JP5916094B2 - 内燃機関の燃焼制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車エンジンなどの内燃機関の燃焼制御装置に関し、特に、ＥＧＲ制御などによってイオン信号が低レベル化しても、ノイズの影響を排除して確実にノッキングを検出できる燃焼制御装置に関する。

一般に、内燃機関のノッキング（以下ノックと略す）とは、混合気の自然発火（プレ・イグニッション）によって発生した爆発と、点火プラグによって発生した爆発とがぶつかり合い、衝撃波を発生する異常状態を意味する。そして、このような異常状態を素早く解消して内燃機関を保護する燃焼制御が必要であり、混合気の燃焼時に発生するイオンに基づいて、ノック発生を検出することが考えられる。

すなわち、内燃機関が正常に燃焼している場合には、イオン信号は第一ピークを示した後、上死点ＴＤＣの手前で減少して再び増加し、燃焼圧が最大となるクランク角の近傍で、サーマルイオンの挙動に対応して第二ピークを示すので、例えば、この第二ピークに着目してノック発生を検出することが考えられる。

かかる観点から本発明者が検討を繰り返したところ、ノック発生の有無に拘らず、一般に、イオン波形の振動成分の強度は、ノック強度だけでなくイオン濃度やイオン電流の増幅率等に影響を受けることが明らかとなった。

そこで、ノック強度に関係の無いイオン濃度や増幅率等の影響を排除すべく、イオン信号の振幅積分値を、イオンピーク値で補正するのが好適であると考えられる。

しかし、例えば、低公害化や燃費向上のために実行されるＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）制御時において、ＥＧＲ量を増加したような場合には、燃焼温度が低下することに対応して、イオン波形も低レベル化するので、このような場合には、第二ピーク位置を読み違える可能性もあり、このような場合、イオンピーク値での補正ではノック判定では正確性を欠くおそれがある。

また、ノック信号との区別が困難なコロナノイズが発生することがあり、このようなノイズを確実に排除できる手法も望まれるところである。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、イオン波形が低レベル化しても、また、イオン波形にノイズが重畳しても、確実にノック判定ができる燃焼制御装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明は、一次コイルと二次コイルとを有する点火コイルと、前記一次コイルの通電を制御するスイッチング素子と、前記スイッチング素子に点火信号を供給してＯＮ／ＯＦＦ動作させる制御装置と、前記二次コイルの誘起電圧を受けて放電動作をする点火プラグと、内燃機関の燃焼状態を示すイオン電流に比例した検出信号を出力するイオン電流検出回路と、を有して構成され、前記制御装置は、前記スイッチング素子がＯＦＦ状態である所定のデータ解析区間の検出信号について、ノック周波数帯域を通過域とするノックＢＰＦ処理を実行する第一抽出手段と、前記所定のデータ解析区間の検出信号について、ノック周波数帯域を遮断域とするノイズＢＰＦ処理を実行する第二抽出手段と、前記ノックＢＰＦ処理後のデータと前記ノイズＢＰＦ処理後のデータとに基づいて、判定用抽出値Ｙを算出する第一算出手段と、前記所定のデータ解析区間の検出信号について、時間軸上の信号累積値Ｘを算出する第二算出手段と、ノック発生時における判定用抽出値の最低値であって、予め実験的に特定された最低抽出値Ｙ０と、最低抽出値Ｙ０に対応するノック発生時における信号累積値Ｘとを規定する判定式Ｙ０＝ｆ（Ｘ）に基づいて、第一算出手段が算出した判定用抽出値Ｙが、第二算出手段が算出した信号累積値Ｘに対応する最低抽出値Ｙ０を超えるか否かを評価してノック発生を判定するノック判定手段と、を設け、前記判定式Ｙ０＝ｆ（Ｘ）は、信号累積値Ｘの増加に対応して、最低抽出値Ｙ０が必ず増加する右肩上りの増加特性を示すことを特徴とする。

本発明では、所定のデータ解析区間の検出信号の信号累積値Ｘを問題にし、しかも、判定式Ｙ_０＝ｆ（Ｘ）が、右肩上りの増加特性を示すので、例え、イオン信号が低レベル化しても、正確にノック判定をすることができる。すなわち、例えば、イオン信号の第二ピーク位置を問題にする場合には、イオン信号が低レベル化した場合には、その位置の誤認によってノック判定の誤認が生じるが、本発明では、信号累積値Ｘを判定パラメータとするので、イオン信号のレベル降下時にも、ノック判定の精度が維持される。

ここで、前記所定のデータ解析区間は、内燃機関の着火動作が終了して熱発生が本格化したことを示す検出信号の第二ピークの位置と、その後方の領域とを含んで、運転状態毎に予め設定されているのが好ましい。ここで、運転状態は、例えば、エンジンの吸気管圧力と、エンジンの回転数と、ＥＧＲ制御時のＥＧＲ量などで特定される。本発明では、運転状態毎にデータ解析区間（ＷＩＮ）が規定されているので、その運転状態における標準的な信号累積値Ｘ、及び、その運転状態において各種の燃焼状態で発生する信号累積値Ｘの範囲は、自ずと限定される。

そして、本発明では、ノックが発生しているか否かは、ノックＢＰＦ処理後のデータに基づいて算出される判定用抽出値Ｙが、信号累積値Ｘから特定される最低抽出値Ｙ_０を超えるか否かで判定できるよう最低抽出値Ｙ_０が予め実験的に規定されているので、判定用抽出値Ｙと、最低抽出値Ｙ_０との対比によって簡易にノック判定をすることができる。

判定式Ｙ_０＝ｆ（Ｘ）から算出される最低抽出値Ｙ_０は、信号累積値Ｘに対応して右肩上りの増加傾向を示すが、より典型的には、一次式Ｙ_０＝Ａ＊Ｘ＋Ｂで与えられる。判定式Ｙ_０＝ｆ（Ｘ）が一次式Ｙ_０＝Ａ＊Ｘ＋Ｂで与えられる場合には、所定のデータ解析区間に対応して、定数Ａと定数Ｂとを運転状態毎に記憶することができるので、ノック判定精度を更に上げることができる。

図１は、所定の運転状態における燃焼実験結果を例示したものであり、予め固定的に規定されているデータ解析区間ＷＩＮにおける検出信号の信号累積値Ｘ（イオン電流面積）を横軸とし、ノックＢＰＦ処理後のデータに基づいて算出される判定用抽出値Ｙを縦軸にしたＸとＹの相関関係を示している。ここで、○枠で囲むサンプルは、意図的にノックを発生させたサンプルである。○枠で囲むノック発生時のサンプルから確認される通り、判定用抽出値Ｙが、一次式Ｙ_０＝Ａ＊Ｘ＋Ｂより上に位置するか否かで、ノック発生状態か否かを一意的に判定できる。

ところで、ＥＧＲ制御時においてＥＧＲ量を増加させたような場合には、イオン波形が低レベル化するが、そのような場合にも、判定式Ｙ_０＝Ａ＊Ｘ＋Ｂに基づいて、正確なノック判定が可能となる。すなわち、イオン波形が低レベル化して、検出信号の信号累積値Ｘ（イオン電流面積）が低レベルとなっても、判定式Ｙ_０＝Ａ＊Ｘ＋Ｂから特定される最低抽出値Ｙ_０も、定数Ａが正値であるので、信号累積値Ｘに対応して低レベルとなるので、正確なノック判定が可能となる。

なお、図２には、イオン波形の終盤に、ノック信号と区別困難なコロナノイズが重畳しているが、このようなノイズの影響を確実に排除するには、第一算出手段は、所定のデータ解析区間の検出信号について、ノック周波数帯域の上側帯域、及び／又は、下側帯域を通過域とするノイズＢＰＦ処理を実行した上で、ノックＢＰＦ処理後の信号と、ノイズＢＰＦ処理後の信号とのレベル差に基づいて、判定用抽出値Ｙを特定するのが好適である。

この場合、ノックＢＰＦ処理後の信号、及び、ノイズＢＰＦ処理後の信号は、各々、自己の前後に連続する所定個数の信号値に基づいて平滑化された後に、互いのレベル差が評価されるのが更に好適である。ここで、平滑化処理は、各ＢＰＦ処理後の信号値を、前記所定個数の信号値の中央値で置き換えるのが好適であり、また、前記中央値は、各ＢＰＦ処理後の信号値を、その絶対値で評価して抽出されるのが好適である。

各ＢＰＦ処理は、３０次以上６５次以下の次数を有するＦＩＲフィルタで構成されるのが好適である。そして、前記所定個数の信号値は、ＦＩＲフィルタの次数Ｍに対して、Ｍ＊（０．７５〜１．２５）個の信号値であり、自己の前後の個数が同数であるのが効果的である。また、好ましくは、検出信号は、３０ｋＨｚより高いサンプリング周波数で取得されるべきである。なお、少なくともＥＧＲ制御時には、各手段が機能するよう構成されるのが好適である。

上記した本発明によれば、イオン波形が低レベル化しても、また、イオン波形にノイズが重畳しても、確実にノック判定ができる燃焼制御装置を実現することができる。

ノック判定用の判定式Ｙ_０＝Ａ＊Ｘ＋Ｂを説明する図面である。 イオン波形の終盤にノック信号と区別困難なコロナノイズが重畳しているイオン波形を例示したものである。 実施例に係る燃焼制御装置の構成を示す回路図である。 燃焼制御装置の動作を説明するタイムチャートである。 燃焼制御装置の動作を説明するフローチャートである。 実施例で使用するＢＰＦ処理の周波数特性を説明する図面である。

以下、実施例について更に詳細に説明する。図３は、実施例に係る燃焼制御装置ＤＥＴを示す回路図であり、図４は、燃焼制御装置ＤＥＴ各部の概略波形を示すタイムチャートである。

図３に示す通り、この燃焼制御装置ＤＥＴは、内燃機関の電子制御ユニットたるＥＣＵ（Engine Control Unit）と、一次コイルＬ１と二次コイルＬ２からなる点火コイルＣＬと、ＥＣＵから受ける点火パルスＰＬＳに基づく遷移動作によって一次コイルＬ１の電流ｉｃ１をＯＮ／ＯＦＦ制御するスイッチング素子Ｑと、二次コイルＬ２の誘起電圧を受けて放電動作をする点火プラグＰＧと、イオン信号検出回路ＩＯＮと、を中心に構成されている。

イオン信号検出回路ＩＯＮの出力電圧Ｖｏは、ＥＣＵのＡ／Ｄコンバータ（不図示）に供給され、デジタルレベルのイオン信号としてＥＣＵのメモリに記憶される。ここで、イオン信号検出回路ＩＯＮの出力電圧Ｖｏは、点火パルスＰＬＳの立下りタイミングからイオン電流が消滅するまでのデータ取得区間において取得される。そして、全データが取得された後で、運転状態毎に決定されているデータ解析区間ＷＩＮにおいて、後述するノックＢＰＦ処理やノイズＢＰＦ処理が実行される。

そのため、ＥＣＵには、解析開始位置Ａから解析終了位置Ｃに至るデータ解析区間ＷＩＮを、運転状態毎に特定する参照テーブルＴＢＬが設けられている。なお、運転状態は、例えば、エンジンの吸気管圧力と、エンジンの回転数と、ＥＧＲ制御時のＥＧＲ量などで特定され、これらを検索パラメータとして参照テーブルＴＢＬを検索することで、データ解析区間ＷＩＮが特定される。

内燃機関が正常に燃焼している場合には、イオン電流は第一ピークを示した後、上死点ＴＤＣの手前で減少して再び増加し、燃焼圧が最大となるクランク角の近傍で最大となり、イオン電流の第二ピークを示す。ここで、第一ピーク付近の波形は、燃焼開始時のケミカルイオンの挙動を示し、第二ピーク付近の波形は、燃焼開始後の熱発生により発生するサーマルイオンの挙動を示していると思われる。

そこで、本実施例では、解析開始位置Ａが、イオン電流の第二ピーク位置の少し手前の位置となるよう、また、解析終了位置Ｃが、燃焼反応が完了した位置となるよう実験的に特定されて、ＥＣＵの参照テーブルＴＢＬに規定されている。

以下、回路構成について詳述すると、スイッチング素子Ｑは、ここではＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）が使用されている。そして、スイッチング素子Ｑのコレクタ端子は、一次コイルＬ１を経由してバッテリ電圧ＶＢを受けており、エミッタ端子は、グランドに接続されている。

イオン信号検出回路ＩＯＮは、電流検出回路として機能するＯＰアンプＡＭＰを中心に構成され、コンデンサＣ１、ツェナーダイオードＺＤ、ダイオードＤ１，Ｄ２、抵抗Ｒ１〜Ｒ３を有して構成されている。コンデンサＣ１とツェナーダイオードＺＤの並列回路によって、イオン電流検出時のバイアス電圧が生成される。

二次コイルＬ２の高圧端子は、点火プラグＰＧに接続され、低圧端子は、前記バイアス電圧を生成するコンデンサＣ１及びツェナーダイオードＺＤの並列回路に接続されている。そして、コンデンサＣ１及びツェナーダイオードＺＤの並列回路は、ダイオードＤ１を通して、グランドに接続されている。図示の通り、ダイオードＤ１のカソード端子がグランドに接続されている。

一方、ダイオードＤ１のアノード端子は、電流制限抵抗Ｒ１を経由してＯＰアンプの反転入力端子（−）に接続されている。そして、ＯＰアンプＡＭＰの反転入力端子（−）と出力端子の間に、電流検出抵抗Ｒ２が接続され、出力端子のグランド間には、負荷抵抗Ｒ３が接続されている。また、ＯＰアンプの非反転端子（＋）は、グランドに接続され、反転端子（−）には、ダイオードＤ２のカソード端子が接続されている。なお、ダイオードＤ２のアノード端子はグランドに接続されている。

上記した構成の燃焼制御装置ＤＥＴでは、タイミングＴ０において、点火パルスＰＬＳがＨレベルからＬレベルに変化すると、二次コイルＬ２に誘起される高電圧によって点火プラグＰＧが放電する。この放電電流は、点火プラグＰＧ→二次コイルＬ２→コンデンサＣ１→ダイオードＤ１の経路で流れるので、コンデンサＣ１は、ツェナーダイオードＺＤの降伏電圧により規定される電圧値に充電される。

点火プラグＰＧの放電によって燃焼室の混合気が着火されると、その後、急速に燃焼反応が進行するが、イオン電流ｉは、電流検出抵抗Ｒ２→電流制限抵抗Ｒ１→コンデンサＣ１→二次コイルＬ２→点火プラグＰＧの経路で流れる。したがって、イオン信号検出回路ＩＯＮの出力電圧Ｖｏは、Ｖｏ＝Ｒ２＊ｉとなり、イオン電流ｉに比例した値となる。

続いて、燃焼制御装置ＤＥＴの動作内容について、図５のフローチャートに基づいて説明する。

ＥＣＵは、各点火サイクル毎に、点火パルスＰＬＳを立下げて（Ｔ０）、一次コイルＬ１の電流を遮断状態にした後、データ取得区間について、イオン信号検出回路ＩＯＮの出力電圧Ｖｏを、デジタル変換してイオン電流の検出信号ＳＧ（ｉ）としてメモリに記憶する（ＳＴ１）。

サンプリング周波数は、特に限定されないが、この実施例では、精密なノック判定を実現するべく５０ｋＨｚに設定されている。なお、データ取得区間は、燃焼反応が確実に完了するタイミングで終了するが、この終期は、運転状態に対応して予め実験的に決定されている。

ステップＳＴ１の処理で取得される検出信号ＳＧ（ｉ）は、ノック信号が重畳されて異常燃焼状態の挙動を示す場合と、ノック信号が重畳されることなく正常燃焼状態の挙動を示す場合とがある。また、ノック信号とは別に、燃焼状態の適否に拘らず、ノック信号と区別困難なコロナノイズなどが重畳されている場合もある。しかし、本実施例の構成によれば、ノック信号だけを特異的に取得して燃焼状態を正しく判定することができる。

ステップＳＴ１の処理が終われば、次に、参照テーブルＴＢＬを参照して、その時々の運転状態に対応する解析区間ＷＩＮ＝［Ａ，Ｃ］について、解析開始位置Ａと解析終了位置Ｃを特定し、解析区間ＷＩＮについて、ノック周波数を通過帯域とするノックＢＰＦ処理を実行する（ＳＴ２）。

本実施例の場合には、ノック周波数は、予め実験的に８ｋＨｚであると特定されており、ノックＢＰＦ処理の中心周波数８ｋＨｚに対する２０％フィルタゲイン位置を、ノックＢＰＦ処理の帯域幅と定義すると、帯域幅の設計値は、図６（ａ）に示す通り、６．５ｋＨｚ〜９．５ｋＨｚの３ｋＨｚとなる。なお、実施例では、上記した周波数特性を実現するべく、窓関数法によるフィルタ設計手法をとっており、具体的には、ハミング窓を使用して、５３次（＝２＊Ｘ＋１）のＦＩＲデジタルフィルタ係数を特定している。このデジタルフィルタは、そのインパルス応答ｈ（ｎ）が、左右対称ｈ｛（Ｘ＋ｍ）｝＝ｈ｛（Ｘ−ｍ）｝（但し、ｍ＝０，１，・・・，Ｘ）であり、Ｘ＝２６である。

ステップＳＴ２のノックＢＰＦ処理が終われば、次に、ノックＢＰＦ処理後のデータＳＧ１（ｉ）の絶対値ＡＢＳ（ＳＧ１（ｉ））について、第一平滑化処理としてノック・メディアン処理を実行する（ＳＴ３）。本実施例のノック・メディアン処理では、ノックＢＰＦ処理後の全てのデータＳＧ１（ｉ）が、所定の時間幅Ｄ（自己を含んだ前後２８個の時間幅）の絶対値データ列ＡＢＳ（ＳＧ１（ｉ−２８））・・・ＡＢＳ（ＳＧ１（ｉ＋２８））の中央値Ｄ１（ｉ）に置き換えられる。

すなわち、本実施例のノック・メディアン処理では、各データＳＧ１（ｉ）に先行する２８点と、各データＳＧ１（ｉ）に続く２８点と、自己データＳＧ１（ｉ）とを含んだ時間幅Ｄの５７個のデータ（絶対値ＡＢＳ）の中央値Ｄ１（ｉ）が特定され、各データＳＧ１（ｉ）が中央値Ｄ１（ｉ）に変換されることで平滑化される。なお、本実施例のサンプリング周期は、２０μＳ（＝１／５０ｋＨｚ）であるので、ノック・メディアン処理の時間幅Ｄは、５７×２０＝１．１４ｍＳとなる。

ステップＳＴ３の処理が終われば、次に、ノック周波数帯域を減衰帯域とする一方で、ノック周波数帯域の上側領域と下側領域を通過帯域とするノイズＢＰＦ処理を実行する（ＳＴ４）。図６（ａ）に示す通り、実施例のノイズＢＰＦ処理は、フィルタゲイン＝１の中心周波数（５．５ｋＨｚ、１０．５ｋＨｚ）を２つ設けた双峰特性を有しており、双峰特性の通過帯域の間に、フィルタゲイン２０％以下の減衰領域を設けている。

実施例の場合、図１（ａ）に示す双峰特性の通過帯域は、４ｋＨｚ〜７ｋＨｚを通過帯域とする下側ＢＰＦと、９ｋＨｚ〜１２ｋＨｚを通過帯域とする上側ＢＰＦとを組合せて構成されて、上側及び下側とも通過帯域幅を３ｋＨｚとしている。このような構成を採ることで、図６（ｂ）に示すような、低レベルで広帯域になだらかに延びるスペクトル分布を示すコロナノイズについても、その成分を確実に取得できることになる。

なお、図６（ｂ）に示すスペクトル分布は、多数のコロナノイズの実測データの一例であり、他の実測データは、低レベルで広帯域になだらかに延びる点では共通するものの、具体的なスペクトル形状は全く相違している。したがって、ノック周波数帯域を遮断帯域とすると共にノック周波数帯域の上側帯域と下側帯域とを通過帯域とする本実施例のノイズＢＰＦ処理の意義は大きい。

そして、実施例では、図６（ａ）に示すノイズＢＰＦの周波数特性（双峰特性）を実現するべく、窓関数法によるフィルタ設計手法をとっており、ハミング窓を使用して、５３次のＦＩＲデジタルフィルタ係数を特定している。このデジタルフィルタも、そのインパルス応答ｈ（ｎ）が、左右対称ｈ｛（Ｘ＋ｍ）｝＝ｈ｛（Ｘ−ｍ）｝（但し、ｍ＝０，１，・・・，Ｘ）であり、Ｘ＝２６である。

以上のノイズＢＰＦ処理（ＳＴ４）が終われば、続いて、ノイズＢＰＦ処理後のデータＳＧ２（ｉ）の絶対値ＡＢＳ（ＳＧ２（ｉ））について、第二平滑化処理としてノイズ・メディアン処理を実行する（ＳＴ５）。このノイズ・メディアン処理は、ノック・メディアン処理と類似する手法であり、ノイズＢＰＦ処理後の全てのデータＳＧ２（ｉ）が、自己を含んだ前後４９個の時間幅Ｄの絶対値データ列ＡＢＳ（ＳＧ２（ｉ−２４））・・・ＡＢＳ（ＳＧ２（ｉ＋２４））の中央値Ｄ２（ｉ）に置き換えられる。

次に、ステップＳＴ３のノック・メディアン処理の結果データＤ１（ｉ）と、ステップＳＴ５のノイズ・メディアン処理の結果データＤ２（ｉ）とを、時間軸上に対比して、Ｄ１（ｉ）＞Ｄ２（ｉ）なる場合には、２つのメディアン処理の結果データの差分値Ｄ１（ｉ）−Ｄ２（ｉ）を累積して判定用抽出値Ｙを算出する（ＳＴ６）。この累積処理Σ（Ｄ１（ｉ）−Ｄ２（ｉ））によって、コロナノイズなどの影響が排除されたノック情報として、判定用抽出値Ｙが算出される。

なお、ノック・メディアン処理及びノイズ・メディアン処理は、何れもＢＰＦ処理後のデータの絶対値について実行されているので、累積演算Ｙ＝ΣＤ（ｉ）−Ｄ２（ｉ）において、各結果データＤ１（ｉ），Ｄ２（ｉ）は、必ず正の値を示す。

続いて、解析区間［Ａ，Ｃ］の検出信号ＳＧ（ｉ）について、その、時間軸上の信号累積値Ｘ＝ΣＳＧ（ｉ）を算出する（ＳＴ７）。そして、この信号累積値Ｘを、予め実験的に特定されている判定式Ｙ_０＝Ａ＊Ｘ＋Ｂに代入し、代入結果である最低抽出値Ｙ_０と、ステップＳＴ６で算出された判定用抽出値Ｙとを対比する（ＳＴ８）。

ここで、判定式Ｙ_０＝Ａ＊Ｘ＋Ｂは、信号累積値Ｘがノック発生を意味しているか否かを実験的に規定した一次式であり、算出される最低抽出値Ｙ_０は、信号累積値Ｘについてのノック判定の判定閾値を意味する。なお、判定式Ａ＊Ｘ＋Ｂにおいて、定数Ａ，Ｂは、運転状態毎に参照テーブルＴＢＬに記憶されている。

ここで、差分値Ｄ１（ｉ）−Ｄ２（ｉ）を累積した判定用抽出値Ｙが、最低抽出値Ｙ_０（＝Ａ＊Ｘ＋Ｂ）より大きく、Ｙ＞Ａ＊Ｘ＋Ｂとなる場合にはノック発生と判定される。そして、ノック発生時には、次回の点火サイクルでは点火時期を遅角させるなどの燃焼制御を実行することで内燃機関の破損を防止する（ＳＴ１０）。

以上の通り、この実施例では、第一平滑化処理と第二平滑化処理の処理結果Ｄ１（ｉ），Ｄ２（ｉ）の差分値を累積した判定用抽出値Ｙ＝Σ（Ｄ１（ｉ）−Ｄ２（ｉ））を使用することでコロナノイズなどの影響を排除している。また、解析区間［Ａ，Ｃ］の検出信号ＳＧ（ｉ）を累積して得られる信号累積値Ｘに対して、ノック発生状態か否かを規定する最低抽出値Ａ＊Ｘ＋Ｂを実験的に予め規定しているので、イオン信号のレベル低下に拘らず、特異的にノック発生を判定することができる。

以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、具体的な記載内容は、特に本発明を限定するものではない。例えば、実施例では、イオン信号検出回路として、最も簡易な回路構成を例示したが、より複雑な回路構成と採っても良いのは勿論である。

Ｌ１ 一次コイル
Ｌ２ 二次コイル
ＣＬ 点火コイル
Ｑ スイッチング素子
ＥＣＵ 制御装置
ＰＧ 点火プラグ
ＩＯＮ イオン信号検出回路
ＳＴ２ 抽出手段
ＳＴ３〜ＳＴ６ 第一算出手段
ＳＴ７ 第二算出手段
ＳＴ８ ノック判定手段

Claims (11)

1. 一次コイルと二次コイルとを有する点火コイルと、前記一次コイルの通電を制御するスイッチング素子と、前記スイッチング素子に点火信号を供給してＯＮ／ＯＦＦ動作させる制御装置と、前記二次コイルの誘起電圧を受けて放電動作をする点火プラグと、内燃機関の燃焼状態を示すイオン電流に比例した検出信号を出力するイオン電流検出回路と、を有して構成され、
   前記制御装置は、
   前記スイッチング素子がＯＦＦ状態である所定のデータ解析区間の検出信号について、ノック周波数帯域を通過域とするノックＢＰＦ処理を実行する第一抽出手段と、
   前記所定のデータ解析区間の検出信号について、ノック周波数帯域を遮断域とするノイズＢＰＦ処理を実行する第二抽出手段と、
   前記ノックＢＰＦ処理後のデータと前記ノイズＢＰＦ処理後のデータとに基づいて、判定用抽出値Ｙを算出する第一算出手段と、
   前記所定のデータ解析区間の検出信号について、時間軸上の信号累積値Ｘを算出する第二算出手段と、
   ノック発生時における判定用抽出値の最低値であって、予め実験的に特定された最低抽出値Ｙ０と、最低抽出値Ｙ０に対応するノック発生時における信号累積値Ｘとを規定する判定式Ｙ０＝ｆ（Ｘ）に基づいて、第一算出手段が算出した判定用抽出値Ｙが、第二算出手段が算出した信号累積値Ｘに対応する最低抽出値Ｙ０を超えるか否かを評価してノック発生を判定するノック判定手段と、を設け、
   前記判定式Ｙ０＝ｆ（Ｘ）は、信号累積値Ｘの増加に対応して、最低抽出値Ｙ０が必ず増加する右肩上りの増加特性を示すことを特徴とする燃焼制御装置。
2. 前記所定のデータ解析区間は、内燃機関の着火動作が終了して熱発生が本格化したことを示す検出信号の第二ピークの位置と、その後方の領域とを含んで、運転状態毎に予め設定されている請求項１に記載の燃焼制御装置。
3. 前記判定式Ｙ０＝ｆ（Ｘ）は、一次式Ｙ０＝Ａ＊Ｘ＋Ｂで与えられ、前記所定のデータ解析区間に対応して、定数Ａと定数Ｂとが運転状態毎に特定されている請求項１又は２に記載の燃焼制御装置。
4. 前記第一算出手段は、
   ノックＢＰＦ処理後の信号と、ノイズＢＰＦ処理後の信号とのレベル差に基づいて、前記判定用抽出値Ｙを特定する請求項１〜３の何れかに記載の燃焼制御装置。
5. ノックＢＰＦ処理後の信号、及び、ノイズＢＰＦ処理後の信号は、各々、自己の前後に連続する所定個数の信号値に基づいて平滑化された後に、互いのレベル差が評価される請求項４に記載の燃焼制御装置。
6. 前記平滑化処理は、各ＢＰＦ処理後の信号値を、前記所定個数の信号値の中央値で置き換えることで実現される請求項５に記載の燃焼制御装置。
7. 前記中央値は、各ＢＰＦ処理後の信号値を、その絶対値で評価して抽出される請求項６記載の燃焼制御装置。
8. 前記各ＢＰＦ処理は、３０次以上６５次以下の次数を有するＦＩＲフィルタで構成されている請求項４〜７の何れかに記載の燃焼制御装置。
9. 前記所定個数の信号値は、ＦＩＲフィルタの次数Ｍに対して、Ｍ＊（０．７５〜１．２５）個の信号値であり、自己の前後の個数が同数である請求項８に記載の燃焼制御装置。
10. 前記検出信号は、３０ｋＨｚより高いサンプリング周波数で取得される請求項１〜９の何れかに記載の燃焼制御装置。
11. 少なくともＥＧＲ制御時には、前記各手段が機能するよう構成されている請求項１〜１０の何れかに記載の燃焼制御装置。