(57)【要約】【課題】多点点火方式の内燃機関に於ける点火の異常を検出する点火診断装置を提供する。【解決手段】複数の点火装置のうちの少なくとも一つに設けたイオン検出装置により、可燃混合気の燃焼により燃焼室内に発生するイオンに基づく電気量を検出し、イオン発生タイミング検出装置により所定の検出区間内に於いて検出された前記電気量に基づいてイオンの発生タイミングを検出し、点火異常判定装置により、前記検出されたイオンの発生タイミングを前記イオン検出装置を備えた点火装置に設定された点火タイミングに対して内燃機関のクランク軸の回転方向遅角側に設定された比較タイミングと比較し、前記イオンの発生タイミングが前記比較タイミングより前記クランク軸の回転方向遅角側にあるとき、前記イオン検出装置を備えた点火装置による点火が異常であると判定するようにした。【選択図】図２
2010242701.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気筒の燃焼室内に吸入された可燃混合気を複数の点火装置により点火して燃焼させるようにした内燃機関の点火診断装置であって、
前記複数の点火装置のうちの少なくとも一つに設けられ、前記可燃混合気の燃焼により前記燃焼室内に発生するイオンに基づく電気量を検出するイオン検出装置と、
所定の検出区間内に於いて検出された前記電気量に基づいて、前記イオンの発生タイミングを検出するイオン発生タイミング検出装置と、
前記検出されたイオンの発生タイミングを、前記イオン検出装置を備えた点火装置に設定された点火タイミングに対して前記内燃機関のクランク軸の回転方向遅角側に設定された比較タイミングと比較し、前記イオンの発生タイミングが前記比較タイミングより前記クランク軸の回転方向遅角側にあるとき、前記イオン検出装置を備えた点火装置による点火が異常であると判定する点火異常判定装置と
を備えたことを特徴とする内燃機関の点火診断装置。
【請求項２】
前記比較タイミングは、前記イオン検出装置を備えた点火装置による点火タイミングに対する相対的なタイミングとして設定されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の点火診断装置。
【請求項３】
前記比較タイミングは、前記内燃機関の運転条件に基づく所定のクランク角に基づいて設定されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の点火診断装置。
【請求項４】
前記イオン検出装置は、前記イオン検出装置を備えた点火装置に於ける点火プラグの電極間電圧に基づいて流れるイオン電流として前記電気量を検出し、
前記イオン発生タイミング検出装置は、前記イオン検出装置により検出された前記イオン電流に基づいてイオン信号を生成するイオン信号生成装置と、所定の検出区間内に於ける前記イオン信号のレベルを所定の比較レベルと比較する比較レベル装置とを備え、前記検出区間内に於いて前記イオン信号のレベルが前記比較レベルを最初に上回るタイミングから所定時間経過してなお前記イオン信号のレベルが前記比較レベルを継続して上回るとき、前記最初に上回るタイミングを前記イオンの発生タイミングとして検出し、又は、前記検出区間内に於いて前記イオン信号のレベルが前記比較レベルを最初に下回るタイミングから所定時間経過してなお前記イオン信号のレベルが前記比較レベルを継続して下回るとき、前記最初に下回るタイミングを前記イオンの発生タイミングとして検出する
ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の点火診断装置。
【請求項５】
前記比較レベル装置は、前記イオン信号のレベルが前記比較レベルを上回る若しくは下回るタイミングにて前記比較レベルを切り替えることを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の点火診断装置。
【請求項６】
前記電気エネルギーがリークしているか否かを診断するリーク判定装置を備え、
前記比較レベル装置は、前記リーク判定装置による前記診断の結果に応じて前記比較レベルを切り替えることを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の点火診断装置。
【請求項７】
前記リーク判定装置が前記リークしていると診断したときは、前記比較レベル装置は、前記比較レベルを前記リークしていないときの比較レベルより高い値に設定することを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の点火診断装置。
【請求項８】
前記電気エネルギーがリークしているか否かを診断するリーク判定装置を備え、
前記リーク判定装置が前記リークしていると診断したときは、前記点火異常判定装置は前記判定を行わないことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の点火診断装置。
【請求項９】
前記リーク判定装置は、前記電気エネルギーを供給するバッテリの電圧値に応じて前記リークしているか否かを診断するための閾値を変化させることを特徴とする請求項６又は８に記載の内燃機関の点火診断装置。
【請求項１０】
前記イオン発生タイミング検出装置は、前記複数の点火装置による点火タイミングのうちの少なくとも１つの点火タイミングから所定時間、前記電気量をマスクするマスク装置を備え、前記マスク装置によりマスクされた電気量以外の電気量に基づいて前記イオンの発生タイミングを検出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診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の点火系の故障若しくは異常を診断する点火診断装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境保全、燃料枯渇の問題が提起されており、自動車業界に於いてもこれらへの対応が大きな課題となっている。その対応の一つとして、複数の点火源を一つの気筒の燃焼室に配置し、燃焼室の複数箇所で可燃混合気に点火して燃焼させることで熱効率を高め、機関効率を最大限にまで引上げるようにした多点点火方式が注目されている。
【０００３】
しかし、燃焼室の複数箇所に於いて可燃混合気に点火することで機関効率を上げるようにした多点点火方式は、逆に言えば、点火箇所の一部が故障することで目的の機関効率を得られなくなってしまうといった課題を備えており、点火系の故障を診断してその故障に的確に対処することが要求される。
【０００４】
従来、内燃機関の点火系の故障若しくは異常を診断する装置として、可燃混合気の燃焼に伴い発生するイオンに電圧を印加して得られるイオン電流の発生の有無に基づいて、可燃混合気の燃焼若しくは失火を検出する装置が既に知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３５０７７９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に示された従来の装置によれば、複数の点火源を一つの気筒の燃焼室内に配置した多点点火方式を用いた内燃機関の場合、一部の点火源が故障していることを判断することができず、又、複数箇所に設けられた全ての点火源で燃焼が発生していなくとも、気筒内のどこか一ヶ所で燃焼が発生すればその燃焼によるイオンが発生し、従ってイオン電流が検出されるので、失火は発生していない、つまり点火若しくは着火が正常に発生しており点火系に故障若しくは異常は無いと判断されてしまうという課題がある。
【０００７】
この発明は、前述のような従来の装置における課題を解決することを目的とするもので、多点点火方式を用いた内燃機関に於ける点火の異常の有無を的確に判定し、機関効率を高め、燃料枯渇問題、環境保全等に寄与することができる内燃機関の点火診断装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明による内燃機関の点火診断装置は、
気筒の燃焼室内に吸入された可燃混合気を複数の点火装置により点火して燃焼させるようにした内燃機関の点火診断装置であって、
前記複数の点火装置のうちの少なくとも一つに設けられ、前記可燃混合気の燃焼により前記燃焼室内に発生するイオンに基づく電気量を検出するイオン検出装置と、
所定の検出区間内に於いて検出された前記電気量に基づいて、前記イオンの発生タイミングを検出するイオン発生タイミング検出装置と、
前記検出されたイオンの発生タイミングを、前記イオン検出装置が設けられた点火装置
による点火タイミングに対して前記内燃機関のクランク軸の回転方向遅角側に設定された比較タイミングと比較し、前記イオンの発生タイミングが前記比較タイミングより前記クランク軸の回転方向遅角側にあるとき、前記イオン検出装置を備えた点火装置による点火が異常であると判定する点火異常判定装置と
を備えたことを特徴とする内燃機関の点火診断装置である。
【０００９】
この発明による内燃機関の点火診断装置は、一つの態様として、望ましくは、前記比較タイミングを、前記イオン検出装置を備えた点火装置による点火タイミングに対する相対的なタイミングとして設定するものである。
【００１０】
又、この発明による内燃機関の点火診断装置は、別の態様として、望ましくは、前記比較タイミングを、前記内燃機関の運転条件に基づく所定のクランク角に基づいて設定するものである。
【００１１】
更に、この発明による内燃機関の点火診断装置に於いて、望ましくは、
前記イオン検出装置は、前記イオン検出装置を備えた点火装置に於ける点火プラグの電極間電圧に基づいて流れるイオン電流として前記電気量を検出し、
前記イオン発生タイミング検出装置は、前記イオン検出装置により検出された前記イオン電流に基づいてイオン信号を生成するイオン信号生成装置と、所定の検出区間内に於ける前記イオン信号のレベルを所定の比較レベルと比較する比較レベル装置とを備え、前記検出区間内に於いて前記イオン信号のレベルが前記比較レベルを最初に上回るタイミングから所定時間経過してなお前記イオン信号のレベルが前記比較レベルを継続して上回るとき、前記最初に上回るタイミングを前記イオンの発生タイミングとして検出し、又は、前記検出区間内に於いて前記イオン信号のレベルが前記比較レベルを最初に下回るタイミングから所定時間経過してなお前記イオン信号のレベルが前記比較レベルを継続して下回るとき、前記最初に下回るタイミングを前記イオンの発生タイミングとして検出するものである。
【００１２】
又、この発明による内燃機関の点火診断装置に於いて、望ましくは、前記比較レベル装置は、前記イオン信号のレベルが前記比較レベルを上回る若しくは下回るタイミングにて前記比較レベルを切り替えるものである。
【００１３】
又、この発明による内燃機関の点火診断装置は、望ましくは、前記電気エネルギーがリークしているか否かを診断するリーク判定装置を備え、
前記比較レベル装置は、前記リーク判定装置による前記診断の結果に応じて前記比較レベルを切り替えるものである。
【００１４】
更に、この発明による内燃機関の点火診断装置に於いて、望ましくは、前記リーク判定装置が前記リークしていると診断したときは、前記比較レベル装置は、前記比較レベルを前記リークしていないときの比較レベルより高い値に設定するものである。
【００１５】
更に、この発明による内燃機関の点火診断装置は、望ましくは、前記電気エネルギーがリークしているか否かを診断するリーク判定装置を備え、
前記リーク判定装置が前記リークしていると診断したときは、前記点火異常判定装置は前記判定を行わないように構成される。
【００１６】
又、この発明による内燃機関の点火診断装置に於いて、望ましくは、前記リーク判定装置は、前記電気エネルギーを供給するバッテリの電圧値に応じて前記リークしているか否かを診断するための閾値を変化させるものである。
【００１７】
又、この発明による内燃機関の点火診断装置に於いて、望ましくは、前記イオン発生タイミング検出装置は、前記複数の点火装置による点火タイミングのうちの少なくとも１つの点火タイミングから所定時間、前記電気量をマスクするマスク装置を備え、前記マスク装置によりマスクされた前記電気量に基づいて前記イオンの発生タイミングを検出するものである。
【発明の効果】
【００１８】
この発明による内燃機関の点火診断装置は、複数の点火装置のうちの少なくとも一つに設けられ、可燃混合気の燃焼により燃焼室内に発生するイオンに基づく電気量を検出するイオン検出装置と、所定の検出区間に於いて検出された前記電気量に基づいて、前記イオンの発生タイミングを検出するイオン発生タイミング検出装置と、前記検出されたイオンの発生タイミングを所定の比較タイミングと比較し、前記検出されたイオンの発生タイミングが前記比較タイミングより前記クランク軸の回転方向遅角側にあるか否かに基づいて前記イオン検出装置を備えた点火装置による点火の異常の有無を判定する点火異常判定装置とを備えているので、多点点火方式を用いた内燃機関に於ける点火の異常の有無を的確に判定し、機関効率を高め、燃料枯渇問題、環境保全等に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】この発明の実施の形態１による内燃機関の点火診断装置を適用した内燃機関の構成を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１による内燃機関の点火診断装置の構成を示すブロック図である。
【図３】この発明の実施の形態１による内燃機関の点火診断装置に於ける動作を示すフローチャートである。
【図４】この発明の実施の形態１による内燃機関の点火診断装置に於けるリーク診断動作を示すタイミングチャートである。
【図５】この発明の実施の形態１による内燃機関の点火診断装置に於けるリーク無しの場合の点火診断動作を示すタイミングチャートである。
【図６】この発明の実施の形態１による内燃機関の点火診断装置に於けるノイズ処理動作を示すフローチャートである。
【図７】この発明の実施の形態１による内燃機関の点火診断装置に於けるリーク有りの場合の点火診断のタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１による内燃機関の点火診断装置について説明する。図１は、この発明の実施の形態１による内燃機関の点火診断装置を適用した内燃機関の構成を示す構成図、図２は、この発明の実施の形態１による内燃機関の点火診断装置の構成を示すブロック図である。図１及び図２に於いて、多点点火方式を適用した内燃機関の気筒１００の頂部には、２個の点火プラグ４、５が設けられ、内部にはクランク軸５０に連結されたピストン４０が収容されている。
【００２１】
夫々の点火プラグ４、５は、火花放電を行うための点火電圧及び後述するバイアス電圧が印加される第１の電極と、この第１の電極に対して空隙を介して対抗し接地電位に維持される第２の電極とを備えており、これらの電極間に前述の点火電圧が印加されることにより火花放電を発生して燃焼室内の可燃混合気に点火若しくは着火（以下、単に、点火と称する）し、これを燃焼させる。点火コイル装置２は、点火プラグ４と機械的に一体に構成されており、バッテリからなる電源に接続された１次巻線２１と、この１次巻線２１に磁気鉄心を介して結合された２次巻線２２と、イオン検出装置としてのイオン電流検出装置２０４を備えている。１次巻線２１と２次巻線２２とは、点火コイル装置２に於ける高
電圧装置２０２を構成している。又、点火コイル装置２と点火プラグ４とは、イオン検出装置を備えた点火装置を構成している、
【００２２】
点火コイル装置３は、点火プラグ５と機械的に一体に構成されており、バッテリからなる電源に接続された１次巻線３１と、この１次巻線３１に磁気鉄心を介して結合された２次巻線３２とを備えている。１次巻線３１と２次巻線３２とは、点火コイル装置３に於ける高電圧装置２０３を構成している。又、点火コイル装置３と点火プラグ５とは、前述のイオン検出装置を備えた点火装置とは別の点火装置を構成している。
【００２３】
エンジンコントロールユニット（以下、ＥＣＵと称する）１内の点火信号装置２０１は、点火コイル装置２と点火コイル装置３を夫々動作させるタイミングにて点火信号を夫々出力する。
【００２４】
夫々の点火信号がハイレベル（以下、Ｈレベルと称する）の状態になると、対応する点火コイル装置２、３内の１次巻線２１、３１に後述する１次電流が流れることで点火コイル装置２、３はエネルギーの蓄積を開始し、夫々の点火信号がＨレベルからローレベル（以下、Ｌレベルと称する）へと切り替わる点火タイミングにて夫々の２次巻線２２、３２に高電圧が生成される。点火コイル装置２、３の２次巻線２２、３２にて夫々生成された高電圧は、点火プラグ４、５の第１の電極へと伝えられ、夫々の第１の電極及び第２の電極間の絶縁破壊による火花放電が発生し、気筒１００の燃焼室内の可燃混合気の燃焼が引き起こされる。
【００２５】
点火プラグ４、５に於ける火花放電動作に伴って、点火コイル装置２内に設けられたイオン電流検出装置２０４は、燃焼室内の可燃混合気の燃焼に伴って発生するイオンを検出するための電気エネルギーとしてのバイアス電圧、例えば４００［Ｖ］程度の一定電圧を生成し、点火プラグ４による火花放電終了後に点火プラグ４へと供給する。バイアス電圧は、バッテリ（図示せず）からの供給電圧に基いて生成され、点火プラグ４の電極間に印加される。
【００２６】
点火プラグ４は、火花放電機能に加えてイオン電流検出プローブ機能も備えており、前述のバイアス電圧が点火プラグ４の第１の電極と第２の電極との間に印加されることで可燃混合気の燃焼に伴って発生するイオンに基づく電気量としてのイオン電流を発生させる。
【００２７】
点火プラグ４の電極間に印加されたバイアス電圧により発生したイオン電流は、点火プラグ４から点火コイル装置２に設けられたイオン電流検出装置２０４により検出されると共に電流増幅されてＥＣＵ１内の信号取込装置２０５へと伝達される。
【００２８】
信号取込装置２０５は、取り込んだイオン電流をマイクロコンピュータで処理できるように電圧の形態であるイオン信号に変換する。イオン信号は、リーク判定装置２０６と、点火異常判定装置２０７へ夫々伝達される。
【００２９】
リーク判定装置２０６は、信号取込装置２０５から伝達されたイオン信号に基づいて、点火プラグ４の第１の電極と第２の電極との間の電流リーク経路に流れるリーク電流の有無を判断し、その判断結果をリーク検出信号として点火異常判定装置２０７に入力する。点火異常判定装置２０７は、信号取込装置２０５から伝達されたイオン信号、及びリーク判定装置２０６からのリーク検出信号に基づいて、火花放電動作による可燃混合気への点火及び燃焼が正常に行われたか否かを判断する。
【００３０】
図３は、以上のように構成されたこの発明の実施の形態１による内燃機関の点火診断装
置の動作を示すフローチャートである。図３に於いて、ステップＳ３０１では、点火プラグ４の第１の電極と第２の電極との間の電流リーク経路に流れるリーク電流の有無を診断する。その結果、リーク電流無しであると判定（Ｙ）すればステップＳ３０２に進み、リーク電流有りと判定（Ｎ）すればステップＳ３０３に進む。つまり、リーク電流の有無に応じて、ステップＳ３０２に於ける点火診断の処理１と、ステップＳ３０３に於ける点火診断の処理２とにその処理内容を切り替える。ステップＳ３０２に於ける点火診断の処理１と、ステップＳ３０３に於ける点火診断の処理２とについては後述する。
【００３１】
次に、前述のステップＳ３０１によるリーク診断動作の詳細について説明する。図４は、この発明の実施の形態１による内燃機関の点火診断装置に於けるリーク診断動作を示すタイミングチャートであって、横軸はクランク角度若しくは時刻を示す。図４に於いて、４０１は、イオン電流検出装置２０４を搭載する点火コイル装置２を動作させるための点火信号、４０２は、点火コイル装置２の１次巻線２１に流れる１次電流、４０３は、点火プラグ４の第１の電極と第２の電極との間の電極間電圧、４０４は、点火プラグ４の電極間で検出される電流相当値の電圧値として表現したイオン信号、を夫々示す。
【００３２】
周知のように、４サイクルの内燃機関は、気筒１００内の燃焼室に於ける可燃混合気を圧縮する圧縮工程と、圧縮された混合気燃料を燃焼させる燃焼行程と、燃焼したガスを排気する排気行程と、混合気燃料を吸入する吸入行程を繰り返す。夫々の工程は、燃焼室内を往復運動するピストン４０に連結されたクランク軸５０の回転角度であるクランク角０［°ＣＡ］〜７２０［°ＣＡ］内での所定の角度範囲に対応している。
【００３３】
圧縮工程の期間中に於いて、点火信号４０１がタイミング４０５でＬレベルからＨレベルに立ち上がると、１次電流４０２がタイミング４０５から図示のように流れてエネルギーの蓄積を開始し、所定のタイミングに於いて電流制限値４０９に達して一定値となる。１次電流４０２が漸増を開始するタイミング４０５に於いて、点火コイル装置２の２次巻線２２にほぼ１［ＫＶ］程度のピーク値を有する２次電圧が誘起されるので、点火プラグ４の電極間電圧４０３は、タイミング４０５に於いて瞬時に増大するが、その後漸減し、前述の所定のタイミングに於いてほぼバイアス電圧の値となる。
【００３４】
圧縮行程の最終段階のタイミング、例えば、クランク角−１０［°ＣＡ］前後のタイミング４０６に於いて、点火信号４０１がＨレベルからＬレベルに変化し、１次巻線２１に流れていた１次電流４０２が遮断される。これにより、２次巻線２２に例えば２０［ＫＶ］程度の負の高電圧が誘起され、点火プラグ４の電極間電圧４０３はタイミング４０６に於いて負の高電圧である点火電圧となる。その結果、タイミング４０６に於いて点火プラグ４の第１の電極と第２の電極間に火花放電が発生し、タイミング４０７に於いて飛火放電は終了する。
【００３５】
燃焼室内の可燃混合気は、点火プラグ４の火花放電によりピストン４０の上死点であるクランク角０［°ＣＡ］の直前で点火されて燃焼し、内燃機関は燃焼行程に移行する。火花放電が終了するタイミング４０７以降は、点火プラグ４の電極間電圧４０３は、バイアス電圧の値となる。
【００３６】
可燃混合気が燃焼することにより燃焼室内に発生したイオンは、点火プラグ４の電極間に印加されたバイアス電圧に基づく電極間電圧４０３により、タイミング４０７からイオン電流として流れる。このイオン電流は、タイミング４０７から一旦増大した後、次第に減衰し、燃焼行程の終了タイミングから排気行程に至る段階でのタイミングに於いてほぼ０となる。このイオン電流は、前述したようにイオン電流検出装置２０４により検出されると共に増幅され、ＥＣＵ１内の信号取込装置２０５に入力される。信号取込装置２０５は、入力されたイオン電流を電圧の形態であるイオン信号４０４に変換して出力する。
【００３７】
イオン信号４０４は、図４に示すように、タイミング４０７から流れるイオン電流に対応した波形となり、そのイオン電流が消滅するタイミング以降はバイアス電圧に基づく点火プラグ４の電極間の電流リーク経路に流れるリーク電流に対応した値となる。尚、点火信号４０１がＨレベルとなるタイミング４０５からＬレベルとなるタイミング４０６までの間では、点火プラグ４の電極間電圧４０３の値に依存して点火プラグ４の電極間の電流リーク経路にリーク電流が流れるので、イオン信号４０４は図４に示す波形となる。
【００３８】
図４に於けるタイミング４０８は、リーク判定装置２０６がイオン信号４０４を検出する検出区間の終了タイミングを示している。この実施の形態１に於いては、その終了タイミング４０８は、内燃機関の燃焼行程の後半に設定され、ピストン４０の上死点後９０［°ＣＡ］から下死点である１８０［°ＣＡ］までの間に設定される。
【００３９】
リーク判定装置２０６は、図４に示すタイミング４０５からタイミング４０８の間のイオン信号４０４の最小値に基づいて、点火プラグ４の第１の電極と第２の電極との間の電流リーク経路に流れるリーク電流の有無を判断する。但し、イオン信号４０４にノイズが重畳されるタイミング４０５から１００［μｓ］〜１０００［μｓ］程度の区間と、火花放電区間でありイオン検出の不感帯に相当するタイミング４０６からタイミング４０７の区間と、イオン信号４０４にノイズが乗るタイミング４０７から１００［μｓ］〜１０００［μｓ］程度の区間に於いては、イオン信号４０４はマスクされ、これらの区間をイオン信号４０４の最小値の取得範囲から除外する。
【００４０】
リーク判定装置２０６は、前述のイオン信号４０４の最小値を点火プラグ４の電極間の絶縁抵抗値に換算し、その値が例えば２５［ＭΩ］以下である場合に、点火プラグ４の第１の電極と第２の電極との間の電流リーク経路にリーク電流が流れている、即ち、リーク有り、と判断する。尚、この判定閾値自身には重要な意味は無く、任意に変更できるものである。
【００４１】
前述のイオン信号４０４の最小値を絶縁抵抗値に相当する値への換算には、図４の電極間電圧４０３に示すような点火プラグ４の電極間に印加される電圧値Ｖ２が必要である。そこで、この発明の実施の形態１では、イオン信号４０４の最小値を得たタイミングに於ける電極間電圧４０４を電圧値Ｖ２として用い、その電圧値Ｖ２をイオン信号４０４の最小値で除算することで絶縁抵抗値を得るようにしている。
【００４２】
尚、電圧値Ｖ２は、直接点火コイル装置２からＥＣＵ１に取込んでも良いし、バッテリ電圧と通電開始からの時間の関数、若しくはマップ値として点火プラグ４の電極間に印加する印加電圧を予測するようにしても良い。このとき、図４に示すように点火コイル装置２の１次電流４０２を電流制限値４０９によりクリップするようにすれば、点火プラグ４の電極間電圧である電圧値Ｖ２の変化の大きい１次電流４０２の通電中の期間であっても、１次電流４０２の変化を抑えることにより誘導電圧の影響を受けない既知の印加電圧、即ちバイアス電圧の状態を作り出すことができるので、電圧値Ｖ２の予測を容易にすることができる。
【００４３】
又、前述では、点火コイル装置２からイオン電流の形態でＥＣＵ１へ伝達するようにしたが、点火コイル装置２内に於いてイオン電流を前述の電極間電圧４０３により除算処理し、絶縁抵抗値相当のイオン化抵抗値としてＥＣＵ１へ伝達するようにしても良い。
【００４４】
更に、前述では、リーク有無の判断を絶縁抵抗相当値に基づいて行ったが、単に、イオン信号４０４の最小値が所定値以上、例えば４［μＡ］である場合にリーク有と判断するようにしても良い。
【００４５】
以上のようにして、リーク判定装置２０６によりリークの有無が判定される。さて、図３のステップＳ３０１にてリーク無し（Ｙ）と判定されると、ステップＳ３０２へ進んで点火診断の処理１を行う。図５は、この発明の実施の形態１による内燃機関の点火診断装置に於けるリーク無しの場合の点火診断動作を示すタイミングチャートであって、点火プラグ４の電極間にリークが発生していない場合について示している。図５の横軸は、クランク角度若しくは時刻である。
【００４６】
図５に於いて、５０１は、イオン電流検出装置２０４を搭載する点火コイル装置２を動作させるための点火信号、５０２は、点火コイル装置３を動作させるための点火信号、５０３は、点火コイル装置２が接続された点火プラグ４により正常な点火が行われた場合のイオン信号、５０４は、点火コイル装置２が接続された点火プラグ４により正常な点火が行われなかったが、点火コイル装置３が接続された点火プラグ５のみにより可燃混合気への点火が行われ燃焼が発生した場合のイオン信号を夫々示している。
【００４７】
イオン信号５０３、５０４は、何れも、点火プラグ４の電極間で検出される電流相当値として表現している。又、タイミング５０５、５０６は、夫々のイオン信号５０３、５０４に基づき後述するようにして検出するイオンの発生タイミングであり、換言すれば燃焼検出タイミングである。尚、以降の説明に於いては、これらのイオンの発生タイミングを燃焼検出タイミングと称することもある。
【００４８】
これらのイオンの発生タイミング５０５、５０６は、タイミング４０６からタイミング４０８までの時間として設定されている所定の検出区間５０８内に於いて、イオン信号５０３、５０４が、夫々比較レベル５１０を超過したタイミングとして検出される。比較レベル５１０は、第１の閾値ｔｈＬとこの第１の閾値ｔｈＬより大きな値を有する第２の閾値ｔｈＨとのうちの何れかの閾値に設定される。
【００４９】
尚、タイミング４０６は、図４に於いて説明したように、点火プラグ４の電極間に負の高電圧である点火電圧が印加される点火タイミングであり、タイミング４０８は、リーク判定装置２０６がイオン信号５０３又は５０４を検出する検出区間５０８の終了タイミングに一致している。
【００５０】
ここで、イオン信号５０３、５０４にはノイズ５１１やノイズ５１２が重畳される場合があるので、これらのノイズ５１１、５１２等による燃焼検出タイミングの誤検出を防止するため、例えばノイズ５１１に対しては次に述べるフィルタ処理、つまりノイズ処理を行う。
【００５１】
図６は、この発明の実施の形態１による内燃機関の点火診断装置に於けるノイズ処理動作を示すフローチャートであって、イオン信号を電流ベースの信号として取り扱う場合の処理を示している。イオン信号を抵抗値ベースとして取り扱う場合には、図６に示すステップＳ６０１による判定の符号Ｙ、Ｎが逆となる。
【００５２】
図６に於いて、先ず、ステップＳ６０１では、前述のイオン信号５０３、又は５０４（図６に於ける説明では、これらのイオン信号をＩＯＮと称する）と前述の比較レベル５１０（図６に於ける説明では、ＴＨと称する）とを比較し、ＩＯＮがＴＨより大きいか否かを判定する。比較レベルであるＴＨは、前述の検出区間５０８の開始時に於いては、ＴＨの初期値として第１の閾値ｔｈＬに設定されている。
【００５３】
第１の閾値ｔｈＬは、例えば、前述のバイアス電圧４０５を１００［Ｖ］として、イオン信号を電流値ベースとした場合のイオン電流の値で、２［μＡ］から４［μＡ］の間の
値に設定される。尚、イオン信号を前述の抵抗値ベースとした場合のイオン化抵抗値として表現するのであれば、第１の閾値ｔｈＬは、例えば、５０［ＭΩ］から２５［ＭΩ］の間の値に設定される。
【００５４】
ステップＳ６０１での判定の結果、ＩＯＮがＴＨよりも大きければ（Ｙ）、ステップＳ６０２へと進み、カウンタＣＮＴを１段階増加してステップＳ６０３へと進む。ステップS６０３では、ＴＨを第１の閾値ｔｈＬより大きい第２の閾値ｔｈＨに切り替える。
【００５５】
第２の閾値ｔｈＨは、例えば、バイアス電圧を１００［Ｖ］として、イオン信号を電流値ベースとした場合のイオン電流の値で、４［μＡ］から１０［μＡ］の間の値に設定される。尚、イオン信号を前述の抵抗値ベースとした場合のイオン化抵抗値として表現するのであれば、第２の閾値ｔｈＨは、例えば、２５［ＭΩ］から１０［ＭΩ］の間の値に設定される。このようにＴＨの閾値にヒステリシス処理を加えることで、図５に示すノイズ５１１の終端で発生するノイズ５１３によるイオン電流の誤検出を回避することができる。
【００５６】
ＴＨにヒステリシス処理を施す方法として、図６に示す処理では検出区間５０８内で初めてイオン信号が比較レベル５１０を上回った場合のみ、第１の閾値ｔｈＬから第２の閾値ｔｈＨに切替えるようにしている。
【００５７】
ＴＨにヒステリシス処理を施す別の方法として、検出区間５０８内の初期段階、例えば点火タイミング４０６から２［ｍｓ］程度の所定の時間だけ第１の閾値ｔｈＬとし、その所定の時間以降は第２の閾値ｔｈＨに切り替える方法もあり、又、更に別の方法として、クランク角１０［°ＣＡ］程度の角度区間だけ第１の閾値ｔｈＬとし、それ以降は第２の閾値ｔｈＨに切り替える方法もある。これらの方法によれば、閾値の切り替えのための演算処理を省くことができるし、又、検出区間５０８の後半に発生する微小なイオン信号の検出漏れを防止することができる。
【００５８】
次に、図５に於いて、ノイズ５１２は、イオン電流検出装置２０４が設けられていない点火コイル装置３に与えられた点火信号５０２による点火動作に伴うノイズである。このノイズ５１２があれば実際に点火プラグ５により点火動作が行われたこと、つまり点火プラグ５の電極間に絶縁破壊が発生したことが判るが、イオンの発生タイミングを判定する上ではノイズとして働く因子であるので、このノイズ５１２による誤検出を防止するための処理を更に加える。
【００５９】
即ち、このノイズ５１２は、点火信号５０２がＨレベルからＬレベルに切り替わるタイミング、つまり点火コイル装置３の１次巻線３１への１次電流を遮断するタイミングにて発生するので、このタイミング付近、例えば点火信号５０３がＨレベルからＬレベルに切り替わるタイミングから５００［μｓ］程度の所定の区間のイオン信号を無視するためのマスク処理を行うことで、ノイズ５１２によるイオンの発生タイミングの誤検出を防止する。このマスク処理を行うマスク装置は、ＥＣＵ１内の信号取込装置２０５、若しくは点火異常判定装置２０７等に設けられる。
【００６０】
点火異常判定装置２０７は、検出区間５０８内に於いて、イオン信号５０３、５０４のレベルが、前述のように閾値が設定された比較レベル５１０を最初に上回るタイミングから所定時間経過してなお前記イオン信号５０３、５０４のレベルが前述の比較レベル５１０を継続して上回るとき、その最初に上回るタイミングをイオンの発生タイミングとして検出する。尚、検出区間５０８内に於いて、イオン信号５０３、５０４のレベルが比較レベル５１０を最初に下回るタイミングから所定時間経過してなおイオン信号５０３、５０４のレベルが比較レベル５１０を継続して下回るとき、その最初に下回るタイミングをイ
オンの発生タイミングとして検出するようにしても良い。
【００６１】
次に、図５のタイミングチャートに示すように、点火異常判定装置２０７は、可燃混合気への点火を診断するための比較タイミ５０７を備えている。この比較タイミング５０７は、イオン電流検出装置２０７が設けられている点火コイル装置２による点火タイミング４０６に対して、クランク軸５０の回転方向遅角側に設定されている。従って、点火コイル装置２による点火が正常に行われたとすれば、その点火タイミング４０６は比較タイミング５０７よりもクランク軸５０の回転方向進角側に存在することになる。
【００６２】
点火異常判定装置２０７は、信号取込装置２０５から入力されるイオン信号５０３に基いて前述のようにして検出したイオンの発生タイミング５０５を、比較タイミング５０７と比較し、イオンの発生タイミング５０５が比較タイミング５０７よりクランク軸５０の回転方向遅角側にあるとき、イオン電流検出装置２０４を備えた点火装置による点火が異常であると判定する。即ち、点火異常判定装置２０７は、検出したイオンの発生タイミング５０５が比較タイミング５０７よりクランク軸５０の回転方向進角側である場合には点火プラグ４により正常な点火が行われたと判定し、遅角側である場合には点火プラグ４による正常な点火が行われなかったと判定する。
【００６３】
例えば、図５のイオン信号５０３の事例では、点火異常判定装置２０７が検出したイオンの発生タイミング５０５は比較タイミング５０７に対しクランク軸５０の回転方向進角側にあるので、点火プラグ４により正常な点火が行われたと判断し、又、イオン信号５０４の事例では、イオンの発生タイミング５０６が比較タイミング５０７に対しクランク軸５０の回転方向遅角側にあるので、点火プラグ４による正常な点火が行われなかったと判断するものである。
【００６４】
ここで、比較タイミング５０７は、燃焼の速度に影響を与えるパラメータ、例えば内燃機関の回転数、負荷、吸気温度、冷却水温度等のうちの少なくとも一つの条件に応じたマップ値、テーブル値として設定されるクランク角度としても良いし、点火プラグ４による点火タイミング４０６からの相対位置として設定され、内燃機関の回転数や点火タイミング４０６に応じて補正されるクランク角度量若しくは時間としても良い。
【００６５】
又、前述では燃焼検出タイミングとしてのイオンの発生タイミングは、イオン信号５０３、５０４が比較レベル５１０を超過するタイミングとして検出したが、検出区間５０８内のイオン信号５０３、５０４のピークタイミングや重心タイミングを用いて検出することも可能である。
【００６６】
以上、図３のステップＳ３０１にてリーク無し（Ｙ）と判定された場合にステップＳ３０２に於いて行われる点火診断の処理１の内容について説明した。
【００６７】
次に、リーク判定装置２０６によるリークの有無が判定の結果、図３のステップＳ３０１にてリーク有り（Ｎ）と判定され、ステップＳ３０３へ進んで点火診断の処理２を行う場合について説明する。図７は、この発明の実施の形態１による内燃機関の点火診断装置に於けるリーク有りの場合の点火診断動作を示すタイミングチャートであって、点火プラグ４の電極間にリークが発生している場合について示している。図７の横軸は、クランク角度若しくは時刻である。
【００６８】
点火異常判定装置２０７による点火異常の判定方法は、前述のリーク有りの場合と同様に、比較タイミング５０７より燃焼検出タイミングであるイオンの発生タイミングが、クランク軸５０の回転方向進角側にある場合には点火プラグ４により正常な点火が行われた判定し、クランク軸５０の回転方向遅角側にある場合には点火プラグ２による正常な点火
が行われなかったと判定する。
【００６９】
図３に於けるステップＳ３０３による処理２がステップＳ３０２による処理１と相違する点は、燃焼検出タイミング、即ちイオンの発生タイミングを得るための比較レベルの作り方のみであるので、この点を主体にして以下説明する。
【００７０】
図７に於いて、７０１は、リーク有りのときに点火コイル装置２が接続される点火プラグ４により正常な着火が行われた場合のイオン信号である。この場合の燃焼検出タイミングを得るための比較レベル７０６は、検出区間５０８内に於いて初期の比較レベル７０３を最初に上回ったタイミング７０４から所定の期間経過したタイミング７０５付近のイオン信号７０１のレベルを基準として、このレベルに所定のオフセット量、例えば電流値換算では２［μＡ］程度を上乗せしたレベルとして設定される。
【００７１】
この様に比較レベルを設定することで、イオン信号７０１に示すように正常な着火が行われた場合には燃焼検出タイミングはタイミング７０５から若干遅れたところ、又、信号７０２に示すように正常な点火が行われなかった場合には、燃焼検出タイミングはタイミング７０７となり、夫々比較タイミング５０７との比較により、点火異常判定装置２０７は点火コイル装置２に接続された点火プラグ４による点火の成否を正しく診断することができる。
【００７２】
又、リークの度合いによっては、比較レベル７０６の設定が困難となる場合があるので、リークの度合いに応じて、例えば絶縁抵抗相当値が５［ＭΩ］より小さくなるような場合には点火の診断を禁止にすることで誤診断を防止することができる。
【００７３】
以上述べたこの発明の実施の形態１による内燃機関の点火診断装置によれば、以下に述べる効果を奏することができる。
（１）比較タイミングを、イオン電流検出装置を備えた点火装置による点火タイミングに対する相対的なタイミングとして設定した場合、クランク角等と比較タイミングとをマッチングさせるためのマッチング工数を削減することができる。
（２）比較タイミングを、内燃機関の運転条件に基づく所定のクランク角に基づいて設定した場合、比較タイミングをより詳細に設定することが可能になる。
【００７４】
（３）イオン検出装置は、前記イオン電流検出装置を備えた点火装置に於ける点火プラグの電極間電圧に基づいて流れるイオン電流として前記電気量を検出し、
イオン発生タイミング検出装置は、前記イオン検出装置により検出された前記イオン電流に基づいてイオン信号を生成するイオン信号生成装置と、所定の検出区間内に於ける前記イオン信号のレベルを所定の比較レベルと比較する比較レベル装置とを備え、前記検出区間内に於いて前記イオン信号のレベルが前記比較レベルを最初に上回るタイミングから所定時間経過してなお前記イオン信号のレベルが前記比較レベルを継続して上回るとき、前記最初に上回るタイミングを前記イオンの発生タイミングとして検出し、又は、前記検出区間内に於いて前記イオン信号のレベルが前記比較レベルを最初に下回るタイミングから所定時間経過してなお前記イオン信号のレベルが前記比較レベルを継続して下回るとき、前記最初に下回るタイミングを前記イオンの発生タイミングとして検出するようにしているので、平易にイオンの発生タイミングを検出することができる。
【００７５】
（４）比較レベル装置は、前記イオン信号のレベルが前記比較レベルを上回る若しくは下回るタイミングにて前記比較レベルを切り替えるようにしているので、イオンの発生タイミングの誤検出を防止することができる。
（５）点火プラグの電極間に印加された電気エネルギーがリークしているか否かを診断するリーク判定装置を備え、比較レベル装置は、前記リーク判定装置による前記診断の結
果に応じて前記比較レベルを切り替えるようにしているので、イオンの発生タイミングの誤検出を防止することができる。
【００７６】
（６）リーク判定装置が前記リークしていると診断したときは、前記比較レベル装置は、比較レベルを前記リークしていないときの比較レベルより高い値に設定するようにしているので、イオンの発生タイミングの誤検出を防止することができる。
（７）前記リーク判定装置が前記リークしていると診断したときは、前記点火異常判定装置は前記判定を行わないことで、点火異常の誤診断を防止することができる。
（８）前記リーク判定装置は、前記電気エネルギーを供給するバッテリの電圧値に応じて前記リークしているか否かを診断するための閾値を変化させることで、イオンの発生タイミングの誤検出を防止することができる。
【００７７】
（９）前記イオン発生タイミング検出装置は、前記複数の点火装置による点火タイミングのうちの少なくとも１つの点火タイミングから所定時間、前記電気量をマスクするマスク装置を備え、前記マスク装置によりマスクされた前記電気量に基づいて前記イオンの発生タイミングを検出することで、イオンの発生タイミングの誤検出を防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
この発明の内燃機関の点火診断装置は、内燃機関を利用する自動車、二輪車、船外機、他特機などに搭載され、内燃機関を効率良く運転できるようにし、燃料枯渇問題、環境保全に役立てることができる。
【符号の説明】
【００７９】
１００    気筒
１    エンジンコントロールユニット
２、３    点火コイル装置
４、５    点火プラグ
４０    ピストン
５０    クランク軸
２０２、２０３    高電圧装置
２１、３１    １次巻線
２２、３２    ２次巻線
２０１    点火信号装置
２０４    イオン電流検出装置
２０５    信号取込装置
２０６    リーク判定装置
２０７    点火異常判定装置
【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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