JP4434065B2 - 点火装置 - Google Patents

Description

本発明は、点火コイルの２次側コイルに生じる電圧によって点火プラグに火花放電が生じるときに流れる電流とは逆方向に流れる電流の量が所定の閾値以上であるか否かを判断する点火装置に関する。

この種の点火装置としては、例えば下記特許文献１に見られるように、点火プラグに火花放電が生じたときに点火プラグ及びグランド間に流れる電流を蓄えるコンデンサを備え、火花放電の終了後にコンデンサに蓄えられた電荷が上記電流とは逆方向に流れる電流量と所定の閾値とを比較するものも提案されている。この点火装置では、内燃機関の燃焼室で混合気が正常に燃焼したときに生じるイオンを介して上記逆方向の電流（イオン電流）が流れる性質を利用して、逆方向に流れる電流量が所定の閾値以上であるか否かに基づき失火の有無を判断する。

一方、内燃機関においては、一般に、燃料や潤滑油に含まれる添加剤等が炭化して点火プラグに固着するいわゆるくすぶりが生じることがある。点火プラグにくすぶりが生じると、点火プラグの両電極間の絶縁性が低下し、イオン電流が流れるタイミングにおいて、点火プラグの下流で検出される電流の流通態様も変化する。

このため、上記点火装置では、イオン電流が流れるタイミング以降における電流の量からくすぶり度合いを検出し、検出されるくすぶり度合いに応じて上記閾値を可変設定するようにしている。これにより、くすぶりが生じる場合であっても、失火の有無を適切に判定することができる。

ところで、上記くすぶりの度合いが大きくなると、内燃機関の運転を適切に行なうことが困難となることが懸念される。しかし、上記点火装置では、こうした状況に陥ったとしても、この状況を失火として判定するに過ぎない。更に、上記点火装置では、くすぶり度合いを把握するための電流の量を検出する機能や、該検出される電流量に基づき閾値を可変とする機能を実現するために、内燃機関の出力を制御する電子制御装置や点火装置の回路規模の増大も無視できないものとなっている。
特開平９−３１７６１９号公報

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、簡易な構成にて点火プラグのくすぶりや失火を検出することのできる点火装置を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。

手段１は、点火コイルの１次側コイル、バッテリ、及びグランドの直列回路を開閉するスイッチング素子が点火信号によりオン・オフされるときに前記点火コイルの２次側コイルに生じる電圧によって点火プラグに火花放電を生じさせる点火装置において、前記火花放電が生じるときに流れる電流とは逆方向に電流を流すべく前記点火プラグ及び前記グランド間に電圧を印加する電圧印加手段と、前記逆方向に流れる電流を検出する検出手段と、該検出手段によって検出される電流の量が所定の閾値以上であると判断されるときに前記逆方向の電流を検出した旨の信号を出力する出力手段とを備え前記出力手段は、前記閾値として、前記点火プラグのくすぶりを検出するための第１の閾値と、前記点火プラグが搭載される内燃機関の燃焼室での混合気の燃焼状態を検出するための閾値であって且つ前記第１の閾値よりも小さい第２の閾値とを備えることを特徴とする。

一般に、燃焼室にて混合気が燃焼したとしても、このとき上記逆方向に流れる電流の量は、内燃機関の運転状態や運転環境に応じて、「数μＡ〜数百Ａ」の間で変化する。このため、混合気が燃焼したことを確実に検出するためには、第２の閾値を、微小な電流が流れたときにこれを検出することのできる値とする必要がある。一方、こうして設定された第２の閾値を用いると、点火プラグにわずかなくすぶりが生じたときに上記逆方向に流れる電流の量を検知することとなる。しかし、実際には、点火プラグの両電極間に点火プラグのくすぶりによって「数百ＭΩ」程度の抵抗が生じる状態までは、くすぶりが生じたとしても内燃機関の運転を適切に行なうことができる。

この点、上記構成では、くすぶりを検出するための第１の閾値と、燃焼室での混合気の燃焼状態を検出するための第２の閾値とを備え、第１の閾値を第２の閾値よりも大きく設定することで、燃焼状態を適切に検出することとくすぶりを適切に検出することとの両立を図ることができる。しかも、逆方向の電流を、第１の閾値や第２の閾値と比較するという簡易な構成にて、くすぶりや燃焼状態を検出することができる。

手段２は、手段１において、前記点火信号は、前記スイッチング素子がオンとされた後、オフとされるときに前記点火コイルの２次側コイルに生じる電圧によって点火プラグに火花放電を生じさせるものであり、前記出力手段は、前記点火信号に基づき、前記スイッチング素子がオフとされるタイミングの近傍で、前記用いる閾値を前記第１の閾値から前記第２の閾値に切り替えることを特徴とする。

上記構成において、検出手段によって検出される上記逆方向の電流は、火花放電の直後のみならず、点火コイルに電圧が印加された直後にも流れる。そして、点火コイルに電圧が印加された直後に流れる電流の流通態様は、点火プラグにくすぶりが生じることで変化する。このため、上記構成によれば、点火コイルに電圧が印加された直後に流れる上記逆方向の電流の大きさに基づきくすぶりを検出することができる。

手段３は、手段２において、前記電圧印加手段は、前記火花放電が生じるときに流れる電流を蓄える蓄電手段を備えて構成され、前記出力手段は、前記スイッチング素子がオフとされた後、前記蓄電手段によって蓄えられた電荷が放電されるタイミングで、前記第２の閾値を用いるように調整されてなることを特徴とする。

上記構成では、スイッチング素子がオフされて火花放電が生じるときに流れる電流が蓄電手段に蓄えられる。そして、火花放電によって混合気が燃焼した場合には、火花放電が収まった後、蓄電手段に蓄えられた電荷が、燃焼によって生じたイオンを介して放電される。このため、このときに流れる上記逆方向の電流を検出することで、燃焼状態を検出することができる。この点、上記構成では、蓄電手段によって蓄えられる電荷が放電されるタイミングで第２の閾値を用いることで、燃焼状態を適切に検出することできる。

手段４は、手段２又は３において、前記出力手段は、前記第１の閾値を用いる期間を、前記点火信号によって前記スイッチング素子がオンとされる期間と同期させることを特徴とする。

上記構成では、第１の閾値を用いる期間をスイッチング素子がオンとされる期間と同期させることで、点火コイルに電圧が印加されることで上記逆方向に流れる電流と第１の閾値との比較に基づきくすぶりを検出することができる。しかも、これ以外の期間においては、第２の閾値を用いて燃焼状態を検出することができる。

手段５は、手段２又は３において、前記出力手段は、前記点火信号によって前記スイッチング素子がオフとされるタイミングの後の所定期間に渡って前記第２の閾値を用いることを特徴とする。

上記構成では、点火信号によってスイッチング素子がオフとされるタイミングの後の所定期間に渡って第２の閾値を用いることで、火花放電が生じるときに流れる電流を第２の閾値によって適切に検出することができる。しかも、それ以外の期間では第１の閾値を用いることで、くすぶりについてもこれを適切に検出することができる。

手段６は、手段２〜５のいずれかにおいて、前記検出手段は、前記逆方向に流れる電流の量を電圧信号に変換して前記出力手段に出力する回路であり、前記出力手段は、前記第１の閾値及び第２の閾値のそれぞれと対応した電圧値と前記電圧信号との大小を比較し、その比較結果を２値信号として出力する回路と、前記点火信号に基づき前記電圧値を可変設定する回路とを備えて構成されることを特徴とする。

上記構成では、逆方向に流れる電流の量が電圧信号に変換されて、所定の電圧値と比較される。そして、この電圧値が点火信号に基づき可変設定される。このため、上記構成によれば、電圧値によって、上記第１及び第２の閾値を適切に設定することができる。

手段７は、手段２〜６のいずれかにおいて、前記点火信号は、前記内燃機関を制御する電子制御装置によって生成され出力されるものであって、前記電子制御装置は、前記点火信号が出力される期間において前記出力手段から出力される信号の長さが所定以上となるとき、くすぶりが生じた旨の判断を行なうことを特徴とする。

上記構成では、出力手段から出力される信号の長さを電子制御装置によって計測することで、くすぶりが生じたか否かを判断することができる。

手段８は、手段７において、前記電子制御装置は、前記点火信号が出力された後の所定期間において前記出力手段から出力される信号の長さが所定以下であるときに当該機関に失火が生じた旨の判断を行なうことを特徴とする。

上記構成では、出力手段から出力される信号の長さを電子制御装置によって計測することで、失火が生じた旨を判断することができる。

（第１の実施形態）
以下、本発明にかかる点火装置の第１の実施形態を図面を参照しつつ説明する。

図１に、上記点火装置を含むイグニッションシステムの構成を示す。

図示されるように、点火プラグ２の一方の端子は接地されており、他方の端子は、点火モジュール４に接続されている。詳しくは、点火プラグ２は、点火モジュール４内の点火コイル６の２次側コイル６ａの一方の端子に接続されている。

点火コイル６の１次側コイル６ｂの一方の端子には、点火モジュール４の外部にあるバッテリ８の電圧が印加されている。また、１次側コイル６ｂの他方の端子は、スイッチング素子１０を介して接地されている。スイッチング素子１０は、点火モジュール４の外部から取り込まれる点火信号により駆動される。詳しくは、点火信号がドライバ部１２を介して波形整形され、出力変換された信号により駆動される。

一方、上記２次側コイル６ｂの他方の端子は、ツェナーダイオード２０及びコンデンサ２２の並列接続体に接続されている。この並列接続体は、ツェナーダイオード２４を介して接地されている。

上記ツェナーダイオード２０及びコンデンサ２２の並列接続体と接地との間には、更に、抵抗２６及び電流／電圧変換回路２８が接続されている。

上記電流／電圧変換回路２８は、比較回路２８ａを備えている。この比較回路２８ａは、その出力が抵抗２８ｂを介して比較回路２８ａの一方の端子に帰還され、また他方の端子が接地されている。そして比較回路２８ａの出力は、更に抵抗２８ｃ，２８ｄの直列接続体を介して接地されている。これら抵抗２８ｃ及び抵抗２８ｄによる比較回路２８ａの分圧が、電流／電圧変換回路２８の出力電圧である。

電流／電圧変換回路２８の出力電圧は、比較回路３０の一方の端子に取り込まれる。比較回路３０の他方の端子には、所定の電圧が印加されている。この電圧は、ドライバ部１２を介して波形整形された点火信号に基づき、変更回路３２によって可変設定される。

ちなみに、点火モジュール４内に示した寄生容量３４は、点火モジュール４内の配線と同配線に隣接する絶縁物と接地とにより形成される寄生容量である。より正確には、この寄生容量３４には、点火プラグ２とその周囲を囲む絶縁物と接地とにより形成される容量成分も含まれている。ただし、図１においては、便宜上、点火プラグ２及び２次側コイル６ａ間に寄生容量３４を描いた。

上記点火信号は、電子制御装置（以下、ＥＣＵ）４０によって生成される。ＥＣＵ４０は、中央処理装置やメモリ等を備えて構成されている。ＥＣＵ４０は、当該イグニッションシステムの搭載される内燃機関の出力軸の回転角度を検出するクランク角センサ４２等、各種センサの検出値を取り込み、これらに基づいて内燃機関を制御する。更に、ＥＣＵ４０は、各種センサの検出値に基づく所定の演算結果を表示器４４に出力する。

特に、ＥＣＵ４０は、上記比較回路３０の出力信号を取り込み、これに基づき内燃機関における失火の有無やくすぶりが生じたか否かの判断を行なう。

ここでは、まず、点火に際しての点火モジュール４内の電気信号の推移について説明する。

図２に、上記出力信号の生成にかかる処理を示す。ちなみに、図２（ａ）は、上記点火信号の推移を示す。図２（ｂ）は、点火コイル６の２次側コイル６ａに生じる電圧の推移を示す。図２（ｃ）は、コンデンサ２２の電圧の推移を示す。図２（ｄ）は、電流／電圧変換回路２８に入力される電流の推移を示す。

図示されるように、時刻ｔ１に点火信号が立ち上がると、２次側コイル６ｂの電圧が上昇する。この電圧は、点火プラグ２と接続される側を高電位とするものである。そして、この電圧の上昇によって、電流／電圧変換回路２８に電流が入力される。これは、２次側コイル６ａのうち点火プラグ２と接続される端子側の電圧が上昇する際の電荷の移動によって流れる電流である。すなわち、２次側コイル６ｂのうち点火プラグ２と接続される側の電圧を上昇させるべく、寄生容量３４のうち２次側コイル６ｂの点火プラグ２側に電荷が移動する。

一方、時刻ｔ２において点火信号が立ち下がると、２次側コイル６ａの電圧が大きく変化する。すなわち、点火プラグ２と接続される側を低電位とする電圧変動が生じる。これにより、点火プラグ２において火花放電が生じ、図３（ａ）に一点鎖線にて示すように、点火プラグ２から点火コイル６に向かう方向の電流が流れる。ちなみに、図２（ｄ）は、点火コイル６から点火プラグ２の側に向かう方向の電流を正とし、ゼロ未満の電流量を示していないため、火花放電によって流れる電流が示されていない（電流量ゼロとされている）。

この火花放電が生じる間、図２に示すように、コンデンサ２２の電圧が上昇する。このコンデンサ２２の電圧の上昇により、点火プラグ２には、上記火花放電が生じることによって流れる電流とは逆方向の電流を流そうとする電圧が印加されることとなる。そして、時刻ｔ３において、内燃機関の燃焼室で混合気が燃焼することで生じたイオンを介して、点火プラグ２に図３（ｂ）に一点鎖線で示す電流（イオン電流）が流れる。この電流は、点火コイル６から点火プラグ２へ向かう方向の電流である。

上記現象を利用することで、内燃機関における混合気の燃焼状態を検出することができる。すなわち、電流／電圧変換回路２８に入力される電流が所定の閾値を上回る間、電流／電圧変換回路２８の出力電圧が比較回路３０の他方の端子に入力される所定の電圧値を上回り、比較回路３０からその旨の信号がＥＣＵ４０に出力される。ここで出力される信号の長さは、失火やくすぶりが生じることで変化する。すなわち、失火が生じる場合には、図４（ａ）に示す点火信号に対して、電流／電圧変換回路２８に入力される電流の推移は、図４（ｂ）に示すようなものとなる。このように、失火が生じる場合には、点火信号の立ち下がり後に流れる電流の流通態様が正常に燃焼が行なわれた場合と異なるために、点火モジュール４から出力される信号の長さが、正常時のものとは異なることとなる。また、くすぶりが生じた場合には、図４（ｃ）に示す点火信号に対して、電流／電圧変換回路２８に入力される電流の推移は、図４（ｄ）に示すものとなる。図示されるように、点火コイル６の２次側コイル６ａからコンデンサ２２の側に流れる電流は、先の図２に示したくすぶりの生じていないときのものと比較して、長時間に渡って流れる傾向にある。このため、点火モジュール４から出力される信号の長さが、くすぶりの生じていない場合とは異なることとなる。

本実施形態では、点火信号の立ち上がりによって流れる電流に基づき点火プラグ２のくすぶりを検出し、且つ点火信号の立ち下がり後に流れる電流に基づき失火を検出する。

点火モジュール４から出力された信号は、ＥＣＵ４０に取り込まれる。一方、ＥＣＵ４０では、点火モジュールの出力する信号の長さに基づき、失火やくすぶりの判断がなされる。以下、ＥＣＵ４０で行なう処理について、図５及び図６に基づいて説明する。

図５に、くすぶりの判断についての処理の手順を示す。この処理は、ＥＣＵ４０によって、例えば所定周期で繰り返し実行される。

この一連の処理では、まずステップＳ１０において、点火信号の出力タイミングであるか否かを判断する。これは、本実施形態において、くすぶりを検出する期間が点火信号の立ち上がり期間であることによる。そして、ステップＳ１０において点火信号の出力タイミングであると判断されると、ステップＳ１２において、点火モジュール４の出力信号の長さが所定期間α以上であるか否かを判断する。ここで、所定期間αは、くすぶりに起因して点火プラグ２の両電極間に流れる電流が大きくなり、内燃機関の運転を適切に行なうことが困難となることが懸念される状態を検出するための長さに設定されている。

そして、点火モジュール４の出力信号の長さが所定期間α以上であると判断されると、ステップＳ１４において、先の図１に示したＥＣＵ４０から表示器４４に向けて、くすぶりにより内燃機関の運転を適切に行なうことが困難となることが懸念される状態である旨の警告情報を出力する。

なお、先のステップＳ１０において点火信号の出力タイミングでないと判断されるときや、ステップＳ１２において出力信号の長さが所定期間α未満であると判断されるとき、ステップＳ１４の処理が完了するときには、この一連の処理を一旦終了する。

図６に、失火の有無の判断についての処理の手順を示す。この処理は、ＥＣＵ４０によって、例えば所定周期で繰り返し実行される。

この一連の処理では、まずステップＳ２０において、点火信号の出力後、所定期間が経過したか否かを判断する。すなわち、先の図２に示したように、点火信号の立ち下がりのタイミングである時刻ｔ２の後の時刻ｔ３からコンデンサ２２が放電されるために、このタイミングでイオン電流を検出する。そして、ステップＳ２０において、点火信号の出力後、所定期間が経過したと判断されると、ステップＳ２２に移行する。

ステップＳ２２では、点火モジュール４の出力信号の長さが、所定期間β以下であるか否かを判断する。この所定期間βは、イオン電流が流れたか否かを判断するためのものである。詳しくは、先の図２に示した時刻ｔ３以降に電流が流れる期間に対して、先の図４（ｂ）において対応する電流の流れる期間が短くなることに鑑み、所定期間βを設定する。そして、ステップＳ２２において所定期間βよりも長いと判断されると、ステップＳ２４に移行する。

ステップＳ２４では、上記クランク角センサ４２の検出結果に基づき、内燃機関の回転速度の変動に、失火を示唆する異常があるか否かを判断する。そして、ステップＳ２４において、回転変動に異常がないと判断されると、ステップＳ２６において、燃焼が正常に行なわれた旨の判断をする。

これに対し、ステップＳ２２において出力信号の長さが所定期間β以下であると判断されるときや、ステップＳ２４において回転変動に異常があると判断されるときには、ステップＳ２８において失火が生じた旨の判断をする。ちなみに、この失火の判断がなされると、ＥＣＵ４０では、内燃機関のアクチュエータの操作量を変更して燃料の燃焼制御のフィードバック制御を行う等、適宜の処理を行なう。

なお、ステップＳ２０にて所定時間が経過したタイミングでないと判断されるときや、ステップＳ２６やステップＳ２８の処理が完了したときには、この一連の処理を一旦終了する。

上記態様にて点火プラグ２のくすぶりや、内燃機関における失火を判断することができる。

ところで、燃焼室にて混合気が燃焼したときに流れるイオン電流の量は、内燃機関の運転状態や運転環境に応じて、「数μＡ〜数百Ａ」の間で変化する。このため、混合気が燃焼したことを確実に検出するためには、微小な電流が流れたときにこれを検出する必要がある。これに対し、くすぶりを検出するに際しては、点火プラグ２の両電極間にくすぶりによって「数百ＭΩ」程度の抵抗が生じる状態までは、くすぶりが生じたとしても内燃機関の運転を適切に行なうことができることを考慮することが望ましい。すなわち、くすぶりに起因して電流／電圧変換回路２８に入力される電流がある程度大きくなるまでこれを検出しないことが望ましい。

このように、イオン電流については微小な電流量を検出することのできる基準が要求される反面、くすぶりに起因した電流量についてはある程度大きな電流となるまでこれを検出しないことが要求され、これらイオン電流の検出とくすぶりの検出とは相反する要求事項を有するものとなっている。

そこで本実施形態では、点火プラグ２のくすぶりを検出するための第１の閾値と、点火プラグ２が搭載される内燃機関の燃焼室での混合気の燃焼状態を検出するための第２の閾値とを各別に備え、これらを用いてくすぶりの検出や失火の検出を行なう。以下、これについて詳述する。

図７に、点火モジュール４内での出力信号の生成態様を示す。詳しくは、図７（ａ）は、上記点火信号の推移を示す。図７（ｂ）は、電流／電圧変換回路２８の出力する電圧の推移を示す。図７（ｃ）は、点火モジュール４の出力信号の推移を示す。

図７（ｂ）に一点鎖線で示しているのは、先の図１に示した比較回路３０において、電流／電圧変換回路２８の出力する電圧信号と比較する所定の電圧である。この所定の電圧は、図示されるように、２段階の値をとっている。これら２つの値は、点火プラグ２のくすぶりを検出するための第１の閾値と、点火プラグ２が搭載される内燃機関の燃焼室での混合気の燃焼状態を検出するための第２の閾値とに対応する。すなわち、点火信号の立ち上がり期間である時刻ｔ１１〜ｔ１２の期間と時刻ｔ１５〜ｔ１８の期間とには、くすぶりを検出するための第１の閾値と対応した第１の電圧値Ｖ１が用いられている。また、それ以外の期間では、燃焼状態を検出するための第２の閾値と対応した第２の電圧値Ｖ２が用いられている。

第１の電圧値Ｖ１は、第２の電圧値Ｖ２より大きくなっている。換言すれば、第１の閾値は、第２の閾値よりも大きくなっている。これは、混合気の燃焼に伴い微小な電流が流れたときにこれを検出した旨の信号を出力することを可能として、且つくすぶりについては内燃機関の運転を適切に行なうことが困難となることが懸念される状態となって初めてくすぶりを検出することを可能とする設定である。ちなみに、点火モジュール４は、第１の電圧値Ｖ１と第２の電圧値Ｖ２についての情報を変更回路３２に記憶することによって、上述した第１の閾値と第２の閾値とを備えていることとなる。

点火モジュール４は、第１の電圧値Ｖ１と第２の電圧値Ｖ２とを用いることで、イオン電流を検出した旨の信号やくすぶりに起因した電流を検出した旨の信号を出力することができる。すなわち、電流／電圧変換回路２８の電圧値が、第１の電圧値Ｖ１や第２の電圧値Ｖ２よりも大きいときに、論理「Ｌ」の信号を比較回路３０から出力する。そして、ＥＣＵ４０では、この論理「Ｌ」の信号の長さに基づき、先の図５や図６に示した態様にて、点火プラグ２のくすぶりが生じたか否かの判断や、内燃機関における失火の有無の判断についての最終的な判断を行なう。

これに対し、くすぶりを検出するための閾値と、燃焼状態（失火）を検出するための閾値とを同一とした場合を、図７（ｄ）及び図７（ｅ）に示す。図示されるように、点火信号の立ち上がりによって流れる電流の流通態様は、わずかなくすぶりによっても大きく変化する。このため、くすぶりが生じている状態において、図７（ｃ）に示す場合では、時刻ｔ１５〜ｔ１６まで出力信号が論理「Ｌ」となるのに対し、図７（ｅ）に示す場合では、時刻ｔ１５〜ｔ１７まで出力信号が論理「Ｌ」となる。

もっとも、先の図５に示した処理において、くすぶりが生じた旨の判断をするための所定期間αを長くすることで、わずかなくすぶりによる電流の変化に対する感度をある程度は鈍らせることができる。ただし、燃焼状態を高精度に検出すべくわずかな電流に反応できるように閾値を定めると、内燃機関の運転を適切に行なえる程度にくすぶりが生じている状態で、点火モジュール４から出力される出力信号の論理「Ｌ」となる期間が、コンデンサ２２の放電が開始される時刻ｔ１９と重なってしまうおそれがある。このため、所定期間αを長くするのみでは、くすぶりにより内燃機関の運転を適切に行なうことが困難となることが懸念される状態を適切に判断することはできない。

また、くすぶりを検出するタイミングをコンデンサ２２の放電開始後とすることも考えられる。ただし、この場合、図７（ｅ）における時刻ｔ１３〜ｔ１４の長さに対する時刻ｔ１９〜ｔ２０の長さの変化によってくすぶりを検出すると、その検出精度を高く維持することは困難である。これは、点火信号の立ち下がり後には、先の図１に示した点火コイル６の１次側コイル６ｂの近傍がハイインピーダンスとなること等により、電流／電圧変換回路２８の出力がノイズの影響を受けやすくなることによる。すなわち、バッテリ８には、内燃機関の様々な補機類が接続されているため、バッテリ８からの電流の供給態様の変化に起因してバッテリ８の電圧も変動している。そして、この変動による１次側コイル６ｂの近傍の電圧変動は、スイッチング素子１０がオンとされるローインピーダンス時よりもスイッチング素子１０がオフとされるハイインピーダンス時の方が大きくなる。そして、１次側コイル６ｂの近傍の電圧変動により、２次側コイル６ｂの電圧変動が誘発される。なお、２次側コイル６ａの電圧変動はバッテリ８の電圧の変動に起因するものに限らず、例えば内燃機関が多気筒であって且つ点火コイル６を共有する場合には、気筒間の干渉によるノイズに起因するものもある。

これに対し、本実施形態では、くすぶりを検出するタイミングを点火信号の立ち上がり時とすることで、ノイズの影響を好適に抑制しつつくすぶりを検出することができる。なお、上記第１の閾値は、内燃機関の運転を適切に行なうことが困難となることが懸念される状態となるときに点火モジュール４から出力される論理「Ｌ」の信号の終了（立ち上がりエッジ）が、コンデンサ２２が放電を開始するよりも前になるように設定する。そして、この際、所定期間αは、点火信号の立ち上がりからコンデンサ２２が放電を開始するまでの期間よりも短く設定する。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。

（１）くすぶりを検出するための第１の閾値と、混合気の燃焼状態を検出するための第２の閾値とを備え、第１の閾値を第２の閾値よりも大きく設定することで、燃焼状態を適切に検出することとくすぶりを適切に検出することとの両立を図ることができる。

（２）第１の閾値を用いる期間を、点火信号によってスイッチング素子１０がオンとされる期間と同期させた。これにより、点火コイル６に電圧が印加されることにより流れる電流がくすぶりが生じることによって変化する性質を利用して、くすぶりを適切に検出することができる。しかも、スイッチング素子１０がオンとされ、点火コイル６の１次側コイル６ｂの近傍がローインピーダンスとなるときに、くすぶりを検出することで、ノイズの影響を好適に抑制した状態でくすぶりを検出することができる。

（３）内燃機関において燃焼が正常に行なわれた旨の判断を、点火モジュール４の出力信号の長さが所定期間βよりも長いとの条件に加えて、内燃機関の回転変動に異常がないとの条件を用いて行なった。これにより、点火プラグ２に軽度のくすぶりが生じている場合であっても、失火の判定を適切に行なうことができる。

一方、くすぶりの度合いに応じて燃焼状態を検出するための第２の閾値を可変とする構成とする場合には、これを実現するための回路規模の増大も無視できないものとなることについては上述した。これに対し、本実施形態では、わずかな電流が流れたときにもこれを検出することができるように第２の閾値を小さな値に設定するにもかかわらず、点火モジュール４の出力信号に加えて、内燃機関の回転変動を用いることで、失火が生じた旨の判断を適切に行なうことができる。

（第２の実施形態）
以下、本発明にかかる点火モジュールの第２の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

本実施形態では、点火信号によってスイッチング素子１０がオフとされるタイミングの後の所定期間に渡って第２の閾値を用いる。図８に、本実施形態にかかる第１の閾値及び第２の閾値の使用態様を示す。詳しくは、図８（ａ）は、上記点火信号の推移を示す。図８（ｂ）は、電流／電圧変換回路２８の出力する電圧の推移を示す。図８（ｃ）は、点火モジュール４の出力信号の推移を示す。

図示されるように、点火信号が立ち下がるタイミングである時刻ｔ２２から所定期間が経過する時刻ｔ２５までの間、燃焼状態を検出するための第２の閾値（図中、これに対応した第２の電圧値Ｖ２を示す）が用いられる。この所定期間は、点火信号の次の立ち上がりのタイミングとなるまでの期間よりも短く設定される。このため、点火信号が立ち上がる時刻ｔ２１、ｔ２６においては、第１の閾値（図中、これに対応した第１の電圧値Ｖ１を示す）が用いられ、これによりＥＣＵ４０によるくすぶりの判断を適切に行なうことができる。また、コンデンサ２２の蓄える電荷が放電されるタイミングにおいては、第２の閾値が用いられることとなり、これにより時刻ｔ２３〜ｔ２４の出力信号や時刻ｔ２７〜ｔ２８の出力信号に基づき、ＥＣＵ４０による失火の有無の判断を適切に行なうことができる。

ちなみに、点火信号が立ち下がるタイミングから所定期間の設定は、例えば変更回路３２内に、立ち下がるタイミングから所定期間を計時するタイマを備えることで行なうことができる。

以上詳述した本実施形態によっても、先の第１の実施形態の上記（１）〜（３）に準じた効果を得ることができる。

（その他の実施形態）
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。

・点火コイル６の２次側コイル６ａから抵抗２６の方向に流れる電流の量を電圧に変換して出力する電流／電圧変換回路２８を備えていなくても、上記電流と第１及び第２の閾値とを比較する回路を備えているなら、上記各実施形態の効果と同等の効果を得ることができる。

・点火コイル６の２次側コイル６ａから抵抗２６の方向に流れる電流の量が第１の閾値や第２の閾値以上となるときに点火モジュール４から出力される信号は、論理「Ｌ」の信号に限らず、論理「Ｈ」の信号であってもよい。

・第１の閾値と第２の閾値との切り替えは、上記各実施形態で例示したものに限らない。スイッチング素子１０がオフとされた後、コンデンサ２２によって蓄えられる電荷が放電されるタイミングで第２の閾値を用いるように調整すればよい。

・また、スイッチング素子１０がオフとされるタイミングの近傍で、第１の閾値から第２の閾値に切り替えるものにも限らない。例えばスイッチング素子１０がオフとされてから所定期間において流れる電流を第１の閾値と第２の閾値とのそれぞれと比較して、これら比較結果を各別の出力信号として出力してもよい。ただし、この場合、比較回路３０を２つ備える等、回路規模の増加を伴う。

・その他、点火モジュール４の構成等は適宜変更してもよい。

点火モジュールの第１の実施形態の回路構成を示す回路図。 点火モジュール内の信号の推移を示すタイムチャート。 点火モジュール内を流れる電流の経路を示す図。 失火時やくすぶり時における点火モジュール内の信号の推移を示すタイムチャート。 くすぶりの有無の判断にかかる処理の手順を示すフローチャート。 失火の有無の判断にかかる処理の手順を示すフローチャート。 上記実施形態にかかる２つの閾値の使用態様を示すタイムチャート。 第２の実施形態にかかる２つの閾値の使用態様を示すタイムチャート。

符号の説明

２…点火プラグ、４…点火モジュール、６…点火コイル、８…バッテリ、１０…スイッチング素子、２８…電流／電圧変換回路（検出手段の一実施形態）、３０…比較回路（出力手段の一実施形態）、３２…変更回路、４０…ＥＣＵ（電子制御装置）。

Claims (7)

1. 点火コイルの１次側コイル、バッテリ、及びグランドの直列回路を開閉するスイッチン
   グ素子が点火信号によりオン・オフされるときに前記点火コイルの２次側コイルに生じる電圧によって点火プラグに火花放電を生じさせる点火装置において、
   前記火花放電が生じるときに流れる電流とは逆方向に電流を流すべく前記点火プラグ及び前記グランド間に電圧を印加する電圧印加手段と、
   前記逆方向に流れる電流を検出する検出手段と、
   該検出手段によって検出される電流の量が所定の閾値以上であると判断されるときに前記逆方向の電流を検出した旨の信号を出力する出力手段とを備え、
   前記出力手段は、前記閾値として、前記点火プラグのくすぶりを検出するための第１の閾値と、前記点火プラグが搭載される内燃機関の燃焼室での混合気の燃焼状態を検出するための閾値であって且つ前記第１の閾値よりも小さい第２の閾値とを備え、
   前記点火信号は、前記スイッチング素子がオンとされた後、オフとされるときに前記点火コイルの２次側コイルに生じる電圧によって点火プラグに火花放電を生じさせるものであり、
   前記出力手段は、前記点火信号に基づき、前記スイッチング素子がオフとされるタイミングの近傍で、前記用いる閾値を前記第１の閾値から前記第２の閾値に切り替えることを特徴とする点火装置。
2. 前記電圧印加手段は、前記火花放電が生じるときに流れる電流を蓄える蓄電手段を備えて構成され、
   前記出力手段は、前記スイッチング素子がオフとされた後、前記蓄電手段によって蓄えられた電荷が放電されるタイミングで、前記第２の閾値を用いるように調整されてなる請求項１記載の点火装置。
3. 前記出力手段は、前記第１の閾値を用いる期間を、前記点火信号によって前記スイッチング素子がオンとされる期間と同期させる請求項１又は２記載の点火装置。
4. 前記出力手段は、前記点火信号によって前記スイッチング素子がオフとされるタイミングの後の所定期間に渡って前記第２の閾値を用いる請求項１又は２記載の点火装置。
5. 前記検出手段は、前記逆方向に流れる電流の量を電圧信号に変換して前記出力手段に出力する回路であり、
   前記出力手段は、前記第１の閾値及び第２の閾値のそれぞれと対応した電圧値と前記電圧信号との大小を比較し、その比較結果を２値信号として出力する回路と、前記点火信号に基づき前記電圧値を可変設定する回路とを備えて構成される請求項１〜４のいずれかに記載の点火装置。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の点火装置において、
   前記点火信号は、前記内燃機関を制御する電子制御装置によって生成され出力されるものであって、
   前記電子制御装置は、前記点火信号が出力される期間において前記出力手段から出力される信号の長さが所定以上となるとき、くすぶりが生じた旨の判断を行なうことを特徴とする点火装置。
7. 前記電子制御装置は、前記点火信号が出力された後の所定期間において前記出力手段から出力される信号の長さが所定以下であるときに当該機関に失火が生じた旨の判断を行なう請求項６記載の点火装置。

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