(57)【要約】【課題】エンジンの燃焼状態検出装置において、燃焼状態の判定精度が低下するのを抑制する。【解決手段】燃焼状態検出装置は、燃焼室６内に臨んで配設された複数の点火プラグ７毎に設けられた点火回路８と、点火回路８による点火プラグ７への通電を制御するＰＣＭと、各点火回路８毎に設けられているとともに、点火回路８による点火プラグ７への通電時に電荷が蓄積されるコンデンサ３４ａを有し、コンデンサ３４ａに蓄積された電荷が放出されて燃焼室６内に発生するイオン電流を検出するイオン電流検出回路３４とを備える。ＰＣＭは、点火回路８により通電する点火プラグ７を１サイクル毎に変更し、点火放電を実行しない点火プラグ７に対応する点火回路８のイオン電流検出回路３４により検出されたイオン電流に基づいて、エンジン１の燃焼状態を判定する。【選択図】図３
2008261306.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの燃焼室内に臨んで配設された複数の点火プラグ毎に設けられ、該点火プラグに通電する点火回路と、
上記点火回路による点火プラグへの通電を制御することで、該点火プラグによる点火放電を実行する点火制御手段と、
上記各点火回路毎に設けられているとともに、該点火回路による点火プラグへの通電時に電荷が蓄積されるコンデンサを有し、該コンデンサに蓄積された電荷が放出されて上記燃焼室内に発生するイオン電流を検出するイオン電流検出手段と、
上記イオン電流検出手段により検出されたイオン電流に基づいて、上記エンジンの燃焼状態を判定する燃焼状態判定手段とを備え、
上記点火制御手段は、上記点火回路により通電する点火プラグを１サイクル毎に変更することで、点火放電を実行する点火プラグを１サイクル毎に変更するように構成され、
上記燃焼状態判定手段は、点火放電を実行しない点火プラグに対応する点火回路のイオン電流検出手段により検出されたイオン電流に基づいて、上記エンジンの燃焼状態を判定するように構成されていることを特徴とするエンジンの燃焼状態検出装置。
【請求項２】
請求項１記載のエンジンの燃焼状態検出装置において、
上記点火制御手段は、上記エンジンが高回転領域にあるときには、点火放電を実行する点火プラグを１サイクル毎に変更するように構成され、
上記燃焼状態判定手段は、上記エンジンが上記高回転領域にあるときには、点火放電を実行しない点火プラグに対応する点火回路のイオン電流検出手段により検出されたイオン電流に基づいて、上記エンジンの燃焼状態を判定するように構成されていることを特徴とするエンジンの燃焼状態検出装置。
【請求項３】
請求項１記載のエンジンの燃焼状態検出装置において、
上記点火制御手段は、上記エンジンが低回転領域にあるときには、１サイクルの間に上記各点火回路による点火プラグへの通電を順に行うことで、１サイクルの間に上記各点火プラグによる点火放電を順に実行する一方、上記エンジンが高回転領域にあるときには、点火放電を実行する点火プラグを１サイクル毎に変更するように構成され、
上記燃焼状態判定手段は、上記エンジンが上記低回転領域にあるときには、点火放電を実行する点火プラグに対応する点火回路のイオン電流検出手段により検出されたイオン電流に基づいて、上記エンジンの燃焼状態を判定する一方、該エンジンが上記高回転領域にあるときには、点火放電を実行しない点火プラグに対応する点火回路のイオン電流検出手段により検出されたイオン電流に基づいて、上記エンジンの燃焼状態を判定するように構成されていることを特徴とするエンジンの燃焼状態検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの燃焼状態検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、この種の燃焼状態検出装置として、例えば特許文献１に開示されるように、火花点火式エンジンにおいて混合気への点火後に燃焼室に発生するイオン電流を検出し、これに基づいてエンジンの燃焼状態を判定するようにしたものが知られている。
【０００３】
すなわち、エンジンの燃焼室において混合気が着火した後に、火炎核の成長に伴い拡大する火炎面には、燃焼反応に伴いイオンが発生するから、例えば点火プラグに所定の電圧を付加すれば、イオンを媒体として電流が流れるようになる。このイオン電流は、燃焼が活発なときほど多く流れると考えられる。
【０００４】
そこで、前記文献に記載のものは、検出したイオン電流に基づいて、燃焼状態を判定するようにしている。
【特許文献１】特開２００６−４６１４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記文献に記載のものは、点火プラグが各燃焼室に対し１つずつ配設されており、また、点火プラグ毎にこれに通電する点火回路が設けられいる。この点火回路には、該点火回路による点火プラグへの通電時に電荷が蓄積されるコンデンサを有するとともにイオン電流を検出するイオン電流検出手段が接続されている。そして、イオン電流は、コンデンサに蓄積された電荷と、その後、燃焼室において発生したイオンとで回路が構成されて流れるようになっている。
【０００６】
ところで、イオン電流は点火プラグによる火花放電電流よりも極めて小さい。このため、前記文献に記載のものでは、点火プラグによる点火放電中はイオン電流の検出を行うことができず、それゆえ、イオン電流の検出時間を長時間確保できず、燃焼状態の判定精度が低下してしまう。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、エンジンの燃焼状態検出装置において、燃焼状態の判定精度が低下するのを抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の発明は、エンジンの燃焼室内に臨んで配設された複数の点火プラグ毎に設けられ、該点火プラグに通電する点火回路と、上記点火回路による点火プラグへの通電を制御することで、該点火プラグによる点火放電を実行する点火制御手段と、上記各点火回路毎に設けられているとともに、該点火回路による点火プラグへの通電時に電荷が蓄積されるコンデンサを有し、該コンデンサに蓄積された電荷が放出されて上記燃焼室内に発生するイオン電流を検出するイオン電流検出手段と、上記イオン電流検出手段により検出されたイオン電流に基づいて、上記エンジンの燃焼状態を判定する燃焼状態判定手段とを備え、上記点火制御手段は、上記点火回路により通電する点火プラグを１サイクル毎に変更することで、点火放電を実行する点火プラグを１サイクル毎に変更するように構成され、上記燃焼状態判定手段は、点火放電を実行しない点火プラグに対応する点火回路のイオン電流検出手段により検出されたイオン電流に基づいて、上記エンジンの燃焼状態を判定するように構成されていることを特徴とするものである。
【０００９】
これにより、点火制御手段により、点火回路により通電する点火プラグを１サイクル毎に変更することで、点火放電を実行する点火プラグを１サイクル毎に変更するので、点火プラグによる点火放電実行中も、点火放電を実行しない点火プラグに対応する点火回路のイオン電流検出手段によりイオン電流の検出を行うことができ、イオン電流の検出時間を長時間確保できる。このため、燃焼状態の判定精度が低下するのを抑制できる。
【００１０】
第２の発明は、上記第１の発明において、上記点火制御手段は、上記エンジンが高回転領域にあるときには、点火放電を実行する点火プラグを１サイクル毎に変更するように構成され、上記燃焼状態判定手段は、上記エンジンが上記高回転領域にあるときには、点火放電を実行しない点火プラグに対応する点火回路のイオン電流検出手段により検出されたイオン電流に基づいて、上記エンジンの燃焼状態を判定するように構成されていることを特徴とするものである。
【００１１】
ところで、エンジンが高回転領域にあると、点火プラグによる点火放電時間は変わらないが、着火してから消火するまでの燃焼時間が短くなり、イオン電流の発生時間が短くなる。
【００１２】
ここで、本発明によれば、エンジンが高回転領域にあるときには、点火制御手段により、点火放電を実行する点火プラグを１サイクル毎に変更するので、点火プラグによる点火放電実行中も、点火放電を実行しない点火プラグに対応する点火回路のイオン電流検出手段によりイオン電流の検出を行うことができ、イオン電流の発生時間が短いにも拘わらず、イオン電流の検出時間を長時間確保できる。このため、燃焼状態の判定精度が低下するのを抑制できる。
【００１３】
第３の発明は、上記第１の発明において、上記点火制御手段は、上記エンジンが低回転領域にあるときには、１サイクルの間に上記各点火回路による点火プラグへの通電を順に行うことで、１サイクルの間に上記各点火プラグによる点火放電を順に実行する一方、上記エンジンが高回転領域にあるときには、点火放電を実行する点火プラグを１サイクル毎に変更するように構成され、上記燃焼状態判定手段は、上記エンジンが上記低回転領域にあるときには、点火放電を実行する点火プラグに対応する点火回路のイオン電流検出手段により検出されたイオン電流に基づいて、上記エンジンの燃焼状態を判定する一方、該エンジンが上記高回転領域にあるときには、点火放電を実行しない点火プラグに対応する点火回路のイオン電流検出手段により検出されたイオン電流に基づいて、上記エンジンの燃焼状態を判定するように構成されていることを特徴とするものである。
【００１４】
ところで、エンジンが低回転領域にあると、燃焼性が悪く、また、着火してから消火するまでの燃焼時間が長いので、イオン電流の発生時間が長い。一方、エンジンが高回転領域にあると、点火プラグによる点火放電時間は変わらないが、着火してから消火するまでの燃焼時間が短くなり、イオン電流の発生時間が短くなる。
【００１５】
ここで、本発明によれば、エンジンが低回転領域にあるときには、点火制御手段により、１サイクルの間に各点火回路による点火プラグへの通電を順に行うことで、１サイクルの間に各点火プラグによる点火放電を順に実行する。このため、１サイクルの間に点火プラグによる点火放電を複数回実行でき、燃焼性を確保できる。
【００１６】
また、エンジンが低回転領域にあると、上述の如くイオン電流の発生時間が長い。このため、本発明のように、点火放電を実行する点火プラグに対応する点火回路のイオン電流検出手段によりイオン電流の検出を行っても、イオン電流の検出時間を長時間確保でき、燃焼状態の判定精度が低下するのを抑制できる。
【００１７】
さらに、本発明によれば、エンジンが高回転領域にあるときには、点火制御手段により、点火放電を実行する点火プラグを１サイクル毎に変更するので、点火プラグによる点火放電実行中も、点火放電を実行しない点火プラグに対応する点火回路のイオン電流検出手段によりイオン電流の検出を行うことができ、イオン電流の発生時間が短いにも拘わらず、イオン電流の検出時間を長時間確保できる。このため、燃焼状態の判定精度が低下するのを抑制できる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、点火放電を実行する点火プラグを１サイクル毎に変更するので、点火プラグによる点火放電実行中も、点火放電を実行しない点火プラグに対応する点火回路のイオン電流検出手段によりイオン電流の検出を行うことができ、イオン電流の検出時間を長時間確保でき、このため、燃焼状態の判定精度が低下するのを抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２０】
（エンジンの概略構成）
図１は、本発明に係る燃焼状態検出装置を備えた実施形態のエンジン１を模式的に示し、この例ではエンジン１は、複数のシリンダ２，２，…（図には１つのみ示す）が直列に配置された火花点火式直墳ガソリンエンジンである。図示の如く、シリンダ２の上端はシリンダブロック３の上端面に開口し、そこに載置されたシリンダヘッド４の下面により閉塞されている。シリンダ２内にはピストン５が往復動可能に嵌挿されていて、このピストン５の上面とシリンダヘッド４の下面との間に燃焼室６が区画される。つまり、シリンダヘッド４の下面が燃焼室６の天井面を構成している。この天井面は、図２にのみ示すが、吸気側斜面６ａ及び排気側斜面６ｂを有する、いわゆるペントルーフ型のものである。そして、吸気側斜面６ａ及び排気側斜面６ｂの間の稜線６ｃが天井面のシリンダボア中心を通ってシリンダ径方向に延びている。一方、ピストン５の下方のクランクケース内には、図示しないがクランク軸が配設され、コネクティングロッドによってピストン５と連結されている。
【００２１】
前記シリンダヘッド４には各シリンダ２毎に点火プラグ７が２つずつ配設され、その各先端の電極が燃焼室６に臨む一方、該各点火プラグ７の基端部はそれぞれ点火回路８に接続されている。この実施形態では、図２及び図３にのみ示すが、各燃焼室６の天井面のシリンダボア中心近傍に主点火プラグ（第１点火プラグ）７ａが、その稜線６ｃの一端近傍に副点火プラグ（第２点火プラグ）７ｂが、それぞれ配置されている。また、点火回路８には、図３にのみ示すが、パワートランジスタからなるイグナイタ８ａとイグニッションコイル８ｂとが含まれており、後述のＰＣＭ３０（点火制御手段、燃焼状態判定手段）からの制御信号を受けて各シリンダ２毎に所定のタイミング（点火時期）で点火プラグ７に通電するようになっている。この例では点火回路８にイオン電流検出回路３４（イオン電流検出手段）が接続されていて、図４のようにイオン電流を検出できるようになっているが、これについては後述する。
【００２２】
また、シリンダヘッド４には、燃焼室６に臨んで吸気側斜面６ａ及び排気側斜面６ｂに開口するように、各シリンダ２毎に吸気ポート９及び排気ポート１０がそれぞれ２つずつ形成され、その各ポート開口部にはそれぞれカム軸により開閉されるように吸気及び排気弁１１，１２，…（吸排気バルブ）が配設されている。同図には示さないが、カム軸は、吸気側及び排気側に１本ずつ設けられていて、共通のカムチェーンによりクランク軸に駆動連結されており、このクランク軸の回転に同期して吸気側及び排気側のカム軸がそれぞれ回転されることにより、吸気及び排気弁１１，１２，…がそれぞれ所定のタイミングで開閉されるようになっている。
【００２３】
また、この例では前記吸気側のカム軸に、クランク軸の回転に対する位相を所定の角度範囲（例えば４０〜６０°ＣＡ）内で連続的に変更可能な位相可変機構１３（Variable Valve Timing 以下、ＶＶＴともいう）が取り付けられており、このＶＶＴ１３によって、吸気弁１１のリフトカーブＩｎが進角側、遅角側に変更されるようになっている。これに伴い排気弁１２のリフトカーブＥｘとのオーバーラップ期間が変化し、これにより、燃焼室６に残留する既燃ガス（以下、内部ＥＧＲ）の量も変化するようになる。
【００２４】
前記シリンダヘッド４の一側（同図の左側）には、下流端が吸気ポート９に連通するように吸気通路１５が配設されている。この吸気通路１５の上流端は外部から導入される新気を濾過するためのエアクリーナ１６に接続されており、そこから下流側に向かって順に、吸気流量を検出するエアフローセンサ１７と、電動モータ１８ａにより駆動されて吸気通路１５を絞るスロットル弁１８とが配設されている。同図には示さないが、吸気通路１５の吸気マニホールドの各分岐通路はそれぞれ二股に分かれていて、その各二股通路がそれぞれ吸気ポート９に接続されている。そして、各二股通路のうち一方には、各シリンダ２毎に燃焼室６内の吸気流動の強さを調整するタンブルスワールコントロール弁（以下、ＴＳＣＶ）１４が設けられている。さらに、シリンダヘッド４には、各シリンダ２毎に燃料を燃焼室６内に直接噴射供給する複数のインジェクタ１９，１９，…（図には１つのみ示す）が設けられている。
【００２５】
一方、シリンダヘッド４の反対側（図１の右側）には、排気ポート１０に連通して各シリンダ２内の燃焼室６から既燃ガス（排気ガス）を排出するように、排気通路２０が配設されている。この排気通路２０には上流側から順に、排気ガス中の酸素濃度を基に混合気の空燃比を検出するための酸素濃度センサ（以下、Ｏ2センサ）２１と、排気ガスを浄化するための触媒コンバータ２２とが配設されている。同図には示さないが、排気通路２０の排気マニホールドの各分岐通路は二股に分かれていて、その各二股通路がそれぞれ排気ポート１０に接続されている。
【００２６】
また、前記Ｏ2センサ２１よりも上流側の排気通路２０には、排気ガスの一部を吸気通路１５に還流するための排気還流通路２４（以下、ＥＧＲ通路）が分岐接続されていて、このＥＧＲ通路２４の下流端が前記スロットル弁１８よりも下流側の吸気通路１５に連通している。このＥＧＲ通路２４の下流端寄りには開度調節可能な電気式の流量制御弁２５（以下、ＥＧＲ弁）が配設されていて、ＥＧＲ通路２４を還流される排気ガス（以下、外部ＥＧＲ）の流量を調節するようになっている。
【００２７】
さらにまた、エンジン１のシリンダブロック３下部のクランクケース内には、クランク軸の回転角（クランク角）を検出する電磁ピックアップ等からなるクランク角センサ２６が設けられている。このクランク角センサ２６は、クランク軸の端部に一体に回転するように取り付けられたロータ２７の回転に伴い、その外周部に設けられた凸部の通過に対応して信号を出力する電磁ピックアップコイル２６からなる。また、シリンダブロック３のウォータジャケット（図示せず）には、冷却水の温度状態を検出する水温センサ２８が臨設されている。
【００２８】
前記エアフローセンサ１７、Ｏ2センサ２１、クランク角センサ２６、水温センサ２８等からの出力信号は、それぞれＰＣＭ（Power-train Control Module）３０に入力されるようになっている。このＰＣＭ３０は、周知の如くＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏインターフェース回路等を備えており、前記各センサ以外に、少なくとも、吸気側カム軸の回転角（回転位置）を検出するカム角センサ３１と、アクセルペダルの操作量を検出するアクセル開度センサ３２と、エンジン回転数を検出するエンジン回転数センサ３３と、からそれぞれ出力される信号を受け入れる。
【００２９】
そして、ＰＣＭ３０は、前記各センサ等から入力した信号に基づいてエンジン１の運転状態を判定し、これに応じてエンジン１の運転制御を行うようになっている。すなわち、ＰＣＭ３０は、ＶＶＴ１３に対し吸気弁１１の作動タイミングを制御するための信号を出力し、スロットル弁１８に対し吸気流量を制御するための信号を出力するとともに、各シリンダ２毎のＴＳＣＶ１４に対し燃焼室６内の吸気流動の強さを制御するための信号を出力し、さらに、各シリンダ２毎のインジェクタ１９，１９，…に対し燃料噴射量及び噴射タイミングを制御するためのパルス信号を出力し、ＥＧＲ弁２５に対しＥＧＲ通路２４によって吸気系に環流する排気ガス（外部ＥＧＲ）の量を制御するための信号を出力する。
【００３０】
また、ＰＣＭ３０は、点火回路８に対し各シリンダ２毎の点火時期の制御信号を出力する。
【００３１】
ところで、イオン電流は点火プラグ７による火花放電電流よりも極めて小さいので、点火プラグ７による点火放電実行中は、その点火放電を実行している点火プラグ７に対応する点火回路８のイオン電流検出回路３４ではイオン電流の検出を行うことができない。また、エンジン１が高回転領域にあると、点火プラグ７による点火放電時間は変わらないが、混合気が着火してから消火するまでの燃焼時間が短くなり、イオン電流の発生時間が短くなる。以上から、従来のように、点火放電している点火プラグ７に対応する点火回路８のイオン電流検出回路３４によりイオン電流の検出を行うと、イオン電流の検出時間を長時間確保できない。
【００３２】
そこで、この実施形態のＰＣＭ３０は、エンジン１が、エンジン回転数が所定回転数Ｎ１（例えば、２０００ｒｐｍ）以上の高回転領域Ａ（図５参照）にあるときには、各シリンダ２において点火回路８により通電する点火プラグ７を１サイクル毎に変更することで、各シリンダ２において点火放電を実行する点火プラグ７を１サイクル毎に変更するようになっている。つまり、ＰＣＭ３０は、エンジン１が高回転領域Ａにあるときには、主点火プラグ７ａ及び副点火プラグ７ｂを１サイクル毎に交互に点火放電させる。これにより、一方の点火プラグ７による点火放電実行中も、点火放電を実行しない他方の点火プラグ７に対応する点火回路８のイオン電流検出回路３４によりイオン電流の検出を行うことができ、イオン電流の検出時間を長時間確保できる。図６を参照しながら、これについて説明する。
【００３３】
図６は、エンジン１が高回転領域Ａにある場合における主点火プラグ７ａ側の点火回路８及び副点火プラグ７ｂ側の点火回路８の動作状態を示す説明図である。吸気工程、圧縮工程、爆発工程及び排気工程が１サイクルを構成している。図６から分かるように、あるサイクルにおいて主点火プラグ７ａ側の点火回路８が主点火プラグ７ａに通電中、つまり、主点火プラグ７ａ側の点火回路８の電源コンデンサ３４ａが充電中も、副点火プラグ７ｂ側の点火回路８のイオン電流検出回路３４によりイオン電流をモニタできる。また別のあるサイクルにおいて副点火プラグ７ｂ側の点火回路８が副点火プラグ７ｂに通電中、言い換えると、副点火プラグ７ｂ側の点火回路８の電源コンデンサ３４ａが充電中も、主点火プラグ７ａ側の点火回路８のイオン電流検出回路３４によりイオン電流をモニタできる。
【００３４】
ところで、エンジン１が低回転領域にあると、燃焼性が悪く、また、着火してから消火するまでの燃焼時間が長いので、イオン電流の発生時間が長い。
【００３５】
そこで、この実施形態のＰＣＭ３０は、エンジン１が、エンジン回転数が前記所定回転数Ｎ１よりも小さい低回転領域Ｂ（図５参照）にあるときには、各シリンダ２において１サイクルの間に各点火回路８による点火プラグ７への通電を順に行うことで、各シリンダ２において１サイクルの間に各点火プラグ７による点火放電を順に実行するようになっている。具体的には、ＰＣＭ３０は、エンジン１が低回転領域Ｂにあるときには、１サイクルの間に主点火プラグ７ａ及び副点火プラグ７ｂをこの順に点火放電させる。これにより、１サイクルの間に点火プラグ７による点火放電を２回実行でき、燃焼性を確保できる。
【００３６】
そして、この実施形態のエンジン１では、上述の如く点火回路８に接続したイオン電流検出回路３４によって、着火後に燃焼室６に発生するイオン電流をシリンダ２毎に検出し、これによりシリンダ２毎に燃焼室６内の燃焼状態（例えば、失火状態やノッキング状態）を判定するようにしており、その判定結果に応じた制御を行ったりするようにしている。具体的には、ＰＣＭ３０は、エンジン１が前記高回転領域Ａにあるときには、各シリンダ２において点火放電を実行しない点火プラグ７に対応する点火回路８のイオン電流検出回路３４により検出されたイオン電流に基づいて、シリンダ２毎に燃焼室６内の燃焼状態を判定するようになっている。つまり、ＰＣＭ３０は、エンジン１が高回転領域Ａにある場合、あるサイクルにおいて主点火プラグ７ａによる点火放電を実行するときには、副点火プラグ７ｂ側のイオン電流検出回路３４により検出されたイオン電流に基づいて、燃焼状態を判断する一方、また別のあるサイクルにおいて副点火プラグ７ｂによる点火放電を実行するときには、主点火プラグ７ａ側のイオン電流検出回路３４により検出されたイオン電流に基づいて、燃焼状態を判断する。
【００３７】
一方、ＰＣＭ３０は、エンジン１が前記低回転領域Ｂにあるときには、各シリンダ２において点火放電を実行する点火プラグ７に対応する点火回路８のイオン電流検出回路３４により検出されたイオン電流に基づいて、シリンダ２毎に燃焼室６内の燃焼状態を判定するようになっている。詳細には、ＰＣＭ３０は、エンジン１が低回転領域Ｂにある場合には、主点火プラグ７ａによる点火放電時においてその主点火プラグ７ａ側のイオン電流検出回路３４により検出されたイオン電流、及び副点火プラグ７ｂによる点火放電時においてその副点火プラグ７ｂ側のイオン電流検出回路３４により検出されたイオン電流の双方又は一方に基づいて、燃焼状態を判断する。ここで、エンジン１が低回転領域Ｂにあると、上述の如くイオン電流の発生時間が長い。このため、上述のように、点火放電を実行する点火プラグ７に対応する点火回路８のイオン電流検出回路３４によりイオン電流の検出を行っても、イオン電流の検出時間を長時間確保できる。
【００３８】
（イオン電流による燃焼状態の判定）
以下、検出したイオン電流値から燃焼状態を判定する考え方について説明する。イオン電流は、従来より、燃焼に伴い発生するイオンが媒体となって発生するものと考えられており、この実施形態では、前記図３に示すように、エンジン１の点火回路８にイオン電流検出回路３４が接続されている。
【００３９】
図の例ではイオン電流検出回路３４は、イグニッションコイル８ｂの２次側が接地される点火プラグ７とは反対側の端部に直列に接続された電源コンデンサ３４ａと、検出回路３４ｂとからなり、イグナイタ８ａの作動によって点火プラグ７に通電される際（点火）に電源コンデンサ３４ａに蓄えられた電荷と、その後、燃焼室６において発生したイオンとで回路が構成されて電流が流れ、この電流を検出回路３４ｂが検出するようになっている。つまり、イオン電流は、電源コンデンサ３４ａに蓄積された電荷が放出されて燃焼室６内に発生する。そして、検出回路３４ｂからの信号はＰＣＭ３０へ出力される。
【００４０】
そうして検出されるイオン電流の値は、前記図４に模式的に示すように点火後のクランク角の進行に伴い変化し、その波形には通常、前半及び後半の２つの山が現れる。前半の山に表されるイオン電流は、混合気が着火した後に、火炎核の成長に伴い拡大する火炎面に存在するイオン（ラジカル）を媒体とするものと考えられ、これは、特に初期燃焼の速度や燃焼室６の流動強さの影響を強く受ける。すなわち、前半の山は、初期燃焼が活発であるほど急峻になり、そのピークが進角する。
【００４１】
一方、後半の山に表されるイオン電流は、前記のように燃焼反応そのものによって発生するイオン（ラジカル）の他に、燃焼室６の温度上昇に伴い既燃ガス中に存在するＮＯｘが熱電離して発生するイオンをも媒体とするものと考えられ、そのピークは、燃焼室６の温度が最高になるクランク角位置に現れて、全体として燃焼が活発であるほど高くなり、それが緩慢なほど低くなる。
【００４２】
ところで、燃焼室６が失火状態にあるときには、燃焼室６においてイオンが発生しないから、イオン電流が検出されない。よって、この特質に基づいて、失火を検出するようにしている。
【００４３】
さらに、燃焼室６にノッキングが発生したときには、イオン電流波形にノッキング波形が重畳する。そこで、この特性に基づいて、ノッキングを検出するようにしている。
【００４４】
以下、図７のフローチャートを参照しながら、ＰＣＭ３０による１サイクルにおける燃焼状態判定制御について説明する。まず、ステップＳ１では、前記各センサ等からの各種信号を読み込む。次に、ステップＳ２では、ステップＳ１で読み込んだ信号に基づいて、エンジン１が前記低回転領域Ｂにあるか否かを判定する。ステップＳ２の判定結果がＹＥＳの場合（つまり、低回転領域Ｂにある場合）はステップＳ３に進み、ＮＯの場合（つまり、前記高回転領域Ａにある場合）はステップＳ８に進む。
【００４５】
ステップＳ３では、主点火プラグ７ａによる点火放電を実行する。次に、ステップＳ４では、主点火プラグ７ａ側のイオン電流検出回路３４からの信号を読み込む。それから、ステップＳ５では、副点火プラグ７ｂによる点火放電を実行する。そして、ステップＳ６では、副点火プラグ７ｂ側のイオン電流検出回路３４からの信号を読み込む。続いて、ステップＳ７では、ステップＳ４及びステップＳ６で読み込んだ信号のうち少なくとも１つに基づいて、燃焼室６内の燃焼状態を判定した後、エンドに進む。
【００４６】
一方、ステップＳ８では、前回のサイクルにおいてエンジン１が低回転領域Ｂにあったか否かを判定する。ステップＳ８の判定結果がＹＥＳの場合（つまり、前回のサイクルにおいて低回転領域Ｂにあった場合）はステップＳ１０に進み、ＮＯの場合（つまり、前回のサイクルにおいて高回転領域Ａにあった場合）はステップＳ９に進む。
【００４７】
ステップＳ９では、点火実行フラグが１であるか否かを判定する。ステップＳ９の判定結果がＹＥＳの場合（つまり、フラグが１の場合）はステップＳ１４に進み、ＮＯの場合（つまり、フラグが０の場合）はステップＳ１０に進む。
【００４８】
ステップＳ１０では、主点火プラグ７ａによる点火放電を実行する。次に、ステップＳ１１では、点火実行フラグを１にする。それから、ステップＳ１２では、副点火プラグ７ｂ側のイオン電流検出回路３４からの信号を読み込む。そして、ステップＳ１３では、ステップＳ１２で読み込んだ信号に基づいて、燃焼室６内の燃焼状態を判定した後、エンドに進む。
【００４９】
また、ステップＳ１４では、副点火プラグ７ｂによる点火放電を実行する。次に、ステップＳ１５では、点火実行フラグを０にする。それから、ステップＳ１６では、主点火プラグ７ａ側のイオン電流検出回路３４からの信号を読み込む。そして、ステップＳ１７では、ステップＳ１６で読み込んだ信号に基づいて、燃焼室６内の燃焼状態を判定した後、エンドに進む。
【００５０】
−効果−
以上により、本実施形態によれば、エンジン１が前記低回転領域Ｂにあるときには、ＰＣＭ３０により、１サイクルの間に各点火回路８による点火プラグ７への通電を順に行うことで、１サイクルの間に各点火プラグ７による点火放電を順に実行する。このため、１サイクルの間に点火プラグ７による点火放電を複数回実行でき、燃焼性を確保できる。
【００５１】
また、エンジン１が低回転領域Ｂにあると、上述の如くイオン電流の発生時間が長い。このため、本実施形態のように、点火放電を実行する点火プラグ７に対応する点火回路８のイオン電流検出回路３４によりイオン電流の検出を行っても、イオン電流の検出時間を長時間確保でき、燃焼状態の判定精度が低下するのを抑制できる。
【００５２】
さらに、エンジン１が前記高回転領域Ａにあるときには、ＰＣＭ３０により、点火放電を実行する点火プラグ７を１サイクル毎に変更するので、点火プラグ７による点火放電実行中も、点火放電を実行しない点火プラグ７に対応する点火回路８のイオン電流検出回路３４によりイオン電流の検出を行うことができ、上述の如くイオン電流の発生時間が短いにも拘わらず、イオン電流の検出時間を長時間確保できる。このため、燃焼状態の判定精度が低下するのを抑制できる。
【００５３】
（その他の実施形態）
前記実施形態では、燃料噴射の方式は直接噴射であるが、間接噴射（マニホールド内噴射）であってもよい。
【００５４】
また、前記実施形態では、シリンダヘッド４に各シリンダ２毎に点火プラグ７を２つずつ配設しているが、３つ以上ずつ配設してもよい。この場合も、前記高回転領域Ａにあるときに、点火放電を実行する点火プラグ７を１サイクル毎に変更し、点火放電を実行しない点火プラグ７に対応する点火回路８のイオン電流検出回路３４により検出されたイオン電流に基づいて、燃焼状態を判定する一方、前記低回転領域Ｂにあるときに、１サイクルの間に各点火プラグ７による点火放電を順に実行し、点火放電を実行する点火プラグ７に対応する点火回路８のイオン電流検出回路３４により検出されたイオン電流に基づいて、燃焼状態を判定する。
【００５５】
また、前記実施形態では、高回転領域Ａにあるときに、主点火プラグ７ａ及び副点火プラグ７ｂを１サイクル毎に交互に点火放電させる一方、低回転領域Ｂにあるときに、１サイクルの間に主点火プラグ７ａ及び副点火プラグ７ｂをこの順に点火放電させているが、これに限らない。例えば、回転領域に拘わらず、常に主点火プラグ７ａ及び副点火プラグ７ｂを１サイクル毎に交互に点火放電させてもよい。この場合も、点火放電を実行しない点火プラグ７に対応する点火回路８のイオン電流検出回路３４により検出されたイオン電流に基づいて、燃焼状態を判定する。さらに、低回転領域Ｂにあるときに、１サイクルの間に副点火プラグ７ｂ及び主点火プラグ７ｂをこの順に点火放電させたり、点火放電を実行する点火プラグ７に対応する点火回路８のイオン電流検出回路３４により検出されたイオン電流に基づいて、燃焼状態を判定したりしてもよい。
【００５６】
本発明は、実施形態に限定されず、その精神又は主要な特徴から逸脱することなく他の色々な形で実施することができる。
【００５７】
このように、上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書には何ら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
以上説明したように、本発明にかかるエンジンの燃焼状態検出装置は、燃焼状態の判定精度が低下するのを抑制するための用途等に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の実施形態に係る燃焼状態検出装置を備えたエンジンの概略構造図である。
【図２】燃焼室の天井面の概略構造図である。
【図３】イオン電流検出回路の構成を模式的に示す図である。
【図４】イオン電流検出回路により検出されるイオン電流の波形を模式的に示す図である。
【図５】高回転領域及び低回転領域を示す説明図である。
【図６】エンジンが高回転領域にある場合における主点火プラグ側の点火回路及び副点火プラグ側の点火回路の動作状態を示す説明図である。
【図７】ＰＣＭによる１サイクルにおける燃焼状態判定制御を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６０】
１      エンジン
６      燃焼室
７      点火プラグ
７ａ    主点火プラグ
７ｂ    副点火プラグ
８      点火回路
３０    ＰＣＭ（点火制御手段、燃焼状態判定手段）
３４    イオン電流検出回路（イオン電流検出手段）
３４ａ  電源コンデンサ
【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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