JP3350063B2

JP3350063B2 - 内燃機関の失火検出装置及びこの失火検出装置を用いた内燃機関の制御装置

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Publication number: JP3350063B2
Application number: JP06832291A
Authority: JP
Inventors: 高志向平; 俊夫石井
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1991-04-01
Filing date: 1991-04-01
Publication date: 2002-11-25
Anticipated expiration: 2017-11-25
Also published as: JPH04308360A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の失火検出装
置及びこの失火検出装置を用いた内燃機関の制御装置に
係り、特に、気筒での点火燃焼時に発生するイオン電流
を利用して正常燃焼であるか又は失火状態であるかを判
定する装置であって高いバラスト性を有し且つ失火検出
の信頼性が高い内燃機関の失火検出装置と、この失火検
出装置を利用した精度の高い内燃機関の制御装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】点火燃焼時に発生するイオン電流を利用
した従来の失火検出装置としては、特開平２−１０４９
７８号公報に開示されたものが存在する。この失火検出
装置は点火プラグでの火花発生により気筒内で燃焼状態
が発生した時に点火プラグ近傍に生じるイオン電流を電
気信号として検出する回路構成部分を備え、このイオン
電流検出回路から出力されるイオン電流信号のうち、フ
ィルタ回路等のマスキング手段を用いて所定範囲を取り
出し、このイオン電流信号を、判定基準となる基準レベ
ルが設定された比較手段で比較・判定し、失火状態の有
無を判定するように構成されている。このような失火検
出装置を内燃機関に付設すれば、内燃機関のいずれかの
気筒で失火状態が発生した場合に、この状態を正確且つ
迅速に検出することができ、もって内燃機関の燃料噴射
制御において当該気筒に供給される燃料を抑制又はカッ
トすることにより、未燃焼燃料が排気ガス浄化装置に流
れ込むのを阻止することができ、排気ガス浄化装置が劣
化するのを防止することができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の失火検出装置で
は、燃焼時に生じるイオン電流信号を失火検出のための
回路に入力し、イオン電流信号の生波形を利用して失火
状態が発生したか否かをを検出している。イオン電流信
号の生波形を利用して、内燃機関の各気筒内で点火時に
正常燃焼が行われたか又は失火状態が発生したかという
ことを判定する場合には、ウィンドを生成して適切な範
囲のイオン電流信号を取り込み、予め設定されたしきい
値と、取り込まれたイオン電流信号の振幅値とを比較
し、それらの値の間の大小関係に基づいて判定を行う。
しかしながら、イオン電流信号の波形は、内燃機関の回
転速度や負荷の軽重等に応じて非常に大きく波形が変動
し、どの時点のイオン電流信号を取り込むべきかの判断
が極めて難しい。また仮に、正常燃焼と失火状態を識別
することが可能なしきい値を適宜に設定したとしても、
点火コイル部では点火ノイズが頻繁に発生するので、大
きな点火ノイズが発生すると、失火判定用に設定された
しきい値のレベルを越え、誤判定を招くおそれがある。
このような誤判定を回避するためには、点火ノイズの周
波数領域をマスキングし、不要な点火ノイズを除去する
ためのフィルタ回路を判定回路部に設けることが必須と
なる。その結果、信号処理の工程が複雑となり、信号処
理回路の構成が複雑となるので、製作コストが上昇す
る。またマスキング作用の良否が失火検出装置の性能の
良否を決定することになり、信頼性が高い装置を製作す
ることが困難となる。

【０００４】本発明の目的は、上記問題に鑑み、点火時
に発生するイオン電流信号を利用して正常燃焼であるか
又は失火状態であるかを判断するように構成された内燃
機関の失火検出装置において、内燃機関の動作状態の影
響を受けず、誤判定を生じることなく、安定して且つ高
い信頼性をもって失火状態を検出することのできる内燃
機関の失火検出装置を提供することにある。本発明の他
の目的は、高い検出信頼性を有する上記失火検出装置を
燃料噴射制御システム等に利用し、失火状態が検出され
た気筒には燃料が供給されるのを抑制し、未燃焼燃料
が、排気ガス浄化装置に与えられるのを阻止する内燃機
関の制御装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、気筒での燃焼によって生じるイオン電流
を検出するイオン電流検出回路と、このイオン電流検出
回路から出力されるイオン電流信号を利用して前記気筒
の点火時の内部状態が正常燃焼か又は失火状態かを判定
する判定手段とからなる内燃機関の失火検出装置におい
て、前記イオン電流検出回路から出力される前記イオン
電流信号を取り込んで積分処理する積分手段と、前記イ
オン電流検出回路から出力される前記イオン電流信号を
取り込んで最大ピーク値と最小ピーク値のうちいずれか
一方又は両方を保持するピークホールド手段とを設け、
前記判定手段は、前記積分手段から出力される積分信号
と前記ピークホールド手段から出力されるピークデータ
の両方を用いて、前記気筒の前記内部状態が正常燃焼で
あるか又は失火状態であるかを判定するようにする。ま
た、本発明は、気筒での燃焼によって生じるイオン電流
を検出するイオン電流検出回路と、このイオン電流検出
回路から出力されるイオン電流信号を利用して前記気筒
の点火時の内部状態が正常燃焼か又は失火状態かを判定
する判定手段とからなる内燃機関の失火検出装置におい
て、前記イオン電流検出回路から出力される前記イオン
電流信号を取り込んで積分処理する積分手段と、この積
分手段から出力される積分信号を取り込んで最大ピーク
値と最小ピーク値のうちいずれか一方又は両方を保持す
るピークホールド手段を設け、前記判定手段は、前記ピ
ークホールド手段から出力されるピークデータを用いて
前記気筒の前記内部状態が正常燃焼であるか又は失火状
態であるかを判定するようにする。更に、本発明は、気
筒での燃焼によって生じるイオン電流を検出するイオン
電流検出回路と、このイオン電流検出回路から出力され
るイオン電流信号を利用して前記気筒の点火時の内部状
態が正常燃焼か又は失火状態かを判定する判定手段とか
らなる内燃機関の失火検出装置において、前記イオン電
流検出回路から出力される前記イオン電流信号を取り込
んで最大ピーク値と最小ピーク値の両方を保持するピー
クホールド手段を設け、前記判定手段は、前記ピークホ
ールド手段から出力されるピークデータを用いて前記気
筒の前記内部状態が正常燃焼であるか又は失火状態であ
るかを判定するようにすると共に、前記ピークホールド
手段は、最大ピーク値及び最小ピーク値を保持し且つこ
れらのピーク値の平均値を算出し、前記判定手段は、最
大ピーク値、最小ピーク値、平均値を入力し、各値の複
数個の組み合わせによって前記判定を行うものとする。
また、本発明は、内燃機関における各種の運転状態に関
するデータを入力し、これらのデータを用いて且つ予め
記憶手段に用意された所定の制御のための演算処理手段
を動作させて少なくとも点火時期信号と燃料噴射信号を
求め、得られた前記点火時期信号と前記燃料噴射信号を
それぞれの制御対象部に供給して前記内燃機関を運転制
御を実行する内燃機関の制御装置において、上記の失火
検出装置を備え、この失火検出装置で所定の気筒が失火
状態であると判定されたときには、前記気筒に対する前
記点火時期信号を調整すると共に、前記燃料噴射信号を
抑制又はカットする制御手段を有するものとする。

【０００６】

【作用】本発明の内燃機関の制御装置における積分手段
を利用した失火検出装置では、点火時に発生するイオン
電流信号を、単なる生波形における瞬時的な振幅値では
なく、面積的に評価することが可能となる。そのため
に、点火時に瞬時的に大きな点火ノイズが発生したとし
ても、その積分値は小さいものであるので、失火の有無
の判定に影響を与えることはない。こうしてロバスト性
を高くすることが可能となる。また、内燃機関が低回転
状態であるとき、あるいは軽負荷状態であるときには、
イオン電流信号は低出力値であるが、積分値で判定を行
うので、充分な判定用信号を得ることができる。また本
発明の内燃機関の制御装置におけるピークホールド手段
を利用した失火検出装置では、イオン電流信号の波形振
幅値における特徴的な値を取り出し、この特徴的な値を
用いて失火の有無を判定するようにしたため、内燃機関
の各気筒の燃焼状態が不安定で、イオン電流信号の波形
がばらつく場合でも、正常燃焼、失火状態の充分な差異
を検出することが可能となる。そして、本発明による内
燃機関の制御装置では、失火検出の信頼性が高い上記の
失火検出装置を用いて各種制御を行うので、制御の確実
度が向上する。また、失火状態がいずれかの気筒で発生
したとき、適切なタイミングで、当該気筒の点火時期を
調整したり、燃料噴射を制限又はカットすることがで
き、これにより未燃焼燃料が排気ガス浄化装置に供給さ
れるのを未然に防止することができ、排気ガス浄化装置
の劣化を阻止し、排気ガスの面での内燃機関の動作信頼
性を向上する。前記積分手段とピークホールド手段を並
列的に、又は直列的に併用した失火検出装置では、前述
したそれぞれの利点を兼ね備えることができ、積分信号
についてピークデータを得るように構成した直列的な失
火検出検出装置では、信号の最も高い波形箇所を利用す
るので、検出の信頼性、精度がより高くなる。

【０００７】

【実施例】図１は本発明に係る内燃機関の制御装置の第
１実施例であって、失火検出装置を含む多気筒内燃機関
の点火システムの電気回路系統を示す。本実施例では各
気筒毎の点火プラグに対応して１個の点火コイルを有す
るように構成された１プラグ１コイル形式の電子配線シ
ステム（ＤＩＳ）の例を示している。本実施例では、失
火検出装置は積分方式の回路構成を有している。１は制
御手段であるコントロールユニットであり、コントロー
ルユニット１はマイクロコンピュータで構成される。コ
ントロールユニット１は、内部に、点火時期制御や燃料
噴射制御等に必要とされる固定データや制御プログラム
を格納するための記憶素子ＲＯＭと、適時に取り込ま
れ、各種制御に使用される各種データを随時に書き込み
・読み出すための記憶素子ＲＡＭと、各種のデータのデ
ィジタル演算処理を行うＣＰＵ等を含んでいる。かかる
構成は周知であるので、詳細説明は省略する。

【０００８】複数の気筒のそれぞれの点火時期等を制御
するためには、内燃機関の状態や環境について、各種の
データが必要である。これらのデータは、それぞれ対応
するセンサによって検知され、アナログ信号又はディジ
タル信号の形式でコントロールユニット１に入力され
る。入力される各種データとしては、クランク角センサ
２からのクランク角データ、空気流量センサ３からの空
気流量（Ｑ_A）、スロットルセンサ４からのスロットル
角（θ_TH）、電源５の出力電圧（Ｖ_B）、内燃機関の冷
却水の水温を測定する水温センサ６からの水温データ
（Ｔ_W）等がある。これらのデータは、コントロールユ
ニット１に入力され、ここで所定の演算式に従って演算
処理され、各気筒毎に、運転条件に見合う点火時期を指
令するための点火時期信号“IGN”７が出力される。コ
ントロールユニット１から出力された点火時期信号７
は、次段のパワートランジスタ９を駆動できる所定のレ
ベルまで増幅器８で増幅され、パワートランジスタ９に
供給されて、これを導通動作させる。パワートランジス
タ９が導通すると、バッテリ（＋Ｂ）からの電流が、点
火コイル１０の一次側巻線を通して流れる。パワートラ
ンジスタ９の導通・遮断はベースに入力される点火時期
信号７の波形に従って決まる。点火時期信号７に従っ
て、導通したパワートランジスタ９が遮断されると、そ
の遮断電流に対応した高電圧が、点火コイル１０の二次
側に誘起され、第１気筒の点火プラグ１１に点火用の火
花を発生させる。

【０００９】イオン電流検出回路１２は、点火コイル１
０の二次側巻線の低電位端とアースとの間に設置され
る。イオン電流検出回路１２はツェナーダイオード１２
ａ、コンデンサ１２ｂ、抵抗１２ｃとこれに並行に接続
されたダイオード１２ｄから構成される。点火プラグ１
０に火花が発生した時、ツェナーダイオード１２ａによ
って規定される電圧でコンデンサ１２ｂに電荷を蓄積す
るが、その後、燃焼熱により点火プラグ１１の近傍領域
がイオン化されるので、通電路が形成され、コンデンサ
１２ｂに蓄積された電荷がイオン電流として流れる。こ
のイオン電流は、抵抗１２ｃの両端間の電位差信号とし
て検出される。イオン電流検出回路１２から出力される
信号は、イオン電流信号“ION ”１３として出力され
る。

【００１０】上記のイオン電流信号１３は、ウィンド生
成回路１４を経由して積分回路１５に入力される。ウィ
ンド生成回路１４は、設定されたウィンドを利用してイ
オン電流信号のうちノイズを含まない特徴波形部分を積
分回路１５に入力せしめる。積分回路１５では、入力さ
れたイオン電流信号を積分処理し、その後に、得られた
積分信号をコントロールユニット１に対し出力する。コ
ントロールユニット１の内部に設けられた失火判定のた
めの手段では、積分回路１５から与えられた、イオン電
流信号の特徴波形部分を積分して得た積分信号を用いて
失火判定を実行する。失火判定のための手段及びそのプ
ロセスについては、任意な構成を用いることができる。

【００１１】図２に、イオン電流検出回路１２、ウィン
ド生成回路１４、積分回路１５の所要各部の信号波形を
示す。図２（Ａ）は、イオン電流信号の要部波形を示
し、イオン電流検出回路１２の出力端子から発生する電
圧信号“ION ”１３である。イオン電流信号１３の波形
において１３ａは点火時に発生する点火ノイズであり、
１３ｂの部分がイオン電流によって生じる特徴波形部分
である。図２（Ｂ）はウィンド生成回路１４にてウィン
ドを設定するためのウィンド信号である。このウィンド
信号１６は、イオン電流信号１３における特徴波形部分
１３ｂを積分回路１５に取り込むために生成される。図
２（Ｃ）は、ウィンド信号１６によって設定されたウィ
ンド期間の間、イオン電流信号１３を積分することによ
って得られる積分信号を示している。この積分信号は積
分回路１５の出力端子から出力される。失火状態が発生
するときには、イオン電流信号はほとんどゼロである。
したがって、失火状態が発生するときには、積分信号も
ほとんどゼロとなる。

【００１２】図１において説明された第１の気筒に関す
る点火装置および失火検出装置の回路構成は、他の第２
〜第ｎの各気筒についても同様である。

【００１３】上記の如くしてコントロールユニット１に
入力された各気筒についてのイオン電流信号の積分信号
は、その後、例えば点火時期制御や燃料噴射制御に利用
される。コントロールユニット１の内部には、前述の通
り、点火時期制御と燃料噴射制御を行うための制御手段
を備えている。燃料噴射制御によって、各気筒毎の燃料
噴射信号“INJ ”１７を発生させている。燃料噴射信号
１７は、増幅器１８で増幅され、パワートランジスタ１
９に供給され、もって第１気筒のインジェクタ２０を駆
動する。この回路構成も、各気筒毎に設けられる。

【００１４】積分回路１５から与えられる積分信号に基
づいて、コントロールユニット１において、第１気筒に
関して失火状態が発生したと判断されると、点火時期信
号７は制限され、燃料噴射信号１７はカット又は制限さ
れる。他の気筒についても、それぞれ同様な制御が実行
される。

【００１５】上記の如くイオン電流検出回路１２から出
力されるイオン電流信号１３の特徴波形部を積分回路１
５にて積分し、得られた積分信号に基づいて失火状態で
ある否かを判定するように構成すれば、イオン電流信号
１３の特徴的部分１３ｂを面積的に評価することになる
ので、正確に且つ安定して失火状態を検出することが可
能となる。

【００１６】前記の実施例で、イオン電流検出回路１２
は、各気筒毎に設けられたが、その他の構成として、対
向する２気筒毎又はそれ以上の数の気筒毎にイオン電流
検出回路を設けることにより、前記と同様に失火状態を
検出するように構成することもできる。

【００１７】次に、前記失火検出装置に用いられたウィ
ンド生成回路１４と積分回路１５、又はこれと同等の機
能を実現するソフト手段について、説明する。図３及び
図４は、ハード的構成によって実現した回路例を示し、
図３は積分回路１５、図４はウィンド生成回路１４を示
している。図３に示した積分回路はオペアンプ１５ａを
利用した周知の回路構成であり、図４に示したウィンド
生成回路１４は２個のレベル信号発生回路１４ａ，１４
ｂを組み合わせて構成される。ウィンド生成回路１４
は、イオン電流信号において点火ノイズを含まない予め
限定された所定領域（特徴波形部分）を積分回路１５に
入力させるウインド（図２Ｂにおける１６）を生成する
ための２つのレベル信号２１，２２を出力する。これら
のレベル信号２１，２２と前記イオン電流信号１３と
を、図示しないＡＮＤ回路に入力すると、レベル信号２
１，２２の組み合わせで前記ウィンド１６が設定され、
当該ウィンドが設定された領域のイオン電流信号部分１
３ｂが、ＡＮＤ回路の出力信号として取り出される。ウ
ィンド生成回路１４の各レベル信号発生回路１４ａ，１
４ｂをリセットする信号としては、クランク角センサ２
から出力されるＲＥＦ信号を用いることが望ましい。こ
のようにして、ウィンド生成回路１４で取り出されたイ
オン電流信号の特徴波形部分１３ｂは、積分回路１５の
入力端子１５ｂに入力され、積分処理が行われ、その出
力端子１５ｃから積分信号が出力される。積分回路１５
において、図示されていないが、実際上、所定のタイミ
ングで積分された値をリセットするための回路構成が付
加される。

【００１８】上記の如く、イオン電流信号を積分した信
号に基づき失火状態の発生の有無を判断するように構成
すると、検出信号の値において、正常燃焼時と失火状態
時との差異が大きく発生し、失火判定を容易に且つ正確
に行うことができる。

【００１９】図５は、ソフト構成でウィンド生成回路及
び積分回路の機能を実現する実施例である。ソフト構成
で装置を実現する場合には、図１に示されるウィンド生
成回路１４及び積分回路１５は、回路要素として必要で
はない。従って、この場合には、イオン電流検出回路１
２から出力されるイオン電流信号“ION ”１３が直接に
コントロールユニット１に入力される。図５に示される
フローチャートを実行する手段は、コントロールユニッ
ト１の内部にプログラムとして登録され、用意される。
図５に示されたフローチャートにおいて、ステップ３１
では、設定された所定ウィンドであるか否かの判別が行
われる。ソフト手法によるウィンドの生成は、例えば、
クランク角センサからのＲＥＦ信号とＰＯＳ信号を用い
て、フリーランカウンタを利用することにより、行われ
る。ステップ３１でＹＥＳであれば、ステップ３２でＡ
／Ｄ変換処理を起動し、イオン電流信号の特徴波形部分
をアナログからディジタルに変換する。ステップ３３は
ディジタル信号に変換されているか否かを判定するステ
ップであり、ステップ３４では、積分演算処理が実行さ
れる。ステップ３１でＮＯであるときには、ステップ３
５に移り、ここでウィンド外になって取込みを行ったの
が１回目であるか否かが判定される（例えば、イグニッ
ションスイッチの投入後このプログラムによる動作が最
初であるか、あるいはその後ウィンド外になってデータ
取込みを行ったのが１回目であるか否かが判定され
る）。ステップ３５がＹＥＳであるときにはステップ３
６を実行して、積分値をリセットする（０もしくは適当
な初期値、又は適当な他の値にする）。ステップ３５で
ＮＯであるときには、ステップ３７を実行して積分値を
保持する。上記のソフト的な構成であっても前記のハー
ド的構成と同様な作用を生ずる。

【００２０】次に、本発明に係る内燃機関の制御装置の
第２実施例における失火検出装置部分を説明する。第２
実施例における失火検出装置は、ピークホールド方式の
回路構成を有する。すなわち、この実施例の構成では、
図１の実施例構成において、積分回路１５の代わりにピ
ークホールド回路が用いられる。従って、図１の回路に
おいて、積分回路１５が配設された箇所にピークホール
ド回路が配設される。その他の構成は、図１で示したも
のと同じである。以下では、構成的に相違する部分のみ
を説明する。図６はピークホールド回路をハード構成で
実現する回路例を示す。このピークホールド回路は、ウ
ィンド生成回路１４とコントロールユニット１との間に
介設され、イオン電流検出回路１２から出力されるイオ
ン電流信号１３をウィンド生成回路１４を経由して入力
し、イオン電流信号の特徴波形部分におけるロウピーク
値（最小値）とハイピーク値（最大値）のうち少なくと
もいずれか一方を検出し、これらのピーク値をコントロ
ールユニット１に供給する機能を有している。従って、
ピークホールド回路は、ロウピークホールド回路４１
と、ハイピークホールド回路４２とに分けることができ
る。ロウピークホールド回路４１は、オペアンプ４１ａ
をベースとした周知の回路構成である。その入力端子４
１ｂには、ウィンド生成回路１４からのイオン電流信号
が入力される。イオン電流信号については、ウィンド生
成回路１４を経由させるので、イオン電流信号１７の特
徴波形部分が入力される。ロウピーク値を表す電圧は、
コンデンサ４１ｃにホールドされ、その出力端子４１ｄ
から出力される。ロウピークホールド回路４１をリセッ
トする場合には、クランク角センサ２から出力されるＲ
ＥＦ信号で、リセットスイッチ４１ｅをオン動作させ、
コンデンサ４１ｃの電荷を放電させることにより、行
う。一方、ハイピークホールド回路４２についても、同
様に、オペアンプ４２ａをベースとした周知の回路構成
であり、その入力端子４２ｂに、ウィンド生成回路１４
を経由させたイオン電流信号を入力させる。その結果、
イオン電流信号の特徴波形部分のハイピーク値をコンデ
ンサ４２ｃに電圧としてホールドする。コンデンサ４２
ｃの端子間電圧としてホールドされたハイピーク値は、
出力端子４２ｄから出力される。またコンデンサ４２ｃ
にはリセットスイッチ４２ｅが並列に接続され、このリ
セットスイッチ４２ｅを前記ＲＥＦ信号でオン動作させ
ることにより、ハイピークホールド回路４２をリセット
することができる。

【００２１】またピークホールド回路では、ロウピーク
ホールド回路４１の出力端子とハイピークホールド回路
４２の出力端子との間を、破線ブロック４３で示す如
く、所定の抵抗値を有した抵抗４４，４５を用いて接続
すると、その中間点４６から、ロウピーク値とハイピー
ク値の平均値を出力させることができる。

【００２２】上記の如く、ピークホールド回路を用いて
イオン電流信号の特徴波形部分のロウピーク値とハイピ
ーク値とこれらの平均値を適宜に検出し、これらのピー
ク値を単独で又は組み合わせて用いて、正常燃焼又は失
火状態を判定すると、イオン電流信号の生波形を用いる
方式に比較し、イオン電流信号の特徴的な振幅値によっ
て判定を行うことができるので、失火状態を明確に且つ
容易に判定することができる。また、ロウピーク値とハ
イピーク値との平均値に利用して気筒における点火時の
燃焼状態を判定すれば、くすぶり状態の燃焼を検出する
ことができ、制御に好都合である。なお、くすぶり時に
は基準となるゼロ電圧レベル自体がシフトし、平均値の
絶対値が大きくなるので、くすぶり状態であるか否かを
判別することができる。

【００２３】またピークホールド方式の場合にも、図７
に示す如く、ソフト構成で実現することができる。ソフ
ト構成で装置を実現する場合には、前記のウィンド生成
回路１４とピークホールド回路は、回路要素として必要
ではない。従って、この場合には、イオン電流検出回路
１２から出力されるイオン電流信号“ION ”１３が直接
にコントロールユニット１に入力される。図７に示され
るフローチャートを実行する手段は、コントロールユニ
ット１の内部にプログラムとして登録され、用意され
る。図７に示すフローチャートに従えば、ステップ５１
で所定ウィンド内にあるか否かが判定される。ステップ
５１においてＹＥＳである場合には、ステップ５２，５
３でＡ／Ｄ変換処理を起動してこれを実行し、イオン電
流信号の所定部分をディジタル信号に変換する。ステッ
プ５４では、取り込んだデータの値（Ａ／Ｄ）をロウピ
ーク値（ＰＬ）と比較し、ロウピーク値よりも小さいと
きには、ステップ５５においてデータ値（Ａ／Ｄ）を用
いてロウピーク値（ＰＬ）を更新する。ステップ５４
で、取り込んだデータ値がロウピーク値よりも大きい場
合には、ステップ５６で当該データ値（Ａ／Ｄ）とハイ
ピーク値（ＰＨ）を比較する。データ値がハイピーク値
よりも大きいときには、ステップ５７において、ハイピ
ーク値（ＰＨ）をデータ値（Ａ／Ｄ）で更新する。この
ようにして、ウィンド内に存在するイオン電流信号のロ
ウピーク値又はハイピーク値を保持する。ステップ５１
においてＮＯである場合には、ステップ５８に移り、こ
こでウィンド外になって取込みを行ったのが１回目であ
るか否かが判定される（例えば、イグニッションスイッ
チの投入後このプログラムによる動作が最初であるか、
あるいはその後ウィンド外になってデータ取込みを行っ
たのが１回目であるか否かが判定される）。ステップ５
８がＹＥＳであるときにはステップ５９を実行して、ロ
ウピーク値とハイピーク値をリセットする（０もしくは
適当な初期値、又は適当な他の値にする）。ステップ５
８でＮＯであるときには、ステップ６０を実行して、ロ
ウピーク値とハイピーク値をそれぞれ保持する。なお、
以上のフローチャートでは、平均値を算出するステップ
が図示されていないが、ロウピーク値及びハイピーク値
が決定された段階で、平均値を算出する処理ステップを
設けるだけよいので、その図示を省略する。上記のソフ
ト的な構成であっても、前記のハード的構成と同様な作
用を生ずる。

【００２４】以上の第１及び第２の実施例では、それぞ
れ、積分回路とピークホールド回路を単独で用いた構成
について説明したが、これらを組み合わせることも可能
である。例えば、積分回路１５とピークホールド回路
を、各気筒毎に並列に設け、それぞれの出力信号を適宜
に組み合わせて、失火状態の有無を判定することもでき
る。更に、ウィンド生成回路１４の後に積分回路１５を
配設し、その後にピークホールド回路を配設して、積分
信号についてイオン電流信号の場合と同様なピークデー
タを求め、かかる積分信号のピークデータを用いて失火
状態の有無を検出するように構成することも可能であ
る。

【００２５】図８は、上記の実施例において、失火検出
装置で得られた失火検出信号を使用して、点火時期制御
及び燃料噴射制御を行う場合のフローチャートを示す。
この制御のためのプログラムは、コントロールユニット
１内に設けられる。ステップ７１では吸気流入空気量
Ｑ、機関回転数Ｎ、電源電圧Ｖ_B を、前述したそれぞれ
対応するセンサから取り入れ、これらをモニタする。こ
れらのデータに基づき、ステップ７２で、制御の基礎と
なる点火時期信号θ_baseと燃料噴射幅信号Ｔｉ_baseを算
出する。ステップ７３では、前述した本発明による失火
検出装置で得られた失火検出信号を用いて正常燃焼であ
るか又は失火状態であるかを判定する。ステップ７３で
ＮＯである場合には、ステップ７４で先に求めた点火時
期信号θ_baseと燃料噴射幅信号Ｔｉ_baseを、それぞれ点
火時期及び燃料噴射の制御信号θ，Ｔｉとして用いる。
一方、ステップ７３でＹＥＳである場合には、ステップ
７５で、点火時期の制御信号θをθ_base−αとして設定
し、燃料噴射の制御信号ＴｉをＴｉ_base−βとして設定
する。これにより点火時期信号θはαだけ遅らされ、燃
料噴射信号Ｔｉはパルス幅βだけ縮小される。これによ
って燃料は制限を受ける。必要に応じて、β＝Ｔｉ_base
としてＴｉ＝０とし、燃料をカットすることもある。ス
テップ７６では、制御内容をディスプレイに表示させ
る。これにより運転者に失火発生状態について正確なメ
ッセージを与え、信頼性を向上させている。

【００２６】上記の制御によれば、複数の気筒のいずれ
かにおいて失火状態が発生した場合には、当該気筒への
燃焼供給を低減して未燃焼燃料が排気ガス浄化装置に送
られるのを阻止し、もって排気ガス浄化装置の浄化機能
が未燃焼燃料で劣化するのを防止することができる。

【００２７】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように本発明によ
れば、次の効果を奏する。積分回路を利用した失火検出
装置によれば、イオン電流を、所定期間の面積として評
価できるので、瞬時に発生する点火ノイズが、失火判定
に致命的な影響を与えることを防止することができ、点
火ノイズに対するロバスト性を向上することができ、正
確且つ信頼性が高い失火検出を行うことができる。更
に、内燃機関が低回転及び軽負荷の状態であっても、積
分効果により、充分な信号出力値を得ることができる。
ピークホールド回路を利用した失火検出装置によれば、
イオン電流における所定期間の最大値又は最小値、ある
いは両方を保持することにより、内燃機関の燃焼状態が
不安定で、イオン電流の出力波形がばらつく場合であっ
ても、当該出力波形の最も特徴部分をとらえることがで
き、正確且つ安定な失火検出を行うことができる。特
に、最大値及び最小値によって算出される平均値を求
め、平均値をモニタすることにより、くすぶりについて
の判定を行うことも可能である。そして、上記の如き失
火検出装置を利用した本発明の内燃機関の制御装置にお
いては、失火状態がいずれかの気筒で発生したとき、適
切なタイミングで、当該気筒の点火時期を調整したり、
燃料噴射を制限又はカットすることができ、これにより
未燃焼燃料が排気ガス浄化装置に供給されるのを未然に
防止することができ、排気ガス浄化装置の劣化を阻止
し、排気ガスの面での内燃機関の動作信頼性を向上す
る。また、前記積分手段とピークホールド手段を並列的
に、又は直列的に併用した失火検出装置においては、前
述したそれぞれの利点を兼ね備えることができ、積分信
号についてピークデータを得るように構成した直列的な
失火検出検出装置では、信号の最も高い波形箇所を利用
するので、検出の信頼性、精度がより高くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る内燃機関の制御装置の第１実施例
を示す回路図である。

【図２】回路各部の信号波形を示す波形図である。

【図３】積分回路の一例を示す回路図である。

【図４】ウィンド生成回路の一例を示す回路図である。

【図５】積分処理をソフト的に実現するフローチャート
である。

【図６】本発明に係る内燃機関の制御装置の第２実施例
におけるピークホールド回路の一例を示す回路図であ
る。

【図７】ピークホールド処理をソフト的に実現するフロ
ーチャートである。

【図８】失火検出装置及び失火判定処理を利用した内燃
機関の点火時期・燃料噴射制御処理を示すフローチャー
トである。

【符号の説明】

１コントロールユニット１０点火コイル１１第１気筒の点火プラグ１２イオン電流検出回路１４ウィンド生成回路１５積分回路２０インジェクタ４１ロウピークホールド回路４２ハイピークホールド回路

フロントページの続き (56)参考文献特開平３−64645（ＪＰ，Ａ) 特開平４−54283（ＪＰ，Ａ) 特開平２−104978（ＪＰ，Ａ) 特開昭52−69689（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−183845（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−258955（ＪＰ，Ａ) 特開平２−33447（ＪＰ，Ａ) 特開平４−54255（ＪＰ，Ａ) 実開平３−21541（ＪＰ，Ｕ) 実開平２−83344（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02P 1/00 - 17/12 F02D 41/00 - 41/40 F02D 43/00 - 45/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】気筒での燃焼によって生じるイオン電流を
検出するイオン電流検出回路と、このイオン電流検出回
路から出力されるイオン電流信号を利用して前記気筒の
点火時の内部状態が正常燃焼か又は失火状態かを判定す
る判定手段とからなる内燃機関の失火検出装置におい
て、前記イオン電流検出回路から出力される前記イオン電流
信号を取り込んで積分処理する積分手段と、前記イオン
電流検出回路から出力される前記イオン電流信号を取り
込んで最大ピーク値と最小ピーク値の両方を保持するピ
ークホールド手段とを設け、前記判定手段は、前記積分
手段から出力される積分信号と前記ピークホールド手段
から出力されるピークデータの両方を用いて、前記気筒
の前記内部状態が正常燃焼であるか又は失火状態である
かを判定するようにしたことを特徴とする内燃機関の失
火検出装置。
【請求項２】気筒での燃焼によって生じるイオン電流を
検出するイオン電流検出回路と、このイオン電流検出回
路から出力されるイオン電流信号を利用して前記気筒の
点火時の内部状態が正常燃焼か又は失火状態かを判定す
る判定手段とからなる内燃機関の失火検出装置におい
て、前記イオン電流検出回路から出力される前記イオン電流
信号を取り込んで積分処理する積分手段と、この積分手
段から出力される積分信号を取り込んで最大ピーク値と
最小ピーク値のうちいずれか一方又は両方を保持するピ
ークホールド手段を設け、前記判定手段は、前記ピーク
ホールド手段から出力されるピークデータを用いて前記
気筒の前記内部状態が正常燃焼であるか又は失火状態で
あるかを判定するようにしたことを特徴とする内燃機関
の失火検出装置。
【請求項３】気筒での燃焼によって生じるイオン電流を
検出するイオン電流検出回路と、このイオン電流検出回
路から出力されるイオン電流信号を利用して前記気筒の
点火時の内部状態が正常燃焼か又は失火状態かを判定す
る判定手段とからなる内燃機関の失火検出装置におい
て、前記イオン電流検出回路から出力される前記イオン電流
信号を取り込んで最大ピーク値と最小ピーク値の両方を
保持するピークホールド手段を設け、前記判定手段は、
前記ピークホールド手段から出力されるピークデータを
用いて前記気筒の前記内部状態が正常燃焼であるか又は
失火状態であるかを判定するようにすると共に、前記ピークホールド手段は、最大ピーク値及び最小ピー
ク値を保持し且つこれらのピーク値の平均値を算出し、
前記判定手段は、最大ピーク値、最小ピーク値、平均値
を入力し、各値の複数個の組み合わせによって前記判定
を行うことを特徴とする内燃機関の失火検出装置。
【請求項４】内燃機関における各種の運転状態に関する
データを入力し、これらのデータを用いて且つ予め記憶
手段に用意された所定の制御のための演算処理手段を動
作させて少なくとも点火時期信号と燃料噴射信号を求
め、得られた前記点火時期信号と前記燃料噴射信号をそ
れぞれの制御対象部に供給して前記内燃機関を運転制御
を実行する内燃機関の制御装置において、請求項１〜３
のいずれか１項に記載された前記失火検出装置を備え、
この失火検出装置で所定の気筒が失火状態であると判定
されたときには、前記気筒に対する前記点火時期信号を
調整すると共に、前記燃料噴射信号を抑制又はカットす
る制御手段を有することを特徴とする内燃機関の制御装
置。