JP2754505B2

JP2754505B2 - 内燃機関の失火検出装置

Info

Publication number: JP2754505B2
Application number: JP3326509A
Authority: JP
Inventors: 勇一島崎; 正孝近松; 卓司石岡; 恵隆黒田; 秀明新井; 正毅金広; 隆久木; 茂丸山; 茂樹馬場
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1991-03-07
Filing date: 1991-11-14
Publication date: 1998-05-20
Anticipated expiration: 2013-05-20
Also published as: JPH0565868A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の失火検出装
置に関し、特に燃料系に係る失火の検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関の気筒に吸入された燃料混合気
を点火するため該各気筒毎に点火プラグが設けられてい
る。通常、内燃機関の点火コイルにおいて発生された高
電圧は配電器を介して各気筒の点火プラグへ順次分配さ
れ、前記燃料混合気を点火する。この場合、点火プラグ
での点火が正常に行なわれない、すなわち失火が生ずる
と、種々の弊害が発生する。例えば、運転性能を悪化さ
せ、燃費を悪化させ、さらには未燃焼ガスの排気系路で
の後燃えにより排気ガス浄化装置における触媒温度の上
昇をまねく等の弊害である。従って、このような弊害を
もたらす失火は絶対に防止しなければならない。この失
火の原因を大別すると、燃料系に係るものと点火系に係
るものとがある。前者の燃料系に係るものは燃料混合気
のリーンまたはリッチに起因するものであり、後者の点
火系に係るものはいわゆるミス・スパークに起因するも
のである。ミス・スパークとは点火プラグに正常な火花
放電が生じないことを意味する。例えば未燃燃料の付着
による点火プラグのくすぶりやかぶりにより、あるいは
点火回路の異常により正常な火花放電が行われない場合
である。

【０００３】従来の失火検出装置としては例えば、特公
昭５１−２２５６８号公報に記載されたものがある。こ
れは、点火回路の１次回路に配電器接点の開路毎に発生
する減衰振動電圧の周波数が、点火の場合は失火の場合
よりも高いことを利用するものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
失火検出装置は、点火回路に発生する減衰振動電圧の周
波数のみ、すなわち点火プラグの両電極間の放電の有無
のみを検出しているため、失火の原因が放電が発生した
が混合気がリーン又はリッチにより着火しないといった
燃料系に係るものか否かを判断することができず、迅速
な故障対策の上で必ずしも満足のいくものではなかっ
た。

【０００５】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、その目的とするところは、失火の原因が燃料系に
係るものか否かを検出することができる内燃機関の失火
検出装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
請求項１に記載の発明は、機関運転パラメータの値を検
出する機関運転状態検出手段と、前記機関運転パラメー
タの値に基づいて点火時期を決定して点火指令信号を発
生する信号発生手段と、前記点火指令信号に基づいて、
機関に備えられた点火プラグを放電させる為の高電圧を
発生させる点火手段と、前記点火手段に高電圧が発生さ
れる時の電圧値を検出する電圧値検出手段とを有する内
燃機関の失火検出装置において、前記点火指令信号発生
後の点火電圧値と所定電圧値とを比較することにより失
火が発生したか否かを判定する失火判定手段を備え、こ
の失火判定手段は、前記点火電圧値と所定電圧値との比
較を行うべき比較期間を限定する期間限定手段及び前記
点火電圧値に応じて前記所定電圧値を設定する基準レベ
ル設定手段を有し、該比較期間において前記点火電圧値
が所定電圧値を越える期間の長さ及び該比較期間におい
て前記点火電圧値が所定電圧値を越える部分の面積の少
なくとも一方に基づいて失火状態を判定するようにした
ものである。

【０００７】請求項２に記載の発明は、機関運転パラメ
ータの値を検出する機関運転状態検出手段と、前記機関
運転パラメータの値に基づいて点火時期を決定して点火
指令信号を発生する信号発生手段と、前記点火指令信号
に基づいて、機関に備えられた点火プラグを放電させる
為の高電圧を発生させる点火手段と、前記点火手段に高
電圧が発生される時の電圧値を検出する電圧値検出手段
とを有する内燃機関の失火検出装置において、前記点火
指令信号発生後の点火電圧値と所定電圧値とを比較する
ことにより失火が発生したか否かを判定する失火判定手
段を備え、この失火判定手段は、前記点火電圧値と所定
電圧値との比較を行うべき比較期間を限定する期間限定
手段を有し、該比較期間において前記点火電圧値が所定
電圧値を越える期間の長さ及び該比較期間において前記
点火電圧値が所定電圧値を越える部分の面積の少なくと
も一方に基づいて失火状態を判定し、前記比較期間は、
前記点火プラグの放電期間の終了近傍の容量放電状態の
期間であることを特徴とする。

【０００８】請求項３に記載の発明は、請求項２に記載
の失火検出装置において、前記所定電圧値は、機関の運
転状態に応じて設定されることを特徴とする。

【０００９】請求項４に記載の発明は、請求項２記載の
失火検出装置において、前記失火判定手段は、前記点火
電圧値に応じて前記所定電圧値を設定する基準レベル設
定手段を有することを特徴とする。請求項５に記載の発
明は、請求項１または４記載の失火検出装置において、
前記基準レベル設定手段は、前記点火電圧を平滑する平
滑手段と、該平滑手段の出力を所定の増幅率にて増幅す
る増幅手段とから成ることを特徴とする。請求項６に記
載の発明は、請求項１記載の失火検出装置において、前
記点火手段は、一次側系路及び二次側系路を有し、該二
次側系路に点火プラグ放電時の電流と逆方向の電流を抑
止する電流抑止手段を備えることを特徴とする。請求項
７に記載の発明は、請求項１記載の失火検出装置におい
て、前記点火電圧は点火コイルの一次側電圧であること
を特徴とする。請求項８に記載の発明は、請求項１記載
の失火検出装置において、前記点火電圧は点火コイルの
二次側電圧であることを特徴とする。

【００１０】

【作用】請求項１に記載の発明によれば、点火電圧値と
所定電圧値との比較を行うべき比較期間が限定されると
ともに、点火電圧値に応じて前記所定電圧値が設定さ
れ、その比較期間において点火電圧値が所定電圧値を越
える期間の長さ及び／又はその比較期間において点火電
圧値が所定電圧値を越える部分の面積に基づいて失火状
態が判定される。

【００１１】請求項２に記載の発明によれば、点火電圧
値と所定電圧値との比較を行うべき比較期間が、点火プ
ラグの放電期間の終了近傍の容量放電状態の期間に限定
され、その比較期間において点火電圧値が所定電圧値を
越える期間の長さ及び／又はその比較期間において点火
電圧値が所定電圧値を越える部分の面積に基づいて失火
状態が判定される。

【００１２】請求項３に記載の発明によれば、前記所定
電圧値は、機関の運転状態に応じて設定される。請求項
４に記載の発明によれば、前記所定電圧値は、点火電圧
値に応じて設定される。請求項５に記載の発明によれ
ば、前記所定電圧値は、平滑された点火電圧を所定の増
幅率にて増幅することにより設定される。請求項６に記
載の発明によれば、点火手段の二次側系路における点火
プラグ放電時の電流と逆方向の電流は抑止される。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。

【００１４】図１は、本発明による内燃機関の失火検出
装置の一実施例を示す回路図である。本実施例は、燃料
系に係る失火（以下、「ＦＩ失火」と略記する）が生じ
た場合には、放電後期における容量放電電圧の値が正常
燃焼の場合よりも大きく、従って容量放電を示す特性曲
線における所定電圧値以上の部分の面積の値も大きいこ
とを利用するものである。

【００１５】図１において、電源電圧ＶＢが供給される
電源端子Ｔ１は一次側コイル２と二次側コイル３とから
成る点火コイル（点火手段）１と接続され、一次側コイ
ル２と二次側コイル３とは互いにその一端で接続され、
一次側コイル２の他端は点火電圧（一次側電圧）が発生
するノードＮ１を介してトランジスタ４のコレクタに接
続され、トランジスタ４のベースは点火指令信号Ａが入
力される入力端子Ｔ２に接続され、そのエミッタは接地
されている。また、二次側コイル３の他端は点火電圧
（二次側電圧）が発生するノードＮ２を介して点火プラ
グ５の中心電極５ａに接続され、点火プラグ５の接地電
極５ｂは接地されている。さらに、ノードＮ１は減衰器
（電圧値検出手段）６の入力側に接続され、ノードＮ２
は減衰器（電圧値検出手段）７の入力側に接続され、減
衰器６および減衰器７の出力側は電子コントロールユニ
ット（以下、「ＥＣＵ」と略記する）のフィルタ手段８
１、Ａ／Ｄ変換器８２およびフィルタ手段８３、Ａ／Ｄ
変換器８４を介してＣＰＵ８５に接続されている。減衰
器６および７は電圧分圧手段であり、所定の分圧比（例
えば１／１０００及び１／１００）により電圧を分圧す
る。これにより、点火コイルの一次側において数百Ｖ、
二次側において数十ＫＶの電圧が、数十Ｖ程度に下げら
れる。さらに、ＣＰＵ８５は点火指令信号Ａが供給され
る駆動回路８６を介してトランジスタ４のベースに接続
され、入力回路８７を介して、機関回転数、機関負荷等
の機関運転パラメータ値を検出する各種機関運転パラメ
ータセンサ（機関運転状態検出手段）９に接続されてい
る。上記ＣＰＵ８５は、該機関運転状態に基づき点火時
期を決定し点火指令信号Ａを発生する信号発生手段と、
失火か否かを判定する失火判定手段とを構成する。

【００１６】なお、ノードＮ２と中心電極５ａとの間に
は、ディストリビュータが設けられているが、図１では
図示を省略している。

【００１７】図２は図１の回路の失火検出動作を実行す
るためのプログラムを示すフローチャートであり、本プ
ログラムは所定周期で繰り返し実行される。図３および
図５は点火指令信号Ａ発生により点火コイル１の一次側
コイル２に生じる点火電圧（一次側電圧）Ｖおよび二次
側コイル３に生じる点火電圧（二次側電圧）Ｖの点火電
圧特性曲線を示すタイムチャートであり、図３および図
５において、実線は燃料混合気の正常燃焼時の点火電圧
特性曲線を示し、点線はＦＩ失火時の点火電圧特性曲線
を示す。

【００１８】次に、図３を用いて各点火電圧特性につい
て説明する。

【００１９】まず、正常燃焼時の点火電圧特性（実線で
示す特性）について説明する。点火指令信号Ａ発生時刻
ｔ０の直後においては点火電圧は燃料混合気（点火プラ
グの放電ギャップ間）の絶縁を破壊する値まで上昇する
（曲線ａ）。例えば図３に示すように点火電圧Ｖの値が
正常点火判別用基準電圧Ｖfire₀の値を越えたとき（Ｖ
＞Ｖfire₀となったとき）燃料混合気の絶縁は破壊さ
れ、絶縁破壊前の容量放電状態（数百アンペア程度の電
流による非常に短い時間の放電状態）から放電電圧が略
一定の誘導放電状態へと移行する（曲線ｂ）（数十ミリ
アンペア程度の電流により、数ミリ秒程度の放電期
間）。誘導放電電圧は、時刻ｔ０以降の圧縮行程に伴う
気筒内の圧力が上昇することにより上昇する。これは、
圧力が高くなると誘導放電に必要な電圧も高くなるため
である。誘導放電の最後の段階においては点火コイルの
誘導エネルギーの減少により誘導放電を維持するための
電圧よりも点火プラグ電極間の電圧が低くなり、誘導放
電は消失して容量放電状態（後期の容量放電状態）へ移
行する。容量放電状態においては点火プラグ電極間の電
圧は燃料混合気の絶縁を再度破壊するため上昇するが、
点火コイル１の残余のエネルギーが少なく電圧上昇はわ
ずかである（曲線ｃ）。これは、燃焼が発生した場合
は、プラグギャップ間の電気抵抗が低いためであり、燃
焼時の燃料混合気がイオン化していることに起因する。

【００２０】次に、燃料混合気が燃料供給系の異常等に
よりリーン状態やカット状態となりＦＩ失火が発生した
とき（燃焼が発生しなかったとき）の点火電圧特性（点
線で示す特性）について説明する。点火指令信号Ａ発生
時刻ｔ０の直後においては点火電圧Ｖは点火プラグ電極
間の燃料混合気の絶縁を破壊する値まで上昇するが、こ
のときの絶縁破壊電圧の値は、燃料混合気に占める空気
の割合が正常時よりも多く含まれており、燃料混合気の
絶縁耐力が大きくなり、また、燃焼が発生していないた
め、燃料混合気がイオン化しておらず、プラグギャップ
間の電気抵抗が高くなることから、正常燃焼時の電圧値
よりも高くなる（曲線ａ’）。この後、正常燃焼時と同
様に誘導放電状態へ移行するが、放電抵抗も正常燃焼時
よりも大きいことにより正常燃焼時よりも早く上容量放
電状態へ移行する（曲線ｂ’）。誘導放電の最後の段階
で発生する容量放電（後期の容量放電）の値は、燃料混
合気の絶縁破壊電圧が正常燃焼時よりも大きいことによ
り、図３に示すように正常燃焼時に比べて非常に大きく
なる（曲線ｃ’）。従って、この容量放電の直後では点
火コイルの残余のエネルギーが急激に減少するため点火
電圧が略零に急降下する（曲線ｃ’）。

【００２１】図５に点火コイルの二次側の点火電圧特性
を示すが、その特性は図３に示す一次側の点火電圧特性
と同様であるので、その説明は省略する。

【００２２】次に図２、図３を用いて、図１の回路の動
作について説明する。

【００２３】まず、点火指令信号Ａが発生したか否かを
示すＩＧフラグ（ＦlagＩＧ）に「１」が立っているか
否かを判断する（ステップＳ１）。「１」は点火指令信
号Ａが発生したことを示す。ＩＧフラグに「１」を立て
る処理は図２のルーチンとは別のルーチン例えば点火磁
気演算処理ルーチンで行う。点火指令信号Ａの発生前に
おいては「１」は立っていないので、ステップＳ１にお
ける判断は否定となり、ステップＳ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ
５へ移行し、ＥＣＵ８のタイマ（点火指令信号Ａ発生後
の経過時間を計測するタイマ）に所定時間Ｔmis₀,Ｔmis
₁を設定し、面積Ｓを零に初期化してメモリに記憶し、
ファイア・フラグ（Ｆlag fire）およびＩＧフラグに
「０」を立て、本プログラムを終了する。上記所定時間
Ｔmis₀（第１の所定期間）は、点火指令信号Ａ発生時か
らその直後の容量放電終了時までの時間以上に設定さ
れ、図３において時刻ｔ０からｔ１までの時間である。
また、所定時間Ｔmis₁は、点火指令信号Ａの発生時点か
ら正常燃焼時の誘導放電の最後の段階での容量放電の発
生時点までの時間より若干大きい時間（図３の時刻ｔ０
からｔ２までの時間）に設定され、機関運転状態（機関
運転パラメータ値）に応じてマップ又はテーブルから読
み出される値である。

【００２４】なお、上記所定時間Ｔmis₀，Ｔmis₁の値
は、機関運転状態（機関運転パラメータ値）、例えば機
関回転数、機関負荷、バッテリー電圧、機関温度等に応
じてマップ又はテーブルから読み出される値である。後
に述べるＶmis₁，Ｓmisについても同様である。

【００２５】次に、点火指令信号Ａが発生してＩＧフラ
グに「１」が立つと、ステップＳ１からＳ６へ移行し
て、点火電圧Ｖの値が基準電圧Ｖfire₀の値を越えたか
否かを判断する（図３参照）。Ｖ＞Ｖfire₀の場合に
は、正常点火又はＦＩ失火であると判断してファイヤ・
フラグに「１」を立て（ステップＳ７）、ステップＳ９
へ移行する。Ｖ≦Ｖfire₀の場合には、ステップＳ８へ
移行し、ファイヤ・フラグに「１」が立っているか否か
を判断する。ファイヤ・フラグに「１」が立っている場
合、一度はＶ＞Ｖfire₀が成立しているので、ステップ
Ｓ９へ移行し、以降の処理において正常点火かＦＩ失火
かを判断する。ファイヤ・フラグに「１」が立っていな
い場合、一度もＶ＞Ｖfire₀が成立していないので、正
常点火でもなければＦＩ失火でもない、あるいは、正常
点火かＦＩ失火かを判断できる状態でないと判定して本
プログラムを終了する。

【００２６】次に、ステップＳ６においてＶ＞Ｖfire₀
の場合、またはステップＳ６，Ｓ８においてＶ≦Ｖfire
₀で且つファイヤ・フラグに「１」が立っている場合に
は、ステップＳ９，Ｓ１０で、現在時刻がｔ１とｔ２と
の間（第２の所定期間）の時刻であるか否かを判断し、
時刻ｔ１とｔ２との間であれば、正常点火かＦＩ失火か
の判断をすべき時刻であるので、点火電圧Ｖと所定電圧
Ｖmis₁の値を比較し（ステップＳ１１）、Ｖ＞Ｖmis₁で
あれば、ＦＩ失火における後期の容量放電が発生してい
ると判断し、上記記憶された面積Ｓの値（零）に（Ｖ−
Ｖmis₁）の値を加算し（ステップＳ１２）、Ｖ≦Ｖmis₁
であれば、ＦＩ失火時の後期の容量放電は発生していな
いと判断し、本プログラムを終了する。このような動作
を時刻ｔ１からｔ２までの所定期間において一定周期毎
に行う。ステップＳ９で現在時刻が時刻ｔ１以前（Ｔmi
s₀経過前）である場合は、その時刻には上記ＦＩ失火時
の後期容量放電は生じていないので、本プログラムを終
了する。また、ステップＳ１０で現在時刻が時刻ｔ２以
後である場合は、もはや上記ＦＩ失火時の後期容量放電
が生じることはないので、ファイヤ・フラグおよびＩＧ
フラグに「０」を立て（ステップＳ４，Ｓ５）、本プロ
グラムを終了する。

【００２７】次に、本発明の第２の実施例について図４
と図５を用いて説明する。図４、図５において、図２、
図３と異なるところは、所定時間Ｔmis₀’，Ｔmis₁’、
基準電圧Ｖfire₀’,Ｖmis₁’及び時刻ｔ₀’，ｔ₁’，ｔ
₂’であり、図２、図３のＴmis₀，Ｔmis₁，Ｖfire₀，Ｖ
mis₁およびｔ₀，ｔ₁，ｔ₂にそれぞれ対応する。図４に
示す動作は図２に示す動作と同様であるので、その説明
は省略する。また、図３、図５においてＴmis₀，Ｔmi
s₁，Ｔmis₀’，Ｔmis₁’という記号を使用しているが、
Ｔmis₀，Ｔmis₁とＴmis₀’，Ｔmis₁’とはそれぞれ異な
る値としてもよい。基準電圧Ｖfire₀，Ｖmis₁は通常は
Ｖfire₀’，Ｖmis₁’よりも小さい値にそれぞれ設定さ
れる。

【００２８】上述したことからわかるように、図２、図
４においては、時刻ｔ１からｔ２までの第２の所定期間
内の点火電圧Ｖの値がＶ＞Ｖmis₁(Ｖ＞Ｖmis₁'）となっ
たときに点火電圧特性曲線における所定電圧Ｖmis₁(Ｖm
is₁'）となったときに点火電圧特性曲線における所定電
圧Ｖmis₁(Ｖmis₁'）以上の部分の面積の値を算出し、こ
の算出された面積の値を累積加算し、累積加算した面積
Ｓの値が所定面積Ｓmis（Ｓmis’）の値以上となったと
きにＦＩ失火と判定する。このように失火の種類、すな
わちＦＩ失火か否かを正確に判定できるので、故障箇所
の早期発見や適切な故障対策が可能となる。

【００２９】図６は、本発明の第３実施例に係る失火検
出装置の構成を示す図であり、点火コイル１の一次側コ
イル２及びトランジスタ４は図１の第１の実施例と同様
に接続されている。二次側コイル３はダイオード１１の
アノードに接続され、ダイオード１１のカソードはディ
ストリビュータ１２を介して点火プラグ５の中心電極５
ａに接続されている。ディストリビュータ１２と中心電
極５ａとを接続する接続線１４の途中には、その接続線
１４と静電的に結合された（接続線１４と数ＰＦのコン
デンサを形成する）電圧センサ１３が設けられ、電圧セ
ンサ１３の出力は入力回路２１を介してピークホールド
回路２２及び第１の比較器２５の非反転入力に接続され
ている。ピークホールド回路２２の出力は、比較レベル
設定回路２４を介して第１の比較器２５の反転入力に接
続されている。また、ピークホールド回路２２には、適
切なタイミングでピークホールド値をリセットするリセ
ット回路２３が接続されている。

【００３０】第１の比較器２５の出力はゲート回路２６
を介してパルス発生期間計測回路２７に入力され、計測
回路２７は、ゲート回路２６が入力信号をそのまま出力
しているゲート期間中において第１の比較器２５の出力
が高レベルとなっている期間を計測し、該計測した期間
の長さに応じた電圧ＶＴを第２の比較器２９の非反転入
力に供給する。第２の比較器２９の反転入力には基準値
設定回路２８が接続されており、失火判定用の基準電圧
ＶＴＲＥＦが供給される。ＶＴ＞ＶＴＲＥＦが成立する
とき、第２の比較器２９の出力が高レベルとなり、ＦＩ
失火発生と判定される。なお、基準電圧ＶＴＲＥＦは、
機関運転状態に応じて設定される。

【００３１】なお、本実施例においても機関の点火時期
等の制御を行うＥＣＵ８（図１）は、同様に設けられて
いる。図６中の回路ブロック８ａはＥＣＵ８の一部とし
て構成してもよいが、回路ブロック８ｂは機関本体の近
傍に設けることが望ましい。

【００３２】図７は、図６の入力回路２１、ピークホー
ルド回路２２及び比較レベル設定回路２４の具体的な構
成を示す回路図である。

【００３３】同図において入力端子Ｔ３は、抵抗２１５
を介して演算増幅器（以下「オペアンプ」という）２１
６の非反転入力に接続されている。また入力端子Ｔ１
は、コンデンサ２１１と抵抗２１２とダイオード２１４
とを並列に接続した回路を介してアースに接続されると
ともに、ダイオード２１３を介して電源ラインＶＢＳに
接続されている。コンデンサ２１１は、例えば１０⁴ｐ
Ｆ程度のものを使用し、前記電圧センサ１３によって検
出される電圧を数千分の１に分圧する働きをする。また
抵抗２１２は例えば５００ＫΩ程度のものを使用する。
ダイオード２１３及び２１４は、オペアンプ２１６の入
力電圧がほぼ０〜ＶＢＳの範囲内に入るようにするため
に設けられている。オペアンプ２１６の反転入力はその
出力と接続されており、オペアンプ２１６はバッファア
ンプ（インピーダンス変換回路）として動作する。オペ
アンプ２１６の出力は、第１の比較器２５の非反転入力
及びオペアンプ２２１の非反転入力に接続されている。

【００３４】オペアンプ２２１の出力はダイオード２２
２を介してオペアンプ２２７の非反転入力に接続され、
オペアンプ２２１及び２２７の反転入力はいずれもオペ
アンプ２２７の出力に接続されている。従って、これら
のオペアンプもバッファアンプとして動作する。

【００３５】オペアンプ２２７の非反転入力は抵抗２２
３及びコンデンサ２２６を介して接地され、抵抗２２３
とコンデンサ２２６の接続点は、抵抗２２４を介してト
ランジスタ２２５のコレクタに接続されている。トラン
ジスタ２２５のエミッタは接地され、ベースにはリセッ
ト時高レベルとなるリセット信号がリセット回路２３よ
り入力される。

【００３６】オペアンプ２２７の出力は、比較レベル設
定回路２４を構成する抵抗２４１及び２４２を介して接
地され、抵抗２４１と２４２の接続点が第１の比較器２
５の反転入力に接続されている。

【００３７】図７の回路によれば、検出された点火電圧
Ｖ（オペアンプ２１６の出力）のピーク値がピークホー
ルド回路２２によって保持され、そのピークホールド値
が比較レベル設定回路２４により、値１より小さい所定
数倍され、比較レベルＶＣＯＭＰとして第１の比較器２
５に供給される。従って、端子Ｔ４にはＶ＞ＶＣＯＭＰ
が成立するとき高レベルとなるパルス信号が出力され
る。

【００３８】図８は、ゲート回路２６及びパルス計測期
間計測回路２７の具体的構成を示す回路図であり、トラ
ンジスタ３１〜３３及び抵抗３４〜４１により３段の反
転回路が構成されている。また、トランジスタ３２のコ
レクタとアースとの間には、トランジスタ５１が介装さ
れており、トランジスタ５１のベースには、ＣＰＵ８５
からゲート信号が供給される。従って、ゲート信号が低
レベルとなるゲート期間中においては、トランジスタ３
３のコレクタは、端子Ｔ４の電圧の高／低に対応して低
レベル／高レベルとなり、ゲート信号が高レベルのとき
にはトランジスタ３３のコレクタは端子Ｔ４の電圧に拘
らず高レベルとなる。トランジスタ３３のコレクタは抵
抗４２を介してトランジスタ４４のベースに接続されて
おり、トランジスタ４４のベースは抵抗４３を介して電
源ラインＶＢＳに接続されている。トランジスタ４４の
エミッタは電源ラインＶＢＳに接続され、コレクタは抵
抗４５及びコンデンサ４７を介してアースに接続されて
いる。抵抗４５とコンデンサ４７の接続点は、オペアン
プ４９及び抵抗５０を介して端子Ｔ５に接続されてい
る。オペアンプ４９はバッファアンプである。抵抗４５
とコンデンサ４７の接続点は、抵抗４６を介してトラン
ジスタ４８のコレクタに接続され、トランジスタ４８の
エミッタは接地されている。トランジスタ４８のベース
には、ＣＰＵ８５よりリセット信号が入力される。

【００３９】図８の回路によれば、ゲート信号が低レベ
ルであって端子Ｔ４が高レベルのときトランジスタ３３
のコレクタが低レベルとなり、トランジスタ４４がオン
し、コンデンサ４７が充電される一方、ゲート信号が高
レベル又は端子Ｔ４が低レベルのときはトランジスタ４
４がオフし、コンデンサ４７の充電が停止される。従っ
て、端子Ｔ５には、端子Ｔ４に入力されるパルス信号が
ゲート期間中において高レベルである期間に比例する電
圧ＶＴが得られる。

【００４０】以上のように構成される失火検出装置の動
作を、図９に示すタイムチャートを用いて説明する。な
お、図９（ａ），（ｂ），（ｄ），（ｅ）において実線
は燃焼時の動作を示し、破線はＦＩ失火発生時の動作を
示す。

【００４１】同図（ａ）は、検出した点火電圧Ｖ（Ｂ，
Ｂ′）及び比較レベルＶＣＯＭＰ（Ｃ，Ｃ′）の推移を
示しており、燃焼時の曲線Ｂは前述した図３と同様に変
化する。一方、失火発生時の曲線Ｂ′は放電終了直前に
容量放電電圧がピークとなった後の特性が、図３の場合
と異なる。これは、図６に示したように、２次側コイル
３とディストリビュータ１２との間にダイオード１１を
設けたことによる。以下、この点について詳述する。

【００４２】点火コイル１で発生した電気エネルギは、
ダイオード１１及びディストリビュータ１２を介して点
火プラグ５に供給され、点火プラグ５の電極間で放電さ
れる。このとき放電しきれなかった電荷は、ダイオード
１１と点火プラグ５との間の浮遊容量に蓄えられるが、
燃焼時はこの電荷が点火プラグ５の電極近傍に存在する
イオンによって中和されるため、容量放電終了時の点火
電圧Ｖ（図９（ａ）のＢ）は、ダイオード１１がない場
合と同様に速やかに減少する。これに対し失火時は、点
火プラグ５の電極近傍にほとんどイオンが存在しないた
め、ダイオード１１と点火プラグ５との間に蓄えられた
電荷は、イオンによって中和されず、またダイオード１
１によって点火コイル１へ逆流することもできないため
そのまま保持され、気筒内圧力が低下して放電要求電圧
がこの電荷により印加されている電圧と等しくなった時
に、点火プラグ５の電極において放電される（図９
（ａ）、時刻ｔ９）。従って、容量放電終了後も、比較
的長時間（正常燃焼時に比べて）にわたり、点火電圧Ｖ
は高電圧状態が継続するのである。

【００４３】図９（ａ）の曲線Ｃ，Ｃ′は、点火電圧Ｖ
のピークホールド値から得られる比較レベルＶＣＯＭＰ
の推移を示しており、時刻ｔ５〜ｔ６間でリセットされ
ている。また、図９（ｂ）は第１の比較器２５の出力を
示しており、図９（ａ）及び（ｂ）から明らかなよう
に、燃焼時においては時刻ｔ０〜ｔ８間でＶ＞ＶＣＯＭ
Ｐとなり、その間第１の比較器２５の出力は高レベルと
なる。

【００４４】一方失火時においては、時刻ｔ４〜ｔ９間
でＶ＞ＶＣＯＭＰとなるが、時刻ｔ３〜ｔ４間では、点
火電圧Ｖ（Ｂ′）が比較レベルＶＣＯＭＰ（Ｃ′）の近
傍を上下し（多重放電が発生した場合、このような変動
が起きる）、第１の比較器２５の出力は高／低に変動す
る。

【００４５】従って、図８に示すゲート回路２６のゲー
ト信号入力を常に低レベルとする（即ち、ゲートを常に
開いた状態とする）場合には、パルス発生期間計測回路
２７の出力電圧ＶＴは、図９（ｅ）に示すように変化
し、燃焼時はＶＢで示すレベルに達し、失火時はＶＭＩ
Ｓで示すレベルに達する。これに対し、本実施例では、
ゲート回路２６のゲート信号入力に図９（Ｃ）に示すよ
うなゲート信号を供給し、時刻ｔ７〜ｔ１０間のみ第１
の比較器２５の出力がパルス発生期間計測回路２７に入
力されるようにしているので、計測回路２７の出力電圧
ＶＴは図９（ｄ）に示すように変化し、燃焼時はＶＧＢ
で示すレベルに達し、失火時はＶＧＭＩＳで示すレベル
に達する。

【００４６】従って、ＶＧＢ値とＶＧＭＩＳ値との間に
基準電圧ＶＴＲＥＦを設定することにより、ＦＩ失火を
検出することができるが、図９（ｄ）と（ｅ）とを比較
すれば明らかなように、比較器２５の出力をゲートした
場合における燃焼時と失火時のレベル比ＶＧＭＩＳ／Ｖ
ＧＢは、ゲートしない場合のレベル比ＶＭＩＳ／ＶＢに
比べてかなり大きくなる。即ち、比較器２５の出力を図
９（Ｃ）にＴＧで示す期間のみゲートする（パルス発生
期間計測回路２７に供給する）ことにより、より正確か
つ安定したＦＩ失火の検出が可能となる。

【００４７】なお、ゲート期間ＴＧは、本実施例では放
電期間の終了近傍の所定期間としたが、ゲート期間ＴＧ
の終了時刻ｔ１０は、ディストリビュータ１２のロータ
ヘッド（図示せず）が次のセグメントにかかる手前（点
火からクランク角度で１２０度程度の範囲内）であれば
いつでもよい。

【００４８】また、パルス発生期間計測回路２７はディ
ジタルカウンタによって構成してもよい。

【００４９】また、図６のゲート回路２６に相当し、入
力信号をゲート期間ＴＧ中のみ通過させるゲート手段２
６′を、図１０に示すように入力回路２１の直後（同図
（ａ））又は第１の比較器２５の非反転入力の直前（同
図（ｂ））に設けるようにしてもよい。

【００５０】次に上述した図６の実施例で使用するダイ
オード１１の特性について考察すると、このダイオード
１１の逆方向耐圧が高い場合には、ダイオードとプラグ
間の浮遊容量が大きい場合、ピストンが上死点を過ぎて
気筒内圧が低下すると早期に点火プラグ５の電極間でブ
レイクダウン（絶縁破壊）が発生し、検出点火電圧Ｖが
高電圧に保持されずに低下してしまうことがある（図１
１（ａ）参照）。このようなプラグ電極間のブレイクダ
ウンが発生した場合、正常燃焼時のイオン電流による検
出点火電圧Ｖの低下と区別できないので、上述した手法
では失火判定ができないことがある。

【００５１】そこで、ダイオード１１としてプラグ電極
間でブレイクダウンが発生しない程度（５〜１０ＫＶ）
のツェナー電圧ＶＺを有するツェナーダイオードを用い
ることにより、図１１（ｂ）に示すように、失火時には
検出点火電圧Ｖをツェナー電圧ＶＺ付近に長期間保持す
ることができ、失火判定が可能となる。

【００５２】なお、ダイオード１１は逆方向耐圧の低い
ものを用いることにより、ツェナーダイオードを用いた
場合と同様の作用・効果を得ることができるが、印加電
圧が通常動作範囲（逆方向耐圧を越えない範囲）に戻っ
たときの性能が保証されていることが条件となる。

【００５３】更に、図１２に示すように逆方向耐圧の高
いダイオード１１と並列に絶縁破壊電圧が５〜１０ＫＶ
程度に安定したギャップ素子１１′を設けるようにして
もよい。このような構成によっても、図１１（ｂ）に示
したような失火時の検出点火電圧を得ることができる。

【００５４】また、第１又は第２の実施例と第３の実施
例とを組み合わせて、両者の検出結果がとも失火の場合
のみ失火発生と判定するようにしてもよい。

【００５５】また、図６のピークホールド回路２２は、
平均化回路（積分回路）で代用してもよい。

【００５６】

【発明の効果】以上詳述したように請求項１に記載の発
明によれば、点火電圧値と所定電圧値との比較を行うべ
き比較期間が限定されるとともに、点火電圧値に応じて
所定電圧値が設定され、その比較期間において点火電圧
値が所定電圧値を越える期間の長さ及び／又は点火電圧
値が所定電圧値を越える部分の面積に基づいて、失火状
態が判定されるので、機関運転状態の変化等により点火
電圧値の絶対値が変化しても、正確かつ安定的に失火状
態を把握でき、故障箇所の早期発見や適切な故障対策が
可能となる。

【００５７】請求項２に記載の発明によれば、点火電圧
値と所定電圧値との比較を行うべき比較期間が、点火プ
ラグの放電期間の終了近傍の容量放電状態の期間に限定
され、その比較期間において点火電圧値が所定電圧値を
越える期間の長さ及び／又はその比較期間において点火
電圧値が所定電圧値を越える部分の面積に基づいて失火
状態が判定されるので、正常時と失火時の点火電圧値の
差が大きい期間で判定が行われ、燃料系に係る失火をよ
り正確に判定することができる。

【００５８】

【００５９】請求項６に記載の発明によれば、点火手段
の二次側系路においては、点火プラグ放電時と逆方向の
電流は抑止されるので、失火発生時には、二次側系路の
電圧を高電圧状態に長期間保持でき、失火状態をより正
確に判定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す回路図である。

【図２】一次側電圧に基づく失火検出動作を実行するた
めのプログラムを示すフローチャートである。

【図３】点火電圧（一次側電圧）を示すタイムチャート
である。

【図４】二次側電圧に基づく失火検出動作を実行するた
めのプログラムを示すフローチャートである。

【図５】点火電圧（二次側電圧）を示すタイムチャート
である。

【図６】本発明の他の実施例に係る失火検出装置の構成
を示す図である。

【図７】図６の装置の一部の具体的な構成を示す回路図
である。

【図８】図６の装置の一部の具体的な構成を示す回路図
である。

【図９】図６の装置の動作を説明するためのタイムチャ
ートである。

【図１０】図６の装置の変形例の構成を示す図である。

【図１１】点火電圧を示すタイムチャートである。

【図１２】図６の装置の変形例の構成を示す図である。

【符号の説明】

１点火コイル２一次側コイル３二次側コイル５点火プラグ６，７減衰器（電圧値検出手段）８ＥＣＵ９各種機関運転パラメータセンサ（機関運転状態検出
手段）１１ダイオード１２ディストリビュータ１３電圧センサ２２ピークホールド回路２６パルス発生期間計測回路８５ＣＰＵ（信号発生手段、失火判定手段）８６駆動回路

フロントページの続き (72)発明者黒田恵隆埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内 (72)発明者新井秀明埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内 (72)発明者金広正毅埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内 (72)発明者久木隆埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内 (72)発明者丸山茂埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内 (72)発明者馬場茂樹埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内 (56)参考文献特開昭52−118135（ＪＰ，Ａ) 特開昭50−5735（ＪＰ，Ａ) 実開昭62−138866（ＪＰ，Ｕ) 実公昭60−39512（ＪＰ，Ｙ２) 特表平２−503814（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】機関運転パラメータの値を検出する機関
運転状態検出手段と、前記機関運転パラメータの値に基
づいて点火時期を決定して点火指令信号を発生する信号
発生手段と、前記点火指令信号に基づいて、機関に備え
られた点火プラグを放電させる為の高電圧を発生させる
点火手段と、前記点火手段に高電圧が発生される時の電
圧値を検出する電圧値検出手段とを有する内燃機関の失
火検出装置において、前記点火指令信号発生後の点火電
圧値と所定電圧値とを比較することにより失火が発生し
たか否かを判定する失火判定手段を備え、この失火判定
手段は、前記点火電圧値と所定電圧値との比較を行うべ
き比較期間を限定する期間限定手段及び前記点火電圧値
に応じて前記所定電圧値を設定する基準レベル設定手段
を有し、該比較期間において前記点火電圧値が所定電圧
値を越える期間の長さ及び該比較期間において前記点火
電圧値が所定電圧値を越える部分の面積の少なくとも一
方に基づいて失火状態を判定することを特徴とする内燃
機関の失火検出装置。
【請求項２】機関運転パラメータの値を検出する機関
運転状態検出手段と、前記機関運転パラメータの値に基
づいて点火時期を決定して点火指令信号を発生する信号
発生手段と、前記点火指令信号に基づいて、機関に備え
られた点火プラグを放電させる為の高電圧を発生させる
点火手段と、前記点火手段に高電圧が発生される時の電
圧値を検出する電圧値検出手段とを有する内燃機関の失
火検出装置において、前記点火指令信号発生後の点火電
圧値と所定電圧値とを比較することにより失火が発生し
たか否かを判定する失火判定手段を備え、この失火判定
手段は、前記点火電圧値と所定電圧値との比較を行うべ
き比較期間を限定する期間限定手段を有し、該比較期間
において前記点火電圧値が所定電圧値を越える期間の長
さ及び該比較期間において前記点火電圧値が所定電圧値
を越える部分の面積の少なくとも一方に基づいて失火状
態を判定し、前記比較期間は、前記点火プラグの放電期
間の終了近傍の容量放電状態の期間であることを特徴と
する内燃機関の失火検出装置。
【請求項３】前記所定電圧値は、機関の運転状態に応
じて設定されることを特徴とする請求項２記載の内燃機
関の失火検出装置。
【請求項４】前記失火判定手段は、前記点火電圧値に
応じて前記所定電圧値を設定する基準レベル設定手段を
有することを特徴とする請求項２記載の内燃機関の失火
検出装置。
【請求項５】前記基準レベル設定手段は、前記点火電
圧を平滑する平滑手段と、該平滑手段の出力を所定の増
幅率にて増幅する増幅手段とから成ることを特徴とする
請求項１または４記載の内燃機関の失火検出装置。
【請求項６】前記点火手段は、一次側系路及び二次側
系路を有し、該二次側系路に点火プラグ放電時の電流と
逆方向の電流を抑止する電流抑止手段を備えることを特
徴とする請求項１記載の内燃機関の失火検出装置。
【請求項７】前記点火電圧は点火コイルの一次側電圧
であることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の失火
検出装置。
【請求項８】前記点火電圧は点火コイルの二次側電圧
であることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の失火
検出装置。