JP3552142B2 - エンジンのプレイグニッション抑止装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンのプレイグニッション（過早点火）を検出する機能を備えたエンジンのプレイグニッション抑止装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
プレイグニッションは、燃焼室内に局部的に生じた過熱箇所によって正規の点火時期前に混合気が自己着火してしまう現象であり、その発生原因となる過熱箇所は、点火プラグの発火部周辺の場合が多いが、排気バルブや燃焼室内壁に付着したデポジット（燃焼滞積物）が原因となることもある。プレイグニッションが発生すると、エンジン出力が低下するのみならず、点火プラグの発火部が燃焼ガスにさらされる時間が長くなるため、点火プラグの発火部の温度が益々上昇し、益々プレイグニッションが発生しやすくなるという悪循環を招き、極端な場合には、点火プラグの電極溶損に至るおそれがある。
【０００３】
これを避けるために、特開昭６３−６８７７４号公報に示すように、点火プラグの電極に流れるイオン電流に基づいてプレイグニッションを検出するプレイグニッション検出装置が提案されている。ここで、イオン電流は、点火プラグの放電時に混合気中に発生するイオンが点火プラグの電極に流れるものであり、プレイグニッションの発生時にもこのイオン電流が流れる。この点に着目し、上記公報では、正規の点火時期前にイオン電流が検出された時に、プレイグニッションが発生したものと判定される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、イオン電流によるプレイグニッションの検出は、常に正確であるとは限らない。例えば、本出願人は、先に出願した特願平８−１３６９２３号の明細書において、燃料或は潤滑油に含まれる添加剤等が炭化して点火プラグにカーボンが付着する“くすぶり”が発生した場合には、点火プラグの電極間の絶縁抵抗値が低下し、それによって、正規の点火時期前の点火コイルの一次電流通電期間中に点火プラグの電極間に漏洩電流が流れるため、プレイグニッションが発生したと誤判定されるおそれがあることを指摘している。
【０００５】
このプレイグニッションの誤判定を回避するために、上記特願平８−１３６９２３号では、くすぶりが検出された時に、プレイグニッションの検出を禁止することを提案している。
【０００６】
しかし、このようにすると、実際に、プレイグニッションが発生しているにも拘らず、プレイグニッションが検出されない場合が発生することがあり、プレイグニッションの運転状態をそのまま放置してしまうおそれがある。
【０００７】
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、従ってその目的は、プレイグニッションの誤検出を防止できると共に、プレイグニッションが発生した時にはプレイグニッションを速やかに抑えることができるエンジンのプレイグニッション抑止装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１のプレイグニッション抑止装置によれば、通常は、正規の点火時期前に点火プラグの電極に流れるイオン電流に基づいてプレイグニッションをプレイグニッション検出手段により検出するが、プレイグニッションの検出が困難な状況の時には、前記プレイグニッション検出手段によるプレイグニッションの検出を検出禁止手段により禁止して、プレイグニッションの誤検出を防止する。更に、プレイグニッション検出禁止時には、検出禁止時制御手段は、エンジン制御量をプレイグニッションの発生しにくい値に補正する。従って、仮に、プレイグニッション検出禁止時に、プレイグニッションが発生したとしても、このプレイグニッションを検出禁止時制御手段によって速やかに抑えることができ、プレイグニッションの運転状態がそのまま放置されることが無い。
【０００９】
この場合、プレイグニッションが発生しやすい運転条件（例えば冷却水温が高い時や高負荷運転時等）は、予め実験的、経験的に分かるので、請求項２のように、プレイグニッション検出禁止時で、且つプレイグニッションが発生しやすい特定の運転条件の時にのみプレイグニッション抑止制御を実行するようにしても良い。このようにすれば、プレイグニッション検出禁止時のプレイグニッション抑止制御をプレイグニッションが発生しやすい時のみに限定できて、プレイグニッション抑止制御を必要最小限にとどめることができ、プレイグニッション検出禁止時のプレイグニッション抑止制御を適正化できる。
【００１０】
また、プレイグニッションの発生原因は燃焼室内に局部的に生じた過熱箇所であるため、請求項３のように、プレイグニッション検出禁止時のプレイグニッション抑止制御で、エンジン制御量を燃焼室内の温度を下げる方向に補正することが好ましい。このようにすれば、燃焼室内に局部的に生じた過熱箇所の温度を低下させることができ、プレイグニッションの発生原因を取り除くことができる。
【００１１】
また、請求項４のように、プレイグニッション検出手段によりプレイグニッションが検出された時にエンジン制御量をプレイグニッションの発生しにくい運転状態となるように検出時制御手段により可変制御して、プレイグニッションを抑えることが好ましい。更に、検出時制御手段によるエンジン制御量を学習手段により学習し、プレイグニッション検出禁止時のプレイグニッション抑止制御で、この学習値に基づいてエンジン制御量を検出禁止時制御手段により補正するようにしても良い。このようにすれば、点火プラグやその他のエンジン部品の個体差や経時変化によってプレイグニッションの抑制特性が変化しても、それに応じた適切なプレイグニッション抑止制御を行うことができ、個体差や経時変化の影響を受けない安定したプレイグニッション抑止制御を行うことができる。
【００１２】
一般に、プレイグニッション抑止制御は、空燃比をリッチ側に補正して混合気を濃くすることで、燃焼室内の燃焼温度を低下させ、点火プラグの発火部や他の過熱箇所の温度を低下させて、プレイグニッションを抑えるようにしている。本発明では、プレイグニッション検出禁止期間中は、実際に、プレイグニッションが発生していない時でも、プレイグニッション抑止制御が行われることがあるが、プレイグニッションが発生していない時に、プレイグニッション抑止制御により空燃比をリッチ側に補正して混合気が濃くなりすぎると、くすぶりが発生しやすくなる。
【００１３】
この対策として、請求項５のように、プレイグニッション検出時に空燃比を可変制御してプレイグニッションを抑えると共に、この空燃比を学習手段で学習し、プレイグニッション検出禁止時のプレイグニッション抑制制御で学習手段の学習値をプレイグニッション抑止効果をもつ他のエンジン制御量に換算して、当該他のエンジン制御量を補正するようにしても良い。このように、プレイグニッション検出禁止時のプレイグニッション抑制制御を空燃比以外のエンジン制御量を用いて行うことで、プレイグニッション検出禁止時のプレイグニッション抑止制御で空燃比をリッチ側に補正する必要がなくなり、くすぶりの発生を回避することができる。
【００１４】
この場合、請求項６のように、プレイグニッション検出禁止時のプレイグニッション抑止制御で補正する他のエンジン制御量としては、点火時期としても良い。プレイグニッション検出禁止時のプレイグニッション抑止制御で、点火時期を遅角すれば、くすぶりの発生を回避しながら、空燃比をリッチ側に補正するのと同等のプレイグニッション抑止効果を得ることができる。尚、過給機付きのエンジンでは、プレイグニッション検出禁止時のプレイグニッション抑止制御で過給圧を低下させるようにしても、同様の効果を得ることができる。
【００１５】
ところで、点火プラグの電極に流れるくすぶりによる漏洩電流とプレイグニッションによるイオン電流は、いずれも、正規の点火時期前の点火コイルの一次電流通電期間中に検出される。このため、くすぶりによる漏洩電流とプレイグニッションによるイオン電流とが重なり合うことがあり、これがプレイグニッションを誤検出する原因となる。この場合、図２に示すように、くすぶりによる漏洩電流は点火コイルの一次電流通電開始直後から流れるため、くすぶりによる漏洩電流はプレイグニッションによるイオン電流よりも先に流れ始める。
【００１６】
この関係を考慮し、請求項７のように、プレイグニッションの検出を行う前に点火プラグの電極に流れる電流に基づいてくすぶり検出手段によりくすぶりを検出し、くすぶり検出時には、前記検出禁止手段によってプレイグニッションの検出を禁止するようにしても良い。このようにすれば、くすぶりが発生した時に、プレイグニッションの誤検出を確実に防止することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態（１）を図１乃至図５に基づいて説明する。まず、図１に基づいて点火制御系の回路構成を説明する。点火コイル２１の一次コイル２２の一端はバッテリ２３に接続され、該一次コイル２２の他端は、イグナイタ２４に内蔵されたパワートランジスタ２５のコレクタに接続されている。二次コイル２６の一端は点火プラグ２７に接続され、該二次コイル２６の他端は、２つのツェナーダイオード２８，２９を介してグランドに接続されている。
【００１８】
２つのツェナーダイオード２８，２９は互いに逆向きに直列接続され、一方のツェナーダイオード２８にコンデンサ３０が並列に接続され、他方のツェナーダイオード２９にイオン電流検出抵抗３１が並列に接続されている。コンデンサ３０とイオン電流検出抵抗３１との間の電位Ｖｉｎが抵抗３２を介して反転増幅回路３３の反転入力端子（−）に入力されて反転増幅され、この反転増幅回路３３の出力電圧Ｖがイオン電流検出信号としてエンジン制御回路３４に入力される。イオン電流検出回路３５は、ツェナーダイオード２８，２９、コンデンサ３０、イオン電流検出抵抗３１、反転増幅回路３３等から構成されている。
【００１９】
エンジン運転中は、エンジン制御回路３４からイグナイタ２４に送信される点火指令信号の立ち上がり／立ち下がりでパワートランジスタ２５がオン／オフする。パワートランジスタ２５がオンすると、バッテリ２３から一次コイル２２に一次電流が流れ、その後、パワートランジスタ２５がオフすると、一次コイル２２の一次電流が遮断されて、二次コイル２６に高電圧が電磁誘導され、この高電圧によって点火プラグ２７の電極３６，３７間に火花放電が発生する。この際、放電電流は点火プラグ２７の接地電極３７から中心電極３６へ流れ、二次コイル２６を経てコンデンサ３０に充電されると共に、ツェナーダイオード２８，２９を経てグランド側に流れる。
【００２０】
これに対し、イオン電流は、放電電流とは反対方向に流れる。つまり、イオン電流は、中心電極２７から接地電極２８へ流れ、更に、グランド側からイオン電流検出抵抗３１を通ってコンデンサ３０に流れる。この際、イオン電流検出抵抗３１に流れるイオン電流の変化に応じて反転増幅回路３３の入力電位Ｖｉｎが変化し、反転増幅回路３３の出力端子からイオン電流に応じた電圧Ｖがエンジン制御回路３４に出力される。この反転増幅回路３３の出力電圧Ｖからイオン電流が検出され、このイオン電流からプレイグニッション、くすぶり、失火、ノッキング等が検出される。
【００２１】
次に、図２に基づいてプレイグニッションとくすぶりの検出方法を説明する。点火プラグ２７にくすぶりが発生した場合には、点火コイル２２の一次電流通電開始時（点火指令信号の立ち上がり時）に、二次コイル２６に電磁誘導される電圧（点火時期とは逆方向の電圧）により点火プラグ２７の電極３６，３７間に漏洩電流がイオン電流と同方向に流れる。従って、くすぶりによる漏洩電流は点火コイル２２の一次電流通電開始直後から流れ、くすぶりの程度がひどくなるほど漏洩電流が流れる時間が長くなる傾向がある。
【００２２】
これに対し、プレイグニッションによるイオン電流は、プレイグニッションの程度が軽微な時は、一次電流通電期間の終り（つまり正規の点火時期）に近い時期に流れ始めるが、プレイグニッションの程度がひどくなるほど、イオン電流の流れ始めの時期が早くなる傾向がある。このような特性から、くすぶりによる漏洩電流とプレイグニッションによるイオン電流とが重なり合うことがあるが、くすぶりによる漏洩電流は点火コイル２２の一次電流通電開始直後から流れるため、くすぶりによる漏洩電流はプレイグニッションによるイオン電流よりも先に流れ始める。
【００２３】
この関係に着目し、くすぶり検出時期ｔｓ は、プレイグニッションによるイオン電流が流れ始める前に設定される。具体的には、点火指令信号出力中（一次電流通電期間中）の初期、例えば点火指令信号立ち上り後約１ミリ秒にくすぶり検出時期ｔｓ が設定される。一方、プレイグニッション検出時期ｔｐ は、点火指令信号出力中の後期、例えば点火指令信号の立ち下がり前５°ＣＡ（クランク角度）に設定される。
【００２４】
エンジン制御回路３４は、点火指令信号の立ち上がりからｔｓ 経過後のくすぶり検出時期に、その時点のイオン電流検出回路３５の出力電圧をくすぶり検出時電圧Ｖ（ｔｓ ）として読み込み、このくすぶり検出時電圧Ｖ（ｔｓ ）が所定のしきい値電圧を越えている場合には、点火プラグ２７にくすぶりが発生していると判定する。この場合には、プレイグニッションを誤検出するおそれがあるため、プレイグニッションの検出を禁止し、プレイグニッション抑止制御を実行する。このプレイグニッション抑止制御は、エンジン制御量である点火時期を遅角補正することで、燃焼室内の燃焼温度を低下させ、点火プラグ２７の発火部や他の過熱箇所の温度を低下させて、プレイグニッションを抑える。
【００２５】
これに対し、くすぶり検出時電圧Ｖ（ｔｓ ）が所定のしきい値電圧以下の場合には、点火プラグ２７にくすぶりが発生していないと判定する。この場合には、点火指令信号の立ち上がりからｔｐ 経過後のプレイグニッション検出時期に、その時点のイオン電流検出回路３５の出力電圧をプレイグニッション検出時電圧Ｖ（ｔｐ ）としてエンジン制御回路３４に読み込む。このプレイグニッション検出時電圧Ｖ（ｔｐ ）が所定のしきい値電圧を越えているか否かで、プレイグニッションが発生しているか否かを判定する。プレイグニッションが発生していると判定された場合には、空燃比をリッチ側に補正して混合気を濃くすることで、燃焼室内の燃焼温度を低下させ、点火プラグ２７の発火部や他の過熱箇所の温度を低下させて、プレイグニッションを抑える。
【００２６】
エンジン制御回路３４は、マイクロコンピュータを主体として構成され、そのＲＯＭ（記憶媒体）には、燃料噴射制御や点火時期制御を行うための各種のエンジン制御プログラムが記憶されていると共に、図３乃至図５に示すプレイグニッション抑止制御用の各プログラムが記憶されている。エンジン制御回路３４は、これらプレイグニッション抑止制御用の各プログラムを実行することで、上述した検出方法でくすぶりやプレイグニッションを検出する共に、くすぶり検出時には、プレイグニッションの検出を禁止すると共に、プレイグニッション抑止制御を実行する。以下、図３乃至図５に示すプレイグニッション抑止制御用の各プログラムの処理内容を説明する。
【００２７】
図３に示すプレイグニッション検出プログラムは、エンジン制御回路３４から点火指令信号が出力される毎に起動される。本プログラムが起動されると、ステップ１０１で、点火指令信号の立ち上がりからｔｓ 経過後のくすぶり検出時期になるまで待機する。この後、くすぶり検出時期になると、ステップ１０２に進み、その時のイオン電流検出回路３５の出力電圧をくすぶり検出時電圧Ｖ（ｔｓ ）として読み込む。
【００２８】
次のステップ１０３で、くすぶり検出時電圧Ｖ（ｔｓ ）を所定のしきい値電圧Ｖｓ と比較し、くすぶり検出時電圧Ｖ（ｔｓ ）がしきい値電圧Ｖｓ を越えている場合には、ステップ１０７に進み、点火プラグ２７にくすぶりが発生していると判定し、くすぶり検出フラグＦｓ を「１」に設定して（ステップ１１０）、本プログラムを終了する。これらステップ１０１〜１０３，１０７，１１０の処理が特許請求の範囲でいうくすぶり検出手段として機能すると共に、くすぶり検出時には、後述するステップ１０４以降のプレイグニッション検出処理が実行されないことから、検出禁止手段としても機能する。
【００２９】
これに対し、上記ステップ１０３で、くすぶり検出時電圧Ｖ（ｔｓ ）が所定のしきい値電圧Ｖｓ 以下の場合には、点火プラグ２７にくすぶりが発生していないと判定する。この場合には、ステップ１０３からステップ１０４に進み、点火指令信号の立ち上がりからｔｐ 経過後のプレイグニッション検出時期になるまで待機する。この後、プレイグニッション検出時期になると、ステップ１０５に進んで、その時のイオン電流検出回路３５の出力電圧をプレイグニッション検出時電圧Ｖ（ｔｐ ）としてエンジン制御回路３４に読み込む。
【００３０】
そして、次のステップ１０６で、プレイグニッション検出時電圧Ｖ（ｔｐ ）を所定のしきい値電圧Ｖｐ と比較し、プレイグニッション検出時電圧Ｖ（ｔｐ ）がしきい値電圧Ｖｐ を越えている場合には、ステップ１０８に進み、プレイグニッションが発生していると判定し、プレイグニッション検出フラグＦｐ を「１」にセットして（ステップ１１１）、本プログラムを終了する。
【００３１】
一方、プレイグニッション検出時電圧Ｖ（ｔｐ ）がしきい値電圧Ｖｐ 以下の場合には、ステップ１０９に進み、プレイグニッションが発生していないと判定し、プレイグニッション検出フラグＦｐ を「０」にセットして（ステップ１１２）、本プログラムを終了する。上述したステップ１０４以降の処理が特許請求の範囲でいうプレイグニッション検出手段として機能する。
【００３２】
一方、図４に示す空燃比制御／学習プログラムでは、まずステップ１２１で、プレイグニッション検出フラグＦｐ がプレイグニッション発生を意味する「１」であるか否かを判定し、Ｆｐ ＝１（プレイグニッション発生）の場合には、ステップ１２２に進んで、空燃比Ａ／Ｆを所定量ΔＡ／ＦＰＲ増量する（リッチ側に補正する）。これにより、インジェクタ（図示せず）から噴射する燃料噴射量を増量して混合気を濃くすることで、燃焼室内の燃焼温度を低下させ、点火プラグ２７の発火部や他の過熱箇所の温度を低下させて、プレイグニッションを抑える。このステップ１２２の処理が特許請求の範囲でいう検出時制御手段として機能する。尚、空燃比増量値ΔＡ／ＦＰＲは、予め設定された固定値でも良いし、運転状態に応じてマップ等により設定しても良い。
【００３３】
これに対し、上記ステップ１２１で、Ｆｐ ＝０（プレイグニッション無し）の場合には、ステップ１２３に進み、空燃比Ａ／Ｆを所定量ΔＡ／ＦＮＰＲ 減量する（リーン側に補正する）。空燃比減量値ΔＡ／ＦＮＰＲ は、予め設定された固定値でも良いし、運転状態に応じてマップ等により設定しても良い。
【００３４】
このようにして、ステップ１２２又は１２３で、空燃比Ａ／Ｆを補正した後、ステップ１２４に進み、次式で定義される空燃比増量ｍａｘ値ΔＡ／Ｆｍａｘ を算出する。
ΔＡ／Ｆｍａｘ ＝Σ（ΔＡ／ＦＰＲ）−Σ（ΔＡ／ＦＮＰＲ ）
【００３５】
ここで、Σ（ΔＡ／ＦＰＲ）は、現時点までの空燃比Ａ／Ｆの増量値ΔＡ／ＦＰＲの積算値であり、一方、Σ（ΔＡ／ＦＮＰＲ ）は、現時点までの空燃比Ａ／Ｆの減量値ΔＡ／ＦＮＰＲ の積算値である。
【００３６】
この後、ステップ１２５で、エンジン制御回路３４のＲＡＭ（図示せず）に記憶されている過去の空燃比増量ｍａｘ値ΔＡ／Ｆｍａｘ の学習値ΔＡ／Ｆｍａｐ を読み込む。尚、この学習値ΔＡ／Ｆｍａｐ は、エンジン回転数、負荷等の運転条件をパラメータとするマップ値として記憶しても良い。この場合には、上記ステップ１２５で、その時の運転条件に応じたマップ値が読み込まれる。
【００３７】
そして、次のステップ１２６で、上記ステップ１２４で算出した今回の空燃比増量ｍａｘ値ΔＡ／Ｆｍａｘ と、ステップ１２５で読み込んだ学習値ΔＡ／Ｆｍａｐ とを比較し、今回の空燃比増量ｍａｘ値ΔＡ／Ｆｍａｘ が学習値ΔＡ／Ｆｍａｐ 以下であれば、ステップ１２７以降の学習処理を行わずに本プログラムを終了する。
【００３８】
これに対し、今回の空燃比増量ｍａｘ値ΔＡ／Ｆｍａｘ が学習値ΔＡ／Ｆｍａｐ を越えていれば、ステップ１２６からステップ１２７に進み、学習値ΔＡ／Ｆｍａｐ を今回の空燃比増量ｍａｘ値ΔＡ／Ｆｍａｘ で更新する。上記ステップ１２４〜１２７の処理が特許請求の範囲でいう学習手段として機能する。そして、次のステップ１２８で、空燃比増量ｍａｘ値ΔＡ／Ｆｍａｘ を点火時期遅角量ΔＴＩＧに換算する。
【００３９】
この後、ステップ１２９で、この点火時期遅角量ΔＴＩＧをエンジン制御回路３４のＲＡＭ（図示せず）に記憶して、本プログラムを終了する。尚、この点火時期遅角量ΔＴＩＧは、エンジン回転数、負荷等の運転条件をパラメータとするマップ値として記憶しても良い。この場合には、後述する図５のステップ１３２で、現在の運転条件に応じたマップ値が読み込まれる。この際、現在の運転条件に対応したマップ値とその周辺のマップ値とを平均化した値を、点火時期遅角量ΔＴＩＧとしても良い。
【００４０】
一方、図５に示すくすぶり時点火時期遅角補正プログラムでは、まずステップ１３１で、くすぶり検出フラグＦｓ がくすぶり発生を意味する「１」であるか否かを判定し、もし、Ｆｓ ＝１（くすぶり発生）の場合には、ステップ１３２に進み、前記ステップ１２９でＲＡＭに記憶された遅角量ΔＴＩＧを読み込み、次のステップ１３３で、点火時期ＴＩＧをこの遅角量ΔＴＩＧで遅角させる。これにより、プレイグニッション検出禁止時に、くすぶりの発生を回避しながら、空燃比をリッチ側に補正するのと同等のプレイグニッション抑止効果を得ることができる。これらステップ１３１〜１３３の処理が特許請求の範囲でいう検出禁止時制御手段として機能する。上記ステップ１３１で、Ｆｓ ＝０（くすぶり無し）の場合には、ステップ１３２以降の点火時期遅角補正処理を行うことなく、本プログラムを終了する。
【００４１】
尚、図５のくすぶり時点火時期遅角補正プログラムでは、１回の点火時期遅角補正で目標とする遅角量ΔＴＩＧを遅角させるようにしたが、これを一定時間毎又は一定点火数毎に分けて複数回の遅角補正を行い、目標とする遅角量ΔＴＩＧに徐々に近付けるようにしても良い。また、遅角補正を解除する場合でも、一定時間毎又は一定点火数毎に分けて点火時期を徐々に目標値に近付けるようにしても良い。
【００４２】
以上説明した実施形態（１）では、プレイグニッションの検出が困難な状況の時、すなわち、くすぶり発生時には、プレイグニッションの検出を禁止して、プレイグニッションの誤検出を防止すると共に、エンジン制御量である点火時期をプレイグニッションの発生しにくい方向（つまり遅角側）に補正する。従って、仮に、プレイグニッションの検出禁止時に、プレイグニッションが発生したとしても、このプレイグニッションを点火時期の遅角補正により速やかに抑えることができ、プレイグニッションの運転状態がそのまま放置されることを防止できて、プレイグニッションによるエンジン出力の低下や点火プラグ２７の電極溶損等を防止することができる。
【００４３】
しかも、上記実施形態（１）では、プレイグニッション検出時に、空燃比を増量補正してプレイグニッションを抑えると共に、空燃比の増量補正値を学習し、プレイグニッション検出禁止時に、この学習値に基づいて点火時期を遅角補正するようにしたので、点火プラグ２７やその他のエンジン部品の個体差や経時変化によってプレイグニッションの抑制特性が変化しても、それに応じた適切なプレイグニッション抑止制御を行うことができ、個体差や経時変化の影響を受けない安定したプレイグニッション抑止制御を行うことができる。
【００４４】
ところで、プレイグニッション検出禁止時に、空燃比を増量補正してプレイグニッションを抑えるようにしても良いが、この場合には、空燃比の増量補正量が大きくなり過ぎないように注意する必要がある。これは、プレイグニッションが発生していない時に、空燃比の増量補正量が大きくなりすぎると、混合気が濃くなりすぎて、くすぶりが発生しやすくなるためである。
【００４５】
この点、上記実施形態（１）では、プレイグニッションの検出禁止時に、点火時期を遅角補正するようにしたので、くすぶりの発生を回避しながら、空燃比をリッチ側に補正するのと同等のプレイグニッション抑止効果を得ることができる。尚、過給機付きのエンジンでは、プレイグニッションの検出禁止時に過給圧を低下させるようにしても、同様の効果を得ることができる。
【００４６】
ところで、図５のくすぶり時点火時期遅角補正プログラムでは、プレイグニッション検出禁止時（くすぶり検出時）、すなわち、くすぶり検出フラグＦｓ ＝１の場合には、実際にプレイグニッションが発生しているか否かを問わず、点火時期の遅角補正（プレイグニッション抑止制御）を行うようにしているので、実際にプレイグニッションが発生していない場合でも、点火時期の遅角補正（プレイグニッション抑止制御）が行われることになる。
【００４７】
一般に、プレイグニッションが発生しやすい運転条件（例えば冷却水温が高い時や高負荷運転時等）は、予め実験的、経験的に分かるので、くすぶり検出フラグＦｓ ＝１で、且つプレイグニッションが発生しやすい特定の運転条件の時にのみプレイグニッション抑止制御を実行するようにしても良い。
【００４８】
これを実現する実施形態（２）のくすぶり時点火時期遅角補正プログラムが図６に示されている。このプログラムでは、くすぶり検出フラグＦｓ ＝１の場合には、ステップ１３１からステップ１３１ａに進み、プレイグニッションが発生しやすい特定の運転条件（例えば冷却水温が高い時や高負荷運転時等）であるか否かを判定し、もし、特定の運転条件でなければ、ステップ１３２以降の点火時期遅角補正処理（プレイグニッション抑止制御）を行わずに、本プログラムを終了する。
【００４９】
従って、くすぶり検出フラグＦｓ ＝１（プレイグニッション検出禁止時）で、且つプレイグニッションが発生しやすい特定の運転条件の時にのみステップ１３２以降の点火時期遅角補正処理（プレイグニッション抑止制御）を実行し、プレイグニッションを抑える。このようにすれば、プレイグニッション検出禁止時のプレイグニッション抑止制御をプレイグニッションが発生しやすい時のみに限定できて、プレイグニッション抑止制御を必要最小限にとどめることができ、プレイグニッション検出禁止時のプレイグニッション抑止制御を適正化できる。
【００５０】
尚、上記各実施形態では、くすぶりを検出した時にプレイグニッションの検出を禁止するようにしたが、例えば、くすぶりが発生しやすい運転条件（冷却水温が低い時等）にプレイグニッションの検出を禁止するようにしても良く、要は、プレイグニッションの検出が困難な状況の時にプレイグニッションの検出を禁止するようにすれば良い。
【００５１】
ところで、図３のプレイグニッション検出プログラムでは、くすぶり検出時期とプレイグニッション検出時期に読み込むイオン電流検出回路３５の出力電圧Ｖにノイズが重畳している場合には、くすぶりやプレイグニッションを誤検出するおそれがある。
【００５２】
この対策として、図３のプレイグニッション検出プログラムに代えて、図７に示す実施形態（３）のプレイグニッション検出プログラムを実行するようにしても良い。本プログラムは、点火指令信号出力期間中にイオン電流検出回路３５の出力電圧Ｖを積算して、その電圧積算値に基づいてくすぶりやプレイグニッションを検出することにより、ノイズの影響を排除するものである。
【００５３】
本プログラムも、エンジン制御回路３４から点火指令信号が出力される毎に起動される。本プログラムが起動されると、まずステップ２０１で、イオン電流検出回路３５の出力電圧Ｖを読み込み、次のステップ２０２で、前回までの電圧積算値ＩＳに今回の電圧Ｖを加算して電圧積算値ＩＳを更新する。このような電圧Ｖの積算を点火指令信号がオフするまで繰り返す（ステップ２０３）。その後、点火指令信号がオフした時点で、ステップ２０３からステップ２０４に進み、くすぶり判定しきい値Ｔｓ とプレイグニッション判定しきい値Ｔｐ を次のようにして設定する。
【００５４】
すなわち、くすぶりが発生した時には、点火指令信号が出力されている全期間にわたって漏洩電流が流れることがあるのに対し、プレイグニッションが発生した時には、点火指令信号の出力期間の後半にだけ電流が流れるので、くすぶり判定しきい値Ｔｓ はプレイグニッション判定しきい値Ｔｐ より大きい値に設定される。
【００５５】
尚、くすぶり判定しきい値Ｔｓ とプレイグニッション検出値Ｔｐ は固定値としても良いが、予め、エンジン回転数、冷却水温等の運転条件をパラメータとする判定しきい値Ｔｓ ，Ｔｐ のマップや関数を設定しておき、このマップや関数により運転条件に応じた判定しきい値Ｔｓ ，Ｔｐ を設定するようにしても良い。
【００５６】
この場合、エンジン回転数をパラメータとする場合には、エンジン回転数が高くなるほど積分時間が短くなって電圧積算値ＩＳが小さくなるので、判定しきい値Ｔｓ ，Ｔｐ はエンジン回転数が高くなるほど小さく設定する。また、冷却水温をパラメータとする場合には、冷却水温が低くなるほど、くすぶりが発生しやすいため、くすぶり判定しきい値Ｔｓ は冷却水温が低くなるほど小さく設定する。また、冷却水温が高くなるほどプレイグニッションが発生しやすいため、プレイグニッション判定しきい値Ｔｐ は冷却水温が高くなるほど小さく設定する。
【００５７】
以上のようにして、くすぶり判定しきい値Ｔｓ とプレイグニッション判定しきい値Ｔｐ を設定した後、ステップ２０５に進み、前記ステップ２０２で積算した電圧積算値ＩＳをくすぶり判定しきい値Ｔｓ と比較し、電圧積算値ＩＳがくすぶり判定しきい値Ｔｓ 以上である場合には、ステップ２０６に進み、点火プラグ２７にくすぶりが発生していると判定し、くすぶり検出フラグＦｓ を「１」に設定して（ステップ２０７）、本プログラムを終了する。
【００５８】
これに対し、上記ステップ２０５で、電圧積算値ＩＳがくすぶり判定しきい値Ｔｓ より小さい場合には、ステップ２０８に進み、電圧積算値ＩＳをプレイグニッション判定しきい値Ｔｐ と比較し、電圧積算値ＩＳがプレイグニッション判定しきい値Ｔｐ 以上である場合には、ステップ２０９に進み、プレイグニッションが発生していると判定し、プレイグニッション検出フラグＦｐ を「１」にセットして（ステップ２１０）、本プログラムを終了する。
【００５９】
一方、電圧積算値ＩＳがプレイグニッション判定しきい値Ｔｐ より小さい場合には、ステップ２１１に進み、くすぶりもプレイグニッションも発生していない正常な燃焼状態と判定し、くすぶり検出フラグＦｓ とプレイグニッション検出フラグＦｐ を共に「０」にセットして（ステップ２１２）、本プログラムを終了する。
【００６０】
以上説明した図７のプレイグニッション検出プログラムを用いれば、イオン電流検出回路３５の出力電圧Ｖにノイズが重畳しても、そのノイズの影響を排除して、くすぶり検出とプレイグニッション検出が可能となり、これらの検出精度を向上することができる。
【００６１】
尚、上記各実施形態において、プレイグニッション検出禁止時に、空燃比を増量補正してプレイグニッションを抑えるようにしても良く、また、プレイグニッションを検出した時に、空燃比以外のエンジン制御量（点火時期等）を補正してプレイグニッションを抑えるようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態（１）における点火制御系の回路構成を示す電気回路
【図２】点火指令信号とくすぶりによる漏洩電流とプレイグニッションによるイオン電流との関係を示す波形図
【図３】実施形態（１）のプレイグニッション検出プログラムの処理の流れを示すフローチャート
【図４】実施形態（１）の空燃比制御／学習プログラムの処理の流れを示すフローチャート
【図５】実施形態（１）のくすぶり時点火時期遅角補正プログラムの処理の流れを示すフローチャート
【図６】実施形態（２）のくすぶり時点火時期遅角補正プログラムの処理の流れを示すフローチャート
【図７】実施形態（３）のプレイグニッション検出プログラムの処理の流れを示すフローチャート
【符号の説明】
２１…点火コイル、２２…一次コイル、２３…バッテリ、２４…イグナイタ、２５…パワートランジスタ、２６…二次コイル、２７…点火プラグ、３１…イオン電流検出抵抗、３３…反転増幅回路、３４…エンジン制御回路（プレイグニッション検出手段，検出禁止手段，検出禁止時制御手段，検出時制御手段，学習手段，くすぶり検出手段）、３５…イオン電流検出回路、３６…中心電極、３７…接地電極。
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンのプレイグニッション（過早点火）を検出する機能を備えたエンジンのプレイグニッション抑止装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
プレイグニッションは、燃焼室内に局部的に生じた過熱箇所によって正規の点火時期前に混合気が自己着火してしまう現象であり、その発生原因となる過熱箇所は、点火プラグの発火部周辺の場合が多いが、排気バルブや燃焼室内壁に付着したデポジット（燃焼滞積物）が原因となることもある。プレイグニッションが発生すると、エンジン出力が低下するのみならず、点火プラグの発火部が燃焼ガスにさらされる時間が長くなるため、点火プラグの発火部の温度が益々上昇し、益々プレイグニッションが発生しやすくなるという悪循環を招き、極端な場合には、点火プラグの電極溶損に至るおそれがある。
【０００３】
これを避けるために、特開昭６３−６８７７４号公報に示すように、点火プラグの電極に流れるイオン電流に基づいてプレイグニッションを検出するプレイグニッション検出装置が提案されている。ここで、イオン電流は、点火プラグの放電時に混合気中に発生するイオンが点火プラグの電極に流れるものであり、プレイグニッションの発生時にもこのイオン電流が流れる。この点に着目し、上記公報では、正規の点火時期前にイオン電流が検出された時に、プレイグニッションが発生したものと判定される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、イオン電流によるプレイグニッションの検出は、常に正確であるとは限らない。例えば、本出願人は、先に出願した特願平８−１３６９２３号の明細書において、燃料或は潤滑油に含まれる添加剤等が炭化して点火プラグにカーボンが付着する“くすぶり”が発生した場合には、点火プラグの電極間の絶縁抵抗値が低下し、それによって、正規の点火時期前の点火コイルの一次電流通電期間中に点火プラグの電極間に漏洩電流が流れるため、プレイグニッションが発生したと誤判定されるおそれがあることを指摘している。
【０００５】
このプレイグニッションの誤判定を回避するために、上記特願平８−１３６９２３号では、くすぶりが検出された時に、プレイグニッションの検出を禁止することを提案している。
【０００６】
しかし、このようにすると、実際に、プレイグニッションが発生しているにも拘らず、プレイグニッションが検出されない場合が発生することがあり、プレイグニッションの運転状態をそのまま放置してしまうおそれがある。
【０００７】
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、従ってその目的は、プレイグニッションの誤検出を防止できると共に、プレイグニッションが発生した時にはプレイグニッションを速やかに抑えることができるエンジンのプレイグニッション抑止装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１のプレイグニッション抑止装置によれば、通常は、正規の点火時期前に点火プラグの電極に流れるイオン電流に基づいてプレイグニッションをプレイグニッション検出手段により検出するが、プレイグニッションの検出が困難な状況の時には、前記プレイグニッション検出手段によるプレイグニッションの検出を検出禁止手段により禁止して、プレイグニッションの誤検出を防止する。更に、プレイグニッション検出禁止時には、検出禁止時制御手段は、エンジン制御量をプレイグニッションの発生しにくい値に補正する。従って、仮に、プレイグニッション検出禁止時に、プレイグニッションが発生したとしても、このプレイグニッションを検出禁止時制御手段によって速やかに抑えることができ、プレイグニッションの運転状態がそのまま放置されることが無い。
【０００９】
この場合、プレイグニッションが発生しやすい運転条件（例えば冷却水温が高い時や高負荷運転時等）は、予め実験的、経験的に分かるので、請求項２のように、プレイグニッション検出禁止時で、且つプレイグニッションが発生しやすい特定の運転条件の時にのみプレイグニッション抑止制御を実行するようにしても良い。このようにすれば、プレイグニッション検出禁止時のプレイグニッション抑止制御をプレイグニッションが発生しやすい時のみに限定できて、プレイグニッション抑止制御を必要最小限にとどめることができ、プレイグニッション検出禁止時のプレイグニッション抑止制御を適正化できる。
【００１０】
また、プレイグニッションの発生原因は燃焼室内に局部的に生じた過熱箇所であるため、請求項３のように、プレイグニッション検出禁止時のプレイグニッション抑止制御で、エンジン制御量を燃焼室内の温度を下げる方向に補正することが好ましい。このようにすれば、燃焼室内に局部的に生じた過熱箇所の温度を低下させることができ、プレイグニッションの発生原因を取り除くことができる。
【００１１】
また、請求項４のように、プレイグニッション検出手段によりプレイグニッションが検出された時にエンジン制御量をプレイグニッションの発生しにくい運転状態となるように検出時制御手段により可変制御して、プレイグニッションを抑えることが好ましい。更に、検出時制御手段によるエンジン制御量を学習手段により学習し、プレイグニッション検出禁止時のプレイグニッション抑止制御で、この学習値に基づいてエンジン制御量を検出禁止時制御手段により補正するようにしても良い。このようにすれば、点火プラグやその他のエンジン部品の個体差や経時変化によってプレイグニッションの抑制特性が変化しても、それに応じた適切なプレイグニッション抑止制御を行うことができ、個体差や経時変化の影響を受けない安定したプレイグニッション抑止制御を行うことができる。
【００１２】
一般に、プレイグニッション抑止制御は、空燃比をリッチ側に補正して混合気を濃くすることで、燃焼室内の燃焼温度を低下させ、点火プラグの発火部や他の過熱箇所の温度を低下させて、プレイグニッションを抑えるようにしている。本発明では、プレイグニッション検出禁止期間中は、実際に、プレイグニッションが発生していない時でも、プレイグニッション抑止制御が行われることがあるが、プレイグニッションが発生していない時に、プレイグニッション抑止制御により空燃比をリッチ側に補正して混合気が濃くなりすぎると、くすぶりが発生しやすくなる。
【００１３】
この対策として、請求項５のように、プレイグニッション検出時に空燃比を可変制御してプレイグニッションを抑えると共に、この空燃比を学習手段で学習し、プレイグニッション検出禁止時のプレイグニッション抑制制御で学習手段の学習値をプレイグニッション抑止効果をもつ他のエンジン制御量に換算して、当該他のエンジン制御量を補正するようにしても良い。このように、プレイグニッション検出禁止時のプレイグニッション抑制制御を空燃比以外のエンジン制御量を用いて行うことで、プレイグニッション検出禁止時のプレイグニッション抑止制御で空燃比をリッチ側に補正する必要がなくなり、くすぶりの発生を回避することができる。
【００１４】
この場合、請求項６のように、プレイグニッション検出禁止時のプレイグニッション抑止制御で補正する他のエンジン制御量としては、点火時期としても良い。プレイグニッション検出禁止時のプレイグニッション抑止制御で、点火時期を遅角すれば、くすぶりの発生を回避しながら、空燃比をリッチ側に補正するのと同等のプレイグニッション抑止効果を得ることができる。尚、過給機付きのエンジンでは、プレイグニッション検出禁止時のプレイグニッション抑止制御で過給圧を低下させるようにしても、同様の効果を得ることができる。
【００１５】
ところで、点火プラグの電極に流れるくすぶりによる漏洩電流とプレイグニッションによるイオン電流は、いずれも、正規の点火時期前の点火コイルの一次電流通電期間中に検出される。このため、くすぶりによる漏洩電流とプレイグニッションによるイオン電流とが重なり合うことがあり、これがプレイグニッションを誤検出する原因となる。この場合、図２に示すように、くすぶりによる漏洩電流は点火コイルの一次電流通電開始直後から流れるため、くすぶりによる漏洩電流はプレイグニッションによるイオン電流よりも先に流れ始める。
【００１６】
この関係を考慮し、請求項７のように、プレイグニッションの検出を行う前に点火プラグの電極に流れる電流に基づいてくすぶり検出手段によりくすぶりを検出し、くすぶり検出時には、前記検出禁止手段によってプレイグニッションの検出を禁止するようにしても良い。このようにすれば、くすぶりが発生した時に、プレイグニッションの誤検出を確実に防止することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態（１）を図１乃至図５に基づいて説明する。まず、図１に基づいて点火制御系の回路構成を説明する。点火コイル２１の一次コイル２２の一端はバッテリ２３に接続され、該一次コイル２２の他端は、イグナイタ２４に内蔵されたパワートランジスタ２５のコレクタに接続されている。二次コイル２６の一端は点火プラグ２７に接続され、該二次コイル２６の他端は、２つのツェナーダイオード２８，２９を介してグランドに接続されている。
【００１８】
２つのツェナーダイオード２８，２９は互いに逆向きに直列接続され、一方のツェナーダイオード２８にコンデンサ３０が並列に接続され、他方のツェナーダイオード２９にイオン電流検出抵抗３１が並列に接続されている。コンデンサ３０とイオン電流検出抵抗３１との間の電位Ｖｉｎが抵抗３２を介して反転増幅回路３３の反転入力端子（−）に入力されて反転増幅され、この反転増幅回路３３の出力電圧Ｖがイオン電流検出信号としてエンジン制御回路３４に入力される。イオン電流検出回路３５は、ツェナーダイオード２８，２９、コンデンサ３０、イオン電流検出抵抗３１、反転増幅回路３３等から構成されている。
【００１９】
エンジン運転中は、エンジン制御回路３４からイグナイタ２４に送信される点火指令信号の立ち上がり／立ち下がりでパワートランジスタ２５がオン／オフする。パワートランジスタ２５がオンすると、バッテリ２３から一次コイル２２に一次電流が流れ、その後、パワートランジスタ２５がオフすると、一次コイル２２の一次電流が遮断されて、二次コイル２６に高電圧が電磁誘導され、この高電圧によって点火プラグ２７の電極３６，３７間に火花放電が発生する。この際、放電電流は点火プラグ２７の接地電極３７から中心電極３６へ流れ、二次コイル２６を経てコンデンサ３０に充電されると共に、ツェナーダイオード２８，２９を経てグランド側に流れる。
【００２０】
これに対し、イオン電流は、放電電流とは反対方向に流れる。つまり、イオン電流は、中心電極２７から接地電極２８へ流れ、更に、グランド側からイオン電流検出抵抗３１を通ってコンデンサ３０に流れる。この際、イオン電流検出抵抗３１に流れるイオン電流の変化に応じて反転増幅回路３３の入力電位Ｖｉｎが変化し、反転増幅回路３３の出力端子からイオン電流に応じた電圧Ｖがエンジン制御回路３４に出力される。この反転増幅回路３３の出力電圧Ｖからイオン電流が検出され、このイオン電流からプレイグニッション、くすぶり、失火、ノッキング等が検出される。
【００２１】
次に、図２に基づいてプレイグニッションとくすぶりの検出方法を説明する。点火プラグ２７にくすぶりが発生した場合には、点火コイル２２の一次電流通電開始時（点火指令信号の立ち上がり時）に、二次コイル２６に電磁誘導される電圧（点火時期とは逆方向の電圧）により点火プラグ２７の電極３６，３７間に漏洩電流がイオン電流と同方向に流れる。従って、くすぶりによる漏洩電流は点火コイル２２の一次電流通電開始直後から流れ、くすぶりの程度がひどくなるほど漏洩電流が流れる時間が長くなる傾向がある。
【００２２】
これに対し、プレイグニッションによるイオン電流は、プレイグニッションの程度が軽微な時は、一次電流通電期間の終り（つまり正規の点火時期）に近い時期に流れ始めるが、プレイグニッションの程度がひどくなるほど、イオン電流の流れ始めの時期が早くなる傾向がある。このような特性から、くすぶりによる漏洩電流とプレイグニッションによるイオン電流とが重なり合うことがあるが、くすぶりによる漏洩電流は点火コイル２２の一次電流通電開始直後から流れるため、くすぶりによる漏洩電流はプレイグニッションによるイオン電流よりも先に流れ始める。
【００２３】
この関係に着目し、くすぶり検出時期ｔｓ は、プレイグニッションによるイオン電流が流れ始める前に設定される。具体的には、点火指令信号出力中（一次電流通電期間中）の初期、例えば点火指令信号立ち上り後約１ミリ秒にくすぶり検出時期ｔｓ が設定される。一方、プレイグニッション検出時期ｔｐ は、点火指令信号出力中の後期、例えば点火指令信号の立ち下がり前５°ＣＡ（クランク角度）に設定される。
【００２４】
エンジン制御回路３４は、点火指令信号の立ち上がりからｔｓ 経過後のくすぶり検出時期に、その時点のイオン電流検出回路３５の出力電圧をくすぶり検出時電圧Ｖ（ｔｓ ）として読み込み、このくすぶり検出時電圧Ｖ（ｔｓ ）が所定のしきい値電圧を越えている場合には、点火プラグ２７にくすぶりが発生していると判定する。この場合には、プレイグニッションを誤検出するおそれがあるため、プレイグニッションの検出を禁止し、プレイグニッション抑止制御を実行する。このプレイグニッション抑止制御は、エンジン制御量である点火時期を遅角補正することで、燃焼室内の燃焼温度を低下させ、点火プラグ２７の発火部や他の過熱箇所の温度を低下させて、プレイグニッションを抑える。
【００２５】
これに対し、くすぶり検出時電圧Ｖ（ｔｓ ）が所定のしきい値電圧以下の場合には、点火プラグ２７にくすぶりが発生していないと判定する。この場合には、点火指令信号の立ち上がりからｔｐ 経過後のプレイグニッション検出時期に、その時点のイオン電流検出回路３５の出力電圧をプレイグニッション検出時電圧Ｖ（ｔｐ ）としてエンジン制御回路３４に読み込む。このプレイグニッション検出時電圧Ｖ（ｔｐ ）が所定のしきい値電圧を越えているか否かで、プレイグニッションが発生しているか否かを判定する。プレイグニッションが発生していると判定された場合には、空燃比をリッチ側に補正して混合気を濃くすることで、燃焼室内の燃焼温度を低下させ、点火プラグ２７の発火部や他の過熱箇所の温度を低下させて、プレイグニッションを抑える。
【００２６】
エンジン制御回路３４は、マイクロコンピュータを主体として構成され、そのＲＯＭ（記憶媒体）には、燃料噴射制御や点火時期制御を行うための各種のエンジン制御プログラムが記憶されていると共に、図３乃至図５に示すプレイグニッション抑止制御用の各プログラムが記憶されている。エンジン制御回路３４は、これらプレイグニッション抑止制御用の各プログラムを実行することで、上述した検出方法でくすぶりやプレイグニッションを検出する共に、くすぶり検出時には、プレイグニッションの検出を禁止すると共に、プレイグニッション抑止制御を実行する。以下、図３乃至図５に示すプレイグニッション抑止制御用の各プログラムの処理内容を説明する。
【００２７】
図３に示すプレイグニッション検出プログラムは、エンジン制御回路３４から点火指令信号が出力される毎に起動される。本プログラムが起動されると、ステップ１０１で、点火指令信号の立ち上がりからｔｓ 経過後のくすぶり検出時期になるまで待機する。この後、くすぶり検出時期になると、ステップ１０２に進み、その時のイオン電流検出回路３５の出力電圧をくすぶり検出時電圧Ｖ（ｔｓ ）として読み込む。
【００２８】
次のステップ１０３で、くすぶり検出時電圧Ｖ（ｔｓ ）を所定のしきい値電圧Ｖｓ と比較し、くすぶり検出時電圧Ｖ（ｔｓ ）がしきい値電圧Ｖｓ を越えている場合には、ステップ１０７に進み、点火プラグ２７にくすぶりが発生していると判定し、くすぶり検出フラグＦｓ を「１」に設定して（ステップ１１０）、本プログラムを終了する。これらステップ１０１〜１０３，１０７，１１０の処理が特許請求の範囲でいうくすぶり検出手段として機能すると共に、くすぶり検出時には、後述するステップ１０４以降のプレイグニッション検出処理が実行されないことから、検出禁止手段としても機能する。
【００２９】
これに対し、上記ステップ１０３で、くすぶり検出時電圧Ｖ（ｔｓ ）が所定のしきい値電圧Ｖｓ 以下の場合には、点火プラグ２７にくすぶりが発生していないと判定する。この場合には、ステップ１０３からステップ１０４に進み、点火指令信号の立ち上がりからｔｐ 経過後のプレイグニッション検出時期になるまで待機する。この後、プレイグニッション検出時期になると、ステップ１０５に進んで、その時のイオン電流検出回路３５の出力電圧をプレイグニッション検出時電圧Ｖ（ｔｐ ）としてエンジン制御回路３４に読み込む。
【００３０】
そして、次のステップ１０６で、プレイグニッション検出時電圧Ｖ（ｔｐ ）を所定のしきい値電圧Ｖｐ と比較し、プレイグニッション検出時電圧Ｖ（ｔｐ ）がしきい値電圧Ｖｐ を越えている場合には、ステップ１０８に進み、プレイグニッションが発生していると判定し、プレイグニッション検出フラグＦｐ を「１」にセットして（ステップ１１１）、本プログラムを終了する。
【００３１】
一方、プレイグニッション検出時電圧Ｖ（ｔｐ ）がしきい値電圧Ｖｐ 以下の場合には、ステップ１０９に進み、プレイグニッションが発生していないと判定し、プレイグニッション検出フラグＦｐ を「０」にセットして（ステップ１１２）、本プログラムを終了する。上述したステップ１０４以降の処理が特許請求の範囲でいうプレイグニッション検出手段として機能する。
【００３２】
一方、図４に示す空燃比制御／学習プログラムでは、まずステップ１２１で、プレイグニッション検出フラグＦｐ がプレイグニッション発生を意味する「１」であるか否かを判定し、Ｆｐ ＝１（プレイグニッション発生）の場合には、ステップ１２２に進んで、空燃比Ａ／Ｆを所定量ΔＡ／ＦＰＲ増量する（リッチ側に補正する）。これにより、インジェクタ（図示せず）から噴射する燃料噴射量を増量して混合気を濃くすることで、燃焼室内の燃焼温度を低下させ、点火プラグ２７の発火部や他の過熱箇所の温度を低下させて、プレイグニッションを抑える。このステップ１２２の処理が特許請求の範囲でいう検出時制御手段として機能する。尚、空燃比増量値ΔＡ／ＦＰＲは、予め設定された固定値でも良いし、運転状態に応じてマップ等により設定しても良い。
【００３３】
これに対し、上記ステップ１２１で、Ｆｐ ＝０（プレイグニッション無し）の場合には、ステップ１２３に進み、空燃比Ａ／Ｆを所定量ΔＡ／ＦＮＰＲ 減量する（リーン側に補正する）。空燃比減量値ΔＡ／ＦＮＰＲ は、予め設定された固定値でも良いし、運転状態に応じてマップ等により設定しても良い。
【００３４】
このようにして、ステップ１２２又は１２３で、空燃比Ａ／Ｆを補正した後、ステップ１２４に進み、次式で定義される空燃比増量ｍａｘ値ΔＡ／Ｆｍａｘ を算出する。
ΔＡ／Ｆｍａｘ ＝Σ（ΔＡ／ＦＰＲ）−Σ（ΔＡ／ＦＮＰＲ ）
【００３５】
ここで、Σ（ΔＡ／ＦＰＲ）は、現時点までの空燃比Ａ／Ｆの増量値ΔＡ／ＦＰＲの積算値であり、一方、Σ（ΔＡ／ＦＮＰＲ ）は、現時点までの空燃比Ａ／Ｆの減量値ΔＡ／ＦＮＰＲ の積算値である。
【００３６】
この後、ステップ１２５で、エンジン制御回路３４のＲＡＭ（図示せず）に記憶されている過去の空燃比増量ｍａｘ値ΔＡ／Ｆｍａｘ の学習値ΔＡ／Ｆｍａｐ を読み込む。尚、この学習値ΔＡ／Ｆｍａｐ は、エンジン回転数、負荷等の運転条件をパラメータとするマップ値として記憶しても良い。この場合には、上記ステップ１２５で、その時の運転条件に応じたマップ値が読み込まれる。
【００３７】
そして、次のステップ１２６で、上記ステップ１２４で算出した今回の空燃比増量ｍａｘ値ΔＡ／Ｆｍａｘ と、ステップ１２５で読み込んだ学習値ΔＡ／Ｆｍａｐ とを比較し、今回の空燃比増量ｍａｘ値ΔＡ／Ｆｍａｘ が学習値ΔＡ／Ｆｍａｐ 以下であれば、ステップ１２７以降の学習処理を行わずに本プログラムを終了する。
【００３８】
これに対し、今回の空燃比増量ｍａｘ値ΔＡ／Ｆｍａｘ が学習値ΔＡ／Ｆｍａｐ を越えていれば、ステップ１２６からステップ１２７に進み、学習値ΔＡ／Ｆｍａｐ を今回の空燃比増量ｍａｘ値ΔＡ／Ｆｍａｘ で更新する。上記ステップ１２４〜１２７の処理が特許請求の範囲でいう学習手段として機能する。そして、次のステップ１２８で、空燃比増量ｍａｘ値ΔＡ／Ｆｍａｘ を点火時期遅角量ΔＴＩＧに換算する。
【００３９】
この後、ステップ１２９で、この点火時期遅角量ΔＴＩＧをエンジン制御回路３４のＲＡＭ（図示せず）に記憶して、本プログラムを終了する。尚、この点火時期遅角量ΔＴＩＧは、エンジン回転数、負荷等の運転条件をパラメータとするマップ値として記憶しても良い。この場合には、後述する図５のステップ１３２で、現在の運転条件に応じたマップ値が読み込まれる。この際、現在の運転条件に対応したマップ値とその周辺のマップ値とを平均化した値を、点火時期遅角量ΔＴＩＧとしても良い。
【００４０】
一方、図５に示すくすぶり時点火時期遅角補正プログラムでは、まずステップ１３１で、くすぶり検出フラグＦｓ がくすぶり発生を意味する「１」であるか否かを判定し、もし、Ｆｓ ＝１（くすぶり発生）の場合には、ステップ１３２に進み、前記ステップ１２９でＲＡＭに記憶された遅角量ΔＴＩＧを読み込み、次のステップ１３３で、点火時期ＴＩＧをこの遅角量ΔＴＩＧで遅角させる。これにより、プレイグニッション検出禁止時に、くすぶりの発生を回避しながら、空燃比をリッチ側に補正するのと同等のプレイグニッション抑止効果を得ることができる。これらステップ１３１〜１３３の処理が特許請求の範囲でいう検出禁止時制御手段として機能する。上記ステップ１３１で、Ｆｓ ＝０（くすぶり無し）の場合には、ステップ１３２以降の点火時期遅角補正処理を行うことなく、本プログラムを終了する。
【００４１】
尚、図５のくすぶり時点火時期遅角補正プログラムでは、１回の点火時期遅角補正で目標とする遅角量ΔＴＩＧを遅角させるようにしたが、これを一定時間毎又は一定点火数毎に分けて複数回の遅角補正を行い、目標とする遅角量ΔＴＩＧに徐々に近付けるようにしても良い。また、遅角補正を解除する場合でも、一定時間毎又は一定点火数毎に分けて点火時期を徐々に目標値に近付けるようにしても良い。
【００４２】
以上説明した実施形態（１）では、プレイグニッションの検出が困難な状況の時、すなわち、くすぶり発生時には、プレイグニッションの検出を禁止して、プレイグニッションの誤検出を防止すると共に、エンジン制御量である点火時期をプレイグニッションの発生しにくい方向（つまり遅角側）に補正する。従って、仮に、プレイグニッションの検出禁止時に、プレイグニッションが発生したとしても、このプレイグニッションを点火時期の遅角補正により速やかに抑えることができ、プレイグニッションの運転状態がそのまま放置されることを防止できて、プレイグニッションによるエンジン出力の低下や点火プラグ２７の電極溶損等を防止することができる。
【００４３】
しかも、上記実施形態（１）では、プレイグニッション検出時に、空燃比を増量補正してプレイグニッションを抑えると共に、空燃比の増量補正値を学習し、プレイグニッション検出禁止時に、この学習値に基づいて点火時期を遅角補正するようにしたので、点火プラグ２７やその他のエンジン部品の個体差や経時変化によってプレイグニッションの抑制特性が変化しても、それに応じた適切なプレイグニッション抑止制御を行うことができ、個体差や経時変化の影響を受けない安定したプレイグニッション抑止制御を行うことができる。
【００４４】
ところで、プレイグニッション検出禁止時に、空燃比を増量補正してプレイグニッションを抑えるようにしても良いが、この場合には、空燃比の増量補正量が大きくなり過ぎないように注意する必要がある。これは、プレイグニッションが発生していない時に、空燃比の増量補正量が大きくなりすぎると、混合気が濃くなりすぎて、くすぶりが発生しやすくなるためである。
【００４５】
この点、上記実施形態（１）では、プレイグニッションの検出禁止時に、点火時期を遅角補正するようにしたので、くすぶりの発生を回避しながら、空燃比をリッチ側に補正するのと同等のプレイグニッション抑止効果を得ることができる。尚、過給機付きのエンジンでは、プレイグニッションの検出禁止時に過給圧を低下させるようにしても、同様の効果を得ることができる。
【００４６】
ところで、図５のくすぶり時点火時期遅角補正プログラムでは、プレイグニッション検出禁止時（くすぶり検出時）、すなわち、くすぶり検出フラグＦｓ ＝１の場合には、実際にプレイグニッションが発生しているか否かを問わず、点火時期の遅角補正（プレイグニッション抑止制御）を行うようにしているので、実際にプレイグニッションが発生していない場合でも、点火時期の遅角補正（プレイグニッション抑止制御）が行われることになる。
【００４７】
一般に、プレイグニッションが発生しやすい運転条件（例えば冷却水温が高い時や高負荷運転時等）は、予め実験的、経験的に分かるので、くすぶり検出フラグＦｓ ＝１で、且つプレイグニッションが発生しやすい特定の運転条件の時にのみプレイグニッション抑止制御を実行するようにしても良い。
【００４８】
これを実現する実施形態（２）のくすぶり時点火時期遅角補正プログラムが図６に示されている。このプログラムでは、くすぶり検出フラグＦｓ ＝１の場合には、ステップ１３１からステップ１３１ａに進み、プレイグニッションが発生しやすい特定の運転条件（例えば冷却水温が高い時や高負荷運転時等）であるか否かを判定し、もし、特定の運転条件でなければ、ステップ１３２以降の点火時期遅角補正処理（プレイグニッション抑止制御）を行わずに、本プログラムを終了する。
【００４９】
従って、くすぶり検出フラグＦｓ ＝１（プレイグニッション検出禁止時）で、且つプレイグニッションが発生しやすい特定の運転条件の時にのみステップ１３２以降の点火時期遅角補正処理（プレイグニッション抑止制御）を実行し、プレイグニッションを抑える。このようにすれば、プレイグニッション検出禁止時のプレイグニッション抑止制御をプレイグニッションが発生しやすい時のみに限定できて、プレイグニッション抑止制御を必要最小限にとどめることができ、プレイグニッション検出禁止時のプレイグニッション抑止制御を適正化できる。
【００５０】
尚、上記各実施形態では、くすぶりを検出した時にプレイグニッションの検出を禁止するようにしたが、例えば、くすぶりが発生しやすい運転条件（冷却水温が低い時等）にプレイグニッションの検出を禁止するようにしても良く、要は、プレイグニッションの検出が困難な状況の時にプレイグニッションの検出を禁止するようにすれば良い。
【００５１】
ところで、図３のプレイグニッション検出プログラムでは、くすぶり検出時期とプレイグニッション検出時期に読み込むイオン電流検出回路３５の出力電圧Ｖにノイズが重畳している場合には、くすぶりやプレイグニッションを誤検出するおそれがある。
【００５２】
この対策として、図３のプレイグニッション検出プログラムに代えて、図７に示す実施形態（３）のプレイグニッション検出プログラムを実行するようにしても良い。本プログラムは、点火指令信号出力期間中にイオン電流検出回路３５の出力電圧Ｖを積算して、その電圧積算値に基づいてくすぶりやプレイグニッションを検出することにより、ノイズの影響を排除するものである。
【００５３】
本プログラムも、エンジン制御回路３４から点火指令信号が出力される毎に起動される。本プログラムが起動されると、まずステップ２０１で、イオン電流検出回路３５の出力電圧Ｖを読み込み、次のステップ２０２で、前回までの電圧積算値ＩＳに今回の電圧Ｖを加算して電圧積算値ＩＳを更新する。このような電圧Ｖの積算を点火指令信号がオフするまで繰り返す（ステップ２０３）。その後、点火指令信号がオフした時点で、ステップ２０３からステップ２０４に進み、くすぶり判定しきい値Ｔｓ とプレイグニッション判定しきい値Ｔｐ を次のようにして設定する。
【００５４】
すなわち、くすぶりが発生した時には、点火指令信号が出力されている全期間にわたって漏洩電流が流れることがあるのに対し、プレイグニッションが発生した時には、点火指令信号の出力期間の後半にだけ電流が流れるので、くすぶり判定しきい値Ｔｓ はプレイグニッション判定しきい値Ｔｐ より大きい値に設定される。
【００５５】
尚、くすぶり判定しきい値Ｔｓ とプレイグニッション検出値Ｔｐ は固定値としても良いが、予め、エンジン回転数、冷却水温等の運転条件をパラメータとする判定しきい値Ｔｓ ，Ｔｐ のマップや関数を設定しておき、このマップや関数により運転条件に応じた判定しきい値Ｔｓ ，Ｔｐ を設定するようにしても良い。
【００５６】
この場合、エンジン回転数をパラメータとする場合には、エンジン回転数が高くなるほど積分時間が短くなって電圧積算値ＩＳが小さくなるので、判定しきい値Ｔｓ ，Ｔｐ はエンジン回転数が高くなるほど小さく設定する。また、冷却水温をパラメータとする場合には、冷却水温が低くなるほど、くすぶりが発生しやすいため、くすぶり判定しきい値Ｔｓ は冷却水温が低くなるほど小さく設定する。また、冷却水温が高くなるほどプレイグニッションが発生しやすいため、プレイグニッション判定しきい値Ｔｐ は冷却水温が高くなるほど小さく設定する。
【００５７】
以上のようにして、くすぶり判定しきい値Ｔｓ とプレイグニッション判定しきい値Ｔｐ を設定した後、ステップ２０５に進み、前記ステップ２０２で積算した電圧積算値ＩＳをくすぶり判定しきい値Ｔｓ と比較し、電圧積算値ＩＳがくすぶり判定しきい値Ｔｓ 以上である場合には、ステップ２０６に進み、点火プラグ２７にくすぶりが発生していると判定し、くすぶり検出フラグＦｓ を「１」に設定して（ステップ２０７）、本プログラムを終了する。
【００５８】
これに対し、上記ステップ２０５で、電圧積算値ＩＳがくすぶり判定しきい値Ｔｓ より小さい場合には、ステップ２０８に進み、電圧積算値ＩＳをプレイグニッション判定しきい値Ｔｐ と比較し、電圧積算値ＩＳがプレイグニッション判定しきい値Ｔｐ 以上である場合には、ステップ２０９に進み、プレイグニッションが発生していると判定し、プレイグニッション検出フラグＦｐ を「１」にセットして（ステップ２１０）、本プログラムを終了する。
【００５９】
一方、電圧積算値ＩＳがプレイグニッション判定しきい値Ｔｐ より小さい場合には、ステップ２１１に進み、くすぶりもプレイグニッションも発生していない正常な燃焼状態と判定し、くすぶり検出フラグＦｓ とプレイグニッション検出フラグＦｐ を共に「０」にセットして（ステップ２１２）、本プログラムを終了する。
【００６０】
以上説明した図７のプレイグニッション検出プログラムを用いれば、イオン電流検出回路３５の出力電圧Ｖにノイズが重畳しても、そのノイズの影響を排除して、くすぶり検出とプレイグニッション検出が可能となり、これらの検出精度を向上することができる。
【００６１】
尚、上記各実施形態において、プレイグニッション検出禁止時に、空燃比を増量補正してプレイグニッションを抑えるようにしても良く、また、プレイグニッションを検出した時に、空燃比以外のエンジン制御量（点火時期等）を補正してプレイグニッションを抑えるようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態（１）における点火制御系の回路構成を示す電気回路
【図２】点火指令信号とくすぶりによる漏洩電流とプレイグニッションによるイオン電流との関係を示す波形図
【図３】実施形態（１）のプレイグニッション検出プログラムの処理の流れを示すフローチャート
【図４】実施形態（１）の空燃比制御／学習プログラムの処理の流れを示すフローチャート
【図５】実施形態（１）のくすぶり時点火時期遅角補正プログラムの処理の流れを示すフローチャート
【図６】実施形態（２）のくすぶり時点火時期遅角補正プログラムの処理の流れを示すフローチャート
【図７】実施形態（３）のプレイグニッション検出プログラムの処理の流れを示すフローチャート
【符号の説明】
２１…点火コイル、２２…一次コイル、２３…バッテリ、２４…イグナイタ、２５…パワートランジスタ、２６…二次コイル、２７…点火プラグ、３１…イオン電流検出抵抗、３３…反転増幅回路、３４…エンジン制御回路（プレイグニッション検出手段，検出禁止手段，検出禁止時制御手段，検出時制御手段，学習手段，くすぶり検出手段）、３５…イオン電流検出回路、３６…中心電極、３７…接地電極。
Claims (7)
- 正規の点火時期前に点火プラグの電極に流れるイオン電流に基づいてプレイグニッションを検出するプレイグニッション検出手段と、
プレイグニッションの検出が困難な状況の時に前記プレイグニッション検出手段によるプレイグニッションの検出を禁止する検出禁止手段と、
前記検出禁止手段によるプレイグニッション検出禁止時にエンジン制御量をプレイグニッションの発生しにくい値に補正するプレイグニッション抑止制御を実行する検出禁止時制御手段と
を備えていることを特徴とするエンジンのプレイグニッション抑止装置。 - 前記検出禁止時制御手段は、前記検出禁止手段によるプレイグニッション検出禁止時で、且つプレイグニッションが発生しやすい特定の運転条件の時にのみ前記プレイグニッション抑止制御を実行することを特徴とする請求項１に記載のエンジンのプレイグニッション抑止装置。
- 前記検出禁止時制御手段は、プレイグニッション検出禁止時のプレイグニッション抑止制御で前記エンジン制御量を燃焼室内の温度を下げる方向に補正することを特徴とする請求項１又は２に記載のエンジンのプレイグニッション抑止装置。
- 前記プレイグニッション検出手段によりプレイグニッションが検出された時にエンジン制御量をプレイグニッションの発生しにくい運転状態となるように可変制御する検出時制御手段と、
前記検出時制御手段によるエンジン制御量を学習する学習手段とを備え、
前記検出禁止時制御手段は、プレイグニッション検出禁止時のプレイグニッション抑止制御で前記学習手段の学習値に基づいてエンジン制御量を補正することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のエンジンのプレイグニッション抑止装置。 - 前記検出時制御手段は、プレイグニッション検出時に空燃比を可変制御してプレイグニッションを抑えると共に、前記学習手段は、前記検出時制御手段により可変制御された空燃比を学習し、
前記検出禁止時制御手段は、プレイグニッション検出禁止時のプレイグニッション抑止制御で前記学習手段の学習値をプレイグニッション抑止効果をもつ他のエンジン制御量に換算して、当該他のエンジン制御量を補正することを特徴とする請求項４に記載のエンジンのプレイグニッション抑止装置。 - 前記他のエンジン制御量は、点火時期であることを特徴とする請求項５に記載のエンジンのプレイグニッション抑止装置。
- 前記プレイグニッション検出手段によりプレイグニッションの検出を行う前に前記点火プラグの電極に流れる電流に基づいてくすぶりを検出するくすぶり検出手段を備え、
前記検出禁止手段は、前記くすぶり検出手段によってくすぶりが検出された時に前記プレイグニッション検出手段によるプレイグニッションの検出を禁止することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のエンジンのプレイグニッション抑止装置。
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