JP3707644B2 - 内燃機関の燃焼状態検出装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、点火プラグの電極に流れるイオン電流を検出して内燃機関の燃焼状態を検出する内燃機関の燃焼状態検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、内燃機関（エンジン）の気筒内で混合気が燃焼する際にイオンが発生する点に着目し、このイオン電流を点火プラグの電極を介して検出することで、内燃機関の燃焼状態を検出する技術が提案されている。例えば、特開平６−２４９０４８号公報、特開平６−１９３５１４号公報に示すように、混合気の燃焼状態を示すパラメータとして燃焼ラフネス度をイオン電流の検出値から算出するようにしたものがある。前者（特開平６−２４９０４８号公報）は、次式によりＮサイクルのイオン電流の標準偏差を燃焼ラフネス度として算出する。
【０００３】
【数１】

【０００４】
また、後者（特開平６−１９３５１４号公報）は、点火プラグの電極に流れるイオン電流を検出するイオン電流検出回路の検出電圧を、比較器で所定のしきい電圧と比較し、該検出電圧がしきい電圧を越えている時間、つまり比較器の出力がハイレベルになっている時間（パルス幅ＴＰ）を計測することで、燃焼ラフネス度を求める。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、イオン電流は、エンジン運転条件によって非常に大きく変動するため、エンジン運転条件によるイオン電流の変動の影響を排除しないと、イオン電流から燃焼ラフネス度を精度良く求めることができない。この点について、上記従来のものは、いずれも考慮されていないため、燃焼ラフネス度の算出値にエンジン運転条件によるイオン電流の変動の影響がそのまま含まれてしまい、燃焼ラフネス度の算出精度が悪く、混合気の燃焼状態を精度良く判定できないという欠点がある。
【０００６】
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、従ってその目的は、燃焼ラフネス度を精度良く求めることができる内燃機関の燃焼状態検出装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１の内燃機関の燃焼状態検出装置は、点火プラグの電極に流れるイオン電流をイオン電流検出手段により検出し、このイオン電流検出手段の出力を判定値と比較して該出力が判定値以下又は以上となる割合（以下「出力割合」という）を出力割合演算手段により演算し、この出力割合演算手段で演算した出力割合に基づいて燃焼ラフネス度を判定手段により判定する。出力割合は、内燃機関運転条件によるイオン電流の変動の影響が少ないため、燃焼ラフネス度を従来よりも精度良く求めることができる。
【０００８】
更に、請求項２のように、前記判定手段で判定した燃焼ラフネス度に基づいて内燃機関制御パラメータを設定する制御パラメータ設定手段を設けた構成としても良い。ここで、内燃機関制御パラメータとしては、例えば排気ガス還流装置の排気ガス還流量（ＥＧＲ量）、燃料蒸発ガス（エバポガス）パージ装置のパージ量等があり、少なくとも１つの内燃機関制御パラメータを燃焼ラフネス度に基づいて設定することで、燃焼状態を安定させることができる。
【０００９】
ところで、点火プラグの使用期間が長くなるに従って、点火プラグの中心電極の外周面に絶縁物デポジットが徐々に付着し、中心電極の露出面積が少なくなることがある。このようになると、中心電極に流れるイオン電流が減少して、イオン電流検出手段の出力が低下し、出力割合の演算結果にも影響が出る。
【００１０】
この対策として、請求項３のように、点火プラグとして多極プラグ又は沿面放電プラグを用いるようにしても良い。多極プラグや沿面放電プラグは、点火プラグの中心電極の外周面に向かって側方から火花放電が発生するため、その放電エネルギによって中心電極の外周面が清浄化されて、絶縁物デポジットの付着が少ない。従って、多極プラグ又は沿面放電プラグを用いれば、絶縁物デポジットの付着によるイオン電流検出手段の出力の低下を防ぐことができ、長期間に亘って出力割合の演算精度を良好に維持できる。
【００１１】
また、請求項４のように、判定値として複数の異なる判定値を有し、各々の判定値についてそれぞれ出力割合を演算し、これら複数の出力割合に基づいて燃焼ラフネス度を判定するようにしても良い。このようにすれば、燃焼ラフネス度の判定精度を更に向上することができる。
【００１２】
また、請求項５のように、出力割合の対数正規分布の平均値及び標準偏差に基づいて燃焼ラフネス度を判定しても良い。このように、対数正規分布を用いれば、図１１に示すように、出力割合の分布が直線になり、平均値と標準偏差を極めて簡単な計算式で算出することができ、演算処理が極めて容易である。
【００１３】
また、内燃機関運転条件によってイオン電流が変化することを考慮し、請求項６のように、内燃機関運転条件に基づいて判定値を設定することが好ましい。このようにすれば、内燃機関運転条件によるイオン電流の変化に応じて、判定値を変化させることができ、内燃機関運転条件によるイオン電流の変動の影響を一層確実に排除することができる。
【００１４】
また、請求項７のように、出力割合に応じて判定値を補正するようにしても良い。これにより、点火プラグのイオン電流検出特性の経時的な変化等にも対処することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。まず、図１に基づいて点火制御系の回路構成を説明する。点火コイル２１の一次コイル２２の一端はバッテリ２３に接続され、該一次コイル２２の他端は、イグナイタ２４に内蔵されたパワートランジスタ２５のコレクタに接続されている。二次コイル２６の一端は点火プラグ２７に接続され、該二次コイル２６の他端は、２つのツェナーダイオード２８，２９を介してグランドに接続されている。
【００１６】
２つのツェナーダイオード２８，２９は互いに逆向きに直列接続され、一方のツェナーダイオード２８にコンデンサ３０が並列に接続され、他方のツェナーダイオード２９にイオン電流検出抵抗３１が並列に接続されている。コンデンサ３０とイオン電流検出抵抗３１との間の電位Ｖinが抵抗３２を介して反転増幅回路３３の反転入力端子（−）に入力されて反転増幅され、この反転増幅回路３３の出力電圧Ｖがイオン電流検出信号としてエンジン制御回路３４に入力される。イオン電流検出回路３５（イオン電流検出手段）は、ツェナーダイオード２８，２９、コンデンサ３０、イオン電流検出抵抗３１、反転増幅回路３３等から構成されている。
【００１７】
エンジン運転中は、エンジン制御回路３４からイグナイタ２４に送信される点火指令信号の立ち上がり／立ち下がりでパワートランジスタ２５がオン／オフする。パワートランジスタ２５がオンすると、バッテリ２３から一次コイル２２に一次電流が流れ、その後、パワートランジスタ２５がオフすると、一次コイル２２の一次電流が遮断されて、二次コイル２６に高電圧が電磁誘導され、この高電圧によって点火プラグ２７の電極３６，３７間に火花放電が発生する。これにより、図２に示すように発生した火花放電電流は、点火プラグ２７の接地電極３７から中心電極３６へ流れ、二次コイル２６を経てコンデンサ３０に充電されると共に、ツェナーダイオード２８，２９を経てグランド側に流れる。
【００１８】
これに対し、イオン電流は、火花放電電流とは反対方向に流れる。つまり、イオン電流は、中心電極２７から接地電極２８へ流れ、更に、グランド側からイオン電流検出抵抗３１を通ってコンデンサ３０に流れる。この際、イオン電流検出抵抗３１に流れるイオン電流の変化に応じて反転増幅回路３３の入力電位Ｖinが変化し、反転増幅回路３３の出力端子からイオン電流に応じた電圧（イオン電流検出信号）がエンジン制御回路３４に出力される。
【００１９】
エンジン制御回路３４内には、ノイズマスク３８、ピークホールド回路３９、Ａ／Ｄ変換器４０及びマイクロコンピュータ４１が内蔵されている。イオン電流検出回路３５の出力電圧は、ノイズマスク３８にてノイズ成分が除去された後、ピークホールド回路３９に入力される。このピークホールド回路３９は、ノイズマスク３８の出力電圧のピーク値を検出して、それを保持する（図２参照）。このピークホールド回路３９の出力は、Ａ／Ｄ変換器４０を介してマイクロコンピュータ４１に読み込まれる。
【００２０】
マイクロコンピュータ４１のＲＯＭ（記憶媒体）には、燃料噴射制御や点火時期制御を行うための各種のエンジン制御プログラムが記憶されていると共に、図３乃至図６に示す燃焼状態制御用の各プログラムが記憶されている。以下、このマイクロコンピュータ４１が実行する燃焼状態制御用の各プログラムの処理内容を説明する。
【００２１】
図３の燃焼状態制御プログラムでは、まずステップ１０１で、吸気管圧力センサ（図示せず）で検出された吸気管圧力Ｐｍとエンジン回転センサ（図示せず）で検出されたエンジン回転数Ｎｅとを読み込む。この後、ステップ１０２で、吸気管圧力Ｐｍとエンジン回転数Ｎｅとから、図７のマップに示すＡ／Ｆフィードバック領域又はＥＧＲフィードバック領域であるか否かを判定する。ここで、Ａ／Ｆフィードバック領域は、エンジン始動時に空燃比（Ａ／Ｆ）をフィードバック補正する運転領域であり、ＥＧＲフィードバック領域は、排気ガス還流装置の排気ガス還流量（ＥＧＲ量）をフィードバック補正するＥＧＲ制御領域である。
【００２２】
上記ステップ１０２で、いずれのフィードバック領域にも該当しないと判定された場合には、以降の処理を行うことなく、本プログラムを終了する。これに対し、いずれかのフィードバック領域に該当すると判定された場合には、ステップ１０３に進み、後述する図４及び図５のプログラムを実行し、イオン電流検出信号（ピークホールド回路３９の出力電圧）Ｉp をＡ／Ｄ変換器４０を介して読み込んで出力割合を判定する。
【００２３】
この後、ステップ１０４に進み、Ａ／Ｆフィードバック条件が成立しているか否かを判定し、Ａ／Ｆフィードバック条件成立と判定された場合には、ステップ１０５に進み、図１２のＡ／Ｆ補正係数ｋ3 マップを用いて第２の判定電圧ｋ2 より小さい出力割合Ｗ2 に対応するＡ／Ｆ補正係数ｋ3 を補間計算する。この後、ステップ１０６に進み、燃料噴射量算出プログラム（図示せず）で算出された燃料噴射量にＡ／Ｆ補正係数ｋ3 を乗算して燃料噴射量（Ａ／Ｆ）を補正し、本プログラムを終了する。
【００２４】
上記ステップ１０４で、Ａ／Ｆフィードバック条件不成立と判定された場合には、ステップ１０７に進み、ＥＧＲフィードバック条件がしているか否かを判定し、ＥＧＲフィードバック条件不成立と判定された場合には、以降の処理を行うことなく、本プログラムを終了する。
【００２５】
これに対し、ＥＧＲフィードバック条件成立と判定された場合には、ステップ１０８に進み、出力割合の目標平均値ｘo と目標標準偏差σo を読み込む。この後、ステップ１０９で、出力割合の平均値ｘと目標平均値ｘo との比Δｘを算出すると共に、標準偏差σと目標標準偏差σo との比Δσを算出する。これらの比ΔｘとΔσは、燃焼ラフネス度を表す指標となり、その値が１に近いほど目標値とのずれが少なく、燃焼状態が安定していることを意味する。このステップ１０９の処理が特許請求の範囲でいう判定手段として機能する。
【００２６】
この後、ステップ１１０に進み、図１３と図１４に示すＥＧＲ補正係数マップを用いて、上記ステップ１０９で算出したΔｘとΔσに対応するＥＧＲ補正係数ｋ4 ，ｋ5 を補間計算する。そして、次のステップ１１１で、基本ＥＧＲ量算出プログラム（図示せず）で算出された基本ＥＧＲ量にＥＧＲ補正係数ｋ4 ，ｋ5 を乗算し、エンジン制御パラメータの１つであるＥＧＲ量を算出する（ＥＧＲ量＝基本ＥＧＲ量×ｋ4 ×ｋ5 ）。これにより、ΔｘとΔσ（燃焼ラフネス度）に応じてＥＧＲ量を設定でき、燃焼状態を安定させることができる。上記ステップ１１０，１１１の処理が特許請求の範囲でいう制御パラメータ設定手段として機能する。
【００２７】
この後、ステップ１１２で、後述する図６の判定電圧補正プログラムを実行して、第１の判定電圧ｋ1 と第２の判定電圧ｋ2 を補正し、燃焼状態制御プログラムを終了する。この場合、第１の判定電圧ｋ1 と第２の判定電圧ｋ2 は、いずれも特許請求の範囲でいう判定値に相当する。
【００２８】
尚、ＥＧＲフィードバック領域（ＥＧＲフィードバック条件成立時）でも、Ａ／Ｆフィードバック領域（Ａ／Ｆフィードバック条件成立時）と同じく、出力割合に応じてＥＧＲ量を補正しても良い。
【００２９】
次に、前記ステップ１０３で実行する図４のイオン電流検出信号読み込みプログラムの処理の流れを説明する。本プログラムでは、まずステップ１２１で、イオン電流検出信号（ピークホールド回路３９の出力電圧）Ｉp をＡ／Ｄ変換器４０を介して読み込む。この後、ステップ１２２，１２３で、エンジン運転状態が急激に変化する過渡運転状態であるか否かを吸気管圧力変化量ΔＰｍとエンジン回転数変化量ΔＮｅに基づいて判定する。つまり、吸気管圧力変化量ΔＰｍが所定量Ｃ1 以上の場合、又はエンジン回転数変化量ΔＮｅが所定量Ｃ2 以上の場合には、いずれも、過渡運転状態と判定し、ステップ１２９に移行して、カウンタｉを初期値である１にリセットした後、ステップ１３０に進み、図９に示すテーブルＴ1 に格納されたイオン電流検出信号のデータＩp1〜Ｉp31 を全てリセットして、本プログラムを終了する。
【００３０】
上記ステップ１２２，１２３で、ΔＰｍ＜Ｃ1 、且つ、ΔＮｅ＜Ｃ2 の場合には、定常運転状態と判定されて、ステップ１２４に進み、今回読み込んだイオン電流検出信号（電圧値）のデータＩp をＩpi（但し、i は１〜３１で順次インクリメントされる）とし、このＩpiを図９に示すテーブルＴ1 に格納する（ステップ１２５）。この後、ステップ１２６で、カウンタｉが例えば３１（テーブルＴ1 のデータ数に相当）に達したか否かを判定し、３１に達していなければ、ステップ１２７に進み、カウンタｉを１だけインクリメントして本プログラムを終了する。
【００３１】
以上のような処理を繰り返すことで、図９に示すテーブルＴ1 に例えば３１個のイオン電流検出信号のデータＩp1〜Ｉp31 を全て格納し終えると、上記ステップ１２６の判定結果が「Ｙｅｓ」となり、ステップ１２８に進み、図５に示す出力割合判定プログラムを実行する。尚、図９に示すテーブルＴ1 に格納するイオン電流検出信号のデータ数は３１個に限定されず、３０個以下又は３２個以上であっても良い。
【００３２】
出力割合の判定後は、ステップ１２９に進み、カウンタｉを初期値である１にリセットした後、ステップ１３０に進み、図９のテーブルＴ1 に格納されたイオン電流検出信号のデータＩp1〜Ｉp31 を全てリセットして、本プログラムを終了する。
【００３３】
次に、上記ステップ１２８で実行する図５の出力割合判定プログラムの処理内容を説明する。本プログラムでは、まずステップ１３１で、３つのカウンタｊ1 ，ｊ2 ，ｉを初期化して、ｊ1 ＝０，ｊ2 ＝０，ｉ＝１にする。この後、ステップ１３２で、図９のテーブルＴ1 に格納されたイオン電流検出信号のデータＩpi（但しi は１〜３１で順次インクリメントされる）を読み込むと共に、図８に示す判定電圧ｋ1 ，ｋ2 マップより、吸気管圧力Ｐｍとエンジン回転数Ｎｅに対応する第１の判定電圧ｋ1 と第２の判定電圧ｋ2 を読み込む。
【００３４】
尚、エンジン始動時のＡ／Ｆフィードバック領域では、判定電圧ｋ1 ，ｋ2 は固定値であり、ＥＧＲフィードバック領域では、吸気管圧力Ｐｍとエンジン回転数Ｎｅに応じてΔｋ1 ，Δｋ2 が補正される。これにより、エンジン運転条件（吸気管圧力Ｐｍとエンジン回転数Ｎｅ）によるイオン電流の変動を考慮した適切な判定電圧ｋ1 ，ｋ2 が設定される。
【００３５】
一方、ステップ１３３では、カウンタｉが３１（テーブルＴ1 のデータ数に相当）を越えたか否かを判定し、３１を越えていなければ、ステップ１３４に進み、イオン電流検出信号のデータＩpiを第１の判定電圧ｋ1 と比較し、Ｉpiがｋ1 より小さければ、ステップ１３５に進み、カウンタｊ1 を１インクリメントする。この後、ステップ１３５で、イオン電流検出信号のデータＩpiを第２の判定電圧ｋ2 と比較し（但しｋ2 ＜ｋ1 ）、Ｉpiがｋ2 より小さければ、ステップ１３７に進み、カウンタｊ2 を１インクリメントした後、ステップ１３８に進み、カウンタｉを１インクリメントして、ステップ１３２に戻り、上述した処理を繰り返す。
【００３６】
また、ステップ１３４で、Ｉpiが第１の判定電圧ｋ1 以上である場合には、ステップ１３８に進み、カウンタｉを１インクリメントして、ステップ１３２に戻る。また、ステップ１３６で、Ｉpiが第２の判定電圧ｋ2 以上である場合にも、ステップ１３８に進み、カウンタｉを１インクリメントして、ステップ１３２に戻る。
【００３７】
以上の処理を繰り返すことで、図９のテーブルＴ1 に格納されたイオン電流検出信号の３１個のデータＩp1〜Ｉp31 のうち、第１の判定電圧ｋ1 より小さいデータ数がカウンタｊ1 によりカウントされ、第２の判定電圧ｋ2 より小さいデータ数がカウンタｊ2 によりカウントされる。そして、カウンタｉが３１（テーブルＴ1 のデータ数に相当）を越えた時点で、ステップ１３３からステップ１３９に進み、第１の判定電圧ｋ1 より小さい出力割合Ｗ1 （＝ｊ1 ／３１）と第２の判定電圧ｋ2 より小さい出力割合Ｗ2 （＝ｊ2 ／３１）を算出する。これらステップ１３１〜１３９の処理が出力割合演算手段として機能する。
【００３８】
尚、本実施形態では、各判定電圧ｋ1 ，ｋ2 より小さい出力割合Ｗ1 ，Ｗ2 を算出したが、各判定電圧ｋ1 ，ｋ2 以上となる出力割合を算出するようにしても良い。また、本実施形態では、２つの判定電圧ｋ1 ，ｋ2 を設定して、２つの出力割合Ｗ1 ，Ｗ2 を算出するようにしたが、判定電圧を１つのみ、又は３つ以上設定して、出力割合を１つのみ、又は３つ以上算出するようにしても良い。
【００３９】
出力割合Ｗ1 ，Ｗ2 の算出後、ステップ１４０に進み、図１０に示す対数正規分布テーブルを用いて出力割合Ｗ1 ，Ｗ2 を補間変換して標準偏差σ1 ，σ2 を算出する。この後、ステップ１４１に進み、出力割合の対数正規分布の平均値ｘと標準偏差σを図１１に示す数式により算出する。図１１に示すように、対数正規分布では、出力割合の分布は直線で表され、縦軸のσ＝０に対応する対数目盛の横軸の値（対数値）が平均値ｘとなり、また、出力割合の分布の直線の傾きの逆数が標準偏差σとなる。このように、対数正規分布を用いることで、対数正規分布の平均値ｘと標準偏差σの算出が極めて容易になる。
【００４０】
次に、前述した図３のステップ１１２で実行する図６の判定電圧補正プログラムの処理の流れを説明する。本プログラムでは、まずステップ１５１で、標準偏差σ1 の絶対値が０．４よりも大きいか否かを判定し、標準偏差σ1 の絶対値が例えば０．４よりも大きい場合には、ステップ１５２に進んで、第１の判定電圧ｋ1 を次のようにして補正する。
【００４１】
▲１▼σ1 ＞０．４の時は次式により第１の判定電圧ｋ1 を補正する。
ｋ1 ＝ｋ1 −Δｋ1 ……（１）
▲２▼σ1 ＜−０．４の時は次式により第１の判定電圧ｋ1 を補正する。
ｋ1 ＝ｋ1 ＋Δｋ1 ……（２）
【００４２】
上記（１），（２）式の右辺のｋ1 は、図８に示す判定電圧マップにより、吸気管圧力Ｐｍとエンジン回転数Ｎｅに基づいて算出した第１の判定電圧であり、Δｋ1 は補正量である。このような第１の判定電圧ｋ1 の補正は、σ1 ＝０（５０％点）を狙う方向に働く。
【００４３】
第１の判定電圧ｋ1 の補正後、ステップ１５３に進む。また、上記ステップ１５１で、標準偏差σ1 の絶対値が０．４以下の場合、つまり第１の判定電圧ｋ1 の補正が不要な場合にも、ステップ１５３に進む。
【００４４】
このステップ１５３では、−２．２＜σ2 ＜−０．９であるか否かを判定し、「Ｎｏ」の場合には、ステップ１５４に進み、第２の判定電圧ｋ2 を次のようにして補正する。
▲１▼σ2 ≧−０．９の時は次式により第２の判定電圧ｋ2 を補正する。
ｋ2 ＝ｋ2 −Δｋ2 ……（３）
▲２▼σ1 ≦−２．２の時は次式により第１の判定電圧ｋ1 を補正する。
ｋ2 ＝ｋ2 ＋Δｋ2 ……（４）
【００４５】
上記（３），（４）式の右辺のｋ2 は、図８に示す判定電圧マップにより、吸気管圧力Ｐｍとエンジン回転数Ｎｅに基づいて算出した第２の判定電圧であり、Δｋ2 は補正量である。このような第２の判定電圧ｋ2 の補正は、σ2 を−２から−１．５の範囲内に収めるために行う。
【００４６】
第２の判定電圧ｋ2 の補正後、ステップ１５５に進む。また、上記ステップ１５３で、−２．２＜σ2 ＜−０．９と判定された場合、つまり、第２の判定電圧ｋ2 の補正が不要な場合にも、ステップ１５５に進む。
このステップ１５５では、ステップ１５２又は１５４で補正した判定電圧ｋ1 ，ｋ2 を、図８に示す判定電圧ｋ1 ，ｋ2 マップに書き込んで、本プログラムを終了する。
【００４７】
本実施形態では、点火プラグとして、図１５（ａ）に示すような一般的な構造の点火プラグ２７、つまり、接地電極３７の先端部が中心電極３６の軸方向先端面に対向した点火プラグ２７を用いているが、これに代えて、同図（ｂ）に示すように、２本以上の接地電極５１の先端部が中心電極５２の外周面に対向した多極プラグ５３を用いても良く、或は、同図（ｃ）に示すように、接地電極５４が中心電極５５の周囲を取り囲む円筒壁状に形成された沿面放電プラグ５６を用いても良い。勿論、これ以外の種々の形状の点火プラグを用いても良いことは言うまでもない。
【００４８】
ところで、図１５（ａ）に示すように、中心電極３６の軸方向先端面と接地電極３７の先端部との間で軸方向に火花放電が発生する一般的な点火プラグ２７では、点火プラグ２７の使用期間が長くなるに従って、点火プラグ２７の中心電極３６の外周面に絶縁物デポジットが徐々に付着し、最終的には、図１６（ａ）に示すように、中心電極３６の軸方向先端面（放電面）を除く外周面全体が絶縁物デポジットで覆われて、中心電極３６の露出面積が極端に少なくなることがある。このようになると、中心電極３６に流れるイオン電流が減少して、イオン電流検出回路３５の出力（以下「イオン電流出力」という）が低下し、出力割合の演算結果にも影響が出る。
【００４９】
ちなみに、図１７は、点火プラグの中心電極への絶縁物デポジットの付着によるイオン電流出力劣化特性の例を示している。図１５（ａ）の一般的構造のＮｉ点火プラグ、Ｐｔ点火プラグでは、使用期間が長くなるに従って、中心電極の外周面への絶縁物デポジットの付着割合が増加して、中心電極の露出面積が少なくなり、イオン電流出力が低下する。
【００５０】
これに対し、図１５（ｂ）の多極プラグ５３では、中心電極５２への絶縁物デポジットの付着によるイオン電流出力の低下はほとんど見られない（図１７参照）。つまり、多極プラグ５３では、２本以上の接地電極５１の先端部が中心電極５２の外周面に対向し、中心電極５２の外周面に向かって側方から火花放電が発生するため、図１６（ｂ）に示すように、放電エネルギによって中心電極５２の外周面が清浄化されて、絶縁物デポジットの付着が少ない。従って、多極プラグ５３を用いれば、絶縁物デポジットの付着によるイオン電流出力の低下を防ぐことができ、長期間に亘って出力割合の演算精度を良好に維持できる。
【００５１】
同様に、図１５（ｃ）の沿面放電プラグ５６を用いても、中心電極５５の外周面に向かって側方から火花放電が発生するため、その放電エネルギによって中心電極５２の外周面を清浄化できて、絶縁物デポジットの付着によるイオン電流出力の低下を防ぐことができる。
【００５２】
尚、本実施形態では、イオン電流検出信号としてピークホールド回路３９の出力電圧Ｉp を読み込むようにしたが、イオン電流検出回路３５の出力電圧（ノイズマスク３８の出力電圧）が所定のしきい値以上になっている時間を計測して、この時間が判定値以下又は以上となる割合（出力割合）を算出するようにしても良い。この場合には、イオン電流検出回路３５の出力電圧（ノイズマスク３８の出力電圧）がしきい値以上になっている時間の計測値が特許請求の範囲でいうイオン電流検出手段の出力となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における点火制御系とイオン電流検出回路の構成を示す回路図
【図２】各部の信号波形を示すタイムチャート
【図３】燃焼状態制御プログラムの処理の流れを示すフローチャート
【図４】イオン電流検出信号読み込みプログラムの処理の流れを示すフローチャート
【図５】出力割合判定プログラムの処理の流れを示すフローチャート
【図６】判定電圧補正プログラムの処理の流れを示すフローチャート
【図７】フィードバック領域マップを概念的に示す図
【図８】判定電圧ｋ1 ，ｋ2 マップを概念的に示す図
【図９】イオン電流検出信号（ピークホールド回路３９の出力電圧）Ｉp を格納するテーブルＴ1 を概念的に示す図
【図１０】対数正規分布テーブルを概念的に示す図
【図１１】出力割合の対数正規分布の平均値ｘと標準偏差σの算出方法を説明する図
【図１２】Ａ／Ｆ補正係数ｋ3 マップを概念的に示す図
【図１３】ＥＧＲ補正係数ｋ4 マップを概念的に示す図
【図１４】ＥＧＲ補正係数ｋ5 マップを概念的に示す図
【図１５】（ａ）は一般の点火プラグの発火部形状を示す拡大正面図、（ｂ）は多極プラグの発火部形状を示す拡大正面図、（ｃ）は沿面放電プラグの発火部形状を示す拡大斜視図
【図１６】（ａ）は一般の点火プラグの中心電極への絶縁物デポジットの付着状態を示す拡大斜視図、（ｂ）は多極プラグの中心電極への絶縁物デポジットの付着状態を示す拡大斜視図
【図１７】多極プラグ、Ｎｉプラグ、Ｐｔプラグについて中心電極への絶縁物デポジットの付着によるイオン電流出力劣化特性を示す図
【符号の説明】
２１…点火コイル、２２…一次コイル、２３…バッテリ、２４…イグナイタ、２５…パワートランジスタ、２６…二次コイル、２７…点火プラグ、３１…イオン電流検出抵抗、３３…反転増幅回路、３４…エンジン制御回路、３５…イオン電流検出回路（イオン電流検出手段）、３６…中心電極、３７…接地電極、３８…ノイズマスク、３９…ピークホールド回路、４１…マイクロコンピュータ（出力割合演算手段，判定手段，制御パラメータ設定手段）、５１…接地電極、５２…中心電極、５３…多極プラグ、５４…接地電極、５５…中心電極、５６…沿面放電プラグ。

Claims (7)

1. 点火プラグの電極に流れるイオン電流を検出するイオン電流検出手段と、
   前記イオン電流検出手段の出力を判定値と比較して該出力が判定値以下又は以上となる割合（以下「出力割合」という）を演算する出力割合演算手段と、
   前記出力割合演算手段で演算した出力割合に基づいて燃焼ラフネス度を判定する判定手段と
   を備えていることを特徴とする内燃機関の燃焼状態検出装置。
2. 前記判定手段で判定した燃焼ラフネス度に基づいて内燃機関制御パラメータを設定する制御パラメータ設定手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃焼状態検出装置。
3. 前記点火プラグとして多極プラグ又は沿面放電プラグを用いることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の燃焼状態検出装置。
4. 前記出力割合演算手段は、前記判定値として複数の異なる判定値を有し、各々の判定値についてそれぞれ出力割合を演算し、
   前記判定手段は、前記出力割合演算手段で演算した複数の出力割合に基づいて燃焼ラフネス度を判定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の内燃機関の燃焼状態検出装置。
5. 前記判定手段は、前記出力割合演算手段で演算した出力割合の対数正規分布の平均値及び標準偏差に基づいて燃焼ラフネス度を判定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の内燃機関の燃焼状態検出装置。
6. 前記出力割合演算手段は、内燃機関運転条件に基づいて前記判定値を設定する手段を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の内燃機関の燃焼状態検出装置。
7. 前記出力割合演算手段は、前記出力割合に応じて前記判定値を補正する手段を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の内燃機関の燃焼状態検出装置。

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