JPH07119533A - 内燃機関の燃焼状態検出装置 - Google Patents

内燃機関の燃焼状態検出装置

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JPH07119533A
JPH07119533A JP26907493A JP26907493A JPH07119533A JP H07119533 A JPH07119533 A JP H07119533A JP 26907493 A JP26907493 A JP 26907493A JP 26907493 A JP26907493 A JP 26907493A JP H07119533 A JPH07119533 A JP H07119533A
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JP
Japan
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ion concentration
combustion
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engine
ion
Prior art date
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Pending
Application number
JP26907493A
Other languages
English (en)
Inventor
Yutaka Kanbara
豊 神原
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Hitachi Unisia Automotive Ltd
Original Assignee
Unisia Jecs Corp
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02PIGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P17/00Testing of ignition installations, e.g. in combination with adjusting; Testing of ignition timing in compression-ignition engines
    • F02P17/12Testing characteristics of the spark, ignition voltage or current
    • F02P2017/125Measuring ionisation of combustion gas, e.g. by using ignition circuits

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  • Testing Of Engines (AREA)
  • Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】イオン電流値に基づく失火診断の精度低下を検
出し、誤った診断情報の出力を未然に回避する。 【構成】機関負荷,機関回転速度及びイオン電流値に基
づいて機関吸入混合気の空燃比を算出する(S3)。そ
して、空燃比センサによって検出された空燃比(S4)
と、前記イオン電流値から算出された空燃比とを比較す
る(S5)。ここで、イオン電流値がそのときの空燃比
に対応する値になっていない場合には、イオン電流値に
基づく失火診断を停止すると共に(S7)、診断不能状
態であることを警告する(S8)。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は内燃機関の燃焼状態検出
装置に関し、特に、燃焼により燃焼室内に発生するイオ
ン濃度を検出することで燃焼状態を検出する装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来から、機関の燃焼状態(失火)を診
断する装置として、爆発行程において点火プラグのギャ
ップ間に発生するイオン電流を検出し、例えばイオン電
流レベルが所定値以下であるときに失火発生を判定する
よう構成された燃焼状態検出装置(イオン電流検出方
式)が提案されている(特開平2−26090号公報等
参照)。
【0003】また、スパーク放電終了後の電圧波形を解
析することによって、燃焼によって発生したイオン濃度
(火炎抵抗)を推定して燃焼状態(失火)を検出する装
置(点火プラグ電圧イオン方式)も提案されている。か
かる点火プラグ電圧イオン方式の原理を以下に概略説明
する。スパーク放電終了後、電圧は点火コイルのエネル
ギーがとどまることによって増加し、増加した電圧は、
点火プラグの静電容量とハイテンションコードに充電さ
れる。そして、充電された電圧は、点火プラグギャップ
近傍のイオン化粒子によって放電されることになるか
ら、火炎抵抗はスパーク放電終了後の電圧の減衰時間を
測定することによって検出できるものである。
【0004】機関の正常燃焼時には燃焼室内に多量の陽
イオンが発生することから、上記のようにしてイオン濃
度(イオン電流)に応じて失火の有無を検出できるもの
であり、かかる燃焼状態検出装置を備えることで、排気
性状を悪化させることになる失火を高精度に検出するこ
とが可能であり、例えば失火発生の検出結果を運転者に
警告することで、失火が多発するような不良状態のまま
機関が運転されることを未然に回避することが可能とな
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のイオ
ン濃度に基づく燃焼状態検出が正規に機能しなくなる
と、失火発生を誤検出することになり、以て、運転者に
対して間違った診断情報を与えることになってしまう。
ここで、特開平2−26090号公報に示されるイオン
電流検出方式の失火診断においては、イオン電流検出手
段内の素子における断線の有無を判定させ、断線発生時
には失火検出結果の表示をリセットすることで、誤った
診断情報が与えられることを防止するようにしている。
【0006】しかしながら、イオン濃度を介して燃焼状
態を検出する装置における故障の態様としては、前記断
線以外に、イオン電流値(スパーク放電後の電圧減衰特
性)が変化する劣化故障の発生が想定され、かかる劣化
故障によって診断精度が大きく悪化する可能性がある
が、上記の断線検出に基づく診断停止制御では前記劣化
故障を見分けて診断結果のリセットを行なわせることが
できないという問題があった。
【0007】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、燃焼室内に発生したイオン濃度を検出することで
機関の燃焼状態を検出する装置において、イオン濃度検
出系における劣化故障が発生したことを検知できるよう
にし、以て、誤った診断情報の出力を未然に回避できる
ようにすることを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】そのため本発明にかかる
内燃機関の燃焼状態検出装置は、図1に示すように構成
される。図1において、イオン濃度検出手段は、内燃機
関の燃焼により燃焼室内に発生するイオン濃度を検出す
る。そして、燃焼状態判定手段は、イオン濃度検出手段
で検出されたイオン濃度に基づいて機関の燃焼状態を判
定する。
【0009】一方、イオン濃度相関パラメータ検出手段
は、前記イオン濃度の変化に対して一定の相関を有して
変化する機関の運転状態パラメータを検出する。そし
て、燃焼判定停止手段は、前記イオン濃度検出手段で検
出されたイオン濃度が前記イオン濃度相関パラメータ検
出手段で検出された運転状態パラメータに対応する所期
値になっていないときに前記燃焼状態判定手段による燃
焼状態の判定を停止させる。
【0010】ここで、前記イオン濃度相関パラメータ検
出手段によって検出される運転状態パラメータとして
は、機関吸入混合気の空燃比又は機関の筒内圧とするこ
とが好ましい。
【0011】
【作用】燃焼によって発生するイオン濃度に対して一定
の相関をもつパラメータを検出すれば、前記パラメータ
を基準としてイオン濃度の所期値が予測でき、該所期値
に対する実際の検出値の偏差が大きい場合には、イオン
濃度の検出精度の低下を判定できることになり、このと
きには、イオン濃度検出値を用いた燃焼状態の検出結果
の信頼性は低下することになるから、イオン濃度検出値
を用いて燃焼状態の検出を停止させるようにした。
【0012】ここで、前記パラメータとしては、機関吸
入混合気の空燃比、又は、筒内圧を用いることができ
る。
【0013】
【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。一実施例
を示す図2において、点火コイル1は、各一端が電源2
に接続された1次コイル1aと二次コイル1bを有し、
前記1次コイル1aとグランドとの間にはパワートラン
ジスタ3が挿入されている。尚、4は2次コイル1bに
カソードが接続された逆流防止用ダイオードである。
【0014】点火プラグ5は、ダイオード4を介して2
次コイル1bに接続され、かつ、他端が接地されてお
り、各気筒別に機関の燃焼室内に臨ませてある。電源6
は、ダイオード4のアノード側に接続されたイオン電流
検出用のものであり、逆流防止用ダイオード7は、ダイ
オード4及び点火プラグ5との接続点と電源6との間に
挿入されている。また、電源6とグランドとの間に抵抗
器8が挿入されており、マイクロコンピュータを内蔵し
たコントロールユニット(C/U)10は、電源6及び抵
抗器8の接続点に設けられたイオン電流検出用の出力端
子9を介してイオン電流信号を入力し、該入力されたイ
オン電流信号に基づいて失火判定(燃焼状態の検出)を
行なう。
【0015】かかる構成において、点火サイクルにおい
てコントロールユニット10からの点火制御信号によりパ
ワートランジスタ3がオン・オフ制御され、1次コイル
1aに流れる1次電流I1 の通電遮断が行なわれると、
1次電流I1 の遮断時に、2次コイル1bに負の高電圧
からなる2次電圧V2 が誘起される。これにより、点火
プラグ5で放電火花が生じ、燃焼室内の混合気が着火燃
焼される。
【0016】前記点火によって正常に燃焼・爆発が行な
われると、燃焼室内に多量の陽イオンが発生し、この陽
イオンは、イオン電流Iとなって点火プラグ5の電極か
らダイオード7を介して電源6に流れ込み、更に、抵抗
器8を介してグランドに流れ込む。従って、抵抗器8で
生じる電圧降下量を検出すれば、イオン電流Iのレベル
を知ることができ、正常に燃焼が行なわれたか否かを判
定することができる。イオン電流Iのレベルは前記出力
端子9からコントロールユニット10に出力され、コント
ロールユニット10は、点火制御された気筒において正常
に燃焼が行なわれたか否かを判定する。そして、失火等
の異常が判定された場合には、失火発生を運転者に対し
てランプ等によって警告すると共に、点火タイミングの
変更や燃料供給停止などのフェイルセーフ制御を実行す
る。
【0017】上記のダイオード7,電源6,抵抗器8及
びコントロールユニット10によって本実施例におけるイ
オン濃度検出手段が構成される。一方、前記コントロー
ルユニット10には、上記のイオン電流Iの他に、機関負
荷センサ11,機関回転速度センサ12及び空燃比センサ13
からの負荷信号Tp,回転速度信号Ne,空燃比信号A
/Fが入力されるようになっている。
【0018】前記空燃比センサ13は、機関吸入混合気の
空燃比と密接な関係にある機関排気中の酸素濃度に応じ
て検出信号を出力するセンサであり、然も、空燃比を広
域に検出できるセンサである。そして、コントロールユ
ニット10は、図3のフローチャートに示すようにして、
イオン電流Iが所期に検出できているか否かを前記各種
検出信号に基づいて判断し、該判断結果に基づいてイオ
ン電流Iを用いた失火診断の許可又は停止制御を行なう
ようになっている。
【0019】尚、本実施例において、燃焼状態判定手
段,燃焼判定停止手段としての機能は、前記3のフロー
チャートに示すように、コントロールユニット10がソフ
トウェア的に備えている。図3のフローチャートにおい
て、まず、ステップ1(図中ではS1としてある。以下
同様)では、機関回転速度Ne及び機関負荷Tpを読み
込む。
【0020】次のステップ2では、前記出力端子9を介
してイオン電流Iを検出する。そして、ステップ3で
は、機関回転速度Neと機関負荷Tpとイオン電流Iと
に基づいて機関吸入混合気の空燃比を算出する。一方、
ステップ4では、前記空燃比センサ13によって排気中の
酸素濃度を介して検出された空燃比を読み込む。
【0021】ステップ5では、前記イオン電流Iから算
出した空燃比と、空燃比センサ13によって検出された空
燃比とを比較し、空燃比センサ13の検出値に対してイオ
ン電流Iから求めた空燃比が所定範囲内(例えば±5
%)にあるか否かを判定する。尚、前記所定範囲内の幅
は、燃焼ばらつきや部品ばらつきを考慮して適宜設定さ
れる。
【0022】ここで、イオン電流Iから求めた空燃比が
空燃比センサ13の検出結果に近いと判断されたときに
は、ステップ6へ進み、イオン電流Iを用いた失火診断
を許可する。一方、イオン電流Iから求めた空燃比が空
燃比センサ13の検出結果に対して所定割合以上の偏差を
有している場合には、イオン電流Iが正確に検出できて
いないものと判断し、ステップ7へ進み、イオン電流I
を用いた失火診断を停止させると共に、次のステップ8
では、イオン電流Iを用いた失火診断が行なえなくなっ
ていることをランプ等で警告する。
【0023】即ち、イオン濃度に対応する火炎抵抗は、
図4に示すように、そのときの機関吸入混合気の空燃比
に対して一定の相関を有するから、イオン電流Iが所期
通りに検出されていれば、そのときの機関吸入混合気の
空燃比に対して正常燃焼状態で得られるイオン電流Iは
一定の範囲内となるはずであり、前記範囲内を越える偏
差が生じているときには、イオン電流Iの検出に何らか
の劣化故障が生じているものと見做すことができる。そ
して、イオン電流Iが精度良く検出できない状態では、
失火を誤診断する惧れがあるため、イオン電流Iを用い
た診断を停止させると共に、前記停止を行なったことを
運転者に警告するようにした。
【0024】尚、上記のように、上記実施例において、
イオン濃度(イオン電流)の変化に対して一定の相関を
有して変化する機関の運転状態パラメータとは、機関吸
入混合気の空燃比であり、前記空燃比センサ13がイオン
濃度相関パラメータ検出手段に相当する。ところで、図
4に示すように、空燃比と筒内圧(最大燃焼圧)との間
にも一定の相関関係があり、以て、イオン濃度(イオン
電流)と筒内圧との間にも一定の相関関係が成り立つか
ら、空燃比センサ13を用いる代わりに、筒内圧(燃焼
圧)を検出する筒内圧センサを設け、前述のように機関
負荷,回転速度及びイオン電流Iから算出した空燃比
と、機関負荷,回転速度及び筒内圧から算出した空燃比
とを比較することで、イオン電流Iが所期範囲内の値と
して検出されているか否かを判断させるようにしても良
い。
【0025】上記構成の場合、筒内圧センサがイオン濃
度相関パラメータ検出手段に相当することになる。更
に、上記実施例では、イオン電流Iの検出によって燃焼
によって発生したイオン濃度を検出するようにしたが、
スパーク放電終了後の電圧波形を解析することによっ
て、燃焼によって発生したイオン濃度(火炎抵抗)を推
定する構成であっても良く、この場合、スパーク放電終
了後の電圧の減衰時間を測定し、該測定結果から空燃比
を導き出して、実際に空燃比センサ13で検出された空燃
比又は筒内圧の検出値から算出した空燃比と比較させる
ようにすれば良い。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように本発明によると、燃
焼により燃焼室内に発生するイオン濃度を検出すること
によって、燃焼状態の判定(失火検出)を行なう装置に
おいて、イオン濃度の検出精度の変化を来すような劣化
故障が発生したときに、かかる劣化故障の発生を検出し
て燃焼判定を停止させることができるため、誤った判定
情報の出力を未然に防止できるようになるという効果が
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の構成を示すブロック図。
【図2】本発明の一実施例を示すシステム概略図。
【図3】実施例の燃焼状態の判定処理を示すフローチャ
ート。
【図4】空燃比,火炎抵抗,筒内圧の相関を示す線図。
【符号の説明】
1 点火コイル 1a 1次コイル 1b 2次コイル 3 パワートランジスタ 5 点火プラグ 7 ダイオード 6 電源 8 抵抗器 9 出力端子 10 コントロールユニット 11 機関負荷センサ 12 機関回転速度センサ 13 空燃比センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G01M 15/00 Z

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】内燃機関の燃焼により燃焼室内に発生する
    イオン濃度を検出するイオン濃度検出手段と、 該イオン濃度検出手段で検出されたイオン濃度に基づい
    て機関の燃焼状態を判定する燃焼状態判定手段と、 前記イオン濃度の変化に対して一定の相関を有して変化
    する機関の運転状態パラメータを検出するイオン濃度相
    関パラメータ検出手段と、 前記イオン濃度検出手段で検出されたイオン濃度が前記
    イオン濃度相関パラメータ検出手段で検出された運転状
    態パラメータに対応する所期値になっていないときに前
    記燃焼状態判定手段による燃焼状態の判定を停止させる
    燃焼判定停止手段と、 を含んで構成されたことを特徴とする内燃機関の燃焼状
    態検出装置。
  2. 【請求項2】前記イオン濃度相関パラメータ検出手段に
    よって検出される運転状態パラメータが、機関吸入混合
    気の空燃比であることを特徴とする請求項1記載の内燃
    機関の燃焼状態検出装置。
  3. 【請求項3】前記イオン濃度相関パラメータ検出手段に
    よって検出される運転状態パラメータが、機関の筒内圧
    であることを特徴とする請求項1記載の内燃機関の燃焼
    状態検出装置。
JP26907493A 1993-10-27 1993-10-27 内燃機関の燃焼状態検出装置 Pending JPH07119533A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7650225B2 (en) 2006-05-11 2010-01-19 Hitachi, Ltd. Engine controller
JP2014001705A (ja) * 2012-06-20 2014-01-09 Daihatsu Motor Co Ltd 内燃機関の制御装置
WO2014087504A1 (ja) * 2012-12-05 2014-06-12 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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