JP4952818B2

JP4952818B2 - 点火診断機能を有する内燃機関の点火制御装置

Info

Publication number: JP4952818B2
Application number: JP2010088777A
Authority: JP
Inventors: 公彦棚谷
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2010-04-07
Filing date: 2010-04-07
Publication date: 2012-06-13
Anticipated expiration: 2030-04-07
Also published as: US8260529B2; US20110247598A1; JP2011220168A

Description

この発明は、内燃機関の運転に際し、燃料に着火する点火動作に関するものであって、この点火動作が正常に実施されているかを判断する点火制御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、自動車業界においてもこれらの対応が大きな課題となっている。この対応として、内燃機関の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。この内の一つに、燃料を火花点火源（点火プラグ）付近にのみ分布するように流動を制御し、内燃機関の燃焼室内に充填される空気量に対して非常に少ない燃料量で燃焼を発生させる成層燃焼制御の方式がある。

成層燃焼制御の難しい点は、点火プラグ付近の燃料の濃度を安定させることである。現状ではこれを安定させることは難しく、現技術で成層燃焼を実施するためには、点火プラグ近傍の燃料が可燃の空燃比となるまで火花放電を持続する長放電方式、もしくは何度も繰返し火花を発生させる多重点火方式のいずれかを採用する必要がある。
前記長放電方式は点火コイルが大きく、重たくなる方向であり、実用的なものとしては放電時間２ｍｓｅｃ程度に限界がある。対して多重点火方式では応答性の優れている小さくて軽い点火コイルが利用され、単一の放電時間こそ短いが、これを繰返し発生させることで放電している区間としては非常に長くすることが可能であり、近年では多重点火方式の採用傾向が顕著となっている。

ところが多重点火システムの場合、１回の放電期間を１００〜２００μｓｅｃ程度と短く設定する場合が多く、点火の指示経路上に大きな容量成分が結合してしまう状況となると、点火の遮断指示が思うように点火コイルへと伝わらず、結果多重点火とならずに燃焼性の低下に伴う排出ガス（エミッション）の悪化、出力低下に伴う燃費の悪化等を招き、環境保全の側面で不都合を生じてしまう。
機関効率を上げるための別の技術に、機関の圧縮・膨張比を極限まで上げるものがある。この技術の課題は、圧縮の段階で燃焼室内が非常に高温になり燃料が自着火してしまう点にある。この自着火による燃焼は非常に早く、点火の指示前もしくは指示直後の火花放電中に燃焼が終了してしまう例が多いことが実験的に判っている。

この自着火を検出する手段として、燃焼に伴い発生するイオンの状態から自着火の発生状況を判断するシステムが提案されているが、火花放電中はこのイオン検出が出来ないため、多重点火を応用し強制的に火花放電を終了させることでこの自着火燃焼の検出を可能にしている。これも前述のように点火の遮断指示が思うように点火コイルへと伝わらなければ、自着火現象を検出することができなくなるので、従って機関の圧縮比を上げることができなくなり、熱効率の低下による燃費の悪化等を招き、環境保全の側面で不都合を乗じてしまう。
また、点火指示供給ラインに電源系配線の断続的な干渉が発生した場合には、前記点火指示とは無関係に、意図する点火タイミングとは異なるタイミングで、点火コイルへの通電、遮断による点火が繰り返されることになり、このような場合にはエンジンが破損に至る可能性もある。
従って、点火が意図どおりに行われているかを診断することが必要となる。

特許第３４８８４０５号公報

上記特許文献が示す装置は、点火コイルの動作に伴い発生するインパルス状の信号を検出することで点火コイルの動作を診断するものであって、点火コイルが全く動作していないことは判断できる。しかしながら、前述した多重点火が実施できているか否かは判らない。多重点火ができていなくとも、最終の点火さえ実施されていれば点火に伴うインパルス状の信号が発生するため、特許文献に示される装置では単に点火正常の判断にしかならず、多重点火異常を判断することができない。

また、点火コイルが意図していない動作をしていることを正しく判断できない場合もある。点火プラグが清浄な状態では、特許文献に示す装置であっても、設定する検出期間内で点火動作が行われていなければ点火異常と判断できる。しかし、点火プラグの中心電極−ＧＮＤ間にカーボン等による導通の経路が形成されている場合には、点火動作が検出期間の中で実施されていなくとも検出期間中にリーク電流が流れる場合があり、このリーク電流を点火動作に伴う信号と勘違いして点火動作異常と判断することができない、という課題もあった。

この発明は、上記のような問題点を解決することを目的とするものであって、思い通りの火花放電が行われているかを検出し、異常を知らせることで故障箇所を修理することができ、目標の機関効率を得ることができるようになるので、従って環境保全に役立てることができる点火診断機能を有する内燃機関の点火制御装置を提供するものである。

この発明における点火診断機能を有する内燃機関の点火制御装置は、内燃機関の燃焼室内に供給された燃料に着火するための火花放電を発生する点火装置と、火花放電を発生させるための高電圧を発生して点火装置に印加する点火コイルと、点火コイルに点火信号を単一行程において複数回発生させる制御装置と、点火コイルに設けられ高電圧の極性とは逆極性のバイアス電圧を生成して点火装置に印加するバイアス装置と、制御装置に設けられバイアス電圧の印加に基づいて発生する信号を抽出する信号抽出装置と、信号抽出装置の出力に基づいて火花放電の状態を診断する信号診断装置を備え、信号抽出装置は、単一の圧縮・燃焼行程内の最後の火花放電開始から、最後の火花放電が終了する以前に設定される第１の検出区間を設定し、第１の検出区間内の信号の第１発生量と、最初の火花放電開始から最後の火花放電が終了するタイミングを含む第２の検出区間を設定し、第２の検出区間内の信号の第２発生量とを抽出し、信号診断装置は、信号の第１発生量が所定の第１比較量より大きい、もしくは第２発生量が所定の第２比較量より小さい場合、火花放電が正常に実施されていないと判断し、この判断に応じて内燃機関を制御するものである。

この発明の点火診断機能を有する内燃機関の点火制御装置によれば、火花放電が正常に行われているかを検出することができ、また異常を知らせることで故障箇所を修理することができるようになり、目標の機関効率を得ることができるようになるので、従って燃料枯渇問題、環境保全に役立てることができるようになる。

この発明の実施の形態における点火制御装置の全体構成図である。実施の形態１における点火信号とイオン電流波形である。実施の形態１における点火診断処理のフローチャートである。実施の形態２における点火診断処理のタイミングチャートである。実施の形態３における点火診断処理のタイミングチャートである。実施の形態３における点火診断処理の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を図に基づいて説明する。
図１はこの発明の装置の全体構成を示す図であって、１は各種信号の入出力を司る制御装置であり、一般にエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）とよばれている。２は点火コイル、３は点火装置（点火プラグ）であり、これらの３つの装置により点火制御装置を構成している。４は燃料噴射装置である。ＥＣＵ１内の信号制御装置１０１は、点火コイル２を動作させるための指示信号である点火信号を生成する。点火信号がＨｉｇｈの状態となると点火コイル内の１次巻線に電流（１次電流）が流れることで点火コイル２はエネルギーの蓄積を開始し、点火信号がＨｉｇｈからＬｏｗへと切り替わるタイミング（点火タイミング）で点火コイル２は、内部の高電圧装置１０２において例えば３０ｋＶ程度の高電圧を生成する。

点火コイル２で生成された高電圧は点火プラグ３へと伝えられ、この高電圧により点火プラグの電極―グランド間で絶縁破壊による火花放電が発生し、燃焼室内可燃混合気の着火、燃焼が引き起こされる。この火花放電動作に伴って点火コイル２内にあるバイアス装置１０３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バイアス電圧、例えば１００Ｖ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。点火プラグ３は、火花放電機能に加えてイオンを検出するためのプローブ機能も備えており、前記バイアス電圧を点火プラグの電極―グランド間に印加することで可燃混合気の燃焼に伴って発生するイオンを検出する。

点火プラグ３で検出されたイオンは、電流信号として点火プラグ３から点火コイル２内部のバイアス装置１０３を介して流れる。以降、この電流信号をイオン電流と呼ぶことにする。前記イオン電流はさらに、点火コイル２内部のバイアス装置１０３にて電流増幅され、ＥＣＵ１内の信号抽出装置１０４へと伝達される。

信号抽出装置１０４は、取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であるイオン信号に変換し、様々な情報、例えば信号の発生量や発生・終了のタイミング、期間等を抽出する。信号診断装置１０５は、前記抽出された情報に基づいて点火の診断を行う。この診断方法については後述する。

信号抽出装置１０４は、イオン電流を電圧信号に変換するレートも制御する。イオン信号をマイクロコンピュータで処理するためにＡ／Ｄ変換器を通すことを考える。信号抽出装置１０４は、Ａ／Ｄ変換器を用いて前記イオン電流を０Ｖから５Ｖの間の電圧値に変換するが、例えば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５Ｖを超過する状態となり、５Ｖで飽和した信号になってしまう場合がある。従って、信号抽出装置１０４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、もしくは事前に検証したマッチング結果に基づきエンジン回転数や負荷等の運転条件に応じて、電流／電圧の変換レートを変更し、信号が飽和しないように調整する機能を持っている。また信号抽出装置１０４は、イオン電流を検出するための印加電圧が大きく変化するタイミング、例えば点火信号がＨｉｇｈの状態とＬｏｗの状態で変換レートを切り替えるようにしてもよい。

図２は信号の波形例である。信号２０１は点火信号、信号２０２はイオン信号であって、横軸はクランク角度、もしくは時刻、縦軸は電圧値を示している。ここで信号制御装置１０１は、燃焼の診断性能を向上させるため図２に示すような多重点火信号２０１を点火コイル２へと供給する。第１点火２０７から所定期間、例えば０．０５ｍｓｅｃ程度経過後のタイミング２０４において再度１次電流の通電を開始することで、第１点火２０７により発生する火花放電をタイミング２０４で強制的に終了させることができ、ノイズは発生するが、このタイミング２０４の時点からイオン信号の検出を可能にすることができるようになる。

内燃機関の熱効率を上げるために圧縮比を高くすると、火花放電（点火プラグギャップ間での絶縁破壊）するための要求電圧が大きくなる。このため、より大きなエネルギーを点火コイルに注入することが必要となり、必然的に火花放電時間も長く、例えば標準値で２〜３ｍｓｅｃ程度の特性となってしまう。この火花放電期間中はイオン信号を検出できない。これに対して異常燃焼は、燃焼速度が非常に早いため、点火プラグ３の中心電極付近の燃焼状態を示すイオン信号の発生も非常に急峻で短く、メインの点火から２ｍｓｅｃ以内に発生、終了してしまうことがあり、失火状態と異常燃焼状態とを区別できなくなってしまう場合があった。つまり、このような圧縮比の高い内燃機関においてこそ必要な異常燃焼検出が、火花放電の特性に邪魔され実現できないという点が大きな課題となっていた。しかし、前記のように多重点火を応用し、１次電流の再通電を開始し火花放電期間を強制的に終了させることで、前記問題を解決することができるようになった。

図２の説明に戻る。点火信号２０１におけるタイミング２０３〜２０６は、１次電流の通電開始タイミング、タイミング２０７〜２１０は１次電流の遮断タイミングを示している。イオン信号の抽出区間は、最初の遮断タイミング（第１点火）２０７から最後の遮断タイミング（最終点火）２１０、及び火花放電が終了するタイミング２１７を含み、図２の区間２１１（Ｐ２、第２の検出区間に相当）のように設定する。また、最終点火２１０以降火花放電が終了するタイミング２１７までの区間２１２（Ｐ１、第１の検出区間に相当）も設定する。

次に信号診断装置１０５における診断処理の内容について図３のフローチャート、図２のタイミングチャートを用いて説明する。信号診断装置１０５は、前記イオン信号の最大値、最小値、発生タイミング等のパラメータに基づいて点火の正常、異常を判断する装置である。
図３のＳ３０１において、まず点火診断を実施する条件内であるかを判断する。例えば、点火カット中であれば点火診断は実施しないとする。Ａ／Ｄのサンプリングとしては５０μｓｅｃより細かい周期で時間サンプリングするのがよい。しかし、事情によりＡ／Ｄのサンプリングをクランク角度と同期とするような場合には、エンジン回転数が低くなるほどサンプリング周期としては長くなり、重要な情報、例えば、火花放電終了時に発生する図２中の２１７のようなインパルス状の信号を取り逃す場合がある。従って、このような場合には所定の回転数以下、もしくは燃料カット中では点火診断を実施しないものとする。もしくは、所定の回転数以下では図２中のタイミング２０３前後の所定区間内に、所定のしきい値を超過する信号、例えば２１８のような信号が発生しているかも併せて確認することで、サンプリングの問題により信号を取リ逃がす確率を軽減することができようになる。

Ｓ３０１において、前記実施条件１外であると判断される場合は（Ｎ）、Ｓ３０２へと進みＣＮＴ１を０、Ｓ３０３でＣＮＴ２を０、Ｓ３０４では前回の診断結果を維持するとして終了となる。ＣＮＴ１とＣＮＴ２はカウンタであって、点火が異常な場合カウントアップし、正常な場合カウントダウンするものである。詳細については後述する。

Ｓ３０１で実施条件１内と判断されると（Ｙ）、Ｓ３０５へと進み最終点火から区間Ｐ１の信号の最大値としてＡ、第１点火から区間Ｐ２の信号の最大値としてＢをそれぞれ求める。ここで、最終点火とは図２の例ではタイミング２１０を示し、最初の点火とはタイミング２０７のことを示している。また区間Ｐ１は図２の例では区間２１２、区間Ｐ２は区間２１１のように設定され、最大値Ａは２１３、最大値Ｂは２１４のようになる。区間Ｐ１、Ｐ２は回転数と負荷に応じたマップ値としておくとよい。また、１次電流の遮断タイミングでは高電圧発生によるノイズが信号にのる場合があるので、Ｐ１区間２１２、Ｐ２区間２１１は、それぞれタイミング２１０、タイミング２０７を含まないように設定される、もしくはタイミング２１０、タイミング２０７からそれぞれ所定時間後、例えば１００μｓｅｃ後から設定するようにしておくとよい。

Ｓ３０６へと進み、値Ａが比較レベルＰ３よりも大きければ（Ｎ）、点火異常の可能性ありと判断しＳ３０７へと進み、ＣＮＴ１をカウントアップさせる。Ｓ３０６において、値Ａが比較レベルＰ３よりも小さければ（Ｙ）、Ｓ３０８へと進み、更に値Ｂを比較レベルＰ４と比較する。値Ｂが比較レベルＰ４よりも小さければ（Ｎ）、点火異常の可能性ありとしＳ３０７へと進み、同様にＣＮＴ１をカウントアップしＳ３１５へと進む。Ｓ３０８において値Ｂが比較レベルＰ４より大きいのであれば（Ｙ）、点火正常の可能性ありと判断しＳ３０９へと進み、ＣＮＴ１をカウントダウンする。比較レベルＰ３、Ｐ４は回転数、負荷、イオン電流を電圧信号に変換するレートに応じて決まる変数、又はマップ値として設定してもよい。

ここでカウンタＣＮＴ１には上下限のクリップを設けておく。例えば下限値は０、上限値は１０のような値とする。例えばクリップの上限値を大きくすると、正常状態判定へ復帰しにくくなり、より安全な設定ができるようになる。また前述のＣＮＴ１のカウントアップの量とカウントダウンの量は別々に設定できるようにするとよい。図３ではカウントアップの量は２、カウントダウンの量は１としており、異常の判定を出しやすく、正常状態判定に復帰しにくくなるようなヒステリシスを設けている。カウントアップやダウンの量、又は上下限のクリップ値は回転数や負荷に応じて決まる変数、又はマップ値として設定してもよい。

Ｓ３１０へと進む。Ｓ３１０では再度実施条件の判断、多重点火の実施状況の判断を行う。多重点火を実施していない、もしくは第１点火から最終点火までの間隔が短く、かつ火花放電期間が非常に短くなる状況、例えば運転条件が、火花放電の要求電圧が非常に高くなる高回転・高負荷において間隔の短い多重点火を１回だけ実施するような場合、もしくは第１点火から第２点火の通電開始までの間隔を強制終了のない火花放電時間程度まで長く設定し、かつ第２点火の通電開始から第２点火までの間隔を短くするような設定とする場合には、後述する信号の発生位置Ｃが多重点火異常時と正常時とで近いタイミングで発生することになるので、種々のバラツキを考慮すると誤判定となる可能性があり、このような場合には判断を実施しないとして（Ｎ）、Ｓ３０３へと進み前述の通りとなる。Ｓ３１０で条件内（Ｙ）であれば、Ｓ３１１へと進み、第１点火から最終点火までの２１９区間（Ｐ３、第３の検出区間）において、信号の発生位置Ｃを求める。例えば図２の例では第１点火２０７からＰ３区間内２１９においてしきい値２１５を超える信号が最初に発生したタイミング２１６を値Ｃとして取得する。ここでＰ３検出区間は前述のＰ２区間（２１１）と同一としてもよい。

ＢＴＤＣ（上死点前）方向をタイミングの正方向とすると、Ｓ３１２において値Ｃが比較レベルＰ５よりも小さい、つまり遅角側であれば（Ｎ）、多重点火異常の可能性があると判断しＳ３１３へ進み、ＣＮＴ２をカウントアップする。Ｓ３１２において（Ｙ）なら多重点火は正常である可能性があると判断し、Ｓ３１４へと進みＣＮＴ２をカウントダウンし、Ｓ３１５へと進む。ここでカウンタＣＮＴ２は、ＣＮＴ１と同様に上下限のクリップを設け、カウントアップやダウンの量、上下限のクリップ値、そして比較レベルＰ５は、回転数や負荷に応じて決まる変数、又はマップ値として設定してもよい。

Ｓ３１５において、ＣＮＴ１が比較値Ｐ６より大きければ（Ｙ）、Ｓ３１６へと進み点火故障、つまり点火が指示するタイミングで全く発生していない状態であると判断して終了する。Ｓ３１５において（Ｎ）ならばＳ３１７へと進み、比較値Ｐ７より大きければ（Ｎ）、Ｓ３０４へと進み前回判定結果を維持し終了する。Ｓ３１７において（Ｙ）であればＳ３１８へと進み、ＣＮＴ２が比較値Ｐ８よりも大きければ（Ｙ）Ｓ３１９へと進み、多重点火故障の判断、つまり、点火は発生しているが、指示する通りの多重点火となっていない状態であると判断して終了となる。Ｓ３１８において（Ｎ）ならばＳ３２０へと進み、ＣＮＴ２が比較値Ｐ９よりも大きければ（Ｎ）Ｓ３０４へと進み、前回診断を維持して終了、Ｓ３２０において（Ｙ）ならばＳ３２１へと進み、点火は正常であると判断し終了となる。前記比較値Ｐ６〜Ｐ９は回転数や負荷に応じて決まる変数、又はマップ値として設定してもよい。

上記のように点火の状態が診断され、点火の状態が点火故障であると判断されると、ＥＣＵ１は燃料噴射装置４への燃料噴射の指示を取りやめる。つまりＥＣＵ１は、点火が正常の判断が出るまでは燃料を点火故障の対象気筒に供給しないように指示を出す。点火が正常に復帰したかを判断する必要があるので点火コイル２への指示に関しては、通常通り指示を出し続けるようにする。

点火の状態が多重点火故障であると判断されると、ＥＣＵ１は前述したようなプレイグニッションの検出処理を禁止にして、プレイグニッションのような異常燃焼が確実に発生しない運転状態、例えば負荷を上げないようにする、吸気のバルブタイミングの閉じるタイミングを遅くする、混合気の空燃比をリッチ側にする、燃料の噴射タイミングを遅くする等の制御を行う。

実施の形態２．
実施の形態１に示す点火診断の方法に、失火検出手段による失火診断結果を加える方法について、図４に基づき説明する。図４に示すフローチャートは、基本的には図３に示すフローチャートと同等なので、図３との相違点を中心に説明する。

図４のＳ３０６において値Ａが比較値Ｐ３より大（Ｎ）の判断となった場合、点火故障の可能性があると判断し、Ｓ４０１へと進む。ここでは失火検出手段の判断を用いて、失火が発生していると判断すれば（Ｙ）、点火故障の可能性がより高いとしＳ３０７へと進みＣＮＴ１のカウンタ値をアップしてＳ３１５へと進む。一方、Ｓ４０１において失火が発生していないのであれば（Ｎ）、前記点火の診断と失火の診断とに矛盾が生じている、つまり判断できない、点火系でなく、例えばイオン信号経路側の異常である可能性が高いと判断しＳ４０２へと進み、ＣＮＴ１のカウンタ値は維持としてＳ３１０へと進み、多重点火の診断処理に入る。Ｓ４０１における失火とは、回転変動等による失火検出の結果に基づくものであってもよいし、イオン信号による失火検出の結果に基づいてもよい。イオン信号による失火検出方法としては、例えば図２において区間２１１内でイオン信号がしきい値２１５を連続で超過している時間が所定時間、例えば５００ｕｓｅｃ未満であるとき、もしくはしきい値２１５を超過している時間の積算が所定時間、例えば１ｍｓｅｃ未満であるときに失火であると判断するようなものがある。しきい値２１５は運転状況や点火プラグのくすぶり状況に応じて変化するものであってもよい。
これ以外の処理は全て図３と同等である。

実施の形態２のように、失火検出の判断を用いることで点火系の診断精度をより向上させることができ、誤診断を防止できるようになる。

実施の形態３．
実施の形態３について図５、図６に基づいて説明する。実施の形態１では、ＥＣＵ１内のマイクロコンピュータの計算負荷軽減のため、信号の発生位置Ｃが比較レベルＰ５よりも小さい、つまり遅角側であれば多重点火異常であると判断したが、多重点火区間内で、点火動作に伴って発生する図５中の５０１のようなインパルス状の信号の発生回数と多重点火の指示回数、タイミングのパラメータを用いてより正確に多重点火の診断を行うことができるようになる。この具体的な方法を説明する。

図５のタイミングチャートを参照して、信号２０２に対する比較レベル５０２（Ｐ１０）、５０３（Ｐ１１）、多重点火の診断区間５０４を設定し、図６（ａ）のフローチャートに従ってインパルス状の信号の個数をカウント（ＣＮＴ３）する。

まずＳ５５１で診断区間であるかをチェックする。診断区間(図５、５０４、第４の検出区間)とは、最初の火花放電開始タイミング２０７から最後の火花放電開始（２１０）以後までの、火花放電終了に伴う信号２１７を含まないように設定される所定区間とする。実施の形態１における図２の２１１（Ｐ２）区間と比較し終端が異なり、診断区間（５０４）の方が短い区間となっている。図６（ａ）のＳ５５１において診断区間外であるならば（Ｎ）、Ｓ５５２、Ｓ５５３へと進み、比較レベルと信号との比較結果であるフラグＦＬＧ＝０、カウンタＣＮＴ３＝０のように初期化しておく。Ｓ５５１においてこの区間内であるならば（Ｙ）Ｓ５５４へと進み、フラグＦＬＧが０であるなら（Ｙ）Ｓ５５５へ、さらに信号が比較レベルＰ１０よりも小さいのであれば（Ｙ）Ｓ５５６、Ｓ５５７へと進み、ＦＬＧを１、ＣＮＴ３は変更なく維持として終了する。一方、Ｓ５５４でフラグＦＬＧが０でないなら（Ｎ）、Ｓ５５８へと行き、信号が比較レベルＰ１１を上回っていれば（Ｙ）、Ｓ５５９、Ｓ５６０へと進み、ＦＬＧを０にリセットし、ＣＮＴ３を１つアップさせて終了となる。Ｓ５５５もしくはＳ５５８で（Ｎ）であればＳ５６１、Ｓ５６２へと進み、ＦＬＧもＣＮＴ３も維持として終了となる。

ここまでの操作により、信号が一度無くなった状態から発生した回数がＣＮＴ３としてカウントできる。つまり、前記インパルス状の信号の発生回数がカウントでき、ＦＬＧやＣＮＴ３の動きを時系列的に表現すると図５に示した５０５（ＦＬＧ）、５０６（ＣＮＴ３）のようになる。

そして、診断区間の終了時点５０７となれば、図６（ｂ）のフローチャートに従って、Ｓ５６３において診断区間終了（Ｙ）となりＳ５６４へと進み、多重点火の指示回数と、前記信号の発生回数ＣＮＴ３が一致するのであれば（Ｙ）、多重点火は正常である（Ｓ５６５）、一致しないのであれば（Ｎ）多重点火異常（Ｓ５６６）であるとの診断をすることができる。もしくはカウント数（ＣＮＴ３）だけでなく、ＣＮＴ３が更新されるタイミングを記録し、指示のタイミングと比較し、これらのタイミングの差が所定の誤差範囲内にあるかを確認すれば、さらに診断の精度を向上することができるようになる。

実施の形態３によれば、多重点火が意図通りに実施されているかを精度良く診断できるようになる。

本発明の装置により、内燃機関における火花放電の状態が診断できるようになり、診断結果に基づいて適切な処置を行えるようになるので、未使用燃料の大気中への直接流出を防止することや、排出ガスを浄化する触媒の損傷を防止することができるようになり、目標の機関効率を得ることができるようになるので、従って環境保全に役立てることができるようになる。

また、この発明による点火診断装置は、内燃機関を利用する自動車、二輪車、船外機、その他特殊機械などに搭載され、点火機能の診断を確実に行えるようになるので、内燃機関を効率良く運転できるようになり、燃料枯渇問題、環境保全に役立つものである。

１制御装置、２点火コイル、３点火プラグ（点火装置）、４燃料噴射装置、１０１信号制御装置、１０２高電圧装置、１０３バイアス装置、１０４信号抽出装置、１０５信号診断装置

Claims

内燃機関の燃焼室内に供給された燃料に着火するための火花放電を発生する点火装置と、前記火花放電を発生させるための高電圧を発生して前記点火装置に印加する点火コイルと、前記点火コイルに点火信号を単一行程において複数回発生させる制御装置と、前記点火コイルに設けられ前記高電圧の極性とは逆極性のバイアス電圧を生成して前記点火装置に印加するバイアス装置と、前記制御装置に設けられ前記バイアス電圧の印加に基づいて発生する信号を抽出する信号抽出装置と、前記信号抽出装置の出力に基づいて前記火花放電の状態を診断する信号診断装置を備え、前記信号抽出装置は、単一の圧縮・燃焼行程内の最後の火花放電開始から、最後の火花放電が終了する以前に設定される第１の検出区間を設定し、前記第１の検出区間内の前記信号の第１発生量と、前記最初の火花放電開始から最後の火花放電が終了するタイミングを含む第２の検出区間を設定し、前記第２の検出区間内の前記信号の第２発生量とを抽出し、前記信号診断装置は、前記信号の第１発生量が所定の第１比較量より大きい、もしくは前記第２発生量が所定の第２比較量より小さい場合、前記火花放電が正常に実施されていないと判断することを特徴とする点火診断機能を有する内燃機関の点火制御装置。
内燃機関の燃焼室内に供給された燃料に着火するための火花放電を発生する点火装置と、前記火花放電を発生させるための高電圧を発生して前記点火装置に印加する点火コイルと、前記点火コイルに点火信号を単一行程において複数回発生させる制御装置と、前記点火コイルに設けられ前記高電圧の極性とは逆極性のバイアス電圧を生成して前記点火装置に印加するバイアス装置と、前記制御装置に設けられ前記バイアス電圧の印加に基づいて発生する信号を抽出する信号抽出装置と、前記信号抽出装置の出力に基づいて前記火花放電の状態を診断する信号診断装置を備え、前記点火装置が単一の圧縮・燃焼行程内において複数回の火花放電を発生するように前記制御装置が制御しているとき、前記信号抽出装置は、最初の火花放電を開始するタイミング以降に設定される第３の検出区間を設定し、第３の検出区間内の前記信号の発生タイミングを抽出し、前記信号診断装置は、前記抽出信号の発生タイミングが所定の比較タイミングより遅い場合、前記複数回の火花放電が発生していないと判断することを特徴とする点火診断機能を有する内燃機関の点火制御装置。
前記制御装置は、前記信号診断装置により異常と判断された場合は、前記点火コイルへの動作指示は通常通り継続し、燃焼室への燃料供給を停止するように制御することを特徴とする請求項１又は２記載の点火診断機能を有する内燃機関の点火制御装置。
前記制御装置は、単一の圧縮・燃焼行程内において複数回の点火信号を発生させているときに、前記抽出信号に基づいてプレイグニッション等の異常燃焼を検出し、前記検出結果に基づき異常燃焼を回避するように制御する装置であって、前記信号診断装置により前記複数回の火花放電が正常に発生していないと判断された場合は、前記プレイグニッション等の異常燃焼の検出を禁止して、異常燃焼が発生しない前記内燃機関の運転状態となるように制御することを特徴とする請求項１又は２記載の点火診断機能を有する内燃機関の点火制御装置。
前記信号診断装置は、前記点火装置が、単一の圧縮・燃焼行程内において複数回の火花放電を発生させているとき、前記最初の火花放電の発生タイミングと、前記最後の火花放電の終了タイミングが所定の期間よりも短い場合、前記複数回の火花放電の発生状態を診断することを禁止とすることを特徴とする請求項２記載の点火診断機能を有する内燃機関の点火制御装置。
前記信号抽出装置は、単一の圧縮・燃焼行程内の最後の火花放電開始から、前記最後の火花放電が終了する以前に設定される第１の検出区間を設定し、前記第１の検出区間内の前記信号の第１発生量と、前記最初の火花放電開始から最後の火花放電が終了するタイミングを含む第２の検出区間を設定し、前記第２の検出区間内の前記信号の第２発生量とを抽出し、前記信号診断装置は、失火を検出する失火検出手段を備え、前記失火検出手段が失火と判断している状態、かつ前記信号の第１発生量が所定の第１比較量より大きい、もしくは前記第２発生量が所定の第２比較量より小さい場合は、前記火花放電が正常に実施されていないと判断することを特徴とする請求項１記載の点火診断機能を有する内燃機関の点火制御装置。
前記制御装置は、失火を検出する失火検出手段を備え、前記失火検出手段が失火と判断している状態、かつ信号診断装置により点火異常と判断された場合は、前記点火コイルへの動作指示は通常通り継続し、燃焼室への燃料供給を停止するように制御することを特徴とする請求項１又は６記載の点火診断機能を有した内燃機関の点火制御装置。
内燃機関の燃焼室内に供給された燃料に着火するための火花放電を発生する点火装置と、前記火花放電を発生させるための高電圧を発生して前記点火装置に印加する点火コイルと、前記点火コイルに点火信号を単一行程において複数回発生させる制御装置と、前記点火コイルに設けられ前記高電圧の極性とは逆極性のバイアス電圧を生成して前記点火装置に印加するバイアス装置と、前記制御装置に設けられ前記バイアス電圧の印加に基づいて発生する信号を抽出する信号抽出装置と、前記信号抽出装置の出力に基づいて前記火花放電の状態を診断する信号診断装置を備え、前記制御装置が、単一の圧縮・燃焼行程内において複数回の火花放電を前記点火装置に発生するように制御しているとき、前記信号抽出装置は、前記最初の火花放電より以降前記最後の火花放電が終了するより前に第４の検出区間を設定し、第４の検出区間内の前記信号の発生タイミングもしくは発生回数のうち少なくとも１方を抽出し、前記点火診断装置は、前記信号の発生タイミングと、前記制御装置の指示するタイミングとの差が所定区間以上異なる、もしくは前記信号の発生回数が、前記制御装置の指示する火花放電の回数と異なる、の少なくとも１方が成立する場合、前記複数回の火花放電が制御通りに発生していないと判断することを特徴とする点火診断機能を有した内燃機関の点火制御装置。