JP2007303373A

JP2007303373A - 内燃機関の制御装置

Info

Publication number: JP2007303373A
Application number: JP2006132534A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Nagashima; 諭長嶋
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-05-11
Filing date: 2006-05-11
Publication date: 2007-11-22

Abstract

【課題】点火コイルの断線を検出する際の誤検出を防止して故障検出の信頼性を向上させることができる内燃機関の制御装置を提供すること。
【解決手段】点火プラグ７の点火による燃焼に伴って内燃機関１に発生するイオン電流を監視するときに点火コイル９の断線を検出する内燃機関１の制御装置２０であって、点火コイル９の断線を検出した場合、かつ、内燃機関１のクランクシャフトの回転変動量で失火を検出した場合、点火コイル９の故障を利用者に通知するためのランプを点灯させるよう構成する。
【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関の点火コイルの故障を検出する内燃機関の制御装置に関する。

従来、自動車等に搭載される内燃機関には、図４に示すように、点火プラグ７の点火による燃焼に伴って内燃機関１に発生するイオン電流を検出するイオン電流検出回路１０が設けられているものがある。制御装置４０は、イオン電流検出回路１０が検出したイオン電流を監視することで、例えば、失火、ノッキング、または点火コイル９の断線を検出するようになっている。

ところで、内燃機関１では、点火プラグ７に点火するための点火信号をＯＮにすると、電源８から点火コイル９の一次コイル９ａに一次電流が流れ始め、点火信号をＯＦＦにすると、点火コイル９の二次コイル９ｂに二次電流が流れ始め、点火プラグ７の点火による燃焼に伴って内燃機関１からイオン電流が発生する。点火信号をＯＮにした際、点火コイル９の正常時には電磁誘導による二次電流が短時間流れ、点火コイル９が断線しているときにはイオン電流が流れないため、制御装置４０は、点火信号をＯＮにした際のイオン電流を監視することで、点火コイル９の断線を検出するようになっている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１１−１３６１９号公報（第２０〜２４段落、第２図）

しかしながら、従来の内燃機関の制御装置では、一次コイル９ａに通電する電源８の電圧が変化した場合、その影響が点火コイル９を介してイオン電流に及ぶこともあるため、点火コイル９の断線を誤検出してしまうという課題が残されていた。例えば、従来の内燃機関の制御装置は、点火コイル９が断線している場合でも、電源８の電圧値が変動して上昇しているとイオン電流が流れることもあるため、点火コイル９が正常と判定し、点火コイルが断線していない場合でも、電源８の電圧値が変動して下降しているとイオン電流が検出されないこともあるため、点火コイル９を断線と判定してしまう場合がある。

本発明は、従来の課題を解決するためになされたもので、点火コイルの断線を検出する際の誤検出を防止して故障検出の信頼性を向上させることができる内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

本発明の内燃機関の制御装置は、点火プラグの点火による燃焼に伴って内燃機関に発生するイオン電流を監視するときに点火コイルの断線を検出する内燃機関の制御装置であって、前記点火コイルの断線が検出された場合、かつ、失火が検出された場合、前記点火コイルの故障を通知する構成を有している。

この構成により、点火コイルの断線を検出した場合、失火を検出した場合の両方の場合で、点火コイルの断線の旨を利用者に通知することで、点火コイルの断線を検出する際の誤検出を防止して故障検出の通知の信頼性を向上させることができる。

また、本発明の内燃機関の制御装置は、前記故障の通知後、前記点火コイルの断線を検出しなかった回数が第１の所定数に到達した場合、前記故障の通知を撤回させる構成を有している。

この構成により、故障の通知後、点火コイルの断線を検出しなかった回数が第１の所定数に到達した場合故障の通知を撤回させるため、すなわち、点火コイルが正常であることを繰返して判定してから故障の通知を撤回させるため、点火コイルの正常性を示す信頼度を高めることができる。

また、本発明の内燃機関の制御装置は、前記故障の通知が行われる場合には前記点火コイルの状態を故障として記憶し、前記故障の通知後、前記点火コイルの断線を検出しなかった回数が第２の所定数に到達した場合、前記点火コイルの状態を故障でない状態として記憶する構成を有している。

この構成により、点火コイルの断線を検出しなかった回数が第２の所定数に到達した場合、点火コイルの状態を故障でない状態として記憶するため、すなわち、点火コイルが正常であることを繰返して判定してから点火コイルの状態を故障でないとするため、点火コイルの正常性を示す信頼度を高めることができる。

また、本発明の内燃機関の制御装置において、前記第２の所定数は、前記第１の所定数よりも大きい構成を有している。

この構成により、故障の通知後に、点火コイルの断線を検出しなかった回数が第１の所定数に到達して故障の通知を撤回させた場合、第２の所定数が第１の所定数よりも大きい関係にあるため、点火コイルの故障の通知を撤回していても点火コイルの状態を故障として記憶したままの場合がある。従って、点火コイルの状態をスキャンツールで読み取ったときに、点火コイルの断線が以前検出されていたことを知ることができ、点火コイルの修理または交換が必要か否かを判定することができる。

以上のように本発明は、点火コイルの断線を検出する際の誤検出を防止して故障検出の通知の信頼性を向上させることができる内燃機関の制御装置を提供するものである。

以下、本発明の実施の形態に係る内燃機関およびその制御装置について、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る内燃機関、イオン電流検出装置、および制御装置の構成図である。図１に示した内燃機関１、内燃機関１のクランクシャフトの回転を検出するクランク角センサ６、イオン電流を検出するイオン電流検出装置１０、およびＥＣＵ（Electronic Contorol Unit）等の制御装置２０は、自動車等に搭載されている。

制御装置２０は、クランク角センサ６およびイオン電流検出装置１０に接続されている。また、内燃機関１に設置される点火コイル９の一次コイル９ａの一端は、電源８に接続されている。一次コイル９ａの他端は、例えば、図示していない点火制御用のパワートランジスタ等に接続される。

点火コイル９の二次コイル９ｂの一端は、点火プラグ７に接続され、二次コイル９ｂの他端は、イオン電流検出装置１０にある２つのツェナーダイオード１１、１２を介してグランド側に接続されている。イオン電流検出装置１０は、２つのツェナーダイオード１１、１２、コンデンサ１３、抵抗１４、１６、および増幅回路１５を備えて構成される。

イオン電流検出装置１０は、内燃機関１に設置される点火プラグ７の点火による燃焼に伴って内燃機関１に発生するイオン電流を検出するようになっている。ここで、イオン電流検出装置１０がイオン電流を検出するときの動作の概要について以下に説明する。

内燃機関１の運転中には、適切なタイミングで点火信号がＯＮになるが、ＯＮになっている間、電源８から一次コイル９ａに一次電流が流れ、その後、点火信号がＯＦＦとなって一次コイル９ａに流れる一次電流が遮断されて、二次コイル９ｂに高電圧が電磁誘導されるため、この高電圧によって点火プラグ７の電極間に火花放電が発生する。点火プラグ７の電極間に火花放電が発生すると、コンデンサ１３に電流が流れて、コンデンサ１３は、ツェナーダイオード１１のツェナー電圧に一致する電圧にまで充電される。

また、点火プラグ７における火花放電により、内燃機関の燃焼室内の混合気が着火し燃焼すると、その混合気はイオン化して点火プラグ７の両電極間が導電する。このとき、コンデンサ１３の充電電圧により点火プラグ７の両電極間には電圧が印加されているため、混合気が燃焼する際に発生したイオンがイオン電流として、コンデンサ１３から点火コイル９の二次コイル９ｂ、点火プラグ７、増幅回路１５に流れ、増幅回路１５で増幅されて制御装置２０に流れる。

制御装置２０は、例えばＣＰＵ、メモリ、入力信号回路、出力信号回路、など種々の電子回路などにより構成される。また、制御装置２０は、イオン電流検出回路１０が検出したイオン電流を監視することで、例えば、失火、内燃機関１のノッキング、または点火コイル９の断線を検出するようになっている。

なお、制御装置２０は、点火コイル９の断線を検出した場合には、例えば、点火コイル９の故障を利用者に通知するためのＭＩＬ（Malfunction Indicator Lamp）を点灯させ、点火コイル９の故障に関する所定のＤＴＣをメモリに記憶する。

例えば、制御装置２０は、イオン電流による信号（以下、イオン電流信号という。）を監視するときに点火コイル９の断線を検出するようになっている。ここで、点火信号およびイオン電流信号の遷移状態を表したタイムチャートを図２に示す。図２（ａ）では、点火信号の遷移状態を表しており、図２（ｂ）では、イオン電流信号の遷移状態を表している。

図２（ａ）に示すように、点火コイル９に対する点火信号は、時刻ｔ１でＯＮになり、ここで点火コイル９の一次コイル９ａに一次電流が流れ始め、点火コイル９の点火タイミングである時刻ｔ３でＯＦＦになる。

図２（ｂ）に示すように、点火信号をＯＮにしたとき（時刻ｔ１）、電磁誘導による二次電流が短時間流れる（時刻ｔ１〜時刻ｔ２）。また、点火信号をＯＦＦにしたとき（時刻ｔ３）、二次電流が二次コイル９ｂに流れ始め、点火プラグ７に点火された後、点火プラグ７の点火による燃焼に伴って内燃機関１に発生するイオン電流信号が重畳される。

点火コイル９の一次コイル９ａまたは二次コイル９ｂが断線している場合には、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの時間Ｔ１にある二次電流が検出されないか、極めて僅かな時間にだけ検出される。従って、二次電流を検出していた検出時間Ｔ１が、所定値未満である場合に、制御装置２０は、点火コイル９の断線として検出するようになっている。なお、所定値は、例えば、５０μ秒程度である。

また、制御装置２０は、クランク角センサ６から出力される信号（以下、クランク角信号という。）を受信し、受信したクランク角信号に基づいてクランクシャフトの回転数、すなわち機関回転数ＮＥの回転変動量で失火を検出するようになっている。

例えば、制御装置２０は、失火判定の対象となる爆発行程でのクランク角速度と一定期間前の所定時期に測定された同クランク角速度との差ΔＮＥが、所定の失火しきい値を越えていた場合に失火したと判定するようになっている。

以上のように構成された本発明の実施の形態に係る内燃機関の制御装置の動作の一例について、図面を参照して以下に説明する。図３は、本発明の実施の形態に係る内燃機関の制御装置の動作の一例を示すフローチャートである。なお、本フローチャートは、所定時間毎など適切なタイミングで繰り返して実行される処理の流れを表している。

まず、点火コイル９の断線を検出するため、制御装置２０は、図２に示したようにイオン電流信号を監視しているときに二次電流を検出していた検出時間Ｔ１が、所定値未満であるか否かを判定する（Ｓ１）。検出時間Ｔ１が所定値未満であった場合、制御装置２０は、点火コイル９が断線していると仮定して、さらにクランク角速度の差ΔＮＥが所定の失火しきい値を越えていた否か判定する（Ｓ２）。

クランク角速度の差ΔＮＥが所定の失火しきい値を越えていた場合、制御装置２０は、点火コイル９が断線したとして、点火コイル９の故障を利用者に通知するためのＭＩＬを点灯させると共に、点火コイル状態を故障として記憶する（Ｓ３）。なお、本発明の実施の形態では、制御装置２０は、点火コイル９の故障に関する所定のＤＴＣをメモリに記憶する。

次に、制御装置２０は、点火コイル９の正常を検出した回数であるカウンタを０にリセットし（Ｓ４）、点火コイル９が断線していたとして動作を終了する。

一方、ステップＳ１で検出時間Ｔ１が所定値未満でない場合、制御装置２０は、点火コイル状態が故障か否か判定し（Ｓ５）、点火コイル状態が故障でない場合、制御装置２０は、点火コイル９が正常であったとして動作を終了する。

また、ステップＳ１で検出時間Ｔ１が所定値未満でない場合、かつ、ステップＳ５で点火コイル状態が故障であった場合、制御装置２０は、点火コイル９の正常を検出した回数であるカウンタに１をインクリメントする（Ｓ６）。

次に、制御装置２０は、インクリメントしたカウンタが所定数Ｘ２に到達したか否か判定し（Ｓ７）、所定数Ｘ２に到達した場合、ＤＴＣを消去し、点火コイル９の状態を元に戻すため、初期状態として記憶する（Ｓ８）。

カウンタが所定数Ｘ２に到達していない場合、制御装置２０は、カウンタが所定数Ｘ１に到達したか否か判定し（Ｓ９）、所定数Ｘ１に到達した場合、点火コイル９の故障を利用者に通知するためのＭＩＬを消灯させる（Ｓ１０）。なお、制御装置２０は、ＭＩＬが点灯していた場合だけＭＩＬを消灯するようにしてもよい。

なお、所定数Ｘ２は、所定数Ｘ１よりも大きい関係にあり、例えば、所定数Ｘ２は４０程度であり、所定数Ｘ１は３程度であるため、ＭＩＬが消灯していても、ＤＴＣが記憶されたままの場合がある。この場合では、読み取り装置でＤＴＣを読み取ったときに、点火コイル９の断線が検出されていたことが判る。

以上説明したように、本発明の実施の形態に係る内燃機関の制御装置は、点火コイル９の断線を検出した場合、かつ、クランクシャフトの回転変動量で失火を検出した場合、点火コイル９の故障を利用者に通知するためのＭＩＬを点灯させることで、点火コイル９の断線を検出する際の誤検出を防止して故障検出の通知の信頼性を向上させることができる。

また、ＭＩＬを点灯させた後、点火コイルが正常であることを繰返して判定してからＭＩＬを消灯させたりＤＴＣを消去するため、点火コイル９の正常性を示す信頼度を高めることができる。

なお、本発明の実施の形態では、失火が内燃機関のクランクシャフトの回転変動量に基づいて検出されるように説明したが、内燃機関のクランクシャフトの回転変動量に限らず、失火が検出される手段であれば如何なる手段が用いられていてもよい。また、点火コイルの故障の通知、またはその通知を撤回するときの手段としてＭＩＬを点灯や消灯するように説明したが、ＭＩＬなどのランプの点灯や消灯に限らず、点火コイルの故障の通知、またはその通知を撤回することができる手段であれば如何なる手段が用いられていてもよい。

本発明の実施の形態に係る内燃機関、イオン電流検出装置、および制御装置の構成図点火信号およびイオン電流信号の遷移状態を表したタイムチャートを示す図本発明の実施の形態に係る内燃機関の制御装置の動作の一例を示すフローチャート従来の内燃機関、イオン電流検出装置、および制御装置の構成図

符号の説明

１内燃機関
６クランク角センサ
７点火プラグ
８電源
９点火コイル
９ａ一次コイル
９ｂ二次コイル
１０イオン電流検出装置
１１、１２ツェナーダイオード
１３コンデンサ
１４、１６抵抗
１５増幅回路
２０、４０ＥＣＵ

Claims

点火プラグの点火による燃焼に伴って内燃機関に発生するイオン電流を監視するときに点火コイルの断線を検出する内燃機関の制御装置であって、
前記点火コイルの断線が検出された場合、かつ、失火が検出された場合、前記点火コイルの故障を通知することを特徴とする内燃機関の制御装置。
前記故障の通知後、前記点火コイルの断線を検出しなかった回数が第１の所定数に到達した場合、前記故障の通知を撤回させることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
前記故障の通知が行われる場合には前記点火コイルの状態を故障として記憶し、前記故障の通知後、前記点火コイルの断線を検出しなかった回数が第２の所定数に到達した場合、前記点火コイルの状態を故障でない状態として記憶することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
前記第２の所定数は、前記第１の所定数よりも大きいことを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
前記失火は、前記内燃機関のクランクシャフトの回転変動量に基づいて検出されることを特徴とする請求項１から請求項４までの何れかに記載の内燃機関の制御装置。
前記故障の通知は利用者に通知するためのランプの点灯により行われ、前記故障の通知の撤回は前記ランプの消灯により行われる請求項２から請求項５までの何れかに記載の内燃機関の制御装置。