JP4451180B2 - Engine combustion detection interval setting device - Google Patents

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JP4451180B2 JP2004093482A JP2004093482A JP4451180B2 JP 4451180 B2 JP4451180 B2 JP 4451180B2 JP 2004093482 A JP2004093482 A JP 2004093482A JP 2004093482 A JP2004093482 A JP 2004093482A JP 4451180 B2 JP4451180 B2 JP 4451180B2
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Description

本発明は、燃焼室内のイオン或いは燃焼圧に基づいて燃焼状態検出区間を気筒毎に設定するエンジンの燃焼検出区間設定装置に関する。   The present invention relates to an engine combustion detection interval setting device that sets a combustion state detection interval for each cylinder based on ions or combustion pressure in a combustion chamber.

一定空燃比においてエンジン出力を高めるには、過給機による過給、或いは自然吸気エンジンにおける慣性過給等により充填効率を高めると共に点火時期を最適点火時期(MBT: Minimum Advance for Best Torque)に設定して、熱効率を高くすれば良い。しかし、充填効率を高め、或いは点火時期を最適点火時期まで進角させるとノックが発生する場合がある。ノックが発生すると熱効率が却って低下するため、ノックセンサを用いてノック発生の有無を検出し、ノックを検出したときは、点火時期を遅角補正する等してノックの発生を回避する制御が行われる。   To increase the engine output at a constant air-fuel ratio, increase the charging efficiency by supercharging with a turbocharger or inertial supercharging in a naturally aspirated engine and set the ignition timing to the optimal ignition timing (MBT: Minimum Advance for Best Torque) Then, it is sufficient to increase the thermal efficiency. However, knocking may occur when the charging efficiency is increased or the ignition timing is advanced to the optimal ignition timing. When knocking occurs, the thermal efficiency decreases, so the presence or absence of knocking is detected using a knock sensor. When knocking is detected, control is performed to avoid the occurrence of knocking by, for example, retarding the ignition timing. Is called.

ノックセンサとしては、シリンダブロックに設けた磁歪式あるいは圧電式が多く採用されている。しかし、この種のノックセンサは各気筒に発生したノックを直接検出するものではなく、ある気筒で発生したノックをシリンダブロックに伝播される振動を介して検出するものであるため、ノックの発生している気筒を特定することができない。従って、ノックセンサにてノックを検出した場合には、全気筒に対して点火時期を遅角補正する等のノック制御が行われる。   As the knock sensor, a magnetostrictive type or a piezoelectric type provided in the cylinder block is often employed. However, this type of knock sensor does not directly detect the knock generated in each cylinder, but detects the knock generated in a certain cylinder through vibration propagated to the cylinder block. The cylinder which has been cannot be specified. Therefore, when knocking is detected by the knock sensor, knock control such as retarding the ignition timing for all cylinders is performed.

これに対し、最近では、各気筒の燃焼状態を調べてノック発生の有無を気筒毎に検出し、ノックの発生した気筒に対してのみノック制御を行う技術が種々提案されている。   On the other hand, recently, various techniques have been proposed in which the combustion state of each cylinder is examined to detect whether or not knocking has occurred for each cylinder, and knock control is performed only on the cylinder in which knocking has occurred.

又、燃焼状態を検出し、電気信号として出力する場合、この電気信号に火花放電の際に発生するノイズ(以下、「放電ノイズ」と称する)が重畳され易い。そのため、一般的には、放電ノイズを避けたゲート区間を設定し、このゲート区間で検出した燃焼状態を示す電気信号からノック成分を抽出して、ノック発生の有無を判定するようにしている。   Further, when the combustion state is detected and output as an electrical signal, noise (hereinafter referred to as “discharge noise”) generated during spark discharge is easily superimposed on the electrical signal. Therefore, in general, a gate section that avoids discharge noise is set, and a knock component is extracted from an electrical signal indicating a combustion state detected in the gate section, and the presence or absence of knocking is determined.

例えば特許文献1(特開平8−210175号公報)に開示されているノック検出装置は、燃焼時における点火プラグの電極間に流れるイオン電流を検出し、このイオン電流をフィルタリングしてノック成分を抽出する一方、点火時においてはエンジン回転数と負荷等に基づいてテーブルを参照してマスク区間を設定し、マスク区間経過後にイオン電流の検出を開始し、イオン電流がピーク値を示したとき、ピーク値に基づいてマップを参照してノック検出区間を設定すると共に、ピーク値を検出した時点からノック検出区間を立ち上げ、ノック検出区間で検出したノック成分に基づいてノック発生の有無を判定する技術が開示されている。
特開平8−210175号公報
For example, a knock detection device disclosed in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 8-210175) detects an ionic current flowing between electrodes of a spark plug during combustion, and extracts the knock component by filtering the ionic current. On the other hand, at the time of ignition, the mask section is set by referring to the table based on the engine speed and load, etc., and detection of the ionic current is started after the lapse of the mask section. A technique for setting a knock detection interval by referring to a map based on a value, starting a knock detection interval from the time when a peak value is detected, and determining the presence or absence of a knock based on a knock component detected in the knock detection interval Is disclosed.
JP-A-8-210175

特許文献1に開示されている技術では、火花放電を回避するマスク区間、及びノック発生の有無を判定するノック検出区間を、エンジン運転状態に基づいて設定している。しかし、放電ノイズの発生する区間、及びノックの発生し易い区間は、通常運転においては、エンジン回転数、エンジン負荷等のエンジン運転状態に基づいて設定することができるが、高回転、高負荷運転、或いは過渡運転等、燃焼状態が急変しやすい区間では、マスク区間及びノック検出区間を適正に設定することができず、イオン電流に重畳する放電ノイズやノック以外の所定周波数成分を完全に除去することは困難となる場合がある。   In the technique disclosed in Patent Document 1, a mask section that avoids spark discharge and a knock detection section that determines whether or not knocking has occurred are set based on the engine operating state. However, the section where discharge noise is generated and the section where knocking is likely to occur can be set based on the engine operating state such as the engine speed and engine load in normal operation. Or, in a section where the combustion state is likely to change suddenly, such as transient operation, the mask section and knock detection section cannot be set properly, and discharge noise superimposed on the ion current and predetermined frequency components other than knock are completely removed. It can be difficult.

又、エンジンは製品毎に個体差を有しており、従って、通常運転においても、点火プラグの放電時間や、燃焼期間は、エンジン毎にばらつきを有している。更に、経年変化によってもばらつきが生じる。このような個体差を有するエンジンに対して、テーブルやマップを参照してマスク区間、及びノック検出区間を設定した場合、放電ノイズやノック以外の所定周波数成分を適正に除去することができず、ノック発生の有無を正確に判定することが困難となる。   Further, the engine has an individual difference for each product. Therefore, even in normal operation, the discharge time of the spark plug and the combustion period vary from engine to engine. Furthermore, variation also occurs due to aging. For engines with such individual differences, when setting the mask section and knock detection section with reference to the table and map, it is not possible to properly remove the predetermined frequency components other than discharge noise and knock, It becomes difficult to accurately determine whether knock has occurred or not.

本発明は、上記事情に鑑み、エンジンの運転状態、及び、点火プラグの放電時間や、燃焼期間のばらつき、経年変化等の影響を受けることなく、放電ノイズ及びノック以外の所定周波数成分が重畳する区間を避けた領域で燃焼状態検出区間を常に適正に設定することのできるエンジンの燃焼検出区間設定装置を提供することを目的とする。   In view of the above circumstances, the present invention superimposes predetermined frequency components other than discharge noise and knock without being affected by the operating state of the engine, the discharge time of the spark plug, the variation in the combustion period, aging, etc. It is an object of the present invention to provide an engine combustion detection section setting device capable of always properly setting a combustion state detection section in an area avoiding the section.

上記目的を達成するため本発明によるエンジンの燃焼検出区間設定装置は、燃焼室の燃焼状態を検出して燃焼信号を出力する燃焼検出手段と、点火コイルの一次巻線をスイッチングする点火トランジスタのコレクタ電圧に基づいて点火プラグの火花放電終了を検出したときに、上記燃焼信号の検出区間の開始ゲートを設定する燃焼信号検出区間設定手段と、上記燃焼信号のピーク値を検出した後にノック検出区間の開始ゲートを設定し、上記燃焼信号と予め設定した終了判定用スライスレベルとを比較し、上記燃焼信号が該終了判定用スライスレベル以下と判定した後、上記ノック検出区間の終了ゲートを設定するノック検出区間設定手段とを備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, an engine combustion detection interval setting device according to the present invention comprises a combustion detection means for detecting a combustion state of a combustion chamber and outputting a combustion signal, and a collector of an ignition transistor for switching the primary winding of the ignition coil. Combustion signal detection section setting means for setting a start gate of the detection section of the combustion signal when the end of spark discharge of the spark plug is detected based on the voltage, and after detecting the peak value of the combustion signal, The start gate is set, the combustion signal is compared with a preset end determination slice level, and after determining that the combustion signal is equal to or lower than the end determination slice level, the end gate of the knock detection section is set. And a detection section setting means.

本発明によれば、エンジンの運転状態、及び、点火プラグの放電時間や、燃焼期間のばらつき、経年変化等の影響を受けることなく、放電ノイズ又はノック以外の所定周波数成分が重畳する区間を避けた領域で燃焼状態検出区間を常に適正に設定することができる。   According to the present invention, it is possible to avoid an interval in which a predetermined frequency component other than discharge noise or knock is superimposed without being affected by the operating state of the engine, the discharge time of the spark plug, the variation in the combustion period, and the secular change. Therefore, it is possible to always set the combustion state detection section appropriately in the region.

以下、図面に基づいて本発明の一形態を説明する。図1〜図4に本発明の第1形態を示す。図1は燃焼検出区間設定装置の全体構成図である。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 to 4 show a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is an overall configuration diagram of the combustion detection zone setting device.

同図の符号1は、各気筒に対応して配設されている点火コイルであり、一次巻線1aの一端がバッテリ2に接続され、他端が一次巻線1aをスイッチングする点火トランジスタ3のコレクタに接続されている。更に、点火トランジスタ3のエミッタが接地され、又、ベースに点火信号が印加される。一方、点火コイル1の二次巻線1bの一端が、バッテリ2に接続され、他端が点火プラグ4の中心電極4aに接続されている。更に、この点火プラグ4の外側電極4bが接地されている。   Reference numeral 1 in FIG. 1 denotes an ignition coil arranged corresponding to each cylinder. One end of the primary winding 1a is connected to the battery 2, and the other end of the ignition transistor 3 that switches the primary winding 1a. Connected to the collector. Further, the emitter of the ignition transistor 3 is grounded, and an ignition signal is applied to the base. On the other hand, one end of the secondary winding 1 b of the ignition coil 1 is connected to the battery 2, and the other end is connected to the center electrode 4 a of the ignition plug 4. Further, the outer electrode 4b of the spark plug 4 is grounded.

又、エンジンの各気筒の燃焼室にイオンプローブ14が配設されている。イオンプローブ14は一対の電極を有しており、燃焼時の電極間に電位差を与えておき、この電極間に火炎が到達するとイオンプローブ14にイオン電流が流れる。イオン電流は燃焼室内の燃焼状態に応じて鋭敏に変化することが知られており、その波形は、図3(d)に示すように燃焼波形圧とほぼ同一となる。従って、イオン電流を監視することで、気筒内の燃焼状態(ノックや失火の発生)を個別に把握することができる。尚、イオンプローブ14は点火プラグ4で代用できるため、点火プラグ4をイオンプローブ14として利用しても良い。   An ion probe 14 is disposed in the combustion chamber of each cylinder of the engine. The ion probe 14 has a pair of electrodes. A potential difference is given between the electrodes during combustion, and an ion current flows through the ion probe 14 when a flame arrives between the electrodes. It is known that the ionic current changes sharply according to the combustion state in the combustion chamber, and the waveform thereof is almost the same as the combustion waveform pressure as shown in FIG. Therefore, by monitoring the ion current, it is possible to individually grasp the combustion state (occurrence of knocking or misfire) in the cylinder. Since the ion probe 14 can be replaced by the spark plug 4, the spark plug 4 may be used as the ion probe 14.

本形態による燃焼検出区間設定装置は、燃焼検出手段としてのイオン電流検出回路11と燃焼信号検出区間設定部12とノック検出部13とを備えている。尚、燃焼信号検出区間設定部12はアナログ回路であっても良いが、マイクロコンピュータ等の車載用コンピュータで実行させることもできる。 The combustion detection zone setting device according to this embodiment includes an ion current detection circuit 11, a combustion signal detection zone setting unit 12, and a knock detection unit 13 as combustion detection means. The combustion signal detection section setting unit 12 may be an analog circuit, but can also be executed by an in-vehicle computer such as a microcomputer.

イオン電流検出回路11は、イオンプローブ14に流れるイオン電流を検出するもので、イオンプローブ14に高電圧を印加するコンデンサや、イオン電流検出抵抗等を有しており、イオン電流検出抵抗で検出される電位からイオン電流を検出すると共に、このイオン電流を増幅して出力する。   The ion current detection circuit 11 detects an ion current flowing through the ion probe 14, and includes a capacitor that applies a high voltage to the ion probe 14, an ion current detection resistor, and the like, and is detected by the ion current detection resistor. The ion current is detected from the potential to be amplified, and the ion current is amplified and output.

燃焼信号検出区間設定部12は、点火トランジスタ3のコレクタに印加される電圧(以下、「コレクタ電圧」と称する)、及びイオン電流検出回路11で検出したイオン電流をモニタし、コレクタ電圧に基づき、その電圧変化から火花放電終了時期を判定すると共に、イオン電流の変化からイオン電流検出区間と、燃焼状態検出区間としてのノック検出区間とを設定する。コレクタ電圧は点火プラグ4の放電状態を間接的に、且つ比較的簡単にモニタすることができるため、コレクタ電圧の変化から、火花放電終了時期を容易に検出することができる。 The combustion signal detection section setting unit 12 monitors the voltage applied to the collector of the ignition transistor 3 (hereinafter referred to as “collector voltage”) and the ion current detected by the ion current detection circuit 11, and based on the collector voltage, The spark discharge end time is determined from the voltage change, and the ion current detection section and the knock detection section as the combustion state detection section are set from the change in the ion current. Since the collector voltage can monitor the discharge state of the spark plug 4 indirectly and relatively easily, the spark discharge end time can be easily detected from the change in the collector voltage.

ノック検出部13は、イオン電流検出回路11から出力されるイオン電流をフィルタ処理してノック電流を抽出すると共に、燃焼信号検出区間設定部12で設定したノック検出区間で検出したノック電流に基づいてノック発生の有無を調べる。尚、ノック発生の有無を調べる手法としては、例えば特開平6−159129号公報に開示されているように、ノック電流を積分し、その値に基づいてノック発生の有無を気筒毎に調べる技術、或いは、特開平10−252634号公報に開示されているように、ノック電流を積分すると共に、ノック電流をイオン電流のピーク値に基づいて補正し、補正後の値とノック判定レベルとを比較して、ノック発生の有無を気筒毎に調べる技術が知られている。 The knock detection unit 13 filters the ion current output from the ion current detection circuit 11 to extract the knock current, and based on the knock current detected in the knock detection section set by the combustion signal detection section setting unit 12. Check for knocks. As a method for checking the presence / absence of knock occurrence, for example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-159129, a technique for integrating the knock current and checking the presence / absence of knock occurrence for each cylinder based on the value, Alternatively, as disclosed in JP-A-10-252634, the knock current is integrated, the knock current is corrected based on the peak value of the ion current, and the corrected value is compared with the knock determination level. A technique for checking the occurrence of knocking for each cylinder is known.

燃焼信号検出区間設定部12で実行される機能が車載用コンピュータに備えられている場合、車載用コンピュータは、図2に示す燃焼検出区間設定ルーチンに従って、イオン電流検出区間、及びノック検出区間を設定する。 When the on-vehicle computer has a function executed by the combustion signal detection interval setting unit 12, the on-vehicle computer sets the ion current detection interval and the knock detection interval according to the combustion detection interval setting routine shown in FIG. To do.

このルーチンは、点火トランジスタ3に対して出力される点火信号がONからOFFに切り替わったときに起動される。図3(a)に示すように点火トランジスタ3のベースに点火信号を印加して、点火トランジスタ3をONした後、この点火トランジスタ3をOFFさせて、点火コイル1の二次巻線1bに高電圧を誘起すると、同図(b)に示すように点火プラグ4の電極4a,4b間に火花放電が発生し、この火花放電により燃焼室内の混合気が着火して燃焼が開始される。火花放電中に検出されるコレクタ電圧は、図3(c)に示すように、大きく変動しており、コレクタ電圧をモニタすることで点火プラグ4の放電状態を簡単に把握することができる。   This routine is started when the ignition signal output to the ignition transistor 3 is switched from ON to OFF. As shown in FIG. 3A, an ignition signal is applied to the base of the ignition transistor 3 and the ignition transistor 3 is turned on. Then, the ignition transistor 3 is turned off and the secondary winding 1b of the ignition coil 1 is turned on. When the voltage is induced, a spark discharge is generated between the electrodes 4a and 4b of the spark plug 4 as shown in FIG. 4B, and the air-fuel mixture in the combustion chamber is ignited by the spark discharge and combustion is started. The collector voltage detected during the spark discharge varies greatly as shown in FIG. 3C, and the discharge state of the spark plug 4 can be easily grasped by monitoring the collector voltage.

先ず、ステップS1でコレクタ電圧を所定周期毎に読込み、コレクタ電圧がバッテリ2からの電圧(バッテリ電圧)により安定するまで待機する。コレクタ電圧が安定したか否かは、例えば、前回読込んだコレクタ電圧と今回読込んだコレクタ電圧とを比較し、その差が所定値以内で、しかも、その状態が設定時間継続している場合、安定と判定する。或いはコレクタ電圧とバッテリ電圧とを比較し、コレクタ電圧がバッテリ電圧とほぼ等しくなったとき安定と判定する。   First, in step S1, the collector voltage is read at predetermined intervals, and the process waits until the collector voltage is stabilized by the voltage from the battery 2 (battery voltage). Whether the collector voltage is stable is, for example, when the collector voltage read last time is compared with the collector voltage read this time, the difference is within a predetermined value, and the state continues for a set time Judged as stable. Alternatively, the collector voltage is compared with the battery voltage, and when the collector voltage becomes substantially equal to the battery voltage, it is determined that the voltage is stable.

そして、コレクタ電圧が安定したとき、火花放電終了と判定し、ステップS2へ進み、図3(e)に示すようにイオン電流検出区間の開始ゲート(以下、「イオン電流検出開始ゲート」と称する)を設定する。   Then, when the collector voltage is stabilized, it is determined that the spark discharge has ended, and the process proceeds to step S2, and as shown in FIG. 3 (e), the start gate of the ion current detection section (hereinafter referred to as “ion current detection start gate”). Set.

イオン電流検出開始ゲートが設定されると、ステップS3において、イオン電流の読込みを開始し、その後、所定演算周期毎にイオン電流を読込み、イオン電流がピーク値を示すまで待機する。イオン電流のピーク値を検出する手法としては、例えばイオン電流を設定演算毎にサンプリングして加重平均し、今回の加重平均値と前回の加重平均値とを比較し、今回の加重平均が前回の加重平均よりも低く、その状態が設定周期継続されている場合、ピークと判定する。   When the ion current detection start gate is set, reading of the ion current is started in step S3, and thereafter, the ion current is read at every predetermined calculation cycle and waits until the ion current shows a peak value. As a method of detecting the peak value of the ion current, for example, the ion current is sampled and weighted average every setting calculation, the current weighted average value is compared with the previous weighted average value, and the current weighted average is compared with the previous weighted average value. If it is lower than the weighted average and the state continues for a set period, it is determined as a peak.

ところで、図3(d)に示すように、火花放電中はイオン電流に放電ノイズが重畳されている。しかし、本形態ではイオン電流の読込みを放電終了後に開始しているので、イオン電流中に放電ノイズが重畳することは殆どない。   Incidentally, as shown in FIG. 3D, discharge noise is superimposed on the ion current during the spark discharge. However, in this embodiment, since the reading of the ionic current is started after the end of the discharge, the discharge noise is hardly superimposed on the ionic current.

そして、イオン電流のピーク値が検出されたとき、ステップS4へ進み、図3(f)に示すように、ノック検出区間の開始ゲート(以下、「ノック検出開始ゲート」と称する)を設定する。ノック発生に伴う高周波成分はイオン電流に対して、ピーク値を示した後に重畳されることが知られている。従って、ピーク値を検出した後のイオン電流からノック検出を開始することで、ノイズ成分の混入を極力除去することができる。   When the peak value of the ionic current is detected, the process proceeds to step S4, where a start gate of the knock detection section (hereinafter referred to as “knock detection start gate”) is set as shown in FIG. It is known that the high-frequency component accompanying the occurrence of knock is superimposed on the ion current after showing a peak value. Therefore, by starting knock detection from the ionic current after detecting the peak value, it is possible to remove the contamination of noise components as much as possible.

次いで、ステップS5へ進み、イオン電流と予め設定した終了判定用スライスレベルとを比較し、イオン電流が終了判定用スライスレベル以下で安定するまで待機する。図3(d)に示すように終了判定用スライスレベルは、燃焼の終了時期を実験等から求めて設定したものであり、判定に際しては、イオン電流が終了判定用スライスレベル以下となり、しかも、その状態が設定時間継続されているとき、安定と判定する。   Next, the process proceeds to step S5, where the ion current is compared with a preset slice level for end determination and waits until the ion current is stabilized below the slice level for end determination. As shown in FIG. 3 (d), the end determination slice level is obtained by setting the end time of combustion through experiments or the like, and in the determination, the ion current is equal to or lower than the end determination slice level. When the state continues for the set time, it is determined that the state is stable.

そして、イオン電流が終了判定用スライスレベル以下で安定したと判定したとき、ステップS6へ進み、イオン電流検出終了ゲート、及びノック検出終了ゲートを設定して(図3(e),(f)参照)、ルーチンを抜ける。   When it is determined that the ion current is stable below the slice level for end determination, the process proceeds to step S6, and the ion current detection end gate and the knock detection end gate are set (see FIGS. 3 (e) and 3 (f)). ) Exit the routine.

すると、ノック検出部13は、図3(g)に示すように、ノック検出区間で抽出したノック電流に基づき、上述した手法を用いてノック発生の有無を気筒毎に調べる。そして、ノック発生気筒が検出された場合、次サイクルにおいて、ノック発生気筒の点火時期を遅角させる等のノック制御を行って、ノック発生を回避する。   Then, as shown in FIG. 3G, the knock detection unit 13 checks the occurrence of knocking for each cylinder using the above-described method based on the knock current extracted in the knock detection section. When a knock generation cylinder is detected, knock control such as retarding the ignition timing of the knock generation cylinder is performed in the next cycle to avoid knock generation.

このように、本形態では、イオン電流検出開始ゲートを、点火コイル1の一次巻線1aの電圧をモニタし、この電圧が安定したときに設定するようにしたので、イオン電流のピーク値を検出するに際し、放電ノイズの影響が受け難くなり、ピーク値を高精度に検出することができる。   Thus, in this embodiment, since the ion current detection start gate is set when the voltage of the primary winding 1a of the ignition coil 1 is monitored and this voltage is stabilized, the peak value of the ion current is detected. In doing so, it becomes difficult to be affected by the discharge noise, and the peak value can be detected with high accuracy.

又、イオン検出区間、及びノック検出区間を、テーブルやマップを用いることなく、イオン電流に基づいて、1点火毎に自動的に設定されるので、これらの区間を、高回転、高負荷運転、或いは過渡運転等、燃焼状態が急変し易いエンジンの運転領域であっても、常に最適な区間に設定することができる。同様に、点火プラグ4の放電時間や、エンジンの製造誤差などを要因とする燃焼期間のばらつき、経年変化等の影響を受けることなく、常に最適な状態に設定することができる。   In addition, the ion detection section and the knock detection section are automatically set for each ignition based on the ion current without using a table or a map. Alternatively, even in an engine operating region where the combustion state is likely to change suddenly, such as transient operation, it is possible to always set the optimum section. Similarly, the optimum state can always be set without being affected by variations in the combustion period due to the discharge time of the spark plug 4, engine manufacturing error, etc., and aging.

そのため、このノック検出区間で検出したイオン電流から抽出したノック電流のS/N比が向上し、ノック電流に基づきノック発生の有無を高精度に判定することができる。従って、ノック検出区間で検出したノック電流に基づき、点火時期制御等のノック制御を行うことで、エンジン出力を必要以上に抑制することなく、ノックを有効に回避することができる。その結果、エンジンの有するポテンシャルを最大限に発揮させることができる。   Therefore, the S / N ratio of the knock current extracted from the ion current detected in this knock detection section is improved, and the presence / absence of knock occurrence can be determined with high accuracy based on the knock current. Therefore, by performing knock control such as ignition timing control based on the knock current detected in the knock detection section, knock can be effectively avoided without suppressing the engine output more than necessary. As a result, the potential of the engine can be maximized.

ところで、点火プラグ4からの火花放電が燃焼室内の混合気に着火しなかった場合、すなわち、失火が発生した場合、燃焼室内の分子が電離(イオン化)しないため、イオン電流は放電ノイズ以外、ほとんど検出されなくなる。従って、イオン電流検出開始ゲートを設定した後、イオン電流のピーク値が所定値(例えば0よりもやや高い電流値)以上を示さない場合、失火と判定することができる。   By the way, when the spark discharge from the spark plug 4 does not ignite the air-fuel mixture in the combustion chamber, that is, when misfiring occurs, the molecules in the combustion chamber are not ionized (ionized). It will not be detected. Therefore, after setting the ion current detection start gate, if the peak value of the ion current does not show a predetermined value (for example, a current value slightly higher than 0) or more, it can be determined that misfire has occurred.

図4に、図2に示す燃焼検出区間設定ルーチンを応用して失火判定を行う失火判定ルーチンを示す。   FIG. 4 shows a misfire determination routine for performing misfire determination by applying the combustion detection interval setting routine shown in FIG.

ステップS1〜S3までは、図2に示す燃焼検出区間設定ルーチンと同一の処理を行い、ステップS3でイオン電流のピーク値を検出した後、ステップS11へ進むと、ピーク値と予め設定した失火判定用スライスレベルとを比較し、ピーク値が失火判定用スライスレベル以下のとき、ステップS12へ進み、失火ありと判定してルーチンを抜ける。一方、ピーク値が失火判定用スライスレベル以上のとき、ステップS13へ分岐し、失火なしと判定してルーチンを抜ける。   Steps S1 to S3 are the same as the combustion detection interval setting routine shown in FIG. 2, and after detecting the peak value of the ion current in step S3, the process proceeds to step S11. When the peak value is equal to or less than the misfire determination slice level, the process proceeds to step S12, where it is determined that there is a misfire and the routine is exited. On the other hand, when the peak value is equal to or higher than the misfire determination slice level, the process branches to step S13, determines that there is no misfire, and exits the routine.

尚、失火と判定したときは、バックアップメモリの所定アドレスに失火ありを示すトラブルコードを記憶させる。又、その際、インストルメントパネル等に配設されているウォーニングランプを点灯させる等して、運転者に失火発生を知らせるようにしても良い。   If it is determined that a misfire has occurred, a trouble code indicating a misfire is stored at a predetermined address in the backup memory. Further, at that time, a warning lamp disposed on the instrument panel or the like may be turned on to notify the driver of the occurrence of misfire.

又、図5〜図7に本発明の第2形態を示す。上述した第1形態では、イオン電流に基づいてイオン電流検出区間、及びノック検出区間を設定したが、本形態では、感知面を燃焼室に露呈させる燃焼圧感知手段としての燃焼圧センサ22からの電気信号に基づいて、燃焼圧検出区間、及びノック検出区間を設定する。燃焼圧センサ22は燃焼圧に応じた電気信号を出力するもので、ノック発生時は、この電気信号にノックによる振動成分が重畳される。従って、この振動成分を抽出することでノック発生の有無を検出することができる。   5 to 7 show a second embodiment of the present invention. In the first embodiment described above, the ion current detection section and the knock detection section are set based on the ion current, but in this embodiment, from the combustion pressure sensor 22 as the combustion pressure sensing means for exposing the sensing surface to the combustion chamber. A combustion pressure detection section and a knock detection section are set based on the electrical signal. The combustion pressure sensor 22 outputs an electrical signal corresponding to the combustion pressure. When a knock occurs, a vibration component due to the knock is superimposed on the electrical signal. Therefore, the presence or absence of knocking can be detected by extracting this vibration component.

本形態による燃焼検出区間設定装置は、燃焼検出手段としての燃焼圧検出回路21と燃焼信号検出区間設定部12とノック検出部13とを備えている。尚、燃焼信号検出区間設定部12はアナログ回路であっても良いが、マイクロコンピュータ等の車載用コンピュータで実行させることもできる。 The combustion detection zone setting device according to this embodiment includes a combustion pressure detection circuit 21, a combustion signal detection zone setting unit 12, and a knock detection unit 13 as combustion detection means. The combustion signal detection section setting unit 12 may be an analog circuit, but can also be executed by an in-vehicle computer such as a microcomputer.

燃焼圧検出回路21は、燃焼圧センサ22からの電気信号を信号処理して燃焼圧信号を生成すると共に、この燃焼圧信号を、燃焼検出手段としての燃焼圧検出回路21に出力する。   The combustion pressure detection circuit 21 processes the electrical signal from the combustion pressure sensor 22 to generate a combustion pressure signal, and outputs this combustion pressure signal to the combustion pressure detection circuit 21 as combustion detection means.

燃焼信号検出区間設定部12は、燃焼圧検出回路21から出力される燃焼圧信号に基づき、燃焼圧検出区間とノック検出区間とを設定する。 The combustion signal detection interval setting unit 12 sets a combustion pressure detection interval and a knock detection interval based on the combustion pressure signal output from the combustion pressure detection circuit 21.

ノック検出部13は、燃焼圧検出回路21から出力される燃焼圧信号をフィルタ処理して、ノックに起因する振動成分を抽出すると共に、燃焼信号検出区間設定部12で設定したノック検出区間で検出した振動成分に基づいてノック発生の有無を調べる。尚、ノック発生の有無を調べる手法は、第1形態と同様であるため説明を省略する。 The knock detection unit 13 filters the combustion pressure signal output from the combustion pressure detection circuit 21 to extract a vibration component caused by knock, and detects it in the knock detection section set by the combustion signal detection section setting unit 12. The occurrence of knocking is examined based on the vibration component. Note that the method for checking the presence / absence of knock occurrence is the same as in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.

燃焼信号検出区間設定部12で実行される機能が車載用コンピュータに備えられている場合、車載用コンピュータは、図6に示す燃焼検出区間設定ルーチンに従って、燃焼圧検出区間、及びノック検出区間を設定する。 When the function executed by the combustion signal detection interval setting unit 12 is provided in the in-vehicle computer, the in-vehicle computer sets the combustion pressure detection interval and the knock detection interval according to the combustion detection interval setting routine shown in FIG. To do.

このルーチンは、所定周期毎に実行され、先ず、ステップS21で燃焼圧信号をモニタし、燃焼圧信号が開始時期判定用スライスレベル以上になるまで待機する。この開始時期判定用スライスレベルは燃焼の開始時期を検出するもので、予め実験などに基づいて設定されている。   This routine is executed at predetermined intervals. First, in step S21, the combustion pressure signal is monitored, and the process waits until the combustion pressure signal becomes equal to or higher than the start timing determination slice level. This start time determination slice level detects the start time of combustion, and is set in advance based on experiments or the like.

そして、燃焼圧信号が開始時期判定用スライスレベルを超えたとき燃焼開始と判定し、ステップS22へ進み、図7(b)に示すように燃焼圧検出区間の開始ゲート(以下、「燃焼圧検出開始ゲート」と称する)を設定する。   Then, when the combustion pressure signal exceeds the start timing determination slice level, it is determined that combustion starts, and the process proceeds to step S22, and as shown in FIG. 7B, the start gate of the combustion pressure detection section (hereinafter referred to as "combustion pressure detection"). (Referred to as “start gate”).

燃焼圧検出開始ゲートが設定されると、ステップS23において、燃焼圧信号がピーク値を示すまで待機する。燃焼圧信号のピーク値を検出する手法としては、例えば燃焼圧信号を設定演算毎にサンプリングして加重平均し、今回の加重平均値と前回の加重平均値とを比較し、今回の加重平均が前回の加重平均よりも低く、その状態が設定周期継続されている場合、ピークと判定する。   When the combustion pressure detection start gate is set, in step S23, the process waits until the combustion pressure signal shows a peak value. As a method for detecting the peak value of the combustion pressure signal, for example, the combustion pressure signal is sampled and weighted average every setting calculation, the current weighted average value is compared with the previous weighted average value, and the current weighted average is calculated. If it is lower than the previous weighted average and the state continues for a set period, it is determined as a peak.

そして、燃焼圧信号のピーク値が検出されたとき、ステップS24へ進み、図7(c)に示すように、ノック検出区間の開始ゲート(以下、「ノック検出開始ゲート」と称する)を設定する。ノックに起因する振動成分は燃焼圧信号に対して、ピーク値を示した後に重畳されることが知られている。従って、ピーク値を検出した後の燃焼圧信号からノック検出を開始することで、ノイズ成分の混入を極力除去することができる。   When the peak value of the combustion pressure signal is detected, the process proceeds to step S24, and a start gate of the knock detection section (hereinafter referred to as “knock detection start gate”) is set as shown in FIG. . It is known that the vibration component resulting from knocking is superimposed on the combustion pressure signal after showing a peak value. Therefore, by starting knock detection from the combustion pressure signal after detecting the peak value, it is possible to remove the noise component as much as possible.

次いで、ステップS25へ進み、燃焼圧信号と予め設定した終了判定用スライスレベルとを比較し、燃焼圧信号が終了判定用スライスレベル以下でとなるまで待機する。そして、燃焼圧信号が終了判定用スライスレベル以下と判定したとき、ステップS26へ進み、燃焼圧検出終了ゲート、及びノック検出終了ゲートを設定して(図3(e),(f)参照)、ルーチンを抜ける。   Next, the process proceeds to step S25, where the combustion pressure signal is compared with the preset end determination slice level, and the process waits until the combustion pressure signal is equal to or lower than the end determination slice level. When it is determined that the combustion pressure signal is equal to or lower than the end determination slice level, the process proceeds to step S26 to set a combustion pressure detection end gate and a knock detection end gate (see FIGS. 3 (e) and 3 (f)). Exit the routine.

尚、本形態では、図7(a)に示すように、開始時期判定用スライスレベルと、終了軸判定用スライスレベルとを同一の値としているが、両スライスレベルを異なる値に設定しても良い。   In this embodiment, as shown in FIG. 7A, the start time determination slice level and the end axis determination slice level are set to the same value, but both slice levels may be set to different values. good.

ノック検出部13は、図7(e)に示すように、ノック検出区間で抽出した振動成分に基づき、ノック発生の有無を気筒毎に調べる。そして、ノック発生気筒が検出された場合、次サイクルにおいて、ノック発生気筒の点火時期を遅角させる等のノック制御を行って、ノック発生を回避する。   As shown in FIG. 7E, the knock detection unit 13 checks the presence or absence of the occurrence of knock for each cylinder based on the vibration component extracted in the knock detection section. When a knock generation cylinder is detected, knock control such as retarding the ignition timing of the knock generation cylinder is performed in the next cycle to avoid knock generation.

このように、本形態では、ノック検出開始ゲートを、燃焼圧信号のピーク値を検出した後に設定しているので、例えば燃焼圧センサ22が、点火プラグ4(図1参照)に近接した位置に配設されており、点火プラグ4からの放電ノイズが受け易い環境下にあっても、ノック検出のS/N比が向上し、高いノック検出精度を得ることができる。   Thus, in this embodiment, since the knock detection start gate is set after detecting the peak value of the combustion pressure signal, for example, the combustion pressure sensor 22 is positioned close to the spark plug 4 (see FIG. 1). Even in an environment where discharge noise from the spark plug 4 is easily received, the S / N ratio of knock detection is improved, and high knock detection accuracy can be obtained.

その結果、ノック検出区間で検出した振動成分に基づき、点火時期制御等のノック制御を行うことで、エンジン出力を必要以上に抑制することなく、ノックを有効に回避することができ、エンジンの有するポテンシャルを最大限に発揮させることができる。   As a result, by performing knock control such as ignition timing control based on the vibration component detected in the knock detection section, knock can be effectively avoided without suppressing the engine output more than necessary, and the engine has The potential can be maximized.

第1形態による燃焼検出区間設定装置の全体構成図Overall configuration diagram of the combustion detection zone setting device according to the first embodiment 同、燃焼検出区間設定ルーチンを示すフローチャートA flowchart showing a combustion detection interval setting routine 同、(a)は点火トランジスタの信号の波形図、(b)は点火プラグに通電される二次電流信号の波形図、(c)はコレクタ電圧の波形図、(d)はイオン電流信号の波形図、(e)はイオン電流検出区間を設定する信号の波形図、(f)はノック検出区間を設定する信号の波形図、(g)はノック検出区間で抽出されたノック電流の波形図(A) is a waveform diagram of a signal of an ignition transistor, (b) is a waveform diagram of a secondary current signal energized to a spark plug, (c) is a waveform diagram of a collector voltage, and (d) is a waveform diagram of an ion current signal. (E) is a waveform diagram of a signal for setting an ion current detection interval, (f) is a waveform diagram of a signal for setting a knock detection interval, and (g) is a waveform diagram of a knock current extracted in the knock detection interval. 同、失火判定ルーチンを示すフローチャートThe flowchart showing the misfire determination routine 第2形態による燃焼検出区間設定装置の全体構成図Whole block diagram of combustion detection section setting device according to second embodiment 同、燃焼検出区間設定ルーチンを示すフローチャートA flowchart showing a combustion detection interval setting routine 同、(a)は燃焼圧信号の波形図、(b)は燃焼圧検出区間を設定する信号の波形図、(c)はノック検出区間を設定する信号の波形図、(c)は燃焼圧信号に重畳されたノックに起因する振動成分の波形図、(e)はノック検出区間で抽出されたノックに起因する振動成分の波形図(A) is a waveform diagram of a combustion pressure signal, (b) is a waveform diagram of a signal for setting a combustion pressure detection interval, (c) is a waveform diagram of a signal for setting a knock detection interval, and (c) is a combustion pressure signal. Waveform diagram of vibration component caused by knock superimposed on signal, (e) is a waveform diagram of vibration component caused by knock extracted in the knock detection section

符号の説明Explanation of symbols

1 点火コイル
1a 一次巻線
1b 二次巻線
2 バッテリ
3 点火トランジスタ
4 点火プラグ
4a 中心電極
4b 外側電極
11 イオン電流検出回路
12 燃焼検出区間設定部
13 ノック検出部
21 イオンプローブ
21 燃焼圧検出回路
22 燃焼圧センサ

代理人 弁理士 伊 藤 進
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ignition coil 1a Primary winding 1b Secondary winding 2 Battery 3 Ignition transistor 4 Spark plug 4a Center electrode 4b Outer electrode 11 Ion current detection circuit 12 Combustion detection section setting part 13 Knock detection part 21 Ion probe 21 Combustion pressure detection circuit 22 Combustion pressure sensor

Agent Patent Attorney Susumu Ito

Claims (3)

燃焼室の燃焼状態を検出して燃焼信号を出力する燃焼検出手段と、
点火コイルの一次巻線をスイッチングする点火トランジスタのコレクタ電圧に基づいて点火プラグの火花放電終了を検出したときに、上記燃焼信号の検出区間の開始ゲートを設定する燃焼信号検出区間設定手段と、
上記燃焼信号のピーク値を検出した後にノック検出区間の開始ゲートを設定し、上記燃焼信号と予め設定した終了判定用スライスレベルとを比較し、上記燃焼信号が該終了判定用スライスレベル以下と判定した後、上記ノック検出区間の終了ゲートを設定するノック検出区間設定手段と
を備えることを特徴とするエンジンの燃焼検出区間設定装置。
Combustion detection means for detecting the combustion state of the combustion chamber and outputting a combustion signal;
Combustion signal detection interval setting means for setting a start gate of the detection interval of the combustion signal when detecting the end of spark discharge of the ignition plug based on the collector voltage of the ignition transistor that switches the primary winding of the ignition coil;
After detecting the peak value of the combustion signal, a start gate of the knock detection section is set, the combustion signal is compared with the preset end determination slice level, and the combustion signal is determined to be equal to or lower than the end determination slice level. And a knock detection zone setting means for setting an end gate of the knock detection zone.
上記燃焼検出手段は、一対の電極間に介在するイオンに応じて変化するイオン電流を検出するイオン電流検出回路であることを特徴とする請求項1記載のエンジンの燃焼検出区間設定装置。   2. The combustion detection section setting device for an engine according to claim 1, wherein the combustion detection means is an ion current detection circuit that detects an ion current that changes according to ions interposed between a pair of electrodes. 上記燃焼検出手段は、上記燃焼室に臨まされる燃焼圧感知手段から出力される燃焼圧信号を検出する燃焼圧検出回路であることを特徴とする請求項1記載のエンジンの燃焼検出区間設定装置。   2. The combustion detection interval setting device for an engine according to claim 1, wherein the combustion detection means is a combustion pressure detection circuit for detecting a combustion pressure signal output from a combustion pressure sensing means facing the combustion chamber. .
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