(57)【要約】【課題】オン飛び火（点火コイルの通電初期に点火プラグで飛び火する現象）の異常状態を精度良く検出して、オン飛び火異常状態による不具合を防止できるようにする。【解決手段】点火系の正常時にオン飛び火が発生する安全飛び火領域と、点火系の異常時にオン飛び火が発生する異常飛び火領域の両方の運転領域以外の特定運転領域で、イオン電流信号に基づいて点火プラグのくすぶり状態を判定し、くすぶり状態が所定以下のときにオン飛び火検出許可状態であると判定する。そして、オン飛び火検出許可状態と判定されたときに、異常飛び火領域でイオン電流信号に基づいてオン飛び火の有無を判定し、オン飛び火の検出頻度が所定値以上の場合に、オン飛び火異常状態であると判定する。オン飛び火異常状態と判定された場合には、オン飛び火故障のダイアグ判定を行うと共に、所定のフェールセーフ運転領域でフェールセーフ処理（例えば燃料カット）を実行する。【選択図】図７
2010090882.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃焼室内で混合気の燃焼に伴って発生するイオン電流を点火プラグの電極を介して検出するイオン電流検出手段と、
点火コイルの通電期間の初期に前記イオン電流検出手段で検出したイオン電流信号に基づいて該点火コイルの通電電圧により前記点火プラグで飛び火する現象（以下「オン飛び火」という）を検出するオン飛び火検出手段と、
点火系の正常時に前記オン飛び火が発生する運転領域である安全飛び火領域と、点火系の異常時に前記オン飛び火が発生する運転領域である異常飛び火領域の両方の運転領域以外の運転領域に設定された特定運転領域で所定のオン飛び火検出許可状態であるか否かを判定するオン飛び火検出許可判定手段と、
前記オン飛び火検出許可状態であると判定されたときに前記異常飛び火領域で前記オン飛び火検出手段により前記オン飛び火が検出された場合にオン飛び火異常状態であると判定するオン飛び火異常状態判定手段と、
前記オン飛び火異常状態判定手段により前記オン飛び火異常状態であると判定された場合にオン飛び火故障のダイアグ判定を行うダイアグ手段と
を備えていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
内燃機関の燃焼室内で混合気の燃焼に伴って発生するイオン電流を点火プラグの電極を介して検出するイオン電流検出手段と、
点火コイルの通電期間の初期に前記イオン電流検出手段で検出したイオン電流信号に基づいて該点火コイルの通電電圧により前記点火プラグで飛び火する現象（以下「オン飛び火」という）を検出するオン飛び火検出手段と、
点火系の正常時に前記オン飛び火が発生する運転領域である安全飛び火領域と、点火系の異常時に前記オン飛び火が発生する運転領域である異常飛び火領域の両方の運転領域以外の運転領域に設定された特定運転領域で所定のオン飛び火検出許可状態であるか否かを判定するオン飛び火検出許可判定手段と、
前記オン飛び火検出許可状態であると判定されたときに前記異常飛び火領域で前記オン飛び火検出手段により前記オン飛び火が検出された場合にオン飛び火異常状態であると判定するオン飛び火異常状態判定手段と、
前記オン飛び火異常状態判定手段により前記オン飛び火異常状態であると判定された場合に前記異常飛び火領域の少なくとも一部を含む所定負荷以上のフェールセーフ運転領域で異常燃焼を防止するフェールセーフ処理を実行するフェールセーフ制御手段と
を備えていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記イオン電流検出手段で検出したイオン電流信号に基づいて前記点火プラグのくすぶり状態を検出するくすぶり検出手段を備え、
前記オン飛び火検出許可判定手段は、前記特定運転領域で前記くすぶり検出手段により検出した前記点火プラグのくすぶり状態が所定以下のときに前記オン飛び火検出許可状態であると判定す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制御装置。
【請求項４】
イオン電流検出系が故障状態のときに前記オン飛び火検出手段による前記オン飛び火の検出を禁止する禁止手段を備えてい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制御装置。
【請求項５】
前記オン飛び火異常状態判定手段は、前記オン飛び火の検出頻度が所定値以上の場合又は前記オン飛び火の連続検出回数が所定値以上の場合にオン飛び火異常状態であると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制御装置。
【請求項６】
前記ダイアグ手段は、前記オン飛び火異常状態であると判定された場合にバッテリ電圧が異常状態のときにはオン飛び火故障のダイアグ判定を禁止してバッテリ電圧故障のダイアグ判定を行う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。
【請求項７】
前記フェールセーフ制御手段は、前記オン飛び火異常状態であると判定されたときに前記フェールセーフ運転領域で燃料カットを行うフェールセーフ処理を実行し、その後、前記オン飛び火異常状態ではないと判定されたときに前記フェールセーフ処理を解除することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
前記フェールセーフ制御手段は、前記オン飛び火異常状態であると判定された場合に内燃機関の運転が停止されるまでスロットル開度を所定値以下に制限するフェールセーフ処理を継続することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項９】
前記オン飛び火異常状態判定手段は、各気筒毎に前記オン飛び火異常状態であるか否かを判定し、
前記フェールセーフ制御手段は、前記オン飛び火異常状態と判定された気筒がある場合に、バッテリ電圧が正常状態のときには前記オン飛び火異常状態と判定された気筒で前記フェールセーフ処理を実行し、バッテリ電圧が異常状態のときには全気筒で前記フェールセーフ処理を実行することを特徴とする請求項２、７、８のいずれかに記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃焼室内で混合気の燃焼に伴って発生するイオン電流を点火プラグの電極を介して検出する機能を備えた内燃機関の制御装置に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
近年、内燃機関の各気筒の燃焼室内で混合気の燃焼に伴ってイオン電流が発生する特性に着目して、点火毎に各気筒の燃焼室内で発生するイオン電流を点火プラグの電極を介して検出し、そのイオン電流信号に基づいて内燃機関の燃焼状態を検出する技術が開発されている。
【０００３】
このようなイオン電流を用いた燃焼状態検出システムでは、点火プラグのくすぶり（不完全燃焼時に発生するカーボンが点火プラグの電極周辺のガイシ表面に付着する現象）が発生すると、イオン電流検出精度が悪化して燃焼状態を誤検出しやすくなる。
【０００４】
そこで、特許文献１（特開平１１−１３５２０号公報）に記載されているように、点火プラグのくすぶり状態が進行すると、点火コイルの通電期間の初期に流れる漏洩電流の時間幅が増加する特性に着目して、点火コイルの通電期間の初期にイオン電流検出回路で検出したイオン電流信号（漏洩電流）に基づいて点火プラグのくすぶりの有無を判定するようにしたものがある。
【特許文献１】特開平１１−１３５２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、車両に搭載される内燃機関においては、高回転化、高圧縮比化、レスポンス向上等の要求に対応するために、点火コイルの性能を高めたり、点火プラグの電極間ギャップを狭くして点火性能を向上させるようにしたものがある。このような内燃機関では、例えば高回転・低負荷領域で点火コイルの通電期間の初期に点火コイルの通電電圧により点火プラグで飛び火する現象（以下「オン飛び火」という）が発生することがあるが、点火系の異常時（例えば点火コイル故障時や異種プラグ装着時等）には、オン飛び火が発生する運転領域が拡大して、点火系の正常時にオン飛び火が発生する運転領域よりも更に広い運転領域でオン飛び火が頻繁に発生するオン飛び火異常状態になることがある。このようなオン飛び火異常状態になると、運転領域によっては、バッテリ電圧を調整するレギュレータの故障等によるバッテリ電圧上昇時に、オン飛び火によってプレイグニッション（過早点火）が発生して、内燃機関の破損に至る二次故障が発生する可能性があるため、オン飛び火異常状態を精度良く検出して、オン飛び火異常状態による不具合を防止する必要がある。
【０００６】
しかし、従来の技術では、下記の理由により、オン飛び火異常状態を精度良く検出することができない。
図２に示すように、オン飛び火が発生すると、点火コイルの通電期間の初期にイオン電流検出回路で検出されるイオン電流信号の時間幅が長くなるという特性があるため、上記特許文献１の技術をオン飛び火の検出に利用して、点火コイルの通電期間の初期にイオン電流検出回路で検出したイオン電流信号に基づいてオン飛び火の有無を判定することが考えられる。しかし、図３に示すように、点火プラグのくすぶり状態が進行した場合にも、オン飛び火が発生した場合と同じように、点火コイルの通電期間の初期にイオン電流検出回路で検出されるイオン電流信号の時間幅が長くなるため、単に点火コイルの通電期間の初期にイオン電流検出回路で検出したイオン電流信号の時間幅に基づいてオン飛び火の有無を判定するだけでは、点火プラグのくすぶり状態が進行した場合に、オン飛び火の発生と誤判定してしまう可能性がある。
【０００７】
本発明は、これらの事情を考慮してなされたものであり、従って本発明の目的は、オン飛び火異常状態を精度良く検出することができ、オン飛び火異常状態による不具合を防止することができる内燃機関の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、内燃機関の燃焼室内で混合気の燃焼に伴って発生するイオン電流を点火プラグの電極を介して検出するイオン電流検出手段と、点火コイルの通電期間の初期にイオン電流検出手段で検出したイオン電流信号に基づいて該点火コイルの通電電圧により点火プラグで飛び火する現象（以下「オン飛び火」という）を検出するオン飛び火検出手段と、点火系の正常時にオン飛び火が発生する運転領域である安全飛び火領域と、点火系の異常時にオン飛び火が発生する運転領域である異常飛び火領域の両方の運転領域以外の運転領域に設定された特定運転領域で所定のオン飛び火検出許可状態であるか否かを判定するオン飛び火検出許可判定手段と、オン飛び火検出許可状態であると判定されたときに異常飛び火領域でオン飛び火検出手段によりオン飛び火が検出された場合にオン飛び火異常状態であると判定するオン飛び火異常状態判定手段と、前記オン飛び火異常状態判定手段により前記オン飛び火異常状態であると判定された場合にオン飛び火故障のダイアグ判定を行うダイアグ手段とを備えた構成としたものである。
【０００９】
本発明は、オン飛び火が発生すると、点火コイルの通電期間の初期にイオン電流検出回路で検出されるイオン電流信号の時間幅が長くなるという特性に着目して、点火コイルの通電期間の初期にイオン電流検出回路で検出したイオン電流信号に基づいてオン飛び火を検出する。
【００１０】
ここで、安全飛び火領域と異常飛び火領域の両方の運転領域以外の運転領域に設定された特定運転領域は、オン飛び火がほとんど発生しない運転領域であるため、オン飛び火の発生によるイオン電流信号変化の影響を受けずに、オン飛び火を誤検出させるようなイオン電流信号変化（例えば点火プラグのくすぶり状態の進行によるイオン電流信号変化）が発生する状態であるか否かを精度良く判定することができ、その結果、オン飛び火を誤検出させるようなイオン電流信号変化が発生する状態ではないと判定されれば、イオン電流信号に基づいてオン飛び火を精度良く検出可能な状態であると判断して、オン飛び火検出許可状態であると判定することができる。
【００１１】
そして、オン飛び火検出許可状態であると判定されたときに、異常飛び火領域（点火系の異常時にオン飛び火が発生する運転領域）でオン飛び火が検出された場合に、オン飛び火異常状態であると判定することで、オン飛び火異常状態を精度良く検出することができる。更に、オン飛び火異常状態であると判定された場合に、オン飛び火故障のダイアグ判定を行って警告ランプ等により運転者に警告することで、点火系の故障の修理を促すことができるため、点火系の故障を早期に修理してオン飛び火異常状態による不具合を防止することができる。
【００１２】
また、請求項２に係る発明は、オン飛び火異常状態判定手段によりオン飛び火異常状態であると判定された場合に異常飛び火領域の少なくとも一部を含む所定負荷以上のフェールセーフ運転領域で異常燃焼を防止するフェールセーフ処理を実行するフェールセーフ制御手段を備えた構成としたものである。この構成では、オン飛び火異常状態であると判定された場合に、異常飛び火領域の少なくとも一部を含む所定負荷以上のフェールセーフ運転領域（オン飛び火によるプレイグニションが発生し易い高負荷運転領域）で異常燃焼を防止するフェールセーフ処理を実行することで、オン飛び火によるプレイグニッションを防止することができ、オン飛び火によるプレイグニッションによって内燃機関の破損に至る二次故障を未然に防止することができる。
【００１３】
オン飛び火検出許可状態の具体的な判定方法は、請求項３のように、イオン電流検出手段で検出したイオン電流信号に基づいて点火プラグのくすぶり状態を検出するくすぶり検出手段を備え、オン飛び火検出許可判定手段は、特定運転領域で、くすぶり検出手段により検出した点火プラグのくすぶり状態が所定以下のときにオン飛び火検出許可状態であると判定するようにすると良い。
【００１４】
点火プラグのくすぶり状態が進行すると、オン飛び火が発生した場合と同じように、点火コイルの通電期間の初期にイオン電流検出回路で検出されるイオン電流信号の時間幅が長くなるため、オン飛び火を誤検出させるようなイオン電流信号変化が発生する状態となるが、点火プラグのくすぶり状態が所定以下のときには、オン飛び火を誤検出させるようなイオン電流信号変化が発生する状態ではないため、オン飛び火検出許可状態であると判定することができる。これにより、点火プラグのくすぶり状態が進行した場合に、オン飛び火の発生と誤判定することを確実に防止することができる。
【００１５】
更に、請求項４のように、イオン電流検出系が故障状態のときにオン飛び火検出手段によるオン飛び火の検出を禁止手段により禁止するようにしても良い。このようにすれば、イオン電流検出系の故障によるオン飛び火の誤検出を防止することができ、オン飛び火の誤検出による誤ったダイアグ判定や誤ったフェールセーフ処理を未然に防止することができる。
【００１６】
オン飛び火異常状態の具体的な判定方法は、請求項５のように、オン飛び火の検出頻度が所定値以上の場合又はオン飛び火の連続検出回数が所定値以上の場合にオン飛び火異常状態であると判定するようにしても良い。オン飛び火の検出頻度や連続検出回数が大きくなると、オン飛び火によるプレイグニッションによって内燃機関の破損に至る二次故障が発生する可能性が高くなるため、オン飛び火の検出頻度が所定値以上の場合やオン飛び火の連続検出回数が所定値以上の場合にオン飛び火異常状態であると判定すれば、オン飛び火によるプレイグニッションによって内燃機関の破損に至る二次故障が発生する前に、確実にオン飛び火異常状態を検出することができる。
【００１７】
また、請求項６のように、オン飛び火異常状態であると判定された場合にバッテリ電圧が異常状態のときにはオン飛び火故障のダイアグ判定を禁止してバッテリ電圧故障のダイアグ判定を行うようにしても良い。このようにすれば、バッテリ電圧の異常によりオン飛び火異常状態になった場合には、点火系の異常によりオン飛び火異常状態になった場合と区別して、バッテリ電圧故障のダイアグ判定を行うことができ、ダイアグ判定結果から故障部位を特定し易くなる利点がある。
【００１８】
また、請求項７のように、オン飛び火異常状態であると判定されたときにフェールセーフ運転領域で燃料カットを行うフェールセーフ処理を実行し、その後、オン飛び火異常状態ではないと判定されたときにフェールセーフ処理を解除するようにしても良い。或は、請求項８のように、オン飛び火異常状態であると判定された場合に内燃機関の運転が停止されるまでスロットル開度を所定値以下に制限するフェールセーフ処理を継続するようにしても良い。いずれの場合も、内燃機関の運転性能の低下を最小限に抑えながら、オン飛び火によるプレイグニッションを防止して、オン飛び火によるプレイグニッションによって内燃機関の破損に至る二次故障を未然に防止することができる。
【００１９】
更に、請求項９のように、各気筒毎にオン飛び火異常状態であるか否かを判定し、オン飛び火異常状態と判定された気筒がある場合に、バッテリ電圧が正常状態のときにはオン飛び火異常状態と判定された気筒でフェールセーフ処理を実行し、バッテリ電圧が異常状態のときには全気筒でフェールセーフ処理を実行するようにしても良い。このようにすれば、オン飛び火異常状態と判定された気筒がある場合に、バッテリ電圧が正常状態のときには、他の気筒でオン飛び火異常状態となる可能性が低いと判断して、オン飛び火異常状態と判定された気筒のみでフェールセーフ処理を実行し、バッテリ電圧が異常状態のときには、全気筒でオン飛び火異常状態となる可能性が高いと判断して、全気筒でフェールセーフ処理を実行するようにでき、必要に応じたフェールセーフ処理を実行することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための最良の形態を具体化した一実施例を説明する。
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。
【００２１】
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、このイオン電流検出回路３５とエンジン制御回路３４とによってイオン電流検出装置が構成されている。
【００２２】
エンジン制御回路３４は、エンジン制御用の各種プログラムを実行するエンジン制御用マイコン４１と、イオン電流検出回路３５からのイオン電流信号を所定のサンプリング周期でＡ／Ｄ変換してエンジン制御用マイコン４１に取り込むためのイオン電流信号処理回路４２と、クランク角センサ４３、カム角センサ４４等のエンジン運転状態を検出するための各種センサ信号を処理してエンジン制御用マイコン４１に取り込むためのセンサ信号処理回路４５等を備えた構成となっている。イオン電流信号処理回路４２は、Ａ／Ｄ変換機能付きのマイコンを用いても良いし、Ａ／Ｄ変換機能付き信号処理用ＩＣで構成しても良い。
【００２３】
エンジン運転中は、エンジン制御用マイコン４１からイグナイタ２４に送信される点火信号の立ち上がり／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。この火花放電電流は、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。コンデンサ３０の充電後は、ツェナーダイオード２８のツェナー電圧によって規制されるコンデンサ３０の充電電圧を電源としてイオン電流検出回路３５が駆動され、後述するようにしてイオン電流が検出される。
【００２４】
これに対して、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、点火終了後は、コンデンサ３０の充電電圧によって点火プラグ２７の電極３６，３７間に電圧が印加されるため、気筒内で混合気が燃焼する際に発生するイオンによって電極３６，３７間にイオン電流が流れるが、このイオン電流は、中心電極３６から接地電極３７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Ｖのイオン電流信号がイオン電流信号処理回路３７でＡ／Ｄ変換されてエンジン制御用マイコン４１に取り込まれる。
【００２５】
エンジン制御用マイコン４１は、クランク角センサ４３、カム角センサ４４、吸入空気量センサ（図示せず）等により検出したエンジン運転状態に応じて燃料噴射制御や点火時期制御を行うと共に、イオン電流検出回路３５から出力されるイオン電流信号を利用して、所定の燃焼イオン検出区間におけるイオン電流のピーク値、積分値、イオン出力時間等を検出して燃焼状態（失火、プレイグニッション、ノッキング、燃焼変動状態等）を判定する。
【００２６】
図２に示すように、例えばエンジン高回転・低負荷領域では、点火コイル２１の通電期間（点火信号ＯＮの期間）の初期に点火コイル２１の通電電圧により点火プラグ２７で飛び火する現象（以下「オン飛び火」という）が発生することがあり、オン飛び火が発生すると、点火コイル２１の通電期間の初期にイオン電流検出回路３５で検出されるイオン電流信号の時間幅が長くなるという特性がある。
【００２７】
しかし、図３に示すように、点火プラグ２７のくすぶり状態が進行した場合にも、オン飛び火が発生した場合と同じように、点火コイル２１の通電期間の初期にイオン電流検出回路３５で検出されるイオン電流信号の時間幅が長くなるため、単に点火コイル２１の通電期間の初期にイオン電流検出回路３５で検出したイオン電流信号に基づいてオン飛び火の有無を判定するだけでは、点火プラグ２７のくすぶり状態が進行した場合に、オン飛び火の発生と誤判定してしまう可能性がある。
【００２８】
そこで、エンジン制御用マイコン４１は、後述する図４のオン飛び火検出許可判定ルーチンを実行することで、点火系の正常時にオン飛び火が発生する運転領域である安全飛び火領域と、点火系の異常時（例えば点火コイル故障時や異種プラグ装着時等）にオン飛び火が発生する運転領域である異常飛び火領域の両方の運転領域以外の運転領域に設定された特定運転領域（図７参照）で所定のオン飛び火検出許可状態であるか否かを判定する。本実施例では、特定運転領域でイオン電流検出回路３５で検出したイオン電流信号に基づいて点火プラグ２７のくすぶり状態を判定し、点火プラグ２７のくすぶり状態が所定以下のときにオン飛び火検出許可状態であると判定する。
【００２９】
安全飛び火領域と異常飛び火領域の両方の運転領域以外の運転領域に設定された特定運転領域は、オン飛び火がほとんど発生しない運転領域であるため、オン飛び火の発生によるイオン電流信号変化の影響を受けずに、イオン電流信号に基づいて点火プラグ２７のくすぶり状態を精度良く判定することができる。そして、点火プラグ２７のくすぶり状態が進行すると、オン飛び火が発生した場合と同じように、点火コイル２１の通電期間の初期にイオン電流検出回路３５で検出されるイオン電流信号の時間幅が長くなるため、オン飛び火を誤検出させるようなイオン電流信号変化が発生する状態となるが、点火プラグ２７のくすぶり状態が所定以下のときには、オン飛び火を誤検出させるようなイオン電流信号変化が発生する状態ではないため、イオン電流信号に基づいてオン飛び火を精度良く検出可能な状態であると判断して、オン飛び火検出許可状態であると判定する。
【００３０】
また、エンジン制御用マイコン４１は、後述する図５のオン飛び火異常状態判定ルーチンを実行することで、オン飛び火検出許可状態であると判定されたときに、各気筒毎に、異常飛び火領域でイオン電流検出回路３５で検出したイオン電流信号に基づいてオン飛び火の有無を判定し、オン飛び火の検出頻度が所定値以上の場合（又はオン飛び火の連続検出回数が所定値以上の場合）に、オン飛び火異常状態であると判定する。
【００３１】
更に、エンジン制御用マイコン４１は、後述する図６のダイアグ及びフェールセーフ制御ルーチンを実行することで、オン飛び火異常状態であると判定された場合には、オン飛び火故障のダイアグ判定を行って警告ランプ等により運転者に警告すると共に、異常飛び火領域の少なくとも一部を含む所定負荷以上のフェールセーフ運転領域（オン飛び火によるプレイグニッションが発生し易い高負荷運転領域）で異常燃焼を防止するフェールセーフ処理（例えば燃料カット）を実行する。
以下、エンジン制御用マイコン４１が実行する図４乃至図６の各ルーチンの処理内容を説明する。
【００３２】
［オン飛び火検出許可判定ルーチン］
図４に示すオン飛び火検出許可判定ルーチンは、エンジン運転中に所定周期で繰り返し実行され、特許請求の範囲でいうオン飛び火検出許可判定手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ１０１で、各気筒毎に点火コイル２１の通電期間の初期にイオン電流検出回路３５で検出したイオン電流信号を所定の判定レベルＶth1 と比較して、くすぶり検出時間Ｔk(#i) を計測する（＃ｉは気筒番号である）。ここで、くすぶり検出時間Ｔk(#i) は、点火コイル２１の通電期間の初期にイオン電流信号が判定レベルＶth1 を越えた状態が続く時間幅である。
【００３３】
この後、ステップ１０２に進み、現在のエンジン運転状態（エンジン回転速度とエンジン負荷）が特定運転領域であるか否かを判定する。ここで、図７（ａ）に示すように、安全飛び火領域は、点火系の正常時にオン飛び火が発生する運転領域に設定され、異常飛び火領域は、点火系の異常時（例えば点火コイル故障時や異種プラグ装着時等）にオン飛び火が発生する運転領域に設定されている。そして、特定運転領域は、安全飛び火領域と異常飛び火領域の両方の運転領域以外の全ての運転領域（つまりオン飛び火がほとんど発生しない運転領域）に設定されている。或は、図７（ｂ）に示すように、特定運転領域は、安全飛び火領域と異常飛び火領域の両方の運転領域以外の運転領域のうちのオン飛び火が確実に発生しない運転領域に設定するようにしても良い。
【００３４】
このステップ１０２で、現在のエンジン運転状態が特定運転領域ではないと判定された場合には、オン飛び火が発生する可能性がある運転領域であるため、オン飛び火の発生によるイオン電流信号変化の影響を受ける可能性があると判断して、ステップ１０３以降の処理を行うことなく、本ルーチンを終了する。
【００３５】
一方、上記ステップ１０２で、現在のエンジン運転状態が特定運転領域であると判定された場合には、オン飛び火がほとんど発生しない運転領域であるため、オン飛び火の発生によるイオン電流信号変化の影響を受けないと判断して、ステップ１０３以降の処理を次のようにして実行する。
【００３６】
まず、ステップ１０３で、各気筒毎に、くすぶり検出時間Ｔk(#i) が所定のくすぶり判定値Ｔth1 （例えば５００μｓ）以上であるか否かを判定する。その結果、くすぶり検出時間Ｔk(#i) がくすぶり判定値Ｔth1 以上であれば、ステップ１０４に進み、くすぶりサイクルと判定する。一方、くすぶり検出時間Ｔk(#i) がくすぶり判定値Ｔth1 よりも小さければ、ステップ１０５に進み、正常サイクルと判定する。これらのステップ１０３〜１０５の処理が特許請求の範囲でいうくすぶり検出手段としての役割を果たす。
【００３７】
この後、ステップ１０６に進み、各気筒毎に、くすぶりサイクル数をカウントして、くすぶり検出頻度Ｋ(#i)を求める。ここで、くすぶり検出頻度Ｋ(#i)は、例えば１００点火当りのくすぶりサイクル数である。この後、ステップ１０７に進み、各気筒毎に、くすぶり検出頻度Ｋ(#i)が所定の判定値Ｋth（例えば０）以下であるか否かを判定する。
【００３８】
このステップ１０７で、くすぶり検出頻度Ｋ(#i)が判定値Ｋth以下であると判定された場合には、オン飛び火を誤検出させるようなイオン電流信号変化が発生する状態ではないため、イオン電流信号に基づいてオン飛び火を精度良く検出可能な状態であると判断して、ステップ１０８に進み、オン飛び火検出許可状態であると判定して、オン飛び火検出許可フラグＫＯＫＦをオン（ＯＮ）にセットする。
【００３９】
これに対して、上記ステップ１０７で、くすぶり検出頻度Ｋ(#i)が判定値Ｋthよりも大きいと判定された場合には、オン飛び火を誤検出させるようなイオン電流信号変化が発生する状態であるため、イオン電流信号に基づいてオン飛び火を精度良く検出できない状態であると判断して、ステップ１０９に進み、オン飛び火検出禁止状態であると判定して、オン飛び火検出許可フラグＫＯＫＦをオフ（ＯＦＦ）にリセットする。
【００４０】
［オン飛び火異常状態判定］
図５に示すオン飛び火異常状態判定ルーチンは、エンジン運転中に所定周期で繰り返し実行され、特許請求の範囲でいうオン飛び火異常状態判定手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ２０１で、各気筒毎に点火コイル２１の通電期間の初期にイオン電流検出回路３５で検出したイオン電流信号を所定の判定レベルＶth2 と比較して、オン飛び火検出時間Ｔo(#i) を計測する。このオン飛び火検出時間Ｔo(#i) は、点火コイル２１の通電期間の初期にイオン電流信号が判定レベルＶth2 を越えた状態が続く時間幅である。尚、図４のステップ１０１で計測したくすぶり検出時間Ｔk(#i) をオン飛び火検出時間Ｔo(#i) として読み込むようにしても良い。
【００４１】
この後、ステップ２０２に進み、所定のオン飛び火検出条件が成立しているか否かを判定する。ここで、オン飛び火検出条件は、例えば、次の(1) 〜(3) の条件である。
(1) オン飛び火検出許可状態であること（オン飛び火検出許可フラグＫＯＫＦがオンにセットされていること）
(2) 現在のエンジン運転状態（エンジン回転速度とエンジン負荷）が異常飛び火領域（図７参照）であること
(3) イオン電流検出系が正常状態（イオン電流信号が所定の正常範囲内）であること
【００４２】
これら(1) 〜(3) の条件を全て満たせば、オン飛び火検出条件が成立するが、上記(1) 〜(3) の条件のうちのいずれか１つでも満たさない条件があれば、オン飛び火検出条件が不成立となる。
【００４３】
このステップ２０２で、オン飛び火検出条件が不成立であると判定されれば、ステップ２０３以降の処理を行うことなく、本ルーチンを終了する。これにより、イオン電流検出系が正常状態ではない（故障状態）のときにはオン飛び火の検出を禁止する。この機能が特許請求の範囲でいう禁止手段としての役割を果たす。
【００４４】
一方、上記ステップ２０２で、オン飛び火検出条件が成立していると判定された場合には、ステップ２０３に進み、各気筒毎にオン飛び火検出時間Ｔo(#i) が所定のオン飛び火判定値Ｔth2 （例えば５００μｓ）以上であるか否かを判定する。その結果、オン飛び火検出時間Ｔo(#i) がオン飛び火判定値Ｔth2 以上であれば、ステップ２０４に進み、オン飛びサイクルと判定する。一方、オン飛び火検出時間Ｔo(#i) がオン飛び火判定値Ｔth2 よりも小さければ、ステップ２０５に進み、正常サイクルと判定する。これらのステップ２０３〜２０５の処理が特許請求の範囲でいうオン飛び火検出手段としての役割を果たす。
【００４５】
この後、ステップ２０６に進み、各気筒毎にオン飛び火サイクル数をカウントして、オン飛び火検出頻度Ｓ(#i)を求める。ここで、オン飛び火検出頻度Ｓ(#i)は、例えば１００点火当りのオン飛び火サイクル数である。この後、ステップ２０７に進み、各気筒毎にオン飛び火検出頻度Ｓ(#i)が判定値Ｓth以上であるか否かを判定する。
【００４６】
このステップ２０７で、オン飛び火検出頻度Ｓ(#i)が判定値Ｓth以上であると判定された場合には、ステップ２０８に進み、オン飛び火異常状態であると判定して、オン飛び火異常状態フラグＮＦＪをオンにセットする。
【００４７】
これに対して、上記ステップ２０７で、オン飛び火検出頻度Ｓ(#i)が判定値Ｓthよりも小さいと判定された場合には、ステップ２０９に進み、正常状態であると判定して、オン飛び火異常状態フラグＮＦＪをオフにリセットする。
【００４８】
尚、図５のルーチンでは、オン飛び火検出頻度Ｓ(#i)が判定値Ｓth以上であるか否かによってオン飛び火異常状態であるか否かを判定するようにしたが、各気筒毎にオン飛び火サイクルの連続回数をカウントしてオン飛び火連続検出回数Ｌ(#i)を求め、オン飛び火連続検出回数Ｌ(#i)が所定の判定値Ｌth以上であるか否かによってオン飛び火異常状態であるか否かを判定するようにしても良い。
【００４９】
［ダイアグ及びフェールセーフ制御］
図６に示すダイアグ及びフェールセーフ制御ルーチンは、エンジン運転中に所定周期で繰り返し実行される。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ３０１で、所定のダイアグ判定条件が成立しているか否かを、例えば、エンジン制御系（各種アクチュエータ、各種センサ等）が正常状態であるか否かによって判定する。
【００５０】
このステップ３０１で、ダイアグ判定条件が成立していると判定されれば、ステップ３０２に進み、オン飛び火異常状態と判定された気筒（オン飛び火異常状態フラグＮＦＪがオンの気筒）があるか否かを判定し、オン飛び火異常状態と判定された気筒があると判定された場合には、ステップ３０３に進み、バッテリ電圧が正常状態（例えば１６Ｖ以下）であるか否かを判定する。
【００５１】
このステップ３０３で、バッテリ電圧が正常状態であると判定された場合には、点火系の異常によりオン飛び火異常状態になったと判断して、ステップ３０４に進み、オン飛び火故障のダイアグ判定の処理を行う。このダイアグ判定の処理では、例えば、運転席のインストルメントパネルに設けられた警告ランプ（図示せず）を点灯したり、或は、運転席のインストルメントパネルの警告表示部（図示せず）に警告表示して運転者に警告すると共に、その異常情報（異常コード等）をエンジン制御回路３４のバックアップＲＡＭ（図示せず）等の書き換え可能な不揮発性メモリ（エンジン制御回路３４の電源オフ中でも記憶データを保持する書き換え可能なメモリ）に記憶する。
【００５２】
これに対して、上記ステップ３０３で、バッテリ電圧が異常状態であると判定された場合には、バッテリ電圧の異常によりオン飛び火異常状態になったと判断して、オン飛び火故障のダイアグ判定を禁止して、ステップ３０５に進み、バッテリ電圧故障のダイアグ判定を行う。これらのステップ３０１〜３０５の処理が特許請求の範囲でいうダイアグ手段としての役割を果たす。
【００５３】
この後、ステップ３０６に進み、オン飛び火異常状態と判定された気筒があるか否かを判定し、オン飛び火異常状態と判定された気筒があると判定された場合には、ステップ３０７に進み、現在のエンジン運転状態（エンジン回転速度とエンジン負荷）が所定のフェールセーフ運転領域であるか否かを判定する。ここで、図８に示すように、フェールセーフ運転領域は、異常飛び火領域の少なくとも一部を含む所定負荷以上の運転領域（オン飛び火によるプレイグニッションが発生し易い高負荷運転領域）に設定されている。
【００５４】
このステップ３０７で、現在のエンジン運転状態がフェールセーフ運転領域であると判定された場合には、ステップ３０８に進み、バッテリ電圧が正常状態（例えば１６Ｖ以下）であるか否かを判定する。
【００５５】
このステップ３０８で、バッテリ電圧が正常状態であると判定された場合には、他の気筒でオン飛び火異常状態となる可能性が低いと判断して、ステップ３０９に進み、オン飛び火異常状態と判定された気筒のみで異常燃焼を防止するフェールセーフ処理（燃料カット）を実行する。
【００５６】
一方、上記ステップ３０８で、バッテリ電圧が異常状態であると判定された場合には、全気筒でオン飛び火異常状態となる可能性が高いと判断して、ステップ３１０に進み、全気筒で異常燃焼を防止するフェールセーフ処理（燃料カット）を実行する。
【００５７】
その後、上記ステップ３０６で、オン飛び火異常状態と判定された気筒がないと判定された場合、又は、上記ステップ３０７で、現在のエンジン運転状態がフェールセーフ運転領域ではないと判定された場合には、ステップ３１１に進み、フェールセーフ処理を解除する（燃料カットを終了して燃料噴射を再開する）。これらのステップ３０６〜３１１の処理が特許請求の範囲でいうフェールセーフ制御手段としての役割を果たす。
【００５８】
以上説明した本実施例では、安全飛び火領域と異常飛び火領域の両方の運転領域以外の特定運転領域（オン飛び火がほとんど発生しない運転領域）でイオン電流信号に基づいて点火プラグ２７のくすぶり状態を判定し、点火プラグ２７のくすぶり状態が所定以下のときに、オン飛び火を誤検出させるようなイオン電流信号変化が発生する状態ではないため、イオン電流信号に基づいてオン飛び火を精度良く検出可能な状態であると判断して、オン飛び火検出許可状態であると判定する。そして、オン飛び火検出許可状態であると判定されたときに、異常飛び火領域でイオン電流信号に基づいてオン飛び火の有無を判定し、異常飛び火領域でオン飛び火が検出された場合に、オン飛び火異常状態であると判定するようにしたので、オン飛び火異常状態を精度良く検出することができる。
【００５９】
この際、オン飛び火の検出頻度や連続検出回数が大きくなると、オン飛び火によるプレイグニッションによってエンジンの破損に至る二次故障が発生する可能性が高くなることを考慮して、オン飛び火の検出頻度が判定値以上の場合やオン飛び火の連続検出回数が判定値以上の場合にオン飛び火異常状態であると判定するようにしたので、オン飛び火によるプレイグニッションによってエンジンの破損に至る二次故障が発生する前に、確実にオン飛び火異常状態を検出することができる。
【００６０】
また、オン飛び火異常状態であると判定された場合に、オン飛び火故障のダイアグ判定を行って警告ランプ等により運転者に警告するようにしたので、故障の修理を促すことができ、故障を早期に修理してオン飛び火異常状態による不具合を防止することができる。更に、オン飛び火異常状態であると判定された場合に、異常飛び火領域の少なくとも一部を含む所定負荷以上のフェールセーフ運転領域（オン飛び火によるプレイグニッションが発生し易い高負荷運転領域）で異常燃焼を防止するフェールセーフ処理（例えば燃料カット）を実行するようにしたので、オン飛び火によるプレイグニッションを防止することができ、オン飛び火によるプレイグニッションによってエンジンの破損に至る二次故障を未然に防止することができる。
【００６１】
また、本実施例では、イオン電流検出系が故障状態のときにオン飛び火の検出を禁止するようにしたので、イオン電流検出系の故障によるオン飛び火の誤検出を防止することができ、オン飛び火の誤検出による誤ったダイアグ判定や誤ったフェールセーフ処理を未然に防止することができる。
【００６２】
更に、本実施例では、オン飛び火異常状態であると判定された場合に、バッテリ電圧が異常状態のときにはオン飛び火故障のダイアグ判定を禁止してバッテリ電圧故障のダイアグ判定を行うようにしたので、バッテリ電圧の異常によりオン飛び火異常状態になった場合には、点火系の異常によりオン飛び火異常状態になった場合と区別して、バッテリ電圧故障のダイアグ判定を行うことができ、ダイアグ判定結果から故障部位を特定し易くなる利点がある。
【００６３】
また、本実施例では、オン飛び火異常状態であると判定されたときにフェールセーフ運転領域で燃料カットを行うフェールセーフ処理を実行し、その後、オン飛び火異常状態ではないと判定されたときにフェールセーフ処理を解除する（燃料カットを終了して燃料噴射を再開する）ようにしたので、エンジンの運転性能の低下を最小限に抑えながら、オン飛び火によるプレイグニッションを防止して、オン飛び火によるプレイグニッションによってエンジンの破損に至る二次故障を未然に防止することができる。
【００６４】
更に、本実施例では、オン飛び火異常状態と判定された気筒がある場合に、バッテリ電圧が正常状態のときには、他の気筒でオン飛び火異常状態となる可能性が低いと判断して、オン飛び火異常状態と判定された気筒のみでフェールセーフ処理を実行し、バッテリ電圧が異常状態のときには、全気筒でオン飛び火異常状態となる可能性が高いと判断して、全気筒でフェールセーフ処理を実行するようにしたので、必要に応じたフェールセーフ処理を実行することができる。
【００６５】
尚、上記実施例では、オン飛び火異常状態であると判定された場合にフェールセーフ運転領域で燃料カットを行うフェールセーフ処理を実行するようにしたが、オン飛び火異常状態であると判定された場合にエンジンの運転が停止されるまでフェールセーフ運転領域のみ（又は全運転領域）でスロットル開度を所定値以下に制限するフェールセーフ処理を継続するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の一実施例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である。
【図２】オン飛び火を説明するタイムチャートである。
【図３】オン飛び火発生時のイオン電流信号、くすぶり発生時のイオン電流信号等の挙動を示すタイムチャートである。
【図４】オン飛び火検出許可判定ルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。
【図５】オン飛び火異常状態判定ルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。
【図６】ダイアグ及びフェールセーフ制御ルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。
【図７】安全飛び火領域と異常飛び火領域と特定運転領域を説明する図である。
【図８】フェールセーフ運転領域を説明する図である。
【符号の説明】
【００６７】
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、４１…エンジン制御用マイコン（オン飛び火検出手段，オン飛び火検出許可判定手段，オン飛び火異常状態判定手段，ダイアグ手段，フェールセーフ制御手段，くすぶり検出手段，禁止手段）、４２…イオン電流信号処理回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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