JP5207888B2 - Combustion control device for internal combustion engine - Google Patents

Description

本発明は、コロナノイズが連続しても、失火状態を見逃すことのない内燃機関の燃焼制御装置に関する。   The present invention relates to a combustion control device for an internal combustion engine that does not miss a misfire state even if corona noise continues.

内燃機関の燃焼室に導入された混合気が、全点火サイクルで正しく燃焼していることを把握することは極めて重要であり、従来、イオン電流を解析することで、燃焼状態か失火状態かを判定することが行われてきた（例えば、特許文献１）。
特開２００６−７０８９６号公報 It is extremely important to know that the air-fuel mixture introduced into the combustion chamber of the internal combustion engine is combusting correctly during the entire ignition cycle. Conventionally, it is possible to determine whether the air-fuel mixture is in a combustion state or a misfire state by analyzing the ion current. It has been determined (for example, Patent Document 1).
JP 2006-70896 A

特許文献１に記載の燃焼制御装置では、点火プラグの点火放電とは逆向きに流れるイオン電流に比例した出力電圧を生成するイオン電流検出回路を設けて構成されている。そして、イオン電流検出回路の出力電圧を、０．２〜０．４Ｖ程度の比較電圧Ｖｒと比較して、比較電圧Ｖｒを超えるイオン電流検出回路の出力電圧を積分して、その積分値（便宜上、イオン面積という）が、基準レベルを超える場合には燃焼状態であると判定している。   In the combustion control device described in Patent Document 1, an ion current detection circuit that generates an output voltage proportional to an ion current flowing in the direction opposite to the ignition discharge of the spark plug is provided. Then, the output voltage of the ion current detection circuit is compared with a comparison voltage Vr of about 0.2 to 0.4 V, the output voltage of the ion current detection circuit exceeding the comparison voltage Vr is integrated, and the integrated value (for convenience) , The ion area) exceeds the reference level, it is determined that the combustion state is present.

しかしながら、失火状態であっても、例えば、コロナノイズが連続している場合には、イオン電流検出回路の出力電圧が連続的に比較電圧Ｖｒを超えるので、燃焼状態と同様のイオン面積が検出されてしまうことがあった。   However, even in the misfire state, for example, when corona noise is continuous, the output voltage of the ion current detection circuit continuously exceeds the comparison voltage Vr, so that the same ion area as in the combustion state is detected. There was a case.

かかる場合には、失火状態を見逃すことになるので、適切な燃焼制御を実行することができず、内燃機関の運転に支障が生じることになる。   In such a case, the misfire state is overlooked, so that appropriate combustion control cannot be performed, and the operation of the internal combustion engine is hindered.

一方、燃焼状態であるにも拘らず、これを失火状態であると誤認した場合にも、適切な燃焼制御を実現できない。   On the other hand, even if it is in the combustion state, even when it is mistaken as a misfire state, appropriate combustion control cannot be realized.

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、正確に失火状態を検出することができる内燃機関の燃焼制御装置を提供することが課題とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a combustion control device for an internal combustion engine that can accurately detect a misfire state.

上記の課題を解決するため、本発明は、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、内燃機関が燃焼状態であるはずのウインド区間について取得した前記検出信号が、所定レベルを継続して上回る継続時間が、基準時間を超えるか否かを判定する第１手段と、前記基準時間を超える場合には、前記継続時間について、前記検出信号を積分して、その積分値が基準積分値を超えるか否かを判定する第２手段と、前記基準積分値を超える場合には、前記検出信号の差分信号の挙動に基づいて、燃焼状態か失火状態かを判定する第３手段と、を有し、前記差分信号は、前記検出信号が、所定レベルを継続して上回る区間において、その絶対値が累積され、累積値の時間的な増加率に基づいて失火状態が検出されるよう構成されている。 In order to solve the above problems, 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 ON / OFF signal by supplying an ignition signal to the switching element. A control device that operates, a spark plug that performs a discharge operation upon receiving an induced voltage of the secondary coil, 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 is configured to determine whether the duration of the detection signal acquired for the window section in which the internal combustion engine should be in a combustion state continuously exceeds a predetermined level exceeds a reference time. A second means for integrating the detection signal for the duration and determining whether the integrated value exceeds a reference integrated value when the reference time is exceeded; And the step, if it exceeds the reference integrated value, based on the behavior of the difference signal of said detection signal, possess a third means for determining whether the combustion state or misfire condition, wherein the differential signal, the detection In a section where the signal continuously exceeds a predetermined level, the absolute value is accumulated, and a misfire state is detected based on a temporal increase rate of the accumulated value .

前記検出信号が、所定レベルを継続して上回る区間において、その絶対値が累積され、累積値の半値を示す、前記ウインド区間内の時間位置に基づいて失火状態が検出されるのも好適である。
In a section where the detection signal continuously exceeds a predetermined level, the absolute value is accumulated, and it is also preferable that a misfire state is detected based on a time position in the window section indicating a half value of the accumulated value. .

最適には、差分信号の絶対値の累積値について、その時間的増加率が第１判定値を超え、且つ、差分信号の絶対値の累積値について、その半値を示すウインド区間内の時間位置が第２判定値を超える場合に失火状態であると判定すべきである。   Optimally, the time increment in the cumulative value of the absolute value of the difference signal exceeds the first determination value, and the time position in the window interval indicating the half value of the cumulative value of the absolute value of the difference signal is If the second determination value is exceeded, it should be determined that the vehicle is misfiring.

上記した本発明によれば、コロナノイズなどが連続している場合でも、正確に失火状態を検出することができる。   According to the present invention described above, it is possible to accurately detect a misfire state even when corona noise or the like is continuous.

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（失火検出装置）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 (misfire detection device) IGN according to an embodiment, and FIG. 2 is a time chart showing schematic waveforms of each part of the combustion control device IGN.

図示の通り、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 the figure, 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 a transition based on 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 operation, the ignition plug PG that performs discharge operation by receiving the induced voltage of the secondary coil L2, and the ion current detection circuit ION are mainly configured. ing.

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。なお、図２（ｄ）の切出しウインドＷＩＮ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後を始期とし、燃焼反応が収束する時期が終期とされ、運転条件を考慮して決定される。 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. Note that the cutout window WIN in FIG. 2 (d) starts after the residual magnetic noise due to the residual magnetism in the magnetic path of the ignition coil CL is settled, and the timing when the combustion reaction converges is the final period. Determined.

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 illustrated, 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 spark plug PG, thereafter, the combustion reaction proceeds rapidly. → 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、本実施例の失火判定方法について説明する。図３は、ＥＣＵにおける判定アルゴリズムを説明するフローチャートである。   Subsequently, the misfire determination method of the present embodiment will be described. FIG. 3 is a flowchart illustrating a determination algorithm in the ECU.

ＥＣＵは、各点火サイクルにおいて、ＯＰアンプＡＭＰの出力信号Ｖｏを受け、ＡＤ変換してメモリに記憶する（ＳＴ１）。特に限定されるものではないが、この実施例では、サンプリング周波数を、コロナノイズの周波数域の２倍以上である３０ｋＨｚとしている。   In each ignition cycle, the ECU receives the output signal Vo of the OP amplifier AMP, performs AD conversion, and stores it in the memory (ST1). Although not particularly limited, in this embodiment, the sampling frequency is set to 30 kHz which is twice or more the frequency range of corona noise.

図４（ａ）と図５（ａ）は、燃焼状態と失火状態の一例について、点火プラグＰＧが点火放電した後の原データを記載している。図４（ａ）では、イオン電流が低レベルである燃焼状態を例示し、図５（ａ）では、燃焼状態と区別困難なワーストケースの失火状態を例示している。   FIG. 4A and FIG. 5A describe the original data after the spark plug PG has undergone ignition discharge for an example of the combustion state and the misfire state. FIG. 4A illustrates a combustion state in which the ion current is at a low level, and FIG. 5A illustrates a worst-case misfire state that is difficult to distinguish from the combustion state.

ステップＳＴ１の処理によって、点火放電後の全ての原データが取得されると、最初に、残留磁気ノイズの収束タイミングをソフトウェア処理によって検出し、残留磁気ノイズの終了直後を切出しウインドＷＩＮの始期に設定する（ＳＴ２）。ここで、切出しウインドＷＩＮの始期は、例えば、特願２００７−２９０６０９号に記載の手法が採用される。一方、ウインドＷＩＮの終期は、運転状態に対応して自動的に決定される。   When all the original data after ignition discharge are acquired by the process of step ST1, first, the convergence timing of the residual magnetic noise is detected by software processing, and the immediately after the end of the residual magnetic noise is detected and set as the start of the cut window WIN. (ST2). Here, for example, the method described in Japanese Patent Application No. 2007-290609 is adopted as the start period of the extraction window WIN. On the other hand, the end of the window WIN is automatically determined according to the driving state.

このようにして切出しウインドＷＩＮが確定されると（ＳＴ２）、ＡＤ変換された原データを、所定レベルの閾値と比較することで、「１」又は「０」の二値化パルスデータに変換する（ＳＴ３）。図４（ｂ）と図５（ｂ）は、燃焼状態と失火状態の一例について、二値化されたパルスデータを例示している。   When the extraction window WIN is determined in this way (ST2), the AD-converted original data is converted to binary pulse data of “1” or “0” by comparing with the threshold of a predetermined level. (ST3). FIGS. 4B and 5B illustrate binarized pulse data for an example of a combustion state and a misfire state.

燃焼反応が認められる場合には、イオン電流検出回路ＩＯＮから有意レベルのイオン電流信号Ｖｏが検出されるが、このイオン電流信号Ｖｏは、所定の周波数帯域であって、且つ、実験的に決定されている閾値レベルを有意に超えている。一方、燃焼反応が認められない失火状態では、一般には、閾値レベルを超えるデータが検出されないか、或いは、閾値レベルを超えても、それが高周波ノイズであるため、繰返し周期が有意に短い。   When a combustion reaction is recognized, a significant level of ion current signal Vo is detected from the ion current detection circuit ION. This ion current signal Vo is in a predetermined frequency band and is determined experimentally. The threshold level is significantly exceeded. On the other hand, in a misfire state in which no combustion reaction is recognized, generally, data exceeding a threshold level is not detected, or even if the threshold level is exceeded, it is a high-frequency noise, and thus the repetition period is significantly short.

但し、コロナノイズが連続しているような例外的な場合には、失火状態であるにも拘らず、燃焼反応と区別できない擬似イオン電流信号が取得される場合もある。図５は、このような例外的な失火状態を図示しており、燃焼状態の場合と同程度のパルス幅のパルスデータＰ３，Ｐ４が検出されている。   However, in an exceptional case where corona noise is continuous, there may be a case where a pseudo ion current signal that cannot be distinguished from the combustion reaction is acquired despite the misfire state. FIG. 5 illustrates such an exceptional misfire state, and pulse data P3 and P4 having the same pulse width as that in the combustion state are detected.

何れにしても、ステップＳＴ３の処理が終われば、先ず、明白な失火状態を検出するべく、二値化されたパルスデータのパルス幅を判定し、予め実験的に規定されている基準パルス幅より広いパルスデータが存在するか否かが判定される（ＳＴ４）。そして、基準パルス幅より広いパルスデータが存在しない場合には、明らかに失火状態であると判定される（ＳＴ１２）。   In any case, after the process of step ST3 is completed, first, in order to detect an obvious misfire state, the pulse width of the binarized pulse data is determined, and the reference pulse width defined experimentally in advance is determined. It is determined whether or not wide pulse data exists (ST4). If no pulse data wider than the reference pulse width exists, it is clearly determined that the misfire state is present (ST12).

逆に、基準パルス幅より広いパルスデータが存在する場合には、失火状態であるか、燃焼状態であるかを断言できない。例えば、図４に示す燃焼状態では、基準パルス幅より広いパルスデータＰ１，Ｐ２が認められるものの、図５に示す失火状態でも、基準パルス幅より広いパルスデータＰ３，Ｐ４が存在するので、ステップＳＴ４の判定だけでは、正確な失火判定ができない。   On the contrary, when there is pulse data wider than the reference pulse width, it cannot be declared whether it is a misfire state or a combustion state. For example, although pulse data P1 and P2 wider than the reference pulse width are recognized in the combustion state shown in FIG. 4, pulse data P3 and P4 wider than the reference pulse width exist even in the misfire state shown in FIG. It is not possible to make an accurate misfire determination only with this determination.

そこで、次に、基準パルス幅より広いパルスデータの区間について、原データを時間軸上に積分する（ＳＴ５）。この積分処理は、基準パルス幅より広いパルスデータの区間だけに限定されるので、微小レベルのノイズや、コロナノイズなどが排除されることになり、通常は、特異的に抽出されたイオン電流成分だけの累積値が算出されることになる。   Therefore, next, the original data is integrated on the time axis for the section of the pulse data wider than the reference pulse width (ST5). Since this integration process is limited to only pulse data sections wider than the reference pulse width, minute levels of noise, corona noise, etc. are eliminated. Only the cumulative value is calculated.

このようにして算出された累積値（積分値）は、次に、基準積分値を超えるか否かが判定される（ＳＴ６）。そして、実験的に予め決定されている基準積分値を下回る場合には、失火状態であると判定される（ＳＴ１２）。コロナノイズはスパイク状に現れるので、ステップＳＴ５の処理で算出される累積値は、イオン電流の場合と比較すると特異的に小さい値となる。したがって、仮に、ステップＳＴ４の判定で排除できないノイズであっても、通常は、ステップＳＴ６の判定によって失火状態であることが判明する。   Next, it is determined whether or not the cumulative value (integral value) calculated in this way exceeds the reference integral value (ST6). If it is below the experimentally determined reference integral value, it is determined that there is a misfire condition (ST12). Since the corona noise appears in a spike shape, the accumulated value calculated in the process of step ST5 is a specifically small value as compared with the case of the ionic current. Therefore, even if the noise cannot be eliminated by the determination in step ST4, it is usually found out that the state is misfired by the determination in step ST6.

但し、図５（ａ）に示す失火状態のような例外的な場合もあり、この場合には、ステップＳＴ５の処理で算出される累積値が、正規のイオン電流成分の場合と同等又はそれ以上の値となり、ステップＳＴ６の判定では、失火状態を検出することができない。   However, there is an exceptional case such as a misfire state shown in FIG. 5A. In this case, the cumulative value calculated in the process of step ST5 is equal to or more than that of the normal ionic current component. The misfire state cannot be detected in the determination of step ST6.

そこで、この実施例では、基準パルス幅より広いパルスデータの区間について、逐次、原データの偏差を計算すると共に、偏差の絶対値について、その累積値（積分値）を算出する（ＳＴ７）。偏差Ｒ_ｉは、具体的には、隣接する２つの原データＤ_ｉ−１，Ｄ_ｉの差分値として算出され、Ｒ_ｉ←Ｄ_ｉ−Ｄ_ｉ−１の演算が実行される。また、偏差の累積値は、時間軸上の積分演算により算出されるが、具体的には、偏差Ｒ_ｉの絶対値ＡＢＳ［Ｒ_ｉ］について、Σ（ＡＢＳ［Ｒ_ｉ］）の総和演算が使用される。 Therefore, in this embodiment, the deviation of the original data is sequentially calculated for the section of the pulse data wider than the reference pulse width, and the accumulated value (integrated value) is calculated for the absolute value of the deviation (ST7). Specifically, the deviation R _i is calculated as a difference value between two adjacent original data D _i−1 and D _i , and the calculation of R _i ← D _i −D _i−1 is executed. Further, the cumulative value of the deviation is calculated by an integral operation on the time axis. Specifically, for the absolute value ABS [R _i ] of the deviation R _i , the sum calculation of Σ (ABS [R _i ]) is performed. used.

例えば、図４（ａ）に示す燃焼状態では、パルスＰ１の区間におけるｔ＝１２６６．７μＳのタイミングで切出しウインドＷＩＮが開始されるので、ｔ≧１２６６．７μＳの原データについて、Ｒ_ｉ←Ｄ_ｉ−Ｄ_ｉ−１の演算が実行され、この偏差Ｒ_ｉの絶対値ＡＢＳ［Ｒ_ｉ］について、累積値Σ（ＡＢＳ［Ｒ_ｉ］）が算出される。本来のイオン電流信号の場合には、図４（ａ）に示す通り、大きく振動することがないので、信号成分の微分値たる偏差も微小である。 For example, in the combustion state shown in FIG. 4A, since the extraction window WIN is started at the timing of t = 1266.7 μS in the section of the pulse P1, R _i ← D _i for the original data of t ≧ 1266.7 μS. The calculation of −D _i−1 is executed, and the cumulative value Σ (ABS [R _i ]) is calculated for the absolute value ABS [R _i ] of the deviation R _i . In the case of the original ionic current signal, as shown in FIG. 4A, it does not vibrate greatly, so the deviation as the differential value of the signal component is also very small.

この実施例では、パルスＰ１のパルス区間において、偏差絶対値の積分区間（累積区間）がＴ１であり、この積分区間Ｔ１における偏差絶対値の累積値Σ（ＡＢＳ［Ｒ_ｉ］）は、０．３３程度まで増加する。また、パルスＰ１に続くパルスＰ２の区間でも、累積演算Σ（ＡＢＳ［Ｒ_ｉ］）が継続されるので、パルスＰ２の積分区間Ｔ２における、偏差絶対値の累積値Σ（ＡＢＳ［Ｒ_ｉ］）は、最終値ＩＮＴＧ（≒０．４）まで増加する。 In this embodiment, in the pulse interval of the pulse P1, the integration interval (accumulation interval) of the deviation absolute value is T1, and the accumulated absolute value Σ (ABS [R _i ]) of the deviation absolute value in the integration interval T1 is 0. Increase to about 33. Further, since the cumulative calculation Σ (ABS [R _i ]) is continued even in the section of the pulse P2 following the pulse P1, the cumulative value Σ (ABS [R _i ]) of the absolute deviation value in the integration section T2 of the pulse P2. Increases to a final value INTG (≈0.4).

一方、図５（ａ）に示す失火状態では、切出しウインドＷＩＮが、パルスＰ３の区間の終了タイミング後に開始されるので、ｔ≧１６３３．３μＳの原データについて、Ｒ_ｉ←Ｄ_ｉ−Ｄ_ｉ−１の演算が実行され、この偏差Ｒ_ｉの絶対値ＡＢＳ［Ｒ_ｉ］について、累積値Σ（ＡＢＳ［Ｒ_ｉ］）が算出される。擬似イオン電流信号の場合には、図５（ａ）に示す通り、繰返し大きく振動するので、信号成分の微分値たる偏差も大きい。 On the other hand, in the misfire state shown in FIG. 5A, the extraction window WIN is started after the end timing of the section of the pulse P3, and therefore R _i ← D _i −D _i− for the original data of t ≧ 1633.3 μS. ₁ is executed, and an accumulated value Σ (ABS [R _i ]) is calculated for the absolute value ABS [R _i ] of the deviation R _i . In the case of the pseudo ion current signal, as shown in FIG. 5A, it vibrates greatly repeatedly, so that the deviation as the differential value of the signal component is also large.

この実施例では、パルスＰ４のパルス幅Ｔ３が、偏差絶対値の積分区間（累積区間）であり、この積分区間Ｔ３における偏差絶対値の累積値Σ（ＡＢＳ［Ｒ_ｉ］）は、パルスＰ４の終了時に、最終値ＩＮＴＧが６．７付近まで増加している。 In this embodiment, the pulse width T3 of the pulse P4 is an integral section (cumulative section) of the absolute deviation value, and the cumulative value Σ (ABS [R _i ]) of the absolute deviation value in the integral section T3 is At the end, the final value INTG has increased to around 6.7.

次に、偏差絶対値の累積値Σ（ＡＢＳ［Ｒ_ｉ］）と、その積分期間Ｔとの比率から、時間当りの絶対値偏差量ΔＤを算出する（ＳＴ８）。具体的には、ΔＤ＝Σ（ＡＢＳ［Ｒ_ｉ］）／Ｔの演算を実行する。そして、算出した時間当りの絶対値偏差量ΔＤを、予め実験的に求めた判定値ＴＨ１と比較して（ＳＴ９）、算出値ΔＤが判定値ＴＨ１を超える場合には失火状態であると判定する（ＳＴ１２）。逆に、算出値ΔＤが判定値ＴＨ１を超えない場合には、燃焼状態であると判定する（ＳＴ１３）。 Next, the absolute value deviation amount ΔD per time is calculated from the ratio between the accumulated absolute value of deviation Σ (ABS [R _i ]) and the integration period T (ST8). Specifically, the calculation of ΔD = Σ (ABS [R _i ]) / T is executed. Then, the calculated absolute value deviation amount ΔD per time is compared with a determination value TH1 obtained experimentally in advance (ST9), and when the calculated value ΔD exceeds the determination value TH1, it is determined that the vehicle is misfiring. (ST12). Conversely, when the calculated value ΔD does not exceed the determination value TH1, it is determined that the combustion state is present (ST13).

図４（ｃ）の縦軸と、図５（ｃ）縦軸を比較すれば明らか通り、本来のイオン電流成分と、擬似イオン電流成分とでは、偏差絶対値の累積値Σ（ＡＢＳ［Ｒ_ｉ］）が顕著に相違する。また、図４（ｃ）と図５（ｃ）の積分区間Ｔ１〜Ｔ３に示す通り、失火状態では、コロナノイズが連続しているような例外的な場合でも、一般に、積分区間Ｔは、それほど長くない。したがって、時間当りの絶対値偏差量ΔＤ（＝Σ（ＡＢＳ［Ｒ_ｉ］）／Ｔ）に基づいて、失火状態を特異的に検出することができる。 As apparent from comparing the vertical axis of FIG. 4C and the vertical axis of FIG. 5C, the cumulative absolute value Σ (ABS [R _i ) of the original ion current component and the pseudo ion current component ]) Is significantly different. In addition, as shown in the integration intervals T1 to T3 in FIGS. 4C and 5C, in the misfire condition, even in exceptional cases where corona noise is continuous, the integration interval T is generally not much. Not long. Therefore, the misfire state can be specifically detected based on the absolute value deviation amount ΔD (= Σ (ABS [R _i ]) / T) per time.

図３（ｂ）は、燃焼状態と失火状態について、複数回の実験を繰返し、その実験結果をプロットしたものである。図示の通り、判定値ＴＨ１を境界として、燃焼状態と失火状態とに区分することができる。   FIG. 3B is a graph in which a plurality of experiments are repeated for the combustion state and the misfire state, and the experimental results are plotted. As shown in the figure, it can be divided into a combustion state and a misfire state with the determination value TH1 as a boundary.

ところで、失火判定は、必ずしも、ステップＳＴ８〜ＳＴ９の判定を経る必要はない。例えば、図３（ａ）の破線に示すように、ステップＳＴ７の演算に続いて、５０％偏差位置を算出して（ＳＴ１０）、この算出値に基づいて失火判定をすることもできる（ＳＴ１１）。具体的には、５０％偏差位置が判定値ＴＨ２を超える場合には失火状態であると判定され（ＳＴ１２）、５０％偏差位置が判定値ＴＨ２を超えない場合には、燃焼状態であると判定される（ＳＴ１３）。   By the way, the misfire determination does not necessarily have to go through the determinations of steps ST8 to ST9. For example, as shown by the broken line in FIG. 3A, following the calculation of step ST7, a 50% deviation position can be calculated (ST10), and misfire determination can be made based on this calculated value (ST11). . Specifically, when the 50% deviation position exceeds the determination value TH2, it is determined that the vehicle is misfiring (ST12), and when the 50% deviation position does not exceed the determination value TH2, it is determined that the combustion state is present. (ST13).

ここで、５０％偏差位置とは、ステップＳＴ７の処理によって算出された偏差絶対値の累積値Σ（ＡＢＳ［Ｒ_ｉ］）について、その値の５０％に達する時間を意味する。なお、この５０％偏差位置は、原データの始期（点火プラグＰＧの点火放電時）からの経過時間である。 Here, the 50% deviation position means the time to reach 50% of the cumulative value Σ (ABS [R _i ]) of the absolute deviation value calculated by the process of step ST7. This 50% deviation position is the elapsed time from the start of the original data (at the time of ignition discharge of the spark plug PG).

図４（ｃ）によれば、偏差絶対値の累積値は、最終値ＩＮＴＧが約０．４であり、これがＩＮＴＧ／２＝約０．２に達するのは、約１５００μＳの位置となる。図４では、例外的な燃焼状態を示しているが、一般に、燃焼状態であると、偏差絶対値の累積値は小さく、且つ、５０％偏差位置が、ウインドＷＩＮの始期に近づく傾向となる。   According to FIG. 4 (c), the cumulative value of the absolute deviation value is the final value INTG of about 0.4, and this reaches INTG / 2 = about 0.2 at a position of about 1500 μS. Although FIG. 4 shows an exceptional combustion state, generally, in the combustion state, the cumulative value of the deviation absolute value is small, and the 50% deviation position tends to approach the start of the window WIN.

一方、図５（ｃ）によれば、偏差絶対値の累積値は、最終値ＩＮＴＧが約６．７であり、これが約３．３５に達するのは、約２１００μＳの位置となる。図５では、例外的な失火状態を示しているが、失火状態では、仮に、ステップＳＴ６の判定で失火を検出できない場合でも、一般に、偏差絶対値の累積値は大きく、且つ、５０％偏差位置が、ウインドＷＩＮの終期に近づく傾向となる。   On the other hand, according to FIG. 5C, the cumulative value of the absolute deviation value is the final value INTG of about 6.7, and this reaches about 3.35 at the position of about 2100 μS. FIG. 5 shows an exceptional misfire state. However, in the misfire state, even if misfire cannot be detected in the determination of step ST6, generally, the accumulated value of the deviation absolute value is large and the 50% deviation position. However, it tends to approach the end of wind WIN.

したがって、５０％偏差位置に基づいて失火判定をすることもできる。燃焼実験の結果を示す図３（ｂ）によれば、判定値ＴＨ２を境界として、燃焼状態と失火状態とに、ほぼ明確に区分できることが示されている。   Therefore, misfire determination can also be performed based on the 50% deviation position. According to FIG. 3B showing the result of the combustion experiment, it is shown that the determination value TH2 can be used as a boundary and the combustion state and the misfire state can be almost clearly classified.

但し、判定値ＴＨ１，ＴＨ２に近い実験サンプルも多少は認められるので、この点にやや問題を残している。図７は、図３（ｂ）を拡大して図示したものであり、燃焼状態（Ａ）や燃焼状態（Ｂ）、及び、失火状態（Ｃ）に着目すると、判定値ＴＨ１や判定値ＴＨ２を必ずしも明確に確定できない。   However, since some experimental samples close to the determination values TH1 and TH2 are also recognized, a problem remains in this respect. FIG. 7 is an enlarged view of FIG. 3B. Focusing on the combustion state (A), the combustion state (B), and the misfire state (C), FIG. 7 shows the determination value TH1 and the determination value TH2. It is not always clear.

ここで、燃焼状態（Ａ）は、５０％偏差位置が、点火プラグＰＧの点火放電タイミングから遠い例外的な燃焼状態であり、その原データは、図８に示されている。この場合には、イオン電流波形がきわめて緩慢に減少するため、偏差が小さく、且つ、５０％偏差位置が、点火プラグＰＧの点火放電タイミングから大きく遠ざかっている。   Here, the combustion state (A) is an exceptional combustion state in which the 50% deviation position is far from the ignition discharge timing of the spark plug PG, and the original data is shown in FIG. In this case, since the ion current waveform decreases very slowly, the deviation is small and the 50% deviation position is far from the ignition discharge timing of the spark plug PG.

また、燃焼状態（Ｂ）は、時間当りの絶対値偏差量ΔＤ（＝Σ（ＡＢＳ［Ｒ_ｉ］）／Ｔ）が大きい例外的な燃焼状態であり、その原データは、図９に示されている。この場合には、イオン電流波形の偏差が大きいので、時間当りの絶対値偏差量ΔＤだけでは、失火状態と明確には区別できない。 The combustion state (B) is an exceptional combustion state in which the absolute value deviation amount ΔD (= Σ (ABS [R _i ]) / T) per time is large, and the original data is shown in FIG. ing. In this case, since the deviation of the ion current waveform is large, it cannot be clearly distinguished from the misfire state only by the absolute value deviation amount ΔD per time.

一方、失火状態（Ｃ）の原データは、図１０に示されている。ここでは、偏差絶対値の累積値Σ（ＡＢＳ［Ｒ_ｉ］）が大きく、且つ、偏差絶対値の積分区間Ｔが、図８や図９に示す燃焼状態（Ａ）や（Ｂ）に比べて短い。また、５０％偏差位置が、点火プラグＰＧの点火放電タイミングから遠ざかっている。 On the other hand, the original data of the misfire state (C) is shown in FIG. Here, the cumulative value Σ (ABS [R _i ]) of the deviation absolute value is large, and the integration interval T of the deviation absolute value is larger than the combustion states (A) and (B) shown in FIGS. short. In addition, the 50% deviation position is away from the ignition discharge timing of the spark plug PG.

したがって、より確実に失火判定をするには、図６に示すアルゴリズムを採用するのが好ましい。この場合には、時間当りの絶対値偏差量ΔＤ（＝Σ（ＡＢＳ［Ｒ_ｉ］）／Ｔ）が判定値ＴＨ１を超える場合には、更に、５０％偏差位置を判定するようにしている。 Therefore, in order to make a misfire determination more reliably, it is preferable to employ the algorithm shown in FIG. In this case, when the absolute value deviation amount ΔD (= Σ (ABS [R _i ]) / T) per time exceeds the judgment value TH1, the 50% deviation position is further judged.

この実施例では、時間当りの絶対値偏差量ΔＤ（＝Σ（ＡＢＳ［Ｒ_ｉ］）／Ｔ）が判定値ＴＨ１を超え、且つ、５０％偏差位置が判定値ＴＨ２を超える場合だけ失火状態であると判定されるので、判定値ＴＨ１，ＴＨ２に設定マージンがあり、図７の状態より多少下方に設定しても誤判定のおそれがない。 In this embodiment, only when the absolute value deviation amount ΔD (= Σ (ABS [R _i ]) / T) per time exceeds the determination value TH1 and the 50% deviation position exceeds the determination value TH2, the misfire state is established. Since it is determined that there is a setting margin, the determination values TH1 and TH2 have a setting margin, and there is no possibility of erroneous determination even if it is set slightly below the state of FIG.

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。また、実施例の説明では、原データを全て取得した上で、ステップＳＴ２以下の失火判定アルゴリズムを開始したが、原データを取得しつつリアルタイムに失火判定をしても良い。   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. In the description of the embodiment, the misfire determination algorithm starting from step ST2 is started after all the original data is acquired. However, the misfire determination may be performed in real time while acquiring the original data.

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. ＥＣＵの動作内容を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the operation | movement content of ECU. 燃焼状態を検出する動作内容を説明するタイムチャートである。It is a time chart explaining the operation | movement content which detects a combustion state. 失火状態を検出する動作内容を説明するタイムチャートである。It is a time chart explaining the operation | movement content which detects a misfire state. ＥＣＵの別の動作内容を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining another operation content of ECU. 燃焼実験の結果を示す図面である。It is drawing which shows the result of a combustion experiment. 例外的な燃焼状態（Ａ）を説明する図面である。It is drawing explaining an exceptional combustion state (A). 例外的な燃焼状態（Ｂ）を説明する図面である。It is drawing explaining an exceptional combustion state (B). 例外的な失火状態（Ｃ）を説明する図面である。It is drawing explaining an exceptional misfire state (C).

符号の説明Explanation of symbols

Ｌ１ 一次コイル
Ｌ２ 二次コイル
ＣＬ 点火コイル
ＥＣＵ 制御装置
ＳＧ 点火信号
Ｑ スイッチング素子
ＰＧ 点火プラグ
ＩＯＮ イオン電流検出回路
Ｖｏ 検出信号
ＳＴ３ 第１手段
ＳＴ５ 第２手段
ＳＴ７〜ＳＴ１２ 第３手段 L1 Primary coil L2 Secondary coil CL Ignition coil ECU Controller SG Ignition signal Q Switching element PG Ignition plug ION Ion current detection circuit Vo Detection signal ST3 First means ST5 Second means ST7 to ST12 Third means

Claims (4)

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、
内燃機関が燃焼状態であるはずのウインド区間について取得した前記検出信号が、所定レベルを継続して上回る継続時間が、基準時間を超えるか否かを判定する第１手段と、
前記基準時間を超える場合には、前記継続時間について、前記検出信号を積分して、その積分値が基準積分値を超えるか否かを判定する第２手段と、
前記基準積分値を超える場合には、前記検出信号の差分信号の挙動に基づいて、燃焼状態か失火状態かを判定する第３手段と、を有し、
前記差分信号は、前記検出信号が、所定レベルを継続して上回る区間において、その絶対値が累積され、累積値の時間的な増加率に基づいて失火状態が検出されるよう構成されてい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 controller is
A first means for determining whether or not a duration of the detection signal acquired for a window section in which the internal combustion engine should be in a combustion state continuously exceeds a predetermined level exceeds a reference time;
A second means for integrating the detection signal for the duration and determining whether the integration value exceeds a reference integration value when the reference time is exceeded;
When it exceeds the reference integrated value, based on the behavior of the difference signal of said detection signal, possess a third means for determining whether the combustion state or misfire condition, and
The difference signal is configured so that the absolute value is accumulated in a section where the detection signal continuously exceeds a predetermined level, and a misfire state is detected based on a temporal increase rate of the accumulated value . Engine combustion control device. 前記増加率が、予め設定されている判定値を超える場合には、失火状態であると判定される請求項１に記載の燃焼制御装置。 The combustion control device according to claim 1 , wherein when the increase rate exceeds a preset determination value, it is determined that the vehicle is misfiring. 前記差分信号は、前記検出信号が、所定レベルを継続して上回る区間において、その絶対値が累積され、累積値の半値を示す、前記ウインド区間内の時間位置に基づいて失火状態が検出される請求項１又は２に記載の燃焼制御装置。 The differential signal has its absolute value accumulated in a section where the detection signal continuously exceeds a predetermined level, and a misfire state is detected based on a time position in the window section indicating a half value of the accumulated value. The combustion control device according to claim 1 or 2 . 前記時間位置が、予め設定されている判定値を超える場合には、失火状態であると判定される請求項３に記載の燃焼制御装置。 The combustion control device according to claim 3 , wherein when the time position exceeds a preset determination value, it is determined that the vehicle is misfiring.