JP2006336535A - 内燃機関の点火系異常検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 点火系の各故障モードと点火プラグのくすぶり汚損とを区別して検出する。
【解決手段】 イオン電流検出期間以外の期間に流れる電流（漏洩電流）から算出した点火プラグ２７の絶縁抵抗値が、点火コイル２１の二次側ショートと点火プラグ２７のくすぶり汚損のいずれかが発生したと判断される所定抵抗値以下（例えば５００ＭΩ以下）に低下したときに、該絶縁抵抗値が急激に大きく低下したか否か判定し、該絶縁抵抗値が急激に大きく低下した場合は、点火コイル２１の二次側ショートと判定し、該絶縁抵抗値が比較的緩やかに低下した場合は、点火プラグ２７のくすぶり汚損と判定する。また、燃料カット領域や低回転領域で、イオン電流出力パターンが点火コイル２１のレアーショート発生時特有のノイズパターンと合致するか否かを点火後のイオン電流出力時間が０．５ｍｓ〜２ｍｓの範囲内であるか否で判定して、レアーショートを検出する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内燃機関の燃焼室内で混合気の燃焼に伴って発生するイオン電流を点火プラグを介して検出する機能を備えた内燃機関の点火系異常検出装置に関する発明である。

近年、内燃機関の筒内で混合気が燃焼する際にイオンが発生する特性に着目して、点火毎に筒内で発生するイオン電流を点火プラグの電極を介して検出し、そのイオン電流検出値に基づいて着火／失火を検出する技術が開発されている。従来の着火／失火の判定方法は、着火時にイオン電流が増加し、失火発生時にイオン電流が減少する性質を利用し、検出したイオン電流ピーク値を所定の失火判定値と比較して、イオン電流ピーク値が失火判定値以上であれば、着火と判定し、そうでなければ、失火と判定するものである。

ところで、点火プラグのくすぶり汚損（不完全燃焼時に発生するカーボンが点火プラグの発火部ガイシ表面に付着する現象）が進行すると、点火プラグの絶縁抵抗値が著しく低下して漏洩電流が増加するため、失火によりイオン電流が発生していない場合でも、漏洩電流をイオン電流として検出して、失火を検出できない可能性がある。

そこで、特許文献１（特開２００３−８３２２２号公報）の失火検出装置では、点火プラグの絶縁抵抗値を検出して、この絶縁抵抗値が所定値以下であるか否かで点火プラグのくすぶり汚損の有無を判定し、くすぶり汚損発生時にイオン電流検出値を漏洩電流に応じて補正したり、失火判定値を変更するようにしている。
特開２００３−８３２２２号公報（第１０頁〜第１１頁等）

上記特許文献１では、点火プラグの絶縁抵抗値が所定値以下に低下したときにくすぶり汚損と判定するようにしているが、点火プラグの絶縁抵抗値が低下する原因は、くすぶり汚損のみに限定されず、図３に示すように、点火コイルの二次側巻線がグランドにショートする二次側ショートが発生した場合でも、イオン電流検出回路で検出される漏洩電流が増加するため、この漏洩電流の増加が点火プラグの絶縁抵抗値の低下として検出される。従って、点火プラグの絶縁抵抗値が所定値以下に低下したときに直ちにくすぶり汚損と判定すると、点火コイルの二次側ショート等の異常が発生したときに、それをくすぶり汚損と誤判定してしまい、適切なダイアグ、フェイルセーフ処置を行えないという問題が生じる。

本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、従ってその目的は、点火系の異常を点火プラグのくすぶり汚損と誤判定することを防止できる内燃機関の点火系異常検出装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、内燃機関の燃焼室内で混合気の燃焼に伴って発生するイオン電流を点火プラグを介して検出するイオン電流検出手段を備えた内燃機関の点火系異常検出装置において、前記イオン電流検出手段の出力から前記点火プラグの電極間に流れる漏洩電流を検出してその漏洩電流値に基づいて該点火プラグの絶縁抵抗値を検出する絶縁抵抗検出手段と、前記絶縁抵抗検出手段で検出した絶縁抵抗値に基づいて点火系の異常と前記点火プラグのくすぶり汚損を検出する異常検出手段とを備え、前記異常検出手段は、前記絶縁抵抗検出手段で検出した絶縁抵抗値が前記点火系の異常と前記点火プラグのくすぶり汚損のいずれかが発生したと判断される所定抵抗値以下に低下したときに、該絶縁抵抗値が急激に大きく低下したか否かで前記点火系の異常と前記点火プラグのくすぶり汚損とを区別して検出することを特徴とするものである。

要するに、点火プラグのくすぶり汚損と点火系の異常は、いずれも絶縁抵抗検出手段で検出する絶縁抵抗値が低下する点でほぼ同じ症状が現れるが、点火プラグのくすぶり汚損は、不完全燃焼時に発生するカーボンが点火プラグの発火部ガイシ表面に付着する現象であるため、点火プラグのくすぶり汚損による絶縁抵抗値の低下は、比較的に緩やかに進行するのに対して、点火コイルの二次側ショート等の異常は、ほぼ瞬時に発生するため、点火系の異常が発生すると、絶縁抵抗値がほぼ瞬時に低下する。

この点に着目して、請求項１に係る発明は、絶縁抵抗検出手段で検出した絶縁抵抗値が点火系の異常と点火プラグのくすぶり汚損のいずれかが発生したと判断される所定抵抗値以下に低下したときに、該絶縁抵抗値が急激に大きく低下すれば、点火系の異常と判定し、該絶縁抵抗値が比較的緩やかに低下すれば、前記点火プラグのくすぶり汚損と判定するものである。これにより、点火系の異常を点火プラグのくすぶり汚損と誤判定することを防止でき、適切なダイアグ、フェイルセーフ処置を行うことが可能となる。 ところで、図４に示すように、点火コイルの巻線間がショートするレアーショートが発生すると、点火後のイオン電流検出期間中に１ｍｓ〜１．５ｍｓ程度の時間幅のノイズ電流が発生する。従来は、このレアーショートによるノイズ電流を燃焼によるイオン電流と区別できないため、レアーショート発生時に、失火が発生しても、レアーショートによるノイズ電流を燃焼によるイオン電流と誤検出してしまい、失火を検出できないという問題があった。

そこで、請求項２に係る発明は、内燃機関の燃料カット期間中にイオン電流検出手段のイオン電流出力パターンを判定して該イオン電流出力パターンが所定パターンと合致したときに点火系の異常と判定するようにしたものである。要するに、点火系の異常によるノイズ電流は、燃料噴射（燃焼）を強制的に停止させる燃料カット期間中も発生し続けるので、燃料カット期間中にイオン電流出力パターンが点火系の異常発生時に生じる特有のノイズパターンと合致したときに点火系の異常と判定するものである。これにより、燃料カット期間中に点火系の異常を検出することが可能となり、点火系の異常により発生するノイズ電流を燃焼によるイオン電流と誤判定することを防止できると共に、点火系の異常発生時に適切なダイアグ、フェイルセーフ処置を行うことが可能となる。

ところで、点火コイルの一次側巻線間のレアーショートが発生した時には、イオン電流検出期間中に１ｍｓ程度の時間幅のノイズ電流が発生し、二次側巻線間のレアーショートが発生した時には、イオン電流検出期間中に１．５ｍｓ程度の時間幅のノイズ電流が発生する。また、内燃機関の回転速度が６００ｒｐｍの場合には、ノイズ電流の時間幅（１ｍｓ〜１．５ｍｓ）は、３．６℃Ａ〜５．４℃Ａのクランク角に相当するため、低回転領域では、ノイズ電流の時間幅が通常の燃焼によるイオン電流の発生時間幅（６０℃Ａ）と大きく異なり、ノイズ電流と燃焼によるイオン電流とを区別しやすい。

この点を考慮して、請求項３のように、内燃機関の低回転領域でイオン電流検出手段のイオン電流出力パターンを判定して該イオン電流出力パターンが所定パターンと合致したときに点火系の異常と判定し且つ／又は当該イオン電流を燃焼によるイオン電流と判定しないようにしても良い。このようにすれば、内燃機関の低回転領域で、点火系の異常を検出することが可能となり、点火系の異常により発生するノイズ電流を燃焼によるイオン電流と誤判定することを防止できると共に、点火系の異常発生時に適切なダイアグ、フェイルセーフ処置を行うことが可能となる。

この場合、点火コイルのレアーショート発生時のノイズ電流の時間幅が１ｍｓ〜１．５ｍｓ程度であることを考慮して、請求項４のように、イオン電流出力パターンが所定パターンと合致するか否かを点火後のイオン電流出力時間が０．５ｍｓ〜２ｍｓの範囲内であるか否で判定するようにすると良い。これにより、イオン電流出力パターンが点火系の異常発生時に生じる特有のノイズパターンと合致しているか否かを簡単に判定することができる。

また、請求項５のように、点火コイルの通電時又は点火後にイオン電流検出手段のイオン電流出力の有無を判定し、該イオン電流出力が無いときに点火コイルの通電不能と判定すると共に、この点火コイルの通電不能、前記点火系の異常のいずれかの点火系故障を検出したときに点火系故障ダイアグコードを書き換え可能な不揮発性メモリに記憶させるようにしても良い。要するに、失火発生時でも、イオン電流検出手段のイオン電流出力にノイズ状の波形が現れるため、このイオン電流出力が無ければ、点火コイルの通電不能と判定することができる。更に、点火コイルの通電不能、点火系の異常のいずれかの点火系故障を検出したときに点火系故障ダイアグコードを書き換え可能な不揮発性メモリに記憶させれば、点火コイルの各種故障パターンを点火系故障ダイアグコードで網羅することができる。

更に、請求項６のように、点火系の異常を検出したときにその異常を検出した気筒を含めて燃料カットするようにすると良い。これにより、点火系の異常発生時に、未燃焼ガスが排気系に排出されることによって生じる排気浄化用の触媒の溶損を未然に防止することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を具体化した一実施例を説明する。
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の一次側巻線２２の一端はバッテリ２３に接続され、該一次側巻線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。二次側巻線２６の一端は点火プラグ２７に接続され、該二次側巻線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。

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にイオン電流検出抵抗３１が並列に接続されている。コンデンサ３０とイオン電流検出抵抗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がイオン電流信号としてエンジン制御回路３４に入力される。イオン電流検出回路３５（イオン電流検出手段）は、ツェナーダイオード２８，２９、コンデンサ３０、イオン電流検出抵抗３１、反転増幅回路３３等から構成されている。

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から一次側巻線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、一次側巻線２２の一次電流が遮断されて、二次側巻線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。この火花放電電流は、点火プラグ２７の接地電極３７から中心電極３６へ流れ、二次側巻線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の充電電圧を電源としてイオン電流検出回路３５が駆動され、後述するようにしてイオン電流が検出される。

これに対して、イオン電流は、火花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、グランド側からイオン電流検出抵抗３１を通ってコンデンサ３０に流れる。この際、イオン電流検出抵抗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。

また、点火プラグ２７のくすぶり汚損が進むと、電極３６，３７間の絶縁抵抗値Ｒn 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、イオン電流検出抵抗３１に流れる漏洩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の出力端子から漏洩電流に応じた電圧Ｖがエンジン制御回路３４に出力される。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。

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に記憶された各種のエンジン制御ルーチンによって燃料噴射制御や点火時期制御を行うと共に、イオン電流検出回路３５の出力を利用して、次のような方法で点火プラグ２７の絶縁抵抗値Ｒn を検出する。

エンジン運転中に、イオン電流検出期間以外の期間に流れる電流（漏洩電流）を適当なサンプリング間隔Δｔで少なくとも２回検出し、先の電流検出値をｉ1 、後の電流検出値をｉ2 とすると、次の（１）式により点火プラグ２７の絶縁抵抗値Ｒn を算出する。
Ｒn ＝Δｔ／｛Ｃo ・ｌｎ（ｉ1 ／ｉ2 ）｝−Ｒo ……（１）

ここで、Ｃo はコンデンサ３０の静電容量、Ｒo はイオン電流検出抵抗３１の抵抗値である。このようにして、イオン電流検出期間以外の期間に流れる電流（漏洩電流）から点火プラグ２７の絶縁抵抗値Ｒn を算出する機能が特許請求の範囲でいう絶縁抵抗検出手段に相当する役割を果たす。

次に、イオン電流検出回路３５のイオン電流出力パターンが、失火時、くすぶり汚損時、点火コイル２１の二次側ショート時やレアーショート時にどの様に変化するかを図２を用いて説明する。ここで、点火コイル２１の二次側ショートは、図３に示すように、点火コイル２１の二次側巻線２６がグランドにショートする故障モードであり、点火コイル２１のレアーショートは、図４に示すように、一次側巻線２２の線間（又は二次側巻線２６の線間）がショートする故障モードである。

点火系が正常であれば、点火コイル２１の一次側巻線２２への通電開始直後（点火信号ＯＦＦ→ＯＮ切換直後）に、短い時間幅のパルス状のノイズ電流が誘起され、点火直後（点火信号ＯＮ→ＯＦＦ切換直後）に、点火コイル２１の二次側の残留磁気エネルギによってＬＣ共振が発生し、その後、燃焼により発生したイオン電流の波形が現れる。

くすぶり汚損が発生しても、くすぶり汚損の程度が軽度であれば、混合気に着火されるため、一次側巻線２２への通電開始直後に誘起されるノイズ電流の時間幅が長くなるものの、点火後には、通常の着火時と同じようにＬＣ共振ノイズと燃焼によるイオン電流の波形が現れる。

一方、失火時には、一次側巻線２２への通電開始直後のパルス状のノイズ電流と点火後のＬＣ共振ノイズが現れるが、燃焼によるイオン電流の波形は現れない。

また、点火コイル２１の一次側巻線２２の断線等により通電不能になった場合は、イオン電流検出回路３５のイオン電流出力が全く出ない状態となり、燃焼によるイオン電流のみならず、点火信号ＯＮ切換直後のノイズやＬＣ共振ノイズも検出されない状態となる。

また、点火コイル２１の二次側ショートが発生すると、点火信号のＯＮ期間中に一次側巻線２２への通電により誘起されるノイズ電流が流れ続け、更に、点火後は、ノイズ電流が上限値でサチュレートした状態が暫く続く。

また、点火コイル２１の一次側巻線２２の線間のレアーショートが発生した時には、イオン電流検出期間中に１ｍｓ程度の時間幅（Ｔ2 ）のノイズ電流が発生し、二次側巻線２６の線間のレアーショートが発生した時には、イオン電流検出期間中に１．５ｍｓ程度の時間幅（Ｔ2 ）のノイズ電流が発生する。このノイズ電流は、失火判定レベルＶth2 よりも大きいため、従来は、このノイズ電流を燃焼によるイオン電流と誤判定する可能性があった。

以上のような点火コイル２１の故障モードに対して、エンジン制御回路３４は、後述する図５〜図７の点火コイル異常診断用の各ルーチンを実行することで、次のような方法で点火コイル２１の各故障モードを区別して検出する。

点火プラグ２７のくすぶり汚損と点火コイル２１の二次側ショートは、いずれも点火プラグ２７の絶縁抵抗値が低下する点でほぼ同じ症状が現れるが、点火プラグ２７のくすぶり汚損は、不完全燃焼時に発生するカーボンが点火プラグ２７の発火部ガイシ表面に付着する現象であるため、点火プラグ２７のくすぶり汚損による絶縁抵抗値の低下は、比較的に緩やかに進行するのに対して、点火コイル２１の二次側ショートは、ほぼ瞬時に発生するため、点火コイル２１の二次側ショートが発生すると、絶縁抵抗値がほぼ瞬時に低下する。

この点に着目して、本実施例では、イオン電流検出期間以外の期間に流れる電流（漏洩電流）から算出した点火プラグ２７の絶縁抵抗値が、点火コイル２１の二次側ショートと点火プラグ２７のくすぶり汚損のいずれかが発生したと判断される所定抵抗値以下（例えば５００ＭΩ以下）に低下したときに、該絶縁抵抗値が急激に大きく低下したか否か判定し、該絶縁抵抗値が急激に大きく低下した場合は、点火コイル２１の二次側ショートと判定し、該絶縁抵抗値が比較的緩やかに低下した場合は、点火プラグ２７のくすぶり汚損と判定する。

また、点火コイル２１の一次側巻線２２間のレアーショート又は二次側巻線２６間のレアーショートが発生すると、点火後のイオン電流検出期間中に１ｍｓ〜１．５ｍｓ程度の時間幅のノイズ電流が発生する。従来は、このレアーショートによるノイズ電流を燃焼によるイオン電流と区別できないため、レアーショート発生時に、失火が発生しても、レアーショートによるノイズ電流を燃焼によるイオン電流と誤検出してしまい、失火を検出できないという問題があった。

この対策として、本実施例では、点火コイル２１のレアーショート発生時のノイズ電流の時間幅が１ｍｓ〜１．５ｍｓ程度であることを考慮して、燃料カット期間中にイオン電流出力パターンが点火コイル２１のレアーショート発生時特有のノイズパターンと合致するか否かを、点火後のイオン電流出力時間（Ｔ2 ）が０．５ｍｓ〜２ｍｓの範囲内であるか否で判定して、該イオン電流出力パターンがレアーショート発生時特有のノイズパターンと合致したときに点火コイル２１のレアーショートと判定する。このノイズパターンの判定基準となる時間幅は、０．５ｍｓ〜２ｍｓに限定されず、例えば０．３ｍｓ〜２．５ｍｓ、０．７ｍｓ〜１．７ｍｓ、０．８ｍｓ〜１．８ｍｓ等であっても良い。また、イオン電流出力パターンのピーク値も考慮してノイズパターンと合致するか否かを判定するようにしても良い。

また、エンジン回転速度が６００ｒｐｍの場合、点火コイル２１のレアーショートによって発生するノイズ電流の時間幅（１ｍｓ〜１．５ｍｓ）は、３．６℃Ａ〜５．４℃Ａのクランク角に相当するため、低回転領域では、ノイズ電流の時間幅が通常の燃焼によるイオン電流の発生時間幅（６０℃Ａ）と大きく異なり、ノイズ電流と燃焼によるイオン電流とを区別しやすい。

そこで、本実施例では、低回転領域（例えば２０００ｒｐｍ以下の領域）で、イオン電流出力パターンが点火コイル２１のレアーショート発生時特有のノイズパターンと合致するか否かを、点火後のイオン電流出力時間（Ｔ2 ）が０．５ｍｓ〜２ｍｓの範囲内であるか否で判定して、該イオン電流出力パターンがレアーショート発生時特有のノイズパターンと合致したときに点火コイル２１のレアーショートと仮判定する。この場合も、ノイズパターンの判定基準となる時間幅は、０．５ｍｓ〜２ｍｓに限定されず、また、イオン電流出力パターンのピーク値も考慮してノイズパターンと合致するか否かを判定するようにしても良い。そして、低回転領域で点火コイル２１のレアーショートと仮判定された場合は、上述した方法で、燃料カット期間中にイオン電流出力パターンが点火コイル２１のレアーショート発生時特有のノイズパターンと合致するか否かを判定して、該イオン電流出力パターンがレアーショート発生時特有のノイズパターンと合致したときに、最終的に点火コイル２１のレアーショートと判定する。

また、点火コイル２１の一次側巻線２２の断線等により通電不能になった場合は、イオン電流検出回路３５のイオン電流出力が全く出ない状態となり、燃焼によるイオン電流のみならず、点火信号ＯＮ切換直後のノイズやＬＣ共振ノイズも検出されない状態となる。

この点に着目して、本実施例では、点火コイル２１の通電期間中（点火信号ＯＮ期間中）のイオン電流出力（ノイズ電流）の有無を、コイル通電判定レベルＶth1 を越えるイオン電流出力の時間幅（Ｔ1 ) によって判定し、このイオン電流出力時間幅（Ｔ1 ) が所定時間以下であるか否かで、点火コイル２１が通電不能な状態であるか否かを判定する。また、点火コイル２１の通電不能時には、ＬＣ共振ノイズも発生しなくなるため、点火後のＬＣ共振ノイズによるイオン電流出力の有無を判定することで、点火コイル２１が通電不能な状態であるか否かを判定するようにしても良い。

以上説明した点火コイル２１の各故障モードの判定は、エンジン制御回路３４によって図５〜図７の点火コイル異常診断用の各ルーチンに従って実行される。以下、これら各ルーチンの処理内容を説明する。

図５のくすぶり汚損検出ルーチンは、点火毎（イオン電流検出期間が終了する毎）に起動され、特許請求の範囲でいう異常検出手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まずステップ１０１で、前述した（１）式により点火プラグ２７の絶縁抵抗値を算出した後、ステップ１０２に進み、現在の絶縁抵抗値がくすぶり判定値（例えば５００ＭΩ）以下であるか否かを判定し、現在の絶縁抵抗値がくすぶり判定値よりも大きければ、絶縁抵抗値が正常である（くすぶり汚損や点火コイル２１の二次側ショートが発生していない）と判断して、そのまま本ルーチンを終了する。

一方、現在の絶縁抵抗値がくすぶり判定値以下であれば、点火プラグ２７のくすぶり汚損と点火コイル２１の二次側ショートのいずれかが発生していると判断して、ステップ１０３に進み、所定点火回数毎（例えば１００点火毎）の絶縁抵抗値をエンジン制御回路３４のメモリに記憶する。この後、ステップ１０４に進み、点火プラグ２７の絶縁抵抗値の低下が緩やかに進行しているか否か（つまりくすぶり汚損であるか否か）を、エンジン制御回路３４のメモリに記憶されている過去の所定点火回数毎（例えば１００点火毎）の絶縁抵抗値の履歴データに基づいて判定する。この際、例えば、過去の所定点火回数毎の絶縁抵抗値の履歴データのうちの所定数以上（又は少なくとも１つ）の履歴データが中間的な絶縁抵抗値（例えば１ＭΩ＜絶縁抵抗値＜５００ＭΩ）であると判定されれば、点火プラグ２７の絶縁抵抗値の低下が緩やかに進行していると判断して、ステップ１０５に進み、くすぶり汚損であると判定する。

これに対して、上記ステップ１０４で、「Ｎｏ」と判定されれば、点火プラグ２７の絶縁抵抗値が二次側ショート発生時の絶縁抵抗値である例えば１ＭΩ以下にほぼ瞬時に低下したと判断して、ステップ１０６に進み、点火コイル２１の二次側ショートと判定する。

以上説明した図５のくすぶり汚損検出ルーチンによって、点火コイル２１の二次側ショートと点火プラグ２７のくすぶり汚損とを区別して検出することができるので、点火コイル２１の二次側ショートを点火プラグ２７のくすぶり汚損と誤判定することを防止でき、適切なダイアグ、フェイルセーフ処置を行うことが可能となる。

図６のレアーショート検出ルーチンは、点火毎（イオン電流検出期間が終了する毎）に起動され、特許請求の範囲でいう異常検出手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まずステップ２０１で、イオン電流検出回路３５のイオン電流出力を読み込み、次のステップ２０２で、現在のエンジン回転領域が低回転領域（例えば２０００ｒｐｍ以下の領域）であるか否かを判定し、低回転領域であれば、ステップ２０３に進み、イオン電流出力パターンが点火コイル２１のレアーショート発生時特有のノイズパターンと合致するか否かを、点火後のイオン電流出力時間（Ｔ2 ）が例えば０．５ｍｓ〜２ｍｓの範囲内であるか否で判定する。

このステップ２０３で、イオン電流出力パターンがレアーショート発生時特有のノイズパターンと合致すると判定されれば、ステップ２０４に進み、点火コイル２１のレアーショートと仮判定し、ステップ２０５以降の処理によって、レアーショートの有無を最終的に判定する。尚、上記ステップ２０２又は２０３で「Ｎｏ」と判定された場合も、ステップ２０５以降の処理に進む。

このステップ２０５では、現在の運転領域が燃料カット領域であるか否かを判定し、燃料カット領域であれば、ステップ２０６に進み、イオン電流出力パターンが点火コイル２１のレアーショート発生時特有のノイズパターンと合致するか否かを、点火後のイオン電流出力時間（Ｔ2 ）が例えば０．５ｍｓ〜２ｍｓの範囲内であるか否で判定する。

このステップ２０６で、燃料カット領域でイオン電流出力パターンがレアーショート発生時特有のノイズパターンと合致すると判定されれば、ステップ２０７に進み、低回転領域でレアーショート有りと仮判定されているか否かを判定し、低回転領域でレアーショート有りと仮判定されていれば、低回転領域と燃料カット領域の両方でレアーショートが検出されたと判断して、ステップ２０８に進み、最終的にレアーショートと判定する。

一方、上記ステップ２０５〜２０７のいずれかで「Ｎｏ」と判定された場合は、燃料カット領域では、レアーショートが検出されないと判断して本ルーチンを終了する。

以上説明した図６のレアーショート検出ルーチンによって、低回転領域と燃料カット領域の両方で点火コイル２１のレアーショートを検出することが可能となり、レアーショートにより発生するノイズ電流を燃焼によるイオン電流と誤判定することを防止できると共に、レアーショート発生時に適切なダイアグ、フェイルセーフ処置を行うことが可能となる。

尚、本発明は、低回転領域と燃料カット領域のいずれか一方でのみ、点火コイル２１のレアーショートを検出するようにしても良い。

図７の点火系故障ダイアグ処置ルーチンは、点火毎（イオン電流検出期間が終了する毎）に起動され、特許請求の範囲でいう異常検出手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まずステップ３０１で、点火コイル２１の通電不能、二次側ショート、レアーショートのいずれかの点火系の故障が発生しているか否かを判定する。ここで、点火コイル２１の通電不能の判定方法は、点火コイル２１の通電期間中（点火信号ＯＮ期間中）のイオン電流出力の有無を、コイル通電判定レベルＶth1 を越えるイオン電流出力の時間幅（Ｔ1 ) によって判定し、このイオン電流出力時間幅（Ｔ1 ) が所定時間以下であるか否かで、点火コイル２１が通電不能な状態であるか否かを判定したり、或は、点火後のＬＣ共振ノイズによるイオン電流出力の有無を判定しても良い。また、二次側ショートの有無は、前記図５のくすぶり汚損検出ルーチンの処理結果に基づいて判定され、レアーショートの有無は、前記図６のレアーショート検出ルーチンの処理結果に基づいて判定される。

このステップ３０１で、点火系の故障無しと判定されれば、そのまま本ルーチンを終了するが、点火系の故障有りと判定されれば、ステップ３０２に進み、点火系故障ダイアグコードをエンジン制御回路３４のバックアップＲＡＭ等の書き換え可能な不揮発性メモリに記憶して、点火コイル２１の各種故障パターンを点火系故障ダイアグコードで網羅できるようにすると共に、警告ランプを点灯又は点滅させたり、運転席のインストルメントパネルの警告表示部に点火系の故障を表示して運転者に警告する。この後、ステップ３０３に進み、故障を検出した気筒を含めて燃料カットする。これにより、点火コイル２１の故障発生時に、未燃焼ガスが排気系に排出されることによって生じる排気浄化用の触媒の溶損を未然に防止することができる。

本発明の一実施例における点火制御系とイオン電流検出回路の構成を示す回路図である。 イオン電流検出回路のイオン電流出力パターンが、失火時、くすぶり汚損時、点火コイルの二次側ショート時やレアーショート時にどの様に変化するかを説明するタイムチャートである。 点火コイルの二次側ショートを説明する等価回路図である。 点火コイルの一次側巻線間のレアーショートを説明する等価回路図である。 くすぶり汚損検出ルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。 レアーショート検出ルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。 点火系故障ダイアグ処置ルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。

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、３１…イオン電流検出抵抗、３３…反転増幅回路、３４…エンジン制御回路（異常検出手段，絶縁抵抗検出手段）、３５…イオン電流検出回路（イオン電流検出手段）、３６…中心電極、３７…接地電極

Claims (6)

1. 内燃機関の燃焼室内で混合気の燃焼に伴って発生するイオン電流を点火プラグを介して検出するイオン電流検出手段を備えた内燃機関の点火系異常検出装置において、
   前記イオン電流検出手段の出力から前記点火プラグの電極間に流れる漏洩電流を検出してその漏洩電流値に基づいて該点火プラグの絶縁抵抗値を検出する絶縁抵抗検出手段と、 前記絶縁抵抗検出手段で検出した絶縁抵抗値に基づいて点火系の異常と前記点火プラグのくすぶり汚損を検出する異常検出手段とを備え、
   前記異常検出手段は、前記絶縁抵抗検出手段で検出した絶縁抵抗値が前記点火系の異常と前記点火プラグのくすぶり汚損のいずれかが発生したと判断される所定抵抗値以下に低下したときに、該絶縁抵抗値が急激に大きく低下したか否かで前記点火系の異常と前記点火プラグのくすぶり汚損とを区別して検出することを特徴とする内燃機関の点火系異常検出装置。
2. 内燃機関の燃焼室内で混合気の燃焼に伴って発生するイオン電流を点火プラグを介して検出するイオン電流検出手段を備えた内燃機関の点火系異常検出装置において、
   内燃機関の燃料カット期間中に前記イオン電流検出手段のイオン電流出力パターンを判定して該イオン電流出力パターンが所定パターンと合致したときに点火系の異常と判定する異常検出手段を備えていることを特徴とする内燃機関の点火系異常検出装置。
3. 内燃機関の燃焼室内で混合気の燃焼に伴って発生するイオン電流を点火プラグを介して検出するイオン電流検出手段を備えた内燃機関の点火系異常検出装置において、
   内燃機関の低回転領域で前記イオン電流検出手段のイオン電流出力パターンを判定して該イオン電流出力パターンが所定パターンと合致したときに点火系の異常と判定し且つ／又は当該イオン電流を燃焼によるイオン電流と判定しない異常検出手段を備えていることを特徴とする内燃機関の点火系異常検出装置。
4. 前記異常検出手段は、前記イオン電流出力パターンが所定パターンと合致するか否かを点火後のイオン電流出力時間が０．５ｍｓ〜２ｍｓの範囲内であるか否で判定することを特徴とする請求項２又は３に記載の内燃機関の点火系異常検出装置。
5. 前記異常検出手段は、前記点火コイルの通電時又は点火後に前記イオン電流検出手段のイオン電流出力の有無を判定し、該イオン電流出力が無いときに前記点火コイルの通電不能と判定する手段を備え、更に、前記点火コイルの通電不能、前記点火系の異常のいずれかの点火系故障を検出したときに点火系故障ダイアグコードを書き換え可能な不揮発性メモリに記憶させる手段を備えていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の内燃機関の点火系異常検出装置。
6. 前記異常検出手段は、前記点火系の異常を検出したときにその異常を検出した気筒を含めて燃料カットすることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の内燃機関の点火系異常検出装置。

Images