JP3577217B2

JP3577217B2 - 内燃機関の点火プラグくすぶり検出装置

Info

Publication number: JP3577217B2
Application number: JP14182398A
Authority: JP
Inventors: 浩典松盛; 渉福井; 秀昭片柴; 裕史大内
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1998-05-22
Filing date: 1998-05-22
Publication date: 2004-10-13
Anticipated expiration: 2018-05-22
Also published as: JPH11336649A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、火花点火式エンジンに適用される点火プラグのくすぶりの有無を判定する手段を備えた内燃機関の点火プラグくすぶり検出装置に関し、特に簡単な構成で点火プラグの電極間の絶縁抵抗を計測することにより、くすぶりの有無を高精度に検出することのできる内燃機関の点火プラグくすぶり検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車などの車両の定期点検時の工数を低減させるために、メンテナンスフリー（保守点検やそのための取り外しを必要としない）システムの開発が盛んに行われている。
【０００３】
このような技術開発の一環として、内燃機関点火装置の点火プラグに関して言えば、点火プラグ自体がすぐれた品質を有し且つ長寿命であるとともに、信頼性があり、特に、いわゆる「くすぶり」に対して強い特性をもつことが要求されている。
【０００４】
一般に、空燃比が濃い（リッチ）状態で連続使用すると、カーボンが発生して点火プラグの発火部に付着するが、このカーボン付着物（他の汚れなども含む）によってハウジングと中心電極間の絶縁が低下し、カーボン付着物を通じて高電圧が漏洩し、点火プラグの間隙で火花が飛ばなくなる現象が発生する。このような現象を「くすぶり」と称される。
【０００５】
くすぶりの度合と火花間隙における絶縁抵抗との関係を示すと、たとえば絶縁抵抗が１ＭΩ以下の場合には、完全なくすぶり状態で、ほとんど発火不能な状態である。
【０００６】
また、絶縁抵抗が１ＭΩ〜１０ＭΩの場合には、運転条件の如何によって発火しない状態であり、１０ＭΩ以上の場合には、たとえカーボン付着物があっても問題はない程度の状態である。
【０００７】
上記の例において、絶縁抵抗が１０ＭΩ以上の場合のくすぶり状態を特に問題視するにおよばないと見なしたのは、点火プラグ自体の作動を通じて、自己清浄性が備わっているからである。
【０００８】
すなわち、点火プラグに付着したカーボンは、運転条件が高速になってプラグ温度が上昇し、自己清浄温度（ガソリン銘柄によって若干異なるが、たとえば、加鉛ガソリンでは約４５０℃、無鉛ガソリンでは約５００℃〜５３０℃）以上になると、自然に焼け切れて、清浄化される。
【０００９】
このように点火プラグが自己清浄温度に達する車速（自己清浄車速）は、点火プラグの熱価によって当然に変化するものである。点火プラグの熱価とは、点火プラグが受ける熱を発散する度合であり、この熱を発散する度合の大きい点火プラグは高熱価と称され、逆に、熱を発散する度合の小さい点火プラグは低熱価と称される。
【００１０】
したがって、市場でしばしば実行されているように、くすぶりが発生した場合の対策の１つとして、低熱価の点火プラグに変更することは、自己清浄車速を低くして、使用中にカーボン付着物が焼き切れるチャンスを多くすることを意味している。
【００１１】
従来より、点火プラグのくすぶり検出装置としては、たとえば特開昭５６−８８９６２号公報に記載されたものが提案されている。
この従来装置においては、点火コイルの放電中の一次電圧波形および二次電流波形を検出して演算処理し、点火のくすぶり状態を検出しているが、くすぶり検出のための回路構成が複雑となってコストアップを招くことになる。
【００１２】
また、たとえば特公平６−８０３１２号公報に記載された装置においては、点火コイルの一次側への通電期間中に点火コイルの一次側または二次側に誘起される電圧値（または、電流値）を検出し、このコイル誘起信号の大きさ（または、これに含まれる振動成分）をくすぶり検出信号として検出し、くすぶり検出信号を分析して点火プラグのくすぶり状態を判定している。
【００１３】
この場合、点火プラグのくすぶり発生によって絶縁抵抗が低下したときに、点火コイルの通電電流が負荷変化の影響により脈動（または、電流値が変化）することに着目し、点火プラグのくすぶり状態を検出しているが、やはり、くすぶり検出のための回路構成が複雑となってコストアップを招くことになる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の内燃機関の点火プラグくすぶり検出装置は以上のように、たとえば特公平６−８０３１２号公報に記載された装置の場合、点火コイルの二次側の絶縁抵抗および浮遊容量によって発生する高周波成分を、フィルタや積分器などの複雑な回路によって抽出し且つ比較することが必要であり、高周波成分の抽出までに経る行程が多く且つ複雑なので、結局、検出精度に支障が生じるという問題点があった。
【００１５】
また、点火コイルの二次側の絶縁抵抗が同一であっても、エンジンシステムによって発生する高周波成分が異なることから、エンジンによって回路や判定レベルのマッチング調整作業が必要となり、絶縁抵抗と高周波成分とが単純な比例関係にないので、くすぶりレベルを幅広く検出するためには、個々の絶縁抵抗に対する高周波成分を調査する必要があるという問題点があった。
【００１６】
さらに、高周波成分を一次側で検出するシステムにおいては、二次側検出と比べて耐圧などの面で有利になるものの、トランス構成からなる点火コイルを通して高周波成分が小さくなるので、検出処理の面で不利になるという問題点があった。
【００１７】
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、簡単な構成で点火プラグの電極間の絶縁抵抗を計測することにより、くすぶりの有無を高精度に検出することのできる内燃機関の点火プラグくすぶり検出装置を得ることを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１に係る内燃機関の点火プラグくすぶり検出装置は、内燃機関の点火装置に設けられた点火コイルと、点火コイルの二次側に接続された点火プラグと、点火コイルの一次側への通電を制御する通電制御手段と、内燃機関の燃焼継続中の期間を除くくすぶり検出期間に点火コイルの二次側にバイアス電圧を印加する電圧印加手段と、バイアス電圧により点火コイルの二次側に誘起される誘起電圧値を検出する電圧検出手段と、誘起電圧値に基づいて点火プラグのくすぶり状態を判定するくすぶり判定手段とを備え、電圧検出手段は、点火プラグの周辺での燃焼により発生するイオン電流を検出するイオン電流検出手段により構成され、イオン電流を誘起電圧値として検出するものである。
【００２０】
また、この発明の請求項２に係る内燃機関の点火プラグくすぶり検出装置は、請求項１において、電圧印加手段は、内燃機関の点火時に点火コイルの二次側に誘起される二次電圧を蓄積する二次電圧蓄積手段により構成され、二次電圧の蓄積エネルギーをバイアス電圧として印加するものである。
【００２１】
また、この発明の請求項３に係る内燃機関の点火プラグくすぶり検出装置は、請求項１において、電圧印加手段は、点火コイルに給電するためのバッテリ電圧をバイアス電圧として印加するものである。
【００２２】
また、この発明の請求項４に係る内燃機関の点火プラグくすぶり検出装置は、請求項３において、電圧印加手段は、バッテリ電圧を昇降圧してバイアス電圧として印加するものである。
【００２３】
また、この発明の請求項５に係る内燃機関の点火プラグくすぶり検出装置は、請求項１において、電圧印加手段は、内燃機関により駆動される発電装置によって構成され、発電装置の出力電圧をバイアス電圧として印加するものである。
【００２４】
また、この発明の請求項６に係る内燃機関の点火プラグくすぶり検出装置は、請求項１から請求項５までのいずれか１項において、くすぶり判定手段は、内燃機関の理想空燃比による運転領域を除く運転領域において、くすぶり状態を判定するものである。
【００２５】
また、この発明の請求項７に係る内燃機関の点火プラグくすぶり検出装置は、請求項１から請求項５までのいずれか１項において、くすぶり判定手段は、内燃機関の非燃焼期間にくすぶり状態を判定するものである。
【００２６】
また、この発明の請求項８に係る内燃機関の点火プラグくすぶり検出装置は、請求項７において、くすぶり判定手段は、内燃機関の燃料カット運転領域において、くすぶり状態を判定するものである。
【００２７】
また、この発明の請求項９に係る内燃機関の点火プラグくすぶり検出装置は、請求項１から請求項８までのいずれか１項において、くすぶり判定手段は、内燃機関の回転に対応したクランク角信号に同期したタイミングでくすぶり状態を判定するものである。
【００２８】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を図について説明する。図１はこの発明の実施の形態１によるシステム構成を示す機能ブロック図である。
図１において、１００は内燃機関の本体となるエンジン、１０１は点火信号Ｐを出力する点火制御装置である。
【００２９】
１０２はトランス構成からなる点火コイルであり、点火信号Ｐが一次電圧Ｖ１として一次側に印加されることにより、一次側と二次側との巻線比に応じた点火用の二次電圧Ｖ２を発生する。
点火制御装置１０１は、点火コイル１０２の一次側への通電を制御する通電制御手段として機能する。
【００３０】
１０３はエンジン１００の各気筒に取り付けられた点火プラグであり、火花点火により各気筒内の混合気を着火するようになっている。
点火制御装置１０１、点火コイル１０２および点火プラグ１０３は、従来よりエンジン１００に装着された構成要素である。
【００３１】
１０４は点火コイル１０２に接続された二次側電圧印加装置であり、点火コイル１０２の二次側にくすぶり検出用のバイアス電圧Ｖｃを印加する。
１０５は点火コイル１０２に接続された二次側電流検出装置であり、バイアス電圧Ｖｃの印加によって点火コイル１０２の二次側に誘起される誘起電圧値Ｖｉを二次側電流ｉ２として検出する。
【００３２】
１０６は二次側電流検出装置１０５に接続されたくすぶり判定装置であり、二次側電流ｉ２に基づいて、点火プラグ１０３の「くすぶり状態」を判定する。
二次側電圧印加装置１０４、二次側電流検出装置１０５およびくすぶり判定装置１０６は、この発明により新たに追加された構成要素である。
また、判定装置１０６は、マイクロコンピュータを含むＥＣＵ（電子制御ユニット）により構成され得る。
【００３３】
二次側電圧印加手段１０４は、エンジン１００の燃焼継続中の期間を除く「くすぶり検出期間」において、点火コイル１０２の二次側にバイアス電圧Ｖｃを印加するようになっている。
【００３４】
図２は図１内の点火制御装置１０１、点火コイル１０２、点火プラグ１０３、二次側電圧印加装置１０４および二次側電流検出装置１０５を具体的に示す回路図である。
【００３５】
図２において、１は点火コイル１０２に給電を行うバッテリである。点火コイル１０２は、一次巻線２ａおよび二次巻線２ｂにより構成されている。
３は点火制御装置１０１を構成するパワートランジスタであり、一次巻線２ａに接続されて、一次電流を通電遮断する。
【００３６】
点火プラグ１０３は、二次巻線２ｂの高圧側に接続されて、点火用の二次電圧Ｖ２が印加されることにより、エンジン１００（図１参照）の気筒内の混合気を着火する。
ここでは、１つの気筒に対する点火部のみを代表的に示しているが、同様の点火部が各気筒毎に設けられていることは言うまでもない。
【００３７】
この場合、二次側電圧印加装置１０４および二次側電流検出装置１０５は、点火プラグ１０３を通して流れるイオン電流ｉ（二次側電流ｉ２）を検出するイオン電流検出装置を構成しており、くすぶり検出を行う装置としても機能する。
【００３８】
二次側電圧印加装置１０４は、二次巻線２ｂの低圧側に接続されたバイアス電源となるコンデンサ５と、コンデンサ５に並列接続されたツェナーダイオード６とにより構成されている。
【００３９】
コンデンサ５は、エンジン１００の点火時に、点火コイル１０２の二次側に誘起される二次電圧Ｖ２を蓄積してバイアス電圧Ｖｃとする。
ツェナーダイオード６は、一端が二次巻線２ｂの低圧側に接続され、且つ他端が接地されており、コンデンサ５に充電されるバイアス電圧Ｖｃをクランプしている。
【００４０】
二次側電流検出装置１０５は、コンデンサ５の他端に接続されたダイオード７と、ダイオード７に並列接続されたイオン電流検出用の低抗器８とにより構成されている。ダイオード７および抵抗器８の各他端は接地されている。
【００４１】
点火プラグ１０３の周辺で混合気が燃焼すると、燃焼過程の電離作用により、イオンが発生する。
したがって、二次電圧Ｖ２の蓄積エネルギーをコンデンサ５のバイアス電圧Ｖｃとして印加することにより、イオン電流ｉが流れ、二次側電流検出装置１０５は、イオン電流ｉを誘起電圧値Ｖｉとして検出することができる。
【００４２】
次に、図３および図４の回路図、図５および図９の波形図、図６および図７の拡大断面図、ならびに、図８の等価回路図を参照しながら、図２に示したこの発明の実施の形態１の回路動作について説明する。
【００４３】
図３は点火時の二次側電流ｉ２の経路（実線参照）、図４はイオン電流ｉの経路（破線参照）、図５は正常時のイオン電流ｉ、図６は正常時の点火プラグ１０３の状態、図７はくすぶり発生時の点火プラグ１０３の状態、図８はくすぶり発生時の等価回路、図９はくすぶり発生時の二次側電流ｉ２をそれぞれ示す。
【００４４】
図６および図７において、１００ａはエンジン１００の燃焼室、１０３ａは点火プラグ１０３の電極間の空隙、１０３ｂは点火プラグ１０３の絶縁部、Ｒｂは点火プラグ１０３の各電極間の抵抗値である。
【００４５】
また、図７において、Ｃは点火プラグ１０３の周辺に付着したカーボンである。
また、図８において、Ｒは点火プラグ１０３に並列接続された等価的な抵抗器であり、図７内の抵抗値Ｒｂに相当する。
さらに、図９において、ｉＲは燃焼終了後のリーク電流である。
【００４６】
まず、図６に示した正常の点火プラグ１０３の場合の動作について説明する。エンジン１００の点火時期において、点火信号Ｐに応答して、パワートランジスク３により一次巻線２ａの通電が遮断されると、二次巻線２ｂの高圧側に負極性の二次電圧Ｖ２が生じる。
【００４７】
これにより、図３内の実線矢印で示す経路に沿って放電電流が流れ、点火プラグ４の電極間に放電を生じるので、エンジン１００の混合気が着火されるとともに、コンデンサ５が充電される。
このとき、コンデンサ５の充電電圧Ｖｃは、ツェナーダイオード６により任意に設定される。
【００４８】
また、混合気の燃焼にともなって、点火プラグ１０３の周辺の電離作用によりイオンが発生するので、コンデンサ５の正極性のバイアス電圧Ｖｃによる電子の移動により、図４内の破線矢印で示す経路に沿ってイオン電流ｉが流れる。
このとき、抵抗器８で発生する電圧降下を誘起電圧値Ｖｉとして検出することにより、混合気の燃焼状態を示すイオン電流ｉを検出することができる。
【００４９】
こうして検出されたイオン電流ｉ（二次側電流ｉ２）の波形を図５に示す。
図５において、時刻ｔ１〜ｔ３の期間Ａは、燃焼過程の期間、時刻ｔ１〜ｔ２の期間Ａ１は、バイアス電圧Ｖｃが二次電圧Ｖ２よりも低い動作期間、時刻ｔ２〜ｔ３の期間Ａ２は、バイアス電圧Ｖｃが二次電圧Ｖ２よりも高い動作期間、時刻ｔ３以降の期間Ｂは、燃焼終了期間である。
【００５０】
通常、点火プラグ１０３の電極間の抵抗値Ｒｂは、図６のように無限大と考えられるが、燃焼期間中においては、燃焼過程期間Ａにおいて発生するイオンがエンジン１００内に存在するので、点火コイル１０２の二次側に印加したバイアス電圧Ｖｃによってイオンが移動し、イオン電流ｉとして検出される。
【００５１】
ここで、点火時刻ｔ１の直後の一定期間Ａ１にわたってイオン電流ｉが検出されない理由は、コンデンサ５に充電されているバイアス電圧Ｖｃが点火によって生じた二次電圧Ｖ２よりも低いからである。
【００５２】
その後、二次電圧Ｖ２は、燃焼時に急速に低下していくので、バイアス電圧Ｖｃが二次電圧Ｖ２を上回る動作期間Ａ２になったときに、イオン電流ｉが検出できるようになる。
さらに、燃焼終了期間Ｂの時刻ｔ３まで達してしまうと、エンジン１００内にイオンが存在しなくなるので、イオン電流ｉが全く検出されなくなる。
【００５３】
一方、図７のように、点火プラグ１０３の電極表面にカーボンＣなどが付着した場合においては、図８のように、点火プラグ１０３の電極間に抵抗値Ｒｂ（数ＭΩ）の抵抗器Ｒが等価的に存在することになる。
【００５４】
したがって、点火コイル１０３の二次側にバイアス電圧Ｖｃを印加すると、点火プラグ１０３の電極間に二次側電流ｉ２が流れることになる。
これは、一般的にリーク（漏れ）電流ｉＲと称される。
【００５５】
このとき、図９に示すように、燃焼終了後の期間Ｂにおいても二次側電流ｉ２（リーク電流ｉＲ）が検出されることになる。
二次側電流ｉ２は、くすぶり判定装置１０６（図１参照）に入力され、くすぶり状態の判定に用いられる。
【００５６】
くすぶり判定装置１０６は、たとえば、燃焼レベルのイオン電流ｉが検出されてから所定期間経過後に、リーク電流ｉＲに相当するレベルの二次側電流ｉ２が検出された場合に、点火プラグ１０３がくすぶり状態にあるものと判定する。
【００５７】
このように、非燃焼期間Ｂにおいて点火コイル１０２の二次側にバイアス電圧Ｖｃを印加したときに流れる二次側電流ｉ２を計測することにより、点火プラグ１０３のくすぶり（絶縁抵抗）状態を直接検出することができる。
【００５８】
したがって、通常のイオン電流検出装置を用いた簡単な回路構成により、エンジン１００のシステムが異なる場合であっても、回路や判定レベルのマッチング調整作業がほとんど不要で、くすぶり状態を検出することができる。
また、くすぶり度合い（絶縁抵抗）の検出範囲が広く、且つ精度良く検出することができる。
【００５９】
なお、ここでは、点火コイル１０２の二次側にバイアス電圧Ｖｃを印加する手段としてコンデンサ５を用いたが、バッテリ１から直接または昇降して供給してもよく、エンジン１００により駆動される発電装置の出力を用いてもよい。
【００６０】
実施の形態２．
なお、上記実施の形態１では、くすぶり判定条件を特に考慮しなかったが、無用なエネルギーロスを抑制するために、くすぶり判定条件を設定して、くすぶり検出を行う領域を限定してもよい。
【００６１】
図１０はエンジン１００の制御空燃比が理想空燃比の場合にくすぶり判定を禁止して、無用なエネルギーロスを抑制したこの発明の実施の形態２によるくすぶり判定動作を示すフローチャートである。
【００６２】
通常、点火プラグ１０３のくすぶり状態は、不完全な燃焼によるカーボン（未燃焼成分）が点火プラグ１０３の電極に付着することによって発生するので、理想空燃比（Ａ／Ｆ＝１４．７）で運転されている場合には、点火プラグ１０３のくすぶり状態が発生することはほとんどない。したがって、理想空燃比においては、無用なくすぶり検出を禁止することが望ましい。
【００６３】
図１０において、くすぶり判定装置１０６は、まず、現在の制御空燃比Ａ／Ｆが理想空燃比（１４．７）であるか否かを判定し（ステップＳ１）、もし、Ａ／Ｆ＝１４．７（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、くすぶり判定が不要な状態を見なして、くすぶり検出制御を実行しない（ステップＳ２）。
【００６４】
一方、ステップＳ１において、現在の運転状態がリッチ領域またはリーン領域であって、Ａ／Ｆ≠１４．７（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、くすぶりが発生し得る状態なので、続いて、バイアス電圧Ｖｃの印加タイミングであるか否かを判定する（ステップＳ３）。
【００６５】
もし、バイアス電圧Ｖｃの印加タイミングでない（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、印加タイミングになるまで待機状態となり、バイアス電圧Ｖｃの印加タイミングである（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、バイアス電圧Ｖｃを印加する（ステップＳ４）。
【００６６】
続いて、燃焼が終了して二次側電流ｉ２の検出可能条件が成立したか否かを判定し（ステップＳ５）、もし、不成立（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、成立するまで待機状態となり、検出可能条件が成立した（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、二次側電流ｉ２を検出する（ステップＳ６）。
【００６７】
最後に、二次側電流ｉ２が０レベルか否（リーク電流ｉＲのレベル以上）かを判定し（ステップＳ７）、もし、ｉ２＝０（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、くすぶり無しと判定し（ステップＳ８）、ｉ２＞０（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、くすぶり有りと判定し（ステップＳ９）、図１０の処理ルーチンを終了する。
【００６８】
これにより、くすぶりが発生しにくい理想空燃比（Ａ／Ｆ＝１４．７）の場合には、無駄なくすぶり判定処理を禁止することができる。
なお、図１０においては、点火コイル１０２の二次側に対して、燃焼終了前の期間からバイアス電圧Ｖｃを印加したが、先に燃焼終了を確認しておき、その後、バイアス電圧Ｖｃを印加してもよい。
【００６９】
実施の形態３．
なお、上記実施の形態２では、理想空燃比を除く運転状態（リーン領域またはリーン領域）をくすぶり判定条件として限定したが、エンジン１００の非燃焼期間にくすぶり状態を判定するようにしてもよい。
【００７０】
たとえば、上記実施の形態１では、燃焼と燃焼との間の極めて限られた時間内のタイミングでくすぶり検出を実行しているので、装置全体がある程度複雑な構成となってしまう。
【００７１】
しかし、エンジンによっては、ほとんどくすぶりが発生しないシステムもあり、このようなエンジンシステムの場合、くすぶり検出処理をごく稀に実行すればよい。
【００７２】
したがって、たとえば、燃料カット運転領域でくすぶり検出を実行すれば、燃焼期間を考慮する必要がないので、簡単にくすぶりを検出することができる。
図１１は燃料カット中の運転状態をくすぶり判定条件として限定したこの発明の実施の形態３によるくすぶり判定動作を示すフローチャートである。
【００７３】
図１１において、ステップＳ２、Ｓ４、Ｓ６〜Ｓ９は前述と同様のステップである。
この場合、くすぶり判定装置１０６は、まず、現在の運転状態が燃料カット中であるか否かを判定し（ステップＳ１１）、燃料カット中でない（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、くすぶり検出制御を実行しない。
【００７４】
一方、ステップＳ１１において、燃料カット中である（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、バイアス電圧Ｖｃを点火コイル１０２の二次側に印加して（ステップＳ４）、二次側電流ｉ２を検出する（ステップＳ６）。以下、前述とステップＳ７〜Ｓ９を実行する。
【００７５】
このように、エンジン１００の燃料カット運転領域においてのみ、くすぶり状態の判定を実行することにより、くすぶり判定の実行頻度がさらに低減されて、エネルギーロスを抑制することができる。
【００７６】
また、火花放電を行うエンジン１００の非燃焼期間に、点火コイル１０２の二次側にバイアス電圧Ｖｃを印加し、点火プラグ１０３の電極間の絶縁抵抗を直接計測するように構成したので、簡単な装置で高精度に点火プラグ１０３のくすぶりを検出することができる。
【００７７】
実施の形態４．
なお、上記実施の形態３では、燃料カット運転領域でくすぶり状態を検出するようにしたが、他の検出方法として、エンジン１００の制御に用いられるクランク角信号ＣＡのタイミングでくすぶり状態を検出するようにしてもよい。
【００７８】
図１２はクランク角信号ＣＡのタイミングをくすぶり判定条件として限定したこの発明の実施の形態４によるくすぶり判定動作を示すタイミングチャートである。
一般に、エンジンによっては、クランク角信号ＣＡのタイミングを利用することも可能である。
【００７９】
図１２において、クランク角信号ＣＡは、周知のクランク角センサから得られるパルスからなり、各気筒＃１〜＃４に関して、上死点ＴＤＣから７５°手前のクランク角位置Ｂ７５°で立ち上がり、上死点ＴＤＣから５°手前のクランク角位置Ｂ５°で立ち下がる。
【００８０】
この場合、くすぶり判定装置１０６（図１参照）は、エンジン１００の回転に対応したクランク角信号ＣＡに同期したタイミングＢ７５°で二次側電流ｉ２を検出し、二次側電流ｉ２のレベルが０か否か（ステップＳ７参照）により、点火プラグ１０３のくすぶり状態を判定する。
【００８１】
通常、クランク角信号ＣＡの立ち上がりエッジに対応した各気筒のクランク角位置Ｂ７５°においては、燃焼前（イオン電流ｉが発生する前）の状態なので、点火プラグ１０３の絶縁抵抗に相当する二次側電流ｉ２を確実に検出することができる。
したがって、通常のクランク角信号ＣＡを用いた簡単な構成で、くすぶり状態を高精度に検出することができる。
【００８２】
【発明の効果】
以上のようにこの発明の請求項１によれば、内燃機関の点火装置に設けられた点火コイルと、点火コイルの二次側に接続された点火プラグと、点火コイルの一次側への通電を制御する通電制御手段と、内燃機関の燃焼継続中の期間を除くくすぶり検出期間に点火コイルの二次側にバイアス電圧を印加する電圧印加手段と、バイアス電圧により点火コイルの二次側に誘起される誘起電圧値を検出する電圧検出手段と、誘起電圧値に基づいて点火プラグのくすぶり状態を判定するくすぶり判定手段とを備え、電圧検出手段は、点火プラグの周辺での燃焼により発生するイオン電流を検出するイオン電流検出手段により構成され、イオン電流を誘起電圧値として検出することにより、点火プラグの電極間の絶縁抵抗を計測するようにしたので、簡単な構成でくすぶりの有無を高精度に検出することのできる内燃機関の点火プラグくすぶり検出装置が得られる効果がある。
【００８４】
また、この発明の請求項２によれば、請求項１において、電圧印加手段は、内燃機関の点火時に点火コイルの二次側に誘起される二次電圧を蓄積する二次電圧蓄積手段により構成され、二次電圧の蓄積エネルギーをバイアス電圧として印加するようにしたので、簡単な構成でくすぶりの有無を高精度に検出することのできる内燃機関の点火プラグくすぶり検出装置が得られる効果がある。
【００８５】
また、この発明の請求項３によれば、請求項１において、電圧印加手段は、点火コイルに給電するためのバッテリ電圧をバイアス電圧として印加するようにしたので、簡単な構成でくすぶりの有無を高精度に検出することのできる内燃機関の点火プラグくすぶり検出装置が得られる効果がある。
【００８６】
また、この発明の請求項４によれば、請求項３において、電圧印加手段は、バッテリ電圧を昇降圧してバイアス電圧として印加するようにしたので、簡単な構成でくすぶりの有無を高精度に検出することのできる内燃機関の点火プラグくすぶり検出装置が得られる効果がある。
【００８７】
また、この発明の請求項５によれば、請求項１において、電圧印加手段は、内燃機関により駆動される発電装置によって構成され、発電装置の出力電圧をバイアス電圧として印加するようにしたので、簡単な構成でくすぶりの有無を高精度に検出することのできる内燃機関の点火プラグくすぶり検出装置が得られる効果がある。
【００８８】
また、この発明の請求項６によれば、請求項１から請求項５までのいずれか１項において、くすぶり判定手段は、内燃機関の理想空燃比による運転領域を除く運転領域において、くすぶり状態を判定するようにしたので、簡単な構成でくすぶりの有無を高精度に検出するとともに、エネルギーロスを抑制した内燃機関の点火プラグくすぶり検出装置が得られる効果がある。
【００８９】
また、この発明の請求項７によれば、請求項１から請求項５までのいずれか１項において、くすぶり判定手段は、内燃機関の非燃焼期間にくすぶり状態を判定するようにしたので、簡単な構成でくすぶりの有無を高精度に検出するとともに、エネルギーロスを抑制した内燃機関の点火プラグくすぶり検出装置が得られる効果がある。
【００９０】
また、この発明の請求項８によれば、請求項７において、くすぶり判定手段は、内燃機関の燃料カット運転領域において、くすぶり状態を判定するようにしたので、簡単な構成でくすぶりの有無を高精度に検出するとともに、エネルギーロスを抑制した内燃機関の点火プラグくすぶり検出装置が得られる効果がある。
【００９１】
また、この発明の請求項９によれば、請求項１から請求項８までのいずれか１項において、くすぶり判定手段は、内燃機関の回転に対応したクランク角信号に同期したタイミングでくすぶり状態を判定するようにしたので、簡単な構成でくすぶりの有無を高精度に検出することのできる内燃機関の点火プラグくすぶり検出装置が得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１によるシステム構成を示す機能ブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１の構成を具体的に示す回路図である。
【図３】この発明の実施の形態１による点火時の二次側電流の経路を示す回路図である。
【図４】この発明の実施の形態１による点火時のイオン電流の経路を示す回路図である。
【図５】この発明の実施の形態１による正常時のイオン電流を示す波形図である。
【図６】この発明の実施の形態１による正常時の点火プラグの状態を示す拡大断面図である。
【図７】この発明の実施の形態１によるくすぶり発生時の点火プラグの状態を示す拡大断面図である。
【図８】この発明の実施の形態１によるくすぶり発生時の等価回路図である。
【図９】この発明の実施の形態１によるくすぶり発生時の二次側電流を示す波形図である。
【図１０】この発明の実施の形態２によるくすぶり判定動作を示すフローチャートである。
【図１１】この発明の実施の形態３によるくすぶり判定動作を示すフローチャートである。
【図１２】この発明の実施の形態４によるくすぶり判定動作を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
１バッテリ、２ａ一次巻線、２ｂ二次巻線、３パワートランジスタ、５コンデンサ（二次電圧蓄積手段）、１０１点火制御装置（通電制御手段）、１０２点火コイル、１０３点火プラグ、１０４二次側電圧印加装置、１０５二次側電流検出装置（電圧検出手段）、１０６くすぶり判定装置、Ａ燃焼過程の期間、Ｂ燃焼終了期間、Ｂ７５° くすぶり検出タイミング、Ｃカーボン、ＣＡクランク角信号、ｉイオン電流、ｉ２二次側電流、Ｖｃバイアス電圧、Ｖｉ誘起電圧値、Ｖ２二次電圧、Ｓ１理想空燃比を判定するステップ、Ｓ２くすぶり検出を禁止するステップ、Ｓ６二次側電流を検出するステップ、Ｓ７くすぶりの有無を判定するステップ、Ｓ８くすぶり無しを判定するステップ、Ｓ９くすぶり有りを判定するステップ、Ｓ１１燃料カット運転領域を判定するステップ。

Claims

内燃機関の点火装置に設けられた点火コイルと、
前記点火コイルの二次側に接続された点火プラグと、
前記点火コイルの一次側への通電を制御する通電制御手段と、
前記内燃機関の燃焼継続中の期間を除くくすぶり検出期間に前記点火コイルの二次側にバイアス電圧を印加する電圧印加手段と、
前記バイアス電圧により前記点火コイルの二次側に誘起される誘起電圧値を検出する電圧検出手段と、
前記誘起電圧値に基づいて前記点火プラグのくすぶり状態を判定するくすぶり判定手段とを備え、
前記電圧検出手段は、
前記点火プラグの周辺での燃焼により発生するイオン電流を検出するイオン電流検出手段により構成され、
前記イオン電流を前記誘起電圧値として検出することを特徴とする内燃機関の点火プラグくすぶり検出装置。
前記電圧印加手段は、
前記内燃機関の点火時に前記点火コイルの二次側に誘起される二次電圧を蓄積する二次電圧蓄積手段により構成され、
前記二次電圧の蓄積エネルギーを前記バイアス電圧として印加することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の点火プラグくすぶり検出装置。
前記電圧印加手段は、前記点火コイルに給電するためのバッテリ電圧を前記バイアス電圧として印加することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の点火プラグくすぶり検出装置。
前記電圧印加手段は、前記バッテリ電圧を昇降圧して前記バイアス電圧として印加することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の点火プラグくすぶり検出装置。
前記電圧印加手段は、
前記内燃機関により駆動される発電装置によって構成され、
前記発電装置の出力電圧を前記バイアス電圧として印加することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の点火プラグくすぶり検出装置。
前記くすぶり判定手段は、前記内燃機関の理想空燃比による運転領域を除く運転領域において、前記くすぶり状態を判定することを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の内燃機関の点火プラグくすぶり検出装置。
前記くすぶり判定手段は、前記内燃機関の非燃焼期間に前記くすぶり状態を判定することを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の内燃機関の点火プラグくすぶり検出装置。
前記くすぶり判定手段は、前記内燃機関の燃料カット運転領域において、前記くすぶり状態を判定することを特徴とする請求項７に記載の内燃機関の点火プラグくすぶり検出装置。
前記くすぶり判定手段は、前記内燃機関の回転に対応したクランク角信号に同期したタイミングで前記くすぶり状態を判定することを特徴とする請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の内燃機関の点火プラグくすぶり検出装置。