼イオン信号が上記所定値をとる時点までの時間とからノッキングを判定するノッキング判定手段とを具備することにより、上記最大値を点火から上記燃焼イオン信号が上記所定値をとる時点までの時間で除した除数値が大きければ、燃焼が急激に増大した後、急速に減少するノッキングが発生したものと正確に判定される。
【００１１】
請求項５記載の燃焼状態検出装置では、点火から消火までの期間における、上記燃焼イオン信号の最大値を検出する最大値検出手段と、上記最大値を、比較手段により少なくとも１つの所定値と比較し、上記最大値と上記所定値の大小に基づいてノッキングを判定するノッキング判定手段とを具備することにより、ノッキングの有無やその強さを判定できる。
【００１２】
請求項６記載の発明では、減衰速度最大値検出手段で検出される上記燃焼イオン信号の減衰速度の最大値がその所定の減衰速度最大値より大きいものと減衰速度最大値比較手段により認められると、ノッキング判定手段がノッキングと判定するように構成することにより、燃焼が急速に減少するノッキングが発生したものと正確に判定される。
【００１３】
請求項７記載の発明では、上記燃焼イオン信号のうちノッキング振動成分の周波数域の振動を検出するノッキング振動検出手段と、上記振動の振幅の最大値を検出するノッキング振幅最大値検出手段とを具備することにより、振動の大きさからノッキングの強さを知ることができる。
【００１４】
請求項８記載の発明では、燃焼イオン信号のうちノッキング振動成分の周波数域の振動を検出するノッキング振動検出手段と、上記振動のうち振幅が所定の振幅より大きな振動の回数を計数するノッキング振動計数手段とを具備することにより、所定の振幅を超える振幅で振動する上記振動の回数に応じてノッキングの有無と強さを知ることができる。
【００１５】
請求項９記載の燃焼状態検出装置では、上記燃焼イオン信号のうちノッキング振動成分の周波数域の振動を検出するノッキング振動検出手段と、予め設定した上限値を越える燃焼イオン信号の有無を検出する上限比較手段と、上記燃焼イオン信号が上記上限値より大きいと認める期間を少なくとも含む期間における上記振動の振幅の最大値を検出するノッキング振幅最大値検出手段と、上記上限比較手段が上記上限値を越える燃焼イオン信号があるものと判定した場合にはノッキングと判定し上記振動の振幅の最大値よりノッキングの強さを判断するノッキング判定手段とを具備することにより、激しく強い燃焼が発生するノッキングの有無が正確に判定されるとともに上記振動の振幅の大きさよりノッキングの強さが正確に判定される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
本発明の第１の燃焼状態検出装置を図１に示す。内燃機関の燃焼室の点火プラグ１には対向電極１１、１２が設けてあり、対向電極の一方１１には交流電圧印加手段２を構成するトランス２１の二次側巻線２１ｂが接続してある。
【００１７】
交流電圧印加手段２は、トランス２１の一次側巻線２１ａの一方の端子にはバッテリ２２が接続してあり、他方の端子には上記バッテリ２２から印加される電圧のＯＮ−ＯＦＦを行なうスイッチングトランジスタ２３のコレクタが接続してある。また周波数３０kHz の矩形波信号を発生する発振器２５が設けてあり、矩形波信号が２入力のＯＲゲ−ト回路２４を介してスイッチングトランジスタ２３のベ−スに入力するようにしてある。
【００１８】
一方、トランス２１の二次側巻線２１ｂの他方の端子と対向電極の他方１２の間に対向電極１１、１２に流れる電流を検出する電流検出手段たる検出抵抗３が設けてあり、検出抵抗３の、トランス２１の二次側巻線２１ｂ側は燃焼イオン電流抽出手段４Ａのサンプルホ−ルド回路４１に入力するようにしてある。
【００１９】
サンプルホ−ルド回路４１は、発振器２５から矩形波信号が入力するようにしてあり、矩形波信号のＨレベルからＬレベルへの変化がトリガーとなって検出抵抗３から出力される電流信号をホールドするようになっている。サンプルホ−ルド回路４１の出力は燃焼状態解析手段たる電子制御装置８Ａに入力するようにしてある。電子制御装置８Ａに入力したサンプルホ−ルド回路４１の出力は、最大値検出手段たるピ−クホ−ルドモニタ８２に入力するようにしてあり、ピ−クホ−ルドモニタ８２はホ−ルド値が１燃焼サイクル開始時にリセットするようにしてある。
【００２０】
ピ−クホ−ルドモニタ８２の出力は下限比較手段８３を構成するコンパレ−タ８３１の＋入力端子に入力するようにしてある。コンパレ−タ８３１の−入力端子には可変抵抗器８３３が接続してあり、可変抵抗器８３３におけるバッテリ８３２の電圧降下が所定の燃焼イオン電流のピ−ク値の下限値に相当するように予め調整してある。コンパレ−タ８３１の出力は完全失火判定手段たる電子制御ユニット８１Ａに入力するようにしてある。
【００２１】
上記サンプルホ−ルド回路４１の出力はまた所定値履歴時点検出手段たるコンパレ−タ８４の＋入力端子に入力するようにしてあり、コンパレ−タ８４は−入力端子が予め設定した燃焼イオン信号の所定値たる０に対応する接地電圧としてある。コンパレ−タ８４の出力は吹き消え判定手段たる電子制御ユニット８１Ａに入力するようにしてある。上記ピ−クホ−ルドモニタ８２の出力はノッキング判定手段たる電子制御ユニット８１Ａに入力するようにしてある。電子制御ユニット８１Ａはこれらの入力する信号に基づき、図２に示す手順で作動し燃焼状態を判定するものである。図２に示す作動については後述する。
【００２２】
上記点火プラグ１と上記交流電圧印加手段２の一部は上記燃焼室に導入した燃料と燃焼空気の混合ガスに点火する役割も果たしている。ＯＲゲ−ト回路２４には電子制御ユニット８１Ａが接続してあり、電子制御ユニット８１Ａから点火信号として出力されるＨレベル信号がＯＲゲート回路２４を介して上記スイッチングトランジスタ２３をＯＮし、バッテリ２２からイグニッションコイルとしての役割をなすトランス２１に点火用エネルギ−が蓄積される。その後、点火信号がＨレベルからＬレベルに変わると電磁誘導により点火プラグ１の対向電極１１、１２間に高電圧が印加され対向電極１１、１２間に火花放電が発生する。該火花放電により上記混合ガスに点火する。
【００２３】
次に上記燃焼状態検出装置の作動を説明する。なお電子制御ユニット８１Ａは、以後吹き消え判定手段として作動するときは８１Ｂと記し、ノッキング判定手段として作動するときは８１Ｃと記すものとする。図１において上記のように混合ガスが点火、燃焼している状態において、発振器２５から矩形波信号がＯＲゲ−ト回路２４を介してスイッチングトランジスタ２３のベ−スに入力すると、これによりトランス２１の一次側巻線にバッテリ２２電圧のＯＮ−ＯＦＦが繰り返される。しかして電磁誘導によりトランス２１の二次側巻線２１ｂには上記矩形波信号の周波数と同じ周波数の高圧の交流電圧が発生し、点火プラグ１の対向電極１１、１２間に印加される。図３（Ａ）は発振器２５から出力する矩形波信号を示すもので、図３（Ｂ）は電極１１，１２間に印加する交流電圧を示すものである。交流電圧はスイッチングトランジスタ２３やトランス２１、これらの実装状態における浮遊容量により、矩形波信号とくらべ波形がなまり、かつ位相が矩形波信号に対し約９０°遅れる。
【００２４】
印加された交流電圧により対向電極１１、１２に電流が流れる。図３（Ｃ）は上記電流のうち容量電流成分を示すもので、上記交流電圧の時間微分に比例した電流となるから交流電圧の周波数が高いほど振幅が大きくなる。また容量電流成分は燃焼イオンの量によらず振幅と交流電圧に対する位相が一定で、トリガーたる上記矩形波信号のＨレベルからＬレベルへの変化が起きる位相で０となる。図３（Ｄ）は、対向電極１１，１２間に存在する燃焼イオンにより流れる燃焼イオン電流成分を示すもので、実線は燃焼イオンが多い場合を示し、破線は燃焼イオンが少ない場合を示している（以下のタイムチャ−トについても同様とする。）。燃焼イオン電流が正側に比べ負側に微小電流しか流れていないのはマイナスの燃焼イオンがプラスの燃焼イオンよりはるかに存在量が少ないためと認められる。燃焼イオン電流は、振幅が対向電極１１，１２間に存在してキャリアとなる燃焼イオンの量に比例するとともに、上記交流電圧と同位相で振動し、上記矩形波信号がＨレベルからＬレベルに変化する位相で最大となる。
【００２５】
容量電流と燃焼イオン電流の和が対向電極１１、１２を流れる電流である。図３（Ｅ）は、上記電流を示すもので、燃焼イオンの量が多い場合と少ない場合とで波形が異なるものとなる。電流は検出抵抗３における電圧降下として検出され、電流信号としてサンプルホールド回路４１に入力する。サンプルホ−ルド回路４１は上記発振器信号がＨレベルからＬレベルへ変化する時に入力した信号をホ−ルドする。検出抵抗３で検出される電流は同一位相では容量電流成分の大きさが一定で、１周期中では上記発振器信号がＨレベルからＬレベルへ変化する時に容量電流が０で燃焼イオン電流が正側に流れる時のピ−ク値と等しい。サンプルホ−ルド回路４１がホ−ルドした信号は、発振器２５から出力される矩形波信号がＨレベルからＬレベルへ変化する時に入力した信号であるから上記交流電圧による周期的な変化を伴わず、また容量電流成分も含まない燃焼イオン電流のピ−ク値となる。しかして燃焼イオン電流が効率よく抽出される。
【００２６】
次に、電子制御装置８Ａの作動原理を説明する。図４（Ａ）は１燃焼サイクル中の燃焼室の筒内圧の経時変化を示すもので、実線は正常燃焼を示し、一点鎖線はノッキングが発生した燃焼を示し、破線は吹き消えを示している（図４（Ｂ）、図４（Ｃ）において同じ）。いずれの燃焼も筒内圧は、点火後上昇し最大値となった後は減衰するという傾向は同じであるが正常燃焼と比較すると、ノッキングが発生している燃焼では強い燃焼が起こるため急上昇して大きな最大値となり急激に減衰する。吹き消えをする場合では燃焼が拡大する途中で減衰、失火するため、筒内圧は上昇する途中で減衰に転じる。
【００２７】
図４（Ｂ）は上記燃焼サイクル中における燃焼イオン電流の経時変化を示すもので、交流電圧を印加した電流であるから一定の周期で振動している。上記のとおりサンプルホ−ルド回路４１（図１）の出力は上記交流電圧による周期的な変化を伴わず、容量電流成分も含まない燃焼イオンの量のみで増減する燃焼イオン電流のピ−ク値である。
【００２８】
図４（Ｃ）は燃焼の減衰期における燃焼イオン電流ピ−ク値の経時変化の様子を示すものである。完全失火の場合には燃焼が起きないので、燃焼イオン電流ピ−ク値は実質的に０であるから燃焼イオン電流ピ−ク値の最大値Ｉp がその下限値Ｉｒより小さければ電子制御ユニット８１Ａが完全失火と判定する。吹き消えの場合には正常燃焼に比べて点火から消火するまでの減衰期間ＴR が短いため正常な燃焼と認められる減衰期間の下限値Ｔr より短かければ電子制御ユニット８１Ｂが吹き消えと判定する。ノッキングが発生している燃焼の場合には正常燃焼に比べて燃焼イオン電流ピ−ク値最大値が高くかつ上記減衰期間ＴR が短いから平均の減衰速度である燃焼イオン電流ピ−ク値の最大値Ｉp を減衰期間ＴR で除した除数値が正常な燃焼と認められる上記除数値の上限値より大きければ電子制御ユニット８１Ｃがノッキングと判定する。
【００２９】
上記作動原理にもとずいて本燃焼状態検出装置の作動を図１と、図２のフロ−チャ−トにより詳細に説明する。電子制御装置８Ａが計測開始信号を発すると（ステップ１０１）と、サンプルホ−ルド回路４１から出力される燃焼イオン電流ピ−ク値は点火後上昇するからピ−クホ−ルドモニタ８２の出力は更新され燃焼サイクル終了時にはピ−クホ−ルドモニタ８２には燃焼イオン電流ピ−ク値の最大値Ｉp が検出されている（ステップ１０２）。そしてピ−クホ−ルドモニタ８２から出力される最大値Ｉp はコンパレ−タ８３１の＋入力端子に入力する。コンパレ−タ８３１の−入力端子には可変抵抗器８３３から上記Ｉr の大きさに比例した電圧が入力する。
【００３０】
コンパレ−タ８３１がＩp とＩr の大小を比較する（ステップ１０３）。コンパレ−タ８３１の出力は、燃焼イオン電流ピ−ク値がＩr より大きい時にＨレベルとなるから燃焼サイクル終了時にはＩp がＩr より小さい時にＬレベルとなり、Ｌレベルであれば電子制御ユニット８１Ａが燃焼状態を完全失火と判定する（ステップ１０９）。
【００３１】
上記ステップ１０３で燃焼イオン電流ピ−ク値の最大値がＩr より小さい時にはステップ１０４に進み、次のように減衰期間ＴR を計測する。サンプルホ−ルド回路４１の出力がコンパレ−タ８４の＋入力端子に入力し、コンパレ−タ８４が燃焼イオン電流ピ−ク値と−入力端子の接地電圧との大小を比較する。サンプルホ−ルド回路４１から出力される燃焼イオン電流ピ−ク値は点火後、正の値を取るが消火に至って０となりコンパレ−タ８４の出力は、ＨレベルからＬレベルに変化する。この時が燃焼イオン信号が所定値をとる時点である。電子制御ユニット８１Ｂが点火からコンパレ−タ８４の出力がＨレベルからＬレベルに変化した時点までの時間を減衰期間ＴR として保持する（ステップ１０４）。次いで電子制御ユニット８１Ｂが、減衰期間ＴR を予め電子制御ユニット８１Ｂに記憶した所定の時間たるＴr と比較し（ステップ１０５）、ＴR がＴr より小さければ吹き消えと判定する（ステップ１１０）。
【００３２】
ステップ１０５でＴR がＴr より大きければ電子制御ユニット８１Ｃが除数値たる減衰速度ＶR を計算する。計算では燃焼イオン電流ピ−ク値の最大値Ｉp を上記減衰期間ＴR で除した数値を求める（ステップ１０６）。次に上記ＶR を予め電子制御ユニット８１Ｃに記憶した所定の除数値たるＶｒと比較する（ステップ１０７）。ＶR がＶｒより大きければ電子制御ユニット８１Ｃがノッキングと判定する（ステップ１１１）。ステップ１０７でＶR がＶｒより小さければ正常燃焼と判定する。燃焼状態について判定がされると本フロ−チャ−トは終了し、次の燃焼サイクルにおいて同様の作動がくりかえされる。このように燃焼イオンの増減を正確に反映する燃焼イオン電流を正確に抽出して、燃焼イオン電流信号である燃焼イオン電流ピーク値の挙動から燃焼状態を判定することができる。
【００３３】
（第２実施形態）
本発明の第２の燃焼状態検出装置の一部を図５に示す。図５の燃焼状態検出装置は図１に示した燃焼状態検出装置において、電子制御ユニット８１Ａをノッキング判定手段として作動するときの設定を別の設定としたものであり、また新たにピ−クホ−ルドモニタ８２の出力に比較手段８５を設けたものである。比較手段８５は、ピ−クホ−ルドモニタ８２の出力がコンパレ−タ８５１の＋入力端子に入力するようにしてあり、コンパレ−タ８５１の出力をノッキング判定手段としての電子制御ユニット８１Ａに入力するようにしてある。以下、ノッキング判定手段として作動する場合は８１Ｄと記すものとする。コンパレ−タ８５１の−入力端子には可変抵抗器８５３が接続してあり、可変抵抗器８５３におけるバッテリ８５１の電圧降下が燃焼イオン電流のピ−ク値の所定値に相当するように予め調整してある。
【００３４】
本燃焼状態検出装置の作動は、図１と同一番号を符した部分については同じ作動をするので説明を省略し、相違点のみ詳細に説明する。上記図２に示したフロ−チャ−トにおいてステップ１０６およびステップ１０７が第１実施形態の燃焼状態検出装置の作動と異なっている。
【００３５】
第１実施形態のごとく点火後更新されるピ−クホ−ルドモニタ８２の出力は燃焼サイクル終了時には燃焼イオン電流ピ−ク値の最大値Ｉp であり、これがコンパレ−タ８５１の＋入力端子に入力する。コンパレ−タ８５１の−入力端子には可変抵抗器８５３から上記所定値Ｉpmaxに対応した出力が入力する。コンパレ−タ８５１はＩp とＩpmaxの大小を比較し、Ｉp がＩpmaxより大きければコンパレ−タ８５１はＨレベルを出力する。Ｉp がＩpmaxより小さければＬレベルを出力する。上記所定値は正常燃焼と認められる最大値であり、ノッキングが発生した燃焼では燃焼イオン電流のピ−ク値は所定値を越える。しかして電子制御ユニット８１Ｄはコンパレ−タ８５１の出力がＨレベルであればノッキングと判定し、Ｌレベルであれば正常燃焼と判定する。このように燃焼イオンの増減を正確に反映する燃焼イオン電流を正確に抽出して、ノッキングが発生した燃焼と正常燃焼とにおける燃焼イオン電流の違いからノッキングの有無を判定することができる。
【００３６】
またノッキングが発生した場合、その強さに応じて燃焼イオンの量が異なり強いノッキングほど、大きな燃焼イオン電流が流れる。そこで比較手段８５と同様の回路を並列に複数設け、それぞれのコンパレータの−入力端子に接続される可変抵抗器の抵抗値を段階的に設定しておくことにより、コンパレータの出力よりノッキングの有無とノッキングの強さを判断するようにすることもできる。
【００３７】
（第３実施形態）
本発明の第３の燃焼状態検出装置の一部を図６に示す。図６の燃焼状態検出装置は図５に示した燃焼状態検出装置において、電子制御ユニット８１Ａをノッキング判定手段として作動するときの設定を別の設定としたものであり、またサンプルホ−ルド回路４１の出力に、比較手段８５の代わりに減衰速度最大値検出手段８６とその後段に減衰速度最大値比較手段８７を設けたものである。
【００３８】
サンプルホ−ルド回路４１の出力は減衰速度最大値検出手段８６を構成する微分回路８６１を介してピ−クホ−ルドモニタ８６２に入力するようにしてある。ピ−クホ−ルドモニタ８６２のホ−ルド値は１燃焼サイクル開始時にリセットするようにしてある。ピ−クホ−ルドモニタ８６２の出力は減衰速度最大値比較手段８７を構成するコンパレ−タ８７１の＋入力端子に入力するようにしてあり、コンパレ−タ８７１の出力をノッキング判定手段８１Ａとしての電子制御ユニットに入力するようにしたものである。以後、ノッキング判定手段として作動するときは電子制御ユニット８１Ｅという。コンパレ−タ８７１の−入力端子には可変抵抗器８７３が接続してあり、可変抵抗器８７３におけるバッテリ８７２の電圧降下が所定の減衰速度最大値Ｖmaxrに比例するように予め調整してある。
【００３９】
本燃焼状態検出装置の作動は、図５と同一番号を符した部分については同じ作動をするので説明を省略し、相違点のみ詳細に説明する。
【００４０】
サンプルホ−ルド回路４１から出力される燃焼イオン電流ピーク値は微分回路８６１に入力し、微分回路８６１は入力した燃焼イオン電流ピーク値を時間微分し燃焼イオン電流のピ−ク値の減衰速度に比例した出力に変換、出力する。出力される燃焼イオン電流のピ−ク値の減衰速度をピ−クホ−ルドモニタ８６２は減衰速度の変化に応じて最大値を更新または保持し、コンパレ−タ８７１の＋入力端子に出力する。消火時にはコンパレ−タ８７１の＋入力端子は燃焼イオン電流のピ−ク値の減衰速度の最大値ＶmaxRが入力している。コンパレ−タ８７１の−入力端子には可変抵抗器８７３から上記所定の減衰速度最大値Ｖmaxrに比例した信号が入力する。コンパレ−タ８７１はＶmaxRとＶmaxrの大小を比較し、ＶmaxRがＶmaxrより大きければコンパレ−タ８７１はＨレベルを出力し、ＶmaxRがＶmaxrより小さければＬレベルを出力する。
【００４１】
所定の減衰速度最大値Ｖmaxrは正常燃焼と認められる最大値であり、ノッキングが発生した燃焼では短時間のうちに大きな燃焼を起こして燃料と燃焼空気を消費するので燃焼イオン電流のピ−ク値の減衰速度は速く、減衰速度は所定の減衰速度最大値を越える。しかして電子制御ユニット８１Ｅはコンパレ−タ８７１の出力がＨレベルであればノッキングと判定し、Ｌレベルであれば正常燃焼と判定する。このように燃焼イオンの増減を正確に反映する燃焼イオン電流を正確に抽出して、ノッキングが発生した燃焼と正常燃焼における燃焼イオン電流の減衰速度の違いからノッキングの有無を判定することができる。
【００４２】
（第４実施形態）
本発明の第４の燃焼状態検出装置の一部を図７に示す。図７の燃焼状態検出装置は図１に示した燃焼状態検出装置において、点火プラグ１と交流電圧印加手段２、検出抵抗３は同一の構成とし、燃焼イオン検出手段４Ａを別の構成の燃焼イオン検出手段４Ｂに代え、別の燃焼イオン信号を出力するようにしたものであり、また電子制御装置８Ａを電子制御装置９Ａに代えたものである。
【００４３】
燃焼イオン検出手段４Ｂは、検出抵抗３の電圧降下として出力する電流信号がコンパレータ５１で構成される信号変換回路５を介して時間計測回路６を構成する積分回路６４に入力するようにしてある。時間計測回路６は、積分回路６４を構成するコンデンサ６５の両端子間にはアナログスイッチ６３が設けてあり、積分回路６４の積分区間を与えるリセット信号を出力するようになっている。アナログスイッチ６３にはアナログスイッチ６３を作動する第２の発振器６１がカウンタ６２を介して入力するようにしてある。積分回路６４の出力は反転回路６６に入力するようにしてある。反転回路６６の出力はサンプルホ−ルド回路７に入力するようにしてあり、サンプルホールド回路７はコンパレ−タ５１の出力がＨレベルからＬレベルに変化すると反転回路６６の出力のホ−ルド値を更新するようになっている。
【００４４】
サンプルホ−ルド回路７の出力は燃焼イオン信号として電子制御装置９Ａを構成するノッキング振動検出手段たるバンドパスフィルタ９２に入力するようにしてある。電子制御装置９Ａは、バンドパスフィルタ９２の出力がノッキング振幅の最大値を検出するノッキング振幅最大値検出手段たるピ−クホ−ルドモニタ９３に入力するようにしてあり、ピ−クホ−ルドモニタ９３はバンドパスフィルタ９２の出力の最大値を更新し、そのホ−ルド値が１燃焼サイクル開始時にリセットするようにしてある。ピ−クホ−ルドモニタ９３の出力は電子制御ユニット９１Ａに入力するようにしてある。
【００４５】
本燃焼状態検出装置の作動を説明する。図１と同一の符号を付した部分については同じ作動をするので説明を省略し、相違点のみ詳細に説明する。先ず、燃焼イオン検出手段４Ｂの作動を図７と、図８のタイムチャ−トにより説明する。
【００４６】
図略の発振器から図８（Ａ）に示す矩形波信号が発せられると第１実施形態のごとく図８（Ｄ）に示す燃焼イオン電流が流れる。実線は燃焼イオンが多量に発生している場合を示し、破線は燃焼イオンが少ない場合を示している（以下のタイムチャ−トについても同様とする）。図略の対向電極には図８（Ｅ）に示す電流が流れる。検出抵抗３には、電流信号として上記電流に比例した電圧降下が発生する。燃焼イオン電流は負側には僅かしか出力されないから、検出抵抗３で検出される電流は、正値を出力している期間が燃焼イオン電流に応じて変化する。本実施形態は電流が正値をとる時間（以下、位相差という）を燃焼イオン信号とするものである。検出抵抗３の電圧降下である電流信号が、信号変換回路５を構成するコンパレ−タ５１の＋入力端子に入力する。コンパレ−タ５１は−入力端子が接地電位としてあるから上記＋入力端子に入力する電流信号が正の時にＨレベルを出力する。図８（Ｆ）はコンパレ−タ５１の出力を示すもので、Ｈレベルを出力している期間が上記位相差と等しい。
【００４７】
コンパレ−タ５１の出力は、時間計測回路６の積分回路６４に入力し、積分回路６４はコンパレ−タ５１のＨレベル信号を積分する。アナログスイッチ６３が積分回路６４を構成するコンデンサ６５をリセットすると積分回路６４の出力は０となる。図８（Ｈ）は上記第２の発振器６１の出力を示すもので、周波数３００kHz の矩形波を発生する。図８（Ｉ）はカウンタ６２の出力を示すもので、上記コンパレ−タ５１の出力がＬレベルの間、カウンタ６２は第２の発振器６１の３パルス毎に１パルスのＨレベル信号を発し、上記アナログスイッチ６３を作動する。
【００４８】
しかして積分回路６４はコンパレ−タ５１がＨレベルを出力している時間に比例した負値の鋸波信号を出力する。該鋸波信号を反転回路６６が符号を反転し正値とする。図８（Ｊ）は反転回路６６の出力を示すもので、波高値が位相差に比例する。コンパレ−タ５１がＨレベルからＬレベルに変化するタイミングに、反転回路６６の出力を、サンプルホ−ルド回路７がホ−ルドし燃焼イオン信号として出力する。図８（Ｋ）はサンプルホ−ルド回路７の出力を示すもので，燃焼イオン電流の増加（図８（Ｄ））により検出抵抗３で検出される電流が正から負に変化する時間が遅れるのに比例して増加する。
【００４９】
次に、電子制御装置９Ａの作動を説明する。図９（Ａ）は燃焼室における筒内圧とクランク角の関係を示すもので，クランク角が進むと筒内圧は上昇してその後一転して減少する傾向を示す。そして図９（Ｂ）は上記サンプルホ−ルド回路７の出力すなわち上記位相差とクランク角との関係を示すもので、筒内圧と同様にクランク角が進むと位相差は上昇してその後一転して減少する傾向を示す。筒内圧と位相差の間には対応関係が認められる。図９（Ａ）に示されるようにノッキングによる異常振動が筒内圧が高くなるクランク角で発生していれば燃焼イオン電流もノッキングによる異常振動が生じており、図９（Ｂ）に示されるように上記位相差が異常振動する。
【００５０】
ノッキング振動である位相差の異常振動は数kHz の周波数域に集中しており、該周波数域の振動をサンプルホ−ルド回路７の出力からバンドパスフィルタ９２が分離する。図９（Ｃ）はバンドパスフィルタ９２の出力を示すもので、バンドパスフィルタ９２はノッキング振動成分のみ通過し数kHz の周波数以外の振動成分と直流成分を除去する。バンドパスフィルタ９２を通過したノッキング振動成分はピ−クホ−ルドモニタ９３に入力し、ピ−クホ−ルドモニタ９３は点火時からのノッキング振動の最大値すなわちノッキング振動の振幅の最大値を更新または保持する。燃焼サイクル終了時には１燃焼サイクル中におけるノッキング振動の振幅の最大値（図例ではＰ２）が電子制御ユニット９１Ａに入力し、電子制御ユニット９１Ａは、入力する上記最大値の大きさからノッキングの強さを判定する。
【００５１】
（第５実施形態）
本発明の第５の燃焼状態検出装置の一部を図１０に示す。図１０の燃焼状態検出装置は図７に示した燃焼状態検出装置において、電子制御装置９Ａを別の燃焼状態解析手段たる電子制御装置９Ｂに代えたものである。
【００５２】
電子制御装置９Ｂは、サンプルホ−ルド回路７の出力がノッキング振動検出手段たるバンドパスフィルタ９２に入力するようにしてあり、バンドパスフィルタ９２を通過したノッキング振動出力θf はノッキング振動計数手段９４を構成するコンパレ−タ９５の＋入力端子に入力するようにしてある。コンパレ−タ９５の−入力端子には可変抵抗器９７が接続してあり、可変抵抗器９７におけるバッテリ９６の電圧降下がノッキング振動の所定の振幅に相当するように予め調整してある。またノッキング振動計数手段９４は、コンパレ−タ９５から出力されるＨレベルのパルスをカウントするカウンタ９８が設けてあり、カウント結果を電子制御ユニット９１Ｂに出力するようになっている。
【００５３】
本燃焼状態検出装置の作動を説明する。図７と同一の符号を付した部分については同じ作動をするので説明を省略し、相違点のみ詳細に説明する。
【００５４】
サンプルホ−ルド回路７から出力される上記位相差に比例した燃焼イオン信号は、第４実施形態のごとくバンドパスフィルタ９２でノッキング振動成分のみ通過しノッキング振動計数手段９４を構成するコンパレ−タ９５の＋入力端子に入力する。コンパレ−タ９５の−入力端子には可変抵抗器９７から上記所定の振幅θn に対応した出力が入力する。コンパレ−タ９５はθf とθn の大小を比較し、θf がθn より大きければコンパレ−タ９５はＨレベルを出力する。θf がθn より小さければＬレベルを出力する。しかしてコンパレ−タ９５の出力は時系列的に複数のＨレベルが出力される。
【００５５】
上記複数のＨレベル信号をカウンタ９８がカウントする。図９（Ｃ）ではＰ１、Ｐ２、Ｐ３がθn を越えているからカウント数は３となる。カウント出力は電子制御ユニット９１Ｂに出力され、電子制御ユニット９１Ｂはカウント数が１以上のときにノッキング発生と判定し、カウント数にθn を乗じた量をノッキングの強さとする。
【００５６】
このように本燃焼状態検出装置ではノッキングの強さについて定量的に検出することができる。
【００５７】
（第６実施形態）
本発明の第６の燃焼状態検出装置を図１１に示す。本実施形態は図１の電子制御装置８Ａを別の電子制御装置８Ｄに代えたもので、図中、同一番号を付したものは実質的に同じ作動をするので説明を省略し第１実施形態との相違点を中心に説明する。
【００５８】
サンプルホールド回路４１から出力される燃焼イオン電流ピーク値は燃焼状態解析手段たる電子制御装置８Ｄのノッキング振動検出手段たるバンドパスフィルタ８８ｂに入力せしめてある。バンドパスフィルタ８８ｂは、ノッキング振動成分が集中する６〜８ｋＨｚの振動を分離してアナログスイッチ８８ｃを介してノッキング振幅最大値検出手段たるピークホールドモニタ８８ｄに出力するようになっている。ピークホルドモニタ８８ｄは、アナログスイッチ８８ｃがオンのときにバンドパスフィルタ９２から出力される振動の最大値を更新または保持する。またそのホ−ルド値は１燃焼サイクル開始時にリセットするようにしてある。ピ−クホ−ルドモニタ８８ｄの出力はノッキング判定手段たる電子制御ユニット８１Ｆに入力するようにしてある。
【００５９】
一方サンプルホールド回路４１から出力される燃焼イオン電流ピーク値は上限比較手段たるピーク判定回路８８ａのコンパレータ８８１の＋入力端子に入力せしめてある。コンパレータ８８１は−入力端子に可変抵抗器８８２が接続してあり、可変抵抗器８８２におけるバッテリ８８３の電圧降下が燃焼イオン電流のピーク値の上限値（以下、第１の所定値という）に相当するように設定してある。第１の所定値は正常燃焼と認められる燃焼イオン電流のピーク値の最大値である。コンパレータ８８１は、サンプルホールド回路４１から入力する燃焼イオン電流のピーク値が第１の所定値より大きいときにＨレベルをアナログスイッチ８８ｃに出力し、Ｈレベルが出力されている間、アナログスイッチ８８ｃはオンするようになっている。
【００６０】
上記燃焼状態検出装置の作動を説明する。図１２（Ａ）は１燃焼サイクル中における燃焼室の筒内圧（以下燃焼室圧力という）の経時変化を示すもので、正常燃焼時のものである。図１２（Ｂ）はサンプルホールド回路４１から出力される燃焼イオン信号である燃焼イオン電流のピーク値を示しており、火炎面通過により燃焼イオンが大量に発生する時期（以下、火炎面通過期という）と、図１２（Ａ）に示されるごとく燃焼室圧力の上昇に応じて燃焼イオン密度が増大する時期（以下、圧力上昇期という）とに大きな値をとるが正常燃焼では、燃焼イオンの発生がノッキング発生時ほど大きくなく、その最大値は可変抵抗器８８２で設定された第１の設定値（図中、設定値１と記す。以下、同じ）を越えず、アナログスイッチ８８ｃはオフのままでピークホルドモニタ８８ｄは電子制御ユニット８１Ｆにホールド値を出力しない。したがって電子制御ユニット８１Ｆはノッキングは発生していないもの判定する。
【００６１】
図１２（Ｃ）はバンドパスフィルタ８８ｂから出力される振動（図中、燃焼イオン電流ノック周波数成分と記す）である。正常燃焼においてはノッキング振動は起こらないが、火炎面通過期にノッキング振動と同じ周波数域の信号が含まれている場合があり、これがエンジンの高回転域に図のように圧力上昇期まで残る。本発明はノッキングの有無を燃焼イオン電流のピーク値の最大値に基づいて判定するので、ノッキング振動と同じ周波数域の信号により判定が影響されることはない。
【００６２】
図１３（Ａ）はノッキング発生時における１燃焼サイクル中における燃焼室圧力の経時変化を示すものである。図１３（Ｂ）はノッキング発生時における燃焼イオン電流のピーク値を示しており、燃焼イオンの大量の発生により圧力上昇期のある期間は第１の所定値を越え、アナログスイッチ８８ｃがオンする。またこの燃焼イオン電流のピーク値には図１３（Ｃ）のごとくノッキングの強さに応じてノッキング振動成分が含まれており、燃焼イオン電流のピーク値が第１の所定値を越える上記期間にはノッキング振動成分の振幅も大きい。ピークホルドモニタ８８ｄはバンドパスフィルタ８８ｂから出力されるノッキング振動成分の最大値すなわちノッキング振動成分の振幅の最大値を更新または保持し、電子制御ユニット８１Ｆに出力する。電子制御ユニット８１Ｆは、ノッキング振動成分の振幅が入力するとノッキング有りと判定するとともに、ノッキング振動成分の振幅の最大値が第２の設定値を越えるかどうかを判定する。第２の設定値はノッキング振動成分の振幅の最大値を２段階に分類してノッキングの強さの大小を判ずるためのもので、例えばノッキング発生時にフィードバック制御する制御量をノッキングの強さに応じて２段階に設定する場合、ノッキングの強さと制御量とが最適な対応となるような値としておく。
【００６３】
ノッキング振動成分の振幅の最大値が第２の設定値を越える場合にはノッキングの強さが大で、越えない場合には小と判定する。
【００６４】
図１４はノッキングの強さ（図中、ノック強度と記す）と燃焼イオン電流ピーク値の最大値（図中、単に燃焼イオン電流ピーク値と記す）との関係を示すもので、燃焼イオン電流のピーク値の最大値は、ノッキングが発生していれば大きく、ノッキングが発生していなければ小さいという明確な対応関係があり、ノッキングの有無が正確に検出される。
【００６５】
図１５はノッキングの強さ（図中、ノック強度と記す）と、燃焼イオン電流ピーク値のノッキング振動と同じ周波数域の振動の振幅（図中、燃焼イオン電流ノック周波数成分振幅と記す）との関係を示すもので、これらはノッキング発生時にはよく対応しており、ノッキングの強さが正確に判定できる。なお正常燃焼（図中、ノックなしと記す範囲）時に図１２（Ｃ）に示した信号（図中、破線で囲んだもの）が現れるがピーク判定回路８８ａは正常燃焼時にはアナログスイッチ８８ｃをオンしないからノッキングの有無や強さの判定には影響しない。
【００６６】
（第７実施形態）
本発明の第７の燃焼状態検出装置を図１６に示す。本実施形態は図１１の電子制御装置８Ｄを別の電子制御装置８Ｅに変えたもので、図中、同一番号を付したものは実質的に同じ作動をするので説明を省略し第６実施形態との相違点を中心に説明する。
【００６７】
本実施形態の上限比較手段８９は、ピーク判定回路８８ａの前段にサンプルホールド回路４１から出力される燃焼イオン電流ピーク値を入力とするピークホールドモニタ８８ｅが設けてあり、燃焼イオン電流ピーク値の最大値を更新または保持してピーク判定回路８８ａのコンパレータ８８１の＋入力端子に出力するようになっている。コンパレータ８８１の出力はノッキング判定手段たる電子制御ユニット８１Ｇに入力せしめてある。またアナログスイッチ８８ｃは省略してバンドパスフィルタ８８ｂはピークホールドモニタ８８ｄと直接接続してある。
【００６８】
本実施形態ではアナログスイッチ８８ｃが設けられていないので、ノッキングの有無にかかわらず１燃焼サイクル中におけるノッキング振動成分の周波数域の振動の最大値が電子制御ユニット８１Ｇに入力する。また電子制御ユニット８１Ｇには、燃焼イオン電流ピーク値の最大値が第１の所定値より大きければＨレベルが、燃焼イオン電流ピーク値の最大値が第１の所定値より小さければＬレベルが入力する。電子制御ユニット８１Ｇはコンパレータ８８１よりＨレベルが入力すると、既出の図１３（Ｂ）のごとく燃焼イオン電流ピーク値が第１の所定値を越える期間があるのであるからノッキング有りと判定し、Ｌレベルが入力するとノッキングなしと判定する。そしてノッキング有りと判定された場合には、ピークホールドモニタ８８ｄから出力されるノッキング振動成分の振幅の最大値を第２の所定値と比較して大きければノッキングの強さが大で、小さい場合には小と判定する。
【００６９】
（第８実施形態）
図１６の電子制御装置８Ｅはサンプルホールド回路４１から出力される燃焼イオン電流のピーク値をＡ／Ｄ変換するインターフェースや、デジタル信号に変換された燃焼イオン電流のピーク値をデジタル信号処理するＤＳＰ等で構成した電子制御装置とすることもできる。
【００７０】
図１７はかかる電子制御装置の作動を示すフローチャートで、燃焼サイクルごとに繰り返される。まずサンプルホールド回路４１から出力される燃焼イオン電流のピーク値（図中、イオン電流と記す）を記憶する（ステップ２０１）。次いでこの中から最大値を取り出し（ステップ２０２）、第１の所定値と比較する（ステップ２０３）。最大値が第１の所定値より大きければステップ２０４に進み、記憶したイオン電流のピーク値から、ノッキング振動が集中する６〜８ｋＨｚの周波数成分（以下、ノック周波数成分という）を抽出する。抽出したノック周波数成分の中から最大値を取り出し（ステップ２０５）、第２の所定値（図中、所定値２と記す）と比較する（ステップ２０６）。上記最大値が第２の所定値より大きければノッキングの強さを大と判定し（ステップ２０７）、上記最大値が第２の所定値より小さければノッキングの強さを小と判定する（ステップ２０９）。
【００７１】
なおステップ２０３において燃焼イオン電流のピーク値の最大値と第１の所定値との比較の結果、最大値が第１の所定値より小さければノッキングなしと判定する（ステップ２０８）。
【００７２】
なお第６〜第８実施形態ではノッキングの強さを２段階に分けたが、３段階以上とすることもでき、より精密にノッキングの強さを知ることができる。
【００７３】
また第１〜第３および第６〜第８実施形態は、燃焼イオン信号として燃焼イオン電流のピーク値が得られるようにし、その他の実施形態は燃焼イオン信号として燃焼イオン電流の位相差が得られるようにしたが、各実施形態ともいずれの燃焼イオン信号も採用し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の燃焼状態検出装置の回路図である。
【図２】本発明の第１の燃焼状態検出装置の作動を説明するフローチャートである。
【図３】本発明の第１の燃焼状態検出装置の作動を説明するタイムチャートである。
【図４】（Ａ）は内燃機関の燃焼状態を説明するグラフであり、（Ｂ）と（Ｃ）は本発明の第１の燃焼状態検出装置の作動を説明するグラフである。
【図５】本発明の第２の燃焼状態検出装置の部分回路図である。
【図６】本発明の第３の燃焼状態検出装置の部分回路図である。
【図７】本発明の第４の燃焼状態検出装置の部分回路図である。
【図８】本発明の第４の燃焼状態検出装置の作動を説明するタイムチャートである。
【図９】（Ａ）は内燃機関の燃焼状態を説明するグラフであり、（Ｂ）と（Ｃ）は本発明の第４の燃焼状態検出装置の作動を説明するグラフである。
【図１０】本発明の第５の燃焼状態検出装置の部分回路図である。
【図１１】本発明の第６の燃焼状態検出装置の回路図である。
【図１２】（Ａ）は内燃機関の燃焼状態を説明する第１のグラフであり、（Ｂ）と（Ｃ）は本発明の第６の燃焼状態検出装置の作動を説明する第１、第２のグラフである。
【図１３】（Ａ）は内燃機関の燃焼状態を説明する第２のグラフであり、（Ｂ）と（Ｃ）は本発明の第６の燃焼状態検出装置の作動を説明する第３、第４のグラフである。
【図１４】本発明の第６の燃焼状態検出装置の作動を説明する第５のグラフである。
【図１５】本発明の第６の燃焼状態検出装置の作動を説明する第６のグラフである。
【図１６】本発明の第７の燃焼状態検出装置の部分回路図である。
【図１７】本発明の第８の燃焼状態検出装置の作動を説明するタイムチャートである。
【符号の説明】
１１，１２ 対向電極
２ 交流電圧印加手段
３ 検出抵抗（電流検出手段）
４Ａ，４Ｂ 燃焼イオン検出手段
８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄ，８Ｅ，９Ａ，９Ｂ 電子制御装置（燃焼状態解析手段）
８１Ａ 電子制御ユニット（完全失火判定手段）
８１Ｂ 電子制御ユニット（吹き消え判定手段）
８１Ｃ，８１Ｄ，８１Ｅ，８１Ｆ，８１Ｇ 電子制御ユニット（ノッキング判定手段）
８２ ピークホールドモニタ（最大値検出手段）
８３ 下限比較手段
８４ コンパレータ（所定値履歴時点検出手段）
８５ 比較手段
８６ 減衰速度最大値検出手段
８７ 減衰速度最大値比較手段
９２，８８ｂ バンドパスフィルタ（ノッキング振動検出手段）
９３，８８ｄ ピークホールドモニタ（ノッキング振幅最大値検出手段）
９４ ノッキング振動計数手段
８８ａ，８９ 上限比較手段
【発明の属する技術分野】
内燃機関の燃焼状態を検出する燃焼状態検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両の駆動力は、内燃機関の燃焼室における燃料と燃焼空気の混合ガスの燃焼により得ている。燃焼室に導入された混合ガスの点火は燃焼サイクルの然るべきタイミングで、燃焼室内に設けられた点火プラグの対向電極間に直流高電圧を印加して火花放電を発生することにより行われる。点火プラグで発生した火炎は燃焼室内に広がり大きな爆発エネルギ−が発生する。燃焼状態は車両の走行状態により絶えず変化しているため燃焼状態、特に異常燃焼を検出し、検出結果に基づいて点火プラグの点火時期や空気燃料比等を制御して燃焼状態を良好に保つことが行われている。例えば、ノッキングと称される異常燃焼は、燃焼のタイミングがずれるために駆動力を効率よく取り出せない上、燃焼室内圧力の過昇により内燃機関の故障を起こすおそれがある。これを防止するため燃焼室にノッキングにより発生する異常振動を検出するノッキングセンサを設けてノッキングを検出し点火のタイミングを遅らせる制御が行われている。しかしながら上記ノッキングセンサは、ノッキング以外の原因で起こる振動に対し誤検出する不具合があった。そこで特開昭５８−７５３６号公報にはノッキングによる大きな爆発で燃焼室内に大量の燃焼イオンが発生することに着目し、点火プラグの対向電極間に直流電圧を印加して上記燃焼イオンによる電流を検出して燃焼の強さを検出するようにしたノッキング検出方法が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、内燃機関には燃費の向上や排気ガスの浄化等の対策がなされている。例えば、燃費を向上する希薄燃焼や排気ガス中の窒素酸化物等を浄化する排気ガス再循環等である。これらの対策は、一方では不安定な燃焼状態を起こしやすく、ノッキングの他、失火や吹き消え等のおそれがあり、上記対策の所期の目的を達するには、燃焼状態の適切な制御を行う必要がある。そのためには燃焼状態のより正確な検出が要請される。
【０００４】
しかるに上記ノッキング検出方法では容量素子として作用する電極の充放電電流の影響を受けるため検出対象たる燃焼イオン電流だけを検出するのが困難である。また、直流高電圧を印加するため燃焼イオンが電極に吸収されて消滅するので検出される燃焼イオン電流が減衰し十分な出力が得られない。このため、ノッキングや失火の有無の判定にはある程度の効果を奏するものの検出精度が不足し上記燃焼状態の制御には十分なものではなく、検出精度の高い燃焼状態の検出技術を利用した燃焼状態検出装置が望まれていた。
【０００５】
そこで本発明では、上記燃焼イオンの発生を正確に検出して燃焼状態を解析して、燃焼状態を良好に維持するための有効な情報を出力することができる内燃機関の燃焼状態検出装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明では、燃焼室に設けた一対の対向電極に交流電圧印加手段が交流電圧を印加するとともに、電流検出手段より出力される電流信号から燃焼イオン電流抽出手段が上記対向電極間に流れる燃焼イオン電流を抽出し、上記燃焼イオン電流抽出手段から出力される燃焼イオン信号の挙動から燃焼状態を解析する燃焼状態解析手段を具備することを特徴とする。
【０００７】
上記電流信号には、燃焼イオン電流成分と交流電圧に対応して発生する容量電流成分とが含まれており、燃焼イオン電流抽出手段において、容量電流成分を除去し、燃焼イオン電流成分を抽出する。この結果、交流電圧の印加により燃焼イオン成分が電極に吸収されて消滅することなく燃焼イオン電流が正確に検出される。燃焼イオン電流の増減に寄与する燃焼イオンの量は燃焼状態によって大きさや経時変化の仕方が異なるから、その挙動より燃焼状態解析手段が燃焼状態を解析して、燃焼状態を良好に維持するための有効な情報を出力することができる。
【０００８】
請求項２記載の発明では、最大値検出手段が点火から消火までの期間における、上記燃焼イオン信号の最大値を検出し、該最大値を下限比較手段が所定の下限値より小さいと認めると、完全失火判定手段が、燃焼状態を完全失火と判定するように構成することにより、完全失火が正確に判定される。
【０００９】
請求項３記載の発明では、燃焼イオン信号が予め設定した所定値まで低下すると、その時点を検出する所定値履歴時点検出手段と、点火してから上記時点までの時間が所定の時間より小さいときに燃焼状態を吹き消えと判定する吹き消え判定手段とを具備することにより、燃焼イオン電流の急速な低下から吹き消えが正確に判定される。
【００１０】
請求項４記載の発明では、点火から消火までの期間における、上記燃焼イオン信号の最大値を検出する最大値検出手段と、上記燃焼イオン信号が予め設定した所定値となった時点を検出する所定値履歴時点検出手段と、上記最大値と、点火から上記燃焼イオン信号が上記所定値をとる時点までの時間とからノッキングを判定するノッキング判定手段とを具備することにより、上記最大値を点火から上記燃焼イオン信号が上記所定値をとる時点までの時間で除した除数値が大きければ、燃焼が急激に増大した後、急速に減少するノッキングが発生したものと正確に判定される。
【００１１】
請求項５記載の燃焼状態検出装置では、点火から消火までの期間における、上記燃焼イオン信号の最大値を検出する最大値検出手段と、上記最大値を、比較手段により少なくとも１つの所定値と比較し、上記最大値と上記所定値の大小に基づいてノッキングを判定するノッキング判定手段とを具備することにより、ノッキングの有無やその強さを判定できる。
【００１２】
請求項６記載の発明では、減衰速度最大値検出手段で検出される上記燃焼イオン信号の減衰速度の最大値がその所定の減衰速度最大値より大きいものと減衰速度最大値比較手段により認められると、ノッキング判定手段がノッキングと判定するように構成することにより、燃焼が急速に減少するノッキングが発生したものと正確に判定される。
【００１３】
請求項７記載の発明では、上記燃焼イオン信号のうちノッキング振動成分の周波数域の振動を検出するノッキング振動検出手段と、上記振動の振幅の最大値を検出するノッキング振幅最大値検出手段とを具備することにより、振動の大きさからノッキングの強さを知ることができる。
【００１４】
請求項８記載の発明では、燃焼イオン信号のうちノッキング振動成分の周波数域の振動を検出するノッキング振動検出手段と、上記振動のうち振幅が所定の振幅より大きな振動の回数を計数するノッキング振動計数手段とを具備することにより、所定の振幅を超える振幅で振動する上記振動の回数に応じてノッキングの有無と強さを知ることができる。
【００１５】
請求項９記載の燃焼状態検出装置では、上記燃焼イオン信号のうちノッキング振動成分の周波数域の振動を検出するノッキング振動検出手段と、予め設定した上限値を越える燃焼イオン信号の有無を検出する上限比較手段と、上記燃焼イオン信号が上記上限値より大きいと認める期間を少なくとも含む期間における上記振動の振幅の最大値を検出するノッキング振幅最大値検出手段と、上記上限比較手段が上記上限値を越える燃焼イオン信号があるものと判定した場合にはノッキングと判定し上記振動の振幅の最大値よりノッキングの強さを判断するノッキング判定手段とを具備することにより、激しく強い燃焼が発生するノッキングの有無が正確に判定されるとともに上記振動の振幅の大きさよりノッキングの強さが正確に判定される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
本発明の第１の燃焼状態検出装置を図１に示す。内燃機関の燃焼室の点火プラグ１には対向電極１１、１２が設けてあり、対向電極の一方１１には交流電圧印加手段２を構成するトランス２１の二次側巻線２１ｂが接続してある。
【００１７】
交流電圧印加手段２は、トランス２１の一次側巻線２１ａの一方の端子にはバッテリ２２が接続してあり、他方の端子には上記バッテリ２２から印加される電圧のＯＮ−ＯＦＦを行なうスイッチングトランジスタ２３のコレクタが接続してある。また周波数３０kHz の矩形波信号を発生する発振器２５が設けてあり、矩形波信号が２入力のＯＲゲ−ト回路２４を介してスイッチングトランジスタ２３のベ−スに入力するようにしてある。
【００１８】
一方、トランス２１の二次側巻線２１ｂの他方の端子と対向電極の他方１２の間に対向電極１１、１２に流れる電流を検出する電流検出手段たる検出抵抗３が設けてあり、検出抵抗３の、トランス２１の二次側巻線２１ｂ側は燃焼イオン電流抽出手段４Ａのサンプルホ−ルド回路４１に入力するようにしてある。
【００１９】
サンプルホ−ルド回路４１は、発振器２５から矩形波信号が入力するようにしてあり、矩形波信号のＨレベルからＬレベルへの変化がトリガーとなって検出抵抗３から出力される電流信号をホールドするようになっている。サンプルホ−ルド回路４１の出力は燃焼状態解析手段たる電子制御装置８Ａに入力するようにしてある。電子制御装置８Ａに入力したサンプルホ−ルド回路４１の出力は、最大値検出手段たるピ−クホ−ルドモニタ８２に入力するようにしてあり、ピ−クホ−ルドモニタ８２はホ−ルド値が１燃焼サイクル開始時にリセットするようにしてある。
【００２０】
ピ−クホ−ルドモニタ８２の出力は下限比較手段８３を構成するコンパレ−タ８３１の＋入力端子に入力するようにしてある。コンパレ−タ８３１の−入力端子には可変抵抗器８３３が接続してあり、可変抵抗器８３３におけるバッテリ８３２の電圧降下が所定の燃焼イオン電流のピ−ク値の下限値に相当するように予め調整してある。コンパレ−タ８３１の出力は完全失火判定手段たる電子制御ユニット８１Ａに入力するようにしてある。
【００２１】
上記サンプルホ−ルド回路４１の出力はまた所定値履歴時点検出手段たるコンパレ−タ８４の＋入力端子に入力するようにしてあり、コンパレ−タ８４は−入力端子が予め設定した燃焼イオン信号の所定値たる０に対応する接地電圧としてある。コンパレ−タ８４の出力は吹き消え判定手段たる電子制御ユニット８１Ａに入力するようにしてある。上記ピ−クホ−ルドモニタ８２の出力はノッキング判定手段たる電子制御ユニット８１Ａに入力するようにしてある。電子制御ユニット８１Ａはこれらの入力する信号に基づき、図２に示す手順で作動し燃焼状態を判定するものである。図２に示す作動については後述する。
【００２２】
上記点火プラグ１と上記交流電圧印加手段２の一部は上記燃焼室に導入した燃料と燃焼空気の混合ガスに点火する役割も果たしている。ＯＲゲ−ト回路２４には電子制御ユニット８１Ａが接続してあり、電子制御ユニット８１Ａから点火信号として出力されるＨレベル信号がＯＲゲート回路２４を介して上記スイッチングトランジスタ２３をＯＮし、バッテリ２２からイグニッションコイルとしての役割をなすトランス２１に点火用エネルギ−が蓄積される。その後、点火信号がＨレベルからＬレベルに変わると電磁誘導により点火プラグ１の対向電極１１、１２間に高電圧が印加され対向電極１１、１２間に火花放電が発生する。該火花放電により上記混合ガスに点火する。
【００２３】
次に上記燃焼状態検出装置の作動を説明する。なお電子制御ユニット８１Ａは、以後吹き消え判定手段として作動するときは８１Ｂと記し、ノッキング判定手段として作動するときは８１Ｃと記すものとする。図１において上記のように混合ガスが点火、燃焼している状態において、発振器２５から矩形波信号がＯＲゲ−ト回路２４を介してスイッチングトランジスタ２３のベ−スに入力すると、これによりトランス２１の一次側巻線にバッテリ２２電圧のＯＮ−ＯＦＦが繰り返される。しかして電磁誘導によりトランス２１の二次側巻線２１ｂには上記矩形波信号の周波数と同じ周波数の高圧の交流電圧が発生し、点火プラグ１の対向電極１１、１２間に印加される。図３（Ａ）は発振器２５から出力する矩形波信号を示すもので、図３（Ｂ）は電極１１，１２間に印加する交流電圧を示すものである。交流電圧はスイッチングトランジスタ２３やトランス２１、これらの実装状態における浮遊容量により、矩形波信号とくらべ波形がなまり、かつ位相が矩形波信号に対し約９０°遅れる。
【００２４】
印加された交流電圧により対向電極１１、１２に電流が流れる。図３（Ｃ）は上記電流のうち容量電流成分を示すもので、上記交流電圧の時間微分に比例した電流となるから交流電圧の周波数が高いほど振幅が大きくなる。また容量電流成分は燃焼イオンの量によらず振幅と交流電圧に対する位相が一定で、トリガーたる上記矩形波信号のＨレベルからＬレベルへの変化が起きる位相で０となる。図３（Ｄ）は、対向電極１１，１２間に存在する燃焼イオンにより流れる燃焼イオン電流成分を示すもので、実線は燃焼イオンが多い場合を示し、破線は燃焼イオンが少ない場合を示している（以下のタイムチャ−トについても同様とする。）。燃焼イオン電流が正側に比べ負側に微小電流しか流れていないのはマイナスの燃焼イオンがプラスの燃焼イオンよりはるかに存在量が少ないためと認められる。燃焼イオン電流は、振幅が対向電極１１，１２間に存在してキャリアとなる燃焼イオンの量に比例するとともに、上記交流電圧と同位相で振動し、上記矩形波信号がＨレベルからＬレベルに変化する位相で最大となる。
【００２５】
容量電流と燃焼イオン電流の和が対向電極１１、１２を流れる電流である。図３（Ｅ）は、上記電流を示すもので、燃焼イオンの量が多い場合と少ない場合とで波形が異なるものとなる。電流は検出抵抗３における電圧降下として検出され、電流信号としてサンプルホールド回路４１に入力する。サンプルホ−ルド回路４１は上記発振器信号がＨレベルからＬレベルへ変化する時に入力した信号をホ−ルドする。検出抵抗３で検出される電流は同一位相では容量電流成分の大きさが一定で、１周期中では上記発振器信号がＨレベルからＬレベルへ変化する時に容量電流が０で燃焼イオン電流が正側に流れる時のピ−ク値と等しい。サンプルホ−ルド回路４１がホ−ルドした信号は、発振器２５から出力される矩形波信号がＨレベルからＬレベルへ変化する時に入力した信号であるから上記交流電圧による周期的な変化を伴わず、また容量電流成分も含まない燃焼イオン電流のピ−ク値となる。しかして燃焼イオン電流が効率よく抽出される。
【００２６】
次に、電子制御装置８Ａの作動原理を説明する。図４（Ａ）は１燃焼サイクル中の燃焼室の筒内圧の経時変化を示すもので、実線は正常燃焼を示し、一点鎖線はノッキングが発生した燃焼を示し、破線は吹き消えを示している（図４（Ｂ）、図４（Ｃ）において同じ）。いずれの燃焼も筒内圧は、点火後上昇し最大値となった後は減衰するという傾向は同じであるが正常燃焼と比較すると、ノッキングが発生している燃焼では強い燃焼が起こるため急上昇して大きな最大値となり急激に減衰する。吹き消えをする場合では燃焼が拡大する途中で減衰、失火するため、筒内圧は上昇する途中で減衰に転じる。
【００２７】
図４（Ｂ）は上記燃焼サイクル中における燃焼イオン電流の経時変化を示すもので、交流電圧を印加した電流であるから一定の周期で振動している。上記のとおりサンプルホ−ルド回路４１（図１）の出力は上記交流電圧による周期的な変化を伴わず、容量電流成分も含まない燃焼イオンの量のみで増減する燃焼イオン電流のピ−ク値である。
【００２８】
図４（Ｃ）は燃焼の減衰期における燃焼イオン電流ピ−ク値の経時変化の様子を示すものである。完全失火の場合には燃焼が起きないので、燃焼イオン電流ピ−ク値は実質的に０であるから燃焼イオン電流ピ−ク値の最大値Ｉp がその下限値Ｉｒより小さければ電子制御ユニット８１Ａが完全失火と判定する。吹き消えの場合には正常燃焼に比べて点火から消火するまでの減衰期間ＴR が短いため正常な燃焼と認められる減衰期間の下限値Ｔr より短かければ電子制御ユニット８１Ｂが吹き消えと判定する。ノッキングが発生している燃焼の場合には正常燃焼に比べて燃焼イオン電流ピ−ク値最大値が高くかつ上記減衰期間ＴR が短いから平均の減衰速度である燃焼イオン電流ピ−ク値の最大値Ｉp を減衰期間ＴR で除した除数値が正常な燃焼と認められる上記除数値の上限値より大きければ電子制御ユニット８１Ｃがノッキングと判定する。
【００２９】
上記作動原理にもとずいて本燃焼状態検出装置の作動を図１と、図２のフロ−チャ−トにより詳細に説明する。電子制御装置８Ａが計測開始信号を発すると（ステップ１０１）と、サンプルホ−ルド回路４１から出力される燃焼イオン電流ピ−ク値は点火後上昇するからピ−クホ−ルドモニタ８２の出力は更新され燃焼サイクル終了時にはピ−クホ−ルドモニタ８２には燃焼イオン電流ピ−ク値の最大値Ｉp が検出されている（ステップ１０２）。そしてピ−クホ−ルドモニタ８２から出力される最大値Ｉp はコンパレ−タ８３１の＋入力端子に入力する。コンパレ−タ８３１の−入力端子には可変抵抗器８３３から上記Ｉr の大きさに比例した電圧が入力する。
【００３０】
コンパレ−タ８３１がＩp とＩr の大小を比較する（ステップ１０３）。コンパレ−タ８３１の出力は、燃焼イオン電流ピ−ク値がＩr より大きい時にＨレベルとなるから燃焼サイクル終了時にはＩp がＩr より小さい時にＬレベルとなり、Ｌレベルであれば電子制御ユニット８１Ａが燃焼状態を完全失火と判定する（ステップ１０９）。
【００３１】
上記ステップ１０３で燃焼イオン電流ピ−ク値の最大値がＩr より小さい時にはステップ１０４に進み、次のように減衰期間ＴR を計測する。サンプルホ−ルド回路４１の出力がコンパレ−タ８４の＋入力端子に入力し、コンパレ−タ８４が燃焼イオン電流ピ−ク値と−入力端子の接地電圧との大小を比較する。サンプルホ−ルド回路４１から出力される燃焼イオン電流ピ−ク値は点火後、正の値を取るが消火に至って０となりコンパレ−タ８４の出力は、ＨレベルからＬレベルに変化する。この時が燃焼イオン信号が所定値をとる時点である。電子制御ユニット８１Ｂが点火からコンパレ−タ８４の出力がＨレベルからＬレベルに変化した時点までの時間を減衰期間ＴR として保持する（ステップ１０４）。次いで電子制御ユニット８１Ｂが、減衰期間ＴR を予め電子制御ユニット８１Ｂに記憶した所定の時間たるＴr と比較し（ステップ１０５）、ＴR がＴr より小さければ吹き消えと判定する（ステップ１１０）。
【００３２】
ステップ１０５でＴR がＴr より大きければ電子制御ユニット８１Ｃが除数値たる減衰速度ＶR を計算する。計算では燃焼イオン電流ピ−ク値の最大値Ｉp を上記減衰期間ＴR で除した数値を求める（ステップ１０６）。次に上記ＶR を予め電子制御ユニット８１Ｃに記憶した所定の除数値たるＶｒと比較する（ステップ１０７）。ＶR がＶｒより大きければ電子制御ユニット８１Ｃがノッキングと判定する（ステップ１１１）。ステップ１０７でＶR がＶｒより小さければ正常燃焼と判定する。燃焼状態について判定がされると本フロ−チャ−トは終了し、次の燃焼サイクルにおいて同様の作動がくりかえされる。このように燃焼イオンの増減を正確に反映する燃焼イオン電流を正確に抽出して、燃焼イオン電流信号である燃焼イオン電流ピーク値の挙動から燃焼状態を判定することができる。
【００３３】
（第２実施形態）
本発明の第２の燃焼状態検出装置の一部を図５に示す。図５の燃焼状態検出装置は図１に示した燃焼状態検出装置において、電子制御ユニット８１Ａをノッキング判定手段として作動するときの設定を別の設定としたものであり、また新たにピ−クホ−ルドモニタ８２の出力に比較手段８５を設けたものである。比較手段８５は、ピ−クホ−ルドモニタ８２の出力がコンパレ−タ８５１の＋入力端子に入力するようにしてあり、コンパレ−タ８５１の出力をノッキング判定手段としての電子制御ユニット８１Ａに入力するようにしてある。以下、ノッキング判定手段として作動する場合は８１Ｄと記すものとする。コンパレ−タ８５１の−入力端子には可変抵抗器８５３が接続してあり、可変抵抗器８５３におけるバッテリ８５１の電圧降下が燃焼イオン電流のピ−ク値の所定値に相当するように予め調整してある。
【００３４】
本燃焼状態検出装置の作動は、図１と同一番号を符した部分については同じ作動をするので説明を省略し、相違点のみ詳細に説明する。上記図２に示したフロ−チャ−トにおいてステップ１０６およびステップ１０７が第１実施形態の燃焼状態検出装置の作動と異なっている。
【００３５】
第１実施形態のごとく点火後更新されるピ−クホ−ルドモニタ８２の出力は燃焼サイクル終了時には燃焼イオン電流ピ−ク値の最大値Ｉp であり、これがコンパレ−タ８５１の＋入力端子に入力する。コンパレ−タ８５１の−入力端子には可変抵抗器８５３から上記所定値Ｉpmaxに対応した出力が入力する。コンパレ−タ８５１はＩp とＩpmaxの大小を比較し、Ｉp がＩpmaxより大きければコンパレ−タ８５１はＨレベルを出力する。Ｉp がＩpmaxより小さければＬレベルを出力する。上記所定値は正常燃焼と認められる最大値であり、ノッキングが発生した燃焼では燃焼イオン電流のピ−ク値は所定値を越える。しかして電子制御ユニット８１Ｄはコンパレ−タ８５１の出力がＨレベルであればノッキングと判定し、Ｌレベルであれば正常燃焼と判定する。このように燃焼イオンの増減を正確に反映する燃焼イオン電流を正確に抽出して、ノッキングが発生した燃焼と正常燃焼とにおける燃焼イオン電流の違いからノッキングの有無を判定することができる。
【００３６】
またノッキングが発生した場合、その強さに応じて燃焼イオンの量が異なり強いノッキングほど、大きな燃焼イオン電流が流れる。そこで比較手段８５と同様の回路を並列に複数設け、それぞれのコンパレータの−入力端子に接続される可変抵抗器の抵抗値を段階的に設定しておくことにより、コンパレータの出力よりノッキングの有無とノッキングの強さを判断するようにすることもできる。
【００３７】
（第３実施形態）
本発明の第３の燃焼状態検出装置の一部を図６に示す。図６の燃焼状態検出装置は図５に示した燃焼状態検出装置において、電子制御ユニット８１Ａをノッキング判定手段として作動するときの設定を別の設定としたものであり、またサンプルホ−ルド回路４１の出力に、比較手段８５の代わりに減衰速度最大値検出手段８６とその後段に減衰速度最大値比較手段８７を設けたものである。
【００３８】
サンプルホ−ルド回路４１の出力は減衰速度最大値検出手段８６を構成する微分回路８６１を介してピ−クホ−ルドモニタ８６２に入力するようにしてある。ピ−クホ−ルドモニタ８６２のホ−ルド値は１燃焼サイクル開始時にリセットするようにしてある。ピ−クホ−ルドモニタ８６２の出力は減衰速度最大値比較手段８７を構成するコンパレ−タ８７１の＋入力端子に入力するようにしてあり、コンパレ−タ８７１の出力をノッキング判定手段８１Ａとしての電子制御ユニットに入力するようにしたものである。以後、ノッキング判定手段として作動するときは電子制御ユニット８１Ｅという。コンパレ−タ８７１の−入力端子には可変抵抗器８７３が接続してあり、可変抵抗器８７３におけるバッテリ８７２の電圧降下が所定の減衰速度最大値Ｖmaxrに比例するように予め調整してある。
【００３９】
本燃焼状態検出装置の作動は、図５と同一番号を符した部分については同じ作動をするので説明を省略し、相違点のみ詳細に説明する。
【００４０】
サンプルホ−ルド回路４１から出力される燃焼イオン電流ピーク値は微分回路８６１に入力し、微分回路８６１は入力した燃焼イオン電流ピーク値を時間微分し燃焼イオン電流のピ−ク値の減衰速度に比例した出力に変換、出力する。出力される燃焼イオン電流のピ−ク値の減衰速度をピ−クホ−ルドモニタ８６２は減衰速度の変化に応じて最大値を更新または保持し、コンパレ−タ８７１の＋入力端子に出力する。消火時にはコンパレ−タ８７１の＋入力端子は燃焼イオン電流のピ−ク値の減衰速度の最大値ＶmaxRが入力している。コンパレ−タ８７１の−入力端子には可変抵抗器８７３から上記所定の減衰速度最大値Ｖmaxrに比例した信号が入力する。コンパレ−タ８７１はＶmaxRとＶmaxrの大小を比較し、ＶmaxRがＶmaxrより大きければコンパレ−タ８７１はＨレベルを出力し、ＶmaxRがＶmaxrより小さければＬレベルを出力する。
【００４１】
所定の減衰速度最大値Ｖmaxrは正常燃焼と認められる最大値であり、ノッキングが発生した燃焼では短時間のうちに大きな燃焼を起こして燃料と燃焼空気を消費するので燃焼イオン電流のピ−ク値の減衰速度は速く、減衰速度は所定の減衰速度最大値を越える。しかして電子制御ユニット８１Ｅはコンパレ−タ８７１の出力がＨレベルであればノッキングと判定し、Ｌレベルであれば正常燃焼と判定する。このように燃焼イオンの増減を正確に反映する燃焼イオン電流を正確に抽出して、ノッキングが発生した燃焼と正常燃焼における燃焼イオン電流の減衰速度の違いからノッキングの有無を判定することができる。
【００４２】
（第４実施形態）
本発明の第４の燃焼状態検出装置の一部を図７に示す。図７の燃焼状態検出装置は図１に示した燃焼状態検出装置において、点火プラグ１と交流電圧印加手段２、検出抵抗３は同一の構成とし、燃焼イオン検出手段４Ａを別の構成の燃焼イオン検出手段４Ｂに代え、別の燃焼イオン信号を出力するようにしたものであり、また電子制御装置８Ａを電子制御装置９Ａに代えたものである。
【００４３】
燃焼イオン検出手段４Ｂは、検出抵抗３の電圧降下として出力する電流信号がコンパレータ５１で構成される信号変換回路５を介して時間計測回路６を構成する積分回路６４に入力するようにしてある。時間計測回路６は、積分回路６４を構成するコンデンサ６５の両端子間にはアナログスイッチ６３が設けてあり、積分回路６４の積分区間を与えるリセット信号を出力するようになっている。アナログスイッチ６３にはアナログスイッチ６３を作動する第２の発振器６１がカウンタ６２を介して入力するようにしてある。積分回路６４の出力は反転回路６６に入力するようにしてある。反転回路６６の出力はサンプルホ−ルド回路７に入力するようにしてあり、サンプルホールド回路７はコンパレ−タ５１の出力がＨレベルからＬレベルに変化すると反転回路６６の出力のホ−ルド値を更新するようになっている。
【００４４】
サンプルホ−ルド回路７の出力は燃焼イオン信号として電子制御装置９Ａを構成するノッキング振動検出手段たるバンドパスフィルタ９２に入力するようにしてある。電子制御装置９Ａは、バンドパスフィルタ９２の出力がノッキング振幅の最大値を検出するノッキング振幅最大値検出手段たるピ−クホ−ルドモニタ９３に入力するようにしてあり、ピ−クホ−ルドモニタ９３はバンドパスフィルタ９２の出力の最大値を更新し、そのホ−ルド値が１燃焼サイクル開始時にリセットするようにしてある。ピ−クホ−ルドモニタ９３の出力は電子制御ユニット９１Ａに入力するようにしてある。
【００４５】
本燃焼状態検出装置の作動を説明する。図１と同一の符号を付した部分については同じ作動をするので説明を省略し、相違点のみ詳細に説明する。先ず、燃焼イオン検出手段４Ｂの作動を図７と、図８のタイムチャ−トにより説明する。
【００４６】
図略の発振器から図８（Ａ）に示す矩形波信号が発せられると第１実施形態のごとく図８（Ｄ）に示す燃焼イオン電流が流れる。実線は燃焼イオンが多量に発生している場合を示し、破線は燃焼イオンが少ない場合を示している（以下のタイムチャ−トについても同様とする）。図略の対向電極には図８（Ｅ）に示す電流が流れる。検出抵抗３には、電流信号として上記電流に比例した電圧降下が発生する。燃焼イオン電流は負側には僅かしか出力されないから、検出抵抗３で検出される電流は、正値を出力している期間が燃焼イオン電流に応じて変化する。本実施形態は電流が正値をとる時間（以下、位相差という）を燃焼イオン信号とするものである。検出抵抗３の電圧降下である電流信号が、信号変換回路５を構成するコンパレ−タ５１の＋入力端子に入力する。コンパレ−タ５１は−入力端子が接地電位としてあるから上記＋入力端子に入力する電流信号が正の時にＨレベルを出力する。図８（Ｆ）はコンパレ−タ５１の出力を示すもので、Ｈレベルを出力している期間が上記位相差と等しい。
【００４７】
コンパレ−タ５１の出力は、時間計測回路６の積分回路６４に入力し、積分回路６４はコンパレ−タ５１のＨレベル信号を積分する。アナログスイッチ６３が積分回路６４を構成するコンデンサ６５をリセットすると積分回路６４の出力は０となる。図８（Ｈ）は上記第２の発振器６１の出力を示すもので、周波数３００kHz の矩形波を発生する。図８（Ｉ）はカウンタ６２の出力を示すもので、上記コンパレ−タ５１の出力がＬレベルの間、カウンタ６２は第２の発振器６１の３パルス毎に１パルスのＨレベル信号を発し、上記アナログスイッチ６３を作動する。
【００４８】
しかして積分回路６４はコンパレ−タ５１がＨレベルを出力している時間に比例した負値の鋸波信号を出力する。該鋸波信号を反転回路６６が符号を反転し正値とする。図８（Ｊ）は反転回路６６の出力を示すもので、波高値が位相差に比例する。コンパレ−タ５１がＨレベルからＬレベルに変化するタイミングに、反転回路６６の出力を、サンプルホ−ルド回路７がホ−ルドし燃焼イオン信号として出力する。図８（Ｋ）はサンプルホ−ルド回路７の出力を示すもので，燃焼イオン電流の増加（図８（Ｄ））により検出抵抗３で検出される電流が正から負に変化する時間が遅れるのに比例して増加する。
【００４９】
次に、電子制御装置９Ａの作動を説明する。図９（Ａ）は燃焼室における筒内圧とクランク角の関係を示すもので，クランク角が進むと筒内圧は上昇してその後一転して減少する傾向を示す。そして図９（Ｂ）は上記サンプルホ−ルド回路７の出力すなわち上記位相差とクランク角との関係を示すもので、筒内圧と同様にクランク角が進むと位相差は上昇してその後一転して減少する傾向を示す。筒内圧と位相差の間には対応関係が認められる。図９（Ａ）に示されるようにノッキングによる異常振動が筒内圧が高くなるクランク角で発生していれば燃焼イオン電流もノッキングによる異常振動が生じており、図９（Ｂ）に示されるように上記位相差が異常振動する。
【００５０】
ノッキング振動である位相差の異常振動は数kHz の周波数域に集中しており、該周波数域の振動をサンプルホ−ルド回路７の出力からバンドパスフィルタ９２が分離する。図９（Ｃ）はバンドパスフィルタ９２の出力を示すもので、バンドパスフィルタ９２はノッキング振動成分のみ通過し数kHz の周波数以外の振動成分と直流成分を除去する。バンドパスフィルタ９２を通過したノッキング振動成分はピ−クホ−ルドモニタ９３に入力し、ピ−クホ−ルドモニタ９３は点火時からのノッキング振動の最大値すなわちノッキング振動の振幅の最大値を更新または保持する。燃焼サイクル終了時には１燃焼サイクル中におけるノッキング振動の振幅の最大値（図例ではＰ２）が電子制御ユニット９１Ａに入力し、電子制御ユニット９１Ａは、入力する上記最大値の大きさからノッキングの強さを判定する。
【００５１】
（第５実施形態）
本発明の第５の燃焼状態検出装置の一部を図１０に示す。図１０の燃焼状態検出装置は図７に示した燃焼状態検出装置において、電子制御装置９Ａを別の燃焼状態解析手段たる電子制御装置９Ｂに代えたものである。
【００５２】
電子制御装置９Ｂは、サンプルホ−ルド回路７の出力がノッキング振動検出手段たるバンドパスフィルタ９２に入力するようにしてあり、バンドパスフィルタ９２を通過したノッキング振動出力θf はノッキング振動計数手段９４を構成するコンパレ−タ９５の＋入力端子に入力するようにしてある。コンパレ−タ９５の−入力端子には可変抵抗器９７が接続してあり、可変抵抗器９７におけるバッテリ９６の電圧降下がノッキング振動の所定の振幅に相当するように予め調整してある。またノッキング振動計数手段９４は、コンパレ−タ９５から出力されるＨレベルのパルスをカウントするカウンタ９８が設けてあり、カウント結果を電子制御ユニット９１Ｂに出力するようになっている。
【００５３】
本燃焼状態検出装置の作動を説明する。図７と同一の符号を付した部分については同じ作動をするので説明を省略し、相違点のみ詳細に説明する。
【００５４】
サンプルホ−ルド回路７から出力される上記位相差に比例した燃焼イオン信号は、第４実施形態のごとくバンドパスフィルタ９２でノッキング振動成分のみ通過しノッキング振動計数手段９４を構成するコンパレ−タ９５の＋入力端子に入力する。コンパレ−タ９５の−入力端子には可変抵抗器９７から上記所定の振幅θn に対応した出力が入力する。コンパレ−タ９５はθf とθn の大小を比較し、θf がθn より大きければコンパレ−タ９５はＨレベルを出力する。θf がθn より小さければＬレベルを出力する。しかしてコンパレ−タ９５の出力は時系列的に複数のＨレベルが出力される。
【００５５】
上記複数のＨレベル信号をカウンタ９８がカウントする。図９（Ｃ）ではＰ１、Ｐ２、Ｐ３がθn を越えているからカウント数は３となる。カウント出力は電子制御ユニット９１Ｂに出力され、電子制御ユニット９１Ｂはカウント数が１以上のときにノッキング発生と判定し、カウント数にθn を乗じた量をノッキングの強さとする。
【００５６】
このように本燃焼状態検出装置ではノッキングの強さについて定量的に検出することができる。
【００５７】
（第６実施形態）
本発明の第６の燃焼状態検出装置を図１１に示す。本実施形態は図１の電子制御装置８Ａを別の電子制御装置８Ｄに代えたもので、図中、同一番号を付したものは実質的に同じ作動をするので説明を省略し第１実施形態との相違点を中心に説明する。
【００５８】
サンプルホールド回路４１から出力される燃焼イオン電流ピーク値は燃焼状態解析手段たる電子制御装置８Ｄのノッキング振動検出手段たるバンドパスフィルタ８８ｂに入力せしめてある。バンドパスフィルタ８８ｂは、ノッキング振動成分が集中する６〜８ｋＨｚの振動を分離してアナログスイッチ８８ｃを介してノッキング振幅最大値検出手段たるピークホールドモニタ８８ｄに出力するようになっている。ピークホルドモニタ８８ｄは、アナログスイッチ８８ｃがオンのときにバンドパスフィルタ９２から出力される振動の最大値を更新または保持する。またそのホ−ルド値は１燃焼サイクル開始時にリセットするようにしてある。ピ−クホ−ルドモニタ８８ｄの出力はノッキング判定手段たる電子制御ユニット８１Ｆに入力するようにしてある。
【００５９】
一方サンプルホールド回路４１から出力される燃焼イオン電流ピーク値は上限比較手段たるピーク判定回路８８ａのコンパレータ８８１の＋入力端子に入力せしめてある。コンパレータ８８１は−入力端子に可変抵抗器８８２が接続してあり、可変抵抗器８８２におけるバッテリ８８３の電圧降下が燃焼イオン電流のピーク値の上限値（以下、第１の所定値という）に相当するように設定してある。第１の所定値は正常燃焼と認められる燃焼イオン電流のピーク値の最大値である。コンパレータ８８１は、サンプルホールド回路４１から入力する燃焼イオン電流のピーク値が第１の所定値より大きいときにＨレベルをアナログスイッチ８８ｃに出力し、Ｈレベルが出力されている間、アナログスイッチ８８ｃはオンするようになっている。
【００６０】
上記燃焼状態検出装置の作動を説明する。図１２（Ａ）は１燃焼サイクル中における燃焼室の筒内圧（以下燃焼室圧力という）の経時変化を示すもので、正常燃焼時のものである。図１２（Ｂ）はサンプルホールド回路４１から出力される燃焼イオン信号である燃焼イオン電流のピーク値を示しており、火炎面通過により燃焼イオンが大量に発生する時期（以下、火炎面通過期という）と、図１２（Ａ）に示されるごとく燃焼室圧力の上昇に応じて燃焼イオン密度が増大する時期（以下、圧力上昇期という）とに大きな値をとるが正常燃焼では、燃焼イオンの発生がノッキング発生時ほど大きくなく、その最大値は可変抵抗器８８２で設定された第１の設定値（図中、設定値１と記す。以下、同じ）を越えず、アナログスイッチ８８ｃはオフのままでピークホルドモニタ８８ｄは電子制御ユニット８１Ｆにホールド値を出力しない。したがって電子制御ユニット８１Ｆはノッキングは発生していないもの判定する。
【００６１】
図１２（Ｃ）はバンドパスフィルタ８８ｂから出力される振動（図中、燃焼イオン電流ノック周波数成分と記す）である。正常燃焼においてはノッキング振動は起こらないが、火炎面通過期にノッキング振動と同じ周波数域の信号が含まれている場合があり、これがエンジンの高回転域に図のように圧力上昇期まで残る。本発明はノッキングの有無を燃焼イオン電流のピーク値の最大値に基づいて判定するので、ノッキング振動と同じ周波数域の信号により判定が影響されることはない。
【００６２】
図１３（Ａ）はノッキング発生時における１燃焼サイクル中における燃焼室圧力の経時変化を示すものである。図１３（Ｂ）はノッキング発生時における燃焼イオン電流のピーク値を示しており、燃焼イオンの大量の発生により圧力上昇期のある期間は第１の所定値を越え、アナログスイッチ８８ｃがオンする。またこの燃焼イオン電流のピーク値には図１３（Ｃ）のごとくノッキングの強さに応じてノッキング振動成分が含まれており、燃焼イオン電流のピーク値が第１の所定値を越える上記期間にはノッキング振動成分の振幅も大きい。ピークホルドモニタ８８ｄはバンドパスフィルタ８８ｂから出力されるノッキング振動成分の最大値すなわちノッキング振動成分の振幅の最大値を更新または保持し、電子制御ユニット８１Ｆに出力する。電子制御ユニット８１Ｆは、ノッキング振動成分の振幅が入力するとノッキング有りと判定するとともに、ノッキング振動成分の振幅の最大値が第２の設定値を越えるかどうかを判定する。第２の設定値はノッキング振動成分の振幅の最大値を２段階に分類してノッキングの強さの大小を判ずるためのもので、例えばノッキング発生時にフィードバック制御する制御量をノッキングの強さに応じて２段階に設定する場合、ノッキングの強さと制御量とが最適な対応となるような値としておく。
【００６３】
ノッキング振動成分の振幅の最大値が第２の設定値を越える場合にはノッキングの強さが大で、越えない場合には小と判定する。
【００６４】
図１４はノッキングの強さ（図中、ノック強度と記す）と燃焼イオン電流ピーク値の最大値（図中、単に燃焼イオン電流ピーク値と記す）との関係を示すもので、燃焼イオン電流のピーク値の最大値は、ノッキングが発生していれば大きく、ノッキングが発生していなければ小さいという明確な対応関係があり、ノッキングの有無が正確に検出される。
【００６５】
図１５はノッキングの強さ（図中、ノック強度と記す）と、燃焼イオン電流ピーク値のノッキング振動と同じ周波数域の振動の振幅（図中、燃焼イオン電流ノック周波数成分振幅と記す）との関係を示すもので、これらはノッキング発生時にはよく対応しており、ノッキングの強さが正確に判定できる。なお正常燃焼（図中、ノックなしと記す範囲）時に図１２（Ｃ）に示した信号（図中、破線で囲んだもの）が現れるがピーク判定回路８８ａは正常燃焼時にはアナログスイッチ８８ｃをオンしないからノッキングの有無や強さの判定には影響しない。
【００６６】
（第７実施形態）
本発明の第７の燃焼状態検出装置を図１６に示す。本実施形態は図１１の電子制御装置８Ｄを別の電子制御装置８Ｅに変えたもので、図中、同一番号を付したものは実質的に同じ作動をするので説明を省略し第６実施形態との相違点を中心に説明する。
【００６７】
本実施形態の上限比較手段８９は、ピーク判定回路８８ａの前段にサンプルホールド回路４１から出力される燃焼イオン電流ピーク値を入力とするピークホールドモニタ８８ｅが設けてあり、燃焼イオン電流ピーク値の最大値を更新または保持してピーク判定回路８８ａのコンパレータ８８１の＋入力端子に出力するようになっている。コンパレータ８８１の出力はノッキング判定手段たる電子制御ユニット８１Ｇに入力せしめてある。またアナログスイッチ８８ｃは省略してバンドパスフィルタ８８ｂはピークホールドモニタ８８ｄと直接接続してある。
【００６８】
本実施形態ではアナログスイッチ８８ｃが設けられていないので、ノッキングの有無にかかわらず１燃焼サイクル中におけるノッキング振動成分の周波数域の振動の最大値が電子制御ユニット８１Ｇに入力する。また電子制御ユニット８１Ｇには、燃焼イオン電流ピーク値の最大値が第１の所定値より大きければＨレベルが、燃焼イオン電流ピーク値の最大値が第１の所定値より小さければＬレベルが入力する。電子制御ユニット８１Ｇはコンパレータ８８１よりＨレベルが入力すると、既出の図１３（Ｂ）のごとく燃焼イオン電流ピーク値が第１の所定値を越える期間があるのであるからノッキング有りと判定し、Ｌレベルが入力するとノッキングなしと判定する。そしてノッキング有りと判定された場合には、ピークホールドモニタ８８ｄから出力されるノッキング振動成分の振幅の最大値を第２の所定値と比較して大きければノッキングの強さが大で、小さい場合には小と判定する。
【００６９】
（第８実施形態）
図１６の電子制御装置８Ｅはサンプルホールド回路４１から出力される燃焼イオン電流のピーク値をＡ／Ｄ変換するインターフェースや、デジタル信号に変換された燃焼イオン電流のピーク値をデジタル信号処理するＤＳＰ等で構成した電子制御装置とすることもできる。
【００７０】
図１７はかかる電子制御装置の作動を示すフローチャートで、燃焼サイクルごとに繰り返される。まずサンプルホールド回路４１から出力される燃焼イオン電流のピーク値（図中、イオン電流と記す）を記憶する（ステップ２０１）。次いでこの中から最大値を取り出し（ステップ２０２）、第１の所定値と比較する（ステップ２０３）。最大値が第１の所定値より大きければステップ２０４に進み、記憶したイオン電流のピーク値から、ノッキング振動が集中する６〜８ｋＨｚの周波数成分（以下、ノック周波数成分という）を抽出する。抽出したノック周波数成分の中から最大値を取り出し（ステップ２０５）、第２の所定値（図中、所定値２と記す）と比較する（ステップ２０６）。上記最大値が第２の所定値より大きければノッキングの強さを大と判定し（ステップ２０７）、上記最大値が第２の所定値より小さければノッキングの強さを小と判定する（ステップ２０９）。
【００７１】
なおステップ２０３において燃焼イオン電流のピーク値の最大値と第１の所定値との比較の結果、最大値が第１の所定値より小さければノッキングなしと判定する（ステップ２０８）。
【００７２】
なお第６〜第８実施形態ではノッキングの強さを２段階に分けたが、３段階以上とすることもでき、より精密にノッキングの強さを知ることができる。
【００７３】
また第１〜第３および第６〜第８実施形態は、燃焼イオン信号として燃焼イオン電流のピーク値が得られるようにし、その他の実施形態は燃焼イオン信号として燃焼イオン電流の位相差が得られるようにしたが、各実施形態ともいずれの燃焼イオン信号も採用し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の燃焼状態検出装置の回路図である。
【図２】本発明の第１の燃焼状態検出装置の作動を説明するフローチャートである。
【図３】本発明の第１の燃焼状態検出装置の作動を説明するタイムチャートである。
【図４】（Ａ）は内燃機関の燃焼状態を説明するグラフであり、（Ｂ）と（Ｃ）は本発明の第１の燃焼状態検出装置の作動を説明するグラフである。
【図５】本発明の第２の燃焼状態検出装置の部分回路図である。
【図６】本発明の第３の燃焼状態検出装置の部分回路図である。
【図７】本発明の第４の燃焼状態検出装置の部分回路図である。
【図８】本発明の第４の燃焼状態検出装置の作動を説明するタイムチャートである。
【図９】（Ａ）は内燃機関の燃焼状態を説明するグラフであり、（Ｂ）と（Ｃ）は本発明の第４の燃焼状態検出装置の作動を説明するグラフである。
【図１０】本発明の第５の燃焼状態検出装置の部分回路図である。
【図１１】本発明の第６の燃焼状態検出装置の回路図である。
【図１２】（Ａ）は内燃機関の燃焼状態を説明する第１のグラフであり、（Ｂ）と（Ｃ）は本発明の第６の燃焼状態検出装置の作動を説明する第１、第２のグラフである。
【図１３】（Ａ）は内燃機関の燃焼状態を説明する第２のグラフであり、（Ｂ）と（Ｃ）は本発明の第６の燃焼状態検出装置の作動を説明する第３、第４のグラフである。
【図１４】本発明の第６の燃焼状態検出装置の作動を説明する第５のグラフである。
【図１５】本発明の第６の燃焼状態検出装置の作動を説明する第６のグラフである。
【図１６】本発明の第７の燃焼状態検出装置の部分回路図である。
【図１７】本発明の第８の燃焼状態検出装置の作動を説明するタイムチャートである。
【符号の説明】
１１，１２ 対向電極
２ 交流電圧印加手段
３ 検出抵抗（電流検出手段）
４Ａ，４Ｂ 燃焼イオン検出手段
８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄ，８Ｅ，９Ａ，９Ｂ 電子制御装置（燃焼状態解析手段）
８１Ａ 電子制御ユニット（完全失火判定手段）
８１Ｂ 電子制御ユニット（吹き消え判定手段）
８１Ｃ，８１Ｄ，８１Ｅ，８１Ｆ，８１Ｇ 電子制御ユニット（ノッキング判定手段）
８２ ピークホールドモニタ（最大値検出手段）
８３ 下限比較手段
８４ コンパレータ（所定値履歴時点検出手段）
８５ 比較手段
８６ 減衰速度最大値検出手段
８７ 減衰速度最大値比較手段
９２，８８ｂ バンドパスフィルタ（ノッキング振動検出手段）
９３，８８ｄ ピークホールドモニタ（ノッキング振幅最大値検出手段）
９４ ノッキング振動計数手段
８８ａ，８９ 上限比較手段
Claims (9)
- 内燃機関の燃焼室に設けた一対の対向電極と、該対向電極間に交流電圧を印加する交流電圧印加手段と、上記対向電極を流れる電流を検出し電流信号を出力する電流検出手段と、上記電流信号から上記交流電圧に対応して発生する容量電流成分を除去し、上記対向電極間を流れる燃焼イオン電流成分を抽出して上記対向電極間に存在する燃焼イオンの量の増減に対応した燃焼イオン信号を出力する燃焼イオン検出手段とを具備し、かつ上記燃焼イオン信号の挙動から燃焼状態を解析する燃焼状態解析手段を設けた燃焼状態検出装置。
- 請求項１記載の燃焼状態検出装置において、上記燃焼状態解析手段が、点火から消火までの期間における、上記燃焼イオン信号の最大値を検出する最大値検出手段と、該最大値検出手段が検出した最大値を所定の最大値の下限値と比較する下限比較手段と、該下限比較手段が、上記最大値検出手段の検出した最大値が上記下限値より小さいと認めると、燃焼状態を完全失火と判定する完全失火判定手段とを具備する燃焼状態検出装置。
- 請求項１記載の燃焼状態検出装置において、上記燃焼状態解析手段が、上記燃焼イオン信号が予め設定した所定値をとる時点を検出する所定値履歴時点検出手段と、点火してから上記燃焼イオン信号が上記所定値をとる時点までの時間が所定の時間より小さいときに燃焼状態を吹き消えと判定する吹き消え判定手段とを具備する燃焼状態検出装置。
- 請求項１記載の燃焼状態検出装置において、上記燃焼状態解析手段が、点火から消火までの期間における、上記燃焼イオン信号の最大値を検出する最大値検出手段と、上記燃焼イオン信号が予め設定した所定値をとる時点を検出する所定値履歴時点検出手段と、上記最大値検出手段の検出した最大値を、点火から、上記燃焼イオン信号が上記所定値をとる時点までの時間で除した除数値が所定の除数値より大きいときに燃焼状態をノッキングと判定するノッキング判定手段とを具備する燃焼状態検出装置。
- 請求項１記載の燃焼状態検出装置において、上記燃焼状態解析手段が、点火から消火までの期間における、上記燃焼イオン信号の最大値を検出する最大値検出手段と、該最大値検出手段が検出した最大値を、少なくとも１つの予め設定した所定値と比較する比較手段と、該比較手段で比較された上記最大値と上記所定値の大小に基づいてノッキングを判定するノッキング判定手段とを具備する燃焼状態検出装置。
- 請求項１記載の燃焼状態検出装置において、上記燃焼状態解析手段が、上記燃焼イオン信号の減衰速度の最大値を検出する減衰速度最大値検出手段と、該減衰速度最大値検出手段が検出した減衰速度の最大値を所定の減衰速度最大値と比較する減衰速度最大値比較手段と、上記減衰速度最大値検出手段で検出された減衰速度の最大値が所定の減衰速度最大値より大きいときにノッキングと判定するノッキング判定手段とを具備する燃焼状態検出装置。
- 請求項１記載の燃焼状態検出装置において、上記燃焼状態解析手段が、上記燃焼イオン信号のうちノッキングに応じて振動するノッキング振動成分の周波数域の振動を検出するノッキング振動検出手段と、該ノッキング振動検出手段が検出した振動の振幅の最大値を検出するノッキング振幅最大値検出手段とを具備する燃焼状態検出装置。
- 請求項１記載の燃焼状態検出装置において、上記燃焼状態解析手段が、上記燃焼イオン信号のうちノッキングに応じて振動するノッキング振動成分の周波数域の振動を検出するノッキング振動検出手段と、該ノッキング振動検出手段が検出した振動のうち振幅が所定の振幅より大きな振動の回数を計数するノッキング振動計数手段とを具備する燃焼状態検出装置。
- 請求項１記載の燃焼状態検出装置において、上記燃焼状態解析手段が、上記燃焼イオン信号のうちノッキングに応じて振動するノッキング振動成分の周波数域の振動を検出するノッキング振動検出手段と、上記燃焼イオン信号を予め設定した燃焼イオン信号の上限値と比較し上限値を越える燃焼イオン信号の有無を検出する上限比較手段と、上記燃焼イオン信号が上記上限値より大きいと認める期間を少なくとも含む期間における上記振動の振幅の最大値を検出するノッキング振幅最大値検出手段と、上記上限比較手段が上記上限値を越える燃焼イオン信号があるものと判定した場合にはノッキングと判定し上記振動の振幅の最大値に基いてノッキングの強さを判定するノッキング判定手段とを具備する燃焼状態検出装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14079696A JP3727414B2 (ja) | 1995-05-10 | 1996-05-10 | 燃焼状態検出装置 |
| US08/792,169 US5925819A (en) | 1995-05-10 | 1997-01-30 | Combustion monitoring apparatus for internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13737895 | 1995-05-10 | ||
| JP7-137378 | 1995-05-10 | ||
| JP14079696A JP3727414B2 (ja) | 1995-05-10 | 1996-05-10 | 燃焼状態検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0925847A JPH0925847A (ja) | 1997-01-28 |
| JP3727414B2 true JP3727414B2 (ja) | 2005-12-14 |
Family
ID=26470709
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14079696A Expired - Lifetime JP3727414B2 (ja) | 1995-05-10 | 1996-05-10 | 燃焼状態検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3727414B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19860377A1 (de) * | 1998-12-28 | 2000-06-29 | Bosch Gmbh Robert | Zündsteuerung für Brennkraftmaschine |
| JP4560241B2 (ja) * | 2001-06-06 | 2010-10-13 | 富士通テン株式会社 | 内燃機関のノッキング判定装置 |
| US6993960B2 (en) * | 2002-12-26 | 2006-02-07 | Woodward Governor Company | Method and apparatus for detecting combustion instability in continuous combustion systems |
| US7096722B2 (en) * | 2002-12-26 | 2006-08-29 | Woodward Governor Company | Method and apparatus for detecting combustion instability in continuous combustion systems |
| JP2013238185A (ja) * | 2012-05-16 | 2013-11-28 | Daihatsu Motor Co Ltd | 内燃機関の燃焼状態判定装置 |
| CN116068257B (zh) * | 2023-04-06 | 2023-06-20 | 广东美智智能科技有限公司 | 一种火焰离子电流检测电路及燃气器具 |
-
1996
- 1996-05-10 JP JP14079696A patent/JP3727414B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0925847A (ja) | 1997-01-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5925819A (en) | Combustion monitoring apparatus for internal combustion engine | |
| JP3827083B2 (ja) | 内燃機関のノック検出装置 | |
| US6020742A (en) | Combustion monitoring apparatus for internal combustion engine | |
| JPH05149230A (ja) | 内燃機関のノツキング検出装置 | |
| US6000276A (en) | Knock detection device for an internal combustion engine avoiding erroneous knock detection | |
| JPH05164034A (ja) | 内燃機関の失火検出装置 | |
| JP3727414B2 (ja) | 燃焼状態検出装置 | |
| KR100424214B1 (ko) | 내연기관의점화장치 | |
| JP3633580B2 (ja) | 内燃機関の失火検出装置 | |
| FR2734022A1 (fr) | Appareil de surveillance de la combustion dans un moteur a combustion interne | |
| JPS61169669A (ja) | 点火栓の点火不良検出装置 | |
| JP4006781B2 (ja) | 内燃機関のノック検出方法及び装置 | |
| JP3704303B2 (ja) | 内燃機関の失火検出装置 | |
| US5682860A (en) | Device and method for ignition detection | |
| JPH0565866A (ja) | 内燃機関の失火検出装置 | |
| JP3507793B2 (ja) | 内燃機関の失火検出装置 | |
| JP3571138B2 (ja) | 燃焼状態検出装置 | |
| US6054860A (en) | Device for detecting knocking in an internal combustion engine | |
| JPH08210175A (ja) | エンジンのノック検出装置 | |
| EP1092968B1 (en) | Combustion analysing method for an internal combustion engine | |
| JP3031764B2 (ja) | ガソリン機関の失火検出装置 | |
| JPH11351053A (ja) | 内燃機関のノック検出装置 | |
| JP3691575B2 (ja) | 内燃機関の燃焼状態検出装置 | |
| JPH08240172A (ja) | イオン電流による燃焼状態検出装置 | |
| JP2005282383A (ja) | エンジンの燃焼検出区間設定装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040614 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20050927 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20050928 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081007 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091007 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101007 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111007 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121007 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121007 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131007 Year of fee payment: 8 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |