CN108457723A - 内燃机的点火装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种内燃机的点火装置，所述点火装置具备：火花塞，其具有面向内燃机的燃烧室的排气口附近的放电部；驱动部，其通过对火花塞施加驱动电压来使得在所述放电部发生非平衡等离子体放电；以及电子控制单元，其在排气净化催化剂处于预热状态的情况下，在第一预定期间从驱动部向火花塞施加驱动电压，由此使得在放电部发生非平衡等离子体放电，所述第一预定期间是自排气门开始打开起的预定期间、并且是发生排气的自由排气现象的期间。

Description

内燃机的点火装置
技术领域
本发明涉及内燃机的点火装置，尤其涉及内燃机的能够产生非平衡等离子体的点火装置。
背景技术
已知有如下装置，该装置具备安装成放电电极面向燃烧室的中心的中心火花塞和安装成放电电极面向燃烧室的周缘的环状火花塞，在排气净化催化剂的预热期间，除了为了在压缩上止点附近对混合气进行点火而从中心火花塞放电以外，还为了在排气上止点附近对未燃燃料进行点火而从环状火花塞放电(例如，参照日本特开2010-138750)。
发明内容
所述的相关技术是基于如下见解的技术：通过排气冲程中的活塞将附着在汽缸孔壁面的未燃燃料引向上方，被引向上方的未燃燃料在排气上止点附近被引导至燃烧室的周缘。然而，在活塞位于排气上止点附近时，残留在燃烧室内的气体的量变少，所以与之相应地残留氧气量也变少。尤其是，通过将未燃燃料引导至燃烧室的周缘，使得环状火花塞附近容易成为燃料过浓的状态。结果，即使从环状火花塞放电，也可能不发生未燃燃料的反应。在上述的情况下，未燃燃料即使在排气净化催化剂中也可能会未被净化便向大气中排出。
本发明提供如下内燃机的点火装置，在排气净化催化剂处于预热状态的情况下，该内燃机的点火装置能够有效地减少向大气中排出的未燃燃料，并且也能够促进排气净化催化剂的预热。
在本发明中，在排气净化催化剂的预热期间，在量较多的已燃气体通过火花塞的放电部时，通过所述火花塞产生非平衡等离子体，由此将已燃气体中的未燃燃料改性为容易发生氧化反应的性质。
本发明的技术方案的内燃机的点火装置应用于具备配置在排气通路的排气净化催化剂的内燃机。所述点火装置具备：火花塞，其具有面向所述内燃机的燃烧室的排气口附近的放电部；驱动部，其通过对所述火花塞施加驱动电压来使得在所述放电部发生非平衡等离子体放电；以及电子控制单元，其在所述排气净化催化剂处于预热状态的情况下，在第一预定期间从所述驱动部向所述火花塞施加驱动电压，由此使得在所述放电部发生非平衡等离子体放电，所述第一预定期间是自排气门开始打开起的预定期间、并且是发生排气的自由排气现象的期间。
在内燃机的运转期间，当排气门开始打开时，混合气的已燃气体从汽缸内向排气口流出。在此，从排气门开始打开到结束关闭为止的期间(开阀期间)中的自排气门开始打开起的预定期间中，在汽缸内大量地存在较高温且较高压的已燃气体，所以汽缸内的压力比排气口内的压力大，并且所述汽缸内与排气口内的压力差变大。因此，在排气门刚开始打开之后会发生汽缸内的已燃气体迅猛地向排气口流出这一所谓的自由排气现象。在发生上述那样的自由排气现象的期间(第一预定期间)中，量较多的已燃气体通过配置在排气口附近的放电部。
在本发明的内燃机的点火装置中，在排气净化催化剂处于预热状态的情况下，在所述第一预定期间从所述驱动部向所述火花塞施加驱动电压，由此使得在所述放电部发生非平衡等离子体放电。在前述的情况下，通过非平衡等离子体放电而生成的较高能量的电子与通过所述放电部附近的大量的已燃气体发生碰撞，由此大量地生成像OH自由基等那样反应能力较强的活性种。结果，像上述那样生成的活性种容易与已燃气体中的未燃燃料(烃)反应。当所述活性种与已燃气体中的未燃燃料反应时，所述未燃燃料被改性为容易发生氧化反应的不饱和烃(例如烯烃)等。因为像上述那样被改性的未燃燃料的至少一部分在比排气净化催化剂靠上游的排气通路被氧化，所以排气中的未燃燃料的量减少。在未燃燃料被氧化时产生反应热，由此提高了向排气净化催化剂流入的排气的温度。结果，能够有效地减少排气中的未燃燃料的量，并且能够促进排气净化催化剂的预热。另一方面，虽然在比排气净化催化剂靠上游的排气通路未被氧化的未燃燃料流入预热中的排气净化催化剂，但因为所述未燃燃料的性质被改性为容易发生氧化反应的性质，所以即使利用预热中的排气净化催化剂也容易将所述未燃燃料氧化。也能够利用在排气净化催化剂中未燃燃料被氧化时的反应热来促进排气净化催化剂的预热。因此，根据本发明的技术方案，在排气净化催化剂处于预热状态的情况下，能够有效地减少向大气中排出的未燃燃料，并且更进一步地促进排气净化催化剂的预热。
在此，当因所述自由排气现象而汽缸内的已燃气体迅猛地向排气口排出时，汽缸内的压力降低。尤其是，在从所述自由排气现象结束(所述第一预定期间终止)到排气冲程的大致一半为止的期间，活塞位于靠近下止点的位置，由此导致汽缸内的容积变得较大，所以汽缸内的压力容易降低。在前述那样的状态下，当由于其他汽缸的自由排气现象等而产生的正压波作用于所述汽缸的排气口时，排气口内的压力变得比汽缸内的压力大，排气有可能从排气口向汽缸内回流。像前述那样向汽缸内回流的排气因排气冲程的后半部分的活塞的动作而再次向排气口排出。在此，从排气口向汽缸内回流的排气的至少一部分通过所述火花塞的放电部。因此，在排气从排气口向汽缸内回流的期间中，当在所述火花塞的放电部发生非平衡等离子体放电时，能够将所述排气所包含的未燃燃料改性为容易发生氧化反应的性质。
在本发明的技术方案中，也可以是，在所述排气净化催化剂处于预热状态的情况下，所述电子控制单元除所述第一预定期间以外，还在第二预定期间从所述驱动部向所述火花塞施加驱动电压，由此使得在所述放电部发生非平衡等离子体放电，所述第二预定期间是从所述第一预定期间的结束后到排气冲程的大致一半为止的一部分的期间、并且是从所述燃烧室向所述排气口排出的气体向所述燃烧室回流的期间。
根据本发明的技术方案，在每一循环中，在所述第一预定期间和所述第二预定期间这两个期间中，能够对已燃气体中的未燃燃料进行改性，因此能够更可靠地减少向大气中排出的未燃燃料，并且能够更进一步地促进排气净化催化剂的预热。
在此，本发明的技术方案涉及的火花塞也可以与用于在压缩上止点的附近对混合气进行点火的火花塞分开设置，但期望是，用于对所述混合气进行点火的火花塞与本发明的技术方案涉及的火花塞通过一个火花塞来兼用。在前述的情况下，不需要设置两个点火装置，所以能够进一步抑制车载性能的恶化、部件数量的增加。在本发明的技术方案涉及的火花塞与用于对混合气进行点火的火花塞通过一个火花塞来兼用的情况下，混合气的点火也可以利用非平衡等离子体放电来进行，或者是，混合气的点火也可以利用热等离子体来进行。在利用热等离子体来进行混合气的点火的情况下，以能够在混合气的点火和未燃燃料的改性中切换放电方式的方式构成火花塞和/或驱动部即可。
也可以是，关于本发明的技术方案中的内燃机的点火装置，所述内燃机具备检测所述内燃机的曲轴位置的检测部。也可以是，在由所述检测部检测出的曲轴位置属于所述第二预定期间时，所述电子控制单元使得在所述放电部发生非平衡等离子体放电。
也可以是，关于本发明的技术方案中的内燃机的点火装置，所述内燃机具备检测所述内燃机的曲轴位置的检测部。也可以是，在由所述检测部检测出的曲轴位置属于所述第一预定期间时，所述电子控制单元使得在所述放电部发生非平衡等离子体放电。
在本发明的技术方案中，也可以是，所述电子控制单元基于所述内燃机的转速和主点火正时来导出所述第一预定期间和所述第二预定期间。
根据本发明的技术方案涉及的内燃机的点火装置，在排气净化催化剂处于预热状态的情况下，能够有效地减少向大气中排出的未燃燃料，并且能够更进一步地促进排气净化催化剂的预热。
附图说明
以下将参照附图说明本发明的示例性实施方式的特征、优点以及技术和产业意义，在附图中相似的附图标记表示相似的要素，并且其中：
图1是表示应用本发明的内燃机的大致构成的图。
图2是火花塞的顶端部的放大图。
图3是表示火花塞的施加电压、脉冲宽度、以及放电方式的关系的图。
图4是对在预热促进处理中，通过火花塞发生非平衡等离子体放电的正时进行说明的图。
图5是表示预热促进处理的执行正时的时间图。
图6是表示预热促进处理的执行步骤的流程图。
具体实施方式
以下，基于附图对本发明的具体的实施方式进行说明。对于在本实施方式中记载的构成部件的尺寸、材质、形状、相对配置等，只要没有特别记载，就并非旨在将发明的技术范围仅限定于构成部件的尺寸、材质、形状、相对配置。
图1是表示应用本发明的内燃机的大致构成的图。图1所示的内燃机1是具有多个汽缸2，并且利用火花塞3来对混合气进行强制点火的内燃机(例如汽油发动机)。在图1中仅图示出多个汽缸2中的一个汽缸2。
内燃机1的各汽缸2具有所述各汽缸2的顶面形成为单坡屋顶型的燃烧室。在各汽缸2中，在汽缸2的轴向上滑动自如地收纳有活塞。在各汽缸2中安装有火花塞3。此时，火花塞3以所述火花塞3的顶端部面向燃烧室的中心的方式安装于各汽缸2。如图2所示，在火花塞3的顶端部设置有中心电极30和接地电极31，通过对所述中心电极30施加驱动电压来使得在所述中心电极30与所述接地电极31之间发生放电，所述中心电极30配置在所述顶端部的中心，所述接地电极31配置成隔有预定的放电间隙地与所述中心电极30相对。包括所述中心电极30和所述接地电极31的火花塞3的顶端部是本发明的技术方案涉及的“放电部”的一个例子。
所述火花塞3电连接于电压控制电路。电压控制电路是用于控制对所述火花塞3的中心电极30施加的电压的电路，例如是选择性地执行以下两种模式的电路，这两种模式包括：使得在火花塞3的中心电极30与接地电极31之间发生热等离子体放电(例如电弧放电)的模式(以下，称为“第一放电模式”)、和使得在火花塞3的中心电极30与接地电极31之间发生非平衡等离子体放电(例如电晕放电)的模式(以下，称为“第二放电模式”)。作为第一放电模式的执行方法，例如可以使用对火花塞3的中心电极30施加长脉冲的电压的方法。另一方面，作为第二放电模式的执行方法，例如可以使用对火花塞3的中心电极30反复施加短脉冲的电压的方法。此时，第二放电模式中的脉冲宽度被设定为使得在中心电极30与接地电极31之间发生的放电方式不从电晕放电转变为电弧放电。在此，图3示出了施加电压、脉冲宽度、以及放电方式的关系。图3中的比实线靠下侧的区域是在中心电极30与接地电极31之间发生的放电方式为电晕放电的区域，比实线靠上侧的区域是在中心电极30与接地电极31之间发生的放电方式为电弧放电的区域。如图3所示，能够通过使得施加电压越高则脉冲宽度越短来避免从电晕放电向电弧放电的转变。因此，施加电压越高则将第二放电模式下的脉冲宽度设定得越短即可。电压控制电路是本发明的技术方案涉及的“驱动部”的一个例子。
在此，回到图1，在各汽缸2的燃烧室的顶面，进气口4的开口端和排气口5的开口端配置成隔着所述火花塞的顶端部。此时，进气口4的开口端和排气口5的开口端中，至少排气口5的开口端配置成所述开口端的边缘的一部分接近火花塞3。进气口4是用于向汽缸2内导入空气、燃料的端口，与进气管40连接。另一方面，排气口5是用于使气体从汽缸2内排出的端口，与排气管50连接。进气口4的开口端和排气口5的开口端分别通过进气门6和排气门7来开闭。
在内燃机1的各汽缸2中设置有向进气口4内喷射燃料的燃料喷射阀8。也可以在内燃机1的各汽缸2中设置向汽缸2内喷射燃料的燃料喷射阀来代替所述燃料喷射阀8，或者也可以设置上述两种燃料喷射阀。
所述排气管50将从汽缸2内向排气口5排出的排气引导至未图示的尾管。在排气管50的中途配置有催化剂壳体、未图示的消声器等。催化剂壳体收纳有在预定的温度以上有活性并且对排气中的有害气体成分进行净化的排气净化催化剂。可以利用例如三元催化剂、NOX吸藏还原型催化剂、或氧化催化剂等来作为此处所说的排气净化催化剂。
在像前述那样构成的内燃机1中一并设置有ECU(Electronic Control Unit：电子控制单元)9。ECU9是由CPU、ROM、RAM、备用RAM等构成的电子控制单元。ECU9与曲轴位置传感器10、加速器位置传感器11、空气流量计12、水温传感器等各种传感器电连接，能够向所述ECU9输入所述各种传感器的检测信号。
曲轴位置传感器10构成为输出与内燃机1的输出轴(曲轴)的旋转位置相关的电信号。加速器位置传感器11构成为输出与加速器踏板的操作量(加速器开度)相关的电信号。空气流量计12构成为输出与内燃机1的吸入空气量相关的电信号。水温传感器构成为输出与在内燃机1中循环的冷却水的温度相关的电信号。
ECU9基于所述各种传感器的输出信号来控制燃料喷射阀8、电压控制电路等各种设备。例如，ECU9将根据曲轴位置传感器10的输出信号运算出的内燃机转速、根据加速器位置传感器11的输出信号运算出的内燃机负荷以及水温传感器的输出信号(冷却水温度)作为参数，来对燃料喷射量(燃料喷射时间)、燃料喷射正时进行运算。ECU9根据所运算出的燃料喷射时间和燃料喷射正时来控制燃料喷射阀8。ECU9将内燃机转速、内燃机负荷以及冷却水温度作为参数来对火花塞3的点火正时进行运算。ECU9根据所运算出的点火正时来控制电压控制电路。此处所说的点火正时是用于对在各汽缸2的燃烧室形成的混合气进行点火的正时，例如，是各汽缸2的活塞位于压缩上止点附近的正时(以下，将上述那样的点火正时称为“主点火正时”)。在上述那样的主点火正时，ECU9控制电压控制电路以使得火花塞3在第一放电模式下工作。可以是，在内燃机1构成为能够切换使稀空燃比的混合气燃烧的运转(稀燃运转)、和使理论空燃比的混合气燃烧的运转(化学计量比运转)的情况下，可以将电压控制电路控制成，在化学计量比运转时的主点火正时使火花塞3在第一放电模式下工作，在稀燃运转时的主点火正时使火花塞3在第二放电模式下工作。
本实施方式的ECU9除执行所述的各种控制以外，还在排气净化催化剂的预热期间执行用于有效地减少向大气中排出的未燃燃料、并且进一步促进排气净化催化剂的预热的处理(以下称为“预热促进处理”)。以下，对预热促进处理的执行方法进行说明。
本实施方式中的预热促进处理是在排气净化催化剂处于预热状态时，将汽缸2内的已燃气体所包含的未燃燃料改性为容易发生氧化反应的性质的处理。具体而言，在排气净化催化剂处于预热状态的情况下，在量较多的已燃气体通过火花塞3的顶端部时，通过所述火花塞3来发生非平衡等离子体放电，由此将已燃气体中的未燃燃料改性为不饱和烃(例如烯烃)等容易发生氧化反应的性质。
在此，基于图4对在预热促进处理中通过火花塞3发生非平衡等离子体放电的正时进行说明。图4的上方的图表是表示排气门7的打开期间中的曲轴位置与汽缸2内的气体量的关系的图。图4的下方的图表是表示排气门7的打开期间中的曲轴位置与通过火花塞3的顶端部的气体的流速的关系的图。在图4所示的例子中，排气门7在比排气下止点(图4中的t1)早的时刻(图4中的t0)开始打开，并且在比排气上止点(图4中的t3)晚的时刻结束关闭。在图4中将气体从汽缸2内向排气口5流动时的流速用正值表示，并且将气体从排气口5向汽缸2内流动时的流速用负值表示。
当在图4中的t0，排气门7开始打开时，会发生汽缸2内的已燃气体迅猛地向排气口5流出的自由排气现象，因此汽缸2内的气体量会迅速减少。此时，火花塞3的顶端部接近排气口5的开口端的边缘，所以因自由排气现象而从汽缸2内向排气口5流动的排气中的量较多的排气通过火花塞3的顶端部附近。结果，在自排气门7开始打开起的第一预定期间(图4中的t0～t01的期间P1)，通过火花塞3的顶端部的气体的流速迅速变快。
此后，在排气冲程的前半部分(从排气下止点t1到排气冲程的大致一半(t2(BTDC90))为止的期间)，除因所述自由排气现象而汽缸2内的大部分的已燃气体向排气口5排出以外，还因汽缸2内的容积变大而汽缸2内的压力降低。在前述那样的状态下，当因其他汽缸2的自由排气现象等而产生的正压波作用于所述汽缸2的排气口5时，排气口5内的压力会变得比汽缸2内的压力大，所以会发生从排气口5向汽缸2内的排气的回流。结果，通过火花塞3的顶端部的气体的流速从正值变化为负值，与此相伴地，汽缸2内的气体量从减少倾向变化为增加倾向。想到了：在发生排气的回流的期间中的，通过火花塞3的顶端部的气体的流速的绝对值变得较大的第二预定期间(图4中的t11～t12的期间P2)，量较多的排气通过火花塞3的顶端部。
因此，在本实施方式的预热促进处理中，在所述第一预定期间P1和第二预定期间P2这两个期间中，通过火花塞3发生非平衡等离子体放电。若在量较多的已燃气体(排气)通过火花塞3的顶端部的第一预定期间P1和第二预定期间P2中，通过火花塞3发生非平衡等离子体放电，则能够使已燃气体所包含的未燃燃料中的，量较多的未燃燃料改性。
利用非平衡等离子体进行的未燃燃料的改性大致是基于如下的机理进行的。首先，当在火花塞3的中心电极30与接地电极31之间发生非平衡等离子体放电时，若已燃气体通过所述中心电极30与接地电极31之间以及所述中心电极30与接地电极31的附近，则通过非平衡等离子体放电生成的较高能量的电子会与已燃气体中的水分等发生碰撞，由此发生水分等的分解，从而生成OH自由基等活性种。当像前述那样生成的活性种与已燃气体中的未燃燃料(烃)反应时，所述未燃燃料被改性为容易发生氧化反应的不饱和烃(例如烯烃)等。
基于上述的机理而改性的未燃燃料的至少一部分在比催化剂壳体靠上游的排气管50内被氧化。由此，有效地减少了排气中的未燃燃料的量，并且进一步提高了向催化剂壳体流入的排气的温度。结果，能够有效地减少排气中的未燃燃料的量，并且进一步促进排气净化催化剂的预热。虽然在比催化剂壳体靠上游的排气管50内未被氧化的未燃燃料流入预热中的排气净化催化剂，但因所述未燃燃料被改性为容易发生氧化反应的性质，所以即使是预热中的排气净化催化剂，未燃燃料也容易被氧化。结果，能够更可靠地减少排气中的未燃燃料，并且能够更进一步地促进排气净化催化剂的预热。在所述第一预定期间P1及第二预定期间P2中通过火花塞3发生非平衡等离子体放电，由此像上述那样被改性的未燃燃料的量变多，这样能够有效地减少在排气净化催化剂的预热期间向大气中排出的未燃燃料的量，并且也能够进一步促进排气净化催化剂的预热。
所述第一预定期间P1和第二预定期间P2根据内燃机的规格、运转状态而发生变化，因此，预先通过实验和/或模拟来求出各运转状态下的第一预定期间P1和第二预定期间P2，并且将其以映射和/或函数式的形式存储于ECU9的ROM。在此，发生排气的自由排气现象、回流现象的正时根据内燃机转速、主点火正时等而发生变化，所以，也可以制作能够以所述内燃机转速、主点火正时为自变量来导出第一预定期间P1及第二预定期间P2的映射和/或函数式。在搭载有能够变更排气门7的开闭正时的可变气门机构的情况下，也可以制作除内燃机转速、主点火正时以外，还将排气门7的开闭正时用作自变量的映射。
基于图5对本实施方式中的预热促进处理的执行正时进行说明。图5是表示在从内燃机1的起动开始(图5中的t20)起到排气净化催化剂的预热完成(图5中的t22)为止的期间中的冷却水温度、内燃机转速、起动判定标志、预热促进处理要求标志及累计吸入空气量随时间的变化的图。起动判定标志是在内燃机1的运转停止了时被设为非激活(off)、并且在内燃机1的再起动完成时被设为激活(on)的标志。预热促进处理要求标志是通过在内燃机1的起动完成时判定为排气净化催化剂没有活性而被设为激活、并且通过之后判定为排气净化催化剂有活性而被设为非激活的标志。累计吸入空气量是自内燃机1的起动完成时起的吸入空气量的累计值。
当内燃机1的起动开始时(图5中的t20)，内燃机转速开始上升。当内燃机转速上升到起动判定值Nethre以上时(图5中的t21)，判定为内燃机1的起动完成，将起动判定标志从非激活切换至激活。在该情况下，当由水温传感器检测出的冷却水温度比阈值Tthre低时，判定为排气净化催化剂没有活性，将预热促进处理要求标志从非激活切换至激活，并且开始累计吸入空气量的运算。阈值Tthre是当冷却水温度比所述阈值Tthre低时推定为排气净化催化剂的温度比活性温度低的值。当预热促进处理要求标志从非激活切换至激活时，开始所述预热促进处理。此后，当累计吸入空气量成为预热完成判定值ΣGathre以上时(图5中的t22)，将预热促进处理要求标志从激活切换至非激活，与此相伴地预热促进处理结束。预热完成判定值ΣGathre是到排气净化催化剂的预热完成为止(到排气净化催化剂的温度成为活性温度以上为止)所需要的累计吸入空气量，内燃机1的起动完成时的冷却水温度越低则将所述预热完成判定值ΣGathre设定为越大的值。
如图5所示，若在从预热促进处理要求标志被设为激活起到预热促进处理要求标志被设为非激活为止的期间(图5中的t21～t22的期间)，换言之，在从内燃机1的起动完成起到排气净化催化剂的预热完成为止的期间，执行预热促进处理，则能够有效地减少在排气净化催化剂处于预热状态的期间向大气中排出的未燃燃料的量。像前述那样，通过执行预热促进处理也促进了排气净化催化剂的预热，所以所述预热完成判定值ΣGathre是也预计了基于上述那样的预热促进处理而得到的排气净化催化剂的预热促进效果而设定的值。当像上述那样设定预热完成判定值ΣGathre时，也进一步抑制了不必要地长期执行预热促进处理这一情况。也可以以排气净化催化剂的温度的推定值代替累计吸入空气量来作为参数，决定预热促进处理的结束正时。例如也可以是，当排气净化催化剂的推定温度成为所述排气净化催化剂的活性温度以上时，结束预热促进处理。作为推定排气净化催化剂的温度的方法，可以利用如下方法：在比催化剂壳体靠上游的排气管50和比催化剂壳体靠下游的排气管50中的至少一方安装排气温度传感器，根据由所述排气温度传感器检测出的排气温度来推定排气净化催化剂的温度。
以下，根据图6对本实施方式中的预热促进处理的执行步骤进行说明。图6是表示以内燃机1的起动完成，换言之，以前述的起动判定标志从非激活切换至激活的情况为触发条件(trigger)而通过ECU9执行的处理例程的流程图。所述处理例程预先存储于ECU9的ROM等。
在图6的处理例程中，ECU9首先在S101的处理中读入水温传感器的输出信号(冷却水温度)Thw。在所述S101的处理中读入的冷却水温度Thw相当于在前述的图5中的t21这一正时下的冷却水温度。
在S102的处理中，ECU9判别在所述S101的处理中读入的冷却水温度Thw是否比阈值Tthre低。如上所述，此处所说的阈值Tthre是当冷却水温度比所述阈值Tthre低时推定为排气净化催化剂的温度比活性温度低的值。在S102的处理中判定为否的情况下，能够推定为排气净化催化剂的温度是活性温度以上(推定为排气净化催化剂处于预热完成状态)，因此，ECU9不执行预热促进处理便结束本处理例程。另一方面，在S102的处理中判定为是的情况下，能够推定为排气净化催化剂的温度小于活性温度(推定为排气净化催化剂处于预热状态)，因此，ECU9在S103以后的处理中执行预热促进处理。
ECU9当执行预热促进处理时，首先在S103的处理中，除了读入作为用于运算第一预定期间P1及第二预定期间P2的参数的内燃机转速Ne及主点火正时Igt以外，还读入累计吸入空气量的运算中所需要的吸入空气量Ga。
在S104的处理中，ECU9以在所述S103的处理中读入的内燃机转速Ne和主点火正时Igt为自变量来导出第一预定期间P1和第二预定期间P2。此时，如上所述，预先将用于以内燃机转速Ne和主点火正时Igt为自变量来导出第一预定期间P1和第二预定期间P2的映射或函数式存储于ECU9的ROM。在此所导出的第一预定期间P1和第二预定期间P2是根据曲轴位置而确定的期间。
在S105的处理中，ECU9控制电压控制电路以使得，在所述S104的处理中所导出的第一预定期间P1和第二预定期间P2中，通过火花塞3发生非平衡等离子体放电。详细而言，ECU9分别在由曲轴位置传感器10检测出的曲轴位置属于第一预定期间P1时、和由曲轴位置传感器10检测出的曲轴位置属于第二预定期间P2时，通过向火花塞3的中心电极30反复施加短脉冲的电压而在中心电极30与接地电极31之间发生非平衡等离子体放电。由此，在发生排气的自由排气现象的期间(第一预定期间P1)、和发生量较多的排气引起的回流现象的期间(第二预定期间P2)，已燃气体中的未燃燃料被改性为容易发生氧化反应的性质，因此，能够有效地减少排气中的未燃燃料，并且能够进一步促进排气净化催化剂的预热。
在S106的处理中，ECU9将在所述S103的处理中读入的吸入空气量Ga加上累计吸入空气量的上次的运算值ΣGaold，由此运算出从内燃机1的起动完成起到当前时间点为止的累计吸入空气量ΣGa。如上所述，累计吸入空气量ΣGa是自内燃机1的起动完成时起的吸入空气量的累计值。
在S107的处理中，ECU9判别在所述S106的处理中运算出的累计吸入空气量ΣGa是否为预热完成判定值ΣGathre以上。如上所述，此处所说的预热完成判定值ΣGathre是从内燃机1的起动完成起到排气净化催化剂的预热完成为止所需要的吸入空气量的累计值，也预计了基于预热促进处理而得到的排气净化催化剂的预热促进效果而决定所述预热完成判定值ΣGathre。在S107的处理中判定为是的情况下，能够推定为排气净化催化剂的预热完成(排气净化催化剂的温度上升到活性温度以上)，因此，ECU9结束预热促进处理的执行。即，ECU9在S108的处理中将累计吸入空气量ΣGa的运算值重置为“0”并结束本处理例程的处理。另一方面，在S107的处理中判定为否的情况下，能够推定为排气净化催化剂的预热没有完成(排气净化催化剂的温度小于活性温度)，因此，ECU9回到所述S103的处理而继续执行预热促进处理。
如上所述，ECU9通过执行图6的处理例程来实现本发明的技术方案涉及的“电子控制单元”。结果，在排气净化催化剂处于预热状态时，能够有效地减少向大气中排出的未燃燃料，并且进一步促进排气净化催化剂的预热。
在本实施方式中，对在第一预定期间P1和第二预定期间P2这两个期间中，通过火花塞3发生非平衡等离子体放电的例子进行了描述，但也可以是，仅在第一预定期间P1和第二预定期间P2中的一方的期间中，通过火花塞3发生非平衡等离子体放电。在前述的情况下，也可以仅在通过火花塞3的顶端部的已燃气体的量相对较多的第一预定期间P1，通过火花塞3发生非平衡等离子体放电。当通过前述那样的方法来执行预热促进处理时，与使得在第一预定期间P1和第二预定期间P2这两个期间中发生非平衡等离子体放电的方法相比，虽然未燃燃料的减少效果降低，但能够将火花塞3的工作所消耗的电力抑制得较少。
在本实施方式中，作为本发明的技术方案涉及的火花塞，列举出能够切换热等离子体放电和非平衡等离子体放电的火花塞的例子，但也可以使用仅能够发生非平衡等离子体放电的火花塞。在前述的情况下，通过使得在主点火正时也发生非平衡等离子体放电来实现混合气的着火即可。

Claims (5)

1.一种内燃机的点火装置，所述内燃机具备配置在排气通路的排气净化催化剂，
所述点火装置的特征在于，具备：
火花塞，其具有面向所述内燃机的燃烧室的排气口附近的放电部；
驱动部，其通过对所述火花塞施加驱动电压来使得在所述放电部发生非平衡等离子体放电；以及
电子控制单元，其在所述排气净化催化剂处于预热状态的情况下，在第一预定期间从所述驱动部向所述火花塞施加驱动电压，由此使得在所述放电部发生非平衡等离子体放电，所述第一预定期间是自排气门开始打开起的预定期间、并且是发生排气的自由排气现象的期间。
2.根据权利要求1所述的内燃机的点火装置，其特征在于，
在所述排气净化催化剂处于预热状态的情况下，所述电子控制单元除所述第一预定期间以外，还在第二预定期间从所述驱动部向所述火花塞施加驱动电压，由此使得在所述放电部发生非平衡等离子体放电，所述第二预定期间是从所述第一预定期间的结束后到排气冲程的大致一半为止的一部分的期间、并且是从所述燃烧室向所述排气口排出的气体向所述燃烧室回流的期间。
3.根据权利要求2所述的内燃机的点火装置，其特征在于，
所述内燃机具备检测所述内燃机的曲轴位置的检测部，
其中，
在由所述检测部检测出的曲轴位置属于所述第二预定期间时，所述电子控制单元使得在所述放电部发生非平衡等离子体放电。
4.根据权利要求1或2所述的内燃机的点火装置，其特征在于，
所述内燃机具备检测所述内燃机的曲轴位置的检测部，
其中，
在由所述检测部检测出的曲轴位置属于所述第一预定期间时，所述电子控制单元使得在所述放电部发生非平衡等离子体放电。
5.根据权利要求2或3所述的内燃机的点火装置，其特征在于，
所述电子控制单元基于所述内燃机的转速和主点火正时来导出所述第一预定期间和所述第二预定期间。
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