(57)【要約】【課題】エンジンの仕様によっての目標値の設定及びエンジンの経年劣化等を考慮した目標値の設定は困難が生じる。【解決手段】イオン波形面積を積算した面積値を演算し、面積値の基準位置から１０パーセント位置となる第１の判定値を演算し、内燃機関の燃焼４回分の第１の判定値の平均となる第２の判定値と第２のしきい値とから第１の判定を実行し内燃機関の燃焼状態を判定する内燃機関の燃焼制御装置において、第２のしきい値が第２の判定値以上の時、最も至近となる燃焼の第１の判定値から１０パーセント位置となる値を第３の判定値又は、第２のしきい値が第２の判定値未満の時、最も至近となる燃焼の第１の判定値から９０パーセント位置となる値を第３の判定値とし、第１の判定４回分の第３の判定値を平均した第４の判定値と第３のしきい値とから第２の判定を実行し、第３のしきい値が第４の判定値未満の時、内燃機関の燃焼状態を悪化判定とする。【選択図】図１
2013100745.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の気筒を有する内燃機関と、
当該内燃機関の電気的制御等を行うECUと、
前記内燃機関のシリンダ内に供給された燃料と空気の混合気に点火を行う点火プラグと、
当該点火プラグへ高電圧を供給する１次コイルと２次コイルと鉄芯からなる点火コイルと、
当該点火コイルへ点火信号を供給するイグナイタと、
前記内燃機関に排気ガスの一部を再循環させるEGR制御を行い、
前記内燃機関の燃焼によって前記点火プラグに発生するイオン電流を検出するイオン電流検出回路を備え、
前記気筒毎に前記イオン電流検出回路によって検出したイオン電流から第１のしきい値となる電圧以上のイオン波形面積を積算した面積値を演算し、
当該面積値の基準位置から１０パーセント位置又は５０パーセント位置となる第１の判定値を演算し、
当該第１の判定値又は前記内燃機関の燃焼複数回分の当該第１の判定値の平均となる第２の判定値と第２のしきい値とから第１の判定を実行し前記内燃機関の燃焼状態を判定する内燃機関の燃焼制御装置において、
当該第２のしきい値が前記第１の判定値又は前記第２の判定値以上の時、最も至近となる燃焼の前記第１の判定値から第１の比率分となる値を第３の判定値又は、当該第２のしきい値が前記第１の判定値又は前記第２の判定値未満の時、最も至近となる燃焼の前記第１の判定値から第２の比率分となる値を第３の判定値とし、
前記第１の判定複数回分の当該第３の判定値を平均した第４の判定値と第３のしきい値とから第２の判定を実行し、
当該第３のしきい値が当該第４の判定値未満の時、前記内燃機関の燃焼状態を悪化判定とし、
前記内燃機関の燃焼状態が悪化判定とされた時、前記内燃機関の燃焼状態を良判定となるように空燃比又は／及びERG量を制御することを特徴とする内燃機関の燃焼制御装置。
【請求項２】
前記第１の判定は前記内燃機関の燃焼４回分且つ以降の前記内燃機関の燃焼１回毎に実行し、
前記第２の判定は前記第１の判定を４回分且つ以降の前記第１の判定１回毎に実行していることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃焼制御装置。
【請求項３】
複数の気筒を有する内燃機関と、
当該内燃機関の電気的制御等を行うECUと、
前記内燃機関のシリンダ内に供給された燃料と空気の混合気に点火を行う点火プラグと、
当該点火プラグへ高電圧を供給する１次コイルと２次コイルと鉄芯からなる点火コイルと、
当該点火コイルへ点火信号を供給するイグナイタと、
前記内燃機関に排気ガスの一部を再循環させるEGR制御を行い、
前記内燃機関の燃焼によって前記点火プラグに発生するイオン電流を検出するイオン電流検出回路を備え、
前記気筒毎に前記イオン電流検出回路によって検出したイオン電流から第１のしきい値となる電圧以上のイオン波形面積を積算した面積値を演算し、
当該面積値の基準位置から１０パーセント位置又は５０パーセント位置となる第１の判定値を演算し、
当該第１の判定値又は前記内燃機関の燃焼複数回分の当該第１の判定値の平均となる第２の判定値と第２のしきい値とから第１の判定を実行し前記内燃機関の燃焼状態を判定する内燃機関の燃焼制御装置において、
当該第２のしきい値が前記第１の判定値又は前記第２の判定値以上の時、面積値の基準位置から第１の比率分となる値を第３の判定値又は、当該第２のしきい値が前記第１の判定値又は前記第２の判定値未満の時、面積値の基準位置から第２の比率分となる値を第３の判定値とし、
当該第３の判定値と第３のしきい値とから第２の判定を実行し、
当該第３のしきい値が当該第３の判定値未満の時、前記内燃機関の燃焼状態を悪化判定とし、
前記内燃機関の燃焼状態が悪化判定とされた時、前記内燃機関の燃焼状態を良判定となるように空燃比又は／及びERG量を制御することを特徴とする内燃機関の燃焼制御装置。
【請求項４】
前記第２の判定は前記第１の判定を複数回分の前記第３の判定値又は前記第４の判定値と前記第３のしきい値の変動係数から判定し、以降の前記第１の判定１回毎に実行していることを特徴とする請求項１又は３に記載の内燃機関の燃焼制御装置。
【請求項５】
前記第１の比率を１０パーセント、前記第２の比率を９０パーセントとすることを特徴とする請求項１乃至４に記載の内燃機関の燃焼制御装置。
【請求項６】
前記面積値の基準位置は前記イグナイタからの点火信号がオフとなる位置又は前記内燃機関のピストンが上死点となる位置とすることを特徴とする請求項１乃至５に記載の内燃機関の燃焼制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車エンジン等の内燃機関の燃焼制御装置において、特に、イオン電流を用いて燃焼状態を判定する燃焼制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、内燃機関において、排気ガスの一部をシリンダ内に再循環させることや、理論空燃比より少ないガソリン量となるリーン混合気で希薄燃焼を行うことでポンピングロスを低減し、内燃機関の効率を向上させ、省燃費を実現している。しかし、排気ガス再循環（以下「ＥＧＲ」）量が多くなり過ぎると燃焼状態が悪化するため、内燃機関の燃焼状態を判定し、常に内燃機関の運転状況に応じて最適なＥＧＲ量を調整する必要がある。このような問題を解決するために、最適量までＥＧＲ量を増加させることができる燃焼制御装置が提案されており、例えば特開２００９−１２７５０８号公報（以下「特許文献１」）が知られている。
【０００３】
特許文献１において、内燃機関の燃焼室への吸気通路と、前記燃焼室からの排気通路と、を連通する排気還流通路を設け、排気還流通路を開閉する開閉弁を制御して、前記排気通路から前記吸気路に還流される排気流量を調整すること、及び／又は、前記吸気通路を開閉する吸気弁と、前記排気通路を開閉する排気弁のいずれも開放させる重複期間を調整することでＥＧＲ制御を実現する燃焼制御装置であって、放電ノイズ終了後のデータを抽出するためのウインド区間を特定するウインド特定手段と、前記ウインド区間の前記検出信号に、ＢＰＦ処理を施してイオン電流を抽出する抽出手段と、検出されたイオン電流について、(1)イオン電流のピーク値、(2)イオン電流の時間積分値、(3)イオン電流がピーク値を示すクランク角、(4)イオン電流の時間積分値の５０％位置を示すクランク角、(5)イオン電流の開始位置を示すクランク角、(6)イオン電流の終了位置を示すクランク角、の何れか一つ以上を組合せて算出した演算値に基づいて制御パラメータを特定する算出手段と、特定された前記制御パラメータを、予め決定されている目標値と比較し、前記目標値に近づくようにＥＧＲ量を変化させるフィードバック制御を実行する点火制御手段と、を有して構成された燃焼制御装置が提案されている。
【０００４】
また、空燃比がリーン過ぎても燃焼状態が悪化するため、内燃機関の燃焼状態を判定し、常に内燃機関の運転状況に応じて空燃比制御を行う必要があり、特開２０１１−１７９３８０号公報（以下「特許文献２」）が知られている。
【０００５】
特許文献２において、一次コイルと二次コイルとを有する点火コイルと、前記一次コイルの通電を制御するスイッチング素子と、前記スイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦ動作させると共に、冷間始動時に空燃比制御を実行する制御装置と、前記スイッチング素子の遷移動作に対応して発生する前記二次コイルの誘起電圧を受けて点火放電をする点火プラグと、前記点火プラグを経由する電流信号を検出する信号検出回路と、を有して構成され、空燃比制御時に取得される前記電流信号に基づいて、内燃機関の動作が適正か否かを判定する判定手段と、判定手段によって動作が適正であると判定されると、その後の点火サイクルにおいて空燃比制御をリーン側に進める一方、適正でないと判定されると、その後の点火サイクルにおいて燃焼を改善するための回復措置を採る変更手段と、が冷間始動時に機能するよう構成された燃焼制御装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１２７５０８号公報
【特許文献２】特開２０１１−１７９３８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来の内燃機関の燃焼制御装置では次のような問題が生じている。即ち、特許文献１においては、(1)イオン電流のピーク値、(2)イオン電流の時間積分値、(3)イオン電流がピーク値を示すクランク角、(4)イオン電流の時間積分値の５０％位置を示すクランク角、(5)イオン電流の開始位置を示すクランク角、(6)イオン電流の終了位置を示すクランク角、の何れか一つ以上を組合せて算出した演算値に基づいて制御パラメータを特定する算出手段と、特定された前記制御パラメータを、予め決定されている目標値と比較して燃焼状態を判定し、特許文献２においては、冷間始動時に取得される電流信号に基づいて、内燃機関の動作が適正か否かを判定しているが、エンジンの仕様によっての目標値の設定及びエンジンの経年劣化等を考慮した目標値の設定は困難が生じる。
【０００８】
本発明は上記課題に鑑なされたもので、内燃機関の燃焼状態を安全且つ精度良く判定し、内燃機関の燃焼状態に応じて最適な空燃比制御及びＥＧＲ量の制御を行うことをできる内燃機関の燃焼制御装置を提供することを目標とする。
【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は次のような構成とする。即ち、複数の気筒を有する内燃機関と、当該内燃機関の電気的制御等を行うECUと、前記内燃機関のシリンダ内に供給された燃料と空気の混合気に点火を行う点火プラグと、当該点火プラグへ高電圧を供給する１次コイルと２次コイルと鉄芯からなる点火コイルと、当該点火コイルへ点火信号を供給するイグナイタと、前記内燃機関に排気ガスの一部を再循環させるEGR制御を行い、前記内燃機関の燃焼によって前記点火プラグに発生するイオン電流を検出するイオン電流検出回路を備え、前記気筒毎に前記イオン電流検出回路によって検出したイオン電流から第１のしきい値となる電圧以上のイオン波形面積を積算した面積値を演算し、当該面積値の基準位置から１０パーセント位置又は５０パーセント位置となる第１の判定値を演算し、当該第１の判定値又は前記内燃機関の燃焼複数回分の当該第１の判定値の平均となる第２の判定値と第２のしきい値とから第１の判定を実行し前記内燃機関の燃焼状態を判定する内燃機関の燃焼制御装置において、当該第２のしきい値が前記第１の判定値又は前記第２の判定値以上の時、最も至近となる燃焼の前記第１の判定値から第１の比率分となる値を第３の判定値又は、当該第２のしきい値が前記第１の判定値又は前記第２の判定値未満の時、最も至近となる燃焼の前記第１の判定値から第２の比率分となる値を第３の判定値とし、前記第１の判定複数回分の当該第３の判定値を平均した第４の判定値と第３のしきい値とから第２の判定を実行し、当該第３のしきい値が当該第４の判定値未満の時、前記内燃機関の燃焼状態を悪化判定とし、前記内燃機関の燃焼状態が悪化判定とされた時、前記内燃機関の燃焼状態を良判定となるように空燃比又は／及びERG量を制御することを特徴とする内燃機関の燃焼制御装置とする。
【００１０】
また、請求項１の発明においては、前記第１の判定は前記内燃機関の燃焼４回分且つ以降の前記内燃機関の燃焼１回毎に実行し、前記第２の判定は前記第１の判定を４回分且つ以降の前記第１の判定１回毎に実行してもよい。
【００１１】
また、請求項３の発明において、複数の気筒を有する内燃機関と、当該内燃機関の電気的制御等を行うECUと、前記内燃機関のシリンダ内に供給された燃料と空気の混合気に点火を行う点火プラグと、当該点火プラグへ高電圧を供給する１次コイルと２次コイルと鉄芯からなる点火コイルと、当該点火コイルへ点火信号を供給するイグナイタと、前記内燃機関に排気ガスの一部を再循環させるEGR制御を行い、前記内燃機関の燃焼によって前記点火プラグに発生するイオン電流を検出するイオン電流検出回路を備え、前記気筒毎に前記イオン電流検出回路によって検出したイオン電流から第１のしきい値となる電圧以上のイオン波形面積を積算した面積値を演算し、当該面積値の基準位置から１０パーセント位置又は５０パーセント位置となる第１の判定値を演算し、当該第１の判定値又は前記内燃機関の燃焼複数回分の当該第１の判定値の平均となる第２の判定値と第２のしきい値とから第１の判定を実行し前記内燃機関の燃焼状態を判定する内燃機関の燃焼制御装置において、当該第２のしきい値が前記第１の判定値又は前記第２の判定値以上の時、面積値の基準位置から第１の比率分となる値を第３の判定値又は、当該第２のしきい値が前記第１の判定値又は前記第２の判定値未満の時、面積値の基準位置から第２の比率分となる値を第３の判定値とし、当該第３の判定値と第３のしきい値とから第２の判定を実行し、当該第３のしきい値が当該第３の判定値未満の時、前記内燃機関の燃焼状態を悪化判定とし、前記内燃機関の燃焼状態が悪化判定とされた時、前記内燃機関の燃焼状態を良判定となるように空燃比又は／及びERG量を制御することを特徴とする内燃機関の燃焼制御装置とする。
【００１２】
上記構成においては、前記第２の判定は前記第１の判定を複数回分の前記第３の判定値又は前記第４の判定値と前記第３のしきい値の変動係数から判定し、以降の前記第１の判定１回毎に実行してもよい。また、前記第１の比率を１０パーセント、前記第２の比率を９０パーセントとしてもよい。さらに、前記面積値の基準位置は前記イグナイタからの点火信号がオフとなる位置又は前記内燃機関のピストンが上死点となる位置としてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
上記の通り、イオン波形面積を積算した面積値を演算し、面積値の基準位置から１０パーセント位置又は５０パーセント位置となる第１の判定値を演算し、第１の判定値又は内燃機関の燃焼複数回分の第１の判定値の平均となる第２の判定値と第２のしきい値とから第１の判定を実行し内燃機関の燃焼状態を判定する内燃機関の燃焼制御装置において、第２のしきい値が第１の判定値又は第２の判定値以上の時、最も至近となる燃焼の第１の判定値から第１の比率分となる値を第３の判定値又は、第２のしきい値が第１の判定値又は第２の判定値未満の時、最も至近となる燃焼の第１の判定値から第２の比率分となる値を第３の判定値とし、第１の判定複数回分の第３の判定値を平均した第４の判定値と第３のしきい値とから第２の判定を実行し、第３のしきい値が第４の判定値未満の時、内燃機関の燃焼状態を悪化判定とし、内燃機関の燃焼状態が悪化判定とされた時、内燃機関の燃焼状態を良判定となるように空燃比又は／及びERG量を制御することで、エンジンの仕様や経年劣化による影響を受けることなく、内燃機関の燃焼状態を安全且つ精度良く判定し、内燃機関の燃焼状態に応じて最適な空燃比制御及びＥＧＲ量の制御を行うことをできる内燃機関の燃焼制御装置が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施例とする内燃機関の構成を示す図である。
【図２】第１の実施例とする内燃機関の点火装置の回路図である。
【図３】第１の実施例とする内燃機関のイオン電流波形の積算面積を示すタイムチャートである。
【図４】第１の実施例とする内燃機関の点火信号波形（イ）及び、点火信号に対するイオン電流波形の積算面積（ロ）を示すタイムチャートである。
【図５】第１の実施例とする内燃機関の燃焼状態判定までの手順を示す図である。
【図６】第１の実施例とする内燃機関のイオン電流に対する燃焼制御を示すフローチャートである。
【図７】第２の実施例とする内燃機関の点火信号波形（ハ）及び、点火信号に対するイオン電流波形の積算面積（ニ）を示すタイムチャートである。
【図８】第２の実施例とする内燃機関の燃焼状態判定までの手順を示す図である。
【図９】第２の実施例とする内燃機関のイオン電流に対する燃焼制御を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に本発明の実施の形態を示す実施例を図１乃至図９に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１６】
本発明の第１の実施例とする内燃機関の構成を示す図を図１に、内燃機関の点火装置の回路図を図２に、内燃機関のイオン電流波形の積算面積を示すタイムチャートを図３に、内燃機関の点火信号波形（イ）及び、点火信号に対するイオン電流波形の積算面積（ロ）を示すタイムチャートを図４に、内燃機関の燃焼状態判定までの手順を示す図を図５に、内燃機関のイオン電流に対する燃焼制御を示すフローチャートを図６にそれぞれ示す。
【００１７】
図１及び図２において、内燃機関は３つの気筒30からなる３気筒エンジンであり、当該気筒30毎に１個ずつ形成されるシリンダ32内に燃料と空気からなる混合気を供給するためのインテークマニホールド36を備え、当該インテークマニホールド36内に燃料を噴射するためのインジェクション60を備え、当該シリンダ32内からの排気ガスを排出するためのエキゾーストマニホールド42を備えている。また、当該インテークマニホールド36には当該シリンダ32内への吸気量を調整する吸気バルブ38を備え、当該エキゾーストマニホールド42には当該シリンダ32内からの排気量を調整する排気バルブ44を備えている。さらに、当該吸気バルブ38及び当該排気バルブ44の開閉動作を行うために、当該吸気バルブ38側には吸気カム40が備えられ、当該吸気バルブ44側には排気カム46が備えられている。
【００１８】
また、前記内燃機関には前記シリンダ32内の混合気を圧縮するためのピストン34と、当該ピストン34に伝わる前記シリンダ32内の燃焼による上下運動を回転運動に変換するクランク52を備えている。さらに、当該クランク52及び前記吸気カム40、前記排気カム46はタイミングベルトによって連動して駆動している。
【００１９】
また、前記内燃機関にはエンジンルーム内に備えられたバッテリ22の電圧を昇圧する点火コイル10と前記シリンダ32内の混合気に点火を行う点火プラグ20を備え、当該点火コイル10は１次巻線を巻き回した１次コイル12と２次巻線を巻き回した２次コイル14、鉄芯16、当該点火コイル10に点火信号を供給するＦＥＴからなるイグナイタ18とで構成されている。さらに、当該エンジンルームに前記内燃機関の電気的制御を行うＥＣＵ64が備えられ、当該ＥＣＵ64は前記インジェクション60から噴射する燃料の量を制御するとともに、当該ＥＣＵ64は当該点火コイル10と接続されていて、前記内燃機関の燃焼サイクルに応じて当該ＥＣＵ64から当該点火コイル10への点火信号を供給している。
【００２０】
また、前記内燃機関は前記インテークマニホールド36と前記エキゾーストマニホールド42を繋ぐ排気ガス再循環通路48を用いて、排気ガス再循環（以下「ＥＧＲ」）を行っている。さらに、当該排気ガス再循環通路48には前記インテークマニホールド36内へのEGR量を調節するEGR弁50が備えられている。
【００２１】
また、前記内燃機関の前記クランク52の角度を検出するためのクランク角センサ66を備え、当該クランク角センサ66は前記ＥＣＵ64と接続されている。さらに、前記内燃機関には前記気筒30の燃焼によって前記点火プラグ20に発生するイオン電流を検出するイオン電流検出回路62が備えられ、当該イオン電流検出回路62は前記点火コイル10の前記２次コイル14の低圧側及び前記ECU64と接続されている。
【００２２】
次に、図３において、前記内燃機関の燃焼によって前記点火プラグ20に発生したイオン電流波形を示し、当該イオン電流波形から第１のしきい値以上の電圧におけるイオン波形面積を積算した面積値を斜線部で示している。また、当該第１のしきい値以上の電圧が範囲Aのように連続した期間の発生である場合、当該イオン波形面積に積算し、当該第１のしきい値以上の電圧が範囲Bのような短期間の発生である場合、ノイズであると判断して当該イオン波形面積に積算しない。さらに、当該第１のしきい値はイオン電流のノイズの大きさによって決定している。
【００２３】
また、図４において、前記イグナイタ18から前記点火コイル10に供給される点火信号波形は図４の（イ）に示すように、前記内燃機関の１回の点火に対して前記ＥＣＵ64からの点火信号のオン・オフを切り替えた波形となる。さらに、当該点火信号がオンからオフに切り替えられると前記シリンダ32内への放電が開始され、前記シリンダ32内への燃焼が広がる。
【００２４】
また、イオン電流波形は図４の（ロ）に示すように、前記内燃機関の燃焼によって前記シリンダ32内にイオン電流が発生するが、放電期間中はイオン電流を検出することができないので放電期間が終了後に前記点火プラグ20からイオン電流が検出される波形となる。さらに、前記内燃機関の前記ピストン34が上死点（以下「ＴＤＣ」）となる角度を基準位置として、当該ＴＤＣからイオン波形全面積（斜線部分）の１０パーセントのイオン波形面積となる位置及び当該ＴＤＣからイオン波形全面積（斜線部分）の９０パーセントのイオン波形面積となる位置をそれぞれ破線で示している。
【００２５】
また、図５において、前記内燃機関の前記気筒30は♯１気筒、♯３気筒、♯２気筒、♯１’気筒、♯３’気筒・・・の順番で点火され、前記気筒30への放電後にイオン電流波形から算出した前記面積値の基準位置から１０パーセント位置とした第１の判定値を算出し、当該♯１気筒及び当該♯３気筒、当該♯２気筒、当該♯１’気筒の４回の点火による当該第１の判定値を平均した第２の判定値と第２のしきい値から第１の判定を行う。さらに、当該第１の判定が当該第１の判定値≦当該第２のしきい値となった場合、当該♯１’気筒の点火によるイオン電流波形から算出した前記面積値の基準位置から１０パーセント位置とした値を第３の判定値とし、当該第１の判定が当該第１の判定値＞当該第２のしきい値となった場合、当該♯１’気筒の点火によるイオン電流波形から算出した前記面積値の基準位置から９０パーセント位置とした値を第３の判定値とする。
【００２６】
また、前記第１の判定の至近の４回分の前記第３の判定値を平均した第４の判定値と第３のしきい値から第２の判定を行い、当該第２の判定が当該第４の判定値≦当該第３のしきい値となった場合、前記気筒30における燃焼状態を良好と判定し、当該第２の判定が当該第４の判定値＞当該第３のしきい値となった場合、前記気筒30における燃焼状態を悪化と判定する。さらに、前記第１の判定及び当該第２の判定は前記気筒30の燃焼毎に至近の４回分の点火から燃焼状態を判定する。
【００２７】
次に、内燃機関の燃焼制御装置の動作を図６に基づいて説明する。
【００２８】
図６において、前記内燃機関の運転を開始し、前記♯１気筒、前記♯３気筒、前記♯２気筒の順に燃焼サイクルを行い（Ｓ１）、前記イオン電流検出回路62は前記内燃機関の前記気筒30で発生したイオン電流を検出し（Ｓ２）、前記ＥＣＵ64は前記イオン電流検出回路62が検出したイオン電流波形から第１のしきい値以上の電圧となるイオン波形面積を積算した面積値を演算し（Ｓ３）、前記ＥＣＵ64は当該面積値の基準位置から１０パーセント位置とした第１の判定値を演算する（Ｓ４）。また、前記ＥＣＵ64は前記内燃機関の燃焼サイクルから至近の４回分の（Ｓ４）で演算した当該第１の判定値を平均した第２の判定値を演算し（Ｓ５）、前記ＥＣＵ64は（Ｓ５）で演算した当該第２の判定値≦第２のしきい値となるかの第１の判定を行う（Ｓ６）。さらに、（Ｓ６）で当該第２のしきい値≦第３のしきい値となる場合、前記ＥＣＵ64は前記内燃機関の燃焼サイクルから最も至近の点火を行った前記気筒30の（Ｓ３）で演算した当該面積値の基準位置から１０パーセント位置とする第３の判定値を演算し（Ｓ７）、（Ｓ６）で当該第２のしきい値＞第３のしきい値となる場合、前記ＥＣＵ64は前記内燃機関の燃焼サイクルから最も至近の点火を行った前記気筒30の（Ｓ３）で演算した当該面積値の基準位置から９０パーセント位置とする第３の判定値を演算する（Ｓ２１）。
【００２９】
また、前記ＥＣＵ64は前記第１の判定の至近の４回分の前記第３の判定値を平均した第４の判定値を演算し（Ｓ８）、前記ＥＣＵ64は（Ｓ８）で演算した当該第４の判定値≦第３のしきい値となるかの第２の判定を行い（Ｓ９）、（Ｓ９）で当該第４の判定値≦当該第３のしきい値となる場合、前記ＥＣＵ64は前記内燃機関の燃焼状態を良好と判定し（Ｓ１０）、（Ｓ９）で当該第４の判定値＞当該第３のしきい値となる場合、前記ＥＣＵ64は前記内燃機関の燃焼状態を悪化と判定し（Ｓ３１）、前記ＥＣＵ64は前記インジェクション60から噴射されるガソリン量を制御し、前記シリンダ32内へ供給する混合気の空燃比を前記気筒30の燃焼状態が良好となる方向へ制御及び前記ＥＧＲ弁50の開度を制御し、前記排気ガス再循環通路48を介して前記シリンダ32内へ再循環するＥＧＲ量を前記気筒30の燃焼状態が良好となる方向へ制御する（Ｓ３２）。
【００３０】
上記構成により、（１）前記気筒30への放電後にイオン電流波形から算出した前記面積値の基準位置から１０パーセント位置とした前記第１の判定値を算出する。（２）前記内燃機関の至近の４回の点火による前記第１の判定値を平均した前記第２の判定値と前記第２のしきい値から前記第１の判定を行う。（３）前記第１の判定が前記第１の判定値≦前記第２のしきい値となった場合、前記内燃機関の最も至近の点火を行った前記気筒30のイオン電流波形から算出した前記面積値の基準位置から１０パーセント位置とした値を前記第３の判定値とし、前記第１の判定が前記第１の判定値＞前記第２のしきい値となった場合、前記内燃機関の最も至近の点火を行った前記気筒30のイオン電流波形から算出した前記面積値の基準位置から９０パーセント位置の値を前記第３の判定値とする。（４）前記第１の判定の至近の４回分の前記第３の判定値を平均した前記第４の判定値と前記第３のしきい値から前記第２の判定を行い、前記第２の判定が前記第４の判定値≦前記第３のしきい値となった場合、前記気筒30における燃焼状態を良好と判定し、前記第２の判定が前記第４の判定値＞前記第３のしきい値となった場合、前記気筒30における燃焼状態を悪化と判定し、前記インジェクション60から噴射されるガソリン量を制御し、前記シリンダ32内へ供給する混合気の空燃比を前記気筒30の燃焼状態が良好となる方向へ制御及び前記ＥＧＲ弁50の開度を制御し、前記排気ガス再循環通路48を介して前記シリンダ32内へ再循環するＥＧＲ量を前記気筒30の燃焼状態が良好となる方向へ制御する。これらの（１）乃至（４）を行うことで、内燃機関の燃焼状態を安全且つ精度良く判定し、内燃機関の燃焼状態に応じて最適な空燃比制御及びＥＧＲ量の制御を行うことができる。
【００３１】
なお上記実施例１の変形例として、前記内燃機関は３つの前記気筒30からなる３気筒エンジンとしたが、複数の気筒を有した内燃機関であれば実施してもよいし、前記内燃機関の構成は設計事情によって任意の構成に変更してもよい。また、前記内燃機関は前記排気バルブ44の開閉制御を行う可変バルブタイミング機構を備えて、前記内燃機関の吸気時に前記吸気バルブ38と前記排気バルブ44をオーバーラップさせることによって前記ＥＧＲを行う構成としてもよい。さらに、前記イオン波形面積に積算するイオン電流波形を決定する前記第１のしきい値となる電圧値はイオン電流に発生するノイズから任意のしきい値に変更してもよい。
【００３２】
また、前記面積値は前記点火プラグ20からのイオン電流の発生期間中から任意の範囲の期間に発生するイオン電流及び前記第１のしきい値を満たすイオン波形面積を積算して算出してもよい。さらに、前記面積値の基準位置から１０パーセント位置とする前記第１の判定値及び前記面積値の基準位置から１０パーセント位置とする前記第３の判定値、前記面積値の基準位置から９０パーセント位置とする前記第３の判定値は前記内燃機関の前記ピストン34のＴＤＣを基準位置として算出したが、前記イグナイタ18から前記点火コイル10に供給される点火信号がオフとなる位置を基準位置としてもよい。
【００３３】
また、前記第１の判定値を前記面積値の基準位置から１０パーセントの比率で演算したが、前記面積値の基準位置から５０パーセントの比率で前記第１の判定値を演算する等、前記内燃機関の燃焼状態判定の精度が向上するのであれば、適宜に比率の変更を行ってもよい。さらに、前記第３の判定値を前記面積値の基準位置から１０パーセント又は９０パーセントの比率で演算したが、前記内燃機関の燃焼状態判定の精度が向上するのであれば、適宜に比率の変更を行ってもよい。
【００３４】
また、前記第１の判定を前記気筒30の燃焼毎に実施し、前記第２の判定を前記第１の判定を８回等の複数回分の変動係数（変動係数＝標準偏差値／平均値）から前記内燃機関の燃焼状態を判定してもよいし、前記第１の判定は前記気筒30の燃焼回数に対して任意の回数行ってもよいし、前記第２の判定は前記第１の判定の実施回数に対して任意の回数行ってもよい。さらに、前記第２のしきい値及び前記第３のしきい値は前記内燃機関の構成によって適宜変更してもよい。
【実施例２】
【００３５】
次に、第２の実施例とする内燃機関の点火信号波形（ハ）及び、点火信号に対するイオン電流波形の積算面積（ニ）を示すタイムチャートを図７に、内燃機関の燃焼状態判定までの手順を示す図を図８に、内燃機関のイオン電流に対する燃焼制御を示すフローチャートを図９にそれぞれ示す。
【００３６】
当該第２の実施例においては前記第１の実施例で説明した前記第１の判定値の算出は前記気筒30への放電後にイオン電流波形から算出した前記面積値の基準位置から５０パーセント位置とする点及び、前記第１の判定と前記第２の判定を前記気筒30の燃焼毎に実施する点を除いた他の構造は前記第１の実施例と同一であるため、説明は省略する。
【００３７】
図７において、前記イグナイタ18から前記点火コイル10に供給される点火信号波形は図７の（ハ）に示すように、前記内燃機関の１回の点火に対して前記ECU64からの点火信号のオン・オフを切り替えた波形となる。また、当該点火信号がオンからオフに切り替えられると前記シリンダ32内への放電が開始され、前記シリンダ32内へ燃焼が広がる。さらに、イオン電流波形は図７の（ニ）に示すように、前記内燃機関の燃焼によって前記シリンダ32内にイオン電流が発生するが、放電期間中はイオン電流を検出することができないので放電期間が終了後に前記点火プラグ20からイオン電流が検出される波形となる。
【００３８】
また、前記内燃機関の前記ピストン34がＴＤＣとなる角度を基準位置として、当該ＴＤＣからイオン波形全面積（斜線部分）の１０パーセントのイオン波形面積となる位置及び当該ＴＤＣからイオン波形全面積（斜線部分）の５０パーセントのイオン波形面積となる位置、当該ＴＤＣからイオン波形全面積（斜線部分）の９０パーセントのイオン波形面積となる位置をそれぞれ破線で示している。
【００３９】
また、図８において、前記内燃機関の前記気筒30は♯１気筒、♯３気筒、♯２気筒、♯１‘気筒、♯３’気筒・・・の順番で点火され、前記気筒30への放電後にイオン電流波形から算出した前記面積値の基準位置から５０パーセント位置とした第１の判定値を算出し、当該第１の判定値と第２のしきい値から第１の判定を行う。さらに、当該第１の判定が当該第１の判定値≦当該第２のしきい値となった場合、前記面積値の基準位置から１０パーセント位置とした第２の判定値とし、当該第１の判定が当該第１の判定値＞当該第1のしきい値となった場合、前記面積値の基準位置から９０パーセント位置とした第２の判定値とする。
【００４０】
また、前記第２の判定値と第３のしきい値から第２の判定を行い、当該第２の判定が前記第２の判定値≦当該第３のしきい値となった場合、前記気筒30における燃焼状態を良好と判定し、当該第２の判定が前記第２の判定値＞当該第３のしきい値となった場合、前記気筒30における燃焼状態を悪化と判定する。さらに、前記第１の判定及び当該第２の判定は前記気筒30の燃焼毎に行い、♯１気筒、♯３気筒、♯２気筒、♯１‘気筒、♯３’気筒・・・の順番に燃焼状態の移行が判定される。
【００４１】
次に、内燃機関の燃焼制御装置の動作を図９に基づいて説明する。
【００４２】
図９において、前記内燃機関の運転を開始し、前記内燃機関の♯１気筒、♯３気筒、♯２気筒の順に燃焼サイクルを行い（Ｓ１）、前記イオン電流検出回路62は前記内燃機関の前記気筒30で発生したイオン電流を検出し（Ｓ２）、前記ＥＣＵ64は前記イオン電流検出回路62が検出したイオン電流波形から第１のしきい値以上の電圧となるイオン波形面積を積算した面積値を演算し（Ｓ３）、前記ＥＣＵ64は当該面積値の基準位置から５０パーセント位置とする第１の判定値を演算する（Ｓ４）。また、前記ＥＣＵ64は当該第１の判定値≦当該第２のしきい値となるかの第１の判定を実行し（Ｓ５）、（Ｓ５）で当該第１の判定値≦当該第２のしきい値となる場合、前記ＥＣＵ64は当該面積値の基準位置から１０パーセント位置とする第２の判定値を演算し（Ｓ６）、（Ｓ５）で当該第１の判定値＞当該第２のしきい値となる場合、前記ＥＣＵ64は当該面積値の基準位置から９０パーセント位置とする第２の判定値を演算する（Ｓ１１）。さらに、前記ＥＣＵ64は当該第２の判定値≦第３のしきい値となるかの第２の判定を実行し（Ｓ７）、（Ｓ７）で当該第２の判定値≦当該第３のしきい値となる場合、前記ＥＣＵ64は前記気筒30における燃焼状態を良好と判定し（Ｓ８）、（Ｓ７）で当該第２の判定値＞当該第３のしきい値となる場合、前記ＥＣＵ64は前記気筒30における燃焼状態を悪化と判定し（Ｓ２１）、前記ＥＣＵ64は前記インジェクション60から噴射されるガソリン量を制御し、前記シリンダ32内へ供給する混合気の空燃比を前記気筒30の燃焼状態が良好となる方向へ制御及び前記ＥＧＲ弁50の開度を制御し、前記排気ガス再循環通路48を介して前記シリンダ32内へ再循環するＥＧＲ量を前記気筒30の燃焼状態が良好となる方向へ制御する（Ｓ２２）。
【００４３】
上記構成により、（１）前記気筒30への放電後にイオン電流波形から算出した前記面積値の基準位置から５０パーセント位置とする前記第１の判定値を算出する。（２）前記第１の判定値と前記第２のしきい値から前記第１の判定を行い、前記第１の判定が前記第１の判定値≦前記第２のしきい値となった場合、前記面積値の基準位置から１０パーセント位置とした前記第２の判定値とし、前記第１の判定が前記第１の判定値＞前記第1のしきい値となった場合、前記面積値の基準位置から９０パーセント位置とした前記第２の判定値とする。（３）前記第２の判定値と前記第３のしきい値から前記第２の判定を行い、前記第２の判定が前記第２の判定値≦前記第３のしきい値となった場合、前記気筒30における燃焼状態を良好と判定し、前記第２の判定が前記第２の判定値＞前記第３のしきい値となった場合、前記気筒30における燃焼状態を悪化と判定し、前記インジェクション60から噴射されるガソリン量を制御し、前記シリンダ32内へ供給する混合気の空燃比を前記気筒30の燃焼状態が良好となる方向へ制御及び前記ＥＧＲ弁50の開度を制御し、前記排気ガス再循環通路48を介して前記シリンダ32内へ再循環するＥＧＲ量を前記気筒30の燃焼状態が良好となる方向へ制御する。これらの（１）乃至（３）を行うことで、内燃機関の燃焼状態を安全且つ精度良く判定し、内燃機関の燃焼状態に応じて最適な空燃比制御及びＥＧＲ量の制御を行うことをできる。
【００４４】
なお上記実施例２の変形例として、前記内燃機関は３つの前記気筒30からなる３気筒エンジンとしたが、複数の気筒を有した内燃機関であれば実施してもよいし、前記内燃機関の構成は設計事情によって任意の構成に変更してもよい。また、前記内燃機関は前記排気バルブ44の開閉制御を行う可変バルブタイミング機構を備えて、前記内燃機関の吸気時に前記吸気バルブ38と前記排気バルブ44をオーバーラップさせることによって前記ＥＧＲを行う構成としてもよい。さらに、前記イオン波形面積に積算するイオン電流波形を決定する前記第１のしきい値となる電圧値はイオン電流に発生するノイズから任意のしきい値に変更してもよい。
【００４５】
また、前記面積値は前記点火プラグ20からのイオン電流の発生期間中から任意の範囲の期間に発生するイオン電流及び前記第１のしきい値を満たすイオン波形面積を積算して算出してもよい。さらに、前記面積値の基準位置から５０パーセント位置とする前記第１の判定値及び前記面積値の基準位置から１０パーセント位置とする前記第２の判定値、前記面積値の基準位置から９０パーセント位置とする前記第２の判定値は前記内燃機関の前記ピストン34のＴＤＣを基準位置として算出したが、前記イグナイタ18から前記点火コイル10に供給される点火信号がオフとなる位置を基準位置としてもよい。
【００４６】
また、前記第１の判定値を前記面積値の基準位置から１０パーセントの比率で演算したが、前記面積値の基準位置から５０パーセントの比率で前記第１の判定値を演算する等、前記内燃機関の燃焼状態判定の精度が向上するのであれば、適宜に比率の変更を行ってもよい。さらに、前記第３の判定値を前記面積値の基準位置から１０パーセント又は９０パーセントの比率で演算したが、前記内燃機関の燃焼状態判定の精度が向上するのであれば、適宜に比率の変更を行ってもよい。
【００４７】
また、前記第２のしきい値及び前記第３のしきい値は前記内燃機関の構成によって適宜変更してもよい。さらに、前記第２の判定を前記第１の判定を８回等の複数回分の変動係数（変動係数＝標準偏差値／平均値）から前記内燃機関の燃焼状態を判定してもよい
【符号の説明】
【００４８】
10：点火コイル
12：１次コイル
14：２次コイル
16：鉄芯
18：イグナイタ
20：点火プラグ
22：バッテリ
30：気筒
32：シリンダ
34：ピストン
36：インテークマニホールド
38：吸気バルブ
40：吸気カム
42：エキゾーストマニホールド
44：排気バルブ
46：排気カム
48：排気ガス再循環通路
50：EGR弁
52：クランク
60：インジェクション
62：イオン電流検出回路
64：ECU
66：クランク角センサ
【図１】
2013100745.tif 000003
【図２】
2013100745.tif 000004
【図３】
2013100745.tif 000005
【図４】
2013100745.tif 000006
【図５】
2013100745.tif 000007
【図６】
2013100745.tif 000008
【図７】
2013100745.tif 000009
【図８】
2013100745.tif 000010
【図９】
2013100745.tif 000011