CN113825900A - 内燃机用控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种内燃机用控制装置，其抑制火花塞对燃料的点火不良，并且抑制内燃机中的点火装置的电力消耗、发热量和容积。内燃机用的控制装置(1)具有点火控制部，该点火控制部控制对于在内燃机(100)的气缸(150)内放电而进行对燃料的点火的火花塞(200)供给电能的点火线圈(300)的通电。点火控制部控制点火线圈(300)的通电，使得从点火线圈(300)释放第一电能，并且与第一电能叠加地释放基于火花塞(200)周围的气体状态而变化的第二电能。

Description

内燃机用控制装置

技术领域

本发明涉及内燃机用控制装置。

背景技术

近年来，为了改善车辆的燃耗，而开发了应用了使比理论空燃比稀薄的混合气体燃烧而使内燃机运转的技术、将燃烧后的排出气体的一部分导入而再次吸入的技术等的内燃机的控制装置。

这种内燃机的控制装置中，燃烧室中的燃料和空气的量偏离理论值，因此容易发生火花塞对燃料的点火不良。于是，存在通过增大火花塞的放电电流，而使在火花塞的电极之间产生的放电通路延长，抑制点火不良的方法。但是，由于为了增大火花塞的放电电流而增大点火装置的充放电量，因此点火装置的发热量和容积增大。

专利文献1中，公开了使用2个点火线圈，与各种运转条件的点火不良的易发生程度相应地，改变工作的点火线圈的个数的内燃机的控制装置。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2017/010310号

发明内容

发明要解决的技术课题

一般而言，气缸内的气体流速与发动机转速和填充率一同升高。气体流速较高的情况下，需要通过在短时间内输出较多的电力而形成更长的放电通路，增大气体与放电通路的接触机会。气体流速较低的情况下，因为不能延长放电通路，所以需要通过在长时间内输出较少的电力而形成更长时间的较短的放电通路，增大气体与放电通路的接触机会。但是，专利文献1公开的技术中，因为需要无论流速如何都不易发生点火不良，所以在长时间内输出较多的电力，因此不能抑制点火装置的发热量和容积。

从而，本发明是着眼于上述课题而提出的，目的在于抑制火花塞对燃料的点火不良，并且抑制内燃机中的点火装置的电力消耗和发热量、容积。

用于解决课题的技术方案

本发明的内燃机用控制装置具有点火控制部，该点火控制部控制对于在内燃机的气缸内放电而进行对燃料的点火的火花塞供给电能的点火线圈的通电，所述点火控制部控制所述点火线圈的通电，使得从所述点火线圈释放第一电能，并且与所述第一电能叠加地释放基于所述火花塞周围的气体状态变化的第二电能。

发明效果

根据本发明，能够抑制火花塞对燃料的点火不良，并且抑制内燃机中的点火装置的电力消耗、发热量和容积。

附图说明

图1是说明实施方式的内燃机和内燃机的控制装置的主要部分结构的图。

图2是说明火花塞的部分放大图。

图3是说明实施方式的控制装置的功能结构的功能框图。

图4是说明实施方式的包括点火线圈的电路的图。

图5是说明内燃机的运转状态与火花塞周围的气体流速的关系的图。

图6是说明火花塞的电极间的放电通路与流速的关系的图。

图7是说明有无叠加放电引起的点火线圈的可输出电力的变化的图。

图8是说明第一叠加放电控制的图。

图9是说明第二叠加放电控制的图。

图10是说明第二叠加放电控制中的电极间的气体流速与点火信号的设定值的关系的图。

图11是说明点火线圈的控制方法的流程图的一例。

具体实施方式

以下说明本发明的实施方式的内燃机用控制装置。

以下说明本发明的一个实施方式的作为内燃机用控制装置的一个方式的控制装置1。该实施方式中，举例示出用控制装置1控制四缸的内燃机100的各气缸150中分别设置的火花塞200的放电(点火)的情况而进行说明。

以下，在实施方式中，将内燃机100的一部分结构或全部结构和控制装置1的一部分结构或全部结构组合而成的结构称为内燃机100的控制装置1。

[内燃机]

图1是说明内燃机100和内燃机用点火装置的主要部分结构的图。

图2是说明火花塞200的电极210、220的部分放大图。

内燃机100中，从外部吸引的空气流过空气过滤器110、进气管111、进气歧管112，在进气阀151打开时流入各气缸150。流入各气缸150的空气量由节流阀113调整，对于被节流阀113调整后的空气量，用流量传感器114进行测量。

在节流阀113中设置有检测节流开度的节流开度传感器113a。用该节流开度传感器113a检测出的节流阀113的开度信息被输出至控制装置(Electronic Control Unit：ECU)1。

另外，节流阀113使用由电动机驱动的电子节流阀，但只要能够适当地调整空气的流量，也可以是其他方式的。

对于流入各气缸150的气体的温度，用进气温度传感器115进行检测。

在安装于曲轴123的冕状齿轮120的径向外侧，设置有曲柄角传感器121。用该曲柄角传感器121检测曲轴123的旋转角度。实施方式中，曲柄角传感器121例如检测每10°和每个燃烧周期的曲轴123的旋转角度。

在气缸盖(Cylinder head)的水套(未图示)中设置有水温传感器122。用该水温传感器122检测内燃机100的冷却水的温度。

另外，在车辆中，设置有检测加速踏板125的位移量(踩踏量)的加速位置传感器(Accelerator Position Sensor：APS)126。用该加速位置传感器126检测驾驶员的要求转矩。用该加速位置传感器126检测出的驾驶员的要求转矩被输出至后述的控制装置1。控制装置1基于该要求转矩来控制节流阀113。

在燃料容器130中贮存的燃料，在被燃料泵131吸引和加压后，流过设置有调压器132的燃料配管133，被导向燃料喷射阀(injector)134。从燃料泵131输出的燃料被调压器132调整为规定的压力，从燃料喷射阀(injector)134向各气缸150内喷射。用调压器132进行压力调整的结果是，多余的燃料经由回流配管(未图示)返回燃料容器130。

在内燃机100的气缸盖(未图示)中设置有燃烧压力传感器(Cylinder PressureSensor：CPS，也称为缸内压力传感器)140。燃烧压力传感器140设置在各气缸150内，检测气缸150内的压力(燃烧压力)。

燃烧压力传感器140使用压电式或应变式的压力传感器，能够在较宽的温度区间中检测气缸150内的燃烧压力(缸内压力)。

在各气缸150安装有排气阀152和使燃烧后的气体(排出气体)向气缸150的外侧排出的排气歧管160。在该排气歧管160的排气侧，设置有三效催化剂161。排气阀152打开时，排出气体从气缸150向排气歧管160排出。该排出气体经过排气歧管160并被三效催化剂161净化后，向大气排放。

在三效催化剂161的上游侧，设置有上游侧空燃比传感器162。该上游侧空燃比传感器162连续地检测从各气缸150排出的排出气体的空燃比。

另外，在三效催化剂161的下游侧，设置有下游侧空燃比传感器163。该下游侧空燃比传感器163输出在理论空燃比附近切换式的检测信号。实施方式中，下游侧空燃比传感器163例如是O2传感器。

另外，在各气缸150的上部分别设置有火花塞200。通过火花塞200放电(点火)，火花点燃气缸150内的空气与燃料的混合气体，在气缸150内发生爆燃，将活塞170压下。通过将活塞170压下，而使曲轴123旋转。

在火花塞200连接有生成对火花塞200供给的电能(电压)的点火线圈300。利用由点火线圈300产生的电压，在火花塞200的中心电极210与外侧电极220之间产生放电(参考图2)。

如图2所示，在火花塞200中，中心电极210被绝缘体230以绝缘状态支承。对该中心电极210施加规定的电压(实施方式中，例如为20,000V～40,000V)。

外侧电极220接地。对中心电极210施加规定的电压时，在中心电极210与外侧电极220之间产生放电(点火)。

另外，在火花塞200中，引起气体成分的绝缘破坏而产生放电(点火)的电压，因中心电极210与外侧电极220之间存在的气体(gas)的状态、缸内压力而变动。将该产生放电的电压称为绝缘破坏电压。

火花塞200的放电控制(点火控制)由后述的控制装置1的点火控制部83进行。

返回图1，来自上述节流开度传感器113a、流量传感器114、曲柄角传感器121、加速位置传感器126、水温传感器122、燃烧压力传感器140等各种传感器的输出信号，被输出至控制装置1。控制装置1基于这些来自各种传感器的输出信号，检测内燃机100的运转状态，进行对气缸150内送出的空气量、燃料喷射量、火花塞200的点火时机等的控制。

[控制装置的硬件结构]

接着，说明控制装置1的硬件的整体结构。

如图1所示，控制装置1具有模拟输入部10、数字输入部20、A/D(Analog/Digital，模拟/数字)转换部30、RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)40、MPU(Micro-Processing Unit，微处理单元)50、ROM(Read Only Memory，只读存储器)60、I/O(Input/Output，输入/输出)端口70和输出电路80。

对模拟输入部10，输入来自节流开度传感器113a、流量传感器114、加速位置传感器126、上游侧空燃比传感器162、下游侧空燃比传感器163、燃烧压力传感器140、水温传感器122等各种传感器的模拟输出信号。

在模拟输入部10连接有A/D转换部30。对模拟输入部10输入的来自各种传感器的模拟输出信号在进行除去噪声等信号处理之后，用A/D转换部30将其转换为数字信号，存储在RAM40中。

对数字输入部20输入来自曲柄角度传感器121的数字输出信号。

在数字输入部20连接有I/O端口70，对数字输入部20输入的数字输出信号经由该I/O端口70被存储在RAM40中。

RAM40中存储的各输出信号由MPU50进行运算处理。

MPU50通过执行ROM60中存储的控制程序(未图示)，对在RAM40中存储的输出信号按照控制程序进行运算处理。MPU50按照控制程序计算规定驱动内燃机100的各致动器(例如节流阀113、调压器132、火花塞200等)的工作量的控制值，将其暂时存储在RAM40中。

RAM40中存储的规定致动器的工作量的控制值，经由I/O端口70被输出至输出电路80。

在输出电路80设置有控制对火花塞200施加的电压的点火控制部83(参考图3)的功能等。

[控制装置的功能块]

接着，说明本发明的实施方式的控制装置1的功能结构。

图3是说明本发明的一个实施方式的控制装置1的功能结构的功能框图。该控制装置1的各功能，例如是通过MPU50执行ROM60中存储的控制程序而用输出电路80实现的。

如图3所示，第一实施方式的控制装置1的输出电路80具有全体控制部81、燃料喷射控制部82和点火控制部83。

全体控制部81与加速位置传感器126和燃烧压力传感器140(CPS)连接，接受来自加速位置传感器126的要求转矩(加速信号S1)和来自燃烧压力传感器140的输出信号S2。

全体控制部81基于来自加速位置传感器126的要求转矩(加速信号S1)和来自燃烧压力传感器140的输出信号S2，进行燃料喷射控制部82和点火控制部83的全体的控制。

燃料喷射控制部82与判别内燃机100的各气缸150的气缸判别部84、计测曲轴123的曲柄角的角度信息生成部85和计测发动机转速的转速信息生成部86连接，接受来自气缸判别部84的气缸判别信息S3、来自角度信息生成部85的曲柄角度信息S4和来自转速信息生成部86的发动机转速信息S5。

另外，燃料喷射控制部82与计测吸入至气缸150内的空气的进气量的进气量计测部87、计测发动机负载的负载信息生成部88、和计测发动机冷却水的温度的水温计测部89连接，接受来自进气量计测部87的进气量信息S6、来自负载信息生成部88的发动机负载信息S7和来自水温计测部89的冷却水温度信息S8。

燃料喷射控制部82基于接受的各信息，计算从燃料喷射阀134喷射的燃料的喷射量和喷射时间(燃料喷射阀控制信息S9)，基于计算出的燃料的喷射量和喷射时间控制燃料喷射阀134。

点火控制部83在全体控制部81之外，也与气缸判别部84、角度信息生成部85、转速信息生成部86、负载信息生成部88、水温计测部89连接，接受来自它们的各信息。

点火控制部83基于接受的各信息，计算对点火线圈300的一次侧线圈(未图示)通电的电流量(通电角)、通电开始时间、和切断对一次侧线圈通电的电流的通电结束时间。此处，本实施方式的点火线圈300如后所述具有2种一次侧线圈。因此，点火控制部83对于这2种一次侧线圈分别计算通电角、通电开始时间、通电结束时间。

点火控制部83基于计算出的通电角、通电开始时间和通电结束时间，对点火线圈300的各一次侧线圈分别输出点火信号SA、SB，由此进行火花塞200的放电控制(点火控制)。

另外，至少点火控制部83使用点火信号SA、SB进行火花塞200的点火控制的功能相当于本发明的内燃机用控制装置。

[点火线圈的电路]

接着，说明本发明的实施方式的包括点火线圈300的电路400。

图4是说明本发明的一个实施方式的包括点火线圈300的电路400的图。在电路400中，点火线圈300包括：以规定匝数分别卷绕的2种一次侧线圈310、360；和以比一次侧线圈310、360多的匝数卷绕的二次侧线圈320。此处，在火花塞200点火时，先对二次侧线圈320供给来自一次侧线圈310的电力，与该电力叠加地，对二次侧线圈320供给来自一次侧线圈360的电力。

因此，以下分别将一次侧线圈310称为“一次主线圈”，将一次侧线圈360称为“一次副线圈”。另外，分别将一次主线圈310中流动的电流称为“一次主电流”，将一次副线圈360中流动的电流称为“一次副电流”。

一次主线圈310的一端与直流电源330连接。由此，对一次主线圈310施加规定的电压(实施方式中例如为12V)。

一次主线圈310的另一端与点火器340连接，经由点火器340接地。作为点火器340，使用晶体管、场效应晶体管(Field Effect Transistor：FET)等。

点火器340的基极(B)端子与点火控制部83连接。从点火控制部83输出的点火信号SA被输入至点火器340的基极(B)端子。对点火器340的基极(B)端子输入点火信号SA时，点火器340的集电极(C)端子与发射极(E)端子之间成为通电状态，在集电极(C)端子与发射极(E)端子之间流过电流。由此，从点火控制部83经由点火器340对点火线圈300的一次主线圈310输出点火信号SA，在一次主线圈310中流过一次主电流而蓄积电力(电能)。

从点火控制部83停止输出点火信号SA，在一次主线圈310中流动的一次主电流被切断时，在二次侧线圈320中产生与相对于一次主线圈310的线圈匝数比相对应的高电压。

一次副线圈360的一端与一次主线圈310共同地与直流电源330连接。由此，对一次副线圈360也施加规定的电压(实施方式中例如为12V)。

一次副线圈360的另一端与点火器350连接，经由点火器350接地。作为点火器350，使用晶体管、场效应晶体管(Field Effect Transistor：FET)等。

点火器350的基极(B)端子与点火控制部83连接。从点火控制部83输出的点火信号SB被输入至点火器350的基极(B)端子。对点火器350的基极(B)端子输入点火信号SB时，点火器350的集电极(C)端子与发射极(E)端子之间成为与点火信号SB的电压变化对应的通电状态，在集电极(C)端子与发射极(E)端子之间流过与点火信号SB的电压变化对应的电流。由此，从点火控制部83经由点火器350对点火线圈300的一次副线圈360输出点火信号SB，在一次副线圈360中流过一次副电流而产生电力(电能)。

来自点火控制部83的点火信号SB的输出发生变化，一次副线圈360中流过的一次副电流发生变化时，在二次侧线圈320中产生与相对于一次副线圈360的线圈匝数比相对应的高电压。

在因点火信号SA而在二次侧线圈320中产生的高电压加上因点火信号SB而在二次线圈320中产生的高电压，而对火花塞200(中心电极210)施加，由此在火花塞200的中心电极210与外侧电极220之间产生电位差。该中心电极210与外侧电极220之间产生的电位差达到气体(气缸150内的混合气体)的绝缘破坏电压Vm以上时，气体成分被绝缘破坏而在中心电极210与外侧电极220之间产生放电，进行对燃料(混合气体)的点火(着火)。

点火控制部83通过如以上说明的电路400的动作，使用点火信号SA和SB控制点火线圈300的通电。由此，实施用于控制火花塞200的点火控制。

[点火线圈的通电控制]

接着，对本发明的一个实施方式的点火线圈300的通电控制进行说明。点火控制部83分别对点火器340、350输出点火信号SA、SB，由此进行一次主线圈310、一次副线圈360的通电控制。该通电控制中，推测气缸150内的火花塞200周围的气体状态，基于推测出的气体状态，以从一次主线圈310对二次侧线圈320释放电能、并且与该电能叠加地从一次副线圈360对二次侧线圈320释放电能的方式，控制一次主线圈310和一次副线圈360的通电。以下，对于这样的点火控制部83进行的通电控制(以下称为叠加放电控制)进行说明。

图5是说明内燃机100的运转状态与火花塞200周围的气体流速的关系的图。如图5所示，一般而言发动机转速和负载越高，则气缸150内的气体流速越高，火花塞200周围的气体也流速越高。从而，在火花塞200的中心电极210与外侧电极220之间，气体高速地流动。另外，进行排气再循环(EGR：Exhaust Gas Recirculation)的内燃机100中，根据发动机转速和负载的关系，例如像图5所示那样设定EGR率。另外，越扩大将EGR率设定得较高的高EGR区间，越能够实现低燃耗化和低排气化，但火花塞200中易于发生点火不良。

图6是说明火花塞200的电极间的放电通路与流速的关系的图。

点火线圈300中在二次侧线圈320产生高电压，在火花塞200的中心电极210与外侧电极220之间发生绝缘破坏时，在直到这些电极之间流动的电流成为一定值以下的期间中，在火花塞200的电极之间形成放电通路。可燃气体与该放电通路接触时，火焰核心生长而导致燃烧。放电通路受到电极间的气体流动的影响而移动，因此气体流速越高则在短时间内形成越长的放电通路，气体流速越低则放电通路越短。图6的(a)表示气体流速高时的放电通路211的例子，图6的(b)表示气体流速低时的放电通路212的例子。

内燃机100以高EGR率进行运转时，即使可燃气体与放电通路接触，火焰核心生长的概率也降低，因此需要增加可燃气体与放电通路接触的机会。如上所述，放电通路是破坏气体的绝缘而生成的，因此，如果设维持放电通路所需的电流是一定值，则需要输出与放电通路的长度相应的电力。因此，在气体流速较高的情况下，优选以在短时间内从点火线圈300对火花塞200输出较大的电力的方式进行点火线圈300的通电控制，从而形成如图6的(a)所示的较长的放电通路211，由此得到与更大范围的空间的气体的接触机会。另一方面，气体流速较低的情况下，优选以在长时间中从点火线圈300对火花塞200持续输出较小的电力的方式进行点火线圈300的通电控制，由此维持形成图6的(b)所示的较短的放电通路212，从而在长时间中得到与经过火花塞200的电极附近的气体的接触机会。

本实施方式中，采用图4中说明的具有一次主线圈310和一次副线圈360的点火线圈300，对于该点火线圈300进行使用上述点火信号SA、SB的叠加放电控制，从而实现如上所述的火花塞200的放电。

图7是说明有无叠加放电引起的点火线圈300的可输出电力的变化的图。图7的(a)表示无叠加放电时的点火信号SA的输出波形、点火线圈300的可输出电力和气体燃烧所需的电力的关系，图7的(b)表示有叠加放电时的点火信号SA、SB的输出波形、点火线圈300的可输出电力和气体燃烧所需的电力的关系。

如上所述，正在从点火控制部83输出点火信号SA时，通过对一次主线圈310充入电能，如图7的(a)、(b)所示，由一次主线圈310产生的点火线圈300的可输出电力71逐渐上升。此时，在一次主线圈310中，因从电源供给的一定值的电压而流过一次主电流，于是产生与其通电时间相应的发热。点火信号SA的输出结束时，此前对一次主线圈310充入的电能被释放，开始经由二次侧线圈320对火花塞200供给电力。因此，如图7的(a)、(b)所示，一次主线圈310内的充电量减少，并且一次主线圈310带来的可输出电力71逐渐减少。

另外，有叠加放电的情况下，正在从点火控制部83输出点火信号SB时，从一次副线圈360释放与一次副线圈360中流动的一次副电流的大小相对应的电能，经由二次侧线圈320进行对火花塞200的电力供给。由此，如图7的(b)所示，一次主线圈310带来的可输出电力71与由一次副线圈360产生的点火线圈300的可输出电力72被叠加，其合计电力被供给至火花塞200。

为了使火花塞200的放电引起气体燃烧，主要需要用于绝缘破坏的电力和用于维持放电通路的电力这2部分。维持放电通路所需的电力，如上所述因电极间的气体流速而不同，在气体流速较高的情况下需要短时间内较大的电力，在气体流速较低的情况下需要长时间的电力。图7的(a)、(b)中，图形73表示用于绝缘破坏的电力，图形74表示气体流速高的情况下维持放电通路所需的电力，图形75表示气体流速低的情况下维持放电通路所需的电力。

图7的(a)所示的例子中，图形74、75都超出了可输出电力71，可知在高流速和低流速双方时都不能供给必要的电力。因此，在火花塞200的放电途中，不能维持放电通路，放电通路会短路。结果因为放电通路的距离和维持时间不足，而发生放电通路与气体的接触机会不足，发生气体的燃烧不良。为了仅用来自一次主线圈310的可输出电力71解决该问题，为了确保充电量而需要较大的一次主线圈310，但存在充电时间增加、点火线圈300的发热增大的问题。

另一方面，图7的(b)所示的例子中，图形74、75双方都在将可输出电力71、72合并的范围内，可知在高流速和低流速双方时都能够供给必要的电力。即，通过进行使用2种一次侧线圈(一次侧主线圈310和一次侧副线圈360)的叠加放电，在高流速、低流速的任一种情况下，均能够抑制内燃机100中的燃烧不良的发生。进而，这样的叠加放电能够通过对点火线圈300添加控制基板而实现，因此与增加一次主线圈310的充电量的情况相比，能够抑制点火线圈300的容积增加。

但是，图7的(b)的例子中，点火信号SA和点火信号SB的输出时间分别是t＝6，将其合计得到的信号输出时间是Σt＝12。这与图7的(a)的点火信号SA的输出时间相比加倍。像这样，图7的(b)所示的叠加放电中，点火线圈300的放电电力与在火花塞200的电极间形成和维持放电通路所需的电力的差较大，因此电力效率降低。

于是，本实施方式中，为了提高叠加放电中的电力效率，而在点火控制部83中，推测气缸150内的火花塞200周围的气体状态，基于推测出的气体状态，改变点火信号SA的输出时间、点火信号SB的输出时间和输出时机。由此，以从点火线圈300释放一次主线圈310产生的电能、并且与一次主线圈310产生的电能叠加地释放基于火花塞200周围的气体状态变化的一次副线圈360的电能的方式，控制点火线圈300的通电。

[第一叠加放电控制]

接着，对于本发明的一个实施方式的第一叠加放电控制进行说明。第一叠加放电控制中，基于火花塞200周围的气体流速，如下所述地改变点火信号SB的输出时间和输出时机。

图8是说明第一叠加放电控制的图。图8的(a)表示气体流速较低的低流速时的点火信号SA、SB的输出波形、点火线圈300的可输出电力和气体燃烧所需的电力的关系，图8的(b)表示气体流速较高的高流速时的点火信号SA、SB的输出波形、点火线圈300的可输出电力和气体燃烧所需的电力的关系。

一般而言，使内燃机100以低EGR率运转的情况下，需要随着燃烧速度的上升修正燃烧重心的相位，因此使点火时期延迟。随着该点火时期延迟，点火时期中的燃烧室容积缩小，于是气缸150内的气体流速变低。从而，此时如图8的(a)所示，需要从点火线圈300对火花塞200供给图形73所示的用于绝缘破坏的电力和图形75所示的低流速时维持放电通路所需的电力。

第一叠加放电控制中，在低流速时如图8的(a)所示，输出点火信号SA之后接着输出点火信号SB。此时，与图7的(b)的情况相比，将点火信号SB的输出时间缩短为t＝2，由此使将点火信号SA与点火信号SB的输出时间合计得到的信号输出时间成为Σt＝8，实现电力效率的改善。但是，图8的(a)中图形75的一部分超出了将可输出电力71、72合并的范围。因此，存在不能在低流速时维持必要期间的放电通路、发生气体的燃烧不良的风险。

另外，一般而言，使内燃机100以高EGR率运转的情况下，需要随着燃烧速度的降低修正燃烧重心的相位，因此使点火时期超前。随着该点火时期超前，点火时期中的燃烧室容积扩大，于是气缸150内的气体流速变高。从而，此时如图8的(b)所示，需要从点火线圈300对火花塞200供给图形73所示的用于绝缘破坏的电力和图形74所示的高流速时维持放电通路所需的电力。

第一叠加放电控制中，在高流速时如图8的(b)所示，在点火信号SA与点火信号SB之间设置相位差，在距点火信号SA的输出的与相位差相应的时机之后输出点火信号SB。此时，与图7的(b)的情况相比，与相位差相应地使点火信号SB的输出时间缩短为t＝4，由此实现电力效率的改善。但是，图8的(b)中图形74的一部分超出了将可输出电力71、72合并的范围。因此，存在不能在高流速时形成较长的放电通路、发生气体的燃烧不良的风险。进而，将点火信号SA与点火信号SB的输出时间合计得到的信号输出时间是Σt＝10，与图8的(a)的信号输出时间Σt＝8相比较大。

如以上所说明的，第一叠加放电控制中，在气体流速较低的情况下能够提高电力效率，但低流速时、高流速时都不能充分地形成放电通路。另外，根据气体流速的不同，将点火信号SA与点火信号SB相加的信号输出时间不同。因此，在设计上需要与信号输出时间较长一方的条件相应地应对点火线圈300的发热，硬件效率降低。

[第二叠加放电控制]

接着，对于本发明的一个实施方式的第二叠加放电控制进行说明。第二叠加放电控制中，基于火花塞200周围的气体流速，如下所述地改变点火信号SA的输出时间、点火信号SB的输出时间和输出时机。

图9是说明第二叠加放电控制的图。图9的(a)表示气体流速较低的低流速时的点火信号SA、SB的输出波形、点火线圈300的可输出电力和气体燃烧所需的电力的关系，图9的(b)表示气体流速较高的高流速时的点火信号SA、SB的输出波形、点火线圈300的可输出电力和气体燃烧所需的电力的关系。

第二叠加放电控制中，在低流速时如图9的(a)所示，使点火信号SA的输出时间缩短为t＝4，并且在点火信号SA与点火信号SB之间设置相位差，在输出点火信号SA之后与相位差相应的时机之后输出点火信号SB。将此时的点火信号SA与点火信号SB的输出时间合计得到的信号输出时间是Σt＝8。图9的(a)中，图形73、75双方都在将可输出电力71、72合并的范围内，因此在低流速时能够维持必要期间的放电通路。

另外，在高流速时如图9的(b)所示，使点火信号SA的输出时间成为t＝6，另一方面，使点火信号SB的输出时间缩短为t＝2。然后，使点火信号SA与点火信号SB之间的相位差成为0，在输出点火信号SA后立即输出点火信号SB。将此时的点火信号SA与点火信号SB的输出时间合计得到的信号输出时间与低流速时相同，是Σt＝8。图9的(b)中，也是图形73、74双方都在将可输出电力71、72合并的范围内，因此在高流速时能够形成较长的放电通路。

如以上所说明的，第二叠加放电控制中，以火花塞200周围的气体流速越快、则使一次副线圈360中流过一次副电流的时机越提前、并且使一次副线圈360中流过一次副电流的期间越短的方式，调整点火信号SB的输出时间和输出时机而控制一次副电流。另外，以火花塞200周围的气体流速越快、则使一次主线圈310中流过一次主电流的期间越长的方式，调整点火信号SA的输出时间而控制一次主电流。此时，优选以一次副线圈360中流过一次副电流的期间在一次主线圈310的放电期间以下的方式，控制一次主电流和一次副电流。由此，在低流速时、高流速时，都能够减小点火线圈300的放电电力与在火花塞200的电极间形成和维持放电通路所需的电力的差而提高电力效率，而且充分地形成放电通路。

进而，第二叠加放电控制中，即使气体流速变化，也以点火信号SA与点火信号SB相加的信号输出时间、即在一次主线圈310中流过一次主电流的期间与在一次副线圈360中流过一次副电流的期间的合计值为一定值的方式，控制一次主电流和一次副电流。由此，无论气体流速如何都能够应用同一条件下的点火线圈300的发热对策，于是能够提高硬件效率。

图10是说明第二叠加放电控制中的电极间的气体流速与点火信号SA、SB的设定值的关系的图。

图10的(a)表示气体流速与一次主线圈310的充电时间的关系。如图10的(a)所示，点火控制部83以电极间的气体流速越快、则使一次主线圈310的充电时间越长的方式，设定点火信号SA的输出时间。另外，在相同的气体流速下进行比较时，以EGR率越高、则使一次主线圈310的充电时间越长的方式，设定点火信号SA的输出时间。

图10的(b)表示气体流速与一次副线圈360的叠加放电时间的关系。如图10的(b)所示，点火控制部83以电极间的气体流速越快、则使一次主线圈310的放电中的一次副线圈360的叠加放电时间越短的方式，设定点火信号SB的输出时间。另外，在相同的气体流速下进行比较时，以EGR率越高、则使一次副线圈360的叠加放电时间越长的方式，设定点火信号SB的输出时间。

图10的(c)表示气体流速与一次主线圈310和一次副线圈360的放电开始时刻之间的相位差的关系。如图10的(c)所示，点火控制部83以电极间的气体流速越快、则使一次主线圈310的放电开始时刻与一次副线圈360的放电开始时刻之间的相位差越短、由此进行一次副线圈360的放电的时机越早的方式，设定点火信号SA、SB之间的输出时机。

如以上所说明的，通过与电极间的气体流速相应地分别决定点火信号SA、SB的输出时间和输出时机，能够从点火线圈300对火花塞200供给相比于根据电极间的气体流速变化的点火所需的电力没有超过也没有不足的电力。

另外，如以上所说明的第二叠加放电控制中的与电极间的气体流速相应的点火信号SA、SB的设定，可以有选择地实施任一者。例如，可以使一次副线圈360中流过一次副电流的期间为一定值，以火花塞200周围的气体流速越快则使其时机越提前的方式，设定点火信号SB。或者，也可以使一次副线圈360中流过一次副电流的时机保持一定，以火花塞200周围的气体流速越快则使其期间越短的方式，设定点火信号SB。这样，能够从点火线圈300对火花塞200供给相对于根据电极间的气体流速变化的点火所需的电力以某一程度的范围进行了调整的电力。

[点火线圈的控制方法]

接着，说明实施上述第一、第二叠加放电控制时的点火控制部83对点火线圈300的控制方法。图11是说明本发明的一个实施方式的点火控制部83对点火线圈300的控制方法的流程图的一例。本实施方式中，点火控制部83在车辆的点火开关成为导通(ON)、内燃机100的电源被接入时，按照图11的流程图开始点火线圈300的控制。另外，图11的流程图所示的处理表示内燃机100的1个周期的处理，点火控制部83按各个周期实施图11的流程图所示的处理。

在步骤S201中，点火控制部83检测内燃机100的运转条件，推测气体的流速和EGR率。具体而言，例如，预先将按各种运转条件决定的气体流速和EGR率的值作为映射信息存储，对于该映射信息代入检测出的发动机转速和推测负载，由此得到与当前的内燃机100的运转状态相应的气体流速和EGR率的值。

在步骤S202中，点火控制部83进行线圈充电期间的计算。具体而言，例如，将图10的(a)所示的气体流速与一次主线圈310的充电时间的关系作为映射信息存储，对该映射信息代入步骤S201中得到的流速和EGR率，由此得到一次主线圈310的充电时间的值。

在步骤S203中，点火控制部83进行叠加放电期间的计算。具体而言，例如，将图10的(b)所示的气体流速与一次副线圈360的叠加放电时间的关系作为映射信息存储，对该映射信息代入步骤S201中得到的流速和EGR率，由此得到一次副线圈360的叠加放电时间。

在步骤S204中，点火控制部83进行相位差的计算。具体而言，例如，将图10的(c)所示的气体流速与一次主线圈310和一次副线圈360的放电开始时刻之间的相位差的关系作为映射信息存储，对该映射信息代入步骤S201中得到的流速和EGR率，由此得到从一次主线圈310放电到一次副线圈360放电的相位差。

在步骤S205中，点火控制部83进行计算值的设定。具体而言，将步骤S202～S204中分别计算出的线圈充电期间、叠加放电期间和相位差各值，记录至点火控制部83的存储区域，由此在下次以后的点火控制中输出反映了这些计算值的点火信号SA、SB。在步骤S205中实施各计算值的设定之后，结束图11的流程图的点火线圈300的控制。

根据以上说明的本发明的实施方式，能够发挥以下作用效果。

(1)内燃机用的控制装置1具有点火控制部83，其控制对于在内燃机100的气缸150内放电而进行对燃料的点火的火花塞200供给电能的点火线圈300的通电。点火控制部83以从点火线圈300释放第一电能、并且与第一电能叠加地释放基于火花塞200周围的气体状态变化的第二电能的方式，控制点火线圈300的通电。由此，能够抑制火花塞200对燃料的点火不良，并且抑制内燃机100中的点火线圈300的电力消耗和发热量和容积。

(2)点火线圈300具有在一次侧分别配置的一次主线圈310和一次副线圈360、和在二次侧配置的二次线圈320。点火控制部83控制一次主线圈310中流过的一次主电流，并且基于火花塞200周围的气体状态，控制一次副线圈360中流过的一次副电流。具体而言，点火控制部83以火花塞200周围的气体的流速越快、则使一次副线圈360中流过一次副电流的时机越提前、使一次副线圈360中流过一次副电流的期间越短的方式，控制一次副电流。另外，点火控制部83以火花塞200周围的气体的流速越快、则使一次主线圈310中流过一次主电流的期间越长的方式，控制一次主电流。由此，在低流速时、高流速时，都能够减小点火线圈300的放电电力与在火花塞200的电极间形成和维持放电通路所需的电力的差而提高电力效率，并且充分地形成放电通路。

(3)点火控制部83以即使火花塞200周围的气体的流速变化、也使在一次主线圈310中流过一次主电流的期间与在一次副线圈360中流过一次副电流的期间的合计为一定值的方式，控制一次主电流和一次副电流。由此，无论气体流速如何都能够应用同一条件下的点火线圈300的发热对策，因此能够提高硬件效率。

(4)点火控制部83优选以一次副线圈360中流过一次副电流的期间在一次主线圈310的放电期间以下的方式，控制一次主电流和一次副电流。由此，能够使一次副线圈360进行的叠加放电的期间仅为需要的量，于是能够实现省电化。

(5)点火控制部83以内燃机100的EGR率越高、则使一次主线圈310中流过一次主电流的期间和一次副线圈360中流过一次副电流的期间越长的方式，控制一次主电流和一次副电流。此时，以即使内燃机100的EGR率变化、也使一次副线圈360中流过一次副电流的时机保持一定的方式，控制一次副电流。由此，在进行排气再循环的内燃机100中，能够从点火线圈300对火花塞200供给与EGR率相应的最优的电力。

另外，以上说明的实施方式中，图3中说明的控制装置1的各功能结构，可以如上所述用由MPU50执行的软件实现，或者也可以用FPGA(Field-Programmable Gate Array，现场可编程逻辑门阵列)等硬件实现。另外，也可以同时使用它们。

以上说明的实施方式和各种变形例只是一例，只要不损害发明的特征，本发明就不限定于这些内容。另外，以上说明了各种实施方式和变形例，但本发明并不限定于这些内容。在本发明的技术思想的范围内能够想到的其他方式也包括在本发明的范围内。

附图标记说明

1：控制装置，10：模拟输入部，20：数字输入部，30：A/D转换部，40：RAM，50：MPU，60：ROM，70：I/O端口，80：输出电路，81：全体控制部，82：燃料喷射控制部，83：点火控制部，84：气缸判别部，85：角度信息生成部，86：转速信息生成部，87：进气量计测部，88：负载信息生成部，89：水温计测部，100：内燃机，110：空气过滤器，111：进气管，112：进气歧管，113：节流阀，113a：节流开度传感器，114：流量传感器，115：进气温度传感器，120：冕状齿轮，121：曲柄角传感器，122：水温传感器，123：曲轴，125：加速踏板，126：加速位置传感器，130：燃料容器，131：燃料泵，132：调压器，133：燃料配管，134：燃料喷射阀，140：燃烧压力传感器，150：气缸，151：进气阀，152：排气阀，160：排气歧管，161：三效催化剂，162：上游侧空燃比传感器，163：下游侧空燃比传感器，170：活塞，200：火花塞，210：中心电极，220：外侧电极，230：绝缘体，300：点火线圈，310：一次主线圈，320：二次侧线圈，330：直流电源，340、350：点火器，360：一次副线圈，400：电路。

Claims (9)

1.一种内燃机用控制装置，其特征在于：

具有点火控制部，其控制对于在内燃机的气缸内放电而进行燃料点火的火花塞供给电能的点火线圈的通电，

所述点火控制部控制所述点火线圈的通电，使得从所述点火线圈释放第一电能，并且与所述第一电能叠加地释放基于所述火花塞周围的气体状态而变化的第二电能。

2.如权利要求1所述的内燃机用控制装置，其特征在于：

所述点火线圈具有分别配置在一次侧的一次主线圈和一次副线圈以及配置在二次侧的二次线圈，

所述点火控制部控制在所述一次主线圈中流动的一次主电流，并且基于所述火花塞周围的气体状态，控制在所述一次副线圈中流动的一次副电流。

3.如权利要求2所述的内燃机用控制装置，其特征在于：

所述点火控制部以所述火花塞周围的气体的流速越快、则使在所述一次副线圈中流动所述一次副电流的时机越提前的方式，控制所述一次副电流。

4.如权利要求2或3所述的内燃机用控制装置，其特征在于：

所述点火控制部以所述火花塞周围的气体的流速越快、则使在所述一次副线圈中流动所述一次副电流的期间越短的方式，控制所述一次副电流。

5.如权利要求2～4中任一项所述的内燃机用控制装置，其特征在于：

所述点火控制部以所述火花塞周围的气体的流速越快、则使在所述一次主线圈中流动所述一次主电流的期间越长的方式，控制所述一次主电流。

6.如权利要求2～5中任一项所述的内燃机用控制装置，其特征在于：

所述点火控制部以即使所述火花塞周围的气体的流速变化、也使在所述一次主线圈中流动所述一次主电流的期间与在所述一次副线圈中流动所述一次副电流的期间的合计为一定值的方式，控制所述一次主电流和所述一次副电流。

7.如权利要求2～6中任一项所述的内燃机用控制装置，其特征在于：

所述点火控制部以在所述一次副线圈中流动所述一次副电流的期间为所述一次主线圈的放电期间以下的方式，控制所述一次主电流和所述一次副电流。

8.如权利要求2～7中任一项所述的内燃机用控制装置，其特征在于：

所述点火控制部以所述内燃机的EGR率越高、则使在所述一次主线圈中流动所述一次主电流的期间和在所述一次副线圈中流动所述一次副电流的期间越长的方式，控制所述一次主电流和所述一次副电流。

9.如权利要求2～8中任一项所述的内燃机用控制装置，其特征在于：

所述点火控制部以即使所述内燃机的EGR率变化、也使在所述一次副线圈中流动所述一次副电流的时机保持一定的方式，控制所述一次副电流。

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