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JP2014122577A - Combustion control device of internal combustion engine - Google Patents

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JP2014122577A
JP2014122577A JP2012278612A JP2012278612A JP2014122577A JP 2014122577 A JP2014122577 A JP 2014122577A JP 2012278612 A JP2012278612 A JP 2012278612A JP 2012278612 A JP2012278612 A JP 2012278612A JP 2014122577 A JP2014122577 A JP 2014122577A
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JP
Japan
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spark plug
ignition
discharge
control device
detection circuit
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Application number
JP2012278612A
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Japanese (ja)
Inventor
Mitsuhiro Izumi
光宏 泉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Diamond Electric Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Diamond Electric Manufacturing Co Ltd
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Publication date
Application filed by Diamond Electric Manufacturing Co Ltd filed Critical Diamond Electric Manufacturing Co Ltd
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Abstract

【課題】プラグ劣化を早期に検出して、失火発生を未然防止できる燃焼制御装置を提供する。
【解決手段】検出回路から取得する検出信号に基づいて点火プラグの放電時間を把握し、把握した放電時間が、運転条件毎に規定された限界値を下回るか否かを判定する処理(ST1〜ST2)と、判定結果の集計値に基づいて、点火プラグが使用限界を超えて劣化しているか否かを判定する処理(ST3〜ST4)と、点火プラグが劣化している判定される場合には、その後は、目標値を抑制した燃焼制御を実行することで失火の回避を図る処理(ST5)と、を備える。
【選択図】図3
Disclosed is a combustion control device capable of detecting plug deterioration at an early stage and preventing misfire.
Processing for determining a discharge time of a spark plug based on a detection signal acquired from a detection circuit, and determining whether the determined discharge time is below a limit value defined for each operating condition (ST1). ST2), processing for determining whether or not the spark plug has deteriorated beyond the use limit based on the total value of the determination results (ST3 to ST4), and when it is determined that the spark plug has deteriorated Then, the process (ST5) which aims at avoiding misfire by performing the combustion control which suppressed target value is provided.
[Selection] Figure 3

Description

本発明は、自動車エンジンなどの内燃機関の燃焼制御装置に関し、特に、点火プラグの劣化を早期に検出して、失火を未然防止するべく動作する燃焼制御装置に関する。   The present invention relates to a combustion control device for an internal combustion engine such as an automobile engine, and more particularly to a combustion control device that detects deterioration of a spark plug at an early stage and operates to prevent misfire.

内燃機関は、燃焼室に混合気が導入された状態で、点火プラグを点火放電させて混合気の燃焼を開始させている。このように、点火プラグは、点火サイクル毎に点火放電を繰り返すので、その劣化が避けられず、自ずと使用限界が存在する。   In the internal combustion engine, with the air-fuel mixture introduced into the combustion chamber, the ignition plug is ignited and discharged to start combustion of the air-fuel mixture. Thus, since the ignition plug repeats ignition discharge every ignition cycle, its deterioration is unavoidable and naturally has a use limit.

しかし、運転態様や運転環境は、使用者毎に相違するので、点火回数などに基づいて、点火プラグの使用限界を単純に規定することはできず、劣化した点火プラグが使用され続ける場合もある。   However, since the driving mode and the driving environment are different for each user, the use limit of the spark plug cannot be simply defined based on the number of times of ignition or the like, and the deteriorated spark plug may continue to be used. .

点火プラグが劣化すると、点火プラグのプラグギャップが広い分だけ、絶縁破壊電圧が増加し、点火放電を持続する放電時間も短くなる。そのため、例えば、高EGR(Exhaust Gas Recirculation )領域では、気筒内流速が早いことに起因して、失火状態となりやすい傾向となる。また、アクセルペダルが踏み込まれる高負荷域では、筒内圧力が高いため、絶縁破壊電圧が更に増加する上に放電時間も短くなるので、特に失火しやすいという問題がある。そのため、例えば、坂道でエンストするような事態が発生すると非常に危険であり、重大な事故に発展する可能性もある。   When the spark plug deteriorates, the dielectric breakdown voltage increases and the discharge time for sustaining the spark discharge is shortened by the wide plug gap of the spark plug. Therefore, for example, in a high EGR (Exhaust Gas Recirculation) region, a misfire condition tends to occur due to a high in-cylinder flow velocity. Further, in a high load region where the accelerator pedal is depressed, the cylinder pressure is high, so that the breakdown voltage is further increased and the discharge time is shortened. For this reason, for example, when an event occurs on a slope, it is very dangerous, and there is a possibility of developing a serious accident.

特開2012−219688号広報JP 2012-219688 PR 特開2012−197785号広報JP 2012-197785 PR 特開2012−126189号広報JP 2012-126189 A 特開2012−092809号広報JP2012-092809 特開2012−082712号広報Japanese Laid-Open Patent Publication No. 2012-082712 特開2012−077719号広報JP2012-0777719

ここで、失火状態が発生したこと自体は、内燃機関の回転変動や、燃焼室に発生するイオンの挙動や、吸気管などの圧力検出などに基づいて検出可能であるとしても(特許文献1〜特許文献6)、上記したような事故の可能性を考慮すれば、失火の発生を未然に防止できる燃焼制御が望まれるところでる。   Here, the occurrence of the misfire state itself can be detected based on the rotational fluctuation of the internal combustion engine, the behavior of the ions generated in the combustion chamber, the pressure detection of the intake pipe, etc. In view of the possibility of accidents as described above in Patent Document 6), combustion control that can prevent the occurrence of misfire is desired.

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、プラグ劣化を早期に検出し、もしプラグ劣化が認められる場合には、特別な燃焼制御を実現することで、失火発生を未然防止できる燃焼制御装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and detects plug deterioration at an early stage. If plug deterioration is recognized, special combustion control is realized to prevent misfire. An object of the present invention is to provide a combustion control device that can prevent the above.

上記の目的を達成するため、本発明は、一次コイルと二次コイルとを有する点火コイルと、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、前記点火プラグの放電動作を特定可能な検出信号を出力する検出回路と、を有して構成され、スイッチング素子に点火信号が供給された後、前記検出回路から取得された検出信号に基づいて点火プラグの放電時間を把握し、把握した放電時間が、運転条件毎に規定された限界値を下回るか否かを判定する第1手段と、第1手段の判定結果の集計値に基づいて、点火プラグが使用限界を超えて劣化しているか否かを判定する第2手段と、第2手段によって点火プラグが劣化している判定される場合には、その後は、目標値を抑制した燃焼制御を実行することで失火の回避を図る第3手段と、を備えることを特徴とする。   To achieve the above object, the present invention provides an ignition coil having a primary coil and a secondary coil, a switching element that controls 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 in response to an induced voltage of the secondary coil, and a detection circuit that outputs a detection signal capable of specifying the discharge operation of the spark plug, After the ignition signal is supplied to the switching element, the discharge time of the spark plug is grasped based on the detection signal acquired from the detection circuit, and the grasped discharge time is less than a limit value defined for each operating condition. A first means for determining whether or not, a second means for determining whether or not the spark plug has deteriorated beyond the use limit based on the total value of the determination result of the first means, and a second means When the spark plug is determined has deteriorated I it is then is characterized in that it comprises a third means for achieving the avoidance of misfire by executing the combustion control that suppresses a target value.

本発明者の研究によれば、図1に模式的に示す通り、運転負荷が高いほど、点火プラグの放電時間(継続時間幅)が低下する。それは、運転負荷が高いほど、管内圧力が高まるので、絶縁破壊電圧が増加するためと解される。そして、プラグ劣化時には、同一の運転負荷であって、且つ、点火コイルに充電される充電エネルギーが同一でも、放電時間が減少することが明らかとなった。また、図1(b)に模式的に示す通り、気筒内の流速に対応して放電時間が低下するところ、プラグ劣化時には、同一の運転負荷であっても、放電時間が減少することが明らかとなった。   According to the study of the present inventor, as schematically shown in FIG. 1, the discharge time (duration duration) of the spark plug decreases as the operating load increases. The reason is that the higher the operating load, the higher the pressure inside the tube, and the higher the breakdown voltage. And when plug deterioration, it became clear that even if it is the same driving load and the charging energy charged to an ignition coil is the same, discharge time decreases. Further, as schematically shown in FIG. 1 (b), when the discharge time decreases corresponding to the flow velocity in the cylinder, it is clear that the discharge time decreases even when the plug is deteriorated even with the same operating load. It became.

したがって、上記した図1に示される特性によれば、プラグ劣化時には、点火放電が実現されても、その継続時間が短く火種が消滅して失火する可能性が高いことになる。しかし、本発明では、プラグ劣化を素早く検出して、プラグ劣化時には、運転負荷を増加させることなく(図1(a)の一点鎖線参照)、また、気筒内流速が増加しないように制御することで(図1(b)の一点鎖線参照)、失火発生を未然防止している。なお、本発明では、プラグ劣化時には、目標値を下回る抑制制御を実行するので、危険な状態を回避できる一方で、本来の運転出力が得られないが、プラグ劣化を運転者に報知して、点火プラグの交換を要請することで、適切な運転状態を復旧させることができる。   Therefore, according to the characteristic shown in FIG. 1 described above, when the plug is deteriorated, even if ignition discharge is realized, the duration is short and the possibility that the fire type disappears and misfires is high. However, in the present invention, plug deterioration is detected quickly, and control is performed without increasing the operating load (see the one-dot chain line in FIG. 1 (a)) and without increasing the in-cylinder flow velocity when the plug deteriorates. (See the alternate long and short dash line in FIG. 1B), the occurrence of misfire is prevented. In the present invention, when the plug is deteriorated, since the suppression control below the target value is executed, a dangerous state can be avoided while the original operation output cannot be obtained, but the driver is informed of the plug deterioration, By requesting replacement of the spark plug, an appropriate operating state can be recovered.

本発明において、点火プラグの放電時間の限界時間は、運転条件毎に規定されるが、運転条件とは、例えば、内燃機関の回転数と、運転負荷とで特定される。なお、運転負荷は、例えば、第3手段を機能させない状態での吸気管圧力で特定される。   In the present invention, the limit time of the discharge time of the spark plug is defined for each operating condition, and the operating condition is specified by, for example, the rotational speed of the internal combustion engine and the operating load. The operating load is specified by, for example, the intake pipe pressure when the third means is not functioning.

本発明の第3手段は、例えば、電子制御スロットルシステムにおいて、アクセルペダルに対する操作量に拘わらず燃焼室への吸気量を抑制することで実現される。ここで、電子制御スロットルシステムとは、アクセルペダルとエンジンのスロットル間を電気的に接続して制御する機構を意味し、本実施態様では、本来の目標値を下回る吸気量となるので筒内圧力の増加が抑制される分だけ、劣化したプラグにおいても点火放電が安定化され、失火状態を未然に回避することができる。   The third means of the present invention is realized, for example, in an electronically controlled throttle system by suppressing the amount of intake air into the combustion chamber regardless of the amount of operation with respect to the accelerator pedal. Here, the electronically controlled throttle system means a mechanism that electrically connects and controls the accelerator pedal and the engine throttle, and in this embodiment, the intake air amount is lower than the original target value, so the cylinder pressure The ignition discharge is stabilized even in the deteriorated plug as much as the increase in the amount is suppressed, and the misfire state can be avoided in advance.

また、本発明の第3手段は、好ましくは、EGR制御におけるEGR量を抑制することで実現される。ここで、EGR制御とは、燃焼後の排気ガスの一部を取り出し、吸気側へ導き再度吸気させることで、排出ガス中の窒素酸化物を低減させ、また、燃費向上を図る制御を意味する。このEGR制御においてEGR量が増加すると、点火火花が吹き飛ばされる可能性があり、特に、プラグ劣化時には、放電時間が短いので、この可能性が上がるところ、本実施形態では、EGR量が抑制されるので、失火の可能性を低減することができる。なお、外部EGR、内部EGRの何れの場合にも本発明は適用可能である。   The third means of the present invention is preferably realized by suppressing the amount of EGR in EGR control. Here, the EGR control means a control for taking out a part of the exhaust gas after combustion, guiding it to the intake side, and taking it in again, thereby reducing nitrogen oxides in the exhaust gas and improving fuel consumption. . If the EGR amount increases in this EGR control, the ignition spark may be blown off. In particular, since the discharge time is short when the plug is deteriorated, this possibility increases. In this embodiment, the EGR amount is suppressed. Therefore, the possibility of misfire can be reduced. Note that the present invention is applicable to both the external EGR and the internal EGR.

また、本発明の第3手段は、好ましくは、過給圧制御の制御量を抑制することで実現される。ここで、過給圧とは、過給機により内燃機関へ強制的に送り込まれる圧縮された空気圧を意味し、例えば、レシプロエンジンでは、ターボチャージャーやスーパーチャージャーなどの過給機から供給される過給圧が高まるほど一般に出力が向上する。しかし、本実施態様では、プラグ劣化時には、過給圧の供給が停止ないし抑制されるので、過給圧による失火の可能性が確実に低減される。   The third means of the present invention is preferably realized by suppressing the control amount of the supercharging pressure control. Here, the supercharging pressure means compressed air pressure that is forcibly sent to the internal combustion engine by the supercharger. For example, in a reciprocating engine, a supercharger supplied from a supercharger such as a turbocharger or a supercharger. In general, the output increases as the supply pressure increases. However, in this embodiment, when the plug is deteriorated, the supply of the supercharging pressure is stopped or suppressed, so that the possibility of misfire due to the supercharging pressure is reliably reduced.

本発明はまた、スイッチング素子に点火信号が供給された後、前記検出回路から取得された検出信号に基づいて点火プラグの放電時間を把握し、把握した放電時間が、運転条件毎に規定された基準値を上回るか否かを判定する第4手段と、第4手段の判定結果の集計値に基づいて、点火プラグが交換されたか否かを判定する第5手段と、第5手段によって点火プラグに交換されたと判定される場合には、その後は、必要に応じて、更新した限界値や基準値に基づいて判定処理を実行するのが好ましい。   In the present invention, after the ignition signal is supplied to the switching element, the discharge time of the spark plug is grasped based on the detection signal acquired from the detection circuit, and the grasped discharge time is defined for each operating condition. A fourth means for determining whether or not the reference value is exceeded, a fifth means for determining whether or not the spark plug has been replaced based on a total value of determination results of the fourth means, and a spark plug by the fifth means. After that, it is preferable to execute the determination process based on the updated limit value or reference value as necessary.

本発明の検出回路は、例えば、点火放電が開始された後の一次コイルの電圧を検出する構成、点火放電が開始された後の二次コイルの電流を検出する構成、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構成を採るのが効果的である。   The detection circuit of the present invention includes, for example, a configuration for detecting a voltage of a primary coil after ignition discharge is started, a configuration for detecting a current of a secondary coil after ignition discharge is started, and a combustion state of an internal combustion engine. It is effective to adopt a configuration that outputs a detection signal proportional to the ion current shown.

上記した本発明によれば、プラグ劣化を早期に検出し、もしプラグ劣化が認められる場合には、特別な燃焼制御を実現することで、失火発生を未然防止できる燃焼制御を実現することができる。   According to the present invention described above, it is possible to realize the combustion control capable of preventing the occurrence of misfire by detecting the plug deterioration at an early stage and realizing the special combustion control if the plug deterioration is recognized. .

本発明の動作原理を説明する図面である。It is drawing explaining the principle of operation of this invention. 第1実施例と第2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 1st Example and 2nd Example. 燃焼制御装置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 a combustion control apparatus. 第3実施例の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 of 3rd Example. 第4実施例の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 of 4th Example. 第3実施例の検出回路の動作を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows operation | movement of the detection circuit of 3rd Example. 第4実施例の検出回路の動作を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows operation | movement of the detection circuit of 4th Example.

以下、実施例について更に詳細に説明する。図2(a)と図2(b)は、第1実施例と第2実施例に係る燃焼制御装置CTLを示す回路図である。   Hereinafter, examples will be described in more detail. FIGS. 2A and 2B are circuit diagrams showing the combustion control device CTL according to the first embodiment and the second embodiment.

図2に示す燃焼制御装置CTL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PLSに基づく遷移動作によって一次コイルL1の電流を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、点火プラグPGの放電時間を検出可能な検出回路DETと、を中心に構成されている。   The combustion control device CTL shown in FIG. 2 is a transition operation based on 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 an ignition pulse PLS received from the ECU. A switching element Q for controlling ON / OFF of the current of the primary coil L1, a spark plug PG that receives a voltage induced by the secondary coil L2, and performs a discharge operation; a detection circuit DET that can detect a discharge time of the spark plug PG; , It is structured around.

ここで、ECUには、その時々の運転条件に対応して、点火プラグが劣化していると評価すべきか、或いは、特性の異なる点火プラグに交換されたと評価すべきかを判定可能な参照テーブルTBLが設けられている。運転条件は、例えば、エンジンの吸気管圧力と、エンジンの回転数などで特定され、これらを検索キーとして参照テーブルTBLを検索することで、個々の運転条件毎に、その時の平均的な放電時間(基準値)と、正常な放電時間として許容可能な最小値(限界値)とが特定されるようになっている。なお、参照テーブルTBLは、書き換え可能な不揮発性メモリに配置されており、点火プラグが交換されたと判定された場合には、新規の点火プラグに対応して基準値と限界値とが新規に記憶される。   Here, the ECU can determine whether the spark plug should be evaluated as being deteriorated or evaluated as having been replaced with a spark plug having a different characteristic in accordance with the operation conditions at that time. Is provided. The operating conditions are specified by, for example, the engine intake pipe pressure, the engine speed, and the like, and by searching the reference table TBL using these as search keys, the average discharge time at that time for each operating condition. (Reference value) and the minimum value (limit value) allowable as normal discharge time are specified. The reference table TBL is arranged in a rewritable nonvolatile memory, and when it is determined that the spark plug has been replaced, a reference value and a limit value are newly stored corresponding to the new spark plug. Is done.

特に限定されないが、スイッチング素子Qとしては、例えば、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor )が使用される。この場合、スイッチング素子Qのゲート端子は、点火パルスPLSを受け、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を受ける。そして、エミッタ端子は、グランドに接続される。   Although not particularly limited, for example, an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) is used as the switching element Q. In this case, the gate terminal of the switching element Q receives the ignition pulse PLS, and the collector terminal receives the battery voltage VB via the primary coil L1. The emitter terminal is connected to the ground.

図示の通り、図2(a)の検出回路DETは、スイッチング素子Qのコレクタ端子(検出点X)から検出電圧を取得するよう構成されている。検出点Xの電位は、スイッチング素子QのON動作時にはグランドレベルであるが、点火パルスPLSが途絶えてスイッチング素子QがOFF遷移した後は、検出点Xには、2次コイルL2に流れる放電電流に対応した一次逆圧が現れる。   As illustrated, the detection circuit DET in FIG. 2A is configured to acquire a detection voltage from the collector terminal (detection point X) of the switching element Q. The potential at the detection point X is at the ground level when the switching element Q is turned on, but after the ignition pulse PLS is interrupted and the switching element Q is turned off, the detection point X has a discharge current flowing through the secondary coil L2. The primary back pressure corresponding to

そして、その後、放電電流の収束に対応して、検出点Xの電位は、定常レベル(VB)に収束する。そこで、ECUでは、この一次逆圧が発生して収束するまでの経過時間に基づいて、点火プラグPGの放電時間を特定している。   Thereafter, the potential at the detection point X converges to a steady level (VB) corresponding to the convergence of the discharge current. Therefore, the ECU specifies the discharge time of the spark plug PG based on the elapsed time from when the primary back pressure is generated and converged.

一方、図2(b)の検出回路DETは、二次コイルL2に直列接続された検出抵抗Rsの両端電圧を、検出電圧として取得するよう構成されている。検出点Xの電位は、点火放電時に所定レベルで検出されるので、ECUは、その値に基づいて、点火プラグPGの点火放電時間を特定している。   On the other hand, the detection circuit DET in FIG. 2B is configured to acquire the voltage across the detection resistor Rs connected in series to the secondary coil L2 as the detection voltage. Since the potential at the detection point X is detected at a predetermined level during ignition discharge, the ECU specifies the ignition discharge time of the ignition plug PG based on the value.

図3(a)は、ECUの動作を説明するフローチャートであり、点火コイルの点火放電時に実行される動作を示している。ECUは、検出回路DETからの検出信号に基づいて、放電時間(放電継続時間)を特定する(ST1)。次に、その時の運転条件に対応して参照テーブルTBLを参照して、基準値と限界値とを特定し、ステップST1の処理で特定した放電時間と比較判定すると共に、それまでに、ステップST3やST6の処理で蓄積されている過去データとも比較判定する(ST2)。   FIG. 3A is a flowchart for explaining the operation of the ECU, and shows the operation executed at the time of ignition discharge of the ignition coil. The ECU specifies the discharge time (discharge duration) based on the detection signal from the detection circuit DET (ST1). Next, with reference to the reference table TBL corresponding to the operation condition at that time, the reference value and the limit value are specified, and compared with the discharge time specified in the process of step ST1, and until that time, step ST3 Also, it is compared with the past data accumulated in the process of ST6 (ST2).

そして、放電時間が限界値を下回る異常低レベルである場合には、これを記憶すると共に、それまでに蓄積した異常低レベルの放電時間を集計して統計値を算出する(ST3)。統計値は、特に限定されないが、異常低レベルの放電時間の発生頻度や、異常低レベルの放電時間の平均値などがこれに該当する。   If the discharge time is an abnormally low level that is less than the limit value, this is stored, and the discharge time of the abnormally low level accumulated so far is totaled to calculate a statistical value (ST3). The statistical value is not particularly limited, and the occurrence frequency of abnormally low level discharge time, the average value of abnormally low level discharge time, and the like correspond to this.

そして、限界値を下回る放電時間の発生頻度が高い場合や、平均値が異常に低レベルであるような場合には(ST4)、プラグが劣化していると評価してこの旨を運転者に報知すると共に、その後の点火サイクルにおける失火を回避するべく、抑制した燃焼制御に変更する(ST5)。   Then, when the occurrence frequency of the discharge time below the limit value is high, or when the average value is abnormally low (ST4), it is evaluated that the plug is deteriorated and this is notified to the driver. In addition to notifying, in order to avoid misfire in the subsequent ignition cycle, the combustion control is changed to suppressed combustion control (ST5).

その結果、その後の点火サイクルでは、目標値を抑制した燃焼制御が実行される。具体的には、(a)電子制御スロットルシステムにおいて、アクセルペダルに対する操作量に拘わらず燃焼室への吸気量を抑制すること、(b)EGR制御におけるEGR量を抑制すること、(c)過給圧制御の制御量を抑制すること、の全部または一部が適宜に選択実行される。   As a result, in the subsequent ignition cycle, combustion control with the target value suppressed is executed. Specifically, (a) in the electronically controlled throttle system, suppressing the intake air amount to the combustion chamber irrespective of the operation amount with respect to the accelerator pedal, (b) suppressing the EGR amount in the EGR control, (c) excessive All or part of the control amount of the supply pressure control is appropriately selected and executed.

一方、ステップST2の比較判定において、ステップST1の処理で特定した放電時間が、基準値を大きく上回ったり、或いは、過去データから大きく改善していると評価される場合には、これを記憶すると共に、それまでに蓄積した異常高レベルの放電時間を集計して統計値を算出する(ST6)。この場合の統計値も、例えば、異常高レベル(改善レベル)の放電時間の発生頻度や、異常高レベルの放電時間の平均値などがこれに該当する。   On the other hand, in the comparison / determination of step ST2, if it is evaluated that the discharge time specified in the process of step ST1 greatly exceeds the reference value or is greatly improved from the past data, this is stored. The statistical values are calculated by collecting the abnormally high level discharge time accumulated so far (ST6). The statistical values in this case also correspond to, for example, the occurrence frequency of abnormally high level (improvement level) discharge times, the average value of abnormally high level discharge times, and the like.

そして、改善レベルの放電時間の発生頻度が高い場合や、平均値が異常に高レベルであるような場合には(ST7)、点火プラグが交換されたと評価して、必要があれば、その後の基準値や限界値を変更するべく、参照テーブルTBLのデータを書き換える(ST8)。また、それまで抑制した燃焼制御を実行していた場合には、その後は通常の燃焼制御を実行する(ST8)。   And when the occurrence frequency of the improvement level discharge time is high, or when the average value is abnormally high level (ST7), it is evaluated that the spark plug has been replaced. In order to change the reference value and the limit value, the data in the reference table TBL is rewritten (ST8). Further, when the combustion control suppressed until that time has been executed, normal combustion control is executed thereafter (ST8).

以上の通り、本実施例によれば、プラグ劣化を早期に検出し、失火発生を未然防止できるのでエンジントラブルによる事故発生を防止することができる。   As described above, according to the present embodiment, the deterioration of the plug can be detected at an early stage and the occurrence of misfire can be prevented, so that the occurrence of an accident due to an engine trouble can be prevented.

ところで、点火プラグの放電時間を特定する方法は、図2の回路構成に何ら限定されない。図4は、第3実施例の検出回路DETを示す回路図であり、点火放電時(a)と点火放電終了後(b)の電流通路を示している。なお、検出回路DET以外の回路構成は、第1実施例や第2実施例と同じである。   By the way, the method for specifying the discharge time of the spark plug is not limited to the circuit configuration of FIG. FIG. 4 is a circuit diagram showing the detection circuit DET of the third embodiment, and shows current paths at the time of ignition discharge (a) and after the end of ignition discharge (b). The circuit configuration other than the detection circuit DET is the same as in the first and second embodiments.

図示の検出回路DETは、燃焼室に発生するイオン信号Voが検出可能に構成され、反転増幅器として機能するOPアンプAMPと、コンデンサC1と、ツェナーダイオードZDと、ダイオードD1,D2と、抵抗R1〜R3とを有して構成されている。ここで、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、イオン信号検出時のバイアス電圧が生成される。   The illustrated detection circuit DET is configured to detect an ion signal Vo generated in the combustion chamber, and operates as an inverting amplifier, an OP amplifier AMP, a capacitor C1, a Zener diode ZD, diodes D1 and D2, and resistors R1 to R1. And R3. Here, a bias voltage at the time of ion signal detection is generated by a parallel circuit of the capacitor C1 and the Zener diode ZD.

また、図示の検出回路DETにおいて、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。なお、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。   In the illustrated detection circuit DET, 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. 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。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CTLでは、点火パルスPLSの立下りタイミング(図6(a)参照)において、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(マイナス放電経路)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(図4(a)参照)。   In the combustion control device CTL configured as described above, the ignition plug PG is discharged by the high voltage induced in the secondary coil L2 at the falling timing of the ignition pulse PLS (see FIG. 6A). Since this discharge current flows through the path of the ignition plug PG → secondary coil L2 → capacitor C1 → diode D1 (minus discharge path), the capacitor C1 is charged to a voltage value defined by the breakdown voltage of the Zener diode ZD. (See FIG. 4 (a)).

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、OPアンプAMPの出力電圧Voは、Vo=R2*iとなり、イオン電流iに比例したイオン信号となる。   When the air-fuel mixture in the combustion chamber is ignited by the discharge of the ignition plug PG, the combustion reaction proceeds rapidly thereafter, but the ionic current i is the current detection resistance R2 → current limiting resistance R1 → capacitor C1 → secondary coil L2. → Flows through the spark plug PG. Therefore, the output voltage Vo of the OP amplifier AMP is Vo = R2 * i, which is an ion signal proportional to the ion current i.

図6は、この動作内容を示すタイムチャートであり、イオン信号が有意に増加するタイミングは、点火放電が終わったことを意味している。そこで、この実施例では、点火パルスPLSの立下り時から、イオン信号が所定レベルの閾値THを超えるタイミングまでの期間によって放電時間を特定している。   FIG. 6 is a time chart showing the contents of this operation, and the timing at which the ion signal increases significantly means that the ignition discharge has ended. Therefore, in this embodiment, the discharge time is specified by the period from the time when the ignition pulse PLS falls to the timing when the ion signal exceeds the threshold TH of a predetermined level.

具体的には、図3(b)に示す通りであり、第3実施例における、放電時間の特定処理(ST1)を示している。ECUは、点火パルスを立下げた後、変数iをクリアした上で(ST11)、サンプリング周期毎に変数iを更新しつつ(ST16)、ステップST12〜ST20の処理を実行する。   Specifically, as shown in FIG. 3B, the discharge time specifying process (ST1) in the third embodiment is shown. After the ignition pulse is lowered, the ECU clears the variable i (ST11), and updates the variable i every sampling cycle (ST16), and executes the processes of steps ST12 to ST20.

具体的には、先ず、イオン信号Voたる検出信号SG(i)を取得して、閾値THを超えるか否かに基づいて、検出信号SG(i)をパルス信号化する(ST12)。そして、パルス信号がLレベルであれば判定フラグFLGを0にした上で、変数iをインクリメントしてステップST12に戻る。   Specifically, first, the detection signal SG (i) as the ion signal Vo is acquired, and the detection signal SG (i) is converted into a pulse signal based on whether or not the threshold value TH is exceeded (ST12). If the pulse signal is at the L level, the determination flag FLG is set to 0, the variable i is incremented, and the process returns to step ST12.

一方、Hレベルのパルス信号が得られた場合には、次に、そのタイミングにおいて、判定フラグFLGが0か否かを判定する(ST17)。ここで、もしFLG=0であれば、今回のタイミングで、初めてパルス信号がHレベルに増加したことを意味する。そこで、その場合には、判定フラグFLGを1にセットすると共に、開始タイミングを規定する変数STに変数iの値を代入する(ST18)。   On the other hand, if an H-level pulse signal is obtained, it is next determined whether or not the determination flag FLG is 0 at that timing (ST17). Here, if FLG = 0, it means that the pulse signal has increased to the H level for the first time at this timing. In this case, therefore, the determination flag FLG is set to 1 and the value of the variable i is substituted into the variable ST that defines the start timing (ST18).

そのため、その後にサンプリングされた検出信号SG(i)をパルス化したパルス信号がHレベルの場合には、ステップST18の処理がスキップされることになる。このような処理を繰り返しつつ、検出信号のサンプリングを繰り返していると、やがて、変数iと変数STの差が大きくなるので、基準幅Δを超えて、Hレベルが継続されることを条件に、放電時間をi−Δと規定する(ST20)。なお、基準幅Δを設けるのは、ノイズの影響を排除して誤判定を防止するためである。   Therefore, when the pulse signal obtained by pulsing the detection signal SG (i) sampled thereafter is at the H level, the process of step ST18 is skipped. If the sampling of the detection signal is repeated while repeating such processing, the difference between the variable i and the variable ST will eventually increase, so that the H level is continued beyond the reference width Δ. The discharge time is defined as i−Δ (ST20). The reason why the reference width Δ is provided is to prevent erroneous determination by eliminating the influence of noise.

以上、マイナス放電を実現する図4の検出回路DETについて説明したが、プラス放電を実現する図5の検出回路DETを使用することもできる。この検出回路では、二次コイルL2に誘起される高電圧による放電電流は、ダイオードD1→コンデンサC1→ダイオードD2→二次コイルL2→点火プラグPGの経路(プラス放電経路)で流れ、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(図5(a)参照)。なお、この時、抵抗R3→抵抗R2を経由する電流も流れるので、OPアンプAMPの出力は、正の飽和レベルとなる(図7参照)。   The detection circuit DET in FIG. 4 that realizes negative discharge has been described above. However, the detection circuit DET in FIG. 5 that realizes positive discharge can also be used. In this detection circuit, the discharge current due to the high voltage induced in the secondary coil L2 flows through the path of diode D1 → capacitor C1 → diode D2 → secondary coil L2 → ignition plug PG (plus discharge path). The battery is charged to a voltage value defined by the breakdown voltage of the Zener diode ZD (see FIG. 5A). At this time, since a current passing through the resistor R3 → the resistor R2 also flows, the output of the OP amplifier AMP becomes a positive saturation level (see FIG. 7).

その後、点火放電が収まると、その後は、抵抗R3→抵抗R2→コンデンサC1→抵抗R1→二次コイルL2→点火プラグPGの経路で、イオン電流iが流れる。ただし、イオン電流が流れ始めるまでに、短時間だけ、電流がゼロとなる区間が存在する(図7参照)。したがって、第4実施例の検出回路DETでは、イオン信号Voたる検出信号SG(i)を取得して、閾値THを超えるか否かに基づいてパルス信号化し、このパルス信号が点火放電開始後、初めてLレベルに変化するまでの期間を点火時間と特定することができる。   Thereafter, when the ignition discharge stops, an ion current i flows through a path of the resistor R3 → the resistor R2 → the capacitor C1 → the resistor R1 → the secondary coil L2 → the spark plug PG. However, there is a section where the current becomes zero for a short time before the ion current starts to flow (see FIG. 7). Therefore, in the detection circuit DET of the fourth embodiment, the detection signal SG (i) that is the ion signal Vo is acquired and converted into a pulse signal based on whether or not the threshold value TH is exceeded. The period until the first change to the L level can be specified as the ignition time.

そして、特定された点火時間は、図3のステップST2〜ST8の処理を経て評価され、点火プラグが劣化状態か否か、或いは、点火プラグが交換されたか否かが判定される。また、この評価結果に対応した燃焼制御が実行されるので、失火発生を未然に防止することができる。   Then, the specified ignition time is evaluated through the processing of steps ST2 to ST8 in FIG. 3, and it is determined whether or not the spark plug is in a deteriorated state or whether or not the spark plug has been replaced. Moreover, since the combustion control corresponding to this evaluation result is executed, it is possible to prevent the occurrence of misfire.

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、実施例では、検出回路として、最も簡易な回路構成を例示したが、より複雑な回路構成と採っても良いのは勿論である。   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, in the embodiment, the simplest circuit configuration is exemplified as the detection circuit, but it is needless to say that a more complicated circuit configuration may be adopted.

L1 一次コイル
L2 二次コイル
CL 点火コイル
Q スイッチング素子
ECU 制御装置
PG 点火プラグ
DET 検出回路
ST1〜ST2 第1手段
ST3〜ST4 第2手段
ST5 第3手段
L1 Primary coil L2 Secondary coil CL Ignition coil Q Switching element ECU Controller PG Spark plug DET Detection circuits ST1 to ST2 First means ST3 to ST4 Second means ST5 Third means

Claims (6)

一次コイルと二次コイルとを有する点火コイルと、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、前記点火プラグの放電動作を特定可能な検出信号を出力する検出回路と、を有して構成され、
スイッチング素子に点火信号が供給された後、前記検出回路から取得された検出信号に基づいて点火プラグの放電時間を把握し、把握した放電時間が、運転条件毎に規定された限界値を下回るか否かを判定する第1手段と、
第1手段の判定結果の集計値に基づいて、点火プラグが使用限界を超えて劣化しているか否かを判定する第2手段と、
第2手段によって点火プラグが劣化している判定される場合には、その後は、目標値を抑制した燃焼制御を実行することで失火の回避を図る第3手段と、
を備えることを特徴とする内燃機関の燃焼制御装置。
An ignition coil having 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 A spark plug that performs a discharge operation in response to a voltage, and a detection circuit that outputs a detection signal capable of specifying the discharge operation of the spark plug;
After the ignition signal is supplied to the switching element, the discharge time of the spark plug is grasped based on the detection signal acquired from the detection circuit, and the grasped discharge time is less than a limit value defined for each operating condition. A first means for determining whether or not;
Second means for determining whether or not the spark plug has deteriorated beyond the use limit based on the total value of the determination result of the first means;
If it is determined by the second means that the spark plug has deteriorated, thereafter, third means for avoiding misfire by executing combustion control with the target value being suppressed,
A combustion control device for an internal combustion engine, comprising:
第3手段は、人為的な操作量に拘わらず燃焼室への吸気量を抑制すること、EGR制御におけるEGR量を抑制すること、過給圧制御の制御量を抑制すること、の全部または一部で実現される請求項1に記載の燃焼制御装置。   The third means includes all or one of suppressing the intake air amount to the combustion chamber regardless of the artificial operation amount, suppressing the EGR amount in the EGR control, and suppressing the control amount of the supercharging pressure control. The combustion control device according to claim 1, which is realized by a unit. スイッチング素子に点火信号が供給された後、前記検出回路から取得された検出信号に基づいて点火プラグの放電時間を把握し、把握した放電時間が、運転条件毎に規定された基準値を上回るか否かを判定する第4手段と、
第4手段の判定結果の集計値に基づいて、点火プラグが交換されたか否かを判定する第5手段と、
第5手段によって点火プラグに交換されたと判定される場合には、その後は、必要に応じて、更新した限界値や基準値に基づいて判定処理を実行する請求項1又は2に記載の燃焼制御装置。
After the ignition signal is supplied to the switching element, the discharge time of the ignition plug is grasped based on the detection signal acquired from the detection circuit, and whether the grasped discharge time exceeds the reference value defined for each operating condition. A fourth means for determining whether or not;
Fifth means for determining whether or not the spark plug has been replaced based on the total value of the determination result of the fourth means;
3. The combustion control according to claim 1, wherein when it is determined that the spark plug has been replaced by the fifth means, thereafter, the determination process is executed based on the updated limit value or reference value as necessary. apparatus.
前記検出回路は、点火放電が開始された後の一次コイルの電圧を検出する構成を有する請求項1〜3の何れかに記載の燃焼制御装置。   The combustion control device according to claim 1, wherein the detection circuit has a configuration for detecting a voltage of a primary coil after ignition discharge is started. 前記検出回路は、点火放電が開始された後の二次コイルの電流を検出する構成を有する請求項1〜3の何れかに記載の燃焼制御装置。   The combustion control device according to any one of claims 1 to 3, wherein the detection circuit has a configuration for detecting a current of a secondary coil after ignition discharge is started. 前記検出回路は、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構成を有する請求項1〜3の何れかに記載の燃焼制御装置。   The combustion control device according to any one of claims 1 to 3, wherein the detection circuit is configured to output a detection signal proportional to an ion current indicating a combustion state of the internal combustion engine.
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