JP2015200276A - 点火装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吹き消えの発生状況に応じて、無駄のない消費エネルギで吹き消えを抑制可能な点火装置を提供する。【解決手段】点火装置は、点火スイッチにより一次電流を遮断し、二次電流による点火プラグの放電を発生させた後の所定のエネルギ投入期間ＩＧＷにおいて、点火状態を継続可能とするエネルギを点火コイルに投入する。吹き消え検出部は、エネルギ投入期間ＩＧＷにおける点火コイルの吹き消えを検出する。エネルギ投入期間ＩＧＷに所定回数の吹き消えが連続して検出された場合（Ｓ４：ＹＥＳ）、目標二次電流Ｉ２*が増加される（Ｓ５）。エネルギ投入期間ＩＧＷに吹き消えの不検出が所定回数連続した場合（Ｓ７：ＹＥＳ）、次のエネルギ投入期間ＩＧＷの目標二次電流Ｉ２*が減少される（Ｓ８）。吹き消えの発生状況に応じて目標二次電流Ｉ２*が変更されるため、無駄のない投入エネルギで吹き消えを抑制できる。【選択図】図４

Description

本発明は、点火プラグの動作を制御する点火装置に関する。

従来、点火プラグの電極間に放電を発生させ、混合気に着火させる内燃機関の点火装置が知られている。また、近年、燃費向上を図る希薄燃焼の内燃機関において、燃焼室内に強い気流を生じさせることにより燃焼性を向上させる技術が開発されている。このような内燃機関では、気流によって放電が引き伸ばされ、混合気への着火性が向上する。しかし気流が強いと、放電の吹き消えが発生し、その直後に再放電が生じる。そして、再放電の後、再度気流によって放電が吹き消えるといった現象が繰り返されるため、点火プラグの電極が消耗するという問題がある。
そこで、例えば特許文献１に開示された点火装置は、吹き消え発生後の再放電を禁止することで放電繰り返し現象の発生を回避し、点火プラグ電極の消耗を抑制している。

特開２０１３−１００８１１号公報

しかしながら、特許文献１の従来技術によっては、吹き消えの発生自体を抑制することはできない。また、吹き消えの発生には、内燃機関の運転状態や燃焼室の気流の強さだけでなく、内燃機関の機差や気筒間のばらつき、経年変化等による燃焼状況が関わっており、吹き消えの発生状況は一定ではない。このため、吹き消えの発生状況に合わせて、余分なエネルギを消費せずに吹き消えを抑制することが重要である。
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、吹き消えの発生状況に応じて、無駄のない消費エネルギで再放電後の吹き消えを抑制可能な点火装置を提供することである。

本発明は、内燃機関の燃焼室において混合気に点火する点火プラグの動作を制御する点火装置であって、点火コイル、点火スイッチ、エネルギ投入手段、及び吹き消え検出手段を備える。
点火コイルは、直流電源から供給される一次電流が流れる一次コイル、及び、点火プラグの電極に接続され、一次電流の通電および遮断によって発生する二次電圧が印加され放電による二次電流が流れる二次コイルを有する。
点火スイッチは、一次コイルの直流電源と反対側である接地側に接続され、点火信号に従って一次電流の導通と遮断とを切り替える。

エネルギ投入手段は、点火スイッチにより一次電流を遮断し、当該遮断による電圧で点火プラグの放電を発生させた後の所定のエネルギ投入期間において、エネルギを投入可能である。
投入エネルギ制御手段は、エネルギ投入手段から投入されるエネルギ投入量を制御値に基づいて制御する。
吹き消え検出手段は、点火プラグによる放電開始後、放電状態が途切れる所謂「吹き消え」が発生したことを検出する。
そして、投入エネルギ制御手段は、エネルギ投入期間において所定回数の吹き消えが検出された場合に、エネルギ投入量を増加させることを特徴とする。

本発明の点火装置によれば、吹き消えの発生状況に合わせてその都度エネルギ投入量を増加するため、無駄のない消費エネルギで再放電後の吹き消えを抑制することができる。

本発明の一実施形態による点火装置が適用されるエンジンシステムを示す概略構成図である。 本発明の一実施形態による点火装置を示す構成図である。 図２の点火装置の基本動作を説明するタイムチャートである。 吹き消え判定処理を説明するフローチャートである。 目標二次電流とエネルギ投入量との関係を示すグラフである。 吹き消えが発生した場合の動作を説明するタイムチャートである。

以下、本発明の実施形態による点火装置を図面に基づいて説明する。
（一実施形態）
本発明の一実施形態による点火装置は、車両等に搭載されるエンジンシステムに適用される。以下の実施形態の説明では、特許請求の範囲に記載の「内燃機関」を「エンジン」という。

［エンジンシステムの構成］
まず、エンジンシステムの概略構成について図１を参照して説明する。図１に示すように、エンジンシステム１０は火花点火式のエンジン１３を備えている。エンジン１３は、例えば４気筒等の多気筒エンジンであり、図１では１気筒の断面のみを図示する。以下に説明する構成は、図示しない他の気筒にも同様に設けられている。
なお、図１のエンジンシステム１０は、ＥＧＲ（排気還流）システムを有していないものとする。或いは、ＥＧＲシステムを有している場合でも、本実施形態の特徴とは関連性が低いため、図示を省略する。さらに、排気通路に設けられる触媒の図示も省略する。

エンジン１３は、スロットル弁１４を通じて吸気マニホールド１５から供給される空気とインジェクタ１６から噴射される燃料との混合気を燃焼室１７内で燃焼させ、その燃焼時の爆発力によりピストン１８を往復運動させる。このピストン１８の往復運動は、クランクシャフト１９により回転運動に変換されて出力される。燃焼ガスは、排気マニホールド２０等を通じて大気中に放出される。

燃焼室１７の入口であるシリンダヘッド２１の吸気ポートには吸気弁２２が設けられ、また燃焼室１７の出口であるシリンダヘッド２１の排気ポートには排気弁２３が設けられている。吸気弁２２及び排気弁２３は、バルブ駆動機構２４により開閉駆動される。吸気弁２２のバルブタイミングは、可変バルブ機構２５により調整される。

燃焼室１７の混合気の点火は、点火装置３０によって点火プラグ７の電極間に放電を発生させることにより行われる。点火装置３０は、電子制御ユニット３２の指令に基づき点火回路ユニット３１を動作させて点火コイル４０から点火プラグ７に高電圧を印加することにより、燃焼室１７で火花放電を発生させる。
点火プラグ７は、エンジン１３の燃焼室１７で所定のギャップを隔てて対向する一対の電極（図２参照）を有し、上記ギャップで絶縁破壊が生じるだけの高電圧が一対の電極間に印加されると放電を発生させる。以下の説明において、「高電圧」とは、点火プラグ７の一対の電極間で放電が発生し得るほどの電圧をいう。

電子制御ユニット３２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び入出力ポート等からなるマイクロコンピュータによって構成されており、図中、「ＥＣＵ」と表す。
破線矢印で示すように、電子制御ユニット３２は、クランク位置センサ３５、カム位置センサ３６、水温センサ３７、スロットル開度センサ３８、及び吸気圧センサ３９等の各種センサからの検出信号が入力される。電子制御ユニット３２は、これらの各種センサからの検出信号に基づき、実線矢印で示すように、スロットル弁１４、インジェクタ１６、及び点火回路ユニット３１等を駆動してエンジン１３の運転状態を制御する。

［点火装置の構成］
次に、点火装置３０の構成について図２を参照して説明する。
図２に示すように、点火装置３０は、点火コイル４０、点火回路ユニット３１、及び、電子制御ユニット３２を含む。

点火コイル４０は、一次コイル４１と二次コイル４２と整流素子４３とを有し、公知の昇圧トランスを構成している。
一次コイル４１は、一端が、一定の直流電圧を供給可能な「直流電源」としてのバッテリ６の正極に接続されており、他端が点火スイッチ４５を介して接地されている。以下、一次コイル４１のバッテリ６と反対側を「接地側」という。
二次コイル４２は、一次コイル４１と磁気的に結合されており、一端が点火プラグ７の一対の電極を介して接地されており、他端が整流素子４３及び二次電流検出抵抗４７を介して接地されている。

一次コイル４１に流れる電流を一次電流Ｉ１といい、一次電流Ｉ１の増減によって発生し、二次コイル４２に流れる電流を二次電流Ｉ２という。図中に矢印で示すように、一次電流Ｉ１は、一次コイル４１から点火スイッチ４５に向かう方向の電流を正とし、二次電流Ｉ２は、二次コイル４２から点火プラグ７に向かう方向の電流を正とする。また、二次コイル４２の点火プラグ７側の電圧を二次電圧Ｖ２という。
整流素子４３は、ダイオードで構成されており、二次電流Ｉ２を整流する。
点火コイル４０は、一次コイル４１を流れる電流の変化に応じて電磁誘導の相互誘導作用により二次コイル４２に高電圧を発生させ、この高電圧を点火プラグ７に印加する。本実施形態では、１つの点火プラグ７に対し１つの点火コイル４０が設けられている。

点火回路ユニット３１は、点火スイッチ（イグナイタ）４５、二次電流検出抵抗４７、および、二次電流検出回路４８を有している。また、点火回路ユニット３１は、本発明の特徴的構成である吹き消え検出部４９とエネルギ投入部５０とを有している。

点火スイッチ４５は、例えばＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）で構成されており、コレクタが点火コイル４０の一次コイル４１の接地側に接続され、エミッタが接地され、ゲートが電子制御ユニット３２に接続されている。エミッタは、整流素子４６を介してコレクタに接続されている。
点火スイッチ４５は、ゲートに入力される点火信号ＩＧＴに応じてオンオフ動作する。詳しくは、点火スイッチ４５は、点火信号ＩＧＴの立ち上がり時にオンとなり、点火信号ＩＧＴの立ち下がり時にオフとなる。一次コイル４１における一次電流Ｉ１は、点火スイッチ４５により点火信号ＩＧＴに従って導通及び遮断が切り替えられる。
二次電流検出回路４８は、二次電流検出抵抗４７の両端電圧に基づいて二次電流Ｉ２を検出する。

二次電流検出回路４８は、二次電流検出抵抗４７の両端電圧に基づいて二次電流Ｉ２を検出し、エネルギ投入部５０の電流フィードバック制御部５９に入力する。

「エネルギ投入手段」としてのエネルギ投入部５０は、エネルギ蓄積コイル５２、充電スイッチ５３、充電スイッチ用ドライバ回路５４、及び整流素子５５から構成されるＤＣＤＣコンバータ５１、並びに、コンデンサ５６、放電スイッチ５７、放電スイッチ用ドライバ回路５８、電流フィードバック制御部５９及び整流素子６０を有している。なお、図２図中、電流フィードバック制御部５９は、「電流ＦＢ部」として示している。

ＤＣＤＣコンバータ５１は、バッテリ６の電圧を昇圧し、コンデンサ５６に供給する。
エネルギ蓄積コイル５２は、一端がバッテリ６に接続され、他端が充電スイッチ５３を介して接地されている。充電スイッチ５３は、例えばＭＯＳＦＥＴ（金属酸化物半導体電界効果トランジスタ）で構成されており、ドレインがエネルギ蓄積コイル５２に接続され、ソースが接地され、ゲートがドライバ回路５４に接続されている。ドライバ回路５４は、充電スイッチ５３をオンオフ駆動可能である。
整流素子５５は、ダイオードで構成されており、コンデンサ５６からエネルギ蓄積コイル５２及び充電スイッチ５３側への電流の逆流を防止する。

充電スイッチ５３がオンしたとき、エネルギ蓄積コイル５２に電流が流れ、電気エネルギが蓄積される。また、充電スイッチ５３がオフしたとき、エネルギ蓄積コイル５２に蓄積された電気エネルギがバッテリ６の直流電圧に重畳してコンデンサ５６側へ放出される。充電スイッチ５３がオンオフ動作を繰り返すことで、エネルギ蓄積コイル５２にてエネルギの蓄積と放出が繰り返され、バッテリ電圧が昇圧される。
コンデンサ５６は、一方の電極が整流素子５５を介してエネルギ蓄積コイル５２の接地側に接続され、他方の電極が接地されている。コンデンサ５６は、ＤＣＤＣコンバータ５１によって昇圧された電圧を蓄電する。

放電スイッチ５７は、例えばＭＯＳＦＥＴで構成されており、ドレインがコンデンサ５６に接続され、ソースが一次コイル４１の接地側に接続され、ゲートがドライバ回路５８に接続されている。ドライバ回路５８は、放電スイッチ５７をオンオフ駆動可能である。

「投入エネルギ制御手段」としての電流フィードバック制御部５９は、二次電流Ｉ２を目標値（以下「目標二次電流Ｉ２^*」という。）に一致させようとするフィードバック制御により、放電スイッチ５７のオンデューティ比を求め、放電用ドライバ回路５８に指令信号を出力する。これにより、電流フィードバック制御部５９は、エネルギ投入部５０から投入されるエネルギ投入量を制御可能である。目標二次電流Ｉ２^*は、ＥＣＵ３２から出力される目標二次電流信号ＩＧＡに基づいて設定されており、吹き消え検出部４９からの出力に応じて増加減補正される。
整流素子６０は、ダイオードで構成されており、点火コイル４０からコンデンサ５６への電流の逆流を防止している。

「吹き消え検出手段」としての吹き消え検出部４９は、点火プラグ７による放電の開始後、放電状態が途切れる所謂「吹き消え」が発生したことを検出する。特に本実施形態では、吹き消え検出部４９は、エネルギ投入期間ＩＧＷ中、二次電流検出回路４８が検出した二次電流Ｉ２と、吹き消え検出電流閾値Ｉｂｏとを比較し、二次電流Ｉ２が吹き消え検出電流閾値Ｉｂｏよりも低下することを、吹き消えとして検出する。
以下で説明する吹き消えの検出は、放電火花が吹き消える直前の状態を二次電流Ｉ２の値で検出したことをいい、実際に放電火花が吹き消えしていることに限定されない。

吹き消え検出電流閾値Ｉｂｏは、吹き消えを検出すべく、吹き消えが発生する直前の値であるゼロに近い値に設定される。また、吹き消え検出電流閾値Ｉｂｏは、固定値としてもよく、エンジン１３の運転状態等に応じて可変としてもよい。

また、吹き消え検出部４９は、エネルギ投入期間ＩＧＷ中に吹き消えを検出した場合、１回の吹き消えとしてカウントし、吹き消え回数ｍを記憶することができる。さらに、吹き消え検出部４９は、エネルギ投入期間ＩＧＷ中の吹き消えが発生したか否かのチェック時に吹き消えを検出しなかった場合、１回の未検出としてカウントし、未検出回数ｎを記憶することができる。
以上が点火回路ユニット３１の構成である。

なお、図２では１気筒に対する構成のみを示しているが、現実には、放電スイッチ５７以降の構成は気筒数分が並列して設けられており、放電スイッチ５７の手前で電流経路が気筒毎に分岐され、コンデンサ５６に蓄積されたエネルギが各経路に分配される。

次に、電子制御ユニット３２は、クランク角センサ３５等の各種センサから取得したエンジン１３の運転情報に基づき、点火信号ＩＧＴ、エネルギ投入期間信号ＩＧＷ、および、目標二次電流信号ＩＧＡを生成し、点火回路ユニット３１に出力する。

点火信号ＩＧＴは、点火スイッチ４５のゲート、及び、充電スイッチ用ドライバ回路５４に入力される。点火スイッチ４５は、点火信号ＩＧＴがＨ（ハイ）レベルの期間、オンとなる。ドライバ回路５４は、点火信号ＩＧＴがＨレベルの期間、充電スイッチ５３のゲートに対し、充電スイッチ５３をオンオフ制御する充電スイッチ信号ＳＷｃを繰り返し出力する。

エネルギ投入期間信号ＩＧＷは、放電スイッチ用ドライバ回路５８に入力される。ドライバ回路５８は、エネルギ投入期間信号ＩＧＷがＨレベルの期間、放電スイッチ５７のゲートに対し、放電スイッチ５７をオンオフ制御する放電スイッチ信号ＳＷｄを繰り返し出力する。本実施形態では、エネルギ投入期間信号ＩＧＷがＨレベルである期間が、「エネルギ投入期間」に対応する。
目標二次電流信号ＩＧＡは、目標二次電流Ｉ２^*を指示するための信号であり、電流フィードバック制御部５９に入力される。

［点火装置の作動］
次に、点火装置３０の作動について図３のタイムチャートを参照して説明する。
なお、二次コイル４２に高電圧を発生させために一次コイル４１を流れる電流を変化させる方法は、以下の２通りある。一つ目は、バッテリ６から一次コイル４１への通電を点火スイッチ４０で遮断する方法、二つ目は、エネルギ投入部５０によって一次コイル４１の接地側からエネルギを投入する方法である。
以下で説明する点火装置３０の作動は、一つ目の方法で点火プラグ７の放電を開始させた後、二つ目の方法で当該放電を持続させる制御方式に基づくものであり、この制御方式は、本出願人が開発したものである。以下、本明細書において、単に「エネルギ投入制御」という場合、この制御方式を意味する。ここでは、まず、基本的なエネルギ投入制御による作動の概要を説明し、本実施形態の特徴については後で詳しく述べる。

図３のタイムチャートは、共通の時間軸を横軸とし、縦軸に上から順に、点火信号ＩＧＴ、エネルギ投入期間信号ＩＧＷ、コンデンサ電圧Ｖｄｃ、一次電流Ｉ１、二次電流Ｉ２、投入エネルギＰ、充電スイッチ信号ＳＷｃ、放電スイッチ信号ＳＷｄの時間変化を示している。
ここで、「コンデンサ電圧Ｖｄｃ」はコンデンサ５６に蓄電された電圧を意味する。また、「投入エネルギＰ」は、コンデンサ５６から放出され、一次コイル４１の低電圧側端子側から点火コイル４０に供給されるエネルギを意味し、１回の点火タイミング中における供給開始（最初の放電スイッチ信号ＳＷｄの立ち上がり）からの積算値を示す。

図３中、「一次電流Ｉ１」及び「二次電流Ｉ２」は、図２に示す矢印方向の電流を正の値とし、矢印と反対方向の電流を負の値とする。以下の説明において、負の電流の大小に言及する場合、「電流の絶対値」を基準として大小を表す。すなわち、負領域において、電流値が０［Ａ］から離れ絶対値が大きくなるほど「電流が増加又は上昇する」といい、０［Ａ］に近づき絶対値が小さくなるほど「電流が減少又は低下する」という。さらに、後述する二次電流Ｉ２と負の閾値との比較において、「二次電流Ｉ２が閾値を下回る」とは、「二次電流Ｉ２の絶対値が閾値を下回る」ことを意味する。

まず、時刻ｔ１にて点火信号ＩＧＴがＨレベルに立ち上がると、点火スイッチ４５がオンされる。このとき、エネルギ投入期間信号ＩＧＷはＬ（ロー）レベルであるため放電スイッチ５７はオフである。これにより、一次コイル４１における一次電流Ｉ１の通電が開始する。

また、点火信号ＩＧＴがＨレベルに立ち上がっている間、矩形波パルス状の充電スイッチ信号ＳＷｃが、充電スイッチ５３のゲートに入力される。すると、充電スイッチ５３のオン後のオフ期間に、コンデンサ電圧Ｖｄｃがステップ状に上昇する。
このようにして、点火信号ＩＧＴがＨレベルに立ち上がっている時刻ｔ１−ｔ２間に、点火コイル４０が充電されるとともに、ＤＣＤＣコンバータ５１の出力によってコンデンサ５６にエネルギが蓄積される。このエネルギの蓄積は、時刻ｔ２までに終了する。
このとき、コンデンサ電圧Ｖｄｃ、すなわちコンデンサ５６のエネルギ蓄積量は、充電スイッチ信号ＳＷｃのオンデューティ比およびオンオフ回数によって制御可能である。

その後、時刻ｔ２にて点火信号ＩＧＴがＬレベルに立ち下げられ、点火スイッチ４５がオフされると、それまで一次コイル４１に通電していた一次電流Ｉ１が急激に遮断される。すると、一次コイル４１にバッテリ６よりも大きな起電力が発生し、二次コイル４２に大きな二次電圧が生じる。これにより、点火コイル４０から点火プラグ７に高電圧が印加され、点火プラグ７に放電が発生し二次電流Ｉ２が流れる。

その後、仮にエネルギ投入制御を行わないとすると、二次電流Ｉ２は、破線で示すように、時間経過とともに０［Ａ］に近づき、放電を維持できない程度まで減衰すると放電は終了する。

本実施形態の基本的なエネルギ投入制御では、時刻ｔ２の直後の時刻ｔ３にエネルギ投入期間信号ＩＧＷがＨレベルに立ち上げられ、充填スイッチ信号ＳＷｃがオフの状態で、矩形波パルス状の放電スイッチ信号ＳＷｄが放電スイッチ５７に入力される。これにより、充電スイッチ５３がオフの状態で放電スイッチ５７がオンオフを繰り返す。

すると、放電スイッチ５７のオン期間に、コンデンサ５６の蓄積エネルギが放出され、一次コイル４１の接地側に投入される。これにより、一次コイル４１１には、投入エネルギＰに起因する一次電流Ｉ１が通電される。投入エネルギＰにより一次コイル４１１の接地側から一次電流Ｉ１が通電されると、一次電流Ｉ１の遮断により通電される二次電流Ｉ２に対し、投入エネルギＰによる一次電流Ｉ１の通電に伴う追加分が同一極性で重畳される。二次電流Ｉ２が所定値に達すると、放電スイッチ５７がオフし、一次コイル４１への通電が停止して二次電流Ｉ２が低下する。二次電流Ｉ２が所定値まで低下すると、再度放電スイッチ５７がオンされ、二次電流Ｉ２へ電流が重畳される。この重畳は、時刻ｔ３−ｔ４の間、放電スイッチ５７がオンになる毎に、繰り返される。これにより、二次電流Ｉ２は、目標二次電流Ｉ２^*に一致するように維持される。

なお、以下では、エネルギ投入期間信号ＩＧＷがＨレベルの期間、すなわち、エネルギ投入により放電を持続させる期間を、同じ記号を用いて「エネルギ投入期間ＩＧＷ」と記載する。また、本実施形態では、エネルギ投入期間ＩＧＷにおける二次電流Ｉ２の波状の最大値と最小値との中間値を、目標二次電流Ｉ２^*としているが、最大値または最小値を目標値としてもよい。

時刻ｔ４でエネルギ投入期間信号ＩＧＷがＬレベルに立ち下げられると、放電スイッチ信号ＳＷｄがオフになり、放電スイッチ５７のオンオフ動作が停止する。これにより、一次電流Ｉ１および二次電流Ｉ２は共にゼロとなる。

［吹き消え判定処理］
本実施形態の点火装置３０は、燃焼室１７内に強い気流を生じさせることにより燃焼性を向上させる希薄燃焼エンジンに適用されることを想定している。このようなエンジンでは、気流によって放電が引き伸ばされる。気流が強いと、放電の吹き消えが発生し、再放電および吹き消えを繰り返すおそれがある。また、吹き消えの発生には、燃焼室の気流の強さだけでなく、エンジン１３の機差や気筒間のばらつき、経年変化等による燃焼状況も関わっているため、吹き消えの発生状況は一定でない。よって、余分なエネルギを消費せずに、吹き消えおよび再放電を抑制するためには、吹き消えの発生状況に合わせて、エネルギ投入部５０によるエネルギ投入量を調整する必要がある。

そこで、本実施形態の点火装置３０の吹き消え検出部４９は、二次電流検出回路４８が検出した二次電流Ｉ２に基づいて、エネルギ投入期間ＩＧＷに吹き消えの発生を検出する。そして、エネルギ投入期間ＩＧＷに所定回数の吹き消えの発生が検出された場合には、当該エネルギ投入期間ＩＧＷ中に即時、電流フィードバック制御部５９の目標二次電流Ｉ２^*を増加させるよう補正する。また、エネルギ投入期間ＩＧＷに吹き消えの未検出が続いた場合、すなわち、放電火花が吹き消えずに継続した場合には、電流フィードバック部制御５９の目標二次電流Ｉ２^*を減少させるよう次回点火用に補正する。これにより、過不足のない消費エネルギで吹き消えを抑制する。

以下に、本実施形態による吹き消え検出処理について、図４のフローフローチャートを参照して説明する。
図４に示す一連の吹き消え検出処理は、エンジン１３の燃焼サイクル毎に、エネルギ投入期間信号ＩＧＷがハイレベルになりエネルギ投入期間ＩＧＷが開始した後、繰り返し実行される。また、吹き消え回数ｍおよび未検出回数ｎは、初期値をゼロとし、２回目以降の処理においては、前回処理にて加減算された値を用いる。

以下のフローチャートの説明で、記号「Ｓ」はステップを意味する。
まず、Ｓ１では、吹き消え検出部４９は、現在、エネルギ投入期間信号ＩＧＷがローレベルであるか否かを判断する。エネルギ投入期間信号ＩＧＷがローレベルではないと判断された場合（Ｓ１：ＮＯ）は、エネルギ投入期間ＩＧＷが継続しているものとしてＳ２に移行し、エネルギ投入期間信号ＩＧＷがローレベルであると判断された場合（Ｓ１：ＹＥＳ）は、エネルギ投入期間ＩＧＷが終了したものとしてＳ７に移行する。

Ｓ２では、吹き消え検出部４９は、二次電流検出回路４８からエネルギ投入期間ＩＧＷの二次電流Ｉ２を取得し、取得した二次電流Ｉ２が吹き消え検出電流閾値Ｉｂｏより低下しているか否かを判断する。二次電流Ｉ２が吹き消え検出電流閾値Ｉｂｏより低下していると判断された場合（Ｓ２：ＹＥＳ）、Ｓ３へ移行する。二次電流Ｉ２が吹き消え検出電流閾値Ｉｂｏ以上であると判断し場合（Ｓ２：ＮＯ）、Ｓ６へ移行する。

Ｓ３では、吹き消え検出部４９は、エネルギ投入期間ＩＧＷに吹き消えが発生したと判定し、吹き消え回数ｍをカウントアップし、未検出回数ｎを初期化し、Ｓ４に移行する。

Ｓ４では、吹き消え検出部４９は、吹き消え回数ｍが所定回数Ｍ以上であるか否かを判断する。所定回数Ｍは、例えば、点火コイル４０への投入エネルギが不足しているか否かの判断基準として設定される任意の値である。吹き消え回数ｍが所定回数Ｍ以上であると判断された場合（Ｓ４：ＹＥＳ）、Ｓ５に移行する。吹き消え回数ｍが所定回数Ｍ未満であると判断された場合（Ｓ４：ＮＯ）、そのまま処理を終了する。

Ｓ５では、吹き消え検出部４９は、電流フィードバック制御部５９の目標二次電流Ｉ２^*を増加させる補正を実施し、吹き消え回数ｍを初期化して、処理を終了する。

一方、Ｓ２において二次電流Ｉ２が吹き消え検出電流閾値Ｉｂｏ以上であると判断された場合（Ｓ２：ＮＯ）に移行するＳ５では、吹き消え検出部４９は、エネルギ投入期間ＩＧＷに吹き消えが発生していないと判定し、吹き消え回数ｍを初期化し、未検出回数ｎをカウントアップし、処理を終了する。

また、Ｓ１においてエネルギ投入期間信号ＩＧＷがローレベルであると判断された場合（Ｓ１：ＹＥＳ）に移行するＳ７では、吹き消え検出部４９は、未検出回数ｎが所定回数Ｎ回以上であるか否かを判定する。所定回数Ｎは、エネルギ投入期間信号ＩＧＷに所定時間吹き消えが発生していないことを判断するための値であり、点火コイル４０への投入エネルギが余剰しているか否かの判断基準として予め設定される任意の値である。安定した点火のためにはＭ＞Ｎであることが好ましい。

未検出回数ｎがＮ回以上であると判断された場合（Ｓ７：ＹＥＳ）、Ｓ８に移行する。Ｓ８では、吹き消え検出部４９は、電流フィードバック制御部５９の次回点火の目標二次電流Ｉ２^*を減少補正し、Ｓ９に移行する。
未検出回数ｎが所定回数Ｎ未満であると判断された場合（Ｓ７：ＮＯ）、吹き消え検出部４９は、そのままＳ９に移行する。

Ｓ９では、吹き消え検出部４９は、吹き消え回数ｍおよび未検出回数ｎを初期化する。その後、吹き消え検出処理を終了し、次回、エネルギ投入期間信号ＩＧＷがハイになるまで停止する。

なお、目標二次電流Ｉ２^*を増加または減少させる制御方式は、図５に示すように、リニア可変制御式（図５中の点線）でもよいし、デジタル可変制御式（図５中の実線）でもよい。例えば、デジタル可変制御の場合には、一度の制御において目標二次電流Ｉ２^*を現在設定値よりも一段階、増加または減少させてもよい。
ここで、目標二次電流Ｉ２^*を増加させることは、エネルギ投入部５０から投入されるエネルギ投入量を増加させるということである。また、目標二次電流Ｉ２^*を減少させることは、エネルギ投入部５０から投入されるエネルギ投入量を減少させるということである。すなわち本実施形態では、目標二次電流Ｉ２^*が「エネルギ投入量」に対応する。
また、上述の処理は原則として気筒毎に行う。ただし、構成を簡略化し、複数の気筒をグループとして制御してもよい。また、学習制御に反映させてもよい。

吹き消えが生じた場合の二次電流Ｉ２を図６に示す。図６では、共通時間軸を横軸とし、縦軸に上から順にエネルギ投入期間信号ＩＧＷ、二次電流Ｉ２、二次電圧Ｖ２、一次電流Ｉ１を示している。
エネルギ投入期間ＩＧＷにおいて、一次電流Ｉ１が通電されている間、例えば時刻ｔｂｏに、二次電流Ｉ２が吹き消え検出電流閾値Ｉｂｏよりも低下したとする。本実施形態の吹き消え検出部４９は、二次電流Ｉ２が吹き消え検出電流閾値Ｉｂｏよりも低下したことを吹き消えとして検出する。例えば所定回数Ｍが１回である場合には、図６に示すように、目標二次電流Ｉ２^*を即時増加させる。これにより、吹き消えが検出されたエネルギ投入期間ＩＧＷと同一のエネルギ投入期間ＩＧＷにおいて、エネルギ投入部５０から投入されるエネルギ投入量は増加する。このため、吹き消え後の再放電の火花を強化することができ、吹き消えおよび再放電の繰り返しを抑制することができる。

（効果）
（１）本実施形態の点火装置３０は、エネルギ投入期間ＩＧＷにおける放電の吹き消えを検出する吹き消え検出部４９を備えている。吹き消え検出部４９は、エネルギ投入期間ＩＧＷに所定回数以上の吹き消えを連続して検出した場合、目標二次電流Ｉ２^*を増加させる。これにより、吹き消えの発生状況に合わせて投入エネルギが増加されるため、過不足のない消費エネルギで吹き消えによる再放電後の吹き消えを抑制することができる。

また、吹き消え検出部４９は、エネルギ投入期間ＩＧＷに所定回数以上の吹き消えの未検出が連続した場合、次回エネルギ投入期間ＩＧＷの目標二次電流Ｉ２^*を減少させる。未検出が連続したということは、所定時間、吹き消えが発生せずに点火放電が継続したことを意味している。この場合、投入エネルギが余剰しているものと判断して次回エネルギ投入期間ＩＧＷの投入エネルギを減少させることにより、消費エネルギを節約することができる。

また、上述したような投入エネルギの増加と減少とを組み合わせた制御を行うことにより、吹き消えが発生しない程度の必要最小限のエネルギ投入量によってエネルギ投入制御を行うことができる。
このように吹き消えの発生状況に合わせたエネルギ投入制御を行うことで、内燃機関の機差や気筒間のばらつき、経年変化等による燃焼状況に合わせて、自動的に最適なエネルギを投入することができる。

（２）本実施形態の点火装置３０は、エネルギ投入期間ＩＧＷに二次電流Ｉ２を検出する二次電流検出回路４８を備え、吹き消え検出部４９は、二次電流Ｉ２の絶対値が所定の吹き消え検出電流閾値Ｉｂｏを下回ったとき、吹き消えが発生したと判定する。吹き消えが発生すると二次電流Ｉ２の絶対値が急激に低下することから、二次電流Ｉ２の絶対値を監視することで、吹き消えの発生を適切に検出することができる。
また、吹き消え検出部４９が目標二次電流Ｉ２^*を変更すると、電流フィードバック部制御５９は、検出電流に基づくフィードバック制御により、二次電流Ｉ２の実値を目標二次電流Ｉ２^*に精度良く一致させる。これにより、エネルギ投入量を適切に変更することができる。

（３）本実施形態の点火装置３０は、エネルギ投入制御の方式として、ＤＣＤＣコンバータ５１で昇圧しコンデンサ５６に蓄電した投入エネルギを、一次コイル４１の接地側から投入する方式を採用している。これにより、多重放電等のエネルギ投入方式に比べ、低電圧側からエネルギを投入することで最低限のエネルギを効率良く投入しつつ、点火可能な状態を一定期間持続させることができる。
また、エネルギ投入期間ＩＧＷ中、二次電流Ｉ２は、常に負の値となり、交番電流を用いる他の方式のようにゼロクロスしないため、吹き消えの発生を防止することができる。

（その他の実施形態）
（ア）上述の吹き消え検出処理では、目標二次電流Ｉ２^*の増加補正は、同一エネルギ投入期間ＩＧＷ内に即時反映されているが、本発明はこれに限られず、次の点火時のエネルギ投入期間ＩＧＷに反映させてもよい。
また、目標二次電流Ｉ２^*の減少補正は、同一エネルギ投入期間ＩＧＷ内に即時反映させてもよい。この場合は図４のＳ７およびＳ８をＳ６の処理後にも実施し、目標二次電流Ｉ２^*を減少させた場合にのみ未検出回数ｎを初期化すればよい。
また、吹き消え検出部４９は、ＥＣＵ３２に対して補正処理を行うように出力し、直接、目標二次電流信号ＩＧＡを変更してもよい。

（イ）上述の吹き消え検出処理において、所定回数か否かの判断を行う吹き消え回数ｍは、連続的に検出された回数に限定されない。例えば、吹き消え未検出の場合（Ｓ２：ＮＯ）に吹き消え回数ｍを初期化せず、Ｓ４では吹き消え検出の累計回数に基づいて判断してもよい。
（ウ）上記実施形態では、エネルギ投入期間信号ＩＧＷがハイの期間、上述の吹き消え検出処理を繰り返し実施する例を示しているが、上述の吹き消え検出処理は、目標二次電流Ｉ２^*を増加補正したら終了させてもよいし、所定回数で終了させてもよい。

（エ）上記実施形態のエネルギ投入部５０は、本出願人が開発した「一次コイルの接地側からエネルギ投入する方式」を採用している。この他、本発明の「エネルギ投入手段」として、放電期間のエネルギ投入量を制御可能な方式であれば、従来の多重放電方式や特開２０１２−１６７６６５号公報に開示された「ＤＣＯ方式」等の方式で、コイル電源電圧を吹き消えの状態に応じて上昇または下降させる制御を実施してもよい。

また、図２の構成の点火装置３０によるエネルギ投入制御は、図３に示すように、点火信号ＩＧＴのＨレベル中に充電スイッチ信号ＳＷｃをオンオフしてコンデンサ電圧Ｖｄｃを蓄積した後、エネルギ投入期間ＩＧＷに、一次コイル４１の接地側にエネルギを投入する方法に限らない。例えば、エネルギ投入期間ＩＧＷに、充電スイッチ信号ＳＷｃと放電スイッチ信号ＳＷｄとを交互にオンオフ制御することで、充電スイッチ信号ＳＷｃがオンのときエネルギ蓄積コイル５２が蓄積したエネルギを、その都度、一次コイル４１の接地側に投入するようにしてもよい。その場合、コンデンサ５６を備えなくてもよい。

（オ）上記実施形態の吹き消え検出部４９は、二次電流検出回路４８が検出した二次電流Ｉ２が吹き消え検出電流閾値Ｉｂｏを下回ったとき、吹き消えが発生したと判定する。この他、本発明の「吹き消え検出手段」は、イオン電流等の他のパラメータに基づいて、吹き消えの発生を検出するようにしてもよい。
二次電流Ｉ２を吹き消え検出に用いず、且つ、二次電流Ｉ２をフィードバック制御しない（例えばフィードフォワード制御する）場合には、二次電流検出抵抗４７及び二次電流検出回路４８を備えなくてもよい。

（カ）吹き消え検出部４９は、上記実施形態のように点火回路ユニット３１に含まれる構成に限らず、電子制御ユニット３２に含まれてもよい。また、ハードウェア、ソフトウェアのいずれで構成されてもよい。
（キ）点火回路ユニット３１は、電子制御ユニット３２を収容するハウジング内に収容されるか、或いは点火コイル４０を収容するハウジング内に収容されてもよい。
点火スイッチ４５及びエネルギ投入部５０は別々のハウジング内に収容されてもよい。例えば、点火コイル４０を収容するハウジング内に点火スイッチ４５が収容され、電子制御ユニット３２を収容するハウジング内にエネルギ投入部５０が収容されてもよい。

（ク）点火スイッチは、ＩＧＢＴに限らず、比較的耐圧の高い他のスイッチング素子で構成されてもよい。また、充電スイッチ及び放電スイッチは、ＭＯＳＦＥＴに限らず、他のスイッチング素子で構成されてもよい。
（ケ）直流電源は、バッテリに限らず、例えば交流電源をスイッチングレギュレータ等によって安定化した直流安定化電源等で構成されてもよい。

（コ）上記実施形態では、エネルギ投入部５０は、ＤＣＤＣコンバータ５１によって、バッテリ６の電圧を昇圧している。その他、点火装置がハイブリッド自動車や電気自動車に搭載される場合には、主機バッテリの出力電圧をそのまま、或いは降圧して、投入エネルギとして用いてもよい。

（サ）電子制御ユニット３２は、主に点火装置３０を制御する部分の他に、上記実施形態の特徴とは比較的関連性の低い、エンジン１３全体の運転状態を制御する部分を含む。これらは一つのユニットとして構成されてもよく、或いは、信号線等によって互いに通信される別体のユニットとして構成されてもよい。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。

１３ ・・・エンジン（内燃機関）、
１７ ・・・燃焼室、
３０ ・・・点火装置、
４０ ・・・点火コイル、
４１ ・・・一次コイル、 ４２ ・・・二次コイル、
４５ ・・・点火スイッチ、
４９ ・・・吹き消え判定部（吹き消え検出手段）、
５０ ・・・エネルギ投入部（エネルギ投入手段）、
５９ ・・・電流フィードバック制御部（投入エネルギ制御手段）、
６ ・・・バッテリ（直流電源）、
７ ・・・点火プラグ。

Claims (4)

1. 内燃機関（１３）の燃焼室（１７）において混合気に点火する点火プラグ（７）の動作を制御する点火装置（３０）であって、
   直流電源（６）から供給される一次電流が流れる一次コイル（４１）、及び、前記点火プラグの電極に接続され、前記一次電流の通電および遮断によって発生する二次電圧が印加され放電による二次電流が流れる二次コイル（４２）を有する点火コイル（４０）と、
   前記一次コイルの前記直流電源と反対側である接地側に接続され、点火信号（ＩＧＴ）にしたがって前記一次電流の導通と遮断とを切り替える点火スイッチ（４５）と、
   前記点火スイッチにより前記一次電流を遮断し、前記遮断による電圧で前記点火プラグの放電を発生させた後の所定のエネルギ投入期間（ＩＧＷ）において、エネルギを投入可能なエネルギ投入手段（５０）と、
   前記エネルギ投入手段から投入されるエネルギ投入量を制御する投入エネルギ制御手段（５９）と、
   前記点火プラグによる放電開始後、放電の吹き消えが発生したことを検出する吹き消え検出手段（４９）と、
   前記投入エネルギ制御手段は、前記エネルギ投入期間において所定回数の吹き消えの発生が検出された場合、前記エネルギ投入量を増加させること
   を特徴とする点火装置。
2. 前記投入エネルギ制御手段は、前記エネルギ投入期間において吹き消えの発生が所定回数検出されない場合、前記エネルギ投入量を減少させることを特徴とする請求項１に記載の点火装置。
3. 前記エネルギ投入期間に前記二次電流を検出する二次電流検出手段（４８）をさらに備え、
   前記吹き消え検出手段は、前記二次電流の絶対値が所定の吹き消え検出電流閾値を下回ったとき、吹き消えが発生したと判定し、
   前記投入エネルギ制御手段は、前記エネルギ投入量の変更において、放電後の前記二次電流の目標値（Ｉ２^*）を変更すること
   を特徴とする請求項１または２に記載の点火装置。
4. 前記エネルギ投入手段は、前記一次コイルの接地側から前記二次電流と同じ極性で重畳的にエネルギを投入可能であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の点火装置。

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