Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

JP6350135B2 - Ignition device and ignition method for internal combustion engine - Google Patents

Ignition device and ignition method for internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
JP6350135B2
JP6350135B2 JP2014178632A JP2014178632A JP6350135B2 JP 6350135 B2 JP6350135 B2 JP 6350135B2 JP 2014178632 A JP2014178632 A JP 2014178632A JP 2014178632 A JP2014178632 A JP 2014178632A JP 6350135 B2 JP6350135 B2 JP 6350135B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
discharge
voltage
ignition
discharge time
secondary current
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2014178632A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2016053312A (en
Inventor
泰介 白石
泰介 白石
洋史 前田
洋史 前田
真之 野口
真之 野口
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.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP2014178632A priority Critical patent/JP6350135B2/en
Publication of JP2016053312A publication Critical patent/JP2016053312A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6350135B2 publication Critical patent/JP6350135B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)

Description

この発明は、点火コイルの一次コイルに一次電流を通電しかつ遮断することで、二次コイルに接続された点火プラグの電極間に放電電圧を発生させるとともに、上記二次コイルによる放電開始後に上記点火プラグの電極間に上記放電電圧と同方向の重ね電圧を加えて放電電流を継続させる内燃機関の点火装置および点火方法に関する。   According to the present invention, a primary current is supplied to and cut off from the primary coil of the ignition coil to generate a discharge voltage between the electrodes of the spark plug connected to the secondary coil, and after the discharge by the secondary coil is started, The present invention relates to an ignition device and an ignition method for an internal combustion engine in which a superimposed voltage in the same direction as the discharge voltage is applied between electrodes of a spark plug to continue the discharge current.

点火コイルを用いた点火装置にあっては、一次コイルに一次電流を通電した後、所定の点火時期に一次電流を遮断することで、二次コイルに高い放電電圧を生成し、二次コイルに接続された点火プラグの電極間に放電を生じさせる。二次コイルに生じる放電電圧ならびに放電エネルギは、基本的には一次コイルへの通電時間に応じたものとなる。   In an ignition device using an ignition coil, a primary discharge current is applied to the primary coil, and then the primary current is cut off at a predetermined ignition timing, thereby generating a high discharge voltage in the secondary coil and A discharge is generated between the electrodes of the connected spark plug. The discharge voltage and discharge energy generated in the secondary coil basically correspond to the energization time to the primary coil.

特許文献1,2には、放電期間を長くして確実な着火を得るために、点火時期後の放電期間に重ねて、別の昇圧回路による重ね電圧を点火プラグに与える技術が開示されている。このものでは、点火コイルによる二次電圧によって電極間の放電が開始した後、重ね電圧によって放電電流が継続され、より大きなエネルギが混合気に与えられる。   Patent Documents 1 and 2 disclose a technique in which a superimposed voltage by another booster circuit is applied to a spark plug over a discharge period after the ignition timing in order to increase the discharge period and obtain reliable ignition. . In this case, after the discharge between the electrodes is started by the secondary voltage by the ignition coil, the discharge current is continued by the overlap voltage, and a larger amount of energy is given to the air-fuel mixture.

特許第2554568号公報Japanese Patent No. 2554568 特開2013−151866号公報JP 2013-151866 A

上記のような重ね電圧の印加は、例えば、多量の排気還流を行っているような条件下での点火性の向上に有効であるが、重ね電圧の印加を前提として多量の排気還流を行っているときに重ね電圧の印加が正常に行われていないと、失火や燃焼の不安定化を招来してしまう。   The application of the overlap voltage as described above is effective for improving the ignition performance under conditions where a large amount of exhaust gas recirculation is performed, for example. If the superimposed voltage is not applied normally during the operation, misfire or instability of combustion will occur.

従って、重ね電圧の印加が正しく機能しているか否かを診断する技術が必要である。   Therefore, there is a need for a technique for diagnosing whether or not the application of the superimposed voltage functions correctly.

ここで、重ね電圧の印加時には上述したように重ね電圧の重畳によって放電時間が長くなるのであるが、放電時間そのものは、重ね電圧の印加時および重ね電圧の非印加時のいずれにおいてもサイクル毎のばらつきが大きい。従って、放電時間を単純に閾値と比較したのでは、誤判定の確率が高く、正しい診断を行うことができない。   Here, when applying the overlap voltage, the discharge time becomes longer due to the overlap of the overlap voltage as described above. However, the discharge time itself is different for each cycle both when the overlap voltage is applied and when the overlap voltage is not applied. Variation is large. Therefore, if the discharge time is simply compared with the threshold value, the probability of erroneous determination is high and correct diagnosis cannot be performed.

この発明は、点火コイルの一次コイルに一次電流を通電しかつ遮断することで、二次コイルに接続された点火プラグの電極間に放電電圧を発生させるとともに、
上記二次コイルによる放電開始後に上記点火プラグの電極間に上記放電電圧と同方向の重ね電圧を加えて放電電流を継続させる内燃機関の点火装置ないし点火方法において、
上記電極間に流れる二次電流をモニタして所定の二次電流閾値における放電時間を求め、この放電時間を所定の放電時間閾値と比較して上記重ね電圧の印加の有無を判定するものである。
The present invention generates a discharge voltage between the electrodes of the spark plug connected to the secondary coil by energizing and interrupting the primary current to the primary coil of the ignition coil,
In the ignition device or ignition method for an internal combustion engine in which a discharge current is continued by applying a superimposed voltage in the same direction as the discharge voltage between the electrodes of the ignition plug after the start of discharge by the secondary coil.
The secondary current flowing between the electrodes is monitored to obtain a discharge time at a predetermined secondary current threshold, and the discharge time is compared with a predetermined discharge time threshold to determine whether or not the superimposed voltage is applied. .

すなわち、この発明は、適当な電流レベルに二次電流閾値を設定し、この二次電流閾値における放電時間を所定の放電時間閾値と比較することで、重ね電圧の印加の有無を判定する。   That is, according to the present invention, the secondary current threshold value is set to an appropriate current level, and the discharge time at the secondary current threshold value is compared with a predetermined discharge time threshold value, thereby determining whether or not the superimposed voltage is applied.

重ね電圧の非印加時には、二次電流の波形は概ね三角形であり、サイクルばらつきは、この略三角形の波形が長短変化するように現れる。これに対し、重ね電圧の印加時には、二次電流の波形は階段状の形となり、サイクルばらつきは、これがほぼ相似形に変化するように現れる。従って、適当な中間の電流レベルに二次電流閾値を設定することで、サイクルばらつきに影響されずに、重ね電圧が印加されているか否かを判定することが可能である。   When the superposed voltage is not applied, the waveform of the secondary current is approximately triangular, and the cycle variation appears such that the waveform of this approximately triangular shape changes. On the other hand, when the superimposed voltage is applied, the waveform of the secondary current has a stepped shape, and the cycle variation appears so that it changes in a substantially similar shape. Therefore, by setting the secondary current threshold to an appropriate intermediate current level, it is possible to determine whether or not the overlap voltage is applied without being affected by the cycle variation.

この発明によれば、重ね電圧が実際に印加されているか否かを機関運転中に判定できるので、重ね電圧機能の故障を自己診断でき、例えば、失火を未然に回避することが可能となる。   According to the present invention, it can be determined during engine operation whether or not the superimposed voltage is actually applied. Therefore, the failure of the superimposed voltage function can be self-diagnosed, and for example, misfire can be avoided in advance.

この発明の一実施例の点火装置を備えた内燃機関の構成説明図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The structure explanatory drawing of the internal combustion engine provided with the ignition device of one Example of this invention. 点火装置の構成を示す構成説明図。Structure explanatory drawing which shows the structure of an ignition device. 各気筒の点火ユニットの詳細を示す構成説明図。FIG. 3 is a configuration explanatory view showing details of an ignition unit of each cylinder. 重ね電圧の非印加時および印加時における二次電圧等の波形図。The waveform diagram of secondary voltage etc. at the time of non-application and application of an overlap voltage. 重ね電圧印加時の二次電流の特性ならびにそのサイクルばらつきを示す波形図。The wave form diagram which shows the characteristic of the secondary current at the time of a superimposed voltage application, and its cycle dispersion | variation. 重ね電圧非印加時の二次電流の特性ならびにそのサイクルばらつきを示す波形図。The wave form diagram which shows the characteristic of the secondary current at the time of non-application of an overvoltage, and its cycle dispersion | variation. 二次電流閾値A〜Gの説明図。Explanatory drawing of secondary current threshold value AG. 各二次電流閾値A〜Gにおける放電時間の分布を示す説明図。Explanatory drawing which shows distribution of the discharge time in each secondary current threshold value AG. 重ね電圧印加時の二次電流の特性と重ね電圧非印加時の二次電流の特性とを重ねて示した説明図。Explanatory drawing which showed the characteristic of the secondary current at the time of a superimposed voltage application, and the characteristic of the secondary current at the time of a superimposed voltage non-application superimposed. 二次電流のピーク値と二次電流閾値との関係を説明する説明図。Explanatory drawing explaining the relationship between the peak value of a secondary current, and a secondary current threshold value. この発明の第1実施例を示すフローチャート。The flowchart which shows 1st Example of this invention. サイクル毎に変動する放電時間の時系列データ(a)と、これを平準化処理した後のデータ(b)と、を示す説明図。Explanatory drawing which shows the time series data (a) of the discharge time which changes for every cycle, and the data (b) after carrying out the leveling process. 点火時期における筒内ガス流速と放電時間との関係を示す特性図。The characteristic view which shows the relationship between the in-cylinder gas flow velocity and discharge time in ignition timing. 点火時期における筒内ガス密度と放電時間との関係を示す特性図。The characteristic view which shows the relationship between the in-cylinder gas density and discharge time in an ignition timing. 放電ギャップ長と放電時間との関係を示す特性図。The characteristic view which shows the relationship between discharge gap length and discharge time. 点火時期における筒内ガス圧力と放電時間との関係を示す特性図。The characteristic view which shows the relationship between the in-cylinder gas pressure and the discharge time at the ignition timing. 点火時期における筒内ガス流速に対する放電時間閾値の特性を示す特性図。The characteristic view which shows the characteristic of the discharge time threshold value with respect to the cylinder gas flow velocity in ignition timing. 点火時期における筒内ガス密度に対する放電時間閾値の特性を示す特性図。The characteristic view which shows the characteristic of the discharge time threshold value with respect to in-cylinder gas density in ignition timing. 放電ギャップ長に対する放電時間閾値の特性を示す特性図。The characteristic view which shows the characteristic of the discharge time threshold with respect to discharge gap length. 点火時期における筒内ガス圧力に対する放電時間閾値の特性を示す特性図。The characteristic view which shows the characteristic of the discharge time threshold value with respect to in-cylinder gas pressure in ignition timing. この発明の第2実施例を示すフローチャート。The flowchart which shows 2nd Example of this invention. 点火時期および回転速度に対する筒内ガス流速の特性を示す特性図。The characteristic view which shows the characteristic of the cylinder gas flow velocity with respect to ignition timing and rotation speed. ギャップ長推定のための検出対象となる二次電流の放電時間の説明図。Explanatory drawing of the discharge time of the secondary current used as the detection object for gap length estimation.

以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、この発明に係る点火装置を備えた内燃機関1のシステム構成を示す構成説明図であって、内燃機関1の複数のシリンダ2の各々には、ピストン3が配置されているとともに、吸気弁4によって開閉される吸気ポート5および排気弁6によって開閉される排気ポート7がそれぞれ接続されている。また、筒内に燃料を噴射供給する燃料噴射弁8が配置されている。この燃料噴射弁8の燃料噴射時期および燃料噴射量は、エンジンコントロールユニット(ECU)10によって制御される。そして、上記燃料噴射弁8によって筒内に生成された混合気の点火を行うために、例えば天井面中央に点火プラグ9が配置されている。なお、図示例は、筒内直接噴射式内燃機関として構成されているが、吸気ポート5に燃料噴射弁を配置したポート噴射型の構成であってもよい。上記エンジンコントロールユニット10には、吸入空気量を検出するエアフロメータ21、機関回転速度を検出するクランク角センサ22、冷却水温を検出する温度センサ23、などの多数のセンサ類からの検出信号が入力されている。   FIG. 1 is a configuration explanatory view showing a system configuration of an internal combustion engine 1 equipped with an ignition device according to the present invention, wherein a piston 3 is arranged in each of a plurality of cylinders 2 of the internal combustion engine 1, An intake port 5 that is opened and closed by the intake valve 4 and an exhaust port 7 that is opened and closed by the exhaust valve 6 are connected to each other. In addition, a fuel injection valve 8 is provided for injecting and supplying fuel into the cylinder. The fuel injection timing and fuel injection amount of the fuel injection valve 8 are controlled by an engine control unit (ECU) 10. In order to ignite the air-fuel mixture generated in the cylinder by the fuel injection valve 8, a spark plug 9 is disposed at the center of the ceiling surface, for example. The illustrated example is configured as an in-cylinder direct injection internal combustion engine, but a port injection configuration in which a fuel injection valve is disposed in the intake port 5 may be used. The engine control unit 10 receives detection signals from a number of sensors such as an air flow meter 21 that detects the intake air amount, a crank angle sensor 22 that detects the engine speed, and a temperature sensor 23 that detects the coolant temperature. Has been.

上記点火プラグ9には、エンジンコントロールユニット10からの点火信号に応答して点火プラグ9に放電電圧を出力する点火ユニット11が接続されている。また、エンジンコントロールユニット10からの重ね電圧要求信号に応答して点火ユニット11による重ね電圧を制御する重ね電圧制御ユニット12が設けられている。これらのエンジンコントロールユニット10、点火ユニット11、および重ね電圧制御ユニット12は、車載の14ボルトのバッテリ13に接続されている。   The ignition plug 9 is connected to an ignition unit 11 that outputs a discharge voltage to the ignition plug 9 in response to an ignition signal from the engine control unit 10. Further, an overlap voltage control unit 12 is provided for controlling the overlap voltage by the ignition unit 11 in response to the overlap voltage request signal from the engine control unit 10. The engine control unit 10, the ignition unit 11, and the overlap voltage control unit 12 are connected to an in-vehicle 14-volt battery 13.

上記点火ユニット11は、図2,図3に詳細を示すように、一次コイル15aおよび二次コイル15b(図3参照)を含む点火コイル15と、この点火コイル15の一次コイル15aに対する一次電流の通電・遮断を制御するイグナイタ16と、昇圧回路を含む重ね電圧生成回路17(図2参照)と、を含んでおり、上記点火コイル15の二次コイル15bに点火プラグ9が接続されている。重ね電圧生成回路17は、バッテリ13の電圧を所定の重ね電圧の電圧まで昇圧した上で、重ね電圧制御ユニット12の制御信号に基づいて、点火プラグ9の放電開始後に該点火プラグ9に対し重ね電圧を出力する。重ね電圧生成回路17は、一次コイルへの一次電流遮断時に点火プラグ9の電極間に生じる本来の放電電圧と同じ電位の方向に重ね電圧を生成する。なお、図2の例では、点火ユニット11の内部に点火コイル15とともに重ね電圧生成回路17が内蔵されているが、点火ユニット11とは別に重ね電圧生成回路17を備えた構成であってもよい。   As shown in detail in FIGS. 2 and 3, the ignition unit 11 includes an ignition coil 15 including a primary coil 15 a and a secondary coil 15 b (see FIG. 3), and a primary current to the primary coil 15 a of the ignition coil 15. It includes an igniter 16 that controls energization / cutoff, and a superimposed voltage generation circuit 17 (see FIG. 2) including a booster circuit. A spark plug 9 is connected to the secondary coil 15 b of the ignition coil 15. The overlap voltage generation circuit 17 boosts the voltage of the battery 13 to a predetermined overlap voltage, and then overlaps the spark plug 9 after starting the discharge of the spark plug 9 based on the control signal of the overlap voltage control unit 12. Output voltage. The overlap voltage generation circuit 17 generates an overlap voltage in the direction of the same potential as the original discharge voltage generated between the electrodes of the spark plug 9 when the primary current to the primary coil is interrupted. In the example of FIG. 2, the overlap voltage generation circuit 17 is built in the ignition unit 11 together with the ignition coil 15, but a configuration in which the overlap voltage generation circuit 17 is provided separately from the ignition unit 11 may be employed. .

そして、図3に示すように、放電時に点火プラグ9の電極間に流れる二次電流をモニタするために、二次コイル15bと直列に二次電流検知用抵抗20が設けられている。この二次電流検知用抵抗20を介して検出される各気筒の二次電流を示す信号は、それぞれエンジンコントローラ10に入力され、該エンジンコントローラ10によってモニタされる。   As shown in FIG. 3, a secondary current detection resistor 20 is provided in series with the secondary coil 15b in order to monitor the secondary current flowing between the electrodes of the spark plug 9 during discharge. A signal indicating the secondary current of each cylinder detected through the secondary current detection resistor 20 is input to the engine controller 10 and monitored by the engine controller 10.

図4は、重ね電圧の印加の有無による二次電流(放電電流)の変化を説明するものであり、重ね電圧の非印加時と印加時について、一次電流(一次コイル通電信号)、重ね電圧、二次電圧、二次電流、のそれぞれの波形をまとめて図示している。   FIG. 4 illustrates changes in the secondary current (discharge current) depending on whether or not the overlap voltage is applied. The primary current (primary coil energization signal), the overlap voltage, The waveforms of the secondary voltage and the secondary current are collectively shown.

重ね電圧の非印加時には、一般的な点火装置と同様の作用となる。すなわち、点火コイル15の一次コイル15aに、イグナイタ16を介して所定の通電時間の間、一次電流が通電される。この一次電流の遮断に伴って、二次コイル15bには高い放電電圧が発生し、混合気の絶縁破壊を伴って点火プラグ9の電極間で放電が生じる。詳しくは、極めて高い電圧の容量放電が瞬間的に生じ、これに続いて誘導放電が生じる。そして、誘導放電の間、電極間に流れる二次電流は、放電開始から時間経過に伴って三角波状に比較的急激に減少していく。   When the superimposed voltage is not applied, the operation is the same as that of a general ignition device. That is, the primary current is supplied to the primary coil 15 a of the ignition coil 15 through the igniter 16 for a predetermined energization time. Along with the interruption of the primary current, a high discharge voltage is generated in the secondary coil 15b, and a discharge is generated between the electrodes of the spark plug 9 with dielectric breakdown of the air-fuel mixture. Specifically, a very high voltage capacitive discharge occurs instantaneously, followed by an induction discharge. During the induction discharge, the secondary current flowing between the electrodes decreases relatively abruptly in a triangular wave shape with the passage of time from the start of the discharge.

これに対し、重ね電圧の印加時には、一次電流の遮断とほぼ同時に重ね電圧の供給が開始され、かつ所定の期間、一定の重ね電圧が重畳される。これにより、図示するように、放電開始から比較的長い期間、二次電流が高いレベルで継続する。   On the other hand, when applying the overlap voltage, supply of the overlap voltage is started almost simultaneously with the interruption of the primary current, and a constant overlap voltage is superimposed for a predetermined period. Thereby, as shown in the drawing, the secondary current continues at a high level for a relatively long period from the start of discharge.

本実施例では、このような重ね電圧を利用して、高EGR運転領域での着火性改善を行う。   In the present embodiment, such superposed voltage is used to improve the ignitability in the high EGR operation region.

図5および図6は、二次電流のサイクル毎のばらつきを示している。なお、これらの図ならびに後述の図7,図9,図10は、正負を反転して示してある。図5は、重ね電圧印加時の特性を示しており、(a)に示す重ね電圧指令信号は、点火時期から所定の期間、ONとなる。この重ね電圧指令に基づく重ね電圧の重畳によって、二次電流は、(b)に示すように、階段状の波形を示すものとなるが、種々の条件に基づくサイクル毎のばらつきによって、実際の特性は、例えばa1〜a6に示すように種々異なるものとなる。つまり、重ね電圧指令信号のONから実際の重ね電圧の重畳によるステップ的な変化までの遅れ時間(図10に示す実重ね電圧印加ディレー時間)が短いと、a1に示すように、二次電流は、高い電流値で一定に保持され、かつ二次電流が0となるまでの放電時間が長くなる。逆に、ステップ的な変化までの遅れ時間が長いと、a6に示すように、一定に保持される領域での二次電流の値が低くなり、二次電流が0となるまでの放電時間が短くなる。   5 and 6 show the variation of the secondary current for each cycle. In these drawings and FIGS. 7, 9, and 10 described later, the positive and negative signs are reversed. FIG. 5 shows the characteristics at the time of applying the overlap voltage. The overlap voltage command signal shown in FIG. 5A is turned on for a predetermined period from the ignition timing. Due to the superposition of the superposed voltage based on this superposed voltage command, the secondary current becomes a stepped waveform as shown in (b), but the actual characteristics are caused by the variation for each cycle based on various conditions. Are different from each other as shown in, for example, a1 to a6. That is, if the delay time (actual overlap voltage application delay time shown in FIG. 10) from the ON of the overlap voltage command signal to the stepwise change due to the superposition of the actual overlap voltage is short, as shown in a1, the secondary current is , The discharge time until the secondary current becomes zero becomes longer, while being kept constant at a high current value. On the contrary, if the delay time until the step change is long, as shown in a6, the value of the secondary current in the region where it is held constant decreases, and the discharge time until the secondary current becomes zero is shown. Shorter.

図6は、重ね電圧非印加時(重ね電圧印加機能の故障時)の特性を示しており、重ね電圧が印加されないことから、二次電流は三角波状のものとなるが、種々の条件に基づくサイクル毎のばらつきによって、実際の特性は、例えばb1〜b5に示すように種々異なるものとなる。つまり、概ね三角波状の形状を保ったまま二次電流の低下速度が変化し、二次電流が0となるまでの放電時間が長短変化する。   FIG. 6 shows the characteristics when no overlap voltage is applied (when the overlap voltage application function fails). Since no overlap voltage is applied, the secondary current has a triangular wave shape, but is based on various conditions. Depending on the variation for each cycle, the actual characteristics are different as shown in b1 to b5, for example. That is, the rate of decrease of the secondary current changes while maintaining a substantially triangular wave shape, and the discharge time until the secondary current becomes 0 changes long and short.

図7は、上記のように変化する二次電流の特性に対し、A〜Gの電流値レベルに電流閾値を設定した場合の説明図であり、各電流閾値A〜Gにおける放電時間は、各々の二次電流波形を各電流閾値A〜Gの破線が横切る長さでもって示されることになる。重ね電圧印加時には、二次電流の波形が特性a1〜a6の範囲で変化するので、各電流閾値A〜Gにおける放電時間は、やはり特性a1〜a6の範囲で変化する。重ね電圧非印加時には、二次電流の波形が特性b1〜b5の範囲で変化するので、各電流閾値A〜Gにおける放電時間は、やはり特性b1〜b5の範囲で変化する。   FIG. 7 is an explanatory diagram when the current threshold value is set to the current value level of A to G with respect to the characteristics of the secondary current changing as described above, and the discharge time at each of the current threshold values A to G is as follows. The secondary current waveform is represented by the length that the broken lines of the current thresholds A to G cross. Since the waveform of the secondary current changes in the range of the characteristics a1 to a6 when the superimposed voltage is applied, the discharge time at each of the current thresholds A to G also changes in the range of the characteristics a1 to a6. When the superimposed voltage is not applied, the waveform of the secondary current changes in the range of characteristics b1 to b5, so that the discharge time at each of the current thresholds A to G also changes in the range of characteristics b1 to b5.

図8は、図7のようにして求められる各電流閾値A〜Gにおける放電時間のサイクル変動による分布を、横軸を電流閾値、縦軸を放電時間、として図示した説明図である。図中の四角形を付して示す実線LA〜LGは、重ね電圧印加時の各電流閾値A〜Gにおける放電時間の分布を示している。図中の丸印を付して示す実線MA〜MGは、重ね電圧非印加時(故障時)の各電流閾値A〜Gにおける放電時間の分布を示している。   FIG. 8 is an explanatory diagram illustrating the distribution due to cycle fluctuations of the discharge time in each of the current thresholds A to G obtained as shown in FIG. 7, with the horizontal axis representing the current threshold and the vertical axis representing the discharge time. Solid lines LA to LG shown with squares in the figure show the distribution of discharge time at each of the current thresholds A to G when a superimposed voltage is applied. Solid lines MA to MG shown with circles in the figure indicate the distribution of discharge time at each of the current thresholds A to G when no overlap voltage is applied (at the time of failure).

図8において、例えば、電流閾値Aにおける放電時間分布を示す実線LAと実線MAとは、互いに一部重複している。これは、サイクルばらつきによって、両者の大小関係が逆転し得ることを意味しており、従って、二次電流が0(つまり閾値A)となるまでの放電時間の長短によっては重ね電圧印加時と重ね電圧非印加時(故障時)とを識別できないことを意味している。   In FIG. 8, for example, the solid line LA and the solid line MA indicating the discharge time distribution at the current threshold A partially overlap each other. This means that the magnitude relationship between the two may be reversed due to cycle variations. Therefore, depending on the length of the discharge time until the secondary current becomes 0 (that is, the threshold value A), it may be overlapped with the time of applying the overlapping voltage. This means that it cannot be distinguished from when no voltage is applied (at the time of failure).

同様に、電流閾値Bおよび電流閾値E,F,Gについても、両者の明確な識別が困難である。 Similarly, the current threshold B Contact and current threshold E, F, for also G, it is difficult to clearly identify the two.

これに対し、例えば電流閾値Cにおける放電時間分布を示す実線LCと実線MCとは十分に離れている。これは、サイクルばらつきがあったとしても、放電時間の長短に基づき重ね電圧印加時と重ね電圧非印加時(故障時)とを明確に識別できることを意味している。電流閾値Dについても同様である。 On the other hand, for example, the solid line LC indicating the discharge time distribution at the current threshold C is sufficiently separated from the solid line MC. This means that even when there is a cycle variation, it is possible to clearly distinguish when the overlap voltage is applied and when the overlap voltage is not applied (at the time of failure) based on the length of the discharge time. The same applies to the current threshold D.

このようにして、図示するように、重ね電圧印加時の放電時間分布と重ね電圧非印加時の放電時間分布との間に故障判定可能領域を画定することができる。従って、この故障判定可能領域の両端に相当する下限二次電流値Xと上限二次電流値Yとの間に判定用の二次電流閾値を設定し、この二次電流閾値における放電時間を所定の放電時間閾値と比較することで、重ね電圧が実際に印加されているか否かの判定が可能である。   In this manner, as shown in the figure, it is possible to define a failure determination possible region between the discharge time distribution when the overlap voltage is applied and the discharge time distribution when the overlap voltage is not applied. Accordingly, a determination secondary current threshold is set between the lower limit secondary current value X and the upper limit secondary current value Y corresponding to both ends of the failure determination possible region, and the discharge time at the secondary current threshold is set to a predetermined value. It is possible to determine whether or not the overlap voltage is actually applied by comparing with the discharge time threshold value.

図9は、理解を容易にするために、図5に示した重ね電圧印加時の二次電流特性と図6に示した重ね電圧非印加時の二次電流特性とを重ね合わせて示した説明図である。図示するように、サイクル変動を考慮した各々の特性が重ならずに残存する領域が、上記の故障判定可能領域に相当する。   FIG. 9 is a diagram illustrating the secondary current characteristics when the superimposed voltage is applied as shown in FIG. 5 and the secondary current characteristics when the superimposed voltage is not applied as shown in FIG. FIG. As shown in the figure, the region where the respective characteristics in consideration of cycle fluctuations remain without overlapping corresponds to the failure determination possible region.

上記の上限二次電流値Yは、例えば、二次電流のピーク値(Imax)の少なくとも40パーセントである。これは、図10に示すように、前述した実重ね電圧印加ディレー時間が所定の限界に達するときの重ね電圧による二次電流値に相当する。重ね電圧の重畳による放電電流(二次電流)が二次電流ピーク値Imaxの40パーセントを下回るようなレベルでは、そもそもの重ね電圧による燃焼耐力向上の効果を享受できないので、サイクル変動を考慮しても、重ね電圧の重畳による放電電流レベルがピーク値Imaxの40パーセント未満とならないように設計する必要があり、これに対応して、上限二次電流値Yは、ピーク値Imaxの40パーセント以上となる。なお、ピーク値Imaxは、図10に符号Zで示すスパイク状の部分は含まない。   The upper limit secondary current value Y is, for example, at least 40 percent of the peak value (Imax) of the secondary current. As shown in FIG. 10, this corresponds to the secondary current value due to the overlap voltage when the above-described actual overlap voltage application delay time reaches a predetermined limit. At a level where the discharge current (secondary current) due to the superposition of the superposed voltage is less than 40% of the secondary current peak value Imax, the effect of improving the combustion resistance due to the superposed voltage cannot be enjoyed in the first place. However, it is necessary to design so that the discharge current level due to the superposition of the superposed voltage does not become less than 40% of the peak value Imax. Correspondingly, the upper limit secondary current value Y is 40% or more of the peak value Imax. Become. Note that the peak value Imax does not include the spike-shaped portion indicated by the symbol Z in FIG.

次に、図11は、重ね電圧機能の診断を行って排気還流の可否を決定するようにした第1実施例の具体的な処理の流れを示すフローチャートである。なお、この処理は、重ね電圧が印加される機関運転条件である排気還流領域において実行される。   Next, FIG. 11 is a flowchart showing a specific processing flow of the first embodiment in which the diagnosis of the superimposed voltage function is performed to determine whether exhaust gas recirculation is possible. This process is executed in the exhaust gas recirculation region, which is an engine operating condition where a superimposed voltage is applied.

ステップ1では、二次電流検知用抵抗20を介して検出される二次電流の値を読み込み、ステップ2において、読み込んだ二次電流の変化から、所定の二次電流閾値における放電時間NowTdを算出する。ここで、二次電流閾値は、前述したように、故障判定可能領域の範囲内、つまり下限二次電流値Xと上限二次電流値Yとの間で適当に設定される。   In step 1, the value of the secondary current detected via the secondary current detection resistor 20 is read. In step 2, the discharge time NowTd at a predetermined secondary current threshold is calculated from the read change in the secondary current. To do. Here, as described above, the secondary current threshold value is appropriately set within the range of the failure determination possible region, that is, between the lower limit secondary current value X and the upper limit secondary current value Y.

ステップ3では、放電時間閾値Td_failを設定する。この放電時間閾値Td_failは、ステップ1で用いられる二次電流閾値に対応して、図8に示したようにサイクル変動があっても重ね電圧印加時と重ね電圧非印加時とを識別し得るように、例えば両者の分布の中間値に設定される。   In step 3, a discharge time threshold value Td_fail is set. This discharge time threshold value Td_fail corresponds to the secondary current threshold value used in step 1, so that even when there is a cycle variation as shown in FIG. For example, it is set to an intermediate value between both distributions.

ステップ4では、放電時間NowTdを放電時間閾値Td_failと比較する。ここで放電時間NowTdが放電時間閾値Td_fail以上であれば、重ね電圧が正常に印加されているものと判断できるので、ステップ5へ進み、排気還流を許可する。そして、ステップ6で、目標の排気還流率の演算を行う。   In step 4, the discharge time NowTd is compared with the discharge time threshold Td_fail. Here, if the discharge time NowTd is equal to or greater than the discharge time threshold Td_fail, it can be determined that the superimposed voltage is normally applied, so the process proceeds to step 5 and exhaust gas recirculation is permitted. In step 6, the target exhaust gas recirculation rate is calculated.

一方、放電時間NowTdが放電時間閾値Td_fail未満であれば、重ね電圧機能が故障しているものと判断される。従って、ステップ7へ進み、排気還流を禁止する。これにより、排気還流による失火や燃焼不安定化が回避される。なお、同時に、警告灯の点灯などにより故障を報知するようにしてもよい。また、排気還流を完全に停止するのではなく、排気還流率を正常時よりも低く制限するようにしてもよい。   On the other hand, if the discharge time NowTd is less than the discharge time threshold value Td_fail, it is determined that the superimposed voltage function has failed. Accordingly, the process proceeds to step 7 and exhaust gas recirculation is prohibited. Thereby, misfire and combustion instability due to exhaust gas recirculation are avoided. At the same time, the failure may be notified by turning on a warning lamp or the like. Further, the exhaust gas recirculation rate may be limited to be lower than that in the normal state, instead of completely stopping the exhaust gas recirculation.

ここで、上記の放電時間NowTdと放電時間閾値Td_failとの比較は、サイクル毎に行ってもよいが、好ましくは、サイクル毎に求めた所定の二次電流閾値における放電時間の時系列データを平準化処理した上で、所定の放電時間閾値と比較するとよい。図12は、サイクル毎に変動する所定の二次電流閾値における放電時間の時系列データ(a)と、これを平準化処理した後のデータ(b)と、を対比して示した説明図である。なお、ここでは、重ね電圧印加時の特性D1,D2と、重ね電圧非印加時(故障時)の特性d1,d2と、を併記してある。   Here, the comparison between the discharge time NowTd and the discharge time threshold value Td_fail may be performed for each cycle. Preferably, the time series data of the discharge time at the predetermined secondary current threshold value obtained for each cycle is leveled. It is good to compare with a predetermined discharge time threshold value after performing the conversion process. FIG. 12 is an explanatory diagram showing a comparison between time-series data (a) of discharge time at a predetermined secondary current threshold that varies from cycle to cycle and data (b) after the leveling process. is there. Here, the characteristics D1 and D2 when the superimposed voltage is applied and the characteristics d1 and d2 when the superimposed voltage is not applied (at the time of failure) are shown together.

図示するように、そのままの時系列データ(a)ではサイクル毎の変動が比較的大きいが、例えば加重平均などを用いて平準化処理することにより、(b)に示すように、2つの特性D2,d2のS/N比が高くなり、判定精度が向上する。   As shown in the figure, although the fluctuation for each cycle is relatively large in the time-series data (a) as it is, by performing a leveling process using, for example, a weighted average, two characteristics D2 are obtained as shown in (b). , D2 is increased in S / N ratio, and the determination accuracy is improved.

次に、上記の放電時間閾値Td_failを、点火時期における筒内ガス流速、点火時期における筒内ガス密度、点火時期における筒内ガス圧力、点火プラグの電極間のギャップ長、の少なくとも1つを用いて補正するようにした第2実施例について説明する。   Next, the discharge time threshold Td_fail is determined using at least one of the in-cylinder gas flow velocity at the ignition timing, the in-cylinder gas density at the ignition timing, the in-cylinder gas pressure at the ignition timing, and the gap length between the electrodes of the spark plug. A description will be given of a second embodiment in which correction is made.

二次電流の放電時間とりわけ誘導放電における放電時間は、筒内のガス流速等の影響を受ける。放電時間に影響を与える感度の高いパラメータは、点火時期における筒内ガス流速、点火時期における筒内ガス密度(あるいは筒内ガス圧力)、放電ギャップ長、の3つである。   The discharge time of the secondary current, particularly the discharge time in induction discharge, is affected by the gas flow rate in the cylinder. There are three highly sensitive parameters that affect the discharge time: the in-cylinder gas flow rate at the ignition timing, the in-cylinder gas density (or in-cylinder gas pressure) at the ignition timing, and the discharge gap length.

図13は、点火時期における筒内ガス密度およびギャップ長が一定の条件の下で、点火時期における筒内ガス流速と放電時間との関係を求めた結果を示している。図示するように、筒内ガス流速が高いほど放電時間が短くなる。   FIG. 13 shows the result of determining the relationship between the in-cylinder gas flow rate at the ignition timing and the discharge time under the conditions that the in-cylinder gas density and the gap length at the ignition timing are constant. As shown in the figure, the higher the in-cylinder gas flow rate, the shorter the discharge time.

図14は、点火時期における筒内ガス流速およびギャップ長が一定の条件の下で、点火時期における筒内ガス密度と放電時間との関係を求めた結果を示している。図示するように、筒内ガス密度が高いほど放電時間が短くなる。   FIG. 14 shows the result of determining the relationship between the in-cylinder gas density at the ignition timing and the discharge time under the conditions that the in-cylinder gas flow velocity and the gap length at the ignition timing are constant. As shown, the higher the in-cylinder gas density, the shorter the discharge time.

図15は、点火時期における筒内ガス密度および点火時期における筒内ガス流速が一定の条件の下で、ギャップ長と放電時間との関係を求めた結果を示している。図示するように、ギャップ長が大きいほど放電時間が短くなる。   FIG. 15 shows the result of obtaining the relationship between the gap length and the discharge time under the condition that the cylinder gas density at the ignition timing and the cylinder gas flow velocity at the ignition timing are constant. As shown in the figure, the larger the gap length, the shorter the discharge time.

図16は、点火時期における筒内ガス流速およびギャップ長が一定の条件の下で、点火時期における筒内ガス圧力と放電時間との関係を求めた結果を示している。図示するように、筒内ガス圧力が高いほど放電時間が短くなる。   FIG. 16 shows the result of determining the relationship between the in-cylinder gas pressure at the ignition timing and the discharge time under the conditions that the in-cylinder gas flow velocity and the gap length at the ignition timing are constant. As shown, the higher the in-cylinder gas pressure, the shorter the discharge time.

従って、これらのパラメータの影響を排除するように、放電時間閾値Td_failを補正することが望ましい。   Therefore, it is desirable to correct the discharge time threshold Td_fail so as to eliminate the influence of these parameters.

図17は、点火時期における筒内ガス密度およびギャップ長が一定の条件の下で、点火時期における筒内ガス流速に対する補正後の放電時間閾値Td_failの特性を示している。図示するように、放電時間閾値Td_failは、筒内ガス流速が高いほど低くなるように設定される。   FIG. 17 shows the characteristics of the corrected discharge time threshold Td_fail for the in-cylinder gas flow rate at the ignition timing under the condition that the in-cylinder gas density and the gap length at the ignition timing are constant. As shown in the figure, the discharge time threshold Td_fail is set to be lower as the in-cylinder gas flow rate is higher.

図18は、点火時期における筒内ガス流速およびギャップ長が一定の条件の下で、点火時期における筒内ガス密度に対する補正後の放電時間閾値Td_failの特性を示している。図示するように、放電時間閾値Td_failは、筒内ガス密度が高いほど低くなるように設定される。   FIG. 18 shows the characteristics of the corrected discharge time threshold Td_fail with respect to the in-cylinder gas density at the ignition timing under the condition that the in-cylinder gas flow velocity and the gap length at the ignition timing are constant. As shown in the figure, the discharge time threshold Td_fail is set to be lower as the in-cylinder gas density is higher.

図19は、点火時期における筒内ガス密度および点火時期における筒内ガス流速が一定の条件の下で、電極間のギャップ長に対する補正後の放電時間閾値Td_failの特性を示している。図示するように、放電時間閾値Td_failは、ギャップ長が大きいほど低くなるように設定される。   FIG. 19 shows the characteristics of the corrected discharge time threshold Td_fail with respect to the gap length between the electrodes under the condition that the in-cylinder gas density at the ignition timing and the in-cylinder gas flow velocity at the ignition timing are constant. As shown in the figure, the discharge time threshold Td_fail is set to be lower as the gap length is larger.

図20は、点火時期における筒内ガス流速およびギャップ長が一定の条件の下で、点火時期における筒内ガス圧力に対する補正後の放電時間閾値Td_failの特性を示している。図示するように、放電時間閾値Td_failは、筒内ガス圧力が高いほど低くなるように設定される。   FIG. 20 shows the characteristics of the corrected discharge time threshold Td_fail for the in-cylinder gas pressure at the ignition timing under the condition that the in-cylinder gas flow velocity and the gap length at the ignition timing are constant. As shown in the figure, the discharge time threshold Td_fail is set to be lower as the in-cylinder gas pressure is higher.

図21は、重ね電圧機能の診断を行って排気還流の可否を決定するようにした第2実施例の具体的な処理の流れを示すフローチャートであり、点火時期における筒内ガス密度Ng、点火時期における筒内ガス流速Fg、ギャップ長Gp、の3つのパラメータに基づいて放電時間閾値Td_failを設定する実施例を示している。なお、ギャップ長Gpは、後述するように、他のパラメータから推定処理される。   FIG. 21 is a flowchart showing a specific processing flow of the second embodiment in which the diagnosis of the overlap voltage function is performed to determine whether exhaust gas recirculation is possible, and the in-cylinder gas density Ng and the ignition timing at the ignition timing are shown. The discharge time threshold value Td_fail is set based on the three parameters of the in-cylinder gas flow velocity Fg and the gap length Gp. The gap length Gp is estimated from other parameters as will be described later.

ステップ11では、内燃機関1の回転速度ならびに負荷、およびその他の必要な水温等の機関運転条件を読み込む。ステップ12では、これらの条件に基づき、吸気圧P1、点火時期ADV、図示せぬ可変動弁装置のバルブタイミング、等を決定する。   In step 11, the engine operating conditions such as the rotational speed and load of the internal combustion engine 1 and other necessary water temperatures are read. In step 12, based on these conditions, intake pressure P1, ignition timing ADV, valve timing of a variable valve gear (not shown), and the like are determined.

ステップ13では、点火時期における筒内ガス密度Ngを算出する。   In step 13, the in-cylinder gas density Ng at the ignition timing is calculated.

点火時期における筒内ガス密度Ngは、点火時期における筒内ガス圧力Pgと点火時期における筒内ガス温度Tgを用いて、下記の(1)式により求めることができる。なお、C1は定数である。   The in-cylinder gas density Ng at the ignition timing can be obtained by the following equation (1) using the in-cylinder gas pressure Pg at the ignition timing and the in-cylinder gas temperature Tg at the ignition timing. C1 is a constant.

Ng=Pg/Tg×C1 ・・・(1)
点火時期における筒内ガス圧力Pgは、吸気圧P1、点火時期における実圧縮比εign、比熱比κに対し、次の(2)式の関係がある。
Ng = Pg / Tg × C1 (1)
The in-cylinder gas pressure Pg at the ignition timing has the relationship of the following equation (2) with respect to the intake pressure P1, the actual compression ratio εign and the specific heat ratio κ at the ignition timing.

Pg=P1×εignκ ・・・(2)
点火時期における筒内ガス温度Tgは、圧縮開始筒内ガス温度T1、点火時期における実圧縮比εign、比熱比κに対し、次の(3)式の関係がある。
Pg = P1 × εsign κ (2)
The in-cylinder gas temperature Tg at the ignition timing has the following equation (3) with respect to the compression start in-cylinder gas temperature T1, the actual compression ratio εign and the specific heat ratio κ at the ignition timing.

Tg=T1×εignκ-1 ・・・(3)
ここで、吸気圧P1および比熱比κは、例えば、機関回転速度と負荷、あるいは点火時期をパラメータとして予め作成したマップないしテーブルを参照して求めることができる。吸気圧P1については、吸気コレクタに吸気圧センサを設けて直接検出することも可能である。
Tg = T1 × εsign κ−1 (3)
Here, the intake pressure P1 and the specific heat ratio κ can be obtained, for example, with reference to a map or table created in advance using the engine speed and load or the ignition timing as parameters. The intake pressure P1 can be directly detected by providing an intake pressure sensor in the intake collector.

圧縮開始筒内ガス温度T1は、例えば、吸気温と油水温をパラメータとして予め作成したマップないしテーブルを参照して求めることができる。   The compression start in-cylinder gas temperature T1 can be obtained, for example, with reference to a map or table created in advance using the intake air temperature and the oil / water temperature as parameters.

点火時期における実圧縮比εignは、吸気弁閉時期の容積Vivcと点火時期における容積Vignに対し、次の(4)式の関係がある。   The actual compression ratio εsign at the ignition timing has the following relationship with the volume Vivc at the intake valve closing timing and the volume Vign at the ignition timing.

εign=Vivc/Vign ・・・(4)
次にステップ14では、点火時期における筒内ガス流速Fgを算出する。筒内ガス流速は、クランク角と機関回転速度とに対し、図22に示すような関係がある。従って、点火時期ADVが決まれば、そのときの機関回転速度に基づき、図22の関係から、点火時期における筒内ガス流速Fgを求めることができる。
εsign = Vivc / Vign (4)
Next, at step 14, the cylinder gas flow rate Fg at the ignition timing is calculated. The in-cylinder gas flow rate has a relationship as shown in FIG. 22 with respect to the crank angle and the engine rotation speed. Therefore, if the ignition timing ADV is determined, the in-cylinder gas flow rate Fg at the ignition timing can be obtained from the relationship of FIG. 22 based on the engine speed at that time.

ステップ15では、重ね電圧を印加すべき運転領域であるか否かを判定する。ここでNOであれば、ステップ16,17へ進んでギャップ長Gpの推定を行う。このギャップ長Gpの推定については、後述する。   In step 15, it is determined whether or not it is an operation region where a superposed voltage is to be applied. If “NO” here, the process proceeds to the steps 16 and 17 to estimate the gap length Gp. The estimation of the gap length Gp will be described later.

ステップ15で重ね電圧を印加すべき運転領域であれば、ステップ18へ進み、別途推定していたギャップ長Gpを読み込む。   If it is the operation region in which the overlap voltage is to be applied in step 15, the process proceeds to step 18, and the separately estimated gap length Gp is read.

ステップ19では、前述した図17〜図19の関係に基づき、点火時期における筒内ガス密度Ng、点火時期における筒内ガス流速Fg、ギャップ長Gp、を考慮した放電時間閾値Td_failを設定する。   In step 19, a discharge time threshold value Td_fail is set in consideration of the in-cylinder gas density Ng at the ignition timing, the in-cylinder gas flow rate Fg at the ignition timing, and the gap length Gp based on the relationship shown in FIGS.

ステップ20において、前述した第1実施例と同様に、所定の二次電流閾値における放電時間NowTdを算出し、ステップ21において、この放電時間NowTdを放電時間閾値Td_failと比較する。ここで放電時間NowTdが放電時間閾値Td_fail以上であれば、重ね電圧が正常に印加されているものと判断して、ステップ23,24へ進み、排気還流を許可するとともに目標排気還流率の演算を行う。 In step 20, the discharge time NowTd at a predetermined secondary current threshold value is calculated in the same manner as in the first embodiment described above. In step 21, the discharge time NowTd is compared with the discharge time threshold value Td_fail. If the discharge time NowTd is equal to or greater than the discharge time threshold value Td_fail, it is determined that the overlap voltage is normally applied, and the process proceeds to steps 23 and 24 to allow exhaust gas recirculation and to calculate the target exhaust gas recirculation rate. Do.

一方、放電時間NowTdが放電時間閾値Td_fail未満であれば、重ね電圧機能が故障しているものと判断し、ステップ2において排気還流を禁止する。 On the other hand, discharge time NowTd is less than the discharge time threshold Td_fail, it is determined that the overlapping voltage function is faulty, it prohibits the exhaust gas recirculation in step 2 2.

次に、ステップ16,17において行われるギャップ長Gpの推定について説明する。   Next, the estimation of the gap length Gp performed in steps 16 and 17 will be described.

先ず、ステップ16では、図23に示したように、重ね電圧が重畳されていない二次電流値に基づき、所定の閾値以上の二次電流が流れる時間を放電時間Tdisとして読み込む。上記閾値としては、誤検出を回避するように適当な値に設定されるが、0に近い非常に小さな値であってもよい。なお、絶縁破壊時の容量放電の期間は非常に短いので、上記の放電時間Tdisは、概ね誘導放電期間である。   First, in step 16, as shown in FIG. 23, based on the secondary current value on which the superimposed voltage is not superimposed, the time during which the secondary current exceeding a predetermined threshold flows is read as the discharge time Tdis. The threshold value is set to an appropriate value so as to avoid erroneous detection, but may be a very small value close to 0. Since the capacity discharge period at the time of dielectric breakdown is very short, the above discharge time Tdis is generally an induction discharge period.

ステップ17では、この放電時間Tdisと、点火時期における筒内ガス密度Ngと、点火時期における筒内ガス流速Fgと、を用いて、ギャップ長Gpを推定する。   In step 17, the gap length Gp is estimated using the discharge time Tdis, the in-cylinder gas density Ng at the ignition timing, and the in-cylinder gas flow velocity Fg at the ignition timing.

すなわち、放電時間Tdisは、図13〜図15に示したように、点火時期における筒内ガス密度Ngと、点火時期における筒内ガス流速Fgと、ギャップ長Gpと、に相関する。放電時間Tdisについての多数のデータを重回帰分析した結果、比較的感度の高いこれらの3つのパラメータに基づき放電時間Tdisを高精度に予測できることが判明した。従って、逆に、点火時期における筒内ガス密度Ng、点火時期における筒内ガス流速Fg、放電時間Tdis、の3つのパラメータに基づいて、放電時のギャップ長Gpを推定することが可能である。   That is, as shown in FIGS. 13 to 15, the discharge time Tdis correlates with the in-cylinder gas density Ng at the ignition timing, the in-cylinder gas flow rate Fg at the ignition timing, and the gap length Gp. As a result of multiple regression analysis of a large number of data on the discharge time Tdis, it has been found that the discharge time Tdis can be predicted with high accuracy based on these three parameters having relatively high sensitivity. Therefore, conversely, the gap length Gp at the time of discharge can be estimated based on the three parameters of the in-cylinder gas density Ng at the ignition timing, the in-cylinder gas flow rate Fg at the ignition timing, and the discharge time Tdis.

放電時間Tdisは、次式(5)により示すことができる。   The discharge time Tdis can be expressed by the following equation (5).

Tdis=−A・Gp−B・Ng−C・Fg+X ・・・(5)
ここで、「−A」、「−B」、「−C」は、重回帰分析により求めた各々の係数であり、Xは同じく重回帰分析により求めた定数である。
Tdis = -A * Gp-B * Ng-C * Fg + X (5)
Here, “−A”, “−B”, and “−C” are respective coefficients obtained by multiple regression analysis, and X is a constant obtained by multiple regression analysis.

従って、ギャップ長Gpは、次式(6)により求めることができる。   Accordingly, the gap length Gp can be obtained by the following equation (6).

Gp=(−Tdis−B・Ng−C・Fg+X)/A ・・・(6)
なお、点火時期における筒内ガス密度Ngに代えて点火時期における筒内ガス圧力Pgを用いても、同様にギャップ長Gpの推定が可能である。
Gp = (-Tdis-B.Ng-C.Fg + X) / A (6)
Note that the gap length Gp can be similarly estimated by using the in-cylinder gas pressure Pg at the ignition timing instead of the in-cylinder gas density Ng at the ignition timing.

このように、上記第2実施例によれば、点火時期における筒内ガス密度Ng、点火時期における筒内ガス流速Fg、ギャップ長Gp、の3つのパラメータに基づいて放電時間閾値Td_failが補正されるので、これらの影響による誤判定が防止され、判定精度がより高くなる。   Thus, according to the second embodiment, the discharge time threshold value Td_fail is corrected based on the three parameters of the cylinder gas density Ng at the ignition timing, the cylinder gas flow velocity Fg at the ignition timing, and the gap length Gp. Therefore, erroneous determination due to these influences is prevented, and determination accuracy is further increased.

なお、上記第2実施例では、放電時間に影響する、点火時期における筒内ガス密度Ng、点火時期における筒内ガス流速Fg、ギャップ長Gp、の3つのパラメータの全てを考慮して放電時間閾値Td_failを設定しているが、いずれか一つのパラメータに基づき放電時間閾値Td_failを設定するようにしてもよい。また、点火時期における筒内ガス密度Ngに代えて点火時期における筒内ガス圧力Pgを用いてもよい。   In the second embodiment, the discharge time threshold value is considered in consideration of all three parameters that affect the discharge time, that is, the in-cylinder gas density Ng at the ignition timing, the in-cylinder gas flow rate Fg at the ignition timing, and the gap length Gp. Although Td_fail is set, the discharge time threshold Td_fail may be set based on any one parameter. In-cylinder gas pressure Pg at the ignition timing may be used instead of the in-cylinder gas density Ng at the ignition timing.

9…点火プラグ
10…エンジンコントロールユニット
11…点火ユニット
12…重ね電圧制御ユニット
15…点火コイル
16…イグナイタ
17…重ね電圧生成回路
20…二次電流検知用抵抗
DESCRIPTION OF SYMBOLS 9 ... Spark plug 10 ... Engine control unit 11 ... Ignition unit 12 ... Overlap voltage control unit 15 ... Ignition coil 16 ... Igniter 17 ... Overlap voltage generation circuit 20 ... Resistance for secondary current detection

Claims (6)

点火コイルの一次コイルに一次電流を通電しかつ遮断することで、二次コイルに接続された点火プラグの電極間に放電電圧を発生させる内燃機関の点火装置であって、
上記二次コイルによる放電開始後に上記点火プラグの電極間に上記放電電圧と同方向の重ね電圧を加えて放電電流を継続させる重ね電圧生成回路を備えた内燃機関の点火装置において、
上記電極間に流れる二次電流をモニタして所定の二次電流閾値における放電時間を求め、この放電時間を所定の放電時間閾値と比較して上記重ね電圧の印加の有無を判定するように構成されているとともに、
上記二次電流閾値は、所定の下限二次電流値と上限二次電流値との間の中間の二次電流の範囲内に設定されている、内燃機関の点火装置。
An ignition device for an internal combustion engine that generates a discharge voltage between electrodes of an ignition plug connected to a secondary coil by energizing and interrupting a primary current to a primary coil of the ignition coil,
In an internal combustion engine ignition device comprising an overlap voltage generation circuit for continuing a discharge current by applying an overlap voltage in the same direction as the discharge voltage between the electrodes of the ignition plug after the start of discharge by the secondary coil,
The secondary current flowing between the electrodes is monitored to obtain a discharge time at a predetermined secondary current threshold, and the discharge time is compared with a predetermined discharge time threshold to determine whether or not the superimposed voltage is applied. As well as
The secondary current threshold, middle is set to be within a range of the secondary current, the ignition system of the internal combustion engine between a predetermined lower limit secondary current limit and the upper secondary current value.
点火コイルの一次コイルに一次電流を通電しかつ遮断することで、二次コイルに接続された点火プラグの電極間に放電電圧を発生させる内燃機関の点火装置であって、
上記二次コイルによる放電開始後に上記点火プラグの電極間に上記放電電圧と同方向の重ね電圧を加えて放電電流を継続させる重ね電圧生成回路を備えた内燃機関の点火装置において、
上記電極間に流れる二次電流をモニタして所定の二次電流閾値における放電時間を求め、この放電時間を所定の放電時間閾値と比較して上記重ね電圧の印加の有無を判定するように構成されているとともに、
上記二次電流閾値は、重ね電圧印加時のサイクル変動による放電時間分布と重ね電圧非印加時のサイクル変動による放電時間分布とが重ならない二次電流の範囲内に設定されている、内燃機関の点火装置。
An ignition device for an internal combustion engine that generates a discharge voltage between electrodes of an ignition plug connected to a secondary coil by energizing and interrupting a primary current to a primary coil of the ignition coil,
In an internal combustion engine ignition device comprising an overlap voltage generation circuit for continuing a discharge current by applying an overlap voltage in the same direction as the discharge voltage between the electrodes of the ignition plug after the start of discharge by the secondary coil,
The secondary current flowing between the electrodes is monitored to obtain a discharge time at a predetermined secondary current threshold, and the discharge time is compared with a predetermined discharge time threshold to determine whether or not the superimposed voltage is applied. As well as
The secondary current threshold is set within the range of the secondary current and discharge time distribution do not overlap due to cyclic variation during discharging time distribution and superimposed voltage is applied by the cycle fluctuation during overlapping voltage application, the inner combustion engine Ignition device.
上記上限二次電流値は、二次電流ピーク値の少なくとも40パーセントである、請求項に記載の内燃機関の点火装置。 The ignition device for an internal combustion engine according to claim 1 , wherein the upper limit secondary current value is at least 40 percent of the secondary current peak value. 点火コイルの一次コイルに一次電流を通電しかつ遮断することで、二次コイルに接続された点火プラグの電極間に放電電圧を発生させる内燃機関の点火装置であって、
上記二次コイルによる放電開始後に上記点火プラグの電極間に上記放電電圧と同方向の重ね電圧を加えて放電電流を継続させる重ね電圧生成回路を備えた内燃機関の点火装置において、
上記電極間に流れる二次電流をモニタして所定の二次電流閾値における放電時間を求め、この放電時間を所定の放電時間閾値と比較して上記重ね電圧の印加の有無を判定するように構成されているとともに、
サイクル毎に求めた所定の二次電流閾値における放電時間の時系列データを平準化処理した上で、所定の放電時間閾値と比較する、内燃機関の点火装置。
An ignition device for an internal combustion engine that generates a discharge voltage between electrodes of an ignition plug connected to a secondary coil by energizing and interrupting a primary current to a primary coil of the ignition coil,
In an internal combustion engine ignition device comprising an overlap voltage generation circuit for continuing a discharge current by applying an overlap voltage in the same direction as the discharge voltage between the electrodes of the ignition plug after the start of discharge by the secondary coil,
The secondary current flowing between the electrodes is monitored to obtain a discharge time at a predetermined secondary current threshold, and the discharge time is compared with a predetermined discharge time threshold to determine whether or not the superimposed voltage is applied. As well as
In terms of the time-series data of a discharge time at a given secondary current threshold obtained for each cycle processed leveled, with a predetermined discharge time threshold, the inner combustion engine ignition device.
点火コイルの一次コイルに一次電流を通電しかつ遮断することで、二次コイルに接続された点火プラグの電極間に放電電圧を発生させる内燃機関の点火装置であって、
上記二次コイルによる放電開始後に上記点火プラグの電極間に上記放電電圧と同方向の重ね電圧を加えて放電電流を継続させる重ね電圧生成回路を備えた内燃機関の点火装置において、
上記電極間に流れる二次電流をモニタして所定の二次電流閾値における放電時間を求め、この放電時間を所定の放電時間閾値と比較して上記重ね電圧の印加の有無を判定するように構成されているとともに、
上記の放電時間閾値を、点火時期における筒内ガス流速、点火時期における筒内ガス密度、点火時期における筒内ガス圧力、点火プラグの電極間のギャップ長、の少なくとも1つを用いて補正する、内燃機関の点火装置。
An ignition device for an internal combustion engine that generates a discharge voltage between electrodes of an ignition plug connected to a secondary coil by energizing and interrupting a primary current to a primary coil of the ignition coil,
In an internal combustion engine ignition device comprising an overlap voltage generation circuit for continuing a discharge current by applying an overlap voltage in the same direction as the discharge voltage between the electrodes of the ignition plug after the start of discharge by the secondary coil,
The secondary current flowing between the electrodes is monitored to obtain a discharge time at a predetermined secondary current threshold, and the discharge time is compared with a predetermined discharge time threshold to determine whether or not the superimposed voltage is applied. As well as
The discharge time threshold is corrected using at least one of the in-cylinder gas flow rate at the ignition timing, the in-cylinder gas density at the ignition timing, the in-cylinder gas pressure at the ignition timing, and the gap length between the electrodes of the spark plug . ignition system of the internal combustion engine.
点火コイルの一次コイルに一次電流を通電しかつ遮断することで、二次コイルに接続された点火プラグの電極間に放電電圧を発生させるとともに、
上記二次コイルによる放電開始後に上記点火プラグの電極間に上記放電電圧と同方向の重ね電圧を加えて放電電流を継続させる内燃機関の点火方法において、
上記電極間に流れる二次電流をモニタして所定の二次電流閾値における放電時間を求め、この放電時間を所定の放電時間閾値と比較して上記重ね電圧の印加の有無を判定し、
ここで、上記二次電流閾値は、所定の下限二次電流値と上限二次電流値との間の中間の二次電流の範囲内に設定されている、
内燃機関の点火方法。
By energizing and interrupting the primary current to the primary coil of the ignition coil, a discharge voltage is generated between the electrodes of the spark plug connected to the secondary coil, and
In the ignition method of an internal combustion engine in which a discharge current is continued by applying a superimposed voltage in the same direction as the discharge voltage between the electrodes of the ignition plug after the start of discharge by the secondary coil.
The secondary current flowing between the electrodes is monitored to determine a discharge time at a predetermined secondary current threshold, and the discharge time is compared with a predetermined discharge time threshold to determine whether or not the superimposed voltage is applied ,
Here, the secondary current threshold is set within a range of intermediate current between a predetermined lower limit secondary current value and an upper limit secondary current value,
Ignition method for internal combustion engine.
JP2014178632A 2014-09-03 2014-09-03 Ignition device and ignition method for internal combustion engine Expired - Fee Related JP6350135B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014178632A JP6350135B2 (en) 2014-09-03 2014-09-03 Ignition device and ignition method for internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014178632A JP6350135B2 (en) 2014-09-03 2014-09-03 Ignition device and ignition method for internal combustion engine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016053312A JP2016053312A (en) 2016-04-14
JP6350135B2 true JP6350135B2 (en) 2018-07-04

Family

ID=55744952

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014178632A Expired - Fee Related JP6350135B2 (en) 2014-09-03 2014-09-03 Ignition device and ignition method for internal combustion engine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6350135B2 (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10890155B2 (en) 2017-05-24 2021-01-12 Nissan Motor Co., Ltd. Control method and control device for internal combustion engine
US11248555B2 (en) 2017-05-24 2022-02-15 Nissan Motor Co., Ltd. Control method and control device for internal combustion engine
KR102664334B1 (en) * 2019-03-21 2024-05-09 현대자동차주식회사 Self-diagnosis method of ignition coil and electronic control unit performing the same, self-diagnosis signal generation device therefor
JP7270040B2 (en) * 2019-06-26 2023-05-09 日立Astemo株式会社 Control device for internal combustion engine
WO2022269976A1 (en) * 2021-06-21 2022-12-29 日立Astemo株式会社 Internal combustion engine control device

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004301016A (en) * 2003-03-31 2004-10-28 Kokusan Denki Co Ltd Ignition device for internal combustion engine
JP4938404B2 (en) * 2006-10-04 2012-05-23 トヨタ自動車株式会社 Engine control device
JP6264166B2 (en) * 2014-04-10 2018-01-24 株式会社デンソー Ignition device failure diagnosis device and ignition device failure diagnosis method

Also Published As

Publication number Publication date
JP2016053312A (en) 2016-04-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6350135B2 (en) Ignition device and ignition method for internal combustion engine
JP6410788B2 (en) How to reduce engine cycle-by-cycle variations
JP4738306B2 (en) Operation method and operation control device for abnormal combustion of engine
JP6357985B2 (en) Ignition device and ignition method for internal combustion engine
JP4420951B2 (en) Ignition diagnosis device for internal combustion engine and control device for internal combustion engine
WO2016051755A1 (en) Control device for internal combustion engine
US8364385B2 (en) Cylinder pressure sensor reset systems and methods
JP4297848B2 (en) Method for determining the combustion state of an internal combustion engine
JP4930612B2 (en) Combustion state detection device for internal combustion engine
KR20180062043A (en) Method for preventing damage of catalyst caused by misfire
JP6090481B2 (en) Ignition device and ignition method for internal combustion engine
KR102406503B1 (en) Method of misfire detection for catalyst damage
JP2009150335A (en) Ignition control system
WO2015122003A1 (en) Ignition device and ignition method for internal combustion engine
WO2016063430A1 (en) Misfire detection method for internal combustion engine
JP6248980B2 (en) Apparatus for calculating the flow velocity of an air flow in an internal combustion engine
US11078860B2 (en) Predictive correction in internal combustion engines
JP4865447B2 (en) Operation check method and operation check device when heavy knock occurs in engine
US9719480B2 (en) Method for controlling the triggering of ignition in an internal combustion engine
JP7247364B2 (en) Control device for internal combustion engine
JP2016056684A (en) Engine control apparatus
JP2010090882A (en) Control device of internal combustion engine
WO2024226453A1 (en) Preignition detection for hydrogen combustion engines
JP6221948B2 (en) Control device for internal combustion engine
JPWO2014057870A1 (en) Engine control system

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20170330

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180116

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20180117

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180206

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20180508

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20180521

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6350135

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees