JP5871687B2 - Control device for internal combustion engine - Google Patents

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Description

本発明は、内燃機関を制御する制御装置に関する。   The present invention relates to a control device that controls an internal combustion engine.

気筒での燃料の燃焼状態を推測する手法の一として、燃焼の際に点火プラグの電極を流れるイオン電流を検出し参照するものが知られている（例えば、下記特許文献を参照）。オーバーリーン等の不良燃焼時には、正常燃焼時と比べてイオン電流のピークが低くなる。また、失火時には、イオン電流が検出されない。イオン電流の推移を計測し、計測値を判定のための閾値と比較することにより、気筒での燃焼が正常であるか否かの判定を下すことが可能である。   As a method for estimating the combustion state of fuel in a cylinder, there is known a method for detecting and referring to an ionic current flowing through an electrode of a spark plug during combustion (see, for example, the following patent document). During poor combustion such as over lean, the peak of the ionic current is lower than during normal combustion. In addition, no ion current is detected during a misfire. It is possible to determine whether or not the combustion in the cylinder is normal by measuring the transition of the ion current and comparing the measured value with a threshold value for determination.

気筒での燃焼が不良または失火と判定した累積の回数が所定値を超えた暁には、内燃機関の何れかの部位に異常があるものと見なし、その旨をユーザに報知する、具体的にはコックピット内の警告灯（エンジンチェックランプ）を点灯させることが通例である。   If the cumulative number of times the combustion in the cylinder is determined to be bad or misfired exceeds a predetermined value, it is assumed that there is an abnormality in any part of the internal combustion engine, and that is notified to the user. It is customary to turn on a warning light (engine check lamp) in the cockpit.

しかし、イオン電流の計測値が閾値を下回っているからといって、必ずしも燃焼不良または失火を引き起こしているとは限らない。点火プラグの使用期間が長くなるにつれ、点火プラグの電極には燃料成分や潤滑油、添加剤等のデポジットが付着、堆積してゆく。とりわけ、絶縁性の物質を含むデポジットは、イオン電流の検出レベル、即ち点火プラグの電極に流れるイオン電流の量を低減させる電気抵抗のように働く。このため、燃料が適正に燃焼し燃焼室内で相当量のイオンまたはプラズマが発生していても、イオン電流の計測値が判定閾値を超えずに燃焼不良または失火であると誤判定するおそれが高まる。   However, just because the measured value of the ionic current is below the threshold value does not necessarily cause combustion failure or misfire. As the spark plug is used for a longer period of time, deposits such as fuel components, lubricating oil, and additives adhere to and accumulate on the electrodes of the spark plug. In particular, a deposit containing an insulating material acts like an electrical resistance that reduces the detection level of the ionic current, that is, the amount of ionic current flowing through the electrode of the spark plug. For this reason, even if the fuel burns properly and a considerable amount of ions or plasma is generated in the combustion chamber, the measurement value of the ionic current does not exceed the determination threshold value, and there is a high risk of misjudgment as a combustion failure or misfiring. .

デポジットによる汚染は、点火プラグを清掃したり、交換したりすることで解消が可能である。だが、点火プラグを清掃または交換したとしても、暫くすれば再びデポジットが堆積した状態に戻り、イオン電流の検出レベルが低下する。   Contamination due to deposits can be eliminated by cleaning or replacing the spark plug. However, even if the spark plug is cleaned or replaced, after a while, it returns to the state where the deposit is accumulated again, and the detection level of the ion current decreases.

特開平０６−０３４４９０号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 06-034490

本発明は、燃焼不良または失火をもたらすような内燃機関の異常の有無の判断の精度をより高めることを所期の目的とする。   An object of the present invention is to further improve the accuracy of determination of the presence or absence of an abnormality in an internal combustion engine that causes poor combustion or misfire.

本発明では、内燃機関の気筒における燃焼不良または失火が疑われる事象として、気筒での燃料の燃焼の際に点火プラグの電極を流れるイオン電流を検出しそのイオン電流信号が判定閾値を上回る期間の長さが下限値よりも短いことを検知するとともに、当該事象を検知したときの内燃機関の稼働期間の長さを示すパラメータを知得し、前記事象を検知しかつ前記パラメータが所定条件を満足している場合に、内燃機関に異常がある旨を出力することを特徴とする内燃機関の制御装置を構成した。 In the present invention, as an event in which combustion failure or misfiring is suspected in the cylinder of the internal combustion engine, an ionic current flowing through the electrode of the spark plug during combustion of the fuel in the cylinder is detected, and the ionic current signal exceeds a determination threshold. It is detected that the length is shorter than the lower limit value, and a parameter indicating the length of the operation period of the internal combustion engine when the event is detected is detected , the event is detected, and the parameter satisfies a predetermined condition When satisfied, the control device for the internal combustion engine is configured to output that the internal combustion engine is abnormal.

本発明によれば、燃焼不良または失火をもたらすような異常の有無の判断の精度をより一層高めることができる。   According to the present invention, it is possible to further increase the accuracy of the determination of the presence or absence of an abnormality that causes combustion failure or misfire.

本発明の一実施形態における内燃機関の概略構成を示す図。The figure which shows schematic structure of the internal combustion engine in one Embodiment of this invention. 内燃機関の火花点火装置の回路図。The circuit diagram of the spark ignition device of an internal combustion engine. 内燃機関の気筒におけるイオン電流及び燃焼圧のそれぞれの推移を示す図。The figure which shows each transition of the ionic current and combustion pressure in the cylinder of an internal combustion engine. 検出されるイオン電流信号が「下限張り付き」となった状態を例示する図。The figure which illustrates the state from which the detected ionic current signal became "lower limit sticking". 本実施形態の制御装置が実行する処理の手順例を示すフロー図。The flowchart which shows the example of a procedure of the process which the control apparatus of this embodiment performs. 本実施形態の制御装置が実行する処理の手順例を示すフロー図。The flowchart which shows the example of a procedure of the process which the control apparatus of this embodiment performs.

本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図１に、本実施形態における車両用内燃機関の概要を示す。   An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows an outline of an internal combustion engine for a vehicle in the present embodiment.

本実施形態における内燃機関は、火花点火式ガソリンエンジンであり、複数の気筒１（図１には、そのうち一つを図示している）を具備している。各気筒１の吸気ポート近傍には、燃料を噴射するインジェクタ１１を設けている。また、各気筒１の燃焼室の天井部に、点火プラグ１２を取り付けてある。   The internal combustion engine in the present embodiment is a spark ignition gasoline engine and includes a plurality of cylinders 1 (one of which is shown in FIG. 1). In the vicinity of the intake port of each cylinder 1, an injector 11 for injecting fuel is provided. A spark plug 12 is attached to the ceiling of the combustion chamber of each cylinder 1.

図２に、火花点火用の電気回路を示している。点火プラグ１２は、点火コイル１４にて発生した誘導電圧の印加を受けて、中心電極と接地電極との間で火花放電を惹起するものである。点火コイル１４は、半導体スイッチング素子であるイグナイタ１３とともに、コイルケースに一体的に内蔵される。   FIG. 2 shows an electric circuit for spark ignition. The spark plug 12 receives spark voltage generated by the ignition coil 14 and causes spark discharge between the center electrode and the ground electrode. The ignition coil 14 is integrally incorporated in a coil case together with an igniter 13 that is a semiconductor switching element.

本実施形態の制御装置たるＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）０からの点火信号ｉをイグナイタ１３が受けると、まずイグナイタ１３が点弧して点火コイル１４の一次側に電流が流れ、その直後の点火タイミングでイグナイタ１３が消弧してこの電流が遮断される。すると、自己誘導作用が起こり、一次側に高電圧が発生する。そして、一次側と二次側とは磁気回路及び磁束を共有するので、二次側にさらに高い誘導電圧が発生する。この高い誘導電圧が点火プラグ１２の中心電極に印加され、中心電極と接地電極との間で火花放電する。   When the igniter 13 receives an ignition signal i from an ECU (Electronic Control Unit) 0 that is a control device of the present embodiment, the igniter 13 is first ignited and a current flows to the primary side of the ignition coil 14, and an ignition timing immediately thereafter. Thus, the igniter 13 is extinguished and this current is cut off. Then, a self-induction action occurs, and a high voltage is generated on the primary side. Since the primary side and the secondary side share the magnetic circuit and the magnetic flux, a higher induced voltage is generated on the secondary side. This high induction voltage is applied to the center electrode of the spark plug 12, and a spark discharge occurs between the center electrode and the ground electrode.

ＥＣＵ０は、燃料の爆発燃焼の際に気筒１の燃焼室内に発生するイオン電流を検出し、このイオン電流を参照して、燃焼状態の判定を行う。   The ECU 0 detects an ionic current generated in the combustion chamber of the cylinder 1 during the explosion combustion of the fuel, and refers to the ionic current to determine the combustion state.

図２に示すように、本実施形態では、火花点火用の電気回路に、イオン電流を検出するための回路を付加している。この検出回路は、イオン電流を効果的に検出するためのバイアス電源部１５と、イオン電流の多寡に応じた検出電圧を増幅して出力する増幅部１６とを備える。バイアス電源部１５は、バイアス電圧を蓄えるキャパシタ１５１と、キャパシタ１５１の電圧を所定電圧まで高めるためのツェナーダイオード１５２と、電流阻止用のダイオード１５３、１５４と、イオン電流に応じた電圧を出力する負荷抵抗１５５とを含む。増幅部１６は、オペアンプに代表される電圧増幅器１６１を含む。   As shown in FIG. 2, in this embodiment, a circuit for detecting an ionic current is added to the electric circuit for spark ignition. This detection circuit includes a bias power supply unit 15 for effectively detecting an ionic current and an amplification unit 16 that amplifies and outputs a detection voltage corresponding to the amount of the ionic current. The bias power supply unit 15 includes a capacitor 151 that stores a bias voltage, a Zener diode 152 for increasing the voltage of the capacitor 151 to a predetermined voltage, current blocking diodes 153 and 154, and a load that outputs a voltage corresponding to the ion current. A resistor 155. The amplifying unit 16 includes a voltage amplifier 161 typified by an operational amplifier.

点火プラグ１２の中心電極と接地電極との間のアーク放電時にはキャパシタ１５１が充電され、その後キャパシタ１５１に充電されたバイアス電圧により負荷抵抗１５５にイオン電流が流れる。イオン電流が流れることで生じる抵抗１５５の両端間の電圧は、増幅部１６により増幅されてイオン電流信号ｈとしてＥＣＵ０に受信される。   The capacitor 151 is charged during arc discharge between the center electrode and the ground electrode of the spark plug 12, and then an ion current flows through the load resistor 155 by the bias voltage charged in the capacitor 151. The voltage between both ends of the resistor 155 generated by the flow of the ionic current is amplified by the amplifying unit 16 and received by the ECU 0 as the ionic current signal h.

図３に、正常燃焼における、イオン電流（図中実線で示す）及び気筒１内の燃焼圧力（筒内圧。図中破線で示す）のそれぞれの推移を例示している。イオン電流は、点火のための放電中は検出することができない。正常燃焼の場合のイオン電流は、火花点火の終了後、化学反応により、圧縮上死点の手前で減少した後、熱解離によって再び増加する。また、燃焼圧がピークを迎えるのとほぼ同時にイオン電流も極大となる。   FIG. 3 illustrates respective transitions of the ionic current (indicated by a solid line in the figure) and the combustion pressure in the cylinder 1 (in-cylinder pressure; indicated by a broken line in the figure) in normal combustion. The ionic current cannot be detected during the discharge for ignition. In the case of normal combustion, the ionic current decreases by a chemical reaction before the compression top dead center after the end of spark ignition, and then increases again by thermal dissociation. In addition, the ionic current reaches a maximum almost simultaneously with the peak of the combustion pressure.

吸気を供給するための吸気通路３は、外部から空気を取り入れて各気筒１の吸気ポートへと導く。吸気通路３上には、エアクリーナ３１、電子スロットルバルブ３２、サージタンク３３、吸気マニホルド３４を、上流からこの順序に配置している。   The intake passage 3 for supplying intake air takes in air from the outside and guides it to the intake port of each cylinder 1. On the intake passage 3, an air cleaner 31, an electronic throttle valve 32, a surge tank 33, and an intake manifold 34 are arranged in this order from the upstream.

排気を排出するための排気通路４は、気筒１内で燃料を燃焼させた結果発生した排気を各気筒１の排気ポートから外部へと導く。この排気通路４上には、排気マニホルド４２及び排気浄化用の三元触媒４１を配置している。   The exhaust passage 4 for discharging the exhaust guides the exhaust generated as a result of burning the fuel in the cylinder 1 from the exhaust port of each cylinder 1 to the outside. An exhaust manifold 42 and an exhaust purification three-way catalyst 41 are disposed on the exhaust passage 4.

内燃機関の運転制御を司るＥＣＵ０は、プロセッサ、メモリ、入力インタフェース、出力インタフェース等を有したマイクロコンピュータシステムである。   The ECU 0 that controls operation of the internal combustion engine is a microcomputer system having a processor, a memory, an input interface, an output interface, and the like.

入力インタフェースには、車両の実車速を検出する車速センサから出力される車速信号ａ、クランクシャフトの回転角度及びエンジン回転数を検出するエンジン回転センサから出力されるクランク角信号（Ｎ信号）ｂ、アクセルペダルの踏込量またはスロットルバルブ３２の開度をアクセル開度（いわば、要求負荷）として検出するセンサから出力されるアクセル開度信号ｃ、ブレーキペダルの踏込量を検出するセンサから出力されるブレーキ踏量信号ｄ、吸気通路３（特に、サージタンク３３）内の吸気温及び吸気圧を検出する温度・圧力センサから出力される吸気温・吸気圧信号ｅ、機関の冷却水温を検出する水温センサから出力される冷却水温信号ｆ、吸気カムシャフトまたは排気カムシャフトの複数のカム角にてカム角センサから出力されるカム角信号（Ｇ信号）ｇ、燃焼室内での混合気の燃焼に伴って生じるイオン電流を検出する回路から出力されるイオン電流信号ｈ等が入力される。   The input interface includes a vehicle speed signal a output from a vehicle speed sensor that detects the actual vehicle speed of the vehicle, a crank angle signal (N signal) b output from an engine rotation sensor that detects the rotation angle of the crankshaft and the engine speed, An accelerator opening signal c output from a sensor that detects the amount of depression of the accelerator pedal or the opening of the throttle valve 32 as an accelerator opening (so-called required load), and a brake that is output from a sensor that detects the amount of depression of the brake pedal Stepping amount signal d, intake air temperature / intake pressure signal e output from a temperature / pressure sensor for detecting intake air temperature and intake pressure in intake passage 3 (especially surge tank 33), water temperature sensor for detecting engine cooling water temperature Output from the cam angle sensor at a plurality of cam angles of the cooling water temperature signal f output from the intake camshaft or exhaust camshaft. A cam angle signal (G signal) g is the ion current signal h or the like to be output from the circuit for detecting an ion current caused by the combustion of the mixture in the combustion chamber are inputted.

出力インタフェースからは、点火プラグ１２のイグナイタ１３に対して点火信号ｉ、インジェクタ１１に対して燃料噴射信号ｊ、スロットルバルブ３２に対して開度操作信号ｋ等を出力する。   From the output interface, an ignition signal i is output to the igniter 13 of the spark plug 12, a fuel injection signal j is output to the injector 11, an opening operation signal k is output to the throttle valve 32, and the like.

ＥＣＵ０のプロセッサは、予めメモリに格納されているプログラムを解釈、実行し、運転パラメータを演算して内燃機関の運転を制御する。ＥＣＵ０は、内燃機関の運転制御に必要な各種情報ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈを入力インタフェースを介して取得し、エンジン回転数を知得するとともに気筒１に充填される吸気量を推算する。そして、それらエンジン回転数及び吸気量等に基づき、要求される燃料噴射量、燃料噴射タイミング（一度の燃焼に対する燃料噴射の回数を含む）、燃料噴射圧、点火タイミング、トルクコンバータ７のロックアップを行うか否か、自動変速機８、９の変速比といった各種運転パラメータを決定する。運転パラメータの決定手法自体は、既知のものを採用することが可能である。ＥＣＵ０は、運転パラメータに対応した各種制御信号ｉ、ｊ、ｋを出力インタフェースを介して印加する。   The processor of the ECU 0 interprets and executes a program stored in the memory in advance, calculates operation parameters, and controls the operation of the internal combustion engine. The ECU 0 acquires various information a, b, c, d, e, f, g, and h necessary for operation control of the internal combustion engine via the input interface, knows the engine speed, and is filled in the cylinder 1. Estimate the intake volume. Based on the engine speed and intake air amount, etc., the required fuel injection amount, fuel injection timing (including the number of times of fuel injection for one combustion), fuel injection pressure, ignition timing, and torque converter 7 lock-up are adjusted. Various operation parameters such as whether to perform the transmission and the gear ratio of the automatic transmissions 8 and 9 are determined. As the operation parameter determination method itself, a known method can be adopted. The ECU 0 applies various control signals i, j, k corresponding to the operation parameters via the output interface.

以降、気筒１における燃焼状態の判定、並びに内燃機関のダイアグノーシスに関して詳述する。本実施形態のＥＣＵ０は、各気筒１毎に、燃焼の機会が訪れる都度、その燃焼が正常に行われたか否かを判定する。   Hereinafter, the determination of the combustion state in the cylinder 1 and the diagnosis of the internal combustion engine will be described in detail. The ECU 0 of the present embodiment determines, for each cylinder 1, whether or not the combustion has been normally performed every time an opportunity for combustion comes.

燃焼の正否の判定手法は、幾つか考えられる。基本的には、膨張行程に伴い気筒１の燃焼室内で発生し、当該気筒１の点火プラグ１２の電極を流れる、イオン電流の検出信号ｈを参照して判定を行う。即ち、図３に例示しているように、ＥＣＵ０は、点火後の燃焼期間において、イオン電流信号ｈが判定閾値を上回っている期間Ｔ（クランク角度（ＣＡ）または時間）の長さを計測し、その長さがある下限値よりも長ければ正常燃焼と判定する一方、下限値よりも短ければ不良燃焼または失火と判定する。   There are several methods for determining whether combustion is correct or not. Basically, the determination is made with reference to the detection signal h of the ionic current that is generated in the combustion chamber of the cylinder 1 along the expansion stroke and flows through the electrode of the spark plug 12 of the cylinder 1. That is, as illustrated in FIG. 3, the ECU 0 measures the length of the period T (crank angle (CA) or time) during which the ion current signal h exceeds the determination threshold in the combustion period after ignition. If the length is longer than a certain lower limit value, it is determined as normal combustion, while if it is shorter than the lower limit value, it is determined as defective combustion or misfire.

判定閾値の大きさは、内燃機関の運転領域、つまりエンジン回転数及び／または要求負荷（気筒１に充填される吸気量、燃料噴射量）の多寡に応じて変動し得る。例えば、ＥＣＵ０のメモリには、エンジン回転数及び／または要求負荷等と、これに対応する判定閾値との関係を規定したマップデータが格納されている。ＥＣＵ０は、現在のエンジン回転数及び／または要求負荷等をキーとして当該マップを検索し、対応した判定閾値を知得する。そして、その判定閾値を用い、期間Ｔの演算を行う。   The magnitude of the determination threshold can vary depending on the operating range of the internal combustion engine, that is, the number of engine revolutions and / or the required load (the intake air amount and the fuel injection amount charged in the cylinder 1). For example, the memory of the ECU 0 stores map data that defines the relationship between the engine speed and / or the required load and the corresponding determination threshold value. The ECU 0 searches the map using the current engine speed and / or required load as a key, and knows the corresponding determination threshold value. Then, the period T is calculated using the determination threshold.

ところが、常に図３に示したようなイオン電流信号ｈの波形を得られるとは限らない。点火プラグ１２の電極には、その使用期間が長くなるにつれて、デポジットが徐々に付着、堆積してゆく。デポジットとして、燃料や潤滑油に添加された添加剤等に由来した二酸化ケイ素のような絶縁性の物質が多量に付着すると、点火プラグ１２の中心電極と接地電極とが恒常的に絶縁してしまう。さすれば、気筒１の燃焼室内に燃焼に起因したイオンまたはプラズマが発生しているにもかかわらず、電極間にイオン電流が流れないようになる。   However, it is not always possible to obtain the waveform of the ion current signal h as shown in FIG. Deposits gradually adhere to and accumulate on the electrodes of the spark plug 12 as the period of use increases. When a large amount of an insulating substance such as silicon dioxide derived from an additive or the like added to fuel or lubricating oil adheres as a deposit, the center electrode and the ground electrode of the spark plug 12 are permanently insulated. . Then, although ions or plasma resulting from combustion is generated in the combustion chamber of the cylinder 1, no ion current flows between the electrodes.

窮極的には、図４に例示するように、電流信号ｈが判定閾値を上回ることがない、または電流信号ｈが判定閾値を上回る期間Ｔが常に短い「下限張り付き」の状況に陥る。この「下限張り付き」は、気筒１の燃焼室内で不良燃焼または失火した場合の他、図２に示している火花点火用の回路またはイオン電流検出用の回路の何れかの部位で断線した場合や、インジェクタ１１またはイグナイタ１３が故障した場合等にも起こる。   Ultimately, as illustrated in FIG. 4, the current signal h does not exceed the determination threshold value, or the period T during which the current signal h exceeds the determination threshold value is always short. This “lower limit sticking” is not only in the case of defective combustion or misfiring in the combustion chamber of the cylinder 1, but also in the case where the circuit is broken at any part of the spark ignition circuit or the ion current detection circuit shown in FIG. This also occurs when the injector 11 or the igniter 13 fails.

気筒１における燃焼不良または失火が疑われる事象、即ち、イオン電流信号ｈが判定閾値を上回らないかイオン電流信号ｈが判定閾値を上回る期間Ｔが下限値よりも短いことをＥＣＵ０が検知したとしても、それが必ず燃焼不良または失火であることを意味してはいない。イオン電流信号ｈを参照して燃焼不良または失火であると複数回判定した場合であっても、気筒１における点火、そして内燃機関の運転に支障はないことが多い。故に、即時に内燃機関を検査する必要性は乏しい。   Even if the ECU 0 detects that the combustion failure or misfire in the cylinder 1 is suspected, that is, that the ion current signal h does not exceed the determination threshold or the period T in which the ion current signal h exceeds the determination threshold is shorter than the lower limit value. It does not necessarily mean that it is a bad burn or misfire. Even when it is determined a plurality of times that there is a combustion failure or misfiring with reference to the ion current signal h, there is often no problem in the ignition in the cylinder 1 and the operation of the internal combustion engine. Therefore, there is little need to immediately check the internal combustion engine.

これに対し、内燃機関のクランクシャフトの回転速度を参照して、燃焼の正否を判定することもできる。具体的には、回転速度を示唆するパラメータとして、クランクシャフトが所定角度（例えば、３０°ＣＡ）回転するのに要した時間を反復的に計測し、その計測された回転速度が、何れかの気筒１の膨張行程に起因して増速する回転速度の予想値と比較して所定以上遅くなった場合に、当該気筒１にて不良燃焼または失火したものと判断する。   On the other hand, whether the combustion is correct or not can be determined with reference to the rotational speed of the crankshaft of the internal combustion engine. Specifically, as a parameter indicating the rotational speed, the time required for the crankshaft to rotate a predetermined angle (for example, 30 ° CA) is repeatedly measured, and the measured rotational speed is any When the rotation speed is increased by a predetermined value or more compared to the expected value of the rotational speed that is increased due to the expansion stroke of the cylinder 1, it is determined that the cylinder 1 has failed or misfired.

気筒１における燃焼不良または失火が疑われる事象、即ち、クランクシャフトの実測回転速度が予想よりも遅くなった（気筒１における膨張行程を経たにもかかわらず増速しない）ことをＥＣＵ０が検知したときには、内燃機関の運転に支障を来すほどの重篤な問題が発生している蓋然性が高い。故に、即時に内燃機関を検査する必要がある。   When the ECU 0 detects an event of suspected combustion failure or misfiring in the cylinder 1, that is, that the measured rotational speed of the crankshaft has become slower than expected (not increased despite the expansion stroke in the cylinder 1). There is a high probability that a serious problem that would hinder the operation of the internal combustion engine has occurred. Therefore, it is necessary to inspect the internal combustion engine immediately.

他の手法として、各気筒１における圧縮行程ないし膨張行程に亘る期間の燃焼室内温度及び／または燃焼室内圧力を計測して、燃料不良または失火の有無を判定することも既知である。燃焼室内温度及び／または燃焼室内圧力が、要求負荷（吸気量及び燃料噴射量）から予想される値を下回るならば、不良燃焼または失火と判定する。   As another method, it is also known to measure the temperature in the combustion chamber and / or the pressure in the combustion chamber during the period from the compression stroke to the expansion stroke in each cylinder 1 to determine the presence or absence of fuel failure or misfire. If the temperature in the combustion chamber and / or the pressure in the combustion chamber is lower than the value expected from the required load (intake air amount and fuel injection amount), it is determined that the combustion is bad or misfiring.

図５及び図６に、本実施形態のＥＣＵ０がプログラムに従い実行する、燃焼状態判定処理の手順の例を示している。図５及び図６に示す手順は、各気筒１毎に個別に実行するものである。   5 and 6 show an example of the procedure of the combustion state determination process executed by the ECU 0 according to the present embodiment according to the program. The procedure shown in FIGS. 5 and 6 is executed individually for each cylinder 1.

ＥＣＵ０は、対象の気筒１の膨張行程中において、イオン電流信号ｈが判定閾値を上回る期間Ｔを計測する（ステップＳ１）。そして、この期間Ｔの長さが正常範囲内にあるか否かを判断する。期間Ｔがある下限値以上かつある上限値以下であるならば、当該気筒１の膨張行程における燃焼は正常であったと判定される。   The ECU 0 measures a period T during which the ion current signal h exceeds the determination threshold during the expansion stroke of the target cylinder 1 (step S1). Then, it is determined whether or not the length of the period T is within the normal range. If the period T is not less than a certain lower limit value and not more than a certain upper limit value, it is determined that the combustion in the expansion stroke of the cylinder 1 is normal.

期間Ｔが下限値を超えて短い場合には（ステップＳ２）、当該気筒１において燃焼不良または失火が発生したと判定して、ＥＣＵ０のメモリまたはＣＰＵのレジスタに記憶保持している、失火検知回数のカウンタを増加させる（ステップＳ３）。   If the period T is shorter than the lower limit (step S2), it is determined that a combustion failure or misfire has occurred in the cylinder 1, and the number of misfire detections stored in the memory of the ECU 0 or the CPU register is stored. Is incremented (step S3).

しかして、失火検知回数のカウンタが所定値以上となっているならば（ステップＳ４）、そのときの内燃機関の稼働期間の長さを示すパラメータを取得する（ステップＳ５）。内燃機関の稼働期間の長さを示すパラメータの例としては、以下を挙げることができる。
・出荷時若しくは前回の検査（メンテナンス）時からの累積走行距離。走行距離は、オドメータまたはトリップメータから知得することができ、車速センサを介して検出した車速を時間積分して算出することもできる
・出荷時若しくは前回の検査時からの内燃機関の累積稼働時間（または、気筒１における燃焼の累積回数、クランクシャフトの累積回転回数）
・出荷時若しくは前回の検査時からの累積トリップ回数。１トリップは、イグニッションスイッチのＯＮによる機関の始動からイグニッションスイッチのＯＦＦによる機関の停止までの期間
累積走行距離、累積稼働時間または累積トリップ回数等は、例えば、サービスマン等が点検整備を行う際にＥＣＵ０に何らかの操作を行い、または何らかの指令信号を入力することでリセットされる。 If the misfire detection counter is greater than or equal to a predetermined value (step S4), a parameter indicating the length of the operating period of the internal combustion engine at that time is acquired (step S5). Examples of parameters indicating the length of the operation period of the internal combustion engine include the following.
-Cumulative mileage since shipment or last inspection (maintenance). The mileage can be obtained from an odometer or trip meter, and can be calculated by integrating the vehicle speed detected via the vehicle speed sensor. Cumulative operating time of the internal combustion engine from the time of shipment or the previous inspection ( Or, the cumulative number of combustions in cylinder 1 and the cumulative number of rotations of the crankshaft)
-Cumulative trip count since shipment or last inspection. One trip is the cumulative distance traveled, the cumulative operating time, or the cumulative number of trips from the start of the engine by turning on the ignition switch to the stop of the engine by turning off the ignition switch. It is reset by performing some operation on the ECU 0 or inputting some command signal.

その上で、内燃機関の稼働期間の長さを示すパラメータが所定条件を満足している、例えば、出荷時若しくは前回の検査時からの累積走行距離、累積稼働時間または累積トリップ回数等が所定以上である場合に（ステップＳ６）、内燃機関に異常がある旨を出力する（ステップＳ７）。   In addition, the parameter indicating the length of the operation period of the internal combustion engine satisfies a predetermined condition, for example, the cumulative travel distance from the time of shipment or the previous inspection, the cumulative operation time, the cumulative trip count, etc. (Step S6), the fact that the internal combustion engine is abnormal is output (step S7).

ステップＳ６では、出荷時若しくは前回の検査時からある程度以上長い期間が経過しているか否かを判断している。出荷時には、点火プラグ１２を含めた内燃機関の各部は新品である。また、前回の検査時には、点火プラグ１２が清掃または交換されているであろう。出荷時若しくは前回の検査時から経過した期間が短い場合には、点火プラグ１２の電極の汚損も少なく、敢えてこれを清掃したり交換したりする必要はないと考えられる。   In step S6, it is determined whether or not a period longer than a certain period has elapsed since shipment or the previous inspection. At the time of shipment, each part of the internal combustion engine including the spark plug 12 is new. Also, at the previous inspection, the spark plug 12 would have been cleaned or replaced. When the period elapsed from the time of shipment or the previous inspection is short, the electrode of the spark plug 12 is less fouled and it is considered unnecessary to clean or replace it.

翻って、出荷時若しくは前回の検査時からの経過期間が長い場合には、点火プラグ１２の電極の汚損が著しく火花点火に支障を来しているおそれがあり、あるいは、点火プラグ１２以外の部位に何らかの故障が生じているおそれがある。よって、ステップＳ７にて、異常の旨をユーザの視覚または聴覚に訴えかける態様で報知し、内燃機関の検査を促す。例えば、車両のコックピット内に設けられた警告灯を点灯させたり、ディスプレイに警告を表示させたり、ブザーまたはスピーカから警告音を音声出力させたりする。   On the contrary, when the elapsed time from the time of shipment or the previous inspection is long, there is a possibility that the electrode of the spark plug 12 is significantly contaminated, and that spark ignition may be hindered, or a part other than the spark plug 12 There may be some sort of malfunction. Therefore, in step S7, the user is notified of the abnormality in a manner appealing to the user's sight or hearing, and prompts the inspection of the internal combustion engine. For example, a warning light provided in a cockpit of a vehicle is turned on, a warning is displayed on a display, or a warning sound is output from a buzzer or a speaker.

加えて、ステップＳ７では、失火検知回数のカウンタ値や、そのときの内燃機関の稼働期間の長さを示すパラメータ、そのときの日時のタイムスタンプ等の情報をＥＣＵ０のメモリに書き込んで記憶保持させる。この情報は、事後の検査や修理の作業における異常の原因の究明の助けとなる。   In addition, in step S7, information such as a counter value of the number of misfire detections, a parameter indicating the length of the operation period of the internal combustion engine at that time, a time stamp of the date and time at that time is written in the memory of the ECU 0 and stored. . This information will help determine the cause of the anomaly in subsequent inspection and repair work.

さらに、ＥＣＵ０は、イオン電流信号ｈを参照する上述の手法以外の判定手法を用いて、気筒１における燃焼不良または失火が発生したか否かを判定する。例えば、対象の気筒１の膨張行程中において、クランクシャフトの回転速度（クランクシャフトが所定角度回転するのに要した所要時間）を計測し（ステップＳ８）、その回転速度が予想範囲内にあるか否かを判断する。クランクシャフトの回転速度の実測値が予想値を上回っているか、予想値から実測値を減算した差分が所定未満であるならば、当該気筒１の膨張行程における燃焼は正常であったと判定される。   Further, the ECU 0 determines whether or not a combustion failure or misfiring has occurred in the cylinder 1 using a determination method other than the above-described method referring to the ion current signal h. For example, during the expansion stroke of the target cylinder 1, the rotational speed of the crankshaft (the time required for the crankshaft to rotate by a predetermined angle) is measured (step S8), and is the rotational speed within the expected range? Judge whether or not. If the measured value of the rotational speed of the crankshaft exceeds the expected value or the difference obtained by subtracting the measured value from the predicted value is less than a predetermined value, it is determined that the combustion in the expansion stroke of the cylinder 1 is normal.

予想値から実測値を減算した差分が所定以上である場合には（ステップＳ９）、当該気筒１において燃焼不良または失火が発生したと判定する。そして、ＥＣＵ０のメモリまたはＣＰＵのレジスタに記憶保持している、失火検出回数のカウンタを増加させる（ステップＳ１０）。このカウンタは、イオン電流信号ｈを参照した失火検知回数のカウンタ（ステップＳ３でインクリメントし、ステップＳ４で参照するもの）とは別個のカウンタとしてもよいし、同じカウンタとしてもよい。   If the difference obtained by subtracting the actual measurement value from the expected value is greater than or equal to a predetermined value (step S9), it is determined that a combustion failure or misfire has occurred in the cylinder 1. Then, the counter for the number of misfire detections stored in the memory of the ECU 0 or the register of the CPU is incremented (step S10). This counter may be a separate counter from the counter for the number of misfire detections that refers to the ion current signal h (incremented in step S3 and referred to in step S4), or may be the same counter.

しかして、失火検知回数のカウンタが所定値以上となっているならば（ステップＳ１１）、そのときの内燃機関の稼働期間の長さを示すパラメータを取得する（ステップＳ１２）。そして、内燃機関の稼働期間の長さを示すパラメータが所定条件を満足している、例えば、出荷時若しくは前回の検査時からの累積走行距離、累積稼働時間または累積トリップ回数等が所定以上である場合に（ステップＳ１３）、内燃機関に異常がある旨を出力する（ステップＳ１４）。   Thus, if the misfire detection counter is equal to or greater than a predetermined value (step S11), a parameter indicating the length of the operating period of the internal combustion engine at that time is acquired (step S12). The parameter indicating the length of the operation period of the internal combustion engine satisfies a predetermined condition. For example, the cumulative travel distance from the time of shipment or the previous inspection, the cumulative operation time, the cumulative number of trips, or the like is a predetermined value or more. In this case (step S13), the fact that there is an abnormality in the internal combustion engine is output (step S14).

ステップＳ１２にて取得するパラメータは、ステップＳ５にて取得するパラメータと同種のものであってもよく、別種のものであってもよい。また、ステップＳ１３における所定条件は、ステップＳ６における所定条件と同じであってもよく、ステップＳ６における所定条件とは異なっていてもよい。   The parameter acquired in step S12 may be the same type as that acquired in step S5, or may be a different type. Further, the predetermined condition in step S13 may be the same as the predetermined condition in step S6, or may be different from the predetermined condition in step S6.

本実施形態では、内燃機関の気筒１における燃焼不良または失火が疑われる事象を検知するとともに、当該事象を検知したときの内燃機関の稼働期間の長さを示すパラメータを知得し、前記パラメータが所定条件を満足している場合に、内燃機関に異常がある旨を出力することを特徴とする内燃機関の制御装置０を構成したため、燃焼不良または失火をもたらすような内燃機関の異常の有無の判断の精度をより高めることができる。   In the present embodiment, an event in which combustion failure or misfire is suspected in the cylinder 1 of the internal combustion engine is detected, and a parameter indicating the length of the operation period of the internal combustion engine when the event is detected is acquired. Since the internal combustion engine control device 0 is configured to output that there is an abnormality in the internal combustion engine when a predetermined condition is satisfied, the presence or absence of abnormality in the internal combustion engine that may cause a combustion failure or misfire is detected. The accuracy of judgment can be further increased.

本実施形態によれば、真に必要な頻度で点検整備を実施することが可能となる。並びに、ユーザ毎の特性（例えば、車両の運転の頻度、走行距離等）の違いを加味して精確な判断を下すことができる。   According to the present embodiment, it is possible to carry out inspection and maintenance at a truly necessary frequency. In addition, an accurate determination can be made in consideration of differences in characteristics (for example, the frequency of driving of the vehicle, the travel distance, etc.) for each user.

なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。各部の具体的構成や処理の手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。   The present invention is not limited to the embodiment described in detail above. Various modifications can be made to the specific configuration of each part, processing procedure, and the like without departing from the spirit of the present invention.

本発明は、車両等に搭載される内燃機関の制御に利用できる。   The present invention can be used for controlling an internal combustion engine mounted on a vehicle or the like.

０…制御装置（ＥＣＵ）
１…気筒
１２…点火プラグ
ｈ…イオン電流信号 0 ... Control unit (ECU)
1 ... Cylinder 12 ... Ignition plug h ... Ion current signal

Claims (1)

内燃機関の気筒における燃焼不良または失火が疑われる事象として、気筒での燃料の燃焼の際に点火プラグの電極を流れるイオン電流を検出しそのイオン電流信号が判定閾値を上回る期間の長さが下限値よりも短いことを検知するとともに、当該事象を検知したときの内燃機関の稼働期間の長さを示すパラメータを知得し、
前記事象を検知しかつ前記パラメータが所定条件を満足している場合に、内燃機関に異常がある旨を出力することを特徴とする内燃機関の制御装置。 As a phenomenon suspected of combustion failure or misfiring in a cylinder of an internal combustion engine, the length of the period in which the ionic current flowing through the electrode of the spark plug during combustion of the fuel in the cylinder is detected and the ionic current signal exceeds the determination threshold is the lower limit. Detecting that the value is shorter than the value, and knowing the parameter indicating the length of the operation period of the internal combustion engine when the event is detected,
A control device for an internal combustion engine, which outputs that the internal combustion engine is abnormal when the event is detected and the parameter satisfies a predetermined condition.
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