特許 6029694 内燃機関のリーク検出装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6029694

(24)【登録日】2016年10月28日

(45)【発行日】2016年11月24日

(54)【発明の名称】内燃機関のリーク検出装置

(51)【国際特許分類】

   F02P 17/00 20060101AFI20161114BHJP

   F02D 17/00 20060101ALI20161114BHJP

【ＦＩ】

   F02P17/00 W

   F02D17/00 F

   F02D17/00 H

   F02D17/00 B

【請求項の数】10

【全頁数】23

(21)【出願番号】特願2015-2777(P2015-2777)

(22)【出願日】2015年1月9日

(65)【公開番号】特開2016-128653(P2016-128653A)

(43)【公開日】2016年7月14日

【審査請求日】2015年1月9日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006013

【氏名又は名称】三菱電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100073759

【弁理士】

【氏名又は名称】大岩 増雄

(74)【代理人】

【識別番号】100088199

【弁理士】

【氏名又は名称】竹中 岑生

(74)【代理人】

【識別番号】100094916

【弁理士】

【氏名又は名称】村上 啓吾

(74)【代理人】

【識別番号】100127672

【弁理士】

【氏名又は名称】吉澤 憲治

(72)【発明者】

【氏名】稲田 貴彦

(72)【発明者】

【氏名】柄本 孝浩

(72)【発明者】

【氏名】松嶋 裕平

(72)【発明者】

【氏名】幸田 武史

【審査官】 小林 勝広

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−２６３６１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−２２３０４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特公平０１−０１９０５６（ＪＰ，Ｂ２）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｐ １７／００

Ｆ０２Ｄ １７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

気筒休止運転の機能を備えた内燃機関の点火プラグのリーク状態を検出するようにした内燃機関のリーク検出装置であって、
内燃機関の気筒に設けられた吸気バルブと排気バルブを駆動するバルブ駆動機構と、
前記内燃機関の気筒に設けられた燃料噴射弁と、
前記気筒休止運転を行うとき、運転を休止する気筒の前記バルブ駆動機構と前記燃料噴射弁の動作停止を指示する気筒休止制御部と、
前記気筒休止制御部の前記指示に基づき前記燃料噴射弁と前記バルブ駆動機構の動作が停止しているときに、前記気筒の燃焼室内に配設された点火プラグに対して少なくとも１回の点火信号を発生させる点火制御部と、
前記点火信号に基づいて前記点火プラグを点火放電させ、前記点火放電により前記燃焼室内の可燃混合気が燃焼したとき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電流検出回路を備えた点火コイル装置と、
前記点火プラグのリーク状態を検出するプラグ状態検出部と、
を備え、
前記プラグ状態検出部は、前記点火コイル装置により前記点火放電するタイミング以外のタイミングで発生する前記イオン電流検出回路の出力信号に基づいて、前記点火プラグのリーク状態を検出するように構成されている、
ことを特徴とする内燃機関のリーク検出装置。

【請求項2】

前記点火制御部は、前記点火信号の発生開始時に前記点火プラグに印加される電圧では前記点火放電が発生しないシリンダ内圧力となるタイミングで、前記点火信号を発生させる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リーク検出装置。

【請求項3】

前記点火制御部は、前記気筒に設けられたピストンの吸気下死点近傍と膨張下死点近傍とのうち少なくとも一方に対応するタイミングで、前記点火信号を発生させるように構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関のリーク検出装置。

【請求項4】

前記プラグ状態検出部は、前記点火信号の発生期間の後半と前記点火放電の後とのうち少なくとも一方のタイミングで前記イオン電流検出回路から出力される出力信号に基づいて、前記点火プラグのリーク状態を検出するように構成されていることを特徴とする請求項１から３のうちの何れか一項に記載の内燃機関のリーク検出装置。

【請求項5】

前記プラグ状態検出部は、前記点火信号の発生中に前記イオン電流検出回路から出力される出力信号のピーク値が第１の所定値より小さいときに、前記点火信号の発生中に前記イオン電流検出回路から出力される前記出力信号に基づいて前記点火プラグのリーク状態の判定を可能にするように構成されていることを特徴とする請求項１又は３に記載の内燃機関のリーク検出装置。

【請求項6】

前記プラグ状態検出部は、前記点火放電の後に前記イオン電流検出回路の出力信号のピーク値が第２の所定値より大きいとき、前記点火プラグの状態がリーク有りの状態であると判定するように構成されていることを特徴とする請求項１から４のうちの何れか一項に記載の内燃機関のリーク検出装置。

【請求項7】

前記プラグ状態検出部は、前記点火放電の後に前記イオン電流検出回路の出力信号の積算値が所定値より大きいとき、前記点火プラグの状態がリーク有りの状態であると判定するように構成されていることを特徴とする請求項１から４のうちの何れか一項に記載の内燃機関のリーク検出装置。

【請求項8】

前記プラグ状態検出部は、前記イオン電流検出回路の出力信号に基づいて点火放電持続時間を検出する点火放電持続時間検出部を備え、前記点火放電持続時間検出部で検出された点火放電持続時間と前記点火制御部により点火放電するタイミング以外の前記イオン電流検出回路の出力信号とに基づいて前記点火プラグのリーク状態を検出するように構成されていることを特徴とする請求項１から７のうちの何れか一項に記載の内燃機関のリーク検出装置。

【請求項9】

前記気筒休止制御部は、前記プラグ状態検出部によりリーク有りと判定されたときに前記吸気バルブ及び前記排気バルブを駆動して前記点火プラグのリークを清浄するように構成されていることを特徴とする請求項１から８のうちの何れか一項に記載の内燃機関のリーク検出装置。

【請求項10】

前記気筒休止制御部は、前記プラグ状態検出部によりリーク有りと判定されたときに前記気筒休止運転の継続を禁止するように構成されていることを特徴とする請求項１から９のうちの何れか一項に記載の内燃機関のリーク検出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、内燃機関のリーク検出装置、更に詳しくは、気筒休止機能を備えた内燃機関に於ける点火プラグのリークを検出する内燃機関のリーク検出装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

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。その対応の一環として、複数気筒を備えた内燃機関に於いて、複数気筒のうちの一部の気筒への燃料噴射とバルブの駆動を休止させる気筒休止機能を備え、休止した気筒以外の残りの気筒のみで運転するようにした、いわゆる気筒休止運転の技術が開発されている。

【0003】

前述の気筒休止運転は、内燃機関の吸排気損失、即ちポンピングロスの低減のために、休止気筒の吸気バルブ及び排気バルブを全閉状態とすることが多い。従って、密閉された休止気筒のシリンダ内ではピストンの運動に伴って負圧となり、内燃機関のクランクケース内のオイル等がシリンダ内に侵入してくることがある。特に、ピストンの下死点近傍では大きな負圧となっており、クランクケースからオイルやブローバイガスが休止気筒のシリンダ内に侵入してくる。この現象は、「オイル上がり」と称される。

【0004】

気筒休止運転を長期間実施した場合、オイル上がりにより点火プラグが汚損し、点火プラグにリークが発生する可能性がある。即ち、金属粉や煤、水分等の導電成分が含まれているオイルやブローバイガスが点火プラグに付着した場合は、点火プラグの絶縁抵抗値の低下により点火電流のリークが発生してしまう。点火電流のリークが増大すると、最悪の場合、気筒休止運転から全気筒運転へ復帰してそれまでの休止気筒に燃料噴射を行なっても失火が発生する可能性が高くなる。

【0005】

そこで、従来、例えば特許文献１に開示されているように、内燃機関が気筒休止運転を開始したときから、オイル上がりによる休止気筒の点火プラグの汚損の度合いを推定し、推定した点火プラグの汚損を解消するに十分な期間、その休止気筒の点火プラグを点火して点火プラグの汚損を解消するようにした技術が提案されている。

【0006】

又、従来、内燃機関の点火プラグのリークを検出する装置として、例えば、特許文献２に開示されているように、内燃機関の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流れるイオン電流をイオン電流検出回路により検出し、この検出したイオン電流に含まれるリーク電流に基づいて点火プラグに於けるリークの有無を判定する失火検出装置が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２００４−２６３６１４号公報

【特許文献2】特許第３５２３５４２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

前述したように、内燃機関の気筒休止運転時には、休止気筒に於けるピストンの下死点近傍では休止気筒のシリンダ内は大きな負圧（大気圧以下：以下同様）となっている。この様な状況下に於いては、点火信号発生時に、点火コイル装置の２次コイルに発生する点火オン時の誘導電圧（例えば、最大「１」［ｋＶ］程度の比較的低い電圧）であっても、点火プラグの中心電極と接地電極とが対向する対向間隙内の絶縁が破壊されて火花放電が発生し、放電電流が流れる可能性がある。特許文献２に示されたような従来の失火検出装置の場合、その放電電流を点火プラグに於けるリーク電流であると誤検出してしまうことがある。

【0009】

又、オイル上がりにより点火プラグの中心電極を覆う碍子の奥部分の濡れが強烈になる前に点火プラグの汚損を検出しないと、点火プラグの碍子の奥部分に溜まったオイル等が碍子の表面を伝わって点火プラグの中心電極と接地電位に維持される取付金具及び／又は接地電極との間に至り、中心電極と取付金具及び／又は接地電極との間を短絡するに至り、リーク電流の経路が形成されてしまう事態に至る。点火プラグの碍子の奥部分に溜まったオイル等は、特許文献１に示されるような点火放電のみでは十分に除去できないため、できるだけオイル上がりが発生しやすいタイミングで感度よくリーク電流を検出して、点火プラグの碍子の奥部分にオイル等が溜まるまでに点火放電等により点火プラグの汚損を除去するようにしなければならない。

【0010】

特許文献１に示された従来の装置は、点火プラグの汚損状態をシリンダ内の負圧を推定した結果から判定しているが、実際に点火プラグでリークが発生しているかどうかは不明であり、又、オイル等の性質や内燃機関の温度等の相違によりオイル上がりによる点火プラグの汚損状態は異なる可能性があり、点火プラグの十分な汚損除去が困難となる可能性がある等の課題が存在する。

【0011】

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り、点火プラグのリーク状態を感度良く且つ精度良く検出することができる内燃機関のリーク検出装置を提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0012】

この発明による内燃機関のリーク検出装置は、
気筒休止運転の機能を備えた内燃機関の点火プラグのリーク状態を検出するようにした内燃機関のリーク検出装置であって、
内燃機関の気筒に設けられた吸気バルブと排気バルブを駆動するバルブ駆動機構と、
前記前記内燃機関の気筒に設けられた燃料噴射弁と、
前記気筒休止運転を行うとき、運転を休止する気筒の前記バルブ駆動機構と前記燃料噴射弁の動作停止を指示する気筒休止制御部と、
前記気筒休止制御部の前記指示に基づき前記燃料噴射弁と前記バルブ駆動機構の動作が停止しているときに、前記気筒の燃焼室内に配設された点火プラグに対して少なくとも１回の点火信号を発生させる点火制御部と、
前記点火信号に基づいて前記点火プラグを点火放電させ、前記点火放電により前記燃焼室内の可燃混合気が燃焼したとき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電流検出回路を備えた点火コイル装置と、
前記点火プラグのリーク状態を検出するプラグ状態検出部と、
を備え、
前記プラグ状態検出部は、前記点火コイル装置により前記点火放電するタイミング以外のタイミングで発生する前記イオン検出回路の出力信号に基づいて、前記点火プラグのリーク状態を検出する、
ことを特徴とするものである。

【発明の効果】

【0013】

この発明による内燃機関のリーク検出装置によれば、気筒休止中に発生する点火信号オン時の誘導電圧により点火放電するタイミング以外のイオン電流検出回路の出力信号に基づいて、リーク有無を判定するため、点火信号オン時の誘導電圧による放電電流をリーク電流と誤検出することなく、気筒休止機構を備える内燃機関の点火プラグ状態の異常を精度良く検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】この発明の実施の形態１による内燃機関のリーク検出装置を適用した内燃機関を示す概略構成図である。

【図2】この発明の実施の形態１による内燃機関のリーク検出装置の構成を示すブロック図である。

【図3】この発明の実施の形態１による内燃機関のリーク検出装置の構成を示す回路構成図である。

【図4A】この発明の実施の形態１による内燃機関のリーク検出装置のリーク検出装置の動作を説明するタイミングチャートである。

【図4B】この発明の実施の形態１による内燃機関のリーク検出装置のリーク検出装置の動作を説明するタイミングチャートである。

【図4C】この発明の実施の形態１による内燃機関のリーク検出装置のリーク検出装置の動作を説明するタイミングチャートである。

【図4D】この発明の実施の形態１による内燃機関のリーク検出装置のリーク検出装置の動作を説明するタイミングチャートである。

【図4E】この発明の実施の形態２による内燃機関のリーク検出装置のリーク検出装置の動作を説明するタイミングチャートである。

【図4F】この発明の実施の形態３による内燃機関のリーク検出装置のリーク検出装置の動作を説明するタイミングチャートである。

【図5】この発明の実施の形態１による内燃機関のリーク検出装置の動作を示すフローチャートである。

【図6】この発明の実施の形態２による内燃機関のリーク検出装置の動作を示すフローチャートである。

【図7】この発明の実施の形態３による内燃機関のリーク検出装置の動作を示すフローチャートである。

【図8】内燃機関の点火プラグのリークを説明する説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１による内燃機関のリーク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による内燃機関のリーク検出装置を適用した内燃機関を示す概略構成図であって、複数気筒のうちの一つの気筒のみを示している。図１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が設けられている。気筒１００のシリンダ１０１の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。又、気筒１００には燃料を噴射するための燃料噴射弁６が設けられている。燃料噴射弁６は、後述する気筒休止指示に基づき、燃料噴射を停止する。

【0016】

更に、内燃機関の気筒１００には、吸気バルブ４、排気バルブ５、及び吸気バルブ４と排気バルブ５を駆動するためのバルブ駆動機構１０が設けられている。バルブ駆動機構１０は、気筒休止指示に基づき、吸気バルブ４及び排気バルブ５を閉じた状態に固定することができる。

【0017】

後述する図８に示すように、点火プラグ３は、火花放電を行うための点火電圧が印加される中心電極としての第１の電極３１と、接地電位に維持される接地電極（側方電極とも称されることもある）である第２の電極３２とを備えている。第１の電極３１と第２の電極３２は、対向間隙を介して対向している。第１の電極３１と第２の電極３２との間に前述の点火電圧が印加されることにより、対向間隙に火花放電が発生して気筒１００に於けるシリンダ１０１の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）し燃焼させる。気筒休止運転時に気筒１００が休止気筒となれば、気筒休止指示に基づき気筒１００の燃料噴射弁６による燃料噴射を停止するため、シリンダ１０１の燃焼室内での燃焼は発生せず、点火プラグ３の第１の電極３１と第２の電極３２との間の対向間隙に火花放電が発生するのみの状態となる。この状態に於いては、燃焼が発生していないのでイオンは発生しない。

【0018】

図１に於いて、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、後述する図３に示すように、バッテリからなる電源に接続された１次コイル２１と、この１次コイル２１に磁気鉄心を介して結合された２次コイル２２と、イオン電流検出回路２０３を備えている。点火プラグ３、燃料噴射弁６、吸気バルブ４、排気バルブ５等の動作は、エンジンコントロールユニット（以下、ＥＣＵと称する）１により制御される。

【0019】

図２は、この発明の実施の形態１による内燃機関のリーク検出装置の構成を示すブロック図である。図２に於いて、ＥＣＵ１は、点火制御部２０１と、信号取込部２０４と、プラグ状態検出部２０５と、気筒休止制御部２０６とを備えている。点火制御部２０１と信号取込部２０４とプラグ状態検出部２０５と気筒休止制御部２０６は、夫々、ソフトウェアにより構成されている。

【0020】

点火コイル装置２は、高電圧発生部２０２と、イオン電流検出回路２０３とを備えている。高電圧発生部２０２は、前述の１次コイル２１と、２次コイル２２とを備えている。イオン電流検出回路２０３は、点火プラグ３の第１の電極と第２の電極との間にバイアス電圧を印可してイオン電流を流すと共に、そのイオン電流とイオン電流と共に流れるリーク電流とを検出する機能を有する。

【0021】

点火プラグ３は、点火コイル装置２の２次コイル２２から第１の電極３１と第２の電極３２との間に印可される点火電圧により、燃料と空気との混合気に点火するための火花放電を発生する点火放電機能３０１と、前述のイオン電流検出回路２０３によるイオン電流及びリーク電流を検出するためのイオン電流検出プローブ機能３０２とを有する。

【0022】

ＥＣＵ１の信号取込部２０４は、イオン電流検出回路２０３により検出されたイオン電流及び／又はリーク電流が増幅されてイオン電流検出回路２０３から出力された信号（以下、単に、イオン電流信号と称する）を取り込み、取り込んだイオン電流信号をイオン電圧信号に変換してプラグ状態検出部２０５に出力する。プラグ状態検出部２０５は、入力されたイオン電圧信号に基づいて検出した点火プラグ３の汚損状態に基づいて気筒休止信号を気筒休止制御部２０６に出力する。気筒休止制御部２０６は、入力され気筒休止信号に基づいて、燃料噴射弁６の燃料噴射を停止し、バルブ駆動機構１０を制御して吸気バルブ４及び排気バルブ５を閉じる。

【0023】

図３は、この発明の実施の形態１による内燃機関のリーク検出装置の構成を示す回路構成図である。図３に於いて、点火コイル装置２に設けられたイオン電流検出回路２０３は、２次コイル２２の低圧側に接続されたコンデンサ２４２と、コンデンサ２４２と点火コイル装置２の接地電位部位Ｇとの間に挿入されたダイオード２４３と、コンデンサ２４２に並列接続された電圧制限用のツェナーダイオード２４４と、１次コイル２１に直列接続されたトランジスタにより構成されたスイッチング素子２５０とを含む。コンデンサ２４２とダイオード２４３とツェナーダイオード２４４は、点火プラグ３の第１の電極３１と第２の電極３２との間にバイアス電圧を印可するバイアス回路を構成する。スイッチング素子２５０は、ＥＣＵ１からの点火信号がハイレベル（以下、Ｈレベルと称する）となることにより導通し、点火信号がローレベル（以下、Ｌレベルと称する）となることにより非導通となる。

【0024】

点火プラグ３の第１の電極３１と第２の電極３２との間に２次コイル２２に発生した点火電圧が印加されると、第１の電極３１と第２の電極３２とが対向する対向間隙に絶縁破壊が発生し、火花を伴う放電電流が流れる。この放電電流は、接地電位部位Ｇ、第２の電極３２、第１の電極３１、２次コイル２２、コンデンサ２４２、ダイオード２４３、及び接地電位部位Ｇからなる閉回路を流れる。この閉回路は、コンデンサ２４２に対する充電回路となり、前述の放電電流によりコンデンサ２４２を例えば１００［Ｖ］程度の所定電圧に充電する。所定電圧に充電されたコンデンサ２４２は、イオン電流出用のバイアス電源として機能し、放電電流の消滅後、第１の電極３１と第２の電極３２との間に所定電圧をバイアス電圧として印可する。

【0025】

第１の電極３１と第２の電極３２とが対向する対向間隙内に火花放電が発生することにより、その対向間隙及びその近傍にイオンが形成される。従って、第１の電極３１と第２の電極３２の間に前のバイアス電圧が印加されることにより、第１の電極３１、第２の電極３２、点火コイル装置２の接地電位部位Ｇ、イオン電流整形回路２４１、コンデンサ２４２、及び２次コイル２２からなる閉回路にイオン電流が流れる。点火プラグ３に図３に破線で示すリーク経路３４が形成されているときは、このリーク経路３４を流れるリーク電流が前述のイオン電流に重畳されて流れる。ここで、イオン電流整形回路２４１は、イオン電流とリーク電流を増幅する等の処理を行なう。前述のコンデンサ２４２とツェナーダイオード２４４とダイオード２４３とイオン電流整形回路２４１は、イオン電流検出回路２０３を構成している。

【0026】

図２及び図３に於いて、ＥＣＵ１は、イオン電流整形回路２４１の出力を信号取込手段２０４により取得する。信号取込手段２０４は、イオン電流整形回路２４１からのイオン電流信号をイオン電圧信号に変換し、ＡＤ変換器を介してマイクロコンピュータで処理するためのディジタル信号に変換してプラグ状態検出部２０５に入力する。プラグ状態検出部２０５は入力されたイオン電圧信号を処理し、点火プラグ３にリークが発生しているか否かの判定を行う。

【0027】

又、ＥＣＵ１は、気筒休止制御部２０６により、内燃機関の運転条件に応じ、燃料噴射弁６による燃料噴射を停止させ、且つ吸気バルブ４及び排気バルブ５を閉じた位置で停止させる気筒休止指示を発生する。又、逆に、吸気バルブ４及び排気バルブ５を停止から駆動へと復帰するバルブ駆動復帰指示を発生する。

【0028】

更に、ＥＣＵ１は、プラグ状態検出部２０５により、リーク有りと判定した場合は、バルブ駆動復帰指示を内燃機関の工程の数サイクルの間発生させ、シリンダ１０１内に於ける気体の流動による点火プラグ３の清浄化を行なうと共に、気筒休止運転の継続を禁止して通常運転へ復帰を実施する。

【0029】

図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃ、及び図４Ｄは、この発明の実施の形態１による内燃機関のリーク検出装置のリーク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」（時刻に対応する）、縦軸は上段から順次、「点火信号」、１次コイル２１に流れる「一次電流」、２次コイル２２に発生する「二次電圧」、２次コイル２２に流れる「二次電流」、「イオン電流」、及び内燃機関の気筒１００に於ける「シリンダ内圧力［Ｋｐａ］を、夫々示している。そして、図４Ａは、点火プラグ３にリークが発生していない状態、図４Ｂ及び図４Ｃは、点火プラグ３にリークが発生している状態、図４Ｄは、点火プラグ３にリークが発生していないが、点火信号オン時の誘導電圧による放電電流が流れた場合、を夫々示している。

【0030】

先ず、点火プラグ３にリークが発生していない状態での動作について説明する。図４Ａに於いて、ＥＣＵ１内の点火制御部２０１は、時刻ｔ１にて点火コイル装置２を動作させるための点火信号をＬレベルからＨレベルに切り替える。これにより、点火コイル装置２のスイッチング素子２５０が導通し、点火コイル装置２の１次コイル２１に一次電流が時刻ｔ１から流れ始め漸次増大する。１次コイル２１に一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する。又、この一次電流に基づいて２次コイル２２に誘導電圧としての二次電圧が発生し漸次減少する。尚、点火信号がＨレベルとなる時刻ｔ１で２次コイルに発生する二次電圧を、以下の説明では「点火信号オン時の誘導電圧」と称する。この点火信号オン時の誘導電圧は、通常、最大１［ｋＶ］程度の値である。

【0031】

次に、点火制御部２０１は、時刻ｔ２にて点火信号をＨレベルからローレベルに切り替える。これによりスイッチング素子２５０は非導通となり１次コイル２１に流れる一時電流は遮断される。その結果、２次コイル２２に負極性の点火電圧としての二次電圧が瞬時に生成される。点火信号がＨレベルからＬレベルに切り替わる時刻ｔ２は、通常、点火タイミングと称される。時刻ｔ２で２次コイル２２に生成される点火電圧は極めて高い電圧であり、点火プラグ３の第１の電極３１へと伝えられる。第１の電極３１に印加された点火電圧により、第１の電極３１と第２の電極３２との間の対向間隙に絶縁破壊が発生し、点火放電電流、即ち負極性の二次電流が時刻ｔ２から流れ始める。この点火放電電流は、点火コイル装置２に蓄積されたエネルギーの量に対応して持続される。尚、時刻ｔ１やｔ２のタイミングでイオン電流検出回路２０３にノイズ電流Ｎ１、Ｎ２が流れるため、これらの時刻ｔ１、ｔ２ではノイズ電流Ｎ１、Ｎ２をマスクする対策が実施されることが多い。

【0032】

次に、時刻ｔ３に至ると、点火コイル装置２に蓄積されたエネルギーが少なくなり、二次電流である点火放電電流が点火放電を維持できるレベルを下回ることになり、点火放電が終了する。そして、点火コイル装置２に残留する残留エネルギーで再び点火プラグ３の対向間隙に絶縁破壊を発生させようとするがその絶縁破壊を発生させることができず、点火コイル装置２の２次コイル２２のインダクタンスや２次コイル側の浮遊容量やコンデンサ２４２等によるＬＣ共振によるノイズ電流Ｎ３が発生する。このＬＣ共振によるノイズ電流Ｎ３は容量電流である。ＬＣ共振によるノイズ電流Ｎ３は、イオン電流検出回路２０３に流れるため、正方向の電流のみが放電終了時の電流として検出される。点火タイミングである時刻ｔ２からＬＣ共振によるノイズ電流Ｎ３が検出される時刻ｔ３までの時間が、点火放電持続時間である。

【0033】

又、点火プラグ３に於ける点火放電動作に伴って、点火コイル装置２内に設けられたイオン電流検出回路２０３は、気筒１００のシリンダ１０１に於ける燃焼室内の可燃混合気が燃焼すること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所定のバイアス電圧、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の第１の電極３１に印加する。

【0034】

前述のように、点火プラグ３は点火放電機能３０１に加えてイオン電流検出プローブ機能３０２も備えており、コンデンサ２４２によるバイアス電圧が第１の電極３１に印加されることで可燃混合気の燃焼に伴って発生した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。しかし、気筒休止（燃料噴射停止）状態に於いては、燃焼に伴うイオンが存在せずイオン電流は発生しない。よって、図４Ａに示すようにノイズ電流Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３だけがイオン電流検出回路２０３に検出されることとなる。

【0035】

次に、点火プラグ３にリークが発生している場合について説明する。図８は、内燃機関の点火プラグのリークを説明する説明図である。図８に示すように、点火プラグ３に導電性成分の付着があり、第１の電極３１と、接地電位に維持される取付金具３６や第２の電極３２と、の間で短絡等による絶縁抵抗値の低下が発生している場合は、前述のバイアス電圧を充電しているコンデンサ２４２から電荷がリークし、後述する図４Ｂや図４Ｃに示すように漏洩電荷に伴うリーク電流ＩＬが発生し、このリーク電流ＩＬがイオン電流検出回路２０３によりイオン電流として検出される。

【0036】

気筒休止運転時には、内燃機関の吸排気損失、即ちポンピングロスの低減のために、休止気筒の吸気バルブ４及び排気バルブ５を全閉状態としているので、ピストン４０の下死点近傍では大きな負圧となっており、クランクケース５１からオイル等がシリンダ１０１内へ浸入するオイル上がりが生じる。このオイル上がりにより、金属粉や煤、水分等の導電性成分が含まれているオイル等が図８に示すように点火プラグ３に付着した場合は、点火プラグ３にリーク経路３４が形成されリークが発生してしまう。リーク発生の初期では、ピストン４０の下死点近傍で短期間にリークが発生し、そのリーク電流のレベルは低い。しかし、リークの度合い悪化するにつれて、リーク電流レベルが大きくなり、且つ長期間発生する傾向がある。これは、図８に示すようにオイル等が、時間と共に点火プラグ３の碍子３３と取付金具３６との間の間隙の奥へ蓄積してオイル溜まり３５が形成されるのでリーク経路３４が維持され易くなるためである。

【0037】

又、点火プラグ３による絶縁破壊電圧は、パッシェンの法則で知られている様に雰囲気の圧力に依存し、その圧力が高い程大きくなる。つまり、図４Ｄに示すように、シリンダ内圧力が負圧状態であるような圧力が低い状態では、第１の電極３１と第２の電極３２との間の電圧が低くても絶縁破壊が発生し易く、点火信号がＬレベルからＨレベルに切り替わる時刻ｔ１で２次コイル２２に発生する点火信号オン時の誘導電圧（最大１［ｋＶ］程度）により点火プラグ３に点火放電が発生してしまう可能性がある。図４Ｄは、点火プラグ３にリークが発生していないが点火信号オン時の誘導電圧による放電電流ＩＤが時刻ｔ１から時刻ｔ１１まで発生しているので、その放電電流ＩＤがイオン電流検出回路２０３により検出される。従って、この点火信号オン時の誘導電圧に基づいて時刻ｔ１からｔ１１まで流れる放電電流ＩＤをリーク電流と区別する必要がある。

【0038】

そこで、この発明の実施の形態１による内燃機関のリーク検出装置によれば、ＥＣＵ１の点火制御部２０１は、図４Ｂに示すように、点火信号オン時の誘導電圧の値では点火放電しないシリンダ内圧力である時刻ｔ１で点火信号をＨレベルに立ち上げる。図４Ｂに於ける時刻ｔ１は、クランク角度がほぼ５０［°］の近傍にあるタイミングであり、シリンダ内圧力は、例えば、１８０［ＫＰａ］から２００［ＫＰａ］の範囲内にある。このシリンダ内圧力であれば、点火信号オン時の誘導電圧の値では点火放電しない。この点火信号オン時の誘導電圧の値では点火放電しないシリンダ内圧力の値は、予め実験等から得ることができる。

【0039】

このように、点火信号オン時の誘導電圧の値では点火放電しないシリンダ内圧力である時刻ｔ１に於いて点火信号をＬレベルからＨレベルに切り替えるようにすれば、点火プラグ３の第１の電極３１及び第２の電極３２との間に点火信号オン時の誘導電圧が印可されても、時刻ｔ１でのシリンダの内圧が比較的高いので、点火信号オン時の誘導電圧による点火放電は発生せず、図４Ｄに示すような放電電流ＩＤは流れない。そしてピストン４０の下死点近傍に対応する時刻ｔｂに至ると、シリンダ内圧力は最大の負圧となるが、この時刻ｔｂでは既に２次コイルに誘導された誘導電圧である二次電圧が低下しており、時刻ｔｂでも点火放電は発生せず、図４Ｄに示すような放電電流ＩＤは流れない。

【0040】

図４Ｂに示すように、ピストン４０が下死点近傍となる時刻ｔｂではシリンダ内圧力がほぼ最大の負圧となり、オイル上がりが突発的に発生して点火プラグ３を汚損し突発的なリーク経路３４が形成されることがある。前述したように時刻ｔ１から時刻ｔ２の間に発生している二次電圧が点火プラグ３の第１の電極３１及び第２の電極３２の間に印可されているので、その二次電圧により、点火プラグ３に突発的に形成されたリーク経路３４にリーク電流ＩＬが流れ、このリーク電流ＩＬがイオン電流検出回路２０３により検出されることになる。この場合、前述したように、点火放電は発生していないので、イオン電流検出回路２０３により検出された電流は、放電電流ＩＤではなくリーク電流ＩＬであると明確に判定されることになる。

【0041】

気筒１００は休止気筒の状態にあり燃料噴射が停止されているので、万一、点火プラグ３の対向間隙に絶縁破壊が発生して点火放電が生じても燃焼することはない。従って、点火タイミングである時刻ｔ２は、任意に設定することができる。

【0042】

この発明の実施の形態１による内燃機関のリーク検出装置によれば、図４Ｂに示すように、ピストン４０の下死点近傍の時刻ｔｂでは、通常の点火放電後にコンデンサ２４２の充電電圧により印可されるバイアス電圧（１００［Ｖ］程度の一定電圧）より高い電圧である二次電圧を点火プラグ３の第１の電極３１に印加することができるので、小さなリーク電流レベルでも確実に検出することが可能となる。従って、オイル上がり等により点火プラグ３にリーク経路３４が形成し始める早い段階でリーク電流を検出することが可能となるため、点火プラグ３の清浄動作や気筒休止継続禁止等の対処により点火プラグ３の汚損を防止し、気筒休止運転から通常の運転に復帰したときの失火を防止することができる。

【0043】

尚、点火信号の通電時間、即ち点火信号がＨレベルである時間が長いと点火コイル装置２等の発熱が懸念されるときは、二次電圧に代えて点火放電後のバイアス電圧（１００［Ｖ］程度）を点火プラグ３に印可してイオン電流検出回路２０３により検出するようにすればよい。実験等からも明らかなように、シリンダ内圧力が大きな負圧であっても１００［Ｖ］程度の一定電圧では点火プラグ３の電極間の絶縁破壊はほとんど発生することはない。

【0044】

即ち、点火放電後の１００［Ｖ］程度の一定のバイアス電圧を点火プラグ３に印加してイオン電流検出回路２０３によりリーク電流を検出する場合は、先ず、クランク角度が２７０［°］近傍の時刻ｔ３以降の時刻、或いは、ピストン４０の下死点より遅角側の時刻で点火信号をＬレベルからＨレベルに切り替えて点火信号をオンとし、その後、点火信号をＨレベルからＬレベルに切り替えて点火信号をオフとして点火電圧を点火プラグ３に印加して点火放電を発生させ、それ以降の点火信号がＬレベルにあるときに点火プラグ３に印加されるコンデンサ２４２により点火プラグ３に印加されるバイアス電圧により、リーク電流を検出する。この場合の動作を、図４Ｃに基づいて説明する。

【0045】

即ち図４Ｃは、点火放電後のバイアス電圧を点火プラグに印可してイオン電流検出回路によりリーク電流を検出する場合を示している。図４Ｃに示すように、ピストン４０の下死点に対応する時刻ｔｂより遅角側の時刻ｔ１に於いて点火信号をＬレベルからＨレベルに切り替え、クランク角度が２７０［°］以降の時刻ｔ２に於いて点火信号をＨレベルからＬレベルに切り替える。点火プラグ３は、時刻ｔ２で点火放電するが、気筒１００は休止気筒であり燃料は供給されていないので、時刻ｔ２での点火放電によるイオンの発生はない。しかし、時刻ｔ２での点火放電の後、時刻ｔ３からクランク軸５０の次の回転サイクルに於ける時刻ｔ１まで、コンデンサ２４２によるバイアス電圧が点火プラグ３の第１の電極３１に印可されているので、ピストン４０の下死点近傍でシリンダ内圧力が最大負圧となるタイミングで突発的に発生するリークによるリーク電流ＩＬは、イオン電流検出回路２０３により検出することができる。

【0046】

図４Ｃに示す動作の場合、前述の図４Ｂに示す動作の場合のように点火信号オン時以降の誘導電圧である二次電圧が点火プラグ３に長時間印可されることはないので、点火コイル装置２等の発熱を抑えることができる。

【0047】

前述の図４Ｂ、図４Ｃに示す動作によりイオン電流検出回路２０３にて検出されたリーク電流ＩＬは、電流増幅されてＥＣＵ１内の信号取込部２０４へと伝達され、プラグ状態検出部２０５により、点火プラグ３にリークが発生しているか否かが判定される。

【0048】

次に、この発明の実施の形態１による内燃機関のリーク検出装置の具体的な動作について説明する。図５は、この発明の実施の形態１による内燃機関のリーク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。図５に於いて、ステップＳ５０１では、先ず気筒休止運転の指示が有るか否かの判定を行う。気筒休止運転を行なうか否かは、基本的には内燃機関の回転数、負荷状態、油温、水温等の条件で決定される。ステップＳ５０１で気筒休止運転の指示が有ると判定された場合は（ＹＥＳ）、ステップＳ５０２へと進む。ステップＳ５０２では燃料噴射停止指示を発生して燃料噴射弁６の燃料噴射を停止させ、ステップＳ５０３へと進む。

【0049】

ステップＳ５０３では、詳細は後述するが、ＥＣＵ１にて記憶されている点火プラグ３の状態がリーク有りの状態かリーク無しの状態かの判定を行う。ここで判定を行う点火プラグ３の情報は、現時刻の前に記憶された点火プラグ３の状態を示す情報を利用することとなる。ステップＳ５０３にて点火プラグ３のリーク有りと判定した場合は（ＹＥＳ）、ステップＳ５０４へと進み、吸気バルブ４及び排気バルブ５の駆動を指示し、点火プラグの清浄を行う。尚、この処理は、点火プラグ３のリーク有りの状態が所定サイクル継続した場合に実施するようにしてもよい。一方、ステップＳ５０３にて点火プラグ３のリーク無しであると判定した場合は（ＮＯ）、ステップＳ５０５へと進み、吸気バルブ４及び排気バルブ５の停止を指示する。以上の処理を実施し、ステップＳ５０６へと進む。

【0050】

ステップＳ５０１で判定したように現時刻では気筒休止運転の指示中であるが、リークの有無を検出するために点火プラグ３による点火を実施する。そのため、ステップＳ５０６では、現時刻が予め実験等から得られる点火信号オン時の誘導電圧では点火放電しないシリンダ内圧力となるクランク角度のタイミングであるか否かの判定を行う。ステップＳ５０６での判定の結果、現時刻が点火信号オン時の誘導電圧では点火放電しないシリンダ内圧力となるクランク角度のタイミングであると判定した場合は（ＹＥＳ）、ステップＳ５０７へ進み、点火信号をＬレベルからＨレベルに切り替えて点火開始動作を行なう（図４Ｂの時刻ｔ１）。その結果、その時刻ｔ１では点火信号オン時の誘導電圧で点火放電しない。更にオイル上がりの発生しやすいピストン４０の下死点近傍の時刻ｔｂでも図４Ｂで説明したとおり点火放電は発生しないので、点火信号オン時の誘導電圧による放電電流は存在せず、リーク電流ＩＬのみを検出することができ、点火プラグの状態を正確に判定することが可能となる。

【0051】

以上の処理を実施後、又は、ステップＳ５０６での判定の結果、現時刻は点火信号オン時の誘導電圧では点火放電しないシリンダ内圧力となるクランク角度のタイミングではないと判定した場合は（ＮＯ）、ステップＳ５０８へと進む。ステップＳ５０８では、現時刻はクランク角度が点火信号終了の角度のタイミング、即ち点火放電のタイミングであるか否かの判定を行う。尚、前述したように、ピストンの下死点近傍の時刻ｔｂを含む点火信号のＨレベルの後半の期間に於いては、２次コイル２１に発生している二次電圧が点火プラグ３に印加されているが、この二次電圧では点火プラグ３に点火放電は発生しない。

【0052】

ステップＳ５０８での判定の結果、現時刻はクランク角度が点火信号終了の角度のタイミングであると判定した場合は（ＹＥＳ）、ステップＳ５０９へ進み、点火信号をＨレベルからＬレベルへ切り替える（図４Ｂの時刻ｔ８）。これにより、スイッチング素子２５０が非導通となって２次コイル２２に負極性の高圧の点火電圧が発生し、オイル上がりが発生し易いピストン４０の下死点近傍の時刻ｔｂでバイアス電圧（１００［Ｖ］程度）より大きい点火電圧が点火プラグ３に印可され、リーク電流の検出感度が高くなる。以上の処理実施後、又は、ステップＳ５０８での判定の結果、現時刻はクランク角度が点火信号終了に対応する角度のタイミングでないと判定した場合に（ＮＯ）、ステップＳ５１０へと進む。

【0053】

尚、図示していないが、前述の点火信号の発生処理（ＬレベルからＨレベルへの切り替え）や点火信号の終了処理（ＨレベルからＬレベルへの切り替え）は、吸気下死点と膨張下死点の両方、つまり内燃機関の1サイクルに２回実施してもよい。これにより点火プラグ３の汚損状態を検出する機会が増え、より早く点火プラグの汚損を検出することができる。

【0054】

次に、ステップＳ５１０では、現時刻はクランク角が点火信号発生中（点火信号がＨレベル）で且つ前述した点火信号発生の後半（図４Ｂの時刻ｔｂ以降）であるか否かの判定を行ない、その条件が成立の場合は（ＹＥＳ）、ステップＳ５１２へと進む。一方、ステップＳ５１０での判定の結果、その条件が不成立の場合は（ＮＯ）、ステップＳ５１１へと進み、現時刻はクランク角度が点火放電後の角度であるタイミングか否かの判定を行う。点火タイミング(図４Ｂに於ける時刻ｔ２)から、ＬＣ共振によるノイズ電流Ｎ３が検出されるタイミング(図４Ｂに於ける時刻ｔ３)までの時間が点火放電持続時間となる。従って、ステップＳ５１１では、ＬＣ共振によるノイズ電流Ｎ３が検出された後のタイミングを点火放電後と判定する。ステップＳ５１１での判定の結果、点火放電後であると判定した場合は（ＹＥＳ）、ステップＳ５１３へと進む。

【0055】

ステップＳ５１３では、前述したように、ＥＣＵ１はイオン電流検出回路２０３で検出されたイオン電流信号を信号取込手段２０４で取得しているため、この取得したイオン電流信号から、イオン電流ピーク値Ｉｐｋ２を取得する。但し、イオン電流ピーク値に限られるものではなく、イオン電流積算値を用いてもよい。短時間のノイズによりイオン電流ピーク値が大きくなるので、イオン電流信号を誤検出することを防止できる。

【0056】

次に、ステップＳ５１７に於いて、このイオン電流ピーク値Ｉｐｋ２がリーク判定閾値ＴＨ２より大きいか否かを判定し、イオン電流ピーク値Ｉｐｋ２がリーク判定閾値ＴＨ２より大きければ（ＹＥＳ）、ステップＳ５１８に於いて、点火プラグ３の状態がリーク有りの状態（プラグ異常）であると記憶して処理を終了し、イオン電流ピーク値Ｉｐｋ２がリーク判定閾値ＴＨ２より小さければ（ＮＯ）、ステップＳ５１９に於いて、点火プラグ３の状態がリーク無しの状態（プラグ正常）であると記憶して処理を終了する。

【0057】

一方、ステップＳ５１０からステップＳ５１２へと進んだ場合は、ステップＳ５１２では、前述したように、ＥＣＵ１はイオン電流検出回路２０３で検出されたイオン電流信号を信号取込手段２０４で取得しているため、この取得したイオン電流信号から、イオン電流ピーク値Ｉｐｋ１を取得する。但し、イオン電流ピーク値に限られるものではなく、イオン電流積算値を用いてもよい。短時間のノイズによりイオン電流ピーク値が大きくなるので、イオン電流信号を誤検出することを防止できる。

【0058】

次に、ステップＳ５１４に於いて、このイオン電流ピーク値Ｉｐｋ１がリーク判定閾値ＴＨ１より大きいか否かを判定し、イオン電流ピーク値Ｉｐｋ１がリーク判定閾値ＴＨ１より大きければ（ＹＥＳ）、ステップＳ５１５に於いて、点火プラグ３の状態がリーク有りの状態（プラグ異常）であると記憶して処理を終了し、イオン電流ピーク値Ｉｐｋ１がリーク判定閾値ＴＨ１より小さければ（ＮＯ）、ステップＳ５１６に於いて、点火プラグ３の状態がリーク無しの状態（プラグ正常）であると記憶して処理を終了する。

【0059】

又、図示していないが、イオン電流ピーク値Ｉｐｋ１と点火プラグ３に印加されている電圧値Ｖｐｋ１とから絶縁抵抗値ＲＬ*（＝Ｖｐｋ＊／Ｉｐｋ＊）を算出し、その値が所定閾値より小さいときにリーク有りと判定するようにしてもよい。同様に、イオン電流ピーク値Ｉｐｋ２と点火プラグ３に印加されている電圧値Ｖｐｋ２とから絶縁抵抗値ＲＬ*（＝Ｖｐｋ＊／Ｉｐｋ＊）を算出し、その値が所定閾値より小さいときにリーク有りと判定するようにしてもよい。

【0060】

電圧値Ｖｐｋ１は、図４Ｂに於ける時刻ｔｂのタイミングでの二次電圧であり、点火信号がＬレベルからＨレベルへ切り替えられた時刻１と予め実験した二次電圧との関係から予測される。又、電圧値Ｖｐｋ２歯、図４Ｂに於ける時刻ｔ３のタイミングでの二次電圧であり、前述した点火放電後に印加されるバイアス電圧（１００［Ｖ］程度）となる。下死点の時刻ｔｂでの絶縁抵抗値ＲＬ２と下死点経過後の絶縁抵抗値ＲＬ１との差が大きい場合は、オイル上がりの多い下死点の時刻ｔｂで瞬間的にリークが発生している状態（プラグ汚損初期）であると記憶し、絶縁抵抗値ＲＬ２と絶縁抵抗値ＲＬ１との差が小さい場合は、断続的にリークが発生している状態（プラグ汚損進行）であると記憶してもよい。

【0061】

以上のようにして記憶した点火プラグ３の状態を示す情報に基づいて、前述したステップＳ５０３に於いて点火プラグ３のリーク有無の判定を行い、ステップＳ５０４でバルブ駆動を指示し、点火プラグの清浄が行われることとなる。イオン電流ピーク値が大きく（絶縁抵抗値が小さい）、プラグ汚損進行状態の場合は、バルブ駆動サイクルを長く設定するようにしてもよい。これによりプラグの清浄効果が増大する。

【0062】

又、前述の記憶した点火プラグ３の状態を示す情報に基づいて、ステップＳ５０１にて気筒休止の継続を行なうか否かの指示の判定を行ってもよい。イオン電流のピーク値や絶縁抵抗値から点火プラグ３の汚損の初期段階では気筒休止を指示しないことで、点火プラグ３の汚損進行を防ぐことができる。この判定により気筒休止継続時間を予め短めに設定しなくてもよくなり、気筒休止継続時間を長くできるので、燃費を向上させることがする。

【0063】

以上述べたこの発明の実施の形態１による内燃機関のリーク検出装置によれば、気筒休止運転中に於いて、前述したように、ピストン４０の下死点近辺のタイミングのような休止気筒のシリンダの負圧が大きくなるタイミングのときでも点火放電しない二次電圧が点火プラグ３に印加されるので、放電電流をリーク電流と誤検出することなく、気筒休止機構を備える内燃機関の点火プラグ状態の異常を精度良く検出することができる。

【0064】

又、この発明の実施の形態１による内燃機関のリーク検出装置によれば、図４Ｂに示すように、ピストン４０の下死点近傍の時刻ｔｂでは、通常の点火放電後にコンデンサ２４２の充電電圧により印可されるバイアス電圧（１００［Ｖ］程度の一定電圧）より高い電圧である二次電圧を点火プラグ３の第１の電極３１に印加することができるので、小さなリーク電流レベルでも確実に検出することが可能となる。従って、オイル上がり等により点火プラグ３にリーク経路３４が形成し始める早い段階でリーク電流を検出することが可能となるため、点火プラグ３の清浄動作や気筒休止継続禁止等の対処により点火プラグ３の汚損を防止し、気筒休止運転から通常の運転に復帰したときの失火を防止することができる。

【0065】

又、この発明の実施の形態１による内燃機関のリーク検出装置によれば、点火制御部２０１は、図４Ｂに示すように、予め実験等から得られる点火信号オン時の誘導電圧で点火放電しないシリンダ内圧力で点火信号をＨレベルにする（時刻ｔ１）ため、点火信号オン時の誘導電圧による放電電流をリーク電流と誤検出することなく、気筒休止機構を備える内燃機関の点火プラグ状態の異常を精度良く検出することができる。

【0066】

更に、この発明の実施の形態１による内燃機関のリーク検出装置によれば、図４Ｃに示すように点火放電後（図４Ｃに於ける時刻ｔ３以降）のイオン電流検出回路２０３の出力信号に基づいてリーク状態を検出するようにすれば、点火信号オン時の誘導電圧による放電電流をリーク電流と誤検出することなく、ピストンの下死点近傍の幅広い範囲でリーク状態を検出することができる。

【0067】

又、この発明の実施の形態１による内燃機関のリーク検出装置によれば、点火制御部２０１は、点火信号の発生処理や終了処理を、ピストン４０の吸気下死点と膨張下死点の両方で（つまり内燃機関の燃焼行程の１サイクルに２回）実施することができるため、プラグ状態の検出の機会が増え、より早く点火プラグの汚損を検出することができる。

【0068】

又、この発明の実施の形態１による内燃機関のリーク検出装置によれば、イオン電流検出回路２０３の出力信号のピーク値に基づいてリーク状態を検出するようにすれば、リーク有無の検出に加え、前述した絶縁抵抗値を算出することもできる。

【0069】

又、この発明の実施の形態１による内燃機関のリーク検出装置によれば、イオン電流検出回路２０３の出力信号の積算値に基づいてリーク状態を検出するようにすれば、短時間のノイズでイオン電流ピーク値が大きくなり、リーク誤検出することを防止できる。

【0070】

更に、この発明の実施の形態１による内燃機関のリーク検出装置によれば、気筒休止制御部２０６は、プラグ状態検出部２０５でリーク有と判定された時に吸気バルブ４及び排気バルブ５を駆動し、点火プラグ３のリークを清浄することができるため、点火プラグ汚損の進行や気筒休止から復帰時の失火を防止することができる。

【0071】

又、この発明の実施の形態１による内燃機関のリーク検出装置によれば、気筒休止制御部２０６は、イオン電流のピーク値や絶縁抵抗値に基づいて点火プラグの汚損状態を判定し、点火プラグ汚損初期段階で気筒休止を指示しないことで、プラグ汚損進行を防ぐことができ、更に、その判定により気筒休止継続時間を予め短めに設定しなくてもよくなり、気筒休止継続時間を長くできる分、燃費を向上させることができる。

【0072】

又、この発明の実施の形態１による内燃機関のリーク検出装置によれば、イオン電流検出回路２０３を備えているので、気筒休止指示中以外では、燃焼に伴い発生するイオン電流を検出し、燃焼状態の検出も実施することができる。

【0073】

実施の形態２．
前述の実施の形態１では、主に点火信号の発生タイミングや終了タイミング、及びイオン電流の検出タイミングの調整により、点火信号オン時の誘導電圧による放電電流をリーク電流として誤検出することを防止するようにしたが、この発明の実施の形態２による内燃機関のリーク検出装置では、点火信号発生時のイオン電流ピーク値が点火信号オン時の放電閾値ＴＨ３より小さくリーク判定閾値ＴＨ１より大きい場合に、リーク有りの判定を行うようにしたものである。その他の構成、及び処理の内容は実施の形態１の場合と同様である。

【0074】

図６は、この発明の実施の形態２による内燃機関のリーク検出装置の動作を示すフローチャートである。基本的な流れは、前述の実施の形態１に於ける図５に示すフローチャートの場合と同じであるが、図６に示すフローチャートのステップＳ５３０とステップＳ５３１が図５のフローチャートとは異なる。図６に於いて、ステップＳ５５０では点火信号が発生中か否かを判定し、点火信号発生中であれば（ＹＥＳ）、ステップＳ５１２へ進み、イオン電流ピーク値Ｉｐｋ１を検出する。

【0075】

図４Ｅは、この発明の実施の形態２による内燃機関のリーク検出装置のリーク検出装置の動作を説明するタイミングチャートである。失火に影響を及ぼし始める点火プラグの絶縁抵抗値は約１０［ＭΩ］であるため、図４Ｅに示すように、時刻ｔ１での点火信号オン時の誘導電圧が１［ｋＶ］であるとすると、流れるリーク電流ＩＬは、
ＩＬ＝１［ｋＶ］／１０［ＭΩ］＝０．１［ｍＡ］
となる。

【0076】

一方、前述の図４Ｄに示すように、時刻ｔ１での点火信号オン時の誘導電圧による放電電流ＩＬは１［ｍＡ］〜５［ｍＡ］のレベルで発生する。従って、図６のステップＳ５３１にて、イオン電流ピーク値Ｉｐｋ１が点火信号オン時の放電閾値ＴＨ３（例えば、１［ｍＡ］）より小さく、リーク判定閾値ＴＨ１（例えば、０．１［ｍＡ］）より大きい場合に（ＹＥＳ）、ステップＳ５１５にてリーク有りと判定し、その条件が成立しない場合に（ＮＯ）、ステップＳ５１６にてリーク無し（プラグ正常）と判定する。

【0077】

以上述べたこの発明の実施の形態２による内燃機関のリーク検出装置によれば、プラグ状態検出部２０５は、点火信号発生中のイオン電流検出回路２０３の出力信号のピーク値が所定値以下のときに点火プラグのリーク状態を検出するため、点火信号オン時の誘導電圧による放電電流をリーク電流として誤検出することがなく、点火信号発生時刻ｔ１をピストン４０の下死点近傍のオイル上がりが発生しやすいタイミングに設定することができ、より低いリーク電流レベルからリーク状態を検出することができる。

【0078】

実施の形態３．
前述の実施の形態１及び実施の形態２では、イオン電流ピーク値や積算値から点火プラグのリーク発生の有無を判定するようにしたが、実施の形態３では、点火放電持続時間もリーク発生の有無の判定に利用するようにしたものである。その他の構成、及び処理の内容は、実施の形態１の場合と同様である。

【0079】

図４Ｆは、この発明の実施の形態３による内燃機関のリーク検出装置のリーク検出装置の動作を説明するタイミングチャートである。オイル上がりによる液滴等により、点火プラグ３の第１の電極３１と第２の電極３２との間の放電経路が変化する、例えば長くなる等の変化を生じる可能性がある。図４Ｆに於いて、オイル上がりが無い場合は、点火放電後の二次電圧と二次電流は夫々一点鎖線で示すように変化するが、オイル上がりが発生して放電経路が長くなると、点火放電後の二次電圧と二次電流は夫々実線で示すように変化する。放電経路が長くなると点火電圧（二次電圧）（実線）は、放電経路が短い場合の点火電圧（二次電圧）（一点鎖線）より高くなる。そうすると、点火コイル装置２に蓄積されるエネルギーは同じであるため、オイル上がりが無い場合の点火放電持続時間［ｔ２〜ｔ３´］に対して、オイル上がりが発生して放電経路が長くなった場合の点火放電持続時間［ｔ２〜ｔ３］は短くなる。

【0080】

図７は、この発明の実施の形態３による内燃機関のリーク検出装置の動作を示すフローチャートである。図７に示す処理の基本的な流れは、前述の実施の形態１の場合の図５と同じであるが、図７のステップＳ５５０と、ステップＳ５５１が異なる。

【0081】

点火タイミング(図４Ｆの時刻ｔ２)からＬＣ共振によるノイズ電流Ｎ３、Ｎ３´が検出されるタイミング(図４Ｆの時刻ｔ３、ｔ３´)までの時間が、点火放電持続時間Ｔ２となる。従って、図７のステップＳ５１１にてＬＣ共振によるノイズ電流Ｎ３が検出された後のタイミングを点火放電後と判定すると共に、ステップＳ５５０に於いて点火放電持続時間Ｔ２を検出する。ＬＣ共振ノイズ発生タイミングＡＰと点火タイミングＩＧＴから点火放電持続時間Ｔ２を［Ｔ２＝ＡＰ−ＩＧＴ］により算出して取得することになる。

【0082】

そして、ステップＳ５５１に於いて、取得した点火放電持続時間Ｔ２を点火放電持続時間閾値ＴＨ４と比較し、且つイオン電流ピーク値Ｉｐｋ２をイオン電流ピーク閾値ＴＨ２と比較し、［Ｉｐｋ２＞ＴＨ２又はＴ２＜ＴＨ４］であれば（ＹＥＳ）、ステップＳ５１８において、点火プラグ状態がリーク有りであると記憶し、［Ｉｐｋ２＞ＴＨ２又はＴ２＜ＴＨ４］でなければ（ＮＯ）、ステップＳ５１９において、点火プラグ状態がリーク無しであると記憶し、処理を終了する。

【0083】

以上述べたこの発明の実施の形態３による内燃機関のリーク検出装置によれば、プラグ状態検出部２０５は、点火放電持続時間検出部を備えているので、点火プラグ３にリーク経路ができる前であっても、ピストン４０の下死点近傍でのオイル上がりが放電経路に影響を及ぼしているか否かを検出するため、予兆段階から点火プラグ３のリーク状態を検出することができる。

【0084】

又、図示していないが、点火放電持続時間Ｔ２が点火放電持続時間閾値ＴＨ５より長く（Ｔ２＞ＴＨ５）、イオン電流ピーク値Ｉｐｋ１がイオン電流ピーク閾値ＴＨ１より大きくイオン電流ピーク値Ｉｐｋ２がイオン電流ピーク閾値ＴＨ２より大きい場合は、正規放電ができていない点火プラグ状態、即ち、点火プラグ３の第１の電極３１と第２の電極３２間にオイルブリッジができ、絶縁抵抗値が低い状態である等との判定を行うこともできる。

【0085】

ここで、前述した点火放電持続時間閾値ＴＨ４や点火放電持続時間閾値ＴＨ５は、予め実験等から得られる値に設定してもよいし、点火プラグ汚損の少ない状態と考えられる気筒休止突入直後の点火放電持続時間Ｔ２の平均値を用いてもよい。

【0086】

この発明の内燃機関のリーク検出装置は、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、環境保全に役立つものである。

【0087】

尚、以上述べたこの発明による内燃機関のリーク検出装置は、前述の実施の形態１から実施の形態３に限られるものではなく、これ等の実施の形態を適宜組み合わせることが可能である。

【0088】

以上述べたこの発明の実施の形態１から３による内燃機関のリーク検出装置は、下記の発明のうちの少なくとも一つの発明を具体化したものである。

【0089】

（１）気筒休止運転の機能を備えた内燃機関の点火プラグのリーク状態を検出するようにした内燃機関のリーク検出装置であって、
内燃機関の気筒に設けられた吸気バルブと排気バルブを駆動するバルブ駆動機構と、
前記前記内燃機関の気筒に設けられた燃料噴射弁と、
前記気筒休止運転を行うとき、運転を休止する気筒の前記バルブ駆動機構と前記燃料噴射弁の動作停止を指示する気筒休止制御部と、
前記気筒休止制御部の前記指示に基づき前記燃料噴射弁と前記バルブ駆動機構の動作が停止しているときに、前記気筒の燃焼室内に配設された点火プラグに対して少なくとも１回の点火信号を発生させる点火制御部と、
前記点火信号に基づいて前記点火プラグを点火放電させ、前記点火放電により前記燃焼室内の可燃混合気が燃焼したとき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電流検出回路を備えた点火コイル装置と、
前記点火プラグのリーク状態を検出するプラグ状態検出部と、
を備え、
前記プラグ状態検出部は、前記点火コイル装置により前記点火放電するタイミング以外のタイミングで発生する前記イオン検出回路の出力信号に基づいて、前記点火プラグのリーク状態を検出する、
ことを特徴とする内燃機関のリーク検出装置。
この発明による内燃機関のリーク検出装置によれば、気筒休止中に発生する点火信号オン時の誘導電圧により点火放電するタイミング以外のイオン電流検出回路の出力信号に基づいて、リーク有無を判定するため、点火信号オン時の誘導電圧による放電電流をリーク電流と誤検出することなく、気筒休止機構を備える内燃機関の点火プラグ状態の異常を精度良く検出することができる。

【0090】

（２）前記点火制御部は、前記点火信号の発生開始時に前記点火プラグに印加される電圧では前記点火放電が発生しないシリンダ内圧力となるタイミングで、前記点火信号を発生させることを特徴とする上記（１）に記載の内燃機関のリーク検出装置。
この発明によれば、点火制御部は、予め実験等から得られる点火信号オン時の誘導電圧で点火放電しないシリンダ内圧力で点火信号を発生させるため、点火信号オン時の誘導電圧による放電電流をリーク電流と誤検出することなく、気筒休止機構を備える内燃機関の点火プラグ状態の異常を精度良く検出することができる。

【0091】

（３）前記点火制御部は、前記気筒に設けられたピストンの吸気下死点近傍と膨張下死点近傍とのうち少なくとも一方に対応するタイミングで、前記点火信号を発生させることを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の内燃機関のリーク検出装置。
この発明によれば、点火制御部は、点火信号発生や終了処理を吸気下死点と膨張下死点両方（1サイクルに２回点火）で実施することができるため、プラグ状態検出の機会が増え、より早く点火プラグの汚損を検出することができる。

【0092】

（４）前記プラグ状態検出部は、前記点火信号の発生期間の後半と前記点火放電の後とのうち少なくとも一方のタイミングで前記イオン検出回路から出力される出力信号に基づいて、前記点火プラグのリーク状態を検出することを特徴とする上記（１）から（３）のうちの何れか一つに記載の内燃機関のリーク検出装置。
この発明によれば、プラグ状態検出部は、下死点近傍で点火信号発生後半の点火放電しない点火信号オン時の誘導電圧（後述する点火放電後のバイアス電圧１００［Ｖ］程度の一定電圧より高い電圧）が点火プラグに印加されるタイミングのイオン電流検出回路の出力信号に基づいてリーク状態を検出する。よって、より高い電圧を点火プラグ３へ印加でき、低いリーク電流レベルから検出可能となるため、早い段階でリークを検出し、点火プラグ清浄や気筒休止継続禁止等の対処により気筒休止から復帰時の失火を防止することができる。また、点火放電後のイオン電流検出回路の出力信号に基づいてもリーク状態を検出するため、点火信号オン時の誘導電圧による放電電流をリーク電流と誤検出することなく、下死点近傍の幅広い範囲でリーク状態を検出することができる。

【0093】

（５）前記プラグ状態検出部は、前記点火信号の発生中に前記イオン電流検出回路から出力される出力信号のピーク値が第１の所定値より小さいときに、前記点火信号の発生中に前記イオン電流検出回路から出力される前記出力信号に基づいて前記点火プラグのリーク状態の判定を可能とするように構成されていることを特徴とする上記（１）又は（３）に記載の内燃機関のリーク検出装置。
この発明によれば、プラグ状態検出部は、点火信号発生中のイオン電流検出回路の出力信号のピーク値が所定値以下のときに点火プラグのリーク状態を検出するため、点火信号オン時の誘導電圧による放電電流をリーク電流と誤検出することなく、点火信号発生タイミング（点火信号オン時の誘導電圧ＭＡＸ１［ｋＶ］）を下死点近傍のオイル上がりが発生しやすいタイミングに設定でき、より低いリーク電流レベルからリーク状態を検出することができる。

【0094】

（６）前記プラグ状態検出部は、前記点火放電の後に前記イオン電流検出回路の出力信号のピーク値が第２の所定値より大きいとき、前記点火プラグの状態がリーク有りの状態であると判定するように構成されていることを特徴とする上記（１）から（４）のうちの何れか一つに記載の内燃機関のリーク検出装置。
この発明によれば、イオン電流検出回路の出力信号のピーク値に基づいてリーク状態を検出するため、リーク有無の検出に加え、点火信号オン時の誘導電圧との関係から点火プラグの絶縁抵抗値を算出することもできる。

【0095】

（７）前記プラグ状態検出部は、前記点火放電の後に前記イオン電流検出回路の出力信号の積算値が所定値より大きいとき、前記点火プラグの状態がリーク有りの状態であると判定するように構成されていることを特徴とする上記（１）から（４）のうちの何れか一つに記載の内燃機関のリーク検出装置。
この発明によれば、イオン電流検出回路の出力信号の積算値に基づいてリーク状態を検出するため、短時間のノイズでイオン電流ピーク値が大きくなり、リーク誤検出することを防止できる。

【0096】

（８）前記プラグ状態検出部は、前記イオン検出回路の出力信号に基づいて点火放電持続時間を検出する点火放電持続時間検出部を備え、前記点火放電持続時間検出部で検出された点火放電持続時間と前記点火制御部により点火放電するタイミング以外の前記イオン検出回路の出力信号とに基づいて前記点火プラグのリーク状態を検出することを特徴とする上記（１）から（７）のうちの何れか一つに記載の内燃機関のリーク検出装置。
この発明によれば、プラグ状態検出部は、点火放電持続時間検出手段を備えたので、点火プラグにリーク経路ができる前であっても、下死点近傍のオイル上がりが放電経路に影響を及ぼしているか否かを検出し、予兆段階からリーク状態を検出することができる。

【0097】

（９）前記気筒休止制御部は、前記プラグ状態検出部によりリーク有りと判定されたときに前記吸気バルブ及び前記排気バルブを駆動して前記点火プラグのリークを清浄することを特徴とする上記（１）から（８）のうちの何れか一つに記載の内燃機関のリーク検出装置。
この発明によれば、気筒休止制御部は、プラグ状態検出部でリーク有りと判定された時に吸排気バルブを駆動し、点火プラグのリークを清浄するため、プラグ汚損の進行や気筒休止から復帰時の失火を防止することができる。

【0098】

（１０）前記気筒休止制御部は、前記プラグ状態検出部によりリーク有りと判定されたときに前記気筒休止運転の継続を禁止することを特徴とする上記（１）から（９）のうちの何れか一つに記載の内燃機関のリーク検出装置。
この発明によれば、気筒休止制御部は、イオン電流ピーク値や絶縁抵抗値からプラグ汚損初期段階で気筒休止を指示しないことで、プラグ汚損進行を防ぐことができる。また、この判定により気筒休止継続時間を予め短めに設定しなくてもよくなり、気筒休止継続時間を長くできる分、燃費を向上させることができる。

【符号の説明】

【0099】

１ エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）、２ 点火コイル装置、３ 点火プラグ、
４ 吸気バルブ、５ 排気バルブ、６ 燃料噴射弁、１０ バルブ駆動機構、２１ １次コイル、２２ ２次コイル、３１ 第１の電極、３２ 第２の電極、３３ 碍子、３４ リーク経路、３５ オイル溜まり、３６ 取付金具、４０ ピストン、５０ クランク軸、５１ クランクケース、１００ 気筒、１０１ シリンダ、２０１ 点火制御部、２０２ 高電圧発生部、２０３ イオン電流検出回路、２０４ 信号取込部、２０５ プラグ状態検出部、２０６ 気筒休止制御部、２４１ イオン電流整形回路、２４２ コンデンサ、２４３ ダイオード、２４４ ツェナーダイオード、２５０ トランジスタ、３０１ 点火放電機能、３０２ イオン電流検出プローブ機能。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図4D】

【図4E】

【図4F】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】