JP2011085069A - 内燃機関の燃焼状態検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】点火プラグのリーク電流の有無に係らず、内燃機関の失火を正しく検出する。
【解決手段】１次コイル２０３ａの通電を遮断することで２次コイル２０３ｂに火花放電を発生させるための高電圧を発生させ、且つ検出したイオン信号を出力する点火コイル１０２と、１次コイルの通電を制御する点火制御装置２０１ｃと、イオン信号に対し比較値を設定する比較値設定装置２０１ａと、比較値に対するイオン信号の大きさで失火の発生を判定する燃焼状態判定装置２０１ｂを備える。燃焼を開始させるための火花放電の発生後に、燃焼開始を目的とした１次コイルへの通電開始時刻付近に２次コイルに発生した誘導電圧程度の電圧が２次コイルに発生するように、１次コイルの再通電を１燃焼行程内で少なくとも１回以上行うよう通電信号を制御し、燃焼を開始させるために、点火コイルへの通電信号開始時刻付近に得られるイオン信号に基づいて比較値を設定する。
【選択図】図２

Description

この発明は、内燃機関の燃焼、失火をイオン電流によって検出する内燃機関の燃焼状態検出装置に関するものである。

自動車の動力として主に用いられているエンジンの運転において、失火が発生すると未燃状態の燃料が三元触媒に至る場合がある。三元触媒は排出ガスの浄化のために排気経路に設置されているものであって、このような場合には、触媒能力の低下、触媒中での未燃燃料の発火による触媒損傷等により、排出ガスの浄化能力が著しく低下してしまう。
従って近年問題提起されている環境保全の観点から失火検出が注目され、世界的に義務付けられ始めている。

この対応として、バイアス電圧を点火プラグの中心電極に印加することで、燃焼に伴って発生したイオンをイオン電流として捉えることにより内燃機関の燃焼／失火の判別を行う、イオン電流による失火検出装置が実用化されている。

図５は従来のイオン電流による失火検出装置の一例を示すものであって、大別して、点火ブロック５０１とイオン検出ブロック５０２の２ブロックに分類することができる。
点火ブロック５０１は、一次巻線５０１ａ、二次巻線５０１ｂ、スイッチング素子５０１ｃにより構成されており、一次巻線５０１ａの一方はバッテリの正端子側に、もう一方は一次電流遮断用のスイッチング素子５０１ｃを介してアースに接続され、また、二次巻線５０１ｂの高圧側には点火プラグ５０３が、低圧側にはイオン電流検出ブロック５０２が接続されている。

イオン検出ブロック５０２は、点火プラグ５０３に正のバイアス電圧を印加するバイアス回路５０２ａ、イオン電流のボトムホールド閾値を生成するボトムホールド回路５０２ｂ、イオン電流とボトムホールド閾値との比較により波形を整形して燃焼パルスを出力する波形整形回路５０２ｃにより構成される。

次に、イオン電流検出の動作について説明する。

点火ブロック５０１のスイッチング素子５０１ｃにＨＩＧＨの点火信号を与えると一次巻線５０１ａの経路に一次電流が流れ始め、十分な一次電流が流れているときに点火信号をＬＯＷに切替えることで一次電流を遮断すると、二次巻線５０１ｂの点火プラグ５０３が接続される側に負の高電圧が発生する。この高電圧により点火プラグ５０３の中心電極−ＧＮＤ間で絶縁破壊による火花放電が起こる。

前記火花放電による放電電流は、点火プラグ５０３の中心電極から二次巻線５０１ｂを介してイオン検出ブロック５０２内のバイアス回路５０２ａへと流れ込み、バイアス回路内のコンデンサをチャージする。コンデンサ端子間の電位差が並列するツェナーダイオードのブレイク電圧に達するまでチャージが続き、ブレイク電圧を超えると二次電流はツェナーダイオード、順方向のダイオードを介してアースへと流れる。

火花放電電流の流れが止まると、前記コンデンサにチャージされた電圧がイオンを検出するためのバイアス電圧として点火プラグ５０３の中心電極へ印加され始める。また、前記火花放電はバイアス電圧をチャージすると同時に可燃混合気への着火を行う。
着火により燃焼反応が開始されると、燃焼反応によるイオンが発生する。このとき前記バイアス電圧が点火プラグ５０３の中心電極に印加されていれば、バイアス回路５０２ａのコンデンサから二次巻線５０１ｂを介し点火プラグ５０３の中心電極に向かってイオン電流が流れ、検出される。

引き続き、イオン電流から燃焼／失火を判断する動作について説明する。

簡単には、イオン電流が流れれば燃焼、流れなければ失火と判断できる。
しかしながら、機関の運転状態によっては、混合気の不完全な燃焼による点火プラグの中心電極−ＧＮＤ間へのカーボン付着、堆積により、中心電極−ＧＮＤ間の絶縁抵抗が低下する場合があり、このときには燃焼の無い場合であっても図６（ｃ１）に示すようなリーク電流がイオン電流経路上に流れる。

リーク電流が流れることで、前記バイアス回路５０２ａ内のコンデンサにチャージされている電荷が消費されるので、図６（ｂ）に示すようにコンデンサ端子間の電位差である前記バイアス電圧はリーク電流が流れるほど低下する。１燃焼行程の中でカーボンによる絶縁抵抗値の変化が無いと仮定すると、オームの法則よりリーク電流は徐々に低下する単純減少の形状となる。

このリーク電流が発生する状況下で、さらに燃焼が起こり、イオン電流が発生すると、経路上に流れる電流は図６（ｃ２）に示すようなリーク電流にイオン電流を加えた形状となる。

下記特許文献１に示される装置では、この単純減少するリーク電流上に重畳するイオン電流を検出するための比較閾値として、ボトムホールド閾値を適用している。ボトムホールド閾値は図６の１点鎖線に示すように、イオン電流検出区間の起点である時刻６０１時点の電流値を初期値として電流波形に沿って、閾値と電流値を比較して電流値が小さいのであれば閾値を電流値まで下げ、そうでなければ閾値は維持するといったものである。
このようにして作られるボトムホールド閾値と電流値とを比較することで、単純減少するリーク電流上に重畳するイオン電流部分６０２を的確に検出できるようにしている。

特許第３５２３５４２号

しかしながら、例えば図６（ｃ３）に示すように、ボトムホールド閾値の起点が、イオン電流のピーク点以降になってしまった場合には、イオン電流部分６０３を検出できなくなってしまうという問題がある。

また、前記のようにリーク電流が流れることによりバイアス電圧が低下するので、同じ運転条件下の燃焼状態でリーク電流がない場合に検出されるイオン電流の検出量より小さくなり、特にイオン電流レベルが小さくなる低回転、低負荷域のような条件下では、イオン電流のピークレベルの低下によりボトムを取れなくなるケースも発生する。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、点火プラグの燻り等によるリーク電流の有無にかかわらず精度良く燃焼／失火を区別できるようにすることで、環境保全に役立てることができる内燃機関の燃焼状態検出装置を提供することを目的とする。

この発明に係る内燃機関の燃焼状態検出装置は、燃焼室内に配置され、燃焼室内の可燃混合気の燃焼を開始させるための火花放電を発生し、かつ前記燃焼に伴い発生するイオンを検出するためのプローブとして機能する点火プラグと、
１次コイル及びこの１次コイルと磁気的結合状態にある２次コイルを有し、前記１次コイルの通電中に前記２次コイルに発生する誘導電圧を、前記イオンを検出するためのバイアス電圧として前記点火プラグへ供給し、前記１次コイルの通電を遮断することで前記２次コイルに前記火花放電を発生させるための高電圧を発生させる高電圧発生部、及び前記バイアス電圧を前記点火プラグへ供給することによって検出したイオン信号を出力するイオン電流検出部を備えた点火コイルと、
前記点火コイル内の１次コイルの通電を制御するための通電信号を発生する点火制御装置と、前記イオン信号に対し比較値を設定する比較値設定装置と、前記イオン信号が前記比較値を上回っていないと判断されるときに失火が発生していると判定する燃焼状態判定装置とを備え、
前記点火制御装置は、可燃混合気の燃焼を開始させるための火花放電の発生後に、前記燃焼開始を目的とした前記１次コイルへの通電開始時刻付近に前記２次コイルに発生した誘導電圧と同程度の誘導電圧が前記２次コイルに発生するように、前記１次コイルの再通電を１燃焼行程内で少なくとも１回以上行うよう通電信号を制御し、
前記比較値設定装置は、可燃混合気の燃焼を開始させることを目的とした、前記点火コイルへの通電信号開始時刻付近に得られるイオン信号に基づいて比較値を設定するよう構成したものである。

この発明の内燃機関の燃焼状態検出装置によれば、点火プラグのくすぶり等によるリーク電流がある場合でも、正しく内燃機関における失火を検出することができ、その結果、有害な成分が大気中へ放出されることが防止でき、環境保全に役立てることのできる内燃機関の燃焼状態検出装置を得ることができる。

上述した、またその他の、この発明の目的、特徴、効果は、以下の実施の形態における詳細な説明および図面の記載からより明らかとなるであろう。

この発明の実施の形態１における内燃機関の燃焼状態検出装置の概略構成図である。 この発明の実施の形態１における内燃機関の燃焼状態検出装置の詳細構成図である。 この発明の実施の形態１の動作説明のための信号のタイミングチャートである。 この発明の実施の形態１における信号の他の一例を示すタイミングチャートである。 従来装置の一例を示す構成図である。 従来装置における信号のタイミングチャートである。

以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１、図２はこの発明の実施の形態１における内燃機関の燃焼状態検出装置の構成を示すもので、本発明の装置は図１に示すように、エンジンコントロールユニット（以下、単にＥＣＵともいう。）１０１、点火コイル１０２、点火プラグ１０３の３つのコンポーネントにより構成される。

図２に示すように、ＥＣＵ１０１はマイクロコンピュータ２０１とイオン電流信号を取込む信号取込み装置２０２を備えており、さらにマイクロコンピュータ２０１は、点火コイル１０２を制御するための点火信号を発生する点火制御装置である点火信号装置２０１ｃ、失火／燃焼検出のための前記イオン電流に対する閾値を設定する比較値設定装置である閾値設定装置２０１ａ、イオン電流信号と前記閾値を比較し燃焼有無の判断を行う燃焼状態判定装置である燃焼検出装置２０１ｂを含んでいる。

また、点火コイル１０２は、後述するように、火花放電を発生させるための高電圧を発生する高電圧発生装置２０３、およびイオン電流を検出して出力するイオン電流検出装置２０４を含み、点火プラグ１０３は、イオン電流を検出するためのプローブとしての役割と、可燃混合気へ着火するための火花放電を発生する役割を担う。

次に、図２の装置構成図、図３のタイミングチャートを用いて、エンジンの１燃焼行程内の装置の動作を説明する。
図３において、図３（ａ）は点火信号、図３（ｂ）は１次巻線２０３ａに流れる１次電流、図３（ｃ）は２次巻線２０３ｂに発生する２次電圧、図３（ｄ）はイオン電流経路上の電流信号、図３（ｅ）はスイッチ２０１ｄの切り替え信号を表している。

図３の時刻３０１において点火信号がＨＩＧＨの状態になると、点火コイル１０２内のスイッチング素子２０３ｃは導通の状態となり、１次巻線２０３ａに図３（ｂ）のような１次電流が流れ始める。

１次巻線２０３ａと２次巻線２０３ｂは磁気的な結合状態にあるので１次巻線２０３ａに１次電流が流れ始めると、２次巻線２０３ｂの高圧側である端子１０２ｃに図３（ｃ）のような正の高電圧が誘導され、点火プラグ１０３の中心電極１０３ａに高電圧が印加される。

ここで時刻３０１付近においては端子１０２ｃに高電圧が発生しているので、点火プラグ１０３の中心電極１０３ａと点火プラグ１０３の側方電極１０３ｂとの間でカーボンの付着や堆積等により絶縁抵抗が低下している場合には、図３（ｄ）の実線に示すようなリーク電流が、イオン電流経路であるＧＮＤから端子１０２ｄ→カレントミラー装置２０４ａ→２次巻線２０３ｂ→端子１０２ｃ→中心電極１０３ａ→側方電極１０３ｂを経てＧＮＤへと流れる。

カレントミラー装置２０４ａによりこのとき流れたリーク電流と等価な電流が点火コイル１０２の端子１０２ｂから出力されて、ＥＣＵ１０１の端子１０１ｂを介して信号取込み装置２０２へと入力される。
信号取込み装置２０２では、Ｉ／Ｖ変換器２０２ａで電流を電圧に変換した後、Ａ／Ｄ変換器２０２ｂにて信号をディジタル化しており、ディジタル化された信号はマイクロコンピュータ２０１へと入力される。

ここで、図３（ｅ）に示すスイッチ２０１ｄの切り替え信号がＨＩＧＨのときには、スイッチ２０１ｄは閾値設定装置２０１ａに接続され、ＬＯＷの時には燃焼検出装置２０１ｂへ接続される。従って、時刻３０１から時刻３０３までの間では、マイクロコンピュータ２０１へ入力された信号は閾値設定装置２０１ａへと入り、閾値設定の作業に使用される。

点火信号がＨＩＧＨとなった時刻３０１の直後にはノイズが発生するので、閾値設定装置２０１ａは、時刻３０１から３００マイクロ秒経過した時刻３０２までの期間の信号を無視するマスク処理を行う。

そして、閾値設定装置２０１ａは時刻３０２から５００マイクロ秒後の時刻３０３までを閾値設定区間として、この閾値設定区間内の信号からインパルスノイズを除去する処理、例えばカットオフ４ｋＨｚ程度のローパスフィルタ処理、３データ間のメディアンフィルタ処理、もしくは２データ間の小さい方の値を採用する等の処理を行った後の最大値（図３（ｄ）中の１点鎖線）を基準とし、これにイオン電流経路に流れる電流に換算して４マイクロアンペアに相当するオフセット量を加算した値を、燃焼／失火検出のための比較値である閾値ＴＨとして設定する。

なお、閾値ＴＨは、閾値設定区間の信号の最大値を基準として設定したが、平均値や中央値等の値を基準として用いても同等の結果を得ることができる。

また、０−５Ｖのアナログ信号をディジタル変換するＡ／Ｄ変換器２０２ａを用いている場合に、電流信号を電圧に変換するＩ／Ｖ変換器２０２ｂ後の信号が４．５Ｖを連続で３００マイクロ秒以上超過する、もしくは４．５Ｖ以上となる信号が累積で３００マイクロ秒以上となる状況であれば、閾値設定区間における信号がＩ／Ｖ変換器２０２ｂやＡ／Ｄ変換器２０２ａの能力を超えてオーバーレンジしている状況と判断し、この状況下では適当な閾値を設定することができないので、このような場合には、これ以降の燃焼／失火検出処理を禁止にしておく。

時刻３０４に点火信号がＬＯＷの状態に切替わると、点火コイル１０２内のスイッチング素子２０３ｃは非導通の状態となり、図３（ｂ）のように１次電流が瞬時に遮断される。このとき２次巻線２０３ｂの高圧側には図３（ｃ）のような負の高電圧が発生する。

この負電圧が端子１０２ｃを経て点火プラグ１０３の中心電極１０３ａに伝わると、中心電極１０３ａと側方電極１０３ｂの間で絶縁破壊、火花放電が発生し可燃混合気への着火／燃焼が開始される。

引き続き点火信号装置２０１ｃは、着火タイミングである時刻３０４から、点火コイルが蓄積したエネルギーをある程度放出した段階である２００マイクロ秒後の時刻３０５に点火信号を再びＨＩＧＨの状態に切替える。

点火コイル１０２の内の１次巻線２０３ａに図３（ｂ）のような１次電流が再び流れ始め、時刻３０１付近で発生した正の高電圧と同程度の高電圧が時刻３０５付近に発生する。ここで時刻３０４と時刻３０５の間隔をＴＤとしておく。

本実施の形態１では意図的に時刻３０１付近と時刻３０５付近で同程度の高電圧が発生するような時間ＴＤを選択した。

実験上、点火コイルが蓄えたエネルギーの３０％程度以上が放出されれば同程度の電圧が発生することが分かっている。従って、使用している点火コイル１０２の放電特性、例えば８００Ｖのツェナーダイオードを点火コイルの高圧端子１０２ｃに接続したときの放電持続時間が１．２ミリ秒程度であったとすると、このときに蓄積されたエネルギーの約３０％程度が放出される時間は約２００マイクロ秒と計算できる。（放電時に流れる電流は放電開始直後に最大値をとり、放電終了時に０となる単純減少の三角波形であると仮定した。）

実際のところ、エネルギー３０％程度の放出で発生する電圧は時刻３０１の時点の電圧より若干低くなるが、着火後早々に見えなくなってしまう（着火後すぐに火炎面は点火プラグから遠ざかる方向に拡がるため、点火プラグ近傍のイオンしか検出できない。）燃焼火炎面で発生するイオンを検出するための機会、タイミングを重視して若干短めの値を選んだ。

時刻３０５で発生させる電圧の程度を時刻３０１で発生した電圧により近づけるためには、エネルギーの消費率を大きくするほど良い。例えば放電持続時間の１００％程度である１．２ミリ秒、もしくはこれ以上の時間をＴＤとして設定すれば良いが、この場合は燃焼火炎面で発生するイオンの検出機会を損失してしまう可能性があるので、既燃ガスの電離イオンが良く発生する特性を持つエンジンで実施する等の配慮が必要になる。

また、エンジンの運転状態によって実際の放電持続時間、エネルギーの消費率は異なるので、マッチングの工数が増加する方向ではあるが、ＴＤを運転条件毎のマップ値として設定することで、より燃焼イオンの検出精度を良くすることもできる。

さらに、時刻３０１で発生した電圧と同程度の電圧を点火プラグ１０３の中心電極１０３ａに印加するために再度与える点火信号を、図４中の時刻３０５に１回目、時刻４０１に２回目というように、１燃焼行程の間に複数回与えることで燃焼を検出する機会を増やすことができるので、より燃焼検出の精度を高めることが可能になるが、本実施の形態１においては簡単のため、再度与える点火信号の回数が１回の場合（図３の例）で説明していく。

図３に戻って、時刻３０５付近には時刻３０１付近で発生した電圧と同程度の正の高電圧が発生している。従って点火プラグ１０３の中心電極１０３ａと側方電極１０３ｂの絶縁抵抗が低下している場合、時刻３０５から時刻３０６の間の電流信号は図３（ｄ）の実線のようになり、リーク電流（図３（ｄ）破線。時刻３０１付近で得た電流信号と同程度になる）とイオン電流を足し合わせたものとなっている。

この電流信号は前記同様、点火コイル１０２の端子１０２ｂから出力されて、ＥＣＵ１０１の端子１０１ｂを介して信号取込み装置へ入力され、Ｉ／Ｖ変換器２０２ａによる電流／電圧変換、Ａ／Ｄ変換器２０２ｂによるディジタル化を経てマイクロコンピュータ２０１に入力される。

図３（ｅ）に示すように、閾値設定区間の終了タイミングである時刻３０３以降ではスイッチ２０１ｄの切り替え信号はＬＯＷなので、前記電流信号は燃焼状態判定装置である燃焼検出装置２０１ｂへと入る。

燃焼検出装置２０１ｂは時刻３０５以降で点火信号がＨＩＧＨとなっている区間、図３の例では時刻３０５から時刻３０６までを検出区間とし、この区間内の信号を用いて燃焼／失火を判断する。

時刻３０５の直後にはノイズが発生するので、燃焼検出装置２０１ｂは閾値設定装置２０１ａと同様に３００マイクロ秒区間の信号を無視するマスク処理を経て、これ以降では入力された信号から前記同様インパルスノイズを除去する処理を行う。

次に、燃焼検出装置２０１ｂは、ノイズを除去された信号と閾値設定装置２０１ａで設定された閾値ＴＨとを比較し、閾値ＴＨを上回る信号が連続で５００マイクロ秒以上であれば燃焼検出装置２０１ｂは燃焼が発生している状態であると判断し、これ以外は失火している状態であると判断する。

図３は燃焼の例を示している。
時刻３０１と時刻３０５で同程度の電圧が印加されているので、時刻３０５付近で得るリーク電流（図３（ｄ）破線）も時刻３０１付近で得た電流と同程度になる。従って、時刻３０１付近で設定した閾値ＴＨがリーク電流の高さを示しているということであり、時刻３０５付近の電流信号が閾値ＴＨを超過しているのであればリーク電流にイオン電流が重畳しているということになり、図３の例を燃焼と判断することができる。

なお、検出区間内において、閾値ＴＨを信号が超過する時間の累積値が所定時間以上であれば燃焼状態であると判断するような方法であっても同様の結果を得ることでできる。

また、上述の説明ではリーク電流が流れている場合の例を用いて説明してきたが、同方法により通常の状態（点火プラグ１０３の中心電極１０３ａと側方電極１０３ｂの絶縁が確保されている状態）であっても、正確に燃焼／失火の判断ができる。

点火信号装置２０１ｃは、点火コイル２０２の発熱を抑え、燃焼／失火を判断するために必要十分な区間である、時刻３０５からクランク角で１０ｄｅｇ程度経過した時刻３０６に点火信号をＬＯＷに切り替え、１行程内の作業を終了する。

以上のように、この発明の実施の形態１の内燃機関の燃焼状態検出装置によれば、燃焼室内に配置され、燃焼室内の可燃混合気の燃焼を開始させるための火花放電を発生し、且つ燃焼に伴い発生するイオンを検出するためのプローブとして機能する点火プラグと、
１次コイル及びこの１次コイルと磁気的結合状態にある２次コイルを有し、１次コイルの通電中に２次コイルに発生する誘導電圧を、前記イオンを検出するためのバイアス電圧として点火プラグへ供給し、また１次コイルの通電を遮断することで２次コイルに前記火花放電を発生させるための高電圧を発生させる高電圧発生部、及びバイアス電圧を点火プラグへ供給することによって検出したイオン信号を出力するイオン電流検出部を備えた点火コイルと、点火コイル内の１次コイルの通電を制御するための通電信号を発生する点火制御装置と、イオン信号に対し比較値を設定する比較値設定装置と、イオン信号が前記比較値を上回っていないと判断されるときに失火が発生していると判定する燃焼状態判定装置とを備え、前記点火制御装置は、可燃混合気の燃焼を開始させるための火花放電の発生後に、燃焼開始を目的とした１次コイルへの通電開始時刻付近に２次コイルに発生した誘導電圧と同程度の誘導電圧が前記２次コイルに発生するように、前記１次コイルの再通電を１燃焼行程内で少なくとも１回以上行うよう通電信号を制御し、前記比較値設定装置は、可燃混合気の燃焼を開始させることを目的とした、点火コイルへの通電信号開始時刻付近に得られるイオン信号に基づいて比較値を設定するよう構成したので、点火プラグのくすぶり等によるリーク電流がある場合でも、正しく内燃機関における燃焼／失火を検出することができ、その結果、有害な成分が大気中へ放出されることが防止でき、環境保全に役立てることのできる内燃機関の燃焼状態検出装置を得ることができる。

比較値設定装置は、可燃混合気の燃焼を開始させることを目的とした、前記点火コイルへの通電信号開始時刻付近に得られるイオン信号の最大値（あるいは平均値）に所定のオフセット量を加えたものを比較値として設定することで、点火プラグのくすぶり等によるリーク電流がある場合でも正しく内燃機関における失火を検出することができる。

また、燃焼状態判定装置は、可燃混合気の燃焼を開始させることを目的とした、点火コイルへの通電信号開始時刻付近に得られるイオン信号が、装置が扱える信号の範囲を超過していると判断されるときに燃焼／失火の判定を禁止にすることで、燃焼／失火の誤検出の発生を防止できるようになる。

さらに、点火制御装置は、点火コイルが、蓄積エネルギーの３割程度以上を放出した段階で１次コイルの再通電を開始するよう通電信号を制御することで、点火プラグのくすぶり等によるリーク電流がある場合でも正しく内燃機関における失火を検出できる。

また、点火制御装置は、１次コイルの再通電を開始するタイミングを、回転数、負荷、冷却水温等の運転条件毎のマップ値として設定および制御することで、点火プラグのくすぶり等によるリーク電流がある場合でも正しく内燃機関における失火を検出できるようになる。

この発明の燃焼状態検出装置は、内燃機関を利用する自動車、二輪車、船外機、他特機などに搭載され、内燃機関の燃焼、失火を検出できるようにすることで有害な成分が大気中へ放出されることを防止する、環境保全に役立てられるものである。

１０１ ＥＣＵ、１０２ 点火コイル、１０３ 点火プラグ、
２０１ マイクロコンピュータ、２０１ａ 閾値設定装置（比較値設定装置）、
２０１ｂ 燃焼検出装置（燃焼状態判定装置）、２０１ｃ 点火信号装置（点火制御装 置）、 ２０１ｄ スイッチ、２０２ 信号取込み装置、２０３ 高電圧発生装置（高 電圧発生部）、２０３ａ 1次巻線、２０３ｂ ２次巻線、２０３ｃ スイッチング素 子、２０４ イオン電流検出装置（イオン電流検出部）。

Claims (6)

1. 燃焼室内に配置され、燃焼室内の可燃混合気の燃焼を開始させるための火花放電を発生し、かつ前記燃焼に伴い発生するイオンを検出するためのプローブとして機能する点火プラグと、
   １次コイル及びこの１次コイルと磁気的結合状態にある２次コイルを有し、前記１次コイルの通電中に前記２次コイルに発生する誘導電圧を、前記イオンを検出するためのバイアス電圧として前記点火プラグへ供給し、前記１次コイルの通電を遮断することで前記２次コイルに前記火花放電を発生させるための高電圧を発生させる高電圧発生部、及び前記バイアス電圧を前記点火プラグへ供給することによって検出したイオン信号を出力するイオン電流検出部を備えた点火コイルと、
   前記点火コイル内の１次コイルの通電を制御するための通電信号を発生する点火制御装置と、
   前記イオン信号に対し比較値を設定する比較値設定装置と、
   前記イオン信号が前記比較値を上回っていないと判断されるときに失火が発生していると判定する燃焼状態判定装置とを備え、
   前記点火制御装置は、可燃混合気の燃焼を開始させるための火花放電の発生後に、前記燃焼開始を目的とした前記１次コイルへの通電開始時刻付近に前記２次コイルに発生した誘導電圧と同程度の誘導電圧が前記２次コイルに発生するように、前記１次コイルの再通電を１燃焼行程内で少なくとも１回以上行うよう通電信号を制御し、
   前記比較値設定装置は、可燃混合気の燃焼を開始させることを目的とした、前記点火コイルへの通電信号開始時刻付近に得られるイオン信号に基づいて比較値を設定することを特徴とする内燃機関の燃焼状態検出装置。
2. 前記比較値設定装置は、可燃混合気の燃焼を開始させることを目的とした、前記点火コイルへの通電信号開始時刻付近に得られるイオン信号の最大値に所定のオフセット量を加えたものを比較値として設定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃焼状態検出装置。
3. 前記比較値設定装置は、可燃混合気の燃焼を開始させることを目的とした、前記点火コイルへの通電信号開始時刻付近に得られるイオン信号の平均値に所定のオフセット量を加えたものを比較値として設定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃焼状態検出装置。
4. 前記燃焼状態判定装置は、可燃混合気の燃焼を開始させることを目的とした、前記点火コイルへの通電信号開始時刻付近に得られるイオン信号が、装置が扱える信号の範囲を超過していると判断されるときに失火の判定を禁止にすることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃焼状態検出装置。
5. 前記点火制御装置は、前記点火コイルが、点火コイルの蓄積エネルギーの３割程度以上を放出した段階で前記１次コイルの再通電を開始するよう通電信号を制御することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の内燃機関の燃焼状態検出装置。
6. 前記点火制御装置は、前記１次コイルの再通電を開始するタイミングを、回転数、負荷、冷却水温等の運転条件毎のマップ値として設定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃焼状態検出装置。
   
   

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