JP5084574B2 - 内燃機関の失火検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車エンジンなどの内燃機関において、コロナ放電などによるノイズの存在に拘わらず失火状態を正確に検出できる失火検出装置に関する。

内燃機関の燃焼室で発生するイオン電流に着目して、失火状態を検出する研究が進められており、本出願人も、検出精度の高い失火検出装置について既に特許出願している（特許文献１）。
特願２００６−１３０９３５号

この発明では、イオン電流検出回路からの検出信号を二値的な判定パルスに変換し、その判定パルスのパルス幅に基づいて失火検知をしている。具体的には、取得した複数個の判定パルスについて、そのパルス幅を平均化し、その平均値が閾値より小さい場合には失火状態であると判定している。

しかしながら、特許文献１のアルゴルリズムでは、失火時にコロナ放電が多発するような場合や、或いは、イオン電流検出回路からの検出信号に、何らかの理由でオフセットがのったような場合には、失火状態を見落とすおそれがあった。

図１０は、失火時にコロナ放電が多発する状態を図示したものであり、ノイズ同士の干渉などにより、比較的パルス幅の広い判定パルスが生成されている。この図１０に示すパルス幅は、燃焼時に発生する判定パルスと同程度であるので、失火状態であるにも拘わらず、燃焼状態であると誤判定してしまうことになる。

また、図１１は、点火プラグの絶縁抵抗の劣化などの影響で、失火時の検出信号にオフセットがのった場合を示している。この場合には、検出信号のレベルが、長期間にわたって、コンパレータの閾値ＴＨを下回らないので、燃焼時の場合と同程度の判定パルスが生成されてしまい、誤検出を引き起こしていた。

本発明は、この問題点に鑑みてなされたものであって、例外的な動作状態の場合であっても、失火状態を確実に把握できる内燃機関の失火検出装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、請求項１に係る発明は、点火プラグに高電圧を供給する点火コイルと、前記点火コイルを断続的に駆動するスイッチング素子と、前記点火コイルの二次コイルに接続されたイオン電流検出回路と、を有して、イオン電流検出回路からの検出信号を二値的な検出パルスに変換し、その検出パルスのパルス幅の広狭に基づいて燃焼状態か失火状態かを判定する失火検出装置において、前記イオン電流検出回路の検出信号を所定値と対比して判定パルスを出力するコンパレータを設け、前記判定パルスを受ける電子制御回路は、前記判定パルスが繰り返し発生する振動区間の時間幅を抽出する区間抽出手段と、抽出された前記時間幅が、閾値より広いか否かに基づいて、燃焼状態と誤判定される可能性のある特定の失火状態を検出する判定手段と、を有して構成されている。

また、請求項２に係る発明は、点火プラグに高電圧を供給する点火コイルと、前記点火コイルを断続的に駆動するスイッチング素子と、前記点火コイルの二次コイルに接続されたイオン電流検出回路と、を有して、イオン電流検出回路からの検出信号を二値的な検出パルスに変換し、その検出パルスのパルス幅の広狭に基づいて燃焼状態か失火状態かを判定する失火検出装置において、前記イオン電流検出回路の検出信号を受ける電子制御回路は、前記検出信号を所定値と比較して二値信号に変換する変換手段と、前記二値信号が繰り返し発生する振動区間の時間幅を抽出する区間抽出手段と、抽出された前記時間幅が、閾値より広いか否かに基づいて、燃焼状態と誤判定される可能性のある特定の失火状態を検出する判定手段と、を有して構成されている。

上記何れの発明も、イオン電流検出回路からの検出信号が、所定値を超えて振動する振動区間を問題にしている。そして。点火コイルの二次回路は、点火プラグを含んだＲＬＣ共振回路を構成しているので、その振動電流ｉは
ｉ＝−２＊Ｑ／Ｃ＊ＳＱＲ（４＊Ｌ／Ｃ−Ｒ^２）ＥＸＰ（−α＊ｔ）ｓｉｎ（β＊ｔ）で与えられる。ここで、α＝−Ｒ／（２＊Ｌ） β＝｛ＳＱＲ（４＊Ｌ／Ｃ−Ｒ^２）｝／（２＊Ｌ）である。

ここで、混合気が燃焼している場合と失火している場合とでは、イオンの有無による抵抗値に差が生じるので、振動電流の振動周期が顕著に相違する。そこで、本発明では、この振動周期の差異を検出するため、判定パルスなどが振動を繰り返す振動区間の時間幅を抽出し、その長短に基づいて失火を検出している。すなわち、失火状態では、振動電流の個々の振動周期が長いので、振動区間の全体としての時間幅も長くなるので、この性質を利用して失火検出をしている。

具体的には、本発明の判定手段は、好ましくは、抽出された時間幅を基準時間幅と対比して、時間幅が基準時間幅より広い場合には、失火状態であると判定するべきである。但し、このアルゴリズムでは、対応できない特殊な場合もあり、例えば、後燃えなどと称される緩慢燃焼の場合には、失火状態ではないにも拘わらず、上記した振動区間が長くなってしまう。

そこで、緩慢燃焼についても確実に把握するには、スイッチング素子の遷移によって前記点火プラグに高電圧が供給されてから、前記振動区間が終わるまでの経過時間を算出する計時手段を更に設けるのが好ましい。緩慢燃焼などの場合には、点火プラグに高電圧が供給されてから振動区間が終わるまでの経過時間が長くなるので、判定手段は、抽出された前記時間幅と前記経過時間との比率を、基準比率と対比して、前記規準比率を超えるか否かによって、失火状態か否かを判定することができる。例えば、経過時間／時間幅の比率を用いれば、前記経過時間の長い緩慢燃焼などを特異的に検出することができる。したがって、経過時間／時間幅の比率が規準比率より小さい場合には失火状態であると判定される。

但し、必ずしも、点火プラグに高電圧が供給されてから振動区間が終わるまでの経過時間だけに判定パラメータが限定されるものではない。例えば、運転状態に基づいて予め決定されている切出しウインドの領域内において、前記イオン電流検出回路の検出信号の積分値を算出する積分手段を設けるのも好適である。この場合、抽出された前記時間幅と前記積分値との比率を、基準比率と対比して、前記規準比率を超えるか否かによって、失火状態か否かを判定することができる。

ところで、振動区間の時間幅は、最初に検出された判定パルスの第一エッジから、最後に検出された判定パルスの第一エッジまでの経過時間で算出されるのが典型例である。もっとも、最初に検出された判定パルスの第一エッジから、最後に検出された判定パルスの第二エッジまでの経過時間を使用しても良いのは勿論である。

なお、信号区間の時間幅は、運転状態に基づいて予め決定されている切出しウインドの領域内で算出されるのが好適であり、運転状態は、内燃機関の回転数と、吸気管圧力とを含んだセンサ出力に基づいて把握されるのが好ましい。

前記電子制御回路は、好ましくは、ＣＰＵの複数の割込み端子を備えて構成され、前記判定パルスは、前記複数の割込み端子に供給されている。このような構成であれば、判定パルスの第一エッジによって第一の割込み処理を起動する一方、判定パルスの第二エッジによって第二の割込み処理を起動することができ、振動を繰り返す判定パルスの挙動を確実に記憶することができ、その記憶内容に基づいて、その後の失火判定を正確に実行することができる。

以上説明した本発明によれば、検出パルスなどの二値信号が、繰り返し振動する振動区間の時間幅を抽出する区間抽出手段と、抽出された前記時間幅に基づいて失火状態を検出する判定手段とを有して失火状態を検出するので、失火状態を誤認することがない。

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。図１は、内燃機関用の失火検出装置ＥＱＵの一例を示す回路図である。また、図２は、図１の失火検出装置ＥＱＵの動作内容を説明する図面である。

図１に示す通り、この失火検出装置ＥＱＵは、一次コイル１Ｐと二次コイル１Ｓとが電磁結合され点火プラグＰＧに高電圧を供給する点火コイル１と、点火コイル１を断続的に駆動するスイッチングトランジスタ２と、点火プラグＰＧと二次コイル１Ｓに直列接続されたイオン電流検出回路３と、イオン電流検出回路３のアナログ検出信号ＡＧを所定値Ｅ_ＴＨと対比して判定パルスＤＧを出力するコンパレータ４と、イオン電流検出回路３及びコンパレータ４からの信号出力ＡＧ，ＤＧを受けるＥＣＵ（Electronic Control Unit）５と、を中心に構成されている。

ＥＣＵ５は、この回路例ではワンチップマイコンで構成されており、ＣＰＵコア５ａやメモリ５ｂの他に、イオン電流検出回路３の検出信号ＡＧを受けるＡ／Ｄコンバータ５ｃや、スイッチングトランジスタ２を駆動する出力ポート５ｄを備えて構成されている。

また、ワンチップマイコンは、ＣＰＵコア５ａの２つの割込み端子ＩＲＱ１、ＩＲＱ２に、判定パルスＤＧを重複して受けている。そして、判定パルスＤＧの立下りエッジでは、割込み端子ＩＲＱ１に対応する第一割込み処理プログラムが起動される一方、判定パルスの立上りエッジでは、割込み端子ＩＲＱ２に対応する第二割込み処理プログラムが起動されるよう設定されている。

ＥＣＵ５のワンチップマイコンは、出力ポート５ｄから出力する点火パルスＳＧによってスイッチングトランジスタ２のＯＮ／ＯＦＦ動作を制御している。図示の通り、スイッチングトランジスタ２のベース端子は、ワンチップマイコンに接続され、コレクタ端子は、点火コイルの一次コイル１Ｐに接続され、エミッタ端子は、グランドラインに接続されている。

イオン電流検出回路３は、点火プラグＰＧの放電電流で充電されるバイアス用のコンデンサＣと、コンデンサＣに並列接続されてコンデンサＣの充電電圧を規制するツェナーダイオードＺＤと、ツェナーダイオードＺＤに直列接続されたダイオードＤ１と、ダイオードＤ１の両端に接続された増幅部ＡＭＰとで構成されている。

ツェナーダイオードＺＤとダイオードＤ１のアノード端子は、互いに直結され、ダイオードＤ１のカソード端子はグランドラインに接続されている。また、ツェナーダイオードＺＤのカソード端子は、二次コイル１Ｓに接続されている。

イオン電流検出回路３の増幅部ＡＭＰは、反転端子と非反転端子と出力端子とを有する増幅素子Ｑ１と、増幅素子Ｑ１の反転端子に接続される入力抵抗Ｒ１と、増幅素子Ｑ１の反転端子と出力端子の間に接続される帰還抵抗Ｒ２と、増幅素子Ｑ１の出力端子とグランドラインとの間に接続される負荷抵抗ＲＬで構成されている。なお、増幅素子Ｑ１の反転端子とグランドラインとの間に、増幅素子Ｑ１を保護するためのダイオードＤ２を接続しても良い。

増幅素子Ｑ１として、この実施例では、ＯＰアンプを使用している。ＯＰアンプは、その入力インピーダンスがほぼ無限大で、反転端子と非反転端子との間が、仮想的に短絡状態である(imaginary short)。そのため、図２（ｂ）に示す電流Ｉは、入力抵抗Ｒ１と帰還抵抗Ｒ２に共通して流れることになり、増幅部ＡＭＰの出力電圧Ｖｏｕｔは、電流Ｉと帰還抵抗Ｒ２の積となる（Ｖｏｕｔ＝Ｉ×Ｒ２）。つまり、この増幅部ＡＭＰでは、帰還抵抗Ｒ２が入力電流Ｉの検出抵抗として機能している。

図１の回路構成において、二次コイル１Ｓに負の高電圧が発生すると、図２（ａ）に示すように、点火プラグＰＧが点火放電し、点火電流がコンデンサＣを充電する。この時、コンデンサＣにはツェナーダイオードＺＤが並列接続されているので、コンデンサＣの両端電圧は、ツェナーダイオードＺＤの降伏電圧Ｖｚに一致する。

その後、二次コイル１Ｓの高電圧が消滅すると（図２（ｄ）参照）、コンデンサＣに充電されたバイアス電圧は、図２（ｂ）に示す経路で放電する。この放電電流は、イオン電流Ｉに他ならず（図２（ｅ）参照）、イオン電流Ｉは、増幅素子Ｑ１の出力端子→帰還抵抗Ｒ２→入力抵抗Ｒ１→コンデンサＣ→二次コイル１Ｓ→点火プラグＰＧの経路で流れる。先に説明した通り、出力電圧Ｖｏｕｔ＝Ｒ２×Ｉの関係が成立するので、増幅部ＡＭＰからはイオン電流Ｉに比例した電圧が得られる。

図５は、本装置ＥＱＵの動作概要を説明するタイムチャートであり、図５（ａ）〜図５（ｃ）は、それぞれ、スイッチングトランジスタ２への点火パルスＳＧと、増幅部ＡＭＰからの検出信号ＡＧと、コンパレータ４からの判定パルスＤＧとを示している。なお、一点鎖線で示す時間領域は、イオン電流波形の切出しウインドＷｉｎである。最適な切出しウインドＷｉｎは、エンジン回転数や吸気管圧力などの運転条件に応じて動的に変化するので、この実施例では、運転条件とイオン電流との関係を予め実験的に求めてメモリに記憶しておき、実際の運転時には、各種センサから得られるデータに基づいて最適な切出しウインドＷｉｎを決定している。

上記のような回路構成において、スイッチングトランジスタ２に点火パルスＳＧが供給されると、点火プラグＰＧの放電に対応して、通常は、図５（ｂ）に示すようなイオン電流検出回路３からの検出信号ＡＧが得られる。そして、この検出信号ＡＧがコンパレータ４で基準電圧Ｅ_ＴＨと比較されることで、図５（ｃ）のような適当な期間、Ｌレベルを示す判定パルスＤＧが得られる。

一方、点火プラグＰＧが放電しても燃焼が生じない失火時には、切出しウインドＷｉｎ内は、通常、図５（ｄ）のように、イオン電流検出回路３からの検出信号ＡＧが得られない。そのため、切出しウインドＷｉｎにおけるコンパレータ４からの判定パルスＤＧは、常時Ｈレベルとなる（図５（ｅ）参照）。

但し、点火プラグＰＧの碍子部に帯電した電荷が放電してコロナ放電などが生じると、失火状態でも、図９（ｂ）に示すようなスパイク状の高周波ノイズが、イオン電流検出回路３からの検出信号ＡＧとして検出される。したがって、この場合にも、Ｌレベル期間を有するデジタル判定信号ＤＧが検出され、燃焼状態と区別できないおそれがある。

しかし、本実施例では、以下に説明する独特の燃焼判定を実行することによって、燃焼状態と失火状態との誤認を防止している。図３と図４は、失火状態を正確に検出可能な第一実施例と第二実施例を説明するフローチャートである。

これら第一と第二の実施例では、切出しウインドＷｉｎの前後の適当な区間は、割込み端子ＩＲＱ１，ＩＲＱ２への外部割込みが割込み許可状態となるが、それ以外では、割込み禁止状態になるようプログラム処理されている（図５参照）。第一実施例の場合には、割込み許可状態は、切出しウインドＷｉｎの最終タイミングで完了するが、第二実施例の場合には、切出しウインドＷｉｎの最終タイミング以降も割込み禁止状態が継続される。

先に説明した通り、割込み許可状態では、割込み端子ＩＲＱ１に供給される判定パルスＤＧが立下がると、その立下りエッジで第一割込み処理ルーチンが起動される。一方、割込み端子ＩＲＱ２に供給される判定パルスＤＧが立上ると、その立上りエッジで第二割込み処理ルーチンが起動されるよう設定されている。

＜第一実施例＞
以下、図３に示す第一実施例から説明する。図３（ａ）は、判定パルスＤＧの立下りエッジで起動される第一割込み処理ルーチンを示すフローチャート、図３（ｂ）は、判定パルスＤＧの立上りエッジで起動される第二割込みルーチンを示すフローチャート、図３（ｃ）は、一群のデータを取得した後に起動されるメインルーチンの判定処理サブルーチンを示すフローチャートである。

判定パルスＤＧがＬレベルに立下がったことにより第一割込み処理ルーチンが起動されると、ワンチップマイコンは、ゼロに初期設定されている回数カウンタｎの値をインリメントすると共に（ＳＴ１）、回数カウンタｎの値を判定する（ＳＴ２）。初回の第一割込みタイミングであれば、回数カウンタｎが１であるので、この場合には、内部カウンタＣＴをリセットして計時動作を開始させる（ＳＴ３）。なお、内部カウンタＣＴは、ワンチップマイコンに内蔵された適宜なカウンタで実現される。一方、回数カウンタｎが１でなければ（ｎ＞１）、ステップＳＴ３の処理がスキップされる。

何れにしても、続くステップＳＴ４の処理では、内部カウンタＣＴの値が取得されて、その取得値ＣＴが配列ＳＴＲ（ｎ）に記憶される。例えば、最初の第一割込み処理ルーチンであれば、ＳＴＲ（ｎ）にはゼロが記憶されるが、二回目以降の第一割込み処理ルーチンであれば、初回の判定パルスの立下りエッジから、その回の判定パルスＤＧの立下りエッジまでの経過時間が配列ＳＴＲ（ｎ）に記憶される。

以上のように、図３（ａ）の処理によって、判定パルスＤＧがＬレベルに立下がったタイミングが、逐次、配列ＳＴＲ（ｎ）に記憶されて第一割込みルーチンの処理が終わる。

一方、判定パルスＤＧがＨレベルに立上ると、第二割込み処理ルーチンが起動される。そして、ワンチップマイコンは、そのタイミングにおける内部カウンタＣＴの値を取得して、これを配列ＥＮＤ（ｎ）に記憶して、第二割込みルーチンの処理が完了する（ＳＴ５）。

したがって、図３（ａ）と図３（ｂ）の処理の結果、ワンチップマイコンのメモリの記憶テーブルＴＢＬには、判定パルスＤＧの立下りタイミングと、立上りタイミングとが、配列ＳＴＲ（ｎ）とＥＮＤ（ｎ）に順次記憶されることになる（図３（ｃ）参照）。なお、記憶テーブルＴＢＬにおいて、回数カウンタｎの値は、判定パルスＤＧの振動回数を意味している。

以上のようにして、判定パルスＤＧの取得処理が終わると、全ての検出信号ＡＧの取得を終えた後に、図３（ｄ）に示す判定処理ルーチンが起動される。

判定処理では、先ず、回数カウンタｎの値が判定される（ＳＴ６）。そして、複数回の割込みがあった場合（ｎ＞１）には、判定パルスＤＧの最後の立下りタイミングを示すＳＴＲ（ｎ）の値を、変数ＷＩＤＴＨに記憶する（ＳＴ７）。変数ＷＩＤＴＨの記憶値は、最初の判定パルスＤＧの立下りエッジから、最後の判定パルスＤＧの立下りエッジまでの経過時間であり、繰り返し振動する判定パルスの振動区間ＷＩＤＴＨを意味している。

一方、回数カウンタｎの値が１である場合には、燃焼期間が長い燃焼状態であると評価して、変数ＷＩＤＴＨを最低値ＭＩＮに設定する（ＳＴ８）。また、回数カウンタｎの値が０である場合には、燃焼が開始されなかったと評価して、変数ＷＩＤＴＨに最大値ＭＡＸを設定する（ＳＴ９）。

以上のように、変数ＷＩＤＴＨの設定が終われば、振動区間を示す変数ＷＩＤＴＨを、予め実験的に算出されている閾値ＴＨと対比する（ＳＴ１０）。そして、振動区間ＷＩＤＴＨが、閾値ＴＨより長い場合には失火状態であると判定し（ＳＴ１２）、振動区間ＷＩＤＴＨが、閾値ＴＨより短い場合には燃焼状態であると判定する（ＳＴ１１）。

図６は、点火パルス（ａ）と、燃焼状態における検出信号（ｂ）と、判定パルス（ｃ）とを示すタイムチャートである。図示例の場合、変数ＷＩＤＴＨによって特定される判定パルスＤＧの振動区間が狭いことから（ＷＩＤＴＨ＜ＴＨ）、燃焼状態を正しく検出することができる。

一方、図７は、点火パルス（ａ）と、コロナノイズが発生している失火状態の検出信号（ｂ）と、判定パルス（ｃ）とを示すタイムチャートである。図示例の場合、変数ＷＩＤＴＨによって特定される判定パルスＤＧの振動区間が広いことから（ＷＩＤＴＨ≧ＴＨ）、失火状態を正しく検出することができる。

＜第二実施例＞
ところで、緩慢燃焼の場合には、図８に示すような、いわゆる後燃えが発生する。そのため、第一実施例のアルゴリズムだけでは、変数ＷＩＤＴＨによって特定される振動区間が広くなり、燃焼状態であるにも拘わらず、これを失火状態であると誤判定してしまうおそれがある。

そこで、第二実施例では、スイッチングトランジスタ２がＯＦＦ状態に遷移して、点火プラグＰＧに高電圧が供給されてから、燃焼が完了するまでの経過時間（燃焼時間）ＢＵＲＮを、判定パラメータに追加している。また、この第二実施例では、切出しウインドＷｉｎの後方でも、引き続き割込み許可状態を維持することで、最終の判定パルスの立上りエッジを確実に捕捉している。なお、割込み許可状態とすべき時間幅は、燃焼状態に応じて予め実験的に特定されており、内燃機関からの各種のセンサ出力に基づいてリアルタイムに最適値に設定される。

以下、図４（ａ）のフローチャートから説明する。判定パルスＤＧがＬレベルに立下ったことにより、第一割込み処理ルーチンが起動されると、ワンチップマイコンは、ゼロに初期設定されている回数カウンタｎの値をインリメントすると共に（ＳＴ１）、内部カウンタＣＴの値を配列ＳＴＲ（ｎ）に記憶する（ＳＴ４）。

この第二実施例では、内部カウンタＣＴは、ワンチップマイコンが点火パルスＳＧを立下げるのに合わせてリセットされ、計数動作が開始されている。そのため、配列ＳＴＲ（ｎ）には、点火パルスＳＧの立下りエッジからｎ回目の判定パルスＤＧの立下りエッジまでの経過時間が記憶されることになる。

次に、図４（ｂ）のフローチャートにつき説明する。判定パルスＤＧがＨレベルに立上ったことにより、第二割込み処理ルーチンが起動された場合には、内部カウンタＣＴの値が配列ＥＮＤ（ｎ）に記憶される（ＳＴ５）。したがって、配列ＥＮＤ（ｎ）には、点火パルスＳＧの立下りエッジからｎ回目の判定パルスＤＧの立上りエッジ（終了エッジ）までの経過時間が記憶される。

このように、第二実施例では、判定パルスＤＧがＥＣＵ５に繰り返し供給される毎に、その立下りエッジ（開始エッジ）と、立上りエッジ（終了エッジ）のタイミングが、配列ＳＴＲ（ｎ）と配列ＥＮＤ（ｎ）に順次記憶されることになる。そして、切出しウインドＷｉｎの区間を超えた後も、最終の判定パルスＤＧの立上りエッジのタイミングが記憶され、割込み許可状態の区間（図５参照）が終了する。ここでは、説明の都合上、ｎ回目の割込み（ｎ個目の判定パルスＤＧ）で、切出しウインドＷｉｎが終了し、ｍ回目の割込み（ｍ個目の判定パルスＤＧ）で、割込み許可状態の区間が終了したことにする。

上記のようにして、判定パルスＤＧの取得処理が終わると、全ての検出信号ＡＧの取得を終えた後に、図４（ｄ）に示す判定処理ルーチンが起動される。

判定処理では、先ず、回数カウンタｎの値が判定される（ＳＴ２０）。そして、複数回の割込みがあった場合（ｎ＞１）には、切出しウインドＷｉｎ範囲内における、判定パルスＤＧの最後の立下りタイミングを示すＳＴＲ（ｎ）の値と、最初の立下りタイミングを示すＳＴＲ（１）の値との差（振動区間＝ＳＴＲ（ｎ）−ＳＴＲ（１））が算出され、これが変数ＷＩＤＴＨに記憶される（ＳＴ２１）。

一方、回数カウンタｎの値が１である場合には、燃焼期間が長い燃焼状態であると評価して、変数ＷＩＤＴＨを最低値ＭＩＮに設定する（ＳＴ２２）。また、回数カウンタｎの値が０である場合には、燃焼が開始されなかったと評価して、変数ＷＩＤＴＨに最大値ＭＡＸを設定する（ＳＴ２３）。なお、ここまでの処理は、第一実施例の場合と実質的に同じである。

次に、割込み許可区間における、判定パルスＤＧの最後の立上りタイミングを示すＥＮＤ（ｍ）の値を、燃焼時間として変数ＢＵＲＮに記憶する（ＳＴ２４）。また、変数ＢＵＲＮと変数ＷＩＤＴＨの比を算出して、算出値ＢＵＲＮ／ＷＩＤＴＨを判定用の判定変数ＪＵＤＧに記憶する（ＳＴ２４）。

そして、判定変数ＪＵＤＧを、予め実験的に算出されている閾値ＴＨ’と対比し（ＳＴ２５）、判定変数ＪＵＤＧの値が閾値ＴＨ’より大きい場合には燃焼状態であると判定する（ＳＴ２６）。逆に、判定変数ＪＵＤＧの値が、閾値ＴＨ’より小さい場合には失火状態であると判定する（ＳＴ２７）。

図８は、点火パルス（ａ）と、緩慢燃焼状態における検出信号（ｂ）と、判定パルス（ｃ）とを示すタイムチャートである。図示例の場合、振動区間ＷＩＤＴＨは広いものの（ＷＩＤＴＨ＜ＴＨ）、燃焼期間ＢＵＲＮも広いので、ＢＵＲＮ／ＷＩＤＴＨによる判定変数ＪＵＤＧは、閾値ＴＨ’より大きい値となり、燃焼状態を正しく検出することができる。なお、図６〜図７の場合も、判定変数ＪＵＤＧ＝ＢＵＲＮ／ＷＩＤＴＨの判定パラメータは有効であり、燃焼状態（図６）と失火状態（図７）とを特異的に抽出することができる。

以上の通り、本発明の実施例を具体的に説明したが、具体的な内容は特に本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨を逸脱することなく各種の改変が可能である。例えば、第二実施例では、燃焼時間ＢＵＲＮを算出して判定パラメータとしたが、これに代えて、検出信号ＡＧの時間積分値ＳＵＭ（面積）を判定パラメータとしても良い。この場合には、ＳＵＭ／ＷＩＤＴＨの値に基づいて、燃焼状態か否かが判定される。

また、回路構成は、図１のものに限定されるものではなく、例えば、コンパレータ４を設けない図８の構成も好適である。図８の場合には、コンパレータを設けない代わりに、Ａ／Ｄコンバータ５ｃに入力されたアナログ検出信号ＡＧをデジタル変換した後、そのデータを閾値ＴＨと比較することで二値信号に変換される。この二値信号は、コンパレータ４の出力である判定パルスＤＧに対応するが、この実施形態では、閾値ＴＨの値を、リアルタイムに且つ任意に変更できる利点がある。なお、二値信号に変換された後の処理は、図３又は図４の場合と実質的に同一で良い。

失火検出装置の回路構成を示す回路図である。 イオン検出回路の動作内容を説明する図面である。 第一実施例の失火判定のアルゴリズムを示すフローチャートである。 第二実施例の失火判定のアルゴリズムを示すフローチャートである。 イオン検出回路の動作内容を説明するタイムチャートである。 燃焼判定のアルゴリズムを説明するタイムチャートである。 失火判定のアルゴリズムを説明するタイムチャートである。 第二実施例の燃焼判定のアルゴリズムを説明するタイムチャートである。 別の実施例に係る失火検出装置の回路構成を示す回路図である。 従来技術の問題点を説明する図面である。 従来技術の問題点を説明する図面である。

符号の説明

ＰＧ 点火プラグ
１ 点火コイル
２ スイッチング素子
３ イオン電流検出回路
４ コンパレータ
５ 電子制御回路
ＰＧ 点火プラグ
ＡＧ 検出信号
ＤＧ 判定パルス
ＷＩＤＴＨ 振動区間

Claims (9)

1. 点火プラグに高電圧を供給する点火コイルと、前記点火コイルを断続的に駆動するスイッチング素子と、前記点火コイルの二次コイルに接続されたイオン電流検出回路と、を有して、イオン電流検出回路からの検出信号を二値的な検出パルスに変換し、その検出パルスのパルス幅の広狭に基づいて燃焼状態か失火状態かを判定する失火検出装置において、
   前記イオン電流検出回路の検出信号を所定値と対比して判定パルスを出力するコンパレータを設け、
   前記判定パルスを受ける電子制御回路は、
   前記判定パルスが繰り返し発生する振動区間の時間幅を抽出する区間抽出手段と、抽出された前記時間幅が、閾値より広いか否かに基づいて、燃焼状態と誤判定される可能性のある特定の失火状態を検出する判定手段と、を有することを特徴とする内燃機関の失火検出装置。
2. 点火プラグに高電圧を供給する点火コイルと、前記点火コイルを断続的に駆動するスイッチング素子と、前記点火コイルの二次コイルに接続されたイオン電流検出回路と、を有して、イオン電流検出回路からの検出信号を二値的な検出パルスに変換し、その検出パルスのパルス幅の広狭に基づいて燃焼状態か失火状態かを判定する失火検出装置において、
   前記イオン電流検出回路の検出信号を受ける電子制御回路は、
   前記検出信号を所定値と比較して二値信号に変換する変換手段と、前記二値信号が繰り返し発生する振動区間の時間幅を抽出する区間抽出手段と、抽出された前記時間幅が、閾値より広いか否かに基づいて、燃焼状態と誤判定される可能性のある特定の失火状態を検出する判定手段と、を有することを特徴とする内燃機関の失火検出装置。
3. 前記判定手段は、抽出された前記時間幅を基準時間幅と対比して、前記時間幅が前記基準時間幅より広い場合には、特定の失火状態であると判定する請求項１又は２に記載の失火検出装置。
4. 前記スイッチング素子の遷移によって前記点火プラグに高電圧が供給されてから、前記振動区間が終わるまでの経過時間を算出する計時手段を更に設け、
   前記判定手段は、抽出された前記時間幅と前記経過時間との比率を、基準比率と対比して、前記規準比率を超えるか否かによって、特定の失火状態か否かを判定する請求項１又は２に記載の失火検出装置。
5. 運転状態に基づいて予め決定されている切出しウインドの領域内において、前記イオン電流検出回路の検出信号の積分値を算出する積分手段を更に設け、
   前記判定手段は、抽出された前記時間幅と前記積分値との比率を、基準比率と対比して、前記規準比率を超えるか否かによって、特定の失火状態か否かを判定する請求項１又は２に記載の失火検出装置。
6. 前記振動区間の時間幅は、最初に検出された前記判定パルスの第一エッジから、最後に検出された前記判定パルスの第一エッジまでの経過時間で算出される請求項１〜５の何れかに記載の失火検出装置。
7. 前記信号区間の時間幅は、運転状態に基づいて予め決定されている切出しウインドの領域内で算出される請求項１〜６の何れかに記載の失火検出装置。
8. 前記運転状態は、内燃機関の回転数と、吸気管圧力とを含んだセンサ出力に基づいて把握される請求項７に記載の失火検出装置。
9. 前記電子制御回路は、ＣＰＵの複数の割込み端子を備えて構成され、前記判定パルスは、前記複数の割込み端子に供給されている請求項１〜８の何れかに記載の失火検出装置。

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