(57)【要約】【課題】滞在する期間の短い運転領域に対応する点火タイミングの学習値の学習機会を確保する。【解決手段】気筒で異常燃焼が発生したことを感知した場合に点火タイミングを遅角させ、異常燃焼の発生を感知しない限りにおいて点火タイミングを進角させるとともに、内燃機関の運転領域毎に異常燃焼が発生しないような点火タイミングを学習値として記憶し、以後の点火タイミングの制御に利用する内燃機関の制御装置であって、原則として、ある運転領域に遷移してから同運転領域を脱するまでの間に一定量以上点火タイミングを遅角させたことを必要条件として、当該運転領域に対応する前記学習値を新たに記憶してこれを更新するが、例外として、ある運転領域における異常燃焼の発生の頻度が閾値以上であるならば、前記必要条件を満たさなくとも、当該運転領域に対応する前記学習値を新たに記憶してこれを更新する内燃機関の制御装置を構成した。【選択図】図２
2019132184.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気筒で異常燃焼が発生したことを感知した場合に点火タイミングを遅角させ、異常燃焼の発生を感知しない限りにおいて点火タイミングを進角させるとともに、内燃機関の運転領域毎に異常燃焼が発生しないような点火タイミングを学習値として記憶し、以後の点火タイミングの制御に利用する内燃機関の制御装置であって、
原則として、ある運転領域に遷移してから同運転領域を脱するまでの間に一定量以上点火タイミングを遅角させたことを必要条件として、当該運転領域に対応する前記学習値を新たに記憶してこれを更新するが、
例外として、ある運転領域における異常燃焼の発生の頻度が閾値以上であるならば、前記必要条件を満たさなくとも、当該運転領域に対応する前記学習値を新たに記憶してこれを更新する内燃機関の制御装置。
【請求項２】
ある運転領域において異常燃焼の発生を感知した回数を計数し、その回数が閾値に到達したならば、前記必要条件を満たさなくとも、当該運転領域に対応する前記学習値を新たに記憶してこれを更新する請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
ある運転領域において発生を感知した異常燃焼の強度、またはある運転領域において発生を感知した異常燃焼の回数と同運転領域において迎えた気筒の膨脹行程の回数との比に応じて、前記閾値を変更する請求項２記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両等に搭載される内燃機関を制御する制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関のシリンダブロックに設置した振動式のノックセンサを介して、または混合気の燃焼時に点火プラグの電極を流れるイオン電流を参照して、ノッキングに代表される異常燃焼の発生を感知し、異常燃焼が起こる場合には点火タイミングを徐々に遅角させるとともに、異常燃焼が起こらない限りにおいて点火タイミングを徐々に進角させるノックコントロールシステムが公知である。
【０００３】
内燃機関の運転制御を司るＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）は、異常燃焼の発生が収まった段階での点火タイミングを学習値として、当該運転領域を示すパラメータに関連付けてメモリに記憶する。そして、後に再び同じ運転領域に遷移したときに、現在の運転領域に関連付けて記憶保持されている学習値を読み出し、当該学習値を用いて点火タイミングの決定を行う。このような点火タイミングの学習により、異常燃焼の発生を効果的に抑制できる上、気筒の燃焼室内や点火プラグにデポジットが付着し堆積する等の経年劣化に対処することが可能となる（例えば、下記特許文献を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−１１５６１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従前のノックコントロールシステムにおける点火タイミングの学習値の学習は、ある運転領域に遷移してから同運転領域を脱するまでの間に一定量以上点火タイミングが遅角したことを必要条件として行っていた。それ故、滞在期間が短い運転領域、特に停車していた車両が発進し加速するときの低回転高負荷域のような領域については、たとえ異常燃焼が発生しているとしても、点火タイミングが一定量以上遅角する前に当該運転領域を脱して別の運転領域へと遷移するため、当該運転領域に対応するより適切な学習値の学習を行う機会が確保されず、学習値がなかなか更新されなかった。その結果として、当該運転領域に遷移する都度、異常燃焼が再発することがあり得た。
【０００６】
本発明は、以上の問題に初めて着目してなされたものであり、滞在する期間が短い運転領域に対応する点火タイミングの学習値の学習機会を確保することを所期の目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明では、気筒で異常燃焼が発生したことを感知した場合に点火タイミングを遅角させ、異常燃焼の発生を感知しない限りにおいて点火タイミングを進角させるとともに、内燃機関の運転領域毎に異常燃焼が発生しないような点火タイミングを学習値として記憶し、以後の点火タイミングの制御に利用する内燃機関の制御装置であって、原則として、ある運転領域に遷移してから同運転領域を脱するまでの間に一定量以上点火タイミングを遅角させたことを必要条件として、当該運転領域に対応する前記学習値を新たに記憶してこれを更新するが、例外として、ある運転領域における異常燃焼の発生の頻度が閾値以上であるならば、前記必要条件を満たさなくとも、当該運転領域に対応する前記学習値を新たに記憶してこれを更新する内燃機関の制御装置を構成した。
【０００８】
例えば、ある運転領域において異常燃焼の発生を感知した回数を計数し、その回数が閾値に到達したならば、前記必要条件を満たさなくとも、当該運転領域に対応する前記学習値を新たに記憶してこれを更新する。
【０００９】
前記閾値を、ある運転領域において発生を感知した異常燃焼の強度、またはある運転領域において発生を感知した異常燃焼の回数と同運転領域において迎えた気筒の膨脹行程の回数との比に応じて変更することも考えられる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、滞在する期間の短い運転領域に対応する点火タイミングの学習値の学習機会を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態における車両用内燃機関及び制御装置の概略構成を示す図。
【図２】同実施形態の内燃機関の制御装置が実行する処理の手順例を示すフロー図。
【図３】本発明の変形例の一に係るイオン電流検出用回路を示す図。
【図４】同変形例において検出されるイオン電流信号を例示する図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。本実施形態の内燃機関は、ポート噴射式の４ストローク火花点火エンジンであり、複数の気筒１（例えば、三気筒。図１には、そのうち一つを図示している）を具備する。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を気筒１毎に設けている。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。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１３であるイグナイタとともに、コイルケースに一体的に内蔵される。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
外部ＥＧＲ（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）装置２は、いわゆる高圧ループＥＧＲを実現するものであり、排気通路４における触媒４１の上流側と吸気通路３におけるスロットルバルブ３２の下流側とを連通する外部ＥＧＲ通路２１と、ＥＧＲ通路２１上に設けたＥＧＲクーラ２２と、ＥＧＲ通路２１を開閉し当該ＥＧＲ通路２１を流れるＥＧＲガスの流量を制御するＥＧＲバルブ２３とを要素とする。ＥＧＲ通路２１の入口は、排気通路４における排気マニホルド４２またはその下流の所定箇所に接続している。ＥＧＲ通路２１の出口は、吸気通路３におけるスロットルバルブ３２の下流の所定箇所、特にサージタンク３３に接続している。
【００１６】
本実施形態の内燃機関の制御装置たる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。
【００１７】
ＥＣＵ０の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クランク角センサから出力されるクランク角信号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（要求されるエンジン負荷率）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、気筒１に連なる吸気通路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、内燃機関の温度を示唆する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、大気圧を検出する大気圧センサから出力される大気圧信号ｇ、気筒１を内包しているシリンダブロックの振動の大きさを検出する振動式のノックセンサから出力される振動信号ｈ等が入力される。
【００１８】
ＥＣＵ０の出力インタフェースからは、イグナイタに対して点火信号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、ＥＧＲバルブ２３に対して開度操作信号ｌ等を出力する。
【００１９】
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（新気量）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、要求ＥＧＲ率（または、ＥＧＲ量）等といった各種運転パラメータを決定する。ＥＣＵ０は、運転パラメータに対応した各種制御信号ｉ、ｊ、ｋ、ｌを出力インタフェースを介して印加する。
【００２０】
気筒１における混合気への点火のタイミングを決定するにあたり、ＥＣＵ０は、現在の内燃機関の運転領域［エンジン回転数，エンジン負荷率（または、エンジントルク、サージタンク内吸気圧、気筒に充填される吸気量若しくは燃料噴射量）］に応じてベース点火タイミングを設定し、そのベース点火タイミングに、気筒１における異常燃焼の発生の有無に応じた遅角補正量を加える。
【００２１】
ベース点火タイミングは、基本的に、各運転領域におけるＭＢＴ（Ｍｉｎｉｍｕｍ  ａｄｖａｎｃｅ  ｆｏｒ  Ｂｅｓｔ  Ｔｏｒｑｕｅ）と、同運転領域においてノッキングに代表される異常燃焼が惹起されないと通常考えられる限界の点火タイミングの進角量との比較により定まる。低負荷ないし中負荷の運転領域では、点火タイミングをＭＢＴまで進角させても異常燃焼は起こらず、故にベース点火タイミングをＭＢＴに設定する。これに対し、比較的高負荷の運転領域では、点火タイミングをＭＢＴまで進角させると異常燃焼を起こすリスクがあるので、ベース点火タイミングをＭＢＴよりも遅いタイミングに設定する必要がある。
【００２２】
ＥＣＵ０のメモリには予め、内燃機関の運転領域を示唆するパラメータ［エンジン回転数，エンジン負荷率］と、ベース点火タイミング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、現在の運転領域をキーとして当該マップを検索し、設定するべきベース点火タイミングを知得する。
【００２３】
ＥＣＵ０は、ノックセンサが出力する振動信号ｈを参照して各気筒１における異常燃焼の発生の有無を判定し、その判定結果に応じた点火タイミングの調整を行う、いわゆるノックコントロールシステムを実現する。ＥＣＵ０は、気筒１またはシリンダブロックの振動の強度を示す振動信号ｈの現在のサンプリング値をノック判定値と比較し、前者が後者を上回ったならば、当該気筒１にて異常燃焼が起こったと判定する。翻って、振動信号ｈのサンプリング値がノック判定値以下であるならば、当該気筒１にて異常燃焼は起こっていないと判定する。
【００２４】
気筒１における異常燃焼の発生を感知した場合には、以後異常燃焼が起こらなくなるまで点火タイミングを徐々に遅角させる、換言すればベース点火タイミングに加味する遅角補正量を徐々に増大させる。一方で、異常燃焼の発生を感知していない場合には、異常燃焼が起こらない限りにおいて点火タイミングを徐々に進角させて、即ちベース点火タイミングに加味する遅角補正量を減少させて、内燃機関の出力及び燃費性能の向上を図る。この異常燃焼の有無の判定及び点火タイミングの遅角／進角補正は、各気筒１毎に個別に行うことができる。
【００２５】
本実施形態のＥＣＵ０は、異常燃焼の発生が収まった段階での点火タイミングを学習値として、当該運転領域を示すパラメータ［エンジン回転数，エンジン負荷率］に関連付けてメモリに記憶する。ここで、学習値として記憶保持する値は、当該運転領域のベース点火タイミングに加味する遅角補正量であることがある。そして、後に再び同じ運転領域に遷移したときに、メモリに記憶保持している、現在の運転領域に関連付けられている学習値を読み出し、当該学習値を用いて点火タイミングの決定を行う。
【００２６】
点火タイミングの学習値の学習または更新は、原則として、ある運転領域に遷移してから同運転領域を脱するまでの間、即ち当該運転領域への一度の滞在期間中に、一定量以上点火タイミングを遅角させたことを必要条件として行う。つまり、この必要条件が成立しない限りは、ＥＣＵ０のメモリに記憶保持している学習値の更新を許可しない。ある運転領域に遷移したばかりの時点での点火タイミングの初期値は、直近に学習された当該運転領域に対応する学習値を用いて決定する。但し、当該運転領域において未だ一度も学習が行われていないような場合には、当該運転領域に対応するベース点火タイミングを以て点火タイミングの初期値とする。しかして、ＥＣＵ０は、既に述べた通り、各気筒１において異常燃焼の発生を感知したか否かに応じて、点火タイミングをその初期値から遅角させ、あるいは進角させる。そして、当該運転領域に遷移してから別の運転領域に遷移するまでの滞在期間中に、点火タイミングがその初期値から一定量以上遅角したならば、同初期値から一定量以上遅角した点火タイミングであって気筒１において異常燃焼が発生しない点火タイミング（または、そのベース点火タイミングからの遅角補正量）を、当該運転領域に対応する新たな学習値として、同運転領域を示すパラメータに関連付けてメモリに記憶する。
【００２７】
なお、ある運転領域の滞在期間中に上記の必要条件が成立したかどうかを判断するにあたり、同滞在期間中にノックコントロールシステムとしてのＥＣＵ０が反復的に決定する点火タイミング（または、その遅角補正量）の時系列をなまし処理した値を、同滞在期間における点火タイミングの初期値と比較し、なまし処理した値が初期値から一定量以上遅角したことを以て、必要条件が成立したものとしてもよい。なまし処理した値は、点火タイミングの時系列の移動平均をとることで、またはその時系列からなる信号をローパスフィルタ処理する等により、算定することができる。
【００２８】
内燃機関の運転領域によっては、一度の滞在期間が短いことがある。例えば、停車していた車両が発進して加速するときには、エンジン回転数が低いがエンジン負荷率は高い低回転高負荷の運転領域を通過する。車両が勾配の大きい登坂路上に所在しているのでもない限り、運転者がアクセルペダルを踏み込むことでエンジン回転数は上昇する。従って、内燃機関の運転状態が低回転高負荷域に滞在する期間の長さは必然的に短くなる。
【００２９】
だが、低回転高負荷域は異常燃焼の発生リスクが比較的高い運転領域である。よって、異常燃焼を惹起しないような点火タイミングの学習が高頻度で行われることが望ましい。にもかかわらず、当該運転領域への一度の滞在期間が短いことにより、たとえ異常燃焼が発生しようとも、同滞在期間中に点火タイミングが初期値から一定量以上遅角されず（一定量遅角される前に当該運転領域から別の運転領域へと内燃機関の状態が遷移してしまい）、必要条件が不成立となって点火タイミングの学習値の更新が行われない。その結果として、内燃機関の運転状態が低回転高負荷域に遷移する都度、点火タイミングが異常燃焼を惹起する懸念の残る初期値に設定されてしまい、異常燃焼を再発することがあり得た。
【００３０】
このような問題に鑑み、本実施形態のＥＣＵ０は、ある運転領域における異常燃焼の発生の頻度が閾値以上であるならば、上記の必要条件を満たさなくとも、当該運転領域に対応する学習値を新たに記憶してこれを更新することを許可する。
【００３１】
ここに言う異常燃焼の発生の頻度は、ある運転領域への一度の滞在期間中に感知した異常燃焼の回数を計数したものであってもよいし、同じ運転領域への（別の運転領域への遷移を間に挟みつつ連続した、直近の過去の（特に、最後に学習値の更新を行った後の））複数度の滞在期間中に感知した異常燃焼の回数を計数して合算したものであってもよい。
【００３２】
あるいは、ある運転領域への一度の滞在期間中に感知した異常燃焼の回数と同滞在期間中に迎えた気筒１の膨脹行程の回数との比（いわば、当該運転領域での異常燃焼の発生確率）であってもよいし、同じ運転領域への（別の運転領域への遷移を間に挟みつつ連続した、直近の過去の（特に、最後に学習値の更新を行った後の））複数度の滞在期間中に感知した異常燃焼の合算回数と同滞在期間中に迎えた気筒１の膨脹行程の合算回数との比であってもよい。
【００３３】
何れにせよ、ある運転領域における異常燃焼の発生の頻度が閾値以上に高いのであれば、現在記憶保持している当該運転領域に対応した点火タイミングの学習値が不適正であると考えられ、これをより適正な学習値に可及的速やかに更新することが求められる。そこで、ＥＣＵ０は、上記の必要条件が成立しているか否かにかかわらず、気筒１において異常燃焼が発生しない点火タイミング（または、その遅角補正量）を、当該運転領域に対応する新たな学習値として、同運転領域を示すパラメータに関連付けてメモリに記憶する。
【００３４】
図２に、本実施形態のＥＣＵ０がプログラムに従い実行する処理の手順例を示す。ＥＣＵ０は、内燃機関の運転領域毎に、当該運転領域において感知した異常燃焼の発生の頻度、例えば異常燃焼の発生を感知した回数（特に、同じ運転領域への複数度の滞在期間中に感知した異常燃焼の合算回数）をメモリに記憶保持している。その上で、ＥＣＵ０は、内燃機関の状態がある運転領域に遷移したとき、当該運転領域に対応する学習値をメモリから読み出して点火タイミングの初期値を設定し（ステップＳ１）、ノックコントロールシステムとして点火タイミングを遅角または進角させる制御を実施する（ステップＳ２）。それとともに、当該運転領域において異常燃焼の発生を感知した回数を計数し（ステップＳ３）、これを既にメモリに記憶している回数の値に加算する。
【００３５】
そして、ＥＣＵ０は、当該運転領域における点火タイミングの学習値の更新を許可するための必要条件が成立したかどうかを判断する（ステップＳ４）。必要条件が成立したならば、以後、当該運転領域における点火タイミングの学習値の更新を開始する（ステップＳ７）。
【００３６】
また、必要条件が成立していなくとも、計数しメモリに記憶している当該運転領域での異常燃焼の発生回数が閾値に到達したならば（ステップＳ５）、以後、当該運転領域における点火タイミングの学習値の更新を開始する（ステップＳ７）。このとき、メモリに記憶していた当該運転領域での異常燃焼の発生回数を０にリセットする（ステップＳ６）。
【００３７】
ステップＳ４及びＳ５が何れも真でなければ、それらのうちの何れかが真となるまで、メモリに記憶保持している当該運転領域に対応する学習値の更新を開始しない。
【００３８】
内燃機関の状態が当該運転領域から別の運転領域に遷移したならば（ステップＳ８）、点火タイミングの学習値の更新を禁止した上で（ステップＳ９）、別の運転領域において上述の処理を繰り返すこととなる。
【００３９】
ステップＳ５にて用いる、当該運転領域での異常燃焼の発生回数と比較するべき閾値は、同運転領域において感知した異常燃焼の強度に応じて変更することが可能である。異常燃焼の強度は、ノックセンサが出力する振動信号ｈを参照することで推測できる。即ち、振動信号ｈのサンプリング値が大きいほど、発生した異常燃焼の強度が大きい。ＥＣＵ０は、当該運転領域において感知した異常燃焼の強度が大きいほど、当該運転領域でのステップＳ５の処理に用いる閾値を小さく設定する。例えば、ＥＣＵ０は、運転領域毎に、当該運転領域で過去に感知した異常燃焼の強度の最大値、平均値または中央値等に応じた閾値を設定して、これをメモリに記憶保持する。
【００４０】
あるいは、ステップＳ５にて用いる閾値を、当該運転領域において発生を感知した異常燃焼の回数と同運転領域において迎えた気筒の膨脹行程の回数との比に応じて変更しても構わない。ＥＣＵ０は、当該運転領域における過去の異常燃焼の回数と膨脹行程の回数との比が大きいほど、当該運転領域でのステップＳ５の処理に用いる閾値を小さく設定する。例えば、ＥＣＵ０は、同じ運転領域への（別の運転領域への遷移を間に挟みつつ連続した、直近の過去の（特に、最後に学習値の更新を行った後の））複数度の滞在期間中に感知した異常燃焼の合算回数と同滞在期間中に迎えた気筒１の膨脹行程の合算回数との比に応じて閾値を設定し、これをメモリに記憶保持する。
【００４１】
本実施形態では、気筒１で異常燃焼が発生したことを感知した場合に点火タイミングを遅角させ、異常燃焼の発生を感知しない限りにおいて点火タイミングを進角させるとともに、内燃機関の運転領域毎に異常燃焼が発生しないような点火タイミングを学習値として記憶し、以後の点火タイミングの制御に利用する内燃機関の制御装置０であって、原則として、ある運転領域に遷移してから同運転領域を脱するまでの間に一定量以上点火タイミングを遅角させたことを必要条件として、当該運転領域に対応する前記学習値を新たに記憶してこれを更新するが、例外として、ある運転領域における異常燃焼の発生の頻度が閾値以上であるならば、前記必要条件を満たさなくとも、当該運転領域に対応する前記学習値を新たに記憶してこれを更新する内燃機関の制御装置０を構成した。本実施形態によれば、滞在期間が比較的短いが異常燃焼の発生のリスクのある運転領域について、点火タイミングの学習機会を確保することができる。そして、そのような運転領域での異常燃焼の発生を適切に抑制することが可能となる。
【００４２】
本実施形態の内燃機関の制御装置０は、ある運転領域において（一度または複数度の滞在期間中の）異常燃焼の発生を感知した回数を計数し、その回数が閾値に到達したならば、前記必要条件を満たさなくとも、当該運転領域に対応する前記学習値を新たに記憶してこれを更新する。前記閾値は、ある運転領域において発生を感知した異常燃焼の強度、またはある運転領域において発生を感知した異常燃焼の回数と同運転領域において迎えた気筒１の膨脹行程の回数との比に応じて変更する。これにより、異常燃焼の発生リスクの高い運転領域について、確実に適正な点火タイミングの学習を実行することが可能となっている。
【００４３】
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。例えば、各気筒１における異常燃焼の発生を感知する手法は、振動式のノックセンサの出力信号ｈを参照するものには限定されない。筒内圧即ち気筒１の燃焼室内圧力を検出できる筒内圧センサが気筒１に実装されている場合には、筒内圧を参照して異常燃焼の発生を感知することができる。
【００４４】
また、気筒１の燃焼室内で燃料が燃焼する際に発生するイオン電流の量を検出可能である場合には、そのイオン電流信号を参照して異常燃焼の発生を感知することができる。以下、イオン電流信号を参照した異常燃焼の有無の判定について補足する。
【００４５】
図３に、内燃機関の各気筒１の火花点火装置にイオン電流の検出用の回路を付設したものを示している。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。内燃機関の制御装置たるＥＣＵ０からの点火信号ｉをイグナイタが受けると、まずイグナイタの半導体スイッチ１３が点弧して点火コイル１４の一次側に電流が流れ、その直後の火花点火のタイミングで半導体スイッチ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。
【００４６】
イオン電流検出回路は、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。
【００４７】
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ｍとしてＥＣＵ０に受信される。混合気の燃焼時のイオン電流は、圧縮上死点後、熱解離によって増加し、気筒１の燃焼室内圧力がピークを迎えるのとほぼ同時にピークに達する。
【００４８】
図４に、気筒１での燃料の燃焼中に異常燃焼が起こった場合の、イオン電流信号ｍの推移を例示する。異常燃焼が惹起されるとき、気筒１の燃焼室内では燃焼速度の速い、激しい燃焼が生じている。それ故、正常燃焼の場合と比較して、イオン電流信号ｍが早期にピークを迎える。さらに、イオン電流信号ｍの波形に、異常燃焼に起因して発生する振動Ｓが重畳される。
【００４９】
因みに、図４に示しているイオン電流信号ｈの例では、ノッキングに起因した信号Ｓに加えて、スパイク状のノイズＮが重畳されている。スパイクノイズＮの原因は、スロットルバルブ３２等を駆動するモータの作動、半導体スイッチ素子のスイッチング動作、リレースイッチのＯＮ／ＯＦＦ切換等、様々である。
【００５０】
気筒１における異常燃焼の発生の有無を判定するにあたり、ＥＣＵ０は、気筒１の点火プラグ１２の電極を流れるイオン電流信号ｍを、イオン電流検出用の回路を介してサンプリングする。そして、サンプリングしたイオン電流信号ｍを、異常燃焼に起因して発生する信号Ｓが持つ周波数成分を通過させつつこの信号Ｓ以外の成分を減衰させるバンドパスフィルタに入力する。
【００５１】
しかして、ＥＣＵ０は、バンドパスフィルタで処理した後の信号を時間積分する、換言すればサンプリング値の時系列を積算する。その後、ＥＣＵ０は、そうして得た積算値をノック判定値と比較する。前者が後者を上回ったならば、当該気筒１にて異常燃焼が起こったと判定する。さもなくば、当該気筒１にて異常燃焼は起こっていないと判定する。
【００５２】
加えて、上記の積算値から、異常燃焼の強度を推測することもできる。即ち、積算値が大きいほど、発生した異常燃焼の強度が大きい。
【００５３】
その他、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。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、車両等に搭載される内燃機関の制御に用いることができる。
【符号の説明】
【００５５】
０…制御装置（ＥＣＵ）
１…気筒
１２…点火プラグ
ｂ…クランク角信号
ｃ…アクセル開度信号
ｈ…振動信号
ｉ…点火信号
ｍ…イオン電流信号
【図１】
2019132184.tif 000003
【図２】
2019132184.tif 000004
【図３】
2019132184.tif 000005
【図４】
2019132184.tif 000006