CN110073097B - 点火控制系统及点火控制装置 - Google Patents

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Abstract

一种点火控制系统，具有：点火火花塞(19)，具有筒状的接地电极(193)、筒状的绝缘体(192)和中心电极(191)，该绝缘体被保持在接地电极的内侧，并且具有比接地电极向前端侧突出的突出部(192A)，该中心电极被保持在绝缘体的内侧，并且从绝缘体露出；点火线圈(311)，具有一次线圈(311A)及二次线圈(311B)；以及一次电流控制部(32)，在发动机的一个燃烧周期中实施沿面放电控制和气中放电转换控制，在沿面放电控制中，产生沿着绝缘体的表面的沿面放电，在气中放电转换控制中，在实施沿面放电控制以后，停止在点火火花塞产生的沿面放电，在经过放电停止期间后进行一次电流的切断。

Description

点火控制系统及点火控制装置
对相关申请的交叉引用
本申请以在2016年12月15日申请的第2016－243190号日本专利申请为基础，并且将其记载内容引用于此。
技术领域
本发明涉及用于内燃机的点火控制系统及点火控制装置。
背景技术
内燃机(以下称为发动机)具备的点火装置对与电源连接的一次线圈通电一次电流，在点火线圈蓄积磁能。并且，将在切断一次电流时产生于二次线圈的电压施加给点火火花塞的中心电极，由此使中心电极和接地电极之间产生火花放电。有的点火火花塞在筒状的接地电极的内侧配置有使前端突出的筒状的绝缘体，在绝缘体的内侧配置有中心电极。在具有这种点火火花塞的点火装置中，通过在火花放电的路径中施加电压，产生沿着绝缘体的表面的沿面放电。此时，在沿面放电沿着绝缘体的表面的状态下，在绝缘体处的放电的冷却能耗增大，向可燃混合气体的能量传递效率降低，可燃混合气体的着火性有可能变差。
作为其对策，在专利文献1所公开的点火火花塞中，在接地电极设有使距中心电极的距离为最短的最短放电形成部位，容易在最短放电形成部位开始沿面放电。以使中心电极和最短放电形成部位的排列方向与气流的方向正交的方式，将点火火花塞安装于发动机，由此使以最短放电形成部位为起点而形成的沿面放电的方向与在燃烧室内流动的气流的方向大致正交。因此，在点火火花塞产生的沿面放电借助在燃烧室内流动的气流，以在点火火花塞持续产生火花放电的状态被有效地拉伸，能够以较高的概率使沿面放电从绝缘体表面分离。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2016－58196号公报
发明内容
但是，根据发动机的转速或负荷等运转状态、点火时期的活塞的位置等，在燃烧室内流动的气流的方向并非始终固定。即，在专利文献1所记载的点火火花塞中，在燃烧室内流动的气流的方向并非始终成为与在点火火花塞产生的放电垂直的方向。因此，认为在气流流动的方向偏离与在点火火花塞产生的放电的方向垂直的方向越大时，在点火火花塞产生的放电越不易被在燃烧室内流动的气流扇起来，进而放电越不易拉伸。
本发明正是为了解决上述问题而完成的，其主要目的在于，提供一种点火控制系统和点火控制装置，能够在不变更点火火花塞的结构的情况下，抑制在点火火花塞产生的放电的冷却损耗。
本发明的点火控制系统具有：点火火花塞，被安装于发动机，具有筒状的接地电极、筒状的绝缘体、和被保持在所述绝缘体的内侧的中心电极，所述绝缘体被保持在所述接地电极的内侧，并且具有比所述接地电极向前端侧突出的突出部；点火线圈，具有一次线圈及二次线圈，通过所述二次线圈对所述点火火花塞施加二次电压；以及一次电流控制部，在所述发动机的一个燃烧周期中实施沿面放电控制和气中放电转换控制，在所述沿面放电控制中，在对所述一次线圈进行一次电流的导通后进行所述一次电流的切断，由此以沿着所述绝缘体的表面的方式产生沿面放电，在所述气中放电转换控制中，在实施所述沿面放电控制以后，停止通过对所述一次线圈进行一次电流的导通而在所述点火火花塞产生的所述沿面放电，在经过了转换为在远离所述绝缘体的位置产生放电的气中放电所需要的时间即放电停止期间后，进行所述一次电流的切断。
沿面放电是沿着绝缘体的表面产生的，因而在绝缘体处的放电的冷却能耗增大，向可燃混合气体的能量传递效率降低，可燃混合气体的着火性有可能变差。因此，为了抑制可燃混合气体的着火性变差，需要使放电从绝缘体表面分离。
因此，在本点火控制系统中设置有一次电流控制部。在一次电流控制部中，首先通过实施沿面放电控制，使点火火花塞产生沿面放电。然后，停止通过对一次线圈进行一次电流的导通而在点火火花塞产生的沿面放电被，并且在一次线圈蓄积能量。通过产生沿面放电，空气中的中性分子进行电离而产生电荷。所产生的电荷在沿面放电停止后也存在，在放电停止期间中借助发动机的燃烧室内的气流，向远离绝缘体的方向流动。通过在经过放电停止期间后进行一次电流的切断而产生的放电以经过位于远离绝缘体的位置的电荷的方式产生气中放电。这样，能够在不变更点火火花塞的结构的情况下，通过实施气中放电转换控制，使沿面放电有效地转换成气中放电。其结果是，能够抑制在点火火花塞产生的放电的冷却损耗。
附图说明
有关本发明的上述目的及其它目的、特征和优点，根据参照附图进行的以下的详细记述将更加明确。本发明的附图如下所示。
图1是有关本实施方式的发动机系统的概略结构图。
图2是图1所记载的点火电路单元的概略结构图。
图3是图1所记载的点火火花塞的概略结构图。
图4是示意地表示沿面放电转换成气中放电的状态的图。
图5是实施较短地设定放电停止期间的气中放电转换控制的情况下的示意图。
图6是实施较长地设定放电停止期间的气中放电转换控制的情况下的示意图。
图7是表示根据发动机的旋转速度及负荷的变化，怎样设定放电停止期间的图。
图8是表示根据发动机的旋转速度及负荷的变化，怎样设定放电控制时间的图。
图9是本实施方式的电子控制单元实施的控制流程图。
图10是表示根据在燃烧室内流动的气体的流速的变化，怎样设定放电停止期间及放电控制时间的图。
图11是对点火火花塞示出中心电极、接地电极及绝缘子的位置关系的示意图。
图12是有关另一例的电子控制单元实施的控制流程图。
图13是表示有关另一例的放电控制的动作的时序图。
图14是当在燃烧室内流动的气体的气流的上游侧产生沿面放电的状态下反复实施气中放电转换控制的情况下的示意图。
图15是有关另一例的电子控制单元实施的控制流程图。
具体实施方式
参照图1，发动机系统10具有火花点火式的内燃机即发动机11。该发动机系统10根据发动机11的运转状态，将可燃混合气体的空燃比相对于理论空燃比变更控制为富油侧或者贫油侧。例如，在发动机11的运转状态处于低旋转低负荷的运转区域内的情况下，将可燃混合气体的空燃比变更控制为贫油侧。
在构成发动机11的主体部的发动机体(engine block)11a的内部形成有燃烧室11b及水套11c。发动机体11a被设置成收纳可以往复移动的活塞12。水套11c是冷却液(也称为冷却水)可以流通的空间，被设置成包围燃烧室11b的周围。
在发动机体11a的上部即气缸盖形成有可以连通燃烧室11b的进气口13及排气口14。并且，在气缸盖设有：进气阀15，用于控制进气口13和燃烧室11b的连通状态；排气阀16，用于控制排气口14和燃烧室11b的连通状态；阀驱动机构17，用于使进气阀15及排气阀16在规定的定时进行开闭动作。
进气口13连接有进气歧管21a。在该进气歧管21a设有从燃料供给系统被供给高压燃料的电磁驱动式的喷射器18。该喷射器18是随着通电而朝向进气口13喷射燃料的进气口喷射式的燃料喷射阀。
在比进气歧管21a靠进气流通方向的上游侧配置有稳压箱(Surge tank)21b。排气口14连接有排气管22。
EGR(Exhaust Gas Recirculation，排气再循环)通道23被设置成，通过连接排气管22和稳压箱21b，可以将被排出到排气管22中的排出气体的一部分导入进气中(以下，将被导入进气中的排出气体称为EGR气体)。EGR控制阀24介入安装在EGR通道23中。EGR控制阀24被设置成，可以根据其开度控制EGR率(EGR气体在被吸入燃烧室11b内的燃烧前的气体中的混入比率)。
节气门25介入安装在进气管21中比稳压箱21b靠进气流通方向的上游侧。节气门25的开度根据DC电机等节气门致动器26的动作而被控制。并且，在进气口13的附近设有用于产生旋涡流、翻转流的气流控制阀27。
在排气管22设有用于净化排出气体中的CO、HC、NOx等的三元催化剂等催化剂41，在该催化剂41的上游侧设有空燃比传感器40(线性A/F传感器等)，用于将排出气体作为检测对象，检测可燃混合气体的空燃比。
发动机系统10具有点火电路单元31、电子控制单元32等。
点火电路单元31构成为，使得在点火火花塞19产生用于对燃烧室11b内的可燃混合气体进行点火的放电火花。电子控制单元32是所谓ECU(Electronic Control Unit)，根据基于曲柄角传感器33等各种传感器的输出而取得的发动机11的运转状态，控制包括喷射器18及点火电路单元31在内的各部分的动作。
关于点火控制，电子控制单元32根据所取得的发动机11的运转状态，生成点火信号IGt并进行输出。该点火信号IGt用于规定与燃烧室11b内的气体的状态及所需要的发动机11的输出(它们根据发动机11的运转状态而变化)相应的、最佳的点火时期及一次电流的通电时间。
曲柄角传感器33是用于按照发动机11的每规定曲柄角(例如30℃A周期)输出矩形状的曲柄角信号的传感器。该曲柄角传感器33被安装于发动机体11a。冷却水温传感器34是检测(取得)在水冷套11c内流通的冷却液的温度即冷却水温的传感器，被安装于发动机体11a。
空气流量表35是检测(取得)吸入空气量(在进气管21中流通并被导入燃烧室11b内的吸入空气的质量流量)的传感器。该空气流量表35在比节气门25靠进气流通方向的上游侧被安装于进气管21。进气压力传感器36是检测(取得)进气管21内的压力即进气压力的传感器，被安装于稳压箱21b。
节气门开度传感器37是产生与节气门25的开度(节气门开度)对应的输出的传感器，被内置于节气门致动器26中。加速器位置传感器38被设置成产生与加速器操作量对应的输出。
<点火电路单元周边的结构>
参照图2，点火电路单元31设有点火线圈311、IGBT 312、电源部313、电压检测电路314。
点火线圈311具有一次线圈311A、二次线圈311B及铁芯311C。一次线圈311A的第一端与电源部313连接，一次线圈311A的第二端与IGBT 312的集电极端子连接。并且，IGBT312的发射极端子与接地侧连接。二极管312d并联连接于IGBT 312的两端(集电极端子和发射极端子)。
并且，检测施加给一次线圈311A的一次电压V1的电压检测电路314，连接于一次线圈311A的第二端和IGBT 312的集电极端子之间。电压检测电路314检测施加给一次线圈311A的一次电压V1，并输出给电子控制单元32。因此，电压检测电路314相当于电压值检测部。
二次线圈311B的第一端通过二极管316与接地侧连接。另外，也可以是，二次线圈311B的第一端通过二极管316与一次线圈311A的第一端侧连接的结构。二极管316其阳极与二次线圈311B的第一端侧连接，以便禁止从接地侧朝向二次线圈311B的第二端侧的方向的电流的流通，并且将二次电流(放电电流)规定为从点火火花塞19朝向二次线圈311B的方向。
二次线圈311B的第二端与位于点火电路单元31附近的点火火花塞19连接。
关于点火火花塞19，使用图3概略地说明其结构。点火火花塞19具有棒状的中心电极191、筒状的绝缘子192(相当于绝缘体)、筒状的接地电极193和壳体194。被保持在接地电极193的内侧的绝缘子192，通过将中心电极191的外周以覆盖的方式保持于内侧，确保中心电极191与壳体194及接地电极193的电绝缘性。绝缘子192的基端侧通过壳体194被紧固固定。绝缘子192的前端侧形成比接地电极193向前端侧突出的突出部192A。中心电极191被保持在筒状的绝缘子192的内侧，并且被配置成比绝缘子192的突出部192A向前端侧突出，以从接地电极193的表面沿着绝缘子192朝向突出的中心电极191的前端延伸的方式产生沿面辉光放电(以后称为沿面放电)。
电子控制单元32根据按照前面所述而取得的发动机11的运转状态生成点火信号IGt，将所生成的点火信号IGt向IGBT 312的栅极端子输出，由此使IGBT 312进行朝向一次线圈311A流动的一次电流I1的导通。并且，在从向IGBT 312的栅极端子输出点火信号IGt起经过第一规定时间后，停止点火信号IGt的输出，由此使IGBT 312切断朝向一次线圈311A流动的一次电流I1(以后，将该控制称为沿面放电控制)。由此，在二次线圈311B感应形成高电压，在点火火花塞19的放电电极之间(接地电极193和中心电极191之间)产生沿面放电。
沿面放电是沿着绝缘子192的表面产生的，因而放电的冷却能耗增大，向可燃混合气体的能量传递效率降低，可燃混合气体的着火性有可能变差。因此，需要由沿面放电转换成在远离绝缘子192的位置进行放电的气中放电，以便抑制可燃混合气体的着火性变差。
有关本实施方式的电子控制单元32在实施沿面放电控制以后，实施以下的气中放电转换控制，作为由沿面放电转换成气中放电的控制。因此，电子控制单元32相当于一次电流控制部。
在从实施沿面放电控制起(从使IGBT 312切断朝向一次线圈311A流动的一次电流I1起)，经过了后面详细说明的作为被设想产生充足电荷的时间的第二规定时间后，使IGBT312对一次线圈311A进行一次电流I1的导通。由此，在点火火花塞19产生的沿面放电被停止。并且，在经过放电停止期间后，使IGBT 312切断朝向一次线圈311A流动的一次电流I1。
如图4(a)所示，当在点火火花塞19产生沿面放电时，存在于空气中的中性分子进行电离而产生电荷。如图4(b)所示，所产生的电荷在沿面放电的停止后也存在，在放电停止期间中借助燃烧室11b内的气流，向远离绝缘子192的方向流动。并且，通过在经过放电停止期间后使IGBT 312将一次电流I1切断，如图4(c)所示，能够以经过位于远离绝缘子192的位置的电荷的方式产生气中放电。
然而，在设定较短的放电停止期间的情况下，如图5所示，从使IGBT 312对一次线圈311A进行一次电流I1的导通到经过放电停止期间，电荷电荷无法移动产生气中放电所需要的距离，处于电荷停留于绝缘子192周边的状态。在这种情况下，导致再次产生沿面放电。另一方面，在设定较长的放电停止期间的情况下，如图6所示，从使IGBT 312对一次线圈311A进行一次电流I1的导通到经过放电停止期间，电荷被气流吹流，既远离绝缘子192，也远离接地电极193。在这种情况下，难以产生经过电荷的放电，有可能导致再次产生沿面放电。
这样，无论放电停止期间是短还是长，都不能将沿面放电转换成气中放电。因此，为了有效地转换成气中放电，需要设定放电停止期间，使得在电荷流动到适度地远离绝缘子192的位置时，流向一次线圈311A的一次电流I1被切断。放电停止期间中的电荷的移动速度依赖于在燃烧室11b内流动的气体的流速v，并且在燃烧室11b内流动的气体的流速v处于根据发动机11的运转状态而变动的关系。因此，能够根据发动机11的运转状态掌握放电停止期间中的电荷的移动速度。故此，在本实施方式中，预先在电子控制单元32中存储根据发动机11的运转状态设定放电停止期间的图表，在实施气中放电转换控制之前，参照图表，根据当前的发动机11的运转状态可变地设定放电停止期间。
例如，在发动机11的负荷越高时，在燃烧室11b内流动的气体的流速v越高。在发动机11的旋转速度较高的情况下也一样，在燃烧室11b内流动的气体的流速v提高。在气体的流速v越高时，通过产生沿面放电而产生的电荷迅速流动到下游。因此，预先存储的图表具有如图7所示的关系，即在发动机11的旋转速度越高时或者发动机11的负荷越高时，放电停止期间越短。因此，在气体的流速v提高的发动机11的运转状态下，能够较短地设定放电停止期间。故此，能够在电荷过度远离接地电极193或中心电极191之前，通过IGBT 312切断向一次线圈311A流动的一次电流I1，能够提高气中放电的产生概率。
根据在点火火花塞19中产生沿面放电的位置与燃烧室11b内的气流方向及流速的关系，仅实施一次上述的气中放电转换控制，有可能不能使电荷充分远离绝缘子192，不能使沿面放电转换成气中放电。因此，在本实施方式中，在从实施沿面放电控制起到经过规定的放大控制时间为止，反复实施气中放电转换控制。由此，能够使电荷充分远离绝缘子192。但是，设想在气体的流速v提高的发动机11的运转状态下，迅速由沿面放电转换成气中放电。为此，如图8所示，预先存储具有如下关系的图表，即在发动机11的旋转速度越高时或者发动机负荷越高时，放电控制时间越短。并且，在实施气中放电转换控制之前，参照图表，根据当前的发动机11的运转状态变更放电停止期间。
在从实施气中放电转换控制起经过了规定的放电控制时间的情况下，结束气中放电转换控制，持续使IGBT 312切断朝向一次线圈311A流动的一次电流I1的状态。由此，能够继续维持在点火火花塞19产生的气中放电。
在本实施方式中，通过电子控制单元32实施后述的图9所记载的放电控制。图9所示的放电控制是在发动机运转中通过电子控制单元32按照基于发动机转速的规定周期反复实施的。
在步骤S100中，使IGBT 312切断朝向一次线圈311A流动的一次电流I1，由此实施沿面放电控制。在步骤S110中，计算发动机11的旋转速度和发动机11的负荷。发动机11的旋转速度能够根据通过曲柄角传感器33输出的曲柄角信号进行计算。发动机负荷例如能够根据通过进气压力传感器36检测出的进气压力或通过加速器位置传感器38检测出的加速器操作量进行计算。
在步骤S120中，根据在步骤S110中计算出的发动机11的旋转速度及发动机11的负荷，参照图表来设定放电控制时间。在步骤S130中，根据在步骤S110中计算出的发动机11的旋转速度及发动机11的负荷，参照图表来设定放电停止期间。
在步骤S140中，在通过步骤S130而设定的放电停止期间中实施气中放电转换控制。在步骤S150中，判定从步骤S100中实施沿面放电控制起是否经过了步骤S120中设定的放电控制时间。当判定为从步骤S100中实施沿面放电控制起未经过步骤S120中设定的放电控制时间的情况下(S150：否)，返回到步骤S140。当判定为从步骤S100中实施沿面放电控制起经过了步骤S120中设定的放电控制时间的情况下(S150：是)，进入步骤S160。在步骤S160中，结束气中放电转换控制，持续使IGBT 312切断朝向一次线圈311A流动的一次电流I1的状态。并且，结束本控制。
另外，步骤S100的处理相当于由沿面放电控制部进行的处理，步骤S140的处理相当于由气中放电控制部进行的处理。
根据上述结构，本实施方式发挥以下的效果。
·通过在实施沿面放电控制以后实施气中放电转换控制，能够在不变更点火火花塞19的结构的情况下，使沿面放电有效地转换成气中放电。其结果是，能够抑制在点火火花塞19产生的放电的冷却损耗。
·通过根据发动机11的运转状态可变地设定放电停止期间，能够在电荷适度地远离绝缘子192的位置切断向一次线圈311A流动的一次电流I1，能够有效地产生气中放电。
·通过预先准备根据发动机11的运转状态设定放电停止期间的图表，能够参照图表并根据发动机11的运转状态变更放电停止期间，能够实现控制的简化。
另外，还能够按照以下所述进行变更来实施上述实施方式。此外，可以将以下的另一例的结构单独地适用于上述实施方式的结构，还可以任意地进行组合使用。
·有关上述实施方式的点火火花塞19，接地电极193和壳体194是分体构成的。关于此点，也可以一体地构成接地电极193和壳体194。
有关上述实施方式的点火火花塞19具有的中心电极191被保持在具有比接地电极193向前端侧突出的突出部192A的筒状的绝缘子192的内侧，并且比突出部192A的前端还向前端侧突出。关于此点，只要是在绝缘子192的表面开始沿面放电的构造即可，例如也可以是，中心电极191在与绝缘子192的前端部相同的端面上露出，或在从绝缘子192的前端面进入内侧的位置露出。
·在上述实施方式中，根据发动机11的运转状态可变地设定放电停止期间。关于此点，放电停止期间也可以是固定值。
·在上述实施方式中，预先在电子控制单元32中存储用于根据发动机11的运转状态设定放电停止期间的图表。关于此点，不一定需要预先存储图表。在这种情况下，例如对于发动机11的运转状态预先设定基准状态，并且预先设定基准状态下的放电停止期间。并且，在气体的流速v比基准状态时提高的发动机11的运转状态下，较短得设定在基准状态时设定的放电停止期间，在气体的流速v比基准状态时降低的发动机11的运转状态下，延长设定在基准状态时设定的放电停止期间。
关于放电控制时间也一样，预先设定基准状态下的放电控制时间。并且，在气体的流速v比基准状态时提高的发动机11的运转状态下，缩短设定在基准状态时设定的放电控制期间，在气体的流速v比基准状态时降低的发动机11的运转状态下，延长设定在基准状态时设定的放电控制期间。
·在上述实施方式中，根据发动机11的运转状态可变地设定放电停止期间。关于此点，在将本点火电路单元31适用于具有检测燃烧室11b内的气体的流速v的流速检测传感器50(例如，能够通过与空气流量表类似的传感器进行检测)的发动机11的情况下，也可以根据通过流速检测传感器50检测出的气体的流速v变更放电停止期间。由于能够根据通过流速检测传感器50检测出的气体的流速v高精度地推测电荷的移动速度，因而能够更适度地设定放电停止期间，使得在电荷适度地远离绝缘子192的位置切断向一次线圈311A流动的一次电流I1，能够有效地产生气中放电。另外，流速检测传感器50相当于流速检测部。
与气体的流速v对应的具体的放电停止期间的变更方法如下所述。在气体的流速v较高的状态下，通过产生沿面放电而产生的电荷迅速流向下游，因而如图10的上图所示，在气体的流速v越高时，越短地设定放电停止期间。由此，能够在电荷过度远离接地电极193或中心电极191之前切断流向一次线圈311A的一次电流I1。进而，能够提高气中放电的产生概率。
另外，根据气体的流速v可变地设定放电停止期间，另一方面，在气体的流速v较高的状态下迅速从沿面放电转换为气中放电，因而如图10的下图所示，优选在气体的流速v越高时，越短地设定放电控制时间。
在该另一例中，流速检测传感器50检测燃烧室11b内的可燃混合气体的流速v。关于此点，不一定需要具有流速检测传感器50，例如也可以是，检测为维持放电所需要的一次线圈311A的一次电压或二次线圈311B的二次电压、或者流向二次线圈311B的二次电流，根据所检测出的一次电压、二次电压或者二次电流的变化状态，估计在燃烧室11b内流动的可燃混合气体的流速v。另外，可燃混合气体的流速v的估计方法依据于以往的估计方法，因而省略具体说明。
·在上述实施方式中，根据发动机11的运转状态可变地设定放电停止期间。关于此点，也可以将放电停止期间设定成如下范围内，即，从通过在点火火花塞19产生沿面放电而产生的电荷到达接地电极193的径向的内侧端部的时间、到到达接地电极193的径向的外侧端部的时间的范围内。
以后，参照图11进行说明。当在通过产生沿面放电而产生的电荷存在于从绝缘子192到接地电极193的径向的内侧端部的区域(以后称为区域S)中的期间内，使IGBT 312切断向一次线圈311A流动的一次电流I1时，电荷与点火火花塞19比较近，因而再次产生沿面放电的可能性比较大。另一方面，当在通过产生沿面放电而产生的电荷存在于从接地电极193的径向的内侧端部到接地电极193的径向的外侧端部的区域(以后称为区域L)中的期间内，使IGBT 312切断向一次线圈311A流动的一次电流I1时，产生气中放电的可能性比较大。并且，当在通过产生沿面放电而产生的电荷存在于比接地电极193的径向的外侧端部更远的位置的期间内，使IGBT 312切断向一次线圈311A流动的一次电流I1时，由于电荷不存在于点火火花塞19的放电电极之间内，因而不能实施气中放电，再次产生沿面放电的可能性比较大。
根据以上所述，放电停止期间被设定为通过在点火火花塞19产生沿面放电而产生的电荷存在于区域L中的期间内。由此，能够提高气中放电的产生概率。
通过在点火火花塞19产生沿面放电而产生的电荷到达接地电极193的径向的内侧端部的时间、以及到达接地电极193的径向的外侧端部的时间的计算方法如下所述。另外，设想有关该另一例的点火控制系统被安装于具有流速检测传感器50的发动机11进行说明。
由接地电极193的内径R2减去绝缘子192的半径R3得到的差值，与从绝缘子192到接地电极193的径向的内侧端部的半径R2-R3相当。因此，将半径R2-R3除以通过流速检测传感器50检测出的在燃烧室11b内流动的气体的流速v，能够计算存在于绝缘子192周边的电荷向远离绝缘子192的方向移动、并到达接地电极193的径向的内侧端部的时间。另一方面，由接地电极193的外径R1减去绝缘子192的半径R3得到的差值，与从绝缘子192到接地电极193的径向的外侧端部的半径R1-R3相当。因此，将半径R1-R3除以通过流速检测传感器50检测出的在燃烧室11b内流动的气体的流速v，能够计算存在于绝缘子192周边的电荷向远离绝缘子192的方向移动、并到达接地电极193的径向的外侧端部的时间。
因此，通过在点火火花塞19产生沿面放电而产生的电荷存在于区域L中的期间与如下范围相当，即，从将由接地电极193的内径R2减去绝缘子192的半径R3得到的差值、除以通过流速检测传感器50检测出的在燃烧室11b内流动的气体的流速v得到的值，到将由接地电极193的外径R1减去绝缘子192的半径R3得到的差值、除以通过流速检测传感器50检测出的在燃烧室11b内流动的气体的流速v得到的值的范围。通过将放电停止期间设定在相应的范围内，能够在存在于绝缘子192附近的电荷位于区域L内的期间中，切断流向一次线圈311A的一次电流I1，能够提高气中放电的产生概率。
·在上述实施方式中，在从实施沿面放电控制起到经过规定的放电控制时间为止，反复实施气中放电转换控制。关于此点，不一定需要设定规定的放电控制时间，也可以构成为仅实施一次气中放电转换控制。
[1]在上述实施方式中，在从实施沿面放电控制起到经过规定的放电控制时间为止，反复实施气中放电转换控制。关于此点，也可以替代设定规定的放电控制时间，电子控制单元32也可以构成为实施判定在点火火花塞19产生的放电是否是气中放电的后述的气中放电判定处理。另外，有关该另一例的电子控制单元32相当于气中放电判定部。
在该结构中，在判定为在点火火花塞19产生的放电不是气中放电的情况下，由于推测为电荷还存在于绝缘子192附近，因此产生沿面放电，所以反复进行气中放电转换控制。由此，能够使电荷向下游方向移动，在实施了几次的气中放电转换控制时，气中放电可行区域内的电荷增加，能够产生气中放电。当判定为在点火火花塞19产生的放电是气中放电的情况下，为了维持该气中放电，以后的气中放电转换控制结束，通过IGBT 312继续切断流向一次线圈311A的一次电流I1。因此，能够维持较长的气中放电，能够提高可燃混合气体的着火性。
另外，有关该另一例的气中放电判定处理一直实施到从实施气中放电转换控制起、经过在一个燃烧周期中的压缩行程期间中使点火火花塞19实施放电的放电期间为止。因此，当在实施气中放电转换控制以后未判定为在点火火花塞19产生的放电是气中放电就经过了放电期间的情况下，气中放电转换控制结束，随之气中放电判定处理结束。另外，放电期间是指在一个燃烧周期中使点火火花塞19产生放电的期间，由于放电控制时间是指实施气中放电转换控制的时间，因而在大多情况下，放电控制时间包含在放电期间内。
具体地说明气中放电判定处理。气中放电时的放电火花的长度比沿面放电时的放电火花的长度长。因此，在通过使IGBT 312进行一次电流I1的切断而在点火火花塞19开始沿面放电后，为维持放电所需要的一次电压V1，在气中放电时大于沿面放电时。即，在通过由IGBT 312进行一次电流I1的切断而产生的一次电压V1的最初的最大峰值后，为维持放电所需要的一次电压V1，在气中放电时大于沿面放电时。因此，能够将如下情况作为条件来判定在点火火花塞19产生的放电是气中放电，所述条件是指在从通过IGBT 312进行一次电流I1的切断起到经过判定时间的期间，除了最初产生的最大峰值以外的一次电压V1变得大于被设定为比维持沿面放电所需要的一次电压V1大的阈值。另外，在该另一例中，判定时间被设定为比上述的第二规定时间长，但不限于此，例如也可以将判定时间设定为与第二规定时间大致相同的长度。
图12是将图9的流程图的一部分变形的图。即，将图9中的步骤S150删除，取而代之，新追加了步骤S250、步骤S254和步骤S258。
在实施了与步骤S140相当的步骤S240后，进入步骤S250。在步骤S250中，取得通过电压检测电路314而检测出的施加给一次线圈311A的一次电压V1。并且，在步骤S254中，判定在从通过IGBT 312进行一次电流I1的切断起到经过判定时间的期间，除最初产生的最大峰值以外的一次电压V1是否大于阈值。当判定为在从通过IGBT 312进行一次电流I1的切断起到经过判定时间的期间，除最初产生的最大峰值以外的一次电压V1大于阈值的情况下(S254：是)，进入与步骤S160相当的步骤S260。当判定为在从通过IGBT 312进行一次电流I1的切断起到经过判定时间的期间，除最初产生的最大峰值以外的一次电压V1不大于阈值的情况下(S254：否)，进入步骤S258。
在步骤S258中，判定是否经过了上述的放电期间。在判定为经过了放电期间的情况下(S258：是)，进入与步骤S160相当的步骤S260。当判定为未经过放电期间的情况下(S258：否)，进入步骤S240。
关于除此以外的步骤，图12的各步骤S200、210、220及230的处理分别与图9的各步骤S100、110、120及130的处理相同。因此，步骤S200的处理与通过沿面放电控制部进行的处理相当，步骤S240的处理与通过气中放电控制部进行的处理相当。
下面，参照图13说明有关该另一例的放电控制的状态。
在图13中，“IGt”是用高/低表示是否向IGBT 312的栅极端子输出了点火信号IGt。“V1”表示施加给一次线圈311A的一次电压V1的值。“V2”表示施加给点火火花塞19的二次电压V2的值。
通过电子控制单元32向IGBT 312的栅极端子发送点火信号IGt(参照时间t1)。由此，IGBT 312成为闭合状态，一次电流I1流向一次线圈311A。并且，在经过第一规定时间后，通过电子控制单元32进行的向IGBT 312的栅极端子的点火信号IGt输出停止(参照时间t2)。由此，IGBT 312成为断开状态，流向一次线圈311A的一次电流I1的导通被切断，在二次线圈311B感应产生二次电压V2。此时，在点火火花塞19产生的放电是沿面放电，因而在该期间(参照时间t2-t3)不实施气中放电判定处理。
在从通过IGBT 312成为断开状态、流向一次线圈311A的一次电流I1的导通被切断起经过第二规定期间后，再次开始向IGBT 312的栅极端子输出点火信号IGt(参照时间t3)。由此，IGBT 312成为闭合状态，进行朝向一次线圈311A的一次电流I1的导通，在点火火花塞19产生的放电停止。并且，在经过放电停止期间后，停止向IGBT 312的栅极端子输出点火信号IGt，由此IGBT 312成为断开状态，在二次线圈311B感应产生二次电压V2，在点火火花塞19再次产生放电(参照时间t4)。
此时，实施如下的气中放电判定处理，即，在从通过IGBT 312进行一次电流I1的切断起到经过判定时间的期间(参照时间t4-t5)，除最初产生的最大峰值以外的一次电压V1是否大于阈值。在图13所记载的例子中，在从通过IGBT 312进行一次电流I1的切断起到经过判定时间的期间，除最初产生的最大峰值以外的一次电压V1大于阈值，因而判定为在点火火花塞19产生的放电是气中放电，以后的气中放电转换控制结束，使IGBT 312继续断开状态。由此，继续产生气中放电。
例如，设想如图14所示沿面放电产生于在燃烧室11b中流动的气体的气流的上游侧的情况。在这种情况下，仅实施一次的气中放电转换控制，不能使电荷充分远离绝缘子192，有可能不能使沿面放电转换为气中放电。因此，在这种情况下，反复进行气中放电转换控制。此时，电荷乘着气流向下游流动，根据随之所流动的电荷的位置，产生沿面放电的位置也继续向下游侧变化。然后，电荷远离绝缘子192，在点火火花塞19产生的放电成为气中放电。这样，当沿面放电产生于在燃烧室11b中流动的气体的上游侧的情况下，与沿面放电产生于在燃烧室11b中流动的气体的气流的下游侧的情况相比，预想到转换为气中放电更花费时间。因此，在如上述实施方式那样设定放电控制时间的情况下，在从实施气中放电转换控制起到经过放电控制时间的期间，有可能不能转换为气中放电。
关于此点，在该另一例中，每当实施气中放电转换控制时，实施在点火火花塞19产生的放电是否是气中放电的气中放电判定处理，因而能够反复实施气中放电转换控制，一直到判定为产生了气中放电为止。因此，在有关该另一例的点火控制系统中，不依赖于气体流动的方向，能够使在点火火花塞19产生的沿面放电转换为气中放电。
另外，有关上述实施方式的放电控制的方式包含在图13所记载的时序图中。更具体地，省略了在时间t4～时间t5区间实施的气中放电判定处理的内容，成为有关上述实施方式的放电控制的方式。
在按照[1]实施的气中放电判定处理中，通过实施沿面放电控制而在点火火花塞19产生的放电是沿面放电的可能性较大，因而不作为判定的对象。关于此点，也可以将通过实施沿面放电控制而在点火火花塞19产生的放电作为对象，实施气中放电判定处理。在这种情况下，在从使IGBT 312切断流向一次线圈311A的一次电流I1起经过第二规定时间后，使IGBT 312不对一次线圈311A进行一次电流I1的导通，无论怎样都实施基于气中放电判定处理的判定结果的控制。具体地，在实施沿面放电控制时，当判定为在从通过IGBT 312进行一次电流I1的切断起到经过判定时间的期间，除最初产生的最大峰值以外的一次电压V1不大于阈值的情况下，实施气中放电转换控制。另一方面，在实施沿面放电控制时，当判定为在从通过IGBT 312进行一次电流I1的切断起到经过判定时间的期间，除最初产生的最大峰值以外的一次电压V1大于阈值的情况下，不实施气中放电转换控制，使IGBT 312继续断开状态。
在[1]中，根据一次电压V1实施气中放电判定处理。关于此点，也可以替代一次电压V1根据二次电压V2来实施气中放电判定处理。具体地，将电压检测电路314设为检测施加给二次电压311B的二次电压V2的结构。并且，将如下情况作为条件来判定在点火火花塞19产生的放电是气中放电，即，在从通过IGBT 312进行一次电流I1的切断起到经过判定时间的期间，除最初产生的最大峰值以外的二次电压V2的绝对值变得大于被设定为比为维持沿面放电所需要的二次电压V2大的阈值。
在按照[1]所记载的气中放电判定处理中，判定在从通过IGBT 312进行一次电流I1的切断起到经过判定时间的期间、除最初产生的最大峰值以外的一次电压V是否大于阈值。关于此点，例如也可以构成为，判定在从通过IGBT 312进行一次电流I1的切断起到经过判定时间的期间、除最初产生的最大峰值以外的一次电压V的每单位时间的上升量大于规定量的状态是否继续。
记述可以适用于[1]的另一例的另一例。所谓判定为在点火火花塞19产生的放电不是气中放电的情况，除电荷还存在于绝缘子192附近的状况以外，还可以考虑电荷移动到比接地电极193的径向的外侧端部靠外侧的位置的状况。在后者的情况下，即使不变更放电停止期间，反复实施气中放电转换控制，通过产生沿面放电而生成的电荷此时移动到比接地电极193的径向的外侧端部靠外侧的位置，也有可能不能实施气中放电。因此，可以构成为，以判定为在点火火花塞19产生的放电不是气中放电作为条件，将放电停止期间设定为比当前的放电停止期间短。
图15是将图12的流程图的一部分变形的图。即，作为当在与图12中的步骤S258相当的步骤S358的判定处理中进行了否的判定时所进入的步骤，新追加了步骤S359。
在步骤S359中，将在与步骤S230相当的步骤S330中设定的放电停止期间重新设定为缩短了校正期间的放电停止期间，返回到与步骤S240相当的步骤S340。
关于除此以外的步骤，图15的各步骤S300、310、320、350、354及360的处理分别与图12的各步骤S200、210、220、250、254及260的处理相同。因此，步骤S300的处理与通过沿面放电控制部进行的处理相当，步骤S340的处理与通过气中放电控制部进行的处理相当。
由此，能够在通过产生沿面放电而生成的电荷到达接地电极193的径向的外侧端部之前，切断流向一次线圈311A的一次电流I1，能够提高气中放电的产生概率。
本发明是根据实施例进行记述的，但应理解为本发明不限于该实施例和构造。本发明还包括各种各样的变形例、均等范围内的变形。另外，各种各样的组合或方式、甚至在这些组合或方式中仅包括一个要素、包括其以上或者其以下的要素构成的其它的组合及方式，都应纳入在本发明的范畴或思想范围中。

Claims (12)

1.一种点火控制系统，其特征在于，具有：
点火火花塞(19)，被安装于发动机(11)，具有筒状的接地电极(193)、被保持在所述接地电极的内侧并且具有比所述接地电极向前端侧突出的突出部(192A)的筒状的绝缘体(192)、以及被保持在所述绝缘体的内侧并且从所述绝缘体露出的中心电极(191)；
点火线圈(311)，具有一次线圈(311A)及二次线圈(311B)，通过所述二次线圈对所述点火火花塞施加二次电压；以及
一次电流控制部(32)，在所述发动机的一个燃烧周期中实施沿面放电控制和气中放电转换控制，在所述沿面放电控制中，在对所述一次线圈进行一次电流的导通之后进行所述一次电流的切断，由此以沿着所述绝缘体的表面的方式产生沿面放电，在所述气中放电转换控制中，在实施所述沿面放电控制以后，停止通过对所述一次线圈进行一次电流的导通而在所述点火火花塞产生的所述沿面放电，在经过了转换为在远离所述绝缘体的位置产生放电的气中放电所需要的时间即放电停止期间之后，进行所述一次电流的切断。
2.根据权利要求1所述的点火控制系统，其中，
所述放电停止期间被设定为根据所述发动机的运转状态而能够变化。
3.根据权利要求1或2所述的点火控制系统，其中，
所述放电停止期间基于图表而被设定，该图表根据所述发动机的运转状态设定所述放电停止期间。
4.根据权利要求1或2所述的点火控制系统，其中，
所述发动机的负荷越高，或者所述发动机的旋转速度越高，所述放电停止期间被设定得越短。
5.根据权利要求1或2所述的点火控制系统，其中，
所述点火控制系统具有流速检测部，该流速检测部检测在所述发动机的燃烧室(11b)内流动的气体的流速，
所述放电停止期间被设定为根据由所述流速检测部检测出的所述流速而能够变化。
6.根据权利要求5所述的点火控制系统，其中，
由所述流速检测部检测出的所述气体的流速越高，所述放电停止期间被设定得越短。
7.根据权利要求1或2所述的点火控制系统，其中，
所述放电停止期间被设定在如下范围内，即，从通过在所述点火火花塞产生所述沿面放电而产生的电荷到达所述接地电极的径向的内侧端部的时间到到达所述接地电极的径向的外侧端部的时间的范围内。
8.根据权利要求1或2所述的点火控制系统，其中，
所述点火控制系统具有流速检测部(50)，该流速检测部(50)检测在所述发动机的燃烧室(11b)内流动的气体的流速，
所述放电停止期间被设定在如下范围内，即，从由所述接地电极的内径减去所述绝缘体的半径得到的差除以由所述流速检测部检测出的所述流速而得到的值、到由所述接地电极的外径减去所述绝缘体的半径得到的差除以由所述流速检测部检测出的所述流速而得到的值的范围内。
9.根据权利要求1或2所述的点火控制系统，其中，
所述点火控制系统具有气中放电判定部(32)，该气中放电判定部(32)判定在所述点火火花塞产生的放电是否为在远离所述绝缘体的表面的位置产生放电的气中放电，
所述一次电流控制部反复进行所述气中放电转换控制，直到由所述气中放电判定部判定为在所述点火火花塞产生的所述放电是所述气中放电为止，在由所述气中放电判定部判定为在所述点火火花塞产生的所述放电是所述气中放电的情况下，结束以后的所述气中放电转换控制，进行所述一次电流的切断。
10.根据权利要求9所述的点火控制系统，其中，
所述放电停止期间将由所述气中放电判定部判定为在所述点火火花塞产生的所述放电不是所述气中放电作为条件，被设定为比当前的所述放电停止期间短。
11.根据权利要求9所述的点火控制系统，其中，
所述点火控制系统具有电压值检测部(314)，该电压值检测部(314)检测施加给所述一次线圈的一次电压以及施加给所述点火火花塞的二次电压中的至少一方的电压值，
所述气中放电判定部将下述情况作为条件，判定为在所述点火火花塞产生的放电是所述气中放电，所述条件为，通过由所述一次电流控制部进行所述一次电流的切断而产生的最初的最大峰值之后的所述电压值的绝对值变得大于被设定为比维持所述沿面放电所需要的所述电压值的绝对值大的阈值。
12.一种点火控制装置(32)，适用于发动机(11)，所述发动机具有点火火花塞(19)和点火线圈(311)，所述点火火花塞具有筒状的接地电极(193)、被保持在所述接地电极的内侧并且具有比所述接地电极向前端侧突出的突出部(192A)的筒状的绝缘体(192)、以及被保持在所述绝缘体的内侧并且从所述绝缘体露出的中心电极(191)，所述点火线圈(311)具有一次线圈(311A)及二次线圈(311B)，通过所述二次线圈对所述点火火花塞施加二次电压，所述点火控制装置的特征在于，
所述点火控制装置具有一次电流控制部，该一次电流控制部在所述发动机的一个燃烧周期中实施沿面放电控制和气中放电转换控制，在所述沿面放电控制中，在对所述一次线圈进行一次电流的导通之后进行所述一次电流的切断，由此以沿着所述绝缘体的表面的方式产生沿面放电，在所述气中放电转换控制中，在实施所述沿面放电控制以后，停止通过对所述一次线圈进行一次电流的导通而在所述点火火花塞产生的所述沿面放电，在经过了转换为在远离所述绝缘体的位置产生放电的气中放电所需要的时间即放电停止期间之后，进行所述一次电流的切断。
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