(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
点火プラグの電極間に電圧を印加して点火時に前記点火プラグの電極間に発生する燃焼イオン電流を検出可能なイオン電流検出期間または検出タイミングにおいて、前記電極間に流れる電流を検出する第１の電流検出手段と、
前記イオン電流検出期間または検出タイミング以外に、前記電極間に流れる電流を少なくとも２回以上検出する第２の電流検出手段と、
前記第１の電流検出手段により検出される第１の電流値と、前記第２の電流検出手段により検出される前記少なくとも２つ以上の第２の電流値に基づいて、前記イオン電流検出期間に発生するイオン電流を推定するイオン電流推定手段と、
前記イオン電流推定手段により推定されるイオン電流に基づいて内燃機関の失火を判定する失火判定手段と、
前記第２の電流検出手段により検出される少なくとも２つ以上の電流値に基づいて、前記イオン電流検出期間に発生する燃焼イオン電流以外の電流値を推定する電流値推定手段と、
前記点火プラグの電極間に電圧を印加するために備えられるコンデンサＣｏと前記コンデンサの充電電圧Ｖｏを設定するために備えられるツェナーダイオードと、から構成される内燃機関の失火検出装置において、
前記イオン電流推定手段は、前記第１の電流値と前記電流値推定手段により推定される前記イオン電流検出期間に発生する燃焼イオン電流以外の電流値とに基づいて、前記イオン電流検出期間に発生する燃焼イオン電流を推定し、
前記推定されたイオン電流に基づいて内燃機関の失火を判定し、
前記コンデンサの静電容量をＣｏ、前記第２の電流検出手段により検出される２つの電流値をｉ１，ｉ２とし、前記２つの電流値のサンプリング間隔をΔｔとしたとき、
前記電流値推定手段により推定される前記イオン電流検出期間に発生するイオン電流以外の電流値ｉｏを、
ｉｏ＝Ｖｏ・Ｃｏ／Δｔ・ｌｎ（ｉ１／ｉ２）
の演算式をまたはその演算式に含まれるｌｎ（ｉ１／ｉ２）関数式を用いて算出し、
前記第１の電流値と前記演算された電流値ｉｏとの偏差に基づいて前記イオン電流を演算することを特徴とする内燃機関の失火検出装置。
【請求項２】
前記イオン電流検出期間に発生するイオン電流以外の電流値ｉｏが所定値以上のときには、前記失火判定手段による判定を禁止することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の失火検出装置。
【請求項３】
点火プラグの電極間に電圧を印加して点火時に前記点火プラグの電極間に発生する燃焼イオン電流を検出可能なイオン電流検出期間または検出タイミングにおいて、前記電極間に流れる電流を検出する第１の電流検出手段と、
前記イオン電流検出期間または検出タイミング以外に、前記電極間に流れる電流を少なくとも２回以上検出する第２の電流検出手段と、
前記第１の電流検出手段により検出される第１の電流値と、前記第２の電流検出手段により検出される前記少なくとも２つ以上の第２の電流値に基づいて、前記イオン電流検出期間に発生するイオン電流を推定するイオン電流推定手段と、
前記イオン電流推定手段により推定されるイオン電流に基づいて内燃機関の失火を判定する失火判定手段と、
前記第２の電流検出手段により検出される少なくとも２つ以上の電流値に基づいて、前記イオン電流検出期間に発生する燃焼イオン電流以外の電流値を推定する電流値推定手段と、
前記点火プラグの電極間に電圧を印加するために備えられるコンデンサと、前記コンデンサの充電電圧Ｖｏを設定するために備えられるツェナーダイオードと、前記点火プラグの電極間に流れる電流を検出するために備えられるための検出抵抗Ｒｏとから構成される内燃機関の失火検出装置において、
前記イオン電流推定手段は、前記第１の電流値と前記電流値推定手段により推定される前記イオン電流検出期間に発生する燃焼イオン電流以外の電流値とに基づいて、前記イオン電流検出期間に発生する燃焼イオン電流を推定し、
前記推定されたイオン電流に基づいて内燃機関の失火を判定し、
前記コンデンサの静電容量をＣｏ、前記点火プラグの電極間の絶縁抵抗値をＲｎとし、前記第２の電流検出手段により検出される２つの電流値をｉ１，ｉ２とし、前記２つの電流値のサンプリング間隔をΔｔとしたとき、
前記点火プラグの絶縁抵抗値Ｒｎは、
Ｒｎ＝Δｔ／［Ｃｏ＊ｌｎ（ｉ１／ｉ２）］−Ｒｏ
の演算式をまたはその演算式に含まれるｌｎ（ｉ１／ｉ２）関数式を用いて演算し、
前記演算される絶縁抵抗値Ｒｏに基づいて前記点火プラグの電極間のくすぶり度合を検出することを特徴とする内燃機関の失火検出装置。
【請求項４】
前記絶縁抵抗値Ｒｏが所定値以下であるときには、前記失火検判定手段による判定を禁止することを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の失火検出装置。
【請求項５】
前記第１の電流値は、前記電流検出期間において検出される電流値の最大値であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載の内燃機関の失火検出装置。
【請求項６】
点火プラグの電極間に電圧を印加して点火時に前記点火プラグの電極間に流れる燃焼イオン電流を検出可能なイオン電流検出期間または検出タイミングにおいて、前記電極間に流れる電流を検出する第１の電流検出手段と、
前記イオン電流検出期間終了後の漏洩電流検出期間または検出タイミングにおいて、前記電極間に流れる電流を検出する第２の電流検出手段と、
前記第１の電流検出手段により検出される電流値と失火を判定するための失火判定値と基づいて失火判定および／または正常燃焼判定を実施する失火判定手段とを備える内燃機関の失火検出装置において、
前記第２の電流検出手段により検出される少なくとも２つ以上の電流値に基づいて、前記イオン電流検出期間に燃焼イオン電流に重畳する漏洩電流および／または前記電極間のくすぶりによって低下するくすぶり抵抗値を推定する漏洩電流推定手段と、
前記漏洩電流推定手段により推定される漏洩電流値および／またはくすぶり抵抗値に基づいて前記失火判定値を設定する失火判定値設定手段とを備え、
前記失火判定値設定手段は、前記第２の電流検出手段により検出された少なくとも２つ以上の電流値に基づいて減衰率を演算し、前記減衰率に基づいて失火判定値を更新することを特徴とする内燃機関の失火検出装置。
【請求項７】
前記失火判定手段は、前記第１の電流検出手段により検出される電流値が前記失火判定値設定手段により設定される前記失火判定値より大きいと判定される割合が、所定の判定周期内において所定割合以上であるときに正常燃焼であると判定することを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の失火検出装置。
【請求項８】
前記所定の判定周期は、前記漏洩電流推定手段により推定される前記漏洩電流値、若しくは前記くすぶり抵抗値に基づいて設定されることを特徴とする請求項７に記載の内燃機関の失火検出装置。
【請求項９】
前記第１の電流検出手段および／または前記第２の電流検出手段は、前記電極間に流れる電流を所定期間毎に検出するための電流検出回路と、前記電流検出回路から出力される所定期間毎の電流のアナログ信号をディジタル信号に変換するアナログ／ディジタル変換回路とにより構成され、
前記所定期間は、前記判定周期よりも小さな期間であることを特徴とする請求項６乃至請求項８のいずれか一つに記載の内燃機関の失火検出装置。
【請求項１０】
前記点火プラグの電極間に電圧を印加するために備えられるコンデンサＣｏと前記コンデンサの充電電圧Ｖｏを設定するために備えられるツェナーダイオードと、から構成される内燃機関の失火検出装置において、
前記コンデンサの静電容量をＣｏ、前記第２の電流検出手段により検出される２つの電流値をｉ１，ｉ２とし、前記２つの電流値のサンプリング間隔をΔｔ、２つの電流値ｉ１，ｉ２の減衰率をｄＶ（＝ｉ２／ｉ１），検出抵抗値をＲｏ、くすぶり抵抗値をＲｎとしたとき、
前記漏洩電流推定手段により推定される漏洩電流の初期値ｉｏは、
ｉｏ＝Ｖｏ・Ｃｏ／Δｔ・ｌｎ（ｉ１／ｉ２）
の演算式をまたはその演算式に含まれるｌｎ（ｉ１／ｉ２）関数式を用いて算出される第１の演算値と、
ｉｏ＝Ｖｏ／（Ｒｎ＋Ｒｏ）
の演算式をまたはその演算式に含まれる関係式を用いて算出される第２の演算値とに基づいて算出されることを特徴とする請求項６乃至請求項９のいずれか一つに記載の内燃機関の失火検出装置。
【請求項１１】
前記漏洩電流推定手段は、前記減衰率ｄＶが所定値よりも小さいときには、前記第１の演算値を前記漏洩電流の初期値ｉｏとし、前記減衰率ｄＶが所定値よりも大きい場合に前記第２の演算値を前記漏洩電流の初期値ｉｏとすることを特徴とする請求項１０に記載の内燃機関の失火検出装置。
【請求項１２】
前記点火プラグの電極間に電圧を印加するために備えられるコンデンサＣｏと前記コンデンサの充電電圧Ｖｏを設定するために備えられるツェナーダイオードと、から構成される内燃機関の失火検出装置において、
前記コンデンサの静電容量をＣｏ、前記第２の電流検出手段により検出される２つの電流値をｉ１，ｉ２とし、前記２つの電流値のサンプリング間隔をΔｔ、２つの電流値ｉ１，ｉ２の減衰率をｄＶ（＝ｉ２／ｉ１）、検出抵抗値をＲｏとしたとき、
前記電極間のくすぶりによって低下するくすぶり抵抗値Ｒｎは、
Ｒｎ＝Δｔ／［Ｃｏ・ｌｎ（ｉ１／ｉ２）］−Ｒｏ
の演算式をまたはその演算式に含まれるｌｎ（ｉ１／ｉ２）関数式を用いて算出される第３の演算値と、
Ｒｎ＝Ｖｏ／ｉ１−Ｒｏ
の演算式をまたはその演算式に含まれる関係式を用いて算出される第４の演算値と、に基づいて演算することを特徴とする請求項６乃至請求項９のいずれか一つに記載の内燃機関の失火検出装置。
【請求項１３】
前記減衰率ｄＶが所定値よりも小さいときには、前記第３の演算値を前記くすぶり抵抗値とし、前記減衰率ｄＶが所定値よりも大きい場合に前記第４の演算値を前記くすぶり抵抗値とすることを特徴とする請求項１２に記載の内燃機関の失火検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
内燃機関の燃焼室内に設けられる点火プラグの発火部絶縁体にくすぶりが発生しても失火検出を行う内燃機関の失火検出装置に係る。
【０００２】
【従来技術】
点火プラグの“くすぶり”とは、内燃機関の不完全燃焼時等によって発生するカーボンが点火プラグの発火部絶縁体に付着して点火プラグの絶縁抵抗値が低下する現象をいう。このくすぶりの度合が進むと、点火時の高電圧印加により点火プラグの電極間に漏洩電流が流れて電極間の電圧が低下し、火花放電が発生しなくなって失火することがある。
【０００３】
従来の失火検出の技術では、イオン電流が発生する期間にイオン電流を検出し、正常燃焼しているかを判定する判定値と比較することにより失火が発生しているかを判断していた。ところが、くすぶり度合が進行すると、イオン電流の発生期間に、漏洩電流が重畳してくる。このため、イオン電流検出期間のみでイオン電流を検出すると、失火によりイオン電流が発生していなくても、漏洩電流の検出値により失火にも係らず、正常燃焼であると誤判定する虞があった。
【０００４】
そこで、このような技術的課題に対応するために、特許第２９４２３５１号に開示される技術では、漏洩電流の発生をイオン電流の検出基準レベル（ＧＮＤレベル）の上昇ととらえ、燃焼により発生するイオン電流を検出している。図２を用いてより詳しく説明する。図２（ｂ）の電流検出値は、イオン電流が発生するイオン電流検出期間の電流検出値（Ａ）と、イオン電流検出期間外の電流検出値（Ｂ）とを検出し、この２つの電流検出値（Ａ，Ｂ）に基づいて失火判定を実施している。すなわち、燃焼によるイオン電流が発生しない期間の電流検出値（Ｂ）は、漏洩電流による電流値のみであることから、電流検出値（Ｂ）は、イオン電流に対するＧＮＤレベルとすることができ、イオン電流と漏洩電流とが重畳している電流検出値（Ａ）から電流検出値（Ｂ）を差し引くことでイオン電流のみを検出することができ、このイオン電流から失火検出を実施している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、漏洩電流値は、くすぶりの進行度合に応じて減衰をすることが、特開平１１−０５０９４１号公報の内容に開示されている。すなわち、くすぶりの進行度合が大きいほど、漏洩電流の電流値が大きくなると共に、漏洩電流の減衰率が大きくなる。漏洩電流の減衰率が大きくなると、特許第２９４２３５１号の技術では、次に述べるような不都合を生じる虞がある。
【０００６】
まず、電流検出値（Ｂ）を燃焼により発生するイオン電流のＧＮＤレベルとして検出していたが、漏洩電流は減衰する、すなわち、ここでいうＧＮＤレベルは減衰するのである。したがって、漏洩電流の減衰によりイオン電流検出期間での漏洩電流を精度良く検出できないことから、イオン電流を精度良く検出することができず、くすぶり度合が進行すると失火の誤検出を生じるようになる。たとえば、失火によりイオン電流が発生していなくても、電流検出値（Ａ）と電流検出値（Ｂ）との電流値は、漏洩電流の減衰により異なることから、この偏差をイオン電流として検出してしまい、失火を判定することができない可能性がある。
【０００７】
さらに、この技術にて、精度良くＧＮＤレベルを検出しようとすると、電流検出値（Ｂ）の検出タイミングを、かぎりなくイオン電流検出期間に近いタイミングに設定しなければならず、このタイミングでは、イオン電流が重畳する可能性もあり、電流検出値（Ｂ）の検出タイミングの設定も困難である。
【０００８】
本発明は、上述のような不都合に鑑みてなされたものであり、漏洩電流の減衰が生じても燃焼によって発生するイオン電流値を精度良く検出し、正確に失火検出を実施することができる内燃機関の失火検出装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
そこで、請求項１の発明では、点火プラグの電極間に電圧を印加して点火時に前記点火プラグの電極間に発生する燃焼イオン電流を検出可能なイオン電流検出期間または検出タイミングにおいて、前記電極間に流れる電流を検出する第１の電流検出手段と、イオン電流検出期間または検出タイミング以外に、電極間に流れる電流を少なくとも２回以上検出する第２の電流検出手段と、第１の電流検出手段により検出される第１の電流値と、第２の電流検出手段により検出される前記少なくとも２つ以上の第２の電流値に基づいて、イオン電流検出期間に発生するイオン電流を推定するイオン電流推定手段と、イオン電流推定手段により推定されるイオン電流に基づいて内燃機関の失火を判定する失火判定手段とを備える。
【００１０】
これにより、イオン電流検出期間外の少なくとも２つ以上の第２の電流値を検出し、この第２の電流値と、イオン電流検出期間に検出する第１の電流値とに基づいて精度良くイオン電流値を推定することができるので、イオン電流検出期間または検出タイミングに重畳する漏洩電流の影響によらず精度良い失火検出を実施することができる。
また、請求項１の発明では、第２の電流検出手段により検出される少なくとも２つ以上の電流値に基づいて、イオン電流検出期間に発生する燃焼イオン電流以外の電流値を推定する電流値推定手段を備え、イオン電流推定手段は、第１の電流値と電流値推定手段により推定されるイオン電流検出期間に発生する燃焼イオン電流以外の電流値とに基づいて、イオン電流検出期間に発生する燃焼イオン電流を推定し、推定されたイオン電流に基づいて内燃機関の失火を判定する。これにより、第２の電流検出手段により少なくとも２つ以上の電流値を検出する。この２つ以上の電流値を検出する理由は、点火プラグの電極間の絶縁抵抗が低下したとき、すなわち、くすぶり度合が進行するにつれて、漏洩電流の減衰度合が大きくなるからである。減衰度合が大きくなると、イオン電流検出期間に重畳する漏洩電流を精度良く検出することが困難となる。しかし、２つ以上の第２の電流値に基づいて漏洩電流の減衰度合が分かることから、イオン電流検出期間に重畳する漏洩電流を精度良く推定することができる。そして、イオン電流検出期間の第１の電流値と、この漏洩電流（イオン電流以外の電流値）とからイオン電流値を推定することができるので、精度良い失火検出を実施することが可能である。また、イオン電流検出期間以外の第２の電流値の減衰度合（漏洩電流の減衰度合）から、イオン電流検出期間に重畳する漏洩電流が精度良く推定することができる。すなわち、イオン電流検出期間以外であれば、第２の電流値の減衰度合からイオン電流検出期間に重畳する漏洩電流を精度良く推定することができるので、この第２の電流値の検出タイミングは、イオン電流検出期間が終了した直後に設定する必要が無い。よって、イオン電流検出期間以外での第２の電流検出タイミングの設定が容易となる。
さらに、請求項１の発明では、点火プラグの電極間に電圧を印加するために備えられるコンデンサと、このコンデンサの充電電圧Ｖｏを設定するために備えられるツェナーダイオードと、から構成される内燃機関の失火検出装置において、前記コンデンサの静電容量をＣｏ、第２の電流検出手段により検出される２つの電流値をｉ１，ｉ２とし、この２つの電流値のサンプリング間隔をΔｔとすると、電流値推定手段により推定されるイオン電流検出期間に発生するイオン電流以外の電流値ｉｏを、
ｉｏ＝Ｖｏ・Ｃｏ／Δｔ・ｌｎ（ｉ１／ｉ２）
の演算式をまたは、その演算式に含まれるｌｎ（ｉ１／ｉ２）の関係式を用いて算出し、第１の電流値と前記演算された電流値ｉｏとの偏差に基づいてイオン電流を演算する。これにより、第２の電流値のサンプリング間隔と、２つの検出値ｉ１，ｉ２とに基づいて、上式から精度良くイオン電流検出期間に発生するイオン電流以外の電流値（漏洩電流の初期値）を推定することができるので、精度良いイオン電流を推定することができる。また、くすぶり度合が進行している場合には、請求項２の発明のように失火判定を禁止すると良い。このくすぶり度合は、絶縁抵抗Ｒｎが低下すること、もしくは、漏洩電流が大きくなることから進行度合を判断することができる。このため、請求項２の発明では、漏洩電流が大きくなる場合に失火判定を禁止する。これにより、くすぶりの進行度合が大きくなった場合の失火判定の誤検出を防止することができる。
【００１１】
また、請求項３の発明では、点火プラグの電極間に電圧を印加して点火時に前記点火プラグの電極間に発生する燃焼イオン電流を検出可能なイオン電流検出期間または検出タイミングにおいて、前記電極間に流れる電流を検出する第１の電流検出手段と、イオン電流検出期間または検出タイミング以外に、電極間に流れる電流を少なくとも２回以上検出する第２の電流検出手段と、第１の電流検出手段により検出される第１の電流値と、第２の電流検出手段により検出される前記少なくとも２つ以上の第２の電流値に基づいて、イオン電流検出期間に発生するイオン電流を推定するイオン電流推定手段と、イオン電流推定手段により推定されるイオン電流に基づいて内燃機関の失火を判定する失火判定手段とを備える。
これにより、イオン電流検出期間外の少なくとも２つ以上の第２の電流値を検出し、この第２の電流値と、イオン電流検出期間に検出する第１の電流値とに基づいて精度良くイオン電流値を推定することができるので、イオン電流検出期間または検出タイミングに重畳する漏洩電流の影響によらず精度良い失火検出を実施することができる。
また、請求項３の発明では、第２の電流検出手段により検出される少なくとも２つ以上の電流値に基づいて、イオン電流検出期間に発生する燃焼イオン電流以外の電流値を推定する電流値推定手段を備え、イオン電流推定手段は、第１の電流値と電流値推定手段により推定されるイオン電流検出期間に発生する燃焼イオン電流以外の電流値とに基づいて、イオン電流検出期間に発生する燃焼イオン電流を推定し、推定されたイオン電流に基づいて内燃機関の失火を判定する。これにより、第２の電流検出手段により少なくとも２つ以上の電流値を検出する。この２つ以上の電流値を検出する理由は、点火プラグの電極間の絶縁抵抗が低下したとき、すなわち、くすぶり度合が進行するにつれて、漏洩電流の減衰度合が大きくなるからである。減衰度合が大きくなると、イオン電流検出期間に重畳する漏洩電流を精度良く検出することが困難となる。しかし、２つ以上の第２の電流値に基づいて漏洩電流の減衰度合が分かることから、イオン電流検出期間に重畳する漏洩電流を精度良く推定することができる。そして、イオン電流検出期間の第１の電流値と、この漏洩電流（イオン電流以外の電流値）とからイオン電流値を推定することができるので、精度良い失火検出を実施することが可能である。また、イオン電流検出期間以外の第２の電流値の減衰度合（漏洩電流の減衰度合）から、イオン電流検出期間に重畳する漏洩電流が精度良く推定することができる。すなわち、イオン電流検出期間以外であれば、第２の電流値の減衰度合からイオン電流検出期間に重畳する漏洩電流を精度良く推定することができるので、この第２の電流値の検出タイミングは、イオン電流検出期間が終了した直後に設定する必要が無い。よって、イオン電流検出期間以外での第２の電流検出タイミングの設定が容易となる。
また、請求項３の発明によれば、点火プラグの電極間に電圧を印加するために備えられるコンデンサと、このコンデンサの充電電圧Ｖｏを設定するために備えられるツェナーダイオードと、点火プラグの電極間に流れる電流を検出するために備えられるための検出抵抗Ｒｏとから構成される内燃機関の失火検出装置において、前記コンデンサの静電容量をＣｏ、点火プラグの電極間の絶縁抵抗値をＲｎとし、第２の電流検出手段により検出される２つの電流値をｉ１，ｉ２としたとき、２つの電流値のサンプリング間隔をΔｔとすると、点火プラグの絶縁抵抗値Ｒｎを、
Ｒｎ＝Δｔ／［Ｃｏ．ｌｎ（ｉ１／ｉ２）］−Ｒｏ
の演算式をまたはその演算式に含まれるｌｎ（ｉ１／ｉ２）の関係式を用いて演算し、演算される絶縁抵抗値Ｒｏに基づいて点火プラグの電極間のくすぶり度合を検出する。このように、点火プラグの電極間の絶縁抵抗の低下は、くすぶりの進行度合を表す指標となるため、この絶縁抵抗値Ｒｎから、点火プラグのくすぶり度合を検出する。このように、点火プラグの電極間の絶縁抵抗の低下は、くすぶりの進行度合を表す指標となるため、この絶縁抵抗値Ｒｎから、点火プラグのくすぶり度合を検出するようにしても良い。
また、このくすぶり度合が進行している場合には、請求項４の発明のように失火判定を禁止すると良い。このくすぶり度合は、絶縁抵抗Ｒｎが低下すること、もしくは、漏洩電流が大きくなることから進行度合を判断することができる。
このため、請求項４の発明では、絶縁抵抗Ｒｎが小さくなる場合に失火判定を禁止する。これにより、くすぶりの進行度合が大きくなった場合の失火判定の誤検出を防止することができる。
ところで、イオン電流検出期間でのイオン電流の挙動としては、図２（ｂ）に示すように大きく上下変動する場合があることが知られている。このため、第１の電流検出タイミングによっては、実際に点火プラグの電極間に流れる電流値とは大きく異なる電流値を検出してしまう虞がある。
【００１２】
そこで、請求項５の発明では、第１の電流検出値は、電流検出期間において検出される電流検出値の最大値であると良い。
【００１３】
これにより、イオン電流の挙動によらず精度良くイオン電流検出期間に発生する電流を検出することができる。
【００２４】
請求項６に示す発明のように、第２の電流検出期間において検出される少なくとも２つ以上の電流値に基づいて漏洩電流および／またはくすぶり抵抗値を推定し、この推定される漏洩電流値および／またはくすぶり抵抗値に基づいて前記失火判定値を設定する失火判定値設定手段を備える。
【００２５】
漏洩電流は電極間のくすぶりに応じてその減衰度合いが変化するので、漏洩電流が減衰するという特性をイオン電流検出期間以外の少なくとも２つ以上の電流値に基づいて推定することで、漏洩電流の初期値を精度良く推定することができる。従って、本発明ではこのように推定される漏洩電流に基づいて失火判定値を設定することができる。すなわち、失火判定値は漏洩電流による影響を排除するように設定されるので、漏洩電流による影響を排除して失火判定値を越える電流値のみを有効出力とすることで、精度良く失火判定や正常燃焼判定を実施することができる。尚、くすぶり抵抗値に関してもイオン電流検出期間外の少なくとも２つの電流値に基づいてくすぶり抵抗値を推定し、推定されたくすぶり抵抗値に基づいて失火判定値を設定することで上述のように精度良く失火判定や正常燃焼判定を実施することができる。
【００２６】
特に、漏洩電流は徐々に小さくなっていくという特性を持つ。このため、請求項６の発明では、失火判定値設定手段は第２の電流検出手段により検出された少なくとも２つ以上の電流値に基づいて減衰率を演算し、演算された減衰率に基づいて失火判定値を更新する。
【００２７】
これにより、常に漏洩電流の影響を排除して精度良い失火判定若しくは正常燃焼判定を実施することができる。
【００２８】
ところで、請求項７の発明のように失火判定手段は、その手法として第１の電流検出手段により検出される電流値が失火判定値設定手段により設定される失火判定値より大きいと判定される割合が、所定の判定周期内において所定割合以上であるときに正常燃焼であると判定する。
【００２９】
これにより、失火の判定手法として所定の判定周期内で、第１の電流検出手段により検出される電流値が失火判定値を越える割合が所定割合以上である場合には、正常燃焼であると判定することができる。また、電流値が失火判定値を越える割合が所定割合に満たない場合には失火であると判定しても良い。
【００３０】
しかしながら、燃焼により発生するイオン電流の検出を請求項７の判定方法で行う場合には、次のような不都合を生じる可能性がある。図１５（ａ），（ｂ）を用いて詳細に説明する。図１５において、電流検出期間は時刻Ｔ０から時刻Ｔ４までの期間であり、電流検出期間内では所定の判定周期で燃焼の判定を実施している。図１５（ａ）では、くすぶり度合いが小さく正常な燃焼が行われた場合の電流出力特性を示してある。この出力特性に対して燃焼によりイオン電流を検出する場合、電流検出値Ｖが所定期間（以下、判定周期ＴｉｍｅＡと称する）内、連続して失火判定値Ｖｔｈを上回った場合には、それは燃焼によりイオン電流が発生していると判定する手法が請求項７の手法である。
【００３１】
この手法を用いれば、コイルの残留エネルギーによって発生するノイズは、判定周期ＴｉｍｅＡにおいて失火判定値Ｖｔｈを横切るのでこの失火判定値Ｖｔｈを越えるので有効出力ではないと判断でき、ノイズによる影響を除去することができる。そして、失火判定値Ｖｔｈを越える出力が判定周期ＴｉｍｅＡよりも長いイオン電流信号のみを検出することができる。すなわち、図１５（ａ）中のイオン電流出力が発生する期間のみの電流検出を行うことができる。従って、失火なのか正常に燃焼しているのかを電流検出値に従って判定することができる。
【００３２】
ところが、点火プラグのくすぶり度合いが増加してくると、コイルの残留エネルギーによって発生するノイズの減衰特性が長くなる。これは、点火プラグの絶縁抵抗Ｒｎが小さくなるためにノイズが収束する期間が延長されるからである。従って、くすぶり度合いが進行すると漏洩電流とコイルの残留エネルギーによって発生するノイズが重畳してしまうことがある。図１５（ｂ）には、その様子が示してあり、ドリフト電流とノイズとにより判定周期ＴｉｍｅＡ内で連続して失火判定値Ｖｔｈを越えてしまいコイルの残留エネルギーによるノイズをイオン電流出力であると誤判定してしまい、失火が発生しているにも関わらず正常燃焼であるとしてしまう可能性がある。
【００３３】
そこで、請求項８の発明のように、請求項７の所定の判定周期を、漏洩電流推定手段により推定される漏洩電流値、若しくはくすぶり抵抗値に基づいて設定すると良い。このように判定周期を可変に設定することで、例えば第１の電流検出期間にコイルの残留磁気によるノイズが重畳するような場合であっても、コイルの残留磁気によるノイズを誤検出を防止することができる。
【００３４】
コイルの残留磁気によるノイズの場合、くすぶり抵抗値の大きさが小さいほどそのノイズの収束期間が長くなってしまう。すなわち、くすぶり抵抗値が低下するほど、言い換えれば漏洩電流が大きくなるほど第１の電流期間においてもコイルの残留磁気によるノイズが発生してしまう。そこで、このような不都合を解消する為に、漏洩電流、若しくはくすぶり抵抗値に基づいて所定の判定周期を設定することで、第１の電流検出期間にコイルの残留時期によるノイズが発生してもこのノイズを誤検出することを防止できる。
【００３５】
請求項９では第１の電流検出手段および／または第２の電流検出手段は、電極間に流れる電流を所定期間毎に検出するための電流検出回路と、電流検出回路から出力される所定期間毎の電流のアナログ信号をディジタル信号に変換するアナログ／ディジタル変換回路とにより構成される。そして、この所定期間毎の電流検出は、所定の判定周期よりも小さな期間である。
【００３６】
これにより、全ての電流信号をディジタル処理できるのでピークホールド回路等の電流信号をアナログ処理するためのアナログ回路の構成を不要とすることができ、エンジン制御のためのコンピュータの小型化が可能となる。アナログ処理回路が不要となることで回路公差を考慮しなくて良く、検出精度を悪化させることを抑制することができる。
【００３７】
請求項１０の発明では、コンデンサの静電容量をＣｏ、第２の電流検出手段により検出される２つの電流値をｉ１，ｉ２とし、この２つの電流値のサンプリング間隔をΔｔ、２つの電流値ｉ１，ｉ２の減衰率をｄＶ（＝ｉ２／ｉ１），くすぶり抵抗値をＲｎ、検出抵抗値をＲｏとしたとき、漏洩電流推定手段により推定される漏洩電流の初期値ｉｏは、
ｉｏ＝Ｖｏ・Ｃｏ／Δｔ・ｌｎ（ｉ１／ｉ２）
の演算式をまたはその演算式に含まれるｌｎ（ｉ１／ｉ２）関数式を用いて算出される第１の演算値と、
ｉｏ＝Ｖｏ／（Ｒｎ＋Ｒｏ）
の演算式をまたはその演算式に含まれる関係式を用いて算出される第２の演算値とに基づいて算出される。
【００３８】
これにより、漏洩電流をくすぶり抵抗値を絶縁抵抗と見なすことにより算出した第１の演算値、若しくはくすぶり抵抗値が低下したことによるくすぶり抵抗値の影響を考慮した第２の演算値のどちらかを用いて求めることができるので、くすぶり抵抗値の影響を考慮して精度良く漏洩電流を算出することができる。
【００３９】
なお、請求項１１の発明では、請求項１３の漏洩電流推定手段として、減衰率ｄＶが所定値よりも小さいときには、第１の演算値を漏洩電流の初期値ｉｏとし、減衰率ｄＶが所定値よりも大きい場合に第２の演算値を前記漏洩電流の初期値ｉｏとする。
【００４０】
これにより、減衰率ｄＶが小さい場合にはくすぶり抵抗値が大きい、すなわち電極間の絶縁抵抗が確保されているので漏洩電流はほとんど流れない。従って、ｉｏ＝Ｖｏ／（Ｒｎ＋Ｒｏ）の演算式に基づいて漏洩電流の初期値ｉｏを演算することで精度良く漏洩電流を算出することができる。一方、減衰率ｄＶが大きい場合にはくすぶり抵抗が小さい、すなわち、電極間の絶縁抵抗がデポジット等により低下するために漏洩電流が大きく流れることになる。従って、ｉｏ＝Ｖｏ・Ｃｏ／Δｔ・ｌｎ（ｉ１／ｉ２）の演算式、若しくはこの演算式に含まれる関係式ｌｎ（ｉ１／ｉ２）に基づいて漏洩電流を算出することで精度良い漏洩電流を算出することができる。
【００４１】
また、請求項１２の発明によれば、コンデンサの静電容量をＣｏ、第２の電流検出手段により検出される２つの電流値をｉ１，ｉ２とし、この２つの電流値のサンプリング間隔をΔｔ、２つの電流値ｉ１，ｉ２の減衰率をｄＶ（＝ｉ２／ｉ１）としたとき、電極間のくすぶりによって低下するくすぶり抵抗値Ｒｎは、
Ｒｎ＝Δｔ／［Ｃｏ・ｌｎ（ｉ１／ｉ２）］−Ｒｏ
の演算式をまたはその演算式に含まれるｌｎ（ｉ１／ｉ２）関数式を用いて算出される第３の演算値と、
Ｒｎ＝Ｖｏ／ｉ１−Ｒｏ
の演算式をまたはその演算式に含まれる関係式を用いて算出される第４の演算値と、に基づいて演算する。
【００４２】
これにより、くすぶり抵抗値を絶縁抵抗と見なすことにより算出した第４の演算値、若しくはくすぶり抵抗値が低下したことによるくすぶり抵抗値の影響を考慮した第３の演算値のどちらかを用いて求めることができるので、くすぶりの影響を考慮して精度良く漏洩電流を算出することができる。
【００４３】
尚、請求項１３の発明によれば、減衰率ｄＶが所定値よりも小さいときには、第３の演算値をくすぶり抵抗値とし、減衰率ｄＶが所定値よりも大きい場合に第４の演算値を前記くすぶり抵抗値とする。
【００４４】
これにより、くすぶり抵抗値が低下する場合には、Ｒｎ＝Δｔ／［Ｃｏ・ｌｎ（ｉ１／ｉ２）］の演算式によって算出される第３の演算値を、一方、くすぶり抵抗値が絶縁抵抗とみなせる場合には、Ｒｎ＝Ｖｏ／ｉ１−Ｒｏの演算式で示される第４の演算値をくすぶり抵抗値として算出するので、減衰率ｄＶの大きさに応じて精度良くくすぶり抵抗値を算出することができる。
【００４５】
【発明の実施の形態】
＜第１の実施の形態＞
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。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。
【００４６】
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が電流検出信号としてエンジン制御回路３４に入力される。このようにイオン電流と漏洩電流を検出する電流検出回路３５（電流検出手段）は、ツェナーダイオード２８，２９、コンデンサ３０、電流検出抵抗３１、反転増幅回路３３等から構成されている。
【００４７】
エンジン運転中は、エンジン制御回路３４からイグナイタ２４に送信される点火指令信号の立ち上がり／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。この際、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（例えば１２０Ｖ）を電源として電流検出回路３５が駆動され、後述するようにしてイオン電流と漏洩電流が検出される。
【００４８】
一方、イオン電流と漏洩電流は、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、グランド側から電流検出抵抗３１を通ってコンデンサ３０に流れる。この際、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が電流検出信号としてエンジン制御回路３４に出力される。この反転増幅回路３３の出力電圧Ｖからイオン電流が検出され、このイオン電流から失火、プレイグニッション、ノッキング等が検出される。
【００４９】
また、点火プラグ２７のくすぶり度合が進むと、電極３６，３７間の絶縁抵抗値が低下するため、漏洩電流が中心電極３６から接地電極３７へ流れる。この漏洩電流も、イオン電流と同じ経路で流れ、電流検出抵抗３１に流れる漏洩電流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の出力端子から漏洩電流に応じた電圧Ｖが電流検出信号としてエンジン制御回路３４に出力される。但し、イオン電流発生時には、イオン電流と漏洩電流とが重畳して流れる。
【００５０】
次に、図３に基づいて電流検出回路３５の出力（電流検出信号）に現れるイオン電流と漏洩電流の波形について説明する。図３（ａ）は、エンジンのクランク角度に対する点火信号を示す図である。そして、図３（ｂ）〜（ｅ）ではこの点火信号に応じて発生するイオン電流と漏洩電流との関係をくすぶり度合に応じて記したタイムチャートである。図３の（ｂ）は点火プラグ２７にくすぶりが無い時に混合気が正常に着火した場合の波形図、（ｃ）は点火プラグ２７にくすぶりが生じ、そのくすぶり度合が小さい時に正常に着火した場合の波形図、（ｄ）は点火プラグ２７にくすぶりが（ｃ）に比して進行した時に正常に着火した場合の波形図、（ｅ）は点火プラグ２７にくすぶり度合が大きい時に混合気が正常に着火した場合の波形図である。なお、失火が発生した場合は、図３（ｂ）〜（ｄ）のイオン電流検出期間（ｔ４−ｔ６）においてイオン電流が生じないため、（ｂ）では、電流検出値が０に、（ｃ），（ｄ）では、点線で示す漏洩電流ｉｏのみが検出される。
【００５１】
図３（ｂ）〜（ｅ）のいずれの場合も、時刻ｔ１で点火指令信号が立ち上がり、時刻ｔ２で点火指令信号が立ち下がることによって、点火プラグ２７の電極３６，３７間に高電圧が印加される。これにより、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの間に点火プラグ２７に火花放電が正常に飛んで混合気に着火され、時刻ｔ４以後にイオン電流が流れる。このイオン電流は、気筒内の圧力の上昇に応じて増加し、気筒内の圧力の低下とともに減少して消滅する。尚、火花放電終了からイオン電流が発生するまでの間（ｔ３−ｔ４）は、点火プラグ２７に接続されている高圧コード等が浮遊インダクタンスや浮遊キャパシタンスを有することに起因して、点火コイル２１に残留しているエネルギによるＬＣ共振が発生し、このＬＣ共振後にイオン電流が流れ始める。一方、失火が発生すると、イオン電流検出期間（ｔ４−ｔ６）では、ＬＣ共振が終了しても、イオン電流が流れない。
【００５２】
また、点火プラグ２７にくすぶりが発生して電極３６，３７間の絶縁抵抗値が低下していると、図３（ｃ）〜（ｅ）のように、点火コイル２１の一次電流通電開始時（点火指令信号の立ち上がり時ｔ１）に、二次コイル２６に電磁誘導される電圧により点火プラグ２７の電極３６，３７間に漏洩電流がイオン電流と同方向に流れる。この漏洩電流は点火コイル２１の一次電流通電開始直後から流れ、くすぶり度合がひどくなるほど漏洩電流が流れる時間が長くなる傾向がある。
【００５３】
更に、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、くすぶりにより電極３６，３７間の絶縁抵抗値が低下していると、（ｃ）〜（ｅ）のように、ＬＣ共振後も電極３６，３７間に漏洩電流がイオン電流と同方向に流れる。従って、失火検出を行うためには、イオン電流検出期間（ｔ４−ｔ６）にて発生するイオン電流を精度良く検出する必要がある。
【００５４】
一方、エンジン制御回路３４は、マイクロコンピュータを主体として構成され、そのＲＯＭ（記憶媒体）には、燃料噴射制御や点火時期制御を行うための各種のエンジン制御プログラムが記憶されていると共に、マップや定数等が記憶されている。エンジン制御回路３４は、失火検出プログラムを実行することで、上述した検出方法で失火検出を実施すると共に、くすぶり状態が所定期間連続して検出された時には、インストルメントパネル（図示せず）に設けられた警告ランプ３８（警告手段）を点灯又は点滅して運転者に警告する。以下、図５，図６に示すフローチャートを用いて失火検出プログラムの処理内容を説明する。
【００５５】
図５のフローチャートは、点火指令信号が立ち上がる毎に起動されるプログラムであり、たとえば４ｍｓ毎に演算される。まず、ステップＳ１００では、このプログラムが起動されてから電流検出値ＡＤの検出期間であるか否かが判定される。この検出タイミングとは、図３のイオン電流検出期間（ｔ４−ｔ６）であり、この期間に検出される電流検出値のピーク値（最大値）を電流検出値ＡＤ（Ｐ／Ｈ）とする。ここで、検出期間であると判定されると、ステップＳ１５０へ進み、電流検出値ＡＤを検出し、ステップＳ１５１ヘ進む。ステップＳ１５１では制御回路３４の図示しない書き換え可能なメモリ（ＲＡＭ）に格納されている電流検出値ＡＤ（Ｐ／Ｈ）と、今回検出された電流検出値ＡＤとのどちらが大きいかが判定される。ここで、電流検出値ＡＤ（Ｐ／Ｈ）のほうが大きいと判定されると、ステップＳ１４０へ進む。一方、今回検出された電流検出値ＡＤのほうが大きいと判定されると、ステップＳ１５２へ進み、電流検出値ＡＤ（Ｐ／Ｈ）を今回の電流検出値ＡＤに更新するとともにエンジン制御回路３４の書き換え可能なメモリ（ＲＡＭ）に記憶させる。このように、このイオン電流検出期間に検出される電流検出値の最大値を記憶させ、ステップＳ１４０を経由して本ルーチンを終了する。
【００５６】
一方、ステップＳ１００にて否定判定されると、ステップＳ１２０へ進み、電流検出値ＡＤ１の検出タイミングか否かが判定される。電流検出値ＡＤ１は、イオン電流検出期間外に検出する電流値であり、イオン電流が重畳しない電流値である。また、この電流検出値ＡＤ１の検出タイミングはタイマにより予めセットされていれば良い。ここで、電流検出値ＡＤ１の検出タイミングであると判定されると、ステップＳ１６０へ進む。ステップＳ１６０では、電流検出値ＡＤ１を検出し、検出した電流値を図示しないＲＡＭに記憶させる。そして、ステップＳ１４０以降を経由して本ルーチンを終了する。
【００５７】
また、ステップＳ１３０にて、電流検出値ＡＤ１の検出タイミングではないと判定されると、ステップＳ１３０へ進む。ステップＳ１３０では、電流検出値ＡＤ２の検出タイミングであるか否かが判定される。電流検出値ＡＤ２は、電流検出値ＡＤ１検出後に検出される電流値であり、電流検出値ＡＤ１と電流検出値ＡＤ２とは、後述する漏洩電流の初期値を推定するために用いられる。ここで、電流検出値ＡＤ２の検出タイミングであると判定すると、ステップＳ１７０にて、電流検出値ＡＤ２を検出し、検出した電流値を図示しないＲＡＭに記憶させ、ステップＳ１８０にて初期漏洩電流値ｉｏを演算する。
【００５８】
以下に、漏洩電流の初期値ｉｏの演算について説明する。図４の等価回路における電流の時間変化は、以下の式によって示される。
【００５９】
ｉ＝Ｖｏ／（Ｒｎ＋Ｒｏ）・ＥＸＰ（−ｔ／（Ｃｏ・（Ｒｎ＋Ｒｏ）））…（１）
上式において、Ｖｏはツェナー電圧（検出電圧に相当）に相当し、Ｃｏはコンデンサの容量に、Ｒｎは絶縁抵抗に、Ｒｏは電流検出抵抗にそれぞれ相当する。
【００６０】
このようにして得られる電流の時間変化の式に、電流の実測値と実測値に応じた時刻を入力する。電流検出値ＡＤ１と電流検出値ＡＤ２とを、実測値ｉ１，ｉ２とし、それぞれの電流検出値ｉ１，ｉ２に応じた時刻ｔ７，ｔ８を入力する。そして、２つの電流検出値ｉ１，ｉ２の関係を算出する。このとき、以下の式の関係を用いる。
【００６１】
ｔ８−ｔ７＝Δｔ…（２）
（２）式を用いて、電流検出値ｉ１，ｉ２の関係を算出すると以下の式の関係式が得られる。
【００６２】
Δｔ＝Ｃｏ・（Ｒｎ＋Ｒｏ）・ｌｎ（ｉ１／ｉ２）…（３）
この式を変形すると、（４）式の関係となる。
【００６３】
Ｒｎ＝Δｔ／［Ｃｏ・ｌｎ（ｉ１／ｉ２）］−Ｒｏ…（４）
となり、くすぶり抵抗値Ｒｎをｉ１，ｉ２，ｔ７，ｔ８から求めることができる。ここで、図４の等価回路からオームの法則により得られるｉｏ＝Ｖｏ／（Ｒｎ＋Ｒｏ）の関係を利用すると、漏洩電流の初期値ｉｏとして、以下の式が求まる。
【００６４】
ｉｏ＝Ｖｏ・Ｃｏ／Δｔ・ｌｎ（ｉ１／ｉ２）…（５）
この関係を利用すると、漏洩電流の初期値ｉｏが得られる。つぎに、ステップＳ１９０では、漏洩電流の初期値ｉｏを演算したことを示すフラグＦに１を立てて、ステップＳ１４０以降の処理へと進む。ステップＳ１４０では、フラグＦ＝１か否かを判定する。フラグＦ＝１ではない場合、失火検出処理を実行しないとして、このまま本ルーチンを終了する。一方、フラグＦ＝１であると判定されると、ステップＳ２００の失火検出処理のステップへと進む。
【００６５】
ステップＳ２００の失火検出処理は、図６に示されるサブルーチンによって実施される。この図６のプログラムが起動されると、失火検出処理が実施される。まず、ステップＳ２１０にて、イオン電流値Ｐｉが演算される。イオン電流値Ｐｉは、イオン電流値Ｐｉと初期漏洩電流ｉｏとが重畳している場合、精度良いイオン電流の検出は、困難である。しかしながら、本実施の形態のように、（５）式を用いることによって、精度良く初期漏洩電流値ｉｏを算出しているので、図３に示すように、電流検出値ＡＤ（Ｐ／Ｈ）と初期漏洩電流値ｉｏとの偏差によってイオン電流値Ｐｉを精度良く求めることができる。すなわち、ここでは、Ｐｉ＝ＡＤ（Ｐ／Ｈ）−ｉｏとして算出される。
【００６６】
以上のように、イオン電流値Ｐｉを算出すると、ステップＳ２２０以降の処理では、このイオン電流値Ｐｉに応じて失火検出の判定処理が実施される。まず、正常燃焼が発生しているときのくすぶりの進行度合に応じた漏洩電流ｉｏとイオン電流Ｐｉとの関係を図３の（ｃ）〜（ｅ）を用いて説明する。図３（ｃ）は、くすぶり度合が小さいときの漏洩電流ｉｏとイオン電流Ｐｉとの関係である。このときは、イオン電流Ｐｉを精度良く検出することができ、判定値Ｖｔｈ２と比較することで精度良く失火を判定することができる。判定値Ｖｔｈ２は、イオン電流値Ｐｉに対する判定値である。
【００６７】
これに対して図３（ｅ）は、くすぶり度合が大きく進行した場合であり、くすぶり抵抗値Ｒｎが小さくなるため漏洩電流ｉが大きくなる。ところが、検出範囲を越える電流値は、表示できないためにイオン電流検出期間（ｔ４−ｔ６）にて検出電流値がサチュレートしている。この場合、イオン電流Ｐｉを演算すると、電流検出値ＡＤ１，ＡＤ２の値が減衰しないことから、初期漏洩電流ｉｏが略０となる。このため、イオン電流値Ｐｉは漏洩電流が重畳した値となる。すなわち、イオン電流検出が不可能な領域である。このような場合、本実施の形態では、失火検出を禁止するために、電流検出値ＡＤ（Ｐ／Ｈ）に対する判定値Ｖｔｈ１を設定して、図３（ｄ）に示すような検出不可能な状態での失火誤検出を防止するようにしている。
【００６８】
また、この失火検出禁止のための判定値Ｖｔｈ１は、以下に示す理由に基づいて設定されても良い。初期漏洩電流ｉｏは、（９）式に示される演算式により算出される。ところが、この演算式に含まれるコンデンサの容量Ｃｏやツェナーダイオードにより決定されるツェナー電圧には、製造や経時変化等によって誤差を生じる。このため、誤差の影響を考慮して失火検出禁止のための判定値Ｖｔｈ１を設定しても良い。このときは、漏洩電流ｉｏとイオン電流Ｐｉとの割合から失火検出禁止か否かを決定しても良い。
【００６９】
以上のようなイオン電流Ｐｉと初期漏洩電流ｉｏとの関係に基づいて、ステップＳ２２０では、電流検出値ＡＤ（Ｐ／Ｈ）と失火検出禁止のための判定値Ｖｔｈ１とが比較される。判定値Ｖｔｈ１よりも電流検出値ＡＤ（Ｐ／Ｈ）のほうが大きい場合には、ステップＳ３４０へ進む。そして、ステップＳ３４０にて失火検出を禁止して本ルーチンを終了する。一方、判定値Ｖｔｈ１よりもイオン電流値Ｐｉのほうが大きいと判定されると、ステップＳ２３０以降の処理にて失火判定を実施する。
【００７０】
ステップＳ２３０では、イオン電流値Ｐｉと失火検出のための判定値Ｖｔｈ２とを比較する。イオン電流値Ｐｉのほうが、判定値Ｖｔｈ２よりも大きいと判定されると、正常に燃焼が行われていると判定されて、正常燃焼を示すフラグＭＦに０を入力して本ルーチンを終了する。一方、ステップＳ２３０にて、イオン電流値Ｐｉよりも判定値Ｖｔｈ２のほうが大きいと判定されると、ステップＳ２６０に進む。ステップＳ２６０では、イオン電流値Ｐｉが正常な燃焼時に発生する電流値に満たないとして、失火が発生していることを示すためにフラグＭＦに１を立てて本ルーチンを終了する。
【００７１】
以上のように、本実施の形態では、くすぶりの進行度合に応じた漏洩電流を精度良く検出することができる。特に、進行度合が大きくなったときの漏洩電流の減衰度合に応じた漏洩電流の初期値を演算することができるので、イオン電流に漏洩電流が重畳したイオン電流検出期間（ｔ４−ｔ６）でのイオン電流値Ｐｉを精度良く検出することができ、よってくすぶり度合が進行しても精度良い失火検出を実施することができる。
【００７２】
また、本実施の形態では、（４）式、（５）式を用いて絶縁抵抗値と漏洩電流とを求めたが、ｌｎ（ｉ１／ｉ２）の関係式に所定定数を乗じることによって絶縁抵抗と漏洩電流を求めてもよい。
【００７３】
なお、本実施の形態において、（４）式を用いて絶縁抵抗値Ｒｎを算出し、算出した絶縁抵抗値Ｒｎから点火プラグの電極間に発生するくすぶりの進行度合を検出するようにしても良い。
【００７４】
本実施の形態において、第１の電流検出手段は図５のフローチャートのステップＳ１５０〜Ｓ１５２に、第２の電流検出手段は図５のフローチャートのステップＳ１２０，Ｓ１３０，Ｓ１６０，Ｓ１７０に、イオン電流推定手段は図６のフローチャートのステップＳ２１０に、失火判定手段は図６のフローチャートＳ２３０〜Ｓ２６０に、電流値推定手段図５のフローチャートのステップＳ１８０に、それぞれ相当し、機能する。
【００７５】
＜第２の実施の形態＞
燃焼により発生するイオン電流の検出を以下の方法で行う場合、次のような不都合を生じる可能性がある。図１５（ａ），（ｂ）を用いて詳細に説明する。図１５（ａ）では、くすぶり度合いが小さく正常な燃焼が行われた場合の電流出力特性を示してある。この出力特性に対して燃焼によりイオン電流を検出する場合、電流検出値Ｖが所定期間（以下、判定周期ＴｉｍｅＡと称する）内、連続して失火判定値Ｖｔｈを上回った場合には、それは燃焼によりイオン電流が発生していると判定する手法が挙げられる。この手法を用いれば、コイルの残留エネルギーによって発生するノイズを除去して、イオン電流が出力される期間にのみ電流検出を行うことができる。従って、失火なのか正常に燃焼しているのかを電流検出値に従って判定することができる。
【００７６】
ところが、点火プラグのくすぶり度合いが増加してくると、コイルの残留エネルギーによって発生するノイズの減衰特性が長くなる。これは、点火プラグの絶縁抵抗Ｒｎが小さくなるためにノイズが収束する期間が延長されるからである。
【００７７】
従って、くすぶり度合いが進行すると漏洩電流とコイルの残留エネルギーによって発生するノイズが重畳してしまうことがある。図１５（ｂ）には、その様子が示してあり、漏洩電流とノイズとにより判定周期ＴｉｍｅＡ内で連続して失火判定値Ｖｔｈを越えてしまいコイルの残留エネルギーによるノイズをイオン電流出力であると誤判定してしまい、失火が発生しているにも関わらず正常燃焼であるとしてしまう可能性がある。
【００７８】
特に、特開平１１−５０９４１号公報に開示される技術では、イオン電流が終了してからの時期にて、漏洩電流を検出することによりこの漏洩電流分を排除する。そして、漏洩電流分を排除したイオン電流出力と失火判定値とを比較することで、失火判定を実施していた。しかしながら、このような方法であっても、上述のように、漏洩電流にコイルの残留エネルギーによるノイズが重畳した場合には、特開平１１−５０９４１号公報の技術において、漏洩電流の影響を排除しても、このノイズをイオン電流と区別することができず、正常燃焼であると誤判定してしまう可能性がある。
【００７９】
そこで、本実施の形態では、失火判定値Ｖｔｈよりも大きな電流検出値Ｖが連続して検出された場合にイオン電流出力であるとし、今回の失火検出を正常燃焼が行われたと判定する内燃機関の失火検出装置において、漏洩電流若しくはイオン電流に重畳するノイズに対しても精度良く失火の発生を検出することができる内燃機関の失火検出装置を提供することを目的とする。
【００８０】
具体的には図１５（ｃ）のように、判定周期をＴｉｍｅＢ（時刻Ｔ１〜Ｔ３）へと変更すると共に判定レベルＶｔｈを大きい値に設定することで、漏洩電流の影響を除去し、コイルの残留磁気によって発生するノイズの影響を排除する。次に、本実施の形態におけるエンジン制御回路３４の概略構成図を図７を用いて説明する。第１の実施の形態と同様の電流検出回路３５によって、検出されるアナログ電流信号は、エンジン制御回路３４内に構成される入力回路３９に入力される。そして、入力回路３９からのアナログ電流信号はＡ／Ｄ変換部４０によって、アナログ信号からディジタル信号へと変換されて、本実施の形態の演算部４１に入力される。演算部４１では、電流のディジタル信号に基づいて失火の判定を実施する。このような回路構成をとることで、ピークホールド回路等の複雑な回路構成をＥＣＵ内に配置する必要がなく、ＥＣＵの小型化と低コストの要求を満たすことができる。また、ピークホールド回路等のアナログ回路を不要としたことで回路公差を考慮しなくて良いという利点が挙げられる。
【００８１】
以下では、本実施の形態の失火判定プログラムについて、図８乃至図１２のフローチャートと図１３，１４のマップを用いて詳細に説明する。まず、図８に示すフローチャートは、失火判定プログラムのメインルーチンであり、エンジンの図示しないクランク信号等に同期して所定クランク角度毎に起動されるプログラムである。
【００８２】
まず、ステップＳ３００では、電流検出回路３５により検出される電流信号のＡ／Ｄ値Ｖを読み込む。そして、ステップＳ４００にて今回の演算タイミングが電流検出期間であるかが判定される。ここで、電流検出期間は点火プラグ２７による点火が行われ、イオン電流が検出される期間に対して余裕を持って設定される。すなわち、イオン電流が検出されるよりも所定時間前に電流検出期間が開始されて、イオン電流が検出ができなくなる時点よりも所定時間後に電流検出期間が終了する。このような電流検出期間であると判定されるとステップＳ５００へ進む。
【００８３】
ステップＳ５００では、後述するイオン電流演算処理を実行する。詳細については後述するが、イオン電流演算処理では点火プラグ２７にくすぶりが発生した場合にイオン電流に重畳する漏洩電流を除去する。そして、ステップＳ６００では失火判定値Ｖｔｈを変更すると共に、判定周期についても変更する。次に、ステップＳ７００に進み、本実施の形態の失火判定処理を実行し本ルーチンを終了する。
【００８４】
一方、ステップＳ４００にて、電流検出期間ではないと判定された場合はステップＳ８００へ進み、燻り抵抗検出期間であるか否かが判定される。燻り抵抗検出期間は、電流検出期間が終了してから漏洩電流が流れる期間に設定される。そして、イオン電流検出期間であると判定されるとステップＳ９００へ進み、燻り抵抗値を演算によって求め、本ルーチンを終了する。一方、燻り抵抗検出期間ではないと判定さえると、このまま本ルーチンを終了する。
【００８５】
次に、以上の失火判定のメインプログラムのステップＳ５００，Ｓ６００，Ｓ７００，Ｓ９００について、サブルーチンを用いて詳細に説明する。まず、ステップＳ５００の処理が実行されると、図９のフローチャートが起動されて、ステップＳ５１０にて、イオン電流値ＶＳ（＝Ｖ−Ｖｔｈ）が電流の出力Ａ／Ｄ値Ｖから失火判定値Ｖｔｈを減じた値として演算される。そして、ステップＳ５２０にて、イオン電流値ＶＳが過去のイオン電流値ＶＳよりも大きい場合には、この値をイオン電流の最大値ＶＳＶとしてメモリに記憶させる。なお、詳細は後述するが、失火判定値Ｖｔｈは燻り抵抗値Ｒｎに基づいて設定されるため、出力Ａ／Ｄ値Ｖに重畳する漏洩電流の影響を排除して、精度良いイオン電流値ＶＳを得ることができる。
【００８６】
以上のようにして求めたイオン電流値ＶＳＶは、例えば燃焼毎のイオン電流値ＶＳＶを比較することによって燃焼安定性を判定するための指標として用いることもできるし、勿論失火判定に用いることもできる。
【００８７】
次に、図８のフローチャートのステップＳ６００にて実行される判定値Ｖｔｈの更新処理について説明する。このステップの処理が実行されると、図１０のサブルーチンが起動される。そして、ステップＳ６１０にてフラグＸＳが１であるかが判定される。このフラグＸＳは、漏洩電流が流れ始める時点で１がセットされるフラグであり、例えば適合等により設定しても良いし、電流検出回路３５により検出される電流値に基づいてフラグＸＳに１をセットするようにしても良い。このフラグＸＳが１ではない場合は、ステップＳ６３０にて漏洩電流ｉに、後述する図１２のフローチャートで算出する漏洩電流の初期値ｉｏをセットしてステップＳ６４０へ進む。
【００８８】
一方、フラグＸＳが１であると判定されると、ステップＳ６１０の判定が肯定されてステップＳ６２０に進む。そして、このステップにて漏洩電流ｉは、前回算出した漏洩電流の初期値ｉｏに、後述する図１２のフローチャートで算出する漏洩電流の減衰割合ｄＶを乗じることによって算出され、ステップＳ６４０へ進む。ステップＳ６４０では、漏洩電流ｉに漏洩電流の大きさに応じた補正値Ｃ１を加算した値を、失火判定のための判定値Ｖｔｈとして設定し、本ルーチンを終了する。なお、補正値Ｃ１は、図１４に示すマップにより設定される。このマップでは、漏洩電流の初期値ｉｏが大きいほど大きな補正値Ｃ１を設定し、漏洩電流電流の初期値ｉｏが小さい場合には小さな値が設定される。
【００８９】
このように失火判定値Ｖｔｈは漏洩電流ｉに応じて設定される。すなわち、漏洩電流ｉが小さい場合には、漏洩電流ｉは電流検出期間に減衰することがない。そのため、電流検出期間において漏洩電流はその初期値ｉｏが継続されるので、失火判定値Ｖｔｈは漏洩電流の初期値ｉｏが継続して設定される。また、漏洩電流ｉが大きいときには漏洩電流が電流検出期間に減衰するので、失火判定値Ｖｔｈは、毎回、前回の漏洩電流ｉに減衰度合ｄＶを乗じることで更新される。この２つの手法により設定される失火判定値Ｖｔｈによって、漏洩電流が発生しても電流検出回路３５により検出される電流信号のＡ／Ｄ値をイオン電流出力であると誤検出することを防止することができる。
【００９０】
次に、図８のフローチャートのステップＳ７００に示す失火判定処理について図１１を用いて説明する。図１１のフローチャートは、図８のステップＳ７００の処理が実行される度に起動するプログラムである。まず、ステップＳ７１０では、前述したフラグＸＳ＝０、かつ電流信号のＡ／Ｄ値Ｖ＞漏洩電流の初期値ｉｏであるかが判定される。この条件を満たす場合にはステップＳ７２０へ進み、図１０の判定値更新処理ルーチンにて説明したフラグＸＳに１を立ててステップＳ７３０へ進む。一方、ステップＳ７１０の条件を満足しない場合にはステップＳ７２０をバイパスしてステップＳ７３０へ進む。
【００９１】
ステップＳ７３０では、電流信号のＡ／Ｄ値Ｖが失火判定値Ｖｔｈより大きいかが判定される。ここで電流信号のＡ／Ｄ値Ｖが失火判定値Ｖｔｈよりも小さい場合にはステップＳ７５０へ進み、電流信号のＡ／Ｄ値Ｖが失火判定値Ｖｔｈを連続して越えた回数をカウントするカウンタＮを０にセットしてステップＳ７６０へ進む。一方、ステップＳ７３０にて電流信号のＡ／Ｄ値Ｖが失火判定値Ｖｔｈより大きい場合にはステップＳ７４０へ進み、カウンタＮをインクリメントしてステップＳ７６０へ進む。
【００９２】
このようにして、電流信号のＡ／Ｄ値Ｖが失火判定値Ｖｔｈより連続して大きい場合はカウンタＮが累積される。そして、ステップＳ７６０では、このカウンタＮの値が所定判定回数Ｎｒｅｆ（以下、判定周期と称する）より大きいかが判定される。この判定周期Ｎｒｅｆは図１３に示すマップにより設定される値であり、漏洩電流ｉｏが大きいほど大きな値に設定され、漏洩電流ｉｏが小さいほど小さな値に設定される。尚、このとき、判定周期Ｎｒｅｆの最も小さな値は、残留磁気によるノイズをイオン電流であると誤判定しない値に設定されている。
【００９３】
このステップＳ７６０にて、カウンタＮが判定周期Ｎｒｅｆより大きくない場合には正常な着火が行われていないと判定し、そのまま本ルーチンを終了する。一方、カウンタＮの値が判定周期Ｎｒｅｆよりも大きい場合には、ステップＳ７７０へ進み、正常着火であることを示すフラグＸＦに１を立てて本ルーチンを終了する。尚、フラグＸＦは、電流検出期間の開始毎にリセットされるフラグであり、正常着火が行われた場合にはフラグＸＦが１であり、正常着火が行われない場合には、最終的に失火であると判定される。
【００９４】
次に、図８のフローチャートのステップＳ４００にて電流検出期間ではないと判定された時の処理について説明する。ステップＳ４００の判定が否定されるとステップＳ８００に進み、燻り抵抗検出期間であるかが判定される。このくすぶり抵抗検出期間は、正常燃焼時に発生するイオン電流の出力が終了してからの期間であり、漏洩電流ｉｏのみが検出できる期間のことである。このくすぶり抵抗検出期間ではないと判定されるとそのまま本ルーチンを終了し、一方、くすぶり抵抗検出期間であると判定されるとステップＳ９００にてくすぶり抵抗検出処理を実行して本ルーチンを終了する。
【００９５】
このステップＳ９００のくすぶり抵抗検出処理は、図１２に示すサブルーチンによって実行される処理であり、本実施の形態では電流検出期間での電流信号の検出間隔と同一の間隔で実行される。この図１２のくすぶり抵抗検出処理ルーチンが起動されると、まず、ステップＳ９１０にて、電流信号のＡ／Ｄ値Ｖの前回値をｉ１とし、今回値をｉ２としてｉ２／ｉ１が判定値Ｋｒｅｆであるかが判定される。判定値Ｋｒｅｆは、くすぶり抵抗値Ｒｎの値に基づいて漏洩電流値の算出方法を異なる方法にて設定するための判定値であり、詳細については後述する。電流信号の前回値と今回値との比ｉ２／ｉ１が、上記判定値Ｋｒｅｆよりも小さい場合には、ステップＳ９３０へ進む。
【００９６】
ステップＳ９３０では、くすぶり抵抗Ｒｎが大きく（≒∞）、漏洩電流が小さく、またその減衰度合いが小さいためｉ１≒ｉ２の関係が成り立つ。すなわち、ｉ１≒ｉ２の関係に、第１の実施の形態にて示したように図４の等価回路からオームの法則により得られるｉｏ＝Ｖｏ／（Ｒｎ＋Ｒｏ）を適用すると、次式が得られる。
【００９７】
Ｒｎ＝Ｖｏ／ｉ１−Ｒｏ…（６）
また、ｉ１≒ｉ２の関係から次式が成立する。
【００９８】
ｄＶ＝１…（７）
一方、ステップＳ９１０にて、ｉ２／ｉ１が判定値Ｋｒｅｆより大きいと判定されるとステップＳ９２０へ進む。ステップＳ９２０では、漏洩電流ｉｏが大きく、またその減衰度合いも大きいことを考慮して、第１の実施の形態の（５）式に基づいて漏洩電流ｉを算出し、くすぶり抵抗Ｒｎを（４）式に基づいて算出する。
【００９９】
また、減衰度合いｄＶはｉ２／ｉ１である。
【０１００】
このように漏洩電流ｉの減衰度合いに基づいて漏洩電流の初期値ｉｏやくすぶり抵抗値Ｒｎを異なる手法で算出する理由は、例えば、くすぶり抵抗値Ｒｎが２００ＭΩ以上ではｉ１≒ｉ２の関係が成立するので、ステップＳ９３０の算出方法であっても精度良く算出することができるためである。また、くすぶり抵抗値Ｒｎが５０ＭΩ以下では、くすぶり抵抗値Ｒｎが大きく算出されてしまい、ステップＳ９２０による算出方法がより精度が高くなる。つまり、判定値Ｋｒｅｆはくすぶり抵抗Ｒｎの大きさによって何れかの算出方法を選択するために設定される値であり、これにより精度良く、くすぶり抵抗値Ｒｎと漏洩電流の初期値ｉｏとを算出することができる。
【０１０１】
また、（１）式と（５）式との関係より次式が得られる。
【０１０２】
ｉ＝ｉ0＊（ｉ２／ｉ１）t/ΔT…（８）
この関係式においてΔＴは演算間隔に相当し、ｔは演算タイミングに相当し、ｔ／Ｔ＝ｎ，ｉ２／ｉ１＝ｄＶの関係を適用すると、以下の式が得られる。
【０１０３】
ｉ＝ｉ0＊（ｄＶ）n…（９）
この式により、くすぶり抵抗値Ｒｎを求めるための時間間隔ΔＴは電流検出期間での演算間隔ｄＴと同一であることから、電流比ｄＶと電流信号の検出回数から漏洩電流ｉの時間変化を容易に算出することができる。このようにして漏洩電流ｉの時間変化が求められるので、本実施の形態では失火判定値Ｖｔｈを漏洩電流ｉに基づいて容易、かつ精度良く算出することができるので、燃焼により発生するイオン電流信号のみを精度良く検出でき、失火の誤判定を抑制することができる。
【０１０４】
以上のように、本実施の形態では失火判定を実施するに当たり、図８のフローチャートのステップＳ６００にて、失火判定値Ｖｔｈを漏洩電流ｉｏの大きさに基づいて変更する。これにより、残留磁気によって発生するノイズと漏洩電流とによるノイズにより本来失火である電流信号のＡ／Ｄ値Ｖを正常着火が行われたと誤判定することを防止することができる。さらに、図８のフローチャートのステップＳ７００の処理にて、失火判定をする際に失火判定の判定周期Ｎｒｅｆを漏洩電流の大きさに基づいて変更することで、誤判定の防止の精度を向上させている。
【０１０５】
なお、本実施の形態では、失火判定値Ｖｔｈのレベルと判定周期とをくすぶり抵抗値Ｒｎの大きさに基づいて変更したが、どちらか一方を独立で使用してもコイルの残留磁気によるノイズや漏洩電流によるノイズの影響を低減して、失火の誤判定を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における点火制御系と電流検出回路の構成を示す電気回路図
【図２】（ａ）一次コイルの電圧（ｂ）電流検出値の波形図
【図３】点火プラグの電極間にくすぶりが発生したときの電流検出値の波形図
【図４】くすぶりが発生時の電流検出回路の等価回路を示す図
【図５】第１の実施の形態の処理の流れを示すメインのフローチャート
【図６】図５のフローチャートのサブルーチン
【図７】第２の実施の形態における電流信号処理のためのハード構成を示す外略図
【図８】第２の実施の形態における失火判定のメインのフローチャート
【図９】第２の実施の形態におけるイオン電流検出のフローチャート
【図１０】第２の実施の形態における失火判定値の更新処理を示すフローチャート
【図１１】第２の実施の形態における失火判定処理を示すフローチャート
【図１２】第２の実施の形態におけるくすぶり抵抗値と漏洩電流の初期値を算出するためのフローチャート
【図１３】第２の実施の形態において、くすぶり抵抗値に応じて判定周期Ｎｒｅｆを設定するためのマップ
【図１４】第２の実施の形態において、くすぶり抵抗値に応じて失火判定値を更新するための所定値Ｃ１を設定するためのマップ
【図１５】第２の実施の形態における失火判定を説明するためのタイムチャート
【符号の説明】
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、
２８，２９…ツェナーダイオード、
３１…電流検出抵抗、
３３…反転増幅回路、
３４…エンジン制御回路、
３５…電流検出回路、
３６…中心電極、
３７…接地電極、
３８…警告ランプ、
４１…漏洩抵抗（絶縁抵抗）。
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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