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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023015623
(43)【公開日】2023-02-01
(54)【発明の名称】失火検出方法及び失火検出装置
(51)【国際特許分類】
F02D 45/00 20060101AFI20230125BHJP
F02P 17/12 20060101ALI20230125BHJP
【ＦＩ】
F02D45/00 368Z
F02P17/00 F
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021119525
(22)【出願日】2021-07-20
(71)【出願人】
【識別番号】000174426
【氏名又は名称】日立Ａｓｔｅｍｏ阪神株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000925
【氏名又は名称】弁理士法人信友国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】助川 義寛
(72)【発明者】
【氏名】熊野 賢吾
(72)【発明者】
【氏名】米谷 直樹
(72)【発明者】
【氏名】実 英男
(72)【発明者】
【氏名】内勢 義文
【テーマコード（参考）】
3G019
3G384
【Ｆターム（参考）】
3G019CD09
3G384AA01
3G384BA23
3G384CA03
3G384CA06
3G384DA54
3G384EB08
3G384ED04
3G384ED07
3G384FA36Z
(57)【要約】
【課題】エンジン（内燃機関）の失火を高い精度で検出する。
【解決手段】本発明の失火検出方法は、副室用点火プラグにより副室内の混合気に点火する副室点火運転時に、主室用点火装置が主室内のイオンの濃度を検出し、失火検出部が、主室用点火装置の検出結果に基づいて失火を検出する。
【選択図】図５
【解決手段】本発明の失火検出方法は、副室用点火プラグにより副室内の混合気に点火する副室点火運転時に、主室用点火装置が主室内のイオンの濃度を検出し、失火検出部が、主室用点火装置の検出結果に基づいて失火を検出する。
【選択図】図５
【特許請求の範囲】
【請求項1】
混合気が流入される主室と、前記主室に設けられた主室用点火プラグと、前記主室に連通する副室と、前記副室に設けられた副室用点火プラグと、前記主室内の混合気に点火するための電圧を前記主室用点火プラグに印加する主室用点火装置と、前記副室内の混合気に点火するための電圧を前記副室用点火プラグに印加する副室用点火装置と、を備えた内燃機関の失火検出方法において、
前記副室用点火プラグにより前記副室内の混合気に点火する副室点火運転時に、前記主室用点火装置が前記主室内のイオンの濃度を検出し、
失火検出部が、前記主室用点火装置の検出結果に基づいて失火を検出する
失火検出方法。
前記副室用点火プラグにより前記副室内の混合気に点火する副室点火運転時に、前記主室用点火装置が前記主室内のイオンの濃度を検出し、
失火検出部が、前記主室用点火装置の検出結果に基づいて失火を検出する
失火検出方法。
【請求項2】
前記副室点火運転時に、前記副室用点火装置が前記副室内のイオンの濃度を検出し、
前記失火検出部は、前記副室点火運転時に失火を検出した場合に、前記副室用点火装置の検出結果に基づいて失火パターンを判別する
請求項１に記載の失火検出方法。
前記失火検出部は、前記副室点火運転時に失火を検出した場合に、前記副室用点火装置の検出結果に基づいて失火パターンを判別する
請求項１に記載の失火検出方法。
【請求項3】
混合気が流入される主室と、前記主室に設けられた主室用点火プラグと、前記主室に連通する副室と、前記副室に設けられた副室用点火プラグと、前記主室内の混合気に点火するための電圧を前記主室用点火プラグに印加する主室用点火装置と、前記副室内の混合気に点火するための電圧を前記副室用点火プラグに印加する副室用点火装置と、を備えた内燃機関の失火検出方法において、
前記主室用点火プラグにより前記主室内の混合気に点火する主室点火運転時に、前記副室用点火装置が前記副室内のイオンの濃度を検出し、
失火検出部が、前記副室用点火装置の検出結果に基づいて失火を検出する
失火検出方法。
前記主室用点火プラグにより前記主室内の混合気に点火する主室点火運転時に、前記副室用点火装置が前記副室内のイオンの濃度を検出し、
失火検出部が、前記副室用点火装置の検出結果に基づいて失火を検出する
失火検出方法。
【請求項4】
前記主室点火運転時に、前記主室用点火装置が前記主室内のイオンの濃度を検出し、
前記失火検出部は、前記主室点火運転時に失火を検出した場合に、前記主室用点火装置の検出結果に基づいて失火パターンを判別する
請求項３に記載の失火検出方法。
前記失火検出部は、前記主室点火運転時に失火を検出した場合に、前記主室用点火装置の検出結果に基づいて失火パターンを判別する
請求項３に記載の失火検出方法。
【請求項5】
前記主室内のイオンの濃度を検出するために前記主室用点火装置に設けた蓄電部、又は前記副室内のイオンの濃度を検出するために前記副室用点火装置に設けた蓄電部は、燃焼行程の初期から圧縮行程の中期までのいずれかのタイミングで電荷を蓄積する
請求項１～４のいずれか１項に記載の失火検出方法。
請求項１～４のいずれか１項に記載の失火検出方法。
【請求項6】
混合気が流入される主室と、前記主室に設けられた主室用点火プラグと、前記主室に連通する副室と、前記副室に設けられた副室用点火プラグと、前記主室内の混合気に点火するための電圧を前記主室用点火プラグに印加する主室用点火装置と、前記副室内の混合気に点火するための電圧を前記副室用点火プラグに印加する副室用点火装置と、を備え、前記主室用点火装置は、１次コイルと、前記１次コイルの通電が遮断されると、起電力が生じる２次コイルと、を有する内燃機関の失火検出装置において、
前記主室用点火装置の２次コイルに流れる電流によって電荷が蓄電される主室用蓄電部と、
前記副室用点火プラグにより前記副室内の混合気に点火する副室点火運転時に、前記主室用蓄電部が前記主室用点火プラグの電極に電圧を印加することにより前記主室内のイオンの濃度を検出する主室内イオン検出部と、
前記主室内イオン検出部で検出されたイオンの濃度と予め定められた主室用イオン閾値との大きさを比較して失火であるか否かを検出する主室内失火検出部と、備える
失火検出装置。
前記主室用点火装置の２次コイルに流れる電流によって電荷が蓄電される主室用蓄電部と、
前記副室用点火プラグにより前記副室内の混合気に点火する副室点火運転時に、前記主室用蓄電部が前記主室用点火プラグの電極に電圧を印加することにより前記主室内のイオンの濃度を検出する主室内イオン検出部と、
前記主室内イオン検出部で検出されたイオンの濃度と予め定められた主室用イオン閾値との大きさを比較して失火であるか否かを検出する主室内失火検出部と、備える
失火検出装置。
【請求項7】
前記副室用点火装置は、１次コイルと、前記１次コイルの通電が遮断されると、起電力が生じる２次コイルと、を有し、
前記副室用点火装置の２次コイルに流れる電流によって電荷が蓄電される副室用蓄電部と、
前記主室内の混合気に点火する主室点火運転時に、前記副室用蓄電部が前記副室用点火プラグの電極に電圧を印加することにより前記副室内のイオンの濃度を検出する副室内イオン検出部と、
前記副室内イオン検出部で検出されたイオンの濃度と予め定められた副室用イオン閾値との大きさを比較して失火であるか否かを検出する副室内失火検出部と、備える
請求項６に記載の失火検出装置。
前記副室用点火装置の２次コイルに流れる電流によって電荷が蓄電される副室用蓄電部と、
前記主室内の混合気に点火する主室点火運転時に、前記副室用蓄電部が前記副室用点火プラグの電極に電圧を印加することにより前記副室内のイオンの濃度を検出する副室内イオン検出部と、
前記副室内イオン検出部で検出されたイオンの濃度と予め定められた副室用イオン閾値との大きさを比較して失火であるか否かを検出する副室内失火検出部と、備える
請求項６に記載の失火検出装置。
【請求項8】
前記主室用イオン閾値を変更する主室用イオン閾値変更部を備える
請求項６に記載の失火検出装置。
請求項６に記載の失火検出装置。
【請求項9】
前記副室用イオン閾値を変更する副室用イオン閾値変更部を備える
請求項７に記載の失火検出装置。
請求項７に記載の失火検出装置。
【請求項10】
前記主室用イオン閾値変更部又は前記副室用イオン閾値変更部は、空燃比、ＥＧＲ率、エンジントルクのうちの少なくとも１つに応じて、前記主室用イオン閾値又は前記副室用イオン閾値を変更する
請求項８又は９に記載の失火検出装置。
請求項８又は９に記載の失火検出装置。
【請求項11】
前記主室用イオン閾値と前記副室用イオン閾値は、異なる大きさに設定される
請求項７又は９に記載の失火検出装置。
請求項７又は９に記載の失火検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、内燃機関の失火検出方法及び失火検出装置に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、エンジンの主燃焼室（「主室」と略する）と、主室に連通した副燃焼室（「副室」と略する）を設けた副室式火花点火エンジンが開示されている。副室式火花点火エンジンでは、副室で生成されたジェット火炎によって速やかに主室の混合気を燃焼させるため、高い熱効率が得られる。
【0003】
特許文献１に開示された副室式火花点火エンジンは、副室の点火プラグに高電圧を印加する点火装置に、燃焼によって生じるイオン電流を検出する回路を設けている。そして、イオン電流の大きさに基づいて失火や燃焼不良を検出している。この方式では、点火プラグと点火装置がイオンセンサとしての機能を併せ持つため、圧力センサなどを追加することなく、低コストでエンジンの燃焼状態を検出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０２１－５０７２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、副室式火花点火エンジンでは、副室内の混合気が燃焼してジェット火炎が形成されても、主室内の混合気への着火に失敗し、失火する可能性がある。この場合、特許文献１に記載された副室式火花点火エンジンでは、副室の点火プラグに高電圧を印加する点火装置に設けたイオン電流を検出する回路が、副室内の燃焼に伴うイオン電流を検出してしまう。その結果、主室内において失火していても「正常燃焼」と判断される虞がある。
【0006】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、エンジン（内燃機関）の失火を高い精度で検出する失火検出方法及び失火検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決し、本発明の目的を達成するため、本発明の失火検出方法は、混合気が流入される主室と、主室に設けられた主室用点火プラグと、主室に連通する副室と、副室に設けられた副室用点火プラグと、主室内の混合気に点火するための電圧を主室用点火プラグに印加する主室用点火装置と、副室内の混合気に点火するための電圧を副室用点火プラグに印加する副室用点火装置とを備えた内燃機関の失火を検出する。この失火検出方法は、副室用点火プラグにより副室内の混合気に点火する副室点火運転時に、主室用点火装置が主室内のイオンの濃度を検出し、失火検出部が、主室用点火装置の検出結果に基づいて失火を検出する。
【0008】
また、本発明の失火検出装置は、混合気が流入される主室と、主室に設けられた主室用点火プラグと、主室に連通する副室と、副室に設けられた副室用点火プラグと、主室内の混合気に点火するための電圧を主室用点火プラグに印加する主室用点火装置と、副室内の混合気に点火するための電圧を副室用点火プラグに印加する副室用点火装置とを備えた内燃機関の失火を検出する。主室用点火装置は、１次コイルと、１次コイルの通電が遮断されると、起電力が生じる２次コイルとを有する。失火検出装置は、主室用蓄電部と、主室内イオン検出部と、主室内失火検出部と備える。主室用蓄電部は、主室用点火装置の２次コイルに流れる電流によって電荷が蓄電される。主室内イオン検出部は、副室用点火プラグにより副室内の混合気に点火する副室点火運転時に、主室用蓄電部が主室用点火プラグの電極に電圧を印加することにより主室内のイオンの濃度を検出する。主室内失火検出部は、主室内イオン検出部で検出されたイオンの濃度と予め定められた主室用イオン閾値との大きさを比較して失火であるか否かを検出する。
【発明の効果】
【0009】
上記構成の失火検出方法及び失火検出装置によれば、エンジン（内燃機関）の失火を高い精度で検出することができる。
なお、上述した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
なお、上述した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本発明の第１の実施形態に係るエンジンの断面の例を示す説明図である。
【図2】本発明の第１の実施形態に係る副室用点火装置の構成例を示す説明図である。
【図3】本発明の第１の実施形態に係る主室用点火装置の構成例を示す説明図である。
【図4】本発明の第１の実施形態に係る副室点火モードにおける点火制御信号とイオン信号の例を示す説明図である。
【図5】本発明の第１の実施形態に係る副室点火モードの失火判定処理の手順例を示すフローチャートである。
【図6】本発明の第２の実施形態に係るエンジンの断面の例を示す説明図である。
【図7】本発明の第２の実施形態に係る副室用点火装置の構成例を示す説明図である。
【図8】本発明の第２の実施形態に係る主室点火モードにおける点火制御信号とイオン信号の例を示す説明図である。
【図9】本発明の第２の実施形態に係る副室点火モードの失火判定処理の手順例を示すフローチャートである。
【図10】本発明の第３の実施形態に係る副室点火モードにおける点火制御信号とイオン信号の例を示す説明図である。
【図11】本発明の第３の実施形態に係る主室点火モードにおける点火制御信号とイオン信号の例を示す説明図である。
【図12】本発明の第３の実施形態に係る失火パターン判定処理の手順例を示すフローチャートである。
【図13】本発明の第４の実施形態に係る主室用点火装置の構成例を示す説明図である。
【図14】本発明の第５の実施形態に係る主室用点火装置の構成例を示す説明図である。
【図15】本発明の第５の実施形態に係る主室用点火装置の可変電圧器における、イオン閾値信号とイオン閾値との関係を示す説明図である。
【図16】本発明の第５の実施形態に係るＥＧＲ率、または、空燃比に対するイオン閾値信号の変更例を示す説明図である。
【図17】本発明の第５の実施形態に係るエンジントルク、または、体積効率に対するイオン閾値信号の変更例を示す説明図である。
【図18】本発明の第５の実施形態に係るクーラント温度、または、吸気温度に対するイオン閾値信号の変更例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本発明を実施するための形態の例について、添付図面を参照して説明する。本明細書及び添付図面において実質的に同一の機能又は構成を有する構成要素については、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【0012】
【0013】
図１に示すように、エンジン１３は、シリンダ３８と、シリンダ３８内を摺動するピストン３５と、吸気バルブ３２と、排気バルブ３４と、点火プラグ４０ａ，４０ｂとを備える。シリンダ３８内には、ピストン３５に面する主室３７が形成される。主室３７は、吸気マニホールド３１、排気マニホールド３３、及び副室４２と連通している。また、シリンダ３８には、点火プラグ４０ｂが取り付けられている。
【0014】
吸気バルブ３２は、吸気マニホールド３１と主室３７との連通を開閉する。排気バルブ３４は、排気マニホールド３３と主室３７との連通を開閉する。吸気マニホールド３１には、燃料を噴射するインジェクタ３６が設けられている。インジェクタ３６が噴射する燃料と、吸気マニホールド３１から吸気される空気とが混合された混合気は、主室３７に供給される。
【0015】
副室４２は、副室形成部材４５に囲まれた空間である。副室形成部材４５は、中空の略円柱状に形成されている。副室形成部材４５の軸方向の一端には、点火プラグ４０ａが取り付けられている。副室形成部材４５の軸方向の他端は、シリンダ３８を貫通して主室３７内に配置されている。
【0016】
副室形成部材４５の軸方向の他端には、複数の貫通孔４３が設けられている。ピストン３５が上昇する圧縮行程において、主室３７内の混合気は、副室形成部材４５の貫通孔４３を通過して副室４２内に取り込まれる。すなわち、副室４２は、主室３７から混合気を取り込む。
【0017】
また、エンジン１３は、点火プラグ４０ａに高電圧を印加する副室用点火装置５０ａと、点火プラグ４０ｂに高電圧を印加する主室用点火装置５０ｂとを備える。点火プラグ４０ａは、副室用点火装置５０ａから高電圧を印加されると、火花放電を発生させて、副室４２内の混合気に点火する。点火プラグ４０ｂは、主室用点火装置５０ｂから高電圧を印加されると、火花放電を発生させて、主室３７内の混合気に点火する。
【0018】
副室用点火装置５０ａは、点火部５１ａを有する。副室用点火装置５０ａは、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）２に電気的に接続されている。点火部５１ａは、ＥＣＵ２から送信される点火制御信号５９ａに基づいて、ハイテンションコード４８ａを通じて点火プラグ４０ａに高電圧を印加する。
【0019】
主室用点火装置５０ｂは、点火部５１ｂと、イオン電流検出部９０ｂとを有する。主室用点火装置５０ｂは、ＥＣＵ２に電気的に接続されている。点火部５１ｂは、ＥＣＵ２から送信される点火制御信号５９ｂに基づいて、ハイテンションコード４８ｂを通じて点火プラグ４０ｂに高電圧を印加する。イオン電流検出部９０ｂは、主室３７内の混合気が燃焼した際に主室イオン信号９８ｂを検出する。主室用点火装置５０ｂは、イオン電流検出部９０ｂで検出された主室イオン信号９８ｂをＥＣＵ２に送信する。
【0020】
点火プラグ４０ａは、副室４２内に配置された電極４１ａ（接地電極及び中心電極）を備えている。ピストン３５が上昇する圧縮行程において、主室３７から副室形成部材４５の貫通孔４３を通過した混合気が副室４２内に取り込まれる。そして、圧縮上死点近傍において、副室用点火装置５０ａから点火プラグ４０ａに高電圧が印加されると、電極４１ａが火花放電を発生する。
【0021】
電極４１ａが火花放電を発生すると、副室４２内の混合気が着火し、副室４２内で火炎が生じる。副室４２内の火炎は、貫通孔４３を通過して主室３７に複数の火炎ジェットとして噴出する。これにより、主室３７内の混合気は、多点着火する。主室３７内で燃焼した混合気は、ピストン３５を押し下げて、不図示のクランクシャフトを回転させる。その結果、エンジン１３により発生させた動力が外部に取り出される。
【0022】
点火プラグ４０ｂは、主室３７内に配置された電極４１ｂ（接地電極及び中心電極）を備えている。圧縮上死点近傍において、主室用点火装置５０ｂから点火プラグ４０ｂに高電圧が印加されると、電極４１ｂが火花放電を発生する。これにより、主室３７内の混合気は、着火する。主室３７内で燃焼した混合気は、ピストン３５を押し下げて、不図示のクランクシャフトを回転させる。その結果、エンジン１３により発生させた動力が外部に取り出される。
【0023】
このように、エンジン１３は少なくとも、副室４２に設けた点火プラグ４０ａによる点火（「副室点火」と略す）と、主室３７に設けた点火プラグ４０ｂによる点火（「主室点火」と略す）を行う。以下、副室点火を行う状態を副室点火モードとし、主室点火を行う状態を主室点火モードとする。
【0024】
２つの点火モードは、例えば以下のように使い分けられる。例えば、エンジン１３が暖機状態であり、かつ、エンジン負荷が高い場合に、エンジン１３は副室点火モードで運転される。副室点火モードでは、副室４２で生成された火炎ジェットにより主室３７内の混合気が多点着火されるため、短時間で主室３７内の燃焼が完了する。したがって、副室点火モードでは、比較的ノックが起こりやすい高温、高負荷状態において、ノックの発生を抑制し、大きなエンジン出力を得ることができる。また、短時間で主室３７内の燃焼が完了するため、等容度が高くなり、高い熱効率を得ることができる。
【0025】
例えば、エンジン１３が冷機状態、もしくは、エンジン負荷が低い場合に、エンジン１３は主室点火モードで運転される。一般に、副室４２は比表面積（体積に対する表面積）が比較的大きい。そのため、副室４２内で発生した燃焼熱の多くは、副室４２の壁面を通じてエンジン１３の外部へ放熱される。したがって、副室形成部材４５の壁面温度やエンジン１３の燃焼温度が低い場合には、混合気が燃焼を継続するための高温状態を維持できず、副室４２内で点火を行っても、失火する可能性が高くなる。
【0026】
一方、主室３７は比表面積が比較的小さい。そのため、シリンダ３８の壁面温度やエンジン１３の燃焼温度が低い場合に、主室３７内で点火を行っても、失火する可能性は低くなる。そこで、エンジン１３が冷機状態、もしくは、エンジン負荷が低い場合には、エンジン１３を主室点火モードで運転することで、失火の少ない安定な運転が可能となる。
【0027】
主室点火モードでは、主室３７内の単点で着火して、燃焼が完了するまでに火炎が長い距離を伝播する。そのため、主室点火モードは、副室点火モードに比べて燃焼期間が長くなる。これは、エンジン１３の出力や熱効率を低下させる要因となる。したがって、エンジン１３が暖機状態となり、かつ、エンジン負荷が高くなった場合には、速やかに主室点火モードかたら副室点火モードに移行することが望ましい。
【0028】
【0029】
図２に示すように、副室用点火装置５０ａは、点火部５１ａを備える。点火部５１ａは、１次コイル５２ａと、２次コイル５３ａと、イグナイタ５４ａとを有する。１次コイル５２ａの一端は、不図示のバッテリ（直流電源）に接続されている。これにより、１次コイル５２ａには、所定の電圧（例えば１２Ｖ）が印加され、一次電流が流れる。
【0030】
１次コイル５２ａの他端は、イグナイタ５４ａのコレクタ端子に接続されており、イグナイタ５４ａのエミッタ端子を介して接地されている。イグナイタ５４ａには、トランジスタや電界効果トランジスタ（Field Effect Transistor：FET）などが用いられる。イグナイタ５４ａのベース端子は、ＥＣＵ２に接続されている。
【0031】
２次コイル５３ａは、１次コイル５２ａと磁気回路及び磁束を共有する。１次コイル５２ａに対する２次コイル５３ａの巻き数比は、例えば１００程度に設定される。２次コイル５３ａの一端は、点火プラグ４０ａの電極４１ａに接続されている。２次コイル５３ａの他端は、ダイオード５７ａのアノードに接続されている。ダイオード５７ａのカソードは、抵抗５８ａを介して接地される。
【0032】
ＥＣＵ２からイグナイタ５４ａのベース端子に点火制御信号５９ａが送信されている間、すなわち、点火制御信号５９ａがオンされている間、イグナイタ５４ａのコレクタ端子とエミッタ端子間が通電状態となる。これにより、１次電流は、１次コイル５２ａを経て、イグナイタ５４ａのコレクタ端子からエミッタ端子に出力される。
【0033】
ＥＣＵ２からイグナイタ５４ａのベース端子への点火制御信号５９ａの送信が停止すると、すなわち、点火制御信号５９ａがオフされると、イグナイタ５４ａを流れる１次電流が遮断される。このとき、１次コイル５２ａには磁界変化が発生し、自己誘導により１次電圧が発生する。そして、２次コイル５３ａには、相互誘導により、巻き数比に応じた高い２次電圧が発生する。これにより、２次電圧が点火プラグ４０ａの電極４１ａに印加され、電極４１ａで火花放電が発生する。また、２次コイル５３ａに２次電圧が誘起されて発生した２次電流は、ダイオード５７ａ、抵抗５８ａを流れる。
【0034】
【0035】
図３に示すように、主室用点火装置５０ｂは、点火部５１ｂと、イオン電流検出部９０ｂを備える。点火部５１ｂは、１次コイル５２ｂと、２次コイル５３ｂと、イグナイタ５４ｂとを有する。１次コイル５２ｂの一端は、不図示のバッテリ（直流電源）に接続されている。これにより、１次コイル５２ｂには、所定の電圧（例えば１２Ｖ）が印加され、一次電流が流れる。
【0036】
１次コイル５２ｂの他端は、イグナイタ５４ｂのコレクタ端子に接続されており、イグナイタ５４ｂのエミッタ端子を介して接地されている。イグナイタ５４ｂには、トランジスタや電界効果トランジスタなどが用いられる。イグナイタ５４ｂのベース端子は、ＥＣＵ２に接続されている。
【0037】
２次コイル５３ｂは、１次コイル５２ｂと磁気回路及び磁束を共有する。１次コイル５２ｂに対する２次コイル５３ｂの巻き数比は、例えば１００程度に設定される。２次コイル５３ｂの一端は、点火プラグ４０ｂの電極４１ｂに接続されている。２次コイル５３ｂの他端は、イオン電流検出部９０ｂに接続されている。
【0038】
イオン電流検出部９０ｂは、キャパシタ９１ｂと、キャパシタ９１ｂに並列接続された充電電圧制御用のツェナーダイオード９２ｂと、キャパシタ９１ｂに接続された電圧変換用抵抗９３ｂとを備える。
【0039】
また、イオン電流検出部９０ｂは、２次電流経路ダイオード９４ｂと、イオン電流経路ダイオード９５ｂを備える。２次電流経路ダイオード９４ｂは、キャパシタ９１ｂとツェナーダイオード９２ｂと電圧変換用抵抗９３ｂとの接続点と、ＧＮＤとを接続する。イオン電流経路ダイオード９５ｂは、電圧変換用抵抗９３ｂを介してキャパシタ９１ｂをＧＮＤに接続する。
【0040】
ＥＣＵ２からイグナイタ５４ｂのベース端子に点火制御信号５９ｂが送信されている間、すなわち、点火制御信号５９ｂがオンされている間、イグナイタ５４ｂのコレクタ端子とエミッタ端子間が通電状態となる。これにより、１次電流は、１次コイル５２ｂを経て、イグナイタ５４ｂのコレクタ端子からエミッタ端子に出力される。
【0041】
ＥＣＵ２からイグナイタ５４ｂのベース端子への点火制御信号５９ｂの送信が停止すると、すなわち、点火制御信号５９ｂがオフされると、イグナイタ５４ｂを流れる１次電流が遮断される。このとき、１次コイル５２ｂには磁界変化が発生し、自己誘導により１次電圧が発生する。そして、２次コイル５３ｂには、相互誘導により、巻き数比に応じた高い２次電圧が発生する。これにより、２次電圧が点火プラグ４０ｂの電極４１ｂに印加され、電極４１ｂで火花放電が発生する。
【0042】
点火プラグ４０ｂに放電火花が発生すると、イオン電流検出部９０ｂには、矢印９６ｂの方向に２次電流が流れる。そして、２次コイル５３ｂの電圧が減少して、ツェナーダイオード９２ｂの降伏電圧（例えば＋１００Ｖ）よりも低くなると、２次電流は、キャパシタ９１ｂに流れ込む。その結果、キャパシタ９１ｂに電荷がチャージされる。
【0043】
点火プラグ４０ｂが取り付けられている主室３７内には、燃焼過程の中間生成物として、ケミカルイオンやサーマルイオンといったイオンが存在している。点火プラグ４０ｂの火花放電が消滅し、２次電流が流れなくなると、キャパシタ９１ｂに蓄積されていた電荷が放出される。これにより、２次コイル５３ｂを介して、点火プラグ４０ｂにイオン電流検出用電圧（例えば＋１００Ｖ）が印加される。その結果、主室３７内の陽イオン及び電子が電極４１ｂに捕捉され、イオン電流検出部９０ｂには、矢印９７ｂの方向にイオン電流が流れる。
【0044】
イオン電流は、ＧＮＤを介してイオン電流経路ダイオード９５ｂへ流れ、電圧変換用抵抗９３ｂによって電圧変換される。これにより、イオン電流の大きさに応じた電圧が、主室イオン信号９８ｂとしてＥＣＵ２に送られる。
【0045】
＜副室点火モードの点火制御信号とイオン信号＞
次に、エンジン１３を副室点火モードで運転した場合の点火制御信号とイオン信号の例を、図４を用いて説明する。
図４は、副室点火モードにおける点火制御信号とイオン信号の例を示す説明図である。
次に、エンジン１３を副室点火モードで運転した場合の点火制御信号とイオン信号の例を、図４を用いて説明する。
図４は、副室点火モードにおける点火制御信号とイオン信号の例を示す説明図である。
【0046】
図４に示すグラフの横軸は、時間経過を示す。主室イオン信号９８ｂに関しては、主室３７内の混合気が正常に燃焼した場合の主室イオン信号９８ｂの変化１２３と、主室３７内の混合気が失火した時の主室イオン信号９８ｂの変化１２４の例を示している。
【0047】
点火制御信号５９ｂは、キャパシタ９１ｂに電荷をチャージするために送信される。しかし、点火制御信号５９ｂを送信することで、主室３７内の混合気が副室点火に先立って着火すると、副室４２よりも先に主室３７の圧力が上昇する。その結果、副室４２から主室３７に向けた火炎ジェットが生成されなくなる虞がある。そこで、主室３７内の混合気が副室点火に先立って着火しないように、点火制御信号５９ｂの送信タイミングを決める。
【0048】
点火制御信号５９ｂの送信は、エンジン１３の燃焼行程（副室点火の開始から排気開始までの行程）初期から、圧縮行程中期までのいずれかのタイミングで行われる。ここで、燃焼行程初期とは、例えば、副室点火タイミングから１０°ＣＡ（Crank Angle）遅角したタイミングである。また、圧縮行程中期とは、例えば、圧縮上死点より６０°ＣＡ程度進角したタイミングである。
【0049】
副室点火タイミングから１０°ＣＡ程度遅角したタイミング以降であれば、副室点火によって生じる火炎ジェットによって、主室３７内の混合気の着火が行われている。したがって、主室３７の点火プラグ４０ｂの火花放電によって、主室３７内の混合気が副室点火に先立って着火することはない。また、圧縮上死点より６０°ＣＡ程度進角したタイミング以前であれば、主室３７内の混合気の温度は低い。したがって、主室３７の点火プラグ４０ｂの火花放電によって、主室３７内の混合気が副室点火に先立って着火することはない。
【0050】
ＥＣＵ２は、圧縮上死点近傍において、副室用点火装置５０ａに対して点火制御信号５９ａを送信する。その後、ＥＣＵ２が点火制御信号５９ａの送信を停止すると、点火プラグ４０ａの電極４１ａに高電圧が印加され、火花放電が生じる。
【0051】
圧縮上死点近傍では、副室４２内、及び、主室３７内における可燃混合気の割合が高く、またピストン３５による圧縮によって、混合気の温度が充分に高くなっている。したがって、点火プラグ４０ａに火花放電が発生すると、副室４２内の混合気が着火する。そして、副室４２内の火炎が貫通孔４３を通過して主室３７に複数の火炎ジェットとして噴出する。その結果、主室３７内の混合気への多点着火が行われる。
【0052】
主室３７内の混合気が燃焼すると、主室３７内には、ケミカルイオンやサーマルイオンなどのイオンが生成される。燃焼によって生成されたイオンは、主室用点火装置５０ｂのイオン電流検出部９０ｂによってイオン電流として検出される。イオン電流検出部９０ｂは、イオン電流を検出すると、主室イオン信号９８ｂをＥＣＵ２に送信する。
【0053】
イオン電流検出部９０ｂを流れるイオン電流は、イオンの濃度が高いほど大きくなる。そして、イオン電流が大きくなると、イオン電流検出部９０ｂが送信する主室イオン信号９８ｂが大きくなる。混合気が正常に燃焼した場合は、生成されるイオンの濃度が高くなるため、主室イオン信号９８ｂは比較的大きな値を示す（変化１２３参照）。一方、失火した場合は、主室３７内で生成されるイオン濃度が低くなるため、主室イオン信号９８ｂは正常に燃焼した時に比べて小さくなる（変化１２３参照）。
【0054】
そこで、ＥＣＵ２は、副室点火のための点火制御信号５９ａがＯＦＦになった後に増加する主室イオン信号９８ｂの最大値ｉｂｍａｘを検出して、最大値ｉｂｍａｘがイオン閾値ｉｃ以下の場合に、失火したと判定する。また、ＥＣＵ２は、最大値ｉｂｍａｘがイオン閾値ｉｃよりも大きい場合に、正常に燃焼したと判定する。なお、イオン閾値ｉｃは、キャリブレーションなどによって予め定められる。
【0055】
失火判定は、主室イオン信号９８ｂの最大値ｉｂｍａｘではなく、主室イオン信号９８ｂの積分値に基づいて行ってもよい。この場合に、ＥＣＵ２は、副室点火のための点火制御信号５９ａの後に生じる主室イオン信号９８ｂの、時刻ｔ１からｔ２間の積分値Ｓｉを式（１）により算出する。
【0056】
［式１］
【0057】
式（１）において、ｉ（ｔ）は、主室イオン信号９８ｂの瞬時値である。また、ｔ１は、点火制御信号５９ａのＯＦＦから主室イオン信号９８ｂの立ち上がり間の時刻であり、ｔ２は、ｔ１後からイオン信号が充分に小さくなる時刻である。例えば、ｔ１は、点火制御信号５９ａのＯＦＦから１ｍｓ後の時刻、ｔ２はｔ１から５ｍｓ後の時刻である。ｔ１とｔ２は、キャリブレーションなどにより、予め定められる。
【0058】
ＥＣＵ２は、積分値Ｓｉがイオン閾値ｉｃ以下の場合に、失火したと判定する。また、ＥＣＵ２は、積分値Ｓｉがイオン閾値ｉｃよりも大きい場合に、正常に燃焼したと判定する。
【0059】
このように、主室イオン信号９８ｂの積分値に基づいて失火判定をする場合は、主室イオン信号９８ｂの最大値ｉｂｍａｘに基づいて失火判定をする場合に比べ、ＥＣＵ２における演算量が増大する。しかし、主室イオン信号９８ｂの積分値に基づいて失火判定をする場合は、ノイズなどの要因により、主室イオン信号９８ｂに短期間の変動が生じた場合においても、正確な失火判定を行うことができる。
【0060】
＜副室点火モード時の失火判定処理＞
次に、本発明の第１の実施形態における副室点火モード時に実行される失火の検出手順を、図５を用いて説明する。
図５は、第１実施形態に係る副室点火モード時の失火判定処理の手順例を示すフローチャートである。
次に、本発明の第１の実施形態における副室点火モード時に実行される失火の検出手順を、図５を用いて説明する。
図５は、第１実施形態に係る副室点火モード時の失火判定処理の手順例を示すフローチャートである。
【0061】
まず、ＥＣＵ２は、燃焼行程初期から圧縮行程中期までのいずれかにおいて、主室用点火装置５０ｂに点火制御信号５９ｂを送信する（Ｓ２０１）。これにより、イオン電流検出部９０ｂのキャパシタ９１ｂに電荷がチャージされる。
【0062】
次に、ＥＣＵ２は、圧縮上死点近傍（例えば圧縮上死点前１０°ＣＡ）において、副室用点火装置５０ａに点火制御信号５９ａを送信する（Ｓ２０２）。その後、ＥＣＵ２は、点火制御信号５９ａの送信を停止する。これにより、点火プラグ４０ａの電極４１ａに火花放電が発生する。
【0063】
次に、ＥＣＵ２は、主室用点火装置５０ｂのイオン電流検出部９０ｂから主室イオン信号９８ｂを受信する（Ｓ２０３）。次に、ＥＣＵ２は、主室イオン信号９８ｂの最大値ｉｂｍａｘを検出する（Ｓ２０４）。続いて、ＥＣＵ２は、主室イオン信号９８ｂの最大値ｉｂｍａｘが予め定められたイオン閾値ｉｃ以下であるか否かを判定する（Ｓ２０５）。
【0064】
ステップＳ２０５において、主室イオン信号９８ｂの最大値ｉｂｍａｘがイオン閾値ｉｃ以下でないと判定したとき（Ｓ２０５がＮＯ判定の場合）、ＥＣＵ２は、主室３７内の混合気が正常に燃焼したと判定する（Ｓ２０６）。一方、ステップＳ２０５において、主室イオン信号９８ｂの最大値ｉｂｍａｘがイオン閾値ｉｃ以下であると判定したとき（Ｓ２０５がＹＥＳ判定の場合）、ＥＣＵ２は、失火したと判定する（Ｓ２０７）。
【0065】
ステップＳ２０７において失火したと判定した場合に、ＥＣＵ２は、失火を回復するための回復制御を実施する（２０８）。ここで、回復制御とは、例えば、空燃比を小さく（燃料リッチ化）したり、副室４２及び主室３７のＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）率を下げたり、副室用点火装置５０ａの点火エネルギを増大したりする、などの制御である。
【0066】
このように、本発明の第１の実施形態に係る失火検出方法は、副室点火モードにおいて主室用点火装置５０ｂによって検出されたイオン信号に基づいて、失火及び正常燃焼を検出する。この失火検出方法によって得られるメリットを、以下で説明する。
【0067】
副室点火モードにおける失火には、完全失火と部分失火がある。完全失火は、点火プラグ４０ａによる副室４２内の混合気への着火が失敗する場合である。部分失火は、副室４２内の混合気が着火したにも関わらず、副室４２で生成された火炎ジェットから主室３７内の混合気への着火が失敗する場合、もしくは主室３７の火炎が伝播途中で消炎する場合である。
【0068】
部分失火は、例えば、主室３７内の混合気が不均一なため、適切な混合比の混合気が副室の近傍に形成されていない場合や、主室３７内のガス流動が過度に強いため、初期に形成された火炎が吹き飛ばされる場合などに発生する。
【0069】
［表１］
【0070】
表１には、副室点火モードにおける失火時の、副室４２と主室３７のイオン濃度の一般的な傾向を示す。表１に示すように、副室点火モードにおいて完全失火した場合は、副室４２と主室３７のイオン濃度が共に低くなる。これは、完全失火時には、副室４２内と主室３７内で共に燃焼が充分に行われず、双方でのイオン生成量が少ないためである。
【0071】
一方、副室点火モードにおいて部分失火した場合は、副室４２のイオン濃度は高く、主室３７のイオン濃度は低くなる。これは、部分失火時において、副室４２内では正常な燃焼が行われてイオンが多く生成され、主室３７内では燃焼が充分に行われずにイオンの生成量が少ないためである。
【0072】
特許文献１（特開２０２１－５０７２４号公報）に開示された副室式火花点火エンジンは、副室の点火プラグに高電圧を印加する点火装置にイオン電流検出回路を設け、イオン電流検出回路から得られるイオン信号に基づいて失火判定する。この場合は、部分失火時に副室内で生成された高濃度のイオンが検知されるため、失火を「正常燃焼」と誤判定する可能性がある。
【0073】
一方、上述した第１の実施形態に係る失火検出方法では、副室点火モードにおいて、主室用点火装置５０ｂで検出された主室イオン信号９８ｂに基づいて失火であるか否かを判定する。そして、主室用点火装置５０ｂが完全失火時及び部分失火時に検出するイオン信号は、正常燃焼時に比べて小さくなる。その結果、失火を確実に検出することができる。
【0074】
【0075】
第２の実施形態に係るエンジン１３ｂは、第１の実施形態に係るエンジン１３（図１参照）と同様の構成を有している。エンジン１３ｂが、エンジン１３と異なる点は、副室用点火装置５０１ａである。そのため、ここでは、副室用点火装置５０１ａについて説明し、エンジン１３と共通の構成についての説明を省略する。
【0076】
副室用点火装置５０１ａは、点火部５１ａと、イオン電流検出部９０ａを備える。副室用点火装置５０１ａは、ＥＣＵ２に電気的に接続されている。点火部５１ａは、ＥＣＵ２から送信される点火制御信号５９ａに基づいて、ハイテンションコード４８ａを通じて点火プラグ４０ａに高電圧を印加する。イオン電流検出部９０ａは、副室４２内の混合気が燃焼した際に副室イオン信号９８ａを検出する。副室用点火装置５０１ａは、イオン電流検出部９０ａで検出された副室イオン信号９８ａをＥＣＵ２に送信する。
【0077】
【0078】
上述したように、副室用点火装置５０１ａは、点火部５１ａと、イオン電流検出部９０ａを備える。点火部５１ａは、１次コイル５２ａ、２次コイル５３ａと、イグナイタ５４ａとを有する。この点火部５１ａの構成は、第１の実施形態に係る主室用点火装置５０ｂの点火部５１ｂ（図３参照）と同様であるため、詳しい説明を省略する。
【0079】
イオン電流検出部９０ａは、キャパシタ９１ｂと、ツェナーダイオード９２ｂと、電圧変換用抵抗９３ｂと、２次電流経路ダイオード９４ｂと、イオン電流経路ダイオード９５ｂを備える。このイオン電流検出部９０ａの構成は、第１の実施形態に係る主室用点火装置５０ｂのイオン電流検出部９０ｂ（図３参照）と同様であるため、詳しい説明を省略する。
【0080】
第２の実施形態に係る主室用点火装置５０ｂは、イオン電流検出部９０ｂを有している。そのため、主室用点火装置５０ｂによって、主室３７内のイオン発生量（イオンの濃度）を検知することが可能である。また、副室用点火装置５０１ａは、イオン電流検出部９０ａを有している。そのため、副室用点火装置５０１ａによって、副室４２内のイオン発生量（イオンの濃度）を検知することが可能である。
【0081】
＜副室点火モードの点火制御信号とイオン信号＞
エンジン１３ｂを副室点火モードで運転した場合の点火制御信号とイオン信号については、第１の実施形態（図４参照）と同様であるため、説明を省略する。
エンジン１３ｂを副室点火モードで運転した場合の点火制御信号とイオン信号については、第１の実施形態（図４参照）と同様であるため、説明を省略する。
【0082】
＜主室点火モードの点火制御信号とイオン信号＞
次に、エンジン１３ｂを主室点火モードで運転した場合の点火制御信号とイオン信号の例を、図８を用いて説明する。
図８は、主室点火モードにおける点火制御信号とイオン信号の例を示す説明図である。
次に、エンジン１３ｂを主室点火モードで運転した場合の点火制御信号とイオン信号の例を、図８を用いて説明する。
図８は、主室点火モードにおける点火制御信号とイオン信号の例を示す説明図である。
【0083】
図８に示すグラフの横軸は、時間経過を示す。副室イオン信号９８ａに関しては、副室４２内の混合気が正常に燃焼した場合の副室イオン信号９８ａの変化１２５と、副室４２内の混合気が失火した時の副室イオン信号９８ａの変化１２６の例を示している。
【0084】
ＥＣＵ２が、副室用点火装置５０１ａに対して点火制御信号５９ａを送信して、所定の時間が経過後に点火制御信号５９ａの送信を停止する（点火制御信号５９ａがＯＮからＯＦＦになる）と、点火プラグ４０ａの電極４１ａに高電圧が印加される。これにより、点火プラグ４０ａに火花放電が生じる。その後、副室用点火装置５０１ａの２次コイル５３ａの電圧が減少し、ツェナーダイオード９２ａの降伏電圧よりも低くなると、２次電流は、キャパシタ９１ａに流れ込む。その結果、キャパシタ９１ａに電荷がチャージされる。
【0085】
点火制御信号５９ａは、キャパシタ９１ａに電荷をチャージするために送信される。しかし、点火制御信号５９ａを送信することで、副室４２内の混合気が主室点火に先立って着火すると、主室３７よりも先に副室４２の圧力が上昇する。その結果、主室３７内の火炎伝播が阻害される虞がある。そこで、副室４２内の混合気が主室点火に先立って着火しないように、点火制御信号５９ａの送信タイミングを決める。
【0086】
点火制御信号５９ａの送信は、エンジン１３ｂの燃焼行程（主室点火開始から排気開始までの行程）の初期から、圧縮行程中期までのいずれかのタイミングで行われる。ここで燃焼行程初期とは、例えば、主室点火タイミングから１０°ＣＡ遅角したタイミングである。また、圧縮行程中期とは、例えば、圧縮上死点より６０°ＣＡ進角したタイミンである。
【0087】
主室点火タイミングから１０°ＣＡ程度遅角したタイミング以降であれば、主室点火による燃焼ガスによって副室４２内の着火が行われている。したがって、点火プラグ４０ａの火花放電によって、副室４２内の混合気が主室点火に先立って着火することはない。また、圧縮上死点より６０°ＣＡ程度進角したタイミング以前であれば、副室４２内の混合気の温度は低い。したがって、点火プラグ４０ａの火花放電によって、副室４２内の混合気が主室点火に先立って着火することはない。
【0088】
ＥＣＵ２は、圧縮上死点近傍において、主室用点火装置５０ｂに対して点火制御信号５９ｂを送信する。その後、ＥＣＵ２が点火制御信号５９ｂの送信を停止すると、点火プラグ４０ｂの電極４１ｂに高電圧が印加され、火花放電が生じる。
【0089】
圧縮上死点近傍では、主室３７内、及び、副室４２内における可燃混合気の割合が高く、またピストン３５による圧縮によって、混合気の温度が充分に高くなっている。したがって、点火プラグ４０ｂに火花放電が発生すると、主室３７内の混合気が着火する。そして、主室３７内の燃焼ガスが、副室形成部材４５の貫通孔４３を通って副室４２内に流入する。その結果、副室４２内の混合気の着火が行われる。
【0090】
副室４２内の混合気が燃焼すると、副室４２内には、ケミカルイオンやサーマルイオンなどのイオンが生成される。燃焼によって生成されたイオンは、副室用点火装置５０１ａのイオン電流検出部９０ａによってイオン電流として検出される。イオン電流検出部９０ａは、イオン電流を検出すると、副室イオン信号９８ａをＥＣＵ２に送信する。
【0091】
イオン電流検出部９０ａを流れるイオン電流は、イオンの濃度が高いほど大きくなる。そして、イオン電流が大きくなると、イオン電流検出部９０ａが送信する副室イオン信号９８ａが大きくなる。混合気が正常に燃焼した場合は、生成されるイオンの濃度が高くなるため、副室イオン信号９８ａは比較的大きな値を示す（変化１２５参照）。一方、失火した場合は、副室４２内で生成されるイオン濃度が低くなるため、副室イオン信号９８ａは正常に燃焼した時に比べて小さくなる（変化１２６参照）。
【0092】
そこで、ＥＣＵ２は、主室点火のための点火制御信号５９ｂがＯＦＦになった後に増加する副室イオン信号９８ａの最大値ｉａｍａｘを検出して、最大値ｉａｍａｘがイオン閾値ｉｃ以下の場合に、失火したと判定する。また、ＥＣＵ２は、最大値ｉａｍａｘがイオン閾値ｉｃよりも大きい場合に、正常に燃焼したと判定する。
【0093】
失火判定は、第１の実施形態において説明したように、副室イオン信号９８ａの最大値ｉａｍａｘではなく、副室イオン信号９８ａの積分値に基づいて行ってもよい。
【0094】
＜副室点火モード時の失火判定処理＞
第２の実施形態における副室点火モード時の失火判定処理については、第１の実施形態（図５参照）と同様であるため、説明を省略する。
第２の実施形態における副室点火モード時の失火判定処理については、第１の実施形態（図５参照）と同様であるため、説明を省略する。
【0095】
＜主室点火モード時の失火判定処理＞
次に、本発明の第２の実施形態における主室点火モード時に実行される失火の検出手順を、図９を用いて説明する。
図９は、第２実施形態に係る主室点火モード時の失火判定処理の手順例を示すフローチャートである。
次に、本発明の第２の実施形態における主室点火モード時に実行される失火の検出手順を、図９を用いて説明する。
図９は、第２実施形態に係る主室点火モード時の失火判定処理の手順例を示すフローチャートである。
【0096】
まず、ＥＣＵ２は、燃焼行程初期から圧縮行程中期までのいずれかにおいて、副室用点火装置５０１ａに点火制御信号５９ａを送信する（Ｓ２２１）。これにより、イオン電流検出部９０ａのキャパシタ９１ａに電荷がチャージされる。
【0097】
次に、ＥＣＵ２は、圧縮上死点近傍（例えば圧縮上死点前１０°ＣＡ）において、主室用点火装置５０ｂに点火制御信号５９ｂを送信する（Ｓ２２２）。その後、ＥＣＵ２は、点火制御信号５９ｂの送信を停止する。これにより、点火プラグ４０ｂの電極４１ｂに火花放電が発生する。
【0098】
次に、ＥＣＵ２は、副室用点火装置５０１ａのイオン電流検出部９０ａから副室イオン信号９８ａを受信する（Ｓ２２３）。次に、ＥＣＵ２は、副室イオン信号９８ａの最大値ｉａｍａｘを検出する（Ｓ２２４）。続いて、ＥＣＵ２は、副室イオン信号９８ａの最大値ｉａｍａｘが予め定められたイオン閾値ｉｃ以下であるか否かを判定する（Ｓ２２５）。
【0099】
ステップＳ２２５において、副室イオン信号９８ａの最大値ｉａｍａｘがイオン閾値ｉｃ以下でないと判定したとき（Ｓ２２５がＮＯ判定の場合）、ＥＣＵ２は、主室３７内の混合気が正常に燃焼したと判定する（２２６）。一方、ステップＳ２２５において、副室イオン信号９８ａの最大値ｉａｍａｘがイオン閾値ｉｃ以下であると判定したとき（Ｓ２２５がＹＥＳ判定の場合）、ＥＣＵ２は、失火したと判定する（Ｓ２２７）。そして、ステップＳ２２７において失火したと判定した場合に、ＥＣＵ２は、失火を回復するための回復制御を実施する（Ｓ２２８）。
【0100】
このように、本発明の第２の実施形態に係る失火検出方法は、主室点火モードにおいて副室用点火装置５０１ａによって検出されたイオン信号に基づいて、失火及び正常燃焼を検出する。この失火検出方法によって得られるメリットを、以下で説明する。
【0101】
主室点火モードにおける失火には、完全失火と部分失火がある。完全失火は、点火プラグ４０ｂによる主室３７内の混合気への着火が失敗する場合である。部分失火は、主室３７内の混合気が着火したにも関わらず、主室３７で生成された燃焼ガスによる、副室４２内の混合気への着火が失敗する場合である。この部分失火は、例えば、副室４２内の混合気が不均一であったり、副室４２内の残留ガス濃度が高すぎたりする場合などに発生する。
【0102】
［表２］
【0103】
表２には、主室点火モードにおける失火時の、副室４２と主室３７の一般的なイオン濃度の傾向を示す。表２に示すように、主室点火モードにおいて完全失火した場合は、副室４２と主室３７のイオン濃度が共に低くなる。これは、完全失火時には、副室４２内と主室３７内で共に燃焼が充分に行われず、双方でのイオン生成量が少ないためである。
【0104】
一方、主室点火モードにおいて部分失火した場合は、主室３７のイオン濃度は高く、副室４２のイオン濃度は低くなる。これは、部分失火時において、主室３７内では正常な燃焼が行われてイオンが多く生成され、副室４２内では燃焼が充分に行われずにイオン生成量が少ないためである。したがって、主室点火モードにおいて、主室用点火装置５０ｂで検出されたイオン信号に基づいて失火であるか否かを判定する場合は、部分失火を「正常燃焼」と誤検知する虞がある。
【0105】
上述した第２の実施形態に係る失火検出方法では、主室点火モードにおいて、副室用点火装置５０１ａで検出された副室イオン信号９８ａに基づいて失火であるか否か判定する。そして、副室用点火装置５０１ａが、完全失火時及び部分失火時に検出するイオン信号は、正常燃焼時に比べて小さくなる。その結果、失火を確実に検出することができる。
【0106】
３．第３の実施形態
次に、第３の実施形態に係る失火パターンの判別手法について説明する。
第３の実施形態に係るエンジン、は、第２に係るエンジン１３ｂと同じである。そのため、第３の実施形態に係るエンジンについての説明を省略する。
次に、第３の実施形態に係る失火パターンの判別手法について説明する。
第３の実施形態に係るエンジン、は、第２に係るエンジン１３ｂと同じである。そのため、第３の実施形態に係るエンジンについての説明を省略する。
【0107】
第３の実施形態に係るエンジンは、上述した第２の実施形態に係るエンジン１３ｂと同様に、主室用点火装置５０ｂによって主室イオン信号９８ｂを得ることができる。また、第３の実施形態に係るエンジンは、副室用点火装置５０１ａによって副室イオン信号９８ａを得ることができる。
【0108】
［表３］
【0109】
表３には、副室点火モードと主室点火モードの失火パターンに対する、副室イオン信号９８ａと主室イオン信号９８ｂの強度関係を示す。第１の実施形態及び第２の実施形態において説明したように、副室点火モードと主室点火モードのいずれにおいても、完全失火と部分失火の２つの失火パターンが存在する。
【0110】
表３に示すように、完全失火時には、副室点火モードと主室点火モードとのいずれにおいても、副室イオン信号９８ａと主室イオン信号９８ｂの強度は小さくなる。しかし、部分失火時には、副室点火モードと主室点火モードの、副室イオン信号９８ａと主室イオン信号９８ｂの強度の大小関係は逆となる。
【0111】
すなわち、副室点火モードにおいては、副室イオン信号９８ａの強度は大きく、主室イオン信号９８ｂの強度は小さくなる。一方、主室点火モードにおいては、副室イオン信号９８ａの強度は小さく、主室イオン信号９８ｂの強度は大きくなる。したがって、副室イオン信号９８ａと主室イオン信号９８ｂの双方を取得することによって、副室点火モードと主室点火モードにおける失火パターンを判別することが可能である。
【0112】
＜副室点火モードの点火制御信号とイオン信号＞
次に、第３実施形態に係るエンジンを副室点火モードで運転した場合の点火制御信号とイオン信号の例を、図１０を用いて説明する。
図１０は、副室点火モードにおける点火制御信号とイオン信号の例を示す説明図である。
次に、第３実施形態に係るエンジンを副室点火モードで運転した場合の点火制御信号とイオン信号の例を、図１０を用いて説明する。
図１０は、副室点火モードにおける点火制御信号とイオン信号の例を示す説明図である。
【0113】
図１０に示すグラフの横軸は、時間経過を示す。副室イオン信号９８ａに関しては、副室４２内の混合気が正常に燃焼した場合の変化１２７を示している。また、主室イオン信号９８ｂに関しては、主室３７内の混合気が正常に燃焼した場合の変化１２８を示している。
【0114】
副室点火モードにおいて、ＥＣＵ２は、まず、主室用点火装置５０ｂに対して点火制御信号５９ｂを送信する。その後、ＥＣＵ２が点火制御信号５９ｂの送信を停止すると、点火プラグ４０ｂの電極４１ｂに高電圧が印加され、火花放電が生じる。そして、主室用点火装置５０ｂの２次コイル５３ｂの電圧が減少し、ツェナーダイオード９２ｂの降伏電圧よりも低くなると、２次電流はキャパシタ９１ｂに流れ込む。その結果、キャパシタ９１ｂに電荷がチャージされる。
【0115】
上述したように、点火制御信号５９ｂは、キャパシタ９１ｂに電荷をチャージするために送信される。点火制御信号５９ｂの送信は、主室３７内の混合気が副室点火に先立って着火しないように、エンジン１３ｂの燃焼行程（副室点火の開始から排気開始までの行程）初期から、圧縮行程中期までのいずれかのタイミングで行われる。燃焼行程初期とは、例えば、副室点火タイミングから１０°ＣＡ（Crank Angle）遅角したタイミングである。また、圧縮行程中期とは、例えば、圧縮上死点より６０°ＣＡ程度進角したタイミングである。
【0116】
次に、ＥＣＵ２は、圧縮上死点近傍において、副室用点火装置５０１ａに対して点火制御信号５９ａを送信する。その後、ＥＣＵ２が点火制御信号５９ａの送信を停止すると、点火プラグ４０ａの電極４１ａに高電圧が印加され、火花放電が生じる。点火プラグ４０ａに火花放電が発生すると、副室４２内の混合気が着火する。そして、副室４２内の火炎が貫通孔４３を通過して主室３７に複数の火炎ジェットとして噴出する。その結果、主室３７内の混合気への多点着火が行われる。
【0117】
その後、副室用点火装置５０１ａの２次コイル５３ａの電圧が減少し、ツェナーダイオード９２ａの降伏電圧よりも低くなると、２次電流はキャパシタ９１ａに流れ込む。その結果、キャパシタ９１ａに電荷がチャージされる。
【0118】
副室４２内の混合気が燃焼することによって副室４２内に生じたイオンは、副室用点火装置５０１ａのイオン電流検出部９０ａによって検出され、副室イオン信号９８ａとしてＥＣＵ２に送信される。また、主室３７内の混合気が燃焼することによって主室３７内に生じたイオンは、主室用点火装置５０ｂのイオン電流検出部９０ｂによって検出され、主室イオン信号９８ｂとしてＥＣＵ２に送信される。
【0119】
＜主室点火モードの点火制御信号とイオン信号＞
次に、第３実施形態に係るエンジンを主室点火モードで運転した場合の点火制御信号とイオン信号の例を、図１１を用いて説明する。
図１１は、主室点火モードにおける点火制御信号とイオン信号の例を示す説明図である。
次に、第３実施形態に係るエンジンを主室点火モードで運転した場合の点火制御信号とイオン信号の例を、図１１を用いて説明する。
図１１は、主室点火モードにおける点火制御信号とイオン信号の例を示す説明図である。
【0120】
図１１に示すグラフの横軸は、時間経過を示す。副室イオン信号９８ａに関しては、副室４２内の混合気が正常に燃焼した場合の変化１２７を示している。また、主室イオン信号９８ｂに関しては、主室３７内の混合気が正常に燃焼した場合の変化１２８を示している。
【0121】
主室点火モードにおいて、ＥＣＵ２は、まず、副室用点火装置５０１ａに対して点火制御信号５９ａを送信する。その後、ＥＣＵ２が点火制御信号５９ａの送信を停止すると、点火プラグ４０ａの電極４１ａに高電圧が印加され、火花放電が生じる。そして、副室用点火装置５０１ａの２次コイル５３ａの電圧が減少し、ツェナーダイオード９２ａの降伏電圧よりも低くなると、２次電流はキャパシタ９１ａに流れ込む。その結果、キャパシタ９１ａに電荷がチャージされる。
【0122】
上述したように、点火制御信号５９ａは、キャパシタ９１ａに電荷をチャージするために送信される。点火制御信号５９ａの送信は、副室４２内の混合気が主室点火に先立って着火しないように、エンジン１３ｂの燃焼行程（副室点火の開始から排気開始までの行程）初期から、圧縮行程中期までのいずれかのタイミングで行われる。燃焼行程初期とは、例えば、副室点火タイミングから１０°ＣＡ（Crank Angle）遅角したタイミングである。また、圧縮行程中期とは、例えば、圧縮上死点より６０°ＣＡ程度進角したタイミングである。
【0123】
次に、ＥＣＵ２は、圧縮上死点近傍において、主室用点火装置５０ｂに対して点火制御信号５９ｂを送信する。その後、ＥＣＵ２が点火制御信号５９ｂの送信を停止すると、点火プラグ４０ｂの電極４１ｂに高電圧が印加され、火花放電が生じる。点火プラグ４０ｂに火花放電が発生すると、主室３７内の混合気が着火する。そして、主室３７内の燃焼ガスが、副室形成部材４５の貫通孔４３を通って副室４２内に流入する。その結果、副室４２内の混合気の着火が行われる。
【0124】
その後、主室用点火装置５０ｂの２次コイル５３ｂの電圧が減少し、ツェナーダイオード９２ｂの降伏電圧よりも低くなると、２次電流はキャパシタ９１ｂに流れ込む。その結果、キャパシタ９１ｂに電荷がチャージされる。
【0125】
主室３７内の混合気が燃焼することによって主室３７内に生じたイオンは、主室用点火装置５０ｂのイオン電流検出部９０ｂによって検出され、主室イオン信号９８ｂとしてＥＣＵ２に送信される。また、副室４２内の混合気が燃焼することによって副室４２内に生じたイオンは、副室用点火装置５０１ａのイオン電流検出部９０ａによって検出され、副室イオン信号９８ａとしてＥＣＵ２に送信される。
【0126】
【0127】
まず、ＥＣＵ２は、現在の点火モードが副室点火モードであるか否かを判定する（Ｓ２４１）。ステップＳ２４１において、現在の点火モードが副室点火モードでないと判定したとき（Ｓ２４１がＮＯ判定の場合）、ＥＣＵ２は、ステップＳ２４７の処理に移行する。
【0128】
一方、ステップＳ２４１において、現在の点火モードが副室点火モードであると判定したとき（Ｓ２４１がＹＥＳ判定の場合）、ＥＣＵ２は、主室イオン信号９８ｂの最大値ｉｂｍａｘを検出する。そして、主室イオン信号９８ｂの最大値ｉｂｍａｘが予め定めたイオン閾値ｉｂｃ以下であるか否かを判定する（Ｓ２４２）。
【0129】
ステップＳ２４２において、主室イオン信号９８ｂの最大値ｉｂｍａｘが予め定めたイオン閾値ｉｂｃ以下でないと判定したとき（Ｓ２４２がＮＯ判定の場合）、ＥＣＵ２は、主室３７内の混合気が正常に燃焼したと判定する（Ｓ２４３）。
【0130】
一方、ステップＳ２４２において、主室イオン信号９８ｂの最大値ｉｂｍａｘが予め定めたイオン閾値ｉｂｃ以下であると判定したとき（Ｓ２４２がＹＥＳ判定の場合）、ＥＣＵ２は、副室イオン信号９８ａの最大値ｉａｍａｘを検出する。そして、副室イオン信号９８ａの最大値ｉａｍａｘが予め定めたイオン閾値ｉａｃ以下であるか否かを判定する（Ｓ２４４）。
【0131】
ステップＳ２４４において、副室イオン信号９８ａの最大値ｉａｍａｘが予め定めたイオン閾値ｉａｃ以下でないと判定したとき（Ｓ２４４がＮＯ判定の場合）、ＥＣＵ２は、部分失火であると判定する（Ｓ２４５）。一方、ステップＳ２４４において、副室イオン信号９８ａの最大値ｉａｍａｘが予め定めたイオン閾値ｉａｃ以下であると判定したとき（Ｓ２４４がＹＥＳ判定の場合）、ＥＣＵ２は、完全失火であると判定する（Ｓ２４６）。
【0132】
ステップＳ２４１がＮＯ判定の場合、ＥＣＵ２は、副室イオン信号９８ａの最大値ｉａｍａｘを検出する。そして、副室イオン信号９８ａの最大値ｉａｍａｘが予め定めたイオン閾値ｉａｃ以下であるか否かを判定する（Ｓ２４７）。ステップＳ２４７において、副室イオン信号９８ａの最大値ｉａｍａｘが予め定めたイオン閾値ｉａｃ以下でないと判定したとき（Ｓ２４７がＮＯ判定の場合）、ＥＣＵ２は、主室３７内の混合気が正常に燃焼したと判定する（Ｓ２４８）。
【0133】
一方、ステップＳ２４７において、副室イオン信号９８ａの最大値ｉａｍａｘが予め定めたイオン閾値ｉａｃ以下であると判定したとき（Ｓ２４７がＹＥＳ判定の場合）、ＥＣＵ２は、主室イオン信号９８ｂの最大値ｉｂｍａｘが予め定めたイオン閾値ｉｂｃ以下であるか否かを判定する（Ｓ２４９）。
【0134】
ステップＳ２４９において、主室イオン信号９８ｂの最大値ｉｂｍａｘが予め定めたイオン閾値ｉｂｃ以下でないと判定したとき（Ｓ２４９がＮＯ判定の場合）、ＥＣＵ２は、部分失火であると判定する（Ｓ２５０）。一方、ステップＳ２４９において、主室イオン信号９８ｂの最大値ｉｂｍａｘが予め定めたイオン閾値ｉｂｃ以下であると判定したとき（Ｓ２４９がＹＥＳ判定の場合）、ＥＣＵ２は、完全失火であると判定する（Ｓ２５１）。
【0135】
このように、本発明の第３の実施形態では、副室点火モードと主室点火モードのそれぞれにおける失火パターンを判別することが可能である。これにより、それぞれの失火パターンに適した失火回復制御が可能となる。
【0136】
副室点火モードにおいて、完全失火であると判定した場合には、例えば、副室用点火装置５０１ａの点火エネルギを増加させて、副室４２内の着火性を改善する。また、吸気バルブ３２と排気バルブ３４のオーバラップ量を増やす制御を実行して、副室４２の掃気を促進する。一方、副室点火モードにおいて、部分失火であると判定した場合には、主室３７の空燃比の燃料リッチ化や、ＥＧＲ率の減少などの制御を実行する。
【0137】
主室点火モードにおいて、完全失火であると判定した場合には、例えば、主室用点火装置５０ｂの点火エネルギを増加させて、主室３７内での着火性を改善する。また、主室３７の空燃比の燃料リッチ化や、ＥＧＲ率の減少などの制御を実行する。一方、主室点火モードにおいて、部分失火である判定した場合には、吸気バルブ３２と排気バルブ３４のオーバラップ量を増やす制御を実行して、副室４２の掃気を促進する。
【0138】
このように失火パターンに応じて適切な回復制御を選択することで、確実な失火回復が可能となる。これにより、エンジン１３ｂの燃費改善やエミッション低減、失火に伴う振動や騒音の低減を図ることができる。
【0139】
４．第４の実施形態
上述した第１～第３の実施形態に係る失火検出方法では、ＥＣＵが、主室用点火装置や副室用点火装置から受信したイオン信号に基づいて失火を検出した。この場合に、ＥＣＵは、イオン信号の最大値ｉｂｍａｘ，ｉａｍａｘや積分値Ｓｉを算出したり、算出結果とイオン閾値ｉｃとを比較したりする処理を行う。そのため、ＥＣＵの演算負荷が大きくなるという課題がある。また、ＥＣＵが失火判定機能を有するため、制御ソフトウェアの開発工数が比較的大きくなるという課題もある。
上述した第１～第３の実施形態に係る失火検出方法では、ＥＣＵが、主室用点火装置や副室用点火装置から受信したイオン信号に基づいて失火を検出した。この場合に、ＥＣＵは、イオン信号の最大値ｉｂｍａｘ，ｉａｍａｘや積分値Ｓｉを算出したり、算出結果とイオン閾値ｉｃとを比較したりする処理を行う。そのため、ＥＣＵの演算負荷が大きくなるという課題がある。また、ＥＣＵが失火判定機能を有するため、制御ソフトウェアの開発工数が比較的大きくなるという課題もある。
【0140】
第４の実施形態に係るエンジンは、第１の実施形態に係るエンジン１３（図１参照）と同様の構成を備えている。第４の実施形態に係るエンジンが第１の実施形態に係るエンジン１３と異なる点は、失火判定部を有する主室用点火装置５０１ｂである。そのため、ここでは、主室用点火装置５０１ｂについて説明し、エンジン１３と共通の構成についての説明を省略する。
【0141】
【0142】
図１３に示すように、主室用点火装置５０１ｂは、点火部５１ｂと、イオン電流検出部９０１ｂを備える。点火部５１ｂの構成は、第１の実施形態に係る主室用点火装置５０ｂの点火部５１ｂ（図３参照）と同じであるため、詳しい説明を省略する。
【0143】
イオン電流検出部９０１ｂは、本発明における失火検出装置の第１の例を示す。イオン電流検出部９０１ｂは、第１の実施形態に係るイオン電流検出部９０ｂ（図３参照）と同様の構成を有している。イオン電流検出部９０１ｂが第１の実施形態に係るイオン電流検出部９０ｂと異なるところは、ピークホールド回路８０ｂと、分圧用抵抗８２ｂ，８３ｂと、比較器８１ｂを備えることである。そのため、ここでは、ピークホールド回路８０ｂ、分圧用抵抗８２ｂ，８３ｂ、比較器８１ｂについて説明し、第１の実施形態に係るイオン電流検出部９０ｂと共通の構成についての説明を省略する。
【0144】
ピークホールド回路８０ｂ、分圧用抵抗８２ｂ，８３ｂ、及び比較器８１ｂは、失火であるか否かを判定する失火判定部を構成する。イオン電流検出部９０１ｂにおいて、電圧変換用抵抗９３ｂによって電圧変換された主室イオン信号９８ｂは、ピークホールド回路８０ｂに入力される。ピークホールド回路８０ｂは、主室イオン信号９８ｂの最大値ｉｂｍａｘを一定期間保持した後、比較器８１ｂの一端に出力する。
【0145】
ピークホールド回路８０ｂが主室イオン信号９８ｂの最大値ｉｂｍａｘを保持する期間は、エンジンサイクルの１周期期間より短く、例えば、１０ｍｓである。主室イオン信号９８ｂの最大値ｉｂｍａｘを保持する期間が過ぎると、ピークホールド回路８０ｂの出力は、０になる。これにより、エンジンサイクルの１サイクル毎に主室イオン信号９８ｂの最大値ｉｂｍａｘが比較器８１ｂに入力される。
【0146】
分圧用抵抗８２ｂ，８３ｂには、図示しないバッテリから＋１２Ｖの電圧が供給される。分圧用抵抗８２ｂ，８３ｂは、供給された＋１２Ｖの電圧を分圧して、イオン閾値ｉｃとして、比較器８１ｂの残りの一端に出力する。分圧用抵抗８２ｂ，８３ｂの抵抗値は、イオン閾値ｉｃが失火検知に対して適切な値になるように、適宜選択される。
【0147】
比較器８１ｂは、入力された主室イオン信号９８ｂの最大値ｉｂｍａｘとイオン閾値ｉｃを比較し、主室イオン信号９８ｂの最大値ｉｂｍａｘがイオン閾値ｉｃ以下の場合に、失火判定信号８８ｂとして「１」をＥＣＵ２に送信する。また、比較器８１ｂは、主室イオン信号９８ｂの最大値ｉｂｍａｘがイオン閾値ｉｃより大きい場合に、失火判定信号８８ｂとして「０」をＥＣＵ２に送信する。
【0148】
ＥＣＵ２は、ピークホールド回路８０ｂが主室イオン信号９８ｂの最大値ｉｂｍａｘを保持している期間内に、失火判定信号８８ｂを受信する。ＥＣＵ２は、失火判定信号８８ｂが「１」の場合に「失火」であると判定し、失火判定信号８８ｂが「０」の場合に「正常燃焼」であると判定する。これにより、副室点火モードにおいて、失火検出に伴うＥＣＵ２の演算負荷を低減することができる。また、ＥＣＵ２に組み込む制御ソフトウェアが簡素化されるため、ソフトウェアの開発工数を低減することができる。
【0149】
本実施形態においては、ピークホールド回路８０ｂによって、主室イオン信号９８ｂの最大値ｉｂｍａｘを検出するようにした。しかし、本発明に係るイオン電流検出部としては、ピークホールド回路８０ｂを積分回路に変更することによって、イオン積分値Ｓｉを検出るように構成してもよい。
【0150】
また、本実施形態では、失火判定部を備えた主室用点火装置の例を示した。しかし、本発明に係る失火検出装置としては、上述の主室用点火装置５０１ｂと同様に、失火判定部を備える副室用点火装置であってもよい。この場合は、主室点火モードにおいて、失火検出に伴うＥＣＵ２の演算負荷を低減することができる。また、ＥＣＵ２に組み込む制御ソフトウェアが簡素化されるため、ソフトウェアの開発工数を低減することができる。
【0151】
５．第５の実施形態
正常燃焼時におけるイオン生成量は、例えば、負荷が高くなるほど多くなる。また、正常燃焼時におけるイオン生成量は、例えば、空燃比が大きくなるほど少なくなる。このように、正常燃焼時のイオン生成量は、エンジンの運転条件によって種々に変わる。したがって、失火判定基準であるイオン閾値ｉｃの適正値は、運転条件によって変化すると考えられる。
正常燃焼時におけるイオン生成量は、例えば、負荷が高くなるほど多くなる。また、正常燃焼時におけるイオン生成量は、例えば、空燃比が大きくなるほど少なくなる。このように、正常燃焼時のイオン生成量は、エンジンの運転条件によって種々に変わる。したがって、失火判定基準であるイオン閾値ｉｃの適正値は、運転条件によって変化すると考えられる。
【0152】
イオン閾値ｉｃの適正値とは、失火を最も精度良く検出可能なイオン閾値のことを示す。イオン閾値ｉｃが適正値から大きく外れていると、失火を「正常燃焼」と判定したり、逆に正常燃焼を「失火」と判定したりする虞がある。したがって、失火検出の精度を保つには、イオン閾値ｉｃを適正値に設定することが重要である。
【0153】
第５の実施形態に係るエンジンは、第１の実施形態に係るエンジン１３と同様の構成を備えている。第５の実施形態に係るエンジンが第１の実施形態に係るエンジン１３と異なる点は、エンジンの運転条件によってイオン閾値ｉｃを可変制御する主室用点火装置５０２ｂである。そのため、ここでは、主室用点火装置５０２ｂについて説明し、エンジン１３と共通の構成についての説明を省略する。
【0154】
【0155】
主室用点火装置５０２ｂは、第４の実施形態に係る主室用点火装置５０１ｂと同様の構成を備えている。第５の実施形態に係る主室用点火装置５０２ｂが第４の実施形態に係る主室用点火装置５０１ｂと異なる点は、イオン電流検出部９０２ｂである。そのため、ここでは、イオン電流検出部９０２ｂについて説明し、主室用点火装置５０１ｂと共通の構成についての説明を省略する。
【0156】
イオン電流検出部９０２ｂは、本発明における失火検出装置の第２の例を示す。イオン電流検出部９０２ｂは、第４の実施形態に係るイオン電流検出部９０１ｂ（図１３参照）と同様の構成を有している。イオン電流検出部９０２ｂが第４の実施形態に係るイオン電流検出部９０１ｂと異なるところは、イオン閾値ｉｃの生成手段が、分圧用抵抗８２ｂ，８３ｂから、可変電圧器８４ｂに置き換わっている点である。そのため、ここでは、可変電圧器８４ｂについて説明し、イオン電流検出部９０１ｂと共通の構成についての説明を省略する。
【0157】
図１４に示すように、可変電圧器８４ｂには、図示しないバッテリから＋１２Ｖの電圧が供給される。また、可変電圧器８４ｂには、ＥＣＵ２からイオン閾値信号５５ｂが供給される。可変電圧器８４ｂは、供給された＋１２Ｖの電圧を、イオン閾値信号５５ｂの大きさに基づいて変圧して、イオン閾値ｉｃとして、比較器８１ｂの残りの一端に出力する。
【0158】
＜イオン閾値信号とイオン閾値ｉｃ＞
次に、ＥＣＵ２から可変電圧器８４ｂに入力されるイオン閾値信号５５ｂの大きさと、可変電圧器８４ｂから出力されるイオン閾値ｉｃとの関係について、図１５を用いて説明する。
図１５は、主室用点火装置の可変電圧器における、イオン閾値信号とイオン閾値との関係を示す説明図である。
次に、ＥＣＵ２から可変電圧器８４ｂに入力されるイオン閾値信号５５ｂの大きさと、可変電圧器８４ｂから出力されるイオン閾値ｉｃとの関係について、図１５を用いて説明する。
図１５は、主室用点火装置の可変電圧器における、イオン閾値信号とイオン閾値との関係を示す説明図である。
【0159】
図１５に示すように、可変電圧器８４ｂから出力されるイオン閾値ｉｃは、イオン閾値信号５５ｂの大きさに比例する。また、可変電圧器８４ｂから出力されるイオン閾値ｉｃは、イオン閾値信号５５ｂの大きさに応じて、０Ｖからバッテリ電圧である＋１２Ｖの範囲で連続的に可変設定される。
【0160】
本実施形態では、失火判定部を備えた主室用点火装置５０２ｂが、イオン閾値を可変制御する構成にした。しかし、本発明に係る失火検出装置としては、上述の主室用点火装置５０２ｂと同様に、失火判定部を備える副室用点火装置であってもよい。また、その場合に、主室用点火装置５０２ｂと同様に、副室用点火装置の可変電圧器がイオン閾値を可変制御するようにしてもよい。
【0161】
＜イオン閾値信号の変更＞
ＥＣＵ２は、第５の実施形態に係るエンジンの運転条件に応じてイオン閾値信号５５ｂの大きさを設定する。次に、ＥＣＵ２で設定されるイオン閾値信号５５ｂの変更例を、図１６～図１８を用いて説明する。
ＥＣＵ２は、第５の実施形態に係るエンジンの運転条件に応じてイオン閾値信号５５ｂの大きさを設定する。次に、ＥＣＵ２で設定されるイオン閾値信号５５ｂの変更例を、図１６～図１８を用いて説明する。
【0162】
図１６は、主室３７内のＥＧＲ率または空燃比に対するイオン閾値信号５５ｂの変更例を示す説明図である。主室３７内のＥＧＲ率または空燃比が高くなると、イオン信号の強度は低下する。そのため、図１６に示すように、イオン閾値信号５５ｂは、ＥＧＲ率または空燃比が高くなるにつれて小さくなるように変更することが望ましい。
【0163】
図１７は、エンジントルクまたは体積効率に対するイオン閾値信号５５ｂの変更例を示す説明図である。エンジントルクまたは体積効率が高くなると、イオン信号の強度は上昇する。そのため、図１７に示すように、イオン閾値信号５５ｂは、エンジントルクまたは体積効率が高くなるにつれて大きくなるように変更することが望ましい。
【0164】
図１８は、クーラント温度（冷却水温度）または吸気温度に対するイオン閾値信号５５ｂの変更例を示す説明図である。クーラント温度または吸気温度が高くなると、イオン信号の強度は上昇する。そのため、図１８に示すように、イオン閾値信号５５ｂは、クーラント温度または吸気温度が高くなるにつれて大きくなるように変更することが望ましい。
【0165】
このように、第５の実施形態に係る主室用点火装置５０２ｂでは、エンジンの運転条件に応じてイオン閾値を変更することができる。これにより、失火検出の精度を高精度に保つことができる。
【0166】
本発明に係る失火検出装置としては、副室用点火装置に対するイオン閾値と、主室用点火装置に対するイオン閾値とをそれぞれ別の値に設定してもよい。例えば、正常燃焼した場合には、副室内のイオン濃度は主室内のイオン濃度よりも高くなると考えられる。したがって、副室用点火装置に対するイオン閾値を、主室用点火装置に対するイオン閾値よりも高く設定すると、より精度の高い失火検出が可能となる。
【0167】
また、本発明に係るイオン閾値信号は、上述した主室３７内のＥＧＲ率、空燃比、エンジントルク、体積効率、クーラント温度、吸気温度等の運転条件の少なくとも１つに応じて決定すればよく、２つ以上の運転条件に応じて決定してもよい。
【0168】
また、第１の実施形態及び第２の実施形態で説明したように、ＥＣＵ２が失火判定をする場合においても、イオン閾値を運転条件に基づいて変更してもよい。これにより、失火の検出精度を向上させることができる。
【0169】
６．まとめ
以上説明したように、上述した第１の実施形態に係る失火検出方法は、混合気が流入される主室（主室３７）と、主室に設けられた主室用点火プラグ（点火プラグ４０ｂ）と、主室に連通する副室（副室４２）と、副室に設けられた副室用点火プラグ（点火プラグ４０ａ）と、主室内の混合気に点火するための電圧を主室用点火プラグに印加する主室用点火装置（主室用点火装置５０ｂ）と、副室内の混合気に点火するための電圧を副室用点火プラグに印加する副室用点火装置（副室用点火装置５０ａ）と、を備えた内燃機関（エンジン１３）の失火を検出する。この失火検出方法は、副室用点火プラグにより副室内の混合気に点火する副室点火運転（副室点火モード）時に、主室用点火装置が主室内のイオンの濃度（イオン信号の最大値ｉｂｍａｘ）を検出する。そして、失火検出部（ＥＣＵ２）が、主室用点火装置の検出結果に基づいて失火を検出する。
副室点火運転における完全失火時及び部分失火時は、正常燃焼時に比べて主室内に発生するイオンの濃度が低くなる。したがって、主室内のイオンの濃度から副室点火運転時の失火を確実に検出することができる。
以上説明したように、上述した第１の実施形態に係る失火検出方法は、混合気が流入される主室（主室３７）と、主室に設けられた主室用点火プラグ（点火プラグ４０ｂ）と、主室に連通する副室（副室４２）と、副室に設けられた副室用点火プラグ（点火プラグ４０ａ）と、主室内の混合気に点火するための電圧を主室用点火プラグに印加する主室用点火装置（主室用点火装置５０ｂ）と、副室内の混合気に点火するための電圧を副室用点火プラグに印加する副室用点火装置（副室用点火装置５０ａ）と、を備えた内燃機関（エンジン１３）の失火を検出する。この失火検出方法は、副室用点火プラグにより副室内の混合気に点火する副室点火運転（副室点火モード）時に、主室用点火装置が主室内のイオンの濃度（イオン信号の最大値ｉｂｍａｘ）を検出する。そして、失火検出部（ＥＣＵ２）が、主室用点火装置の検出結果に基づいて失火を検出する。
副室点火運転における完全失火時及び部分失火時は、正常燃焼時に比べて主室内に発生するイオンの濃度が低くなる。したがって、主室内のイオンの濃度から副室点火運転時の失火を確実に検出することができる。
【0170】
また、上述した第３の実施形態に係る失火検出方法は、副室点火運転（副室点火モード）時に、副室用点火装置（副室用点火装置５０１ａ）が副室（副室４２）内のイオンの濃度（イオン信号の最大値ｉａｍａｘ）を検出する。そして、失火検出部（ＥＣＵ２）は、副室点火運転時に失火を検出した場合に、副室用点火装置の検出結果に基づいて失火パターン（完全失火と部分失火）を判別する。
これにより、副室点火運転時の失火パターンを検知することができ、失火パターンに適した失火回復制御を実行することができる。
これにより、副室点火運転時の失火パターンを検知することができ、失火パターンに適した失火回復制御を実行することができる。
【0171】
また、上述した第２の実施形態に係る失火検出方法は、主室用点火プラグ（点火プラグ４０ｂ）により主室（主室３７）内の混合気に点火する主室点火運転（主室点火モード）時に、副室用点火装置（副室用点火装置５０１ａ）が副室（副室４２）内のイオンの濃度（イオン信号の最大値ｉａｍａｘ）を検出する。そして、失火検出部（ＥＣＵ２）が、副室用点火装置の検出結果に基づいて失火を検出する。
主室点火運転における完全失火時及び部分失火時は、正常燃焼時に比べて副室内に発生するイオンの濃度が低くなる。したがって、副室内のイオンの濃度から主室点火運転時の失火を確実に検出することができる。
主室点火運転における完全失火時及び部分失火時は、正常燃焼時に比べて副室内に発生するイオンの濃度が低くなる。したがって、副室内のイオンの濃度から主室点火運転時の失火を確実に検出することができる。
【0172】
また、上述した第３の実施形態に係る失火検出方法は、主室点火運転（主室点火モード）時に、主室用点火装置（主室用点火装置５０ｂ）が主室（主室３７）内のイオンの濃度（イオン信号の最大値ｉｂｍａｘ）を検出する。そして、失火検出部（ＥＣＵ２）は、主室点火運転時に失火を検出した場合に、主室用点火装置の検出結果に基づいて失火パターン（完全失火と部分失火）を判別する。
これにより、主室点火運転時の失火パターンを検知することができ、失火パターンに適した失火回復制御を実行することができる。
これにより、主室点火運転時の失火パターンを検知することができ、失火パターンに適した失火回復制御を実行することができる。
【0173】
また、上述した第１及び第２の実施形態に係る失火検出方法は、主室（主室３７）内のイオンの濃度を検出するために主室用点火装置（主室用点火装置５０ｂ）に設けた蓄電部（キャパシタ９１ｂ）、又は副室（副室４２）内のイオンの濃度を検出するために副室用点火装置（副室用点火装置５０１ａ）に設けた蓄電部（キャパシタ９１ａ）は、燃焼行程の初期から圧縮行程の中期までのいずれかのタイミングで電荷を蓄積する。
これにより、主室内の混合気が副室点火に先立って着火することを防止できる。その結果、副室点火運転（副室点火モード）時に、副室よりも先に主室の圧力が上昇することを防ぎ、副室から主室に向けた火炎ジェットの生成を妨げないようにすることができる。また、副室内の混合気が主室点火に先立って着火することを防止できる。その結果、主室点火運転（主室点火モード）時に、主室よりも先に副室の圧力が上昇することを防ぎ、主室内の火炎伝播が阻害されないようにすることができる。
これにより、主室内の混合気が副室点火に先立って着火することを防止できる。その結果、副室点火運転（副室点火モード）時に、副室よりも先に主室の圧力が上昇することを防ぎ、副室から主室に向けた火炎ジェットの生成を妨げないようにすることができる。また、副室内の混合気が主室点火に先立って着火することを防止できる。その結果、主室点火運転（主室点火モード）時に、主室よりも先に副室の圧力が上昇することを防ぎ、主室内の火炎伝播が阻害されないようにすることができる。
【0174】
また、上述した第４の実施形態に係る失火検出装置（イオン電流検出部９０１ｂ）は、混合気が流入される主室（主室３７）と、主室に設けられた主室用点火プラグ（点火プラグ４０ｂ）と、主室に連通する副室（副室４２）と、副室に設けられた副室用点火プラグ（点火プラグ４０ａ）と、主室内の混合気に点火するための電圧を主室用点火プラグに印加する主室用点火装置（主室用点火装置５０ｂ）と、副室内の混合気に点火するための電圧を副室用点火プラグに印加する副室用点火装置（副室用点火装置５０ａ）と、を備えた内燃機関（エンジン１３）の失火を検出する。内燃機関の主室用点火装置は、１次コイル（１次コイル５２ｂ）と、１次コイルの通電が遮断されると、起電力が生じる２次コイル（２次コイル５３ｂ）とを有する。失火検出装置は、主室用蓄電部（キャパシタ９１ｂ）と、主室内イオン検出部（イオン電流経路ダイオード９５ｂ及び電圧変換用抵抗９３ｂ）と、主室内失火検出部（比較器８１ｂ）と備える。主室用蓄電部には、主室用点火装置の２次コイルに流れる電流によって電荷が蓄電される。主室内イオン検出部は、副室用点火プラグにより副室内の混合気に点火する副室点火運転（副室点火モード）時に、主室用蓄電部が主室用点火プラグの電極に電圧を印加することにより主室内のイオンの濃度（イオン信号の最大値ｉｂｍａｘ）を検出する。主室内失火検出部は、主室内イオン検出部で検出されたイオンの濃度と予め定められた主室用イオン閾値（イオン閾値ｉｃ）との大きさを比較して失火であるか否かを検出する。
副室点火運転における完全失火時及び部分失火時は、正常燃焼時に比べて主室内に発生するイオンの濃度が低くなる。したがって、主室内のイオンの濃度から副室点火運転時の失火を確実に検出することができる。また、失火検出装置が副室点火運転における失火を検出するため、失火検出に伴う内燃機関の制御装置（ＥＣＵ２）の演算負荷を低減することができる。また、内燃機関の制御装置に組み込む制御ソフトウェアが簡素化されるため、ソフトウェアの開発工数を低減することができる。
副室点火運転における完全失火時及び部分失火時は、正常燃焼時に比べて主室内に発生するイオンの濃度が低くなる。したがって、主室内のイオンの濃度から副室点火運転時の失火を確実に検出することができる。また、失火検出装置が副室点火運転における失火を検出するため、失火検出に伴う内燃機関の制御装置（ＥＣＵ２）の演算負荷を低減することができる。また、内燃機関の制御装置に組み込む制御ソフトウェアが簡素化されるため、ソフトウェアの開発工数を低減することができる。
【0175】
また、上述した第４の実施形態に係る副室用点火装置は、１次コイルと、１次コイルの通電が遮断されると、起電力が生じる２次コイルとを有する。そして、失火検出装置は、副室用蓄電部と、副室内イオン検出部と、副室内失火検出部と備える。副室用蓄電部は、副室用点火装置の２次コイルに流れる電流によって電荷が蓄電される。副室内イオン検出部は、主室用点火プラグにより主室（主室３７）内の混合気に点火する主室点火運転（主室点火モード）時に、副室用蓄電部が副室用点火プラグ（点火プラグ４０ａ）の電極に電圧を印加することにより副室（副室４２）内のイオンの濃度（イオン信号の最大値ｉａｍａｘ）を検出する。副室内失火検出部は、副室内イオン検出部で検出されたイオンの濃度と予め定められた副室用イオン閾値との大きさを比較して失火であるか否かを検出する。
主室点火運転における完全失火時及び部分失火時は、正常燃焼時に比べて副室内に発生するイオンの濃度が低くなる。したがって、副室内のイオンの濃度から主室点火運転時の失火を確実に検出することができる。また、失火検出装置が主室点火運転における失火を検出するため、失火検出に伴う内燃機関の制御装置（ＥＣＵ２）の演算負荷を低減することができる。また、内燃機関の制御装置に組み込む制御ソフトウェアが簡素化されるため、ソフトウェアの開発工数を低減することができる。
主室点火運転における完全失火時及び部分失火時は、正常燃焼時に比べて副室内に発生するイオンの濃度が低くなる。したがって、副室内のイオンの濃度から主室点火運転時の失火を確実に検出することができる。また、失火検出装置が主室点火運転における失火を検出するため、失火検出に伴う内燃機関の制御装置（ＥＣＵ２）の演算負荷を低減することができる。また、内燃機関の制御装置に組み込む制御ソフトウェアが簡素化されるため、ソフトウェアの開発工数を低減することができる。
【0176】
また、上述した第５の実施形態に係る失火検出装置（イオン電流検出部９０２ｂ）は、主室用イオン閾値を変更する主室用イオン閾値変更部（可変電圧器８４ｂ）を備える。
これにより、副室点火運転（副室点火モード）時に用いるイオン閾値を変更することができる。その結果、副室点火運転時における失火検出の高精度化を図ることができる。
これにより、副室点火運転（副室点火モード）時に用いるイオン閾値を変更することができる。その結果、副室点火運転時における失火検出の高精度化を図ることができる。
【0177】
また、上述した第５の実施形態に係る失火検出装置は、副室用イオン閾値を変更する副室用イオン閾値変更部を備える。
これにより、主室点火運転（主室点火モード）時に用いるイオン閾値を変更することができる。その結果、主室点火運転時における失火検出の高精度化を図ることができる。
これにより、主室点火運転（主室点火モード）時に用いるイオン閾値を変更することができる。その結果、主室点火運転時における失火検出の高精度化を図ることができる。
【0178】
また、上述した第４及び第５の実施形態に係る主室用イオン閾値変更部（可変電圧器８４ｂ）又は副室用イオン閾値変更部は、空燃比、ＥＧＲ率、エンジントルクのうちの少なくとも１つに応じて、主室用イオン閾値（イオン閾値ｉｃ）又は副室用イオン閾値を変更する。
これにより、内燃機関（エンジン）の運転条件に応じて、イオン閾値を変更することができる。その結果、失火検出の精度を高精度に保つことができる。
これにより、内燃機関（エンジン）の運転条件に応じて、イオン閾値を変更することができる。その結果、失火検出の精度を高精度に保つことができる。
【0179】
また、上述した第４及び第５の実施形態に係る主室用イオン閾値と副室用イオン閾値は、異なる大きさに設定される。
これにより、正常燃焼後の副室内のイオン濃度と主室内のイオン濃度が異なる場合であっても、精度の高い失火検出が可能となる。
これにより、正常燃焼後の副室内のイオン濃度と主室内のイオン濃度が異なる場合であっても、精度の高い失火検出が可能となる。
【0180】
以上、本発明の失火検出方法及び失火検出装置の実施形態について、その作用効果も含めて説明した。しかしながら、本発明の失火検出方法及び失火検出装置は、上述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形実施が可能である。
【0181】
また、上述した実施形態は、本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【0182】
例えば、上述した第１～第３の実施形態では、ＥＣＵ２が失火判定処理を行う構成にした。しかし、本発明に係る失火判定処理は、ＥＣＵ２とは別に設けた制御部、例えば、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）としてもよい。
【符号の説明】
【0183】
２…ＥＣＵ、 １３，１３ｂ…エンジン、 ３１…吸気マニホールド、 ３２…吸気バルブ、 ３３…排気マニホールド、 ３４…排気バルブ、 ３５…ピストン、 ３６…インジェクタ、 ３７…主室、 ３８…シリンダ、 ４０ａ，４０ｂ…点火プラグ、 ４１ａ，４１ｂ…電極、 ４２…副室、 ４３…貫通孔、 ４５…副室形成部材、 ４８ａ，４８ｂ…ハイテンションコード、 ５０ａ，５０１ａ…副室用点火装置、 ５０ｂ，５０１ｂ，５０２ｂ…主室用点火装置、 ５１ａ，５１ｂ…点火部、 ５２ａ，５２ｂ…１次コイル、 ５３ａ，５３ｂ…２次コイル、 ５４ａ，５４ｂ…イグナイタ、 ５５ｂ…イオン閾値信号、 ５７ａ…ダイオード、 ５８ａ…抵抗、 ５９ａ，５９ｂ…点火制御信号、 ８０ｂ…ピークホールド回路、 ８１ｂ…比較器、 ８２ｂ…分圧用抵抗、 ８４ｂ…可変電圧器、 ８８ｂ…失火判定信号、 ９０ａ，９０ｂ，９０１ｂ，９０２ｂ…イオン電流検出部、 ９１ａ，９１ｂ…キャパシタ、 ９２ａ，９２ｂ…ツェナーダイオード、 ９３ｂ…電圧変換用抵抗、 ９４ｂ…２次電流経路ダイオード、 ９５ｂ…イオン電流経路ダイオード、 ９８ａ…副室イオン信号、 ９８ｂ…主室イオン信号
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】