JP2003184637A - イオン電流を用いたエンジンの失火検出装置及び該装置に用いられるプログラムを記録した記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 イオン電流を用いた失火検出装置において、
失火判定精度を向上する。 【解決手段】 所定のクランク角度区間（上死点前１０
度〜上死点後１１０度）において所定周期（１０度）毎
にイオン電流値をサンプリングし、イオン電流値が無効
であるか有効であるかを判断し、無効と判断されたイオ
ン電流値をマスクする（Ｓ１０１〜Ｓ１０６）。そし
て、マスクされていない有効なイオン電流値と失火判定
レベルとを比較し失火を判定する（Ｓ１０７〜Ｓ１０
９）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各気筒内で失火が
生じているか否かを該各気筒内で発生したイオン電流の
検出値に基づいて判断するエンジンの失火検出装置に関
する。

【０００２】

【従来技術】排ガス処理に触媒を使用したエンジンで
は、気筒内で失火が生じると、未燃ガスが排出されて触
媒の機能劣化及び排ガスの悪化を引き起こし得る。従っ
て、失火が生じた場合には運転者に報知したり、失火回
避制御を行い、エンジンを保護するため、失火が生じて
いるか否かの判定は極めて重要となる。

【０００３】このような失火判定の１つとして、燃焼時
に各気筒内で発生したイオン電流に基づいて失火を判定
するものがある。この失火判定は、エンジンの回転挙動
を利用する場合と比較して、最近の可変バルブ機構を搭
載したエンジン等において有利とされているが、例えば
点火時にコイルを駆動させるとノイズが発生してイオン
電流の検出値に重畳するおそれがある。このような環境
下では、失火時において失火を検出できなかったり、又
は燃焼を失火と誤判定するといった不都合を有する。

【０００４】点火時及びその他の電気的ノイズの重畳に
対する誤判定を防止するため、例えば特開平５−２２３
００２号公報では、運転状態によってイオン電流検出の
タイミングを可変し、イオン電流の出力値を最大付近で
得るようにしている。

【０００５】また、例えば特開平７−２８６５５２号公
報では、イオン電流の検出区間について、火花放電終了
後から所定時間幅だけマスクしてイオン電流の積分値を
得ている。すなわち、火花放電終了後に生じる不要なイ
オン電流波形をマスクして、積分値を得ている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、イオン
電流波形は、上述したノイズ重畳の他に、エンジン回転
数またはエンジン負荷等の運転状態が変化し、これによ
ってイオン電流の検出値や発生域が変化してしまうこと
によっても影響を受ける。このような状況下で、最適な
イオン電流検出区間での失火判定は難しい。前者の公開
公報では、これに対する改善については開示がなされて
いない。

【０００７】さらに、後者の公開公報では、イオン電流
の検出区間を点火プラグの放電終了後から次気筒の一次
コイルへの通電開始時を除いているが、例えばバッテリ
の電圧低下時に一次コイルへの通電時間が長くなると、
イオン電流検出区間が短くなり、失火検出率が低下する
傾向にある。そのため、電源（バッテリ）電圧の影響を
受けることなく、イオン電流検出区間を確保し、失火検
出率の向上を図る必要がある。

【０００８】本発明は、かかる点を鑑みなされたもので
あり、その目的は、上述した状況の影響を受けることの
ないイオン電流による確実な失火判定を行うことのでき
るエンジンの失火検出装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成する請求
項１に係るイオン電流を用いたエンジンの失火検出装置
の発明は、所定のクランク角度区間において所定周期毎
に各気筒内で発生するイオン電流を検出するイオン電流
検出手段と、イオン電流検出手段により得られるイオン
電流値が失火判定に有効であるか無効であるかを判断す
るイオン電流値分類手段と、イオン電流値分類手段によ
り無効と判断されたイオン電流値をマスクするマスク手
段と、マスクされていない有効イオン電流値と失火判定
レベルとを比較して失火を判定する判定手段とを備える
ものである。

【００１０】これによれば、実際に比較対象とされるイ
オン電流値は、得られたイオン電流値の中で、イオン電
流値分類手段によって得られた失火判定に有効なイオン
電流値のみとなる。従って、課題で述べたような、例え
ば電源電圧が低下してイオン電流の検出区間が短くなる
等の要因が加わったとしても、かかる要因を排除し有効
なイオン電流値のみを用いるので、失火検出率の低下を
招くことなく正確な失火判定を行うことができる。

【００１１】請求項２に係る発明は、請求項１記載の発
明において、イオン電流値分類手段による有効か無効か
の判断は、点火プラグの放電期間、通電開始及びその近
傍を無効エリアとして、該無効エリアにおいてサンプリ
ングしたイオン電流値を無効とし、無効エリアを除く有
効エリアにおいてサンプリングしたイオン電流値を有効
とするものである。

【００１２】請求項３に係る記録媒体の発明は、所定の
クランク角度区間において所定周期毎に各気筒内で発生
するイオン電流を検出するイオン電流検出手段と、イオ
ン電流検出手段により得られるイオン電流値が失火判定
に有効であるか無効であるかを判断するイオン電流値分
類手段と、イオン電流値分類手段により無効と判断され
たイオン電流値をマスクするマスク手段と、マスクされ
ていない有効イオン電流値と失火判定レベルとを比較し
て失火を判定する判定手段として電子制御装置を機能さ
せるためのプログラムを記録したことを特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面に基づいて詳細に説明する。図１（ａ）は、イオ
ン電流による失火検出装置を説明するための概略構成
図、図１（ｂ）は電子制御装置（以下、単に「ＥＣＵ」
と言う）２０の概略構成図である。なお、本実施の形態
において、各気筒は同一構成であるため、以下の説明で
はその一つについて行い、他の気筒については省略す
る。

【００１４】符号１はエンジンであり、ピストン２、吸
気弁３及び排気弁４等から構成される燃焼室５には、空
気と燃料との混合気が供給される。供給された混合気
は、ピストン２によって圧縮されるとその上死点付近
で、ＥＣＵ２０からのパワートランジスタ２７（図２を
参照）を介した点火信号に基づき、シリンダヘッドに取
り付けられた点火プラグ２３からの火花放電により着火
され、爆発燃焼を引き起こす。爆発燃焼により、燃焼室
５内では電離作用によるイオンが発生し、イオン電流が
プラグ２３を介して検出される。

【００１５】これにより、点火プラグ２３のギャップ間
を流れるイオン電流をイオン検出ラインＬ１を介してイ
オン検出回路４０により検出し、さらにアナログ信号と
して出力され、ＥＣＵ２０のマイクロコンピュータ３０
（図１（ｂ））に入力される。なお、イオン検出回路４
０についてその詳細は後述する。

【００１６】ＥＣＵ２０は、例えばクランクシャフトの
回転角度（クランク角度）を検出するクランク角センサ
６等の各種センサからの信号に基づいてエンジンを制御
するための装置である。その構成を図１（ｂ）によって
説明すると、マイクロコンピュータ３０を主構成とし、
クランク角センサ６等の各種センサからのアナログ信号
が入力される入力回路３１ａ、その入力信号をデジタル
信号に変換するＡ／Ｄコンバータ３２、各種センサから
のデジタル信号が入力される入力回路３１ｂを有する。
そして、マイクロコンピュータ３０は、Ａ／Ｄコンバー
タ３２及びデジタル信号用入力回路３１ｂからの信号を
受け、且つ出力回路３７を介してインジェクタやイグナ
イタを構成するパワートランジスタ２７等の各種アクチ
ュエータ３８に制御信号を出力する役割を担う入力／出
力ポート３３（Ｉ／Ｏポート）を具備している。更に、
マイクロコンピュータ３０は、ＣＰＵ３４を中心とし
て、ＲＡＭ３５、ＲＯＭ３６及びＩ／Ｏポート３３が相
互にバス３９によって接続されている。

【００１７】マイクロコンピュータ３０を構成するＲＡ
Ｍ３５及びＲＯＭ３６は、両者を併せてメモリと呼ばれ
ることもあり、ＲＡＭ３５は各種値（例えば、本発明に
よるクランク角度値、イオン電流値）等を格納し、ＲＯ
Ｍ３６は制御プログラムや予め設定された固定値（例え
ば、後述する失火判定レベル）等が記録されている。Ｃ
ＰＵ３４は、クランク角センサ６及びエンジン運転状態
を検出する各種センサからの信号等に基づき、ＲＯＭ３
６に予めメモリされている固定値及び制御プログラムに
よって演算処理を行い、各種エンジン制御を行う。

【００１８】また、イオン検出回路４０から出力された
イオン電流のアナログ信号は、入力回路３１ａを介して
Ａ／Ｄコンバータ３２によってデジタル変換されて、マ
イクロコンピュータ３０のＩ／Ｏポート３３を介して入
力されると、ＣＰＵ３４によって演算処理されて、失火
が生じているか否かを判断するための失火判定閾値（以
下、「失火判定レベル」と言う）と比較される。すなわ
ち、ここで本発明による失火判定が行われる。

【００１９】比較対象となるイオン電流の検出値が、所
定の水準に達していない場合、すなわち失火判定レベル
より小さい場合には、このような状態を「失火」と判断
し、警告ランプ２８によって運転者に対して失火の発生
を報知すると共に、ＣＰＵ３４からＩ／Ｏポート３３、
出力回路３７を介して各種アクチュエータ３８に失火を
回避するための制御信号を出力し、必要な失火回避制御
が行われる。

【００２０】次に、上述した失火検出装置を含む点火系
の構成について図２に基づいて説明する。なお、図中の
ＥＣＵ２０の構成は、図１において述べたのもの同様で
あり、その説明は省略する。

【００２１】ＥＣＵ２０のマイクロコンピュータ３０で
は、各種センサにより検出されるエンジン運転状態に基
づき点火コイル２２の一次コイル２２ａに対する通電開
始及びその遮断についてのタイミング、すなわち点火時
期を制御している。ＥＣＵ２０と一次コイル２２ａとの
間には、イグナイタを構成するパワートランジスタ２７
が配置されており、パワートランジスタ２７はＥＣＵ２
０からの点火信号に基づいて一次コイル２２ａへの電流
をオン−オフする。パワートランジスタ２７がオンにな
ると、バッテリ２１から一次コイル２２ａ側に一次電流
が通電される。この一次電流の大きさは、バッテリ２１
の電圧、通電時間等に応じて異なる。

【００２２】そして、所定時間通電後、すなわち点火時
期に達した時点でＥＣＵ２０からの信号によりパワート
ランジスタ２７をオフして、一次コイル２２ａ側を遮断
する。その結果、この一次電流の大きさに応じた逆起電
力が発生し、これによって二次コイル２２ｂの巻数に応
じた高電圧が二次コイル２２ｂ側の端子間に発生する。
この高電圧が点火プラグ２３に印加されることでプラグ
２３の電極間に火花放電が発生し、上述したように混合
気に着火され、爆発燃焼が行われる。

【００２３】すなわち、パワートランジスタ２７がオフ
になる点火時期においては、二次コイル２２ｂ側に高電
圧が発生して点火プラグ２３が点火し、二次コイル２２
ｂ、ダイオード（ロ）、点火プラグ２３を経て放電電流
が流れると共に、一次コイル２２ａでの逆起電力によっ
て、ダイオード（ハ）及び抵抗２４を経てコンデンサ２
５が充電される。

【００２４】その後、上述したように、爆発燃焼により
燃焼室５内にイオンが発生するので点火プラグ２３を介
してイオン電流を捕捉し、イオン電流が電極間に流れる
とこれをイオン検出回路４０にて検出する。イオン検出
回路４０は、二次コイル２２ｂ側と点火プラグ２３に対
して並列に接続されており、イオン電流検出抵抗２４、
コンデンサ２５及びイオン波形処理回路２６から構成さ
れている。イオン電流検出抵抗２４及びコンデンサ２５
は直列に接続されており、点火プラグ２３に流れるイオ
ン電流を検出する役目を担っている。

【００２５】すなわち、爆発燃焼時、コンデンサ２５に
充電された充電電圧によって抵抗２４、ダイオード
（イ）及び点火プラグ２３を経てイオン電流が流れ、抵
抗２４にイオン電流に応じた電圧が生じる。また、これ
らと並列にイオン波形処理回路２６が接続され、イオン
電流が流れたことにより抵抗２４に生じた電圧を、ＥＣ
Ｕ２０に入力するための最終的な処理を行っている。

【００２６】このように処理されたイオン電流検出値
は、ＥＣＵ２０のマイクロコンピュータ３０に入力さ
れ、本発明による失火判定が行われる。上述したよう
に、イオン電流による失火判定は、これによる検出値と
ＥＣＵ２０に予め設定された失火判定レベルとを比較し
て失火／燃焼を判断する。ＥＣＵ２０は、失火と判断し
た場合、警告ランプ２８を点灯又は点滅し、運転者に対
して失火の発生を報知すると共に、必要に応じて失火回
避制御を実行する。

【００２７】以上説明したような構成を有する本発明の
失火検出装置、特にこの失火検出装置を含む点火系を制
御するＥＣＵ２０において行われる失火判定の具体的な
手順を、図３のフローチャートに基づいて説明する。な
お、以下の説明をするにあたり、イオン電流は検出され
ているものとする。

【００２８】まず最初にステップＳ１０１において、上
述したようにクランク角センサ６によってクランク角度
信号がＥＣＵ２０の入力回路３１ａに入力される。本実
施の形態では、上死点前１０度をクランク角度信号入力
割り込み開始時とする。入力回路３１ａにクランク角度
信号が導かれると、ステップＳ１０２においてＡ／Ｄコ
ンバータ３２を起動させ、続けてステップＳ１０３にお
いて、この入力されたクランク角度信号が既にＡ／Ｄコ
ンバータ３２起動をかけた信号か否かの判断がなされ
る。ステップＳ１０３で、Ａ／Ｄコンバータ３２の起動
をかけていないクランク角度信号である場合（ＮＯの場
合）、ステップＳ１０１に戻る。この場合、以下に説明
する動作は行われない。

【００２９】ステップＳ１０３でＡ／Ｄコンバータ３２
の起動をかけたクランク角度信号であると判断された場
合（ＹＥＳの場合）、ステップＳ１０４において、上述
したように検出したイオン電流値を、そのクランク角度
用に設定されたＲＡＭ３５の所定アドレスにイオン電流
値データとして格納する。このデータを格納する際に、
ステップＳ１０５において、そのデータが後述する失火
判定を行う場合に有効なデータであるか、又は無効なデ
ータであるかの判断がなされ、有効なイオン電流値デー
タについてフラグをセット（フラグ値＝１）することに
よって目印を付けておく。イオン電流値データが有効か
無効かの判断については後述する。

【００３０】ここで、無効なイオン電流値データについ
ては、フラグをクリアし（フラグ値＝０）、フラグがク
リアされているイオン電流値データを失火判定に採用し
ないことで、無効と判断されたイオン電流値データをマ
スクする。

【００３１】ステップＳ１０１からステップＳ１０５ま
では、上述したように上死点前１０度のクランク角度を
割り込み開始として、上死点後１１０度のクランク角度
までのクランク角度区間において、所定周期（所定クラ
ンク角度毎）に順次イオン電流値を取り込むと共に、そ
のデータが有効か無効かについて判断し、無効データに
ついてはフラグによるマスク処理を行う。ステップＳ１
０６において、入力されるクランク角度信号が上死点後
１１０度の信号であるか否かの判断がなされ、上死点後
１１０度のクランク角度信号でないと判断された場合
（ＮＯの場合）には、ステップＳ１０１に戻って、ステ
ップＳ１０１からステップＳ１０５の処理を繰り返す。

【００３２】ここで、ステップＳ１０１からステップＳ
１０６、特にステップＳ１０５において、どのような場
合に「有効なイオン電流値」としてフラグをセットしＲ
ＡＭ３５に格納するのかについて、図４によってさらに
説明する。

【００３３】図４は、上述したステップＳ１０１からス
テップＳ１０６の処理を詳細に説明するためのタイミン
グチャートである。図中、上段の表は、ステップＳ１０
４及びステップＳ１０５においてＲＡＭ３５の各アドレ
スに格納される個々のデータを示している。表は、ステ
ップＳ１０４においてＡ／Ｄコンバータ３２により変換
され、ステップＳ１０５でフラグの付された個々のデー
タであり、本実施の形態では、フラグのセットされた有
効なデータ、すなわち失火判定に使用するデータである
場合は「フラグ＝１」とし、フラグがクリアされている
無効なデータ、すなわち失火判定に使用しないデータで
ある場合には「フラグ＝０」としている。

【００３４】また、表中の下欄は、ステップＳ１０４で
説明した、Ａ／Ｄ変換されたイオン電流値をＲＡＭ３５
に格納する際に、所定のクランク角度毎に設定したＲＡ
Ｍ３５のアドレス番号順にイオン電流値データが順次格
納されている。本実施の形態では、所定の周期毎とし
て、クランク角度を１０度毎に設定し、上述したように
データサンプリングのクランク角度区間を上死点前１０
度から上死点後１１０度までとし、そのクランク角度区
間において順次１０度毎にデータサンプリングを行う。
ＲＡＭ３５のアドレス番号は、そのクランク角度に対応
するようにそれぞれ設定されている。すなわち、上死点
前１０度におけるイオン電流値のデータは、失火判定に
用いない無効なデータを意味する「フラグ＝０」を付し
て、ＲＡＭ３５のアドレス「ＲＡＭ１」に格納する。以
下、各クランク角度毎に順次繰り返し、最後には、上死
点後１００度におけるイオン電流値のデータに、失火判
定に用いる有効なデータを意味する「フラグ＝１」を付
して、ＲＡＭ３５のアドレス「ＲＡＭ１２」に格納す
る。

【００３５】また、図４中の下側の特性図は、燃焼行程
時に検出されるイオン電流波形である。図中の「＃１」
及び「＃３」はそれぞれ気筒番号である。また、時間を
表す横軸の下側に記載されている「無効エリア」は、無
効なデータが検出される区間であり、「Ａ／Ｄ有効エリ
ア」は有効なデータが検出される区間である。更に、２
点鎖線は失火判定レベルを示す。

【００３６】以下に、どのような場合に有効なデータと
判断して「フラグ＝１」とし、どのような場合に無効な
データと判断して「フラグ＝０」とするのかを説明す
る。

【００３７】二次コイル２２ｂから点火プラグ２３に高
電圧が印可される点火プラグ２３の火花放電時は、イオ
ン検出回路４０により検出されＥＣＵ２０に入力される
イオン電流値（イオン出力電圧）に大きなノイズが重畳
する。従って、図４に示すように、点火プラグ２３の放
電時間の間を無効エリアとし、この間にサンプリングさ
れるイオン電流値データについては「フラグ＝０」とし
て、後述のステップＳ１０７における失火判定の際に
「フラグ＝１」のデータのみを読み出すようにし、実質
的に無効エリアにおいてサンプリングされたイオン電流
値（図４においては、「ＲＡＭ１」と「ＲＡＭ２」に格
納されたデータ）をマスクする。

【００３８】ここで、点火（点火時期）を起点とする放
電時間はエンジン回転数やエンジン負荷によるエンジン
運転状態、バッテリ電圧等により変化するため、これら
をパラメータとして予めシミュレーション又は実験等に
より放電時間を求め、これをテーブルとしてＲＯＭ３６
にメモリしておく。そして、周知のようにＥＣＵ２０に
おいて演算される点火時期（点火進角値）を起点として
エンジン回転数から放電時間をクランク角度区間に換算
し、このクランク角度区間を無効エリアとして、無効エ
リアにおいてサンプリングしたイオン電流値については
「フラグ＝０」としてマスクする。

【００３９】また、一次コイルへの通電によりドエルを
開始する通電開始時にも、ＥＣＵ２０に入力されるイオ
ン電流値（イオン出力電圧）にノイズが重畳する。この
ため、周知のようにＥＣＵ２０において演算されるドエ
ル開始クランク角を基準として、そのドエル開始クラン
ク角及びその近傍についても無効エリアとする。そし
て、通電開始に対応する無効エリアにおいてサンプリン
グされたイオン電流値データ（図４において、「ＲＡＭ
１０」に格納されたデータ）についても、「フラグ＝
０」としてマスクする。

【００４０】また、図６は電源電圧（バッテリ電圧）低
下時において、イオン検出回路４０からＥＣＵ２０に入
力されるイオン電流値（イオン出力電圧）の波形図であ
る。周知のように電源電圧低下時は、点火エネルギの低
下を防ぐためドエル時間が長く設定され、これに対応し
てドエル開始クランク角が進角化する。従って、このと
きにおいても、ドエル開始クランク角及びその近傍にお
いてサンプリングされたイオン電流値データは「フラグ
＝０」としてマスクする。

【００４１】以上により、ノイズが重畳する点火プラグ
２３の放電区間及び通電開始区間を無効エリアとし、こ
れらを除く区間を有効エリアとして的確に設定すること
ができる。そして、有効エリアにおいてサンプリングさ
れたイオン電流値（図４において、「ＲＡＭ３」〜「Ｒ
ＡＭ９」、「ＲＡＭ１１」及び「ＲＡＭ１２」に格納さ
れたデータ）については、「フラグ＝１」とし、有効デ
ータとする。

【００４２】また、エンジン運転状態を表すエンジン回
転数及びエンジン負荷、バッテリ電圧に基づいてテーブ
ル等により直接的に通電開始時に対応する無効エリアを
設定してもよい。

【００４３】これにより、失火判定時においては、ＲＡ
Ｍ３５の各アドレス「ＲＡＭ１」〜「ＲＡＭ１２」中、
「フラグ＝１」のデータのみを読み出して失火判定を行
うことで、ノイズによる影響を受けることなく的確に失
火判定を行うことが可能となる。

【００４４】なお、上述したイオン電流値のサンプリン
グは、各気筒毎に燃焼行程で行うものであり、図４にお
いては、＃１気筒のイオン電流値のサンプリングを示
し、燃焼順に各気筒毎に同様の処理が行われる。

【００４５】次に、ステップＳ１０７以降で行われる失
火判定処理について説明する。ステップＳ１０６で該当
気筒の上死点後１１０度と判断されると、ステップＳ１
０７に進み、該当気筒に対する失火判定を行う。ステッ
プＳ１０７では、ＲＡＭ３５の各アドレス「ＲＡＭ１」
〜「ＲＡＭ１２」にイオン電流値データと共に格納され
た各フラグを参照して、有効データを示す「フラグ＝
１」のアドレスに格納されたイオン電流値データのみを
読み出す。そして、読み出したイオン電流値データのう
ちの最大値を失火判定レベルと比較し、失火判定を行
う。

【００４６】なお、失火判定レベルは、エンジン回転数
Ｎとエンジン負荷（例えば、基本燃料噴射パルス幅Ｔｐ
（＝Ｋ×Ｑ／Ｎ、但し、Ｋは定数、Ｑは吸入空気量））
とをパラメータとして失火判定レベルテーブルを参照し
て基本値を設定し、更に、基本値に後述する補正係数に
よる補正を行って設定される。失火判定レベルテーブル
は、エンジン回転数Ｎとエンジン負荷とによるエンジン
運転状態をパラメータとして予めシミュレーション又は
実験等により失火を判定するために適正な失火判定閾値
を求め、この適正な失火判定閾値を失火判定レベルの基
本値とし、テーブルとしてＲＯＭ３６にストアされてい
るものである。

【００４７】また、点火時期の進遅角により燃焼状態が
変化し、これに対応してイオン電流値も変化するため、
ここでは、基本点火進角値（基本点火時期）をリタード
補正（遅角補正）する周知のリタード量をパラメータと
してリタード量補正係数テーブルを参照して、リタード
量補正係数を設定する。

【００４８】リタード量補正係数テーブルは、リタード
量をパラメータとして予めシミュレーション又は実験等
により失火判定レベルの基準値を補正するに適正な補正
係数を求め、これをリタード量補正係数とし、テーブル
としてＲＯＭ３６にストアされているものである。

【００４９】更に、失火判定を行う際に採用する有効デ
ータ数が少ないほど、失火判定に対する信頼性を確保す
るため、失火判定レベルを低下する必要がある。このた
め、失火判定を行う際の有効データ数をパラメータとし
て採用データ数補正係数テーブルを参照して、採用デー
タ数補正係数を設定する。

【００５０】採用データ数補正係数テーブルは、採用デ
ータ数をパラメータとして予めシミュレーション又は実
験等により失火判定レベルの基準値を補正にするに適正
な補正係数を求め、これを採用データ数補正係数とし、
デーブルとしてＲＯＭ３６にストアされているものであ
る。

【００５１】図７に採用データ数補正係数テーブルの一
例を示す。図示のように、採用する有効データ数が３以
上の場合、採用データ数補正係数は、補正無しに対応す
る１．０に設定され、採用する有効データ数が減少する
に従い採用データ数補正係数を減少させて、有効データ
数が１以下の場合には０に設定される。例えば、図４に
おいては、失火判定に採用する有効データ数が９個であ
るため、採用データ数補正係数は補正無しに対応する
１．０に設定される。

【００５２】そして、失火判定レベルテーブルを参照し
て算出した基準値に、リタード量補正係数及び採用デー
タ数補正係数を乗算して、失火判定レベルを設定する。

【００５３】これにより、種々の状態に応じて失火判定
レベルが適正に設定され、失火判定精度を向上すること
が可能となる。そして、ステップＳ１０７での判定の結
果、イオン電流値データが失火判定レベルよりも高いと
き、ステップＳ１０８に進み、「燃焼」（正常）と判定
し、ルーチンを抜ける。

【００５４】一方、そのイオン電流値データが失火判定
レベル以下のときは、ステップＳ１０９に進み、「失
火」と判定し、警告ランプ２８の点灯又は点滅により運
転者に失火の発生を報知し、必要に応じて失火回避制御
を行うと共に、失火発生を示すトラブルデータをＥＣＵ
２０のＲＡＭ３５のバックアップ領域における所定アド
レスにストアし、ＥＣＵ２０への外部機器（故障診断装
置）の接続により外部機器へ読み出し可能として、ルー
チンを抜ける。

【００５５】図５は、電源電圧（バッテリ電圧）が通常
の電圧の場合に検出されるイオン電流波形であり、図５
（ａ）は、燃焼時（正常時）のイオン電流波形を示し、
図（ｂ）は、失火時のイオン電流波形を示す。

【００５６】燃焼（正常）時は、図５（ａ）に示すよう
に、例えば、１行程の燃焼期間において初期燃焼期間に
現れる第１ピークと熱発生期間に現れる第２ピークの２
つの極大値を有する山型の波形となる。

【００５７】そして、該当気筒の燃焼によるイオン電流
値の発生前後に、上述したように、該当気筒の点火プラ
グ２３の放電期間と次気筒に対するドエル開始クランク
角及びその近傍とにおいてイオン電流値にノイズが重畳
するが、これらの区間を無効エリアとして、これらの区
間においてサンプリングしたイオン電流値をフラグによ
りマスクして、失火判定に採用しないので、たとえノイ
ズの重畳によりイオン電流値が失火判定レベルを大幅に
上回ったとしても、この間のイオン電流値データはフラ
グによるマスクによって棄却されることとなり、常に有
効エリアにおいてのみサンプリングしたイオン電流値の
みを用いて失火判定を行うことが可能となり、的確に燃
焼を判定することが可能となる。

【００５８】また、図５（ｂ）に示す失火時において
も、該当気筒の点火プラグ２３の放電期間と次気筒に対
するドエル開始クランク角及びその近傍とにおいてイオ
ン電流値にノイズが重畳するが、この場合においても、
これらの区間を無効エリアとして、この区間でサンプリ
ングしたイオン電流値をフラグによりマスクして、失火
判定に採用せず、有効エリアのみのイオン電流値により
失火を判断することが可能となり、ノイズが重畳したイ
オン電流値による誤判定を防止して、常に適正に失火判
定を行うことができ、失火判定精度を大幅に向上するこ
とが可能となる。

【００５９】図６は、電源電圧（バッテリ電圧）が低下
した場合に検出されるイオン電流波形であり、図６
（ａ）は、燃焼時（正常時）のイオン電流波形を示し、
図６（ｂ）は、失火時のイオン電流波形を示す。

【００６０】図示のように、電源電圧低下時は、点火エ
ネルギの低下を防ぐためドエル時間が長く設定され、こ
れに対応してドエル開始クランク角が進角化し、ドエル
開始に伴うノイズも進角化するが、上述したように、本
実施の形態では、該当気筒の点火プラグ２３の放電期間
と共に、常に、次気筒に対するドエル開始クランク角及
びその近傍の区間を無効エリアとして、この区間でサン
プリングしたイオン電流値をフラグによりマスクして、
失火判定に採用しないので、この場合においても有効な
イオン電流値のみにより失火を判定することができ、ノ
イズが重畳したイオン電流値による誤判定を確実に防止
して、常に適正に失火判定を行うことが可能となり、失
火判定精度が著しく向上する。

【００６１】また、本実施の形態では、有効データを示
す「フラグ＝１」のアドレスから読み出したイオン電流
値データのうち最大値を失火判定レベルと比較して失火
判定を行う。例えば、図８に示すように、各サンプリン
グタイミングａ〜ｆにおいてイオン電流値Ｖａ〜Ｖｆが
サンプリングされるが、Ｖａ及びＶｅはフラグによるマ
スク（フラグ＝０）により失火判定に採用せず、「フラ
グ＝１」の有効なイオン電流値Ｖｂ、Ｖｃ、Ｖｄ及びＶ
ｆのうち最大値を示すイオン電流値データＶｄを失火判
定レベルと比較して失火判定を行う。

【００６２】すなわち、有効データの中から最大値を失
火判定の対象とするので、失火判定レベルのマージンを
拡大することなく実現でき、より正確に失火判定を行う
ことが可能となる。

【００６３】次に、ステップＳ１０７以降における失火
判定処理の別形態を説明する。本形態は、該当気筒のイ
オン電流値のサンプリング終了時に、ＲＡＭ３５の各ア
ドレスに格納されたイオン電流値のうち「フラグ＝１」
の有効データのみを積分（加算）し、イオン電流積分値
を求める。そして、失火判定レベルに有効データ数を乗
算し、イオン電流積分値がこの乗算値以上のとき、燃焼
（正常）と判定し、イオン電流積分値が乗算値よりも低
いとき、失火と判定する。

【００６４】例えば、図９に示すように、各サンプリン
グタイミングａ〜ｆにおいてイオン電流値Ｖａ〜Ｖｆが
サンプリングされるが、Ｖａ及びＶｆはフラグによるマ
スク（フラグ＝０）により失火判定に採用せず、「フラ
グ＝１」の有効なイオン電流値Ｖｂ〜Ｖｅの４個の有効
データを得る。そして、これら４つのイオン電流値Ｖｂ
〜Ｖｅを積分（Ｖｂ＋Ｖｃ＋Ｖｄ＋Ｖｅ）してイオン電
流積分値を算出すると共に、失火判定レベルを有効デー
タ数に対応して４倍し、この値とイオン電流積分値との
比較により失火判定を行う。

【００６５】本形態によれば、燃焼時（正常時）に、イ
オン電流積分値による失火判定の対象値と失火判定レベ
ルの乗算値による判定閾値との差が拡大するため、更に
確実な失火判定を行うことが可能となる。

【００６６】次に、ステップＳ１０７以降における失火
判定処理の更に別の形態について説明する。

【００６７】本形態は、該当気筒のイオン電流値のサン
プリング終了時に、ＲＡＭ３５の各アドレスに格納され
たイオン電流値データのうち、「フラグ＝１」の有効デ
ータをそれぞれ失火判定レベルと比較し、イオン電流値
データが失火判定レベル以上の個数が判定値Ｍ（Ｍ≧
２）以上存在するとき、燃焼（正常）と判定し、イオン
電流値データが失火判定レベル以上の個数が判定値Ｍ未
満のとき、失火と判定する。

【００６８】なお、判定値Ｍは、イオン電流値データの
サンプリング周期に応じて予めシミュレーション又は実
験等により適正値を求め、この適正値を判定値Ｍとして
ＲＯＭ３６にメモリしておく。

【００６９】例えば、図１０に示すように、各サンプリ
ングタイミングａ〜ｆにおいてイオン電流値Ｖａ〜Ｖｆ
がサンプリングされるが、Ｖａ及びＶｆはフラグによる
マスク（フラグ＝０）により失火判定に採用せず、「フ
ラグ＝１」の有効なイオン電流値Ｖｂ〜Ｖｅの４個の有
効データを得る。そして、これら各イオン電流値Ｖｂ〜
Ｖｅを失火判定レベルと比較し、失火判定レベル以上の
イオン電流値の個数をカウントする。図１０において
は、失火判定レベル以上のイオン電流値は、Ｖｃ、Ｖｄ
及びＶｅの３個となる。そして、この個数を判定値Ｍ
（例えば、Ｍ＝２）と比較することで失火判定を行う。
この場合は、判定値Ｍ以上であるため、燃焼（正常）と
判定される。

【００７０】この実施の形態によれば、有効なイオン電
流値データをそれぞれ失火判定レベルと比較し、失火判
定レベル以上のイオン電流値データの個数が、判定値Ｍ
により定まる複数個以上存在するとき、燃焼（正常）と
判定し、失火判定レベル以上のイオン電流値データの個
数が判定値Ｍ未満のとき、失火と判定するので、有効エ
リアにおいてノイズがイオン電流値に重畳し、イオン電
流値が一時的に大きくなったとしても、これによる影響
を排除して、更なる失火判定精度の向上を図ることがで
きる。

【００７１】なお、上述した各実施の形態により説明さ
れる本発明のエンジンの失火検出装置を構成するＥＣＵ
２０において実現される各手段は、ＲＯＭ３６に記録さ
れる制御プログラムによる機能するものであり、記録媒
体として本発明に含まれるものである。

【００７２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
得られたイオン電流値のうち失火判定に有効なイオン電
流値のみを用いて、これを失火判定レベルと比較し、各
気筒内における失火の有無を判定するので、精度が高
く、信頼性のある失火判定を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）本発明による失火検出装置の概略構成図
と（ｂ）ＥＣＵの概略構成図である。

【図２】本発明による失火検出装置を含む点火系の概略
構成図である。

【図３】本発明による失火判定ルーチンを説明するフロ
ーチャートである。

【図４】イオン電流値データの格納及びイオン電流波形
のタイミングチャートである。

【図５】電源電圧が通常の電圧である場合の（ａ）燃焼
時のイオン電流波形図、及び（ｂ）失火時のイオン電流
波形図である。

【図６】電源電圧が低下している場合の（ａ）燃焼時の
イオン電流波形図、及び（ｂ）失火時のイオン電流波形
図である。

【図７】採用データ数補正係数の説明図である。

【図８】サンプリングデータを説明するためのタイミン
グチャートである。

【図９】本発明による別の実施の形態を説明するための
タイミングチャートである。

【図１０】本発明による別の実施の形態を説明するため
のタイミングチャートである。

【符号の説明】

１ エンジン ２０ 電子制御装置 ２３ 点火プラグ ４０ イオン検出回路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 各気筒内での失火の有無を該各気筒内で
   発生するイオン電流によって判定するエンジンの失火検
   出装置において、 所定のクランク角度区間において所定周期毎に前記各気
   筒内で発生するイオン電流を検出するイオン電流検出手
   段と、 前記イオン電流検出手段により得られるイオン電流値が
   失火判定に有効であるか無効であるかを判断するイオン
   電流値分類手段と、 前記イオン電流値分類手段により無効と判断されたイオ
   ン電流値をマスクするマスク手段と、 マスクされていない有効イオン電流値と失火判定レベル
   とを比較して失火を判定する判定手段と、 を備えたことを特徴とするエンジンの失火検出装置。
2. 【請求項２】 前記イオン電流値分類手段による有効か
   無効かの判断は、点火プラグの放電期間、通電開始及び
   その近傍を無効エリアとして、該無効エリアにおいてサ
   ンプリングしたイオン電流値を無効とし、無効エリアを
   除く有効エリアにおいてサンプリングしたイオン電流値
   を有効とすることを特徴とする請求項１に記載のエンジ
   ンの失火検出装置。
3. 【請求項３】 各気筒内での失火の有無を該各気筒内で
   発生するイオン電流によって判定するエンジンの失火検
   出装置に用いられる電子制御装置を、 所定のクランク角度区間において所定周期毎に前記各気
   筒内で発生するイオン電流を検出するイオン電流検出手
   段と、 前記イオン電流検出手段により得られるイオン電流値が
   失火判定に有効であるか無効であるかを判断するイオン
   電流値分類手段と、 前記イオン電流値分類手段により無効と判断されたイオ
   ン電流値をマスクするマスク手段と、 マスクされていない有効イオン電流値と失火判定レベル
   とを比較して失火を判定する判定手段として機能させる
   ためのプログラムを記録した読み取り可能な記録媒体。