JP4906884B2 - 内燃機関の燃焼状態検出装置 - Google Patents

Description

この発明は、内燃機関の異常燃焼を検出し得るようにした内燃機関の燃焼状態検出装置に関するものである。

近年、環境保全、燃料枯渇の問題が提起されており、自動車業界に於いてもこれらへの対応が大きな課題となっている。その対応として、機関効率を最大限までに引上げようとする技術が多く開発されている。しかしその反面、異常燃焼の発生頻度が高くなり機関の損傷、耐久性低下、商品性低下といった問題が発生してきている。

従来、内燃機関の異常燃焼を検出する装置として、内燃機関の筒内圧力のピーク位置が所定のクランク角度位置よりも早くなる場合に異常燃焼と判断する装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に示された従来の装置に於いて、前述のピーク位置の検出は、可燃混合気の燃焼に伴い発生するイオンに電圧を印加して得られるイオン電流を利用するものである。

特開２００６−４６１４０号公報

特許文献１に示された従来の装置は、イオン電流から筒内圧のピーク位置を推定することは可能であるが、異常燃焼として発生する筒内のピーク位置は、実際は点火の直前、直後に分布するものであり、特に点火の直後に関しては、点火による飛火放電期間中となるケースが多く、飛火放電期間中はイオン電流を検出することができず、従って筒内圧のピーク位置を検出することができないという問題点があった。

又、点火直後からイオン電流を検出できたとしても、点火動作により生成される火炎角によるイオン電流ピークタイミングと筒内圧ピークタイミングとを区別することが困難であった。

この発明は、前述のような従来の装置に於ける課題を解決することを目的とするものであって、精度良く異常燃焼を検出することが可能であり、従って燃料枯渇問題、環境保全に役立て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ものである。

この発明による内燃機関の燃焼状態検出装置は、 内燃機関の１回の圧縮工程若しくは燃焼行程の間に一つの点火プラグに対して複数の点火信号を発生して前記内燃機関の気筒の燃焼室内に吸入された可燃混合気に点火し燃焼させる点火装置と、
前記点火装置に設けられ、前記可燃混合気の燃焼により前記燃焼室内に発生するイオンに基づく電気量を検出するイオン検出装置と、
前記検出された電気量の終了タイミングを検出する終了タイミング検出装置と、
比較タイミングを設定する比較タイミング装置と、
前記検出された終了タイミングと前記設定された比較タイミングとを比較し、その比較結果に基づいて前記内燃機関の燃焼状態を診断する燃焼診断装置とを備え、
前記複数の点火信号のうち最初に発生する点火信号の次に発生する点火信号は、前記最初の点火信号による点火タイミングから所定時間経過後に前記点火装置に再度通電を開始した電流を遮断することで発生され、
前記所定時間は、前記再度通電を開始することにより前記最初の点火タイミングによる火花放電を強制的に終了させ得る時間であり、
前記比較タイミングは、前記複数の点火信号のうちの最初に発生する点火信号による点火が正常であるときに発生するイオンに基づく電気量の終了タイミングに対して、前記内燃機関のクランク軸の回転方向進角側に設定され、
前記燃焼診断装置は、前記検出された終了タイミングと前記設定された比較タイミングとの比較の結果、前記検出された終了タイミングが前記比較タイミングに対して前記クランク軸の回転方向進角側にあるとき、前記所定の点火信号による点火に基づく前記燃焼が異常であると診断することを特徴とする内燃機関の燃焼状態検出装置である。

又、この発明による内燃機関の燃焼状態検出装置は、望ましくは、前記終了タイミング装置は、前記電気量の発生を検出する発生検出装置を備え、前記発生検出装置が前記電気量の発生を検出しなければ前記電気量の終了タイミングを検出しないように構成されるものである。

更に、この発明による内燃機関の燃焼状態検出装置は、望ましくは、前記終了タイミング装置は、前記点火装置に設けられた点火コイル装置に１次電流の通電を開始する通電開始タイミングと前記１次電流を遮断して前記点火を行なう点火タイミングとの夫々の近傍に於ける前記電気量をマスクするマスク装置を備え、前記マスクされた電気量以外の電気量に基づいて前記終了タイミングを検出するものである。

更に、この発明による内燃機関の燃焼状態検出装置は、望ましくは、前記終了タイミング装置は、前記電気量と比較するための比較レベルを設定する比較レベル装置を備え、前記電気量が前記設定された比較レベル以下となるタイミングを前記電気量の終了タイミングとするものである。

又、この発明による内燃機関の燃焼状態検出装置は、望ましくは、前記比較レベル装置は、前記電気量のピークホールド値に応じて比較レベルを設定するものである。

又、この発明による内燃機関の燃焼状態検出装置は、一つの態様として、望ましくは、前記比較タイミング装置は、前記所定の点火信号に基づく点火タイミングからの相対的なタイミングとして前記比較タイミングを設定するものである。

更に、この発明による内燃機関の燃焼状態検出装置は、望ましくは、前記燃焼診断装置は、前記所定の点火信号に基づく点火タイミングが所定の点火タイミングより前記クランク軸の回転方向進角側にある場合には、前記燃焼状態の診断を禁止するものである。

更に、この発明による内燃機関の燃焼状態検出装置は、望ましくは、前記燃焼診断装置は、前記イオンを検出するために点火プラグの電極間に印加されるエネルギーのリークの有無を診断するリーク診断装置を備え、前記リーク診断装置が所定レベル以上のリークがあると診断したときは、前記燃焼状態の診断を禁止するものである。

又、この発明による内燃機関の燃焼状態検出装置は、望ましくは、前記燃焼診断装置は、前記電気量を増大させる異物が前記可燃混合気に混入しているか否かを診断する異物診断装置を備え、前記異物診断装置が前記異物が所定量以上混入していると診断したときは、前記燃焼状態の診断を禁止するものである。

この発明による内燃機関の燃焼状態検出装置によれば、内燃機関の１回の圧縮工程若しくは燃焼行程の間に一つの点火プラグに対して複数の点火信号を発生して前記内燃機関の気筒の燃焼室内に吸入された可燃混合気に点火し燃焼させる点火装置と、前記点火装置に設けられ、前記可燃混合気の燃焼により前記燃焼室内に発生するイオンに基づく電気量を検出するイオン検出装置と、
前記検出された電気量の終了タイミングを検出する終了タイミング検出装置と、比較タイミングを設定する比較タイミング装置と、前記検出された終了タイミングと前記設定された比較タイミングとを比較し、その比較結果に基づいて前記内燃機関の燃焼状態を診断する燃焼診断装置とを備え、前記比較タイミングは、前記複数の点火信号のうちの最初に発生する点火信号による点火が正常であるときに発生するイオンに基づく電気量の終了タイミングに対して、前記内燃機関のクランク軸の回転方向進角側に設定され、前記燃焼診断装置は、前記検出された終了タイミングと前記設定された比較タイミングとの比較の結果、前記検出された終了タイミングが前記比較タイミングに対して前記クランク軸の回転方向進角側にあるとき、前記所定の点火信号による点火に基づく前記燃焼が異常であると診断するように構成されているので、精度良く異常燃焼を検出することが可能であり、従って燃料枯渇問題、環境保全に役立てることができる。

この発明の実施の形態１による内燃機関の燃焼状態検出装置を適用した内燃機関の構成を示す構成図である。 この発明の実施の形態１による内燃機関の燃焼状態検出装置の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態１による内燃機関の燃焼状態検出装置の動作を説明するタイミングチャートである。 この発明の実施の形態１による内燃機関の燃焼状態検出装置の動作を示すフローチャートである。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１による内燃機関の燃焼状態検出装置について説明する。図１は、この発明の実施の形態１による内燃機関の燃焼状態検出装置を適用した内燃機関の構成を示す構成図、図２は、この発明の実施の形態１による内燃機関の燃焼状態検出装置の構成を示すブロック図である。図１及び図２に於いて、内燃機関の気筒１００の頂部には、点火コイル装置２に接続された点火プラグ３が設けられ、内部にはクランク軸５０に連結されたピストン４０が収容されている。

点火プラグ３は、火花放電を行うための点火電圧及び後述するバイアス電圧が印加される中心電極である第１の電極と、この第１の電極に対して空隙を介して対向し接地電位に維持される第２の電極とを備えており、これらの電極間に前述の点火電圧が印加されることにより火花放電を発生して燃焼室内の可燃混合気に点火若しくは着火（以下、単に、点火と称する）し、これを燃焼させる。

点火コイル装置２は、点火プラグ３と機械的に一体に固定されており、バッテリからなる電源に接続された１次巻線２１と、この１次巻線２１に磁気鉄心を介して結合された２次巻線２２と、イオン検出装置としてのイオン電流検出装置２０３を備えている。１次巻線２１と２次巻線２２とは、点火コイル装置２に於ける高電圧装置２０２を構成している。又、点火コイル装置２と点火プラグ３とは、イオン検出装置を備えた点火装置を構成している。

エンジンコントロールユニット（以下、ＥＣＵと称する）１内の点火信号装置２０１は、点火コイル装置２を動作させるタイミングにて後述する点火信号を出力する。点火信号がハイレベル（以下、Ｈレベルと称する）の状態になると、点火コイル装置２内の１次巻線２１に後述する１次電流が流れることで点火コイル装置２はエネルギーの蓄積を開始し、点火信号がＨレベルからローレベル（以下、Ｌレベルと称する）へと切り替わる点火タイミングにて２次巻線２２に高電圧が生成される。この２次巻線２２に生成された高電圧は、点火プラグ３の第１の電極へと伝えられ、第１の電極及び第２の電極間の絶縁破壊による火花放電が発生し、気筒１００の燃焼室内の可燃混合気の燃焼が引き起こされる。

点火プラグ３に於ける火花放電動作に伴って、点火コイル装置２内に設けられたイオン電流検出装置２０３は、燃焼室内の可燃混合気の燃焼に伴って発生するイオンを検出するための電気エネルギーとしてのバイアス電圧、例えば１００［Ｖ］程度の一定電圧を生成し、火花放電終了後に点火プラグ３へと供給する。バイアス電圧は、バッテリ（図示せず）からの供給電圧に基づいて生成され、点火プラグ３の電極間に印加される。

点火プラグ３は、火花放電機能に加えてイオン電流検出プローブ機能も備えており、前述のバイアス電圧が点火プラグ３の第１の電極と第２の電極との間に印加されることで可燃混合気の燃焼に伴って発生するイオンに基づく電気量としてのイオン電流を発生させる。点火プラグ３の電極間に印加されたバイアス電圧により発生したイオン電流は、イオン電流検出装置２０３により検出されると共に電流増幅されてＥＣＵ１内の信号取込装置２０４へと伝達される。

信号取込装置２０４は、取り込んだイオン電流をマイクロコンピュータで処理できるように電圧の形態としての電気量であるイオン信号に変換する。イオン信号は、発生検出装置２０５、終了検出装置２０６を経て燃焼診断装置２０７へと伝達される。燃焼診断装置２０７は、更に点火信号装置２０１からの点火の情報も取り込み、この情報とイオン信号とに基づいて燃焼状態の診断を行う。

信号取込装置２０４は、イオン電流を電圧信号に変換するレートを制御し、そのレートに基づいてイオン電流をイオン信号に変換する。例えば、イオン信号をマイクロコンピュータで処理するためにはＡＤ変換器を通すことが一般的であり、信号取込装置２０４は、イオン電流を０［Ｖ］から５［Ｖ］の間の電圧値に変換するが、例えば内燃機関が高回転になるとイオン電流が大きくなるため、この変換レートが一定であると電圧換算で５［Ｖ］を超過する状態となり、５［Ｖ］で飽和した信号になってしまう場合がある。従って信号取込装置２０４は、この信号の飽和状態を監視し、飽和状態となる頻度が高いと判断すると電流／電圧の変換レートを下げ、信号が飽和しないように調整する機能を備えている。

更に、変換レートを下げても信号の飽和が治まらない場合、例えば、点火信号がＨレベルとなった直後に飽和するレベル（例えば５［Ｖ］）のイオン信号が頻繁に発生している場合には、イオン検出の経路に大電流のリーク経路があると判断し、燃焼診断装置２０７は燃焼の診断を禁止する。若しくは、点火プラグ３での火花放電後に検出されるイオン信号が飽和する状態が連続して発生する場合には、異常な量のアルカリ金属系物質が燃料に混入していると判断し、燃焼診断装置２０７は燃焼の診断を禁止する。

尚、信号取込装置２０４は、点火信号がＨレベルの状態とＬレベルの状態とでイオンを検出するための印加電圧が大きく変化するので、点火信号がＨレベルの状態とＬレベルの状態とで、前述の変換レートを切り替えるようにしても良い。

次に、燃焼診断の具体的な処理について説明する。図３は、この発明の実施の形態１による内燃機関の燃焼状態検出装置の動作を説明するタイミングチャートであり、横軸はクランク角度、若しくは時刻を示す。図３に於いて、３０１は、点火信号装置２０１から点火コイル装置２に与えられる点火信号、３０２は、信号取込装置２０４により電圧値に変換されたイオン信号であって、後述する点火異常、つまり燃焼異常の場合を示している。

又、３０８は、イオン信号の発生を検出するための閾値（ＴＨ＝ＣＳＴ）、３０９は、イオン信号の終了を検出するための閾値（ＴＨ＝ＰＨ／Ｎ）、３１２は、第１の点火タイミング３０４により正常に点火が行われて可燃混合気が正常に燃焼したときのイオン信号がＴＨ＝ＰＨ／Ｎ以下となるタイミング、ＣＢＴは、ＥＣＵ１内、例えば燃焼診断装置２０７に設けられた比較タイミング装置（図示せず）により設定される比較タイミングを夫々示す。これらの閾値、及び比較タイミングについては後述する。

第１の通電開始タイミング３０３は、高電圧装置２０２の１次巻線２１に流れる１次電流の通電を開始するメインの通電開始タイミング、第２の通電開始タイミング３０５は、高電圧装置２０２の１次巻線２１に流れる１次電流の通電を開始するサブの通電開始タイミングを夫々示す。又、第１の点火タイミング３０４は、高電圧装置２０２の１次巻線２１に流れる１次電流を遮断するメインの点火タイミング、第２の点火タイミング３０６は、高電圧装置２０２の１次巻線２１に流れる１次電流を遮断するサブの点火タイミングを夫々示している。イオン信号３０２の検出及びその処理を行う区間３０７は、最初の通電開始タイミングである第１の通電開始タイミング３０３と最後の点火タイミングである第２の点火タイミング３０６を含んで設定される。

点火信号装置２０１は、燃焼の診断性能を向上させるため、図３に示すように多重点火信号３０１を点火コイル２装置へと供給する。この場合、前述したようにメインの点火タイミングは第１の点火タイミング３０４であって、第２の点火タイミング３０６にて発生する火花放電は実質的には捨て火となる。第１の点火タイミング３０４から所定期間、例えば５０［μｓ］から５００［μｓ］程度経過後の第２の通電開始タイミング３０５に於いて再度１次電流の通電を開始することで、第１の点火タイミング３０４により発生した火花放電を第２の通電開始タイミング３０５にて強制的に終了させることができ、ノイズは発生するが、この第２の通電開始タイミング３０５からイオン信号３０２の検出が可能となる。

検出対象となる異常燃焼は、燃焼速度が非常に早いため、点火プラグ３の中心電極である第１の電極付近の燃焼状態を示すイオン信号３０２の発生も、図３に示すように非常に急峻で短いものになる。従って、イオン信号３０２を検出できない火花放電期間中に異常燃焼が発生した場合には、この異常燃焼の検出が困難でるという問題があった。

しかしこの発明の実施の形態１による内燃機関の燃焼状態検出装置によれば、前述のように第２の通電開始タイミング３０５にて１次電流の再通電を開始して火花放電期間を強制的に終了させるので、前述のような問題を解決することができる。従って、火花放電が長い特性を持つ点火コイルを使用して、火花放電をさせるための要求電圧が大きくより大きなエネルギーを点火コイル装置２に注入する必要がある場合であっても、異常燃焼を検出することができる。

次に、異常燃焼を検出する燃焼診断の処理について説明する。図４は、この発明の実施の形態１による内燃機関の燃焼状態検出装置の動作を示すフローチャートであって、所定の時間毎に繰り返される。先ず、イオン信号３０２の検出区間３０７内と、１次電流の第１の通電開始タイミング３０３と、１次電流の第２の通電開始タイミング３０５と、第１の点火タイミング３０４及び第２の点火タイミング３０６とに於いては、図３に示すようなインパルス状のノイズＮ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｎ４と、これに伴うリンギングノイズが発生することがあるので、これらのタイミングから所定区間、例えば３００［μｓ］から５００［μｓ］程度の区間のイオン信号はマスクし、後述する発生検出処理、終了検出処理、燃焼診断処理からこれらの所定区間内のイオン信号は除外しておく。

さて図４に於いて、ステップＳ４０１では、先ずフラグ（以下、ＦＬＧと称する）の確認を行う。ＦＬＧは、イオン信号３０２（以下、ＩＯＮと称する）の発生の検出が終了していれば「１」、ＩＯＮの発生から終了までを検出していれば「２」に設定されるフラグであり、初期値は「０」とされる。

検出区間３０７の開始の直後、先ずステップＳ４０１に於いてＦＬＧが「０」であるか否かの判定を行ない、前述のようにＦＬＧの初期値は「０」であるので（Ｙ）、ステップＳ４０２へと進む。ステップＳ４０２では、発生検出装置２０５に於いてＩＯＮの発生を検出するための閾値（以下、ＴＨと称する）として一定値（以下、ＣＳＴと称する）をセットする。図３に於ける閾値３０８はこのＴＨ＝ＣＳＴを示す。ＣＳＴは、例えば４［μＡ］相当の値とする。電圧形態であるＩＯＮに適用するには、ＣＳＴは、４［μＡ］に信号取込装置２０４の変換レートを掛けた値となる。ＴＨを電圧値とするとその値は信号取込装置２０４のレートに依存することになるが、ＩＯＮを信号取込装置２０４の変換レートに依存しない電流値として管理するほうが便利であるため、以降の説明では、ＴＨ等を電流表現で記載する。

次にステップＳ４０３へと進み、前述のマスクによりノイズを除去した後のＩＯＮと前述のＴＨ＝ＣＳＴとを比較し、ＩＯＮがＴＨ＝ＣＳＴより大きければ（Ｙ）、ステップＳ４０４へと進む。ステップＳ４０４では、カウンタ値（以下、ＣＮＴと称する）を「１」だけアップしてステップＳ４０５へ進む。ステップＳ４０５では、発生検出装置２０５は発生検出用カウンタの比較値（以下、ＣＡと称する）よりＣＮＴが大きいか否かを判定し、ＣＮＴがＣＡより大きければＩＯＮが発生したと判断し、次にステップＳ４０６へ進み、発生タイミング（以下、ＡＰと称する）を取得する。続いてステップＳ４０７へ進み、ＦＬＧを「１」、ＣＮＴを「０」にリセットして次の処理サイクルに備える。

前述のステップＳ４０３に於いて、ＩＯＮがＴＨ＝ＣＳＴより大きくないと判断すれば（Ｎ）、ステップＳ４１５へと進み、ＣＮＴを「２」だけ減算して次の処理サイクルに備える。尚、ここでは減算量を「２」にセットしているが、この量はマッチングパラメータである。またＣＮＴの最小値は「０」でクリップされるように構成されている。

次の処理サイクルに移り、前述のステップＳ４０１での判定の結果、ＦＬＧが「０」でなければ（Ｎ）、ステップＳ４０８に進み、ＦＬＧが「１」であるか否かを判定し、ＦＬＧが「１」になっていれば、終了検出装置２０６によるＩＯＮの終了タイミングを検出するためのステップに入る。ＩＯＮの終了を検出するためのＴＨを運転条件毎のマップ値により設定していれば、ＴＨの微調整も可能となり、燃焼の診断精度を向上させることができるが、マッチング工数が多くなる。

そこで、ステップＳ４０９では、ＩＯＮの終了を検出するためのＴＨを、ＩＯＮのピークホールド値ＰＨのＮ分の１（ＰＨ／Ｎ）として設定する。図３に示す閾値３０９はこのＴＨ＝ＰＨ／Ｎを示す。これにより、マッチング工数を大幅に削減することができ、又、種々な要因で変化するイオン信号処理に対するロバスト性も上げる効果がある。

ステップＳ４０９からステップＳ４１０に進み、終了検出装置２０６ではＩＯＮがＴＨ＝ＰＨ／Ｎ以下であるか否かを判定し、ＩＯＮがＴＨ＝ＰＨ／Ｎ以下であれば（Ｙ）、ステップＳ４１１に進みＣＮＴを「１」だけアップさせる。一方、ステップＳ４１０での判定の結果、ＩＯＮがＴＨ＝ＰＨ／Ｎを上回れば（Ｎ）、ステップＳ４１５に進み、ＣＮＴを「２」だけダウンさせて次の諸リサイクルに備える。ステップＳ４１１からステップＳ４１２に進むと、ＣＮＴが終了検出用カウンタの比較値（以下、ＣＤと称する）以上か否かを判定し、ＣＮＴがＣＤ以上であればステップＳ４１３に進んでイオン信号が終了したと判断して終了タイミング（以下、ＤＰと称する）を取得し、ステップＳ４１４に進んでＦＬＧを「２」として次の処理サイクルに備える。

前述のＤＰが得てステップＳ４１４によりＦＬＧが「２」にセットされると、次の処理リサイクルに於いて、ステップＳ４０１及びステップＳ４０８に於ける判定が（Ｎ）となり、ステップＳ４１６へと進む。ステップＳ４１６では、燃焼診断用のＣＢＴよりＤＰがクランク軸５０の回転方向進角側であるか否か、即ち、ＤＰがＣＢＴ以下であるか否かを判定する。

ここで、ＣＢＴは、図３に示すように、第１の点火タイミング３０４により正常に点火が行われて可燃混合気が正常に燃焼したときのイオン信号がＴＨ＝ＰＨ／Ｎ以下となるタイミング３１２よりクランク軸５０の回転方向進角側に設定されている。ＣＢＴは運転条件毎のクランク角度ベースのマップ値でも良いし、メインの点火タイミング３０４からの相対的なタイミングとして設定しても良い。

ステップＳ４１６での判定の結果、ＤＰがＣＢＴ以下、つまりイオン信号の終了タイミングが比較タイミングよりクランク軸５０の回転方向進角側にあれば（Ｙ）、ステップＳ４１７へ進み、燃焼が異常であると判断する。一方、ステップＳ４１６での判定の結果、ＤＰがＣＢＴ以下ではない、つまりＤＰがＣＢＴに対してクランク軸の回転方向遅角側にあれば（Ｎ）、ステップＳ４１８に進み、燃焼は正常であると判断する。

以上、この発明の実施の形態１による内燃機関の燃焼状態検出装置の動作について説明した。なお、異常燃焼は特定のクランク角度で発生しやすいという性質を持っている。従って、この特定のクランク角度からメインの点火タイミングである第１の点火タイミング３０４が大きく進角側にある合には、異常燃焼が起こる以前に、点火プラグにより正常に発生した燃焼により可燃混合気が燃え尽きてしまう。従ってこのような状況で不必要に燃焼診断を続ける必要はなく、第１の点火タイミング３０４が所定のクランク角度、例えば上死点後１５［°ＣＡ］（尚、運転条件毎のマップ値にしても良い）より進角側にある場合には燃焼診断を禁止にしておく。このようにすることで、処理負荷を軽減することができ、不必要な誤検出、誤動作を防止することができる。

以上述べたこの発明の実施の形態１による内燃機関の燃焼状態検出装置によれば、燃焼状態の診断を精度よく行えるようになるため、目標の機関効率を得ることができ、燃料枯渇問題、環境保全に役立てることができる。又、１次電流通電の指示を内燃機関の１回の圧縮、燃焼行程の間に複数回発生するようにしているので、異常燃焼の検出精度を向上させることができる。

又、この発明の実施の形態１による内燃機関の燃焼状態検出装置によれば、終了タイミング装置は、イオン信号の発生を検出する発生検出装置を備え、前記イオン信号の発生がなければイオン信号の終了タイミングを検出しないように構成されているので燃焼状態の誤検出を防止することができる。

又、この発明の実施の形態１による内燃機関の燃焼状態検出装置によれば、点火装置に設けられた点火コイル装置に１次電流の通電を開始する通電開始タイミングと前記１次電流を遮断して前記点火を行なう点火タイミングとの夫々の近傍に於ける前記電気量をマスクするマスク装置を備え、前記マスクされた電気量以外の電気量に基づいて前記終了タイミングを検出するようにしているので、燃焼状態の誤検出を防止することができる。

更に、この発明の実施の形態１による内燃機関の燃焼状態検出装置によれば、終了タイミング装置は、前記電気量と比較するための比較レベルを設定する比較レベル装置を備え、前記電気量が前記設定された比較レベル以下となるタイミングを前記電気量の終了タイミングとするようにしているので、異常燃焼を検出することができる。

更に、この発明の実施の形態１による内燃機関の燃焼状態検出装置によれば、比較レベル装置は、前記電気量のピークホールド値に応じて比較レベルを設定するようにしているので、マッチング工数を大幅に削減可能になる。

更に、この発明の実施の形態１による内燃機関の燃焼状態検出装置によれば、比較タイミング装置は、所定の点火信号に基づく点火タイミングからの相対的なタイミングとして前記比較タイミングを設定するようにしているので、マッチング工数を削減することができる。

又、この発明の実施の形態１による内燃機関の燃焼状態検出装置によれば、燃焼診断装置は、所定の点火信号に基づく点火タイミングが所定の点火タイミングより前記クランク軸の回転方向進角側にある場合には、前記燃焼状態の診断を禁止するようにしているので、燃焼状態の誤診断を防止することができる。

又、この発明の実施の形態１による内燃機関の燃焼状態検出装置によれば、燃焼診断装置は、イオンを検出するために点火プラグの電極間に印加されるエネルギーのリークの有無を診断するリーク診断装置を備え、前記リーク診断装置が所定レベル以上のリークがあると診断したときは、前記燃焼状態の診断を禁止するようにしているので、リークによる燃焼状態の誤診断を防止することができる。

又、この発明の実施の形態１による内燃機関の燃焼状態検出装置によれば、燃焼診断装置は、イオンに基づく電気量を増大させる異物が前記可燃混合気に混入しているか否かを診断する異物診断装置を備え、前記異物診断装置が前記異物が所定量以上混入していると診断したときは、前記燃焼状態のの診断を禁止するようにしているので、異物による燃焼状態の誤診断を防止することができる。

この発明の内燃機関の燃焼状態検出装置は、内燃機関を利用する自動車、二輪車、船外機、他特機等に搭載され、内燃機関を効率良く運転できるようにし、燃料枯渇問題、環境保全に役立てられることができる。

１００ 気筒
１ エンジンコントロールユニット
２ 点火コイル装置
３ 点火プラグ
４０ ピストン
５０ クランク軸
２０２ 高電圧装置
２１ １次巻線
２２ ２次巻線
２０１ 点火信号装置
２０３ イオン電流検出装置
２０４ 信号取込装置
２０５ 発生検出装置
２０６ 終了検出装置
２０７ 燃焼診断装置

Claims (9)

1. 内燃機関の１回の圧縮工程若しくは燃焼行程の間に一つの点火プラグに対して複数の点火信号を発生して前記内燃機関の気筒の燃焼室内に吸入された可燃混合気に点火し燃焼させる点火装置と、
   前記点火装置に設けられ、前記可燃混合気の燃焼により前記燃焼室内に発生するイオンに基づく電気量を検出するイオン検出装置と、
   前記検出された電気量の終了タイミングを検出する終了タイミング検出装置と、
   比較タイミングを設定する比較タイミング装置と、
   前記検出された終了タイミングと前記設定された比較タイミングとを比較し、その比較結果に基づいて前記内燃機関の燃焼状態を診断する燃焼診断装置とを備え、
   前記複数の点火信号のうち最初に発生する点火信号の次に発生する点火信号は、前記最初の点火信号による点火タイミングから所定時間経過後に前記点火装置に再度通電を開始した電流を遮断することで発生され、
   前記所定時間は、前記再度通電を開始することにより前記最初の点火タイミングによる火花放電を強制的に終了させ得る時間であり、
   前記比較タイミングは、前記複数の点火信号のうちの最初に発生する点火信号による点火が正常であるときに発生するイオンに基づく電気量の終了タイミングに対して、前記内燃機関のクランク軸の回転方向進角側に設定され、
   前記燃焼診断装置は、前記検出された終了タイミングと前記設定された比較タイミングとの比較の結果、前記検出された終了タイミングが前記比較タイミングに対して前記クランク軸の回転方向進角側にあるとき、前記所定の点火信号による点火に基づく前記燃焼が異常であると診断することを特徴とする内燃機関の燃焼状態検出装置。
2. 前記終了タイミング装置は、前記電気量の発生を検出する発生検出装置を備え、前記発生検出装置が前記電気量の発生を検出しなければ前記電気量の終了タイミングを検出しないように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃焼状態検出装置。
3. 前記終了タイミング装置は、前記点火装置に設けられた点火コイル装置に１次電流の通電を開始する通電開始タイミングと前記１次電流を遮断して前記点火を行なう点火タイミングとの夫々の近傍に於ける前記電気量をマスクするマスク装置を備え、前記マスクされた電気量以外の電気量に基づいて前記終了タイミングを検出することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃焼状態検出装置。
4. 前記終了タイミング装置は、前記電気量と比較するための比較レベルを設定する比較レベル装置を備え、前記電気量が前記設定された比較レベル以下となるタイミングを前記電気量の終了タイミングとすることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃焼状態検出装置。
5. 前記比較レベル装置は、前記電気量のピークホールド値に応じて比較レベルを設定することを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の燃焼状態検出装置。
6. 前記比較タイミング装置は、前記所定の点火信号に基づく点火タイミングからの相対的なタイミングとして前記比較タイミングを設定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃焼状態検出装置。
7. 前記燃焼診断装置は、前記所定の点火信号に基づく点火タイミングが所定の点火タイミングより前記クランク軸の回転方向進角側にある場合には、前記燃焼状態の診断を禁止することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃焼状態検出装置。
8. 前記燃焼診断装置は、前記イオンを検出するために点火プラグの電極間に印加されるエネルギーのリークの有無を診断するリーク診断装置を備え、前記リーク診断装置が所定レベル以上のリークがあると診断したときは、前記燃焼状態の診断を禁止することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃焼状態検出装置。
9. 前記燃焼診断装置は、前記電気量を増大させる異物が前記可燃混合気に混入しているか否かを診断する異物診断装置を備え、前記異物診断装置が前記異物が所定量以上混入していると診断したときは、前記燃焼状態の診断を禁止することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃焼状態検出装置。

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