JPH1077943A - 内燃機関の燃焼状態検出装置 - Google Patents

内燃機関の燃焼状態検出装置

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JPH1077943A
JPH1077943A JP8235128A JP23512896A JPH1077943A JP H1077943 A JPH1077943 A JP H1077943A JP 8235128 A JP8235128 A JP 8235128A JP 23512896 A JP23512896 A JP 23512896A JP H1077943 A JPH1077943 A JP H1077943A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 フューエルカット（ＦＣ）中にバックグラン
ドが増加することを防止することのできる内燃機関の燃
焼状態検出装置を提供する。 【解決手段】 イオン電流検出部１９によって検出され
るイオン電流のピーク値をＬＣ共振マスク部３１、バン
ドパスフィルタ部３２およびピークホールド部３３を介
して点火時期制御部１４に読み込む。そしてピーク値の
時間平均値をバックグランドとし、ピーク値がこのバッ
クグランド（ＢＧ）の所定係数倍より大きくなったとき
にノッキングが発生したと判断する。しかしＦＣ中はイ
ンパルスノイズ（ＩＭ）が発生し易すいのでＩＭにより
ＢＧが増加することを防止するためにＢＧをＦＣ前の値
に制限する制限手段を設け、ＦＣ後に検出精度が悪化す
ることを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関の燃焼状態
検出装置に係わり、特にフューエルカット後における検
出精度の悪化を抑制することのできる内燃機関の燃焼状
態検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ガソリンを燃料とする内燃機関では、ピ
ストンで圧縮した混合気に点火栓で着火し、混合気を燃
焼させることによって出力を得ている。即ち正常な燃焼
においては、点火栓のギャップの近傍に混合気の火炎核
が形成され、この火炎核が燃焼室全体に伝播する。
【０００３】点火栓による点火時期は内燃機関出力と密
接に関係しており、点火時期が遅すぎると火炎伝播速度
も遅くなるため燃焼は緩慢となり燃焼効率の低下を招
き、ひいては内燃機関出力も低下する。逆に点火時期を
早めると火炎の伝播が早まり燃焼最大圧力が上昇して内
燃機関出力は増加する。しかし点火時期を過度に早める
と、混合気が火炎の伝播を待たずに自己着火するノッキ
ングが発生し、内燃機関を損傷するおそれも生じる。
【０００４】即ち、点火時期をノッキングが発生する直
前の領域（ＭＢＴ＝Minimum SparkAdvance for Best To
rque ）として内燃機関を運転することが燃費、出力の
点で有利であり、ノッキングの発生を確実に検出するこ
とは極めて重要である。さらに点火栓による着火が失敗
する失火が発生した場合には未燃混合気が排気管に排出
され、排気管あるいは排気浄化用触媒中で燃焼しこれら
に損傷を与えるおそれがあるため、失火を検出すること
も重要である。
【０００５】従来からノッキングを検出するためには振
動センサの一種であるノックセンサが使用されてきた
が、混合気の燃焼により燃焼室内にイオンが発生し、イ
オン電流が流れることを利用してノッキングおよび失火
の少なくとも一方を検出する装置も検討されている。図
１は内燃機関の点火回路の概略図であって、イグニッシ
ョンコイル１１の１次コイル１１１の一端はバッテリ１
２の正電極に接続されている。そして他の一端はイグナ
イタに含まれるスイッチング用のトランジスタ１３のコ
レクタ、エミッタを介して接地される。
【０００６】なお、トランジスタ１３のベースは点火時
期制御部１４に接続され、点火時期制御部１４からイグ
ニッション信号ＩＧＴが出力されたときに導通する。イ
グニッションコイル１１の２次コイル１１２の一端もバ
ッテリ１２の正電極に接続されているが、他端は逆流防
止用ダイオード１５、ディストリビュータ１６およびハ
イテンションケーブル１７を介して点火栓１８に接続さ
れる。
【０００７】イオン電流検出部１９はディストリビュー
タ１６の出力に点火栓１８と並列に接続される。イオン
電流は、保護ダイオード１９１を介して電流−電圧変換
抵抗１９２、バイアス電源１９３の直列回路に導かれ
る。電流−電圧変換抵抗１９２と保護ダイオード１９１
との接続点に発生する電圧は直流成分カット用のコンデ
ンサ１９４を介して、演算増幅器と抵抗とで構成される
増幅回路１９５に導かれる。
【０００８】従ってイオン電流検出部１９の出力端子１
９６にはイオン電流の交流成分に比例した電圧信号が出
力される。図２は点火回路（図１）の各部の電圧波形図
であって、上から順に、イグニッション信号ＩＧＴ、１
次コイル接地端側（Ｐ点）電圧、２次コイル高電圧側
（Ｓ点）電圧、増幅回路入力（Ｉ点）電圧を表す。な
お、横軸は時間を表す。
【０００９】時刻ｔ1 においてイグニッション信号ＩＧ
Ｔが“Ｈ”レベルとなりトランジスタ１３が導通状態と
なると、イグニッションコイル１１の１次コイル１１１
の接地側端子Ｐの電圧は低下する。２次コイルの高電圧
側端子Ｓには時刻ｔ1 の直後に負の高電圧パルスが発生
するが、点火栓１８およびイオン電流検出部１９への流
れ込みは逆流防止用ダイオード１５に阻止される。
【００１０】時刻ｔ2 においてイグニッション信号ＩＧ
Ｔが“Ｌ”レベルとなりトランジスタ１３が遮断状態と
なると、１次コイル１１１の接地側端子Ｐの電圧は急激
に上昇し、２次コイルの接地側端子Ｓに正の高電圧パル
スが発生する。この正の高電圧パルスは逆流防止用ダイ
オード１５に阻止されることなく点火栓１８に流れ込み
放電するが、イオン検出部１９への流れ込みは保護ダイ
オード１９１によって阻止される。
【００１１】さらに、点火栓１８の放電後の時刻ｔ3 〜
ｔ4 にかけて、ハイテンションケーブル１７等が浮遊イ
ンダクタンスおよび浮遊キャパシタンスを有することに
起因してイグニッションコイル１１に残留しているエネ
ルギによるＬＣ共振が発生する。気筒内の混合気は点火
栓１８の放電により着火し、火炎が拡散するに応じて気
筒内にイオンが発生するためイオン電流が流れ始める。
イオン電流は気筒内圧力の上昇に応じて増加し、気筒内
圧力の低下とともに減少する。
【００１２】そして、内燃機関にノッキングが発生した
場合には、イオン電流がピークに到達した後の減少時期
に特定の周波数（６〜７ＫＨｚ）のノッキング信号が重
畳する。従って、イオン電流によってノッキングを検出
するためには、この特定周波数のノッキング信号だけを
検出し他の信号（例えばＬＣ共振波形）は除去すること
が好ましいため、余分な信号がなくなる時刻以後の時刻
ｔ5 で開となりイオン電流減少後の適当な時刻（例えば
ＡＴＤＣ６０゜）ｔ6 で閉となるノッキングウインドを
設け、ノッキングウインドが開となっている期間のイオ
ン電流検出部１９の出力に基づきノッキングを検出する
ことが好ましい。
【００１３】また、失火が発生したときにはイオン電流
が流れないため、ノッキングウインド期間中のイオン電
流の有無によって失火を検出することも可能である。図
３はイオン電流によりノッキングを検出する燃焼状態検
出装置の構成図であって、イオン電流検出部１９の増幅
回路１９５の出力は、ＬＣ共振マスク部３１、バンドパ
スフィルタ（ＢＰＦ）部３２、積分（あるいはピークホ
ールド）部３３を介して処理部３４に取り込まれる。
【００１４】なおＬＣ共振マスク部３１は、イグニッシ
ョンコイル１１の２次コイル１１２の放電開始後に閉に
制御され、イオン電流消滅後の適当な時期に開に制御さ
れる。さらに、積分（あるいはピークホールド）部３３
は、点火後内燃機関回転数および負荷に応じて定まる所
定時間後に開に制御され、開後クランク角度に換算して
約５０°ＣＡに相当する時間後に閉に制御される。
【００１５】即ち、ＬＣ共振マスク部３１が開となった
後にイオン電流検出部１９に取り込まれるイオン電流を
ＢＰＦ部３２を使用してノッキング信号を分離後ノッキ
ング信号のピークを検出し、このピーク値と内燃機関回
転数に応じて決定される上限値および下限値（基準値）
とを比較することによりノッキングを検出する「内燃機
関におけるノッキング検出方法」が既に提案されている
（特開昭５８−７５３６公報参照）。
【００１６】しかし基準値は内燃機関回転数だけでなく
ノッキングの発生しない状態でのイオン電流検出部の出
力にも依存するため、例えばイオン電流検出部の出力の
移動平均値等をバックグランドとして記憶し、バックグ
ランドに基づいて基準値を補正することも検討されてい
る。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、イオン
電流検出部１９は極く微小なイオン電流を検出するため
に入力インピーダンスおよびゲインを非常に高くする必
要があり、点火栓１８のコロナ放電等によるノイズを拾
いやすいものとなることは避けることができない。特
に、スロットル弁全閉状態での走行時（例えば降坂走行
時）におけるフューエルカット状態においてはスパイク
ノイズが発生し易く、イオン電流検出部１９にもスパイ
クノイズが重畳する。
【００１８】図４はスパイクノイズの影響の説明図であ
って、上から順にイオン電流検出部出力、ＢＰＦ部出
力、ノッキングウインドおよびピークホールド部出力を
表す。なお、横軸は時間を表す。即ち、時刻ｔ2 とｔ3
の間の時刻ｔ23においてＬＣ共振マスク部３１が開とな
りイオン電流検出部１９の出力がＢＰＦ部３２に導かれ
る。そして時刻ｔ5 からｔ6 の間でノッキングウインド
が開となる。
【００１９】時刻ｔ5 以前に発生したスパイクノイズは
ピークホールド部３３に影響を与えないものの、スパイ
クノイズは周波数スペクトル幅が広くＢＰＦ部によって
は排除できないので時刻ｔ5 からｔ6 の間に発生したス
パイクノイズによってピークホールド部３３の出力は増
加する。従って、フューエルカット状態ではノッキング
が発生することはないにも係わらずノイズによってバッ
クグランドが増加することは避けることができない。
【００２０】そして、いったん学習値が増加するとフュ
ーエルカット解除後にノッキングが発生し易い走行状態
となったとき（例えば登坂走行時）にノッキング検出が
遅れ内燃機関に損傷を与えるおそれが増大する。また、
バックグランドが増加した場合には失火判定においても
判定精度が悪化する。本発明は上記課題に鑑みなされた
ものであって、フューエルカット中にバックグランドが
増加することを防止することのできる内燃機関の燃焼状
態検出装置を提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】第１の発明に係る内燃機
関の燃焼状態検出装置は、内燃機関の燃焼室内に設置さ
れる一対の電極に電圧を印加し燃焼室内の混合気が燃焼
する際に発生するイオンを介してこの一対の電極間を流
れるイオン電流を検出するイオン電流検出手段と、イオ
ン電流検出手段で検出されたイオン電流に基づいてバッ
クグランドを算出するバックグランド算出手段と、イオ
ン電流検出手段で検出されたイオン電流の信号レベルと
バックグランドに基づいて決定される基準値とを比較す
ることにより内燃機関気筒内の燃焼状態を検出する燃焼
状態検出手段と、内燃機関がフューエルカット中はバッ
クグランド算出手段で算出されるバックグランドをフュ
ーエルカット前の値以下に制限する制限手段と、を具備
する。
【００２２】本装置にあっては、フューエルカット中に
ノイズによりバックグランドレベルが上昇することが抑
制されるため、フューエルカット後に検出精度が悪化す
ることがない。第２の発明に係る内燃機関の燃焼状態検
出装置は、制限手段が、フューエルカット中はバックグ
ランド算出手段によるバックグランドの算出を中止する
ものである。
【００２３】本装置にあっては、フューエルカット中は
バックグランドの更新がなされず、バックグランドレベ
ルはフューエルカット前の値に保持される。第３の発明
に係る内燃機関の燃焼状態検出装置は、制限手段が、フ
ューエルカット中は点火時期制御装置からの点火信号の
出力を禁止するものである。本装置にあっては、フュー
エルカット中はノイズ発生の原因である点火指令信号の
出力が禁止されるため、フューエルカット中はバックグ
ランドレベルの更新はおこなわれるもののその値はフュ
ーエルカット前の値以下となる。
【００２４】第４の発明に係る内燃機関の燃焼状態検出
装置は、制限手段が、フューエルカット中はイオン電流
検出手段によるイオン電流の検出を禁止するものであ
る。本装置にあっては、フューエルカット中はイオン電
流の検出が禁止されるため、フューエルカット中はバッ
クグランドレベルの更新はおこなわれるもののその値は
フューエルカット前の値以下となる。
【００２５】
【発明の実施の形態】図５は本発明に係る内燃機関の燃
焼状態検出装置の実施例の構成図であって、内燃機関５
においてピストン５００、吸気弁５１０および排気弁５
２０で画成される燃焼室５０１には、エアクリーナ５１
１から吸入される吸入空気と燃料噴射弁５１５から噴射
される燃料の混合気が供給される。
【００２６】なお吸入空気量はエアフローメータ５１２
で計測され、吸気管５１３の途中に配置されるスロット
ル弁５１４で調整される。ピストン５００で圧縮された
混合気は、ピストン５００の上死点近傍において点火栓
１８の放電により着火し、燃焼により膨張してピストン
５００を押し下げ駆動力を発生する。
【００２７】燃焼後の排気ガスは排気弁５２０から排気
管５２１に排出されるが、排気ガス中の酸素濃度は排気
管５２１に設置される空燃比センサ５２２によって検出
される。また内燃機関５を冷却する冷却水の温度はウオ
ータジャケット５０２に挿入された冷却水温度センサ５
０３によって検出される。
【００２８】燃焼室５０１内を流れるイオン電流は点火
栓１８、イオン検出部１９を介してＬＣ共振マスク部３
１に導かれる。ＬＣ共振マスク部３１の出力は、ノッキ
ングに特有の周波数成分（６〜７ＫＨｚ）だけを通過さ
せるバンドパフィルタ３２を介してバンドパフィルタ３
２の出力のピーク値を保持するピークホールド部３３に
供給される。なお、ピークホールド部３３に代えてバン
ドパフィルタ３２の出力を積分する積分部を使用するこ
とも可能である。なお、ピークホールド部３３は点火時
期制御部１４に接続される。
【００２９】点火時期制御部１４はマイクロコンピュー
タシステムであって、バス１４０を中心として、アナロ
グ入力インターフェイス（Ｉ／Ｆ）１４１、ディジタル
入力Ｉ／Ｆ１４２、出力Ｉ／Ｆ１４３、ＣＰＵ１４４お
よびメモリ１４５から構成される。即ちピークホールド
部３３の出力はアナログ入力Ｉ／Ｆ１４１に接続される
が、アナログ入力Ｉ／Ｆ１４１にはエアフローメータ５
１２、冷却水温度センサ５０２および空燃比センサ５２
２も接続される。
【００３０】出力Ｉ／Ｆ１４３からは燃料噴射弁５１５
に対する開弁指令が出力されるほか、点火指令信号ＩＧ
Ｔおよびイオン電流取り込み制御信号が出力される。即
ち点火指令信号ＩＧＴはイグニッションコイル１１で昇
圧され、ディストリビュータ１６およびハイテンション
ケーブル１７を介して点火栓１８に送られる。なお、デ
ィストリビュータ１６は例えば３０°ＣＡ（クランク
角）ごとにパルス信号を発生するクランク角センサ１６
１および例えば７２０°ＣＡごとにパルス信号を発生す
る基準角センサ１６２を内蔵し、それぞれの出力はディ
ジタル入力Ｉ／Ｆ１４２を介して点火時期制御部１４に
取り込まれ、内燃機関回転数Ｎｅの算出、燃料噴射弁５
１５の開閉時期制御および点火指令信号ＩＧＴの出力時
期制御に使用される。
【００３１】また、イオン電流取り込み制御信号はＬＣ
共振マスク部３１をＬＣ共振が発生している間オフとし
てＬＣ共振波形が取り込まれることを防止するほか、ノ
ッキングウインドが開となっている間のピークホールド
部３３の動作を許容する。ノッキングあるいは失火が発
生したか否かの判定は、点火時期制御部１４においてノ
ッキングウインドが開となっている間にピークホールド
部３３にホールドされたピーク値がバックグランドに基
づいて決定される基準値より大であるか否かを判定する
ことにより行われる。
【００３２】従って、本質的に燃焼のないフューエルカ
ット中にバックグランドが増加してフーエルカット解除
後に燃焼状態の検出精度が悪化するという課題を解決す
るという本発明の目的は、フューエルカット中はバック
グランドをフューエルカット前の値以下に制限すること
によって達成される。そして、フューエルカット中はバ
ックグランドをフューエルカット前の値以下に制限する
具体的方法としては、以下の３つの方法がある。 （１）フューエルカット中はバックグランドの更新を停
止して、バックグランドをフューエルカット前の値に維
持する、または所定の値、例えばバックグランドの最小
値に固定する。 （２）フューエルカット中は点火指令信号ＩＧＴの出力
を停止し、スパイクノイズの発生自体を抑制する。 （３）フューエルカット中はイオン電流検出部１９の出
力を強制的に接地してスパイクノイズによる出力がバッ
クグランド算出手段に入力されることを防止する。
【００３３】以下３つの実施例について順に説明する。 （１）第１実施例 図６は、第１実施例において点火時期制御装置１４のＣ
ＰＵ１４４で実行される第１のノッキング制御ルーチン
のフローチャートであって、フューエルカット中はバッ
クグランドの更新を停止するものである。なお、このル
ーチンは内燃機関５の各気筒の点火時期演算タイミング
毎に実行され、各変数は気筒毎に定められる。
【００３４】ステップ６０においてピークホールド部３
３にホールドされたイオン電流のピークＶＫＮを読み込
み、ステップ６１においてフューエルカット中（ＦＣ
中）であるかを判定する。ステップ６１で否定判定され
たとき、即ちフューエルカット中でないときは、ステッ
プ６２に進みバックグランドＶＢＧ算出処理を実行する
が、処理の内容は後述する。
【００３５】ステップ６３において、イオン電流のピー
クＶＫＮがバックグランドＶＢＧの予め定められた第１
の係数（Ｋ１）倍以上であるかを判定する。そして肯定
判定されたとき、即ちノッキングが発生していると判断
されるときは、ステップ６４においてイオン電流のピー
クＶＫＮがバックグランドＶＢＧの予め定められた第２
の係数（Ｋ２）倍以上であるかを判定する。ここで、０
＜Ｋ１＜Ｋ２とする。
【００３６】ステップ６４で肯定判定されたとき、即ち
ノッキングが大きいときには、ステップ６５で点火時期
補正値ΔＴＩを予め定められた大遅角量（−ＤＴＨ）に
設定してステップ６８に進む。ステップ６４で否定判定
されたとき、即ちノッキングは発生しているものの小さ
いと判断されるときは、ステップ６６で点火時期補正値
ΔＴＩを予め定められた小遅角量（−ＤＴＬ）に設定し
てステップ６８に進む。
【００３７】なお、ステップ６３で否定判定されたと
き、即ち実際にノッキングが発生していないと判断され
るときは、ステップ６７で点火時期補正値ΔＴＩを予め
定められた進角量ＬＴに設定してステップ６８に進む。
ここで０＜ＬＴ＜＜ＤＴＬ＜ＤＴＨとするが、これはノ
ッキングが発生していないときに徐々に点火時期を進角
し、ノッキングが発生したときには一挙に点火時期を遅
角させてノッキングを抑制するためである。さらに本実
施例においてはノッキングレベルが高いときには遅角量
を大きくして抑制効果を高めている。
【００３８】そして、ステップ６８で第１の点火時期制
御処理を実行してこのルーチンを終了するが、第１の点
火時期制御処理については後述する。なお、ステップ６
１で肯定判定されたとき、即ちフューエルカット中であ
るときはステップ６９に進み、予め定められたフューエ
ルカット中点火時期ＴＩFCを出力してこのルーチンを終
了する。
【００３９】図７は第１のノッキング制御ルーチンのス
テップ６２で実行されるバックグランド算出処理のフロ
ーチャートであって、ステップ６２０で次式に基づいて
更新量ＤＬＢＧが算出される。 ＤＬＢＧ←｜ＶＢＧi-1 −ＶＫＮ｜／４ ここでＶＢＧi-1 は前回の演算で算出されたバックグラ
ンドであり、更新量ＤＬＢＧは前回の演算までのバック
グランドと今回のピーク値ＶＫＮとの差の絶対値の１／
４の値として算出される。
【００４０】ステップ６２１およびステップ６２２にお
いて更新量ＤＬＢＧが予め定められた上限ガード値ＧＤ
ＬＢＧ以下に制限される。ステップ６２３およびステッ
プ６２４において今回のピーク値ＶＫＮがＶＢＧ i-1 ×
１以上の所定係数（例えば１．５）以上であるか、ＶＢ
Ｇi-1 ×所定係数以下ＶＢＧi-1 以上であるか、ＶＢＧ
i-1 以下であるかが判定される。
【００４１】そしてＶＢＧi-1 ×所定係数以上であると
きは、ステップ６２５で次式によりバックグランドＶＢ
Ｇを更新する。 ＶＢＧ←ＶＢＧi-1 ＋ＤＬＢＧ ＶＢＧi-1 ×所定係数以下ＶＢＧi-1 以上であるとき
は、ステップ６２６で次式によりバックグランドＶＢＧ
を更新する。
【００４２】ＶＢＧ←ＶＢＧi-1 ＋ＤＬＢＧ＋α ＶＢＧi-1 以下であるときは、ステップ６２７で次式に
よりバックグランドＶＢＧを更新する。 ＶＢＧ←ＶＢＧi-1 ＋ＤＬＢＧ−α ここで、αはバックグランドＶＢＧを適切な範囲の値と
するための調整係数である。
【００４３】最後に、ステップ６２８において次回の演
算に備えてＶＢＧi-1 を今回算出されたバックグランド
ＶＢＧに設定してこの処理を終了する。図８は第１のノ
ッキング制御ルーチンのステップ６８で実行される第１
の点火時期制御処理のフローチャートであって、ステッ
プ６８０でクランク角センサ５０７から出力されるパル
スに基づいて決定される内燃機関回転数Ｎｅおよびエア
フローメタ５１２で検出される吸入空気量Ｑａを読み込
み、ステップ６８１で内燃機関回転数Ｎｅおよび吸入空
気量Ｑａの関数として次式により基準点火時期ＴＢが算
出される。
【００４４】ＴＢ←ＴＢ（Ｎｅ，Ｑａ） ステップ６８２で前回算出された点火時期ＴＩi-1 に点
火時期補正値ΔＴＩを加算して今回の点火時期ＴＩを算
出する。 ＴＩ←ＴＩi-1 ＋ΔＴＩ なお、本実施例においては正数を加算したときに点火時
期は進角し、正数を減算したときに点火時期は遅角する
ものとする。
【００４５】そして、ステップ６８３および６８４で今
回の点火時期ＴＩが最進角点火時期である基準点火時期
ＴＢと予め定められた最遅角点火時期ＴＤの間にあるか
が判定される。即ち、今回の点火時期ＴＩが基準点火時
期ＴＢ以上に進角していればステップ６８３で肯定判定
され、ステップ６８５で今回の点火時期ＴＩを基準点火
時期ＴＢに置き換えてステップ６８７に進む。
【００４６】逆に、今回の点火時期ＴＩが最遅角点火時
期ＴＤ以下に遅角していればステップ６８４で肯定判定
され、ステップ６８６で今回の点火時期ＴＩを最遅角点
火時期ＴＤに置き換えてステップ６８７に進む。なお、
今回の点火時期ＴＩが基準点火時期ＴＢと最遅角点火時
期ＴＤの間にあるときは直接ステップ６８７に進む。そ
して、ステップ６８７で出力Ｉ／Ｆ５５３を介してイグ
ニッションコイル１１に点火指令信号ＩＧＴを出力し、
ステップ６８８で次回の演算に備えて前回算出された点
火時期ＴＩi-1 を今回の点火時期ＴＩに更新してこの処
理を終了する。
【００４７】即ち第１実施例においては、フューエルカ
ット中はバックッグランド処理の実行が停止され、イン
パルスノイズによりピークホールド部３３にホールドさ
れたイオン電流のピークＶＫＮが増加した場合にもバッ
クグランドがフューエルカット前の値に保持される。こ
こで、ステップ６１で肯定判定された場合にバックグラ
ンドＶＢＧをバックグランド最小値ＶＢＧmin(スパイク
ノイズが発生していない時のフューエルカット中のバッ
クグランド値）に設定するステップを設けてもよい。こ
れにより、フューエルカット中のバックグランドはバッ
クグランド最小値に維持される。 （２）第２実施例 図９は、第２実施例において点火時期制御装置１４のＣ
ＰＵ１４４で実行される第２のノッキング制御ルーチン
のフローチャートであって、フューエルカット中は点火
指令信号の出力を禁止するものである。なおこの第２の
ノッキング制御ルーチンは第１のノッキング制御ルーチ
ンからステップ６１およびステップ６９を削除し、第１
の点火時期制御処理に代えて第２の点火時期制御処理を
行う。
【００４８】即ち、ステップ９０においてピークホール
ド部３３にホールドされたイオン電流のピークＶＫＮを
読み込み、ステップ９２でバックグランドＶＢＧ算出処
理を実行するが、処理の内容は既に図７に基づいて説明
した。ステップ９３において、イオン電流のピークＶＫ
ＮがバックグランドＶＢＧの予め定められた第１の係数
（Ｋ１）倍以上であるかを判定する。そして肯定判定さ
れたとき、即ちノッキングが発生していると判断される
ときは、ステップ９４においてイオン電流のピークＶＫ
ＮがバックグランドＶＢＧの予め定められた第２の係数
（Ｋ２）倍以上であるかを判定する。ここで、０＜Ｋ１
＜Ｋ２とする。
【００４９】ステップ９４で肯定判定されたとき、即ち
ノッキングが大きいときには、ステップ９５で点火時期
補正値ΔＴＩを予め定められた大遅角量（−ＤＴＨ）に
設定してステップ９８に進む。ステップ９４で否定判定
されたとき、即ちノッキングは発生しているものの小さ
いと判断されるときは、ステップ９６で点火時期補正値
ΔＴＩを予め定められた小遅角量（−ＤＴＬ）に設定し
てステップ９８に進む。
【００５０】なお、ステップ９３で否定判定されたと
き、即ち実際にノッキングが発生していないと判断され
るときは、ステップ９７で点火時期補正値ΔＴＩを予め
定められた進角量ＬＴに設定してステップ９８に進む。
そして、ステップ９８で第２の点火時期制御処理を実行
してこのルーチンを終了するが、第２の点火時期制御処
理については後述する。
【００５１】図１０は第２のノッキング制御ルーチンの
ステップ９８で実行される第２の点火時期制御処理のフ
ローチャートであって、ステップ９８０でクランク角セ
ンサ５０７から出力されるパルスに基づいて決定される
内燃機関回転数Ｎｅおよびエアフローメタ５１２で検出
される吸入空気量Ｑａを読み込み、ステップ９８１で内
燃機関回転数Ｎｅおよび吸入空気量Ｑａの関数として次
式により基準点火時期ＴＢが算出される。
【００５２】ＴＢ←ＴＢ（Ｎｅ，Ｑａ） ステップ９８２で前回算出された点火時期ＴＩi-1 に点
火時期補正値ΔＴＩを加算して今回の点火時期ＴＩを算
出する。 ＴＩ←ＴＩi-1 ＋ΔＴＩ そして、ステップ９８３および９８４で今回の点火時期
ＴＩが最進角点火時期である基準点火時期ＴＢと予め定
められた最遅角点火時期ＴＤの間にあるかが判定され
る。
【００５３】即ち、今回の点火時期ＴＩが基準点火時期
ＴＢ以上に進角していればステップ９８３で肯定判定さ
れ、ステップ９８５で今回の点火時期ＴＩを基準点火時
期ＴＢに置き換えてステップ９８７に進む。逆に、今回
の点火時期ＴＩが最遅角点火時期ＴＤ以下に遅角してい
ればステップ９８４で肯定判定され、ステップ９８６で
今回の点火時期ＴＩを最遅角点火時期ＴＤに置き換えて
ステップ９８７に進む。なお、今回の点火時期ＴＩが基
準点火時期ＴＢと最遅角点火時期ＴＤの間にあるときは
直接ステップ９８７に進む。
【００５４】ステップ９８７でフューエルカット中であ
るかが判定され、フューエルカット中でなければステッ
プ９８８で出力Ｉ／Ｆ１４３を介してイグニッションコ
イル１１に点火指令信号ＩＧＴを出力してステップ９８
９に進む。一方フューエルカット中であれば直接ステッ
プ９８９に進む。そして、ステップ６８９で次回の演算
に備えて前回算出された点火時期ＴＩi- 1 を今回の点火
時期ＴＩに更新してこの処理を終了する。
【００５５】即ち第２実施例においては、フューエルカ
ット中は点火指令信号の出力が停止されるためインパル
スノイズの発生自体が抑制される。従って、第２の実施
例ではフューエルカット中にもバックグランドの更新は
継続されるものの、インパルスノイズは発生しないため
イオン電流ピークＶＫＮは "０" でありバックグランド
は徐々に減少し、フューエルカット中はバックグランド
はフューエルカット前の値以下に制限される。 （３）第３実施例 図１１は第３実施例において使用される点火回路であっ
て、図１のイオン電流検出部１９の出力にトランジスタ
１１１が追加される。
【００５６】即ち、トランジスタ１１１のコレクタはイ
オン電流検出部１９の出力端子１９６に接続され、ベー
スは点火時期制御装置１４に接続され、エミッタは接地
されている。即ち、トランジスタ１１１のオン／オフは
点火時期制御装置１４から出力されるゲート制御信号Ｇ
ＡＴによって制御され、ゲート制御信号ＧＡＴが開であ
ればトランジスタ１１１は遮断状態となりイオン電流検
出部１９の出力はそのままＬＣ共振マスク部３１に供給
される。ゲート制御信号ＧＡＴが閉であればトランジス
タ１１１が導通状態となりＬＣ共振マスク部３１の入力
は "０" に保持される。
【００５７】図１２は、第３実施例において使用される
第３のノッキング制御ルーチンであって、第１のノッキ
ング制御ルーチンからステップ６１および６９が削除さ
れる。即ち、ステップ１２０においてピークホールド部
３３にホールドされたイオン電流のピークＶＫＮを読み
込み、ステップ１２２でバックグランドＶＢＧ算出処理
を実行するが、処理の内容は既に図７に基づいて説明し
た。
【００５８】ステップ１２３において、イオン電流のピ
ークＶＫＮがバックグランドＶＢＧの予め定められた第
１の係数（Ｋ１）倍以上であるかを判定する。そして肯
定判定されたとき、即ちノッキングが発生していると判
断されるときは、ステップ１２４においてイオン電流の
ピークＶＫＮがバックグランドＶＢＧの予め定められた
第２の係数（Ｋ２）倍以上であるかを判定する。ここ
で、０＜Ｋ１＜Ｋ２とする。
【００５９】ステップ１２４で肯定判定されたとき、即
ちノッキングが大きいときには、ステップ１２５で点火
時期補正値ΔＴＩを予め定められた大遅角量（−ＤＴ
Ｈ）に設定してステップ１２８に進む。ステップ１２４
で否定判定されたとき、即ちノッキングは発生している
ものの小さいと判断されるときは、ステップ１２６で点
火時期補正値ΔＴＩを予め定められた小遅角量（−ＤＴ
Ｌ）に設定してステップ１２８に進む。
【００６０】なお、ステップ１２３で否定判定されたと
き、即ち実際にノッキングが発生していないと判断され
るときは、ステップ１２７で点火時期補正値ΔＴＩを予
め定められた進角量ＬＴに設定してステップ１２８に進
む。そして、ステップ１２８で第１の点火時期制御処理
を実行してこのルーチンを終了するが、第１の点火時期
制御処理の内容は既に図８に基づいて説明した。
【００６１】図１３は、第３実施例において点火時期制
御部１４で実行されるゲート制御ルーチンのフローチャ
ートであって、クランク角センサ１６１からパルスが出
力されるたび、例えば３０°ＣＡたびに角気筒毎に実行
される。ステップ１３１でＴＤＣ（上死点）であるかが
判定され、ＴＤＣであればステップ１３２でゲート開処
理を実行してステップ１３３に進む。逆にＴＤＣでなけ
れば直接ステップ１３３に進む。
【００６２】ステップ１３３でＡＴＤＣ（上死点後）６
０°であるかが判定され、ＡＴＤＣ６０°であればゲー
ト閉処理を実行してこのルーチンを終了する。逆にＡＴ
ＤＣ６０°でなければ直接このルーチンを終了する。図
１４はゲート制御ルーチンのステップ１３２で実行され
るゲート開処理のフローチャートであって、ステップ１
３２０でフューエルカット中であるかが判定される。
【００６３】ステップ１３２０で否定判定されたとき、
即ちフューエルカット中でなければステップ１３２１に
進みＡＴＤＣ１０°タイミングまで待ち、ＡＴＤＣ１０
°タイミングとなればステップ１３２２でゲート制御信
号ＧＡＴをオフ指令に設定してステップ１３２３に進
む。ステップ１３２０で肯定判定されたとき、即ちフュ
ーエルカット中であればゲート制御信号ＧＡＴをオフ指
令に設定することのなく直接ステップ１３２３に進む。
【００６４】ステップ１３２３でＡＴＤＣ１５°タイミ
ングまで待ち、ＡＴＤＣ１５°タイミングとなればステ
ップ１３２４でノッキングウインドを開としてこの処理
を終了する。図１５はゲート制御ルーチンのステップ１
３４で実行されるゲート閉処理のフローチャートであっ
て、ステップ１３４０でゲート制御信号ＧＡＴをオン指
令に設定し、ステップ１３４１でノッキングウインドを
閉としてこの処理を終了する。
【００６５】即ち上記のゲート制御ルーチンを実行する
と、フューエルカット中でなければトランジスタ１１１
はＡＴＤＣ１０°タイミングでオフとなりＡＴＤＣ６０
°タイミングでオンとなり、ＡＴＤＣ１０°〜ＡＴＤＣ
６０°の間イオン電流検出部１９の出力はＬＣ共振マス
ク部３１に入力される。しかしフューエルカット中であ
ればトランジスタ１１１はオン状態を継続するためイオ
ン電流検出部１９の出力は強制的に接地されＬＣ共振マ
スク部３１の入力は "０" となる。
【００６６】なおノッキングウインドはフューエルカッ
ト中であるか否かに係わらずＡＴＤＣ１５°〜ＡＴＤＣ
６０°の間開となる。即ち第３実施例においては、フュ
ーエルカット中はイオン電流検出部の出力が強制的に
"０" とされるためインパルスノイズが点火時期制御部
に取り込まれることがない。従って、フューエルカット
中にもバックグランドの更新は継続されるものの、イオ
ン電流検出部の出力は "０" でありバックグランドは徐
々に減少し、フューエルカット中はバックグランドはフ
ューエルカット前の値以下に制限される。
【００６７】上記３つの実施例においてバックグランド
をイオン電流のピーク値の移動平均値としたが、イオン
電流のピーク値のばらつき値（分散）あるいは中央値
（メディアン）とすることもできる。図１６は本発明の
効果の説明図であって、横軸はイオン電流のピーク値Ｐ
ＮＫ、縦軸は発生度数である。
【００６８】そして、実線はフューエルカット前のイオ
ン電流のピーク値ＰＮＫの分布を、破線は本発明を適用
しない場合のフューエルカット後のイオン電流のピーク
値ＰＮＫの分布を示す。即ち、本発明を適用しない場合
は、フューエルカット前はイオン電流の平均値ＶＢ
Ｇb 、判定値ＶＢＧb ×Ｋ１＝ＴＨb であるのに対し、
フューエルカット後はスパイクノイズの影響によりイオ
ン電流の平均値ＶＢＧa に、判定値ＶＢＧa×Ｋ１＝Ｔ
Ｈa まで増加してしまい燃焼状態の検出精度が悪化す
る。
【００６９】これに対し、本発明を適用すればフューエ
ルカット中はノイズによってバックグランドがフューエ
ルカット前の値より大きくなることが防止されるため、
燃焼状態の検出精度が悪化することがない。
【００７０】
【発明の効果】本発明に係る内燃機関の燃焼状態検出装
置によれば、フューエルカット中はバックグランドをフ
ューエルカット前の値以下に制限することにより、フュ
ーエルカット中にノイズによってバックグランドがフュ
ーエルカット前の値より大きくなることが防止されるた
め、フューエルカット後に検出精度が悪化することがな
い。
【図面の簡単な説明】
【図１】内燃機関の点火回路の概念図である。
【図２】点火回路の各部の電圧波形図である。
【図３】イオン電流によるノッキング検出装置の構成図
である。
【図４】スパイクノイズの影響の説明図である。
【図５】本発明に係る内燃機関の燃焼状態検出装置に実
施例の構成図である。
【図６】第１のノッキング制御ルーチンのフローチャー
トである。
【図７】バックグランド算出処理のフローチャートであ
る。
【図８】第１の点火時期制御処理のフローチャートであ
る。
【図９】第２のノッキング制御ルーチンのフローチャー
トである。
【図１０】第２の点火時期制御処理のフローチャートで
ある。
【図１１】第３実施実施例で使用される点火回路であ
る。
【図１２】第３のノッキング制御ルーチンのフローチャ
ートである。
【図１３】ゲート制御ルーチンのフローチャートであ
る。
【図１４】ゲート開処理のフローチャートである。
【図１５】ゲート閉処理のフローチャートである。
【図１６】本発明の効果の説明図である。
【符号の説明】
１１…イグニッションコイル １４…点火時期制御部 １４０…バス １４１…アナログ入力インターフェイス １４２…ディジタル入力インターフェイス １４３…出力インターフェイス １４４…ＣＰＵ １４５…メモリ １６…ディストリビュータ １６１…クランク角センサ １６２…基準角センサ １７…ハイテンションケーブル １８…点火栓 １９…イオン電流検出部 ３１…ＬＣ共振マスク部 ３２…バンドパスフィルタ部 ３３…ピークホールド部 ５…内燃機関 ５００…ピストン ５０１…燃焼室 ５０２…ウオータジャケット ５０３…冷却水温度センサ ５１０…吸気弁 ５１１…エアクリーナ ５１２…エアフローメータ ５１３…吸気管 ５１４…スロットス弁 ５１５…燃料噴射弁 ５２０…排気弁 ５２１…排気管 ５２２…空燃比センサ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内燃機関の燃焼室内に設置される一対の
    電極に電圧を印加し、燃焼室内の混合気が燃焼する際に
    発生するイオンを介してこの一対の電極間を流れるイオ
    ン電流を検出するイオン電流検出手段と、 前記イオン電流検出手段で検出されたイオン電流に基づ
    いてバックグランドを算出するバックグランド算出手段
    と、 前記イオン電流検出手段で検出されたイオン電流の信号
    レベルと前記バックグランド算出手段で算出されたバッ
    クグランドに基づいて決定される基準値とを比較するこ
    とにより内燃機関気筒内の燃焼状態を検出する燃焼状態
    検出手段と、 内燃機関がフューエルカット中は前記バックグランド算
    出手段で算出されるバックグランドをフューエルカット
    前の値以下に制限する制限手段と、を具備する内燃機関
    の燃焼状態検出装置。
  2. 【請求項２】 前記制限手段が、フューエルカット中は
    前記バックグランド算出手段によるバックグランドの算
    出を中止するものである請求項１に記載の内燃機関の燃
    焼状態検出装置。
  3. 【請求項３】 前記制限手段が、フューエルカット中は
    点火時期制御装置からの点火信号の出力を禁止するもの
    である請求項１に記載の内燃機関の燃焼状態検出装置。
  4. 【請求項４】 前記制限手段が、フューエルカット中は
    前記イオン電流検出手段によるイオン電流の検出を禁止
    するものである請求項１に記載の内燃機関の燃焼状態検
    出装置。
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