JP2003286892A

JP2003286892A - 内燃機関の失火検出装置

Info

Publication number: JP2003286892A
Application number: JP2002091706A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Ogama; 俊洋大釜; Kenichi Ishida; 健一石田; Kazuyuki Kubo; 和之久保; Gakuji Moriya; 学治守屋
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2002-03-28
Filing date: 2002-03-28
Publication date: 2003-10-10

Abstract

(57)【要約】【課題】点火プラグがくすぶり状態にあるときも正確
に失火を検出することができるようにした内燃機関の失
火検出装置を提供する。【解決手段】通常はイオン電流の時間積分値に基づい
て失火を検出すると共に、点火プラグ１２がくすぶり状
態にあると判断されるときは、イオン電流の所定期間内
の変動量、具体的には、燃焼時にイオン電流波形が発生
している時期（第１の電圧値検出時期Ｔｖ１）の電圧値
（第１の電圧値Ｖ１）と、イオン電流の発生が終了し、
電流波形がリーク電流波形に収束している時期（第２の
電圧値検出時期Ｔｖ２）の電圧値（第２の電圧値Ｖ２）
の差分を算出し、算出した差分を所定値と比較して失火
を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、混合気が燃焼す
る際に発生するイオン電流に基づいて内燃機関の失火を
検出する内燃機関の失火検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガソリン機関などの火花点火方式の内燃
機関においては、点火コイルによって発生した高電圧が
ディストリビュータなどを介して各気筒に配置された点
火プラグに与えられ、点火プラグの電極間（ギャップ）
の火花放電によって各気筒内の混合気が着火されて燃焼
が生じる。このような内燃機関の着火・燃焼行程におい
ては、なんらかの原因によって混合気の着火・燃焼が正
常に行われない現象、即ち失火が生じることがある。

【０００３】この失火は、燃料系に起因するものと、点
火系に起因するものの二つに大別される。前者の燃料系
に起因する失火は、空燃比の過剰なリーン化あるいはリ
ッチ化に起因するものであって、点火プラグの電極間で
火花放電は生じているが、混合気には着火されない現象
である。一方、後者の点火系に起因する失火は、未燃燃
料などの付着による点火プラグのくすぶりや点火回路の
異常などによって正常な火花放電が生じない、いわゆる
ミス・スパークに起因する現象である。

【０００４】混合気が正常に燃焼すると、その燃焼に伴
って混合気（正確には混合気の燃焼によって発生した燃
焼ガス）が電離（イオン化）し、イオン電流が発生す
る。一方、失火が生じて混合気の燃焼が行われないと、
混合気が電離しないことからイオン電流は発生しない。

【０００５】このため、従来、例えば特開平５−９９９
５６号公報に記載される技術のように、点火プラグの電
極をイオン電流を検出するためのプローブとして用い、
燃焼行程において発生するイオン電流を検出し、その検
出値を所定値と比較することにより、内燃機関の失火を
検出することが広く行われている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】通常、正常な点火プラ
グの電極間抵抗は数千Ｍ（メガ）Ω程度であるが、内燃
機関の不完全燃焼などによって点火プラグの電極間に未
燃燃料やカーボンが付着する、いわゆるくすぶり状態に
なると、数ＭΩ程度まで低下することがある。このた
め、失火状態にあるにも関わらず電極間に電流が流れ、
この電流（リーク（漏れ）電流）をイオン電流と誤検知
してしまうことにより、失火を正確に検出できないとい
う問題があった。

【０００７】従ってこの発明の目的は、上記した課題を
解決し、点火プラグがくすぶり状態にあるときも正確に
失火を検出することができるようにした内燃機関の失火
検出装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、この発明は請求項１項において、内燃機関の気筒
の燃焼室を臨む位置に配置された点火プラグに電圧を印
加し、その電極間の火花放電によって混合気が燃焼する
際に発生するイオン電流を検出し、前記検出したイオン
電流に基づいて前記内燃機関の失火を検出する内燃機関
の失火検出装置において、前記イオン電流の所定期間内
の変動量を算出するイオン電流変動量算出手段、および
前記算出されたイオン電流の変動量に基づいて前記失火
を検出する失火検出手段を備えるように構成した。

【０００９】イオン電流の所定期間内の変動量を算出
し、算出した変動量に基づいて失火を検出するように構
成したので、点火プラグがくすぶり状態にあるときも失
火を正確に検出することができる。

【００１０】請求項２項にあっては、さらに、前記イオ
ン電流を時間積分値として検出する積分値検出手段、お
よび前記点火プラグがくすぶり状態にあるか否かを検出
するくすぶり状態検出手段を備え、前記失火検出手段
は、前記点火プラグがくすぶり状態にないと検出される
とき、前記イオン電流の時間積分値に基づいて失火を検
出すると共に、前記点火プラグがくすぶり状態にあると
検出されるとき、前記イオン電流の変動量に基づいて失
火を検出するように構成した。

【００１１】イオン電流を時間積分値として検出すると
共に、点火プラグがくすぶり状態にあるか否かを検出
し、点火プラグがくすぶり状態にないと検出されたと
き、イオン電流の時間積分値に基づいて失火を検出する
と共に、点火プラグがくすぶり状態にあると検出された
とき、イオン電流の所定期間内の変動量に基づいて失火
を検出するように構成したので、点火プラグの状態の如
何に関わらず、失火を正確に検出することができる。

【００１２】請求項３項にあっては、前記イオン電流変
動量算出手段は、前記イオン電流を第１のタイミングで
検出するイオン電流検出手段、前記点火プラグがくすぶ
り状態にあるときに発生するリーク電流を前記第１のタ
イミングよりも前記所定期間後の第２のタイミングで検
出するリーク電流検出手段、および前記イオン電流検出
手段の検出値と前記リーク電流検出手段の検出値との差
分を算出する検出値差分算出手段を備え、前記失火検出
手段は、前記算出された差分に基づいて前記失火を検出
するように構成した。

【００１３】イオン電流を第１のタイミングで検出する
と共に、リーク電流を第１のタイミングよりも所定期間
後の第２のタイミングで検出し、それら検出値の差分、
即ち、リーク電流に対するイオン電流の変動量に基づい
て失火を検出するように構成したので、点火プラグがく
すぶり状態にあるときも失火をより正確に検出すること
ができる。

【００１４】請求項４項にあっては、さらに、前記イオ
ン電流の時間積分値を、前記第１のタイミングと第２の
タイミングの間に設定された第３のタイミングでリセッ
トする積分値リセット手段を備え、前記積分値検出手段
は、前記所定期間内において前記第３のタイミングより
も時間的に前に設定される第４のタイミングと、前記所
定期間内において前記第３のタイミングよりも時間的に
後に設定される第５のタイミングで前記イオン電流の時
間積分値を検出すると共に、前記くすぶり状態検出手段
は、前記第４のタイミングと第５のタイミングで検出さ
れた時間積分値に基づいて前記点火プラグがくすぶり状
態にあるか否か検出するように構成した。

【００１５】イオン電流の時間積分値を、第１のタイミ
ングと第２のタイミングの間（所定期間）に設定される
第３のタイミングでリセットし、所定期間内において前
記第３のタイミングよりも時間的に前に設定される第４
のタイミングと、前記所定期間内において前記第３のタ
イミングよりも時間的に後に設定される第５のタイミン
グで前記イオン電流の時間積分値を検出すると共に、前
記第４のタイミングと第５のタイミングで検出された時
間積分値に基づいて点火プラグがくすぶり状態にあるか
否かを検出するように構成した、即ち、第１のタイミン
グと第２のタイミングの間で点火プラグがくすぶり状態
にあるか否か検出するようにしたので、点火プラグがく
すぶり状態にあると検出されたときも、より迅速に失火
を検出することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に即してこの発明
の一つの実施の形態に係る内燃機関の失火検出装置を説
明する。

【００１７】図１は、その実施の形態に係る内燃機関の
失火検出装置を全体的に示す概略図である。

【００１８】同図において、符合１０はその実施の形態
に係る失火検出装置を示す。失火検出装置１０は、点火
プラグ１２、点火コイル１４、電流検出回路１６、イグ
ナイタ１８、ＥＣＵ（電子制御ユニット）２０および後
述するセンサ群などから構成されると共に、符合２４で
示す内燃機関（以下「エンジン」という。一部のみ示
す）に接続され、エンジン２４が失火状態にあるか否か
などを検出する。尚、エンジン２４は、具体的には多気
筒の火花点火式エンジンであり、失火検出装置１０は、
気筒２６のそれぞれ（図では１気筒のみ示す）について
失火の検出を行なう。

【００１９】点火プラグ１２は、それぞれの気筒２６の
燃焼室２８を臨む位置に配置され、吸気バルブ３０を介
して燃焼室２８に吸入された混合気を着火して燃焼させ
る。混合気の燃焼によって生じた燃焼ガスは、排気バル
ブ３２を介して機関外に排出される。点火プラグ１２
は、点火コイル１４、電流検出回路１６およびイグナイ
タ１８を介してＥＣＵ２０に接続される。尚、図示の点
火コイル１４はプラグホール型であり、点火プラグ１
２、点火コイル１４、電流検出回路１６およびイグナイ
タ１８などがケース３４内に一体的に内蔵される。

【００２０】ＥＣＵ２０は、ＲＯＭ，ＲＡＭなどを備え
るマイクロコンピュータからなる。ＥＣＵ２０には、ク
ランク軸あるいはカム軸（共に図示せず）付近に配置さ
れて各気筒のＴＤＣ位置およびそれを細分してなるクラ
ンク角度に応じた信号を出力するクランク角センサ３
６、吸気管のスロットルバルブ（図示せず）の下流の吸
気管内絶対圧（ＰＢＡ。エンジン負荷に相当）に応じた
信号を出力する絶対圧センサ３８、燃焼ガス（排気ガ
ス）の空燃比に応じた信号を出力する空燃比センサ（Ｕ
ＥＧＯ（Universal Exhaust Gas Oxygen）センサ）４
０、および水温センサや吸気温センサなどの図示しない
センサ群の出力が入力される。

【００２１】また、ＥＣＵ２０はカウンタを備え、入力
されたクランク角センサ３６の出力をカウントしてエン
ジン回転数ＮＥを算出する。また、上記した各種入力信
号に基づき、点火時期θｉｇ１を決定して点火プラグ１
２を介して混合気を点火すると共に、目標空燃比（Ａ／
Ｆ）となるように燃料噴射量を決定してインジェクタ
（燃料噴射弁）４２を開弁駆動してガソリン燃料を噴射
する。

【００２２】また、図示しない運転席付近には警告灯４
４が設けられ、ＥＣＵ２０に接続されると共に、ＥＣＵ
２０によってエンジン２４の失火（あるいは点火系など
の故障）が検出されたときに点灯される。

【００２３】図２は、この実施の形態に係る失火検出装
置１０をブロック化して示す説明図である。失火検出装
置１０は、混合気の燃焼によって発生するイオン電流
と、点火プラグ１２がくすぶり状態にあるときに発生す
るリーク電流とを検出し、それらの検出値に基づいてエ
ンジン２４が失火状態にあるか否か検出（判断）する。

【００２４】以下、失火検出装置１０の検出動作につい
て簡単に説明すると、ＥＣＵ２０は、点火時期θｉｇ１
に相当するクランク角度でイグナイタ１８を動作させ
る。イグナイタ１８の動作によって点火コイル１４（具
体的には後述する１次側コイル１４ａ）に流れる車載電
源４６を電圧源とする電流が通電・遮断されると、点火
コイル１４（具体的には後述の２次側コイル１４ｂ）に
高電圧が生じる。点火プラグ１２は、この高電圧が印加
されて電極間に火花放電を発生し、混合気を着火・燃焼
させる。

【００２５】上記したそれぞれの電流は、点火コイル１
４を介して電流検出回路１６に入力される。ここで、電
流検出回路１６は、電流検知部１６ａ、波形変換部１６
ｂ、積分部１６ｃ、積分期間設定部１６ｄ、積分開始遅
延部１６ｅ、積分ＯＮ／ＯＦＦ（オン・オフ）部１６
ｆ、および、積分値リセット部１６ｇからなる。

【００２６】以下、電流検出回路１６の動作についてイ
オン電流の検出を例にとって概説すると、電流検知部１
６ａにおいて検知されたイオン電流は、波形変換部１６
ｂに出力され、そこで波形の反転、低圧化処理が行われ
る。

【００２７】波形変換部１６ｂにおいて反転および低圧
化されたイオン電流波形は積分部１６ｃへ入力され、そ
こで積分処理を行なうことによりイオン電流を時間積分
値として検出する。

【００２８】また、波形変換部１６ｂにおいて反転およ
び低圧化されたイオン電流波形は積分期間幅設定部１６
ｄにも入力され、その内部のローパス・フィルタを介し
てイオン電流以外の周波数帯の出力（ノイズ）などを減
衰させると共に、イオン電流の発生期間に応じて積分期
間、具体的には、積分部１６ｃによって積分処理される
期間を設定（決定）する。

【００２９】さらに、積分期間設定部１６ｄにおいて設
定された積分処理期間の開始時期を、誘導ノイズの影響
を受けない時期まで積分開始遅延部１６ｅにおいて遅延
（マスク）させる。これら積分期間設定部１６ｄおよび
積分開始遅延部１６ｅにおいて決定された積分処理期間
および積分開始時期に基づき、積分ＯＮ／ＯＦＦ部１６
ｆを動作させることにより、積分部１６ｃへのイオン電
流波形の入力をオン・オフし、積分部３０ｃにおける積
分処理を所望の期間、具体的には、イオン電流の発生期
間に応じた期間のみに制限する。

【００３０】積分部１６ｃで上記した積分期間にわたっ
て積算された時間積分値は、ＥＣＵ２０に出力されると
共に、積分値リセット部１６ｇにおいて、ＥＣＵ２０か
ら送出される通電パルスのオン信号に従ってリセットさ
れる。

【００３１】また、電流検出回路１６は、リーク電流を
同様に時間積分値として検出し、ＥＣＵ２０に出力す
る。さらに、電流検出回路１６は、電流検知部１６ａで
検知したイオン電流波形（電圧値）およびリーク電流波
形（電圧値）をＥＣＵ２０に出力する。

【００３２】ＥＣＵ２０は、後述の如く、これらの各出
力に基づいてエンジン２４が失火状態にあるか否か検出
し、失火状態にあるときは警告灯４４を点灯して運転者
に報知する。

【００３３】図３は、点火プラグ１２に接続される電流
検出回路１６などの構成を詳細に示す回路図である。ま
た、図４は、図３に示す回路の各接続点における出力を
示すタイム・チャートである。以下、両図を参照して失
火検出装置１０の動作について詳説すると、ＥＣＵ２０
は、点火時期θｉｇに相当するクランク角度から通電時
間ＴONだけ先行するクランク角度で通電パルスをオン
し、ＴONに相当する期間が経過した後にオフすること
で、イグナイタ４２を動作させ、車載電源４６から１次
側コイル１４ａを流れる電流を通電・遮断する。図４
に、１次側コイル１４ａを流れる電流（１次電流波形）
を示す。

【００３４】点火時期θｉｇにおいて１次側コイル１４
ａを流れる電流が遮断される（通電パルスオフ）と、そ
れに伴って２次側コイル１４ｂに負極性の高電圧が発生
し、図４に示すような放電電流が流れる。具体的には、
点火プラグ１２（中心電極１２ａおよび接地電極１２
ｂ）−２次側コイル１４ｂ−コンデンサ１６ａ１（また
はツェナーダイオード１６ａ２）−ダイオード１６ａ４
と流れ、点火プラグ１２の電極間（中心電極１２ａと接
地電極１２ｂの間）に火花放電を生じさせて混合気を着
火・燃焼させる。

【００３５】放電電流は、コンデンサ１６ａ１を充電す
る。充電されたコンデンサ１６ａ１は、イオン電流を検
出するためのバイアス電圧を有する電流検出用電源とし
て機能する。

【００３６】点火プラグ１２の火花放電により混合気が
燃焼すると、混合気（正確には混合気の燃焼によって生
じた燃焼ガス）が電離してイオンが発生する。このイオ
ンが点火プラグ１２の電極間に介在してその間の電気抵
抗を低下させることにより、コンデンサ１６ａ１のバイ
アス電圧を電源とした図４に示すようなイオン電流が発
生する。イオン電流は、具体的には、コンデンサ１６ａ
１−２次側コイル１４ｂ−点火プラグ１２−第１のイオ
ン電流用検出抵抗１６ａ４−第２のイオン電流用検出抵
抗１６ａ５と流れ、第１のイオン電流用検出抵抗１６ａ
４を介してＥＣＵ２０に入力されると共に、第２のイオ
ン電流用検出抵抗１６ａ５を介して波形変換部１６ｂに
入力される。

【００３７】尚、エンジン２４の不完全燃焼などに起因
して点火プラグ１２の中心電極１２ａおよび接地電極１
２ｂに未燃燃料やカーボンなどが付着する、いわゆるく
すぶり状態になると、電極間の抵抗値が低下し、イオン
電流と同じ経路を辿ってリーク電流が発生する。図４
に、燃焼時、失火時およびくすぶり時のそれぞれにおけ
るイオン電流波形ならびにリーク電流波形を示す。

【００３８】波形変換部１６ｂに入力されたイオン電流
波形は、反転、低圧化処理された後、積分部１６ｃに入
力される。

【００３９】また、波形変換部１６ｂにおいて反転、低
圧化処理されたイオン電流波形は、積分期間設定部１６
ｄにも入力され、その内部のローパス・フィルタによっ
てイオン電流以外の周波数成分が減衰される。さらに、
その出力を積分期間設定用コンパレータ１６ｄ１のマイ
ナス側に入力する。

【００４０】また、積分期間設定用コンパレータ１６ｄ
１のプラス側には基準電圧が常に入力され、積分期間設
定用コンパレータ１６ｄ１はそれらを比較してローパス
・フィルタを介した後の出力（イオン電流波形）の方が
高い場合には、Ｌｏｗパルスを出力する。

【００４１】ここで、積分期間設定用コンパレータ１６
ｄ１のＬｏｗパルス出力期間が、積分部１６ｃでの積分
期間、即ち、失火を検出するためのイオン電流検出期間
となる。このため、失火時は積分期間が零になる。

【００４２】積分期間設定部１６ｄの出力パルス（図４
に示す）はさらに積分開始遅延部１６ｅに入力され、積
分開始遅延用コンデンサ１６ｅ１の充放電によって積分
期間設定部１６ｄの出力パルスの反転タイミング（Ｌｏ
ｗパルスが出力される時期）を遅延させる。

【００４３】このようにして得た電流波形を、積分開始
遅延用コンパレータ１６ｅ２のプラス側に入力すると共
に、マイナス側に基準電圧を入力する。積分開始遅延用
コンパレータ１６ｅ２は、それらの比較結果に応じた出
力パルスを生じる。

【００４４】積分開始遅延部１６ｅを経て最終的に生じ
た出力パルスは、図４に示すように、その反転タイミン
グが、イオン電流の発生開始時期から所定の期間だけ遅
延させられる。積分ＯＮ／ＯＦＦ部１６ｆは、この反転
タイミングが遅延された出力パルスに基づいてＦＥＴ
（電界効果トランジスタ）１６ｆ１をオン・オフ動作さ
せることにより、波形変換部１６ｂから出力されるイオ
ン電流波形の積分部１６ｃへの入力のオン・オフを行
う。

【００４５】ここで、上記した遅延期間は、積分開始遅
延用コンデンサ１６ｅ１の容量、あるいは基準電圧を適
宜設定することにより、誘導ノイズの影響を受けない程
度の期間となるように予め設定しておく。それにより、
波形変換部１６ｂから出力されたイオン電流波形のう
ち、誘導ノイズの発生している期間の電流波形を確実に
マスクすることができるため、誘導ノイズの影響を解消
することができ、精度よく失火を検出することができ
る。

【００４６】積分部１６ｃは、以上のようにして入力さ
れたイオン電流の時間積分に比例した出力信号、具体的
には、積分用コンデンサ１６ｃ１の電圧値を、イオン電
流の時間積分値として出力する。

【００４７】ＥＣＵ２０は、このイオン電流の時間積分
値を図４に示す第１の積分値検出時期（イオン電流が発
生し終わった後の時期となる所定のクランク角度）Ｔ１
（前記した第４のタイミング）において検出した後、積
分値リセット時期θｒｓｔ（前記した第３のタイミン
グ）において積分値リセット部１６ｇに通電パルスのオ
ン信号を送出する。

【００４８】積分値リセット部１６ｇは、ＥＣＵ２０か
ら送出されたオン信号を入力し、積分部１６ｃのスイッ
チ１６ｃ２を導通させて積分用コンデンサ１６ｃ１を放
電させることにより、時間積分値をリセットする。

【００４９】積分値リセット時期θｒｓｔにおいて時間
積分値をリセットした後、ＥＣＵ２０は、さらに第２の
積分値検出時期（所定のクランク角度）Ｔ２（前記した
第５のタイミング）において積分部１６ｃの出力を検出
する。イオン電流の発生は第１の積分値検出時期Ｔ１以
前に終了していることから、ここでの検出は、リーク電
流の検出を意味する。ＥＣＵ２０は、積分値リセット時
期θｒｓｔを挟んで設定されたこれら２つの異なる検出
時期の検出結果に基づき、後述の如く、エンジン２４が
失火状態にあるか否か、点火プラグ１２がくすぶり状態
にあるか否か検出する。

【００５０】第２の積分値検出時期Ｔ２において検出さ
れた時間積分値は、次回の点火に備え、１次側コイル１
４ａへの通電開始（通電パルスオン）に同期してリセッ
トされる。

【００５１】また、ＥＣＵ２０は、第１の積分値検出時
期Ｔ１よりも時間的に前の第１の電圧値検出時期Ｔｖ１
（前記した第１のタイミング）において、電流検知部１
６ａから出力されるイオン電流（あるいはリーク電流）
の電圧値（電流波形）を検出する。この電圧値を第１の
電圧値Ｖ１とする。また、第１の電圧値検出時期Ｔｖ１
は、前記した積分開始遅延部１６ｅのＨｉパルスが出力
される時期（あるいはその付近の時期）、即ち、誘導ノ
イズの影響を受けない時期に設定される。

【００５２】さらに、ＥＣＵ２０は、第２の積分値検出
時期Ｔ２よりも時間的に後の第２の電圧値検出時期Ｔｖ
２（前記した第２のタイミング）において、イオン電流
の電圧値（電流波形）を検出する。この電圧値を第２の
電圧値Ｖ２とする。また、第２の電圧値検出時期Ｔｖ２
は、イオン電流の発生が終了し、電流波形が所定レベル
に収束した時期に設定される。

【００５３】ここで、第１および第２の電圧値検出時期
Ｔｖ１，Ｔｖ２における電圧値の検出について、図５お
よび図６を参照して説明する。図５は、点火プラグ１２
の電極間抵抗が１０ＭΩのときの燃焼時におけるイオン
電流およびリーク電流の実測値を示し、図６は、失火時
のそれを示す。

【００５４】図５において、−６０ｖと示すのが第１の
電圧値検出時期Ｔｖ１において検出した第１の電圧値Ｖ
１（イオン電流）であり、−２７Ｖと示すのが第２の電
圧値検出時期Ｔｖ２において検出した第２の電圧値Ｖ２
（リーク電流）である。同図に示すように、燃焼時の電
流波形にあっては、イオン電流に起因する振幅の大きい
波形が発生した後、電極間抵抗の低下によって発生する
リーク電流波形に収束するが、イオン電流とリーク電流
では発生する電圧値に相違が生じるため、Ｔｖ１とＴｖ
２の間（前記した所定期間内）において、電流波形に顕
著な変動が生じる。

【００５５】これに対し、図６に示す失火時では、イオ
ン電流が発生しないことから、誘導ノイズが発生した後
は、電流波形に変動はほとんど表れない（直ちにリーク
電流波形に収束する）。従って、イオン電流の所定期間
内の変動量（具体的には、燃焼時にイオン電流波形が発
生している時期の電圧値と、イオン電流の発生が終了
し、電流波形がリーク電流波形に収束している時期の電
圧値の差分。即ち、リーク電流に対するイオン電流の変
動量）を算出し、その変動量が所定値を超えて発生して
いるか否か判断することで、点火プラグ１２がくすぶり
状態にあるときも、内燃機関２４が失火状態にあるか否
か正確に検出することができる。

【００５６】そこで、この実施の形態に係る失火検出装
置１０においては、イオン電流の時間積分値に基づいて
エンジン２４が失火状態にあるか否か検出すると共に、
点火プラグ１２がくすぶり状態にあるか否か検出し、点
火プラグ１２がくすぶり状態にあるときは、イオン電流
の所定期間内における変動量に基づいてエンジン２４の
失火を検出するようにした。

【００５７】以下、図７フロー・チャートを参照し、こ
の実施の形態に係る失火検出装置１０の動作、具体的に
は、ＥＣＵ２０における失火検出処理およびくすぶり検
出処理について説明する。尚、図示のプログラムは所定
のクランク角度毎に実行される。

【００５８】先ず、Ｓ１０において、前記した第１の電
圧値検出時期Ｔｖ１にあるか否か判断する。今回のプロ
グラム起動がＴｖ１で実行されたとすると、肯定されて
Ｓ１２に進み、前記した第１の電圧値（電流検知部１６
ａの出力。燃焼時はイオン電流の電圧値であり、失火時
はリーク電流の電圧値）Ｖ１を検出し（読み込み）、Ｓ
１４に進んで検出したＶ１を今回値Ｖ１（ｎ）とする。

【００５９】次回以降のプログラム起動時において、Ｓ
１０で否定されるときは、Ｓ１６に進み、前記した第１
の積分値検出時期Ｔ１にあるか否か判断する。プログラ
ム起動がＴ１で実行されたとすると、肯定されてＳ１８
に進み、第１の積分値検出時期Ｔ１におけるイオン電流
の時間積分値、即ち、積分部３０ｃの出力を検出する
（読み込む）。

【００６０】次いでＳ２０に進み、Ｓ１８で検出した第
１の積分値検出時期Ｔ１における出力がＨｉか否か、換
言すれば、電流検出部１６ａにイオン電流（あるいはリ
ーク電流）が所定値以上流れているか否か判断する。

【００６１】Ｓ２０で肯定されるとき、即ち、イオン電
流がある一定値以上流れており、エンジン２４の燃焼状
態が正常（燃料系および点火系がともに正常）と考えら
れるときは、次いでＳ２２に進み、フラグＦ．Ｔ１Ｈの
ビットを１にセットする。他方、Ｓ２０で否定されると
きはＳ１８に進み、フラグＦ．Ｔ１Ｈのビットを０にリ
セットする。

【００６２】次回以降のプログラム起動時において、Ｓ
１０およびＳ１６で否定されるときは、Ｓ２６に進み、
前記した第２の積分値検出時期Ｔ２にあるか否か判断す
る。プログラム起動がＴ２で実行されたとすると、そこ
での判断は肯定されてＳ２８に進み、第２の積分値検出
時期Ｔ２における時間積分値、即ち、積分部３０ｃの出
力を検出する（読み込む）。

【００６３】ここで、Ｓ１８で第１の積分値検出時期Ｔ
１における時間積分値を検出した後、図４に示すよう
に、積分値リセット時期θｒｓｔにおいて時間積分値が
一旦初期値（Ｌｏｗ）にリセットされていることから、
第２の積分値検出時期Ｔ２における時間積分値の検出と
は、イオン電流以外の電流、即ち、リーク電流の検出を
意味する。尚、積分値リセット時期θｒｓｔは、運転状
態、例えば吸気管内絶対圧ＰＢＡやエンジン回転数ＮＥ
などに基づき、イオン電流の発生が終了した時期となる
ように適宜設定される。

【００６４】次いでＳ３０に進み、Ｓ２８で検出した第
２の積分値検出時期Ｔ２における出力がＨｉか否か、即
ち、リーク電流が所定値以上発生しているか否か判断す
る。

【００６５】Ｓ３０で肯定されるときはＳ３２に進み、
前記したフラグＦ．Ｔ１Ｈのビットが１にセットされて
いるか否か、換言すれば、第１の積分値検出時期Ｔ１に
おける出力がＨｉであったか否か、即ち、イオン電流
（あるいはリーク電流）が所定値以上発生していたか否
か判断する。

【００６６】Ｓ３２で否定されるときは、Ｓ３４に進
み、電流検出回路１６の故障と判断する。これは、Ｔ１
における出力がＬｏｗで、Ｔ２における出力がＨｉであ
ることは、理論上あり得ないためである。次いでＳ３６
に進んでフラグＦ．ＭＩＬのビットを１にセットする。
フラグＦ．ＭＩＬのビットが１にセットされると、図示
しない別のルーチンにおいて、警告灯４４を点灯して運
転者に失火や故障などの異常を報知する。

【００６７】他方、Ｓ３２で肯定されるとき（図４に示
す、くすぶり時の積分部出力が生じているとき）は、Ｓ
３８に進んで現在フューエル・カットを実行中か否か判
断する。尚、フューエル・カットは、図示しない燃料噴
射量制御ルーチンにおいて、車両のスロットルが全閉開
度（あるいはその近傍）で、かつエンジン回転数ＮＥが
所定値以上のとき実行される。従って、Ｓ３８（および
後述のＳ４８，Ｓ５６）の判断は、燃料噴射量制御ルー
チンの適宜なフラグを参照することによって行われる。

【００６８】フューエル・カットが実行されると、強制
的な失火状態となるため、イオン電流は発生しない。従
って、フューエル・カットを実行中であれば、Ｓ２０で
出力がＨｉと判断されることはないはずである。このた
め、Ｓ３８で肯定されて現在フューエル・カット実行中
と判断されるときは故障（特に燃料系の不具合）と考え
られるため、Ｓ３４以降に進む。

【００６９】Ｓ３８で否定されてフューエル・カットを
実行中ではないと判断されるときは、Ｓ４０に進んで点
火プラグ１２がくすぶり状態にあると判断し、次いでＳ
４２に進んでフラグＦ．ＭＩＬのビットを０にリセット
し、Ｓ４４に進んでフラグＦ．ＳＭＬＤのビットを１に
セットする。フラグＦ．ＳＭＬＤのビットが１にセット
されると、後述の如く、イオン電流の所定期間内の変動
量に基づいた失火の検出を行なう。このため、Ｓ４２で
はフラグＦ．ＭＩＬのビットを０にリセットし、点火プ
ラグ１２のくすぶりを運転者に報知せずにプログラムを
終了する。

【００７０】Ｓ３０で否定されるときは、Ｓ４６に進ん
でフラグＦ．Ｔ１Ｈのビットが１にセットされているか
否か判断し、肯定されるとき（図４に示す、燃焼時の積
分部出力が生じているとき）はＳ４８に進んで現在フュ
ーエル・カットを実行中か否か判断する。Ｓ４８で否定
されてフューエル・カットを実行中でないと判断される
ときは、イオン電流のみが検出されたことから、Ｓ５０
に進んで正常な燃焼が行なわれていると判断し、次いで
Ｓ５２に進んでフラグＦ．ＭＩＬのビットを０にリセッ
トし、Ｓ５４に進んでフラグＦ．ＳＭＬＤのビットを０
にリセットする。

【００７１】他方、Ｓ４８で肯定されるときは、フュー
エル・カット実行中にも関わらず第１の積分値検出時期
Ｔ１においてイオン電流が検出されていることから、故
障（特に燃料系の不具合）と考えられるため、Ｓ３４以
降に進む。

【００７２】また、Ｓ４６で否定されるとき（図４に示
す、失火時の積分部出力が生じているとき）は、Ｓ５６
に進み、Ｓ４８と同様に現在フューエル・カットを実行
中か否か判断する。Ｓ５６で肯定されてフューエル・カ
ットを実行中であると判断されるときは、イオン電流お
よびリーク電流のいずれも検出されなかったことから、
Ｓ５８に進んで正常と判断し、Ｓ６０に進んでフラグ
Ｆ．ＭＩＬのビットを０にリセットし、Ｓ６２に進んで
フラグＦ．ＳＭＬＤのビットを０にリセットする。

【００７３】他方、Ｓ５６で否定されてフューエル・カ
ットを実行中でないと判断されるときは、Ｓ６４に進ん
で失火あるいは故障と判断すると共に、Ｓ６６に進んで
フラグＦ．ＭＩＬのビットを１にセットして運転者に報
知する。

【００７４】次回以降のプログラム起動時において、Ｓ
１０，Ｓ１６およびＳ２６で否定されるときはＳ６８に
進み、前記した第２の電圧値検出時期Ｔｖ２にあるか否
か判断する。プログラム起動がＴｖ２で実行されたとす
ると、Ｓ６８で肯定されてＳ７０に進み、フラグＦ．Ｓ
ＭＬＤのビットが１にセットされているか否か、即ち、
点火プラグ１２がくすぶり状態にあるか否か判断する。

【００７５】Ｓ７０で肯定されるときはＳ７２に進み、
前記した第２の電圧値（電流検知部１６ａの出力。リー
ク電流の電圧値）Ｖ２を検出し（読み込み）、Ｓ７４に
進んで検出したＶ２を今回値Ｖ２（ｎ）とする。

【００７６】次いで、Ｓ７６に進み、第１の電圧値の今
回値Ｖ１（ｎ）から第２の電圧値の今回値Ｖ２（ｎ）を
減算した値の絶対値が、所定の電圧値Ｖｒｅｆよりも大
きいか否か、即ち、イオン電流の所定期間内の変動量
（リーク電流に対するイオン電流の変動量）が所定値よ
り大きいか否か判断する。

【００７７】Ｓ７６で肯定されるとき、即ち、図５に示
すようにイオン電流が発生し、Ｖ１とＶ２の差分が大き
いときは、Ｓ７８に進んで燃焼が正常に行なわれている
と判断し、次いでＳ８０に進んでフラグＦ．ＭＩＬのビ
ットを０にリセットする。

【００７８】Ｓ７６で否定されるとき、即ち、図６に示
すようにイオン電流が発生せず、Ｖ１とＶ２の差分が僅
かなときは、Ｓ８２に進んで失火と判断し、Ｓ８４に進
んでフラグＦ．ＭＩＬのビットを１にセットして運転者
に報知する。

【００７９】尚、Ｓ６８で否定されるときは以降の処理
をスキップする。また、Ｓ７０で否定されるとき、即
ち、点火プラグ１２がくすぶり状態にないときは、イオ
ン電流の変動量に基づく失火の検出は行なう必要がない
ため、Ｓ７２以降の処理をスキップする。

【００８０】このように、イオン電流を第１の積分値検
出時期Ｔ１で検出し、さらに、時間積分値をリセットし
た後の第２の積分値検出時期Ｔ２でリーク電流を検出
し、これら第１および第２の積分値検出時期Ｔ１，Ｔ２
で検出されたイオン電流およびリーク電流の出力の組み
合わせることにより、燃焼が正常に行なわれているか、
あるいは失火状態にあるか、さらには点火プラグ１２が
くすぶり状態にあるか否かを正確に検出することができ
る。さらに、フューエル・カットが実行中か否かに基づ
いて失火の有無を判断するようにしたので、フューエル
・カットを失火と誤判断することがない。図８に、検出
されたイオン電流およびリーク電流の出力の組み合わせ
と、それぞれの組み合わせとなったときの検出結果を示
す。

【００８１】また、点火プラグ１２がくすぶり状態にあ
ると判断されるときは、発生したイオン電流の所定期間
内の変動量、具体的には、第１の電圧値検出時期Ｔｖ１
における検出値である第１の電圧値Ｖ１と、第２の電圧
値検出時期Ｔｖ２における検出値である第２の電圧値Ｖ
２の差分に基づいて失火を検出するようにしたので、点
火プラグ１２がくすぶり状態にあるときも、正確に失火
を検出することができる。

【００８２】より詳しくは、図９に示すように、通常は
イオン電流の時間積分値に基づいて失火を検出すると共
に、点火プラグ１２の電極間抵抗の低下に伴うリーク電
流が発生することにより、時間積分値に基づく失火検出
の信頼性が低下するおそれのあるとき、例えば電極間抵
抗が４０ＭΩ以下に低下したときは、燃焼時にイオン電
流波形が発生している時期Ｔｖ１の電圧値Ｖ１と、イオ
ン電流の発生が終了し、電流波形がリーク電流波形に収
束している時期Ｔｖ２の電圧値Ｖ２の差分に基づいて失
火を検出するようにした。

【００８３】即ち、点火プラグ１２がくすぶり状態にあ
ってリーク電流が発生すると考えられるときは、リーク
電流に対するイオン電流の変動量（別言すれば、リーク
電流の電圧値を基準としたときのイオン電流の電圧値の
変動量）に基づいて失火を検出するようにしたので、点
火プラグ１２の状態の如何に関わらず、正確に失火を検
出することができる。

【００８４】尚、図３に示す電流検出回路１６を適宜設
定しておくことで、点火プラグ１２の電極間抵抗が４０
ＭΩ以下に低下したときに点火プラグ１２がくすぶり状
態にあると検出することができる。

【００８５】また、第１の電圧値検出時期Ｔｖ１と第２
の電圧値検出時期Ｔｖ２の間で点火プラグ１２がくすぶ
り状態にあるか否か検出するようにしたので、点火プラ
グ１２がくすぶり状態にあると検出されたときは直ちに
発生した電流の変動量に基づいた失火検出に移行するこ
とができ、よってより迅速に失火を検出することができ
る。

【００８６】以上のように、この実施の形態に係る内燃
機関の失火検出装置においては、内燃機関（エンジン）
２４の気筒２６の燃焼室２８を臨む位置に配置された点
火プラグ１２に電圧を印加し、その電極間（中心電極１
２ａと接地電極１２ｂの間）の火花放電によって混合気
が燃焼する際に発生するイオン電流を検出し、前記検出
したイオン電流に基づいて前記内燃機関２４の失火を検
出する内燃機関の失火検出装置１０において、前記イオ
ン電流の所定期間内の変動量を算出するイオン電流変動
量算出手段（ＥＣＵ２０、電流検出回路１６、図７フロ
ー・チャートのＳ１０からＳ１４，Ｓ６８からＳ７
６）、および前記算出されたイオン電流の変動量に基づ
いて前記失火を検出する失火検出手段（ＥＣＵ２０、図
７フロー・チャートのＳ７６，Ｓ７８，Ｓ８２）を備え
るように構成した。

【００８７】さらに、前記イオン電流を時間積分値とし
て検出する積分値検出手段（ＥＣＵ２０、電流検出回路
１６、図７フロー・チャートのＳ１６，Ｓ１８，Ｓ２
６，Ｓ２８）、および前記点火プラグ１２がくすぶり状
態にあるか否かを検出するくすぶり状態検出手段（ＥＣ
Ｕ２０、電流検出回路１６、図７フロー・チャートのＳ
１６からＳ４４）を備え、前記失火検出手段は、前記点
火プラグ１２がくすぶり状態にないと検出されるとき、
前記イオン電流の時間積分値に基づいて失火を検出する
と共に、前記点火プラグがくすぶり状態にあると検出さ
れるとき、前記イオン電流の変動量に基づいて失火を検
出するように構成した。

【００８８】また、前記イオン電流変動量算出手段は、
前記イオン電流を第１のタイミング（第１の電圧値検出
時期Ｔｖ１）で検出するイオン電流検出手段（ＥＣＵ２
０、電流検出回路１６、図７フロー・チャートのＳ１
２，Ｓ１４）、前記点火プラグ１２がくすぶり状態にあ
るときに発生するリーク電流を前記第１のタイミングよ
りも前記所定期間後の第２のタイミング（第２の電圧値
検出時期Ｔｖ２）で検出するリーク電流検出手段（ＥＣ
Ｕ２０、電流検出回路１６、図７フロー・チャートのＳ
７２，Ｓ７４）、および前記イオン電流検出手段の検出
値と前記リーク電流検出手段の検出値との差分を算出す
る検出値差分算出手段（ＥＣＵ２０、図７フロー・チャ
ートのＳ７６）を備え、前記失火検出手段は、前記算出
された差分に基づいて前記失火を検出するように構成し
た。

【００８９】さらに、前記イオン電流の時間積分値を、
前記第１のタイミングと第２のタイミングの間に設定さ
れる第３のタイミング（積分値リセット時期θｒｓｔ）
でリセットする積分値リセット手段（ＥＣＵ２０、電流
検出回路１６）を備え、前記積分値検出手段は、前記所
定期間内において前記第３のタイミングよりも時間的に
前に設定される第４のタイミング（第１の積分値検出時
期Ｔ１）と、前記所定期間内において前記第３のタイミ
ングよりも時間的に後に設定される第５のタイミング
（第２の積分値検出時期Ｔ２）で前記イオン電流の時間
積分値を検出する（ＥＣＵ２０、電流検出回路１６、図
７フロー・チャートのＳ１６，Ｓ１８，Ｓ２６，Ｓ２
８）と共に、前記くすぶり状態検出手段は、前記第４の
タイミングと第５のタイミングで検出された時間積分値
に基づいて前記点火プラグがくすぶり状態にあるか否か
検出する（ＥＣＵ２０、図７フロー・チャートのＳ３０
からＳ４４）ように構成した。

【００９０】尚、上記において、時間積分値を得るまで
の構成をハードウェアで構成したが、ソフトウェア手法
を用いて構成してもよい。

【００９１】また、第２の電圧値検出時期Ｔｖ２を第２
の積分値検出時期Ｔ２よりも時間的に後としたが、電流
波形が所定レベルに収束する時期であればいつでも良
く、それに限られるものではない。

【００９２】

【発明の効果】請求項１項にあっては、イオン電流の所
定期間内の変動量を算出し、算出した変動量に基づいて
失火を検出するように構成したので、点火プラグがくす
ぶり状態にあるときも失火を正確に検出することができ
る。

【００９３】請求項２項にあっては、イオン電流を時間
積分値として検出すると共に、点火プラグがくすぶり状
態にあるか否かを検出し、点火プラグがくすぶり状態に
ないと検出されるとき、イオン電流の時間積分値に基づ
いて失火を検出すると共に、点火プラグがくすぶり状態
にあると検出されるとき、イオン電流の変動量に基づい
て失火を検出するように構成したので、点火プラグの状
態の如何に関わらず、失火を正確に検出することができ
る。

【００９４】請求項３項にあっては、イオン電流を第１
のタイミングで検出すると共に、リーク電流を第１のタ
イミングよりも所定期間後の第２のタイミングで検出
し、それら検出値の差分、即ち、リーク電流に対するイ
オン電流の変動量に基づいて失火を検出するように構成
したので、点火プラグがくすぶり状態にあるときも失火
をより正確に検出することができる。

【００９５】請求項４項にあっては、第１のタイミング
と第２のタイミングの間で点火プラグがくすぶり状態に
あるか否か検出するようにしたので、点火プラグがくす
ぶり状態にあると検出されたときも、より迅速に失火を
検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一つの実施の形態に係る内燃機関の
失火検出装置を全体的に示す概略図である。

【図２】図１に示す装置をブロック化して示す説明図で
ある。

【図３】図１に示す装置の電流検出回路などの構成を詳
細に示す回路図である。

【図４】図３に示す回路の各接続点における出力を示す
タイム・チャートである。

【図５】図１に示す点火プラグがくすぶり状態にあると
きの燃焼時におけるイオン電流波形を示す波形図であ
る。

【図６】図１に示す点火プラグがくすぶり状態にあると
きの失火時におけるイオン電流波形（リーク電流波形）
を示す、図５と同様の波形図である。

【図７】図１に示す装置の動作である失火検出処理およ
びくすぶり検出処理を示すフロー・チャートである。

【図８】図７に示す処理によって得られるイオン電流お
よびリーク電流の出力の組み合わせと、検出結果を示す
表である。

【図９】図７に示す処理と点火プラグの電極間抵抗の関
係を示す説明図である。

【符号の説明】

１０失火検出装置１２点火プラグ１２ａ中心電極１２ｂ接地電極１６電流検出回路２０ＥＣＵ（電子制御ユニット）２４内燃機関（エンジン）２６気筒２８燃焼室

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者久保和之埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内 (72)発明者守屋学治埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内Ｆターム(参考） 3G019 CD01 CD06 DB04 DB07 DB08 GA00 GA01 GA08 GA11 GA13 3G084 BA16 DA00 DA27 DA28 EA01 EA02 EA07 EA08 EA11 EB01 EB14 FA00 FA10 FA11 FA20 FA24 FA33 FA35 FA38

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の気筒の燃焼室を臨む位置に配
置された点火プラグに電圧を印加し、その電極間の火花
放電によって混合気が燃焼する際に発生するイオン電流
を検出し、前記検出したイオン電流に基づいて前記内燃
機関の失火を検出する内燃機関の失火検出装置におい
て、ａ．前記イオン電流の所定期間内の変動量を算出するイ
オン電流変動量算出手段、およびｂ．前記算出されたイオン電流の変動量に基づいて前記
失火を検出する失火検出手段、を備えることを特徴とす
る内燃機関の失火検出装置。
【請求項２】さらに、ｃ．前記イオン電流を時間積分値として検出する積分値
検出手段、およびｄ．前記点火プラグがくすぶり状態にあるか否かを検出
するくすぶり状態検出手段、を備え、前記失火検出手段
は、前記点火プラグがくすぶり状態にないと検出される
とき、前記イオン電流の時間積分値に基づいて失火を検
出すると共に、前記点火プラグがくすぶり状態にあると
検出されるとき、前記イオン電流の変動量に基づいて失
火を検出することを特徴とする請求項１項記載の内燃機
関の失火検出装置。
【請求項３】前記イオン電流変動量算出手段は、ｅ．前記イオン電流を第１のタイミングで検出するイオ
ン電流検出手段、ｆ．前記点火プラグがくすぶり状態にあるときに発生す
るリーク電流を前記第１のタイミングよりも前記所定期
間後の第２のタイミングで検出するリーク電流検出手
段、およびｇ．前記イオン電流検出手段の検出値と前記リーク電流
検出手段の検出値との差分を算出する検出値差分算出手
段、を備え、前記失火検出手段は、前記算出された差分
に基づいて前記失火を検出することを特徴とする請求項
１項または２項記載の内燃機関の失火検出装置。
【請求項４】さらに、ｈ．前記イオン電流の時間積分値を、前記第１のタイミ
ングと第２のタイミングの間に設定される第３のタイミ
ングでリセットする積分値リセット手段、を備え、前記
積分値検出手段は、前記所定期間内において前記第３の
タイミングよりも時間的に前に設定される第４のタイミ
ングと、前記所定期間内において前記第３のタイミング
よりも時間的に後に設定される第５のタイミングで前記
イオン電流の時間積分値を検出すると共に、前記くすぶ
り状態検出手段は、前記第４のタイミングと第５のタイ
ミングで検出された時間積分値に基づいて前記点火プラ
グがくすぶり状態にあるか否か検出することを特徴とす
る請求項３項記載の内燃機関の失火検出装置。