(57)【要約】【課題】配線数の増大を抑制すると共に、既存のＥＵＣの回路構成の大幅変更を要することなく、イオン信号に基づいた燃焼制御が可能な燃焼制御装置を提供する。【解決手段】イオン電流を検出可能なイオン電流検出回路を内蔵したコイルモジュール１と、イオン電流検出回路ＩＯＮの出力信号を受ける処理モジュール２と、コイルモジュール１に点火パルスＳＧを出力すると共に、処理モジュール２と通信可能に構成されたＥＣＵと、を設け、コイルモジュール１の出力段に、点火パルスＳＧに基づいてＯＮ／ＯＦＦ動作するスイッチング素子Ｑ２を配置することで、点火放電が開始されるまでイオン電流検出回路ＩＯＮの出力信号をＬレベルに維持する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室の点火放電による燃焼状態を示すイオン電流を検出可能なイオン電流検出回路を内蔵したコイルモジュールと、前記コイルモジュールの出力信号を受ける処理モジュールと、前記コイルモジュールに点火放電を制御する点火パルスを出力すると共に、前記処理モジュールと通信可能に構成されたＥＣＵ（Engine Control Unit ）と、を設けて構成された燃焼制御装置であって、
前記コイルモジュールの出力段に、前記点火パルスに基づいてＯＮ／ＯＦＦ動作するスイッチング素子を配置することで、前記コイルモジュールの出力信号は、点火放電が開始されるまで固定レベルに維持されるよう構成されていることを特徴とする燃焼制御装置。
【請求項２】
前記コイルモジュールの出力信号は、点火放電が開始されるまでＬレベルに維持される請求項１に記載の燃焼制御装置。
【請求項３】
前記処理モジュールには、イオン電流検出回路の出力信号を比較電圧と比較するコンパレータ回路が設けられている請求項１又は２に記載の燃焼制御装置。
【請求項４】
前記処理モジュールには、前記比較電圧を可変値に制御すると共に、コンパレータ回路のコンパレータ出力を受けるコンピュータ回路が内蔵されている請求項３に記載の燃焼制御装置。
【請求項５】
前記コンピュータ回路は、前記コンパレータ出力に基づいて点火放電開始を認識した後、前記比較電圧を変化させる請求項３又は４に記載の燃焼制御装置。
【請求項６】
前記処理モジュールには、アナログ信号を受けてデジタル信号に変換するＡＤ変換回路が設けられ、
イオン電流検出回路の出力信号が、前記ＡＤ変換回路の供給されるよう構成されている請求項１又は２に記載の燃焼制御装置。
【請求項７】
前記比較電圧は、固定値に維持されている請求項６に記載の燃焼制御装置。
【請求項８】
前記コンピュータ回路には、内部クロックに基づいて更新されるタイマカウンタと、前記タイマカウンタのカウント値を保持可能なキャプチャレジスタと、が内蔵され、
前記コンパレータ出力の変化に基づいて、前記タイマカウンタの更新動作が開始され、その後の前記コンパレータ出力の変化に基づいて、前記キャプチャレジスタが機能するよう構成されている請求項１〜７の何れかに記載の燃焼制御装置。
【請求項９】
前記処理モジュールとＥＣＵとは、一対の差動信号線で接続されている請求項１〜８の何れかに記載の燃焼制御装置。
【請求項１０】
前記処理モジュールには、ＥＣＵと双方向通信可能なＣＡＮ（Controller Area Network ）プロトコルコントローラが配置されている請求項９に記載の燃焼制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車エンジンなどの内燃機関において、ＣＡＮ（Controller Area Network ）などのデータ転送ネットワークに、イオン信号の処理回路を配置した燃焼制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の燃焼室で混合気を燃焼させるとイオンが発生することが一般に知られている。昨今、このイオンに対応するイオン電流に着目した燃焼制御の研究が盛んであり、イオン電流検出回路を内蔵させた点火コイルモジュール（以下、コイルモジュールという）を設け、このコイルモジュールからの出力信号に基づいて、失火やノッキングを判定して燃焼状態を実現したり、或いは、ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation ）制御などが行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１４４６５７号公報
【特許文献２】特開２００７−１６２６５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような燃焼制御装置では、ＥＣＵ（Engine Control Unit ）とコイルモジュールとの配線が煩雑化しがちであり、先ず、この点の改善が望まれる。
【０００５】
かかる観点から、特許文献１や特許文献２では、ＥＣＵからコイルモジュールに点火パルスを伝送する信号線を時間分割して双方向に使用している。具体的には、点火パルス用の信号線を、ＥＵＣからの点火パルスの出力信号線としてだけでなく、ＥＵＣへのイオン信号の入力信号線としても使用している。
【０００６】
しかし、これらの発明は、点火パルスを生成するＥＣＵ内部に、イオン信号の解析回路を内蔵させることを趣旨としており、ＥＣＵ内部の回路構成の大幅変更が必要となって、機器構成として汎用性に欠けるという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、配線数の増大を抑制すると共に、既存のＥＵＣの回路構成の大幅変更を要することなく、イオン信号に基づいた燃焼制御が可能な燃焼制御装置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】
【０００８】
上記の目的を達成するため、本発明者は、ＣＡＮ（Controller Area Network ）などの既存のデータ転送ネットワークに、イオン信号の処理回路（以下、処理モジュールという）を配置すると共に、ＥＵＣ→コイルモジュール→処理モジュールの一方向通信でイオン信号を取得することにした。
【０００９】
より具体的には、本発明は、燃焼室の点火放電による燃焼状態を示すイオン電流を検出可能なイオン電流検出回路を内蔵したコイルモジュールと、前記コイルモジュールの出力信号を受ける処理モジュールと、前記コイルモジュールに点火放電を制御する点火パルスを出力すると共に、前記処理モジュールと通信可能に構成されたＥＣＵ（Engine Control Unit ）と、を設けて構成された燃焼制御装置であって、前記コイルモジュールの出力段に、前記点火パルスに基づいてＯＮ／ＯＦＦ動作するスイッチング素子を配置することで、前記コイルモジュールの出力信号は、点火放電が開始されるまで固定レベルに維持されるよう構成されている。
【００１０】
好適には、前記コイルモジュールの出力信号は、点火放電が開始されるまでＬレベルに維持される。また、図１、図３、図５に例示する回路構成のように、前記処理モジュールには、イオン電流検出回路の出力信号を比較電圧と比較するコンパレータ回路が設けられているのが好適である。
【００１１】
この場合、図１や図３に例示する通り、前記処理モジュールには、前記比較電圧を可変値に制御すると共に、コンパレータ回路のコンパレータ出力を受けるコンピュータ回路が内蔵されているのが好適である。また、図１や図３に例示する通り、前記コンピュータ回路は、前記コンパレータ出力に基づいて点火放電開始を認識した後、前記比較電圧を変化させるのが好適である。
【００１２】
一方、図４や図５に例示するように、前記処理モジュールには、アナログ信号を受けてデジタル信号に変換するＡＤ変換回路が設けられ、イオン電流検出回路の出力信号が、前記ＡＤ変換回路の供給されるよう構成されているのも好適である。このような場合、例えば、図５に示す通り、前記比較電圧を、固定値に維持することができる。
【００１３】
なお、図１、図３、図５に例示する通り、前記コンピュータ回路には、内部クロックに基づいて更新されるタイマカウンタと、前記タイマカウンタのカウント値を保持可能なキャプチャレジスタと、が内蔵され、前記コンパレータ出力の変化に基づいて、前記タイマカウンタの更新動作が開始され、その後の前記コンパレータ出力の変化に基づいて、前記キャプチャレジスタが機能するよう構成されるのが好適である。
【００１４】
何れにしても、前記処理モジュールとＥＣＵとは、一対の差動信号線で接続されているのが好適であり、また、前記処理モジュールには、ＥＣＵと双方向通信可能なＣＡＮ（Controller Area Network ）プロトコルコントローラが配置されているのが好適である。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明した通り、本発明によれば、配線数の増大を抑制すると共に、既存のＥＵＣの回路構成の大幅変更を要することなく、イオン信号に基づいた燃焼制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１実施例に係る内燃機関用の燃焼制御装置を示す回路ブロック図である。
【図２】図１の燃焼制御装置の動作を説明するタイムチャートである。
【図３】第２実施例に係る燃焼制御装置の回路構成を示す図面である。
【図４】第３実施例に係る燃焼制御装置の回路構成を示す図面である。
【図５】第４実施例に係る燃焼制御装置の回路構成を示す図面である。
【図６】第４実施例の回路動作を説明するタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、実施例について説明するが、具体的な記載内容は、特に本発明を限定するものではない。図１（ａ）は、第１実施例に係る内燃機関用の燃焼制御装置を示す回路ブロック図である。
【００１８】
図１（ａ）に示す通り、この燃焼制御装置は、点火コイルＣＬやイオン電流検出回路ＩＯＮを内蔵したコイルモジュール１と、コイルモジュール１のイオンパルス出力ＯＵＴを受ける処理モジュール２と、コイルモジュール１に点火パルスＳＧを出力すると共に、処理モジュール２と通信可能に構成されたＥＣＵと、を設けて構成されている。特に限定されないが、この実施例では、ＥＣＵと、処理モジュール２は、ＣＡＮによるデータ転送ネットワークで、双方向通信可能に接続されている。
【００１９】
コイルモジュール１は、１次コイルＬ１と２次コイルＬ２が電磁結合されてなる点火コイルＣＬと、１次コイルＬ１を断続的に駆動する点火制御トランジスタＱ１と、２次コイルＬ２に接続されたイオン電流検出回路ＩＯＮと、イオン電流検出回路ＩＯＮの出力電圧Ｖｏを比較電圧Ｅｏと比較するコンパレータＣＯＭ１と、コンパレータＣＯＭ１の出力側と出力端子ＯＵＴとの間に接続される分圧抵抗Ｒ３と、出力端子ＯＵＴとグランドラインとの間に配置される短絡制御トランジスタＱ２と、を有して構成されている。そして、２次コイルＬ２とグランドラインとの間に点火プラグＰＧが接続されている。
【００２０】
点火制御トランジスタＱ１は、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor ）で構成され、そのベース端子には、点火パルスＳＧが供給され、コレクタ端子は、１次コイルＬ１に接続され、エミッタ端子は、グランドラインに接続されている。一方、短絡制御トランジスタＱ２は、通常のスイッチングトランジスタで構成され、そのベース端子には、点火パルスＳＧが供給され、コレクタ端子は、コイルモジュール１の出力端子ＯＵＴに接続され、エミッタ端子は、グランドラインに接続されている。
【００２１】
このように、本実施例では、点火制御トランジスタＱ１と短絡制御トランジスタＱ２には、ＥＣＵから点火パルスＳＧが共通的に供給されているので、二つのトランジスタＱ１，Ｑ２は、同期してＯＮ／ＯＦＦ動作することになる。そして、点火制御トランジスタＱ１のＯＦＦ遷移時に発生する２次コイルＬ２の誘起電圧によって、点火プラグＰＧが点火放電される。
【００２２】
イオン電流検出回路ＩＯＮは、点火プラグＰＧの放電電流で充電されるバイアス用のコンデンサＣ１と、コンデンサＣ１に並列接続されてコンデンサＣ１の充電電圧を規制するツェナーダイオードＺＤと、ツェナーダイオードＺＤに直列接続されたダイオードＤ１と、ダイオードＤ１の両端電圧を受ける増幅部ＡＭＰと、で構成されている。
【００２３】
図示の通り、ツェナーダイオードＺＤとダイオードＤ１のアノード端子は、互いに直結され、ダイオードＤ１のカソード端子はグランドラインに接続されている。また、ツェナーダイオードＺＤのカソード端子は、２次コイルＬ２に接続されている。
【００２４】
イオン電流検出回路ＩＯＮの増幅部ＡＭＰは、反転端子と非反転端子と出力端子とを有する増幅素子Ｑ３と、増幅素子Ｑ３の反転端子に接続される入力抵抗Ｒ１と、増幅素子Ｑ３の反転端子と出力端子の間に接続される帰還抵抗Ｒ２とで構成されている。また、増幅素子Ｑ３の反転端子とグランドラインとの間に、増幅素子Ｑ３を保護するためのダイオードＤ２が接続されている。
【００２５】
増幅素子Ｑ３として、この実施例では、ＯＰアンプを使用している。ＯＰアンプは、その入力インピーダンスがほぼ無限大で、反転端子と非反転端子との間が、仮想的に短絡状態である。そのため、図１（ａ）に示す電流Ｉは、入力抵抗Ｒ１と帰還抵抗Ｒ２に共通して流れることになり、増幅部ＡＭＰの出力電圧Ｖｏは、電流Ｉと帰還抵抗Ｒ２の積となる（Ｖｏ＝Ｉ＊Ｒ２）。つまり、この増幅部ＡＭＰでは、帰還抵抗Ｒ２が、電流レベルを検出する検出抵抗として機能している。
【００２６】
図１（ａ）の回路構成において、２次コイルＬ２に負の高電圧が発生すると、点火プラグＰＧが点火放電し、このときに流れる点火電流がコンデンサＣ１を充電する。コンデンサＣ１にはツェナーダイオードＺＤが並列接続されているので、コンデンサＣ１の両端電圧は、ツェナーダイオードＺＤの降伏電圧に一致する。なお、この放電時には、ダイオードＤ１が短絡状態（ＯＮ）となるので、入力抵抗Ｒ１やその他の回路素子に流れる電流を無視することができる。
【００２７】
その後、２次コイルＬ２の高電圧が消滅すると、コンデンサＣ１に充電されたバイアス電圧は、図１（ａ）の矢印で示す経路で放電する。この放電電流は、イオン電流Ｉに他ならず、イオン電流Ｉは、増幅素子Ｑ３の出力端子→帰還抵抗Ｒ２→入力抵抗Ｒ１→コンデンサＣ１→２次コイルＬ２→点火プラグＰＧの経路で流れる。先に説明した通り、出力電圧Ｖｏ＝Ｒ２＊Ｉの関係が成立するので、増幅部ＡＭＰからはイオン電流Ｉに比例した出力電圧Ｖｏが得られる。そこで、以下、増幅部ＡＭＰの出力電圧Ｖｏを、特に、イオン検出信号Ｖｏという。
【００２８】
このイオン検出信号Ｖｏは、コンパレータＣＯＭ１の反転入力端子に供給されるが、一方、コンパレータＣＯＭ１の非反転入力端子には、比較電圧Ｅｏが固定的に供給されている。ここで、比較電圧Ｅｏは、有意なイオン電流Ｉを検出するための最適値（≒０Ｖ）に設定されている。
【００２９】
そのため、イオン電流検出回路ＩＯＮのイオン検出信号Ｖｏが、比較電圧Ｅｏを上回るタイミングで、コンパレータＣＯＭ１のコンパレータ出力ＶａがＬレベルに遷移して、有意なイオン電流Ｉの存在が検出される。但し、点火放電が開始されるまでは、点火パルスＳＧがＨレベルであって、短絡制御トランジスタＱ２がＯＮ動作を維持するので、コイルモジュール１の出力端子ＯＵＴからのイオンパルス出力ＯＵＴはゼロレベルに維持される。
【００３０】
一方、点火パルスＳＧがＬレベルに遷移した後は、短絡制御トランジスタＱ２がＯＦＦ動作するので、コンパレータＣＯＭ１のコンパレータ出力Ｖａが、分圧抵抗Ｒ３を経由して出力端子ＯＵＴに伝送されることになる。
【００３１】
次に、処理モジュール２について説明すると、処理モジュール２は、コンパレータＣＯＭ２と、ＰＩＣ（Peripheral Interface Controller ）やルネサス製のＨ８ファミリなどで構成されたマイコンＭＣと、を中心に構成されている。図示の通り、マイコンＭＣには、ＣＡＮプロトコルコントローラＣＡＮＣＴＬが内蔵され、トランシーバＴＲＮを経由して、例えば、二線式差動電圧方式のＣＡＮバスライン３に接続されている。ここで、マイコンＭＣは、イオン電流Ｉに基づいて検出された燃焼情報を、ＥＣＵに送信する一方、リアルタイムに変化する運転状態を特定する運転情報をＥＣＵから受けている。
【００３２】
また、マイコンＭＣは、割込み処理が実行可能に構成され、ＣＰＵ，ＲＡＭ、ＲＯＭなどの他、ＤＡコンバータ、ＡＤコンバータ、タイマカウンタＴＣなどが内蔵されている（図２（ｆ）参照）。後述するように、本実施例では、インプットキャプチャ時やコンペアマッチ時に割込み要求が発生するよう設定されている。
【００３３】
また、図２（ｆ）に示す通り、タイマカウンタＴＣに対応して、内部クロックの伝送回路や、インプットキャプチャレジスタＩＣＲなどが設けられている。そして、タイマカウンタＴＣが、内部クロックΦを受けて計数動作を実行する一方、所定の入力信号が、所定方向に遷移した場合には、その時のタイマ値が、インプットキャプチャレジスタＩＣＲに記憶されるよう構成されている。
【００３４】
この構成に対応して、マイコンＭＣは、ＤＡコンバータが生成したアナログ信号を出力するＤ／Ａポート（Ｃ点）や、Input Capture 端子（Ｄ点）が設けられている（図１（ａ）参照）。なお、本実施例では、Input Capture 端子に供給されるＩＣ入力信号Ｖｉｎが、Ｈレベルに遷移すると、その時のタイマカウンタＴＣのタイマ値が、インプットキャプチャレジスタＩＣＲに一時記憶されると共に、ＣＰＵに対する割込み要求が発生するよう設定されている。そのため、処理モジュール２のＣＰＵは、Input Capture 端子に供給されるＩＣ入力信号Ｖｉｎが、Ｈレベルに遷移ごとに、ＩＣ割込み処理を開始することになる。
【００３５】
また、本実施例では、タイマカウンタＴＣのタイマ値が所定値に達すると、このコンペアマッチ（ＣＭ）に対応してＣＭ割込み処理が開始されるよう構成されている。
【００３６】
これらＩＣ割込みやＭＣ割込みの処理内容は、特に限定されないが、本実施例では、ＩＣ割込み処理として、インプットキャプチャレジスタＩＣＲのデータをメモリに順次記憶している（図１（ｂ）参照）。また、ＣＭ割込み処理として、メモリの記憶データ、記憶データの統計値、及び、その時の運転状態に基づいて、今回の燃焼状態の適否を判定して、燃焼情報としてＥＣＵに通知している（図１（ｃ）参照）。
【００３７】
図１（ａ）に戻って処理モジュール２の回路構成の説明を続けると、コンパレータＣＯＭ２の反転入力端子には、マイコンＭＣのＤ／Ａポートを経由して、可変値である比較基準電圧Ｖｃが供給されている。また、コンパレータＣＯＭ２の非反転入力端子には、入力抵抗Ｒ５を経由して、コイルモジュール１のイオンパルス出力ＯＵＴが供給されている。図示の通り、コイルモジュール１のイオンパルス出力ＯＵＴは、Ｂ点において、分圧抵抗Ｒ４によって電源電圧（５Ｖ）レベルにプルアップされている。また、コンパレータＣＯＭ１の出力端子（Ａ点）と、コンパレータＣＯＭ２の非反転端子との間に、分圧抵抗Ｒ３と入力抵抗Ｒ５とが直列接続されている。
【００３８】
先に説明した通り、コンパレータＣＯＭ１のコンパレータ出力Ｖａは、イオン電流検出回路ＩＯＮのイオン検出信号Ｖｏと、比較電圧Ｅｏの大小関係に基づいて、Ｈレベル又はＬレベルとなる。そして、短絡制御トランジスタＱ２がＯＦＦ状態である場合、コンパレータＣＯＭ１のコンパレータ出力ＶａがＬレベルであれば、電源電圧５Ｖが、２つの分圧抵抗Ｒ４，Ｒ３で分圧されることで、Ｂ点の電位、つまり、コイルモジュール１のイオンパルス出力ＯＵＴは、５＊Ｒ３／（Ｒ３＋Ｒ４）となる。そこで、本実施例では、Ｒ３＝Ｒ４に設定することで、コンパレータＣＯＭ１のコンパレータ出力ＶａがＬレベルの場合に、コイルモジュール１のイオンパルス出力ＯＵＴが、２．５Ｖになるようにしている。
【００３９】
一方、コンパレータＣＯＭ１のコンパレータ出力ＶａがＨレベルの場合は、分圧抵抗Ｒ４，Ｒ３や入力抵抗Ｒ５には電流が流れないので、コイルモジュール１のイオンパルス出力ＯＵＴは、約５Ｖとなる。なお、以上は、短絡制御トランジスタＱ２がＯＦＦ状態である場合の動作であるが、短絡制御トランジスタＱ２がＯＮ状態である場合には、コンパレータＣＯＭ１のコンパレータ出力Ｖａに拘わらず、コイルモジュール１のイオンパルス出力ＯＵＴは、約０Ｖとなる。
【００４０】
以上を踏まえて、第１実施例の各部の回路動作を図２に基づいて確認する。図２（ａ）〜図２（ｅ）は、点火パルスＳＧと、イオン電流検出回路ＩＯＮのイオン検出信号Ｖｏと、コンパレータＣＯＭ１のコンパレータ出力Ｖａと、コイルモジュール１のイオンパルス出力ＯＵＴと、Input Capture 端子へのＩＣ入力信号Ｖｉｎとを示すタイムチャートである。
【００４１】
また、マイコンＭＣのＤ／Ａポートから出力される比較基準電圧Ｖｃは、図２（ｄ）に示す通りであり、最初は、０Ｖ〜２．５Ｖの中間値である１．２５Ｖ程度であって、その後、Input Capture 端子に供給されるＩＣ入力信号ＶｉｎのＨレベル遷移に対応して、２．５Ｖ〜５Ｖの中間値である３．７５Ｖ程度に増加するよう構成されている。
【００４２】
タイミングＴ１に至るまでは、短絡制御トランジスタＱ２はＯＮ動作しているので、コイルモジュール１のイオンパルス出力ＯＵＴ（図２（ｄ））は、Ｌレベルを維持する。その後、タイミングＴ１で、点火パルスＳＧがＬレベルに降下すると、短絡制御トランジスタＱ２はＯＦＦ遷移して、その後は、イオン電流検出回路ＩＯＮのイオン検出信号Ｖｏに基づいて動作が実行される。
【００４３】
点火パルスＳＧが降下するタイミングＴ１後は、先ず、短時間に激しく変動する放電ノイズが先ず発生し、この放電ノイズが収まると、燃焼室の燃焼状態に対応したイオン電流が発生する。図２（ｂ）は、正常燃焼時のイオン電流の挙動を示しているが、最後の放電ノイズＮＳが収まった後、比較的緩やかに変化するイオン電流が示されている。なお、有意レベルのイオン電流の挙動や、イオン電流の継続時間ＴＷの長短が、燃焼適否の判定パラメータとなる。
【００４４】
本実施例では、コンパレータＣＯＭ１の比較電圧Ｅｏは、有意なイオン電流を検出するための最適値に設定されているので、コンパレータＣＯＭ１のコンパレータ出力Ｖａは、図２（ｂ）に示すイオン電流の挙動に対応して、０Ｖと５Ｖの間で振動する波形となる（図２（ｃ））。また、タイミングＴ１の後は、短絡制御トランジスタＱ２がＯＦＦ動作状態を維持するので、コイルモジュール１のイオンパルス出力ＯＵＴは、分圧抵抗Ｒ３，Ｒ４の分圧比（＝１／２）に基づいて、２．５Ｖと５Ｖの間で振動する（図２（ｄ））。
【００４５】
ところで、マイコンＭＣのＤ／Ａポートから出力される比較基準電圧Ｖｃは、Input Capture 端子に供給されるＩＣ入力信号ＶｉｎのＨレベル遷移に対応して、その後、３．７５Ｖ程度に増加するよう構成されている（図２（ｄ）及び図１（ｂ）ＳＴ３参照）。そのため、比較基準電圧Ｖｃ＝３．７５Ｖに増加した後のＩＣ入力信号Ｖｉｎは、図２（ｄ）に示す波形となる。すなわち、ＩＣ入力信号Ｖｉｎは、最後の放電ノイズＮＳが収まったことに対応して、タイミングＴ２で５Ｖレベルに増加する。そして、その後、イオン検出信号Ｖｏが有意なレベルを維持する期間ＴＷは、ＩＣ入力信号Ｖｉｎが０Ｖレベルを維持し、イオン検出信号Ｖｏが収束することに対応して、タイミングＴ３で５Ｖレベルに増加する。
【００４６】
ここで、点火放電開始Ｔ１からイオン電流の収束時（Ｔ３）までの経過時間（Ｔ３−Ｔ１）や、その他の偏移点は、燃焼状態を判定する上で有効である。そこで、本実施例では、図１（ｂ）や図１（ｃ）のプログラム処理を設けることで、燃焼状態を判定すると共に、必要な燃焼情報をＥＣＵに連絡している。
【００４７】
以下、確認的に説明すると、先に説明した通り、図１（ｂ）に示すＩＣ割込みは、タイマカウンタＴＣのタイマ値が、インプットキャプチャレジスタＩＣＲに一時記憶されたことに対応して起動される。また、このインプットキャプチャ動作は、ＩＣ入力信号ＶｉｎがＨレベルに立上ったことに起因して実行される。
【００４８】
そして、ＩＣ割込みでは、最初に、点火放電後の最初の割込みか否かが判定フラグＦＬＧに基づいて判定される（ＳＴ１）。なお、判定フラグＦＬＧは、前回の点火サイクルにおける判定処理時にゼロクリアされている（ＳＴ１０）。したがって、ＦＬＧ＝０は、今回の点火サイクルにおける点火放電後の最初の割込みであることを意味することなる。そこで、タイマカウンタＴＣの計数動作を開始させると共に、判定フラグＦＬＧを１にセットする（ＳＴ２）。
【００４９】
次に、ステップＳＴ２の処理後、所定の遅延時間を経て、Ｄ／Ａポートから比較基準電圧Ｖｃ＝３．７５Ｖを出力して、ＩＣ割込み処理を終える（ＳＴ３）。このステップＳＴ３の処理の結果、比較基準電圧Ｖｃが、それまでの１．２５Ｖから３．７５Ｖ程度に増加することで（図２（ｄ）参照）、ＩＣ入力信号Ｖｉｎは、図２（ｄ）に示す波形となる。
【００５０】
以上のようにして１回目のＩＣ割込み処理が終わるが、その後のＩＣ割込みでは、インプットキャプチャレジスタＩＣＲのデータをＲＡＭの記憶領域に順次記憶する（ＳＴ４）。そのため、本実施例では、ＩＣ入力信号ＶｉｎがＨレベルに立上ったＴ２及びＴ３のタイミングにおけるタイマカウンタＴＣの値が、順次ＲＡＭに記憶されることになる。
【００５１】
以上の通り、ＩＣ割込み処理は、ＩＣ入力信号ＶｉｎがＨレベルに立上ったことに起因して実行されるが、この動作とは別に、ステップＳＴ２の処理で起動されたタイマカウンタＴＣのカウンタ値が所定値に達すると、このコンペアマッチに起因して、図１（ｃ）に示すＣＭ割込み処理が起動される。そして、ＣＭ割込み処理では、最初に、タイマカウンタＴＣの更新動作を停止させると共に、判定フラグＦＬＧの値をゼロクリアする（ＳＴ１０）。
【００５２】
次に、ステップＳＴ４の処理でメモリに記憶されたインプットキャプチャレジスタＩＣＲの記憶値を参照して、イオン信号収束時間Ｔ３−Ｔ１を算出し、算出したイオン信号収束時間Ｔ３−Ｔ１や、その統計値、及び、その時の運転状態などを参照して燃焼の適否を判定し、判定結果をＥＣＵに送信する（ＳＴ１１）。なお、その時々の運転状態は、ＥＣＵから適宜取得している。
【００５３】
また、ＣＡＮ通信を通じてエンジン回転数などの情報を認識すると共に、イオン電流が発生し始めるまでの適当なタイミングで、比較基準電圧Ｖｃを、約１．２５Ｖに降下させる（ＳＴ１２）。
【００５４】
以上の通り、本実施例によれば、配線数の増大を抑制すると共に、既存のＥＵＣの回路構成の大幅変更を要することなく、点火サイクルごとに燃焼の適否を判定することができる。
【００５５】
ところで、上記した具体的な説明は、本発明の一実施例についての説明に過ぎず、適宜に変更可能である。例えば、上記の第１実施例では、ＩＣ入力信号Ｖｉｎの立ち上がりタイミングでＩＣ割込みを起動させたが、ＩＣ入力信号Ｖｉｎの立ち上がりタイミングと、立ち下がりタイミングで、各々、ＩＣ割込みを起動させるのも好適である。このような構成を採れば、イオン検出信号Ｖｏが有意レベルを維持する時間幅ＴＷを特定することができる。
【００５６】
また、第１実施例では、ＤＡコンバータと、Ｄ／Ａポートを使用したが、図３に示すように、ＩＯポートの出力側にスイッチ回路を設け、ＩＯポートから出力するデジタル信号に基づいて、コンパレータＣＯＭ２の比較基準電圧Ｖｃを変化させても良い。
【００５７】
図３に示すスイッチ回路は、トランジスタＱ４と、電流制限抵抗Ｒ７と、分圧抵抗Ｒ８，Ｒ９とで構成されている。なお、分圧抵抗Ｒ８は、Ｒ７<<Ｒ８となる値に設定されている。そして、ＩＯポートから出力する制御信号がＬレベルの場合には、比較基準電圧Ｖｃ＝５＊Ｒ９／（Ｒ８＋Ｒ９）であるが、制御信号がＨレベルの場合には、比較基準電圧Ｖｃが、Ｖｃ＝５＊Ｒ０／（Ｒ８＋Ｒ０）となる。ここで、Ｒ０は、Ｒ７とＲ９の並列合成抵抗であり、Ｒ０<<Ｒ８の関係が成立する。
【００５８】
この関係を利用して、第２実施例では、点火放電が開始されるまでは、制御信号をＨレベルに維持し、点火放電後の所定タイミングで制御信号をＬレベルにすることで、図２（ｄ）に示す動作を実現している。
【００５９】
また、図１や図３の回路構成に代えて、図４の回路構成を採ることもできる。図４に示す第３実施例では、イオンパルス出力ＯＵＴが、マイコンＭＣのＡ／Ｄポートを経由してＡＤコンバータに供給されるので、ＣＰＵは、図２（ｄ）に示すイオン波形を解析することで、必要な情報を取得することができる。
【００６０】
また、上記の各実施例では、デジタル化されたイオンパルス出力ＯＵＴを取得しているが、アナログ信号であるイオン検出信号Ｖｏを取得する回路構成を採ることもできる。図５は、その回路構成を図示したものであり、図６は、図５の第４実施例について、点火パルスＳＧと、図５のＡ点、Ｃ点、Ｄ点の波形を図示したものである。
【００６１】
図５に示す通り、この第４実施例では、増幅部ＡＭＰの出力電圧Ｖｏ（イオン検出信号Ｖｏ）を非反転入力端子に受けるＯＰアンプＱ５と、ＯＰアンプＱ５の出力を受けるトランジスタＱ６と、トランジスタＱ６のコレクタ電流を流通させる第１カレントミラーたるトランジスタペアＱ７，Ｑ８と、第２カレントミラーたるトランジスタペアＱ９，Ｑ１０とが、第１実施例のコンパレータＣＯＭ１に代えて配置されている。
【００６２】
図５に示す通り、トランジスタＱ６のエミッタ端子（Ａ点）と、グランド間には、エミッタ抵抗Ｒ０が接続され、エミッタ端子（Ａ点）がＯＰアンプＱ５の反転入力端子に接続されている。したがって、Ａ点の電位は、増幅部ＡＭＰが出力するイオン検出信号Ｖｏと同一となる。そして、トランジスタＱ６のコレクタ電流と同一電流が、第１と第２カレントミラーを経由して、分圧抵抗Ｒ２に流れる電流となる。ここで、トランジスタＱ６のコレクタ電流は、エミッタ電流とほぼ同じであって、Ｖｏ／Ｒ０となるので、結局、分圧抵抗Ｒ２には、イオン検出信号Ｖｏに比例した検出電流Ｖｏ／Ｒ０が流れることになる。
【００６３】
この検出電流Ｖｏ／Ｒ０は、抵抗Ｒ１→抵抗Ｒ２→トランジスタＱ１０の経路で流れるので、Ｃ点の電位は、５−Ｖｏ＊Ｒ１／Ｒ０であって、イオン検出信号Ｖｏに対応した値となる。そこで、第４実施例では、イオン検出信号Ｖｏに対応したアナログ検出電圧（＝５−Ｖｏ＊Ｒ１／Ｒ０）を、Ａ／Ｄポートを経由して、ＡＤコンバータに供給している。
【００６４】
また、コンパレータＣＯＭ２の比較基準電圧Ｖｃを、適宜な固定閾値ＴＨに設定することで、アナログ検出電圧（＝５−Ｖｏ＊Ｒ１／Ｒ０）の立ち上がりタイミングを特定することができ、ＩＣ割込みを実現することができる。閾値ＴＨは特に限定されないが、本実施例では、イオン検出信号Ｖｏが最高レベルの場合に、トランジスタＱ１０がＯＮ動作する構成を採るので、トランジスタＱ１０のＯＮ動作時のＢ点の電位が、５＊Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）であることに対応して、０＜ＴＨ＜５＊Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）となる閾値ＴＨとしている。
【００６５】
この第４実施例によれば、イオン検出信号Ｖｏの挙動を正確に把握することができるので、燃焼状態を、より正確に判定することができる。なお、タイミングＴ１に立ち上がったInput Capture 端子への入力信号は、次回の点火パルスＳＧの立ち上がりに対応して、０ボルトに降下する。
【００６６】
なお、第４実施例でも、閾値ＴＨ≒５Ｖ（ＴＨ＜５）とすれば、タイマカウンタＴＣや、インプットキャプチャレジスタＩＣＲを利用するＩＣ割込みや、コンペアマッチに対応するＣＭ割込みが可能となり、イオン検出信号のイオン電流の継続時間ＴＷを簡単に把握することもできる。
【００６７】
以上、第１実施例〜第４実施例について詳細に説明したが、特に、図１（ｂ）や図１（ｃ）に示す具体的な制御手法は、何ら本発明を限定するものではなく、他の構成も含め、適宜に変更可能である。
【符号の説明】
【００６８】
ＩＯＮ  イオン電流検出回路
１  コイルモジュール
２  処理モジュール
Ｑ２  スイッチング素子
【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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