JP3607799B2 - Engine fuel control device - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、内燃機関（以下エンジンと略称）の点火プラグのギャップ間に発生するイオン電流に基づいて燃料制御を行う燃料制御装置に関し、特に、簡素化と高度の制御性を両立させ得るエンジンの燃料制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種のエンジンの燃料制御装置の一例を図７及び図８により説明する。図７はイオン電流を用いて燃料制御を行うエンジンの燃料制御装置の一般的な構成を示している。図７において、符号１００はエンジンの点火装置、１０１はエンジンの気筒毎に設けられてイオン電流を検出するイオン電流検出装置、１０２はイオン電流検出装置１０１の近傍に設けられ、イオン電流検出装置１０１により検出されたイオン電流を電流レベルに応じた電圧に変換するイオン電流信号検出手段、１０３ａはイオン電流信号検出手段１０２から出力されるイオン電流信号のレベルに応じた電圧をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器、１０３はイオン電流からノッキングや燃焼状態の検出を行うイオン電流処理手段であり、後述する燃料制御コンピュータ１０４との間でデータの伝送を行うインターフェース１０３ｂを備えている。１０４は燃料制御コンピュータで、各種センサとの間で情報伝達を行うインターフェイス１０４ａや後述する燃料供給装置１０５等の各種制御機器との間で情報伝達を行うインターフェース１０４ｂ、各種処理を行うＣＰＵ１０４ｃ等で構成されている。
【０００３】
図８は、特開平４−１９１４６５号公報に記載されているイオン電流検出装置であり、図７の各気筒に設けられたイオン電流検出手段１０１とイオン電流レベルに応じた電圧に変換するイオン電流信号検出手段１０２に相当するものである。
【０００４】
図８において、１はバッテリ、２は一次巻線２ａと二次巻線２ｂとからなる点火コイル、３は一次巻線２ａに接続されて一次電流を遮断するパワートランジスタ、４は二次巻線２ｂの高圧側に接続され、点火用高電圧が印加されることにより図示しないエンジンの混合気を着火する点火プラグである。ここでは、一つの気筒に対する点火部を代表的に表しているが、このような点火部は各気筒に設けられている。
【０００５】
この従来のイオン電流検出装置は以下のように構成されている。符号５はバイアス電源となるコンデンサであり、そのコンデンサ５の一端は点火コイル２の二次巻線２ｂの低圧側に接続されている。コンデンサ５の他端には、ダイオード７及びイオン電流を電圧信号に変換する抵抗器８の一端が接続されている。ダイオード７及び抵抗器８の他端は接地される。また、バイアス電源電圧クランプ用のツェナーダイオード６は、その一端が点火コイル２の二次巻線２ｂの低圧側に接続され、その他端が接地されている。
【０００６】
次に、この従来装置の動作を図９により説明する。
【０００７】
エンジンの点火時期に、パワートランジスタ３により点火コイル２の一次巻線２ｂの通電を遮断すると、二次巻線２ｂの高圧側に負極性の点火用高電圧が生じ、図９（Ａ）に矢印で示す経路に放電電流が流れて点火プラグ４の電極間に放電を生じ、エンジンの混合気に着火すると共に、コンデンサ５が充電される。この充電電圧はツェナーダイオード６により任意に設定される。このとき、混合気の燃焼に伴って電離作用が生じてイオンが発生し、コンデンサ５の正極性バイアスによる電子の移動によって、図９（Ｂ）に矢印で示す経路でイオン電流が流れ、このときに抵抗器８で発生する電圧降下を検出することにより、混合気の燃焼を示すイオン電流に応じた電圧信号を検出することができる。
【０００８】
このようにして、図８のイオン電流信号検出装置においてイオン電流信号が検出される。しかし、点火プラグ４のギャップ間に発生するイオン電流は、エンジンの運転状態によって異なるが、非常に微少な数μＡレベルの電流であるのに対し、エンジンルーム内は様々なノイズが発生している。そこで、イオン電流信号検出手段１０２の近傍に設置された、図７のイオン電流処理手段１０３によりイオン電流信号はＡ／Ｄ変換され、図示しないエンジンのクランク軸に取り付けられたクランク角度センサから出力されるクランク角度信号と気筒識別信号に基づいてイオン電流信号を処理して、ノックの有無や燃焼状態の検出を行う。そして、その結果はノイズに強く且つ燃料制御コンピュータ１０４で直接処理可能なデジタル信号の形式で燃料制御コンピュータ１０４へ送られる。イオン電流処理手段１０３と燃料制御コンピュータ１０４との間には、各々のインターフェース機構と信号経路とが存在し、イオン電流処理手段１０３で得られた情報は簡単なデジタル信号の形で燃料制御コンピュータ１０４へ送られる。燃料制御コンピュータ１０４はこれらの情報を基にして、燃料供給装置１０５や点火装置１０１等の制御を行っている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
前述したように、ノイズの影響を受けにくくするために、イオン電流処理手段１０３はイオン電流検出手段１０１の近傍に設置され、様々な処理を行っている。このイオン電流処理手段１０３と燃料制御コンピュータ１０４との間では、ノックや燃焼状態量等のイオン電流処理信号や双方間の制御信号等数多くの信号の受け渡しが行われている。そのため、機能の増加に応じて、イオン電流処理手段１０３と燃料制御コンピュータ１０４間の信号経路及びインターフェース部が増大し、システムの規模が大きくなってしまう。また、燃料制御コンピュータ１０４でも、限られた入出力機能をイオン電流処理手段１０３という１つの装置に対して多数用意しなくてはならない。
【００１０】
また、イオン電流信号を燃料制御に必要な燃焼状態量に変換するイオン電流処理手段１０３も、制御内容が複雑になってくると高速な処理機能が必要となり、高速・高精度なイオン電流信号の処理と燃料制御コンピュータ１０４との通信機能等高度な処理機能を持った機構が、燃料制御コンピュータ１０４以外にも必要となる。
【００１１】
さらに、イオン電流処理に機能の追加を行う等の機能変更を行う場合、イオン電流処理手段１０３、燃料制御コンピュータ１０４及びインターフェース１０３ａ、１０３ｂ、１０４ａ、１０４ｂを変更しなければならず、これは比較的大きな変更となる。
【００１２】
また、イオン電流処理手段１０３でノック検出等の個別処理を行う場合、ノイズやサイクル毎の変動要素の影響を小さくするために、個々の処理に必要な情報以外の部分がフィルタリングされていることが多く、様々な情報がその過程で削除されている。また、処理された情報は単純なデジタル信号の形態で燃料制御コンピュータ１０４への伝達が行われているので、燃料制御コンピュータ１０４で得られる情報の種類及び量が著しく制限される。
【００１３】
また、通常、イオン電流信号検出手段１０２は、図８に示すような高抵抗の抵抗器８によって、微少なイオン電流を電子回路で使用可能な電圧域に変換している。この抵抗器８では、使用したいイオン電流のレベル付近で最適な出力電圧が得られるような抵抗値が選定されている。しかし、イオン電流のレベルの変動幅は非常に大きく、比較的レベルの大きなイオン電流の場合はＡ／Ｄ変換可能なデータを越えたり、最悪の場合には燃料制御装置が損傷することがあり、一方、レベルが小さすぎた場合には、Ａ／Ｄ変換後のデータが殆ど変化しない程小さなデータとなってしまう。このように、抵抗の選択によって制御に利用できるイオン電流レベルの範囲が制限されてしまう。
【００１４】
そこで、本発明は、上述した種々の問題点を解決し得るエンジンの燃料制御装置を提供することを目的とするものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るエンジンの燃料制御装置は、燃料制御コンピュータは、イオン電流信号を直接読み込み、イオン電流信号情報にフーリエ変換処理を施したイオン電流スペクトル情報が減衰するとき他の周波数帯より大きくまたは小さく減少する周波数帯の有無を分析することによって燃焼状態の検出を行うことを特徴とするものである。
【００１６】
この発明に係るエンジンの燃料制御装置は、入力したイオン電流信号情報を保存し、燃焼状態の検出を任意の時間に行うことを特徴とするものである。
【００１９】
この発明に係るエンジンの燃料制御装置は、燃料制御コンピュータに保存されているイオン電流信号情報を統計処理した最適なイオン電流信号情報より、燃焼状態の検出を行うことを特徴とするものである。
【００２０】
この発明に係るエンジンの燃料制御装置は、燃料制御コンピュータとイオン電流信号検出手段との間にイオン電流検出レベル伝達手段を設け、イオン電流に応じてイオン電流信号検出方法の変更を行うことを特徴とするものである。
【００２１】
この発明に係るエンジンの燃料制御装置は、イオン電流信号のレベル制限を行い、過大な入力を防ぐイオン電流信号検出手段を備えることを特徴とするものである。
【００２２】
この発明に係るエンジンの燃料制御装置は、検出されたイオン電流信号に基づいて、燃料制御コンピュータにより点火プラグの絶縁抵抗の低下を検出することを特徴とするものである。
【００２４】
この発明に係るエンジンの燃料制御装置は、イオン電流信号情報にフーリエ変換処理を施したイオン電流スペクトル情報にフィルタリングを施すことにより、制御に不要な情報を削減することを特徴とするものである。
【００２５】
この発明に係るエンジンの燃料制御装置は、イオン電流スペクトル情報のフーリエ変換処理による逆変換で再現したイオン電流信号情報に基づいて燃焼状態の検出を行うことを特徴とするものである。
【００２６】
この発明に係るエンジンの燃料制御装置は、イオン電流信号情報を基準となる性状燃料のイオン電流信号情報と比較することにより、燃料性状を検出することを特徴とするものである。
【００２７】
この発明に係るエンジンの燃料制御装置は、始動時のイオン電流信号情報を保存して燃焼状態の検出することを特徴とするものである。
【００２８】
この発明に係るエンジンの燃料制御装置は、前記燃料制御コンピュータが、前記イオン電流処理手段に加えて、前記イオン電流信号検出手段を内蔵するものである。
【００２９】
この発明に係るエンジンの燃料制御装置は、前記イオン電流信号の処理直前に信号レベルを調節する電圧変換インターフェイスを更に備え、前記イオン電流信号検出手段におけるイオン電流−電圧変換率を高めに設定するものである。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
【００３１】
実施の形態１．
図１は、イオン電流処理装置を燃料制御コンピュータ内に内蔵し、直接イオン電流信号の読み込み処理を行う、本発明の実施の形態１によるエンジンの燃料制御装置の概略構成を示している。この実施の形態１において、点火装置１００と共に各気筒に取り付けられたイオン電流検出手段１０１、イオン電流信号検出手段１０２及び燃料供給装置１０５は上記従来装置と同一であるため説明を省略する。
【００３２】
イオン電流処理手段２０４ｃは燃料制御コンピュータ２０４に内蔵されており、従来装置におけるイオン電流処理手段前段のＡ／Ｄ変換器１０３ａは燃料制御コンピュータ２０４の電圧変換インターフェース２０４ａを用いる。尚、イオン電流信号と燃料制御コンピュータ２０４間の信号経路は、ノイズ混入防止のために、シールド線を使用している。また、イオン電流信号検出手段１０２におけるイオン電流−電圧変換率を高めに設定することによって、伝送中のイオン電流信号のレベルを大きくとり、Ａ／Ｄ変換前に、信号レベルを調節する電圧変換インターフェース２０４ａを設ける構成にすることで、更なるノイズ混入の低減を図ることができる。
【００３３】
また、燃料制御コンピュータ２０４は、上記電圧変換インターフェース２０４ａ及びイオン電流処理手段２０４ｃの外に、それら電圧変換インターフェース２０４ａとイオン電流処理手段２０４ｃとの間に設けられたＡ／Ｄ変換器２０４ｂ、メモリ等の記憶装置２０４ｄ、ＣＰＵ２０４ｅ、及び点火装置１００や燃料供給装置１０５等の制御機器に制御信号を伝送するためのインターフェイス２０４ｆとを備えている。
【００３４】
以上の構成により、上記従来装置においてイオン電流処理手段２０４ｃと燃料制御コンピュータ２０４との間に必要であった配線及びインターフェースが不要となりシステムの簡素化を図ることができ、信頼性も向上する。また、システムの仕様変更を行う場合にも、燃料制御コンピュータ２０４の変更、または燃料制御コンピュータ２０４のプログラム変更のみで対応が可能である。
【００３５】
また、図１中では、燃料制御コンピュータ２０４に内蔵されたイオン電流処理手段２０４ｃを用いて処理を行うことになっているが、ＣＰＵ２０４ｅで直接イオン電流処理を行ってもよく、その場合には、更なるシステムの簡素化が可能である。しかし、燃料制御コンピュータ２０４は、特に正確なタイミングが必要な制御を、外部信号やタイマーをトリガとして強制的に制御を切り替える割り込み制御により行っており、ＣＰＵ２０４ｅでイオン電流の直接処理を行う場合、イオン電流制御のうち特に緊急を要しない制御は、プログラムが順次処理されるメインルーチン内での処理で行う等が必要である。
【００３６】
また、多くの情報を含んだイオン電流信号を直接燃料制御コンピュータ２０４に入力することにより、イオン電流信号を直接、又は元信号に復元可能な信号に変換して、記憶装置に保存しておくことが可能となる。この保存したイオン電流信号情報を用いると、数サイクル間の同一気筒や特定サイクルの異なる気筒間のイオン電流等、異なる時間に入力されるイオン電流の直接比較や同時処理が行える。
【００３７】
例えば、エンジンの燃焼状態は非常に安定した定常運転状態においてもサイクルによって微妙に異なるため、イオン電流を制御に用いる場合の多くは、複数サイクルの統計処理を行うことが多い。従来の装置では、ノッキングや燃焼状態の情報について個別に統計処理を行っていたが、燃料コンピュータ２０４内の記憶装置２０４ｄにイオン電流信号を直接、又は信号に処理を施したイオン電流信号情報を保存することによって、複数サイクルに渡るイオン電流の統計処理を処理を行うことによって、１サイクル毎のイオン電流処理ではノイズやサイクル毎の変動によって検出困難であった様々な情報を得ることができる。
【００３８】
実施の形態２．
図２は燃料制御コンピュータ２０４とイオン電流信号検出手段１０２Ａとの間にイオン電流検出レベル伝達手段を設け、イオン電流信号検出手段１０２Ａに、イオン電流信号のイオン電流検出レベルの変更、及びイオン電流信号のレベル制限を行う機能を持たせたものである。
【００３９】
燃料制御コンピュータ２０４は運転状態や経過時間によって変化するイオン電流に対して、必要とするイオン電流レベルに応じてイオン電流の検出レベルを変更する信号をイオン電流信号検出手段１０２Ａに送信する。イオン電流信号検出手段１０２Ａでは、イオン電流検出レベル信号に応じてイオン電流信号の増幅、減衰を行う。同時に、イオン電流処理手段２０４ｃでも、イオン電流検出レベル信号に応じた処理が行われる。
ここでは、イオン電流検出レベル信号が燃料制御コンピュータ２０４より送信されたが、イオン電流信号検出手段１０２Ａがイオン電流に応じてレベルを変更し、燃料制御コンピュータ２０４へ送信してもよい。
【００４０】
従来のイオン電流検出装置では、点火プラグ４のくすぶりにより電極間の絶縁抵抗が低下した場合、エンジンの気筒内にイオンが存在しない期間であっても、点火プラグ電極間に高電圧を印加することで、図９（Ｂ）のように、極めて僅かながら電流が流れることになるが、あまりにも微少な電流であるために検出が困難であった。しかし、この本実施の形態２のシステムを用いることにより、燃料制御コンピュータ２０４で最適なデータとなるように、幅広いレベルのイオン電流に応じてイオン電流信号の調節が行えるため、微少なイオン電流であっても適度なレベルと精度で、且つリアルタイムに処理を行うことができる。
【００４１】
尚、検出信号の増幅中、あるいはまた通常時においても、予期せぬレベルのイオン電流が入力される可能性があり、エンジンの燃料制御装置の保護や燃料制御コンピュータ２０４へのダメージを防ぐために、イオン電流処理手段２０４ｃにイオン電流レベル制限機能が付加されている。
【００４２】
実施の形態３．
図３は、下式（１）に示すフーリエ変換を用いて、イオン電流検出信号をイオン電流スペクトル情報に変換した状態を示しており、図３の（Ａ−１）及び（Ａ−２）は燃焼状態良好時及び燃焼状態不安定時のイオン電流検出信号をそれぞれ表し、図３の（Ｂ−１）及び（Ｂ−２）は燃焼状態良好時及び燃焼状態不安定時のイオン電流スペクトル情報をそれぞれ表している。
【００４３】
【数１】

通常、燃焼状態が良好なときには、図３の（Ａ−１）に示すように、イオン電流のピーク付近ａで各周波数成分が最大値を示した後、徐々に減衰していく特性を示す。しかし、燃焼状態が不安定な時は、図３の（Ａ−２）に示すように、イオン電流検出信号が大きくうねるため、エンジンや運転状態によって異なるが、図３の（Ｂ−２）のＣで示すように、イオン電流スペクトル情報に大きく増減する周波数帯が表れる。これらの挙動を分析することによって、エンジンの燃焼状態を把握することが可能である。
【００４４】
尚、制御に使用しないイオン電流検出信号中の周波数については、この周波数をフィルタリングすることにより記憶容量の削減を図ることができる。また、必要に応じて、下式（２）に示す逆フーリエ変換を用いて、イオン電流スペクトル情報よりイオン電流検出信号を再現して制御に用いることも可能である。
【００４５】
【数２】

実施の形態４．
ガソリンは季節やガソリンメーカによって性状が異なるが、イオン電流で燃焼状態を検出して、ガソリンの性状を検知することにより、ガソリンの性状に応じた最適な制御が可能である。
【００４６】
図４にイオン電流による燃料性状検出制御のフローチャートを示す。図４において、先ず、現サイクルの燃焼状態の検出し（ステップ７０１）、データの保存を行った（ステップ７０２）後、燃料性状の検出を行える運転状態であるか否かの判定を行う（ステップ７０３）。イオン電流はエンジンの運転状態によって燃焼状態が異なるために、安定した燃焼状態が得られる所定の運転状態、例えば混合気の空燃比Ａ／Ｆが理論空燃比１４．７に制御されている酸素（Ｏ_２）フィードバック制御時等を燃料性状検出条件として、燃料性状判定を行わなければならない。
【００４７】
検出条件に適合する運転状態であれば、次に、燃焼状態が判定できる条件が満たされているか否かを判定する（ステップ７０４）。現サイクルのイオン電流は特定の安定した運転状態で検出されているが、各サイクル毎に検出されるイオン電流は全く同一というわけではなく、多少の変動が見られる。そこで、燃料制御コンピュータ２０４の記憶装置２０４ｄに保存されている所定期間サイクルのイオン電流信号の統計的な処理を行い（ステップ７０５）、その運転状態における平均的なイオン電流信号の算出を行う（ステップ７０６）。この算出された平均的なイオン電流信号と燃料制御コンピュータ２０４が予め記憶している同一運転条件での標準燃料性状ガソリンのイオン電流信号を比較する（ステップ７０７）ことによって、現在の燃料性状を検出を行う（ステップ７０８）。尚、ステップ７０３あるいはステップ７０４で燃料性状検出条件が満たされていない場合には、ステップ７０６及びステップ７０８で燃料検出判定処理を行わずに、通常の燃焼噴射制御へ移る（ステップ７０９）。
【００４８】
図５は、同一運転条件における燃料性状の違いによるイオン電流を示したものである。燃料性状が標準性状燃料よりも重質であれば、燃焼がゆっくりと進行し、逆に軽質であれば速く進行する。このように、燃料性状によって燃焼の仕方が変化する。燃料制御コンピュータ２０４は最適な運転状態となるように、検出した燃料性状に応じて燃料や点火時期等の制御を行う。
【００４９】
実施の形態５．
エンジン始動時は正確なクランク角度の検出が困難なため、燃料噴射は主に水温をパラメータとした見込み量を、点火時期はクランク角度センサの信号を直接利用するなど通常制御時に比べて大まかな制御しか行われていない。そのため始動時は不完全な燃焼状態にあり、そのうえ気筒間によっても燃焼状態は異なるため、十分なトルクが得られず、始動に時間がかかる。そこで、イオン電流により各気筒の燃焼状態を検出し、燃料量及び点火時期を補正してトルクの増加及び気筒間のばらつきを縮小することによって始動性を改善する。
【００５０】
図６は始動時における燃料制御アルゴリズムのフローチャートを示す。図６において、先ず、始動時の初期燃料量の設定を行う（ステップ９０１）。ここでの燃料量は点火プラグのくすぶりを回避するために必要と考えられる燃料量よりも少なめの値が設定されている。イグニッションキーによってスタータが回り始め、燃料噴射が開始される（ステップ９０２）。次いで、イオン電流が検出され（ステップ９０３）、この検出されたイオン電流信号は現サイクル燃焼状態量として燃料制御コンピュータ２０４内の記憶装置２０４ｄに記憶される（ステップ９０４）。それから、点火プラグ４の絶縁抵抗が許容範囲内であるか否かを確認する（ステップ９０５）。もし著しく絶縁抵抗が低下している（第１の所定値以下の）場合には、多量の燃料が点火プラグ電極間に付着していると考えられるため、次サイクルの噴射燃料をカットする（ステップ９０６）。点火プラグに問題がない場合には、次に、実際に燃焼が行われたか否かの判定を行う（ステップ９０７）。この判定は、ステップ９０３において検出されたイオン電流が所定レベル以上であれば、燃焼が行われたものと判断し、所定レベル未満であれば、燃焼が行われなかったものと判断する。燃焼状態にない（燃焼が行われなかった）場合には、燃料が不足しているので、燃料の増加を行う（ステップ９０８）。燃焼状態の（燃焼が行われた）場合には燃焼性の判定を行うが、燃焼状態の判定には１サイクルでも可能であるが、精度を高めるため複数サイクルの比較を行うことが好ましい。次いで、サイクル数が判定可能な所定数に達したか否かにより、燃焼判定が可能であるか否かの判定を行う（ステップ９０９）。サイクル数が判定可能な所定値に満たない場合、つまり燃焼開始直後である場合には、現在の燃料量を保持する（ステップ９１０）。ここで、筒内噴射方式以外のエンジンの場合、噴射された燃料の一部はエンジンに直接吸入されずに吸気マニホルド等の壁面に付着することになる。始動開始時には、吸気マニホルド等の壁面が乾燥しているため、実際に噴射している燃料量は、吸気マニホルド等の壁面への付着量が増加して安定するまでは、エンジンの気筒内に吸入される燃料量よりも多くの燃料を噴射していることになる。すなわち、ステップ９１０の段階での気筒内は薄い燃料でかろうじて燃焼可能な領域にあることになるが、実際には、それよりも濃い燃料量を噴射しているため、燃料量を保持していても徐々に気筒流入燃料量は増加して、燃焼が安定する方向へと進む。燃焼性判定可能状態になった場合には、燃焼性判定を行う（ステップ９１１）。燃焼性が良好な場合には、現在の燃料量を保持するが（ステップ９１２）、燃焼性が悪い場合には、点火プラグの絶縁抵抗に基づいて燃料補正量の増減を判断する（ステップ９１３）。もし点火プラグの絶縁抵抗がステップ９０５程ではないが低下していれば（すなわち、絶縁抵抗が前記第１の所定値よりも大きな第２の所定値よりも小さい場合）、燃料量が多すぎると判断されるため燃料量を減少させる（ステップ９１４）。それ以外の場合には、燃料量が不足していると判断されるので、燃料量を増加させる（ステップ９１５）。
尚、ステップ９１１にける燃焼性の判定は、例えば、イオン電流波形の面積、或いはイオン電流波形のピーク値、或いはイオン電流波形の検出された時間等を燃焼量として、この燃焼量が所定の基準値を満たしている（以上である）かにより行う。すなわち、燃焼量が所定の基準値以上であれば、燃焼が良好であると判断し、基準値未満であれば、燃焼が不良（悪）と判断する。
【００５１】
【発明の効果】
以上から明らかなように、本発明によれば次のような優れた効果を奏するものである。
【００５２】
この発明に係るエンジンの燃料制御装置は、燃料制御コンピュータは、イオン電流信号を直接読み込み、イオン電流信号情報にフーリエ変換処理を施したイオン電流スペクトル情報が減衰するとき他の周波数帯より大きくまたは小さく減少する周波数帯の有無を分析することによって燃焼状態の検出を行うことにより、装置のシステム構成を簡素化でき、且つ得られる情報量も増加させることができる。また、各気筒に最適な燃料制御を行うことができる。
【００５３】
この発明に係るエンジンの燃料制御装置では、入力されたイオン電流信号情報を保存することで、燃焼状態の検出を任意の時間に行うことができる。
【００５６】
この発明に係るエンジンの燃料制御装置では、燃料制御コンピュータに保存されているイオン電流信号情報を統計処理した最適なイオン電流信号情報を得て、それに基づいた燃焼状態の検出により、最適な燃料制御を行うことができる。
【００５７】
この発明に係るエンジンの燃料制御装置では、燃料制御コンピュータとイオン電流信号検出手段との間にイオン電流検出レベル伝達手段を設け、イオン電流に応じてイオン電流信号検出方法の変更を行うことにより、幅広い運転状態で、最適な燃料制御を行うことができる。
【００５８】
この発明に係るエンジンの燃料制御装置では、イオン電流信号検出手段でイオン電流信号のレベル制限を行うことにより、過大な入力から燃料制御装置を保護することができる。
【００５９】
この発明に係るエンジンの燃料制御装置では、点火プラグの絶縁抵抗の低下を検出することができる。
【００６１】
この発明に係るエンジンの燃料制御装置では、イオン電流信号情報にフーリエ変換処理を施したイオン電流スペクトル情報にフィルタリングを施すことにより、制御に不要な情報を削減でき、少ない記憶容量で最適な燃料制御を行うことができる。
【００６２】
この発明に係るエンジンの燃料制御装置では、イオン電流スペクトル情報のフーリエ変換処理による逆変換で再現したイオン電流信号情報に基づいた燃焼状態の検出により、最適な燃料制御を行うことができる。
【００６３】
この発明に係るエンジンの燃料制御装置では、イオン電流信号情報を、基準となる性状燃料のイオン電流信号情報と比較することにより燃料性状を検出し、燃料性状に応じた最適な燃料制御を行うことができる。
【００６４】
この発明に係るエンジンの燃料制御装置では、始動時のイオン電流信号情報を保存し、各気筒のイオン電流信号情報から燃焼状態の検出することにより、気筒毎に最適な制御を行えるため、始動性を改善することができる。
【００６５】
この発明に係るエンジンの燃料制御装置では、燃料制御コンピュータがイオン電流処理手段とイオン電流信号検出手段の両方を内蔵することにより、更にシステムの簡素化を図ることができる。
【００６６】
この発明に係るエンジンの燃料制御装置では、イオン電流信号の処理直前に信号レベルを調節する電圧変換インターフェイスを設けて、イオン電流信号検出手段におけるイオン電流−電圧変換率を高めに設定することにより、伝送中のイオン電流信号のＳ／Ｎ比を高くしてノイズの混入を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示すイオン電流検出応用燃料制御装置である。
【図２】本発明の他の実施の形態を示すイオン電流検出応用燃料制御装置である。
【図３】燃焼状態とイオン電流の関係を表す図である。
【図４】本発明の他の実施の形態の燃料制御を示すフローチャートである。
【図５】イオン電流と燃料性状の関係を表す図である。
【図６】本発明の他の実施の形態の燃料制御を示すフローチャートである
【図７】本発明の従来例を示すイオン電流検出応用燃料制御装置構成図である。
【図８】本発明の従来例を示すイオン電流検出装置の構成図である。
【図９】本発明の従来例のイオン電流検出装置の動作図である。
【符号の説明】
１０１ イオン電流検出手段、１０２ イオン電流信号検出手段、１０３ イオン電流処理手段、１０４ 燃料制御コンピュータ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fuel control device that performs fuel control based on an ionic current generated between spark plug gaps of an internal combustion engine (hereinafter referred to as an engine), and more particularly to an engine that can achieve both simplification and high controllability. The present invention relates to a fuel control device.
[0002]
[Prior art]
An example of a conventional fuel control device for this type of engine will be described with reference to FIGS. FIG. 7 shows a general configuration of an engine fuel control apparatus that performs fuel control using an ion current. In FIG. 7, reference numeral 100 denotes an engine ignition device, 101 denotes an ion current detection device that is provided for each cylinder of the engine and detects an ion current, and 102 denotes an ion current detection device 101 provided near the ion current detection device 101. An ion current signal detecting means for converting the ion current detected by the voltage into a voltage corresponding to the current level, and 103a A / D-converts the voltage according to the level of the ion current signal output from the ion current signal detecting means 102 The / D converter 103 is an ion current processing unit that performs knocking and combustion state detection from the ion current, and includes an interface 103b that transmits data to and from a fuel control computer 104 described later. A fuel control computer 104 includes an interface 104a that transmits information to and from various sensors, an interface 104b that transmits information to and from various control devices such as a fuel supply device 105 that will be described later, and a CPU 104c that performs various processes. Has been.
[0003]
FIG. 8 shows an ion current detection device described in Japanese Patent Laid-Open No. Hei 4-191465. The ion current detection means 101 provided in each cylinder of FIG. 7 and the ion current converted into a voltage corresponding to the ion current level. This corresponds to the signal detection means 102.
[0004]
In FIG. 8, 1 is a battery, 2 is an ignition coil composed of a primary winding 2a and a secondary winding 2b, 3 is a power transistor connected to the primary winding 2a to cut off the primary current, and 4 is a secondary winding. This is an ignition plug that is connected to the high-pressure side of 2b and ignites an air-fuel mixture of an engine (not shown) when a high voltage for ignition is applied. Here, the ignition unit for one cylinder is representatively shown, but such an ignition unit is provided in each cylinder.
[0005]
This conventional ion current detection apparatus is configured as follows. Reference numeral 5 denotes a capacitor serving as a bias power source, and one end of the capacitor 5 is connected to the low voltage side of the secondary winding 2 b of the ignition coil 2. The other end of the capacitor 5 is connected to a diode 7 and one end of a resistor 8 that converts an ionic current into a voltage signal. The other ends of the diode 7 and the resistor 8 are grounded. The zener diode 6 for bias power supply voltage clamping has one end connected to the low voltage side of the secondary winding 2b of the ignition coil 2 and the other end grounded.
[0006]
Next, the operation of this conventional apparatus will be described with reference to FIG.
[0007]
When the energization of the primary winding 2b of the ignition coil 2 is interrupted by the power transistor 3 at the ignition timing of the engine, a negative ignition high voltage is generated on the high voltage side of the secondary winding 2b, and an arrow in FIG. A discharge current flows through the path shown in FIG. 6 to generate a discharge between the electrodes of the spark plug 4 to ignite the air-fuel mixture of the engine and to charge the capacitor 5. This charging voltage is arbitrarily set by the Zener diode 6. At this time, ionization occurs due to combustion of the air-fuel mixture, and ions are generated. Due to the movement of electrons due to the positive polarity bias of the capacitor 5, ion current flows along the path indicated by the arrow in FIG. By detecting the voltage drop generated in the resistor 8, it is possible to detect a voltage signal corresponding to the ion current indicating the combustion of the air-fuel mixture.
[0008]
In this way, the ion current signal is detected in the ion current signal detection device of FIG. However, although the ion current generated between the gaps of the spark plug 4 varies depending on the operating state of the engine, it is a very small current of several μA level, whereas various noises are generated in the engine room. . Therefore, the ion current signal is A / D converted by the ion current processing means 103 of FIG. 7 installed in the vicinity of the ion current signal detection means 102 and output from a crank angle sensor attached to the crankshaft of the engine (not shown). The ion current signal is processed based on the crank angle signal and the cylinder identification signal, and the presence or absence of knocking or the combustion state is detected. The result is sent to the fuel control computer 104 in the form of a digital signal that is resistant to noise and can be directly processed by the fuel control computer 104. Each interface mechanism and signal path exist between the ion current processing means 103 and the fuel control computer 104, and the information obtained by the ion current processing means 103 is in the form of a simple digital signal. Sent to. The fuel control computer 104 controls the fuel supply device 105, the ignition device 101, and the like based on such information.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the ion current processing means 103 is installed in the vicinity of the ion current detection means 101 and performs various processes in order to make it less susceptible to noise. Between the ion current processing means 103 and the fuel control computer 104, a large number of signals such as ion current processing signals such as knocks and combustion state quantities, and control signals between the two are exchanged. Therefore, as the function increases, the signal path and interface between the ion current processing means 103 and the fuel control computer 104 increase, and the scale of the system increases. In addition, the fuel control computer 104 must provide a large number of limited input / output functions for one device called the ion current processing means 103.
[0010]
In addition, the ion current processing means 103 that converts the ion current signal into the combustion state quantity necessary for fuel control also requires a high-speed processing function when the control content becomes complicated. In addition to the fuel control computer 104, a mechanism having advanced processing functions such as processing and a communication function between the fuel control computer 104 is required.
[0011]
Furthermore, when performing a function change such as adding a function to the ion current processing, the ion current processing means 103, the fuel control computer 104, and the interfaces 103a, 103b, 104a, and 104b must be changed. It will be a big change.
[0012]
Further, when individual processing such as knock detection is performed by the ion current processing means 103, parts other than information necessary for individual processing may be filtered in order to reduce the influence of noise and fluctuation factors for each cycle. Many kinds of information are deleted in the process. Further, since the processed information is transmitted to the fuel control computer 104 in the form of a simple digital signal, the type and amount of information obtained by the fuel control computer 104 are significantly limited.
[0013]
In general, the ion current signal detecting means 102 converts a minute ion current into a voltage range that can be used in an electronic circuit by a high resistance resistor 8 as shown in FIG. In this resistor 8, a resistance value is selected so that an optimum output voltage can be obtained near the level of the ion current desired to be used. However, the fluctuation range of the ion current level is very large. In the case of a relatively large level of ion current, the data that can be A / D converted may be exceeded, or in the worst case, the fuel control device may be damaged. On the other hand, if the level is too small, the data after A / D conversion becomes so small that it hardly changes. Thus, the range of ion current levels that can be used for control is limited by the selection of resistance.
[0014]
Accordingly, an object of the present invention is to provide an engine fuel control apparatus that can solve the various problems described above.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
In the engine fuel control apparatus according to the present invention, the fuel control computer directly reads the ion current signal, By analyzing the presence / absence of a frequency band that decreases larger or smaller than other frequency bands when the ion current spectrum information obtained by applying Fourier transform to the ion current signal information attenuates The combustion state is detected.
[0016]
This The engine fuel control apparatus according to the invention stores the input ion current signal information and detects the combustion state at an arbitrary time.
[0019]
This The fuel control apparatus for an engine according to the invention is characterized in that a combustion state is detected from optimum ion current signal information obtained by statistically processing ion current signal information stored in a fuel control computer.
[0020]
An engine fuel control apparatus according to the present invention includes a fuel control computer and an ion current. Signal detection Ion current between means Detection level Means of transmission The The ion current signal detection method is changed according to the ion current.
[0021]
This The fuel control apparatus for an engine according to the present invention is characterized by comprising ion current signal detecting means for limiting the level of the ion current signal and preventing excessive input.
[0022]
This The engine fuel control apparatus according to the present invention is characterized in that a decrease in the insulation resistance of the spark plug is detected by a fuel control computer based on the detected ion current signal.
[0024]
This The engine fuel control apparatus according to the invention is characterized in that information unnecessary for control is reduced by filtering the ion current spectrum information obtained by subjecting the ion current signal information to a Fourier transform process.
[0025]
This The engine fuel control apparatus according to the present invention is characterized in that a combustion state is detected based on ion current signal information reproduced by inverse transformation by Fourier transform processing of ion current spectrum information.
[0026]
This The engine fuel control apparatus according to the invention is characterized in that the fuel property is detected by comparing the ion current signal information with the ion current signal information of the reference property fuel.
[0027]
This The engine fuel control apparatus according to the present invention is characterized in that the ion current signal information at the time of starting is stored and the combustion state is detected.
[0028]
This In the engine fuel control apparatus according to the present invention, the fuel control computer includes the ion current signal detection means in addition to the ion current processing means.
[0029]
This The fuel control apparatus for an engine according to the invention further includes a voltage conversion interface for adjusting a signal level immediately before processing of the ion current signal, and sets the ion current-voltage conversion rate in the ion current signal detection means to be high. It is.
[0030]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
[0031]
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 shows a schematic configuration of an engine fuel control apparatus according to Embodiment 1 of the present invention, in which an ion current processing apparatus is built in a fuel control computer and directly reads an ion current signal. In the first embodiment, the ion current detection means 101, the ion current signal detection means 102, and the fuel supply device 105 that are attached to each cylinder together with the ignition device 100 are the same as those in the conventional device described above, and thus the description thereof is omitted.
[0032]
The ion current processing means 204c is built in the fuel control computer 204, and the A / D converter 103a in the previous stage of the ion current processing means in the conventional apparatus uses the voltage conversion interface 204a of the fuel control computer 204. The signal path between the ion current signal and the fuel control computer 204 uses a shielded wire to prevent noise contamination. Further, by setting the ion current-voltage conversion rate in the ion current signal detection means 102 to be high, the level of the ion current signal being transmitted is increased, and the voltage conversion interface for adjusting the signal level before A / D conversion By adopting a configuration in which 204a is provided, further noise reduction can be achieved.
[0033]
In addition to the voltage conversion interface 204a and the ion current processing means 204c, the fuel control computer 204 includes an A / D converter 204b provided between the voltage conversion interface 204a and the ion current processing means 204c, a memory, and the like. Storage device 204d, CPU 204e, and interface 204f for transmitting control signals to control devices such as ignition device 100 and fuel supply device 105.
[0034]
With the above configuration, the wiring and interface required between the ion current processing means 204c and the fuel control computer 204 in the conventional apparatus are not required, and the system can be simplified and the reliability is improved. Further, even when the system specification is changed, it can be dealt with only by changing the fuel control computer 204 or changing the program of the fuel control computer 204.
[0035]
Further, in FIG. 1, the process is performed using the ion current processing means 204 c built in the fuel control computer 204, but the ion current process may be performed directly by the CPU 204 e. Further simplification of the system is possible. However, the fuel control computer 204 performs control that requires particularly accurate timing by interrupt control forcibly switching control using an external signal or timer as a trigger. When the CPU 204e performs direct processing of ion current, Of current control, control that does not require urgent needs to be performed by processing in a main routine in which programs are sequentially processed.
[0036]
Also, by inputting an ion current signal containing a large amount of information directly to the fuel control computer 204, the ion current signal is converted directly or into a signal that can be restored to the original signal, and stored in a storage device. Is possible. Using this stored ion current signal information, direct comparison and simultaneous processing of ion currents input at different times, such as ion currents between the same cylinder for several cycles or different cylinders for a specific cycle, can be performed.
[0037]
For example, since the combustion state of the engine is slightly different depending on the cycle even in a very stable and steady operation state, in many cases, when the ion current is used for control, statistical processing of a plurality of cycles is often performed. In the conventional apparatus, statistical processing is individually performed on knocking and combustion state information, but the ion current signal is directly stored in the storage device 204d in the fuel computer 204 or the ion current signal information obtained by processing the signal is stored. Thus, by performing statistical processing of ion currents over a plurality of cycles, it is possible to obtain various information that was difficult to detect due to noise and cycle-by-cycle variations in ion current processing for each cycle.
[0038]
Embodiment 2. FIG.
FIG. 2 shows that an ion current detection level transmission means is provided between the fuel control computer 204 and the ion current signal detection means 102A. The ion current signal detection means 102A is changed in the ion current detection level of the ion current signal and the ion current signal. It has a function to limit the level.
[0039]
The fuel control computer 204 transmits, to the ion current signal detection means 102A, a signal for changing the detection level of the ion current according to the required ion current level in response to the ion current that changes depending on the operation state and the elapsed time. The ion current signal detection means 102A amplifies and attenuates the ion current signal according to the ion current detection level signal. At the same time, the ion current processing unit 204c performs processing according to the ion current detection level signal.
Here, the ion current detection level signal is transmitted from the fuel control computer 204, but the ion current signal detection means 102A may change the level according to the ion current and transmit it to the fuel control computer 204.
[0040]
In the conventional ion current detection device, when the insulation resistance between the electrodes decreases due to the smoldering of the spark plug 4, a high voltage is applied between the spark plug electrodes even during a period in which no ions exist in the cylinder of the engine. As shown in FIG. 9B, a very small amount of current flows. However, since the current is too small, detection is difficult. However, by using the system of the second embodiment, the ion current signal can be adjusted according to a wide range of ion currents so that the fuel control computer 204 can obtain optimum data. Even in such a case, processing can be performed in an appropriate level and accuracy in real time.
[0041]
It should be noted that an ionic current of an unexpected level may be input during detection signal amplification or during normal operation, in order to protect the engine fuel control device and prevent damage to the fuel control computer 204. An ion current level limiting function is added to the ion current processing means 204c.
[0042]
Embodiment 3 FIG.
FIG. 3 shows a state in which the ion current detection signal is converted into ion current spectrum information by using the Fourier transform shown in the following formula (1), and (A-1) and (A-2) in FIG. The ion current detection signals when the combustion state is good and when the combustion state is unstable are shown, respectively. (B-1) and (B-2) in FIG. 3 show ion current spectrum information when the combustion state is good and when the combustion state is unstable. ing.
[0043]
[Expression 1]

Normally, when the combustion state is good, as shown in (A-1) of FIG. 3, after each frequency component shows a maximum value near the peak a of the ionic current, it shows a characteristic of gradually decaying. However, when the combustion state is unstable, as shown in (A-2) of FIG. 3, the ion current detection signal is greatly undulated, and therefore, depending on the engine and the operating state, the (B-2) of FIG. As indicated by C, a frequency band that greatly increases or decreases appears in the ion current spectrum information. By analyzing these behaviors, it is possible to grasp the combustion state of the engine.
[0044]
In addition, about the frequency in the ion current detection signal which is not used for control, the storage capacity can be reduced by filtering this frequency. Further, if necessary, the ion current detection signal can be reproduced from the ion current spectrum information and used for the control by using the inverse Fourier transform represented by the following expression (2).
[0045]
[Expression 2]

Embodiment 4 FIG.
Although gasoline has different properties depending on the season and gasoline manufacturer, optimum control according to the properties of the gasoline is possible by detecting the combustion state by ionic current and detecting the properties of the gasoline.
[0046]
FIG. 4 shows a flow chart of fuel property detection control by ion current. In FIG. 4, first, the combustion state of the current cycle is detected (step 701), data is stored (step 702), and then it is determined whether or not it is an operating state in which the fuel property can be detected (step 702). 703). Since the ionic current has a different combustion state depending on the engine operating state, a predetermined operating state in which a stable combustion state is obtained, for example, oxygen in which the air-fuel ratio A / F of the air-fuel mixture is controlled to the stoichiometric air-fuel ratio 14.7 ( O ₂ ) The fuel property determination must be performed with the fuel property detection condition at the time of feedback control.
[0047]
If it is the operation state that matches the detection condition, it is next determined whether or not the condition for determining the combustion state is satisfied (step 704). Although the ion current of the current cycle is detected in a specific stable operation state, the ion current detected for each cycle is not exactly the same, and some fluctuation is observed. Therefore, statistical processing is performed on the ion current signal of the cycle for a predetermined period stored in the storage device 204d of the fuel control computer 204 (step 705), and an average ion current signal in the operating state is calculated (step 705). 706). The calculated average ion current signal is compared with the standard fuel property gasoline ion current signal under the same operating condition stored in advance by the fuel control computer 204 (step 707), thereby detecting the current fuel property. (Step 708). If the fuel property detection condition is not satisfied in step 703 or 704, the routine proceeds to normal combustion injection control without performing the fuel detection determination process in step 706 and step 708 (step 709).
[0048]
FIG. 5 shows ion currents due to differences in fuel properties under the same operating conditions. If the fuel property is heavier than the standard property fuel, combustion proceeds slowly, and conversely if it is lighter, it proceeds faster. Thus, the combustion method changes depending on the fuel properties. The fuel control computer 204 controls the fuel, ignition timing, etc. according to the detected fuel property so as to be in an optimum operating state.
[0049]
Embodiment 5 FIG.
Since it is difficult to accurately detect the crank angle when the engine is started, the fuel injection is controlled mainly by the water temperature as a parameter, and the ignition timing is roughly controlled compared to the normal control such as directly using the crank angle sensor signal. Only done. For this reason, the engine is in an incomplete combustion state at the time of starting, and furthermore, the combustion state varies between cylinders, so that a sufficient torque cannot be obtained and it takes time to start. Therefore, the startability is improved by detecting the combustion state of each cylinder by the ion current and correcting the fuel amount and ignition timing to reduce the increase in torque and the variation between cylinders.
[0050]
FIG. 6 shows a flowchart of the fuel control algorithm at the time of starting. In FIG. 6, first, an initial fuel amount at the time of starting is set (step 901). The amount of fuel here is set to a value smaller than the amount of fuel considered necessary to avoid smoldering of the spark plug. The starter starts to rotate by the ignition key, and fuel injection is started (step 902). Next, the ion current is detected (step 903), and the detected ion current signal is stored in the storage device 204d in the fuel control computer 204 as the current cycle combustion state quantity (step 904). Then, it is confirmed whether or not the insulation resistance of the spark plug 4 is within an allowable range (step 905). If the insulation resistance is significantly reduced (below the first predetermined value), it is considered that a large amount of fuel is adhering between the spark plug electrodes, so the injected fuel of the next cycle is cut (step) 906). If there is no problem with the spark plug, it is next determined whether or not combustion has actually been performed (step 907). In this determination, if the ion current detected in step 903 is equal to or greater than a predetermined level, it is determined that combustion has been performed, and if it is less than the predetermined level, it is determined that combustion has not been performed. If it is not in the combustion state (combustion has not been performed), the fuel is insufficient, so the fuel is increased (step 908). In the combustion state (combustion is performed), the flammability is determined. Although the determination of the combustion state is possible in one cycle, it is preferable to compare a plurality of cycles in order to improve accuracy. Next, it is determined whether or not combustion determination is possible based on whether or not the number of cycles has reached a predetermined number that can be determined (step 909). When the number of cycles is less than a predetermined value that can be determined, that is, immediately after the start of combustion, the current fuel amount is held (step 910). Here, in the case of an engine other than the in-cylinder injection method, a part of the injected fuel is not directly sucked into the engine but adheres to a wall surface such as an intake manifold. Since the wall of the intake manifold, etc., is dry at the start of startup, the amount of fuel actually injected is drawn into the cylinders of the engine until the amount of fuel adhering to the wall of the intake manifold, etc. increases and stabilizes. This means that more fuel is injected than the amount of fuel that is produced. In other words, the cylinder in the stage of step 910 is in a region where it can barely be burned with thin fuel, but actually, since the fuel amount higher than that is injected, the fuel amount is maintained. However, the amount of fuel flowing into the cylinder gradually increases, and the combustion proceeds in a stable direction. When the combustibility determination is possible, the combustibility determination is performed (step 911). If the combustibility is good, the current fuel amount is maintained (step 912). If the combustibility is bad, increase / decrease in the fuel correction amount is determined based on the insulation resistance of the spark plug (step 913). . If the insulation resistance of the spark plug has decreased, but not as much as step 905 (that is, if the insulation resistance is smaller than a second predetermined value larger than the first predetermined value), the amount of fuel is too large Since the determination is made, the fuel amount is decreased (step 914). In other cases, it is determined that the fuel amount is insufficient, so the fuel amount is increased (step 915).
The determination of the combustibility in step 911 is performed, for example, by using the area of the ionic current waveform, the peak value of the ionic current waveform, or the time when the ionic current waveform is detected as the combustion amount, It is performed depending on whether the value is satisfied (or more). That is, if the combustion amount is greater than or equal to a predetermined reference value, it is determined that combustion is good, and if it is less than the reference value, it is determined that combustion is poor (bad).
[0051]
【The invention's effect】
As is clear from the above, the present invention has the following excellent effects.
[0052]
In the engine fuel control apparatus according to the present invention, the fuel control computer directly reads the ion current signal, By analyzing the presence or absence of a frequency band that decreases larger or smaller than other frequency bands when the ion current spectrum information obtained by applying Fourier transform to the ion current signal information attenuates By detecting the combustion state, the system configuration of the apparatus can be simplified, and the amount of information obtained can be increased. Further, optimal fuel control can be performed for each cylinder.
[0053]
This In the fuel control apparatus for an engine according to the invention, it is possible to detect the combustion state at an arbitrary time by storing the input ion current signal information.
[0056]
This In the fuel control apparatus for an engine according to the invention, the optimum fuel control is obtained by obtaining the optimum ion current signal information obtained by statistically processing the ion current signal information stored in the fuel control computer and detecting the combustion state based thereon. It can be performed.
[0057]
In the fuel control apparatus for an engine according to the present invention, a fuel control computer and an ionic current Signal detection Ion current between means Detection level By providing the transmission means and changing the ion current signal detection method according to the ion current, optimal fuel control can be performed in a wide range of operating conditions.
[0058]
This In the engine fuel control apparatus according to the invention, the level of the ion current signal is limited by the ion current signal detection means, so that the fuel control apparatus can be protected from an excessive input.
[0059]
This In the engine fuel control apparatus according to the invention, a decrease in the insulation resistance of the spark plug can be detected.
[0061]
This In the engine fuel control apparatus according to the invention, by filtering the ion current spectrum information obtained by subjecting the ion current signal information to Fourier transform processing, information unnecessary for control can be reduced, and optimal fuel control with a small storage capacity is achieved. It can be performed.
[0062]
This In the engine fuel control apparatus according to the invention, optimum fuel control can be performed by detecting the combustion state based on the ion current signal information reproduced by the inverse transformation by the Fourier transform process of the ion current spectrum information.
[0063]
This In the engine fuel control apparatus according to the invention, the fuel property is detected by comparing the ion current signal information with the ion current signal information of the reference property fuel, and optimal fuel control according to the fuel property is performed. Can do.
[0064]
This In the engine fuel control apparatus according to the invention, since the ion current signal information at the time of starting is stored and the combustion state is detected from the ion current signal information of each cylinder, optimal control can be performed for each cylinder. Can be improved.
[0065]
This In the engine fuel control apparatus according to the invention, the fuel control computer incorporates both the ion current processing means and the ion current signal detection means, whereby the system can be further simplified.
[0066]
This In the engine fuel control apparatus according to the present invention, by providing a voltage conversion interface that adjusts the signal level immediately before processing of the ion current signal, and setting the ion current-voltage conversion rate in the ion current signal detection means high, Inclusion of noise can be reduced by increasing the S / N ratio of the ion current signal being transmitted.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an ion current detection applied fuel control apparatus showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an ion current detection applied fuel control apparatus showing another embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between a combustion state and an ion current.
FIG. 4 is a flowchart showing fuel control according to another embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between ion current and fuel properties.
FIG. 6 is a flowchart showing fuel control according to another embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a configuration diagram of an ion current detection applied fuel control apparatus showing a conventional example of the present invention.
FIG. 8 is a configuration diagram of an ion current detection device showing a conventional example of the present invention.
FIG. 9 is an operation diagram of a conventional ion current detector of the present invention.
[Explanation of symbols]
101 Ion current detection means, 102 Ion current signal detection means, 103 Ion current processing means, 104 Fuel control computer.

Claims (12)

エンジンの回転に同期して点火制御される複数の気筒とこれらの気筒の内少なくとも１つの点火プラグに設けられてイオン電流を生成するイオン電流検出手段と、
前記イオン電流を入力し、そのレベルに相当するイオン電流信号を生成するイオン電流信号検出手段と、
イオン電流信号を各気筒の燃焼状態量に変換するイオン電流処理手段を内蔵する燃料制御コンピュータと、
を備え、
前記燃料制御コンピュータは、イオン電流信号を直接読み込み、入力したイオン電流信号情報を保存し、前記イオン電流信号情報にフーリエ変換処理を施したイオン電流スペクトル情報が減衰するとき他の周波数帯より大きくまたは小さく減少する周波数帯の有無を分析することによって燃焼状態の検出を行うことを特徴とするエンジンの燃料制御装置。A plurality of cylinders that are controlled to ignite in synchronization with the rotation of the engine, and ion current detection means that is provided in at least one spark plug of these cylinders and generates an ion current;
An ion current signal detecting means for inputting the ion current and generating an ion current signal corresponding to the level;
A fuel control computer incorporating ion current processing means for converting an ion current signal into a combustion state quantity of each cylinder;
With
The fuel control computer directly reads the ion current signal, stores the input ion current signal information, and when the ion current spectrum information obtained by performing Fourier transform processing on the ion current signal information is attenuated or larger than other frequency bands A fuel control apparatus for an engine characterized by detecting a combustion state by analyzing the presence or absence of a frequency band that decreases in a small amount . 前記燃料制御コンピュータは、燃焼状態の検出を任意の時間に行うことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの燃料制御装置。 The engine fuel control apparatus according to claim 1, wherein the fuel control computer detects a combustion state at an arbitrary time . 前記燃料制御コンピュータは、保存したイオン電流信号情報を用いて、特定期間のイオン電流信号情報を統計処理し、燃焼状態の検出を行うことを特徴とする請求項１または２に記載のエンジンの燃料制御装置。The engine fuel according to claim 1, wherein the fuel control computer statistically processes the ion current signal information for a specific period using the stored ion current signal information to detect a combustion state. Control device. 前記燃料制御コンピュータと前記イオン電流信号検出手段との間にイオン電流検出レベル伝達手段が設けられ、イオン電流に応じてイオン電流信号検出方法の変更を行うことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のエンジンの燃料制御装置。The ion current detection level transmission means is provided between the fuel control computer and the ion current signal detection means, and the ion current signal detection method is changed according to the ion current . The engine fuel control apparatus according to any one of the above. 前記イオン電流信号検出手段において、イオン電流信号のレベル制限を行うことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のエンジンの燃料制御装置。The engine fuel control device according to any one of claims 1 to 4, wherein the ion current signal detection means limits an ion current signal level . 前記燃料制御コンピュータは、検出されたイオン電流信号に基づいて点火プラグの絶縁抵抗の低下を検出することを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載のエンジンの燃料制御装置。6. The engine fuel control apparatus according to claim 1 , wherein the fuel control computer detects a decrease in insulation resistance of the spark plug based on the detected ion current signal . 前記燃料制御コンピュータは、イオン電流信号情報にフーリエ変換処理を施したイオン電流スペクトル情報にフィルタリングを施すことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの燃料制御装置。The engine fuel control apparatus according to claim 1 , wherein the fuel control computer performs filtering on ion current spectrum information obtained by subjecting ion current signal information to Fourier transform processing . 前記燃料制御コンピュータは、イオン電流スペクトル情報のフーリエ変換処理による逆変換で再現したイオン電流信号情報に基づいて燃焼状態の検出を行うことを特徴とする請求項１または７に記載のエンジンの燃料制御装置。The fuel control computer, fuel control for an engine according to claim 1 or 7, characterized in that to detect the combustion state based on the reproduced ion current signal information in the inverse transform by the Fourier transform processing of the ion current spectral information apparatus. 前記燃料制御コンピュータは、イオン電流信号情報を、基準となる性状燃料のイオン電流信号情報と比較することにより、燃料性状を検出することを特徴とする請求項１乃至８の何れかに記載のエンジンの燃料制御装置。The fuel control computer, by comparing the ion current signal information, and the ion current signal information property fuel serving as a reference, the engine according to any one of claims 1 to 8, wherein detecting the fuel property Fuel control device. 前記燃料制御コンピュータは、始動時のイオン電流信号情報を保存して燃焼状態の検出を行うことを特徴とする請求項１乃至８の何れかに記載のエンジンの燃料制御装置。The engine fuel control apparatus according to any one of claims 1 to 8, wherein the fuel control computer detects the combustion state by storing ion current signal information at the time of starting . 前記燃料制御コンピュータは、前記イオン電流処理手段に加えて、前記イオン電流信号検出手段を内蔵することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの燃料制御装置。The engine fuel control apparatus according to claim 1 , wherein the fuel control computer includes the ion current signal detection means in addition to the ion current processing means . 前記イオン電流信号の処理直前に信号レベルを調節する電圧変換インターフェイスを更に備え、前記イオン電流信号検出手段におけるイオン電流−電圧変換率を高めに設定することを特徴とする請求項１に記載のエンジンの燃料制御装置。 2. The engine according to claim 1 , further comprising a voltage conversion interface that adjusts a signal level immediately before processing of the ion current signal, wherein the ion current-voltage conversion rate in the ion current signal detection unit is set higher. Fuel control device.

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