JP3582961B2

JP3582961B2 - Preignition detection device for internal combustion engine

Info

Publication number: JP3582961B2
Application number: JP16551597A
Authority: JP
Inventors: 敏昭山浦; 賢治生田; 栄司高桑; 和久茂木; 宏尚岸
Original assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 1997-06-23
Filing date: 1997-06-23
Publication date: 2004-10-27
Anticipated expiration: 2017-06-23
Also published as: JPH1113615A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関のプレイグニッション（Ｐｒｅ−Ｉｇｎｉｔｉｏｎ：過早点火）の発生を内燃機関の燃焼室に配設された点火プラグとグランドとの間を流れる電流に基づき検出する内燃機関のプレイグニッション検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内燃機関のプレイグニッションの発生を内燃機関の燃焼室に配設された点火プラグとグランドとの間を流れる電流に基づき検出しようとすることが行われており（例えば、特開昭６３−６８７７４号公報）、この際、バッテリ側が正常なときには、電圧変動が殆どないことからその影響は考慮されていなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、内燃機関の運転中において、バッテリにケーブル外れ等の異常が起こり電圧変動が大きく現れると、プレイグニッション発生時と同じような出力波形が現れることでプレイグニッション発生の検出の信頼性が損なわれるという不具合があった。
【０００４】
そこで、この発明はかかる不具合を解決するためになされたもので、バッテリ側の正常／異常に基づき内燃機関のプレイグニッション発生を的確に検出することができる内燃機関のプレイグニッション検出装置の提供を課題としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の内燃機関のプレイグニッション検出装置によれば、検出許可手段でバッテリ側の電圧変動量が所定範囲内のときのみ、点火プラグに点火火花を発生させるための点火指令信号が出力されている期間中における点火プラグとグランドとの間を流れる電流に基づきプレイグニッション検出手段による内燃機関のプレイグニッションの検出が許可される。このように、１次側の電圧変動量が小さく、かつ点火プラグに点火指令信号が出力されている期間中にはプレイグニッションの発生と誤認識されるような信号波形が２次側に現れることがないため、内燃機関のプレイグニッション発生が的確に検出される。
【０００６】
請求項２の内燃機関のプレイグニッション検出装置によれば、検出許可手段で点火コイルにおける１次巻線側の電圧変動量が所定範囲内のときのみ、点火プラグに点火火花を発生させるための点火指令信号が出力されている期間中における点火プラグとグランドとの間を流れる電流に基づきプレイグニッション検出手段による内燃機関のプレイグニッションの検出が許可される。このように、１次側の電圧変動量が小さく、かつ点火プラグに点火指令信号が出力されている期間中にはプレイグニッションの発生と誤認識されるような信号波形が２次側に現れることがないため、内燃機関のプレイグニッション発生が的確に検出される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。
【００１０】
図１は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関のプレイグニッション検出装置の概略構成を示す回路図である。
【００１１】
図１において、１０は点火コイルであり、１０ａは点火コイル１０の１次巻線、１０ｂは点火コイル１０の２次巻線である。１２は図示しない内燃機関の燃焼室に配設される点火プラグである。点火コイル１０の１次巻線１０ａにはイグニッションスイッチ３０によって通電状態が保持されるリレー３１を介してバッテリ３２が接続されている。このバッテリ３２には内燃機関により回転される交流発電機であるオルタネータ３３が接続され、バッテリ３２からの電圧及びオルタネータ３３による電圧はリレー３１を介して後述のＥＣＵ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌ
Ｕｎｉｔ：電子制御ユニット）４０に入力されている。
【００１２】
点火コイル１０の１次巻線１０ａにはスイッチング素子１１が接続されており、イグニッションスイッチ３０によりリレー３１がオンとされたのち、スイッチング素子１１のゲートにＥＣＵ４０からの点火信号（点火指令信号）ＩＧｔが入力され、スイッチング素子１１がオンとされることで、点火コイル１０の１次巻線１０ａにバッテリ３２の電源電圧＋Ｂに基づく１次電流Ｉ１が通電される。
【００１３】
また、点火コイル１０の２次巻線１０ｂ側における２次電流Ｉ２が環流する電流路は、点火プラグ１２、点火コイル１０の２次巻線１０ｂ、ツェナダイオード１３及びツェナダイオード１４によって形成されている。ここで、ツェナダイオード１４は２次電流Ｉ２（２次環流電流）の流れる方向に対して順方向に接続されている。なお、ツェナダイオード１３は、これに並列に接続されたイオン電流検出用電源としてのコンデンサ１５を充電するためのダイオードである。また、ツェナダイオード１４に並列にイオン電流検出抵抗１６が接続されている。
【００１４】
イオン電流検出時には、コンデンサ１５から点火コイル１０の２次巻線１０ｂ、点火プラグ１２の順にイオン電流ＩＩＯＮが流れ、更に、演算増幅器２０の反転（−）端子側に抵抗１７を介してコンデンサ１５とイオン電流検出抵抗１６との間の電位Ｖｉｎが入力される。なお、演算増幅器２０の反転（−）端子と出力端子との間に接続された抵抗２１は演算増幅器２０のゲインを設定するための増幅用抵抗である。ここで、演算増幅器２０からの出力信号ｖは周知のようにフィルタリングされたのちＥＣＵ４０に入力される。なお、点火プラグ１２には等価回路としてコンデンサ１８が並列接続されたものと見做すことができる。
【００１５】
ＥＣＵ４０は、周知の中央処理装置としてのＣＰＵ４１、制御プログラムを格納したＲＯＭ４２、各種データを格納するＲＡＭ４３、Ｂ／Ｕ（バックアップ）ＲＡＭ４４、Ａ／Ｄ変換器４５ａを含み各種センサからの検出信号等を入力する入力回路４５及び各種アクチュエータに制御信号を出力する出力回路４６等に対しバスライン４７を介して接続されている。
【００１６】
図２は図１の回路図でバッテリケーブル外れ等がなく正常であるときの各端子等における信号波形を示すタイムチャートであり、図３は図１の回路図でバッテリケーブル外れの異常があるときの各端子等における信号波形を示すタイムチャートである。
【００１７】
まず、バッテリケーブル外れ等がなく正常であるときについて、図２を参照して説明する。
【００１８】
時刻ｔ１において、ＥＣＵ４０からの点火信号ＩＧｔがＨ（Ｈｉｇｈ：高）レベルとなると（図２（ａ）参照）、スイッチング素子１１がオンとなり点火コイル１０の１次巻線１０ａに１次電流Ｉ１が流れ始める。同時に、演算増幅器２０の出力信号ｖには点火オンノイズ信号ＳＮｏｎが重畳する（図２（ｄ），図２（ｅ）参照）。すると、点火プラグ１２に対する印加電圧Ｖ２は図２（ｃ）の時刻ｔ１〜時刻ｔ２に示すように変動し、この間におけるバッテリ電圧＋Ｂの電圧変動量は小さい（図２（ｂ）参照）。
【００１９】
時刻ｔ２において、ＥＣＵ４０からの点火信号ＩＧｔがＬ（Ｌｏｗ：低）レベルとなると（図２（ａ）参照）、スイッチング素子１１がオフとなり点火コイル１０の１次巻線１０ａに流れる１次電流Ｉ１が遮断される。このため、点火コイル１０の２次巻線１０ｂに２次電流Ｉ２が流れ始め、点火プラグ１２に対する印加電圧Ｖ２は図２（ｃ）の時刻ｔ２〜時刻ｔ３に示すように変動する。
【００２０】
時刻ｔ３の直後において、点火コイル１０の２次巻線１０ｂに２次電流Ｉ２が流れ終わると、点火コイル１０の鉄心中に残った残留磁気の影響で演算増幅器２０の出力信号ｖに残留磁気ノイズ信号ＳＮＲＭが重畳する（図２（ｄ），図２（ｅ）参照）。この残留磁気ノイズ信号ＳＮＲＭに続いて内燃機関の着火に基づくイオン電流信号ＳＩＩＯＮが現れる（図２（ｄ），図２（ｅ）参照）。
【００２１】
なお、内燃機関の実際の点火以前（時刻ｔ２の直前）にプレイグニッションが発生すると、それに伴い演算増幅器２０の出力信号ｖにプレイグニッション信号ＳＩＰＲＥＩＧが現れる（図２（ｅ）参照）。
【００２２】
次に、バッテリケーブル外れの異常があるときについて、図３を参照して説明する。
【００２３】
上述の図２と同様、時刻ｔ１において、ＥＣＵ４０からの点火信号ＩＧｔがＨ（Ｈｉｇｈ：高）レベルとなると（図３（ａ）参照）、スイッチング素子１１がオンとなり点火コイル１０の１次巻線１０ａに１次電流Ｉ１が流れ始める。バッテリ電圧＋Ｂはバッテリケーブル外れがあるため、オルタネータ３３による発電に伴う電圧変動がそのまま現れるため、バッテリ電圧＋Ｂの電圧変動量は大きい（図３（ｂ）参照）。
【００２４】
このとき、点火プラグ１２に対する印加電圧Ｖ２は図３（ｃ）の時刻ｔ１〜時刻ｔ２に示すように変動すると同時に、演算増幅器２０の出力信号ｖにはバッテリ電圧＋Ｂに同期した電圧変動信号ＳＩＢＣが現れる（図３（ｄ）参照）。この演算増幅器２０の出力信号ｖにおける電圧変動信号ＳＩＢＣのうち時刻ｔ２の直前に近いものは、図２（ｅ）に示すプレイグニッション信号ＳＩＰＲＥＩＧとほぼ同等の信号波形として現れる。即ち、演算増幅器２０の出力信号ｖに電圧変動信号ＳＩＢＣが現れるような条件のときには、内燃機関におけるプレイグニッション発生を検出することはできないこととなる。
【００２５】
次に、本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関のプレイグニッション検出装置で使用されているＥＣＵ４０内のＣＰＵ４１におけるプレイグニッション検出許可の処理手順を示す図４のフローチャートに基づき、上述の図２及び図３のタイミングチャートを参照して説明する。なお、このプレイグニッション検出許可ルーチンは所定時間毎にＥＣＵ４０内のＣＰＵ４１にて繰返し実行される。
【００２６】
図４において、まず、ステップＳ１０１でバッテリ電圧＋Ｂが入力回路４５のＡ／Ｄ変換器４５ａでＡ／Ｄ変換（アナログ−ディジタル変換）されたＡ／Ｄ変換値Ｂｉが読込まれる。次にステップＳ１０２に移行して、イグニッションスイッチ３０がオンされた直後でなく図示しない内燃機関の機関回転数が安定状態である始動時以外であるかが判定される。なお、ステップＳ１０２の判定条件が成立せず、始動時であるときには何もすることなく本ルーチンを終了する。
【００２７】
一方、ステップＳ１０２の判定条件が成立し、始動時以外であるときにはステップＳ１０３に移行し、バッテリ電圧変動値ΔＢｉが前回のバッテリ電圧Ａ／Ｄ変換値Ｂｉ−１と今回のバッテリ電圧Ａ／Ｄ変換値Ｂｉとから次式（１）により算出される。
【００２８】
【数１】
ΔＢｉ＝Ｂｉ−１ −Ｂｉ・・・（１）
次にステップＳ１０４に移行して、バッテリ電圧の変動値ΔＢｉのサンプリング回数が１００回以上であるかが判定される。なお、ステップＳ１０４の判定条件が成立せず、バッテリ電圧変動値ΔＢｉのサンプリング回数が１００回未満であるときには、何もすることなく本ルーチンを終了する。一方、ステップＳ１０３によるバッテリ電圧変動値ΔＢｉのサンプリング回数が１００回となり、ステップＳ１０４の判定条件が成立するときにはステップＳ１０５に移行し、ステップＳ１０３で算出されたバッテリ電圧変動値ΔＢｉのうち上位２０回分の平均値から下位２０回分の平均値を減算して所定期間内におけるバッテリ電圧変動平均値ΔＢが算出される。
【００２９】
次にステップＳ１０６に移行して、ステップＳ１０５で算出されたバッテリ電圧変動平均値ΔＢが４〔Ｖ〕以上であるかが判定される。ステップＳ１０６の判定条件が成立し、バッテリ電圧変動平均値ΔＢが４〔Ｖ〕以上と大きいときにはステップＳ１０７に移行する。ステップＳ１０７では、バッテリ電圧変動平均値ΔＢが大きいことで、図３の時刻ｔ１〜ｔ２の間に示すようにバッテリ電圧＋Ｂの変動タイミングに対応して演算増幅器２０の出力信号ｖに大きな電圧変動信号ＳＩＢＣが発生され（図３（ｄ）参照）、時刻ｔ２の直前で内燃機関にプレイグニッションが発生しているときに演算増幅器２０の出力信号ｖに現れるプレイグニッション信号ＳＩＰＲＥＩＧ（図２（ｅ）参照）と誤認識される可能性があるため、プレイグニッション検出が禁止状態とされる。そして、ステップＳ１０８に移行し、バッテリ系異常としてバッテリケーブル外れ等が考えられるため、警告ランプ（図示略）が点灯されたのち本ルーチンを終了する。
【００３０】
一方、ステップＳ１０６の判定条件が成立せず、バッテリ電圧変動平均値ΔＢが４〔Ｖ〕未満と小さいときにはステップＳ１０９に移行し、図２（ｅ）で時刻ｔ２の直前で内燃機関にプレイグニッションが発生しているときに演算増幅器２０の出力信号ｖに現れるプレイグニッション信号ＳＩＰＲＥＩＧと誤認識されるような、図３（ｄ）の時刻ｔ１〜ｔ２の間に示すような大きな電圧変動信号ＳＩＢＣが現れることがないため、プレイグニッション検出が許可状態とされ本ルーチンを終了する。
【００３１】
このように、本実施例の内燃機関のプレイグニッション検出装置は、内燃機関の燃焼室に配設された点火プラグ１２に点火火花を発生させるための点火信号ＩＧｔがＨレベル出力されている期間中に、点火プラグ１２とグランドとの間（等価回路としてのコンデンサ１８）を流れる電流に基づきプレイグニッションの発生を検出する点火コイル１０の２次巻線１０ｂ、点火プラグ１２、ツェナダイオード１４、演算増幅器２０等にて構成されるプレイグニッション検出手段と、バッテリ３２側の電圧変動量としてのバッテリ電圧変動平均値ΔＢが所定範囲内（４〔Ｖ〕未満）のときのみ、前記プレイグニッション検出手段によるプレイグニッション信号ＳＩPREIG の検出を許可するＥＣＵ４０内のＣＰＵ４１にて達成される検出許可手段とを具備するものである。
【００３２】
したがって、点火プラグ１２に点火火花を発生させるための点火信号ＩＧｔがＨレベル出力されている期間中で、バッテリ３２側の所定時間毎に検出された１００回分のバッテリ電圧変動値ΔＢi のうち上位２０回分の平均値と下位２０回分の平均値との差分であるバッテリ電圧変動平均値ΔＢが４Ｖ未満であるときには、内燃機関にプレイグニッションが発生しているときに現れるプレイグニッション信号ＳＩPREIG と誤認識されるようなバッテリ３２側からの電圧変動に伴う大きな電圧変動信号ＳＩBCが現れることがない。このとき、検出許可手段を達成するＥＣＵ４０内のＣＰＵ４１にてプレイグニッション信号ＳＩPREIG の検出が許可されることで、内燃機関のプレイグニッション発生が的確に検出される。
【００３３】
また、本実施例の内燃機関のプレイグニッション検出装置は、内燃機関の燃焼室に配設された点火プラグ１２に点火火花を発生させるための点火信号ＩＧｔがＨレベル出力されている期間中に、点火プラグ１２とグランドとの間（等価回路としてのコンデンサ１８）を流れる電流に基づきプレイグニッションの発生を検出する点火コイル１０の２次巻線１０ｂ、点火プラグ１２、ツェナダイオード１４、演算増幅器２０等にて構成されるプレイグニッション検出手段と、点火コイル１０における１次巻線１０ａ側の電圧変動量としてのバッテリ電圧変動平均値ΔＢが所定範囲内（４〔Ｖ〕未満）のときのみ、前記プレイグニッション検出手段によるプレイグニッション信号ＳＩPREIG の検出を許可するＥＣＵ４０内のＣＰＵ４１にて達成される検出許可手段とを具備するものと同等なものである。
【００３４】
つまり、バッテリ３２側と点火コイル１０における１次巻線１０ａ側とはリレー３１を介して接続されておりイグニッションスイッチ３０でリレー３１がオン状態となっているときには、点火コイル１０における１次巻線１０ａ側の電圧変動はバッテリ３２側からのバッテリ電圧変動値ΔＢi と同じになる。したがって、点火プラグ１２に点火火花を発生させるための点火信号ＩＧｔがＨレベル出力されている期間中で、このときのバッテリ電圧変動平均値ΔＢが４Ｖ未満であれば、内燃機関にプレイグニッションが発生しているときに現れるプレイグニッション信号ＳＩPREIG と誤認識されるようなバッテリ３２側からの電圧変動に伴う大きな電圧変動信号ＳＩBCが現れることがない。このため、検出許可手段を達成するＥＣＵ４０内のＣＰＵ４１にてプレイグニッション信号ＳＩPREIG の検出が許可されることで、内燃機関のプレイグニッション発生が的確に検出される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関のプレイグニッション検出装置の概略構成を示す回路図である。
【図２】図２は図１の回路図でバッテリケーブル外れ等がなく正常であるときの各端子等における信号波形を示すタイムチャートである。
【図３】図３は図１の回路図でバッテリケーブル外れ等の異常があるときの各端子等における信号波形を示すタイムチャートである。
【図４】図４は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関のプレイグニッション検出装置で使用されているＥＣＵ内のＣＰＵにおけるプレイグニッション検出許可の処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０点火コイル
１０ｂ２次巻線（プレイグニッション検出手段）
１２点火プラグ（プレイグニッション検出手段）
１４ツェナダイオード（プレイグニッション検出手段）
２０演算増幅器（プレイグニッション検出手段）
３２バッテリ
３３オルタネータ
４０ＥＣＵ（電子制御ユニット）
４１ＣＰＵ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a pre-ignition of an internal combustion engine that detects the occurrence of pre-ignition (pre-ignition: pre-ignition) of the internal combustion engine based on a current flowing between a spark plug disposed in a combustion chamber of the internal combustion engine and a ground. The present invention relates to a detection device.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, an attempt has been made to detect the occurrence of preignition of an internal combustion engine based on a current flowing between a spark plug disposed in a combustion chamber of the internal combustion engine and a ground (for example, see Japanese Unexamined Patent Publication No. At this time, when the battery side is normal, there is almost no voltage fluctuation, so that its influence is not considered.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, during operation of the internal combustion engine, if an abnormality such as a cable disconnection occurs in the battery and a large voltage fluctuation appears, an output waveform similar to that at the time of preignition occurrence appears, thereby impairing the reliability of detection of preignition occurrence. There was a problem.
[0004]
Therefore, the present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a pre-ignition detection device for an internal combustion engine that can accurately detect the occurrence of pre-ignition of the internal combustion engine based on whether the battery is normal or abnormal. And
[0005]
[Means for Solving the Problems]
According to the preignition detection device for an internal combustion engine of the present invention, the detection permission means outputs an ignition command signal for generating an ignition spark to the ignition plug only when the amount of voltage fluctuation on the battery side is within a predetermined range. During the period, the detection of the preignition of the internal combustion engine by the preignition detection means is permitted based on the current flowing between the spark plug and the ground. Thus, the signal waveform as is erroneously recognized as occurrence of preignition appears on the secondary side during a period when the voltage variation amount of the primary side is outputted small rather, and ignition command signal to the ignition plug Therefore, the occurrence of preignition of the internal combustion engine is accurately detected.
[0006]
According to the preignition detection device for an internal combustion engine of the present invention , the ignition for generating an ignition spark in the ignition plug is performed only when the voltage variation on the primary winding side of the ignition coil is within a predetermined range by the detection permission means. The detection of the preignition of the internal combustion engine by the preignition detection means is permitted based on the current flowing between the spark plug and the ground during the period in which the command signal is being output . Thus, the signal waveform as is erroneously recognized as occurrence of preignition appears on the secondary side during a period when the voltage variation amount of the primary side is outputted small rather, and ignition command signal to the ignition plug Therefore, the occurrence of preignition of the internal combustion engine is accurately detected.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on examples.
[0010]
FIG. 1 is a circuit diagram showing a schematic configuration of a pre-ignition detecting device for an internal combustion engine according to one example of an embodiment of the present invention.
[0011]
In FIG. 1, reference numeral 10 denotes an ignition coil, 10a denotes a primary winding of the ignition coil 10, and 10b denotes a secondary winding of the ignition coil 10. Reference numeral 12 denotes a spark plug provided in a combustion chamber of an internal combustion engine (not shown). A battery 32 is connected to a primary winding 10a of the ignition coil 10 via a relay 31 that is kept energized by an ignition switch 30. An alternator 33, which is an AC generator rotated by an internal combustion engine, is connected to the battery 32, and the voltage from the battery 32 and the voltage from the alternator 33 are transmitted via a relay 31 to an ECU (Electronic Control) described later.
(Unit: electronic control unit) 40.
[0012]
The switching element 11 is connected to the primary winding 10 a of the ignition coil 10. After the relay 31 is turned on by the ignition switch 30, an ignition signal (ignition command signal) IGt from the ECU 40 is applied to the gate of the switching element 11. Is input and the switching element 11 is turned on, so that the primary current I1 based on the power supply voltage + B of the battery 32 is supplied to the primary winding 10a of the ignition coil 10.
[0013]
A current path in which the secondary current I2 on the secondary winding 10b side of the ignition coil 10 circulates is formed by the ignition plug 12, the secondary winding 10b of the ignition coil 10, the Zener diode 13, and the Zener diode 14. . Here, the Zener diode 14 is connected in the forward direction with respect to the direction in which the secondary current I2 (secondary circulating current) flows. The zener diode 13 is a diode for charging a capacitor 15 as a power supply for detecting an ionic current, which is connected in parallel to the zener diode 13. Further, an ion current detection resistor 16 is connected in parallel with the zener diode 14.
[0014]
When the ion current is detected, the ion current IION flows from the capacitor 15 to the secondary winding 10b of the ignition coil 10 and the ignition plug 12 in this order, and further to the inverting (-) terminal side of the operational amplifier 20 via the resistor 17 and the capacitor 15. The potential Vin between the ion current detection resistor 16 and the ion current detection resistor 16 is input. The resistor 21 connected between the inverting (-) terminal and the output terminal of the operational amplifier 20 is an amplifying resistor for setting the gain of the operational amplifier 20. Here, the output signal v from the operational amplifier 20 is filtered and input to the ECU 40 as is well known. In addition, it can be considered that the capacitor 18 is connected in parallel to the ignition plug 12 as an equivalent circuit.
[0015]
The ECU 40 includes a CPU 41 as a well-known central processing unit, a ROM 42 storing a control program, a RAM 43 storing various data, a B / U (backup) RAM 44, and an A / D converter 45a. An input circuit 45 for inputting and an output circuit 46 for outputting control signals to various actuators are connected via a bus line 47.
[0016]
FIG. 2 is a time chart showing signal waveforms at each terminal and the like when the battery cable is normal without disconnection in the circuit diagram of FIG. 1, and FIG. 3 is a circuit diagram in FIG. 3 is a time chart showing signal waveforms at respective terminals and the like.
[0017]
First, a case where the battery cable is normal without disconnection will be described with reference to FIG.
[0018]
At time t1, when the ignition signal IGt from the ECU 40 becomes the H (High: high) level (see FIG. 2A), the switching element 11 is turned on, and the primary current I1 flows through the primary winding 10a of the ignition coil 10. Start flowing. At the same time, the ignition-on noise signal SNon is superimposed on the output signal v of the operational amplifier 20 (see FIGS. 2D and 2E). Then, the voltage V2 applied to the ignition plug 12 fluctuates as shown from time t1 to time t2 in FIG. 2C, and the voltage fluctuation amount of the battery voltage + B during this period is small (see FIG. 2B).
[0019]
At time t2, when the ignition signal IGt from the ECU 40 becomes L (Low) level (see FIG. 2A), the switching element 11 is turned off, and the primary current I1 flowing through the primary winding 10a of the ignition coil 10 is turned on. Is shut off. Therefore, the secondary current I2 starts flowing through the secondary winding 10b of the ignition coil 10, and the voltage V2 applied to the ignition plug 12 fluctuates as shown from time t2 to time t3 in FIG.
[0020]
Immediately after the time t3, when the secondary current I2 ends flowing through the secondary winding 10b of the ignition coil 10, residual magnetic noise appears in the output signal v of the operational amplifier 20 due to the residual magnetism remaining in the iron core of the ignition coil 10. The signal SNRM is superimposed (see FIGS. 2D and 2E). Following the residual magnetic noise signal SNRM, an ion current signal SIION based on the ignition of the internal combustion engine appears (see FIGS. 2D and 2E).
[0021]
When preignition occurs before actual ignition of the internal combustion engine (immediately before time t2), a preignition signal SIPREIG appears in the output signal v of the operational amplifier 20 (see FIG. 2E).
[0022]
Next, a case where there is an abnormality such as disconnection of the battery cable will be described with reference to FIG.
[0023]
As in FIG. 2 described above, at time t1, when the ignition signal IGt from the ECU 40 becomes H (High) level (see FIG. 3A), the switching element 11 is turned on and the primary winding of the ignition coil 10 is turned on. The primary current I1 starts to flow through 10a. Since the battery voltage + B is disconnected from the battery cable, the voltage fluctuation accompanying the power generation by the alternator 33 appears as it is, and the voltage fluctuation amount of the battery voltage + B is large (see FIG. 3B).
[0024]
At this time, the voltage V2 applied to the ignition plug 12 fluctuates as shown from time t1 to time t2 in FIG. 3C, and at the same time, the voltage fluctuation signal SIBC synchronized with the battery voltage + B is included in the output signal v of the operational amplifier 20. Appears (see FIG. 3D). Among the voltage fluctuation signals SIBC in the output signal v of the operational amplifier 20, the one near immediately before the time t2 appears as a signal waveform substantially equivalent to the preignition signal SIPREIG shown in FIG. That is, under the condition that the voltage fluctuation signal SIBC appears in the output signal v of the operational amplifier 20, the occurrence of preignition in the internal combustion engine cannot be detected.
[0025]
Next, based on the flowchart of FIG. 4 showing the processing procedure of the pre-ignition detection permission in the CPU 41 in the ECU 40 used in the pre-ignition detection device for the internal combustion engine according to one embodiment of the present invention, This will be described with reference to the timing charts of FIGS. The pre-ignition detection permission routine is repeatedly executed by the CPU 41 in the ECU 40 at predetermined time intervals.
[0026]
4, first, in step S101, an A / D conversion value Bi obtained by A / D conversion (analog-digital conversion) of the battery voltage + B by the A / D converter 45a of the input circuit 45 is read. Next, the process proceeds to step S102, in which it is determined whether the ignition switch 30 is not immediately after being turned on but is not at the time of starting when the engine speed of the internal combustion engine (not shown) is in a stable state. In addition, when the determination condition of step S102 is not satisfied and the engine is started, the routine ends without performing any operation.
[0027]
On the other hand, when the determination condition of step S102 is satisfied and it is other than the time of starting, the process proceeds to step S103, where the battery voltage fluctuation value ΔBi is compared with the previous battery voltage A / D conversion value Bi-1 and the current battery voltage A / D conversion The value Bi is calculated by the following equation (1).
[0028]
(Equation 1)
ΔBi = Bi−1−Bi (1)
Next, the process proceeds to step S104, and it is determined whether the number of times of sampling of the fluctuation value ΔBi of the battery voltage is 100 or more. When the determination condition of step S104 is not satisfied and the number of times of sampling of the battery voltage fluctuation value ΔBi is less than 100, the present routine ends without performing any operation. On the other hand, the number of times of sampling of the battery voltage fluctuation value ΔBi in step S103 becomes 100, and when the determination condition of step S104 is satisfied, the process proceeds to step S105, and the top 20 times of the battery voltage fluctuation value ΔBi calculated in step S103 are calculated. The average value of the battery voltage fluctuations ΔB within a predetermined period is calculated by subtracting the average value of the lower 20 times from the average value.
[0029]
Next, the process proceeds to step S106, and it is determined whether the average value of the battery voltage fluctuation ΔB calculated in step S105 is 4 [V] or more. When the determination condition of step S106 is satisfied and the battery voltage fluctuation average value ΔB is as large as 4 [V] or more, the process proceeds to step S107. In step S107, since the battery voltage fluctuation average value ΔB is large, a large voltage fluctuation signal is output from the operational amplifier 20 in response to the fluctuation timing of the battery voltage + B as shown between time t1 and time t2 in FIG. A SIBC is generated (see FIG. 3D), and a pre-ignition signal SIPREIG (see FIG. 2E) that appears in the output signal v of the operational amplifier 20 when a pre-ignition occurs in the internal combustion engine immediately before time t2. ) May be erroneously recognized, so that the pre-ignition detection is prohibited. Then, the process proceeds to step S108, and since the battery cable may be disconnected as a battery-related abnormality, the routine ends after a warning lamp (not shown) is turned on.
[0030]
On the other hand, when the determination condition of step S106 is not satisfied and the battery voltage fluctuation average value ΔB is smaller than 4 [V], the process proceeds to step S109, and the pre-ignition is performed on the internal combustion engine immediately before time t2 in FIG. A large voltage fluctuation signal SIBC appears between times t1 and t2 in FIG. 3D, which is erroneously recognized as a pre-ignition signal SIPREIG appearing in the output signal v of the operational amplifier 20 when it occurs. Therefore, the pre-ignition detection is permitted and the routine ends.
[0031]
As described above, the pre-ignition detection device for an internal combustion engine according to the present embodiment is configured such that the ignition signal IGt for generating an ignition spark at the ignition plug 12 disposed in the combustion chamber of the internal combustion engine is output at the H level. The secondary winding 10b of the ignition coil 10 for detecting the occurrence of preignition based on the current flowing between the spark plug 12 and the ground (capacitor 18 as an equivalent circuit), the spark plug 12, the Zener diode 14, the operational amplifier 20 and a pre-ignition detecting means constituted by the pre-ignition detecting means only when the battery voltage fluctuation average value ΔB as a voltage fluctuation amount on the battery 32 is within a predetermined range (less than 4 [V]). Detection permitting means achieved by the CPU 41 in the ECU 40 for permitting the detection of the ignition signal SIPREIG. It is intended to.
[0032]
Therefore, during the period in which the ignition signal IGt for causing the ignition plug 12 to generate the ignition spark is output at the H level, the top 20 of the 100 battery voltage fluctuation values ΔBi detected every predetermined time on the battery 32 side. When the average value of the battery voltage fluctuations ΔB, which is the difference between the average value of the last 20 runs and the average value of the lower 20 runs, is less than 4 V, it is erroneously recognized as the preignition signal SIPREIG that appears when the preignition occurs in the internal combustion engine. Such a large voltage fluctuation signal SIBC accompanying the voltage fluctuation from the battery 32 does not appear. At this time, since the detection of the pre-ignition signal SIPREIG is permitted by the CPU 41 in the ECU 40 that achieves the detection permission means, the occurrence of pre-ignition of the internal combustion engine is accurately detected.
[0033]
Further, the preignition detection device for an internal combustion engine according to the present embodiment , during a period in which the ignition signal IGt for generating an ignition spark at the ignition plug 12 disposed in the combustion chamber of the internal combustion engine is output at the H level, Secondary winding 10b of ignition coil 10, which detects the occurrence of preignition based on current flowing between ignition plug 12 and ground (capacitor 18 as an equivalent circuit), ignition plug 12, zener diode 14, operational amplifier 20, etc. And the pre-ignition detecting means, which is constituted by the following formula, only when the battery voltage variation average value ΔB as the voltage variation on the primary winding 10a side of the ignition coil 10 is within a predetermined range (less than 4 [V]). This is achieved by the CPU 41 in the ECU 40 that permits the detection of the preignition signal SIPREIG by the ignition detection means. Those having a and de-authorization means and those equivalent.
[0034]
That is, the battery 32 and the primary winding 10a of the ignition coil 10 are connected via the relay 31, and when the ignition switch 30 turns on the relay 31, the primary winding of the ignition coil 10 is turned on. The voltage fluctuation on the 10a side is equal to the battery voltage fluctuation value ΔBi from the battery 32 side. Therefore, if the battery voltage fluctuation average value ΔB is less than 4 V during the period in which the ignition signal IGt for causing the ignition plug 12 to generate ignition spark is output at the H level , pre-ignition occurs in the internal combustion engine. A large voltage fluctuation signal SIBC accompanying the voltage fluctuation from the battery 32 which is erroneously recognized as the pre-ignition signal SIPREIG appearing during the operation is not generated. For this reason, the detection of the pre-ignition signal SIPREIG is permitted by the CPU 41 in the ECU 40 that achieves the detection permission means, so that the occurrence of pre-ignition of the internal combustion engine is accurately detected.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing a schematic configuration of a pre-ignition detection device for an internal combustion engine according to an example of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a time chart showing signal waveforms at respective terminals and the like when the battery is normal without disconnection of the battery cable in the circuit diagram of FIG. 1;
FIG. 3 is a time chart showing signal waveforms at respective terminals and the like when there is an abnormality such as disconnection of a battery cable in the circuit diagram of FIG. 1;
FIG. 4 is a flowchart showing a processing procedure of a pre-ignition detection permission in a CPU in an ECU used in a pre-ignition detection device for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
10 Ignition coil 10b Secondary winding (preignition detection means)
12. Spark plug (preignition detection means)
14. Zener diode (preignition detection means)
20 Operational amplifier (preignition detection means)
32 battery 33 alternator 40 ECU (electronic control unit)
41 CPU

Claims

内燃機関の燃焼室に配設された点火プラグに点火火花を発生させるための点火指令信号が出力されている期間中に、前記点火プラグとグランドとの間を流れる電流に基づきプレイグニッションの発生を検出するプレイグニッション検出手段と、
バッテリ側からの電圧変動量が所定範囲内のときのみ、前記プレイグニッション検出手段によるプレイグニッションの検出を許可する検出許可手段と
を具備することを特徴とする内燃機関のプレイグニッション検出装置。 During the period in which the ignition command signal for generating the ignition spark is output to the ignition plug disposed in the combustion chamber of the internal combustion engine, the generation of preignition is performed based on the current flowing between the ignition plug and the ground. Preignition detection means for detecting,
A preignition detection device for an internal combustion engine, comprising: detection permission means for permitting detection of preignition by the preignition detection means only when a voltage fluctuation amount from a battery is within a predetermined range.

内燃機関の燃焼室に配設された点火プラグに点火火花を発生させるための点火指令信号が出力されている期間中に、前記点火プラグとグランドとの間を流れる電流に基づきプレイグニッションの発生を検出するプレイグニッション検出手段と、
点火コイルにおける１次巻線側の電圧変動量が所定範囲内のときのみ、前記プレイグニッション検出手段によるプレイグニッションの検出を許可する検出許可手段と
を具備することを特徴とする内燃機関のプレイグニッション検出装置。 During the period in which the ignition command signal for generating the ignition spark is output to the ignition plug disposed in the combustion chamber of the internal combustion engine, the generation of preignition is performed based on the current flowing between the ignition plug and the ground. Preignition detection means for detecting,
And a detection permitting means for permitting the preignition detection means to detect the preignition only when the voltage variation on the primary winding side of the ignition coil is within a predetermined range. Detection device.