以下、本発明の一実施形態を、図面を参� ��して説明する。

 図1に概略的に示した内燃機関たるエンジン 100は自動車用の4気筒のもので、その吸気系1� ��は図示しないアクセルペダルに応動して開� ��するスロットルバルブ2が配設され、その下 流側にはサージタンク3が設けられている。� �ージタンク3に連通する吸気系1の吸気マニホ ルド4の、シリンダ10に吸気弁10aを介して連通 する一方の端部近傍には、さらに燃料噴射弁 5が設けてあり、この燃料噴射弁5を、電子制� ��装置6により各気筒毎に独立して噴射すべく 制御するようにしている。また排気系20には� ��排気ガス中の酸素濃度を測定するための空� ��比センサであるO ₂ センサ21が、図示しないマフラに至るまでの� ��路に配設された三元触媒22の上流の位置に� �り付けられている。このO ₂ センサ21は通常のO ₂ センサとして周知のものとほぼ同様の構成を 有している。すなわち、大気側電極と排気側 電極との間の酸素濃度差により電圧を発生し 、理論空燃比よりも空燃比がリッチであるか リーンであるかをこの電圧に基づき判定でき るようにしている。   

 電子制御装置6は、中央演算処理装置7と、� �憶装置8と、入力インターフェース9と、出力 インターフェース11とを具備してなるマイク� ��コンピュータシステムを主体に構成されて� ��り、その入力インターフェース9には、サー ジタンク3内の圧力を検出するための吸気圧� �ンサ13からの吸気圧信号a、エンジン回転数NE を検出するための回転数センサ14からの回転� ��信号b、車速を検出するための車速センサ15� ��らの車速信号c、スロットルバルブ2の開閉� �態を検出するためのアイドルスイッチ16から のLL信号d、エンジンの冷却水温を検出するた めの水温センサ17からの水温信号e、上記した O ₂ センサ21からの電流信号hなどが入力される。 一方、出力インターフェース11からは、燃料� ��射弁5に対して燃料噴射信号fが、また点火� �ラグ18に対してイグニッションパルスgが出� �されるようになっている。点火プラグ18には 、イオン電流Iionを検出するためにイオン電� �測定用回路25が接続されている。点火プラグ 18は、図2に示すように、点火コイル24a及びス イッチングトランジスタ24bを少なくとも備え る点火回路24に接続してあり、したがってイ� ��ン電流検出回路25も点火回路24に接続される 。イオン電流検出回路25は、前記図2に示すよ うに、互いに逆向きに直列接続されるツェナ ーダイオード25a、25bと、一方のツェナーダイ オード25aに並列に接続され、点火コイル24aに 発生する逆起電力により充電され、検出用電 圧を発生させるコンデンサ25dと、イオン電流 Iionを増幅出力する増幅器25cとを備えている� �また、このイオン電流検出回路25の増幅器25c からは、イオン電流Iionが波形整形回路たる� �ンパレータ26に出力される。このコンパレー タ26は、電圧の印加により発生したアナログ� ��号であるイオン電流Iionを、方形波(パルス)� ��に波形整形して出力する。コンパレータ26� �、具体的には、前記図2に示すように、あら� ��じめ設定されたイオン電流Iionの閾値に対応 する強さの所定電流値Irefと前記イオン電流Ii onとを比較し、前記イオン電流Iionが前記所定 電流値Irefを下回った場合に出力信号Ioutを出� ��する。すなわち、出力信号Ioutは、イオン電 流Iionが前記所定電流値Irefを上回った時点で� ��ち下がり(lowになり)、下回った時点で立ち� �がる(highになる)方形波となる。このコンパ� �ータ26の出力端は、入力インターフェース9� �介して中央演算処理装置7に接続される。

 電子制御装置6には、吸気圧センサ13から� ��力される吸気圧信号aと回転数センサ14から� ��力される回転数信号bとを主な情報とし、エ ンジン状況に応じて決まる各種の補正係数で 基本噴射時間を補正して燃料噴射弁開成時間 すなわちインジェクタ最終通電時間Tを決定� �、その決定された通電時間により燃料噴射� �5を制御して、エンジン負荷に応じた燃料を� ��燃料噴射弁5から吸気系1に噴射させるため� �プログラムが内蔵している。

 加えて、前記電子制御装置6には、点火プ ラグ18の放電終了時に点火コイル24aとイオン� ��流検出回路25のコンデンサ25dとの間のLC共振 に由来して前記点火コイル24aの二次側に発生 する電流(以下LC共振電流と称する)を含むイ� �ン電流Iionを検知し、検知した電流の波形の� ��状に基づき燃焼状態を判定する燃焼状態判� ��プログラムをさらに内蔵している。この燃� ��状態判定プログラムは、具体的には、点火� ��号の立ち下がり時刻T1から点火終了に伴い� �生するノイズが十分減衰するのに必要な所� �時間後の測定開始点T2から所定の測定終了点 T3までの放電時間帯に、前記信号電流Ioutの立 ち下がり及び立ち上がりの時刻を順次検知し 、検知した電流の前記LC共振に由来する波形� ��持続期間すなわち最初に検出した信号電流I outの立ち下がりから最後に検出した信号電流 Ioutの立ち下がりまでの期間を、LC共振電流に 由来する波形の持続時間(以下LC共振電流の持 続時間spkstedと称する)として計測し、この持� ��時間spkstedが所定値Ts以上であれば失火状態� ��あると判定する。なお、時刻T1から測定開� �点T2までの期間の長さ、すなわち点火終了に 伴い発生するノイズが十分減衰するのに必要 な所定期間の長さは、予め実験的に求めた所 定値に設定している。また、測定開始点T2か� ��測定終了点T3までの期間の長さすなわち放� �時間帯の長さは、測定開始点から起算し、� �ンジン100が燃焼状態にない場合に前記LC共振 に由来する電流が十分減衰すると判定できる 時点までの期間の長さとして実験的に決定し ている。

 ここで、このような構成においては、イ� ��ン電流Iion、信号電流Iout、及び点火信号の� �時変化を共通の時間軸に対して示したもの� �ある図4ないし図7にそれぞれ示すように、点 火毎に点火プラグ18にバイアス電圧が印加さ� ��、放電終了後にはLC共振電流が発生すると� �もに、燃焼時にはイオン電流Iionが燃焼室30� �に発生する。ここで、LC共振電流の大きさi� �、以下の式で示される。

 i = [-2CV / C(4L / C - R ² ) ^1/2 ]e ^-Lt/2R sin((4L/C - R ² ) ^1/2 t)
 ここで、Cはコンデンサ25dの容量、Lは点火� �イル24aの二次側のインダクタンス、Vは放電� ��了時のコンデンサ25dの吹き消え電圧、Rは点 火プラグ18の両電極間に混合気の燃焼に伴い� ��オンが発生することに伴う抵抗成分である� ��なお、図4は燃焼時、図5は失火時において� �LC共振電流のみが発生する場合、図6はLC共振 電流に加えて放電後にノイズだれが発生する 場合、図7はLC共振電流に加えてスパイクノイ ズが発生する場合をそれぞれ示す。

 すなわち、LC共振電流は、燃焼時には、� �火プラグ18の両極間に前記抵抗成分Rが存在� �るので減衰が速くなる、すなわち持続時間� �短くなるのに対し、失火時には、点火プラ� �18の両極間に前記抵抗成分Rが存在しないの� �減速が遅くなる、すなわちLC共振電流の持続 時間が長くなる。

 前記燃焼状態判定プログラムにより行う� ��理の概略手順を、フローチャートである図3 を参照しつつ説明する。

 まず、ステップS1では、LC共振電流の持続 時間spkstedを計測する。それから、ステップS2 に進む。具体的には、最初に検出した信号電 流Ioutの立ち下がりから最後に検出した信号� �流Ioutの立ち下がりまでの期間を計測する。

 ステップS2では、LC共振電流の持続時間spk stedが所定値Tsを上回るか否かを判定する。LC� ��振電流の持続時間spkstedが所定値Tsを上回る� ��合には、ステップS3に進む。そうでない場� �には、ステップS4に進む。

 ステップS3では、エンジン100が失火状態� �あるものと判定し、この燃焼状態判定プロ� �ラムを終了する。

 ステップS4では、エンジン100が燃焼状態� �あるものと判定し、この燃焼状態判定プロ� �ラムを終了する。

 ここで、燃焼状態においては、前記図4に 示すように、LC共振電流の持続時間spkstedは前 記図5ないし図7に示すような失火状態におけ� ��LC共振電流の持続時間spkstedより短く、ステ� ��プS2でLC共振電流の持続時間spkstedが所定値Ts を上回らないと判定される。すなわち、ステ ップS1→S2→S4の処理が順次行われ、エンジン 100は燃焼状態にあると判定される。一方、失 火状態においては、LC共振電流の持続時間spks tedは長く、ステップS2でLC共振電流の持続時� �spkstedが所定値Tsを上回ると判定される。す� �わち、ステップS1→S2→S3の処理が順次行わ� �、エンジン100は失火状態にあると判定され� �。

 すなわち本実施形態に係る燃焼状態判定� ��法を採用すれば、失火時においてはLC共振� �流の持続時間spkstedが長くなることに着目し� ��前記持続時間spkstedが所定値Tsを上回る場合� ��エンジン100が失火状態であると判定し、そ� ��でない場合にはエンジン100が燃焼状態であ� ��と判定を行う。この判定は従来のイオン電� ��を用いた燃焼状態の判定に用いられる前記� ��定終了点T3以後のイオン電流とは関わりな� �行われるので、失火状態において前記図6に� ��すようなノイズだれが発生した場合や、失� ��状態において前記図7に示すようなコロナノ イズが発生した場合であっても正しく失火状 態にあると判定できる。従って、従来の点火 終了から燃焼時においてLC共振電流が十分減� ��するのに必要な時間経過後の測定開始時点� ��なわち本実施形態における測定終了点T3か� �イオン電流Iionの検出を開始する態様におい� ��発生する不具合、すなわちノイズだれやコ� ��ナノイズ等の発生により失火時に失火して� ��ないと誤判定される不具合の発生を防ぐこ� ��ができる。また、放電終了後前記燃焼時に� ��いてLC共振電流が十分減衰するのに必要な� �間経過までのイオン電流Iionを検知するため� ��燃焼が早く終了した場合でも燃焼に伴うイ� ��ン電流Iionを検知でき、従って燃焼が速い場 合に正常な燃焼が行われたにもかかわらず失 火状態であると誤判定が行われる不具合の発 生も防ぐことができる。

 なお、本発明は以上に述べたような実施� ��形態に限らない。

 例えば、上述した実施形態においては最� ��に信号電流Ioutの立ち下がりすなわちイオン 電流Iionの立ち上がりを検出してから最後に� �号電流Ioutの立ち下がりすなわちイオン電流I ionの立ち上がりを検出するまでの時間をLC共� ��電流の持続時間spkstedとして計測し、この持 続時間spkstedを利用してエンジンの燃焼状態� �判定を行うようにしたが、最後に信号電流Io utの立ち下がりすなわちイオン電流Iionの立ち 上がりを検出してから測定終了点T3までの時� ��をLC共振電流の検知終了から測定終了点T3ま での共振検知終了後時間spksted2として計測し� ��この共振検知終了後時間spksted2が所定値以� �である場合に燃焼状態であると判定する態� �を採用してもよい。また、共振検知終了後� �間spksted2の前記LC共振電流の持続時間spkstedに 対する比率Rsに基づき、前記比率Rsが所定値� �上である場合に燃焼状態であると判定する� �様を採用してもよく、これらLC共振電流の持 続時間spksted、共振検知終了後時間spksted2、及 び前記比率Rsのうちいずれか2つを併用して燃 焼状態の判定を行ってもよい。加えて、前記 持続時間の計測の起点は、最初にイオン電流 Iionの立ち下がりを検出した時刻でなく、測� �開始点T2であってもよい。

 さらに、イオン電流Iionを検出しなかった 場合、失火状態にあると判定するようにする となおよい。失火時には、放電期間すなわち 点火終了からLC共振電流の発生までの時間が� ��く、前記測定終了点T3以後にLC共振電流が発 生することもあるからである。   

 また、前記LC共振電流の持続時間spkstedを� ��測する代わりに、検出された電流の周波数� ��所定値以上である場合に失火状態であると� ��定する態様も考えられる。このように周波� ��を基準として失火状態を判定する態様の一� ��として、前記信号電流Ioutが立ち下がった回 数、すなわちイオン電流Iionが所定の閾値Iref� ��越えた回数を計測し、前記イオン電流Iionが 所定の閾値Irefを越えた回数すなわち割り込� �回数が所定値を上回る場合に失火状態であ� �と判定する態様が考えられる。

 このような態様においては、燃焼状態判� ��プログラムとして、上述した実施の形態に� ��けるステップS1~S4の処理に代えて、以下の� �理を行うとよい。この処理の概略手順を、� �ローチャートである図8を参照しつつ説明す� ��。

 まず、ステップS11において、前記信号電� ��Ioutが立ち下がった回数Cを計測する。すな� �ち、イオン電流Iionが所定の閾値Irefを越えた 回数すなわち割り込み回数を計測する。それ から、ステップS12に進む。

 ステップS12では、前記信号電流Ioutが立ち 下がった回数Cが所定値CCを上回るか否かを判 定する。前記信号電流Ioutが立ち下がった回� �Cが所定値CCを上回る場合には、ステップS13� �進む。そうでない場合には、ステップS14に� �む。

 ステップS13では、エンジン100が失火状態� ��あるものと判定し、この燃焼状態判定プロ� ��ラムを終了する。

 ステップS14では、エンジン100が燃焼状態� ��あるものと判定し、この燃焼状態判定プロ� ��ラムを終了する。

 この態様でも、失火時には、主に前記LC� �振電流が検出され、このLC共振電流は略一定 の周波数で振動し、ピークとピークとの間で は検出されるイオン電流Iionが所定の閾値Iref� ��下回り0に近づくとともに、次のピークに近 づくとイオン電流Iionが再び所定の閾値Irefを� ��回ることから、イオン電流Iionのピークに伴 い前記信号電流Ioutの立ち下がり及び立ち上� �りが発生する頻度は高くなる。その一方で� �燃焼時にはこのLC共振電流が燃焼に伴うイオ ン電流と重畳するので、前記信号電流Ioutの� �ち上がりは燃焼開始後測定終了点T3まで観測 されなくなるので割り込み回数が失火状態と 比較して少なくなり、従って失火状態を的確 に検出できる。また、割り込み回数の計測を 行う代わりに、イオン電流Iionの波形をフー� �エ変換して周波数成分を取り出し、取り出� �れた周波数成分のうち所定の閾値以上のも� �の割合が所定の許容値以上である場合にエ� �ジン100が失火状態にあるものと判定する態� �も考えられる。

 また、検出された電流の周波数成分が略� ��て所定範囲内である場合、すなわち検出さ� ��たイオン電流Iionのピーク間の時間間隔が略 一定である場合に失火状態と判定する態様も 考えられる。具体的には、検出された電流の 周波数成分のうち所定範囲内のものの割合が 所定の閾値LLを上回る場合に失火状態と判定� ��る態様が考えられる。

 このような態様においては、燃焼状態判� ��プログラムとして、上述した実施の形態に� ��けるステップS1~S4の処理に代えて、以下の� �理を行うとよい。この処理の概略手順を、� �ローチャートである図9を参照しつつ説明す� ��。

 まず、ステップS21において、検出された� ��オン電流Iionの周波数成分を取り出し、所定 範囲内のものの割合Rの割合を算出する。こ� �周波数成分の取り出しは、例えばイオン電� �Iionの波形をフーリエ変換して周波数成分を� ��り出すことによって行う。それから、ステ� ��プS22に進む。

 ステップS22では、取り出された周波数成� ��のうち所定範囲内のものの割合Rが所定値RR� ��上回るか否かを判定する。検出された周波� ��成分のうち所定範囲内のものの割合が所定� ��閾値LLを上回る場合には、ステップS23に進� �。そうでない場合には、ステップS24に進む� �

 ステップS23では、エンジン100が失火状態� ��あるものと判定し、この燃焼状態判定プロ� ��ラムを終了する。

 ステップS24では、エンジン100が燃焼状態� ��あるものと判定し、この燃焼状態判定プロ� ��ラムを終了する。

 このような態様では、失火時において、� ��に単一の周波数成分を有する前記LC共振電� �が検出されるので、所定範囲内の周波数成� �の割合が所定の閾値LL以上である場合に失火 状態と判定することにより、失火状態を的確 に検出できる。なお、前記周波数の所定範囲 は、失火状態における平均的なLC共振電流の� ��波数として、予め実験的に求められる。ま� ��、前記信号電流Ioutの立ち下がりの時間間隔 を計測し、この時間間隔の変動率が所定の許 容値以下である場合に、検出された電流の周 波数成分が略全て所定範囲内であるものとみ なして失火状態と判定する態様を採用しても よい。

 加えて、イオン電流Iionのピーク値をアナ ログ的に計測し、このピーク値が減衰してい る場合は失火状態と判定する態様も考えられ る。これらの態様であっても、失火時には、 主にLC共振電流が検出され、このLC共振電流� �所定周期で振動しつつ減衰していくことが� �いのに対して、燃焼状態では、LC共振電流が イオン電流Iionと重畳するので、検出される� �流のピーク値はLC共振電流の最初のピーク値 より大きいことが多いからである。また、イ オン電流Iionの時間微分を検出し、この時間� �分のピーク値が所定値以上である場合に失� �状態にあると判定してもよい。失火状態に� �いては主にLC共振電流が検出され、このLC共� ��電流は高周波で振動するのに対し、燃焼状� ��においてはLC共振電流とイオン電流が重畳� �たものが検出され、経時変化は比較的なだ� �かであるからである。

 そして、イオン電流Iionの積分値IIionが所� ��値TIを下回る場合に失火状態と判定する態� �が考えられる。

 このような態様においては、燃焼状態判� ��プログラムとして、上述した実施の形態に� ��けるステップS1~S4の処理に代えて、以下の� �理を行うとよい。この処理の概略手順を、� �ローチャートである図10を参照しつつ説明す る。なお、この態様では、各時刻でのイオン 電流Iionをアナログ的に計測し、計測された� �オン電流Iionを時刻と対応づけて記憶するこ� ��により波形を取得し、この波形に基づきイ� ��ン電流Iionの積分値IIionを算出する。

 まず、ステップS31において、点火信号の� ��ち下がりから放電時間帯の終了までのイオ� ��電流Iionの積分値IIionを算出する。それから� ��ステップS32に進む。

 ステップS32では、イオン電流Iionの積分値 IIionが所定値TIを上回るか否かを判定する。� �分値IIionが所定値TIを上回る場合には、ステ� ��プS33に進む。そうでない場合には、ステッ� ��S34に進む。

 ステップS33では、エンジン100が燃焼状態� ��あるものと判定し、この燃焼状態判定プロ� ��ラムを終了する。

 ステップS34では、エンジン100が失火状態� ��あるものと判定し、この燃焼状態判定プロ� ��ラムを終了する。

 このような構成においては、燃焼時には� ��LC共振電流と燃焼に伴うイオン電流とが重� �したものをイオン電流Iionとして検出するの� ��、点火終了後燃焼している間はイオン電流I ionが0に近づくことはない。これに対して、� �火時には、主にLC共振電流が検出され、検出 された電流は所定周期で振動するとともに、 前記図5ないし図7に示すように2回目以降のピ ーク強度は1回目のピーク強度を上回らない� �従って、イオン電流Iionの積分値IIionは、燃� �状態において大きくなり、失火時には小さ� �なる。   

 すなわちこの態様においても、従来の点� ��終了から燃焼時においてLC共振電流が十分� �衰するのに必要な時間経過後の測定開始時� �からイオン電流Iionの検出を行う態様におい� ��発生する不具合、すなわちノイズだれやコ� ��ナノイズ等の発生により失火時に失火して� ��ないと誤判定される不具合の発生を防ぐこ� ��ができる。また、放電終了後前記燃焼時に� ��いてLC共振電流が十分減衰するのに必要な� �間経過までのイオン電流Iionを検知するため� ��燃焼が早く終了した場合でも燃焼に伴うイ� ��ン電流Iionを検知でき、従って燃焼が速い場 合に正常な燃焼が行われたにもかかわらず失 火状態であると誤判定が行われる不具合の発 生も防ぐことができる。

 その他、本発明の趣旨を損ねない範囲で� ��々に変更してよい。