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JP2010059937A - Combustion control device for internal combustion engine - Google Patents

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JP2010059937A
JP2010059937A JP2008229455A JP2008229455A JP2010059937A JP 2010059937 A JP2010059937 A JP 2010059937A JP 2008229455 A JP2008229455 A JP 2008229455A JP 2008229455 A JP2008229455 A JP 2008229455A JP 2010059937 A JP2010059937 A JP 2010059937A
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JP
Japan
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detection signal
control device
combustion control
combustion
peak position
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2008229455A
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Japanese (ja)
Inventor
Isao Kusuhara
功 楠原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Diamond Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Diamond Electric Manufacturing Co Ltd
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Publication date
Application filed by Diamond Electric Manufacturing Co Ltd filed Critical Diamond Electric Manufacturing Co Ltd
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Abstract

【課題】内燃機関の動作状態に拘わらず、イオン電流のピーク位置を正確に抽出できる燃焼制御装置を提供する。
【解決手段】一次コイルL1の通電を制御するスイッチング素子QをON/OFF動作させる制御装置ECU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Voを出力するイオン電流検出回路IONと、を有して構成される。制御装置ECUは、スイッチング素子QがOFF状態における検出信号Voを取得する取得処理(ST1)と、取得された検出信号Voの波形を解析して、所定以上の深さを有する谷部を、時間軸の後方から前方に向けて探索する探索処理(ST4)と、最初に検出された谷部から時間軸後方を検索して、検出信号の波形のピーク位置を特定する特定処理(ST5)と、特定されたピーク位置に基づいて、異常判定、及び/又は、燃焼制御を実行する処理(ST6,ST7)と、を有する。
【選択図】図3
Disclosed is a combustion control device capable of accurately extracting a peak position of an ion current regardless of an operating state of an internal combustion engine.
A control unit ECU for turning on / off a switching element Q for controlling energization of a primary coil L1, an ion current detection circuit ION for outputting a detection signal Vo proportional to an ion current indicating a combustion state of an internal combustion engine, , And is configured. The control device ECU analyzes an acquisition process (ST1) for acquiring the detection signal Vo when the switching element Q is in the OFF state, analyzes the waveform of the acquired detection signal Vo, and determines a valley having a depth greater than or equal to a predetermined time. A search process (ST4) for searching from the rear of the axis toward the front, a specific process (ST5) for searching the time axis backward from the first detected valley and identifying the peak position of the waveform of the detection signal; Processing for performing abnormality determination and / or combustion control based on the identified peak position (ST6, ST7).
[Selection] Figure 3

Description

本発明は、自動車エンジンなどの内燃機関において、その燃焼を適切に制御できる装置に関し、特に、内燃機関の動作状態に拘わらず、イオン電流のピーク位置を正確に抽出できる燃焼制御装置に関する。   The present invention relates to an apparatus capable of appropriately controlling combustion in an internal combustion engine such as an automobile engine, and more particularly to a combustion control apparatus capable of accurately extracting a peak position of an ion current regardless of the operating state of the internal combustion engine.

出願人は、先に、内燃機関の動作状態の変動に拘わらず、イオン電流のピーク位置及びピーク値を正確に抽出できる燃焼制御装置について提案している(特許文献1)。
特開2007−270831号公報
The applicant has previously proposed a combustion control device that can accurately extract the peak position and peak value of the ion current regardless of the fluctuation of the operating state of the internal combustion engine (Patent Document 1).
JP 2007-270831 A

この発明では、一次コイル遮断時のイオン電流信号を微分演算し、その演算結果が所定値を超えるか否かを二値的に判定するデータ判定処理と、データ判定部での判定結果に基づき、微分演算結果が全体的に第1レベルを示す第1領域と、全体的に第2レベルを示す第2領域とを抽出し、第1領域と第2領域との境界をイオン電流の第二ピーク位置であると特定している。   In this invention, based on the data determination process for differentially calculating whether or not the calculation result exceeds a predetermined value, and the determination result in the data determination unit, the differential calculation of the ionic current signal at the time of primary coil cutoff, A first region where the differential calculation result generally indicates the first level and a second region where the second level generally indicates the second level are extracted, and the boundary between the first region and the second region is the second peak of the ion current. The location is specified.

一般に、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とが知られている。そして、この第二ピークの位置より後半の波形を解析することで、ノッキングの発生を検出することが可能となる。   In general, when the internal combustion engine is burning normally, the ionic current shows a first peak, then decreases before the top dead center TDC, increases again, and near the crank angle at which the combustion pressure becomes maximum. It is known that the second peak of ion current is exhibited. Then, the occurrence of knocking can be detected by analyzing the waveform in the latter half from the position of the second peak.

また、第二ピークの位置に基づいて、適切なMBT(Minimum advance for the Best Torque)制御も可能となる。ここでMBT制御とは、エンジン回転速度及び空燃比が一定の状態において、最大のトルクが得られよう点火時期を制御することを意味し、点火時期がMBTに適合している場合には、一般に、燃焼圧の最大値となる圧力ピーク位置が、上死点TDCから所定値(例えば15°クランク角)だけ遅角した点に一致する。一方、燃焼圧のピーク位置とイオン電流の第二ピーク位置とは、ほぼ一致している。   Also, appropriate MBT (Minimum Advance for the Best Torque) control can be performed based on the position of the second peak. Here, the MBT control means that the ignition timing is controlled so that the maximum torque can be obtained when the engine speed and the air-fuel ratio are constant. In general, when the ignition timing conforms to the MBT, The pressure peak position at which the maximum value of the combustion pressure coincides with a point delayed by a predetermined value (for example, 15 ° crank angle) from the top dead center TDC. On the other hand, the peak position of the combustion pressure and the second peak position of the ionic current substantially coincide.

したがって、イオン電流の第二ピーク位置を正確に把握できれば、第二ピーク位置が上死点TDCからどれだけ遅角あるいは進角しているかを判定することで、その時の点火時期がMBTに対して、どの程度ずれているかを判定することができることになる。   Therefore, if the second peak position of the ionic current can be accurately grasped, it is determined how much the second peak position is retarded or advanced from the top dead center TDC, and the ignition timing at that time is relative to the MBT. It is possible to determine how much the deviation has occurred.

上記した通り、イオン電流の第二ピークを正確に検出することは、極めて重要であるところ、例えば、エンジンの負荷が低い運転領域では、イオン電流の第二ピークが小さくなるので、従来の技術では、第一ピークを第二ピークと誤判定してしまうという問題があった。図5は、検出が困難な第二ピークを示すイオン電流波形を例示したものであり、本来の第二ピークではなく、急峻な第一ピークの途中を第二ピークであると誤認してしまう場合を示している。   As described above, it is extremely important to accurately detect the second peak of the ion current. For example, in the operation region where the engine load is low, the second peak of the ion current is small. There was a problem that the first peak was erroneously determined as the second peak. FIG. 5 exemplifies an ion current waveform indicating a second peak that is difficult to detect. When the second peak is misidentified as a steep first peak rather than the original second peak. Is shown.

このような場合、誤認した第二ピークに基づいて、ノッキングを判定したり、或いは、MBT制御をすることになり、円滑な燃焼制御を実現することができない。   In such a case, knocking is determined or MBT control is performed based on the misidentified second peak, and smooth combustion control cannot be realized.

本発明は、この問題点に着目してなされたものであって、内燃機関の動作状態に拘わらず、イオン電流のピーク位置を正確に抽出できる燃焼制御装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made paying attention to this problem, and an object of the present invention is to provide a combustion control device that can accurately extract the peak position of the ion current regardless of the operating state of the internal combustion engine.

上記の目的を達成するため、本発明に係る燃焼制御装置は、一次コイルと二次コイルとからなる点火コイルと、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状態における検出信号を取得する取得手段と、前記取得手段により取得された検出信号の波形を解析して、所定以上の深さを有する谷部を、時間軸の後方から前方に向けて探索する探索手段と、前記探索手段が最初に検出した谷部から時間軸後方を検索して、検出信号の波形のピーク位置を特定する特定手段と、特定されたピーク位置に基づいて、異常判定、及び/又は、燃焼制御を実行する制御手段と、を有して構成される。   In order to achieve the above object, a combustion control apparatus according to the present invention provides an ignition coil composed of a primary coil and a secondary coil, a switching element for controlling energization of the primary coil, and an ignition signal to the switching element. Control device for ON / OFF operation, spark plug that performs discharge operation upon receiving the induced voltage of the secondary coil, and ion current detection circuit that outputs a detection signal proportional to the ion current indicating the combustion state of the internal combustion engine And the control device analyzes the waveform of the detection signal acquired by the acquisition means for acquiring the detection signal when the switching element is in the OFF state, and has a depth greater than or equal to a predetermined depth. A search means for searching for a valley having a length from the rear to the front of the time axis, and searching for the rear of the time axis from the valley first detected by the search means Specifying means for specifying a peak position of No. waveform based on the identified peak position, the abnormality determination, and / or configured to have a control means for performing combustion control, the.

典型的には、ノッキングの発生の有無につき異常判定され、燃焼制御としてMTB制御が採用される。何れにしても、本発明では、探索手段が、所定以上の深さを有する谷部を、時間軸の後方から前方に向けて探索するので、検出信号の波形に係わらず、目的のピーク位置を見落とすことがなく、正確な判定や制御が可能となる。   Typically, whether or not knocking has occurred is determined to be abnormal, and MTB control is employed as combustion control. In any case, in the present invention, the search means searches for a trough having a depth greater than or equal to a predetermined depth from the rear to the front of the time axis, so that the target peak position is determined regardless of the waveform of the detection signal. Accurate judgment and control are possible without overlooked.

但し、検出信号にノイズ成分が重畳している場合には、これを除去した上で探索手段を機能させるのが好ましい。除去されるべきノイズ成分としては、典型的にはスパイク状のノイズである、
本発明において、谷部が所定以上の深さか否かは、特定位置の検出信号のレベルと、特定位置の前後の検出信号のレベルの平均値との偏差によって評価されるのが好適である。前後位置は、取得手段のサンプリング周期に基づいて決定されるが、その時間幅は、前後に各々100〜150μS程度に設定するのが好適である。
However, when a noise component is superimposed on the detection signal, it is preferable to operate the search means after removing the noise component. The noise component to be removed is typically spike noise.
In the present invention, it is preferable to determine whether or not the valley has a predetermined depth or more based on a deviation between a level of the detection signal at the specific position and an average value of the levels of the detection signals before and after the specific position. The front and rear positions are determined based on the sampling period of the acquisition means, and the time width is preferably set to about 100 to 150 μS before and after.

前記偏差は、正規化された上で閾値と比較されるのが好ましい。点火プラグの放電後に生じる振動ノイズの収束後の検出信号について、その時間的な累積値を算出する累積手段を設けるのが好ましく、この場合には、前記偏差は、累積値によって正規化される。   The deviation is preferably normalized and compared with a threshold value. It is preferable to provide an accumulating means for calculating a temporal accumulation value of the detection signal after the convergence of the vibration noise generated after the spark plug is discharged. In this case, the deviation is normalized by the accumulation value.

以上説明した本発明によれば、内燃機関の動作状態に拘わらず、イオン電流のピーク位置を正確に抽出することができる。   According to the present invention described above, the peak position of the ion current can be accurately extracted regardless of the operating state of the internal combustion engine.

以下、実施例に基づいて本発明を更に詳細に説明する。図1は、実施例に係る燃焼制御装置IGNを示す回路図であり、図2は、燃焼制御装置IGN各部の概略波形を示すタイムチャートである。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on examples. FIG. 1 is a circuit diagram showing a combustion control device IGN according to an embodiment, and FIG. 2 is a time chart showing schematic waveforms of respective parts of the combustion control device IGN.

図1に示す通り、この燃焼制御装置IGN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SG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、イオン電流検出回路IONと、を中心に構成されている。   As shown in FIG. 1, this combustion control device IGN includes an ECU (Engine Control Unit) which is an electronic control unit of an internal combustion engine, an ignition coil CL composed of a primary coil L1 and a secondary coil L2, and an ignition pulse SG received from the ECU. The switching element Q that controls ON / OFF of the current ic1 of the primary coil L1 by the transition operation based on the ignition plug PG that receives the induced voltage of the secondary coil L2 and discharges, and the ion current detection circuit ION. It is configured.

そして、イオン電流検出回路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、デジタルデータとしてECUのメモリに記憶される。ここで、イオン電流検出回路IONの出力電圧Voは、点火パルスSGの立下り時から開始されるデータ取得区間において取得され、全データが取得された後で、後述するソフトウェア処理によって、最適なデータ解析区間が確定される(図2参照)。   The output voltage Vo of the ion current detection circuit ION is supplied to an A / D converter (not shown) of the ECU and stored as digital data in a memory of the ECU. Here, the output voltage Vo of the ionic current detection circuit ION is acquired in the data acquisition section that starts from the fall of the ignition pulse SG, and after all the data is acquired, the optimum data is obtained by software processing described later. An analysis interval is determined (see FIG. 2).

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。   Hereinafter, the circuit configuration will be described in detail. As the switching element Q, here, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) is used. The collector terminal of the switching element Q receives the battery voltage VB via the primary coil L1, and the emitter terminal is connected to the ground.

イオン電流検出回路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。   The ion current detection circuit ION is mainly configured by an OP amplifier AMP that functions as a current detection circuit, and includes a capacitor C1, a Zener diode ZD, diodes D1 and D2, and resistors R1 to R3. A bias circuit at the time of ion current detection is generated by a parallel circuit of the capacitor C1 and the Zener diode ZD.

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。   The high voltage terminal of the secondary coil L2 is connected to the spark plug PG, and the low voltage terminal is connected to a parallel circuit of the capacitor C1 and the Zener diode ZD that generate the bias voltage. The parallel circuit of the capacitor C1 and the Zener diode ZD is connected to the ground through the diode D1. As shown, the cathode terminal of the diode D1 is connected to the ground.

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。   On the other hand, the anode terminal of the diode D1 is connected to the inverting input terminal (−) of the OP amplifier via the current limiting resistor R1. A current detection resistor R2 is connected between the inverting input terminal (−) and the output terminal of the OP amplifier AMP, and a load resistor R3 is connected between the grounds of the output terminals. The non-inverting terminal (+) of the OP amplifier is connected to the ground, and the cathode terminal of the diode D2 is connected to the inverting terminal (−). The anode terminal of the diode D2 is connected to the ground.

上記した構成の燃焼制御装置IGNでは、タイミングT0において、点火パルスSG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。   In the combustion control device IGN configured as described above, when the ignition pulse SG changes from the H level to the L level at the timing T0, the ignition plug PG is discharged by the high voltage induced in the secondary coil L2. Since this discharge current flows through the path of the spark plug PG → secondary coil L2 → capacitor C1 → diode D1, the capacitor C1 is charged to a voltage value defined by the breakdown voltage of the Zener diode ZD.

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、イオン電流検出回路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。   When the air-fuel mixture in the combustion chamber is ignited by the discharge of the ignition plug PG, the combustion reaction proceeds rapidly thereafter, but the ionic current i is the current detection resistance R2 → current limiting resistance R1 → capacitor C1 → secondary coil L2. → Flows along the path of the spark plug PG. Therefore, the output voltage Vo of the ion current detection circuit ION is Vo = R2 * i, which is a value proportional to the ion current i.

続いて、本実施例の異常判定及び燃焼制御方法について説明する。図3は、ECUの動作内容を説明するフローチャートである。   Then, the abnormality determination and combustion control method of a present Example are demonstrated. FIG. 3 is a flowchart for explaining the operation content of the ECU.

ECUは、点火パルスSGを立下げて(T0)、一次コイルL1の電流を遮断状態にした後、予め決定されているデータ取得区間について、イオン電流検出回路IONの出力電圧Voを、デジタル変換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、30KHz程度に設定されている。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ENDは、運転状態に対応して予め実験的に決定されている。   The ECU lowers the ignition pulse SG (T0), cuts off the current of the primary coil L1, and then digitally converts the output voltage Vo of the ion current detection circuit ION for a predetermined data acquisition section. Is stored in the memory (ST1). The sampling frequency is not particularly limited, but is set to about 30 KHz in this embodiment. Note that the data acquisition section ends at the timing when the combustion reaction is surely completed, but this end END is experimentally determined in advance corresponding to the operating state.

データ取得区間のデータ取得処理が完了すると、次に、取得したデータを解析して、切出しウインドWINの始期を確定する(ST2)。具体的には、点火コイルCLの磁路の残留磁気による残留磁気ノイズが収まった時期をソフトウェア処理によって検出し、そのタイミングを切出しウインドWINの始期に設定する。なお、切出しウインドWINの終期は、データ取得区間の終期ENDと同じである。また、残留磁気ノイズの収束時期の検出には、例えば、特願2007−290609号の手法が使用される。   When the data acquisition process of the data acquisition section is completed, the acquired data is analyzed and the start time of the cut window WIN is determined (ST2). Specifically, the time when the residual magnetic noise due to the residual magnetism of the magnetic path of the ignition coil CL is detected is detected by software processing, and the timing is cut out and set to the start of the window WIN. The end of the extraction window WIN is the same as the end END of the data acquisition section. In addition, for example, the technique of Japanese Patent Application No. 2007-290609 is used to detect the convergence time of the residual magnetic noise.

次に、切出しウインドWINの全データについて、そこにノイズ成分が含まれている場合には、これをソフトウェア処理によって除去する(ST3)。ノイズ成分は、典型的にはコロナノイズであり、これらはスパイク状に現れるので、その特異的に狭いパルス幅に基づいて検出が可能である。   Next, if the noise component is included in all the data of the cut window WIN, it is removed by software processing (ST3). The noise component is typically corona noise, which appears in a spike shape, and can be detected based on its specifically narrow pulse width.

ノイズ成分が除去されると、次に、このノイズ除去後のデータについて、その波形の特徴から、データ解析区間DET〜ENDを特定する(ST4)。データ解析区間DET〜ENDは、イオン電流波形の第二ピーク位置PEAKを検出するための区間であり、また、ノッキング判定のための区間である。   When the noise component is removed, the data analysis sections DET to END are specified from the waveform characteristics of the data after the noise removal (ST4). Data analysis sections DET to END are sections for detecting the second peak position PEAK of the ion current waveform, and are sections for knocking determination.

次に、特定されたデータ解析区間DET〜ENDのデータを解析して、第二ピーク位置PEAKを特定する(ST5)。そして、第二ピーク位置PEAK以降のデータに基づいてノッキング判定を行う(ST6)。また、特定された第二ピーク位置PEAKに基づいて、次回の点火タイミングを最適化するべくMBT制御を実行する(ST7)。   Next, the second peak position PEAK is specified by analyzing the data in the specified data analysis sections DET to END (ST5). Then, knocking determination is performed based on data after the second peak position PEAK (ST6). Further, based on the specified second peak position PEAK, MBT control is executed to optimize the next ignition timing (ST7).

図4(a)は、データ解析区間DET〜ENDの特定処理(ST4)からノッキング処理(ST6)に至るまでの処理内容を、具体的に説明するフローチャートである。   FIG. 4A is a flowchart for specifically explaining the processing contents from the identification processing (ST4) of the data analysis sections DET to END to the knocking processing (ST6).

データ解析区間の特定処理(ST4)では、切出しウインドWINに含まれる、ノイズ除去後のN個のデータが解析対象となる。なお、説明の便宜上、N個のデータは、配列S(1)〜S(N)に格納されているとするが、iは、その配列番号を示す変数であり、dは、データ間隔を示している。   In the data analysis section specifying process (ST4), N pieces of data after noise removal included in the cutout window WIN are analyzed. For convenience of explanation, it is assumed that N pieces of data are stored in the arrays S (1) to S (N), i is a variable indicating the array number, and d is a data interval. ing.

データ間隔dは、データ解析区間の始期DETを決定するためのパラメータであり、イオン電流の周波数と、サンプリング周波数とに基づいて決定される。ここでは、サンプリング周波数が33kHzであるので、データ離間距離dがd=4に設定されている。したがって、この実施例では、データ離間距離dは、時間換算で±120μS程度である。   The data interval d is a parameter for determining the start DET of the data analysis interval, and is determined based on the frequency of the ion current and the sampling frequency. Here, since the sampling frequency is 33 kHz, the data separation distance d is set to d = 4. Therefore, in this embodiment, the data separation distance d is about ± 120 μS in terms of time.

以上を踏まえて、図4(a)のフローチャートを説明する。先ず、イオン電流信号Voの積分処理を実行するべく、ウインドWIND内のN個のデータS(i)について累積演算を実行する(ST40)。具体的には、i=1〜Nについて、データS(i)の総和ΣS(i)を求め、これを累積値INTGとする。   Based on the above, the flowchart of FIG. First, in order to execute the integration process of the ion current signal Vo, an accumulation operation is executed for N pieces of data S (i) in the window WIND (ST40). Specifically, for i = 1 to N, the sum ΣS (i) of the data S (i) is obtained, and this is set as the accumulated value INTG.

次に、切出しウインドWINDの最終のデータS(N)から、最初のデータS(1)に向けて、逆向きに波形をチェックして、波形の谷を検出する(ST41〜ST46)。具体的には、変数iを、i=N−dからi=dまで減少させつつ、各データS(i)について、その時間軸後方のデータS(i+d)と、時間軸前方のデータS(i−d)の平均値を求めて、中間値{S(i+d)+S(i−d)}/2=MD(i)とする(ST42)。   Next, the waveform is checked in the reverse direction from the final data S (N) of the cut window WIND toward the first data S (1), and the valley of the waveform is detected (ST41 to ST46). Specifically, while reducing the variable i from i = N−d to i = d, for each data S (i), the data S (i + d) behind the time axis and the data S ( An average value of i−d) is obtained and set to an intermediate value {S (i + d) + S (id)} / 2 = MD (i) (ST42).

次に、算出された中間値MD(i)とデータS(i)との偏差Δ(i)=MD(i)−S(i)を求め、この偏差Δ(i)を、イオン電流信号の累積値INTGで正規化する(ST43)。正規化処理には、ΔS(i)=Δ(i)/INTGの演算を使用する。   Next, a deviation Δ (i) = MD (i) −S (i) between the calculated intermediate value MD (i) and the data S (i) is obtained, and this deviation Δ (i) is obtained from the ion current signal. Normalization is performed with the accumulated value INTG (ST43). For the normalization process, an operation of ΔS (i) = Δ (i) / INTG is used.

次に正規化された偏差ΔS(i)を、予め決定されている閾値THと比較して(ST44)、もし、正規化偏差ΔS(i)≦閾値THであれば、変数iを減少させつつ(ST45)、同じ処理を繰り返す。   Next, the normalized deviation ΔS (i) is compared with a predetermined threshold TH (ST44). If the normalized deviation ΔS (i) ≦ the threshold TH, the variable i is decreased. (ST45), the same processing is repeated.

このような処理を繰り返していると、やがて、正規化偏差ΔS(i)>閾値THとなるデータS(i)が検出されるので(ST44)、そのデータ位置iを、変数DETに格納して処理を終える(ST47)。以上の処理によってデータ解析区間がDET〜ENDであることが特定される。本実施例では、イオン電流信号Voの傾きが、時間軸方向において、負方向に大きい状態から、正方向に小さい状態に急変するポイントを、データの後方から前方に向けて検出し、検出されたポイントをデータ解析区間の始点DETとしている。なお、検出されたデータ開始区間の始点DETは、イオン電流の第一ピークの終了タイミングに他ならない。   If such processing is repeated, data S (i) satisfying normalized deviation ΔS (i)> threshold value TH is eventually detected (ST44), and the data position i is stored in the variable DET. The process ends (ST47). Through the above processing, it is specified that the data analysis section is DET to END. In this embodiment, the point at which the slope of the ion current signal Vo suddenly changes from a large state in the negative direction to a small state in the positive direction in the time axis direction is detected from the rear to the front of the data, and is detected. The point is set as the start point DET of the data analysis section. The detected start point DET of the data start interval is none other than the end timing of the first peak of the ion current.

次に、データ解析区間の始点DETから、やや後方位置を探索して、ピーク位置PEAKを特定する(ST5)。図4(b)には、検出されたデータ解析区間の始点DETと、特定されたピーク位置PEAKとが模式的に図示されている。以上の処理によって、データ解析区間DET〜ENDと、イオン電流の第二ピーク位置PEAKとが決まったので、次に、ノッキング処理を実行する。   Next, a slightly rear position is searched from the start point DET of the data analysis section, and the peak position PEAK is specified (ST5). FIG. 4B schematically shows the start point DET of the detected data analysis section and the identified peak position PEAK. Since the data analysis sections DET to END and the second peak position PEAK of the ionic current are determined by the above processing, the knocking processing is executed next.

ノッキング処理では、先ず、ピーク位置PEAKにおけるデータの段差を解消するべく、ピーク位置PEAKより前方のデータを、直線的に補正する(ST61)。図3(b)(1)は、補正状態も含めてイオン電流波形が図示されており、第二ピーク位置PEAK前後で円滑に連続する補正直線が示されている。   In the knocking process, first, data ahead of the peak position PEAK is linearly corrected in order to eliminate the data level difference at the peak position PEAK (ST61). FIGS. 3B and 3A show the ion current waveform including the correction state, and show a correction line that continues smoothly before and after the second peak position PEAK.

次に、ピーク位置PEAK以後のデータについて、BPF(band pas filter)処理を実行する(ST62)。このBPF処理は、ノッキングの発生を示すノック信号を抽出する処理であり、内燃機関の構造から予め特定されるノック信号の周波数に対応した周波数帯域の信号だけが抽出される。   Next, BPF (band pass filter) processing is executed for data after the peak position PEAK (ST62). This BPF process is a process of extracting a knock signal indicating the occurrence of knocking, and only a signal in a frequency band corresponding to the frequency of the knock signal specified in advance from the structure of the internal combustion engine is extracted.

そして、抽出された信号に基づいてノッキングの発生の有無が判定される(ST63)。図3(b)(2)は、第二ピークPEAK以降のデータから抽出されたノック信号が示されており、ノッキングが発生していることを示している。   Then, it is determined whether knocking has occurred based on the extracted signal (ST63). FIGS. 3B and 3B show knock signals extracted from data after the second peak PEAK, and indicate that knocking has occurred.

以上説明した通り、この実施例では、前後の波形データから求めた中間値MD(i)と、データ値S(i)とを比較し、中間値MD(i)の方が遥かに大きい位置を第一ピークの終了ポイントとしている。この第一ピークの終了ポイントは、偏差の変化量が大きいポイントであり、要するに、偏差大から偏差小に急変する位置である。本実施例では、最終データから逆向きに偏差が急変する位置を探索するので、第一ピークを第二ピークであると誤判定することがない。   As described above, in this embodiment, the intermediate value MD (i) obtained from the previous and subsequent waveform data is compared with the data value S (i), and the position where the intermediate value MD (i) is much larger is determined. It is the end point of the first peak. The end point of the first peak is a point where the variation amount of the deviation is large, in short, a position where the deviation is suddenly changed from large to small. In the present embodiment, since the position where the deviation suddenly changes in the reverse direction from the final data is searched, the first peak is not erroneously determined as the second peak.

また、本実施例では、中間値MD(i)とデータ値S(i)との偏差が正規化されて閾値THと対比されるので、低負荷などのように第二ピークが小さい運転領域においても、正確に第二ピークを検出することができる。   Further, in the present embodiment, the deviation between the intermediate value MD (i) and the data value S (i) is normalized and compared with the threshold value TH, so that in the operation region where the second peak is small such as a low load. Can accurately detect the second peak.

また、第一ピークから第二ピークに至るデータを実質的に除去してBPF処理を実行するので、目的のノック信号だけを特異的に抽出することができる。   In addition, since the BPF process is executed by substantially removing data from the first peak to the second peak, only the target knock signal can be specifically extracted.

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、イオン電流検出回路は、最も簡易な回路構成を例示したに過ぎず、より複雑な回路構成と採っても良いのは勿論である。   As mentioned above, although the Example of this invention was described in detail, the concrete description content does not specifically limit this invention. For example, the ion current detection circuit is merely an example of the simplest circuit configuration, and of course, a more complicated circuit configuration may be adopted.

実施例に係る燃焼制御装置の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the combustion control apparatus which concerns on an Example. 図1の燃焼制御装置の動作を説明するタイムチャートである。It is a time chart explaining operation | movement of the combustion control apparatus of FIG. 図1の燃焼制御装置の動作を説明するフローチャートとタイムチャートである。It is the flowchart and time chart explaining operation | movement of the combustion control apparatus of FIG. 図3の一部を詳細に示すフローチャートである。It is a flowchart which shows a part of FIG. 3 in detail. 従来技術の問題点を説明するタイムチャートである。It is a time chart explaining the problem of a prior art.

符号の説明Explanation of symbols

EQU 燃焼制御装置
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
Vo 検出信号
ION イオン電流検出回路
ST1 取得手段
ST4 探索手段
ST5 特定手段
ST6 制御手段
ST7 制御手段
EQ Combustion control device L1 Primary coil L2 Secondary coil CL Ignition coil Q Switching element ECU Control device Vo Detection signal ION Ion current detection circuit ST1 Acquisition means ST4 Search means ST5 Identification means ST6 Control means ST7 Control means

Claims (7)

一次コイルと二次コイルとからなる点火コイルと、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状態における検出信号を取得する取得手段と、
前記取得手段により取得された検出信号の波形を解析して、所定以上の深さを有する谷部を、時間軸の後方から前方に向けて探索する探索手段と、
前記探索手段が最初に検出した谷部から時間軸後方を検索して、検出信号の波形のピーク位置を特定する特定手段と、
特定されたピーク位置に基づいて、異常判定、及び/又は、燃焼制御を実行する制御手段と、
を有して構成されていることを特徴とする内燃機関の燃焼制御装置。
An ignition coil composed of a primary coil and a secondary coil, a switching element that controls energization of the primary coil, a control device that supplies an ignition signal to the switching element to perform an ON / OFF operation, and induction of the secondary coil An ignition plug that performs a discharge operation upon receiving a voltage, and an ion current detection circuit that outputs a detection signal proportional to the ion current indicating the combustion state of the internal combustion engine,
The control device includes:
Obtaining means for obtaining a detection signal when the switching element is in an OFF state;
A search means for analyzing the waveform of the detection signal acquired by the acquisition means, and searching for a trough having a depth greater than or equal to a predetermined depth from the rear to the front of the time axis;
The search means searches the time axis backward from the valley first detected, and specifies the peak position of the waveform of the detection signal;
Control means for executing abnormality determination and / or combustion control based on the identified peak position;
A combustion control apparatus for an internal combustion engine, comprising:
前記検出信号にノイズ成分が重畳している場合には、これを除去した上で前記探索手段を機能させるよう構成した請求項1に記載の燃焼制御装置。   The combustion control apparatus according to claim 1, wherein when the noise component is superimposed on the detection signal, the search means is made to function after removing the noise component. 前記谷部が所定以上の深さか否かは、
特定位置の検出信号のレベルと、特定位置の前後の検出信号のレベルの平均値との偏差によって評価される請求項1又は2に記載の燃焼制御装置。
Whether the valley is a predetermined depth or more,
The combustion control device according to claim 1 or 2, wherein the combustion control device is evaluated by a deviation between a level of the detection signal at the specific position and an average value of the levels of the detection signals before and after the specific position.
前記偏差は、正規化された上で閾値と比較される請求項3に記載の燃焼制御装置。   The combustion control apparatus according to claim 3, wherein the deviation is normalized and then compared with a threshold value. 前記点火プラグの放電後に生じる振動ノイズの収束後の前記検出信号について、その時間的な累積値を算出する累積手段を設け、
前記偏差は、前記累積値によって正規化される請求項4に記載の燃焼制御装置。
For the detection signal after the convergence of vibration noise generated after the discharge of the spark plug, a cumulative means for calculating a cumulative value over time is provided,
The combustion control apparatus according to claim 4, wherein the deviation is normalized by the accumulated value.
ノッキングの発生の有無を異常判定する請求項1〜5の何れかに記載の燃焼制御装置。   The combustion control device according to any one of claims 1 to 5, wherein it is determined whether or not knocking has occurred. 前記特定されたピーク位置に基づいてMTB制御を実現する請求項1〜6の何れかに記載の燃焼制御装置。   The combustion control device according to any one of claims 1 to 6, wherein MTB control is realized based on the specified peak position.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2015053204A1 (en) * 2013-10-08 2017-03-09 日立オートモティブシステムズ株式会社 Control device for internal combustion engine

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPWO2015053204A1 (en) * 2013-10-08 2017-03-09 日立オートモティブシステムズ株式会社 Control device for internal combustion engine

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