(57)【要約】【課題】イオン電流の検出信号にコロナノイズ又は放電終了残留ノイズの波形が重畳される場合であっても、燃焼／失火判定に係る検出精度の高い点火装置及び失火検出方法を提供することを目的とする。【解決手段】Ｔｂｄ／ＣｃａとＰｄとの比較を行い、（Ｔｂｄ／Ｃｃａ）＞Ｐｄである場合には燃焼可能性有と判別し、（Ｔｂｄ／Ｃｃａ）＜Ｐｄである場合には失火状態であると判別される。その後、上限偏差閾値Ｖｓｕを上回る閾回数Ｎｎをカウントし、Ｎｎ＞Ｎｎｃである場合には失火状態と判別し、Ｎｃ＜Ｎｒｃである場合には燃焼可能性有と判別する。然る後、下限偏差閾値Ｖｓｌを連続で上回る連続回数Ｎｃをカウントし、Ｎｃ＜Ｎｃｄである場合には失火状態と判別し、Ｎｃ＞Ｎｃｄである場合には燃焼状態と判別する。これにより、各々の判別状態に応じた燃焼判定信号又は失火判定信号を生成する。【選択図】図１０
2008051031.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
点火プラグに高電圧を供給させる点火コイルと、点火パルス信号に基づき前記点火コイルの駆動状態を断続的に切替えるスイッチング素子と、前記点火プラグで放電されるイオン電流をアナログ波形信号に変換させるイオン電流検出回路と、前記アナログ波形信号に基づき前記点火パルス信号を生成する制御回路とを備え、
前記制御回路は、
内燃機関の吸気圧力及びクランク軸の回転数によって定まる動作状態信号に基づいてパラメータ演算範囲を演算させる観測区間演算部と、前記アナログ波形信号をＡ／Ｄタイミング毎に処理しデジタル波形信号とデジタル二値化信号とを生成させるＡ／Ｄ変換部と、複数のパラメータを演算させるパラメータ演算部と、前記複数のパラメータに基づき燃焼または失火の判別を行う燃焼判別部とを備えることを特徴とする内燃機関の点火装置。
【請求項２】
点火プラグに高電圧を供給させる点火コイルと、点火パルス信号に基づき前記点火コイルの駆動状態を断続的に切替えるスイッチング素子と、前記点火プラグで放電されるイオン電流をアナログ波形信号に変換させるイオン電流検出回路と、前記アナログ波形信号に基づき前記点火パルス信号を生成する制御回路とを備え、
前記制御回路は、
内燃機関の吸気圧力及びクランク軸の回転数によって定まる動作状態信号に基づいて偏差処理範囲を演算させる観測区間演算部と、前記アナログ波形信号をＡ／Ｄタイミング毎に処理しデジタル波形信号とデジタル二値化信号とを生成させるＡ／Ｄ変換部と、偏差を演算させる偏差処理部と、前記偏差に基づき燃焼または失火の判別を行う燃焼判別部とを備えることを特徴とする内燃機関の点火装置。
【請求項３】
点火プラグに高電圧を供給させる点火コイルと、点火パルス信号に基づき前記点火コイルの駆動状態を断続的に切替えるスイッチング素子と、前記点火プラグで放電されるイオン電流をアナログ波形信号に変換させるイオン電流検出回路と、前記アナログ波形信号に基づき前記点火パルス信号を生成する制御回路とを備え、
前記制御回路は、
内燃機関の吸気圧力及びクランク軸の回転数によって定まる動作状態信号に基づいてパラメータ演算範囲と偏差処理範囲とを演算させる観測区間演算部と、前記アナログ波形信号をＡ／Ｄタイミング毎に処理しデジタル波形信号とデジタル二値化信号とを生成させるＡ／Ｄ変換部と、複数のパラメータを演算させるパラメータ演算部と、偏差を演算させる偏差処理部と、前記複数のパラメータ及び前記偏差に基づき燃焼または失火の判別を行う燃焼判別部とを備えることを特徴とする内燃機関の点火装置。
【請求項４】
前記Ａ／Ｄ変換部は、
前記動作状態信号に基づいて所定閾値を設定し、前記アナログ波形信号ＡＧｗと前記所定閾値との比較処理によって前記デジタル二値化信号を生成させることを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載の内燃機関の点火装置。
【請求項５】
前記パラメータ演算範囲は、
始点が前記点火パルス信号の立下がり位置に設けられ、終点は燃焼時のイオン電流が十分に収束した位置に設けられる第１パラメータ演算範囲、及び／又は、始点が放電終了ノイズ発生領域より後に設けられるとともに終点が燃焼時のイオン電流が十分に収束した位置に設けられる第２パラメータ演算範囲から成ることを特徴とする請求項１又は請求項３に記載の内燃機関の点火装置。
【請求項６】
前記複数のパラメータは、
前記第１パラメータ演算範囲を対象として演算され、
前記デジタル二値化信号に基づき算出される時間パラメータ及び波形パラメータと、前記時間パラメータを前記波形パラメータで除算処理された状態パラメータとから成ることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の点火装置。
【請求項７】
前記複数のパラメータは、
前記第１パラメータ演算範囲を対象として演算されると共に前記デジタル二値化信号に基づき算出される時間パラメータと、前記第２パラメータ演算範囲を対象として演算されると共に前記デジタル波形信号又は前記アナログ波形信号の所定周波数成分を抽出して変換された二次デジタル波形信号に基づき算出される波形パラメータと、前記時間パラメータを前記波形パラメータで除算処理させた状態パラメータとから成ることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関の点火装置。
【請求項８】
前記時間パラメータは、
前記デジタル二値化信号の立下がり時間とされる応答時間のうち最大となる応答持続最大時間とされ、
前記波形パラメータは、
前記デジタル二値化信号の立下がり回数を計数させた応答回数とされていることを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の点火装置。
【請求項９】
前記時間パラメータは、
前記デジタル二値化信号の立下がり時間とされる応答時間を積算させた総応答時間とされ、
前記波形パラメータは、
前記デジタル二値化信号の立下がり回数を計数させた応答回数とされていることを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の点火装置。
【請求項１０】
前記時間パラメータは、
前記デジタル二値化信号の立下がり時間とされる応答時間のうち最大となる応答持続最大時間とされ、
前記波形パラメータは、
前記二次デジタル波形信号を用いて、前記二次デジタル波形信号の最大値と最小値とを減算処理させた減算波形値とされていることを特徴とする請求項７に記載の内燃機関の点火装置。
【請求項１１】
前記時間パラメータは、
前記デジタル二値化信号の立下がり時間とされる応答時間のうち最大となる応答持続最大時間とされ、
前記波形パラメータは、
前記二次デジタル波形信号を用いて、前記二次デジタル波形信号と基準時間軸とによって定まる領域を積分演算させた値の総和からなる積分波形値とされていることを特徴とする請求項７に記載の内燃機関の点火装置。
【請求項１２】
前記時間パラメータは、
前記デジタル二値化信号の立下がり時間とされる応答時間のうち最大となる応答持続最大時間とされ、
前記波形パラメータは、
前記二次デジタル波形信号を用いて、前記二次デジタル波形信号の振動数を演算させた微分波形値とされていることを特徴とする請求項７に記載の内燃機関の点火装置。
【請求項１３】
前記偏差処理範囲は、
始点が放電終了ノイズ発生領域より後に設けられ、終点は燃焼時のイオン電流が十分に収束した位置に設けられていることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の内燃機関の点火装置。
【請求項１４】
前記偏差は、
前記偏差処理範囲を対象として演算されるとともに各々のＡ／Ｄタイミングに対応して設けられ、前記デジタル波形信号における第１デジタル信号値と前記第１デジタル信号値に隣接する第２デジタル信号値とを減算させた値の絶対値であることを特徴とする請求項２又は請求項３又は請求項１３の何れかに記載の内燃機関の点火装置。
【請求項１５】
前記燃焼判別部は、
前記状態パラメータと、前記動作状態信号に基づき設定される値であって前記状態パラメータの所定値に規定された状態閾値とを比較し、
前記状態パラメータが前記状態閾値を上回る場合に燃焼状態と判別し、前記状態パラメータが前記状態閾値を下回る場合に失火状態と判別することを特徴とする請求項６乃至請求項１２に記載の内燃機関の点火装置。
【請求項１６】
前記燃焼判別部は、
前記偏差と、前記動作状態信号に基づき設定される値であって前記偏差の所定値に規定された上限偏差閾値とを比較して、前記偏差のうち前記上限偏差閾値を上回る偏差を計数した上限偏差越回数を取得し、
前記上限偏差越回数と、前記動作状態信号に基づき設定される値であって前記上限偏差越回数の所定値に規定された閾回数とを比較して、前記上限偏差越回数が前記閾回数を上回る場合に失火状態と判別し、前記上限偏差越回数が前記閾回数を下回る場合に燃焼状態と判別することを特徴とする請求項２又は請求項３又は請求項１３又は請求項１４の何れかに記載の内燃機関の点火装置。
【請求項１７】
前記燃焼判別部は、
前記偏差と、前記動作状態信号に基づき設定される値であって前記偏差の所定値に規定された下限偏差閾値とを比較して、前記偏差のうち前記下限偏差閾値を上回ってから前記下限偏差閾値を下回る迄に分布する偏差を計数した連続回数を取得し、
前記連続回数と、前記動作状態信号に基づき設定される値であって前記連続回数の所定値に規定された連続閾回数とを比較して、前記連続回数が前記連続閾回数を上回る場合に燃焼状態と判別し、前記連続回数が前記連続閾回数を下回る場合に失火状態を判別し、
前記連続閾回数は、
放電終了残留ノイズ又はコロナノイズを伴う失火状態における前記連続回数が分布するノイズ回数域の最大値より大きく、且つ、燃焼状態における前記下限連続回数が分布する燃焼回数域の最小値より小さい連続回数である範囲に設定されることを特徴とする請求項２又は請求項３又は請求項１３乃至請求項１６の何れかにに記載の内燃機関の点火装置。
【請求項１８】
請求項１５乃至請求項１７に記載の内燃機関の点火装置において、
前記状態パラメータが前記状態閾値を上回る場合に燃焼状態と判別し、前記状態パラメータが前記状態閾値を下回る場合に失火状態と判別するパラメータ判別行程と、
前記上限偏差越回数が前記閾回数を上回る場合に失火状態と判別し、前記上限偏差越回数が前記閾回数を下回る場合に燃焼状態と判別する上限偏差判別行程と、
前記連続回数が前記連続閾回数を上回る場合に燃焼状態と判別し、前記連続回数が前記連続閾回数を下回る場合に失火状態と判別する下限偏差判別行程とを備えることを特徴とする内燃機関の失火判別方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の点火装置及びかかる内燃機関の点火装置を用いた失火検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関における燃焼室の燃焼／失火状態の検出に関する研究が今日まで盛んに行われ、かかる燃焼室に残存する燃焼イオンを用いた点火装置及び失火検出方法に関する技術の検討・提案が数多くなされている。また、このように検出した燃焼／失火の状態に基づいて、燃焼室の燃焼／失火判定のほか、ノッキング等の異常燃焼判定が実施されている。
【０００３】
しかし、かかる技術では、点火装置によって検出されたイオン電流の検出信号に対し、点火プラグ構造に起因する現象によってノイズ波形が重畳され、かかる現象は、燃焼／失火状態の検出精度を低下させ、内燃機関における駆動制御の安定性を阻害させる要因とされている。尚、点火プラグ構造に起因する現象によって重畳されるノイズには、コロナノイズや放電終了残留ノイズ等が知られている。コロナノイズは、点火コイルから高電位が印加されると点火プラグ内部に一時的に内部電荷が帯電し、かかる内部電荷が放電する際に、イオン電流として検出される波形であると報告されている。また、放電終了残留ノイズは、放電によって点火プラグに一時的に内部電荷が蓄積され、この内部電荷が放電される際、イオン電流検出部ではかかる内部電荷が減衰していく現象を検出し、かかる現象に呼応して、イオン電流にノイズ波形が重畳されると報告されている。
【０００４】
特開２００６−７０８９６号公報（特許文献１）には、内燃機関の点火装置についての一例が紹介されている。かかる技術では、高電位を断続的に点火プラグに供給させる点火コイルと、イオン電流を検出するイオン電流検出部と、イオン電流検出部から入力された電位と燃焼判定基準レベルとを比較する比較部とから構成され、時間に関するパラメータ、又は、イオン検出信号の時間軸に対して積分処理して求められた面積に関するパラメータを用いて燃焼／失火状態の判別を行っている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−７０８９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の点火装置では、一定の閾値によって二値化された検出信号に基づき時間に関するパラメータを算出させるので、場合によっては、コロナノイズが重畳された失火状態を燃焼状態と誤判定してしまう惧れがある。また、かかる点火装置では、二値化された検出信号と時間に関するパラメータとによって燃焼／失火判定を行うため、燃焼状態と放電終了残留ノイズが重畳された失火状態との判別基準の設定が極めて困難とされ、これによっても、燃焼／失火に係る誤検出を招くとの問題が生じる。
【０００７】
また、かかる点火装置では、比較部によって燃焼判定基準レベルが一定値かつ一種類に規定されてしまうので、複数の判別基準を設けた多面的判定の実現が困難とされる。このとき、複数の比較部を設けて複数閾値による多面的な燃焼／失火判定の実現を図ることも考えられ得るが、回路素子及び信号ラインの増加に伴い、点火装置の高コスト化を招くとの弊害が新たに生じる。
【０００８】
本発明は上記課題に鑑み、イオン電流の検出信号にコロナノイズ又は放電終了残留ノイズの波形が重畳される場合であっても、燃焼／失火判定に係る検出精度の高い点火装置及び失火検出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明では次のような内燃機関の点火装置の構成とする。即ち、点火プラグに高電圧を供給させる点火コイルと、点火パルス信号に基づき前記点火コイルの駆動状態を断続的に切替えるスイッチング素子と、前記点火プラグで放電されるイオン電流をアナログ波形信号に変換させるイオン電流検出回路と、前記アナログ波形信号に基づき前記点火パルス信号を生成する制御回路とを備え、前記制御回路は、内燃機関の吸気圧力及びクランク軸の回転数によって定まる動作状態信号に基づいてパラメータ演算範囲を演算させる観測区間演算部と、前記アナログ波形信号をＡ／Ｄタイミング毎に処理しデジタル波形信号とデジタル二値化信号とを生成させるＡ／Ｄ変換部と、複数のパラメータを演算させるパラメータ演算部と、前記複数のパラメータに基づき燃焼または失火の判別を行う燃焼判別部とを備えることを特徴とする。このとき、点火プラグに高電圧を供給させる点火コイルと、点火パルス信号に基づき前記点火コイルの駆動状態を断続的に切替えるスイッチング素子と、前記点火プラグで放電されるイオン電流をアナログ波形信号に変換させるイオン電流検出回路と、前記アナログ波形信号に基づき前記点火パルス信号を生成する制御回路とを備え、内燃機関の吸気圧力及びクランク軸の回転数によって定まる動作状態信号に基づいて偏差処理範囲を演算させる観測区間演算部と、前記アナログ波形信号をＡ／Ｄタイミング毎に処理しデジタル波形信号とデジタル二値化信号とを生成させるＡ／Ｄ変換部と、偏差を演算させる偏差処理部と、前記偏差に基づき燃焼または失火の判別を行う燃焼判別部とを備えることを特徴としても良い。更に、点火プラグに高電圧を供給させる点火コイルと、点火パルス信号に基づき前記点火コイルの駆動状態を断続的に切替えるスイッチング素子と、前記点火プラグで放電されるイオン電流をアナログ波形信号に変換させるイオン電流検出回路と、前記アナログ波形信号に基づき前記点火パルス信号を生成する制御回路とを備え、前記制御回路は、内燃機関の吸気圧力及びクランク軸の回転数によって定まる動作状態信号に基づいてパラメータ演算範囲と偏差処理範囲とを演算させる観測区間演算部と、前記アナログ波形信号をＡ／Ｄタイミング毎に処理しデジタル波形信号とデジタル二値化信号とを生成させるＡ／Ｄ変換部と、複数のパラメータを演算させるパラメータ演算部と、偏差を演算させる偏差処理部と、前記複数のパラメータ及び前記偏差に基づき燃焼または失火の判別を行う燃焼判別部とを備えることを特徴としても良い。
【００１０】
また、前記Ａ／Ｄ変換部は、前記動作状態信号に基づいて所定閾値を設定し、前記アナログ波形信号ＡＧｗと前記所定閾値との比較処理によって前記デジタル二値化信号を生成させることが好ましい。また、前記パラメータ演算範囲は、始点が前記点火パルス信号の立下がり位置に設けられ、終点は燃焼時のイオン電流が十分に収束した位置に設けられる第１パラメータ演算範囲、及び／又は、始点が放電終了ノイズ発生領域より後に設けられるとともに終点が燃焼時のイオン電流が十分に収束した位置に設けられる第２パラメータ演算範囲から成ることを特徴とするのが好ましい。また、前記複数のパラメータは、前記第１パラメータ演算範囲を対象として演算され、前記デジタル二値化信号に基づき算出される時間パラメータ及び波形パラメータと、前記時間パラメータを前記波形パラメータで除算処理された状態パラメータとから成るものが好ましい。更に  前記複数のパラメータは、前記第１パラメータ演算範囲を対象として演算されると共に前記デジタル二値化信号に基づき算出される時間パラメータと、前記第２パラメータ演算範囲を対象として演算されると共に前記デジタル波形信号又は前記アナログ波形信号の所定周波数成分を抽出して変換された二次デジタル波形信号に基づき算出される波形パラメータと、前記時間パラメータを前記波形パラメータで除算処理させた状態パラメータとから成るのが好ましい。更に、前記時間パラメータは、前記デジタル二値化信号の立下がり時間とされる応答時間のうち最大となる応答持続最大時間とされ、前記波形パラメータは、前記デジタル二値化信号の立下がり回数を計数させた応答回数としても良いし、前記時間パラメータは、前記デジタル二値化信号の立下がり時間とされる応答時間を積算させた総応答時間とされ、前記波形パラメータは、前記デジタル二値化信号の立下がり回数を計数させた応答回数としても良いし、前記時間パラメータは、前記デジタル二値化信号の立下がり時間とされる応答時間のうち最大となる応答持続最大時間とされ、前記波形パラメータは、前記二次デジタル波形信号を用いて、前記二次デジタル波形信号の最大値と最小値とを減算処理させた減算波形値としても良いし、前記時間パラメータは、前記デジタル二値化信号の立下がり時間とされる応答時間のうち最大となる応答持続最大時間とされ、前記波形パラメータは、前記二次デジタル波形信号を用いて、前記二次デジタル波形信号と基準時間軸とによって定まる領域を積分演算させた値の総和からなる積分波形値としても良いし、前記時間パラメータは、前記デジタル二値化信号の立下がり時間とされる応答時間のうち最大となる応答持続最大時間とされ、前記波形パラメータは、前記二次デジタル波形信号を用いて、前記二次デジタル波形信号の振動数を演算させた微分波形値としても良い。
【００１１】
更に、前記偏差処理範囲は、始点が放電終了ノイズ発生領域より後に設けられ、終点は燃焼時のイオン電流が十分に収束した位置に設けられていることが好ましい。また、前記偏差は、前記偏差処理範囲を対象として演算されるとともに各々のＡ／Ｄタイミングに対応して設けられ、前記デジタル波形信号における第１デジタル信号値と前記第１デジタル信号値に隣接する第２デジタル信号値とを減算させた値の絶対値であることが好ましい。そして、前記燃焼判別部は、前記状態パラメータと、前記動作状態信号に基づき設定される値であって前記状態パラメータの所定値に規定された状態閾値とを比較し、前記状態パラメータが前記状態閾値を上回る場合に燃焼状態と判別し、前記状態パラメータが前記状態閾値を下回る場合に失火状態と判別するようにしても良い。また、前記燃焼判別部は、前記偏差と、前記動作状態信号に基づき設定される値であって前記偏差の所定値に規定された上限偏差閾値とを比較して、前記偏差のうち前記上限偏差閾値を上回る偏差を計数した上限偏差越回数を取得し、前記上限偏差越回数と、前記動作状態信号に基づき設定される値であって前記上限偏差越回数の所定値に規定された閾回数とを比較して、前記上限偏差越回数が前記閾回数を上回る場合に失火状態と判別し、前記上限偏差越回数が前記閾回数を下回る場合に燃焼状態と判別するようにしても良い。更に、前記燃焼判別部は、前記偏差と、前記動作状態信号に基づき設定される値であって前記偏差の所定値に規定された下限偏差閾値とを比較して、前記偏差のうち前記下限偏差閾値を上回ってから前記下限偏差閾値を下回る迄に分布する偏差を計数した連続回数を取得し、前記連続回数と、前記動作状態信号に基づき設定される値であって前記連続回数の所定値に規定された連続閾回数とを比較して、前記連続回数が前記連続閾回数を上回る場合に燃焼状態と判別し、前記連続回数が前記連続閾回数を下回る場合に失火状態を判別し、前記連続閾回数は、放電終了残留ノイズ又はコロナノイズを伴う失火状態における前記連続回数が分布するノイズ回数域の最大値より大きく、且つ、燃焼状態における前記下限連続回数が分布する燃焼回数域の最小値より小さい連続回数である範囲に設定されるようにしても良い。
【００１２】
また、本発明では次のような失火検出方法の構成とする。即ち、前記状態パラメータが前記状態閾値を上回る場合に燃焼状態と判別し、前記状態パラメータが前記状態閾値を下回る場合に失火状態と判別するパラメータ判別行程と、前記上限偏差越回数が前記閾回数を上回る場合に失火状態と判別し、前記上限偏差越回数が前記閾回数を下回る場合に燃焼状態と判別する上限偏差判別行程と、前記連続回数が前記連続閾回数を上回る場合に燃焼状態と判別し、前記連続回数が前記連続閾回数を下回る場合に失火状態と判別する下限偏差判別行程とを備えることを特徴とする内燃機関の失火検出方法。
【発明の効果】
【００１３】
本実施例に係る内燃機関の点火装置によれば、制御回路へ入力されたアナログ波形信号に基づき複数のパラメータを生成させ、時間パラメータ及び波形パラメータによって定まる状態パラメータを用いることにより、デジタル二値化信号の複雑な変動を適切に解析できるので、コロナノイズ発生時であっても、燃焼状態と失火状態との判別精度が向上する。また、制御回路へ入力されたアナログ波形信号に基づき偏差を算出させ、燃焼状態及び失火状態における偏差の値及び偏差の分布状態を比較することにより、放電終了残留ノイズの発生を有効に検出するとともにコロナノイズの検出も行い得て、燃焼状態と失火状態との判別誤認を改善することが可能となる。更に、かかる判別を行う場合には、内燃機関の吸気圧力とクランク軸の回転数とによって定まる動作状態信号に基づいて規定される種々の閾値が適宜用いられるため、内燃機関の駆動状態に追従した閾値設定が実現され、これにより、失火判別の精度が向上する。
【００１４】
本実施例に係る内燃機関の失火検出方法によれば、状態パラメータを用いた判別行程と、偏差を用いた複数の判別行程とを合成させることにより、失火／燃焼に係る誤検出を洩れなく排除させ、これにより、燃焼判別部において生成される燃焼判定信号にかかるＳ／Ｎ比の向上を図ることが可能とされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明に係る実施の形態につき図面を参照して説明する。図１には本実施の形態に係る内燃機関の点火装置の回路構成が示されている。
【００１６】
図１（ａ）に示す如く、点火装置１は、点火プラグＰＧに負の高電圧を供給させる点火コイル１０と、点火パルス信号ＳＧに基づき点火コイル１０の駆動状態を断続的に切替えるスイッチング素子２０と、点火プラグＰＧで放電されるイオン電流Ｉをアナログ波形信号ＡＧｗに変換させるイオン電流検出回路３０と、アナログ波形信号ＡＧｗに基づき前記点火パルス信号ＳＧを生成する制御回路４０とを備えている。
【００１７】
スイッチング素子２０は、パワートランジスタやＩＧＢＴといった半導体素子を備え、制御回路４０から入力される点火パルス信号ＳＧに基づき一次コイル１１を駆動させ、これにより、二次コイル１２に誘導起電力を生じさせる。
【００１８】
イオン電流検出回路３０は、点火プラグＰＧにおいて発生したイオン電流Ｉによって充電されるバイアス用のコンデンサ３１と、コンデンサ３１に並列接続されて該コンデンサ３１の充電電圧値を規制させるツェナーダイオード３２と、ツェナーダイオード３２に直列接続されたダイオード３３と、ダイオード３３に並列接続されたアンプ部３４とから構成されている。このとき、ツェナーダイオード３２のアノード端子は、ダイオード３３のアノード端子と結合され、ツェナーダイオード３２のカソード端子は、二次コイル１２の低圧側に直列接続されている。また、ダイオード３３のカソード端子は、グランドにアースされている。
【００１９】
アンプ部３４は、反転端子と非反転端子と出力端子とを具備するＯＰアンプ３４ａと、コンデンサ３１とＯＰアンプ３４ａの反転端子との間に介在させる抵抗３４ｃと、ＯＰアンプ３４ａの反転端子と出力端子に並列接続されたゲイン抵抗３４ｂと、ＯＰアンプ３４ａの出力端子とグランドとの間に接続された抵抗３４ｄとが設けられている。尚、ＯＰアンプ３４ａとの入力端子間にダイオード３４ｅを介挿させて、ＯＰアンプ３４ａの保護回路を構成させても良い。
【００２０】
かかるＯＰアンプ３４ａは、非反転端子及び反転端子における入力インピーダンスが略無限大とされるため、非反転端子と反転端子とが仮想的に短略（imaginary  short）された回路とされている。従って、入力端子と出力端子との間におけるイオン電流Iは、全てゲイン抵抗３４ｂを流れることとなり、ＯＰアンプ３４ａの両端子間の電圧は、ゲイン抵抗３４ｂの値によって定められる。即ち、アンプ部３４を流れるイオン電流の増幅量は、かかるゲイン抵抗３４ｂの値に委ねられることになる。
【００２１】
制御回路４０は、複数の機能を具備し、かかる機能のうちの１つは、内燃機関の駆動状態を信号化されたものが入力され、かかる信号に基づき後述する動作状態信号ＱＧを算出する。更に他の機能には、所定の入力信号に基づき点火パルス信号ＳＧを生成し、スイッチング素子２０へ出力させる。尚、後者の機能については、本図の説明終了後、図２以後において詳述する。
【００２２】
次に、かかる点火装置１の動作について説明する。図１（ａ）では点火プラグＰＧにおいて放電が行われた際の誘起電流Ｉｄの流れが示されている。まず、スイッチング素子２０によって一次コイル１１とグランドとの通電が急激に遮断させると、かかる動作によって生じた逆起電力に応じて一次コイル１１内の磁界が変化する。これによる磁界の変化に伴って、二次コイル１２では負の高電位が誘起され、点火プラグＰＧでは放電が発生し、内燃機関における燃焼室の混合気を爆発燃焼させる。かかる放電時、誘起電流Ｉｄは、点火コイルＰＧを始点として、二次コイル１２を通過した後、コンデンサ３１、ダイオード３３を通過しグランドへ導かれる。このとき、コンデンサ３１の両端電位は、ツェナーダイオード３２の降伏電位までチャージされる。
【００２３】
かかる放電によって二次コイル１２に蓄積されたエネルギーが全て開放されると、前述の如くコンデンサ３１にチャージされた電位によって、イオン電流が点火プラグＰＧ方向に流れ出し、その後、内燃機関の燃焼室に残存する燃焼イオンを伝播してグランドへ導かれる。具体的には図１（ｂ）に示す如く、イオン電流Ｉは、グランドから抵抗３４ｄへ導かれ、その後、ＯＰアンプ３４ａの出力部、ゲイン抵抗３４ｂ、抵抗３４ｃ、コンデンサ３１、二次コイル１２と順に流れ、点火コイルＰＧにおける燃焼イオンを伝播してグランドへ導かれる。そして、イオン電流検出回路３０は、ＯＰアンプ３４ａの出力電位をイオン電流値として検出し、これにより生成されたアナログ波形信号ＡＧｗを制御回路４０へ出力する。尚、ここでは、燃焼室の混合気が燃焼された場合について説明したが、これに限らず、燃焼室の混合気が燃焼されない場合、例えば、点火プラグＰＧに蓄積された電荷が放電・減衰振動等のノイズ現象を起こす場合であっても、前述同様、イオン電流Ｉがイオン電流検出回路３０によって検出され、このとき、アナログ波形信号ＡＧｗには、かかるノイズ現象によって生じたノイズ波形が出力される。また、燃焼状態であって何らかのノイズ現象を伴う場合には、前述した燃焼波形にノイズ波形が更に重畳されることとなる。
【００２４】
上述の如く、イオン電流検出回路３０を備える点火装置１では、かかるイオン電流Ｉに重畳されるノイズ波形の状態如何によって、燃焼／失火の判定精度を低下させる場合が生じる。そこで、本実施例では、制御回路４０において生成される状態パラメータＰｓ及び偏差Ｄｖを用いることにより、燃焼／失火の判定精度における向上が図られている。以後、図２によって制御回路の機能を詳述し、更に、図４〜図９によって状態パラメータ及び偏差Ｄｖについて明らかにする。
【００２５】
図２は本実施の形態に係る制御回路における演算部の構成が示されている。尚、本実施の形態で用いられる制御回路４０はＥＣＵ４０（Engine  Control  Unit）とし、かかるＥＣＵ４０の他の構成要素とされるメモリ部や制御部についは便宜的に図示省略する。
【００２６】
図示の如く、ＥＣＵ４０は、内燃機関の吸気圧力及びクランク軸の回転数によって定まる動作状態信号ＱＧに基づきパラメータ演算範囲Ｗｉｎｐ（請求項９における、第１パラメータ演算範囲）と偏差処理範囲Ｗｉｎｄとを演算させる観測区間演算部４０ａと、イオン電流検出回路３０にて生成されたアナログ波形信号ＡＧｗをＡ／ＤタイミングＴｃ毎に処理するとともに、デジタル波形信号ＤＧｗ及びデジタル二値化信号ＤＧｓとを生成させるＡ／Ｄ変換部４０ｂと、パラメータ演算範囲Ｗｉｎｐ内の前記デジタル波形信号ＤＧｗ及び／又は前記デジタル二値化信号ＤＧｓに基づいて複数のパラメータを生成させるパラメータ演算部４０ｃと、偏差処理範囲内Ｗｉｎｄのデジタル波形信号ＤＧｗに基づいて偏差Ｄｖを取得する偏差処理部４０ｄと、かかる複数のパラメータと偏差Ｄｖとに基づき燃焼または失火の判別を行う燃焼判別部４０ｅとを具備する。
【００２７】
観測区間演算部４０ａは、ＥＣＵ４０の内部で演算された動作状態信号ＱＧに基づき複数の演算区間を逐次的に算出し、かかる複数の演算区間のうちパラメータ演算範囲Ｗｉｎｐをパラメータ演算部４０ｃに出力させ、偏差処理範囲Ｗｉｎｄを偏差処理部４０ｄへ出力させる。ここで、動作状態信号ＱＧとは、内燃機関の動作状態（例えば、自動車の走行状態）に応じてＥＣＵ４０で経時的に演算処理されたものであって、内燃機関における吸気圧力とクランク軸の回転数とが該動作状態に応じて数値化された信号である。このとき動作状態信号ＱＧは、内燃機関におけるクランク軸の回転数に係るパラメータと、吸気圧力に係るパラメータとから構成されている。そして、パラメータ演算範囲Ｗｉｎｐでは後述するパラメータが各々算出され、偏差演算範囲Ｗｉｎｄでは後述する偏差Ｄｖが算出される。
【００２８】
Ａ／Ｄ変換部４０ｂは、アナログ波形信号ＡＧｗをＡ／ＤタイミングＴｃ毎に離散処理させ、該Ａ／ＤタイミングＴｃに対応させてアナログ波形信号ＡＧｗの値が段階的に信号化され、デジタル波形信号ＤＧｗを生成する。また、アナログ波形信号ＡＧｗと所定閾値Ｖｔｈとの比較を行い、Ｈｉｇｈ又はＬｏｗの何れかの値とさせ、Ａ／ＤタイミングＴｃ毎に離散処理されたデジタル二値化信号ＤＧｓの生成も行う。そして、Ａ／Ｄ変換部４０ｂは、デジタル波形信号ＤＧｗをパラメータ演算部４０ｃと偏差処理部４０ｄに出力させ、一方、デジタル二値化信号ＤＧｓをパラメータ演算部４０ｃのみに出力させる。尚、上記の所定閾値Ｖｔｈは、Ａ／Ｄ変換部４０ｂによって演算される閾値であるが、動作状態信号ＱＧに基づき可変的に算出され、これにより、内燃機関の動作状態に追従した好適設定が実現される。
【００２９】
パラメータ演算部４０ｃは、観測区間演算部４０ａによって演算されたパラメータ演算範囲Ｗｉｎｐの範囲内において、複数のパラメータを算出する。尚、かかる複数のパラメータは、デジタル二値化信号ＤＧｓに基づき算出される時間パラメータＰｔと、デジタル波形信号ＤＧｗ又はデジタル二値化信号ＤＧｓに基づき算出される波形パラメータＰｗと、時間パラメータＰｔを波形パラメータＰｗで除算処理させた状態パラメータＰｓとからなり、このうち、状態パラメータＰｓが燃焼判別部４０ｅに出力される。また、本実施の形態では、時間パラメータＰｔを応答持続最大時間Ｔｂｄとし、波形パラメータＰｗを応答回数Ｃｃａとし、これによって算出される状態パラメータＴｂｄ／Ｃｃａを用いることとする。また、これらのパラメータの詳細については図３乃至図５によって説明し、かかる状態パラメータの別態様については追って詳述する。
【００３０】
偏差処理部４０ｄは、前述の如く演算された偏差処理範囲Ｗｉｎｄの範囲内において、偏差ＤｖをＡ／ＤタイミングＴｃ毎に算出する。尚、偏差Ｄｖについては追って詳述する。
【００３１】
燃焼判別部４０ｅは、入力された状態パラメータＰｓに対応させた閾値、即ち、動作状態信号ＱＧに基づき設定される値であって状態パラメータＰｓの所定値に規定された状態閾値Ｐｄを算出させる。また、入力された偏差Ｄｖに基づき、動作状態信号ＱＧの値に応じて、上限偏差閾値Ｖｓｕ、上限偏差越回数Ｎｎ、閾回数Ｎｎｄ、下限偏差閾値Ｖｓｌ、連続回数Ｎｃ、連続閾回数Ｎｃｄを算出する。そして、燃焼判別部４０ｅは、これらの数値に基づいて燃焼状態又は失火状態の判別を行い、かかる判別結果に応じて、燃焼信号又は失火信号を生成し、適切なタイミングにてスイッチング素子２０へ出力する。尚、これら複数の数値及び判別動作については、追って詳述する。
【００３２】
図３には点火パルス信号ＳＧに呼応したアナログ波形信号ＡＧｗ及びデジタル二値化信号ＤＧｓが示されている。本図では、（ａ）通常の燃焼状態、（ｂ）通常の失火状態、に場合分けして波形状態が各々図示されている。尚、通常の燃焼状態とは、コロナノイズ及び放電終了残留ノイズが重畳されていない燃焼状態をいい、通常の失火状態とは、コロナノイズ及び放電終了残留ノイズが重畳されていない失火状態をいう。また、アナログ波形信号ＡＧｗを示す図には、Ａ／Ｄ変換部４０ｂにて設定された所定閾値Ｖｔｈと、パラメータ演算範囲Ｗｉｎｐ（請求項５における、第１パラメータ演算範囲）及び偏差処理範囲Ｗｉｎｄとが追記図示され、デジタル二値化信号ＤＧｓを示す図には、応答持続最大時間Ｔｂｄと、応答回数Ｃｃａとが追記図示されている。
【００３３】
図３（ａ）を参照して、燃焼室内に供給される混合気が適正に燃焼した際の各波形について説明する。まず、点火パルス信号ＳＧが入力されると、アナログ波形信号ＡＧｗには、点火パルス信号ＳＧの立ち上がり末端部に呼応して、放電開始ノイズαが出現する。そして、所定時間、放電状態が維持された後、放電終了ノイズβが出現し、その後、燃焼波形γ１が現れる。このとき、デジタル二値化信号ＤＧｓは、動作状態信号ＱＧに基づいて設定される所定閾値Ｖｔｈによって、アナログ波形信号ＡＧｗの信号値が比較処理され、以下の如く信号生成される。即ち、アナログ波形信号ＡＧｗには放電開始ノイズαが所定閾値Ｖｔｈを上回る状態で出現しているので、これに呼応し、デジタル二値化信号ＤＧｓには、パルス波形Ｓ１が立ち下がる。その後、同様にして、放電終了ノイズβ及び燃焼ノイズγ１に呼応するパルス波形Ｓ２が生成される。尚、同図にあっては、放電終了ノイズβが所定閾値Ｖｔｈを上回ってから燃焼波形γ１が所定閾値Ｖｔｈを下回る迄の時間において、所定閾値Ｖｔｈを下回る部分が無いため、かかる時間の長さに応じたパルス波形Ｓ２が生成されている。
【００３４】
これに対し、図３（ｂ）では、燃焼室内に供給される混合気の燃焼が行われず、通常の失火状態とされた際の各波形が示されている。点火パルス信号ＳＧが入力されると、アナログ波形信号ＡＧｗでは、前述の如く、放電開始ノイズα及び放電終了ノイズβが順に出現する。但し、混合気が燃焼されていないので、放電終了ノイズβの出現後、燃焼波形γ１が現れることはない。このとき、デジタル二値化信号ＤＧｓは、所定閾値Ｖｔｈを利用して、以下の如く信号生成される。即ち、放電開始ノイズαが所定閾値Ｖｔｈを上回る波形に呼応して、デジタル二値化信号ＤＧｓには、パルス波形Ｓ１が生成される。その後、放電終了ノイズβに呼応するパルス波形Ｓ２が所定閾値Ｖｔｈを上回る時間に応じて生成される。
【００３５】
以上、図３では、アナログ波形信号ＡＧｗにおける放電終了ノイズβの発生後に、所定閾値Ｖｔｈを上回るノイズが重畳されない場合について説明した。しかし、実際には、失火状態になると、点火プラグＰＧの内部に電荷が蓄積されるので、この蓄積された電荷の放電作用によってノイズに係るイオン電流が更に検出され、これにより、アナログ波形信号ＡＧｗにノイズ波形が重畳されてしまう。以下、かかるノイズ波形を伴う際の燃焼／失火状態について説明する。
【００３６】
図４（ａ）を参照して、コロナノイズを伴った燃焼状態について説明する。まず、点火パルス信号ＳＧが入力されると、アナログ波形信号ＡＧｗでは、前述の如く、放電開始ノイズα及び放電終了ノイズβが出現する。その後、燃焼波形γ２が出現することになるが、該燃焼波形γ２の一部にコロナノイズωが重畳されているのが解る。このとき、デジタル二値化信号ＤＧｓは、所定閾値Ｖｔｈによってアナログ波形信号ＡＧｗの信号値が以下の如く比較処理される。即ち、アナログ波形信号ＡＧｗには、放電開始ノイズαが所定閾値Ｖｔｈを上回る状態にて出現しているので、これに呼応して、デジタル二値化信号ＤＧｓには、パルス波形Ｓ１が立ち下がる。その後、放電終了ノイズ及びコロナノイズが重畳された燃焼波形γ２のうち所定閾値Ｖｔｈを上回る部分に呼応して、点火パルス信号Ｓ２が立ち下がる。従って、燃焼時にあってはコロナノイズを伴う場合であっても、燃焼波形γ２によって比較的幅の長いパルス波形Ｓ２が生成されるので、コロナノイズによる影響が少なくなる。即ち、コロナノイズを伴う燃焼状態のデジタル二値化信号ＤＧｓでは、通常の燃焼状態におけるデジタル二値化信号ＤＧｓと差異の少ない波形が生成されることになる。
【００３７】
これに対し、図４（ｂ）に示されるコロナノイズを伴う失火状態では、放電開始ノイズα及び放電終了ノイズβが出現した後、更に、断続的に繰り返される状態にてコロナノイズγ３が出現する。尚、かかるコロナノイズγ３の出現する区間では、アナログ波形信号ＡＧｗが所定閾値Ｖｔｈの上下に亘る状態で出現しているのが解る。このとき、デジタル二値化信号ＤＧｓは、所定閾値Ｖｔｈによってアナログ波形信号ＡＧｗの信号値が以下の如く比較処理される。即ち、アナログ波形信号ＡＧｗには、放電開始ノイズα及び放電終了ノイズβが所定閾値Ｖｔｈを上回る状態にて出現しているので、これに呼応して、パルス波形Ｓ１・Ｓ２が立ち下がる。その後、断続的に発生するコロナノイズγ３の波形状態に応じて、更に、点火パルス信号Ｓ３〜Ｓ８が断続的に立ち下がる。
【００３８】
更に図５では、放電終了残留ノイズを伴った失火状態が示されている。まず、点火パルス信号ＳＧが入力されると、アナログ波形信号ＡＧｗでは、放電開始ノイズα及び放電終了ノイズβが出現し、その後、徐々に減衰する状態にて放電終了残留ノイズγ４が出現しているのが解る。尚、放電終了残留ノイズγ４では、緩やかな減衰波形を示すため、所定閾値Ｖｔｈを下回る波形部が断続的に出現することは無い。このとき、デジタル二値化信号ＤＧｓは、以下の如く信号生成される。まず、前述同様、放電開始ノイズα及び放電終了ノイズβに呼応したパルス波形Ｓ１・Ｓ２が立ち下がる。その後、徐々に減衰する放電終了残留ノイズγ４の波形状態に応じて、点火パルス信号Ｓ３が所定時間現れる。従って、この場合にあっても、放電終了残留ノイズγ４を伴う失火状態のデジタル二値化信号ＤＧｓでは、通常の燃焼状態におけるデジタル二値化信号ＤＧｓと差異の少ない波形が生成されることになる。尚、一般に、燃焼状態である場合には、放電終了残留ノイズが重畳されているか否かが明確に峻別できるものでないこと、及び、本実施例の目的とするところは燃焼状態と失火状態との峻別にあることから、放電終了残留ノイズを伴う燃焼状態という態様については、通常の燃焼状態に含まれるものとする。
【００３９】
以上の如く生成されたデジタル二値化信号ＤＧｓに基づいて、燃焼／失火の判別を行う際に用いられる状態パラメータＴｂｄ／Ｃｃａは、以下の如く算出される。まず、図３（ａ）に戻って、燃焼状態における時間パラメータＰｔの算出処理について説明する。図示の如く、まず、観測区間演算部４０ａによって、各々のパラメータを算出するための検出対象であるパラメータ演算範囲Ｗｉｎｐが設定される。かかるパラメータ演算範囲Ｗｉｎｐは、始点が点火パルス信号ＳＧの立下がり位置に設けられ、終点は燃焼時のイオン電流が十分に収束した位置に設けられている。尚、アナログ波形信号ＡＧｗは、内燃機関の動作状態に応じて波形状態を様々に変動させる関係を有しているので、パラメータ演算範囲Ｗｉｎｐにあっても、かかる関係に対応させるべく、動作状態信号ＱＧに基づいて適宜な範囲設定が動的に実施される。そして、本実施例では、時間パラメータＰｔとして、デジタル二値化信号ＤＧｓの立ち下がり時間のうち最大となる応答持続最大時間Ｔｂｄが用いられている。かかる応答持続最大時間Ｔｂｄは以下の如く算出される。即ち、デジタル二値化信号ＤＧｓに形成されたパルス波形Ｓｎ（図３ａでは、Ｓ１〜Ｓ２）に対応する各々の応答時間Ｔｎを算出する。そして、各々の応答時間Ｔｎのうち最大時間となるパルス波形Ｓ２が選択され、かかるパルス波形Ｓ２の応答時間Ｔ２が応答持続最大時間Ｔｂｄとされる。また、同様にして、通常の失火状態（図３ｂ参照）では、応答持続最大時間ＴｂｄがＴ２とされ、コロナノイズを伴う燃焼状態（図４ａ参照）では、応答持続最大時間ＴｂｄがＴ２とされ、コロナノイズを伴う失火状態（図４ｂ参照）では、応答持続最大時間ＴｂｄがＴ５とされ、放電終了残留ノイズを伴う失火状態（図５参照）では、応答持続最大時間ＴｂｄがＴ３とされる。再び、図３（ａ）に戻って、燃焼状態における波形パラメータＰｗの算出処理について説明する。本実施例では、波形パラメータＰｗとして、デジタル二値化信号ＤＧｓの立ち下がり回数を計数させた応答回数Ｃｃａが用いられている。かかる応答回数Ｃｃａは以下の如く算出される。即ち、応答回数Ｃｃａは、デジタル二値化信号ＤＧｓに形成されたパルス波形Ｓｎの個数ｎ（図３ａにあっては、ｎ＝２）、即ちデジタル二値化信号ＤＧｓの立下がり回数がカウントされたものである。また、同様にして、通常の失火状態（図３ｂ参照）では、応答回数Ｃｃａが「２」とカウントされ、コロナノイズを伴う燃焼状態（図４ａ参照）では、応答回数Ｃｃａが「２」とカウントされ、コロナノイズを伴う失火状態（図４ｂ参照）では、応答回数Ｃｃａが「８」とカウントされ、放電終了残留ノイズを伴う失火状態（図５参照）では、応答回数Ｃｃａが「３」とカウントされる。その後、かかる如く算出された応答持続最大時間Ｔｂｄを応答回数Ｃｃａで除算処理させ、これによって得られた数値が、状態パラメータＴｂｄ／Ｃｃａとして用いられる。
【００４０】
一般的に、上記説明した各々の燃焼状態や放電終了残留ノイズを伴う失火状態では、それらの状態における応答持続最大時間Ｔｂｄは、同一の運転条件下において互いに近似した値を示す傾向がある。また、このときの応答回数Ｃｃａも、それらの状態において互いに略等しい値を示す傾向がある。これに対し、コロナノイズを伴う失火状態における応答持続最大時間Ｔｂｄは、上記それらの状態での応答持続最大時間Ｔｂｄと比較して短い値を示す傾向がある。また、コロナノイズを伴う失火状態における応答回数Ｃｃａは、コロナノイズγ３が断続的に現れるので、他の状態での応答回数Ｃｃａと比較して非常に大きい値を示す性質がある。従って、かかる差異に現れる特徴を利用して、応答持続最大時間Ｔｂｄを応答回数Ｃｃａで除算して得られる状態パラメータＴｂｄ／Ｃｃａを用いることにより、以下の如く、コロナノイズを伴う失火状態との差別化が図られる。即ち、上記説明した各々の燃焼状態や放電終了残留ノイズを伴う失火状態において、各状態の応答持続最大時間Ｔｂｄ及び応答回数Ｃｃａは互いに近似した値とされているため、かかる応答持続最大時間Ｔｂｄ及び応答回数Ｃｃａによって算出される状態パラメータＴｂｄ／Ｃｃａの値は、互いに略等しい値を示すこととなる。一方、コロナノイズを伴う失火状態では、応答持続最大時間Ｔｂｄの値が短く、応答回数Ｃｃａの値が大きいので、状態パラメータＴｂｄ／Ｃｃａの値は著しく低下する。従って、状態パラメータＴｂｄ／Ｃｃａに関する所定値に状態閾値Ｐｄを予め設定し、状態パラメータＴｂｄ／Ｃｃａと状態閾値Ｐｄとの比較を行うことにより、コロナノイズを伴う失火状態であるか否かの判断が実現される。尚、かかる状態閾値Ｐｄにあっても、動作状態信号ＱＧに基づき適宜設定されるものである。尚、図１１にて追って詳述される他の状態パラメータ（Ｔｂｉ／Ｃｃｐ、Ｔｂｄ／Ｂｖｐ、Ｔｂｄ／Ｂｉｎ、Ｔｂｄ／Ｂｃａ）にあっても、用いられるパラメータに若干の変更が加えられているものの、状態パラメータＴｂｄ／Ｃｃａと同様、コロナノイズを伴う失火状態である場合に低値を示す物理的性質を具備する。
【００４１】
但し、上記状態パラメータＴｂｄ／Ｃｃａを用いて燃焼／失火判定を実施しても、内燃機関の運転状態によって、コロナノイズを伴う失火状態における状態パラメータＴｂｄ／Ｃｃａと他の状態における状態パラメータＴｂｄ／Ｃｃａとの峻別が困難とされる場合がある。そこで、以下の如く、デジタル波形信号ＤＧｗに基づき算出される偏差Ｄｖを用いて、更なる判別精度の向上を図る。まず、図６（ａ）を参照して、通常の燃焼時におけるイオン電流Ｉと偏差Ｄｖとの関係について説明する。ここに示されるグラフでは、縦軸左辺にイオン電流Ｉの検出電位（ここでは、デジタル波形信号ＤＧｗの値）が、縦軸右辺に偏差Ｄｖの値が、横軸にＡ／ＤタイミングＴｃが各々示されている。このとき、同図に記されているＡ／ＤタイミングＴｃの原点部分は偏差処理範囲Ｗｉｎｄの始点に一致され、Ａ／ＤタイミングＴｃの末端部分は偏差処理範囲Ｗｉｎｄの終点に一致されている。更に、同グラフには、所定偏差の位置に下限偏差閾値Ｖｓｌが追記図示されている。ここで、偏差Ｄｖとは、図６（ａ）に示す如く、各々のＡ／ＤタイミングＴｃに対応して設けられる値であって、デジタル波形信号ＤＧｗにおける第１デジタル信号値Ｓ１と、これに隣接する第２デジタル信号値とを減算させた値の絶対値をいう。また、偏差Ｄｖが検出される偏差処理範囲Ｗｉｎｄは、以下の如く設定される。偏差処理範囲Ｗｉｎｄは、図３（ａ）を参照すると、始点が放電終了ノイズ発生領域βより後に設けられ、終点は燃焼時のイオン電流が十分に収束した位置に設定されているのが解る。即ち、偏差処理範囲Ｗｉｎｄは、放電開始ノイズα及び放電終了ノイズβの影響から回避される範囲に設定され、これにより、偏差Ｄｖは燃焼状態において以下に記す特徴的な分布状態を顕著に示すこととなる。尚、アナログ波形信号ＡＧｗは、内燃機関の動作状態に応じて波形状態を様々に変動させる関係を有しているため、偏差処理範囲Ｗｉｎｄでは、かかる関係に対応させるべく、動作状態信号ＱＧに基づいて適宜な範囲設定が動的に実施される。
【００４２】
図６（ａ）に示す如く、前述のように算出された偏差Ｄｖは各々のＡ／ＤタイミングＴｃ位置に連続的にプロットされている。このとき、偏差Ｄｖは、偏差処理範囲Ｗｉｎｄの開始当初において比較的大きい値が連続的に示され、その後、所定時間経過後において略零に収束する傾向を示しているのが解る。このように、同図に記されるような燃焼状態では、偏差処理範囲Ｗｉｎｄの開始当初におけるデジタル波形信号ＤＧｗが急激な減少曲線から緩やかな減少曲線へと移行されるため、デジタル波形信号ＤＧｗに基づき算出される偏差Ｄｖもこれに応じて急激に減少することとなる。一方、偏差処理範囲Ｗｉｎｄの中間以後におけるデジタル波形信号ＤＧｗは遷移的な減少曲線から収束状態へと波形状態が移行されるので、偏差Ｄｖは、これに応じて小さくなり、偏差処理範囲Ｗｉｎｄの後半部では略零に収束することとなる。このとき、偏差処理範囲Ｗｉｎｄの開始当初における偏差Ｄｖの分布状態が、燃焼時における偏差Ｄｖの波形の特徴部分とされる。また、偏差Ｄｖの波形では、デジタル波形信号ＤＧｗの波形のように遷移的波形を現すことなく、直ちに略零の値まで低下を進め、その後、不連続的に収束波形を示す傾向が見られる。次に、図７（ａ）を参照して、コロナノイズを伴う失火状態におけるイオン電流Ｉと偏差Ｄｖとの関係について説明する。ここに示されるグラフでは燃焼を伴わない波形が示されているので、コロナノイズの波形のみが現れることになる。図示の如く、デジタル波形信号ＤＧｗの波形は、時間幅の短い柱状の分布が断続的に持続され、各々の偏差分布の最大値が非常に高くなる傾向を示す。また、偏差Ｄｖの波形もデジタル波形信号ＤＧｗの波形状態に呼応し、柱状の偏差分布が現れる。このとき、通常の燃焼状態での偏差Ｄｖの最大値が０．３（Ｖ）弱であるのに対し（図６ａ参照）、同図における偏差Ｄｖの最大値は大きいものになると約３．５（Ｖ）を示すことになる。更に、図８（ａ）を参照して、放電終了残留ノイズを伴う失火状態におけるイオン電流Ｉと偏差Ｄｖとの関係について説明する。ここに示されるグラフでは前述同様に燃焼を伴わないので、放電終了残留ノイズの波形のみが現れることになる。図示の如く、この場合のデジタル波形信号ＤＧｗの波形では、穏やかな減少波形を示すことになる。そして、この波形状態に呼応し、偏差Ｄｖの波形では、デジタル波形信号ＤＧｗにおいて隣接する信号値間の差が低く抑えられるので、偏差処理範囲Ｗｉｎｄの全範囲に亘って偏差Ｄｖが略零に収束する。
【００４３】
従って、上記各々の燃焼／失火状態に対応した特徴を具備する偏差Ｄｖの波形状態に着目し、以下の如く燃焼／失火判定が実現される。まず、図６（ａ）に戻って、失火／燃焼判定に用いられる上限偏差閾値Ｖｓｕについて説明する。図示の如く、本実施例では、上限偏差閾値Ｖｓｕを規定する第一の基準として、下限の規定基準とされる偏差Ｄｖ＝０．３（Ｖ）が示されている。かかる下限の規定基準は以下の如く定められる。即ち、本実施例における内燃機関の点火装置１は、点火サイクル毎に偏差処理範囲Ｗｉｎｄを開き、偏差Ｄｖを観測する。このとき、動作状態信号ＱＧが一定であっても、偏差波形は常に同一とは限らず所定の「ばらつき」が生じる。従って、予め各運転条件に対応させて、当該「ばらつき」の実験データを集計し、かかる実験データに基づいて、上限偏差閾値Ｖｓｕが、通常の燃焼状態において如何なる偏差Ｄｖよりも大きいレベルに設定する。従って、本実施例では、上限偏差閾値Ｖｓｕを偏差Ｄｖ＝２（Ｖ）と規定することとすると、該上限偏差閾値Ｖｓｕは、かかる下限の規定基準（Ｄｖ＝０．３Ｖ）より大きい値に設定されるので、一定の運転条件下で偏差波形に「ばらつき」が生じても、偏差Ｄｖは、上限偏差閾値Ｖｓｕを上回ることは無い。尚、偏差Ｄｖの波形は、前述の如く、内燃機関の動作状態に応じて波形状態を様々に変動させる関係を有しているので、上限偏差閾値Ｖｓｕにあっても、かかる関係に対応させるべく、動作状態信号ＱＧに基づいて適宜な閾値設定が動的に実施される。前述の如く、本実施例で用いられる上限偏差閾値Ｖｓｕは、偏差Ｄｖ＝２（Ｖ）であるとして以下説明する。図６（ｂ）では通常の燃焼状態での上限偏差越回数Ｎｎがカウントされる状態を示している。ここで、上限偏差越回数Ｎｎとは、偏差処理範囲Ｗｉｎｄ内に分布する偏差Ｄｖのうち、上限偏差閾値Ｖｓｕの値を上回る偏差Ｄｖを計数させたカウント値をいう。図６（ａ）に示す如く、上限偏差閾値Ｖｓｕが偏差Ｄｖ＝２（Ｖ）に設定されているので、かかる上限偏差閾値Ｖｓｕを上回る偏差Ｄｖの分布が存在し得ない。従って、図６（ｂ）に示す如く、通常の燃焼状態での上限偏差越回数Ｎｎのカウンターは、偏差処理範囲Ｗｉｎｄ内を通じて一律「０」を示す。一方、コロナノイズを伴う失火状態の場合の上限偏差越回数Ｎｎについて図７（ａ）を参照して説明する。まず、上限偏差閾値Ｖｓｕについて説明すると、上限偏差閾値Ｖｓｕを規定する第二の基準として、燃焼状態と同一の駆動条件下でのコロナノイズ発生時、上限偏差閾値Ｖｓｕの値は、偏差Ｄｖの波形のうち該上限偏差閾値Ｖｓｕを上回る波形部分が存在するように設定する。このとき、かかる設定を行う際、前述の如く、予め各運転条件に対応させて、「ばらつき」の実験データに基づいて、偏差Ｄｖの波形が、コロナノイズを伴う失火状態において上限偏差閾値Ｖｓｕを上回る部分が存在するように設定する。従って、本実施例で採用される偏差Ｄｖ＝２（Ｖ）とされた上限偏差閾値Ｖｓｕでは、上限偏差閾値Ｖｓｕを規定する第二の基準についても検討がなされているので、図７（ａ）を参照すると、上限偏差閾値Ｖｓｕより高値に偏差Ｄｖの存在が確かめられる。これによって、図７（ｂ）に示す如く、上限偏差閾値Ｖｓｕを上回る偏差Ｄｖを検出する毎に上限偏差越回数Ｎｎのカウンターが作動されると、結果として、上限偏差越回数Ｎｎは「４」を得ることとなる。他方、放電終了残留ノイズを伴う失火状態の場合では、図８（ａ）に示す如く、上限偏差閾値Ｖｓｕを上回る偏差Ｄｖの分布が存在しないので、上限偏差越回数Ｎｎの結果は「０」を得る。このとき、上限偏差越回数の所定値に閾回数Ｎｎｄを設定し、かかる閾回数Ｎｎｄと上限偏差閾回数Ｎｎとを比較して、上限偏差越回数Ｎｎが閾回数Ｎｎｄを上回る場合に失火状態とし、上限偏差越回数Ｎｎが閾回数Ｎｎｄを下回る場合に燃焼状態とすることにより、コロナノイズを伴う失火状態であるか否かの判別が可能とされる。言うまでもなく、偏差Ｄｖの波形は、内燃機関の動作状態に応じて波形状態を様々に変動させる関係を有しているので、閾回数Ｎｎｄにあっても、かかる関係に対応させるべく、動作状態信号ＱＧに基づいて適宜な閾値設定を動的に行うのが好ましい。具体的には、通常の燃焼状態／コロナノイズを伴う失火状態／放電終了残留ノイズを伴う失火状態において、上限偏差越回数Ｎｎが、それぞれ、「０」／「４」／「０」とされているので、閾回数Ｎｎｄの値が、例えば、動作状態信号ＱＧに基づいて「２」と算出されるように規定する。これにより、コロナノイズを伴う失火状態と、通常の燃焼状態／放電終了残留ノイズを伴う失火状態との峻別が可能とされる。尚、上記図６〜図８にて各燃焼状態の代表的な現象について説明してきたが、これに限らず、他の燃焼状態であっても、上記手法によって燃焼／失火判定が確実に行われる。即ち、コロナノイズを伴う燃焼状態の上限偏差越回数Ｎｎは、コロナノイズを伴う失火状態の上限偏差越回数Ｎｎの値より低い傾向を示すので、閾回数Ｎｎｄの値をかかる傾向に適合させることにより、コロナノイズを伴う燃焼状態とコロナノイズを伴う失火状態との誤判定を防止することができる。具体的には、コロナノイズを伴う燃焼状態の場合、偏差Ｄｖの値は、コロナノイズ現象を示す偏差波形が燃焼波形によって低値に抑えられるので、上限偏差閾値Ｖｓｕの適正な閾値設定が可能となり、上限偏差越回数Ｎｎに基づく燃焼／失火判定が適正に行われる。また、燃焼時には燃焼室内が高圧になる等の理由から、いわゆる柱状のコロナノイズ波形の出現数が低下する傾向に有り、これにより、上限偏差越回数Ｎｎへの影響が低く抑えられ、上記同様、上限偏差越回数Ｎｎに基づく燃焼／失火判定が適正に行われる。更に、コロナノイズを伴う燃焼状態であっても燃焼波形が極めて低い分布を示す場合や、運転状態によって各燃焼／失火状態における偏差波形に差異が現れづらい場合には、一定運転条件の中で上限偏差閾回数Ｖｓｕを変動させて、かかる数種の上限偏差閾値Ｖｓｕに対応する燃焼時の上限偏差越回数Ｎｎと失火時の上限偏差越回数Ｎｎとの分布をデータ処理し、かかるデータに基づいて、燃焼時の上限偏差越回数Ｎｎと失火時の上限偏差越回数Ｎｎとの閾値設定（閾回数Ｎｎｄの設定）が可能な上限偏差閾値Ｖｓｕを設定するのが好ましい。
【００４４】
次に、通常の燃焼状態と放電終了残留ノイズを伴う失火状態との判別について説明し、併せて、動作状態に起因し上限偏差閾値Ｖｓｕを用いても失火状態と判別されなかった場合の、更なる、コロナノイズを伴う失火状態の判定について説明する。図６（ａ）に戻って、燃焼／失火の判別をする際に用いられる下限偏差閾値Ｖｕｌについて説明する。図示の如く、下限偏差閾値Ｖｓｌは、偏差Ｄｖが「０．１」のレベルに設定されている。そして、図６（ｃ）では通常の燃焼状態での連続回数Ｎｃがカウントされる状態を示している。ここで、連続回数Ｎｃとは、偏差処理範囲Ｗｉｎｐ内に分布する偏差Ｄｖのうち、下限偏差閾値Ｖｓｌを上回ってから下限偏差閾値Ｖｓｌを下回る迄に分布する偏差Ｄｖを連続的に計数した値をいう。具体的には、図６（ａ）に示す如く、偏差処理範囲Ｗｉｎｄが開いた後、下限偏差閾値Ｖｓｌを越えた際に連続回数Ｎｃのカウンターを作動させ、再び、下限偏差閾値Ｖｓｌを下回る際に連続回数Ｎｃのカウンターを停止させる。これにより、図６（ｃ）に示す如く、本実施例では、通常の燃焼状態における連続回数Ｎｃとして「１５」を得る。一方、コロナノイズを伴う失火状態の場合には、図７（ａ）に示す如く、偏差Ｄｖが柱状に且つ断続的に分布される。また、下限偏差閾値Ｖｓｌが、偏差Ｄｖにおける柱状分布（Ｙ１、Ｙ２、・・・）を各々横切っているのが観察できる。従って、コロナノイズを伴う失火状態では、連続回数Ｎｃのカウンターが以下の如く作動される。まず、偏差処理範囲Ｗｉｎｄが開くと、偏差Ｄｖの柱状分布Ｙ１では、既に下限偏差閾値Ｖｓｌを上回る偏差が分布しているので、直ちに連続回数Ｎｃがカウントされ始め、偏差Ｄｖが下限偏差閾値Ｖｓｌを下回る際に連続回数Ｎｃのカウントを停止する（Ｙ１：カウント結果「２」）。その後、再び下限偏差閾値Ｖｓｌを上回る偏差Ｄｖが出現するものの、直ちに偏差Ｄｖが下限偏差閾値Ｖｓｌを下回るので、これに呼応し、連続回数Ｎｃのカウントは直ちに停止する（Ｙ２：カウント結果「１」）。更に後、再び柱状分布Ｙ３の出現に応じて連続回数Ｎｃをカウントする（Ｙ３：カウント結果「５」）。そして、これら複数の連続回数Ｎｃのうち最大値となる値が実際に用いられる連続回数Ｎｃ（本実施例では、カウント結果「５」）とされる。他方、放電終了残留ノイズを伴う失火状態では、図８（ａ）に示す如く、下限偏差閾値Ｖｓｌを上回る偏差Ｄｖが分布していないので、図８（ｃ）に示されるように、この場合における連続回数Ｎｃは「０」とされる。このとき、連続回数Ｎｃの所定値に連続閾回数Ｎｃｄを設定し、かかる連続閾回数Ｎｃｄと連続回数Ｎｃとを比較して、連続回数Ｎｃが連続閾回数Ｎｃｄを上回る場合に燃焼状態とし、連続回数Ｎｃが連続閾回数Ｎｃｄを下回る場合に失火状態とすることにより燃焼／失火の判定が実現される。具体的には、通常の燃焼状態／コロナノイズを伴う失火状態／放電終了残留ノイズを伴う失火状態において、連続回数Ｎｃが、それぞれ、「１５」／「５」／「０」とされているので、連続閾回数Ｎｎｄの値が、例えば、動作状態信号ＱＧに基づいて「８」と算出されるように規定する。これにより、燃焼状態と、他の失火状態とが明確に峻別される。尚、偏差Ｄｖの波形は、前述の如く、内燃機関の動作状態に応じて波形状態を様々に変動させる関係を有しているので、下限偏差閾値Ｖｓｌにあっても、かかる関係に対応させるべく、動作状態信号ＱＧに基づいて適宜な閾値設定が動的に実施されるものである。また、前述上限偏差閾値Ｖｓｌの設定同様、運転状態によって各燃焼／失火状態における偏差波形に差異が現れない場合には、連続回数Ｎｃについても燃焼／失火状態における差異が現れないことが有るので、この場合にあっても、一定条件の中で下限偏差閾値Ｖｓｌの値を変動させて、かかる数種の下限偏差閾値Ｖｓｌに対応する燃焼時の連続回数Ｎｃと失火時の連続回数Ｎｃとの分布をデータ処理し、かかるデータに基づいて、燃焼時の連続回数Ｎｃと失火時の連続回数Ｎｃとの閾値設定（連続閾回数Ｎｃｄの設定）が可能な下限偏差閾回数Ｖｓｌを設定するのが好ましい。
【００４５】
ここでは、前述した連続閾回数Ｎｃｄの設定基準について説明する。図９には、所定の動作条件信号ＱＧに対応させて複数回の実験を予め行い、かかる実験によって観測された連続回数Ｎｃの観測結果のうち、或る一つの条件に対応する観測結果が代表的にが示されている。かかる観測結果では、横軸に、下限偏差閾値Ｖｓｌを上回ってから下限偏差閾値を下回る迄におけるＡ／ＤタイミングＴｃの個数、即ち、連続回数Ｎｃが示されている。また、縦軸には、複数回の実験を実施することによって観測される連続回数Ｎｃの発生頻度Ｎｆが、燃焼状態／コロナノイズを伴う失火状態／放電終了残留ノイズを伴う失火状態に場合分けして各々示されている。図９を参照すると、燃焼状態における連続回数Ｎｃの観測結果では、連続回数Ｎｃが約２０回〜６０回の範囲とされる燃焼回数域に分布している。また、コロナノイズを伴う失火状態における連続回数Ｎｃの観測結果では、連続回数Ｎｃが０回〜１５回の範囲とされる回数域に分布している。更に、放電終了残留ノイズを伴った失火状態における連続回数Ｎｃの観測結果では、連続回数Ｎｃが０回〜５回程度の範囲とされる回数域に分布している。このとき、コロナノイズを伴う失火状態における回数域と放電終了残留ノイズを伴う失火状態における回数域のうち大きい連続回数Ｎｃ示す回数域をノイズ回数域とする。そして、かかる観測結果を観察すると、ノイズ回数域の最大値Ｎｍａｘから燃焼回数域の最小値Ｎｍｉｎ迄の区間には、連続回数Ｎｃが全く分布されていないことが解る。従って、かかる連続閾回数Ｎｃｄが、ノイズ回数域の最大値Ｎｍａｘから、燃焼状態における連続回数Ｎｃが分布する燃焼回数域の最小値Ｎｍｉｎ迄の区間に設けられることにより、適正な燃焼／失火判定が実現される。そして、前述の如く、燃焼判別部４０ｅでは、連続回数Ｎｃと連続閾回数Ｎｃｄとの大小比較を行い、燃焼／失火状態を判別する。尚、上述した連続回数Ｎｃと発生頻度Ｎｆとの関係についても内燃機関の動作状態に応じて分布状態を様々に変動させる関係を有しているので、連続閾回数Ｎｃｄにあっても、かかる実験結果と動作状態信号ＱＧとに基づいて適宜な閾値設定が動的に実施される。
【００４６】
図１０では燃焼／失火判定のアルゴリズムに係るフローチャートが示されている。尚、かかるフローチャートは、本実施の形態を実現させる一例が代表して示されている。まず、本図に記載される判別ルーチンが立ち上がる前に、パラメータ演算部４０ｃによってパラメータ演算範囲Ｗｉｎｐにおける各々のパラメータをＡ／ＤタイミングＴｃ毎に演算処理し所定のメモリ部に保持しておく。また、偏差処理部４０ｄによって偏差処理範囲Ｗｉｎｄにおける偏差ＤｖをＡ／ＤタイミングＴｃ毎に演算処理し所定のメモリ部に保持しておく。そして、パラメータ演算範囲Ｗｉｎｐ及び偏差処理範囲Ｗｉｎｄが共に閉じた後、全ての必要なデータ保持が完了してから判別ルーチンが起動する。かかる判別ルーチンが起動されると、ＥＣＵ４０に内蔵される演算部は、最初に、パラメータ演算部４０ｃで演算された燃焼可能性時間Ｔｂｔと点火近傍時間Ｍｉｓとの比較を行い、Ｔｂｔ＞Ｍｉｓである場合には燃焼可能性有Ａと判定し、Ｔｂｔ＜Ｍｉｓである場合には失火状態Ｂと判別する（Ｓ１０１）。尚、燃焼可能性時間Ｔｂｔとは、図３に示される如く、点火パルス信号ＳＧの終端から応答持続最大時間Ｔｂｄの終了時迄の時間範囲を指す。また、点火近傍時間Ｍｉｓとは、点火パルス信号ＳＧの終端から放電終了ノイズβが消滅する迄の時間範囲を指す。一般に、燃焼状態である場合には図３（ａ）に示されるように、Ｔｂｔ＞Ｍｉｓの関係が成り立ち、失火状態である場合には図３（ｂ）に示されるように、Ｔｂｔ＜Ｍｉｓの関係が成立する。これにより、燃焼可能性有Ａと判別されると、状態パラメータＴｂｄ／Ｃｃａと状態閾値Ｐｄとの比較を行い、（Ｔｂｄ／Ｃｃａ）＞Ｐｄである場合には燃焼可能性有Ａと判別し、（Ｔｂｄ／Ｃｃａ）＜Ｐｄである場合には失火状態Ｂであると判別される（Ｓ１０２：請求項１８における、パラメータ判別行程）。その後、上限偏差越回数Ｎｎを算出し（Ｓ１０３）、上限偏差越回数Ｎｎが閾回数Ｎｎｄを下回る場合に燃焼可能性有Ａと判別し、上限偏差越回数Ｎｎが閾回数Ｎｎｄを上回る場合に失火状態Ｂと判別する（Ｓ１０４：請求項１８における、上限偏差判別行程）。然るのち、連続回数Ｎｃをカウントし（Ｓ１０５）、連続回数Ｎｃが連続閾回数Ｎｃｄを上回る場合に燃焼状態ＡＡと判別し、連続回数Ｎｃが連続閾回数Ｎｃｄを下回る場合に失火状態と判別する（Ｓ１０６：請求項１８における、下限偏差判別行程）。かかる如くして、燃焼状態ＡＡ又は失火状態Ｂに判別され、各々の判別状態に応じて燃焼判定信号又は失火判定信号を生成し（Ｓ１０７、Ｓ１０８）、これにより、燃焼／失火に係る判定信号を出力させ（Ｓ１０９）、かかる判定信号は前述の点火パルス信号ＳＧを生成する際に用いられる。また、以上の判別行程が完了すると、前記判別ルーチンもこれに応じて終了され、その後、次の点火サイクルに対応したパラメータ演算範囲Ｗｉｎｐ及び偏差処理範囲Ｗｉｎｄが閉じた後、再び判別ルーチンが起動されることとなる。
【００４７】
尚、本実施の形態では前記Ｓ１０２に用いられる状態パラメータＰｓをＴｂｄ／Ｃｃｐとして説明しているが、これに限らず種々のパラメータを適宜用いることが可能で有る。例えば、応答時間Ｔｎを積算させた総応答時間Ｔｂｉと、デジタル二値化信号ＤＧｓの立下がり回数を計数させた応答回数Ｃｃｐとを用い、総応答時間Ｔｂｉを応答回数Ｃｃｐで除算して得られる新たな状態パラメータ（Ｔｂｉ／Ｃｃｐ）を用いても良い。このとき、前記Ｓ１０２で用いられる状態閾値Ｐｄは、新たな状態パラメータ（Ｔｂｉ／Ｃｃｐ）に応じて適宜変更させる必要がある。ここで、図３（ａ）を参照して総応答時間Ｔｂｉについて説明する。図示の如く、デジタル二値化信号ＤＧｓに形成されたパルス波形Ｓｎの各々に対応する立ち下がり時間を応答時間Ｔｎとする。このとき、総応答時間Ｔｂｉは、かかる応答時間Ｔｎの総和として算出される。例えば、図３（ａ）における総応答時間Ｔｂｉでは、Ｔ１＋Ｔ２とされ、図４（ｂ）における総応答時間Ｔｂｉでは、Ｔ１＋・・・＋Ｔ８とされる。これにより、算出された時間パラメータ（総応答時間Ｔｂｉ）と、応答回数Ｃｃｐとに基づき、新たな状態パラメータＴｂｉ／Ｃｃｐが算出され、かかる状態パラメータＴｂｉ／Ｃｃｐは、Ｓ１０２において失火判定を行う際に用いられる。
【００４８】
また、前記Ｓ１０２に用いられる他の状態パラメータとして、例えば、デジタル二値化信号ＤＧｓが立下がる各々の応答時間のうち最大となる応答持続最大時間Ｔｂｄと、デジタル波形信号ＤＧｗの所定周波数成分を抽出して変換された二次デジタル波形信号ＤＧｂ（図１１（ｂ）参照）を解析し、かかる二次デジタル波形信号ＤＧｂの最大値と最小値とを減算させた減算波形値Ｂｖｐとを用い、応答持続最大時間Ｔｂｄを減算波形値Ｂｖｐで除算して得られる新たな状態パラメータ（Ｔｂｄ／Ｂｖｐ）を用いても良い。このとき、前記Ｓ１０２で用いられる状態閾値Ｐｄは、新たな状態パラメータ（Ｔｂｄ／Ｂｖｐ）に応じて適宜変更させる必要がある。ここで、図１１を参照して二次デジタル波形信号ＤＧｂについて説明する。図１１（ａ）では失火状態とされたノイズ波形が一例として模式的に示されている。デジタル波形信号ＤＧｗ又はアナログ波形信号ＡＧｗは、失火状態とされる場合に点火プラグＰＧにおける放電等の現象が発現され、これにより、所定のノイズ波形δが重畳され得る。このとき、個々のノイズを分析するため、個々のノイズ波形固有の周波数を抽出する手法が知られている。このような手法は、ＢＰＦ（Band  Pass  Filter）を用いて、所定のノイズ波形をフィルタリングすることにより実現される。図１１（ｂ）では、ノイズ波形がＢＰＦによってフィルタリングされた波形が示されている。尚、ＢＰＦによるフィルタリングを行う際、パラメータ演算範囲Ｗｉｎｑ（請求項５における、第２パラメータ演算範囲）が新たに設けられ、該パラメータ演算範囲Ｗｉｎｑ内において所定のノイズ波形が抽出される。従って、かくの如く抽出されたノイズ波形δ’に基づいて、該ノイズ波形の最大値と最小値とが減算処理され、減算波形値Ｂｖｐが算出される。これにより、前述の如く算出された時間パラメータ（応答持続最大時間Ｔｂｄ）と、減算波形値Ｂｖｐから成る波形パラメータとに基づき、新たな状態パラメータＴｂｄ／Ｂｖｐが算出され、かかる状態パラメータＴｂｄ／Ｂｖｐは、前記Ｓ１０２において失火判定を行う際に用いられる。
【００４９】
また、前記Ｓ１０２に用いられる他のパラメータとして、例えば、デジタル二値化信号ＤＧｓが立下がる各々の応答時間のうち最大となる応答持続最大時間Ｔｂｄと、デジタル波形信号ＤＧｗの所定周波数成分を抽出して変換された二次デジタル波形信号ＤＧｂ（図１１ｂ参照）を解析して二次デジタル波形信号ＤＧｂと基準時間軸ＣＬとによって定められる領域を積分演算させた値の総和から成る積分波形値Ｂｉｎとを用い、応答持続最大時間Ｔｂｄを積分波形値Ｂｉｎで除算して得られる新たなパラメータ（Ｔｂｄ／Ｂｉｎ）を用いても良い。ここで、図１１（ｃ）を参照して積分波形値Ｂｉｎについて説明する。同図は、図１１（ｂ）におけるフィルタリング後の波形ＤＧｂの一部拡大図が示されている。図示の如く、二次デジタル波形信号ＤＧｂと基準時間軸ＣＬとによって囲まれる面積をＳｍとするとき、積分波形値Ｂｉｎは、パラメータ演算範囲Ｗｉｎｑ内に存在する全ての面積Ｓｍ（１≦ｍ≦ｎ）の総和によって求められる。これにより、前述の如く算出された時間パラメータ（応答持続最大時間Ｔｂｄ）と、積分波形値Ｂｉｎから成る波形パラメータとに基づき、他の状態パラメータＴｂｄ／Ｂｉｎが算出され、かかる状態パラメータＴｂｄ／Ｂｉｎは、前記Ｓ１０２において失火判定を行う際に用いられる。
【００５０】
更に、前記Ｓ１０２に用いられる他の状態パラメータとして、例えば、デジタル二値化信号ＤＧｓが立下がる各々の応答時間のうち最大となる応答持続最大時間Ｔｂｄと、デジタル波形信号ＤＧｗの所定周波数成分を抽出して変換された二次デジタル波形信号ＤＧｂ（図１１ｂ参照）を解析して二次デジタル信号ＤＧｂの振動数を演算させた微分波形値Ｂｃａとを用い、応答持続最大時間Ｔｂｄを微分波形値Ｂｃａで除算して得られる他の状態パラメータ（Ｔｂｄ／Ｂｃａ）を用いても良い。ここで、図１１（ｂ）を参照して微分波形値Ｂｃａについて説明する。図示の如く、二次デジタル信号ＤＧｂの波形の微分係数を算出し、かかる微分値が零とされる微分係数Ｅｎの個数ｎをカウントする。これにより、パラメータ演算範囲Ｗｉｎｑ内における二次デジタル信号ＤＧｂの振動数が演算され、微分波形値Ｂｃａが求められる。然して、前述の如く算出された時間パラメータ（応答持続最大時間Ｔｂｄ）と、微分波形値Ｂｃａから成る波形パラメータとに基づき、他の状態パラメータＴｂｄ／Ｂｃａが算出され、かかる状態パラメータＴｂｄ／Ｂｃａは、前記Ｓ１０２において失火判定を行う際に用いられる。
【００５１】
本実施例に係る内燃機関の点火装置１によれば、ＥＣＵ４０へ入力されたアナログ波形信号ＡＧｗに基づき複数のパラメータを生成させ、時間パラメータＰｔ及び波形パラメータＰｗによって定まる状態パラメータＰｓを用いることにより、デジタル二値化信号ＤＧｓの複雑な変動を適切に解析できるので、コロナノイズ発生時であっても、燃焼状態と失火状態との判別精度が向上する。また、ＥＣＵ４０へ入力されたアナログ波形信号ＡＧｗに基づき偏差Ｄｖを算出させ、燃焼状態及び失火状態における偏差Ｄｖの値及び偏差Ｄｖの分布状態を比較することにより、放電終了残留ノイズの発生を有効に検出するとともにコロナノイズの検出も行い得て、燃焼状態と失火状態との判別精度を改善することが可能となる。更に、かかる判別を行う場合には、内燃機関の吸気圧力とクランク軸の回転数とによって定まる動作状態信号ＱＧに基づいて規定される種々の閾値が適宜用いられるため、内燃機関の駆動状態に追従した閾値設定が実現され、これにより、失火判別の精度が向上する。
【００５２】
本実施例に係る内燃機関の失火検出方法によれば、状態パラメータＰｓを用いた判別行程と、偏差Ｄｖを用いた判別行程とを合成させることにより、失火検出の誤認を洩れなく排除させ、これにより、燃焼判別部４０ｅにおいて生成される燃焼判定信号にかかるＳ／Ｎ比の向上を図ることが可能とされる。
【００５３】
以上の如く記された実施の形態はあくまでも本発明の一つの実施形態であって、本発明ないし各構成要件の用語の意義は、前記実施の形態に記載されたものに制限されるものではない。例えば、本実施の形態に係る点火装置１では、ＥＣＵ４０における演算部の構成が、パラメータ演算部４０ｃと偏差処理部４０ｄの両方を備えている場合について説明されているが、かかる構成に限定することなく、ＥＣＵ４０における演算部は、パラメータ演算部４０ｃと偏差処理部４０ｄのうち何れか一方のみを択一的に構成させても良い。また、本実施の形態に係る失火検出方法では、失火／燃焼判定を行う判別ルーチンの初期行程（Ｓ１０１）において、パラメータ（Ｔｂｔ＞Ｍｉｓ）による論理判断を採用しているが、これに限らず、かかる論理判断は、他のパラメータを所定の条件に適合させて適宜採用されるべきものである。更に、失火検出方法は、判別ルーチンに係る他の判別行程を適宜な位置に加除変更させても良く、また、パラメータ判別行程／上限偏差判別行程／下限偏差判別行程の処理順序を適宜変更させても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】実施の形態に係る点火装置の回路構成を示す図
【図２】実施の形態に係るＥＣＵにおける演算部の構成を示す図
【図３】実施の形態に係るイオン電流に基づく各波形を示す図
【図４】実施の形態に係るイオン電流に基づく各波形を示す図
【図５】実施の形態に係るイオン電流に基づく各波形を示す図
【図６】実施の形態に係る偏差とその処理を示す図
【図７】実施の形態に係る偏差とその処理を示す図
【図８】実施の形態に係る偏差とその処理を示す図
【図９】実施の形態に係る連続回数と発生頻度との関係を示す図
【図１０】実施の形態に係る失火判定のアルゴリズムの一例を示すフローチャート
【図１１】実施の形態に係る通常のイオン波形とフィルタリング後のイオン波形とを示す図
【符号の説明】
【００５５】
１    点火装置
１０    点火コイル
ＰＧ    点火プラグ
Ｖｃｃ  バッテリ
２０    スイッチング素子
ＳＧ    点火パルス信号
３０    イオン電流検出回路
３５    ゲイン抵抗
４０    ＥＣＵ（制御回路）
ＡＧｗ  アナログ波形信号
ＡＧｓ  アナログ二値化信号
ＤＧｗ  デジタル波形信号
ＤＧｓ  デジタル二値化信号
４１ａ  Ａ／Ｄ変換部
Ｔｃ    Ａ／Ｄタイミング
４１ｂ  パラメータ演算部
Ｐｔ    時間パラメータ
Ｍｉｓ  点火近傍時間
Ｔｂｄ  応答持続最大時間
Ｔｂｉ  総応答時間
Ｔｂｔ  燃焼可能性時間
Ｐｗ    波形パラメータ
Ｃｃａ  応答回数
ＤＧｂ  二次デジタル波形信号
Ｂｖｐ  減算波形値
ＣＬ    基準時間軸
Ｂｉｎ  積分波形値
Ｂｃａ  微分波形値
Ｐｓ    状態パラメータ
４１ｃ  観測区間演算部
Ｗｉｎｐ  第１パラメータ演算範囲
Ｗｉｎｑ  第２パラメータ演算範囲
Ｗｉｎｄ  偏差処理範囲
４１ｄ  偏差処理部
Ｄｖ    偏差
４１ｅ  燃焼判別部
Ｐｄ    状態閾値
Ｖｓｕ  上限偏差閾値
Ｖｓｌ  下限偏差閾値
Ｎｃ    連続回数
Ｎｃｄ  連続閾回数
Ｎｎ    上限偏差越回数
Ｎｎｄ  閾回数
Ｎｍａｘ  ノイズ回数域の最小値
Ｎｍｉｎ  燃焼回数域の最大値
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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