JP2024031818A - 内燃機関の燃焼状態検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料の種類に関わらずに失火を検出す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。【解決手段】内燃機関の燃焼状態検出装置は、放電特徴量取得部５５と、判定部５６とを備える。放電特徴量取得部５５は、点火プラグ４０に接続された点火コイル５２の電圧値または電流値に基づいて放電特徴量を取得する。点火プラグ４０は、混合気を着火するための着火用火花放電と、着火用火花放電より後の同一エンジンサイクルに検知用火花放電を実施する。そして、判定部５６は、検知用火花放電の放電特徴量と所定の判定閾値との比較結果に基づいて、内燃機関が失火状態か、非失火状態かを判別する。【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関の燃焼状態検出装置に関する。

特許文献１には、混合気に正常に着火したか否かを判定する点火装置が開示されている。特許文献１に開示された点火装置は、点火コイルと、イグナイタ部と、通常放電制御部と、再放電制御部と、失火判定部とを備える。通常放電制御部は、混合気を着火させるための通常放電を実施させる。再放電制御部は、通常放電より後に、通常放電よりも小さな１次電流による再点火を実施させる。そして、失火判定部は、再点火より後の２次電流に係る２次電流情報、または１次電圧情報によって再放電の有無を検出し、放電の有無に基づいて混合気に正常に着火したか否かを判定する。

混合気が正常に燃焼した場合には、燃焼室内に多くのイオンが発生する。燃焼によって発生したイオンは、点火ギャップ部における絶縁破壊電圧を下げる効果があるため、正常に燃焼した場合は、再点火によって容易に放電が行われる。一方、失火した場合は、イオンが発生しないため、再点火による放電が行われない。特許文献１に記載された点火装置は、このようにイオンによる放電の違いを検知することで、正常に着火したか否かを判定している。

特許文献２には、イオンによるブレークダウン（絶縁破壊）補助が無い期間における追加点火により、点火プラグにブレークダウンが発生したか否かに基づいて失火を検知する失火検出装置が開示されている。

特許文献２に開示された失火検出装置では、追加点火時の印加電圧（第２印加電圧）を、通常点火時の印加電圧（第１印加電圧）よりも低い適正値に設定する。印加電圧（第２印加電圧）の適正値は、通常点火により混合気が正常燃焼していればブレークダウンしないが、通常点火が失火していればブレークダウンする値とする。追加点火のブレークダウンの有無は、点火コイルの電圧、または電流によって判定する。

特開２０１５－２００２５８号公報 特開２０２１－１６２０１１号公報

ところで、近年、再生可能エネルギーから生成された水素やアンモニアなどのカーボンニュートラル燃料を、内燃機関の燃料として利用する事が検討されている。燃焼室内のイオンは、炭化水素（ＣＨ）と酸素との反応によって発生する。ガソリンやエタノールなどの燃料であれば、燃焼ガス中に多くの炭化水素が含まれる。そのため、燃焼室内には、燃焼状態の判定に必要な量のイオンが発生する。一方、水素やアンモニアの燃焼ガスには、炭化水素がほとんど含まれない。そのため、水素やアンモニアなどの燃料を燃焼した場合は、イオンの発生量が極めて少ない。

特許文献１に記載された点火装置では、イオンによる放電の違いを検知する。したがって、イオンの発生量が極めて少ない水素やアンモニアなどの燃料に正常に着火したか否かを判定することが困難である。

特許文献２に記載された失火検出装置では、燃焼によってイオンが発生しない燃料であっても失火検知が可能である。しかし、点火コイルの点火ギャップ部の絶縁破壊電圧には、燃焼室内の圧力のみならず、温度、ガス組成、ガス流動、点火プラグの摩耗や汚損状態など、様々な要因が影響する。したがって、エンジンの多様な運転状態や環境状態において、追加点火時の印加電圧の適正値を定めることは困難である。すなわち、特許文献２に記載された失火検出装置は、エンジンの運転状態や環境状態の変化に対して、ロバスト性が低い。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、燃料の種類に関わらずに失火を検出す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。

上記課題を解決し、本目的を達成するため、本発明の一側面を反映した内燃機関の燃焼状態検出装置は、内燃機関の点火プラグに接続された点火コイルの電圧値または電流値に基づいて放電特徴量を取得する放電特徴量取得部と、放電特徴量取得部によって取得された放電特徴量と所定の判定閾値との比較を行う判定部とを備える。点火プラグは、混合気を着火するための着火用火花放電と、前記着火用火花放電より後の同一エンジンサイクルに検知用火花放電を実施する。放電特徴量取得部は、検知用火花放電における点火コイルの電圧値または電流値に基づいた放電特徴量を取得する。判定部は、放電特徴量と所定の判定閾値との比較に基づいて内燃機関の失火状態と非失火状態を判定する。

本発明によれば、燃料の種類に関わらずに失火を検出することができる。

第１実施形態に係る内燃機関の構成例を示す図である。 本発明の実施形態に係る点火部と燃焼検知部の構成例を示す図である。 本発明の実施形態に係る燃焼検知部の一部をＥＣＵの内部に配置した例を示す図である。 第１実施形態に係る点火部と燃焼検知部の構成例を示す図である。 第１実施形態に係る燃焼検知部の一部をＥＣＵの内部に配置した例を示す図である。 第１実施形態に係る点火部と電圧検出部の回路構成例を示す図である。 第１実施形態に係る点火信号のタイミングとコイル電圧、電流、筒内圧の挙動の例を示す説明図である。 第１実施形態に係る検知用火花放電の１次電圧と２次電流の挙動の一例を示す説明図である。 一般的な放電路の伸長の例を示す説明図である。 第１実施形態に係る筒内圧と放電路の伸長量、放電終期ピーク電圧、放電期間との関係の例を示す説明図である。 第１実施形態に係るピーク電圧取得部と判定部の構成例を示す図である。 第１実施形態に係るピーク電圧取得部と判定部の動作例を示す説明図である。 第１実施形態に係るピーク電圧に基づいた失火検知処理の手順を示すフローチャートである。 第２実施形態に係る点火部と燃焼検知部の構成例を示す図である。 第２実施形態に係る燃焼検知部の一部をＥＣＵの内部に配置した例を示す図である。 第２実施形態に係る点火部と電流検出部の回路構成例を示す図である。 第２実施形態に係る放電期間取得部と判定部の構成例を示す図である。 第２実施形態に係る放電期間取得部と判定部の動作例を示す説明図である。 第２実施形態に係る放電期間に基づいた失火検知処理の手順を示すフローチャートである。 第３実施形態に係る点火部と燃焼検知部の構成例を示す図である。 第３実施形態に係る燃焼検知部の一部をＥＣＵの内部に配置した例を示す図である。 第３実施形態に係る放電期間取得部と判定部の構成例を示す図である。 第３実施形態に係る放電期間取得部と判定部の動作例を示す説明図である。 第３実施形態に係る放電期間に基づいた失火検知処理の手順を示すフローチャートである。 第４実施形態に係る点火部と燃焼検知部の構成例を示す図である。 第４実施形態に係る燃焼検知部の一部をＥＣＵの内部に配置した例を示す図である。 第４実施形態に係る検知用火花放電の１次電圧の平均化期間と平均電圧を示す説明図である。 第４実施形態に係る筒内圧と平均電圧の関係の例を示す説明図である。 第４実施形態に係る平均電圧に基づいた失火検知処理の手順を示すフローチャートである。 第４実施形態に係る平均電圧を算出する手順を示すフローチャートである。 第５実施形態に係る点火部と燃焼検知部の構成例を示す説明図である。 第５実施形態に係る平均電圧とピーク電圧に基づいた失火検知処理の手順を示すフローチャートである。 第５実施形態に係る検知用火花放電タイミングが異なる場合の検知用火花放電における１次電圧の挙動の一例を示す説明図である。 第５実施形態に係る検知用火花放電タイミングの変化に対して、ピーク電圧に基づいた失火検知を行った場合と、平均電圧に基づいた失火検知を行った場合の失火検知精度の例を示す説明図である。 第６実施形態に係る点火部と燃焼検知部の構成例を示す図である。 第６実施形態に係る検知用火花放電の１次電圧の挙動と１次電圧の時間微分挙動と１次電圧の時間微分の平均化期間の例を示す説明図である。 第６実施形態に係る筒内圧と電圧変化率の関係の例を示す説明図である。 第６実施形態に係る電圧変化率に基づいた失火検知処理の手順を示すフローチャートである。 第６実施形態に係る電圧変化率を算出する手順を示すフローチャートである。 本発明に係る平均エンジントルク、平均エンジン回転速度、平均吸気圧の変化に対する、ピーク電圧比較値と放電期間比較値の変更方法を示す説明図である。 本発明に係る平均エンジントルク、平均エンジン回転速度、平均吸気圧の変化に対する、平均電圧比較値と電圧変化率比較値の変更方法を示す説明図である。

以下、本発明を実施するための形態の例について、添付図面を参照して説明する。本明細書及び添付図面において実質的に同一の機能又は構成を有する構成要素については、同一の符号を付して重複する説明を省略する。

＜第１実施形態＞
［内燃機関の構成］
まず、第１実施形態に係る内燃機関の構成について、図１を用いて説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る内燃機関の構成例を示す全体構成図である。

図１に示すように、内燃機関１３は、シリンダ３８と、シリンダ３８内を摺動するピストン３５と、吸気バルブ３２と、排気バルブ３４と、点火プラグ４０とを備える。シリンダ３８内には、ピストン３５に面する燃焼室３７が形成される。燃焼室３７は、吸気マニホールド３１及び排気マニホールド３３と連通している。

吸気バルブ３２は、吸気マニホールド３１と燃焼室３７との連通を開閉する。排気バルブ３４は、排気マニホールド３３と燃焼室３７との連通を開閉する。吸気マニホールド３１には、燃料を噴射するインジェクタ３６が設けられている。インジェクタ３６が噴射する燃料と、吸気マニホールド３１から吸気される空気とが混合された混合気は、燃焼室３７に供給される。

インジェクタ３６によって内燃機関１３に供給される燃料は、ガソリンやエタノールなどに加え、メタンガス、プロパンガス、水素、アンモニア、合成炭化水素燃料（ｅＦｕｅｌ）など、燃焼性の液体燃料、またはガス燃料である。なお、太陽光発電や風力発電などの再生可能エネルギーから生成された水素、アンモニア、ｅＦｕｅｌなどを燃料とすることで、内燃機関における二酸化炭素の排出を極めて少なくすることが可能である。

また、内燃機関１３は、点火装置３を備える。点火装置３は、点火プラグ４０に高電圧を印加する点火部５１と、内燃機関１３の燃焼状態を検知する燃焼検知部１を有する。燃焼検知部１は、本発明に係る燃焼状態検出装置に対応する。

点火プラグ４０は、点火部５１から高電圧を印加されると、火花放電を発生させて、燃焼室３７内の混合気に点火する。点火部５１は、ＥＣＵ（Engine Control Unit）２に電気的に接続されている。点火部５１は、ＥＣＵ２から送信される点火信号に基づいて、ハイテンションコード４８を通じて点火プラグ４０に高電圧を印加する。燃焼検知部１は、点火部５１より電圧情報または電流情報を受け取り、その電圧情報または電流情報に基づいて内燃機関１３の燃焼状態を検知し、検知結果をＥＣＵ２に送出する。

点火プラグ４０が火花放電を発生すると、燃焼室３７内の混合気が着火し燃焼する。燃焼室３７内で燃焼した混合気は、ピストン３５を押し下げて、不図示のクランクシャフトを回転させる。その結果、内燃機関１３により発生させた動力が外部に取り出される。

［点火部と燃焼検知部の構成］
次に、本発明の実施形態に係る点火装置の点火部と燃焼検知部の構成について、図２及び図３を用いて説明する。
図２は、本発明の実施形態に係る点火装置３における点火部５１と燃焼検知部１の構成例を示す説明図である。図３は、本発明の実施形態に係る燃焼検知部の構成要素の一部をＥＣＵ２の内部に配置した例を示す説明図である。

図２に示すように、点火部５１は、イグナイタ５４と、点火コイル５２を有する。イグナイタ５４は、ＥＣＵ２から送出された点火信号を受け取る。点火コイル５２は、点火プラグ４０に高電圧を印加する。

燃焼検知部１は、放電情報検出部５３と、放電特徴量取得部５５と、判定部５６を有する。放電情報検出部５３は、点火コイル５２の電圧（１次電圧または２次電圧）、または電流（２次電流）を検出し、これを放電情報として放電特徴量取得部５５に送出する。放電特徴量取得部５５は、入力された放電情報に基づいて放電特徴量を取得し、判定部５６に送出する。判定部５６は、入力された放電特徴量と、ＥＣＵ２より受け取った比較値に基づいて内燃機関１３の失火判定を行い、判定結果をＥＣＵ２に送出する。

図２では、燃焼検知部１の構成要素の全てが点火装置３の内部に配置された例を示した。しかし、燃焼検知部の構成要素の一部をＥＣＵ２の内部に配置してもよい。図３に示すように、点火装置３’は、点火部５１と、放電情報検出部５３を有する。

燃焼検知部１’は、点火装置３’の内部に配置された放電情報検出部５３と、ＥＣＵ２の内部に配置された放電特徴量取得部５５’及び判定部５６’から構成されている。燃焼検知部１’は、本発明に係る燃焼状態検出装置に対応する。放電情報検出部５３から出力される放電情報は、放電情報出力部４を介してＥＣＵ２に送出される。

燃焼検知部１’のように、放電特徴量取得部５５’と判定部５６’をＥＣＵ２の内部に配置すると、放電特徴量取得部５５’と判定部５６’の処理を、ＥＣＵ２で動作するソフトウェアで実行できる。この場合は、例えば、内燃機関１３の運転状態に合わせて失火判定の条件を柔軟に変更することができる。したがって、燃焼状態の検知（失火判定）を最適化することができる。

＜第１実施形態＞
［点火部と燃焼検知部の構成］
次に、第１実施形態に係る点火装置の点火部と燃焼検知部の構成について、図４及び図５を用いて説明する。
図４は、第１実施形態に係る点火装置３Ａにおける点火部５１と燃焼検知部１ａの構成例を示す説明図である。図５は、第１実施形態に係る燃焼検知部の構成要素の一部をＥＣＵ２の内部に配置した例を示す説明図である。

図４に示すように、点火部５１は、イグナイタ５４と、点火コイル５２を有する。イグナイタ５４は、ＥＣＵ２から送出された点火信号を受け取る。点火コイル５２は、点火プラグ４０に高電圧を印加する。

燃焼検知部１ａは、電圧検出部５３ａと、ピーク電圧取得部５５ａと、判定部５６ａを有する。電圧検出部５３ａは、点火コイル５２の電圧（１次電圧または極性反転された２次電圧）を検出し、電圧信号６２をピーク電圧取得部５５ａに送出する。なお、電圧検出部５３ａは、点火コイル５２の２次電圧を検出するよりも、点火コイル５２の１次電圧を検出するほうがより望ましい。点火コイル５２の２次電圧は、通常数万ボルトに達する。一方、点火コイル５２の１次電圧は、通常数百ボルトである。したがって、電圧検出部５３ａが点火コイル５２の１次電圧を検出する場合には、電圧検出部５３ａが点火コイル５２の２次電圧を検出する場合に比べて、ハードウェアの耐圧性を下げることができ、ハードウェアのコストを低減できる。また、電圧検出部５３ａが点火コイル５２の１次電圧を検出する場合には、電圧検出部５３ａが点火コイル５２の２次電圧を検出する場合に比べて、安全性及び信頼性を高めることができる。

ピーク電圧取得部５５ａは、入力された電圧信号６２に基づいてピーク電圧値を取得し、判定部５６ａに送出する。判定部５６ａは、入力されたピーク電圧値と、ＥＣＵ２より受け取ったピーク電圧比較値に基づいて内燃機関１３の失火判定を行い、判定結果をＥＣＵ２に送出する。

図４では、燃焼検知部１ａの構成要素の全てが点火装置３Ａの内部に配置された例を示した。しかし、燃焼検知部の構成要素の一部をＥＣＵ２の内部に配置してもよい。図５に示すように、点火装置３Ｂは、点火部５１と、電圧検出部５３ａを有する。

燃焼検知部１ｂは、点火装置３Ｂの内部に配置された電圧検出部５３ａと、ＥＣＵ２の内部に配置されたピーク電圧取得部５５ｂ及び判定部５６ｂから構成されている。燃焼検知部１ｂは、本発明に係る燃焼状態検出装置に対応する。電圧検出部５３ａは、点火コイル５２の電圧（１次電圧または極性反転された２次電圧）を検出する。電圧検出部５３ａから出力される電圧信号６２は、電圧出力部４ｂを介してＥＣＵ２に送出される。なお、電圧検出部５３ａは、ＥＣＵ２において電圧信号６２の取り扱いが容易となるように、電圧信号６２を適切な電圧範囲（例えば０～５ボルトの範囲）に降圧することが望ましい。

点火コイル５２の低圧側である１次側の電圧の電圧値は、通常、最大数百ボルトに達する。この電圧値を直接、電圧信号６２としてＥＣＵ２に送出すると、ＥＣＵ２に高い耐圧性や電圧の降圧回路が必要となり、ＥＣＵ２のハードウェアコストが高くなる。そこで、電圧検出部５３ａは、検出した点火コイル５２の電圧を、ＥＣＵ２の内部で通常取り扱われる電圧範囲（０～５ボルトの範囲）に降圧する。これにより、ＥＣＵ２のハードウェアコストの上昇を抑えることができる。

燃焼検知部１ｂのように、ピーク電圧取得部５５ｂと判定部５６ｂをＥＣＵ２の内部に配置すると、ピーク電圧取得部５５ｂと判定部５６ｂの処理を、ＥＣＵ２で動作するソフトウェアで実行できる。この場合は、例えば、内燃機関１３の運転状態に合わせて失火判定の条件を柔軟に変更することができる。したがって、燃焼状態の検知（失火判定）を最適化することができる。

［点火部と電圧検出部の回路構成］
次に点火部５１と電圧検出部５３ａの回路構成について、図６を用いて説明する。
図６は、点火部５１と電圧検出部５３ａの回路構成例を示した説明図である。

図６に示すように、点火部５１は、点火コイル５２と、イグナイタ５４とを有する。また、電圧検出部５３ａは、直列に接続された分圧抵抗Ｒ１及び分圧抵抗Ｒ２を有する。

点火部５１において、点火コイル５２の１次コイル５２ａの一端は、不図示のバッテリ（直流電源）に接続されている。これにより、１次コイル５２ａには、所定の電圧（例えば１２Ｖ）が印加され、１次電流が流れる。１次コイル５２ａの他端は、イグナイタ５４のコレクタ端子と、電圧検出部５３ａの分圧抵抗Ｒ１の一端に接続されている。１次コイル５２ａの他端は、イグナイタ５４のエミッタ端子を介して接地されている。イグナイタ５４には、トランジスタや電界効果トランジスタ（Field Effect Transistor：FET）などが用いられる。イグナイタ５４のベース端子は、ＥＣＵ２に接続されている。

点火コイル５２の２次コイル５２ｂは、１次コイル５２ａと磁気回路及び磁束を共有する。１次コイル５２ａに対する２次コイル５２ｂの巻き数比は、例えば１００程度に設定される。２次コイル５２ｂの一端は、ハイテンションコード４８を通じて点火プラグ４０の電極に接続されている。２次コイル５２ｂの他端は、ダイオードＤ０のアノードに接続されている。ダイオードＤ０のカソードは接地されている。

ＥＣＵ２からイグナイタ５４のベース端子に点火信号が送出されている間、すなわち、点火信号がオンされている間、イグナイタ５４のコレクタ端子とエミッタ端子間が通電状態となる。これにより、１次電流は、１次コイル５２ａを経て、イグナイタ５４のコレクタ端子からエミッタ端子に出力される。

ＥＣＵ２からイグナイタ５４のベース端子への点火信号の送出が停止すると、すなわち、点火信号がオフされると、イグナイタ５４を流れる１次電流が遮断される。このとき、１次コイル５２ａには磁界変化が発生し、自己誘導により１次電圧が発生する。そして、２次コイル５２ｂには、相互誘導により、巻き数比に応じた高い２次電圧が発生する。これにより、２次電圧が点火プラグ４０に印加され、点火プラグ４０の点火ギャップ４１（図９参照）で火花放電が発生する。また、２次コイル５２ｂに２次電圧が誘起されて発生した２次電流は、ダイオードＤ０を介して接地へ流れる。

また、点火信号がオンからオフになり２次電圧が発生すると、点火コイル５２の相互誘導によって、１次電圧が誘起される。１次コイル５２ａに１次電圧が誘起されることによって発生した１次電流は、電圧検出部５３ａの分圧抵抗Ｒ１と分圧抵抗Ｒ２を介して接地へ流れる。

電圧検出部５３ａは、分圧抵抗Ｒ１と分圧抵抗Ｒ２の間の電圧を電圧信号６２として送出する。１次コイル５２ａの電圧をＶ１とすると、電圧信号６２の電圧Ｖｓは、数式（１）により算出される。

［数１］
Ｖｓ＝Ｖ１×Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）…（１）

火花放電時に相互誘導によって生じる１次コイル５２ａの電圧Ｖ１（１次コイル電圧V１）は、一般に最大数百ボルトに達する。そのため、電圧検出部５３ａは、分圧抵抗Ｒ１とＲ２により、１次コイル電圧Ｖ１を取り扱いの容易な低電圧（例えば最大５ボルト程度）に降圧して、電圧信号６２として送出する。

［点火信号のタイミングとコイル電圧、電流、筒内圧の挙動］
次に、本実施形態における点火信号のタイミングとコイル電圧、電流、筒内圧の挙動の例を、図７を用いて説明する。
図７は、本発明の実施形態に係る、点火信号のタイミングとコイル電圧、電流、筒内圧の挙動の例を示す説明図である。

図７に示すグラフの横軸は、クランク角度を示し、グラフの左端が圧縮開始タイミング（圧縮下死点）、グラフ右端が膨張終了タイミング（膨張下死点）を示す。図７に示すグラフは、上段から、ＥＣＵ２により点火部５１に送出される点火信号、コイルの一次電流、コイルの２次電流、コイルの２次電圧、コイルの１次電圧、筒内圧の時間変化を示している。また、筒内圧に関しては、正常に燃焼した場合（実線）と失火した場合（破線）を示している。

図７に示すように、本実施形態では、まず、圧縮行程の後期から膨張行程の初期（例えば、圧縮上死点前４０°～圧縮上死点後２０°）に、ＥＣＵ２が、混合気を着火するための点火信号（着火用点火信号）を点火部５１に送出する。着火用点火信号がＬｏｗ（ＯＦＦ）からＨｉｇｈ（ＯＮ）になると、イグナイタ５４が通電状態となり、１次コイル５２ａに１次電流が流れる。１次コイル５２ａに１次電流が流れると、点火コイル５２に磁気エネルギーが蓄えられる。

次に、着火用点火信号がＨｉｇｈからＬｏｗに切り替わると、イグナイタ５４を流れる１次電流が遮断され、相互誘導によって２次コイル５２ｂに高い電圧が誘起される。この高い電圧によって、点火プラグ４０の点火ギャップ４１（図９参照）で絶縁破壊（ブレークダウン）が起こり、着火用の火花放電（着火用火花放電）が発生する。着火用火花放電が発生すると、２次電流が流れ、更にコイルの相互誘導によって１次電圧が誘起される。このとき、１次電圧の変化は、２次電圧の変化と対応した挙動となる。すなわち、２次電圧が高くなると、１次電圧もそれに対応して高くなる。

着火用火花放電が発生し、２次電流が流れることで、点火コイル５２に蓄えられていた磁気エネルギーが減少する。磁気エネルギーの減少に伴い、２次電圧が点火ギャップ４１の絶縁破壊電圧よりも低くなると、着火用火花放電が終了する。その結果、２次電流及び１次電圧は、ほぼ０となる。

その後、膨張行程に、ＥＣＵ２が、失火を検知するための点火信号（検知用点火信号）を点火部５１に送出する。検知用点火信号がＬｏｗ（ＯＦＦ）からＨｉｇｈ（ＯＮ）になると、イグナイタ５４が通電状態となり、１次コイル５２ａに１次電流が流れる。１次コイル５２ａに１次電流が流れると、点火コイル５２に磁気エネルギーが蓄えられる。

次に、検知用点火信号がＨｉｇｈからＬｏｗに切り替わると、イグナイタ５４を流れる１次電流が遮断され、相互誘導によって２次コイル５２ｂに高い電圧が印加される。この高い電圧によって点火プラグ４０の点火ギャップ４１で絶縁破壊（ブレークダウン）が起こり、検知用の火花放電（検知用火花放電）が発生する。検知用火花放電が発生すると、２次電流が流れ、更にコイルの相互誘導によって１次電圧が誘起される。このとき、１次電圧の変化は、２次電圧の変化と対応した挙動となる。すなわち、２次電圧が高くなると、１次電圧もそれに対応して高くなる。

検知用火花放電が発生し、２次電流が流れることで、点火コイル５２に蓄えられていた磁気エネルギーが減少する。磁気エネルギーの減少に伴い、２次電圧が、点火ギャップ４１の絶縁破壊よりも低くなると、検知用火花放電が終了する。その結果、２次電流及び１次電圧は、ほぼ０となる。

検知用点火信号を送出するタイミングは、正常燃焼において、燃焼室内の火炎伝播がほぼ完了したタイミング以降であり、かつ点火信号を送出するタイミングにおける正常燃焼時と失火時の筒内圧との差異が所定以上（例えば０．１ＭＰａ以上）となるタイミングであることが望ましい。

検知用点火信号を送出するタイミングが過度に早い場合は、検知用の放電タイミングにおける筒内の温度や、イオンを含むガス組成の分布が不均一となったり、ガス流れの乱れが強くなったりする。これらは、検知用火花放電の電圧や放電期間に影響を与える。したがって、検知のための点火信号を送出するタイミングが過度に早い場合は、失火検知の信頼性が低下する虞がある。

また、検知用点火信号を送出するタイミングが過度に遅い場合は、検知用の放電タイミングにおける正常燃焼時と失火時の筒内圧の差異が小さくなる。これは、失火検知におけるＳＮ比の低下となる。そのため、検知用点火信号を送出するタイミングが過度に遅い場合は、失火検知の信頼性が低下する虞がある。

発明者の実験結果によると、検知用点火信号の送出タイミングは、燃焼質量割合９０％（ＭＦＢ（Mass Fraction Burnt）９０）の時期に対して２０°進角タイミングから、ＭＦＢ９０の時期に対して４０°遅角タイミングまでの範囲内に設定することが望ましい。

検知用点火信号を送出するタイミングがＭＦＢ９０の時期に対して２０°進角タイミングより早い場合は、検知用の放電タイミングにおける筒内の温度や、イオンを含むガス組成の分布が不均一となったり、ガス流れの乱れが強くなったりする。その結果、失火検知の信頼性が低下する虞がある。一方、検知用点火信号を送出するタイミングがＭＦＢ９０の時期に対して４０°遅角タイミングより遅い場合は、正常燃焼時と失火時の筒内圧の差異が小さくなる。これにより、失火検知におけるＳＮ比が低下し、失火検知の信頼性が低下する虞がある。

また、検知用点火信号のＯＮ時間（コイルへの磁気エネルギチャージ時間）は、失火、正常燃焼に関わらず、火花放電（ブレークダウン）が発生する範囲で、過度に長くならないように設定する。発明者の実験結果によると、検知用点火信号の望ましいＯＮ時間は、概ね０．２ｍｓから１ｍｓである。

検知用点火信号のＯＮ時間を過度に短くした場合（例えば、０．１ｍｓ）は、相互誘導によって発生する二次電圧が絶縁破壊電圧より低くなり、火花放電（ブレークダウン）が発生しない虞がある。一方、検知用点火信号のＯＮ時間を過度に長くした場合（例えば２ｍｓ）は、放電期間が長くなることに伴う、再放電（リストライク）や放電路の架け換え（短絡）の発生確率が増大し、失火検知の信頼性が低下する虞がある。また、検知用点火信号のＯＮ時間を過度に長くした場合は、検知用の火花放電による電力消費量が増加し、燃費が悪化する虞がある。さらに、放電に伴う点火プラグの電極摩耗が大きくなり、内燃機関のメンテナンスに要する費用が高くなる虞がある。

また、検知用点火信号のＯＮ時間は、検知用点火信号を送出するタイミングもしくは内燃機関の負荷に基づいて変更することが望ましい。より具体的には、検知用点火信号を送出するタイミングが膨張行程の進角側である場合は、検知用点火信号を送出するタイミングが膨張行程の遅角側である場合に比べて、検知用点火信号のＯＮ時間を長くすることが望ましい。また、内燃機関の負荷（トルク）が高い場合は、内燃機関の負荷が低い場合に比べて、検知用点火信号のＯＮ時間を長くすることが望ましい。

検知用点火信号を送出するタイミングが膨張行程の進角側である場合は、検知用点火信号を送出するタイミングが膨張行程の遅角側である場合に比べて、検知用点火信号を送出するタイミングにおける筒内圧は高くなる。その結果、検知用火花放電を発生させるための絶縁破壊電圧が高くなる。そこで、検知用点火信号を送出するタイミングが膨張行程の進角側である場合は、検知用点火信号を送出するタイミングが膨張行程の遅角側である場合に比べて、検知用点火信号のＯＮ時間を長くする。これにより、火花放電（ブレークダウン）が発生しないリスクを低減できる。

内燃機関の負荷（トルク）が高い場合は、内燃機関の負荷が低い場合に比べて、検知用点火信号を送出するタイミングにおける筒内圧は高くなる。その結果、検知用火花放電を発生させるための絶縁破壊電圧が高くなる。そこで、内燃機関の負荷が高い場合は、内燃機関の負荷が低い場合に比べて、検知用点火信号のＯＮ時間を長くする。これにより、火花放電（ブレークダウン）が発生しないリスクを低減できる。

［検知用火花放電の１次電圧と２次電流の挙動］
次に、本実施形態における検知用火花放電の１次電圧と２次電流の挙動について、図８を用いて説明する。
図８は、第１実施形態に係る検知用火花放電の１次電圧と２次電流の挙動の一例を示す説明図である。

図８に示すグラフの横軸は、経過時間を表している。図８Ａは、電圧検出部５３ａにより検出した検知用火花放電における１次電圧（電圧信号６２）を示す。図８Ｂは、検知用火花放電の２次電流の時間変化を示す。ここで、ｔ０は、検知用火花放電の開始タイミングを示し、ｔ１は、検知用火花放電の放電終了タイミングを示す。検知用火花放電の開始タイミングｔ０は、２次電流の絶対値が所定値以上となるタイミング、もしくは、検知用点火信号がＯＮからＯＦＦになるタイミングとして定義される。検知用火花放電の放電終了タイミングｔ１は、２次電流の絶対値が所定値以下となるタイミングとして定義される。また、検知用火花放電の放電期間Ｔｄは、ｔ１とｔ０の差分として定義される。

図８Ａに示すように、検知用火花放電の開始タイミングｔ０の直後では、１次電圧（電圧信号６２）は大きく振動する挙動を示す。これは、点火部５１や電圧検出部５３ａなどに含まれる浮遊容量とインダクタンスの共振によって発生するリンギングノイズである。このリンギングノイズは、放電期間の中期において減少する。１次電圧は、検知用火花放電の終期において上昇し、放電終了タイミングｔ１でほぼ０となる。即ち、検知用火花放電の終期において、１次電圧のピーク値（以下、放電終期ピーク電圧Ｖｐと称す）が現れる。なお、検知用火花放電の終期とは、放電期間Ｔｄに対して概ね６０％から１００％（検知用火花放電の放電開始タイミングが０％、検知用火花放電の放電終了タイミングが１００％）の間を示す。

このように、放電終期において電圧が上昇するのは、放電路の伸長効果によるものである。本実施形態では、検知用火花放電における放電終期ピーク電圧Ｖｐを基に燃焼状態を検知する。すなわち、ピーク電圧取得部５５ａ，５５ｂ（図４又は図５参照）は、検知用火花放電における放電終期ピーク電圧Ｖｐを取得する。

なお、ピーク電圧取得部５５ａ，５５ｂによって取得される検知用火花放電における放電終期ピーク電圧Ｖｐは、点火コイル５２の２次電圧の放電終期ピーク電圧から取得してもよい。但し、点火コイル５２の２次電圧は、最大数万ボルトに達するため、低圧側であって取扱いの容易な１次電圧から放電終期ピーク電圧Ｖｐを取得する方が、回路を製造するコストを低減する観点から望ましい。

［放電路の伸長］
次に放電路の伸長について、図９を用いて説明する。
図９は、一般的な放電路の伸長の例を示した説明図である。

図９に示すように、点火プラグ４０の点火ギャップ４１で火花放電が発生すると、点火ギャップ４１のガス流れによって、放電路が引き伸ばされる。図９では、ガスが左から右に流れている例を示している。したがって、放電路は、ガス流れの方向である右方向に伸びる。

点火プラグ４０の電極中心から放電路の最遠部までの距離を伸長量とすると、伸長量は、放電の時間経過と共に増大し、放電終了直前に最も大きくなる。また、点火ギャップ４１の電気抵抗は、放電路の伸長量にほぼ比例し、伸長量が大きいほど点火ギャップ４１の電気抵抗は高くなる。

点火コイル５２の２次電圧は、点火ギャップ４１の電気抵抗と２次電流との積で決まる。放電終期では、２次電流の減少に対して、放電路の伸長による点火ギャップ４１の電気抵抗の増大が顕著になるため、２次電圧にピークが生じる。そして、相互誘導によって励起される１次電圧（電圧信号６２）は、２次電圧にほぼ比例する。そのため、放電終期において、１次電圧（電圧信号６２）にもピークが生じ、これが放電終期ピーク電圧Ｖｐ（図８Ａ参照）となる。すなわち、放電路の伸長量と放電終期ピーク電圧Ｖｐとの間には、正の相関があり、放電路の伸長量が大きいほど放電終期ピーク電圧Ｖｐは高くなる。

［筒内圧と伸長量、放電終期ピーク電圧Ｖｐ、放電期間Ｔｄとの関係］
次に、筒内圧と伸長量、放電終期ピーク電圧Ｖｐ、放電期間Ｔｄとの関係について、図１０を用いて説明する。
図１０は、本実施形態に係る、筒内圧と伸長量、放電終期ピーク電圧Ｖｐ、放電期間Ｔｄとの関係の例を示す説明図である。

図１０Ａは、筒内圧と検知用火花放電における放電路の伸長量との関係の例を示す。図１０Ｂは、筒内圧と検知用火花放電における放電終期ピーク電圧Ｖｐとの関係の例を示す。図１０Ｃは、筒内圧と検知用火花放電における放電期間Ｔｄとの関係の例を示す。

図１０Ａに示すように、筒内圧と放電路の伸長量には高い相関があり、筒内圧が低くなるほど放電路の伸長量は小さくなる。これは、放電路の伸長がガスの流れによる移流効果と、電子の拡散効果とのバランスで決まるためである。より詳しく説明すると、移流効果は、放電路の伸長を増やす方向に作用する。これに対して、電子の拡散効果は、放電路の伸長を減らす方向に作用する。電子の拡散効果は、筒内圧が低いほど大きくなるため、移流効果が一定（ガス流速が一定）であれば、筒内圧が下がるほど伸長量が小さくなる。

前述したように、放電路の伸長量と放電終期ピーク電圧Ｖｐには正の相関がある。したがって、図１０Ｂに示すように、筒内圧と放電終期のピーク電圧Ｖｐの間にも正の相関が得られる。

図１０Ｃに示すように、筒内圧と放電期間Ｔｄには、負の相関が得られる。すなわち、放電期間Ｔｄは、筒内圧が低いほど長くなる。放電出力（単位時間当たりの放電エネルギー）は、２次電圧と２次電流の積で決まる。筒内圧が下がって放電路の伸長量が小さくなると、２次電圧が下がるため、放電出力が低下する。このため、筒内圧が下がると、点火コイル５２に蓄えられた電磁エネルギーの消費速度が小さくなり、放電期間Ｔｄが長くなる。

失火時は、正常燃焼時に比べて、検知用火花放電のタイミングにおける筒内圧が低くなる。したがって、失火時は、正常燃焼時に比べて、検知用火花放電の放電終期ピーク電圧Ｖｐは低くなる。また、失火時は、正常燃焼時に比べて、検知用火花放電の放電期間Ｔｄが長くなる。

そこで、予めキャリブレーションによって、失火時の放電終期ピーク電圧Ｖｐの上限値（失火判定をするためのピーク電圧比較値Ｖｐｃ）を決定しておく。そして、検知用火花放電の放電終期ピーク電圧Ｖｐがピーク電圧比較値Ｖｐｃより小さければ、失火であると判別する。一方、検知用火花放電の放電終期ピーク電圧Ｖｐがピーク電圧比較値Ｖｐｃ以上であれば、正常燃焼であると判別する。

また、予めキャリブレーションによって、失火時の放電期間Ｔｄの下限値（失火判定をするための放電期間比較値Ｔｄｃ）を決定しておく。そして、検知用火花放電の放電期間Ｔｄが放電期間比較値Ｔｄｃより大きければ、失火であると判別する。一方、検知用火花放電の放電期間Ｔｄが放電期間比較値Ｔｄｃ以下であれば、正常燃焼であると判別する。なお、放電期間Ｔｄから失火を検知する構成は、後述する第２実施形態において説明する。

［ピーク電圧取得部と判定部の構成］
次にピーク電圧取得部５５ａと判定部５６ａの構成について、図１１を用いて説明する。
図１１は、第１実施形態に係るピーク電圧取得部５５ａと判定部５６ａの構成例を示した説明図である。

図１１に示すように、ピーク電圧取得部５５ａは、トリガー生成回路６６と、ピークホールド回路６７を有する。トリガー生成回路６６には、ＥＣＵ２から送出された点火信号（リセット信号）が入力される。また、ピークホールド回路６７には、トリガー生成回路６６で生成されたトリガー信号と、電圧検出部５３ａから送出された電圧信号６２と、ＥＣＵ２から送出された点火信号（リセット信号）とが入力される。

また、判定部５６ａは、比較回路６８を有する。比較回路６８には、ピークホールド回路６７から出力された放電終期ピーク電圧Ｖｐと、ＥＣＵ２から送出されたピーク電圧比較値Ｖｐｃが入力される。比較回路６８から出力された判定結果（Ｈｉｇｈ／Ｌｏｗ）は、ＥＣＵ２へ送出される。

［ピーク電圧取得部と判定部の動作］
次に、ピーク電圧取得部５５ａと判定部５６ａの動作例について、図１２を用いて説明する。
図１２は、第１実施形態に係るピーク電圧取得部５５ａと、判定部５６ａの動作例を示した説明図である。

図１２のグラフにおける横軸は、時間経過を示す。また、図１２におけるグラフは、上段から、ＥＣＵ２から送出された点火信号（リセット信号）、トリガー生成回路６６で生成されたトリガー信号、電圧検出部５３ａから送出された電圧信号６２（１次電圧）、ピークホールド回路６７の出力値、ＥＣＵ２から送出されたピーク電圧比較値Ｖｐｃ、比較回路６８によって出力された判定結果を示す。

図１２に示すように、トリガー生成回路６６は、点火信号（リセット信号）のＯＮからＯＦＦの立下りからＴｄｅｌａｙ時間経過後に、トリガー信号をＬｏｗからＨｉｇｈに立ち上げて、Ｈｉｇｈの状態をＴｓａｍｐｌｅ期間が経過するまで維持する。ピークホールド回路６７は、トリガー信号がＨｉｇｈの期間、入力された電圧信号６２の最大値を保持し、その最大値を比較回路６８に出力する。

Ｔｄｅｌａｙ時間は、検知用火花放電の放電期間Ｔｄの概ね２／３程度に予め決定される。また、Ｔｓａｍｐｌｅ期間は、検知用火花放電の放電期間Ｔｄと概ね同等に予め決定される。このように、Ｔｄｅｌａｙ時間及びＴｓａｍｐｌｅ期間を定めることによって、ピークホールド回路６７では、電圧信号６２のリンギングノイズの影響を回避しつつ、検知用火花放電の放電終期ピーク電圧Ｖｐを取得することができる。

比較回路６８は、ピークホールド回路６７で取得された放電終期ピーク電圧Ｖｐと、ピーク電圧比較値Ｖｐｃを比較する。そして、放電終期ピーク電圧Ｖｐがピーク電圧比較値Ｖｐｃより小さい場合は、Ｈｉｇｈ（失火を示す）を出力する。一方、放電終期ピーク電圧Ｖｐがピーク電圧比較値Ｖｐｃ以上の場合は、Ｌｏｗ（正常燃焼を示す）を出力する。比較回路６８の出力は、判定部５６ａにおける判定結果としてＥＣＵ２に送出される。

［ＥＣＵのソフトウェアによるピーク電圧に基づいた失火検知の手順］
次に、ＥＣＵ２のソフトウェアによる放電周期ピーク電圧Ｖｐに基づいた失火検知の手順について、図１３を用いて説明する。
図１３は、第１実施形態に係る、ＥＣＵ２のソフトウェアによる放電周期ピーク電圧Ｖｐに基づいた失火検知処理を示すフローチャートである。

図５に示した燃焼検知部１ｂでは、ピーク電圧取得部５５ｂ、判定部５６ｂをＥＣＵ２の内部に配置した。したがって、ピーク電圧の取得、及び、失火判定は、ＥＣＵ２において動作するソフトウェアによって実行する。

図１３に示すように、ＥＣＵ２は、圧縮行程の後期から膨張行程の初期において、点火部５１内のイグナイタ５４に点火信号を送出して、着火用火花放電を実行する（Ｓ１）。次に、ＥＣＵ２は、膨張行程において、点火部５１内のイグナイタ５４に点火信号を送出して、検知用火花放電を実行する（Ｓ２）。次に、ＥＣＵ２は、燃焼検知部１ｂの電圧検出部５３ａによって検出された検知用火花放電における電圧信号６２を取り込む（Ｓ３）。

次に、ＥＣＵ２のピーク電圧取得部５５ｂが、電圧信号６２から放電終期ピーク電圧Ｖｐを取得する（Ｓ４）。次に、ＥＣＵ２の判定部５６ｂが、放電終期ピーク電圧Ｖｐが予め決定されたピーク電圧比較値Ｖｐｃよりも小さいか否かを判定する（Ｓ５）。ステップＳ５において、放電終期ピーク電圧Ｖｐがピーク電圧比較値Ｖｐｃよりも小さくないと判定したとき（Ｓ５がＮＯ判定の場合）、ＥＣＵ２の判定部５６ｂは、正常燃焼と判定する（Ｓ６）。ステップＳ６の処理後、ＥＣＵ２は、失火検知処理を終了する。

一方、ステップＳ５において、放電終期ピーク電圧Ｖｐがピーク電圧比較値Ｖｐｃよりも小さいと判定したとき（Ｓ５がＹＥＳ判定の場合）、ＥＣＵ２の判定部５６ｂは、失火ありと判定する（Ｓ７）。ステップＳ７の処理後、ＥＣＵ２は、失火検知処理を終了する。

＜第２実施形態＞
［点火部と燃焼検知部の構成］
次に、第２実施形態に係る点火部と燃焼検知部の構成について、図１４を用いて説明する。
図１４は、第２実施形態に係る点火装置の点火部と燃焼検知部の構成例を示す説明図である。

第２実施形態では、検知用火花放電における放電期間Ｔｄを基に燃焼状態を検知する。図１４に示すように、第２実施形態に係る点火装置３Ｃは、点火部５１と、燃焼検知部１ｃとを有する。燃焼検知部１ｃは、本発明に係る燃焼状態検出装置に対応する。

点火部５１は、イグナイタ５４と、点火コイル５２を有する。イグナイタ５４は、ＥＣＵ２から送出された点火信号を受け取る。点火コイル５２は、点火プラグ４０に高電圧を印加する。

燃焼検知部１ｃは、点火部５１より電流情報を受け取り、その電流情報に基づいて内燃機関１３の燃焼状態を判定する。そして、燃焼検知部１ｃは、判定結果をＥＣＵ２に送出する。燃焼検知部１ｃは、電流検出部５３ｃと、放電期間取得部５５ｃと、判定部５６ｃを有する。

電流検出部５３ｃは、点火コイル５２の２次電流を検出し、電流信号６５（２次電流値）を放電期間取得部５５ｃに送出する。放電期間取得部５５ｃは、検知用火花放電の放電期間Ｔｄを取得する。すなわち、放電期間取得部５５ｃは、入力された電流信号６５に基づいて点火コイル５２の放電期間を取得し、判定部５６ｃに送出する。判定部５６ｃは、入力された放電期間と、ＥＣＵ２から受け取った放電期間比較値に基づいて内燃機関１３の失火判定を行い、判定結果をＥＣＵ２に送出する。

図１４では、燃焼検知部１ｃの構成要素の全てが点火装置３Ｃの内部に配置された例を示した。しかし、燃焼検知部の構成要素の一部をＥＣＵ２の内部に配置してもよい。図１５に示すように、点火装置３Ｄは、点火部５１と、電流検出部５３ｃを有する。

燃焼検知部１ｄは、点火装置３Ｄの内部に配置された電流検出部５３ｃと、ＥＣＵ２の内部に配置された放電期間取得部５５ｄと、判定部５６ｄから構成されている。燃焼検知部１ｄは、本発明に係る燃焼状態検出装置に対応する。

電流検出部５３ｃから出力される電流信号６５は、電流出力部４ｄを介してＥＣＵ２に送出される。電流検出部５３ｃから出力される電流信号６５は、検出したコイル電流値に比例した電圧値である。電流検出部５８は、ＥＣＵ２において電流信号６５の取り扱いが容易となるように、電流信号６５を所定の電圧範囲（例えば、０～５ボルト）となるように調圧することが望ましい。

燃焼検知部１ｄのように、放電期間取得部５５ｄと判定部５６ｄをＥＣＵ２の内部に配置すると、放電期間取得部５５ｄと判定部５６ｄの処理を、ＥＣＵ２で動作するソフトウェアで実行できる。この場合は、例えば、エンジンの運転状態に合わせて失火判定の条件を柔軟に変更することができる。したがって、燃焼状態の検知（失火判定）を最適化することができる。

［点火部と電流検出部の回路構成］
次に点火部５１と電流検出部５３ｃの回路構成について、図１６を用いて説明する。
図１６は、点火部５１と電流検出部５３ｃの回路構成例を示した説明図である。

図１６に示すように、点火部５１は、点火コイル５２と、イグナイタ５４とを有する。また、電流検出部５３ｃは、電流検出抵抗Ｒ３を有する。

点火部５１において、点火コイル５２の１次コイル５２ａの一端は、不図示のバッテリ（直流電源）に接続されている。これにより、１次コイル５２ａには、所定の電圧（例えば１２Ｖ）が印加され、一次電流が流れる。１次コイル５２ａの他端は、イグナイタ５４のコレクタ端子に接続されている。１次コイル５２ａの他端は、イグナイタ５４のエミッタ端子を介して接地されている。イグナイタ５４には、トランジスタや電界効果トランジスタ（Field Effect Transistor：FET）などが用いられる。イグナイタ５４のベース端子は、ＥＣＵ２に接続されている。

点火コイル５２の２次コイル５２ｂは、１次コイル５２ａと磁気回路及び磁束を共有する。１次コイル５２ａに対する２次コイル５２ｂの巻き数比は、例えば１００程度に設定される。２次コイル５２ｂの一端は、ハイテンションコード４８を通じて点火プラグ４０の電極に接続されている。２次コイル５２ｂの他端は、ダイオードＤ０のアノードに接続されている。ダイオードＤ０のカソードは、電流検出部５８の電流検出抵抗Ｒ３の一端、及びツェナーダイオードＴＤ０のカソードに接続されている。ツェナーダイオードＴＤ０のアノードは接地されている。

ＥＣＵ２からイグナイタ５４のベース端子に点火信号が送出されている間、すなわち、点火信号がオンされている間、イグナイタ５４のコレクタ端子とエミッタ端子間が通電状態となる。これにより、１次電流は、１次コイル５２ａを経て、イグナイタ５４のコレクタ端子からエミッタ端子に出力される。

ＥＣＵ２からイグナイタ５４のベース端子への点火信号の送出が停止すると、すなわち、点火信号がオフされると、イグナイタ５４を流れる１次電流が遮断される。このとき、１次コイル５２ａには磁界変化が発生し、自己誘導により１次電圧が発生する。そして、２次コイル５２ｂには、相互誘導により、巻き数比に応じた高い２次電圧が発生する。これにより、２次電圧が点火プラグ４０に印加され、点火プラグ４０の点火ギャップ４１で火花放電が発生する。また、２次コイル５２ｂに２次電圧が誘起されて発生した２次電流は、ダイオードＤ０、電流検出抵抗Ｒ３を介して接地へ流れる。

電流検出部５３ｃは、電流検出抵抗Ｒ３の両端の電位差を電流信号６５として送出する。２次コイル５２ｂを流れる２次電流の大きさをＩ２とすると、電流信号６５の電圧Ｖｔは、数式（２）により算出される。

［数２］
Ｖｔ＝Ｉ２×Ｒ３…（２）

すなわち、電流検出部５３ｃは、２次電流の大きさに比例した電圧値を電流信号６５として放電期間取得部５５ｃ，５５ｄに送出する。なお、電流信号６５の取り扱いを容易とするため、電流信号６５が最大５ボルト程度となるように、電流検出抵抗Ｒ３の抵抗値が決められる。

また、点火部５１のツェナーダイオードＴＤ０によって、電流検出部５３ｃにおいて２次電流の経路が断線したときの時の安全回路が形成されている。より詳しく説明すると、電流検出部５３ｃの電流検出抵抗Ｒ３を通って接地に至る経路が、何らかの理由で断線すると、ツェナーダイオードＴＤ０印加電圧が上昇する。そして、ツェナーダイオードＴＤ０の印加電圧がツェナーダイオードＴＤ０の降伏電圧以上になると、２次電流は、ツェナーダイオードＴＤ０を通じて接地へ流れる。これによって、電流検出部５３ｃにおいて２次電流の経路が断線した場合であっても、点火コイル５２の放電が確保される。

［放電期間取得部と判定部の構成］
次に、放電期間取得部５５ｃと判定部５６ｃの構成について、図１７を用いて説明する。
図１７は、第２実施形態に係る放電期間取得部５５ｃと判定部５６ｃの構成例を示した説明図である。

図１７に示すように、放電期間取得部５５ｃは、絶対値回路６９と、比較回路６８ａと、クロック発生回路７０と、積分回路７１を有する。また、判定部５６ｃは、比較回路６８ｂを有する。

絶対値回路６９には、電流検出部５５ｃから送出された電流信号６５が入力される。比較回路６８ａには、絶対値回路６９から送出された電流信号６５の絶対値と、閾値７２が入力される。積分回路７１には、比較回路６８ａから送出された積分ＯＮ信号と、クロック発生回路７０から送出されたクロック信号（例えば１００ｋＨｚのクロック信号）と、ＥＣＵ２から送出された点火信号とが入力される。

判定部５６ｃの比較回路６８ｂには、積分回路７１から送出された放電期間Ｔｄと、ＥＣＵ２から送出された放電期間比較値Ｔｄｃが入力される。比較回路６８ｂは、判定結果（Ｈｉｇｈ／Ｌｏｗ）を出力する。比較回路６８ｂから出力された判定結果（Ｈｉｇｈ／Ｌｏｗ）は、ＥＣＵ２へ送出される。

［放電期間取得部と判定部の動作］
次に、放電期間取得部５５ｃと判定部５６ｃの動作例について、図１８を用いて説明する。
図１８は、第２実施形態に係る放電期間取得部５５ｃと、判定部５６ｃの動作例を示した説明図である。

図１８におけるグラフの横軸は、時間経過を示す。また、図１８におけるグラフは、上段から、ＥＣＵ２から送出された点火信号、電流検出部５３ｃから送出された電流信号６５（２次電流）、絶対値回路６９から送出された電流信号の絶対値、比較回路６８ａから送出された積分ＯＮ信号、クロック発生回路７０から送出されたクロック信号、積分回路７１の積分出力値、ＥＣＵ２から送出された放電期間比較値Ｔｄｃ、比較回路６８ｂによって出力された判定結果を示す。

図１８に示すように、積分回路７１は、点火信号がＬｏｗからＨｉｇｈに立ち上がるタイミングで出力値をゼロにリセットする。絶対値回路６９は、入力された電流信号６５を絶対値に変換し、電流信号の絶対値として比較回路６８ａに入力する。

比較回路６８ａは、入力された電流信号の絶対値と閾値７２（図１７参照）との比較を行い、電流信号の絶対値が閾値７２より大きい場合に、Ｈｉｇｈ（通電状態を示す）の積分ＯＮ信号を出力する。また、比較回路６８ａは、電流信号の絶対値が閾値７２以下の場合に、Ｌｏｗ（非通電状態を示す）の積分ＯＮ信号を出力する。

閾値７２は、２次電流の通電期間を判定するための値である。閾値７２は、通電時の電流信号６５の平均値に対して充分小さい値であり、かつ、非通電時におけるノイズによる電流信号６５の変動幅よりも大きな値として予め定められる。閾値７２は、例えば、通電時の電流信号６５の平均値×０．０１である。

積分回路７１は、比較回路６８ａから入力された積分ＯＮ信号がＨｉｇｈの期間、クロック発生回路７０から入力されたクロック信号数をカウントする。そして、クロック数／クロック周波数により算出される積分出力値を出力する。積分ＯＮ信号がＨｉｇｈの期間は、電流の通電時間、即ち放電期間Ｔｄであるので、積分ＯＮ信号がＨｉｇｈからＬｏｗに下がった以降の積分出力値は、放電期間Ｔｄと等しい。

比較回路６８ｂは、積分回路７１で取得された放電期間Ｔｄと、放電期間比較値Ｔｄｃを比較する。そして、放電期間Ｔｄが放電期間比較値Ｔｄｃより大きい場合は、Ｈｉｇｈ（失火を示す）を出力する。一方、放電期間Ｔｄが放電期間比較値Ｔｄｃ以下の場合はＬｏｗ（正常燃焼を示す）を出力する。比較回路６８ｂの出力は、判定部５６ｃにおける判定結果としてＥＣＵ２に送出される。

［ＥＣＵのソフトウェアによる放電期間に基づいた失火検知の手順］
次に、ＥＣＵ２のソフトウェアによる放電期間Ｔｄに基づいた失火検知の手順について、図１９を用いて説明する。
図１９は、第２実施形態に係る、ＥＣＵ２のソフトウェアによる放電期間Ｔｄに基づいた失火検知の手順を示すフローチャートである。

図１５に示した燃焼検知部１ｄでは、放電期間取得部５５ｄ、判定部５６ｄをＥＣＵ２の内部に配置した。したがって、放電期間Ｔｄの取得、及び、失火判定は、ＥＣＵ２で動作するソフトウェアによって実行する。

図１９に示すように、ＥＣＵ２は、圧縮行程の後期から膨張行程の初期において、点火部５１内のイグナイタ５４に点火信号を送出して、着火用火花放電を実行する（Ｓ１１）。次に、ＥＣＵ２は、膨張行程において、点火部５１内のイグナイタ５４に点火信号を送出して、検知用火花放電を実行する（Ｓ１２）。次に、ＥＣＵ２は、燃焼検知部１ｄの電流検出部５３ｃによって検出された検知用火花放電における電流信号６５を取り込む（Ｓ１３）。

次に、ＥＣＵ２の放電期間取得部５５ｄが、電流信号６５から放電期間Ｔｄを取得する（Ｓ１４）。具体的には、点火信号がＨｉｇｈからＬｏｗに立ち下がるタイミング以降において、電流信号６５の絶対値が予め定めた閾値よりも大きくなる時間を放電期間Ｔｄとして取得する。次に、ＥＣＵ２の判定部５６ｄが、放電期間Ｔｄが予め決定された放電期間比較値Ｔｄｃよりも大きいか否かを判定する（Ｓ１５）。ステップＳ１５において、放電期間Ｔｄが放電期間比較値Ｔｄｃよりも大きくないと判定したとき（Ｓ１５がＮＯ判定の場合）、ＥＣＵ２の判定部５６ｄは、正常燃焼と判定する（Ｓ１６）。ステップＳ１６の処理後、ＥＣＵ２は、失火検知処理を終了する。

一方、ステップＳ１５において、放電期間Ｔｄが放電期間比較値Ｔｄｃよりも大きいと判定したとき（Ｓ１５がＹＥＳ判定の場合）、ＥＣＵ２の判定部５６ｄは、失火ありと判定する（Ｓ１７）。ステップＳ１７の処理後、ＥＣＵ２は、失火検知処理を終了する。

＜第３実施形態＞
［点火部と燃焼検知部の構成］
次に、第３実施形態に係る点火部と燃焼検知部の構成について、図２０を用いて説明する。
図２０は、第３実施形態に係る点火装置の点火部と燃焼検知部の構成例を示す説明図である。

第３実施形態では、検知用火花放電における放電期間Ｔｄを基に燃焼状態を検知する。図２０に示すように、第３実施形態に係る点火装置３Ｅは、点火部５１と、燃焼検知部１ｅとを有する。燃焼検知部１ｅは、本発明に係る燃焼状態検出装置に対応する。

点火部５１は、イグナイタ５４と、点火コイル５２を有する。イグナイタ５４は、ＥＣＵ２から送出された点火信号を受け取る。点火コイル５２は、点火プラグ４０に高電圧を印加する。

燃焼検知部１ｅは、点火部５１より電圧情報を受け取り、その電圧情報に基づいて内燃機関１３の燃焼状態を判定する。そして、燃焼検知部１ｅは、判定結果をＥＣＵ２に送出する。燃焼検知部１ｅは、電圧検出部５３ｅと、放電期間取得部５５ｅと、判定部５６ｃを有する。

電圧検出部５３ｅは、点火コイル５２の１次電圧を検出し、電圧信号６２ｅを放電期間取得部５５ｅに送出する。放電期間取得部５５ｅは、検知用火花放電の放電期間Ｔｄを取得する。すなわち、放電期間取得部５５ｅは、入力された電圧信号６２ｅに基づいて点火コイル５２の放電期間を取得し、判定部５６ｃに送出する。判定部５６ｃは、入力された放電期間と、ＥＣＵ２から受け取った放電期間比較値に基づいて内燃機関１３の失火判定を行い、判定結果をＥＣＵ２に送出する。

なお、電圧検出部５３ｅが点火コイル５２の１次電圧を検出する理由は、点火コイル５２の放電期間を容易に検出するためである。点火コイル５２の２次電圧は、点火コイル５２の放電終了後に開放電圧値となり、比較的高い負電圧値（例えば―５００Ｖ）が維持される。したがって、点火コイル５２の２次電圧の大きさから点火コイル５２の放電終了タイミングを検出することは困難である。一方、点火コイル５２の１次電圧は、点火コイル５２の放電終了後に基準電圧（ほぼ０Ｖ）となる。したがって、点火コイル５２の１次電圧の大きさから容易に点火コイル５２の放電終了タイミングを検出することができる。

図２０では、燃焼検知部１ｅの構成要素の全てが点火装置３Ｅの内部に配置された例を示した。しかし、燃焼検知部の構成要素の一部をＥＣＵ２の内部に配置してもよい。図２１に示すように、点火装置３Ｆは、点火部５１と、電圧検出部５３ｅを有する。

燃焼検知部１ｆは、点火装置３Ｆの内部に配置された電圧検出部５３ｅと、ＥＣＵ２の内部に配置された放電期間取得部５５ｆと、判定部５６ｄから構成されている。燃焼検知部１ｆは、本発明に係る燃焼状態検出装置に対応する。

電圧検出部５３ｅから出力される電圧信号６２ｅは、電圧出力部４ｆを介してＥＣＵ２に送出される。電圧検出部５３ｅから出力される電圧信号６２ｅは、検出したコイル電圧値に比例した電圧値である。電圧検出部５３ｅは、ＥＣＵ２において電圧信号６２ｅの取り扱いが容易となるように、電圧信号６２ｅを所定の電圧範囲（例えば、０～５ボルト）に調圧する。

燃焼検知部１ｆのように、放電期間取得部５５ｆと判定部５６ｄをＥＣＵ２の内部に配置すると、放電期間取得部５５ｆと判定部５６ｄの処理を、ＥＣＵ２で動作するソフトウェアで実行できる。この場合は、例えば、エンジンの運転状態に合わせて失火判定の条件を柔軟に変更することができる。したがって、燃焼状態の検知（失火判定）を最適化することができる。

［放電期間取得部と判定部の構成］
次に、放電期間取得部５５ｅと判定部５６ｃの構成について、図２２を用いて説明する。
図２２は、第３実施形態に係る放電期間取得部５５ｅと判定部５６ｃの構成例を示した説明図である。

図２２に示すように、放電期間取得部５５ｅは、ローパスフィルタ回路８０eと、比較回路６８ｅと、クロック発生回路７０と、積分回路７１ｅを有する。また、判定部５６ｃは、比較回路６８ｂを有する。

ローパスフィルタ回路８０ｅには、電圧検出部５３ｅから送出された電圧信号６２ｅが入力される。ローパスフィルタ回路８０ｅには、電圧信号６２ｅのリンギングノイズが除去されるように、カットオフ周期が設定されている。ローパスフィルタ回路８０ｅのカットオフ周期は、例えば、検知用火花放電期間Ｔｄ×０．１に設定される。

比較回路６８ｅには、ローパスフィルタ回路８０ｅから送出されたフィルタ後電圧信号と、閾値７２ｅが入力される。

積分回路７１ｅには、比較回路６８ｅから送出された積分ＯＮ信号と、クロック発生回路７０から送出されたクロック信号（例えば１００ｋＨｚのクロック信号）と、ＥＣＵ２から送出された点火信号とが入力される。

判定部５６ｃの比較回路６８ｂには、積分回路７１ｅから送出された放電期間Ｔｄと、ＥＣＵ２から送出された放電期間比較値Ｔｄｃが入力される。比較回路６８ｂは、判定結果（Ｈｉｇｈ／Ｌｏｗ）を出力する。比較回路６８ｂから出力された判定結果（Ｈｉｇｈ／Ｌｏｗ）は、ＥＣＵ２へ送出される。

［放電期間取得部と判定部の動作］
次に、放電期間取得部６０ｅと判定部５６ｃの動作例について、図２３を用いて説明する。
図２３は、第３実施形態に係る放電期間取得部５５ｅと、判定部５６ｃの動作例を示した説明図である。

図２３におけるグラフの横軸は、時間経過を示す。また、図２３におけるグラフは、上段から、ＥＣＵ２から送出された点火信号、電圧検出部５３ｅから送出された電圧信号６２ｅ（１次電圧）、ローパスフィルタ回路８０ｅから送出されたフィルタ後電圧信号、比較回路６８ｅから送出された積分ＯＮ信号、クロック発生回路７０から送出されたクロック信号、積分回路７１ｅの積分出力値、ＥＣＵ２から送出された放電期間比較値Ｔｄｃ、比較回路６８ｂによって出力された判定結果を示す。

図２３に示すように、積分回路７１ｅは、点火信号がＬｏｗからＨｉｇｈに立ち上がるタイミングで出力値をゼロにリセットする。ローパスフィルタ回路８０eは、入力された電圧信号６２ｅの高周波成分を除去したフィルタ後電圧信号を比較回路６８ｅに入力する。ローパスフィルタ回路８０ｅは、電圧信号６２ｅに生じる高周波数のリンギングノイズを除去する。これにより、フィルタ後電圧信号から得られる放電期間の誤検出を防ぐことができる。

比較回路６８ｅは、入力されたフィルタ後電圧信号と閾値７２ｅ（図２２参照）との比較を行い、フィルタ後電圧信号が閾値７２ｅより大きい場合に、Ｈｉｇｈ（通電状態を示す）の積分ＯＮ信号を出力する。また、比較回路６８ｅは、フィルタ後電圧信号が閾値７２ｅ以下の場合に、Ｌｏｗ（非通電状態を示す）の積分ＯＮ信号を出力する。

閾値７２ｅは、電流の通電期間を判定するための値である。閾値７２ｅは、通電時の電圧信号６２ｅの平均値に対して充分小さい値として予め定められる。閾値７２ｅは、例えば、通電時の電圧信号６２ｅの平均値×０．０１である。

積分回路７１ｅは、比較回路６８ｅから入力された積分ＯＮ信号がＨｉｇｈの期間、クロック発生回路７０から入力されたクロック信号数をカウントする。そして、積分回路７１ｅは、クロック数／クロック周波数により算出される積分出力値を出力する。積分ＯＮ信号がＨｉｇｈの期間は、電流の通電時間、即ち放電期間Ｔｄである。そのため、積分ＯＮ信号がＨｉｇｈからＬｏｗに下がった以降の積分出力値は、放電期間Ｔｄとほぼ等しい。

比較回路６８ｂは、積分回路７１ｅで取得された放電期間Ｔｄと、放電期間比較値Ｔｄｃを比較する。そして、比較回路６８ｂは、放電期間Ｔｄが放電期間比較値Ｔｄｃより大きい場合に、Ｈｉｇｈ（失火を示す）を出力する。一方、比較回路６８ｂは、放電期間Ｔｄが放電期間比較値Ｔｄｃ以下の場合に、Ｌｏｗ（正常燃焼を示す）を出力する。比較回路６８ｂの出力は、判定部５６ｃにおける判定結果としてＥＣＵ２に送出される。

［ＥＣＵのソフトウェアによる放電期間に基づいた失火検知の手順］
次に、ＥＣＵ２のソフトウェアによる放電期間Ｔｄに基づいた失火検知の手順について、図２４を用いて説明する。
図２４は、第３実施形態に係る、ＥＣＵ２のソフトウェアによる放電期間Ｔｄに基づいた失火検知処理の手順を示すフローチャートである。

図２１に示した燃焼検知部１ｆでは、放電期間取得部５５ｆ、判定部５６ｄをＥＣＵ２の内部に配置した。したがって、放電期間Ｔｄの取得、及び、失火判定は、ＥＣＵ２で動作するソフトウェアによって実行する。

図２４に示すように、ＥＣＵ２は、圧縮行程の後期から膨張行程の初期において、点火部５１内のイグナイタ５４に点火信号を送出して、着火用火花放電を実行する（Ｓ２０）。次に、ＥＣＵ２は、膨張行程において、点火部５１内のイグナイタ５４に点火信号を送出して、検知用火花放電を実行する（Ｓ２１）。次に、ＥＣＵ２は、燃焼検知部１ｆの電圧検出部５３ｅによって検出された検知用火花放電における電圧信号６２ｅを取り込む（Ｓ２２）。

次に、ＥＣＵ２の放電期間取得部５５ｆがローパスフィルタリングにより電圧信号６２ｅから高周波成分を除去する（Ｓ２３）。ＥＣＵ２の放電期間取得部５５ｆのローパスフィルタは、電圧信号６２ｅのリンギングノイズが除去されるようにカットオフ周期が設定されている。カットオフ周期は、例えば、検知用火花放電期間Ｔｄ×０．１に設定される。ＥＣＵ２の放電期間取得部５５ｆがローパスフィルタリングにより高周波成分を除去する理由は、電圧信号６２ｅに生じた高周波数のリンギングノイズを除去して、その後に得る放電期間の誤検出を防ぐためである。

次に、ＥＣＵ２の放電期間取得部５５ｆが、フィルタリング後の電圧信号から放電期間Ｔｄを取得する（Ｓ２４）。具体的には、点火信号がＨｉｇｈからＬｏｗに立ち下がるタイミング以降でフィルタリング後の電圧信号が予め定めた通電判定閾値よりも大きくなる時間を放電期間Ｔｄとして取得する。通電判定閾値は、電流の通電期間を判定するための値である。通電判定閾値は、通電時の電圧信号６２の平均値に対して充分小さい値として予め定められる。通電判定閾値は、例えば、通電時の電圧信号６２ｅの平均値×０．０１である。

次に、ＥＣＵ２の判定部５６ｄが、放電期間Ｔｄが予め決定された放電期間比較値Ｔｄｃよりも大きいか否かを判定する（Ｓ２５）。ステップＳ２５において、放電期間Ｔｄが放電期間比較値Ｔｄｃよりも大きくないと判定したとき（Ｓ２５がＮＯ判定の場合）、ＥＣＵ２の判定部５６ｄは、正常燃焼と判定する（Ｓ２７）。ステップＳ２７の処理後、ＥＣＵ２は、失火検知処理を終了する。

一方、ステップＳ２５において、放電期間Ｔｄが放電期間比較値Ｔｄｃよりも大きいと判定したとき（Ｓ２５がＹＥＳ判定の場合）、ＥＣＵ２の判定部５６ｄは、失火ありと判定する（Ｓ２６）。ステップＳ２６の処理後、ＥＣＵ２は、失火検知処理を終了する。

＜第４実施形態＞
［点火部と燃焼検知部の構成］
次に、本発明の第４実施形態に係る点火装置の点火部と燃焼検知部の構成について、図２５及び図２６を用いて説明する。
図２５は、第４実施形態に係る点火装置３Ｇにおける点火部５１と燃焼検知部１ｇの構成例を示す説明図である。図２６は、第４実施形態に係る燃焼検知部の構成要素の一部をＥＣＵ２の内部に配置した例を示す説明図である。

図２５に示すように、点火部５１は、イグナイタ５４と、点火コイル５２を有する。イグナイタ５４は、ＥＣＵ２から送出された点火信号を受け取る。点火コイル５２は、点火プラグ４０に高電圧を印加する。

燃焼検知部１ｇは、電圧検出部５３ａと、平均電圧取得部５５ｇと、判定部５６ｇを有する。電圧検出部５３ａは、点火コイル５２の電圧（１次電圧または極性反転された２次電圧）を検出し、電圧信号６２を平均電圧取得部５５ｇに送出する。なお、電圧検出部５３ａは、点火コイル５２の２次電圧を検出するよりも、点火コイル５２の１次電圧を検出するほうがより望ましい。

平均電圧取得部５５ｇは、入力された電圧信号６２の平均電圧値を取得し、判定部５６ｇに送出する。判定部５６ｇは、入力された平均電圧値と、ＥＣＵ２より受け取った平均電圧比較値に基づいて内燃機関１３の失火判定を行い、判定結果をＥＣＵ２に送出する。

図２５では、燃焼検知部１ｇの構成要素の全てが点火装置３Ｇの内部に配置された例を示した。しかし、燃焼検知部の構成要素の一部をＥＣＵ２の内部に配置してもよい。図２６に示すように、点火装置３Ｈは、点火部５１と、電圧検出部５３ａを有する。

燃焼検知部１ｈは、点火装置３Ｈの内部に配置された電圧検出部５３ａと、ＥＣＵ２の内部に配置された平均電圧取得部５５ｈ及び判定部５６ｈから構成されている。燃焼検知部１ｈは、本発明に係る燃焼状態検出装置に対応する。電圧検出部５３ａから出力される電圧信号６２は、電圧出力部４ｈを介してＥＣＵ２に送出される。

燃焼検知部１ｈのように、平均電圧取得部５５ｈと判定部５６ｈをＥＣＵ２の内部に配置すると、平均電圧取得部５５ｈと判定部５６ｈの処理を、ＥＣＵ２で動作するソフトウェアで実行できる。この場合は、例えば、内燃機関１３の運転状態に合わせて失火判定の条件を柔軟に変更することができる。したがって、燃焼状態の検知（失火判定）を最適化することができる。

［平均化期間と平均電圧］
次に、第４実施形態に係る検知用火花放電の１次電圧の平均化期間と平均電圧について、図２７を用いて説明する。
図２７は、平均電圧取得部５５ｇ、または平均電圧取得部５５ｈによって取得される平均電圧の説明図である。

図２７に示すグラフの横軸は、経過時間を示している。また、図２７に示すグラフの縦軸は、電圧検出部５３ａにより検出した検知用火花放電における電圧信号６２（１次電圧）の一例を示す。ここで、ｔ０は、検知用火花放電の開始タイミングを示し、ｔ１は、検知用火花放電の終了タイミングを示す。また、ｔ２は、電圧信号６２の平均化開始タイミングを示し、ｔ３は、電圧信号６２の平均化終了タイミングを示す。

平均電圧取得部５５ｇ、または平均電圧取得部５５ｈは、検知用火花放電の放電期間Ｔｄ内における電圧信号６２の平均電圧Ｖｍを取得する。ここで平均電圧Ｖｍは、放電期間Ｔｄ内における電圧（１次電圧、もしくは極性反転された２次電圧）のアンサンブル平均値である。また、平均電圧Ｖｍは、放電期間Ｔｄ内における電圧（１次電圧、もしくは２次電圧）のＲＭＳ値（二乗平均値の平方根）であってもよい。

電圧信号６２を平均化する期間（平均化期間Ｔｍ）は、検知用火花放電の放電期間Ｔｄ内であって、かつ放電期間Ｔｄの後期であることが望ましい。より具体的には、電圧信号６２の平均化開始タイミングｔ２が、放電期間Ｔｄの５０％以降であることが望ましい。また、電圧信号６２の平均化終了タイミングｔ３が、放電期間Ｔｄの９０％以降であることが望ましい。発明者の実験によると、電圧信号６２の平均化開始タイミングｔ２の望ましい範囲は、数式（３）により表される。また、電圧信号６２の平均化終了タイミングｔ３の望ましい範囲は、数式（４）により表される。

［数３］
ｔ０＋０．９×Ｔｄ ＞ ｔ２ ≧ ｔ０＋０．５×Ｔｄ…（３）
［数４］
ｔ０＋Ｔｄ ≧ ｔ３ ≧ ｔ０＋０．９×Ｔｄ…（４）

電圧信号６２の平均化開始タイミングｔ２が、放電期間の５０％以降であることが望ましい理由は、検知用火花放電の前半ではリンギングノイズによって電圧が不安定になるためである。電圧信号６２の平均化終了タイミングｔ３が、放電期間の９０％以降であることが望ましい理由は、前述のように、検知用火花放電の終期の電圧が筒内圧と強い相関を持つためである。

［筒内圧と平均電圧］
次に、第４実施形態に係る筒内圧と平均電圧の関係について、図２８を用いて説明する。
図２８は、検知用火花放電タイミングにおける筒内圧と平均電圧Ｖｍとの関係を示す説明図である。

図２８に示すように検知用火花放電タイミングにおける筒内圧と平均電圧Ｖｍには、強い相関がある。すなわち、平均電圧Ｖｍは、検知用火花放電タイミングにおける筒内圧の上昇と共に大きくなる。失火時は、正常燃焼時に比べて検知用火花放電タイミングにおける筒内圧が低くなる。そのため、平均電圧Ｖｍの大きさに基づいて失火と正常燃焼を判別することが可能である。

［ＥＣＵのソフトウェアによる平均電圧に基づいた失火検知の手順］
次に、第４実施形態に係る、ＥＣＵ２のソフトウェアによる平均電圧Ｖｍに基づいた失火検知の手順について、図２９を用いて説明する。
図２９は、第４実施形態に係る失火検知処理の手順を示すフローチャートである。

図２６に示した燃焼検知部１ｈでは、平均電圧取得部５５ｈ、判定部５６ｈをＥＣＵ２の内部に配置した。したがって、平均電圧Ｖｍの取得、及び、失火判定は、ＥＣＵ２で動作するソフトウェアによって実行する。

図２９に示すように、ＥＣＵ２は、圧縮行程の後期から膨張行程の初期において、点火部５１内のイグナイタ５４に点火信号を送出して、着火用火花放電を実行する（Ｓ３０）。次に、ＥＣＵ２は、膨張行程において、点火部５１内のイグナイタ５４に点火信号を送出して、検知用火花放電を実行する（Ｓ３１）。次に、ＥＣＵ２の平均電圧取得部５５ｈが、平均電圧Ｖｍ取得処理を行う（Ｓ３２）。ステップＳ３２において、平均電圧取得部５５ｈは、電圧信号６２から平均電圧Ｖｍを取得する。次に、ＥＣＵ２の判定部５６ｈが、平均電圧Ｖｍが予め決定された平均電圧比較値Ｖｍｃよりも小さいか否かを判定する（Ｓ３３）。

ステップＳ３３において、平均電圧Ｖｍが平均電圧比較値Ｖｍｃよりも小さくないと判定したとき（Ｓ３３がＮＯ判定の場合）、ＥＣＵ２の判定部５６ｈは、正常燃焼と判定する（Ｓ３５）。ステップＳ３５の処理後、ＥＣＵ２は、失火検知処理を終了する。一方、ステップＳ３３において、平均電圧Ｖｍが平均電圧比較値Ｖｍｃよりも小さいと判定したとき（Ｓ３３がＹＥＳ判定の場合）、ＥＣＵ２の判定部５６ｈは、失火ありと判定する（Ｓ３４）。ステップＳ３４の処理後、ＥＣＵ２は、失火検知処理を終了する。

［平均電圧Ｖｍ取得処理］
次に、図２９に示す失火検知処理にステップＳ３２において実行される平均電圧Ｖｍ取得処理について、図３０を用いて説明する。
図３０は、ＥＣＵ２のソフトウェアによる平均電圧Ｖｍを算出する手順を示すフローチャートである。

図３０に示すように、ＥＣＵ２は、点火信号がＬｏｗになっているか否かを判定する（Ｓ３２１）。ステップＳ３２１において、点火信号がＬｏｗでない場合（Ｓ３２１がＮＯ判定の場合）、ＥＣＵ２は、ステップＳ３２１を繰り返す。一方、点火信号がＬｏｗである場合（Ｓ３２１がＹＥＳ判定の場合）、ＥＣＵ２は、検知用火花放電が開始されたと判断し、放電開始タイミングｔ０に現在のクランク角をセットする（Ｓ３２２）。

次に、ＥＣＵ２は、燃焼検知部１ｈの電圧検出部５３ａによって検出された検知用火花放電における電圧信号６２を取り込む（Ｓ３２３）。そして、ＥＣＵ２は、電圧信号６２が予め定めた通電判定閾値より小さいか否かを判定する（Ｓ３２４）。ステップＳ３２４において、電圧信号が予め定めた通電判定閾値より小さくない場合（Ｓ３２４がＮＯ判定の場合）、ＥＣＵ２は、電圧信号と現在のクランク角をバッファに書き込む（Ｓ３２５）。ステップＳ３２５の処理後、ＥＣＵ２は、ステップＳ３２３に戻る。

ステップＳ３２４において、電圧信号が予め定めた通電判定閾値より小さい場合（Ｓ３２４がＹＥＳ判定の場合）、ＥＣＵ２は、検知用火花放電が終了したと判断し、放電終了タイミングｔ１に現在のクランク角をセットする（Ｓ３２６）。通電判定閾値は、電流の通電期間を判定するための値である。通電判定閾値は、通電時の電圧信号６２の平均値に対して充分小さい値として予め定められる。通電判定閾値は、例えば、通電時の電圧信号６２の平均値×０．０１である。

次に、ＥＣＵ２は、放電開始タイミングｔ０と放電終了タイミングｔ１とから、電圧信号の平均化開始タイミングｔ２を算出する（Ｓ３２７）。平均化開始タイミングｔ２は、例えば、上述した数式（３）によって算出される。次に、ＥＣＵ２は、放電開始タイミングｔ０と放電終了タイミングｔ１とから、電圧信号の平均化終了タイミングｔ３を算出する（Ｓ３２８）。平均化終了タイミングｔ３は、例えば、上述した数式（４）によって算出される。

次に、ＥＣＵ２は、ステップＳ３２５においてバッファに書き込まれた電圧信号値とクランク角を基に、平均化開始タイミングｔ２から平均化終了タイミングｔ３までの電圧信号の平均電圧Ｖｍを算出する（Ｓ３２９）。平均電圧Ｖｍは、例えば、平均化開始タイミングｔ２から平均化終了タイミングｔ３までの電圧信号６２のアンサンブル平均である。また、平均電圧Ｖｍは、例えば、平均化開始タイミングｔ２から平均化終了タイミングｔ３までの電圧信号６２のＲＭＳ値である。ステップＳ３２９の処理後、ＥＣＵ２は、平均電圧Ｖｍ取得処理を終了して、図２９に示す失火検知処理のステップＳ３３を実行する。

＜第５実施形態＞
［点火部と燃焼検知部の構成］
次に、本発明の第５実施形態に係る点火装置の点火部と燃焼検知部の構成について、図３１を用いて説明する。
図３１は、第５実施形態に係る点火部と燃焼検知部の構成例を示す説明図である。

図３１に示すように、点火装置３Ｉは、点火部５１と、電圧検出部５３ａを有する。点火部５１は、イグナイタ５４と、点火コイル５２を有する。イグナイタ５４は、ＥＣＵ２から送出された点火信号を受け取る。点火コイル５２は、点火プラグ４０に高電圧を印加する。

電圧検出部５３ａは、点火コイル５２の電圧（１次電圧または極性反転された２次電圧）を検出する。なお、電圧検出部５３ａは、点火コイル５２の２次電圧を検出するよりも、点火コイル５２の１次電圧を検出するほうがより望ましい。

燃焼検知部１ｉは、点火装置３Ｉの内部に配置された電圧検出部５３ａと、ＥＣＵ２の内部に配置されたピーク電圧取得部５５ｂ、平均電圧取得部５５ｈ、及び判定部５６ｉから構成されている。燃焼検知部１ｉは、本発明に係る燃焼状態検出装置に対応する。

ピーク電圧取得部５５ｂは、入力された電圧信号６２のピーク電圧Ｖｐを取得し、判定部５６ｉに送出する。平均電圧取得部５５ｈは、入力された電圧信号６２の平均電圧Ｖｍを取得し、判定部５６ｉに送出する。判定部５６ｉは、入力されたピーク電圧Ｖｐもしくは平均電圧Ｖｍと、ＥＣＵ２で予め定めた平均電圧比較値またはピーク電圧比較値に基づいて内燃機関１３の失火判定を行う。

［ＥＣＵのソフトウェアによる失火検知の手順］
次に、第５実施形態に係る、ＥＣＵ２のソフトウェアによる失火検知の手順について、図３２を用いて説明する。
図３２は、第５実施形態に係る失火検知処理の手順を示すフローチャートである。

図３１に示した燃焼検知部１ｉでは、ピーク電圧取得部５５ｂ、平均電圧取得部５５ｈ、判定部５６ｉをＥＣＵ２の内部に配置した。したがって、ピーク電圧Ｖｐの取得、平均電圧Ｖｍの取得、及び、失火判定は、ＥＣＵ２で動作するソフトウェアによって実行する。

図３２に示すように、ＥＣＵ２は、圧縮行程の後期から膨張行程の初期において、点火部５１内のイグナイタ５４に点火信号を送出して、着火用火花放電を実行する（Ｓ４０）。次に、ＥＣＵ２は、膨張行程において、点火部５１内のイグナイタ５４に点火信号を送出して、検知用火花放電を実行する（Ｓ４１）。次に、ＥＣＵ２は、検知用火花放電タイミングθｄが予め定めたタイミング比較値θｄｃより大きいか否かを判定する（Ｓ４２）。

ステップＳ４２において、検知用火花放電タイミングθｄが予め定めたタイミング比較値θｄｃよりも大きくないと判定したとき（Ｓ４２がＮＯ判定の場合）、ＥＣＵ２は、ピーク電圧Ｖｐに基づいて失火判定を実施する（Ｓ４３）。より具体的には、図１３に示したピーク電圧Ｖｐに基づいた失火判定処理のステップＳ３以降の手順に従って失火判定を実施する。ステップＳ４４の処理後、ＥＣＵ２は、失火検知処理を終了する。

ステップＳ４２において、検知用火花放電タイミングθｄが予め定めたタイミング比較値θｄｃよりも大きいと判定したとき（Ｓ４２がＹＥＳ判定の場合）、ＥＣＵ２は、平均電圧Ｖｍに基づいて失火判定を実施する（Ｓ４４）。より具体的には、図２９に示した平均電圧Ｖｍに基づいた失火判定処理のステップＳ３２以降の手順に従って失火判定を実施する。ステップS４４の処理後、ＥＣＵ２は、失火検知処理を終了する。

このように、第５実施形態では、検知用火花放電タイミングθｄに応じて、ピーク電圧Ｖｐに基づいた失火判定と、平均電圧Ｖｍに基づいた失火判定とを切り替える。この利点について、図３３及び図３４を用いて説明する。

図３３は、検知用火花放電タイミングθｄが異なる場合の検知用火花放電における１次（電圧信号６２）の挙動の一例を示した説明図である。図３３Ａは、検知用火花放電タイミングθｄが進角している場合（例えば検知用火花放電タイミングθｄが圧縮上死点後５０°）における１次電圧（電圧信号６２）の挙動の一例を示す。図３３Ｂは、検知用火花放電タイミングθｄが遅角している場合（例えば検知用火花放電タイミングθｄが圧縮上死点後９０°）における１次電圧（電圧信号６２）の挙動の一例を示す。また、図３３Ａ及び図３３Ｂの実線は、正常燃焼時の１次電圧（電圧信号６２）の挙動の一例を示し、点線は、失火時の１次電圧（電圧信号６２）の挙動の一例を示す。

図３３Ａに示されるように、検知用火花放電タイミングθｄが進角している場合（例えば検知用火花放電タイミングθｄが圧縮上死点後３０°の場合）には、筒内のガス流動が比較的強く、検知用火花放電における放電路の伸長が大きくなる。これにより、検知用火花放電タイミングθｄが進角している場合には、検知用火花放電の終期において電圧が上昇する挙動が顕著となる。したがって、検知用火花放電タイミングθｄが進角している場合は、ピーク電圧Ｖｐに基づいて正常燃焼と失火を容易に判別できる。

一方、図３３Ｂに示されるように、検知用火花放電タイミングθｄが遅角している場合（例えば検知用火花放電タイミングθｄが圧縮上死点後９０°の場合）には、筒内のガス流動が比較的弱く、検知用火花放電における放電路の伸長が小さくなる。これにより、検知用火花放電タイミングθｄが遅角している場合には、検知用火花放電タイミングθｄが進角している場合に比べて、放電の終期における電圧上昇が小さくなる。したがって、検知用火花放電タイミングθｄが遅角している場合は、平均電圧Ｖｍに基づいて正常燃焼と失火を容易に判別できる。

図３４は、検知用火花放電タイミングθｄの変化に対して、ピーク電圧Ｖｐに基づいた失火検知を行った場合と、平均電圧Ｖｍに基づいた失火検知を行った場合の失火検知精度の例を示した説明図である。失火検知精度は、試験サイクル数に対して正しく失火と正常燃焼を判別できたサイクル数の割合のことである。

図３４に示すように、検知用火花放電タイミングθｄが進角している場合には、検知用火花放電終期の電圧上昇が顕著である。そのため、ピーク電圧Ｖｐに基づいた失火検知は、平均電圧Ｖｍに基づいた失火検知よりも失火検知精度が高い傾向を示す。一方、検知用火花放電タイミングθｄが遅角している場合には、検知用火花放電終期の電圧上昇が少ない。そのため、平均電圧Ｖｍに基づいた失火検知は、ピーク電圧Ｖｐに基づいた失火検知よりも失火検知精度が高い傾向を示す。

検知用火花放電タイミングθｄは、着火用火花放電タイミングの後に実施される。したがって、検知用火花放電タイミングθｄは、着火用火花放電タイミングに依存する。着火用火花放電タイミングは、内燃機関の回転速度やトルク、排ガス再循環（ＥＧＲ）量などの運転条件によって種々に変化する。すなわち、適切な検知用火花放電タイミングθｄは、内燃機関の回転速度やトルク、排ガス再循環（ＥＧＲ）量などの運転条件によって種々に変化する。

そこで、第５実施形態に係るＥＣＵ２の判定部５６ｉは、検知用火花放電タイミングθｄとタイミング比較値θｄｃとの比較を行う。そして、ＥＣＵ２の判定部５６ｉは、検知用火花放電タイミングθｄがタイミング比較値θｄｃより遅角していない場合に、ピーク電圧Ｖｐに基づいた失火検知を実施する。また、ＥＣＵ２の判定部５６ｉは、検知用火花放電タイミングθｄがタイミング比較値θｄｃより遅角している場合に、平均電圧Ｖｍに基づいた失火検知を実施する。これにより、第５実施形態に係る失火判定処理は、検知用火花放電タイミングθｄが変化しても、高い失火検知精度を得ることができる。

なお、タイミング比較値θｄｃは、ピーク電圧Ｖｐに基づいた失火検知と平均電圧に基づいた失火検知を切り替える検知用火花放電タイミングθｄにおいて充分な失火検知精度が得られるように、予めキャリブレーション等によって適正値が決定される。タイミング比較値θｄｃの適正値は、例えば、圧縮上死点後７０°である。

また、タイミング比較値θｄｃは、必ずしも一定値である必要はなく、内燃機関の運転条件に応じて変更してもよい。例えば、内燃機関の回数速度やトルク変化などに対して、タイミング比較値θｄｃの適正値をマップデータとして予め保有しておく。そして、ＥＣＵ２の判定部５６ｉは、マップデータを参照し、内燃機関の運転条件に応じてタイミング比較値θｄｃを変更する。このように、内燃機関の運転条件に応じてタイミング比較値θｄｃを変更することで、内燃機関の運転条件が変わっても失火検知精度を高く維持することができる。

＜第６実施形態＞
［点火部と燃焼検知部の構成］
次に、本発明の第６実施形態に係る点火装置の点火部と燃焼検知部の構成について、図３５を用いて説明する。
図３５は、第６実施形態に係る点火部と燃焼検知部の構成例を示す説明図である。

図３５に示すように、点火装置３Jは、点火部５１と、電圧検出部５３ａを有する。
点火部５１は、イグナイタ５４と、点火コイル５２を有する。イグナイタ５４は、ＥＣＵ２から送出された点火信号を受け取る。点火コイル５２は、点火プラグ４０に高電圧を印加する。

電圧検出部５３ａは、点火コイル５２の電圧（１次電圧または極性反転された２次電圧）を検出する。なお、電圧検出部５３ａは、点火コイル５２の２次電圧を検出するよりも、点火コイル５２の１次電圧を検出するほうがより望ましい。

燃焼検知部１ｊは、点火装置３Jの内部に配置された電圧検出部５３ａと、ＥＣＵ２の内部に配置された電圧変化率取得部５５ｊ及び判定部５６ｊから構成されている。燃焼検知部１ｊは、本発明に係る燃焼状態検出装置に対応する。電圧検出部５３ａは点火コイル５２の電圧（１次電圧または、極性反転された２次電圧）を検出し、電圧信号６２として出力する。

ＥＣＵ２の内部に配置された電圧変化率取得部５５ｊは、入力された電圧信号６２から電圧変化率ｄＶを取得し、判定部５６ｊに送出する。判定部５６ｊは、入力された電圧変化率ｄＶと、ＥＣＵ２で予め定めた電圧変化率比較値に基づいて内燃機関１３の失火判定を行う。

図３６は、電圧変化率取得部５５ｊによって取得される電圧変化率の説明図である。図３６Ａ及び図３６Ｂに示すグラフの横軸は、経過時間を示している。図３６Ａの縦軸は、検知用火花放電において電圧検出部５３ａによって検出された１次電圧（電圧信号６２）を示す。図３６Ｂの縦軸は、検知用火花放電において電圧検出部５３ａによって検出された１次電圧（電圧信号６２）の時間微分値ｄＶ／ｄｔを示す。

電圧変化率取得部５５ｊによって取得される電圧変化率ｄＶは、数式（５）によって算出される。即ち、電圧変化率取得部５５ｊによって取得される電圧変化率ｄＶは、平均化期間Ｔｄｍにおける１次電圧（電圧信号６２）の時間微分値ｄＶ／ｄｔの平均値である。

電圧の時間微分値を平均化する期間（平均化期間Ｔｄｍ）は、検知用火花放電の中期から放電終期の間であることが望ましい。より具体的には、電圧の時間微分値の平均化開始タイミングｔ４は、検知用火花放電の開始後、放電期間Ｔｄの４０％～６０％の範囲にあることが望ましい。また、電圧の時間微分値の平均化終了タイミングｔ５は、検知用火花放電の放電開始後、放電期間Ｔｄの９０％～１００％の範囲にあることが望ましい。発明者の実験によると、電圧の時間微分値の平均化開始タイミングｔ４の望ましい範囲は、数式（６）により表される。また、電圧の時間微分値の平均化終了タイミングｔ５の望ましい範囲は、数式（７）により表される。

［数６］
ｔ０＋０．６×Ｔｄ ≧ ｔ４ ≧ ｔ０＋０．４×Ｔｄ…（６）
［数７］
ｔ０＋Ｔｄ ≧ ｔ５ ≧ ｔ０＋０．９×Ｔｄ…（７）

平均化開始タイミングｔ４及び平均化終了タイミングｔ５が、上述した範囲にあることが望ましい理由は、筒内圧の違いによる電圧挙動の変化が、主に検知用火花放電期間の後期で顕著になるためである。また、検知用火花放電期間の前期ではリンギングノイズにより電圧の時間微分値の精度が低下するためである。

［筒内圧と電圧変化率］
次に、筒内圧と電圧変化率ｄＶとの関係について、図３７を用いて説明する。
図３７は、第６実施形態に係る、検知用火花放電タイミングにおける筒内圧と電圧変化率ｄＶとの関係の例を示す説明図である。

図３７に示すように、検知用火花放電タイミングにおける筒内圧と電圧変化率ｄＶには、高い相関がある。すなわち、電圧変化率ｄＶは、検知用火花放電タイミングにおける筒内圧が低くなるほど小さくなる。これは、検知用火花放電タイミングにおける筒内圧が低くなるほど検知用火花放電における放電路の伸長量が小さくなり、検知用火花放電の放電後期における電圧の上昇が抑えられるためである。したがって、検知用火花放電タイミングにおける筒内圧が低くなる失火時は、検知用火花放電タイミングにおける筒内圧が高くなる正常燃焼時に比べて、検知用火花放電の電圧変化率ｄＶが小さくなる。

そこで、第６実施形態では、予めキャリブレーション等によって、失火時の電圧変化率ｄＶの上限値（失火判定をするための電圧変化率比較値ｄＶｃ）を決定しておく。そして、ＥＣＵ２の判定部５６ｊは、検知用火花放電の電圧変化率ｄＶが電圧変化率比較値ｄＶｃより小さければ、失火であると判別する。一方、判定部５６ｊは、検知用火花放電の電圧変化率ｄＶが電圧変化率比較値ｄＶｃより小さくなければ、正常燃焼であると判別する。

［ＥＣＵのソフトウェアによる電圧変化率に基づいた失火検知の手順］
次に、ＥＣＵ２のソフトウェアによる電圧変化率ｄＶに基づいた失火検知の手順について、図３８を用いて説明する。
図３８は、第６実施形態に係る失火検知処理の手順を示すフローチャートである。

図３５に示した燃焼検知部１ｊでは、電圧変化率取得部５５ｊ、判定部５６ｊをＥＣＵ２の内部に配置した。したがって、電圧変化率ｄＶの取得、及び、失火判定は、ＥＣＵ２で動作するソフトウェアによって実行する。

図３８に示すように、ＥＣＵ２は、圧縮行程の後期から膨張行程の初期において、点火部５１内のイグナイタ５４に点火信号を送出して、着火用火花放電を実行する（Ｓ５０）。次に、ＥＣＵ２は、膨張行程において、点火部５１内のイグナイタ５４に点火信号を送出して、検知用火花放電を実行する（Ｓ５１）。次に、ＥＣＵ２の電圧変化率取得部５５ｊが、電圧変化率ｄＶ取得処理を行う（Ｓ５２）。ステップＳ５２において、平電圧変化率取得部５５ｊは、電圧信号６２から電圧変化率ｄＶを取得する。次に、ＥＣＵ２の判定部５６ｊが、電圧変化率ｄＶが予め決定された電圧変化率比較値ｄＶｃよりも小さいか否かを判定する（Ｓ５３）。

ステップＳ５３において、電圧変化率ｄＶが電圧変化率比較値ｄＶｃよりも小さくないと判定したとき（Ｓ５３がＮＯ判定の場合）、ＥＣＵ２の判定部５６ｊは、正常燃焼と判定する（Ｓ５５）。ステップＳ５５の処理後、ＥＣＵ２は、失火検知処理を終了する。一方、ステップＳ５３において、電圧変化率ｄＶが電圧変化率比較値ｄＶｃよりも小さいと判定したとき（Ｓ５３がＹＥＳ判定の場合）、ＥＣＵ２の判定部５６ｊは、失火ありと判定する（Ｓ５４）。ステップＳ５４の処理後、ＥＣＵ２は、失火検知処理を終了する。

［電圧変化率ｄＶ取得処理］
次に、図３８に示す失火検知処理のステップＳ５２において実行される電圧変化率ｄＶ取得処理について、図３９を用いて説明する。
図３９は、ステップＳ５２におけるＥＣＵ２のソフトウェアによる電圧変化率ｄＶを算出する手順を示すフローチャートである。

図３９に示すように、ＥＣＵ２は、点火信号がＬｏｗになっているか否かを判定する（Ｓ５２１）。ステップＳ５２１において、点火信号がＬｏｗでない場合（Ｓ５２１がＮＯ判定の場合）、ステップＳ５２１を繰り返す。ステップＳ５２１において、点火信号がＬｏｗである場合（Ｓ５２ａがＹＥＳ判定の場合）、ＥＣＵ２は、放電が開始されたと判断し、放電開始タイミングｔ０に現在のクランク角をセットする（Ｓ５２２）。

次に、ＥＣＵ２は、燃焼検知部１ｊの電圧検出部５３ａによって検出された検知用火花放電における電圧信号６２を取り込む（Ｓ５２３）。そして、ＥＣＵ２は、電圧信号６２が予め定めた通電判定閾値より小さいか否かを判定する（Ｓ５２４）。ステップＳ５２４において、電圧信号６２が予め定めた通電判定閾値より小さくない場合（Ｓ５２４がＮＯ判定の場合）、ＥＣＵ２は、電圧信号６２の時間微分値ｄＶ／ｄｔを算出する（Ｓ５２５）。そして、ＥＣＵ２は、電圧信号６２の時間微分値ｄＶ／ｄｔと現在のクランク角をバッファに書き込む（Ｓ５２６）。ステップＳ５２６の処理後、ＥＣＵ２は、ステップＳ５２３に戻る。

ステップＳ５２４において、電圧信号６２が予め定めた通電判定閾値より小さい場合（Ｓ５２４がＹＥＳ判定の場合）、ＥＣＵ２は、放電が終了したと判断し、放電終了タイミングｔ１に現在のクランク角をセットする（Ｓ５２７）。通電判定閾値は、電流の通電期間を判定するための値である。通電判定閾値は、通電時の電圧信号６２の平均値に対して充分小さい値として予め定められる。通電判定閾値は、例えば、通電時の電圧信号６２の平均値×０．０１である。

次に、ＥＣＵ２は、放電開始タイミングｔ０と放電終了タイミングｔ１とから、電圧微分値の平均化開始タイミングｔ４を算出する（Ｓ５２８）。平均化開始タイミングｔ４は、例えば、上述した数式（６）によって算出される。次に、ＥＣＵ２は、放電開始タイミングｔ０と放電終了タイミングｔ１とから、電圧微分値の平均化終了タイミングｔ５を算出する（Ｓ５２９）。平均化終了タイミングｔ５は、例えば、上述した数式（７）によって算出される。

次に、ＥＣＵ２は、ステップＳ５２６においてバッファに書き込まれた電圧微分値ｄＶ／ｄｔとクランク角を基に電圧変化率ｄＶを算出する（Ｓ５３０）。電圧変化率ｄＶは、電圧微分値の平均化開始タイミングｔ１から電圧微分値の平均化終了タイミングｔ５における電圧微分値の平均値である。電圧変化率ｄＶは、例えば、上述した数式（５）によって算出される。ステップＳ５３０の処理後、ＥＣＵ２は、電圧変化率ｄＶ取得処理を終了して、図３８に示す失火検知処理のステップＳ５３を実行する。

［内燃機関の運転状態に応じたピーク電圧比較値と放電期間比較値の変更］
次に、電圧比較値と放電期間比較値の変更について、図４０を用いて説明する。
図４０は、エンジン（内燃機関）トルク、エンジン（内燃機関）回転速度、吸気圧の変化に対する、ピーク電圧比較値Ｖｐｃと、放電期間比較値Ｔｄｃの望ましい変更方法を示した説明図である。

上述の第１実施形態、及び第２実施形態、及び第３実施形態、及び第５実施形態では、失火と正常燃焼を判別するためのピーク電圧比較値Ｖｐｃと、放電期間比較値Ｔｄｃを、内燃機関１３（エンジン）の運転状態に応じて適切に定めるとよい。これにより、内燃機関１３の運転状態が変更された場合においても、失火検知の精度を高く保つことができる。

図４０Ａのグラフは、平均エンジントルクと望ましいピーク電圧比較値Ｖｐｃ及び放電期間比較値Ｔｄｃとの関係の例を示す。図４０Ｂのグラフは、平均エンジン回転速度と望ましいピーク電圧比較値Ｖｐｃ及び放電期間比較値Ｔｄｃとの関係の例を示す。図４０Ｃのグラフは、平均吸気圧と望ましいピーク電圧比較値Ｖｐｃ及び放電期間比較値Ｔｄｃとの関係の例を示す。ここで「平均」は、エンジン（内燃機関）の複数サイクルの平均値を意味しており、例えば、エンジンにおける１００サイクルの平均値を示す。

平均エンジントルクが高い場合は、平均エンジントルクが低い場合に比べて、膨張行程における平均筒内圧が高くなる。そこで、図４０Ａに示すように、平均エンジントルクが高い場合には、平均エンジントルクが低い場合に比べてピーク電圧比較値Ｖｐｃを大きくして、放電期間比較値Ｔｄｃを小さくすることが望ましい。

平均エンジン回転速度が高い場合は、平均エンジン回転速度が低い場合に比べて、検知用火花放電の伸長が大きくなる。そこで、図４０Ｂに示すように、平均エンジン回転速度が高い場合には、平均エンジン回転速度が低い場合に比べて、ピーク電圧比較値Ｖｐｃを大きくして、放電期間比較値Ｔｄｃを小さくすることが望ましい。

平均吸気圧が高い場合は、平均吸気圧が低い場合に比べて、膨張行程における平均筒内圧が高くなる。そこで、図４０Ｃに示すように、平均吸気圧が高い場合には、平均吸気圧が低い場合に比べて、ピーク電圧比較値Ｖｐｃを大きくして、放電期間比較値Ｔｄｃを小さくすることが望ましい。

［電圧比較値と電圧変化率比較値の変更］
次に、電圧比較値と電圧変化率比較値の変更について、図４１を用いて説明する。
図４１は、エンジン（内燃機関）トルク、エンジン（内燃機関）回転速度、吸気圧の変化に対する、平均電圧比較値Ｖｍｃと、電圧変化率比較値ｄＶｃの望ましい変更方法を示した説明図である。

上述の第４実施形態、及び第５実施形態、及び第６実施形態では、失火と正常燃焼を判別するための平均電圧比較値Ｖｍｃと、電圧変化率比較値ｄＶｃを、内燃機関１３（エンジン）の運転状態に応じて適切に定めるとよい。これにより、内燃機関１３の運転状態が変更された場合においても、失火検知の精度を高く保つことができる。

図４１Ａのグラフは、平均エンジントルクと望ましい平均電圧比較値Ｖｍｃ及び電圧変化率比較値ｄＶｃとの関係の例を示す。図４１Ｂのグラフは、平均エンジン回転速度と望ましい平均電圧比較値Ｖｍｃ及び電圧変化率比較値ｄＶｃとの関係の例を示す。図４１Ｃのグラフは、平均吸気圧と望ましい平均電圧比較値Ｖｍｃ及び電圧変化率比較値ｄＶｃとの関係の例を示す。ここで「平均」は、エンジン（内燃機関）の複数サイクルの平均値を意味しており、例えば、エンジンにおける１００サイクルの平均値を示す。

平均エンジントルクが高い場合は、平均エンジントルクが低い場合に比べて、膨張行程における平均筒内圧が高くなる。そこで、図４１Ａに示すように、平均エンジントルクが高い場合には、平均エンジントルクが低い場合に比べて平均電圧比較値Ｖｍｃ及び電圧変化率比較値ｄＶｃを大きくすることが望ましい。

平均エンジン回転速度が高い場合は、平均エンジン回転速度が低い場合に比べて、検知用火花放電の伸長が大きくなる。そこで、図４１Ｂに示すように、平均エンジン回転速度が高い場合には、平均エンジン回転速度が低い場合に比べて、平均電圧比較値Ｖｍｃ及び電圧変化率比較値ｄＶｃを大きくすることが望ましい。

平均吸気圧が高い場合は、平均吸気圧が低い場合に比べて、膨張行程における平均筒内圧が高くなる。そこで、図４１Ｃに示すように、平均吸気圧が高い場合には、平均吸気圧が低い場合に比べて、平均電圧比較値Ｖｍｃ及び電圧変化率比較値ｄＶｃを大きくすることが望ましい。

＜まとめ＞
（１）上述した第１実施形態に係る内燃機関の燃焼状態検出装置は、ピーク電圧取得部５５ａ，５５ｂ（ピーク電圧取得部）と、判定部５６ａ，５６ｂ（判定部）とを備える。ピーク電圧取得部５５ａ，５５ｂは、放電を実施する点火プラグ４０（点火プラグ）に接続された点火コイル５２（点火コイル）の電圧に基づいて、放電終期ピーク電圧Ｖｐ（放電終期のピーク電圧値）を取得する。判定部５６ａ，５６ｂは、ピーク電圧取得部５５ａ，５５ｂによって取得された放電終期ピーク電圧Ｖｐとピーク電圧比較値Ｖｐｃ（ピーク電圧比較値）との比較を行う。点火プラグ４０は、混合気を着火するための着火用火花放電と、着火用火花放電より後の同一エンジンサイクルに、検知用火花放電を実施する。そして、判定部５６ａ，５６ｂは、検知用火花放電の放電終期ピーク電圧Ｖｐが、ピーク電圧比較値Ｖｐｃよりも小さい場合に失火と判定する。
これにより、燃焼によってイオンが発生しない燃料であっても、放電終期ピーク電圧Ｖｐから容易に失火を検出することができる。すなわち、燃料の種類に関わらずに失火を検出することができる。また、ブレークダウン（絶縁破壊）の有無で失火を検出するものでは無いため、検知用火花放電を実施する際の適切な印加電圧を定める必要は無く、ロバスト性が低くならないようにすることができる。

（２）上述した第１実施形態に係る内燃機関の燃焼状態検出装置におけるピーク電圧比較値Ｖｐｃ（ピーク電圧比較値）は、内燃機関の運転状態に応じて変更する。
これにより、内燃機関の運転状態が変化しても、放電終期ピーク電圧Ｖｐに基づく失火検知の精度を高く保つことができる。

（３）上述した第１実施形態に係る内燃機関の燃焼状態検出装置におけるピーク電圧比較値Ｖｐｃ（電圧比較値）は、エンジントルク、エンジン回転速度、または吸気圧の上昇に伴い増加する。
これにより、エンジントルク、エンジン回転速度、または吸気圧が変化しても、放電終期ピーク電圧Ｖｐに基づく失火検知の精度を高く保つことができる。

（４）上述した第１実施形態に係る内燃機関の燃焼状態検出装置は、点火コイル５２（点火コイル）の電圧を検出する電圧検出部５３ａ（電圧検出部）を備える。
これにより、点火コイル５２の電圧に関する情報をピーク電圧取得部５５ａ，５５ｂ（ピーク電圧取得部）に容易に供給することができる。また、点火装置３Ａに燃焼状態検出装置（ピーク電圧取得部５５ａ、判定部５６ａ、及び電圧検出部５３ａ）を設けることができる。この場合は、ＥＣＵ２から検知用火花放電を実施するための点火信号を受信することで、ＥＣＵ２に失火状態の検出結果を供給することができる。

（５）上述した第１実施形態に係る内燃機関の燃焼状態検出装置におけるピーク電圧取得部５５ｂ（ピーク電圧取得部）及び判定部５６ｂ（判定部）は、点火プラグ４０（点火プラグ）に着火用火花放電及び検知用火花放電を実施させるための点火信号を出力するＥＣＵ２（制御部）に含まれる。そして、電圧検出部５３ａ（電圧検出部）は、点火コイル５２（点火コイル）の１次電圧または極性反転された２次電圧を降圧した電圧値を検出して、検出した電圧値をピーク電圧取得部５５ｂに送出する。
これにより、放電終期ピーク電圧Ｖｐを取得する処理及び燃焼状態を検出する処理（失火判定）を、ＥＣＵ２で動作するソフトウェアで実行できる。この場合は、例えば、内燃機関１３の運転状態に合わせて失火判定の条件（ピーク電圧比較値Ｖｐｃ）を柔軟に変更することができる。したがって、燃焼状態の検知を最適化することが可能であると共に、ハードウェアに係るコストを減らすことができる。また、電圧検出部５３ａが点火コイル５２の１次電圧または極性反転された２次電圧を降圧した電圧値を検出するため、ピーク電圧取得部５５ｂに送出する電圧を、ＥＣＵ２の内部で通常取り扱われる電圧範囲にすることができる。これにより、ＥＣＵ２のハードウェアコストの上昇を抑えることができる。

（６）上述した第２実施形態に係る内燃機関の燃焼状態検出装置は、放電期間取得部５５ｃ，５５ｄ（放電期間取得部）と、判定部５６ｃ，５６ｄ（判定部）とを備える。放電期間取得部５５ｃ，５５ｄは、放電を実施する点火プラグ４０（点火プラグ）に接続された点火コイル５２（点火コイル）の電流に基づいて、放電期間Ｔｄ（放電期間）を取得する。判定部５６ｃ，５６ｄは、放電期間取得部５５ｃ，５５ｄによって取得された放電期間Ｔｄと放電期間比較値Ｔｄｃ（放電期間比較値）との比較を行う。点火プラグ４０は、混合気を着火するための着火用火花放電と、着火用火花放電より後の同一エンジンサイクルに、検知用火花放電を実施する。そして、判定部５６ｃ，５６ｄは、検知用火花放電の放電期間Ｔｄが、放電期間比較値Ｔｄｃよりも大きい場合に失火と判定する。
これにより、燃焼によってイオンが発生しない燃料であっても、放電期間Ｔｄから容易に失火を検出することができる。すなわち、燃料の種類に関わらずに失火を検出することができる。また、ブレークダウン（絶縁破壊）の有無で失火を検出するものでは無いため、検知用火花放電を実施する際の適切な印加電圧を定める必要は無く、ロバスト性が低くならないようにすることができる。

（７）上述した第２実施形態に係る内燃機関の燃焼状態検出装置は、放電期間比較値Ｔｄｃ（放電期間比較値）を、内燃機関の運転状態に応じて変更する。
これにより、内燃機関の運転状態が変化しても、放電期間Ｔｄに基づく失火検知の精度を高く保つことができる。

（８）上述した第２実施形態に係る内燃機関の燃焼状態検出装置における放電期間比較値Ｔｄｃは、エンジントルク、またはエンジン回転速度、または吸気圧の上昇に伴い減少する。
これにより、エンジントルク、エンジン回転速度、または吸気圧が変化しても、放電期間Ｔｄに基づく失火検知の精度を高く保つことができる。

（９）上述した第２実施形態に係る内燃機関の燃焼状態検出装置は、点火コイル５２（点火コイル）の電流を検出する電流検出部５３ｃ（電流検出部）を備える。
これにより、点火コイル５２の電流に関する情報を放電期間取得部５５ｃ，５５ｄ（放電期間取得部）に容易に供給することができる。また、点火装置３Ｃに燃焼状態検出装置（放電期間取得部５５ｃ、判定部５６ｃ、及び電流検出部５３ｃ）を設けることができる。この場合は、ＥＣＵ２から検知用火花放電を実施するための点火信号を受信することで、ＥＣＵ２に失火状態の検出結果を供給することができる。

（１０）上述した第２実施形態に係る内燃機関の燃焼状態検出装置における放電期間取得部５５ｄ（放電期間取得部）及び判定部５６ｄ（判定部）は、点火プラグ４０（点火プラグ）に着火用火花放電及び検知用火花放電を実施させるための点火信号を出力するＥＣＵ２（制御部）に含まれる。そして、電流検出部５３ｃ（電流検出部）は、点火コイル５２（点火コイル）の２次電流値を検出して、検出した２次電流値を放電期間取得部５５ｄに送出する。
これにより、放電期間Ｔｄを取得する処理及び燃焼状態を検出する処理（失火判定）を、ＥＣＵ２で動作するソフトウェアで実行できる。この場合は、例えば、内燃機関１３の運転状態に合わせて失火判定の条件（放電期間比較値Ｔｄｃ）を柔軟に変更することができる。したがって、燃焼状態の検知を最適化することが可能であると共に、ハードウェアに係るコストを減らすことができる。

（１１）上述した第３実施形態に係る内燃機関の燃焼状態検出装置は、放電期間取得部５５ｅ，５５ｆ（放電期間取得部）と、判定部５６ｃ，５６ｄ（判定部）とを備える。放電期間取得部５５ｅ，５５ｆは、放電を実施する点火プラグ４０（点火プラグ）に接続された点火コイル５２（点火コイル）の１次電圧に基づいて、放電期間Ｔｄ（放電期間）を取得する。判定部５６ｃ，５６ｄは、放電期間取得部５５ｅ，５５ｆによって取得された放電期間Ｔｄと放電期間比較値Ｔｄｃ（放電期間比較値）との比較を行う。点火プラグ４０は、混合気を着火するための着火用火花放電と、着火用火花放電より後の同一エンジンサイクルに、検知用火花放電を実施する。そして、判定部５６ｃ，５６ｄは、検知用火花放電の放電期間Ｔｄが、放電期間比較値Ｔｄｃよりも大きい場合に失火と判定する。
これにより、燃焼によってイオンが発生しない燃料であっても、放電期間Ｔｄから容易に失火を検出することができる。すなわち、燃料の種類に関わらずに失火を検出することができる。また、ブレークダウン（絶縁破壊）の有無で失火を検出するものでは無いため、検知用火花放電を実施する際の適切な印加電圧を定める必要は無い。その結果、ロバスト性が低くならないようにすることができる。

（１２）上述した第３実施形態に係る内燃機関の燃焼状態検出装置の判定部５６ｃ，５６ｄ（判定部）は、放電期間比較値Ｔｄｃ（放電期間比較値）を、内燃機関の運転状態に応じて変更する。
これにより、内燃機関の運転状態が変化しても、放電期間Ｔｄに基づく失火検知の精度を高く保つことができる。

（１３）上述した第３実施形態に係る内燃機関の燃焼状態検出装置における放電期間比較値Ｔｄｃは、エンジントルク、またはエンジン回転速度、または吸気圧の上昇に伴い減少する。
これにより、エンジントルク、エンジン回転速度、または吸気圧が変化しても、放電期間Ｔｄに基づく失火検知の精度を高く保つことができる。

（１４）上述した第３実施形態に係る内燃機関の燃焼状態検出装置は、点火コイル５２（点火コイル）の１次電圧を検出する電圧検出部５３ｅ（電圧検出部）を備える。
これにより、点火コイル５２の電圧に関する情報を放電期間取得部５５ｅ，５５ｆ（放電期間取得部）に容易に供給することができる。また、点火装置３Ｅに燃焼状態検出装置（放電期間取得部５５ｅ、判定部５６ｃ、及び電圧検出部５３ｅ）を設けることができる。この場合は、ＥＣＵ２から検知用火花放電を実施するための点火信号を受信することで、ＥＣＵ２に失火状態の検出結果を供給することができる。

（１５）上述した第３実施形態に係る内燃機関の燃焼状態検出装置における放電期間取得部５５ｆ（放電期間取得部）及び判定部５６ｄ（判定部）は、点火プラグ４０（点火プラグ）に着火用火花放電及び検知用火花放電を実施させるための点火信号を出力するＥＣＵ２（制御部）に含まれる。そして、電圧検出部５３ｅ（電圧検出部）は、点火コイル５２（点火コイル）の１次電圧値を検出して、検出した電圧値を放電期間取得部５５ｆに送出する。
これにより、放電期間Ｔｄを取得する処理及び燃焼状態を検出する処理（失火判定）を、ＥＣＵ２で動作するソフトウェアで実行できる。この場合は、例えば、内燃機関１３の運転状態に合わせて失火判定の条件（放電期間比較値Ｔｄｃ）を柔軟に変更することができる。したがって、燃焼状態の検知を最適化することが可能であると共に、ハードウェアに係るコストを減らすことができる。

（１６）上述した第４実施形態に係る内燃機関の燃焼状態検出装置は、平均電圧取得部５５ｇ，５５ｈ（平均電圧取得部）と、判定部５６ｇ，５６ｈ（判定部）とを備える。平均電圧取得部５５ｇ，５５ｈは、放電を実施する点火プラグ４０（点火プラグ）に接続された点火コイル５２（点火コイル）の電圧に基づいて、平均電圧Ｖｍを取得する。判定部５６ｇ，５６ｈは、平均電圧取得部５５ｇ，５５ｈによって取得された平均電圧Ｖｍと平均電圧比較値Ｖｍｃとの比較を行う。点火プラグ４０は、混合気を着火するための着火用火花放電と、着火用火花放電より後の同一エンジンサイクルに、検知用火花放電を実施する。そして、判定部５６ｇ，５６ｈは、検知用火花放電の平均電圧Ｖｍが、平均電圧比較値Ｖｍｃよりも小さい場合に失火と判定する。
これにより、燃焼によってイオンが発生しない燃料であっても、平均電圧Ｖｍから容易に失火を検出することができる。すなわち、燃料の種類に関わらずに失火を検出することができる。また、ブレークダウン（絶縁破壊）の有無で失火を検出するものでは無いため、検知用火花放電を実施する際の適切な印加電圧を定める必要は無い。その結果、ロバスト性が低くならないようにすることができる。

（１７）上述した第４実施形態に係る内燃機関の燃焼状態検出装置における平均電圧比較値Ｖｍｃは、内燃機関の運転状態に応じて変更する。
これにより、内燃機関の運転状態が変化しても、平均電圧Ｖｍに基づく失火検知の精度を高く保つことができる。

（１８）上述した第４実施形態に係る内燃機関の燃焼状態検出装置における平均電圧比較値Ｖｍｃは、エンジントルク、エンジン回転速度、または吸気圧の上昇に伴い増加する。
これにより、エンジントルク、エンジン回転速度、または吸気圧が変化しても、平均電圧Ｖｍに基づく失火検知の精度を高く保つことができる。

（１９）上述した第４実施形態に係る内燃機関の燃焼状態検出装置は、点火コイル５２（点火コイル）の電圧を検出する電圧検出部５３ａ（電圧検出部）を備える。
これにより、点火コイル５２の電圧に関する情報を平均電圧取得部５５ｇ，５５ｈ（平均電圧取得部）に容易に供給することができる。また、点火装置３Ｇに燃焼状態検出装置（平均電圧取得部５５ｇ、判定部５６ｇ、及び電圧検出部５３ａ）を設けることができる。この場合は、ＥＣＵ２から検知用火花放電を実施するための点火信号を受信することで、ＥＣＵ２に失火状態の検出結果を供給することができる。

（２０）上述した第４実施形態に係る内燃機関の燃焼状態検出装置における平均電圧取得部５５ｈ（平均電圧取得部）及び判定部５６ｈ（判定部）は、点火プラグ４０（点火プラグ）に着火用火花放電及び検知用火花放電を実施させるための点火信号を出力するＥＣＵ２（制御部）に含まれる。そして、電圧検出部５３ａ（電圧検出部）は、点火コイル５２（点火コイル）の１次電圧または極性反転された２次電圧を降圧した電圧値を検出して、検出した電圧値を平均電圧取得部５５ｈに送出する。
これにより、平均電圧Ｖｍを取得する処理及び燃焼状態を検出する処理（失火判定）を、ＥＣＵ２で動作するソフトウェアで実行できる。この場合は、例えば、内燃機関１３の運転状態に合わせて失火判定の条件（平均電圧比較値Ｖｍｃ）を柔軟に変更することができる。したがって、燃焼状態の検知を最適化することが可能であると共に、ハードウェアに係るコストを減らすことができる。また、電圧検出部５３ａが点火コイル５２の１次電圧または極性反転された２次電圧を降圧した電圧値を検出するため、平均電圧取得部５５ｈに送出する電圧を、ＥＣＵ２の内部で通常取り扱われる電圧範囲にすることができる。これにより、ＥＣＵ２のハードウェアコストの上昇を抑えることができる。

（２１）上述した第５実施形態に係る内燃機関の燃焼状態検出装置は、ピーク電圧取得部５５ｂ（ピーク電圧取得部）と、平均電圧取得部５５ｈ（平均電圧取得部）と、判定部５６ｉ（判定部）とを備える。ピーク電圧取得部５５ｂは、放電を実施する点火プラグ４０（点火プラグ）に接続された点火コイル５２（点火コイル）の電圧に基づいて、放電終期ピーク電圧Ｖｐ（放電終期のピーク電圧値）を取得する。平均電圧取得部５５ｈは、放電を実施する点火プラグ４０（点火プラグ）に接続された点火コイル５２（点火コイル）の電圧に基づいて、平均電圧Ｖｍ（平均電圧）を取得する。点火プラグ４０は、混合気を着火するための着火用火花放電と、着火用火花放電より後の同一エンジンサイクルに、検知用火花放電を実施する。判定部５６ｉは、検知用火花放電タイミングθｄ（検知用火花放電タイミング）とタイミング比較値θｄ（タイミング比較値）との比較を行う。そして、判定部５６ｉは、検知用火花放電タイミングθｄがタイミング比較値θｄより大きい場合に、平均電圧取得部５５ｈによって取得された平均電圧Ｖｍと平均電圧比較値Ｖｍｃ（平均電圧比較値）との比較を行い、検知用火花放電の平均電圧Ｖｍが、平均電圧比較値Ｖｍｃよりも小さい場合に失火と判定する。また、判定部５６ｉは、検知用火花放電タイミングθｄがタイミング比較値θｄより大きくない場合に、ピーク電圧取得部５５ｂによって取得された放電終期ピーク電圧Ｖｐとピーク電圧比較値Ｖｐｃ（ピーク電圧比較値）との比較を行い、検知用火花放電の放電終期ピーク電圧Ｖｐが、ピーク電圧比較値Ｖｐｃよりも小さい場合に失火と判定する。
これにより、燃焼によってイオンが発生しない燃料であっても、平均電圧Ｖｍまたは放電終期ピーク電圧Ｖｐから容易に失火を検出することができる。すなわち、燃料の種類に関わらずに失火を検出することができる。また、ブレークダウン（絶縁破壊）の有無で失火を検出するものでは無いため、検知用火花放電を実施する際の適切な印加電圧を定める必要は無い。その結果、ロバスト性が低くならないようにすることができる。また、検知用火花放電タイミングθｄに基づいて、ピーク電圧Ｖｐに基づいた失火判定と、平均電圧Ｖｍに基づいた失火判定とを切り替えるので、検知用火花放電タイミングθｄが変化した場合でも高い失火検知精度を得ることができる。

（２２）上述した第５実施形態に係る内燃機関の燃焼状態検出装置における平均電圧比較値Ｖｍｃと、ピーク電圧比較値Ｖｐｃは、内燃機関の運転状態に応じて変更する。
これにより、内燃機関の運転状態が変化しても、平均電圧Ｖｍに基づく失火検知の精度と、ピーク電圧Ｖｐに基づく失火検知の精度とを高く保つことができる。

（２３）上述した第５実施形態に係る内燃機関の燃焼状態検出装置における平均電圧比較値Ｖｍｃと、ピーク電圧比較値Ｖｐは、エンジントルク、エンジン回転速度、または吸気圧の上昇に伴い増加する。
これにより、エンジントルク、エンジン回転速度、または吸気圧が変化しても、平均電圧Ｖｍに基づく失火検知と、ピーク電圧Ｖｐに基づく失火検知の精度との精度を高く保つことができる。

（２４）上述した第５実施形態に係る内燃機関の燃焼状態検出装置におけるタイミング比較値θｄ（タイミング比較値）は、内燃機関の運転状態に応じて変更する。
これにより、内燃機関の運転状態が変化しても、平均電圧Ｖｍに基づく失火検知の精度と、ピーク電圧Ｖｐに基づく失火検知の精度とを高く保つことができる。

（２５）上述した第６実施形態に係る内燃機関の燃焼状態検出装置は、電圧変化率取得部５５ｊ（電圧変化率取得部）と、判定部５６ｊ（判定部）とを備える。電圧変化率取得部５５ｊは、放電を実施する点火プラグ４０（点火プラグ）に接続された点火コイル５２（点火コイル）の電圧に基づいて、電圧変化率ｄＶ（電圧変化率）を取得する。判定部５６ｊは、電圧変化率５５ｊによって取得された電圧変化率ｄＶと電圧変化率比較値ｄＶｃ（電圧変化率比較値）との比較を行う。点火プラグ４０は、混合気を着火するための着火用火花放電と、着火用火花放電より後の同一エンジンサイクルに、検知用火花放電を実施する。そして、判定部５６ｊ、検知用火花放電の電圧変化率ｄＶが、電圧変化率比較値ｄＶｃよりも小さい場合に失火と判定する。
これにより、燃焼によってイオンが発生しない燃料であっても、電圧変化率ｄＶから容易に失火を検出することができる。すなわち、燃料の種類に関わらずに失火を検出することができる。また、ブレークダウン（絶縁破壊）の有無で失火を検出するものでは無いため、検知用火花放電を実施する際の適切な印加電圧を定める必要は無い。その結果、ロバスト性が低くならないようにすることができる。

（２６）上述した第６実施形態に係る内燃機関の燃焼状態検出装置における電圧変化率比較値ｄＶｃ（電圧変化率比較値）は、内燃機関の運転状態に応じて変更する。
これにより、内燃機関の運転状態が変化しても、電圧変化率ｄＶに基づく失火検知の精度を高く保つことができる。

（２７）上述した第６実施形態に係る内燃機関の燃焼状態検出装置における電圧変化率比較値ｄＶｃ（電圧変化率比較値）は、エンジントルク、エンジン回転速度、または吸気圧の上昇に伴い増加する。
これにより、エンジントルク、エンジン回転速度、または吸気圧が変化しても、電圧変化率ｄＶに基づく失火検知の精度を高く保つことができる。

（２８）上述した第１から第６実施形態に係る内燃機関の燃焼状態検出装置において、検知用火花放電のタイミングは、燃焼質量割合９０％の時期に対して２０°進角タイミングから燃焼質量割合９０％の時期に対して４０°遅角タイミングまでの範囲内である。
これにより、失火状態の検出は、燃焼によって発生するイオンによるブレークダウン補助の影響を受けない。その結果、燃焼によってイオンが殆ど発生しない燃料（例えば、水素やアンモニア）であっても、失火を検出することができる。

（２９）上述した第１から第６実施形態に係る検知用火花放電は、失火の有無に関わらずブレークダウンを伴う火花放電となるように、検知用火花放電において点火コイル５２（点火コイル）に磁気エネルギーを蓄える時間（点火信号のＯＮ期間）を定める。
これにより、失火時にはブレークダウンが発生し、かつ、正常燃焼時にはブレークダウンが発生しないように、検知用火花放電の印加電圧を定める必要はない。したがって、内燃機関１３の運転状態や環境状態の変化に対して、ロバストな失火状態の検出を行うことができる。

（３０）上述した第１から第６実施形態に係る検知用火花放電は、検知用点火信号を送出するタイミングが膨張行程の進角側である場合は、検知用点火信号を送出するタイミングが膨張行程の遅角側である場合に比べて、検知用火花放電における点火コイル５２（点火コイル）に磁気エネルギーを蓄える時間（点火信号のＯＮ期間）を長くする。また、内燃機関の負荷（トルク）が高い場合は、内燃機関の負荷が低い場合に比べて、検知用火花放電における点火コイル５２（点火コイル）に磁気エネルギーを蓄える時間（点火信号のＯＮ期間）を長くする。
これにより検知用点火信号を送出するタイミングが膨張行程の進角側である場合や内燃機関の負荷（トルク）が高い場合において、火花放電（ブレークダウン）が発生しないリスクを低減できる。

（３１）上述した第１実施形態及び第４から第６実施形態に係る内燃機関の燃焼状態検出装置において、点火コイル５２（点火コイル）の電圧を検出する電圧検出部５３ａ（電圧検出部）は、点火コイル５２の１次電圧を検出する。
これによりハードウェアのコストを低減できる。また、安全性及び信頼性を高めることができる。

本発明は上述しかつ図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形実施が可能である。

また、上述した実施形態は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

例えば、上述した第１実施形態に係る燃焼検知部（内燃機関の燃焼状態検出装置）１ａ，１ｂは、電圧検出部５３ａを備えるが、本発明に係る内燃機関の燃焼状態検出装置としては、電圧検出部５３ａを備えないものであってもよい。この場合は、例えば、ＥＣＵのみで燃焼状態検出装置を構成することができる。そして、ＥＣＵは、点火装置から供給された点火コイルの電圧値に基づいて、放電終期ピーク電圧を取得して、放電終期ピーク電圧に基づいて失火状態（燃焼状態）の検出を行う。

また、上述した第２実施形態に係る燃焼検知部（内燃機関の燃焼状態検出装置）１ｃ，１ｄは、電流検出部５３ｃを備えるが、本発明に係る内燃機関の燃焼状態検出装置としては、電流検出部５３ｃを備えないものであってもよい。この場合は、例えば、ＥＣＵのみで燃焼状態検出装置を構成することができる。そして、ＥＣＵは、点火装置から供給された点火コイルの電流値に基づいて、放電期間を取得して、放電期間に基づいて失火状態（燃焼状態）の検出を行う。

また、上述した第３実施形態に係る燃焼検知部（内燃機関の燃焼状態検出装置）１ｅ，１ｆは、電圧検出部５３ｅを備える。しかし、本発明に係る内燃機関の燃焼状態検出装置としては、電圧検出部５３ｅを備えないものであってもよい。この場合は、例えば、ＥＣＵのみで燃焼状態検出装置を構成することができる。そして、ＥＣＵは、点火装置から供給された点火コイルの電圧値に基づいて、放電期間を取得して、放電期間に基づいて失火状態（燃焼状態）の検出を行う。

また、上述した第４実施形態に係る燃焼検知部（内燃機関の燃焼状態検出装置）１ｇ，１ｈは、電圧検出部５３ａを備える。しかし、本発明に係る内燃機関の燃焼状態検出装置としては、電圧検出部５３ａを備えないものであってもよい。この場合は、例えば、ＥＣＵのみで燃焼状態検出装置を構成することができる。そして、ＥＣＵは、点火装置から供給された点火コイルの電圧値に基づいて、平均電圧を取得して、平均電圧に基づいて失火状態（燃焼状態）の検出を行う。

また、上述した第５実施形態に係る燃焼検知部（内燃機関の燃焼状態検出装置）１ｉは、電圧検出部５３ａを備える。しかし、本発明に係る内燃機関の燃焼状態検出装置としては、電圧検出部５３ａを備えないものであってもよい。この場合は、例えば、ＥＣＵのみで燃焼状態検出装置を構成することができる。そして、ＥＣＵは、点火装置から供給された点火コイルの電圧値に基づいて、平均電圧とピーク電圧を取得して、平均電圧とピーク電圧に基づいて失火状態（燃焼状態）の検出を行う。

また、上述した第６実施形態に係る燃焼検知部（内燃機関の燃焼状態検出装置）１ｊは、電圧検出部５３ａを備える。しかし、本発明に係る内燃機関の燃焼状態検出装置としては、電圧検出部５３ａを備えないものであってもよい。この場合は、例えば、ＥＣＵのみで燃焼状態検出装置を構成することができる。そして、ＥＣＵは、点火装置から供給された点火コイルの電圧値に基づいて、電圧変化率を取得して、電圧変化率に基づいて失火状態（燃焼状態）の検出を行う。

１，１’，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ，１ｇ，１ｈ，１ｉ，１ｊ…燃焼検知部（燃焼状態検出装置）、 ２…ＥＣＵ（制御部）、 ３，３’，３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ，３Ｅ，３Ｆ，３Ｇ，３Ｈ，３Ｉ，３Ｊ…点火装置、 ４…電圧出力部、 ５…電流出力部、 １３…内燃機関（エンジン）、 ３１…吸気マニホールド、 ３２…吸気バルブ、 ３３…排気マニホールド、 ３４…排気バルブ、 ３５…ピストン、 ３６…インジェクタ、 ３７…燃焼室、 ３８…シリンダ、 ４０…点火プラグ、 ４１…点火ギャップ、 ４８…ハイテンションコード、 ５１…点火部、 ５２…点火コイル、 ５２ａ…１次コイル、 ５２ｂ…２次コイル、 ５３…放電量検出部、 ５３ａ、５３ｅ…電圧検出部、５３ｃ…電流検出部、５４…イグナイタ、 ５５、５５’…放電特徴量取得部、５５ａ，５５ｂ…ピーク電圧取得部、５５ｃ、５５ｄ、５５ｅ、５５ｆ…放電期間取得部、５５ｈ・・・平均電圧取得部、５５ｊ…電圧変化率取得部、５６、５６’、５６ａ，５６ｂ，５６ｃ，５６ｄ、５６ｇ、５６ｈ、５６ｉ、５６ｊ…判定部、６２、６２ｅ…電圧信号、 ６５…電流信号、 ６６…トリガー生成回路、 ６７…ピークホールド回路、 ６８，６８ａ，６８ｂ…比較回路、 ６９…絶対値回路、 ７０…クロック発生回路、 ７１…積分回路

Claims (22)

1. 内燃機関の点火プラグに接続された点火コイルの電圧値または電流値に基づいて放電特徴量を取得する放電特徴量取得部と、
   前記放電特徴量取得部によって取得された前記放電特徴量と所定の判定閾値との比較を行う判定部と、を備え、
   前記点火プラグは、混合気を着火するための着火用火花放電と、前記着火用火花放電より後の同一エンジンサイクルに検知用火花放電を実施し、
   前記放電特徴量取得部は、前記検知用火花放電における前記点火コイルの電圧値または電流値に基づいた前記放電特徴量を取得し、
   前記判定部は、前記放電特徴量と前記所定の判定閾値との比較に基づいて前記内燃機関の失火状態と非失火状態を判定する
   内燃機関の燃焼状態検出装置。
2. 前記放電特徴量取得部は、前記点火コイルの電圧値に基づいて前記検知用火花放電の放電期間の終期における前記点火コイルのピーク電圧値を取得し、
   前記判定部は、前記ピーク電圧値が所定のピーク電圧判定閾値より小さい場合に、前記内燃機関が失火状態であると判定する
   請求項１に記載の内燃機関の燃焼状態検出装置。
3. 前記放電特徴量取得部は、前記点火コイルの２次電流値に基づいて前記検知用火花放電の放電期間を取得し、
   前記判定部は、前記検知用火花放電の放電期間が所定の放電期間判定閾値より大きい場合に、前記内燃機関が失火状態であると判定する
   請求項１に記載の内燃機関の燃焼状態検出装置。
4. 前記放電特徴量取得部は、前記点火コイルの１次電圧値に基づいて前記検知用火花放電の放電期間を取得し、
   前記判定部は、前記検知用火花放電の放電期間が所定の放電期間判定閾値より大きい場合に、前記内燃機関が失火状態であると判定する
   請求項１に記載の内燃機関の燃焼状態検出装置。
5. 前記放電特徴量取得部は、前記点火コイルの電圧値に基づいて前記検知用火花放電の所定平均化期間における前記点火コイルの平均電圧値を取得し、
   前記判定部は、前記平均電圧値が所定の平均電圧判定閾値より小さい場合に、前記内燃機関が失火状態であると判定する
   請求項１に記載の内燃機関の燃焼状態検出装置。
6. 前記放電特徴量取得部は、前記点火コイルの電圧値に基づいて前記検知用火花放電の放電期間の終期における前記点火コイルのピーク電圧値と、前記検知用火花放電の所定平均化期間における前記点火コイルの平均電圧値を取得し、
   前記判定部は、前記検知用火花放電のタイミングが所定のタイミング判定閾値よりも遅い場合には、前記平均電圧値が所定の平均電圧判定閾値より小さい場合に、前記内燃機関が失火状態であると判定し、
   前記判定部は、前記検知用火花放電のタイミングが所定のタイミング判定閾値よりも遅くない場合には、前記ピーク電圧値が所定のピーク電圧判定閾値より小さい場合に、前記内燃機関が失火状態であると判定する
   請求項１に記載の内燃機関の燃焼状態検出装置。
7. 前記判定部は、前記所定のタイミング判定閾値を前記内燃機関の運転状態に応じて変更する
   請求項６に記載の内燃機関の燃焼状態検出装置。
8. 前記検知用火花放電の開始タイミングをｔ０、前記所定平均化期間の開始タイミングをｔ２、前記所定平均化期間の終了タイミングをｔ３、前記検知用火花放電の放電期間をＴｄとした場合に、
   ｔ２の範囲は以下の式（１）により表され、ｔ３の範囲は以下の式（２）により表される
   請求項５または請求項６に記載の内燃機関の燃焼状態検出装置。
   （数１）
   ｔ０＋０．９×Ｔｄ ＞ ｔ２ ≧ ｔ０＋０．５×Ｔｄ…（１）
   （数２）
   ｔ０＋Ｔｄ ≧ ｔ３ ≧ ｔ０＋０．９×Ｔｄ…（２）
9. 前記放電特徴量取得部は、前記点火コイルの電圧値に基づいて前記検知用火花放電の放電期間の電圧変化率を取得し、
   前記判定部は、前記電圧変化率が所定の電圧変化率判定閾値より小さい場合に、前記内燃機関が失火状態であると判定する
   請求項１に記載の内燃機関の燃焼状態検出装置。
10. 前記電圧変化率は、前記検知用火花放電の所定平均化期間における電圧の時間微分値の平均値である
    請求項９に記載の内燃機関の燃焼状態検出装置。
11. 前記検知用火花放電の開始タイミングをｔ０、前記所定平均化期間の開始タイミングをｔ４、前記所定平均化期間の終了タイミングをｔ５、前記検知用火花放電の放電期間をＴｄとした場合に、
    ｔ４の範囲は以下の式（３）により表され、ｔ５の範囲は以下の式（４）により表される
    請求項１０に記載の内燃機関の燃焼状態検出装置。
    （数３）
    ｔ０＋０．６×Ｔｄ ＞ ｔ４ ≧ ｔ０＋０．４×Ｔｄ…（３）
    （数４）
    ｔ０＋Ｔｄ ≧ ｔ５ ≧ ｔ０＋０．９×Ｔｄ…（４）
12. 前記判定部は、前記所定の判定閾値を、前記内燃機関の運転状態に応じて変更する
    請求項１に記載の内燃機関の燃焼状態検出装置。
13. 前記判定部は、前記ピーク電圧判定閾値を、前記内燃機関のトルク、回転速度、または吸気圧の上昇に伴い増加する
    請求項２または請求項６に記載の内燃機関の燃焼状態検出装置。
14. 前記判定部は、前記放電期間判定閾値を、前記内燃機関のトルク、回転速度、または吸気圧の上昇に伴い減少する
    請求項３または請求項４に記載の内燃機関の燃焼状態検出装置。
15. 前記判定部は、前記平均電圧判定閾値を、前記内燃機関のトルク、回転速度、または吸気圧の上昇に伴い増加する
    請求項５または請求項６に記載の内燃機関の燃焼状態検出装置。
16. 前記判定部は、前記電圧変化率判定閾値を、前記内燃機関のトルク、回転速度、または吸気圧の上昇に伴い増加する
    請求項９に記載の内燃機関の燃焼状態検出装置。
17. 前記点火プラグに前記着火用火花放電及び前記検知用火花放電を実施させるための点火信号を出力するＥＣＵを備え、
    前記ＥＣＵは、前記放電特徴量取得部と、前記判定部とを有する
    請求項１に記載の内燃機関の燃焼状態検出装置。
18. 前記検知用火花放電のタイミングは、燃焼質量割合９０％の時期に対して２０°進角タイミングから燃焼質量割合９０％の時期に対して４０°遅角タイミングまでの範囲内である
    請求項１に記載の内燃機関の燃焼状態検出装置。
19. 前記検知用火花放電における前記点火コイルに磁気エネルギーを蓄える時間が０．２ｍｓから１ｍｓである
    請求項１に記載の内燃機関の燃焼状態検出装置。
20. 前記検知用火花放電のタイミングが膨張行程の進角側である場合は、前記検知用火花放電のタイミングが膨張行程の遅角側である場合に比べて、前記検知用火花放電において前記点火コイルに磁気エネルギーを蓄える時間が長い
    請求項１に記載の内燃機関の燃焼状態検出装置。
21. 前記内燃機関のトルクが高い場合は、前記内燃機関のトルクが低い場合に比べて、前記検知用火花放電において前記点火コイルに磁気エネルギーを蓄える時間が長い
    請求項１に記載の内燃機関の燃焼状態検出装置。
22. 前記点火プラグに接続された点火コイルの電圧値または電流値を検出する放電情報検出部を備え、
    前記放電情報検出部は、前記点火コイルの１次電圧値を検出する
    請求項１もしくは請求項５もしくは請求項６もしくは請求項９に記載の内燃機関の燃焼状態検出装置。

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