JP2014092076A - イオン電流検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】点火プラグに堆積するカーボンにクラックや剥離が存在すると、中心電極と側方電極間を流れる漏洩電流が一様にならない。このような漏洩電流では燻ぶり抵抗の算出位置によっては燻ぶり抵抗が正確に算出されない場合がある。よって、正確な燻ぶり抵抗が算出できなければ、真イオン電流値も正確な値を得られないため、燃焼状態の判定を誤判定する問題が生じる。
【解決手段】イオン電流検出回路90が検出するイオン電流に基づく検出信号及びコンデンサ94の両端電圧から漏洩電流測定時刻内の複数時刻における点火プラグ50の燻ぶり抵抗を算出し、複数時刻における燻ぶり抵抗を平均化した燻ぶり抵抗平均値を算出し、イオン電流検出回路90が検出するイオン電流に基づく検出信号及び真燻ぶり抵抗から真イオン電流波形を算出し、真イオン電流波形から内燃機関の燃焼状態を判定する。
【選択図】図８

Description

本発明は、自動車等の内燃機関用の点火装置に関し、特に、内燃機関の燃焼により発生するイオン電流を検出するイオン電流検出装置に関するものである。

従来より、１次コイルと２次コイルが電磁結合されてなる内燃機関用の点火装置において、内燃機関のシリンダ内に供給した空気及び燃料の混合気を、点火プラグの放電により燃焼させ、燃焼時のシリンダ内のイオン化した分子を点火プラグに高電圧を印加することでイオン電流を検出するイオン電流検出回路を備えたものがあり、検出したイオン電流から内燃機関の燃焼状態を判定している。

ところが、点火プラグの電極周辺では、内燃機関の空燃比が低いと不完全燃焼によってカーボンが発生する。カーボンがプラグの電極に堆積すると中心電極と側方電極間の絶縁抵抗を低下させミスファイヤーにつながる。また、冬季は外気温が低いので、ガソリンが細かい霧状にならず、空気と上手く混ざらないため不完全燃焼が発生し易くなる。即ち、燻ぶりという現象を起こしてしまう。このため、中心電極と側方電極間で漏洩電流も検出してしまうため、実際のイオン電流に漏洩電流が合成されたイオン電流に基づいた燃焼状態の判定が行われるため、誤判定を招く恐れが生じる。

このようなイオン電流検出装置としては、例えば、特開２００３−０８３２２２号公報（特許文献１）では、燻ぶり抵抗（カーボン等によって形成される抵抗）を予め算出しておき、漏洩電流ｉが次の式から求められている。
ｉ＝Ｖｏ／（Ｒｎ＋Ｒｏ）・ＥＸＰ{−ｔ／Ｃｏ・（Ｒｎ＋Ｒｏ）}
この漏洩電流ｉは、サンプルしたイオン電流から漏洩電流の成分をキャンセルさせる際に用いられる。

また、燻ぶり抵抗Ｒｎについては、吸気工程近傍でサンプルされたイオン電流が漏洩電流を表
しているところ、特許文献１では、吸気工程近傍の２点のイオン電流ｉ１，ｉ２をサンプ
ルし、次の式を用いて燻ぶり抵抗Ｒｎが求められている。
Ｒｎ＝〔Δｔ／{Ｃｏ・ｌｎ（ｉ１／ｉ２）}〕−Ｒｏ

また、他の例としては本出願人による特開２０１２−１１７４２０号公報（以下「特許文献２」）が知られている。当該特許文献２では、一次コイル及び二次コイルによって高電圧を生成するものであって内燃機関の点火プラグへ前記高電圧を印加させる点火コイルと、前記一次コイルの通電を断続制御するスイッチング素子と、前記スイッチング素子へ点火信号を与えて当該スイッチング素子を制御させる制御装置と、コンデンサへチャージされた電荷の放電によって前記点火プラグでイオン電流を生じさせ且つ前記イオン電流に比例するイオン電流検出信号を出力させるイオン電流検出回路とを備えている。

また、前記制御装置は、前記イオン電流が流れ始めてから吸気工程又は圧縮工程の漏洩電流測定時刻に至るまでの所定期間について前記イオン電流検出信号をサンプリングする処理と、前記所定期間における前記コンデンサの放電電荷量に基づいて前記漏洩電流検出時刻における前記コンデンサの両端電圧をＶｎとし、前記コンデンサの両端電圧の初期値をＶｚとし、前記コンデンサの電気容量をＣとし、前記イオン電流検出信号を検出する時間間隔をｄｔとし、前記所定期間における前記イオン電流検出信号のサンプル値を積算させた値をΣＩｃとすると、前記コンデンサの両端電圧Ｖｎは、Ｖｎ＝｛Ｃ・Ｖｚ−（ΣＩｃ）・ｄｔ｝／Ｃ，によって算出する処理と、前記イオン電流検出信号のうち前記漏洩電流測定時刻におけるサンプル値及び前記漏洩電流測定時刻における前記コンデンサの両端電圧に基づいて前記点火プラグの前記燻ぶり抵抗をＲ（ｌｅａｋ）とし、前記イオン電流検出信号のうち前記漏洩電流測定時刻におけるサンプル値をＩｃｎとし、前記コンデンサの両端電圧の初期値をＶｚとし、前記コンデンサの電気容量をＣとし、前記イオン電流検出信号を検出する時間間隔をｄｔとし、前記所定期間における前記イオン電流検出信号のサンプル値を積算させた値をΣＩｃとすると、当該燻ぶり抵抗Ｒ（ｌｅａｋ）は、Ｒ（ｌｅａｋ）＝｛Ｃ・Ｖｚ−（ΣＩｃ）・ｄｔ｝／（Ｃ・Ｉｃｎ），によって算出する処理と、を機能させる。

また、点火プラグでの漏洩電流を前記サンプル値からキャンセルさせた値を真イオン電流値Ｉｉとし、前記所定時刻における前記イオン電流検出信号のサンプル値をＩｃとし、前記燻ぶり抵抗をＲ（ｌｅａｋ）とすると、当該真イオン電流値Ｉｉは、Ｉｉ＝Ｉｃ−｛Ｖｃ／Ｒ（ｌｅａｋ）｝，によって算出されることとするイオン電流検出処理装置が記載されている。

特開２００３−０８３２２２号公報 特開２０１２−１１７４２０号公報

しかしながら、上記従来のイオン電流検出装置では次のような問題が発生している。即ち、特許文献１では、燻ぶり抵抗Ｒｎは、検出抵抗Ｒｏが正確に把握されていないと漏洩電流ｉの算出結果に誤差が生じる。ところが、検出抵抗Ｒｏは各素子によって公証値に対する若干の誤差が生じていること、実際のイオン電流の検出回路では検出抵抗Ｒｏの他に種々の抵抗・インピーダンスが含まれ設計誤差が生じてしまうこと等から、燻ぶり抵抗Ｒｎの算出結果が不正確な値となる事態が起こり得る。

また、検出抵抗及び周辺の抵抗値等を正確に把握できない性質上、漏洩電流の算出結果にも無視できない誤差が含まれてしまうことが起こり得る。従って、燃焼直後に検出したイオン電流から漏洩電流をキャンセルさせる処理を行うと、其の結果値（イオン電流の真値）についても誤差が含まれてしまうため、イオン電流に基づいて行なわれる燃焼状態の解析精度が低下してしまうとの問題が生じる。

また、特許文献２では、正確に算出された燻ぶり抵抗に基づいて真イオン電流値（燃焼状態の解析を行なうパラメータの一形態）を算出処理させているので、この真イオン電流値についても正確な値が得られるため、誤診断・誤判定されることなく、燃焼状態の解析が好適に実施される。しかし、点火プラグに堆積するカーボンにクラックや剥離が存在すると、中心電極と側方電極間を流れる漏洩電流が一定にならない。このような漏洩電流では燻ぶり抵抗の算出位置によっては燻ぶり抵抗が正確に算出されない場合がある。よって、正確な燻ぶり抵抗が算出できなければ、真イオン電流値も正確な値を得られないため、燃焼状態の判定を誤判定する問題が生じる。

本発明は上記課題に鑑みなされたもので、点火プラグに堆積するカーボンにクラックや剥離が存在し、１回の点火中での中心電極と側方電極間を流れる漏洩電流が一定にならない場合であっても、正確な燻ぶり抵抗を算出し、真イオン電流値から燃焼状態を判定することができるため、燃焼状態を誤判定することを防ぐイオン電流検出装置を提供することを目標とする。

上記課題を解決するために本発明は次のような構成とする。即ち、請求項１の発明においては、１次コイルと２次コイルが電磁結合されて点火プラグに高電圧を印加するコイル部と、当該１次コイルへの通電のＯＮ・ＯＦＦを切り替えるイグナイタと、当該イグナイタに点火信号を供給するＥＣＵと、コンデンサをバイアス電源として前記点火プラグに発生するイオン電流を検出するイオン電流検出回路と、を備え、前記ＥＣＵは、前記イオン電流検出回路が検出するイオン電流に基づく検出信号及び前記コンデンサの両端電圧から漏洩電流測定時刻内の複数時刻における前記点火プラグの燻ぶり抵抗を算出し、複数時刻における燻ぶり抵抗を平均化した燻ぶり抵抗平均値を算出することを特徴とするイオン電流検出装置とする。

上記構成においては、前記ＥＣＵは、内燃機関の気筒毎に算出した燻ぶり抵抗平均値を算出する構成としてもよい。また、前記ＥＣＵは、前記イオン電流検出回路が検出するイオン電流に基づく検出信号及び前記燻ぶり抵抗平均値から真イオン電流を算出し、当該真イオン電流から内燃機関の燃焼状態を判定する構成としてもよい。さらに、前記ＥＣＵは、内燃機関の少なくとも１つの気筒におけるｎ回目の燃焼で算出した燻ぶり抵抗平均値から少なくとも１つの気筒におけるｎ＋１回目の燃焼時の真イオン電流を算出し、当該真イオン電流から内燃機関の燃焼状態を判定する構成としてもよい。

上記の通り、１次コイルと２次コイルが電磁結合されて点火プラグに高電圧を印加するコイル部と、１次コイルへの通電のＯＮ・ＯＦＦを切り替えるイグナイタと、イグナイタに点火信号を供給するＥＣＵと、コンデンサをバイアス電源として点火プラグに発生するイオン電流を検出するイオン電流検出回路と、を備え、ＥＣＵは、イオン電流検出回路が検出するイオン電流に基づく検出信号及びコンデンサの両端電圧から漏洩電流測定時刻内の複数時刻における点火プラグの燻ぶり抵抗を算出し、複数時刻における燻ぶり抵抗を平均化した燻ぶり抵抗平均値を算出し、イオン電流検出回路が検出するイオン電流に基づく検出信号及び真燻ぶり抵抗から真イオン電流を算出し、真イオン電流から内燃機関の燃焼状態を判定することで、点火プラグに堆積するカーボンにクラックや剥離が存在し、１回の点火中での中心電極と側方電極間を流れる漏洩電流が一定にならない場合であっても、正確な燻ぶり抵抗を算出し、正確なイオン電流値を算出できると共に、真イオン電流値から燃焼状態を判定することができるため、燃焼状態を誤判定することを防ぐイオン電流検出装置が実現できる。

本発明の第１の実施例とするイオン電流検出装置の回路図を示す図である。 第１の実施例とするイオン電流検出装置の１次コイルへの充電時の動作を示す図である。 第１の実施例とするイオン電流検出装置の２次コイルからの放電時の動作を示す図である。 第１の実施例とするイオン電流検出装置のイオン電流検出時の動作を示す図である。 （ａ）はカーボンが堆積した点火プラグの電極部を示し、（ｂ）は堆積したカーボンにクラックが発生した点火プラグの電極部を示す図である。 内燃機関の動作を現す点火信号、２次電圧、及び、イオン電流を示すタイムチャートである。 堆積したカーボンにクラックが発生した点火プラグの漏洩電流を示すタイムチャートである。 第１の実施例とするイオン電流検出装置の制御を示すフローチャートである。 （ａ）はイオン電流波形を示し、（ｂ）は漏洩電流波形を示し（ｃ）は真イオン電流波形を示すタイムチャートである。

以下に、本発明の実施の形態を示す実施例を図１乃至図９に基づいて説明する。

本発明の第１の実施例とするイオン電流検出装置の回路図を示す図を図１に、イオン電流検出装置の１次コイルへの充電時の動作を示す図を図２に、イオン電流検出装置の２次コイルからの放電時の動作を示す図を図３に、イオン電流検出装置のイオン電流検出時の動作を示す図を図４に、（ａ）はカーボンが堆積した点火プラグの電極部を示し、（ｂ）は堆積したカーボンにクラックが発生した点火プラグの電極部を示す図を図５に、内燃機関の動作を現す点火信号、２次電圧、及び、イオン電流を示すタイムチャートを図６に、堆積したカーボンにクラックが発生した点火プラグの漏洩電流を示すタイムチャートを図７に、イオン電流検出装置の制御を示すフローチャートを図８に、（ａ）はイオン電流波形を示し、（ｂ）は漏洩電流波形を示し（ｃ）は真イオン電流波形を示すタイムチャートを図９に、それぞれ示す。

図１において、内燃機関用の点火装置100は、コイル部、イグナイタ60、及び、イオン電流検出回路90から構成されている。当該コイル部は１次巻線を巻き回した１次コイル10と、２次巻線を巻き回した２次コイル20と、珪素鋼板からなる鉄芯30と、を電磁結合して構成されている。また、当該イグナイタ60はＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）から構成されている。さらに、当該イオン電流検出回路90は、ツェナーダイオード92a、第１のダイオード92b、第２のダイオード92c、コンデンサ94、オペアンプ96、第１の抵抗98a、及び、第２の抵抗98bと、から構成されている。

また、前記２次コイル20の高圧側は、内燃機関のシリンダ内に放電を行うと共に、内燃機関の燃焼によって電極間に発生するイオン電流を検出する点火プラグ50の中心電極52（図５に記載）と接続し、当該点火プラグ50の側方電極54（図５に記載）は、車体側に配備されるグランドに接続されている。さらに、当該点火プラグ50は、当該中心電極52と当該側方電極54の間に燻ぶり抵抗を示す如く、燻ぶり抵抗Ｒ_Ｌが並列に接続されているものと見なしている。

また、前記２次コイル20の低圧側は、前記イオン電流検出回路90と接続され、前記ツェナーダイオード92aのカソード端子と接続されている。さらに、前記ツェナーダイオード92aのアノード端子は、前記第１のダイオード92bのアノード端子と接続され、前記第１のダイオード92bのカソード端子はグランドと接続されている。

また、前記コンデンサ94は、前記ツェナーダイオード92aと並列に接続される。さらに、前記コンデンサ94のプラス端子は、前記ツェナーダイオード92bのカソード端子と接続され、マイナス端子は、前記ツェナーダイオード92aのアノード端子と接続される。

また、前記第１の抵抗98aは、前記コンデンサ94のマイナス端子と接続され、前記第１の抵抗98aの前記コンデンサ94と接続される反対側は、前記オペアンプ96の反転入力端子と接続されている。さらに、前記オペアンプ96の反転入力端子と前記第１の抵抗98aとの接続部は、前記第２のダイオード92cのカソード端子と接続され、前記第２のダイオード92cのアノード端子は、グランドと接続されている。

また、検出抵抗と呼ばれる前記第２の抵抗98bは、前記オペアンプ96の反転入力端子と出力端子と並列に接続される。さらに、前記オペアンプ96の正電源端子は、電源と接続されることで電力の供給を受け、前記オペアンプ96の非反転入力端子及び負電源端子は、グランドと接続される。

また、前記ツェナーダイオード92aは、ブレークダウン電圧が２７０Ｖのツェナーダイオードとなっており、前記ツェナーダイオード92aのブレークダウン電圧の値によって前記コンデンサ94に充電される電圧が２７０Ｖに制限されている。

また、前記１次コイルの高圧側は、前記イグナイタ60のコレクタ端子と接続され、前記イグナイタ60のエミッタ端子は、グランドと接続されている。さらに、前記イグナイタ60のゲート端子は、自動車のエンジンＥＣＵ80と接続され、当該エンジンＥＣＵ80は、前記イグナイタ60のゲート端子へ点火信号を供給している。

次に、図２から、点火装置の１次コイルへの充電時の動作説明をする。

図２において、前記エンジンＥＣＵ80から前記イグナイタ60のゲート端子に対して点火信号ＳＧが入力されると、前記イグナイタ60のゲート・コレクタ間に矢印に示すようにゲート電流が流れる。すると、前記イグナイタ60のコレクタ・エミッタ間が通電される。その結果、図２の矢印に示すように、前記電源40→前記１次コイル10→前記イグナイタ60の経路で１次電流Ｉ_１が流れる。

次に、図３から点火装置の２次コイルからの放電時の動作説明をする。

図３において、前記ＥＣＵ80から前記イグナイタ60のゲート端子に対する点火信号ＳＧが遮断されると、前記１次コイル10に流れていた１次電流Ｉ_１が電磁誘導によって前記２次コイル20に逆起電力を発生させる。その結果、図３の矢印に示すように、前記点火プラグ50→前記２次コイル20→前記ツェナーダイオード92a→前記第１のダイオード92bの経路で２次電流Ｉ_２が流れる。また、前記コンデンサ94は、前記ツェナーダイオード92aのブレークダウン電圧と対応して充電される。

次に、図４から点火装置のイオン電流検出時の動作説明をする。

図４において、前記点火プラグ50からの放電が終息していくと、上記図３の２次コイルからの放電時に充電された前記コンデンサ94の両端電圧をバイアス電源として、図４の矢印に示すように、前記第２の抵抗98b→前記第１の抵抗98a→前記コンデンサ94→前記２次コイル20→前記点火プラグ50の経路でイオン電流Ｉ_ｉｏｎが流れる。その結果、前記オペアンプ96からイオン電流Ｉ_ｉｏｎに対応する検出信号が出力される。また、前記エンジンＥＣＵ80は、前記オペアンプ96から出力された検出信号を基に、前記内燃機関の燃焼状態の判定を行っている。

図５（ａ）より、通常は前記中心電極52と前記側方電極54間を矢印ｐ方向にイオン電流Ｉ_ｉｏｎが流れ、イオン抵抗Ｒ_ｉが生じる。また、前記内燃機関の不完全燃焼によりカーボンが前記中心電極52と側方電極54間に堆積すると、矢印ｑ方向に流れる漏電電流の原因となる燻ぶり抵抗Ｒ_Ｌが生じる。さらに、当該イオン抵抗Ｒ_Ｉは、燃焼ガスを構成する分子の電離状態に応じて変動するものであり、当該燃焼ガスの圧力状態によっても変動するため、当該イオン抵抗Ｒ_Ｉは、燃焼サイクルに応じて変動するが、前記燻ぶり抵抗Ｒ_Ｌは、カーボン等の堆積状態に応じて燻ぶり抵抗値が変動するものである。

図５（ｂ）より、前記中心電極52と前記側方電極54間に堆積したカーボンにＸ部に示すようなクラックや剥離が生じると、カーボンに発生する間隔Ｌによって漏洩電流が流れたり流れなかったりするため、前記図５（ａ）で示した矢印ｑ方向に流れる漏電電流の原因となる燻ぶり抵抗値も変動する。

図６において、前記内燃機関の動作を現す点火信号、２次電圧、及び、イオン電流を示すタイムチャートが示されている。前記内燃機関は、吸気工程→圧縮工程→燃焼行程→排気工程の４つの燃焼サイクルからなる４サイクルエンジンである。また、図６（ａ）より、前記ＥＣＵ80から前記イグナイタ60へ供給される点火信号ＳＧであり、圧縮工程毎に前記ＥＣＵ80からパルス波が出力される。さらに、図６（ｂ）より、点火信号ＳＧの立下りに対応して前記２次コイル20から３０ｋＶ前後の高電圧が発生する。

また、図６（ｃ）より、イオン電流Ｉ_ｉｏｎは、前記点火プラグ50の放電動作が収束すると形成される。さらに、イオン電流Ｉ_ｉｏｎは前記内燃機関の燃焼後、ピーク位置に向かって上昇し、ピーク位置から徐々に下降し収束していく波形を描く。前記ECU80は、このイオン電流Ｉ_ｉｏｎの入力から前記オペアンプ96が返還する検出信号を基に前記内燃機関の燃焼状態を判定している。例えば、イオン電流Ｉ_ｉｏｎがピーク位置まで上昇しないような波形となれば前記内燃機関の燃焼状態が失火していると判定する。

図７において、前記点火プラグ50の電極にカーボンが堆積すると、図７（ａ）に示すような漏電電流Ｉ_Ｌが発生する。漏電電流Ｉ_Ｌはイオン電流Ｉ_ｉｏｎが発生する期間に上記図５（ａ）で示した矢印ｑ方向に流れる電流であり、イオン電流Ｉ_ｉｏｎの収束に伴って漏電電流Ｉ_Ｌも収束していく。しかし、上記図５（ｂ）で示した前記中心電極52と前記側方電極54間に堆積したカーボンにＸ部のようなクラックや剥離が生じると、図７（ｂ）に示すような、クラックや剥離により漏電電流Ｉ_Ｌの通電状態が不安定になることから、漏電電流Ｉ_Ｌがパルス状に途切れるＹ部のような波形や、漏電電流Ｉ_Ｌが局所的に大きくなるＺ部のような波形となる。

次に、内燃機関のイオン電流検出装置の動作を図８に基づいて説明する。

図８において、前記イオン電流検出回路90は、前記点火プラグ50の電極間に発生するイオン電流Ｉ_ｉｏｎを検出し、前記ＥＣＵ80は、イオン電流Ｉ_ｉｏｎに対応する検出信号が入力される（Ｓ１）。また、前記ＥＣＵ80は、前記コンデンサ94の放電電荷量を算出する（Ｓ２）。具体的には、イオン電流Ｉ_ｉｏｎの時間ｔ_１〜ｔ_ｎの面積値Ｓ（図９ａに記載）によって放電電荷量を算出する。さらに、前記ＥＣＵ80は、Ｓ２で算出した放電電荷量に基づいて、漏洩電流測定時刻ｔ_ｒ，ｔ_ｓ，ｔ_ｔ，ｔ_ｕ（図９ａに記載）の4箇所の時刻での前記コンデンサ94の両端電圧Ｖ_ｒ，Ｖ_ｓ，Ｖ_ｔ，Ｖ_ｕを算出する（Ｓ３）。具体的には、前記コンデンサ94の両端電圧をＶ_ｒ，Ｖ_ｓ，Ｖ_ｔ，Ｖ_ｕ、前記コンデンサ94の電気容量をＣ、ツェナーダイオード92aのブレークダウン電圧をＶ_ｚ、時刻ｔ_ｒ，ｔ_ｓ，ｔ_ｔ，ｔ_ｕにおけるイオン電流Ｉ_ｉｏｎの積算値をΣＩ_ｉｏｎとすると、
Ｖ_ｒ＝｛Ｃ・Ｖ_ｚ−（ΣＩ_ｉｏｎ）・ｄｔ_ｒ｝／Ｃ，
Ｖ_ｓ＝｛Ｃ・Ｖ_ｚ−（ΣＩ_ｉｏｎ）・ｄｔ_ｓ｝／Ｃ，
Ｖ_ｔ＝｛Ｃ・Ｖ_ｚ−（ΣＩ_ｉｏｎ）・ｄｔ_ｔ｝／Ｃ，
Ｖ_ｕ＝｛Ｃ・Ｖ_ｚ−（ΣＩ_ｉｏｎ）・ｄｔ_ｕ｝／Ｃ
によって算出される。

また、前記ＥＣＵ80は、Ｓ３で算出した漏洩電流測定時刻ｔ_ｒ，ｔ_ｓ，ｔ_ｔ，ｔ_ｕ（図７ｂに記載）の4箇所の時刻での前記コンデンサ94の両端電圧Ｖ_ｒ，Ｖ_ｓ，Ｖ_ｔ，Ｖ_ｕからそれぞれの時刻での燻ぶり抵抗Ｒ_ｒ，Ｒ_ｓ，Ｒ_ｔ，Ｒ_ｕが算出される（Ｓ４）。具体的には、燻ぶり抵抗Ｒ_ｒ，Ｒ_ｓ，Ｒ_ｔ，Ｒ_ｕは、
Ｒ_ｒ＝Ｖ_ｒ／Ｉ_{ｉｏｎ・ｒ}，
Ｒ_ｓ＝Ｖ_ｓ／Ｉ_{ｉｏｎ・ｓ}，
Ｒ_ｔ＝Ｖ_ｔ／Ｉ_{ｉｏｎ・ｔ}，
Ｒ_ｕ＝Ｖ_ｕ／Ｉ_{ｉｏｎ・ｕ}
によって算出される。

ここでは、図７（ｂ）に示した漏洩電流測定時刻ｔ_ｒについては、漏洩電流が通常時よりも大きいため、正確な燻ぶり抵抗が得られない。また、漏電電流測定時間ｔ_ｓについては、漏電電流がパルス状に途切れているため、本来は燻ぶりが発生しているにもかかわらず燻ぶり抵抗が得られない。

また、前記ＥＣＵ80は、Ｓ４で算出した漏洩電流測定時刻ｔ_ｒ，ｔ_ｓ，ｔ_ｔ，ｔ_ｕの4箇所の時刻での燻ぶり抵抗Ｒ_ｒ，Ｒ_ｓ，Ｒ_ｔ，Ｒ_ｕから平均値となる燻ぶり抵抗平均値Ｒ_ＬＡを算出する（Ｓ５）。さらに、前記ＥＣＵ80は、Ｓ５で算出した燻ぶり抵抗平均値Ｒ_ＬＡから真イオン電流Ｉ_ｉｏｎ´を算出する（Ｓ６）。具体的には、真イオン電流Ｉ_ｉｏｎ´は、
Ｉ_ｉｏｎ´＝Ｉ_ｉｏｎ―（Ｖ_ｚ／Ｒ_ＬＡ）
によって算出される。

また、前記ＥＣＵ80は、Ｓ６で算出した真イオン電流Ｉ_ｉｏｎ´から前記内燃機関の燃焼状態を判定する（Ｓ７）。さらに、図８のイオン電流検出装置の動作は前記内燃機関の気筒毎に実施される。

図９において、前記内燃機関のイオン電流波形、漏洩電流波形、及び、真イオン電流波形を示すタイムチャートが示されている。また、図９（ａ）と図９（ｃ）を比較すると、真イオン電流波形では、図９（ｂ）の漏洩電流が重畳されていた波形が取り除かれている。このため、ピーク位置はイオン電流波形と比べて低くなり、波形の下降もイオン電流が消滅するまで低下している。

上記構成により、前記点火プラグ50の電極間に発生するイオン電流Ｉ_ｉｏｎを検出し、漏洩電流測定時刻ｔ_ｒ，ｔ_ｓ，ｔ_ｔ，ｔ_ｕの4箇所の時刻での前記コンデンサ94の両端電圧Ｖ_ｒ，Ｖ_ｓ，Ｖ_ｔ，Ｖ_ｕからそれぞれの時刻での燻ぶり抵抗Ｒ_ｒ，Ｒ_ｓ，Ｒ_ｔ，Ｒ_ｕが算出すると共に、燻ぶり抵抗Ｒ_ｒ，Ｒ_ｓ，Ｒ_ｔ，Ｒ_ｕから平均値となる燻ぶり抵抗平均値Ｒ_ＬＡを算出し、燻ぶり抵抗平均値Ｒ_ＬＡから真イオン電流Ｉ_ｉｏｎ´を算出する。これにより、前記点火プラグ50に堆積するカーボンにクラックや剥離が存在し、１回の点火中での前記中心電極52と前記側方電極54間を流れる漏洩電流Ｉ_Ｌが一定にならない場合であっても、正確な燻ぶり抵抗を算出できると共に、正確なイオン電流値を算出できる。

具体的には、図７（ｂ）に示した漏洩電流測定時刻ｔ_ｒのような漏洩電流が通常時よりも大きい位置で測定した場合や、漏電電流測定時間ｔ_ｓのような漏電電流がパルス状に途切れている位置で測定した場合でも、４箇所の漏洩電流測定時刻で検出した燻ぶり抵抗Ｒ_ｒ，Ｒ_ｓ，Ｒ_ｔ，Ｒ_ｕから平均値となる燻ぶり抵抗平均値Ｒ_ＬＡを算出することで正確な燻ぶり抵抗を算出することができる。

また、漏洩電流が重畳されたイオン電流ではなく、より正確な真イオン電流で前記内燃機関の燃焼状態を判定することで、燃焼状態を誤判定することを防ぐことができる。さらに、前記内燃機関の気筒毎に燻ぶり抵抗Ｒ_Ｌを算出することで、各気筒の前記点火プラグ50に堆積したカーボンの状態に応じた真イオン電流が算出することができる。

なお、上記実施例１の変形例として、前記イオン電流検出回路90は、設計事情によって任意の回路構成に変更してもよい。また、燻ぶり抵抗平均値Ｒ_ＬＡは、4箇所の漏洩電流測定時刻ｔ_ｒ，ｔ_ｓ，ｔ_ｔ，ｔ_ｕに基づく燻ぶり抵抗Ｒ_ｒ，Ｒ_ｓ，Ｒ_ｔ，Ｒ_ｕから算出したが、漏洩電流測定時刻は複数箇所であれば設計事情によって任意に変更してもよいが、漏洩電流測定時刻は多ければより正確な燻ぶり抵抗を算出できるが前記ECU80での処理速度が遅くなることが懸念されるため、それぞれのバランスを考慮する必要がある。さらに、前記ＥＣＵ80は、前記内燃機関の少なくとも１つの気筒におけるｎ回目の燃焼で算出した燻ぶり抵抗Ｒ_Ｌを用いて、前記内燃機関の少なくとも１つの気筒におけるｎ＋１回目の燃焼時の真イオン電流Ｉ_ｉｏｎ´を算出してもよい。これにより、前記内燃機関の燃焼時に算出される真イオン電流Ｉ_ｉｏｎ´の処理を素早く行うことができる。

10：１次コイル
20：２次コイル
30：鉄芯
40：電源
50：点火プラグ
52：中心電極
54：側方電極
60：イグナイタ（ＩＧＢＴ）
80：ＥＣＵ
90：イオン電流検出回路
92a：ツェナーダイオード
92b：第１のダイオード
92c：第２のダイオード
94：コンデンサ
96：オペアンプ
98a：第１の抵抗
98b：第２の抵抗（検出抵抗）
100：イオン電流検出装置

Claims (4)

1. １次コイルと２次コイルが電磁結合されて点火プラグに高電圧を印加するコイル部と、当該１次コイルへの通電のＯＮ・ＯＦＦを切り替えるイグナイタと、当該イグナイタに点火信号を供給するＥＣＵと、コンデンサをバイアス電源として前記点火プラグに発生するイオン電流を検出するイオン電流検出回路と、を備え、
   前記ＥＣＵは、前記イオン電流検出回路が検出するイオン電流に基づく検出信号及び前記コンデンサの両端電圧から漏洩電流測定時刻内の複数時刻における前記点火プラグの燻ぶり抵抗を算出し、複数時刻における燻ぶり抵抗を平均化した燻ぶり抵抗平均値を算出することを特徴とするイオン電流検出装置。
2. 前記ＥＣＵは、内燃機関の気筒毎に算出した燻ぶり抵抗平均値を算出することを特徴とする請求項１に記載のイオン電流検出装置。
3. 前記ＥＣＵは、前記イオン電流検出回路が検出するイオン電流に基づく検出信号及び前記燻ぶり抵抗平均値から真イオン電流を算出し、当該真イオン電流から内燃機関の燃焼状態を判定することを特徴とする請求項１又は２に記載のイオン電流検出装置。
4. 前記ＥＣＵは、内燃機関の少なくとも１つの気筒におけるｎ回目の燃焼で算出した燻ぶり抵抗平均値から少なくとも１つの気筒におけるｎ＋１回目の燃焼時の真イオン電流を算出し、当該真イオン電流から内燃機関の燃焼状態を判定することを特徴とする請求項１に記載のイオン電流検出装置。

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