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JP5956841B2 - Ion current detection device for internal combustion engine and internal combustion engine control system provided with the same - Google Patents
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Ion current detection device for internal combustion engine and internal combustion engine control system provided with the same Download PDF

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Description

本発明は、内燃機関用イオン電流検出装置及び内燃機関制御システムに関し、特に、イオン電流のゲイン設定を行う際に用いて好適のものである。   The present invention relates to an ion current detection device for an internal combustion engine and an internal combustion engine control system, and is particularly suitable for use when setting the gain of an ion current.

近年、自動車に代表される輸送用内燃機関の技術分野では、燃費改善及びドライバビリティ向上といった様々な要請のもと、イオン電流の解析結果によって機関を好適に制御させる技術が検討されている。其の検討事項は、失火/燃焼判定,燻り判定,ノッキング判定,点火タイミング制御、排ガス循環制御等、多岐に及ぶものである。   2. Description of the Related Art In recent years, in the technical field of internal combustion engines for transportation typified by automobiles, a technique for suitably controlling an engine based on an analysis result of ion current has been studied under various requests such as improvement of fuel consumption and improvement of drivability. There are a wide variety of considerations such as misfire / combustion determination, turnover determination, knocking determination, ignition timing control, exhaust gas circulation control, and the like.

特開2007−239517号公報では、かかる技術を適用させた内燃機関の燃焼制御装置が紹介されている。当該内燃機関は、点火コイルとイオン電流の信号検出部とが配備され、イオン電流を示す信号を燃焼制御装置(Engine Control Unit)へ供している。そして、燃焼制御装置では、イオン電流の入力信号をサンプルデータとして情報化させ、このサンプルデータを解析(情報処理)することで失火/燃焼の状態を判定している。   Japanese Patent Laid-Open No. 2007-239517 introduces a combustion control device for an internal combustion engine to which such a technique is applied. The internal combustion engine includes an ignition coil and an ion current signal detection unit, and supplies a signal indicating the ion current to a combustion control device (Engine Control Unit). In the combustion control device, the input signal of the ionic current is converted into sample data, and the misfire / combustion state is determined by analyzing (information processing) the sample data.

特開2007−239517号公報JP 2007-239517 A

しかしながら、イオン電流は、内燃機関の運転状態(条件)が変わると、検出値を著しく変化させることが知られている。また、イオン電流は、内燃機関の制御条件が全く同じであっても、10〜20倍程度のバラツキを検出値に与えてしまう。このような事情の中、AD変換回路では、サンプルデータの大幅な変動・バラツキを考慮してデータ作成可能な範囲を広く設定するか(第1の対策)、入力ゲインの切換えを実施することでサンプルデータの入力可能範囲を事実上拡張させるか(第2の対策)、といった対策を迫られることとなる。   However, it is known that the ion current significantly changes the detection value when the operating state (condition) of the internal combustion engine changes. Further, even if the control conditions of the internal combustion engine are exactly the same, the ionic current gives a variation of about 10 to 20 times to the detected value. Under such circumstances, in the AD converter circuit, taking into account large fluctuations and variations in sample data, a wide range of data can be set (first countermeasure) or by switching the input gain. It is necessary to take measures such as whether to extend the sample data input range in effect (second measure).

ここで、第1の対策を採用する場合、データ作成可能な検出範囲を拡大させるが為にAD変換回路の分解能が低下することとなり、内燃機関の挙動を解析する技術には不向きとなる。一方、第2の対策を採用する場合、分解能の低下から免れる反面、サンプルデータの品質を悪化させないようゲイン設定を如何に行うかが課題となる。また、上述の如く、イオン電流の検出値は、燃焼ガスという再現性の低い対象を計測する性質上、内燃機関の制御条件が同じであっても検出値にバラツキが生じてしまう。このため、第2の対策にあっては、サンプルデータの変動がバラツキに起因するものか否かを判断する高度な解析技術が要求される。   Here, when the first countermeasure is adopted, since the detection range in which data can be created is expanded, the resolution of the AD conversion circuit is lowered, which is not suitable for a technique for analyzing the behavior of the internal combustion engine. On the other hand, when the second measure is adopted, the problem is how to set the gain so as not to deteriorate the quality of the sample data, while avoiding a decrease in resolution. Further, as described above, the detected value of the ionic current varies in the detected value even if the control conditions of the internal combustion engine are the same due to the property of measuring an object with low reproducibility called combustion gas. For this reason, in the second countermeasure, an advanced analysis technique for determining whether or not the variation of the sample data is caused by variation is required.

本発明は上記課題に鑑み、イオン電流のゲイン設定を好適化させる内燃機関用イオン電流検出装置の提供を第1の目的とする。また、高品質のサンプルデータの取得が可能な内燃機関制御システムの提供を第2の目的とする。   In view of the above problems, it is a first object of the present invention to provide an ion current detection device for an internal combustion engine that optimizes the ion current gain setting. Another object of the present invention is to provide an internal combustion engine control system capable of acquiring high quality sample data.

上記課題を解決するため、本発明では次のような内燃機関用イオン電流検出装置の構成とする。即ち、内燃機関の点火動作に応じて発生したイオン電流を検出すると共に当該イオン電流の電流値に比例する第1の検出信号を出力する電流検出回路と、前記第1の検出信号へ与えるゲインを切換えることで第2の検出信号の信号値を変化させ出力させるゲイン切換回路と、前記ゲイン切換回路に対してゲイン切換の指令信号を出力させるゲイン設定回路と、を備え、
前記ゲイン設定回路は、前記ゲインを低下させる基準として与えられる上方閾値,及び,前記ゲインを上昇させる基準として与えられる下方閾値、の各々を設定させる閾値設定処理と、前記上方閾値又は前記下方閾値,及び,前記イオン電流のサンプルデータ、の関係によって決定される積算ゲインと、前記内燃機関を制御するパラメータによって決定される基本ゲインと、の双方のゲインに基づいて前記指令信号を設定するゲイン設定処理と、を機能させ
前記上方閾値及び前記下方閾値は、前記内燃機関の回転数又は吸気圧又は充填効率に関する情報のうち、少なくとも何れかの情報に基づいて設定されることとする。
In order to solve the above problems, the present invention has the following configuration of an ion current detection device for an internal combustion engine. That is, a current detection circuit that detects an ionic current generated according to the ignition operation of the internal combustion engine and outputs a first detection signal proportional to the current value of the ionic current, and a gain to be given to the first detection signal. A gain switching circuit that changes and outputs the signal value of the second detection signal by switching; and a gain setting circuit that outputs a gain switching command signal to the gain switching circuit;
The gain setting circuit includes a threshold setting process for setting each of an upper threshold given as a reference for lowering the gain and a lower threshold given as a reference for raising the gain; and the upper threshold or the lower threshold; And a gain setting process for setting the command signal based on both gains determined by the relationship between the sample data of the ion current and a basic gain determined by a parameter for controlling the internal combustion engine. and, it allowed to function,
The upper threshold and the lower threshold value, the rotational speed or the intake pressure or the internal combustion engine of the information about the charging efficiency, and Rukoto is set based on at least one of information.

また、内燃機関の点火動作に応じて発生したイオン電流を検出すると共に当該イオン電流の電流値に比例する第1の検出信号を出力する電流検出回路と、前記第1の検出信号へ与えるゲインを切換えることで第2の検出信号の信号値を変化させ出力させるゲイン切換回路と、前記ゲイン切換回路に対してゲイン切換の指令信号を出力させるゲイン設定回路と、を備え、A current detection circuit for detecting an ionic current generated in response to an ignition operation of the internal combustion engine and outputting a first detection signal proportional to a current value of the ionic current; and a gain to be given to the first detection signal. A gain switching circuit that changes and outputs the signal value of the second detection signal by switching; and a gain setting circuit that outputs a gain switching command signal to the gain switching circuit;
前記ゲイン設定回路は、前記ゲインを低下させる基準として与えられる上方閾値,及び,前記ゲインを上昇させる基準として与えられる下方閾値、の各々を設定させる閾値設定処理と、前記上方閾値又は前記下方閾値,及び,前記イオン電流のサンプルデータ、の関係によって決定される積算ゲインと、前記内燃機関を制御するパラメータによって決定される基本ゲインと、の双方のゲインに基づいて前記指令信号を設定するゲイン設定処理と、を機能させ、  The gain setting circuit includes a threshold setting process for setting each of an upper threshold given as a reference for lowering the gain and a lower threshold given as a reference for raising the gain; and the upper threshold or the lower threshold; And a gain setting process for setting the command signal based on both gains determined by the relationship between the sample data of the ion current and a basic gain determined by a parameter for controlling the internal combustion engine. And
前記閾値設定処理は、前記サンプルデータの分布範囲が広い場合は前記上方閾値と前記下方閾値との差を小さく設定させ、前記サンプルデータの分布範囲が狭い場合は前記上方閾値と前記下方閾値との差を大きく設定させることとする。  The threshold value setting process sets a small difference between the upper threshold value and the lower threshold value when the distribution range of the sample data is wide, and sets the difference between the upper threshold value and the lower threshold value when the distribution range of the sample data is narrow. The difference is set large.

また、内燃機関の点火動作に応じて発生したイオン電流を検出すると共に当該イオン電流の電流値に比例する第1の検出信号を出力する電流検出回路と、前記第1の検出信号へ与えるゲインを切換えることで第2の検出信号の信号値を変化させ出力させるゲイン切換回路と、前記ゲイン切換回路に対してゲイン切換の指令信号を出力させるゲイン設定回路と、を備え、A current detection circuit for detecting an ionic current generated in response to an ignition operation of the internal combustion engine and outputting a first detection signal proportional to a current value of the ionic current; and a gain to be given to the first detection signal. A gain switching circuit that changes and outputs the signal value of the second detection signal by switching; and a gain setting circuit that outputs a gain switching command signal to the gain switching circuit;
前記ゲイン設定回路は、前記ゲインを低下させる基準として与えられる上方閾値,及び,前記ゲインを上昇させる基準として与えられる下方閾値、の各々を設定させる閾値設定処理と、前記上方閾値又は前記下方閾値,及び,前記イオン電流のサンプルデータ、の関係によって決定される積算ゲインと、前記内燃機関を制御するパラメータによって決定される基本ゲインと、の双方のゲインに基づいて前記指令信号を設定するゲイン設定処理と、を機能させ、  The gain setting circuit includes a threshold setting process for setting each of an upper threshold given as a reference for lowering the gain and a lower threshold given as a reference for raising the gain; and the upper threshold or the lower threshold; And a gain setting process for setting the command signal based on both gains determined by the relationship between the sample data of the ion current and a basic gain determined by a parameter for controlling the internal combustion engine. And
前記積算ゲインは、前記サンプルデータの中から抽出されたピーク値に基づいて設定されることとする。  The integrated gain is set based on a peak value extracted from the sample data.

また、内燃機関の点火動作に応じて発生したイオン電流を検出すると共に当該イオン電流の電流値に比例する第1の検出信号を出力する電流検出回路と、前記第1の検出信号へ与えるゲインを切換えることで第2の検出信号の信号値を変化させ出力させるゲイン切換回路と、前記ゲイン切換回路に対してゲイン切換の指令信号を出力させるゲイン設定回路と、を備え、A current detection circuit for detecting an ionic current generated in response to an ignition operation of the internal combustion engine and outputting a first detection signal proportional to a current value of the ionic current; and a gain to be given to the first detection signal. A gain switching circuit that changes and outputs the signal value of the second detection signal by switching; and a gain setting circuit that outputs a gain switching command signal to the gain switching circuit;
前記ゲイン設定回路は、前記ゲインを低下させる基準として与えられる上方閾値,及び,前記ゲインを上昇させる基準として与えられる下方閾値、の各々を設定させる閾値設定処理と、前記上方閾値又は前記下方閾値,及び,前記イオン電流のサンプルデータ、の関係によって決定される積算ゲインと、前記内燃機関を制御するパラメータによって決定される基本ゲインと、の双方のゲインに基づいて前記指令信号を設定するゲイン設定処理と、を機能させ、  The gain setting circuit includes a threshold setting process for setting each of an upper threshold given as a reference for lowering the gain and a lower threshold given as a reference for raising the gain; and the upper threshold or the lower threshold; And a gain setting process for setting the command signal based on both gains determined by the relationship between the sample data of the ion current and a basic gain determined by a parameter for controlling the internal combustion engine. And
前記ゲイン設定処理は、前記積算ゲインと前記基本ゲインとの加算値に基づいて、前記指令信号を設定させ、  The gain setting process sets the command signal based on an addition value of the integrated gain and the basic gain,
前記ゲイン設定処理は、前記加算値の変化が進むと、前記積算ゲインの変化率を低下させることとする。  The gain setting process reduces the rate of change of the integrated gain as the change of the added value proceeds.

好ましくは、前記加算値が最大ゲインを示してから新たに加算値が算出され、当該新たな加算値が前記最大ゲインを上回る値を示す場合、前記ゲイン設定処理は、前記積算ゲインを零へ修正させることとする。
Preferably, when the added value is newly calculated after the added value indicates the maximum gain, and the new added value indicates a value exceeding the maximum gain, the gain setting process corrects the integrated gain to zero. I will let you.

好ましくは、前記加算値が最小ゲインを示してから新たに加算値が算出され、当該新たな加算値が前記最小ゲインを下回る値を示す場合、前記ゲイン設定処理は、前記積算ゲインを零へ修正させることとする。
Preferably, when the addition value is newly calculated after the addition value indicates the minimum gain, and the new addition value indicates a value lower than the minimum gain, the gain setting process corrects the integrated gain to zero. I will let you.

また、内燃機関の点火動作に応じて発生したイオン電流を検出すると共に当該イオン電流の電流値に比例する第1の検出信号を出力する電流検出回路と、前記第1の検出信号へ与えるゲインを切換えることで第2の検出信号の信号値を変化させ出力させるゲイン切換回路と、前記ゲイン切換回路に対してゲイン切換の指令信号を出力させるゲイン設定回路と、を備え、
前記ゲイン設定回路は、前記ゲインを低下させる基準として与えられる上方閾値,及び,前記ゲインを上昇させる基準として与えられる下方閾値、の各々を設定させる閾値設定処理と、前記上方閾値又は前記下方閾値,及び,前記イオン電流のサンプルデータ、の関係によって決定される積算ゲインと、前記内燃機関を制御するパラメータによって決定される基本ゲインと、の双方のゲインに基づいて前記指令信号を設定するゲイン設定処理と、を機能させ、
前記ゲイン切換回路は、複数のゲイン値を設定させる抵抗値が各々設定されており、当該抵抗値は、ゲイン値の低下設定に応じて其の抵抗値の変化量を増加させることとする。
A current detection circuit for detecting an ionic current generated in response to an ignition operation of the internal combustion engine and outputting a first detection signal proportional to a current value of the ionic current; and a gain to be given to the first detection signal. A gain switching circuit that changes and outputs the signal value of the second detection signal by switching; and a gain setting circuit that outputs a gain switching command signal to the gain switching circuit;
The gain setting circuit includes a threshold setting process for setting each of an upper threshold given as a reference for lowering the gain and a lower threshold given as a reference for raising the gain; and the upper threshold or the lower threshold; And a gain setting process for setting the command signal based on both gains determined by the relationship between the sample data of the ion current and a basic gain determined by a parameter for controlling the internal combustion engine. And
In the gain switching circuit, a resistance value for setting a plurality of gain values is set, and the resistance value increases the amount of change in the resistance value according to the decrease setting of the gain value.

好ましくは、前記内燃機関を制御するパラメータは、当該内燃機関の回転数又は吸気圧又は充填効率に関する情報のうち、少なくとも何れかの情報を指すものであることとする。 Preferably, the parameter for controlling the internal combustion engine indicates at least one of information on the rotational speed, the intake pressure, or the charging efficiency of the internal combustion engine .

好ましくは、前記積算ゲインは、第1の燃焼サイクルで生じたイオン電流のサンプルデータと、前記第1の燃焼サイクルよりも過去のサイクルにあたる第2の燃焼サイクルで生じたイオン電流のサンプルデータと、を含む検査サイクルの異なる複数のデータに基づいて設定されることとする。   Preferably, the integrated gain includes sample data of ion current generated in a first combustion cycle, sample data of ion current generated in a second combustion cycle corresponding to a cycle earlier than the first combustion cycle, and It is set based on a plurality of data having different inspection cycles including.

また、本発明では、次のような内燃機関制御システムの構成としても良い。即ち、点火タイミングを規定する内燃機関制御装置と、前記点火タイミングに応じて高電圧を発生させる点火コイルと、上述した発明の何れか一つに記載の内燃機関用イオン電流検出装置とを備えることとする。   In the present invention, the following internal combustion engine control system may be configured. That is, an internal combustion engine control device that defines an ignition timing, an ignition coil that generates a high voltage in accordance with the ignition timing, and an ion current detection device for an internal combustion engine according to any one of the above-described inventions. And

本発明に係る内燃機関用イオン電流検出装置によると、イオン電流の検出信号に与えられるゲインは、基本ゲインと積算ゲインの双方に基づいて設定される。このため、選択されたゲインは、内燃機関の制御状態と燃焼ガス状態との双方の情報が反映されることとなり、バラツキの発生に偏重されることのない、イオン電流の検出値をデータ化させる上で合理的なゲイン値へ設定されることとなる。   According to the ion current detection apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, the gain given to the detection signal of the ion current is set based on both the basic gain and the integrated gain. For this reason, the selected gain reflects information on both the control state and the combustion gas state of the internal combustion engine, and the detected value of the ionic current that is not biased to the occurrence of variation is converted into data. A reasonable gain value is set above.

また、本発明に係る内燃機関制御システムによると、データ作成する上で合理的なゲイン値とされる為、内燃機関制御装置では、イオン電流の波形情報が毀損されることなく、高品質のデータが取得され、事象を正確に捉えた精度の高い解析結果が得られることとなる。このため、内燃機関制御システムでは、信頼性の高い解析結果に基づいて点火動作等を規定することとなり、燃費低減又は操作性の向上に貢献し得る。   Further, according to the internal combustion engine control system according to the present invention, since it is a reasonable gain value in creating data, the internal combustion engine control device does not damage the waveform information of the ion current, and does not damage the high quality data. Is obtained, and a highly accurate analysis result that accurately captures the event is obtained. For this reason, in the internal combustion engine control system, the ignition operation or the like is defined based on a highly reliable analysis result, which can contribute to reduction in fuel consumption or improvement in operability.

内燃機関制御システムの構成を示す図。The figure which shows the structure of an internal combustion engine control system. イオン電流及び其のサンプルデータを示すタイミングチャート。The timing chart which shows an ionic current and its sample data. 本実施の形態に係るゲイン設定プログラムのメインルーチン。The main routine of the gain setting program according to the present embodiment. 本実施の形態に係るゲイン設定プログラムのサブルーチン。A subroutine of a gain setting program according to the present embodiment. ゲイン切換が行われた際のサンプルデータを示す図。The figure which shows the sample data at the time of gain switching. 二つの閾値の好ましい関係を示す図。The figure which shows the preferable relationship of two threshold values. 従来技術に係るゲイン制御を示す図。The figure which shows the gain control which concerns on a prior art. 本実施の形態に係るゲイン制御を示す図。The figure which shows the gain control which concerns on this Embodiment.

以下、本発明に係る実施の形態につき図面を参照して具体的に説明する。図1は、本実施の形態に係る内燃機関制御システムが示されている。内燃機関制御システム10は、図示の如く、内燃機関制御装置110と、点火コイル120と、内燃機関用イオン電流検出装置100とから構成される。以下、内燃機関制御装置110をコントロールユニット110と呼び換え、内燃機関用イオン電流検出装置100を単にイオン電流検出装置100と呼び換えることとする。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows an internal combustion engine control system according to the present embodiment. As shown in the figure, the internal combustion engine control system 10 includes an internal combustion engine control device 110, an ignition coil 120, and an ion current detection device 100 for the internal combustion engine. Hereinafter, the internal combustion engine control device 110 is referred to as the control unit 110, and the internal combustion engine ion current detection device 100 is simply referred to as the ion current detection device 100.

コントロールユニット110は、回転数,吸気圧,車速,等の様々なパラメータが入力され、これらの情報に基づいて内燃機関の点火タイミングを規定する。コントロールユニット110は、所謂ECU(Engine Control Unit)と呼ばれる装置であり、情報処理回路及び情報通信回路を内蔵させている。当該コントロールユニット110は、通信ラインを介して、エンジンの回転数情報Ne,吸気圧情報Pb,及び,イオン電流のサンプルデータDtを受取り、これらの情報をメモリ回路へ逐一格納させる。このようなデータ通信は、CAN(Control Area Network),LIN(Local Area Network),又は,シリアル通信規格,といった周知の通信規格を利用して、情報の送受信が行われる。また、吸気圧情報Pbは、インテークマニホールドに配された圧力センサの検出信号,エアフローメータの検出信号,又は,スロットルポジションセンサの制御情報等によって特定される。また、回転数情報Neは、クランクポジションセンサ,カムポジションセンサ等によって特定される情報である。   The control unit 110 receives various parameters such as the rotational speed, intake pressure, vehicle speed, and the like, and defines the ignition timing of the internal combustion engine based on these information. The control unit 110 is a so-called ECU (Engine Control Unit) and incorporates an information processing circuit and an information communication circuit. The control unit 110 receives engine rotational speed information Ne, intake pressure information Pb, and ion current sample data Dt via a communication line, and stores these pieces of information in a memory circuit one by one. In such data communication, information is transmitted and received using a known communication standard such as CAN (Control Area Network), LIN (Local Area Network), or serial communication standard. Further, the intake pressure information Pb is specified by a detection signal of a pressure sensor arranged in the intake manifold, a detection signal of an air flow meter, control information of a throttle position sensor, or the like. The rotation speed information Ne is information specified by a crank position sensor, a cam position sensor, or the like.

かかるコントロールユニット110では、失火/燃焼判定,燻り判定,ノッキング判定,点火タイミング制御、排ガス循環制御等、様々な解析処理を行い、点火信号SGを生成・出力させている。このような解析処理は、イオン電流の情報(サンプルデータDt)に基づいて実施される。尚、コントロールユニット110では、サンプルデータDtの絶対値情報が必要とされる場合、ゲイン設定回路150からゲインの設定情報Gainを受信し、選択されたゲイン値に対応する係数をサンプルデータDtへ乗算することで(換算処理)、サンプルデータDtの実値を認識(データ作成)することが可能となる。また、当該コントロールユニットでは、データの絶対値情報が無くとも算出され得る情報(周波数情報,種々の無次元化量)を利用する場合、必ずしも、上述した換算処理を必要とするものではない。   The control unit 110 generates and outputs an ignition signal SG by performing various analysis processes such as misfire / combustion determination, turnover determination, knocking determination, ignition timing control, and exhaust gas circulation control. Such an analysis process is performed based on ion current information (sample data Dt). When the absolute value information of the sample data Dt is required, the control unit 110 receives the gain setting information Gain from the gain setting circuit 150 and multiplies the sample data Dt by a coefficient corresponding to the selected gain value. By doing this (conversion processing), it becomes possible to recognize (create data) the actual value of the sample data Dt. Further, in the control unit, when using information (frequency information, various dimensionless amounts) that can be calculated without the absolute value information of the data, the above-described conversion process is not necessarily required.

点火コイル120は、一次コイルL1及び二次コイルL2を具備するトランスCLと、パワートランジスタTrとから構成され、車載バッテリVbが一次コイルL1へ印加されている。点火コイル120は、入力された点火信号SGに応じてパワートランジスタTrが駆動され、二次コイルL2で高電圧を発生させる。尚、点火コイル120には、イグナイタを搭載させて、点火信号SGの波形を修正させるようにしても良い。この場合にあってもパワートランジスタTrは、点火信号SGによって駆動されることに変わりない。   The ignition coil 120 includes a transformer CL including a primary coil L1 and a secondary coil L2, and a power transistor Tr, and an in-vehicle battery Vb is applied to the primary coil L1. In the ignition coil 120, the power transistor Tr is driven according to the input ignition signal SG, and the secondary coil L2 generates a high voltage. Note that an igniter may be mounted on the ignition coil 120 to correct the waveform of the ignition signal SG. Even in this case, the power transistor Tr is still driven by the ignition signal SG.

イオン電流検出装置100は、図示の如く、電流検出回路130と,ゲイン切換回路140と,ゲイン設定回路150とから構成される。信号ラインLaは、電流検出回路130の出力端とゲイン切換回路140の入力端とを接続させ、第1の検出信号Viaを伝達させる。信号ラインLgは、ゲイン切換回路140の出力端とゲイン設定回路150の入力ポートとを接続させ、第2の検出信号Vigを伝達させる。信号ラインLsは、ゲイン設定回路150の出力ポートとゲイン切換回路140の入力端とを接続させ、ゲインの選択を行う指令信号Vswを伝達させる。また、信号ラインLdは、ゲイン設定回路150及びコントロールユニット110の間に介在するものであって、サンプルデータDt及びゲインの設定情報Gnをコントロールユニット110へ転送させる。   As shown in the figure, the ion current detection device 100 includes a current detection circuit 130, a gain switching circuit 140, and a gain setting circuit 150. The signal line La connects the output terminal of the current detection circuit 130 and the input terminal of the gain switching circuit 140 to transmit the first detection signal Via. The signal line Lg connects the output terminal of the gain switching circuit 140 and the input port of the gain setting circuit 150 to transmit the second detection signal Vig. The signal line Ls connects the output port of the gain setting circuit 150 and the input terminal of the gain switching circuit 140, and transmits a command signal Vsw for selecting a gain. The signal line Ld is interposed between the gain setting circuit 150 and the control unit 110, and transfers the sample data Dt and the gain setting information Gn to the control unit 110.

電流検出回路130は、ツェナーダイオードDz及びダイオードD1の直列回路、当該ツェナーダイオードDzに並列接続されたコンデンサC、接続端A及びBの間に設けられた抵抗R1、アノード側がグランド電位とされカソード側が接続端BとされたダイオードD2、反転入力端子へ接続端Bが接続され非反転端子がグランド電位とされたオペアンプ130a、オペアンプ130aの出力ゲインを規定する抵抗R2、及び、オペアンプ130aの出力信号のオフセット量を規定する抵抗R3、によって構成されている。   The current detection circuit 130 includes a series circuit of a Zener diode Dz and a diode D1, a capacitor C connected in parallel to the Zener diode Dz, a resistor R1 provided between connection terminals A and B, an anode side being a ground potential, and a cathode side being The diode D2 connected to the connection terminal B, the operational amplifier 130a whose connection terminal B is connected to the inverting input terminal and the non-inverting terminal is set to the ground potential, the resistor R2 that defines the output gain of the operational amplifier 130a, and the output signal of the operational amplifier 130a The resistor R3 defines the offset amount.

点火コイルCLの二次側に高電圧が生じた場合、点火プラグPGでは、プラグギャップで絶縁破壊を起こし、点火プラグPGのグランド側から二次コイルL2へ向かって放電電流I1が流れる。そして、放電電流I1は、ツェナーダイオードDz→ダイオードD1→グランド(GND),という経路を辿り、この場面で、コンデンサCに電荷を蓄積させる。   When a high voltage is generated on the secondary side of the ignition coil CL, the spark plug PG causes dielectric breakdown at the plug gap, and the discharge current I1 flows from the ground side of the spark plug PG toward the secondary coil L2. The discharge current I1 follows a path of Zener diode Dz → diode D1 → ground (GND), and charges are accumulated in the capacitor C in this scene.

一方、絶縁破壊が収束する頃、プラグギャップでは、其の周辺にラジカルな分子が分布することになるので、電荷の移動経路が形成されることとなる。このとき、電流検出回路130では、コンデンサCに蓄えられた電荷を消費させることで、コンデンサC→二次コイルL2→点火プラグPG→グランド(GND),という経路のイオン電流I2を発生させる。従って、イオン電流I2が発生している時、出力端Cでは、イオン電流I2の電流値に比例する信号(以下、第1の検出信号Via)が出力されることとなる。   On the other hand, when dielectric breakdown converges, in the plug gap, radical molecules are distributed around the plug gap, so that a charge transfer path is formed. At this time, the current detection circuit 130 consumes the electric charge stored in the capacitor C, thereby generating an ion current I2 having a path of the capacitor C → secondary coil L2 → ignition plug PG → ground (GND). Therefore, when the ion current I2 is generated, a signal proportional to the current value of the ion current I2 (hereinafter, the first detection signal Via) is output from the output terminal C.

ゲイン切換回路140は、複数の抵抗を具備する回路網と、信号Vswによって駆動するスイッチ機能部Swとから構成される。このうち、回路網は、予定されているゲインを与えるように各抵抗の抵抗値が定められており、入力端と出力端との導通経路が選択されることで、所望のゲインに設定することを可能とする。スイッチ機能部SWは、上記導通経路を切換えるものであり、リレー回路又はトランジスタ等が用いられる。ゲイン切換回路140は、イオン電流I2を示す第1の検出信号Viaが入力端へ印加されると、選択されている導通経路に対応するゲインを第1の検出信号Viaに与え、即ち、第1の検出信号Viaに所定ゲインを与えた第2の検出信号Vigとして、これを出力端から出力させる。そして、ゲイン切換回路140は、指令信号Vswが与えられると、これに対応する導通経路が選択され、第2の検出信号Vigは、この動作に応じてゲインが切換えられ、信号値が変化されることとなる。   The gain switching circuit 140 includes a circuit network having a plurality of resistors and a switch function unit Sw driven by a signal Vsw. Among these, the resistance value of each resistor is determined so as to give a predetermined gain, and a desired gain is set by selecting a conduction path between the input end and the output end. Is possible. The switch function unit SW switches the conduction path, and a relay circuit, a transistor, or the like is used. When the first detection signal Via indicating the ionic current I2 is applied to the input terminal, the gain switching circuit 140 gives the gain corresponding to the selected conduction path to the first detection signal Via, that is, the first detection signal Via As a second detection signal Vig obtained by giving a predetermined gain to the detection signal Via, this is output from the output end. When the command signal Vsw is given, the gain switching circuit 140 selects a conduction path corresponding to the command signal Vsw, and the gain of the second detection signal Vig is switched according to this operation, and the signal value is changed. It will be.

ゲイン設定回路150は、情報処理機能および情報通信機能を具備する回路であって、CPU,メモリ回路,AD変換回路,I/O回路,クロック回路等が内蔵されている。また、メモリ回路には、適宜のプログラム及びパラメータ等が格納され、ゲイン設定回路150は、上述したハードウェア資源とソフトウェア資源とを協働機能させることで、プログラムに規定される機能的処理を実現させている。当該プログラムには、例えば、閾値設定処理、ゲイン設定処理、加算ゲイン算出処理、加算ゲイン補正処理、等が規定されている。プログラムの他、メモリ回路には、内燃機関の制御条件に応じて閾値を選択するマップ情報、ピーク値の過去ログデータを一定期間参照できるピーク値情報、等が記録されている。   The gain setting circuit 150 is a circuit having an information processing function and an information communication function, and includes a CPU, a memory circuit, an AD conversion circuit, an I / O circuit, a clock circuit, and the like. The memory circuit stores appropriate programs, parameters, and the like, and the gain setting circuit 150 realizes the functional processing defined in the program by causing the hardware resources and software resources described above to function in cooperation. I am letting. In the program, for example, threshold setting processing, gain setting processing, addition gain calculation processing, addition gain correction processing, and the like are defined. In addition to the program, the memory circuit stores map information for selecting a threshold according to the control conditions of the internal combustion engine, peak value information that can refer to past log data of peak values for a certain period, and the like.

また、ゲイン設定回路150には、入力ポート,出力ポート,I/Oポートが適宜に設けられている。そして、第2の検出信号Vigは、AD変換回路にてアナログ信号からサンプルデータDtを作成し、当該データDtがメモリ回路またはデータレジスタで保持される。当該サンプルデータDt及びゲインの設定情報は、信号ラインLdを介してコントロールユニット110へ転送される。また、出力ポートからは、ゲイン設定処理の結果値に対応する指令信号Vswを出力させる。尚、ゲイン設定回路150で機能される具体的な処理は、追って説明することとする。   The gain setting circuit 150 is appropriately provided with an input port, an output port, and an I / O port. The second detection signal Vig creates sample data Dt from an analog signal in an AD conversion circuit, and the data Dt is held in a memory circuit or a data register. The sample data Dt and gain setting information are transferred to the control unit 110 via the signal line Ld. Further, a command signal Vsw corresponding to the result value of the gain setting process is output from the output port. It should be noted that specific processing that is performed by the gain setting circuit 150 will be described later.

図2は、点火信号SG,コイルの一次電流Ic,イオン電流に比例する第1の信号Via,データのサンプル処理を実施するウィンドウ期間Tm,及び,第2の検出信号VigについてのサンプルデータDt,を示すタイミングチャートである。尚、同図は、複数存在する気筒のうち代表気筒をモニタリングしたものである。また、或る気筒での点火信号SGの間隔を、点火サイクルと呼ぶことがある。   FIG. 2 shows an ignition signal SG, a primary current Ic of the coil, a first signal Via proportional to the ion current, a window period Tm in which data sampling is performed, and sample data Dt for the second detection signal Vig, It is a timing chart which shows. In the figure, the representative cylinder is monitored among a plurality of existing cylinders. Further, the interval of the ignition signal SG in a certain cylinder may be referred to as an ignition cycle.

図示の如く、一次電流Icは、点火信号SGの立上り時刻から増加を開始させ、当該信号SGの立下り時刻で急峻に低下する。この直後では、点火コイル120から高電圧が出力され、点火プラグPGで放電が行われる。そして、放電が収束する頃にイオン電流I2が流れ始め、電流検出回路130からは、第1の検出信号Viaが山状の波形として現れる。ゲイン設定回路150では、内燃機関の回転数Ne等に応じてウィンドウ期間Tmを設定し、このウィンドウ期間ta〜tbについて、第2の検出信号VigのサンプルデータDtを作成する。上述の如く、このサンプルデータDtは、ゲイン設定が行われることで、適宜のオフセットレベルに切換えられることとなる(図5a参照)。   As illustrated, the primary current Ic starts to increase from the rising time of the ignition signal SG, and rapidly decreases at the falling time of the signal SG. Immediately after this, a high voltage is output from the ignition coil 120 and discharge is performed by the spark plug PG. When the discharge converges, the ion current I2 begins to flow, and the first detection signal Via appears as a mountain-shaped waveform from the current detection circuit 130. The gain setting circuit 150 sets a window period Tm according to the rotational speed Ne of the internal combustion engine, and creates sample data Dt of the second detection signal Vig for the window periods ta to tb. As described above, the sample data Dt is switched to an appropriate offset level by setting the gain (see FIG. 5a).

図3は、ゲイン設定プログラムで規定されるメインルーチンのフローチャートが示されている。本実施の形態に係るメインルーチンでは、処理S111,処理S112〜S114,及び,処理S115〜S116,が適宜のイベント毎に起動を繰り返す。但し、処理S111にあっては、内燃機関の制御情報が更新された場合に限り起動されるものであって、処理S112〜S114,及び,処理S115〜S116にあっては、点火サイクル毎の適宜のタイミングで各々起動される。   FIG. 3 shows a flowchart of a main routine defined by the gain setting program. In the main routine according to the present embodiment, processing S111, processing S112 to S114, and processing S115 to S116 are repeatedly activated for each appropriate event. However, the process S111 is started only when the control information of the internal combustion engine is updated, and the processes S112 to S114 and the processes S115 to S116 are appropriately performed for each ignition cycle. Each is activated at the timing.

かかるメインルーチンでは、内燃機関の回転数情報Neと吸気圧情報Pbとが更新されていると、其の更新された情報を利用できるよう、当該更新情報をCPUのデータレジスタ等へ格納させ、後の演算処理に備える(S111)。この回転数情報Ne及び吸気圧情報Pbは、CAN通信ラインを介してコントロールユニット110へ与えられる情報であり、当該コントロールユニット110では、例えば、数μsec毎に各情報Ne,Pbの書換え(更新)が実施される。このような情報は、内燃機関の負荷情報を示すパラメータであるところ、このパラメータに基づいて決定される数値的情報は、内燃機関の負荷情報を反映させたものとなる。尚、内燃機関の負荷情報は、上述した回転数情報Ne,吸気圧情報Pbに限られるものではない。例えば、混合気充填効率ηcといった情報を用いても良い。この充填効率ηcは、シリンダー容積に対する混合気の実充填量を示すものであって、吸気圧情報Pbに基づいて算出することもできる。   In such a main routine, when the rotational speed information Ne and the intake pressure information Pb of the internal combustion engine are updated, the updated information is stored in a data register of the CPU so that the updated information can be used. (S111). The rotation speed information Ne and the intake pressure information Pb are information given to the control unit 110 via the CAN communication line, and the control unit 110 rewrites (updates) the information Ne and Pb every several μsec, for example. Is implemented. Such information is a parameter indicating the load information of the internal combustion engine, and the numerical information determined based on this parameter reflects the load information of the internal combustion engine. The load information of the internal combustion engine is not limited to the above-described rotation speed information Ne and intake pressure information Pb. For example, information such as the air-fuel mixture charging efficiency ηc may be used. This filling efficiency ηc indicates the actual filling amount of the air-fuel mixture with respect to the cylinder volume, and can also be calculated based on the intake pressure information Pb.

処理S111が完了すると、点火信号SGのエッジ検出判定が実施される(S112)。処理S112では、検出したエッジと其の次に検出されたエッジとの間に閾値を適宜設定し、当該エッジが立上りエッジであるか、立下りエッジ(時刻teのパルスエッジ)であるか、又は、ノイズによるものかを判別する。そして、本実施の形態では、処理S112で立下りエッジを検出した場合、処理S113(閾値設定処理)及び処理S114(ゲイン設定処理)を実施させ、処理S112で立下りエッジを検出できなかった場合、処理S115へ移行される。   When the process S111 is completed, the edge detection determination of the ignition signal SG is performed (S112). In the process S112, a threshold value is appropriately set between the detected edge and the next detected edge, and the edge is a rising edge, a falling edge (pulse edge at time te), or Determine whether it is due to noise. In this embodiment, when the falling edge is detected in the process S112, the process S113 (threshold setting process) and the process S114 (gain setting process) are performed, and the falling edge cannot be detected in the process S112. The process proceeds to step S115.

立下りエッジが検出された場合、処理S113では、上方閾値th1及び下方閾値th2を設定させる。このうち、上方閾値th1は、ゲインを低下させる基準を与えるもので、下方閾値th2は、ゲインを上昇させる基準を与えるものである。また、これらの閾値は、サンプルデータDtに与えられるものである。そして、サンプルデータDtの所定点が閾値th1及びth2の各々と比較され、この機能の異なる二つの閾値が設定されることで、ゲイン値を上昇させたり低下させたりする操作が可能となる。   When the falling edge is detected, in the process S113, the upper threshold th1 and the lower threshold th2 are set. Of these, the upper threshold th1 provides a reference for decreasing the gain, and the lower threshold th2 provides a reference for increasing the gain. These threshold values are given to the sample data Dt. Then, the predetermined point of the sample data Dt is compared with each of the thresholds th1 and th2, and two thresholds having different functions are set, so that an operation for increasing or decreasing the gain value becomes possible.

ここで、上方閾値th1及び下方閾値th2は、内燃機関の回転数情報Ne及び吸気圧情報Pbに基づいて設定されるのが好ましい。イオン電流I2の燃焼波形の分布は、これらのパラメータと相関があることから、本実施の形態では、当該閾値th1及びth2にこれらの情報Ne,Pbを反映させている。これにより、両閾値th1及びth2は、内燃機関の制御状態と連動する傾向に合うよう、サンプルデータに基づきゲイン設定させることが可能となる。   Here, the upper threshold th1 and the lower threshold th2 are preferably set based on the rotational speed information Ne and the intake pressure information Pb of the internal combustion engine. Since the distribution of the combustion waveform of the ion current I2 correlates with these parameters, in the present embodiment, the information Ne and Pb are reflected in the threshold values th1 and th2. Thereby, both threshold values th1 and th2 can be set based on the sample data so as to match the tendency of interlocking with the control state of the internal combustion engine.

図5を参照して、上方閾値th1及び下方閾値th2の機能について説明する。先ず、同図に示される破線Vp〜Vqの範囲は、AD変換回路の分解能によって定まるもので、AD変換回路におけるデータの作成可能範囲を指す。このうち、Vpを上限限界値と呼び、Vqを下限限界値と呼ぶこととする。   With reference to FIG. 5, functions of the upper threshold th1 and the lower threshold th2 will be described. First, the range of broken lines Vp to Vq shown in the figure is determined by the resolution of the AD conversion circuit, and indicates the data creation range in the AD conversion circuit. Among these, Vp is called an upper limit value and Vq is called a lower limit value.

本実施の形態では、ゲイン値が4種類に設定されるものとし、ゲイン値G1>ゲイン値G2>ゲイン値G3>ゲイン値G4,の関係を有している。このうち、G1を最大ゲイン値と呼ぶことがあり、G4を最小ゲイン値と呼ぶことがある。また、各ゲイン値の設定は、ゲイン値が一段階低下するごとに、サンプルデータDtの電圧レベルが段階的に低下するものとする(図5a〜図5c)。   In the present embodiment, four types of gain values are set, and a relationship of gain value G1> gain value G2> gain value G3> gain value G4 is established. Of these, G1 may be referred to as a maximum gain value, and G4 may be referred to as a minimum gain value. In addition, each gain value is set such that the voltage level of the sample data Dt decreases step by step whenever the gain value decreases by one step (FIGS. 5a to 5c).

特に、本実施の形態にあっては、ゲイン値の減少に応じて、ゲイン値間の差異(電圧レベルの差異)が拡大するように設定されている(ΔD1<ΔD2<ΔD3)。このようなゲイン値の設定は、ゲイン切換回路140によって実現される。即ち、ゲイン切換回路140では、複数のゲイン値を設定させる抵抗値が各々設定されており、当該抵抗値は、ゲイン値の低下設定に応じて、其の抵抗値の変化量(例えば、低下量)を段階的に増加させるように設定されていると良い。   In particular, in the present embodiment, the difference between the gain values (difference in voltage level) is set to increase as the gain value decreases (ΔD1 <ΔD2 <ΔD3). Such setting of the gain value is realized by the gain switching circuit 140. That is, in the gain switching circuit 140, resistance values for setting a plurality of gain values are set, and the resistance values are changed according to the gain value reduction setting (for example, the reduction amount). ) In a stepwise manner.

このようなゲイン設定を推奨する理由は、ゲイン値の低下に応じてサンプルデータDtの分布範囲ΔS1が狭くなる性質に着眼したものであり、当該ゲイン値の設定によれば、データ作成可能な範囲Vp〜Vqを有効活用できるからである。   The reason for recommending such a gain setting is that the distribution range ΔS1 of the sample data Dt becomes narrower as the gain value decreases, and the range in which data can be created according to the setting of the gain value. This is because Vp to Vq can be effectively used.

また、強い燃焼状態では、サンプルデータDtの分布範囲ΔS1が広がる為、本実施の形態によるとゲイン値が低下するよう制御されていく。即ち、燃焼状態が強い場面では、分布範囲ΔS1を狭く且つ其の電圧レベルを低く設定することが可能となるため、データ作成可能な範囲Vp〜VqへサンプルデータDtが収められ易くなるといった顕著な効果を奏する。   In the strong combustion state, the distribution range ΔS1 of the sample data Dt is widened, so that the gain value is controlled to decrease according to the present embodiment. That is, in a scene where the combustion state is strong, the distribution range ΔS1 can be narrowed and the voltage level thereof can be set low, so that the sample data Dt can be easily stored in the data creation range Vp to Vq. There is an effect.

図5(a)は、サンプルデータDtの分布範囲ΔS1が比較的狭い場面を示し、図5(b)は、サンプルデータDtの分布範囲ΔS2が広い場面を示している。イオン電流I2は、上述の如く、燃焼の強度に応じてサンプルデータDtの分布範囲ΔSが増減する。分布範囲ΔS1が狭い場合(図5a)、サンプルデータDtは範囲Vp〜Vqに収まりやすくなるので、ゲイン値の選択自由度は高くなる。従って、図5(a)によれば、如何なるゲイン値G1〜G4を選択したとしても、サンプルデータDtが毀損されることはない。   FIG. 5A shows a scene where the distribution range ΔS1 of the sample data Dt is relatively narrow, and FIG. 5B shows a scene where the distribution range ΔS2 of the sample data Dt is wide. As described above, the distribution range ΔS of the sample data Dt increases or decreases in the ion current I2 according to the intensity of combustion. When the distribution range ΔS1 is narrow (FIG. 5a), the sample data Dt is likely to be within the range Vp to Vq, so that the degree of freedom in selecting the gain value is high. Therefore, according to FIG. 5A, the sample data Dt is not damaged regardless of which gain value G1 to G4 is selected.

分布範囲ΔS2が広い場合、図5(b)によれば、ゲイン値G1が選択されると、サンプルデータDtのピーク値近傍が上限限界値Vpに張付き、データの毀損部K1が生じてしまう。また、ゲイン値G4が選択されると、サンプルデータDtの端値近傍が下限限界値Vqに張付き、データの毀損部K2又はK3が生じてしまう。一方、ゲイン値G2及びゲイン値G3が選択された場合には、サンプルデータDtが上限限界値Vp,下限限界値Vqと交錯しなくなる。   In the case where the distribution range ΔS2 is wide, according to FIG. 5B, when the gain value G1 is selected, the vicinity of the peak value of the sample data Dt is stuck to the upper limit value Vp, and the data damaged portion K1 is generated. . Further, when the gain value G4 is selected, the vicinity of the end value of the sample data Dt is stuck to the lower limit value Vq, and the data damage portion K2 or K3 is generated. On the other hand, when the gain value G2 and the gain value G3 are selected, the sample data Dt does not intersect with the upper limit value Vp and the lower limit value Vq.

そこで、図5(c)に示す如く、上方閾値th1を設定しておけば、サンプルデータDtと上方閾値th1とを比較させ、サンプルデータの一部がth1を上回った時点で、其のデータの一部が上限限界値Vpに接近している旨を判定することが可能となる。そして、上限限界値Vpの近傍へ上方閾値th1が設定されると、ゲイン設定回路150では、サンプルデータDtが上方閾値th1を超えたという処理結果に基づいて、データの毀損部K1が生じているものと判別することが可能となる。このように、本実施の形態に係るゲイン設定回路150では、サンプルデータDtが上限限界値Vpに達している危険を把握し、これに基づいてゲイン値を低下させ、サンプルデータDtを範囲Vp〜Vqへ収容させることが可能となる。   Therefore, as shown in FIG. 5C, if the upper threshold th1 is set, the sample data Dt is compared with the upper threshold th1, and when a part of the sample data exceeds th1, It is possible to determine that a part is approaching the upper limit value Vp. When the upper threshold value th1 is set in the vicinity of the upper limit value Vp, the gain setting circuit 150 generates a data damage portion K1 based on the processing result that the sample data Dt exceeds the upper threshold value th1. It becomes possible to discriminate it from a thing. As described above, the gain setting circuit 150 according to the present embodiment grasps the danger that the sample data Dt reaches the upper limit value Vp, reduces the gain value based on this, and sets the sample data Dt in the range Vp˜ It can be accommodated in Vq.

また、同図に示す如く、下方閾値th2を設定しておけば、サンプルデータの一部が下方閾値th2を下回る旨を把握できるので、結果として、サンプルデータDtの毀損部K2又はK3の発生を検出することが可能となる。そして、この判別結果を参照してゲイン値を増加させ、サンプルデータDtを範囲Vp〜Vqへ収容させることが可能となる。尚、下方閾値th2は、イオン電流の波形の特徴に応じて設定させると良い。本実施の形態では、サンプルデータDtのピーク値と閾値th1,th2とを比較させるので、下方閾値th2は、下限限界値Vqよりも十分高いレベルに設定されることとなる。即ち、上方閾値th1及びth2は、所定のレベル差Δthを伴い且つ上限限界値Vpへ偏った状態で設定されることとなる。   Further, as shown in the figure, if the lower threshold th2 is set, it can be understood that a part of the sample data is lower than the lower threshold th2, and as a result, the occurrence of the damaged portion K2 or K3 of the sample data Dt is detected. It becomes possible to detect. Then, the gain value is increased with reference to the determination result, and the sample data Dt can be accommodated in the range Vp to Vq. The lower threshold th2 is preferably set according to the characteristics of the ion current waveform. In the present embodiment, since the peak value of the sample data Dt is compared with the thresholds th1 and th2, the lower threshold th2 is set to a level sufficiently higher than the lower limit value Vq. That is, the upper thresholds th1 and th2 are set with a predetermined level difference Δth and biased to the upper limit value Vp.

図6(a)に示す如く、サンプルデータDtの分布範囲ΔS1が比較的狭いとき、上方閾値th1と下方閾値th2とのレベル差Δthは、大きく設定されることで、予め設けられているゲイン値を有効活用することが可能となる。また、レベル差Δthを大きく設定させることで、下方閾値th2が下限限界値Vqへ近づくこととなる。このため、サンプルデータDtの分布範囲ΔS1が幾分でも広がろうとすると、ゲイン設定回路150では、これを瞬時に察知し、速やかにゲイン値をアップさせることが可能となる。   As shown in FIG. 6A, when the distribution range ΔS1 of the sample data Dt is relatively narrow, the level difference Δth between the upper threshold th1 and the lower threshold th2 is set to be large, so that a gain value provided in advance is set. Can be effectively utilized. In addition, by setting the level difference Δth to be large, the lower threshold value th2 approaches the lower limit value Vq. For this reason, if the distribution range ΔS1 of the sample data Dt is to be increased as much as possible, the gain setting circuit 150 can instantly detect this and quickly increase the gain value.

一方、図6(b)に示す如く、サンプルデータDtの分布範囲ΔS2が広いとき、閾値間のレベル差Δthを狭くするのが好ましい。特に、下方閾値th2をVp側へ引き上げると良い。これにより、燃焼状態が強い場合でも、ゲイン値G1〜ゲイン値G4の全てのゲイン値を有効に活用することが可能となる。   On the other hand, as shown in FIG. 6B, when the distribution range ΔS2 of the sample data Dt is wide, it is preferable to narrow the level difference Δth between the thresholds. In particular, the lower threshold th2 may be raised to the Vp side. Thereby, even when the combustion state is strong, it is possible to effectively use all the gain values G1 to G4.

図3に戻り、ゲイン設定プログラムのメインルーチンの説明を続ける。処理S113が完了すると、ゲイン切換処理が実行される(S114)。処理S114は、設定ゲインを決定させるサブルーチンが起動されるもので、詳細は追って説明することとする。   Returning to FIG. 3, the description of the main routine of the gain setting program will be continued. When the process S113 is completed, a gain switching process is executed (S114). The process S114 starts a subroutine for determining the set gain, and details will be described later.

上述の如く、処理S112は、立下りエッジを検出すると、ゲイン設定を新たに実施させてから、処理S115へ移行させる。また、立下りエッジが検出されなければ、ゲイン値の設定変更を行わずに、処理S115へ移行させる。   As described above, when the process S112 detects a falling edge, the gain setting is newly performed, and then the process proceeds to process S115. If no falling edge is detected, the process proceeds to step S115 without changing the gain setting.

処理S115は、イオン電流の波形が収束するタイミングで起動するよう、其の起動タイミングがプログラムによって予め設定されている。処理S115では、サンプルデータDtが新たなデータに更新されているか否かを判定し、当該データDtに変化があれば、サンプルデータDtの中から検査対象データを抽出し、其のデータをメモリ回路に保存する(処理S116)。本実施の形態にあっては、サンプルデータDtの中からピーク値に相当するデータDt(peak)を抽出させる。このように、波形のピーク値は、燃焼状態の特徴を現す検査対処とされるので、データDt(peak)が抽出されている。   The process S115 is preset in advance by the program so that the process starts at the timing when the waveform of the ion current converges. In step S115, it is determined whether or not the sample data Dt has been updated to new data. If the data Dt has changed, the inspection target data is extracted from the sample data Dt, and the data is stored in the memory circuit. (Process S116). In the present embodiment, data Dt (peak) corresponding to the peak value is extracted from the sample data Dt. Thus, since the peak value of the waveform is taken as an inspection measure that represents the characteristics of the combustion state, data Dt (peak) is extracted.

本実施の形態で用いられるメモリ回路は、データDt(peak)を過去複数分について記憶させておくメモリ領域M1と、当該過去複数のデータDt(peak)を大きい順(又は、小さい順)にソートさせて記憶させておくメモリ領域M2と、が割り当てられている。そして、処理S115では、先に、新たなデータDt(peak)をメモリ領域M1に記録させてから、これをメモリ回路M2へ転写する際にソート処理を行う。このため、メモリ回路M2では、特定のメモリアドレスにアクセスされることで、過去最大のデータDt(peak)と過去最少のデータDt(peak)を出力することが可能となる。以下、過去最大のデータDt(peak)をデータDmaxと呼び換え、過去最少のデータDt(peak)をデータDminと呼び換えることとする。尚、処理S115では、メモリ回路M1へ過去複数のデータを格納させる際、リングバッファ構成を採用することで、メモリ回路の使用領域を抑えることができる。   The memory circuit used in the present embodiment sorts the memory region M1 for storing data Dt (peak) for a plurality of past data and the plurality of past data Dt (peak) in descending order (or in ascending order). And a memory area M2 to be stored. In step S115, first, new data Dt (peak) is recorded in the memory area M1, and then sort processing is performed when the data is transferred to the memory circuit M2. For this reason, the memory circuit M2 can output the past maximum data Dt (peak) and the past minimum data Dt (peak) by accessing a specific memory address. Hereinafter, the past maximum data Dt (peak) is referred to as data Dmax, and the past minimum data Dt (peak) is referred to as data Dmin. In step S115, when a plurality of past data is stored in the memory circuit M1, the use area of the memory circuit can be reduced by adopting a ring buffer configuration.

図示の如く、処理S115(S116)の完了後、次回の起動イベントに応じて、上述した処理が各々繰り返される。このようにして、データDt(peak)は、点火サイクルの進行に合わせて順次更新されていく。   As shown in the figure, after the process S115 (S116) is completed, the above-described processes are repeated according to the next activation event. In this way, the data Dt (peak) is sequentially updated as the ignition cycle progresses.

図4は、ゲイン設定処理S114に相当するサブルーチンのフローチャートが示されている。先ず、処理S211では、基本ゲインGbscの特定が実施される。基本ゲインGbscは、内燃機関の制御パラメータに基づいて決定される。本実施の形態にあっては、回転数情報Ne及び吸気圧情報Pbが用いられる。ゲイン設定回路150は、通信ラインLdを介してこれらの情報Ne,Pbを取得する。このように、基本ゲインGbscは、内燃機関の制御パラメータに基づいて設定されるので、どのゲイン値を選択するのが好ましいか、大凡の傾向を特定させる機能を果たす。   FIG. 4 shows a flowchart of a subroutine corresponding to the gain setting process S114. First, in process S211, the basic gain Gbsc is specified. The basic gain Gbsc is determined based on the control parameter of the internal combustion engine. In the present embodiment, the rotational speed information Ne and the intake pressure information Pb are used. The gain setting circuit 150 acquires these information Ne and Pb via the communication line Ld. Thus, since the basic gain Gbsc is set based on the control parameter of the internal combustion engine, it fulfills a function of specifying a general tendency as to which gain value is preferable.

処理S211の完了後、処理S212〜処理S216では、積算ゲインGintの値を算出する。先ず、処理S212では、ピーク値の過去最小値を示すデータDminと上方閾値th1を比較させ、Dmin>th1,の場合、サンプルデータDtが上限限界値Vpに張付く危険を示しているので、積算ゲインGintを1カウントダウンさせる。一方、Dmax<th2,の場合、サンプルデータDtが下限限界値Vqに張付く危険を示しているので、積算ゲインGintを1カウントアップさせる。一方、Dmin>th1,又は,Dmax<th2,の何れにも該当しない場合、好ましいゲイン設定であると判断し、カウント値を零とする。   After the process S211 is completed, the value of the integrated gain Gint is calculated in processes S212 to S216. First, in step S212, the data Dmin indicating the past minimum value of the peak value is compared with the upper threshold value th1, and if Dmin> th1, the sample data Dt indicates a risk of sticking to the upper limit value Vp. The gain Gint is counted down by one. On the other hand, in the case of Dmax <th2, there is a danger that the sample data Dt sticks to the lower limit value Vq, so the integrated gain Gint is incremented by one. On the other hand, if neither Dmin> th1 nor Dmax <th2, it is determined that the gain setting is preferable, and the count value is set to zero.

このように、処理S212〜S216では、上方閾値th1とデータDmin(サンプルデータの一つ)との関係、又は、下方閾値th2とデータDmax(サンプルデータの一つ)との関係、に基づいて積算ゲインintが決定されることとなる。このように、積算ゲインは、サンプルデータDtのバラツキ・変動に応じてカウントアップ・カウントダウンされるものであって、当該バラツキ・変動に影響されて変動する値である。   As described above, in the processes S212 to S216, integration is performed based on the relationship between the upper threshold th1 and the data Dmin (one of the sample data) or the relationship between the lower threshold th2 and the data Dmax (one of the sample data). The gain int is determined. Thus, the integrated gain is counted up / counted down according to the variation / variation of the sample data Dt, and is a value that varies due to the variation / variation.

処理S217では、基本ゲインGbscと積算ゲインGintとの加算値(加算ゲインsum)を算出させる。このように、双方のゲインから算出されたゲイン値は、運転状態に伴う傾向とデータのバラツキ・変動発生との両情報を反映させたものとなる。尚、本実施の形態では、基本ゲインGbscと積算ゲインGintとの和によって双方の情報を反映させるゲイン関数を作成しているが、このゲイン関数の算出方法は、これに限らず、現在周知の手法を用いて、種々の変更が可能である。   In the process S217, an addition value (addition gain sum) of the basic gain Gbsc and the integrated gain Gint is calculated. As described above, the gain value calculated from both gains reflects both information on the tendency associated with the driving state and the occurrence of data variation and fluctuation. In this embodiment, a gain function that reflects both pieces of information is created by the sum of the basic gain Gbsc and the integrated gain Gint. However, the method of calculating this gain function is not limited to this, and is currently known. Various modifications are possible using the technique.

処理S217が完了すると、積算ゲインGintの修正処理が実行される(S218)。具体例として、現在の加算ゲイン値Gsumが最大ゲインG1に到達していて、その後にサブルーチンが起動され処理S217が実行された場面を考える。このとき、処理S217によって新たな加算ゲイン値Gsumが算出され、積算ゲインGintがカウントアップされると、加算ゲインGsumが最大ゲインG1を上回ってしまう。この場合、処理S218では、積算ゲインGintを零に修正させ、加算ゲイン値Gsumを最大ゲインG1に維持させる(以下、この加算ゲイン値を修正加算ゲインGsum〔m〕と呼ぶ)。このように、処理S218では、リセットワインドアップ機能を与えることで、準備されているゲイン値G1〜G4のうち何れかを選択させることが可能となる。尚、かかる処理は、加算ゲインGsumが最小ゲイン値G4を下回る場合にも、リセットワインドアップ機能を与えている。   When the process S217 is completed, a correction process for the integrated gain Gint is executed (S218). As a specific example, consider a scene in which the current addition gain value Gsum has reached the maximum gain G1, and then a subroutine is started and processing S217 is executed. At this time, when a new addition gain value Gsum is calculated by the process S217 and the integrated gain Gint is counted up, the addition gain Gsum exceeds the maximum gain G1. In this case, in process S218, the integrated gain Gint is corrected to zero, and the added gain value Gsum is maintained at the maximum gain G1 (hereinafter, this added gain value is referred to as a corrected added gain Gsum [m]). As described above, in the process S218, it is possible to select any of the prepared gain values G1 to G4 by providing the reset windup function. This process provides the reset windup function even when the addition gain Gsum is below the minimum gain value G4.

また、処理S218では、修正加算ゲイン値Gsum〔m〕が、次回起動されるサブルーチンでの基本ゲインGbscとして設定される。これにより、次回の基本ゲインGbscには、運転状態に伴う傾向と、サンプルデータのバラツキ・変動発生の有無、の両情報が反映されることとなる。   In step S218, the corrected addition gain value Gsum [m] is set as the basic gain Gbsc in the subroutine that is activated next time. As a result, the next basic gain Gbsc reflects both the tendency associated with the operating state and the presence / absence of variation in sample data and occurrence of fluctuations.

処理S218が終了すると、信号指令処理S219では、修正加算ゲインGsum〔m〕を表現する指令信号Vswが生成され、出力ポートから当該信号Vswを出力させる。この指令信号Vswは、ゲイン切換回路140に印加され、修正加算ゲインGsum〔m〕に対応するゲインを与えるよう、内部の回路網を再構成させる。尚、当該処理S219が完了すると、サブルーチンは待機状態とされ、次回のゲイン切換処理S114の実行指令を待つ。   When the process S218 ends, in the signal command process S219, a command signal Vsw representing the corrected addition gain Gsum [m] is generated, and the signal Vsw is output from the output port. This command signal Vsw is applied to the gain switching circuit 140 to reconfigure the internal circuit network so as to give a gain corresponding to the corrected addition gain Gsum [m]. When the process S219 is completed, the subroutine is set in a standby state and waits for the next execution command of the gain switching process S114.

ゲイン切換プログラムに上述した処理が規定されていないと、図7(a)に示す如く、サンプルデータDtに一時的な乱動が生じる場合、それを検知した直後にゲイン値が一段切換えられる(G1→G2)。ここで、直ちに乱動が収まったとすると、ゲイン値が必要以上に低く設定されたことになるので、サンプルデータDtは、Vq側へオフセットされて現れる。この場合、図示の如く、データの毀損部K2,K3を生じさせ、コントロールユニット110で実施される解析処理の信頼性が低下してしまう。   If the above-described processing is not defined in the gain switching program, as shown in FIG. 7A, when temporary disturbance occurs in the sample data Dt, the gain value is switched one step immediately after the detection (G1). → G2). Here, if the turbulence immediately stops, the gain value is set lower than necessary, so that the sample data Dt appears offset to the Vq side. In this case, as shown in the drawing, data corruption portions K2 and K3 are generated, and the reliability of the analysis processing performed by the control unit 110 is lowered.

また、図7(b)に示す如く、サンプルデータDtの乱動直後にゲイン値を切換えてしまうと、適切なゲイン値を特定することが困難となり、チャタリングを誘発させてしまう。このような場合、サンプルデータDtの品質悪化が長期に亘るので、コントロールユニット110の解析結果に大きな影響を与えてしまう。   Further, as shown in FIG. 7B, if the gain value is switched immediately after the turbulence of the sample data Dt, it becomes difficult to specify an appropriate gain value, and chattering is induced. In such a case, since the quality deterioration of the sample data Dt takes a long time, the analysis result of the control unit 110 is greatly affected.

これに対し、本実施の形態では、例えば、過去8サイクル分(第1のサイクルと第2のサイクルを含む検査サイクル)のデータDminと上方閾値th1とを比較させている。従って、図8(a)に示す如く、波形のピーク値が上方閾値th1を8サイクル以上連続して上回る場合、ゲイン値が1段下げられることとなる。このように、本実施の形態では、ゲイン値切換の必要性を精度良く判別することで、無用なゲイン切換えを回避させると共に、必要なゲインの切換え処理を許可させるものである。   On the other hand, in the present embodiment, for example, data Dmin for the past eight cycles (inspection cycle including the first cycle and the second cycle) is compared with the upper threshold th1. Therefore, as shown in FIG. 8A, when the peak value of the waveform exceeds the upper threshold th1 continuously for 8 cycles or more, the gain value is lowered by one step. As described above, in the present embodiment, the necessity of gain value switching is accurately determined, thereby avoiding unnecessary gain switching and permitting necessary gain switching processing.

また、図8(b)では、サンプルデータDtに乱動が生じる様子が示されている。このような場合、本実施の形態では、張付き危険状態の回数をカウントし、其のカウント値が少なければサンプルデータDtに乱動が生じていると把握される。このように、本実施の形態では、張付き危険状態をカウントすることで、一時的な乱動に起因するゲイン切換を排除させ、設定されるべき適正なゲイン値が維持されることとなる。この適正なゲイン値とは、運転状態に伴う傾向とサンプルデータのバラツキ等の有無との情報が反映されていることを指す。   FIG. 8B shows how turbulence occurs in the sample data Dt. In such a case, in the present embodiment, the number of sticking dangerous states is counted, and if the count value is small, it is understood that turbulence occurs in the sample data Dt. As described above, in the present embodiment, by counting the danger state of sticking, gain switching due to temporary turbulence is eliminated, and an appropriate gain value to be set is maintained. This appropriate gain value refers to the fact that information on the tendency associated with the operating state and the presence or absence of variation in sample data is reflected.

尚、上述したゲイン設定の切換えは、内燃機関の各気筒で独立して実施されるのが好ましい。イオン電流検出回路のバラツキ、シリンダーの形状誤差等が生じていれば、イオン電流のサンプルデータもこれに応じて影響されるからである。そこで、各気筒について別々にゲイン設定を実施すれば、その気筒に最適なゲイン値が気筒毎に設定されるため、サンプルデータの毀損といった不具合を、より効果的に回避できることとなる。   It should be noted that the switching of the gain setting described above is preferably performed independently for each cylinder of the internal combustion engine. This is because if there are variations in the ion current detection circuit, cylinder shape errors, etc., the sample data of the ion current is also affected accordingly. Therefore, if gain setting is performed separately for each cylinder, the optimum gain value for that cylinder is set for each cylinder, so that a problem such as sample data loss can be avoided more effectively.

以上、実施の形態について説明してきたが、特許請求の範囲に記される発明は、かかる形態に限定されるものではない。例えば、ゲイン設定処理では、加算値の変化が進むと、積算ゲインの変化率を低下させるようにしても良い。即ち、Vp又はVqに近づくに応じてゲイン値同士のオフセット量を少なく設定すれば、サンプルデータDtがVp又はVqと交錯しにくくなり、結果として、適正なゲイン値が選択されることとなる。   Although the embodiments have been described above, the invention described in the claims is not limited to such embodiments. For example, in the gain setting process, the rate of change of the integrated gain may be reduced as the change in the added value proceeds. That is, if the offset amount between the gain values is set to be small as Vp or Vq approaches, the sample data Dt becomes difficult to cross with Vp or Vq, and as a result, an appropriate gain value is selected.

また、コントロールユニット110にあっては、通信ラインLdを介してサンプルデータDtを受信する構成とされているが、ゲイン切換回路140から信号Vigを直接受け取るようにしても良い。この場合、コントロールユニット110は、ゲイン設定回路150からゲイン設定に関する情報を受け取ることで、入力されているサンプルデータDtの値を正しく把握することが可能となる。   Further, although the control unit 110 is configured to receive the sample data Dt via the communication line Ld, the signal Vig may be directly received from the gain switching circuit 140. In this case, the control unit 110 receives the information related to the gain setting from the gain setting circuit 150, so that the value of the input sample data Dt can be correctly grasped.

この他、ゲイン設定回路では、ゲイン切換えに不適切な事実を判別するような処理を実行させても良い。例えば、ゲイン値を大きくしているにも関わらずサンプルデータのピーク値が下方閾値を一向に上回らない場合、其のシリンダーでは、点火プラグでの放電動作が何らかの不具合で実施されていないとの疑いがある。また、ゲイン値が低く設定されているにも関わらずサンプルデータのピーク値が常に上方閾値を上回る場合、センサ・オペアンプ等の故障の疑いがある。このように、サンプルデータの張付き状態が顕著に現れる場合には、点火プラグ・点火コイル・センサといった装置に不具合が生じたとして、サンプルデータが不適切なデータである旨を判定すると良い。このとき、ゲイン設定の切換えを中止させると更に良い。また、異常とした判定結果情報をコントロールユニットへ出力させても良く、又は、サンプルデータをコントロールユニットへ伝送する処理を機能できなくすると良い。これにより、コントロールユニットでは、不適切なデータを用いることが無くなるので、当該コントロールユニットで実施される解析処理の信頼性が向上する。   In addition, the gain setting circuit may execute processing for determining a fact inappropriate for gain switching. For example, if the peak value of the sample data does not exceed the lower threshold value in spite of increasing the gain value, there is a suspicion that the discharge operation with the spark plug has not been implemented for some reason in that cylinder. is there. Further, if the peak value of the sample data always exceeds the upper threshold value even though the gain value is set low, there is a suspicion that the sensor, the operational amplifier, or the like is faulty. As described above, when the sticking state of the sample data appears remarkably, it is preferable to determine that the sample data is inappropriate data, assuming that a malfunction has occurred in the devices such as the spark plug, the ignition coil, and the sensor. At this time, it is better to stop the switching of the gain setting. Further, the determination result information that is abnormal may be output to the control unit, or the process of transmitting the sample data to the control unit may be disabled. As a result, inappropriate data is not used in the control unit, so that the reliability of the analysis processing performed in the control unit is improved.

10 内燃機関制御システム, 100 内燃機関用イオン電流検出装置, 110 エンジン制御ユニット, Ne 回転数情報, Pb 吸気圧情報, 120 点火コイル, PG 点火プラグ, I1 放電電流, I2 イオン電流, 130 電流検出回路, 140 ゲイン切換回路, 150 ゲイン設定回路, Via 第1の検出信号, Vig 第2の検出信号, Vsw 指令信号, 150 ゲイン設定回路, Dt サンプルデータ, th1 上方閾値, th2 下方閾値, S113 閾値設定処理, S114 ゲイン設定処理, ΔS 設定閾値の差, Gsum 加算ゲイン(加算値), Gbsc 基本ゲイン, Gint 積算ゲイン。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Internal combustion engine control system, 100 Ion current detection apparatus for internal combustion engines, 110 Engine control unit, Ne rotational speed information, Pb intake pressure information, 120 ignition coil, PG spark plug, I1 discharge current, I2 ion current, 130 Current detection circuit , 140 gain switching circuit, 150 gain setting circuit, Via first detection signal, Vig second detection signal, Vsw command signal, 150 gain setting circuit, Dt sample data, th1 upper threshold, th2 lower threshold, S113 threshold setting processing , S114 Gain setting process, ΔS setting threshold difference, Gsum addition gain (addition value), Gbsc basic gain, Gint integrated gain.

Claims (10)

内燃機関の点火動作に応じて発生したイオン電流を検出すると共に当該イオン電流の電流値に比例する第1の検出信号を出力する電流検出回路と、前記第1の検出信号へ与えるゲインを切換えることで第2の検出信号の信号値を変化させ出力させるゲイン切換回路と、前記ゲイン切換回路に対してゲイン切換の指令信号を出力させるゲイン設定回路と、を備え、
前記ゲイン設定回路は、
前記ゲインを低下させる基準として与えられる上方閾値,及び,前記ゲインを上昇させる基準として与えられる下方閾値、の各々を設定させる閾値設定処理と、
前記上方閾値又は前記下方閾値,及び,前記イオン電流のサンプルデータ、の関係によって決定される積算ゲインと、前記内燃機関を制御するパラメータによって決定される基本ゲインと、の双方のゲインに基づいて前記指令信号を設定するゲイン設定処理と、を機能させ
前記上方閾値及び前記下方閾値は、前記内燃機関の回転数又は吸気圧又は充填効率に関する情報のうち、少なくとも何れかの情報に基づいて設定されることを特徴とする内燃機関用イオン電流検出装置。
A current detection circuit that detects an ionic current generated in response to an ignition operation of the internal combustion engine and outputs a first detection signal proportional to the current value of the ionic current, and a gain that is applied to the first detection signal is switched. A gain switching circuit for changing and outputting the signal value of the second detection signal, and a gain setting circuit for outputting a gain switching command signal to the gain switching circuit,
The gain setting circuit includes:
A threshold setting process for setting each of an upper threshold given as a reference for lowering the gain and a lower threshold given as a reference for raising the gain;
Based on the gains of both the integrated gain determined by the relationship between the upper threshold value or the lower threshold value and the sample data of the ion current, and the basic gain determined by the parameter that controls the internal combustion engine. A gain setting process for setting a command signal , and
The upper threshold and the lower threshold, the out of the information related to the rotation speed or the intake pressure or charging efficiency of the internal combustion engine, at least one of the set ion current detecting apparatus for an internal combustion engine, wherein isosamples based on the information.
内燃機関の点火動作に応じて発生したイオン電流を検出すると共に当該イオン電流の電流値に比例する第1の検出信号を出力する電流検出回路と、前記第1の検出信号へ与えるゲインを切換えることで第2の検出信号の信号値を変化させ出力させるゲイン切換回路と、前記ゲイン切換回路に対してゲイン切換の指令信号を出力させるゲイン設定回路と、を備え、A current detection circuit that detects an ionic current generated in response to an ignition operation of the internal combustion engine and outputs a first detection signal proportional to the current value of the ionic current, and a gain that is applied to the first detection signal is switched. A gain switching circuit for changing and outputting the signal value of the second detection signal, and a gain setting circuit for outputting a gain switching command signal to the gain switching circuit,
前記ゲイン設定回路は、  The gain setting circuit includes:
前記ゲインを低下させる基準として与えられる上方閾値,及び,前記ゲインを上昇させる基準として与えられる下方閾値、の各々を設定させる閾値設定処理と、  A threshold setting process for setting each of an upper threshold given as a reference for lowering the gain and a lower threshold given as a reference for raising the gain;
前記上方閾値又は前記下方閾値,及び,前記イオン電流のサンプルデータ、の関係によって決定される積算ゲインと、前記内燃機関を制御するパラメータによって決定される基本ゲインと、の双方のゲインに基づいて前記指令信号を設定するゲイン設定処理と、を機能させ、  Based on the gains of both the integrated gain determined by the relationship between the upper threshold value or the lower threshold value and the sample data of the ion current, and the basic gain determined by the parameter that controls the internal combustion engine. A gain setting process for setting a command signal, and
前記閾値設定処理は、前記サンプルデータの分布範囲が広い場合は前記上方閾値と前記下方閾値との差を小さく設定させ、前記サンプルデータの分布範囲が狭い場合は前記上方閾値と前記下方閾値との差を大きく設定させることを特徴とする内燃機関用イオン電流検出装置。  The threshold value setting process sets a small difference between the upper threshold value and the lower threshold value when the distribution range of the sample data is wide, and sets the difference between the upper threshold value and the lower threshold value when the distribution range of the sample data is narrow. An ion current detector for an internal combustion engine, characterized in that the difference is set large.
内燃機関の点火動作に応じて発生したイオン電流を検出すると共に当該イオン電流の電流値に比例する第1の検出信号を出力する電流検出回路と、前記第1の検出信号へ与えるゲインを切換えることで第2の検出信号の信号値を変化させ出力させるゲイン切換回路と、前記ゲイン切換回路に対してゲイン切換の指令信号を出力させるゲイン設定回路と、を備え、A current detection circuit that detects an ionic current generated in response to an ignition operation of the internal combustion engine and outputs a first detection signal proportional to the current value of the ionic current, and a gain that is applied to the first detection signal is switched. A gain switching circuit for changing and outputting the signal value of the second detection signal, and a gain setting circuit for outputting a gain switching command signal to the gain switching circuit,
前記ゲイン設定回路は、  The gain setting circuit includes:
前記ゲインを低下させる基準として与えられる上方閾値,及び,前記ゲインを上昇させる基準として与えられる下方閾値、の各々を設定させる閾値設定処理と、  A threshold setting process for setting each of an upper threshold given as a reference for lowering the gain and a lower threshold given as a reference for raising the gain;
前記上方閾値又は前記下方閾値,及び,前記イオン電流のサンプルデータ、の関係によって決定される積算ゲインと、前記内燃機関を制御するパラメータによって決定される基本ゲインと、の双方のゲインに基づいて前記指令信号を設定するゲイン設定処理と、を機能させ、  Based on the gains of both the integrated gain determined by the relationship between the upper threshold value or the lower threshold value and the sample data of the ion current, and the basic gain determined by the parameter that controls the internal combustion engine. A gain setting process for setting a command signal, and
前記積算ゲインは、前記サンプルデータの中から抽出されたピーク値に基づいて設定されることを特徴とする内燃機関用イオン電流検出装置。  The integrated gain is set based on a peak value extracted from the sample data.
内燃機関の点火動作に応じて発生したイオン電流を検出すると共に当該イオン電流の電流値に比例する第1の検出信号を出力する電流検出回路と、前記第1の検出信号へ与えるゲインを切換えることで第2の検出信号の信号値を変化させ出力させるゲイン切換回路と、前記ゲイン切換回路に対してゲイン切換の指令信号を出力させるゲイン設定回路と、を備え、A current detection circuit that detects an ionic current generated in response to an ignition operation of the internal combustion engine and outputs a first detection signal proportional to the current value of the ionic current, and a gain that is applied to the first detection signal is switched. A gain switching circuit for changing and outputting the signal value of the second detection signal, and a gain setting circuit for outputting a gain switching command signal to the gain switching circuit,
前記ゲイン設定回路は、  The gain setting circuit includes:
前記ゲインを低下させる基準として与えられる上方閾値,及び,前記ゲインを上昇させる基準として与えられる下方閾値、の各々を設定させる閾値設定処理と、  A threshold setting process for setting each of an upper threshold given as a reference for lowering the gain and a lower threshold given as a reference for raising the gain;
前記上方閾値又は前記下方閾値,及び,前記イオン電流のサンプルデータ、の関係によって決定される積算ゲインと、前記内燃機関を制御するパラメータによって決定される基本ゲインと、の双方のゲインに基づいて前記指令信号を設定するゲイン設定処理と、を機能させ、  Based on the gains of both the integrated gain determined by the relationship between the upper threshold value or the lower threshold value and the sample data of the ion current, and the basic gain determined by the parameter that controls the internal combustion engine. A gain setting process for setting a command signal, and
前記ゲイン設定処理は、前記積算ゲインと前記基本ゲインとの加算値に基づいて、前記指令信号を設定させ、  The gain setting process sets the command signal based on an addition value of the integrated gain and the basic gain,
前記ゲイン設定処理は、前記加算値の変化が進むと、前記積算ゲインの変化率を低下させることを特徴とする内燃機関用イオン電流検出装置。  The ionic current detection apparatus for an internal combustion engine, wherein the gain setting process reduces the rate of change of the integrated gain as the change of the added value proceeds.
前記加算値が最大ゲインを示してから新たに加算値が算出され、当該新たな加算値が前記最大ゲインを上回る値を示す場合、
前記ゲイン設定処理は、前記積算ゲインを零へ修正させることを特徴とする請求項に記載の内燃機関用イオン電流検出装置。
When the addition value is newly calculated after the addition value indicates the maximum gain, and the new addition value indicates a value exceeding the maximum gain,
5. The ion current detection apparatus for an internal combustion engine according to claim 4 , wherein the gain setting process corrects the integrated gain to zero.
前記加算値が最小ゲインを示してから新たに加算値が算出され、当該新たな加算値が前記最小ゲインを下回る値を示す場合、
前記ゲイン設定処理は、前記積算ゲインを零へ修正させることを特徴とする請求項に記載の内燃機関用イオン電流検出装置。
When the addition value is newly calculated after the addition value indicates the minimum gain, and the new addition value indicates a value lower than the minimum gain,
5. The ion current detection apparatus for an internal combustion engine according to claim 4 , wherein the gain setting process corrects the integrated gain to zero.
内燃機関の点火動作に応じて発生したイオン電流を検出すると共に当該イオン電流の電流値に比例する第1の検出信号を出力する電流検出回路と、前記第1の検出信号へ与えるゲインを切換えることで第2の検出信号の信号値を変化させ出力させるゲイン切換回路と、前記ゲイン切換回路に対してゲイン切換の指令信号を出力させるゲイン設定回路と、を備え、
前記ゲイン設定回路は、
前記ゲインを低下させる基準として与えられる上方閾値,及び,前記ゲインを上昇させる基準として与えられる下方閾値、の各々を設定させる閾値設定処理と、
前記上方閾値又は前記下方閾値,及び,前記イオン電流のサンプルデータ、の関係によって決定される積算ゲインと、前記内燃機関を制御するパラメータによって決定される基本ゲインと、の双方のゲインに基づいて前記指令信号を設定するゲイン設定処理と、を機能させ、
前記ゲイン切換回路は、複数のゲイン値を設定させる抵抗値が各々設定されており、当該抵抗値は、ゲイン値の低下設定に応じて其の抵抗値の変化量を増加させることを特徴とす内燃機関用イオン電流検出装置。
A current detection circuit that detects an ionic current generated in response to an ignition operation of the internal combustion engine and outputs a first detection signal proportional to the current value of the ionic current, and a gain that is applied to the first detection signal is switched. A gain switching circuit for changing and outputting the signal value of the second detection signal, and a gain setting circuit for outputting a gain switching command signal to the gain switching circuit,
The gain setting circuit includes:
A threshold setting process for setting each of an upper threshold given as a reference for lowering the gain and a lower threshold given as a reference for raising the gain;
Based on the gains of both the integrated gain determined by the relationship between the upper threshold value or the lower threshold value and the sample data of the ion current, and the basic gain determined by the parameter that controls the internal combustion engine. A gain setting process for setting a command signal, and
In the gain switching circuit, a resistance value for setting a plurality of gain values is set, and the resistance value increases a change amount of the resistance value according to a decrease setting of the gain value. an internal combustion engine for an ion current detector that.
前記内燃機関を制御するパラメータは、当該内燃機関の回転数又は吸気圧又は充填効率に関する情報のうち、少なくとも何れかの情報を指すものであることを特徴とする請求項1乃至請求項7の何れか1項に記載の内燃機関用イオン電流検出装置。8. The parameter according to claim 1, wherein the parameter for controlling the internal combustion engine indicates at least one of information related to the rotational speed, intake pressure, or charging efficiency of the internal combustion engine. An ion current detection device for an internal combustion engine according to claim 1. 前記積算ゲインは、第1の燃焼サイクルで生じたイオン電流のサンプルデータと、前記第1の燃焼サイクルよりも過去のサイクルにあたる第2の燃焼サイクルで生じたイオン電流のサンプルデータと、を含む検査サイクルの異なる複数のデータに基づいて設定されることを特徴とする請求項1乃至請求項の何れか1項に記載の内燃機関用イオン電流検出装置。 The integrated gain includes inspection data including ion current sample data generated in the first combustion cycle and ion current sample data generated in the second combustion cycle that is a cycle earlier than the first combustion cycle. The ion current detection device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 8 , wherein the ion current detection device is set based on a plurality of data having different cycles. 点火タイミングを規定する内燃機関制御装置と、前記点火タイミングに応じて高電圧を発生させる点火コイルと、請求項1乃至請求項の何れか1項に記載の内燃機関用イオン電流検出装置と、を備えることを特徴とする内燃機関制御システム。 An internal combustion engine control device that defines an ignition timing, an ignition coil that generates a high voltage in accordance with the ignition timing, an ion current detection device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 9 , An internal combustion engine control system comprising:
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